JPH06138305A - 撥水処理された光学部材 - Google Patents

撥水処理された光学部材

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JPH06138305A
JPH06138305A JP4291417A JP29141792A JPH06138305A JP H06138305 A JPH06138305 A JP H06138305A JP 4291417 A JP4291417 A JP 4291417A JP 29141792 A JP29141792 A JP 29141792A JP H06138305 A JPH06138305 A JP H06138305A
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water
layer
repellent
adhesive layer
optical member
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JP4291417A
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Kotaro Kato
宏太郎 加藤
Ichiji Shinno
一司 新野
Fumito Kimura
文人 木村
Hirokuni Seta
博国 世田
Yayoshige Hiruta
八代栄 蛭田
Akira Odagiri
耀 小田切
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Shincron Co Ltd
Nikon Corp
Nasu Nikon KK
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Shincron Co Ltd
Nikon Corp
Nasu Nikon KK
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 接着層となる物質を気化し、真空排気した処
理室内で眼鏡レンズ等の基材に接触させて基材表面に接
着層を化学的に結合させ、次いで撥水層となる物質を気
化し、真空排気した処理室内で接着層に接触させて接着
層表面に撥水層を化学的に結合させることにより撥水処
理された眼鏡レンズ等の光学部材が得られる。 【効果】 光学部品の撥水処理膜を2層膜構造にするこ
とで、撥水処理剤の選択の幅が広がり、1層膜では実現
できなかった良好な撥水性を得ることができ、乾式法に
より撥水処理膜が基材表面と強固に化学結合しているこ
とから耐久性も大幅に向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、撥水処理された光学部
材、例えばレンズ、ミラー、プリズム、ファイバー等に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】カメラ、メガネ等のレンズには、通常、
表面及び/または裏面に光の反射を減らし光線透過率を
高めるための反射防止膜が設けられている。反射防止膜
は、例えばMgF2 、LiF、ThF4 、氷晶石などの
無機弗化物、あるいはSiO、SiO2 、ZrO2 、C
eO2 、Al23 などに代表される金属酸化物を真空
蒸着やスパッタリングなどの方法によりレンズ表面に単
層あるいは複層の被膜として形成されている。しかしな
がら、反射防止膜は汚れが付着し易く、特にSi、N
a、Caなどの不純物を含む水滴が付着した場合、これ
が乾燥するときに不純物が反射防止膜表面に残り、白化
現象(水ヤケといわれる状態)が発生し易いという問題
点があった。
【0003】そこで、反射防止膜の表面を撥水処理し、
水ヤケを防止することが提案されている(例えば特開昭
62−169102号公報参照)。これによれば、有機
ケイ素化合物を溶媒に溶かして調整された溶液を反射防
止膜上に塗布するか、または該溶液中に反射防止膜を有
するレンズを浸漬することにより、反射防止膜の最外層
表面に光学的に障害にならない程度の膜厚の水やけ防止
層(撥水処理膜)を形成する。
【0004】このように、従来、撥水処理には湿式加工
が多く用いられ、ディッピング、スピンコート、スプレ
ー等の方法で撥水処理剤を物品に塗布、乾燥する処理方
法が一般的であった。しかし、湿式加工では塗布後の物
品の洗浄や、撥水処理剤の希釈に溶剤(溶媒)が用いら
れる。多くの場合、撥水処理剤の撥水性に由来して、溶
剤としてフロンやアルコール類を用いるため、環境対策
あるいは防火対策が必要であり、作業性も良くなかっ
た。
【0005】そこで、最近、溶剤を用いない乾式法、例
えば真空蒸着、CVD法による撥水処理加工が報告され
ている(例えば、特願平3−76857)。これは、真
空排気した処理室に、気化させた撥水処理剤を導入し、
レンズを処理剤のガス雰囲気中に投入することにより、
処理剤をレンズに接触させ、処理する方法である。この
乾式法を用いれば、フロン等の溶剤を全く使用せずに物
品を加工出来る利点があり、作業性、環境安全性が良好
である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】通常の湿式加工では、
撥水処理剤を溶媒に溶かして使用するため、撥水処理剤
自体が気化する必要はないが、乾式法の場合には、処理
剤を気化させて加工を行うため、「常温、または加熱に
より容易に気化する」という物性が撥水処理剤に求めら
れる。従って良好な撥水性を得るためには、湿式加工に
比べ、撥水処理剤に多くの物性が求められる。例えば、 (1)常温や加熱により容易に気化すること (2)レンズと良好な接着性を示すこと (3)撥水能力が高いこと 等の物性であり、乾式法で加工を行うには、これらの条
件を満たす撥水処理剤が必要となる。
【0007】しかし、これらの条件を全て満足する撥水
処理剤はほとんどない。レンズ表面は、通常、親水性で
あり、強い撥水性を示す撥水処理剤はレンズ表面との親
和力が弱く、レンズ表面と充分に接着せず、耐久性に欠
ける等の問題点がある。そこで、接着性を向上させるた
めには、強い反応性を示す官能基が必要になるが、その
ような物質は保存安定性や、作業性、環境安全性に問題
がある。また、物質が固体であったり、沸点が非常に高
い等の弊害が発生し、気化させることが非常に困難にな
る。このように、乾式法による撥水処理の場合には、そ
の撥水処理剤に多くの物性が求められるが、そのような
物性をすべて満たした撥水処理剤が得られないために、
従来の乾式撥水処理法では充分な撥水効果を有するレン
ズが得られていなかった。
【0008】本発明は、このような問題点を解決し、乾
式撥水処理法によって良好な撥水性を有する光学部材を
得ることを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】そこで本発明者らは、鋭
意研究した結果、基材表面と強固に化学結合する接着層
と良好な撥水性を示す撥水処理剤からなる撥水層との2
層構造により撥水処理膜を構成することを思いついた。
そしてさらに、この2つの層を強固に化学結合するよう
に接着層及び撥水層の物質を選択することにより問題点
を解決できることを見い出し、本発明を成すに至った。
よって、本発明は、基材と、該基材表面と化学的に結合
する接着層と、該接着層と化学的に結合し撥水性を有す
る撥水層とからなることを特徴とする撥水処理された光
学部材を提供するものである。
【0010】
【作用】図1には、本発明の撥水処理されたレンズの一
例を示す。図1のレンズ表面には、反射防止膜が形成さ
れており、従って反射防止膜上に撥水処理膜が形成され
る。本発明は、基材表面の撥水処理膜が、接着層(A)
を介して、撥水層(B)を設けた構造の2層構造により
構成されていることに特徴がある。そして、このような
2層構造の撥水処理膜は、例えば、物質を気化させ、該
気化した物質を真空排気した処理室内で基材に接触させ
る方法により形成される。また、接着層(A)を構成す
る物質は、分子内に基材表面と化学結合する官能基と、
撥水層(B)の官能基と化学結合する官能基を有する化
合物であることを特徴とする。また、撥水層(B)を構
成する物質は、分子内に良好な撥水性を有する官能基
と、接着層(A)の官能基と化学結合する官能基を有す
る化合物であることを特徴とする。
【0011】本発明によれば、光学部品の撥水処理膜を
2層膜構造にすることで、それぞれの層に求められる物
性を少なくすることができる。つまり、それだけ撥水処
理剤の選択の幅が広がる。さらに、1層膜では実現でき
なかった良好な撥水性を得ることができ、乾式法により
撥水処理膜が基材表面と強固に化学結合していることか
ら耐久性も大幅に向上する。
【0012】図2に本発明の撥水処理された光学部材の
一例として、接着層形成用処理剤としてγ−グリシドキ
シプロピルトリメトキシシラン、撥水層形成用処理剤と
してヘプタデカフロロ−1,1,2,2,−テトラヒド
ロデシル)−1−アミンを用いたレンズを示す。レンズ
表面は、単分子吸着した水分子によりもたらされる−O
H基あるいは、ガラスやSiO2 (SiO)被膜の場合
は素材自体の持つ−OH基を有する。これがまず、接着
層の官能基(図2の場合は、トリメトキシシリル基)と
縮合してレンズと接着層は強固に化学結合する。次に、
撥水層の官能基(図2の場合は、アミノ基)が接着層の
官能基(図2の場合は、エポキシ基)と強固に化学結合
してレンズ表面に形成される。撥水層の表面は、優れた
撥水効果を持つ官能基(図2の場合は、パーフルオロオ
クチル基)を有するため、結果として充分な撥水性を有
するレンズが得られる。
【0013】従来の乾式撥水処理では、撥水処理剤に
「常温や加熱により容易に気化する」物性と「レンズと
良好な接着性を示す」物性が求められていた。従って、
通常の1層膜構造の撥水処理では、撥水処理剤の分子構
造の中に、基材表面と接着するための官能基が必要であ
ったが、本発明の2層膜構造の場合、撥水層には、接着
層に用いた物質と化学結合する官能基があればよいた
め、必ずしも撥水処理剤に光学部材表面と反応する官能
基がなくてもよい。つまり、通常では撥水処理に使用で
きなかった化合物も使用可能となる。そのため、撥水性
は良好だが、基材との接着性が不足していたために使用
できなかった撥水処理剤も、適切な接着層を選択するこ
とで使用可能となり、困難であった撥水処理剤の選択の
幅が大きく広がる。また、化学結合により、撥水層が基
材表面に強固に結合されているため、撥水層の耐久性が
格段に向上している。たとえば、耐摩耗性や耐熱性、耐
水性、耐薬品性、耐候性等が向上する。
【0014】接着層(A)と撥水層(B)に用いる処理
剤の組合せの例を表1に示す。
【表1】 表1に示したように、撥水層と接着層は互いに化学結合
する官能基を有していることが特徴である。接着層
(A)に用いる処理剤としては、例えば、γ−グリシド
キシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプ
ロピルトリエトキシシラン、β−(3、4エポキシシク
ロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ−グリシド
キシプロピルメチルジメトキシシラン、ビニルトリクロ
ルシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリス
(βメトキシエトキシ)シラン、γ−メタクリロキシプ
ロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピ
ルメチルジエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピ
ルトリエトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−ア
ミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−β(アミノ
エチル)γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−
β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリエトキシシ
ラン、ハイドロジェン変性シリコーン等の有機化合物が
使用可能である。撥水層(B)に用いる処理剤として
は、(ヘプタデカフロロ−1,1,2,2−テトラヒド
ロデシル)−1−ジメチルクロルシラン、(ヘプタデカ
フロロ−1,1,2,2−テトラヒドロデシル)−1−
メチルジクロルシラン、(ヘプタデカフロロ−1,1,
2,2−テトラヒドロデシル)−1−トリメトキシシラ
ン、(ヘプタデカフロロ−1,1,2,2−テトラヒド
ロデシル)−1−トリクロロシラン、(ヘプタデカフロ
ロ−1,1,2,2−テトラヒドロデシル)−1−トリ
エトキシシラン、末端/または側鎖アミノ変性ジメチル
シロキサン、末端/または側鎖エポキシ変性ジメチルシ
ロキサン、末端/または側鎖ハイドロジェン変性ジメチ
ルシロキサン等が使用可能である。
【0015】接着層、撥水層を乾式法により形成する場
合には、接着層、撥水層を構成する物質は室温で液体で
あるものが、溶媒を用いないで真空槽にガス導入できる
ため好ましい。接着層、撥水層の膜厚は、光学的に障害
にならないように一般に100オングストローム以下
で、好ましくは20オングストローム以下である。さら
に、接着層と撥水層の合計膜厚も同様に光学的に障害に
ならないように注意しなければならない。合計膜厚が1
00オングストロームより厚く形成されると、干渉色あ
るいは反射色などが発生し、透視性を損なうなどの弊害
があらわれるので不適当である。本発明でいう光学部材
の基材とは、プラスチックあるいはガラス材料に反射防
止膜やその他のコーティングがなされているもの、ある
いはコーティングされていないものを含む。
【0016】以下に、乾式法により、本発明の撥水処理
されたレンズを作製する方法を示す。図3に乾式法によ
る加工装置の一例を示す。真空排気ポンプ1が取り付け
られた真空槽2(処理室)内には、ホルダ3に支持され
たレンズ4が収納されている。真空槽2の外部には、ヒ
ータ5を具え付けた容器6内に接着層形成用処理剤7お
よび撥水層形成用処理剤8が充填されている。これら容
器6からは、バルブ9を介してそれぞれ配管10が真空
槽2まで延設されており、配管10は真空槽2内で開口
している。
【0017】
【実施例】
−実施例− 図3に示した装置を用いて加工を行った。最外層がSi
2 である反射防止膜を備えたプラスチック眼鏡レンズ
をホルダ3に入れ、真空槽2内にセットした後、真空排
気ポンプ1にて1×10-6Torrまで排気した。接着
層形成用処理剤7としてγ−グリシドキシプロピルトリ
メトキシシラン(信越化学工業(株)製KBM403)を
用い、容器6をヒータ5で加熱した後、バルブ9を開
き、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを配
管10から真空槽2内に30秒間導入し、バルブを閉じ
た。ついで撥水層形成用処理剤として末端アミノ変性ジ
メチルシロキサン(チッソ(株)製FM3325)を用
い、接着層と同様に処理を行い処理を終了した。得られ
たレンズは良好な撥水性を示し、レンズ表面の水の接触
角は、110゜を示した。(処理前は25゜)耐久性テ
ストとして、0.001規定の水酸化ナトリウム水溶液
中に加工後のレンズを6時間浸漬した。テスト後の接触
角を測定すると109゜であり、劣化は見られなかっ
た。メタノール等の溶剤に対しても良好な耐久性を示
し、手拭きを行っても撥水性は維持され、接触角変化は
見られなかった。
【0018】−比較例− 図3に示した装置を用いて加工を行った。最外層がSi
2 である反射防止膜を備えたプラスチック眼鏡レンズ
をホルダ3にに入れ、真空槽2内にセットした後、真空
排気ポンプ1にて1×10-6Torrまで排気した。撥
水層形成用処理剤として末端アミノ変性ジメチルシロキ
サン(チッソ(株)製FM3325)を用い、容器6をヒ
ータ5で加熱した後、バルブ9を開き、末端アミノ変性
ジメチルシロキサンを配管10から真空槽2内に30秒
間導入し、バルブを閉じ、処理を終了した。得られたレ
ンズの接触角を測定すると90°であった。しかし、実
施例と同様に耐久性テストを行うと、接触角は25°に
なり、耐久性は無いことが分かった。また、このレンズ
はメタノール等の溶剤に対しても耐久性がなく、手拭き
により撥水性は消失し、接触角が小さくなることが分か
った。
【0019】
【発明の効果】以上の通り本発明においては、撥水処理
膜が基材表面と強固に化学結合する接着層と、良好な撥
水性を有する撥水層との2層構造により構成されている
ため、耐久性に優れ、かつ撥水性の良好な光学部材が容
易に得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の撥水処理されたレンズの一例を示す図
である。
【図2】本発明の撥水処理されたレンズの化学的な構造
の一例を示す図である。
【図3】乾式法の加工装置の一例を示す図である。
【符号の説明】
A 接着層 B 撥水層 1 真空排気ポンプ 2 真空槽 3 ホルダ 4 レンズ 5 ヒータ 6 容器 7 接着層形成用処理剤 8 撥水層形成用処理剤 9 バルブ 10 配管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新野 一司 栃木県那須郡烏山町大字興野1956−3 株 式会社那須ニコン内 (72)発明者 木村 文人 栃木県那須郡烏山町大字興野1956−3 株 式会社那須ニコン内 (72)発明者 世田 博国 東京都品川区南大井3丁目2番6号 株式 会社シンクロン内 (72)発明者 蛭田 八代栄 東京都品川区南大井3丁目2番6号 株式 会社シンクロン内 (72)発明者 小田切 耀 東京都品川区南大井3丁目2番6号 株式 会社シンクロン内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基材と、該基材表面と化学的に結合する
    接着層と、該接着層と化学的に結合し撥水性を有する撥
    水層とからなることを特徴とする撥水処理された光学部
    材。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の撥水処理された光学部
    材において、 接着層及び撥水層は、物質を気化させ、該気化した物質
    を真空排気した処理室内で基材に接触させる方法により
    形成されることを特徴とする撥水処理された光学部材。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の撥水処理された光学部
    材において、 接着層を構成する物質が、分子内に、光学部材表面と化
    学結合する官能基と、撥水層の官能基と化学結合する官
    能基を有する化合物であることを特徴とする撥水処理さ
    れた光学部材。
  4. 【請求項4】 請求項1に記載の撥水処理された光学部
    材において、 撥水層を構成する物質が、分子内に、良好な撥水性を示
    す官能基と、接着層の官能基と化学結合する官能基を有
    する化合物であることを特徴とする撥水処理された光学
    部材。
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