光学构件及其制造方法

文档序号:1835558 发布日期:2021-11-12 浏览:27次 >En<

阅读说明:本技术 光学构件及其制造方法 (Optical member and method for manufacturing the same ) 是由 渡边友启 加本贵则 嶋谷貴文 中川小百合 田所朋 山本明典 若村纱友里 于 2020-02-20 设计创作,主要内容包括:光学构件包括透光性构件和覆盖所述透光性构件的功能膜。所述功能膜含有:通过紫外线来活化的光催化剂粒子;以及作为磷酸二氧化钛或过氧化钛的特定钛氧化物。所述光催化剂粒子中的至少一部分构成光催化剂二次粒子(4)。光学构件的制造方法包括在透光性构件上形成功能膜的膜形成工序,该功能膜含有通过紫外线来活化的光催化剂粒子和特定钛氧化物。所述特定钛氧化物是磷酸二氧化钛或过氧化钛。所述光催化剂粒子中的至少一部分构成光催化剂二次粒子。(The optical member includes a light-transmissive member and a functional film covering the light-transmissive member. The functional film contains: photocatalyst particles activated by ultraviolet rays; and specific titanium oxides as titanium phosphate or titanium peroxide. At least a part of the photocatalyst particles constitute photocatalyst secondary particles (4). The method for producing an optical member includes a film formation step of forming a functional film containing photocatalyst particles activated by ultraviolet rays and specific titanium oxide on a light-transmissive member. The specific titanium oxide is titanium phosphate or titanium peroxide. At least a part of the photocatalyst particles constitute photocatalyst secondary particles.)

光学构件及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种光学构件及其制造方法。

背景技术

在具有光催化剂功能的构件中,已知有一种在基材上形成有主要由具有光催化剂活性的粒子构成的层的构件(例如,专利文献1)。在粒子层中,分散配合有平均粒径小于0.01μm的微粒子。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本公开公报:专利特开平9-939号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

然而,专利文献1所记载的构件在用作光学构件的情况下,粒子层的耐磨损性不充分。

本发明鉴于上述技术问题而作,其目的在于提供一种光学构件,包括具有优异的光催化剂活性和耐磨损性的功能膜。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明例示性的光学构件包括:透光性构件;以及功能膜,所述功能膜覆盖所述透光性构件。所述功能膜含有:光催化剂粒子,所述光催化剂粒子通过紫外线来活化;以及特定钛氧化物,所述特定钛氧化物是磷酸二氧化钛或过氧化钛。所述光催化剂粒子中的至少一部分构成光催化剂二次粒子。

本发明例示性的光学构件的制造方法包括在透光性构件上形成功能膜的膜形成工序。所述功能膜含有:光催化剂粒子,所述光催化剂粒子通过紫外线来活化;以及特定钛氧化物,所述特定钛氧化物是磷酸二氧化钛或过氧化钛。所述光催化剂粒子中的至少一部分构成光催化剂二次粒子。

发明效果

例示性的本发明能提供一种光学构件,包括具有优异的光催化剂活性和耐磨损性的功能膜。

附图说明

图1是本发明第一实施方式的光学构件的一例的示意图。

图2是图1的光学构件的变形例1的示意图。

图3是图1的光学构件的变形例2的示意图。

图4是表示图1的光学构件制造时的一工序的示意图。

图5是表示实施例1、实施例2和比较例1的光学构件的接触角的图表。

图6是表示实施例1和比较例1的光学构件的接触角的图表。

具体实施方式

以下适当参照附图,对本发明的实施方式进行说明。另外,对图中相同或相当的部分标注相同的附图标记,不再重复说明。

在本说明书中,粒子或凝集体的“平均粒径”是通过使用扫描型电子显微镜(SEM)观察而求得的。具体而言,从通过SEM图像观察到的测量对象(粒子或凝集体)中选择能确认其整体像的任意五十个测量对象。对于各测量对象,分别测量最大直径和最小直径,将其平均值作为各测量对象的粒径。然后,将五十个各自的测定对象的粒径的平均值作为“平均粒径”。另外,最大直径是穿过测量对象的几何中心且两端分别位于测量对象的外缘的线段中最长线段的长度。最小直径是穿过测量对象的几何中心且两端分别位于测量对象的外缘的线段中最短线段的长度。

在本说明书中,“厚度”是指平均厚度。“厚度”通过接触式膜厚测量器(例如Bruker公司生产的“DekTakXT-S”)来测量。

<第一实施方式:光学构件>

根据本发明第一实施方式的光学构件包括透光性构件和覆盖透光性构件的功能膜。功能膜含有:光催化剂粒子,所述光催化剂粒子通过紫外线来活化;以及特定钛氧化物,所述特定钛氧化物是磷酸二氧化钛或过氧化钛。光催化剂粒子中的至少一部分构成光催化剂二次粒子。以下,有时将通过紫外线来活化的光催化剂粒子简记为“光催化剂粒子”。

功能膜含有光催化剂粒子,因此具有优异的光催化剂活性。具体而言,功能膜具有高亲水性。即,功能膜相对于水具有高润湿性。因此,当水滴附着于功能膜时,在功能膜的表面上形成几乎均匀厚度的水膜。此外,功能膜即使在亲水性伴随使用而下降的情况下,也可通过被紫外线照射来恢复亲水性。

第一实施方式的光学构件具有功能膜,因此作为在水附着的环境下使用的光学构件较为理想。第一实施方式的光学构件例如作为在室外使用的光学构件较为理想。具体而言,第一实施方式的光学构件作为用于监视车辆周围的车载摄像头的透镜较为理想。

第一实施方式的光学构件包括具有优异的耐磨耗性及光催化剂活性的功能膜。推测功能膜的耐磨损性和光催化剂活性优异的理由如下。磷酸二氧化钛和过氧化钛在功能膜中起到抑制光催化剂粒子脱离的粘接剂的作用。因此,功能膜的耐磨损性优异。此外,由于磷酸二氧化钛形成多孔质层,因此容易供紫外线透过。另外,由于过氧化钛在功能膜中作为由过氧化钛粒子以网状相连而构成的干凝胶存在,因此容易供紫外线透过。因此,磷酸二氧化钛或过氧化钛即使在覆盖光催化剂粒子的情况下也不易使光催化剂粒子的光催化剂活性下降。其结果是,功能膜的光催化剂活性和耐磨损性优异。

优选功能膜还含有粘接剂。这样,通过使功能膜还含有粘接剂,可进一步提高功能膜的耐磨损性。另外,粘接剂是与特定钛氧化物不同的成分。

以下参照图1,对第一实施方式的光学构件1进行说明。图1是第一实施方式的光学构件1的示意图。光学构件1包括透光性构件2和覆盖透光性构件2的功能膜3。

[透光性构件]

如图1所示,透光性构件2由单个构件构成。但是,如后述变形例1所示,第一实施方式的光学构件的透光性构件也可以由多个构件构成。透光性构件2具有透光性。即,透光性构件2供光透过。透光性构件2既可以是透明的,也可以是半透明的。透光性构件2例如含有玻璃或树脂。

透光性构件2的形状例如呈透镜状。在透光性构件2的形状呈透镜状的情况下,作为透光性构件2的透镜面的曲率半径,优选为10mm以上15mm以下。在透光性构件2的曲率半径小于10mm的情况下,在透光性构件2的中心部与透光性构件2的外缘部之间,存在功能膜3的厚度偏差变大的倾向。在透光性构件2的曲率半径超过15mm的情况下,存在难以对光学构件1赋予期望的视场角的倾向。

[功能膜]

功能膜3具有光催化剂活性。具体而言,功能膜3具有亲水性。作为功能膜3的表面相对于纯水的静态接触角,优选为30.0度以下,更优选为20.0度以下,再优选为10.0度以下。以下,有时将相对于纯水的静态接触角简记为“接触角”。在此,功能膜3的接触角是在对功能膜3充分照射紫外线后,在温度为23℃±3℃、相对湿度为50%±3%的环境下测量的值。紫外线的照射条件例如是波长为352nm、照射时间为96小时、辐射照度为1mW/cm2

功能膜3覆盖透光性构件2的表面中的至少一部分。优选功能膜3将透光性构件2的表面中未被其他构件覆盖的部分的整个表面覆盖。

功能膜3含有光催化剂粒子、特定钛氧化物和粘接剂。在功能膜3中,特定钛氧化物形成特定钛氧化物层5。在功能膜3中,粘接剂形成粘接剂层6。

(光催化剂粒子)

光催化剂粒子是含有光催化剂的一次粒子。光催化剂粒子中的至少一部分构成光催化剂二次粒子4。光催化剂粒子中的至少一部分也可以在一次粒子的状态下包含在功能膜3中。光催化剂粒子只要含有光催化剂,则也可以还含有光催化剂以外的成分。作为光催化剂以外的成分,例如可列举出具有电子补充效果的成分。作为具有电子补充效果的物质,例如可列举出金、银、铜、白金、钯、铁、镍、钴、锌和氧化铜。作为光催化剂粒子中的光催化剂的含有比例,优选为90质量%以上,更优选为99质量%以上,再优选为100质量%。

作为光催化剂粒子所含有的光催化剂,例如可列举出氧化钛、钛酸锶、氧化锌、碳化硅、磷酸镓、硫化镉、硒化镉和三硫化钼。优选光催化剂粒子含有氧化钛。通过使催化剂粒子含有氧化钛,可进一步提高功能膜3的光催化剂活性。

作为氧化钛,例如可列举出锐钛矿型氧化钛、金红石型氧化钛和板钛矿型氧化钛。作为氧化钛,从光催化剂活性的观点来看,优选为锐钛矿型氧化钛。

作为光催化剂粒子的平均粒径,优选为1nm以上20nm以下,更优选为5nm以上18nm以下。通过使光催化剂粒子的平均粒径为1nm以上20nm以下,可提高光学构件1的透光性。

从提高功能膜3的光催化剂活性的观点来看,优选光催化剂二次粒子4中的一部分局部或完全露出到功能膜3的表面。具体而言,作为所有光催化剂二次粒子4中局部或完全露出到功能膜3表面的粒子(以下,有时记为露出粒子)的比例,优选为1%以上90%以下,更优选为5%以上80%以下,再优选为10%以上70%以下。露出粒子的比例通过利用电子显微镜观察功能膜3的截面,并根据任意一百个光催化剂二次粒子4中的露出粒子的个数的比例来计算。

作为光催化剂粒子4的平均粒径,优选为10nm以上90nm以下,更优选为10nm以上50nm以下。通过使光催化剂二次粒子4的平均粒径为10nm以上,从而使光催化剂二次粒子4容易从粘接剂层6露出。其结果是,可进一步提高功能膜3的光催化剂活性。通过使光催化剂二次粒子4的平均粒径为50nm以下,可提高功能膜3的透光性。

光催化剂二次粒子4中的至少一部分构成凝集体4a。凝集体4a由多个光催化剂二次粒子4构成。通过这样使光催化剂二次粒子4构成凝集体4a,从而使光催化剂二次粒子4容易露出到功能膜3的表面。其结果是,可进一步提高功能膜3的光催化剂活性。此外,通过使光催化剂二次粒子4构成凝集体4a,可提高功能膜3的透光性。作为凝集体4a的平均粒径,优选为20nm以上200nm以下,更优选为60nm以上150nm以下。通过使凝集体4a的平均粒径为20nm以上,从而使光催化剂二次粒子4更容易露出到功能膜3的表面。通过使凝集体4a的平均粒径为200nm以下,可进一步提高功能膜3的透光性。另外,多个凝集体4a也可以在粘接剂层6中接触。通过这样使多个凝集体4a在粘接剂层6中接触,可形成电池结构,可提高功能膜3的光催化剂活性。

(特定钛氧化物层)

功能膜3包括含有特定钛氧化物的特定钛氧化物层5。光催化剂二次粒子4中的至少一部分被特定钛氧化物层5局部或完全覆盖。通过使功能膜3具有这样的层结构,特定钛氧化物层5可有效地抑制光催化剂二次粒子4脱离。其结果是,可进一步提高功能膜3的耐磨损性。

作为特定钛氧化物,优选是磷酸二氧化钛。磷酸二氧化钛本身也是通过可见光来活化的光催化剂。因此,由于功能膜3通过可见光也可发挥光催化剂活性,因此,使用磷酸二氧化钛作为特定钛氧化物的光学构件1在没有被直射阳光照晒的空间(例如室内和车内)中使用较为理想。

磷酸二氧化钛是在分子内具有Ti-O-P结合的化合物。磷酸二氧化钛是通过在水系溶剂中使卤化钛(例如四氯化钛)与磷源(例如磷酸)发生反应而获得的。作为水系溶剂,例如可列举出含有水和乙醇化合物的混合溶剂。

过氧化钛是在分子内具有Ti-O-O-Ti结合的化合物。例如通过以下方法获得过氧化钛。首先,使钛氯化物(例如四氯化钛)与碱化合物(例如氨或氢氧化钠)在水溶液中发生反应。由此,可获得氢氧化钛Ti(OH)4。通过利用过氧化氢水处理该氢氧化钛,可获得过氧化钛。

优选特定钛氧化物为非晶体。通过这样使特定钛氧化物为非晶体,可提高特定钛氧化物层5相对于光催化剂二次粒子4和粘接剂层6的紧贴性。其结果是,可进一步提高功能膜3的耐磨损性。

(粘接剂层)

功能膜3包括含有粘接剂的粘接剂层6。粘接剂层6覆盖透光性构件2。光催化剂二次粒子4中的至少一部分被局部地埋入粘接剂层6。通过使功能膜3具有这样的层结构,粘接剂层6能有效地抑制光催化剂二次粒子4脱离。其结果是,可进一步提高功能膜3的耐磨损性。

粘接剂可以是无机粘接剂和有机粘接剂中的任一种粘接剂。作为无机粘接剂,例如可列举出硅和硅酸盐。作为有机粘接剂,例如可列举出树脂。从抑制光催化剂活性导致的粘接剂的分解的观点来看,作为粘接剂,优选为无机粘接剂,更优选为硅或硅酸盐。

作为粘接剂层6的厚度,优选为5nm以上50nm以下,更优选为10nm以上30nm以下。通过使粘接剂层6的厚度为5nm以上,可有效地抑制光催化剂二次粒子4脱离。其结果是,可进一步提高功能膜3的耐磨损性。通过使粘接剂层6的厚度为50nm以下,从而使光催化剂二次粒子4容易从粘接剂层6露出。其结果是,可进一步提高功能膜3的光催化剂活性。

<变形例1>

接着,参照图2对光学构件1的变形例1的光学构件11进行说明。光学构件11包括透光性构件12和覆盖透光性构件12的功能膜13。透光性构件12包括基材12a和覆盖基材12a的防反射膜12b。功能膜13覆盖透光性构件12中的防反射膜12b。功能膜13包括光催化剂二次粒子14、特定钛氧化物层15和粘接剂层16。

与图1的光学构件1相比,变形例1的光学构件11的不同点仅在于,透光性构件12不是单个构件,而是由多个构件(基材12a和防反射膜12b)构成。因此,省略对于与光学构件1重复的说明。与图1的光学构件1相比,透光性构件12包括防反射膜12b,从而光学特性优异。

(基材)

基材12a具有透光性。即,基材12a供光透过。基材12a既可以是透明的,也可以是半透明的。基材12a含有玻璃或树脂。

(防反射膜)

防反射膜12b抑制光的反射。具体而言,光学构件11包括防反射膜12b,从而抑制要从功能膜13一侧的表面进入透光性构件12的光在功能膜13一侧的表面上反射。

防反射膜12b既可以是一层结构,也可以是多层结构。防反射膜12b例如含有金属或金属氧化物。防反射膜12b例如是蒸镀膜或喷涂膜。

作为防反射膜12b的厚度,优选为200nm以上400nm以下。在防反射膜12b的厚度小于200nm的情况下,存在无法获得充分的防反射效果的倾向。在防反射膜12b的厚度超过400nm的情况下,存在光学构件1的生产率下降的倾向。

<变形例2>

接着,参照图3对光学构件1的变形例2的光学构件21进行说明。光学构件21包括透光性构件22和覆盖透光性构件22的功能膜23。功能膜23含有特定钛氧化物和光催化剂二次粒子24。在功能膜23中,特定钛氧化物形成特定钛氧化物层25。光催化剂二次粒子24中的至少一部分被局部地埋入特定钛氧化物层25。

与图1的光学构件1相比,变形例2的光学构件21的不同点在于,不包括粘接剂层,且光催化剂二次粒子24不构成凝集体。省略对于关于光学构件21的说明中与光学构件1重复的说明。光学构件21不包括粘接剂层,因此,其生产率比图1的光学构件1优异。

[其他变形例]

以上,参照附图对第一实施方式的光学构件进行了说明。但是,第一实施方式的光学构件并不限定于图1的光学构件1、图2的光学构件11和图3的光学构件21。

具体而言,只要功能膜含有光催化剂粒子、特定钛氧化物和粘接剂,则也可以还含有其他成分。此外,粘接剂也可以不形成粘接剂层。另外,光催化剂二次粒子中的至少一部分也可以完全埋入粘接剂层。另外,所有光催化剂二次粒子可以被特定钛氧化物层局部或完全覆盖。另外,功能膜也可以不含有粘接剂。另外,特定钛氧化物也可以不形成特定钛氧化物层。

另外,粘接剂或特定钛氧化物“没有形成层”是表示功能膜所含有的粘接剂或特定钛氧化物的含有量比较少,没有明确观察到粘接剂层或特定钛氧化物层的层结构的状态。

<第二实施方式:光学构件的制造方法>

对本发明第二实施方式的光学构件的制造方法进行说明。光学构件的制造方法包括在透光性构件上形成功能膜的膜形成工序。功能膜含有:光催化剂粒子,所述光催化剂粒子通过紫外线来活化;以及特定钛氧化物,所述特定钛氧化物是磷酸二氧化钛或过氧化钛。光催化剂粒子中的至少一部分构成光催化剂二次粒子。光学构件的制造方法能容易地制造第一实施方式的光学构件。

优选膜形成工序包括:第一涂布工序,在所述第一涂布工序中,将含有光催化剂粒子的第一涂布液涂布于透光性构件的表面;以及第二涂布工序,在所述第二涂布工序中,在第一涂布工序之后,进一步将含有磷酸二氧化钛粒子或过氧化钛粒子的第二涂布液涂布于透光性构件的表面。涂布后的磷酸二氧化钛粒子或过氧化钛粒子形成特定钛氧化物层。这样,通过使膜形成工序包括第一涂布工序和第二涂布工序,从而使光催化剂二次粒子中至少一部分被特定钛氧化物层局部或完全覆盖。其结果是,可进一步提高所形成的光学构件的功能膜的耐磨损性。

作为第一涂布液和第二涂布液的涂布方法,优选为湿法处理。作为湿法处理,例如,可列举出旋压涂覆法、辊式涂覆法、刮棒涂覆法、浸渍涂覆法、喷雾涂覆法以及将这些方法中的两种以上的方法组合的方法(例如,浸渍旋压涂覆法)。作为湿法处理,优选为旋压涂覆法、浸渍涂覆法或浸渍旋压涂覆法。

优选第一涂布液还含有粘接剂原料。作为涂布液所含有的粘接剂原料,例如可列举出硅烷化合物和硅粒子。作为硅烷化合物,例如可列举出烷氧基硅烷、硅氨烷以及以它们为原料的低聚物(以下,有时记为硅酸盐低聚物)。烷氧基硅烷是用通式“Si(R1)4-X(OR2)X”表示的化合物。在通式中,R1表示氢原子、碳原子数为1以上10以下的烷基或碳原子数1以上10以下的芳基。R2表示碳原子数为1以上3以下的烷基。优选R2表示甲基或乙基。在通式中,X表示1以上4以下的整数,优选表示4。作为烷氧基硅烷,可列举出四甲氧基硅烷和四乙氧基硅烷。作为粘接剂原料,优选为硅烷化合物,更优选为硅酸盐低聚物,再优选为以烷氧基硅烷为原料的硅酸盐低聚物。

作为第一涂布液中的光催化剂粒子的含有比例,优选为0.01质量%以上50质量%以下。在通过旋压涂覆法或浸渍旋压涂覆法来涂布第一涂布液的情况下,作为旋转速度,优选为500rpm以上10000rpm以下。作为第一涂布液的固形成分浓度,优选为1.0质量%以上10质量%以下。

优选第一涂布液和第二涂布液分别还含有溶剂。作为溶剂,优选为水系溶剂。水系溶剂含有水和添加物。作为添加物,例如可列举出有机酸、乙醇化合物和氨。作为水系溶剂中的添加物的含有比例,优选为大于0质量%且20质量%以下。作为有机酸,可列举出甲酸、醋酸、丙烯酸、琥珀酸、柠檬酸和苹果酸。作为乙醇化合物,例如可列举出甲醇、乙醇、异丙醇、n-丙醇和丁醇。

在第一涂布工序中,优选在涂布后对第一涂布液进行加热处理。通过加热处理来促进第一涂布液中的挥发性成分的去除。此外,在第一涂布液含有硅烷化合物作为粘接剂原料的情况下,通过加热处理来促进硅烷化合物的化学反应(例如水解缩聚反应)。作为加热条件,例如能设为处理温度为60℃以上200℃以下、处理时间为10分钟以上10小时以下。

在通过旋压涂覆法或浸渍旋压涂覆法来涂布第二涂布液的情况下,作为旋转速度,优选为500rpm以上10000rpm以下。

另外,优选光学构件的制造方法在膜形成工序之前还包括对透光性构件的表面进行处理的表面处理工序。表面处理例如可列举出等离子处理、电子束处理、电晕处理和帧处理。作为等离子处理,例如可列举出高频放电等离子处理或大气压辉光放电等离子处理。这些表面处理也可以组合多个加以使用。

以下,以图1的光学构件1的制造方法为例,对第二实施方式的光学构件的制造方法进行说明。光学构件1的制造方法包括在透光性构件2上形成功能膜3的膜形成工序。功能膜3含有光催化剂二次粒子4、特定钛氧化物和粘接剂。膜形成工序包括第一涂布工序和第二涂布工序。在第一涂布工序中,将含有光催化剂粒子和粘接剂原料的第一涂布液涂布于透光性构件2的表面。在干燥工序中,使涂布后的第一涂液干燥。在第二涂布工序中,在第一涂布工序之后,进一步将含有磷酸二氧化钛粒子或过氧化钛粒子的第二涂布液涂布于透光性构件2的表面。以下,对各工序进行说明。

(第一涂布工序)

在本工序中,将含有光催化剂粒子和粘接剂原料的第一涂布液涂布于透光性构件2的表面。通过本工序,如图4所示,由第一涂布液含有的粘接剂原料形成粘接剂层6。粘接剂层6覆盖透光性构件2。光催化剂二次粒子4中的至少一部分被局部地埋入粘接剂层6。光催化剂二次粒子4构成凝集体4a。

(第二涂布工序)

在本工序中,进一步将含有磷酸二氧化钛粒子或过氧化钛粒子的第二涂布液涂布于透光性构件2的表面。磷酸二氧化钛粒子或过氧化钛粒子通过去除第二涂布液中的挥发性成分而形成特定钛氧化物层5。

光催化剂二次粒子4中的至少一部分被特定钛氧化物层5局部或完全覆盖。由此获得光学构件1。在本工序中,优选在涂布之后对第二涂布液进行加热。作为具体的加热方法,例如可列举出与第一涂布工序所述的加热方法相同的方法。

实施例

[实施例1]

通过以下方法来制造实施例1的光学构件。实施例1的光学构件的功能膜具有与图2所示的光学构件11的功能膜13大致类似的层结构。

(透光性构件)

准备透镜(HOYA株式会社制的“TAFD-5G”,组成成分:玻璃,透镜面的曲率半径为12mm)作为基材。接着,在透镜上形成防反射膜(组成成分:SiO2层、TiO2层和Ta2O5层)。防反射膜的总厚度约为300nm。由此获得透光性构件。接着,对透光性构件的防反射膜的表面进行表面处理。作为表面处理,进行使用了等离子表面改性装置的等离子处理。

(第一涂布液)

在1mL氧化钛粒子的水分散体(石原产业株式会社制的“STS-01”,氧化钛粒子的平均粒径:7nm,氧化钛粒子浓度:30质量%)中添加29mL异丙醇,以获得混合液A。将含有氧化钛粒子和粘接剂原料(硅酸盐低聚物)的涂覆剂(石原产业株式会社制的“ST-K211”,溶剂:水和乙醇,固形成分浓度:0.2质量%)与混合液A以1:1的质量比混合,以此作为第一涂布液。

(第二涂布液)

通过对25mL异丙醇与25mL精制水的混合液一边搅拌一边添加5mL四氯化钛,以获得四氯化钛溶液。对该四氯化钛溶液添加精制水(稀释100倍)以使体积达到100倍,从而获得四氯化钛稀释溶液。通过对该四氯化钛稀释溶液添加5mL磷酸水溶液(磷酸浓度:85质量%),从而获得第二涂布液。第二涂布液含有磷酸二氧化钛粒子。

将第一涂布液涂布于透光性构件的防反射膜的表面。使用旋压涂覆机(三笠株式会社制的“MS-B100”)以5000rpm的旋转速度进行第一涂布液的涂布。在涂布之后,进行80℃、30分钟的加热处理。

在干燥处理之后,进一步将第二涂布液涂布于透光性构件的防反射膜的表面。使用旋压涂覆机(三笠株式会社制的“MS-B100”)以5000rpm的旋转速度进行第二涂布液的涂布。在涂布之后,进行80℃、30分钟的加热处理。由此获得实施例1的光学构件。

通过SEM(日本电子株式会社制的“JSM-7900F”)来观察实施例1的光学构件的截面。实施例1的光学构件的粘接剂层的厚度为20nm,光催化剂二次粒子的平均粒径为10nm,光催化剂二次粒子的凝集体的平均粒径为50nm。此外,实施例1的光学构件的第二涂布液所含有的磷酸二氧化钛粒子彼此结合,以形成多孔质的特定钛氧化物层。

[实施例2]

除了改变了以下点以外,通过与实施例1相同的方法来制造实施例2的光学构件。在实施例2的光学构件的制造中,使用通过以下方法调制的涂布液作为第二涂布液。

(第二涂布液)

对1mL四氯化钛水溶液(浓度60质量%)添加蒸馏水,将体积调节为100mL,由此获得四氯化钛稀释水溶液。对该四氯化钛稀释水溶液加入4mL过氧化氢水溶液(浓度30质量%)并搅拌,以获得混合液。通过对该混合液添加氢氧化钠水溶液以调节为pH7,从而获得含有过氧化钛水合物的过氧化钛水合物溶液。将所获得的过氧化钛水合物溶液在25℃下静置一昼夜,以生成黄色的析出沉淀物。对该析出沉淀物进行过滤和清洗之后,添加蒸馏水以将体积调节为约30mL,由此获得反应溶液。对反应溶液分别投入5g阳离子交换树脂和阴离子交换树脂,然后静置30分钟。对静置后的反应溶液进行过滤,去除阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。对过滤后的反应溶液添加蒸馏水,将体积调节为约36mL,然后冷却反应溶液。对冷却后的反应溶液加入4mL过氧化氢水(浓度为0.3g/mL)后,进一步冷却。由此,制作出含有过氧化钛粒子的第二涂布液。

上述阳离子交换树脂和阴离子交换树脂的准备方法如下。通过利用2N盐酸对ORGANO株式会社制的“Amber light(日文:アンバーライト)IR 120B(Na+置换型)”处理1小时后进行清洗,以变为H+置换型。将其用作阳离子交换树脂。通过利用1N氢氧化钠对ORGANO株式会社制“Amber light(日文:アンバーライト)IRA 410(Cl-置换型)”处理1小时后进行清洗,以变为OH-置换型。将其用作阴离子交换树脂。

通过上述SEM来观察实施例2的光学构件的截面。实施例2的光学构件在第二涂布液所含有的过氧化钛粒子适度分散的状态下(即,凝胶状)堆积在粘接剂层和光催化剂二次粒子上,从而形成特定钛氧化物层。除此以外的点与实施例1的光学构件的观察结果相同。

[比较例1]

除了改变了以下点以外,通过与实施例1相同的方法来制造比较例1的光学构件。在比较例1的光学构件的制造中,没有涂布第二涂布液。

通过上述SEM来观察实比较例1的光学构件的截面。除了不存在特定钛氧化物层这一点以外,比较例1的光学构件的功能膜与实施例1的光学构件的观察结果相同。

<评价>

通过以下方法,对各光学构件的功能膜的耐磨损性和室内的光催化剂活性进行评价。另外,各测量均在温度为23℃±3℃、相对湿度为50%±3%的环境下进行。

[耐磨损性]

对实施例1、实施例2和比较例1的各光学构件测量耐磨损性。首先,测量各光学构件的功能膜的表面的接触角。将所获得的结果作为初始的接触角(A)。在接触角的测量中,使用纯水作为样品,使用自动接触角仪(协和界面科学株式会社制的“DMo-601”)作为测量设备。另外,在本实施例中,对于以下各接触角的测量,也通过上述自动接触角仪来进行。在本实施例中,对于功能膜的表面的接触角,将30度以下判断为良好,将20度以下判断为更好,将15度以下判断为特别好。

接着,使用纸刮板(日本制纸Crecia株式会社(日文:日本製紙クレシア株式会社)制的“K-dry(日文:ケイドライ)(注册商标)”)对各光学构件的功能膜的表面往复轻擦十次。之后,测量各光学构件的功能膜的表面的接触角。将所获得的结果作为第一次擦拭处理的接触角(B)。

接着,对各光学构件的功能膜的表面照射紫外线。紫外线的照射条件设为波长为352nm、照射时间为4小时、辐射照度为1mW/cm2。之后,测量各光学构件的功能膜的表面的接触角。将所获得的结果作为第一次紫外线照射的接触角(C)。

接着,使用纸刮板(日本制纸Crecia株式会社(日文:日本製紙クレシア株式会社)制的“K-dry(日文:ケイドライ)(注册商标)”)对各光学构件的功能膜的表面往复轻擦二十次。之后,测量各光学构件的功能膜的表面的接触角。将所获得的结果作为第二次擦拭处理的接触角(D)。

接着,对各光学构件的功能膜的表面照射紫外线。紫外线的照射条件设为波长为352nm、照射时间为4小时、辐射照度为1mW/cm2。之后,测量各光学构件的功能膜的表面的接触角。将所获得的结果作为第二次紫外线照射的接触角(E)。在下述表1和图5中示出各测量结果。另外,在图5中,用“I”表示实施例1,用“II”表示实施例2,用“III”表示比较例1。对于图6也同样如此。

[表1]

如表1和图5所示,各光学构件通过进行擦拭处理而增大了功能膜表面的接触角(亲水性下降)。这被判断为是因为通过擦拭处理使一部分光催化剂粒子从功能膜脱离,且有机物附着于功能膜的表面。另一方面,各光学构件分别通过紫外线照射而发挥光催化剂活性,功能膜表面的接触角下降(亲水性恢复)。

与比较例1的光学构件相比,实施例1和实施例2的各光学构件的功能膜的表面的初始接触角(A)为相同程度。由此判断,功能膜具有优异的光催化剂活性。即,确认了特定钛氧化物使功能膜的光催化剂活性不易下降。

此外,与比较例1的光学构件相比,实施例1和2的各光学构件的功能膜的表面的第二次紫外线照射的接触角(E)较低(接触角为30度以下)。这被判断为是因为实施例1和实施例2的各光学构件的功能膜的耐磨损性优异,通过两次的擦拭处理也可维持功能膜的光催化剂活性。由此判断,通过使功能膜含有特定钛氧化物,可提高功能膜的耐磨损性。

另外,与实施例2的光学构件相比,实施例1的光学构件的功能膜的表面的初始接触角(A)为相同程度,但之后在任意阶段,功能膜的表面的接触角均较低。由此判断,为了提高功能膜的耐磨损性,实施例1中使用的磷酸二氧化钛比实施例2中使用的过氧化钛更有效。

[室内的光催化剂活性]

对于实施例1和比较例1的各光学构件测量室内的光催化剂活性。测量是在LED照明下的室内(约300lx)进行的。首先,测量各光学构件的功能膜的表面的接触角。将所获得的结果作为第0天的接触角。

接着,在LED照明下的室内对各光学构件保管30天。然后,在第1天、第5天、第10天、第15天、第20天、第25天和第30天测量各光学构件的功能膜的表面的接触角。在下述表2和图6中示出测量结果。

[表2]

如表2和图6所示,实施例1的光学构件在第30天中功能膜的表面的接触角也为15度以下,在室内也维持一定的亲水性。另一方面,比较例1的光学构件在第30天功能膜的表面的接触角为30度以上,在室内没有维持亲水性。综上所述可确认,通过使用磷酸二氧化钛作为特定钛氧化物,功能膜通过可见光也能发挥光催化剂活性。

本发明作为传感器或摄影设备用的光学构件或其制造方法较为理想。

(符号说明)

1、11、21 光学构件;

2、12、22 透光性构件;

12a 基材;

12b 防反射膜;

3、13、23 功能膜;

4、14、24 光催化剂二次粒子;

4a、14a 凝集体;

5、15、25 特定钛氧化物层;

6、16、26 粘接剂层。

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