(57)【要約】【課題】低温で形成することができ、室内照明下でも汚れを分解することができ、かつ表面強度が高い防汚膜を備えたデバイス用部材ないし機器を提供する。【解決手段】デバイス用部材においては、主材料である酸化チタンと特定の可視光吸収効果のある遷移元素とを適切な混合比で混合して形成された防汚膜３が、下地処理膜２を介して、基材１上に設けられている。防汚膜３と下地処理膜２との最適な組み合わせを実現することによって、透明性、剥離強度、クリーニング効果を顕著に発揮する２層膜を形成している。これにより、清浄面が持続される、長期利用が可能なデバイス用部材ないしこれを備えた機器が得られる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材上に、下地処理膜と、防汚膜とが設けられているデバイス用部材において、
防汚膜が、タングステンとイットリウムとバナジウムとからなる遷移元素群のうちの少なくとも１つと、チタンとを含み、
混合元素比が、上記遷移元素のチタンに対する比率で０．００５〜０．０５の範囲内であることを特徴とするデバイス用部材。
【請求項２】
防汚膜が、酸化チタンと、アルコールと、塩酸と、水と、タングステン化合物とを含む混合物材料から形成されたものであって、
タングステンのチタンに対する比率が、元素比で０．０４以内であることを特徴とする請求項１に記載のデバイス用部材。
【請求項３】
防汚膜が、メタチタン酸と、酸化珪素と、酸化ナトリウムと、イットリウム化合物とを含む混合物材料から形成されたものであって、イットリウムのチタンに対する比率が、元素比で０．０５以内であることを特徴とする請求項１に記載のデバイス用部材。
【請求項４】
防汚膜が、酸化チタンと、酸化珪素と、アルコールと、水と、タングステン化合物とを含む混合物材料から形成されたものであって、タングステンのチタンに対する比率が、元素比で０．０１以内であることを特徴とする請求項１に記載のデバイス用部材。
【請求項５】
防汚膜が、酸化チタンと、酸化珪素と、アルコールと、硝酸と、水と、バナジウム化合物とを含む混合物材料から形成されたものであって、バナジウムのチタンに対する比率が、元素比で０．０３以内であることを特徴とする請求項１に記載のデバイス用部材。
【請求項６】
下地処理膜が、アクリル酸とアクリルニトリルとスチレンとセルローズとシアン化物とのうちの少なくとも１つを含むエマルジョンと、アルコールと、水とを含む有機高分子混合物材料から形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載のデバイス用部材。
【請求項７】
下地処理膜が、酸化珪素と酸化ジルコニアと金属アルコキシドとのうちの少なくとも１つと、塩酸または硝酸などの酸性物質と、ナトリウムもしくはカリウムの水酸化物またはアンモニウム錯体などのアルカリ性物質と、水とを含む無機高分子混合物材料から形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載のデバイス用部材。
【請求項８】
防汚膜がチタンとタングステンとを含み、下地処理膜がアクリルエマルジョン樹脂または酸化珪素で形成されていることを特徴とする請求項１、２または７に記載のデバイス用部材。
【請求項９】
防汚膜がチタンとイットリウムとを含み、下地処理膜がアクリルニトリルエマルジョン樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１、３または７に記載のデバイス用部材。
【請求項１０】
防汚膜がチタンとバナジウムとを含み、下地処理膜が珪素含有樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１、４または８に記載のデバイス用部材。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１つに記載されたデバイス用部材を備えた機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デバイス用部材および該デバイス用部材を備えた機器に関するものであり、とくに、汚染防止機能を有する防汚膜の材料と、防汚膜が設けられたデバイス用部材および該デバイス用部材を備えた機器とに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電気製品や電気機器（以下、「電気製品等」と総称する。）においては、環境への配慮がとくに要求されている。これらは、使用時に頻繁に人体との接触が生じるので、手垢や人糞などの種々の有機物が付着して汚れが生じることが多い。このような汚れが生じると、電気製品等の美観が損なわれ、人に不快感を与える。そこで、電気製品等を構成する部材には、かかる汚れを防止ないし抑制し、あるいは清浄化（クリーン化）する機能ないし性能が強く求められる。これに対処すべく、従来、素材そのものの改良や、黒色顔料の添加等による改良が行われてきた（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−２４４１６５号公報（段落［００１８］）
【特許文献２】
特開２００２−８０７８２号公報（段落［００４２］）
【特許文献３】
特開２００２−２８９９８号公報（段落［００１５］、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来の汚れのクリーニング手法では、暴露条件がきびしく、室内でのクリーニング効果が不充分であり、また長期利用の面で限界がある。例えば、特許文献１に開示されたものでは、クリーニング効果が発揮されるペロブスカイト結晶構造が形成される高温度を必要とするため、基材の種類が限定されるのみならず、省エネルギ性がよくない。特許文献２に開示されたものでは、湿式での低温基材への適用は可能であるものの、清浄化がキレート化合物との反応によって実現されるため、クリーニング効果が安定しない。また、特許文献３に記載されたものでは、チタンに結合する窒素置換で可視光吸収を実現しているが、元素の厳密な組成比の制御が困難なため、実施は容易でない。このように、従来技術にかかるクリーニング手法は、いずれも、室内での利用や、低温基材上での利用の面では不十分なものである。
【０００５】
かかる防汚膜においては、汚れの分解作用が、室内照明下においても顕著であることが必要である。また、電化製品等にはプラスチック基材が多く用いられているので、防汚膜を低温で形成できることが必要である。さらに、指接触の頻度が高いので、表面強度が高いことが要求される。
【０００６】
本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたものであって、低温で形成することができ、室内照明下でも汚れを分解することができ、かつ表面強度が高い防汚膜を備えたデバイス用部材ないしは該デバイス用部材を備えた機器を提供することを解決すべき課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためになされた本発明にかかるデバイス用部材は、基材上に、下地処理膜と、防汚膜とが設けられているデバイス用部材において、防汚膜が、タングステンとイットリウムとバナジウムとからなる遷移元素群のうちの少なくとも１つと、チタンとを含み、混合元素比が、上記遷移元素のチタンに対する比率（原子比ないしモル比）で０．００５〜０．０５の範囲内であることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明にかかるデバイス用部材において、防汚膜は、チタンと遷移元素との混合膜であるが、その元素種と混合比とが重要である。遷移元素としては多くのものが存在するが、酸化や腐食などに対する安定性、有害性、あるいは法令等による廃棄の制限などを考慮すると、上記３つの遷移元素が最適である。また、遷移元素のチタンに対する比率は、コート液を調整する時のゲル化や、ポットライフや、汚れのクリーニング効果などを考慮すれば、０．００５〜０．０５の範囲内であるのがよい。この範囲外だと、クリーニング効果、コート液のライフ、表面透明性、接着性、耐剥離などのすべてを満足させる仕様にはならない。
【０００９】
本発明にかかるデバイス用部材（ないしその製造方法）においては、防汚膜を、酸化チタンと、アルコールと、塩酸と、水と、タングステン化合物とを含む混合物材料で形成し、タングステンのチタンに対する比率を元素比で０．０４以内とするのが好ましい。
【００１０】
本発明にかかるデバイス用部材（ないしその製造方法）においては、防汚膜を、メタチタン酸と、酸化珪素と、酸化ナトリウムと、イットリウム化合物とを含む混合物材料で形成し、イットリウムのチタンに対する比率を元素比で０．０５以内としてもよい。
【００１１】
本発明にかかるデバイス用部材（ないしその製造方法）においては、防汚膜を、酸化チタンと、酸化珪素と、アルコールと、水と、タングステン化合物とを含む混合物材料で形成し、タングステンのチタンに対する比率を元素比で０．０１以内としてもよい。
【００１２】
本発明にかかるデバイス用部材（ないしその製造方法）においては、防汚膜を、酸化チタンと、酸化珪素と、アルコールと、硝酸と、水と、バナジウム化合物とを含む混合物材料で形成し、バナジウムのチタンに対する比率を元素比で０．０３以内としてもよい。
【００１３】
本発明にかかるデバイス用部材（ないしその製造方法）においては、下地処理膜を、アクリル酸とアクリルニトリルとスチレンとセルローズとシアン化物とのうちの少なくとも１つを含むエマルジョンと、アルコールと、水とを含む有機高分子混合物材料で形成するのが好ましい。
【００１４】
基材がプラスチックからなる場合、該基材をコートしている下地処理膜は、防汚膜の均一性および被覆性を改良するとともに、防汚膜の触媒作用が基材に直接作用するのを防止する防壁でもある。したがって、基材がガラス、鋼鈑などからなる場合は、下地処理膜による基材のコートを省くことも可能であるが、下地処理膜を設ける方が、基材に防汚膜を直接コートする場合よりも、成膜の仕上がりは優れる。本発明において、エマルジョンの種類は、上記のものに制約されるわけではないが、入手の容易性、価格、溶媒、可とう性、透明性などを考慮すれば、アクリル系エマルジョンが好ましい。一方、下地処理膜は、基材と防汚膜との間に積層されるので、その材料は、防汚膜の材料に含有される成分に応じて、濡れ性、コートの容易性、表面状態の良否を考慮して適切に選択することが必要であり、この観点からも、エマルジョンを適正に選択（抽出）することが重要である。
【００１５】
本発明にかかるデバイス用部材（ないしその製造方法）においては、下地処理膜を、酸化珪素と酸化ジルコニアと金属アルコキシドとのうちの少なくとも１つと、塩酸または硝酸などの酸性物質と、ナトリウムもしくはカリウムの水酸化物またはアンモニウム錯体などのアルカリ性物質と、水とを含む無機高分子混合物材料で形成してもよい。これらは、例えば水ガラスのような珪素化合物で見られるように、一般的には、高強度であり、不活性であり、かつ高温度領域まで利用可能であるといった特徴がある。なお、かかる無機高分子混合物材料は上記組成のものに制約されるものではなく、他の材料でも可能である。かかる材料は、基材の硬さ、暴露条件、成膜温度の上限などを考慮して選定すればよい。
【００１６】
本発明にかかるデバイス用部材においては、防汚膜がチタンとタングステンとを含み、下地処理膜がアクリルエマルジョン樹脂または酸化珪素で形成されていてもよい。
【００１７】
本発明にかかるデバイス用部材においては、防汚膜がチタンとイットリウムとを含み、下地処理膜がアクリルニトリルエマルジョン樹脂で形成されていてもよい。
【００１８】
本発明にかかるデバイス用部材においては、防汚膜がチタンとバナジウムとを含み、下地処理膜が珪素含有樹脂で形成されていてもよい。
【００１９】
本発明にかかる上記各種デバイス用部材は、いずれも、電気製品ないし電気機器等の各種機器に組み込まれ、あるいは付設されることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を具体的に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係るデバイス用部材の立面断面を示す模式図である。図１に示すように、このデバイス用部材においては、基材１の上に下地処理膜２が形成され、この下地処理膜２の上に防汚膜３が形成されている。さらに、必要があれば、防汚膜３の上に保護膜（図示せず）を形成してもよい。なお、かかる保護膜の構成および機能は、一般に知られており、また本願発明の要旨とするところでもないので、その詳しい説明は省略する。
【００２１】
防汚膜３を形成するための材料には、酸化チタンと遷移元素とを含むコート液を用いる。このコート液においては、遷移元素と酸化チタンとの混合比率（原子比ないしモル比）が重要である。材料構成によって、適切な遷移元素の種類や混合比率が異なり、この混合比率によって、コート液のポットライフ、ゲル化、膜としての透明性、強度、クリーニング効果などに違いが生じる。
【００２２】
例えば、遷移元素のチタンに対する混合比率は、０．００５〜０．０５の範囲内であるのが好ましい。なお、好ましい混合比率は、チタン元素の表面露出と遷移元素の可視光吸収効果によるエネルギ遷移とによって異なる。この範囲外では、十分なクリーニング効果は得られない。また、希釈溶媒として水、アルコール以外の成分を用いる場合、これらの混合比には、遷移元素の種類と混合比率とに応じて最適な組み合わせがある。この組み合わせは、前記の課題を解決するための手段の欄に開示している例が好ましく、これ以外ではゲル化などが発生して、使用に支障をきたす。
【００２３】
下地処理膜２は、基材１と防汚膜３との密着性を促進するために形成されるが、防汚膜３の均一性を確保したり基材１の劣化を防ぐといった機能も合わせもち、重要である。基材１および防汚膜３の材質に応じて、下地処理膜２の材料の最適な組み合わせは異なり、適正な組み合わせにより、長期使用とクリーニング効果とを発揮させることができる。
【００２４】
本発明の実施形態に係る防汚膜３は、人体や空中に存在する有機物質、臭気物質、菌などが堆積したとき、これらを光照射によって分解し、水、二酸化炭素（炭酸ガス）または無害な物質へと化学変化させる。かくして、デバイス用部材の表面を、自浄効果（セルフクリーニング効果）によって永続的に清浄に保つことができる。そして、本発明の実施の形態では、室内照明光などの通常の環境下でその特性を発揮することができる材料を用いているので、デバイス用部材の応用の範囲は拡大する。
【００２５】
このデバイス用部材の応用が可能な商品としては、ＡＶ分野では、コーンスピーカネット、ビデオ、ＭＤ用のＬＣ表示部、情報機器用の躯体部、記録部材、電子楽機器、レジ光学読み取り機、液晶ＴＶ、電卓、ＯＨＰ、ＰＨＳのガラス部材、ＣＳアンテナの電波受像機などがある。家電・エネルギ分野では、室内換気扇、清浄機の換気扇、太陽熱温水器パネル、太陽電池パネル、電子レンジ、オーブンレンジの窓部などがある。部品関連では、センサ部の表示部、信号機のガラス面などがある。なお、上記以外にも、多種多様な商品への応用が可能である。
【００２６】
【実施例】
以下、いくつかの実施例を説明する。
（実施例１）
図２は、本発明の実施例１にかかるデバイス用部材のクリーニング効果を示している。この実施例１では、基材として３０×３０×１ｍｍｔのポリエチレン板を用いて、表１に示す材料構成で防汚膜を形成した。これらのサンプルの組成等は、表１に示すとおりである。なお、比較のため、酸化チタンのみを含む材料（タイノック製  ＣＺＰ−２２３）を用いた防汚膜も形成した。また、参考のため、未処理の基材も評価した。
【００２７】
コート液は総量で５０．０ｇになるように秤量し、温度２３℃、湿度３０％ＲＨの環境下でフローコーティング法によって、厚みが約０．１μｍ（アルファステップ触針段差計）の防汚膜を作成した。そして、室温で１日放置して充分乾燥させた後、６０℃で３０〜６０分間加熱して、各サンプルを得た。
【００２８】
【表１】
表１  防汚膜の組成
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【００２９】
評価は、各サンプル面に１０ｋｇの押圧力で指紋を任意に付着させ、照射源としてホワイトＦＬ−４０を用い、照射源の３０ｃｍ下方でサンプル面に光を照射して、分解の経時変化を追跡し、サンプル面に残存する指紋の残存率（％）を比較することにより行った。
【００３０】
図２にその結果を示す。図２に示すように、酸化チタンのみで防汚膜が形成されている比較サンプルでも、緩慢ではあるが、確かに時間の経過に伴って指紋が分解し、残存率も低下している。また、防汚膜を備えず基材のみからなるサンプルでは、時間が経過しても指紋は全く分解せず、その表面は初期状態のままである。
【００３１】
これに対して、チタンと遷移元素との混合比率を適正な範囲内として形成された防汚膜を備えた表１中のサンプルＮｏ．１〜Ｎｏ．４は、おのおのにおいてその特性には差があるものの、いずれも分解作用が大きく発揮されており、１０日後には、ほとんど１００％分解してほぼ残存率が０％に近いものもある。
【００３２】
これは、おそらく、これらのサンプルＮｏ．１〜Ｎｏ．４では、その表面付近に遷移元素が混合されているため、これが可視光を吸収しながら酸化還元作用の特性を向上させ、クリーニング作用を強くしているからであると考えられる。
【００３３】
したがって、本発明にかかる防汚膜を有するデバイス用部材（基材）は、指紋に代表される有機物の分解性能を、通常の照明下でも充分に発揮することができ、クリーンな状態を確保することができる。
【００３４】
（実施例２）
一方、これらの混合比は、コート液の状態や、表面状態に対して非常に大きい影響を与えることもわかった。
表１に示す混合比のサンプルを、表２に示すように調整すると、種々の問題が生じることがわかった。これらを性能とまじえて下記に記載する。
【００３５】
【表２】
表２  各種防汚膜の特性
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【００３６】
表２によれば、材料構成の種類によって適正な混合比は大きく異なることがわかる。適正な混合比を越えているサンプルＮｏ．７およびＮｏ．１０のように、同じ元素であっても適正な比率は大きく異なる。これらのクリーニング効果を実施の形態１と同様の方法で確かめ、８０％以上分解したものを◎または○とし、これ未満のものを△とした。試験後のサンプルは、機能性は発揮されるものの、その表面を観察してみると、コート液の状態は、可視吸収に伴う発色により表面が青色状態であったり、あるいは調整後しばらく放置するとゲル化が見られてポットライフがないなどということがわかった。また、サンプルＮｏ．８およびＮｏ．９では、溶液ライフがよくないばかりか、機能性も低下している。サンプルＮｏ．９では、無色のコ−ト面が得られるのみである。
【００３７】
これらから、コート液の構成によって遷移元素の最適な混合比があり、液利用面、性能ともに発揮できる実使用が可能な材料構成があることわかる。
【００３８】
（実施例３）
基材としてデバイス用部材または機器によく利用されるアクリル板（５０×５０×１ｍｍｔ）とガラス板（２０×２０×０．５ｍｍｔ）とを用いて、防汚膜と下地処理膜とからなる２層膜を形成した。２層膜の構成は、表３に示す構成としている。サンプルＮｏ．１１およびＮｏ．１２と比較サンプルとでは基板としてアクリル板を用い、サンプルＮｏ．１３およびＮｏ．１４では基板としてガラス板を用いた。
【００３９】
表３に示すように、防汚膜は実施の形態１で実施した構成を用い、混合比は各元素のみの数値を示している。下地処理膜は、その構成と混合比のコート液を用いてスピンコート（１０００ｒｐｍ、３ｓｅｃ、２ｃｃ滴下）で回転塗布し、室温下で２４Ｈｒ放置し、この後６０℃×３０ｍｉｎで乾燥させたものである。
【００４０】
透明性の評価は、積分分光計（日本電色  タイプＮＤＨ−２０００）で測定することにより行った。クリーニング効果の評価は、各サンプル面上に任意にスタンプ用赤インキを付着させ、高圧水銀ランプ（Ｈ１０００Ｔ１０）の４０ｃｍ下方に各サンプルを配置して光を１００ｍｉｎ照射した後のインキ残存率（％）を測定することにより行った。なお、インキが７０％以上分解したものを○とし、これ未満のものを△とした。
【００４１】
【表３】
表３  下地処理膜の組成および特性
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【００４２】
そして、デバイス用部材または機器では、接触頻度が高いことから、セロテープ（登録商標）による剥離テスト（ＡＳＴＭ  Ｄ−３３５９に準拠）を行って機械的強度を調べてその性能を評価した。すなわち、サンプル面を縦および横に均等に１０分割して１００個の升目を作成し、その上からセロテ−プ（登録商標）を押しつけてはがした後の升目残存率を追跡（測定）した。
【００４３】
図３に、その結果を示す。図３に示すように、比較サンプルでは、透明性、クリーニング効果は一応よいものの、剥離回数の増加に伴ってはがれた升目が増加し、これらは長期使用に耐えない密着性の悪いものであることがわかった。これに対して、サンプルＮｏ．１４では、やや珪素化合物がリッチな状態が反映しているため、３回目では剥離回数が増加する現象がみられた。その他のサンプルＮｏ．１１〜Ｎｏ．１３では、下地処理膜と防汚膜との適正な組み合わせが功を奏し、ヘイズ値も０．２以下と低く、かつクリーニング効果も充分な上、ほとんど剥離することはなく、これらは機械的強度も充分な２層膜を備えた部材であることがわかった。これら以外の防汚膜と下地処理膜の組み合わせをそれぞれ変化させて得たサンプルでは、これら実施例以上の特性を得ることはできなかった。
【００４４】
以上のことから、防汚膜と下地処理膜とが、その組み合わせが適正化された状態で基材上に設けられると、アクリル板のようなプラスチック透明基材では、透明性、クリーニング効果、機械的強度、機材との密着性を発揮するすぐれた部材が得られることがわかる。このことから、本発明は、表示部に多用されるアクリル基材のみならず、一般のプラスチックやガラスなどにも応用可能であり、これが備えられたデバイス用部材または機器は、高品質でクリーンな商品であるといえる。
【００４５】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、次のような顕著な効果が得られる。
（１）適正な混合比のチタンと選択された遷移元素とで構成された防汚膜は、室内環境下における照明光で、顕著なクリーニング効果を発揮する。
（２）最適化された下地処理膜を基材上に設ければ、防汚膜の均一性、透明性、強度、密着性などを向上させることができる２層膜ができる。
（３）最適な下地処理膜と防汚膜の組み合わせの２層膜を基材上に順次設ければ、デバイス用部材または機器は、一般使用条件下でもクリーンでかつ長期利用可能な表面を保持する。
【００４６】
これにより、下地処理膜と防汚膜との２層膜を備えたデバイス用部材または機器は、通常使用においても常にクリーンな面が確保された環境を配慮した商品として提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるデバイス用部材の立面断面図である。
【図２】実施例１にかかる防汚膜のクリーニング効果の一例を示すグラフである。
【図３】実施例３にかかる２層膜を備えたデバイス用部材のサンプルおよび比較サンプルについての、剥離試験の結果の一例を示すグラフである。
【符号の説明】
１  基材
２  下地処理膜
３  防汚膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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