JP2001316635A - Coating material for forming organic-inorganic composite gradated film and its production method - Google Patents

Coating material for forming organic-inorganic composite gradated film and its production method

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JP2001316635A
JP2001316635A JP2000169732A JP2000169732A JP2001316635A JP 2001316635 A JP2001316635 A JP 2001316635A JP 2000169732 A JP2000169732 A JP 2000169732A JP 2000169732 A JP2000169732 A JP 2000169732A JP 2001316635 A JP2001316635 A JP 2001316635A
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JP
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solvent
organic
film
group
component
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JP2000169732A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuyuki Takami
和之 高見
Naoki Tanaka
尚樹 田中
Ryozo Nishikawa
量蔵 西川
Norihiro Nakayama
典宏 仲山
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Ube Exsymo Co Ltd
Original Assignee
Ube Nitto Kasei Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a coating material capable of forming an organic-inorganic composite gradated film having a component gradation structure which continuously varies the content of an inorganic component in the direction of thickness of the film simply and with high reliability even in hand coating or hand spray coating. SOLUTION: This coating material for forming an organic-inorganic composite gradated film comprises a composite obtained by chemically binding an organic polymeric compound with a metal oxide based compound and uses, as the solvent, a mixed solvent of (a) a good solvent to the above organic polymeric compound and (b) a poor solvent to the organic polymeric compound, the solvent of component (b) being more difficult to dry than the solvent of component (a) and having a lower vapor pressure at 20 deg.C than water.

Description

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

【発明の属する技術分野】本発明は、有機−無機複合傾
斜膜形成用コーティング剤およびその製造方法に関する
ものである。さらに詳しくは、本発明は、有機高分子化
合物と金属酸化物系化合物との化学結合物を含有する有
機−無機複合膜であって、該金属酸化物系化合物の含有
率が膜の厚み方向に連続的に変化する成分傾斜構造を有
し、透明性も高く、機能性材料として各種用途に有用な
有機−無機複合傾斜膜を、手塗りや手動によるスプレー
コーティングにおいても、簡便かつ信頼性高く成膜しう
るコーティング剤、およびその製造方法に関するもので
ある。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a coating agent for forming an organic-inorganic composite gradient film and a method for producing the same. More specifically, the present invention relates to an organic-inorganic composite film containing a chemical bond of an organic polymer compound and a metal oxide compound, wherein the content of the metal oxide compound is in the thickness direction of the film. An organic-inorganic composite gradient film that has a continuously changing component gradient structure, high transparency, and is useful for various applications as a functional material can be easily and reliably formed by hand coating or manual spray coating. The present invention relates to a coating agent capable of forming a film and a method for producing the same.

【従来の技術】従来、有機基材上に様々な無機系または
金属系材料、例えば光触媒活性材料、導電性材料、ハー
ドコート剤、光記録材料、磁性粉、赤外線吸収材料など
からなる層を設け、機能性材料を作製することが広く行
われている。有機基材上に、このような無機系または金
属系材料層を設ける場合、一般に基材との密着性が不十
分であるために、例えば有機基材上に無機系プライマー
層を設け、その上に無機系または金属系材料層を形成さ
せる方法が、よく用いられる。しかしながら、この方法
においては、無機系プライマー層と無機系または金属系
材料層との密着性は良好であるものの、有機基材と無機
系プライマー層との密着性は必ずしも十分ではなく、耐
熱密着性に劣ったり、あるいは経時により密着性が低下
したりするなどの問題があった。また、WO97/00
134号においては、有機基板上に複数の接着層を介し
て、段階的に無機物質に対する接着性を向上させていく
方法が開示されている。しかしながら、この方法におい
ては、操作が煩雑である上、透明性が損なわれるおそれ
がある。したがって、有機基材上に無機系または金属系
材料層を密着性よく形成する技術の開発が望まれてい
た。このような事情のもとで、本発明者らは、先に、新
規な機能性材料として種々の用途、例えば塗膜や、有機
材料と無機または金属材料との接着剤、有機基材と光触
媒塗膜との間に設けられ、有機基材の劣化を防止する中
間膜や、有機基材と無機系または金属系材料層との密着
性を向上させる中間膜などの用途に有用な、厚さ方向に
組成が連続的に変化する有機−無機複合傾斜材料を見出
した(特願平11−264592号)。この有機−無機
複合傾斜材料は、有機高分子化合物と金属系化合物との
化学結合物を含有する有機−無機複合材料であって、該
金属系化合物の含有率が材料の厚み方向に連続的に変化
する成分傾斜構造を有し、上記の各種用途に極めて有用
な新規な材料である。ただし、このような傾斜材料にお
いては、高分子部分の基材に対する吸着能を利用して形
成させるため、コーティング液中に含まれる有機高分子
化合物の濃度や、基材上への塗布量を精密に最適化させ
ることが重要となる。ところで、手動によるスプレーコ
ーティング法や、刷毛などを利用した手塗りにより薄膜
を形成させる方法は、大掛かりな成膜機械を必要とせ
ず、極めて簡便である上、基材の形状に制限されないな
どの利点を有している。このような手動によるスプレー
コーティング法や手塗りにより、前記有機−無機複合傾
斜膜を形成させる場合、基材上への塗布量の精密な最適
化が困難であるため、塗り斑が発生したり、傾斜性が不
十分であるなどの問題が生じる場合があった。
2. Description of the Related Art Conventionally, layers composed of various inorganic or metallic materials, for example, photocatalytically active materials, conductive materials, hard coat agents, optical recording materials, magnetic powders, infrared absorbing materials, etc., have been provided on organic substrates. Production of functional materials is widely performed. When such an inorganic or metal material layer is provided on an organic base material, the adhesion to the base material is generally insufficient.For example, an inorganic primer layer is provided on an organic base material. A method of forming an inorganic or metal material layer on the substrate is often used. However, in this method, although the adhesion between the inorganic primer layer and the inorganic or metal material layer is good, the adhesion between the organic base material and the inorganic primer layer is not always sufficient, Inferior or poor adhesion over time. In addition, WO97 / 00
No. 134 discloses a method of improving the adhesiveness to an inorganic substance stepwise through a plurality of adhesive layers on an organic substrate. However, in this method, the operation is complicated and the transparency may be impaired. Therefore, development of a technique for forming an inorganic or metal material layer on an organic substrate with good adhesion has been desired. Under such circumstances, the present inventors have previously described various uses as a novel functional material, for example, a coating film, an adhesive between an organic material and an inorganic or metal material, an organic substrate and a photocatalyst. Thickness useful for applications such as an intermediate film that is provided between the coating film and prevents deterioration of the organic base material and an intermediate film that improves the adhesion between the organic base material and the inorganic or metal material layer. An organic-inorganic composite gradient material whose composition continuously changes in the direction has been found (Japanese Patent Application No. 11-264592). This organic-inorganic composite gradient material is an organic-inorganic composite material containing a chemical bond of an organic polymer compound and a metal compound, and the content of the metal compound continuously increases in the thickness direction of the material. It is a novel material that has a variable component gradient structure and is extremely useful for the various applications described above. However, in such graded materials, the concentration of the organic polymer compound contained in the coating solution and the amount of coating on the substrate are precisely controlled in order to form the polymer using the ability of the polymer to adsorb to the substrate. It is important to optimize it. By the way, the manual spray coating method and the method of forming a thin film by hand coating using a brush or the like do not require a large-scale film forming machine, are extremely simple, and have advantages such as being not limited to the shape of the base material. have. When the organic-inorganic composite gradient film is formed by such a manual spray coating method or manual coating, it is difficult to precisely optimize the amount of application on the base material, so that coating unevenness occurs. There have been cases where problems such as insufficient inclination have occurred.

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
事情のもとで、有機高分子化合物と金属酸化物系化合物
との化学結合物を含有する有機−無機複合膜であって、
該金属酸化物系化合物の含有率が膜の厚み方向に連続的
に変化する成分傾斜構造を有し、透明性も高く、機能性
材料として各種用途に有用な有機−無機複合傾斜膜を、
手塗りや手動によるスプレーコーティングにおいても、
簡便かつ信頼性高く成膜しうるコーティング剤を提供す
ることを目的とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances and is directed to an organic-inorganic composite film containing a chemical bond of an organic polymer compound and a metal oxide compound.
An organic-inorganic composite gradient film having a component gradient structure in which the content of the metal oxide compound continuously changes in the thickness direction of the film, having high transparency, and being useful as a functional material for various applications,
Even in hand coating and manual spray coating,
An object of the present invention is to provide a coating agent that can easily and reliably form a film.

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記の優
れた機能を有するコーティング剤を開発すべく鋭意研究
を重ねた結果、溶媒として、特定の性状を有する2種の
溶媒を組み合わせた混合溶媒を用いることにより、その
目的を達成しうることを見出し、この知見に基づいて本
発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、
(1).有機基材上に、有機高分子化合物と金属酸化物
系化合物とが化学的に結合した複合体を含み、かつ該金
属酸化物系化合物の含有率が膜表面から深さ方向に連続
的に変化する成分傾斜構造を有する有機−無機複合傾斜
膜を形成させるコーティング剤であって、溶媒として、
(a)上記コーティング剤に用いる有機高分子化合物に
対する良溶媒と(b)該有機高分子化合物に対する貧溶
媒とからなる混合溶媒を用い、かつ(b)成分の溶媒
が、(a)成分の溶媒よりも乾燥しにくく、温度20℃
において、その蒸気圧が水の蒸気圧よりも低いことを特
徴とする有機−無機複合傾斜膜形成用コーティング剤、
および(2).(A)分子中に加水分解により金属酸化
物と結合しうる金属含有基を有する有機高分子化合物
と、(B)加水分解により金属酸化物を形成しうる金属
化合物との混合物を加水分解処理して、有機基材上に有
機−無機複合傾斜膜を形成させるコーティング剤を製造
する方法であって、溶媒として、(a)上記有機高分子
化合物に対する良溶媒と(b)該有機高分子化合物に対
する貧溶媒とからなる混合溶媒を用い、かつ(b)成分
の溶媒が、(a)成分の溶媒よりも乾燥しにくく、温度
20℃において、その蒸気圧が水の蒸気圧よりも低いこ
とを特徴とする有機−無機複合傾斜膜形成用コーティン
グ剤の製造方法、を提供するものである。
Means for Solving the Problems The present inventors have intensively studied to develop a coating agent having the above-mentioned excellent functions, and as a result, as a solvent, two kinds of solvents having specific properties were combined. It has been found that the purpose can be achieved by using a mixed solvent, and the present invention has been completed based on this finding. That is, the present invention
(1). On an organic substrate, a complex in which an organic polymer compound and a metal oxide compound are chemically bonded is contained, and the content of the metal oxide compound continuously changes from the film surface in the depth direction. A coating agent for forming an organic-inorganic composite gradient film having a component gradient structure,
(A) A mixed solvent comprising a good solvent for the organic polymer compound used for the coating agent and (b) a poor solvent for the organic polymer compound is used, and the solvent of the component (b) is a solvent of the component (a). Less dry than 20 ℃
In, a coating agent for forming an organic-inorganic composite gradient film, the vapor pressure of which is lower than the vapor pressure of water,
And (2). A mixture of (A) an organic polymer compound having a metal-containing group capable of bonding to a metal oxide by hydrolysis in a molecule and (B) a metal compound capable of forming a metal oxide by hydrolysis is subjected to hydrolysis treatment. A method for producing a coating agent for forming an organic-inorganic composite gradient film on an organic substrate, wherein: (a) a good solvent for the organic polymer compound; and (b) a good solvent for the organic polymer compound. A mixed solvent comprising a poor solvent is used, and the solvent of the component (b) is harder to dry than the solvent of the component (a), and at a temperature of 20 ° C., its vapor pressure is lower than that of water. And a method for producing a coating agent for forming an organic-inorganic composite gradient film.

【発明の実施の形態】本発明のコーティング剤によっ
て、有機基材上に形成される有機−無機複合傾斜膜は、
有機高分子化合物と金属酸化物系化合物とが化学結合し
てなる複合体を含有する有機−無機複合膜、好ましくは
該複合体からなる有機−無機複合膜であって、膜中の金
属酸化物系化合物の含有率が、膜表面から深さ方向に連
続的に変化する成分傾斜構造を有するものである。この
ような成分傾斜構造の確認は、例えば、有機基材上に設
けた有機−無機複合傾斜膜の表面に、スパッタリングを
施して膜を削っていき、経時的に膜表面の炭素原子と金
属原子の含有率を、X線光電子分光法などにより測定す
ることによって、行うことができる。この傾斜膜は厚み
が5μm以下、特に0.01〜1.0μmの範囲のもの
が、傾斜性及び塗膜性能などの点から好適である。ま
た、該傾斜膜における上記金属酸化物系化合物の含有量
としては特に制限はないが、通常5〜98重量%、好ま
しくは20〜98重量%、特に好ましくは50〜90重
量%の範囲である。有機高分子化合物の重合度や分子量
としては、製膜化しうるものであればよく特に制限され
ず、高分子化合物の種類や所望の塗膜物性などに応じて
適宜選定すればよい。このような有機−無機複合傾斜膜
を形成する本発明のコーティング剤は、以下に示す本発
明の方法により、効率よく製造することができる。本発
明の方法においては、(A)分子中に加水分解により金
属酸化物と結合しうる金属含有基(以下、加水分解性金
属含有基と称すことがある。)を有する有機高分子化合
物と、(B)加水分解により金属酸化物を形成しうる金
属化合物(以下、加水分解性金属化合物と称すことがあ
る。)との混合物を加水分解処理することにより、コー
ティング剤を製造する。上記(A)成分である有機高分
子化合物中の加水分解により金属酸化物と結合しうる金
属含有基及び(B)成分である加水分解により金属酸化
物を形成しうる金属化合物における金属としては、例え
ばケイ素、チタン、ジルコニウム及びアルミニウムの中
から選ばれる少なくとも1種を好ましく挙げることがで
きる。前記(A)成分の有機高分子化合物としては、例
えば(イ)分子中に加水分解性金属含有基を有するエチ
レン性不飽和単量体と、(ロ)金属を含まないエチレン
性不飽和単量体とを共重合させてなるものを好ましく用
いることができる。上記(A)(イ)成分である加水分
解性金属含有基を有するエチレン性不飽和単量体として
は、一般式(I)
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An organic-inorganic composite gradient film formed on an organic substrate by the coating agent of the present invention comprises:
An organic-inorganic composite film containing a composite formed by chemically bonding an organic polymer compound and a metal oxide compound, preferably an organic-inorganic composite film comprising the composite, wherein the metal oxide in the film It has a component gradient structure in which the content of the system compound changes continuously from the film surface in the depth direction. To confirm such a component gradient structure, for example, the surface of an organic-inorganic composite gradient film provided on an organic substrate is sputtered to scrape the film, and the carbon atoms and metal atoms on the film surface with time. Can be carried out by measuring the content of the compound by X-ray photoelectron spectroscopy or the like. The gradient film having a thickness of 5 μm or less, particularly in the range of 0.01 to 1.0 μm, is suitable from the viewpoint of the gradient and the coating film performance. The content of the metal oxide compound in the gradient film is not particularly limited, but is usually 5 to 98% by weight, preferably 20 to 98% by weight, particularly preferably 50 to 90% by weight. . The degree of polymerization and the molecular weight of the organic polymer compound are not particularly limited as long as they can form a film, and may be appropriately selected according to the type of the polymer compound, desired coating film properties, and the like. The coating agent of the present invention that forms such an organic-inorganic composite gradient film can be efficiently produced by the method of the present invention described below. In the method of the present invention, (A) an organic polymer compound having a metal-containing group capable of binding to a metal oxide by hydrolysis (hereinafter sometimes referred to as a hydrolyzable metal-containing group) in a molecule; (B) A coating agent is produced by subjecting a mixture with a metal compound capable of forming a metal oxide by hydrolysis (hereinafter sometimes referred to as a hydrolyzable metal compound) to hydrolysis treatment. As the metal in the metal-containing group capable of bonding to the metal oxide by hydrolysis in the organic polymer compound as the component (A) and the metal in the metal compound capable of forming the metal oxide by hydrolysis as the component (B), For example, at least one selected from silicon, titanium, zirconium and aluminum can be preferably mentioned. Examples of the organic polymer compound of the component (A) include (a) an ethylenically unsaturated monomer having a hydrolyzable metal-containing group in the molecule and (b) an ethylenically unsaturated monomer containing no metal. Those obtained by copolymerization with a body can be preferably used. As the ethylenically unsaturated monomer having a hydrolyzable metal-containing group as the component (A) or (A), a compound represented by the general formula (I)

【化1】 (式中、Rは水素原子またはメチル基、Aはアルキレ
ン基、好ましくは炭素数1〜4のアルキレン基、R
加水分解性基または非加水分解性基であるが、その中の
少なくとも1つは加水分解により、(B)成分と化学結
合しうる加水分解性基であることが必要であり、また、
が複数の場合には、各Rはたがいに同一であって
もよいし、異なっていてもよく、Mはケイ素、チタ
ン、ジルコニウム、アルミニウムなどの金属原子、mは
金属原子Mの価数である。)で表される基を挙げるこ
とができる。上記一般式(I)において、Rのうちの
加水分解により(B)成分と化学結合しうる加水分解性
基としては、例えばアルコキシル基、イソシアネート
基、塩素原子などのハロゲン原子、オキシハロゲン基、
アセチルアセトネート基、水酸基などが挙げられ、一
方、(B)成分と化学結合しない非加水分解性基として
は、例えば低級アルキル基などが好ましく挙げられる。
一般式(I)における−M m−1で表される金属
含有基としては、例えば、トリメトキシシリル基、トリ
エトキシシリル基、トリ−n−プロポキシシリル基、ト
リイソプロポキシシリル基、トリ−n−ブトキシシリル
基、トリイソブトキシシリル基、トリ−sec−ブトキ
シシリル基、トリ−tert−ブトキシシリル基、トリ
クロロシリル基、ジメチルメトキシシリル基、メチルジ
メトキシシリル基、ジメチルクロロシリル基、メチルジ
クロロシリル基、トリイソシアナトシリル基、メチルジ
イソシアナトシリル基など、トリメトキシチタニウム
基、トリエトキシチタニウム基、トリ−n−プロポキシ
チタニウム基、トリイソプロポキシチタニウム基、トリ
−n−ブトキシチタニウム基、トリイソブトキシチタニ
ウム基、トリ−sec−ブトキシチタニウム基、トリ−
tert−ブトキシチタニウム基、トリクロロチタニウ
ム基、さらには、トリメトキシジルコニウム基、トリエ
トキシジルコニウム基、トリ−n−プロポキシジルコニ
ウム基、トリイソプロポキシジルコニウム基、トリ−n
−ブトキシジルコニウム基、トリイソブトキシジルコニ
ウム基、トリ−sec−ブトキシジルコニウム基、トリ
−tert−ブトキシジルコニウム基、トリクロロジル
コニウム基、またさらには、ジメトキシアルミニウム
基、ジエトキシアルミニウム基、ジ−n−プロポキシア
ルミニウム基、ジイソプロポキシアルミニウム基、ジ−
n−ブトキシアルミニウム基、ジイソブトキシアルミニ
ウム基、ジ−sec−ブトキシアルミニウム基、ジ−t
ert−ブトキシアルミニウム基、トリクロロアルミニ
ウム基などが挙げられる。この(イ)成分のエチレン性
不飽和単量体は1種用いてもよいし、2種以上を組み合
わせて用いてもよい。一方、上記(ロ)成分である金属
を含まないエチレン性不飽和単量体としては、例えば一
般式(II)
Embedded image (In the formula, R 1 is a hydrogen atom or a methyl group, A is an alkylene group, preferably an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms, and R 2 is a hydrolyzable group or a non-hydrolyzable group. One needs to be a hydrolyzable group capable of chemically bonding to the component (B) by hydrolysis.
When R 2 is plural, each R 2 may be mutually identical or different, M 1 is silicon, titanium, zirconium, a metal atom such as aluminum, m is a metal atom M 1 Is the valence of )). In the general formula (I), examples of the hydrolyzable group of R 2 which can be chemically bonded to the component (B) by hydrolysis include, for example, a halogen atom such as an alkoxyl group, an isocyanate group, a chlorine atom, an oxyhalogen group,
An acetylacetonate group, a hydroxyl group and the like are mentioned. On the other hand, as the non-hydrolyzable group which does not chemically bond to the component (B), for example, a lower alkyl group is preferably mentioned.
Examples of the metal-containing group represented by -M 1 R 2 m-1 in the general formula (I) include a trimethoxysilyl group, a triethoxysilyl group, a tri-n-propoxysilyl group, a triisopropoxysilyl group, Tri-n-butoxysilyl group, triisobutoxysilyl group, tri-sec-butoxysilyl group, tri-tert-butoxysilyl group, trichlorosilyl group, dimethylmethoxysilyl group, methyldimethoxysilyl group, dimethylchlorosilyl group, methyl Dichlorosilyl group, triisocyanatosilyl group, methyldiisocyanatosilyl group, etc., trimethoxytitanium group, triethoxytitanium group, tri-n-propoxytitanium group, triisopropoxytitanium group, tri-n-butoxytitanium group, Triisobutoxy titanium group, tri-s ec-butoxytitanium group, tri-
tert-butoxytitanium group, trichlorotitanium group, further, trimethoxyzirconium group, triethoxyzirconium group, tri-n-propoxyzirconium group, triisopropoxyzirconium group, tri-n
-Butoxyzirconium group, triisobutoxyzirconium group, tri-sec-butoxyzirconium group, tri-tert-butoxyzirconium group, trichlorozirconium group, and furthermore, dimethoxyaluminum group, diethoxyaluminum group, di-n-propoxyaluminum Group, diisopropoxy aluminum group, di-
n-butoxyaluminum group, diisobutoxyaluminum group, di-sec-butoxyaluminum group, di-t
tert-butoxyaluminum group, trichloroaluminum group and the like. One of the ethylenically unsaturated monomers of component (A) may be used alone, or two or more of them may be used in combination. On the other hand, the metal-free ethylenically unsaturated monomer as the component (b) includes, for example, a compound represented by the general formula (II):

【化2】 (式中、Rは水素原子またはメチル基、Xは一価の有
機基である。)で表されるエチレン性不飽和単量体、好
ましくは一般式(II−a)
Embedded image (Wherein, R 3 is a hydrogen atom or a methyl group, and X is a monovalent organic group.)

【化3】 (式中、Rは前記と同じであり、Rは炭化水素基を
示す。)で表されるエチレン性不飽和単量体、あるいは
上記一般式(II)で表されるエチレン性不飽和単量体
と、必要に応じて添加される密着性向上剤としての一般
式(III)
Embedded image (Wherein, R 3 is the same as described above, and R 4 represents a hydrocarbon group.) Or an ethylenically unsaturated monomer represented by the above general formula (II) A monomer represented by the general formula (III):

【化4】 (式中、Rは水素原子またはメチル基、Rはエポキ
シ基、水酸基、メルカプト基、アミノ基、ハロゲン原子
若しくはエーテル結合を有する炭化水素基を示す。)で
表されるエチレン性不飽和単量体との混合物を挙げるこ
とができる。上記一般式(II−a)で表されるエチレ
ン性不飽和単量体において、Rで示される炭化水素基
としては、炭素数1〜10の直鎖状若しくは分岐状のア
ルキル基、炭素数3〜10のシクロアルキル基、炭素数
6〜10のアリール基、炭素数7〜10のアラルキル基
を好ましく挙げることができる。炭素数1〜10のアル
キル基の例としては、メチル基、エチル基、n−プロピ
ル基、イソプロピル基、および各種のブチル基、ペンチ
ル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基などが挙げら
れる。炭素数3〜10のシクロアルキル基の例として
は、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、メチルシク
ロヘキシル基、シクロオクチル基などが、炭素数6〜1
0のアリール基の例としては、フェニル基、トリル基、
キシリル基、ナフチル基、メチルナフチル基などが、炭
素数7〜10のアラルキル基の例としては、ベンジル
基、メチルベンジル基、フェネチチル基、ナフチルメチ
ル基などが挙げられる。前記一般式(II)で表される
エチレン性不飽和単量体の例としては、一般式(II−
a)で表される単量体、具体的にはメチル(メタ)アク
リレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メ
タ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、ヘキ
シル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メ
タ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレー
ト、フェニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)
アクリレートなどを好ましく挙げることができるが、こ
れら以外にもスチレン、α−メチルスチレン、α−アセ
トキシスチレン、m−,o−またはp−ブロモスチレ
ン、m−,o−またはp−クロロスチレン、m−,o−
またはp−ビニルフェノール、1−または2−ビニルナ
フタレンなども用いることができる。これらは単独で用
いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
前記一般式(III)で表されるエチレン性不飽和単量
体において、Rで示されるエポキシ基、水酸基、メル
カプト基、アミノ基、ハロゲン原子若しくはエーテル結
合を有する炭化水素基としては、炭素数1〜10の直鎖
状若しくは分岐状のアルキル基、炭素数3〜10のシク
ロアルキル基、炭素数6〜10のアリール基、炭素数7
〜10のアラルキル基を好ましく挙げることができる。
上記置換基のハロゲン原子としては、塩素原子および臭
素原子が好ましく、またアミノ基は遊離のアミノ基、モ
ノアルキル置換アミノ基、ジアルキル置換アミノ基のい
ずれであってもよい。上記炭化水素基の具体例として
は、前述の一般式(II−a)におけるRの説明にお
いて例示した基と同じものを挙げることができる。この
一般式(III)で表されるエチレン性不飽和単量体の
例としては、グリシジル(メタ)アクリレート、3−グ
リシドキシプロピル(メタ)アクリレート、2−(3,
4−エポキシシクロヘキシル)エチル(メタ)アクリレ
ート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、3
−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒド
ロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−メルカプト
エチル(メタ)アクリレート、3−メルカプトプロピル
(メタ)アクリレート、2−メルカプトプロピル(メ
タ)アクリレート、2−アミノエチル(メタ)アクリレ
ート、3−アミノプロピル(メタ)アクリレート、2−
アミノプロピル(メタ)アクリレート、2−ジメチルア
ミノエチル(メタ)アクリレート、4−ジメチルアミノ
ベンジル(メタ)アクリレート、2−クロロエチル(メ
タ)アクリレート、2−ブロモエチル(メタ)アクリレ
ートなどが挙げられ、これらは単独で用いてもよいし、
2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、一般式
(IIで表されるエチレン性不飽和単量体と一般式(I
II)で表されるエチレン性不飽和単量体とを併用する
場合は、前者のエチレン性不飽和単量体に対し、後者の
エチレン性不飽和単量体を1〜100モル%の割合で用
いるのが好ましい。前記(イ)成分の加水分解性金属含
有基を有するエチレン性不飽和単量体と(ロ)成分の金
属を含まないエチレン性不飽和単量体とを、ラジカル重
合開始剤の存在下、ラジカル共重合させることにより、
所望の共重合体が得られる。前記(B)成分である加水
分解により金属酸化物を形成しうる金属化合物(加水分
解性金属化合物)としては、例えば一般式(IV) M …(IV) (式中、Rは加水分解性基または非加水分解性基であ
るが、少なくとも2つは加水分解性基であり、かつ少な
くとも1つは、加水分解により(A)成分と化学結合し
うる加水分解性基であって、複数のRはたがいに同一
であってもよいし、異なっていてもよく、Mはケイ
素、チタン、ジルコニウム、アルミニウムなどの金属原
子、nは金属原子Mの価数である。)で表される金属
化合物を挙げることができる。上記一般式(IV)にお
けるRのうちの加水分解性基としては、例えばアルコ
キシル基、塩素原子などのハロゲン原子、オキシハロゲ
ン基、アセチルアセトネート基、イソシアネート基など
が挙げられ、一方非加水分解性基としては、例えば低級
アルキル基、アリール基、アルケニル基などが好ましく
挙げられる。この加水分解性金属化合物としては、上記
一般式(IV)で表される金属化合物から誘導されるオ
リゴマーや、一般式(IV)で表される金属化合物を複
数種混合したものも用いることができる。上記一般式
(IV)で表される金属化合物としては、特に金属アル
コキシドが好適である。この金属アルコキシドの例とし
ては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、
テトラ−n−プロポキシシラン、テトライソプロポキシ
シラン、テトラ−n−ブトキシシラン、テトライソブト
キシシラン、テトラ−sec−ブトキシシラン、テトラ
−tert−ブトキシシラン、テトライソシアネートシ
ラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシ
シラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキ
シシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリ
エトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルト
リエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメ
トキシシラン、メチルトリイソシアネートシラン、フェ
ニルトリイソシアネートシランなど、並びにこれらに対
応するテトラアルコキシチタン、トリアルコキシチタ
ン、ジアルコキシチタンおよびテトラアルコキシジルコ
ニウム、トリアルコキシジルコニウム、ジアルコキシジ
ルコニウム、さらにはトリメトキシアルミニウム、トリ
エトキシアルミニウム、トリ−n−プロポキシアルミニ
ウム、トリイソプロポキシアルミニウム、トリ−n−ブ
トキシアルミニウム、トリイソブトキシアルミニウム、
トリ−sec−ブトキシアルミニウム、トリ−tert
−ブトキシアルミニウムなどの金属アルコキシド、ある
いは金属アルコキシドオリゴマー、例えば市販品のアル
コキシシランオリゴマーである「メチルシリケート5
1」、「エチルシリケート40」(いずれもコルコート
社製商品名)などが挙げられる。これらは単独で用いて
もよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。本発
明においては、前記(A)成分の加水分解性金属含有基
を有する有機高分子化合物と、(B)成分の加水分解性
金属化合物との混合物を、アルコール、ケトン、エーテ
ルなどの極性溶媒中において加水分解処理して、コーテ
ィング剤を製造するが、該溶媒として、以下に示すもの
が用いられる。すなわち、本発明で用いる溶媒は、
(a)上記有機高分子化合物に対する良溶媒と(b)該
有機高分子化合物に対する貧溶媒とからなる混合溶媒で
あって、(b)成分の溶媒が、(a)成分の溶媒よりも
乾燥しにくく、かつ温度20℃において、その蒸気圧が
水の蒸気圧よりも低いことが必要である。なお、温度2
0℃における水の蒸気圧は172Paである。上記
(a)成分である有機高分子化合物に対する良溶媒とし
ては、温度20℃における該有機高分子化合物の溶解度
が5.0g/リットル以上のものが好ましく、一方、
(b)成分である有機高分子化合物に対する貧溶媒とし
ては、温度20℃における該有機高分子化合物の溶解度
が5.0g/リットル未満のものが好ましい。上記良溶
媒は、その高分子成分の飽和濃度に対して、実際に調整
した溶液中の高分子濃度の2倍以上であり、一方上記貧
溶媒は、その高分子成分の飽和濃度が、実際に調整した
溶液中の高分子濃度以下であることが好ましい。実際に
調整する高分子濃度は、その溶液の吸着等温線から求め
ることとなり、その溶媒の組み合わせによっても変化す
るため、数値を厳密に規定することは困難であるが、お
およそ3g/リットル以下にすることが操業上好まし
く、従って貧溶媒は、その高分子成分の飽和濃度が3g
/リットル以下、良溶媒は、その高分子成分の飽和濃度
が6g/リットル以下にすることがより好ましい。ま
た、温度20℃において、(a)成分の溶媒の蒸気圧
が、(b)成分の溶媒の蒸気圧の2倍以上であるのが好
ましい。前記(a)成分溶媒と(b)成分溶媒の使用割
合としては特に制限はないが、容量比で、通常90:1
0ないし10:90、好ましくは70:30ないし3
0:70、より好ましくは60:40ないし40:60
の範囲である。このような混合溶媒を用いることによ
り、手塗りや手動によるスプレーコーティングにおいて
も、塗り斑が生じることなく、信頼性の高い傾斜性の良
好なコーティング膜を形成することができる。その理由
については、後述の「作用」において詳細に説明する。
前記(a)成分の溶媒としては、例えばアセトン、メチ
ルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン
類、エチレングリコールモノエチルエーテルなどのエー
テル類、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類、キシ
レン、トルエン等の芳香族炭化水素類、1,2−ジクロ
ロエタン等の塩化炭化水素類などの中から、前記要件を
満たすものを適宜選択して用いることができる。この
(a)成分の溶媒は1種用いてもよいし、2種以上を組
み合わせて用いてもよい。一方、(b)成分の溶媒とし
ては、例えば1−プロパノール、1−ブタノール、1−
ヘキサノールなどの中・高級アルコール類、エチレング
リコールモノブチルエーテルなどのエーテル類などの中
から、前記要件を満たすものを適宜選択して用いること
ができる。この(b)成分の溶媒は1種用いてもよい
し、2種以上を組み合わせて用いてもよい。本発明のコ
ーティング剤を製造する場合、例えばまず、上記(a)
成分の溶媒に、前記(A)成分の有機高分子化合物を任
意の濃度で溶解させて、高分子化合物溶液を調製する。
一方、上記(b)成分の溶媒に、前記(B)成分の加水
分解性金属化合物を任意の濃度で溶解させ、塩酸、硫
酸、硝酸などの酸、あるいは固体酸としてのカチオン交
換樹脂を用い、通常0〜100℃、好ましくは20〜6
0℃の温度にて加水分解処理し、固体酸を用いた場合に
は、それを除去したのち、このものと、前記高分子化合
物溶液を混合し、さらに加水分解処理したのち、必要に
応じ溶媒を留去または添加して塗布に適した粘度に調整
することにより、本発明のコーティング剤が得られる。
加水分解処理温度が低すぎると加水分解反応が進行せ
ず、また、高すぎると加水分解、縮重合反応が速く進み
すぎ、その制御が困難となり、その結果、得られる傾斜
膜の傾斜性が低下するおそれがある。また、(a)成分
の溶媒と(b)成分の溶媒との混合溶媒中に、前記
(A)成分の有機高分子化合物および(B)成分の加水
分解性金属化合物を溶解させ、これに酸を加えて加水分
解処理することにより、本発明のコーティング剤を調製
してもよい。無機成分は、その種類によってはコーティ
ング剤調製後も、加水分解、重縮合が徐々に進行して塗
布条件が変動する場合があるので、コーティング剤に不
溶の固体の脱水剤、例えば無水硫酸マグネシウムなどを
添加することにより、ポットライフの低下を防止するこ
とができる。この場合、コーティング剤は、該脱水剤を
除去してから、塗布に用いる。次に、このようにして得
られたコーティング剤を用い、有機基材上に、乾燥塗膜
の厚さ、通常5μm以下、特に中間膜用途として、好ま
しくは0.01〜1.0μm、より好ましくは0.02
〜0.7μmの範囲になるように、刷毛などによる手塗
りや、手動によるスプレーコーティング法、あるいはデ
ィップコート法、スピンコート法、スプレーコート法、
バーコート法、ナイフコート法、ロールコート法、ブレ
ードコート法、ダイコート法、グラビアコート法などの
公知の手段により塗膜を形成し、公知の乾燥処理、例え
ば40〜150℃程度の温度で加熱乾燥処理することに
より、所望の有機−無機複合傾斜膜が簡便かつ信頼性高
く得られる。このようにして形成された有機−無機複合
傾斜膜は、膜中の金属酸化物系化合物の含有率が表面で
はほぼ100%であるが、基材方向に逐次減少してい
き、基材近傍ではほぼ0%になる構造を有し、しかも塗
布時の塗り斑が反映されることがなく、均質な表面状態
および傾斜性を有している。有機基材としては特に制限
はなく、例えばポリメチルメタクリレートなどのアクリ
ル樹脂、ポリスチレンやABS樹脂などのスチレン系樹
脂、ポリエチレンやポリプロピレンなどのオレフィン系
樹脂、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフ
タレートなどのポリエステル系樹脂、6−ナイロンや
6,6−ナイロンなどのポリアミド系樹脂、ポリ塩化ビ
ニル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリフェニレン
サルファイド系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、
ポリイミド系樹脂、セルロースアセテートなどのセルロ
ース系樹脂などからなる基材を挙げることができる。こ
れらの基材は、傾斜膜との密着性をさらに向上させるた
めに、所望により、酸化法や凹凸化法などにより表面処
理を施すことができる。上記酸化法としては、例えばコ
ロナ放電処理、クロム酸処理(湿式)、火炎処理、熱風
処理、オゾン・紫外線照射処理などが挙げられ、また、
凹凸化法としては、例えばサンドブラスト法、溶剤処理
法などが挙げられる。これらの表面処理法は基材の種類
に応じて適宜選ばれる。なお、本発明における有機基材
は、有機系材料以外の材料、例えば金属系材料、ガラス
やセラミックス系材料、その他各種無機系または金属系
材料からなる基材の表面に、有機系塗膜を有するものも
包含する。このようにして得られた有機−無機複合傾斜
膜は、前記したような優れた傾斜性を有するとともに、
(1)基材と無機膜の熱収縮あるいは物理的伸縮に対す
る応力を緩和する性質、(2)屈折率が連続的に変化す
る、(3)無機成分や有機成分の混合比によって、任意
かつ簡便にその傾斜性を制御しうる、(4)無機成分の
形態による成膜時の表面構造の制御が可能であるなどの
性質を有することから、新しい機能性材料として、種々
の用途に有用である。本発明のコーティング剤は、例え
ば下記の用途に用いることができる。まず、塗膜として
の用途に用いられる。該有機−無機複合傾斜膜は、有機
基材に対する接着性に優れており、かつ塗膜表面は金属
酸化物または金属窒化物の性質を有することから、例え
ば各種プラスチックフィルム上に該傾斜膜からなるコー
ト層を設けることにより、耐擦傷性や耐熱性などに優れ
ると共に、密着性の良好なハードコートフィルムを得る
ことができる。次に、接着剤としての用途に用いられ
る。本発明に係る傾斜膜は、前記したように有機基材と
の密着性に優れるとともに、表面は金属系化合物である
ので、無機または金属材料との密着性に優れている。し
たがって、有機材料と無機または金属材料との接着剤と
して好適である。さらに、有機基材と、少なくとも無機
系または金属系材料を含むコート層との間に介在させる
中間膜としての用途に用いられる。有機基材上に無機系
または金属系材料を含むコート層を形成する場合、一般
に有機基材と該コート層との密着性が不十分てあって、
耐久性に劣り、経時により剥離したり、あるいは熱や湿
気などにより剥離しやすくなるという問題が生じる。本
発明に係る傾斜膜を中間膜として、上記有機基材と無機
系または金属系材料を含むコート層との間に介在させる
ことにより、該中間膜は前記したように傾斜性を有する
ことから、有機基材との密着性に優れると共に、その上
に設けられる無機系または金属系材料を含むコート層と
の密着性にも優れ、その結果、有機基材上に無機系また
は金属系材料を含むコート層を極めて密着性よく、形成
させることができる。前記無機系または金属系材料を含
むコート層としては特に制限はなく、様々なコート層を
形成することができるが、例えば(1)光触媒活性材料
層、(2)無機系または金属系導電性材料層、(3)無
機系または金属系材料を含むハードコート層、(4)無
機系または金属系光記録材料層または無機系または金属
系誘電体層などを好ましく挙げることができる。次に、
各無機系または金属系材料を含むコート層について説明
する。 (1)光触媒活性材料層:有機基材表面に、二酸化チタ
ンなどの光触媒活性材料のコート層を設けた場合、その
光触媒作用により、有機基材が短時間で劣化するという
問題が生じる。したがって、光触媒作用により、劣化し
にくい無機バインダーを介して有機基材上に二酸化チタ
ンなどの光触媒活性材料のコート層を設けることが試み
られている。しかしながら、無機バインダーは、有機基
材との接着力が不十分であり、耐久性に劣るという問題
がある。本発明に係る傾斜膜を中間膜として、有機基材
と光触媒活性材料のコート層との間に介在させた場合、
有機基材との密着性に優れ、しかも表面はほぼ金属系化
合物であるため、光触媒活性材料のコート層との密着性
が良い上、中間膜が光触媒作用により劣化しにくく、有
機基材を十分に保護することができる。また、表面に有
機系塗膜を有する金属系基材と光触媒活性材料層との間
に、本発明に係る傾斜膜を中間膜として介在させること
ができる。この中間膜は、上記有機基材の場合と同様
に、有機系塗膜との密着性に優れ、しかも光触媒活性材
料のコート層との密着性が良い上、光触媒作用により劣
化しにくく、有機系塗膜を十分に保護することができ
る。このような用途としては、特に表面に有機系塗膜を
有する自動車用鋼板上に光触媒活性材料層を設ける場合
に有用である。表面に有機系塗膜を有する金属系基材と
しては、例えば冷延鋼板、亜鉛めっき鋼板、アルミニウ
ム/亜鉛合金めっき鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウ
ム板、アルミニウム合金板などの金属系基材に有機系塗
膜を形成したものを挙げることができる。本発明に係る
傾斜膜を、このような中間膜として用いる場合、その上
に設けられる光触媒活性材料のコート層が光触媒能の高
い二酸化チタンである場合に、特に有効である。 (2)無機系または金属系導電性材料層:表面に導電性
材料層を有する有機基材、特にプラスチックフィルム
は、エレクトロルミネッセンス素子(EL素子)、液晶
表示素子(LCD素子)、太陽電池などに用いられ、さ
らに電磁波遮蔽フィルムや帯電防止性フィルムなどとし
て用いられている。このような用途に用いられる導電性
材料としては、例えば酸化インジウム、酸化錫、酸化亜
鉛、酸化カドミウム、ITO(インジウムチンオキシ
ド)などの金属酸化物や、金、白金、銀、ニッケル、ア
ルミニウム、銅のような金属などの無機系または金属系
導電性材料が用いられる。そして、これらの無機系また
は金属系導電性材料は、通常真空蒸着法、スパッタリン
グ法、イオンプレーティング法などの公知の手段によ
り、プラスチックフィルムなどの有機基材上に、厚さ5
0〜2000オングストローム程度の薄膜として形成さ
れる。このようにして形成された無機系または金属系導
電性材料層は、有機基材との密着性が不十分であるの
で、本発明に係る傾斜膜を中間膜として、有機基材と該
無機系または金属系導電性材料層との間に介在させるこ
とにより、有機基材と無機系または金属系導電性材料層
との密着性を向上させることができる。また、透明導電
性フィルムが要求される場合においても、本発明に係る
傾斜膜からなる中間膜を介在させることにより、透明性
が損なわれることはほとんどない。 (3)無機系または金属系材料を含むハードコート層:
表面硬度が良好で、優れた耐擦傷性や耐摩耗性を有する
ハードコートフィルムは、例えば、車両、建物などの窓
ガラスや窓用プラスチックボードなどの表面貼付用とし
て、あるいはCRTディスプレイやフラットパネルディ
スプレイなどの保護用などとして広く用いられている。
一方、プラスチックレンズは、ガラスレンズに比べて、
軽量でかつ安全性、加工性、ファッション性などに優れ
ていることから、近年急速に普及してきている。しかし
ながら、このプラスチックレンズは、ガラスレンズに比
べて傷が付きやすいという欠点を有しており、したがっ
て、その表面をハードコート層で被覆することが行われ
ている。このようなハードコートフィルムやプラスチッ
クレンズに設けられるハードコート層の材料としては、
例えばアルキルトリヒドロキシシランおよびその部分縮
合物とコロイダルシリカとシリコン変性アクリル樹脂と
からなる混合物、オルガノトリアルコキシシラン加水分
解縮合物、アルコキシシラン加水分解縮合物とコロイダ
ルシリカとの混合物、ジルコニウム、アルミニウムおよ
びチタニウムの中から選ばれる金属とキレート化合物と
シリコン変性アクリル樹脂とからなる混合物などの無機
系または金属系材料を含むハードコート剤が多用されて
いる。プラスチックフィルムやプラスチックレンズなど
の有機基材上にハードコート層を形成するには、前記の
無機系または金属系材料を含むハードコート剤を、公知
の方法、例えばバーコート法、ナイフコート法、ロール
コート法、ブレードコート法、ダイコート法、グラビア
コート法、スプレーコート法などを用いて、乾燥膜厚が
1〜30μm程度になるように有機基材上に塗布し、乾
燥処理する方法が、通常用いられる。このようにして形
成された無機系または金属系材料を含むハードコート層
は、有機基材との密着性が不十分であるので、本発明に
係る傾斜膜を中間膜として、有機基材と該ハードコート
層との間に介在させることにより、有機基材と無機系ま
たは金属系材料を含むハードコート層との密着性を向上
させることができる。またプラスチックレンズにおい
て、本発明に係る傾斜膜からなる中間膜を介在させて
も、該プラスチックレンズの透明性の低下や干渉縞の発
生などをもたらすことはほとんどない。 (4)無機系または金属系光記録材料層または無機系ま
たは金属系誘電体層:近年、書き換え可能、高密度、大
容量の記憶容量、記録再生ヘッドと非接触等という特徴
を有する光記録媒体として、半導体レーザー光等の熱エ
ネルギーを用いて磁性膜の磁化反転を利用して情報を記
録し磁気光学効果を利用して読み出す光磁気ディスクや
結晶から、アモルファスへの相変化を利用した相変化デ
ィスクが開発され、実用化に至っている。このような光
記録媒体は、一般に、透光性樹脂基板(有機基材)、例
えばポリカーボネートやポリメチルメタクリレートなど
の基板上に光記録材料層、誘電体層、金属反射層、有機
保護層などが順次積層された構造を有しており、また、
基板と光記録材料層との間に、誘電体下地層を設ける場
合もある。基板上に設けられる光記録材料層には、例え
ばTb−Fe、Tb−Fe−Co、Dy−Fe−Co、
Tb−Dy−Fe−Coなどの無機系の光磁気型記録材
料、あるいはTeOx、Te−Ge、Sn−Te−G
e、Bi−Te−Ge、Sb−Te−Ge、Pb−Sn
−Te、Tl−In−Seなどの無機系の相変化型記録
材料が用いられる。また、所望により、基板と光記録材
料層との間に設けられる誘電体下地層には、例えばSi
N、SiO、SiO、Taなどの無機系材料が
用いられる。前記無機系の光記録材料層や誘電体下地層
は、通常真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレー
ティング法などの公知の手段によって形成される。この
ようにして形成された無機系または金属系光記録材料層
または無機系誘電体下地層は、透光性樹脂基板との密着
性が不十分であるので、本発明に係る傾斜膜を中間膜と
して、透光性樹脂基板と該光記録材料層または該誘電体
下地層との間に介在させることにより、基板と光記録材
料層または誘電体下地層との密着性を向上させることが
できる。その他無機系または金属系材料を含むコート層
としては、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸
化錫、硫化亜鉛、アンチモンドープ酸化錫(ATO)、
錫ドープ酸化インジウム(ITO)などの無機系赤外線
吸収剤層、メタル蒸着された磁性層などが挙げられる。
Embedded image (Wherein, R 5 represents a hydrogen atom or a methyl group, R 6 represents an epoxy group, a hydroxyl group, a mercapto group, an amino group, a halogen atom, or a hydrocarbon group having an ether bond.) And a mixture with a monomer. In the ethylenically unsaturated monomer represented by the general formula (II-a), the hydrocarbon group represented by R 4 is a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, Preferable examples include a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms, an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, and an aralkyl group having 7 to 10 carbon atoms. Examples of the alkyl group having 1 to 10 carbon atoms include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, and various butyl groups, a pentyl group, a hexyl group, an octyl group, and a decyl group. Examples of the cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms include a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a methylcyclohexyl group, and a cyclooctyl group.
Examples of the aryl group of 0 include a phenyl group, a tolyl group,
Examples of the aralkyl group having 7 to 10 carbon atoms such as a xylyl group, a naphthyl group, and a methylnaphthyl group include a benzyl group, a methylbenzyl group, a phenethyl group, and a naphthylmethyl group. Examples of the ethylenically unsaturated monomer represented by the general formula (II) include the general formula (II-
monomer represented by a), specifically, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, hexyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) Acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, phenyl (meth) acrylate, benzyl (meth)
Acrylates and the like can be preferably mentioned. In addition to these, styrene, α-methylstyrene, α-acetoxystyrene, m-, o- or p-bromostyrene, m-, o- or p-chlorostyrene, m- , O-
Alternatively, p-vinylphenol, 1- or 2-vinylnaphthalene, or the like can be used. These may be used alone or in combination of two or more.
In the ethylenically unsaturated monomer represented by the general formula (III), an epoxy group, a hydroxyl group, a mercapto group, an amino group, a halogen atom or a hydrocarbon group having an ether bond represented by R 6 has a carbon number of A linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms, an aryl group having 6 to 10 carbon atoms,
And preferably 10 to 10 aralkyl groups.
The halogen atom of the above substituent is preferably a chlorine atom or a bromine atom, and the amino group may be any of a free amino group, a monoalkyl-substituted amino group, and a dialkyl-substituted amino group. Specific examples of the hydrocarbon group include the same as those groups exemplified in the description of R 4 in the above general formula (II-a). Examples of the ethylenically unsaturated monomer represented by the general formula (III) include glycidyl (meth) acrylate, 3-glycidoxypropyl (meth) acrylate, 2- (3,
4-epoxycyclohexyl) ethyl (meth) acrylate, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 3
-Hydroxypropyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 2-mercaptoethyl (meth) acrylate, 3-mercaptopropyl (meth) acrylate, 2-mercaptopropyl (meth) acrylate, 2-aminoethyl (meth) ) Acrylate, 3-aminopropyl (meth) acrylate, 2-
Examples include aminopropyl (meth) acrylate, 2-dimethylaminoethyl (meth) acrylate, 4-dimethylaminobenzyl (meth) acrylate, 2-chloroethyl (meth) acrylate, and 2-bromoethyl (meth) acrylate, which are used alone. May be used,
Two or more kinds may be used in combination. Further, the ethylenically unsaturated monomer represented by the general formula (II) and the general formula (I
When the ethylenically unsaturated monomer represented by II) is used in combination, the latter ethylenically unsaturated monomer is used in a proportion of 1 to 100 mol% with respect to the former ethylenically unsaturated monomer. It is preferably used. The ethylenically unsaturated monomer having a hydrolyzable metal-containing group of the component (A) and the metal-free ethylenically unsaturated monomer of the component (B) are subjected to radical polymerization in the presence of a radical polymerization initiator. By copolymerizing,
The desired copolymer is obtained. The component (B) a metal compound capable of forming a metal oxide by hydrolysis is as the (hydrolyzable metal compound), for example, the general formula (IV) M 2 R 7 n ... (IV) ( wherein, R 7 Is a hydrolyzable group or a non-hydrolyzable group, at least two are hydrolyzable groups, and at least one is a hydrolyzable group capable of chemically bonding to the component (A) by hydrolysis. A plurality of R 7 may be the same or different, M 2 is a metal atom such as silicon, titanium, zirconium, and aluminum, and n is a valence of the metal atom M 2 . )). Examples of the hydrolyzable group in R 7 in the general formula (IV) include an alkoxyl group, a halogen atom such as a chlorine atom, an oxyhalogen group, an acetylacetonate group, and an isocyanate group. Preferred examples of the functional group include a lower alkyl group, an aryl group, and an alkenyl group. As the hydrolyzable metal compound, an oligomer derived from the metal compound represented by the general formula (IV) or a mixture of a plurality of metal compounds represented by the general formula (IV) can be used. . As the metal compound represented by the general formula (IV), a metal alkoxide is particularly preferable. Examples of this metal alkoxide include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane,
Tetra-n-propoxysilane, tetraisopropoxysilane, tetra-n-butoxysilane, tetraisobutoxysilane, tetra-sec-butoxysilane, tetra-tert-butoxysilane, tetraisocyanate silane, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxy Silane, dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, methyltriisocyanatesilane, phenyltriisocyanatesilane, etc. And their corresponding tetraalkoxytitanium, trialkoxytitanium, dialkoxytitanium and tetraalkoxyzirconium, trialco Shi zirconium, dialkoxy zirconium, more trimethoxy aluminum, triethoxy aluminum, tri -n- propoxy aluminum, tri-isopropoxy aluminum, tri -n- butoxy aluminum, tri iso-butoxy aluminum,
Tri-sec-butoxyaluminum, tri-tert
Metal alkoxides such as butoxyaluminum, or metal alkoxide oligomers, for example, commercially available alkoxysilane oligomers such as “methyl silicate 5
1 "and" Ethylsilicate 40 "(both are trade names manufactured by Colcoat). These may be used alone or in combination of two or more. In the present invention, a mixture of the organic polymer compound having a hydrolyzable metal-containing group of the component (A) and the hydrolyzable metal compound of the component (B) is mixed in a polar solvent such as alcohol, ketone, or ether. In the above, a coating agent is produced by a hydrolysis treatment, and the following solvent is used as the solvent. That is, the solvent used in the present invention,
A mixed solvent of (a) a good solvent for the organic polymer compound and (b) a poor solvent for the organic polymer compound, wherein the solvent of the component (b) is dried more than the solvent of the component (a). And at a temperature of 20 ° C., its vapor pressure must be lower than that of water. In addition, temperature 2
The vapor pressure of water at 0 ° C. is 172 Pa. As the good solvent for the organic polymer compound as the component (a), those having a solubility of the organic polymer compound at a temperature of 20 ° C. of 5.0 g / liter or more are preferable.
As the poor solvent for the organic polymer compound as the component (b), those having a solubility of less than 5.0 g / liter at a temperature of 20 ° C. are preferable. The good solvent is at least twice the polymer concentration in the solution actually adjusted with respect to the saturation concentration of the polymer component, while the poor solvent has the saturation concentration of the polymer component actually increased. It is preferable that the concentration is not higher than the polymer concentration in the adjusted solution. The polymer concentration to be actually adjusted is obtained from the adsorption isotherm of the solution, and varies depending on the combination of the solvents. Therefore, it is difficult to strictly define the numerical value, but it is approximately 3 g / liter or less. It is operationally preferable that the poor solvent has a saturated concentration of the polymer component of 3 g.
/ Liter or less, and the good solvent preferably has a saturated concentration of the polymer component of 6 g / liter or less. Further, at a temperature of 20 ° C., the vapor pressure of the solvent of the component (a) is preferably at least twice the vapor pressure of the solvent of the component (b). The use ratio of the component solvent (a) and the component solvent (b) is not particularly limited, but is usually 90: 1 by volume ratio.
0 to 10:90, preferably 70:30 to 3
0:70, more preferably 60:40 to 40:60
Range. By using such a mixed solvent, it is possible to form a coating film having high reliability and good gradient even without manual coating or manual spray coating. The reason will be described in detail in the “action” described later.
Examples of the solvent of the component (a) include ketones such as acetone, methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone, ethers such as ethylene glycol monoethyl ether, esters such as ethyl acetate and butyl acetate, and aromatics such as xylene and toluene. Among the hydrocarbons, chlorinated hydrocarbons such as 1,2-dichloroethane, and the like, those that satisfy the above requirements can be appropriately selected and used. The solvent of the component (a) may be used alone or in combination of two or more. On the other hand, as the solvent of the component (b), for example, 1-propanol, 1-butanol, 1-butanol,
Among the medium or higher alcohols such as hexanol and ethers such as ethylene glycol monobutyl ether, those satisfying the above requirements can be appropriately selected and used. As the solvent of the component (b), one kind may be used, or two or more kinds may be used in combination. When producing the coating agent of the present invention, for example, first, the above (a)
The organic polymer compound of the component (A) is dissolved at an arbitrary concentration in the solvent of the component to prepare a polymer compound solution.
On the other hand, in the solvent of the component (b), the hydrolyzable metal compound of the component (B) is dissolved at an optional concentration, and an acid such as hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, or a cation exchange resin as a solid acid is used. Usually 0-100 ° C, preferably 20-6
Hydrolysis at a temperature of 0 ° C., and when a solid acid is used, after removing it, mixing it with the polymer compound solution, further hydrolyzing, and then subjecting the solvent to The coating agent of the present invention can be obtained by adjusting the viscosity to a level suitable for coating by distilling off or adding.
If the hydrolysis treatment temperature is too low, the hydrolysis reaction does not proceed, and if it is too high, the hydrolysis and polycondensation reaction proceeds too quickly, making it difficult to control, and as a result, the gradient of the obtained gradient film decreases. There is a possibility that. Further, the organic polymer compound (A) and the hydrolyzable metal compound (B) are dissolved in a mixed solvent of the solvent (a) and the solvent (b). May be added to carry out hydrolysis treatment to prepare the coating agent of the present invention. Depending on the type of the inorganic component, even after the preparation of the coating agent, hydrolysis and polycondensation may gradually progress and the application conditions may fluctuate. Therefore, a solid dehydrating agent insoluble in the coating agent, such as anhydrous magnesium sulfate, etc. By adding, a reduction in pot life can be prevented. In this case, the coating agent is used for application after removing the dehydrating agent. Next, using the coating agent thus obtained, on an organic substrate, the thickness of a dried coating film, usually 5 μm or less, particularly as an intermediate film, preferably 0.01 to 1.0 μm, more preferably Is 0.02
Hand coating with a brush or the like, or a manual spray coating method, or a dip coating method, a spin coating method, a spray coating method, so as to be in a range of about 0.7 μm.
A coating film is formed by a known means such as a bar coating method, a knife coating method, a roll coating method, a blade coating method, a die coating method, a gravure coating method, and a known drying treatment, for example, heating and drying at a temperature of about 40 to 150 ° C. By performing the treatment, a desired organic-inorganic composite gradient film can be obtained simply and with high reliability. In the thus formed organic-inorganic composite gradient film, the content of the metal oxide compound in the film is almost 100% on the surface, but gradually decreases in the direction of the substrate, and in the vicinity of the substrate, It has a structure of almost 0%, and has a uniform surface state and a gradient without reflection of coating spots at the time of application. The organic substrate is not particularly limited, for example, acrylic resins such as polymethyl methacrylate, styrene resins such as polystyrene and ABS resin, olefin resins such as polyethylene and polypropylene, polyester resins such as polyethylene terephthalate and polyethylene naphthalate, Polyamide resins such as 6-nylon and 6,6-nylon, polyvinyl chloride resins, polycarbonate resins, polyphenylene sulfide resins, polyphenylene ether resins,
Substrates made of a polyimide resin, a cellulose resin such as cellulose acetate, and the like can be given. These base materials can be subjected to a surface treatment by an oxidation method, a roughening method, or the like, if desired, in order to further improve the adhesion to the inclined film. Examples of the oxidation method include corona discharge treatment, chromic acid treatment (wet method), flame treatment, hot air treatment, ozone / ultraviolet irradiation treatment, and the like.
Examples of the unevenness method include a sand blast method and a solvent treatment method. These surface treatment methods are appropriately selected according to the type of the base material. In addition, the organic substrate in the present invention has a material other than the organic material, for example, a metal-based material, a glass or ceramic-based material, and a surface of a substrate made of other various inorganic or metal-based materials, having an organic-based coating film. Also encompasses The organic-inorganic composite gradient film thus obtained has the excellent gradient as described above,
(1) a property of relieving stress caused by thermal shrinkage or physical expansion and contraction of a base material and an inorganic film, (2) a refractive index changes continuously, and (3) a mixing ratio of an inorganic component and an organic component is arbitrary and simple. It is useful for various uses as a new functional material because it has properties such as the ability to control its gradient and the ability to control the surface structure during film formation by the form of inorganic components. . The coating agent of the present invention can be used, for example, for the following applications. First, it is used for application as a coating film. The organic-inorganic composite gradient film is excellent in adhesiveness to an organic substrate, and since the coating film surface has the properties of a metal oxide or a metal nitride, the film is formed of the gradient film on various plastic films, for example. By providing the coat layer, a hard coat film having excellent abrasion resistance, heat resistance, and the like and good adhesion can be obtained. Next, it is used for use as an adhesive. As described above, the gradient film according to the present invention has excellent adhesion to the organic base material, and also has excellent adhesion to inorganic or metal materials because the surface is a metal-based compound. Therefore, it is suitable as an adhesive between an organic material and an inorganic or metal material. Further, it is used for an intermediate film interposed between an organic base material and a coat layer containing at least an inorganic or metal material. When forming a coat layer containing an inorganic or metal material on an organic base material, there is generally insufficient adhesion between the organic base material and the coat layer,
There is a problem that the durability is poor and the film is peeled off with time or easily peeled off due to heat or moisture. By providing the gradient film according to the present invention as an intermediate film, by interposing between the organic base material and the coat layer containing an inorganic or metal material, the intermediate film has a gradient as described above, It has excellent adhesion to the organic base material and also has excellent adhesion to the coating layer containing an inorganic or metal material provided thereon, and as a result, contains the inorganic or metal material on the organic substrate The coat layer can be formed with extremely good adhesion. The coating layer containing the inorganic or metal material is not particularly limited, and various coating layers can be formed. For example, (1) a photocatalytic active material layer, and (2) an inorganic or metal conductive material. Preferred examples include a layer, (3) a hard coat layer containing an inorganic or metallic material, and (4) an inorganic or metallic optical recording material layer or an inorganic or metallic dielectric layer. next,
The coat layer containing each inorganic or metal material will be described. (1) Photocatalytic active material layer: When a coat layer of a photocatalytic active material such as titanium dioxide is provided on the surface of an organic base material, the photocatalytic action causes a problem that the organic base material is deteriorated in a short time. Therefore, it has been attempted to provide a coating layer of a photocatalytically active material such as titanium dioxide on an organic substrate via an inorganic binder which is hardly deteriorated by photocatalysis. However, there is a problem that the inorganic binder has insufficient adhesion to an organic base material and is inferior in durability. When the gradient film according to the present invention is used as an intermediate film and is interposed between the organic base material and the coat layer of the photocatalytic active material,
It has excellent adhesion to organic substrates and its surface is almost a metal compound, so it has good adhesion to the photocatalytically active material coat layer, and the intermediate film is not easily degraded by the photocatalytic action. Can be protected. Further, the gradient film according to the present invention can be interposed between the metal-based substrate having an organic coating film on the surface and the photocatalytic active material layer as an intermediate film. This intermediate film has excellent adhesion with an organic coating film, and has good adhesion with a coating layer of a photocatalytically active material, as well as the organic base material, and is hardly deteriorated by a photocatalytic action. The coating film can be sufficiently protected. Such a use is particularly useful when a photocatalytically active material layer is provided on a steel sheet for automobiles having an organic coating film on the surface. Examples of the metal base material having an organic coating film on its surface include organic base materials such as cold-rolled steel sheets, galvanized steel sheets, aluminum / zinc alloy-plated steel sheets, stainless steel sheets, aluminum sheets, and aluminum alloy sheets. One having a film formed thereon can be given. When the gradient film according to the present invention is used as such an intermediate film, it is particularly effective when the coat layer of the photocatalytically active material provided thereon is titanium dioxide having high photocatalytic ability. (2) Inorganic or metallic conductive material layer: An organic substrate having a conductive material layer on its surface, particularly a plastic film, can be used for electroluminescent devices (EL devices), liquid crystal display devices (LCD devices), solar cells, etc. It is used as an electromagnetic wave shielding film and an antistatic film. Examples of the conductive material used in such applications include metal oxides such as indium oxide, tin oxide, zinc oxide, cadmium oxide, and ITO (indium tin oxide); gold, platinum, silver, nickel, aluminum, and copper. Inorganic or metallic conductive materials such as metals as described above are used. These inorganic or metallic conductive materials are usually formed on an organic substrate such as a plastic film by a known method such as a vacuum evaporation method, a sputtering method, or an ion plating method to a thickness of 5 μm.
It is formed as a thin film of about 0 to 2000 angstroms. Since the inorganic or metallic conductive material layer formed in this way has insufficient adhesion to the organic substrate, the gradient film according to the present invention is used as an intermediate film, and the organic substrate and the inorganic material are used. Alternatively, the interposition between the organic base material and the inorganic or metal-based conductive material layer can be improved by intervening between the organic base material and the inorganic or metal-based conductive material layer. Further, even when a transparent conductive film is required, transparency is hardly impaired by interposing the intermediate film composed of the gradient film according to the present invention. (3) Hard coat layer containing inorganic or metallic material:
Hard coat films having good surface hardness and excellent scratch resistance and abrasion resistance are used, for example, for adhering to the surface of window glasses and plastic boards for windows of vehicles and buildings, or for CRT displays and flat panel displays. Widely used for protection and the like.
On the other hand, plastic lenses, compared to glass lenses,
In recent years, it has been rapidly spreading because of its light weight and excellent safety, workability, fashionability and the like. However, this plastic lens has a drawback that it is easily damaged as compared with a glass lens, and therefore, its surface is coated with a hard coat layer. As a material of the hard coat layer provided on such a hard coat film or a plastic lens,
For example, a mixture composed of alkyltrihydroxysilane and its partial condensate, colloidal silica, and a silicon-modified acrylic resin, an organotrialkoxysilane hydrolyzed condensate, a mixture of an alkoxysilane hydrolyzed condensate and colloidal silica, zirconium, aluminum, and titanium Hard coating agents containing an inorganic or metal material such as a mixture of a metal selected from the group consisting of a metal, a chelate compound and a silicon-modified acrylic resin are frequently used. In order to form a hard coat layer on an organic substrate such as a plastic film or a plastic lens, a hard coat agent containing the above-mentioned inorganic or metallic material can be formed by a known method, for example, a bar coat method, a knife coat method, or a roll. A coating method, a blade coating method, a die coating method, a gravure coating method, a spray coating method, or the like, is applied to an organic substrate so that a dry film thickness is about 1 to 30 μm, and a method of drying is usually used. Can be The thus formed hard coat layer containing an inorganic or metal material has insufficient adhesion to an organic substrate, and therefore, the gradient film according to the present invention is used as an intermediate film, and the organic substrate and By interposing between the hard coat layer and the hard coat layer, the adhesion between the organic base material and the hard coat layer containing an inorganic or metal material can be improved. Further, in the plastic lens, even if the intermediate film composed of the inclined film according to the present invention is interposed, the transparency of the plastic lens and the occurrence of interference fringes hardly occur. (4) Inorganic or metal-based optical recording material layer or inorganic or metal-based dielectric layer: an optical recording medium having characteristics such as rewritable, high-density, large-capacity storage capacity, and non-contact with a recording / reproducing head in recent years. A phase change using a phase change from a magneto-optical disk or crystal to an amorphous phase by recording information using the magnetization reversal of the magnetic film using the heat energy of a semiconductor laser beam and reading it using the magneto-optical effect Discs have been developed and are now in practical use. Such an optical recording medium generally has an optical recording material layer, a dielectric layer, a metal reflective layer, an organic protective layer, and the like on a translucent resin substrate (organic base material), for example, a substrate such as polycarbonate or polymethyl methacrylate. It has a structure that is sequentially laminated,
In some cases, a dielectric underlayer is provided between the substrate and the optical recording material layer. The optical recording material layer provided on the substrate includes, for example, Tb-Fe, Tb-Fe-Co, Dy-Fe-Co,
Inorganic magneto-optical recording materials such as Tb-Dy-Fe-Co, or TeOx, Te-Ge, Sn-Te-G
e, Bi-Te-Ge, Sb-Te-Ge, Pb-Sn
An inorganic phase change type recording material such as -Te or Tl-In-Se is used. If desired, a dielectric underlayer provided between the substrate and the optical recording material layer may be made of, for example, Si.
Inorganic materials such as N, SiO, SiO 2 and Ta 2 O 5 are used. The inorganic optical recording material layer and the dielectric underlayer are usually formed by a known means such as a vacuum evaporation method, a sputtering method, and an ion plating method. Since the inorganic or metallic optical recording material layer or the inorganic dielectric underlayer formed in this manner has insufficient adhesion to the translucent resin substrate, the gradient film according to the present invention is used as an intermediate film. By interposing between the light-transmitting resin substrate and the optical recording material layer or the dielectric underlayer, the adhesion between the substrate and the optical recording material layer or the dielectric underlayer can be improved. Other coating layers containing inorganic or metallic materials include titanium oxide, zinc oxide, indium oxide, tin oxide, zinc sulfide, antimony-doped tin oxide (ATO),
Examples include an inorganic infrared absorbing layer such as tin-doped indium oxide (ITO) and a magnetic layer on which metal is deposited.

【作用】有機基材上に、本発明のコーティング剤を用い
て形成された複合膜が傾斜構造をとるのは、コーティン
グ剤中の有機高分子化合物の基材への吸着過程を介して
組織化されるからである。したがって、吸着高分子化合
物が十分な厚みで形成されない条件、すなわち、溶液中
の高分子化合物の濃度が希薄であって、飽和吸着に至っ
ていない場合では、良好な傾斜構造が組織化されない。
図1および図2は、それぞれ高分子化合物の吸着等温線
の1例および高分子吸着層の膜厚の濃度依存性の1例を
示すグラフであり、これらの図から、上記条件では良好
な傾斜構造が組織化されないことが分かる。一方、濃厚
な高分子溶液からの吸着高分子層の形成においては、濃
厚であることから、例えば、金属アルコキシドとの架橋
反応によるゲル化が生じ、やはり目的の傾斜構造が組織
化されない。また仮に準濃厚溶液中で成分のゲル化を抑
制したとしても、吸着層形成に至らなかった多量の残存
高分子化合物が、凝集過程を経て斑を生じる原因とな
り、見かけ上厚い吸着層を形成するものの(図2)、成
分傾斜構造を乱すことが分かっている。これらの理由か
ら、単位面積当たりに塗布せしめられる有効成分、とり
わけ高分子成分量には制限が生じる。一方手動によるス
プレーコーティングや刷毛などを利用した手塗りにおい
ては、基材に対する塗布量の斑が生じることは否めな
い。作業者の熟練度にも大きく左右されるが、一般的に
は、その塗布量の濃淡比が6倍にもなると言われてい
る。上記に示したように、成膜において、塗布量(この
場合乾燥過程の濃縮を考慮すれば、濃度と同義に考えら
れる。)には厳しい制限がかけられており、上記塗布量
の濃淡比を許容することができない。本発明は、溶媒乾
燥時において、高分子吸着層形成を積極的に促進させ、
上記問題を解決したものである。すなわち、高分子化合
物に対する良溶媒でありかつ比較的乾燥しやすい溶媒
(a)と高分子化合物に対する貧溶媒でありかつ比較的
乾燥しにくい溶媒(b)との混合溶媒を用いることによ
り、乾燥時において、両溶媒の組成比が連続的に変化
し、次第に高分子化合物に対する貧溶媒である溶媒
(b)の割合が多くなる。図3は、乾燥に伴う溶媒組成
の変化の1例を示すグラフであり、この図から乾燥に伴
い溶媒(b)の割合が多くなることが理解できる。この
ように、溶媒の貧溶媒化によって、高分子化合物の吸着
がより低濃度側でも生じやすくなることは、図4で示さ
れるように明らかであり、乾燥に伴う濃縮の効果と相ま
って、高分子化合物の吸着を促進させる効果を奏する。
図4は、高分子化合物の吸着等温線における組成依存性
の1例を示すグラフである。ただし、高分子化合物の溶
媒中での移動速度は決して速くなく、溶媒の乾燥速度は
遅いほうが好ましい。理由は定かではないが、水よりも
蒸気圧が低い貧溶媒が好ましいことが経験的に明らかに
なっている。
The composite film formed on the organic substrate using the coating agent of the present invention has a gradient structure because the organic polymer compound in the coating agent is organized through the process of adsorption to the substrate. Because it is done. Therefore, under the condition that the adsorbed polymer compound is not formed with a sufficient thickness, that is, when the concentration of the polymer compound in the solution is low and saturation adsorption has not been reached, a favorable gradient structure is not organized.
FIGS. 1 and 2 are graphs showing one example of the adsorption isotherm of the polymer compound and one example of the concentration dependence of the film thickness of the polymer adsorption layer, respectively. It can be seen that the structure is not organized. On the other hand, in the formation of the adsorptive polymer layer from the dense polymer solution, the gel is formed by the cross-linking reaction with the metal alkoxide due to the rich polymer solution, and the desired gradient structure is not organized. Also, even if the gelation of the components is suppressed in the semi-concentrated solution, a large amount of the remaining polymer compound that did not lead to the formation of the adsorption layer may cause spots through the aggregation process, forming an apparently thick adsorption layer. Although (FIG. 2), it has been found to disrupt the component gradient structure. For these reasons, there is a limit on the amount of the active ingredient, particularly the high molecular weight component, applied per unit area. On the other hand, in manual coating using manual spray coating or brushing, it is undeniable that unevenness in the amount of application to the base material occurs. Although it depends greatly on the skill of the worker, it is generally said that the density ratio of the applied amount is 6 times. As described above, in the film formation, the amount of application (in this case, it is considered to be synonymous with the concentration in consideration of the concentration in the drying process) is severely restricted. Cannot be tolerated. The present invention actively promotes the formation of a polymer adsorption layer during solvent drying,
It is a solution to the above problem. That is, by using a mixed solvent of a solvent (a) that is a good solvent for the polymer compound and is relatively easy to dry and a solvent (b) that is a poor solvent for the polymer compound and is relatively hard to dry, In, the composition ratio of both solvents changes continuously, and the ratio of the solvent (b), which is a poor solvent, to the polymer compound gradually increases. FIG. 3 is a graph showing an example of a change in the solvent composition with drying. From this figure, it can be understood that the ratio of the solvent (b) increases with drying. As shown in FIG. 4, it is clear that the adsorption of the polymer compound is likely to occur even at the lower concentration side due to the poor solvent in the solvent, as shown in FIG. It has the effect of promoting the adsorption of the compound.
FIG. 4 is a graph showing an example of the composition dependence of the adsorption isotherm of a polymer compound. However, the moving speed of the polymer compound in the solvent is never high, and the drying speed of the solvent is preferably low. Although the reason is not clear, it has been empirically shown that a poor solvent having a lower vapor pressure than water is preferable.

【実施例】次に、本発明を実施例により、さらに詳細に
説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定
されるものではない。なお、複合膜の傾斜性は下記の方
法に従って調べた。複合膜に、XPS装置「PHI−5
600」[アルバック・ファィ(株)製]を用い、アル
ゴン・スパッタリング(2kV)を施して膜を削り、膜
表面の無機成分の比率を、X線光電子分光法により測定
し、傾斜性を調べた。 参考例1 (1)高分子溶液の調製 メタクリル酸メチル(和光純薬工業(株)製)11.5
gおよび3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラ
ン(信越化学工業(株)製)1.4gを混合し、よく攪
拌した後に、これに2,2′−アゾビスイソブチロニト
リル(和光純薬工業(株)製)0.2gを添加・溶解さ
せ、攪拌しながら70℃で2.5時間反応させた。反応
終了後、室温まで冷却させた後、溶媒(a)としてメチ
ルエチルケトン(以下、MEKと称することがある。)
を選択し、この溶媒1.0リットルに、上記重合物6.
0gを溶解させ、濃度6.0g/リットルの溶液(以
下、高分子溶液と称す。)を調製した。 (2)無機成分溶液の調製 テトラメトキシシラン(和光純薬工業(株)製)150
gと1−ブタノール(以下、1−BtOHと称すること
がある。)100gの混合溶液に、濃塩酸25gと1−
BtOH50gとの混合溶液を攪拌しながら滴下し、室
温下で5時間攪拌を続けた。次に1−BtOH68.5
gを加え、固形成分濃度が4%になるように希釈し、無
機成分溶液を調製した。なお、ここで使用した溶媒を溶
媒(b)とする。 (3)有機−無機複合膜の形成 上記(1)で得た高分子溶液と(2)で得た無機成分溶
液を、それぞれ40ミリリットルずつ混合したのち、バ
ーコート法にて液膜量が6.86μmになるように調整
して成膜した。これを試料1−1とした。次に、上記
(1)で得た高分子溶液と(2)で得た無機成分溶液
を、それぞれ40ミリリットルずつ混合したのち、ME
K/1−BtOH混合溶媒(混合容量比50/50)1
36ミリリットルを加えて2.7倍に希釈し、バーコー
ト法にて液膜量を18.3μmになるように調整して成
膜した。これを試料1−2とした。両試料を70℃にて
12時間加熱処理することによって、有機−無機複合膜
を得た。複合膜の膜厚は、それぞれ約100nmであっ
た。これらの複合膜のスパッタリング時間と無機成分比
率との関係を、図5にグラフで示す。 参考例2 参考例1において、1−BtOHの代わりにエチルセロ
ソルブを用いた以外は、参考例1と同様にしてそれぞれ
有機−無機複合膜を得た。なお、試料名は、それぞれ試
料2−1、試料2−2とした。得られた複合膜の膜厚
は、それぞれ約100nmであった。これらの複合膜の
スパッタリング時間と無機成分比率との関係を、図6に
グラフで示す。図5、図6に示されているように、溶媒
の組み合わせによって、低濃度の場合でも十分傾斜構造
を組織化する場合と、そうでない場合があることが一目
瞭然である。参考例2に用いた溶媒は、その両方が高分
子化合物に対して良い溶解性を示すことが分かってい
る。一方参考例1では、揮発性が比較的高い溶媒(a)
は高分子化合物に対して良い溶解性を示すのに対し、揮
発性が比較的小さい溶媒(b)は高分子化合物を溶解し
にくいことが分かっている。参考例1においては、溶媒
の乾燥時において溶媒(b)の混合比が連続的に増加
し、溶媒の揮発に伴う濃縮効果との相乗効果により、吸
着層の形成が促進されたと考えられる。したがって、溶
媒の組み合わせの選定において、高分子化合物に対する
良溶性と高い揮発性を有した溶媒と、高分子化合物に対
する貧溶媒と低い揮発性を有した溶媒とを混合すること
で、傾斜構造形成の促進が図れると期待される。 実施例1 参考例1において、試料1−2を作製する場合と同様に
して、得られた塗布液を2.7倍に希釈したのち、スプ
レーノズルを利用して、噴霧量を24ミリリットル/分
に設定し、手動にておおよそ12m/分の速度で、ポリ
メタクリレート基板上に1回塗布、成膜したのち、70
℃で12時間加熱乾燥処理し、有機−無機複合膜を形成
した。得られた複合膜の膜厚は、約70nmであった。
複合膜の性能の評価結果を表1に示す。 実施例2 実施例1において、溶媒(a)にメチルイソブチルケト
ンを用いた以外は、実施例1と同様にして有機−無機複
合膜を形成した。得られた複合膜の膜厚は約70nmで
あった。複合膜の性能の評価結果を表1に示す。 比較例1 実施例1において、溶媒(b)にメタノールを用いた以
外は、実施例1と同様にして有機−無機複合膜を形成し
た。得られた複合膜の膜厚は約70nmであった。複合
膜の性能の評価結果を表1に示す。 比較例2 実施例1において、溶媒(a)にアセトンを、溶媒
(b)にエタノールを用いた以外は、実施例1と同様に
して有機−無機複合膜を形成した。得られた複合膜の膜
厚は約70nmであった。複合膜の性能の評価結果を表
1に示す。 比較例3 実施例1において、溶媒(b)にエチルセロソルブを用
いた以外は、実施例1と同様にして有機−無機複合膜を
形成した。得られた複合膜の膜厚は約70nmであっ
た。複合膜の性能の評価結果を表1に示す。
Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. The gradient of the composite film was examined according to the following method. The XPS device “PHI-5” is attached to the composite membrane.
Using "600" [manufactured by ULVAC-FY Inc.], the film was shaved by argon sputtering (2 kV), and the ratio of inorganic components on the film surface was measured by X-ray photoelectron spectroscopy to examine the slope. . Reference Example 1 (1) Preparation of polymer solution Methyl methacrylate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 11.5
g, and 1.4 g of 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), and after stirring well, 2,2'-azobisisobutyronitrile (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 0.2 g) was added and dissolved, and reacted at 70 ° C. for 2.5 hours with stirring. After the completion of the reaction, the mixture is cooled to room temperature, and then methyl ethyl ketone (hereinafter sometimes referred to as MEK) as a solvent (a).
And the above polymer 6.
0 g was dissolved to prepare a solution having a concentration of 6.0 g / liter (hereinafter, referred to as a polymer solution). (2) Preparation of inorganic component solution Tetramethoxysilane (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 150
g and 100 g of 1-butanol (hereinafter sometimes referred to as 1-BtOH) in a mixed solution of 25 g of concentrated hydrochloric acid and 1-butanol.
A mixed solution with 50 g of BtOH was added dropwise with stirring, and stirring was continued at room temperature for 5 hours. Next, 1-BtOH 68.5
g was added and diluted so that the solid component concentration became 4%, to prepare an inorganic component solution. The solvent used here is referred to as a solvent (b). (3) Formation of Organic-Inorganic Composite Film The polymer solution obtained in the above (1) and the inorganic component solution obtained in the above (2) were mixed in an amount of 40 ml each, and the liquid film amount was reduced to 6 by a bar coating method. The film was adjusted to 0.86 μm. This was designated as Sample 1-1. Next, after mixing the polymer solution obtained in the above (1) and the inorganic component solution obtained in the above (2) by 40 ml each,
K / 1-BtOH mixed solvent (mixing volume ratio 50/50) 1
The solution was diluted 2.7 times by adding 36 ml, and the film was formed by a bar coating method by adjusting the liquid film amount to 18.3 μm. This was designated as Sample 1-2. By heating both samples at 70 ° C. for 12 hours, an organic-inorganic composite film was obtained. The thickness of each of the composite films was about 100 nm. FIG. 5 is a graph showing the relationship between the sputtering time and the inorganic component ratio of these composite films. Reference Example 2 An organic-inorganic composite film was obtained in the same manner as in Reference Example 1, except that ethyl cellosolve was used instead of 1-BtOH. Note that the sample names were Sample 2-1 and Sample 2-2, respectively. The thickness of each of the obtained composite films was about 100 nm. FIG. 6 is a graph showing the relationship between the sputtering time and the inorganic component ratio of these composite films. As shown in FIG. 5 and FIG. 6, it is obvious at a glance that depending on the combination of solvents, there is a case where a sufficiently graded structure is organized even when the concentration is low and a case where it is not. It has been found that both of the solvents used in Reference Example 2 show good solubility in the polymer compound. On the other hand, in Reference Example 1, the solvent (a) having a relatively high volatility was used.
Has a good solubility in high molecular compounds, whereas the solvent (b) having relatively low volatility is difficult to dissolve the high molecular compound. In Reference Example 1, it is considered that the mixing ratio of the solvent (b) continuously increased during the drying of the solvent, and the formation of the adsorption layer was promoted by the synergistic effect with the concentration effect accompanying the volatilization of the solvent. Therefore, in selecting a combination of solvents, a solvent having good solubility and high volatility for the polymer compound, and a poor solvent for the polymer compound and a solvent having low volatility are mixed to form a gradient structure. It is expected to be promoted. Example 1 In the same manner as in Preparation of Sample 1-2 in Reference Example 1, the obtained coating liquid was diluted 2.7-fold, and the spray amount was reduced to 24 ml / min using a spray nozzle. , And manually applied on the polymethacrylate substrate once at a speed of about 12 m / min to form a film.
Heat drying treatment was performed at 12 ° C. for 12 hours to form an organic-inorganic composite film. The thickness of the obtained composite film was about 70 nm.
Table 1 shows the evaluation results of the performance of the composite membrane. Example 2 An organic-inorganic composite film was formed in the same manner as in Example 1, except that methyl isobutyl ketone was used as the solvent (a). The thickness of the obtained composite film was about 70 nm. Table 1 shows the evaluation results of the performance of the composite membrane. Comparative Example 1 An organic-inorganic composite film was formed in the same manner as in Example 1, except that methanol was used as the solvent (b). The thickness of the obtained composite film was about 70 nm. Table 1 shows the evaluation results of the performance of the composite membrane. Comparative Example 2 An organic-inorganic composite film was formed in the same manner as in Example 1, except that acetone was used as the solvent (a) and ethanol was used as the solvent (b). The thickness of the obtained composite film was about 70 nm. Table 1 shows the evaluation results of the performance of the composite membrane. Comparative Example 3 An organic-inorganic composite film was formed in the same manner as in Example 1, except that ethyl cellosolve was used as the solvent (b). The thickness of the obtained composite film was about 70 nm. Table 1 shows the evaluation results of the performance of the composite membrane.

【表1】 1)MEK:メチルエチルケトン、MIBK:メチルイ
ソブチルケトン、MeOH:メタノール、EtOH:エ
タノール、1−BtOH:1−ブタノール、EC:エチ
ルセロソルブ 2)20℃の水の蒸気圧:172Pa 3)斑:複合膜の塗り斑を目視観察した。 4)傾斜性:複合膜の任意10点の場所を選択し、前記
の方法に従って傾斜性を調べ、以下の基準に従って評価
した。 ○;全てが同一の傾斜性を示す。 △;一部に傾斜性が認められないか、あるいは全体的に
傾斜性が悪い。 ×;全く傾斜性が認められない。 5)白濁:複合膜の白濁の有無を目視観察した。 表1から、溶媒(a)の蒸気圧が溶媒(b)の蒸気圧の
2倍以上であり、高分子化合物の溶媒(b)への溶解度
が5.0g/リットル未満であり、かつ溶媒(b)の蒸
気圧が水の蒸気圧よりも低い場合に、手作業によるスプ
レー塗布法においても、傾斜性に優れる複合膜が信頼性
よく得られることが分かる。
[Table 1] 1) MEK: methyl ethyl ketone, MIBK: methyl isobutyl ketone, MeOH: methanol, EtOH: ethanol, 1-BtOH: 1-butanol, EC: ethyl cellosolve 2) Vapor pressure of water at 20 ° C .: 172 Pa 3) Spot: composite membrane The spots were visually observed. 4) Slope: Ten arbitrary points on the composite membrane were selected, the slope was examined according to the above-described method, and evaluated according to the following criteria. ;: All exhibit the same gradient. Δ: Slope is not recognized in part, or the slope is poor overall. X: No inclination was observed at all. 5) Cloudiness: The presence or absence of cloudiness in the composite film was visually observed. From Table 1, it can be seen that the vapor pressure of the solvent (a) is at least twice the vapor pressure of the solvent (b), the solubility of the polymer compound in the solvent (b) is less than 5.0 g / liter, and the solvent ( It can be seen that when the vapor pressure of b) is lower than the vapor pressure of water, a composite film having excellent gradient can be obtained with high reliability even by a manual spray coating method.

【発明の効果】本発明の有機−無機複合傾斜膜形成用コ
ーティング剤は、有機高分子化合物と金属酸化物系化合
物との化学結合物を含有する有機−無機複合膜であっ
て、該金属酸化物系化合物の含有率が膜の厚み方向に連
続的に変化する成分傾斜構造を有し、透明性も高く、機
能性材料として各種用途に有用な有機−無機複合傾斜膜
を、手塗りや手動によるスプレーコーティングにおいて
も、簡便かつ信頼性高く成膜することができる。
The coating agent for forming an organic-inorganic composite gradient film of the present invention is an organic-inorganic composite film containing a chemical bond of an organic polymer compound and a metal oxide compound, wherein the metal oxide Organic-inorganic composite gradient film, which has a component gradient structure in which the content of a compound-based compound changes continuously in the thickness direction of the film, has high transparency, and is useful for various applications as a functional material, can be manually or manually coated. Can be easily and reliably formed by spray coating.

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

【図1】高分子化合物の吸着等温線の1例を示すグラフ
である。
FIG. 1 is a graph showing an example of an adsorption isotherm of a polymer compound.

【図2】高分子吸着層の膜厚の濃度依存性の1例を示す
グラフである。
FIG. 2 is a graph showing an example of the concentration dependence of the thickness of a polymer adsorption layer.

【図3】乾燥に伴う溶媒組成の変化の1例を示すグラフ
である。
FIG. 3 is a graph showing an example of a change in solvent composition due to drying.

【図4】高分子化合物の吸着等温線における溶媒の組成
依存性の1例を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing an example of the composition dependence of a solvent in an adsorption isotherm of a polymer compound.

【図5】参考例1で得られた複合膜におけるスパッタリ
ング時間と無機成分比率との関係を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the sputtering time and the inorganic component ratio in the composite film obtained in Reference Example 1.

【図6】参考例2で得られた複合膜におけるスパッタリ
ング時間と無機成分比率との関係を示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the sputtering time and the inorganic component ratio in the composite film obtained in Reference Example 2.

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────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成12年7月18日(2000.7.1
8)
[Submission date] July 18, 2000 (2007.1.
8)

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】全文[Correction target item name] Full text

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【書類名】 明細書[Document Name] Statement

【発明の名称】 有機−無機複合傾斜膜形成用コーティ
ング剤およびその製造方法
Patent application title: Coating agent for forming organic-inorganic composite gradient film and method for producing the same

【特許請求の範囲】[Claims]

【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−無機複合傾
斜膜形成用コーティング剤およびその製造方法に関する
ものである。さらに詳しくは、本発明は、有機高分子化
合物と金属酸化物系化合物との化学結合物を含有する有
機−無機複合膜であって、該金属酸化物系化合物の含有
率が膜の厚み方向に連続的に変化する成分傾斜構造を有
し、透明性も高く、機能性材料として各種用途に有用な
有機−無機複合傾斜膜を、手塗りや手動によるスプレー
コーティングにおいても、簡便かつ信頼性高く成膜しう
るコーティング剤、およびその製造方法に関するもので
ある。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a coating agent for forming an organic-inorganic composite gradient film and a method for producing the same. More specifically, the present invention relates to an organic-inorganic composite film containing a chemical bond of an organic polymer compound and a metal oxide compound, wherein the content of the metal oxide compound is in the thickness direction of the film. An organic-inorganic composite gradient film that has a continuously changing component gradient structure, high transparency, and is useful for various applications as a functional material can be easily and reliably formed by hand coating or manual spray coating. The present invention relates to a coating agent capable of forming a film and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、有機基材上に様々な無機系または
金属系材料、例えば光触媒活性材料、導電性材料、ハー
ドコート剤、光記録材料、磁性粉、赤外線吸収材料など
からなる層を設け、機能性材料を作製することが広く行
われている。有機基材上に、このような無機系または金
属系材料層を設ける場合、一般に基材との密着性が不十
分であるために、例えば有機基材上に無機系プライマー
層を設け、その上に無機系または金属系材料層を形成さ
せる方法が、よく用いられる。しかしながら、この方法
においては、無機系プライマー層と無機系または金属系
材料層との密着性は良好であるものの、有機基材と無機
系プライマー層との密着性は必ずしも十分ではなく、耐
熱密着性に劣ったり、あるいは経時により密着性が低下
したりするなどの問題があった。
2. Description of the Related Art Conventionally, layers composed of various inorganic or metallic materials, for example, photocatalytically active materials, conductive materials, hard coat agents, optical recording materials, magnetic powders, infrared absorbing materials, etc., have been provided on organic substrates. Production of functional materials is widely performed. When such an inorganic or metal material layer is provided on an organic base material, the adhesion to the base material is generally insufficient.For example, an inorganic primer layer is provided on an organic base material. A method of forming an inorganic or metal material layer on the substrate is often used. However, in this method, although the adhesion between the inorganic primer layer and the inorganic or metal material layer is good, the adhesion between the organic base material and the inorganic primer layer is not always sufficient, Inferior or poor adhesion over time.

【0003】また、WO97/00134号において
は、有機基板上に複数の接着層を介して、段階的に無機
物質に対する接着性を向上させていく方法が開示されて
いる。しかしながら、この方法においては、操作が煩雑
である上、透明性が損なわれるおそれがある。したがっ
て、有機基材上に無機系または金属系材料層を密着性よ
く形成する技術の開発が望まれていた。
[0003] In addition, WO97 / 00134 discloses a method of improving the adhesiveness to an inorganic substance in a stepwise manner via a plurality of adhesive layers on an organic substrate. However, in this method, the operation is complicated and the transparency may be impaired. Therefore, development of a technique for forming an inorganic or metal material layer on an organic substrate with good adhesion has been desired.

【0004】このような事情のもとで、本発明者らは、
先に、新規な機能性材料として種々の用途、例えば塗膜
や、有機材料と無機または金属材料との接着剤、有機基
材と光触媒塗膜との間に設けられ、有機基材の劣化を防
止する中間膜や、有機基材と無機系または金属系材料層
との密着性を向上させる中間膜などの用途に有用な、厚
さ方向に組成が連続的に変化する有機−無機複合傾斜材
料を見出した(特願平11−264592号)。
[0004] Under these circumstances, the present inventors have:
Previously, various applications as a new functional material, such as coatings, adhesives between organic materials and inorganic or metal materials, provided between the organic substrate and the photocatalytic coating, the deterioration of the organic substrate An organic-inorganic composite gradient material whose composition continuously changes in the thickness direction, which is useful for applications such as an intermediate film for preventing or an intermediate film for improving the adhesion between an organic base material and an inorganic or metallic material layer. (Japanese Patent Application No. 11-264592).

【0005】この有機−無機複合傾斜材料は、有機高分
子化合物と金属系化合物との化学結合物を含有する有機
−無機複合材料であって、該金属系化合物の含有率が材
料の厚み方向に連続的に変化する成分傾斜構造を有し、
上記の各種用途に極めて有用な新規な材料である。ただ
し、このような傾斜材料においては、高分子部分の基材
に対する吸着能を利用して形成させるため、コーティン
グ液中に含まれる有機高分子化合物の濃度や、基材上へ
の塗布量を精密に最適化させることが重要となる。
This organic-inorganic composite gradient material is an organic-inorganic composite material containing a chemical bond of an organic polymer compound and a metal compound, and the content of the metal compound is increased in the thickness direction of the material. It has a component gradient structure that changes continuously,
It is a novel material that is extremely useful for the various applications described above. However, in such graded materials, the concentration of the organic polymer compound contained in the coating solution and the amount of coating on the substrate are precisely controlled in order to form the polymer using the ability of the polymer to adsorb to the substrate. It is important to optimize it.

【0006】ところで、手動によるスプレーコーティン
グ法や、刷毛などを利用した手塗りにより薄膜を形成さ
せる方法は、大掛かりな成膜機械を必要とせず、極めて
簡便である上、基材の形状に制限されないなどの利点を
有している。このような手動によるスプレーコーティン
グ法や手塗りにより、前記有機−無機複合傾斜膜を形成
させる場合、基材上への塗布量の精密な最適化が困難で
あるため、塗り斑が発生したり、傾斜性が不十分である
などの問題が生じる場合があった。
The manual spray coating method and the method of forming a thin film by hand coating using a brush or the like do not require a large-scale film-forming machine, are extremely simple, and are not limited to the shape of the base material. It has such advantages. When the organic-inorganic composite gradient film is formed by such a manual spray coating method or manual coating, it is difficult to precisely optimize the amount of application on the base material, so that coating unevenness occurs. There have been cases where problems such as insufficient inclination have occurred.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
事情のもとで、有機高分子化合物と金属酸化物系化合物
との化学結合物を含有する有機−無機複合膜であって、
該金属酸化物系化合物の含有率が膜の厚み方向に連続的
に変化する成分傾斜構造を有し、透明性も高く、機能性
材料として各種用途に有用な有機−無機複合傾斜膜を、
手塗りや手動によるスプレーコーティングにおいても、
簡便かつ信頼性高く成膜しうるコーティング剤を提供す
ることを目的とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances and is directed to an organic-inorganic composite film containing a chemical bond of an organic polymer compound and a metal oxide compound.
An organic-inorganic composite gradient film having a component gradient structure in which the content of the metal oxide compound continuously changes in the thickness direction of the film, having high transparency, and being useful as a functional material for various applications,
Even in hand coating and manual spray coating,
An object of the present invention is to provide a coating agent that can easily and reliably form a film.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記の優
れた機能を有するコーティング剤を開発すべく鋭意研究
を重ねた結果、溶媒として、特定の性状を有する2種の
溶媒を組み合わせた混合溶媒を用いることにより、その
目的を達成しうることを見出し、この知見に基づいて本
発明を完成するに至った。
Means for Solving the Problems The present inventors have intensively studied to develop a coating agent having the above-mentioned excellent functions, and as a result, as a solvent, two kinds of solvents having specific properties were combined. It has been found that the purpose can be achieved by using a mixed solvent, and the present invention has been completed based on this finding.

【0009】すなわち、本発明は、(1).有機基材上
に、有機高分子化合物と金属酸化物系化合物とが化学的
に結合した複合体を含み、かつ該金属酸化物系化合物の
含有率が膜表面から深さ方向に連続的に変化する成分傾
斜構造を有する有機−無機複合傾斜膜を形成させるコー
ティング剤であって、溶媒として、(a)上記コーティ
ング剤に用いる有機高分子化合物に対する良溶媒と
(b)該有機高分子化合物に対する貧溶媒とからなる混
合溶媒を用い、かつ(b)成分の溶媒が、(a)成分の
溶媒よりも乾燥しにくく、温度20℃において、その蒸
気圧が水の蒸気圧よりも低いことを特徴とする有機−無
機複合傾斜膜形成用コーティング剤、および
That is, the present invention provides (1). On an organic substrate, a complex in which an organic polymer compound and a metal oxide compound are chemically bonded is contained, and the content of the metal oxide compound continuously changes from the film surface in the depth direction. A coating agent for forming an organic-inorganic composite gradient film having a component gradient structure, wherein: (a) a good solvent for the organic polymer compound used in the coating agent; and (b) a poor solvent for the organic polymer compound. A mixed solvent comprising a solvent and a solvent of the component (b), which is more difficult to dry than the solvent of the component (a), and that at a temperature of 20 ° C., its vapor pressure is lower than that of water. Organic-inorganic composite gradient film forming coating agent, and

【0010】(2).(A)分子中に加水分解により金属
酸化物と結合しうる金属含有基を有する有機高分子化合
物と、(B)加水分解により金属酸化物を形成しうる金
属化合物との混合物を加水分解処理して、有機基材上に
有機−無機複合傾斜膜を形成させるコーティング剤を製
造する方法であって、溶媒として、(a)上記有機高分
子化合物に対する良溶媒と(b)該有機高分子化合物に
対する貧溶媒とからなる混合溶媒を用い、かつ(b)成
分の溶媒が、(a)成分の溶媒よりも乾燥しにくく、温
度20℃において、その蒸気圧が水の蒸気圧よりも低い
ことを特徴とする有機−無機複合傾斜膜形成用コーティ
ング剤の製造方法、を提供するものである。
(2). A mixture of (A) an organic polymer compound having a metal-containing group capable of bonding to a metal oxide by hydrolysis in a molecule and (B) a metal compound capable of forming a metal oxide by hydrolysis is subjected to hydrolysis treatment. A method for producing a coating agent for forming an organic-inorganic composite gradient film on an organic substrate, wherein: (a) a good solvent for the organic polymer compound; and (b) a good solvent for the organic polymer compound. A mixed solvent comprising a poor solvent is used, and the solvent of the component (b) is harder to dry than the solvent of the component (a), and at a temperature of 20 ° C., its vapor pressure is lower than that of water. And a method for producing a coating agent for forming an organic-inorganic composite gradient film.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】本発明のコーティング剤によっ
て、有機基材上に形成される有機−無機複合傾斜膜は、
有機高分子化合物と金属酸化物系化合物とが化学結合し
てなる複合体を含有する有機−無機複合膜、好ましくは
該複合体からなる有機−無機複合膜であって、膜中の金
属酸化物系化合物の含有率が、膜表面から深さ方向に連
続的に変化する成分傾斜構造を有するものである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An organic-inorganic composite gradient film formed on an organic substrate by the coating agent of the present invention comprises:
An organic-inorganic composite film containing a composite formed by chemically bonding an organic polymer compound and a metal oxide compound, preferably an organic-inorganic composite film comprising the composite, wherein the metal oxide in the film It has a component gradient structure in which the content of the system compound changes continuously from the film surface in the depth direction.

【0012】このような成分傾斜構造の確認は、例え
ば、有機基材上に設けた有機−無機複合傾斜膜の表面
に、スパッタリングを施して膜を削っていき、経時的に
膜表面の炭素原子と金属原子の含有率を、X線光電子分
光法などにより測定することによって、行うことができ
る。この傾斜膜は厚みが5μm以下、特に0.01〜
1.0μmの範囲のものが、傾斜性及び塗膜性能などの
点から好適である。
[0012] Such a composition gradient structure can be confirmed by, for example, cutting the film by sputtering the surface of an organic-inorganic composite gradient film provided on an organic substrate, and gradually removing carbon atoms on the film surface. And the content of metal atoms can be measured by X-ray photoelectron spectroscopy or the like. This gradient film has a thickness of 5 μm or less, particularly 0.01 to
Those having a range of 1.0 μm are preferred from the viewpoints of gradient and coating film performance.

【0013】また、該傾斜膜における上記金属酸化物系
化合物の含有量としては特に制限はないが、通常5〜9
8重量%、好ましくは20〜98重量%、特に好ましく
は50〜90重量%の範囲である。有機高分子化合物の
重合度や分子量としては、製膜化しうるものであればよ
く特に制限されず、高分子化合物の種類や所望の塗膜物
性などに応じて適宜選定すればよい。このような有機−
無機複合傾斜膜を形成する本発明のコーティング剤は、
以下に示す本発明の方法により、効率よく製造すること
ができる。
The content of the metal oxide compound in the gradient film is not particularly limited, but is usually 5 to 9%.
It is in the range of 8% by weight, preferably 20-98% by weight, particularly preferably 50-90% by weight. The degree of polymerization and the molecular weight of the organic polymer compound are not particularly limited as long as they can form a film, and may be appropriately selected according to the type of the polymer compound, desired coating film properties, and the like. Such organic-
The coating agent of the present invention for forming an inorganic composite gradient film,
Efficient production can be achieved by the method of the present invention described below.

【0014】本発明の方法においては、(A)分子中に
加水分解により金属酸化物と結合しうる金属含有基(以
下、加水分解性金属含有基と称すことがある。)を有す
る有機高分子化合物と、(B)加水分解により金属酸化
物を形成しうる金属化合物(以下、加水分解性金属化合
物と称すことがある。)との混合物を加水分解処理する
ことにより、コーティング剤を製造する。上記(A)成
分である有機高分子化合物中の加水分解により金属酸化
物と結合しうる金属含有基及び(B)成分である加水分
解により金属酸化物を形成しうる金属化合物における金
属としては、例えばケイ素、チタン、ジルコニウム及び
アルミニウムの中から選ばれる少なくとも1種を好まし
く挙げることができる。
In the method of the present invention, (A) an organic polymer having a metal-containing group capable of bonding to a metal oxide by hydrolysis in a molecule (hereinafter sometimes referred to as a hydrolyzable metal-containing group). A coating agent is produced by subjecting a mixture of the compound and (B) a metal compound capable of forming a metal oxide by hydrolysis (hereinafter sometimes referred to as a hydrolyzable metal compound) to hydrolysis treatment. As the metal in the metal-containing group capable of bonding to the metal oxide by hydrolysis in the organic polymer compound as the component (A) and the metal in the metal compound capable of forming the metal oxide by hydrolysis as the component (B), For example, at least one selected from silicon, titanium, zirconium and aluminum can be preferably mentioned.

【0015】前記(A)成分の有機高分子化合物として
は、例えば(イ)分子中に加水分解性金属含有基を有す
るエチレン性不飽和単量体と、(ロ)金属を含まないエ
チレン性不飽和単量体とを共重合させてなるものを好ま
しく用いることができる。上記(A)(イ)成分である
加水分解性金属含有基を有するエチレン性不飽和単量体
としては、一般式(I)
Examples of the organic high molecular compound of the component (A) include (a) an ethylenically unsaturated monomer having a hydrolyzable metal-containing group in the molecule and (b) an ethylenically unsaturated monomer containing no metal. Those obtained by copolymerizing with a saturated monomer can be preferably used. As the ethylenically unsaturated monomer having a hydrolyzable metal-containing group as the component (A) or (A), a compound represented by the general formula (I)

【0016】[0016]

【化1】 Embedded image

【0017】(式中、R1は水素原子またはメチル基、
Aはアルキレン基、好ましくは炭素数1〜4のアルキレ
ン基、R2は加水分解性基または非加水分解性基である
が、その中の少なくとも1つは加水分解により、(B)
成分と化学結合しうる加水分解性基であることが必要で
あり、また、R2が複数の場合には、各R2はたがいに同
一であってもよいし、異なっていてもよく、M1はケイ
素、チタン、ジルコニウム、アルミニウムなどの金属原
子、mは金属原子M1の価数である。)で表される基を
挙げることができる。
(Wherein R 1 is a hydrogen atom or a methyl group,
A is an alkylene group, preferably an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms, and R 2 is a hydrolyzable group or a non-hydrolyzable group, at least one of which is hydrolyzed to form (B)
Must be a component chemically bonded may hydrolyzable group, and when R 2 is plural, each R 2 may be mutually identical or different, M 1 is a metal atom such as silicon, titanium, zirconium, and aluminum, and m is the valence of the metal atom M 1 . )).

【0018】上記一般式(I)において、R2のうちの
加水分解により(B)成分と化学結合しうる加水分解性
基としては、例えばアルコキシル基、イソシアネート
基、塩素原子などのハロゲン原子、オキシハロゲン基、
アセチルアセトネート基、水酸基などが挙げられ、一
方、(B)成分と化学結合しない非加水分解性基として
は、例えば低級アルキル基などが好ましく挙げられる。
In the above formula (I), examples of the hydrolyzable group of R 2 that can be chemically bonded to the component (B) by hydrolysis include, for example, a halogen atom such as an alkoxyl group, an isocyanate group, a chlorine atom, an oxy group. Halogen group,
An acetylacetonate group, a hydroxyl group and the like are mentioned. On the other hand, as the non-hydrolyzable group which does not chemically bond to the component (B), for example, a lower alkyl group is preferably mentioned.

【0019】一般式(I)における−M12 m-1で表さ
れる金属含有基としては、例えば、トリメトキシシリル
基、トリエトキシシリル基、トリ−n−プロポキシシリ
ル基、トリイソプロポキシシリル基、トリ−n−ブトキ
シシリル基、トリイソブトキシシリル基、トリ−sec−
ブトキシシリル基、トリ−tert−ブトキシシリル基、ト
リクロロシリル基、ジメチルメトキシシリル基、メチル
ジメトキシシリル基、ジメチルクロロシリル基、メチル
ジクロロシリル基、トリイソシアナトシリル基、メチル
ジイソシアナトシリル基など、トリメトキシチタニウム
基、トリエトキシチタニウム基、トリ−n−プロポキシ
チタニウム基、トリイソプロポキシチタニウム基、トリ
−n−ブトキシチタニウム基、トリイソブトキシチタニ
ウム基、トリ−sec−ブトキシチタニウム基、トリ−ter
t−ブトキシチタニウム基、トリクロロチタニウム基、
さらには、トリメトキシジルコニウム基、トリエトキシ
ジルコニウム基、トリ−n−プロポキシジルコニウム
基、トリイソプロポキシジルコニウム基、トリ−n−ブ
トキシジルコニウム基、トリイソブトキシジルコニウム
基、トリ−sec−ブトキシジルコニウム基、トリ−tert
−ブトキシジルコニウム基、トリクロロジルコニウム
基、またさらには、ジメトキシアルミニウム基、ジエト
キシアルミニウム基、ジ−n−プロポキシアルミニウム
基、ジイソプロポキシアルミニウム基、ジ−n−ブトキ
シアルミニウム基、ジイソブトキシアルミニウム基、ジ
−sec−ブトキシアルミニウム基、ジ−tert−ブトキシ
アルミニウム基、トリクロロアルミニウム基などが挙げ
られる。この(イ)成分のエチレン性不飽和単量体は1
種用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよ
い。
Examples of the metal-containing group represented by -M 1 R 2 m-1 in the general formula (I) include, for example, trimethoxysilyl, triethoxysilyl, tri-n-propoxysilyl, triisopropoxy Silyl group, tri-n-butoxysilyl group, triisobutoxysilyl group, tri-sec-
Butoxysilyl group, tri-tert-butoxysilyl group, trichlorosilyl group, dimethylmethoxysilyl group, methyldimethoxysilyl group, dimethylchlorosilyl group, methyldichlorosilyl group, triisocyanatosilyl group, methyldiisocyanatosilyl group, etc. Trimethoxytitanium group, triethoxytitanium group, tri-n-propoxytitanium group, triisopropoxytitanium group, tri-n-butoxytitanium group, triisobutoxytitanium group, tri-sec-butoxytitanium group, tri-ter
t-butoxy titanium group, trichloro titanium group,
Further, trimethoxy zirconium group, triethoxy zirconium group, tri-n-propoxy zirconium group, triisopropoxy zirconium group, tri-n-butoxy zirconium group, triisobutoxy zirconium group, tri-sec-butoxy zirconium group, tri- −tert
-Butoxyzirconium group, trichlorozirconium group, or even dimethoxyaluminum group, diethoxyaluminum group, di-n-propoxyaluminum group, diisopropoxyaluminum group, di-n-butoxyaluminum group, diisobutoxyaluminum group, -Sec-butoxyaluminum group, di-tert-butoxyaluminum group, trichloroaluminum group and the like. The ethylenically unsaturated monomer of the component (a) is 1
Species may be used, or two or more may be used in combination.

【0020】一方、上記(ロ)成分である金属を含まな
いエチレン性不飽和単量体としては、例えば一般式(I
I)
On the other hand, the metal-free ethylenically unsaturated monomer as the component (b) includes, for example, a compound represented by the general formula (I)
I)

【0021】[0021]

【化2】 Embedded image

【0022】(式中、R3は水素原子またはメチル基、
Xは一価の有機基である。)で表されるエチレン性不飽
和単量体、好ましくは一般式(II−a)
(Wherein R 3 is a hydrogen atom or a methyl group,
X is a monovalent organic group. ), Preferably an ethylenically unsaturated monomer represented by the general formula (II-a)

【0023】[0023]

【化3】 Embedded image

【0024】(式中、R3は前記と同じであり、R4は炭
化水素基を示す。)で表されるエチレン性不飽和単量
体、あるいは上記一般式(II)で表されるエチレン性不
飽和単量体と、必要に応じて添加される密着性向上剤と
しての一般式(III)
(Wherein R 3 is the same as described above, and R 4 represents a hydrocarbon group), or an ethylenically unsaturated monomer represented by the general formula (II) General formula (III) as a water-soluble unsaturated monomer and an adhesion improver optionally added

【0025】[0025]

【化4】 Embedded image

【0026】(式中、R5は水素原子またはメチル基、
6はエポキシ基、水酸基、メルカプト基、アミノ基、
ハロゲン原子若しくはエーテル結合を有する炭化水素基
を示す。)で表されるエチレン性不飽和単量体との混合
物を挙げることができる。
(Wherein R 5 is a hydrogen atom or a methyl group,
R 6 is an epoxy group, a hydroxyl group, a mercapto group, an amino group,
It represents a halogen atom or a hydrocarbon group having an ether bond. )) And a mixture with the ethylenically unsaturated monomer represented by the formula (1).

【0027】上記一般式(II−a)で表されるエチレン
性不飽和単量体において、R4で示される炭化水素基と
しては、炭素数1〜10の直鎖状若しくは分岐状のアル
キル基、炭素数3〜10のシクロアルキル基、炭素数6
〜10のアリール基、炭素数7〜10のアラルキル基を
好ましく挙げることができる。炭素数1〜10のアルキ
ル基の例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル
基、イソプロピル基、および各種のブチル基、ペンチル
基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基などが挙げられ
る。炭素数3〜10のシクロアルキル基の例としては、
シクロペンチル基、シクロヘキシル基、メチルシクロヘ
キシル基、シクロオクチル基などが、炭素数6〜10の
アリール基の例としては、フェニル基、トリル基、キシ
リル基、ナフチル基、メチルナフチル基などが、炭素数
7〜10のアラルキル基の例としては、ベンジル基、メ
チルベンジル基、フェネチチル基、ナフチルメチル基な
どが挙げられる。
In the ethylenically unsaturated monomer represented by the general formula (II-a), the hydrocarbon group represented by R 4 is a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. A cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms, 6 carbon atoms
Preferred examples include aryl groups having 10 to 10 and aralkyl groups having 7 to 10 carbon atoms. Examples of the alkyl group having 1 to 10 carbon atoms include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, and various butyl groups, a pentyl group, a hexyl group, an octyl group, and a decyl group. Examples of the cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms include:
Examples of the aryl group having 6 to 10 carbon atoms such as a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a methylcyclohexyl group, and a cyclooctyl group include a phenyl group, a tolyl group, a xylyl group, a naphthyl group, a methylnaphthyl group, and the like. Examples of the aralkyl group of 10 to 10 include a benzyl group, a methylbenzyl group, a phenethyl group, a naphthylmethyl group and the like.

【0028】前記一般式(II)で表されるエチレン性不
飽和単量体の例としては、一般式(II−a)で表される
単量体、具体的にはメチル(メタ)アクリレート、エチ
ル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレー
ト、ブチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)ア
クリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレー
ト、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、フェニル
(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート
などを好ましく挙げることができるが、これら以外にも
スチレン、α−メチルスチレン、α−アセトキシスチレ
ン、m−,o−またはp−ブロモスチレン、m−,o−
またはp−クロロスチレン、m−,o−またはp−ビニ
ルフェノール、1−または2−ビニルナフタレンなども
用いることができる。これらは単独で用いてもよいし、
2種以上を組み合わせて用いてもよい。
Examples of the ethylenically unsaturated monomer represented by the general formula (II) include a monomer represented by the general formula (II-a), specifically, methyl (meth) acrylate, Ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, hexyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, phenyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, etc. And styrene, α-methylstyrene, α-acetoxystyrene, m-, o- or p-bromostyrene, and m-, o-.
Alternatively, p-chlorostyrene, m-, o- or p-vinylphenol, 1- or 2-vinylnaphthalene, or the like can be used. These may be used alone,
Two or more kinds may be used in combination.

【0029】前記一般式(III)で表されるエチレン性
不飽和単量体において、R6で示されるエポキシ基、水
酸基、メルカプト基、アミノ基、ハロゲン原子若しくは
エーテル結合を有する炭化水素基としては、炭素数1〜
10の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、炭素数3〜
10のシクロアルキル基、炭素数6〜10のアリール
基、炭素数7〜10のアラルキル基を好ましく挙げるこ
とができる。上記置換基のハロゲン原子としては、塩素
原子および臭素原子が好ましく、またアミノ基は遊離の
アミノ基、モノアルキル置換アミノ基、ジアルキル置換
アミノ基のいずれであってもよい。上記炭化水素基の具
体例としては、前述の一般式(II−a)におけるR4
説明において例示した基と同じものを挙げることができ
る。
In the ethylenically unsaturated monomer represented by the general formula (III), the epoxy group, hydroxyl group, mercapto group, amino group, halogen atom or hydrocarbon group having an ether bond represented by R 6 may be: , Having 1 to 1 carbon atoms
10 linear or branched alkyl groups, having 3 to 3 carbon atoms
Preferred are a cycloalkyl group having 10 carbon atoms, an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, and an aralkyl group having 7 to 10 carbon atoms. The halogen atom of the above substituent is preferably a chlorine atom or a bromine atom, and the amino group may be any of a free amino group, a monoalkyl-substituted amino group, and a dialkyl-substituted amino group. Specific examples of the hydrocarbon group include the same as those groups exemplified in the description of R 4 in the above general formula (II-a).

【0030】この一般式(III)で表されるエチレン性
不飽和単量体の例としては、グリシジル(メタ)アクリ
レート、3−グリシドキシプロピル(メタ)アクリレー
ト、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル
(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)
アクリレート、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリ
レート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレー
ト、2−メルカプトエチル(メタ)アクリレート、3−
メルカプトプロピル(メタ)アクリレート、2−メルカ
プトプロピル(メタ)アクリレート、2−アミノエチル
(メタ)アクリレート、3−アミノプロピル(メタ)ア
クリレート、2−アミノプロピル(メタ)アクリレー
ト、2−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、
4−ジメチルアミノベンジル(メタ)アクリレート、2
−クロロエチル(メタ)アクリレート、2−ブロモエチ
ル(メタ)アクリレートなどが挙げられ、これらは単独
で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよ
い。
Examples of the ethylenically unsaturated monomer represented by the general formula (III) include glycidyl (meth) acrylate, 3-glycidoxypropyl (meth) acrylate, and 2- (3,4-epoxy). Cyclohexyl) ethyl (meth) acrylate, 2-hydroxyethyl (meth)
Acrylate, 3-hydroxypropyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 2-mercaptoethyl (meth) acrylate, 3-
Mercaptopropyl (meth) acrylate, 2-mercaptopropyl (meth) acrylate, 2-aminoethyl (meth) acrylate, 3-aminopropyl (meth) acrylate, 2-aminopropyl (meth) acrylate, 2-dimethylaminoethyl (meth) ) Acrylate,
4-dimethylaminobenzyl (meth) acrylate, 2
-Chloroethyl (meth) acrylate, 2-bromoethyl (meth) acrylate, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.

【0031】また、一般式(II)で表されるエチレン性
不飽和単量体と一般式(III)で表されるエチレン性不
飽和単量体とを併用する場合は、前者のエチレン性不飽
和単量体に対し、後者のエチレン性不飽和単量体を1〜
100モル%の割合で用いるのが好ましい。
When the ethylenically unsaturated monomer represented by the general formula (II) and the ethylenically unsaturated monomer represented by the general formula (III) are used in combination, the former ethylenically unsaturated monomer is used. For the saturated monomer, the latter ethylenically unsaturated monomer is 1 to
It is preferable to use 100 mol%.

【0032】前記(イ)成分の加水分解性金属含有基を
有するエチレン性不飽和単量体と(ロ)成分の金属を含
まないエチレン性不飽和単量体とを、ラジカル重合開始
剤の存在下、ラジカル共重合させることにより、所望の
共重合体が得られる。前記(B)成分である加水分解に
より金属酸化物を形成しうる金属化合物(加水分解性金
属化合物)としては、例えば一般式(IV) M27 n …(IV) (式中、R7は加水分解性基または非加水分解性基であ
るが、少なくとも2つは加水分解性基であり、かつ少な
くとも1つは、加水分解により(A)成分と化学結合し
うる加水分解性基であって、複数のR7はたがいに同一
であってもよいし、異なっていてもよく、M2はケイ
素、チタン、ジルコニウム、アルミニウムなどの金属原
子、nは金属原子M2の価数である。)で表される金属
化合物を挙げることができる。
The presence of a radical polymerization initiator between the ethylenically unsaturated monomer having a hydrolyzable metal-containing group of component (A) and the metal-free ethylenically unsaturated monomer of component (B) The desired copolymer is obtained by radical copolymerization below. The component (B) a metal compound capable of forming a metal oxide by hydrolysis is as the (hydrolyzable metal compound), for example, the general formula (IV) M 2 R 7 n ... (IV) ( wherein, R 7 Is a hydrolyzable group or a non-hydrolyzable group, at least two are hydrolyzable groups, and at least one is a hydrolyzable group capable of chemically bonding to the component (A) by hydrolysis. A plurality of R 7 may be the same or different, M 2 is a metal atom such as silicon, titanium, zirconium and aluminum, and n is a valence of the metal atom M 2 . )).

【0033】上記一般式(IV)におけるR7のうちの加
水分解性基としては、例えばアルコキシル基、塩素原子
などのハロゲン原子、オキシハロゲン基、アセチルアセ
トネート基、イソシアネート基などが挙げられ、一方非
加水分解性基としては、例えば低級アルキル基、アリー
ル基、アルケニル基などが好ましく挙げられる。この加
水分解性金属化合物としては、上記一般式(IV)で表さ
れる金属化合物から誘導されるオリゴマーや、一般式
(IV)で表される金属化合物を複数種混合したものも用
いることができる。
Examples of the hydrolyzable group of R 7 in the general formula (IV) include an alkoxyl group, a halogen atom such as a chlorine atom, an oxyhalogen group, an acetylacetonate group and an isocyanate group. Preferred examples of the non-hydrolysable group include a lower alkyl group, an aryl group, and an alkenyl group. As the hydrolyzable metal compound, an oligomer derived from the metal compound represented by the general formula (IV) or a mixture of plural kinds of the metal compounds represented by the general formula (IV) can be used. .

【0034】上記一般式(IV)で表される金属化合物と
しては、特に金属アルコキシドが好適である。この金属
アルコキシドの例としては、テトラメトキシシラン、テ
トラエトキシシラン、テトラ−n−プロポキシシラン、
テトライソプロポキシシラン、テトラ−n−ブトキシシ
ラン、テトライソブトキシシラン、テトラ−sec−ブト
キシシラン、テトラ−tert−ブトキシシラン、テトライ
ソシアネートシラン、メチルトリメトキシシラン、メチ
ルトリエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジ
メチルジエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラ
ン、フェニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシ
シラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−メタクリロキ
シプロピルトリメトキシシラン、メチルトリイソシアネ
ートシラン、フェニルトリイソシアネートシランなど、
並びにこれらに対応するテトラアルコキシチタン、トリ
アルコキシチタン、ジアルコキシチタンおよびテトラア
ルコキシジルコニウム、トリアルコキシジルコニウム、
ジアルコキシジルコニウム、さらにはトリメトキシアル
ミニウム、トリエトキシアルミニウム、トリ−n−プロ
ポキシアルミニウム、トリイソプロポキシアルミニウ
ム、トリ−n−ブトキシアルミニウム、トリイソブトキ
シアルミニウム、トリ−sec−ブトキシアルミニウム、
トリ−tert−ブトキシアルミニウムなどの金属アルコキ
シド、あるいは金属アルコキシドオリゴマー、例えば市
販品のアルコキシシランオリゴマーである「メチルシリ
ケート51」、「エチルシリケート40」(いずれもコ
ルコート社製商品名)などが挙げられる。これらは単独
で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよ
い。
As the metal compound represented by the general formula (IV), a metal alkoxide is particularly preferable. Examples of the metal alkoxide include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetra-n-propoxysilane,
Tetraisopropoxysilane, tetra-n-butoxysilane, tetraisobutoxysilane, tetra-sec-butoxysilane, tetra-tert-butoxysilane, tetraisocyanatesilane, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, dimethyl Diethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, methyltriisocyanatesilane, phenyltriisocyanatesilane, etc.
And corresponding tetraalkoxytitanium, trialkoxytitanium, dialkoxytitanium and tetraalkoxyzirconium, trialkoxyzirconium,
Dialkoxyzirconium, further trimethoxyaluminum, triethoxyaluminum, tri-n-propoxyaluminum, triisopropoxyaluminum, tri-n-butoxyaluminum, triisobutoxyaluminum, tri-sec-butoxyaluminum,
Metal alkoxides such as tri-tert-butoxyaluminum, or metal alkoxide oligomers, for example, commercially available alkoxysilane oligomers “methyl silicate 51” and “ethyl silicate 40” (both are trade names manufactured by Colcoat Co., Ltd.) and the like. These may be used alone or in combination of two or more.

【0035】本発明においては、前記(A)成分の加水
分解性金属含有基を有する有機高分子化合物と、(B)
成分の加水分解性金属化合物との混合物を、アルコー
ル、ケトン、エーテルなどの極性溶媒中において加水分
解処理して、コーティング剤を製造するが、該溶媒とし
て、以下に示すものが用いられる。
In the present invention, the organic polymer compound having a hydrolyzable metal-containing group of the component (A) and the organic polymer compound (B)
A mixture of the component and the hydrolyzable metal compound is hydrolyzed in a polar solvent such as alcohol, ketone, or ether to produce a coating agent. The following solvent is used as the solvent.

【0036】すなわち、本発明で用いる溶媒は、(a)
上記有機高分子化合物に対する良溶媒と(b)該有機高
分子化合物に対する貧溶媒とからなる混合溶媒であっ
て、(b)成分の溶媒が、(a)成分の溶媒よりも乾燥
しにくく、かつ温度20℃において、その蒸気圧が水の
蒸気圧よりも低いことが必要である。なお、温度20℃
における水の蒸気圧は172Paである。
That is, the solvent used in the present invention is (a)
A mixed solvent comprising a good solvent for the organic polymer compound and (b) a poor solvent for the organic polymer compound, wherein the solvent of the component (b) is less likely to dry than the solvent of the component (a), and At a temperature of 20 ° C., its vapor pressure needs to be lower than the vapor pressure of water. In addition, temperature 20 ° C
Is 172 Pa.

【0037】上記(a)成分である有機高分子化合物に
対する良溶媒としては、温度20℃における該有機高分
子化合物の溶解度が5.0g/リットル以上のものが好
ましく、一方、(b)成分である有機高分子化合物に対
する貧溶媒としては、温度20℃における該有機高分子
化合物の溶解度が5.0g/リットル未満のものが好ま
しい。
As a good solvent for the organic polymer compound as the component (a), those having a solubility of the organic polymer compound at a temperature of 20 ° C. of 5.0 g / liter or more are preferable. As a poor solvent for an organic polymer compound, a solvent having a solubility of less than 5.0 g / liter at a temperature of 20 ° C. is preferable.

【0038】上記良溶媒は、その高分子成分の飽和濃度
に対して、実際に調整した溶液中の高分子濃度の2倍以
上であり、一方上記貧溶媒は、その高分子成分の飽和濃
度が、実際に調整した溶液中の高分子濃度以下であるこ
とが好ましい。実際に調整する高分子濃度は、その溶液
の吸着等温線から求めることとなり、その溶媒の組み合
わせによっても変化するため、数値を厳密に規定するこ
とは困難であるが、おおよそ3g/リットル以下にする
ことが操業上好ましく、従って貧溶媒は、その高分子成
分の飽和濃度が3g/リットル以下、良溶媒は、その高
分子成分の飽和濃度が6g/リットル以下にすることが
より好ましい。
The above-mentioned good solvent has a saturation concentration of the polymer component which is twice or more the saturation concentration of the polymer component in the solution actually adjusted, while the poor solvent has a saturation concentration of the polymer component. It is preferable that the concentration is not more than the polymer concentration in the solution actually adjusted. The polymer concentration to be actually adjusted is determined from the adsorption isotherm of the solution, and varies depending on the combination of the solvents. Therefore, it is difficult to strictly define the numerical value, but it is approximately 3 g / liter or less. Therefore, it is more preferable that the poor solvent has a saturated concentration of the polymer component of 3 g / liter or less and the good solvent has a saturated concentration of the polymer component of 6 g / liter or less.

【0039】また、温度20℃において、(a)成分の
溶媒の蒸気圧が、(b)成分の溶媒の蒸気圧の2倍以上
であるのが好ましい。前記(a)成分溶媒と(b)成分
溶媒の使用割合としては特に制限はないが、容量比で、
通常90:10ないし10:90、好ましくは70:3
0ないし30:70、より好ましくは60:40ないし
40:60の範囲である。このような混合溶媒を用いる
ことにより、手塗りや手動によるスプレーコーティング
においても、塗り斑が生じることなく、信頼性の高い傾
斜性の良好なコーティング膜を形成することができる。
その理由については、後述の「作用」において詳細に説
明する。
At a temperature of 20 ° C., the vapor pressure of the solvent of the component (a) is preferably at least twice the vapor pressure of the solvent of the component (b). The use ratio of the component solvent (a) and the component solvent (b) is not particularly limited.
Usually 90:10 to 10:90, preferably 70: 3
The range is from 0 to 30:70, more preferably from 60:40 to 40:60. By using such a mixed solvent, it is possible to form a coating film having high reliability and good gradient even without manual coating or manual spray coating.
The reason will be described in detail in the “action” described later.

【0040】前記(a)成分の溶媒としては、例えばア
セトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン
等のケトン類、エチレングリコールモノエチルエーテル
などのエーテル類、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステ
ル類、キシレン、トルエン等の芳香族炭化水素類、1,
2−ジクロロエタン等の塩化炭化水素類などの中から、
前記要件を満たすものを適宜選択して用いることができ
る。この(a)成分の溶媒は1種用いてもよいし、2種
以上を組み合わせて用いてもよい。
Examples of the solvent of the component (a) include ketones such as acetone, methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone, ethers such as ethylene glycol monoethyl ether, esters such as ethyl acetate and butyl acetate, xylene and toluene. Aromatic hydrocarbons, 1,
Among chlorinated hydrocarbons such as 2-dichloroethane,
Those satisfying the above requirements can be appropriately selected and used. The solvent of the component (a) may be used alone or in combination of two or more.

【0041】一方、(b)成分の溶媒としては、例えば
1−プロパノール、1−ブタノール、1−ヘキサノール
などの中・高級アルコール類、エチレングリコールモノ
ブチルエーテルなどのエーテル類などの中から、前記要
件を満たすものを適宜選択して用いることができる。こ
の(b)成分の溶媒は1種用いてもよいし、2種以上を
組み合わせて用いてもよい。
On the other hand, as the solvent of the component (b), for example, the above-mentioned requirements can be selected from medium and higher alcohols such as 1-propanol, 1-butanol and 1-hexanol and ethers such as ethylene glycol monobutyl ether. Those that satisfy the conditions can be appropriately selected and used. As the solvent of the component (b), one kind may be used, or two or more kinds may be used in combination.

【0042】本発明のコーティング剤を製造する場合、
例えばまず、上記(a)成分の溶媒に、前記(A)成分
の有機高分子化合物を任意の濃度で溶解させて、高分子
化合物溶液を調製する。一方、上記(b)成分の溶媒
に、前記(B)成分の加水分解性金属化合物を任意の濃
度で溶解させ、塩酸、硫酸、硝酸などの酸、あるいは固
体酸としてのカチオン交換樹脂を用い、通常0〜100
℃、好ましくは20〜60℃の温度にて加水分解処理
し、固体酸を用いた場合には、それを除去したのち、こ
のものと、前記高分子化合物溶液を混合し、さらに加水
分解処理したのち、必要に応じ溶媒を留去または添加し
て塗布に適した粘度に調整することにより、本発明のコ
ーティング剤が得られる。加水分解処理温度が低すぎる
と加水分解反応が進行せず、また、高すぎると加水分
解、縮重合反応が速く進みすぎ、その制御が困難とな
り、その結果、得られる傾斜膜の傾斜性が低下するおそ
れがある。
When producing the coating agent of the present invention,
For example, first, the organic polymer compound of the component (A) is dissolved in the solvent of the component (a) at an arbitrary concentration to prepare a polymer compound solution. On the other hand, in the solvent of the component (b), the hydrolyzable metal compound of the component (B) is dissolved at an optional concentration, and an acid such as hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, or a cation exchange resin as a solid acid is used. Usually 0-100
C., preferably at a temperature of 20 to 60 ° C., and when a solid acid was used, after removing it, this was mixed with the polymer compound solution, and further subjected to hydrolysis treatment. Then, the coating agent of the present invention can be obtained by adjusting the viscosity to a level suitable for coating by distilling or adding a solvent as necessary. If the hydrolysis treatment temperature is too low, the hydrolysis reaction does not proceed, and if it is too high, the hydrolysis and polycondensation reaction proceeds too quickly, making it difficult to control, and as a result, the gradient of the obtained gradient film decreases. There is a possibility that.

【0043】また、(a)成分の溶媒と(b)成分の溶
媒との混合溶媒中に、前記(A)成分の有機高分子化合
物および(B)成分の加水分解性金属化合物を溶解さ
せ、これに酸を加えて加水分解処理することにより、本
発明のコーティング剤を調製してもよい。無機成分は、
その種類によってはコーティング剤調製後も、加水分
解、重縮合が徐々に進行して塗布条件が変動する場合が
あるので、コーティング剤に不溶の固体の脱水剤、例え
ば無水硫酸マグネシウムなどを添加することにより、ポ
ットライフの低下を防止することができる。この場合、
コーティング剤は、該脱水剤を除去してから、塗布に用
いる。
Further, in a mixed solvent of the solvent of the component (a) and the solvent of the component (b), the organic polymer compound of the component (A) and the hydrolyzable metal compound of the component (B) are dissolved. The coating agent of the present invention may be prepared by adding an acid thereto and subjecting it to a hydrolysis treatment. The inorganic components are
Depending on the type of the coating agent, even after the preparation of the coating agent, the hydrolysis and polycondensation may gradually progress and the application conditions may fluctuate. Therefore, a solid dehydrating agent insoluble in the coating agent, such as anhydrous magnesium sulfate, should be added. Thereby, a decrease in pot life can be prevented. in this case,
The coating agent is used for application after removing the dehydrating agent.

【0044】次に、このようにして得られたコーティン
グ剤を用い、有機基材上に、乾燥塗膜の厚さ、通常5μ
m以下、特に中間膜用途として、好ましくは0.01〜
1.0μm、より好ましくは0.02〜0.7μmの範
囲になるように、刷毛などによる手塗りや、手動による
スプレーコーティング法、あるいはディップコート法、
スピンコート法、スプレーコート法、バーコート法、ナ
イフコート法、ロールコート法、ブレードコート法、ダ
イコート法、グラビアコート法などの公知の手段により
塗膜を形成し、公知の乾燥処理、例えば40〜150℃
程度の温度で加熱乾燥処理することにより、所望の有機
−無機複合傾斜膜が簡便かつ信頼性高く得られる。
Next, using the coating agent thus obtained, a dry coating film having a thickness of usually 5 μm was formed on an organic substrate.
m or less, particularly as an intermediate film, preferably from 0.01 to
1.0 μm, more preferably in the range of 0.02 to 0.7 μm, hand coating with a brush or the like, a manual spray coating method, or a dip coating method,
A coating film is formed by a known means such as a spin coating method, a spray coating method, a bar coating method, a knife coating method, a roll coating method, a blade coating method, a die coating method, a gravure coating method, and a known drying treatment, for example, 40 to 40 150 ° C
The desired organic-inorganic composite gradient film can be obtained simply and with high reliability by performing the heat drying treatment at about the same temperature.

【0045】このようにして形成された有機−無機複合
傾斜膜は、膜中の金属酸化物系化合物の含有率が表面で
はほぼ100%であるが、基材方向に逐次減少してい
き、基材近傍ではほぼ0%になる構造を有し、しかも塗
布時の塗り斑が反映されることがなく、均質な表面状態
および傾斜性を有している。有機基材としては特に制限
はなく、例えばポリメチルメタクリレートなどのアクリ
ル樹脂、ポリスチレンやABS樹脂などのスチレン系樹
脂、ポリエチレンやポリプロピレンなどのオレフィン系
樹脂、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフ
タレートなどのポリエステル系樹脂、6−ナイロンや
6,6−ナイロンなどのポリアミド系樹脂、ポリ塩化ビ
ニル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリフェニレン
サルファイド系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、
ポリイミド系樹脂、セルロースアセテートなどのセルロ
ース系樹脂などからなる基材を挙げることができる。
In the organic-inorganic composite gradient film thus formed, the content of the metal oxide compound in the film is almost 100% on the surface, but gradually decreases in the direction of the base material. In the vicinity of the material, it has a structure of almost 0%, and the coating has no uniform reflection at the time of application, and has a uniform surface state and gradient. The organic substrate is not particularly limited, for example, acrylic resins such as polymethyl methacrylate, styrene resins such as polystyrene and ABS resin, olefin resins such as polyethylene and polypropylene, polyester resins such as polyethylene terephthalate and polyethylene naphthalate, Polyamide resins such as 6-nylon and 6,6-nylon, polyvinyl chloride resins, polycarbonate resins, polyphenylene sulfide resins, polyphenylene ether resins,
Substrates made of a polyimide resin, a cellulose resin such as cellulose acetate, and the like can be given.

【0046】これらの基材は、傾斜膜との密着性をさら
に向上させるために、所望により、酸化法や凹凸化法な
どにより表面処理を施すことができる。上記酸化法とし
ては、例えばコロナ放電処理、クロム酸処理(湿式)、
火炎処理、熱風処理、オゾン・紫外線照射処理などが挙
げられ、また、凹凸化法としては、例えばサンドブラス
ト法、溶剤処理法などが挙げられる。これらの表面処理
法は基材の種類に応じて適宜選ばれる。
These substrates can be subjected to a surface treatment by an oxidation method or a concavo-convex method, if desired, in order to further improve the adhesion to the inclined film. Examples of the oxidation method include corona discharge treatment, chromic acid treatment (wet),
A flame treatment, a hot air treatment, an ozone / ultraviolet irradiation treatment and the like can be mentioned, and examples of the unevenness method include a sand blast method and a solvent treatment method. These surface treatment methods are appropriately selected according to the type of the base material.

【0047】なお、本発明における有機基材は、有機系
材料以外の材料、例えば金属系材料、ガラスやセラミッ
クス系材料、その他各種無機系または金属系材料からな
る基材の表面に、有機系塗膜を有するものも包含する。
このようにして得られた有機−無機複合傾斜膜は、前記
したような優れた傾斜性を有するとともに、(1)基材と
無機膜の熱収縮あるいは物理的伸縮に対する応力を緩和
する性質、(2)屈折率が連続的に変化する、(3)無機成
分や有機成分の混合比によって、任意かつ簡便にその傾
斜性を制御しうる、(4)無機成分の形態による成膜時の
表面構造の制御が可能であるなどの性質を有することか
ら、新しい機能性材料として、種々の用途に有用であ
る。
In the present invention, the organic substrate is coated on the surface of a substrate made of a material other than the organic material, for example, a metal material, a glass or ceramic material, or any other inorganic or metal material. Those having a membrane are also included.
The organic-inorganic composite gradient film obtained in this manner has the above-described excellent gradient, and (1) a property of relieving stress due to thermal contraction or physical contraction of the substrate and the inorganic film, 2) The refractive index changes continuously. (3) The gradient can be arbitrarily and easily controlled by the mixing ratio of the inorganic component and the organic component. (4) The surface structure at the time of film formation in the form of the inorganic component. It is useful for various uses as a new functional material because it has properties such as the ability to be controlled.

【0048】本発明のコーティング剤は、例えば下記の
用途に用いることができる。まず、塗膜としての用途に
用いられる。該有機−無機複合傾斜膜は、有機基材に対
する接着性に優れており、かつ塗膜表面は金属酸化物ま
たは金属窒化物の性質を有することから、例えば各種プ
ラスチックフィルム上に該傾斜膜からなるコート層を設
けることにより、耐擦傷性や耐熱性などに優れると共
に、密着性の良好なハードコートフィルムを得ることが
できる。
The coating agent of the present invention can be used, for example, for the following applications. First, it is used for application as a coating film. The organic-inorganic composite gradient film is excellent in adhesiveness to an organic substrate, and since the coating film surface has the properties of a metal oxide or a metal nitride, the film is formed of the gradient film on various plastic films, for example. By providing the coat layer, a hard coat film having excellent abrasion resistance, heat resistance, and the like and good adhesion can be obtained.

【0049】次に、接着剤としての用途に用いられる。
本発明に係る傾斜膜は、前記したように有機基材との密
着性に優れるとともに、表面は金属系化合物であるの
で、無機または金属材料との密着性に優れている。した
がって、有機材料と無機または金属材料との接着剤とし
て好適である。さらに、有機基材と、少なくとも無機系
または金属系材料を含むコート層との間に介在させる中
間膜としての用途に用いられる。
Next, it is used for use as an adhesive.
As described above, the gradient film according to the present invention has excellent adhesion to the organic base material, and also has excellent adhesion to inorganic or metal materials because the surface is a metal-based compound. Therefore, it is suitable as an adhesive between an organic material and an inorganic or metal material. Further, it is used for an intermediate film interposed between an organic base material and a coat layer containing at least an inorganic or metal material.

【0050】有機基材上に無機系または金属系材料を含
むコート層を形成する場合、一般に有機基材と該コート
層との密着性が不十分てあって、耐久性に劣り、経時に
より剥離したり、あるいは熱や湿気などにより剥離しや
すくなるという問題が生じる。本発明に係る傾斜膜を中
間膜として、上記有機基材と無機系または金属系材料を
含むコート層との間に介在させることにより、該中間膜
は前記したように傾斜性を有することから、有機基材と
の密着性に優れると共に、その上に設けられる無機系ま
たは金属系材料を含むコート層との密着性にも優れ、そ
の結果、有機基材上に無機系または金属系材料を含むコ
ート層を極めて密着性よく、形成させることができる。
When a coat layer containing an inorganic or metallic material is formed on an organic substrate, the adhesion between the organic substrate and the coat layer is generally insufficient, and the durability is poor. Or peeling is easily caused by heat or moisture. By providing the gradient film according to the present invention as an intermediate film, by interposing between the organic base material and the coat layer containing an inorganic or metal material, the intermediate film has a gradient as described above, It has excellent adhesion to the organic base material and also has excellent adhesion to the coating layer containing an inorganic or metal material provided thereon, and as a result, contains the inorganic or metal material on the organic substrate The coat layer can be formed with extremely good adhesion.

【0051】前記無機系または金属系材料を含むコート
層としては特に制限はなく、様々なコート層を形成する
ことができるが、例えば(1)光触媒活性材料層、
(2)無機系または金属系導電性材料層、(3)無機系
または金属系材料を含むハードコート層、(4)無機系
または金属系光記録材料層または無機系または金属系誘
電体層などを好ましく挙げることができる。
The coat layer containing the inorganic or metal material is not particularly limited, and various coat layers can be formed. For example, (1) a photocatalytic active material layer,
(2) an inorganic or metallic conductive material layer, (3) a hard coat layer containing an inorganic or metallic material, (4) an inorganic or metallic optical recording material layer or an inorganic or metallic dielectric layer, etc. Are preferred.

【0052】次に、各無機系または金属系材料を含むコ
ート層について説明する。 (1)光触媒活性材料層:有機基材表面に、二酸化チタ
ンなどの光触媒活性材料のコート層を設けた場合、その
光触媒作用により、有機基材が短時間で劣化するという
問題が生じる。したがって、光触媒作用により、劣化し
にくい無機バインダーを介して有機基材上に二酸化チタ
ンなどの光触媒活性材料のコート層を設けることが試み
られている。しかしながら、無機バインダーは、有機基
材との接着力が不十分であり、耐久性に劣るという問題
がある。本発明に係る傾斜膜を中間膜として、有機基材
と光触媒活性材料のコート層との間に介在させた場合、
有機基材との密着性に優れ、しかも表面はほぼ金属系化
合物であるため、光触媒活性材料のコート層との密着性
が良い上、中間膜が光触媒作用により劣化しにくく、有
機基材を十分に保護することができる。
Next, the coat layer containing each inorganic or metal material will be described. (1) Photocatalytic active material layer: When a coat layer of a photocatalytic active material such as titanium dioxide is provided on the surface of an organic base material, the photocatalytic action causes a problem that the organic base material is deteriorated in a short time. Therefore, it has been attempted to provide a coating layer of a photocatalytically active material such as titanium dioxide on an organic substrate via an inorganic binder which is hardly deteriorated by photocatalysis. However, there is a problem that the inorganic binder has insufficient adhesion to an organic base material and is inferior in durability. When the gradient film according to the present invention is used as an intermediate film and is interposed between the organic base material and the coat layer of the photocatalytic active material,
It has excellent adhesion to organic substrates and its surface is almost a metal compound, so it has good adhesion to the photocatalytically active material coat layer, and the intermediate film is not easily degraded by the photocatalytic action. Can be protected.

【0053】また、表面に有機系塗膜を有する金属系基
材と光触媒活性材料層との間に、本発明に係る傾斜膜を
中間膜として介在させることができる。この中間膜は、
上記有機基材の場合と同様に、有機系塗膜との密着性に
優れ、しかも光触媒活性材料のコート層との密着性が良
い上、光触媒作用により劣化しにくく、有機系塗膜を十
分に保護することができる。このような用途としては、
特に表面に有機系塗膜を有する自動車用鋼板上に光触媒
活性材料層を設ける場合に有用である。
Further, the gradient film according to the present invention can be interposed as an intermediate film between the metal base material having an organic coating film on the surface and the photocatalytic active material layer. This interlayer is
As in the case of the above-mentioned organic base material, the adhesiveness with the organic coating film is excellent, and the adhesiveness with the coating layer of the photocatalytically active material is good. Can be protected. Such applications include:
It is particularly useful when a photocatalytically active material layer is provided on an automotive steel sheet having an organic coating film on the surface.

【0054】表面に有機系塗膜を有する金属系基材とし
ては、例えば冷延鋼板、亜鉛めっき鋼板、アルミニウム
/亜鉛合金めっき鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム
板、アルミニウム合金板などの金属系基材に有機系塗膜
を形成したものを挙げることができる。本発明に係る傾
斜膜を、このような中間膜として用いる場合、その上に
設けられる光触媒活性材料のコート層が光触媒能の高い
二酸化チタンである場合に、特に有効である。
Examples of the metal base material having an organic coating film on its surface include metal base materials such as cold-rolled steel sheets, galvanized steel sheets, aluminum / zinc alloy-plated steel sheets, stainless steel sheets, aluminum sheets, and aluminum alloy sheets. An organic coating film can be used. When the gradient film according to the present invention is used as such an intermediate film, it is particularly effective when the coat layer of the photocatalytically active material provided thereon is titanium dioxide having high photocatalytic ability.

【0055】(2)無機系または金属系導電性材料層:
表面に導電性材料層を有する有機基材、特にプラスチッ
クフィルムは、エレクトロルミネッセンス素子(EL素
子)、液晶表示素子(LCD素子)、太陽電池などに用
いられ、さらに電磁波遮蔽フィルムや帯電防止性フィル
ムなどとして用いられている。このような用途に用いら
れる導電性材料としては、例えば酸化インジウム、酸化
錫、酸化亜鉛、酸化カドミウム、ITO(インジウムチ
ンオキシド)などの金属酸化物や、金、白金、銀、ニッ
ケル、アルミニウム、銅のような金属などの無機系また
は金属系導電性材料が用いられる。そして、これらの無
機系または金属系導電性材料は、通常真空蒸着法、スパ
ッタリング法、イオンプレーティング法などの公知の手
段により、プラスチックフィルムなどの有機基材上に、
厚さ50〜2000オングストローム程度の薄膜として
形成される。
(2) Inorganic or metallic conductive material layer:
Organic substrates having a conductive material layer on the surface, particularly plastic films, are used for electroluminescence devices (EL devices), liquid crystal display devices (LCD devices), solar cells, etc., and further include electromagnetic wave shielding films and antistatic films. It is used as Examples of the conductive material used in such applications include metal oxides such as indium oxide, tin oxide, zinc oxide, cadmium oxide, and ITO (indium tin oxide); gold, platinum, silver, nickel, aluminum, and copper. Inorganic or metallic conductive materials such as metals as described above are used. And these inorganic or metallic conductive materials are usually formed on an organic substrate such as a plastic film by a known means such as a vacuum deposition method, a sputtering method, and an ion plating method.
It is formed as a thin film having a thickness of about 50 to 2000 angstroms.

【0056】このようにして形成された無機系または金
属系導電性材料層は、有機基材との密着性が不十分であ
るので、本発明に係る傾斜膜を中間膜として、有機基材
と該無機系または金属系導電性材料層との間に介在させ
ることにより、有機基材と無機系または金属系導電性材
料層との密着性を向上させることができる。また、透明
導電性フィルムが要求される場合においても、本発明に
係る傾斜膜からなる中間膜を介在させることにより、透
明性が損なわれることはほとんどない。
Since the inorganic or metallic conductive material layer thus formed has insufficient adhesion to the organic substrate, the gradient film according to the present invention is used as an intermediate film and By interposing between the inorganic or metallic conductive material layer, the adhesion between the organic base and the inorganic or metallic conductive material layer can be improved. Further, even when a transparent conductive film is required, transparency is hardly impaired by interposing the intermediate film composed of the gradient film according to the present invention.

【0057】(3)無機系または金属系材料を含むハー
ドコート層:表面硬度が良好で、優れた耐擦傷性や耐摩
耗性を有するハードコートフィルムは、例えば、車両、
建物などの窓ガラスや窓用プラスチックボードなどの表
面貼付用として、あるいはCRTディスプレイやフラッ
トパネルディスプレイなどの保護用などとして広く用い
られている。
(3) Hard coat layer containing inorganic or metallic material: A hard coat film having a good surface hardness and excellent scratch resistance and abrasion resistance is, for example, a vehicle,
It is widely used for attaching surfaces such as window glass of buildings and plastic boards for windows, and for protecting CRT displays and flat panel displays.

【0058】一方、プラスチックレンズは、ガラスレン
ズに比べて、軽量でかつ安全性、加工性、ファッション
性などに優れていることから、近年急速に普及してきて
いる。しかしながら、このプラスチックレンズは、ガラ
スレンズに比べて傷が付きやすいという欠点を有してお
り、したがって、その表面をハードコート層で被覆する
ことが行われている。
On the other hand, plastic lenses have been rapidly spread in recent years because they are lighter in weight and more excellent in safety, workability, fashionability and the like than glass lenses. However, this plastic lens has a drawback that it is easily damaged as compared with a glass lens, and therefore, its surface is coated with a hard coat layer.

【0059】このようなハードコートフィルムやプラス
チックレンズに設けられるハードコート層の材料として
は、例えばアルキルトリヒドロキシシランおよびその部
分縮合物とコロイダルシリカとシリコン変性アクリル樹
脂とからなる混合物、オルガノトリアルコキシシラン加
水分解縮合物、アルコキシシラン加水分解縮合物とコロ
イダルシリカとの混合物、ジルコニウム、アルミニウム
およびチタニウムの中から選ばれる金属とキレート化合
物とシリコン変性アクリル樹脂とからなる混合物などの
無機系または金属系材料を含むハードコート剤が多用さ
れている。
Examples of the material of the hard coat layer provided on such a hard coat film or a plastic lens include a mixture of alkyltrihydroxysilane and its partial condensate, colloidal silica and silicon-modified acrylic resin, and organotrialkoxysilane. Inorganic or metallic materials such as a mixture of a hydrolysis condensate, a mixture of an alkoxysilane hydrolysis condensate and colloidal silica, a zirconium, a metal selected from aluminum and titanium and a chelate compound and a silicon-modified acrylic resin. Hard coat agents are frequently used.

【0060】プラスチックフィルムやプラスチックレン
ズなどの有機基材上にハードコート層を形成するには、
前記の無機系または金属系材料を含むハードコート剤
を、公知の方法、例えばバーコート法、ナイフコート
法、ロールコート法、ブレードコート法、ダイコート
法、グラビアコート法、スプレーコート法などを用い
て、乾燥膜厚が1〜30μm程度になるように有機基材
上に塗布し、乾燥処理する方法が、通常用いられる。
To form a hard coat layer on an organic substrate such as a plastic film or a plastic lens,
The hard coat agent containing the inorganic or metal-based material, using a known method such as a bar coat method, a knife coat method, a roll coat method, a blade coat method, a die coat method, a gravure coat method, a spray coat method, or the like. A method of applying the composition on an organic substrate so that the dry film thickness is about 1 to 30 μm and performing a drying treatment is usually used.

【0061】このようにして形成された無機系または金
属系材料を含むハードコート層は、有機基材との密着性
が不十分であるので、本発明に係る傾斜膜を中間膜とし
て、有機基材と該ハードコート層との間に介在させるこ
とにより、有機基材と無機系または金属系材料を含むハ
ードコート層との密着性を向上させることができる。ま
たプラスチックレンズにおいて、本発明に係る傾斜膜か
らなる中間膜を介在させても、該プラスチックレンズの
透明性の低下や干渉縞の発生などをもたらすことはほと
んどない。
Since the thus formed hard coat layer containing an inorganic or metallic material has insufficient adhesion to an organic base material, the gradient film according to the present invention is used as an intermediate film to form an organic base material. By interposing between the material and the hard coat layer, the adhesion between the organic substrate and the hard coat layer containing an inorganic or metal material can be improved. Further, in the plastic lens, even if the intermediate film composed of the inclined film according to the present invention is interposed, the transparency of the plastic lens and the occurrence of interference fringes hardly occur.

【0062】(4)無機系または金属系光記録材料層ま
たは無機系または金属系誘電体層:近年、書き換え可
能、高密度、大容量の記憶容量、記録再生ヘッドと非接
触等という特徴を有する光記録媒体として、半導体レー
ザー光等の熱エネルギーを用いて磁性膜の磁化反転を利
用して情報を記録し磁気光学効果を利用して読み出す光
磁気ディスクや結晶から、アモルファスへの相変化を利
用した相変化ディスクが開発され、実用化に至ってい
る。
(4) Inorganic or metallic optical recording material layer or inorganic or metallic dielectric layer: In recent years, it has characteristics such as rewritable, high-density, large-capacity storage capacity, and non-contact with a recording / reproducing head. Uses a phase change from a magneto-optical disk or crystal to amorphous, which records information using the magnetization reversal of a magnetic film using the thermal energy of a semiconductor laser beam or the like and uses the magneto-optical effect as an optical recording medium. Phase change disks have been developed and are now in practical use.

【0063】このような光記録媒体は、一般に、透光性
樹脂基板(有機基材)、例えばポリカーボネートやポリ
メチルメタクリレートなどの基板上に光記録材料層、誘
電体層、金属反射層、有機保護層などが順次積層された
構造を有しており、また、基板と光記録材料層との間
に、誘電体下地層を設ける場合もある。基板上に設けら
れる光記録材料層には、例えばTb−Fe、Tb−Fe
−Co、Dy−Fe−Co、Tb−Dy−Fe−Coな
どの無機系の光磁気型記録材料、あるいはTeOx、T
e−Ge、Sn−Te−Ge、Bi−Te−Ge、Sb
−Te−Ge、Pb−Sn−Te、Tl−In−Seな
どの無機系の相変化型記録材料が用いられる。また、所
望により、基板と光記録材料層との間に設けられる誘電
体下地層には、例えばSiN、SiO、SiO2、Ta2
5などの無機系材料が用いられる。
Such an optical recording medium is generally provided on a light-transmitting resin substrate (organic substrate), for example, a substrate such as polycarbonate or polymethyl methacrylate, an optical recording material layer, a dielectric layer, a metal reflection layer, an organic protective layer, or the like. It has a structure in which layers are sequentially laminated, and a dielectric underlayer may be provided between the substrate and the optical recording material layer in some cases. The optical recording material layer provided on the substrate includes, for example, Tb-Fe, Tb-Fe
-Co, Dy-Fe-Co, Tb-Dy-Fe-Co and other inorganic magneto-optical recording materials, or TeOx, T
e-Ge, Sn-Te-Ge, Bi-Te-Ge, Sb
An inorganic phase change recording material such as -Te-Ge, Pb-Sn-Te, Tl-In-Se, or the like is used. If desired, the dielectric underlayer provided between the substrate and the optical recording material layer may include, for example, SiN, SiO, SiO 2 , Ta 2
An inorganic material such as O 5 is used.

【0064】前記無機系の光記録材料層や誘電体下地層
は、通常真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレー
ティング法などの公知の手段によって形成される。この
ようにして形成された無機系または金属系光記録材料層
または無機系誘電体下地層は、透光性樹脂基板との密着
性が不十分であるので、本発明に係る傾斜膜を中間膜と
して、透光性樹脂基板と該光記録材料層または該誘電体
下地層との間に介在させることにより、基板と光記録材
料層または誘電体下地層との密着性を向上させることが
できる。その他無機系または金属系材料を含むコート層
としては、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸
化錫、硫化亜鉛、アンチモンドープ酸化錫(ATO)、
錫ドープ酸化インジウム(ITO)などの無機系赤外線
吸収剤層、メタル蒸着された磁性層などが挙げられる。
The inorganic optical recording material layer and the dielectric underlayer are usually formed by known means such as a vacuum evaporation method, a sputtering method, and an ion plating method. Since the inorganic or metallic optical recording material layer or the inorganic dielectric underlayer formed in this manner has insufficient adhesion to the translucent resin substrate, the gradient film according to the present invention is used as an intermediate film. By interposing between the light-transmitting resin substrate and the optical recording material layer or the dielectric underlayer, the adhesion between the substrate and the optical recording material layer or the dielectric underlayer can be improved. Other coating layers containing inorganic or metallic materials include titanium oxide, zinc oxide, indium oxide, tin oxide, zinc sulfide, antimony-doped tin oxide (ATO),
Examples include an inorganic infrared absorbing layer such as tin-doped indium oxide (ITO) and a magnetic layer on which metal is deposited.

【0065】[0065]

【作用】有機基材上に、本発明のコーティング剤を用い
て形成された複合膜が傾斜構造をとるのは、コーティン
グ剤中の有機高分子化合物の基材への吸着過程を介して
組織化されるからである。したがって、吸着高分子化合
物が十分な厚みで形成されない条件、すなわち、溶液中
の高分子化合物の濃度が希薄であって、飽和吸着に至っ
ていない場合では、良好な傾斜構造が組織化されない。
図1および図2は、それぞれ高分子化合物の吸着等温線
の1例および高分子吸着層の膜厚の濃度依存性の1例を
示すグラフであり、これらの図から、上記条件では良好
な傾斜構造が組織化されないことが分かる。
The composite film formed on the organic substrate using the coating agent of the present invention has a gradient structure because the organic polymer compound in the coating agent is organized through the process of adsorption to the substrate. Because it is done. Therefore, under the condition that the adsorbed polymer compound is not formed with a sufficient thickness, that is, when the concentration of the polymer compound in the solution is low and saturation adsorption has not been reached, a favorable gradient structure is not organized.
FIGS. 1 and 2 are graphs showing one example of the adsorption isotherm of the polymer compound and one example of the concentration dependence of the film thickness of the polymer adsorption layer, respectively. It can be seen that the structure is not organized.

【0066】一方、濃厚な高分子溶液からの吸着高分子
層の形成においては、濃厚であることから、例えば、金
属アルコキシドとの架橋反応によるゲル化が生じ、やは
り目的の傾斜構造が組織化されない。また仮に準濃厚溶
液中で成分のゲル化を抑制したとしても、吸着層形成に
至らなかった多量の残存高分子化合物が、凝集過程を経
て斑を生じる原因となり、見かけ上厚い吸着層を形成す
るものの(図2)、成分傾斜構造を乱すことが分かって
いる。これらの理由から、単位面積当たりに塗布せしめ
られる有効成分、とりわけ高分子成分量には制限が生じ
る。
On the other hand, in the formation of the adsorbed polymer layer from the concentrated polymer solution, the gel is formed by the cross-linking reaction with the metal alkoxide due to the concentration, so that the desired inclined structure is not organized. . Also, even if the gelation of the components is suppressed in the semi-concentrated solution, a large amount of the remaining polymer compound that did not lead to the formation of the adsorption layer may cause spots through the aggregation process, forming an apparently thick adsorption layer. Although (FIG. 2), it has been found to disrupt the component gradient structure. For these reasons, there is a limit on the amount of the active ingredient, particularly the high molecular weight component, applied per unit area.

【0067】一方手動によるスプレーコーティングや刷
毛などを利用した手塗りにおいては、基材に対する塗布
量の斑が生じることは否めない。作業者の熟練度にも大
きく左右されるが、一般的には、その塗布量の濃淡比が
6倍にもなると言われている。上記に示したように、成
膜において、塗布量(この場合乾燥過程の濃縮を考慮す
れば、濃度と同義に考えられる。)には厳しい制限がか
けられており、上記塗布量の濃淡比を許容することがで
きない。
On the other hand, in hand coating using manual spray coating or brushing, it is undeniable that unevenness in the amount of application to the substrate occurs. Although it depends greatly on the skill of the worker, it is generally said that the density ratio of the applied amount is 6 times. As described above, in the film formation, the amount of application (in this case, it is considered to be synonymous with the concentration in consideration of the concentration in the drying process) is severely restricted. Cannot be tolerated.

【0068】本発明は、溶媒乾燥時において、高分子吸
着層形成を積極的に促進させ、上記問題を解決したもの
である。すなわち、高分子化合物に対する良溶媒であり
かつ比較的乾燥しやすい溶媒(a)と高分子化合物に対
する貧溶媒でありかつ比較的乾燥しにくい溶媒(b)と
の混合溶媒を用いることにより、乾燥時において、両溶
媒の組成比が連続的に変化し、次第に高分子化合物に対
する貧溶媒である溶媒(b)の割合が多くなる。図3
は、乾燥に伴う溶媒組成の変化の1例を示すグラフであ
り、この図から乾燥に伴い溶媒(b)の割合が多くなる
ことが理解できる。
The present invention solves the above problem by positively promoting the formation of a polymer adsorption layer during solvent drying. That is, by using a mixed solvent of a solvent (a) that is a good solvent for the polymer compound and is relatively easy to dry and a solvent (b) that is a poor solvent for the polymer compound and is relatively hard to dry, In, the composition ratio of both solvents changes continuously, and the ratio of the solvent (b), which is a poor solvent, to the polymer compound gradually increases. FIG.
Is a graph showing an example of a change in solvent composition with drying. From this figure, it can be understood that the proportion of the solvent (b) increases with drying.

【0069】このように、溶媒の貧溶媒化によって、高
分子化合物の吸着がより低濃度側でも生じやすくなるこ
とは、図4で示されるように明らかであり、乾燥に伴う
濃縮の効果と相まって、高分子化合物の吸着を促進させ
る効果を奏する。図4は、高分子化合物の吸着等温線に
おける組成依存性の1例を示すグラフである。ただし、
高分子化合物の溶媒中での移動速度は決して速くなく、
溶媒の乾燥速度は遅いほうが好ましい。理由は定かでは
ないが、水よりも蒸気圧が低い貧溶媒が好ましいことが
経験的に明らかになっている。
It is apparent from FIG. 4 that the poor solvent content of the solvent makes it easier for the polymer compound to be adsorbed even at the lower concentration side, as shown in FIG. This has the effect of promoting the adsorption of the polymer compound. FIG. 4 is a graph showing an example of the composition dependence of the adsorption isotherm of a polymer compound. However,
The moving speed of the polymer compound in the solvent is not fast,
It is preferable that the drying speed of the solvent is low. Although the reason is not clear, it has been empirically shown that a poor solvent having a lower vapor pressure than water is preferable.

【0070】[0070]

【実施例】次に、本発明を実施例により、さらに詳細に
説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定
されるものではない。なお、複合膜の傾斜性は下記の方
法に従って調べた。複合膜に、XPS装置「PHI−5
600」[アルバック・ファイ(株)製]を用い、アル
ゴン・スパッタリング(2kV)を施して膜を削り、膜
表面の無機成分の比率を、X線光電子分光法により測定
し、傾斜性を調べた。
Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. The gradient of the composite film was examined according to the following method. The XPS device “PHI-5” is attached to the composite membrane.
Using "600" (manufactured by ULVAC-PHI, Inc.), the film was shaved by argon sputtering (2 kV), the ratio of inorganic components on the film surface was measured by X-ray photoelectron spectroscopy, and the slope was examined. .

【0071】参考例1 (1)高分子溶液の調製 メタクリル酸メチル(和光純薬工業(株)製)11.5
gおよび3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラ
ン(信越化学工業(株)製)1.4gを混合し、よく攪
拌した後に、これに2,2′−アゾビスイソブチロニト
リル(和光純薬工業(株)製)0.2gを添加・溶解さ
せ、攪拌しながら70℃で2.5時間反応させた。反応
終了後、室温まで冷却させた後、溶媒(a)としてメチ
ルエチルケトン(以下、MEKと称することがある。)
を選択し、この溶媒1.0リットルに、上記重合物6.
0gを溶解させ、濃度6.0g/リットルの溶液(以
下、高分子溶液と称す。)を調製した。
Reference Example 1 (1) Preparation of Polymer Solution Methyl methacrylate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 11.5
g, and 1.4 g of 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), and after stirring well, 2,2'-azobisisobutyronitrile (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 0.2 g) was added and dissolved, and reacted at 70 ° C. for 2.5 hours with stirring. After the completion of the reaction, the mixture is cooled to room temperature, and then methyl ethyl ketone (hereinafter sometimes referred to as MEK) as a solvent (a).
And the above polymer 6.
0 g was dissolved to prepare a solution having a concentration of 6.0 g / liter (hereinafter, referred to as a polymer solution).

【0072】(2)無機成分溶液の調製 テトラメトキシシラン(和光純薬工業(株)製)150
gと1−ブタノール(以下、1−BtOHと称すること
がある。)100gの混合溶液に、濃塩酸25gと1−
BtOH50gとの混合溶液を攪拌しながら滴下し、室
温下で5時間攪拌を続けた。次に1−BtOH68.5
gを加え、固形成分濃度が4%になるように希釈し、無
機成分溶液を調製した。なお、ここで使用した溶媒を溶
媒(b)とする。
(2) Preparation of Inorganic Component Solution Tetramethoxysilane (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 150
g and 100 g of 1-butanol (hereinafter sometimes referred to as 1-BtOH) in a mixed solution of 25 g of concentrated hydrochloric acid and 1-butanol.
A mixed solution with 50 g of BtOH was added dropwise with stirring, and stirring was continued at room temperature for 5 hours. Next, 1-BtOH 68.5
g was added and diluted so that the solid component concentration became 4%, to prepare an inorganic component solution. The solvent used here is referred to as a solvent (b).

【0073】(3)有機−無機複合膜の形成 上記(1)で得た高分子溶液と(2)で得た無機成分溶
液を、それぞれ40ミリリットルずつ混合したのち、バ
ーコート法にて液膜量が6.86μmになるように調整
して成膜した。これを試料1−1とした。次に、上記
(1)で得た高分子溶液と(2)で得た無機成分溶液
を、それぞれ40ミリリットルずつ混合したのち、ME
K/1−BtOH混合溶媒(混合容量比50/50)1
36ミリリットルを加えて2.7倍に希釈し、バーコー
ト法にて液膜量を18.3μmになるように調整して成
膜した。これを試料1−2とした。両試料を70℃にて
12時間加熱処理することによって、有機−無機複合膜
を得た。複合膜の膜厚は、それぞれ約100nmであっ
た。これらの複合膜のスパッタリング時間と無機成分比
率との関係を、図5にグラフで示す。
(3) Formation of Organic-Inorganic Composite Film The polymer solution obtained in the above (1) and the inorganic component solution obtained in the above (2) were mixed in an amount of 40 ml each, and then the liquid film was formed by a bar coating method. The film was adjusted so as to have an amount of 6.86 μm. This was designated as Sample 1-1. Next, after mixing the polymer solution obtained in the above (1) and the inorganic component solution obtained in the above (2) by 40 ml each,
K / 1-BtOH mixed solvent (mixing volume ratio 50/50) 1
The solution was diluted 2.7 times by adding 36 ml, and the film was formed by a bar coating method by adjusting the liquid film amount to 18.3 μm. This was designated as Sample 1-2. By heating both samples at 70 ° C. for 12 hours, an organic-inorganic composite film was obtained. The thickness of each of the composite films was about 100 nm. FIG. 5 is a graph showing the relationship between the sputtering time and the inorganic component ratio of these composite films.

【0074】参考例2 参考例1において、1−BtOHの代わりにエチルセロ
ソルブを用いた以外は、参考例1と同様にしてそれぞれ
有機−無機複合膜を得た。なお、試料名は、それぞれ試
料2−1、試料2−2とした。得られた複合膜の膜厚
は、それぞれ約100nmであった。これらの複合膜の
スパッタリング時間と無機成分比率との関係を、図6に
グラフで示す。
Reference Example 2 An organic-inorganic composite film was obtained in the same manner as in Reference Example 1, except that ethyl cellosolve was used instead of 1-BtOH. Note that the sample names were Sample 2-1 and Sample 2-2, respectively. The thickness of each of the obtained composite films was about 100 nm. FIG. 6 is a graph showing the relationship between the sputtering time and the inorganic component ratio of these composite films.

【0075】図5、図6に示されているように、溶媒の
組み合わせによって、低濃度の場合でも十分傾斜構造を
組織化する場合と、そうでない場合があることが一目瞭
然である。参考例2に用いた溶媒は、その両方が高分子
化合物に対して良い溶解性を示すことが分かっている。
一方参考例1では、揮発性が比較的高い溶媒(a)は高
分子化合物に対して良い溶解性を示すのに対し、揮発性
が比較的小さい溶媒(b)は高分子化合物を溶解しにく
いことが分かっている。参考例1においては、溶媒の乾
燥時において溶媒(b)の混合比が連続的に増加し、溶
媒の揮発に伴う濃縮効果との相乗効果により、吸着層の
形成が促進されたと考えられる。したがって、溶媒の組
み合わせの選定において、高分子化合物に対する良溶性
と高い揮発性を有した溶媒と、高分子化合物に対する貧
溶媒と低い揮発性を有した溶媒とを混合することで、傾
斜構造形成の促進が図れると期待される。
As shown in FIG. 5 and FIG. 6, it is obvious at a glance that depending on the combination of the solvents, there are cases where the gradient structure is sufficiently organized even when the concentration is low and cases where the structure is not so. It has been found that both of the solvents used in Reference Example 2 show good solubility in the polymer compound.
On the other hand, in Reference Example 1, the solvent (a) having relatively high volatility shows good solubility in the polymer compound, whereas the solvent (b) having relatively low volatility hardly dissolves the polymer compound. I know that. In Reference Example 1, it is considered that the mixing ratio of the solvent (b) continuously increased during the drying of the solvent, and the formation of the adsorption layer was promoted by the synergistic effect with the concentration effect accompanying the volatilization of the solvent. Therefore, in selecting a combination of solvents, a solvent having good solubility and high volatility for the polymer compound, and a poor solvent for the polymer compound and a solvent having low volatility are mixed to form a gradient structure. It is expected to be promoted.

【0076】実施例1 参考例1において、試料1−2を作製する場合と同様に
して、得られた塗布液を2.7倍に希釈したのち、スプ
レーノズルを利用して、噴霧量を24ミリリットル/分
に設定し、手動にておおよそ12m/分の速度で、ポリ
メタクリレート基板上に1回塗布、成膜したのち、70
℃で12時間加熱乾燥処理し、有機−無機複合膜を形成
した。得られた複合膜の膜厚は、約70nmであった。
複合膜の性能の評価結果を表1に示す。
Example 1 In the same manner as in the preparation of Sample 1-2 in Reference Example 1, the obtained coating solution was diluted 2.7-fold, and the spray amount was reduced to 24 using a spray nozzle. It was set to milliliters / minute, manually applied onto the polymethacrylate substrate once at a speed of about 12 m / minute, and formed into a film.
Heat drying treatment was performed at 12 ° C. for 12 hours to form an organic-inorganic composite film. The thickness of the obtained composite film was about 70 nm.
Table 1 shows the evaluation results of the performance of the composite membrane.

【0077】実施例2 実施例1において、溶媒(a)にメチルイソブチルケト
ンを用いた以外は、実施例1と同様にして有機−無機複
合膜を形成した。得られた複合膜の膜厚は約70nmで
あった。複合膜の性能の評価結果を表1に示す。
Example 2 An organic-inorganic composite film was formed in the same manner as in Example 1, except that methyl isobutyl ketone was used as the solvent (a). The thickness of the obtained composite film was about 70 nm. Table 1 shows the evaluation results of the performance of the composite membrane.

【0078】比較例1 実施例1において、溶媒(b)にメタノールを用いた以
外は、実施例1と同様にして有機−無機複合膜を形成し
た。得られた複合膜の膜厚は約70nmであった。複合
膜の性能の評価結果を表1に示す。
Comparative Example 1 An organic-inorganic composite film was formed in the same manner as in Example 1, except that methanol was used as the solvent (b). The thickness of the obtained composite film was about 70 nm. Table 1 shows the evaluation results of the performance of the composite membrane.

【0079】比較例2 実施例1において、溶媒(a)にアセトンを、溶媒
(b)にエタノールを用いた以外は、実施例1と同様に
して有機−無機複合膜を形成した。得られた複合膜の膜
厚は約70nmであった。複合膜の性能の評価結果を表
1に示す。
Comparative Example 2 An organic-inorganic composite film was formed in the same manner as in Example 1, except that acetone was used as the solvent (a) and ethanol was used as the solvent (b). The thickness of the obtained composite film was about 70 nm. Table 1 shows the evaluation results of the performance of the composite membrane.

【0080】比較例3 実施例1において、溶媒(b)にエチルセロソルブを用
いた以外は、実施例1と同様にして有機−無機複合膜を
形成した。得られた複合膜の膜厚は約70nmであっ
た。複合膜の性能の評価結果を表1に示す。
Comparative Example 3 An organic-inorganic composite film was formed in the same manner as in Example 1, except that ethyl cellosolve was used as the solvent (b). The thickness of the obtained composite film was about 70 nm. Table 1 shows the evaluation results of the performance of the composite membrane.

【0081】[0081]

【表1】 [Table 1]

【0082】1)MEK:メチルエチルケトン、MIB
K:メチルイソブチルケトン、MeOH:メタノール、
EtOH:エタノール、1−BtOH:1−ブタノー
ル、EC:エチルセロソルブ 2)20℃の水の蒸気圧:172Pa 3)斑:複合膜の塗り斑を目視観察した。 4)傾斜性:複合膜の任意10点の場所を選択し、前記
の方法に従って傾斜性を調べ、以下の基準に従って評価
した。 ○;全てが同一の傾斜性を示す。 △;一部に傾斜性が認められないか、あるいは全体的に
傾斜性が悪い。 ×;全く傾斜性が認められない。
1) MEK: methyl ethyl ketone, MIB
K: methyl isobutyl ketone, MeOH: methanol,
EtOH: ethanol, 1-BtOH: 1-butanol, EC: ethyl cellosolve 2) Vapor pressure of water at 20 ° C: 172 Pa 3) Spots: The coating spots of the composite film were visually observed. 4) Slope: Ten arbitrary points on the composite membrane were selected, the slope was examined according to the above-described method, and evaluated according to the following criteria. ;: All exhibit the same gradient. Δ: Slope is not recognized in part, or the slope is poor overall. X: No inclination was observed at all.

【0083】5)白濁:複合膜の白濁の有無を目視観察
した。 表1から、溶媒(a)の蒸気圧が溶媒(b)の蒸気圧の
2倍以上であり、高分子化合物の溶媒(b)への溶解度
が5.0g/リットル未満であり、かつ溶媒(b)の蒸
気圧が水の蒸気圧よりも低い場合に、手作業によるスプ
レー塗布法においても、傾斜性に優れる複合膜が信頼性
よく得られることが分かる。
5) Cloudiness: The composite film was visually observed for cloudiness. From Table 1, it can be seen that the vapor pressure of the solvent (a) is at least twice the vapor pressure of the solvent (b), the solubility of the polymer compound in the solvent (b) is less than 5.0 g / liter, and the solvent ( It can be seen that when the vapor pressure of b) is lower than the vapor pressure of water, a composite film having excellent gradient can be obtained with high reliability even by a manual spray coating method.

【0084】[0084]

【発明の効果】本発明の有機−無機複合傾斜膜形成用コ
ーティング剤は、有機高分子化合物と金属酸化物系化合
物との化学結合物を含有する有機−無機複合膜であっ
て、該金属酸化物系化合物の含有率が膜の厚み方向に連
続的に変化する成分傾斜構造を有し、透明性も高く、機
能性材料として各種用途に有用な有機−無機複合傾斜膜
を、手塗りや手動によるスプレーコーティングにおいて
も、簡便かつ信頼性高く成膜することができる。
The coating agent for forming an organic-inorganic composite gradient film of the present invention is an organic-inorganic composite film containing a chemical bond of an organic polymer compound and a metal oxide compound, wherein the metal oxide Organic-inorganic composite gradient film, which has a component gradient structure in which the content of a compound-based compound changes continuously in the thickness direction of the film, has high transparency, and is useful for various applications as a functional material, can be manually or manually coated. Can be easily and reliably formed by spray coating.

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

【図1】高分子化合物の吸着等温線の1例を示すグラフ
である。
FIG. 1 is a graph showing an example of an adsorption isotherm of a polymer compound.

【図2】高分子吸着層の膜厚の濃度依存性の1例を示す
グラフである。
FIG. 2 is a graph showing an example of the concentration dependence of the thickness of a polymer adsorption layer.

【図3】乾燥に伴う溶媒組成の変化の1例を示すグラフ
である。
FIG. 3 is a graph showing an example of a change in solvent composition due to drying.

【図4】高分子化合物の吸着等温線における溶媒の組成
依存性の1例を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing an example of the composition dependence of a solvent in an adsorption isotherm of a polymer compound.

【図5】参考例1で得られた複合膜におけるスパッタリ
ング時間と無機成分比率との関係を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the sputtering time and the inorganic component ratio in the composite film obtained in Reference Example 1.

【図6】参考例2で得られた複合膜におけるスパッタリ
ング時間と無機成分比率との関係を示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the sputtering time and the inorganic component ratio in the composite film obtained in Reference Example 2.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西川 量蔵 岐阜県岐阜市藪田西2丁目1番1号 宇部 日東化成株式会社内 (72)発明者 仲山 典宏 岐阜県岐阜市藪田西2丁目1番1号 宇部 日東化成株式会社内 Fターム(参考) 4J038 CG111 CG141 CH121 CH141 CH171 CH201 CH231 CH261 CL001 GA02 GA03 GA07 GA09 GA12 GA13 GA15 GA16 JA23 KA06 NA02 NA11 NA12 NA14 NA17 NA20 PB08 PC08 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Masuzou Nishikawa 2-1-1, Yabuta Nishi, Gifu City, Gifu Prefecture Within Ube Nitto Kasei Co., Ltd. (72) Norihiro Nakayama 2-1-1, Yabuta Nishi, Gifu City, Gifu Prefecture No. 1 Ube Nitto Kasei Co., Ltd. F term (reference) 4J038 CG111 CG141 CH121 CH141 CH171 CH201 CH231 CH261 CL001 GA02 GA03 GA07 GA09 GA12 GA13 GA15 GA16 JA23 KA06 NA02 NA11 NA12 NA14 NA17 NA20 PB08 PC08

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 有機基材上に、有機高分子化合物と金属
酸化物系化合物とが化学的に結合した複合体を含み、か
つ該金属酸化物系化合物の含有率が膜表面から深さ方向
に連続的に変化する成分傾斜構造を有する有機−無機複
合傾斜膜を形成させるコーティング剤であって、溶媒と
して、(a)上記コーティング剤に用いる有機高分子化
合物に対する良溶媒と(b)該有機高分子化合物に対す
る貧溶媒とからなる混合溶媒を用い、かつ(b)成分の
溶媒が、(a)成分の溶媒よりも乾燥しにくく、温度2
0℃において、その蒸気圧が水の蒸気圧よりも低いこと
を特徴とする有機−無機複合傾斜膜形成用コーティング
剤。
Claims: 1. An organic base material contains a complex in which an organic polymer compound and a metal oxide compound are chemically bonded, and the content of the metal oxide compound is in the depth direction from the film surface. A coating agent for forming an organic-inorganic composite gradient film having a component gradient structure that continuously changes to a solvent, wherein (a) a good solvent for the organic polymer compound used in the coating agent and (b) the organic solvent. A mixed solvent composed of a poor solvent for the polymer compound is used, and the solvent of the component (b) is harder to dry than the solvent of the component (a).
A coating agent for forming an organic-inorganic composite gradient film, wherein the vapor pressure at 0 ° C. is lower than the vapor pressure of water.
【請求項2】 (a)成分の溶媒および(b)成分の溶
媒に対する有機高分子化合物の温度20℃での溶解度
が、それぞれ5.0g/リットル以上および5.0g/
リットル未満であり、かつ温度20℃において、(a)
成分の蒸気圧が(b)成分の蒸気圧の2倍以上である請
求項1に記載のコーティング剤。
2. The solubility of the organic polymer compound in the solvent of the component (a) and the solvent of the component (b) at a temperature of 20 ° C. is 5.0 g / L or more and 5.0 g / L, respectively.
Less than 1 liter and at a temperature of 20 ° C., (a)
The coating agent according to claim 1, wherein the vapor pressure of the component is at least twice the vapor pressure of the component (b).
【請求項3】 (A)分子中に加水分解により金属酸化
物と結合しうる金属含有基を有する有機高分子化合物
と、(B)加水分解により金属酸化物を形成しうる金属
化合物との混合物を加水分解処理して、有機基材上に有
機−無機複合傾斜膜を形成させるコーティング剤を製造
する方法であって、溶媒として、(a)上記有機高分子
化合物に対する良溶媒と(b)該有機高分子化合物に対
する貧溶媒とからなる混合溶媒を用い、かつ(b)成分
の溶媒が、(a)成分の溶媒よりも乾燥しにくく、温度
20℃において、その蒸気圧が水の蒸気圧よりも低いこ
とを特徴とする有機−無機複合傾斜膜形成用コーティン
グ剤の製造方法。
3. A mixture of (A) an organic polymer compound having a metal-containing group capable of bonding to a metal oxide by hydrolysis in a molecule, and (B) a metal compound capable of forming a metal oxide by hydrolysis. To form a coating agent for forming an organic-inorganic composite gradient film on an organic substrate, wherein (a) a good solvent for the organic polymer compound and (b) a solvent. A mixed solvent composed of a poor solvent for an organic polymer compound is used, and the solvent of the component (b) is harder to dry than the solvent of the component (a). A method for producing a coating agent for forming an organic-inorganic composite gradient film, wherein the coating agent is also low.
【請求項4】 (a)成分の溶媒および(b)成分の溶
媒に対する有機高分子化合物の温度20℃での溶解度
が、それそれ5.0g/リットル以上および5.0g/
リットル未満であり、かつ温度20℃において、(a)
成分の蒸気圧が(b)成分の蒸気圧の2倍以上である請
求項3に記載の方法。
4. The solubility of the organic polymer compound in the solvent of the component (a) and the solvent of the component (b) at a temperature of 20 ° C. is 5.0 g / L or more and 5.0 g / L, respectively.
Less than 1 liter and at a temperature of 20 ° C., (a)
The method according to claim 3, wherein the vapor pressure of the component is at least twice the vapor pressure of the component (b).
【請求項5】 (A)成分の分子中に加水分解により金
属酸化物と結合しうる金属含有基を有する有機高分子化
合物が、上記金属含有基を有するエチレン性不飽和単量
体と金属を含まないエチレン性不飽和単量体とを共重合
させて得られたものである請求項3または4に記載の方
法。
5. An organic polymer compound having a metal-containing group capable of being bonded to a metal oxide by hydrolysis in the molecule of the component (A) is obtained by combining the above-mentioned ethylenically unsaturated monomer having a metal-containing group with a metal. The method according to claim 3 or 4, which is obtained by copolymerizing an ethylenically unsaturated monomer which does not contain the monomer.
【請求項6】 (B)成分の加水分解により金属酸化物
を形成しうる金属化合物が、金属のアルコキシドである
請求項3、4または5に記載の方法。
6. The method according to claim 3, wherein the metal compound capable of forming a metal oxide by hydrolysis of the component (B) is a metal alkoxide.
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