JP5286143B2 - 硬質化樹脂基板、窓ガラス代替物 - Google Patents
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Description
さらに、SiO2やAl2O3などを成膜した樹脂基板を屋外で使用すると紫外線によって樹脂基板が分解されるために、樹脂基板の上に成膜したSiO2やAl2O3が剥離する問題があった。
紫外線吸収膜としてTiO2の単膜を形成する代わりに、TiO2を5mol%以上含む硬質膜をポリカーボネート樹脂基板に形成する。
さらに、ポリカーボネート樹脂基板に紫外線吸収膜と硬質膜を連続的に形成する硬質膜形成装置を提供することである。
TiO2により樹脂基板と、SiO2もしくはAl2O3の剥離が抑制される。
TiO2を含む混合膜とすることで、膜の剥離を抑制することができ、さらに、膜界面の反射の問題を低減できる。
また、本発明は、前記混合硬質膜は、厚さ3μm以上8μm以下である硬質化樹脂基板である。
また、本発明は、硬質化樹脂基板において、膜厚の厚み方向で、前記TiO2の含有率が前記樹脂基板に近い方から遠い方へ徐々に小さくなる硬質化樹脂基板である。
膜の表面のTiO2の割合が下がり、SiO2もしくはAl2O3の割合が上がるので、表面のより硬質な膜が形成できる。
また、本発明は、前記樹脂基板が、ポリカーボネート、アクリル樹脂、又はポリエチレンテレフタレートのいずれか一つである硬質化樹脂基板である。
また、本発明は、透明な樹脂基板と、前記樹脂基板上に配置され、SiO2もしくはAl2O3を主成分とし、TiO2を含有する混合硬質膜とを有し、前記混合硬質膜の全体を100mol%としたときに、前記混合硬質膜は、前記TiO2を5mol%以上70mol%未満含有する窓ガラス代替物である。
また、本発明は、前記混合硬質膜は、厚さ3μm以上8μm以下である窓ガラス代替物である。
また、本発明は、膜厚の厚み方向で、前記TiO2の含有率が前記樹脂基板に近い方から遠い方へ徐々に小さくなる窓ガラス代替物である。
また、本発明は、前記樹脂基板が、ポリカーボネート、アクリル樹脂、又はポリエチレンテレフタレートのいずれか一つである窓ガラス代替物である。
図1の符号1は、成膜対象物20上に薄膜を形成する混合硬質膜形成装置である。混合硬質膜形成装置1は、搬入室11と蒸着室12と搬出室13とを有しており、各室11〜13は、開閉自在なゲートバルブ151、152によってこの順序で接続されている。
搬入室11と、蒸着室12と、搬出室13には、それぞれ真空排気系361〜363が接続されており、真空排気系361〜363を動作させると各室11〜13内部を真空雰囲気にすることができ、搬入室11と、蒸着室12と、搬出室13とを真空雰囲気にすると、搬入室11から蒸着室12への成膜対象物20の搬入と、搬出室13への蒸着室12からの成膜対象物20の搬出を行うことができる。
蒸着室12の側面には、第一、第二の電子銃31、32が、気密に挿通されており、第一、第二の電子銃31、32から電子ビームをそれぞれ第一、第二蒸着源21、22に向けて照射し、蒸着室12内部に酸素ガスを導入しながら、第一、第二蒸着源21、22を蒸発させ、成膜対象物20が第一、第二蒸着源21、22の上に位置すると、TiO2、SiO2、又はTiO2とSiO2の混合蒸気が成膜対象物20の成膜面に到達できるように構成されている。
第一、第二蒸着源21、22には、それぞれ第一、第二のモーター41、42が接続されており、第一、第二のモーター41、42を動作させ第一、第二蒸着源21、22を回転させると、それぞれ、第一、第二の電子銃31、32により電子ビームが第一、第二蒸着源21、22上に均一に照射されるように構成されている。図1の符号51、52はそれぞれ、第一、第二の電子銃31、32により照射された電子ビームを表している。
なお、第一、第二蒸着源21、22の間に仕切りを設ければ、第一蒸着源21の蒸着材料と第二蒸着源22の蒸着材料を個別に積層することもできる。
上記混合硬質膜形成装置1を用いて、透明な樹脂基板としてポリカーボネート基板の上に積層膜を成膜して本発明の窓ガラス代替物を形成する際には、真空排気系362により蒸着室12内を真空雰囲気にして、蒸着室12内に樹脂基板を搬入する。
樹脂基板が、第一蒸着源21の蒸着範囲から外れると、第二蒸着源22の蒸着範囲でほぼSiO2の蒸気だけが到達し、樹脂基板の表面には濃度が略100%のSiO2から成る硬質膜が形成される。
紫外線吸収膜と傾斜混合硬質膜との境が無く、傾斜混合硬質膜と硬質膜との境がないので膜間の応力も緩和でき、剥離を防止することができる。さらに、混合膜にすることで透過率を高くすることができる。TiO2/SiO2の界面の反射が低減するためである。
なお、上記では、透明な樹脂基板を例に記載したが、透明な樹脂基板に限定されない。例えば、車の車体用の樹脂基板、もしくは非透明の建材用の樹脂基板に成膜することで、紫外光が照射されても剥離しない硬質膜を形成することができる。
(1)耐摩耗性の改善
図2に樹脂基板としてポリカーボネート樹脂(PC)基板のみの試料、PC基板に3μmのSiO2を蒸着した試料、PC基板に3μmのSiO2とTiO2の混合膜を蒸着した試料、PC基板に0.2μmのTiO2と3μmのSiO2の積層膜を蒸着した試料の透過率測定結果を示す。SiO2を蒸着した試料、PC基板に3μmのSiO2とTiO2の混合膜を蒸着した試料は、ポリカーボネート樹脂(PC)基板のみの試料と概ね同等の透過率であった。
0.2μmのTiO2と3μmのSiO2をPC基板からこの順序で積層させた積層膜ではやや透過率が下がり、波長により干渉縞が出る場合があった。また、TiO2とSiO2の順序を変えてSiO2とTiO2を積層した場合も同様の傾向があった。
SiO2のみを3μm蒸着したポリカーボネート樹脂基板と、膜厚を変えてTiO2を積層した上にSiO2のみを3μm蒸着したポリカーボネート樹脂基板の密着性試験の結果を表2に示す。試験方法は、上記の基板に中心波長254nmの紫外線を連続的に照射して碁盤目テープテストにより密着性の変化を調べた。
次に、試料の膜構成と各試料の紫外線照射後の密着性試験結果を表3に示す。
TiO2から成る紫外線吸収膜を個別に形成する場合、耐傷性を満たすためには、試料の表面、SiO2から成る密着膜とSiO2から成る硬質膜の中間、およびPCとSiO2から成る硬質膜との間に形成することが好ましい。
なお、SiO2の代わりにAl2O3を用いた場合、SiO2/Al2O3の複合酸化物をもちいた場合でも、TiO2と組み合わせることで同様の効果が確認できた。
Claims (8)
- 樹脂基板と、
前記樹脂基板上に配置され、SiO 2 もしくはAl 2 O 3 を主成分とし、TiO 2 を含む混合硬質膜と、
を有し、
前記混合硬質膜の全体を100mol%としたときに、前記混合硬質膜は、前記TiO 2 を5mol%以上70mol%未満含有する硬質化樹脂基板。 - 前記混合硬質膜は、厚さ3μm以上8μm以下である請求項1記載の硬質化樹脂基板。
- 請求項1に記載の硬質化樹脂基板において、
膜厚の厚み方向で、前記TiO2の含有率が前記樹脂基板に近い方から遠い方へ徐々に小さくなる硬質化樹脂基板。 - 前記樹脂基板が、ポリカーボネート、アクリル樹脂、又はポリエチレンテレフタレートのいずれか一つである請求項1乃至請求項3のいずれか1項記載の硬質化樹脂基板。
- 透明な樹脂基板と、
前記樹脂基板上に配置され、SiO2もしくはAl2O3を主成分とし、TiO2を含有する混合硬質膜とを有し、
前記混合硬質膜の全体を100mol%としたときに、前記混合硬質膜は、前記TiO2を5mol%以上70mol%未満含有する窓ガラス代替物。 - 前記混合硬質膜は、厚さ3μm以上8μm以下である請求項5記載の窓ガラス代替物。
- 膜厚の厚み方向で、前記TiO2の含有率が前記樹脂基板に近い方から遠い方へ徐々に小さくなる請求項5記載の窓ガラス代替物。
- 前記樹脂基板が、ポリカーボネート、アクリル樹脂、又はポリエチレンテレフタレートのいずれか一つである請求項5乃至請求項7のいずれか1項記載の窓ガラス代替物。
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