JPH09278938A - 活性エネルギー線硬化型樹脂と金属酸化物との複合体の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明が解決しようとする課題は、金属酸化
物が活性エネルギー線硬化型樹脂内でナノオーダーから
ミクロンオーダーで微細分散した、優れた透明性、表面
硬度、耐熱性、機械的強度を有し、フィルム、塗膜、封
止剤等に有用な、活性エネルギー線硬化型樹脂と金属酸
化物との複合体の製造法を提供することにある。 【解決手段】 活性エネルギー線硬化型樹脂の反応性単
量体と金属アルコキシドとを含む均質溶液を塗布もしく
は型入れした後、活性エネルギー線照射により活性エネ
ルギー線硬化型樹脂の反応性単量体を、加熱により金属
アルコキシドを重合させることを特徴とする活性エネル
ギー線硬化型樹脂と金属酸化物との複合体の製造法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属酸化物が活性
エネルギー線硬化型樹脂内でナノオーダーからミクロン
オーダーで微細分散した、優れた透明性、表面硬度、耐
熱性、機械的強度を有し、フィルム、塗膜、封止剤等に
有用な、活性エネルギー線硬化型樹脂と金属酸化物との
複合体の製造法に関する。

【０００２】

【従来の技術】活性エネルギー線硬化型樹脂は、硬化時
間が極めて短く、作業効率が良いことから、コーテング
剤、塗料、封止剤などに広く利用されている。しかしな
がら、該樹脂は軟質系のものが多く、表面硬度や耐熱性
が不十分であるという問題や、また、十分な硬度を有す
る樹脂系においては、堅くて脆い為、機械的強度が乏し
かったり、クラックが発生するなどの問題があり、その
用途や使用条件が限定されている。

【０００３】一方、活性エネルギー線硬化型樹脂に、シ
リカやチタニアなどの金属酸化物粒子を分散混合させる
ことによって、硬度や耐熱性を向上させる方法は既に知
られている。これら金属酸化物粒子によって樹脂を強化
する場合、出来るだけ粒径の小さな粒子を出来るだけ均
質に分散させることが改良のポイントとなる。

【０００４】しかしながら、粒径が小さくなるほど、凝
集し二次的な粒子を形成し易くなる為、粒径が逆に大き
くなり、分散性や密着性が低下するといった問題があ
り、力学的特性をも効率的に向上させることは実現され
ていない。また、二次粒子の影響で透明性が著しく低下
するために、塗料やコーティング剤等の用途に必要な特
性が損なわれる問題があり、且つ金属酸化物は粒径が小
さくなるほど、コストが指数的に増大する問題があっ
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、金属酸化物が活性エネルギー線硬化型樹脂
内でナノオーダーからミクロンオーダーで微細分散し
た、優れた透明性、表面硬度、耐熱性、機械的強度を有
し、フィルム、塗膜、封止剤等に有用な、活性エネルギ
ー線硬化型樹脂と金属酸化物との複合体の製造法を提供
することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、活性エ
ネルギー線硬化型樹脂の反応性単量体と金属アルコキシ
ドとを含む均質溶液を塗布もしくは型入れした後、活性
エネルギー線照射により活性エネルギー線硬化型樹脂の
反応性単量体を、加熱により金属アルコキシドを重合さ
せることを特徴とする活性エネルギー線硬化型樹脂と金
属酸化物との複合体の製造法である。

【０００７】本発明の活性エネルギー線硬化型樹脂と金
属酸化物との複合体の製造法は、金属酸化物の含有量が
２〜４０重量％であることや、活性エネルギー線硬化型
樹脂の反応性単量体又は該反応性単量体の部分硬化物の
表面から金属アルコキシドを含む溶液を含浸させ、該溶
液が均一に含浸される前に、反応性単量体及び／又は金
属アルコキシドを反応させることによって得られる、複
合体の厚み方向で金属酸化物の濃度が連続的に変化して
いることを特徴とする活性エネルギー線硬化型樹脂と金
属酸化物との複合体の製造法を含むものである。

【０００８】更に、本発明の活性エネルギー線硬化型樹
脂と金属酸化物との複合体の製造法は、得られる複合体
中の金属酸化物の濃度の最大値／最小値の値が１.５以
上であることを特徴とする製造法や、得られる複合体に
含有される金属酸化物粒子の大きさが０.２μｍ未満で
あることを特徴とする。また含有される金属酸化物粒子
の大きさが、特に０.２〜５μｍであることを特徴とす
る請求項５記載の活性エネルギー線硬化型樹脂と金属酸
化物との複合体の製造法をも含む。

【０００９】本発明の活性エネルギー線硬化型樹脂と金
属酸化物との複合体の製造法は、用いる活性エネルギー
線硬化型樹脂の反応性単量体として、特にアクリレート
系の単量体を用い、且つ、波長２００〜５００ｎｍの範
囲に吸収バンドを持つ反応開始剤を使用することを特徴
とする製造法や、用いる金属アルコキシドとして、特に
シリコーンアルコキシド及び／又はチタンアルコキシド
を用いることを特徴とする製造法をも含むものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に本発明を更に詳細に使用す
る。本発明に使用される活性エネルギー線硬化型樹脂
は、赤外線、可視光線、紫外線又は電子線照射によっ
て、反応性単量体の重合反応が進行し得られるもので、
本発明においては、活性エネルギー線を照射することに
より硬化反応が進行する反応性単量体及び／又は該単量
体の部分反応重合物が使用される。

【００１１】反応性単量体や部分反応重合物としては、
具体的には、ポリエステルアクリレート、ウレタンアク
リレート、ポリエーテルアクリレート、エポキシアクリ
レート、ポリブタジエンアクリレート、シリコーンアク
リレート、アルキルアクリレートなどのアクリル系のモ
ノマーやオリゴマー、液状ポリブタジエン化合物、

【００１２】不飽和ポリエステル化合物、ポリエン−ポ
リチオール化合物などのラジカル重合性化合物、アミノ
アルキッド樹脂、エポキシ系やビニルエーテル系などの
カチオン重合性化合物などの市販の活性エネルギー線硬
化型樹脂の反応性単量体や部分反応重合物が使用可能で
あるが、アクリル系のモノマーやオリゴマーが特に好ま
しい。

【００１３】活性エネルギー線硬化型樹脂の反応性単量
体を反応させるには、通常、光反応開始剤が併用され
る。本発明で使用される光反応開始剤としては、上述し
た活性エネルギー線硬化型樹脂系で通常用いられるラジ
カル系又はカチオン系の光反応開始剤が用いられ、具体
的には、例えば、ベンゾフェノン誘導体、ベンゾインエ
ーテル、ベンジルジメチルケタール、ヒドロキシアルキ
ルフェノン、アシルフォスフィンサイドなどのラジカル
光反応開始剤や、オニウム塩及びその関連化合物、アリ
ールジアツニウム塩、鉄アレーン錯体などのカチオン光
反応開始剤を挙げることができる。

【００１４】特に、２００〜５００ｎｍの波長領域に吸
収バンドを持つ光反応開始剤が好ましい。２００ｎｍ未
満の波長では樹脂、或いは空気成分などの吸収が著しく
なるために、活性エネルギー線を有効に照射させること
が困難であり、５００ｎｍを越える場合、均質ゾル溶液
の熱安定性や光安定性が劣ることや、樹脂の熱振動の波
長域と重なって、発熱などの問題が生じ好ましくない。

【００１５】反応開始剤の添加量は、使用する反応開始
剤の種類や反応性単量体の種類などによって異なり、一
概に規定できないが、通常、反応性単量体１００重量部
に対して、０.１〜１０重量部、好ましくは０.５〜５重
量部が使用される。０.１重量部未満では反応性単量体
の反応が不十分となり、１０重量部を越える場合には不
純物となって、複合体の耐熱性や力学的特性を損なうた
め好ましくない。

【００１６】本発明に使用する金属アルコキシドは、下
記の一般式１で示されるシリコーンアルコキシド系モノ
マーや、重合度２〜１０程度のそれらの部分加水分解重
縮合物帯／又はそれらの混合物が用いられる。

【００１７】（一般式１） Ｒ_4-nＭ（ＯＲ）_n （式中、ＭはＳｉ、Ｒは炭素数１〜６のアルキル基、n
は３又は４の整数を表わす。）

【００１８】またＭの金属原子として、Ｓｉ以外に、Ｔ
ｉが好ましく用いられ、それ以外にもＳｎ、Ａｌ、Ｚｒ
であるものを単独または２種以上を混合して用いること
もできる。

【００１９】本発明の複合体は、以下に示す方法により
得ることができる。金属アルコキシドと反応性単量体及
び反応開始剤からなる均質ゾル溶液を基板上に塗布した
り、型内に注入した後、金属アルコキシドを重縮合させ
て金属酸化物とし、次いで、活性エネルギー線を照射し
て反応性単量体を重合する方法。

【００２０】または、金属アルコキシドと反応性単量体
及び反応開始剤からなる均質ゾル溶液を型内注入や基板
上塗布したものに、活性エネルギー線を照射して反応性
単量体を重合させた後、金属アルコキシドを重縮合させ
て複合化する方法などによって得ることができる。

【００２１】金属アルコキシドと反応性単量体からなる
均質ゾル溶液には有機溶媒や水を含ませることが出来
る。金属アルコキシドの重縮合反応は加水分解によって
引き起こされるため、反応を進行させるためには水が必
須である。水は金属アルコキシドと反応性反量体とのゾ
ル溶液中に含まれることが好ましいが、空気中の湿気水
分を利用することも可能である。

【００２２】特に、チタンアルコキシドなどの反応性の
高い金属アルコキシドを使用する場合や、金属アルコキ
シドの部分重合物を使用する場合、或いは、薄膜形態で
複合化を行う場合には空気中の湿気の利用が容易であ
り、ゾル溶液中に水を添加する必要のない場合が多い。
ゾル溶液中に添加される水量としては金属アルコキシド
量の０〜８倍モルで、ゾル溶液を不均質相分離させない
範囲で用いられる。

【００２３】また、ゾル溶液中に水を添加する場合、均
質ゾル溶液中で金属アルコキシドの重縮合反応を予め進
行させて、溶液全体がゲル化する前に塗布するなどの方
法を行うことも可能である。また、水を含まない均質ゾ
ル溶液を湿潤雰囲気中で攪拌させ溶液表面よりゆっくり
と吸湿させながら金属アルコキシドの重縮合反応を進行
させたものを用いることもできる。

【００２４】更に、金属アルコキシドの反応を促進させ
るために、加熱処理などを反応途中に併用したり、また
最終処理工程として行うことが好ましい。また、チタン
アルコキシドやジルコニアアルコキシドのような、光に
よって反応し易い金属アルコキシドを併用する場合は、
活性エネルギー線の照射時に、金属アルコキシドの反応
も同時に進行し、極めて均質な複合体が得られる。

【００２５】均質ゾル溶液に含ませる有機溶媒は金属ア
ルコキシド、反応性単量体、反応開始剤、水を含むゾル
溶液を均質化するために使用され、これらと相溶する有
機溶媒が使用される。有機溶媒は使用する反応性単量体
や金属アルコキシドの種類によって適切なものが異なる
ため、一概に規定できないが、例えば、ジエチルエーテ
ル、ジオキサン、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）等のエ
ーテル系、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチル
アセトアミド（ＤＭＡ）、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭ
Ｐ）等のアミド系、酢酸エチルや酢酸メチル等のエステ
ル系、

【００２６】アセトンや２−ブタノン（ＭＥＫ）等のケ
トン系、メタノール、エタノール、２−プロパノール、
ブタノール等のアルコール系、ヘキサンやシクロヘキサ
ン等の炭化水素系、トルエン、キシレン、ｍ−クレゾー
ル、ベンゼン、ニトロベンゼン等の芳香族系、四塩化炭
素、クロロホルム、ジクロロメタンやジクロロエタン等
のハロゲン化炭化水素系、ジメチルポリシロキサンやサ
イクロメチコーン等のシリコーン系、トリエチルアミ
ン、ジエチルアミン、ピリジン等のアミン系、

【００２７】その他には、ジメチルスルフォキシド（Ｄ
ＭＳＯ）、アセトニトリル、二硫化炭素、メチルエチル
セルソルブ等の有機溶媒や、或いはアセチルアセトン、
２，４−ペンタジオン等のジケトン系、アセト酢酸メチ
ルやアセト酢酸エチル等のケトエステル、乳酸や乳酸メ
チル等のヒドロキシカルボン酸系、４−ヒドロキシ−４
−メチル−２−ペンタノン等のケトアルコール、モノエ
タノールアミンやジエタノールアミン等のアミノアルコ
ール類等の有機溶媒を単独、もしくは複数混合して用い
ることが可能である。

【００２８】また、本発明では金属アルコキシドの重縮
合反応の反応触媒として、酸性触媒もしくは塩基性触媒
を併用することが可能である。酸性触媒としては、ギ
酸、酢酸等の有機酸、塩酸等の無機酸が用いられ、また
塩基性触媒としては、アンモニア、トリエチルアミン、
ジメチルアミン、エチレンジアミン、ブチルアミン等の
塩基性物質が用いられる。いずれの場合も、反応性単量
体の硬化反応を大きく阻害しない範囲で且つ出来るだけ
少量用いるのが好ましい。

【００２９】本発明の複合体中に含まれる金属酸化物の
濃度は、通常２〜４０重量％が好ましい。２重量％未満
では本発明が目的とする複合化の効果が不十分となり、
また４０重量％を越えると、複合体が脆くなったり、ク
ラックが発生し易くなるため好ましくない。

【００３０】本発明の複合体に分散する金属酸化物の粒
径の大きさは、使用する金属酸化物や樹脂の種類、使用
目的などにより異なり、一概には規定できないが、通
常、１０μｍ以下、好ましくは５μｍ以下の範囲であ
る。１０μｍを越えると複合体の力学的特性が低下する
ため好ましくない。粒径の最小値は特に規定されない。
電子顕微鏡観察では５ｎｍ程度までの大きさの粒子が確
認可能であるが、複合体中にこれ以下の粒径の粒子が存
在していてもよい。

【００３１】また、複合体中に分散した金属酸化物の粒
径により、複合体の透明性が異なる。例えば、０.２μ
ｍより大きい粒径では乳白濁化、または白濁化した複合
体が得られ、０.２μｍ未満の粒径では透明な複合体と
なる。従って、複合体中の金属酸化物の粒径を変えるこ
とで透明性が変化した複合体を得ることが可能である。
この性質はアクリル系などの透明性樹脂を使用する場合
に特に有用である。

【００３２】本発明における複合体は、複合体中で金属
酸化物の濃度が均質に分布した形態のもののみならず、
金属酸化物濃度が複合体中で、特に複合体表面から厚み
方向に向かって、傾斜的に変化した形態の成分傾斜複合
体を含むものである。成分傾斜複合体としては、複合体
中に含まれる金属酸化物の濃度の最大値が５〜１００重
量％、最小値が０〜３０重量％であり、且つ、最大値と
最小値の比（最大値／最小値）が１.５以上、好ましく
は２以上のものである。本発明の成分傾斜複合体は、例
えば、以下のような方法により得ることができる。

【００３３】（１）反応性単量体または反応性単量体の
部分硬化物を基板上に塗布したり、或いは型内に注入し
た後、該単量体の表面より金属アルコキシドを含む液を
含浸させ、金属アルコキシドが均質に含浸される前に活
性エネルギー線を照射して反応性単量体を完全に反応さ
せて、樹脂内部に金属アルコキシドの濃度の傾斜構造を
形成させた後、金属アルコキシドの重縮合反応を進行さ
せて金属酸化物の濃度傾斜を有する複合体を得る方法。

【００３４】（２）反応性単量体と金属アルコキシドを
含む無水のゾル溶液を基板上に塗布し、湿潤雰囲気中に
保持することにより、金属アルコキシドの反応を塗膜表
面付近で局所的に生じさせ、更に、塗膜内部に生じるゾ
ル溶液の対流を利用して、塗膜内部に金属酸化物の濃度
傾斜を形成させる。次いで、活性エネルギー線を照射し
て反応性単量体を完全に硬化させることにより傾斜複合
体を得る方法。

【００３５】（３）反応性単量体と反応開始剤と金属ア
ルコキシドを含むゾル溶液を基板上に塗布し、塗膜表面
より金属アルコキシドを部分的に蒸発させた後、活性エ
ネルギー線を照射して反応性単量体を完全に硬化させ
る。次いで、金属アルコキシドの重縮合反応を進行させ
て金属酸化物の濃度傾斜を有する複合体を得る方法など
を挙げることができる。

【００３６】ここで反応性単量体の部分硬化物とは、活
性エネルギー線硬化型樹脂の反応性単量体を完全に硬化
させる線量以下の活性エネルギー線を照射して、反応性
単量体を部分的に反応させた部分硬化物であり、金属ア
ルコキシドを含む液を含浸可能なものである。

【００３７】部分硬化物の硬化の度合いについては、使
用する反応性単量体の種類や金属アルコキシドを含む液
の組成などによって異なり、一概には規定できないが、
通常、反応性単量体を完全に硬化させるのに必要な線量
の９５％以下の線量を照射したものが使用される。

【００３８】９５％を越える線量を照射すると、通常、
金属アルコキシドを含む液が効率的に含浸されない。ま
た金属アルコキシドを含む液には、金属アルコキシドの
他に、必要に応じて、水、有機溶媒、酸性触媒若しくは
塩基性触媒、更に、反応性単量体及び反応開始剤を含ま
せることが可能である。

【００３９】金属アルコキシドを含む液を含浸させる方
法としては、液を塗布する方法や、金属アルコキシドを
含む液に溶解しない状態の反応性単量体の部分硬化物を
使用する場合には部分硬化物を液に浸漬させる方法など
により含浸操作を行うことが可能である。

【００４０】有機溶媒の種類や量によって、塗膜内に透
浸する速度が異なり、得られる複合体の傾斜形態が変化
する。また、水或いは触媒を含む場合は、経時的に金属
アルコキシドの重合度が変化することにより、塗膜内に
透浸する金属アルコキシドの含浸速度も経時的に変化す
るため、それによって傾斜形態を変化させることが可能
である。

【００４１】また、含浸操作を行う雰囲気温度、湿度、
雰囲気状態などを制御することによっても傾斜形態を変
化させることが可能である。また、上述の（１）の方法
では反応性単量体やその部分硬化物に金属アルコキシド
を予め均質に含浸させておくことも可能であり、この場
合、金属アルコキシドを含まないで代わりに反応性単量
体を含む溶液を含浸させる方法によっても金属酸化物の
濃度傾斜構造を持つ複合体を得ることが可能である。

【００４２】また、（２）の方法では無水のゾル溶液を
保持させる湿潤雰囲気に金属アルコキシドの重合触媒を
加えることが好ましく、特に、アンモニアなどの塩基性
触媒の雰囲気とすることが好ましい。また、塗膜内のゾ
ル溶液の対流は塗液表面より溶媒が蒸発する際の気化熱
によって塗膜表面温度が基盤面の温度より低下すること
により生じるものと考えられ、溶媒キャスト温度、雰囲
気、使用する溶媒の種類などが重要な要因となる。

【００４３】それぞれの要因には更に複数の要因が内在
し、相互に関連し合っている為、目的とする金属酸化物
の濃度傾斜構造を持つ複合体の製造条件を一義的に決め
ることはできないが、通常、キャスト温度は−１０℃〜
５０℃が好ましい。５０℃を越える場合は、キャスト速
度が速くなり、均質な複合体が形成され易くなる。ま
た、−１０℃未満では、湿度が低下するため好ましくな
い。

【００４４】使用する溶媒には親水性の有機溶媒が３０
％以上含まれていることが好ましく、特に沸点が５０〜
２００℃のものが好ましく用いられる。親水性溶媒が含
まれない場合、金属アルコキシドの反応が塗膜表面での
み生じるために、連続的な傾斜構造が得られなかった
り、得られた金属酸化物粒子が大きくなるなどの問題が
生じる為に好ましくない。

【００４５】使用する溶媒の沸点が５０℃未満の場合、
傾斜構造が発現する前にキャストが終了し易く、好まし
くない。また沸点が２００℃を越える場合には、反対に
キャスト速度が遅くなり過ぎて傾斜構造が発現しなくな
る。また、塗液を冷却及びホットプレート上において、
基板面とキャスト面に温度差を生じさせた状態でキャス
トすることも有効である。

【００４６】上述の（３）の金属アルコキシドを塗膜表
面より蒸発させる方法の場合は、使用する金属アルコキ
シドは沸点が２００℃以下のものが特に好ましい。例え
ば、具体的には、テトラメトキシシランやテトラエトキ
シシランなどが挙げられる。

【００４７】

【実施例】以下に本発明を実施例により具体的に説明す
る。 （実施例１と比較例１）エポキシアクリレート系の反応
性単量体（２００ＥＡ；共栄社化学株式会社製）１０
ｇ、光反応開始剤（１１７３；チバガイギー株式会社
製）０.３ｇ、ＭＳ−５１（テトラメトキシシランの部
分重合物、三菱化学株式会社製）８ｇ、メタノ−ル ５
ｇのゾル溶液を攪拌し均質溶液とした後、ガラス板上に
塗布して、室温（２５℃、５０％）でキャストした。

【００４８】キャスト開始より１時間後に、紫外線を照
射し、樹脂を完全に硬化させた。次いで、８０℃で２４
時間熱処理を行い複合体を得た。クラックの発生もな
く、透明性に優れた塗膜が得られた。得られた複合体を
８００℃で２時間焼成させた後の灰分より求めたシリカ
量は約２８重量％であった。表面硬度を測定したとこ
ろ、６ｇｆ／μｍ²であった。ＭＳ−５１を含まないエ
ポキシアクリレート系の反応性単量体（２００ＥＡ；共
栄社化学株式会社製）を実施例１と同様に紫外線照射し
て硬化させた硬化物の表面硬度は０.６ｇｆ／μｍ²であ
った。（比較例１）なお、表面硬度は島津製作所株式会
社製の微小表面硬度計ＤＵＨ−２００を使用した。紫外
線は１６０Ｗの高圧水銀ランプを光源とした。

【００４９】（実施例２）ポリエステルアクリレート系
の反応性単量体（９ＥＧＡ）１０ｇ、光反応開始剤（１
１７３）０.３ｇ、テトラメトキシシラン（ＴＭＯＳ；
東京化成工業株式会社製）４ｇ、メタノ−ル ５ｇ、蒸
留水 ２ｇのゾル溶液を攪拌し均質溶液とした後、２５
℃で約２日間攪拌させた。次いで、ガラス板上に塗布し
て、室温（２５℃、５０％）でキャストした。

【００５０】キャスト開始より１時間後に１６０Ｗの高
圧水銀ランプを光源とし紫外線を照射し樹脂を完全に硬
化させた。次いで、８０℃で２４時間熱処理を行い複合
体を得た。クラックの発生もなく、透明性に優れた塗膜
が得られた。得られた複合体を８００℃で２時間焼成さ
せた後の灰分から求めたシリカ量は約１０.５重量％で
あった。

【００５１】（実施例３と比較例２）アクリレート系の
反応性単量体と反応開始剤の混合物（ダイキュアクリア
ーＳＤ−１７；大日本インキ化学工業株式会社製）３ｇ
とＭＳ−５１ ０.３ｇとの溶液を攪拌し、均質ゾル溶液
とした。ゾル溶液をポリカーボネート上に塗布し、２０
００ｒｐｍで２０秒間スピンコートを行った後、１２５
Ｗの高圧水銀ランプを光源とした紫外線を照射し、アク
リレートを硬化させた。更に、８０℃で２４時間熱処理
を行い複合体を得た。約８μｍの膜厚の均質透明な塗膜
が得られた。塗膜の鉛筆硬度を調べたところ複合体は２
Ｈであり、ＭＳ−５１を含まないダイキュアクリアーＳ
Ｄ−１７樹脂単体の紫外線硬化物（比較例２）ではＨＢ
であった。塗膜硬度が向上したことが判る。

【００５２】（実施例４と比較例３）アクリレートと反
応開始剤の混合物（ダイキュアクリアー ＳＤ−１７）
３ｇ、ＭＳ−５１ ０.６ｇ、テトラエトキシチタン（Ｔ
ＥＴｉ；メルク株式会社製）とアセチルアセトン（関東
化学株式会社製）との１：２錯体 ０.２ｇの溶液を攪拌
し、均質ゾル溶液とした。ゾル溶液をガラス板に塗布
し、紫外線を照射し、アクリレートを硬化させた。更
に、８０℃で２４時間熱処理を行い複合体を得た。膜厚
が約０.５ｍｍの透明性の良い良好な塗膜が得られた。

【００５３】走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により複合体
断面を観察したところ、５０〜１００ｎｍの粒径の粒子
が均質に分散しているのが観察された。８００℃で約２
時間焼成後の灰分より求めたシリカとチタニアの残量は
約１０重量％であった。一方、ＴＥＴｉの錯体を添加し
ない以外は実施例４と同様に処理した比較例３は、紫外
線を照射後、クラックが発生し、良好な塗膜は得られな
かった。尚、ＳＥＭは日立製作所株式会社製のＳ−８０
０を用い、試料はＰｔで約３ｎｍスパッタリングした。

【００５４】（実施例５と比較例４）ポリエステルウレ
タンアクリレートと反応開始剤の混合物（ダイキュアコ
ート８７１４Ａ；大日本インキ化学工業株式会社製）５
ｇ、ＭＳ−５１ ０.７ｇの溶液を攪拌し、均質ゾル溶液
とした。ゾル溶液をガラス板に塗布し、４００ｒｐｍで
２０秒間スピンコートを行った後、８０Ｗのメタルハラ
イドランプを光源とし紫外線を照射し、アクリレートを
硬化させた。更に、８０℃で２４時間熱処理を行い複合
体を得た。約１５０μｍの膜厚の均質透明な塗膜が得ら
れた。

【００５５】ＳＥＭにより複合体断面を観察したとこ
ろ、５０〜２００ｎｍの粒径のシリカ粒子が均質に分散
しているのが観察された。８００℃で２時間焼成後の灰
分より求めたシリカ量は約６重量％であった。引張試験
を行ったところ、引張強度が４.５（Ｋｇ／ｍｍ²）、伸
びが３０％、弾性率が１３０（Ｋｇ／ｍｍ²）であっ
た。また動的粘弾性測定を行ったところ、tanδピーク
温度は１００℃であった。

【００５６】一方、ＭＳ−５１を含まない以外は実施例
５と同様にして得た比較例４は、引張強度は４.０（Ｋ
ｇ／ｍｍ²）、伸びが２７％、弾性率が１００（Ｋｇ／
ｍｍ²）であった。また、動的粘弾性測定を行ったとこ
ろ、tanδピーク温度は８３℃であった。ガラス転移温
度が大きく向上しているのが判る。尚、引張試験は島津
製作所株式会社製のオートグラフ２０００を使用し、サ
ンプル長 １ｃｍ、引張速度 １ｍｍ／分で行い、動的粘
弾性測定はセイコー電子株式会社製のＤＭＳ−２００を
使用し、昇温速度２℃／分、１Ｈｚで測定した。

【００５７】（実施例６と比較例５）ポリエステルウレ
タンアクリレート（ダイキュアコート ８７１４Ａ）を
基板に塗布し、紫外線（１２０Ｗの高圧水銀ランプ光
源）を約３秒照射し、半硬化物を得た。なお、３０秒照
射で樹脂は完全に硬化した。半硬化物をＴＭＯＳとアセ
トン（混合重量比＝１０：１）の中に約１時間（３０
℃）浸漬させた。ＴＭＯＳ溶液より取り出し、メタノー
ルで表面を洗浄後、０.５モル／ｌのアンモニア水溶液
に１時間（３０℃）浸漬させた。

【００５８】次いで、紫外線を照射し、樹脂を完全に硬
化させた後、８０℃で２４時間熱処理を行い複合体を得
た。均質透明な複合体が得られた。図１に電子線マイク
ロアナライザー（ＥＰＭＡ）より得られた辞意指令６の
複合体の表面付近のＳｉの分布を示している。Ｘ軸は表
面より複合体内部の向かっての距離、Ｙ軸はＳｉの濃度
を表している。表面部に強いシリカ濃度を持ち、内部に
向かってシリカ濃度が低下し、約５０μｍ内部でシリカ
濃度がゼロになる形態の傾斜構造が形成されている。シ
リカの最大濃度は約１２重量％、最小値はゼロである。

【００５９】比較例５として、樹脂に十分に紫外線を照
射（３０秒）し、完全に硬化させた後、実施例６と同様
な処理を行いシリカとの複合化を図った。図２に比較例
５で得られた複合体の表面付近のＥＰＭＡスペクトルを
示す。シリカが殆ど導入されていないことが判る。シリ
カの最大濃度は約０.８重量％である。尚、ＥＰＭＡ測
定は島津製作所株式会社製のＥＰＭ−８１０型を用い
て、出力１５ｋＶ−５０ｎＡ、分解能１μｍ、１００μ
ｍ／分のスキャン速度、検出はＳｉのＫα線（７.１２
６オームストロング）で行った。

【００６０】（実施例７）ポリエステルアクリレート系
の反応性単量体（９ＥＧＡ）１０ｇ、光反応開始剤（１
１７３）０.３ｇ、ＴＭＯＳ ４ｇ、メタノ−ル ５ｇ、
蒸留水 ２ｇのゾル溶液を攪拌し均質溶液とした後、ガ
ラス板上に塗布して、室温（２５℃、５０％）でキャス
トした。キャスト開始より３０時間後、紫外線を照射し
て、樹脂完全に硬化させた。次いで、８０℃で２４時間
熱処理を行い複合体を得た。クラックの発生もなく、透
明性に優れた塗膜が得られた。

【００６１】得られた複合体を８００℃で２時間焼成さ
せた後の灰分より求めたシリカ量は約８重量％であっ
た。ＥＰＭＡにより、複合体断面のＳｉ分布を調べた結
果を図３に示す。表面のシリカ濃度が低く、内部に向か
ってシリカ濃度が向上する形態の傾斜複合体が得られ
た。溶媒キャストと紫外線照射時に表面よりＴＭＯＳが
蒸発したために図３のような形態の傾斜構造が発現した
ものと推定される。紫外線照射時には表面温度は５０−
６０℃となっていた。尚、紫外線は１６０Ｗの高圧水銀
ランプを光源とし、約３０秒間紫外線を照射した。

【００６２】

【発明の効果】本発明は、フィルム、塗料、封止剤など
として有用な、透明性、表面硬度、耐熱性、機械的特性
に優れた金属酸化物と活性エネルギー線硬化型樹脂との
複合体の製造法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例６により得られた活性エネルギー線硬
化型樹脂とシリカとの複合体断面のＳｉのＥＰＭＡ測定
結果を示す図である。

【図２】 比較例５により得られた活性エネルギー線硬
化型樹脂とシリカとの複合体断面のＳｉのＥＰＭＡ測定
結果を示す図である。

【図３】 実施例７により得られた活性エネルギー線硬
化型樹脂とシリカとの複合体断面のＳｉのＥＰＭＡ測定
結果を示す図である。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 活性エネルギー線硬化型樹脂の反応性単
   量体と金属アルコキシドとを含む均質溶液を塗布もしく
   は型入れした後、活性エネルギー線照射により活性エネ
   ルギー線硬化型樹脂の反応性単量体を、加熱により金属
   アルコキシドを重合させることを特徴とする活性エネル
   ギー線硬化型樹脂と金属酸化物との複合体の製造法。
2. 【請求項２】 金属酸化物の含有量が２〜４０重量％で
   あることを特徴とする請求項１記載の活性エネルギー線
   硬化型樹脂と金属酸化物との複合体の製造法。
3. 【請求項３】 活性エネルギー線硬化型樹脂の反応性単
   量体又は該反応性単量体の部分硬化物の表面から金属ア
   ルコキシドを含む溶液を含浸させ、該溶液が均一に含浸
   される前に、反応性単量体及び／又は金属アルコキシド
   を反応させることによって得られる、複合体の厚み方向
   で金属酸化物の濃度が連続的に変化していることを特徴
   とする活性エネルギー線硬化型樹脂と金属酸化物との複
   合体の製造法。
4. 【請求項４】 金属酸化物の濃度の最大値／最小値の値
   が１.５以上であることを特徴とする請求項３記載の活
   性エネルギー線硬化型樹脂と金属酸化物との複合体の製
   造法。
5. 【請求項５】 含有される金属酸化物粒子の大きさが
   ０.２μｍ未満であることを特徴とする請求項１〜４記
   載のいずれか一つに記載の活性エネルギー線硬化型樹脂
   と金属酸化物との複合体の製造法。
6. 【請求項６】 含有される金属酸化物粒子の大きさが
   ０.２〜５μｍであることを特徴とする請求項５記載の
   活性エネルギー線硬化型樹脂と金属酸化物との複合体の
   製造法。
7. 【請求項７】 活性エネルギー線硬化型樹脂の反応性単
   量体として、アクリレート系の単量体を用い、且つ、波
   長２００〜５００ｎｍの範囲に吸収バンドを持つ反応開
   始剤を使用することを特徴とする請求項１〜６のいずれ
   か一つに記載の活性エネルギー線硬化型樹脂と金属酸化
   物との複合体の製造法。
8. 【請求項８】 金属アルコキシドとして、シリコーンア
   ルコキシド及び／又はチタンアルコキシドを用いること
   を特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の活性
   エネルギー線硬化型樹脂と金属酸化物との複合体の製造
   法。