JP2016087561A - Aqueous coating liquid, film, production method of the same, laminate and solar cell module - Google Patents

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譲 富永
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an aqueous coating liquid forming a film having excellent antireflection property and scratch resistance, the film having excellent antireflection property and scratch resistance, a production method of the same, a laminate and a solar cell module.SOLUTION: A production method of a film including: a step forming a coating film by coating an aqueous coating liquid containing water, one kind of non-porous silica particles having an average primary particle diameter of 8 nm or less as silica particles and a surfactant and having a pH value of 1.5-3.5 on a base material; and a step drying the coating film coated and formed, and an application of the same are provided.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、水性塗布液、膜及びその製造方法、積層体、並びに太陽電池モジュールに関する。   The present invention relates to an aqueous coating solution, a film and a method for producing the same, a laminate, and a solar cell module.

シリカ微粒子を含有する水性塗布液は、水を含む溶媒を用いており、形成された膜の表面エネルギーが低く、透明性に優れることから、種々の用途に使用されている。
その用途としては、反射防止膜、光学レンズ、光学フィルタ、各種ディスプレイの薄層フィルムトランジスタ(TFT)用平坦化膜、結露防止膜、防汚膜、表面保護膜等に好適に用いられる。
The aqueous coating solution containing silica fine particles uses a solvent containing water, and is used for various applications because the formed film has low surface energy and excellent transparency.
As its application, it is suitably used for antireflection film, optical lens, optical filter, flat film for thin film transistor (TFT) of various displays, anti-condensation film, antifouling film, surface protective film and the like.

これらの中でも反射防止膜は、例えば、太陽電池モジュール、監視カメラ、照明機器、標識の保護膜などに使用することができるため有用である。反射防止膜の用途において種々のコーティング組成物及びコーティング方法が開発されている。
例えば、基材に反射防止性及び耐久性のうちの少なくとも1つの特性を付与するコーティング方法として、非球状ナノ粒子、球状ナノ粒子、任意に界面活性剤、及び水を含み、非球状ナノ粒子又は球状ナノ粒子の少なくとも一部が表面に官能基を有するコーティング組成物を基材に適用する工程、並びにコーティング組成物を乾燥させて基材上に親水性コーティングを形成する工程、を含む基材表面の改質方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
Among these, the antireflection film is useful because it can be used for, for example, a solar cell module, a monitoring camera, a lighting device, a protective film for a sign, and the like. Various coating compositions and coating methods have been developed for anti-reflective coating applications.
For example, as a coating method for imparting at least one property of antireflection and durability to a substrate, non-spherical nanoparticles, spherical nanoparticles, optionally a surfactant, and water, Applying a coating composition having at least a portion of the spherical nanoparticles having functional groups on the surface to the substrate, and drying the coating composition to form a hydrophilic coating on the substrate. A reforming method has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

また、反射防止コーティング等の光学コーティングに使用可能なコーティング組成物として、カチオン性ポリマーを含むコア材料と金属酸化物を含むシェル材料とを含み、平均特定サイズが10nm以上200nm以下であるナノ粒子を含む組成物が提案されている(例えば、特許文献2参照)。   In addition, as a coating composition that can be used for optical coating such as antireflection coating, nanoparticles containing a core material containing a cationic polymer and a shell material containing a metal oxide, and having an average specific size of 10 nm to 200 nm A composition containing the same has been proposed (see, for example, Patent Document 2).

また、低反射膜形成用塗料として、空気層を有するシリカ微粒子および/または多孔質シリカ微粒子からなる金属酸化物と、樹脂と、を含有してなる塗料が提案されている(例えば、特許文献3参照)。   Further, as a coating material for forming a low reflection film, a coating material containing a metal oxide composed of silica fine particles having air layers and / or porous silica fine particles and a resin has been proposed (for example, Patent Document 3). reference).

特表2013−527879号公報Special table 2013-527879 gazette 特許第5266549号公報Japanese Patent No. 5266549 特開2009−54352号公報JP 2009-54352 A

しかしながら、特許文献1に記載の方法で改質された基材表面は、反射防止性は優れるものの、十分な耐傷性は得られていなかった。
また、特許文献2及び特許文献3に記載の組成物又は塗料により得られる層も、反射防止性には優れるものの、耐傷性は十分ではなかった。
すなわち、反射防止性、及び耐傷性に優れる膜は、提供されるに至っていないのが実情である。
However, although the base material surface modified by the method described in Patent Document 1 has excellent antireflection properties, sufficient scratch resistance has not been obtained.
Moreover, although the layer obtained by the composition or coating material of patent document 2 and patent document 3 is also excellent in anti-reflective property, scratch resistance was not enough.
That is, the actual situation is that a film having excellent antireflection properties and scratch resistance has not been provided.

本発明は、上記のような事情に鑑みなされたものであり、反射防止性、及び耐傷性に優れた膜が形成される水性塗布液、並びに反射防止性、及び耐傷性に優れた膜及びその製造方法、積層体、並びに太陽電池モジュールを提供することを目的とし、この目的を達成することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, an aqueous coating liquid on which a film excellent in antireflection and scratch resistance is formed, a film excellent in antireflection and scratch resistance, and the film It aims at providing a manufacturing method, a laminated body, and a solar cell module, and makes it a subject to achieve this objective.

課題を達成するための具体的な手段は、以下の通りである。
<1> 基材上に、水と、シリカ粒子として平均一次粒子径が8nm以下の1種類の無孔質シリカ粒子と、界面活性剤と、を含み、pHが1.5〜3.5である水性塗布液を塗布して塗布膜を形成する工程と、塗布形成された塗布膜を乾燥する工程と、を含む膜の製造方法。
Specific means for achieving the object are as follows.
<1> On the substrate, water, one kind of nonporous silica particles having an average primary particle diameter of 8 nm or less as silica particles, and a surfactant, and having a pH of 1.5 to 3.5 A method for producing a film, comprising: a step of applying a certain aqueous coating solution to form a coating film; and a step of drying the coating film formed by coating.

<2> 無孔質シリカ粒子の平均一次粒子径が6nm以下である<1>に記載の膜の製造方法。
<3> 水性塗布液のpHが1.8〜3.0である<1>又は<2>に記載の膜の製造方法。
<4> 塗布膜を乾燥する工程の後、さらに、乾燥後の塗布膜を400℃以上800℃以下の温度で焼成する工程を含む<1>〜<3>のいずれか1つに記載の膜の製造方法。
<5> 焼成する工程は、500℃以上800℃以下の温度で焼成を行う<4>に記載の膜の製造方法。
<6> 焼成する工程は、焼成により、複数の無孔質シリカ粒子が連結された粒子連結体を形成する<4>又は<5>に記載の膜の製造方法。
<7> 焼成後の塗布膜は、膜厚が50nm以上350nm以下である<4>〜<6>のいずれか1つに記載の膜の製造方法。
<8> 少なくとも乾燥後の塗布膜は、下記式(1)で定義される、波長400nm〜1100nmの光における5°入射時の平均反射率変化ΔRの絶対値が、2.0%以上である<1>〜<7>のいずれか1つに記載の膜の製造方法。
<2> The method for producing a film according to <1>, wherein the non-porous silica particles have an average primary particle diameter of 6 nm or less.
<3> The method for producing a film according to <1> or <2>, wherein the pH of the aqueous coating solution is 1.8 to 3.0.
<4> The film according to any one of <1> to <3>, further including a step of baking the coated film after drying at a temperature of 400 ° C. or higher and 800 ° C. or lower after the step of drying the coated film. Manufacturing method.
<5> The method for producing a film according to <4>, wherein the baking is performed at a temperature of 500 ° C. or higher and 800 ° C. or lower.
<6> The method for producing a film according to <4> or <5>, wherein the step of baking forms a particle connected body in which a plurality of nonporous silica particles are connected by baking.
<7> The method for producing a film according to any one of <4> to <6>, wherein the coating film after baking has a thickness of 50 nm to 350 nm.
<8> At least the coating film after drying has an absolute value of an average reflectance change ΔR at 2.0 ° of light having a wavelength of 400 nm to 1100 nm defined by the following formula (1) of 2.0% or more. <1>-<7> The manufacturing method of the film | membrane as described in any one.

|平均反射率変化ΔR|=|R膜形成後の平均反射率 − R基材の平均反射率| 式(1) | Average reflectance change ΔR | = | Average reflectance after R film formation−Average reflectance of R base material | Formula (1)

<9> 平均反射率変化ΔRの絶対値が、2.5%以上である<8>に記載の膜の製造方法。 <9> The method for producing a film according to <8>, wherein the absolute value of the average reflectance change ΔR is 2.5% or more.

<10> 水と、シリカ粒子として平均一次粒子径が8nm以下の1種類の無孔質シリカ粒子と、界面活性剤と、を含み、pHが1.5〜3.5である水性塗布液。
<11> 無孔質シリカ粒子の平均一次粒子径が6nm以下である<10>に記載の水性塗布液。
<12> 水性塗布液のpHが1.8〜3.0である<10>又は<11>に記載の水性塗布液。
<13> 界面活性剤が、非イオン性界面活性剤である<10>〜<12>のいずれか1つに記載の水性塗布液。
<10> An aqueous coating solution having a pH of 1.5 to 3.5, comprising water, one kind of nonporous silica particles having an average primary particle diameter of 8 nm or less as silica particles, and a surfactant.
<11> The aqueous coating solution according to <10>, wherein the average primary particle diameter of the nonporous silica particles is 6 nm or less.
<12> The aqueous coating solution according to <10> or <11>, wherein the pH of the aqueous coating solution is 1.8 to 3.0.
<13> The aqueous coating liquid according to any one of <10> to <12>, wherein the surfactant is a nonionic surfactant.

<14> シリカ粒子として平均一次粒子径が8nm以下の1種類の無孔質シリカ粒子を含有し、膜厚が50nm以上350nm以下である膜。
<15> 無孔質シリカ粒子の平均一次粒子径が6nm以下である<14>に記載の膜。
<16> 下記式(1)で定義される、波長400nm〜1100nmの光における5°入射時の平均反射率変化ΔRの絶対値が、2.0%以上である<14>又は<15>に記載の膜。
<14> A film containing one kind of nonporous silica particles having an average primary particle diameter of 8 nm or less as silica particles and a film thickness of 50 nm to 350 nm.
<15> The membrane according to <14>, wherein the non-porous silica particles have an average primary particle size of 6 nm or less.
<16><14> or <15> defined by the following formula (1), wherein the absolute value of the average reflectance change ΔR at the time of 5 ° incidence with light having a wavelength of 400 nm to 1100 nm is 2.0% or more The membrane described.

|平均反射率変化ΔR|=|R膜形成後の基材の平均反射率 − R基材の平均反射率| 式(1) | Average reflectance change ΔR | = | Average reflectance of base material after R film formation−Average reflectance of R base material | Formula (1)

<17> 平均反射率変化ΔRの絶対値が2.5%以上である<16>に記載の膜。 <17> The film according to <16>, wherein the absolute value of the average reflectance change ΔR is 2.5% or more.

<18> 無孔質シリカ粒子は、複数の無孔質シリカ粒子が連結した粒子連結体の状態として含有する<14>〜<17>のいずれか1つに記載の膜。
<19> さらに、界面活性剤を含有する<14>〜<17>のいずれか1つに記載の膜。
<20> 表面粗さRaが20nm以下である<14>〜<19>のいずれか1つに記載の膜。
<18> The membrane according to any one of <14> to <17>, wherein the nonporous silica particles are contained as a state of a particle connected body in which a plurality of nonporous silica particles are connected.
<19> The film according to any one of <14> to <17>, further containing a surfactant.
<20> The film according to any one of <14> to <19>, wherein the surface roughness Ra is 20 nm or less.

<21> 基材上に、<1>〜<9>のいずれか1つに記載の製造方法により製造された膜、又は<14>〜<20>のいずれか1つに記載の膜を有する積層体。
<22> 基材が、ガラス基材である<21>に記載の積層体。
<21> On the base material, the film produced by the production method according to any one of <1> to <9> or the film according to any one of <14> to <20> is provided. Laminated body.
<22> The laminate according to <21>, wherein the substrate is a glass substrate.

<23> <21>又は<22>に記載の積層体を備えた太陽電池モジュール。 <23> A solar cell module including the laminate according to <21> or <22>.

本発明によれば、反射防止性、及び耐傷性に優れた膜が形成される水性塗布液、並びに反射防止性、及び耐傷性に優れた膜及びその製造方法、積層体、並びに太陽電池モジュールが提供される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the aqueous coating liquid in which the film | membrane excellent in antireflection and scratch resistance is formed, the film | membrane excellent in antireflection and scratch resistance, its manufacturing method, a laminated body, and a solar cell module are provided. Provided.

<膜の製造方法>
本発明の膜の製造方法は、基材上に、水と、シリカ粒子として平均一次粒子径が8nm以下の1種類の無孔質シリカ粒子と、界面活性剤と、を含み、pHが1.5〜3.5である水性塗布液を塗布して塗布膜を形成する工程と、塗布形成された塗布膜を乾燥する工程と、を含む。
本発明の膜の製造方法は、塗布膜を乾燥する工程の後、さらに、乾燥後の塗布膜を400℃以上800℃以下の温度で焼成する工程を含むことが好ましい。
<Method for producing membrane>
The film production method of the present invention comprises, on a substrate, water, one kind of nonporous silica particles having an average primary particle diameter of 8 nm or less as silica particles, and a surfactant, and has a pH of 1. A step of applying an aqueous coating solution of 5 to 3.5 to form a coating film, and a step of drying the coating film formed by coating.
The method for producing a film of the present invention preferably includes a step of baking the dried coating film at a temperature of 400 ° C. or higher and 800 ° C. or lower after the step of drying the coated film.

本発明の作用は明確ではないが、以下のように推定される。
本発明の膜の製造方法は、水性塗布液中に、シリカ粒子として平均一次粒子径が8nm以下の無孔質シリカ粒子を1種類含み、水性塗布液のpHを制御し、無孔質シリカ粒子表面のゼータ電位値がゼロあるいはゼロ近傍となるようにする(水性塗布液のpHをシリカ粒子の等電点であるpH2.0に近い値とする)ことで、無孔質シリカ粒子が軟凝集状態を形成するため高い空隙量を実現でき、数珠状(鎖状)シリカ粒子を用いなくとも、反射防止性に優れる膜が形成されると考えられる。
そして、無孔質シリカ粒子の平均一次粒子径が8nm以下であるため、形成される膜は緻密であり、膜の耐傷性に優れると考えられる。
これらが相俟って、鎖状に連結したシリカ、多孔質シリカ又は中空シリカなどを含む水性コート剤では達成することができなかった、反射防止性、及び耐傷性に優れる膜が形成されると考えられる。
さらに、無孔質シリカ粒子の平均一次粒子径が8nm以下であるため、形成される膜の表面は平滑であり、膜への汚れの付着が抑制される。そのため、本発明の製造方法で製造される膜は、上記の反射防止性、及び耐傷性に加え、防汚性にも優れる。
Although the operation of the present invention is not clear, it is estimated as follows.
The film production method of the present invention includes one kind of nonporous silica particles having an average primary particle size of 8 nm or less as silica particles in an aqueous coating liquid, and controls the pH of the aqueous coating liquid, thereby producing nonporous silica particles. The non-porous silica particles are softly agglomerated by making the surface zeta potential value zero or close to zero (the pH of the aqueous coating solution is close to pH 2.0, which is the isoelectric point of the silica particles). It is considered that a high void amount can be realized to form a state, and a film having excellent antireflection properties can be formed without using beaded (chain) silica particles.
And since the average primary particle diameter of a nonporous silica particle is 8 nm or less, it is thought that the film | membrane formed is dense and it is excellent in the flaw resistance of a film | membrane.
When these are combined, a film excellent in antireflection and scratch resistance that cannot be achieved with an aqueous coating agent containing silica linked in a chain, porous silica, hollow silica, or the like is formed. Conceivable.
Furthermore, since the average primary particle diameter of the nonporous silica particles is 8 nm or less, the surface of the formed film is smooth and the adhesion of dirt to the film is suppressed. Therefore, the film produced by the production method of the present invention is excellent in antifouling properties in addition to the antireflection properties and scratch resistance.

以下、本発明の膜の製造方法における各工程について詳細に説明する。   Hereafter, each process in the manufacturing method of the film | membrane of this invention is demonstrated in detail.

[塗布膜を形成する工程]
本発明の膜の製造方法は、基材上に、水と、シリカ粒子として平均一次粒子径が8nm以下の1種類の無孔質シリカ粒子と、界面活性剤と、を含み、pHが1.5〜3.5である水性塗布液を塗布して塗布膜を形成する工程を含む。
[Process for forming coating film]
The film production method of the present invention comprises, on a substrate, water, one kind of nonporous silica particles having an average primary particle diameter of 8 nm or less as silica particles, and a surfactant, and has a pH of 1. A step of applying an aqueous coating solution of 5 to 3.5 to form a coating film.

(水性塗布液)
本発明における水性塗布液は、水と、シリカ粒子として平均一次粒子径が8nm以下の1種類の無孔質シリカ粒子と、界面活性剤と、を含み、pHが1.5〜3.5である。
本発明における水性塗布液は、シリカ粒子として平均一次粒子径が8nm以下の無孔質シリカ粒子が1種類のみ含まれることが反射防止性の点で特に重要である。つまり、従来、数珠状(鎖状)のシリカ粒子又は多孔質シリカ粒子を用いていた膜を、これらのシリカ粒子を用いることなく、特定の平均一次粒子径の無孔質シリカ粒子を用いることにより形成することで、むしろ数珠状のシリカ粒子では満足し得ない耐傷性を良好に維持しつつ、反射防止性を付与できる。そして、水性塗布液のpHが1.5〜3.5であることと相俟って、反射防止性の向上効果が高められる。
また、平均一次粒子径が8nm以下という、非常に微細なシリカ粒子を用いるため、形成される塗布膜は、緻密で、表面が平滑であり、耐傷性及び防汚性に優れる。
本発明における水性塗布液は、上記の観点から、無孔質シリカ粒子の平均一次粒子径が6nm以下であり、pHが1.8〜3.0であることが好ましい。
(Aqueous coating solution)
The aqueous coating liquid in the present invention contains water, one kind of nonporous silica particles having an average primary particle diameter of 8 nm or less as silica particles, and a surfactant, and has a pH of 1.5 to 3.5. is there.
In the aqueous coating solution of the present invention, it is particularly important in terms of antireflection properties that the silica particles contain only one kind of nonporous silica particles having an average primary particle diameter of 8 nm or less. That is, by using nonporous silica particles having a specific average primary particle diameter without using these silica particles, a membrane that has conventionally used bead-like (chain-like) silica particles or porous silica particles is used. By forming it, it is possible to impart antireflection properties while maintaining good scratch resistance, which is rather unsatisfactory with beaded silica particles. And the improvement effect of antireflection property is heightened in combination with the pH of the aqueous coating solution being 1.5 to 3.5.
Moreover, since very fine silica particles having an average primary particle size of 8 nm or less are used, the formed coating film is dense, has a smooth surface, and is excellent in scratch resistance and antifouling properties.
From the above viewpoint, the aqueous coating liquid in the present invention preferably has an average primary particle diameter of nonporous silica particles of 6 nm or less and a pH of 1.8 to 3.0.

−無孔質シリカ粒子−
本発明における水性塗布液は、シリカ粒子として平均一次粒子径が8nm以下の1種類の無孔質シリカ粒子を含む。
「無孔質シリカ粒子」とは、シリカ粒子の内部に空隙を有さない粒子であることを意味し、中空シリカ粒子、及び多孔質シリカ粒子等の内部に空隙を有する粒子とは区別される。また、「無孔質シリカ粒子」には、粒子の内部にポリマーなどのコアを有し、コアの外殻(シェル)がシリカ、又はシリカの前駆体(例えば、焼成によってシリカに変化する素材)で構成されるコア−シェル構造のシリカ粒子は含まれない。
-Nonporous silica particles-
The aqueous coating liquid in the present invention contains one kind of nonporous silica particles having an average primary particle diameter of 8 nm or less as silica particles.
“Non-porous silica particles” means particles having no voids inside silica particles, and are distinguished from hollow silica particles, porous silica particles, and the like particles having voids inside. . In addition, the “nonporous silica particles” have a core such as a polymer inside the particles, and the outer shell (shell) of the core is silica or a precursor of silica (for example, a material that changes to silica by firing). The core-shell structured silica particles are not included.

本発明における無孔質シリカ粒子の平均一次粒子径は、8nm以下である。平均一次粒子径が8nmを超えると反射防止性に劣る。
平均一次粒子径は、上記の観点から6nm以下が好ましく、2nm〜4nmがより好ましい。
The average primary particle diameter of the nonporous silica particles in the present invention is 8 nm or less. When the average primary particle diameter exceeds 8 nm, the antireflection property is poor.
The average primary particle size is preferably 6 nm or less, more preferably 2 nm to 4 nm from the above viewpoint.

無孔質シリカ粒子の平均一次粒子径は、分散した粒子を透過型電子顕微鏡により観察し、得られた写真から求めることができる。写真の画像より、粒子の投影面積を求め、そこから円相当径を求め平均粒子径(平均一次粒子径)とする。本明細書における平均一次粒子径は、300個以上の粒子について投影面積を測定して、それぞれ円相当径を求め、その値を算術平均した値を用いている。   The average primary particle diameter of the nonporous silica particles can be determined from the photograph obtained by observing the dispersed particles with a transmission electron microscope. From the image of the photograph, the projected area of the particle is obtained, and the equivalent circle diameter is obtained therefrom, and the average particle size (average primary particle size) is obtained. The average primary particle diameter in this specification is a value obtained by measuring the projected area of 300 or more particles, obtaining the equivalent circle diameter, and arithmetically averaging the values.

無孔質シリカ粒子は、市販のものを使用してもよく、例えば、NALCO社製のNALCO(登録商標)8699、2326、1115などが挙げられる。   Commercially available nonporous silica particles may be used, and examples thereof include NALCO (registered trademark) 8699, 2326, and 1115 manufactured by NALCO.

無孔質シリカ粒子の水性塗布液における含有量は、水性塗布液の全固形分に対して、5質量%〜99質量%であることが好ましく、10質量%〜98質量%であることがより好ましく、15質量%〜97質量%であることがさらに好ましい。
無孔質シリカ粒子の含有量が上記範囲であることで、本発明における水性塗布液は、反射防止性、耐傷性、及び防汚性に優れ、さらに親水性を有する膜を形成しうるものとなる。
The content of the nonporous silica particles in the aqueous coating solution is preferably 5% by mass to 99% by mass and more preferably 10% by mass to 98% by mass with respect to the total solid content of the aqueous coating solution. Preferably, it is 15 mass%-97 mass%.
When the content of the nonporous silica particles is in the above range, the aqueous coating liquid in the present invention has excellent antireflection properties, scratch resistance, and antifouling properties, and can form a hydrophilic film. Become.

−水−
本発明における水性塗布液は水を含有する。
水性塗布液の水性媒体として水を用いることで、揮発性の有機溶媒を大量に用いた塗布液に比較して、環境への負荷が大幅に軽減される。
本発明の水性塗布液は、水との親和性に優れる親水性有機溶媒等をさらに含んでいてもよい。
水性塗布液が親水性有機溶媒を含むことで、水性塗布液の表面張力がより低くなり、より均一な塗布が可能となる。また、親水性有機溶媒が低沸点有機溶媒である場合、水性媒体における低沸点有機溶媒の比率が高くなるため、水性塗布液の乾燥が容易になること等の利点を有することになる。
-Water-
The aqueous coating solution in the present invention contains water.
By using water as the aqueous medium of the aqueous coating solution, the burden on the environment is greatly reduced as compared with a coating solution using a large amount of a volatile organic solvent.
The aqueous coating solution of the present invention may further contain a hydrophilic organic solvent having excellent affinity with water.
When the aqueous coating solution contains a hydrophilic organic solvent, the surface tension of the aqueous coating solution becomes lower and more uniform coating is possible. Further, when the hydrophilic organic solvent is a low-boiling organic solvent, the ratio of the low-boiling organic solvent in the aqueous medium increases, and therefore there are advantages such as easy drying of the aqueous coating solution.

親水性有機溶媒としては、特に制限はないが、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、アセトン、エチレングリコール、エチルセロソルブ等が挙げられる。入手容易性、環境負荷の低減の観点からアルコールが好ましく、エタノール、イソプロパノール等がより好ましい。   The hydrophilic organic solvent is not particularly limited, and examples thereof include methanol, ethanol, isopropanol, butanol, acetone, ethylene glycol, and ethyl cellosolve. Alcohol is preferable from the viewpoint of availability and reduction of environmental burden, and ethanol, isopropanol, and the like are more preferable.

水性塗布液が水性媒体として水以外に親水性有機溶媒を含む場合、水性塗布液に用いられる水の含有量は、水性媒体の全質量に対して、30質量%以上であることが好ましく、40質量%以上であることがより好ましい。   When the aqueous coating solution contains a hydrophilic organic solvent in addition to water as an aqueous medium, the content of water used in the aqueous coating solution is preferably 30% by mass or more based on the total mass of the aqueous medium. More preferably, it is at least mass%.

本発明における水性塗布液の全質量に対する固形分量は、0.1質量%〜30質量%の範囲であることが好ましく、0.2質量%〜20質量%の範囲であることがより好ましく、0.5質量%〜10質量%の範囲であることがさらに好ましい。水性塗布液の固形分量は、溶媒、特に水の含有量を調整することで調整できる。   The solid content with respect to the total mass of the aqueous coating liquid in the present invention is preferably in the range of 0.1% by mass to 30% by mass, more preferably in the range of 0.2% by mass to 20% by mass. More preferably, it is in the range of 5% by mass to 10% by mass. The solid content of the aqueous coating solution can be adjusted by adjusting the content of the solvent, particularly water.

−界面活性剤−
本発明における水性塗布液は、界面活性剤の少なくとも1種を含む。
水性塗布液が界面活性剤を含むことにより、水性塗布液の塗布性が向上し、水性塗布液の表面張力が低くなるため、形成される膜の均一塗布性、塗布面状性に優れる。
-Surfactant-
The aqueous coating liquid in the present invention contains at least one surfactant.
When the aqueous coating solution contains a surfactant, the coating property of the aqueous coating solution is improved, and the surface tension of the aqueous coating solution is lowered. Therefore, the uniform coating property and coating surface property of the formed film are excellent.

界面活性剤としては、非イオン性界面活性剤、イオン性界面活性剤であるアニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性型界面活性剤等が挙げられ、いずれも本発明に好適に用いることができる。
なお、イオン性界面活性剤は過剰に用いると、水性塗布液のpHを所定の範囲に調整し難くなる。そのため、界面活性剤としては、非イオン性界面活性剤を用いることが、界面活性剤の含有量の自由度が高い点で好ましい。
Examples of the surfactant include nonionic surfactants, anionic surfactants that are ionic surfactants, cationic surfactants, and amphoteric surfactants, all of which are preferably used in the present invention. be able to.
If the ionic surfactant is used in excess, it is difficult to adjust the pH of the aqueous coating solution within a predetermined range. Therefore, it is preferable to use a nonionic surfactant as the surfactant in terms of a high degree of freedom in the content of the surfactant.

非イオン性界面活性剤の例としては、ポリアルキレングリコールモノアルキルエーテル、ポリアルキレングリコールモノアルキルエステル、ポリアルキレングリコールモノアルキルエステル・モノアルキルエーテル等が挙げられる。非イオン性界面活性剤として、より具体的には、ポリエチレングリコールモノラウリルエーテル、ポリエチレングリコールモノステアリルエーテル、ポリエチレングリコールモノセチルエーテル、ポリエチレングリコールモノラウリルエステル、ポリエチレングリコールモノステアリルエステル等が挙げられる。   Examples of the nonionic surfactant include polyalkylene glycol monoalkyl ether, polyalkylene glycol monoalkyl ester, polyalkylene glycol monoalkyl ester / monoalkyl ether, and the like. More specific examples of the nonionic surfactant include polyethylene glycol monolauryl ether, polyethylene glycol monostearyl ether, polyethylene glycol monocetyl ether, polyethylene glycol monolauryl ester, polyethylene glycol monostearyl ester, and the like.

非イオン性界面活性剤は、特に限定されるものではなく、市販のものを使用してもよく、例えば、ダウ・ケミカル社製のTRITON BG10などが挙げられる。   A nonionic surfactant is not specifically limited, A commercially available thing may be used, for example, TRITON BG10 by Dow Chemical Co., etc. are mentioned.

一方、水性塗布液がイオン性界面活性剤を含有することで、親水性を高めることができる点で好ましい。
イオン性界面活性剤は過剰に含有するとシリカ粒子が凝集し易くなるため、一般には、イオン性界面活性剤とシリカ粒子とを併用した例は少ない。しかし、イオン性界面活性剤を水性塗布液に添加した場合、シリカ粒子の凝集を生起させる量よりも少ない含有量で用いることで、水性塗布液により形成された塗布膜の防汚性を高めることができる。
On the other hand, it is preferable in that the aqueous coating liquid contains an ionic surfactant to improve hydrophilicity.
If the ionic surfactant is contained excessively, silica particles are likely to aggregate, and therefore, generally there are few examples of using an ionic surfactant and silica particles in combination. However, when an ionic surfactant is added to the aqueous coating solution, the antifouling property of the coating film formed by the aqueous coating solution is increased by using it in a content that is less than the amount that causes aggregation of the silica particles. Can do.

イオン性界面活性剤の例としては、アルキル硫酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルリン酸塩等のアニオン性界面活性剤、アルキルトリメチルアンモニウム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩等のカチオン性界面活性剤、アルキルカルボキシベタイン等の両性型界面活性剤を挙げることができる。   Examples of ionic surfactants include anionic surfactants such as alkyl sulfates, alkylbenzene sulfonates and alkyl phosphates, cationic surfactants such as alkyltrimethylammonium salts and dialkyldimethylammonium salts, alkylcarboxyl Examples include amphoteric surfactants such as betaine.

本発明における水性塗布液における界面活性剤の含有量は、塗布膜の防汚性の観点から、水性塗布液の全質量に対して、0.01質量%以上が好ましく、0.02質量%以上であることがより好ましく、0.03質量%以上であることがさらに好ましい。
界面活性剤の含有量を上記範囲とすることで、濡れ性を向上させることができ、水性塗布液の塗布性が良好となる。
The content of the surfactant in the aqueous coating solution in the present invention is preferably 0.01% by mass or more, and 0.02% by mass or more with respect to the total mass of the aqueous coating solution, from the viewpoint of antifouling properties of the coating film. It is more preferable that it is 0.03 mass% or more.
By setting the content of the surfactant in the above range, the wettability can be improved, and the coating property of the aqueous coating liquid is improved.

界面活性剤の含有量の上限には特に制限はないが、界面活性剤の種類によっては過剰に加えることで、水性塗布液を塗布した後に表面に偏析して塗布膜の強度が低下する懸念があるため、他の成分の含有量も勘案すると、界面活性剤の含有量は水性塗布液の全質量に対して10質量%以下であることが好ましく、8質量%以下であることがより好ましく、5質量%以下であることがさらに好ましい。
また、界面活性剤として、イオン性界面活性剤を用いる場合には、防汚性をより高め、界面活性剤の影響による無孔質シリカ粒子の凝集を抑制するという観点から、イオン性界面活性剤の含有量は、水性塗布液の全質量に対して、5.0質量%以下であることが好ましく、3.0質量%以下であることがより好ましく、1.0質量%以下であることがさらに好ましい。
The upper limit of the content of the surfactant is not particularly limited, but depending on the type of surfactant, there is a concern that it may segregate on the surface after application of the aqueous coating liquid and the strength of the coating film may be reduced. Therefore, considering the content of other components, the content of the surfactant is preferably 10% by mass or less, more preferably 8% by mass or less, based on the total mass of the aqueous coating solution. More preferably, it is 5 mass% or less.
Further, when an ionic surfactant is used as the surfactant, the ionic surfactant is used from the viewpoint of further improving the antifouling property and suppressing aggregation of nonporous silica particles due to the influence of the surfactant. The content of is preferably 5.0% by mass or less, more preferably 3.0% by mass or less, and 1.0% by mass or less with respect to the total mass of the aqueous coating solution. Further preferred.

−水性塗布液のpH−
本発明における水性塗布液のpHは、1.5〜3.5である。
水性塗布液のpHが1.5未満であると反射防止性に劣り、また、pHが3.5を超えると反射防止性に劣る。
この理由は、次のように推察される。すなわち、水性塗布液のpHが上記範囲であると、平均一次粒子径が8nm以下の無孔質シリカ粒子の等電点(pH2.0)と近いため、無孔質シリカ粒子は溶液中で軟凝集し、その状態で基材上に塗布され、乾燥されることにより、無孔質シリカ粒子は密に配置されつつ粒子間に空隙を有する膜となる。膜はこれにより、反射防止性、耐傷性、及び防汚性に優れたものとなると考えられる。
-PH of aqueous coating solution-
The pH of the aqueous coating solution in the present invention is 1.5 to 3.5.
When the pH of the aqueous coating solution is less than 1.5, the antireflection property is poor, and when the pH exceeds 3.5, the antireflection property is inferior.
The reason is presumed as follows. That is, when the pH of the aqueous coating solution is in the above range, the non-porous silica particles are soft in the solution because the average primary particle diameter is close to the isoelectric point (pH 2.0) of the non-porous silica particles having a diameter of 8 nm or less. By agglomerating, being coated on the substrate in that state, and drying, the nonporous silica particles are densely arranged to form a film having voids between the particles. Thus, the film is considered to have excellent antireflection properties, scratch resistance, and antifouling properties.

水性塗布液のpHは、上記の観点から、1.8〜3.0が好ましい。なお、無孔質シリカ粒子の等電点は、製造方法、一次粒子径、表面状態によって若干の上下を示すが、その場合は、等電点のpHに合わせて水性塗布液のpHを調整してもよい。   The pH of the aqueous coating solution is preferably 1.8 to 3.0 from the above viewpoint. The isoelectric point of the nonporous silica particles shows a slight up and down depending on the production method, primary particle diameter, and surface state. In that case, the pH of the aqueous coating solution is adjusted according to the pH of the isoelectric point. May be.

水性塗布液のpHは、pHメーター(東亜DKK(株)製、HM−31P)を用いて、25℃で測定された値である。   The pH of the aqueous coating solution is a value measured at 25 ° C. using a pH meter (manufactured by Toa DKK Co., Ltd., HM-31P).

(基材)
水性塗布液を塗布する基材には特に制限はなく、基材としては、ガラス、樹脂、金属、セラミックス等各種基材をいずれも好適に用いることができる。
基材としてガラスを用いた場合、ケイ素上のヒドロキシル基の縮合がガラス表面のヒドロキシル基との間でも発生することにより、基材との密着性に優れた塗布膜が形成される。
(Base material)
There is no restriction | limiting in particular in the base material which apply | coats an aqueous coating liquid, As a base material, all various base materials, such as glass, resin, a metal, and ceramics, can be used conveniently.
When glass is used as the base material, condensation of hydroxyl groups on silicon also occurs between the hydroxyl groups on the glass surface, thereby forming a coating film having excellent adhesion to the base material.

本発明における水性塗布液を基材に塗布する方法としては特に限定されず、例えば、スプレー塗布、刷毛塗布、ローラー塗布、バー塗布、ディップ塗布等の公知の塗布法をいずれも適用することができる。   The method for applying the aqueous coating solution to the substrate in the present invention is not particularly limited, and any known coating method such as spray coating, brush coating, roller coating, bar coating, dip coating, etc. can be applied. .

[乾燥する工程]
本発明の膜の製造方法は、塗布形成された塗布膜を乾燥する工程を含む。
塗布膜を乾燥することにより、基材上に無孔質シリカ粒子と界面活性剤とを含む膜が形成される。
[Drying process]
The manufacturing method of the film | membrane of this invention includes the process of drying the coating film formed by application | coating.
By drying the coating film, a film containing nonporous silica particles and a surfactant is formed on the substrate.

塗布膜の乾燥は、室温(25℃)で行なってもよく、加熱装置を用いて行ってもよい。加熱装置としては、目的の温度に加熱できるものであれば特に限定されずに用いることができ、例えば、オーブン、電気炉、又は製造ラインにあわせて独自に作製した焼成装置等
が挙げられる。塗布膜の乾燥は、これらの加熱装置を用いて40℃〜400℃に塗布膜を加熱して行なってもよい。また、加熱を行なう場合には、加熱時間を1分〜30分程度とすることができる。
塗布膜を乾燥する工程における乾燥条件は、40℃〜200℃で1分〜10分の条件が好ましく、100℃〜180℃で1分〜5分の条件がより好ましい。
The coating film may be dried at room temperature (25 ° C.) or using a heating device. The heating device can be used without particular limitation as long as it can be heated to a target temperature, and examples thereof include an oven, an electric furnace, or a firing device uniquely produced in accordance with a production line. The coating film may be dried by heating the coating film to 40 ° C. to 400 ° C. using these heating devices. When heating is performed, the heating time can be set to about 1 to 30 minutes.
The drying conditions in the step of drying the coating film are preferably 40 ° C to 200 ° C for 1 minute to 10 minutes, more preferably 100 ° C to 180 ° C for 1 minute to 5 minutes.

本発明における乾燥後の塗布膜は、膜厚が50nm以上であることが好ましい。膜厚が50nm以上であると乾燥後の塗布膜は反射防止性に優れる。
膜厚は、上記観点から、50nm以上350nm以下が好ましく、100nm以上300nm以下がより好ましく、100nm以上250nm以下がさらに好ましい。
The coating film after drying in the present invention preferably has a film thickness of 50 nm or more. When the film thickness is 50 nm or more, the coating film after drying is excellent in antireflection properties.
From the above viewpoint, the film thickness is preferably from 50 nm to 350 nm, more preferably from 100 nm to 300 nm, and even more preferably from 100 nm to 250 nm.

[焼成する工程]
本発明の膜の製造方法は、塗布膜を乾燥する工程の後、さらに、乾燥後の塗布膜を400℃以上800℃以下の温度で焼成する工程を含むことが好ましい。
[Step of firing]
The method for producing a film of the present invention preferably includes a step of baking the dried coating film at a temperature of 400 ° C. or higher and 800 ° C. or lower after the step of drying the coated film.

無孔質シリカ粒子は、焼成する工程の前後で、存在する粒子の状態が変化する。具体的には、焼成前の塗布膜中には、それぞれの無孔質シリカ粒子が単一粒子(ファンデル・ワールス力により凝集した状態など、集合している状態は、ここでは単一粒子とする)として存在し、焼成後の塗布膜中には、複数の無孔質シリカ粒子のうち少なくとも一部は、これら無孔質シリカ粒子が互いに連結された粒子連結体として存在する。
この場合、焼成により連結された粒子の平均一次粒子径は、連結部(例えば、ネック部分)を考慮せず、連結されたうちの1つのみを球と仮定したときの直径を採用する。なお、焼成により連結された粒子の平均一次粒子径は、既述の無孔質シリカ粒子の平均一次粒子径と同様の方法により算出することができる。
The state of the existing nonporous silica particles changes before and after the firing step. Specifically, in the coating film before firing, each nonporous silica particle is a single particle (aggregated state by van der Waals force, etc.) In the coating film after firing, at least a part of the plurality of nonporous silica particles is present as a particle connected body in which the nonporous silica particles are connected to each other.
In this case, the average primary particle diameter of the particles connected by firing is the diameter when only one of the connected particles is assumed to be a sphere without considering the connecting portion (for example, the neck portion). In addition, the average primary particle diameter of the particle | grains connected by baking can be calculated by the method similar to the average primary particle diameter of non-porous silica particle as stated above.

焼成する工程では、焼成により、複数の無孔質シリカ粒子が連結されて粒子連結体が形成されることが好ましい。これにより、無孔質シリカ粒子同士の結合力が向上するため、膜の耐傷性がより向上する。この点、あらかじめ「数珠状」に連なったシリカ粒子を用いた水性塗布液による場合には同様の効果は得られない。   In the calcination step, it is preferable that a plurality of nonporous silica particles are connected to form a particle connected body by calcination. Thereby, since the bonding force between the nonporous silica particles is improved, the scratch resistance of the film is further improved. In this regard, the same effect cannot be obtained in the case of using an aqueous coating solution using silica particles previously linked in a “beaded” manner.

焼成する工程における焼成条件は、焼成温度が450℃以上800℃以下であることがより好ましく、500℃以上800℃以下であることがさらに好ましく、600℃以上800℃以下であることが特に好ましい。また、焼成時間は、1分〜10分であることが好ましく、1分〜5分であることがより好ましい。   As for the firing conditions in the firing step, the firing temperature is more preferably 450 ° C. or higher and 800 ° C. or lower, further preferably 500 ° C. or higher and 800 ° C. or lower, and particularly preferably 600 ° C. or higher and 800 ° C. or lower. The firing time is preferably 1 minute to 10 minutes, and more preferably 1 minute to 5 minutes.

焼成する工程における焼成は、加熱装置を用いて行うことができる。加熱装置としては、目的の温度に加熱できるものであれば特に限定されずに用いることができ、例えば、電気炉、又は製造ラインにあわせて独自に作製した焼成装置等が挙げられる。   Firing in the firing step can be performed using a heating device. The heating device can be used without any particular limitation as long as it can be heated to a target temperature, and examples thereof include an electric furnace or a firing device uniquely produced in accordance with a production line.

本発明における焼成後の塗布膜は、膜厚が50nm以上であることが好ましい。膜厚が50nm以上であると焼成後の塗布膜は反射防止性に優れる。
膜厚は、上記観点から、50nm以上350nm以下が好ましく、100nm以上300nm以下がより好ましく、100nm以上250nm以下がさらに好ましい。
The coating film after firing in the present invention preferably has a thickness of 50 nm or more. When the film thickness is 50 nm or more, the coating film after baking has excellent antireflection properties.
From the above viewpoint, the film thickness is preferably from 50 nm to 350 nm, more preferably from 100 nm to 300 nm, and even more preferably from 100 nm to 250 nm.

本発明の製造方法により製造される膜は、反射防止性、耐傷性、及び防汚性に優れる。
以下に本発明の膜の好ましい物性を示す。
The film produced by the production method of the present invention is excellent in antireflection properties, scratch resistance, and antifouling properties.
The preferred physical properties of the film of the present invention are shown below.

(平均反射率変化ΔRの絶対値)
本発明における少なくとも乾燥後の塗布膜の反射防止性は、下記式(1)で定義される、波長400nm〜1100nmの光における5°入射時の平均反射率変化ΔRの絶対値でその性能を表すことができる。
なお、「少なくとも乾燥後の塗布膜」は、既述の乾燥する工程を経た塗布膜であればよく、乾燥する工程の後、既述の焼成する工程を経た塗布膜も含まれる。

|平均反射率変化ΔR|=|R膜形成後の基材の平均反射率 − R基材の平均反射率| 式(1)
(Absolute value of average reflectance change ΔR)
The antireflection property of at least the coating film after drying in the present invention is expressed by the absolute value of the average reflectance change ΔR at 5 ° incidence in the light having a wavelength of 400 nm to 1100 nm, which is defined by the following formula (1). be able to.
Note that “at least the coating film after drying” may be a coating film that has undergone the above-described drying process, and includes a coating film that has undergone the above-described baking process after the drying process.

| Average reflectance change ΔR | = | Average reflectance of base material after R film formation−Average reflectance of R base material | Formula (1)

式(1)の平均反射率変化ΔRは、塗布膜を形成していない基材の平均反射率(R基材の平均反射率)と水性塗布液により形成した塗布膜を有する基材の平均反射率(R膜形成後の基材の平均反射率)と、を硫酸バリウム白板をリファレンスとして測定することで求めることができる。 The average reflectance change ΔR in the formula (1) is the average reflectance of the base material on which the coating film is not formed (the average reflectance of the R base material ) and the average reflection of the base material having the coating film formed with the aqueous coating liquid The ratio ( average reflectance of the base material after the R film is formed ) can be obtained by measuring the barium sulfate white plate as a reference.

反射率は、積分球付の分光光度計を用いることで測定可能である。具体的には、例えば、紫外可視赤外分光光度計(日本分光(株)製、V−670)などにより測定することができる。本発明においては、波長400nm〜1100nmの光を用い、V−670を用いて測定したそれぞれの波長における反射率の値を算術平均した値を平均反射率として採用している。
膜の平均反射率変化ΔRの絶対値の数値が高いほど、反射防止性に優れている。
The reflectance can be measured by using a spectrophotometer with an integrating sphere. Specifically, it can be measured by, for example, an ultraviolet-visible infrared spectrophotometer (manufactured by JASCO Corporation, V-670). In the present invention, light having a wavelength of 400 nm to 1100 nm is used, and a value obtained by arithmetically averaging the reflectance values at the respective wavelengths measured using V-670 is adopted as the average reflectance.
The higher the absolute value of the average reflectance change ΔR of the film, the better the antireflection property.

本発明における塗布膜の平均反射率変化ΔRの絶対値は、反射防止性の観点から2.0%以上であることが好ましく、2.5%以上であることがより好ましい。   In the present invention, the absolute value of the average reflectance change ΔR of the coating film is preferably 2.0% or more, and more preferably 2.5% or more from the viewpoint of antireflection properties.

(表面粗さRa)
表面粗さRaは、原子間力顕微鏡(AFM)(セイコーインスツルメンツ社製、SPA−400)を用いて、JIS B0601:2001に準拠し測定することができる(測定範囲:3μm角)。
本発明における表面粗さRaは、20nm以下が好ましく、10nm以下がより好ましい。
(Surface roughness Ra)
The surface roughness Ra can be measured in accordance with JIS B0601: 2001 using an atomic force microscope (AFM) (manufactured by Seiko Instruments Inc., SPA-400) (measurement range: 3 μm square).
The surface roughness Ra in the present invention is preferably 20 nm or less, and more preferably 10 nm or less.

(水接触角)
本発明における少なくとも乾燥後の塗布膜の水接触角は、40°以下であることが好ましく、30°以下であることがより好ましく、25°以下であることがさらに好ましく、15°以下が特に好ましい。
水接触角は、協和界面化学(株)製、Drop Master 300を用いて、純水に対する接触角を5回測定し、その平均値として求めることができる。
塗布膜の水接触角を上記範囲とすることにより、塗布膜に十分な親水性を付与することができるため、塗布膜の防汚性に優れる。
(Water contact angle)
The water contact angle of at least the coating film after drying in the present invention is preferably 40 ° or less, more preferably 30 ° or less, further preferably 25 ° or less, and particularly preferably 15 ° or less. .
The water contact angle can be obtained as an average value obtained by measuring the contact angle with respect to pure water five times using a Drop Master 300 manufactured by Kyowa Interface Chemical Co., Ltd.
By making the water contact angle of a coating film into the said range, since sufficient hydrophilicity can be provided to a coating film, it is excellent in the antifouling property of a coating film.

<水性塗布液>
本発明の水性塗布液は、水と、シリカ粒子として平均一次粒子径が8nm以下の1種類の無孔質シリカ粒子と、界面活性剤と、を含み、pHが1.5〜3.5である。
水性塗布液は、既述の製造方法における水性塗布液と同義である。本発明の水性塗布液を用いることで、反射防止性、耐傷性、及び防汚性に優れた膜を製造することができる。
<Aqueous coating solution>
The aqueous coating liquid of the present invention contains water, one kind of nonporous silica particles having an average primary particle diameter of 8 nm or less as silica particles, and a surfactant, and has a pH of 1.5 to 3.5. is there.
The aqueous coating solution is synonymous with the aqueous coating solution in the production method described above. By using the aqueous coating liquid of the present invention, a film excellent in antireflection property, scratch resistance and antifouling property can be produced.

本発明の水性塗布液は、無孔質シリカ粒子の平均一次粒子径が6nmであり、pHが1.8〜3.0であることが好ましい。
本発明の水性塗布液は、pHを調整する観点から、界面活性剤が非イオン性界面活性剤であることが好ましい。
In the aqueous coating solution of the present invention, the average primary particle diameter of the nonporous silica particles is preferably 6 nm, and the pH is preferably 1.8 to 3.0.
In the aqueous coating solution of the present invention, the surfactant is preferably a nonionic surfactant from the viewpoint of adjusting pH.

<膜>
本発明の膜は、シリカ粒子として平均一次粒子径が8nm以下の1種類の無孔質シリカ粒子を含有し、膜厚が50nm以上350nm以下である。
本発明の膜における無孔質シリカ粒子は、既述の本発明の製造方法における無孔質シリカ粒子と同義である。本発明の膜は、反射防止性、耐傷性、及び防汚性に優れる。
<Membrane>
The film of the present invention contains one kind of nonporous silica particles having an average primary particle diameter of 8 nm or less as silica particles, and the film thickness is 50 nm or more and 350 nm or less.
The nonporous silica particles in the membrane of the present invention have the same meaning as the nonporous silica particles in the production method of the present invention described above. The film of the present invention is excellent in antireflection properties, scratch resistance, and antifouling properties.

本発明の膜は、無孔質シリカ粒子の平均一次粒子径が8nmを超えると反射防止性に劣る。また、膜厚は100nm以上300nm以下が好ましく、100nm以上250nm以下がより好ましい。   When the average primary particle diameter of nonporous silica particles exceeds 8 nm, the film of the present invention is inferior in antireflection properties. The film thickness is preferably 100 nm to 300 nm, and more preferably 100 nm to 250 nm.

本発明の膜における無孔質シリカ粒子は、反射防止性の観点から平均一次粒子径が6nm以下であることが好ましい。平均一次粒子径は、2nm〜4nmであることがより好ましい。
本発明の膜は、下記式(1)で定義される、波長400nm〜1100nmの光における5°入射時の平均反射率変化ΔRの絶対値が、2.0%以上であることが好ましく、2.5%以上であることがより好ましい。

|平均反射率変化ΔR|=|R膜形成後の基材の平均反射率 − R基材の平均反射率| 式(1)
The non-porous silica particles in the film of the present invention preferably have an average primary particle diameter of 6 nm or less from the viewpoint of antireflection properties. The average primary particle diameter is more preferably 2 nm to 4 nm.
In the film of the present invention, the absolute value of the average reflectance change ΔR at 5 ° incidence in light having a wavelength of 400 nm to 1100 nm defined by the following formula (1) is preferably 2.0% or more. More preferably, it is 5% or more.

| Average reflectance change ΔR | = | Average reflectance of base material after R film formation−Average reflectance of R base material | Formula (1)

本発明の膜は、以下の2つの態様のいずれであってもよく、第1の態様が、膜の耐傷性の点で好ましい。
第1の態様としては、既述の本発明の膜における無孔質シリカ粒子は、複数の無孔質シリカ粒子が連結した粒子連結体の状態として含有する態様である。
膜に含有される無孔質シリカ粒子が複数の無孔質シリカ粒子の粒子連結体であることで、反射防止性を良好に保ちながら膜の耐傷性がより向上する。
The film of the present invention may be either of the following two aspects, and the first aspect is preferable from the viewpoint of scratch resistance of the film.
As a 1st aspect, the nonporous silica particle in the membrane | film | coat of the above-mentioned this invention is an aspect contained as a state of the particle | grain coupling body which the some nonporous silica particle connected.
When the nonporous silica particles contained in the film are a particle-linked body of a plurality of nonporous silica particles, the scratch resistance of the film is further improved while maintaining good antireflection properties.

第2の態様としては、既述の本発明の膜が、さらに、界面活性剤を含有する態様である。すなわち、界面活性剤を含有する本発明の水性塗布液を用いて塗布膜を形成し、塗布膜が乾燥され、既述の焼成する工程を経ずに製造された膜である。   As a second aspect, the above-described film of the present invention further contains a surfactant. That is, the coating film is formed using the aqueous coating liquid of the present invention containing a surfactant, the coating film is dried, and the film is manufactured without the above-described baking process.

<積層体>
本発明の積層体は、基材上に、既述の本発明の製造方法により製造された膜、又は既述の本発明の膜を有する。
そのため、本発明の積層体は、反射防止性、耐傷性、及び防汚性に優れる。
本発明の積層体における基材は、密着性の観点からガラス基材であることが好ましい。
<Laminate>
The laminate of the present invention has a film produced by the production method of the present invention described above or the film of the present invention described above on a substrate.
Therefore, the laminate of the present invention is excellent in antireflection properties, scratch resistance, and antifouling properties.
The substrate in the laminate of the present invention is preferably a glass substrate from the viewpoint of adhesion.

ガラス基材上に形成された本発明の膜を有する積層体は、反射防止性、耐傷性、及び防汚性に優れるため、例えば、太陽電池モジュール、監視カメラ、照明機器、標識の保護膜などの用途に好適に使用することができる。   Since the laminate having the film of the present invention formed on a glass substrate is excellent in antireflection, scratch resistance, and antifouling properties, for example, a solar cell module, a monitoring camera, a lighting device, a protective film for a sign, etc. It can use suitably for the use of.

<太陽電池モジュール>
本発明の太陽電池モジュールは、既述の本発明の製造方法により製造された膜、又は既述の本発明の膜を有する積層体を備える。
本発明の太陽電池モジュールは、太陽光の光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池素子を、太陽光が入射する側に設けられる反射防止性に優れた本発明の積層体とポリエステルフィルムに代表される太陽電池用バックシートとの間に配置して構成される。積層体とポリエステルフィルムとの間は、例えばエチレン−酢酸ビニル共重合体等の樹脂に代表される封止材により封止されて構成することができる。
<Solar cell module>
The solar cell module of this invention is equipped with the laminated body which has the film | membrane manufactured by the manufacturing method of the above-mentioned this invention, or the film | membrane of the above-mentioned this invention.
The solar cell module of the present invention is typified by the laminate and polyester film of the present invention, which are provided with solar cell elements that convert sunlight light energy into electrical energy and that have excellent antireflection properties provided on the side on which sunlight enters. It is arranged between the solar cell backsheet. Between a laminated body and a polyester film, it can seal and comprise with sealing materials represented by resin, such as ethylene-vinyl acetate copolymer, for example.

太陽電池モジュール、太陽電池セル等、積層体及びバックシート以外の部材については、例えば、「太陽光発電システム構成材料」(杉本栄一監修、(株)工業調査会、2008年発行)に詳細に記載されている。本発明の太陽電池モジュールでは、太陽光が入射する側に本発明の積層体を備えることが好ましく、いずれの構成を採るものであってもよい。   About members other than a laminated body and a back sheet, such as a solar battery module and a solar battery cell, for example, it describes in detail in "Solar power generation system constituent material" (Eiichi Sugimoto supervision, Kogyo Kenkyukai, 2008 issue) Has been. In the solar cell module of this invention, it is preferable to provide the laminated body of this invention in the sunlight incident side, and any structure may be taken.

太陽光が入射する側に設けられる基材としては、例えば、ガラス基材、アクリル樹脂等の透明樹脂等を挙げることができるが、本発明の太陽電池モジュールにおいては、ガラス基材表面に、反射防止性に加え、耐傷性、防汚性にも優れる膜を有する積層体が用いられる。   Examples of the base material provided on the side on which sunlight is incident include a glass base material, a transparent resin such as an acrylic resin, and the like. In the solar cell module of the present invention, the surface of the glass base material is reflected. In addition to prevention, a laminate having a film excellent in scratch resistance and antifouling properties is used.

本発明の太陽電池モジュールに使用される太陽電池素子としては、特に制限はなく、単結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコン等のシリコン系、銅−インジウム−ガリウム−セレン、銅−インジウム−セレン、カドミウム−テルル、ガリウム−砒素等のIII−V族やII−VI族化合物半導体系等、各種公知の太陽電池素子をいずれも適用することができる。
本発明の太陽電池モジュールは、反射防止性、耐傷性、及び防汚性が良好な膜をガラス基材上に有する積層体を備えるため、長期間使用しても、表面の膜に傷が発生したり、汚染物質が付着したりすることによる光透過性の低下が抑制され、付着した汚染物質は雨等の水で容易に除去されるために、長期間に亘り良好な発電効率が維持される。
The solar cell element used in the solar cell module of the present invention is not particularly limited, and silicon-based materials such as single crystal silicon, polycrystalline silicon, and amorphous silicon, copper-indium-gallium-selenium, copper-indium-selenium, Various known solar cell elements such as III-V and II-VI compound semiconductor systems such as cadmium-tellurium and gallium-arsenic can be applied.
Since the solar cell module of the present invention includes a laminate having a film with good antireflection, scratch resistance and antifouling properties on a glass substrate, the film on the surface is damaged even when used for a long time. In addition, the decrease in light transmission due to the contamination or the adhering contaminants is suppressed, and the adhering contaminants are easily removed with water such as rain, so that good power generation efficiency is maintained over a long period of time. The

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はその主旨を越えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples unless it exceeds the gist of the present invention.

(実施例1)
〔シリカ分散液1Aの調製〕
脱イオン水6.00gに、シリカ粒子の水分散物NALCO(登録商標)8699(NALCO社製、固形分15質量%、無孔質シリカ粒子、平均一次粒子径=3nm)7.02gを添加し撹拌して得られた溶液にリン酸を滴下し、pHを1.5〜2.0に調整してシリカ分散液1Aを調製した。
なお、平均一次粒子径は、粒子を透過型電子顕微鏡により観察し、得られた写真の画像より、300個の粒子の投影面積をそれぞれ求め、そこからそれぞれ円相当径を求め、その値を算術平均した値を平均一次粒子径とした。
Example 1
[Preparation of Silica Dispersion 1A]
To 6.00 g of deionized water, 7.02 g of an aqueous dispersion of silica particles NALCO (registered trademark) 8699 (manufactured by NALCO, solid content 15 mass%, nonporous silica particles, average primary particle size = 3 nm) is added. Phosphoric acid was added dropwise to the solution obtained by stirring, and the pH was adjusted to 1.5 to 2.0 to prepare silica dispersion 1A.
The average primary particle size is determined by observing the particles with a transmission electron microscope, obtaining the projected area of 300 particles from the obtained photographic image, obtaining the equivalent circle diameter from each, and calculating the value thereof. The average value was defined as the average primary particle size.

〔水性塗布液1の調製〕
シリカ分散液1Aに、脱イオン水23.5g、エタノール1.06g、及びTRITON BG10(ダウ・ケミカル社製、非イオン性界面活性剤)の10質量%水溶液0.56gを添加し、リン酸を用いて溶液のpHを2.4に調整し、水性塗布液1(固形分2.76質量%)を調製した。
なお、pHは、pHメーター(東亜DKK(株)製、HM−31P)を用いて、25℃で測定された値である。
[Preparation of aqueous coating solution 1]
To the silica dispersion 1A, add 23.5 g of deionized water, 1.06 g of ethanol, and 0.56 g of a 10 mass% aqueous solution of TRITON BG10 (manufactured by Dow Chemical Co., Ltd., nonionic surfactant), and add phosphoric acid. The pH of the solution was adjusted to 2.4 using it, and aqueous coating liquid 1 (solid content 2.76 mass%) was prepared.
The pH is a value measured at 25 ° C. using a pH meter (manufactured by Toa DKK Co., Ltd., HM-31P).

〔膜サンプルの作製〕
得られた水性塗布液1を、ガラス基材上にバーコーターを用いて塗布し塗布膜を形成した。この塗布膜をオーブンにより150℃、1分間の条件で乾燥させた。その後、電気炉により750℃、3分間の条件で焼成し、膜サンプルを作製した。ガラス基材上の塗布膜の最終的な膜厚は、190nmになるようにした。また、膜サンプルの表面粗さRaを既述の方法により測定したところ、表面粗さRaは10nm以下であった。
[Production of membrane sample]
The obtained aqueous coating solution 1 was coated on a glass substrate using a bar coater to form a coating film. This coating film was dried in an oven at 150 ° C. for 1 minute. Then, it baked on 750 degreeC and the conditions for 3 minutes with the electric furnace, and produced the film | membrane sample. The final film thickness of the coating film on the glass substrate was set to 190 nm. Moreover, when the surface roughness Ra of the film sample was measured by the method described above, the surface roughness Ra was 10 nm or less.

(実施例2)
〔シリカ分散液1Bの調製〕
実施例1で用いたシリカの水分散物NALCO(登録商標)8699を、NALCO (登録商標)2326(NALCO社製、固形分15質量%、無孔質シリカ粒子、平均一次粒子径=5nm)に変更した以外は、実施例1と同様にして、シリカ分散液1Bを調製した。
(Example 2)
[Preparation of silica dispersion 1B]
The silica aqueous dispersion NALCO (registered trademark) 8699 used in Example 1 was changed to NALCO (registered trademark) 2326 (manufactured by NALCO, solid content 15% by mass, nonporous silica particles, average primary particle size = 5 nm). Except for the change, a silica dispersion 1B was prepared in the same manner as in Example 1.

〔水性塗布液2の調製〕
実施例1で用いたシリカ分散液1Aをシリカ分散液1Bに変更し、リン酸によりpHを2.1に調整した以外は、実施例1と同様にして水性塗布液2を調製した。
[Preparation of aqueous coating solution 2]
An aqueous coating solution 2 was prepared in the same manner as in Example 1, except that the silica dispersion 1A used in Example 1 was changed to the silica dispersion 1B and the pH was adjusted to 2.1 with phosphoric acid.

〔膜サンプルの作製〕
実施例1で用いた水性塗布液1を水性塗布液2に変更した以外は実施例1と同様にして膜サンプルを作製した。また、膜サンプルの表面粗さRaを既述の方法により測定したところ、表面粗さRaは20nm以下であった。
[Production of membrane sample]
A film sample was prepared in the same manner as in Example 1 except that the aqueous coating solution 1 used in Example 1 was changed to the aqueous coating solution 2. Moreover, when the surface roughness Ra of the film sample was measured by the method described above, the surface roughness Ra was 20 nm or less.

(比較例1)
〔シリカ分散液1Cの調製〕
実施例1で用いたシリカの水分散物NALCO(登録商標)8699を、NALCO(登録商標)1030(NALCO社製、固形分15質量%、無孔質シリカ粒子、平均一次粒子径=13nm)に変更した以外は実施例1と同様にして、シリカ分散液1Cを調製した。
(Comparative Example 1)
[Preparation of silica dispersion 1C]
The silica aqueous dispersion NALCO (registered trademark) 8699 used in Example 1 was changed to NALCO (registered trademark) 1030 (manufactured by NALCO, solid content 15% by mass, nonporous silica particles, average primary particle size = 13 nm). A silica dispersion 1C was prepared in the same manner as Example 1 except for the change.

〔水性塗布液3の調製〕
実施例1で用いたシリカ分散液1Aを、シリカ分散液1Cに変更し、リン酸によりpHを2.3に調整した以外は実施例1と同様にして水性塗布液3を調製した。
[Preparation of aqueous coating solution 3]
An aqueous coating solution 3 was prepared in the same manner as in Example 1 except that the silica dispersion 1A used in Example 1 was changed to the silica dispersion 1C and the pH was adjusted to 2.3 with phosphoric acid.

〔膜サンプルの作製〕
実施例1で用いた水性塗布液1を水性塗布液3に変更した以外は実施例1と同様にして膜サンプルを作製した。
[Production of membrane sample]
A film sample was prepared in the same manner as in Example 1 except that the aqueous coating solution 1 used in Example 1 was changed to the aqueous coating solution 3.

(比較例2)
〔シリカ分散液1Dおよび水性塗布液4の調製〕
実施例1におけるシリカ分散液1Aの調整においてpHを1.3に調整した以外は、実施例1と同様にしてシリカ分散液1Dを調製し、シリカ分散液1Aをシリカ分散液1Dに変更した以外は、実施例1と同様に水性塗布液4を調製した。
(Comparative Example 2)
[Preparation of silica dispersion 1D and aqueous coating solution 4]
Except for adjusting the silica dispersion 1A in Example 1 except that the pH was adjusted to 1.3, a silica dispersion 1D was prepared in the same manner as in Example 1, and the silica dispersion 1A was changed to the silica dispersion 1D. Prepared an aqueous coating solution 4 in the same manner as in Example 1.

〔膜サンプルの作製〕
実施例1で用いた水性塗布液1を水性塗布液4に変更した以外は実施例1と同様にして膜サンプルを作製した。
[Production of membrane sample]
A film sample was prepared in the same manner as in Example 1 except that the aqueous coating solution 1 used in Example 1 was changed to the aqueous coating solution 4.

(比較例3)
〔シリカ分散液1Eおよび水性塗布液5の調製〕
実施例1におけるシリカ分散液1Aの調製において、pHを3.9に調整した以外は、実施例1と同様にしてシリカ分散液1Eを調製し、シリカ分散液1Aをシリカ分散液1Eに変更した以外は、実施例1と同様にした以外は水性塗布液5を調製した。
(Comparative Example 3)
[Preparation of silica dispersion 1E and aqueous coating solution 5]
In the preparation of the silica dispersion 1A in Example 1, the silica dispersion 1E was prepared in the same manner as in Example 1 except that the pH was adjusted to 3.9, and the silica dispersion 1A was changed to the silica dispersion 1E. An aqueous coating solution 5 was prepared except that the procedure was the same as in Example 1.

〔膜サンプルの作製〕
実施例1で用いた水性塗布液1を水性塗布液5に変更した以外は実施例1と同様にして膜サンプルを作製した。
[Production of membrane sample]
A film sample was prepared in the same manner as in Example 1 except that the aqueous coating solution 1 used in Example 1 was changed to the aqueous coating solution 5.

(実施例3)
〔膜サンプルの作製〕
実施例1における焼成条件を、600℃、3分の条件に変更した以外は実施例1と同様にして、膜サンプルを作製した。また、膜サンプルの表面粗さRaを既述の方法により測定したところ、表面粗さRaは20nm以下であった。
(Example 3)
[Production of membrane sample]
A film sample was produced in the same manner as in Example 1 except that the firing conditions in Example 1 were changed to 600 ° C. for 3 minutes. Moreover, when the surface roughness Ra of the film sample was measured by the method described above, the surface roughness Ra was 20 nm or less.

(実施例4)
〔膜サンプルの作製〕
実施例1における焼成条件を、500℃、3分の条件に変更した以外は実施例1と同様にして、膜サンプルを作製した。また、膜サンプルの表面粗さRaを既述の方法により測定したところ、表面粗さRaは20nm以下であった。
Example 4
[Production of membrane sample]
A film sample was produced in the same manner as in Example 1 except that the firing conditions in Example 1 were changed to 500 ° C. for 3 minutes. Moreover, when the surface roughness Ra of the film sample was measured by the method described above, the surface roughness Ra was 20 nm or less.

(実施例5)
〔膜サンプルの作製〕
実施例1における焼成条件を、450℃、3分の条件に変更した以外は実施例1と同様にして、膜サンプルを作製した。また、膜サンプルの表面粗さRaを既述の方法により測定したところ、表面粗さRaは20nm以下であった。
(Example 5)
[Production of membrane sample]
A film sample was produced in the same manner as in Example 1 except that the firing conditions in Example 1 were changed to 450 ° C. for 3 minutes. Moreover, when the surface roughness Ra of the film sample was measured by the method described above, the surface roughness Ra was 20 nm or less.

(実施例6)
〔膜サンプルの作製〕
実施例1における焼成条件を、350℃、3分の条件に変更した以外は実施例1と同様にして、膜サンプルを作製した。また、膜サンプルの表面粗さRaを既述の方法により測定したところ、表面粗さRaは20nm以下であった。
(Example 6)
[Production of membrane sample]
A film sample was produced in the same manner as in Example 1 except that the firing conditions in Example 1 were changed to 350 ° C. for 3 minutes. Moreover, when the surface roughness Ra of the film sample was measured by the method described above, the surface roughness Ra was 20 nm or less.

(比較例4)
〔水性塗布液6の調製〕
実施例1の水性塗布液1で用いたTRITON BG10を添加しなかったこと及びpHを2.3に調整したこと以外は実施例1と同様にして水性塗布液6を調製した。
(Comparative Example 4)
[Preparation of aqueous coating solution 6]
An aqueous coating solution 6 was prepared in the same manner as in Example 1 except that the TRITON BG10 used in the aqueous coating solution 1 of Example 1 was not added and the pH was adjusted to 2.3.

〔膜サンプルの作製〕
実施例1で用いた水性塗布液1を水性塗布液6に変更した以外は実施例1と同様にして膜サンプルを作製した。膜サンプルの最終的な膜厚は、190nmになるようにした。
[Production of membrane sample]
A membrane sample was prepared in the same manner as in Example 1 except that the aqueous coating solution 1 used in Example 1 was changed to the aqueous coating solution 6. The final film thickness of the film sample was 190 nm.

(比較例5)
〔シリカ分散液2Aの調製(2種類のシリカを含有する分散液)〕
脱イオン水8.90gに、シリカの水分散物NALCO(登録商標)8699((NALCO社製、固形分15質量%、無孔質シリカ粒子、平均一次粒子径=3nm)2.91gを添加し撹拌して得られた溶液にリン酸を滴下し、pHを1.5〜2.0に調整して第1の分散液を調製した。
次に、脱イオン水9.5gに、SNOWTEX(登録商標)−UP(日産化学工業(株)製、固形分20質量%、数珠状(鎖状)シリカ粒子)3.2gを添加し攪拌して得られた混合物に0.1×10mol/Lの水酸化ナトリウムを滴下し、pHを約12に調整した。その後、エタノール0.8g中のアミノエチルアミノプロピルトリメトキシシラン(東レ・ダウコーニング(株)製、Z−6020)0.01gを滴下し、これをpH約12に調整した混合物と混ぜ、14時間撹拌し、第2の分散液を調製した。
第1の分散液と第2の分散液とを混合し、シリカ分散液2Aを得た。
(Comparative Example 5)
[Preparation of silica dispersion 2A (dispersion containing two types of silica)]
To 8.90 g of deionized water, 2.91 g of an aqueous dispersion NALCO (registered trademark) 8699 of silica (manufactured by NALCO, solid content 15% by mass, nonporous silica particles, average primary particle size = 3 nm) was added. Phosphoric acid was added dropwise to the solution obtained by stirring, and the pH was adjusted to 1.5 to 2.0 to prepare a first dispersion.
Next, 3.2 g of SNOWEX (registered trademark) -UP (Nissan Chemical Industries, Ltd., solid content 20 mass%, beaded (chain) silica particles) is added to 9.5 g of deionized water and stirred. 0.1 × 10 3 mol / L sodium hydroxide was added dropwise to the resulting mixture to adjust the pH to about 12. Thereafter, 0.01 g of aminoethylaminopropyltrimethoxysilane (Z-6020, manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd.) in 0.8 g of ethanol was added dropwise, and this was mixed with a mixture adjusted to a pH of about 12 for 14 hours. Stir to prepare a second dispersion.
The first dispersion and the second dispersion were mixed to obtain a silica dispersion 2A.

〔水性塗布液7の調製〕
シリカ分散液2Aに、脱イオン水12g、エタノール0.26g、及びTRITON BG10の10質量%水溶液0.56gを添加し、水性塗布液7(固形分2.82質量%)を調製した。なお、水性塗布液7のpHは、2.6であった。
[Preparation of aqueous coating solution 7]
To silica dispersion 2A, 12 g of deionized water, 0.26 g of ethanol, and 0.56 g of a 10 mass% aqueous solution of TRITON BG10 were added to prepare aqueous coating liquid 7 (solid content 2.82 mass%). The pH of the aqueous coating solution 7 was 2.6.

〔膜サンプルの作製〕
実施例1で用いた水性塗布液1を水性塗布液7に変更した以外は実施例1と同様にして膜サンプルを作製した。膜サンプルの最終的な膜厚は、170nmになるようにした。
[Production of membrane sample]
A film sample was prepared in the same manner as in Example 1 except that the aqueous coating solution 1 used in Example 1 was changed to the aqueous coating solution 7. The final film thickness of the film sample was set to 170 nm.

(比較例6)
〔シリカ分散液2Bの調製(2種類のシリカを含有する分散液)〕
脱イオン水3.5gに、シリカの水分散物NALCO(登録商標)8699(NALCO社製、固形分15質量%、無孔質シリカ粒子、平均一次粒子径=3nm)0.71gを添加し撹拌して得られた溶液にリン酸を滴下し、pHを1.5〜2.0に調整して第1の分散液を調製した。
次に、脱イオン水15.1gに、SNOWTEX(登録商標)−UP(日産化学工業(株)製、固形分20質量%、数珠状(鎖状)シリカ粒子)5.0gを添加し攪拌して得られた混合物に0.1×10mol/Lの水酸化ナトリウムを滴下し、pHを約12に調整した。その後、エタノール1.3g中のアミノエチルアミノプロピルトリメトキシシラン(東レ・ダウコーニング(株)製、Z−6020)0.0015gを滴下し、これをpH約12に調整した混合物と混ぜ、14時間撹拌し、第2の分散液を調製した。
第1の分散液と第2の分散液とを混合し、シリカ分散液2Bを得た。
(Comparative Example 6)
[Preparation of silica dispersion 2B (dispersion containing two types of silica)]
To 3.5 g of deionized water, 0.71 g of silica dispersion NALCO (registered trademark) 8699 (manufactured by NALCO, solid content 15% by mass, nonporous silica particles, average primary particle size = 3 nm) was added and stirred. Then, phosphoric acid was added dropwise to the resulting solution to adjust the pH to 1.5 to 2.0 to prepare a first dispersion.
Next, 5.0 g of SNOWTEX (registered trademark) -UP (Nissan Chemical Industry Co., Ltd., solid content 20 mass%, beaded (chain) silica particles) is added to 15.1 g of deionized water and stirred. 0.1 × 10 3 mol / L sodium hydroxide was added dropwise to the resulting mixture to adjust the pH to about 12. Thereafter, 0.0015 g of aminoethylaminopropyltrimethoxysilane (manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd., Z-6020) in 1.3 g of ethanol was added dropwise, and this was mixed with a mixture adjusted to a pH of about 12 for 14 hours. Stir to prepare a second dispersion.
The first dispersion and the second dispersion were mixed to obtain silica dispersion 2B.

〔水性塗布液8の調製〕
シリカ分散液2Bに、脱イオン水12g、及びTRITON BG10の10質量%水溶液0.56gを添加することで、水性塗布液8(固形分2.90質量%)を調製した。水性塗布液8のpHは8.8であった。
[Preparation of aqueous coating solution 8]
Aqueous coating solution 8 (solid content 2.90% by mass) was prepared by adding 12 g of deionized water and 0.56 g of a 10% by mass aqueous solution of TRITON BG10 to silica dispersion 2B. The pH of the aqueous coating solution 8 was 8.8.

〔膜サンプルの作製〕
実施例1で用いた水性塗布液1を水性塗布液8に変更した以外は実施例1と同様にして膜サンプルを作製した。膜サンプルの最終的な膜厚は、180nmになるようにした。
[Production of membrane sample]
A film sample was prepared in the same manner as in Example 1 except that the aqueous coating solution 1 used in Example 1 was changed to the aqueous coating solution 8. The final film thickness of the film sample was 180 nm.

(比較例7)
〔シリカ分散液2Cの調製(1種類のシリカを含有した分散液、数珠状シリカのみ)〕
脱イオン水15.9gに、SNOWTEX(登録商標)−UP(日産化学工業(株)製、固形分20質量%、数珠状(鎖状)シリカ粒子)5.3gを添加し攪拌して得られた混合物に0.1×10mol/Lの水酸化ナトリウムを滴下し、pHを約12に調整した。その後、エタノール1.3g中のアミノエチルアミノプロピルトリメトキシシラン(東レ・ダウコーニング(株)製、Z−6020)0.0016gを滴下し、これをpH約12に調整した混合物と混ぜ、14時間撹拌し、シリカ分散液2Cを調製した。
(Comparative Example 7)
[Preparation of Silica Dispersion 2C (Dispersion containing one kind of silica, beaded silica only)]
It is obtained by adding 5.3 g of SNOWTEX (registered trademark) -UP (Nissan Chemical Industry Co., Ltd., solid content 20 mass%, beaded (chain) silica particles) to 15.9 g of deionized water and stirring. 0.1 × 10 3 mol / L sodium hydroxide was added dropwise to the mixture to adjust the pH to about 12. Thereafter, 0.0016 g of aminoethylaminopropyltrimethoxysilane (manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd., Z-6020) in 1.3 g of ethanol was added dropwise, and this was mixed with a mixture adjusted to a pH of about 12 for 14 hours. Stir to prepare silica dispersion 2C.

〔水性塗布液9の調製〕
シリカ分散液2Cに、脱イオン水15.1g、及びTRITON BG10の10質量%水溶液0.56gを添加し、水性塗布液9(固形分2.78質量%)を調製した。水性塗布液9のpHは9.3であった。
[Preparation of aqueous coating solution 9]
To silica dispersion 2C, 15.1 g of deionized water and 0.56 g of a 10 mass% aqueous solution of TRITON BG10 were added to prepare an aqueous coating liquid 9 (solid content: 2.78 mass%). The pH of the aqueous coating solution 9 was 9.3.

〔膜サンプルの作製〕
実施例1で用いた水性塗布液1を水性塗布液9に変更した以外は実施例1と同様にして膜サンプルを作製した。膜サンプルの最終的な膜厚は、195nmになるようにした。
[Production of membrane sample]
A film sample was prepared in the same manner as in Example 1 except that the aqueous coating solution 1 used in Example 1 was changed to the aqueous coating solution 9. The final film thickness of the film sample was 195 nm.

(比較例8)
〔シリカ分散液3Aの準備(1種類のシリカを含有した分散液、数珠状シリカのみ)〕
SNOWTEX(登録商標)−OXS(日産化学工業(株)製、固形分10質量%、数珠状(鎖状)シリカ粒子)をシリカ分散液3Aとして用いた。
(Comparative Example 8)
[Preparation of silica dispersion 3A (dispersion containing one kind of silica, only beaded silica)]
SNOWEX (registered trademark) -OXS (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., solid content 10 mass%, beaded (chain) silica particles) was used as the silica dispersion 3A.

〔水性塗布液10の調製〕
脱イオン水17.8gに、エタノール5.15g、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)の1質量%エタノール溶液0.60g、ポリエチレングリコールモノラウリルエーテル(エチレンオキサイド部の繰り返し数15)の0.5質量%水溶液0.94g、ジ(2−エチルヘキシル)スルホコハク酸ナトリウムの0.2質量%水溶液0.43g、及びSNOWTEX(登録商標)−OXS(日産化学工業(株)製、固形分10質量%、数珠状(鎖状)シリカ粒子)5.04gを添加し攪拌することで、水性塗布液10(固形分1.68質量%)を調製した。
[Preparation of aqueous coating solution 10]
17.8 g of deionized water, 5.15 g of ethanol, 0.60 g of 1% ethanol solution of aluminum bis (ethylacetoacetate) mono (acetylacetonate), polyethylene glycol monolauryl ether (the number of repetitions of ethylene oxide part 15) 0.94 g of 0.5 mass% aqueous solution of sodium, 0.43 g of 0.2 mass% aqueous solution of sodium di (2-ethylhexyl) sulfosuccinate, and SNOWTEX (registered trademark) -OXS (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., solid content) Aqueous coating solution 10 (solid content 1.68% by mass) was prepared by adding 5.04 g of 10% by mass, beaded (chain) silica particles) and stirring.

〔膜サンプルの作製〕
実施例1で用いた水性塗布液1を水性塗布液10に変更した以外は実施例1と同様にして膜サンプルを作製した。膜サンプルの最終的な膜厚は、200nmになるようにした。
[Production of membrane sample]
A film sample was prepared in the same manner as in Example 1 except that the aqueous coating solution 1 used in Example 1 was changed to the aqueous coating solution 10. The final film thickness of the film sample was set to 200 nm.

−膜サンプルの評価−
上記で得られた各膜サンプルについて、反射防止(AR:Anti Reflection)性、耐傷性、防汚性、及び面状を評価した。評価結果は、下記表1に示す。
-Evaluation of membrane samples-
Each film sample obtained above was evaluated for antireflection (AR), scratch resistance, antifouling property, and surface shape. The evaluation results are shown in Table 1 below.

[反射防止(AR)性]
紫外可視赤外分光光度計(日本分光(株)製、V−670)により、各膜サンプルの波長400nm〜1100nmの光における反射率を、積分球を用いて測定した。
反射率測定の際、膜サンプルを有するガラス基材の裏面(ガラス基材の膜が形成されていない側の面)の反射を抑えるため、裏面のガラス基材表面に黒色のテープを貼り付けた。測定により得られた波長400〜1100nmにおけるそれぞれの波長の反射率から平均反射率を算出し、膜が形成されていないガラス基材に対する平均反射率の変化の絶対値(|ΔR|)を下記式(1)に従い算出した。なお、|ΔR|は数値が高いほど反射防止(AR)性に優れる。

|平均反射率変化ΔR|=|R膜形成後の基材の平均反射率 − R基材の平均反射率| 式(1)
[Antireflection (AR) properties]
The reflectivity of each film sample with light having a wavelength of 400 nm to 1100 nm was measured using an integrating sphere with an ultraviolet-visible infrared spectrophotometer (manufactured by JASCO Corporation, V-670).
At the time of reflectance measurement, a black tape was attached to the glass substrate surface on the back surface in order to suppress reflection on the back surface of the glass substrate having the film sample (the surface on which the glass substrate film was not formed). . The average reflectance is calculated from the reflectance of each wavelength at wavelengths of 400 to 1100 nm obtained by measurement, and the absolute value (| ΔR |) of the change in average reflectance with respect to the glass substrate on which no film is formed is expressed by the following formula: Calculated according to (1). In addition, | ΔR | is superior in antireflection (AR) property as the numerical value is higher.

| Average reflectance change ΔR | = | Average reflectance of base material after R film formation−Average reflectance of R base material | Formula (1)

[耐傷性1]
温度25℃、相対湿度55%の環境条件においてラビングテスタを用い、膜サンプルの膜面をスチールウール(♯0000、日本スチールウール(株)製)に50gの荷重をかけて、速度1000mm/minで10回往復摩擦した後の膜表面を目視で観察し、以下の評価基準にしたがって耐傷性を評価した。なお、耐傷性1はA〜Cが許容範囲である。
[Scratch resistance 1]
Using a rubbing tester under environmental conditions of a temperature of 25 ° C. and a relative humidity of 55%, the membrane surface of the membrane sample was subjected to a load of 50 g on steel wool (# 0000, manufactured by Nippon Steel Wool Co., Ltd.) at a speed of 1000 mm / min. The film surface after 10 reciprocating frictions was visually observed, and scratch resistance was evaluated according to the following evaluation criteria. In addition, as for the scratch resistance 1, AC is a tolerance | permissible_range.

−評価基準−
A : 膜表面に傷が全く見えない。
B : 膜表面に傷は確認されないが、わずかに跡が確認された。
C : 膜表面に傷が確認され、傷の数が1本〜20本である。
D : 膜表面に傷が確認され、傷の数が21本以上である。
-Evaluation criteria-
A: No scratches are visible on the film surface.
B: Scratches were not confirmed on the film surface, but a slight trace was confirmed.
C: Scratches are confirmed on the film surface, and the number of scratches is 1 to 20.
D: Scratches are confirmed on the film surface, and the number of scratches is 21 or more.

[防汚性]
天然黄土顔料(ホルベイン社製)を、膜サンプルの膜上に一様に散布して付着させた後、膜サンプルの裏面を叩き、付着した天然黄土顔料を落とした。この作業を20回繰り返した。その後、天然黄土顔料の付着状態を目視で確認し、下記の評価基準にしたがって防汚性を評価した。なお、防汚性はA〜Cが許容範囲である。
[Anti-fouling]
A natural ocher pigment (manufactured by Holbein Co., Ltd.) was uniformly dispersed on the membrane of the membrane sample and adhered, and then the back surface of the membrane sample was struck to remove the attached natural ocher pigment. This operation was repeated 20 times. Thereafter, the adhesion state of the natural ocher pigment was visually confirmed, and the antifouling property was evaluated according to the following evaluation criteria. In addition, as for antifouling property, AC is an acceptable range.

−評価基準−
A : 膜サンプル表面には天然黄土顔料が付着せず、無色透明である。
B : 膜サンプル表面に僅かに天然黄土顔料が付着したが、ほぼ無色透明である。
C : 膜サンプル表面の全面に天然黄土顔料が付着し、目視で透明性の低下が確認できる。
D : 膜サンプル表面の全面に天然黄土顔料が付着し、ほぼ不透明である。
-Evaluation criteria-
A: The natural ocher pigment does not adhere to the surface of the membrane sample and is colorless and transparent.
B: Natural ocher pigment slightly adhered to the surface of the membrane sample, but is almost colorless and transparent.
C: Natural ocher pigment adheres to the entire surface of the membrane sample, and a decrease in transparency can be confirmed visually.
D: Natural ocher pigment adheres to the entire surface of the membrane sample and is almost opaque.

[面状]
膜サンプルの表面を目視により観察し、下記の評価基準にしたがって面状を評価した。
−評価基準−
良好:干渉ムラがわずかに見られ、ハジキが10個/100cm未満である。
不良:干渉ムラがはっきり確認され、ハジキが10個/100cm以上である。
[Surface shape]
The surface of the film sample was visually observed, and the surface condition was evaluated according to the following evaluation criteria.
-Evaluation criteria-
Good: Interference unevenness is slightly seen and repellency is less than 10 pieces / 100 cm 2 .
Defect: Interference unevenness is clearly confirmed, and repellency is 10/100 cm 2 or more.


表1より、実施例の膜サンプルにおいて、反射防止性、耐傷性、防汚性、及び面状のいずれも優れることがわかる。   From Table 1, it can be seen that the film samples of the examples are excellent in antireflection properties, scratch resistance, antifouling properties, and surface properties.

(実施例7)
[膜サンプルの作製]
実施例1における水性塗布液1を、ガラス基材上にバーコーターを用いて塗布し塗布膜を形成した。この塗布膜をオーブンにより150℃、1分間の条件で乾燥させ、焼成を行わずに膜サンプルとした。膜サンプルの最終的な膜厚は、190nmになるようにした。また、膜サンプルの表面粗さRaを既述の方法により測定したところ、表面粗さRaは20nm以下であった。
(Example 7)
[Membrane sample preparation]
The aqueous coating solution 1 in Example 1 was coated on a glass substrate using a bar coater to form a coating film. This coating film was dried in an oven at 150 ° C. for 1 minute to obtain a film sample without firing. The final film thickness of the film sample was 190 nm. Moreover, when the surface roughness Ra of the film sample was measured by the method described above, the surface roughness Ra was 20 nm or less.

(比較例9)
比較例8における水性塗布液10を、ガラス基材上にバーコーターを用いて塗布し塗布膜を形成した。この塗布膜をオーブンにより150℃、1分間の条件で乾燥させ、焼成を行わずに膜サンプルとした。膜サンプルの最終的な膜厚は、175nmになるようにした。
(Comparative Example 9)
The aqueous coating solution 10 in Comparative Example 8 was coated on a glass substrate using a bar coater to form a coating film. This coating film was dried in an oven at 150 ° C. for 1 minute to obtain a film sample without firing. The final film thickness of the film sample was 175 nm.

実施例7及び比較例9について、実施例1と同様に、反射防止性、防汚性、及び面状の評価を行った。評価結果は、下記表2に示す。
また、耐傷性は、以下の耐傷性2の方法で評価した。
About Example 7 and Comparative Example 9, as in Example 1, evaluation of antireflection property, antifouling property, and surface condition was performed. The evaluation results are shown in Table 2 below.
The scratch resistance was evaluated by the following scratch resistance 2 method.

[耐傷性2]
温度25℃、相対湿度55%の環境条件においてラビングテスタを用い、膜サンプルの膜面をスチールウール(♯0000、日本スチールウール(株)製)に20gの荷重をかけて、速度1000mm/minで10回往復摩擦した後の膜表面を目視で観察し、以下の評価基準にしたがって耐傷性を評価した。なお、耐傷性2はA〜Cが許容範囲である。
[Scratch resistance 2]
Using a rubbing tester under environmental conditions of a temperature of 25 ° C. and a relative humidity of 55%, the membrane surface of the membrane sample was subjected to a load of 20 g on steel wool (# 0000, manufactured by Nippon Steel Wool Co., Ltd.) at a speed of 1000 mm / min. The film surface after 10 reciprocating frictions was visually observed, and scratch resistance was evaluated according to the following evaluation criteria. In addition, as for the scratch resistance 2, AC is a tolerance | permissible_range.

−評価基準−
A : 膜表面に傷が全く見えない。
B : 膜表面に傷は確認されないが、わずかに跡が確認された。
C : 膜表面に傷が確認され、傷の数が1本〜20本である。
D : 膜表面に傷が確認され、傷の数が21本以上である。
-Evaluation criteria-
A: No scratches are visible on the film surface.
B: Scratches were not confirmed on the film surface, but a slight trace was confirmed.
C: Scratches are confirmed on the film surface, and the number of scratches is 1 to 20.
D: Scratches are confirmed on the film surface, and the number of scratches is 21 or more.


表2より、実施例7では反射防止性が良好な膜サンプルが得られており、さらに比較例9との比較において、実施例7の膜サンプルは耐傷性に優れることがわかる。   From Table 2, it can be seen that in Example 7, a film sample with good antireflection properties was obtained, and in comparison with Comparative Example 9, the film sample of Example 7 was excellent in scratch resistance.

Claims (23)

基材上に、水と、シリカ粒子として平均一次粒子径が8nm以下の1種類の無孔質シリカ粒子と、界面活性剤と、を含み、pHが1.5〜3.5である水性塗布液を塗布して塗布膜を形成する工程と、
塗布形成された塗布膜を乾燥する工程と、
を含む膜の製造方法。
An aqueous coating having a pH of 1.5 to 3.5, comprising water, one kind of nonporous silica particles having an average primary particle diameter of 8 nm or less as a silica particle, and a surfactant. Applying a liquid to form a coating film;
A step of drying the coating film formed by coating;
The manufacturing method of the film | membrane containing this.
前記平均一次粒子径が6nm以下である請求項1に記載の膜の製造方法。   The method for producing a film according to claim 1, wherein the average primary particle diameter is 6 nm or less. 前記pHが1.8〜3.0である請求項1又は請求項2に記載の膜の製造方法。   The method for producing a film according to claim 1 or 2, wherein the pH is 1.8 to 3.0. 前記塗布膜を乾燥する工程の後、さらに、乾燥後の塗布膜を400℃以上800℃以下の温度で焼成する工程を含む請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の膜の製造方法。   The film production according to any one of claims 1 to 3, further comprising a step of baking the dried coating film at a temperature of 400 ° C to 800 ° C after the step of drying the coating film. Method. 前記焼成する工程は、500℃以上800℃以下の温度で焼成を行う請求項4に記載の膜の製造方法。   The method for producing a film according to claim 4, wherein the baking is performed at a temperature of 500 ° C. or higher and 800 ° C. or lower. 前記焼成する工程は、焼成により、複数の無孔質シリカ粒子が連結された粒子連結体を形成する請求項4又は請求項5に記載の膜の製造方法。   The method for producing a film according to claim 4 or 5, wherein in the firing step, a particle connected body in which a plurality of nonporous silica particles are connected is formed by firing. 焼成後の前記塗布膜は、膜厚が50nm以上350nm以下である請求項4〜請求項6のいずれか1項に記載の膜の製造方法。   The method for producing a film according to claim 4, wherein the coating film after baking has a thickness of 50 nm to 350 nm. 少なくとも乾燥後の前記塗布膜は、下記式(1)で定義される、波長400nm〜1100nmの光における5°入射時の平均反射率変化ΔRの絶対値が、2.0%以上である請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の膜の製造方法。

|平均反射率変化ΔR|=|R膜形成後の基材の平均反射率 − R基材の平均反射率| 式(1)
At least the coating film after drying has an absolute value of an average reflectance change ΔR at the time of 5 ° incidence in light having a wavelength of 400 nm to 1100 nm defined by the following formula (1): 2.0% or more. The manufacturing method of the film | membrane of any one of Claims 1-7.

| Average reflectance change ΔR | = | Average reflectance of base material after R film formation−Average reflectance of R base material | Formula (1)
前記平均反射率変化ΔRの絶対値が、2.5%以上である請求項8に記載の膜の製造方法。   The method for producing a film according to claim 8, wherein an absolute value of the average reflectance change ΔR is 2.5% or more. 水と、シリカ粒子として平均一次粒子径が8nm以下の1種類の無孔質シリカ粒子と、界面活性剤と、を含み、pHが1.5〜3.5である水性塗布液。   An aqueous coating solution containing water, one kind of nonporous silica particles having an average primary particle diameter of 8 nm or less as silica particles, and a surfactant, and having a pH of 1.5 to 3.5. 前記平均一次粒子径が6nm以下である請求項10に記載の水性塗布液。   The aqueous coating solution according to claim 10, wherein the average primary particle size is 6 nm or less. 前記pHが1.8〜3.0である請求項10又は請求項11に記載の水性塗布液。   The aqueous coating solution according to claim 10 or 11, wherein the pH is 1.8 to 3.0. 前記界面活性剤が、非イオン性界面活性剤である請求項10〜請求項12のいずれか1項に記載の水性塗布液。   The aqueous coating solution according to any one of claims 10 to 12, wherein the surfactant is a nonionic surfactant. シリカ粒子として平均一次粒子径が8nm以下の1種類の無孔質シリカ粒子を含有し、膜厚が50nm以上350nm以下である膜。   A film containing one kind of nonporous silica particles having an average primary particle diameter of 8 nm or less as silica particles and a film thickness of 50 nm to 350 nm. 前記平均一次粒子径が6nm以下である請求項14に記載の膜。   The film according to claim 14, wherein the average primary particle diameter is 6 nm or less. 下記式(1)で定義される、波長400nm〜1100nmの光における5°入射時の平均反射率変化ΔRの絶対値が、2.0%以上である請求項14又は請求項15に記載の膜。

|平均反射率変化ΔR|=|R膜形成後の基材の平均反射率 − R基材の平均反射率| 式(1)
The film according to claim 14 or 15, wherein an absolute value of an average reflectance change ΔR at 5 ° incidence in light having a wavelength of 400 nm to 1100 nm defined by the following formula (1) is 2.0% or more. .

| Average reflectance change ΔR | = | Average reflectance of base material after R film formation−Average reflectance of R base material | Formula (1)
前記平均反射率変化ΔRの絶対値が2.5%以上である請求項16に記載の膜。   The film according to claim 16, wherein an absolute value of the average reflectance change ΔR is 2.5% or more. 前記無孔質シリカ粒子は、複数の無孔質シリカ粒子が連結した粒子連結体の状態として含有する請求項14〜請求項17のいずれか1項に記載の膜。   The film according to any one of claims 14 to 17, wherein the nonporous silica particles are contained as a state of a particle connected body in which a plurality of nonporous silica particles are connected. さらに、界面活性剤を含有する請求項14〜請求項17のいずれか1項に記載の膜。   Furthermore, the film | membrane of any one of Claims 14-17 containing surfactant. 表面粗さRaが20nm以下である請求項14〜請求項19のいずれか1項に記載の膜。   The film according to any one of claims 14 to 19, wherein the surface roughness Ra is 20 nm or less. 基材上に、請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載の製造方法により製造された膜、又は請求項14〜請求項20のいずれか1項に記載の膜を有する積層体。   The laminated body which has a film | membrane manufactured by the manufacturing method of any one of Claims 1-9 on a base material, or the film | membrane of any one of Claims 14-20. 前記基材が、ガラス基材である請求項21に記載の積層体。   The laminate according to claim 21, wherein the substrate is a glass substrate. 請求項21又は請求項22に記載の積層体を備えた太陽電池モジュール。   The solar cell module provided with the laminated body of Claim 21 or Claim 22.
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