JP2007272156A - High refractive index cured film - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide ultrafine particles having a high refractive index and excellent dispersibility, light resistance, weather resistance and transparency; a sol liquid containing the above ultrafine particles dispersed in water or an organic solvent; a coating liquid for forming a high refractive index cured film, the coating liquid containing the above sol and having excellent dispersion stability and coating adaptability; a high refractive index cured film showing preferable light resistance, weather resistance, transparency, scratch resistance, wear resistance, heat resistance, antistatic property and so on when the film is applied to a transparent substrate made of a resin, glass or the like; and an optical member comprising the above film. <P>SOLUTION: The coating liquid for forming a high refractive index cured film comprises: (1) coated oxide ultrafine particles comprising rutile type titanium oxide ultrafine particles having a refractive index of 1.5 to 2.8 as cores and coating layers made of silicon oxide applied to the cores by a specified method, or a sol liquid of the particles; (2) a curable binder component; and (3) water or an organic solvent. The present invention provides a high refractive index cured film formed by using the above coating liquid for forming a high refractive index cued film and an optical member comprising the cured film. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、高屈折率で分散性、耐光性、耐候性、透明性に優れた超微粒子、該超微粒子が水あるいは有機溶媒に分散してなるゾル液及びそれを含んだ分散安定性、塗布適性に優れた高屈折率硬化膜形成用塗布液および、さらには樹脂あるいはガラスなどの基材などに塗布、硬化した際の耐光性、耐候性、透明性、耐擦傷性、耐磨耗性、耐熱性、帯電防止性等が良好な硬化膜に関する。
本発明は特に好適には、プラズマディスプレイパネル(PDP)、液晶表示装置(LCD)、エレクトロルミネッセンスディスプレイ(ELD)や陰極管表示装置(CRT)等の表示面や、メガネレンズ、フレネルレンズ、レンチキュラーレンズやCCD等のマイクロレンズアレイ、カメラのレンズ等の各種光学レンズの表面を被覆する反射防止膜を構成する層、特に中屈折率層および/または高屈折率層を形成するのに適した反射防止膜形成用塗布液、反射防止膜積層体およびそれを含んでなる光学部材に関する。
The present invention is an ultrafine particle having a high refractive index, excellent dispersibility, light resistance, weather resistance, and transparency, a sol solution in which the ultrafine particle is dispersed in water or an organic solvent, and dispersion stability including the same, coating Light refractive index, weather resistance, transparency, scratch resistance, abrasion resistance when applied and cured on a coating solution for forming a high refractive index cured film with excellent suitability and a substrate such as resin or glass. The present invention relates to a cured film having good heat resistance and antistatic properties.
The present invention is particularly preferably a display surface such as a plasma display panel (PDP), a liquid crystal display (LCD), an electroluminescence display (ELD), or a cathode ray tube display (CRT), an eyeglass lens, a Fresnel lens, or a lenticular lens. Anti-reflection suitable for forming layers that constitute anti-reflective coatings covering the surfaces of various optical lenses such as microlens arrays such as CCDs and CCDs, camera lenses, etc., especially medium refractive index layers and / or high refractive index layers The present invention relates to a film-forming coating liquid, an antireflection film laminate, and an optical member comprising the same.

プラズマディスプレイパネル(PDP)、液晶表示装置(LCD)、エレクトロルミネッセンスディスプレイ(ELD)や陰極管表示装置(CRT)のような様々な画像表示装置やメガネレンズ、フレネルレンズ、レンチキュラーレンズやCCD等のマイクロレンズアレイ、カメラのレンズ等の各種光学レンズの表面には、外光の反射や像の映り込みによるコントラスト低下を防止するために、通常、保護フィルム(反射防止膜)が設けられている。反射防止膜は屈折率の異なる材料からなる複数の薄膜の多層積層体を作製し、可視光領域の反射をできるだけ低減させるような設計が行われている。表示画像の鮮明化とともに、耐光性、耐候性、透明性、耐擦傷性、耐磨耗性、耐熱性、密着性、帯電防止性等が良好な反射防止膜が要求されている。   Various image display devices such as plasma display panel (PDP), liquid crystal display device (LCD), electroluminescence display (ELD) and cathode ray tube display device (CRT), micro lenses such as eyeglass lenses, Fresnel lenses, lenticular lenses and CCDs A protective film (antireflection film) is usually provided on the surface of various optical lenses such as a lens array and a camera lens in order to prevent a decrease in contrast due to reflection of external light or reflection of an image. The antireflection film is designed so as to reduce the reflection in the visible light region as much as possible by producing a multilayer laminate of a plurality of thin films made of materials having different refractive indexes. Along with the sharpening of the display image, an antireflection film having good light resistance, weather resistance, transparency, scratch resistance, abrasion resistance, heat resistance, adhesion, antistatic property and the like is required.

また、表示面に導電性を有する帯電防止膜を設ける場合がある。ほこり、ごみなどが表示面に付着して視認性が低下する場合があるからである。これを防ぐために帯電防止膜は、表示面に反射防止膜と共に設けたり、反射防止膜の高屈折率層を兼ねて設けたり、又は、前記反射防止膜を必要としない表示面に帯電防止膜のみ設けたりする。また、液晶表示装置などには透明電極として透明導電膜が組み込まれている。   Further, an antistatic film having conductivity may be provided on the display surface. This is because dust, dust, or the like may adhere to the display surface and visibility may be reduced. In order to prevent this, the antistatic film is provided on the display surface together with the antireflection film, or provided as the high refractive index layer of the antireflection film, or only the antistatic film is provided on the display surface that does not require the antireflection film. Or provide. In addition, a transparent conductive film is incorporated as a transparent electrode in a liquid crystal display device or the like.

また、基材としてプラスチックなどの有機樹脂が用いられる場合がある。これらは表面が柔らかく傷つき易いため、上記の反射防止膜や帯電防止膜を設ける場合には、基材上にまずハードコート層を形成し、その上に反射防止膜や帯電防止膜を設けることが行われる場合もある。これらはいずれも透明性が要求されている。   In addition, an organic resin such as plastic may be used as the base material. Since these surfaces are soft and easily damaged, when the antireflection film or antistatic film described above is provided, a hard coat layer is first formed on the substrate, and then the antireflection film or antistatic film is provided thereon. Sometimes it is done. All of these require transparency.

一般的に反射防止膜は酸化ケイ素、酸化チタン、酸化ニオブ等の金属酸化物を真空蒸着法、化学蒸着法(CVD)等のドライ処理法により、屈折率の異なる材料からなる複数の薄膜の多層積層体を作製し、可視光領域の反射をできるだけ低減させるような設計が行われている。しかし、このようなドライコーティングプロセスでは密着性が悪く、画像表示装置の製造過程や使用時に反射防止層が剥れるなどの不具合が生じることがあった。また、装置が高価で、成膜速度が遅く、生産性が高くないため大量生産に適していないなどの課題を有している。このため、生産性が高い塗布による形成方法が期待されている。   In general, an antireflection film is a multilayer of a plurality of thin films made of materials having different refractive indexes by using a metal oxide such as silicon oxide, titanium oxide, niobium oxide or the like by a dry treatment method such as vacuum deposition or chemical vapor deposition (CVD). Designs are made to produce a laminate and reduce reflection in the visible light region as much as possible. However, in such a dry coating process, the adhesion is poor, and problems such as peeling off of the antireflection layer may occur during the manufacturing process or use of the image display device. In addition, there are problems that the apparatus is expensive, the film formation rate is slow, and the productivity is not high so that it is not suitable for mass production. For this reason, the formation method by application | coating with high productivity is anticipated.

このように樹脂あるいはガラスなどの基材などに塗布した際の耐光性、耐候性、透明性、耐擦傷性、耐磨耗性、耐熱性、密着性、帯電防止性等が良好な反射防止膜を形成できる反射防止膜形成用塗布液が望まれている。   Antireflection film with good light resistance, weather resistance, transparency, scratch resistance, abrasion resistance, heat resistance, adhesion, antistatic properties, etc. when applied to a substrate such as resin or glass A coating solution for forming an antireflective film that can form a film is desired.

近年、上記のような高屈折率層を形成するために有機物からなるバインダー成分を溶解した液に高屈折率微粒子を分散させた反射防止膜形成用塗布液を基材上に塗布、硬化し、硬化膜を形成する方法が提案されている。   In recent years, a coating solution for forming an antireflective film, in which high refractive index fine particles are dispersed in a solution in which a binder component made of an organic substance is dissolved in order to form a high refractive index layer as described above, is applied onto a substrate and cured. A method for forming a cured film has been proposed.

このような硬化膜は可視光領域において透明である必要があるため、高屈折率微粒子としては一次粒子径が可視光線の波長以下であるナノオーダーの超微粒子を使用する必要がある。さらに当該高屈折率超微粒子を硬化膜形成用塗布液中及び硬化膜中に均一に分散する必要がある。一般的に、サブミクロンオーダー以上の凝集体を含む場合には、得られる塗膜のヘイズが悪化して透明性が低下するなどの問題を生じる。従って、ヘイズの小さい均一な硬化膜を形成するために、硬化膜形成用塗布液中での十分な分散性を有することが求められる。また、長期間に渡って容易に保存できるように十分な分散安定性を有することも求められる。   Since such a cured film needs to be transparent in the visible light region, it is necessary to use nano-order ultrafine particles having a primary particle diameter equal to or smaller than the wavelength of visible light as the high refractive index fine particles. Further, it is necessary to uniformly disperse the high refractive index ultrafine particles in the coating liquid for forming a cured film and in the cured film. In general, when an agglomerate of sub-micron order or more is included, the haze of the obtained coating film is deteriorated and the transparency is lowered. Therefore, in order to form a uniform cured film having a small haze, it is required to have sufficient dispersibility in the coating liquid for forming a cured film. It is also required to have sufficient dispersion stability so that it can be easily stored for a long period of time.

上記のような反射防止膜を塗布法で作製する場合、膜形成保持のためのマトリックスとしてバインダー樹脂を使用する。しかし、このバインダー樹脂の屈折率は通常1.45〜1.60であることから、各層の屈折率は無機粒子の種類及び使用量によって調整される。特に、反射防止膜においては、屈折率1.9以上の無機微粒子が必要とされている。そのため、高い屈折率を有する超微粒子を、膜強度を充分に保持したマトリックス中に均一に分散することが極めて重要となる。   When the antireflection film as described above is produced by a coating method, a binder resin is used as a matrix for film formation and holding. However, since the refractive index of this binder resin is usually 1.45 to 1.60, the refractive index of each layer is adjusted by the kind and amount of inorganic particles used. Particularly, in the antireflection film, inorganic fine particles having a refractive index of 1.9 or more are required. For this reason, it is extremely important to uniformly disperse ultrafine particles having a high refractive index in a matrix having a sufficient film strength.

このような塗布型反射防止膜の高屈折率層としては、Zr、Sn、Sb、Mo、In、Zn、Ti等の結晶構造を有する、屈折率の高い透明性単体金属酸化物を含むものが知られている。また、高屈折率の無機微粒子を、分散状態を保ったままより多く薄膜中に導入して、高屈折率層を形成する技術も提案されている。   The high refractive index layer of such a coating type antireflection film includes a transparent single metal oxide having a high refractive index and a crystal structure such as Zr, Sn, Sb, Mo, In, Zn, Ti, etc. Are known. In addition, a technique for forming a high refractive index layer by introducing more high refractive index inorganic fine particles into a thin film while maintaining a dispersed state has been proposed.

さらに、超微粒子の分散性、硬化膜の耐擦傷性、表面硬度、強度等を向上するために、上記のような高屈折率の金属元素からなる複合金属酸化物が提案されている。   Furthermore, in order to improve the dispersibility of the ultrafine particles, the scratch resistance of the cured film, the surface hardness, the strength, and the like, a composite metal oxide composed of the metal element having a high refractive index as described above has been proposed.

しかしながら、上記の技術では、膜の強度などを保持できるバインダー量を用いながら高い屈折率の硬化膜を設計することは、未だ不十分であった。屈折率を上げようと微粒子の含有量が多すぎると膜が脆弱となり、密着性も低下するからである。さらに、高屈折率層の屈折率が十分に高くない場合には、例えば反射防止フィルムの表面反射率の最小反射率を1%以下にまで下げるためには、低屈折率層の屈折率を十分に下げる必要がある。   However, in the above technique, it has not been sufficient to design a cured film having a high refractive index while using an amount of binder capable of maintaining the strength of the film. This is because if the content of the fine particles is too large to increase the refractive index, the film becomes fragile and the adhesiveness also decreases. Further, when the refractive index of the high refractive index layer is not sufficiently high, the refractive index of the low refractive index layer is sufficient to reduce the minimum reflectance of the surface reflectance of the antireflection film to 1% or less. It is necessary to lower it.

さらに屈折率を増大させるため、屈折率の高い金属酸化物粒子である酸化チタン粒子を用いる方法が提案されている。酸化チタンは特に屈折率が高く、かつ透明性も高いため、光学薄膜の高屈折率化に特に好適である。しかしながら有機バインダー成分と酸化チタン微粒子からなる硬化膜は、その耐光性が低下するという欠点があった。すなわち、酸化チタンの光触媒作用により、光吸収で発生した電子−ホールによる有機物分解を起こし、耐光性、耐候性、透明性、耐擦傷性、表面硬度、耐磨耗性、耐熱性、紫外線遮蔽性等が問題となっている。   In order to further increase the refractive index, a method using titanium oxide particles, which are metal oxide particles having a high refractive index, has been proposed. Since titanium oxide has a particularly high refractive index and high transparency, it is particularly suitable for increasing the refractive index of optical thin films. However, a cured film composed of an organic binder component and titanium oxide fine particles has a drawback that its light resistance is lowered. In other words, the photocatalytic action of titanium oxide causes organic matter decomposition by electron-holes generated by light absorption, light resistance, weather resistance, transparency, scratch resistance, surface hardness, wear resistance, heat resistance, ultraviolet shielding properties. Etc. is a problem.

酸化チタンには代表的な結晶型としてルチル型とアナターゼ型とがある。これまで高屈折率用の金属酸化物超微粒子ゾル液として、屈折率no=2.56、ne=2.49を有するアナターゼ型酸化チタン超微粒子を主成分とした材料が、主に用いられている。これに対し、ルチル型酸化チタンはその屈折率が屈折率no=2.61、ne=2.9(no:常光線に対する屈折率、ne:異常光線に対する屈折率)(実験科学講座 日本化学会編)であり、アナターゼ型に比べて高屈折率、紫外線吸収といった光学特性などに優れていることが知られており、このルチル型酸化チタン超微粒子、及びゾル液を合成する試みが積極的に行われていた。しかしながら、産業的に用い得るルチル型酸化チタン超微粒子、及びゾル液は未だ得られていないのが現状であった。   Titanium oxide includes a rutile type and an anatase type as typical crystal types. So far, materials mainly composed of anatase-type titanium oxide ultrafine particles having a refractive index no = 2.56 and ne = 2.49 have been mainly used as high refractive index metal oxide ultrafine particle sol solutions. Yes. On the other hand, the refractive index of rutile-type titanium oxide has a refractive index no = 2.61, ne = 2.9 (no: refractive index for ordinary light, ne: refractive index for extraordinary light) (Chemical Society of Japan, Experimental Science) It is known that the optical properties such as high refractive index and ultraviolet absorption are superior to those of anatase type, and attempts to synthesize the rutile titanium oxide ultrafine particles and sol liquid are positive. It was done. However, the rutile type titanium oxide ultrafine particles and sol liquid that can be used industrially have not been obtained yet.

現在ではアナターゼ型酸化チタン超微粒子を含有する樹脂組成物の耐光性を改善させる目的で、例えば特許文献1記載のようなアナターゼ型酸化チタンと無機酸化物を複合した超微粒子、あるいはアナターゼ型酸化チタンを無機酸化物で被覆した超微粒子及びそのゾル液が適用されている。   At present, for the purpose of improving the light resistance of a resin composition containing anatase-type titanium oxide ultrafine particles, for example, ultrafine particles combining anatase-type titanium oxide and an inorganic oxide as described in Patent Document 1, or anatase-type titanium oxide Ultrafine particles coated with an inorganic oxide and a sol solution thereof are applied.

これらはいずれも無機酸化物被覆によるアナターゼ型酸化チタン超微粒子の不活性化を目標としたものである。このように酸化チタン超微粒子を無機酸化物で被覆することで耐光性は改善される。しかし、使用されている酸化チタンはアナターゼ型であるために、屈折率が約2.5であり、耐光性向上のために酸化物で被覆した場合には大幅に屈折率が低下してしまい、本来のアナターゼ型酸化チタンの屈折率よりは低くなり、屈折率を向上させる効果は低い。また、被覆する金属酸化物の量を減らし屈折率を上げたとしても耐光性が不十分となり、耐光性、耐候性、透明性、耐擦傷性等などが問題となる。   All of these are aimed at inactivating the anatase-type titanium oxide ultrafine particles by coating with an inorganic oxide. Thus, light resistance is improved by coat | covering a titanium oxide ultrafine particle with an inorganic oxide. However, since the titanium oxide used is anatase type, the refractive index is about 2.5, and when coated with an oxide to improve light resistance, the refractive index is greatly reduced, The refractive index is lower than the original anatase-type titanium oxide, and the effect of improving the refractive index is low. Further, even if the amount of the metal oxide to be coated is reduced and the refractive index is increased, the light resistance is insufficient, and there are problems such as light resistance, weather resistance, transparency, scratch resistance and the like.

これに対して従来のアナターゼ型酸化チタンより屈折率の高いルチル型酸化チタンは、前記した通り、用い得る超微粒子、ゾル液が無いのが現状であった。   On the other hand, the rutile type titanium oxide having a higher refractive index than the conventional anatase type titanium oxide, as described above, has no ultrafine particles and sol liquid that can be used.

また、酸化チタン超微粒子およびそのゾル液を有機溶媒に分散させる必要がある。しかしながら酸化チタン超微粒子ゾル液は通常酸性領域で安定であり、中性〜塩基性領域ではゲル化、沈殿を生じるため、使用可能なpH領域が限定される。あるいは有機溶媒に分散させようとすると安定性を損ないやすいといった利用上の問題が生じている。   Moreover, it is necessary to disperse the titanium oxide ultrafine particles and the sol solution thereof in an organic solvent. However, since the titanium oxide ultrafine particle sol solution is usually stable in an acidic region and gelation and precipitation occur in a neutral to basic region, the usable pH region is limited. Or when it tries to disperse | distribute to an organic solvent, the problem on utilization that stability is easy to be impaired has arisen.

そこで、このような欠点を解決した、高屈折率で分散性、耐光性、耐候性、透明性に優れた超微粒子、ゾル液及び樹脂あるいはガラスなどの透明基材などに塗布した際の耐光性、耐候性、透明性、耐擦傷性、表面硬度、耐磨耗性、耐熱性、密着性、帯電防止性等が良好な高屈折率硬化膜形成用塗布液、さらには樹脂あるいはガラスなどの透明基材などに塗布、硬化した際の耐光性、耐候性、透明性、耐擦傷性、耐磨耗性、耐熱性、帯電防止性等が良好な高屈折率の硬化膜、およびそれを含んでなる光学部材が望まれている。
特開2001−123115号公報
Therefore, the light resistance when applied to transparent substrates such as ultrafine particles, sol solution and resin or glass with high refractive index, excellent dispersibility, light resistance, weather resistance, and transparency, which solved such disadvantages. , Coating solution for forming a high refractive index cured film with good weather resistance, transparency, scratch resistance, surface hardness, abrasion resistance, heat resistance, adhesion, antistatic property, etc. High refractive index cured film with good light resistance, weather resistance, transparency, scratch resistance, abrasion resistance, heat resistance, antistatic property, etc. when applied and cured on a substrate, etc. An optical member is desired.
JP 2001-123115 A

本発明の目的は上記実状を鑑みて成し遂げられたものであり、高屈折率で透明性、分散性、耐光性、耐候性等に優れた超微粒子、該超微粒子が水あるいは有機溶媒に分散してなるゾル液及びそれを含んだ、大量生産に適した、分散安定性、塗布適性に優れる高屈折率硬化膜形成用塗布液を提供することにある。さらには樹脂あるいはガラスなどの透明基材などに塗布した際の耐光性、耐候性、透明性、耐擦傷性、表面硬度、耐磨耗性、耐熱性、密着性、帯電防止性等が良好な高屈折率の硬化膜、およびそれを含んでなる光学部材を得ることにある。本発明は特に好適には、プラズマディスプレイパネル(PDP)、液晶表示装置(LCD)、エレクトロルミネッセンスディスプレイ(ELD)や陰極管表示装置(CRT)等の表示面や、メガネレンズ、フレネルレンズ、レンチキュラーレンズやCCD等のマイクロレンズアレイ、カメラのレンズ等の各種光学レンズの表面を被覆する反射防止膜を構成する層、特に中〜高屈折率層を形成するのに適した反射防止膜形成用塗布液、反射防止膜積層体およびそれを含んでなる光学部材に関する。   The object of the present invention has been achieved in view of the above-mentioned circumstances, and has a high refractive index and is excellent in transparency, dispersibility, light resistance, weather resistance, etc., and the ultrafine particles are dispersed in water or an organic solvent. And a coating solution for forming a high refractive index cured film containing the same and suitable for mass production and excellent in dispersion stability and coating suitability. In addition, light resistance, weather resistance, transparency, scratch resistance, surface hardness, abrasion resistance, heat resistance, adhesion, antistatic properties, etc. when applied to a transparent substrate such as resin or glass are good. The object is to obtain a cured film having a high refractive index and an optical member comprising the same. The present invention is particularly preferably a display surface such as a plasma display panel (PDP), a liquid crystal display (LCD), an electroluminescence display (ELD), or a cathode ray tube display (CRT), an eyeglass lens, a Fresnel lens, or a lenticular lens. Coating liquid for forming an antireflection film suitable for forming an antireflection film, particularly a medium to high refractive index layer, which covers the surface of various optical lenses such as a microlens array such as a CCD and a micro lens array and a camera lens The present invention relates to an antireflection film laminate and an optical member comprising the same.

本発明者らは、上記課題を解決するために、鋭意検討を行った結果、焼結剤として用いられるスズ化合物が長繊維化を防止すると共に凝集も防止し、ルチル型酸化チタン超微粒子、分散性に優れたゾル液が得られることを見出した。さらには、これを核超微粒子とし特定の方法でケイ素酸化物を含む被覆層を設けることによって、従来の被覆法では得られなかった分散性、耐光性、耐候性、透明性に優れた高屈折率の平均粒子径が1〜100nmの被覆型酸化物超微粒子が得られることを見出した。当該超微粒子をバインダー成分と複合することにより分散安定性、塗布適性に優れる高屈折率硬化膜形成用塗布液が得られ、樹脂あるいはガラスなどの透明基材などに塗布した際に、耐光性、耐候性、透明性、耐擦傷性、耐磨耗性、耐熱性、帯電防止性等が良好な高屈折率の硬化膜およびこれを含んでなる光学部材が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have found that the tin compound used as a sintering agent prevents long fiber formation and also prevents aggregation. It has been found that a sol solution having excellent properties can be obtained. Furthermore, by forming this as a core ultrafine particle and providing a coating layer containing silicon oxide by a specific method, high refraction with excellent dispersibility, light resistance, weather resistance, and transparency that could not be obtained by conventional coating methods It was found that coated oxide ultrafine particles having an average particle diameter of 1 to 100 nm can be obtained. By combining the ultrafine particles with a binder component, a coating solution for forming a high refractive index cured film excellent in dispersion stability and coating suitability is obtained. When applied to a transparent substrate such as a resin or glass, light resistance, Discovered that a cured film having a high refractive index with good weather resistance, transparency, scratch resistance, abrasion resistance, heat resistance, antistatic property, etc. and an optical member comprising the same can be obtained, and completed the present invention. It came to do.

即ち、
[1] (1)屈折率が1.5〜2.8であるルチル型結晶構造の酸化チタンを含有する無機酸化物超微粒子を核(A)とし、ケイ素酸化物を含む被覆層(B)から構成される無機酸化物被覆層を有する被覆型無機酸化物超微粒子またはそのゾル、(2)硬化性バインダー成分、および(3)水または有機溶媒を含有してなる高屈折率硬化膜形成用塗布液。
[2] 前記核(A)のルチル型結晶構造の酸化チタンを含有する無機酸化物超微粒子中のルチル型酸化チタン超微粒子が、
チタンに対するスズのモル比(Sn/Ti)が0.001〜2のスズ化合物共存下、Ti濃度が0.07〜5mol/lのチタン化合物水溶液をpHが−1〜3の範囲で反応させて得られ、Sn/Ti組成モル比が0.001〜0.5であるスズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子であり、
前記(B)のケイ素酸化物を含む被覆層が、二層被覆型であって、内層が(1)の工程、外層が(2)の工程によって得られる被覆層を有し、核微粒子に対するケイ素酸化物被覆層の重量比がSiO換算で0.001〜20であることを特徴とする被覆型無機酸化物超微粒子である[1]記載の高屈折率硬化膜形成用塗布液。
(1)核(A)に対する重量比がSiO換算で0.001〜10となるケイ素酸化物をpH<7の条件下で、核(A)と反応させる工程
(2)核(A)に対する重量比がSiO換算で0.001〜10となるケイ素酸化物をpH≧7の条件下で、(1)で得られた被覆超微粒子と反応させる工程
[3] 前記被覆型無機酸化物超微粒子の結晶径の短軸、長軸が2〜20nmである[1]又は[2]記載の高屈折率硬化膜形成用塗布液。
[4] 前記被覆型無機酸化物超微粒子からなる凝集体の結晶の平均凝集粒子径が、10〜100nmである[1]〜[3]のいずれかに記載の高屈折率硬化膜形成用塗布液。
[5] 前記被覆型無機酸化物超微粒子が、水あるいは有機溶媒に分散してなるゾル液であることを特徴とする[1]〜[4]の何れかに記載の高屈折率硬化膜形成用塗布液。
[6] 前記被覆型無機酸化物超微粒子が、その表面を有機シラン化合物および/またはアミン類で表面処理されていることを特徴とする[1]〜[5]の何れかに記載の高屈折率硬化膜形成用塗布液。
[7] (2)の硬化性バインダー成分が、光硬化性および/または熱硬化性の有機モノマー又はオリゴマー、樹脂、並びに有機金属化合物及び/又はその部分加水分解物の少なくともいずれかである[1]〜[6]の何れかに記載の高屈折率硬化膜形成用塗布液。
[8] [1]〜[7]の何れかに記載の高屈折率硬化膜形成用塗布液を塗布、硬化してなる硬化膜。
[9] [1]〜[7]のいずれかに記載の高屈折率硬化膜形成用塗布液又は[8]に記載の硬化膜を用いた反射防止膜。
[10] 屈折率の異なる薄膜を二層以上積層してなる反射防止膜であって、このうち少なくとも1層が[1]〜[7]のいずれかに記載の高屈折率硬化膜形成用塗布液又は[8]に記載の硬化膜を用いた層であり、且つ当該層が中〜高屈折率層であることを特徴とする[9]に記載の反射防止膜。
[11] 基材の少なくとも一方の面に、高屈折率層/低屈折率層、ハードコート層/高屈折率層/低屈折率層、またはハードコート層/中屈折率層/高屈折率層/低屈折率層を順次積層してなる多層構成の反射防止積層体であって、該高屈折率層及び該中屈折率層が[1]〜[7]の何れかに記載の高屈折率硬化膜形成用塗布液又は[8]に記載の硬化膜を用いた層であることを特徴とする反射防止積層体。
[12] [10]に記載の反射防止膜または[11]に記載の反射防止積層体が施されている光学部材。
に関するものである。
That is,
[1] (1) A coating layer (B) containing, as a nucleus (A), inorganic oxide ultrafine particles containing titanium oxide having a rutile crystal structure with a refractive index of 1.5 to 2.8, and containing silicon oxide Coated inorganic oxide ultrafine particles having an inorganic oxide coating layer or a sol thereof, (2) a curable binder component, and (3) water or an organic solvent for forming a high refractive index cured film Coating liquid.
[2] Rutile-type titanium oxide ultrafine particles in inorganic oxide ultrafine particles containing titanium oxide having a rutile-type crystal structure of the nucleus (A),
In the presence of a tin compound having a molar ratio of tin to titanium (Sn / Ti) of 0.001 to 2, a titanium compound aqueous solution having a Ti concentration of 0.07 to 5 mol / l is reacted in a pH range of −1 to 3. Obtained tin-modified rutile titanium oxide ultrafine particles having a Sn / Ti composition molar ratio of 0.001 to 0.5,
The coating layer containing silicon oxide (B) is of a two-layer coating type, the inner layer has a coating layer obtained by the step (1), and the outer layer is obtained by the step (2), The coating solution for forming a high refractive index cured film according to [1], which is a coated inorganic oxide ultrafine particle, wherein the weight ratio of the oxide coating layer is 0.001 to 20 in terms of SiO 2 .
(1) Step of reacting silicon oxide having a weight ratio with respect to the nucleus (A) of 0.001 to 10 in terms of SiO 2 with the nucleus (A) under the condition of pH <7 (2) with respect to the nucleus (A) The step of reacting the silicon oxide having a weight ratio of 0.001 to 10 in terms of SiO 2 with the coated ultrafine particles obtained in (1) under the condition of pH ≧ 7 [3] The coated inorganic oxide super The coating liquid for forming a high refractive index cured film according to [1] or [2], wherein the minor axis and the major axis of the fine particles have a crystal axis of 2 to 20 nm.
[4] The coating for forming a high refractive index cured film according to any one of [1] to [3], wherein an average aggregate particle diameter of the aggregate crystals composed of the coated inorganic oxide ultrafine particles is 10 to 100 nm. liquid.
[5] The high refractive index cured film formation according to any one of [1] to [4], wherein the coated inorganic oxide ultrafine particles are a sol liquid dispersed in water or an organic solvent. Coating liquid.
[6] The high refractive index according to any one of [1] to [5], wherein the surface of the coated inorganic oxide ultrafine particles is surface-treated with an organosilane compound and / or an amine. Coating liquid for forming a cured film.
[7] The curable binder component of (2) is at least one of a photocurable and / or thermosetting organic monomer or oligomer, a resin, and an organometallic compound and / or a partial hydrolyzate thereof [1] ] The coating liquid for high refractive index cured film formation in any one of [6].
[8] A cured film formed by applying and curing the coating solution for forming a high refractive index cured film according to any one of [1] to [7].
[9] An antireflection film using the coating liquid for forming a high refractive index cured film according to any one of [1] to [7] or the cured film according to [8].
[10] An antireflection film formed by laminating two or more thin films having different refractive indexes, at least one of which is a coating for forming a high refractive index cured film according to any one of [1] to [7] The antireflection film according to [9], wherein the layer is a layer using the liquid or the cured film according to [8], and the layer is a medium to high refractive index layer.
[11] On at least one surface of the substrate, a high refractive index layer / low refractive index layer, a hard coat layer / high refractive index layer / low refractive index layer, or a hard coat layer / medium refractive index layer / high refractive index layer. / An antireflection laminate having a multilayer structure in which low refractive index layers are sequentially laminated, wherein the high refractive index layer and the middle refractive index layer are any one of [1] to [7] An antireflection laminate, which is a layer using a coating liquid for forming a cured film or the cured film according to [8].
[12] An optical member provided with the antireflection film according to [10] or the antireflection laminate according to [11].
It is about.

本発明のスズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子は、従来の製法では成し得なかったものであり、かつアナターゼ型では得られない高屈折率の超微粒子、ゾル液を提供することが出来る。このスズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子を特定の方法でケイ素酸化物を含む被覆層を設けることによって、従来の被覆法では得られなかった分散性、耐光性、耐候性、透明性に優れた高屈折率の平均粒子径が1〜100nmの超微粒子を提供することが出来る。さらに、これを高屈折率硬化膜形成用塗布液に適用した場合に、耐光性、耐候性、透明性、耐擦傷性、耐磨耗性、耐熱性、帯電防止性等に優れた高屈折率の硬化膜、およびこれを含んでなる光学部材を得ることが可能になった。   The tin-modified rutile type titanium oxide ultrafine particles of the present invention can be provided as ultrafine particles and sol liquid having a high refractive index that cannot be obtained by the conventional production method and that cannot be obtained by the anatase type. By providing this tin-modified rutile-type titanium oxide ultrafine particle with a specific method and a coating layer containing silicon oxide, it has excellent dispersibility, light resistance, weather resistance, and transparency that could not be obtained by conventional coating methods. It is possible to provide ultrafine particles having an average particle diameter of refractive index of 1 to 100 nm. Furthermore, when this is applied to a coating solution for forming a high refractive index cured film, it has a high refractive index excellent in light resistance, weather resistance, transparency, scratch resistance, abrasion resistance, heat resistance, antistatic property, etc. It is possible to obtain a cured film of the above and an optical member comprising the same.

以下、本発明についてさらに詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

本願発明における高屈折率硬化膜形成用塗布液は、(1)屈折率が1.5〜2.8である、ルチル型酸化チタン超微粒子を核微粒子とし、当該核微粒子とケイ素酸化物を含む被覆層から構成される被覆型無機酸化物超微粒子またはそのゾル、(2)硬化性バインダー成分、および(3)水または有機溶剤を含有してなる高屈折率硬化膜形成用塗布液、である。   The coating solution for forming a high refractive index cured film according to the present invention comprises (1) a rutile type titanium oxide ultrafine particle having a refractive index of 1.5 to 2.8 as a core particle, and the core particle and a silicon oxide. A coating-type inorganic oxide ultrafine particle composed of a coating layer or a sol thereof, (2) a curable binder component, and (3) a coating solution for forming a high refractive index cured film, comprising water or an organic solvent. .

即ち、
(1)屈折率が1.5〜2.8であるルチル型結晶構造の酸化チタンを含有する無機酸化物超微粒子を核(A)とし、ケイ素酸化物を含む被覆層(B)から構成される無機酸化物被覆層を有する被覆型無機酸化物超微粒子またはそのゾル、(2)硬化性バインダー成分、および(3)水または有機溶媒を含有してなる高屈折率硬化膜形成用塗布液、であって、
前記核(A)のルチル型結晶構造の酸化チタンを含有する無機酸化物超微粒子中のルチル型酸化チタン超微粒子が、
チタンに対するスズのモル比(Sn/Ti)が0.001〜2のスズ化合物共存下、Ti濃度が0.07〜5mol/lのチタン化合物水溶液をpHが−1〜3の範囲で反応させて得られ、Sn/Ti組成モル比が0.001〜0.5であるスズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子であり、
前記(B)のケイ素酸化物を含む被覆層が、二層被覆型であって、内層が(1)の工程、外層が(2)の工程によって得られる被覆層を有し、核微粒子に対するケイ素酸化物被覆層の重量比がSiO換算で0.001〜20であることを特徴とする被覆型無機酸化物超微粒子である、高屈折率硬化膜形成用塗布液、である。
(1)核(A)に対する重量比がSiO換算で0.001〜10となるケイ素酸化物をpH<7の条件下で、核(A)と反応させる工程
(2)核(A)に対する重量比がSiO換算で0.001〜10となるケイ素酸化物をpH≧7の条件下で、(1)で得られた被覆超微粒子と反応させる工程
That is,
(1) An inorganic oxide ultrafine particle containing titanium oxide having a rutile crystal structure with a refractive index of 1.5 to 2.8 is used as a nucleus (A), and is composed of a coating layer (B) containing silicon oxide. Coated inorganic oxide ultrafine particles having an inorganic oxide coating layer or sol thereof, (2) a curable binder component, and (3) a coating solution for forming a high refractive index cured film comprising water or an organic solvent, Because
The rutile type titanium oxide ultrafine particles in the inorganic oxide ultrafine particles containing titanium oxide having the rutile type crystal structure of the nucleus (A),
In the presence of a tin compound having a molar ratio of tin to titanium (Sn / Ti) of 0.001 to 2, a titanium compound aqueous solution having a Ti concentration of 0.07 to 5 mol / l is reacted in a pH range of −1 to 3. Obtained tin-modified rutile titanium oxide ultrafine particles having a Sn / Ti composition molar ratio of 0.001 to 0.5,
The coating layer containing silicon oxide (B) is of a two-layer coating type, the inner layer has a coating layer obtained by the step (1), and the outer layer is obtained by the step (2), A coating solution for forming a high refractive index cured film, which is a coated inorganic oxide ultrafine particle, wherein the weight ratio of the oxide coating layer is 0.001 to 20 in terms of SiO 2 .
(1) Step of reacting silicon oxide having a weight ratio with respect to the nucleus (A) of 0.001 to 10 in terms of SiO 2 with the nucleus (A) under the condition of pH <7 (2) with respect to the nucleus (A) The step of reacting the silicon oxide having a weight ratio of 0.001 to 10 in terms of SiO 2 with the coated ultrafine particles obtained in (1) under the condition of pH ≧ 7

本発明の(1)屈折率が1.5〜2.8である、ルチル型酸化チタン超微粒子を核微粒子とし、当該核微粒子とケイ素酸化物を含む被覆層から構成される被覆型無機酸化物超微粒子は、アナターゼ型酸化チタンを用いた場合に比べて屈折率を大きくでき、従って高屈折率の硬化膜を形成することが可能となる。   (1) A coated inorganic oxide comprising a rutile-type titanium oxide ultrafine particle having a refractive index of 1.5 to 2.8 of the present invention as a core fine particle and comprising a coating layer containing the core fine particle and silicon oxide Ultrafine particles can have a higher refractive index than when anatase-type titanium oxide is used, and thus a cured film having a high refractive index can be formed.

本発明における、ルチル型の結晶構造を有する酸化チタンを含有する無機酸化物超微粒子、とは、上記のように、超微粒子化したルチル型酸化チタンを含んでいればよく、ルチル型の結晶構造を有する酸化チタンとの複合体であっても、ルチル型の結晶構造を有する酸化チタンを被覆するような形状であってもよく、特に制限はないが、通常、当該無機酸化物超微粒子中、ルチル型酸化チタンの割合は5〜100%(重量比)、好ましくは、50〜100%、さらに好ましくは70〜100%である。   In the present invention, the inorganic oxide ultrafine particles containing titanium oxide having a rutile-type crystal structure, as long as it contains rutile-type titanium oxide formed into ultrafine particles as described above, the rutile-type crystal structure Even if it is a complex with a titanium oxide having a rutile crystal structure, it may be a shape that covers a titanium oxide having a rutile type crystal structure, and is not particularly limited. The ratio of rutile type titanium oxide is 5 to 100% (weight ratio), preferably 50 to 100%, and more preferably 70 to 100%.

また、超微粒子化したルチル型酸化チタン以外の成分については、本発明の超微粒子の分散安定性を損なわないものであればよく、特に制限はないが、中でも無機酸化物が望ましい。具体的には、例えば、Al、Si、V、Fe、Zn、Zr、Nb、Mo、Sn、Sb、W等の酸化物が挙げられ、好ましくは、Al、Si、Zr、Sn、Sbの酸化物である。   Further, the components other than the ultrafine particles of rutile titanium oxide are not particularly limited as long as they do not impair the dispersion stability of the ultrafine particles of the present invention. Among them, inorganic oxides are desirable. Specific examples include oxides such as Al, Si, V, Fe, Zn, Zr, Nb, Mo, Sn, Sb, and W, and preferably oxidation of Al, Si, Zr, Sn, and Sb. It is a thing.

本発明において、好適な、ルチル型酸化チタン超微粒子を核微粒子とし、当該核微粒子とケイ素酸化物を含む被覆層から構成される被覆型無機酸化物超微粒子としては、より具体的には、ルチル型酸化チタン超微粒子が、チタンに対するスズのモル比(Sn/Ti)が0.001〜2のスズ化合物共存下、Ti濃度が0.07〜5mol/lのチタン化合物水溶液をpHが−1〜3の範囲で反応させて得られるスズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子であって、該超微粒子のSn/Ti組成モル比が0.001〜0.5であり、且つ結晶径の短軸、長軸が2〜20nm、超微粒子凝集体の結晶の平均凝集粒子径が、10〜100nmであることを特徴とするスズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子を核微粒子とし、当該核微粒子とケイ素酸化物を含む被覆層から構成される被覆型無機酸化物超微粒子である。   In the present invention, a preferable rutile type titanium oxide ultrafine particle is a core fine particle, and the coated inorganic oxide ultrafine particle composed of a coating layer containing the core fine particle and silicon oxide is more specifically, rutile. Type titanium oxide ultrafine particles, in the presence of a tin compound having a molar ratio of tin to titanium (Sn / Ti) of 0.001 to 2, a titanium compound aqueous solution having a Ti concentration of 0.07 to 5 mol / l has a pH of −1 to 1. Tin-modified rutile-type titanium oxide ultrafine particles obtained by reacting in the range of 3, the Sn / Ti composition molar ratio of the ultrafine particles being 0.001 to 0.5, and the short axis and long of the crystal diameter Tin-modified rutile titanium oxide ultrafine particles characterized in that the axis is 2 to 20 nm and the average aggregate particle diameter of the ultrafine particle aggregate crystals is 10 to 100 nm are used as the core fine particles. Is a coating-type inorganic oxide ultrafine particles composed of uncoated layer.

なお、ここで言う結晶径とは、いわゆる一次粒子径のことであって、化学便覧改訂3版(基礎編 丸善株式会社)記載のようにa、c軸方向長さで表現される。本明細書ではそれぞれ短軸、長軸と呼ぶ。また、平均凝集粒子径とは、一次粒子が凝集してなる粒子径を表す。   The crystal diameter referred to here is a so-called primary particle diameter, and is expressed by the lengths in the a and c axis directions as described in Chemical Handbook Revision 3 (Basic Edition Maruzen Co., Ltd.). In this specification, they are called a short axis and a long axis, respectively. Moreover, the average aggregated particle diameter represents a particle diameter obtained by aggregating primary particles.

まず、スズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子の製造法について説明する。   First, a method for producing tin-modified rutile titanium oxide ultrafine particles will be described.

本発明において用いられるスズ化合物としては、特に限定されるものではないが、具体的には例えば塩化スズ、硝酸スズ、硫酸スズ、スズ酸塩などのスズ塩化合物あるいは酸化物、水酸化物、金属スズ等から選ばれるスズ化合物等が好ましいものとして挙げられる。   The tin compound used in the present invention is not particularly limited, but specifically, for example, a tin salt compound such as tin chloride, tin nitrate, tin sulfate, stannate, or an oxide, hydroxide, metal Preferred examples include tin compounds selected from tin and the like.

本発明において用いられるチタン化合物としては、特に限定されるものではないが、具体的には例えば、塩化酸化チタン、硫酸チタン、硝酸チタン、チタンアルコキシド、水和酸化チタン(あらかじめチタン化合物をアルカリ条件で加水分解させたものも含む)などから選ばれるチタン化合物等が好ましいものとして挙げられる。   The titanium compound used in the present invention is not particularly limited. Specifically, for example, titanium chloride oxide, titanium sulfate, titanium nitrate, titanium alkoxide, hydrated titanium oxide (a titanium compound in advance under alkaline conditions). Preferred examples include titanium compounds selected from such as hydrolyzed ones).

まず、スズ化合物を水溶液に添加しておき、これにチタン化合物を加える。スズ化合物とチタン化合物は同時に加えてもよいし、どちらが先であってもよい。また、混合化合物の形態であってもよい。反応媒体は水が望ましいが、アルコール等の有機溶媒あるいは水と有機溶媒の混合溶媒でもよい。   First, a tin compound is added to an aqueous solution, and a titanium compound is added thereto. The tin compound and the titanium compound may be added at the same time, or either one may be first. Moreover, the form of a mixed compound may be sufficient. The reaction medium is preferably water, but may be an organic solvent such as alcohol or a mixed solvent of water and an organic solvent.

ルチル型酸化チタンの結晶成長制御のための修飾剤として反応に用いるスズ化合物の量は、チタンに対するスズのモル比(Sn/Ti)が0.001〜2、好ましくは0.01〜1であることが望ましい。スズ量を上記範囲より少なくしていくとルチル型酸化チタン超微粒子は生成するが、結晶径、凝集粒子径が大きくなり、したがって分散性が悪くなる可能性がある。また、硬化膜の透明性が低下する可能性がある。また、上記範囲より多くしていっても、ルチル型を有する酸化チタン超微粒子の合成は可能であるが、反応に要する時間が長くなり、この場合はルチル型酸化チタン超微粒子に多量のスズ化合物が付着したものが得られる可能性がある。また、これより大きいと残存スズ化合物量が多くなり、粒子屈折率が低下する可能性がある。   The amount of tin compound used in the reaction as a modifier for controlling crystal growth of rutile titanium oxide is such that the molar ratio of tin to titanium (Sn / Ti) is 0.001 to 2, preferably 0.01 to 1. It is desirable. If the tin amount is less than the above range, rutile-type titanium oxide ultrafine particles are produced, but the crystal diameter and aggregated particle diameter are increased, and therefore the dispersibility may be deteriorated. Moreover, the transparency of a cured film may fall. Further, even if the amount is larger than the above range, it is possible to synthesize the titanium oxide ultrafine particles having the rutile type, but the time required for the reaction becomes long. In this case, a large amount of tin compound is contained in the rutile type titanium oxide ultrafine particles. There is a possibility that a product with attached will be obtained. On the other hand, if it is larger than this, the amount of the residual tin compound increases, and the particle refractive index may decrease.

反応液中のTi濃度は0.07〜5mol/l、好ましくは0.1mol/lから1mol/lが望ましい。上記範囲より低いTi濃度では、Sn/Ti(モル比)として0.01〜0.03の範囲でスズ化合物を添加してもアナターゼ型とルチル型の混合酸化チタン超微粒子が生成する可能性がある。同様に上記範囲より低いTi濃度では、Sn/Ti(モル比)として0.03より大きい範囲でスズ化合物を添加すると、ルチル型酸化スズを有する酸化チタン酸化スズ混合超微粒子が生成する可能性がある。   The Ti concentration in the reaction solution is 0.07 to 5 mol / l, preferably 0.1 to 1 mol / l. When the Ti concentration is lower than the above range, there is a possibility that anatase-type and rutile-type mixed titanium oxide ultrafine particles may be produced even if a tin compound is added in the range of 0.01 to 0.03 as Sn / Ti (molar ratio). is there. Similarly, at a Ti concentration lower than the above range, if a tin compound is added in a range larger than 0.03 as Sn / Ti (molar ratio), there is a possibility that titanium oxide-tin oxide mixed ultrafine particles having rutile tin oxide are generated. is there.

反応液のpHは−1〜3が望ましい。必要に応じて塩酸や硝酸などで調節する。pHが3より大きい条件で反応させると、スズ化合物を加えない場合ではアナターゼ型酸化チタンになってしまい、これを避けるためにスズ化合物を添加してルチル構造を得ようとすると、酸化スズなどのルチル型酸化チタンではない異種物質が生成してしまう可能性がある。   The pH of the reaction solution is desirably −1 to 3. Adjust with hydrochloric acid or nitric acid as necessary. When the reaction is carried out under a condition where the pH is greater than 3, anatase-type titanium oxide is obtained in the case where no tin compound is added, and in order to avoid this, a tin compound is added to obtain a rutile structure. There is a possibility that foreign substances other than rutile-type titanium oxide are produced.

反応温度に関しては、Ti濃度とpHが上記の範囲であれば良く、特に制限は無いが、好ましくは−10〜100℃、さらに好ましくは20〜60℃が推奨される。反応温度に応じて反応完了時間が決定されるが、通常は0.5〜10時間で実施する。   Regarding the reaction temperature, the Ti concentration and pH may be in the above ranges, and there is no particular limitation, but preferably −10 to 100 ° C., more preferably 20 to 60 ° C. is recommended. Although the reaction completion time is determined depending on the reaction temperature, it is usually carried out in 0.5 to 10 hours.

上記の反応により生成したスズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子中に含まれるスズ化合物量として、Sn/Tiモル比=0.001〜0.5であることが好ましい。スズ量を上記範囲より少なくしていくとルチル型酸化チタン超微粒子の粒子径が大きくなり、分散性が悪くなる可能性がある。また、上記範囲より多くしていくと、より効率よく結晶成長及び凝集を制御し、粒子径の小さな超微粒子が得られるが、ルチル型酸化チタン超微粒子に多量のスズ化合物が付着したものが得られ、結果として屈折率の低い超微粒子が得られる可能性がある。   The amount of tin compound contained in the tin-modified rutile-type titanium oxide ultrafine particles produced by the above reaction is preferably Sn / Ti molar ratio = 0.001 to 0.5. If the amount of tin is made smaller than the above range, the particle diameter of the rutile titanium oxide ultrafine particles becomes large and the dispersibility may be deteriorated. Also, if the amount is larger than the above range, crystal growth and aggregation can be controlled more efficiently, and ultrafine particles with a small particle diameter can be obtained, but a rutin-type titanium oxide ultrafine particle with a large amount of tin compound attached can be obtained. As a result, ultrafine particles having a low refractive index may be obtained.

この方法により得られたスズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子の結晶径の短軸、長軸は2〜20nm、平均凝集粒子径は10〜100nmである。   The minor axis and major axis of the tin-modified rutile-type titanium oxide ultrafine particles obtained by this method have a minor axis and a major axis of 2 to 20 nm, and an average aggregated particle diameter of 10 to 100 nm.

本発明のスズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子が得られる反応機構(反応メカニズム)は現在十分に明らかではないが、これは表面がスズ化合物で修飾されていることを特徴としている。原料に用いたスズ化合物、あるいは溶液中で解離したスズイオン、あるいは加水分解等により溶液中で生成したスズ化合物が、酸化チタン表面に配位、吸着、化学結合等により付着したものと推測される。また、元々アナターゼ型ではなくルチル型酸化チタン生成条件でスズ化合物を修飾剤として添加したもので、長軸方向への結晶成長が阻止された結果生じたものと推測される。このことは超微粒子の結晶径が2〜20nmであるスズ修飾酸化チタン超微粒子を得るために必要な修飾スズ化合物量が酸化チタンを隙間無く被覆する量には程遠い、チタンに対するモル比が0.001〜0.5という少量であることからも窺える。   Although the reaction mechanism (reaction mechanism) by which the tin-modified rutile-type titanium oxide ultrafine particles of the present invention are obtained is not sufficiently clear at present, this is characterized in that the surface is modified with a tin compound. It is presumed that the tin compound used as the raw material, the tin ion dissociated in the solution, or the tin compound generated in the solution by hydrolysis or the like adhered to the titanium oxide surface by coordination, adsorption, chemical bonding, or the like. In addition, it is presumed that the tin compound was originally added as a modifier under the conditions for producing rutile type titanium oxide instead of the anatase type, and this was caused as a result of the inhibition of crystal growth in the major axis direction. This indicates that the amount of the modified tin compound necessary for obtaining tin-modified titanium oxide ultrafine particles having a crystal diameter of 2 to 20 nm is far from the amount of titanium oxide coated without a gap, and the molar ratio to titanium is 0. It can be seen from the small amount of 001-0.5.

上記により得られた反応生成物は、そのままスズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子、ゾル液として用いてもよいし、所望の後処理を施してもよい。すなわち、エバポレーターによる減圧濃縮、限外ろ過などの公知の方法で精製、適当な濃度に濃縮することも可能である。遠心分離して白色沈殿物を得、水、その他所望の有機溶媒に対して再分散させることも可能である。   The reaction product obtained as described above may be used as tin-modified rutile-type titanium oxide ultrafine particles or sol liquid as it is, or may be subjected to a desired post-treatment. That is, it can be purified by a known method such as vacuum concentration using an evaporator or ultrafiltration, and concentrated to an appropriate concentration. Centrifugation can yield a white precipitate that can be redispersed in water or other desired organic solvents.

本発明により得られたスズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子の結晶径の短軸、長軸は2〜20nm、平均凝集粒子径は10〜100nmであることが好ましい。結晶径が2nmより小さいと、これらを含む塗布液を用いて硬化膜を作成した場合に耐擦傷性、硬度が不十分となり、また、本来得られる屈折率が得られなくなる可能性がある。20nmより大きいと、光の散乱が生じる可能性がある。平均凝集粒子径が100nmより大きいと、得られる膜が白濁し、不透明となる可能性がある。   It is preferable that the minor axis and the major axis of the tin-modified rutile-type titanium oxide ultrafine particles obtained by the present invention are 2 to 20 nm and the average aggregate particle diameter is 10 to 100 nm. If the crystal diameter is smaller than 2 nm, the scratch resistance and hardness are insufficient when a cured film is prepared using a coating solution containing these, and the originally obtained refractive index may not be obtained. If it is larger than 20 nm, light scattering may occur. If the average aggregate particle diameter is larger than 100 nm, the resulting film may become cloudy and opaque.

次に、ケイ素酸化物を含む被覆層(B)の調製方法について述べる。   Next, a method for preparing the coating layer (B) containing silicon oxide will be described.

該被覆層(B)、即ちケイ素酸化物を含む被覆層とは、二層被覆型であって、内層が(1)の工程、外層が(2)の工程によって得られ、核微粒子に対するケイ素酸化物被覆層の重量比がSiO換算で0.001〜20であることを特徴とする被覆層である。
(1)核(A)に対する重量比がSiO換算で0.001〜10となるケイ素酸化物をpH<7の条件下で、核(A)と反応させる工程
(2)核(A)に対する重量比がSiO換算で0.001〜10となるケイ素酸化物をpH≧7の条件下で、(1)で得られた被覆超微粒子と反応させる工程
The coating layer (B), that is, the coating layer containing silicon oxide, is a two-layer coating type, in which the inner layer is obtained by the step (1) and the outer layer is obtained by the step (2). The weight ratio of the material coating layer is 0.001 to 20 in terms of SiO 2 .
(1) Step of reacting silicon oxide having a weight ratio with respect to the nucleus (A) of 0.001 to 10 in terms of SiO 2 with the nucleus (A) under the condition of pH <7 (2) with respect to the nucleus (A) The step of reacting the silicon oxide having a weight ratio of 0.001 to 10 in terms of SiO 2 with the coated ultrafine particles obtained in (1) under the condition of pH ≧ 7

本発明において、上記で合成したスズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子あるいはそのゾル液を反射防止膜形成用塗布液あるいは反射防止膜に用いる場合、酸化チタンの光触媒性による周辺有機物の劣化を防止するため、耐光性を付与することが必要になる。この目的のためにスズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子を、ケイ素酸化物を含む被覆層にて被覆することが行われる。なお、被覆とは微粒子表面を完全に覆った形態、あるいは隙間が空いた形態両方を意味する。   In the present invention, when the tin-modified rutile-type titanium oxide ultrafine particles synthesized as described above or a sol solution thereof is used as an antireflection film-forming coating solution or antireflection film, in order to prevent deterioration of surrounding organic substances due to the photocatalytic property of titanium oxide. It is necessary to impart light resistance. For this purpose, tin-modified rutile titanium oxide ultrafine particles are coated with a coating layer containing silicon oxide. In addition, a coating means both the form which covered the fine particle surface completely, or the form with which the clearance gap was opened.

上記被覆に用いられるケイ素酸化物としては、コロイダルシリカ、ケイ酸ゾル、ケイ酸ナトリウム、あるいはケイ酸カリウムなどのケイ酸塩を挙げることが出来る。ここでいうケイ素酸化物とは無定形の酸化物、結晶性の酸化物、あるいは水和した状態であってもよい。また、ケイ酸、ケイ酸オリゴマーあるいはそれらの塩であってもよく、それらが核微粒子表面に吸着、結合した状態であってもよい。   Examples of the silicon oxide used for the coating include silicates such as colloidal silica, silicate sol, sodium silicate, or potassium silicate. The silicon oxide here may be an amorphous oxide, a crystalline oxide, or a hydrated state. Further, it may be silicic acid, silicic acid oligomer, or a salt thereof, and may be in a state in which they are adsorbed and bound to the surface of the nuclear fine particles.

被覆層の形成方法としては、まず、スズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子のゾル液を調製する。上記で調製したゾル液を希釈あるいは濃縮し、固形分として0.01〜20重量%、好ましくは0.1〜5重量%の範囲にすることが望ましい。ゾル液の固形分濃度が0.01重量%未満の場合は生産性が低く工業的に有効でなく、ゾル液の固形分濃度が20重量%を越えると得られる超微粒子が凝集体となる可能性がある。   As a method for forming the coating layer, first, a sol solution of tin-modified rutile-type titanium oxide ultrafine particles is prepared. It is desirable to dilute or concentrate the sol solution prepared above so that the solid content is in the range of 0.01 to 20% by weight, preferably 0.1 to 5% by weight. When the solid content concentration of the sol liquid is less than 0.01% by weight, the productivity is low and not industrially effective, and when the solid content concentration of the sol liquid exceeds 20% by weight, the resulting ultrafine particles may become aggregates. There is sex.

核微粒子(この場合、核(A)であるスズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子、をさす)を含む反応液にケイ素酸化物を水および/または有機溶媒に溶解した溶液を連続的あるいは断続的に添加して核微粒子表面において反応させる。0.1〜100時間かけて(核微粒子ゾル液がゲル化しない程度に)滴下することが望ましい。反応液中でのケイ素酸化物の滴下終了後の濃度は酸化ケイ素換算で0.01〜5wt%が好ましい。これより小さいと生産性が低く工業的に有効でなく、これより大きいと(ケイ素酸化物のみで)重合が進行しすぎてケイ素酸化物の不溶物が生成する可能性がある。   A solution in which silicon oxide is dissolved in water and / or an organic solvent is continuously or intermittently added to a reaction liquid containing nuclear fine particles (in this case, tin-modified rutile-type titanium oxide ultrafine particles which are nuclei (A)). Add to react on the surface of the core particle. It is desirable to drop over 0.1 to 100 hours (to the extent that the core fine particle sol solution does not gel). The concentration after the completion of dropping of the silicon oxide in the reaction solution is preferably 0.01 to 5 wt% in terms of silicon oxide. If it is smaller than this, the productivity is low and it is not industrially effective, and if it is larger than this, polymerization may proceed too much and an insoluble substance of silicon oxide may be formed.

[ 工程(1):核(A)に対する重量比がSiO換算で0.001〜10となるケイ素酸化物をpH<7の条件下で、核(A)と反応させる工程 ]
まず、核微粒子即ち核(A)と、核(A)に対する重量比がSiO換算で0.001〜10となるケイ素酸化物を、pH<7の条件下で反応させる。
[Step (1): A step of reacting a silicon oxide having a weight ratio with respect to the nucleus (A) of 0.001 to 10 in terms of SiO 2 with the nucleus (A) under the condition of pH <7.
First, the core fine particles, that is, the core (A) and the silicon oxide having a weight ratio with respect to the core (A) of 0.001 to 10 in terms of SiO 2 are reacted under the condition of pH <7.

ここで用いられるケイ素酸化物としては特に制限はないが、コロイダルシリカ、ケイ酸ゾルが好ましい。用いる量としては、核(A)に対する重量比がSiO換算で0.001〜10が好ましく、0.01〜0.5であることが好ましい。この範囲、即ち10より大きいと十分な屈折率が得られなくなる可能性がある。この範囲、即ち0.001より小さいと分散安定性が低くなる可能性がある。 Although there is no restriction | limiting in particular as a silicon oxide used here, Colloidal silica and silicate sol are preferable. The amount to be used, the weight ratio of the nucleus (A) is 0.001 to 10 is preferable in terms of SiO 2 is preferably 0.01 to 0.5. If it is in this range, that is, greater than 10, a sufficient refractive index may not be obtained. If it is less than this range, that is, 0.001, dispersion stability may be lowered.

反応液のpHは7より小さいことが好ましく、さらには2〜4が好ましい。pHが7以上だと核微粒子であるスズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子が、凝集、ゲル化を引き起こす可能性がある。さらにpHが1よりも小さすぎると、核微粒子のもつ電気二重層が過剰のプラスイオンによって遮蔽され、凝集を引き起こす可能性がある。pHは必要に応じて酸性化合物あるいは塩基性化合物を加えて調整してもよい。例えば酸性化合物としては塩酸、硫酸、硝酸などが、塩基性化合物としては水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどが挙げられる。   The pH of the reaction solution is preferably less than 7, and more preferably 2-4. If the pH is 7 or more, tin-modified rutile titanium oxide ultrafine particles, which are core fine particles, may cause aggregation and gelation. Further, if the pH is too lower than 1, the electric double layer of the nuclear fine particles is shielded by excess positive ions, which may cause aggregation. You may adjust pH by adding an acidic compound or a basic compound as needed. Examples of acidic compounds include hydrochloric acid, sulfuric acid, and nitric acid, and basic compounds include sodium hydroxide and potassium hydroxide.

本工程では、核微粒子を含む反応液にケイ素酸化物を水および/または有機溶媒に溶解した溶液を連続的あるいは断続的に添加して核微粒子表面において反応させる。0.1〜100時間かけて核微粒子ゾル液がゲル化しない程度に滴下することが望ましい。これより長いと経済的に効率的でない。これより短いと反応が不十分となる可能性がある。   In this step, a solution in which silicon oxide is dissolved in water and / or an organic solvent is continuously or intermittently added to the reaction liquid containing the nuclear fine particles to react on the surface of the fine nuclear particles. It is desirable to drop the sol solution so that the core fine particle sol solution does not gel over 0.1 to 100 hours. Longer than this is not economically efficient. If it is shorter than this, the reaction may be insufficient.

反応温度は特に制限はないが、0〜200℃が好ましく、30〜100℃がより好ましい。この範囲、即ち200℃より大きいと超微粒子が凝集する可能性がある。この範囲、即ち0℃より小さいと反応が十分に進行しない可能性がある。   Although reaction temperature does not have a restriction | limiting in particular, 0-200 degreeC is preferable and 30-100 degreeC is more preferable. If it is in this range, that is, higher than 200 ° C., ultrafine particles may be aggregated. If it is less than this range, that is, 0 ° C., the reaction may not proceed sufficiently.

[ 工程(2):核(A)に対する重量比がSiO換算で0.001〜10となるケイ素酸化物をpH≧7の条件下で、(1)で得られた被覆超微粒子と反応させる工程 ]
工程(1)で得られた被覆超微粒子あるいはゾル液を必要に応じて解こうした後、続いて、(1)で得られた被覆超微粒子と、核(A)に対する重量比がSiO換算で0.001〜10となるケイ素酸化物を、pH≧7の条件下で反応させる。
[Step (2): The silicon oxide having a weight ratio with respect to the nucleus (A) of 0.001 to 10 in terms of SiO 2 is reacted with the coated ultrafine particles obtained in (1) under the condition of pH ≧ 7. Process]
The coated ultrafine particles or sol solution obtained in the step (1) is dissolved as necessary. Subsequently, the weight ratio of the coated ultrafine particles obtained in (1) to the nucleus (A) is calculated in terms of SiO 2 . The silicon oxide which becomes 0.001 to 10 is reacted under the condition of pH ≧ 7.

ここで用いられるケイ素酸化物としては特に制限はないが、コロイダルシリカ、ケイ酸ゾルが好ましい。用いる量としては、核(A)に対する重量比がSiO換算で0.001〜10が好ましく、0.1〜1であることが好ましい。この範囲、即ち10より大きいと十分な屈折率が得られなくなる可能性がある。この範囲、即ち0.001より小さいと十分な耐光性が得られなくなる可能性がある。 Although there is no restriction | limiting in particular as a silicon oxide used here, Colloidal silica and silicate sol are preferable. The amount to be used, the weight ratio of the nucleus (A) is 0.001 to 10 is preferable in terms of SiO 2 is preferably 0.1 to 1. If it is in this range, that is, greater than 10, a sufficient refractive index may not be obtained. If this range is smaller than 0.001, sufficient light resistance may not be obtained.

反応液のpHは7以上であることが好ましく、さらには8〜11が好ましい。適宜この範囲にpHを調節すればよい。pHが7より小さいと緻密な被覆層が形成できない可能性がある。pHは塩基性化合物を加えて適宜調整すればよい。該塩基性化合物としては水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどが挙げられる。   The pH of the reaction solution is preferably 7 or more, more preferably 8-11. What is necessary is just to adjust pH to this range suitably. If the pH is less than 7, a dense coating layer may not be formed. The pH may be adjusted appropriately by adding a basic compound. Examples of the basic compound include sodium hydroxide and potassium hydroxide.

本工程では、核微粒子を含む反応液にケイ素酸化物を水および/または有機溶媒に溶解した溶液を連続的あるいは断続的に添加して核微粒子表面において反応させる。0.1〜100時間かけて添加することが望ましい。これより長いと経済的に効率的でない。これより短いと反応が不十分となる可能性がある。   In this step, a solution in which silicon oxide is dissolved in water and / or an organic solvent is continuously or intermittently added to the reaction liquid containing the nuclear fine particles to react on the surface of the fine nuclear particles. It is desirable to add over 0.1 to 100 hours. Longer than this is not economically efficient. If it is shorter than this, the reaction may be insufficient.

反応温度は特に制限はないが、0〜200℃が好ましく、80〜200℃がより好ましい。この範囲、即ち200℃より大きいと微粒子が凝集する可能性がある。この範囲、即ち0℃より小さいと反応が十分に進行しない可能性がある。   Although reaction temperature does not have a restriction | limiting in particular, 0-200 degreeC is preferable and 80-200 degreeC is more preferable. If it is in this range, that is, higher than 200 ° C., fine particles may aggregate. If it is less than this range, that is, 0 ° C., the reaction may not proceed sufficiently.

なお、該被覆層(B)、即ちケイ素酸化物を含む被覆層に含まれるその他の無機酸化物としては得られる微粒子の耐光性、分散性、保存安定性を損なうものでなければ特に制限はないが、具体的には、例えば、Al、Si、V、Fe、Zn、Zr、Nb、Mo、Sn、Sb、W等の酸化物が挙げられ、好ましくは、Al、Si、Zr、Sn、Sbの酸化物が挙げられる。   Other inorganic oxides contained in the coating layer (B), that is, the coating layer containing silicon oxide, are not particularly limited as long as they do not impair the light resistance, dispersibility, and storage stability of the resulting fine particles. However, specific examples include oxides such as Al, Si, V, Fe, Zn, Zr, Nb, Mo, Sn, Sb, and W, and preferably Al, Si, Zr, Sn, and Sb. The oxide of this is mentioned.

また、被覆層としては上記記載の二層のケイ素酸化物からなる被覆層のみが望ましいが、他の無機酸化物の被覆層を設けても良い。この場合、上記記載の二層のケイ素酸化物からなる被覆層の内側に設けることが望ましい。   Moreover, as the coating layer, only the coating layer made of the two-layered silicon oxide described above is desirable, but another inorganic oxide coating layer may be provided. In this case, it is desirable to provide inside the coating layer made of the two-layered silicon oxide described above.

本発明により得られた被覆型無機酸化物超微粒子、即ち二層ケイ素酸化物被覆スズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子の結晶径の短軸、長軸は2〜20nm、平均凝集粒子径は10〜100nmであることが好ましい。結晶径が2nmより小さいと、本来得られる屈折率が得られなくなる可能性がある。20nmより大きいと、光の散乱が生じる可能性がある。平均凝集粒子径が100nmより大きいと、ゾル液が白濁し、硬化膜が不透明となる可能性がある。   The coated inorganic oxide ultrafine particles obtained by the present invention, that is, the minor axis of the crystal diameter of the double-layered silicon oxide-coated tin-modified rutile titanium oxide ultrafine particles, the major axis is 2 to 20 nm, and the average aggregated particle diameter is 10 to 10. 100 nm is preferable. If the crystal diameter is smaller than 2 nm, the originally obtained refractive index may not be obtained. If it is larger than 20 nm, light scattering may occur. If the average aggregate particle size is larger than 100 nm, the sol solution may become cloudy and the cured film may become opaque.

上記手法によって得られる核微粒子に対するケイ素酸化物被覆層の重量比はSiO2換算で0.001〜20である。被覆層の量により、超微粒子自体の屈折率と耐光性を調節することが出来る。これにより所望する耐光性を付与出来、かつ屈折率が1.5〜2.8で調節可能である。   The weight ratio of the silicon oxide coating layer to the core fine particles obtained by the above method is 0.001 to 20 in terms of SiO2. The refractive index and light resistance of the ultrafine particles themselves can be adjusted by the amount of the coating layer. Thereby, the desired light resistance can be imparted and the refractive index can be adjusted to 1.5 to 2.8.

上記により得られた反応生成物は、そのまま被覆型無機酸化物超微粒子、即ち二層ケイ素酸化物被覆スズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子ゾル液として用いてもよいし、所望の後処理を施してもよい。すなわち、エバポレーターによる減圧濃縮、限外ろ過などの公知の方法で精製、適当な濃度に濃縮することも可能である。遠心分離して白色沈殿物を得、水、その他所望の有機溶媒に対して再分散させることも可能である。特に限外ろ過を行うことによって、微粒子周りの電気二重層を遮蔽して微粒子の凝集を引き起こす原因となるイオン分を取り除くことが出来るため、分散安定性が向上する。   The reaction product obtained as described above may be used as it is as a coated inorganic oxide ultrafine particle, that is, a two-layer silicon oxide-coated tin-modified rutile titanium oxide ultrafine particle sol solution, or may be subjected to a desired post-treatment. Also good. That is, it can be purified by a known method such as vacuum concentration using an evaporator or ultrafiltration, and concentrated to an appropriate concentration. Centrifugation can yield a white precipitate that can be redispersed in water or other desired organic solvents. In particular, by performing ultrafiltration, it is possible to remove the ion component that causes the aggregation of the fine particles by shielding the electric double layer around the fine particles, so that the dispersion stability is improved.

酸化チタン超微粒子は通常中性域に等電位点を持ち、従来の製法では酸性領域で安定なゾル液である。そのため従来の手法で製造した酸化チタン超微粒子ゾル液は中性〜塩基性では凝集、ゲル化を引き起こし、使用範囲が限定されるという問題があった。また有機溶媒に置換しようとすると凝集、ゲル化を引き起こし、安定性を損なうという問題があった。さらには分散媒が水の場合でも10重量%以上に濃縮しようとするとゲル化を引き起こし、高濃度に分散したゾル液を得るのは困難であり、生産性が低いといった問題があった。本発明に係るケイ素酸化物をpH<7の範囲で反応させることによって、広範囲pH、特に14>pH>3の条件において、凝集、ゲル化を生じず、分散性、保存安定性に優れた薄層のケイ素酸化物で被覆された酸化チタン超微粒子ゾル液が得られ、かつpH≧7の範囲で反応させることによって緻密で厚いケイ素酸化物被覆層を設けることができる。   Titanium oxide ultrafine particles usually have an equipotential point in the neutral region, and in the conventional production method, they are sol solutions that are stable in the acidic region. For this reason, the titanium oxide ultrafine particle sol solution produced by the conventional method has a problem that the neutral to basic flocculation causes aggregation and gelation, and the range of use is limited. Moreover, when it tried to substitute with an organic solvent, there existed a problem of causing aggregation and gelatinization and impairing stability. Furthermore, even when the dispersion medium is water, if it is concentrated to 10% by weight or more, gelation is caused, and it is difficult to obtain a sol solution dispersed at a high concentration, resulting in low productivity. By reacting the silicon oxide according to the present invention in the range of pH <7, there is no aggregation or gelation in a wide range of pH, particularly 14> pH> 3, and it is a thin film excellent in dispersibility and storage stability. A titanium oxide ultrafine particle sol solution coated with a silicon oxide layer can be obtained, and a dense and thick silicon oxide coating layer can be provided by reacting in a range of pH ≧ 7.

通常酸性領域において安定な酸化チタン超微粒子ゾル液はその表面がプラスに帯電している。そこに上記条件において反応させることによって反対符号の電荷を持ち、かつ核微粒子よりもサイズの小さな超微粒子を選択することによって核微粒子表面でヘテロ凝集を引き起こし、より効果的に一様に薄層のケイ素酸化物被膜が形成され、これにより、核微粒子表面にSiO2の特性が付与され、本発明に係る酸化チタン超微粒子ゾルはpH=3〜14という広範囲のpH領域において安定となると考えられる。pH≧7の塩基性条件下で緻密で厚いケイ素酸化物層に成長させることによって高分散性を保ちながら耐光性、耐候性を有する超微粒子が得られる。すなわち、pH<7で形成される被覆内層及びpH≧7で形成される被覆外層の二層構造を持つ透明性、分散性、保存安定性、耐光性、耐候性等に優れた酸化チタン超微粒子、ゾル液である。   In general, the surface of a titanium oxide ultrafine particle sol that is stable in an acidic region is positively charged. By reacting there under the above conditions, by selecting ultrafine particles having the opposite sign charge and smaller in size than the nuclear fine particles, heteroaggregation is caused on the surface of the nuclear fine particles, and the thin layer is more effectively and uniformly formed. It is considered that a silicon oxide film is formed, thereby imparting SiO2 characteristics to the surface of the core fine particle, and the titanium oxide ultrafine particle sol according to the present invention is stable in a wide pH range of pH = 3-14. By growing a dense and thick silicon oxide layer under basic conditions of pH ≧ 7, ultrafine particles having light resistance and weather resistance can be obtained while maintaining high dispersibility. That is, ultrafine titanium oxide particles having a two-layer structure of a coating inner layer formed at pH <7 and a coating outer layer formed at pH ≧ 7 and excellent in transparency, dispersibility, storage stability, light resistance, weather resistance, etc. A sol solution.

前記ケイ素酸化物被覆によりゾル液の濃度は固形分換算で20重量%以上、さらには35重量%以上の高濃度にした場合でも広範囲のpHで安定に存在する。   Due to the silicon oxide coating, the concentration of the sol solution is stably present in a wide range of pH even when the concentration is as high as 20% by weight or more, further 35% by weight or more in terms of solid content.

本発明により得られた被覆型無機酸化物超微粒子、即ち二層ケイ素酸化物被覆スズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子の表面は有機ケイ素酸化物、アミン類で処理されていることが望ましい。これによって超微粒子と硬化性バインダー成分を含む硬化膜形成用塗布液中で超微粒子の長期にわたる分散安定性が大きく向上する。特にメタノールよりも比誘電率が小さい有機溶媒を用いる場合には表面処理により溶媒との親和性を向上させることが好ましい。これによって硬化膜の透明性、耐擦傷性、硬度、耐摩耗性等が向上する。なおここでの表面処理とは表面に、化学結合したもの、化学吸着、物理吸着などの何れであってもよい。   The surface of the coated inorganic oxide ultrafine particles obtained by the present invention, that is, the two-layer silicon oxide-coated tin-modified rutile titanium oxide ultrafine particles is preferably treated with an organosilicon oxide or an amine. This greatly improves long-term dispersion stability of the ultrafine particles in the coating solution for forming a cured film containing the ultrafine particles and the curable binder component. In particular, when an organic solvent having a relative dielectric constant smaller than that of methanol is used, it is preferable to improve the affinity with the solvent by surface treatment. This improves the transparency, scratch resistance, hardness, wear resistance, etc. of the cured film. Here, the surface treatment may be any of those chemically bonded to the surface, chemical adsorption, physical adsorption and the like.

有機ケイ素化合物で表面処理する際には、シランカップリング剤として知られている化合物が好適である。具体的には、以下の一般式(1)、(2)で表される有機ケイ素化合物が好ましいものとして挙げられる。   When surface-treating with an organosilicon compound, a compound known as a silane coupling agent is suitable. Specifically, organosilicon compounds represented by the following general formulas (1) and (2) are preferable.

(Ra(RbSi(OR(3-a-b) (1)
Si(OR4 (2)
(式中、R、Rはアルキル基、ハロゲン化アルキル基、ビニル基、アリル基、アシル基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基、メルカプト基、アミノ基またはエポキシ基等を有する有機基であり、Si−C結合によりケイ素と結合するものである。Rは炭素数1〜8のアルキル基、アルコキシアルキル基またはアシル基等の有機基である。)
(R 1 ) a (R 2 ) b Si (OR 3 ) (3-ab) (1)
Si (OR 3 ) 4 (2)
(Wherein R 1 and R 2 are organic groups having an alkyl group, a halogenated alkyl group, a vinyl group, an allyl group, an acyl group, an acryloxy group, a methacryloxy group, a mercapto group, an amino group, an epoxy group, etc. (It is bonded to silicon by a —C bond. R 3 is an organic group such as an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkoxyalkyl group, or an acyl group.)

一般式(1)、(2)におけるR、R及びRとしては、具体的には例えば、アルキル基を有する有機基としては、メチル基、エチル基、プロピル基等が、ハロゲン化アルキル基を有する有機基としては、クロロメチル基、3−クロロプロピル基等が、アシル基を有する有機基としては、アセトキシプロピル基等が、アクリロキシ基を有する有機基としては、3−アクリロキシプロピル基等が、メタクリロキシ基を有する有機基としては、メタクリロキシプロピル基等が、メルカプト基を有する有機基としては、メルカプトメチル基等が、アミノ基を有する有機基としては、3−アミノプロピル基等が、エポキシ基を含有する有機基としては、3−グリシドキシプロピル基等が、アルコキシアルキル基としては、メトキシエチル基等が挙げられる。 Specific examples of R 1 , R 2 and R 3 in the general formulas (1) and (2) include, for example, an organic group having an alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, The organic group having a group is a chloromethyl group, a 3-chloropropyl group, etc., the organic group having an acyl group is an acetoxypropyl group, etc., and the organic group having an acryloxy group is a 3-acryloxypropyl group As the organic group having a methacryloxy group, a methacryloxypropyl group or the like is used. As the organic group having a mercapto group, a mercaptomethyl group is used. As the organic group having an amino group, a 3-aminopropyl group is used. The organic group containing an epoxy group is a 3-glycidoxypropyl group or the like, and the alkoxyalkyl group is a methoxyethyl group or the like. Can be mentioned.

一般式(1)で表される化合物ととしては、具体的には例えば、メチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、アリルジメトキシシラン、アリルトリエトキシシラン、アセトキシプロピルトリメトキシシラン、3−アクリロキシプロピルジメチルメトキシシラン、メタクリロキシメチルトリエトキシシラン、メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、(3−グリシドキシプロピル)ジメチルエトキシシラン、(3−グリシドキシプロピル)メチルジメトキシシラン、(3−グリシドキシプロピル)トリメトキシシラン、トリメチルメトキシシランなどが挙げられる。   Specific examples of the compound represented by the general formula (1) include methyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, allyldimethoxysilane, allyltriethoxysilane, acetoxypropyltrimethoxysilane, 3-acryloxypropyldimethylmethoxysilane, methacryloxymethyltriethoxysilane, methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltriethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-amino Propyltrimethoxysilane, (3-glycidoxypropyl) dimethylethoxysilane, (3-glycidoxypropyl) methyldimethoxysilane, (3-glycidoxypropyl) trimethoxy Orchids, etc. trimethyl methoxy silane.

一般式(2)で表される化合物ととしては、具体的には例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラ−n−プロポキシシラン、テトラ−n−ブトキシシラン、テトラ−tert−ブトキシシラン、テトラ−sec−ブトキシシラン等が挙げられる。   Specific examples of the compound represented by the general formula (2) include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetraisopropoxysilane, tetra-n-propoxysilane, tetra-n-butoxysilane, and tetra-tert. -Butoxysilane, tetra-sec-butoxysilane and the like.

一般式で表される有機ケイ素化合物の加水分解は塩酸などを添加することにより行われる。これによりアルコキシ基の一部または全てが加水分解される。メタノールなどのアルコール類、メチルセロソルブなどのセロソルブ類、酢酸エチルなどのエステル類、テトラヒドロフランなどのエーテル類、アセトンなどのケトン類、クロロホルムなどのハロゲン炭化水素類、トルエン、ヘプタンなどの炭化水素類などで希釈して行ってもよい。   Hydrolysis of the organosilicon compound represented by the general formula is carried out by adding hydrochloric acid or the like. Thereby, a part or all of the alkoxy group is hydrolyzed. Alcohols such as methanol, cellosolves such as methyl cellosolve, esters such as ethyl acetate, ethers such as tetrahydrofuran, ketones such as acetone, halogen hydrocarbons such as chloroform, hydrocarbons such as toluene and heptane, etc. Dilution may be performed.

これらは、加水分解せずに反応を行っても、加水分解した後、その加水分解物、部分加水分解物、部分縮合物を超微粒子と反応させてもよい。さらにはこれらが縮合した形である加水分解性基、ヒドロキシル基を有するポリシロキサンのようなシリコーン樹脂で反応させてもよい。また、これらを単独で又は混合物として使用する事も可能である。   These may be reacted without hydrolysis, or after hydrolysis, the hydrolyzate, partial hydrolyzate, or partial condensate may be reacted with ultrafine particles. Furthermore, it may be reacted with a silicone resin such as polysiloxane having a hydrolyzable group or a hydroxyl group in a condensed form thereof. These may be used alone or as a mixture.

(OR)基が加水分解した後、超微粒子表面の−OH基と脱水反応を起こしSi−O−Mの結合を生じる事が好ましいが、一部が残存していてもかまわない。 After the (OR 3 ) group is hydrolyzed, it is preferable to cause a dehydration reaction with the —OH group on the surface of the ultrafine particles to form a Si—O—M bond, but a part thereof may remain.

処理方法としては有機ケイ素酸化物を含む溶媒にゾル液を混合し、必要に応じて触媒を加えた後、一定時間加熱して得る。必要に応じて限外ろ過、遠心分離などの方法で混合液中の未反応分を除去する等の方法で行われる。   As a treatment method, a sol solution is mixed with a solvent containing an organosilicon oxide, and a catalyst is added if necessary, followed by heating for a certain time. If necessary, it is performed by a method such as removing unreacted components in the mixed solution by a method such as ultrafiltration or centrifugation.

また、表面処理に用いられるアミン(類)としては、プロピルアミン、ジイソプロピルアミン、ブチルアミン、トリエチルアミン、ドデシルアミンなどが好適に用いられる。これらで表面処理を行うには、例えばこれらの水あるいはアルコールなどの溶液に超微粒子あるいはゾル液を混合し、必要に応じて触媒を加えた後、所定時間常温で放置するか、加熱処理を行うとよい。   As the amine (s) used for the surface treatment, propylamine, diisopropylamine, butylamine, triethylamine, dodecylamine, and the like are preferably used. In order to perform surface treatment with these, for example, ultrafine particles or a sol solution is mixed in a solution such as water or alcohol, and after adding a catalyst as necessary, it is left at room temperature for a predetermined time or is subjected to heat treatment. Good.

また上記官能基を有するポリマーなども効果的である。例えばポリスチレンをアミノ化した、さらにはそれらの誘導体であるスチロール系樹脂、ポリメチルメタクリレート側鎖に加水分解性ケイ素基を持つポリマー、加水分解性基あるいはヒドロキシル基を持つシリコーン樹脂等が挙げられる。表面処理方法は上記記載の方法で行えばよい。   A polymer having the above functional group is also effective. For example, styrene resin which is amination of polystyrene, and derivatives thereof, a polymer having a hydrolyzable silicon group in the side chain of polymethyl methacrylate, a silicone resin having a hydrolyzable group or a hydroxyl group, and the like can be mentioned. The surface treatment method may be performed by the method described above.

用いられる表面処理剤の量は、用いる分散媒、塗布液中への分散性を考慮して適宜設定される。   The amount of the surface treatment agent used is appropriately set in consideration of the dispersion medium used and the dispersibility in the coating solution.

また、酸化チタン超微粒子表面はカルボン酸と反応しやすいため、酢酸、プロピオン酸、アクリル酸、メタクリル酸、酒石酸、グリコール酸、ポリアクリル酸などを用いることも可能である。ケイ素酸化物被覆層を考慮して適宜設定される。   Further, since the surface of the titanium oxide ultrafine particles easily reacts with carboxylic acid, acetic acid, propionic acid, acrylic acid, methacrylic acid, tartaric acid, glycolic acid, polyacrylic acid, and the like can be used. It is appropriately set in consideration of the silicon oxide coating layer.

この方法により結晶径の短軸、長軸は2〜20nm、平均凝集粒子径は10〜100nmのケイ素酸化物被覆スズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子が得られる。 結晶径が2nmより小さいと、これらを含む硬化膜等に用いた場合に本来得られる屈折率が得られなくなる可能性がある。20nmより大きいと、光の散乱が生じる可能性がある。平均凝集粒子径が100nmより大きいと、ゾル液、硬化膜等が白濁し、不透明となる可能性がある。   By this method, silicon oxide-coated tin-modified rutile titanium oxide ultrafine particles having a minor axis and a major axis of 2 to 20 nm and an average aggregated particle diameter of 10 to 100 nm are obtained. If the crystal diameter is smaller than 2 nm, there is a possibility that the refractive index originally obtained when used for a cured film containing these may not be obtained. If it is larger than 20 nm, light scattering may occur. If the average aggregate particle size is larger than 100 nm, the sol solution, the cured film, etc. may become cloudy and become opaque.

本発明において超微粒子を分散するのに用いられる有機溶媒(分散媒)としては、特に制限はなく、具体的には例えばメタノール、エタノール、イソプロパノールなどのアルコール類、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、プロピレングリコールモノメチルエーテルなどのグリコールエーテル類、酢酸エチルなどのエステル類、テトラヒドロフランなどのエーテル類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン類、クロロホルムなどのハロゲン炭化水素類、トルエン、ヘプタンなどの炭化水素類などの有機溶媒が挙げられ、2種以上混合して用いてもよい。いずれもエバポレーター等によって分散媒を置換する方法がとられる。   The organic solvent (dispersion medium) used to disperse the ultrafine particles in the present invention is not particularly limited. Specifically, for example, alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol, methyl cellosolve, ethyl cellosolve, propylene glycol monomethyl Glycol ethers such as ether, esters such as ethyl acetate, ethers such as tetrahydrofuran, ketones such as acetone, methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone, halogen hydrocarbons such as chloroform, hydrocarbons such as toluene and heptane, etc. An organic solvent is mentioned, You may mix and use 2 or more types. In either case, a method of replacing the dispersion medium with an evaporator or the like is employed.

次に本発明の(2)硬化性バインダー成分について説明する。   Next, (2) the curable binder component of the present invention will be described.

本発明において使用される(2)硬化性バインダー成分としては、特に制限されるものではないが、その中でも光硬化性および/または熱硬化性の有機モノマー又はオリゴマー、有機金属化合物及び/又はその部分加水分解物、並びに有機ポリマーの少なくともいずれかが好適である。   The (2) curable binder component used in the present invention is not particularly limited, and among them, photocurable and / or thermosetting organic monomers or oligomers, organometallic compounds and / or parts thereof. Hydrolysates and / or organic polymers are preferred.

本発明において、硬化膜に十分な耐擦傷性、硬度、強度、密着性を付与するためには、本発明に係る硬化膜形成用塗布液を基材の表面に塗布し、必要に応じて乾燥させた後、何らかの化学反応によって重合、好ましくは架橋して硬化するバインダー成分が好ましく、光あるいは熱硬化性を有する有機モノマーあるいはオリゴマー、有機金属化合物及び/またはその部分加水分解物が好ましい。   In the present invention, in order to impart sufficient scratch resistance, hardness, strength, and adhesion to the cured film, the cured film forming coating liquid according to the present invention is applied to the surface of the substrate, and dried as necessary. After that, a binder component that is polymerized, preferably crosslinked and cured by some chemical reaction is preferable, and an organic monomer or oligomer having light or thermosetting property, an organic metal compound, and / or a partial hydrolyzate thereof are preferable.

さらに、光硬化型のバインダーとしては可視光、または紫外線や電子線のような電離放射線の照射により直接または開始剤の作用を受けて重合反応を生じるモノマーあるいはオリゴマーを用いることができ、アクリル基あるいはメタクリル基を有するモノマーあるいはオリゴマーが好適である。中でも架橋させて耐擦傷性、硬度を上げるには多官能性バインダー成分であることが好ましい。   Furthermore, as the photo-curable binder, a monomer or oligomer that undergoes a polymerization reaction directly or upon irradiation with ionizing radiation such as ultraviolet light or electron beam can be used. A monomer or oligomer having a methacryl group is preferred. Among them, a polyfunctional binder component is preferable in order to increase the scratch resistance and hardness by crosslinking.

一分子中に一個の官能基をもつものとしては、具体的には例えば、イソアミル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、ブトキシエチル(メタ)アクリレート、エトキシージエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシートリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシーポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシジプロピレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレートフェノキシエチル(メタ)アクリレート、フェノキシーポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、イソボニル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシー3−フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸、2−(メタ)アクリロイロキシエチルーコハク酸、2−(メタ)アクリロイロキシエチルフタル酸、イソオクチル(メタ)アクリレート、イソミリスチル(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、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリロイルモルホリン等が挙げられる。   Specific examples of compounds having one functional group in one molecule include isoamyl (meth) acrylate, lauryl (meth) acrylate, stearyl (meth) acrylate, butoxyethyl (meth) acrylate, ethoxydiethylene glycol (meta ) Acrylate, methoxy-triethylene glycol (meth) acrylate, methoxy-polyethylene glycol (meth) acrylate, methoxydipropylene glycol (meth) acrylate, methoxydiethylene glycol (meth) acrylate phenoxyethyl (meth) acrylate, phenoxy polyethylene glycol (meth) Acrylate, tetrahydrofurfuryl (meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2- Droxypropyl (meth) acrylate, 2-hydroxy-3-phenoxypropyl (meth) acrylate, (meth) acrylic acid, 2- (meth) acryloyloxyethyl-succinic acid, 2- (meth) acryloyloxyethylphthalic acid , Isooctyl (meth) acrylate, isomyristyl (meth) acrylate, 2-hydroxybutyl (meth) acrylate, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, isobutyl (meth) acrylate, cyclohexyl Methacrylate, benzyl (meth) acrylate, (meth) acryloylmorpholine and the like can be mentioned.

二個以上の官能基を持つものとしては、具体的には例えば、ポリエチレングリコールジアクリレート、グリセリントリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、アルキル変性ジペンタエリスリトールペンタエリスリトール等が挙げられ、更にベンゼン環を有する化合物としては、エチレンオキサイド変性ビスフェノールAジアクリレート、変性ビスフェノールAジアクリレートエチレングリコールジアクリレート、エチレンオキサイドプロピレンオキサイド変性ビスフェノールAジアクリレート、プロピレンオキサイドテトラメチレンオキサイド変性ビスフェノールAジアクリレート、ビスフェノールA−ジエポキシ−アクリル酸付加物、エチレンオキサイド変性ビスフェノールFジアクリレート、ポリエステルアクリレート等の多官能アクリレート類あるいはメタクリレート類が挙げられる。   Specifically, those having two or more functional groups include, for example, polyethylene glycol diacrylate, glycerin triacrylate, trimethylolpropane triacrylate, pentaerythritol triacrylate, pentaerythritol tetraacrylate, dipentaerythritol pentaacrylate, diester Examples thereof include pentaerythritol hexaacrylate, alkyl-modified dipentaerythritol pentaerythritol, and the compounds having a benzene ring include ethylene oxide-modified bisphenol A diacrylate, modified bisphenol A diacrylate ethylene glycol diacrylate, ethylene oxide propylene oxide modified bisphenol. A diacrylate, propylene oxide tetramethylene oxide Modified bisphenol A diacrylate, bisphenol A- diepoxy - acrylic acid adduct, ethylene oxide-modified bisphenol F diacrylate, and polyfunctional acrylates or methacrylates such as polyester acrylates.

また、1,2−ビス(メタ)アクリロイルチオエタン、1,3−ビス(メタ)アクリロイルチオプロパン、1,4−ビス(メタ)アクリロイルチオブタン、1,2−ビス(メタ)アクリロイルメチルチオベンゼン、1,3−ビス(メタ)アクリロイルメチルチオベンゼンなどの硫黄含有(メタ)アクリレート類を用いることも高屈折率化に有効である。   1,2-bis (meth) acryloylthioethane, 1,3-bis (meth) acryloylthiopropane, 1,4-bis (meth) acryloylthiobutane, 1,2-bis (meth) acryloylmethylthiobenzene, The use of sulfur-containing (meth) acrylates such as 1,3-bis (meth) acryloylmethylthiobenzene is also effective for increasing the refractive index.

また、紫外線や熱による硬化を促進させるため、光または熱重合開始剤を配合してもよい。   Moreover, in order to accelerate | stimulate hardening by an ultraviolet-ray or a heat | fever, you may mix | blend light or a thermal-polymerization initiator.

光重合開始剤としては、一般に市販されているもので構わないが、特に例示すると、ベンゾフェノン、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン(チバスペシャリティーケミカルズ(株)製品 イルガキュアー651)、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン(チバスペシャリティーケミカルズ(株)製品 イルガキュアー184)、2−ヒドロキシ−2−メチル−1―フェニル−プロパン−1−オン(チバスペシャリティーケミカルズ(株)製品ダロキュアー1173 ランベルティー社製品 エサキュアーKL200)、オリゴ(2−ヒドロキシ−2−メチルー1―フェニル−プロパン−1−オン)(ランベルティー社製品 エサキュアーKIP150)、(2−ヒドロキシエチル)−フェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパンー1−オン)(チバスペシャリティーケミカルズ(株)製品 イルガキュアー2959)、2−メチル−1(4−(メチルチオ)フェニル)−2−モルフォリのプロパン−1−オン(チバスペシャリティーケミカルズ(株)製品 イルガキュアー907)、2−ベンジル−2−ジメチルアミノー1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン−1(チバスペシャリティーケミカルズ(株)製品 イルガキュアー369)、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フェニルフォスフィンオキサイド(チバスペシャリティーケミカルズ(株)製品 イルガキュアー819)、ビス(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチル−ペンチルフォスフィンオキサイド(チバスペシャリティーケミカルズ(株)製品 CGI403)、2,4,6−トリメチルベンゾイルージフェニルーフォスフィンオキサイド(=TMDPO BASF社製ルシリンTPOチバスペシャリティーケミカルズ(株)製品 ダロキュアーTPO、)、チオキサントンまたはその誘導体などが挙げられ、これらのうち1種、あるいは2種以上混合して用いる。   As the photopolymerization initiator, commercially available products may be used, but specific examples include benzophenone, 2,2-dimethoxy-1,2-diphenylethane-1-one (product of Ciba Specialty Chemicals Co., Ltd.) Cure 651), 1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone (product of Ciba Specialty Chemicals Co., Ltd. Irgacure 184), 2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propan-1-one (Ciba Specialty Chemicals ( Co., Ltd. Product Darocur 1173 Lamberti product Esacure KL200), Oligo (2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propan-1-one) (Lamberti product Esacure KIP150), (2-hydroxyethyl) -phenyl) -2-Hyd Roxy-2-methyl-1-propan-1-one) (Ciba Specialty Chemicals Co., Ltd. Irgacure 2959), 2-methyl-1- (4- (methylthio) phenyl) -2-morpholin propan-1-one (Ciba Specialty Chemicals Co., Ltd. product Irgacure 907), 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -butanone-1 (Ciba Specialty Chemicals Co., Ltd. product Irgacure 369), Bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) phenylphosphine oxide (product of Ciba Specialty Chemicals Co., Ltd. Irgacure 819), bis (2,6-dimethoxybenzoyl) -2,4,4-trimethyl-pentylphosphine Oxide (Ciba Specialty Chemical) Co., Ltd. product CGI403), 2,4,6-trimethylbenzoyl-diphenyl-phosphine oxide (= Lucirin TPO Ciba Specialty Chemicals product Darocur TPO, manufactured by TMDPO BASF), thioxanthone or its derivatives Among these, one kind or a mixture of two or more kinds is used.

また、光増感作用の目的により第三アミン、例えばトリエタノールアミン、エチル−4−ジメチルアミノベンゾエート、イソペンチルメチルアミノベンゾエートなどを添加しても良い。   Further, a tertiary amine such as triethanolamine, ethyl-4-dimethylaminobenzoate, isopentylmethylaminobenzoate or the like may be added for the purpose of photosensitization.

熱重合開始剤としては、主として過酸化ベンゾイル(=BPO)などの過酸化物、アゾビスイソブチルニトリル(=AIBN)などのアゾ化合物が用いられる。   As the thermal polymerization initiator, a peroxide such as benzoyl peroxide (= BPO) or an azo compound such as azobisisobutylnitrile (= AIBN) is mainly used.

配合する光、熱重合開始剤の量は通常、組成物((メタ)アクリレート+無機超微粒子)100重量部に対し、0.1〜10重量部程度である。   The amount of light and thermal polymerization initiator to be blended is usually about 0.1 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the composition ((meth) acrylate + inorganic ultrafine particles).

また、エポキシ基、チオエポキシ基、オキセタニル基等のカチオン重合性官能基を有するモノマーあるいはオリゴマーを用いてもよい。必要に応じて光カチオン開始剤等を組み合わせて用いる。同様に多官能であることが好ましい。   Moreover, you may use the monomer or oligomer which has cationic polymerizable functional groups, such as an epoxy group, a thioepoxy group, and an oxetanyl group. If necessary, a photocationic initiator or the like is used in combination. Likewise, it is preferably polyfunctional.

本発明において、用いられる上記(2)硬化性バインダー成分の量は用途に応じて適宜設定される。好ましくは硬化性バインダー成分+超微粒子成分合計に対して、超微粒子成分が1〜90重量%であり、さらに好ましく10〜80重量%である。これより小さいと高屈折率化など微粒子の特性が付与されない可能性がある。これより大きいと機械強度が不足する可能性がある。   In the present invention, the amount of the (2) curable binder component used is appropriately set according to the application. Preferably, the ultrafine particle component is 1 to 90% by weight, more preferably 10 to 80% by weight, based on the total of the curable binder component and the ultrafine particle component. If it is smaller than this, there is a possibility that the characteristics of the fine particles such as an increase in refractive index are not imparted. If it is larger than this, the mechanical strength may be insufficient.

有機金属化合物及び/又はその部分加水分解物としては、通常公知の有機金属化合物及び/又はその部分加水分解物が挙げられ、特に制限されるものではない。中でも好ましいものとしては、有機ケイ素化合物、並びにその加水分解物、部分加水分解物、部分縮合物からなる群より選ばれた少なくとも1種のケイ素含有物質から成り、用いられる有機ケイ素化合物としては特に制限はないが、以下の一般式(a)で表される有機ケイ素化合物が好ましいものとして挙げられる。   Examples of the organometallic compound and / or partial hydrolyzate thereof include usually known organometallic compounds and / or partial hydrolysates thereof, and are not particularly limited. Among them, preferred are organosilicon compounds, and at least one silicon-containing substance selected from the group consisting of hydrolysates, partial hydrolysates, and partial condensates thereof. However, an organosilicon compound represented by the following general formula (a) is preferable.

(Ra(RbSi(OR(3-a-b) (a)
(式中、R、Rはアルキル基、ハロゲン化アルキル基、ビニル基、アリル基、アシル基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基、メルカプト基、アミノ基またはエポキシ基等を有する有機基であり、Si−C結合によりケイ素と結合するものである。Rは炭素数1〜8のアルキル基、アルコキシアルキル基またはアシル基等の有機基である。)
(R 1 ) a (R 2 ) b Si (OR 3 ) (3-ab) (a)
(Wherein R 1 and R 2 are organic groups having an alkyl group, a halogenated alkyl group, a vinyl group, an allyl group, an acyl group, an acryloxy group, a methacryloxy group, a mercapto group, an amino group, an epoxy group, etc. (It is bonded to silicon by a —C bond. R 3 is an organic group such as an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkoxyalkyl group, or an acyl group.)

一般式(a)におけるR、R及びRとしては、具体的には例えば、アルキル基を有する有機基としては、メチル基、エチル基、プロピル基等が、ハロゲン化アルキル基を有する有機基としては、クロロメチル基、3−クロロプロピル基等が、アシル基を有する有機基としては、アセトキシプロピル基等が、アクリロキシ基を有する有機基としては、3−アクリロキシプロピル基等が、メタクリロキシ基を有する有機基としては、メタクリロキシプロピル基等が、メルカプト基を有する有機基としては、メルカプトメチル基等が、アミノ基を有する有機基としては、3−アミノプロピル基等が、エポキシ基を含有する有機基としては、3−グリシドキシプロピル基等が、アルコキシアルキル基としては、メトキシエチル基等が挙げられる。 Specific examples of R 1 , R 2 and R 3 in the general formula (a) include, for example, an organic group having an alkyl group, such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, or the like having a halogenated alkyl group. Examples of the group include a chloromethyl group and a 3-chloropropyl group. Examples of the organic group having an acyl group include an acetoxypropyl group. Examples of the organic group having an acryloxy group include a 3-acryloxypropyl group. The organic group having a group is a methacryloxypropyl group, the mercapto group is an organic group, the mercaptomethyl group is an amino group, the 3-aminopropyl group is an epoxy group, etc. Examples of the organic group to be contained include 3-glycidoxypropyl group, and examples of the alkoxyalkyl group include methoxyethyl group. The

一般式(a)で表される化合物ととしては、具体的には例えば、メチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、クロロメチルトリメトキシシラン、3−クロロプロピルトリエトキシシラン、3−クロロプロピルトリアセトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、アリルジメトキシシラン、アリルトリエトキシシラン、アセトキシプロピルトリメトキシシラン、3−アクリロキシプロピルジメチルメトキシシラン、(3−アクリロキシプロピル)メチルジメトキシシラン、メタクリロキシメチルトリエトキシシラン、メタクリロキシプロピルジメチルエトキシシラン、メタクリロキシプロピルジメチルメトキシシラン、メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、メルカプトメチルメチルジエトキシシラン、メルカプトメチルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、p−アミノフェニルトリメトキシシラン、3−アミニプロピルメチルジエトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、(3−グリシドキシプロピル)ジメチルエトキシシラン、(3−グリシドキシプロピル)メチルジエトキシシラン、(3−グリシドキシプロピル)メチルジメトキシシラン、(3−グリシドキシプロピル)トリメトキシシラン、などが挙げられ、これらを単独で又は混合物として使用する事が可能である。   Specific examples of the compound represented by the general formula (a) include methyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, chloromethyltrimethoxysilane, 3-chloropropyltriethoxysilane, and 3-chloropropyltriacetoxy. Silane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, allyldimethoxysilane, allyltriethoxysilane, acetoxypropyltrimethoxysilane, 3-acryloxypropyldimethylmethoxysilane, (3-acryloxypropyl) methyldimethoxysilane, methacryloxymethyl Triethoxysilane, methacryloxypropyldimethylethoxysilane, methacryloxypropyldimethylmethoxysilane, methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, methacryloxypropylmethyl Methoxysilane, methacryloxypropyltriethoxysilane, methacryloxypropyltrimethoxysilane, mercaptomethylmethyldiethoxysilane, mercaptomethyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropylmethyldimethoxysilane, 3-mercaptopropyltriethoxysilane, 3-mercaptopropyl Trimethoxysilane, p-aminophenyltrimethoxysilane, 3-aminipropylmethyldiethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, (3-glycidoxypropyl) dimethylethoxysilane, ( 3-glycidoxypropyl) methyldiethoxysilane, (3-glycidoxypropyl) methyldimethoxysilane, (3-glycidoxypropyl) trimethoxysilane And the like, it is possible to use them alone or as a mixture.

本発明においては、一般式(a)で表される有機ケイ素化合物の中で、(3−グリシドキシプロピル)トリメトキシシラン、(3−グリシドキシプロピル)メチルジエトキシシラン、(3−グリシドキシプロピル)メチルジメトキシシラン及びこれらの加水分解物、部分加水分解物、部分縮合物がより好適に用いられる。また、これらを単独で又は混合物として使用する事が可能である。   In the present invention, among the organosilicon compounds represented by the general formula (a), (3-glycidoxypropyl) trimethoxysilane, (3-glycidoxypropyl) methyldiethoxysilane, Sidoxypropyl) methyldimethoxysilane and their hydrolysates, partial hydrolysates and partial condensates are more preferably used. These can be used alone or as a mixture.

また、上記有機ケイ素化合物以外の有機ケイ素化合物として以下の一般式(b)で表される化合物を併用することもできる。   Moreover, the compound represented by the following general formula (b) can also be used together as organosilicon compounds other than the said organosilicon compound.

Si(OR4 (b)
(式中、Rは炭素数1〜8のアルキル基、アルコキシアルキル基またはアシル基等の有機基である。)
Si (OR 3 ) 4 (b)
(In the formula, R 3 is an organic group such as an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkoxyalkyl group, or an acyl group.)

一般式(b)におけるRの具体例としては、一般式(a)のRと同じものが挙げられる。 Specific examples of R 3 in the general formula (b), same thing can be mentioned as R 3 in the general formula (a).

一般式(b)で表される化合物ととしては、具体的には例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラ−n−プロポキシシラン、テトラ−n−ブトキシシラン、テトラ−tert−ブトキシシラン、テトラ−sec−ブトキシシラン等が挙げられる。また、これらを単独で又は混合物として使用する事が可能である。   Specific examples of the compound represented by the general formula (b) include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetraisopropoxysilane, tetra-n-propoxysilane, tetra-n-butoxysilane, and tetra-tert. -Butoxysilane, tetra-sec-butoxysilane and the like. These can be used alone or as a mixture.

一般式で表される有機ケイ素化合物の加水分解は塩酸などを添加することにより行われる。これによりアルコキシ基の一部または全てが加水分解される。メタノールなどのアルコール類、メチルセロソルブなどのセロソルブ類、酢酸エチルなどのエステル類、テトラヒドロフランなどのエーテル類、アセトンなどのケトン類、クロロホルムなどのハロゲン炭化水素類、トルエン、ヘプタンなどの炭化水素類などで希釈して行ってもよい。   Hydrolysis of the organosilicon compound represented by the general formula is carried out by adding hydrochloric acid or the like. Thereby, a part or all of the alkoxy group is hydrolyzed. Alcohols such as methanol, cellosolves such as methyl cellosolve, esters such as ethyl acetate, ethers such as tetrahydrofuran, ketones such as acetone, halogen hydrocarbons such as chloroform, hydrocarbons such as toluene and heptane, etc. Dilution may be performed.

また、上記有機ケイ素化合物は、触媒がなくても硬化は可能であるが、反応を促進するために硬化触媒を加えることが可能である。   The organosilicon compound can be cured without a catalyst, but a curing catalyst can be added to accelerate the reaction.

硬化反応を促進するための硬化触媒としては、特に制限はなく、具体的には例えばアルミニウムアセチルアセトナート、鉄アセチルアセトナート、等の金属錯体、酢酸カリウム、酢酸ナトリウム等のアルカリ金属有機カルボン酸塩、過塩素酸アルミニウムなどの過塩素酸塩、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、無水フマル酸、イタコン酸、無水イタコン酸等の有機カルボン酸、メチルイミダゾール、ジシアンジアミド等の窒素含有有機化合物、チタンアルコキシド、ジルコニウムアルコキシド等の金属アルコキシド、等を例示できる。 これらの中から特にアルミニウムアセチルアセトナートを使用することが、耐擦傷性、ポットライフ等の観点から望ましい。上記に用いる触媒量としては、膜中固形分に対して0.1〜5重量%の範囲で用いることが望ましい。この範囲より小さいと触媒としての効果が低い可能性がある。逆にこの範囲より大きいと硬度、耐擦傷性が不十分となる可能性がある。   The curing catalyst for accelerating the curing reaction is not particularly limited, and specifically, for example, metal complexes such as aluminum acetylacetonate and iron acetylacetonate, and alkali metal organic carboxylates such as potassium acetate and sodium acetate. Perchlorates such as aluminum perchlorate, organic carboxylic acids such as maleic acid, maleic anhydride, fumaric acid, fumaric anhydride, itaconic acid, itaconic anhydride, nitrogen-containing organic compounds such as methylimidazole and dicyandiamide, titanium Examples thereof include metal alkoxides such as alkoxides and zirconium alkoxides. Of these, use of aluminum acetylacetonate is particularly desirable from the viewpoint of scratch resistance, pot life, and the like. The amount of the catalyst used for the above is desirably in the range of 0.1 to 5% by weight with respect to the solid content in the film. If it is smaller than this range, the effect as a catalyst may be low. On the other hand, if it is larger than this range, the hardness and scratch resistance may be insufficient.

塗布した膜の硬化は熱風乾燥によって行い、硬化条件としては、80〜200℃の熱風中で行うことがよく、特に90〜120℃が好ましい。硬化時間としては0.5〜5時間、特に1〜2時間が好ましい。   The applied film is cured by hot air drying, and the curing condition is preferably 80 to 200 ° C. in hot air, particularly preferably 90 to 120 ° C. The curing time is preferably 0.5 to 5 hours, particularly 1 to 2 hours.

また、本発明においては、光硬化型ケイ素化合物も好適に使用できる。   In the present invention, a photocurable silicon compound can also be suitably used.

光硬化型ケイ素化合物としては、電離放射線の照射によって反応し架橋するアクリル基あるいはメタクリル基などの重合性二重結合基を有するものが挙げられ、具体的には、片末端ビニル官能性ポリシラン、両末端ビニル官能性ポリシラン、片末端ビニルポリシロキサン、両末端ビニルポリシロキサン等が挙げられる。   Examples of the photocurable silicon compound include those having a polymerizable double bond group such as an acryl group or a methacryl group that reacts and crosslinks upon irradiation with ionizing radiation. Specifically, one-end vinyl functional polysilane, both Examples thereof include terminal vinyl functional polysilane, one-end vinyl polysiloxane, and both-end vinyl polysiloxane.

また、硬化性樹脂と硬化剤を架橋して硬化するバインダー成分でもよい。このような熱硬化型樹脂には、エポキシ樹脂、珪素樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、等が挙げられる。電離放射線硬化型樹脂には、例えば、ラジカル重合性不飽和基(アクリロイルオキシ基、スチリル基、ビニルオキシ基等)及び/又はカチオン重合性基(エポキシ基、チオエポキシ基等)の官能基を有する樹脂が挙げられる。   Moreover, the binder component which bridge | crosslinks and hardens | cures curable resin and a hardening | curing agent may be sufficient. Examples of such thermosetting resins include epoxy resins, silicon resins, silicone resins, phenol resins, urea resins, melamine resins, unsaturated polyester resins, polyurethane resins, and the like. Examples of ionizing radiation curable resins include resins having a functional group such as a radical polymerizable unsaturated group (acryloyloxy group, styryl group, vinyloxy group, etc.) and / or a cationic polymerizable group (epoxy group, thioepoxy group, etc.). Can be mentioned.

これらの硬化型樹脂に必要に応じて、架橋剤(エポキシ化合物、ポリイソシアネート化合物、ポリオール化合物、ポリアミン化合物、メラミン化合物等)、重合開始剤(アゾビス化合物、有機過酸化化合物、有機ハロゲン化合物、オニウム塩化合物、ケトン化合物等のUV光開始剤等)等の硬化剤、重合促進剤(有機金属化合物、酸化合物、塩基性化合物等)等の従来公知の化合物を加えて使用することができる。   As required for these curable resins, crosslinking agents (epoxy compounds, polyisocyanate compounds, polyol compounds, polyamine compounds, melamine compounds, etc.), polymerization initiators (azobis compounds, organic peroxide compounds, organic halogen compounds, onium salts) Conventionally known compounds such as curing agents such as compounds, UV photoinitiators such as ketone compounds) and polymerization accelerators (organic metal compounds, acid compounds, basic compounds, etc.) can be used.

機械強度には劣るが従来公知の熱可塑性ポリマーを用いることも可能である。例えば、ポリアクリル樹脂、ポリメタアクリル樹脂、イミド樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、塩化ビニル樹脂、ウレタン樹脂等が挙げられる。   Although it is inferior in mechanical strength, it is also possible to use a conventionally known thermoplastic polymer. For example, polyacrylic resin, polymethacrylic resin, imide resin, polystyrene resin, polyester resin, polyether resin, vinyl chloride resin, urethane resin and the like can be mentioned.

本発明の(3)水または有機溶媒について説明する。   The (3) water or organic solvent of the present invention will be described.

本発明の硬化膜形成用塗布液に用いられる有機溶媒としては、特に制限はなく、具体的には例えばメタノール、エタノール、イソプロパノールなどのアルコール類、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、プロピレングリコールモノメチルエーテルなどのグリコールエーテル類、酢酸エチルなどのエステル類、テトラヒドロフランなどのエーテル類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン類、クロロホルムなどのハロゲン炭化水素類、トルエン、ヘプタンなどの炭化水素類などが挙げられ、2種以上混合して用いてもよい。   The organic solvent used in the coating liquid for forming a cured film of the present invention is not particularly limited, and specifically, for example, alcohols such as methanol, ethanol, and isopropanol, glycols such as methyl cellosolve, ethyl cellosolve, and propylene glycol monomethyl ether Examples include ethers, esters such as ethyl acetate, ethers such as tetrahydrofuran, ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, and methyl isobutyl ketone, halogen hydrocarbons such as chloroform, and hydrocarbons such as toluene and heptane. You may mix and use seeds or more.

硬化膜形成用塗布液中の固形分(主に硬化性バインダー成分+超微粒子成分)濃度は、硬化膜を得るために固形分濃度を0.1〜40重量%にするよう調整することが好ましく、塗布方法、作製したい膜厚に応じて適宜設定される。この範囲より小さいと、用いる(3)成分量が多くなり効率的ではなく、この範囲より大きいと、硬化膜形成用塗布液の粘度が大きくなり、塗膜作製が困難となる可能性がある。   The solid content (mainly curable binder component + ultrafine particle component) concentration in the coating liquid for forming a cured film is preferably adjusted so that the solid content concentration is 0.1 to 40% by weight in order to obtain a cured film. Depending on the coating method and the film thickness desired to be produced, it is appropriately set. If it is smaller than this range, the amount of the component (3) to be used is increased and it is not efficient. If it is larger than this range, the viscosity of the coating liquid for forming a cured film is increased and it may be difficult to produce a coating film.

本発明の塗布液の調製方法としては、(1)成分である被覆型無機酸化物超微粒子、即ち二層ケイ素酸化物被覆スズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子を水あるいは有機溶媒に分散したゾル液とバインダー成分とを混合した後に必要に応じて上記の有機溶媒を添加してもよいし、あらかじめ(1)成分あるいは(2)成分に上記有機溶媒を添加した後、混合してもよい。   As a method for preparing the coating liquid of the present invention, the coating type inorganic oxide ultrafine particles (1), that is, the sol liquid in which the two-layer silicon oxide-coated tin-modified rutile titanium oxide ultrafine particles are dispersed in water or an organic solvent. The organic solvent may be added as necessary after mixing the binder component and the organic solvent may be added to the component (1) or (2) in advance and then mixed.

本発明において、(1)成分は被覆型無機酸化物超微粒子、即ち二層ケイ素酸化物被覆スズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子のみが望ましいが、屈折率向上などの効果が前記超微粒子より劣るものの他の無機酸化物超微粒子と併用することも可能である。例えばコロイダルシリカ、酸化アンチモンコロイドなどを挙げることが出来る。また導電性を付与することを目的としてスズドープ酸化インジウム(ITO)、アンチモンドープ酸化スズ(ATO)などの微粒子を配合することが可能である。   In the present invention, the component (1) is preferably a coated inorganic oxide ultrafine particle, that is, only a two-layer silicon oxide-coated tin-modified rutile titanium oxide ultrafine particle, but the effect of improving the refractive index is inferior to that of the ultrafine particle. It can also be used in combination with other inorganic oxide ultrafine particles. Examples thereof include colloidal silica and antimony oxide colloid. Moreover, it is possible to mix | blend microparticles | fine-particles, such as tin dope indium oxide (ITO) and antimony dope tin oxide (ATO), in order to provide electroconductivity.

また、塗布時におけるぬれ性および硬化膜の平滑性を向上させる目的で、シリコーン系あるいはフッ素系など各種の界面活性剤を塗布液に含有させることが出来る。さらに、紫外線吸収剤、酸化防止剤、帯電防止剤、分散染料、顔料、色素、染色向上剤等も添加することも可能である。   Further, various surfactants such as silicone or fluorine can be contained in the coating solution for the purpose of improving the wettability during coating and the smoothness of the cured film. Furthermore, ultraviolet absorbers, antioxidants, antistatic agents, disperse dyes, pigments, pigments, dyeing improvers, and the like can be added.

本発明に係る硬化膜形成用塗布液は、被覆型無機酸化物超微粒子、即ち二層ケイ素酸化物被覆スズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子の分散性に優れているので、当該超微粒子の含有量をコントロールし、硬化膜形成用塗布液を基材表面に塗布し、乾燥し、必要に応じて電離放射線の照射などの化学反応工程により硬化させることによって、超微粒子の物性に起因する何らかの機能が付加され、実用に耐え得る耐光性、耐候性、透明性、耐擦傷性、耐磨耗性、耐熱性等を有する硬化膜が得られる。   The coating liquid for forming a cured film according to the present invention is excellent in dispersibility of coated inorganic oxide ultrafine particles, that is, bilayer silicon oxide-coated tin-modified rutile titanium oxide ultrafine particles. The coating liquid for forming a cured film is applied to the substrate surface, dried, and cured by a chemical reaction process such as irradiation with ionizing radiation as necessary, so that some functions resulting from the physical properties of the ultrafine particles can be obtained. In addition, a cured film having light resistance, weather resistance, transparency, scratch resistance, abrasion resistance, heat resistance, etc. that can be put to practical use can be obtained.

本発明の硬化膜形成用塗布液は、例えば、スピンコート法、ディップ法、スプレー法、スライドコート法、バーコート法、ロールコーター法、メニスカスコーター法、フレキソ印刷法、スクリーン印刷法、ビードコーター法等の各種方法で基材上に塗布することができる。   The coating liquid for forming a cured film of the present invention includes, for example, a spin coat method, a dip method, a spray method, a slide coat method, a bar coat method, a roll coater method, a meniscus coater method, a flexographic printing method, a screen printing method, and a bead coater method. It can apply | coat on a base material by various methods, such as.

上記方法により、屈折率1.5以上、好ましくは1.7以上の硬化膜が得られ、透明性を要求されるプラスチックシート、プラスチックフィルムなどに好適に用いられ、特に高屈折率の光学部材として利用することができる。   By the above method, a cured film having a refractive index of 1.5 or more, preferably 1.7 or more is obtained, and is suitably used for a plastic sheet, a plastic film or the like that requires transparency, and particularly as an optical member having a high refractive index. Can be used.

次に本発明に係る反射防止膜について述べる。本発明に係る硬化膜形成用塗布液は、光透過性を有しかつ互いに屈折率の異なる層を二層以上積層してなる多層型反射防止膜のうちの一層、主として中〜高屈折率層として用いることが可能である。多層型反射防止膜においては、最も屈折率の高い層を高屈折率層と称し、最も屈折率の低い層を低屈折率層と称し、それ以外の中間的な屈折率を有する層を中屈折率層と称する。従って、反射防止膜の中屈折率層は、本発明の塗布液から形成された高屈折率の硬化膜から構成されたものであってもよい。中屈折率層は前記のバインダーで構成しても良いし、本発明の硬化膜形成用塗布液の超微粒子とバインダー成分との比率を変えて調整することもできる。低屈折率層は公知の方法により作成した薄膜を用いることが出来る。   Next, the antireflection film according to the present invention will be described. The coating liquid for forming a cured film according to the present invention is a layer of a multilayer type antireflection film formed by laminating two or more layers having optical transparency and different refractive indexes from each other, mainly a medium to high refractive index layer. Can be used. In a multilayer antireflection film, the layer with the highest refractive index is called the high refractive index layer, the layer with the lowest refractive index is called the low refractive index layer, and the other layers with intermediate refractive indices are medium refractive. This is called the rate layer. Therefore, the middle refractive index layer of the antireflection film may be composed of a high refractive index cured film formed from the coating liquid of the present invention. The middle refractive index layer may be composed of the above-mentioned binder, or may be adjusted by changing the ratio between the ultrafine particles and the binder component of the coating liquid for forming a cured film of the present invention. As the low refractive index layer, a thin film prepared by a known method can be used.

これらの膜厚、屈折率は従来から良く知られた条件であり、例えば実用上特開昭59−50401号公報記載の膜厚の範囲で満足することが好ましい。光学特性を維持するために屈折率に応じて設定すればよい。   These film thickness and refractive index are well-known conditions, and for example, it is preferable to satisfy the film thickness ranges described in JP-A-59-50401 for practical use. What is necessary is just to set according to a refractive index in order to maintain an optical characteristic.

例えば基材(屈折率:n)上に高屈折率層(一層目)(屈折率:n、膜厚:d)、低屈折率層(二層目)(屈折率:n、膜厚:d)の順に積層させた二層構造を有する積層体の場合の反射率Rは、(1)の条件下(2)となる(光の波長をλ、大気の屈折率をnとする)。(光学概論II(朝倉書店)より引用)。 For example, on a substrate (refractive index: n s ), a high refractive index layer (first layer) (refractive index: n 1 , film thickness: d 1 ), low refractive index layer (second layer) (refractive index: n 2 , The reflectance R in the case of a laminated body having a two-layer structure laminated in the order of film thickness: d 2 ) is (2) under the condition (1) (the wavelength of light is λ, and the refractive index of the atmosphere is n 0 ). (Quoted from Optical Overview II (Asakura Shoten)).

・d=n・d=k・λ/4(k:奇数 通常は1)・・・(1)
R={(n −n・n)/(n +n・n)}・・・(2)
n 1 · d 1 = n 2 · d 2 = k · λ / 4 (k: odd number is usually 1) (1)
R = {(n 2 2 −n 1 · ns ) / (n 2 2 + n 1 · ns )} 2 (2)

反射防止のためには(3)のように選ぶことにより、実用上求められる1%以下にすることが出来る。   In order to prevent reflection, by selecting as in (3), it can be reduced to 1% or less which is practically required.

(n/n=n・n・・・(3) (N 2 / n 1 ) 2 = n s · n 0 (3)

例えば、基材n=1.4〜1.65、低屈折率層をSiOゾルゲルコート膜とすると、n=1.74〜1.89となる。 For example, if the base material n s = 1.4 to 1.65 and the low refractive index layer is a SiO 2 sol-gel coating film, n = 1.74 to 1.89.

反射率は低いほど好ましい。具体的には450〜650nmの波長領域での平均反射率が2%以下であることが好ましく、1%以下であることがさらに好ましく、0.7%以下であることが最も好ましい。   The lower the reflectance, the better. Specifically, the average reflectance in the wavelength region of 450 to 650 nm is preferably 2% or less, more preferably 1% or less, and most preferably 0.7% or less.

このような高屈折率層と、屈折率1.30〜1.55の低屈折率層とを組合せ、二層または三層構造の透明積層体を基材上に形成することで、基材表面の反射防止が可能になる。例えば二層膜の場合、高屈折率層の屈折率をより高くすることによって低屈折率層の屈折率が相対的により高くても良くなる。この意味で低屈折率層の材料の選定の自由度が高くなる。   By combining such a high refractive index layer and a low refractive index layer having a refractive index of 1.30 to 1.55, a transparent laminate having a two-layer or three-layer structure is formed on the substrate, thereby the surface of the substrate It is possible to prevent reflection. For example, in the case of a two-layer film, the refractive index of the low refractive index layer may be relatively higher by increasing the refractive index of the high refractive index layer. In this sense, the degree of freedom in selecting a material for the low refractive index layer is increased.

本発明の方法により高屈折率硬化膜の屈折率を1.5〜2.8、好ましくは1.7以上と高くすることで低屈折率硬化膜の屈折率を上げることが可能となりフッ素系樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、またゾルゲル法で作成されるSiO等の広範な材料からの選択が可能になる。具体例としては、前記記載の例えば、有機ケイ素化合物を加水分解、縮合して得られる組成物が挙げられる。または有機ケイ素化合物にフッ素が含有された有機ケイ素化合物、もしくはそのオリゴマー等を樹脂成分として調製された組成物が挙げられる。または、3フッ化塩化エチレンなどのフッ素樹脂、ポリアセタール樹脂、シリコーン樹脂などが挙げられる。さらにLiF、MgF、SiOなどの低屈折率の無機微粒子を加えてさらに低屈折率の樹脂としたものなどが挙げられる。 By increasing the refractive index of the high refractive index cured film to 1.5 to 2.8, preferably 1.7 or more by the method of the present invention, the refractive index of the low refractive index cured film can be increased, and the fluororesin It is possible to select from a wide range of materials such as silicone resin, acrylic resin, and SiO 2 produced by a sol-gel method. Specific examples include the composition obtained by hydrolyzing and condensing an organosilicon compound as described above. Alternatively, a composition prepared by using an organosilicon compound in which fluorine is contained in an organosilicon compound or an oligomer thereof as a resin component can be given. Alternatively, a fluorine resin such as ethylene trifluoride chloride, a polyacetal resin, a silicone resin, and the like can be given. Further LiF, such as those with a low refractive index of the inorganic fine particles added further low refractive index resin such as MgF 2, SiO 2 and the like.

本発明における高屈折率硬化膜及び反射防止積層体は、それ自体で実用上十分な性能を有しているが、さらに、性能を高めるため、真空蒸着法等で加工される膜を別の層として併用したり、三層以上に多層化することも可能である。   The high refractive index cured film and the antireflection laminate in the present invention have practically sufficient performance by themselves, but in order to further improve the performance, a film processed by a vacuum deposition method or the like is separated into another layer. Can be used together, or can be multi-layered into three or more layers.

また、高屈折率層はハードコート層を兼ねることもできる。反射防止性能を得るためにハードコート層の上に高屈折率層/低屈折率層という層構成の薄膜を作るべきところを、ハードコート層の屈折率を上げることで低屈折率層のみで同様の反射防止性能が得られるため、製造工程の簡略化などが可能となる。   The high refractive index layer can also serve as a hard coat layer. In order to obtain antireflection performance, a thin film with a layer structure of a high refractive index layer / low refractive index layer should be formed on the hard coat layer, but the same applies only to the low refractive index layer by increasing the refractive index of the hard coat layer. Therefore, the manufacturing process can be simplified.

本発明により得られる反射防止膜は、被覆型無機酸化物超微粒子、即ち二層ケイ素酸化物被覆ルチル型酸化チタン超微粒子に加えて、屈折率は劣るものの導電性の高い金属酸化物微粒子を配合することによって反射防止膜に設けられる帯電防止層や、導電性透明薄膜としても好適に利用することができる。さらに、高屈折率を有しているため単なる導電性透明薄膜として反射防止積層体に付加することができるだけでなく、反射防止膜を構成する中〜高屈折率層としても機能する層として付加することもできる。帯電防止機能を有する高屈折率ハードコート膜として用いることも可能である。   The antireflective film obtained by the present invention is composed of coated inorganic oxide ultrafine particles, that is, bilayer silicon oxide-coated rutile titanium oxide ultrafine particles, in addition to metal oxide fine particles having high conductivity but low refractive index. By doing so, it can also be suitably used as an antistatic layer provided on the antireflection film or a conductive transparent thin film. Furthermore, since it has a high refractive index, it can be added not only to the antireflection laminate as a simple conductive transparent thin film, but also as a layer that also functions as a medium to high refractive index layer constituting the antireflection film. You can also It can also be used as a high refractive index hard coat film having an antistatic function.

反射防止積層体には、以上に述べた以外の層を設けてもよい。例えば、接着層、シールド層、滑り層、プライマー層等を設けてもよい。シールド層は電磁波や赤外線を遮蔽するために設けられる。   The antireflection laminate may be provided with layers other than those described above. For example, an adhesive layer, a shield layer, a sliding layer, a primer layer, or the like may be provided. The shield layer is provided to shield electromagnetic waves and infrared rays.

本発明の硬化膜形成用塗布液を塗布する基材としては、特に制限されない。好ましい基材としては、例えば、ガラス板、トリアセテートセルロース(TAC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ジアセチルセルロース、アセテートブチレートセルロース、ポリエーテルサルホン、(メタ)アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、エステル系樹脂、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリエーテル、ポリエーテルケトン等の各種樹脂で形成したフィルム等を例示することができる。また、基材層の形状は特に限定されず、フィルムや板等の平板状、CRT表面等の曲面状やマイクロレンズ等の球面若しくは非球面のレンズ形状等が挙げられる。   The substrate for applying the cured film forming coating solution of the present invention is not particularly limited. Preferred substrates include, for example, glass plates, triacetate cellulose (TAC), polyethylene terephthalate (PET), diacetyl cellulose, acetate butyrate cellulose, polyethersulfone, (meth) acrylic resins, urethane resins, and ester resins. Examples thereof include films formed of various resins such as polycarbonate, polysulfone, polyether and polyether ketone. Moreover, the shape of the base material layer is not particularly limited, and examples thereof include a flat shape such as a film or a plate, a curved surface shape such as a CRT surface, and a spherical or aspherical lens shape such as a microlens.

これらの基材層を含む反射防止用積層体とすることにより、メガネレンズ、フレネルレンズ、レンチキュラーレンズやCCD等のマイクロレンズアレイ等の各種光学レンズや、カメラレンズ、プラズマディスプレイパネル(PDP)、液晶表示装置(LCD)、エレクトロルミネッセンスディスプレイ(ELD)や陰極管表示装置(CRT)の光学部材として好適である。   By using an anti-reflection laminate including these base material layers, various optical lenses such as eyeglass lenses, Fresnel lenses, lenticular lenses and micro lens arrays such as CCDs, camera lenses, plasma display panels (PDPs), liquid crystals It is suitable as an optical member of a display device (LCD), an electroluminescence display (ELD), or a cathode ray tube display device (CRT).

従って、本発明に係る硬化膜形成用塗布液は、高い透明性が要求される高屈折率の硬化膜を形成するのに適しており、本願発明者らが見出した高屈折率を有し、分散性、耐光性、耐候性、透明性に優れた超微粒子を用いているため、特に反射防止膜の中〜高屈折率層を形成するのに適している。   Therefore, the coating liquid for forming a cured film according to the present invention is suitable for forming a cured film having a high refractive index that requires high transparency, and has the high refractive index found by the present inventors. Since ultrafine particles having excellent dispersibility, light resistance, weather resistance, and transparency are used, it is particularly suitable for forming an intermediate to high refractive index layer of an antireflection film.

また、本発明に係る硬化膜形成用塗布液は、長期間に渡る分散安定性にも優れているのでポットライフが長く、長期間保存した後に使用する場合でも実用に耐え得る耐光性、耐候性、透明性、耐擦傷性、耐磨耗性、耐熱性を有する硬化膜を形成することができる。   Further, the coating solution for forming a cured film according to the present invention has a long pot life because it has excellent dispersion stability over a long period of time, and can be used practically even after being stored for a long period of time. A cured film having transparency, scratch resistance, abrasion resistance, and heat resistance can be formed.

以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention, this invention is not limited to these Examples.

(有機溶媒に分散した二層ケイ素酸化物被覆スズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子ゾル液の調製)
[製造例1]
四塩化スズ五水和物0.27gを100mlナス型フラスコに仕込み、イオン交換水50mlに溶解し、酸化塩化チタンの塩酸水溶液(Ti 15重量%含有)5mlを加えた。溶液のpHは−0.1であった。(仕込みTi濃度=0.45、Sn/Ti=0.03)マグネチックスターラーで攪拌し、50℃で1時間加熱したところ、白色の沈殿を得た。遠心分離を行い、白色沈殿を回収、イオン交換水に再分散させた。限外ろ過を行い、固形分2重量%のゾル液を得た。この固形分の粉末X線回折測定、電子顕微鏡観察を行った。120℃で2時間熱風乾燥を行った後に粉末X線回折測定を行ったところ、酸化チタンルチル型であった。結晶径は回折ピークの半値幅からDebye−Sherrerの式を用いて計算した。その結果、結晶径が平均それぞれ短軸5nm、長軸8nmであった。電子顕微鏡観察は透過型電子顕微鏡を用い、メッシュに希薄ゾル液を滴下したものを倍率20万倍、200万倍で観察した。その結果、平均凝集粒子径が23nmのルチル型酸化チタンであった。誘導結合プラズマ法分析によるSn/Tiの元素モル比は0.02であった。
(Preparation of two-layer silicon oxide-coated tin-modified rutile-type titanium oxide ultrafine particle sol solution dispersed in an organic solvent)
[Production Example 1]
Tin tetrachloride pentahydrate 0.27 g was charged into a 100 ml eggplant type flask, dissolved in 50 ml of ion-exchanged water, and 5 ml of a hydrochloric acid aqueous solution of titanium oxide chloride (containing 15 wt% Ti) was added. The pH of the solution was -0.1. (Ti concentration of Ti = 0.45, Sn / Ti = 0.03) The mixture was stirred with a magnetic stirrer and heated at 50 ° C. for 1 hour to obtain a white precipitate. Centrifugation was performed, and the white precipitate was collected and redispersed in ion-exchanged water. Ultrafiltration was performed to obtain a sol solution having a solid content of 2% by weight. This solid was subjected to powder X-ray diffraction measurement and electron microscope observation. When powder X-ray diffraction measurement was performed after hot-air drying at 120 ° C. for 2 hours, it was a titanium oxide rutile type. The crystal diameter was calculated from the half-value width of the diffraction peak using the Debye-Scherrer equation. As a result, the average crystal diameter was 5 nm for the minor axis and 8 nm for the major axis, respectively. The observation with an electron microscope was performed using a transmission electron microscope, and a solution obtained by dropping a diluted sol solution onto a mesh was observed at a magnification of 200,000 times and 2 million times. As a result, it was a rutile type titanium oxide having an average aggregated particle size of 23 nm. The elemental molar ratio of Sn / Ti by inductively coupled plasma analysis was 0.02.

このスズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子ゾル液2500gをpH<7に調整した後、80℃に加熱した。2重量%のケイ素酸化物水溶液125gを1時間かけて滴下し、さらに30分加熱した。室温にまで冷却した後、1mol/l水酸化ナトリウム水溶液を加えて塩基性ゾル液にした。80℃に昇温し、2重量%ケイ素酸化物水溶液625gを2時間かけて滴下しさらに4時間加熱した。限外ろ過を行い精製し、2重量%ゾル液を得た。ロータリーエバポレーターによりメタノールへ分散媒を置換、濃縮し、20重量%メタノール分散ゾル液とした。誘導結合プラズマ法分析による被覆層/微粒子の重量比は=0.13/1であった。   After 2500 g of this tin-modified rutile type titanium oxide ultrafine particle sol solution was adjusted to pH <7, it was heated to 80 ° C. 125 g of a 2% by weight aqueous silicon oxide solution was added dropwise over 1 hour, and the mixture was further heated for 30 minutes. After cooling to room temperature, a 1 mol / l sodium hydroxide aqueous solution was added to form a basic sol solution. The temperature was raised to 80 ° C., and 625 g of a 2 wt% aqueous silicon oxide solution was added dropwise over 2 hours, and further heated for 4 hours. The mixture was purified by ultrafiltration to obtain a 2 wt% sol solution. The dispersion medium was replaced with methanol by a rotary evaporator and concentrated to obtain a 20 wt% methanol-dispersed sol. The weight ratio of coating layer / fine particles by inductively coupled plasma analysis was = 0.13 / 1.

[製造例2]
次に製造例1で調整した20重量%メタノール分散ゾル液100gに硫酸を加えてpHを5にした後、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランを1g加えて50℃で加熱した。エバポレーターによりプロピレングリコールモノメチルエーテル加えて濃縮する操作を繰り返し、20重量%プロピレングリコールモノメチルエーテル分散ゾルとした。
[Production Example 2]
Next, sulfuric acid was added to 100 g of the 20 wt% methanol-dispersed sol solution prepared in Production Example 1 to adjust the pH to 5, 1 g of 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane was added, and the mixture was heated at 50 ° C. The operation of adding propylene glycol monomethyl ether and concentrating with an evaporator was repeated to obtain a 20 wt% propylene glycol monomethyl ether dispersed sol.

[製造例3]
次に製造例2で調整した20重量%プロピレングリコールモノメチルエーテル分散ゾルをエバポレーターによりメチルイソブチルケトンを加えて濃縮する操作を繰り返した後、ドデシルアミン0.2gを加えて50℃で加熱し、20重量%メチルエチルケトン分散ゾルとした。
[Production Example 3]
Next, after repeating the operation of concentrating the 20 wt% propylene glycol monomethyl ether dispersion sol prepared in Production Example 2 by adding methyl isobutyl ketone with an evaporator, 0.2 g of dodecylamine was added and heated at 50 ° C. to obtain 20 wt. % Methyl ethyl ketone dispersion sol.

[製造例4]
製造例1で四塩化スズ五水和物を0.9g用いた以外は製造例1と同様に実施した。(仕込みTi濃度=0.45、Sn/Ti=0.1)得られたゾル液の固形分を製造例1と同様に分析したところSn/Tiの元素モル比は0.06であった。結晶径が平均それぞれ短軸5nm、長軸8nmで、平均凝集粒子径が20nmのルチル型酸化チタンであった。被覆層/微粒子の重量比は=0.13/1であった。
[Production Example 4]
The same operation as in Production Example 1 was carried out except that 0.9 g of tin tetrachloride pentahydrate was used in Production Example 1. (Feed Ti concentration = 0.45, Sn / Ti = 0.1) When the solid content of the obtained sol solution was analyzed in the same manner as in Production Example 1, the element molar ratio of Sn / Ti was 0.06. It was a rutile type titanium oxide having an average crystal diameter of 5 nm for the minor axis and 8 nm for the major axis and an average aggregated particle diameter of 20 nm. The weight ratio of coating layer / fine particles was = 0.13 / 1.

[製造例5]
製造例4で調整した20重量%メタノール分散ゾル液を用いた以外は製造例2と同様にして20重量%プロピレングリコールモノメチルエーテル分散ゾルを得た。
[Production Example 5]
A 20 wt% propylene glycol monomethyl ether dispersed sol was obtained in the same manner as in Production Example 2 except that the 20 wt% methanol dispersed sol liquid prepared in Production Example 4 was used.

[製造例6]
製造例5で調整した20重量%プロピレングリコールモノメチルエーテル分散ゾル液を用いた以外は製造例3と同様にして20重量%メチルエチルケトン分散ゾルを得た。
[Production Example 6]
A 20 wt% methyl ethyl ketone dispersed sol was obtained in the same manner as in Production Example 3 except that the 20 wt% propylene glycol monomethyl ether dispersed sol liquid prepared in Production Example 5 was used.

(ルチル型酸化チタンの合成、樹脂組成物の調製)
[比較製造例1]
四塩化スズ五水和物を添加しない以外は製造例1と同様に実施した。得られた白色沈殿は再分散しなかった。同様に分析したところ、凝集粒子径200nm以上のルチル型酸化チタンであった。ロータリーエバポレーターによりメタノールへ分散媒を置換、濃縮し、20重量%濃度にしたが、ゲル化、沈殿が生じた。
(Synthesis of rutile titanium oxide, preparation of resin composition)
[Comparative Production Example 1]
It carried out like manufacture example 1 except not adding a tin tetrachloride pentahydrate. The white precipitate obtained did not redisperse. When analyzed in the same manner, it was a rutile type titanium oxide having an aggregate particle diameter of 200 nm or more. Although the dispersion medium was replaced with methanol by a rotary evaporator and concentrated to a concentration of 20% by weight, gelation and precipitation occurred.

(アナターゼ型酸化チタン超微粒子ゾル液の調製)
[比較製造例2]
イオン交換水2Lに酸化塩化チタンの塩酸水溶液(Ti含有率15重量%)20mlを加え、60℃で6時間加熱した。室温まで冷却した後、限外ろ過により濃縮、脱イオン処理を行い、固形分2重量%ゾル液とした。得られたゾル液の固形分を製造例1と同様に分析したところ、結晶径が短軸、長軸共に平均5nmのアナターゼ型酸化チタンであった。ロータリーエバポレーターによりメタノールへ分散媒を置換、濃縮し、20重量%メタノール分散ゾル液とした。
(Preparation of anatase-type titanium oxide ultrafine particle sol solution)
[Comparative Production Example 2]
To 2 L of ion-exchanged water, 20 ml of a hydrochloric acid aqueous solution of titanium oxide chloride (Ti content: 15% by weight) was added and heated at 60 ° C. for 6 hours. After cooling to room temperature, it was concentrated and deionized by ultrafiltration to obtain a sol solution having a solid content of 2% by weight. When the solid content of the obtained sol solution was analyzed in the same manner as in Production Example 1, it was anatase-type titanium oxide having an average of 5 nm on both the minor axis and the major axis. The dispersion medium was replaced with methanol by a rotary evaporator and concentrated to obtain a 20 wt% methanol-dispersed sol.

(ジルコニウム酸化物被覆アナターゼ型酸化チタン超微粒子ゾル液の調製)
[比較製造例3]
イオン交換水2Lに酸化塩化チタンの塩酸水溶液(Ti含有率15重量%)20mlを加え、60℃で6時間加熱した。酸化塩化ジルコニウム八水和物32gを溶解した水溶液50gを滴下し、90℃に昇温し、1時間加熱した。室温まで冷却した後、限外ろ過を行った。室温まで冷却した後、限外ろ過により濃縮、脱イオン処理を行い、2重量%ゾル液とした。得られたゾル液の固形分を実施例1と同様に分析したところ、結晶径が短軸、長軸共に平均5nmのアナターゼ型酸化チタンであった。ジルコニウム酸化物被覆アナターゼ型酸化チタン超微粒子の組成は酸化物換算で酸化ジルコニウム/酸化チタン重量比=0.85/1であった。ロータリーエバポレーターによりメタノールへ分散媒を置換、濃縮し、20重量%メタノール分散ゾル液とした。
(Preparation of zirconium oxide-coated anatase-type titanium oxide ultrafine particle sol solution)
[Comparative Production Example 3]
To 2 L of ion-exchanged water, 20 ml of a hydrochloric acid aqueous solution of titanium oxide chloride (Ti content: 15% by weight) was added and heated at 60 ° C. for 6 hours. 50 g of an aqueous solution in which 32 g of zirconium oxide chloride octahydrate was dissolved was dropped, heated to 90 ° C., and heated for 1 hour. After cooling to room temperature, ultrafiltration was performed. After cooling to room temperature, it was concentrated and deionized by ultrafiltration to give a 2 wt% sol solution. When the solid content of the obtained sol solution was analyzed in the same manner as in Example 1, it was anatase-type titanium oxide having an average of 5 nm on both the minor axis and the major axis. The composition of the zirconium oxide-coated anatase-type titanium oxide ultrafine particles was zirconium oxide / titanium oxide weight ratio = 0.85 / 1 in terms of oxide. The dispersion medium was replaced with methanol by a rotary evaporator and concentrated to obtain a 20 wt% methanol-dispersed sol.

[比較製造例4]
市販の五酸化アンチモン超微粒子ゾル液を20重量%メタノール分散ゾル液とした。
[Comparative Production Example 4]
A commercially available antimony pentoxide ultrafine particle sol solution was used as a 20 wt% methanol-dispersed sol solution.

(高屈折率硬化膜形成用塗布液の調製) (Preparation of coating solution for forming a high refractive index cured film)

製造例2で得られた20重量%分散ゾル液を10.5g(固形分2.1g)、ジペンタエリスリトールペンタアクリレートとジペンタエリスリトールヘキサアクリレートの混合物1.2g(DPHA、日本化薬(株)製)を混合後、エチルセロソルブ3.0gを加えた。さらに光開始剤として2,4,6−トリメチルベンゾイルージフェニルーフォスフィンオキサイド(TMDPO)を0.17g、Si系界面活性剤(日本ユニカー(株)製 商品名FZ−2110)を添加し、充分攪拌し硬化膜形成用塗布液(1−2)を調製した。
また、同様にして製造例3、5、6で得られたゾル液を用いて硬化膜形成用塗布液(1−3)、(1−5)、(1−6)を調製した。
10.5 g (solid content 2.1 g) of the 20 wt% dispersion sol obtained in Production Example 2 and 1.2 g of a mixture of dipentaerythritol pentaacrylate and dipentaerythritol hexaacrylate (DPHA, Nippon Kayaku Co., Ltd.) Made) and then 3.0 g of ethyl cellosolve was added. Furthermore, 0.17 g of 2,4,6-trimethylbenzoyl-diphenyl-phosphine oxide (TMDPO) as a photoinitiator and a Si-based surfactant (trade name FZ-2110 manufactured by Nippon Unicar Co., Ltd.) were added, The solution was sufficiently stirred to prepare a coating solution for forming a cured film (1-2).
Similarly, coating liquids for forming a cured film (1-3), (1-5), and (1-6) were prepared using the sol liquids obtained in Production Examples 3, 5, and 6.

(3−グリシドキシプロピル)トリメトキシシラン15gに0.001規定塩酸3.5gを2時間かけて滴下し、3時間攪拌した。エチルセロソルブを30g加え、(3−グリシドキシプロピル)トリメトキシシラン部分加水分解物の溶液とした。次に、製造例1のメタノールゾル液11gに前述の(3−グリシドキシプロピル)トリメトキシシラン部分加水分解物溶液5.2gを添加、さらに硬化剤としてアルミニウムアセチルアセトナート50mg、界面活性剤(日本ユニカー(株)製:L7604)10mgを添加し、攪拌し硬化膜形成用塗布液(2−1)を作成した。
また、同様にして製造例4で得られたゾル液を用いて高屈折率硬化膜形成用塗布液(2−4)を作成した。
To 15 g of (3-glycidoxypropyl) trimethoxysilane, 3.5 g of 0.001 N hydrochloric acid was added dropwise over 2 hours and stirred for 3 hours. 30 g of ethyl cellosolve was added to prepare a solution of a partial hydrolyzate of (3-glycidoxypropyl) trimethoxysilane. Next, 5.2 g of the above-mentioned (3-glycidoxypropyl) trimethoxysilane partial hydrolyzate solution was added to 11 g of the methanol sol solution of Production Example 1, and 50 mg of aluminum acetylacetonate as a curing agent and a surfactant ( 10 mg of Nippon Unicar Co., Ltd .: L7604) was added and stirred to prepare a cured film forming coating solution (2-1).
Similarly, a coating solution (2-4) for forming a high refractive index cured film was prepared using the sol solution obtained in Production Example 4.

(硬化膜の調製) (Preparation of cured film)

基材としてトリアセチルセルロース(TAC)フィルムを用い、上記実施例1で得られた塗布液をバーコート法にて塗布し、室温で1時間乾燥させた後、メタルハライドランプ(強度120W/cm)を照射し、硬化膜を形成した。   A triacetyl cellulose (TAC) film was used as a substrate, and the coating solution obtained in Example 1 was applied by a bar coating method and dried at room temperature for 1 hour, and then a metal halide lamp (strength 120 W / cm) was used. Irradiated to form a cured film.

基材としてトリアセチルセルロース(TAC)フィルムを用い、上記実施例2で得られた塗布液をバーコート法にて塗布し、100℃で熱硬化させ、硬化膜を形成した。   A triacetyl cellulose (TAC) film was used as a substrate, and the coating solution obtained in Example 2 was applied by the bar coating method and thermally cured at 100 ° C. to form a cured film.

[比較例1]
比較製造例1、2、4で得られたゾル液を用いた以外は実施例2と同様にして硬化膜形成用塗布液(2−1’)、(2−2’)、(2−4’)を作成した。
また、比較製造例3で得られたゾル液1.3gを用いて実施例2と同様にして高屈折率硬化膜形成用塗布液(2−3’)を作成した。
[Comparative Example 1]
A cured film forming coating solution (2-1 ′), (2-2 ′), (2-4) in the same manner as in Example 2 except that the sol solution obtained in Comparative Production Examples 1, 2, and 4 was used. ')created.
Further, a high refractive index cured film forming coating solution (2-3 ′) was prepared in the same manner as in Example 2 using 1.3 g of the sol solution obtained in Comparative Production Example 3.

[比較例2]
比較例1で得られた硬化膜形成用塗布液を用いて実施例4と同様にして硬化膜を形成した。
[Comparative Example 2]
A cured film was formed in the same manner as in Example 4 using the coating liquid for forming a cured film obtained in Comparative Example 1.

上記方法により得られた硬化膜形成用塗布液について、以下に示すように分散安定性を、硬化膜について、以下に示すように耐擦傷性、耐光性、屈折率を評価した。その結果を表1に示す。   With respect to the coating solution for forming a cured film obtained by the above method, the dispersion stability was evaluated as described below, and the scratch resistance, light resistance, and refractive index were evaluated as follows for the cured film. The results are shown in Table 1.

(a)分散安定性:調製した硬化膜形成用塗布液を室温で一ヶ月保存した際の変化を以下の指標で評価した。
○… 変化しない
△… 増粘した
×… ゲル化した
(A) Dispersion stability: A change when the prepared coating solution for forming a cured film was stored at room temperature for one month was evaluated by the following index.
○ ... No change △ ... Increased viscosity × ... Gelled

(b)耐擦傷性:スチールウール(♯0000)により1kg荷重で表面を摩擦し、傷ついた程度を目視で評価した。判断基準は以下の通りである。
○… ほとんど傷がつかない
△… 少し傷がつく
×… ひどく傷がつく
(B) Scratch resistance: The surface was rubbed with steel wool (# 0000) under a 1 kg load, and the degree of damage was visually evaluated. Judgment criteria are as follows.
○… Almost scratches △… Slightly scratches ×… Severely scratches

(c)耐 光 性(密着性):得られたハードコート膜付基材をソーラーシュミレーター(Type:sss−252161−ER ウシオ電機(株)製)による300時間照射後の密着性試験で剥離が無いもの、及び黄変がないものを○とした。基材と硬化膜との密着性は、JISK−5600に準じてクロスカットテープ試験によって行った。すなわち、ナイフを基材表面に1mm感覚に切れ目を入れ、1平方mmのマス目を25個形成させる。次にその上へセロファン粘着テープを強く押し付けた後表面から90°方向へ急に引っ張り剥離した後コート膜の残っているマス目をもって密着性指標とした。
○… 剥がれなし(25/25)
×… 剥がれあり(24/25以下)
(C) Light resistance (adhesion): The obtained base material with a hard coat film was peeled off in an adhesion test after irradiation for 300 hours by a solar simulator (Type: sss-252161-ER manufactured by Ushio Electric Co., Ltd.). No and no yellowing were marked as ◯. The adhesion between the base material and the cured film was measured by a cross-cut tape test according to JISK-5600. That is, the knife is cut on the surface of the substrate in the sense of 1 mm, and 25 squares of 1 mm 2 are formed. Next, the cellophane adhesive tape was strongly pressed onto it, and then suddenly pulled away from the surface in the direction of 90 ° and peeled off, and then the remaining grid of the coating film was used as an adhesion index.
○ ... No peeling (25/25)
× ... Peeled (24/25 or less)

(d)耐光性(耐擦傷性):照射後の耐擦傷性を調べた。すなわち、スチールウール(♯0000)により1kg荷重で表面を摩擦し、傷ついた程度を目視で評価した。判断基準は以下の通りである。
○… ほとんど傷がつかない
△… 少し傷がつく
×… ひどく傷がつく
(D) Light resistance (scratch resistance): The scratch resistance after irradiation was examined. That is, the surface was rubbed with a 1 kg load with steel wool (# 0000), and the degree of damage was visually evaluated. Judgment criteria are as follows.
○… Almost scratches △… Slightly scratches ×… Severely scratches

(e)硬化膜屈折率の測定:石英基板上にコーティング液をスピンコート法により膜厚約700Åに塗布し、熱風乾燥した塗布膜を、自動波長走査型エリプソメーターM−150(日本分光(株)製)を用いて550nmでの屈折率を測定した。 (E) Measurement of refractive index of cured film: A coating solution was applied on a quartz substrate by spin coating to a film thickness of about 700 mm and dried with hot air, and an automatic wavelength scanning ellipsometer M-150 (JASCO Corporation ), And the refractive index at 550 nm was measured.

Figure 2007272156
Figure 2007272156

(反射防止積層体の調製) (Preparation of antireflection laminate)

製造例5で得られたゾル液を12g用いた以外は実施例3と同様に行い、硬化膜付基材を得た。この上に紫外線硬化型アクリル樹脂(屈折率1.50)からなる低屈折率層を設け、反射防止積層体とした。   Except having used 12g of sol liquid obtained by manufacture example 5, it carried out similarly to Example 3 and obtained the base material with a cured film. On this, a low refractive index layer made of an ultraviolet curable acrylic resin (refractive index 1.50) was provided to obtain an antireflection laminate.

製造例5で得られたゾル液を10g用いた以外は実施例3と同様に行い、硬化膜付基材を得た。この上に紫外線硬化型アクリル樹脂(屈折率1.47)からなる低屈折率層を設け、反射防止積層体とした。   Except having used 10g of sol liquid obtained by manufacture example 5, it carried out similarly to Example 3 and obtained the base material with a cured film. On this, a low refractive index layer made of an ultraviolet curable acrylic resin (refractive index 1.47) was provided to obtain an antireflection laminate.

製造例5で得られたゾル液を2.9g用いた以外は実施例3と同様に行い、硬化膜付基材を得た。この上にフッ素系樹脂(屈折率1.34)からなる低屈折率層を設け、反射防止積層体とした。   Except having used 2.9g of sol liquid obtained in manufacture example 5, it carried out similarly to Example 3 and obtained the base material with a cured film. A low refractive index layer made of a fluororesin (refractive index 1.34) was provided thereon to form an antireflection laminate.

上記方法により得られた反射防止積層体について、以下に示すように反射率を評価した。その結果を表2に示す   The antireflection laminate obtained by the above method was evaluated for reflectivity as shown below. The results are shown in Table 2.

(f)反射率の測定:紫外可視近赤外分光光度計を用い、入射角5°で反射スペクトルを測定し、波長430〜700nmにおける光反射率(%)を求め、波長430〜700nmにおける最小反射率(%)を測定した。値が低いほど、反射防止性能に優れる。
○… 0.5%未満
×… 0.5%以上
(F) Measurement of reflectance: Using a UV-visible near-infrared spectrophotometer, the reflection spectrum is measured at an incident angle of 5 °, the light reflectance (%) at a wavelength of 430 to 700 nm is obtained, and the minimum at a wavelength of 430 to 700 nm. The reflectance (%) was measured. The lower the value, the better the antireflection performance.
○… less than 0.5% ×… 0.5% or more

Figure 2007272156
Figure 2007272156

表1に示すように、スズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子に本願発明者らが見出した二層ケイ素酸化物被覆法を適用することによって、高い屈折率かつ、従来の金属酸化物被覆より効率的に酸化チタンの光触媒作用を抑制していることが分かる。さらに表2に示すように、これらの硬化膜上に低屈折率膜を積層させ、反射防止積層体として使用可能にしたことにより、可視領域における反射率を低減でき、実用上、十分な反射防止効果を発揮する光学部材を提供することが出来る。   As shown in Table 1, by applying the two-layer silicon oxide coating method found by the present inventors to tin-modified rutile-type titanium oxide ultrafine particles, a high refractive index and more efficient than the conventional metal oxide coating It can be seen that the photocatalytic action of titanium oxide is suppressed. Furthermore, as shown in Table 2, the low refractive index film is laminated on these cured films and can be used as an antireflection laminate, whereby the reflectance in the visible region can be reduced and practically sufficient antireflection. An optical member that exhibits the effect can be provided.

本発明によれば、高屈折率で分散性、耐光性、耐候性、透明性に優れた超微粒子、該超微粒子が水あるいは有機溶媒に分散してなるゾル液及びそれを含んだ反射防止積層体の中〜高屈折率層に好適な分散安定性、塗布適性に優れた高屈折率硬化膜形成用塗布液、さらには反射防止膜形成用塗布液を提供することが出来る。さらには樹脂あるいはガラスなどの透明基材などに塗布、硬化した際の耐光性、耐候性、透明性、耐擦傷性、耐磨耗性、耐熱性、帯電防止性等が良好な高屈折率の硬化膜、即ち反射防止膜並びに反射防止膜積層体、およびそれを含んでなる光学部材を提供することが出来る。   According to the present invention, ultrafine particles having a high refractive index and excellent dispersibility, light resistance, weather resistance, and transparency, a sol solution in which the ultrafine particles are dispersed in water or an organic solvent, and an antireflection laminate including the same It is possible to provide a coating solution for forming a high refractive index cured film excellent in dispersion stability and coating suitability suitable for medium to high refractive index layers of the body, and further a coating solution for forming an antireflection film. Furthermore, it has a high refractive index with good light resistance, weather resistance, transparency, scratch resistance, abrasion resistance, heat resistance, antistatic properties, etc. when applied and cured on a transparent substrate such as resin or glass. A cured film, that is, an antireflection film and an antireflection film laminate, and an optical member including the same can be provided.

本発明によれば、特に好適には、プラズマディスプレイパネル(PDP)、液晶表示装置(LCD)、エレクトロルミネッセンスディスプレイ(ELD)や陰極管表示装置(CRT)等の表示面や、メガネレンズ、フレネルレンズ、レンチキュラーレンズやCCD等のマイクロレンズアレイ、カメラのレンズ等の各種光学レンズの表面を被覆する反射防止膜を構成する層、特に中〜高屈折率層を形成するのに適した反射防止膜形成用塗布液、反射防止膜積層体およびそれを含んでなる光学部材を提供することが出来る。   According to the present invention, it is particularly preferable that a display surface such as a plasma display panel (PDP), a liquid crystal display device (LCD), an electroluminescence display (ELD) or a cathode ray tube display device (CRT), an eyeglass lens, or a Fresnel lens. Anti-reflective film formation suitable for forming anti-reflective film covering the surface of various optical lenses such as lenticular lens and micro lens array such as CCD and camera lens, especially medium to high refractive index layer Coating liquid, antireflection film laminate, and optical member comprising the same can be provided.

Claims (12)

(1)屈折率が1.5〜2.8であるルチル型結晶構造の酸化チタンを含有する無機酸化物超微粒子を核(A)とし、ケイ素酸化物を含む被覆層(B)から構成される無機酸化物被覆層を有する被覆型無機酸化物超微粒子またはそのゾル、(2)硬化性バインダー成分、および(3)水または有機溶媒を含有してなる高屈折率硬化膜形成用塗布液。   (1) An inorganic oxide ultrafine particle containing titanium oxide having a rutile crystal structure with a refractive index of 1.5 to 2.8 is used as a nucleus (A), and is composed of a coating layer (B) containing silicon oxide. A coating solution for forming a high refractive index cured film, comprising: coated inorganic oxide ultrafine particles having an inorganic oxide coating layer or sol thereof; (2) a curable binder component; and (3) water or an organic solvent. 前記核(A)のルチル型結晶構造の酸化チタンを含有する無機酸化物超微粒子中のルチル型酸化チタン超微粒子が、
チタンに対するスズのモル比(Sn/Ti)が0.001〜2のスズ化合物共存下、Ti濃度が0.07〜5mol/lのチタン化合物水溶液をpHが−1〜3の範囲で反応させて得られ、Sn/Ti組成モル比が0.001〜0.5であるスズ修飾ルチル型酸化チタン超微粒子であり、
前記(B)のケイ素酸化物を含む被覆層が、二層被覆型であって、内層が(1)の工程、外層が(2)の工程によって得られる被覆層を有し、核微粒子に対するケイ素酸化物被覆層の重量比がSiO換算で0.001〜20であることを特徴とする被覆型無機酸化物超微粒子である請求項1記載の高屈折率硬化膜形成用塗布液。
(1)核(A)に対する重量比がSiO換算で0.001〜10となるケイ素酸化物をpH<7の条件下で、核(A)と反応させる工程
(2)核(A)に対する重量比がSiO換算で0.001〜10となるケイ素酸化物をpH≧7の条件下で、(1)で得られた被覆超微粒子と反応させる工程
The rutile type titanium oxide ultrafine particles in the inorganic oxide ultrafine particles containing titanium oxide having the rutile type crystal structure of the nucleus (A),
In the presence of a tin compound having a molar ratio of tin to titanium (Sn / Ti) of 0.001 to 2, a titanium compound aqueous solution having a Ti concentration of 0.07 to 5 mol / l is reacted in a pH range of −1 to 3. Obtained tin-modified rutile titanium oxide ultrafine particles having a Sn / Ti composition molar ratio of 0.001 to 0.5,
The coating layer containing silicon oxide (B) is of a two-layer coating type, the inner layer has a coating layer obtained by the step (1), and the outer layer is obtained by the step (2), 2. The coating liquid for forming a high refractive index cured film according to claim 1, wherein the coating is a coated inorganic oxide ultrafine particle, wherein the weight ratio of the oxide coating layer is 0.001 to 20 in terms of SiO2.
(1) Step of reacting silicon oxide having a weight ratio with respect to the nucleus (A) of 0.001 to 10 in terms of SiO 2 with the nucleus (A) under the condition of pH <7 (2) with respect to the nucleus (A) The step of reacting the silicon oxide having a weight ratio of 0.001 to 10 in terms of SiO 2 with the coated ultrafine particles obtained in (1) under the condition of pH ≧ 7
前記被覆型無機酸化物超微粒子の結晶径の短軸、長軸が2〜20nmである請求項1又は2記載の高屈折率硬化膜形成用塗布液。   The coating liquid for forming a high refractive index cured film according to claim 1 or 2, wherein the coated inorganic oxide ultrafine particles have a minor axis and a major axis of 2 to 20 nm. 前記被覆型無機酸化物超微粒子からなる凝集体の結晶の平均凝集粒子径が、10〜100nmである請求項1〜3のいずれかに記載の高屈折率硬化膜形成用塗布液。   The coating liquid for forming a high refractive index cured film according to any one of claims 1 to 3, wherein an average aggregate particle diameter of the aggregate crystals composed of the coated inorganic oxide ultrafine particles is 10 to 100 nm. 前記被覆型無機酸化物超微粒子が、水あるいは有機溶媒に分散してなるゾル液であることを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載の高屈折率硬化膜形成用塗布液。   The coating liquid for forming a high refractive index cured film according to any one of claims 1 to 4, wherein the coated inorganic oxide ultrafine particles are a sol liquid dispersed in water or an organic solvent. 前記被覆型無機酸化物超微粒子が、その表面を有機シラン化合物および/またはアミン類で表面処理されていることを特徴とする請求項1〜5の何れかに記載の高屈折率硬化膜形成用塗布液。   6. The coated high refractive index cured film according to claim 1, wherein the surface of the coated inorganic oxide ultrafine particles is surface-treated with an organosilane compound and / or an amine. Coating liquid. (2)の硬化性バインダー成分が、光硬化性および/または熱硬化性の有機モノマー又はオリゴマー、樹脂、並びに有機金属化合物及び/又はその部分加水分解物の少なくともいずれかである請求項1〜6の何れかに記載の高屈折率硬化膜形成用塗布液。   The curable binder component (2) is at least one of a photocurable and / or thermosetting organic monomer or oligomer, a resin, and an organometallic compound and / or a partial hydrolyzate thereof. The coating solution for forming a high refractive index cured film according to any one of the above. 請求項1〜7の何れかに記載の高屈折率硬化膜形成用塗布液を塗布、硬化してなる硬化膜。   The cured film formed by apply | coating and hardening the coating liquid for high refractive index cured film formation in any one of Claims 1-7. 請求項1〜7のいずれかに記載の高屈折率硬化膜形成用塗布液又は請求項8に記載の硬化膜を用いた反射防止膜。   The antireflective film using the coating liquid for high refractive index cured film formation in any one of Claims 1-7, or the cured film of Claim 8. 屈折率の異なる薄膜を二層以上積層してなる反射防止膜であって、このうち少なくとも1層が請求項1〜7のいずれかに記載の高屈折率硬化膜形成用塗布液又は請求項8に記載の硬化膜を用いた層であり、且つ当該層が中〜高屈折率層であることを特徴とする請求項9に記載の反射防止膜。   An antireflective film formed by laminating two or more thin films having different refractive indexes, at least one of which is a coating solution for forming a high refractive index cured film according to any one of claims 1 to 7, or claim 8. The antireflection film according to claim 9, wherein the antireflection film is a layer using the cured film according to claim 1, and the layer is a medium to high refractive index layer. 基材の少なくとも一方の面に、高屈折率層/低屈折率層、ハードコート層/高屈折率層/低屈折率層、またはハードコート層/中屈折率層/高屈折率層/低屈折率層を順次積層してなる多層構成の反射防止積層体であって、該高屈折率層及び該中屈折率層が請求項1〜7の何れかに記載の高屈折率硬化膜形成用塗布液又は請求項8に記載の硬化膜を用いた層であることを特徴とする反射防止積層体。   High refractive index layer / low refractive index layer, hard coat layer / high refractive index layer / low refractive index layer, or hard coat layer / medium refractive index layer / high refractive index layer / low refractive index on at least one surface of the substrate A high-refractive-index cured film-forming coating according to any one of claims 1 to 7, wherein the anti-reflective laminate having a multilayer structure in which refractive index layers are sequentially laminated, wherein the high-refractive index layer and the medium-refractive index layer are An antireflection laminate comprising a liquid or a layer using the cured film according to claim 8. 請求項10に記載の反射防止膜または請求項11に記載の反射防止積層体が施されている光学部材。   An optical member provided with the antireflection film according to claim 10 or the antireflection laminate according to claim 11.
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