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JP2002348542A - Coated article, coating liquid composition, and method for producing the coated article - Google Patents

Coated article, coating liquid composition, and method for producing the coated article

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Publication number
JP2002348542A
JP2002348542A JP2002076935A JP2002076935A JP2002348542A JP 2002348542 A JP2002348542 A JP 2002348542A JP 2002076935 A JP2002076935 A JP 2002076935A JP 2002076935 A JP2002076935 A JP 2002076935A JP 2002348542 A JP2002348542 A JP 2002348542A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
organic
component
atoms
cation
oxide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002076935A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazutaka Kamiya
和孝 神谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Sheet Glass Co Ltd
Original Assignee
Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Sheet Glass Co Ltd filed Critical Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority to JP2002076935A priority Critical patent/JP2002348542A/en
Publication of JP2002348542A publication Critical patent/JP2002348542A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an article coated with an organic-inorganic composite film having such high performances as durable even when used in the outdoors and highly hard, to provide a method for producing the article coated with the organic-inorganic composite film, capable of producing the article in excellent productivity, and to provide a coating liquid composition for producing the article coated with the organic-inorganic composite film. SOLUTION: This coated article comprises a substrate and the organic -inorganic composite film which covers the surface of the substrate, has a cation atom oxide capable of forming an oxide network, and is formed by substituting organic groups for a part of oxygen atoms of the oxide, wherein the organic- inorganic composite film contains an alkali metal oxide in an amount of 0.1-30% expressed in the number of the alkali metal atoms based on the total number of the cation atoms and the alkali metal atoms.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はガラス、セラミック
ス、プラスチック或いは金属等の基体表面に形成された
有機無機複合膜被覆物品、有機無機複合膜被覆用組成
物、および、有機無機複合膜被覆物品の製造方法に関す
る。
The present invention relates to an article coated with an organic-inorganic composite film, a composition for coating an organic-inorganic composite film, and an article coated with an organic-inorganic composite film formed on the surface of a substrate such as glass, ceramics, plastic or metal. It relates to a manufacturing method.

【0002】[0002]

【従来の技術】ガラス板その他の基材の表面に無機酸化
物および有機基を有する有機無機複合膜を設けることに
より、基材の表面を改質する技術が知られている。
2. Description of the Related Art A technique for modifying the surface of a substrate by providing an organic-inorganic composite film having an inorganic oxide and an organic group on the surface of a glass plate or other substrates is known.

【0003】特開平4−338137号公報には、シリ
コンアルコキシド、アルコキシル基の一部がフルオロア
ルキル基で置換された置換シリコンアルコキシド、アル
コール、水、および酸(または塩基)を混合した溶液を
ガラス基板表面に塗布して、焼成することにより、撥水
性を有する有機無機複合膜が被覆されたガラスが開示さ
れている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-338137 discloses a solution prepared by mixing a silicon alkoxide, a substituted silicon alkoxide in which an alkoxyl group is partially substituted with a fluoroalkyl group, an alcohol, water, and an acid (or base). A glass coated with a water-repellent organic-inorganic composite film by applying it to the surface and firing it is disclosed.

【0004】特開平8−239653号公報には、ペル
フルオロアルキルアルキルシランと完全に加水分解可能
なシラン(例えばテトラクロロシラン)との混合物を溶
媒、好ましくは非水系溶媒に溶解してなる組成物で処理
された撥水性を有する有機無機複合膜被覆物品が開示さ
れている。
JP-A-8-239653 discloses that a mixture of a perfluoroalkylalkylsilane and a completely hydrolyzable silane (for example, tetrachlorosilane) is treated with a composition obtained by dissolving the mixture in a solvent, preferably a non-aqueous solvent. An organic-inorganic composite film-coated article having improved water repellency is disclosed.

【0005】特開平11−71682号公報には、クロ
ロシリル基含有化合物とフルオロアルキル基含有シラン
化合物をアルコール系溶媒に溶解してなる組成物で処理
された撥水性を有する有機無機複合膜被覆物品が開示さ
れている。
JP-A-11-71682 discloses an article coated with a water-repellent organic-inorganic composite film treated with a composition obtained by dissolving a chlorosilyl group-containing compound and a fluoroalkyl group-containing silane compound in an alcoholic solvent. It has been disclosed.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】これらの技術における
有機無機複合膜は、加水分解可能なシラン化合物および
撥水性基を有するシラン化合物を含む溶液を基材に塗布
し、乾燥する、いわゆる、ゾルゲル法によって作製され
ている。ゾルゲル法においては、酸化物結合の形成と平
行して溶媒の揮発が進行するため、400℃以下の乾燥で
は、膜中に微細な細孔が存在し、膜の硬度は高くない。
これを、無孔化して膜の硬度を高めるためには、500
〜600℃での焼成が不可欠であるが、そのような温度
においては、撥水性基のような、表面改質に寄与する有
機基が分解してしまう。従って、前記技術において膜の
乾燥あるいは硬化は、250℃以下の温度で行われてお
り、得られた有機無機複合膜は、酸化物が主成分である
にもかかわらず、例えば、溶融法で得られる酸化物やセ
ラミックスのような高い硬度を有する膜とはならなかっ
た。
The organic-inorganic composite film in these techniques is a so-called sol-gel method in which a solution containing a hydrolyzable silane compound and a silane compound having a water-repellent group is applied to a substrate and dried. It has been produced by. In the sol-gel method, since the evaporation of the solvent proceeds in parallel with the formation of the oxide bond, when dried at 400 ° C. or less, fine pores are present in the film, and the hardness of the film is not high.
In order to make this nonporous and increase the hardness of the film, 500
Although calcination at 600600 ° C. is indispensable, at such a temperature, an organic group such as a water-repellent group that contributes to surface modification is decomposed. Therefore, in the above-mentioned technique, drying or curing of the film is performed at a temperature of 250 ° C. or lower, and the obtained organic-inorganic composite film is obtained, for example, by a melting method, although the oxide is a main component. It did not result in a film having high hardness like oxides and ceramics to be obtained.

【0007】このような有機無機複合膜被覆物品は、例
えば屋外で使用した場合、砂が吹き付けられるような状
況に曝されることにより、容易に膜表面に傷が付き、ひ
いては改質された特性が失われてしまう。また、付着し
た、埃、泥あるいは砂を取り除くために表面を布等で拭
くことによっても、膜は傷つき剥がれてしまう。さら
に、埃等が付着していない場合でも、硬い繊維からなる
布、ブラシ等との摩擦(例えばワイパーなどによる自動
車の窓ガラスの表面拭き)で、小さな傷が形成され、特
性の劣化を促進することになる。
[0007] Such an organic-inorganic composite film-coated article, when used outdoors, for example, is easily scratched on the film surface due to exposure to a situation where sand is sprayed, and thus has improved properties. Will be lost. Further, the film is also damaged and peeled off by wiping the surface with a cloth or the like to remove the adhered dust, mud or sand. Further, even when dust or the like is not attached, small scratches are formed due to friction with a cloth or a brush made of hard fiber (for example, wiping the surface of an automobile window glass with a wiper or the like), thereby promoting deterioration of characteristics. Will be.

【0008】本発明は、以上のような問題を鑑みてなさ
れたものであり、屋外の使用にも耐える、高い硬度を有
し、撥水性その他の機能性を有する有機無機複合膜が被
覆された物品、この被覆物品を優れた生産性で製造する
方法、およびこの被覆物品製造のためのコーティング液
組成物を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and has been coated with an organic-inorganic composite film having high hardness, water repellency and other functions that can withstand outdoor use. It is an object to provide an article, a method for producing the coated article with excellent productivity, and a coating liquid composition for producing the coated article.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するため、鋭意研究を重ねた結果、有機無機複合
膜に、アルカリ金属イオンを含有させるより、有機無機
複合膜の硬度が飛躍的に上昇することを発見した。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have conducted intensive studies to solve the above-mentioned problems. As a result, the hardness of the organic-inorganic composite film was reduced as compared with the case where the organic-inorganic composite film contained alkali metal ions. I found that it rises dramatically.

【0010】すなわち、本発明は、基体と、その基体の
表面に被覆された、酸化物網目を形成し得るカチオン原
子の酸化物を有しその酸化物の酸素の一部を有機基で置
換してなる有機無機複合膜からなる被覆物品において、
前記有機無機複合膜はアルカリ金属酸化物を、アルカリ
金属原子の数で表して、前記アルカリ金属原子および前
記カチオン原子の総個数合計の0.1〜30%含有する
ことを特徴とする被覆物品である。
That is, the present invention comprises a substrate and an oxide of a cation atom capable of forming an oxide network coated on the surface of the substrate, wherein a part of oxygen of the oxide is substituted by an organic group. In a coated article comprising an organic-inorganic composite film comprising
The coated article, wherein the organic-inorganic composite film contains an alkali metal oxide in the number of alkali metal atoms, which is 0.1 to 30% of the total number of the alkali metal atoms and the cation atoms. is there.

【0011】一般にゾルゲル法で酸化物膜を形成する際
には、金属アルコキシド、例えばケイ素(Si)のアル
コキシドを出発原料として用いられることが多い。ゾル
ゲル法では、脱水縮合反応による金属、例えばケイ素
(Si)と酸素(O)の結合(シロキサン結合)の形成と
平行して溶媒の揮発が進行するため、膜中に微細な細孔
が存在する多孔質シリカ膜となる。このケイ素と酸素の
結合は共有結合性であり、ケイ素と酸素は大きな結合エ
ネルギーで結合されているため、溶媒の揮発段階におい
て、ある程度シロキサン結合が3次元的構造を形成する
と、その後に脱水縮合反応が進んでもその構造の収縮が
抑制され、溶媒、加水分解反応で生成したアルコールお
よび脱水縮合反応で生成した水が揮発した部分が細孔と
して残存し、この細孔には、シラノール基、アルコキシ
ル基、水またはアルコールが存在することになる。この
多孔質シリカ膜の硬度はその多孔質のためにそれほど高
くない。この膜を500℃以上の温度で加熱すると、膜の
細孔は消滅して無孔質のシリカ膜となって高い硬度を有
する。しかし、例えばフルオロアルキル基のような撥水
性有機基はこの加熱温度で分解してしまうので、膜の加
熱温度が撥水性有機基の分解しない温度(例えば300
℃以下)では膜の細孔はほとんど消滅せず膜の硬度は高
くならない。
In general, when forming an oxide film by a sol-gel method, a metal alkoxide, for example, an alkoxide of silicon (Si) is often used as a starting material. In the sol-gel method, volatilization of the solvent proceeds in parallel with the formation of a bond (siloxane bond) between a metal such as silicon (Si) and oxygen (O) by a dehydration condensation reaction, so that fine pores are present in the film. It becomes a porous silica film. Since the bond between silicon and oxygen is covalent, and silicon and oxygen are bonded with a large bond energy, a certain degree of siloxane bond forms a three-dimensional structure during the evaporation of the solvent, followed by a dehydration condensation reaction. Even when the reaction proceeds, the shrinkage of the structure is suppressed, and the solvent, the alcohol generated by the hydrolysis reaction, and the portion where the water generated by the dehydration condensation reaction volatilizes remain as pores, and silanol groups, alkoxyl groups , Water or alcohol will be present. The hardness of this porous silica film is not so high because of its porosity. When this film is heated at a temperature of 500 ° C. or higher, the pores of the film disappear and a nonporous silica film having high hardness is obtained. However, since a water-repellent organic group such as a fluoroalkyl group is decomposed at this heating temperature, the heating temperature of the film is set to a temperature at which the water-repellent organic group is not decomposed (for example, 300
C.), the pores of the film hardly disappear and the hardness of the film does not increase.

【0012】本発明においては、有機無機複合膜中にア
ルカリ金属酸化物を導入する。アルカリ金属はイオン的
な性格が強いため、膜形成用コーティング液中に溶解さ
せてシリコンアルコキシドのような加水分解可能な金属
化合物(例えばシラン化合物)と共存させることによ
り、溶媒の揮発段階でも溶液中でイオンの状態で存在す
る。アルカリ金属(M)イオンは、1価であるため、金
属ヒドロキシル基(例えばシラノール基)と反応して、
金属が例えばケイ素(Si)である場合、膜内部で最終的
に下記の式(1)に示すように酸素(O)と結合して、「Si
−O−Si」の結合に比して結合の方向性がより自由な「O
- +M」結合を形成する。従ってアルカリ金属酸化物を導
入した有機無機複合膜の骨格は、アルカリ金属酸化物を
含まない膜の骨格に比して、熱により変形しやすくな
る。その結果、本発明によれば、有機無機複合膜に含ま
れる有機基の分解温度(250〜300℃)よりも低い
温度の乾燥あるいは加熱により骨格が変形して多数の細
孔が消滅して膜が緻密化して非常に硬度の高い膜が得ら
れるのである。
In the present invention, an alkali metal oxide is introduced into the organic-inorganic composite film. Since the alkali metal has a strong ionic character, it is dissolved in a coating solution for film formation and coexists with a hydrolyzable metal compound such as silicon alkoxide (for example, a silane compound). And exists in an ion state. Since the alkali metal (M) ion is monovalent, it reacts with a metal hydroxyl group (for example, a silanol group),
When the metal is, for example, silicon (Si), the metal is finally combined with oxygen (O) as shown in the following formula (1) inside the film to form “Si
−O-Si ”
-+ M "to form a bond. Therefore, the skeleton of the organic-inorganic composite film into which the alkali metal oxide is introduced is more easily deformed by heat than the skeleton of the film not containing the alkali metal oxide. As a result, according to the present invention, the skeleton is deformed by drying or heating at a temperature lower than the decomposition temperature (250 to 300 ° C.) of the organic group contained in the organic-inorganic composite film, and many pores disappear, so that the film is Is densified, and a film with extremely high hardness is obtained.

【化1】 ≡Si−O- +M (Mはアルカリ金属) (1)Embedded image ≡Si—O − + M (M is an alkali metal) (1)

【0013】本発明における有機無機複合膜にアルカリ
土類金属酸化物を含有させることができる。アルカリ土
類金属は、アルカリ金属と同様に、イオン的な性格が強
い。アルカリ土類金属酸化物を含有させることにより、
アルカリ金属導入による低温硬化特性を損なうことな
く、膜の耐摩耗性をさらに高めることができる。本発明
における有機無機複合膜は後述のように有機基を含有し
ているが、この有機基は有機無機複合膜の内部よりも表
面に高い密度で存在している。アルカリ土類金属酸化物
の添加によりこの有機基の膜表面の密度を更に高め、そ
の結果有機基の機能を更に高めることができる。例えば
有機基が撥水性基である場合には、アルカリ土類金属酸
化物の添加により膜の接触角をさらに高くし、水滴の転
がり性をさらに良好にすることができる。
The organic-inorganic composite film of the present invention may contain an alkaline earth metal oxide. Alkaline earth metals, like alkali metals, have a strong ionic character. By containing an alkaline earth metal oxide,
The wear resistance of the film can be further increased without impairing the low-temperature curing characteristics due to the introduction of the alkali metal. The organic-inorganic composite film of the present invention contains an organic group as described later, and the organic group is present at a higher density on the surface than inside the organic-inorganic composite film. By adding the alkaline earth metal oxide, the density of the organic group on the film surface can be further increased, and as a result, the function of the organic group can be further enhanced. For example, when the organic group is a water-repellent group, the contact angle of the film can be further increased by adding an alkaline earth metal oxide, and the rolling properties of water droplets can be further improved.

【0014】本発明において、前記アルカリ金属とし
て、リチウム(Li)、ナトリウム(Na)、カリウム
(K)、ルビジウム(Rb)、セシウム(Cs)および
フランシウム(Fr)が使用されるが、これらの中で、
入手が容易であること、および水とアルコールの両方に
対する溶解度が高いことの理由でLiおよびCsが好適
に用いられる。また前記アルカリ土類金属として、カル
シウム(Ca)、マグネシウム(Mg)、ストロンチウ
ム(Sr)、バリウム(Ba)、ラジウム(Ra)およ
びベリリウム(Be)が使用されるが、これらの中で、
入手が容易であること、水とアルコールの両方に対する
溶解度が高いことおよび毒性がないこと等の理由でCa
およびMgが好適に用いられる。
In the present invention, lithium (Li), sodium (Na), potassium (K), rubidium (Rb), cesium (Cs) and francium (Fr) are used as the alkali metal. so,
Li and Cs are preferably used because of their ready availability and high solubility in both water and alcohol. As the alkaline earth metal, calcium (Ca), magnesium (Mg), strontium (Sr), barium (Ba), radium (Ra) and beryllium (Be) are used.
Due to the availability, high solubility in both water and alcohol, and lack of toxicity, Ca
And Mg are preferably used.

【0015】有機無機複合膜中のアルカリ金属酸化物の
含有量があまり少ないと、低温硬化性の効果が得られ
ず、また逆に多すぎると、偏析して不均質となって膜の
硬度が低下してしまうので、この含有量は、アルカリ金
属原子の数で表して、有機無機複合膜の網目を形成する
酸化物を構成するカチオン原子、アルカリ金属原子およ
び後述の前記アルカリ土類金属原子の総個数合計の総数
の0.1〜30%であり、好ましくは1〜25%であ
る。
If the content of the alkali metal oxide in the organic-inorganic composite film is too small, the effect of low-temperature curability cannot be obtained, and if it is too large, the film segregates and becomes inhomogeneous, and the hardness of the film becomes low. Since the content is reduced, this content is represented by the number of alkali metal atoms, the cation atoms constituting the oxide forming the network of the organic-inorganic composite film, the alkali metal atoms and the alkaline earth metal atoms described below. It is 0.1 to 30%, preferably 1 to 25% of the total number.

【0016】有機無機複合膜中のアルカリ土類金属酸化
物の含有量が多すぎると、偏析して不均質となって膜の
硬度が低下してしまうので、これらの含有量は、アルカ
リ土類金属原子の数で表して、有機無機複合膜の網目形
成無機酸化物を構成するカチオン原子、前記アルカリ金
属原子および前記アルカリ土類金属原子の総個数合計の
0〜30%であることが好ましく、0.1〜30%であ
ることがより好ましく、1〜25%であることが更に好
ましい。ただしアルカリ金属酸化物およびアルカリ土類
金属酸化物の含有量の合計は、前記アルカリ金属原子お
よびアルカリ土類金属原子の合計個数で表して、前記カ
チオン原子、前記アルカリ金属原子および前記アルカリ
土類金属原子の総個数合計の50%以下であることが好
ましい。
If the content of the alkaline earth metal oxide in the organic-inorganic composite film is too large, it segregates and becomes inhomogeneous and the hardness of the film decreases. Expressed in terms of the number of metal atoms, it is preferably 0 to 30% of the total number of cation atoms constituting the network-forming inorganic oxide of the organic-inorganic composite film, the total number of the alkali metal atoms and the alkaline earth metal atoms, It is more preferably 0.1 to 30%, and further preferably 1 to 25%. However, the total content of the alkali metal oxide and the alkaline earth metal oxide is represented by the total number of the alkali metal atom and the alkaline earth metal atom, and the cation atom, the alkali metal atom and the alkaline earth metal It is preferably 50% or less of the total number of atoms.

【0017】本発明における有機無機複合膜は酸化物網
目を形成し得るカチオン原子の酸化物を有する。このカ
チオン原子としてはケイ素、チタン、ジルコニウム、ア
ルミニウム、ゲルマニウム、タンタル、スズ、アンチモ
ン、セリウム、ランタン、タングステン、インジウム、
ホウ素などをあげることができる。これらの中でケイ素
が、成膜中に凝集物や結晶が比較的生じにくく、クラッ
クのない膜が得られやすいので好ましく用いられる。
The organic-inorganic composite film of the present invention has an oxide of a cation atom capable of forming an oxide network. The cation atoms include silicon, titanium, zirconium, aluminum, germanium, tantalum, tin, antimony, cerium, lanthanum, tungsten, indium,
Boron and the like can be given. Among them, silicon is preferably used because agglomerates and crystals are relatively unlikely to be formed during film formation and a film without cracks is easily obtained.

【0018】本発明における有機無機複合膜は、酸化物
網目を形成し得るカチオン原子の酸化物を有し、その酸
化物の酸素の一部が有機基で置換されている。この有機
基としては、特に限定するものではないが、1価の有機
基が好ましく、例えばメチル基、エチル基、イソプロピ
ル基等のアルキル基、フェニル基、ビニル基、アミノプ
ロピル基、アクリル基、エポキシ基、ポリエーテル基、
さらには、炭化水素の水素の一部あるいは全てがフッ素
または塩素で置換されたフルオロアルキル基、クロロア
ルキル基等を挙げることができる。これらの中で、例え
ば、アルキル基およびフルオロアルキル基は膜に撥水性
を与えることができ、メチル基は膜に低摩擦性を与える
ことができ、アミノプロピル基、ポリエーテル基は表面
に親水性を与えることができる。
The organic-inorganic composite film of the present invention has an oxide of a cation atom capable of forming an oxide network, and a part of oxygen of the oxide is substituted with an organic group. The organic group is not particularly limited, but is preferably a monovalent organic group, for example, an alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, and an isopropyl group, a phenyl group, a vinyl group, an aminopropyl group, an acrylic group, and an epoxy group. Group, polyether group,
Further, there may be mentioned a fluoroalkyl group and a chloroalkyl group in which part or all of hydrogen of hydrocarbon is substituted with fluorine or chlorine. Among these, for example, an alkyl group and a fluoroalkyl group can impart water repellency to the film, a methyl group can impart low friction to the film, and an aminopropyl group and a polyether group can impart hydrophilicity to the surface. Can be given.

【0019】これらの有機基は有機無機複合膜の中で、
その網目を形成する無機酸化物(例えばSiO2)のカ
チオン原子(例;ケイ素原子)に結合した形で存在す
る。この有機基の含有量は、あまり小さすぎると基体表
面の改質に寄与せず膜が所定の機能を発揮せず、また逆
に大きすぎると膜の強度が減少するので、有機基の個数
で表して、有機無機複合膜の中で、その網目を形成する
無機酸化物のカチオン原子、前記アルカリ金属原子およ
びアルカリ土類金属原子の総個数合計の0.001倍以
上で2倍未満であることが好ましい。より好ましくは
0.01倍〜1倍である。この有機基は膜の厚み方向に
均一に分布していてもよいが、基体との界面側から外側
表面に向かってその濃度が変化する傾斜組成膜となって
いてもかまわない。例えば、撥水機能を持たせるには、
膜中のアルキル基および/またはフルオロアルキル基を
その個数が有機基の総個数の50〜100%になるよう
に含有させると膜硬度とあいまって耐久性能の高い撥水
膜となりさらに好ましい。
In the organic-inorganic composite film, these organic groups are
It exists in a form bonded to a cation atom (eg, silicon atom) of an inorganic oxide (eg, SiO 2 ) forming the network. If the content of the organic group is too small, the film does not contribute to the modification of the substrate surface and does not perform a predetermined function, and if the content is too large, the strength of the film decreases. In the organic-inorganic composite film, the total number of the cation atoms of the inorganic oxide forming the network, the total number of the alkali metal atoms and the total number of the alkaline earth metal atoms is 0.001 or more and less than 2 times. Is preferred. More preferably, it is 0.01 to 1 times. The organic groups may be uniformly distributed in the thickness direction of the film, or may be a gradient composition film whose concentration changes from the interface side with the substrate toward the outer surface. For example, to have a water-repellent function,
It is more preferable that the number of alkyl groups and / or fluoroalkyl groups contained in the film be 50 to 100% of the total number of organic groups, resulting in a water-repellent film having high durability in combination with the film hardness.

【0020】このように、本発明により、アルカリ金属
イオン、あるいは、アルカリ金属イオンとアルカリ土類
金属イオンを含ませることによって、表面改質に寄与す
る有機基の分解温度以下の乾燥または加熱でも、従来得
られなかった高い硬度を有する膜が得られ、その結果、
有機無機複合膜の耐久性能が飛躍的に向上した。
As described above, according to the present invention, by containing an alkali metal ion, or an alkali metal ion and an alkaline earth metal ion, drying or heating at a temperature lower than the decomposition temperature of an organic group contributing to surface modification can be performed. A film having a high hardness that was not obtained before can be obtained, and as a result,
The durability performance of the organic-inorganic composite film has been dramatically improved.

【0021】このような、低温硬化性は、例えば、有機
基による改質特性に加えて、膜の屈折率を制御したり、
可視光透過率を制御する機能をさらに付加することを目
的として、遷移金属イオン等を膜中に更に導入する場合
でも阻害されることはない。すなわち、目的とする機能
を発現する金属イオンとアルカリ金属酸化物(またはア
ルカリ金属酸化物およびアルカリ土類金属酸化物の両
方)を共存させることにより、300℃以下の温度の乾
燥あるいは加熱で、非常に硬度が高く、かつ、有機基に
よる改質特性と金属イオンによる機能を併せ持つ複合機
能膜とすることが出来る。例えば、酸化コバルト、酸化
鉄、酸化ニッケル、酸化銅を添加することにより着色さ
れた有機無機複合膜を得ることが出来る。
Such low-temperature curability can be controlled, for example, by controlling the refractive index of the film in addition to the property of modification by an organic group.
Even if a transition metal ion or the like is further introduced into the film for the purpose of further adding a function of controlling the visible light transmittance, it is not hindered. That is, the coexistence of a metal ion exhibiting a desired function and an alkali metal oxide (or both of an alkali metal oxide and an alkaline earth metal oxide) enables drying or heating at a temperature of 300 ° C. or less, In addition, a composite functional film having high hardness and having both the property of modifying by an organic group and the function of a metal ion can be obtained. For example, a colored organic-inorganic composite film can be obtained by adding cobalt oxide, iron oxide, nickel oxide, and copper oxide.

【0022】また、有機色素等の有機分子に関しても、
前記複合膜に同様に含ませることが可能であるが、前記
有機基として含まれる以外の有機分子は膜重量に対して
5重量%以下にすることが好ましい。これを超えて添加
すると低温硬化能が損なわれてしまうことがあるからで
ある。
Further, regarding organic molecules such as organic dyes,
Although it is possible to include the same in the composite film, it is preferable that the content of organic molecules other than the organic group is 5% by weight or less based on the weight of the film. This is because if added in excess of this, the low-temperature curability may be impaired.

【0023】膜の厚みは、あまり大きすぎると膜硬度が
低下しやすくなり、あまり小さすぎると表面改質の効果
が得られない。従って膜厚は好ましくは5〜200n
m、より好ましくは5〜100nm、さらに好ましくは
5〜50nmである。
If the thickness of the film is too large, the hardness of the film tends to decrease, and if it is too small, the effect of surface modification cannot be obtained. Therefore, the film thickness is preferably 5 to 200 n
m, more preferably 5 to 100 nm, even more preferably 5 to 50 nm.

【0024】また、本発明は、(A)非加水分解性有機
基を有する有機金属化合物、(B)酸、および(C)ア
ルカリ金属化合物、ならびにそれぞれ必要に応じて
(D)完全に縮重合可能なまたは加水分解・縮重合可能
な化合物、および(E)アルカリ土類金属化合物を含有
する被覆用組成物である。
The present invention also relates to (A) an organometallic compound having a non-hydrolyzable organic group, (B) an acid, and (C) an alkali metal compound, and if necessary, (D) complete condensation polymerization. A coating composition comprising a compound which is capable of being hydrolyzed and polycondensed, and (E) an alkaline earth metal compound.

【0025】前記(A)成分は、その有機基を除くカチ
オン原子の数が、前記(A)成分、(C)成分、(D)
成分および(E)成分のカチオン原子の数の合計(ただ
し有機基中のカチオン原子を除く。以下も同じ)に対し
て、0.1〜99.8%となるように含有されることが
好ましく、1.0〜90%となるように含有されること
がより好ましい。前記(C)成分は、そのアルカリ金属
原子の数が、前記(A)成分、(C)成分、(D)成分
および(E)成分の有機基を除くカチオン原子の数の合
計に対して、0.1〜30%となるように含有されるこ
とが好ましく、1〜25%となるように含有されること
がより好ましい。前記(D)成分は、膜と基板との結合
をより強化する成分である。(D)成分は、その有機基
を除くカチオン原子の数が、前記(A)成分、(C)成
分、(D)成分および(E)成分の有機基を除くカチオ
ン原子の数の合計に対して、0〜99.7%となるよう
に含有されることが好ましく、1〜88%含有されるこ
とがより好ましい。そして前記(E)成分は、そのアル
カリ金属原子の数が、前記(A)成分、(C)成分、
(D)成分および(E)成分の有機基を除くカチオン原
子の数の合計に対して、0.1〜30%となるように含
有されることが好ましく、1〜25%となるように含有
されることがより好ましい。
In the component (A), the number of cation atoms excluding the organic group is the same as that of the components (A), (C) and (D).
It is preferred that the content is 0.1 to 99.8% with respect to the total number of cation atoms of the component and the component (E) (excluding the cation atoms in the organic group; the same applies to the following description). , 1.0 to 90%. The component (C) is such that the number of alkali metal atoms is equal to the total number of cation atoms excluding the organic groups of the components (A), (C), (D) and (E). It is preferably contained so as to be 0.1 to 30%, more preferably 1 to 25%. The component (D) is a component that further strengthens the bond between the film and the substrate. The component (D) is such that the number of cation atoms excluding the organic group is the same as the total number of the cation atoms excluding the organic group of the components (A), (C), (D) and (E). Thus, the content is preferably 0 to 99.7%, more preferably 1 to 88%. In the component (E), the number of alkali metal atoms is equal to the component (A), the component (C),
It is preferably contained in an amount of 0.1 to 30%, and more preferably 1 to 25%, based on the total number of cation atoms excluding the organic groups of the component (D) and the component (E). More preferably, it is performed.

【0026】本発明における(D)成分は必須成分では
ないが、(D)成分としては一般的な溶媒であるアルコ
ールに溶解せしめることが可能で、完全に加水分解およ
び縮重合可能な化合物または完全に縮重合可能な化合物
が広範に使用できる。完全に加水分解および縮重合可能
な化合物とは、カチオン原子に加水分解性基が結合した
化合物で、加水分解性基の数がカチオン原子の価数に等
しい化合物である。また、完全に縮重合可能な化合物と
は、カチオン原子に水酸基が結合した化合物で、水酸基
の数がカチオン原子の価数に等しい化合物である。
(D)成分として、例えば、酸化物網目を形成し得るカ
チオン原子(ケイ素、チタン、ジルコニウム、アルミニ
ウム、ゲルマニウム、タンタル、ガリウム、スズ、アン
チモン、セリウム、ランタン、タングステン、インジウ
ム、スカンジウム、イットリウム、ホウ素など)のアル
コキシド、水酸化物、塩化物、硝酸塩等を挙げることが
できる。チタン、ジルコニウム、アルミニウム、ボロン
などのアルコキシドのように、反応性が非常に高くこれ
のみの添加では、均質な溶液が得られにくい場合には、
アセチルアセトンなどのβジケトンでキレート化する等
して添加すればよい。アルコールには溶けないが水に溶
けるような化合物の場合は、必要に応じて水を添加して
もかまわない。(D)成分としては、より具体的には、
テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン等のシリ
コンテトラアルコキシド、チタンテトライソプロポキシ
ド、チタンテトラブトキシド等のチタンテトラアルコキ
シド、ジルコニウムテトライソプロポキシド、ジルコニ
ウムテトラエトキシド、ジルコニウムテトラブトキシド
等のジルコニウムテトラアルコキシド、H3BO3、ZrOC
l2、ZrO(NO3)2 、AlCl3、GeCl4、TaCl5、GaCl3、InC
l3、ScCl3、YCl3、LaCl3、CeCl3、Al(NO3)3、Ga(N
O3)3、In(NO3)3、SbCl3、WCl6、Sc(NO3)3、Y(NO3)3、La
(NO3)3、Ce(NO3)3等の化合物が、水やアルコールに対す
る溶解性が高く好適に使用できる。
Although the component (D) in the present invention is not an essential component, the component (D) can be dissolved in an alcohol which is a general solvent, and is a compound or a compound which can be completely hydrolyzed and polycondensed. Compounds capable of polycondensation can be widely used. The completely hydrolyzable and polycondensable compound is a compound in which a hydrolyzable group is bonded to a cation atom, and is a compound in which the number of hydrolyzable groups is equal to the valence of the cation atom. The compound capable of being completely polycondensed is a compound in which a hydroxyl group is bonded to a cation atom, and is a compound in which the number of hydroxyl groups is equal to the valence of the cation atom.
As the component (D), for example, a cation atom capable of forming an oxide network (silicon, titanium, zirconium, aluminum, germanium, tantalum, gallium, tin, antimony, cerium, lanthanum, tungsten, indium, scandium, yttrium, boron, etc. )) Alkoxides, hydroxides, chlorides, nitrates and the like. Titanium, zirconium, aluminum, and alkoxides such as boron, very high reactivity, if it is difficult to obtain a homogeneous solution by adding only this,
It may be added by chelating with a β-diketone such as acetylacetone. In the case of a compound that is insoluble in alcohol but soluble in water, water may be added as needed. More specifically, as the component (D),
Silicon tetraalkoxides such as tetramethoxysilane and tetraethoxysilane, titanium tetraalkoxides such as titanium tetraisopropoxide and titanium tetrabutoxide, zirconium tetraalkoxides such as zirconium tetraisopropoxide, zirconium tetraethoxide and zirconium tetrabutoxide, H 3 BO 3 , ZrOC
l 2 , ZrO (NO 3 ) 2 , AlCl 3 , GeCl 4 , TaCl 5 , GaCl 3 , InC
l 3, ScCl 3, YCl 3 , LaCl 3, CeCl 3, Al (NO 3) 3, Ga (N
O 3 ) 3 , In (NO 3 ) 3 , SbCl 3 , WCl 6 , Sc (NO 3 ) 3 , Y (NO 3 ) 3 , La
Compounds such as (NO 3 ) 3 and Ce (NO 3 ) 3 have high solubility in water and alcohol and can be suitably used.

【0027】前記(C)成分であるアルカリ金属化合物
としては、アルコールに溶解せしめることが可能な、例
えばアルカリ金属(リチウム、ナトリウム、カリウム、
ルビジウム、セシウム、フランシウム)の塩化物、硝酸
塩等が用いられる。より具体的には、LiCl、NaCl、KC
l、RbCl、CsCl、FrCl等の金属化合物が、水やアルコー
ルに対する溶解性が高く好適に使用できる。
As the alkali metal compound as the component (C), for example, alkali metals (lithium, sodium, potassium,
Rubidium, cesium, and francium) chlorides, nitrates, and the like are used. More specifically, LiCl, NaCl, KC
Metal compounds such as l, RbCl, CsCl, and FrCl have high solubility in water and alcohol and can be suitably used.

【0028】前記(E)成分であるアルカリ土類金属化
合物は必須成分ではないが、(E)成分としては、アル
コールに溶解せしめることが可能な、例えばアルカリ土
類金属(ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、スト
ロンチウム、バリウム、ラジウム)の塩化物、硝酸塩等
が用いられる。より具体的には、BeCl2、MgCl2、Mg(N
O3)2、CaCl2、Ca(NO3)2、SrCl2、BaCl2、RaCl2、Ba(N
O3)2等の金属化合物が、水やアルコールに対する溶解性
が高く好適に使用できる。
The alkaline earth metal compound as the component (E) is not an essential component. However, as the component (E), for example, an alkaline earth metal (beryllium, magnesium, calcium, Strontium, barium, radium) chlorides, nitrates and the like are used. More specifically, BeCl 2 , MgCl 2 , Mg (N
O 3 ) 2 , CaCl 2 , Ca (NO 3 ) 2 , SrCl 2 , BaCl 2 , RaCl 2 , Ba (N
Metal compounds such as O 3 ) 2 have high solubility in water and alcohol and can be suitably used.

【0029】本発明における、(A)成分である非加水
分解性有機基を有する有機金属化合物としては、例え
ば、前記(D)成分として記載した化合物のうちの金属
化合物、すなわちケイ素、チタン、ジルコニウム、アル
ミニウム、ゲルマニウム、タンタル、スズ、アンチモ
ン、セリウム、ランタン、タングステンおよびインジウ
ムの化合物のアニオンの一部が非加水分解性の有機基に
置換された化合物が好適に使用できる。これらの金属は
いずれも酸化物網目を形成し得るカチオン原子である。
非加水分解性の有機基としては、特に限定するものでは
ないが、メチル基、エチル基、イソプロピル基等のアル
キル基、フェニル基、ビニル基、アミノプロピル基、ア
クリル基、エポキシ基、さらには、炭化水素の水素の一
部あるいは全てが置換されたフルオロアルキル基、クロ
ロアルキル基等が挙げられる。これらの有機基は有機無
機複合膜中に残存して、膜に撥水性、低摩擦性、親水性
等の機能性を付与する。このような非分解性の有機基を
有する有機ケイ素化合物が、比較的安定な化合物として
得られるので、特に好ましく使用できる。
In the present invention, examples of the organometallic compound having a non-hydrolyzable organic group as the component (A) include metal compounds among the compounds described as the component (D), ie, silicon, titanium and zirconium. , Aluminum, germanium, tantalum, tin, antimony, cerium, lanthanum, tungsten and indium, a compound in which a part of the anion is substituted by a non-hydrolyzable organic group can be preferably used. All of these metals are cation atoms capable of forming an oxide network.
The non-hydrolyzable organic group is not particularly limited, but may be a methyl group, an ethyl group, an alkyl group such as an isopropyl group, a phenyl group, a vinyl group, an aminopropyl group, an acrylic group, an epoxy group, or Examples thereof include a fluoroalkyl group and a chloroalkyl group in which a part or all of hydrogen of a hydrocarbon is substituted. These organic groups remain in the organic-inorganic composite film, and impart functionalities such as water repellency, low friction, and hydrophilicity to the film. Such an organosilicon compound having a non-decomposable organic group can be particularly preferably used because it is obtained as a relatively stable compound.

【0030】例えば、アルキル基を有するシラン化合物
としては、CH3(CH218SiCl3、CH3(CH2
16SiCl3、CH3(CH22SiCl3、CH3CH2Si
Cl3、(CH3CH22SiCl2、(CH3CH23Si
Cl、CH3SiCl3、(CH32SiCl2、(CH3
3SiClのようなアルキル基含有クロロシラン;CH3
(CH218Si(OCH33、CH3(CH216Si
(OCH33、CH3(CH28Si(OCH33、CH
3(CH27Si(OCH33、CH3(CH22Si(O
CH33、CH3CH2Si(OCH33、(CH3
22Si(OCH32、(CH3CH23SiOCH3
CH3Si(OCH33、(CH32Si(OCH32
(CH33SiOCH3、CH3(CH218Si(OC2
53、CH3(CH216Si(OC253、CH3(C
28Si(OC253、CH3(CH27Si(OC2
53、CH3(CH22Si(OC253、CH3CH
2Si(OC253、(CH3CH22Si(OC
252、(CH3CH23SiOC25、CH3Si(O
253、(CH32Si(OC252、(CH33
SiOC25のようなアルキル基含有アルコキシシラ
ン、CH3O(Si(CH32O)nCH3、(ここでn
は2〜2000)のような末端メトキシルポリジメチル
シロキサン、HO(Si(CH32O)nH、(ここで
nは2〜2000)のような末端シラノールポリジメチ
ルシロキサン等が挙げられる。
For example, silane compounds having an alkyl group include CH 3 (CH 2 ) 18 SiCl 3 and CH 3 (CH 2 )
16 SiCl 3 , CH 3 (CH 2 ) 2 SiCl 3 , CH 3 CH 2 Si
Cl 3 , (CH 3 CH 2 ) 2 SiCl 2 , (CH 3 CH 2 ) 3 Si
Cl, CH 3 SiCl 3 , (CH 3 ) 2 SiCl 2 , (CH 3 )
Alkyl-containing chlorosilanes such as 3 SiCl; CH 3
(CH 2 ) 18 Si (OCH 3 ) 3 , CH 3 (CH 2 ) 16 Si
(OCH 3 ) 3 , CH 3 (CH 2 ) 8 Si (OCH 3 ) 3 , CH
3 (CH 2 ) 7 Si (OCH 3 ) 3 , CH 3 (CH 2 ) 2 Si (O
CH 3 ) 3 , CH 3 CH 2 Si (OCH 3 ) 3 , (CH 3 C
H 2 ) 2 Si (OCH 3 ) 2 , (CH 3 CH 2 ) 3 SiOCH 3 ,
CH 3 Si (OCH 3 ) 3 , (CH 3 ) 2 Si (OCH 3 ) 2 ,
(CH 3 ) 3 SiOCH 3 , CH 3 (CH 2 ) 18 Si (OC 2 H
5 ) 3 , CH 3 (CH 2 ) 16 Si (OC 2 H 5 ) 3 , CH 3 (C
H 2 ) 8 Si (OC 2 H 5 ) 3 , CH 3 (CH 2 ) 7 Si (OC 2
H 5) 3, CH 3 ( CH 2) 2 Si (OC 2 H 5) 3, CH 3 CH
2 Si (OC 2 H 5 ) 3 , (CH 3 CH 2 ) 2 Si (OC
2 H 5) 2, (CH 3 CH 2) 3 SiOC 2 H 5, CH 3 Si (O
C 2 H 5) 3, ( CH 3) 2 Si (OC 2 H 5) 2, (CH 3) 3
Alkoxy silanes containing alkyl groups such as SiOC 2 H 5 , CH 3 O (Si (CH 3 ) 2 O) n CH 3 , where n
Is a methoxyl polydimethylsiloxane having a terminal such as 2-2000), HO (Si (CH 3 ) 2 O) n H, and a silanol polydimethylsiloxane having a terminal such as n (where n is 2 to 2000).

【0031】また、フロオロアルキル基を有するシラン
化合物としては、CF3(CF29(CH22SiC
3、CF3(CF27(CH22SiCl3、CF3(C
25(CH22SiCl3、CF3(CF23(CH2
2SiCl3、CF3CF2(CH22SiCl3 、CF
3(CH22SiCl3のようなフロオロアルキル基含有
トリクロロシラン;CF3(CF29(CH22Si(O
CH33、CF3(CF27(CH22Si(OC
33、CF3(CF25(CH22Si(OCH33
CF3(CF23(CH22Si(OCH33、CF3
2(CH22Si(OCH33、CF3(CH22Si
(OCH33、のようなフロオロアルキル基含有トリア
ルコキシシランが挙げられる。
Examples of the silane compound having a fluoroalkyl group include CF 3 (CF 2 ) 9 (CH 2 ) 2 SiC
l 3 , CF 3 (CF 2 ) 7 (CH 2 ) 2 SiCl 3 , CF 3 (C
F 2 ) 5 (CH 2 ) 2 SiCl 3 , CF 3 (CF 2 ) 3 (CH 2 )
2 SiCl 3 , CF 3 CF 2 (CH 2 ) 2 SiCl 3 , CF
Fluoroalkyl group-containing trichlorosilane such as 3 (CH 2 ) 2 SiCl 3 ; CF 3 (CF 2 ) 9 (CH 2 ) 2 Si (O
CH 3 ) 3 , CF 3 (CF 2 ) 7 (CH 2 ) 2 Si (OC
H 3) 3, CF 3 ( CF 2) 5 (CH 2) 2 Si (OCH 3) 3,
CF 3 (CF 2 ) 3 (CH 2 ) 2 Si (OCH 3 ) 3 , CF 3 C
F 2 (CH 2 ) 2 Si (OCH 3 ) 3 , CF 3 (CH 2 ) 2 Si
And a fluoroalkyl group-containing trialkoxysilane such as (OCH 3 ) 3 .

【0032】これらフロオロアルキル基含有シラン化合
物を使用することによって、基材表面に撥水機能を持た
せることが出来るが、フッ素原子を10個以上有するフ
ロオロアルキル基を含有する、トリクロロシラン、トリ
アルコキシシラン等を使用することによって、優れた撥
水性能と耐久性能を兼ね備えた膜とすることが出来る。
特に、CF3(CF27(CH22Si(OCH33(ヘ
プタデカフルオロデシルトリメトキシシラン )および
CF3(CF27(CH22SiCl3(ヘプタデカフル
オロデシルトリクロロシラン) が好ましく使用でき
る。
By using these fluoroalkyl group-containing silane compounds, a water repellent function can be imparted to the substrate surface, but trichlorosilane containing a fluoroalkyl group having 10 or more fluorine atoms, By using trialkoxysilane or the like, a film having both excellent water repellency and durability can be obtained.
In particular, CF 3 (CF 2 ) 7 (CH 2 ) 2 Si (OCH 3 ) 3 (heptadecafluorodecyltrimethoxysilane) and
CF 3 (CF 2 ) 7 (CH 2 ) 2 SiCl 3 (Heptadecafluorodecyltrichlorosilane) Can be preferably used.

【0033】本発明における被覆用組成物中の(B)成
分である酸は、特に限定するものではないが、乾燥中に
蒸発して膜に残りにくいものほど、硬度の高い膜とする
ことができるので好ましい。例えば、塩酸、硝酸、酢
酸、フッ酸、ギ酸、トリフルオロ酢酸等が挙げられる。
なかでも、高い電離度と揮発性を有し、取り扱う際にも
比較的安全な塩酸が特に好ましい。前記(B)成分は
0.001〜3規定含有されていることが好ましい。
The acid which is the component (B) in the coating composition of the present invention is not particularly limited, but the one which evaporates during drying and is less likely to remain on the film, the higher the hardness of the film. It is preferable because it is possible. For example, hydrochloric acid, nitric acid, acetic acid, hydrofluoric acid, formic acid, trifluoroacetic acid and the like can be mentioned.
Among them, hydrochloric acid, which has a high degree of ionization and volatility and is relatively safe in handling, is particularly preferred. It is preferable that the component (B) is contained in an amount of 0.001 to 3N.

【0034】本発明における溶媒としては、大気圧での
沸点が150℃以下の溶媒が広範に使用できる。例え
ば、ヘキサン、トルエン、シクロヘキサンのような炭化
水素、塩化メチル、四塩化炭素、トリクロルエチレンの
ようなハロゲン化炭化水素、アセトン、メチルエチルケ
トンのようなケトン、ジエチルアミンのような含窒素化
合物、酢酸エチルのようなエステル、および、アルコー
ル類を用いることができる。これらの中でも、アルコー
ル系溶媒は好ましく用いられ、例えば、メタノール、エ
タノール、1−プロパノール、2−プロパノール、ブチ
ルアルコール、アミルアルコール等を挙げることができ
るが、それらの中で、メタノール、エタノール、1−プ
ロパノール、2−プロパノールのような炭素数が3以下
の鎖式飽和1価アルコールが、常温における蒸発速度が
大きいので更に好ましく用いられる。
As the solvent in the present invention, a solvent having a boiling point at atmospheric pressure of 150 ° C. or less can be used widely. For example, hydrocarbons such as hexane, toluene, and cyclohexane, halogenated hydrocarbons such as methyl chloride, carbon tetrachloride, and trichloroethylene; ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; nitrogen-containing compounds such as diethylamine; and ethyl acetate. Esters and alcohols can be used. Among them, alcohol solvents are preferably used and include, for example, methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, butyl alcohol, amyl alcohol and the like. Among them, methanol, ethanol, 1- Chain-type saturated monohydric alcohols having 3 or less carbon atoms, such as propanol and 2-propanol, are more preferably used because of their high evaporation rate at room temperature.

【0035】前記アルコールは、0重量%以上、50重
量%以下の水を含んでいてもかまわない。市販の特級ア
ルコールには、通常0.2重量%以上の水分が含まれて
いるが、本発明においては、脱水処理等のコストアップ
につながる処理をすることなく、好ましく利用できる。
また、金属原料を添加する際に、あらかじめ、金属化合
物を、水に溶解して添加したり、乾燥速度や液の粘度を
制御するため他の溶媒を添加したりしてもかまわない。
その際にも、前述した炭素数が3以下の鎖式飽和1価ア
ルコールの量が溶媒量に対して10重量%以上であるこ
とが好ましい。これ以下の量では、均質で透明な膜が得
られないことがある。
The alcohol may contain water of 0% by weight or more and 50% by weight or less. Commercially available special grade alcohols usually contain 0.2% by weight or more of water, but in the present invention, they can be preferably used without dewatering or other treatments leading to increased costs.
When the metal raw material is added, the metal compound may be dissolved in water and added in advance, or another solvent may be added to control the drying speed or the viscosity of the liquid.
Also in that case, the amount of the above-mentioned chain-type saturated monohydric alcohol having 3 or less carbon atoms is preferably 10% by weight or more based on the amount of the solvent. If the amount is less than this, a homogeneous and transparent film may not be obtained.

【0036】前記(A)〜(E)成分を含む被覆用組成
物(コーティング溶液)においては、前記(A)成分お
よび(D)成分は、触媒(B)成分および溶媒中の若干
の水により、加水分解反応、脱水縮合反応が進行する。
コーティング液中に多量の水が存在すると、前記
(A)、(D)成分の加水分解反応、脱水縮合反応が促
進され、コーティング液のポットライフが短くなり、ま
た、コーテイング液の塗布後の乾燥の際に膜厚のムラが
生じやすくなる。従って、溶液のポットライフを長く
し、塗布後の乾燥の際の膜厚のムラをなくするために
は、コーティング溶液中の水の濃度はできるだけ小さい
方が好ましい。市販のアルコールには、通常0.2重量%
以上の水分が含まれているので、本発明においては、こ
の水分だけでも十分であるが、別個に水を添加する場合
には、コーティング液中の水の濃度は0〜5重量%であ
ることが好ましく、0〜2重量%であることがさらに好
ましい。コーティング液中の水の濃度がゼロであって
も、基材に塗布された後の塗布膜には空気中の水分が吸
収されるので加水分解反応が阻害されることはない。
In the coating composition (coating solution) containing the components (A) to (E), the components (A) and (D) are mixed with the catalyst (B) and a small amount of water in the solvent. , A hydrolysis reaction and a dehydration condensation reaction proceed.
When a large amount of water is present in the coating liquid, the hydrolysis reaction and dehydration condensation reaction of the components (A) and (D) are accelerated, the pot life of the coating liquid is shortened, and drying after coating the coating liquid is performed. In this case, unevenness of the film thickness tends to occur. Therefore, in order to prolong the pot life of the solution and eliminate unevenness in film thickness upon drying after coating, it is preferable that the concentration of water in the coating solution be as low as possible. 0.2% by weight for commercial alcohols
Since the above water is contained, in the present invention, this water alone is sufficient. However, when water is separately added, the concentration of water in the coating liquid is 0 to 5% by weight. Is more preferable, and more preferably 0 to 2% by weight. Even when the concentration of water in the coating liquid is zero, the hydrolysis reaction is not hindered because the water in the air is absorbed by the coating film after being applied to the substrate.

【0037】本発明におけるコーティング方法は、特に
限定されるものではないが、例えば、ディップコーティ
ング、フローコーティング、カーテンコーティング、ス
ピンコーティング、スプレーコーティング、バーコーテ
ィング、ロールコーティング、刷毛塗りコーティングな
どが例示できる。
The coating method in the present invention is not particularly limited, and examples thereof include dip coating, flow coating, curtain coating, spin coating, spray coating, bar coating, roll coating, and brush coating.

【0038】本発明における塗布は相対湿度40%以下
の雰囲気で0〜40℃、例えば室温で行われる。塗布後
の乾燥は相対湿度40%以下の雰囲気で0〜40℃、例
えば室温で10秒〜20分間行われる。その後必要に応
じて、室温より高く300℃以下の温度で、30秒間〜
10分間加熱してもよい。そのため、膜を構成する有機
基が分解することなく、有機基特有の機能性を有する高
硬度の膜を得ることができる。機能性の有機基が撥水性
基である場合、上記塗布後に室温より高く300℃以下
の温度に加熱すると、得られる膜の水滴転がり性および
耐紫外線性が低下しやすいので、塗布後は室温での乾燥
を行うことが好ましい。
The coating in the present invention is carried out in an atmosphere having a relative humidity of 40% or less at 0 to 40 ° C., for example, at room temperature. Drying after application is performed in an atmosphere having a relative humidity of 40% or less at 0 to 40 ° C., for example, at room temperature for 10 seconds to 20 minutes. Then, if necessary, at a temperature higher than room temperature and equal to or lower than 300 ° C. for 30 seconds to
You may heat for 10 minutes. Therefore, a high-hardness film having functionality unique to the organic group can be obtained without decomposition of the organic group constituting the film. When the functional organic group is a water-repellent group, when heated to a temperature higher than room temperature and 300 ° C. or less after the above-mentioned coating, the resulting film tends to have reduced water droplet rolling properties and ultraviolet light resistance. Is preferably dried.

【0039】本発明における基材としては、ガラス、セ
ラミックス、プラスチック或いは金属等の、透明または
不透明の板状体、棒状体その他の種々の形状のものが挙
げられる。基材の表面に親水性基が少ない場合には、そ
の表面を予め酸素を含むプラズマまたはコロナ雰囲気で
処理して親水性化したり、あるいは、基材表面を酸素を
含む雰囲気中で200〜300nm付近の波長の紫外線
を照射して、親水性化処理を行った後に、表面処理を行
うことが好ましい。
As the substrate in the present invention, a transparent or opaque plate-like body, a rod-like body, and other various shapes such as glass, ceramics, plastic, and metal can be used. When the surface of the substrate has few hydrophilic groups, the surface is preliminarily treated with an oxygen-containing plasma or corona atmosphere to make the surface hydrophilic, or the substrate surface is near 200 to 300 nm in an oxygen-containing atmosphere. It is preferable to perform a surface treatment after irradiating an ultraviolet ray having the following wavelength to perform the hydrophilic treatment.

【0040】[0040]

【発明の実施の形態】以下に、実施例を上げて本発明の
実施の形態を具体的に説明する。 [実施例1]ヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシ
ラン(CF3(CF27(CH22Si(OCH33、
信越シリコーン製、以下「FAS」ということがある)
0.2g、テトラエトキシシラン(Si(OCH2
34、信越シリコーン製、以下「TEOS」というこ
とがある)0.6g、塩化リチウム0.00947gお
よび濃塩酸(35重量%)2gをエタノール(含有水分
量0.35重量%) 999.19gに撹拌しながら添
加し、FASおよびTEOSを加水分解させてコーティ
ング液を得た。コーティング液中の金属化合物であるF
AS、TEOSおよび塩化リチウムの含有率を、それら
の合計量を100モル%として、モル分率を表1に示
す。このコーティング液を、洗浄したソーダ石灰珪酸塩
ガラス組成のガラス基板(3.4mm×150×150
mm)の表面上に、相対湿度30%、室温(20℃)で
フローコート法にて塗布し、相対湿度30%、室温(2
0℃)で約1分乾燥させることにより約40nmの厚み
の撥水膜を被覆させた有機無機複合膜被覆ガラス板を得
た。得られた有機無機複合膜の無機酸化物を構成するカ
チオン原子(ケイ素)およびアルカリ金属原子(リチウ
ム)の合計に対する、アルカリ金属原子のモル分率は表
1に示す通りであった。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to examples. Example 1 Heptadecafluorodecyltrimethoxysilane (CF 3 (CF 2 ) 7 (CH 2 ) 2 Si (OCH 3 ) 3
(Shin-Etsu Silicone, hereinafter sometimes referred to as "FAS")
0.2 g of tetraethoxysilane (Si (OCH 2 C
H 3) 4, manufactured by Shin-Etsu Silicone, hereinafter sometimes referred to as "TEOS") 0.6 g, lithium chloride 0.00947g and concentrated hydrochloric acid (35 wt%) 2 g of ethanol (water content 0.35 wt%) 999. It was added to 19 g with stirring to hydrolyze FAS and TEOS to obtain a coating solution. F which is a metal compound in the coating liquid
Table 1 shows the mole fractions of the contents of AS, TEOS and lithium chloride, with the total amount of them as 100 mol%. This coating solution was washed with a glass substrate (3.4 mm × 150 × 150) of a soda-lime silicate glass composition.
mm) at a relative humidity of 30% and a room temperature (20 ° C.) by a flow coating method.
(0 ° C.) for about 1 minute to obtain an organic-inorganic composite film-coated glass plate coated with a water-repellent film having a thickness of about 40 nm. The molar fraction of alkali metal atoms to the total of cation atoms (silicon) and alkali metal atoms (lithium) constituting the inorganic oxide of the obtained organic-inorganic composite film was as shown in Table 1.

【0041】得られた撥水機能を有する有機無機複合膜
被覆ガラス板について、水の接触角を接触角計(CA−
DT、協和界面科学(株)製)を用いて、2mgの重量
の水滴による静的接触角として測定した。この接触角の
値が大きいほど、静的な撥水性が優れていることを表し
ている。また、撥水性を有する被覆ガラス板の表面を水
滴が転がる性能(水滴の転がり性)を示す尺度として
は、水平に配置した被覆ガラス板の表面に50μlの水
滴を置き、ガラス板を徐々に傾斜させて、その表面に置
かれた水滴が転がり始めるときのガラス板の傾斜角度
(臨界傾斜角)を測定した。臨界傾斜角が小さい程、動
的な撥水性能が優れており、例えば走行中の自動車のフ
ロントガラス窓に付着した雨滴が飛散しやすくなって運
転者の視界が妨げられないことを表している。
With respect to the obtained glass plate coated with an organic-inorganic composite film having a water-repellent function, the contact angle of water was measured with a contact angle meter (CA-
DT, manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.), and measured as a static contact angle with a water droplet having a weight of 2 mg. The larger the value of the contact angle, the better the static water repellency. As a measure of the ability of water droplets to roll on the surface of a coated glass plate having water repellency (rolling property of water droplets), a 50 μl water droplet was placed on the surface of a horizontally disposed coated glass plate, and the glass plate was gradually inclined. Then, the inclination angle (critical inclination angle) of the glass plate when the water droplet placed on the surface started rolling was measured. The smaller the critical inclination angle is, the more excellent the dynamic water repellent performance is, for example, it indicates that raindrops attached to the windshield window of a running automobile are easily scattered and the driver's view is not obstructed. .

【0042】さらに、膜の硬度の評価は、市販のテーバ
ー摩耗試験を用い、有機無機複合膜被覆ガラス板に対し
て、250gの加重で100回摩耗を行い、先述した2
mgの重量の水滴による静的接触角を測定することによ
って行った。
Further, the hardness of the film was evaluated by applying a commercial Taber abrasion test to a glass plate coated with an organic-inorganic composite film 100 times under a load of 250 g for 100 times.
This was done by measuring the static contact angle with a water drop weighing mg.

【0043】撥水機能を有する有機無機複合膜膜の接触
角、テーバー摩耗試験前後の接触角を表2に示す。得ら
れた膜について、テーバー試験前の接触角は108度と
大きく、テーバー試験後の接触角は90度であり、テー
バー試験前後で接触角の減少が小さく、膜硬度が非常に
高い膜であった。また水滴転がり性は臨界傾斜角で表し
て8度であった。
Table 2 shows the contact angles of the organic-inorganic composite film having a water-repellent function and the contact angles before and after the Taber abrasion test. The obtained film had a large contact angle of 108 degrees before the Taber test, a contact angle of 90 degrees after the Taber test, a small decrease in the contact angle before and after the Taber test, and a very high film hardness. Was. The rolling property of the water droplet was 8 degrees in terms of a critical inclination angle.

【0044】[実施例2〜10]実施例1のコーティン
グ液における、金属化合物の原料とその成分比を、それ
ぞれ、表1のように変更した以外は、実施例1と同様に
して撥水機能を有する有機無機複合膜被覆ガラスを得
た。有機無機複合膜の厚みは実施例2〜10のいずれも
5〜50nmの範囲であった。得られた膜のカチオンの
組成、すなわち、有機無機複合膜の無機酸化物網目を構
成するカチオン原子、アルカリ金属原子およびアルカリ
土類金属原子の合計に対する、アルカリ金属原子または
アルカリ土類金属原子のモル分率は表1に示す通りであ
った。実施例1と同様に測定した結果を表2に示す。
Examples 2 to 10 The water-repellent function was carried out in the same manner as in Example 1 except that the raw materials of the metal compounds and the component ratios in the coating liquid of Example 1 were changed as shown in Table 1. Was obtained. The thickness of the organic-inorganic composite film was in the range of 5 to 50 nm in all of Examples 2 to 10. The composition of the cations of the obtained film, that is, the moles of alkali metal atoms or alkaline earth metal atoms with respect to the total of the cation atoms, alkali metal atoms and alkaline earth metal atoms constituting the inorganic oxide network of the organic-inorganic composite film. The fractions were as shown in Table 1. Table 2 shows the measurement results in the same manner as in Example 1.

【0045】得られた膜は、いずれも、テーバー試験前
の接触角は大きく、テーバー試験後の接触角の低下が小
さく硬度の高い膜であった。アルカリ土類金属酸化物を
含まない実施例3と、実施例3のアルカリ金属酸化物の
一部をアルカリ土類金属酸化物で置き換えた実施例4と
を比較すると、実施例3に比して実施例4の方が耐摩耗
性および水滴の転がり性が優れていることがわかる。
Each of the obtained films was a film having a large contact angle before the Taber test, a small decrease in the contact angle after the Taber test, and a high hardness. A comparison between Example 3 containing no alkaline earth metal oxide and Example 4 in which part of the alkali metal oxide of Example 3 was replaced with an alkaline earth metal oxide showed a comparison with Example 3. It can be seen that Example 4 is more excellent in abrasion resistance and rolling properties of water droplets.

【0046】[比較例1〜5]実施例1のコーティング
液における、金属化合物の原料とその添加量を、それぞ
れ、表1のように変更した以外は、実施例1と同様にし
て撥水機能を有する有機無機複合膜被覆ガラスを得た。
得られた膜のカチオンの組成は表1に示す通りであっ
た。実施例1と同様に測定した結果を表2に示す。
[Comparative Examples 1 to 5] The water-repellent function was carried out in the same manner as in Example 1 except that the raw materials of the metal compound and the amount of addition thereof in the coating liquid of Example 1 were changed as shown in Table 1. Was obtained.
The composition of the cations in the obtained membrane was as shown in Table 1. Table 2 shows the measurement results in the same manner as in Example 1.

【0047】得られた膜は、テーバー試験前の接触角は
大きいものの、テーバー試験後の接触角の低下が大き
く、ほとんど撥水性能は失われており、膜硬度は非常に
低かった。
Although the obtained film had a large contact angle before the Taber test, the contact angle after the Taber test was greatly reduced, the water repellency was almost lost, and the film hardness was very low.

【0048】[実施例11]実施例1のコーティング液
における、非反応性の有機基を有する金属化合物として
は末端シラノールポリジメチルシロキサン(Gelest製、
平均分子量4200)を使用し、金属化合物の原料とその添
加量を、それぞれ、表1のように変更した以外は、実施
例1と同様にして低摩擦機能を有する有機無機複合膜被
覆ガラスを得た。ただし成分比および各モル分率は、末
端シラノールポリジメチルシロキサン(平均分子量42
00)の含有量をSiO2に換算したモル数で表してい
る。得られた膜のカチオンの組成は表1に示す通りであ
った。
Example 11 In the coating solution of Example 1, the metal compound having a non-reactive organic group was silanol-terminated polydimethylsiloxane (manufactured by Gelest,
An organic-inorganic composite film-coated glass having a low friction function was obtained in the same manner as in Example 1 except that the raw material of the metal compound and the amount of addition thereof were changed as shown in Table 1 using an average molecular weight of 4200). Was. However, the component ratio and each mole fraction are based on the terminal silanol polydimethylsiloxane (average molecular weight of 42
00) is represented by the number of moles converted to SiO 2 . The composition of the cations in the obtained membrane was as shown in Table 1.

【0049】また、新東科学製の表面測定機「HEID
ON−14」を用い、紙と膜面の動摩擦係数を測定した
ところ、摩擦係数は0.1以下の非常に摩擦抵抗の小さ
い表面が得られていることがわかった。得られた膜は、
表2に示すようにテーバー試験前の接触角は大きく、テ
ーバー試験後の接触角の低下が小さく硬度の高い膜であ
った。またテーバー試験後に摩擦係数を測定したとこ
ろ、テーバー試験前と同様に摩擦係数は0.1以下の非
常に小さい値であった。
Further, a surface measuring device “HEID” manufactured by Shinto Scientific Co., Ltd.
Using "ON-14", the coefficient of kinetic friction between the paper and the film surface was measured, and it was found that a very low frictional resistance surface having a friction coefficient of 0.1 or less was obtained. The resulting membrane is
As shown in Table 2, the contact angle before the Taber test was large, the decrease in the contact angle after the Taber test was small, and the film was high in hardness. When the coefficient of friction was measured after the Taber test, the coefficient of friction was a very small value of 0.1 or less as in the case of the Taber test.

【0050】[比較例6]実施例9のコーティング液に
おいて使用したLiClおよびMgCl2・6H2Oの使用量をともに
ゼロとし、DMSおよびTEOSを表1に示すように変更した
以外は、実施例9と同様にして低摩擦機能を有する有機
無機複合膜被覆ガラスを得た。得られた膜は、テーバー
試験前の接触角は大きいものの、テーバー試験後の接触
角の低下が大きく、ほとんど撥水性能は失われており、
膜硬度は非常に低かった。
Comparative Example 6 The procedure of Example 9 was repeated except that the amounts of LiCl and MgCl 2 .6H 2 O used in the coating solution of Example 9 were both zero and DMS and TEOS were changed as shown in Table 1. In the same manner as in Example 9, an organic-inorganic composite film-coated glass having a low friction function was obtained. Although the obtained film has a large contact angle before the Taber test, the decrease in the contact angle after the Taber test is large, and almost no water repellency is lost.
The film hardness was very low.

【0051】また実施例9と同様に、テーバー試験前お
よびテーバー試験後に紙と膜面の動摩擦係数を測定した
ところ、テーバー試験前の摩擦係数は0.1以下の非常
に摩擦抵抗の小さい表面が得られるもののテーバー試験
後の摩擦係数は0.5まで上昇した。
Also, the kinetic friction coefficient between the paper and the film surface was measured before and after the Taber test in the same manner as in Example 9, and the friction coefficient before the Taber test was 0.1 or less. Although obtained, the coefficient of friction after the Taber test increased to 0.5.

【0052】[0052]

【表1】 ─────────────────────────────────── 金属化合物原料 成分比 アルカリ金属 アルカリ土類金属 (モル比) 種 含有量 種 含有量 (モル%) (モル%) ─────────────────────────────────── 実施例 1 FAS/TEOS/LiCl 10/83/7 Li 7 - 0 2 FAS/TEOS/CsCl 5/87/8 Cs 8 - 0 3 FAS/TEOS/LiCl 10/80/10 Li 10 - 0 4 FAS/TEOS/LiCl/MgCl2・6H2O 10/80/7/3 Li 7 Mg 3 5 FAS/LiCl/CaCl2・2H2O 98/1/1 Li 1 Ca 1 6 FAS/CsCl/MgCl2・6H2O 50/25/25 Cs 25 Mg 25 7 FAS/TEOS/CsCl/CaCl2・6H2O 10/88/1/1 Cs 1 Ca 1 8 FAS/ZrOCl2・8H2O/KCl 10/80/10 K 10 - 0 9 FAS/H3BO3/NaCl/CaCl2・2H2O 50/40/5/5 Na 5 Ca 5 10 FAS/LiCl 95/5 Li 5 - 0 11 DMS/TEOS/LiCl/MgCl2・6H2O 1/89/7/3 Li 7 Mg 3 比較例 1 FAS 100 - 0 - 0 2 FAS/TEOS 10/90 - 0 - 0 3 FAS/TEOS/LiCl 10/50/40 Li 40 - 0 4 FAS/TEOS/CsCl/MgCl2・6H2O 5/15/40/40 Cs 40 Mg 40 5 FAS/TEOS/CaCl2・6H2O 10/80/10 - 0 Ca 10 6 DMS/TEOS 1/99 - 0 - 0 ──────────────────────────────────── *FAS:F(CF2)8(CH2)2Si(OCH3)3、TEOS:Si(OC2H5)4、DMS:末端シラノールポリ ジメチルシロキサン(平均分子量4,200)[Table 1] 原料 Metal compound raw materials Component ratio Alkali metal alkaline earth metal (Molar ratio) Species content Species content (mol%) (mol%) ──────────────────────────────── ─── Example 1 FAS / TEOS / LiCl 10/83/7 Li 7-0 2 FAS / TEOS / CsCl 5/87/8 Cs 8-0 3 FAS / TEOS / LiCl 10/80/10 Li 10-0 4 FAS / TEOS / LiCl / MgCl 2・ 6H 2 O 10/80/7/3 Li 7 Mg 3 5 FAS / LiCl / CaCl 2・ 2H 2 O 98/1/1 Li 1 Ca 16 FAS / CsCl / MgCl 2 · 6H 2 O 50/25/25 Cs 25 Mg 25 7 FAS / TEOS / CsCl / CaCl 2 · 6H 2 O 10/88/1/1 Cs 1 Ca 1 8 FAS / ZrOCl 2 · 8H 2 O / KCl 10 / 80/10 K 10-0 9 FAS / H 3 BO 3 / NaCl / CaCl 2・ 2H 2 O 50/40/5/5 Na 5 Ca 5 10 FAS / LiCl 95/5 Li 5-0 11 DMS / TEOS / LiCl / MgCl 2・ 6H 2 O 1/89/7/3 Li 7 Mg 3 Comparative example 1 FAS 100-0-0 2 FAS / TEOS 10/90-0-0 3 FAS / TEOS / LiCl 10/50 / 40 Li 40 - 0 4 FAS / TEOS / CsCl / MgCl 2 · 6 H 2 O 5/15/40/40 Cs 40 Mg 405 FAS / TEOS / CaCl 2・ 6H 2 O 10/80/10-0 Ca 106 DMS / TEOS 1/99-0-0 ───── ─────────────────────────────── * FAS: F (CF 2 ) 8 (CH 2 ) 2 Si (OCH 3 ) 3 , TEOS: Si (OC 2 H 5 ) 4 , DMS: Silanol-terminated polydimethylsiloxane (average molecular weight 4,200)

【0053】[0053]

【表2】 ──────────────────────────────────── 摩耗試験前接触角(度) 摩耗試験後接触角(度) 臨界傾斜角(度) ──────────────────────────────────── 実施例1 108 90 8 実施例2 108 95 7 実施例3 108 85 6 実施例4 108 89 4 実施例5 108 91 6 実施例6 108 96 6 実施例7 108 98 5 実施例8 108 92 8 実施例9 108 90 8 実施例10 107 88 9 実施例11 100 88 4 比較例1 108 60 10 比較例2 108 73 9 比較例3 108 75 10 比較例4 108 78 12 比較例5 108 76 13 比較例6 100 78 10 ──────────────────────────────────[Table 2] 接触 Contact angle before wear test (degree) Wear test Post contact angle (degree) Critical tilt angle (degree) ──────────────────────────────────── Example 1 108 90 8 Example 2 108 95 7 Example 3 108 85 6 Example 4 108 89 4 Example 5 108 91 6 Example 6 108 96 6 Example 7 108 985 Example 8 108 92 8 Example 9 108 90 8 Example 10 107 88 9 Example 11 100 88 4 Comparative Example 1 108 60 10 Comparative Example 2 108 73 9 Comparative Example 3 108 75 10 Comparative Example 4 108 78 12 Comparative Example 5 108 76 13 Comparative Example 6 100 78 10 ──────────────────────────── ─────

【0054】[0054]

【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、
有機無機複合膜に、アルカリ金属イオンを含有させるこ
とにより、硬度が飛躍的に向上した有機無機複合膜とす
ることが出来る。またアルカリ金属イオンとともにアル
カリ土類金属イオンを含有させることにより膜の硬度を
更に高めるとともに有機基の機能性をさらに高めること
ができる。
According to the present invention as described above,
By adding an alkali metal ion to the organic-inorganic composite film, an organic-inorganic composite film having significantly improved hardness can be obtained. Further, by containing an alkaline earth metal ion together with an alkali metal ion, the hardness of the film can be further increased and the functionality of the organic group can be further increased.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4D075 BB24Z BB56Z BB93Z BB99Z CA36 DB01 DB13 DB14 DB31 EA07 EB16 EB42 EC02 EC30 4J038 AA011 AA012 DF022 DL031 DL032 DM021 DM022 GA02 GA09 GA12 GA16 HA156 HA176 HA186 HA211 HA212 HA441 HA442 HA446 JA19 KA06 NA03 NA07 NA11 PA18 PA19  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page F term (reference) 4D075 BB24Z BB56Z BB93Z BB99Z CA36 DB01 DB13 DB14 DB31 EA07 EB16 EB42 EC02 EC30 4J038 AA011 AA012 DF022 DL031 DL032 DM021 DM022 GA02 GA09 GA12 GA16 HA156 HA176 HA186 HA06 HA11 NA07 NA11 PA18 PA19

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基体と、その基体の表面に被覆された、
酸化物網目を形成し得るカチオン原子の酸化物を有しそ
の酸化物の酸素の一部を有機基で置換してなる有機無機
複合膜からなる被覆物品において、前記有機無機複合膜
はアルカリ金属酸化物を、アルカリ金属原子の数で表し
て、前記アルカリ金属原子および前記カチオン原子の総
個数合計の0.1〜30%含有することを特徴とする被
覆物品。
1. A substrate and a surface of the substrate coated on the substrate.
A coated article comprising an organic-inorganic composite film having an oxide of a cation atom capable of forming an oxide network and substituting a part of oxygen of the oxide with an organic group, wherein the organic-inorganic composite film is an alkali metal oxide. A coated article characterized in that the product contains 0.1 to 30% of the total number of the alkali metal atoms and the cation atoms, expressed in terms of the number of alkali metal atoms.
【請求項2】 前記有機無機複合膜はさらにアルカリ土
類金属酸化物を、アルカリ土類金属原子の数で表して、
前記アルカリ金属原子、前記アルカリ土類金属原子およ
び前記カチオン原子の総個数合計の0.1〜30%含有
する請求項1記載の被覆物品。
2. The organic-inorganic composite film further expresses an alkaline earth metal oxide by the number of alkaline earth metal atoms,
The coated article according to claim 1, wherein the coated article contains 0.1 to 30% of the total number of the alkali metal atom, the alkaline earth metal atom and the cation atom.
【請求項3】 前記有機無機複合膜は、前記有機基を、
その個数で表して、前記アルカリ金属原子、アルカリ土
類金属原子および前記カチオン原子の総個数合計の0.
001倍以上で2倍未満を含有する請求項1または2記
載の被覆物品。
3. The organic-inorganic composite film, wherein the organic group is
In terms of the number, the total number of the alkali metal atoms, the alkaline earth metal atoms, and the cation atoms is 0.
The coated article according to claim 1, which contains 001 times or more and less than 2 times.
【請求項4】 前記有機基の総数の50〜100%が、
アルキル基および/またはフルオロアルキル基である請
求項1〜3のいずれか1項に記載の被覆物品。
4. A method according to claim 1, wherein 50 to 100% of the total number of the organic groups is
The coated article according to any one of claims 1 to 3, which is an alkyl group and / or a fluoroalkyl group.
【請求項5】 前記酸化物網目を形成し得るカチオン原
子の酸化物はケイ素酸化物である請求項1〜4のいずれ
か1項に記載の被覆物品。
5. The coated article according to claim 1, wherein the oxide of a cation atom capable of forming the oxide network is a silicon oxide.
【請求項6】(A)非加水分解性有機基を有し、加水分
解および縮重合可能な有機金属化合物、(B)酸、およ
び(C)アルカリ金属化合物、ならびにそれぞれ必要に
応じて(D)完全に縮重合可能または加水分解・縮重合
可能な化合物、および(E)アルカリ土類金属化合物を
含有する被覆用組成物。
6. An organic metal compound (A) having a non-hydrolyzable organic group and capable of hydrolysis and polycondensation, (B) an acid, and (C) an alkali metal compound, and if necessary, (D) A) a coating composition comprising a compound capable of being completely polycondensed or capable of being hydrolyzed and polycondensed, and (E) an alkaline earth metal compound.
【請求項7】 前記(C)成分のアルカリ金属原子の数
が、前記(A)成分、(C)成分、(D)成分および
(E)成分の有機基を除くカチオン原子の数の合計に対
して、0.1〜30%含有される請求項6記載の被覆用
組成物。
7. The number of alkali metal atoms of the component (C) is equal to the total number of cation atoms excluding the organic groups of the components (A), (C), (D) and (E). The coating composition according to claim 6, which is contained in an amount of 0.1 to 30%.
【請求項8】 前記(D)成分の有機基を除くカチオン
原子の数が、前記(A)成分、(C)成分、(D)成分
および(E)成分の有機基を除くカチオン原子の数の合
計に対して、0〜99.8%含有される請求項6記載の
被覆用組成物。
8. The number of cation atoms excluding the organic group of the component (D) is less than the number of cation atoms excluding the organic group of the components (A), (C), (D) and (E). The coating composition according to claim 6, which is contained in an amount of 0 to 99.8% based on the total amount of the components.
【請求項9】 前記(E)成分のアルカリ土類金属原子
の数が、前記(A)成分、(C)成分、(D)成分およ
び(E)成分の有機基を除くカチオン原子の数の合計に
対して、0.1〜30%含有される請求項6記載の被覆
用組成物。
9. The number of the alkaline earth metal atoms of the component (E) is less than the number of cation atoms excluding the organic groups of the components (A), (C), (D) and (E). The coating composition according to claim 6, which is contained in an amount of 0.1 to 30% based on the total.
【請求項10】 前記(A)成分、(C)成分、(D)
成分および(E)成分の有機基を除くカチオン原子の数
の合計に対して、前記(A)成分の有機基を除くカチオ
ン原子の数が0.1〜99.8%、前記(C)成分のア
ルカリ金属原子の数が、0.1〜30%、前記(D)成
分の有機基を除くカチオン原子の数が、0〜99.7
%、および前記(E)成分のアルカリ土類金属原子の数
が、0.1〜30%それぞれ含有し、さらに、前記
(B)成分を0.001〜3規定、水を0〜5重量%、
それぞれ含有する請求項6記載の被覆用組成物。
10. The component (A), the component (C), and the component (D).
The number of cation atoms excluding the organic group of the component (A) is 0.1 to 99.8% relative to the total number of cation atoms excluding the organic group of the component and the component (E), and the component (C) Is 0.1 to 30%, and the number of cation atoms excluding the organic group of the component (D) is 0 to 99.7.
%, And the number of alkaline earth metal atoms in the component (E) is 0.1 to 30%, respectively. Further, the component (B) is 0.001 to 3N, and water is 0 to 5% by weight. ,
The coating composition according to claim 6, which contains each.
【請求項11】 前記被覆用組成物は、大気圧での沸点
が150℃以下の溶媒を含有する請求項6〜10のいず
れか1項に記載の被覆用組成物。
11. The coating composition according to claim 6, wherein the coating composition contains a solvent having a boiling point at atmospheric pressure of 150 ° C. or lower.
【請求項12】 前記溶媒は、アルコールである請求項
11に記載の被覆用組成物。
12. The coating composition according to claim 11, wherein the solvent is an alcohol.
【請求項13】 前記(A)成分はフロオロアルキル基
含有トリアルコキシシランである請求項6〜12のいず
れか1項に記載の被覆用組成物。
13. The coating composition according to claim 6, wherein the component (A) is a trialkoxysilane containing a fluoroalkyl group.
【請求項14】 請求項6〜13のいずれか1項に記載
の被覆用組成物を基体表面に塗布し、乾燥することを特
徴とする被覆物品を製造する方法。
14. A method for producing a coated article, comprising applying the coating composition according to any one of claims 6 to 13 to a substrate surface and drying.
【請求項15】 前記乾燥は室温で行われる請求項14
記載の被覆物品の製造方法。
15. The method according to claim 14, wherein the drying is performed at room temperature.
A method for producing the coated article according to the above.
【請求項16】 前記乾燥は相対湿度40%以下の雰囲
気で行われる請求項14または15に記載の被覆物品の
製造方法。
16. The method according to claim 14, wherein the drying is performed in an atmosphere having a relative humidity of 40% or less.
【請求項17】 前記乾燥後に、さらに室温よりも高く
300℃以下の温度で加熱を行う請求項14〜16のい
ずれか1項に記載の被覆物品の製造方法。
17. The method for producing a coated article according to claim 14, wherein heating after the drying is performed at a temperature higher than room temperature and equal to or lower than 300 ° C.
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