TWI636876B - 透光性材料、低黏附性材料及成型用部件 - Google Patents

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Abstract

本發明的透光性材料具有由玻璃類材料構成的基底部和在基底部的上方(表面)以層狀設置的氧化物層。作為基底部，能夠使用如下玻璃類材料：使用了鈉鈣玻璃與鋁矽酸鹽玻璃的鋼化玻璃、主要使用硼矽玻璃的耐熱玻璃、石英玻璃等。氧化物層是以氧化釔(Y2O3)為基材，並含有氮和4A族元素。由此提供一種可用作低黏附性材料和成型用部件的透光性材料。在使用石英玻璃的情況下，較佳選擇在基底部和氧化物層之間形成中間層。

Description

透光性材料、低黏附性材料及成型用部件
本發明涉及具有基底部和氧化物層的透光性材料、低黏附性材料及成型用部件。「透光性」一詞指光透過物質的性質(參考：JIS R 1600)。在本申請文件中，「透光性」包含「透明狀態」。
專利文獻1中公開了具有金屬制的基材與陶瓷層的成型模具，所述陶瓷層設置於基材上，並包含氧化釔、氮和4A族元素的陽離子，且與成型品接觸(參照專利文獻1的[0006]段)。還公開了，設置於成型模具的表面、包含氧化釔的陶瓷層使該成型模具的脫模性及防汙性提高(參照專利文獻1的[0039]段)。作為脫模性及防汙性的物件，可以例示為在成型操作中使用的樹脂(參照專利文獻1的[0056]段)。
專利文獻1：日本特開2015-214070號公報
專利文獻1中所記載的成型模具是由在金屬制的基材上形成氧化物層的材料構成。因此，根據在專利文獻1所記載的成型模具，第一，難以實現成型模具的輕量化。第二，專利文獻1中所記載的構成成型模具的材料不能適用於需要透光性的用途。
本發明是鑒於上述問題而提出的。本發明的第一個目的是提供對於在成型操作中所使用的含有樹脂的多樣材料具有低黏附性及防汙性、較佳選 擇能夠輕量化的低黏附性材料和成型用部件。本發明的第二個目的是提供可作為低黏附性材料和成型用部件使用的透光性材料。
根據本發明的透光性材料，具有由玻璃類材料(玻璃類物質)構成的基底部和在基底部的表面以層狀設置的氧化物層，氧化物層以氧化釔(Y2O3)為基材，並包含氮和4A族元素。
本發明的透光性材料具有如下方式：在上述的透光性材料中，玻璃類材料為耐熱玻璃。
本發明的透光性材料具有如下方式：在上述的透光性材料中，玻璃類材料為鋼化玻璃。
本發明的透光性材料具有如下方式：在上述的透光性材料中，氧化物層與基底部直接黏附。
本發明的半透明材料具有如下方式：在上述的透光性材料中，氧化物層對於熱固化性樹脂、動物油、植物油或礦物油中的至少一種具有低黏附性。
本發明的半透明材料具有如下方式：在上述的透光性材料中，玻璃類材料為石英玻璃。
本發明的半透明材料具有如下方式：在上述的透光性材料中，進一步具備在氧化物層與基底部之間設置的中間層。
本發明的低黏附性材料如下：對材料具有低黏附性的低黏附性材料，具有由無機類材料構成的基底部和、在基底部的表面以層狀設置的氧化物層，氧化物層以氧化釔為基材、包含氮及4A族元素，並與原材料接觸。
本發明的低黏附性的材料具有如下方式：在上述的低黏附性材料中，氧化物層與基底部直接黏附。
本發明的低黏附性的材料具有如下方式：在上述的低黏附性材料中，進一步具備在氧化物層與基底部之間設置的中間層。
本發明的低黏附性的材料具有如下方式：在上述的低黏附性材料中，材料包括熱固化性樹脂、動物油、植物油或礦物油中的至少一種。
本發明的成型用部件是在製造成型品時所使用的與材料接觸的成型用部件，具有由無機類材料構成的基底部和在基底部的表面以層狀設置的氧化物層，氧化物層以氧化釔為基材，並包含氮及4A族元素。
本發明的成型用部件具有如下方式：在上述的成型用部件中，氧化物層與基底部直接黏附。
本發明的成型用部件具有如下方式：在上述的成型用部件中，進一步具備在氧化物層與基底部之間設置的中間層。
本發明的成型用部件具有如下方式：在上述的成型用部件中，材料包括熱固化性樹脂、動物油、植物油或礦物油中的至少一種。
根據本發明，第一，能夠提供對於在成型操作中所使用的含有樹脂的多樣材料具有低黏附性及防汙性、較佳選擇能夠輕量化的低黏附性材料和成型用部件。第二，能夠提供可作為低黏附性材料和成型用部件使用的透光性材料。
1‧‧‧基底部
2‧‧‧氧化物層
3‧‧‧中間層
4‧‧‧擦拭用紙
5‧‧‧樣品
6‧‧‧評價面
7‧‧‧塗布區域
8‧‧‧塗布用夾具
9‧‧‧加熱板
第1A圖表示本發明的各實施例的透光性材料、低黏附性材料及成型用部件的截面的圖。
第1B圖表示本發明的變形例的透光性材料、低黏附性材料及成型用部件的截面的圖。
第2圖表示本發明的一個實施例的透光性材料的、玻璃上的氧化物層的黏附性評價的結果的圖。
第3A圖表示對本發明的一個實施例的透光性材料的、測定耐熱玻璃上和鋼化玻璃上的氧化物層的表面硬度進行測定的第一結果的圖。
第3B圖表示對本發明的一個實施例的透光性材料的、測定耐熱玻璃上和鋼化玻璃上的氧化物層的表面硬度進行測定的第二結果的圖。
第4圖表示本發明的一個實施例的透光性材料的、依賴於氧化物層厚度的光透過率的變化的圖。
第5圖表示以本發明的一個實施例的透光性材料即雙面成膜產品與未處理品這兩者為對象的三點彎曲強度的圖。
第6圖表示對於本發明中所包括的氧化物層形成于表面的複合部材與具有硬質鍍鉻表面的比較例的材料，測定其黏附力的結果的圖。
第7圖表示使用本發明中所包括的氧化物層形成于表面的複合部材進行一定次數的成型操作之後的、該成型用部件的凹模的內底面的照片。
第8圖表示使用比較例的成型用部件進行一定次數的成型操作之後的、該成型用部件的凹模的內底面的照片。
第9A圖表示使用擦拭用紙擦拭樣品的評價面的狀態的照片。
第9B圖表示使用擦拭用紙的樣品的評價面的照片。
第9C圖表示將評價用油塗布於樣品上並加熱的工序的照片。
第10A圖表示表面附著有指紋的兩種樣品的擦拭前的表面的照片。
第10B圖表示表面附著有指紋的兩種樣品的擦拭後的表面的照片。
第11A圖表示將表面附著有動物油的兩種樣品進行加熱並冷卻之後的、擦拭前的表面的照片。
第11B圖表示將表面附著有動物油的兩種樣品進行加熱並冷卻之後的、擦拭後的表面的照片。
第12A圖表示將表面附著有植物油的兩種樣品進行加熱並冷卻之後的、擦拭前的表面的照片。
第12B圖表示將表面附著有植物油的兩種樣品進行加熱並冷卻之後的、擦拭後的表面的照片。
第13A圖表示將表面附著有礦物油的兩種樣品進行加熱並冷卻之後的、擦拭前的表面的照片。
第13B圖表示將表面附著有礦物油的兩種樣品進行加熱並冷卻之後的、擦拭後的表面的照片。
以下對本發明的實施方式進行說明。另外，在相同的部分或相當的部分標記相同的參照符號，有時不重複其說明。
另外，在以下說明的實施方式中，在提及個數、量等的情況下，除非有特別說明，本發明的範圍不需限於其個數、量等。此外，在以下的實施方式中，關於各構成要素，除非有特別說明，否則對於本發明不一定是不可或缺的。
在本發明中，用語「低黏附性」表示以下兩種意思。第一，表示「能夠抑制由某一材料構成的部件(例如，成型用部件)與對象物(例如，成型品)接觸而由物件物引起的污垢附著在該部件的表面的性質」。第二，表示「附著於部件的表面的污垢易於從該部件的表面離開(除去)的性質」。因此，對於某一 物件物表現出低黏附性的材料，對於該物件物具有防汙性。換句話說，某一材料(物質)是低黏附性材料，表示該材料(物質)是防汙性材料。
[實施例1]
(根據實施例1的透光性材料)
參照第1A圖、第1B圖，對根據本發明的實施例1及其變形例的透光性材料進行說明。根據實施例1的透光性材料具有由玻璃類材料構成的基底部1和在基底部1的上方(表面)以層狀設置的包括陶瓷層2的氧化物層。因此，根據實施例1的透光性材料為複合材料。
作為構成基底部1的玻璃類材料可列舉出如下材料。第一，能夠使用鈉鈣玻璃(蘇打石灰玻璃)。第二，能夠使用鋁矽酸鹽玻璃。第三，能夠使用矽硼玻璃。第四，能夠使用石英玻璃。當使用石英玻璃時，較佳選擇在基底部1和氧化物層2之間形成中間層(後述)。
構成基底部1的玻璃類材料能夠按如下進行分類。第一，使用鈉鈣玻璃、鋁矽酸鹽玻璃獲得的鋼化玻璃。通過使用風冷強化法處理鈉鈣玻璃，得到鋼化玻璃。使用含有鉀離子的溶融鉀鹽、水溶液等，通過離子交換法處理鋁矽酸鹽玻璃，由此得到鋼化玻璃。第二，主要使用硼矽玻璃的Tempax Float(注冊商標)等的耐熱玻璃。第三，石英玻璃。
氧化物層2是以氧化釔(Y2O3)為基材，並含有氮及4A族元素。以下，有時將構成氧化物層2的材料稱為「以Y2O3為主要成分的材料」等。
如第1A圖所示，由玻璃類材料構成的基底部1和氧化物層2直接黏附。當構成基底部1的玻璃類材料的熱膨脹係數與氧化物層2的熱膨脹係數之差較小時，能夠採用基底部1與氧化物層2直接黏附的結構。
耐熱玻璃的熱膨脹係數α為3.3×10-6程度。氧化物層2以氧化釔為基材。以氧化釔為基材的氧化物層2的熱膨脹係數α為6.5×10-6。如果構成基底部1的玻璃類材料的熱膨脹係數α和氧化物層2的熱膨脹係數α之差為這種程度，則能夠使基底部1和氧化物層2直接黏附。
對如第1A圖所示的透光性材料的製造方法進行說明。首先，準備構成基底部1的玻璃類材料。當基底部1需要為凹凸等的立體形狀的情況下，使用切削加工、蝕刻加工等，預先形成立體形狀。
然後，在基底部1的上面形成氧化物層2。作為在基底部1的上面形成氧化物層2的方法，能夠使用物理氣相沉積法(PVD：Physical Vapor Deposition)。在PVD中，包括真空蒸鍍法、電子束蒸鍍法、濺射法、等離子噴塗法、離子注入法、等離子體離子注入法、離子鍍法等。還可以使用化學氣相沉積法(Chemical Vapor Deposition)、溶膠-凝膠法。
參照第1B圖，對根據本發明的實施例1的變形例的透光性材料進行說明。第1B圖為根據實施例1的變形例的透光性材料，表示在基底部1和氧化物層2之間設有中間層3的透光性材料。根據該變形例的透光性材料具有由玻璃類材料構成的基底部1、在基底部1的上面黏附的層狀的中間層3和在中間層3的上面黏附的層狀的氧化物層2。
基底部1是由石英玻璃構成。石英玻璃的熱膨脹係數α1為0.55×10-6程度。氧化物層2的熱膨脹係數α2為6.5×10-6。如果構成基底部1的玻璃類材料的熱膨脹係數α1與氧化物層的熱膨脹係數α2之差大到該程度，則較佳選擇設置用於緩和基底部1與氧化物層2之間的熱收縮的中間層3。作為中間層3的材料，較佳選擇使用具有基底部1的熱膨脹係數α1和氧化物層2的熱膨脹係數α2的中間程 度值的熱膨脹係數α3的玻璃類材料。還能夠使用具有熱膨脹係數α3的透光性陶瓷類材料。
(透光性材料的評價1：黏附性)
參照第2圖，對評價實施例1的透光性材料的黏附性(黏附力)的結果進行說明。如第2圖的右端所示的在比較例中使用的高速鋼是作為工具、金屬模具等的材料被使用的鋼類材料。將由以Y2O3作為主要成分的材料構成的層(以下適當地稱為「本發明中所含的氧化物層」或「氧化物層」)與玻璃類材料之間的黏附性、氧化物層與鋼類材料之間的黏附性進行比較。在此，在高速鋼上形成了3.0μm的厚度的氧化物層，在鋼化玻璃上形成了0.1μm的厚度的氧化物層，在耐熱玻璃上形成了0.1μm的厚度的氧化物層。
如第2圖所示，相比於氧化物層與鋼類材料的黏附性，氧化物層與鋼化玻璃的黏附性為約1.57倍。相比於氧化物層與鋼類材料的黏附性，氧化物層與耐熱玻璃的黏附性為約1.88倍。由以上結果可以說，氧化物層與玻璃類材料的黏附性相比於氧化物層與鋼類材料的黏附性更大。
黏附性的評價通過劃痕試驗進行。在劃痕試驗中，以下操作同時進行。第一，對於置於XY平面的對象物，架設劃針(觸針)。第二，隨著時間的推移使劃針的尖端對物件物施加的負荷增加。第三，使劃針在Y方向上振動。第四，使劃針沿著X方向移動。總之，使劃針在Y方向上振動的同時，增加施加於劃針上的負荷，劃針的尖端刮擦對象物並沿著X方向前進。將氧化物層剝離的時間點的施加於劃針的負荷設定為臨界負荷值。臨界負荷值越大，黏附性越大。
劃痕試驗的條件如下。
試驗裝置：RHESCA株式會社製造超薄膜劃痕儀CSR-2000
激發能階(励振)：100μm
測定完成時間：120秒
測定完成時的負荷：600mN
採樣週期：3600Hz
彈簧常數：100GF/mm(0.98N/mm)
壓頭半徑：15μm
(透光性材料的評價2：表面硬度)
參照第3A圖，3B，對實施例1的透明材料的表面硬度進行說明。第3A圖表示在具有不同層厚的氧化物層形成於耐熱玻璃(基底)之上的情況下的、氧化物層的表面硬度。與耐熱玻璃本身的表面強度相比，在氧化物層的層厚為0.18μm的情況下，可以獲得1.50倍的表面硬度。在氧化物層的層厚為0.53μm的情況下，可以獲得1.82倍的表面硬度。在氧化物層的層厚為0.987μm的情況下，可以獲得1.80倍的表面硬度。由以上結果可以說，與耐熱玻璃本身的表面強度相比，在形成於耐熱玻璃之上的情況下的氧化物層的表面硬度會大幅度提高。
第3B圖表示在具有不同層厚的氧化物層形成於鋼化玻璃(基底)之上的情況下的、氧化物層的表面硬度。與鋼化玻璃本身的表面強度相比，在氧化物層的層厚為0.09μm的情況下，可以獲得1.09倍的表面硬度。在氧化物層的層厚為0.184μm的情況下，可以獲得1.21倍的表面硬度。在氧化物層的層厚為0.349μm的情況下，可以獲得1.30倍的表面硬度。由以上結果可以說，與鋼化玻璃本身的表面強度相比，在形成於鋼化玻璃之上的情況下的氧化物層的表面硬度得到了提高。
表面硬度的測定條件如下。從層表面實施納米壓痕、由得到的負荷位移曲線計算楊氏模量和硬度。作為壓頭端校正方法，適用田中方法。作為卸載擬合方法(除荷方式)，將上部70%至90%通過線性近似來作切線。
(1)測定裝置：Elionix(工才二)株式會社製造超微壓痕硬度測試儀 NT-1100A
(2)壓頭：三角錐壓頭Berkovich
(3)壓痕負荷：5mN
(透明材料的評價3：光透過率)
參照第4圖，對實施例1的透光性材料的光透過率進行說明。作為透光性材料，使用以下三種類型。
(1)耐熱玻璃(厚度1.1mm)
(2)樣品S1
在1.1mm厚的耐熱玻璃上形成1μm厚的氧化物層的複合材料
(3)樣品S2
在0.7mm厚的鋼化玻璃上形成0.5μm厚的氧化物層的複合材料
第4圖表示耐熱玻璃、樣品S1、樣品S2的每個對於具有300nm~800nm的波長的光線的光透過率。具有300nm~800nm的波長的光線包含可見光的大部分和近紫外線的一部分的區域。從如第4圖所示的結果可以看出以下兩點。第一，相對於近紫外線的光，樣品S1的光透過率和樣品S2的光透過率分別比耐熱玻璃的透過率稍微小一些。第二，相對於可見光的大部分的光，樣品S1的光透過率和樣品S2的光透過率分別相比於耐熱玻璃的透過率而具有同等 的透過率。因此可以判斷，樣品S1和樣品S2對於需要使可見光透光的用途，均能夠使用。
光透過率的測定條件如下。
測定裝置：紫外．可見．近紅外分光光度計
島津製作所株式會社製造SolidSpec-3700/3700DUV
波長範圍：175~2600nm(實際測定波長範圍為300~800nm)
(透光性材料的評價4：彎曲強度)
參照第5圖，對根據實施例1的透光性材料的三點彎曲強度試驗的結果進行說明。作為透光性材料，可以使用以下兩種。
(1)耐熱玻璃(75×25×1.1mm：未處理品)
(2)樣品S3
在與(1)的耐熱玻璃同等品的兩面上形成1.3μm厚的氧化物層的複合材料。
將上述(1)的耐熱玻璃(未處理品)和樣品S3作為物件，根據JIS R1601的精細陶瓷的彎曲強度試驗方法(3點彎曲強度試驗)(改變部分條件)，進行彎曲強度試驗。如第5圖所示，樣品S3的彎曲強度的平均值是耐熱玻璃的彎曲強度的平均值的約2.3倍。由以上結果可以說，相比於耐熱玻璃本身的彎曲強度，在耐熱玻璃之上形成氧化物層的複合材料的彎曲強度得到了提高。
彎曲強度試驗的條件如下。對於其他條件，依據JISR1601所規定的精細陶瓷的彎曲強度試驗方法。
(1)十字頭速度：10mm/s
(2)支援工具的尖端R1：0.3mm
(透光性材料的評價5：耐磨損性)
對實施例1的透光性材料進行往復摩擦磨損試驗的結果進行說明。作為樣品的透光性材料，使用以下兩種類型。
(1)耐熱玻璃(75×25×厚度1.1mm)
(2)樣品S4
在與(1)的耐熱玻璃同等品的兩面上形成0.1μm厚的氧化物層的複合材料。
以上述(1)的耐熱玻璃和樣品S4作為對象，進行動摩擦係數的測定與往復摩擦磨損試驗。作為其結果而得到以下的值，耐熱玻璃的動摩擦係數為0.26，樣品S4的動摩擦係數為0.24。耐熱玻璃達到磨損的次數為約150次，樣品S4達到磨損的次數為1000次以上。由以上的結果，第一，可以說耐熱玻璃本身的動摩擦係數與在耐熱玻璃上形成0.1μm厚的氧化物層的複合材料的動摩擦係數大體相同。第二，可以說在耐熱玻璃上形成0.1μm厚的氧化物層的複合材料的耐磨損性相比於耐熱玻璃本身的耐磨損性，也得到大幅度提高。
往復摩擦磨損試驗的條件如下。
測定裝置：往復摩擦磨損試驗機：新東科學株式會社製造HEIDON TRIBOGEAR 14FW
物件材料的種類：氧化鋁球
物件材料的球徑：φ5mm
物件材料的接觸負載：20gf
滑動距離：5mm(往返10mm)
滑動速度：10mm/秒
滑動次數：1000次(總長10m)或直到層剝落的時間點
(氧化物層的低黏附性)
對由以Y2O3為主要成分的材料構成的氧化物層2(參照第1A圖、第1B圖)的低黏附性進行說明。代替基底部1為包含玻璃類材料的無機類材料的樣品，使用基底部1為金屬類材料的樣品，對所得結果進行說明。由以Y2O3為主要成分的材料構成的氧化物層2的低黏附性及防汙性為氧化物層2本身的特性。基於這一點，說明氧化物層2的低黏附性及防汙性與基底部1的種類沒有關係。這一點在以下的說明中也是相同的。
參照第6圖，對關於由以Y2O3為主要成分的材料構成的氧化物層的低黏附性的提高進行說明。第6圖表示本發明中所包括的氧化物層形成於表面的成型模具與根據比較例的成型模具(金屬基材上施加硬質鍍鉻的物質)，進行成型操作的結果。具體而言，關於由以Y2O3為主要成分的材料構成的氧化物層形成於表面的成型模具與根據比較例的成型模具，進行一定次數的樹脂成型的操作。每次進行樹脂成型的操作，通過測定成型模具與硬化的樹脂之間的黏附力(脫模力)來評價低黏附性，示出實驗結果。包括下述的實驗在內，實驗中所使用的的材料為熱固化性材料(具體為環氧樹脂)。
根據第6圖，表面上具有由以Y2O3為主要成分的材料構成的氧化物層的成型模具與根據比較例的成型模具相比，黏附性降低。具體而言，在進行250射頻(250次)的成型操作的時間點，本發明成型模具的黏附性具有根據比較例的成型模具的黏附性的約0.43倍大小。因此可以說，如第1A圖、第1B圖所示的氧化物層2形成於表面的透光性材料，相對於熱固化性樹脂具有低黏附性。
(氧化物層的防汙性-1)
參照第7圖、第8圖的同時對本發明的實施例的防汙性的提高進行說明。第7圖為表示使用本發明中所包括的氧化物層形成於表面的成型模具進行1000次的成型操作後的該成型模具的底面的照片。第8圖為使用如第6圖所示的比較例的模具進行300次的成型操作後的該成型模具的底面的照片。
參照第7圖、第8圖，在使用本發明中所包括的氧化物層形成於表面的成型模具(第7圖)，即便是進行1000次的成型操作之後，也沒有看到明顯的污垢。另一方面，對於比較例的成型模具(第8圖)，在300次的成型操作之後，可以看見在A部的樹脂的固著，可以看見在B部的樹脂毛刺(flash)的堆積。並且，可以看見在整個凹模底面的變色。由以上結果可以說，本發明中所包括氧化物層形成於表面的透光性材料，相對於熱固化性樹脂具有優異的防汙性。
(氧化物層的防汙性的評價)
參照第9A圖~第13B圖的同時，對根據本發明的實施例的防汙性的提高進行說明。以下的說明是涉及對於動物油、植物油及礦物油的防汙性。作為評價用油使用以下四種類型的油。
(a)評價用油A：動物油；來自於人體的油脂(評價指紋的附著狀態)
(b)評價用油B：動物油；國產牛的牛油(beef tallow of domestic cattle)
(c)評價用油C：植物油；菜籽油(canola oil)
(d)評價用油D：礦物油；工業用潤滑油(SHELL TONNA(注冊商標)S3 M 68)
(氧化物層的防汙性的評價-1)
作為樣品，使用以下兩種類型的材料，即，由耐熱玻璃構成的玻璃板和由同種的耐熱玻璃構成的玻璃板的表面上形成氧化物層的玻璃板。
(1)樣品S5：耐熱玻璃本身(比較例)
(2)樣品S6：在耐熱玻璃的表面形成了氧化物層的複合材料
使用評價用油A(來自於人體的油脂)，進行以下的評價實驗。首先，將手指按壓在樣品S5的表面和樣品S6的表面，使評價用油A附著在樣品S5的表面和樣品S6的表面。然後，使用擦拭紙的一種即Kimwipe(注冊商標)，將各樣品的表面按壓在擦拭紙上同時進行擦拭。接著，觀察各樣品的表面上附著的指紋的殘留情況。各樣品的表面上附著的指紋是通過來自於人體的油脂在各樣品的表面進行附著而生成的。這些操作在室溫下進行。本發明中的用語「室溫」表示「在從15℃至35℃的範圍內的環境溫度」(參照JIS K 6900)。
作為擦拭附著的油類的方法，按以下方式將各評價用油分別擦拭。首先，如第9A圖所示，將一張四重折疊的擦拭紙作為兩張重疊的擦拭用紙4。然後，使比較的兩張樣品5具有的評價面6相對，在這些評價面6之間夾住擦拭用紙4(參照第9A圖左圖)。接著，用手指輕輕按壓兩張樣品5具有的評價面6的反面的同時，拉動擦拭用紙4(參照第9A圖右圖)。如第9A圖的右圖所示的粗箭頭表示相對於擦拭用紙4的兩張樣品5的相對移動方向。
通過到現在的操作，兩張樣品5具有的評價面6由擦拭用紙4進行同時擦拭。換句話說，附著於各評價面6的附著物，根據各評價面6與附著物之間的黏附性的強度而通過擦拭用紙4擦拭。以比較的兩張樣品5為物件，將此操作重複五次。這些操作是在室溫下進行的。
包含上述操作的評價實驗中，進行包含擦拭評價用油A(來自於人體的油脂)的操作的評價試驗而得到的結果示於以下。
(a)使用評價用油A(來自於人體的油脂)的情況
比較第10A圖和第10B圖，相比於擦拭後的樣品S5的表面，擦拭後的樣品S6的表面，指紋被明顯擦乾淨。因此，當在室溫下以來自於人體的油脂(動物油)為物件的情況下，相比於樣品S5的防汙性，樣品S6的防汙性更優異。
(氧化物層的防汙性的評價-2)
作為樣品，使用在板狀的鋼類材料的表面施加不同的表面處理而形成表面層的、以下兩種複合材料。
(1)樣品S7：在鋼板的表面形成HCr鍍層的複合材料(比較例)
(2)樣品S8：在鋼板的表面形成氧化物層的複合材料
參照第9A圖、第9B圖、第9C圖的同時，對於本發明的實施例表示的防汙性的評價實驗進行說明。以下面的方式，通過進行使用評價用油B~D的評價實驗，以兩種樣品S7、S8為物件來評價防汙性。以下一系列操作是在室溫下進行的。
(1)使用丙酮洗淨樣品S7、S8具有的由較寬的一面構成的評價面6(參照第9A圖、第9B圖)。
(2)樣品S7、S8的評價面6的一半區域(以下稱為「塗布區域7」)中，使用由薄玻璃環氧基板構成的塗布用治具8來塗布評價用油。然後，使用塗布用夾具8，將塗布的油延展開(參照第9B圖、第9C圖)。
(3)使用加熱板9將樣品S7、S8加熱至180℃，將樣品S7、S8被加熱的狀態維持3分鐘(參見第9C圖)。
(4)將樣品S7、S8放置於室溫，並冷卻至室溫。
(5)從以下觀點對樣品S7、S8的評價面中的被評價用油塗布的塗布區域7進行觀察。其觀點為，在樣品S7、S8各自的塗布區域7中，作為表面層形 成的HCr鍍層和氧化物層排斥各評價用油的程度的觀點。該觀點與，樣品S7(比較例)的塗布區域7和樣品S8的塗布區域7中由各評價用油潤濕表面層的程度的觀點，具有不同的表現但實質上是相同的。
(6)在進行上述(5)的觀察後，通過如第9A圖、第9B圖所示的方法，使用擦拭紙，同時擦拭樣品S7(比較例)的表面及樣品S8的表面。換句話說，同時擦拭附著於樣品S7的塗布區域7及樣品S8的塗布區域7的各評價用油。然後，在樣品S7的塗布區域7及樣品S8的塗布區域7中觀察各評價用油殘留的程度。
將進行包含上述(1)~(6)為止的操作的評價實驗所取得的結果示於以下。
(b)使用評價用油B(動物油：國產牛(日本產的牛)的牛脂)的情況
(i)表面層排斥評價用油的程度
如第11A圖所示，在冷卻後的樣品S7(比較例)的表面及樣品S8的表面，比較評價用油B(牛脂)的附著情況。牛脂的熔點為40℃~56℃，高於室溫(「科學「油脂」(將味道科學化的「油脂」)」「online(線上)」、「2016年3月12日檢索」，日本水產株式會社，網路<URL：http：//www.nissui.co.jp/academy/taste/15/>)。因此，室溫下的牛脂顯示出凝固的狀態。
使用加熱板使樣品S7、S8加熱至180℃的狀態下，牛脂溶融而顯示出具有流動性的形態。可認為第11A圖表示溶融的牛脂在保持被表面排斥的狀態(或不被排斥的狀態)下被冷卻而凝固的情況。因此，通過比較第11A圖所示的樣品S7(比較例)的表面與樣品S8的表面，能夠比較溶融的牛脂被表面排斥的程度。
基於如第11A圖所示的比較樣品S7(比較例)的表面與樣品S8的表面的結果，可得出如下內容。第一，樣品S7(比較例)的表面完全不排斥溶融的牛脂。第二，樣品S8的表面在很大程度上排斥溶融的牛脂。基於這些可知，相比於HCr鍍層排斥溶融的牛脂的程度，氧化物層排斥溶融的牛脂的程度非常強。因此，關於以溶融的牛脂(動物油)為物件的防汙性，相比於HCr鍍層的防汙性，氧化物層的防汙性更優異。例如，通過擦拭氧化物層之上的溶融的牛脂(動物油)，能夠使氧化物層的表面變清潔。
(ii)塗布面的評價用油殘留的程度
如第11B圖所示，在冷卻後的樣品S7(比較例)的表面及樣品S8的表面，比較擦拭評價用油B(牛脂)後的牛脂的附著情況。可以看出，相比於樣品S7具有的HCr鍍層上牛脂殘留的程度，樣品S8具有的氧化物層的表面上牛脂殘留的程度明顯更小。因此，在室溫下以凝固的牛脂(動物油)為物件的情況下，相比於HCr鍍層的防汙性，氧化物層的防汙性更優異。
(c)使用評價用油C(植物油；菜籽油)的情況下
(i)表面層排斥評價用油的程度
如第12A圖所示，比較冷卻後的樣品S7(比較例)的表面及樣品S8的表面上評價用油C(菜籽油)的附著情況。室溫下的菜籽油顯示為液態。菜籽油是從油菜籽(rapeseed)中採集的植物油。
從第12A圖中可知，相比於樣品S7具有的HCr鍍層排斥菜籽油的程度，樣品S8具有的氧化物層排斥菜籽油的程度更強。基於這一點可以說，相比於HCr鍍層，氧化物層在室溫下更難以附著菜籽油。因此，在室溫下、以菜籽 油(植物油)作為物件的情況下，相比於HCr鍍層的防汙性，氧化物層的防汙性更優異。
(ii)在塗布面的評價用油殘留的程度
如第12B圖所示，在冷卻後的樣品S7的表面及樣品S8的表面，比較將評價用油C(菜籽油)擦拭後的菜籽油的附著狀況。可知，相比於樣品S7具有的HCr鍍層的表面上菜籽油殘留的程度，在樣品S8具有的氧化物層的表面上菜籽油殘留的程度更小。因此，在室溫下以菜籽油(植物油)作為物件的情況下，相比於HCr鍍層的防汙性，氧化物層的防汙性更優異。
(d)使用評價用油D(礦物油；工業用潤滑油)的情況
(i)表面層排斥評價用油的程度
工業用潤滑油(SHELL TONNA(注冊商標)S3 M 68)的傾點低於室溫。因此，在室溫下該工業用潤滑劑顯示為液態。
從第13A圖可知，相比於樣品S7具有的HCr鍍層排斥評價用油D的程度，樣品S8具有的氧化物層排斥評價用油D(工業用潤滑油)的程度更強。基於這一點可以說，相比於HCr鍍層，氧化物層在室溫下更容易附著工業用潤滑油。因此，在室溫下、以工業用潤滑油(礦物油)作為物件的情況下，氧化物層比HCr鍍層具有更優異的防汙性。
(ii)在塗布面的評價用油殘留的程度
如第13B圖所示，在冷卻後的樣品S7(比較例)的表面及樣品S8的表面，比較將評價用油D(工業用潤滑油)擦拭後的工業用潤滑油的附著狀況。可知，相比於樣品S7具有的HCr鍍層的表面上工業用潤滑油殘留的程度，在樣品S8具有的氧化物層的表面上工業用潤滑油殘留的程度更小。因此，在室溫下以工 業用潤滑油(礦物油)作為物件的情況下，相比於HCr鍍層的防汙性，氧化物層的防汙性更優異。
總之，根據實施例1，如第1A圖、第1B圖所示，得到了具有由玻璃類材料形成的基底部1與在基底部1的表面以層狀設置的氧化物層2的透光性材料。氧化物層2由以Y2O3作為主要成分的材料構成。由此，第一，根據實施例1，得到了具有低黏附性和優異的防汙性的透光性材料。換句話說，實施例1的透光性材料相當於低黏附性材料和防汙性材料。並且，實施例1的透光性材料與在金屬制的基材上構成氧化物層的材料相比更加輕量化。
第二，根據實施例1，與玻璃類材料本身相比，得到了具有同等的光透過率和如下的優異特性的透光性材料。
(1)由玻璃類材料構成的基底部1與氧化物層2之間的黏附性
(2)表面硬度
(3)彎曲強度
(4)耐磨損性
(5)對於熱固化性樹脂、動物油、植物油和礦物油的防汙性
基於上述特性，實施例1的透光性材料例如可以在如下用途中使用，在這些用途中科分別要求優異的防汙性、機械強度、平滑度、平坦度、耐擦傷性、耐熱性、耐等離子體性、防紫外線性(紫外線吸收性)、透明性、絕緣性、對於動物油．植物油．礦物油的防汙性等。
(1)家用產品(微波爐、燃氣灶、烤箱等)中的門用窗
(2)資訊終端設備(手機、平板設備、佩戴式終端、液晶顯示器等)的玻璃蓋、用於指紋認證感測器的玻璃蓋
(3)化學工業用設備中的耐化學品襯裡、工地玻璃、觀察窗等
(4)照明設備和投光設備(射燈、大型投光照明設備、液晶投影機等)的保護面板
(5)用於醫療．生物技術的顯微鏡用載玻片玻璃、用於滴定的板、DNA電泳板等
(6)用於半導體．電子元件製造的玻璃晶片、玻璃基板(glass substrate)
(7)其他應用(用於太陽能電池的覆蓋玻璃、防彈玻璃、用於建築的玻璃等)
[實施例2]
(低黏附性材料和防汙性材料)
對本發明實施例2的低黏附性材料和防汙性材料進行說明。實施例2的低黏附性材料和防汙性材料具有由玻璃類材料以外的無機類材料構成的基底部。換句話說，實施例2的低黏附性材料和防汙性材料，代替第1A圖、第1B圖所示的透光性材料具有的由玻璃類材料構成的基底部，具有由玻璃類材料以外的無機類材料構成的基底部。
作為構成基底部部的材料，第一，能夠使用陶瓷材料。陶瓷類材料可以舉出氧化鋁(Al2O3)、二氧化矽(SiO2)等。此外，可以舉出氧化鋯(ZrO2)、碳化鎢(WC)、氮化矽(Si3N4)等。作為構成基底部部的材料，第二，能夠使用半導體材料。半導體材料可以舉出矽(Si)、碳化矽(SiC)、氮化鎵(GaN)等。
對本發明的實施例2的低黏附性材料和防汙性材料進行說明。本實施例的低黏附性材料和防汙性材料代替無機類材料具有由金屬類材料(金屬類物質)構成的基底部。換句話說，本實施例的低黏附性材料和防汙性材料，代替第1A圖、第1B圖所示的透光性材料具有的由玻璃類材料構成的基底部，具有由 金屬類材料構成的基底部。作為構成基底部的金屬類材料，可以使用高速鋼等的工具鋼、不銹鋼等的鋼類材料、硬質合金等。不銹鋼中包括含有較高比例(約3~5%)的矽(Si)的高矽不銹鋼。在實現輕量化的情況下，可以使用鋁。
以下，將本發明的透光性材料及低黏附性材料適當地統稱為「低黏附性材料等」。低黏附性材料等可用作製造成型品時的成型用部件的材料。用語「成型用部件」是指與製造成型品時所使用的材料(成型品的原材料本身、製造成型品是使用的副材料)接觸的部件。成型用部件中包含樹脂成型用的成型模具。成型模具可以用於注射成型、傳遞成型、壓縮成型等。在低黏附性材料等具有優異透光性(例如，透明性)的情況下，作為使用光固化性樹脂的成型模具的材料，可以使用這些低黏附性材料等。成型用部件中包括在製造碳纖維強化塑膠時使用的芯棒(core bar)等的成型模具。
本發明的低黏附性材料和防汙性材料，能夠適用於在製造將成型品進行成型時的樹脂的工序、將成型品進行成型的工序等中所使用的部件、治具類、工具類等。本發明的低黏附性材料等能夠適用於混煉而製造樹脂時所用的部件等，例如用於混煉、平板的成型等的部件、治具類、工具類。本發明的低黏附性材料等能夠適用於製造預浸料等的中間製品時所使用的、用於將加熱的預浸料延長、調整\裁剪形狀的部件、治具類、工具類等。這些部件、治具類、工具類也包括在成型用部件。
成型用部件中包括對於熱固化性樹脂、動物油、植物油及礦物油要求防汙性的成型用部件。作為成型用部件的例子，可以舉出用於製造包括糖果的食品、保健食品、醫藥、清潔用品等的成型模具等。作為食品的例子，可以舉出分別具有塊狀形態的速食咖喱的原料、速食牛肉蓋澆飯(hashed beef with rice)的原料、速食燉菜的原料、速食湯的原料等。糖果的例子可以舉出具有薄荷風味、水果味等的片劑狀的糖果。清潔用品的例子，例如分別具有塊狀形態的沐浴劑、芳香劑、除臭劑等。
到目前為止所描述的實驗中，使用包含作為動物油的來自於人體的油脂的指紋及牛脂，使用作為植物油的菜籽油。不限於這些，推定本申請的低黏附性材料等，具有以豬油(lard)、雞油(chicken fat)、魚油等其他動物油為物件的低黏附性和防汙性。除此之外，推定本申請的低黏附性材料等具有以大豆油、玉米油等其他植物油為物件的低黏附性和防汙性。
以上對於本發明的實施方式進行了說明。本次所公開的實施方式在所有方面均為示例，不應被認為有限制。本發明的範圍由申請專利範圍的範圍限定，並且旨在包括在與申請專利範圍的範圍等效的含義及範圍內的所有變化。

Claims (15)

  1. 一種透光性材料，該透光性材料係具有由玻璃類材料構成的基底部和在該基底部的表面以層狀設置的氧化物層，該氧化物層以氧化釔為基材、包含氮和4A族元素，該透光性材料作為在製造成型品時所使用的與材料接觸的成型用部件使用。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之透光性材料，其中該玻璃類材料為耐熱玻璃。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之透光性材料，其中該玻璃類材料為鋼化玻璃。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之透光性材料，其中該氧化物層與該基底部直接黏附。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之透光性材料，其中該氧化物層對於熱固化性樹脂、動物油、植物油或礦物油中的至少一種具有低黏附性。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之透光性材料，其中該玻璃類材料為石英玻璃。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之透光性材料，其具備在該氧化物層與該基底部之間設置的中間層。
  8. 一種低黏附性材料，該低黏附性材料係製造成型品時所使用的對材料具有低黏附性的低黏附性材料，該低黏附性材料具有由玻璃類材料構成的基底部和在該基底部的表面以層狀設置的氧化物層，該氧化物層以氧化釔為基材，並包含氮及4A族元素，並使該氧化物層與該材料接觸而使用。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之低黏附性材料，其中該氧化物層與該基底部直接黏附。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之低黏附性材料，其具備在該氧化物層與該基底部之間設置的中間層。
  11. 如申請專利範圍第8項所述之低黏附性材料，其中該材料包括熱固化性樹脂、動物油、植物油或礦物油中的至少一種。
  12. 一種成型用部件，係在製造成型品時所使用的與材料接觸的該成型用部件，該成型用部件具有由玻璃類材料構成的基底部和在該基底部的表面以層狀設置的氧化物層，該氧化物層以氧化釔為基材，並包含氮及4A族元素。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之成型用部件，其中該氧化物層與該基底部直接黏附。
  14. 如申請專利範圍第12項所述之成型用部件，其具備在該氧化物層與該基底部之間設置的中間層。
  15. 如申請專利範圍第12項所述之成型用部件，其中該材料包括熱固化性樹脂、動物油、植物油或礦物油中的至少一種。
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