JP5163022B2 - 光学機能性積層体上に防汚性被膜を形成するための処理剤 - Google Patents
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Description
上記で得られた処理剤を光学機能性積層体に塗布する塗布方法としては、手塗りによるものが好ましいが、その他にノズルフローコート法、ディッピング法、スプレー法、リバースコート法、フレキソ法、印刷法、フローコート法、スピンコート法、それらの併用等各種被膜の形成方法が適宜採用し得る。
本発明の処理剤が塗布される光学機能性積層体は、好適には、ガラス基材、プラスチック基材上に形成された多層薄膜が使用される。該多層薄膜には、酸化チタン、酸化タンタル、酸化ニオブ等の高屈折率膜と、酸化ケイ素(SiO2膜)、フッ化マグネシウム等の低屈折率膜を交互に積層したものが好適に使用される。これらは、金属アルコキシドなどを用いたゾル−ゲル法やスパッタリング法等の製法により、各層の厚さが数十〜数百nmとなるように形成されうる。
(1)光学機能性積層体の外観評価
光学機能性積層体として、最表層がSiO2膜である多層膜が形成されることで反射防止がなされている眼鏡レンズを準備した。該SiO2膜表面に処理剤を塗布、乾燥し、乾燥後に塗布面を紙タオル(品名:キムタオル)で払拭することで、余剰分を除去した後、白色蛍光灯下で干渉色の変化を目視観察した。
被膜の膜厚は、防汚性被膜の有無の境界領域の段差を利用し、サーフコーダー(小坂研究所製、ET4000A)を用いて測定した。
処理剤を塗布して風乾させた後、目視で白くまだらに残留している余剰分をイソプロピルアルコールで湿らした紙タオル(品名:キムタオル)で拭き上げて透明なサンプル(1m×1mサイズの矩形ガラス)を作製する際に、透明サンプルを得るのに要する時間を測定した。余剰分の除去時間(拭き取り時間)が6分以下であるものを合格とした(表1又は表2中に○と表記)。さらに3分以内で完了するものは余剰分の除去性が特に優れると判断した(表1又は表2中で◎と表記)。尚、除去時間に6分超要したものは不合格とし、表1中にて×と表記した。
(4)−1 水垢
サンプル表面に工業用水を噴霧し、50℃×3hr乾燥させて、サンプル表面に水垢汚染物を付着させた。汚染物が付着したサンプル表面を綿100%の雑巾を用いて300g/cm2の荷重で5往復払拭した。払拭後、目視観察を行い、汚れ成分の除去が確認された試料を汚れ除去性に優れる試料とした。
サンプル表面に付着させた指紋を綿100%の雑巾で 300g/cm2の荷重で10往復払拭した。払拭後、目視観察を行い、汚れ成分の除去が確認された試料を汚れ除去性に優れる試料とした。
ガラス用研磨剤ミレークE40T(三井金属鉱業製)を水道水に分散させたセリア懸濁液(10重量%)を染み込ませた綿布で、防汚性被膜に約1.5kg/cm2の過重をかけて、被膜の周縁部から被膜の中心部を経て反対側の被膜周縁部まで摺動することで研磨をした。この摺動作業にて、綿布が元の場所に戻ったときを1回の研磨回数とし、研磨領域の全領域が親水化(セリア懸濁液が弾かなくなる状態)するまでの研磨回数を評価した。40回以上を合格とした。
(1)処理剤の調製
処理剤を、直鎖状ポリジメチルシロキサンとフルオロアルキルシランと有機溶媒を混合して得られた混合物に酸、及び水として酸性水溶液を添加、攪拌して混合することによって得た。図1に処理剤の調製手順と各薬液の混入割合(重量比)を示す。又、サンプルの作製条件と結果物の評価結果を表1に示す。先ず、ジメチルシロキサンユニットの数が250の両末端トリアルコキシタイプ直鎖状ポリジメチルシロキサン〔(CH3O)3SiCH2CH2{Si(CH3)2O}250 Si(CH3)2CH2CH2Si(OCH3)3〕;0.50g、メチルエチルケトン;48.85g、フルオロカーボンユニットの数が8のフルオロアルキルシラン〔CF3(CF2)7CH2CH2 Si(OCH3)3〕;0.80gとイソプロピルアルコール;48.85gを混合し、約5分間攪拌した。次いで、0.5N硝酸水溶液;1.0gを添加し、約2時間室温で攪拌した。
上記「(1)処理剤の調製」の手順で調製した処理剤を、0.5ml量、500mmφの眼鏡レンズ(最表層がSiO2膜である多層膜が形成されることで反射防止がなされている眼鏡レンズ)の多層膜上に滴下し、綿布(商品名;ベンコット)でガラス全面に十分引き伸ばした後、5分程度風乾した。その後、目視で白くまだらに残留している余剰分をイソプロピルアルコールで湿らした紙タオルで拭き上げて透明なサンプルを得た。
ジメチルシロキサンユニットの数が400の両末端トリアルコキシタイプ直鎖状ポリジメチルシロキサン〔(CH3O)3SiCH2CH2{Si(CH3)2O}400Si(CH3)2CH2CH2Si(OCH3)3〕を用いた以外はすべて実施例1と同じとした。結果、干渉ムラの変化もなく良好な外観が得られた。また、余剰分の除去性は良好であった。さらに、優れた被膜の汚れ除去性を示し、セリア研磨試験においては研磨領域の全領域を親水化させるのに45往復を要し、耐久性に優れていた。
ジメチルシロキサンユニットの数が50の両末端トリアルコキシタイプ直鎖状ポリジメチルシロキサン〔(CH3O)3SiCH2CH2{Si(CH3)2O}50Si(CH3)2CH2CH2Si(OCH3)3〕を用いた以外はすべて実施例1と同じとした。結果、干渉ムラの変化もなく良好な外観が得られた。また、余剰分の除去性は良好であった。さらに、優れた被膜の汚れ除去性を示し、セリア研磨試験においては研磨領域の全領域を親水化させるのに50往復を要し、耐久性に優れていた。
ジメチルシロキサンユニットの数が250の片末端トリアルコキシタイプ直鎖状ポリジメチルシロキサン〔(CH3)3SiO{Si(CH3)2O}250Si(CH3)2CH2CH2Si(OCH3)3〕を用いた以外はすべて実施例1と同じとした。結果、干渉ムラの変化もなく良好な外観が得られた。また、余剰分の除去性は良好であった。さらに、優れた被膜の汚れ除去性を示し、セリア研磨試験においては研磨領域の全領域を親水化させるのに55往復を要し、耐久性に優れていた。
フルオロアルキルシラン濃度を1.6重量%とした以外はすべて実施例1と同じとした。結果、干渉ムラの変化もなく良好な外観が得られた。また、余剰分の除去性は良好であった。さらに、優れた被膜の汚れ除去性を示し、セリア研磨試験においては研磨領域の全領域を親水化させるのに55往復を要し、耐久性に優れていた。
フルオロアルキルシラン濃度を0.4重量%とした以外はすべて実施例1と同じとした。結果、干渉ムラの変化もなく良好な外観が得られた。また、余剰分の除去性は良好であった。さらに、優れた被膜の汚れ除去性を示し、セリア研磨試験においては研磨領域の全領域を親水化させるのに40往復を要し、耐久性に優れていた。
フルオロカーボンユニットの数が10のフルオロアルキルシラン〔CF3(CF2)9CH2CH2Si(OCH3)3〕を用いた以外はすべて実施例1と同じとした。結果、干渉ムラの変化もなく良好な外観が得られた。また、余剰分の除去性は良好であった。さらに、優れた被膜の汚れ除去性を示し、セリア研磨試験においては研磨領域の全領域を親水化させるのに50往復を要し、耐久性に優れていた。
フルオロカーボンユニットの数が6のフルオロアルキルシラン〔CF3(CF2)5CH2CH2Si(OCH3)3〕を用いた以外はすべて実施例1と同じとした。
結果、干渉ムラの変化もなく良好な外観が得られた。また、余剰分の除去性は良好であった。さらに、優れた被膜の汚れ除去性を示し、セリア研磨試験においては研磨領域の全領域を親水化させるのに45往復を要し、耐久性に優れていた。
フルオロカーボンユニットの数が6であり、両末端トリアルコキシタイプのフルオロアルキルシラン〔(CH3O)3SiCH2CH2(CF2)6CH2CH2Si(OCH3)3〕を用いた以外はすべて実施例1と同じとした。結果、干渉ムラの変化もなく良好な外観が得られた。また、余剰分の除去性は良好であった。さらに、優れた被膜の汚れ除去性を示し、セリア研磨試験においては研磨領域の全領域を親水化させるのに40往復を要し、耐久性に優れていた。
ポリジメチルシロキサン濃度を1.3重量%とした以外はすべて実施例1と同じとした。結果、干渉ムラの変化もなく良好な外観が得られた。また、余剰分の除去性は良好であった。さらに、優れた被膜の汚れ除去性を示し、セリア研磨試験においては研磨領域の全領域を親水化させるのに45往復を要し、耐久性に優れていた。
ポリジメチルシロキサン濃度を0.25重量%とした以外はすべて実施例1と同じとした。結果、干渉ムラの変化もなく良好な外観が得られた。また、余剰分の除去性は良好であった。さらに、優れた被膜の汚れ除去性を示し、セリア研磨試験においては研磨領域の全領域を親水化させるのに45往復を要し、耐久性に優れていた。
ポリジメチルシロキサン濃度を1.0重量%、フルオロアルキルシラン濃度を1.6重量%、すなわち、直鎖状ポリジメチルシロキサンとフルオロアルキルシランの総量を処理剤の総量に対して2.6重量%とした以外はすべて実施例1と同じとした。結果、干渉ムラの変化もなく良好な外観が得られた。また、余剰分の除去性は良好であった。さらに、優れた被膜の汚れ除去性を示し、セリア研磨試験においては研磨領域の全領域を親水化させるのに45往復を要し、耐久性に優れていた。
ポリジメチルシロキサン濃度を0.25重量%、フルオロアルキルシラン濃度を0.4重量%、すなわち、直鎖状ポリジメチルシロキサンとフルオロアルキルシランの総量を処理剤の総量に対して0.65重量%とした以外はすべて実施例1と同じとした。結果、干渉ムラの変化もなく良好な外観が得られた。また、余剰分の除去性は良好であった。さらに、優れた被膜の汚れ除去性を示し、セリア研磨試験においては研磨領域の全領域を親水化させるのに40往復を要し、耐久性に優れていた。
ジメチルシロキサンユニットの数が22の両末端トリアルコキシタイプ直鎖状ポリジメチルシロキサン〔(CH3O)3SiCH2CH2{Si(CH3)2O}22Si(CH3)2CH2CH2Si(OCH3)3〕を用いた以外はすべて実施例1と同じとした。結果、物性は表1に示すとおり、干渉ムラの変化もなく良好な外観が得られたが、セリア研磨試験において35往復で研磨領域の全領域が親水化し、耐久性が低かった。
ジメチルシロキサンユニットの数が500の両末端トリアルコキシタイプ直鎖状ポリジメチルシロキサン〔(CH3O)3SiCH2CH2{Si(CH3)2O}500Si(CH3)2CH2CH2Si(OCH3)3〕を用いた以外はすべて実施例1と同じとした。結果、セリア研磨試験において35往復で研磨領域の全領域が親水化し、耐久性が低かった。
フルオロアルキルシラン濃度を0.05重量%とした以外はすべて実施例1と同じとした。結果、水垢の除去性がやや劣っており、さらにセリア研磨試験において20往復で研磨領域の全領域が親水化し、耐久性が低かった。
フルオロカーボンユニットの数が1のフルオロアルキルシラン〔CF3CH2CH2Si(OCH3)3〕を用いた以外はすべて実施例1と同じとした。結果、物性は表1に示すとおり、セリア研磨試験において10往復で研磨領域の全領域が親水化し、耐久性が低かった。
ポリジメチルシロキサン濃度を3.5重量%とした以外はすべて実施例1と同じとした。結果、物性は表1に示すとおり、余剰分の除去性が悪く、容易に透明なものが得られなかった。
ポリジメチルシロキサン濃度を2.0重量%、フルオロアルキルシラン濃度を2.0重量%、すなわち、直鎖状ポリジメチルシロキサンとフルオロアルキルシランの総量を処理剤の総量に対して4.0重量%とした以外はすべて実施例1と同じとした。結果、物性は表1に示すとおり、余剰分の除去性が悪く、容易に透明なものが得られなかった。
ポリジメチルシロキサン濃度を0.2重量%、フルオロアルキルシラン濃度を0.2重量%、すなわち、直鎖状ポリジメチルシロキサンとフルオロアルキルシランの総量を処理剤の総量に対して0.4重量%とした以外はすべて実施例1と同じとした。結果、物性は表1に示すとおり、セリア研磨試験において25往復で研磨領域の全領域が親水化し、耐久性が低かった。
(1)シリカゾルの調製
シリカゾルは、アルコキシシランのテトラエトキシシラン〔Si(OC2H5)4:TEOS〕の加水分解および重縮合反応を進めることにより調製した。図2に、シリカゾルの調製手順と各成分の混合割合(重量比)を示す。先ず、TEOS;312.5gと低級アルコールの混合溶媒(90重量%のエチルアルコールと10重量%のイソプロピルアルコールからなる混合物);450.0gを混合し、30分間攪拌し溶液Aを得た。これとは別に、60重量%硝酸水溶液;7.5g、蒸留水;210.0gおよび上記と同じ低級アルコールの混合溶媒;20.0gを混合し、30分間攪拌し溶液Bを得た。次いで、溶液Aと溶液Bを混合後、約15時間室温で攪拌することによってシリカゾルXを得た。
処理剤は、フルオロアルキルシランと直鎖状ポリジメチルシロキサンを混合して得られた混合物に上記シリカゾルXを添加、混合することによって得た。図3に塗布液の調製手順と各薬液の混合割合(重量比)を示す。そして、試料の作製条件を以下に述べる。
本比較例での「(2)処理剤の調製」の手順で調製した処理剤を、500mmφの眼鏡レンズ(最表層がSiO2膜である多層膜が形成されることで反射防止がなされている眼鏡レンズ)の多層膜上に、スピンコート法により塗布した。
アルコキシシランの重縮合物の濃度を0.3重量%となるよう調製した以外はすべて比較例8と同じとした。結果、干渉色の変化があり、良好な外観は得られなかった。
アルコキシシランの重縮合物の濃度を0.4重量%となるよう調製した以外はすべて比較例8と同じとした。結果、干渉色の変化があり、良好な外観は得られなかった。
Claims (7)
- 基材上に薄膜の積層によって光学的な機能を生じせしめた光学機能性積層体の最表面に防汚性被膜を形成するための処理剤であり、
少なくとも一つの末端に加水分解可能な官能基を2個又は3個有し、且つジメチルシロキサンユニット(Si(CH3)2O)の数が30〜400である直鎖状ポリジメチルシロキサン、及び
加水分解可能な官能基を有し、且つフルオロカーボンユニット(CF2又はCF3)の数が6〜12であるフルオロアルキルシラン、そして、
有機溶媒、前記直鎖状ポリジメチルシロキサン及び前記フルオロアルキルシランの加水分解可能な官能基を加水分解させる酸、及び水を混合してなる処理剤であり、
処理剤の総量に対し、重量濃度で
前記直鎖状ポリジメチルシロキサンが0.2〜3.0重量%、
前記フルオロアルキルシランが0.2〜2.0重量%、そして、
前記直鎖状ポリジメチルシロキサンと前記フルオロアルキルシランとの総量が0.5〜3.5重量%
混入されたことを特徴とする処理剤。 - 直鎖状ポリジメチルシロキサンが加水分解可能な官能基を両側末端に有することを特徴とする請求項1に記載の処理剤。
- 処理剤の総量に対し、重量濃度で
前記直鎖状ポリジメチルシロキサンが0.2〜2.0重量%、
前記フルオロアルキルシランが0.5〜1.4重量%、さらに、
直鎖状ポリジメチルシロキサンとフルオロアルキルシランとの総量が0.8〜2.5重量%
混入されたことを特徴とする請求項2に記載の処理剤。 - 加水分解可能な官能基がアルコキシ基であることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の処理剤。
- 請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の処理剤を、基材上に薄膜の積層によって光学的な機能を生じせしめた光学機能性積層体の最表面に塗布後、乾燥して膜厚が10nm以下の防汚性被膜を形成する工程を有することを特徴とする防汚性光学機能性積層体の製法。
- 処理剤の塗布方法が手塗りによるものであることを特徴とする請求項5に記載の防汚性光学機能性積層体の製法。
- 15℃〜30℃、相対湿度30%〜60%の環境で、5分間〜20分間放置して乾燥することを特徴とする請求項5又は6に記載の防汚性光学機能性積層体の製法。
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