(57)【要約】【課題】優れた撥水性および優れた撥水の持続性を実現できる、車載用の透明樹脂部材を提供する。【解決手段】表面に海島状に分布した複数の凸部を備え、電子顕微鏡で前記凸部を側面視した時に、前記凸部の底辺の幅Ｗ１と、前記底辺から前記凸部の頂点までの高さの半分の高さにおける前記凸部の幅Ｗ２と、が０＜Ｗ２／Ｗ１≦０．９０の関係にある、車載用の透明樹脂部材。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に海島状に分布した複数の凸部を備え、
電子顕微鏡で前記凸部を側面視した時に、前記凸部の底辺の幅Ｗ１と、前記底辺から前記凸部の頂点までの高さの半分の高さにおける前記凸部の幅Ｗ２と、が０＜Ｗ２／Ｗ１≦０．９０の関係にある、
車載用の透明樹脂部材。
【請求項２】
取り外し可能な樹脂フィルムである、請求項１に記載の車載用の透明樹脂部材。
【請求項３】
前記凸部が、シリコーン系撥水剤、フッ素系撥水剤またはこれらの組合せで構成されている、請求項１または請求項２に記載の車載用の透明樹脂部材。
【請求項４】
前記表面の水に対する接触角が１３５°以上１８０°以下である、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の車載用の透明樹脂部材。
【請求項５】
前記表面の水に対する転落角が０°以上３０°以下である、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の車載用の透明樹脂部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載用の透明樹脂部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ベースフィルムの表面上に形成され、その外表面が微細凹凸構造であって撥水剤で処理されている超撥水性層を有する超撥水性貼着フィルムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１６７９５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
車両用灯具は、省電力化のために白熱電球から発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザーダイオード（ＬＤ）などの発光効率の良い光源を用いるように変化してきている。これらの光源では灯具の表面温度が下がり、夜間降雪時に灯具前面に着雪した場合に雪が溶けて流れるのに時間がかかるおそれがある。また、自動運転車等に搭載することが検討されている各種センサ搭載部材の車両外側の表面に着雪があると、センサの誤作動が懸念される。
【０００５】
このような着雪を防止するために、ヒータを設置する方法や、撥水膜を搭載する方法が検討されている。しかしながら、ヒータを設置するとコストの増加につながり、また、デザインの観点から制約となるおそれがある。一方、撥水膜を搭載する方法においては、一定の撥水効果は実現できるものの、その撥水効果の持続性に課題があった。
【０００６】
本発明は、優れた撥水性および優れた撥水の持続性を実現できる、車載用の透明樹脂部材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の車載用の透明樹脂部材は、
（１）表面に海島状に分布した複数の凸部を備え、
電子顕微鏡で前記凸部を側面視した時に、前記凸部の底辺の幅Ｗ１と、前記底辺から前記凸部の頂点までの高さの半分の高さにおける前記凸部の幅Ｗ２と、が０＜Ｗ２／Ｗ１≦０．９０の関係にある。
【０００８】
（２）また、（１）に記載の車載用の透明樹脂部材は、
取り外し可能な樹脂フィルムであると好ましい。
【０００９】
（３）また、（１）または（２）に記載の車載用の透明樹脂部材は、
前記凸部が、シリコーン系撥水剤、フッ素系撥水剤またはこれらの組合せで構成されていると好ましい。
【００１０】
（４）また、（１）〜（３）のいずれかに記載の車載用の透明樹脂部材は、
前記表面の水に対する接触角が１３５°以上１８０°以下であると好ましい。
【００１１】
（５）また、（１）〜（４）のいずれかに記載の車載用の透明樹脂部材は、
前記表面の水に対する転落角が０°以上３０°以下であると好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、優れた撥水性および優れた撥水の持続性を実現できる、車載用の透明樹脂部材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】車載用の透明樹脂部材の断面構造を示す模式図である。
【図２】例１の透明樹脂部材の表面を平面視した様子を示す電子顕微鏡写真である。
【図３】例１の透明樹脂部材の表面を側面視した様子を示す電子顕微鏡写真である。
【図４】例２の透明樹脂部材の表面を平面視した様子を示す電子顕微鏡写真である。
【図５】例２の透明樹脂部材の表面を側面視した様子を示す電子顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について詳細に説明する。尚、本図面に示された各部材の寸法は、説明の便宜上、実際の各部材の寸法とは異なる場合がある。
【００１５】
図１は、実施形態に係る車載用の透明樹脂部材１の断面構造を示す模式図である。図１に示すように、透明樹脂部材１は、樹脂基体２と、樹脂基体２の上に形成された撥水層３と、を備える。本明細書において、「透明」とは、無色透明および有色透明を含む用語である。また、「透明」とは、完全に光を透過するもののみを指す用語ではなく、透明樹脂部材１の反対側のものを視認できる程度に半透明であるものも含む用語である。
【００１６】
樹脂基体２は、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリカーボネート、アクリル樹脂、ポリイミド、ポリスチレン、シリコーン、エポキシ、フッ素樹脂、ポリメチルペンテン、ＰＥＴ、ＰＶＣ等の透明な樹脂材料で構成され得る部材であり、湾曲した板状の形態を有している。なお、実施形態において板状の樹脂基体２を例示して説明するが、使用用途に応じて適宜形状は変更可能であり、例えば三次元の形状も採用し得る。
【００１７】
撥水層３は、樹脂基体２の上に撥水剤を塗布して、乾燥、硬化等により形成された層である。撥水剤としては、シリコーン系撥水剤、フッ素系撥水剤またはこれらの組合せを使用することができ、シリコーン系撥水剤にフッ素系シランカップリング剤を混合してフッ素系撥水剤として使用すると好ましい。シリコーン系撥水剤としては、例えば、ポリジメチルシロキサン、メチルハイドロジェンポリシロキサン、アミノ変性、エポキシ変性、カルボキシル変性、第４級アンモニウム塩変性、高級アルキル変性、フッ素変性などの各種変性シリコーンや、メチルハイドロジェンポリシロキサンとトルエン、キシレン、ｎ−ヘキサン、ｎ−へプタン等の芳香族等の硬化促進触媒とからなるシリコーン系撥水処理剤を用いることができる。フッ素系撥水剤としては、シリコーン系撥水剤にフッ素系シランカップリング剤を添加した混合物、ポリペンタデカフルオロオクチルアクリレート、ポリトリフルオロエチルアクリレート、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合物などや、パーフルオロラウリン酸、ポリテトラフルオロエチレン、パーフルオロｎ−アルキルアクリレート、ポリフッ化ビニリデン、ペンタデカンブチルエチルメタアクリレート、ヘキサフロオロプロピレン等を用いることができる。フッ素系シランカップリング剤としては、フルオロアルキルシラン、フルオロアリールシラン等が挙げられる。
【００１８】
図２は、後述する実施例に係る透明樹脂部材の表面（図１の符号Ａで示される撥水層３の表面に相当）を平面視した様子を示す走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。図３は、後述する実施例の透明樹脂部材の表面（図１の符号Ａで示される撥水層３の表面に相当）を側面視した様子を示す走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。実施形態および実施例に係る透明樹脂部材は、表面（撥水層の表面）に海島状に分布した複数の凸部を備えている（図２、図３）。ここで「海島状」とは、凸部同士が連続して形成されているのではなく、凸部同士の間に間隔が設けられて、凸部が表面に分布していることを指す。凸部のすそ同士は、起伏の少ない平坦な部分で接続されている。
【００１９】
複数の凸部のそれぞれは、略円錐、円錐台、多角錐、または多角錐台の形状を有している。電子顕微鏡で凸部を側面視した時に（図３）、凸部の底辺の幅Ｗ１と、底辺から凸部の頂点までの高さＨの半分の高さＨ１／２における凸部の幅Ｗ２と、が０＜Ｗ２／Ｗ１≦０．９０の関係にある。「凸部の底辺」とは、図３に示すように電子顕微鏡で凸部を側面視した時の、凸部のすその端点同士を結んだ辺を指す。また、複数の凸部の大きさおよび形状は均一である必要はない。「幅Ｗ１」および「幅Ｗ２」は、電子顕微鏡で凸部を側面視した時に確認できる凸部を、例えば８個以上、好ましくは１０個以上、より好ましくは２０個以上選択して、個々の凸部の幅ｗ１と幅ｗ２を測定して平均化して算出される値である。また、電子顕微鏡で凸部を側面視すると、図３の紙面に直交する方向に存在する複数の凸部が重なって見える場合がある。このような場合は、重なった複数の凸部を一つの凸部と捉え、その凸部の最も高い頂点と、底辺とに基づいて幅ｗ１と幅ｗ２を測定する。「高さＨ」は特に限定されるものではないが、通常１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である。
【００２０】
このような表面形状を有する撥水層３は、例えばナノインプリント法によって形成することができる。ナノインプリント法は公知の方法であり（例えば、表面科学Ｖｏｌ．２５，Ｎｏ．１０，ｐｐ．６２８−６３４，２００４、特集「マイクロ・ナノ加工技術の最前線」、ナノインプリント技術）、上述の表面形状に対応するモールドを、樹脂基体２の上に塗布された撥水剤へ押し付けて、パターンを転写することで撥水層３を形成できる。
【００２１】
撥水層３の表面は、水に対する接触角が１３５°以上１８０°以下であると好ましい。表面の水に対する接触角を１３５°以上１８０°以下とすることにより、撥水性が向上し、雪が付着しにくくなる。また、撥水層３の表面は、水に対する転落角が０°以上３０°以下であると好ましい。表面の水に対する転落角を０°以上３０°以下とすることにより、撥水性が向上し、雪が付着しにくくなる。
【００２２】
透明樹脂部材１は、車両用灯具、車両に搭載されるセンサを内包する部材、車両用ウィンドウ、リアコンビネーションランプと車両用ウィンドウとを一体の部材で構成した複合モジュール等の部材の一部（特に、車両外側に露出する部分）又は全部を構成し得る。また、透明樹脂部材１は、複数の凸部を備える表面とは別の部分（例えば当該表面の反対側の面）に接着性を持たせて、フィルム形状とすることで、取り外し可能な部材とすることもできる。取り外し可能な樹脂フィルムとすることで、一定期間使用して撥水性が悪くなった場合でも容易に交換可能となる。また、積雪や降雨が多いシーズンで短期的に使用するなど、使用者は要望に合わせて当該樹脂フィルムを使用できる。
【００２３】
実施形態に係る透明樹脂部材１は、表面に海島状に分布した複数の凸部を備えることにより、凸部同士の間に間隔が介在することとなり、凸部同士の間により多くの空気（層）を保持することができる。これにより、多方向での優れた撥水性が実現される。ただし、凸部同士の間隔が開くと、摩擦等により各凸部へのストレスがかかりやすくなり、凸部が剥離してしまって撥水性が低減してしまうおそれがある。また、凸部の形状が円筒状（Ｗ２／Ｗ１＝１）である場合も摩擦等により各凸部へのストレスがかかりやすくなり、凸部が剥離しやすくなるおそれがあった。実施形態に係る透明樹脂部材１は、０＜Ｗ２／Ｗ１≦０．９０の凸部を備えることにより、凸部の剥離を抑制することができる。これにより、凸部が表面上に維持されて、撥水を持続させることができる。また、Ｗ２／Ｗ１は、撥水性の持続性の観点から、０＜Ｗ２／Ｗ１≦０．８８であると好ましく、０＜Ｗ２／Ｗ１≦０．８５であるとさらに好ましく、０＜Ｗ２／Ｗ１≦０．８０であるとさらに一層好ましく、０＜Ｗ２／Ｗ１≦０．７０であると特に好ましい。
【実施例】
【００２４】
続いて本発明を実施例により具体的に説明する。なお、本実施例は単なる例示であって、本発明を限定するものではない。
【００２５】
（例１）
信越化学工業製シリコーン系撥水剤（主剤ＳＩＭ−３６０：硬化剤ＣＡＴ−３６０＝１０：１（重量比）で配合されたポリジメチルシロキサン剤）に、混合物全体の重量に対して１重量％となるように東京化成工業製フッ素系シランカップリング剤（Ｔ２７５０）を添加して、フッ素系撥水剤を調製した。続いて、厚さ５０μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムの片面に、調製したフッ素系撥水剤を塗布膜厚が１μｍになるようにロールコートした。続いて、上記の実施形態で説明した凸部の形状に対応する凹部のパターンが形成されたシリコン型をフッ素系撥水剤に押し付け、１２０℃で一時間加熱してフッ素系撥水剤を硬化させた。硬化後、シリコン型を離型して例１に係る透明樹脂部材を得た。
【００２６】
（例２）
例１で調製したフッ素系撥水剤を、厚さ５０μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムの片面に、調製したフッ素系撥水剤を塗布膜厚が１μｍになるようにロールコートした。続いて、直径１００ｎｍ、高さ１００ｎｍの円柱形状の凸部に対応する凹部のパターンが形成されたシリコン型をフッ素系撥水剤に押し付け、１２０℃で一時間加熱してフッ素系撥水剤を硬化させた。硬化後、シリコン型を離型して例２に係る透明樹脂部材を得た。
【００２７】
（電子顕微鏡による表面の観察）
例１及び例２に係る透明樹脂部材の表面を、日本電子社製の走査型電子顕微鏡（ＪＳＭ−７１００Ｆ）により観察した。図２は、例１に係る透明樹脂部材の表面を平面視した様子を示し、図３は、例１に係る透明樹脂部材の表面を側面視した様子を示す。また、図４は、例２に係る透明樹脂部材の表面を平面視した様子を示し、図５は、例２に係る透明樹脂部材の表面を側面視した様子を示す。
【００２８】
図２及び図４で観察されるように、例１および例２の透明樹脂部材の表面には海島状に分布した複数の凸部が形成されていた。また、図３および図５において、観察された凸部に番号を付して、幅ｗ１、幅ｗ２、高さＨ、高さＨ１／２を示している。これらの数値を測定し、平均化したものを表１に示す。なお、表中の幅ｗ１、幅ｗ２、幅Ｗ１、幅Ｗ２についての数値の単位はｎｍである。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
表１から、例１の透明樹脂部材は、０＜Ｗ２／Ｗ１≦０．９０の凸部を備えることを確認できる。一方で例２の透明樹脂部材は、０＜Ｗ２／Ｗ１≦０．９０の凸部を備えていないことを確認できる。
【００３１】
（物性評価）
例１および例２の透明樹脂部材の凸部が形成されていない面を１００×１００×３ｍｍのポリカーボネート平板に接着剤で張り付けて、評価用サンプルを作製した。この評価用サンプルについて、全光線透過率、曇価、水に対する接触角、水に対する転落角、及びヘキサデカンに対する接触角を評価した。また、この評価用サンプルを使用して、着雪試験を実施し、着雪試験後の水に対する接触角、及び水に対する転落角を評価した。さらに、再度着雪試験を実施した。
【００３２】
全光線透過率および曇価は、Ｄ６５ランプ光源のヘーズコンピュータを用いて測定した。接触角は、例１および例２の評価用サンプルの凸部が形成されている表面に液滴（水、ヘキサデカン）を滴下し、表面に接している液滴の角度を測定して求めた。転落角は、評価用サンプルを傾けた時に液滴が動き出す時の角度を測定した。これらの評価結果を表２に示す。
【００３３】
着雪試験では、評価用サンプルを車両の前方方向に凸部が形成された面が向くように、乗用車の屋根に配置して、降雪している中を３０分間走行して着雪の程度を評価した。車両用灯具のポリカーボネート製のカバー等に着雪があると、灯具の光が遮られて視界が不良になるおそれがあるという観点から、着雪試験後の評価用サンプルにおける着雪面積割合が５％未満である場合をＡ評価とし、５％以上５０％未満である場合をＢ評価とし、５０％以上である場合をＣ評価とした。また、着雪試験後に、評価用サンプルの表面を水洗して雪、砂、埃などを洗い落してから水に対する接触角、及び水に対する転落角を上記と同様の方法で評価した。さらに、一度目の着雪試験と同様の条件で再度の着雪試験を実施し、着雪面積割合を同様の基準で評価した。これらの評価結果を表２に示す。
【００３４】
【表２】
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【００３５】
例１と例２とを比較すると、初期物性において大きな差は見られないものの、一度目の着雪試験後の物性に差が見られた。具体的には、例２の評価サンプルでは、一度目の着雪試験後の水の接触角および転落角が試験前よりも悪化し、また、着雪面積割合も増加したことから、着雪防止性能が落ちていることが確認された。一方、例１の評価サンプルでは、着雪試験後の水の接触角および転落角ならびに着雪面積割合も悪化が見られず、良好な着雪防止性能が維持されていることが確認された。
【００３６】
（取り外し可能な樹脂フィルムの評価）
例１の透明樹脂部材の凸部が形成されていない面を１００×１００×３ｍｍのポリカーボネート平板に粘着剤で張り付けて、取り外し可能な樹脂フィルムの態様で、上記と同様の物性評価を行った。取り外し可能な樹脂フィルムの態様であっても、接着剤でポリカーボネートで接着した場合の表２に示す物性と同様の物性を確認できた。
【００３７】
なお、本発明は上述した実施形態および実施例に限定されず、適宜、変形、改良等が自在である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置場所等は、本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。
【００３８】
例えば、上記の実施形態および実施例では、透明樹脂部材１が撥水層３を備え、撥水層３の表面に凸部が形成されている態様を説明したが、本発明はこれに限定されない。上述の撥水剤によって形成される撥水層３を備えず、樹脂基体２の表面に直接、海島状に分布した、０＜Ｗ２／Ｗ１≦０．９０の関係にある複数の凸部を形成してもよい。ただし、撥水剤、特にシリコーン系撥水剤またはシリコーン系撥水剤またはフッ素系撥水剤の混合物で凸部を構成することで、凸部自身に撥水性が付与される。これにより、透明樹脂部材１の表面の撥水性を向上させることができて好ましい。また、シリコーン系撥水剤にフッ素系シランカップリング剤を混合してフッ素系撥水剤として使用するとさらに撥水性が向上して好ましい。
【符号の説明】
【００３９】
１：透明樹脂部材、２：樹脂基体、３：撥水層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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