(57)【要約】【課題】汚れに起因して防曇性が低下することを防止し、最終的にセルフクリーニング機能によってその汚れを分解することができる光触媒性光学体を提供すること。【解決手段】基材の表面に直接あるいは他のコート層を介して光触媒活性を有する反射防止膜を形成し、更に同反射防止膜の表面に水溶性の界面活性剤からなる界面活性剤層を形成する。反射防止膜の最上層には配置される金属化合物層が配置されその下層には光触媒活性を有する金属酸化物層が配置される。水溶性の界面活性剤はＨＬＢ値８〜２０の範囲の非イオン系界面活性剤やアニオン系界面活性剤が使用される。これによって、汚れは界面活性剤層によって覆われてしまうため速やかに曇りが除去できる機能を持つようになる。更にその汚れは光触媒活性を有する金属酸化物層の作用によって浄化されることとなるため汚れによる曇りや汚れ自体を確実に除去できる光触媒性光学体を提供することが可能となる。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材の表面に直接あるいは他のコート層を介して光触媒活性を有する反射防止膜を形成し、更に同反射防止膜の表面に水溶性の界面活性剤からなる界面活性剤層を形成したことを特徴とする光触媒性光学体。
【請求項２】
前記反射防止膜は少なくとも最上層に配置される金属化合物層と同金属化合物層の下層に配置される光触媒活性を有する金属酸化物層とを有し、同金属化合物層の表面に水溶性の界面活性剤からなる界面活性剤層を形成したことを特徴とする請求項１に記載の光触媒性光学体。
【請求項３】
前記界面活性剤はＨＬＢ値８〜２０の範囲の非イオン系界面活性剤であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光触媒性光学体。
【請求項４】
前記界面活性剤はアニオン系界面活性剤であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光触媒性光学体。
【請求項５】
前記界面活性剤はフッ素系又はシリコーン系界面活性剤であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光触媒性光学体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は各種レンズ、ガラス等の光学体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から光学体、例えば眼鏡レンズの曇りを防止するための技術がいくつか提案されてきている。その１つとして光触媒を使用してレンズ表面を超親水性化する防曇レンズ（以下、光触媒性レンズとする）が開発されている。
光触媒性レンズにおいては二酸化チタン等の光触媒性半導体を主成分とする光触媒層によって曇り防止が実現されている。光触媒性半導体の光触媒反応によって膜表面が超親水化されるため曇り止め、水による油汚れの洗浄、セルフクリーニングなどの機能が発揮されるというものである。このような光触媒を使用してレンズの曇り防止を図った技術として特許文献１及び特許文献２に掲げるような技術がある。これら特許文献の技術は特に光触媒層の上層にトップ層として更に二酸化ケイ素のような金属酸化物からなる親水性の薄膜を被覆させ、光を当て続けなくとも比較的長時間の親水作用を維持させることを可能としたものである。
【特許文献１】特許第２８６５０６５号公報
【特許文献２】特開平１０−３３０１３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、光触媒性レンズは光によって励起された光触媒性半導体の反応によってレンズ表面が高度に親水化されることによって汚れの主成分たる有機成分が分解してセルフクリーニング性が発揮されるという機能を有している。しかし、汚れが分解して防曇状態から回復するまでには上記特許文献１又は２のような従来のレンズでは数時間は必要であり、その間は汚れが残っておりレンズが曇ったままであるという問題があった。もちろん、眼鏡拭き等で汚れを拭き取れればそれでも構わないわけであるが、実際には汚れは拭くだけでは完全に除去できずかえって汚れを広げてしまうという可能性もあった。そのため、曇ってしまった光触媒性レンズの曇りを速やかに除去する手段が求められていた。
本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、汚れに起因して防曇性が低下することを防止し、最終的にセルフクリーニング機能によってその汚れを分解することができる光触媒性光学体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために請求項１の発明では、基材の表面に直接あるいは他のコート層を介して光触媒活性を有する反射防止膜を形成し、更に同反射防止膜の表面に水溶性の界面活性剤からなる界面活性剤層を形成したことをその要旨とする。
請求項２の発明では請求項１に記載の発明の構成に加え、前記反射防止膜は少なくとも最上層に配置される金属化合物層と同金属化合物層の下層に配置される光触媒活性を有する金属酸化物層とを有し、同金属化合物層の表面に水溶性の界面活性剤からなる界面活性剤層を形成したことをその要旨とする。
請求項３の発明では請求項１又は２に記載の発明の構成に加え、前記界面活性剤をＨＬＢ値８〜２０の範囲の非イオン系界面活性剤としたことをその要旨とする。
請求項４の発明では請求項１又は２に記載の発明の構成に加え、前記界面活性剤をアニオン系界面活性剤としたことをその要旨とする。
請求項５の発明では請求項１〜４のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記界面活性剤をフッ素系又はシリコーン系界面活性剤としたことをその要旨とする。
【０００５】
ここに光触媒性光学体としては眼鏡用レンズ、双眼鏡、望遠鏡のレンズ、窓ガラス、車両用サイドミラー、ＣＲＴ等の光学ディスプレイ、光学フィルター等およそ曇り防止処理が必要と考えられる物品を広く含む概念である。
素材としては無機ガラス及びプラスチックに適用可能である。無機ガラスとしては二酸化ケイ素を主成分とするものが使用出来る。また、プラスチックとしては例えばアクリル樹脂、ポリカ−ボネ−ト樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、エピスルフィド樹脂、ポリエ−テルサルホン樹脂ポリ4-メチルペンテン-1樹脂、ジエチレングリコ−ルビスアリルカ−ボネ−ト樹脂等が挙げられる。
【０００６】
ここに、反射防止膜は公知の蒸着法やイオンスパッタリング法等により形成されている。反射防止層は、一般に光学理論に基づいた多層構造膜が採用される。膜材料としては、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム（アルミナ）、二酸化イットリウム、二酸化セリウム、二酸化ジルコニウム、二酸化タンタル、二酸化チタン等一般的な無機酸化物を使用することができる。
反射防止膜は特性の異なるこれらを材料とした薄膜を周知の手段（例えば蒸着）により定法に従って１層から順に蒸着して形成される。また、これら多層構造膜は反射防止膜としての機能を最適に発揮させるため低屈折率層及び高屈折率層が交互に配置されることが好ましい。低屈折又は高屈折は隣接する層との相対的な屈折率によって決定されるものである。
反射防止膜において特に最上層（トップ層）は金属化合物層とされ、例えば二酸化ケイ素、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム、フッ化アルミニウム、フッ化リチウム、フッ化ストロンチウム、フッ化バリウム等を主成分とするものが挙げられる。これら膜材料は単体あるいは複合して使用することが可能である。ここに主成分とは他の成分が含有されている場合だけではなく含有されていない場合をも含む概念である。
最上層（トップ層）の厚みは光触媒活性を有する金属酸化物層の親水作用を発現させるため５〜１３０ｎｍが好ましく、１０〜１００ｎｍとするのがより好ましい。
【０００７】
光触媒反応とは二酸化チタン等の光触媒性半導体をそのエネルギーバンドギャップ以上のエネルギーを持つ波長で励起させ（活性化させ）、半導体内部に電子・正孔対を生成させ、この電子・正孔対が半導体表面に取り出されることで半導体表面に付着した物質に酸化還元反応を生じさせる現象である。従って、ここでは親水作用とは濡れ性の向上のみをいうのではなく広義には油等の有機物の分解作用までも含む定義である。
光触媒活性を有する金属酸化物層は前記金属化合物層の下層に配置される。同金属化合物層の直下の層が光触媒活性を有する金属酸化物層であることがより好ましい。この光触媒活性を有する金属酸化物層の材料としては、二酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛、三酸化二ビスマス、三酸化タングステン、酸化第二鉄、チタン酸ストロンチウム等を使用できる。二酸化チタンが反応性、持続性、安全性等の点で最も適している。二酸化チタンが光触媒活性を効率的に有するためには非晶質状態ではなく結晶型構造を構築する必要がある。二酸化チタンの結晶構造にはルチル型とアナターゼ型が一般的であるが、アナターゼ型の方が光触媒活性効果が大きいので、アナターゼ型に成膜させるのが望ましい。
【０００８】
反射防止膜は光学基材の表面に直接あるいは他のコート層を介して形成される。他のコート層とは例えばレンズ基材表面に形成されたハードコート膜等が該当する。ハードコート膜としてはオルガノシロキサン系ハードコート膜が好ましい。オルガノシロキサン系ハードコート膜はオルガノシロキサン系樹脂と無機酸化物微粒子から構成されている。ハードコート膜はコート用のハードコート液に浸漬し、その後公知の方法にて溶媒を蒸発させて形成される。ハードコート液は水又はアルコール系の溶媒にオルガノシロキサン系樹脂と無機酸化物微粒子ゾルを混合させた液である。
【０００９】
金属化合物層の表面に形成される界面活性剤層をなす界面活性剤は防曇性の発現のために水溶性でなければならない。水溶性の界面活性剤による界面活性剤層が金属化合物層の表面に形成されていることによって汚れは界面活性剤層に覆われその下層に取り込まれるため防曇性が発現される。そして、汚れは金属化合物層の表面において光触媒反応によって徐々に分解されていくこととなる。水溶性の界面活性剤としては具体的にはＨＬＢ値で８〜２０の範囲が使用可能であり、９〜１６の範囲がより好ましい。
またノニオン系、アニオン系、カチオン系及び両性系のうち、ノニオン系及びアニオン系であることが好ましい。カチオン系及び両性系は防曇性が劣り、界面活性剤層を形成した場合に表面の滑り性が悪くなって布等での拭き取りの際にそれが原因で擦過傷がついてしまう可能性がある。
ノニオン系及びアニオン系を主体として複数の界面活性剤を混合して使用することも可能である。このようなノニオン系界面活性剤として、例えばポリオキシエチレンエーテル型ノニオン系面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルおよびアルキルアリルエーテル型ノニオン系界面活性剤、エーテルエステル型ノニオン系界面活性剤やそれらの硫酸エステル、等が挙げられる。
また、アニオン系界面活性剤として、例えばエーテルカルボン酸およびその塩、高級アルキルスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、高級脂肪酸エステルのスルホン酸塩、高級アルコール硫酸エステル塩、高級脂肪酸エステルの硫酸エステル塩、リン酸エステル塩等のアニオン系界面活性剤等が挙げられる。
更に、界面活性剤は光触媒作用で分解されないことが必要である。そのため、フッ素系及びシリコーン系の界面活性剤がより好ましい。但し、非フッ素系又は非シリコーン系の界面活性剤であっても屋内のような紫外線照射の少ない場所で使用されるのであれば使用することは可能である。
フッ素系界面活性剤とは−Ｃn Ｈa Ｆb （ｎ、ａ、及びｂは、ａ＋ｂ＝２ｎ＋１の関係を満たす整数である）で示すフッ化炭素基を有する界面活性剤であり、シリコーン系界面活性剤とは、シロキサン結合（−ＳｉＯ−）を有する界面活性剤である。
このような界面活性剤層は塗布、ディッピング法、スピンコート法等の手段で形成される。形成された界面活性剤層はレンズを布で強く拭いたり水洗いした際には剥離して防曇効果が低下する可能性があるが、その場合でも上記手段によって再度界面活性剤を形成することが可能である。
【発明の効果】
【００１０】
上記発明では、界面活性剤層によって汚れが覆われてしまうため速やかに曇りが除去できる機能を持つようになる。なおかつその汚れは光触媒活性を有する金属酸化物層の作用によって浄化されることとなるため汚れによる曇りや汚れ自体を確実に除去できる光触媒性光学体を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明について、実施例を用いて具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
実施例１
［基材］
基材として屈折率１．８０を有するガラスレンズ基板を用いた。
［反射防止膜の形成］
本実施例１では、ガラスレンズ基板を真空槽内にセットし、５層の反射防止膜とし真空蒸着法によって成膜した。膜の構成は、光学膜厚で下からフッ化マグネシウム層が５２ｎｍ、二酸化ジルコニウム層２３ｎｍ、フッ化マグネシウム層４１ｎｍ、光触媒二酸化チタン層１１５ｎｍ（λ／２）、最上層の二酸化ケイ素層８４ｎｍ（λ／４）で行った。ここで、λは５５０ｎｍに設定した。
真空蒸着の方法としては、真空槽内を少なくとも３×１０−３ｐａの真空圧に下げ、基材温度を適宜に選んだ。この基板温度において、光触媒二酸化チタン層の第４層目は３６０℃まで高めてアナターゼ型の柱状結晶構造にし、光触媒効果を発揮させた。
上記で作製された反射防止コートレンズを１ｍＷ／ｃｍ２のＵＶ強度で２時間照射し光触媒の活性を発現させた。このように作製された反射防止コートレンズ表面に、人工指紋液（性能評価方法（ａ）防汚性の項に組成を記載）を眼鏡クロスに染み込ませ、薄く均一に塗りつけた。
［界面活性剤層の形成］
フッ素結合炭素数がＣ１の水溶性のフッ素アニオン系界面活性剤（ポリフォックス    ＰＦ−１３６Ａ、オムノバ社製）を手塗りで塗布した。
［結果］
結果を表１及び表２にまとめた。
【００１２】
実施例２
［基材］
基材として屈折率１．８０を有するガラスレンズ基板を用いた。
［反射防止膜の形成］
本実施例２では、ガラスレンズ基板を真空槽内にセットし、５層の反射防止膜とし真空蒸着法によって成膜した。膜の構成は、光学膜厚で下から二酸化ケイ素層５２ｎｍ、二酸化チタン層が７３ｎｍ、二酸化ケイ素層４０ｎｍ、光触媒二酸化チタン層１１５ｎｍ（λ／２）、最上層のフッ化マグネシウム層８４ｎｍ（λ／４）で行った（λは５５０ｎｍに設定）。
実施例１と同様にＵＶ照射して光触媒の活性を発現させ、人工指紋液を薄く均一に塗りつけた。
［界面活性剤層の形成］
フッ素結合炭素数Ｃ２の水溶性のフッ素ノニオン系界面活性剤（ポリフォックス  ＰＦ−１５１Ｎ  オムノバ社製）をエタノール／水の混合液（５０／５０）で希釈し、ディッピング法でコートした。
［結果］
結果を表１及び表２にまとめた。
【００１３】
実施例３
［基材］
基材として屈折率１．８０を有するガラスレンズ基板を用いた。
［反射防止膜の形成］
本実施例３では、実施例２と同様の材料及び工程で反射防止膜を形成させた。実施例１と同様にＵＶ照射して光触媒の活性を発現させ、人工指紋液を薄く均一に塗りつけた。
［界面活性剤層の形成］
疎水基がジメチルポリシロキサン、親水基がポリアルキレンオキサイドから構成されるＨＬＢ１３の水溶性ノニオン系界面活性剤（ＳＳ−２８０２  日本ユニカー（株）製）をエタノール／水の混合液（５０／５０）で希釈し、ディッピング法でコートした。
［結果］
結果を表１及び表２にまとめた。
【００１４】
実施例４
［基材］
基材として屈折率１．８０を有するガラスレンズ基板を用いた。
［反射防止膜の形成］
本実施例４では、実施例１と同様の材料及び工程で反射防止膜を形成させた。実施例１と同様にＵＶ照射して光触媒の活性を発現させ、人工指紋液を薄く均一に塗りつけた。
［界面活性剤層の形成］
疎水基がジメチルポリシロキサン、親水基がポリアルキレンオキサイドから構成されるＨＬＢ１５の水溶性のノニオン系界面活性剤（ＳＳ−２８０２  日本ユニカー（株）製）を手塗りで塗布した。
［結果］
結果を表１及び表２にまとめた。
【００１５】
実施例５
［基材］
基材として屈折率１．８０を有するガラスレンズ基板を用いた。
［反射防止膜の形成］
本実施例５では、実施例１と同様の材料及び工程で反射防止膜を形成させた。その後ＵＶ照射して光触媒の活性を発現させ、人工指紋液を薄く均一に塗りつけた。
［界面活性剤層の形成］
ＨＬＢ１１の水溶性の非フッ素アニオン系界面活性剤（エマルゲン１０６、花王（株）製）をエタノール／水の混合液（５０／５０）で希釈し、ディッピング法でコートした。
［結果］
結果を表１及び表２にまとめた。
【００１６】
実施例６
［基材］
基材として屈折率１．８０を有するガラスレンズ基板を用いた。
［反射防止膜の形成］
本実施例５では、実施例１と同様の材料及び工程で反射防止膜を形成させた後、ＵＶ照射して光触媒の活性を発現させ、人工指紋液を薄く均一に塗りつけた。
［界面活性剤層の形成］
ポリオキシエチレンラウリルエーテルからなるＨＬＢ１８．１の水溶性非フッ素ノニオン系界面活性剤（エマルゲン130K、花王（株）製）をエタノール／水の混合液（５０／５０）で希釈し、ディッピング法でコートした。
［結果］
結果を表１及び表２にまとめた。
【００１７】
比較例１
［基材］
基材として屈折率１．８０を有するガラスレンズ基板を用いた。
［反射防止膜の形成］
比較例１では、実施例１と同様の材料及び工程で反射防止膜を形成させた後、ＵＶ照射して光触媒の活性を発現させ、人工指紋液を薄く均一に塗りつけた。
［界面活性剤層の形成］
パーフルオロアルキル含有オリゴマーから構成されるＨＬＢ５．１の難水溶性フッ素ノニオン系界面活性剤（サーフロンＳ−３８３、セイミケミカル社製）を手塗りで塗布した。
［結果］
結果を表３及び表４にまとめた。
【００１８】
比較例２
［基材］
基材として屈折率１．８０を有するガラスレンズ基板を用いた。
［反射防止膜の形成］
比較例２では、実施例２と同様の材料及び工程で反射防止膜を形成させた後、ＵＶ照射して光触媒の活性を発現させ、人工指紋液を薄く均一に塗りつけた。
［界面活性剤層の形成］
パーフルオロアルキル含有オリゴマーから構成されるＨＬＢ２の水不溶性のフッ素ノニオン系界面活性剤（サーフロンＳ−３９３、セイミケミカル社製）を手塗りで塗布した。
［結果］
結果を表３及び表４にまとめた。
【００１９】
比較例３
［基材］
基材として屈折率１．８０を有するガラスレンズ基板を用いた。
［反射防止膜の形成］
比較例３では、実施例２と同様の材料及び工程で反射防止膜を形成させた後、ＵＶ照射して光触媒の活性を発現させ、人工指紋液を薄く均一に塗りつけた。
［界面活性剤層の形成］
疎水基がジメチルポリシロキサン、親水基がポリアルキレンオキサイドから構成されるＨＬＢ５の難水溶性のノニオン系界面活性剤（ＳＳ−２８０５、日本ユニカー（株）製）を手塗りで塗布した。
［結果］
結果を表３及び表４にまとめた。
【００２０】
比較例４
［基材］
基材として屈折率１．８０を有するガラスレンズ基板を用いた。
［反射防止膜の形成］
比較例４では、実施例１と同様の材料及び工程で反射防止膜を形成させた後、ＵＶ照射して光触媒の活性を発現させ、人工指紋液を薄く均一に塗りつけた。
［界面活性剤層の形成］
グリセロールモノオレエートで構成されるＨＬＢ２．８の非水溶性のノニオン系界面活性剤（エキセル３００、花王（株）製）を手塗りで塗布した。
［結果］
結果を表３及び表４にまとめた。
【００２１】
比較例５
［基材］
基材として屈折率１．８０を有するガラスレンズ基板を用いた。
［反射防止膜の形成］
比較例５では、実施例１と同様の材料及び工程で反射防止膜を形成させた後、ＵＶ照射して光触媒の活性を発現させ、人工指紋液を薄く均一に塗りつけた。
［界面活性剤層の形成］
パーフルオロアルキルトリメチルアンモニウム塩からなるフッ素カチオン系界面活性剤（セイミケミカル（株）製）を手塗りで塗布した。尚、カチオン系界面活性剤であるためＨＬＢ値はない。
［結果］
結果を表３及び表４にまとめた。
【００２２】
比較例６
［基材］
基材として屈折率１．８０を有するガラスレンズ基板を用いた。
［反射防止膜の形成］
比較例６では、実施例１と同様の材料及び工程で反射防止膜を形成させた後、ＵＶ照射して光触媒の活性を発現させ、人工指紋液を薄く均一に塗りつけた。
［界面活性剤層の形成］
ラウリルトリメチルアンモニウム塩クロライドからなるカチオン系界面活性剤（コータミン２４Ｐ、花王（株）製）を手塗りで塗布した。尚、カチオン系界面活性剤であるためＨＬＢ値はない。
［結果］
結果を表３及び表４にまとめた。
【００２３】
比較例７
［基材］
基材として屈折率１．８０を有するガラスレンズ基板を用いた。
［反射防止膜の形成］
比較例７では、実施例１と同様の材料及び工程で反射防止膜を形成させた後、ＵＶ照射して光触媒の活性を発現させ、人工指紋液を薄く均一に塗りつけた。
［界面活性剤層の形成］
比較例７では界面活性剤をまったく塗布しなかった。
［結果］
結果を表３及び表４にまとめた。
【００２４】
性能評価方法について
（ａ）接触角
協和界面科学社製 ＦＡＣＥＣＡ−Ｄ型接触角測定装置を用いて２３℃、６０％ＲＨ条件下にて行った。注射筒（注射針の直径約０．７ｍｍ）を使用して５ｍｇの重さの水滴を作った。サンプル台を上昇させてレンズ表面の中央部に該液滴を触れさせ、レンズ表面に水滴を移し、３０秒以内に接触角を測定した。
（ｂ）防曇性
レンズに東芝加湿器（ヒーター加熱式）ＫＡ−Ｂ３で発生する水蒸気に５秒間曝し、曇りの様子を肉眼判定した。
（ｃ）耐久性
紫外線１ｍＷ／ｃｍ２×５ｈを照射し、外観、接触角、防汚性を評価し、紫外線照射による影響を総合的に判定した。
（ｄ）防汚性
反射防止コートレンズ上に人工指紋液を塗りつけ、その後、紫外線１ｍＷ／ｃｍ２×
２０ｈを照射し、接触角の低下の程度で防汚効果を判定した。
人工指紋液の組成は、塩化ナトリウム０．３５ｇ、尿素０．０５ｇ、乳酸０．２０ｇ、水２５ｇ、エタノール２５ｇの混合液。
（ｅ）水ヤケ性
レンズ上に水道水を１滴（約０．２ｃｃ）垂らし、室温下に放置して 蒸発乾固させ、布拭きしても水跡を目視した。
（ｆ）手擦り滑り性
レンズをピュアリーフ Ｌ１５０（小津産業社製）で手擦りし、滑り性を判定した。
【００２５】
【表１】
2005257826.tif 000002
【００２６】
【表２】
2005257826.tif 000003
【００２７】
【表３】
2005257826.tif 000004
【００２８】
【表４】
2005257826.tif 000005