(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タッチパネルの表面に防汚膜を形成する蒸着方法に用いるための蒸発源であって、容器と、該容器内に充填され防汚膜形成物質が含浸された繊維状物質とを有し、
前記防汚膜形成物質が、アルコキシシラン基を有するシランカップリング剤であり、
前記繊維状物質が、金属ウールであって、その大気圧下での水蒸気透過体積速度が、１８００［ｃｍ３／ｓ］以下であることを特徴とする蒸発源。
【請求項２】
前記繊維状物質の大気圧下での水蒸気透過体積速度が、１７５４［ｃｍ３／ｓ］以下であることを特徴とする請求項１に記載の蒸発源。
【請求項３】
前記繊維状物質の大気圧下での水蒸気透過体積速度が、１５００［ｃｍ３／ｓ］以下であることを特徴とする請求項１に記載の蒸発源。
【請求項４】
前記繊維状物質の大気圧下での水蒸気透過体積速度が、１４６１［ｃｍ３／ｓ］以下であることを特徴とする請求項１に記載の蒸発源。
【請求項５】
前記繊維状物質の大気圧下での水蒸気透過体積速度が、７９５［ｃｍ３／ｓ］以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の蒸発源。
【請求項６】
防汚膜形成物質を有する蒸発源を加熱し、該防汚膜形成物質を蒸発させてタッチパネルの表面に防汚膜を形成する蒸着方法であって、前記蒸発源が、請求項１〜５のいずれか１項に記載の蒸発源であることを特徴とする蒸着方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸発源に関し、特に、容器内に充填した繊維状物質に薄膜形成物質を含浸させて成る蒸発源、及び、それを用いた蒸着方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガラスやプラスティック等の光学基材の表面に防汚材料等の薄膜をコーティングすることが、様々な分野で一般的に行われている。ガラスやレンズへ薄膜をコーティングする用途などで透光性が重視される場合は、防汚膜が厚すぎると曇りなどの原因になるため、厳密な膜厚の制御が必要になる。
【０００３】
金属容器に繊維状物質（例えば、スチールウール）を充填し、これに防汚材料を含浸させたものを蒸発源として用いて、蒸着法により材料を加熱してガラス等の基材に防汚膜を積層させる方法は、防汚材料の加熱が容易でさらに膜成分量の制御が簡便であるため、従来から行われている（特許文献１参照）。特許文献１には、有機系被膜形成物質を繊維状の金属の塊に含浸させ、それを加熱、蒸発させ、無機コート膜上に有機系被膜を形成することが記載されている。また、撥水性、耐摩耗性、密着性に優れた有機系被膜を形成することができることも記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−３４０９６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
蒸着法による防汚膜コーティングは、これまでは眼鏡レンズの表面に対して施されることが中心で、汚れやキズの付着防止を目的として用いられることが多かった。これに対し近年は、スマートフォンやタブレット端末の普及に伴い、蒸着法による防汚膜コーティングの用途がタッチパネルにも広がってきている。この結果、使用される防汚膜の特性は、耐摩耗性に関して以前よりも高い性能が要求されるようになった。
【０００６】
そこで、本発明は、耐摩耗性能がより一層向上された防汚膜などの薄膜を基材上に形成し得る蒸発源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】
本発明は、容器と、前記容器内に充填された、薄膜形成物質が含浸された繊維状物質とを有する蒸発源であって、前記繊維状物質の大気圧下での水蒸気透過体積速度が、１８００［ｃｍ３／ｓ］以下であることを特徴とする蒸発源である。
また、本発明は、薄膜形成物質を有する蒸発源を加熱し、前記薄膜形成物質を蒸発させ、基材に薄膜を形成する蒸着方法であって、前記蒸発源が、容器と、前記容器内に充填された、薄膜形成物質が含浸された繊維状物質とを有する蒸発源であって、前記繊維状物質の大気圧下での水蒸気透過体積速度が、１８００［ｃｍ３／ｓ］以下である蒸発源であることを特徴とする蒸着方法である。
【発明の効果】
【０００８】
上記のように構成した本発明によれば、基材に形成される薄膜の耐摩耗性能を向上させることができる。
また、本発明によれば、基材上での凝集物の発生を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態による蒸発源の構成例を示す図である。
【図２】４０℃の温度環境下で保存した５種類の蒸発源を用いて成膜した防汚膜について耐摩耗性能を比較した結果を示す図である。
【図３】−１５℃の温度環境下で保存した３種類の蒸発源を用いて成膜した防汚膜について耐摩耗性能を比較した結果を示す図である。
【図４】２５℃の温度環境下で保存した３種類の蒸発源を用いて成膜した防汚膜について耐摩耗性能を比較した結果を示す図である。
【図５】４０℃の温度環境下で保存した５種類の蒸発源を用いて成膜した防汚膜の表面の観察結果を示す図である。
【図６】防汚膜の膜面に見られる水滴状の凝集物の観察結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態による蒸発源の構成例を示す図である。図１に示すように、本実施形態の蒸発源１０は、例えば金属製の容器１内に繊維状物質３を充填し、当該繊維状物質３に薄膜形成物質２を含浸させた構成となっている。
【００１１】
薄膜形成物質２は、例えば、蒸着法によって光学基材の表面に防汚膜をコーティングする際に用いる防汚材料である。本実施形態では、薄膜形成物質２の一例として、アルコキシシラン［Ｓｉ（ＯＣｎＨ２ｎ＋１）ｍ］基を有するシランカップリング剤を用いる。また、本実施形態では、繊維状物質３の一例として、スチールウールを用いる。
【００１２】
以下に、このように構成した本実施形態による蒸発源１０に関し、薄膜形成物質２を用いて蒸着法により基材の表面に成膜した防汚膜について行った耐摩耗性能の試験結果を説明する。すなわち、蒸発源１０を加熱して内部の薄膜形成物質２を蒸発させ、繊維状物質３を通して出てくる蒸気を基材の表面に薄膜として付着させることによって防汚膜を生成した後、耐摩耗性能の試験を行った。
【００１３】
図２は、繊維状物質３のコンダクタンスを変えて５種類（サンプル＃１〜＃５）の蒸発源１０を作製し、これを４０℃の環境にて１週間保管したのちに、それぞれの薄膜形成物質２を用いて防汚膜を成膜し、膜の耐摩耗性能を比較した結果を示す図である。コンダクタンスの定義は、繊維状物質３中を通過できる水蒸気の量（水蒸気透過体積速度）で表した。
【００１４】
本発明における水蒸気透過体積速度は、ＪＩＳ  Ｋ３８３２に準拠したバブルポイント法によって測定した値である。かかるバブルポイント法に基づく測定が可能な装置として、本発明においては貫通細孔評価法に用いるパームポロメーターを用いた。バブルポイント法を応用、拡張することで、空気圧と空気流量との関係を測定することにより、貫通孔の細孔径分布を求めることができる。評価可能な細孔径は０．１μｍ〜１００μｍ程度であり、水銀圧入法の測定範囲とほぼ重複するが、気体、液体の透過性を支配するネック（最細）部を捉えることができるという特徴を有する。なお、細孔径分布のほか、透水圧（水が貫通孔を透過するのに要する最低圧力であり、撥水性評価の指標になり得る）、空気透過性、水蒸気透過性、水透過性、比表面積の測定も可能である。
【００１５】
水蒸気透過体積速度の測定は、具体的には以下のように行なった。
蒸発源１０から繊維状物質３のスチールウールを取り出し、Φ１３ｍｍの円盤状となるよう切り出したものを試料とした。試料を測定機（ＰＭＩ製ＣＦＰ−１２００−ＡＥＸＬＳＰＨＢＢ）にセットし、水蒸気（粘度０．０１ｃＰ）を試薬として用いて、１０１［ｋＰａ］の大気圧条件における１秒あたりの水蒸気の透過流量［ｃｍ３／ｓ］を、１０［Ｌ／ｍｉｎ］と２００［Ｌ／ｍｉｎ］のマスフローメーターにて測定した。
【００１６】
この図２に示すものは、スチールウール＃００００を用いて擦傷試験を行った結果である。具体的には、スチールウールを防汚膜の表面に載せ、１ｋｇ／ｃｍ２の荷重をかけた状態で、６０往復／ｍｉｎのスピードで擦傷試験を行った。また、スチールウールによる摩擦後の耐摩耗性能の評価は、対水接触角の測定により行った。具体的には、スチールウールで５０００回摩擦を行った後、防汚膜の表面に液滴を作って対水接触角を測定した。
【００１７】
対水接触角とは、固体と液体とが接触する点における液体表面に対する接線と固体表面とが成す角度のことであり、数値が大きいほど汚れが付着し難いことを表す。５０００回の摩擦によっても対水接触角の値が大きいまま維持できていれば、摩擦による防汚膜の表面の傷が少なく、ひいては汚れが付着し難い状態が維持できており、耐摩耗性能に優れた防汚膜であることを表す。本実施形態では、５０００回の摩擦後に防汚膜の表面の９ヵ所において対水接触角を測定し、９点における対水接触角の平均値が１００°以上の場合を合格、１００°未満となる場合を不合格とした。
【００１８】
なお、作製した蒸発源１０を１週間保管したのちに耐摩耗性能の試験を行ったのは、保管期間中に薄膜形成物質２が大気中の水分とどのくらい反応して性能が劣化するかを確認するためである。また、保管期間中の温度を４０℃としたのは、真夏の最も過酷な温度条件を想定したものである。蒸発源１０を冷凍保存すれば薄膜形成物質２の劣化を遅らせることは可能であるが、輸送の環境や取り扱いの簡便さを考慮すると、常温環境で保管に耐え得ることが望ましい。また、スチールウールによる摩擦回数を５０００回としたのは、これが従来よりも多い回数であり、少なくとも５０００回の耐摩耗性能を有していれば、タッチパネルの用途にも十分使えると考えられるからである。
【００１９】
図２に示すように、水蒸気透過体積速度を１９９９［ｃｍ３／ｓ］としたサンプル＃１の場合、成膜した防汚膜を５０００回摩耗した後に測定した対水接触角の平均値は９９．１°であり、評価結果は不合格であった。これに対し、１７５４［ｃｍ３／ｓ］以下で７９６［ｃｍ３／ｓ］以上の範囲で水蒸気透過体積速度を設定したサンプル＃２〜＃５の場合、成膜した防汚膜を５０００回摩耗した後に測定した対水接触角の平均値は何れも１００°を超えており、良好な耐摩耗性能が保たれていた。
【００２０】
図３は、図２に示したサンプル＃１〜＃３と同じ３種類の蒸発源１０について、それぞれを−１５℃の環境にて１週間保管したのちに、薄膜形成物質２を用いて防汚膜を成膜し、膜の耐摩耗性能を比較した結果を示す図である。また、図４は、同じ３種類（サンプル＃１〜＃３）の蒸発源１０について、それぞれを２５℃の環境にて１週間保管したのちに、薄膜形成物質２を用いて防汚膜を成膜し、膜の耐摩耗性能を比較した結果を示す図である。
【００２１】
図３および図４に示すものは、図２に示した試験と同様に、スチールウール＃００００を用いて擦傷試験を行った結果である。また、スチールウールによる摩擦後の耐摩耗性の評価も、図２の試験と同様に対水接触角の測定により行った。ただし、図３および図４に示す試験では、スチールウールで１０００回摩擦を行う毎に、摩擦後の防汚膜の表面の９ヵ所に液滴を作って対水接触角を測定した。そして、９点全てにおいて対水接触角が１００°以上の場合を合格、９点のうち１点でも対水接触角が１００°未満となる場合を不合格とした。図３および図４に示す摩耗回数は、摩耗回数を１０００回ずつ増やしていって初めて不合格となったときの回数を示している。
【００２２】
図３および図４に示すように、蒸発源１０の保管温度が２５℃以下の場合は、サンプル＃１〜＃３のいずれも耐摩耗性能に優れていることが分かる。なお、保管温度を−１５℃、２５℃とした場合についてはサンプル＃４〜＃５の試験を行っていないが、図２に示した試験結果から、サンプル＃４〜＃５についても同様に優れた耐摩耗性能を示すことが予想できる。
【００２３】
以上の試験結果から、本発明の蒸発源は、繊維状物質の大気圧下での水蒸気透過体積速度が１８００［ｃｍ３／ｓ］以下であることが好ましく、更には、１７５４［ｃｍ３／ｓ］以下であることが特に好ましい。このように構成すれば蒸発源の保管環境として想定される広い温度域（−１５℃〜４０℃）で、容器内の薄膜形成物質は、保管されている間も大気と触れにくくなり、大気中の水分との反応が抑制される。結果、薄膜形成物質の縮重合が起こりにくくなり、薄膜形成物質を蒸発させて基材の表面に、例えば防汚膜などの薄膜を形成する際に、当該薄膜の基材に対する反応性と密着性が向上し、耐摩耗性能を向上させることができる。
【００２４】
ところで、前述のように基材上に防汚膜などの薄膜を形成した際に、形成された薄膜の膜面に、図６に示すような水滴状の凝集物が観察され、基材の外観も悪くなってしまうという問題も生じる。したがって、容器１内における繊維状物質３のコンダクタンスは、耐摩耗性能を向上させるだけでなく、水滴状の凝集を抑制できる範囲の水蒸気透過体積速度とするのがより好ましい。
【００２５】
図５は、図２に示したのと同じ５種類（サンプル＃１〜＃５）の蒸発源１０を用いて作製した防汚膜の表面の観察結果を示す図である。図５に示す試験結果は、蒸発源１０を４０℃の環境にて１週間保管したのちに、薄膜形成物質２を用いて防汚膜を成膜し、防汚膜の表面の外観を光学顕微鏡で観察して数えた凝集粒数を示したものである。
【００２６】
図５に示すように、サンプル＃１の蒸発源１０については２万個以上の凝集粒が観察された。サンプル＃２の蒸発源１０については、サンプル＃１よりは少ないものの、１万個以上の凝集粒が観察された。これに対して、サンプル＃３〜＃５の場合は凝集粒が全く観察されなかった。このように、耐摩耗性能を向上させるだけでなく、水滴状の凝集物をも低減させる必要が有る場合には、蒸発源の繊維状物質の大気圧下での水蒸気透過体積速度が１５００［ｃｍ３／ｓ］以下であることが好ましく、更には、１４６１［ｃｍ３／ｓ］以下であることが特に好ましい。
また、蒸発源の繊維状物質の大気圧下での水蒸気透過体積速度は、上述の通り小さければ基板上での耐摩耗性能を向上させ、また、凝集物を低減させるが、余りにも小さすぎると、繊維状物質に薄膜形成物質を含浸させる際に時間を要してしまう。従って、この含浸に要する時間を短縮させる上では、前記大気圧下での水蒸気透過体積速度は、７９５［ｃｍ３／ｓ］以上であることが特に好ましい。
【００２７】
なお、上記実施形態では、繊維状物質３の一例としてスチールウールを挙げたが、本発明はこれに限定されない。例えば、ステンレス繊維など他の金属繊維を用いてもよい。また、カーボン繊維やアラミド繊維などの有機繊維物質や、ガラス繊維やセラミック繊維などの無機繊維物質を用いてもよい。
【００２８】
また、上記実施形態では、薄膜形成物質２の一例として防汚材料を挙げたが、本発明はこれに限定されない。例えば、反射防止性、撥水性、撥油性、防塵性、抗菌性、バリア性などの機能を有する薄膜を作製するための材料であってもよい。
【００２９】
また、上記実施形態では、容器１の材質として高い熱伝導性を有する金属を用いる例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、容器１内の繊維状物質３をダイレクトに加熱する場合は、容器１は必ずしも高い熱伝導性を有する材質でなくてもよい。
【００３０】
その他、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【符号の説明】
【００３１】
１  容器
２  薄膜形成物質（防汚材料）
３  繊維状物質（スチールウール）
１０  蒸発源
【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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【図６】
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