JPH06306591A - 撥水性ハードコート皮膜の製造方法 - Google Patents

撥水性ハードコート皮膜の製造方法

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JPH06306591A
JPH06306591A JP10243793A JP10243793A JPH06306591A JP H06306591 A JPH06306591 A JP H06306591A JP 10243793 A JP10243793 A JP 10243793A JP 10243793 A JP10243793 A JP 10243793A JP H06306591 A JPH06306591 A JP H06306591A
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JP
Japan
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target
film
high frequency
water
metal oxide
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JP10243793A
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English (en)
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Makoto Kitamura
真 北村
Tomoshige Tsutao
友重 蔦尾
Takeshi Uehara
剛 上原
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Sekisui Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sekisui Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐擦傷性に優れ撥水性の高い撥水性ハードコ
ート皮膜の製造方法を提供する。 【構成】 金属酸化物( 例えば、SiO2 )およびフッ
素系樹脂(例えば、ポリテトラフルオロエチレン)から
なるターゲットに、該ターゲット1cm2 あたり1.0
〜4.0Wの高周波電力を与えて、高周波スパッタリン
グ法により、基材上に金属酸化物およびフッ素系樹脂の
混合層からなる皮膜を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、レンズ、ミラー、自動
車・建築用窓ガラスやその他の透明基材の保護膜として
利用される、耐擦傷性に優れ撥水性の高い撥水性ハード
コート皮膜の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ガラスやプラスチックスなどの基材上に
撥水性の高い皮膜を設ける技術としては、ポリテトラフ
ルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−ヘキサフル
オロプロピレン共重合体などのフッ素系樹脂を真空蒸
着、スパッタリングなどの手段により、該基材上に形成
する方法が公知である(特開平1−304936号公
報、特開平4−48068号公報)。
【0003】しかし、フッ素系樹脂の皮膜は撥水性に優
れるが、耐擦傷性が不十分であり、ハードコート皮膜と
して利用することはできない。そこで、耐擦傷性を備え
た撥水性皮膜として、特開平3−153859号公報に
は、プラスチックス基材上に金属酸化物層を下地層と
し、該金属酸化物層上に金属酸化物およびフッ素系樹脂
の混合層が形成された皮膜が開示されている。
【0004】この公報によると、プラスチックス基材上
に下地層として金属酸化物層を真空蒸着法によって形成
し、該下地層の上に、金属酸化物およびフッ素系樹脂か
らなるターゲットを用いて、高周波スパッタリング法に
よって、金属酸化物およびフッ素系樹脂の混合層からな
る皮膜を形成している。そして、この高周波スパッタリ
ング法による皮膜形成を、100mmφの前記のターゲ
ットに50Wの高周波電力(ターゲット面積1cm2
たり0.64W)を与えるという条件で行っている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前記、金属酸化物およ
びフッ素系樹脂の混合層が形成された皮膜は、耐擦傷性
は優れているが、フッ素系樹脂単独膜に比べて水に濡れ
易く、撥水性に問題がある。特に、耐擦傷性を大きくす
るために、金属酸化物の割合を増やした皮膜では、一層
水に濡れ易くなる。本発明は、上記従来の問題点を解決
するためになされたものであり、その目的は耐擦傷性に
優れ撥水性の高い撥水性ハードコート皮膜の製造方法を
提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、金属酸化物お
よびフッ素系樹脂からなるターゲットに、該ターゲット
1cm2 あたり1.0〜4.0Wの高周波電力を与え
て、高周波スパッタリング法により、基材上に金属酸化
物およびフッ素系樹脂の混合層からなる皮膜を形成する
ことを特徴とする。
【0007】金属酸化物としては、例えば、SiO2
SiO、Al 23 、ZrO2 、MgO、ZnO、Ti
2 等の一種または複数種が挙げられる。
【0008】また、フッ素系樹脂としては、例えば、ポ
リテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−
ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリクロロトリフ
ルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−エチレン共
重合体、ポリビニルフルオライド、ポリビニリデンフル
オライド等が挙げられる。特に、ポリテトラフルオロエ
チレンおよびテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロ
プロピレン共重合体が撥水性が高いので好ましい。
【0009】また、基材としては、特に限定されること
なく、例えば、ガラス、プラスチックス、金属、セラミ
ックス等が挙げられる。
【0010】以下、本発明を図によって説明する。図1
は、本発明の撥水性ハードコート皮膜の製造に使用する
高周波スパッタリング装置を示している。3はスパッタ
室を示し、該スパッタ室3は、ロータリーポンプと油拡
散ポンプとの組合せよりなる排気装置1にて適宜な真空
度を保つように排気され、排気後にはバルブ2の開閉操
作によってスパッタガスとしてのアルゴンガス、ヘリウ
ムガス等が導入されるようになっている。
【0011】前記スパッタ室3内の上部には、基材Aを
吊り下げ状態に支持する陽極4が設置されている。前記
スパッタ室3の下部には、前記陽極4に対向する位置
に、シールド部材6にてシールドされつつマッチング回
路7に接続された陰極としてのターゲット8が配置され
ている。更に、マッチング回路7は高周波電源9と接続
されている。なお、該ターゲット8と前記陽極4との間
にはシャッタ5を介在させてある。
【0012】金属酸化物およびフッ素系樹脂からなるタ
ーゲット8は、金属酸化物およびフッ素系樹脂から構成
されていれば、特に限定されるわけでないが、例えば、
図2(側面図)および図3(平面図)に示した構成のも
のが挙げられる。図2および図3において、ターゲット
8は、金属酸化物からなる円板8aの上にフッ素系樹脂
よりなる扇状片8bを放射状に設けたものである。そし
て、ターゲット8のフッ素系樹脂と金属酸化物との面積
比率は、上記扇状片8bの面積を変化させることによっ
て変えられ得る。以下の説明において、フッ素系樹脂の
面積を金属酸化物の全面積で割ったものを、被覆率と定
義する。ターゲットの形状の一例としては、100mm
φの円板が挙げられ、この場合は上記金属酸化物の全面
積は78.5cm2 となる。
【0013】本発明においては、前記ターゲット1cm
2 あたり1.0〜4.0W、好ましくは1.25〜2.
5Wの高周波電力を与えて、高周波スパッタリングを行
い、基材上に金属酸化物およびフッ素系樹脂の混合層か
らなる皮膜を形成する。高周波電力を小さくすれば、撥
水性の低い皮膜となり、大きくするとターゲットの温度
上昇が激しくなり、ターゲットに与える損傷が大きくな
る。
【0014】次に、前記のスパッタリング装置を使用し
て、撥水性ハードコート皮膜を製造する方法を説明す
る。まず、スパッタ室3内の陽極4に基材Aを吊り下
げ、金属酸化物およびフッ素系樹脂からなるターゲット
8を配置する。次に、スパッタ室3内を排気装置1を用
いて1×10-5Torr以下に排気した後、バルブ2を
開くことにより、アルゴンガス等の不活性ガスをスパッ
タ室3内に導入し所定圧力に調整した後、高周波電源9
により上記ターゲット8に高周波を印加し、両極間で放
電を行わせると、該ターゲット8の表面から飛び出した
原子および分子は、対向の前記陽極4側の基材Aに付着
し、その表面に金属酸化物およびフッ素系樹脂の混合層
からなる皮膜が形成される。
【0015】成膜時のスパッタ室3内の圧力は1×10
-3〜1×10-1Torrが好ましい。圧力が高くても、
低くても不活性ガスの放電が安定しないため、成膜を連
続して行うことが不可能となる。
【0016】金属酸化物およびフッ素系樹脂の混合層か
らなる皮膜の膜厚は厚いほど耐擦傷性が高くなるので好
ましい。特に、プラスチックス基材の場合は1μm以上
であれば極めて優れた耐擦傷性が付与される。しかし、
5μm以上になると、基材と膜との密着性が低下する。
撥水性については、300Å以上あれば、十分である。
【0017】
【作用】本発明によって形成された皮膜は、金属酸化物
およびフッ素系樹脂の混合層からなる皮膜であり、皮膜
中にフッ素系樹脂がC−F3 およびC−F2 結合を多く
持った状態で存在するため、高い撥水性を保ったまま耐
擦傷性を有するものと考えられる。
【0018】
【実施例】以下、本発明を具体的に説明するために、そ
の実施例を示す。
【0019】実施例1 図1に示したスパッタリング装置のスパッタ室3内の陽
極4にスライドガラス基材(75×25×1.1mm)
を吊り下げ状態で取り付け、図2および図3に示したタ
ーゲット8を陽極4に対向して配置した。ターゲット8
として、金属酸化物として石英ガラス(SiO2 )、フ
ッ素系樹脂としてポリテトラフルオロエチレン(厚さ2
mm、淀川化成社製)を使用し、SiO2 ターゲットは
100mmφ×5mm厚の円板とし、被覆率は0.5に
設定した。次にスパッタ室3内を6×10-6Torr以
下に排気した後、アルゴンガスをマスフローコントロー
ラーを用いてスパッタ室3内に10SCCM導入し、そ
のスパッタ室内圧力を6×10-3Torrに調整後、陰
極としてのターゲット8に高周波を印加し、高周波電力
をターゲット1cm2 あたり3.82Wでスパッタリン
グを行い500Åの膜厚の皮膜を形成した。なお、膜厚
測定は以下のようにして行った。基材Aの一部をポリイ
ミド製のテープでマスキングして成膜し、成膜後このテ
ープを剥がすことによって生ずる段差を触針式の膜厚計
で読み取って膜厚とした。
【0020】実施例2〜7 高周波電力、ターゲットの被覆率および皮膜の膜厚を表
1に示したように変えた以外は、実施例1と同様にして
皮膜を形成した。
【0021】比較例1 ターゲットとしてポリテトラフルオロエチレンのみを使
用し、高周波電力をターゲット1cm2 あたり1.27
Wでスパッタリングを行ったこと以外は、実施例1と同
様にして皮膜を形成した。
【0022】比較例2〜6 高周波電力、ターゲットの被覆率および皮膜の膜厚を表
1に示したように変えた以外は、実施例1と同様にして
皮膜を形成した。
【0023】上記実施例および比較例の皮膜を試料とし
て以下の物性評価を行い、結果を表1に示した。 (1)水濡れ性試験:水に対する接触角を液滴法で測定
した。 (2)耐擦傷性試験:♯000のスチールウールを試料
表面にある圧力で押し当てた状態で、試料を20回転さ
せる。その後の膜の表面状態を目視観察し、膜表面に傷
がつかないときの最大圧力(単位:g/cm2 )をもっ
て耐擦傷性の指標とした。
【0024】
【表1】
【0025】表1から明らかなように、同じ被覆率では
高周波スパッタリング時の高周波電力をターゲット1c
2 あたり1.0〜4.0Wとしたものは、接触角が大
きくなり撥水性が大きいことが分かる。また、高周波電
力をターゲット1cm2 あたり1.0〜4.0Wとした
ものは、被覆率を小さくして耐擦傷性を高めても接触角
の低下は僅かであり、優れた耐擦傷性と高い撥水性を兼
ね備えた皮膜が形成されたことが分かる。なお、高周波
電力を高めて成膜された比較例6の皮膜は性能は良い
が、ターゲットが熱により変形するので厚膜化が困難で
あった。
【0026】
【発明の効果】本発明の撥水性ハードコート皮膜の製造
方法の構成は前記した通りであり、金属酸化物およびフ
ッ素系樹脂からなるターゲットに、ターゲット1cm2
あたり1.0〜4.0Wの高周波電力を与えて高周波ス
パッタリングを行うので、種々の基材上に耐擦傷性に優
れ撥水性の高い撥水性ハードコート皮膜を製造できる。
本発明によって得られる皮膜は、レンズ、ミラー、自動
車・建築用窓ガラスやその他の透明基材の保護膜として
利用され得、撥水性に優れるので汚染防止のための膜と
しても効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の撥水性ハードコート皮膜の製
造に使用する高周波スパッタリング装置の一例を示す概
略構成図である。
【図2】図2は、本発明に使用するターゲットの一例を
示す側面図である。
【図3】図3は、図2のターゲットの正面図である。
【符号の説明】
1 排気装置 2 バルブ 3 スパッタ室 4 陽極 5 シャッタ 6 シールド部材 7 マッチング回路 8 ターゲット 8a 円板 8b 扇状片 9 高周波電源 A 基材

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属酸化物およびフッ素系樹脂からなる
    ターゲットに、該ターゲット1cm2 あたり1.0〜
    4.0Wの高周波電力を与えて、高周波スパッタリング
    法により、基材上に金属酸化物およびフッ素系樹脂の混
    合層からなる皮膜を形成することを特徴とする撥水性ハ
    ードコート皮膜の製造方法。
JP10243793A 1993-04-28 1993-04-28 撥水性ハードコート皮膜の製造方法 Pending JPH06306591A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7268487B2 (en) 2002-09-20 2007-09-11 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting apparatus
US7453094B2 (en) 2002-09-20 2008-11-18 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting apparatus and fabrication method of the same
KR101016622B1 (ko) * 2010-06-30 2011-02-23 김화민 폴리테트라플루오로에틸렌 구조물의 형성 방법
JP2011222981A (ja) * 2010-03-26 2011-11-04 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 電極の作製方法
US10861685B2 (en) * 2015-01-28 2020-12-08 Korea Research Institute Of Chemical Technology Fluoro-based polymer composite target for sputtering
US11655347B2 (en) 2018-01-18 2023-05-23 Hyomen Kaimen Kobo Corporation Organic-inorganic hybrid membrane

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