JP2005119909A - 酸化アンチモン被覆シリカ系微粒子、該微粒子の製造方法および該微粒子を含む被膜付基材 - Google Patents
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- Y10T428/2982—Particulate matter [e.g., sphere, flake, etc.]
- Y10T428/2991—Coated
Abstract
【解決手段】 この酸化アンチモン被覆シリカ系微粒子は、多孔質シリカ系微粒子または内部に空洞を有するシリカ系微粒子に酸化アンチモンが被覆されてなる。この酸化アンチモン被覆シリカ系微粒子の屈折率は1.35〜1.60の範囲にあり、体積抵抗値は10〜5000Ω/cmの範囲にあり、平均粒子径は5〜300nmの範囲にあり、酸化アンチモン被覆層の厚さは0.5〜30nmの範囲にある。
【選択図】 なし
Description
さらに、外周部が殻、中心部が中空で、殻は外側が緻密で内側ほど粗な濃度傾斜構造をもったコア・シェル構造であるミクロンサイズの球状シリカ粒子が公知である(特許文献4など参照)。
上記した各粒子は低屈折率であり、各種表示装置において反射防止膜中に配合して用いられているが、反射防止膜の透明性やヘーズの点から粒子径が概ね0.2μm以下の微粒子が用いられている。また、使用方法によっては多孔質粒子も同様に反射防止性能を発揮することから表示装置の反射防止膜として用いられている。
前記酸化アンチモン被覆シリカ系微粒子の平均粒子径が5〜300nmの範囲にあり、酸化アンチモン被覆層の厚さが0.5〜30nmの範囲にあることが好ましい。
前記内部に空洞を有するシリカ系微粒子分散液は、下記の工程(a)、(b)によって得られることが好ましい。
(a)珪酸塩の水溶液および/または酸性珪酸液と、アルカリ可溶の無機化合物水溶液とをアルカリ水溶液中に、または、必要に応じて種粒子が分散したアルカリ水溶液中に同時に添加して、シリカをSiO2で表し、シリカ以外の無機酸化物をMOXで表したときのモル比MOX/SiO2が0.3〜1.0の範囲にある複合酸化物微粒子分散液を調製する際に、複合酸化物微粒子の平均粒子径が概ね5〜50nmになった時点で電解質塩を電解質塩のモル数(ME)とSiO2 のモル数(MS)との比(ME)/(MS)が0.1〜10の範囲で添加して複合酸化物微粒子分散液を調製する工程
(b)前記複合酸化物微粒子分散液に、必要に応じてさらに電解質塩を加え、ついで酸を加えて前記複合酸化物微粒子を構成する珪素以外の元素の少なくとも一部を除去してシリカ系微粒子の分散液を調製する工程
本発明の被膜付基材は、前記酸化アンチモン被覆シリカ系微粒子と被膜形成用マトリックスとを含む被膜が単独でまたは他の被膜とともに基材表面上に形成されたことを特徴とする。
特に、屈折率が低い基材を用いる場合、導電層に屈折率の高い導電性微粒子を用いると基材と導電層の屈折率差が大きく干渉縞が発生することがあるが、本発明の酸化アンチモン被覆シリカ系微粒子を用いれば干渉縞の発生を確実に防止することができる。
本発明に係る酸化アンチモン被覆シリカ系微粒子は、多孔質シリカ系微粒子または内部に空洞を有するシリカ系微粒子が酸化アンチモン被覆層によって被覆されている。
前記多孔質シリカ系微粒子には、多孔質のシリカ微粒子とシリカを主成分とする複合酸化物微粒子が含まれ、本願出願人の出願による特開平7ー133105号公報に開示した、多孔性の無機酸化物微粒子の表面をシリカ等で被覆した低屈折率のナノメーターサイズの複合酸化物微粒子は好適に用いることができる。
また、内部に空洞を有するシリカ系微粒子としては、本願出願人の出願による特開2001−233611号公報に開示した、シリカとシリカ以外の無機酸化物からなり、内部に空洞を有する低屈折率のナノメーターサイズのシリカ系微粒子も好適に用いることができる。
本発明の酸化アンチモン被覆シリカ系微粒子は、必要に応じて常法によりシランカップリング剤により表面処理して用いることができる。
本発明に係る酸化アンチモン被覆シリカ系微粒子の製造方法は、多孔質シリカ系微粒子または内部に空洞を有するシリカ系微粒子の分散液にアンチモン酸分散液(水溶液)を添加し、シリカ系微粒子の表面にアンチモン酸を被覆することを特徴としている。
具体的には、アンチモン酸アルカリ水溶液を陽イオン交換樹脂で処理してアンチモン酸(ゲル)分散液を調製し、ついで、陰イオン交換樹脂で処理する。アンチモン酸アルカリ水溶液としては、本願出願人の出願による特開平2−180717号公報に開示した、酸化アンチモンゾルの製造方法に用いるアンチモン酸アルカリ水溶液は好適である。
また、アンチモン酸アルカリ水溶液には、スズ酸アルカリ水溶液、リン酸ナトリウム水溶液等のドーピング剤を含む水溶液が含まれていてもよい。このようなドーピング剤が含まれているとさらに導電性の高い酸化アンチモン被覆シリカ系微粒子が得られる。
陽イオン交換樹脂で処理する際のアンチモン酸アルカリ水溶液の濃度は、固形分(Sb2O5)として0.01〜5重量%、さらには0.1〜3重量%の範囲にあることが好ましい。固形分として0.01重量%未満の場合は、生産効率が低く、他方、5重量%を越えると、アンチモン酸の大きな凝集体が生成することがあり、アンチモン酸によるシリカ系微粒子の被覆ができにくく、できたとしても不均一となることがある。
また、アンチモン酸分散液のpHが1未満の場合は、酸化アンチモンの溶解度が高いために所定量の酸化アンチモンの被覆が困難となり、アンチモン酸分散液のpHが4を越えると得られる酸化アンチモン被覆シリカ系微粒子が凝集体となることがあり、被膜中での分散性が低下したり、被膜付基材の帯電防止効果が不充分となることがある。
アンチモン酸分散液と前記シリカ系微粒子分散液との混合割合は、シリカ系微粒子を固形分として100重量部に、アンチモン酸をSb2O5として1〜200重量部、好ましくは5〜100重量部となるように添加する。アンチモン酸の混合割合が1重量部未満の場合は、被覆が不均一であったり、被覆層の厚さが不充分となり、酸化アンチモンで被覆する効果、即ち、導電性を付与、向上する効果が充分得られないことがある。アンチモン酸の混合割合が200重量部を越えても、被覆に寄与しない酸化アンチモンが増加したり、得られる酸化アンチモン被覆シリカ系微粒子の導電性がさらに向上することもなく、屈折率が1.60を越えて高くなることがある。
熟成温度が50℃未満の場合は、酸化アンチモン被覆層が緻密にならないためか、導電性の向上効果が充分得られないことがある。熟成温度が200℃を越えると、多孔質シリカ系微粒子を用いた場合に多孔性が減少し、得られる酸化アンチモン被覆シリカ系微粒子の屈折率が充分低下しないことがある。
このようにして得られた酸化アンチモン被覆シリカ系微粒子分散液は、pHが概ね1〜4の範囲にある。
(a)珪酸塩の水溶液および/または酸性珪酸液と、アルカリ可溶の無機化合物水溶液とをアルカリ水溶液中に、または、必要に応じて種粒子が分散したアルカリ水溶液中に同時に添加して、シリカをSiO2で表し、シリカ以外の無機酸化物をMOXで表したときのモル比MOX/SiO2が0.3〜1.0の範囲にある複合酸化物微粒子分散液を調製する際に、複合酸化物微粒子の平均粒子径が概ね5〜50nmになった時点で電解質塩を電解質塩のモル数(ME)とSiO2 のモル数(MS)との比(ME)/(MS)が0.1〜10の範囲で添加して複合酸化物微粒子分散液を調製する工程
(b)前記複合酸化物微粒子分散液に、必要に応じてさらに電解質塩を加え、ついで酸を加えて前記複合酸化物微粒子を構成する珪素以外の元素の少なくとも一部を除去してシリカ系微粒子の分散液を調製する工程
珪酸塩としては、アルカリ金属珪酸塩、アンモニウム珪酸塩および有機塩基の珪酸塩から選ばれる1種または2種以上の珪酸塩が好ましく用いられる。アルカリ金属珪酸塩としては、珪酸ナトリウム(水ガラス)や珪酸カリウムが、有機塩基としては、テトラエチルアンモニウム塩などの第4級アンモニウム塩、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミンなどのアミン類を挙げることができ、アンモニウムの珪酸塩または有機塩基の珪酸塩には、珪酸液にアンモニア、第4級アンモニウム水酸化物、アミン化合物などを添加したアルカリ性溶液も含まれる。
無機酸化物としては、Al2O3、B2O3、TiO2、ZrO2、SnO2、Ce2O3、P2O5、Sb2O3、MoO3、ZnO2、WO3等の1種または2種以上を挙げることができる。2種以上の無機酸化物として、TiO2−Al2O3、TiO2−ZrO2等を例示することができる。
複合酸化物微粒子分散液を調製するためには、予め、前記無機化合物のアルカリ水溶液を個別に調製するか、または、混合水溶液を調製しておき、この水溶液を目的とするシリカとシリカ以外の無機酸化物の複合割合に応じて、アルカリ水溶液中に、好ましくはpH10以上のアルカリ水溶液中に攪拌しながら徐々に添加する。
RnSiX(4-n) ・・・(1)
〔但し、R:炭素数1〜10の非置換または置換炭化水素基、X:炭素数1〜4のアルコキシ基、シラノール基、ハロゲンまたは水素、n:0〜3の整数〕
電解質塩としては、塩化ナトリウム、塩化カリウム、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硝酸アンモニウム、硫酸アンモニウム、塩化マグネシウム、硝酸マグネシウムなどの水溶性の電解質塩が挙げられる。
なお、電解質塩はこの時点で全量を添加してもよく、アルカリ金属珪酸塩やシリカ以外の無機化合物を添加して複合酸化物微粒子の粒子成長を行いながら連続的にあるいは断続的に添加してもよい。
前記モル比(ME)/(MS)が10を越えても、前記電解質を添加する効果が向上することもなく、新たな微粒子が生成したり、経済性が低下する。
電解質塩を添加する際の一次粒子の平均粒子径が50nmを越えると、工程(b)での珪素以外の元素の除去に時間を要したり、困難となることがある。
このようにして得られる複合酸化物微粒子は、後に得られるシリカ系微粒子と同程度の、平均粒子径が4〜270nmの範囲にある。
ついで、複合酸化物微粒子から、該複合酸化物微粒子を構成する珪素以外の元素の一部または全部を除去することにより内部に空洞を有する中空球状のシリカ系微粒子を製造することができる。
本工程では、該複合酸化物微粒子分散液に、必要に応じて再び電解質塩を添加する。このときの電解質塩の添加量は、電解質塩のモル数(ME)とSiO2 のモル数(MS)との比(ME)/(MS)が0.1〜10、好ましくは0.2〜8の範囲で添加する。
このときの複合酸化物微粒子分散液中の複合酸化物微粒子の濃度は処理温度によっても異なるが、酸化物に換算して0.1〜50重量%、特に0.5〜25重量%の範囲にあることが好ましい。濃度が0.1重量%未満では、シリカの溶解量が多くなり、複合酸化物微粒子の形状を維持できないことがあり、できたとしても低濃度のために処理効率が低下する。また、複合酸化物微粒子の濃度が50重量%を越えると、粒子の分散性が不充分となり、珪素以外の元素の含有量が多い複合酸化物微粒子では均一に、あるいは効率的に少ない回数で除去できないことがある。
元素を除去した分散液は、限外濾過等の公知の洗浄方法により洗浄することができる。この場合、予め分散液中のアルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオンおよびアンモニウムイオン等の一部を除去した後に限外濾過すれば、分散安定性の高いシリカ系微粒子が分散したゾルが得られる。なお、必要に応じて有機溶媒で置換することによって有機溶媒分散ゾルを得ることができる。
RnSiX(4-n) ・・・(1)
〔但し、R:炭素数1〜10の非置換または置換炭化水素基、X:炭素数1〜4のアルコキシ基、シラノール基、ハロゲンまたは水素、n:0〜3の整数〕
化学式(1)に示す有機珪素化合物としては、前記したと同様の有機珪素化合物と同じものを用いることができる。化学式(1)において、n=0の有機珪素化合物を用いる場合はそのまま用いることができるが、n=1〜3の有機珪素化合物を用いる場合は前記したと同様の有機珪素化合物の部分加水分解物を用いることが好ましい。
また、上記において、シリカ被覆層の形成にn=1〜3の有機珪素化合物を用いる場合は有機溶媒への分散性がよく、樹脂との親和性の高いシリカ系微粒子分散液を得ることができる。さらに、シランカップリング剤等で表面処理して用いることができるが、有機溶媒への分散性、樹脂との親和性等に優れているため、このような処理を特別に必要とすることもない。
R3 R5
| |
R1O−Si−(X)−Si−OR2 ・・・(2)
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R4 R6
R3
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R1O−Si−(X)−R7 ・・・(3)
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R4
R3〜R7は互いに同一であっても異なっていてもよく、アルコキシ基、アルキル基、ハロゲン化アルキル基、アリール基、アルキルアリール基、アリールアルキル基、アルケニル基、水素原子またはハロゲン原子を示す。
Xは、−(CaHbFc)−を示し、a は2以上の偶数である整数、b とc は0以上の偶数である整数とする。
例えば、(CH3O)3SiC2H4C6F12C2H4Si(CH3O)3で表されるメトキシシランは上記化学式(2)で表される化合物の1つである。
シリカ系微粒子は、内部に空洞を有している。このため、通常シリカの屈折率が1.45であるのに対し、シリカ系微粒子の屈折率は、1.20〜1.38であった。なお、空洞については、粒子断面の透過型電子顕微鏡写真(TEM)を観察することによって確認することができる。
本発明に係る被膜付基材は、前記酸化アンチモン被覆シリカ系微粒子と被膜形成用マトリックスとを含む被膜が単独でまたは他の被膜とともに基材表面上に反射防止、帯電防止、ハードコート等の目的で形成されている。
当該基材は、ガラス、ポリカーボネート、アクリル樹脂、PET、TAC等のプラスチックシート、プラスチックフィルム、プラスチックレンズ、プラスチックパネル等の基材、偏光フィルム、陰極線管、蛍光表示管、液晶ディスプレイ、プロジェクションディスプレイ、プラズマディスプレイ、ELディスプレイ等の基材の表面に被膜を形成したものであり、用途によって異なるが被膜が単独であるいは基材上に保護膜、平坦化膜、高屈折率膜、絶縁膜、導電性樹脂膜、導電性金属微粒子膜、導電性金属酸化物微粒子膜、その他必要に応じて用いるプライマー膜等と組み合わせて形成されている。なお、組み合わせて用いる場合、本発明の被膜が必ずしも最外表面に形成されている必要はない。
本発明の被膜付基材の製造に用いる被膜形成用塗布液は、前記した酸化アンチモン被覆シリカ系微粒子分散液と被膜形成用マトリックスとの混合液であり、必要により有機溶媒が混合されることもある。
一方、マトリックスとして加水分解性有機珪素化合物を用いる場合には、例えば、アルコキシシランとアルコールの混合液に、水および触媒としての酸またはアルカリを加えることにより、アルコキシシランの部分加水分解物を得、これに前記酸化アンチモン被覆シリカ系微粒子分散液を混合し、必要に応じて有機溶剤で希釈して、塗布液とすることができる。
上記基材の表面に形成される被膜の屈折率は、酸化アンチモン被覆シリカ系微粒子とマトリックス成分等の混合比率および使用するマトリックスの屈折率によっても異なるが、概ね1.35〜1.65の範囲にあることが好ましい。なお、本発明の酸化アンチモン被覆シリカ系微粒子自体の屈折率は、1.35〜1.60である。
[シリカ系微粒子(A-1)の調製]
平均粒径5nm、SiO2濃度20重量%のシリカゾル100gと純水1900gの混合物を80℃に加温した。この反応母液のpHは10.5であり、同母液にSiO2として1.17重量%の珪酸ナトリウム水溶液9000gとAl2O3として0.83重量%のアルミン酸ナトリウム水溶液9000gとを同時に添加した。その間、反応液の温度を80℃に保持した。反応液のpHは添加直後、12.5に上昇し、その後、殆ど変化しなかった。添加終了後、反応液を室温まで冷却し、限外濾過膜で洗浄して固形分濃度20重量%のSiO2・Al2O3一次粒子分散液を調製した。
ついで、限外濾過膜で洗浄して固形分濃度13重量%になった複合酸化物微粒子(1)の分散液500gに純水1,125gを加え、さらに濃塩酸(濃度35.5重量%)を滴下してpH1.0とし、脱アルミニウム処理を行った。次いで、pH3の塩酸水溶液10Lと純水5Lを加えながら限外濾過膜で溶解したアルミニウム塩を分離して固形分濃度20重量%のシリカ系微粒子(A-1)分散液とした。
このシリカ系微粒子(A-1)の平均粒子径は58nm、MOx/SiO2(モル比)は0.0097、屈折率は1.30であった。
純水1800gに苛性カリ(旭硝子(株)製:純度85重量%)57gを溶解した溶液中に三酸化アンチモン(住友金属鉱山(株)製:KN 純度98.5重量%)111gを懸濁させた。この懸濁液を95℃に加熱し、次いで、過酸化水素水(林純薬(株)製:特級、純度35重量%)32.8gを純水110.7gで希釈した水溶液を9時間で添加(0.1mole/hr)し、三酸化アンチモンを溶解し、その後11時間熟成した。冷却後、得られた溶液から1000gを取り、この溶液を純水6000gで希釈した後、陽イオン交換樹脂(三菱化学(株)製:pk-216)に通して脱イオン処理を行った。このときのpHは2.1、電導度は2.4mS/cmであった。
この酸化アンチモン被覆シリカ系微粒子(P-1)分散液100gに純水300gとメタノール400gを加え、これに正珪酸エチル(SiO2濃度28重量%)3.57gを混合し、50℃で15時間加熱撹拌してシリカ被覆層を形成した酸化アンチモン被覆シリカ系微粒子(P-1)分散液を調製した。この分散液を限外濾過膜を用い、メタノールにて溶媒置換するとともに固形分濃度20重量%になるまで濃縮した。ついで、ロータリーエバポレーターにてイソプロピルアルコールに溶媒置換して濃度20重量%のシリカ系微粒子(P-1)のイソプロピルアルコール分散液とした。
得られた粒子中のシリカ系微粒子の含有量、酸化アンチモンの含有量、屈折率および体積抵抗値は表1に示した。
ここで、平均粒子径は動的光散乱法により測定し、屈折率は標準屈折液としてCARGILL 製のSeriesA、AAを用い、以下の方法で測定した。
(1)複合酸化物分散液をエバポレーターに採り、分散媒を蒸発させる。
(2)これを120℃で乾燥し、粉末とする。
(3)屈折率が既知の標準屈折液を2、3滴ガラス板上に滴下し、これに上記粉末を混合する。
(4)上記(3)の操作を種々の標準屈折液で行い、混合液が透明になったときの標準屈折液の屈折率を微粒子の屈折率とする。
[体積抵抗値の測定]
内部に円柱状のくりぬき(断面積:0.5cm2)を有するセラミック製セルを用い、まず、架台電極上にセルを置き、内部に試料粉体0.6gを充填し、円柱状突起を有する上部電極の突起を挿入し、油圧機にて上下電極を加圧し、100kg/cm2加圧時の抵抗値(Ω)と試料の高さ(cm)を測定し、抵抗値に高さを乗することによって求めた。
[マトリックス形成成分液(M-1)の調製]
正珪酸エチル(SiO2濃度28重量%)32.14gとヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシラン(信越化学(株)製:KBM-7803)1.22gをイソプロピルアルコール54.95g、純水10g、濃度61重量%の硝酸1.69gとの混合液に混合し、50℃で1時間撹拌し、固形分濃度10重量%のマトリックス形成成分液(M-1)を調製した。
反射・帯電防止膜形成用塗布液(ARL-1)を、温度40℃に調整した17インチブラウン管用パネルガラスにスピナー法、150rpm、の条件で30ml塗布し、160℃で100秒間乾燥した後、160℃で30分間焼成して反射・帯電防止膜付基材(ARF-1)を製造した。このときの膜の厚さは100nmであった。
得られた反射・帯電防止膜の表面抵抗を、表面抵抗計(三菱化学(株)製:ハイレスタ)にて測定し、結果を表1に示した。
反射率は、反射率計(大塚電子(株)製:MCPD-2000)をJIS Z8727 に準じて測定し、波長400〜700nmでのボトム反射率として表示した。
さらに、鉛筆硬度、耐擦傷性を以下の方法および評価基準で評価し、結果を表1に示した。
JIS−K−5400に準じて鉛筆硬度試験器により測定した。
#0000スチールウールを用い、荷重500g/cm2で50回摺動し、膜の表面を目視観察し、以下の基準で評価し、結果を表1に示した。
評価基準:
筋条の傷が認められない :◎
筋条に傷が僅かに認められる:○
筋条に傷が多数認められる :△
面が全体的に削られている :×
実施例1において、固形分濃度1重量%のアンチモン酸160gを用いた以外は実施例1と同様にしてシリカ被覆層を形成し、表面処理した酸化アンチモン被覆シリカ系微粒子(P-2)を調製した。なお、シリカ被覆層の形成と表面処理前における酸化アンチモン被覆シリカ系微粒子(P-2)の平均粒子径は62nm、酸化アンチモン被覆層の厚さは2nmであった。
実施例1において、シリカ被覆層を形成し、表面処理した酸化アンチモン被覆シリカ系微粒子(P-2)分散液を用いた以外は同様にして固形分濃度1.0重量%の反射・帯電防止膜形成用塗布液(ARL-2)を調製した。
実施例1において、反射・帯電防止膜形成用塗布液(ARL-2)を用いた以外は同様にして反射・帯電防止膜付基材(ARF-2)を製造した。このときの膜の厚さは100nmであった。
得られた反射・帯電防止膜の表面抵抗、全光線透過率、ヘーズ、反射率を測定し結果を表1に示した。さらに、鉛筆硬度、耐擦傷性を評価し、結果を表1に示した。
実施例1において、固形分濃度1重量%のアンチモン酸240gを用いた以外は実施例1と同様にしてシリカ被覆層を形成し、表面処理した酸化アンチモン被覆シリカ系微粒子(P-3)を調製した。なお、シリカ被覆層の形成と表面処理前における酸化アンチモン被覆シリカ系微粒子(P-3)の平均粒子径は64nm、酸化アンチモン被覆層の厚さは3nmであった。
実施例1において、シリカ被覆層を形成し、表面処理した酸化アンチモン被覆シリカ系微粒子(P-3)分散液を用いた以外は同様にして固形分濃度1.0重量%の反射・帯電防止膜形成用塗布液(ARL-3)を調製した。
実施例1において、反射・帯電防止膜形成用塗布液(ARL-3)を用いた以外は同様にして反射・帯電防止膜付基材(ARF-3)を製造した。このときの膜の厚さは100nmであった。
得られた反射・帯電防止膜の表面抵抗、全光線透過率、ヘーズ、反射率を測定し結果を表1に示した。さらに、鉛筆硬度、耐擦傷性を評価し、結果を表1に示した。
[マトリックス形成成分液(M-2)の調製]
マトリックス形成成分として塗料用樹脂(東亞合成(株)製:M-402)85gと塗料用樹脂(共栄社化学(株)製:フルオライトF16)14gと重合開始剤(チバ・スペシャリティー・ケミカルズ製:イルガキュア184:濃度30重量%、溶媒:トルエン)1gとを混合して樹脂濃度が99重量%のマトリックス形成成分液(M-2)を調製した。
ついで、マトリックス形成成分液(M-2)1.52gに、前記シリカ被覆層を形成し、表面処理した酸化アンチモン被覆シリカ系微粒子(P-1)分散液7.5gを混合し、イソプロピルアルコールで希釈し、固形分濃度3.0重量%の反射・帯電防止膜形成用塗布液(ARL-4)を調製した。
アクリル系樹脂(大日本インキ(株)製:17-824-9、樹脂濃度:79.8重量%、溶媒:イソプロピルアルコール)をイソプロピルアルコールで希釈して樹脂濃度30重量%のハードコート膜形成用塗料(H-1)を調製した。
ハードコート膜形成用塗料(H-1)を、PETフィルム(厚さ100μm)にバーコーター法(#8)で塗布し、80℃で120秒間乾燥した後、600m/cm2の紫外線を照射して硬化させてハードコート膜を形成した。このときのハードコート膜の厚さは3μmであった。
ついで、反射・帯電防止膜(透明被膜)形成用塗料(ARL-4)をバーコーター法(#3)で塗布し、120℃で120秒間焼成した後、600m/cm2の紫外線を照射して硬化させて反射・帯電防止膜付基材(ARF-4)を製造した。このときの反射・帯電防止膜の厚さは100nmであった。
得られた反射・帯電防止膜の表面抵抗、全光線透過率、ヘーズ、反射率を測定し、結果を表1に示した。さらに、鉛筆硬度、耐擦傷性を評価し、結果を表1に示した。
実施例4において、シリカ被覆層を形成し、表面処理した酸化アンチモン被覆シリカ系微粒子(P-2)分散液を用いた以外は実施例4同様にして固形分濃度3.0重量%の反射・帯電防止膜形成用塗布液(ARL-5)を調製した。
実施例4と同様にしてハードコート膜を形成し、ついで、反射・帯電防止膜形成用塗布液(ARL-5)を用い以外は同様にして反射・帯電防止膜付基材(ARF-5)を製造した。
得られた反射・帯電防止膜の表面抵抗、全光線透過率、ヘーズ、反射率を測定し結果を表1に示した。さらに、鉛筆硬度、耐擦傷性を評価し、結果を表1に示した。
実施例4と同様にして調製したマトリックス形成成分液(M-2)1.52gに、前記シリカ被覆層を形成し、表面処理した酸化アンチモン被覆シリカ系微粒子(P-1)分散液7.5gとを混合し、イソプロピルアルコールで希釈し、固形分濃度3.5重量%の反射・帯電防止膜形成用塗布液(ARL-6)を調製した。
実施例4と同様にして調製した樹脂濃度30重量%のハードコート膜形成用塗料(H-1)をTAC(厚さ80μm)にバーコーター法(#8)で塗布し、80℃で120秒間乾燥した後、600m/cm2の紫外線を照射して硬化させてハードコート膜付基材(ARF-6)を製造した。このときのハードコート膜の厚さは3μmであった。
得られた反射・帯電防止膜の表面抵抗、全光線透過率、ヘーズ、反射率を測定し結果を表1に示した。さらに、鉛筆硬度、耐擦傷性を評価し、結果を表1に示した。
実施例1と同様にして、固形分濃度10重量%のマトリックス形成成分液(M-1)を調製した。
ついで、マトリックス形成成分液(M-1)7gに、前記シリカ被覆層を形成し、表面処理した酸化アンチモン被覆シリカ系微粒子(P-1)分散液1.5gを混合し、イソプロピルアルコールで希釈し、固形分濃度3.5重量%の反射・帯電防止膜形成用塗布液(ARL-7)を調製した。
実施例4と同様にして調製した樹脂濃度30重量%のハードコート膜形成用塗料(H-1)をTAC(厚さ80μm)にバーコーター法(#8)で塗布し、80℃で120秒間乾燥した後、600m/cm2の紫外線を照射して硬化させてハードコート膜付基材(ARF-6)を製造した。このときのハードコート膜の厚さは3μmであった。
得られた反射・帯電防止膜の表面抵抗、全光線透過率、ヘーズ、反射率を測定し結果を表1に示した。さらに、鉛筆硬度、耐擦傷性を評価し、結果を表1に示した。
実施例4と同様にして、樹脂濃度が99重量%のマトリックス形成成分液(M-2)を調製した。
ついで、マトリックス形成成分液(M-2)1.52gに、前記シリカ被覆層を形成し、表面処理した酸化アンチモン被覆シリカ系微粒子(P-1)分散液7.5gを混合し、イソプロピルアルコールで希釈し、固形分濃度2.0重量%の反射・帯電防止膜形成用塗布液(ARL-8)を調製した。
実施例4と同様にして調製した樹脂濃度30重量%のハードコート膜形成用塗料(H-1)をアクリル板(厚さ80μm)にディップコーター法(引き上げ速度3mm/sec)で塗布し、80℃で120秒間乾燥した後、600m/cm2の紫外線を照射して硬化させてハードコート膜を形成した。このときのハードコート膜の厚さは3μmであった。
ついで、反射・帯電防止膜形成用塗布液(ARL-8)をディップコーター法(引き上げ速度3mm/sec)で塗布し、80℃で120秒間乾燥した後、600m/cm2の紫外線を照射して硬化させて反射・帯電防止膜付基材(ARF-8)を製造した。このときの反射・帯電防止膜の厚さは100nmであった。
得られた反射・帯電防止膜の表面抵抗、全光線透過率、ヘーズ、反射率を測定し結果を表1に示した。さらに、鉛筆硬度、耐擦傷性を評価し、結果を表1に示した。
実施例1と同様にして、固形分濃度20重量%のシリカ系微粒子(A-1)水分散液とした。
ついで、シリカ系微粒子(A-1)水分散液100gに純水300gとメタノール400gを加え、これに正珪酸エチル(SiO2濃度28重量%)3.57gを混合し、50℃で15時間加熱撹拌してシリカ被覆層を形成したシリカ系微粒子(A-1)水分散液を調製した。この分散液を限外濾過膜を用い、メタノールにて溶媒置換するとともに固形分濃度20重量%になるまで濃縮した。ついで、ロータリーエバポレーターにてイソプロピルアルコールに溶媒置換して濃度20重量%のシリカ系微粒子(A-1)のイソプロピルアルコール分散液とした。
ついで、このシリカ系微粒子(A-1)のイソプロピルアルコール分散液100gにメタクリル系シランカップリング剤(信越化学(株)製:KBM-503)0.73gを加え、50℃で15時間加熱撹拌してシリカ被覆層を形成し、表面処理したシリカ系微粒子(P-4)を調製した。このシリカ被覆層を形成し、表面処理したシリカ系微粒子(P-4)の平均粒子径は58nmであった。
実施例1と同様にして固形分濃度10重量%のマトリックス形成成分液(M-1)を調製した。
ついで、マトリックス形成成分液(M-1)7gに、上記で調製したシリカ被覆層を形成し、表面処理したシリカ系微粒子(P-4) 分散液1.5gを混合し、イソプロピルアルコールで希釈し、固形分濃度1.0重量%の反射・帯電防止膜形成用塗布液(RARL-1)を調製した。
反射・帯電防止膜形成用塗布液(RARL-1)を、温度40℃に調製した17インチブラウン管用パネルガラスにスピナー法、150rpm、の条件で30ml塗布し、160℃で100秒間乾燥した後、160℃で30分間焼成して反射・帯電防止膜付基材(RARF-1)を製造した。このときの膜の厚さは1μmであった。
得られた反射・帯電防止膜の表面抵抗、全光線透過率、ヘーズ、反射率を測定し結果を表1に示した。さらに、鉛筆硬度、耐擦傷性を評価し、結果を表1に示した。
実施例4と同様にして樹脂濃度が99重量%のマトリックス形成成分液(M-2)を調製した。
ついで、マトリックス形成成分液(M-2)1.52gに、比較例1と同様にして調製したシリカ被覆層を形成し、表面処理したシリカ系微粒子(P-4)分散液7.5gを混合し、イソプロピルアルコールで希釈し、固形分濃度3.0重量%の反射・帯電防止膜形成用塗布液(RARL-2)を調製した。
実施例4と同様にして調製したハードコート膜形成用塗料(H-1)を、PETフィルム(厚さ100μm)にバーコーター法(#8)で塗布し、80℃で120秒間乾燥した後、600m/cm2の紫外線を照射して硬化させてハードコート膜を形成した。このときのハードコート膜の厚さは3μmであった。
ついで、反射・帯電防止膜形成用塗布液(RARL-2)をバーコーター法(#3)で塗布し、120℃で120秒間焼成した後、600m/cm2の紫外線を照射して硬化させて反射・帯電防止膜付基材(RARF-2)を製造した。このときの反射・帯電防止膜の厚さは1μmであった。
得られた反射・帯電防止膜の表面抵抗、全光線透過率、ヘーズ、反射率を測定し、結果を表1に示した。さらに、鉛筆硬度、耐擦傷性を評価し、結果を表1に示した。
実施例4と同様にして樹脂濃度が99重量%のマトリックス形成成分液(M-2)を調製した。
ついで、マトリックス形成成分液(M-2)1.52gに、前記シリカ被覆層を形成し、表面処理したシリカ系微粒子(P-4)分散液7.5gを混合し、イソプロピルアルコールで希釈し、固形分濃度3.0重量%の反射・帯電防止膜形成用塗布液(RARL-3)を調製した。
実施例4と同様にして調製したハードコート膜形成用塗料(H-1)を、TAC(厚さ80μm)にバーコーター法(#8)で塗布し、80℃で120秒間乾燥した後、600m/cm2の紫外線を照射して硬化させてハードコート膜を形成した。このときのハードコート膜の厚さは3μmであった。
ついで、反射・帯電防止膜形成用塗布液(RARL-3)をバーコーター法(#3)で塗布し、120℃で120秒間焼成した後、600m/cm2の紫外線を照射して硬化させて反射・帯電防止膜付基材(RARF-3)を製造した。このときの反射・帯電防止膜の厚さは100nmであった。
得られた反射・帯電防止膜の表面抵抗、全光線透過率、ヘーズ、反射率を測定し、結果を表1に示した。さらに、鉛筆硬度、耐擦傷性を評価し、結果を表1に示した。
純水1800gに苛性カリ(旭硝子(株)製:純度85重量%)57gを溶解した溶液中に三酸化アンチモン(住友金属鉱山(株)製:KN 純度98.5重量%)111gを懸濁させた。この懸濁液を95℃に加熱し、次いで、過酸化水素水(林純薬(株)製:特級、純度35重量%)59.2gを純水194.9gで希釈した水溶液を6時間で添加(0.27mole/hr)し、三酸化アンチモンを溶解し、その後14時間熟成した。冷却後、得られた溶液から1000gを取り、この溶液を純水6000gで希釈した後、陽イオン交換樹脂(三菱化学(株)製:pk-216)に通して脱イオン処理を行った。このときのpHは2.0、電導度は3.1mS/cmであった。
ついで、温度70℃で10時間熟成した後、限外膜で濃縮して固形分濃度14重量%の酸化アンチモン微粒子分散液を調製した。得られた酸化アンチモン微粒子分散液(R-1)のpHは2.1、電導度は1.2mS/cmであった。また、酸化アンチモン微粒子の平均粒子径および屈折率、体積抵抗値は表1に示した。
ついで、このシリカ被覆層を形成した酸化アンチモン微粒子のイソプロピルアルコール分散液100gにメタクリル系シランカップリング剤(信越化学(株)製:KBM-503)1.5gを加え、50℃で15時間加熱撹拌してシリカ被覆層を形成し、表面処理した酸化アンチモン微粒子(P-5)分散液を調製した。
得られた粒子の屈折率および体積抵抗値は表1に示した。
実施例4と同様にして樹脂濃度が99重量%のマトリックス形成成分液(M-2)を調製した。
ついで、マトリックス形成成分液(M-2)5.05gに、上記で調製したシリカ被覆層を形成し、表面処理した酸化アンチモン微粒子(P-5)分散液25.38gを混合し、イソプロピルアルコールで希釈し、固形分濃度2.0重量%の反射・帯電防止膜形成用塗布液(RARL-4)を調製した。
実施例4と同様にして調製したハードコート膜形成用塗料(H-1)を、変性アクリル板(厚さ80μm)にディップコーター法(引き上げ速度3mm/sec)で塗布し、80℃で120秒間乾燥した後、600m/cm2の紫外線を照射して硬化させてハードコート膜を形成した。このときのハードコート膜の厚さは3μmであった。
ついで、反射・帯電防止膜形成用塗布液(RARL-4)をディップコーター法(引き上げ速度3mm/sec)で塗布し、80℃で120秒間乾燥した後、600m/cm2の紫外線を照射して硬化させて反射・帯電防止膜付基材(RARF-4)を製造した。このときの反射・帯電防止膜の厚さは100nmであった。
得られた反射・帯電防止膜の表面抵抗、全光線透過率、ヘーズ、反射率を測定し結果を表1に示した。さらに、鉛筆硬度、耐擦傷性を評価し、結果を表1に示した。
実施例4と同様にして調製したハードコート膜形成用塗料(H-1)23.3gと、実施例1と同様にして調製したシリカ被覆層を形成し、表面処理した酸化アンチモン被覆シリカ系微粒子(P-1)分散液15gを混合し、イソプロピルアルコールで希釈し、固形分濃度20重量%のハードコート膜形成用塗料(H-2)を調製した。
ハードコート膜形成用塗料(H-2)を、TAC(厚さ80μm)にバーコーター法(#12)で塗布し、80℃で120秒間乾燥した後、600m/cm2の紫外線を照射して硬化させてハードコート膜付基材(HF-1)を調製した。このときのハードコート膜の厚さは3μmであった。
得られたハードコート膜付基材の表面抵抗、全光線透過率、ヘーズ、反射率を測定し、また干渉縞の有無を観察し、結果を表2に示した。さらに、鉛筆硬度、耐擦傷性を評価し、結果を表2に示した。
実施例4と同様にして調製したハードコート膜形成用塗料(H-1)20gと、実施例1と同様にして調製したシリカ被覆層を形成し、表面処理した酸化アンチモン被覆シリカ系微粒子(P-1)分散液20gを混合し、イソプロピルアルコールで希釈し、固形分濃度20重量%のハードコート膜形成用塗料(H-3)を調製した。
ハードコート膜形成用塗料(H-3)を、TAC(厚さ80μm)にバーコーター法(#12)で塗布し、80℃で120秒間乾燥した後、600m/cm2の紫外線を照射して硬化させてハードコート膜付基材(HF-2)を調製した。このときのハードコート膜の厚さは3μmであった。
得られたハードコート膜付基材の表面抵抗、全光線透過率、ヘーズ、反射率を測定し、また干渉縞の有無を観察し、結果を表2に示した。さらに、鉛筆硬度、耐擦傷性を評価し、結果を表2に示した。
実施例4と同様にして調製したハードコート膜形成用塗料(H-1)16.7gと、実施例1と同様にして調製したシリカ被覆層を形成し、表面処理した酸化アンチモン被覆シリカ系微粒子(P-1)分散液25gを混合し、イソプロピルアルコールで希釈し、固形分濃度20重量%のハードコート膜形成用塗料(H-4)を調製した。
ハードコート膜形成用塗料(H-4)を、変成アクリル樹脂板(厚さ80μm)にディップコーター法(引き上げ速度1mm/sec)で塗布し、80℃で120秒間乾燥した後、600m/cm2の紫外線を照射して硬化させてハードコート膜付基材(HF-3)を調製した。このときのハードコート膜の厚さは3μmであった。
得られたハードコート膜付基材の表面抵抗、全光線透過率、ヘーズ、反射率を測定し、また干渉縞の有無を観察し、結果を表2に示した。さらに、鉛筆硬度、耐擦傷性を評価し、結果を表2に示した。
実施例4と同様にして調製したハードコート膜形成用塗料(H-1)20gと、比較例1と同様にして調製した、シリカ被覆層を形成し、表面処理したシリカ系微粒子(P-4)分散液20gとを混合し、イソプロピルアルコールで希釈し、固形分濃度20重量%のハードコート膜形成用塗料(RH-1)を調製した。
ハードコート膜形成用塗料(RH-1)を、TAC(厚さ80μm)にバーコーター法(#12)で塗布し、80℃で120秒間乾燥した後、600m/cm2の紫外線を照射して硬化させてハードコート膜付基材(RHF-1)を調製した。このときのハードコート膜の厚さは3μmであった。
得られたハードコート膜付基材の表面抵抗、全光線透過率、ヘーズ、反射率を測定し、また干渉縞の有無を観察し、結果を表2に示した。さらに、鉛筆硬度、耐擦傷性を評価し、結果を表2に示した。
実施例4と同様にして調製したハードコート膜形成用塗料(H-1)16.7gと、比較例4と同様にして調製したシリカ被覆層を形成し、表面処理した酸化アンチモン微粒子(P-5)分散液25gとを混合し、イソプロピルアルコールで希釈し、固形分濃度20重量%のハードコート膜形成用塗料(RH-1)を調製した。
ハードコート膜形成用塗料(RH-2)を、変成アクリル樹脂板(厚さ80μm)にディップコーター法(引き上げ速度1mm/sec)で塗布し、80℃で120秒間乾燥した後、600m/cm2の紫外線を照射して硬化させてハードコート膜付基材(RHF-2)を調製した。このときのハードコート膜の厚さは3μmであった。
得られたハードコート膜付基材の表面抵抗、全光線透過率、ヘーズ、反射率を測定し、また干渉縞の有無を観察し、結果を表2に示した。さらに、鉛筆硬度、耐擦傷性を評価し、結果を表2に示した。
Claims (6)
- シリカ系微粒子と酸化アンチモン被覆層とからなる微粒子であって、屈折率が1.35〜1.60の範囲にあり、体積抵抗値が10〜5000Ω/cmの範囲にあることを特徴とする酸化アンチモン被覆シリカ系微粒子。
- 前記シリカ系微粒子が多孔質シリカ系微粒子または内部に空洞を有するシリカ系微粒子であることを特徴とする請求項1に記載の酸化アンチモン被覆シリカ系微粒子。
- 平均粒子径が5〜300nmの範囲にあり、酸化アンチモン被覆層の厚さが0.5〜30nmの範囲にあることを特徴とする請求項1または2に記載の酸化アンチモン被覆シリカ系微粒子。
- 多孔質シリカ系微粒子または内部に空洞を有するシリカ系微粒子の分散液にアンチモン酸分散液を添加し、シリカ系微粒子の表面にアンチモン酸を被覆することを特徴とする酸化アンチモン被覆シリカ系微粒子の製造方法。
- 前記内部に空洞を有するシリカ系微粒子分散液が下記の工程(a)、(b)によって得られる請求項4に記載の酸化アンチモン被覆シリカ系微粒子の製造方法。
(a)珪酸塩の水溶液および/または酸性珪酸液と、アルカリ可溶の無機化合物水溶液とをアルカリ水溶液中に、または、必要に応じて種粒子が分散したアルカリ水溶液中に同時に添加して、シリカをSiO2で表し、シリカ以外の無機酸化物をMOXで表したときのモル比MOX/SiO2が0.3〜1.0の範囲にある複合酸化物微粒子分散液を調製する際に、複合酸化物微粒子の平均粒子径が概ね5〜50nmになった時点で電解質塩を電解質塩のモル数(ME)とSiO2 のモル数(MS)との比(ME)/(MS)が0.1〜10の範囲で添加して複合酸化物微粒子分散液を調製する工程
(b)前記複合酸化物微粒子分散液に、必要に応じてさらに電解質塩を加え、ついで酸を加えて前記複合酸化物微粒子を構成する珪素以外の元素の少なくとも一部を除去してシリカ系微粒子の分散液を調製する工程 - 請求項1〜3のいずれか記載の酸化アンチモン被覆シリカ系微粒子と被膜形成用マトリックスとを含む被膜が単独でまたは他の被膜とともに基材表面上に形成された被膜付基材。
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