JPH05341108A - 無機コート膜の表面改質方法 - Google Patents

無機コート膜の表面改質方法

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JPH05341108A
JPH05341108A JP5007903A JP790393A JPH05341108A JP H05341108 A JPH05341108 A JP H05341108A JP 5007903 A JP5007903 A JP 5007903A JP 790393 A JP790393 A JP 790393A JP H05341108 A JPH05341108 A JP H05341108A
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JP
Japan
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film
coat film
inorganic
silane compound
inorganic coat
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JP5007903A
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English (en)
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Etsuo Okanoe
悦男 岡上
Mikito Nakajima
幹人 中島
Takao Mogami
隆夫 最上
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】無機コート膜の表面状態を効率良く改質し、地
球環境に有害な溶媒(例えばフロン)を使用することな
く、防曇性能、帯電防止、等を無機コート膜に付与する
ことを目的とする。 【構成】無機コート膜に、真空中あるいは大気中で後処
理によって親水性の基に変換されるような置換基あるい
は、不飽和結合のうち少なくともどちらか一方を持つ気
体のシラン化合物を反応させたのち、後処理あるいは不
飽和結合を持つ物質をグラフト重合する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、無機コート膜の表面状
態の改質方法に関する。
【0002】
【発明の概要】本発明は、無機コート膜の表面改質方法
において、無機コート膜に真空中あるいは大気中で、後
処理によって親水性の基に変換されるような置換基ある
いは、不飽和結合のうち少なくともどちらか一方を持つ
気体のシラン化合物を反応させたのち、後処理あるいは
不飽和結合を持つ物質をグラフト重合させることによ
り、無機コート膜に種々の機能を付与したものである。
【0003】
【従来の技術】真空蒸着法、イオンプレーテイング法、
スパッタリング法等によって得られる無機コート膜は、
眼鏡、レンズ等光学材料の反射防止膜、ハードコート
膜、各種機能性膜等に広く用いられている。特にSiO
2膜は、その基板との付着力、硬度、取扱易さなどの点
で幅広く使用されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、SiO2等の
無機コート膜は、環境の温度差により光学材料上のコー
ト膜表面に水滴が細かく付着して生ずる曇りにより、材
料の透過率が低下するという問題があった。その他、表
面帯電によりホコリがつきやすいなど表面状態から生じ
る種々の問題がある。
【0005】さらに、無機コート膜にハロゲン化シラン
化合物を反応させる際、DiP法、スピンナー法、スプ
レー法等により塗布して反応させる方法を用いると、塗
布膜厚を調整するためにシラン化合物を希釈するための
溶媒が必要となる。また、表面との反応に寄与しなかっ
たシラン化合物を洗浄するための溶媒も必要である。水
酸基を有する水系、アルコール系の溶媒は、溶媒とシラ
ン化合物が反応したり、溶解性、洗浄性が悪いため、使
用することが困難である。そのため、今までは人体に有
害な溶媒、環境に有害な溶媒(例えばフロン)を使用す
ることが一般的であった。フロンに関してはオゾン層破
壊物質として世界的に全廃の動きがあり、環境保護の面
からも使用を絶対に避けなければならない。
【0006】また、DiP法、スピンナー法、スプレー
法の場合、真空中で形成した無機コート膜を真空槽内か
ら取り出して新たな工程を増す必要もあり、洗浄工程も
付設しなければならず効率的でなかった。
【0007】そこで本発明は、この様な問題点を解決す
るもので、その目的とするところは、無機コート膜の表
面状態を改質し、上記に挙げたような問題を解消できう
る機能を効率的に、かつフロンなどの環境に有害な溶媒
を使用することなく表面に持たすところにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の無機コート膜の
表面改質方法は、無機コート膜に、真空中あるいは大気
中で、後処理によって親水性の基に変換されるような置
換基あるいは、不飽和結合のうち少なくともどちらか一
方を持つ気体のシラン化合物を反応させたのち、後処理
あるいは不飽和結合を持つ物質をグラフト重合したこと
を特徴とする。
【0009】無機コート膜に処理を行うには、すでに基
材上に存在しているコート膜の性質、密着性、耐久性を
低下させずに処理を行なう必要がある。その為には、密
着性、耐久性を低下させない温度及び環境で、かつ反射
防止膜等の分光特性に影響を与えないなど、膜全体に影
響を与えない程度の表面付近で反応を行う処理が望まし
い。本発明で用いるシラン化合物は、水酸基の存在下
で、膜表面と反応する基を有する物質を用いることが出
来る。例えばハロゲン化シラン化合物が挙げられる。ハ
ロゲン化シラン化合物は、水酸基の存在下で、SiO2
膜表面に対して下式に示すような脱塩酸反応が起こり、
水酸基の存在する表面の反応に非常に有効である。
【0010】
【化1】
【0011】本発明で用いるシラン化合物としては、ビ
ニルトリクロロシラン、2−シアノエチルトリクロロシ
ラン、アリルトリクロロシラン、メチルビニルジクロロ
シラン、エトキシメチルジクロロシラン、ジメトキシメ
チルクロロシラン、ジビニルジクロロシラン、3−シア
ノプロピルトリクロロシラン、アリルメチルジクロロシ
ラン、ジメチルビニルクロロシラン、ジエトキシジクロ
ロシラン、3−シアノプロピルメチルジクロロシラン、
アリルジメチルクロロシラン、ジアリルジクロロシラ
ン、3−シアノプロピルジメチルクロロシラン、フェニ
ルビニルジクロロシラン、3−メタクリルオキシプロピ
ルメチルジクロロシラン、アリルフェニルジクロロシラ
ン、メチルフェニルビニルクロロシラン、ジフェニルビ
ニルクロロシラン、などが挙げられる。
【0012】後処理によって親水性の基に変換されるよ
うな置換基を持つシラン化合物、あるいは後処理によっ
て親水性の基に変換されるような置換基と疎水性を合わ
せ持ったシラン化合物を無機コート膜に反応させたの
ち、後処理である親水性処理を行えば、コート膜表面に
親水性、あるいは親水性と疎水性を合わせ持つような機
能をもたせることも可能である。後処理として、別の物
質をコート膜と反応したシラン化合物に反応させてもよ
い。後処理により親水性を最表面にもたせ、疎水性の基
がコート膜と親水性の基の間に配置していれば、濡れ性
は良くても水分子を透過させないなどの複合機能をコー
ト膜に持たせることが出来る。この様に後処理により相
反する機能を同時にコート膜に持たせることが可能であ
る。
【0013】シラン化合物を無機コート膜に反応させる
には、真空雰囲気中あるいは大気中でシラン化合物ガス
を無機コート膜と反応させる方法を用いることが出来
る。真空槽内で無機コート膜を形成後、シラン化合物ガ
スを導入し反応させてもよい。また、無機コート膜形成
後、Arガス等のプラズマ雰囲気中にシラン化合物ガス
を導入し、反応性蒸着、反応性イオンプレーティング等
を行うことも可能である。
【0014】シラン化合物との反応性を高めるために前
処理として、無機コート膜表面に、洗浄、薬品処理、プ
ラズマ処理を行うとより効果的である。反応に用いるシ
ラン化合物は、単体で用いても良いし、複数で用いるこ
とも可能である。
【0015】今まで述べた処理は、SiO2を主として
含む無機コート膜表面に可能である。
【0016】以下、実施例に基づき本発明を詳細に説明
するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0017】
【実施例】
(実施例1)ジエチレングリコールビス(アリルカーボ
ネート)製樹脂からなる合成樹脂製レンズをアセトンで
洗浄し、その後真空蒸着法により基板温度50℃で合成
樹脂製レンズ表面に反射防止処理を行った。膜構成は、
レンズ側からSiO2がλ0/4,ZrO2層とSiO2
の合計膜厚がλ0/4,ZrO2層がλ0/4,最上層の
SiO2層がλ0/4とした。最上層のSiO2を形成
後、SiO2表面をアルゴンガスプラズマで1分間表面
処理を行った後に、ジビニルジクロロシランを5cc/
分の割合で真空槽内へ2分間導入した。処理後、レンズ
を2N H2SO4中で60℃、1時間加熱処理し、ビニ
ル基をヒドロキシエチル基に変化させた。処理後外観に
変化はみられなかった。
【0018】得られたコート膜の評価方法は、以下に示
す方法を用いた。
【0019】 ヤケ性:水道水をコート膜表面にたら
し乾燥させた後、布で残留物を拭き取った。残留物が残
ればC、完全に拭き取れればA、一部残ればBと評価し
た。
【0020】 耐摩耗性:コート膜表面を布で1kg
の荷重をかけ1000回摩擦した。傷のついた度合を以
下の3段階に分けて評価した。
【0021】A: 全く傷がつかない。
【0022】B: 1〜10本、細かい傷がつく。
【0023】C: 細かく無数に傷がつく。
【0024】 密着性:30℃の純水に1週間浸漬し
た後、コート膜の密着性を調べた。コート膜の密着性
は、JISD−0202に準じてクロスカットテープ試
験によって行った。即ち、ナイフを用い、レンズ表面に
1mm間隔に切れ目をいれ、1mm2のマス目を100
個形成させる。次に、その上にセロファン粘着テープ
(日東化学(株)製”セロテープ”)を強く押し付けた
後、表面から90゜方向へ、急に引っ張り剥離した後、
コート膜被膜の残っているマス目を持って密着性指標と
した。
【0025】 接触角:接触角計(協和科学株式会社
製CA−D型)を用いて液適法により測定した。
【0026】 防曇性:試料を湿度20%、温度5℃
の雰囲気中に30分間放置後、湿度80%、温度30℃
の雰囲気に取り出し、曇りの消失する時間を測定した。
【0027】 防塵性:スタチイックオネストメータ
ー(宍戸商会製)による帯電圧の半減期を測定した。
(測定条件:温度25℃、相対湿度60%) (実施例2)イソプロピルアルコールで洗浄されたジエ
チレングリコールビス(アリルカーボネート)製レンズ
を室温で5分間、5%水酸化ナトリウム水溶液で処理を
行い、以下に述べるコーティング液を、ディッピング法
により、液温5℃、引き上げ速度40cm/minの条
件で塗布した。次に熱風乾燥炉中で80℃で30分、1
30℃で2時間加熱硬化させた。
【0028】コーティング液は次の様にして作製した。
【0029】攪拌装置を備えた反応容器中にエタノール
206部、エタノール分散コロイダルシリカ396部
(触媒化成工業株式会社製”オスカル1232”固形分
30%)、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラ
ンの部分加水分解物 312部、フローコントロール剤
0.2部(日本ユニカー(株)製”L−7604”)及
び0.05N酢酸水溶液86部を加え、室温で3時間攪
拌をし、コーティング液とした。
【0030】上記の様にして得られたレンズに実施例1
と同様に反射防止処理を行った。次にこのレンズをアセ
トンで洗浄して真空槽内にセットし、真空度0.1To
rr、基板温度50℃となるよう排気、加熱した。その
後真空槽内にジフェニルビニルクロロシランを、10c
c/分の割合で真空槽内へ1分間導入した。その後レン
ズを大気中に取り出し、レンズを 2N H2SO4中で
50℃、30分間加熱処理をし、ビニル基をヒドロキシ
エチル基に変化させた。処理後のレンズの外観に特別な
異常は見られなかった。
【0031】(比較例1)実施例1で得られたジビニル
ジクロロシラン処理前の反射防止付き合成樹脂製レンズ
を比較例1とした。
【0032】(比較例2)実施例2で得られたジフェニ
ルビニルクロロシラン処理を行う前の反射防止膜付き合
成樹脂製レンズを比較例2とした。
【0033】実施例と比較例の評価結果はまとめて表1
に示した。
【0034】
【表1】
【0035】
【発明の効果】無機コート膜に、シラン化合物を反応さ
せ、後処理によって親水性を付与したために、無機コー
ト膜及び表面の特性が変化し、曇りの防止,帯電防止な
ど膜特性が著しく向上するという効果が得られた。
【0036】さらに、気体のシラン化合物を反応させる
ために、膜厚調整用の希釈溶媒、洗浄用の溶媒(例えば
フロン)を使用する必要がなくなり、地球環境に優しい
処理が可能となった。
【0037】また、真空槽内で無機コート膜を形成後、
気体のシラン化合物を導入すれば真空槽内から無機コー
ト膜を形成した物体を取り出す事なく処理でき、工程の
削減が計れ、効率的である。
【0038】本発明は、合成樹脂製眼鏡レンズ、カメラ
レンズ、表示用パネル、時計用カバーガラス、窓ガラス
等無機コート膜を使用した製品に適用できる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 無機コート膜に、真空中あるいは大気中
    で、後処理によって親水性の基に変換されるような置換
    基あるいは、不飽和結合のうち少なくともどちらか一方
    を持つ気体のシラン化合物を反応させたのち、後処理あ
    るいは不飽和結合を持つ物質をグラフト重合することを
    特徴とする無機コート膜の表面改質方法。
  2. 【請求項2】 請求項1の無機コート膜が主としてSi
    2を含む層を最表層として持つ単層膜あるいは多層膜
    であることを特徴とする請求項1記載の無機コート膜の
    表面改質法。
  3. 【請求項3】 請求項1の無機コート膜が合成樹脂製レ
    ンズまたは、ハードコート層を有する合成樹脂製レンズ
    上に形成された反射防止膜であることを特徴とする請求
    項1記載の無機コート膜の表面改質法。
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