JP2005298226A - Silica sol and its manufacturing method - Google Patents

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聡 江崎
Seiichiro Tanaka
誠一朗 田中
Tomokazu Umeki
友和 梅基
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a highly transparent silica sol and its manufacturing method. <P>SOLUTION: The silica sol essentially comprises an organic liquid medium (other than methanol, ethanol or acetone) having a water solubility at 25°C of 5 wt.% and comprises a silica particle obtained through hydrolysis and/or condensation of a silicon compound. When the inorganic component concentration of the silica gel is adjusted to 10 wt.%, the silica sol shows ≥88% light transmission against a wavelength of 550 nm at an optical path length of 1 mm. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、シリカゾル及びその製造方法に関する。詳しくは、優れた光学特性を有する硬化物を与えるシリカゾルとその製造方法に関する。   The present invention relates to a silica sol and a method for producing the same. In detail, it is related with the silica sol which gives the hardened | cured material which has the outstanding optical characteristic, and its manufacturing method.

アルコキシシランのオリゴマーから合成されたシリカゾルは、各種被覆材料や接着材料に広く使用されている。例えば特許文献1にはアルコキシシランのオリゴマーをメタノール、エタノール、アセトン、水溶媒中で加水分解し、シランカップリング剤でシリカ表面を保護したのちに、無機コート膜に使用する方法が挙げられている。このうち、水を溶媒とした場合は、コーティング液としての保存安定性が低く、シリカの凝集による白濁が生じやすいため、原料であるアルコキシシランを非常に低濃度にして合成する必要があり、経済的に不利であった。又、アルコキシシランのオリゴマーとポリエステル樹脂を、イソプロパノール又はメチルエチルケトン溶媒に混合し、コーティング液とした後に、塗布してコート膜に使用している例が挙げられている。しかしながら本発明者らの検討によれば、このコーティング液の場合、アルコキシシランのオリゴマーを加水分解せずに使用しているため、コーティグ液での保存安定性が悪く、又コート膜や成形体にしたときに、寸法安定性が悪いという問題点があった。白濁による保存安定性の劣化は、高い透明性が要求される光学用途においては、特に問題となる。   Silica sols synthesized from alkoxysilane oligomers are widely used in various coating materials and adhesive materials. For example, Patent Document 1 discloses a method in which an alkoxysilane oligomer is hydrolyzed in methanol, ethanol, acetone, or a water solvent, and the silica surface is protected with a silane coupling agent and then used for an inorganic coating film. . Of these, when water is used as a solvent, the storage stability as a coating solution is low, and white turbidity is likely to occur due to aggregation of silica. Therefore, it is necessary to synthesize alkoxysilane, which is a raw material, at a very low concentration. It was disadvantageous. In addition, there is an example in which an oligomer of alkoxysilane and a polyester resin are mixed in an isopropanol or methyl ethyl ketone solvent to form a coating solution, which is then applied and used as a coating film. However, according to the study by the present inventors, in the case of this coating liquid, since the alkoxysilane oligomer is used without hydrolysis, the storage stability in the coating liquid is poor, and the coating film and the molded body are not suitable. When it did, there was a problem that dimensional stability was bad. Deterioration of storage stability due to white turbidity becomes a problem particularly in optical applications that require high transparency.

このように、アルコキシシランのオリゴマーから合成されたシリカの特徴であるナノ粒子の状態を保ち、シリカの凝集による白濁を起こさない分散溶媒として実際使用できるのはメタノール、エタノール、アセトンに限られていた。
特開平8−143819号公報
As described above, only methanol, ethanol, and acetone can be used as a dispersion solvent that maintains the state of nanoparticles that are characteristic of silica synthesized from an oligomer of alkoxysilane and does not cause white turbidity due to silica aggregation. .
JP-A-8-143819

上記のように、透明性の高いシリカゾルの分散媒としては限られたものしか、知られていなかった。   As described above, only a limited dispersion medium of highly transparent silica sol has been known.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、特定の有機液体媒体に分散されたシリカゾルが、上記課題を解決することを見いだし、本発明を解決するに至った。
すなわち、本発明の要旨は、25℃における水への溶解度が5重量%以上の有機液体媒体(但し、メタノール、エタノール及びアセトンを除く)を主成分とし、ケイ素化合物の加水分解及び/又は縮合により得られるシリカ粒子を含有してなるシリカゾルであって、該シリカゾルの無機成分濃度を10重量%となるように調整した時の光路長1mmにおける波長550nmの光線透過率が88%以上であるシリカゾルに存する。
As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have found that silica sol dispersed in a specific organic liquid medium solves the above-described problems, and has solved the present invention.
That is, the gist of the present invention is that the main component is an organic liquid medium (excluding methanol, ethanol and acetone) having a solubility in water at 25 ° C. of 5% by weight or more, and by hydrolysis and / or condensation of a silicon compound. A silica sol containing silica particles obtained, wherein the light transmittance at a wavelength of 550 nm at an optical path length of 1 mm when the inorganic component concentration of the silica sol is adjusted to 10% by weight is 88% or more. Exist.

本発明によれば、高い透明性を有するシリカゾルが提供される。また、これまでの分散媒では相溶性の悪かった樹脂との組成物を得ることが出来、使用できる樹脂のバリエーションが増え、幅広い用途に対応可能となるシリカゾルが提供される。   According to the present invention, a silica sol having high transparency is provided. In addition, it is possible to obtain a composition with a resin that has been poorly compatible with conventional dispersion media, and the number of usable resins increases, and a silica sol that can be used for a wide range of applications is provided.

以下に、本発明の実施の形態を、その代表例を示して詳細に説明する。
(有機液体媒体)
本発明のシリカゾルは、25℃における水への溶解度が5重量%以上の有機液体媒体(但し、メタノール、エタノール及びアセトンを除く)を主成分とすることを特徴とする。
本発明の有機液体媒体とは、メタノール、エタノール及びアセトンを除くもので、25℃における水への溶解度が5重量%以上のものである。好ましくは20重量%以上、さらに好ましくは50重量%以上である。水への溶解度が小さすぎると、シリカ粒子の分散安定性が低下し、白濁や凝集、沈降、分離等を起こしやすくなるため好ましくない。水への溶解度が上限に制限はないが、ゾルの保存中に空気中の水分を吸収しやすいため、水分の含有が好ましくない用途、例えば液晶用材料等に用いるときは注意が必要である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to typical examples.
(Organic liquid medium)
The silica sol of the present invention is characterized by containing an organic liquid medium (excluding methanol, ethanol and acetone) having a solubility in water at 25 ° C. of 5% by weight or more as a main component.
The organic liquid medium of the present invention excludes methanol, ethanol and acetone, and has a solubility in water at 25 ° C. of 5% by weight or more. Preferably it is 20 weight% or more, More preferably, it is 50 weight% or more. If the solubility in water is too low, the dispersion stability of the silica particles decreases, and it is not preferred because it tends to cause white turbidity, aggregation, sedimentation, separation, and the like. Although there is no upper limit on the solubility in water, it is easy to absorb moisture in the air during storage of the sol, so care must be taken when using it in applications where moisture content is not preferred, such as liquid crystal materials.

有機液体媒体とは、25℃において液状で、かつ他の成分を溶解させる性質を有する化合物であれば特に限定はないが、好ましくはSP値が9(cal/cm31/2以上である事が好ましい。更に好ましくは、9.2(cal/cm31/2以上である。SP値が小さすぎると、シリカ粒子の分散性が著しく低下し、白濁や分離を生じやすくなるので、好ましくない。好ましくは23.4(cal/cm31/2以下である。さらに好ましくは16(cal/cm31/2以下、より好ましくは15(cal/cm31/2以下である。 The organic liquid medium is not particularly limited as long as it is a compound that is liquid at 25 ° C. and has the property of dissolving other components, but preferably has an SP value of 9 (cal / cm 3 ) 1/2 or more. Things are preferable. More preferably, it is 9.2 (cal / cm 3 ) 1/2 or more. If the SP value is too small, the dispersibility of the silica particles is remarkably lowered, and white turbidity or separation tends to occur, which is not preferable. It is preferably 23.4 (cal / cm 3 ) 1/2 or less. More preferably, it is 16 (cal / cm 3 ) 1/2 or less, more preferably 15 (cal / cm 3 ) 1/2 or less.

該有機液体媒体は沸点が75℃以上のものが好ましい。さらに好ましくは80℃以上、より好ましくは90℃以上である。沸点が低すぎると、後述のシリカ粒子合成工程において使用される合成分散媒を除去しにくくなるため好ましくない。好ましくは250℃以下、さらに好ましくは200℃以下である。合成分散媒を好ましく除去するためには、合成分散媒と有機液体媒体との沸点の差が5℃以上あるものが好ましい。さらに好ましくは10℃以上、よりこのましくは20℃以上である。   The organic liquid medium preferably has a boiling point of 75 ° C. or higher. More preferably, it is 80 degreeC or more, More preferably, it is 90 degreeC or more. If the boiling point is too low, it is difficult to remove the synthetic dispersion medium used in the silica particle synthesis step described later, which is not preferable. Preferably it is 250 degrees C or less, More preferably, it is 200 degrees C or less. In order to preferably remove the synthetic dispersion medium, it is preferable that the difference in boiling point between the synthetic dispersion medium and the organic liquid medium is 5 ° C. or more. More preferably, it is 10 degreeC or more, More preferably, it is 20 degreeC or more.

該有機液体媒体の具体例としては、プロパノール、ブタノール、ジアセトンアルコール、ベンジルアルコール等のアルコール類(ただしメタノール、エタノールを除く)、酢酸エチル、酢酸メチル等のエステル類、メチルエチルケトン等のケトン類(ただしアセトンを除く)、テトラヒドロフラン等の環状エーテル類、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド類、エチレングリコール、メチルプロピレンジグリコール、メチルプロピレントリグリコール、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、ポリエチレングリコール等のグリコール類、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、メトキシプロピルアルコール、メトキシブチルアルコール、ポリエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート等の多価アルコール誘導体;スチレン、アクリロニトリル、酢酸ビニル、ビニルトルエン、N−ビニルピロリドン、ジアリルアジペート、ジアリルフタレート、ジアリルイソフタレート等のビニル類;(メタ)アクリレート類が挙げられる。   Specific examples of the organic liquid medium include alcohols such as propanol, butanol, diacetone alcohol and benzyl alcohol (excluding methanol and ethanol), esters such as ethyl acetate and methyl acetate, and ketones such as methyl ethyl ketone (however, (Except acetone), cyclic ethers such as tetrahydrofuran, amides such as dimethylformamide, dimethylacetamide, glycols such as ethylene glycol, methylpropylene diglycol, methylpropylene triglycol, ethyl carbitol, butyl carbitol, polyethylene glycol, Such as methyl cellosolve, ethyl cellosolve, butyl cellosolve, methoxypropyl alcohol, methoxybutyl alcohol, polyethylene glycol monomethyl ether acetate Polyhydric alcohol derivatives; styrene, acrylonitrile, vinyl acetate, vinyl toluene, N- vinylpyrrolidone, diallyl adipate, diallyl phthalate, vinyl ethers such as diallyl isophthalate; (meth) acrylates.

(メタ)アクリレート類としては、(メタ)アクリル基を含有する液体媒体であれば特に制限はないが、(メタ)アクリル基を1つ含有する化合物と、(メタ)アクリル基を複数個有する化合物;水酸基を含有する化合物が挙げられる。
(メタ)アクリル基を1つ含有する化合物としては、例えば、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸アルキル、(メタ)アクリル酸ジアルキルアミノアルキル、(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸カルビトール、(メタ)アクリル酸イソボルニル、アクリロイルモルホリン、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレートなどが挙げられる。
The (meth) acrylate is not particularly limited as long as it is a liquid medium containing a (meth) acryl group, but a compound containing one (meth) acryl group and a compound having a plurality of (meth) acryl groups. A compound containing a hydroxyl group.
Examples of the compound containing one (meth) acryl group include (meth) acrylic acid, alkyl (meth) acrylate, dialkylaminoalkyl (meth) acrylate, glycidyl (meth) acrylate, and (meth) acrylic acid. Examples thereof include carbitol, isobornyl (meth) acrylate, acryloylmorpholine, tetrahydrofurfuryl (meth) acrylate, and dicyclopentenyl (meth) acrylate.

該(メタ)アクリル酸アルキルにおけるアルキル部は、炭素数が好ましくは1〜20、より好ましくは2〜10である直鎖状または分岐鎖状のアルキルであり、フェノキシ基、グリシジル基、カルボキシル基などで1またはそれ以上置換されていてもよい。当該(メタ)アクリル酸アルキルの具体例としては、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸イソオクチル、(メタ)アクリル
酸デシル、(メタ)アクリル酸イソデシル、(メタ)アクリル酸ラウリルなどが挙げられる。
The alkyl part in the alkyl (meth) acrylate is a linear or branched alkyl having 1 to 20 carbon atoms, more preferably 2 to 10 carbon atoms, such as a phenoxy group, a glycidyl group, and a carboxyl group. May be substituted with one or more. Specific examples of the alkyl (meth) acrylate include, for example, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, hexyl (meth) acrylate, (meth) acrylic acid 2- Examples include ethylhexyl, isooctyl (meth) acrylate, decyl (meth) acrylate, isodecyl (meth) acrylate, and lauryl (meth) acrylate.

該(メタ)アクリル酸ジアルキルアミノアルキルにおけるアルキル部は、炭素数が好ましくは1〜20、より好ましくは2〜8である直鎖状または分岐鎖状のアルキルであり、ジアルキル部のアルキルは、独立して、同一または異なっていてもよく、炭素数が好ましくは1〜20、より好ましくは2〜8である直鎖状 または分岐鎖状のアルキルである。当該(メタ)アクリル酸ジアルキルアミノアルキルの具体例としては、例えば、(メタ)アクリル酸N,N'−ジメチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸N,N'−ジエチルアミノエチルなどが挙げられる。   The alkyl part in the dialkylaminoalkyl (meth) acrylate is a linear or branched alkyl having 1 to 20 carbon atoms, more preferably 2 to 8 carbon atoms, and the alkyl in the dialkyl part is independently These may be the same or different, and are linear or branched alkyl having 1 to 20 carbon atoms, more preferably 2 to 8 carbon atoms. Specific examples of the dialkylaminoalkyl (meth) acrylate include, for example, N, N′-dimethylaminoethyl (meth) acrylate, N, N′-diethylaminoethyl (meth) acrylate, and the like.

(メタ)アクリル基を2つ含有する化合物としては、例えば、アルカンジオールジ(メタ)アクリレート、ポリアルキレングリコールジ(メタ)アクリレート、、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、ジクロペンタニルジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート等が挙げられる。   Examples of the compound containing two (meth) acrylic groups include alkanediol di (meth) acrylate, polyalkylene glycol di (meth) acrylate, trimethylolpropane di (meth) acrylate, and pentaerythritol di (meth) acrylate. , Dicyclopentanyl di (meth) acrylate, bisphenol A di (meth) acrylate, ethylene oxide-modified bisphenol A di (meth) acrylate, and the like.

該アルカンジオールジ(メタ)アクリレートにおけるアルカン部は、炭素数が好ましくは1〜20、より好ましくは2〜8である直鎖状、分岐鎖状または環状の炭化水素であって、フェノキシ基等で1またはそれ以上置換されていてもよい。当該アルカンジオールジ(メタ)アクリレートの具体例としては、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレートが挙げられる。   The alkane part in the alkanediol di (meth) acrylate is a linear, branched or cyclic hydrocarbon having preferably 1 to 20 carbon atoms, more preferably 2 to 8 carbon atoms, such as a phenoxy group. One or more may be substituted. Specific examples of the alkanediol di (meth) acrylate include 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, neopentyl glycol di (meth) acrylate, ethylene glycol di (meth) acrylate, butylene glycol di (meth) acrylate. 1,4-butanediol di (meth) acrylate.

該ポリアルキレングリコールジ(メタ)アクリレートにおけるアルキレンは、炭素数が好ましくは1〜20、より好ましくは2〜10である直鎖状または分岐鎖状のアルキレンである。ポリアルキレングリコールジ(メタ)アクリレートの具体例としては、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、カプロラクタム変性ジ(メタ)アクリレートなどが挙げられる。   The alkylene in the polyalkylene glycol di (meth) acrylate is a linear or branched alkylene having preferably 1 to 20 carbon atoms, more preferably 2 to 10 carbon atoms. Specific examples of the polyalkylene glycol di (meth) acrylate include polyethylene glycol di (meth) acrylate, polypropylene glycol di (meth) acrylate, caprolactam-modified di (meth) acrylate and the like.

(メタ)アクリル基を3個以上含有する化合物としては、例えばトリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、テトラメチロールメタンテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、N,N,N',N'−テトラキス(β−ヒドロキシエチル)エチルジアミンのアクリル酸エステルなどが挙げられる。   Examples of the compound containing three or more (meth) acryl groups include trimethylolpropane tri (meth) acrylate, tetramethylolmethanetetra (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, Examples thereof include dipentaerythritol hexa (meth) acrylate and N, N, N ′, N′-tetrakis (β-hydroxyethyl) ethyldiamine acrylate.

該水酸基含有(メタ)アクリレートとしては、2−ヒドロキシエチル(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−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールモノ(メタ)アクリレート等のモノ(メタ)アクリレート;トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタンジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、グリシドールジメタクリレート、2−ヒドロキシ−3−(メタ)アクリロオキシプロピル(メタ)アクリレート等のジ(メタ)アクリレート;テトラメチロールメタントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート等のトリ(メタ)アクリレート;ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート等が挙げられる。   Examples of the hydroxyl group-containing (meth) acrylate include 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 2-hydroxybutyl (meth) acrylate, 3-hydroxybutyl (meth) acrylate, and 4-hydroxybutyl. Mono (meth) acrylates such as (meth) acrylate, 2-hydroxy-3-phenoxypropyl (meth) acrylate, pentaerythritol mono (meth) acrylate; trimethylolpropane di (meth) acrylate, trimethylolethane di (meth) acrylate , Di (meth) acrylates such as pentaerythritol di (meth) acrylate, glycidol dimethacrylate, 2-hydroxy-3- (meth) acrylooxypropyl (meth) acrylate; tetramethylol Tantori (meth) acrylate, tri (meth) acrylates such as pentaerythritol tri (meth) acrylate; dipentaerythritol penta (meth) acrylate.

有機液体媒体としては、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド、ポリエチレングリコール、ポリエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、(メタ)アクリレート類が好ましい。さらに、有機液体媒体をエバポレーション等により除去して使用する用途にシリカゾルを用いる場合、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド、ポリエチレングリコール、ポリエチレングリコールモノメチルエーテルアセテートが好ましい。有機液体媒体をエバポレーション等により除去することなく使用する用途にシリカゾルを用いる場合、(メタ)アクリレート類が好ましい。(メタ)アクリレート類としては、アクリロイルモルホリン等の脂環式(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート等の水酸基含有(メタ)アクリレートが好ましく、さらに好ましくは2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート等の水酸基含有(メタ)アクリレートである。   As the organic liquid medium, methyl ethyl ketone, tetrahydrofuran, dimethylformamide, polyethylene glycol, polyethylene glycol monomethyl ether acetate, and (meth) acrylates are preferable. Further, when silica sol is used for use in which the organic liquid medium is removed by evaporation or the like, methyl ethyl ketone, tetrahydrofuran, dimethylformamide, polyethylene glycol, or polyethylene glycol monomethyl ether acetate is preferable. When the silica sol is used for an application in which the organic liquid medium is used without being removed by evaporation or the like, (meth) acrylates are preferable. (Meth) acrylates are preferably alicyclic (meth) acrylates such as acryloylmorpholine, and hydroxyl-containing (meth) acrylates such as 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, more preferably 2-hydroxyethyl (meth) acrylate. And other hydroxyl group-containing (meth) acrylates.

上記のうち、使用温度、例えば室温において固体の化合物は、他の液状の化合物と組み合わせて溶解させて使用するのが好ましい。
該有機液体媒体のシリカゾル中の含有量は、通常95重量%以下である。好ましくは、90重量%以下、より好ましくは85重量%以下である。また、該有機液体媒体の含有量の下限は10重量%以上、より好ましくは20重量%以上である。該有機液体媒体が多すぎる、すなわちシリカゾルの無機成分が少なすぎると、組成物中のシリカ濃度が低下し、それに伴い表面硬度、寸法安定性、低硬化収縮性、低熱膨張性等の特性が低下する傾向がある。逆に該有機媒体が少なすぎる、すなわちシリカゾルの無機成分が多すぎると、分散安定性が低下し、シリカ粒子が凝集して透明性が低下したり、フロッキュレーションやゲル化を起こしやすくなる。
(シリカ粒子)
本発明のシリカゾルは、ケイ素化合物の加水分解及び/又は縮合により得られるシリカ粒子を含有してなるシリカゾルである。ケイ素化合物としては特に限定はないが、水ガラス、四塩化ケイ素、アルコキシシラン及び又はそのオリゴマーが好ましい。
Among the above, it is preferable to use a compound that is solid at a use temperature, for example, room temperature, in combination with another liquid compound.
The content of the organic liquid medium in the silica sol is usually 95% by weight or less. Preferably, it is 90 weight% or less, More preferably, it is 85 weight% or less. Further, the lower limit of the content of the organic liquid medium is 10% by weight or more, more preferably 20% by weight or more. If the organic liquid medium is too much, that is, if there are too few inorganic components in the silica sol, the silica concentration in the composition will decrease, and the characteristics such as surface hardness, dimensional stability, low curing shrinkage, and low thermal expansion will decrease accordingly. Tend to. On the other hand, when the organic medium is too small, that is, when the inorganic component of the silica sol is too large, the dispersion stability is lowered, the silica particles are aggregated and the transparency is lowered, and flocculation and gelation are liable to occur.
(Silica particles)
The silica sol of the present invention is a silica sol containing silica particles obtained by hydrolysis and / or condensation of a silicon compound. Although there is no limitation in particular as a silicon compound, Water glass, silicon tetrachloride, alkoxysilane, and / or its oligomer are preferable.

ケイ素化合物として、四塩化ケイ素を用いる場合は、例えば、以下の方法によってシリカ粒子が合成できる。
まず合成分散媒に四塩化ケイ素を室温にて均一に溶解させる。室温に保持しつつ数時間攪拌を続けると、四塩化ケイ素の加水分解が徐々に進行し、分解生成物として生成する酸によって、更なる加水分解及び脱水縮合が平衡反応にて進行し、シリカ粒子が合成される。
When silicon tetrachloride is used as the silicon compound, for example, silica particles can be synthesized by the following method.
First, silicon tetrachloride is uniformly dissolved in a synthetic dispersion medium at room temperature. When stirring is continued for several hours while maintaining at room temperature, the hydrolysis of silicon tetrachloride gradually proceeds, and further hydrolysis and dehydration condensation proceed in an equilibrium reaction by the acid generated as a decomposition product, and silica particles Is synthesized.

ケイ素化合物として、水ガラスを用いる場合は、公知の方法で行えば良く例えば、以下の方法によってシリカ粒子が合成できる。
合成分散媒に水ガラスを室温にて均一に溶解させる。その後、アンモニア水その他の弱アルカリ試薬を用いて系をpH=8〜10に調整し、30秒〜15分間保持後、酸試薬に
て中和し、系を中性〜酸性に調整する。このアルカリ性調整と酸性調整を交互に数分間室温に保持しつつ数時間攪拌を続けることにより、シリカ粒子が合成される。
When water glass is used as the silicon compound, a known method may be used. For example, silica particles can be synthesized by the following method.
Water glass is uniformly dissolved in the synthetic dispersion medium at room temperature. Thereafter, the system is adjusted to pH = 8 to 10 using ammonia water or other weak alkali reagent, and after maintaining for 30 seconds to 15 minutes, the system is neutralized with an acid reagent to adjust the system to neutral to acidic. Silica particles are synthesized by continuing the stirring for several hours while alternately maintaining the alkalinity adjustment and the acidity adjustment at room temperature for several minutes.

系のpHによっては、生成するシリカ粒子が粗大化する場合がある。その際は、反応温度を5〜20℃の低温に制御し、縮合反応を抑制することによって、粒子の粗大化を防止し、微粒子を得ることができる。
ケイ素化合物の中では、合成反応を制御しやすく、かつその反応を穏和な条件で行うことができる点で、アルコキシシランのオリゴマーの加水分解物によってシリカ粒子を得る方法が特に好ましく用いられる。従来からある通常のシリカ粒子は、一般にその粒径分布がブロードで、例えば50nm以上の大きな粒径の粒子を含んでいるために、透明性が不良となることが多く、また粒子が沈降しやすい問題もある。大きな粒径の粒子を分離したもの(いわゆるカット品)も知られているが、2次凝集しやすい傾向があり、透明性が損
なわれるものがほとんどである。その点、アルコキシシランのオリゴマーの加水分解という特定の合成法によれば、非常に小さな粒径のシリカ粒子が安定して得られ、かつそのシリカ粒子は凝集しにくい性質を有しているので、高い透明性を得ることができる利点がある。
Depending on the pH of the system, the silica particles produced may become coarse. In that case, by controlling the reaction temperature to a low temperature of 5 to 20 ° C. and suppressing the condensation reaction, coarsening of the particles can be prevented and fine particles can be obtained.
Among silicon compounds, a method of obtaining silica particles with an hydrolyzate of an alkoxysilane oligomer is particularly preferably used because the synthesis reaction can be easily controlled and the reaction can be performed under mild conditions. Conventional ordinary silica particles generally have a broad particle size distribution and include particles having a large particle size of, for example, 50 nm or more, and therefore often have poor transparency, and the particles tend to settle. There is also a problem. Although what isolate | separated the particle | grains of a big particle diameter (what is called a cut product) is also known, there exists a tendency which is easy to carry out secondary aggregation and most things which transparency is impaired. In that respect, according to a specific synthesis method of hydrolysis of an oligomer of alkoxysilane, silica particles having a very small particle diameter can be stably obtained, and the silica particles have a property of being difficult to aggregate. There is an advantage that high transparency can be obtained.

ここで、加水分解物とは、少なくとも加水分解反応を含む反応により得られる生成物を指し、脱水縮合などを伴っていてもよい。また、加水分解反応は脱アルコール反応も含む。
アルコキシシランは、珪素原子にアルコキシ基が結合した化合物であって、これらは、加水分解反応及び脱水縮合反応(或いは脱アルコール縮合)によりアルコキシシラン多量体(オリゴマー)を生成する。後述する合成時の溶媒である水や溶媒に対して、アルコキシシランオリゴマーが相溶性を持つために、本発明に用いるアルコキシシランのアルキル鎖は長すぎないことが好ましく、通常炭素数1〜5程度であり、好ましくは炭素数1〜3程度である。具体例としては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン等が挙げられる。
Here, the hydrolyzate refers to a product obtained by a reaction including at least a hydrolysis reaction, and may be accompanied by dehydration condensation and the like. The hydrolysis reaction also includes a dealcoholization reaction.
Alkoxysilane is a compound in which an alkoxy group is bonded to a silicon atom, and these produce an alkoxysilane multimer (oligomer) by hydrolysis reaction and dehydration condensation reaction (or dealcoholization condensation). It is preferable that the alkyl chain of the alkoxysilane used in the present invention is not too long, and usually has about 1 to 5 carbon atoms, because the alkoxysilane oligomer is compatible with water or a solvent that is a solvent at the time of synthesis described later. It is preferably about 1 to 3 carbon atoms. Specific examples include tetramethoxysilane and tetraethoxysilane.

本発明の対象とするシリカ粒子は、このアルコキシシランオリゴマーを出発原料とするのが好ましい。アルコキシシラン単量体(モノマー)を出発原料としないのは、粒径の制御が難しいこと、粒径の分布がブロードになりやすく、粒径が揃いにくいこと、等の傾向があるため、透明な組成物を得にくくなること、及びモノマーに毒性を有する種類のものがあり、安全衛生上好ましくないこと、等の理由による。オリゴマーの製造は、例えば特開平7−48454号公報に記載の方法等公知の方法によって行うことができる。   The silica particles that are the subject of the present invention preferably use this alkoxysilane oligomer as a starting material. The reason why the alkoxysilane monomer (monomer) is not used as a starting material is that it is difficult to control the particle size, the particle size distribution tends to be broad, and the particle size is difficult to be uniform. This is because it is difficult to obtain the composition, and there are some kinds of monomers that are toxic, which is undesirable for safety and health. The oligomer can be produced by a known method such as the method described in JP-A-7-48454.

アルコキシシランオリゴマーの加水分解は、特定の合成分散媒中にてアルコキシシランオリゴマーに一定量の水を加え、触媒を作用させることによって行う。この加水分解反応により、シリカ超微粒子を得ることができる。
合成分散媒としては水、アルコール類、グリコール誘導体、炭化水素類、エステル類、ケトン類、エーテル類等のうち1種類ないし2種類以上を組み合わせて使用することができるが、合成時間が短縮でき、かつ高濃度のシリカ超微粒子が得られる点で、中でもアルコール類及びケトン類が特に好ましい。
Hydrolysis of the alkoxysilane oligomer is carried out by adding a certain amount of water to the alkoxysilane oligomer in a specific synthetic dispersion medium and causing a catalyst to act. Silica ultrafine particles can be obtained by this hydrolysis reaction.
The synthetic dispersion medium can be used in combination of one or more of water, alcohols, glycol derivatives, hydrocarbons, esters, ketones, ethers, etc., but the synthesis time can be shortened, Among them, alcohols and ketones are particularly preferable in that high-concentration silica ultrafine particles can be obtained.

アルコール類の具体例としてはメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール,nブチルアルコール、イソブチルアルコール、オクタノール、nプロピルアルコール、アセチルアセトンアルコール等が挙げられる。ケトン類の具体例としてはアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等が挙げられる。
上記アルコール類及びケトン類の具体例のうち、とりわけ合成時間が短縮できる点で、メタノール、エタノール、アセトンが特に好ましい。
Specific examples of alcohols include methanol, ethanol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, isobutyl alcohol, octanol, n-propyl alcohol, and acetylacetone alcohol. Specific examples of ketones include acetone, methyl ethyl ketone, and methyl isobutyl ketone.
Among the specific examples of the alcohols and ketones, methanol, ethanol, and acetone are particularly preferable because the synthesis time can be shortened.

加水分解反応に必要な水の量は、アルコキシシランオリゴマーの有するアルコキシ基のモル数の下限値は通常、0.05倍以上、より好ましくは0.3倍以上である。水の量が少なすぎると、シリカ粒子が十分な大きさに成長せず、従って所期の特性を発現できないため好ましくない。但し、上限値は通常1倍以下である。逆に多すぎるとアルコキシシランオリゴマーがゲルを形成しやすくなるため好ましくない。   As for the amount of water required for the hydrolysis reaction, the lower limit of the number of moles of alkoxy groups of the alkoxysilane oligomer is usually 0.05 times or more, more preferably 0.3 times or more. If the amount of water is too small, the silica particles do not grow to a sufficient size, and therefore the desired characteristics cannot be exhibited, which is not preferable. However, the upper limit is usually 1 time or less. On the other hand, if the amount is too large, the alkoxysilane oligomer tends to form a gel, which is not preferable.

本発明のアルコキシシランオリゴマーは上記合成分散媒や水に対して相溶性があることが好ましい。
加水分解に際して用いる触媒としては、金属キレート化合物、有機酸、金属アルコキシド、ホウ素化合物等のうち1種類又は2種類以上を組み合わせて用いることができるが、とりわけ金属キレート化合物及び有機酸が好ましい。
The alkoxysilane oligomer of the present invention is preferably compatible with the synthetic dispersion medium and water.
As the catalyst used for the hydrolysis, one or more of metal chelate compounds, organic acids, metal alkoxides, boron compounds and the like can be used, and metal chelate compounds and organic acids are particularly preferable.

該金属キレート化合物の具体例としてはアルミニウムトリス(アセチルアセトナート)、チタニウムテトラキス(アセチルアセトナート)、チタニウムビス(イソプロポキシ)ビス(アセチルアセトナート)、ジルコニウムテトラキス(アセチルアセトナート)、ジルコニウムビス(ブトキシ)ビス(アセチルアセトナート)及びジルコニウムビス(イソプロポキシ)ビス(アセチルアセトナート)等が挙げられ、これらの中から1種類ないし2種類以上を組み合わせて用いることができるが、とりわけアルミニウムトリス(アセチルアセトナート)が好ましく用いられる。   Specific examples of the metal chelate compound include aluminum tris (acetylacetonate), titanium tetrakis (acetylacetonate), titanium bis (isopropoxy) bis (acetylacetonate), zirconium tetrakis (acetylacetonate), zirconium bis (butoxy). ) Bis (acetylacetonate), zirconium bis (isopropoxy) bis (acetylacetonate), etc., and one or more of these can be used in combination. Narto) is preferably used.

また、有機酸の具体例としては蟻酸、酢酸、プロピオン酸、マレイン酸等が挙げられ、これらの中から1種類ないし2種類以上を組み合わせて用いることができるが、とりわけマレイン酸が好ましく用いられる。マレイン酸を用いた場合は、放射線硬化を行って得た硬化物の色相が良好で、黄色みが小さい傾向があるという利点があり、好ましい。
これら触媒成分の添加量は、その作用を十分に発揮する範囲であれば特に制限はないが、通常アルコキシシランオリゴマー100重量部に対して0.1重量部以上が好ましく、より好ましくは0.5重量部以上である。但しあまり多量でも作用は変わらないため、通常、10重量部以下が好ましく、より好ましくは5重量部以下である。
Specific examples of the organic acid include formic acid, acetic acid, propionic acid, maleic acid and the like. Among these, one or more kinds can be used in combination, and maleic acid is particularly preferably used. When maleic acid is used, there is an advantage that a cured product obtained by radiation curing has a good hue and tends to be less yellowish, which is preferable.
The amount of these catalyst components to be added is not particularly limited as long as the effect is sufficiently exerted, but is usually preferably 0.1 parts by weight or more, more preferably 0.5 parts by weight based on 100 parts by weight of the alkoxysilane oligomer. It is more than part by weight. However, since the action does not change even if the amount is too large, it is usually preferably 10 parts by weight or less, more preferably 5 parts by weight or less.

本発明において、シリカ粒子は超微粒子である事が好ましく、数平均粒径の下限値は好ましくは0.5nm以上、より好ましくは1nm以上である。数平均粒径が小さすぎると、超微粒子の凝集性が極端に増大して、硬化物の透明性や機械的強度が極端に低下したり、量子効果による特性が顕著でなくなる場合がある。又、上限値は好ましくは50nm以下、より好ましくは40nm以下、さらに好ましくは30nm以下、特に好ましくは15nm未満、最も好ましくは12nm以下である。   In the present invention, the silica particles are preferably ultrafine particles, and the lower limit of the number average particle diameter is preferably 0.5 nm or more, more preferably 1 nm or more. If the number average particle size is too small, the cohesiveness of the ultrafine particles may be extremely increased, and the transparency and mechanical strength of the cured product may be extremely decreased, or the characteristics due to the quantum effect may not be remarkable. The upper limit is preferably 50 nm or less, more preferably 40 nm or less, still more preferably 30 nm or less, particularly preferably less than 15 nm, and most preferably 12 nm or less.

又、該シリカ粒子は、好ましくは粒径30nmより大きいシリカ粒子が、さらに好ましくは粒径15nmより大きいシリカ粒子が、シリカゾルに対して、好ましくは1重量%以下、さらに好ましくは0.5重量%以下である。又はシリカゾルの硬化物に対して好ましくは1体積%以下、さらに好ましくは0.5重量%以下である。多く含有していると、光の散乱が大きくなるので、透過率が低下し、好ましくない。   The silica particles are preferably silica particles having a particle size of more than 30 nm, more preferably silica particles having a particle size of more than 15 nm, preferably 1% by weight or less, more preferably 0.5% by weight, based on silica sol. It is as follows. Alternatively, it is preferably 1% by volume or less, more preferably 0.5% by weight or less, based on the cured product of silica sol. If it is contained in a large amount, light scattering increases, which is not preferable because the transmittance decreases.

上記数平均粒径の決定には、透過型電子顕微鏡(TEM)観察像より測定される数値を用いる。即ち、観察される超微粒子像と同面積の円の直径を該粒子像の粒径と定義する。こうして決定される粒径を用い、例えば公知の画像データの統計処理手法により該数平均粒径を算出するが、かかる統計処理に使用する超微粒子像の数(統計処理データ数)はできるだけ多いことが望ましい。例えば、再現性の点で、無作為に選ばれた該粒子像の個数として最低でも50個以上、好ましくは80個以上、更に好ましくは100個以上とする。硬化物中の体積%の計算は、上記により決定される粒径を直径とする球の体積で換算する。   For the determination of the number average particle diameter, a numerical value measured from a transmission electron microscope (TEM) observation image is used. That is, the diameter of a circle having the same area as the observed ultrafine particle image is defined as the particle size of the particle image. The number average particle diameter is calculated using, for example, a known image data statistical processing method using the particle diameter determined in this way, and the number of ultrafine particle images (number of statistical processing data) used for such statistical processing should be as large as possible. Is desirable. For example, in terms of reproducibility, the number of randomly selected particle images is 50 or more, preferably 80 or more, and more preferably 100 or more. Calculation of the volume% in hardened | cured material is converted with the volume of the ball | bowl which makes the particle size determined by the above a diameter.

本発明においては、ケイ素化合物の加水分解及び/又は縮合からなるシリカ粒子を用いることで、従来一般に充填成分として用いられているシリカ粒子に比べて、遙かに粒径の揃った微細な超微粒子をシリカゾルとして使用できる利点がある。また、本シリカ粒子は凝集しにくい性質もあるため、シリカゾルまたはその硬化物に均一に分散できる利点もある。これによれば、シリカ粒子を大量に添加しても光線透過性を損なうことがないので、寸法安定性や機械的強度を高めるために十分な量のシリカ粒子を添加できる。さらに、このような特定の製法により得られるシリカ粒子と、後述するシランカップリング剤等のシリカ粒子の表面保護を併用すれば、これにモノマー及び/又はそのオリゴマーを添加することで、より大量のシリカ粒子を凝集させずに分散させられる利点がある。   In the present invention, by using silica particles composed of hydrolysis and / or condensation of a silicon compound, fine ultrafine particles having a much larger particle diameter than silica particles generally used as a filling component in the past. Can be used as a silica sol. In addition, since the present silica particles have a property of being difficult to aggregate, there is an advantage that they can be uniformly dispersed in silica sol or a cured product thereof. According to this, since light transmittance is not impaired even if a large amount of silica particles are added, a sufficient amount of silica particles can be added to increase dimensional stability and mechanical strength. Furthermore, if silica particles obtained by such a specific production method and surface protection of silica particles such as a silane coupling agent described later are used in combination, a larger amount of monomer and / or oligomer thereof can be added thereto. There is an advantage that silica particles can be dispersed without agglomeration.

本発明のシリカゾル中のシリカの含有量は、シリカゾルの硬化物の寸法安定性や硬度特
性を高めるために、含有可能な範囲で多量に含ませることが好ましく、シリカゾルに対して、5重量%以上含むことが好ましい。より好ましくは10重量%以上である。またはシリカゾルに対して2体積%以上含むことが好ましい。より好ましくは5体積%以上である。但し、硬化物の透明性や機械的強度を高く保つためには多すぎないことが好ましく、シリカゾルに対して、好ましくは90重量%以下、さらに好ましくは60重量%、より好ましくは40重量%以下、特に好ましくは30重量%以下とする。又はシリカゾルに対して好ましくは50体積%以下、さらに好ましくは30体積%以下とする。
The content of silica in the silica sol of the present invention is preferably included in a large amount within a range that can be contained in order to improve the dimensional stability and hardness characteristics of the cured product of the silica sol, and is 5% by weight or more based on the silica sol. It is preferable to include. More preferably, it is 10% by weight or more. Or it is preferable to contain 2 volume% or more with respect to a silica sol. More preferably, it is 5 volume% or more. However, it is preferably not too much to keep the transparency and mechanical strength of the cured product high, and is preferably 90% by weight or less, more preferably 60% by weight, more preferably 40% by weight or less based on the silica sol. Particularly preferably, the content is 30% by weight or less. Or 50 volume% or less with respect to a silica sol, Preferably it is 30 volume% or less.

本発明のシリカは、必要に応じて、粒子表面を表面処理により保護する事ができる。
通常、上述のように合成したシリカ粒子は極性が強く水やアルコール等に対して相溶性を有し、モノマー及び/又はそのオリゴマーには相溶性を有しない場合が多い。この場合、凝集や白濁を起こすおそれがある。また、後述の工程によって本発明のシリカゾルを得る際にも白濁や分離等の問題を起こす可能性がある。
The silica of the present invention can protect the particle surface by surface treatment, if necessary.
In general, the silica particles synthesized as described above are highly polar and compatible with water, alcohol, and the like, and often have no compatibility with monomers and / or oligomers thereof. In this case, there is a risk of causing aggregation or cloudiness. Further, when obtaining the silica sol of the present invention by the steps described later, problems such as white turbidity and separation may occur.

そこで親水性官能基及び疎水性官能基を有する表面処理剤を添加し、シリカ粒子表面を疎水性化することにより、上記の如き凝集や白濁、分離等の問題を防ぐものである。
表面処理の方法としては、分散剤や界面活性剤の添加、又はカップリング剤等で表面を修飾する方法が好ましく用いられる。
分散剤としては、各種インク、塗料、電子写真用トナーなどの微粒子分散液に使用される、高分子分散剤から選択して使用することもできる。このような高分子分散剤としては、アクリル系高分子分散剤、ウレタン系高分子分散剤等から適宜選択して使用される。具体例としては、商品名で、例えば、EFKA(エフカ アディティブス社製)、Disperbyk(ビックケミー(BYK)社製)、ディスパロン(楠本化成(株)社製)等を挙げることができる。分散剤の使用量は、無機成分に対して10〜500重量%が好ましく、さらに好ましくは20〜300重量%である。
Therefore, a surface treatment agent having a hydrophilic functional group and a hydrophobic functional group is added to make the surface of the silica particles hydrophobic, thereby preventing problems such as aggregation, white turbidity, and separation as described above.
As the surface treatment method, a method of modifying the surface with the addition of a dispersant or a surfactant or a coupling agent is preferably used.
The dispersant may be selected from polymer dispersants used in fine particle dispersions such as various inks, paints, and electrophotographic toners. As such a polymer dispersant, an acrylic polymer dispersant, a urethane polymer dispersant and the like are appropriately selected and used. Specific examples include trade names such as EFKA (manufactured by Fuka Additives), Disperbyk (manufactured by BYK (BYK)), disparon (manufactured by Enomoto Kasei Co., Ltd.), and the like. The amount of the dispersant used is preferably 10 to 500% by weight, more preferably 20 to 300% by weight, based on the inorganic component.

また、界面活性剤としては特に限定はないが、カチオン系、アニオン系、ノニオン系、又は両性系の高分子或いは低分子の各種非水系用界面活性剤から選択して用いることができる。具体的には、スルホン酸アミド系(アベシアピグメンツ&アジティブス社製「ソルスパース3000」)、ハイドロステアリン酸系(アベシアピグメンツ&アジティブス社製「ソルスパース17000」)、脂肪酸アミン系、ε−カプロラクトン系(アベシアピグメンツ&アジティブス社製「ソルスパース24000」)、1,2−ヒドロキシステアリン酸多量体、牛脂ジアミンオレイン酸塩(ライオンアクゾ社製「デュオミンTDO」)などが挙げられる。   The surfactant is not particularly limited, but can be selected from cationic, anionic, nonionic, or amphoteric polymers or low molecular weight non-aqueous surfactants. Specifically, sulfonic acid amide (Avesia Pigments & Additives "Solsperse 3000"), hydrostearic acid (Abesia Pigments & Additives "Solsperse 17000"), fatty acid amine, ε-caprolactone Examples include "Solsperse 24000" manufactured by Avecia Pigments & Additives, 1,2-hydroxystearic acid multimer, beef tallow diamine oleate ("Duomine TDO" manufactured by Lion Akzo), and the like.

界面活性剤の使用量は、無機成分に対して10〜500重量%が好ましく、さらに好ましくは20〜300重量%である。
特に、シリカ粒子はシランカップリング剤で表面処理する事が好ましい。シランカップリング剤は、珪素原子にアルコキシ基及び官能基を有するアルキル基が結合した構造の化合物で、シリカ粒子の表面を疎水性化する役割を持つ。
The amount of the surfactant used is preferably 10 to 500% by weight, more preferably 20 to 300% by weight, based on the inorganic component.
In particular, the silica particles are preferably surface-treated with a silane coupling agent. A silane coupling agent is a compound having a structure in which an alkoxy group and an alkyl group having a functional group are bonded to a silicon atom, and has a role of making the surface of silica particles hydrophobic.

本発明のシランカップリング剤としては、その目的を達成するものであれば特に限定されないが、下記一般式(1)で表されるものが好ましい。   The silane coupling agent of the present invention is not particularly limited as long as the purpose is achieved, but those represented by the following general formula (1) are preferable.

Figure 2005298226
Figure 2005298226

(式中、Rはアルキル基、R’は反応性基を含む基、Q1及びQ2はそれぞれ独立して一価の有機基である。)
R:アルキル基、好ましくはC1〜C6、さらに好ましくはC1〜C3、特に好ましくはC1
,C2
反応性基:好ましくはアルケニル基、メルカプト基、オキシリル基、アルケニルカルボキシオキシ基等の放射線硬化性基、アミノ基、さらに好ましくはC6以下のアルケニル基
、アミノ基、メルカプト基、オキシリル基、C6以下のアルケニルカルボキシオキシ基、
好ましくはビニル基、アミノ基、メルカプト基、オキシリル基、(メタ)アクリロイルオキシ基、さらに好ましくは、ビニル基、メルカプト基、オキシリル基、(メタ)アクリロイルオキシ基。
(In the formula, R is an alkyl group, R ′ is a group containing a reactive group, and Q 1 and Q 2 are each independently a monovalent organic group.)
R: an alkyl group, preferably C 1 -C 6 , more preferably C 1 -C 3 , particularly preferably C 1
, C 2
Reactive group: Preferably radiation curable group such as alkenyl group, mercapto group, oxylyl group, alkenylcarboxyoxy group, amino group, more preferably C 6 or less alkenyl group, amino group, mercapto group, oxylyl group, C 6 The following alkenylcarboxyoxy groups,
A vinyl group, an amino group, a mercapto group, an oxylyl group, and a (meth) acryloyloxy group are preferable, and a vinyl group, a mercapto group, an oxylyl group, and a (meth) acryloyloxy group are more preferable.

R’(反応性基を含む基):上記反応性基を末端に持つ基、上記反応性基が直接Si原子に結合していても良く、アルキレン基、アリーレン基等の2価の連結基を介してSiに結合していても良い。
1、Q2:水素原子、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、反応性基を含む基、が好ましい。さらに好ましくは、アルコキシ基、反応性基を含む基である。反応性基を含む基である場合にはR’と同じ基であることが好ましい。アルコキシ基としてはROで表されるアルコキシ基であることが好ましい。
R ′ (a group containing a reactive group): a group having the above reactive group at its end, the reactive group may be directly bonded to an Si atom, and a divalent linking group such as an alkylene group or an arylene group It may be bonded to Si via.
Q 1 and Q 2 are preferably a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, an alkoxy group, an aryloxy group, or a group containing a reactive group. More preferably, it is a group containing an alkoxy group or a reactive group. When it is a group containing a reactive group, it is preferably the same group as R ′. The alkoxy group is preferably an alkoxy group represented by RO.

好ましいシランカップリング剤は、Q1、Q2がアルコキシ基であるトリアルコキシシラン。モノ、ジアルコキシシランはアルコキシ基以外の立体障害等により反応性が低い場合がある。さらに好ましくは3個のアルコキシ基は、同じ基であるトリアルコキシシラン。トリアルコキシシランの具体例:エポキシシクロヘキシルエチルトリメトキシシラン、グリシドオキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、メルカプトプロピルトリメトキシシラン、メルカプトプロピルトリエトキシシラン
この表面処理ではシランカップリング剤のアルコキシ基とシリカ粒子表面上のヒドロキシ基との間で脱アルコール反応を経てSi−O−Si結合を生じることとなる。
A preferred silane coupling agent is trialkoxysilane in which Q 1 and Q 2 are alkoxy groups. Mono and dialkoxysilanes may have low reactivity due to steric hindrance other than alkoxy groups. More preferably, the three alkoxy groups are the same group trialkoxysilane. Specific examples of trialkoxysilanes: epoxycyclohexylethyltrimethoxysilane, glycidoxypropyltrimethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, acryloxypropyltrimethoxysilane, methacryloxypropyltrimethoxysilane, mercaptopropyltrimethoxy Silane, mercaptopropyltriethoxysilane In this surface treatment, a Si—O—Si bond is generated through a dealcoholization reaction between the alkoxy group of the silane coupling agent and the hydroxy group on the surface of the silica particle.

本発明のシランカップリング剤の使用量は、シリカ粒子の1重量%以上が好ましく、より好ましくは3重量%以上、更に好ましくは5重量%以上である。シランカップリング剤の使用量が少なすぎると、シリカ粒子表面が十分に疎水性化されず、モノマー及び/又はそのオリゴマーとの均一な混合に支障を来す場合がある。逆に多すぎるとシリカ粒子と結合しないシランカップリング成分が多数混入することになり、得られる硬化物の透明性、機械物性等に悪影響を及ぼしやすくなるため好ましくない。好ましくは400重量%以下、より好ましくは350重量%以下、更に好ましくは300重量%以下である。   The amount of the silane coupling agent of the present invention used is preferably 1% by weight or more of the silica particles, more preferably 3% by weight or more, and further preferably 5% by weight or more. When the amount of the silane coupling agent used is too small, the surface of the silica particles is not sufficiently hydrophobized, which may hinder uniform mixing with the monomer and / or its oligomer. On the other hand, if the amount is too large, a large number of silane coupling components that do not bind to the silica particles are mixed in, and the transparency and mechanical properties of the resulting cured product are likely to be adversely affected, which is not preferable. Preferably it is 400 weight% or less, More preferably, it is 350 weight% or less, More preferably, it is 300 weight% or less.

該シランカップリング剤は、シリカ粒子の表面処理時に部分的に加水分解される場合がある。従って、シリカ粒子をシランカップリング剤で表面処理した後のシリカゾルとしては、シランカップリング剤、シランカップリング剤の加水分解生成物、及び、それらの縮合物からなる群より選ばれる化合物により表面処理されている、アルコキシシランのオリ
ゴマーの加水分解物からなるシリカ粒子を含む。この他、シランカップリング剤同士及び/又はシランカップリング剤とその加水分解生成物との縮合物も存在する場合がある。シランカップリング剤の加水分解生成物とは、シランカップリング剤が含有するアルコキシシラン基の一部又は全部が加水分解反応を経てヒドロキシシランすなわちシラノール基になったものを指す。例えば、シランカップリング剤がエポキシシクロヘキシルエチルトリメトキシシランの場合は、エポキシシクロヘキシルエチルヒドロキシジメトキシシラン、エポキシシクロヘキシルエチルジヒドロキシメトキシシラン、エポキシシクロヘキシルエチルトリヒドロキシシランがそれにあたる。
The silane coupling agent may be partially hydrolyzed during the surface treatment of the silica particles. Therefore, the silica sol after the surface treatment of the silica particles with the silane coupling agent is performed by a surface treatment with a compound selected from the group consisting of a silane coupling agent, a hydrolysis product of the silane coupling agent, and a condensate thereof. The silica particle which consists of the hydrolyzate of the oligomer of the alkoxysilane currently used is included. In addition, there may be a condensate of silane coupling agents and / or a silane coupling agent and a hydrolysis product thereof. The hydrolysis product of the silane coupling agent refers to a product in which part or all of the alkoxysilane group contained in the silane coupling agent has undergone a hydrolysis reaction to become a hydroxysilane, that is, a silanol group. For example, when the silane coupling agent is epoxycyclohexylethyltrimethoxysilane, epoxycyclohexylethylhydroxydimethoxysilane, epoxycyclohexylethyldihydroxymethoxysilane, and epoxycyclohexylethyltrihydroxysilane are the examples.

シランカップリング剤同士及び/又はシランカップリング剤とその加水分解生成物との縮合物とは、アルコキシ基がシラノール基と脱アルコール反応を経てSi−O−Si結合を生じたもの、あるいはシラノール基が他のシラノール基と脱水反応を経てSi−O−Si結合を生じたものを指す。
(シリカ以外の無機成分)
本発明のシリカゾルには、シリカ粒子以外のその他の無機成分を含有することもできる。その他の無機成分には特に制限はないが、例えば無色の金属又は、無色の金属酸化物が用いられる。具体的には銀、パラジウム、アルミナ、ジルコニア、水酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化亜鉛、炭酸カルシウム、粘土鉱物粉末等が挙げられる。
好ましくは、アルミナ、酸化亜鉛、又は酸化チタンである。
Silane coupling agents and / or a condensate of a silane coupling agent and a hydrolysis product thereof are those in which an alkoxy group undergoes a dealcoholization reaction with a silanol group to produce a Si-O-Si bond, or a silanol group Refers to those in which a Si—O—Si bond is produced through a dehydration reaction with other silanol groups.
(Inorganic components other than silica)
The silica sol of the present invention may contain other inorganic components other than silica particles. Although there is no restriction | limiting in particular in another inorganic component, For example, a colorless metal or a colorless metal oxide is used. Specific examples include silver, palladium, alumina, zirconia, aluminum hydroxide, titanium oxide, zinc oxide, calcium carbonate, and clay mineral powder.
Alumina, zinc oxide, or titanium oxide is preferable.

その他の無機成分の製造法としては特に限定はないが、市販品をボールミル等の粉砕機で粉砕する;ゾルゲル法で製造する等の方法が粒径を小さくできるので好ましい。さらに好ましくは、ゾルゲル法で製造するものである。
本発明において、無機成分は超微粒子である事が好ましく、数平均粒径の下限値は好ましくは0.5nm以上、より好ましくは1nm以上である。数平均粒径が小さすぎると、超微粒子の凝集性が極端に増大して、硬化物の透明性や機械的強度が極端に低下したり、量子効果による特性が顕著でなくなる場合がある。又、上限値は好ましくは50nm以下、より好ましくは40nm以下、さらに好ましくは30nm以下、特に好ましくは15nm未満、最も好ましくは12nm以下である。
Although there is no particular limitation on the method for producing other inorganic components, a commercially available product is pulverized with a pulverizer such as a ball mill; a method such as sol-gel method is preferable because the particle size can be reduced. More preferably, it is produced by a sol-gel method.
In the present invention, the inorganic component is preferably ultrafine particles, and the lower limit of the number average particle diameter is preferably 0.5 nm or more, more preferably 1 nm or more. If the number average particle size is too small, the cohesiveness of the ultrafine particles may be extremely increased, and the transparency and mechanical strength of the cured product may be extremely decreased, or the characteristics due to the quantum effect may not be remarkable. The upper limit is preferably 50 nm or less, more preferably 40 nm or less, still more preferably 30 nm or less, particularly preferably less than 15 nm, and most preferably 12 nm or less.

又、該無機成分は、好ましくは粒径30nmより大きい無機成分が、さらに好ましくは粒径15nmより大きい無機成分が、シリカゾルに対して、好ましくは1重量%以下、さらに好ましくは0.5重量%以下である。又は硬化物に対して好ましくは1体積%以下、さらに好ましくは0.5重量%以下である。多く含有していると、光の散乱が大きくなるので、透過率が低下し、好ましくない。これらの数平均粒径の決定方法としては、前述と同様の方法が挙げられる。   The inorganic component is preferably an inorganic component having a particle size of more than 30 nm, more preferably an inorganic component having a particle size of more than 15 nm, preferably 1% by weight or less, more preferably 0.5% by weight, based on silica sol. It is as follows. Alternatively, it is preferably 1% by volume or less, more preferably 0.5% by weight or less, based on the cured product. If it is contained in a large amount, light scattering increases, which is not preferable because the transmittance decreases. Examples of the method for determining these number average particle diameters include the same methods as described above.

本発明のシリカゾル中の無機成分の含有量は、硬化物の寸法安定性や硬度特性を高めるために、含有可能な範囲で多量に含ませることが好ましく、シリカゾルに対して、5重量%以上含むことが好ましい。より好ましくは10重量%以上である。またはシリカゾルに対して2体積%以上含むことが好ましい。より好ましくは5体積%以上である。又はシリカゾルに対して好ましくは30体積%以下とし、より好ましくは20体積%以下、更に好ましくは15体積%以下とする。   In order to improve the dimensional stability and hardness characteristics of the cured product, the content of the inorganic component in the silica sol of the present invention is preferably included in a large amount as long as it can be contained, and includes 5% by weight or more based on the silica sol. It is preferable. More preferably, it is 10% by weight or more. Or it is preferable to contain 2 volume% or more with respect to a silica sol. More preferably, it is 5 volume% or more. Or it is 30 volume% or less with respect to a silica sol, More preferably, it is 20 volume% or less, More preferably, you may be 15 volume% or less.

シリカゾル中の無機成分中のシリカ粒子の含有割合としては、通常50重量%以上、好ましくは60重量%以上、さらに好ましくは70重量%以上である。上限は100重量%以下である。
(放射線硬化性樹脂)
本発明のシリカゾルは、必要に応じて、放射線硬化性樹脂を含んでいてもよい。該有機液体媒体として(メタ)アクリレートを用いた場合は放射線硬化性を有する。該液体媒体
として(メタ)アクリレートを用いない場合は、放射線硬化性を有する樹脂を均一に混合することにより、放射線硬化性組成物として使用することが可能となる。本発明のシリカゾルの有機液体媒体として(メタ)アクリレートを用いた場合も、放射線硬化性を有する樹脂を更に混合することができる。
The content ratio of the silica particles in the inorganic component in the silica sol is usually 50% by weight or more, preferably 60% by weight or more, and more preferably 70% by weight or more. The upper limit is 100% by weight or less.
(Radiation curable resin)
The silica sol of the present invention may contain a radiation curable resin as necessary. When (meth) acrylate is used as the organic liquid medium, it has radiation curability. When (meth) acrylate is not used as the liquid medium, it can be used as a radiation curable composition by uniformly mixing a resin having radiation curable properties. Even when (meth) acrylate is used as the organic liquid medium of the silica sol of the present invention, a resin having radiation curability can be further mixed.

放射線硬化性樹脂としては、特に限定はないが、その放射線硬化反応性が高い点で(メタ)アクリレートが最も好ましい。該(メタ)アクリレートとしては、有機液体媒体に用いることができる2)(メタ)アクリレートと同様の化合物、及びウレタン結合を含有するモノマー及び/又はオリゴマー等が好ましく用いられる。
上記のうち、高い耐熱性もしくは高い密着性もしくは高い硬化性を有する点で、ウレタン結合を含有するモノマー及び/又はオリゴマー;ジシクロペンタニルジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート等の脂環式アクリレート;1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート等の多価アルコールのアクリレートの群から選ばれた1種又は2種以上の混合物からなる(メタ)アクリレートが最も好ましく用いられる。
The radiation curable resin is not particularly limited, but (meth) acrylate is most preferable because of its high radiation curing reactivity. As the (meth) acrylate, 2) a compound similar to (meth) acrylate that can be used in an organic liquid medium, and a monomer and / or oligomer containing a urethane bond are preferably used.
Among the above, monomers and / or oligomers containing urethane bonds in terms of high heat resistance, high adhesion, or high curability; such as dicyclopentanyl di (meth) acrylate and tricyclodecane dimethanol diacrylate Alicyclic acrylate; 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, neopentylglycol di (meth) acrylate, trimethylolpropane di (meth) acrylate, pentaerythritol di (meth) acrylate and other polyhydric alcohol acrylates (Meth) acrylate composed of one or a mixture of two or more selected from the group is most preferably used.

ウレタン結合を有するモノマーの製造方法としては、クロロギ酸エステルとアンモニア又はアミンとを反応させる方法、イソシアネートとヒドロキシル基含有化合物とを反応させる方法、尿素とヒドロキシル基含有化合物とを反応させる方法等、公知の方法に準じて行えばよく、又、該モノマーが反応性基を有する場合はそれをオリゴマー化することができる。このうち、一般的にはウレタンオリゴマーを用いるのが簡便であり、該ウレタンオリゴマーは、通常、分子内に2個以上のイソシアネート基を有する化合物と、ヒドロキシル基を含有する化合物とを常法により付加反応させることにより製造される。   As a method for producing a monomer having a urethane bond, a method of reacting a chloroformate with ammonia or an amine, a method of reacting an isocyanate with a hydroxyl group-containing compound, a method of reacting urea with a hydroxyl group-containing compound, etc. are known. It may be carried out according to the above method, and when the monomer has a reactive group, it can be oligomerized. Of these, it is generally easy to use a urethane oligomer, and this urethane oligomer is usually added by a conventional method by adding a compound having two or more isocyanate groups in the molecule and a compound containing a hydroxyl group. Produced by reacting.

分子内に2個以上のイソシアネート基を有する化合物としては、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、シクロヘキサンジイソシアネート、ビス(イソシアナトシクロヘキシル)メタン、イソホロンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、m−フェニレンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート等のポリイソシアネート類が挙げられる。   Examples of the compound having two or more isocyanate groups in the molecule include tetramethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, trimethylhexamethylene diisocyanate, bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, cyclohexane diisocyanate, bis (isocyanatocyclohexyl) methane, isophorone diisocyanate, And polyisocyanates such as tolylene diisocyanate, xylylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, m-phenylene diisocyanate, naphthalene diisocyanate.

これらのうち、得られる組成物の色相が良好である点で、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、シクロヘキサンジイソシアネート、ビス(イソシアナトシクロヘキシル)メタン、イソホロンジイソシアネートの1種類又は2種類以上を組み合わせて用いるのが好ましい。
ヒドロキシル基を含有する化合物としては、2個以上のヒドロキシル基を含有するポリオール類が好ましく用いられ、その具体例としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール、マンニトール、グリセリン等のアルキルポリオール及びこれらの多量体であるポリエーテルポリオール、及びこれらのポリオールや多価アルコールと多塩基酸から合成されるポリエステルポリオール、ポリカプロラクトンポリオール等のポリエステルポリオール等が挙げられる。
Of these, one or more of bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, cyclohexane diisocyanate, bis (isocyanatocyclohexyl) methane, and isophorone diisocyanate are used in combination because of the favorable hue of the resulting composition. Is preferred.
As the compound containing a hydroxyl group, polyols containing two or more hydroxyl groups are preferably used. Specific examples thereof include ethylene glycol, propylene glycol, butylene glycol, neopentyl glycol, trimethylolpropane, and pentaerythritol. , Alkyl polyols such as sorbitol, mannitol, glycerin and the like, polyether polyols that are multimers thereof, polyester polyols synthesized from these polyols and polyhydric alcohols and polybasic acids, polyester polyols such as polycaprolactone polyols, and the like It is done.

これらにより得られるウレタンオリゴマーは、ヒドロキシル基を含有する化合物として該ポリエーテルポリオールを含有するものであるのが好ましく、該ウレタンオリゴマー1分子中のポリエーテルポリオールに由来する構成単位の平均含有量が、20重量%以上であるのが好ましく、25重量%以上であるのが更に好ましく、30重量%以上であるのが特に好ましい。また、上限は特に限定しないが、90重量%以下であるのが好ましく、8
0重量%以下であるのが更に好ましく、70重量%以下であるのが特に好ましい。
The urethane oligomer obtained by these preferably contains the polyether polyol as a compound containing a hydroxyl group, and the average content of structural units derived from the polyether polyol in one molecule of the urethane oligomer is It is preferably 20% by weight or more, more preferably 25% by weight or more, and particularly preferably 30% by weight or more. The upper limit is not particularly limited, but is preferably 90% by weight or less, and 8
It is more preferably 0% by weight or less, and particularly preferably 70% by weight or less.

このポリエーテルポリオールの含有割合が小さすぎると、硬化物として脆くなり、また弾性率が高過ぎて内部応力を生じ易く、変形の原因になる傾向となり、逆に大きすぎると、硬化物として表面硬度が低下し、傷が付き易くなる等の問題を生じ易い傾向となる。
イソシアネート化合物とヒドロキシル化合物との付加反応は、公知の方法、例えばイソシアネート化合物存在下にヒドロキシル化合物と付加反応触媒、例えばジブチルスズラウレートとの混合物を50〜90℃の条件下で滴下することにより行うことができる。
If the content ratio of this polyether polyol is too small, the cured product becomes brittle, and the elastic modulus is too high and tends to cause internal stress, which tends to cause deformation. Decreases, and it tends to cause problems such as being easily scratched.
The addition reaction between an isocyanate compound and a hydroxyl compound is carried out by a known method, for example, by dropping a mixture of a hydroxyl compound and an addition reaction catalyst such as dibutyltin laurate under conditions of 50 to 90 ° C. in the presence of the isocyanate compound. Can do.

特に、ウレタンアクリレートオリゴマーを合成するに際しては、上記ヒドロキシル基を含有する化合物の一部を、ヒドロキシル基と(メタ)アクリロイル基を併せ持つ化合物とすることで製造することができる。その使用量としては、通常、全ヒドロキシル基含有化合物中の30〜70%であり、その割合に応じて、得られるオリゴマーの分子量を制御することができる。   In particular, when synthesizing a urethane acrylate oligomer, it can be produced by using a part of the compound containing a hydroxyl group as a compound having both a hydroxyl group and a (meth) acryloyl group. The amount used is usually 30 to 70% of the total hydroxyl group-containing compound, and the molecular weight of the resulting oligomer can be controlled according to the proportion.

ヒドロキシル基と(メタ)アクリロイル基を併せ持つ化合物としては、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、グリシジルエーテル化合物と(メタ)アクリル酸との付加反応物、グリコール化合物のモノ(メタ)アクリレート体等が挙げられる。
分子内に2個以上のイソシアネート基を有する化合物1分子と、ヒドロキシル基と(メタ)アクリロイル基を併せ持つ化合物2分子とを付加反応させることにより、両末端に(メタ)アクリロイル基を有する、ウレタンオリゴマーを製造することができる。
Examples of compounds having both a hydroxyl group and a (meth) acryloyl group include hydroxyethyl (meth) acrylate, hydroxypropyl (meth) acrylate, hydroxybutyl (meth) acrylate, an addition reaction product of a glycidyl ether compound and (meth) acrylic acid, Examples include mono (meth) acrylates of glycol compounds.
Urethane oligomer having (meth) acryloyl groups at both ends by addition reaction of one compound having two or more isocyanate groups in the molecule and two compounds having both a hydroxyl group and a (meth) acryloyl group Can be manufactured.

特に、両末端に(メタ)アクリロイル基を有するウレタンオリゴマーは、得られる樹脂硬化物の密着性や表面硬化度がさらに増すという利点がある。
本発明において、ウレタン結合を有するモノマー及び/又はそのオリゴマーは、酸性基
を含んでいても構わない。
ここで、酸性基とは、酸性を有する官能基を意味し、その酸性基としては、例えば、スルホン酸基、燐酸基、カルボキシル基、及びそれらの3級アミン化合物中和塩若しくは金属塩等が挙げられる。
In particular, urethane oligomers having (meth) acryloyl groups at both ends have the advantage that the adhesiveness and surface curing degree of the resulting resin cured product are further increased.
In the present invention, the monomer having a urethane bond and / or the oligomer thereof may contain an acidic group.
Here, the acidic group means a functional group having acidity, and examples of the acidic group include a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, a carboxyl group, and a tertiary amine compound neutralized salt or metal salt thereof. Can be mentioned.

この場合、前述のウレタン結合を有するモノマー及び/又はそのオリゴマーの製造方法に用いられる化合物として、これらの酸性基を有するものを用いれば良いが、特にオリゴマー製造時には、このうちでも酸性基を有するヒドロキシル基含有化合物を用いるのが好ましい。
該酸性基を有するヒドロキシル基を含有する化合物としては、2個以上のヒドロキシル基を含有するポリオール類が好ましく用いられ、この酸性基を有するポリオール類の具体例としては、2−スルホ−1,4−ブタンジオール及びそのナトリウム塩等のアルカリ金属塩、5−スルホ−ジ−β−ヒドロキシエチルイソフタレート及びそのナトリウム塩等のアルカリ金属塩、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノエチルスルホン酸及びそのテトラメチルアンモニウム塩、そのテトラエチルアンモニウム塩、そのベンジルトリエチルアンモニウム塩、等のスルホン酸類及びそれらのアルカリ金属塩やアミン塩類;ビス(2−ヒドロキシエチル)ホスフェート及びそのテトラメチルアンモニウム塩、そのナトリウム塩等のアルカリ金属塩、等の燐酸エステル類及びそれらのアミン塩やアルカリ金属塩類;ジメチロール酢酸、ジメチロールプロピオン酸、ジメチロールブタン酸、ジメチロールヘプタン酸、ジメチロールノナン酸、ジヒドロキシ安息香酸、等のアルカノールカルボン酸類及びこれらのカプロラクトン付加物類;又は、ポリオキシプロピレントリオールと無水マレイン酸或いは無水フタル酸とのハーフエステル化合物、等の1分子中に2個のヒドロキシル基とカルボキシル基とを有する化合物類等が挙げられ、中でも、酸性基としてカルボキシル基を有する化合物が好ましい。
In this case, compounds having these acidic groups may be used as the compounds used in the method for producing the above-mentioned monomer having a urethane bond and / or oligomer thereof, and hydroxyl groups having acidic groups are particularly used during oligomer production. It is preferable to use a group-containing compound.
As the compound containing a hydroxyl group having an acidic group, polyols containing two or more hydroxyl groups are preferably used. Specific examples of the polyol having an acidic group include 2-sulfo-1,4. Alkali metal salts such as butanediol and its sodium salt, alkali metal salts such as 5-sulfo-di-β-hydroxyethylisophthalate and its sodium salt, N, N-bis (2-hydroxyethyl) aminoethylsulfonic acid Sulfonic acids such as tetramethylammonium salt, tetraethylammonium salt, benzyltriethylammonium salt, and the like, and alkali metal salts and amine salts thereof; bis (2-hydroxyethyl) phosphate and tetramethylammonium salt, sodium salt thereof Alkali metal salts, etc. Phosphoric acid esters and their amine and alkali metal salts; dimethylolacetic acid, dimethylolpropionic acid, dimethylolbutanoic acid, dimethylolheptanoic acid, dimethylolnonanoic acid, dihydroxybenzoic acid, and other alkanol carboxylic acids and their caprolactones Adducts; or compounds having two hydroxyl groups and a carboxyl group in one molecule, such as a half ester compound of polyoxypropylene triol and maleic anhydride or phthalic anhydride, etc. A compound having a carboxyl group as an acidic group is preferred.

なお、ウレタン結合を有するモノマー及び/又はそのオリゴマーに、酸性基を有せしめるには、前述したような、酸性基を有するイソシアネート基含有化合物を用いるか、及び/又は、酸性基を有するヒドロキシル基含有化合物を用いる等の方法の外、ウレタン結合を有するモノマー及び/又はそのオリゴマーに、イソシアネート基と反応性を有するヒドロキシル基以外の官能基、例えばアミノ基を1個以上有し、且つ酸性基を有する化合物を反応させることにより、ウレタン結合を有するモノマー及び/又はそのオリゴマーに酸性基を導入する方法も採り得る。その場合の化合物としては、具体的には、1−カルボキシ−1,5−ペンチルジアミン、3,5−ジアミノ安息香酸等が挙げられる。   In addition, in order to give an acid group to a monomer having a urethane bond and / or an oligomer thereof, an isocyanate group-containing compound having an acid group as described above is used and / or a hydroxyl group having an acid group is contained. In addition to methods such as using compounds, monomers having urethane bonds and / or oligomers thereof have one or more functional groups other than hydroxyl groups having reactivity with isocyanate groups, such as amino groups, and acidic groups. A method of introducing an acidic group into a monomer having a urethane bond and / or an oligomer thereof by reacting the compound may also be employed. Specific examples of the compound in that case include 1-carboxy-1,5-pentyldiamine, 3,5-diaminobenzoic acid, and the like.

該酸性基含有ウレタン結合を有するモノマー及び/又はそのオリゴマー中の酸性基の含有量は、ウレタン結合を有するモノマー及び/又はそのオリゴマーに対して、0.5×10-4eq/g以上であるのが好ましく、さらに1.5×10-4eq/g以上であるのが好ましい。又、30×10-4eq/g以下であるのが好ましく、さらに8×10-4eq/g以下であるのが好ましい。 The content of acidic groups in the monomer having an acidic group-containing urethane bond and / or its oligomer is 0.5 × 10 −4 eq / g or more with respect to the monomer having a urethane bond and / or its oligomer. It is preferable that it is 1.5 × 10 −4 eq / g or more. Further, it is preferably 30 × 10 −4 eq / g or less, more preferably 8 × 10 −4 eq / g or less.

以上の酸性基含有ウレタン結合を有するモノマー及び/又はそのオリゴマーを用いる場合には、組成物全体における放射線硬化性基を有するモノマー及び/又はオリゴマーに由来する酸性基の量が、0.1×10-4eq/g以上となるように使用量を調整するのが好ましく、1×10-4eq/g以上となるのが更に好ましく、1.5×10-4eq/g以上となるのが特に好ましい。また、13×10-4eq/g以下となるのが好ましく、10×10-4eq/g以下となるのが更に好ましく、4×10-4eq/g以下となるのが特に好ましい。 When the monomer having an acidic group-containing urethane bond and / or its oligomer is used, the amount of the acidic group derived from the monomer and / or oligomer having a radiation curable group in the whole composition is 0.1 × 10. -4 eq / g or more is preferably used, more preferably 1 × 10 −4 eq / g or more, and more preferably 1.5 × 10 −4 eq / g or more. Particularly preferred. Further, it is preferably 13 × 10 −4 eq / g or less, more preferably 10 × 10 −4 eq / g or less, and particularly preferably 4 × 10 −4 eq / g or less.

酸性基の含有量が小さすぎると、硬化物としての層間密着性を向上させる効果が不足し、剥離が起こり易くなるばかりでなく、後述するシリカ粒子と組み合わせた硬化物が脆くなる傾向となる。逆に大きすぎると、硬化物としての柔軟性が低下し、むしろ、層間密着性が低下する傾向となる。
本発明のヒドロキシアルキレン基含有放射線硬化性モノマーは、主として、いわゆるエポキシ(メタ)アクリレートを意味する。エポキシ(メタ)アクリレートは、1分子中に少なくとも1個以上のエポキシ基を有するエポキシ化合物と不飽和一塩基酸とを特定のエステル化触媒と重合禁止剤との存在下で反応させることにより製造することができる。
When the content of the acidic group is too small, the effect of improving the interlayer adhesion as a cured product is insufficient, and not only peeling is likely to occur, but also the cured product combined with silica particles described later tends to be brittle. Conversely, when too large, the softness | flexibility as hardened | cured material will fall, rather, it will become the tendency for interlayer adhesiveness to fall.
The hydroxyalkylene group-containing radiation curable monomer of the present invention mainly means so-called epoxy (meth) acrylate. Epoxy (meth) acrylate is produced by reacting an epoxy compound having at least one epoxy group in one molecule with an unsaturated monobasic acid in the presence of a specific esterification catalyst and a polymerization inhibitor. be able to.

エポキシ化合物としては、ビスフェノールA及び/又はF化合物とエピクロロヒドリンとの反応により得られるエポキシ化合物で、エポキシ当量170〜2000、好ましくは粘度が低いエポキシ当量170〜1000のものが使用できる。また、臭素化ビスフェノールA化合物とエピクロロヒドリンとの反応により得られるエポキシ化合物、水素添加ビスフェノールAとエピクロロヒドリンとの反応により得られるエポキシ化合物、さらにはフェノ一ルノボラック型エポキシ化合物、クレゾールノボラック型エポキシ化合物等のノボラック型エポキシ化合物も使用することができる。これらエポキシ化合物は単独或いは二種類以上を混合して使用することができる。中でも、ビスフェノールA及び/又はF型エポキシ化合物が流動性や耐衝撃性、耐煮沸性に優れ、被着体との密着性が良好であるため好ましい。   As an epoxy compound, an epoxy compound obtained by a reaction between a bisphenol A and / or F compound and epichlorohydrin having an epoxy equivalent of 170 to 2000, preferably an epoxy equivalent of 170 to 1000 having a low viscosity can be used. In addition, an epoxy compound obtained by reaction of brominated bisphenol A compound with epichlorohydrin, an epoxy compound obtained by reaction of hydrogenated bisphenol A with epichlorohydrin, a phenol novolac type epoxy compound, cresol novolak Novolac type epoxy compounds such as type epoxy compounds can also be used. These epoxy compounds can be used alone or in admixture of two or more. Among these, bisphenol A and / or F type epoxy compounds are preferable because they are excellent in fluidity, impact resistance, and boiling resistance, and have good adhesion to the adherend.

かかるエポキシ化合物と反応させる不飽和一塩基酸としては、特に限定されるものではないが、例えばアクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、桂皮酸、アクリル酸ダイマーなどがあげられる。これらの酸は、単独でも2種以上併用して使用することもできる。
エポキシ化合物と不飽和一塩基酸との配合比率は、通常、エポキシ化合物中のエポキシ基に対して、不飽和一塩基酸中のカルボキシル基が0.9〜1.2当量になる範囲であり、なかでも硬化性及び貯蔵安定性に優れる樹脂が得られる点で1±0.05当量となる範
囲が好ましい。配合比率がこの範囲より小さい場合、エポキシ基の残存量が多くなるため、このエポキシ基とエポキシアクリレート中の2級水酸基との副反応物が生成し、また貯蔵性も大きく低下する。配合比率がこの範囲より大きい場合、反応後に残存する不飽和一塩基酸により、硬化時間が極端に長くなるため好ましくない。
The unsaturated monobasic acid to be reacted with such an epoxy compound is not particularly limited, and examples thereof include acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, cinnamic acid, and acrylic acid dimer. These acids can be used alone or in combination of two or more.
The compounding ratio of the epoxy compound and the unsaturated monobasic acid is usually in a range where the carboxyl group in the unsaturated monobasic acid is 0.9 to 1.2 equivalents relative to the epoxy group in the epoxy compound, Among these, a range of 1 ± 0.05 equivalent is preferable in that a resin having excellent curability and storage stability can be obtained. When the blending ratio is smaller than this range, the residual amount of the epoxy group increases, so that a side reaction product of this epoxy group and the secondary hydroxyl group in the epoxy acrylate is generated, and the storage property is also greatly reduced. When the blending ratio is larger than this range, the unsaturated monobasic acid remaining after the reaction is not preferable because the curing time becomes extremely long.

本発明において、ヒドロキシアルキレン基を有するモノマー及び/又はそのオリゴマー
は、更に酸性基を有することが好ましい。酸性基としては、前述のウレタン結合を有するモノマー及び/又はそのオリゴマーに含有される酸性基の説明に記載したのと同様のものが挙げられる
ヒドロキシアルキレン基を有するモノマー及び/又はそのオリゴマーに酸性基を有さしめる方法としては、公知の方法を用いれば特に限定はない。例えば、カルボキシル基を導入する方法としては、ヒドロキシル基に環状酸無水物を反応させる方法が挙げられる。この場合の酸無水物としては特に制限はないが、例えば無水マレイン酸、無水コハク酸、無水フタル酸、無水ピロメリット酸、無水トリメリット酸、ナフタレン−1,8:4,5−テトラカルボン酸二無水物、シクロヘキサン−1,2,3,4−テトラカルボン酸=3,4−無水物、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、4−メチル−ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチル−テトラヒドロ無水フタル酸などを用いることができる。これらのうち、透明性および耐光性に優れている点で、無水マレイン酸、無水コハク酸が特に好ましい。
In the present invention, the monomer having a hydroxyalkylene group and / or the oligomer thereof preferably further has an acidic group. Examples of the acidic group include the same as those described in the explanation of the acidic group contained in the monomer having a urethane bond and / or its oligomer, and the acidic group in the monomer having a hydroxyalkylene group and / or its oligomer. There is no particular limitation on the method for forming the surface if a known method is used. For example, a method for introducing a carboxyl group includes a method in which a cyclic acid anhydride is reacted with a hydroxyl group. The acid anhydride in this case is not particularly limited. For example, maleic anhydride, succinic anhydride, phthalic anhydride, pyromellitic anhydride, trimellitic anhydride, naphthalene-1,8: 4,5-tetracarboxylic acid Dianhydride, cyclohexane-1,2,3,4-tetracarboxylic acid = 3,4-anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, 4-methyl-hexahydrophthalic anhydride, methyl-tetrahydrophthalic anhydride Etc. can be used. Of these, maleic anhydride and succinic anhydride are particularly preferable in terms of excellent transparency and light resistance.

ヒドロキシアルキレン基含有放射線硬化性樹脂モノマーまたはオリゴマーのヒドロキシル基に環状酸無水物を反応させる方法としては、混合後、室温〜150℃、より好ましくは40〜100℃の範囲の温度にて数時間攪拌する方法などが挙げられる。
上述のようなモノマー及び/又はそのオリゴマーとしては、透明性の高い材料が好ましく、例えば、芳香環を有していない化合物であるのが好ましい。芳香環を含有するモノマー及び/又はそのオリゴマーを用いた樹脂組成物及び硬化物は、得られるものが着色物であったり、最初は着色していなくても保存中に着色したり着色が強まってしまうこと、いわゆる黄変、がある。これは芳香環を形成する二重結合部分が、エネルギー線によってその構造を不可逆的に変化させることがこれらの原因であると考えられている。
As a method of reacting the cyclic acid anhydride with the hydroxyl group of the radiation-curable resin monomer or oligomer containing a hydroxyalkylene group, the mixture is stirred for several hours at a temperature in the range of room temperature to 150 ° C., more preferably 40 to 100 ° C. after mixing. The method of doing is mentioned.
As the above-mentioned monomer and / or oligomer thereof, a highly transparent material is preferable, and for example, a compound having no aromatic ring is preferable. Resin compositions and cured products using aromatic ring-containing monomers and / or oligomers thereof are colored, or even if they are not initially colored, they are colored during storage or become more colored. There is so-called yellowing. It is thought that this is because the double bond part forming the aromatic ring irreversibly changes its structure by energy rays.

このため、モノマー及び/又はそのオリゴマーは、芳香環を有しない構造を持つことで、色相の悪化が無く、かつ光線透過性も低下することなく、オプトエレクトロニクス用途など、無色透明が要求される用途への応用に特に適する利点がある。
ウレタン結合を有するモノマー及び/又はそのオリゴマーにおいて、芳香環を有しないモノマー及び/又はそのオリゴマーは、上記製造法において、芳香環を含まないイソシアネート基含有化合物と芳香環を含まないヒドロキシル基含有化合物とを付加反応することにより製造できる。
For this reason, the monomer and / or oligomer thereof has a structure that does not have an aromatic ring, so that there is no deterioration in hue and light transmittance does not deteriorate, and applications such as optoelectronics that require colorless and transparent use. There are advantages that make it particularly suitable for applications.
In the monomer having a urethane bond and / or the oligomer thereof, the monomer having no aromatic ring and / or the oligomer thereof are obtained by using the isocyanate group-containing compound not containing an aromatic ring and the hydroxyl group-containing compound not containing an aromatic ring in the above production method. Can be produced by addition reaction.

例えば、イソシアネート化合物として、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、シクロヘキサンジイソシアネート、ビス(イソシアナトシクロヘキシル)メタン、イソホロンジイソシアネートの1種類又は2種類以上を組み合わせて用いるのが好ましい。
ヒドロキシアルキレン基を有するモノマー及び/又はそのオリゴマーにおいて芳香環を有しないモノマー及び/又はそのオリゴマーは、上記製造法において、芳香環を有しないエポキシ化合物と芳香環を有しない不飽和−塩基酸とを反応させることにより製造できる。芳香環を有しないエポキシ化合物としては、水添ビスフェノールAタイプエポキシ化合物、水添ビスフェノールFタイプエポキシ化合物又は3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート等の芳香環を有しないエポキシ化合物とエピクロロヒドリンとの反応により得られるエポキシ化合物を用いるのが好ましい。
For example, as the isocyanate compound, it is preferable to use one or more of bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, cyclohexane diisocyanate, bis (isocyanatocyclohexyl) methane, and isophorone diisocyanate in combination.
A monomer having a hydroxyalkylene group and / or an oligomer thereof having no aromatic ring is obtained by using an epoxy compound having no aromatic ring and an unsaturated-basic acid having no aromatic ring in the above production method. It can manufacture by making it react. Examples of the epoxy compound having no aromatic ring include a hydrogenated bisphenol A type epoxy compound, a hydrogenated bisphenol F type epoxy compound, or an epoxy not having an aromatic ring such as 3,4-epoxycyclohexylmethyl-3,4-epoxycyclohexanecarboxylate. It is preferable to use an epoxy compound obtained by reacting the compound with epichlorohydrin.

下記一般式(2)で示される脂環骨格を有するビス(メタ)アクリレートである。   It is a bis (meth) acrylate having an alicyclic skeleton represented by the following general formula (2).

Figure 2005298226
Figure 2005298226

ただし上記一般式(2)において、Ra及びRbはそれぞれ独立して水素原子又はメチル基を、Rc及びRdはそれぞれ独立して炭素数6以下のアルキレン基を、xは1又は2を、yは0又は1を、それぞれ表す。
上記一般式(2)で示される成分Aの具体例としては、ビス(ヒドロキシメチル)トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン=ジアクリレート、ビス(ヒドロキシメチル)トリ
シクロ[5.2.1.02,6]デカン=ジメタクリレート、ビス(ヒドロキシメチル)ト
リシクロ[5.2.1.02,6]デカン=アクリレートメタクリレート及びこれらの混合
物、ビス(ヒドロキシメチル)ペンタシクロ[6.5.1.13,6.02,7.09,13]ペンタデカン=ジアクリレート、ビス(ヒドロキシメチル)ペンタシクロ[6.5.1.13,6.02,7.09,13]ペンタデカン=ジメタクリレート、ビス(ヒドロキシメチル)ペンタシクロ[6.5.1.13,6.02,7.09,13]ペンタデカン=アクリレートメタクリレート及びこれらの混合物等が挙げられる。これらのトリシクロデカン化合物及びペンタシクロデカン化合物は、複数種を併用してもよい。
上記各成分の中でもビス(ヒドロキシメチル)トリシクロ[5.2.1.02,6]デカ
ン=ジメタクリレートは優れた透明性及び耐熱性を有し、特に好適に用いられる。
In the general formula (2), R a and R b are each independently a hydrogen atom or a methyl group, R c and R d are each independently an alkylene group having 6 or less carbon atoms, and x is 1 or 2 And y represents 0 or 1, respectively.
Specific examples of the component A represented by the general formula (2) include bis (hydroxymethyl) tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decane = diacrylate, bis (hydroxymethyl) tricyclo [5.2. .1.0 2,6] decane = dimethacrylate, bis (hydroxymethyl) tricyclo [5.2.1.0 2,6] decane = acrylate methacrylate and mixtures thereof, bis (hydroxymethyl) pentacyclo [6.5 1.1 3,6 . 0 2,7 . 0 9,13 ] pentadecane diacrylate, bis (hydroxymethyl) pentacyclo [6.5.1.1 3,6 . 0 2,7 . 0 9,13 ] pentadecane = dimethacrylate, bis (hydroxymethyl) pentacyclo [6.5.1.1 3,6 . 0 2,7 . 0,13 ] pentadecane = acrylate methacrylate and mixtures thereof. These tricyclodecane compounds and pentacyclodecane compounds may be used in combination.
Among the above components, bis (hydroxymethyl) tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decane = dimethacrylate has excellent transparency and heat resistance and is particularly preferably used.

[重合開始剤]
本発明のシリカゾルにおいては、活性エネルギー線(例えば紫外線)によって進行する重合反応を開始させるために、重合開始剤を添加することができる。かかる重合開始剤としては、光によりラジカルを発生する性質を有する化合物であるラジカル発生剤が一般的であり、公知のかかる化合物が使用可能である。かかるラジカル発生剤としては、ベンゾフェノン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ジエトキシアセトフェノン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2,6−ジメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド等が例示され、これらの複数種を併用してもよい。これらのうち好ましいのは、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド及びベンゾフェノンである。かかる重合開始剤の添加量は、放射線硬化性官能基を含有する化合物の総和100重量部に対し通常0.001重量部以上、好ましくは0.01重量部以上、更に好ましくは0.05重量部以上である。但し通常10重量部以下、好ましくは8重量部以下である。この添加量が多すぎると重合反応が急激に進行して光学歪みの増大をもたらすだけでなく色相も悪化する場合があり、また少なすぎると組成物を十分に硬化させることができなくなる場合がある。
又、電子線によって重合反応を開始させる場合には、上記重合開始剤を用いることも出来るが、重合開始剤を使用しない方が好ましい。
[Polymerization initiator]
In the silica sol of the present invention, a polymerization initiator can be added in order to initiate a polymerization reaction that proceeds by active energy rays (for example, ultraviolet rays). As such a polymerization initiator, a radical generator which is a compound having a property of generating radicals by light is generally used, and such known compounds can be used. Such radical generators include benzophenone, benzoin methyl ether, benzoin isopropyl ether, diethoxyacetophenone, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 2,6-dimethylbenzoyl diphenylphosphine oxide, 2,4,6-trimethylbenzoyl diphenylphosphine oxide, and the like. These may be used in combination. Of these, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide and benzophenone are preferred. The amount of the polymerization initiator added is usually 0.001 part by weight or more, preferably 0.01 part by weight or more, more preferably 0.05 part by weight, based on 100 parts by weight of the total of the compounds containing radiation-curable functional groups. That's it. However, it is usually 10 parts by weight or less, preferably 8 parts by weight or less. If the amount added is too large, the polymerization reaction may proceed rapidly and not only increase the optical distortion but also deteriorate the hue. If the amount is too small, the composition may not be sufficiently cured. .
Further, when the polymerization reaction is initiated by an electron beam, the above polymerization initiator can be used, but it is preferable not to use the polymerization initiator.

[表面張力調整剤]
本発明の表面張力調整剤は、組成物の表面張力を低下させ、基材への塗布性を向上する目的で使用される。
[Surface tension modifier]
The surface tension adjusting agent of the present invention is used for the purpose of reducing the surface tension of the composition and improving the coating property to the substrate.

その具体例としては、低分子および高分子界面活性剤やシリコーン化合物およびその各種変性物(ポリエーテル変性、フッ素変性等)、ソルビタンエステル、その他各種レベリング剤、消泡剤、レオロジーコントロール剤、離型剤などが挙げられる。これらのうち、特にポリフローKL510(共栄社化学社製)等のシリコーン化合物が好ましく、さらにはKF351A(信越化学社製)等のポリエーテル変性シリコーン化合物、フッ素変性界面活性剤が、表面張力を好ましく低下させることが出来るのみならず、塗布欠陥を生じにくい性質を示し、かつ防汚性、滑り性、耐環境性にも優れるため、好ましい。
表面張力調整剤の添加量は、種類にもよるが、シリカゾルに対して5重量%以下、好ましくは3%以下、より好ましくは0.01〜1重量%の範囲である。
Specific examples include low and high molecular weight surfactants, silicone compounds and various modified products thereof (polyether modified, fluorine modified, etc.), sorbitan esters, other various leveling agents, antifoaming agents, rheology control agents, mold release Agents and the like. Of these, silicone compounds such as Polyflow KL510 (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.) are preferred, and polyether modified silicone compounds such as KF351A (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) and fluorine-modified surfactants preferably reduce the surface tension. In addition, it is preferable because it exhibits the property of not causing coating defects and is excellent in antifouling property, slipperiness and environmental resistance.
The addition amount of the surface tension adjusting agent is 5% by weight or less, preferably 3% or less, more preferably 0.01 to 1% by weight with respect to the silica sol, although it depends on the type.

[補助成分]
本発明のシリカゾルには、製造される樹脂硬化物が本発明の目的を著しく逸脱しない限りにおいて、必要に応じて添加剤など補助成分を加えてもよい。
[Auxiliary ingredients]
An auxiliary component such as an additive may be added to the silica sol of the present invention, if necessary, as long as the produced cured resin does not significantly depart from the object of the present invention.

その他の補助成分としては、例えば酸化防止剤、熱安定剤、あるいは光吸収剤等の安定剤類;ガラス繊維、ガラスビーズ、マイカ、タルク、カオリン、金属繊維、金属粉等のフィラー類;炭素繊維、カーボンブラック、黒鉛、カーボンナノチューブ、C60等のフラーレン類等の炭素材料(フィラー類、フラーレン類などを総称して無機充填成分と称する。);帯電防止剤、可塑剤、離型剤、消泡剤、レベリング剤、沈降防止剤、界面活性剤、チクソトロピー付与剤等の改質剤類;顔料、染料、色相調整剤等の着色剤;モノマー及び/又はそのオリゴマーまたは無機成分の合成に必要な硬化剤、触媒、硬化促進剤類等が例示される。これら補助成分の添加量は、製造される樹脂硬化物が本発明の目的を著しく逸脱しない限り制限されないが、通常、シリカゾルの20重量%以下である。 Other auxiliary components include, for example, stabilizers such as antioxidants, heat stabilizers, or light absorbers; fillers such as glass fibers, glass beads, mica, talc, kaolin, metal fibers, metal powders; carbon fibers Carbon materials such as carbon black, graphite, carbon nanotubes, fullerenes such as C 60 (fillers and fullerenes are collectively referred to as inorganic filler components); antistatic agents, plasticizers, mold release agents, Modifiers such as foaming agents, leveling agents, anti-settling agents, surfactants, thixotropy imparting agents; colorants such as pigments, dyes, hue modifiers; necessary for the synthesis of monomers and / or their oligomers or inorganic components Examples include curing agents, catalysts, curing accelerators, and the like. The addition amount of these auxiliary components is not limited as long as the resin cured product to be produced does not deviate significantly from the object of the present invention, but is usually 20% by weight or less of the silica sol.

また、本発明のシリカゾルには、機械的特性や耐熱性を向上させたり、各種特性のバランスをとるためなどの目的で、放射線硬化性以外のモノマー及び/又はそのオリゴマーを更に混合してもよい。モノマー及び/又はそのオリゴマーの種類は特に限定されないが、具体的には、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂モノマー及び/又はそのオリゴマー等が使用される。   The silica sol of the present invention may be further mixed with a monomer other than radiation curable and / or an oligomer thereof for the purpose of improving mechanical properties and heat resistance or balancing various properties. . Although the kind of monomer and / or its oligomer is not specifically limited, Specifically, a thermoplastic resin, a thermosetting resin monomer, and / or its oligomer are used.

熱可塑性樹脂としては、ポリスチレン;ポリメチルメタクリレート;ポリアリレート、O−PET(カネボウ社製)等のポリエステル;ポリカーボネート;ポリエーテルスルホン;ゼオネックス(日本ゼオン社製)、アートン(JSR社製)等の脂環式熱可塑性樹脂;アペル(三井化学社製)等の環状ポリオレフィン等が挙げられ、透明性及び寸法安定性の観点からポリカーボネート又はポリエーテルスルホンが好ましい。該熱可塑性樹脂は、無機成分以外の組成物に対して20重量%以下が好ましい。   Examples of the thermoplastic resin include polystyrene; polymethyl methacrylate; polyarylate, polyester such as O-PET (manufactured by Kanebo); polycarbonate; polyethersulfone; ZEONEX (manufactured by ZEON Corporation), and fats such as ARTON (manufactured by JSR Corporation). Cyclic thermoplastic resins; cyclic polyolefins such as Apel (manufactured by Mitsui Chemicals) and the like can be mentioned, and polycarbonate or polyethersulfone is preferred from the viewpoint of transparency and dimensional stability. The thermoplastic resin is preferably 20% by weight or less based on the composition other than the inorganic component.

熱硬化性樹脂モノマー及び/又はそのオリゴマーとしては、エポキシ系樹脂;リゴライト(昭和電工社製)等が用いられ、透明性及び寸法安定性の観点から高純度のエポキシ系樹脂が好ましい。該熱硬化性樹脂は、無機成分以外の組成物に対して50重量%以下が好ましい。
(シリカゾル)
本発明のシリカゾルは、無機成分濃度10重量%となるように調整したときに、光路長1mmにおける波長550nmの光線透過率が88%以上であるものである。無機成分濃度が10重量%となるように調整する方法としては、無機成分濃度を予め蛍光X線やNMR等の方法で定量しておき、10重量%より大きい場合はアセトンで希釈する。無機成分濃度が10重量%より小さい場合は、エバポレーション等により濃縮する。このようにし
て、無機成分濃度を10重量%に調整し、光路長1mmにおける波長550nmの光線透過率を測定する。その際の光線透過率は88%以上である。好ましくは、90%以上、さらに好ましくは91%以上である。
As the thermosetting resin monomer and / or oligomer thereof, an epoxy resin; Rigolite (manufactured by Showa Denko) or the like is used, and a high purity epoxy resin is preferable from the viewpoint of transparency and dimensional stability. The thermosetting resin is preferably 50% by weight or less based on the composition other than the inorganic component.
(Silica sol)
The silica sol of the present invention has a light transmittance of 88% or more at a wavelength of 550 nm at an optical path length of 1 mm when adjusted to an inorganic component concentration of 10% by weight. As a method for adjusting the inorganic component concentration to be 10% by weight, the inorganic component concentration is quantified in advance by a method such as fluorescent X-ray or NMR, and if it is larger than 10% by weight, it is diluted with acetone. When the inorganic component concentration is less than 10% by weight, it is concentrated by evaporation or the like. In this way, the inorganic component concentration is adjusted to 10% by weight, and the light transmittance at a wavelength of 550 nm at an optical path length of 1 mm is measured. At that time, the light transmittance is 88% or more. Preferably, it is 90% or more, more preferably 91% or more.

本発明のシリカゾルは、高い透明性を有するのが好ましい。具体的には光路長1mmにおける波長550nmの光線透過率が90%以上、より好ましくは95%以上である。透明性が低いと保存安定性が低くなる傾向があるので好ましくない。さらに、ジリカゾルの硬化時の透明性が大きく損なわれる傾向があり、硬化物が光学用途に用いられる場合、記録された情報の読み出し時に読み出しエラーが増加するので好ましくない。   The silica sol of the present invention preferably has high transparency. Specifically, the light transmittance at a wavelength of 550 nm at an optical path length of 1 mm is 90% or more, more preferably 95% or more. If the transparency is low, storage stability tends to be low, which is not preferable. In addition, the transparency of dilicasol when cured tends to be greatly impaired, and when the cured product is used for optical applications, read errors increase when reading recorded information, which is not preferable.

本発明のシリカゾルは、25℃における粘度が1000センチポイズ以上であることが好ましい。さらに好ましくは2000ポイズ以上である。また、10000センチポイズ以下であることが好ましい。さらに好ましくは5000センチポイズ以下であ。1000センチポイズより小さすぎると厚みが50μm以上の保護膜を形成するのが困難となるので、そのような厚い保護膜を必要とする情報記録媒体に対しては用いることができず好ましくない。逆に5000センチポイズより大きすぎると平滑な表面の保護膜を形成しにくくなるため好ましくない。粘度は、E型粘度計、B型粘度計又は振動型粘度計によって測定すればよい。粘度を調整する方法としては、希釈剤の添加、溶媒除去、放射線硬化性オリゴマーの分子量制御、増粘剤の添加又はレオロジー制御剤の添加などの手法があり、好ましくは、希釈剤の添加、放射線硬化性オリゴマーの分子量制御、増粘剤の添加が用いられ、さらに好ましくは希釈剤の添加が用いられる。   The silica sol of the present invention preferably has a viscosity at 25 ° C. of 1000 centipoise or more. More preferably, it is 2000 poise or more. Moreover, it is preferable that it is 10,000 centipoises or less. More preferably, it is 5000 centipoises or less. If the thickness is less than 1000 centipoise, it is difficult to form a protective film having a thickness of 50 μm or more, which is not preferable because it cannot be used for an information recording medium that requires such a thick protective film. On the contrary, if it is larger than 5000 centipoise, it becomes difficult to form a protective film having a smooth surface, which is not preferable. The viscosity may be measured with an E-type viscometer, a B-type viscometer or a vibration-type viscometer. Methods for adjusting the viscosity include techniques such as addition of diluent, solvent removal, molecular weight control of radiation curable oligomer, addition of thickener or rheology control agent, preferably addition of diluent, radiation The molecular weight control of the curable oligomer and the addition of a thickener are used, and the addition of a diluent is more preferably used.

該シリカゾルは、25℃における表面張力が40mN/m以下、好ましくは35mN/m以下、より好ましくは30mN/m以下である。表面張力が高すぎると、コーティング時の組成物の塗れ広がり性が悪化し、コーティング時に必要な組成物量が多くなるばかりでなく、欠陥が生じる原因となるため好ましくない。表面張力は小さければ小さいほどよいが、通常10mN/m以上である。表面張力は表面張力計(例えば、協和界面科学(株)社製CBVP−A3型)を用いて測定すれば良い。表面張力を調整する方法としては、前記表面張力調整剤の添加が挙げられる。
(シリカゾルの製造方法)
本発明のシリカゾルの製造方法は、ケイ素化合物の加水分解及び/又は縮合によりシリカを液体媒体中で合成した後に、該液体媒体を25℃における水への溶解度が5%以上の有機液体媒体(但し、メタノール、エタノール及びアセトンを除く)に置換する工程を有するシリカゾルの製造方法である。
The silica sol has a surface tension at 25 ° C. of 40 mN / m or less, preferably 35 mN / m or less, more preferably 30 mN / m or less. If the surface tension is too high, the spreadability of the composition at the time of coating deteriorates, and not only the amount of the composition required at the time of coating increases, but also a defect is caused, which is not preferable. The smaller the surface tension, the better, but it is usually 10 mN / m or more. The surface tension may be measured using a surface tension meter (for example, CBVP-A3 type manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.). Examples of the method for adjusting the surface tension include addition of the surface tension adjusting agent.
(Method for producing silica sol)
In the method for producing a silica sol of the present invention, after synthesizing silica in a liquid medium by hydrolysis and / or condensation of a silicon compound, the liquid medium is an organic liquid medium having a solubility in water at 25 ° C. of 5% or more (however, , Except for methanol, ethanol and acetone).

具体的には(a)メタノール、エタノール、アセトンのいずれかの合成分散媒中において、ケイ素化合物の加水分解及び/又は縮合によりシリカ粒子を合成する工程、(b)シリカ粒子を表面保護する工程、(c)有機液体媒体を混合した後に、合成分散媒を除去して溶媒置換する工程を順次行うことにより製造することができる。
この製造方法によれば、粒径が揃ったシリカ超微粒子が高度に分散されたゾルをより容易に得ることができる。
Specifically, (a) a step of synthesizing silica particles by hydrolysis and / or condensation of a silicon compound in a synthetic dispersion medium of methanol, ethanol, or acetone, (b) a step of protecting the surface of the silica particles, (C) After the organic liquid medium is mixed, it can be produced by sequentially performing a process of removing the synthetic dispersion medium and replacing the solvent.
According to this production method, a sol in which ultrafine silica particles having a uniform particle diameter are highly dispersed can be obtained more easily.

上記(a)工程は、ケイ素化合物が四塩化ケイ素の場合、以下の方法によって行われる。まず合成分散媒に四塩化ケイ素を室温にて均一に溶解させる。室温に保持しつつ数時間攪拌を続けると、四塩化ケイ素の加水分解が徐々に進行し、分解生成物として生成する酸によって、更なる加水分解及び脱水縮合が平衡反応にて進行し、シリカ粒子が合成される。   The step (a) is performed by the following method when the silicon compound is silicon tetrachloride. First, silicon tetrachloride is uniformly dissolved in a synthetic dispersion medium at room temperature. When stirring is continued for several hours while maintaining at room temperature, the hydrolysis of silicon tetrachloride gradually proceeds, and further hydrolysis and dehydration condensation proceed in an equilibrium reaction by the acid generated as a decomposition product, and silica particles Is synthesized.

上記(a)工程は、ケイ素化合物が水ガラスの場合、加水分解反応は起きず、縮合反応のみとなる。具体的には合成分散媒に水ガラスを室温にて均一に溶解させる。その後、ア
ンモニア水とその他の弱アルカリ試薬を用いて系をpH8〜10に調整し、30秒から15分間保持後、酸試薬にて中和し、系を中性〜酸性に調整する。このアルカリ性調整と酸性調整を交互に数分間室温に保持しつつ、数時間攪拌を続けることによりシリカ粒子が合成される。
In the step (a), when the silicon compound is water glass, the hydrolysis reaction does not occur and only the condensation reaction occurs. Specifically, water glass is uniformly dissolved in a synthetic dispersion medium at room temperature. Thereafter, the pH of the system is adjusted to 8 to 10 using aqueous ammonia and other weak alkaline reagents, and after maintaining for 30 seconds to 15 minutes, the system is neutralized with an acid reagent to adjust the system to neutral to acidic. Silica particles are synthesized by continuing stirring for several hours while alternately maintaining the alkalinity adjustment and the acidity adjustment at room temperature for several minutes.

系のpHによっては、生成するシリカ粒子が粗大化する場合がある。その際は、反応温度を5〜20℃の低温に制御し、縮合反応を抑制することによって、粒子の粗大化を防止し、微粒子を得ることができる。
ケイ素化合物がアルコキシシランのオリゴマーの場合、上記(a)の工程では、溶媒中で、アルコキシシランのオリゴマー、触媒及び水を加えてアルコキシシランのオリゴマー加水分解を行いシリカ粒子を合成する。溶媒はメタノール、エタノール、アセトンのいずれかの溶媒で行うのが好ましい。これらの溶媒はアルコキシシランのオリゴマーとの相溶性が良好で、また加水分解を経て合成されたシリカ粒子も安定的に分散させることができるため、好ましい。溶媒の量は、アルコシシシランのオリゴマーに対して0.3〜10倍用いるのが好ましい。
Depending on the pH of the system, the silica particles produced may become coarse. In that case, by controlling the reaction temperature to a low temperature of 5 to 20 ° C. and suppressing the condensation reaction, coarsening of the particles can be prevented and fine particles can be obtained.
When the silicon compound is an alkoxysilane oligomer, in the step (a), an alkoxysilane oligomer, a catalyst and water are added in a solvent to hydrolyze the alkoxysilane oligomer to synthesize silica particles. The solvent is preferably a solvent of methanol, ethanol, or acetone. These solvents are preferable because they have good compatibility with alkoxysilane oligomers and can stably disperse silica particles synthesized through hydrolysis. The amount of the solvent is preferably 0.3 to 10 times that of the oligomer of alkoxysilane.

触媒としては、蟻酸、マレイン酸等の有機酸;塩酸、硝酸、硫酸等の無機酸;及びアセチルアセトンアルミニウム、ジブチルスズジラウレート、ジズチルスズジオクタエート等の金属錯体化合物等の加水分解触媒が使用される。使用量は、アルコシシシランのオリゴマーに対して0.1〜3重量%が好ましい。
水はアルコシシシランのオリゴマーに対して10〜50重量%が好ましく添加される。加水分解温度は、10〜100℃で行い、これより低いと、シリカ粒子が形成される反応が十分に進行せず、好ましくない。逆に高すぎるとオリゴマーのゲル化反応が起こりやすくなるため好ましくない。加水分解時間は30分〜1週間が好ましい。
Examples of the catalyst include organic acids such as formic acid and maleic acid; inorganic acids such as hydrochloric acid, nitric acid and sulfuric acid; and hydrolytic catalysts such as metal complex compounds such as acetylacetone aluminum, dibutyltin dilaurate and diztiltin dioctate. . The amount used is preferably 0.1 to 3% by weight based on the oligomer of the alkoxysilane.
The water is preferably added in an amount of 10 to 50% by weight based on the oligomer of alkoxysilane. The hydrolysis temperature is 10 to 100 ° C. If it is lower than this, the reaction for forming silica particles does not proceed sufficiently, which is not preferable. On the other hand, if it is too high, an oligomer gelation reaction tends to occur, which is not preferable. The hydrolysis time is preferably 30 minutes to 1 week.

上記(b)の反応は、シリカ粒子を表面保護する工程で、表面保護剤としては、界面活性剤、分散剤、シランカップリング剤等が挙げられる。
界面活性剤又は分散剤を用いる場合には、表面保護剤を添加して、室温〜60℃の温度にて30分〜2時間程度攪拌して反応させる方法、添加して反応させたあと、室温にて数日間熟成させる方法、等が挙げられる。添加する際は、表面保護剤の溶媒への溶解性が非常に高い溶媒を選択しないことが重要である。表面保護剤の溶解性が非常に高い溶媒を用いた場合、無機成分への保護が十分に行われないか、もしくは保護プロセスに多大な時間を要するため、好ましくない。表面保護剤の溶解性の高さを検討する際は、溶媒への溶解度値(SP値)を参考にすることが出来る。
The reaction (b) is a step of protecting the surface of silica particles, and examples of the surface protective agent include surfactants, dispersants, silane coupling agents and the like.
In the case of using a surfactant or a dispersant, a method of adding a surface protective agent and stirring and reacting at room temperature to 60 ° C. for about 30 minutes to 2 hours, after adding and reacting, And a method of aging for several days. When adding, it is important not to select a solvent having a very high solubility in the solvent of the surface protective agent. When a solvent having a very high solubility of the surface protective agent is used, it is not preferable because the protection to the inorganic component is not sufficiently performed or a long time is required for the protection process. When examining the high solubility of the surface protective agent, the solubility value (SP value) in the solvent can be referred to.

シランカップリング剤を用いる場合には、表面保護反応は室温(25℃)にて進行する。通常は0.5〜24時間撹拌操作を行い、反応を進行させるが、100℃以下の温度で加熱してもよい。加熱すると反応速度が増し、より短時間で反応を行わせることができる。シランカップリング剤を用いる場合には、水を添加しても良い。水はシランカップリング剤由来のアルコキシ基及びアルコキシシラン由来の残存アルコキシ基が加水分解に必要な量の範囲で、通常添加する。シランカップリング剤は、複数回に分割して添加してもよい。その際には水も複数回に分割して添加してもよく、その量は上記シランカップリング剤への水の添加量に記載した説明と同様である。   When a silane coupling agent is used, the surface protection reaction proceeds at room temperature (25 ° C.). Usually, stirring is performed for 0.5 to 24 hours to allow the reaction to proceed, but heating may be performed at a temperature of 100 ° C. or lower. When heated, the reaction rate increases and the reaction can be carried out in a shorter time. When a silane coupling agent is used, water may be added. Water is usually added in the range of the amount required for hydrolysis of the alkoxy group derived from the silane coupling agent and the remaining alkoxy group derived from the alkoxysilane. The silane coupling agent may be added in multiple portions. In that case, water may be added in a plurality of times, and the amount thereof is the same as that described in the amount of water added to the silane coupling agent.

上記(c)工程は、上記(b)の反応が十分に終了してから行う必要がある。その確認は、反応液中のシランカップリング剤の残存量を測定することで行える。通常、反応液中のシランカップリング剤の残存量が、仕込み量に対して10%以下になったときである。上記(b)の反応が十分に進行する以前に(c)の操作を行うと、シリカ粒子が凝集したり、粗大化したりするために透明性が損なわれるので好ましくない。(c)工程では、(b)工程で得られた反応液に有機液体媒体を混合する。その際用いる有機液体媒体は、合
成分散媒の沸点より高い沸点のものを用いる必要がある。このとき、水への溶解度が高い有機液体媒体を用いると、白濁などの問題を生じない。次にエバポレーションなどの方法によって合成分散媒を除去する。エバポレーションの減圧度は、好ましくは20kPa以下、より好ましくは10kPa以下、更に好ましくは5kPa以下である。ただし、ゲル化や白濁を避けるため、大気圧より段階的に減圧度を増していくようにするのが好ましい。高すぎると合成分散媒を十分に除去することができないばかりか、シリカ粒子の原料であるアルコキシシランのオリゴマーにアルコキシ基が残存しやすくなり、シリカゾルの保存安定性が低下するため好ましくない。逆に低すぎるとシリカ粒子の分散安定性が低下し、シリカ粒子の粗大化や凝集、ゲル化が起こりやすくなるため好ましくない。エバポレーションの温度は合成分散媒が設定した減圧度において揮発すれば良く、通常30〜80℃で行う。例えば、15kPaにおけるメタノールであれば、30〜40℃の温度が好ましい。高すぎるとシリカ粒子の分散安定性が低下し、シリカ粒子の粗大化や凝集、ゲル化が起こりやすくなるため好ましくない。低すぎると合成分散媒を十分に除去することができないばかりか、シリカ粒子の原料がアルコキシシランのオリゴマーの場合、アルコキシ基が残存しやすくなり、シリカゾルの保存安定性が低下するため好ましくない。
The step (c) needs to be performed after the reaction (b) is sufficiently completed. The confirmation can be performed by measuring the residual amount of the silane coupling agent in the reaction solution. Usually, it is when the residual amount of the silane coupling agent in the reaction solution becomes 10% or less with respect to the charged amount. If the operation of (c) is performed before the reaction of (b) sufficiently proceeds, the silica particles are aggregated or coarsened, so that the transparency is impaired. In the step (c), an organic liquid medium is mixed with the reaction liquid obtained in the step (b). The organic liquid medium used at that time must have a boiling point higher than that of the synthetic dispersion medium. At this time, when an organic liquid medium having high solubility in water is used, problems such as white turbidity do not occur. Next, the synthetic dispersion medium is removed by a method such as evaporation. The degree of vacuum during evaporation is preferably 20 kPa or less, more preferably 10 kPa or less, and even more preferably 5 kPa or less. However, in order to avoid gelation and cloudiness, it is preferable to increase the degree of vacuum stepwise from atmospheric pressure. If it is too high, the synthetic dispersion medium cannot be sufficiently removed, and an alkoxy group tends to remain in the alkoxysilane oligomer, which is a raw material for silica particles, and the storage stability of the silica sol is lowered, which is not preferable. Conversely, if it is too low, the dispersion stability of the silica particles is lowered, and the silica particles are likely to be coarsened, aggregated, or gelled. The evaporation temperature may be volatilized at a reduced pressure set by the synthetic dispersion medium, and is usually 30 to 80 ° C. For example, if it is methanol in 15 kPa, the temperature of 30-40 degreeC is preferable. If it is too high, the dispersion stability of the silica particles is lowered, and the silica particles are likely to be coarsened, aggregated, or gelled. If it is too low, the synthetic dispersion medium cannot be sufficiently removed, and when the silica particle raw material is an oligomer of an alkoxysilane, an alkoxy group tends to remain and the storage stability of the silica sol is lowered, which is not preferable.

以上が本発明のシリカゾルの製造方法であるが、用途に応じて、(d)該シリカゾルに更に放射線硬化性を有する樹脂を混合させる工程を行うことが出来る。さらに用途によっては(e)25〜150℃の温度にて有機液体媒体中に含有される揮発成分を除去する工程を経て使用することもできる。
(d)の工程が必要になるのは、該シリカゾルが放射線硬化性を有しない場合、または該シリカゾルから得られる硬化物の耐熱性、密着性、硬化性を向上したい場合である。
The above is the method for producing a silica sol of the present invention. Depending on the application, (d) a step of further mixing a radiation curable resin with the silica sol can be performed. Furthermore, it can also be used through the process of removing the volatile component contained in the organic liquid medium at the temperature of (e) 25-150 degreeC depending on a use.
The step (d) is necessary when the silica sol does not have radiation curability or when it is desired to improve the heat resistance, adhesion, and curability of a cured product obtained from the silica sol.

(e)の工程が必要になるのは、該シリカゾルを用いて無溶媒系の樹脂組成物を得たい場合である。より具体的には、50ミクロン以上の厚い膜を形成したい場合、または更に厚いフィルムやシートを形成したい場合などである。
上記(d)の工程は、室温(25℃)にて行うことができるが、放射線硬化性樹脂の粘度が高い場合や、放射線硬化性樹脂の融点が室温(25℃)以上の場合は、30〜90℃に加熱して行ってもよい。混合時間は30分〜5時間が好ましい。
The step (e) is required when it is desired to obtain a solvent-free resin composition using the silica sol. More specifically, it is necessary to form a thick film of 50 microns or more, or to form a thicker film or sheet.
The step (d) can be performed at room temperature (25 ° C.). However, when the viscosity of the radiation curable resin is high, or when the melting point of the radiation curable resin is room temperature (25 ° C.) or more, 30 You may carry out by heating to -90 degreeC. The mixing time is preferably 30 minutes to 5 hours.

上記(e)の工程においては、有機液体媒体もしくは有機液体媒体に含有される揮発性成分、及びアルコキシシランオリゴマーの加水分解により生成したアルコール(以上を総称して「揮発性成分」と称する。)の除去が行われる。ただし必要な範囲で除去されれば良く、必ずしも完全に除去されなくても良い。なお、温度が記載された範囲よりも低いと、揮発性成分の除去が十分に行われず好ましくない。逆に高すぎると、シリカ粒子が凝集や粗大化、あるいはゲル化を生じやすくなるため好ましくない。温度は段階的にコントロールしてもかまわない。除去時間は、1〜12時間が好ましい。又、20kPa以下、さらに好ましくは10kPa以下の減圧化で除去することが好ましい。又0.1kPa以上で除去することが好ましい。圧力は徐々に減圧にしても構わない。   In the step (e), an organic liquid medium or a volatile component contained in the organic liquid medium and an alcohol generated by hydrolysis of an alkoxysilane oligomer (the above are collectively referred to as “volatile components”). Is removed. However, it may be removed within a necessary range, and may not be completely removed. In addition, when temperature is lower than the range described, removal of a volatile component is not fully performed but it is unpreferable. On the other hand, if it is too high, the silica particles are liable to be aggregated, coarsened or gelled, which is not preferable. The temperature may be controlled step by step. The removal time is preferably 1 to 12 hours. Moreover, it is preferable to remove by reducing the pressure to 20 kPa or less, more preferably 10 kPa or less. Moreover, it is preferable to remove at 0.1 kPa or more. The pressure may be gradually reduced.

以上の方法によってシリカゾルを製造することにより、微少な粒径のシリカ粒子が均一に分散された組成物を、白濁やゲル化等を起こすことなく安定的に製造することができる。また微小な粒径のシリカ粒子を様々な樹脂中に分散させたシリカゾルを得ることができる、又、このシリカゾルを用いて製造されるコーティング膜や成形体は優れた寸法安定性及び耐候性を持つ。   By producing silica sol by the above method, a composition in which fine particles of silica particles are uniformly dispersed can be stably produced without causing cloudiness or gelation. In addition, silica sols in which silica particles with a small particle size are dispersed in various resins can be obtained, and coating films and molded articles produced using this silica sol have excellent dimensional stability and weather resistance. .

[放射線硬化条件]
上記シリカゾルが放射線硬化性を有する場合、その硬化物は、シリカゾルに放射線(活性エネルギー線や電子線)を照射して重合反応を開始させるいわゆる「放射線硬化」によって得られる。
重合反応の形式に制限はなく、例えばラジカル重合、アニオン重合、カチオン重合、配位重合などの公知の重合形式を用いることができる。これら重合形式の例示のうち、最も好ましい重合形式はラジカル重合である。その理由は定かではないが、重合反応の開始が重合系内で均質かつ短時間に進行することによる生成物の均質性によるものと推定される。
[Radiation curing conditions]
When the silica sol has radiation curability, the cured product is obtained by so-called “radiation curing” in which a polymerization reaction is started by irradiating the silica sol with radiation (active energy ray or electron beam).
There is no restriction | limiting in the form of a polymerization reaction, For example, well-known polymerization forms, such as radical polymerization, anionic polymerization, cationic polymerization, and coordination polymerization, can be used. Among these polymerization modes, the most preferable polymerization mode is radical polymerization. The reason for this is not clear, but it is presumed to be due to the homogeneity of the product due to the initiation of the polymerization reaction being homogeneous and proceeding in a short time within the polymerization system.

上記放射線とは、必要とする重合反応を開始する重合開始剤に作用して該重合反応を開始する化学種を発生させる働きを有する電磁波(ガンマ線、エックス線、紫外線、可視光線、赤外線、マイクロ波等)又は粒子線(電子線、α線、中性子線、各種原子線等)である。
本発明において好ましく用いられる放射線の一例は、エネルギーと汎用光源を使用可能であることから紫外線、可視光線、及び電子線が好ましく、最も好ましくは紫外線及び電子線である。
The radiation is an electromagnetic wave (gamma ray, X-ray, ultraviolet ray, visible ray, infrared ray, microwave, etc.) that acts on a polymerization initiator that initiates a necessary polymerization reaction to generate a chemical species that initiates the polymerization reaction. ) Or particle beam (electron beam, α-ray, neutron beam, various atomic beams, etc.).
An example of radiation preferably used in the present invention is preferably ultraviolet rays, visible rays, and electron beams, and most preferably ultraviolet rays and electron beams because energy and a general-purpose light source can be used.

紫外線を用いる場合、紫外線によりラジカルを発生する光ラジカル発生剤(前記例示参照)を重合開始剤とし紫外線を放射線として使用する方法が採用される。この時、必要に応じて増感剤を併用してもよい。上記紫外線は、波長が通常200〜400nmの範囲であり、この波長範囲は好ましくは250〜400nmである。紫外線を照射する装置としては、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、マイクロ波によって紫外線を発生させる構造の紫外線ランプ等、公知の装置を好ましく用いることができる。該装置の出力は通常10〜200W/cmであり、該装置は、被照射体に対して5〜80cmの距離に設置するようにすると、被照射体の光劣化や熱劣化、熱変形等が少なく、好ましい。   When ultraviolet rays are used, a method is employed in which a photo radical generator that generates radicals by ultraviolet rays (see the above example) is used as a polymerization initiator and ultraviolet rays are used as radiation. At this time, you may use a sensitizer together as needed. The wavelength of the ultraviolet rays is usually in the range of 200 to 400 nm, and this wavelength range is preferably 250 to 400 nm. As a device for irradiating ultraviolet rays, a known device such as a high-pressure mercury lamp, a metal halide lamp, or an ultraviolet lamp having a structure for generating ultraviolet rays by microwaves can be preferably used. The output of the apparatus is usually 10 to 200 W / cm, and when the apparatus is installed at a distance of 5 to 80 cm with respect to the irradiated object, the light deterioration, thermal deterioration, thermal deformation, etc. of the irradiated object are caused. Less and preferred.

本発明のシリカゾルは、また電子線によっても好ましく硬化することができ、機械特性、特に引っ張り伸び特性に優れた硬化物を得ることができる。電子線を用いる場合、その光源および照射装置は高価であるものの、開始剤の添加を省略可能であること、及び酸素による重合阻害を受けず、従って表面硬化度が良好となるため、好ましく用いられる場合がある。
電子線照射に用いられる電子線照射装置としては、特にその方式に制限はないが、例えばカーテン型、エリアビーム型、ブロードビーム型、パルスビーム型等が挙げられる。電子線照射の際の加速電圧は10〜1000kVが好ましい。
The silica sol of the present invention can also be cured preferably by an electron beam, and a cured product excellent in mechanical properties, particularly tensile elongation properties can be obtained. When an electron beam is used, the light source and the irradiation device are expensive, but the addition of an initiator can be omitted and the polymerization is not inhibited by oxygen. There is a case.
An electron beam irradiation apparatus used for electron beam irradiation is not particularly limited, and examples thereof include a curtain type, an area beam type, a broad beam type, and a pulse beam type. The acceleration voltage during electron beam irradiation is preferably 10 to 1000 kV.

該放射線の強度は通常0.1J/cm2以下、好ましくは0.2J/cm2以上のエネル
ギーで照射する。又、通常20J/cm2以下のエネルギー範囲で照射し、好ましくは1
0J/cm2以下、さらに好ましくは5J/cm2以下、より好ましくは3J/cm2以下
、特に好ましくは2J/cm2以下で照射する。
該放射線強度はこの範囲内であれば、放射線硬化化合物の種類によって適宜選択可能である。例えば、ウレタン結合又はヒドロキシアルキレン基を有するモノマー及び/又はそのオリゴマーを含む放射線硬化性樹脂組成物の場合、放射線照射強度は2J/cm2以下
が好ましい。又、脂環式アクリレートからなるモノマー及び/又はそのオリゴマーを含む放射線硬化性樹脂組成物の場合、放射線照射強度は強度は3J/cm2以下が好ましい。
The intensity of the radiation is usually 0.1 J / cm 2 or less, preferably irradiated with 0.2 J / cm 2 or more energy. In general, irradiation is performed within an energy range of 20 J / cm 2 or less, preferably 1
0 J / cm 2 or less, more preferably 5 J / cm 2 or less, more preferably 3J / cm 2 or less, particularly preferably irradiated with 2J / cm 2 or less.
If the radiation intensity is within this range, it can be appropriately selected depending on the type of radiation curable compound. For example, in the case of a radiation curable resin composition containing a monomer having a urethane bond or a hydroxyalkylene group and / or an oligomer thereof, the irradiation intensity is preferably 2 J / cm 2 or less. In the case of a radiation curable resin composition containing a monomer composed of an alicyclic acrylate and / or an oligomer thereof, the irradiation intensity is preferably 3 J / cm 2 or less.

かかる放射線の照射エネルギーや照射時間が極端に少ない場合は重合が不完全なため架橋樹脂組成物の耐熱性、機械特性が十分に発現されない場合がある。該照射時間は通常1秒以上とし、好ましくは10秒以上とする。ただし、逆に極端に過剰な場合は黄変等光による色相悪化に代表される劣化を生ずる場合がある。従って照射時間は通常3時間以下とし、反応促進と生産性の点で好ましくは1時間程度以下とする。   When the irradiation energy or irradiation time of such radiation is extremely small, the heat resistance and mechanical properties of the crosslinked resin composition may not be sufficiently exhibited due to incomplete polymerization. The irradiation time is usually 1 second or longer, preferably 10 seconds or longer. However, when the amount is excessively large, deterioration such as yellowing due to light such as yellowing may occur. Therefore, the irradiation time is usually 3 hours or less, and preferably about 1 hour or less in terms of reaction acceleration and productivity.

該放射線の照射は、一段階でも、あるいは複数段階で照射してもよく、その線源として通常は放射線が全方向に広がる拡散線源を用い、通常、型内に賦形された前記重合性液体
組成物を固定静置した状態又はコンベアで搬送された状態とし、放射線源を固定静置した状態で照射する。
また、前記重合性液体組成物を適当な基板(例えば樹脂、金属、半導体、ガラス、紙等)上の塗布液膜とし、次いで放射線を照射して該塗布液膜を硬化させることも可能である。
The radiation irradiation may be performed in one step or in a plurality of steps. As the radiation source, a diffusion radiation source in which the radiation spreads in all directions is usually used. Irradiation is performed with the liquid composition in a stationary state or a state in which the liquid composition is conveyed by a conveyor, and a radiation source in a stationary state.
It is also possible to use the polymerizable liquid composition as a coating liquid film on a suitable substrate (for example, resin, metal, semiconductor, glass, paper, etc.) and then irradiate radiation to cure the coating liquid film. .

[放射線硬化物]
本発明のシリカゾルの放射線硬化物は、通常、溶剤等に不溶不融の性質を示し、厚膜化した際であっても光学部材の用途に有利な性質を備え、密着性、表面硬化度に優れていることが好ましい。具体的には、低い光学歪み性(低複屈折性)、高い光線透過率、寸法安定性、高密着性、高表面硬化度及び一定以上の耐熱性を示すことが好ましい。また、硬化収縮が小さいほど好ましい。
[Radiation cured product]
The radiation-cured product of the silica sol of the present invention usually exhibits insoluble and infusible properties in a solvent or the like, and has advantageous properties for the use of optical members even when it is thickened, and has good adhesion and surface cure. It is preferable that it is excellent. Specifically, it is preferable to exhibit low optical distortion (low birefringence), high light transmittance, dimensional stability, high adhesion, high degree of surface curing, and a certain level of heat resistance. Further, the smaller the curing shrinkage, the better.

より詳しく説明する。
本発明の放射線硬化物は、通常5cm以下の膜厚を有する。好ましくは1cm以下、さらに好ましくは1mm以下、より好ましくは500μm以下である。又、通常1μm以上、好ましくは10μm以上、さらに好ましくは20μm以上、より好ましくは30μm以上、特に好ましくは70μm以上、最も好ましくは85μm以上の膜厚を有する。
This will be described in more detail.
The radiation-cured product of the present invention usually has a thickness of 5 cm or less. Preferably it is 1 cm or less, More preferably, it is 1 mm or less, More preferably, it is 500 micrometers or less. The film thickness is usually 1 μm or more, preferably 10 μm or more, more preferably 20 μm or more, more preferably 30 μm or more, particularly preferably 70 μm or more, and most preferably 85 μm or more.

上記硬化物の透明性については、550nmにおける光路長0.1mm当たりの光線透過率が80%以上であることが好ましく、より好ましくは85%以上、更に好ましくは89%以上である。さらに好ましくは、400nmにおける光路長0.1mm当たりの光線透過率が80%以上であることが好ましく、より好ましくは85%以上、更に好ましくは89%以上である。特に好ましくは、光路長1mm当たりで上記光線透過率を有するものが好ましい。光線透過率は、例えば、ヒューレットパッカード社製HP8453型紫外・可視吸光光度計にて室温で測定すればよい。   About transparency of the said hardened | cured material, it is preferable that the light transmittance per 0.1 mm of optical path length in 550 nm is 80% or more, More preferably, it is 85% or more, More preferably, it is 89% or more. More preferably, the light transmittance per optical path length of 0.1 mm at 400 nm is preferably 80% or more, more preferably 85% or more, and still more preferably 89% or more. Particularly preferably, those having the light transmittance per 1 mm of the optical path length are preferable. The light transmittance may be measured at room temperature using, for example, an HP8453 ultraviolet / visible absorptiometer manufactured by Hewlett-Packard Company.

又、本発明の硬化物は、JIS K5400に準拠した鉛筆硬度試験による表面硬度がHB以上であるのが好ましく、より好ましくはF以上であり、さらに好ましくはH以上である。又、7H以下であるのが好ましい。この場合、該硬化物が、ガラスや金属等の無機基板上や樹脂基板で硬化された硬化物においても上記硬度を満たすのが好ましく、さらに好ましくは、ポリカーボネート等のプラスチック基板上で硬化された硬化物においても上記硬度を満たすのが好ましい。硬度が小さすぎると、表面に傷が付きやすいため好ましくない。硬度が大きすぎること自体の問題はないが、硬化物が脆くなる傾向となり、クラックや剥離が生じやすく好ましいことではない。   Moreover, it is preferable that the surface hardness by the pencil hardness test based on JISK5400 of the hardened | cured material of this invention is HB or more, More preferably, it is F or more, More preferably, it is H or more. Moreover, it is preferable that it is 7H or less. In this case, the cured product preferably satisfies the above hardness even on a cured product cured on an inorganic substrate such as glass or metal or a resin substrate, and more preferably cured on a plastic substrate such as polycarbonate. It is preferable that the above-mentioned hardness is also satisfied in the product. If the hardness is too small, it is not preferable because the surface is easily scratched. Although there is no problem with the hardness being too large, the cured product tends to become brittle, and cracks and peeling are likely to occur, which is not preferable.

さらには、硬化収縮は小さいほど好ましく、通常3体積%以下、より好ましくは2体積%以下である。一般的には、基材上にシリカゾルを塗布し、硬化後に発生する凹反り量を測定する方法で代替される。測定方法は、直径130mm、厚さ1.2±0.2mmの円形ポリカーボネート板上に、スピンコーターを使用して100±15ミクロンの厚みの組成物膜を形成し、規定量の放射線を照射した後、定盤の上に1時間静置する。静置後、組成物の硬化収縮によって生じたポリカーボネート板の凹ソリを測定する。凹ソリは、1mm以下が好ましく、さらに好ましくは0.1mm以下である。   Furthermore, curing shrinkage is preferably as small as possible, and is usually 3% by volume or less, more preferably 2% by volume or less. In general, the method is replaced by a method in which silica sol is applied onto a substrate and the amount of concave warpage generated after curing is measured. The measuring method was that a composition film having a thickness of 100 ± 15 microns was formed on a circular polycarbonate plate having a diameter of 130 mm and a thickness of 1.2 ± 0.2 mm using a spin coater, and was irradiated with a prescribed amount of radiation. Then, leave it on the surface plate for 1 hour. After standing, the concave warp of the polycarbonate plate caused by the curing shrinkage of the composition is measured. The concave warp is preferably 1 mm or less, more preferably 0.1 mm or less.

さらに、硬化物の熱膨張が小さいほど、より良好な寸法安定性を有していることを意味し、好ましい。例えば、熱膨張の具体的指標の一つである線膨張係数が小さいほど好ましく、13×10-5/℃以下が好ましく、より好ましくは12×10-5/℃以下、更に好ましくは10×10-5/℃以下、特に好ましくは8×10-5/℃以下である。線膨張係数は、例えば、5mm×5mm×1mmの板状試験片を用いて、圧縮法熱機械測定(TMA;SSC/5200型;セイコーインスツルメント社製)にて加重1g、昇温速度10℃/
分で測定し、40℃から100℃までの範囲を10℃刻みで線膨張係数を評価し、その平均値を代表値とすることができる。
Furthermore, it means that it has better dimensional stability, so that the thermal expansion of hardened | cured material is small. For example, the smaller the linear expansion coefficient, which is one of the specific indicators of thermal expansion, is preferable, preferably 13 × 10 −5 / ° C. or less, more preferably 12 × 10 −5 / ° C. or less, and still more preferably 10 × 10. −5 / ° C. or less, particularly preferably 8 × 10 −5 / ° C. or less. The linear expansion coefficient is, for example, a weight of 1 g by a compression method thermomechanical measurement (TMA; SSC / 5200 type; manufactured by Seiko Instruments Inc.) using a plate-shaped test piece of 5 mm × 5 mm × 1 mm, and a heating rate of 10 ℃ /
The linear expansion coefficient can be evaluated in increments of 10 ° C. over a range from 40 ° C. to 100 ° C., and the average value can be used as a representative value.

加えて、密着性は高いほうが好ましい。測定方法は10cm角の光学研磨ガラス板上に、スポイトを用いて組成物を15滴垂らし、室温で1分間放置後、規定量の放射線を照射した後、室温で1時間放置する。硬化した組成物部分の中央にカッターナイフでガラス表面に到達するように切り込みを入れ、室温で更に14日間放置後、切り込み部の組成物硬化物とガラス表面との界面の剥離が目視で観察されるかどうかにて評価した。サンプル数を5とし、すべてのサンプルについて剥離が観察されなかった場合を◎、2以上のサンプルについて剥離が観察されなかった場合を○、1のサンプルのみ剥離が観察されなかった場合を△、すべてのサンプルについて剥離が目視で観察された場合を×とした。密着度として好ましいのは○又は◎、さらに好ましくは◎である。   In addition, higher adhesion is preferred. The measuring method is to drop 15 drops of the composition on a 10 cm square optically polished glass plate using a dropper, leave it at room temperature for 1 minute, irradiate a prescribed amount of radiation, and then leave it at room temperature for 1 hour. A cut is made in the center of the cured composition portion with a cutter knife so as to reach the glass surface, and after leaving for 14 days at room temperature, the peeling of the interface between the cured composition and the glass surface in the cut portion is visually observed. We evaluated by whether or not. When the number of samples is 5 and no peeling is observed for all the samples, ◎ when no peeling is observed for two or more samples, ○ when no peeling is observed for only one sample, Δ, all The case where peeling was visually observed with respect to the sample was marked with ×. The degree of adhesion is preferably ◯ or ◎, and more preferably ◎.

又、光学研磨ガラス板上よりも、ポリカーボネート等のプラスチック基板で上記密着性を有するものがさらに好ましい。
さらに加えて表面硬化度は、硬い方が好ましく、測定法は規定量の紫外線を照射後、ゴム手袋を装着した右手人差し指と親指で、親指が塗布面側になるようにサンプルを軽くはさみ、親指を塗布面から離したとき、その跡が目視にて観察されない場合を○、薄く観察される場合を△、濃く観察される場合を×として測定する。表面硬度としては○が好ましい。
Further, a plastic substrate such as polycarbonate having the above adhesiveness is more preferable than on the optically polished glass plate.
In addition, it is preferable that the degree of surface hardening is hard. The measurement method is to irradiate the specified amount of ultraviolet light, then sandwich the sample with the right index finger and thumb wearing rubber gloves so that the thumb is on the coated surface side. When the mark is separated from the coated surface, the case where the mark is not visually observed is indicated by ◯, the case where the mark is observed thinly is indicated by Δ, and the case where the mark is observed dark is indicated by X. The surface hardness is preferably ◯.

また、本発明の硬化物は、被着材上に膜厚100±15μmの硬化物層を形成した積層体を、80℃、85%RHの環境下に100時間さらに好ましくは200時間置いた後の被着材に対する密着面積の割合が、当初密着面積の50%以上を保持しているのが好ましい。さらに好ましくは80%以上、特に好ましくは100%である。被着材に対するこの密着性は、10cm角の被着材表面に本発明の放射線硬化性組成物を塗布し、硬化させることにより、膜厚100±15μmの硬化物層を有する積層体となし、該積層体を、80℃、85%RHに設定した恒温恒湿槽内に100時間置いた後、取り出した積層体に2cm方眼を描いた透明フィルムを重ね合わせ、被着材に対する剥離面積が半分以下である方眼の数を数え、その全体数25個に対する百分率を算出し、それを、被着材に対する密着面積の割合として求めることができる。   The cured product of the present invention is obtained by placing a laminate in which a cured product layer having a film thickness of 100 ± 15 μm is formed on an adherend in an environment of 80 ° C. and 85% RH for 100 hours, more preferably 200 hours. It is preferable that the ratio of the close contact area to the adherend retains 50% or more of the initial close contact area. More preferably, it is 80% or more, and particularly preferably 100%. This adhesion to the adherend is formed as a laminate having a cured product layer with a thickness of 100 ± 15 μm by applying and curing the radiation curable composition of the present invention on the surface of the 10 cm square adherend, The laminate was placed in a constant temperature and humidity chamber set at 80 ° C. and 85% RH for 100 hours, and then a transparent film depicting a 2 cm square was overlaid on the taken out laminate, and the peeled area with respect to the adherend was halved. The following squares are counted, the percentage of the total number of 25 is calculated, and it can be calculated as the ratio of the adhesion area to the adherend.

又は、恒温恒湿試験前後の該組成物膜付き被着材の重量を測定することにより求めることができる。
被着材としては、特に限定されず、樹脂、ガラス、セラミクス、無機物結晶、金属、半導体、ダイヤモンド、有機物結晶、紙パルプ、木材等が挙げられるが、好ましくはポリカーボネート等のプラスティック基板や該プラスティック基板上に有機物又は無機物が積層された基板である。
Or it can obtain | require by measuring the weight of this adherend with a composition film | membrane before and after a constant temperature and humidity test.
The adherend is not particularly limited, and examples thereof include resins, glass, ceramics, inorganic crystals, metals, semiconductors, diamonds, organic crystals, paper pulp, and wood. Preferably, a plastic substrate such as polycarbonate or the plastic substrate is used. A substrate on which an organic or inorganic material is laminated.

また、耐熱性については、樹脂硬化物の示差熱分析(DSC)、熱機械測定(TMA)又は動的粘弾性測定により測定されるガラス転移温度が120℃以上であることが好ましく、この値はより好ましくは150℃以上、更に好ましくは170℃以上である。
また、本発明の硬化物は、各種溶剤に対して溶解しないことが好ましい。代表的にはトルエン、クロロホルム、アセトン、テトラヒドロフランといった溶剤に対して溶解しないことが好ましい。
As for heat resistance, the glass transition temperature measured by differential thermal analysis (DSC), thermomechanical measurement (TMA) or dynamic viscoelasticity measurement of the cured resin is preferably 120 ° C. or higher. More preferably, it is 150 degreeC or more, More preferably, it is 170 degreeC or more.
Moreover, it is preferable that the hardened | cured material of this invention does not melt | dissolve with respect to various solvents. Typically, it is preferable not to dissolve in a solvent such as toluene, chloroform, acetone, or tetrahydrofuran.

本発明の硬化物はシリカ粒子などの無機物質超微粒子を含有するが、該微粒子は、有機物である樹脂マトリクスと異なる光学特性を有する物質であるため、該硬化物が総体として有機物単独では実現し得ない特異な屈折率とアッベ数とのバランスを有するという特徴を有する場合がある。かかる特異な屈折率とアッベ数とのバランスは、レンズやプリズム
等光の屈折を利用し、複屈折が小さいことが望ましい用途において有用である場合があり、具体的にはナトリウムD線波長において23℃で測定される屈折率nDとアッベ数νDとの関係を表す下記数式の定数項Cが1.70〜1.82の範囲を逸脱するような場合をいう。
The cured product of the present invention contains ultrafine inorganic substance particles such as silica particles. However, since the fine particles are substances having optical properties different from those of the organic resin matrix, the cured product as a whole is realized by the organic substance alone. There is a case where it has the characteristic that it has the balance of the unusual refractive index and Abbe number which cannot be obtained. Such a balance between the specific refractive index and the Abbe number may be useful in applications where it is desirable that the birefringence is small, utilizing the refraction of light such as a lens or a prism. This refers to the case where the constant term C in the following formula representing the relationship between the refractive index n D and the Abbe number ν D measured at ° C. deviates from the range of 1.70 to 1.82.

Figure 2005298226
Figure 2005298226

樹脂材料の成形体では、一般に厚みが大きくなるに従って複屈折も大きくなる。本発明において、上記シリカ粒子を使用することにより、本発明の樹脂硬化物は厚みの増大の割には従来になく複屈折の増加率が小さくなるという特徴を獲得する場合がある。従って、後述する本発明の光学部材のように、厚み0.1mm以上という比較的厚い成形体として本発明の樹脂硬化物を使用する場合、低複屈折率化の点で有利である。   In a molded body of a resin material, birefringence generally increases as the thickness increases. In the present invention, by using the above silica particles, the resin cured product of the present invention may acquire the characteristic that the increase rate of birefringence is small compared to the conventional case for the increase in thickness. Therefore, when the cured resin of the present invention is used as a relatively thick molded product having a thickness of 0.1 mm or more as in the optical member of the present invention described later, it is advantageous in terms of lowering the birefringence.

本発明の硬化物は、複屈折で代表される光学歪みが小さく、良好な透明性を有し、優れた寸法安定性や表面硬度等の機能特性を有するため、光学材料として優れる。
ここでいう光学材料とは、それを構成する材料の光学特性、例えば透明性、吸発光特性、外界との屈折率差、複屈折の小ささ、前記の特異な屈折率とアッベ数とのバランス等を利用する用途に用いられる成形体一般を指す。具体例としては、ディスプレイパネル、タッチパネル、レンズ、プリズム、導波路、光増幅器等のオプティクス、オプトエレクトロニクス用部材が挙げられる。
The cured product of the present invention is excellent as an optical material because it has small optical distortion represented by birefringence, good transparency, and excellent functional properties such as dimensional stability and surface hardness.
The optical material here refers to the optical characteristics of the material constituting it, for example, transparency, light absorption and emission characteristics, refractive index difference from the outside, small birefringence, and balance between the above specific refractive index and Abbe number. It refers to general molded articles used for applications that use the above. Specific examples include display panels, touch panels, lenses, prisms, waveguides, optical amplifiers and other optics, and optoelectronic members.

本発明の光学材料は2種類に大別される。第1の光学材料は前記樹脂硬化物の成形体である光学材料であり、第2の光学材料は前記樹脂硬化物の薄膜を一部の層として有する成形体である光学材料である。つまり、前者は光学材料の主体が前記樹脂硬化物でありその他に該樹脂硬化物でない材質の任意の薄膜(コート層)を有していてもよいものであり、一方、後者は光学材料の主体は前記樹脂硬化物でなくてもよい材質で構成され、一部の層として樹脂硬化物の薄膜を有するものである。いずれの光学材料も、樹脂、ガラス、セラミクス、無機物結晶、金属、半導体、ダイヤモンド、有機物結晶、紙パルプ、木材等の任意の固体素材基板上に密着して成形されたものであってもよい。   The optical material of the present invention is roughly classified into two types. The first optical material is an optical material that is a molded body of the cured resin, and the second optical material is an optical material that is a molded body having a thin film of the cured resin as a part of the layer. In other words, the former is an optical material whose main component is the resin cured product and may have an arbitrary thin film (coat layer) made of a material other than the resin cured product, while the latter is the main component of the optical material. Is made of a material that does not have to be the cured resin, and has a thin film of the cured resin as a part of the layers. Any optical material may be formed in close contact with an arbitrary solid material substrate such as resin, glass, ceramics, inorganic crystal, metal, semiconductor, diamond, organic crystal, paper pulp, and wood.

上記第1の光学材料の寸法に制限はないが、前記樹脂硬化物の部分の光路長は、光学材料の機械的強度の点で下限値は通常0.01mmであり、好ましくは0.1mm、更に好ましくは0.2mmである。一方、光線強度の減衰の点で該上限値は通常10000mmであり、好ましくは5000mm、更に好ましくは1000mmである。
上記第1の光学材料の形状に制限はないが、例えば平板状、曲板状、レンズ状(凹レンズ、凸レンズ、凹凸レンズ、片凹レンズ、片凸レンズ等)、プリズム状、ファイバー状等の形状が例示される。
Although there is no restriction | limiting in the dimension of the said 1st optical material, The optical path length of the part of the said resin hardened | cured material is 0.01 mm normally in terms of the mechanical strength of an optical material, Preferably it is 0.1 mm, More preferably, it is 0.2 mm. On the other hand, the upper limit is usually 10,000 mm, preferably 5000 mm, and more preferably 1000 mm in terms of attenuation of light intensity.
The shape of the first optical material is not limited, but examples thereof include a plate shape, a curved plate shape, a lens shape (concave lens, convex lens, concavo-convex lens, half-concave lens, half-convex lens, etc.), prism shape, fiber shape, and the like. Is done.

上記第2の光学材料の寸法に制限はないが、前記樹脂硬化物薄膜の膜厚は、機械的強度や光学特性の点で下限値は通常0.05μmであり、好ましくは0.1μm、更に好ましくは0.5μmである。一方、該膜厚の上限値は、薄膜の成形加工性や費用対効果バランスの点で通常3000μmであり、好ましくは2000μm、更に好ましくは1000μmである。   Although there is no restriction | limiting in the dimension of the said 2nd optical material, The film thickness of the said resin cured material thin film is 0.05 micrometer normally in terms of mechanical strength or an optical characteristic, Preferably it is 0.1 micrometer, Furthermore, Preferably it is 0.5 micrometer. On the other hand, the upper limit of the film thickness is usually 3000 μm, preferably 2000 μm, more preferably 1000 μm, from the viewpoint of thin film forming processability and cost-effective balance.

かかる薄膜の形状に制限はないが、必ずしも平面状でなくてもよく、例えば球面状、非球面曲面状、円柱状、円錐状、あるいはボトル状等の任意形状の基板上に成形されていてもよい。
本発明の光学材料には、必要に応じて任意の被覆層、例えば摩擦や摩耗による塗布面の機械的損傷を防止する保護層、半導体結晶粒子や基材等の劣化原因となる望ましくない波長の光線を吸収する光線吸収層、水分や酸素ガス等の反応性低分子の透過を抑制あるいは防止する透過遮蔽層、防眩層、反射防止層、低屈折率層等や、基材と塗布面との接着性を改善する下引き層、電極層等、任意の付加機能層を設けて多層構造としてもよい。かかる任意の被覆層の具体例としては、無機酸化物コーティング層からなる透明導電膜やガスバリア膜、有機物コーティング層からなるガスバリア膜やハードコート等が挙げられ、そのコーティング法としては真空蒸着法、CVD法、スパッタリング法、ディップコート法、スピンコート法等公知のコーティング法を用いることができる。
The shape of the thin film is not limited, but it is not necessarily flat, and may be formed on a substrate having an arbitrary shape such as a spherical shape, an aspherical curved surface shape, a cylindrical shape, a conical shape, or a bottle shape. Good.
The optical material of the present invention has an optional coating layer, for example, a protective layer that prevents mechanical damage to the coated surface due to friction or wear, and an undesirable wavelength that causes deterioration of semiconductor crystal particles or a substrate. A light-absorbing layer that absorbs light, a transmission shielding layer that suppresses or prevents the transmission of reactive low molecules such as moisture and oxygen gas, an antiglare layer, an antireflection layer, a low refractive index layer, Arbitrary additional function layers such as an undercoat layer and an electrode layer for improving the adhesion may be provided to form a multilayer structure. Specific examples of such an optional coating layer include a transparent conductive film and gas barrier film made of an inorganic oxide coating layer, a gas barrier film made of an organic coating layer, a hard coat, and the like. A known coating method such as a sputtering method, a dip coating method, or a spin coating method can be used.

本発明の光学材料の具体例を更に詳細に例示すると、眼鏡用レンズ、光コネクタ用マイクロレンズ、発光ダイオード用集光レンズ等の各種レンズ、光スイッチ、光ファイバー、光回路における光分岐、接合回路、光多重分岐回路、光度調器等の光通信用部品、液晶基板、タッチパネル、導光板、位相差板等各種ディスプレイ用部材、光ディスク基板や光ディスク用フィルム・コーティングを初めとする記憶・記録用途、更には光学接着剤等各種光通信用材料、機能性フィルム、反射防止膜、光学多層膜(選択反射膜、選択透過膜等)、超解像膜、紫外線吸収膜、反射制御膜、光導波路、及び識別機能印刷面等各種光学フィルム・コーティング用途等が挙げられる。   Specific examples of the optical material of the present invention are illustrated in more detail. Various lenses such as spectacle lenses, optical connector microlenses, and light-emitting diode condensing lenses, optical switches, optical fibers, optical branches in optical circuits, junction circuits, Optical communication parts such as optical multi-branch circuits, luminous intensity controllers, various display members such as liquid crystal substrates, touch panels, light guide plates, retardation plates, storage / recording applications including optical disk substrates and optical film coatings, and more Are optical adhesives and other optical communication materials, functional films, antireflection films, optical multilayer films (selective reflection films, selective transmission films, etc.), super-resolution films, ultraviolet absorption films, reflection control films, optical waveguides, and Examples include various optical films and coating applications such as an identification function printing surface.

[光学記録媒体]
本発明でいう光記録媒体とは特に限定はされないが、好ましくはブルーレーザーを用い
る次世代高密度光記録媒体が好ましい。上記光記録媒体としては、基板において誘電体
膜、記録膜、反射膜など(以下、これらの層を総称して記録再生機能層という。)を形
成した面に保護膜が形成される光記録媒体であって、波長380〜800nmのレーザ
ー光、好ましくは波長450〜350nmのレーザー光を用いる光記録媒体を意味する
[Optical recording medium]
The optical recording medium referred to in the present invention is not particularly limited, but a next-generation high-density optical recording medium using a blue laser is preferable. Examples of the optical recording medium include optical recording in which a protective film is formed on a surface on which a dielectric film, a recording film, a reflective film, etc. (hereinafter, these layers are collectively referred to as a recording / reproducing functional layer) is formed on a substrate. It means an optical recording medium using a laser beam having a wavelength of 380 to 800 nm, preferably a laser beam having a wavelength of 450 to 350 nm.

次に、基板について説明する。基板の一主面上には、光情報の記録・再生に使用するための凹凸の溝が設けられており、例えば、スタンパを用いた光透過性樹脂の射出成形によって形成される。基板の材料は、光透過性材料であれば特に限定されないが、例えば、ポリカーボネート樹脂、ポリメタクリレート樹脂、ポリオレフィン樹脂等の熱可塑性樹脂及びガラスを用いることができる。なかでもポリカーボネート樹脂は、CD−ROM等において最も広く用いられ、安価であるので最も好ましい。基板の厚さは、通常0.1mm以上、好ましくは0.3mm以上、より好ましくは0.5mm以上、一方、20mm以下、好ましくは15mm以下、より好ましくは3mm以下であるが、通常は、1.2±0.2mm程度とされる。基板の外径は、一般的には130mm程度である。   Next, the substrate will be described. An uneven groove for use in recording / reproducing optical information is provided on one main surface of the substrate, and is formed, for example, by injection molding of a light-transmitting resin using a stamper. The material of the substrate is not particularly limited as long as it is a light-transmitting material. For example, thermoplastic resins such as polycarbonate resin, polymethacrylate resin, and polyolefin resin, and glass can be used. Of these, polycarbonate resin is most preferred because it is most widely used in CD-ROMs and is inexpensive. The thickness of the substrate is usually 0.1 mm or more, preferably 0.3 mm or more, more preferably 0.5 mm or more, on the other hand, 20 mm or less, preferably 15 mm or less, more preferably 3 mm or less. .2 ± 0.2 mm or so. The outer diameter of the substrate is generally about 130 mm.

記録再生機能層は、情報信号を記録再生可能又は再生可能な機能を発揮されるように構成された層であり、単層であっても複数の層からなってもよい。記録再生機能層は、光学記録媒体が、再生専用の媒体(ROM媒体)である場合と、一度の記録のみ可能な追記型の媒体(Write Once媒体)である場合と、記録消去を繰り返し行える書き換え可能型の媒体(Rewritable媒体)である場合とによって、それぞれの目的に応じた層構成を採用することができる。   The recording / reproducing functional layer is a layer configured to exhibit a function capable of recording / reproducing an information signal or reproducing the information signal, and may be a single layer or a plurality of layers. The recording / reproducing functional layer is a rewrite that can repeatedly perform recording and erasure when the optical recording medium is a reproduction-only medium (ROM medium), or a write-once medium that can be recorded only once (Write Once medium). Depending on the case of a possible type medium (Rewritable medium), it is possible to adopt a layer structure corresponding to each purpose.

例えば、再生専用の媒体においては、記録再生機能層は、通常、Al、Ag、Au等の金属を含有する単層で構成され、例えば、記録再生機能層は、スパッタ法によりAl、Ag、Au反射層を基板上に成膜することによって形成される。
追記型の媒体においては、記録再生機能層は、通常、Al、Ag、Au等の金属を含有する反射層と有機色素を含有する記録層とをこの順に基板上に設けることによって構成される。このような追記型の媒体としては、スパッタ法により反射層を設けた後、スピンコ
ート法により有機色素層を基板上に形成するものを挙げることができる。また、追記型の媒体としての他の具体例としては、記録再生機能層が、Al、Ag、Au等の金属を含有する反射層と、誘電体層と、記録層と、誘電体層とをこの順に基板上に設けることによって構成され、誘電体層と記録層とが無機材料を含有するものも挙げることができる。このような追記型の媒体においては、通常、スパッタ法により反射層と、誘電体層と、記録層及び誘電体層とが形成される。
For example, in a read-only medium, the recording / reproducing functional layer is usually composed of a single layer containing a metal such as Al, Ag, Au, etc. For example, the recording / reproducing functional layer is formed of Al, Ag, Au by sputtering. It is formed by forming a reflective layer on a substrate.
In the write-once type medium, the recording / reproducing functional layer is generally configured by providing a reflective layer containing a metal such as Al, Ag, Au, etc. and a recording layer containing an organic dye on the substrate in this order. As such a write-once medium, a medium in which a reflective layer is provided by a sputtering method and then an organic dye layer is formed on a substrate by a spin coating method can be exemplified. As another specific example of the write-once medium, the recording / reproducing functional layer includes a reflective layer containing a metal such as Al, Ag, Au, a dielectric layer, a recording layer, and a dielectric layer. A structure in which the dielectric layer and the recording layer contain an inorganic material is also provided. In such a write-once medium, a reflective layer, a dielectric layer, a recording layer, and a dielectric layer are usually formed by sputtering.

書き換え可能型の媒体においては、記録再生機能層は、通常、Al、Ag、Au等の金属を含有する反射層と、誘電体層と、記録層と、誘電体層とをこの順に基板上に設けることによって構成され、誘電体層と記録層とが無機材料を含有するのが一般的である。このような書き換え可能型の媒体においては、通常、スパッタ法により反射層、誘電体層、記録層、及び誘電体層が形成される。また、書き換え可能型の媒体としての他の具体例としては、光磁気記録媒体を挙げることができる。記録再生機能層には、記録再生領域が設定されている。記録再生領域は、通常、記録再生機能層の内径よりも大きい内径と、記録再生機能層の外径よりも小さい外径と、の領域に設けられる。   In a rewritable type medium, the recording / reproducing functional layer is usually formed of a reflective layer containing a metal such as Al, Ag, or Au, a dielectric layer, a recording layer, and a dielectric layer in this order on the substrate. In general, the dielectric layer and the recording layer contain an inorganic material. In such a rewritable medium, a reflective layer, a dielectric layer, a recording layer, and a dielectric layer are usually formed by sputtering. Another specific example of the rewritable medium is a magneto-optical recording medium. A recording / reproducing area is set in the recording / reproducing functional layer. The recording / reproducing area is usually provided in an area having an inner diameter larger than the inner diameter of the recording / reproducing functional layer and an outer diameter smaller than the outer diameter of the recording / reproducing functional layer.

図1は、書き換え可能型の光学記録媒体10における記録再生機能層5の一例を説明するための図である。記録再生機能層5は、基板1上に直接設けられた金属材料から形成された反射層51と、相変化型材料により形成された記録層53と、記録層53を上下から挟むように設けられた2つの誘電体層52及び誘電体層54とで構成される。
反射層51に使用する材料は、反射率の大きい物質が好ましく、特に放熱効果が期待で
きるAu、Ag又はAl等の金属が好ましい。また、反射層自体の熱伝導度制御や、耐
腐蝕性の改善のため、Ta、Ti、Cr、Mo、Mg、V、Nb、Zr,Si等の金属を少量加えてもよい。少量加える金属の添加量は、通常、0.01原子%以上20原子%以下である。なかでも、Ta及び/又はTiを15原子%以下含有するアルミニウム合金、特に、AlαTa1-α(0≦α≦0.15)なる合金は、耐腐蝕性に優れており、光学記録媒体の信頼性を向上させる上で特に好ましい反射層材料である。また、Agに、Mg,Ti,Au,Cu,Pd,Pt,Zn,Cr,Si,Ge、希土類元素のいずれか一種を、0.01原子%以上10原子%以下含むAg合金は、反射率、熱伝導率が高く、耐熱性も優れていて好ましい。
FIG. 1 is a diagram for explaining an example of the recording / reproducing functional layer 5 in the rewritable optical recording medium 10. The recording / reproducing functional layer 5 is provided so as to sandwich the reflective layer 51 formed of a metal material directly provided on the substrate 1, the recording layer 53 formed of a phase change material, and the recording layer 53 from above and below. And two dielectric layers 52 and 54.
The material used for the reflective layer 51 is preferably a substance having a high reflectance, and in particular, a metal such as Au, Ag, or Al, which can be expected to have a heat dissipation effect. A small amount of metal such as Ta, Ti, Cr, Mo, Mg, V, Nb, Zr, or Si may be added to control the thermal conductivity of the reflective layer itself or to improve the corrosion resistance. The amount of metal added in a small amount is usually 0.01 atomic% or more and 20 atomic% or less. Among them, an aluminum alloy containing 15 atomic% or less of Ta and / or Ti, in particular, an alloy of AlαTa 1- α (0 ≦ α ≦ 0.15) has excellent corrosion resistance and is a reliable optical recording medium. It is a particularly preferable reflective layer material for improving the properties. In addition, Ag alloy containing any one of Mg, Ti, Au, Cu, Pd, Pt, Zn, Cr, Si, Ge, and rare earth elements in the range of 0.01 atomic% to 10 atomic% is a reflectance. High thermal conductivity and excellent heat resistance are preferable.

反射層51の厚さは、通常、40nm以上、好ましくは50nm以上、一方、通常300nm以下、好ましくは200nm以下である。反射層51の厚さが過度に大きいと、基板1に形成されたトラッキング用溝の形状が変化し、さらに、成膜に時間がかかり、材料費も増える傾向にある。また、反射層51の厚さが過度に小さいと、光透過が起こり反射層として機能しないのみならず、反射層51の一部分に、膜成長初期に形成される島状構造の影響が出やすく、反射率や熱伝導率が低下することがある。   The thickness of the reflective layer 51 is usually 40 nm or more, preferably 50 nm or more, and is usually 300 nm or less, preferably 200 nm or less. If the thickness of the reflective layer 51 is excessively large, the shape of the tracking groove formed in the substrate 1 changes, and further, it takes time to form a film and the material cost tends to increase. Further, if the thickness of the reflective layer 51 is excessively small, not only does light transmission occur and it does not function as a reflective layer, but also an influence of an island-like structure formed in the initial stage of film growth tends to occur on a part of the reflective layer 51, Reflectance and thermal conductivity may decrease.

2つの誘電体層52及び誘電体層54に使用する材料は、記録層53の相変化に伴う蒸発・変形を防止し、その際の熱拡散を制御するために用いられる。誘電体層の材料は、屈折率、熱伝導率、化学的安定性、機械的強度、密着性等に留意して決定される。一般的には透明性が高く高融点である金属や半導体の酸化物、硫化物、窒化物、炭化物やCa、Mg、Li等のフッ化物等の誘電体材料を用いることができる。これらの酸化物、硫化物、窒化物、炭化物、フッ化物は必ずしも化学量論的組成をとる必要はなく、屈折率等の制御のために組成を制御したり、混合して用いることも有効である。   The materials used for the two dielectric layers 52 and 54 are used to prevent evaporation / deformation accompanying the phase change of the recording layer 53 and to control thermal diffusion at that time. The material of the dielectric layer is determined in consideration of the refractive index, thermal conductivity, chemical stability, mechanical strength, adhesion, and the like. In general, dielectric materials such as oxides, sulfides, nitrides, carbides, and fluorides such as Ca, Mg, and Li, which are highly transparent and have a high melting point, can be used. These oxides, sulfides, nitrides, carbides, and fluorides do not necessarily have to have a stoichiometric composition, and it is also effective to control the composition for controlling the refractive index, or to mix them. is there.

このような誘電体材料の具体例としては、例えば、Sc、Y、Ce、La、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Zn、Al、Cr、In、Si、Ge、Sn、Sb、及びTe等の金属の酸化物;Ti、Zr,Hf、V、Nb,Ta、Cr、Mo、W、Zn,B、Al、Ga、In、Si,Ge、Sn、Sb、及びPb等の金属の窒化物;Ti、Zr,H
f、V,Nb、Ta、Cr、Mo、W、Zn、B、Al、Ga,In、及びSi等の金属の炭化物、又はこれらの混合物を挙げることができる。また、Zn、Y、Cd、Ga、In、Si、Ge、Sn、Pb、Sb、及びBi等の金属の硫化物;セレン化物もしくはテルル化物;Mg、Ca等のフッ化物、又はこれらの混合物を挙げることができる。
Specific examples of such a dielectric material include, for example, Sc, Y, Ce, La, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Zn, Al, Cr, In, Si, Ge, Sn, Sb, And oxides of metals such as Te; metals such as Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Zn, B, Al, Ga, In, Si, Ge, Sn, Sb, and Pb Nitrides of Ti; Zr, H
Mention may be made of metal carbides such as f, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Zn, B, Al, Ga, In, and Si, or mixtures thereof. Further, a sulfide of a metal such as Zn, Y, Cd, Ga, In, Si, Ge, Sn, Pb, Sb, and Bi; a selenide or a telluride; a fluoride such as Mg or Ca, or a mixture thereof. Can be mentioned.

繰り返し記録特性を考慮すると誘電体の混合物が好ましい。例えば、ZnSや希土類硫化物等のカルコゲン化合物と酸化物、窒化物、炭化物、弗化物等の耐熱化合物の混合物が挙げられる。例えば、ZnSを主成分とする耐熱化合物の混合物や、希土類の硫酸化物、特にY22Sを主成分とする耐熱化合物の混合物は好ましい誘電体層組成の一例である。より具体的には、ZnS−SiO2、SiN、SiO2、TiO2、CrN、TaS2、Y22S等を挙げることができる。これら材料の中でも、ZnS−SiO2は、成膜速度の速さ、膜応力の小ささ、温度変化による体積変化率の小ささ及び優れた耐候性から広く利用される。誘電体層52または誘電体層54の厚さは、通常、1nm以上500nm以下である。1nm以上とすることで、基板や記録層の変形防止効果を十分確保することができ、誘電体層としての役目を十分果たすことができる。また、500nm以下とすれば、誘電体層としての役目を十分果たしつつ、誘電体層自体の内部応力や基板との弾性特性の差等が顕著になって、クラックが発生するということを防止することができる。 In consideration of repetitive recording characteristics, a mixture of dielectrics is preferable. For example, a mixture of a chalcogen compound such as ZnS or rare earth sulfide and a heat-resistant compound such as oxide, nitride, carbide, or fluoride can be used. For example, a mixture of a heat-resistant compound containing ZnS as a main component and a mixture of a rare-earth sulfate, particularly a heat-resistant compound containing Y 2 O 2 S as a main component are examples of a preferable dielectric layer composition. More specifically, ZnS—SiO 2 , SiN, SiO 2 , TiO 2 , CrN, TaS 2 , Y 2 O 2 S and the like can be mentioned. Among these materials, ZnS—SiO 2 is widely used because of its high deposition rate, low film stress, small volume change rate due to temperature change, and excellent weather resistance. The thickness of the dielectric layer 52 or the dielectric layer 54 is usually 1 nm or more and 500 nm or less. By setting the thickness to 1 nm or more, the effect of preventing deformation of the substrate and the recording layer can be sufficiently secured, and the role as a dielectric layer can be sufficiently achieved. Further, when the thickness is 500 nm or less, the role of the dielectric layer is sufficiently fulfilled, and the internal stress of the dielectric layer itself, the difference in elastic characteristics with respect to the substrate, etc. become remarkable, thereby preventing the occurrence of cracks. be able to.

記録層53を形成するための材料としては、例えば、GeSbTe、InSbTe、AgSbTe、AgInSbTe等の組成の化合物が挙げられる。なかでも、{(Sb2T e31-x(GeTe)x1-ySby(0.2≦x≦0.9、0≦y≦0.1)合金または
(SbxTe1-xy1-y(ただし、0.6≦x≦0.9、0.7≦y≦1、MはGe、Ag、In、Ga、Zn、Sn、Si、Cu、Au、Pd、Pt、Pb、Cr、Co、O、S、Se、V、Nb、Taより選ばれる少なくとも1種)合金を主成分とする薄膜は、結晶・非晶質いずれの状態も安定でかつ、両状態間の高速の相転移が可能である。さらに、繰り返しオーバーライトを行った時に偏析が生じにくいといった利点があり、最も実用的な材料である。
Examples of the material for forming the recording layer 53 include compounds having a composition such as GeSbTe, InSbTe, AgSbTe, AgInSbTe. Among them, {(Sb 2 T e 3 ) 1-x (GeTe) x} 1-y Sb y (0.2 ≦ x ≦ 0.9,0 ≦ y ≦ 0.1) alloy or (Sb x Te 1 -x ) y M1 -y (where 0.6≤x≤0.9, 0.7≤y≤1, M is Ge, Ag, In, Ga, Zn, Sn, Si, Cu, Au, Pd) , Pt, Pb, Cr, Co, O, S, Se, V, Nb, Ta) The thin film mainly composed of an alloy is stable in both crystalline and amorphous states. Fast phase transitions between states are possible. Furthermore, there is an advantage that segregation hardly occurs when repeated overwriting, and it is the most practical material.

記録層53の膜厚は、通常5nm以上、好ましくは10nm以上である。このような範囲とすれば、アモルファス状態と結晶状態との十分な光学的コントラストを得ることができる。また、記録層53の膜厚は、通常30nm以下、好ましくは20nm以下である。このような範囲とすれば、記録層53を透過した光が反射層で反射することによる光学的なコントラストの増加を得ることができ、また熱容量を適当な値に制御することができるので高速記録を行うことも可能となる。特に、記録層53の膜厚を10nm以上、20nm以下とすれば、より高速での記録及びより高い光学的コントラストを両立することができるようになる。記録層53の厚さをこのような範囲にすることにより、相変化に伴う体積変化を小さくし、記録層53自身及び記録層53の上下と接する他の層に対して、繰り返しオーバーライトによる繰り返し体積変化の影響を小さくすることができる。さらに、記録層53の不可逆な微視的変形の蓄積が抑えられ、ノイズが低減され、繰り返しオーバーライト耐久性が向上する。   The film thickness of the recording layer 53 is usually 5 nm or more, preferably 10 nm or more. With such a range, a sufficient optical contrast between the amorphous state and the crystalline state can be obtained. Further, the film thickness of the recording layer 53 is usually 30 nm or less, preferably 20 nm or less. With such a range, it is possible to obtain an increase in optical contrast due to the light transmitted through the recording layer 53 being reflected by the reflection layer, and the heat capacity can be controlled to an appropriate value, so that high-speed recording is possible. Can also be performed. In particular, if the thickness of the recording layer 53 is 10 nm or more and 20 nm or less, it is possible to achieve both higher speed recording and higher optical contrast. By setting the thickness of the recording layer 53 in such a range, the volume change due to the phase change is reduced, and the recording layer 53 itself and other layers in contact with the upper and lower sides of the recording layer 53 are repeatedly overwritten repeatedly. The effect of volume change can be reduced. Furthermore, accumulation of irreversible microscopic deformation of the recording layer 53 is suppressed, noise is reduced, and repeated overwrite durability is improved.

反射層51、記録層53、誘電体層52及び誘電体層54は、通常スパッタリング法などによって形成される。記録層用ターゲット、誘電体層用ターゲット、必要な場合には反射層材料用ターゲットを同一真空チャンバー内に設置したインライン装置で膜形成を行うことが各層間の酸化や汚染を防ぐ点で望ましい。また、生産性の面からも優れている。
保護層3は、前述のシリカゾルをスピンコートし、これを硬化させた硬化物からなり、記録再生機能層5に接して設けられ、平面円環形状を有している。保護層3は、記録再生に用いられるレーザー光を透過可能な材料により形成されている。保護層3の透過率は、記録・再生に用いられる光の波長において、通常、80%以上、好ましくは、85%以上、より好ましくは、89%以上であることが必要である。このような範囲であれば、記録
再生光の吸収による損失を最小限にすることができる。一方、透過率は、100%になることが最も好ましいが、用いる材料の性能上、通常、99%以下となる。
The reflective layer 51, the recording layer 53, the dielectric layer 52, and the dielectric layer 54 are usually formed by sputtering or the like. In order to prevent oxidation and contamination between layers, it is desirable to form a film with an in-line apparatus in which a target for a recording layer, a target for a dielectric layer, and, if necessary, a target for a reflective layer material are installed in the same vacuum chamber. It is also excellent in terms of productivity.
The protective layer 3 is made of a cured product obtained by spin-coating the silica sol described above and curing it, and is provided in contact with the recording / reproducing functional layer 5 and has a planar annular shape. The protective layer 3 is made of a material that can transmit laser light used for recording and reproduction. The transmittance of the protective layer 3 is usually 80% or more, preferably 85% or more, and more preferably 89% or more at the wavelength of light used for recording / reproduction. Within such a range, loss due to absorption of recording / reproducing light can be minimized. On the other hand, the transmittance is most preferably 100%, but is usually 99% or less because of the performance of the material used.

このような光硬化性樹脂は、光ディスクの記録再生に用いる波長405nm付近の青色レーザー光に対して十分に透明性が高く、かつ基板1上に形成された記録層53を、水や塵埃から保護するような性質を持つことが望ましい。
加えて、保護膜3の表面硬度は、JIS K5400に準拠した鉛筆硬度試験による表面硬度がHB以上であるのが好ましく、より好ましくはF以上であり、さらに好ましくはH以上である。又、7H以下であるのが好ましい。硬度が小さすぎると、表面に傷が付きやすいため好ましくない。硬度が大きすぎること自体の問題はないが、硬化物が脆くなる傾向となり、クラックや剥離が生じやすく好ましいことではない。
Such a photocurable resin is sufficiently transparent to blue laser light having a wavelength of about 405 nm used for recording / reproducing of an optical disk, and protects the recording layer 53 formed on the substrate 1 from water and dust. It is desirable to have such properties.
In addition, the surface hardness of the protective film 3 is preferably HB or more, more preferably F or more, and further preferably H or more, according to a pencil hardness test in accordance with JIS K5400. Moreover, it is preferable that it is 7H or less. If the hardness is too small, it is not preferable because the surface is easily scratched. Although there is no problem with the hardness being too large, the cured product tends to become brittle, and cracks and peeling are likely to occur, which is not preferable.

さらに、保護膜3と記録再生機能層5との密着性は高いほうが好ましい。さらに経時密着性も高いほうが好ましく、80℃、85%RHの環境下に100時間、さらに好ましくは200時間置いた後の該保護層3と記録再生機能層5との密着面積の割合が、当初密着面積の50%以上を保持していることが好ましい。さらに好ましくは80%以上、特に好ましくは100%である。   Furthermore, it is preferable that the adhesion between the protective film 3 and the recording / reproducing functional layer 5 is high. Furthermore, it is preferable that the adhesion with time is higher, and the ratio of the adhesion area between the protective layer 3 and the recording / reproducing functional layer 5 after being placed in an environment of 80 ° C. and 85% RH for 100 hours, more preferably 200 hours is initially It is preferable to hold 50% or more of the contact area. More preferably, it is 80% or more, and particularly preferably 100%.

保護膜3の膜厚は、通常、10μm以上、好ましくは20μm以上、より好ましくは30μm以上、さらに好ましくは70μm以上、特に好ましくは85μm以上である。膜厚をこのような範囲とすれば、保護膜3表面に付着したゴミや傷の影響を低減することができ、また記録再生機能層5を外気の水分等から保護するのに十分な厚さとすることができる。一方、通常、300μm以下、好ましくは、130μm以下、より好ましくは、115μm以下である。膜厚をこの範囲とすれば、スピンコートなどで用いられる一般的な塗布方法で均一な膜厚を容易に形成することができる。保護膜3は記録再生機能層5をカバーする範囲に均一な膜厚で形成されることが好ましい。   The thickness of the protective film 3 is usually 10 μm or more, preferably 20 μm or more, more preferably 30 μm or more, still more preferably 70 μm or more, and particularly preferably 85 μm or more. If the film thickness is in such a range, the influence of dust and scratches attached to the surface of the protective film 3 can be reduced, and the thickness is sufficient to protect the recording / reproducing functional layer 5 from the moisture of the outside air. can do. On the other hand, it is usually 300 μm or less, preferably 130 μm or less, more preferably 115 μm or less. When the film thickness is within this range, a uniform film thickness can be easily formed by a general coating method used in spin coating or the like. The protective film 3 is preferably formed with a uniform film thickness in a range covering the recording / reproducing functional layer 5.

尚、保護膜3の膜厚は記録再生に用いる対物レンズの性能に重要な影響を与える。対物レンズは保護膜3の厚さを考慮して設計されている。そのため、保護膜3の厚さは、その光学的な屈折率にしたがって、対物レンズの設計値に定められた厚さに厳密に設定される必要がある。対物レンズの球面収差を低減して良好な収束光を得る点から、保護膜3の膜厚は、通常、平均膜厚の±5%以内、好ましくは、±3%以内の範囲とする。例えば、記録再生システムとして、405nmの青色レーザ光、レンズの開口比(NA)0.85、保護膜3の屈折率n=1.5で設計された対物レンズを用いる場合、波面収差を無視できるほど小さくするためには、光透過層3の膜厚は、平均膜厚の±5%以内、好ましくは、±4%以内、より好ましくは、±3%以内の範囲に管理する必要がある。
上記のようにして得られた光記録媒体は、単板で用いてもよく、2枚以上を貼り合わせて用いてもよい。そして、必要に応じてハブを付け、カートリッジへ組み込めばよい。
The film thickness of the protective film 3 has an important influence on the performance of the objective lens used for recording and reproduction. The objective lens is designed in consideration of the thickness of the protective film 3. Therefore, the thickness of the protective film 3 needs to be strictly set to the thickness determined by the design value of the objective lens according to the optical refractive index. From the viewpoint of obtaining good convergent light by reducing the spherical aberration of the objective lens, the film thickness of the protective film 3 is usually within ± 5% of the average film thickness, and preferably within ± 3%. For example, when an objective lens designed with a blue laser beam of 405 nm, a lens aperture ratio (NA) of 0.85, and a refractive index n = 1.5 of the protective film 3 is used as a recording / reproducing system, the wavefront aberration can be ignored. In order to make it as small as possible, it is necessary to manage the film thickness of the light transmission layer 3 within ± 5% of the average film thickness, preferably within ± 4%, and more preferably within ± 3%.
The optical recording medium obtained as described above may be used as a single plate, or two or more may be bonded together. Then, if necessary, a hub may be attached and incorporated into the cartridge.

以下、本発明の実施例について説明する。但し、その要旨の範囲をを超えない限り、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
(実施例1)
耐熱ガラス瓶にメチルシリケートオリゴマー(三菱化学、MS51)30.8g、メタノール56.6g、5重量%アルミニウムトリスアセチルアセトネート/メタノール溶液6.15gを加え、撹拌下に脱塩素水6.51gを添加した。密栓し、撹拌しつつ60℃で2時間反応させた。これにメタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学、KBM−5103)20.0gを加えて密栓し再び撹拌しつつ60℃で2時間反応させた。フラスコに移し、2−ヒドロキシエチルアクリレート(和光純薬;水溶解度:∞)37.3gを加えて混合した。これをエバポレーターにて段階的に減圧してメタノールを留去し
、有機液体媒体が2−ヒドロキシエチルアクリレートであるシリカゾル74.5gを得た。(無機成分濃度:43.5重量%、光線透過率:91%)このシリカゾルに、アセトンを250g加え、無機成分濃度を10重量%に調整した。この光線透過率を測定したところ、91%であった。
Examples of the present invention will be described below. However, the present invention is not limited to these examples as long as the gist of the invention is not exceeded.
(Example 1)
30.8 g of methyl silicate oligomer (Mitsubishi Chemical, MS51), 56.6 g of methanol, 6.15 g of 5 wt% aluminum trisacetylacetonate / methanol solution were added to a heat-resistant glass bottle, and 6.51 g of dechlorinated water was added with stirring. . Sealed and allowed to react at 60 ° C. for 2 hours with stirring. 20.0 g of methacryloxypropyltrimethoxysilane (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., KBM-5103) was added thereto, sealed, and reacted at 60 ° C. for 2 hours while stirring again. The flask was transferred to a flask, and 37.3 g of 2-hydroxyethyl acrylate (Wako Pure Chemical; water solubility: ∞) was added and mixed. This was reduced stepwise by an evaporator to distill off methanol to obtain 74.5 g of silica sol whose organic liquid medium was 2-hydroxyethyl acrylate. (Inorganic component concentration: 43.5 wt%, light transmittance: 91%) To this silica sol, 250 g of acetone was added to adjust the inorganic component concentration to 10 wt%. The light transmittance was measured and found to be 91%.

光硬化性樹脂として、下記原料を均一混合した混合物を調製し、これを光硬化性樹脂Aとした。
SA−1002(三菱化学;トリシクロデカンジメタノールジアクリレート):500g
A600(新中村化学;ポリエチレングリコールジアクリレート):100g
APG700(新中村化学;ポリプロピレングリコールジアクリレート):100g
IBXA(大阪有機化学;イソボルニルアクリレート):300g
上記有機液体媒体が2−ヒドロキシエチルアクリレートであるシリカゾル74.5gに、光硬化性樹脂Aを141.6g、光開始剤イルガキュア184(チバスペシャリティケミカルズ)を6.43g加えて均一に混合して光硬化性組成物(無機成分濃度:14.7重量%;残留メタノール2.2重量%、光線透過率:90%)を得た。得られた組成物は無色透明であり、2週間以上安定であった。
As a photocurable resin, a mixture in which the following raw materials were uniformly mixed was prepared, and this was designated as photocurable resin A.
SA-1002 (Mitsubishi Chemical; tricyclodecane dimethanol diacrylate): 500 g
A600 (Shin Nakamura Chemical; polyethylene glycol diacrylate): 100 g
APG700 (Shin Nakamura Chemical; polypropylene glycol diacrylate): 100 g
IBXA (Osaka organic chemistry; isobornyl acrylate): 300 g
Add 71.6 g of silica sol whose organic liquid medium is 2-hydroxyethyl acrylate, 141.6 g of photocurable resin A, and 6.43 g of photoinitiator Irgacure 184 (Ciba Specialty Chemicals), and mix evenly. A curable composition (inorganic component concentration: 14.7% by weight; residual methanol 2.2% by weight, light transmittance: 90%) was obtained. The resulting composition was clear and colorless and stable for over 2 weeks.

得られた組成物を50g取り、アセトンを25g加え、無機成分濃度を10重量%に調整した。この光線透過率を測定したところ、91%であった。
上記光硬化性組成物を、10cm角のポリカーボネート板にスピンコートにて約30ミクロンの厚さに塗布した後、高圧水銀ランプにて約1J/cm2の紫外線を照射して光硬化させた。得られた硬化塗膜は無色透明で良好な外観を示した。
(実施例2)
耐熱ガラス瓶にメチルシリケートオリゴマー(三菱化学、MS51)30.8g、メタノール56.6g、5重量%アルミニウムトリスアセチルアセトネート/メタノール溶液6.15gを加え、撹拌下に脱塩素水6.51gを添加した。密栓し、撹拌しつつ60℃で2時間反応させた。これにメタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学、KBM−5103)20.0gを加えて密栓し再び撹拌しつつ60℃で2時間反応させた。フラスコに移し、2−ヒドロキシエチルアクリレート(和光純薬;水溶解度:∞)24.0gを加えて混合した。これをエバポレーターにて段階的に減圧してメタノールを留去し、有機液体媒体が2−ヒドロキシエチルアクリレートであるシリカゾル58.4gを得た。(無機成分濃度:55.5重量%、光線透過率:91%)このシリカゾルに、アセトンを266g加え、無機成分濃度を10重量%に調整した。この光線透過率を測定したところ、91%であった。
50 g of the obtained composition was taken, 25 g of acetone was added, and the inorganic component concentration was adjusted to 10% by weight. The light transmittance was measured and found to be 91%.
The photocurable composition was applied to a 10 cm square polycarbonate plate by spin coating to a thickness of about 30 microns, and then photocured by irradiating ultraviolet rays of about 1 J / cm 2 with a high pressure mercury lamp. The obtained cured coating film was colorless and transparent and showed a good appearance.
(Example 2)
30.8 g of methyl silicate oligomer (Mitsubishi Chemical, MS51), 56.6 g of methanol, 6.15 g of 5 wt% aluminum trisacetylacetonate / methanol solution were added to a heat-resistant glass bottle, and 6.51 g of dechlorinated water was added with stirring. . Sealed and allowed to react at 60 ° C. for 2 hours with stirring. 20.0 g of methacryloxypropyltrimethoxysilane (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., KBM-5103) was added thereto, sealed, and reacted at 60 ° C. for 2 hours while stirring again. The flask was transferred to a flask, and 24.0 g of 2-hydroxyethyl acrylate (Wako Pure Chemical; water solubility: ∞) was added and mixed. This was reduced stepwise by an evaporator to distill off methanol, thereby obtaining 58.4 g of silica sol whose organic liquid medium was 2-hydroxyethyl acrylate. (Inorganic component concentration: 55.5 wt%, light transmittance: 91%) To this silica sol, 266 g of acetone was added to adjust the inorganic component concentration to 10 wt%. The light transmittance was measured and found to be 91%.

これに、光硬化性樹脂Aを157.7g、光開始剤イルガキュア184(チバスペシャリティケミカルズ)を6.43g加えて均一に混合して光硬化性組成物(無機成分濃度:14.9重量%;残留メタノール0.9重量%、光線透過率:90%)を得た。得られた組成物は無色透明であり、2週間以上安定であった。
実施例1と同様に塗布及び硬化を行ったところ、得られた硬化塗膜は無色透明で良好な外観を示した。得られた組成物を50g取り、アセトンを25g加え、無機成分濃度を10重量%に調整した。この光線透過率を測定したところ、91%であった。
(実施例3)
耐熱ガラス瓶にメチルシリケートオリゴマー(三菱化学、MS51)30.8g、メタノール56.6g、5重量%アルミニウムトリスアセチルアセトネート/メタノール溶液6.15gを加え、撹拌下に脱塩素水6.51gを添加した。密栓し、撹拌しつつ60℃で2時間反応させた。これにメタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学、KBM−5103)20.0gを加えて密栓し再び撹拌しつつ60℃で2時間反応させた。
フラスコに移し、アクリロイルモルフォリン(興人;水溶解度:∞)23.4gを加えて混合した。これをエバポレーターにて段階的に減圧してメタノールを留去し、有機液体媒体がアクリロイルモルフォリンであるシリカゾル65.1gを得た。(無機成分濃度:49.8重量%、光線透過率:90%)このシリカゾルに、アセトンを259g加え、無機成分濃度を10重量%に調整した。この光線透過率を測定したところ、91%であった。
To this, 157.7 g of photocurable resin A and 6.43 g of photoinitiator Irgacure 184 (Ciba Specialty Chemicals) were added and mixed uniformly to form a photocurable composition (inorganic component concentration: 14.9% by weight; Residual methanol 0.9 wt%, light transmittance 90%). The resulting composition was clear and colorless and stable for over 2 weeks.
When applied and cured in the same manner as in Example 1, the obtained cured coating film was colorless and transparent and showed a good appearance. 50 g of the obtained composition was taken, 25 g of acetone was added, and the inorganic component concentration was adjusted to 10% by weight. The light transmittance was measured and found to be 91%.
(Example 3)
30.8 g of methyl silicate oligomer (Mitsubishi Chemical, MS51), 56.6 g of methanol, 6.15 g of 5 wt% aluminum trisacetylacetonate / methanol solution were added to a heat-resistant glass bottle, and 6.51 g of dechlorinated water was added with stirring. . Sealed and allowed to react at 60 ° C. for 2 hours with stirring. To this was added 20.0 g of methacryloxypropyltrimethoxysilane (Shin-Etsu Chemical, KBM-5103), sealed up, and reacted at 60 ° C. for 2 hours while stirring again.
The flask was transferred to a flask, and 23.4 g of acryloylmorpholine (Kojin; water solubility: ∞) was added and mixed. This was reduced stepwise by an evaporator to distill off methanol to obtain 65.1 g of silica sol in which the organic liquid medium was acryloylmorpholine. (Inorganic component concentration: 49.8% by weight, light transmittance: 90%) To this silica sol, 259 g of acetone was added to adjust the inorganic component concentration to 10% by weight. The light transmittance was measured and found to be 91%.

これに、光硬化性樹脂Aを151.0g、光開始剤イルガキュア184(チバスペシャリティケミカルズ)を6.43g加えて均一に混合して光硬化性組成物(無機成分濃度:14.4重量%;残留メタノール4.3重量%、光線透過率:90%)を得た。得られた組成物は無色透明であり、2週間以上安定であった。得られた組成物を50g取り、アセトンを25g加え、無機成分濃度を10重量%に調整した。この光線透過率を測定したところ、91%であった。   To this, 151.0 g of photocurable resin A and 6.43 g of photoinitiator Irgacure 184 (Ciba Specialty Chemicals) were added and mixed uniformly to form a photocurable composition (inorganic component concentration: 14.4% by weight; Residual methanol (4.3 wt%, light transmittance: 90%) was obtained. The resulting composition was clear and colorless and stable for over 2 weeks. 50 g of the obtained composition was taken, 25 g of acetone was added, and the inorganic component concentration was adjusted to 10% by weight. The light transmittance was measured and found to be 91%.

実施例1と同様に塗布及び硬化を行ったところ、得られた硬化塗膜は無色透明で良好な外観を示した。
(比較例1)
耐熱ガラス瓶にメチルシリケートオリゴマー(三菱化学、MS51)30.8g、メタノール56.6g、5重量%アルミニウムトリスアセチルアセトネート/メタノール溶液6.15gを加え、撹拌下に脱塩素水6.51gを添加した。密栓し、撹拌しつつ60℃で2時間反応させた。これにメタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学、KBM−5103)20.0gを加えて密栓し再び撹拌しつつ60℃で2時間反応させ、有機液体媒体がメタノールであるシリカゾル74.5gを得た。(無機成分濃度:27.0重量%、光線透過率:91%)このシリカゾルに、アセトンを204g加え、無機成分濃度を10重量%に調節した。この光線透過率を測定したところ、91%であった。
When applied and cured in the same manner as in Example 1, the obtained cured coating film was colorless and transparent and showed a good appearance.
(Comparative Example 1)
30.8 g of methyl silicate oligomer (Mitsubishi Chemical, MS51), 56.6 g of methanol, 6.15 g of 5 wt% aluminum trisacetylacetonate / methanol solution were added to a heat-resistant glass bottle, and 6.51 g of dechlorinated water was added with stirring. . Sealed and allowed to react at 60 ° C. for 2 hours with stirring. To this was added 20.0 g of methacryloxypropyltrimethoxysilane (Shin-Etsu Chemical, KBM-5103), sealed and reacted again at 60 ° C. for 2 hours with stirring to obtain 74.5 g of silica sol whose organic liquid medium was methanol. . (Inorganic component concentration: 27.0 wt%, light transmittance: 91%) To this silica sol, 204 g of acetone was added to adjust the inorganic component concentration to 10 wt%. The light transmittance was measured and found to be 91%.

これに、光硬化性樹脂Aを96.1g、光開始剤イルガキュア184(チバスペシャリティケミカルズ)を6.43g加えて均一に混合して光硬化性組成物(無機成分濃度:8.9重量%;残留メタノール40.5重量%、光線透過率:90%)を得た。得られた組成物は無色透明であり、2週間以上安定であった。得られた組成物を50g取り、アセトンを25g加え、無機成分濃度を10重量%に調整した。この光線透過率を測定したところ、91%であった。   To this, 96.1 g of photocurable resin A and 6.43 g of photoinitiator Irgacure 184 (Ciba Specialty Chemicals) were added and mixed uniformly to form a photocurable composition (inorganic component concentration: 8.9 wt%); Residual methanol 40.5 wt%, light transmittance 90%) was obtained. The resulting composition was clear and colorless and stable for over 2 weeks. 50 g of the obtained composition was taken, 25 g of acetone was added, and the inorganic component concentration was adjusted to 10% by weight. The light transmittance was measured and found to be 91%.

実施例1と同様に塗布及び硬化を行ったところ、紫外線照射中に無数の気泡を生じ、塗膜中にその気泡を含んだまま硬化してしまった。そのため得られた硬化塗膜は白濁したような外観を示した。
(比較例2)
耐熱ガラス瓶にメチルシリケートオリゴマー(三菱化学、MS51)30.8g、メタノール56.6g、5重量%アルミニウムトリスアセチルアセトネート/メタノール溶液6.15gを加え、撹拌下に脱塩素水6.51gを添加した。密栓し、撹拌しつつ60℃で2時間反応させた。これにメタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学、KBM−5103)20.0gを加えて密栓し再び撹拌しつつ60℃で2時間反応させ、有機液体媒体がメタノールであるシリカゾル74.5gを得た。(無機成分濃度:27.0重量%、光線透過率:91%)このシリカゾルに、アセトンを204g加え、無機成分濃度を10重量%に調節した。この光線透過率を測定したところ、91%であった。
When application and curing were performed in the same manner as in Example 1, innumerable bubbles were generated during ultraviolet irradiation, and the film was cured while containing the bubbles. Therefore, the obtained cured coating film showed the appearance of becoming cloudy.
(Comparative Example 2)
30.8 g of methyl silicate oligomer (Mitsubishi Chemical, MS51), 56.6 g of methanol, 6.15 g of 5 wt% aluminum trisacetylacetonate / methanol solution were added to a heat-resistant glass bottle, and 6.51 g of dechlorinated water was added with stirring. . Sealed and allowed to react at 60 ° C. for 2 hours with stirring. To this was added 20.0 g of methacryloxypropyltrimethoxysilane (Shin-Etsu Chemical, KBM-5103), sealed and reacted again at 60 ° C. for 2 hours with stirring to obtain 74.5 g of silica sol whose organic liquid medium was methanol. . (Inorganic component concentration: 27.0 wt%, light transmittance: 91%) To this silica sol, 204 g of acetone was added to adjust the inorganic component concentration to 10 wt%. The light transmittance was measured and found to be 91%.

これに、光硬化性樹脂Aを96.1g、光開始剤イルガキュア184(チバスペシャリティケミカルズ)を6.43g加えて均一に混合したのち、これをエバポレーターにて段階的に減圧してメタノールを留去する操作を行ったところ、その過程で白濁を生じてしまった(無機成分濃度:12重量%)。しばらく留去操作を継続したが、白濁が消えなかったため、実験を中止した。メタノールに対する光硬化性樹脂Aの溶解性が低いために白濁
を生じたようであった。このシリカゾルに、アセトンを180g加え、無機成分濃度を10重量%に調整に調節した。この光線透過率を測定したところ、40%であった。
To this, 96.1 g of photocurable resin A and 6.43 g of photoinitiator Irgacure 184 (Ciba Specialty Chemicals) were added and mixed uniformly, and this was reduced stepwise with an evaporator to distill off methanol. As a result of the operation, white turbidity was generated in the process (inorganic component concentration: 12% by weight). The distillation operation was continued for a while, but the experiment was stopped because the cloudiness did not disappear. It seemed that white turbidity was caused due to low solubility of the photocurable resin A in methanol. To this silica sol, 180 g of acetone was added, and the inorganic component concentration was adjusted to 10% by weight. The light transmittance was measured and found to be 40%.

(比較例3)
耐熱ガラス瓶にメチルシリケートオリゴマー(三菱化学、MS51)30.8g、アクリロイルモルフォリン56.6g、5重量%アルミニウムトリスアセチルアセトネート/メタノール溶液6.15gを加え、撹拌下に脱塩素水6.51gを添加した。密栓し、撹拌しつつ60℃で2時間反応させて、シリカゾルを得ようとしたが、その反応過程において白濁を生じてしまった(無機成分濃度:21重量%)。しばらく反応を継続したが白濁が消えなかったため、実験を中止した。このシリカゾルに、アセトンを110g加え、無機成分濃度を10重量%に調整に調節した。この光線透過率を測定したところ、30%であった。
(Comparative Example 3)
Add 30.8 g of methyl silicate oligomer (Mitsubishi Chemical, MS51), 56.6 g of acryloylmorpholine, 6.15 g of 5% by weight aluminum trisacetylacetonate / methanol solution to a heat-resistant glass bottle, and 6.51 g of dechlorinated water with stirring. Added. The mixture was sealed and reacted at 60 ° C. for 2 hours with stirring to obtain a silica sol, but white turbidity was generated in the reaction process (inorganic component concentration: 21% by weight). The reaction was continued for a while, but the experiment was stopped because the cloudiness did not disappear. To this silica sol, 110 g of acetone was added to adjust the inorganic component concentration to 10% by weight. The light transmittance was measured and found to be 30%.

(比較例4)
耐熱ガラス瓶にメチルシリケートオリゴマー(三菱化学、MS51)30.8g、イソプロピルアルコール56.6g、5重量%アルミニウムトリスアセチルアセトネート/メタノール溶液6.15gを加え、撹拌下に脱塩素水6.51gを添加した。密栓し、撹拌しつつ60℃で2時間反応させて、シリカゾルを得ようとしたが、その反応過程において薄い白濁を生じ、透明性が著しく低下してしまった(無機成分濃度:18重量%)。反応終了後、半透明のシリカ分散体が得られたが、光線透過率は45%であった。このシリカゾルに、アセトンを80g加え、無機成分濃度を10重量%に調整に調節した。この光線透過率を測定したところ、50%であった。
(Comparative Example 4)
Add 30.8 g of methyl silicate oligomer (Mitsubishi Chemical, MS51), 56.6 g of isopropyl alcohol, 6.15 g of 5% by weight aluminum trisacetylacetonate / methanol solution, and 6.51 g of dechlorinated water with stirring. did. It was sealed and stirred for 2 hours at 60 ° C. to obtain silica sol. However, light white turbidity was produced in the reaction process, and the transparency was remarkably reduced (inorganic component concentration: 18% by weight). . After completion of the reaction, a translucent silica dispersion was obtained, but the light transmittance was 45%. To this silica sol, 80 g of acetone was added to adjust the inorganic component concentration to 10% by weight. The light transmittance was measured and found to be 50%.

本発明の一実施例である光記録媒体の断面を表す模式図である。It is a schematic diagram showing the cross section of the optical recording medium which is one Example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 基板
3 保護層
5 記録再生機能層
51 反射層
52,54 誘電体層
53 記録層
10 光学記録媒体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 3 Protective layer 5 Recording / reproducing functional layer 51 Reflective layer 52, 54 Dielectric layer 53 Recording layer 10 Optical recording medium

Claims (5)

25℃における水への溶解度が5重量%以上の有機液体媒体(但し、メタノール、エタノール及びアセトンを除く)を主成分とし、ケイ素化合物の加水分解及び/又は縮合により得られるシリカ粒子を含有してなるシリカゾルであって、該シリカゾルの無機成分濃度を10重量%となるように調整した時の光路長1mmにおける波長550nmの光線透過率が88%以上であるシリカゾル。 Contains silica particles obtained by hydrolysis and / or condensation of a silicon compound, mainly composed of an organic liquid medium (excluding methanol, ethanol and acetone) having a solubility in water at 25 ° C. of 5% by weight or more. A silica sol having a light transmittance of 88% or more at a wavelength of 550 nm at an optical path length of 1 mm when an inorganic component concentration of the silica sol is adjusted to 10% by weight. 該ケイ素化合物がアルコキシシランのオリゴマーである請求項1のシリカゾル。 2. The silica sol according to claim 1, wherein the silicon compound is an oligomer of alkoxysilane. 該有機液体媒体が、(メタ)アクリレート基を含有するものである、請求項1又は2に記載のシリカゾル。 The silica sol according to claim 1 or 2, wherein the organic liquid medium contains a (meth) acrylate group. さらに放射線硬化性樹脂を含有する請求項1〜3いずれか一項に記載のシリカゾル。 Furthermore, the silica sol as described in any one of Claims 1-3 containing a radiation curable resin. ケイ素化合物の加水分解及び/又は縮合によりシリカ粒子を液体媒体中で合成した後に、該液体媒体を25℃における水への溶解度が5%以上の有機液体媒体(但し、メタノール、エタノール及びアセトンを除く)に置換する工程を有するシリカゾルの製造方法。 After synthesizing silica particles in a liquid medium by hydrolysis and / or condensation of a silicon compound, the liquid medium is an organic liquid medium having a solubility in water at 25 ° C. of 5% or more (however, excluding methanol, ethanol and acetone) The manufacturing method of the silica sol which has the process substituted to).
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