JP2012246440A - Inorganic coating composition - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inorganic coating composition capable of imparting both high light transmittance and mechanical strength to a base material having an inorganic coated film formed (manufactured) thereon by coating the inorganic coating composition to the base material and thereafter heat treating the coated base material at a low-temperature region of about 150°C.SOLUTION: The inorganic coating composition contains (a) a nonaggregated spherical silica microparticle, (b) an alkoxysilane and/or a hydrolyzate of its condensed compound, (c) a silane coupling agent, and (d) a curing catalyst, wherein (a) the silica microparticle is composed of a combination of (a1) a silica microparticle having a particle diameter of 3 nm to 7 nm and (a2) a silica microparticle having a particle diameter of 10 nm to 25 nm.

Description

本発明は、無機のコーティング組成物に関するものである。   The present invention relates to an inorganic coating composition.

従来、ブラウン管、液晶等のディスプレー表面の基材、太陽電池のパネル表面の基材などの上に、低屈折率の塗膜を施し、基材と塗膜との屈折率差を利用し、該ディスプレー表面、該パネル表面などの反射率を低下させて、光線透過率を向上させる技術がよく知られている。該塗膜の構成として無機の低屈折率材料を使用し、かつ該塗膜中に空隙を設けることで、該塗膜の屈折率を低下させることができる。また、該塗膜の表面に適度な凹凸を付与することで、さらに反射率を低下させることができる。該塗膜形成のためのコーティング組成物として、低屈折率であり、かつ安価である、シリカ粒子を使用することが一般的である。   Conventionally, a low-refractive-index coating film is applied on a display surface substrate such as a cathode ray tube or a liquid crystal, a solar cell panel surface substrate, and the difference in refractive index between the substrate and the coating film is used. A technique for improving the light transmittance by reducing the reflectance of the display surface, the panel surface, or the like is well known. The refractive index of the coating film can be lowered by using an inorganic low refractive index material as the composition of the coating film and providing voids in the coating film. Moreover, a reflectance can be further reduced by providing moderate unevenness | corrugation to the surface of this coating film. As the coating composition for forming the coating film, it is common to use silica particles that have a low refractive index and are inexpensive.

例えば、特許文献1では、5nm〜30nmの粒子径を有するシリカ微粒子溶液と、アルコキシシラン化合物または金属アルコキシシランの加水分解物とを含有する無機コーティング組成物を、ガラス、フィルムなどの基材へコーティングして、基材の反射率を下げることで、光線透過率を向上させる方法が提案されている。   For example, in Patent Document 1, an inorganic coating composition containing a silica fine particle solution having a particle size of 5 nm to 30 nm and an alkoxysilane compound or a hydrolyzate of metal alkoxysilane is coated on a substrate such as glass or film. And the method of improving light transmittance by reducing the reflectance of a base material is proposed.

また、特許文献2では、平均粒子径が40〜1000nmの非凝集シリカおよび/または平均1次粒子径が10〜100nmの鎖状凝集シリカ微粒子の存在下で、金属アルコキシドを加水分解したものを無機コーティング組成物として使用している。該無機コーティング組成物をガラスへコーティングすることで、低反射率で、かつ耐摩耗性に優れた低反射塗膜を形成する方法を提案している。   Moreover, in patent document 2, what hydrolyzed the metal alkoxide in the presence of the non-aggregated silica having an average particle diameter of 40 to 1000 nm and / or the chain aggregated silica fine particles having an average primary particle diameter of 10 to 100 nm is inorganic. Used as a coating composition. A method of forming a low-reflection coating film having low reflectance and excellent wear resistance by coating the inorganic coating composition onto glass has been proposed.

特開平8−122501(1996年5月17日公開)JP-A-8-122501 (published on May 17, 1996) 特開2001−278637(2001年10月10日公開)JP 2001-278637 (released on October 10, 2001)

ところで、当該技術分野で、低反射・高い光線透過率を目的とした無機塗膜を基材に形成する際の課題の1つとして、処理温度の低温化がある。例えば、ガラスを基材とし、ガラスの製造工程と連続した工程で該無機塗膜を形成する場合には、工程プロセス上、該無機塗膜に対して300℃〜800℃の高温処理をすることには特に問題がない。しかしながら、ガラスの製造工程と該無機塗膜を形成する工程とが別である(連続していない)場合には、冷却した状態のガラスに対して再度高温処理を行う必要があり、設備の面および電力消費の面から考えて、できるだけ低温での処理が可能な無機コーティング組成物が望ましい。また、プラスチックフィルムを基材とする場合には、プラスチックフィルムの耐熱温度は低いため、処理温度の低温化が必要となる。   By the way, in the said technical field, there exists a low processing temperature as one of the subjects at the time of forming the inorganic coating film aiming at low reflection and high light transmittance on a base material. For example, when the inorganic coating film is formed using glass as a base material and in a process continuous with the glass production process, the inorganic coating film is subjected to a high-temperature treatment at 300 ° C. to 800 ° C. in the process. There is no particular problem. However, when the glass manufacturing process and the process of forming the inorganic coating film are different (not continuous), it is necessary to perform high temperature treatment again on the cooled glass. In view of power consumption, an inorganic coating composition that can be processed at the lowest possible temperature is desirable. Moreover, when using a plastic film as a base material, since the heat-resistant temperature of a plastic film is low, it is necessary to lower the processing temperature.

特許文献1には、「処理温度は100℃〜500℃である」との記載があるものの、実際は実施例にて300℃の高温条件で熱処理を行っている。また、比較的、低温領域である120℃〜150℃で熱処理を行っている例もあるが、UV硬化剤との併用が必要である。   Although Patent Document 1 has a description that “the processing temperature is 100 ° C. to 500 ° C.”, the heat treatment is actually performed under a high temperature condition of 300 ° C. in the examples. In addition, there is an example in which heat treatment is performed at 120 ° C. to 150 ° C., which is a relatively low temperature region, but it is necessary to use a UV curing agent in combination.

また、特許文献2に示されている技術では、200℃以上、好ましくは400℃以上、さらに好ましくは600℃以上という高い処理温度が必要である。   In the technique disclosed in Patent Document 2, a high processing temperature of 200 ° C. or higher, preferably 400 ° C. or higher, more preferably 600 ° C. or higher is required.

従来の無機コーティング組成物は、無機塗膜を基材に形成する際に、高温での処理、もしくは、UV硬化剤を併用した150℃程度の低温領域での処理が必要である。すなわち、UV硬化剤を併用せずに150℃程度の低温領域での熱処理を行い、無機塗膜が形成された基材に対して高い光線透過率および機械的な強度をどちらも付与させることが可能な無機コーティング組成物は存在していない。   When forming an inorganic coating film on a substrate, a conventional inorganic coating composition requires a treatment at a high temperature or a treatment in a low temperature region of about 150 ° C. in combination with a UV curing agent. That is, heat treatment in a low temperature region of about 150 ° C. is performed without using a UV curing agent, and both high light transmittance and mechanical strength are imparted to the substrate on which the inorganic coating film is formed. There are no possible inorganic coating compositions.

本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、基材へコーティングした後、150℃程度の低温領域での熱処理を行うことで、無機塗膜が形成(製造)された基材に対して、高い光線透過率および機械的な強度という性能をどちらも付与させることが可能な無機コーティング組成物を提供することである。   The present invention has been made in view of the above-described conventional problems. The purpose of the present invention is to form an inorganic coating film by performing heat treatment in a low temperature region of about 150 ° C. after coating on a substrate ( It is to provide an inorganic coating composition capable of imparting both high light transmittance and mechanical strength to a manufactured substrate.

本発明者らは、上記課題に鑑み、無機塗膜を基材に形成(製造)する際の処理温度を低温にする手法を鋭意検討した。本発明者らは、無機塗膜の形成(製造)に用いる無機コーティング組成物の原料であるシリカ微粒子に着目し、本技術分野で単独では用いられることがなかった粒子径が3〜7nmの小さいシリカ微粒子と、比較的粒子径が大きい10〜25nmのシリカ微粒子とを併用するという従来に無い発想によって、当該無機コーティング組成物を150℃程度の低温で加熱処理した場合でも、高い光線透過率および機械的強度の両方の性能を有する無機塗膜付き基材を形成(製造)することができるということを独自に見出し、本発明を完成させるに至った。   In view of the above-mentioned problems, the present inventors diligently studied a technique for reducing the processing temperature when forming (manufacturing) an inorganic coating film on a substrate. The present inventors pay attention to silica fine particles that are raw materials of inorganic coating compositions used for forming (manufacturing) an inorganic coating film, and have a small particle diameter of 3 to 7 nm that has not been used alone in this technical field. Even when the inorganic coating composition is heat-treated at a low temperature of about 150 ° C., it is possible to use a combination of silica fine particles and silica fine particles having a relatively large particle size of 10 to 25 nm. The inventors have uniquely found that a substrate with an inorganic coating film having both performances of mechanical strength can be formed (manufactured), and have completed the present invention.

すなわち、本発明の無機コーティング組成物は、(a)非凝集の球状シリカ微粒子と、(b)アルコキシシランおよび/またはその縮合化合物の加水分解物と、(c)シランカップリング剤と、(d)硬化触媒と、を含み、前記(a)シリカ微粒子が、(a1)粒子径が3nm〜7nmのシリカ微粒子、および(a2)粒子径が10nm〜25nmのシリカ微粒子の組合せからなることを特徴としている。   That is, the inorganic coating composition of the present invention comprises (a) non-agglomerated spherical silica fine particles, (b) a hydrolyzate of alkoxysilane and / or a condensed compound thereof, (c) a silane coupling agent, A curing catalyst, wherein the (a) silica fine particles comprise a combination of (a1) silica fine particles having a particle size of 3 nm to 7 nm, and (a2) silica fine particles having a particle size of 10 nm to 25 nm. Yes.

本発明の好ましい実施形態においては、上記無機コーティングにおける上記(a1)および(a2)の2種類のシリカ微粒子は、固形分重量で65:35〜97:3の比率である。   In a preferred embodiment of the present invention, the two kinds of silica fine particles (a1) and (a2) in the inorganic coating are in a ratio of 65:35 to 97: 3 in terms of solid content weight.

本発明の好ましい実施形態においては、上記無機コーティングにおける(d)硬化触媒が、両性金属のキレート金属化合物または3級アミン化合物である。   In a preferred embodiment of the present invention, the (d) curing catalyst in the inorganic coating is an amphoteric metal chelate metal compound or a tertiary amine compound.

本発明の好ましい実施形態においては、上記無機コーティングにおける(d)硬化触媒が、アルミ金属キレート化合物である。   In a preferred embodiment of the present invention, the (d) curing catalyst in the inorganic coating is an aluminum metal chelate compound.

本発明の別の実施形態においては、上記無機コーティング組成物を基材にコーティングするコーティング工程と、上記コーティング工程で前記無機コーティング組成物がコーティングされた基材を加熱する加熱工程と、を備えた、無機塗膜の製造方法である。   In another embodiment of the present invention, the method includes a coating step of coating the substrate with the inorganic coating composition, and a heating step of heating the substrate coated with the inorganic coating composition in the coating step. This is a method for producing an inorganic coating film.

本発明の別の実施形態においては、(a)非凝集の球状シリカ微粒子と、(b) アルコキシシランおよび/またはその縮合化合物の加水分解物と、(c)シランカップリング剤と、を含み、前記(a)シリカ微粒子が、(a1)粒子径が3nm〜7nmのシリカ微粒子、および(a2)粒子径が10nm〜25nmのシリカ微粒子の組合せからなる、無機塗膜である。   In another embodiment of the present invention, it comprises (a) non-agglomerated spherical silica fine particles, (b) a hydrolyzate of alkoxysilane and / or a condensed compound thereof, and (c) a silane coupling agent, The (a) silica fine particles are an inorganic coating film comprising a combination of (a1) silica fine particles having a particle diameter of 3 nm to 7 nm and (a2) silica fine particles having a particle diameter of 10 nm to 25 nm.

本発明の無機コーティング組成物は、150℃程度の低温領域での処理によって、基材に対して、高い光線透過率および機械的強度の両方の性能を付与することができるという効果を奏する。   The inorganic coating composition of the present invention has an effect that both high light transmittance and mechanical strength can be imparted to the substrate by treatment in a low temperature region of about 150 ° C.

本発明の一実施形態について、以下に詳しく説明するが、本発明の範囲はこれらの説明に拘束されることはなく、以下の例示以外についても、本発明の趣旨を損なわない範囲で適宜変更して実施し得るものである。   One embodiment of the present invention will be described in detail below, but the scope of the present invention is not limited to these explanations, and modifications other than the following exemplifications are made as appropriate without departing from the spirit of the present invention. Can be implemented.

なお、本明細書において、範囲を示す「A〜B」は、「A以上、B以下」であることを示す。   In the present specification, “A to B” indicating a range indicates “A or more and B or less”.

本発明の無機コーティング組成物、並びに無機塗膜およびその製造方法について、以下に説明する。   The inorganic coating composition of the present invention, the inorganic coating film, and the production method thereof will be described below.

1.無機コーティング組成物
<(a)非凝集の球状シリカ微粒子>
本発明の無機コーティング組成物において、(a)成分のシリカ微粒子は、本発明の塗膜の主体となる成分であり、塗膜の機械的な強度を高めると共に、低屈折率の塗膜を製造し、基材との屈折率差を利用して、基材の光線透過率を向上させるための成分である。
1. Inorganic coating composition <(a) Non-agglomerated spherical silica fine particles>
In the inorganic coating composition of the present invention, the silica fine particle of component (a) is a main component of the coating film of the present invention, and increases the mechanical strength of the coating film and produces a coating film having a low refractive index. And it is a component for improving the light transmittance of a base material using the refractive index difference with a base material.

ここで、本明細書において、「非凝集」とは、鎖状構造を取るシリカ微粒子を含まないことを意味する。   Here, in the present specification, “non-aggregated” means that silica fine particles having a chain structure are not included.

また、本明細書において、「球状」とは、厳密な球の状態のみを意味するのではなく、楕円状等も含む。   Further, in this specification, “spherical” does not mean only a strict spherical state but also includes an elliptical shape.

上記(a)のシリカ微粒子は、(a1)粒子径が3nm〜7nmのシリカ微粒子、および(a2)粒子径が10nm〜25nmのシリカ微粒子からなるものである。   The silica fine particles (a) are composed of (a1) silica fine particles having a particle size of 3 nm to 7 nm, and (a2) silica fine particles having a particle size of 10 nm to 25 nm.

上記(a1)のシリカ微粒子は粒子径が小さいため、シリカ微粒子間の接触面積、および、基材に対する接触面積が大きくなり、塗膜の強度、および、基材への密着性の向上に寄与する。本発明では、低温領域での熱処理により、塗膜に機械的な強度を付与することを目的しているが、熱処理温度が低いと焼結による強度向上が期待できないため、上記(a1)のシリカ微粒子が必須となる。   Since the silica fine particles of (a1) have a small particle size, the contact area between the silica fine particles and the contact area with the base material are increased, contributing to the improvement of the strength of the coating film and the adhesion to the base material. . The purpose of the present invention is to impart mechanical strength to the coating film by heat treatment in a low temperature region, but if the heat treatment temperature is low, strength improvement due to sintering cannot be expected, so the silica of (a1) above Fine particles are essential.

しかしながら、特許文献1にも記載があるように、小粒子径のシリカ微粒子では大粒子径のシリカ微粒子と比較して塗膜の空隙率には差がないものの、粒子径が小さいために塗膜表面の凹凸が形成されにくく、十分な光線透過率を向上させることができない。本発明でも、上記(a1)のシリカ微粒子だけでは、十分な光線透過率を保持することができなかった。   However, as described in Patent Document 1, although there is no difference in the porosity of the coating film in the case of the silica fine particles having a small particle diameter compared to the silica fine particles having a large particle diameter, the coating film has a small particle diameter. Unevenness on the surface is hardly formed, and sufficient light transmittance cannot be improved. Even in the present invention, the silica fine particles (a1) alone could not maintain a sufficient light transmittance.

上記(a1)のシリカ微粒子以外に、当該(a1)のシリカ微粒子よりも粒子径が大きい上記(a2)のシリカ微粒子を加えることにより、機械的な強度を保ちながら、光線透過率も向上させ得ることが分かった。当初は、粒子径の異なる(a1)および(a2)のシリカ微粒子を組み合わせると、(a1)シリカ微粒子単独の場合よりも充填率が向上し、空隙が減少することで塗膜の屈折率は向上し、これに伴い光線透過率が逆に低下すると予想されていた。しかしながら、両者を組み合わせることで、予想に反し、上記に記載の効果、すなわち、光線透過率が向上するという効果が得られることが分かった。正確なメカニズムについては解明できていないが、以下のように考えられる。(a1)と(a2)のシリカ微粒子が組み合わされた塗膜の表面では、(a2)粒子の頭が出ていると考えられる。この大きな粒子の表面で反射された一部の光の反射角は入射光に対して90°より大きくなる。このとき、反射光は塗膜側に反射されることになるので、その結果、塗膜に入射する光の量は(a1)のシリカ微粒子のみ、または、(a2)のシリカ微粒子のみの膜と比較すると多くなる。   In addition to the silica fine particles of (a1) above, the light transmittance can be improved while maintaining the mechanical strength by adding the silica fine particles of (a2) having a particle diameter larger than that of the silica fine particles of (a1). I understood that. Initially, when the silica particles of (a1) and (a2) with different particle diameters are combined, the filling rate is improved compared to the case of (a1) silica particles alone, and the refractive index of the coating film is improved by reducing the voids. With this, the light transmittance was expected to decrease. However, it has been found that by combining the two, contrary to expectation, the effect described above, that is, the effect of improving the light transmittance can be obtained. Although the exact mechanism has not been elucidated, it is thought as follows. On the surface of the coating film in which the silica fine particles of (a1) and (a2) are combined, it is considered that (a2) the head of the particles comes out. The reflection angle of a part of the light reflected on the surface of the large particles is greater than 90 ° with respect to the incident light. At this time, since the reflected light is reflected to the coating film side, as a result, the amount of light incident on the coating film is only the silica fine particles of (a1) or the film of only silica fine particles of (a2). Compared to more.

上記(a1)のシリカ微粒子の粒子径は3nm〜7nmであり、より好ましくは4nm〜6nmである。3nmより小さいと、製造が難しく、また、シリカ微粒子自体の取り扱いが困難である。一方、7nmより大きいと、上述したように、光線透過率が低下する。   The particle diameter of the silica fine particles (a1) is 3 nm to 7 nm, and more preferably 4 nm to 6 nm. If it is smaller than 3 nm, the production is difficult, and the handling of the silica fine particles themselves is difficult. On the other hand, if it is larger than 7 nm, the light transmittance is lowered as described above.

上記(a2)のシリカ微粒子の粒子径は10nm〜25nmであり、より好ましくは10nm〜20nmである。10nmより小さいと、(a1)のシリカ微粒子単体を使用する場合と効果に差異が生じない。一方、25nmより大きいと、塗膜に光散乱が起こり、ヘイズが発生することで、光線透過率が低下する。   The particle diameter of the silica fine particles (a2) is 10 nm to 25 nm, more preferably 10 nm to 20 nm. When it is smaller than 10 nm, there is no difference in effect from the case of using the silica fine particle (a1) alone. On the other hand, when it is larger than 25 nm, light scattering occurs in the coating film, and haze is generated, whereby the light transmittance is lowered.

上記シリカ微粒子の粒子径の測定法としては、例えば、電子顕微鏡(TEM)を用いて決定することができる。また、2種のシリカ微粒子の溶液を動的光散乱の原理を用いた粒子径測定器で測定すると、上記(a1)および(a2)のシリカ微粒子の粒子径の独立したシャープなピークが2本確認できる。   The method for measuring the particle diameter of the silica fine particles can be determined, for example, using an electron microscope (TEM). In addition, when a solution of two types of silica fine particles is measured with a particle size measuring device using the principle of dynamic light scattering, two independent sharp peaks of the particle sizes of the silica fine particles (a1) and (a2) above are obtained. I can confirm.

上記(a1)および(a2)のシリカ微粒子は、固形分重量で((a1):(a2)=)65:35〜97:3の比率が好ましく、70:30〜95:5の比率がより好ましい。上記比率の97%よりも(a1)が多いと、光線透過率が低下する。一方、上記比率の35%よりも(a2)が多い場合は、塗膜の硬度が低下する。   The silica fine particles of the above (a1) and (a2) are preferably in a ratio of ((a1) :( a2) =) 65:35 to 97: 3, more preferably a ratio of 70:30 to 95: 5 in terms of solid content weight. preferable. When (a1) is more than 97% of the above ratio, the light transmittance is lowered. On the other hand, when (a2) is more than 35% of the above ratio, the hardness of the coating film decreases.

上記(a1)粒子径が3nm〜7nmのシリカ微粒子としては、例えば、日産化学工業社製の商品名「スノーテックスOXS」、「スノーテックスXS」、「スノーテックスS」等があげられる。また、(a2)粒子径が10nm〜25nmのシリカ微粒子としては、例えば、日産化学工業社製の商品名「スノーテックス20」、「スノーテックス30」、「スノーテックス40」、「スノーテックスO」、「スノーテックスN」、「スノーテックスC」等があげられる。これらは、いずれも水分散体である。また、水分散体の水を有機溶剤に置換したものも、オルガノシリカゾルシリーズとして市販されている。この中では、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、プロピレングリコール、モノメチルエーテル、メチルイソブチルケトン、プロピレングリコール、モノメチルエーテルアセテートなどの親水性有機溶剤で置換したものが好ましく用いられる。   Examples of (a1) silica fine particles having a particle diameter of 3 nm to 7 nm include trade names “Snowtex OXS”, “Snowtex XS”, and “Snowtex S” manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd. Examples of (a2) silica fine particles having a particle diameter of 10 nm to 25 nm include, for example, trade names “Snowtex 20”, “Snowtex 30”, “Snowtex 40”, and “Snowtex O” manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd. , “Snowtex N”, “Snowtex C” and the like. These are all aqueous dispersions. Moreover, what substituted the water of the water dispersion by the organic solvent is marketed as the organosilica sol series. Of these, those substituted with a hydrophilic organic solvent such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol, propylene glycol, monomethyl ether, methyl isobutyl ketone, propylene glycol, monomethyl ether acetate are preferably used.

また、上記シリカ微粒子は、酸性でも塩基性でも中性でも良いが、酸性、または、中性のシリカ微粒子が好ましい。塩基性のシリカ微粒子の場合は、後述する(b)アルコキシシランおよび/またはその縮合化合物の加水分解物と混合した時に、シラノール基の縮合が起こりやすいので、酸性、または、中性のものと比較して貯蔵安定性が劣るからである。   The silica fine particles may be acidic, basic, or neutral, but acidic or neutral silica fine particles are preferable. In the case of basic silica fine particles, the condensation of silanol groups is likely to occur when mixed with the hydrolyzate of (b) alkoxysilane and / or its condensation compound, which will be described later. Compared with acidic or neutral ones. This is because the storage stability is poor.

本発明の無機コーティング組成物全体に対して、(a)成分のシリカ微粒子は、好ましくは0.2〜15質量%、より好ましくは0.3〜10質量%、特に好ましくは0.5〜5質量%含まれる。(a)成分が15質量%よりも多いと、コーティング液の貯蔵安定性が悪くなるという問題がある。一方、0.2質量%よりも少ないと、後述する好ましい範囲の膜厚をコーティングすることが難しくなるという問題がある。   The silica fine particle of component (a) is preferably 0.2 to 15% by mass, more preferably 0.3 to 10% by mass, and particularly preferably 0.5 to 5%, based on the entire inorganic coating composition of the present invention. Mass% is included. When the component (a) is more than 15% by mass, there is a problem that the storage stability of the coating liquid is deteriorated. On the other hand, when it is less than 0.2% by mass, there is a problem that it becomes difficult to coat a film having a preferable range described later.

上記シリカ微粒子の固形分重量の算出法としては、例えば、赤外分光光度計(IR)での定量化が可能である。   As a method for calculating the solid content weight of the silica fine particles, for example, quantification with an infrared spectrophotometer (IR) is possible.

<(b)アルコキシシランおよび/またはその縮合化合物の加水分解物>
本発明の無機コーティング組成物は、「アルコキシシランおよび/またはその縮合化合物の加水分解物」、すなわち、「アルコキシシラン、アルコキシシランの縮合化合物の加水分解物、または、アルコキシシランと当該加水分解物との混合物」を含んでいる。
<(B) Hydrolyzate of alkoxysilane and / or condensed compound thereof>
The inorganic coating composition of the present invention includes “a hydrolyzate of an alkoxysilane and / or a condensed compound thereof”, that is, “a hydrolyzate of an alkoxysilane, a condensed compound of alkoxysilane, or an alkoxysilane and the hydrolyzate”. Containing "

本発明の無機コーティング組成物において、(b)アルコキシシランおよび/またはその縮合化合物(縮合物)の加水分解物は、金属酸化物を形成する前駆体であり、塗膜形成機能を有する成分である。   In the inorganic coating composition of the present invention, the hydrolyzate of (b) alkoxysilane and / or its condensation compound (condensate) is a precursor that forms a metal oxide and a component having a coating film forming function. .

上記(b)成分で用いられるアルコキシシランとしては、以下の構造で模式的に表現できる。
Si(OR)nRm ・・・(式(1))
(式(1)中、Rはアルキル基、Rはアルキル基またはアラルキル基、nは3または4、mは1または0を表す。)
式(1)において、Rは、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の直鎖状または分岐状アルキル基であり、好ましくは炭素数1〜4の置換もしくは非置換の直鎖状または分岐状アルキル基であり、より好ましくは炭素数1〜4の非置換の直鎖状または分岐状アルキル基であり、さらに好ましくは非置換の炭素数1〜2のアルキル基である。Rが上記好ましいアルキル基である場合、加水分解性が向上するので、効率良く加水分解物を得ることができる。
The alkoxysilane used in the component (b) can be schematically represented by the following structure.
Si (OR 1 ) nR 2 m (Formula (1))
(In formula (1), R 1 represents an alkyl group, R 2 represents an alkyl group or an aralkyl group, n represents 3 or 4, and m represents 1 or 0.)
In formula (1), each R 1 is independently a substituted or unsubstituted linear or branched alkyl group, preferably a substituted or unsubstituted linear or branched group having 1 to 4 carbon atoms. It is an alkyl group, More preferably, it is a C1-C4 unsubstituted linear or branched alkyl group, More preferably, it is an unsubstituted C1-C2 alkyl group. When R 1 is the above preferred alkyl group, the hydrolyzability is improved, so that a hydrolyzate can be obtained efficiently.

上記Rの具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基等が挙げられる。なかでも、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、およびn−ブチル基が好ましく、メチル基およびエチル基がより好ましく、メチル基がさらに好ましい。 Specific examples of R 1 include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, a sec-butyl group, and a tert-butyl group. Of these, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, and an n-butyl group are preferable, a methyl group and an ethyl group are more preferable, and a methyl group is more preferable.

式(1)において、Rは、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の直鎖状または分岐状アルキル基またはアラルキル基であり、好ましくは炭素数1〜4の置換もしくは非置換の直鎖状または分岐状アルキル基であり、より好ましくは炭素数1〜4の非置換の直鎖状または分岐状アルキル基であり、さらに好ましくは非置換の炭素数1〜2のアルキル基である。Rが上記好ましいアルキル基である場合、アルコキシシランの体積中に占める官能基の割合が多くなるため、十分な塗膜硬度を付与することができる。 In the formula (1), each R 2 is independently a substituted or unsubstituted linear or branched alkyl group or an aralkyl group, preferably a substituted or unsubstituted linear group having 1 to 4 carbon atoms. Or it is a branched alkyl group, More preferably, it is a C1-C4 unsubstituted linear or branched alkyl group, More preferably, it is an unsubstituted C1-C2 alkyl group. When R 2 is the preferred alkyl group, the ratio of the functional group in the volume of the alkoxysilane increases, so that sufficient coating film hardness can be imparted.

上記Rの具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基等が挙げられる。なかでも、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、およびn−ブチル基が好ましく、メチル基およびエチル基がより好ましく、メチル基がさらに好ましい。 Specific examples of R 2 include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, a sec-butyl group, and a tert-butyl group. Of these, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, and an n-butyl group are preferable, a methyl group and an ethyl group are more preferable, and a methyl group is more preferable.

上記(b)成分で用いられるアルコキシシランの縮合化合物は、上記アルコキシシランの少なくとも1種を縮合して得られるものである。その平均縮合度は1〜20であることが好ましい。20を超えると、官能基の絶対量が少なくなり、硬化点が減るため、十分な硬度を確保できなくなる。平均縮合度は、1〜10がさらに好ましい。なお、この平均縮合度は、アルコキシシランの縮合化合物の加水分解物におけるゲルパーミエーションクロマトグラフィーから得られる分子量を用いて求めることができる。   The alkoxysilane condensation compound used in the component (b) is obtained by condensing at least one of the above alkoxysilanes. The average degree of condensation is preferably 1-20. If it exceeds 20, the absolute amount of the functional group decreases and the curing point decreases, so that sufficient hardness cannot be secured. The average degree of condensation is more preferably 1-10. In addition, this average condensation degree can be calculated | required using the molecular weight obtained from the gel permeation chromatography in the hydrolyzate of the condensation compound of alkoxysilane.

上記アルコキシシランおよび/またはその縮合化合物の具体例としては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラブトキシシラン、テトラヘキシルオキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、および、これらの縮合物が好ましく、テトラメトキシシランおよびその縮合物、メチルトリメトキシシランがより好ましい。本発明においてはアルコキシシランおよびその縮合物を1種のみ用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。   Specific examples of the alkoxysilane and / or its condensed compound include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrabutoxysilane, tetrahexyloxysilane, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxy. Silanes and their condensates are preferred, and tetramethoxysilane, its condensates, and methyltrimethoxysilane are more preferred. In the present invention, only one kind of alkoxysilane and its condensate may be used, or two or more kinds may be used in combination.

上記アルコキシシランの縮合物は、任意の適切なアルコキシシランを加水分解縮合することにより調製することができる。なお、テトラメトキシシランの縮合物およびテトラエトキシシランの縮合物は、市販製品を用いてもよい。当該市販製品としては、例えば、三菱化学社製の商品名「MKCシリケートMS51」、「MKCシリケートMS56」、「MKCシリケートMS57」、「MKCシリケートMS60」(いずれもテトラメトキシシランの縮合物);コルコート社製の商品名「エチルシリケート40」、「エチルシリケート48」(いずれもテトラエトキシシランの縮合物);等が挙げられる。また、含有するアルキル基が異なるテトラアルコキシシランの縮合物の市販製品の例としては、例えば、三菱化学社製の商品名「MKCシリケートMS56B15」、「MKCシリケートMS56B30」、「MKCシリケートMS58B15」、「MKCシリケートMS56I30」、「MKCシリケートMS56F20」;コルコート社製の商品名「EMS−485」;等が挙げられる。   The condensate of the alkoxysilane can be prepared by hydrolytic condensation of any appropriate alkoxysilane. Commercially available products may be used as the condensate of tetramethoxysilane and the condensate of tetraethoxysilane. Examples of the commercial products include trade names “MKC silicate MS51”, “MKC silicate MS56”, “MKC silicate MS57”, and “MKC silicate MS60” (all of which are condensates of tetramethoxysilane) manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation; Colcoat Trade names “Ethyl silicate 40” and “Ethyl silicate 48” (both are condensates of tetraethoxysilane); Examples of commercially available condensates of tetraalkoxysilanes containing different alkyl groups include, for example, trade names “MKC silicate MS56B15”, “MKC silicate MS56B30”, “MKC silicate MS58B15”, “MKC silicate MS58B15”, “ MKC silicate MS56I30 "," MKC silicate MS56F20 "; trade name" EMS-485 "manufactured by Colcoat Co .;

アルコキシシランとその縮合物とを組み合わせて用いる場合には、含有するアルキル基が同一であってもよく、異なっていてもよい。含有するアルキル基が異なる場合の具体例としては、テトラメトキシシランの縮合物と、モノマーのテトラエトキシシランとを含む場合等を挙げることができる。なお、モノマーのテトラアルコキシシランの配合量は、テトラアルコキシシランの縮合物100質量部に対して100質量部以下であることが好ましい。また、テトラエトキシシランとアルキルトリアルコキシシランとを組み合わせることもできる。具体例としては、テトラメトキシシランとメチルトリメトキシシランとの組合せ等をあげることができる。   When alkoxysilane and its condensate are used in combination, the alkyl groups contained may be the same or different. Specific examples of the case where the alkyl groups contained are different include the case of containing a condensate of tetramethoxysilane and the monomer tetraethoxysilane. In addition, it is preferable that the compounding quantity of the monomer tetraalkoxysilane is 100 mass parts or less with respect to 100 mass parts of condensates of tetraalkoxysilane. Tetraethoxysilane and alkyltrialkoxysilane can also be combined. Specific examples include a combination of tetramethoxysilane and methyltrimethoxysilane.

上記(b)アルコキシシランおよび/またはその縮合化合物の加水分解物を得るためには、上記アルコキシシランおよび/またはその縮合化合物が有するアルコキシル基に対して、当量以上の水を反応させる。また、この反応は、室温で進行し、触媒の存在する過剰量の水中にアルコキシシランの縮合物して放置しておくことにより、上記(b)成分(加水分解物)を得ることができる。なお、必要に応じて加熱してもよい。   In order to obtain the hydrolyzate of the alkoxysilane and / or its condensation compound (b), an equivalent amount or more of water is reacted with the alkoxyl group of the alkoxysilane and / or its condensation compound. Further, this reaction proceeds at room temperature, and the above component (b) (hydrolyzate) can be obtained by leaving it as a condensate of alkoxysilane in an excess amount of water in which a catalyst is present. In addition, you may heat as needed.

上記アルコキシシランおよび/またはその縮合化合物は、水に対する溶解性が充分でないため、目的とする加水分解反応を効率的に進行させるために、通常、親水性有機溶剤を加えて、系を均一化して加水分解反応を行う。このような親水性有機溶剤としては、例えば、アルコール、グリコール、グリコールのエーテルまたはエステル、ケトン等が挙げられる。具体的には、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロピルアルコール、R−O−(CHCH(R)O)k−H(式中、Rは炭素数1〜4のアルキル基であり、RはHまたはCHであり、kは1〜3の整数である。)、CH−O−(CHCH(R)O)l−CH(式中、RはHまたはCHであり、lは1または2である。)、アセトン、メチルエチルケトン、ジアセトンアルコール、3−メトキシ−3−メチル−1−ブタノール等が好ましく用いられ得る。 Since the alkoxysilane and / or its condensation compound are not sufficiently soluble in water, a hydrophilic organic solvent is usually added to make the system uniform in order to efficiently proceed with the desired hydrolysis reaction. Perform a hydrolysis reaction. Examples of such hydrophilic organic solvents include alcohols, glycols, glycol ethers or esters, and ketones. Specifically, for example, methanol, ethanol, propanol, isopropyl alcohol, R 2 —O— (CH 2 CH (R 3 ) O) k—H (wherein R 2 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms). R 3 is H or CH 3 , and k is an integer of 1 to 3), CH 3 —O— (CH 2 CH (R 4 ) O) 1 —CH 3 (wherein R 4 is H or CH 3 and l is 1 or 2.), acetone, methyl ethyl ketone, diacetone alcohol, 3-methoxy-3-methyl-1-butanol and the like can be preferably used.

上記系を均一化するための親水性有機溶剤の添加量は、上記アルコキシシランの縮合物が溶解する量以上であれば特に限定されない。この場合、最終的に得られる親水化処理剤(親水化したコーティング組成物)に高い揮発性を期待する場合には、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等の使用が好ましい。また、揮発性を制御する目的のためには、ブチルセロソルブ、メトキシプロパノールなどの使用が好ましい。また、アルキルトリアルコキシシラン及び/またはその縮合物の加水分解物を得るために、親水性有機溶媒と混和する疎水性有機溶剤を添加しても良い。疎水性有機溶剤としては、トルエン、キシレン、メチルイソブチルケトン、n−ブタノール、sec−ブタノール、iso−ブタノールなどの使用が好ましい。   The addition amount of the hydrophilic organic solvent for homogenizing the system is not particularly limited as long as it is equal to or greater than the amount capable of dissolving the alkoxysilane condensate. In this case, when high volatility is expected in the finally obtained hydrophilic treatment agent (hydrophilic coating composition), use of methanol, ethanol, isopropyl alcohol or the like is preferable. For the purpose of controlling volatility, use of butyl cellosolve, methoxypropanol or the like is preferable. Moreover, in order to obtain the hydrolyzate of alkyl trialkoxysilane and / or its condensate, you may add the hydrophobic organic solvent mixed with a hydrophilic organic solvent. As the hydrophobic organic solvent, use of toluene, xylene, methyl isobutyl ketone, n-butanol, sec-butanol, iso-butanol or the like is preferable.

上記触媒としては、一般的な加水分解反応に用いられるものが使用できる。加水分解で生成したシラノール基は、塩基性条件下で縮合反応が進行しやすいため、上記触媒としては酸性のものを用いることが好ましい。上記酸性の加水分解触媒としては、例えば、塩酸、酢酸、硝酸、ギ酸、硫酸、リン酸等の無機酸;ギ酸、酢酸、プロピオン酸、シュウ酸、パラトルエンスルホン酸、安息香酸、フタル酸、マレイン酸等の有機酸;ジブチルスズジラウリレート、ジブチルスズジオクチエート、ジブチルスズジアセテート等の有機スズ化合物;アルミニウムイソプロピレート、アルミニウムモノブトキシイソプロピレート、アルミニウムトリス(アセチルアセトネート)、アルミニウムビス(エチルアセトアセテート)モノ(アセチルアセトネート)、チタニウムテトラキス(アセチルアセトネート)、チタニウムビス(ブトキシ)ビス(アセチルアセトネート)、チタニウムビス(イソプロポキシ)ビス(アセチルアセトネート)、ジルコニウムテトラキス(アセチルアセトネート)、ジルコニウムビス(ブトキシ)ビス(アセチルアセトネート)、ジルコニウムビス(イソプロポキシ)ビス(アセチルアセトネート)等の金属キレート化合物;ホウ素ブトキシド、ホウ酸等のホウ素化合物;などを挙げることができる。   As said catalyst, what is used for a general hydrolysis reaction can be used. Since the silanol group produced by hydrolysis is likely to undergo a condensation reaction under basic conditions, it is preferable to use an acidic catalyst as the catalyst. Examples of the acidic hydrolysis catalyst include inorganic acids such as hydrochloric acid, acetic acid, nitric acid, formic acid, sulfuric acid, and phosphoric acid; formic acid, acetic acid, propionic acid, oxalic acid, paratoluenesulfonic acid, benzoic acid, phthalic acid, maleic acid Organic acids such as acids; Organotin compounds such as dibutyltin dilaurate, dibutyltin dioctiate, dibutyltin diacetate; Aluminum isopropylate, aluminum monobutoxy isopropylate, aluminum tris (acetylacetonate), aluminum bis (ethylacetoacetate) Mono (acetylacetonate), titanium tetrakis (acetylacetonate), titanium bis (butoxy) bis (acetylacetonate), titanium bis (isopropoxy) bis (acetylacetonate), zirconium tetrakis ( Cetylacetonate), zirconium bis (butoxy) bis (acetylacetonate), metal chelate compounds such as zirconium bis (isopropoxy) bis (acetylacetonate); boron compounds such as boron butoxide and boric acid; it can.

上記触媒の量は特に限定されないが、通常、上記シリケート化合物(アルコキシシランおよび/またはその縮合物)に対して、0.01〜5質量%とすることが好ましい。通常、触媒を含む均一な系では、室温で12時間以上放置することによって、目的とする(b)成分(加水分解物)を得ることができるが、加水分解反応を促進させるために加熱することも可能である。また、加水分解反応を確実に行わせるために、さらに数日〜10日程度放置しておいてもよい。なお、親水性有機溶剤を用いる場合には、アルコキシシランおよび/またはその縮合化合物を親水性有機溶剤に溶解させ、ここに加水分解触媒を加えた後に、過剰量の水を徐々に加えていく方法を取ることができる。   The amount of the catalyst is not particularly limited, but it is usually preferably 0.01 to 5% by mass with respect to the silicate compound (alkoxysilane and / or condensate thereof). Normally, in a homogeneous system containing a catalyst, the target component (b) (hydrolyzate) can be obtained by leaving it at room temperature for 12 hours or more, but heating is performed to promote the hydrolysis reaction. Is also possible. Moreover, in order to perform a hydrolysis reaction reliably, you may leave it for about several days-about 10 days. In the case of using a hydrophilic organic solvent, a method in which alkoxysilane and / or a condensed compound thereof is dissolved in the hydrophilic organic solvent, and after adding a hydrolysis catalyst, an excessive amount of water is gradually added. Can take.

このようにして得られた上記(b)成分は、一般的に透明な水溶液の形態で得られるものであり、これから加水分解物を単離しようとすると、(b)成分間での縮合反応が進行してしまうおそれがあるため、加水分解を行って得られる水溶液をそのまま用いることが好ましい。   The component (b) thus obtained is generally obtained in the form of a transparent aqueous solution. When a hydrolyzate is to be isolated therefrom, a condensation reaction between the components (b) Since there exists a possibility that it may advance, it is preferable to use the aqueous solution obtained by hydrolyzing as it is.

本発明の無機コーティング組成物に含まれる(a)シリカ微粒子と(b)アルコキシシランおよび/またはその縮合物の加水分解物とは、固形分の重量比率で((a):(b)=)85:15〜65:35が好ましく、85:15〜70:30がより好ましく、85:15〜75:25が特に好ましい。(a)シリカ微粒子が上記比率の85%よりも多いと、反応点が少なくなり、硬度が発現し難い。一方、(b)アルコキシシランおよび/またはその縮合物の加水分解物が上記比率の35%よりも多いと、塗膜中の空隙が埋まり、塗膜の屈折率が上がることで、十分な光線透過率を確保できない。   The (a) silica fine particles and the (b) hydrolyzate of alkoxysilane and / or condensate thereof contained in the inorganic coating composition of the present invention are in the weight ratio of solids ((a) :( b) =) 85:15 to 65:35 is preferable, 85:15 to 70:30 is more preferable, and 85:15 to 75:25 is particularly preferable. (A) When there are more silica fine particles than 85% of the said ratio, a reactive point will decrease and it will be hard to express hardness. On the other hand, when (b) the hydrolyzate of alkoxysilane and / or its condensate is more than 35% of the above ratio, the voids in the coating film are filled and the refractive index of the coating film increases, so that sufficient light transmission The rate cannot be secured.

<(c)シランカップリング剤>
本発明の無機コーティング組成物において、(c)成分のシランカップリング剤は、アルコキシル基の反応性官能基、およびアルコキシル基以外の反応性官能基を両方兼ね備えるものであり、コーティング組成物へ配合することにより、塗膜内部の硬化による強度向上および基材との密着性向上という機能を生じさせる成分である。特に、本発明のコーティング組成物から得られる塗膜は、太陽電池の基材表面の被塗物としてなど、屋外で長期間曝される用途に使われることがあるため、(c)成分のシランカップリング剤は、長期耐久性に対しては欠かせない成分である。
<(C) Silane coupling agent>
In the inorganic coating composition of the present invention, the silane coupling agent of component (c) has both a reactive functional group of the alkoxyl group and a reactive functional group other than the alkoxyl group, and is added to the coating composition. By this, it is a component which produces the function of the strength improvement by hardening inside a coating film, and the adhesive improvement with a base material. In particular, the coating film obtained from the coating composition of the present invention may be used for applications that are exposed to the outdoors for a long period of time, such as an article to be coated on the surface of a solar cell substrate. The coupling agent is an essential component for long-term durability.

上記(c)シランカップリング剤としては特に限定されず、例えば、信越化学工業社、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社、東レダウコーニング社、エボニックデグサジャパン社、チッソ社等から販売されているビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルエトキシシラン、N−〔2−(ビニルベンジルアミノ)エチル〕−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等を挙げることができる。なかでも、密着性の向上において特に優れた効果を有することから、グリシジル基を有するシランカップリング剤を使用することがより好ましい。   The above (c) silane coupling agent is not particularly limited. For example, vinyltris sold by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., Momentive Performance Materials, Toray Dow Corning, Evonik Degussa Japan, Chisso, etc. Methoxysilane, vinyltriethoxysilane, γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ-aminopropylethoxysilane, N- [2- (vinylbenzylamino) ethyl] -3-aminopropyltrimethoxysilane, γ-methacryloxypropylmethyl Dimethoxysilane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, γ-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, γ-methacryloxypropyltriethoxysilane, γ-glycidoxypropyltriethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyl Rudiethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, N-β (aminoethyl) γ-aminopropyl Trimethoxysilane, N-β- (aminoethyl) -γ-aminopropyltriethoxysilane, N-β- (aminoethyl) -γ-aminopropylmethyldimethoxysilane, N-phenyl-γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane and the like can be mentioned. Among them, it is more preferable to use a silane coupling agent having a glycidyl group because it has a particularly excellent effect in improving adhesion.

本発明の無機コーティング組成物に含まれる(c)シランカップリング剤は、(a)シリカ微粒子と(b)アルコキシシランおよび/またはその縮合化合物の加水分解物とを合計したものに対して、固形分の重量比率で((aとbとの合計):(c)=)100:1〜100:20が好ましく、100:3〜100:15がより好ましく、100:3〜100:10が特に好ましい。上記シランカップリング剤が上記比率の20%よりも多いと、硬度が低くなり、塗膜の屈折率が低下し、十分な光線透過率が確保できない。一方、上記シランカップリング剤が上記比率の1%よりも少ないと、ガラスとの密着性が低下し、特に長期耐久性試験での密着低下が起こる可能性がある。   The (c) silane coupling agent contained in the inorganic coating composition of the present invention is a solid with respect to a total of (a) silica fine particles and (b) a hydrolyzate of alkoxysilane and / or a condensed compound thereof. The weight ratio of (min of (a and b)): (c) =) is preferably 100: 1 to 100: 20, more preferably 100: 3 to 100: 15, and particularly preferably 100: 3 to 100: 10 preferable. When the silane coupling agent is more than 20% of the above ratio, the hardness is lowered, the refractive index of the coating film is lowered, and sufficient light transmittance cannot be ensured. On the other hand, if the amount of the silane coupling agent is less than 1% of the above ratio, the adhesion to glass is lowered, and there is a possibility that the adhesion is lowered particularly in a long-term durability test.

<(d)硬化触媒>
本発明の無機コーティング組成物において、(d)成分の硬化触媒は、本発明のコーティング組成物に含まれることで、(a)、(b)および(c)成分の硬化反応を比較的低温領域でも促進させるための機能を有する成分である。
<(D) Curing catalyst>
In the inorganic coating composition of the present invention, the curing catalyst of the component (d) is contained in the coating composition of the present invention, so that the curing reaction of the components (a), (b) and (c) is performed in a relatively low temperature region. However, it is a component having a function for promoting.

本発明で用いられる硬化触媒は特に限定されることはなく、シラノール基とキレート結合またはイオン結合をする金属触媒、アミンなどの塩基性の触媒、もしくは、硝酸などの酸性触媒があげられるが、その中でも、シラノール基とキレート結合またはイオン結合をする金属触媒、または、塩基性の触媒が好ましい。高い塗膜強度を確保するには3次元的な架橋反応が好ましいが、酸性触媒の場合は、硬化反応が2次元的に起こる傾向があるため、十分な塗膜強度が確保できないからである。   The curing catalyst used in the present invention is not particularly limited, and examples thereof include metal catalysts that chelate or ion bond with silanol groups, basic catalysts such as amines, and acidic catalysts such as nitric acid. Among these, a metal catalyst that forms a chelate bond or an ionic bond with a silanol group, or a basic catalyst is preferable. This is because a three-dimensional cross-linking reaction is preferable to ensure a high coating strength, but in the case of an acidic catalyst, a curing reaction tends to occur two-dimensionally, so that a sufficient coating strength cannot be ensured.

上記金属触媒が有する金属としては、アルミニウム、チタニウム、ジルコニウムなどを挙げることができる。具体的な金属触媒成分としては、アルミニウムイソプロピレート、アルミニウムモノブトキシイソプロピレート、アルミニウムトリス(アセチルアセトネート)、アルミニウムビス(エチルアセトアセテート)モノ(アセチルアセトネート)、チタニウムテトラキス(アセチルアセトネート)、チタニウムビス(ブトキシ)ビス(アセチルアセトネート)、チタニウムビス(イソプロポキシ)ビス(アセチルアセトネート)、ジルコニウムテトラキス(アセチルアセトネート)、ジルコニウムビス(ブトキシ)ビス(アセチルアセトネート)、ジルコニウムビス(イソプロポキシ)ビス(アセチルアセトネート)などの金属アルコキシド、金属キレート化合物等が挙げられる。これらの中で反応の速度の観点から、金属キレート化合物が好ましく、さらに、入手の容易さを考慮すると、両性金属のキレート金属化合物(アルミ(アルミニウム)金属キレート化合物)を含有する触媒がさらに好ましい。これらの金属触媒は、1種のみを用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。   Examples of the metal that the metal catalyst has include aluminum, titanium, and zirconium. Specific metal catalyst components include aluminum isopropylate, aluminum monobutoxy isopropylate, aluminum tris (acetylacetonate), aluminum bis (ethylacetoacetate) mono (acetylacetonate), titanium tetrakis (acetylacetonate), titanium Bis (butoxy) bis (acetylacetonate), titanium bis (isopropoxy) bis (acetylacetonate), zirconium tetrakis (acetylacetonate), zirconium bis (butoxy) bis (acetylacetonate), zirconium bis (isopropoxy) Examples thereof include metal alkoxides such as bis (acetylacetonate), metal chelate compounds, and the like. Among these, metal chelate compounds are preferable from the viewpoint of reaction rate, and moreover, a catalyst containing an amphoteric metal chelate metal compound (aluminum (aluminum) metal chelate compound) is more preferable in view of availability. These metal catalysts may be used alone or in combination of two or more.

上記金属触媒は塗膜の機械的強度の向上に寄与するだけでなく、後述する塗膜の耐久性試験前後での、光線透過率曲線の保持にも貢献する。具体的には、本発明の無機塗膜を太陽電池に用いる場合、後述するように、太陽光の波長スペクトル、太陽電池の波長の感度帯等に合わせて無機塗膜を特定の膜厚に設定し、光線透過率が最大となるように調整する。しかしながら、上記金属触媒がない場合、耐久性試験を実施すると、該無機塗膜の光線透過率のトップピークが移動することで太陽電池の発電効率が落ちる。これに対して、上記金属触媒を無機コーティング組成物に添加することにより、耐久性試験前後での塗膜のもつ光線透過率を維持することが可能になり、初期の設計通りの発電効率を長期間維持することができる。   The metal catalyst not only contributes to the improvement of the mechanical strength of the coating film, but also contributes to the maintenance of the light transmittance curve before and after the durability test of the coating film described later. Specifically, when using the inorganic coating film of the present invention for a solar cell, as described later, the inorganic coating film is set to a specific film thickness according to the wavelength spectrum of sunlight, the sensitivity band of the wavelength of the solar cell, etc. Then, the light transmittance is adjusted to maximize. However, in the absence of the metal catalyst, when the durability test is performed, the power generation efficiency of the solar cell decreases due to the movement of the top peak of the light transmittance of the inorganic coating film. On the other hand, by adding the above metal catalyst to the inorganic coating composition, it becomes possible to maintain the light transmittance of the coating film before and after the durability test, thereby increasing the power generation efficiency as initially designed. The period can be maintained.

上記塩基性の触媒としては、コーティング組成物に溶解すれば特に制限はなく、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム等の無機水酸化物類;アンモニア、モノメチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、モノエチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、n−プロピルアミン、イソプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、n−ブチルアミン等のアミン類;モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のエタノールアミン類;N,N−ジメチルエタノールアミン、N,N−ジエチルエタノールアミン、N−メチルエタノールアミン、N−メチルジエタノールアミン等のアミノアルコール類;ピリジン、ポリビニルアミン、ポリアリルアミン等のアミノ基を有するその他の有機化合物類;1,4−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセン−7(DBU)、1,8−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン(DABCO)、1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]ノネン−5(DBN)、強塩基3級アミン化合物等が挙げられる。その中でも3級アミン化合物が好ましく、さらにDBU、DBN、DABCOが好ましい。これらの塩基性触媒は、1種のみを用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。   The basic catalyst is not particularly limited as long as it dissolves in the coating composition, and examples thereof include inorganic hydroxides such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, calcium hydroxide, magnesium hydroxide; ammonia, monomethylamine, Amines such as dimethylamine, trimethylamine, monoethylamine, diethylamine, triethylamine, n-propylamine, isopropylamine, diisopropylamine and n-butylamine; ethanolamines such as monoethanolamine, diethanolamine and triethanolamine; N, N- Amino alcohols such as dimethylethanolamine, N, N-diethylethanolamine, N-methylethanolamine, N-methyldiethanolamine; amino such as pyridine, polyvinylamine, polyallylamine Other organic compounds having: 1,4-diazabicyclo [5.4.0] undecene-7 (DBU), 1,8-diazabicyclo [2.2.2] octane (DABCO), 1,5-diazabicyclo [ 4.3.0] nonene-5 (DBN), strong base tertiary amine compounds and the like. Of these, tertiary amine compounds are preferable, and DBU, DBN, and DABCO are more preferable. These basic catalysts may be used alone or in combination of two or more.

上記無機コーティング組成物に含まれる上記(d)成分の金属触媒は、(b)アルコキシシランおよび/またはその縮合物の加水分解物と(c)シランカップリング剤とを合計したものに対して、固形分の重量比率で((bとcとの合計):(d)=)100:1〜100:15であり、好ましくは100:1〜100:10である。また、上記(d)成分の塩基性触媒を用いる場合、上記(d)成分の塩基性触媒は、(b)アルコキシシランおよび/またはその縮合化合物の加水分解物と(c)シランカップリング剤とを合計したものに対して、固形分の重量比率で((bとcとの合計):(d)=)100:0.01〜100:5であり、好ましくは100:0.01〜100:3である。どちらの触媒も上記比率よりも配合量が少ない場合は、十分に硬化が進まずに、塗膜の強度が十分ではなくなる。一方、上記比率よりも配合量が多い場合は、逆に機械的な強度が下がり、光線透過率の低下が起こる。   The metal catalyst of the component (d) contained in the inorganic coating composition is a total of (b) a hydrolyzate of alkoxysilane and / or its condensate and (c) a silane coupling agent. The weight ratio of solids ((total of b and c) :( d) =) is 100: 1 to 100: 15, preferably 100: 1 to 100: 10. When the basic catalyst of the component (d) is used, the basic catalyst of the component (d) includes (b) a hydrolyzate of alkoxysilane and / or a condensed compound thereof, and (c) a silane coupling agent. Is a weight ratio of solids ((total of b and c) :( d) =) 100: 0.01 to 100: 5, preferably 100: 0.01 to 100 : 3. When both catalysts have a blending amount smaller than the above ratio, curing does not proceed sufficiently and the strength of the coating film is not sufficient. On the other hand, when the blending amount is larger than the above ratio, the mechanical strength is decreased and the light transmittance is decreased.

<その他の成分 溶剤>
本発明の無機コーティング組成物には、水または親水性有機溶媒を加えてもよい。親水性有機溶媒としては、特に制限されることはなく、アルコキシシランおよび/またはその縮合化合物の加水分解反応で用いたものをそのまま使用することができる。水または親水性有機溶媒は、目的とする膜厚、被塗物の素材、表面の状態、コーティング時の温度および湿度などを考慮して配合することができ、1種のみを用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
<Other components Solvent>
Water or a hydrophilic organic solvent may be added to the inorganic coating composition of the present invention. The hydrophilic organic solvent is not particularly limited, and those used in the hydrolysis reaction of alkoxysilane and / or its condensed compound can be used as they are. Water or a hydrophilic organic solvent can be blended in consideration of the desired film thickness, material of the object to be coated, surface condition, temperature and humidity at the time of coating, etc., and only one kind may be used. Two or more kinds may be used in combination.

<その他の成分 添加剤>
本発明の無機コーティング組成物において、コーティングの状態、得られる無機塗膜の目的等に応じて、光線透過率を阻害するものでなければ、紫外線吸収剤、表面調整剤、保存安定剤などを適宜、添加することができる。
<Other ingredients and additives>
In the inorganic coating composition of the present invention, an ultraviolet absorber, a surface conditioner, a storage stabilizer, etc. are appropriately used unless the light transmittance is inhibited depending on the state of coating, the purpose of the obtained inorganic coating film, etc. , Can be added.

<無機コーティング組成物の製造方法>
本発明の無機コーティング組成物の製造方法としては、少なくとも(a)、(b)、(c)および(d)成分を含む全ての成分を混ぜ合わせて1液のコーティング組成物としても良い。また、コーティング組成物の保存安定性の観点から、少なくとも(a)、(b)、(c)および(d)成分を2つに分けて、2液のコーティング組成物として、コーティングの前に混ぜ合わせても良い。2液のコーティング組成物の場合は、組合せに特に限定はないが、(a)シリカ微粒子、(b)アルコキシシランおよび/またはその縮合化合物の加水分解物および(c)シランカップリング剤の組成物と(d)硬化触媒の組成物との2液の組合せ、上記(b)の組成物と、上記(a)、上記(c)および上記(d)の組成物との組合せなどが好ましい。(a)、(b)、(c)および(d)成分以外の成分は、どちらの組成物に混ぜ合わせてもよい。なお、有機アルミニウム触媒を含む場合、有機アルミニウム触媒は、水への溶解性が低いので、有機アルミニウム触媒と水とを直接混合すると、局所的に加水分解反応が生じて凝集体が生成するおそれがある。したがって、このような場合においては、予め有機アルミニウム化合物を親水性有機溶媒に溶解し、次いで、得られた溶液と他の成分(例えば、水)とを混合することが好ましい。
<Method for producing inorganic coating composition>
As a manufacturing method of the inorganic coating composition of this invention, it is good also as a 1 liquid coating composition by mixing all the components containing (a), (b), (c) and (d) component at least. Also, from the viewpoint of storage stability of the coating composition, at least the components (a), (b), (c) and (d) are divided into two parts and mixed before coating as a two-part coating composition. May be combined. In the case of a two-part coating composition, the combination is not particularly limited, but (a) silica fine particles, (b) a hydrolyzate of alkoxysilane and / or its condensed compound, and (c) a composition of a silane coupling agent And a combination of two compositions of (d) the composition of the curing catalyst, a combination of the composition of (b) with the composition of (a), (c) and (d) above. Components other than the components (a), (b), (c) and (d) may be mixed in any composition. When an organoaluminum catalyst is included, the organoaluminum catalyst has low solubility in water, so if the organoaluminum catalyst and water are directly mixed, a hydrolysis reaction may occur locally and aggregates may be generated. is there. Therefore, in such a case, it is preferable to previously dissolve the organoaluminum compound in a hydrophilic organic solvent and then mix the resulting solution with another component (for example, water).

2.無機塗膜の製造方法
本発明の無機塗膜の製造方法は、上記無機コーティング組成物を基材にコーティングするコーティング工程と、当該コーティング工程で当該無機コーティング組成物がコーティングされた基材を加熱する加熱工程と、を備えている。本発明の無機塗膜の製造方法において、基材は特に限定されないが、例えば、以下のものを用いることができる。また、本発明の無機塗膜の製造方法において、コーティングおよび加熱の手法は特に限定されないが、例えば、以下の条件および手法を用いることができる。
2. The manufacturing method of an inorganic coating film The manufacturing method of the inorganic coating film of this invention heats the base material with which the said inorganic coating composition was coated by the coating process which coats the said inorganic coating composition on a base material, and the said coating process. A heating step. In the method for producing an inorganic coating film of the present invention, the substrate is not particularly limited, but for example, the following can be used. Moreover, in the manufacturing method of the inorganic coating film of this invention, although the method of coating and a heating is not specifically limited, For example, the following conditions and methods can be used.

<基材>
本発明の無機コーティング組成物をコーティングする基材は、主にガラス、プラスチック等を対象とする。例えば、ソーダ石灰ガラス、アルカリ硼珪酸塩ガラス、無アルカリガラス、石英ガラス、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂ガラスなどのディスプレー、レンズ、窓、液晶表示基板、光電変換装置用基板などに使用される基材を用いることができる。
<Base material>
The substrate on which the inorganic coating composition of the present invention is coated mainly targets glass, plastic and the like. For example, substrates used for displays such as soda lime glass, alkali borosilicate glass, alkali-free glass, quartz glass, polycarbonate, and resin glass such as polyethylene terephthalate, lenses, windows, liquid crystal display substrates, substrates for photoelectric conversion devices, etc. Materials can be used.

<コーティング工程におけるコーティング方法>
本発明の無機コーティング組成物を基材にコーティングする方法としては特に制限されていないが、例えば、スピンコーター、エアースプレー、ロールコーター、ディップコーティング、スクリーン印刷、グラビア印刷、流し塗りなどの方法が用いられる。その中でも、薄膜を均一にコーティングするために、スピンコーターを用いることが好ましい。
<Coating method in coating process>
The method for coating the substrate with the inorganic coating composition of the present invention is not particularly limited. For example, methods such as spin coater, air spray, roll coater, dip coating, screen printing, gravure printing, and flow coating are used. It is done. Among them, it is preferable to use a spin coater in order to coat the thin film uniformly.

<加熱工程における加熱処理>
本発明の無機コーティング組成物をコーティングした塗膜は、加熱による硬化反応により、塗膜の3次元的な強度と、基材への密着性とを確保する。加熱の条件は、加熱温度が120℃〜170℃、加熱時間が10分〜120分であることが好ましい。上記温度(120℃)よりも低く、または、上記時間(10分)よりも短いと、硬化が十分に進まず、機械的強度を十分に確保できない可能性がある。一方、上記温度(170℃)よりも高く、または、上記時間(120分)よりも長い場合には、本発明の目的の1つである製造の効率化に反する場合がある。
<Heat treatment in heating process>
The coating film coated with the inorganic coating composition of the present invention ensures the three-dimensional strength of the coating film and the adhesion to the substrate by a curing reaction by heating. The heating conditions are preferably a heating temperature of 120 ° C. to 170 ° C. and a heating time of 10 minutes to 120 minutes. When the temperature is lower than the above temperature (120 ° C.) or shorter than the above time (10 minutes), the curing does not proceed sufficiently and the mechanical strength may not be sufficiently secured. On the other hand, when the temperature is higher than the above temperature (170 ° C.) or longer than the above time (120 minutes), it may be contrary to the efficiency of production which is one of the objects of the present invention.

加熱条件として、上記温度で加熱する前に、100℃以下で溶媒を乾燥させるプレヒート工程を入れても良いし、加熱温度を徐々に上げる方法を用いても良い。なお、この反応は、紫外線の反応を併用するものではない。   As heating conditions, before heating at the above temperature, a preheating step of drying the solvent at 100 ° C. or less may be added, or a method of gradually increasing the heating temperature may be used. In addition, this reaction does not use ultraviolet reaction together.

<加熱処理後の膜厚>
本発明の無機塗膜の、加熱処理後における膜厚の最適値は、一般的によく知られている以下の式を元にして求めることが可能である。
<Film thickness after heat treatment>
The optimum value of the film thickness after the heat treatment of the inorganic coating film of the present invention can be determined based on the following well-known formula.

d=λ/4×(η−sinα)1/2・・・(式(2))
(式(2)中、dは無機塗膜の膜厚、λは入射光の波長、ηは無機塗膜の屈折率、αは基材に対する入射光の角度を表す。)
本発明の無機塗膜の屈折率は約1.4であるので、太陽光の放射強度が高い560nmを対象にすると、入射光が90°のとき、本発明の無機塗膜の膜厚が約100nmの場合に光線透過率が最大になることが分かる。この膜厚は、無機塗膜の屈折率、対象とする光線の波長等により変動するが、本発明においては70〜130nmが好ましい。
d = λ / 4 × (η 2 −sin 2 α) 1/2 (Expression (2))
(In formula (2), d represents the film thickness of the inorganic coating film, λ represents the wavelength of incident light, η represents the refractive index of the inorganic coating film, and α represents the angle of incident light with respect to the substrate.)
Since the refractive index of the inorganic coating film of the present invention is about 1.4, when the radiant intensity of sunlight is high at 560 nm, when the incident light is 90 °, the thickness of the inorganic coating film of the present invention is about It can be seen that the light transmittance is maximized at 100 nm. Although this film thickness varies depending on the refractive index of the inorganic coating film, the wavelength of the target light beam, etc., in the present invention, it is preferably 70 to 130 nm.

3.無機塗膜
本発明の無機塗膜は、(a)非凝集の球状シリカ微粒子と、(b)アルコキシシランの縮合化合物の加水分解物と、(c)シランカップリング剤と、を含んでいる。本発明の無機塗膜は、(d)硬化触媒を含んでいてもよい。また、本発明の無機塗膜は、(a)、(b)、(c)および(d)成分以外の成分を含んでいてもよい。(d)硬化触媒がアミン系触媒の場合、無機塗膜には残らない。一方、(d)硬化触媒がアルミ系触媒の場合、無機塗膜に残存する。本発明の無機塗膜は、例えば、少なくとも(a)、(b)、(c)および(d)成分を含む無機コーティング組成物を加熱することによって得られるものである。
3. Inorganic coating film The inorganic coating film of the present invention contains (a) non-agglomerated spherical silica fine particles, (b) a hydrolyzate of a condensation compound of alkoxysilane, and (c) a silane coupling agent. The inorganic coating film of the present invention may contain (d) a curing catalyst. Moreover, the inorganic coating film of this invention may contain components other than (a), (b), (c) and (d) component. (D) When the curing catalyst is an amine catalyst, it does not remain on the inorganic coating film. On the other hand, (d) when the curing catalyst is an aluminum catalyst, it remains in the inorganic coating film. The inorganic coating film of the present invention is obtained, for example, by heating an inorganic coating composition containing at least the components (a), (b), (c) and (d).

また、本発明の無機塗膜は、(a)非凝集の球状シリカ微粒子が、(a1)粒子径が3nm〜7nmのシリカ微粒子、および(a2)粒子径が10nm〜25nmのシリカ微粒子の組合せからなっている。   Further, the inorganic coating film of the present invention comprises (a) a non-aggregated spherical silica fine particle, (a1) a combination of silica fine particles having a particle size of 3 nm to 7 nm, and (a2) a combination of silica fine particles having a particle size of 10 nm to 25 nm. It has become.

また、本発明の無機塗膜に含まれる、上記(a1)および(a2)のシリカ微粒子は、固形分重量で65:35〜97:3の比率である。   The silica fine particles (a1) and (a2) contained in the inorganic coating film of the present invention are in a ratio of 65:35 to 97: 3 in terms of solid content weight.

以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれら実施例によって限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further more concretely, this invention is not limited by these Examples.

[製造例1 (b)アルコキシシランおよび/またはその縮合化合物の加水分解物B−1の合成]
テトラメトキシシランから加水分解および縮合により得られるメチルシリケート(平均分子量576、MKCメチルシリケートMS−51、三菱化学社製)65部に、エタノール496部、アルミニウムモノアセチルアセテートビス(エチルアセトアセテート)のイソプロパノール(以下「IPA」と略す。)溶液(固形分76%、アルミキレート−D、川研ファインケミカル社製)2.6部を加えて攪拌し、溶液を得た。これにイオン交換水340部を加えて40℃で加水分解させ、当該加水分解物B−1を得た。
[Production Example 1 (b) Synthesis of hydrolyzate B-1 of alkoxysilane and / or its condensed compound]
Methyl silicate (average molecular weight 576, MKC methyl silicate MS-51, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) 65 parts obtained by hydrolysis and condensation from tetramethoxysilane, ethanol 496 parts, aluminum monoacetyl acetate bis (ethyl acetoacetate) isopropanol (Hereinafter abbreviated as “IPA”) 2.6 parts of a solution (solid content 76%, aluminum chelate-D, manufactured by Kawaken Fine Chemical Co., Ltd.) was added and stirred to obtain a solution. To this was added 340 parts of ion exchanged water and hydrolyzed at 40 ° C. to obtain the hydrolyzate B-1.

[製造例2 (b)アルコキシシランおよび/またはその縮合化合物の加水分解物B−2の合成]
メチルトリメトキシシラン(東京化成社製)408部にメチルイソブチルケトン200部およびIPA150部を加えて溶解させた。この溶液にアルミニウムモノアセチルアセテートビス(エチルアセトアセテート)のIPA溶液(固形分76%)2.6部を加えて攪拌し、溶液を得た。この溶液にイオン交換水162部とイソプロパノール100部との混合液を加えて40℃で加水分解させた後、プロピレングリコールモノメチルエーテルで固形分が5%になるように希釈して、当該加水分解物B−2を得た。
[Production Example 2 (b) Synthesis of hydrolyzate B-2 of alkoxysilane and / or its condensed compound]
To 408 parts of methyltrimethoxysilane (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), 200 parts of methyl isobutyl ketone and 150 parts of IPA were added and dissolved. To this solution, 2.6 parts of an IPA solution (solid content 76%) of aluminum monoacetyl acetate bis (ethyl acetoacetate) was added and stirred to obtain a solution. A mixed solution of 162 parts of ion-exchanged water and 100 parts of isopropanol was added to this solution and hydrolyzed at 40 ° C., then diluted with propylene glycol monomethyl ether so that the solid content was 5%, and the hydrolyzate B-2 was obtained.

[実施例1]
粒子径4〜6nmのシリカ微粒子(商品名「スノーテックスOXS」、固形分10.6%にイオン交換水で調整したもの、日産化学工業社製)39.8部と、粒子径10〜20nmのシリカ微粒子(商品名「スノーテックスO」、固形分10.6%にイオン交換水で調整したもの、日産化学工業社製)13.3部とを混合した。この混合液をプロピレングリコールモノメチルエーテル136.6部で希釈した。次いで、エタノール140部で希釈し、さらに、当該加水分解物B−1を30部、グリシジルプロピルトリメトキシシランの溶液(商品名「KBM−403」、信越化学工業社製、固形分5.0%)を7.5部、アルミニウムモノアセチルアセテートビス(エチルアセトアセテート)のIPA溶液(固形分5%)1.9部を順に加えて、コーティング液(無機コーティング組成物)1を得た。
[Example 1]
39.8 parts of silica fine particles having a particle diameter of 4 to 6 nm (trade name “Snowtex OXS”, solid content adjusted to 10.6% with ion-exchanged water, manufactured by Nissan Chemical Industries), and a particle diameter of 10 to 20 nm 13.3 parts of silica fine particles (trade name “Snowtex O”, solid content adjusted to 10.6% with ion-exchanged water, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) were mixed. This mixed solution was diluted with 136.6 parts of propylene glycol monomethyl ether. Subsequently, it is diluted with 140 parts of ethanol, and further 30 parts of the hydrolyzate B-1 and a solution of glycidylpropyltrimethoxysilane (trade name “KBM-403”, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., solid content: 5.0% ) And 1.9 parts of an IPA solution (solid content 5%) of aluminum monoacetyl acetate bis (ethyl acetoacetate) were sequentially added to obtain a coating liquid (inorganic coating composition) 1.

[その他の実施例および比較例]
実施例2〜10および比較例1〜5について、使用するシリカ微粒子、当該加水分解物、シランカップリング剤、硬化触媒およびその他の成分(溶剤、添加剤)の各種類並びに各仕込量を表1または表2に示す値に変更したこと以外は、実施例1と同様の操作を行い、コーティング液(無機コーティング組成物)をそれぞれ得た。
[Other Examples and Comparative Examples]
About Examples 2-10 and Comparative Examples 1-5, each kind of silica fine particle to be used, the said hydrolyzate, a silane coupling agent, a curing catalyst, and other components (solvent, additive) and each preparation amount are shown in Table 1. Or except having changed into the value shown in Table 2, operation similar to Example 1 was performed and the coating liquid (inorganic coating composition) was obtained, respectively.

Figure 2012246440
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Figure 2012246440
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なお、実施例9および10では、アルミニウムモノアセチルアセテートビス(エチルアセトアセテート)のIPA溶液の代わりにDBUのIPA溶液(固形分1.0%)を用いた。実施例10では、プロピレングリコールモノメチルエーテルの代わりに、非イオン界面活性剤(商品名「オルフィンEXP.4200」、日信化学工業社製、固形分1.0%)の水溶液を用いた。比較例4では、シリカ微粒子を粒子径が40〜50nmである、商品名「スノーテックスOL」(固形分10.6%にイオン交換水で調整したもの、日産化学工業社製)のシリカ微粒子を用いた。   In Examples 9 and 10, an IPA solution of DBU (solid content: 1.0%) was used instead of the IPA solution of aluminum monoacetyl acetate bis (ethyl acetoacetate). In Example 10, instead of propylene glycol monomethyl ether, an aqueous solution of a nonionic surfactant (trade name “Orphine EXP. 4200”, manufactured by Nissin Chemical Industry Co., Ltd., solid content: 1.0%) was used. In Comparative Example 4, silica fine particles having a particle diameter of 40 to 50 nm and having a trade name of “Snowtex OL” (solid content adjusted to 10.6% with ion-exchanged water, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) Using.

[コーティングおよび加熱処理]
実施例1で得られたコーティング液1、並びに実施例2〜10および比較例1〜5で得られたコーティング液を10cm角のガラス板にスピンコーターを用いて1300rpmで10秒コーティングし、150℃の加熱オーブンで30分間加熱乾燥して、膜厚100nmの塗膜を得た。
[Coating and heat treatment]
The coating liquid 1 obtained in Example 1 and the coating liquids obtained in Examples 2 to 10 and Comparative Examples 1 to 5 were coated on a 10 cm square glass plate at 1300 rpm for 10 seconds using a spin coater, and 150 ° C. The coating film with a film thickness of 100 nm was obtained by heating and drying in a heating oven for 30 minutes.

[実施例および比較例の結果]
得られた塗膜における光線透過率、鉛筆硬度、密着性、耐擦り傷、耐久性試験後の密着性、および耐久性試験後の耐擦り傷を評価した。その結果を上記表1および表2に示す。
[Results of Examples and Comparative Examples]
The resulting coating film was evaluated for light transmittance, pencil hardness, adhesion, scratch resistance, adhesion after the durability test, and scratch resistance after the durability test. The results are shown in Tables 1 and 2 above.

[各評価の測定条件]
実施例および比較例で行った各評価の測定条件を以下に示す。
[Measurement conditions for each evaluation]
The measurement conditions for each evaluation performed in Examples and Comparative Examples are shown below.

〔光線透過率(透過率)〕
光線透過率の測定機器として、分光光度計(商品名「MCPD−3000」、大塚電子社製)を用いた。上記コーティング液をコーティングした後の基材をセットし、波長が560nmの光線透過率を測定した。なお、無機塗膜が製造される前(コーティング前)のガラスの光線透過率は92.2%であるため、コーティング後の光線透過率からコーティング前の基材の光線透過率(92.2%)を引いたものが、上記コーティング液をコーティングすることによって向上した光線透過率を表す。
[Light transmittance (transmittance)]
A spectrophotometer (trade name “MCPD-3000”, manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.) was used as an instrument for measuring light transmittance. The substrate after coating with the coating solution was set, and the light transmittance at a wavelength of 560 nm was measured. In addition, since the light transmittance of the glass before an inorganic coating film is manufactured (before coating) is 92.2%, the light transmittance of the base material before coating (92.2%) from the light transmittance after coating. ) Represents the light transmittance improved by coating the coating liquid.

〔鉛筆硬度〕
上記コーティング液をコーティングした後の基材について、JIS−K5600に沿って、塗膜硬度である鉛筆硬度を測定した。
〔Pencil hardness〕
About the base material after coating the said coating liquid, the pencil hardness which is a coating-film hardness was measured along JIS-K5600.

〔密着性〕
上記コーティング液をコーティングした後の基材について、JIS−K5600に沿って、5×5の1mm角の碁盤目25個をカッターナイフでクロスカットした後、テープ剥離試験を行い、基材との密着性を評価した。密着性の結果は、剥離した後に残った碁盤目の数として表す。
[Adhesion]
About the base material after coating with the above coating solution, after cross-cutting 25 5 × 5 1 mm square grids with a cutter knife in accordance with JIS-K5600, a tape peeling test is performed and adhesion to the base material is performed. Sex was evaluated. The adhesion results are expressed as the number of grids remaining after peeling.

〔耐擦り傷(試験)〕
上記コーティング液をコーティングした後の基材について、日本スチールウール社製の0000番のスチールウールで500gの荷重をかけて、当該スチールウールを塗膜上で10回往復させた。塗膜に傷が認められない場合を「○」として、塗膜に傷が認められる場合を「△」として、ガラス基材まで傷が達している場合を「×」とした。
[Abrasion resistance (test)]
About the base material after coating the said coating liquid, the load of 500 g was applied with the No. 0000 steel wool by Nippon Steel Wool, and the said steel wool was reciprocated 10 times on the coating film. The case where no scratch was observed on the coating film was indicated as “◯”, the case where the coating film was scratched was indicated as “Δ”, and the case where the glass substrate was scratched was indicated as “X”.

〔耐久性試験〕
上記コーティング液をコーティングした後の基材について、プレッシャークッカー試験機を用いて、耐久性試験を行った。具体的には、試験機条件を湿度100%、温度121℃として48時間保持したのち、室温状態に戻して24時間経過した後のものを用いて、上記密着性と耐擦り傷試験を行った。
[Durability test]
About the base material after coating the said coating liquid, the durability test was done using the pressure cooker tester. Specifically, after the test machine conditions were maintained at a humidity of 100% and a temperature of 121 ° C. for 48 hours, the adhesiveness and scratch resistance test were performed using the test machine after returning to room temperature and 24 hours later.

[実施例のまとめ]
表1に示すとおり、本発明の無機コーティング組成物から製造される無機塗膜は、光線透過率が高く、かつ機械的強度に優れている。また、耐久性試験に対しても性能を維持していることから、長期間での性能維持が期待し得ると考えられる。一方、比較例1,2,3に示すように、シリカ微粒子が適切でない場合は、光線透過率、もしくは、機械的な強度が本発明よりも劣ることが分かる。また、比較例4,5に示すように、シランカップリング剤または硬化触媒を含まない場合は、機械的な強度、もしくは、耐久試験に劣ることが分かる。
[Summary of Examples]
As shown in Table 1, the inorganic coating film produced from the inorganic coating composition of the present invention has high light transmittance and excellent mechanical strength. Moreover, since the performance is maintained also with respect to the durability test, it can be expected that the performance is maintained for a long period of time. On the other hand, as shown in Comparative Examples 1, 2, and 3, when the silica fine particles are not appropriate, it can be seen that the light transmittance or the mechanical strength is inferior to that of the present invention. Further, as shown in Comparative Examples 4 and 5, it can be seen that when the silane coupling agent or the curing catalyst is not included, the mechanical strength or the durability test is inferior.

本発明の無機コーティング組成物は、ガラス、プラスチックなどの基材の上に、高い光線透過率、機械的強度および長期耐久性を有する無機塗膜を製造するため、ブラウン管、液晶などのディスプレー、太陽光発電(太陽電池)などの分野で好適に用いられる。   The inorganic coating composition of the present invention is used to produce an inorganic coating film having high light transmittance, mechanical strength, and long-term durability on a substrate such as glass or plastic. It is suitably used in fields such as photovoltaic power generation (solar cells).

本発明は、太陽電池用ハードコート、ブラウン管、液晶等のディスプレー表面へのハードコート、車両用のガラス窓、建築用のガラス窓、ショーウインドウ、などの広範な分野に利用することができる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used in a wide range of fields such as a hard coat for solar cells, a hard coat on a display surface such as a cathode ray tube, a liquid crystal, a glass window for vehicles, a glass window for architecture, and a show window.

Claims (6)

(a)非凝集の球状シリカ微粒子と、(b)アルコキシシランおよび/またはその縮合化合物の加水分解物と、(c)シランカップリング剤と、(d)硬化触媒と、を含み、
前記(a)シリカ微粒子が、(a1)粒子径が3nm〜7nmのシリカ微粒子、および(a2)粒子径が10nm〜25nmのシリカ微粒子の組合せからなる、無機コーティング組成物。
(A) non-aggregated spherical silica fine particles, (b) a hydrolyzate of alkoxysilane and / or its condensed compound, (c) a silane coupling agent, and (d) a curing catalyst,
The inorganic coating composition, wherein the (a) silica fine particles are a combination of (a1) silica fine particles having a particle size of 3 nm to 7 nm and (a2) silica fine particles having a particle size of 10 nm to 25 nm.
前記(a1)および(a2)の2種類のシリカ微粒子は、固形分重量で65:35〜97:3の比率である、請求項1に記載の無機コーティング組成物。   The inorganic coating composition according to claim 1, wherein the two types of silica fine particles (a1) and (a2) are in a ratio of 65:35 to 97: 3 in terms of solid content weight. 前記(d)硬化触媒が、両性金属のキレート金属化合物または3級アミン化合物である、請求項1または2に記載の無機コーティング組成物。   The inorganic coating composition according to claim 1 or 2, wherein the (d) curing catalyst is an amphoteric metal chelate metal compound or a tertiary amine compound. 前記(d)硬化触媒が、アルミ金属キレート化合物である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の無機コーティング組成物。   The inorganic coating composition according to any one of claims 1 to 3, wherein the (d) curing catalyst is an aluminum metal chelate compound. 請求項1〜4のいずれか1項に記載の無機コーティング組成物を基材にコーティングするコーティング工程と、
前記コーティング工程で前記無機コーティング組成物がコーティングされた基材を加熱する加熱工程と、を備えた、無機塗膜の製造方法。
A coating step of coating a substrate with the inorganic coating composition according to any one of claims 1 to 4,
A heating step of heating the substrate coated with the inorganic coating composition in the coating step.
(a)非凝集の球状シリカ微粒子と、(b)アルコキシシランおよび/またはその縮合化合物の加水分解物と、(c)シランカップリング剤と、を含み、
前記(a)シリカ微粒子が、(a1)粒子径が3nm〜7nmのシリカ微粒子、および(a2)粒子径が10nm〜25nmのシリカ微粒子の組合せからなる、無機塗膜。
(A) non-aggregated spherical silica fine particles, (b) a hydrolyzate of alkoxysilane and / or a condensed compound thereof, and (c) a silane coupling agent,
An inorganic coating film in which (a) silica fine particles are a combination of (a1) silica fine particles having a particle diameter of 3 nm to 7 nm and (a2) silica fine particles having a particle diameter of 10 nm to 25 nm.
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