JP2005054116A - Producing method of hard coating film - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a producing method of a hard coating film which metallic oxide sol has excellent coating properties to a base material, and which can form a coating film having uniformity, high hardness, excellent water repellency, photocatalytic nature and high dielectric properties. <P>SOLUTION: The producing method of the hard coating film comprises coating the oxide sol of at least one metal selected from among the groups III, IV, and V of the periodic table on a surface of the base material under an atmosphere of relative humidity of at least 50%, and then setting treating the metallic oxide sol coated on the surface of the base material. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

この発明は、硬質塗膜の製造方法に関し、さらに詳しくは、用いるゾルの基材に対する塗布性に優れ、しかも均質で、かつ高い硬度と優れた撥水性、光触媒性および高誘電性を有する塗膜を形成することのできる硬質塗膜の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a hard coating film. More specifically, the coating film has excellent coatability to a base material of a sol to be used, is homogeneous, and has high hardness and excellent water repellency, photocatalytic properties, and high dielectric properties. It is related with the manufacturing method of the hard coating film which can form.

現代の生活環境においては、曇り止めなどの撥水処理が必要とされる各種の設備、装置、機械器具が多数存在する。また、このような設備、装置、機械器具などには、光により活性化し、有害な有機物などを分解する光触媒機能を付与することも要求されている。例えば、建物の外壁に光触媒機能を有する膜を形成することにより、自動的に有機物を分解するセルフクリーニング機能を持つ外壁を得ることができる。同様に、自動車の窓ガラスや建物のガラスに光触媒機能を有する膜を形成することにより、セルフクリーニング機能を持つガラスを得ることができる。さらに、電子デバイスにおいては、高誘電性の薄膜をコーティングしそれをメモリーやキャパシターなどとして用いることにより、これらの電子デバイスの高機能化に貢献することができる。   In the modern living environment, there are a large number of various facilities, devices, and machinery that require water repellent treatment such as anti-fogging. In addition, such facilities, devices, and machinery are also required to have a photocatalytic function that is activated by light and decomposes harmful organic substances. For example, by forming a film having a photocatalytic function on the outer wall of a building, an outer wall having a self-cleaning function for automatically decomposing organic substances can be obtained. Similarly, a glass having a self-cleaning function can be obtained by forming a film having a photocatalytic function on a window glass of an automobile or glass of a building. Furthermore, in an electronic device, by coating a high dielectric thin film and using it as a memory, a capacitor or the like, it is possible to contribute to the enhancement of functions of these electronic devices.

前記性能または機能は、周期表3族、4族および5族から選ばれた少なくとも一種の金属の酸化物薄膜によって発現される。例えば、撥水性は、ハフニア(酸化ハフニウム)膜、ジルコニア(酸化ジルコニウム)膜またはイットリア(酸化イットリウム)膜によって発現される。光触媒機能は、チタニア(酸化チタン)膜またはニオビア(酸化ニオブ)膜などによって発現される。また、高誘電性は、ニオビア膜またはタンタラ(酸化タンタル)膜よって発現される。   The performance or function is expressed by an oxide thin film of at least one metal selected from Groups 3, 4, and 5 of the periodic table. For example, the water repellency is expressed by a hafnia (hafnium oxide) film, a zirconia (zirconium oxide) film, or an yttria (yttrium oxide) film. The photocatalytic function is expressed by a titania (titanium oxide) film or a niobium (niobium oxide) film. The high dielectric property is expressed by a niobium film or a tantala (tantalum oxide) film.

これらの薄膜は、前記金属酸化物のゾルを基材表面に塗布し、硬化処理することにより製造することができる。しかしながら、これら金属酸化物のゾルは、金属、プラスチック、金属酸化物などの基材に対する塗布性に劣り、また、形成される塗膜が不均一となる(塗膜ムラを生じる)という問題があった。特に、水を溶媒として調製されたゾルにおいては、その傾向が著しく、基材表面ではじいてしまい、塗布することができないという重大な問題があった。塗布液は、環境上の配慮から、有機溶媒に代えて水を溶媒として用いることが要求されていて、前記問題は、環境を配慮した機能性材料の製造という観点からも、解決されなければならない問題である。   These thin films can be produced by applying the metal oxide sol onto the surface of a substrate and curing the coating. However, these metal oxide sols have poor applicability to metals, plastics, metal oxides, and other base materials, and have a problem that the formed coating film becomes non-uniform (coating unevenness). It was. In particular, the sol prepared using water as a solvent has a significant tendency to repel on the surface of the substrate and cannot be applied. The coating solution is required to use water as a solvent instead of an organic solvent for environmental considerations, and the above problem must be solved from the viewpoint of the production of functional materials considering the environment. It is a problem.

この発明は、このような従来の問題を解消し、金属酸化物ゾルの、基材に対する塗布性に優れ、しかも均質で、かつ高い硬度と優れた撥水性、光触媒性および高誘電性を有する塗膜を形成することのできる方法を提供することをその課題とする。   The present invention solves such a conventional problem and is excellent in the coating property of the metal oxide sol on the substrate, is homogeneous, has high hardness and excellent water repellency, photocatalytic property and high dielectric property. An object is to provide a method capable of forming a film.

本発明者らは、前記課題を解決するために、金属酸化物ゾルを基材の表面に塗布する環境について検討を重ねた結果、前記環境を特定の湿度下とすることにより、前記課題が解決できるということを見出し、この知見に基づいてこの発明を完成するに到った。   In order to solve the above problems, the present inventors have studied the environment in which the metal oxide sol is applied to the surface of the base material, and as a result, the above problems are solved by setting the environment under a specific humidity. Based on this finding, the present inventors have completed the present invention.

すなわち、この発明の前記課題を解決するための手段は、周期表3族、4族および5族から選ばれた少なくとも一種の金属の酸化物ゾルを、低くとも50%相対湿度環境下で基材の表面に塗布し、次いで、前記基材の表面に塗布された前記金属の酸化物ゾルを硬化処理することを特徴とする硬質塗膜の製造方法である。   That is, the means for solving the above-mentioned problems of the present invention is to provide an oxide sol of at least one metal selected from Group 3, Group 4 and Group 5 of the periodic table under a relative humidity environment of at least 50%. And then curing the metal oxide sol applied to the surface of the substrate.

この発明の前記課題を解決するための手段における好ましい態様としては、下記(1)〜(3)の硬質塗膜の製造方法を挙げることができる。
(1)前記基材が、金属、プラスチックまたは金属酸化物である硬質塗膜の製造方法。
(2)前記基材が、脱脂処理された金属である硬質塗膜の製造方法。
(3)前記金属の酸化物ゾルが、水溶液である硬質塗膜の製造方法。
Preferred embodiments of the means for solving the problems of the present invention include the following methods (1) to (3) for producing a hard coating film.
(1) The manufacturing method of the hard coating film whose said base material is a metal, a plastics, or a metal oxide.
(2) The manufacturing method of the hard coating film whose said base material is the metal by which the degreasing process was carried out.
(3) A method for producing a hard coating film, wherein the metal oxide sol is an aqueous solution.

この発明によると、基材に対する金属酸化物ゾルの塗布性が良好であり、均質で、かつ高い硬度を有する塗膜を形成することができ、しかも、金属の種類に応じて優れた撥水性、光触媒性および高誘電性のいずれか一つまたは二つ以上の特性を有する塗膜を形成することのできる方法を提供することができる。   According to this invention, the coating property of the metal oxide sol on the base material is good, it is possible to form a coating film having a uniform and high hardness, and excellent water repellency according to the type of metal, It is possible to provide a method capable of forming a coating film having one or more properties of photocatalytic property and high dielectric property.

この発明の硬質塗膜の製造方法は、周期表3族、4族および5族から選ばれた少なくとも一種の金属の酸化物ゾルを、低くとも50%相対湿度環境下で基材の表面に塗布し、次いで、前記基材の表面に塗布された前記金属の酸化物ゾルを硬化処理する。   According to the method for producing a hard coating film of the present invention, an oxide sol of at least one metal selected from Groups 3, 4, and 5 of the periodic table is applied to the surface of a base material in a relative humidity environment of at least 50%. Next, the metal oxide sol applied to the surface of the substrate is cured.

この発明に用いる周期表3族、4族および5族から選ばれる金属の酸化物としては、ハフニア、チタニア、ジルコニア、イットリア、スカンジナビア、ランタナ、セリア、ニオビアおよびタンタラを挙げることができる。   Examples of the metal oxide selected from Group 3, Group 4 and Group 5 of the periodic table include hafnia, titania, zirconia, yttria, Scandinavia, lantana, ceria, niobia and tantala.

ハフニアは、式HfOXで表される酸化ハフニウムである。式HfOX中のXは2以下の整数または小数である。ハフニアには、蟻酸などの有機酸、アルコラートなどのアルコキシド、2,4−ペンタンジオンなどの配位子、硝酸などの無機酸を含んでいてもよい。また、少量の他の金属酸化物を含んでいてもよい。チタニアは、式TiOXで表される酸化チタンである。式TiOX中のXは2以下の整数または小数である。ジルコニアは、式ZrOXで表される酸化ジルコニウムである。式式ZrOX中のXは2以下の整数または小数である。イットリアは、式Y2Xで表される酸化イットリウムである。式Y2X中のXは3以下の整数または小数である。スカンジナビアは、式Sc2Xで表される酸化スカンジウムである。式Sc2X中のXは3以下の整数または小数である。ランタナは、式La2Xで表される酸化ランタンである。式La2X中のXは3以下の整数または小数である。セリアは、式CeOXで表される酸化セリウムである。式CeOX中のXは2以下の整数または小数である。ニオビアは、式Nb2Xで表される酸化ニオブである。式Nb2X中のXは5以下の整数または小数である。タンタラは、式Ta2Xで表される酸化タンタルである。式Ta2X中のXは5以下の整数または小数である。これら金属酸化物も、蟻酸などの有機酸、アルコラートなどのアルコキシド、2,4−ペンタンジオンなどの配位子、硝酸などの無機酸を含んでいてもよい。また、少量の他の金属酸化物を含んでいてもよい。 Hafnia is a hafnium oxide of formula HfO X. X in the formula HfO X is an integer of 2 or less or a decimal. Hafnia may contain an organic acid such as formic acid, an alkoxide such as alcoholate, a ligand such as 2,4-pentanedione, and an inorganic acid such as nitric acid. Further, it may contain a small amount of other metal oxides. Titania is a titanium oxide of the formula TiO X. X in the formula TiO X is an integer of 2 or less or a decimal. Zirconia, zirconium oxide represented by the formula ZrO X. X in the formula ZrO X is an integer of 2 or less or a decimal. Yttria is yttrium oxide represented by the formula Y 2 O X. X in the formula Y 2 O X is an integer of 3 or less or a decimal. Scandinavia is scandium oxide represented by the formula Sc 2 O x . X in the formula Sc 2 O X is an integer of 3 or less or a decimal. Lantana is lanthanum oxide represented by the formula La 2 O X. X in the formula La 2 O X is an integer of 3 or less or a decimal. Ceria, cerium oxide of formula CeO X. X in the formula CeO X is an integer of 2 or less or a decimal. Niobia is niobium oxide represented by the formula Nb 2 O x . X in the formula Nb 2 O X is an integer of 5 or less or a decimal. Tantara is tantalum oxide represented by the formula Ta 2 O x . X in the formula Ta 2 O X is an integer of 5 or less or a decimal. These metal oxides may also contain an organic acid such as formic acid, an alkoxide such as alcoholate, a ligand such as 2,4-pentanedione, and an inorganic acid such as nitric acid. Further, it may contain a small amount of other metal oxides.

この発明における周期表3族、4族および5族から選ばれた少なくとも一種の金属(以下、単に「金属」ということがある。)の酸化物ゾル(以下、単に「ゾル」ということがある。)を調製する方法に特に制限はないが、例えば、金属アルコキシドまたは金属塩を溶媒に溶解し、この溶液に水と酸との混合液または水とアミン類との混合液を添加して、必要により加熱することにより調製することができる。     In the present invention, an oxide sol (hereinafter sometimes simply referred to as “sol”) of at least one metal selected from Group 3, Group 4 and Group 5 (hereinafter sometimes simply referred to as “metal”). ) Is not particularly limited, but for example, a metal alkoxide or metal salt is dissolved in a solvent, and a mixed solution of water and acid or a mixed solution of water and amines is added to this solution. Can be prepared by heating.

前記金属アルコキシドとしては特に制限はないが、炭素数5以下のアルコキシド、具体的には、メトキシド、エトキシド、プロポキシド、ブトキシド、ペントキシドが好ましい。また、前記金属塩としては、ハロゲン化物、酢酸塩、硫酸塩、炭酸塩、硝酸塩などを挙げることができ、好適な塩はハロゲン化物である。   The metal alkoxide is not particularly limited, but alkoxides having 5 or less carbon atoms, specifically, methoxide, ethoxide, propoxide, butoxide, and pentoxide are preferable. Examples of the metal salt include halides, acetates, sulfates, carbonates, nitrates, and the like, and preferred salts are halides.

前記ハロゲン化物としては、金属としてハフニウムを例にとると、四塩化ハフニウム、四フッ化ハフニウム、四臭化ハフニウム、四ヨウ化ハフニウムを挙げることができ、中でも、四塩化ハフニウムが好ましい。     Examples of the halide include hafnium tetrachloride, hafnium tetrafluoride, hafnium tetrabromide, and hafnium tetraiodide, with hafnium tetrachloride being preferred.

チタン、ジルコニウム、イットリウム、スカンジウム、ランタン、セリウム、ニオブおよびタンタルについても、前記ハフニウムのハロゲン化物に準じたハロゲン化物を好ましい金属塩として挙げることができる。   As for titanium, zirconium, yttrium, scandium, lanthanum, cerium, niobium, and tantalum, a halide similar to the hafnium halide can be cited as a preferred metal salt.

前記金属アルコキシド溶液または前記金属塩溶液における金属酸化物の濃度は、特別な限定はないが、通常は、質量基準で1〜70%、好ましくは、1〜50%である。1%未満では、生成するゾルが希薄になり塗布後良好な薄膜を作製することが困難になる。70%を超えると、生成するゾルの濃度が濃く塗布が困難となる。   The concentration of the metal oxide in the metal alkoxide solution or the metal salt solution is not particularly limited, but is usually 1 to 70%, preferably 1 to 50% on a mass basis. If it is less than 1%, the generated sol becomes dilute and it becomes difficult to produce a good thin film after coating. If it exceeds 70%, the concentration of the generated sol is so high that coating becomes difficult.

前記金属アルコキシド溶液は、前記金属アルコキシドと溶媒とを混合することにより、また、前記金属塩溶液は、前記金属塩と溶媒とを混合することにより、容易に調製することができる。これら溶液を調製するときの条件についても制限はないが、通常は、0〜100℃、好ましくは、10〜50℃で、攪拌、混合して調製される。このとき、配位能力のある有機物を添加することもできる。ついで、水を添加して加水分解することによりゾルを調製する。このとき、酸または塩基を加えてもよい。また、必要に応じて加熱してもよい。   The metal alkoxide solution can be easily prepared by mixing the metal alkoxide and a solvent, and the metal salt solution can be easily prepared by mixing the metal salt and a solvent. Although there is no restriction | limiting also about the conditions at the time of preparing these solutions, Usually, it stirs and mixes at 0-100 degreeC, Preferably it is 10-50 degreeC, and is prepared. At this time, an organic substance having coordination ability can also be added. Subsequently, sol is prepared by adding water and hydrolyzing. At this time, an acid or a base may be added. Moreover, you may heat as needed.

前記溶媒として、水、メタノール、エタノール、ブタノール、イソプロパノール、ビニルアルコールなどのアルコール、アセトン、メチルエチルケトン、ジオキサンなどのケトン、アミン、アミドなどを挙げることができ、好ましく用いられる溶媒は水またはアルコール、特にエタノール、メタノールやイソプロパノールである。   Examples of the solvent include water, alcohols such as methanol, ethanol, butanol, isopropanol, and vinyl alcohol; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, and dioxane; amines and amides; and preferably used solvents are water or alcohol, particularly ethanol. Methanol or isopropanol.

前記酸としては、無機酸として、塩酸、硝酸および硫酸などを挙げることができ、好適な無機酸は、硝酸および硫酸である。また、有機酸としては、炭素数3以下の有機酸が好ましく、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、グリコール酸、乳酸、グリセリン酸、シュウ酸、マロン酸などを挙げることができる。中でも、ギ酸、シュウ酸、マロン酸が特に好ましい。   Examples of the acid include inorganic acids such as hydrochloric acid, nitric acid and sulfuric acid, and suitable inorganic acids are nitric acid and sulfuric acid. The organic acid is preferably an organic acid having 3 or less carbon atoms, and examples thereof include formic acid, acetic acid, propionic acid, glycolic acid, lactic acid, glyceric acid, oxalic acid and malonic acid. Of these, formic acid, oxalic acid, and malonic acid are particularly preferable.

また、前記アミン類としては、第1級アミン類、第2級アミン類、第3級アミン類などを挙げることができる。前記第1級アミン類として、2−プロペニルアミン、2−メチル−2−プロペニルアミン、2−プロペロイロキシエチルアミン、および2−(2−メチルプロペロイロキシ)エチルアミンなど、第2級アミン類として、ジ(2−プロペニル)アミン、ジ(2−メチル−2−プロペニル)アミン、2−プロペニルアミン、2−メチル−2−プロペニルアミン、2−プロペロイロキシエチルアミン、および2−(2−メチルプロペロイロキシ)エチルアミンタクリレート)など、第3級アミン類として、N,N−ジメチル−2−プロペロイロキシエチルアミン、N,N−ジメチル−2−(2−メチルプロペロイロキシ)エチルアミン、N,N−ジエチル−2−プロペロイロキシエチルアミン、N,N−ジエチル−2−(2−メチルプロペロイロキシ)エチルアミン、N,N−ジメチル−3−プロペロイロキシプロピルアミン、N,N−ジメチル−3−(2−メチルプロペロイロキシ)プロピルアミン、N,N−ジエチル−3−プロペロイロキシプロピルアミンN,N−ジエチル−3−(2−メチルプロペロイロキシ)プロピルアミン、N,N−ジメチル−3−(プロペロイルアミノ)プロピルアミン、N,N−ジメチル−3−(2−メチルプロペロイルアミノ)プロピルアミン、N,N−ジエチル−3−(プロペロイルアミノ)プロピルアミン、およびN,N−ジエチル−3−(2−メチルプロペロイルアミノ)プロピルアミンなどを挙げることができる。   Examples of the amines include primary amines, secondary amines, and tertiary amines. As the primary amines, secondary amines such as 2-propenylamine, 2-methyl-2-propenylamine, 2-properoyloxyethylamine, and 2- (2-methylproperoyloxy) ethylamine, Di (2-propenyl) amine, di (2-methyl-2-propenyl) amine, 2-propenylamine, 2-methyl-2-propenylamine, 2-properoyloxyethylamine, and 2- (2-methylproperoyl) And tertiary amines such as N, N-dimethyl-2-properoyloxyethylamine, N, N-dimethyl-2- (2-methylproperoyloxy) ethylamine, N, N- Diethyl-2-properoyloxyethylamine, N, N-diethyl-2- (2-methylproperoyloxy ) Ethylamine, N, N-dimethyl-3-properoyloxypropylamine, N, N-dimethyl-3- (2-methylproperoyloxy) propylamine, N, N-diethyl-3-properoyloxypropylamine N , N-diethyl-3- (2-methylproperoyloxy) propylamine, N, N-dimethyl-3- (properoylamino) propylamine, N, N-dimethyl-3- (2-methylproperoylamino) Mention may be made of propylamine, N, N-diethyl-3- (properoylamino) propylamine, N, N-diethyl-3- (2-methylproperoylamino) propylamine and the like.

また、ヨウ化テトラアルキルアンモニウム、水酸化テトラアルキルアンモニウム、ヨウ化テトラアリールアンモニウム、水酸化テトラテトラアリールアンモニウムなどの第4級アンモニウム化合物も使用することができる。さらに、アミン類としては、前記第1級アミン類〜第3級アミン類の塩類もこの発明に使用することができる。このようなアミン類は、そのまま使用してもよく、アミン類含有水溶液として使用してもよい。   Further, quaternary ammonium compounds such as tetraalkylammonium iodide, tetraalkylammonium hydroxide, tetraarylammonium iodide and tetratetraarylammonium hydroxide can also be used. Furthermore, as the amines, salts of the primary amines to tertiary amines can be used in the present invention. Such amines may be used as they are or may be used as an amine-containing aqueous solution.

前記配位能力のある有機物としては、例えば、2,4―ペンタンジオンやカテコールなどのジオン類やエチレンジアミン、プロパンンジアミンなどのジアミン類、2-アミノエタノールなどのアミノアルコール類などがある。   Examples of the organic substance having the coordination ability include diones such as 2,4-pentanedione and catechol, diamines such as ethylenediamine and propandiamine, and amino alcohols such as 2-aminoethanol.

前記金属アルコキシド溶液は、前記金属アルコキシドと前記溶媒とを混合することにより、また、前記金属塩溶液は、前記金属塩と前記溶媒とを混合することにより、容易に調製することができる。これら溶液を調製するときの条件についても制限はないが、通常は、0〜100℃、好ましくは、10〜50℃で、攪拌、混合して調製される。これら溶液と混合されるアンモニア溶液またはアミン類は、アンモニアおよび/またはアミン類を含有する。アンモニアを含有する水溶液、すなわちアンモニア水は、そのアンモニアの好適な濃度が、通常1〜29質量%である。   The metal alkoxide solution can be easily prepared by mixing the metal alkoxide and the solvent, and the metal salt solution can be easily prepared by mixing the metal salt and the solvent. Although there is no restriction | limiting also about the conditions at the time of preparing these solutions, Usually, it stirs and mixes at 0-100 degreeC, Preferably it is 10-50 degreeC, and is prepared. The ammonia solution or amines mixed with these solutions contains ammonia and / or amines. An aqueous solution containing ammonia, that is, aqueous ammonia, has a suitable concentration of ammonia of usually 1 to 29% by mass.

前記金属アルコキシド溶液または前記金属塩溶液における金属酸化物の濃度には、特別な限定はないが、通常は、質量基準で1〜70%、好ましくは、1〜50%である。1%未満では、水酸化物が微粒子となって濾過が困難となり、70%を超えると、水酸化物の凝集が顕著となって、濾過が困難となることがある。 The concentration of the metal oxide in the metal alkoxide solution or the metal salt solution is not particularly limited, but is usually 1 to 70%, preferably 1 to 50% on a mass basis. If it is less than 1%, the hydroxide becomes fine particles and it becomes difficult to filter, and if it exceeds 70%, the aggregation of the hydroxide becomes prominent and filtration may become difficult.

続いて、得られた金属の水酸化物を濾別し、この水酸化物と水および/またはアルコールならびに無機酸および/または有機酸とを混合することによって、目的とするゾルが形成される。この場合、これらの混合順序には特別な制限はない。例えば、前記水酸化物と水および/またはアルコールならびに無機酸および/または有機酸とを一挙に混合してもよく、前記水酸化物と水および/またはアルコールとを混合し、次いで、無機酸および/または有機酸を混合してもよい。また、前記水酸化物と無機酸および/または有機酸とを混合し、次いで、水および/またはアルコールを混合してもよい。   Subsequently, the obtained metal hydroxide is filtered off, and the target sol is formed by mixing the hydroxide with water and / or alcohol and an inorganic acid and / or organic acid. In this case, there is no special restriction on the mixing order. For example, the hydroxide and water and / or alcohol and the inorganic acid and / or organic acid may be mixed at once, the hydroxide and water and / or alcohol are mixed, and then the inorganic acid and An organic acid may be mixed. Further, the hydroxide and inorganic acid and / or organic acid may be mixed, and then water and / or alcohol may be mixed.

前記水酸化物と混合する水および/またはアルコールならびに無機酸および/または有機酸の量は、この水酸化物を解膠するに足る量であればよく、この水酸化物に対し、通常は、質量基準で1〜100倍、好ましくは、1〜50倍である。1倍未満では、金属イオンの濃度が高くなって、解膠が困難となり、100倍を超えると、ゾル中の金属イオンの濃度が低くなり好ましくない。   The amount of water and / or alcohol and inorganic acid and / or organic acid to be mixed with the hydroxide may be an amount sufficient to peptize the hydroxide. 1 to 100 times, preferably 1 to 50 times on a mass basis. If it is less than 1 time, the concentration of metal ions becomes high and peptization becomes difficult, and if it exceeds 100 times, the concentration of metal ions in the sol decreases, which is not preferable.

ここにおいて用いられるアルコールには特に制限はないが、炭素数5以下のアルコールが好ましい。具体的には、メタノール、エタノール、n-プロパノール、2-プロパノール、n-ブタノール、2-メチルプロパノール、2-ブタノール、2-メチル-2-プロパノールなどが挙げられる。   Although there is no restriction | limiting in particular in the alcohol used here, C5 or less alcohol is preferable. Specific examples include methanol, ethanol, n-propanol, 2-propanol, n-butanol, 2-methylpropanol, 2-butanol, and 2-methyl-2-propanol.

水および/またはアルコールならびに無機酸および/または有機酸における配合割合に特別の制限はなく、全量を100質量部としたとき、無機酸および/または有機酸を、通常は、0.1〜50質量部、好ましくは、1〜20質量部とする。0.1質量部未満では、水酸化物が解膠せず、50質量部を超えると、用いる無機酸および/または有機酸により、基材が損傷されたり、変質を生じたりし、また、塗布時、無機酸および/または有機酸の蒸発によって、環境に悪影響を与えることもあるので好ましくない。   There is no special restriction | limiting in the mixture ratio in water and / or alcohol, and an inorganic acid and / or an organic acid, When the whole quantity is 100 mass parts, an inorganic acid and / or an organic acid are usually 0.1-50 mass. Parts, preferably 1 to 20 parts by mass. If it is less than 0.1 parts by mass, the hydroxide does not pept, and if it exceeds 50 parts by mass, the base material may be damaged or deteriorated by the inorganic acid and / or organic acid used. Sometimes, the evaporation of inorganic acid and / or organic acid may adversely affect the environment, which is not preferable.

水とアルコールとを併用するときの両者の配合割合に制限はなく、また、無機酸と有機酸とを併用するときの両者の配合割合にも制限はないが、通常は、酸全量を100質量部としたとき、無機酸、特に硝酸または塩酸を10〜90質量部、好ましくは、10〜60質量部とする。   There is no restriction on the blending ratio of both when water and alcohol are used together, and there is no restriction on the blending ratio of both when using an inorganic acid and an organic acid, but usually the total amount of acid is 100 mass. Parts, the inorganic acid, particularly nitric acid or hydrochloric acid, is 10 to 90 parts by weight, preferably 10 to 60 parts by weight.

このようにして、金属の酸化物ゾルが調製されるのであり、場合によっては、水酸化物と水および/またはアルコールならびに無機酸および/または有機酸とを混合するに先立ち、前記水酸化物を水またはアルコールにより洗浄する工程を有することが好ましい。   In this way, a metal oxide sol is prepared. In some cases, prior to mixing the hydroxide with water and / or alcohol and the inorganic acid and / or organic acid, the hydroxide is mixed with the hydroxide. It is preferable to have a step of washing with water or alcohol.

この洗浄に用いるアルコールとしては、炭素数5以下のアルコールが好ましく、具体的には、メタノール、エタノール、n-プロパノール、2-プロパノール、n-ブタノール、2-メチルプロパノール、2-ブタノール、2-メチル-2-プロパノールなどを挙げることができる。この洗浄工程は、水酸化物のpHを調整すると共に、水酸化物に付着または含有した夾雑物や不純物を除去するための工程である。   The alcohol used for this washing is preferably an alcohol having 5 or less carbon atoms, specifically, methanol, ethanol, n-propanol, 2-propanol, n-butanol, 2-methylpropanol, 2-butanol, 2-methyl. -2-propanol and the like can be mentioned. This washing step is a step for adjusting the pH of the hydroxide and removing impurities and impurities attached to or contained in the hydroxide.

この発明においては、前記のとおりに調製された金属の酸化物ゾルを基材表面に塗布した後、硬化処理することによって、硬質塗膜が製造される。   In the present invention, a hard coating film is produced by applying a metal oxide sol prepared as described above to the surface of a substrate and then performing a curing treatment.

適用される基材には制限はなく、様々の素材を採用することができる。例えば、ポリカーボネートおよびポリエチレンテレフタレートをはじめとするプラスチックスから形成された基材、普通鋼、構造用定合金鋼、高張力鋼、耐熱鋼、高クロム系耐熱鋼、高ニッケル−クロム系耐熱鋼をはじめとする合金鋼およびステンレス鋼等の鉄鋼材料、工業用純アルミニウム、5000系の合金、Al−Mg系アルミニウム合金および6000系アルミニウム合金をはじめとするアルミニウム合金、銀入銅、錫入銅、クロム銅、クロム・ジルコニウム銅およびジルコニウム銅をはじめとする各種銅合金、純チタン、抗力チタン合金および耐食性チタン合金をはじめとするチタン合金などの金属材料から形成された基材、ムライト磁器、アルミナ磁器、ジルコン磁器、コーディエライト磁器およびステアタイト磁器などのセラミックス材料から形成された基材ならびに上記金属系材料から形成された基材の表面を琺瑯、グラスライニングおよびセラミックスコーティングのいずれかによって被覆した被覆金属基材などを挙げることができる。   There is no restriction | limiting in the base material applied, Various raw materials can be employ | adopted. For example, base materials made of plastics such as polycarbonate and polyethylene terephthalate, ordinary steel, structural alloy steel, high tensile steel, heat resistant steel, high chromium heat resistant steel, high nickel-chromium heat resistant steel Steel materials such as alloy steel and stainless steel, industrial pure aluminum, 5000 series alloys, aluminum alloys including Al-Mg series aluminum alloys and 6000 series aluminum alloys, silver-filled copper, tin-filled copper, chromium copper , Base materials made of metal materials such as various copper alloys such as chrome-zirconium copper and zirconium copper, pure titanium, drag titanium alloy and corrosion resistant titanium alloy, mullite porcelain, alumina porcelain, zircon Ceramics such as porcelain, cordierite porcelain and steatite porcelain Substrates formed from box material and the surface of the material groups formed from the metallic material can be mentioned enamel, and coated metal substrate coated by either glass lining and ceramic coating.

金属材料から形成された基材の一例としては、外装板、例えば、送電線、建築物、サッシュおよび例えば、鉄道車両の外板を挙げることができる。また、金属製の日用雑貨品、台所、バス、トイレなどの家庭用基材を挙げることもできる。セラミックス材料から形成された基材の一例としては、例えば、アルミナ、シリカなどの金属酸化物、碍子、碍管およびセラミックスタイル、屋根瓦を挙げることができる。被覆金属基材としては、例えば、各種タンク、反応槽、醸造槽ならびにコップ、洗面器および花瓶をはじめとする日用品などを挙げることができる。   As an example of the base material formed from a metal material, an exterior plate, for example, a power transmission line, a building, a sash, and, for example, an outer plate of a railway vehicle can be cited. Moreover, household base materials, such as metal daily miscellaneous goods, a kitchen, a bath, and a toilet, can also be mentioned. As an example of the base material formed from a ceramic material, metal oxides, such as an alumina and a silica, an insulator, a soot pipe, a ceramic style, and a roof tile can be mentioned, for example. Examples of the coated metal substrate include various tanks, reaction tanks, brewing tanks and daily necessities including cups, washbasins and vases.

前記基材としては、その他に、金属およびセラミックの表面に塗料が塗布された塗装表面も挙げることができる。前記塗装表面としては、具体的には、自動車、鉄道車両および航空機の車体表面を挙げることができる。前記基材としては、さらに、コンクリート壁、テラコッタタイル壁、モルタル壁、および漆喰壁をはじめとする建築物の外壁を挙げることができる。さらに、表面をメッキ処理した前記各種基材をも挙げることができる。   Other examples of the substrate include a painted surface in which a paint is applied to a metal and ceramic surface. Specific examples of the painted surface include car body surfaces of automobiles, railway vehicles, and aircraft. Examples of the base material further include outer walls of buildings including concrete walls, terracotta tile walls, mortar walls, and plaster walls. Furthermore, the said various base materials which plated the surface can also be mentioned.

また、前記基材としては、紙、布、皮革、木材をも挙げることができる。前記各種の基材の中でも、前記ガラスで形成された基材、上記プラスチックスで形成された基材、紙およびこれらの複合基材が好適な基材として挙げられる。また、これら基材は、その表面が塗装され、塗膜が形成されるなどの表面処理がなされている基材であってもよい。   Examples of the substrate include paper, cloth, leather, and wood. Among the various types of base materials, the base material formed of the glass, the base material formed of the plastics, paper, and a composite base material thereof may be mentioned as suitable base materials. Further, these base materials may be base materials that have been subjected to a surface treatment such as coating the surface and forming a coating film.

基材の表面に前記ゾルを塗布する方法としては、例えば、ゾル中に基材を浸漬し、これをゆっくりと引き上げるディップ法、固定された基材表面上にゾルを流延する流延法、ゾルの貯留された槽の一端からゾルに基材を浸漬し、槽の他端から基材を取り出す連続法、回転する基材上にゾルを滴下し、基材に作用する遠心力によってゾルを基材上に流延するスピンナー法、基材の表面にゾルを吹き付けるスプレー法およびフローコート法を挙げることができる。   Examples of the method of applying the sol on the surface of the substrate include, for example, a dip method in which the substrate is immersed in the sol and slowly pulled up, a casting method in which the sol is cast on the surface of the fixed substrate, A continuous method in which the base material is immersed in the sol from one end of the tank in which the sol is stored and the base material is taken out from the other end of the tank. The sol is dropped on the rotating base material, and the sol is removed by centrifugal force acting on the base material. Examples thereof include a spinner method for casting on a substrate, a spray method for spraying a sol onto the surface of the substrate, and a flow coating method.

前記基材が金属である場合、脱脂剤を用いて金属表面を脱脂処理した後、前記ゾルを塗布することが好ましい。また、脱脂処理に続いて電解処理を施すこともできる。これらの処理により、金属基材に対するゾルの塗布性を一層、向上させることができるからである。この脱脂剤としては、エタノールなどのアルコールまたは常用のアルカリ洗剤を挙げることができ、アルカリ洗剤としては、例えば、オルトケイ酸ナトリウムにけん化剤や界面活性剤を配合した脱脂剤を用いることができる。脱脂処理の条件に特別な制限はなく、例えば、金属基材表面をアルコールで拭き払う手段を採用することができ、また、金属基材を脱脂剤中に浸漬し、1〜5分間、好ましくは30〜60℃に加熱して、撹拌することによって脱脂処理することができる。   When the substrate is a metal, it is preferable to apply the sol after degreasing the metal surface using a degreasing agent. Moreover, electrolytic treatment can also be performed following the degreasing treatment. This is because the sol coating property on the metal substrate can be further improved by these treatments. Examples of the degreasing agent include alcohols such as ethanol or common alkaline detergents. As the alkaline detergent, for example, a degreasing agent in which a saponifying agent or a surfactant is blended with sodium orthosilicate can be used. There is no particular limitation on the conditions of the degreasing treatment, and for example, a means for wiping the metal substrate surface with alcohol can be adopted, and the metal substrate is immersed in a degreasing agent, preferably for 1 to 5 minutes, preferably The degreasing treatment can be performed by heating to 30 to 60 ° C. and stirring.

その後、水洗し、乾燥する。電解処理は、脱脂液に基材を浸漬したままで基材にプラスまたはマイナスの電極を設置し、対電極として基材に設置したものとは反対の電極を設置する。これに任意の時間通電することにより電解処理を行う。このときの電圧は任意でよいが好ましくは1〜200Vであり、通電時間は任意でよいが、好ましくは0.1〜60分であり、液の温度は任意でよいが、好ましくは0〜80℃である。前記ゾルの塗布量は、ゾルの粘度その他の条件により異なる。1回の塗布では、目的の厚さの薄膜が得られない場合は、数回の塗布を繰り返すこともできる。   Thereafter, it is washed with water and dried. In the electrolytic treatment, a positive or negative electrode is placed on the base material while the base material is immersed in the degreasing solution, and an electrode opposite to the one placed on the base material as a counter electrode is placed. Electrolytic treatment is performed by energizing this for an arbitrary time. The voltage at this time may be arbitrary but is preferably 1 to 200 V, and the energization time may be arbitrary, preferably 0.1 to 60 minutes, and the temperature of the liquid may be arbitrary, but preferably 0 to 80 ° C. is there. The amount of the sol applied varies depending on the viscosity of the sol and other conditions. If a thin film having a desired thickness cannot be obtained by a single application, the application can be repeated several times.

この発明は、前記金属の酸化物ゾルを、低くとも50%相対湿度環境下で基材の表面に塗布し、次いで、前記基材の表面に塗布された前記金属の酸化物ゾルを硬化処理する硬質塗膜の製造方法である。   In the present invention, the metal oxide sol is applied to the surface of the base material in an environment of at least 50% relative humidity, and then the metal oxide sol applied to the surface of the base material is cured. It is a manufacturing method of a hard coating film.

相対湿度は、特定環境における水蒸気圧と飽和水蒸気圧との比(%)であり、この発明の硬質塗膜の製造方法においては、前記金属の酸化物ゾルを、低くとも50%相対湿度環境下、具体的には50〜100%相対湿度環境下で基材の表面に塗布することを要する。このような湿度環境下で塗布することにより、基材の表面に対するゾルの塗布性が向上され、塗膜ムラのない均質な硬質塗膜が得られるのである。   The relative humidity is a ratio (%) of the water vapor pressure and the saturated water vapor pressure in a specific environment. In the method for producing a hard coating film of the present invention, the metal oxide sol is at least 50% in a relative humidity environment. Specifically, it is necessary to apply to the surface of the substrate in a 50 to 100% relative humidity environment. By coating in such a humidity environment, the coating property of the sol on the surface of the base material is improved, and a uniform hard coating film having no coating film unevenness is obtained.

前記相対湿度を所定の湿度に調整するには、例えば、大規模な硬質塗膜の製造方法にあっては、空気調節機によればよく、小規模な硬質塗膜の製造方法にあっては、用いる容器などの設備内にシリカゲルを入れて吸湿するなどの手段によればよい。また、用いる容器などの設備内に温水を注ぎ、水滴を残す程度に水を拭き取るなどの手段によることもできる。   In order to adjust the relative humidity to a predetermined humidity, for example, in a manufacturing method of a large-scale hard coating film, an air conditioner may be used, and in a manufacturing method of a small-scale hard coating film, The silica gel may be put in a facility such as a container to be used to absorb moisture. Moreover, it is also possible to pour warm water into equipment such as a container to be used and wipe off water to the extent that water drops remain.

前記のように、低くとも50%相対湿度環境下で前記金属の酸化物ゾルと基材の表面塗布すると、前記湿度環境下では、基材の表面にきわめて薄い水の膜が形成され、前記金属の酸化物ゾルと基材の表面との親和性が向上して、良好な塗布性が得られるものと推測される。   As described above, when the surface of the metal oxide sol and the substrate is applied in a relative humidity environment of at least 50%, an extremely thin water film is formed on the surface of the substrate in the humidity environment. It is presumed that the affinity between the oxide sol and the surface of the substrate is improved, and good coating properties can be obtained.

このように、低くとも50%相対湿度環境下で基材の表面に塗布されたゾルは、次いで、硬化処理される。この硬化処理は、紫外線照射による硬化処理であってもよく、加熱による硬化処理であってもよい。紫外線照射による硬化処理に際して、照射する紫外線の光源としては、高圧水銀灯、低圧水銀灯、エキシマレーダー、Nd:YAGレーザーなどを使用することができる。これらを使用することにより、紫外線を廉価に照射することができる。照射時間は、1分〜1時間ときわめて短時間で十分である。また、照射する紫外線の強度は任意であるが、例えば、プラスチックス基材が黄変したり、変質、変形することがない範囲が好ましい。   In this way, the sol applied to the surface of the substrate in an environment of at least 50% relative humidity is then cured. This curing process may be a curing process by ultraviolet irradiation or a curing process by heating. In the curing treatment by ultraviolet irradiation, a high-pressure mercury lamp, a low-pressure mercury lamp, an excimer radar, an Nd: YAG laser, or the like can be used as the ultraviolet light source to be irradiated. By using these, ultraviolet rays can be irradiated at low cost. A very short irradiation time of 1 minute to 1 hour is sufficient. Further, the intensity of the ultraviolet rays to be irradiated is arbitrary, but for example, a range in which the plastics base material is not yellowed, altered or deformed is preferable.

基材表面に塗布されたゾルを加熱処理によって硬化する場合、その加熱処理条件は、通常は、50〜1000℃、好ましくは、50〜600℃、1分〜2時間、好ましくは、10分〜1時間であるが、50〜400℃という温和な温度条件下で硬化することもできる。したがって、ゾルを加熱処理によって硬化する場合においても、例えば、プラスチックス基材が黄変したり、変質、変形することがなく、特別に耐熱性の基材を選択しなければならないという問題は回避される。加熱手段に制限はなく、電気炉を用いる手段、熱風を吹き付ける手段、加熱気体内に据置する手段などが採用される。得られる硬質塗膜の厚さは、基材の種類、適用対象物に応じて適宜、決定することができるが、通常、10〜1000nmの範囲から選ばれる。   When the sol applied to the substrate surface is cured by heat treatment, the heat treatment conditions are usually 50 to 1000 ° C., preferably 50 to 600 ° C., 1 minute to 2 hours, preferably 10 minutes to Although it is 1 hour, it can also harden | cure on mild temperature conditions of 50-400 degreeC. Therefore, even when the sol is cured by heat treatment, for example, the problem that the plastics base material does not turn yellow, is not altered or deformed, and a special heat resistant base material must be selected is avoided. Is done. There is no limitation on the heating means, and means using an electric furnace, means for blowing hot air, means for placing in a heated gas, and the like are employed. The thickness of the hard coating film to be obtained can be appropriately determined according to the type of substrate and the object to be applied, but is usually selected from the range of 10 to 1000 nm.

硬質塗膜の硬度は、鉛筆硬度法によって評価することができる。また、撥水性とは、水をはじく性質をいい、接触角計を用いて測定される水滴の接触角によって評価することができる。   The hardness of the hard coating film can be evaluated by a pencil hardness method. Water repellency refers to the property of repelling water and can be evaluated by the contact angle of water droplets measured using a contact angle meter.

この発明の方法により製造された硬質塗膜は、鉛筆硬度が3H〜9H以上である。また、接触角(撥水性)が70°以上である。   The hard coating film produced by the method of the present invention has a pencil hardness of 3H to 9H or higher. The contact angle (water repellency) is 70 ° or more.

このように、基材に対するゾルの塗布性に優れ、しかも均質で高い硬度を有し、撥水性、光触媒性および高誘電性の良好な硬質塗膜を、各種の建物、設備、装置、機械器具、例えば、自動車の窓ガラス、自動車の塗装表面、台所設備、台所用品、台所設備に付設される排気装置、入浴設備、洗面設備、医療用施設、医療用機械器具、鏡、眼鏡などの表面に形成することによって、その機能を存分に果たすこととなる。また、本発明の方法により高誘電性膜を電子デバイスの一部としてコーティングすることにより高性能のメモリーやキャパシターとして使用することができる。   In this way, a hard coating film excellent in sol coating properties on a substrate, having a uniform and high hardness, and having good water repellency, photocatalytic properties and high dielectric properties can be applied to various buildings, facilities, equipment and machinery. , For example, on window surfaces of automobiles, painted surfaces of automobiles, kitchen equipment, kitchen utensils, exhaust devices attached to kitchen equipment, bathing equipment, wash equipment, medical facilities, medical equipment, mirrors, glasses, etc. By forming it, it will fully fulfill its function. Further, by coating a high dielectric film as a part of an electronic device by the method of the present invention, it can be used as a high performance memory or capacitor.

以下に、実施例を挙げてこの発明をさらに詳細に説明するが、これら実施例によってこの発明はなんら限定されるものではない。
(実施例1〜3および比較例1)
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.
(Examples 1 to 3 and Comparative Example 1)

〔ハフニアゾルの調製〕
四塩化ハフニウム5.44gを窒素雰囲気下、水32g(1.787モル)に溶解した。この溶液に、29%アンモニア水をpH9.0になるまで添加し、沈澱物(水酸化ハフニウム)を得た。この沈澱物を濾別し、純水により濾液がpH7になるまで洗浄した。洗浄した沈澱物をビーカーに採り、純水32gを加え、14mlのギ酸を添加して、85℃で3時間、加熱撹拌した。その後、室温まで冷却してハフニアゾルを調製した。
[Preparation of hafnia sol]
Hafnium tetrachloride (5.44 g) was dissolved in water (32 g, 1.787 mol) under a nitrogen atmosphere. To this solution, 29% aqueous ammonia was added until pH 9.0 to obtain a precipitate (hafnium hydroxide). The precipitate was filtered off and washed with pure water until the filtrate reached pH 7. The washed precipitate was taken in a beaker, 32 g of pure water was added, 14 ml of formic acid was added, and the mixture was heated and stirred at 85 ° C. for 3 hours. Then, it cooled to room temperature and prepared the hafnia sol.

〔ハフニアゾルの塗布および紫外線照射処理〕
5×5cmに切断した厚さ0.5mmSUS304をエタノールで洗浄し、さらにエタノールでリンスした後、エアガンによりエタノールを除去し、乾燥して基材を用意した。この基材表面に、前記〔ハフニアゾルの調製〕で得られたハフニアゾルをスピンナー法(500rpm/5秒→2000rpm/30秒)により、表1に示す条件で塗布して試料を作製した。次いで、この塗布面に、表1に示す条件で紫外線照射装置により紫外線を照射して硬質塗膜を製造した。光源は高圧水銀灯(H1000L、東芝ライテック(株)製)を用いた。照射は試料を光源から9cm下に設置して行った。紫外線の照射度は80mW/cm2、照射時間は10分間であった。
[Hafnia sol coating and UV irradiation treatment]
A 0.5 mm thick SUS304 cut to 5 × 5 cm was washed with ethanol, rinsed with ethanol, ethanol was removed with an air gun, and dried to prepare a substrate. A sample was prepared by applying the hafnia sol obtained in [Preparation of Hafnia Sol] to the surface of the base material by the spinner method (500 rpm / 5 seconds → 2000 rpm / 30 seconds) under the conditions shown in Table 1. Next, the coated surface was irradiated with ultraviolet rays by an ultraviolet irradiation device under the conditions shown in Table 1 to produce a hard coating film. A high pressure mercury lamp (H1000L, manufactured by Toshiba Lighting & Technology Co., Ltd.) was used as the light source. Irradiation was performed with the sample placed 9 cm below the light source. The degree of ultraviolet irradiation was 80 mW / cm 2 and the irradiation time was 10 minutes.

Figure 2005054116
Figure 2005054116

(実施例4) (Example 4)

ハフニアゾルの2回の塗布と紫外線照射処理とをそれぞれ繰り返して、2層の硬質塗膜を製造した以外は、実施例3と同様にした。
(評価)
The same procedure as in Example 3 was repeated except that two coatings of hafnia sol and ultraviolet irradiation treatment were repeated to produce a two-layer hard coating.
(Evaluation)

実施例1〜4および比較例1で得られたハフニアゾルの基材に対する塗布性ならびに実施例1〜4および比較例1で製造された硬質塗膜の鉛筆硬度および接触角(撥水性)を評価した。評価結果を表2に示す。   The applicability of the hafnia sol obtained in Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 to the substrate and the pencil hardness and contact angle (water repellency) of the hard coating films produced in Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 were evaluated. . The evaluation results are shown in Table 2.

Figure 2005054116
Figure 2005054116

評価方法は、以下のとおりである   The evaluation method is as follows.

〔塗布性〕
前記紫外線照射処理により得られた硬質塗膜を目視により、次の3段階で評価した。
○:全体的に塗膜ムラは認められない。
△:中央部にわずかに放射状の塗膜ムラが認められる。
×:全体的に塗膜ムラが認められる。
[Applicability]
The hard coating film obtained by the ultraviolet irradiation treatment was visually evaluated in the following three stages.
○: No coating film unevenness is observed as a whole.
Δ: Slight radial coating unevenness is observed at the center.
X: Coating unevenness is recognized as a whole.

〔鉛筆硬度〕
鉛筆硬度試験JIS K 5600−4により、鉛筆引掻塗膜硬さ試験機P−TYPE(東洋精機製作所)を用い、6B〜9Hの硬さの鉛筆を薄膜に対して、角度45°、荷重750gで押し付けて、少なくとも7mmの距離を走査した。このとき少なくとも3本走査した。肉眼で薄膜表面を検査(目視検査)し、少なくとも3mm以上の傷跡が2本生じるまで硬度を上げて試験を繰り返した。傷跡を生じなかった最も硬い鉛筆の硬度をその薄膜の鉛筆硬度とした。なお、目視検査は限度見本を参照しながら行った。
〔Pencil hardness〕
Pencil hardness test According to JIS K 5600-4, a pencil scratch coating film hardness tester P-TYPE (Toyo Seiki Seisakusho) is used, and a pencil with a hardness of 6B to 9H is 45 ° with respect to the thin film at an angle of 45 ° and a load of 750 g. And scanned a distance of at least 7 mm. At least three lines were scanned at this time. The thin film surface was inspected with the naked eye (visual inspection), and the test was repeated with increasing hardness until at least two scars of 3 mm or more were generated. The hardness of the hardest pencil that did not cause scars was taken as the pencil hardness of the thin film. The visual inspection was performed while referring to the limit sample.

〔接触角〕
接触角計CA−D(協和界面科学株式会社)を用いて測定した。
(実施例5〜7および比較例2)
[Contact angle]
It measured using contact angle meter CA-D (Kyowa Interface Science Co., Ltd.).
(Examples 5 to 7 and Comparative Example 2)

〔ジルコニアゾルの調製〕
塩化酸化ジルコニウム・八水和物4.0gを99.5%エタノール55gに溶解し、水2.23gと60%硝酸13.91gとの混合液をゆっくりと添加した。その後、40℃で2時間、撹拌してジルコニアゾルを調製した。以下、紫外線照射時間を60分とした以外は、実施例1〜3および比較例1と同様にして硬質塗膜を製造し、評価した。
[Preparation of zirconia sol]
4.0 g of chlorinated zirconium oxide octahydrate was dissolved in 55 g of 99.5% ethanol, and a mixed solution of 2.23 g of water and 13.91 g of 60% nitric acid was slowly added. Then, it stirred at 40 degreeC for 2 hours, and prepared the zirconia sol. Hereinafter, a hard coating film was produced and evaluated in the same manner as in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 except that the ultraviolet irradiation time was 60 minutes.

実施例5〜7および比較例2で得られたジルコニアゾルの基材に対する塗布性ならびに実施例5〜7および比較例2で製造された硬質塗膜の鉛筆硬度および接触角(撥水性)を表3に示す。   Table 5 shows the coating properties of the zirconia sols obtained in Examples 5 to 7 and Comparative Example 2 on the base material, and the pencil hardness and contact angle (water repellency) of the hard coating films produced in Examples 5 to 7 and Comparative Example 2. 3 shows.

Figure 2005054116
Figure 2005054116

(実施例8〜10および比較例3) (Examples 8 to 10 and Comparative Example 3)

実施例1〜3および比較例1における紫外線照射時間を20分とした以外は、実施例1〜3および比較例1と同様にした。結果を表4に示す。   Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 were the same as Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 except that the ultraviolet irradiation time was 20 minutes. The results are shown in Table 4.

Figure 2005054116
Figure 2005054116

(実施例11〜13および比較例4) (Examples 11 to 13 and Comparative Example 4)

実施例1〜3および比較例1における蟻酸をシュウ酸2.9gとした以外は、実施例1〜3および比較例1と同様にした。結果を表5に示す。   The same procedure as in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 was conducted except that the formic acid in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 was changed to 2.9 g of oxalic acid. The results are shown in Table 5.

Figure 2005054116
Figure 2005054116

(実施例14〜16および比較例5) (Examples 14 to 16 and Comparative Example 5)

実施例1〜3および比較例1におけるSUS304に代えてニッケルめっき基材を用いた以外は、実施例1〜3および比較例1と同様にした。結果を表6に示す。   Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 were the same as those of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 except that a nickel plating base material was used instead of SUS304 in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1. The results are shown in Table 6.

Figure 2005054116
Figure 2005054116

(実施例17〜19および比較例6) (Examples 17 to 19 and Comparative Example 6)

実施例11〜13および比較例4におけるSUS304に代えてニッケルめっき基材を用いた以外は、実施例11〜13および比較例4と同様にした。結果を表7に示す。   It carried out similarly to Examples 11-13 and Comparative Example 4 except having replaced with SUS304 in Examples 11-13 and Comparative Example 4 and having used the nickel plating base material. The results are shown in Table 7.

Figure 2005054116
Figure 2005054116

(実施例20〜22および比較例7) (Examples 20 to 22 and Comparative Example 7)

〔ジルコニアゾルの調製〕
二塩化酸化ジルコニウム・八水和物5.48gを水32gに溶解した。この溶液に29%アンモニア水をpH9になるまで添加し、沈殿物(水酸化ジルコニウム)を得た。この沈殿物をろ別し、純水によりろ液がpH7になるので洗浄した。洗浄した沈殿物をビーカーに採り、純水32gを加え、蟻酸14mlを加えて、85℃で3時間、加熱撹拌した。その後、室温まで冷却し、ジルコニアゾルを得た。
[Preparation of zirconia sol]
5.48 g of zirconium dichloride oxide octahydrate was dissolved in 32 g of water. 29% aqueous ammonia was added to this solution until pH 9 was reached, and a precipitate (zirconium hydroxide) was obtained. This precipitate was separated by filtration and washed with pure water because the filtrate had a pH of 7. The washed precipitate was taken in a beaker, 32 g of pure water was added, 14 ml of formic acid was added, and the mixture was heated and stirred at 85 ° C. for 3 hours. Then, it cooled to room temperature and obtained the zirconia sol.

得られたジルコニアゾルの塗布および紫外線照射処理は、実施例1〜3および比較例1と同様にした。結果を表8に示す。   Application of the obtained zirconia sol and ultraviolet irradiation treatment were the same as in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1. The results are shown in Table 8.

Figure 2005054116
Figure 2005054116

(実施例23〜25および比較例8) (Examples 23 to 25 and Comparative Example 8)

〔チタニアゾルの調製〕
TiCl1.76gを純水10gに溶解した。ここまでを窒素雰囲気下で行った。この水溶液に29%アンモニア水をpH9になるまで添加し、白色沈殿物(水酸化チタン)を得た。この沈殿物をろ別し、純水によりろ液がpH7になるので洗浄した。洗浄した沈殿物をビーカーに採り、純水10.0gを加え、35%塩酸0.39gを加えて、60℃で2時間、加熱撹拌して、チタニアゾルを得た。
[Preparation of titania sol]
1.76 g of TiCl 4 was dissolved in 10 g of pure water. Up to this point was performed in a nitrogen atmosphere. 29% aqueous ammonia was added to this aqueous solution until pH 9 was reached, and a white precipitate (titanium hydroxide) was obtained. This precipitate was separated by filtration and washed with pure water because the filtrate had a pH of 7. The washed precipitate was taken in a beaker, 10.0 g of pure water was added, 0.39 g of 35% hydrochloric acid was added, and the mixture was heated and stirred at 60 ° C. for 2 hours to obtain a titania sol.

得られたチタニアゾルの塗布および紫外線照射処理は、実施例1〜3および比較例1と同様にした。結果を表9に示す。   Application of the obtained titania sol and ultraviolet irradiation treatment were the same as in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1. The results are shown in Table 9.

Figure 2005054116
Figure 2005054116

光触媒性の評価は、以下の方法により行った。
内径90mmのシャーレ(2ヶ)のそれぞれに5ppmメチレンブルー溶液を30.0g加えて、試験液AおよびBとした。この試験液Aに前記により得られたチタニア薄膜を2枚浸漬した。試験液Bは比較用であり、前記浸漬はしないものである。この状態で、溶液の吸光度を測定した。次いで、試験液AおよびBを並べ、試料の約3cm上にブラックライト(UVM−57 フナコシ)を設置した。AおよびBの試験液に紫外線を照射し、溶液の吸光度を0.5時間おきに2時間測定した。このときの紫外線の照度は2.7mW/cmであった。2時間後の試験液Aの試験液Bに対するメチレンブルー溶液の相対吸光度(%)により、光触媒性を評価した。
(実施例26〜28および比較例9)
The photocatalytic property was evaluated by the following method.
30.0 g of a 5 ppm methylene blue solution was added to each of two petri dishes having an inner diameter of 90 mm to obtain test solutions A and B. Two sheets of the titania thin film obtained as described above were immersed in this test solution A. Test solution B is for comparison and does not perform the immersion. In this state, the absorbance of the solution was measured. Next, the test solutions A and B were arranged, and a black light (UVM-57 Funakoshi) was placed about 3 cm above the sample. The test solutions A and B were irradiated with ultraviolet rays, and the absorbance of the solution was measured every 0.5 hours for 2 hours. The illuminance of ultraviolet rays at this time was 2.7 mW / cm 2 . The photocatalytic property was evaluated by the relative absorbance (%) of the methylene blue solution to the test solution B of the test solution A after 2 hours.
(Examples 26 to 28 and Comparative Example 9)

〔ニオビアゾルの調製〕
Nb(OC 3.18gを99.5%エタノール50mlに溶解した。この溶液に水55gと60%硝酸1.08gとの混合溶液を撹拌しながら加えた。その後、50℃で1時間、加熱撹拌して、ニオビアゾルを得た。
(Preparation of niobyl sol)
3.18 g of Nb (OC 2 H 5 ) 5 was dissolved in 50 ml of 99.5% ethanol. To this solution, a mixed solution of 55 g of water and 1.08 g of 60% nitric acid was added with stirring. Then, it heated and stirred at 50 degreeC for 1 hour, and obtained niobia sol.

得られたニオビアゾルの塗布は、実施例1〜3および比較例1と同様にした。結果を表10に示す。   The obtained niobia sol was applied in the same manner as in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1. The results are shown in Table 10.

Figure 2005054116
Figure 2005054116

Claims (4)

周期表3族、4族および5族から選ばれた少なくとも一種の金属の酸化物ゾルを、低くとも50%相対湿度環境下で基材の表面に塗布し、次いで、前記基材の表面に塗布された前記金属の酸化物ゾルを硬化処理することを特徴とする硬質塗膜の製造方法。   An oxide sol of at least one metal selected from Group 3, Group 4 and Group 5 of the periodic table is applied to the surface of the substrate under a relative humidity environment of at least 50%, and then applied to the surface of the substrate. A method for producing a hard coating, comprising curing the metal oxide sol. 前記基材が、金属、プラスチックまたは金属酸化物である請求項1に記載の硬質塗膜の製造方法。   The method for producing a hard coating film according to claim 1, wherein the substrate is a metal, a plastic, or a metal oxide. 前記基材が、脱脂処理された金属である請求項1または2に記載の硬質塗膜の製造方法。   The method for producing a hard coating film according to claim 1, wherein the substrate is a degreased metal. 前記金属の酸化物ゾルが、水溶液である請求項1〜3のいずれか一項に記載の硬質塗膜の製造方法。
The method for producing a hard coating film according to any one of claims 1 to 3, wherein the metal oxide sol is an aqueous solution.
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007022844A (en) * 2005-07-15 2007-02-01 Sustainable Titania Technology Inc Oxide composite film, coating liquid for forming the film, method of manufacturing the coating liquid and method of forming the film
JP2007070212A (en) * 2005-09-02 2007-03-22 Daiichi Kigensokagaku Kogyo Co Ltd SOL CONTAINING Zr-O-BASED PARTICLE AS DISPERSOID AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME
JP2007112659A (en) * 2005-10-20 2007-05-10 Univ Nagoya Method for producing metal oxide film
JP2007223881A (en) * 2006-02-24 2007-09-06 Daiichi Kigensokagaku Kogyo Co Ltd Crystalline hafnia sol and production process
JP2007320776A (en) * 2006-05-30 2007-12-13 Univ Nihon Method for producing hard film and sol
WO2008007751A1 (en) * 2006-07-13 2008-01-17 Central Japan Railway Company Coating liquid, metal compound thin film formed by using coating liquid, and method for forming the same
JP2008119636A (en) * 2006-11-14 2008-05-29 Univ Nihon Manufacturing method of hard film
WO2009142325A1 (en) * 2008-05-23 2009-11-26 独立行政法人物質・材料研究機構 Dielectric film, dielectric element, and process for producing the dielectric element
WO2012053497A1 (en) * 2010-10-19 2012-04-26 日本パーカライジング株式会社 Hydrophilic film for metal materials, hydrophilization treatment agent, and hydrophilization treatment method
CN114479545A (en) * 2022-02-21 2022-05-13 包头瑞象控股中心(有限合伙) Rare earth paint additive capable of improving surface hardness and application thereof

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0536351A (en) * 1991-07-30 1993-02-12 Mitsubishi Rayon Co Ltd Formation of undercoat film for crt aluminum back
JPH09187721A (en) * 1995-10-31 1997-07-22 Tao:Kk Surface structure having photocatalyst function and formation thereof
JPH09234415A (en) * 1996-03-04 1997-09-09 Central Glass Co Ltd Formation of sol-gel thin film
JP2002179949A (en) * 2000-12-11 2002-06-26 Hitachi Chem Co Ltd Liquid for forming titania film, method of forming titania film, titania film and member made by using titania film
JP2002187738A (en) * 2000-12-20 2002-07-05 Nihon University Method for forming hard coat film
JP2003206136A (en) * 2002-01-09 2003-07-22 Hitachi Chem Co Ltd Liquid for forming titania film, method for forming titania film, titania film and member obtained by using titania film

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0536351A (en) * 1991-07-30 1993-02-12 Mitsubishi Rayon Co Ltd Formation of undercoat film for crt aluminum back
JPH09187721A (en) * 1995-10-31 1997-07-22 Tao:Kk Surface structure having photocatalyst function and formation thereof
JPH09234415A (en) * 1996-03-04 1997-09-09 Central Glass Co Ltd Formation of sol-gel thin film
JP2002179949A (en) * 2000-12-11 2002-06-26 Hitachi Chem Co Ltd Liquid for forming titania film, method of forming titania film, titania film and member made by using titania film
JP2002187738A (en) * 2000-12-20 2002-07-05 Nihon University Method for forming hard coat film
JP2003206136A (en) * 2002-01-09 2003-07-22 Hitachi Chem Co Ltd Liquid for forming titania film, method for forming titania film, titania film and member obtained by using titania film

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007022844A (en) * 2005-07-15 2007-02-01 Sustainable Titania Technology Inc Oxide composite film, coating liquid for forming the film, method of manufacturing the coating liquid and method of forming the film
JP2007070212A (en) * 2005-09-02 2007-03-22 Daiichi Kigensokagaku Kogyo Co Ltd SOL CONTAINING Zr-O-BASED PARTICLE AS DISPERSOID AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME
JP4729704B2 (en) * 2005-10-20 2011-07-20 国立大学法人名古屋大学 Method for producing metal oxide film
JP2007112659A (en) * 2005-10-20 2007-05-10 Univ Nagoya Method for producing metal oxide film
JP2007223881A (en) * 2006-02-24 2007-09-06 Daiichi Kigensokagaku Kogyo Co Ltd Crystalline hafnia sol and production process
JP2007320776A (en) * 2006-05-30 2007-12-13 Univ Nihon Method for producing hard film and sol
US8445118B2 (en) 2006-07-13 2013-05-21 Central Japan Railway Company Coating liquid, metal compound film formed by coating liquid, and forming method thereof
WO2008007751A1 (en) * 2006-07-13 2008-01-17 Central Japan Railway Company Coating liquid, metal compound thin film formed by using coating liquid, and method for forming the same
JP5243248B2 (en) * 2006-07-13 2013-07-24 東海旅客鉄道株式会社 Coating liquid and method for forming metal compound thin film
JP2008119636A (en) * 2006-11-14 2008-05-29 Univ Nihon Manufacturing method of hard film
WO2009142325A1 (en) * 2008-05-23 2009-11-26 独立行政法人物質・材料研究機構 Dielectric film, dielectric element, and process for producing the dielectric element
CN102036918A (en) * 2008-05-23 2011-04-27 独立行政法人物质·材料研究机构 Dielectric film, dielectric element, and process for producing the dielectric element
JP5610348B2 (en) * 2008-05-23 2014-10-22 独立行政法人物質・材料研究機構 Dielectric film, dielectric element and manufacturing method thereof
WO2012053497A1 (en) * 2010-10-19 2012-04-26 日本パーカライジング株式会社 Hydrophilic film for metal materials, hydrophilization treatment agent, and hydrophilization treatment method
JP2012087213A (en) * 2010-10-19 2012-05-10 Nippon Parkerizing Co Ltd Hydrophilic film for metal material, hydrophilization-treating agent, and hydrophilization-treating method
KR101512914B1 (en) 2010-10-19 2015-04-16 니혼 파커라이징 가부시키가이샤 Hydrophilic film formed on a surface of a metal material, hydrophilization treatment agent and hydrophilization treatment method
CN114479545A (en) * 2022-02-21 2022-05-13 包头瑞象控股中心(有限合伙) Rare earth paint additive capable of improving surface hardness and application thereof

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