JPH0823063B2 - Manufacturing method of plastic articles coated with inorganic thin film. - Google Patents

Manufacturing method of plastic articles coated with inorganic thin film.

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JPH0823063B2
JPH0823063B2 JP61259383A JP25938386A JPH0823063B2 JP H0823063 B2 JPH0823063 B2 JP H0823063B2 JP 61259383 A JP61259383 A JP 61259383A JP 25938386 A JP25938386 A JP 25938386A JP H0823063 B2 JPH0823063 B2 JP H0823063B2
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  • Coating Of Shaped Articles Made Of Macromolecular Substances (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は、無機質薄膜を有するプラスチック物品、特
に耐擦傷性と耐熱性の両方に優れた無機質薄膜を有する
プラスチック物品に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a plastic article having an inorganic thin film, and particularly to a plastic article having an inorganic thin film having both excellent scratch resistance and heat resistance.

<従来の技術> プラスチック物品表面に無機質の薄膜を設けて種々の
機能を付与する処理は広く行われており、たとえばプラ
スチックメガネレンズやCRTパネルなどについての処理
は最近急速に普及しつつある。これらは反射防止多層膜
を有したものが一般的であるが、今後も例えば熱線反射
膜を有したプラスチック製窓材など、新たに市場を拡大
するものも多数出現することが予想される。
<Prior Art> A treatment for providing various functions by providing an inorganic thin film on the surface of a plastic article is widely performed, and, for example, a treatment for a plastic spectacle lens, a CRT panel and the like has recently been rapidly spread. These generally have an antireflection multilayer film, but it is expected that many new ones such as a plastic window material having a heat ray reflective film will expand the market in the future.

これらの無機質薄膜としては金属の酸化物や窒化物、
または金属そのものより成る単層または多層膜が用いら
れている。一般にプラスチック物品表面にこの様な無機
質薄膜を設けた場合に生ずる主な問題点としては、傷が
つき易いこと、及び温度上昇によるクラックが発生し易
いことの2点が挙げられる。
These inorganic thin films include metal oxides and nitrides,
Alternatively, a single-layer or multi-layer film made of metal itself is used. Generally, two main problems that occur when such an inorganic thin film is provided on the surface of a plastic article are that it is easily scratched and that cracks are likely to occur due to temperature rise.

傷のつき易さに関しては、該無機質薄膜の厚味が一般
的に1ミクロンを越えることがないため、この薄膜自体
の強度が大きくても下地のプラスチック基板が軟いこと
によって耐擦傷性が劣るという結果をもたらす事が知ら
れている。軟い基板上に硬質の膜を設けて耐擦傷性を向
上させるためには、該硬質膜の厚味が2ミクロン以上な
いと効果がない。そこで、プラスチック基板と無機質薄
膜の間に2ミクロン以上の厚味を有するハードコーティ
ングを設けることによって耐擦傷性を向上させる事が試
みられ、耐擦傷性に関してはほぼ満足できるものが最近
では見られる様になった。
Regarding the susceptibility to scratches, since the thickness of the inorganic thin film generally does not exceed 1 micron, the scratch resistance is poor because the underlying plastic substrate is soft even if the thin film itself has a large strength. It is known to bring about the result. In order to provide a hard film on a soft substrate to improve scratch resistance, it is not effective unless the thickness of the hard film is 2 μm or more. Therefore, it has been attempted to improve the scratch resistance by providing a hard coating having a thickness of 2 μm or more between the plastic substrate and the inorganic thin film, and recently it has been found that the scratch resistance is almost satisfactory. Became.

<発明が解決しようとする問題点> しかし乍ら、このようなハードコートを無機薄膜とプ
ラスチック基板の間に設ける方法を用いることにより耐
擦傷性を向上させることはできるけれども、該無機薄膜
が高密度の硬い膜であるため、製品の使用時または無機
薄膜の真空蒸着時に必然的に生ずる温度上昇時のプラス
チック基材と無機薄膜との熱膨張係数の違いにより、無
機質薄膜にクラックの発生が起こり易くなるという重大
な問題点があった。
<Problems to be Solved by the Invention> However, although scratch resistance can be improved by using a method of providing such a hard coat between an inorganic thin film and a plastic substrate, the inorganic thin film Since the film has a high density, cracks may occur in the inorganic thin film due to the difference in the thermal expansion coefficient between the plastic substrate and the inorganic thin film when the temperature rises inevitably during use of the product or vacuum deposition of the inorganic thin film. There was a serious problem that it became easier.

<問題点を解決するための手段> 上記従来の問題点を解決するために、本発明は、該無
機質薄膜を、イオンビームを照射しつつ遅い蒸着速度で
形成したものである。好ましくはその無機質薄膜の表面
に更に高分子物質の薄膜を設ける。
<Means for Solving the Problems> In order to solve the above-mentioned conventional problems, the present invention forms the inorganic thin film at a low vapor deposition rate while irradiating an ion beam. Preferably, a thin film of a polymeric substance is further provided on the surface of the inorganic thin film.

すなわち本発明は、ポリシロキサン系塗料組成物によ
り被覆・硬化されたプラスチック基材の表面に、イオン
ビームを照射しながら、真空蒸着により金属酸化物薄膜
を被覆させる際に、成膜速度を、金属酸化物薄膜の全光
学的厚みの2〜50%の厚みに成膜される初期期間は、多
くとも毎秒10オングストロームに維持し、その後に、成
膜速度を毎秒10オングストロームを越える値に維持する
ことを特徴とする金属酸化物薄膜で被覆されたプラスチ
ック物品の製法である。
That is, the present invention is directed to coating a metal oxide thin film by vacuum vapor deposition on a surface of a plastic substrate coated and cured with a polysiloxane-based coating composition while irradiating with an ion beam, and a film forming rate The initial period of 2-50% of the total optical thickness of the oxide thin film should be kept at 10 angstroms per second at the maximum, and then the film formation rate should be kept above 10 angstroms per second. And a method for producing a plastic article coated with a metal oxide thin film.

本発明において、プラスチック基材、好ましくは後述
するハードコートを施こしたプラスチック基材はその表
面に真空蒸着によって無機質薄膜が被覆される。この
際、蒸着速度はその初期段階、すなわち総厚味(光学的
厚み)のすくなくとも最初の2%の部分、より好ましく
は10%の部分が形成される迄は遅くしておくことが好ま
しい。
In the present invention, a plastic substrate, preferably a hard-coated plastic substrate described below, is coated with an inorganic thin film on its surface by vacuum deposition. At this time, it is preferable that the vapor deposition rate be slowed in the initial stage, that is, until at least the first 2% portion of the total thickness (optical thickness), more preferably 10% portion, is formed.

具体的には毎秒10オングストローム以下であることが
好ましい。この成膜速度は蒸着源の加熱温度、その他を
変化させることにより制御することができる。
Specifically, it is preferably 10 angstroms per second or less. This film formation rate can be controlled by changing the heating temperature of the vapor deposition source and the like.

もし初期の成膜速度が毎秒10オングストロームを越え
る大きさである場合には、製品の使用時または成膜時の
昇温による無機薄膜と基材との熱膨張係数の差により無
機薄膜にクラックが発生しやすくなる。その理由は、お
そらくは、大きな成膜速度で基材上に付着した無機物質
はマイグレーション効果により均一化され、基材と無機
薄膜との境界の全面において両者が密着しているため、
前記熱膨張差による応力が境界面に集中しその結果クラ
ックが発生するのではないかと考えられる。本発明にお
けるように蒸着のすくなくとも初期において成膜速度を
小さくすると、おそらくは前記マイグレーション効果が
生じ難くなって膜のミクロの不均一化又は膜の多孔質化
が生じ、前記の熱膨張差による応力は薄膜内部に分散す
るため応力集中が緩和され、その結果無機質薄膜のクラ
ック発生は防止されると考えられる。
If the initial deposition rate exceeds 10 angstroms per second, the inorganic thin film may crack due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the inorganic thin film and the substrate due to the temperature increase during use of the product or during film deposition. It tends to occur. The reason is probably that the inorganic substance adhering to the substrate at a high film formation rate is made uniform by the migration effect, and both are in close contact with each other on the entire boundary surface between the substrate and the inorganic thin film.
It is considered that the stress due to the difference in thermal expansion concentrates on the boundary surface, resulting in cracks. When the film formation rate is reduced at least in the initial stage of vapor deposition as in the present invention, the migration effect is unlikely to occur and microscopic non-uniformity of the film or film porosity occurs, and the stress due to the thermal expansion difference is It is considered that the concentration of stress is relaxed because it is dispersed inside the thin film, and as a result, the occurrence of cracks in the inorganic thin film is prevented.

蒸着の初期段階を過ぎた後の成膜速度は初期のそれと
同一に保持してもよいが、生産速度を向上させるために
通常は、大きな値、例えば毎秒20オングストローム程度
に保たれる。一例として、成膜速度を無機質薄膜の全光
学的厚味の2〜50%の厚みに成膜される期間は、多くと
も毎秒10オングストロームに維持し、その後成膜速度を
毎秒10オングストロームを越える値、たとえば毎秒20オ
ングストロームに維持する。
The film forming rate after the initial stage of vapor deposition may be kept the same as the initial one, but is usually kept at a large value, for example, about 20 angstroms per second in order to improve the production rate. As an example, the film deposition rate is maintained at 10 angstroms per second at most during the period in which the film thickness is 2 to 50% of the total optical thickness of the inorganic thin film, and then the film deposition rate exceeds 10 angstroms per second. , Maintain at 20 angstroms per second, for example.

本発明において、上記の真空蒸着による無機薄膜の形
成と同時にその薄膜にイオンビームを照射させる。照射
したイオンビームは真空蒸着の源から蒸発した蒸着無機
物質の分子をイオン化させ、これにより基板に付着する
蒸着物質の充填密度が高められ、その結果無機物質薄膜
と基材との付着強度が増大する。
In the present invention, the thin film is irradiated with an ion beam at the same time when the inorganic thin film is formed by the above-mentioned vacuum deposition. The irradiated ion beam ionizes the molecules of the vapor-deposited inorganic substance evaporated from the source of the vacuum vapor deposition, thereby increasing the packing density of the vapor-deposited substance adhering to the substrate, and as a result, the adhesion strength between the inorganic substance thin film and the base material increases. To do.

イオンビーム照射に使用するイオンの種類は、窒素、
酸素、アルゴンなど、通常用いられる気体を使用できる
が、最も有効なのはアルゴンである。イオンビーム照射
のパワーは基板及びその上のハードコートが冒されない
限り高い方が良い。通常は反射防止膜を被覆すべきプラ
スチック物品の単位表面積1cm2あたり1〜1000μA,好ま
しくは10〜500μAのエネルギー密度で照射される。
The types of ions used for ion beam irradiation are nitrogen,
Commonly used gases such as oxygen and argon can be used, but the most effective is argon. The power of ion beam irradiation should be high unless the substrate and the hard coat on it are affected. Irradiation is usually performed with an energy density of 1 to 1000 μA, preferably 10 to 500 μA per 1 cm 2 of the surface area of the plastic article to be coated with the antireflection film.

エネルギー密度が1μA/cm2よりも低いときは、イオ
ンビーム照射による無機質薄膜中の蒸着粒子の充填度増
加の効果が不十分である。逆にエネルギー密度が1000μ
A/cm2よりも高いときは、無機質薄膜がエッチング効果
により侵蝕されやすくなるので好まきくない。
When the energy density is lower than 1 μA / cm 2 , the effect of increasing the filling degree of vapor deposition particles in the inorganic thin film by ion beam irradiation is insufficient. Conversely, the energy density is 1000μ
When it is higher than A / cm 2 , the inorganic thin film is easily corroded by the etching effect, which is not preferable.

一般に、真空蒸着による無機質薄膜被覆工程の前に、
被覆すべきプラスチック基材の表面に吸着されている水
分を加熱除去する必要があるが、本発明においては上述
のイオンビームの予備的照射によりこの水分除去を兼ね
ることができる。
Generally, before the inorganic thin film coating process by vacuum deposition,
The water adsorbed on the surface of the plastic substrate to be coated needs to be removed by heating, but in the present invention, this water removal can also be performed by the preliminary irradiation with the ion beam.

すなわち、たとえばイオンビーム源および真空蒸着源
を備えた真空チャンバー内に被覆すべきプラスチック基
材を起き、イオンビーム照明および真空蒸着を同時に開
始する前に、イオンビーム照明のみを前記エネルギー密
度で5秒〜20分間、より好ましくは20秒〜10分間おこな
うことが好ましい。
That is, for example, the plastic substrate to be coated is raised in a vacuum chamber equipped with an ion beam source and a vacuum deposition source, and only ion beam illumination is performed at the above energy density for 5 seconds before simultaneously starting ion beam illumination and vacuum deposition. ~ 20 minutes, more preferably 20 seconds to 10 minutes.

イオンビームの発生源となるイオン銃は現在既に上市
されているもので2種類あり、それらはカウフマン型と
コールドカーソド型と呼ばれるものである。カウフマン
型は熱電子の衝撃によって気体原子をイオン化させるも
のであり、コールドカソード型は高圧電界を使用して電
離させるものであるが、本発明に於いてはこれら両タイ
プのどちらを用いても良い。
There are two types of ion guns, which are the source of generation of ion beams, which are already on the market at present, and they are called Kaufman type and cold-cassod type. The Kauffman type is for ionizing gas atoms by the impact of thermoelectrons, and the cold cathode type is for ionizing by using a high-voltage electric field. In the present invention, either of these types may be used. .

本発明に於ける無機質薄膜とは、反射防止膜や熱線反
射膜のような光学薄膜である。たとえば反射防止膜の場
合、通常三層反射防止膜が使用される。これは、反射を
防止したい波長域の中心波長をλとすれば、基板側か
ら厚味がλO/4−λO/2−λO/4という構成で中屈折率層
−高屈折率層−低屈折率層が順次積層されて成るもので
ある。低屈折率層には通常SiO2が使用される。高屈折率
層にはTiO2,ZrO2,Ta2O5など、あるいはこれらの混合
物、これらにイットニウムやプラセオジミウムを添加し
たものが使用される。また、中屈折率層にはAl2O3,Si2O
3,Yb2O3などが使用されるが、この中屈折率層の場合、
屈折率を或る程度限定された範囲に合わせる必要がある
ことから、適当な物質がないために、等価膜法を用いて
低屈折率−高屈折率−低屈折率層の順にそれぞれ、λO/
12ずつの厚味で積層した三層膜を用いる事が最近多く行
われている。また、熱線反射膜の場合には、金属膜を高
屈折率誘電体膜ではさんだ三層膜が多く用いられる。
The inorganic thin film in the present invention is an optical thin film such as an antireflection film or a heat ray reflective film. For example, in the case of an antireflection film, a three-layer antireflection film is usually used. This, if the center wavelength of the wavelength range to be prevented and reflection lambda O, medium refractive index layer from the substrate side in the configuration of thickness is λ O / 4-λ O / 2-λ O / 4 - high refractive index A layer and a low refractive index layer are sequentially laminated. SiO 2 is usually used for the low refractive index layer. For the high refractive index layer, TiO 2 , ZrO 2 , Ta 2 O 5 or the like, or a mixture thereof, or a material obtained by adding ytnium or praseodymium to these is used. In addition, Al 2 O 3 and Si 2 O are contained in the medium refractive index layer.
3 , Yb 2 O 3 etc. are used, but in the case of this medium refractive index layer,
Since it is necessary to match the refractive index to a certain limited range, since there is no suitable substance, the low refractive index-high refractive index-low refractive index layers are formed in order of λ O using the equivalent film method. /
Recently, it has been frequently used to use a three-layer film in which each layer has a thickness of 12. Further, in the case of the heat ray reflective film, a three-layer film having a metal film sandwiched by a high refractive index dielectric film is often used.

本発明により製造される無機質薄膜はいわゆる多孔構
造をもっているかも知れないがそれは原子オーダーの大
きさであり、薄膜の透明性が何ら損われることはない。
The inorganic thin film produced by the present invention may have a so-called porous structure, but it has an atomic size, and the transparency of the thin film is not impaired at all.

一般に無機質薄膜は低い成膜速度をもつ真空蒸着によ
り多孔質となった場合には通常はもろくなってしまい、
耐擦傷性が低下する恐れがあるが、本発明に於いては、
該無機質薄膜をイオンを照射し乍ら真空蒸着によって形
成することによって、耐擦傷性の低下は防止される。
Generally, when an inorganic thin film becomes porous by vacuum deposition with a low film formation rate, it usually becomes brittle,
Although scratch resistance may decrease, in the present invention,
When the inorganic thin film is formed by vacuum vapor deposition while irradiating with ions, deterioration of scratch resistance can be prevented.

本発明に使用できるプラスチック基板の材料として
は、ポリメチルメタクリレート(PMMA),ジエチレング
リコールビスアリルカーボネート(CR−39),ポリカー
ボネート,ポリスチレン,ポリエステルなど、透明部材
として使われる樹脂を挙げることができる。
Examples of the material of the plastic substrate that can be used in the present invention include resins used as transparent members such as polymethyl methacrylate (PMMA), diethylene glycol bisallyl carbonate (CR-39), polycarbonate, polystyrene, and polyester.

上記したプラスチック基板表面に無機質薄膜を被覆す
る前にあらかじめハードコートを設けてその表面の耐擦
傷性を高めておくことが好ましい。本発明におけるプラ
スチック用ハードコートとしては、シリコーン系とアク
リル系に大別されるいずれのものも使用することができ
る。シリコーン系ハードコートは一般にシリカ微粒子が
ポリオルガノシロキサンマトリクスに分散した構造のも
のが多い。多く用いられるハードコートは、エポキシ基
を有するシランカップリング剤の部分加水分解縮合物に
コロイダルシリカを含んだもの、またはそれに樹脂族多
官能エポキシ化合物を添加したものを塗布して焼付けた
ものである。アクリル系ハードコートは多官能アクリル
酸エステルとそのプレポリマーの混合物を塗布し、紫外
線を照射することによって硬化させたものが一般的であ
る。場合によってはこれにコロイダルシリカまたはその
表面をメタクリロキシ基を含むシランカップリング剤や
チタンカップリング剤、長鎖のアルコールなどで処理し
たコロイダルシリカを添加することもある。上記シリコ
ーン系及びアクリル系ハードコートの両方が本発明物品
に使用するに適している。
Before coating the surface of the plastic substrate with the inorganic thin film, a hard coat is preferably provided in advance to enhance scratch resistance of the surface. As the hard coat for plastics in the present invention, any of those roughly classified into silicone type and acrylic type can be used. In general, many silicone hard coats have a structure in which fine silica particles are dispersed in a polyorganosiloxane matrix. A hard coat that is often used is a product obtained by coating a partially hydrolyzed condensate of a silane coupling agent having an epoxy group with colloidal silica or by adding a resin group polyfunctional epoxy compound to it and baking it. . The acrylic hard coat is generally one in which a mixture of a polyfunctional acrylic acid ester and its prepolymer is applied and cured by irradiation with ultraviolet rays. In some cases, colloidal silica or a colloidal silica whose surface is treated with a silane coupling agent containing a methacryloxy group, a titanium coupling agent, or a long-chain alcohol may be added. Both the silicone and acrylic hardcoats described above are suitable for use in the articles of the present invention.

本発明において、前述の無機物質の薄膜を被覆させた
プラスチック物品は、その表面の平滑性を向上させるた
めに、その表面にある種の高分子物質の層を形成させる
ことが好ましい。
In the present invention, the plastic article coated with the above-mentioned thin film of an inorganic substance preferably has a layer of a certain polymer substance formed on its surface in order to improve the smoothness of the surface.

この高分子物質とはすなわち油脂類のことであり、た
とえばパラフィン,シリコーンオイル,グリース,フレ
オンオイルなどが好適に用いられる。該高分子物質の層
は前記した無機質薄膜の上に設けられ、これが最上層と
なる。この層は柔らかい材質より成るので、この厚味が
厚すぎると物体が接触した場合に跡が残る上に、無機質
光学薄膜の光学特性にも影響するので、この層の平均厚
味は極力薄いことが望ましく、20nm以下であることが好
ましく、より好ましくは0.5〜1.0nmである。
This polymer substance means oils and fats, and paraffin, silicone oil, grease, freon oil and the like are preferably used. The layer of the polymer substance is provided on the above-mentioned inorganic thin film, and this is the uppermost layer. Since this layer is made of a soft material, if this thickness is too thick, traces will remain when an object comes into contact with it, and it will also affect the optical properties of the inorganic optical thin film, so the average thickness of this layer should be as thin as possible. Is preferably 20 nm or less, more preferably 0.5 to 1.0 nm.

前記したような油脂類より成る超薄層を形成するには
次のような方法を用いる。すなわち、真空蒸着によって
無機質薄膜を形成したプラスチック物品の表面に、塗布
又は浸漬によって前記したような油脂類を接触させる。
この状態では分厚くついたままなので、これを拭き取る
か洗浄することによって余分な油脂類を除く。以上の工
程を経ることによって膜厚20nm以下の高分子物質層を形
成することができる。該高分子物質層は蒸着したばかり
の、イオンビームによって非常に活性になっている無機
質薄膜の表面に強力に結合しており、余分な高分子物質
を除くために洗浄した後においても残っている。
The following method is used to form an ultra-thin layer of the above-mentioned fats and oils. That is, the oil or fat as described above is brought into contact with the surface of a plastic article on which an inorganic thin film is formed by vacuum deposition.
In this state, it remains thick, so wipe off or wash it to remove excess oil and fat. Through the above steps, a polymer substance layer having a film thickness of 20 nm or less can be formed. The layer of polymeric material is strongly bonded to the surface of the freshly deposited, highly active inorganic thin film by the ion beam and remains even after cleaning to remove excess polymeric material. .

この高分子物質層を最外層に設けることにより、無機
質薄膜の表面構造がもたらす大きな摩擦係数を低下させ
ることができる。
By providing this polymer material layer as the outermost layer, it is possible to reduce a large friction coefficient caused by the surface structure of the inorganic thin film.

<作 用> 本発明によれば、プラスチック基板上の無機質薄膜に
は、使用状態における温度上昇時のプラスチック基板と
の熱膨張係数の違いが原因で発生する従来は避けること
のできなかったクラックの発生が抑制できる。また、こ
の無機質薄膜自体はイオン化蒸着で形成するので凝集力
は大きく、従って高い耐擦傷性が得られ、本発明によれ
ば耐擦傷性と耐熱性というプラスチック基板上の無機質
薄膜に於いては相反する特性を共に向上させることがで
きる。
<Operation> According to the present invention, the inorganic thin film on the plastic substrate has cracks that have been inevitable in the past due to the difference in the coefficient of thermal expansion from the plastic substrate when the temperature rises during use. Occurrence can be suppressed. Further, since this inorganic thin film itself is formed by ionization vapor deposition, it has a large cohesive force, and therefore high scratch resistance can be obtained.According to the present invention, the scratch resistance and heat resistance of the inorganic thin film on the plastic substrate are conflicting with each other. It is possible to improve both of the characteristics.

<実施例> 1. 5ミリメートル厚で10cm角のポリメタクリル酸メチ
ル(PMMA)の平板(三菱レイヨン(株)製)に、メチル
トリメトキシシラン部分加水分解物とコロイダルシリカ
より成るシリコーン系ハードコート材(トスガード:東
芝シリコーン(株)製)を浸漬法で塗布し、80℃で2時
間焼付けてハードコートPMMA板を作製した。
<Example> 1. A silicone hard coat material composed of a partial hydrolyzate of methyltrimethoxysilane and colloidal silica on a plate (made by Mitsubishi Rayon Co., Ltd.) of polymethylmethacrylate (PMMA) of 5 mm thick and 10 cm square. (Tosgard: Toshiba Silicone Co., Ltd.) was applied by a dipping method and baked at 80 ° C. for 2 hours to prepare a hard-coated PMMA plate.

このハードコートPMMA板を真空蒸着装置内の基板ドー
ムに装着し、1.0×10-5Torrまで減圧しておいてカウフ
マン型イオン銃(真空器械工業(株)製KP−80)を用い
てアルゴンイオンを1KV×100mAのパワーで真空蒸着すべ
きハードコートPMMA板の表面に向けて5分間照射した。
エネルギー密度はPMMA板表面積1cm2あたり約20μAであ
った。次いでイオン銃への導入ガスをアルゴン/酸素=
9/1の混合ガスに変え、500V×50mAのパワー(エネルギ
ー密度10μA/cm2)で照射しながら、Yb2O3−Ta2O5−SiO
2の順で蒸着した。ここでYb2O3の層は毎秒5オングスト
ロームの速度でnd=125nm,Ta2O5及びSiO2の層は毎秒20
オングストロームの速度でそれぞれnd=250nm及びnd=1
25nm蒸着した。
This hard coat PMMA plate was attached to the substrate dome in the vacuum evaporation system, the pressure was reduced to 1.0 × 10 -5 Torr, and argon ions were used using a Kaufman type ion gun (KP-80 manufactured by Vacuum Instrument Co., Ltd.). Was radiated with a power of 1 KV × 100 mA for 5 minutes toward the surface of the hard-coated PMMA plate to be vacuum-deposited.
The energy density was about 20 μA per cm 2 surface area of the PMMA plate. Next, the gas introduced into the ion gun is argon / oxygen =
While changing to a mixed gas of 9/1 and irradiating with a power of 500 V × 50 mA (energy density 10 μA / cm 2 ), Yb 2 O 3 −Ta 2 O 5 −SiO
Deposition was performed in the order of 2 . Here, the Yb 2 O 3 layer is at a speed of 5 angstroms per second, and nd = 125 nm, and the Ta 2 O 5 and SiO 2 layers are at 20 seconds per second.
Nd = 250 nm and nd = 1 at Angstrom speed, respectively
25 nm was deposited.

蒸着が完了したら真空槽内を常圧に戻して蒸着の完了
したPMMA板をとり出し、表面にシリコーングリースを塗
ってから拭き取り、リグロインできれいに拭いたあとで
トリクレン槽2槽及びフレオン蒸気槽を含んだ7槽の洗
浄ラインを通して洗浄した。
After vapor deposition is completed, the vacuum chamber is returned to normal pressure, the vapor deposited PMMA plate is taken out, the surface is coated with silicone grease and then wiped off, and after being wiped clean with ligroine, the trichlene bath and the Freon vapor bath are included. It was washed through the washing line of 7 tanks.

洗浄の完了したPMMA板表面のすべりは良好であり、PM
MA板の表面のシリコーングリースの層の平均厚みは約2n
mであった。これにスチールウールを5kgの荷重をかけて
20回往復させても傷つかなかった。また、これを80℃に
設定したエアーオーブンに10分間入れておいても何等変
化が見られなかった。そしてこのPMMA板は510nmの波長
の光に対して垂直入射時の反射率1.0%を有していた。
Slip on the surface of PMMA plate that has been cleaned is good.
The average thickness of the silicone grease layer on the surface of the MA plate is about 2n.
m. Add 5kg of steel wool to it
It didn't hurt even after making 20 round trips. In addition, no change was observed even if it was placed in an air oven set at 80 ° C for 10 minutes. Then, this PMMA plate had a reflectance of 1.0% at the time of vertical incidence with respect to light having a wavelength of 510 nm.

2. 65ミリメートル径のCR−39製メガネレンズ(ハイル
クス ,HOYA(株)製)に、トリメチロールプロパント
リアクリレート,ペンタエリスリトールテトラアクリレ
ート,ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート,ジ
エチレングリコールジアクリレート,エチレングリコー
ルジアクリレート,2−エチルヘキシルアクリレート等の
アクリル酸エステル類の部分プレポリマーにアゾビスイ
ソブチロニトリルとベンゾインメチルエーテル及び弗素
界面活性剤少量を加えたものをスピンコート法により塗
布し、高圧水銀ランプを用いて紫外線を照射して硬化さ
せ、ハードコートレンズを作製した。
2.65mm diameter CR-39 eyeglass lens (Heil
Cous , HOYA Co., Ltd.)
Reacrylate, pentaerythritol tetraacryle
Dipentaerythritol hexaacrylate
Ethylene glycol diacrylate, ethylene glycol
Ludiacrylate, 2-ethylhexyl acrylate, etc.
Azobisii as a partial prepolymer of acrylic acid esters
Sobutyronitrile and benzoin methyl ether and fluorine
Apply a small amount of surfactant by spin coating.
Cloth, and irradiate it with ultraviolet light using a high-pressure mercury lamp to cure it.
Then, a hard coat lens was produced.

このハードコートレンズを真空蒸着装置内の基板ドー
ムに装着し、3.0×10-5Torrまで減圧しておいて、コー
ルドカソード型イオン銃(デントン・ヴァキュウム社製
CC−101B)を用いてアルゴンイオンをパワーサプライ80
0V×800mA,バイアスパワーサプライ100V×100mAで10分
間照射した。エネルギー密度は約200μA/cm2であった。
次いでイオン銃への導入ガスを酸素に変えて1.0×10-4T
orrの圧力でイオンを照射しつつ、(エネルギー密度約1
00μA/cm2)λ=500nmの中心波長で制御し乍ら、5層
とも毎秒5オングストロームの一定の成膜速度で膜圧nd
=λO/12の各層をSiO2,ZrO2,SiO2の順で3層積層し、次
いでZrO2をnd=λO/2,SiO2をnd=λO/4積層して5層の
反射防止膜を形成した。
This hard coat lens was attached to the substrate dome in the vacuum evaporation system, the pressure was reduced to 3.0 × 10 -5 Torr, and the cold cathode ion gun (Denton Vacuum Co., Ltd.
CC-101B) for power supply of argon ion 80
Irradiation was carried out for 10 minutes at 0V × 800mA and bias power supply 100V × 100mA. The energy density was about 200 μA / cm 2 .
Next, change the gas introduced to the ion gun to oxygen and 1.0 × 10 -4 T
While irradiating ions at a pressure of orr, (energy density about 1
00μA / cm 2 ) λ O = 500nm, the film thickness nd at a constant deposition rate of 5 angstroms per second for all 5 layers.
= Λ O / 12, each layer is laminated in the order of SiO 2 , ZrO 2 and SiO 2 , then ZrO 2 is nd = λ O / 2, SiO 2 is nd = λ O / 4 and 5 layers are laminated. An antireflection film was formed.

蒸着が完了したら真空槽内を常圧に戻して蒸着の完了
したレンズをとり出し、フレオンオイル1槽−フレオン
ソルベント2槽−フレオン蒸気槽1槽より構成された4
槽の洗浄ラインを通して洗浄した。
When the vapor deposition is completed, the inside of the vacuum chamber is returned to normal pressure and the lens for which the vapor deposition is completed is taken out, and it is composed of 1 tank of Freon oil, 2 tanks of Freon solvent, and 1 tank of Freon vapor.
It was washed through the washing line of the tank.

洗浄の完了したレンズ表面のすべりは良好であり、ス
チールウールに5kgかけて20回往復させても傷つかなか
った。また、これを90℃に設定した恒温水槽に10分間入
れておいても何等変化が見られなかった。500nmの波長
の光に対する反射率は1.0%であった。
The surface of the lens that had been cleaned had good slippage, and was not damaged even when it was reciprocated 20 times over 5 kg of steel wool. In addition, no change was observed even if it was placed in a constant temperature water bath set at 90 ° C for 10 minutes. The reflectance for light with a wavelength of 500 nm was 1.0%.

なお、前述のフレオンオイル処理をしなかった5層反
射防止膜を形成させたレンズは表面のすべりはそれほど
良好ではないが、上述の恒温水槽のテストでも何等変化
はみられず、反射率も同一の値を有していた。
The lens with the five-layer antireflection film that had not been subjected to the Freon oil treatment did not have very good surface slippage, but no change was observed in the above-mentioned constant temperature water bath test, and the reflectance was the same. Had a value of.

また、比較のため、5層の反射防止膜の真空蒸着と同
時におこなっていたイオンビームの照射を中止し、その
他は本実施例と同じ処理をおこなったところ、耐擦傷性
は本実施例とほぼ等しいけれども、10分間の恒温水槽の
テストでは反射防止膜にクラックが発生した。
Further, for comparison, when the irradiation of the ion beam, which was carried out at the same time as the vacuum deposition of the five-layer antireflection film, was stopped and the same treatment as in this example was carried out, the scratch resistance was almost the same as that of this example. Equally, the antireflective coating cracked in a 10 minute water bath test.

3. 5ミリメートル厚で10cm角のポリカーボネート板
(筒中プラスチック(株)製)に、ヒドロキシエチルメ
タクリレートとグリシジルメタクリレートのコポリマー
を主成分として含む塗料を塗布し、乾燥硬化させた後、
メチルトリメトキシシラン部分加水分解物とコロイダル
シリカを含むシリコーン系ハードコート材(トスガー
ド;東芝シリコーン(株)製)を塗布し、乾燥硬化させ
た。
3. Apply a paint containing a copolymer of hydroxyethyl methacrylate and glycidyl methacrylate as a main component to a polycarbonate plate (made by Tsutsunaka Plastics Co., Ltd.) of 5 mm thickness and 10 cm square, and dry and cure it.
A silicone-based hard coat material (Tosguard; manufactured by Toshiba Silicone Co., Ltd.) containing a partial hydrolyzate of methyltrimethoxysilane and colloidal silica was applied and dried and cured.

このハードコートポリカーボネート板を真空蒸着装置
内の基板ドームに装着し、10×10-5Torrまで減圧してお
いてカウフマン型イオン銃(コモンウルス社製ミラトロ
ン3cm型)を用いてアルゴンイオンを1KV×100mAのパワ
ーで5分間照射した。(約20μA/cm2)次いでイオン銃
への導入ガスをアルガン/酸素=9/1の混合ガスに変え
(イオンビームのエネルギー密度約10μA/cm2)、TiO2
を130オングストローム蒸着し、再びガスをアルゴンに
変えて銀を300オングストローム蒸着し、次いで導入ガ
スを再びアルゴン/酸素=9/1に変えてTiO2を2500オン
グストローム蒸着し、最後にSiO2を1250オングストロー
ム蒸着した。
This hard-coated polycarbonate plate was attached to the substrate dome in the vacuum evaporation system, the pressure was reduced to 10 × 10 -5 Torr, and argon ions were irradiated at 1 KV × 100 mA using a Kauffman type ion gun (Commonurus Miratron 3 cm type). It was irradiated with the power of 5 minutes. (Approximately 20 μA / cm 2 ) Then, the gas introduced into the ion gun was changed to a mixed gas of Argan / oxygen = 9/1 (energy density of the ion beam was approximately 10 μA / cm 2 ) and TiO 2
Was deposited to 130 angstroms, the gas was changed to argon again to deposit silver to 300 angstroms, then the introduced gas was changed to argon / oxygen = 9/1 again to deposit TiO 2 to 2500 angstroms, and finally SiO 2 to 1250 angstroms. It was vapor-deposited.

蒸着が完了したポリカーボネート板は、シリコーンオ
イルに浸漬した後、1ルアルヘキサンで余分なシリコー
ンオイルをおとし、7槽の洗浄ラインを通して洗浄し
た。
The vapor-deposited polycarbonate plate was dipped in silicone oil, and then excess silicone oil was covered with 1 luan hexane and washed through a washing line of 7 tanks.

洗浄の完了したポリカーボネート板表面のすべりは良
好であり、スチールウールに5kgかけて20回往復させて
も傷つかなかった。また、これを80℃に設定したエアー
オーブンに10分間入れておいても何等変化が見られなか
った。500nmおよび1000nmの波長の光に対する垂直入射
時の反射率はそれぞれ2.0%および80%であった。
Slip on the surface of the polycarbonate plate that had been washed was good, and was not damaged even when the steel wool was reciprocated 20 times over 5 kg. In addition, no change was observed even if it was placed in an air oven set at 80 ° C for 10 minutes. The reflectance at normal incidence for light with wavelengths of 500 nm and 1000 nm was 2.0% and 80%, respectively.

4. 上記実施例3において、シリコン系ハードコート処
理されたポリカーボネート板を、真空蒸着装置内でのイ
オンビームの単独に照射にかえて、真空蒸着装置内でポ
リカーボネートを電気加熱ヒーターにより約150℃で約1
0分間加熱し、その他は上記実施例3と同様に処理した
ところ、実施例3とほぼ等しい表面すべり性、対擦傷
性、耐熱性、反射防止性能を示した。
4. In Example 3, except that the silicon-based hard coat-treated polycarbonate plate was irradiated with an ion beam alone in a vacuum vapor deposition apparatus, and the polycarbonate was heated in the vacuum vapor deposition apparatus at about 150 ° C. with an electric heater. About 1
When heated for 0 minutes and treated in the same manner as in Example 3 except above, the same surface slipperiness, scratch resistance, heat resistance, and antireflection performance as in Example 3 were exhibited.

<発明の効果> 本発明によれば従来不可能であったプラスチック基板
/無機薄膜被合体の高耐熱性と高耐擦傷性の両立が実現
できる。これによって、プラスチック基板に種々の無機
薄膜を設けた部材を自動車その他の輸送機器の部品,種
々の光学装置の部品などとして使用することも可能とな
る。
<Advantages of the Invention> According to the present invention, it is possible to achieve both high heat resistance and high scratch resistance of a plastic substrate / inorganic thin film bonded body, which has been impossible in the past. As a result, it becomes possible to use a member in which various inorganic thin films are provided on a plastic substrate as a part of automobiles and other transportation equipment, a part of various optical devices, and the like.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 花田 良幸 大阪府大阪市東区道修町4丁目8番地 日 本板硝子株式会社内 (56)参考文献 特開 昭56−9906(JP,A) 特公 昭49−47910(JP,B2) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Yoshiyuki Hanada, Inventor Yoshiyuki Hanada, 4-8 Doshomachi, Higashi-ku, Osaka City, Osaka (56) References JP-A-56-9906 (JP, A) JP 49-47910 (JP, B2)

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ポリシロキサン系塗料組成物により被覆・
硬化されたプラスチック基材の表面に、イオンビームを
照射しながら、真空蒸着により金属酸化物薄膜を被覆さ
せる際に、成膜速度を、金属酸化物薄膜の全光学的厚み
の2〜50%の厚みに成膜される初期期間は、多くとも毎
秒10オングストロームに維持し、その後に、成膜速度を
毎秒10オングストロームを越える値に維持することを特
徴とする金属酸化物薄膜で被覆されたプラスチック物品
の製法。
1. A coating with a polysiloxane coating composition
While coating the metal oxide thin film by vacuum deposition while irradiating the surface of the hardened plastic substrate with an ion beam, the deposition rate is 2 to 50% of the total optical thickness of the metal oxide thin film. A plastic article coated with a metal oxide thin film, characterized in that the initial period of film formation at a thickness is maintained at 10 angstroms per second at most, and thereafter the film formation rate is maintained at a value exceeding 10 angstroms per second. Manufacturing method.
【請求項2】前記金属酸化物薄膜は反射防止多層膜であ
る特許請求の範囲第1項記載のプラスチック物品の製
法。
2. The method for producing a plastic article according to claim 1, wherein the metal oxide thin film is an antireflection multilayer film.
【請求項3】前記イオンビームを前記プラスチック基材
の単位表面積1cm2あたり1〜1000μAのエネルギー密度
で照射する特許請求の範囲第1項記載のプラスチック物
品の製法。
3. The method for producing a plastic article according to claim 1, wherein the ion beam is irradiated at an energy density of 1 to 1000 μA per unit surface area of 1 cm 2 of the plastic substrate.
【請求項4】前記イオンビームは窒素、酸素、およびア
ルゴンより選ばれるすくなくとも1種のイオンを用いる
ものである特許請求の範囲第1項記載のプラスチック物
品の製法。
4. The method for producing a plastic article according to claim 1, wherein the ion beam uses at least one kind of ion selected from nitrogen, oxygen, and argon.
【請求項5】前記金属酸化物薄膜を被覆させた後に、そ
の膜の表面に更に油脂の層を形成する特許請求の範囲第
1項記載のプラスチック物品の製法。
5. The method for producing a plastic article according to claim 1, wherein after coating the metal oxide thin film, an oil layer is further formed on the surface of the film.
【請求項6】前記油脂の層は0.5〜10nmの平均厚みを有
するものである特許請求の範囲第5項記載のプラスチッ
ク物品の製法。
6. The method for producing a plastic article according to claim 5, wherein the layer of fats and oils has an average thickness of 0.5 to 10 nm.
【請求項7】前記金属酸化物薄膜を被覆する前のプラス
チック基材の表面にあらかじめイオンビームを照射する
特許請求の範囲第1項記載のプラスチック物品の製法。
7. The method for producing a plastic article according to claim 1, wherein the surface of the plastic substrate before being coated with the metal oxide thin film is previously irradiated with an ion beam.
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