JP4225999B2 - 複合酸化物ゾルおよび被膜付基材 - Google Patents
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Description
また、本発明はこの低屈折率の微粒子を塗布膜に利用した低反射用の基材を提供することを目的とするものである。
(1)アルカリ金属、アンモニウムまたは有機塩基の珪酸塩と、アルカリ可溶の無機化合物とを、pH10以上のアルカリ水溶液中に同時に添加して、シリカとシリカ以外の無機酸化物とからなるコロイド粒子を生成させる第1工程。
(2)該コロイド粒子中の珪素と酸素以外の元素の一部を除去する第2工程。
(3)該コロイド粒子の表面を被膜で被覆する第3工程。
(1)シード粒子が分散したpH10以上の分散液中に、アルカリ金属、アンモニウムまたは有機塩基の珪酸塩と、アルカリ可溶の無機化合物とを同時に添加し該シード粒子を核とする粒子成長を行わせて、シリカとシリカ以外の無機酸化物とからなる微粒子を生成させる第1工程。
(2)該コロイド粒子中の珪素と酸素以外の元素の一部を除去する第2工程。
(3)該コロイド粒子の表面を被膜で被覆する第3工程。
〔複合酸化物ゾル〕
本発明のゾルに分散したコロイド粒子は、シリカとシリカ以外の無機酸化物、具体的には、Al2O3、B2O3、TiO2、ZrO2、SnO2、Ce2O3、P2O5、Sb2O3、MoO3、WO3等との複合酸化物からなる。また、当該コロイド粒子の表面は、例えば、シリカ等の被膜で薄く被覆されており、このときの被覆処理前のコロイド粒子は多孔性の微粒子である。
(1)複合酸化物ゾルをエバポレーターに採り、分散媒を蒸発させる。
(2)これを120℃で乾燥し、粉末とする。
(3)屈折率が既知の標準屈折液を2、3滴ガラス板上に滴下し、これに上記粉末を混合する。
(4)上記(3)の操作を種々の標準屈折液で行い、混合液が透明になったときの標準屈折液の屈折率をコロイド粒子の屈折率とする。
次に、複合酸化物ゾルの製造方法を説明する。本発明の製造方法は、次の第1〜第3工程からなる。
アルカリ金属の珪酸塩としては、珪酸ナトリウム(水ガラス)や珪酸カリウムが用いられる。
有機塩基としては、テトラエチルアンモニウム塩などの第4級アンモニウム塩、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミンなどのアミン類を挙げることができ、アンモニウムの珪酸塩または有機塩基の珪酸塩には、珪酸液にアンモニア、第4級アンモニウム水酸化物、アミン化合物などを添加したアルカリ性溶液も含まれる。
pHを所定の範囲に制御するとき、例えば酸を添加することがあるが、この場合、添加された酸により複合酸化物の原料の金属の塩が生成し、このためゾルの安定性が低下することがある。なお、このときの水溶液の添加速度には格別の制限はない。
ケイ酸液を用いる場合には、ゾル中にケイ酸液を所定量添加し、同時にアルカリを加えてケイ酸液を重合・ゲル化させ、ケイ酸重合物をコロイド粒子表面に沈着させる。なお、ケイ酸液と上記アルコキシシランを併用して被覆処理を行うことも可能である。
有機ケイ素化合物またはケイ酸液の添加量は、コロイド粒子の表面をそれぞれの重合物が十分に被覆できる程度とする。
当該コロイド粒子の平均粒径は、調製条件によって任意のものが得られるが、一般的には5〜300nm、好ましくは5〜150nmとなる。
次に、本発明に係る被膜付基材について説明する。この被膜付基材は、ガラス、ポリカーボネート、アクリル、PET、TAC等のプラスチックシート、フィルム等の基材の表面に被膜を形成したものであり、後述する塗布液をディップ法、スプレー法、スピナー法、ロールコート法などの周知の方法で基材に塗布し、乾燥し、更に必要に応じて、焼成して得ることができる。
本発明において被膜形成用マトリックスとは、基材の表面に被膜を形成し得る成分をいい、例えば、従来から用いられているポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、塩化ビニル樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、フッ素樹脂、シリコン樹脂などの塗料用樹脂、または、前記アルコキシシラン等の加水分解性有機ケイ素化合物等が挙げられる。
このようにして得られた被膜付基材は、ガラス、プラスチック等の基材自体より低屈折率の被膜が表面に形成されていることから、反射防止機能が優れている。
平均粒径5nm、SiO2濃度20重量%のシリカゾル100gと純水1900gの混合物を80℃に加温した。この反応母液のpHは10.5であり、同母液にSiO2として1.5重量%の珪酸ナトリウム水溶液9000gとAl2O3として0.5重量%のアルミン酸ナトリウム水溶液9000gとを同時に添加した。その間、反応液の温度を80℃に保持した。反応液のpHは添加直後、12.5に上昇し、その後、殆ど変化しなかった。添加終了後、反応液を室温まで冷却し、限外濾過膜で洗浄して固形分濃度20重量%のSiO2・Al2O3複合酸化物前駆体ゾル(A)を得た。(第1工程)
次いで、pH3の塩酸水溶液10Lと純水5Lを加えながら限外濾過膜で溶解したアルミニウム塩を分離し、一部のアルミニウムが除去されたSiO2・Al2O3複合酸化物前駆体ゾル(B)を得た。(第2工程)
この前駆体ゾル(D)500gを採り、実施例1と同様の方法により、表1に示すコロイド粒子(P3)が分散した複合酸化物ゾルを得た。
次いで、限外濾過膜で洗浄、濃縮して、固形分濃度13重量%の表1に示すコロイド粒子(P5)が分散した複合酸化物ゾルを得た。
微粒子 平均粒径 SiO 2 /MO x 屈折率
(nm) (モル比)
P0 30 149.0 1.45
P1 30 127.2 1.40
P2 60 143.9 1.38
P3 120 231.6 1.36
P4 30 124.0 1.40
P5 30 130.6 1.41
P6 30 103.2 1.42
P7 30 999.0 1.39
実施例1で得られた複合酸化物ゾルを限外濾過膜に通し、分散媒の水をエタノールに置換した。このエタノールゾル(固形分濃度5重量%)50gと、アクリル樹脂(ヒタロイド1007、日立化成(株)製)3gおよびイソプロパノールとn−ブタノールの1/1(重量比)混合溶媒47gとを充分に混合して塗布液を調製した。
エチルシリケート(SiO2濃度28重量%)20g、エタノール45gおよび純水5.33gの混合溶液に少量の塩酸を添加して、エチルシリケートの部分加水分解物を含有したマトリックスを得た。このマトリックスに、実施例1で得られた複合酸化物ゾルをエタノールと溶媒置換したエタノールゾル(固形分濃度18重量%)16.7gを混合して塗布液を調製した。
基材 全光線透過率 ヘイズ 反射率
(%) (%) (%)
F80 90.7 2.0 7.0
F8 94.3 1.8 1.0
G90 92.0 0.7 4.0
G9 94.8 0.7 0.8
G10 95.2 0.9 0.1
Claims (2)
- シリカとAl 2 O 3 、B 2 O 3 、TiO 2 、ZrO 2 、SnO 2 、Ce 2 O 3 、P 2 O 5 、Sb 2 O 3 、MoO 3 、WO 3 から選ばれるシリカ以外の無機酸化物とからなる平均粒径が5〜300nmの範囲にある複合酸化物コロイド粒子が水および/または有機溶媒に分散した複合酸化物ゾルであって、前記コロイド粒子は、前記無機酸化物を構成するシリカ以外の元素の一部が除去されると共に粒子表面がシリカ被膜で被覆されてなり、屈折率が1.36〜1.44の範囲にあることを特徴とする複合酸化物ゾル。
- シリカとAl 2 O 3 、B 2 O 3 、TiO 2 、ZrO 2 、SnO 2 、Ce 2 O 3 、P 2 O 5 、Sb 2 O 3 、MoO 3 、WO 3 から選ばれるシリカ以外の無機酸化物とからなる平均粒径が5〜300nmの範囲にある複合酸化物微粒子と、被膜形成用マトリックスとからなる被膜が表面に形成された基材において、該複合酸化物微粒子は、前記無機酸化物を構成するシリカ以外の元素の一部が除去されると共に粒子表面がシリカ被膜で被覆されてなり、屈折率が1.36〜1.44の範囲にあることを特徴とする被膜付基材。
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