JP2001170521A - Organic film, method of manufacturing the same and film forming apparatus used therein - Google Patents

Organic film, method of manufacturing the same and film forming apparatus used therein

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JP2001170521A
JP2001170521A JP35586599A JP35586599A JP2001170521A JP 2001170521 A JP2001170521 A JP 2001170521A JP 35586599 A JP35586599 A JP 35586599A JP 35586599 A JP35586599 A JP 35586599A JP 2001170521 A JP2001170521 A JP 2001170521A
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thin film
organic thin
substrate
silane compound
aqueous solvent
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Toru Nakagawa
徹 中川
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and an apparatus for manufacturing an organic film capable of being formed even on an uneven base material with high work efficiency and coating efficiency and the organic membrane free from pinhole and uniform in thickness. SOLUTION: A solution for forming an organic film containing a silane compound having a chlorosilyl group is ejected toward a base material as mist- like liquid drops in an airless state and the silane compound is adsorbed and fixed onto the surface of the base material to form the organic film. By this constitution, production cost is reduced while not only production efficiency but also workability can be enhanced.

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、有機薄膜、その作
製方法およびそれに用いる製膜装置に関する。より詳し
くは、基材表面に、クロロシリル基を有するシラン化合
物を化学吸着させて形成される有機薄膜、その作製方法
およびそれに用いる製膜装置に関するものである。
The present invention relates to an organic thin film, a method for producing the same, and a film forming apparatus used for the same. More specifically, the present invention relates to an organic thin film formed by chemically adsorbing a silane compound having a chlorosilyl group on the surface of a substrate, a method for producing the same, and a film forming apparatus used for the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、クロロシリル基を有するシラ
ン化合物からなる有機薄膜は、それが形成された基材の
耐摩耗性や耐熱性を向上させることができる為、調理機
器や自動車のウィンドーなどのコーティング膜として有
用である。この有機薄膜は、前記シラン化合物が数パー
セント溶解した溶媒を基材に塗布する等して該基材表面
に化学吸着させて形成される。
2. Description of the Related Art Conventionally, an organic thin film made of a silane compound having a chlorosilyl group can improve the abrasion resistance and heat resistance of a base material on which it is formed. Useful as a coating film. This organic thin film is formed by, for example, applying a solvent in which the silane compound is dissolved in a few percent to a substrate and chemically adsorbing the solvent on the surface of the substrate.

【0003】しかし、シラン化合物は水に対する反応性
が極めて高い為、水に接触すると下記化学反応式(I)
に示す反応が起こる。すなわち、シラン化合物に於ける
クロロシリル基(−SiCl基)は、ヒドロキシル基
(OH基)との脱塩酸反応により加水分解し、シラノー
ル基(−Si−OH)を有する化合物(R−Si(O
H)3)となる。
However, silane compounds have extremely high reactivity with water, so when they come into contact with water, the following chemical reaction formula (I)
The reaction shown in FIG. That is, the chlorosilyl group (—SiCl group) in the silane compound is hydrolyzed by a dehydrochlorination reaction with the hydroxyl group (OH group), and the compound having a silanol group (—Si—OH) (R—Si (O
H) 3 )

【化1】 Embedded image

【0004】さらに、R−Si(OH)3は、シラノー
ル基同士が脱水反応することにより、下記化学反応式
(II)に示すように重合する。
Further, R-Si (OH) 3 is polymerized as shown in the following chemical reaction formula (II) by dehydration reaction between silanol groups.

【化2】 Embedded image

【0005】その上、化学反応式(II)で生成した化合
物(R−Si(OH)2−O−Si(OH)2−R)は、
他のシラノール基を有する化合物とも重合して高分子量
化し、かなり大きな分子量を持つ重合体が形成される。
[0005] In addition, the compound (R-Si (OH) 2- O-Si (OH) 2- R) formed by the chemical reaction formula (II) is
It polymerizes with other compounds having a silanol group to have a high molecular weight, and a polymer having a considerably large molecular weight is formed.

【0006】従って、相対湿度の高い環境下でシラン化
合物を含む塗布液を基材表面に塗布すると、塗布液中の
シラン化合物は大気中の水分と反応して重合体となる
為、膜厚が不均一で膜表面が凹凸状の有機薄膜が基材上
に形成されるという問題があった。そこで、このような
問題を解決すべく、均一な有機薄膜を基材に形成する為
の様々な方法が提案されている。
Accordingly, when a coating solution containing a silane compound is applied to the surface of a substrate in an environment having a high relative humidity, the silane compound in the coating solution reacts with moisture in the atmosphere to form a polymer, and the film thickness is reduced. There is a problem that an organic thin film having a non-uniform and uneven surface is formed on a substrate. In order to solve such a problem, various methods for forming a uniform organic thin film on a substrate have been proposed.

【0007】例えば、特公平4−256466号では、
相対湿度が所定の値以下となる様な乾燥雰囲気中で、ク
ロロシラン化合物が溶解した溶剤を基材に塗布すること
によって、均一な有機薄膜を作製する方法が開示されて
いる。具体的には、シラン化合物の溶解した溶剤に基材
を一定時間浸漬して、このシラン化合物を基材に化学吸
着させた後、基材に物理的に付着している余分な化合物
を非水系溶媒で洗浄して単分子膜の有機薄膜を作製する
浸漬法が提案されている。しかしながら、前記浸漬法に
おいては、大きな基材に有機薄膜を形成する場合、多量
の溶剤(塗布液)を必要とする為工業生産には不向きで
ある。
For example, in Japanese Patent Publication No. 4-256466,
A method for producing a uniform organic thin film by applying a solvent in which a chlorosilane compound is dissolved to a substrate in a dry atmosphere where the relative humidity is equal to or lower than a predetermined value is disclosed. Specifically, after the base material is immersed in a solvent in which the silane compound is dissolved for a certain period of time, the silane compound is chemically adsorbed to the base material, and the excess compound physically attached to the base material is removed from the non-aqueous system. An immersion method for preparing a monomolecular organic thin film by washing with a solvent has been proposed. However, the immersion method is not suitable for industrial production because a large amount of solvent (coating solution) is required when an organic thin film is formed on a large substrate.

【0008】このような問題に対して、特開平10−1
80179号公報では、乾燥雰囲気中で有機溶剤をロー
ルに転写させ、転写した溶剤を基材に塗布した後、基材
に物理吸着している未反応の化合物を除去するロールコ
ータ法が開示されている。この方法では、最小限の溶剤
にて基材表面に有機薄膜を形成可能なので、大きな基材
に有機薄膜を形成する場合にも適しており、有用性に優
れていた。しかし、使用する溶剤は必要最小限で済む
が、表面が凹凸状の基材や、平板でない基材表面に塗布
液を塗布する場合には不向きであり、さらに有用な塗布
方法の開発が嘱望されていた。
To solve such a problem, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-1
Japanese Patent No. 80179 discloses a roll coater method in which an organic solvent is transferred to a roll in a dry atmosphere, and the transferred solvent is applied to a substrate, and then, unreacted compounds physically adsorbed to the substrate are removed. I have. According to this method, an organic thin film can be formed on the surface of a base material with a minimum amount of solvent, so that this method is suitable for forming an organic thin film on a large base material and has excellent utility. However, the solvent used is the minimum necessary, but is not suitable for applying a coating liquid to a substrate having an uneven surface or a non-flat substrate, and the development of a more useful coating method is expected. I was

【0009】ところで、凹凸状の基材に塗布するのであ
れば、スプレー法による塗布方法も考えられる。このス
プレー法は、小さなノズルから多量の気体を吹き出させ
ると共に、その気体に伴って溶剤(塗布液)をノズルの
外に吐出させ、気体がノズルから吐出する際に生じる乱
流により溶剤を霧状に飛散させて、被塗布物としての基
材に塗布する方法である。しかしながら、この方法を有
機薄膜の形成に転用した場合、以下に述べる不都合が生
じる。つまり、基材表面に付着させようとする有機薄膜
形成用の溶液(シラン化合物+非水系溶媒)を、微小な
霧状の液滴とする為には、多量の気体を同時に噴霧する
必要があるが、非水系溶媒は同伴する気体により乾燥さ
れて揮発するという不都合がある。この結果、基材表面
に到達せず空気中で損失する有機薄膜形成用の溶液の量
が多く、また基材表面に到達するものは空気中の水分と
反応するなどして固体状となっている。この為、均一な
薄膜の形成が困難であるという問題点を有している。し
かも、従来のスプレー法では溶剤を霧状に飛散させるこ
とから、総噴霧量に対する塗布量としての塗布効率が5
0%以下と低く、塗布効率が低いという問題点も有して
いる。
By the way, if the coating is to be performed on an uneven substrate, a coating method using a spray method is also conceivable. In this spray method, a large amount of gas is blown out from a small nozzle, and a solvent (coating liquid) is discharged from the nozzle with the gas, and the solvent is atomized by turbulence generated when the gas is discharged from the nozzle. Is applied to a substrate as an object to be coated. However, when this method is diverted to the formation of an organic thin film, the following disadvantages occur. In other words, a large amount of gas needs to be sprayed simultaneously in order to make the solution (silane compound + non-aqueous solvent) for forming an organic thin film to be attached to the substrate surface into fine mist-like droplets. However, there is a disadvantage that the non-aqueous solvent is dried by the accompanying gas and volatilized. As a result, the amount of the solution for forming an organic thin film that does not reach the substrate surface and is lost in the air is large, and the solution that reaches the substrate surface becomes a solid by reacting with moisture in the air. I have. Therefore, there is a problem that it is difficult to form a uniform thin film. In addition, since the solvent is scattered in the form of a mist in the conventional spray method, the coating efficiency as a coating amount with respect to the total spray amount is 5%.
There is also a problem that the coating efficiency is low as low as 0% or less.

【0010】また、従来公知の方法においては、単分子
膜程度の膜厚を有する有機薄膜を形成することは可能で
あるが、形成した有機薄膜にピンホールが形成されると
いう問題点も有している。ピンホールは基材表面の一部
に汚れが付着等していることに起因するものであり、前
記汚れの付着した部分にシラン化合物が共有結合できな
い場合に生じる。ピンホールが形成されている有機薄膜
を、例えば汚れ防止コートとして使用すると、該ピンホ
ール部分に汚れが付着するという不具合が生じ、汚れ防
止コートとしての機能を十分に発揮することができない
こととなる。また、基材表面の活性水素密度が低い部分
に於いてもシラン化合物は化学吸着できないので、この
場合も汚れが付着している場合と同様にピンホールが生
じることがある。
Further, in the conventional method, it is possible to form an organic thin film having a thickness of about a monomolecular film, but there is a problem that a pinhole is formed in the formed organic thin film. ing. Pinholes are caused by contamination or the like on a part of the substrate surface, and are generated when the silane compound cannot be covalently bonded to the contaminated part. When an organic thin film having a pinhole formed thereon is used, for example, as a dirt prevention coat, a problem occurs in that dirt adheres to the pinhole portion, and the function as the dirt prevention coat cannot be sufficiently exhibited. . In addition, since the silane compound cannot be chemically adsorbed even in a portion where the active hydrogen density is low on the surface of the base material, a pinhole may occur in this case as well as in the case where dirt is attached.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来の
問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、凹凸状
の基材であっても、作業効率および塗布効率を向上させ
て形成可能な有機薄膜の作製方法及びそれに用いる製膜
装置を提供することにある。また、ピンホールの発生を
抑制し、膜厚の均一な有機薄膜、その作製方法及びそれ
に用いる製膜装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to improve the working efficiency and the coating efficiency even for a substrate having irregularities. It is an object of the present invention to provide a possible method for producing an organic thin film and a film forming apparatus used for the method. Another object of the present invention is to provide an organic thin film having a uniform thickness by suppressing the occurrence of pinholes, a method for manufacturing the same, and a film forming apparatus used therefor.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本願発明者等は、前記従
来の問題点を解決すべく、少量の溶剤を用いて凹凸基材
に均一にシラン化合物からなる有機薄膜を形成する方法
を検討した。その結果、溶剤を微小なノズルから高圧力
で吐出させて微小な液滴状の溶剤を基材に塗布すること
により、溶剤の蒸発を抑制すると共に塗布効率を向上さ
せることが可能なことを見出した。
Means for Solving the Problems In order to solve the above-mentioned conventional problems, the present inventors have studied a method for uniformly forming an organic thin film made of a silane compound on an uneven substrate using a small amount of a solvent. . As a result, they found that it is possible to suppress the evaporation of the solvent and to improve the coating efficiency by discharging the solvent at a high pressure from the minute nozzle and applying the minute droplet-shaped solvent to the substrate. Was.

【0013】すなわち、前記の課題を解決する為に、本
発明の有機薄膜の作製方法に於ける第1の態様は、クロ
ロシリル基を備えるシラン化合物、および非水系溶媒を
含む有機薄膜形成用溶液に圧力を加え、乾燥雰囲気中で
細孔から無気噴射させることにより霧状の液滴にする液
滴化工程と、前記霧状の液滴を基材に接触させることに
より、該基材表面にシラン化合物分子の集合群を吸着固
定させる吸着工程と、前記基材表面に残存する前記非水
系溶媒を揮発させて除去する非水系溶媒除去工程と、前
記基材を、水分を含む雰囲気中にさらす曝露工程とを備
えることを特徴とする。
That is, in order to solve the above-mentioned problems, a first aspect of the method for producing an organic thin film of the present invention is to provide a solution for forming an organic thin film containing a silane compound having a chlorosilyl group and a non-aqueous solvent. Applying pressure, a dropletization step of forming mist-like droplets by spraying airlessly from pores in a dry atmosphere, and bringing the mist-like droplets into contact with a base material to form a mist on the surface of the base material. An adsorption step of adsorbing and fixing a group of silane compound molecules, a non-aqueous solvent removing step of volatilizing and removing the non-aqueous solvent remaining on the substrate surface, and exposing the substrate to an atmosphere containing moisture And an exposing step.

【0014】前記の方法に於いて、液滴化工程は、有機
薄膜形成用溶液を、気体を同伴させずに霧状に無気噴射
する工程であって、有機薄膜形成用溶液に高圧を加え、
細孔(ノズル)から或る方向へ向けて噴出させることに
より、霧状の微小な液滴にする工程である。気体と共に
噴霧すると、霧状の液滴が基材表面に到達するまでの過
程で、一部の非水系溶媒が蒸発するので、霧状の液滴の
一部は基材表面に到達することなく空気中で失われ、そ
の結果塗布効率の低下を招来する場合がある。しかし、
上記工程の様に無気噴射することにより、SiCl基を
有するシラン化合物(以下、単にシラン化合物と称する
こともある。)は非水系溶媒と共に微小液滴として基材
表面に付着させることができるので、塗布効率の向上が
可能となる。さらに、液滴化工程は、乾燥雰囲気中で行
うので、有機薄膜形成用溶液中のシラン化合物が大気中
の水分と脱塩酸反応を起こすのを防止できる。よって、
霧状の微小液滴となった有機薄膜形成用溶液を失活させ
ずに基材に付着させるので、シラン化合物分子を基材表
面に効率よく化学吸着させることができる。これによ
り、基材表面にシラン化合物分子の集合群からなる単分
子膜状の薄膜を形成することができる。
In the above method, the step of forming a droplet is a step of mistlessly spraying the solution for forming an organic thin film in the form of a mist without entraining gas, and applying a high pressure to the solution for forming an organic thin film. ,
This is a process in which fine droplets in the form of mist are formed by ejecting the fine particles (nozzles) in a certain direction. When sprayed with gas, some non-aqueous solvent evaporates in the process of the atomized droplets reaching the substrate surface, so some of the atomized droplets do not reach the substrate surface They may be lost in the air, resulting in reduced coating efficiency. But,
Since the silane compound having a SiCl group (hereinafter sometimes simply referred to as a silane compound) can be attached to the surface of the base material as fine droplets together with the non-aqueous solvent by performing the airless jetting as in the above-described process. Thus, the coating efficiency can be improved. Further, since the droplet formation step is performed in a dry atmosphere, it is possible to prevent the silane compound in the solution for forming an organic thin film from causing a dehydrochlorination reaction with moisture in the atmosphere. Therefore,
Since the solution for forming an organic thin film, which has been turned into fine droplets in the form of mist, is attached to the substrate without deactivation, the silane compound molecules can be efficiently chemically adsorbed on the surface of the substrate. Thus, a monomolecular thin film composed of a group of silane compound molecules can be formed on the surface of the base material.

【0015】また、従来の浸漬法では、1枚の基材に対
してのみ有機薄膜を形成する場合は勿論、複数枚の基材
に形成する場合であっても、最後の基材まで完全に浸漬
させる必要があることから、必然的にある一定程度の液
量が常に必要となる。これに対して、前記の方法によれ
ば、塗布効率の向上が図れるので、所望の膜厚の有機薄
膜を形成する際に必要な液量を最小限に抑制して使用可
能である。よって、前記の方法では生産コストを低減
し、かつ生産効率を向上させて有機薄膜を形成すること
ができる。しかも、浸漬法に於いては、基材を溶液中に
浸漬することから、有機薄膜の製膜が不必要な領域に於
いては溶液と接触しない様に、何らかの接触防止手段を
講ずる必要があるのに対して、第1の態様に於ける方法
に於いては、噴霧する領域の限定を簡便に行える為、作
業効率の向上が図れる。一方、基材に塗布するのに必要
な液量にだけ抑制できるという点に於いては、従来のロ
ールコータ法も第1の態様に於ける方法と同様に可能で
はあるが、しかし従来のロールコータ法では不可能であ
った凹凸面を有する基材表面への有機薄膜の形成も、前
記第1の態様に係る方法に於いては容易に形成可能とな
る。
Further, in the conventional immersion method, not only when the organic thin film is formed on only one substrate, but also when the organic thin film is formed on a plurality of substrates, the final substrate is completely covered. Because of the necessity of immersion, a certain amount of liquid is necessarily required. On the other hand, according to the method described above, the coating efficiency can be improved, so that the amount of liquid necessary for forming an organic thin film having a desired film thickness can be minimized and used. Therefore, in the above-described method, an organic thin film can be formed while reducing production cost and improving production efficiency. In addition, in the immersion method, since the base material is immersed in the solution, it is necessary to take some kind of contact preventing means so as not to come into contact with the solution in a region where the formation of the organic thin film is unnecessary. On the other hand, in the method according to the first embodiment, the area to be sprayed can be easily limited, so that the working efficiency can be improved. On the other hand, the conventional roll coater method is similar to the method in the first embodiment in that it can be suppressed only to the amount of liquid necessary for application to the substrate, but the conventional roll coater method can be used. The formation of the organic thin film on the surface of the substrate having the uneven surface, which was impossible with the coater method, can be easily performed by the method according to the first embodiment.

【0016】また、基材表面の一部に、活性水素を有す
る表面官能基が存在しなかったり、或いは汚れが付着し
ている領域があった場合、シラン化合物分子は当該領域
には化学吸着することは不可能である。しかし、前記第
1の態様に於いては、非水系溶媒だけを揮発により除去
するので、単分子膜上や、シラン化合物分子が化学吸着
せずに露出した基材表面上には、未反応のシラン化合物
が残存させることができる。よって、非水系溶媒除去工
程後に基材を水蒸気を含む雰囲気中にさらすと(曝露工
程)、基材表面に残存する未反応のシラン化合物が水分
と脱塩酸反応を起こし、物理的に絡み合いながら架橋し
て、表面官能基の存在しない部分を埋入する。これによ
り、ピンホールの発生を抑制した有機薄膜を形成できる
結果、防汚耐久性の向上が図れる。
When a surface functional group having active hydrogen does not exist on a part of the substrate surface or when there is a region to which dirt is attached, the silane compound molecule is chemically adsorbed to the region. It is impossible. However, in the first embodiment, since only the non-aqueous solvent is removed by volatilization, unreacted unreacted material is present on the monomolecular film or on the surface of the base material where the silane compound molecules are exposed without being chemically adsorbed. The silane compound can be left. Therefore, when the substrate is exposed to an atmosphere containing water vapor after the non-aqueous solvent removal step (exposure step), the unreacted silane compound remaining on the substrate surface undergoes a dehydrochlorination reaction with moisture, and is physically entangled and crosslinked. Then, a portion having no surface functional group is embedded. As a result, an organic thin film in which the generation of pinholes is suppressed can be formed, so that the antifouling durability can be improved.

【0017】その一方、上述の様に、単分子膜上にも未
反応のシラン化合物が残存していることから、これらの
シラン化合物も水分を含む雰囲気中にさらされると、重
合してシロキサン化合物からなる重合物の層を形成す
る。よって、膜厚の大きい有機薄膜を形成することがで
き、耐熱性の向上も図れる。
On the other hand, as described above, since unreacted silane compounds remain on the monomolecular film, when these silane compounds are exposed to an atmosphere containing moisture, they polymerize to form siloxane compounds. Is formed. Accordingly, an organic thin film having a large thickness can be formed, and heat resistance can be improved.

【0018】また、前記非水系溶媒除去工程および曝露
工程に代えて、水分を含む雰囲気中で、基材表面に残存
する前記非水系溶媒を揮発させて除去する工程を行うこ
とも可能である。これにより、単分子膜上に残存してい
る未反応のシラン化合物を、OH基と脱塩酸反応して重
合させ、該単分子膜上に重合物の層を形成することがで
きるので、作業効率を一層向上させることができる。
Further, in place of the non-aqueous solvent removing step and the exposing step, a step of volatilizing and removing the non-aqueous solvent remaining on the substrate surface in an atmosphere containing moisture can be performed. As a result, the unreacted silane compound remaining on the monomolecular film can be polymerized by a dehydrochlorination reaction with an OH group to form a polymer layer on the monomolecular film. Can be further improved.

【0019】また、前記非水系溶媒除去工程に代えて、
前記基材に乾燥気体を吹き付けることにより、前記基材
と化学結合していない前記シラン化合物および非水系溶
媒を除去する除去工程を行うこともできる。
Further, in place of the non-aqueous solvent removing step,
A removing step of removing the silane compound and the non-aqueous solvent that are not chemically bonded to the substrate can be performed by spraying a dry gas on the substrate.

【0020】これにより、基材表面上には、該基材に化
学吸着したシラン化合物分子群以外の未反応のシラン化
合物および非水系溶媒が除去されるので、基材表面に単
分子膜状の有機薄膜を形成することができる。すなわ
ち、前記の方法によれば、基材表面上に単分子膜状の有
機薄膜を作業性よく生産コストを低減させて形成するこ
とができる。
As a result, the unreacted silane compound and the non-aqueous solvent other than the silane compound molecules chemically adsorbed to the substrate are removed from the surface of the substrate, so that a monomolecular film-like An organic thin film can be formed. That is, according to the above method, a monomolecular organic thin film can be formed on the surface of the base material with good workability and reduced production cost.

【0021】また、前記の課題を解決する為に、本発明
の有機薄膜の作製方法に於ける第2の態様は、クロロシ
リル基を有するシラン化合物、および非水系溶媒を含む
有機薄膜形成用溶液を、霧状の液滴にする液滴化工程
と、前記霧状の液滴となった有機薄膜形成用溶液を水分
に接触させることにより、液滴の少なくとも一部を重合
させて、シラン化合物およびシロキサン化合物重合体か
らなる重合性液滴にする重合化工程と、前記重合性液滴
を基材に接触させて、該基材表面にシラン化合物分子の
集合群およびシロキサン化合物重合体を吸着固定させる
吸着工程と、前記基材表面に残存する前記非水系溶媒を
揮発させて除去する非水系溶媒除去工程とを備えること
を特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, a second aspect of the method for producing an organic thin film of the present invention is to provide a solution for forming an organic thin film containing a silane compound having a chlorosilyl group and a non-aqueous solvent. A droplet forming step of forming mist droplets, and contacting the organic thin film forming solution which has become the mist droplets with moisture, thereby polymerizing at least a part of the droplets, and forming a silane compound and A polymerization step of forming polymerizable droplets composed of a siloxane compound polymer, and bringing the polymerizable droplets into contact with a substrate to adsorb and fix a group of silane compound molecules and the siloxane compound polymer on the surface of the substrate. A non-aqueous solvent removing step of volatilizing and removing the non-aqueous solvent remaining on the substrate surface.

【0022】前記の方法に於いて、重合化工程は、液滴
化工程において生成された、シラン化合物を含む霧状の
液滴を、例えば大気中に暴露する等して大気中の水分と
接触させることにより、液滴の少なくとも表層部分がシ
ロキサン化合物重合体からなる重合性液滴にする工程で
ある。水分と反応してシロキサン化合物重合体となった
表層部分では、シラノール基とクロロシリル基との共存
状態となっている。これは、一部のクロロシリル基とO
H基とが脱塩酸反応してHClが脱離する結果、シラノ
ール基に変化した為である。また、重合性液滴の内部
は、水分と接触しないので、未反応のシラン化合物を内
包している。
In the above-mentioned method, the polymerization step includes contacting mist-like droplets containing a silane compound, which have been produced in the droplet formation step, with the moisture in the atmosphere by, for example, exposing it to the atmosphere. This is a step of forming polymerizable droplets in which at least the surface layer portion of the droplets is made of a siloxane compound polymer. In the surface layer portion that has reacted with moisture to form a siloxane compound polymer, a silanol group and a chlorosilyl group are coexisting. This is because some chlorosilyl groups and O
This is because HCl was eliminated by the dehydrochlorination reaction with the H group, and as a result, it was changed to a silanol group. In addition, since the inside of the polymerizable droplet does not come into contact with moisture, it contains an unreacted silane compound.

【0023】また、前記吸着工程は、重合性液滴を基材
表面に付着させることにより、基材表面にシラン化合物
分子やシロキサン化合物重合体を化学吸着させて被膜を
形成する工程である。未反応のシラン化合物分子が基材
面に付着すると、該シラン化合物分子に於けるクロロシ
リル基と、基材表面上の活性水素を有する表面官能基と
が脱塩酸反応することにより化学吸着する。又、シロキ
サン化合物重合体が基材面に付着すると、該シロキサン
化合物重合体に於けるクロロシリル基と、基材表面上の
活性水素を有する表面官能基とが脱塩酸反応することに
より化学吸着するか、或いはシラノール基と表面官能基
とが脱水反応することにより化学吸着する。
The adsorption step is a step of forming a film by adsorbing polymerizable droplets on the surface of the substrate, thereby chemically adsorbing silane compound molecules or siloxane compound polymers on the surface of the substrate. When unreacted silane compound molecules adhere to the substrate surface, the chlorosilyl groups in the silane compound molecules and the surface functional groups having active hydrogen on the substrate surface undergo a dehydrochlorination reaction, thereby causing chemical adsorption. Further, when the siloxane compound polymer adheres to the surface of the base material, the chlorosilyl group in the siloxane compound polymer and the surface functional group having active hydrogen on the base material surface are chemically adsorbed by a dehydrochlorination reaction. Alternatively, the silanol group and the surface functional group undergo a dehydration reaction to chemically adsorb.

【0024】さらに、非水系溶媒除去工程に於いて基材
表面に残存する前記非水系溶媒を揮発させて除去するこ
とにより、基材表面には、シラン化合物分子の集合群と
シロキサン化合物重合体とが化学吸着して形成された混
合膜と、さらにこの混合膜上に形成された重合物層とか
らなる有機薄膜を形成することができる。ここで、基材
表面に於ける一部に、前記表面官能基が存在しない領域
や、汚れ等が付着した領域が存在する場合であっても、
前記方法に於いてはピンホールの発生を抑制して有機薄
膜を形成することができる。すなわち、前記したように
基材表面に表面官能基等が存在しない場合には、クロロ
シリル基を有するシラン化合物分子等は基材面に化学吸
着することはできないが、この様な部分には重合性液滴
が埋入し、かつこれらの重合性液滴は有機薄膜を構成す
る他の重合物や単分子膜と脱水反応により結合する。よ
って、ピンホールの発生を抑制することができ、防汚耐
久性に優れた有機薄膜を形成することができる。
Further, in the non-aqueous solvent removing step, the non-aqueous solvent remaining on the surface of the substrate is volatilized and removed, so that a group of silane compound molecules and a siloxane compound polymer are formed on the surface of the substrate. Can be formed into an organic thin film composed of a mixed film formed by chemical adsorption and a polymer layer formed on the mixed film. Here, even if there is a region where the surface functional group does not exist, or a region where dirt or the like is present, in a part of the substrate surface,
In the above method, an organic thin film can be formed while suppressing generation of pinholes. That is, as described above, when there is no surface functional group or the like on the substrate surface, the silane compound molecule having a chlorosilyl group cannot be chemically adsorbed on the substrate surface, but such a portion is not polymerizable. The droplets are embedded, and these polymerizable droplets are combined with other polymer or monomolecular film constituting the organic thin film by a dehydration reaction. Therefore, generation of pinholes can be suppressed, and an organic thin film having excellent antifouling durability can be formed.

【0025】よって、前記第2の態様に係る有機薄膜の
作製方法によれば、生産コストを低減し、かつ生産効率
を向上させて、ピンホールの発生を抑制した有機薄膜を
形成することができる。
Therefore, according to the method of manufacturing an organic thin film according to the second aspect, it is possible to form an organic thin film in which the production cost is reduced, the production efficiency is improved, and the occurrence of pinholes is suppressed. .

【0026】又、前記非水系溶媒除去工程に代えて、前
記基材に乾燥気体を吹き付けることにより、前記基材と
化学結合していない前記シラン化合物およびシロキサン
化合物重合体と、非水系溶媒とを除去する除去工程を行
うこともできる。
In addition, instead of the non-aqueous solvent removing step, a non-aqueous solvent is obtained by blowing a dry gas onto the substrate to form a polymer of the silane compound and siloxane compound not chemically bonded to the substrate. A removing step for removing may be performed.

【0027】前記の方法によれば、基材に乾燥気体を吹
き付けることにより、基材表面に残存する有機薄膜形成
用溶液を即座に除去するので、基材表面にシラン化合物
分子の集合群とシロキサン化合物重合体とが化学吸着し
て形成された混合膜からなる有機薄膜を形成することが
できる。
According to the above-described method, the solution for forming the organic thin film remaining on the surface of the substrate is immediately removed by spraying a dry gas onto the substrate, so that a group of silane compound molecules and siloxane An organic thin film composed of a mixed film formed by chemical adsorption of a compound polymer can be formed.

【0028】前記液滴化工程は、前記有機薄膜形成用溶
液に高圧を加え、細孔から無気噴射させることにより霧
状の液滴にする工程とすることもできる。
The droplet forming step may be a step of applying high pressure to the solution for forming an organic thin film and jetting airlessly from fine holes to form mist-like droplets.

【0029】これにより、細孔から無気噴射された液滴
に於ける非水系溶媒が乾燥されて揮発するのを防止する
ことができ、総噴霧量に対する塗布量としての塗布効率
を一層向上させることができる。
Thus, it is possible to prevent the non-aqueous solvent in the droplets jetted from the pores from being dried and volatilized, thereby further improving the coating efficiency as a coating amount with respect to the total spray amount. be able to.

【0030】前記細孔の口径は10μm以上、100μ
m以下の範囲内にあり、かつ、前記有機薄膜形成用溶液
に加える圧力は100N/cm2以上、1000N/c
2以下の範囲内にあることが好ましい。この様な条件
下で有機薄膜形成用溶液を液滴化することにより、膜厚
の均一な有機薄膜の形成に適した粒径を有する液滴を生
成することができる。
The diameter of the pores is 10 μm or more and 100 μm or more.
m and the pressure applied to the organic thin film forming solution is 100 N / cm 2 or more and 1000 N / c or more.
It is preferably within a range of m 2 or less. By forming the solution for forming an organic thin film into droplets under such conditions, it is possible to generate droplets having a particle size suitable for forming an organic thin film having a uniform thickness.

【0031】前記液滴の平均粒径は、0μmを越えて、
100μm以下の範囲内にあることが好ましい。液滴の
平均粒径を前記数値範囲内とすることにより、塗布量の
制御が図れ、膜厚の均一な有機薄膜を形成することがで
きる。
The average diameter of the droplets exceeds 0 μm.
It is preferable that it is within the range of 100 μm or less. By controlling the average particle diameter of the droplets within the above numerical range, the amount of application can be controlled, and an organic thin film having a uniform film thickness can be formed.

【0032】また、前記の課題を解決する為に、本発明
の有機薄膜の作製方法に使用する有機薄膜の製膜装置に
於いて、前記有機薄膜の製膜装置は、前記有機薄膜形成
用溶液を貯留する本体部と、前記有機薄膜形成用溶液に
圧力を加える圧力発生装置と、前記圧力発生装置により
加圧された前記有機薄膜形成用溶液を噴射させる、少な
くとも1つの細孔とを有する噴霧装置をさらに具備する
ことを特徴とする。
Further, in order to solve the above-mentioned problems, in an organic thin film forming apparatus used in the method of manufacturing an organic thin film according to the present invention, the organic thin film forming apparatus includes the organic thin film forming solution. Having a main body for storing a liquid, a pressure generator for applying pressure to the organic thin film forming solution, and at least one pore for injecting the organic thin film forming solution pressurized by the pressure generating device. It is characterized by further comprising a device.

【0033】前記の構成によれば、噴霧装置は、圧力発
生装置にて有機薄膜形成用溶液に高圧を加え、気体を伴
わずに細孔から霧状に無気噴霧するので、噴霧されてか
ら基材表面に到達するまでの過程に於いて、非水系溶媒
を蒸発させずに基材表面に付着させることが可能とな
る。これにより、塗布効率の向上が可能となる。さら
に、塗布効率の向上が図れることにより、所望の膜厚の
有機薄膜を形成する際に必要な液量を最小限に抑制でき
る。よって、生産コストを低減し、かつ生産効率を向上
させて有機薄膜を形成することができる。また、前記の
構成によれば、浸漬法と比較して噴霧する領域の限定を
簡便に行える等、作業性の向上が図れる。さらに、凹凸
面を有する基材であっても有機薄膜の形成を可能とする
ことができ、この点に於いても作業効率の一層の向上を
図ることができる。
According to the above configuration, the spraying device applies a high pressure to the solution for forming an organic thin film by the pressure generating device, and mistlessly sprays the fine particles through the pores without gas. In the process before reaching the substrate surface, the non-aqueous solvent can be attached to the substrate surface without evaporating. Thereby, the coating efficiency can be improved. Further, by improving the coating efficiency, it is possible to minimize the amount of liquid necessary for forming an organic thin film having a desired thickness. Therefore, an organic thin film can be formed while reducing production cost and improving production efficiency. Further, according to the above configuration, the operability can be improved, for example, the area to be sprayed can be easily limited as compared with the immersion method. Further, the organic thin film can be formed even on a substrate having an uneven surface, and in this regard, the working efficiency can be further improved.

【0034】さらに、前記噴霧装置により有機薄膜形成
用溶液を液滴化して前記基材に噴霧した後に、該基材に
乾燥気体を吹き付けて、前記基材表面に吸着せずに残存
するシラン化合物および非水系溶媒を除去する除去装置
を具備することもできる。
Further, after the solution for forming an organic thin film is formed into droplets by the spraying device and sprayed on the substrate, a dry gas is blown on the substrate to leave the silane compound remaining without being adsorbed on the surface of the substrate. And a removing device for removing the non-aqueous solvent.

【0035】前記の構成によれば、基材に乾燥気体を吹
き付けることにより、基材表面に残存する未反応のシラ
ン化合物および非水系溶媒を即座に除去するので、基材
表面に単分子膜状の有機薄膜を形成することができる。
According to the above construction, the unreacted silane compound and the non-aqueous solvent remaining on the surface of the base material are immediately removed by blowing the dry gas onto the base material. Can be formed.

【0036】前記有機薄膜の製膜装置は、前記噴霧装
置、および溶剤除去装置を内部に設置可能な外気遮蔽手
段と、前記外気遮蔽手段内部を所定の湿度に制御可能な
湿度制御装置とをさらに具備することができる。
The apparatus for forming an organic thin film further comprises an external air shielding means capable of installing the spraying device and the solvent removing apparatus therein, and a humidity control device capable of controlling the inside of the external air shielding means to a predetermined humidity. Can be provided.

【0037】前記の構成によれば、例えば外気遮蔽手段
内部の相対湿度が所定の値となる様に、湿度制御装置に
て乾燥雰囲気にすることにより、有機薄膜形成用溶液を
微小液滴化して基材に噴霧する際に、微小液滴化した有
機薄膜形成用溶液が大気中の水分と反応するのを防止で
きる。これにより、基材表面にクロロシリル基を有する
シラン化合物を化学吸着させることができ、シラン化合
物分子の集合群からなる単分子膜状の有機薄膜を形成す
ることが可能となる。その一方、内部の湿度を湿度制御
装置にて外気よりも高湿度に設定することにより、噴霧
装置から噴霧された液滴を水分と接触させ、該液滴の少
なくとも一部を重合させて重合性液滴とすることができ
る。さらに、この重合性液滴が基材に接触することによ
り、シラン化合物分子の集合群およびシロキサン化合物
重合体が化学吸着してなる混合膜と、該混合膜上に形成
された重合物層とからなる有機薄膜を形成できる。
According to the above construction, the solution for forming the organic thin film is formed into fine droplets by setting the dry atmosphere by the humidity controller so that the relative humidity inside the outside air shielding means becomes a predetermined value. When sprayed on a substrate, it is possible to prevent the solution for forming an organic thin film that has been made into microdroplets from reacting with moisture in the atmosphere. Accordingly, the silane compound having a chlorosilyl group can be chemically adsorbed on the surface of the base material, and a monomolecular organic thin film composed of a group of silane compound molecules can be formed. On the other hand, by setting the internal humidity to be higher than the outside air by the humidity control device, the droplets sprayed from the spraying device are brought into contact with moisture, and at least a part of the droplets are polymerized to be polymerizable. It can be a droplet. Further, when the polymerizable droplets come into contact with the base material, a group of silane compound molecules and a mixed film formed by chemisorption of the siloxane compound polymer and a polymer layer formed on the mixed film are formed. Organic thin film can be formed.

【0038】前記の課題を解決する為に、本発明に係る
有機薄膜は、基材表面に形成された有機薄膜であって、
前記有機薄膜は、シラン化合物分子の集合群が前記基材
にシロキサン結合により化学吸着されてなる単分子膜
と、前記単分子膜上に形成され、シロキサン化合物重合
体からなる重合物層とから構成される薄膜であり、前記
重合物層は、前記基材上のシラン化合物分子が化学吸着
していない領域を被覆していることを特徴とする。
In order to solve the above problems, an organic thin film according to the present invention is an organic thin film formed on a substrate surface,
The organic thin film is composed of a monomolecular film formed by chemically adsorbing a group of silane compound molecules to the base material through a siloxane bond, and a polymer layer formed on the monomolecular film and formed of a siloxane compound polymer. Wherein the polymer layer covers a region of the substrate on which the silane compound molecules are not chemically adsorbed.

【0039】前記基材上に、活性水素を有する表面官能
基が存在しない領域が存在すると、例えばクロロシリル
基を有するシラン化合物分子は化学吸着できないので、
ピンホールの発生原因となる。しかしながら、前記の構
成によれば、基材上に設けられた有機薄膜はピンホール
が存在せず、表面被覆率の高い薄膜である。よって、ピ
ンホールに起因して有機薄膜が劣化するのを抑制するこ
とができる。例えば、基材に防汚機能を付与すべく有機
薄膜を形成した場合には、前記構成の有機薄膜にはピン
ホールが存在しないことから汚れが付着した場合にも、
容易に除去することができる。また、布巾等で汚れを除
去する際にも、ピンホール部分から有機薄膜が劣化する
ことがないので防汚耐久性にも優れている。
If there is a region on the substrate where no surface functional group having active hydrogen exists, for example, a silane compound molecule having a chlorosilyl group cannot be chemically adsorbed.
This can cause pinholes. However, according to the above configuration, the organic thin film provided on the base material has no pinholes and has a high surface coverage. Therefore, it is possible to prevent the organic thin film from deteriorating due to the pinhole. For example, when an organic thin film is formed to impart an antifouling function to a substrate, even when dirt adheres to the organic thin film having the above-described structure since there is no pinhole,
It can be easily removed. Also, when dirt is removed with a cloth or the like, the organic thin film is not deteriorated from the pinhole portion, so that the antifouling durability is excellent.

【0040】また、前記の構成によれば、単分子膜と比
較して膜厚の大きい有機薄膜である為、耐熱性に優れて
いる。単分子膜であると、加熱により膜構成分子が脱着
する場合があるが、本発明に於いては単分子膜上にさら
に重合物層が形成された構成としている為、容易にシラ
ン化合物分子が脱着するのを防止できるからである。
Further, according to the above configuration, since the organic thin film is thicker than the monomolecular film, it has excellent heat resistance. In the case of a monomolecular film, the film constituent molecules may be desorbed by heating, but in the present invention, since the polymer layer is further formed on the monomolecular film, the silane compound molecule can be easily removed. This is because detachment can be prevented.

【0041】また、前記の課題を解決する為に、本発明
に係る他の有機薄膜は、基材表面に形成された有機薄膜
であって、前記有機薄膜は、シラン化合物分子およびシ
ロキサン化合物重合体の集合群が前記基材にシロキサン
結合により化学吸着されてなる混合膜と、前記混合膜上
に形成され、シロキサン化合物重合体からなる重合物層
とから構成される薄膜であり、前記重合物層は、前記基
材上のシラン化合物分子およびシロキサン化合物重合体
が化学吸着していない領域を被覆していることを特徴と
する。
In order to solve the above-mentioned problem, another organic thin film according to the present invention is an organic thin film formed on a substrate surface, wherein the organic thin film is composed of a silane compound molecule and a siloxane compound polymer. A thin film composed of a mixed film obtained by chemically adsorbing the base material through a siloxane bond to the base material, and a polymer layer formed on the mixed film and made of a siloxane compound polymer. Is characterized by covering a region on the base material where the silane compound molecule and the siloxane compound polymer are not chemically adsorbed.

【0042】前記の構成によれば、シラン化合物分子お
よびシロキサン化合物重合体が化学吸着できない領域に
おいても重合物層が被覆する為、基材上に設けられた有
機薄膜にはピンホールが存在しない。よって、該ピンホ
ールに起因して有機薄膜が劣化するのを抑制することが
できる。また、基材上に化学吸着して形成された混合膜
上には、さらに重合物層が形成されているので、基材を
加熱した場合にもシラン化合物分子等が容易に脱着する
のを防止することができ、耐熱性に優れたものとするこ
とができる。
According to the above structure, the polymer layer covers even the region where the silane compound molecule and the siloxane compound polymer cannot be chemically adsorbed, so that there is no pinhole in the organic thin film provided on the substrate. Therefore, it is possible to suppress the organic thin film from being deteriorated due to the pinhole. In addition, since a polymer layer is further formed on the mixed film formed by chemisorption on the base material, it is possible to prevent the silane compound molecules and the like from being easily desorbed even when the base material is heated. And excellent heat resistance can be obtained.

【0043】[0043]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について、以
下に説明する。但し、説明に不要な部分は省略し、又、
説明を容易にする為に拡大或いは縮小等して図示した部
分がある。以上のことは以下の図面に対しても同様であ
る。
Embodiments of the present invention will be described below. However, unnecessary parts are omitted, and
Some parts are shown enlarged or reduced for ease of explanation. The above applies to the following drawings.

【0044】(実施の形態1)先ず、本発明に係る有機
薄膜の作製方法について以下に述べる。本実施の形態1
は、本発明に係る第1の態様に対応するものである。
(Embodiment 1) First, a method for producing an organic thin film according to the present invention will be described below. Embodiment 1
Corresponds to the first aspect of the present invention.

【0045】本発明に係る有機薄膜の作製方法は、クロ
ロシリル基を備えるシラン化合物、および非水系溶媒を
含む有機薄膜形成用溶液に圧力を加え、乾燥雰囲気中で
細孔から無気噴射させることにより霧状の液滴にする液
滴化工程と、前記霧状の液滴となった有機薄膜形成用溶
液を基材に接触させることにより、該基材表面に前記シ
ラン化合物を吸着固定させる吸着工程と、前記基材表面
に残存する前記非水系溶媒を揮発させて除去する非水系
溶媒除去工程と、前記基材を、水分を含む雰囲気中にさ
らす曝露工程とを備える点に特徴がある。
The method for producing an organic thin film according to the present invention comprises applying a pressure to a silane compound having a chlorosilyl group and a solution for forming an organic thin film containing a non-aqueous solvent, and subjecting the solution to airless injection from pores in a dry atmosphere. A droplet forming step of forming mist-like droplets, and an adsorbing step of adsorbing and fixing the silane compound on the surface of the substrate by bringing the solution for forming an organic thin film into a mist-like droplet into contact with a substrate. And a non-aqueous solvent removing step of volatilizing and removing the non-aqueous solvent remaining on the surface of the base material, and an exposing step of exposing the base material to an atmosphere containing moisture.

【0046】前記液滴化工程は、有機薄膜形成用溶液を
霧状の液滴状にする工程である。具体的には、有機薄膜
形成用溶液を圧縮することにより、圧縮された有機薄膜
形成用溶液の膨張力を一定程度のレベルにまで高め、こ
の膨張力を急激に解放することにより、液滴状に分離す
る作用が働くと共に、静止流体である外気との衝突によ
って微粒化し霧状の液滴にする。ここで、有機薄膜形成
用溶液を霧状の液滴にする方法としては、圧縮された気
体を付加して該有機薄膜形成用溶液を噴射する方法も考
えられるが、この場合、有機薄膜形成用溶液に於ける非
水系溶媒が圧縮された気体により蒸発するという不都合
が生じる。従って、前記したように無気噴射による液滴
化が本発明に於いては好ましい。
The droplet forming step is a step of converting the solution for forming an organic thin film into mist-like droplets. Specifically, by compressing the solution for forming an organic thin film, the expansion force of the compressed solution for forming an organic thin film is increased to a certain level, and the expansion force is rapidly released to form a droplet. In addition to the action of separation, the particles collide with the outside air, which is a stationary fluid, to be atomized into mist-like droplets. Here, as a method of forming the organic thin film forming solution into mist-like liquid droplets, a method of adding a compressed gas and spraying the organic thin film forming solution may be considered. The disadvantage is that the non-aqueous solvent in the solution is evaporated by the compressed gas. Therefore, as described above, droplet formation by airless jetting is preferable in the present invention.

【0047】有機薄膜形成用溶液を霧状の液滴にするこ
との意義は、被塗布物に対して広面積にて能率的に噴霧
することができると共に、塗着効率の向上も図れる点に
ある。液滴の平均粒径としては、0μmを越えて、10
0μm以下の範囲内にあることが好ましい。液滴の平均
粒径が100μmを越えると、基材表面に付着させる際
の付着量の精密な制御、および均一な有機薄膜の製膜が
困難になるからである。
The significance of making the solution for forming an organic thin film into mist-like droplets is that spraying can be efficiently performed over a wide area on an object to be coated, and the coating efficiency can be improved. is there. The average particle size of the droplets exceeds 0 μm and
It is preferably within a range of 0 μm or less. If the average particle diameter of the liquid droplets exceeds 100 μm, it is difficult to precisely control the amount of the liquid droplets to be deposited on the surface of the base material and to form a uniform organic thin film.

【0048】この液滴化工程は、乾燥雰囲気中で行われ
る。有機薄膜形成用溶液に含まれるシラン化合物のクロ
ロシリル基が空気中の水分と反応するのを防止し、シラ
ン化合物の基材に対する吸着率を最大限とする為である
(有機薄膜形成用溶液についての詳細は後述する。)。
前記した乾燥雰囲気とは、例えば相対湿度が35%以下
程度となるような環境下にあることを言い、乾燥空気、
乾燥窒素又は乾燥ヘリウム等の乾燥気体中で当該工程は
行われる。
This droplet formation step is performed in a dry atmosphere. This is to prevent the chlorosilyl group of the silane compound contained in the organic thin film forming solution from reacting with moisture in the air and to maximize the adsorption rate of the silane compound to the substrate. Details will be described later.)
The above-mentioned dry atmosphere refers to an environment in which the relative humidity is, for example, about 35% or less.
The process is performed in a dry gas such as dry nitrogen or dry helium.

【0049】前記有機薄膜形成用溶液は、クロロシリル
基を備えたシラン化合物と、非水系溶媒とを含んで構成
される。前記クロロシリル基を備えたシラン化合物とし
ては特に限定されるものではなく、フッ化炭素鎖が長鎖
の化合物や炭化水素鎖を有する化合物等、適宜用途に応
じて種々のものが使用可能である。より具体的には、例
えばCF3(CF2724SiCl3等が例示できる。
The solution for forming an organic thin film includes a silane compound having a chlorosilyl group and a non-aqueous solvent. The silane compound having a chlorosilyl group is not particularly limited, and various compounds such as a compound having a long fluorinated carbon chain and a compound having a hydrocarbon chain can be used depending on the intended use. More specifically, for example, CF 3 (CF 2 ) 7 C 2 H 4 SiCl 3 can be exemplified.

【0050】前記非水系溶媒としては、シラン化合物を
分散し、かつ該シラン化合物を極度に失活させない成分
からなる溶媒であれば特に限定されるものではない。具
体的には、例えばフッ化炭素系溶媒、シリコーン系溶媒
等から選択される溶媒のうち単独または2種以上を含む
もの等が使用できる。これにより、活性化基としてのク
ロロシリル基を多く含んだ化合物等からなる有機薄膜形
成用溶液とすることができ、その反応性を高い状態で維
持することができる。前記フッ化炭素系溶媒としては、
n−パーフルオロオクタン等が例示できる。また、シリ
コーン系溶媒としては、オクタメチルシクロテトラシロ
キサン等が例示できる。又、非水系溶媒として、沸点の
比較的低い溶媒を使用すれば、有機薄膜形成後に熱処理
を行わずに室温にて蒸発させることができ、取り扱い性
の向上も図ることができる。なお、表面に吸着水が存在
する基材面に有機薄膜を形成する場合には、前記非水系
溶媒としては、この吸着水に対してある程度可溶性(吸
収性)を示す溶媒を使用するのが好ましい。その理由に
ついては後述する。
The non-aqueous solvent is not particularly limited as long as it is a solvent comprising a component which disperses the silane compound and does not extremely deactivate the silane compound. Specifically, for example, a solvent containing one or more of solvents selected from a fluorocarbon solvent, a silicone solvent, and the like can be used. As a result, an organic thin film forming solution composed of a compound or the like containing a large amount of a chlorosilyl group as an activating group can be obtained, and its reactivity can be maintained in a high state. As the fluorocarbon solvent,
Examples thereof include n-perfluorooctane. Octamethylcyclotetrasiloxane and the like can be exemplified as the silicone-based solvent. When a solvent having a relatively low boiling point is used as the non-aqueous solvent, the organic thin film can be evaporated at room temperature without performing heat treatment after the formation of the organic thin film, and the handleability can be improved. In the case where an organic thin film is formed on the surface of a base material on which adsorbed water is present, it is preferable to use, as the non-aqueous solvent, a solvent that exhibits a certain degree of solubility (absorbency) with respect to the adsorbed water. . The reason will be described later.

【0051】前記吸着工程は、霧状の液滴を基材表面に
接触させることにより、該基材表面にシラン化合物分子
を化学吸着させる工程である。前記したように、有機薄
膜形成用溶液は霧状に液滴化しているので、平面状でな
い基材表面に於いても付着させることができると共に、
被塗布物としての基材に対して広面積にて効率的に噴霧
することができる。よって、作業効率を格段に向上させ
ることが可能となる。また、無気噴霧である為、非水系
溶媒が蒸発するのを防止することができ、塗布効率の向
上が図れる。さらに、塗布効率が向上することにより、
噴霧総量を最小限に抑制して塗布できるので、生産コス
トの低減と生産効率の向上を図ることができる。また、
基材に付着させる有機薄膜形成用溶液の付着量は、前記
液滴化工程に於いて噴霧総量を適宜変えることにより制
御することができる。
The adsorbing step is a step in which mist-like droplets are brought into contact with the surface of a substrate to chemically adsorb silane compound molecules on the surface of the substrate. As described above, since the solution for forming an organic thin film is in the form of droplets in the form of a mist, it can be attached even on a non-planar substrate surface,
It is possible to spray efficiently over a wide area on a substrate as an object to be coated. Therefore, work efficiency can be significantly improved. Further, since the airless spray is used, evaporation of the non-aqueous solvent can be prevented, and application efficiency can be improved. Furthermore, by improving the coating efficiency,
Since the application can be performed with the total spray amount suppressed to a minimum, the production cost can be reduced and the production efficiency can be improved. Also,
The amount of the organic thin film forming solution to be adhered to the substrate can be controlled by appropriately changing the total spray amount in the droplet formation step.

【0052】前記基材としては、その表面にヒドロキシ
ル基(−OH)等の活性水素を有する表面官能基が複数
存在するものや、或いはそれらの表面官能基に加えて吸
着水が存在するものが使用可能である。具体的には、例
えばガラス、セラミック、プラスチック、金属、繊維、
皮革、紙等の材質からなるものが挙げられる。
Examples of the substrate include those having a plurality of surface functional groups having active hydrogen such as hydroxyl groups (—OH) on the surface thereof, and those having adsorbed water in addition to the surface functional groups. Can be used. Specifically, for example, glass, ceramic, plastic, metal, fiber,
Those made of materials such as leather and paper are exemplified.

【0053】ここで、クロロシリル基を有するシラン化
合物分子が基材表面に化学吸着する際の状態について、
図1を参照しながら詳述する。なお、図1に於いては、
シラン化合物の一例として、CF3(CF2724
iCl3(以下FS−17と略記する)を用いた場合に
ついて示している。有機薄膜形成用溶液からなる液滴が
基材12表面に付着すると、該有機薄膜形成用溶液に於
けるシラン化合物分子11は、基材12上の吸着水13
や、活性水素を有する表面官能基としてのOH基と脱塩
酸反応し、HClが脱離する。これにより、シラノール
基が導入されてシラノール化合物分子14となる(図1
(b))。吸着水13の基材面に於ける存在量は、厚み
にして水分子数層程度の微量である為、非水系溶媒に吸
収される。その吸収過程に於いて、シラノール化合物分
子14は、基材12表面のOH基や分子間で脱水反応
し、基材12上に単分子膜15を形成する(図1(c)
参照)。
Here, the state when the silane compound molecule having a chlorosilyl group is chemically adsorbed on the substrate surface will be described.
This will be described in detail with reference to FIG. In FIG. 1,
As an example of a silane compound, CF 3 (CF 2 ) 7 C 2 H 4 S
The case where iCl 3 (hereinafter abbreviated as FS-17) is used is shown. When the droplet composed of the organic thin film forming solution adheres to the surface of the substrate 12, the silane compound molecules 11 in the organic thin film forming solution are absorbed by the adsorbed water 13 on the substrate 12.
Alternatively, a dehydrochlorination reaction occurs with an OH group as a surface functional group having active hydrogen, and HCl is eliminated. As a result, silanol groups are introduced to form silanol compound molecules 14 (FIG. 1).
(B)). Since the amount of the adsorbed water 13 on the substrate surface is as small as about several layers of water molecules in thickness, it is absorbed by the non-aqueous solvent. In the absorption process, the silanol compound molecules 14 undergo a dehydration reaction between the OH groups and the molecules on the surface of the substrate 12 to form a monomolecular film 15 on the substrate 12 (FIG. 1C).
reference).

【0054】なお、有機薄膜形成用溶液に於ける非水系
溶媒が、吸着水を殆ど吸収しない溶媒であり、かつシラ
ン化合物が撥水性(疎水性)を示す官能基を備えている
場合、シラン化合物は吸着水と反応してシラノール化合
物となり、撥水性を示す官能基の作用により基材表面に
到達できずに吸着水面上を浮遊することになる。この場
合、基材表面上の吸着水を除去すれば、基材表面に於け
る活性水素を有する表面官能基と前記シラノール基との
間で脱水反応させることが可能となり、該基材面と化学
吸着させることができる。また、基材表面に吸着水が存
在しない場合には、シラン化合物は基材表面のOH基と
脱塩酸反応することにより化学吸着し、単分子膜を形成
する。
When the non-aqueous solvent in the solution for forming an organic thin film is a solvent that hardly absorbs adsorbed water and the silane compound has a functional group exhibiting water repellency (hydrophobicity), Reacts with the adsorbed water to form a silanol compound, which cannot float on the surface of the base material due to the action of the functional group exhibiting water repellency, and floats on the adsorbed water surface. In this case, if the adsorbed water on the base material surface is removed, a dehydration reaction between the surface functional group having active hydrogen on the base material surface and the silanol group can be performed. Can be adsorbed. Further, when there is no adsorbed water on the substrate surface, the silane compound chemically adsorbs by dehydrochlorination reaction with the OH group on the substrate surface to form a monomolecular film.

【0055】前記非水系溶媒除去工程は、基材12表面
に残存する非水系溶媒を揮発させることにより除去する
工程である。この工程を行うことにより、単分子膜15
上には未反応のシラン化合物分子11が物理吸着して残
存している。一方、基材12表面に、OH基等の活性水
素を有する表面官能基が存在しない領域では、図2
(a)に示すように、未反応のシラン化合物分子11や
シラノール化合物分子14が物理吸着する等して基材1
2表面に付着している。
The non-aqueous solvent removing step is a step of removing the non-aqueous solvent remaining on the surface of the substrate 12 by volatilizing. By performing this step, the monomolecular film 15 can be formed.
Unreacted silane compound molecules 11 remain on the upper surface by physical adsorption. On the other hand, in a region where the surface functional group having active hydrogen such as an OH group does not exist on the surface of the base material 12, FIG.
As shown in (a), the unreacted silane compound molecules 11 and silanol compound molecules 14 are physically adsorbed, etc.
2 Adhered to the surface.

【0056】さらに、単分子膜15等が形成された基材
12を水分の存在する雰囲気下(相対湿度40%以上)
にさらす曝露工程を行う。これにより、単分子膜15上
に物理吸着した未反応のシラン化合物分子11が水分と
反応して重合し、シロキサン化合物重合体からなる重合
物層16を形成することができる(図1(c)参照)。
また、基材12表面上に活性水素を有する表面官能基が
存在せず、未反応のシラン化合物が物理吸着等している
領域では、前記と同様にシラン化合物に於けるクロロシ
リル基がOH基と脱塩酸反応して重合しシロキサン化合
物重合体が生成している。この重合体は単分子膜15を
構成する膜構成分子や単分子膜15上に形成されている
重合物層16と架橋結合している(図2(b)参照)。
これにより、基材12表面上に活性水素を有する表面官
能基が存在しない領域をシロキサン化合物重合体で埋め
るので、ピンホールの発生を抑制した有機薄膜を形成す
ることができる。よって、ピンホールに起因して生じる
剥離等の有機薄膜の劣化を防止し、耐久性に優れた有機
薄膜を形成することができる。
Further, the substrate 12 on which the monomolecular film 15 and the like are formed is placed in an atmosphere containing moisture (relative humidity of 40% or more).
Exposure step. As a result, the unreacted silane compound molecules 11 physically adsorbed on the monomolecular film 15 react with water and polymerize to form a polymer layer 16 made of a siloxane compound polymer (FIG. 1C). reference).
Further, in a region where the surface functional group having active hydrogen does not exist on the surface of the base material 12 and the unreacted silane compound is physically adsorbed or the like, the chlorosilyl group in the silane compound is replaced with the OH group as described above. Polymerization is carried out by the dehydrochlorination reaction to produce a siloxane compound polymer. This polymer cross-links with the film constituent molecules constituting the monomolecular film 15 and the polymer layer 16 formed on the monomolecular film 15 (see FIG. 2B).
Accordingly, the region where the surface functional group having active hydrogen does not exist on the surface of the base material 12 is filled with the siloxane compound polymer, so that an organic thin film in which the generation of pinholes is suppressed can be formed. Accordingly, deterioration of the organic thin film such as peeling caused by the pinhole can be prevented, and an organic thin film having excellent durability can be formed.

【0057】なお、非水系溶媒除去工程は、水分を含む
雰囲気下(相対湿度40%以上)で行えば、非水系溶媒
の揮発と共に、未反応のシラン化合物に於けるクロロシ
リル基がOH基と脱塩酸反応して重合し、シロキサン化
合物からなる重合体を生成させることができる。この結
果、基材12表面上に形成された単分子膜15上に、さ
らに重合物層16を形成することができる。
If the non-aqueous solvent removal step is performed in an atmosphere containing water (relative humidity of 40% or more), the chlorosilyl group in the unreacted silane compound is removed from the OH group together with the volatilization of the non-aqueous solvent. Polymerization can be carried out by a hydrochloric acid reaction to produce a polymer comprising a siloxane compound. As a result, a polymer layer 16 can be further formed on the monomolecular film 15 formed on the surface of the substrate 12.

【0058】(実施の形態2)本実施の形態2は、前記
実施の形態1に係る有機薄膜の作製方法に比較して、非
水系溶媒除去工程に替えて、基材表面に残存する有機薄
膜形成用溶液を、乾燥基体を吹き付けて除去する除去工
程を行い、かつ基材を水分の存在する雰囲気中にさらす
工程を行わない点が異なる。
(Embodiment 2) The present Embodiment 2 is different from the method of producing an organic thin film according to Embodiment 1 in that an organic thin film remaining on the surface of a substrate is replaced with a non-aqueous solvent removing step. The difference is that a removing step of spraying a dry base on the forming solution to remove the forming solution is performed and a step of exposing the base to an atmosphere in which moisture is present is not performed.

【0059】前記除去工程を行うことにより、基材表面
に化学吸着したシラン化合物からなる単分子膜状の薄膜
上に残存する未反応のシラン化合物および非水系溶媒を
除去することができ、図3に示すように、単分子膜状の
有機薄膜を形成することができる。
By performing the removal step, the unreacted silane compound and the non-aqueous solvent remaining on the monomolecular thin film composed of the silane compound chemically adsorbed on the substrate surface can be removed. As shown in (1), a monomolecular organic thin film can be formed.

【0060】(実施の形態3)本実施の形態3は、本発
明に係る第2の態様に対応するものであり、前記第1の
態様に比較して、以下に述べる点で異なる。
(Embodiment 3) Embodiment 3 corresponds to the second aspect of the present invention, and differs from the first aspect in the following points.

【0061】すなわち、本発明に係る有機薄膜の作製方
法は、末端基としてのクロロシリル基を有するシラン化
合物を非水系溶媒に溶解させた有機薄膜形成用溶液を、
霧状の液滴にする液滴化工程と、前記霧状の液滴となっ
た有機薄膜形成用溶液を水分に接触させることにより、
液滴の表面部分の少なくとも一部を重合させて重合性液
滴にする重合化工程と、前記重合性液滴を基材に接触さ
せて、該基材表面に該重合性液滴を吸着固定させる吸着
工程と、前記基材表面に残存する前記非水系溶媒を揮発
させて除去する非水系溶媒除去工程とを備える点に特徴
がある。
That is, in the method for producing an organic thin film according to the present invention, an organic thin film forming solution in which a silane compound having a chlorosilyl group as a terminal group is dissolved in a non-aqueous solvent is used.
A droplet forming step of forming mist-like droplets, and by contacting the organic thin film forming solution that has become the mist-like droplets with moisture,
A polymerization step of polymerizing at least a part of the surface portion of the liquid droplet to form a polymerizable liquid droplet, and bringing the polymerizable liquid droplet into contact with a substrate to adsorb and fix the polymerizable liquid droplet on the surface of the substrate. And a non-aqueous solvent removing step of volatilizing and removing the non-aqueous solvent remaining on the substrate surface.

【0062】前記液滴化工程は、有機薄膜形成用溶液を
霧状の液滴21にする工程であって(図4(a)参
照)、具体的には該有機薄膜形成用溶液に圧力を加えて
細孔から無気噴射する方法や、気体と共に噴射する方法
等が挙げられる。
The droplet forming step is a step of converting the solution for forming an organic thin film into mist-like droplets 21 (see FIG. 4A). Specifically, a pressure is applied to the solution for forming an organic thin film. In addition, a method of injecting airlessly from a fine hole, a method of injecting air with gas, and the like are included.

【0063】前記重合化工程は、液滴化工程に於いて霧
状の液滴となった有機薄膜形成用溶液を水分に接触させ
ることにより、少なくとも液滴の表面部分の一部を重合
させ、重合性液滴22を生成する工程である(図4
(b))。液滴を水分に接触させる方法としては、例え
ば所定の相対湿度となる様に設定された水蒸気を含む雰
囲気下にさらす方法等が挙げられる。液滴が水分に接触
すると、シラン化合物に於けるクロロシリル基とOH基
とが脱塩酸反応する結果、少なくとも液滴の表層部分で
はシロキサン化合物重合体が生成する。このシロキサン
化合物重合体はクロロシリル基とシラノール基とを有し
ている。また、水分は液滴の内部には到達しないので、
該液滴は未反応のシラン化合物を内包している。なお、
前記相対湿度としては、30%〜100%の範囲内であ
ることが好ましく、70%〜90%の範囲内であること
がより好ましい。
In the polymerization step, the solution for forming an organic thin film which has been formed into mist-like droplets in the droplet formation step is brought into contact with moisture to polymerize at least a part of the surface portion of the droplets. This is a step of generating the polymerizable droplet 22 (FIG. 4).
(B)). As a method of bringing the droplets into contact with moisture, for example, a method of exposing the droplets to an atmosphere containing water vapor set to have a predetermined relative humidity and the like can be mentioned. When the droplet comes into contact with moisture, the chlorosilyl group and the OH group in the silane compound undergo a dehydrochlorination reaction, so that a siloxane compound polymer is formed at least on the surface layer of the droplet. This siloxane compound polymer has a chlorosilyl group and a silanol group. Also, since the water does not reach the inside of the droplet,
The droplet contains an unreacted silane compound. In addition,
The relative humidity is preferably in the range of 30% to 100%, and more preferably in the range of 70% to 90%.

【0064】前記吸着工程は、重合性液滴22を基材1
2表面に接触させることにより化学吸着させる工程であ
る。より詳細には、以下の通りである。すなわち、重合
性液滴22が基材12表面に付着すると、該重合性液滴
22の表層部分を構成するシロキサン化合物重合体で
は、クロロシリル基が吸着水13に於けるOH基と脱塩
酸反応する結果、シラノール基に変化する。また、重合
性液滴22の内部に存在していたシラン化合物に於いて
も、クロロシリル基がOH基と反応してシラノール基が
導入されシラノール化合物に変化する。また、基材12
表面に存在する吸着水13は微量であり、厚みにして水
分子数層程度にしかならないので、非水系溶媒は吸着水
を吸収する。その吸収過程に於いて、シロキサン化合物
重合体およびシラノール化合物分子は、基材12表面に
存在する表面官能基としてのOH基や分子間で脱水反応
し、基材12上に結合・固定されて混合膜23が形成さ
れる。また、基材12に於けるOH基等が存在しない領
域では、シロキサン化合物からなる重合物等が物理吸着
する等して表面を被覆している(図5参照)。
In the adsorption step, the polymerizable droplet 22
This is a step of causing chemical adsorption by contacting the surface. More specifically, it is as follows. That is, when the polymerizable droplet 22 adheres to the surface of the substrate 12, in the siloxane compound polymer constituting the surface portion of the polymerizable droplet 22, the chlorosilyl group undergoes a dehydrochlorination reaction with the OH group in the adsorbed water 13. As a result, it changes to a silanol group. Further, also in the silane compound existing inside the polymerizable droplet 22, the chlorosilyl group reacts with the OH group to introduce a silanol group and change to a silanol compound. The base material 12
The non-aqueous solvent absorbs the adsorbed water 13 because the amount of the adsorbed water 13 existing on the surface is very small and the thickness is only about several layers of water molecules. In the absorption process, the siloxane compound polymer and the silanol compound molecule undergo a dehydration reaction between OH groups as surface functional groups present on the surface of the substrate 12 and between the molecules, and are bound and fixed on the substrate 12 and mixed. A film 23 is formed. In a region where the OH group or the like does not exist in the base material 12, the surface of the substrate 12 is covered by a polymer or the like made of a siloxane compound by physical adsorption (see FIG. 5).

【0065】前記非水系溶媒除去工程は、基材12表面
に残存する非水系溶媒を揮発させることにより除去する
工程である。この工程を行うことにより、基材12表面
上に、シラン化合物分子の集合群が化学吸着して単分子
膜状に製膜された領域と、シロキサン化合物重合体が化
学吸着した領域とが混在する混合膜23を形成する(図
4(c)参照)。さらに、前記混合膜23上に、シロキ
サン化合物重合体が物理的に絡み合ってなる重合物層2
4を形成する。この重合物層24は、これを構成するシ
ラン化合物重合体が、混合膜23を構成するシラン化合
物分子やシロキサン化合物重合体とシロキサン結合によ
り結合して固定されている。その一方、基材12表面上
に活性水素を有する表面官能基が存在しない領域では、
シロキサン化合物重合体が物理吸着して基材12表面を
被覆している。また、このシロキサン化合物重合体は、
混合膜23、および重合物層24とシロキサン化合物に
より結合して固定されている。これにより、基材12表
面上に活性水素を有する表面官能基が存在しない領域を
シロキサン化合物重合体で埋めるので、ピンホールの発
生を抑制した有機薄膜を形成することができ、該ピンホ
ールに起因して生じる剥離等の有機薄膜の劣化を防止
し、耐久性に優れた有機薄膜を形成することができる。
The non-aqueous solvent removing step is a step of removing the non-aqueous solvent remaining on the surface of the substrate 12 by volatilizing. By performing this step, a region where a group of silane compound molecules is chemically adsorbed to form a monomolecular film and a region where the siloxane compound polymer is chemically adsorbed are mixed on the surface of the substrate 12. The mixed film 23 is formed (see FIG. 4C). Further, on the mixed film 23, a polymer layer 2 in which a siloxane compound polymer is physically entangled.
4 is formed. In the polymer layer 24, a silane compound polymer constituting the polymer layer 24 is fixed by bonding to a silane compound molecule or a siloxane compound polymer constituting the mixed film 23 through a siloxane bond. On the other hand, in a region where there is no surface functional group having active hydrogen on the surface of the base material 12,
The siloxane compound polymer is physically adsorbed and covers the surface of the substrate 12. In addition, this siloxane compound polymer,
The mixed film 23 and the polymer layer 24 are bonded and fixed by a siloxane compound. As a result, the region where the surface functional group having active hydrogen does not exist on the surface of the base material 12 is filled with the siloxane compound polymer, so that an organic thin film in which the generation of pinholes is suppressed can be formed. It is possible to prevent the organic thin film from deteriorating, such as peeling, which is caused by the above, and to form an organic thin film having excellent durability.

【0066】また、前記非水系溶媒除去工程に代えて、
前記基材に乾燥気体を吹き付けることにより、該基材表
面に化学結合していないシラン化合物およびシロキサン
化合物重合体と、非水系溶媒とを除去する除去工程を行
うこともできる。この場合、混合膜23上に堆積する、
シロキサン化合物重合体と、残存する非水系溶媒とが除
去されるので、基材上には混合膜23からなる有機薄膜
が形成されることになる(図5(b)参照)。よって、
非水系溶媒のみを除去する除去工程と比較して、膜厚の
薄い有機薄膜が形成されることになる。
Further, in place of the non-aqueous solvent removing step,
By spraying the substrate with a dry gas, a removal step of removing the silane compound and the siloxane compound polymer not chemically bonded to the surface of the substrate and the non-aqueous solvent can be performed. In this case, it is deposited on the mixed film 23,
Since the siloxane compound polymer and the remaining non-aqueous solvent are removed, an organic thin film composed of the mixed film 23 is formed on the base material (see FIG. 5B). Therefore,
An organic thin film having a small thickness is formed as compared with the removing step of removing only the non-aqueous solvent.

【0067】なお、有機薄膜形成用溶液に於ける非水系
溶媒が、吸着水を吸収し難い溶媒であり、かつシラン化
合物が撥水性(疎水性)を示す官能基を備えている場
合、シロキサン化合物重合体は撥水性を示す官能基の作
用により基材12表面に到達できずに吸着水面上を浮遊
することもある。一方、未反応のシラン化合物は吸着水
と反応してシラノール化合物となり、シロキサン化合物
と同様に、撥水性を示す官能基の作用により吸着水面上
を浮遊することになる。この場合、基材12表面上の吸
着水を除去すれば、基材12表面に於ける活性水素を有
する表面官能基と前記シラノール基との間で脱水反応さ
せることが可能となり、該基材面と化学吸着させること
ができる。また、基材12表面に吸着水が存在しない場
合には、シロキサン化合物重合体および未反応のシラン
化合物は基材表面のOH基と脱塩酸反応することにより
化学吸着し、複合膜を形成する。
In the case where the non-aqueous solvent in the solution for forming an organic thin film is a solvent that hardly absorbs adsorbed water and the silane compound has a water-repellent (hydrophobic) functional group, the siloxane compound The polymer may not reach the surface of the substrate 12 due to the action of the functional group exhibiting water repellency, and may float on the adsorbed water surface. On the other hand, the unreacted silane compound reacts with the adsorbed water to become a silanol compound, and, like the siloxane compound, floats on the adsorbed water surface by the action of a functional group exhibiting water repellency. In this case, if the adsorbed water on the surface of the base material 12 is removed, a dehydration reaction between the surface functional group having active hydrogen on the surface of the base material 12 and the silanol group can be performed. And can be chemically adsorbed. When no water is present on the surface of the substrate 12, the siloxane compound polymer and the unreacted silane compound undergo a dehydrochlorination reaction with OH groups on the surface of the substrate to chemically adsorb to form a composite film.

【0068】ここで、本実施の形態に係る有機薄膜の作
製方法が、重合物を膜構成要素として含み、かつ膜厚の
均一な有機薄膜の形成を可能としたことの理由につい
て、以下に述べる。
Here, the reason why the method for producing an organic thin film according to the present embodiment includes a polymer as a film component and enables formation of an organic thin film having a uniform thickness will be described below. .

【0069】重合性液滴の平均粒径をRとし、該重合性
液滴の表面積をSとし、体積をVとすると、重合性液滴
に於ける重合物の総量は(k1×S)と表すことができ
る。ここで、k1はシラン化合物の種類、非水系溶媒の
種類、雰囲気の相対湿度、液滴がノズルより噴霧されて
から基材12に到達するまでの到達時間によって定まる
定数である。よって、重合性液滴中に存在する重合物の
濃度は下記式(1)で示すことができる。
When the average particle size of the polymerizable droplet is R, the surface area of the polymerizable droplet is S, and the volume is V, the total amount of the polymer in the polymerizable droplet is (k 1 × S) It can be expressed as. Here, k 1 is a constant determined by the type of the silane compound, the type of the non-aqueous solvent, the relative humidity of the atmosphere, and the arrival time from when the droplet is sprayed from the nozzle to when it reaches the substrate 12. Therefore, the concentration of the polymer present in the polymerizable droplet can be represented by the following formula (1).

【数1】 (Equation 1)

【0070】これに対して、従来の浸漬法に於いては、
容器に満たされた有機薄膜形成用溶液の表面積と体積と
の比から、重合物の濃度を算出することができる。例え
ば、前記容器が一辺Lの立方体形状を有すると仮定する
と、重合物の濃度は下記式(2)で表される。
On the other hand, in the conventional immersion method,
The concentration of the polymer can be calculated from the ratio between the surface area and the volume of the solution for forming an organic thin film filled in the container. For example, assuming that the container has a cubic shape with one side L, the concentration of the polymer is represented by the following equation (2).

【数2】 但し、式中のk2はシラン化合物の種類、非水系溶媒の
種類、雰囲気の相対湿度、有機薄膜形成用溶液に対する
基材の浸漬時間によって定まる定数である。
(Equation 2) Here, k 2 in the formula is a constant determined by the type of the silane compound, the type of the non-aqueous solvent, the relative humidity of the atmosphere, and the immersion time of the substrate in the organic thin film forming solution.

【0071】また、従来のロールコータ法に於いては、
ロールに転写されている有機薄膜形成用溶液の表面積
(すなわちロールの表面積)と体積との比から重合物の
濃度が算出できる。例えば、ロールの半径をrとし、ロ
ールの長辺方向の長さをlとし、ロールに転写されてい
る有機薄膜形成用溶液の厚みをdとすると、重合物の濃
度は下記式(3)で表される。
Further, in the conventional roll coater method,
The concentration of the polymer can be calculated from the ratio of the surface area (that is, the surface area of the roll) of the solution for forming an organic thin film transferred to the roll to the volume. For example, assuming that the radius of the roll is r, the length of the roll in the long side direction is l, and the thickness of the organic thin film forming solution transferred to the roll is d, the concentration of the polymer is represented by the following formula (3). expressed.

【数3】 但し、式中のk3はシラン化合物の種類、非水系溶媒の
種類、雰囲気の相対湿度、ロールの回転数によって定ま
る定数である。
(Equation 3) Here, k 3 in the formula is a constant determined by the type of the silane compound, the type of the non-aqueous solvent, the relative humidity of the atmosphere, and the number of rotations of the roll.

【0072】前記浸漬法では、有機薄膜を形成する基材
の大きさに起因して、Lの最小化には制限が課せられ
る。よって、前記式(2)で表される重合物の濃度を大
きくすることには限界がある。
In the immersion method, the minimization of L is limited due to the size of the substrate on which the organic thin film is formed. Therefore, there is a limit to increasing the concentration of the polymer represented by the formula (2).

【0073】また、ロールコータ法に於いても、転写す
る有機薄膜形成用溶液の厚さを限りなく薄くすることは
原理的に困難である。よって、この場合も前記式(3)
から明らかな様に、重合物の濃度を大きくすることには
限界がある。
Also in the roll coater method, it is in principle difficult to make the thickness of the organic thin film forming solution to be transferred as thin as possible. Therefore, also in this case, the above equation (3)
As is clear from the above, there is a limit to increasing the concentration of the polymer.

【0074】これに対して、本実施の形態に係る有機薄
膜の作製方法に於いては、液滴化工程で霧状の液滴にす
る際の液滴の平均粒径が小さい程、外気中の水分と反応
してシロキサン化合物からなる重合体に変化し易いこと
が推察される。また、液滴の平均粒径は原理的には限り
なく小さくできることから、重合性液滴の平均粒径Rも
同様に小さくすることができる。よって、前記式(1)
で表される重合物の濃度は理論上に於いても、また実際
上に於いても大きくすることが可能である。すなわち、
本実施の形態に係る有機薄膜の作製方法に於いては、膜
構成要素としての重合物を多く含んだ有機薄膜を形成す
ることができる。さらに、Rを100μm以下程度と
し、噴霧総量をコントロールすることにより、基材12
に付着する重合性液滴の量を精密に制御できるので、均
一な膜厚を有する有機薄膜の形成が可能である。前記の
様に、膜構成要素として重合物を多く含む構成である
と、ピンホールの発生を抑制した有機薄膜とすることが
できる。よって、防汚耐久性の向上が図れる。また、例
えば単分子膜と比較して膜厚の大きい有機薄膜を形成で
きる。よって、耐熱性の向上も図れる。
On the other hand, in the method for producing an organic thin film according to the present embodiment, the smaller the average particle size of the droplets in the formation of the mist in the droplet formation step, It is presumed that it easily reacts with water to change into a polymer composed of a siloxane compound. Further, since the average particle diameter of the droplets can be reduced without limit in principle, the average particle diameter R of the polymerizable droplets can be similarly reduced. Therefore, the above equation (1)
The concentration of the polymer represented by can be increased both theoretically and practically. That is,
In the method for manufacturing an organic thin film according to the present embodiment, an organic thin film containing a large amount of a polymer as a film component can be formed. Further, by controlling R to about 100 μm or less and controlling the total spray amount,
Since the amount of polymerizable droplets adhering to the surface can be precisely controlled, an organic thin film having a uniform film thickness can be formed. As described above, when the film component contains a large amount of a polymer, an organic thin film in which pinholes are suppressed can be obtained. Therefore, antifouling durability can be improved. Further, for example, an organic thin film having a larger thickness than a monomolecular film can be formed. Therefore, the heat resistance can be improved.

【0075】なお、参考までに述べると、前記ロールコ
ータ法に於いては、ロールを基材に接触させて有機薄膜
形成用溶液を塗布している為、基材の製膜面が曲面であ
るとロールが曲面に適合せず塗布そのものが困難である
という問題点を有している。また、たとえロールを弾力
性のある材質にして曲面に適合できるようにしても、接
触圧が場所により異なる為、均一にコーティングするこ
とは難しい。さらに、ロールは通常水平に設置されるの
で、形成時における基材の搬送方法に制約がかかる。こ
れに対して、本実施の形態に係る有機薄膜の作製方法に
於いては、有機薄膜形成用溶液を液滴化して基材表面に
化学吸着させるので、基材表面が凹凸面状であっても膜
厚の均一な有機薄膜を形成することが可能である。
For reference, in the roll coater method, since the organic thin film forming solution is applied by bringing the roll into contact with the base material, the film forming surface of the base material is a curved surface. In addition, there is a problem that the coating itself is difficult because the roll does not conform to the curved surface. Even if the roll is made of a resilient material so that it can conform to a curved surface, it is difficult to coat uniformly because the contact pressure varies depending on the location. Further, since the rolls are usually set horizontally, there are restrictions on the method of transporting the base material during formation. In contrast, in the method for producing an organic thin film according to the present embodiment, the solution for forming an organic thin film is formed into droplets and chemically adsorbed on the surface of the substrate, so that the surface of the substrate has an uneven surface. It is also possible to form an organic thin film having a uniform thickness.

【0076】以上の考察から、本実施の形態に係る有機
薄膜の作製方法は、従来の形成方法に比較して、膜成分
として重合物を多く含有した有機薄膜の形成が可能であ
ることが分かる。
From the above considerations, it can be seen that the method for producing an organic thin film according to the present embodiment can form an organic thin film containing a large amount of a polymer as a film component, as compared with the conventional method. .

【0077】(実施の形態4)また、本発明は、前記実
施の形態1〜3に係る有機薄膜の作製方法に用いる有機
薄膜の製膜装置にも関する。該有機薄膜の製膜装置は、
その主要構成要素として、噴霧装置を備えている。図6
は、本発明に係る有機薄膜の製膜装置に於いて、主要構
成となる噴霧装置の概略を示す説明図である。図7は噴
霧装置に於けるスプレーガン2の先端部分を模式的に表
した断面図である。
(Embodiment 4) The present invention also relates to an organic thin film forming apparatus used in the method of manufacturing an organic thin film according to any one of Embodiments 1 to 3. The organic thin film forming apparatus includes:
A spraying device is provided as a main component thereof. FIG.
FIG. 1 is an explanatory view schematically showing a spraying device as a main configuration in an organic thin film forming apparatus according to the present invention. FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing a tip portion of the spray gun 2 in the spray device.

【0078】図6および図7に示すように、本発明に係
る噴霧装置としてのスプレーガン41は、本体部45
と、ノズル(細孔)50および開閉シャッター51を備
えた先端部46と、圧力発生装置としての高圧ガスタン
ク43と、パルスコントローラ44とを備えた構成であ
る。
As shown in FIGS. 6 and 7, a spray gun 41 as a spray device according to the present invention comprises a main body 45.
, A tip 46 having a nozzle (pore) 50 and an opening / closing shutter 51, a high-pressure gas tank 43 as a pressure generating device, and a pulse controller 44.

【0079】前記本体部45は、有機薄膜形成用溶液5
2を密閉状態にて貯留可能な構造体である。本体部45
に充填されている有機薄膜形成用溶液52は、図示しな
い貯留タンク等から供給されている。有機薄膜形成用溶
液52の動粘度は、0.2〜5000cSt(25℃)
の範囲内であることが好ましく、0.5〜2cStの範
囲内であることがより好ましい。動粘度が前記数値範囲
内であれば、所望の粒径(0〜100μm)の液滴を得
ることができる。
The main body 45 is provided with a solution 5 for forming an organic thin film.
2 is a structure that can be stored in a closed state. Body 45
Is supplied from a storage tank or the like (not shown). The kinematic viscosity of the organic thin film forming solution 52 is 0.2 to 5000 cSt (25 ° C.).
And more preferably in the range of 0.5 to 2 cSt. If the kinematic viscosity is within the above numerical range, a droplet having a desired particle size (0 to 100 μm) can be obtained.

【0080】前記ノズル50は、本体部45に貯留され
ている有機薄膜形成用溶液52を噴出(吐出)する噴き
出し口である。ノズル50の口径としては特に限定され
るものではないが、霧化性の向上の為には口径を小さく
する必要がある一方、口径が小さすぎると吐出量が小さ
くなって塗布効率が低下するので、最適な範囲内となる
ように設定されている。本発明に於いては、例えば10
μm〜100μmの範囲内となるように設定されてい
る。また、ノズル形状は、特に限定されるものではな
く、適宜必要に応じて設計変更すればよい。
The nozzle 50 is a jet port for jetting (discharging) the organic thin film forming solution 52 stored in the main body 45. Although the diameter of the nozzle 50 is not particularly limited, it is necessary to reduce the diameter in order to improve atomization. On the other hand, if the diameter is too small, the discharge amount becomes small, and the coating efficiency is reduced. , Within the optimal range. In the present invention, for example, 10
It is set to be in the range of μm to 100 μm. The shape of the nozzle is not particularly limited, and may be appropriately changed as needed.

【0081】前記開閉シャッター51は、ノズル50の
開閉を行う開閉装置であり、また開閉動作を実行させる
為の駆動機構(図示しない)が設けられている。
The opening / closing shutter 51 is an opening / closing device for opening / closing the nozzle 50, and is provided with a drive mechanism (not shown) for executing the opening / closing operation.

【0082】前記高圧ガスタンク43は、スプレーガン
41内部に充填された有機薄膜形成用溶液52に圧力を
加える為の加圧用エア53を断続的に供給するタンクで
ある。加圧用エア53は、流路47を介してスプレーガ
ン41に供給され、また加圧用エア53の供給量は調整
弁42により制御されている。流路47は、加圧用エア
53により有機薄膜形成用溶液に圧力が効果的に加わる
様に、最適設計された構造を有している。加圧用エア5
3としては乾燥気体を使用するのが好ましく、具体的に
は、例えば窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガス、二
酸化炭素ガス等が挙げられる。加圧用エア53中に水分
が含まれると、有機薄膜形成用溶液に於けるシラン化合
物と水分とが反応することにより該溶液が失活するから
である。また、ノズル50の口径が10〜100μm、
有機薄膜形成用溶液の動粘度が0.2〜5000cSt
(25℃)の場合、スプレーガン41内部に充填された
有機薄膜形成用溶液52に100N/cm2〜1000
N/cm2程度の圧力が加わるように加圧用エアを供給
すると、霧化された有機薄膜形成用溶液の液滴の粒径を
100μm以下程度に制御できることを本願発明者等は
見出している。
The high-pressure gas tank 43 is a tank for intermittently supplying pressurizing air 53 for applying pressure to the organic thin film forming solution 52 filled in the spray gun 41. The pressurizing air 53 is supplied to the spray gun 41 via a flow path 47, and the supply amount of the pressurizing air 53 is controlled by an adjusting valve 42. The channel 47 has an optimally designed structure so that the pressure is effectively applied to the organic thin film forming solution by the pressurizing air 53. Pressurizing air 5
As 3, it is preferable to use a dry gas, and specific examples include nitrogen gas, helium gas, argon gas, and carbon dioxide gas. This is because, if moisture is contained in the pressurizing air 53, the silane compound in the solution for forming an organic thin film reacts with moisture to deactivate the solution. The nozzle 50 has a diameter of 10 to 100 μm,
The kinematic viscosity of the solution for forming an organic thin film is 0.2 to 5000 cSt.
(25 ° C.), the solution 52 for forming an organic thin film filled in the spray gun 41 is filled with 100 N / cm 2 to 1000 N / cm 2 .
The present inventors have found that the supply of pressurized air so that a pressure of about N / cm 2 is applied can control the particle size of the atomized droplets of the solution for forming an organic thin film to about 100 μm or less.

【0083】前記パルスコントローラ44は、制御信号
により前記開閉シャッター51の開閉作動を制御する制
御手段であり、被塗布物である基材の表面状態や、形成
する有機薄膜の膜厚等のデータに基づき噴霧量を調節す
る。なお、有機薄膜形成用溶液52は大気に触れた場
合、大気中の水分との反応により失活が危惧されるの
で、該スプレーガン41としては気密性に優れたものを
使用するのが好ましい。
The pulse controller 44 is a control means for controlling the opening / closing operation of the opening / closing shutter 51 in accordance with a control signal. The pulse controller 44 receives data such as the surface condition of the substrate to be coated and the thickness of the organic thin film to be formed. The spray amount is adjusted based on the amount. In addition, when the organic thin film forming solution 52 is exposed to the atmosphere, there is a concern that it may be deactivated due to the reaction with moisture in the atmosphere. Therefore, it is preferable to use a spray gun 41 having excellent airtightness.

【0084】以上の様な構成を有するスプレーガン41
は、以下に述べる様にして有機薄膜形成用溶液を微粒子
化して噴霧する。即ち、パルスコントローラ44による
制御によって、開閉シャッター51がノズル50を閉じ
ている状態に於いては、先端部46に充填された有機薄
膜形成用溶液52は、図7に示すように、加圧用エア5
3により加圧され圧縮されている。次に、パルスコント
ローラ44による制御によって、開閉シャッター51が
ノズル50を開くと、圧縮されることにより液圧が高ま
っていた有機薄膜形成用溶液52は急激に解放され、ノ
ズル50より高速で噴射される。このときノズル50か
ら噴射された有機薄膜形成用溶液52は、円錐形状の液
膜54となる。この液膜54は、広角的に拡張するに従
って液滴状に分離する作用が働くと共に、静止流体であ
る外気との衝突により、液膜54の噴射方向に於ける最
前面から細分化されて霧化され液滴55となる。このと
き、霧状の液滴55がなすスプレーパターンは、広角的
な円錐形状の噴霧流となっている。よって、被膜を広面
積にわたって形成することに適している。
The spray gun 41 having the above configuration
As described below, the solution for forming an organic thin film is atomized and sprayed as described below. That is, when the opening / closing shutter 51 closes the nozzle 50 under the control of the pulse controller 44, the solution 52 for forming an organic thin film filled in the front end portion 46 is supplied with pressurized air as shown in FIG. 5
3 and are compressed. Next, when the opening / closing shutter 51 opens the nozzle 50 under the control of the pulse controller 44, the solution 52 for forming an organic thin film, whose liquid pressure has been increased by being compressed, is rapidly released, and is ejected at a higher speed than the nozzle 50. You. At this time, the organic thin film forming solution 52 sprayed from the nozzle 50 becomes a conical liquid film 54. The liquid film 54 functions to separate into droplets as it expands in a wide angle, and is crushed into fine particles from the forefront in the jetting direction of the liquid film 54 by collision with outside air which is a stationary fluid. Into droplets 55. At this time, the spray pattern formed by the mist droplets 55 is a wide-angle conical spray flow. Therefore, it is suitable for forming a coating over a wide area.

【0085】このように、本発明に係るスプレーガン4
1は、気体を伴わないエアレススプレー(無気噴射)に
より噴霧するので、有機薄膜形成用溶液に於ける非水系
溶媒が、基材12表面に到達する前の乾燥を防止するこ
とができる。また、液滴55の粒径は100μm以下程
度に制御されているので、噴霧量を適宜必要に応じて設
定することにより、基材12に膜厚の均一な有機薄膜を
形成することが可能となる。
As described above, the spray gun 4 according to the present invention
1 is sprayed by airless spray without gas (airless spray), so that it is possible to prevent the non-aqueous solvent in the solution for forming an organic thin film from drying before reaching the surface of the substrate 12. In addition, since the particle size of the droplet 55 is controlled to about 100 μm or less, it is possible to form an organic thin film having a uniform film thickness on the base material 12 by appropriately setting the spray amount as needed. Become.

【0086】さらに、本発明に係る有機薄膜の製膜装置
は、被塗布物としての基材12と、噴霧装置(スプレー
ガン41)とを相対的に移動させる移動装置を具備させ
ることもできる。例えば図8に示すように、一対の相対
向するプーリー62・62が固定され、両プーリー62
・62に無端環状のベルト61が巻き掛けられており、
ベルト61はプーリー62・62間で直線状に張られた
構成を有する移動装置60等が挙げられる。前記ベルト
61には固定手段(図示しない)によりスプレーガン4
1が固定されている。前記プーリー62・62には、こ
れらを駆動する為のパルスモータ63が接続されてい
る。このパルスモータ63は正逆回転が可能な様に設計
されている。さらに、パルスモータ63にはこれを制御
する制御手段64が接続されている。又、前記ベルト6
1としては、例えばタイミングベルト等が例示できる。
Further, the apparatus for forming an organic thin film according to the present invention may be provided with a moving device for relatively moving the substrate 12 as the object to be coated and the spraying device (spray gun 41). For example, as shown in FIG. 8, a pair of opposing pulleys 62
An endless annular belt 61 is wound around 62,
The belt 61 includes a moving device 60 having a configuration in which the belt 61 is stretched linearly between the pulleys 62. The spray gun 4 is fixed to the belt 61 by fixing means (not shown).
1 is fixed. The pulleys 62 are connected to a pulse motor 63 for driving them. The pulse motor 63 is designed to be able to rotate forward and backward. Further, a control means 64 for controlling the pulse motor 63 is connected thereto. The belt 6
As 1, for example, a timing belt can be exemplified.

【0087】前記移動装置60は以下に述べるようにし
て動作する。すなわち、前記制御手段64から制御信号
を送りパルスモータ63を駆動させてプーリー62・6
2を同一方向に回転させることにより、ベルト61を矢
印Aで示す方向に回転させる。これに伴い、スプレーガ
ン41も矢印Aで示す方向に、基材12上を適時的に移
動させることができる。この様に、スプレーガン41と
基材12との間に相対的移動状態を作り出すことによ
り、大面積を有する基材12であっても順次有機薄膜形
成用溶液を噴霧することが可能となり、スプレーガン4
1が固定状態の場合には制限されていた噴霧領域の拡大
が図れる。また、移動装置60を矢印Bで示す方向に平
行移動させる平行移動装置(図示しない)を設けてもよ
い。これにより、基材12上に2次元的に噴霧すること
が可能となる。さらに、移動装置60に、これを上下に
昇降させる上下昇降手段(図示しない)を設けてもよ
い。これにより、スプレーガン41に於けるノズル50
と、基材12との離間距離を適宜必要に応じて調節でき
ると共に、3次元的にスプレーガン41を移動させるの
で、箱形状のものに対しても有機薄膜の形成が可能とな
る。
The moving device 60 operates as described below. That is, a control signal is sent from the control means 64 to drive the pulse motor 63 so that the pulleys 6
By rotating the belt 2 in the same direction, the belt 61 is rotated in the direction indicated by the arrow A. Accordingly, the spray gun 41 can also be moved on the base material 12 in the direction indicated by the arrow A in a timely manner. In this way, by creating a relative movement state between the spray gun 41 and the substrate 12, it is possible to sequentially spray the organic thin film forming solution even on the substrate 12 having a large area. Gun 4
When 1 is in the fixed state, the limited spray area can be enlarged. Further, a translation device (not shown) for translating the translation device 60 in the direction indicated by the arrow B may be provided. This makes it possible to spray two-dimensionally on the base material 12. Further, the moving device 60 may be provided with up-and-down elevating means (not shown) for elevating the moving device 60 up and down. Thereby, the nozzle 50 in the spray gun 41 is
In addition, the separation distance from the base material 12 can be appropriately adjusted as needed, and the spray gun 41 is moved three-dimensionally, so that an organic thin film can be formed even on a box-shaped one.

【0088】また、本発明に係る有機薄膜の製膜装置に
於いては、前記有機薄膜形成用溶液を基材12に噴霧し
た後に、該基材表面に残存する有機薄膜形成用溶液を除
去する為の溶媒除去装置が具備可能である。より具体的
には、図9に示すように、乾燥気体を吹き出すことによ
り、基材に化学結合していないシラン化合物等を除去す
るエアーガン装置71等が好適に使用可能である。
In the apparatus for forming an organic thin film according to the present invention, after the organic thin film forming solution is sprayed on the substrate 12, the organic thin film forming solution remaining on the substrate surface is removed. For removing the solvent. More specifically, as shown in FIG. 9, an air gun 71 that blows out a dry gas to remove a silane compound or the like that is not chemically bonded to the substrate can be suitably used.

【0089】その上、本発明に係る有機薄膜の製膜装置
は、前記スプレーガン41、および移動装置60等を内
部に設置可能であり、かつ遮蔽空間を有し外気との接触
が防止可能な外気遮蔽手段を具備していてもよい。
Further, the apparatus for forming an organic thin film according to the present invention can install the spray gun 41, the moving device 60 and the like inside, and has a shielded space to prevent the contact with the outside air. An outside air shielding means may be provided.

【0090】前記外気遮蔽手段としては、本発明のスプ
レーガン41および基材12を外気から遮蔽できるもの
であれば、その形状および材質等に特に制限されるもの
ではない。例えば、図10に示す様に、内部の温度およ
び湿度等が制御可能な湿度コントロール容器72等が例
示できる。湿度コントロール容器72は、内部の湿度等
を制御する為の湿度制御装置(図示しない)を具備して
いる。この湿度制御装置により、湿度コントロール容器
72内部を高温高湿に設定する場合には、前記実施の形
態3に係る有機薄膜の作製方法に於いて好適に使用でき
る。その一方、湿度コントロール容器72内部を湿度が
所定の値以上とならない様に低湿度に制御して、該湿度
コントロール容器72を使用すれば、前記実施の形態1
又は実施の形態2に係る作製方法に於いて、好適に使用
可能となる。この場合、湿度コントロール容器72は、
さらに有機薄膜形成用溶液に対して不活性な不活性ガス
(例えば、乾燥空気、乾燥窒素又は乾燥ヘリウム)を供
給する不活性ガス供給手段を備えさせてもよい。なお、
外気遮蔽手段としては、前記した湿度コントロール容器
の他に、高温高湿槽やチャンバー等が使用できる。ま
た、内部の湿度や温度が制御可能な、有機薄膜の製膜装
置を載置する為の部屋も外気遮蔽手段として使用可能で
ある。
The outside air shielding means is not particularly limited in its shape and material as long as it can shield the spray gun 41 and the substrate 12 of the present invention from outside air. For example, as shown in FIG. 10, a humidity control container 72 or the like in which the internal temperature and humidity can be controlled can be exemplified. The humidity control container 72 includes a humidity control device (not shown) for controlling internal humidity and the like. When the inside of the humidity control container 72 is set to a high temperature and a high humidity by this humidity control device, it can be suitably used in the method of manufacturing an organic thin film according to the third embodiment. On the other hand, if the inside of the humidity control container 72 is controlled to a low humidity so that the humidity does not exceed a predetermined value and the humidity control container 72 is used, the first embodiment can be used.
Alternatively, it can be suitably used in the manufacturing method according to the second embodiment. In this case, the humidity control container 72
Further, an inert gas supply means for supplying an inert gas (for example, dry air, dry nitrogen or dry helium) which is inert to the organic thin film forming solution may be provided. In addition,
As the outside air shielding means, a high-temperature high-humidity tank, a chamber, or the like can be used in addition to the humidity control container described above. Further, a room for mounting an organic thin film forming apparatus capable of controlling the humidity and temperature inside can also be used as the outside air shielding means.

【0091】以上のような構成を有する有機薄膜の製膜
装置を用いて有機薄膜を形成すれば、塗布効率の向上が
図れる。加えて、塗布効率が高い為に、有機薄膜形成用
溶液の使用量も抑制することができ、生産コストの低減
も可能となる。
If an organic thin film is formed using the apparatus for forming an organic thin film having the above configuration, the coating efficiency can be improved. In addition, since the coating efficiency is high, the amount of the organic thin film forming solution used can be suppressed, and the production cost can be reduced.

【0092】また、浸漬法に於いては、基材面の所望の
領域にのみ有機薄膜を製膜したい場合に、その他の領域
が有機薄膜形成用溶液に接触しないように保護する必要
があった。しかし、本発明に於いては、製膜したい領域
にのみ噴霧すれば足りるので、前記のような場合の作業
の煩雑性を緩和することができる。さらに、浸漬法では
比較的長時間浸漬させる必要があるのに対して、スプレ
ー法における噴霧時間は短時間で完了するので、よって
生産性の向上も図れる。
In the immersion method, when it is desired to form an organic thin film only on a desired region of the substrate surface, it is necessary to protect the other region from contact with the organic thin film forming solution. . However, in the present invention, since it is sufficient to spray only the region where the film is to be formed, the complexity of the operation in the above case can be reduced. Furthermore, while the immersion method requires a relatively long immersion time, the spraying time in the spraying method is completed in a short time, thereby improving the productivity.

【0093】なお、本実施の形態に於いては、前記図6
に示す構成を有するスプレーガン41について述べた
が、本発明はこれに何ら限定されるものではなく、例え
ば図11に示すように、本体部45に、ノズルを備えた
先端部81が横設された構成を有する噴霧装置80であ
ってもよい。この噴霧装置80には、さらにこれを上下
に昇降させる昇降手段を設けることもできる。これによ
り、例えば筒状の基材82の内側面に有機薄膜を形成し
たい場合には、該基材82を一定の速度回転させなが
ら、噴霧装置80を上下に昇降させつつ有機薄膜形成用
溶液を噴霧することにより、基材82の内側面にも均一
な有機薄膜の製膜が可能となる。よって、本発明に係る
有機薄膜の製膜装置は、基材の形状を問わず工業生産に
適した方式で、あらゆる形状の基材に有機薄膜を製造で
きるという効果を有する。
In this embodiment, FIG.
However, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 11, a tip portion 81 having a nozzle is horizontally provided on a main body portion 45. The spraying device 80 having the above configuration may be used. The spraying device 80 may be further provided with elevating means for raising and lowering the same. Thus, for example, when it is desired to form an organic thin film on the inner surface of the cylindrical base material 82, the organic thin film forming solution is formed while the base device 82 is being rotated at a constant speed and the spray device 80 is moved up and down. By spraying, a uniform organic thin film can be formed on the inner surface of the substrate 82. Therefore, the organic thin film forming apparatus according to the present invention has an effect that an organic thin film can be manufactured on a substrate having any shape by a method suitable for industrial production regardless of the shape of the substrate.

【0094】[0094]

【実施例】以下、実施例に基づいて、本発明の内容を具
体的に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the contents of the present invention will be specifically described based on embodiments.

【0095】(実施例1)先ず、有機薄膜を基材表面に
形成する前に、以下に述べる準備を行った。すなわち、
基材として、大きさ5cm角、厚み3mmの強化ガラ
ス、3インチのシリコンウェーハー、および図12に示
すように表面が凹凸状で、大きさ5cm角、厚み0.3
mmのステンレス基材の3種類を用意した。これらの基
材を、それぞれアルカリ性の界面活性剤を用いて超音波
洗浄し、その後純水で濯いだ。
(Example 1) First, preparations described below were performed before forming an organic thin film on the surface of a substrate. That is,
As a base material, tempered glass having a size of 5 cm square and 3 mm thickness, a 3-inch silicon wafer, and a surface having irregularities as shown in FIG.
Three types of mm stainless steel substrates were prepared. Each of these substrates was subjected to ultrasonic cleaning using an alkaline surfactant, and then rinsed with pure water.

【0096】一方、シラン化合物としてFS−17(C
3(CF2724SiCl3)を用意し、その濃度が
1vol%となるようにシリコーン溶剤(オクタメチル
シクロテトラシロキサン)に溶解させて、有機薄膜形成
用溶液を調製した。
On the other hand, FS-17 (C
F 3 (CF 2 ) 7 C 2 H 4 SiCl 3 was prepared and dissolved in a silicone solvent (octamethylcyclotetrasiloxane) so as to have a concentration of 1 vol% to prepare a solution for forming an organic thin film.

【0097】有機薄膜作製装置としては、前記図6で示
したものを用い、この装置を乾燥雰囲気(相対湿度5
%)の中に設置した。高圧ガスタンク43には、液体窒
素を気化した乾燥窒素ガスを充填した。また、スプレー
ガン41に於けるノズル50の口径は約50μmとし、
該スプレーガン41のノズル50から基材までの離間距
離が約10cmとなるように設置した。さらに、スプレ
ーガン41の内部には有機薄膜形成用溶液を充填し、開
閉シャッター51を閉状態にしておいた。
The apparatus shown in FIG. 6 was used as an organic thin film producing apparatus.
%). The high-pressure gas tank 43 was filled with dry nitrogen gas obtained by evaporating liquid nitrogen. The diameter of the nozzle 50 in the spray gun 41 is about 50 μm,
The spray gun 41 was installed such that the distance from the nozzle 50 to the substrate was about 10 cm. Further, the inside of the spray gun 41 was filled with a solution for forming an organic thin film, and the opening / closing shutter 51 was kept closed.

【0098】有機薄膜の作製は次のようにして行った。
最初に、強化ガラス表面にFS−17からなる有機薄膜
を形成した。すなわち、高圧ガスタンク43によりスプ
レーガン41内部に充填されている有機薄膜形成用溶液
に約400N/cm2の圧力を加え、開閉シャッター5
1を10秒間だけ開いた。これにより、ノズル50から
有機薄膜形成用溶液を強化ガラスに噴霧した。このと
き、噴霧した有機薄膜形成用溶液の総量は約4mlであ
った。また、スプレーガン41から噴霧されて強化ガラ
ス上に有機薄膜形成用溶液が付着する範囲を噴霧領域と
すると、該噴霧領域は直径が約20cmの円形状に形成
されていた。
The production of the organic thin film was performed as follows.
First, an organic thin film made of FS-17 was formed on the surface of the tempered glass. That is, a pressure of about 400 N / cm 2 is applied to the organic thin film forming solution filled in the spray gun 41 by the high-pressure gas tank 43, and the opening / closing shutter 5 is opened.
1 was opened for only 10 seconds. Thus, the solution for forming an organic thin film was sprayed onto the tempered glass from the nozzle 50. At this time, the total amount of the sprayed solution for forming an organic thin film was about 4 ml. Further, assuming that a range in which the solution for forming an organic thin film is sprayed from the spray gun 41 onto the tempered glass is a spray region, the spray region is formed in a circular shape having a diameter of about 20 cm.

【0099】続いて、エアーガン装置を用いて乾燥窒素
を強化ガラスに吹き付けて、強化ガラス表面に残存する
有機薄膜形成用溶液を除去した。
Subsequently, dry nitrogen was sprayed on the tempered glass using an air gun to remove the organic thin film forming solution remaining on the surface of the tempered glass.

【0100】前記の操作をシリコンウェーハ、およびス
テンレス基材に対しても同様に行い、各々の基材表面に
有機薄膜を形成した。以上のようにして各基材に形成し
た有機薄膜を、以下本発明有機薄膜Aと称する。
The above operation was similarly performed for a silicon wafer and a stainless steel substrate, and an organic thin film was formed on each substrate surface. The organic thin film formed on each substrate as described above is hereinafter referred to as the organic thin film A of the present invention.

【0101】ここで、FS−17からなる有機薄膜をそ
れぞれ形成した強化ガラス、シリコンウェーハ、および
ステンレス基材について、各々目視で観察した結果、そ
れぞれの基材表面には均一な有機薄膜が形成されている
ことが確認された。特に、表面が凹凸状のステンレス基
材に関しても良好な有機薄膜が形成されていることが確
認された。
Here, as a result of visually observing the tempered glass, the silicon wafer, and the stainless steel substrate on which the organic thin film made of FS-17 was formed, a uniform organic thin film was formed on the surface of each substrate. It was confirmed that. In particular, it was confirmed that a good organic thin film was formed even on a stainless steel substrate having an uneven surface.

【0102】さらに、本実施例に於ける有機薄膜の作製
方法について、その塗布効率を求め検討を行った。塗布
効率の算出方法は以下の通りである。
Further, with respect to the method for producing the organic thin film in this example, the coating efficiency was examined for the method. The method for calculating the coating efficiency is as follows.

【0103】先ず、大きさ30cm角のガラス基材を用
意し、この重量W0(mg)を測定した。次に、このガ
ラス基材に、スプレーガンにより有機薄膜形成用溶液を
60秒間噴霧した直後、ガラス基材の重量W1(mg)
を測定した。そして、W1からW0を差し引いた値を、基
材に塗布された有機薄膜形成用溶液の塗布量(=W1
0(mg))とした。また、スプレーガンから実際に
噴霧された有機薄膜形成用溶液の噴霧量Ws(mg)
は、スプレーガン内部に存在した有機薄膜形成用溶液の
減少量を測定することにより求めた。そして塗布効率
は、ガラス基材に塗布された塗布量と噴霧量の比((W
1−W0)/Ws)に100を乗じて計算した。計算の結
果、塗布効率は85%であった。つまり、従来のスプレ
ー法における塗布効率が50%であることを勘案する
と、本発明に係る有機薄膜の作製方法に於いては塗布効
率が高いことを示した。
First, a glass substrate having a size of 30 cm square was prepared, and its weight W 0 (mg) was measured. Next, immediately after the organic thin film forming solution was sprayed on the glass substrate by a spray gun for 60 seconds, the weight W 1 (mg) of the glass substrate was measured.
Was measured. Then, a value obtained by subtracting the W 0 from W 1, the coating amount of the applied solution for forming an organic thin film on a substrate (= W 1 -
W 0 (mg)). The spray amount W s (mg) of the solution for forming an organic thin film actually sprayed from the spray gun
Was determined by measuring the amount of decrease in the organic thin film forming solution present inside the spray gun. The coating efficiency is determined by the ratio of the amount of coating applied to the glass substrate to the amount of spraying ((W
1− W 0 ) / W s ) was multiplied by 100 for calculation. As a result of the calculation, the coating efficiency was 85%. That is, considering that the coating efficiency in the conventional spray method is 50%, the coating efficiency was high in the method for producing an organic thin film according to the present invention.

【0104】(比較例1)本比較例に於いては、浸漬法
にて強化ガラス表面に有機薄膜を製膜した。具体的に
は、乾燥雰囲気中で、直径15cm、深さ3cmのシャ
ーレにFS−17が1vol%溶解したオクタメチルシ
クロテトラシロキサンを入れ、ここに強化ガラスを1時
間浸漬した。その後、この強化ガラスをオクタメチルシ
クロテトラシロキサンの入った300mlのビーカで洗
浄して、強化ガラス表面に存在している未反応のFS−
17等を除去した。以上のようにして作製した有機薄膜
を以下比較用有機薄膜と称する。
Comparative Example 1 In this comparative example, an organic thin film was formed on the surface of the tempered glass by a dipping method. Specifically, in a dry atmosphere, octamethylcyclotetrasiloxane in which FS-17 was dissolved at 1 vol% was placed in a petri dish having a diameter of 15 cm and a depth of 3 cm, and the tempered glass was immersed therein for 1 hour. Thereafter, the tempered glass was washed with a 300 ml beaker containing octamethylcyclotetrasiloxane to remove unreacted FS-
17 mag was removed. The organic thin film produced as described above is hereinafter referred to as a comparative organic thin film.

【0105】[試験]FS−17からなる有機薄膜はフッ
化炭素鎖を有するため低エネルギー表面を有し、フライ
パン等で使用されるフッ素コートと同様に汚れ防止膜と
して応用可能である。そこで、本実施例では、この膜の
汚れ防止膜としての耐久性やその他物性について試験を
行った。具体的には、以下に列挙する4つの特性につい
て検討を行った。
[Test] The organic thin film made of FS-17 has a low energy surface because it has a fluorocarbon chain, and can be applied as an antifouling film like a fluorine coat used in a frying pan or the like. Therefore, in this example, a test was performed on the durability and other physical properties of this film as a stain prevention film. Specifically, four characteristics listed below were examined.

【0106】(1)撥水性 有機薄膜の純水に対する撥水性は、室温における水の静
的接触角を測定することにより評価した。本実施例にお
いて基材に製膜する有機薄膜の膜表面側にはCF3基が
存在する為、基材表面に該有機薄膜が形成されていれ
ば、基材の純水に対する撥水性は高くなる。つまり、接
触角の測定の結果、純水に対する接触角が大きいほど、
基材に対する有機薄膜の表面被覆率が高いと推測でき、
防汚膜として有用であるか否かを判断することができ
る。なお、測定に使用した試料としては、強化ガラス上
に形成した有機薄膜を用いた。
(1) Water Repellency The water repellency of the organic thin film to pure water was evaluated by measuring the static contact angle of water at room temperature. In the present embodiment, since CF 3 groups are present on the film surface side of the organic thin film formed on the base material, if the organic thin film is formed on the base material surface, the water repellency of the base material against pure water is high. Become. In other words, as a result of the measurement of the contact angle, the larger the contact angle with respect to pure water,
It can be estimated that the surface coverage of the organic thin film on the substrate is high,
It can be determined whether the film is useful as an antifouling film. Note that an organic thin film formed on tempered glass was used as a sample used for the measurement.

【0107】(2)防汚耐久性 有機薄膜の防汚性に対する耐久性は、以下の様にして評
価した。すなわち、砂糖と醤油を1:1(重量比)で混
合した混合物を、有機薄膜が形成された強化ガラスに
0.5ml滴下し、これを300℃で20分間焼成し
た。その後、基材を室温に冷却してから濡れた布巾で焦
げ付いた砂糖醤油を除去した。この操作を複数回繰り返
し、焦げ付いた砂糖醤油を取り去ることができなくなる
まで行った。そして、砂糖醤油の除去可能回数を防汚耐
久性の評価基準として評価した。なお、測定に使用した
試料としては、強化ガラス上に形成した有機薄膜を用い
た。
(2) Antifouling durability The durability of the organic thin film against the antifouling property was evaluated as follows. That is, 0.5 ml of a mixture of sugar and soy sauce mixed at a ratio of 1: 1 (weight ratio) was dropped on tempered glass having an organic thin film formed thereon, and the mixture was baked at 300 ° C. for 20 minutes. Thereafter, the substrate was cooled to room temperature, and then the burned sugar soy sauce was removed with a wet cloth. This operation was repeated several times until the burnt sugar soy sauce could not be removed. Then, the number of removals of the sugar soy sauce was evaluated as an evaluation standard for antifouling durability. Note that an organic thin film formed on tempered glass was used as a sample used for the measurement.

【0108】(3)耐熱性 有機薄膜の耐熱性は、以下の様にして評価した。すなわ
ち、有機薄膜を形成した強化ガラスをオーブンにて加熱
し、300℃で100時間放置した。次に、室温まで冷
却した後、室温に於ける水の静的接触角を測定した。こ
の測定の結果、耐熱後の接触角が大きいほど有機薄膜の
耐熱性が高いと言える。なお、測定に使用した試料とし
ては、強化ガラス上に形成した有機薄膜を用いた。
(3) Heat Resistance The heat resistance of the organic thin film was evaluated as follows. That is, the tempered glass on which the organic thin film was formed was heated in an oven and left at 300 ° C. for 100 hours. Next, after cooling to room temperature, the static contact angle of water at room temperature was measured. As a result of this measurement, it can be said that the larger the contact angle after heat resistance, the higher the heat resistance of the organic thin film. Note that an organic thin film formed on tempered glass was used as a sample used for the measurement.

【0109】(4)膜厚 薄膜の基本的特性である膜厚は、エリプソメトリー法で
測定した。なお、測定に使用した試料としては、シリコ
ンウェーハ上に形成した有機薄膜を用いた。
(4) Film Thickness The film thickness, which is a basic characteristic of the thin film, was measured by an ellipsometry method. Note that an organic thin film formed on a silicon wafer was used as a sample used for the measurement.

【0110】[結果]前記に列挙した各種の試験結果を下
記表1に示す。
[Results] The results of the various tests listed above are shown in Table 1 below.

【表1】 [Table 1]

【0111】前記表1の結果から分かるように、本発明
有機薄膜Aと比較用有機薄膜とを比較すると、撥水性、
防汚耐久性、耐熱性、および膜厚はほぼ同様の値であっ
た。しかし、本発明有機薄膜Aの製造に於いては、作業
性を格段に向上させることができた。すなわち、有機薄
膜形成用溶液は大気中の水分に対して反応性が高い為、
その取り扱いには注意を要するが、前記実施例1で用い
た噴霧装置であれば、使用しない場合には貯留タンク等
に貯留しておけば簡便に保存可能である。しかしなが
ら、比較例1における浸漬法に於いてはその保存に困難
性が伴った。さらに、浸漬法では約1時間の浸漬時間を
要したのに対し、実施例1に係るスプレー法では噴霧の
時間が約10秒間と極めて短時間で済み、生産効率の飛
躍的な向上も可能となり、工業的生産性の一層向上が図
れることが分かった。また、塗布効率も85%と極めて
高く、かつ使用した有機薄膜形成用溶液の使用量は、比
較例に於ける浸漬法に於いて使用した使用量と比べて低
量であった。これらのことから、生産コストの低減が可
能となった。
As can be seen from the results in Table 1, when the organic thin film A of the present invention and the comparative organic thin film were compared, the water repellency and the water repellency were higher.
The antifouling durability, heat resistance, and film thickness were almost the same values. However, in the production of the organic thin film A of the present invention, the workability was significantly improved. In other words, the solution for forming an organic thin film has high reactivity to atmospheric moisture,
Care must be taken in its handling, but if it is not used, the spraying device used in Example 1 can be easily stored by storing it in a storage tank or the like. However, in the immersion method in Comparative Example 1, storage was accompanied by difficulty. Furthermore, while the immersion method required about 1 hour of immersion time, the spray method according to Example 1 required a very short spray time of about 10 seconds, which enabled a dramatic improvement in production efficiency. It was found that industrial productivity could be further improved. The coating efficiency was as high as 85%, and the amount of the organic thin film forming solution used was lower than the amount used in the dipping method in the comparative example. These facts have made it possible to reduce production costs.

【0112】(実施例2)本実施例2に係る有機薄膜の
作製方法は、前記実施例1に於ける本発明有機薄膜Aの
製造方法と比較して、有機薄膜形成用溶液を各基材(強
化ガラス、シリコンウェハー、ステンレス基材)に噴霧
した後、該基材に存在するシリコーン溶媒を揮発させ、
これらの基材を相対湿度60%の雰囲気中に曝した以外
は、前記実施例1と同様の方法にて作製した。このよう
にして作製した本実施例2に係る有機薄膜を、以下本発
明有機薄膜Bと称する。
Example 2 The method for producing an organic thin film according to Example 2 is different from the method for producing the organic thin film A according to Example 1 in that an organic thin film forming solution is applied to each substrate. (Tempered glass, silicon wafer, stainless steel substrate), after spraying, volatilize the silicone solvent present in the substrate,
Except that these substrates were exposed to an atmosphere at a relative humidity of 60%, they were produced in the same manner as in Example 1 above. The organic thin film according to the second embodiment thus manufactured is hereinafter referred to as an organic thin film B of the present invention.

【0113】前記本発明有機薄膜Bが形成された各基材
表面を目視にて観察した結果、均一な有機薄膜が形成さ
れていることが確認された。
The surface of each substrate on which the organic thin film B of the present invention was formed was visually observed, and it was confirmed that a uniform organic thin film was formed.

【0114】さらに、前記実施例1と同様にして、本発
明有機薄膜Bに関する諸特性および膜厚について調べ
た。結果を前記表1に併記する。表1から明らかな様
に、本発明有機薄膜Bの撥水性、防汚耐久性および耐熱
性は、浸漬法にて形成した比較例1に係る比較用有機薄
膜の場合と比較して、何れも高いことが分かる。また、
膜厚についても比較用有機薄膜と比較して、厚みの大き
いものであった。さらに、前記実施例1と同様の理由か
ら作業性についても良好であることが分かった。
Further, in the same manner as in Example 1, various characteristics and the film thickness of the organic thin film B of the present invention were examined. The results are shown in Table 1 above. As is clear from Table 1, the water repellency, antifouling durability and heat resistance of the organic thin film B of the present invention were all smaller than those of the comparative organic thin film according to Comparative Example 1 formed by the immersion method. It turns out that it is high. Also,
The thickness was larger than that of the comparative organic thin film. Further, it was found that the workability was also good for the same reason as in Example 1.

【0115】本発明有機薄膜Bの撥水性が高かったの
は、該有機薄膜Bが強化ガラス上に単分子膜が形成さ
れ、さらに該単分子膜上にシロキサン化合物からなる重
合物層が形成された構成である為、通常の単分子膜と比
較して膜表面の凹凸が大きく、その結果として初期の接
触角が大きくなったものと考えられる。
The water repellency of the organic thin film B of the present invention was high because the organic thin film B was formed by forming a monomolecular film on tempered glass and further forming a polymer layer comprising a siloxane compound on the monomolecular film. It is considered that the unevenness of the film surface is larger than that of a normal monomolecular film due to the configuration, and as a result, the initial contact angle is increased.

【0116】また、砂糖醤油焼き付け耐久回数は比較用
有機薄膜と比較して多く、このことから防汚耐久性に優
れていることが分かる。これは、強化ガラス表面に膜構
成分子が吸着していない領域がシロキサン化合物からな
る重合物にて覆われていることにより、ピンホールのな
い薄膜が形成されていることによると考えられる。より
詳しくは、比較用有機薄膜に於いては、ピンホールの存
在する部分にも砂糖醤油等の汚れがこびり付き、除去し
にくくなる。その為、この部分を濡れ布巾で強く擦るこ
とにより、膜に大きな機械的ストレスを与えることにな
る。従って、試験回数を重ねるにつれて、この部分から
膜が剥離して劣化が生じる(図13(a)参照)。これ
に対して、図13(b)に示すように、本発明有機薄膜
Bは、強化ガラス上の全体を覆っているので、砂糖醤油
は除去されやすい膜の上にのみ付着する。その為、濡れ
布巾で軽く擦るだけで砂糖醤油は除去できるので、膜に
機械的にストレスを与えることが少ない。従って、試験
回数を重ねても膜は剥離することはなく劣化しにくい。
よって、表1に示す様な結果になったものと考えられ
る。
Further, the durability of the sugar soy sauce baking was higher than that of the comparative organic thin film, which indicates that the antifouling durability was excellent. It is considered that this is because a region where the film constituent molecules are not adsorbed on the surface of the tempered glass is covered with the polymer composed of the siloxane compound, so that a thin film without pinholes is formed. More specifically, in the comparative organic thin film, dirt such as sugar soy sauce sticks to the portion where the pinholes are present, making it difficult to remove. Therefore, by strongly rubbing this portion with a wet cloth, a large mechanical stress is applied to the film. Therefore, as the number of tests increases, the film is peeled from this portion to cause deterioration (see FIG. 13A). On the other hand, as shown in FIG. 13B, since the organic thin film B of the present invention covers the whole of the tempered glass, the sugar soy sauce adheres only to the film that is easily removed. Therefore, the sugar soy sauce can be removed only by lightly rubbing with a wet cloth, so that there is little mechanical stress on the membrane. Therefore, even if the number of tests is increased, the film is not peeled off and hardly deteriorates.
Therefore, it is considered that the result as shown in Table 1 was obtained.

【0117】さらに、300℃の耐熱性試験後に於ける
水に対する接触角は比較用有機薄膜と比較して大きく、
このことから耐熱性にも優れていることが分かる。これ
は以下に述べる理由による(図14参照)。すなわち、
強化ガラス上に比較用有機薄膜が形成されている場合、
耐熱性試験を行うと、図14(a)に示すように、強化
ガラス中に含まれるNa+が析出する。このNa+がシロ
キサン結合を切断して膜構成分子を脱着させる結果、有
機薄膜が劣化し撥水性の低下を招来する(図14(b)
参照)。これに対して、本発明有機薄膜Bに於いては、
ガラス最表面に化学吸着してなる単分子膜は、Na+
よってシロキサン結合が一部破壊されるが、単分子膜上
に形成された重合物層にまではNa+が拡散しないの
で、重合物層に於けるシロキサン結合が破壊されること
がない。この為、本発明有機薄膜Bは比較用有機薄膜に
比べて熱劣化しにくい。
Further, the contact angle to water after the heat resistance test at 300 ° C. is larger than that of the comparative organic thin film.
This indicates that the heat resistance is excellent. This is for the following reason (see FIG. 14). That is,
When a comparative organic thin film is formed on tempered glass,
When the heat resistance test is performed, Na + contained in the tempered glass precipitates as shown in FIG. As a result of the Na + breaking the siloxane bond to desorb the film constituent molecules, the organic thin film is degraded and the water repellency is reduced (FIG. 14B).
reference). On the other hand, in the organic thin film B of the present invention,
Monomolecular film on the glass outermost surface formed by chemisorption, although siloxane bonds are broken in part by Na +, since until the polymer layer formed on the monomolecular film Na + is not diffused, polymer The siloxane bonds in the layer are not destroyed. For this reason, the organic thin film B of the present invention is less likely to be thermally degraded than the comparative organic thin film.

【0118】(実施例3)本実施例3に係る有機薄膜の
作製方法は、前記実施例1に於ける有機薄膜Aの製造方
法と比較して、相対湿度が約80%の雰囲気下で有機薄
膜形成用溶液を噴霧して形成した以外は、前記実施例1
と同様の方法にて作製した。具体的には、前記実施例1
で使用した噴霧装置等を湿度コントロール容器(湿度制
御装置)内に設置し、相対湿度が80%となるように制
御して有機薄膜を各基材(強化ガラス、シリコンウェハ
ー、ステンレス基材)上に形成した。なお、本実施例3
に於いては、エアーガン装置等によって各基材上に残存
する有機薄膜形成用溶液の除去は行わなかった。このよ
うにして作製した本実施例3に係る有機薄膜を、以下本
発明有機薄膜Cと称する。
Example 3 The method for producing an organic thin film according to Example 3 is different from the method for producing the organic thin film A in Example 1 in that an organic thin film is prepared under an atmosphere having a relative humidity of about 80%. Example 1 except that the solution was formed by spraying a thin film forming solution.
It was produced in the same manner as described above. Specifically, the first embodiment
The spray device used in the above was installed in a humidity control container (humidity control device), and the relative humidity was controlled to be 80%, and the organic thin film was placed on each substrate (tempered glass, silicon wafer, stainless steel substrate). Formed. Example 3
In the above, the organic thin film forming solution remaining on each substrate was not removed by an air gun or the like. The organic thin film according to the third embodiment thus manufactured is hereinafter referred to as an organic thin film C of the present invention.

【0119】前記本発明有機薄膜Cが形成された各基材
表面を目視にて観察した結果、均一な有機薄膜が形成さ
れていることが確認された。
As a result of visually observing the surface of each substrate on which the organic thin film C of the present invention was formed, it was confirmed that a uniform organic thin film was formed.

【0120】さらに、前記実施例1と同様にして、有機
薄膜Cに関する諸特性および膜厚について調べた。結果
を前記表1に併記する。表1から明らかな様に、本発明
有機薄膜Cに於ける撥水性、防汚耐久性および耐熱性
は、浸漬法にて形成した比較用有機薄膜の場合と比較し
て、何れも優れていることが分かる。また、膜厚につい
ても比較用有機薄膜と比較して、厚みの大きいものであ
った。さらに、前記実施例1と同様の理由から作業性に
ついても良好であることが分かった。
Further, in the same manner as in Example 1, various characteristics and the film thickness of the organic thin film C were examined. The results are shown in Table 1 above. As is clear from Table 1, the water repellency, antifouling durability and heat resistance of the organic thin film C of the present invention are all superior to those of the comparative organic thin film formed by the immersion method. You can see that. Further, the film thickness was larger than that of the comparative organic thin film. Further, it was found that the workability was also good for the same reason as in Example 1.

【0121】本発明有機薄膜Cの撥水性、防汚耐久性お
よび耐熱性に優れているのは、前記実施例2に於いて述
べたのと同様の理由からである。
The organic thin film C of the present invention is excellent in water repellency, antifouling durability and heat resistance for the same reason as described in the second embodiment.

【0122】(実施例4)本実施例4に係る有機薄膜の
作製方法は、前記実施例3に係る本発明有機薄膜Cの製
造方法と比較して、有機薄膜形成用溶液を各基材に噴霧
した後、各基材に存在する有機薄膜形成用溶液に乾燥窒
素を吹き付けて除去した以外は、前記実施例3と同様の
方法にて作製した。このようにして作製した本実施例4
に係る有機薄膜を、以下本発明有機薄膜Dと称する。
Example 4 The method for producing an organic thin film according to Example 4 differs from the method for producing an organic thin film C according to Example 3 in that an organic thin film forming solution was applied to each substrate. After spraying, it was produced in the same manner as in Example 3 except that dry nitrogen was sprayed on the solution for forming an organic thin film present on each substrate. Example 4 produced in this way
Hereinafter, the organic thin film according to the present invention is referred to as the present organic thin film D.

【0123】前記本発明有機薄膜Dが形成された基材表
面を目視にて観察した結果、均一な有機薄膜が形成され
ていることが確認された。
The surface of the base material on which the organic thin film D of the present invention was formed was visually observed, and it was confirmed that a uniform organic thin film was formed.

【0124】さらに、前記実施例1と同様にして、本発
明有機薄膜Dに関する諸特性および膜厚について調べ
た。結果を前記表1に併記する。表1から明らかな様
に、本発明有機薄膜Dの撥水性、防汚耐久性および耐熱
性は、浸漬法にて形成した比較例1に係る比較用有機薄
膜の場合と比較して何れも高いことが分かる。さらに、
前記実施例1と同様の理由から作業性についても良好で
あることが分かった。なお、膜厚が前記実施例3に係る
本発明有機薄膜Cと比較して薄いのは、有機薄膜形成用
溶液の噴霧後に基材上に残存する有機薄膜形成用溶液を
除去したことに起因するものと推測できる。
Further, in the same manner as in Example 1, various characteristics and the film thickness of the organic thin film D of the present invention were examined. The results are shown in Table 1 above. As is clear from Table 1, the water repellency, antifouling durability and heat resistance of the organic thin film D of the present invention are all higher than those of the comparative organic thin film according to Comparative Example 1 formed by the immersion method. You can see that. further,
It was also found that workability was good for the same reason as in Example 1. The reason why the film thickness is smaller than that of the organic thin film C of the present invention according to Example 3 is that the organic thin film forming solution remaining on the substrate after the spraying of the organic thin film forming solution is removed. I can guess.

【0125】(実施例5)本実施例5に係る有機薄膜の
作製方法は、前記実施例1に於ける本発明有機薄膜Aの
製造方法と比較して、以下に述べる事項以外は前記実施
例1と同様の方法にて作製した。すなわち、被塗布物で
ある基材に有機薄膜形成用溶液を噴霧する際に、噴霧装
置を該基材の長手方向に60cm/sの速度で移動させ
ながら噴霧して、本実施例に係る有機薄膜を形成した。
また、基材としての強化ガラスおよび凹凸のあるステン
レス基材の大きさは、両者共に5cm×20cmとし
た。基材が噴霧領域よりも広範な面積を有する場合、移
動手段を有しない装置を用いて有機薄膜を形成すると、
ノズルから噴出した霧状の液滴(有機薄膜形成用溶液)
は、基材の一部のみにしか付着せず、基材表面全面にわ
たって均一な有機薄膜を形成することは困難であった。
しかし、本実施例の様に、移動装置を用いて噴霧装置を
適時的に移動させながら基材上に噴霧すれば、液滴は基
材全体に付着して均一な有機薄膜を形成することが可能
となった。以上の様にして作製した有機薄膜を、以下本
発明有機薄膜Eと称する。
Example 5 The method for producing an organic thin film according to Example 5 is different from the method for producing the organic thin film A according to Example 1 of the present invention except for the following points. It was prepared in the same manner as in Example 1. That is, when the solution for forming an organic thin film is sprayed onto a substrate as an object to be coated, the solution is sprayed while moving the spraying device at a speed of 60 cm / s in the longitudinal direction of the substrate, and the organic material according to the present embodiment is sprayed. A thin film was formed.
The size of the tempered glass as a substrate and the stainless steel substrate having irregularities were both 5 cm × 20 cm. If the substrate has a wider area than the spray area, when forming an organic thin film using an apparatus having no moving means,
Mist droplets ejected from nozzles (solution for forming organic thin film)
Adhered to only a part of the substrate, and it was difficult to form a uniform organic thin film over the entire surface of the substrate.
However, as in this embodiment, if the spraying device is sprayed onto the substrate while moving the spraying device in a timely manner using a moving device, the droplets can adhere to the entire substrate and form a uniform organic thin film. It has become possible. The organic thin film produced as described above is hereinafter referred to as an organic thin film E of the present invention.

【0126】さらに、前記実施例1と同様にして、有機
薄膜Eに関する諸特性および膜厚について調べた。結果
を前記表1に併記する。表1から明らかな様に、本実施
例5に係る有機薄膜Eの撥水性、防汚耐久性および耐熱
性については、前記実施例1に係る有機薄膜Aとほぼ同
様の性能を示した。よって、本発明有機薄膜Eは、前記
実施例1に係る本発明有機薄膜Aを製造した場合と同様
に、作業性を格段に向上させ、生産コストの低減が図れ
ると共に、基材表面の全体にわたって均一に有機薄膜を
形成することができた。さらに、前記実施例1と同様の
理由から作業性についても良好であることが分かった。
Further, in the same manner as in Example 1, various characteristics and the film thickness of the organic thin film E were examined. The results are shown in Table 1 above. As is clear from Table 1, the organic thin film E according to Example 5 exhibited almost the same water repellency, antifouling durability and heat resistance as the organic thin film A according to Example 1 above. Therefore, the organic thin film E of the present invention can significantly improve workability and reduce the production cost, as in the case of manufacturing the organic thin film A of the present invention according to the first embodiment. An organic thin film could be formed uniformly. Further, it was found that the workability was also good for the same reason as in Example 1.

【0127】(実施例6)本実施例6に係る有機薄膜の
作製方法は、前記実施例3に於ける本発明有機薄膜Cの
製造方法と比較して、以下に述べる事項以外は前記実施
例3と同様の方法にて作製した。すなわち、基材に有機
薄膜形成用溶液を噴霧する際に、噴霧装置を該基材の長
手方向に60cm/sの速度で移動させながら噴霧し
て、本実施例に係る有機薄膜を形成した。また、基材と
しての強化ガラスおよび凹凸のあるステンレス基材の大
きさは、両者共に5cm×20cmとした。本実施例の
様に、移動装置を用いて噴霧装置を適時的に移動させな
がら基材上に噴霧すれば、液滴は基材全体に付着させる
ことが可能となり、この結果基材表面全体にわたって均
一な有機薄膜を形成することができた。以上の様にして
作製した有機薄膜を本発明有機薄膜Fと称する。
Example 6 The method for producing an organic thin film according to Example 6 is different from the method for producing an organic thin film C according to Example 3 of the present invention except for the following points. 3 was produced in the same manner. That is, when the organic thin film forming solution was sprayed on the base material, the organic thin film according to the present example was formed by spraying while moving the spraying device at a speed of 60 cm / s in the longitudinal direction of the base material. The size of the tempered glass as the substrate and the stainless steel substrate having irregularities were both 5 cm × 20 cm. As in the present embodiment, if the spraying device is sprayed onto the substrate while moving the spraying device in a timely manner using a moving device, the droplets can be attached to the entire substrate, and as a result, the entire surface of the substrate can be covered. A uniform organic thin film could be formed. The organic thin film produced as described above is referred to as the present organic thin film F.

【0128】また、前記実施例1と同様にして、本発明
有機薄膜Fに関する諸特性および膜厚について調べた。
結果を前記表1に併記する。表1から明らかな様に、本
発明有機薄膜Fの撥水性、防汚耐久性および耐熱性につ
いては、前記実施例3に係る本発明有機薄膜Cとほぼ同
様の性能を示した。さらに、前記実施例1と同様の理由
から作業性についても良好であることが分かった。
Further, in the same manner as in Example 1, various characteristics and the film thickness of the organic thin film F of the present invention were examined.
The results are shown in Table 1 above. As is apparent from Table 1, the organic thin film F of the present invention exhibited almost the same water repellency, antifouling durability and heat resistance as the organic thin film C of the present invention according to Example 3 above. Further, it was found that the workability was also good for the same reason as in Example 1.

【0129】(実施例7)本実施例7に係る有機薄膜の
作製方法は、前記実施例1に於ける本発明有機薄膜Aの
製造方法と比較して、非水系溶媒としてn−パーフルオ
ロオクタンを用いた以外は、前記実施例1と同様の方法
にて作製した。n−パーフルオロオクタンは水をほとん
ど溶解しないので、1vol%のFS−17が溶解した
有機薄膜形成用溶液を調製するときに水が不純物として
混入する危険性が少なく取り扱い性に優れている。本実
施例に於いて作製した有機薄膜を、以下本発明有機薄膜
Gと称する。
Example 7 The method for producing an organic thin film according to Example 7 is different from the method for producing the organic thin film A according to Example 1 in that n-perfluorooctane is used as a non-aqueous solvent. Except for using, was prepared in the same manner as in Example 1. Since n-perfluorooctane hardly dissolves water, when preparing a solution for forming an organic thin film in which 1 vol% of FS-17 is dissolved, there is little danger that water is mixed as an impurity and the handleability is excellent. The organic thin film produced in this example is hereinafter referred to as the present organic thin film G.

【0130】さらに、前記実施例1と同様にして、本発
明有機薄膜Gに関する諸特性および膜厚について調べ
た。結果を前記表1に併記する。これにより、本発明有
機薄膜Gは、比較用有機薄膜と比べて耐熱性に優れてい
ることが分かった。また、前記実施例1に係る本発明有
機薄膜Aを製造した場合と同様に、作業性を格段に向上
させ、生産コストの低減が図れると共に、基材表面の全
体にわたって均一に有機薄膜を形成することができた。
さらに、前記実施例1と同様の理由から作業性について
も良好であることが分かった。
Further, in the same manner as in Example 1, various characteristics and the film thickness of the organic thin film G of the present invention were examined. The results are shown in Table 1 above. Thus, it was found that the organic thin film G of the present invention was superior in heat resistance as compared with the comparative organic thin film. Further, similarly to the case where the organic thin film A of the present invention according to the first embodiment is manufactured, workability is remarkably improved, production cost can be reduced, and the organic thin film is formed uniformly over the entire surface of the base material. I was able to.
Further, it was found that the workability was also good for the same reason as in Example 1.

【0131】(実施例8)本実施例8に係る有機薄膜の
作製方法は、前記実施例3に於ける本発明有機薄膜Cの
製造方法と比較して、非水系溶媒としてn−パーフルオ
ロオクタンを用いた以外は、前記実施例3と同様の方法
にて作製した。n−パーフルオロオクタンは水をほとん
ど溶解しないので、1vol%のFS−17が溶解した
有機薄膜形成用溶液を調製するときに水が不純物として
混入する危険性が少なく扱いやすい。このようにして作
製した本実施例7に係る有機薄膜を、以下本発明有機薄
膜Hと称する。
Example 8 The method for producing an organic thin film according to Example 8 is different from the method for producing the organic thin film C according to Example 3 in that n-perfluorooctane is used as a non-aqueous solvent. Was prepared in the same manner as in Example 3 except that was used. Since n-perfluorooctane hardly dissolves water, there is little danger of water being mixed as impurities when preparing a solution for forming an organic thin film in which 1 vol% of FS-17 is dissolved, and it is easy to handle. The organic thin film according to the seventh embodiment manufactured in this manner is hereinafter referred to as the present organic thin film H.

【0132】さらに、前記実施例3と同様にして、本発
明有機薄膜Hに関する諸特性および膜厚について調べ
た。結果を前記表1に併記する。表1から明らかな様
に、本発明有機薄膜Hの撥水性、防汚耐久性および耐熱
性については、前記実施例3に係る本発明有機薄膜Cと
ほぼ同様の性能を示した。また、前記実施例1に係る本
発明有機薄膜Aを製造した場合と同様に、作業性を格段
に向上させ、生産コストの低減が図れると共に、基材表
面の全体にわたって均一に有機薄膜を形成することがで
きた。さらに、前記実施例1と同様の理由から作業性に
ついても良好であることが分かった。
Further, in the same manner as in Example 3, various characteristics and the film thickness of the organic thin film H of the present invention were examined. The results are shown in Table 1 above. As is clear from Table 1, the organic thin film H of the present invention exhibited almost the same water repellency, antifouling durability and heat resistance as the organic thin film C of the present invention according to Example 3 above. Further, similarly to the case where the organic thin film A of the present invention according to the first embodiment is manufactured, workability is remarkably improved, production cost can be reduced, and the organic thin film is formed uniformly over the entire surface of the base material. I was able to. Further, it was found that the workability was also good for the same reason as in Example 1.

【0133】[0133]

【発明の効果】本発明は、以上に説明した形態で実施さ
れ、以下に述べるような効果を奏する。
The present invention is embodied in the form described above, and has the following effects.

【0134】すなわち、本発明の有機薄膜の作製方法に
よれば、クロロシリル基を備えるシラン化合物を含む有
機薄膜形成用溶液を無気噴射させることにより霧状の液
滴にして、基材表面にシラン化合物を吸着・固定させ有
機薄膜を形成するので、生産コストを低減する一方、生
産効率を向上させると共に、作業性をも向上させて有機
薄膜を形成することができるという効果を奏する。。
That is, according to the method for producing an organic thin film of the present invention, a solution for forming an organic thin film containing a silane compound having a chlorosilyl group is sprayed aerobically into mist-like droplets, and the silane is deposited on the surface of the substrate. Since the organic thin film is formed by adsorbing and fixing the compound, the production cost can be reduced, the production efficiency can be improved, and the organic thin film can be formed with improved workability. .

【0135】さらに、本発明の他の有機薄膜の作製方法
によれば、クロロシリル基を有するシラン化合物を含む
有機薄膜形成用溶液を霧状の液滴にした後、液滴を水分
と接触させて該液滴の少なくとも一部を重合させた重合
性液滴にし、この重合性液滴を基材に吸着・固定させて
有機薄膜を形成するので、前記と同様の効果を奏する。
Further, according to another method for preparing an organic thin film of the present invention, a solution for forming an organic thin film containing a silane compound having a chlorosilyl group is formed into mist-like droplets, and then the droplets are brought into contact with moisture. Since at least a part of the droplet is polymerized to be polymerized and the polymerized droplet is adsorbed and fixed on a substrate to form an organic thin film, the same effect as described above is exerted.

【0136】また、本発明の有機薄膜の作製方法に使用
する製膜装置によれば、クロロシリル基を有するシラン
化合物を含む有機薄膜形成用溶液を液滴化して基材に無
気噴霧し、該基材表面にシラン化合物を吸着固定させて
被膜を形成するので、膜厚の均一な有機薄膜を作業性よ
く、かつ塗布効率を向上させて形成できる。さらに、塗
布効率の向上が図れることにより、所望の膜厚の有機薄
膜を形成する際に必要な液量を最小限に抑制できるの
で、生産コストを低減し、かつ生産効率を向上させて有
機薄膜を形成することができるという効果を奏する。
Further, according to the film forming apparatus used in the method for producing an organic thin film of the present invention, the solution for forming an organic thin film containing a silane compound having a chlorosilyl group is formed into droplets and sprayed on the substrate in an airless manner. Since a film is formed by adsorbing and fixing the silane compound on the surface of the base material, an organic thin film having a uniform thickness can be formed with good workability and improved application efficiency. Furthermore, by improving the coating efficiency, it is possible to minimize the amount of liquid necessary for forming an organic thin film having a desired film thickness, thereby reducing the production cost and improving the production efficiency. Can be formed.

【0137】また、本発明の有機薄膜によれば、シラン
化合物分子の集合群が前記基材にシロキサン結合により
化学吸着されてなる単分子膜と、前記単分子膜上に形成
され、シロキサン化合物重合体からなる重合物層とから
構成され、かつ重合物層は、基材上のシラン化合物分子
が化学吸着していない領域を被覆している。さらに、本
発明の他の有機薄膜によれば、シラン化合物分子の集合
群およびシロキサン化合物重合体が前記基材にシロキサ
ン結合により化学吸着されてなる混合膜と、前記混合膜
上に形成され、シロキサン化合物重合体からなる重合物
層とから構成され、重合物層は、前記基材上のシラン化
合物分子およびシロキサン化合物重合体が化学吸着して
いない領域を被覆している。よって、前記各構成から、
防汚耐久性、耐熱性に優れ、膜厚の均一な有機薄膜を提
供できるという効果を奏する。
Further, according to the organic thin film of the present invention, a monomolecular film in which a group of silane compound molecules is chemically adsorbed to the base material through a siloxane bond and a monomolecular film formed on the monomolecular film, And a polymer layer formed of the union, and the polymer layer covers a region of the substrate on which the silane compound molecules are not chemically adsorbed. Further, according to another organic thin film of the present invention, a mixed film in which a group of silane compound molecules and a siloxane compound polymer are chemically adsorbed to the base material by a siloxane bond, and a mixed film formed on the mixed film, And a polymer layer made of a compound polymer. The polymer layer covers a region on the base material where the silane compound molecule and the siloxane compound polymer are not chemically adsorbed. Therefore, from each of the above configurations,
An effect of being able to provide an organic thin film having excellent antifouling durability and heat resistance and a uniform film thickness is provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態1に係る有機薄膜の製造プ
ロセスを説明する為の断面模式図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining a manufacturing process of an organic thin film according to a first embodiment of the present invention.

【図2】前記実施の形態1に係る有機薄膜の要部を示す
断面模式図である。
FIG. 2 is a schematic sectional view showing a main part of the organic thin film according to the first embodiment.

【図3】本発明の実施の形態2に係る有機薄膜を示す断
面図である。
FIG. 3 is a sectional view showing an organic thin film according to a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施の形態3に係る有機薄膜の製造プ
ロセスを説明する為の断面模式図である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining a manufacturing process of an organic thin film according to a third embodiment of the present invention.

【図5】前記実施の形態3に係る有機薄膜の要部を示す
断面模式図である。
FIG. 5 is a schematic sectional view showing a main part of an organic thin film according to the third embodiment.

【図6】本発明の実施の形態4に係る有機薄膜の製膜装
置を概略的に示す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram schematically showing an organic thin film forming apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.

【図7】前記有機薄膜の製膜装置の要部を示す断面模式
図である。
FIG. 7 is a schematic sectional view showing a main part of the organic thin film forming apparatus.

【図8】前記有機薄膜の製膜装置に於ける移動装置を概
略的に示す断面図である。
FIG. 8 is a sectional view schematically showing a moving device in the organic thin film forming apparatus.

【図9】前記有機薄膜の製膜装置に於ける除去装置を概
略的に示す断面図である。
FIG. 9 is a sectional view schematically showing a removing device in the organic thin film forming apparatus.

【図10】前記有機薄膜の製膜装置に於いて、噴霧装置
とチャンバーとを概略的に示す断面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing a spraying device and a chamber in the organic thin film forming apparatus.

【図11】前記実施の形態4に係る他の有機薄膜の製膜
装置を示す斜視図である。
FIG. 11 is a perspective view showing another organic thin film forming apparatus according to the fourth embodiment.

【図12】本発明の実施例に於いて用いるステンレス基
材の表面状態を示す斜視図である。
FIG. 12 is a perspective view showing a surface state of a stainless steel base material used in the example of the present invention.

【図13】強化ガラス上に形成された有機薄膜に汚れが
付着した状態を示す説明図であって、図13(a)は比
較用有機薄膜の場合を示し、図13(b)は本発明有機
薄膜の場合を示す。
13 is an explanatory view showing a state in which dirt is attached to an organic thin film formed on a tempered glass. FIG. 13 (a) shows a case of a comparative organic thin film, and FIG. 13 (b) shows the present invention. The case of an organic thin film is shown.

【図14】強化ガラス上に形成された比較用有機薄膜が
耐熱性試験によって劣化する様子を示す説明図であっ
て、図14(a)は加熱によりNa+が析出する状態を
示し、図14(b)は比較用有機薄膜の膜構成分子が脱
離する様子を示す。
FIG. 14 is an explanatory view showing how a comparative organic thin film formed on a tempered glass is deteriorated by a heat resistance test. FIG. 14 (a) shows a state in which Na + is precipitated by heating, and FIG. (B) shows how the constituent molecules of the comparative organic thin film are desorbed.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 シラン化合物分子 12、82 基材 13 吸着水 14 シラノール化合物分子 15 単分子膜 16 重合物層 21 液滴 22 重合性液滴 23 混合膜 24 重合物層 41、80 スプレーガン(噴霧装置) 42 調整弁 43 高圧ガスタンク(圧力発生装置) 44 パルスコントローラ 45 本体部 46 先端部 47 空気流路 50、81 ノズル(細孔) 51 開閉シャッター 52 有機薄膜形成用溶液 53 加圧用エア 54 液膜 55 液滴 60 移動装置 61 ベルト 62 プーリー 63 パルスモータ 64 制御手段 71 エアーガン装置 72 湿度コントロール容器(外気遮断手段) DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Silane compound molecule 12, 82 Base material 13 Adsorbed water 14 Silanol compound molecule 15 Monomolecular film 16 Polymer layer 21 Droplet 22 Polymerizable droplet 23 Mixed film 24 Polymer layer 41, 80 Spray gun (spray device) 42 Adjustment Valve 43 High-pressure gas tank (pressure generating device) 44 Pulse controller 45 Main body 46 Tip 47 Air flow passage 50, 81 Nozzle (pore) 51 Opening / closing shutter 52 Organic thin film forming solution 53 Pressurizing air 54 Liquid film 55 Droplet 60 Moving device 61 Belt 62 Pulley 63 Pulse motor 64 Control means 71 Air gun device 72 Humidity control container (outside air blocking means)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4D075 AA02 AA76 BB24Z BB57Z BB60Z BB79Z BB93Z CA02 CA18 DA06 DC13 DC19 EA05 EB42 EC08 EC30 4F033 QA01 QB02Y QB03X QB16Y QB18 QD02 QD03 QD15 QF02X QF02Y 4J035 BA01 CA171 JB02  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4D075 AA02 AA76 BB24Z BB57Z BB60Z BB79Z BB93Z CA02 CA18 DA06 DC13 DC19 EA05 EB42 EC08 EC30 4F033 QA01 QB02Y QB03X QB16Y QB18 QD02 QD03 QD02 QF02B

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 クロロシリル基を備えるシラン化合物、
および非水系溶媒を含む有機薄膜形成用溶液に圧力を加
え、乾燥雰囲気中で細孔から無気噴射させることにより
霧状の液滴にする液滴化工程と、 前記霧状の液滴を基材に接触させることにより、該基材
表面にシラン化合物分子の集合群を吸着固定させる吸着
工程と、 前記基材表面に残存する前記非水系溶媒を揮発させて除
去する非水系溶媒除去工程と、 前記基材を、水分を含む雰囲気中にさらす曝露工程とを
備えることを特徴とする有機薄膜の作製方法。
1. A silane compound having a chlorosilyl group,
And applying a pressure to the solution for forming an organic thin film containing a nonaqueous solvent and a non-aqueous solvent. An adsorption step of adsorbing and fixing a group of silane compound molecules on the surface of the base material by contacting the base material, and a non-aqueous solvent removal step of volatilizing and removing the non-aqueous solvent remaining on the base material surface Exposing the substrate to an atmosphere containing moisture.
【請求項2】 前記非水系溶媒除去工程および曝露工程
に代えて、水分を含む雰囲気中で、基材表面に残存する
前記非水系溶媒を揮発させて除去する工程を行うことを
特徴とする請求項1に記載の有機薄膜の作製方法。
2. The method according to claim 1, wherein a step of volatilizing and removing the non-aqueous solvent remaining on the surface of the base material in an atmosphere containing moisture is performed in place of the non-aqueous solvent removing step and the exposing step. Item 2. The method for producing an organic thin film according to Item 1.
【請求項3】 前記非水系溶媒除去工程に代えて、 前記基材に乾燥気体を吹き付けることにより、前記基材
と化学結合していない前記シラン化合物および非水系溶
媒を除去する除去工程を行うことを特徴とする請求項1
に記載の有機薄膜の作製方法。
3. A removing step of removing the non-aqueous solvent and the silane compound not chemically bonded to the substrate by blowing a dry gas on the substrate instead of the non-aqueous solvent removing step. Claim 1 characterized by the following:
3. The method for producing an organic thin film according to item 1.
【請求項4】 クロロシリル基を有するシラン化合物、
および非水系溶媒を含む有機薄膜形成用溶液を、霧状の
液滴にする液滴化工程と、 前記霧状の液滴となった有機薄膜形成用溶液を水分に接
触させることにより、液滴の少なくとも一部を重合させ
て、シラン化合物およびシロキサン化合物重合体からな
る重合性液滴にする重合化工程と、 前記重合性液滴を基材に接触させて、該基材表面にシラ
ン化合物分子の集合群およびシロキサン化合物重合体を
吸着固定させる吸着工程と、 前記基材表面に残存する前記非水系溶媒を揮発させて除
去する非水系溶媒除去工程とを備えることを特徴とする
有機薄膜の作製方法。
4. A silane compound having a chlorosilyl group,
And forming the organic thin film forming solution containing the non-aqueous solvent into a mist-like liquid droplet, and contacting the mist-like liquid organic thin film forming solution with moisture to form a droplet. Polymerizing at least a portion of the polymerizable polymer to form polymerizable droplets comprising a silane compound and a siloxane compound polymer; and contacting the polymerizable droplets with a substrate to form a silane compound molecule on the surface of the substrate. An organic thin film, comprising: an adsorption step of adsorbing and fixing the aggregate group and the siloxane compound polymer; and a non-aqueous solvent removal step of volatilizing and removing the non-aqueous solvent remaining on the substrate surface. Method.
【請求項5】 前記非水系溶媒除去工程に代えて、前記
基材に乾燥気体を吹き付けることにより、前記基材と化
学結合していない前記シラン化合物およびシロキサン化
合物重合体と、非水系溶媒とを除去する除去工程を備え
ることを特徴とする請求項4に記載の有機薄膜の作製方
法。
5. Instead of the non-aqueous solvent removing step, by blowing a dry gas onto the substrate, the silane compound and the siloxane compound polymer not chemically bonded to the substrate are mixed with the non-aqueous solvent. The method for producing an organic thin film according to claim 4, further comprising a removing step of removing.
【請求項6】 前記液滴化工程は、前記有機薄膜形成用
溶液に圧力を加え、細孔から無気噴射させることにより
霧状の液滴にする工程であることを特徴とする請求項4
又は請求項5に記載の有機薄膜の作製方法。
6. The method according to claim 4, wherein the droplet forming step is a step of applying pressure to the organic thin film forming solution and spraying airlessly from fine pores to form mist-like droplets.
Or the method for producing an organic thin film according to claim 5.
【請求項7】 前記細孔の口径は10μm以上、100
μm以下の範囲内にあり、かつ、前記有機薄膜形成用溶
液に加える圧力は100N/cm2以上、1000N/
cm2以下の範囲内にあることを特徴とする請求項1〜
請求項3または請求項6の何れか1つに記載の有機薄膜
の作製方法。
7. The pores have a diameter of 10 μm or more and 100 μm or more.
μm or less, and the pressure applied to the organic thin film forming solution is 100 N / cm 2 or more and 1000 N /
cm 2 or less.
The method for producing an organic thin film according to claim 3.
【請求項8】 前記液滴の平均粒径は、0μmを越え
て、100μm以下の範囲内にあることを特徴とする請
求項1〜請求項7の何れか1つに記載の有機薄膜の作製
方法。
8. The method according to claim 1, wherein an average particle diameter of the droplet is in a range from more than 0 μm to 100 μm or less. Method.
【請求項9】 請求項1ないし請求項8の何れか1つに
記載の有機薄膜の作製方法に使用する有機薄膜の製膜装
置に於いて、 前記有機薄膜形成用溶液を貯留する本体部と、 前記有機薄膜形成用溶液に圧力を加える圧力発生装置
と、 前記圧力発生装置により加圧された前記有機薄膜形成用
溶液を噴射させる、少なくとも1つの細孔とを有する噴
霧装置を具備することを特徴とする有機薄膜の製膜装
置。
9. An apparatus for forming an organic thin film used in the method of manufacturing an organic thin film according to claim 1, wherein a body for storing the organic thin film forming solution is provided. A pressure generator for applying pressure to the organic thin film forming solution, and a spray device having at least one pore for injecting the organic thin film forming solution pressurized by the pressure generator. Characteristic organic thin film forming equipment.
【請求項10】 さらに、前記噴霧装置により有機薄膜
形成用溶液を液滴化して前記基材に噴霧した後に、該基
材に乾燥気体を吹き付けて、前記基材表面に吸着せずに
残存するシラン化合物および非水系溶媒を除去する除去
装置を具備することを特徴とする請求項9に記載の有機
薄膜の製膜装置。
10. The organic thin film forming solution is formed into droplets by the spray device and sprayed on the substrate, and then dried gas is sprayed on the substrate to remain on the substrate surface without being adsorbed. 10. The apparatus for forming an organic thin film according to claim 9, further comprising a removing device for removing the silane compound and the non-aqueous solvent.
【請求項11】 前記有機薄膜の製膜装置は、前記噴霧
装置および除去装置を内部に設置可能な外気遮蔽手段
と、 前記外気遮蔽手段内部を所定の湿度に制御する湿度制御
装置とをさらに備えることを特徴とする請求項9又は請
求項10に記載の有機薄膜の製膜装置。
11. The apparatus for forming an organic thin film further includes an outside air shielding unit in which the spraying device and the removing unit can be installed, and a humidity control device for controlling the inside of the outside air shielding unit to a predetermined humidity. The organic thin film forming apparatus according to claim 9 or 10, wherein:
【請求項12】 基材表面に形成された有機薄膜であっ
て、 前記有機薄膜は、シラン化合物分子の集合群が前記基材
にシロキサン結合により化学吸着されてなる単分子膜
と、前記単分子膜上に形成され、シロキサン化合物重合
体からなる重合物層とから構成される薄膜であり、 前記重合物層は、前記基材上のシラン化合物分子が化学
吸着していない領域を被覆していることを特徴とする有
機薄膜。
12. An organic thin film formed on a surface of a base material, wherein the organic thin film is a monomolecular film in which a group of silane compound molecules is chemically adsorbed to the base material by a siloxane bond; A thin film formed on the film and comprising a polymer layer made of a siloxane compound polymer, wherein the polymer layer covers a region on the substrate on which the silane compound molecules are not chemically adsorbed. An organic thin film, characterized in that:
【請求項13】 基材表面に形成された有機薄膜であっ
て、 前記有機薄膜は、シラン化合物分子の集合群およびシロ
キサン化合物重合体が前記基材にシロキサン結合により
化学吸着されてなる混合膜と、前記混合膜上に形成さ
れ、シロキサン化合物重合体からなる重合物層とから構
成される薄膜であり、 前記重合物層は、前記基材上のシラン化合物分子および
シロキサン化合物重合体が化学吸着していない領域を被
覆していることを特徴とする有機薄膜。
13. An organic thin film formed on a surface of a base material, wherein the organic thin film is a mixed film in which a group of silane compound molecules and a siloxane compound polymer are chemically adsorbed to the base material by a siloxane bond. A thin film formed on the mixed film and comprising a polymer layer made of a siloxane compound polymer. The polymer layer is formed by chemically adsorbing the silane compound molecule and the siloxane compound polymer on the base material. An organic thin film characterized by covering an unexposed area.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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