JP2019023269A - Method for producing silicon oxide thin film-forming binder liquid and coating liquid - Google Patents

Method for producing silicon oxide thin film-forming binder liquid and coating liquid Download PDF

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Abstract

To provide a method for producing silicon oxide thin film-forming binder liquid that is suitable for forming a silicon oxide thin film having excellent base material adhesion and high porosity.SOLUTION: The present invention provides a method that includes subjecting a hydrolyzable silane compound to hydrolysis and condensation reactions, to produce silicon oxide thin film-forming binder liquid comprising a composition resulting from the reactions. The used hydrolyzable silane compound comprises a bifunctional, hydrolyzable silane compound, at least 50 wt.% of which is a multimer. In absence of silica particles, an acid catalyst aqueous solution is continuously dropped in a hydrophilic solvent solution with the hydrolyzable silane compound dissolved therein, under agitation conditions, to perform the reactions.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、酸化ケイ素薄膜形成用バインダー液および塗工液の製造方法に関し、詳しくは、加水分解性シラン化合物を使用する酸化ケイ素薄膜形成用バインダー液および塗工液の製造方法に関する。   TECHNICAL FIELD The present invention relates to a binder liquid for forming a silicon oxide thin film and a method for producing a coating liquid, and particularly relates to a binder liquid for forming a silicon oxide thin film using a hydrolyzable silane compound and a method for producing the coating liquid.

酸化ケイ素薄膜はその親水性を活用して各種分野におけるプライマー層として期待されているが、プライマー層としての使用においては基材に対する優れた密着性が基本特性として要求される。各種の基材上に酸化ケイ素薄膜を形成する方法の一つして、以下に示すように、加水分解性シラン化合物を使用する方法が知られている。   A silicon oxide thin film is expected as a primer layer in various fields by utilizing its hydrophilicity, but excellent adhesion to a substrate is required as a basic characteristic when used as a primer layer. As one method for forming a silicon oxide thin film on various substrates, a method using a hydrolyzable silane compound is known as shown below.

例えば、低反射処理物品の製造方法の分野において、樹脂基板上に、(1)シリカ微粒子、(2)加水分解性シラン化合物、水、前記ケイ素化合物の加水分解触媒及び溶媒を含有するバインダー液を混合して反応させ前記ケイ素化合物を加水分解し、ついで(3)シラノール基の縮合を促進する硬化触媒を添加して得られる低反射層液を樹脂基材上に被覆し、所定温度で反応硬化させてシリカ微粒子およびバインダーを含有する低反射層を形成させる方法が提案されている(特許文献1)。   For example, in the field of a method for producing a low reflection processed article, a binder liquid containing (1) silica fine particles, (2) a hydrolyzable silane compound, water, a hydrolysis catalyst for the silicon compound, and a solvent on a resin substrate. The mixture is reacted to hydrolyze the silicon compound, and then (3) a low-reflective layer solution obtained by adding a curing catalyst that promotes the condensation of silanol groups is coated on a resin substrate, and reaction-cured at a predetermined temperature. And a method of forming a low reflection layer containing silica fine particles and a binder has been proposed (Patent Document 1).

上記の提案の加水分解性シラン化合物には、予めオリゴマー化している有機ケイ素化合物を少なくとも1種類含む態様も開示されている。そして、この場合には、微粒子共存下で加水分解することにより、微粒子とバインダー、バインダー同士の絡まり、また更なる高分子化が進み、より硬化時の重合が効率的に行えるとの記述がなされている。   The above-mentioned proposed hydrolyzable silane compound also discloses an embodiment containing at least one organosilicon compound that has been oligomerized in advance. And in this case, it is described that by performing hydrolysis in the presence of fine particles, the fine particles and the binder, the entanglement between the binders, and further polymerization proceeds, and the polymerization at the time of curing can be performed more efficiently. ing.

更に、上記の提案においては、加水分解の触媒に関し、次のような教示もなされている。
すなわち、酸触媒では、加水分解反応の速度に比して縮重合反応速度が小さく、加水分解反応生成物であるM(OH)を多量に生成させて、これがバインダーとして有効に作用するので好ましい。これに対し、塩基性触媒では、加水分解反応の速度に比して縮重合反応速度が大きいので、金属アルコキシドは微粒子状の反応生成物になり、もともと存在しているシリカ微粒子の粒径成長に使用され、その結果、金属アルコキシドのバインダーとしての作用が小さくなる。
Further, in the above proposal, the following teaching is also given regarding the hydrolysis catalyst.
That is, the acid catalyst is preferable because the condensation polymerization reaction rate is lower than the hydrolysis reaction rate, and a large amount of hydrolysis reaction product M (OH) n is produced, which effectively acts as a binder. . On the other hand, in the case of a basic catalyst, the condensation polymerization reaction rate is higher than the hydrolysis reaction rate, so that the metal alkoxide becomes a fine-particle reaction product and increases the particle size of the silica fine particles that are originally present. As a result, the action of the metal alkoxide as a binder is reduced.

また、ガラス表面に反射防止層を形成する分野において、(a)鎖状シリカ粒子と、(b)特定のオルガノアルコキシシランの加水分解縮合物と、(c)特定のシラン化合物と、(d)溶媒とを含有する組成物も提案されている(特許文献2)。この提案においては、オルガノアルコキシシランの加水分解縮合物の具体的例として、「メチルシリケートオリゴマー、平均重合度4」、当該メチルシリケートオリゴマーに水を添加し、70℃で1時間加熱して得た加水分解液が列挙されている。そして、オルガノアルコキシシランの加水分解縮合物はコーティング層形成時に粒子間をつなぐマトリックスとして作用し、(c)特定のシラン化合物は、反射防止層の基材への接着性改良や高架橋密度化に作用する旨の説明がなされている。   In the field of forming an antireflection layer on the glass surface, (a) chain silica particles, (b) a hydrolytic condensate of a specific organoalkoxysilane, (c) a specific silane compound, (d) A composition containing a solvent has also been proposed (Patent Document 2). In this proposal, as a specific example of the hydrolyzed condensate of organoalkoxysilane, “methyl silicate oligomer, average polymerization degree 4”, water was added to the methyl silicate oligomer and heated at 70 ° C. for 1 hour. Hydrolysates are listed. The hydrolyzed condensate of organoalkoxysilane acts as a matrix that connects the particles during the formation of the coating layer, and (c) the specific silane compound acts to improve the adhesion of the antireflection layer to the substrate and increase the crosslink density. The explanation to do is made.

国際公開第2004/070436号パンフレットInternational Publication No. 2004/070436 Pamphlet 特開2015−21029号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2015-21029

バインダーは、シリカ粒子間に作用して酸化ケイ素薄膜を形成すると共に、基材表面に酸化ケイ素薄膜を接着させる作用を有する。そして、前記の先行文献に記載のように、バインダーは、加水分解性シラン化合物(オルガノアルコキシシラン等)を加水分解および縮合反応させた反応組成物として得ることが出来る。   The binder acts between the silica particles to form a silicon oxide thin film, and has an action of adhering the silicon oxide thin film to the substrate surface. And as described in the above-mentioned prior literature, the binder can be obtained as a reaction composition obtained by hydrolyzing and condensing a hydrolyzable silane compound (such as organoalkoxysilane).

本発明者らの知見によれば、バインダーの前記作用は、その製造方法の違いによって得られる反応組成物の性状によって大きく異なり、理想的なバインダーは、−OH基を多量に備えた直鎖状構造に富む反応組成物である。   According to the knowledge of the present inventors, the action of the binder varies greatly depending on the properties of the reaction composition obtained by the difference in the production method, and an ideal binder is a straight chain having a large amount of -OH groups. It is a reaction composition rich in structure.

本発明は前記の観点からなされたものであり、その目的は、基材密着性に優れた酸化ケイ素薄膜の形成に好適な酸化ケイ素薄膜形成用バインダー液の製造方法を提供することにあり、また、本発明の他の目的は、上記のバインダー液を使用した酸化ケイ素薄膜形成用塗工液の製造方法を提供することにある。   The present invention has been made from the above viewpoint, and an object of the present invention is to provide a method for producing a silicon oxide thin film-forming binder liquid suitable for forming a silicon oxide thin film having excellent substrate adhesion. Another object of the present invention is to provide a method for producing a coating liquid for forming a silicon oxide thin film using the binder liquid.

本発明の目的は、使用する加水分解性シラン化合物とその加水分解および縮合反応の条件とを規定した以下の本発明により達成することが出来る。   The object of the present invention can be achieved by the following present invention which defines the hydrolyzable silane compound to be used and the conditions of the hydrolysis and condensation reaction.

(1)加水分解性シラン化合物を加水分解および縮合反応させてその反応組成物より成る酸化ケイ素薄膜形成用バインダー液を製造する方法であり、2官能の加水分解性シラン化合物から成り且つその少なくとも50重量%が多量体である加水分解性シラン化合物を使用し、シリカ粒子の不存在下、加水分解性シラン化合物を溶解した親水性溶媒溶液中に撹拌条件下で酸触媒水溶液を連続的に滴下して前記の反応を行い親水性溶媒で希釈することを特徴とする酸化ケイ素薄膜形成用バインダー液の製造方法(第1発明)。 (1) A method for producing a silicon oxide thin film-forming binder liquid comprising a hydrolyzable and condensed reaction of a hydrolyzable silane compound and comprising the reaction composition, comprising a bifunctional hydrolyzable silane compound and at least 50 Using a hydrolyzable silane compound whose weight% is a multimer, an acid catalyst aqueous solution is continuously dropped under stirring conditions into a hydrophilic solvent solution in which the hydrolyzable silane compound is dissolved in the absence of silica particles. A method for producing a binder liquid for forming a silicon oxide thin film, wherein the reaction is carried out and diluted with a hydrophilic solvent (first invention).

(2)前記の製造方法で得られたバインダー液とシリカ微粒子とを混合することを特徴とする酸化ケイ素薄膜形成用塗工液の製造方法(第2発明)。 (2) A method for producing a coating liquid for forming a silicon oxide thin film, wherein the binder liquid obtained by the above production method and silica fine particles are mixed (second invention).

本発明の酸化ケイ素薄膜形成用バインダー液および塗工液の製造方法によれば、前述の先行文献で提案された基材への接着性改良や高架橋密度化のための添加成分を必要とせず、基材密着性に優れた酸化ケイ素薄膜を形成することが出来、得られた酸化ケイ素薄膜は、各種分野におけるプライマー層として好適である。   According to the manufacturing method of the binder liquid for forming a silicon oxide thin film and the coating liquid of the present invention, it does not require an additive component for improving the adhesion and increasing the crosslink density to the base material proposed in the above-mentioned prior literature, A silicon oxide thin film excellent in substrate adhesion can be formed, and the obtained silicon oxide thin film is suitable as a primer layer in various fields.

以下、本発明を詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail.

先ず、加水分解性シラン化合物について説明する。   First, the hydrolyzable silane compound will be described.

加水分解性シラン化合物は、アルコキシ基、アルコキシアルコキシ基、アシルオキシ基、アリールオキシ基、アミノキシ基、アミド基、ケトオキシム基、イソシアネート基、ハロゲン原子等の加水分解性基を有するシラン化合物である。   The hydrolyzable silane compound is a silane compound having a hydrolyzable group such as an alkoxy group, an alkoxyalkoxy group, an acyloxy group, an aryloxy group, an aminoxy group, an amide group, a ketoxime group, an isocyanate group, and a halogen atom.

本発明においては、アルコキシシラン化合物が好適に使用される。アルコキシ基(−OR)のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等の低級アルキル基が例示される。加水分解性基の数により、1〜4官能のものが知られている。   In the present invention, an alkoxysilane compound is preferably used. Examples of the alkyl group of the alkoxy group (—OR) include lower alkyl groups such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and a butyl group. One having 1 to 4 functional groups is known depending on the number of hydrolyzable groups.

アルコキシシラン化合物の代表例としては、ジメチルジメトキシシラン(DMDMS)、メチルトリメトキシシラン(MTMS)、テトラメトキシシラン(TMOS)、ジメチルジエトキシシラン(DMDES)、メチルトリエトキシシラン(MTES)、テトラエトキシシラン(TEOS)等が挙げられる。   Representative examples of alkoxysilane compounds include dimethyldimethoxysilane (DMDMS), methyltrimethoxysilane (MTMS), tetramethoxysilane (TMOS), dimethyldiethoxysilane (DMDES), methyltriethoxysilane (MTES), and tetraethoxysilane. (TEOS).

加水分解性シラン化合物の多量体は上記のような単量体を縮合により多量化重合(オリゴマー化)したものである。この反応においては、先ず、アルコキシ基の加水分解によりシラノール基(−Si−OH)が形成される。同時にアルコール(R−OH)が生成する。次いで、シラノール基の(脱水)縮合によりシロキサン結合(−Si−O−Si−O−)が形成され、この縮合を繰り返してシロキサンオリゴマーが形成される。アルコキシシラン化合物の多量体としては、アルコキシ基の加水分解性、縮合性などの面から、Rがメチル基であるテトラメトキシシランの多量体またはRがエチル基であるテトラエトキシシランの多量体が好ましい。   The multimer of the hydrolyzable silane compound is obtained by condensation polymerization (oligomerization) of the above monomers by condensation. In this reaction, first, a silanol group (—Si—OH) is formed by hydrolysis of an alkoxy group. At the same time, alcohol (R—OH) is produced. Next, a siloxane bond (—Si—O—Si—O—) is formed by (dehydration) condensation of silanol groups, and this condensation is repeated to form a siloxane oligomer. The alkoxysilane compound multimer is preferably a tetramethoxysilane multimer in which R is a methyl group or a tetraethoxysilane multimer in which R is an ethyl group in terms of alkoxy group hydrolyzability and condensability. .

多量体の構造には、直鎖状、分枝状、環状、網目状構造があるが、直鎖状構造を持つものとしてテトラアルコキシシランの多量体を示せば、次の一般式で表される。
[化1]
RO(Si(OR)O)R・・・(I)
Multimeric structures include linear, branched, cyclic, and network structures. If a tetraalkoxysilane multimer is shown as having a linear structure, it is represented by the following general formula: .
[Chemical 1]
RO (Si (OR) 2 O) n R (I)

一般式中、nは多量体の多量化度を表わす。通常入手できる多量体はnが異なる多量体の組成物であり、従って、分子量分布を有する。なお、多量化度は平均したnで表される。   In the general formula, n represents the degree of multimerization. Usually available multimers are compositions of multimers with different n and therefore have a molecular weight distribution. The degree of multimerization is expressed as an average n.

テトラアルコキシシラン等の4官能加水分解性シラン化合物またはその多量体の多量化度を「シリカ分」で表すこともある。「シリカ分」とは、その化合物から生成するシリカ(SiO)の質量割合であり、その化合物を安定に加水分解し、焼成して生成するシリカの量を測定することにより得られる。また、「シリカ分」はその化合物の1分子に対して生成するシリカの割合を示すものでもあり、次式で計算される値である。
[数1]
シリカ分(質量部)=多量化度×SiOの分子量/ 該化合物の分子量
The degree of multimerization of a tetrafunctional hydrolyzable silane compound such as tetraalkoxysilane or a multimer thereof may be represented by “silica content”. The “silica content” is a mass ratio of silica (SiO 2 ) produced from the compound, and can be obtained by measuring the amount of silica produced by stably hydrolyzing and firing the compound. The “silica content” also indicates the ratio of silica generated per molecule of the compound, and is a value calculated by the following formula.
[Equation 1]
Silica content (parts by mass) = degree of multimerization × molecular weight of SiO 2 / molecular weight of the compound

本発明においては、多量化度nが通常2〜100、好ましくは2〜70、更に好ましくは2〜50の多量体が使用される。斯かる多量体は、既に市販されているのでそれを利用するのが簡便である。多量化度nが大きくなるに従い、生成するバインダーの分子量が大きくなり、かつ分子量分布が広くなるため、多量化度nが100を超える多量体は本発明には不適切である。   In the present invention, multimers having a degree of multimerization n of usually 2 to 100, preferably 2 to 70, and more preferably 2 to 50 are used. Since such multimers are already commercially available, it is easy to use them. As the degree of multimerization n increases, the molecular weight of the binder produced increases and the molecular weight distribution becomes wider, so that a multimer having a degree of multimerization n exceeding 100 is unsuitable for the present invention.

加水分解性シラン化合物の多量体の市販品としては、三菱ケミカル社製の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MS56S(いずれもテトラメトキシシランの多量体)、コルコート社製のメチルシリケート51(テトラメトキシシランの多量体)、メチルシリケート53A、エチルシリケート40、エチルシリケート48、多摩化学工業社製のエチルシリケート40、シリケート45(いずれもテトラエトキシシランの多量体)等が挙げられる。   Commercially available multimers of hydrolyzable silane compounds include MKC silicate MS51, MKC silicate MS56, MKC silicate MS57, MKC silicate MS56S (all of which are tetramethoxysilane multimers) manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, and methyl manufactured by Colcoat. Examples thereof include silicate 51 (tetramethoxysilane multimer), methyl silicate 53A, ethyl silicate 40, ethyl silicate 48, ethyl silicate 40 and silicate 45 (all of which are tetraethoxysilane multimers) manufactured by Tama Chemical Industry.

本発明においては、2官能の加水分解性シラン化合物から成り且つその少なくとも50重量%が多量体である加水分解性シラン化合物を使用する。加水分解性シラン化合物中の多量体比率は好ましくは70重量%以上である。   In the present invention, a hydrolyzable silane compound composed of a bifunctional hydrolyzable silane compound and having at least 50% by weight as a multimer is used. The multimer ratio in the hydrolyzable silane compound is preferably 70% by weight or more.

加水分解性シラン化合物の多量体の使用量が少ない場合は本発明の目的を達成することは困難である。その理由は次のように推定される。
すなわち、単量体の受ける後述の加水分解および縮合反応により、OH基が減少することや、反応組成物中に分枝状、環状、網目状構造が増加するからである。
If the amount of the hydrolyzable silane compound used is small, it is difficult to achieve the object of the present invention. The reason is estimated as follows.
That is, OH groups are reduced by the hydrolysis and condensation reactions described below, which are received by the monomer, and branched, cyclic, and network structures are increased in the reaction composition.

次に、加水分解および縮合反応の条件について説明する。   Next, conditions for the hydrolysis and condensation reaction will be described.

本発明においては、シリカ粒子の不存在下に前記の反応を行う。バインダー液は、シリカ粒子を加えて酸化ケイ素薄膜形成用塗工液とされるため、初めからシリカ粒子の存在下に製造するのが簡便である。   In the present invention, the above reaction is performed in the absence of silica particles. Since the binder liquid is made into a coating liquid for forming a silicon oxide thin film by adding silica particles, it is easy to manufacture the binder liquid in the presence of silica particles from the beginning.

しかしながら、シリカ粒子の存在下に前記の反応を行った場合は本発明の目的を達成することは困難である。その理由は次のように推定される。
すなわち、前記の加水分解および縮合反応は逐次に行われるため、その(加熱による)反応過程にシリカ粒子が存在すると反応途中に生成した各成分がシリカ粒子表面に吸着する。この吸着は、バインダー成分OH基とシリカ粒子OH基が水素結合や、シロキサン結合が形成された強固な状態であり、バインダーの持つ基材密着性や酸化ケイ素薄膜の強度増加に寄与するOH基が減少することになる。また、シリカ粒子に吸着したバインダー成分が架橋点となり、分岐構造や網目構造を増加させる。これに対して、シリカ粒子の不存在下に製造した反応生成物はOH基を多量に備えた直鎖構造に富んだものとなる。そこで、本発明においては、シリカ粒子の不存在下にバインダー液を製造し、得られたバインダー液とシリカ微粒子とを室温にて混合することにより酸化ケイ素薄膜形成用塗工液を製造する。
However, when the above reaction is performed in the presence of silica particles, it is difficult to achieve the object of the present invention. The reason is estimated as follows.
That is, since the hydrolysis and condensation reaction are sequentially performed, if silica particles are present in the reaction process (by heating), each component generated during the reaction is adsorbed on the surface of the silica particles. This adsorption is a strong state in which the binder component OH group and the silica particle OH group are formed with hydrogen bonds or siloxane bonds, and there are OH groups that contribute to the adhesion of the binder to the substrate and the strength of the silicon oxide thin film. Will be reduced. Moreover, the binder component adsorbed on the silica particles serves as a crosslinking point, and increases the branched structure and the network structure. On the other hand, a reaction product produced in the absence of silica particles is rich in a linear structure having a large amount of OH groups. Therefore, in the present invention, a binder liquid is produced in the absence of silica particles, and the obtained binder liquid and silica fine particles are mixed at room temperature to produce a coating liquid for forming a silicon oxide thin film.

前記の反応は、加水分解性シラン化合物を溶解した親水性溶媒溶液中に撹拌条件下で酸触媒水溶液を連続的に滴下して行う。   The reaction is carried out by continuously dropping an acid catalyst aqueous solution under a stirring condition into a hydrophilic solvent solution in which a hydrolyzable silane compound is dissolved.

親水性溶媒としては、加水分解性シラン化合物の多量体を溶解し得る限り、特に制限されないが、一般的には、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール類、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、プロピルセロソルブ類などのセロソルブ類、エチレングリコール、プロピレングリコール、ヘキシレングリコールなどのグリコール類が使用される。   The hydrophilic solvent is not particularly limited as long as it can dissolve the multimer of the hydrolyzable silane compound, but in general, alcohols such as methanol, ethanol, propanol, butanol, ethyl cellosolve, butyl cellosolve, propyl cellosolve And other glycols such as ethylene glycol, propylene glycol, and hexylene glycol are used.

親水性溶媒の使用量は、特に制限されないが、バインダー液にシリカ微粒子を混合して製造される酸化ケイ素薄膜形成用塗工液の塗布性を考慮し、加水分解性シラン化合物100重量部に対する割合として、通常0.1〜100重量倍、好ましくは1〜10重量で倍ある。因に、加水分解性シラン化合物の多量体は、前述のように多量化度の異なる成分から成る組成物であり、重合度が高くなるに従い粘度が高くなる。一方、その単量体、例えば、ジメチルジメトキシシランの市販品は、通常99重量%純度の溶液である。   The amount of the hydrophilic solvent used is not particularly limited, but considering the applicability of the coating liquid for forming a silicon oxide thin film produced by mixing silica fine particles in a binder liquid, the ratio relative to 100 parts by weight of the hydrolyzable silane compound As usual, it is 0.1-100 weight times, Preferably it is 1-10 weight times. Incidentally, the hydrolyzable silane compound multimer is a composition comprising components having different degrees of multimerization as described above, and the viscosity increases as the degree of polymerization increases. On the other hand, a commercial product of the monomer, for example, dimethyldimethoxysilane, is usually a 99% by weight pure solution.

酸触媒水溶液としては塩酸や酢酸などの水溶液が例示される。加水分解性シラン化合物の加水分解および縮合反応は、酸触媒を使用せず、水のみで行うことも不可能ではないが、その場合は、加水分解反応に長時間を要するのみではなく、本発明の目的を達成することは困難である。その理由は次のように推定される。   Examples of the acid catalyst aqueous solution include aqueous solutions of hydrochloric acid and acetic acid. The hydrolysis and condensation reaction of the hydrolyzable silane compound does not use an acid catalyst, and it is not impossible to carry out with water alone. It is difficult to achieve this goal. The reason is estimated as follows.

すなわち、触媒を使用しない場合、中性付近での反応となり加水分解反応は非常に遅いが縮合反応は速やかに進行する条件であるため、加水分解反応が十分に進行していない状態から並行して縮合反応が起こり生成物の分子量分布が広くなるからである。また、加水分解が不十分で、生成物には多くの未反応アルコキシ基が残るため、バインダー液の保存安定性が悪く、ゲル化に至ることがある。   In other words, when no catalyst is used, the reaction is near neutral and the hydrolysis reaction is very slow, but the condensation reaction is a condition that proceeds rapidly, so in parallel from the state where the hydrolysis reaction does not proceed sufficiently. This is because a condensation reaction occurs and the molecular weight distribution of the product becomes wide. Moreover, since hydrolysis is inadequate and many unreacted alkoxy groups remain in a product, the storage stability of a binder liquid is bad and it may result in gelatinization.

酸触媒水溶液中の酸濃度は、通常0.1〜0.0001重量%、好ましくは0.01〜0.001重量%の範囲である。酸触媒をこのような低濃度の水溶液として使用するならば、反応系内に多量の水が同伴させられることとなり、その結果、競争反応である縮合反
応の反応速度を抑制することが出来る。そのため、傾向としては、加水分解で生じたOH基が適切な速度で消失し、OH基を多量に備えた直鎖構造に富む反応組成物が得られ易くなる。
The acid concentration in the acid catalyst aqueous solution is usually in the range of 0.1 to 0.0001% by weight, preferably 0.01 to 0.001% by weight. If the acid catalyst is used as such a low concentration aqueous solution, a large amount of water is entrained in the reaction system, and as a result, the reaction rate of the condensation reaction, which is a competitive reaction, can be suppressed. Therefore, as a tendency, OH groups generated by hydrolysis disappear at an appropriate rate, and it becomes easy to obtain a reaction composition rich in a linear structure having a large amount of OH groups.

ところで、酸濃度が余りにも小さい場合は、酸触媒を使用せずに反応を行った前記の場合と同趣旨により本発明の目的達成が困難となる傾向があり、逆に、酸触媒の濃度が大きい場合は、加水分解は速やかに進行するが縮合反応が遅いため、分子量の低い反応組成物しか得られず、基材密着性、耐擦傷性の効果が劇的に下がる。   By the way, when the acid concentration is too small, the object of the present invention tends to be difficult to achieve due to the same purpose as in the case where the reaction was performed without using the acid catalyst. If it is large, hydrolysis proceeds rapidly but the condensation reaction is slow, so that only a reaction composition having a low molecular weight can be obtained, and the effects of adhesion to the substrate and scratch resistance are dramatically reduced.

酸触媒の使用量は、親水性溶媒溶液中の加水分解性シラン化合物の加水分解性基(代表的にはアルコキシ基)の総量100モルに対して、通常0.001〜10ミリモル、好ましくは0.01〜10ミリモルである。   The amount of the acid catalyst used is usually 0.001 to 10 mmol, preferably 0 with respect to 100 mol of the total amount of hydrolyzable groups (typically alkoxy groups) of the hydrolyzable silane compound in the hydrophilic solvent solution. 0.01 to 10 mmol.

酸触媒水溶液は連続的に滴下されるが、その滴下速度は反応系内の温度が急上昇しないように適宜選択される。酸触媒水溶液の滴下速度は、親水性溶媒溶液100ml当たり、通常1〜10ml/min、好ましくは3〜5ml/minである。滴下された触媒水溶液は撹拌により直ちに均一に拡散され均一な加水分解が行われる。なお、撹拌方法は通常の化学反応で採用されている方法を採用することが出来る。   The acid catalyst aqueous solution is continuously dropped, and the dropping rate is appropriately selected so that the temperature in the reaction system does not rise rapidly. The dropping rate of the acid catalyst aqueous solution is usually 1 to 10 ml / min, preferably 3 to 5 ml / min, per 100 ml of the hydrophilic solvent solution. The dropped catalyst aqueous solution is immediately and uniformly diffused by stirring to be uniformly hydrolyzed. In addition, the stirring method can employ | adopt the method employ | adopted by the normal chemical reaction.

加水分解性シラン化合物の加水分解および縮合反応は、実際的には、逐次に且つ並行して行われる。本発明の好ましい実施態様においては、OH基を多量に備えた直鎖構造に富む反応組成物を得るとの観点から、可能な限り加水分解と縮合反応とが各別に行われるように、次の3段階に分けて行う。   The hydrolysis and condensation reaction of the hydrolyzable silane compound is actually performed sequentially and in parallel. In a preferred embodiment of the present invention, from the viewpoint of obtaining a reaction composition rich in a linear structure having a large amount of OH groups, the following hydrolysis and condensation reactions are carried out separately as much as possible. Divide into three stages.

(1)加水分解反応工程:
撹拌条件下に親水性溶媒溶液に酸触媒水溶液を滴下することによって行う。反応温度は、通常5〜50℃、好ましく10〜40℃である。反応温度が上記範囲未満では加水分解反応が遅くなり過ぎ、上記範囲超過では縮合反応の回避が困難となる。反応温度の制御は、反応器のジャケットに導通される冷媒の温度・循環量や酸触媒水溶液の滴下速度などによって行われる。親水性溶媒の沸点が低い場合は還流条件下に加水分解反応を行う。反応時間は、通常1〜60分、好ましくは5〜30分である。
(1) Hydrolysis reaction step:
It is carried out by dropping the acid catalyst aqueous solution into the hydrophilic solvent solution under stirring conditions. The reaction temperature is usually 5 to 50 ° C., preferably 10 to 40 ° C. When the reaction temperature is less than the above range, the hydrolysis reaction is too slow, and when the reaction temperature is over the above range, it is difficult to avoid the condensation reaction. The reaction temperature is controlled by the temperature / circulation amount of the refrigerant conducted to the reactor jacket, the dropping rate of the acid catalyst aqueous solution, and the like. When the boiling point of the hydrophilic solvent is low, the hydrolysis reaction is performed under reflux conditions. The reaction time is usually 1 to 60 minutes, preferably 5 to 30 minutes.

加水分解反応は発熱反応であり、反応液は通常1〜15℃温度上昇する。加水分解反応が実質的に完了したことを確認するため、酸触媒水溶液の滴下終了後に反応温度が5〜10℃低下するまで撹拌を続行するのが好ましい。   The hydrolysis reaction is an exothermic reaction, and the temperature of the reaction solution usually rises by 1 to 15 ° C. In order to confirm that the hydrolysis reaction is substantially completed, it is preferable to continue stirring until the reaction temperature drops by 5 to 10 ° C. after completion of the dropwise addition of the aqueous acid catalyst solution.

(2)縮合反応工程:
前記工程に引き続き、必要に応じて反応温度を高め、撹拌条件下に行う。反応温度は、通常40〜80℃、好ましく50〜60℃である。反応温度が上記範囲未満では縮合反応が遅くなり過ぎ、上記範囲超過では過剰な縮合反応の回避が困難となる。昇温速度は、通常0.1〜10℃/分とされる。反応時間は、通常1〜120分、好ましくは5〜60分である。
(2) Condensation reaction step:
Following the above step, the reaction temperature is increased as necessary, and the reaction is carried out under stirring conditions. The reaction temperature is usually 40 to 80 ° C, preferably 50 to 60 ° C. If the reaction temperature is less than the above range, the condensation reaction becomes too slow, and if it exceeds the above range, it is difficult to avoid an excessive condensation reaction. The rate of temperature rise is usually 0.1 to 10 ° C./min. The reaction time is usually 1 to 120 minutes, preferably 5 to 60 minutes.

(3)縮合反応停止工程:
反応液を冷却して縮合反応を停止する。冷却温度は通常10〜30℃である。この際、縮合反応組成物の濃度低減のために親水性溶媒を添加する冷却希釈により縮合反応を停止するのが一層効果的である。なお、親水性溶媒は反応溶媒と同一のものが好適であるが、液性調整のため別の親水性溶媒を使用しても良い。
(3) Condensation reaction termination step:
The reaction solution is cooled to stop the condensation reaction. The cooling temperature is usually 10 to 30 ° C. At this time, it is more effective to stop the condensation reaction by cooling dilution by adding a hydrophilic solvent in order to reduce the concentration of the condensation reaction composition. The hydrophilic solvent is preferably the same as the reaction solvent, but another hydrophilic solvent may be used for adjusting the liquidity.

親水性溶媒の添加量は、加水分解性シラン化合物、反応に供した親水性溶媒および酸触媒水溶液の総量に対する親水性溶媒の濃度として表した場合、通常50〜150重量%の範囲である。   The addition amount of the hydrophilic solvent is usually in the range of 50 to 150% by weight when expressed as the concentration of the hydrophilic solvent relative to the total amount of the hydrolyzable silane compound, the hydrophilic solvent subjected to the reaction, and the aqueous acid catalyst solution.

前記の冷却希釈による縮合反応停止工程によれば、得られるバインダー液の保存安定性が高くなり、また、各用途の要求に合う濃度に調整し得るバインダー液製造が可能になる。   According to the condensation reaction stopping step by the cooling dilution described above, the storage stability of the obtained binder liquid is increased, and the binder liquid can be manufactured so that the concentration can be adjusted to meet the requirements of each application.

前上記の縮合反応工程により、得られる反応組成物の重量平均分子量が決定される。重量平均分子量は、通常1000〜5000、好ましくは2000〜4000である。斯かる分子量は均多量化度nが2〜100の多量体に相当する。   The weight average molecular weight of the resulting reaction composition is determined by the above condensation reaction step. A weight average molecular weight is 1000-5000 normally, Preferably it is 2000-4000. Such molecular weight corresponds to a multimer having a uniform multimerization degree n of 2 to 100.

上記の重量平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)により下記の条件で測定された値である。   The weight average molecular weight is a value measured by gel permeation chromatography (GPC) under the following conditions.

[溶媒] テトラヒドロフラン
[装置名] TOSOH HLC−8220GPC
[カラム] TOSOH TSKgel Super HM−N(2本)とHZ1000(1本)を接続して使用。
[カラム温度] 40℃
[試料濃度] 0.01質量%
[流速] 0.6ml/min
[較正曲線] PEG(分子量20000、4000、1000、200の4点3次式近似による較正曲線を使用。
[Solvent] Tetrahydrofuran [Device name] TOSOH HLC-8220GPC
[Column] Used by connecting TOSOH TSKgel Super HM-N (2) and HZ1000 (1).
[Column temperature] 40 ° C
[Sample concentration] 0.01% by mass
[Flow rate] 0.6ml / min
[Calibration Curve] PEG (Uses a calibration curve based on a 4-point cubic approximation of molecular weight 20000, 4000, 1000, 200).

前記の反応組成物より成る酸化ケイ素薄膜形成用バインダー液は、実質的に透明であり、カオリン濁度計を用いて測定した結果濁度は10以下である。   The binder liquid for forming a silicon oxide thin film comprising the above reaction composition is substantially transparent, and the turbidity measured by using a kaolin turbidimeter is 10 or less.

次に、酸化ケイ素薄膜形成用塗工液の製造方法について説明する。本発明においては、前記の製造方法で得られたバインダー液とシリカ微粒子とを混合することにより酸化ケイ素薄膜形成用塗工液を製造する。   Next, the manufacturing method of the coating liquid for silicon oxide thin film formation is demonstrated. In this invention, the coating liquid for silicon oxide thin film formation is manufactured by mixing the binder liquid obtained by the said manufacturing method, and silica fine particles.

シリカ微粒子としては、特に制限されず、平均粒子径5〜100nmの球状非凝集シリカ微粒子、平均粒子径が10〜100nmの中空状非凝集シリカ微粒子、平均一次粒径が5〜100nmの鎖状凝集シリカ微粒子の少なくとも一種からなるシリカ微粒子などが挙げられる。これらは、形成される酸化ケイ素薄膜の目的に応じて適宜選択される。   The silica fine particles are not particularly limited, and spherical non-aggregated silica fine particles having an average particle size of 5 to 100 nm, hollow non-aggregated silica fine particles having an average particle size of 10 to 100 nm, and chain aggregation having an average primary particle size of 5 to 100 nm. Examples thereof include silica fine particles composed of at least one kind of silica fine particles. These are appropriately selected according to the purpose of the silicon oxide thin film to be formed.

球状非凝集シリカ微粒子の具体例としては、日産化学工業株式会社製の「スノーテックス(登録商標)−O」、「スノーテックス(登録商標)−O−40」、「スノーテックス(登録商標)−OL」、扶桑化学工業製の「クォートロン(登録商標)−PL−1」、「クォートロン(登録商標)−PL−3」、「クォートロン(登録商標)−PL−7」等が挙げられる。   Specific examples of the spherical non-aggregated silica fine particles include “Snowtex (registered trademark) -O”, “Snowtex (registered trademark) -O-40”, and “Snowtex (registered trademark) — OL "," Quatron (registered trademark) -PL-1 "," Quortron (registered trademark) -PL-3 "," Quortron (registered trademark) -PL-7 "manufactured by Fuso Chemical Industry, and the like.

鎖状凝集シリカ微粒子の具体例としては、日産化学工業株式会社製の「スノーテックス(登録商標)−OUP」(平均長さ:40〜100nm)、「スノーテックス(登録商標)−UP」(平均長さ:40〜100nm)、「スノーテックス(登録商標)PS−M」(平均長さ:80〜150nm)、「スノーテックス(登録商標)PS−MO」(平均長さ:80〜150nm)、「スノーテックス(登録商標)PS−S」(平均長さ:80〜120nm)、「スノーテックス(登録商標)PS−SO」(平均長さ:80〜120nm)、「IPA−ST−UP」(平均長さ:40〜100nm)、日本国触媒化成工業株式会社製の「ファインカタロイドF−120」等が挙げられる。   Specific examples of the chain aggregated silica fine particles include “Snowtex (registered trademark) -OUP” (average length: 40 to 100 nm), “Snowtex (registered trademark) -UP” (average) manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd. Length: 40 to 100 nm), “Snowtex (registered trademark) PS-M” (average length: 80 to 150 nm), “Snowtex (registered trademark) PS-MO” (average length: 80 to 150 nm), “Snowtex (registered trademark) PS-S” (average length: 80 to 120 nm), “Snowtex (registered trademark) PS-SO” (average length: 80 to 120 nm), “IPA-ST-UP” ( Average length: 40 to 100 nm), “Fine Cataloid F-120” manufactured by Nippon Shokubai Kasei Kogyo Co., Ltd., and the like.

酸化ケイ素薄膜形成用塗工液は、基材に塗布する際の塗工性、塗膜の膜厚や平滑性などを考慮して、適切な濃度に調製される。濃度調整は前述の親水性溶媒の添加により行われるが、この濃度調整はシリカ微粒子を混合する前に行うことも後に行うこともできる。   The coating liquid for forming a silicon oxide thin film is prepared at an appropriate concentration in consideration of coating properties when applied to a substrate, film thickness and smoothness of the coating film, and the like. Concentration adjustment is performed by adding the above-mentioned hydrophilic solvent. This concentration adjustment can be performed before or after mixing the silica fine particles.

酸化ケイ素薄膜形成用塗工液が塗布される基材は任意であるが、一般的にはプラスチックス基材が使用され、フィルム(100μm以下)であってもそれより厚いシートであってもよい。因に、プラスチックスとしては、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリカーボネート(PC)、ポリイミド(PI)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、シクロオレフィンポリマー(COP)等が挙げられる。基材の表面は、表面改質処理したものでも、処理してないものでも、どちらにでも適用できる。   The substrate to which the coating liquid for forming a silicon oxide thin film is applied is arbitrary, but in general, a plastics substrate is used, which may be a film (100 μm or less) or a thicker sheet. . Incidentally, examples of plastics include polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polycarbonate (PC), polyimide (PI), polymethyl methacrylate (PMMA), and cycloolefin polymer (COP). The surface of the substrate can be applied to either a surface-modified or untreated surface.

酸化ケイ素薄膜は、塗工液の塗布後に乾燥と硬化を行うことによって形成される。   The silicon oxide thin film is formed by drying and curing after application of the coating liquid.

塗工液の塗布は、特に制限されず、ディップコート法、スピンコート法、ダイコート法、スプレーコート法、グラビアコート法、ロールコート法、カーテンコート法、スクリーン印刷法、インクジェット印刷法を挙げることができる。   Application of the coating liquid is not particularly limited, and examples thereof include a dip coating method, a spin coating method, a die coating method, a spray coating method, a gravure coating method, a roll coating method, a curtain coating method, a screen printing method, and an inkjet printing method. it can.

塗布膜厚は形成される酸化ケイ素薄膜の目的に応じて適宜選択される。通常50〜5000nmである。   The coating thickness is appropriately selected according to the purpose of the silicon oxide thin film to be formed. Usually 50 to 5000 nm.

上記の乾燥は溶媒を除去するために行われ、乾燥温度は通常50〜80℃であり、熱風乾燥機などが好適に使用される。乾燥時間は通常1〜10分、好ましくは1〜5分である。   Said drying is performed in order to remove a solvent, drying temperature is 50-80 degreeC normally, and a hot air dryer etc. are used suitably. The drying time is usually 1 to 10 minutes, preferably 1 to 5 minutes.

上記の硬化処理は、主としてバインダー液に含まれるシラノール基(Si−OH)と基材表面のヒドロキシル基やカルボキシル基などの酸素含有官能基を結合させるために行われ、これにより酸化ケイ素薄膜が形成される。   The above curing treatment is mainly performed to bond silanol groups (Si-OH) contained in the binder liquid to oxygen-containing functional groups such as hydroxyl groups and carboxyl groups on the substrate surface, thereby forming a silicon oxide thin film. Is done.

上記の硬化処理としては酸素の存在下に紫外線を照射して行う方法が推奨される。紫外線には、近紫外線(near UV、波長200〜380nm)、遠紫外線(波長10〜200nm)及び極端紫外線(extreme UV、波長1〜10nm)が含まれるが、通常は遠紫外線が有効である。紫外線の線源としては、例えば、低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、エキシマ紫外線(エキシマUV)ランプ、ハライドランプ、レーザー等が挙げられる。紫外線の照射時間は通常1秒〜3分である。   As the above curing treatment, a method of irradiating ultraviolet rays in the presence of oxygen is recommended. The ultraviolet rays include near ultraviolet rays (near UV, wavelength 200 to 380 nm), far ultraviolet rays (wavelength 10 to 200 nm), and extreme ultraviolet rays (extreme UV, wavelength 1 to 10 nm), but far ultraviolet rays are usually effective. Examples of the ultraviolet ray source include a low-pressure mercury lamp, a high-pressure mercury lamp, an excimer ultraviolet (excimer UV) lamp, a halide lamp, and a laser. The irradiation time of ultraviolet rays is usually 1 second to 3 minutes.

基材としてプラスチックス基材を使用し、酸素の存在下に紫外線を照射して行う硬化処理の場合、基材密着性が顕著に改良された酸化ケイ素薄膜が形成される。その理由は次のように推定される。   In the case of a curing treatment using a plastics substrate as a substrate and irradiating with ultraviolet rays in the presence of oxygen, a silicon oxide thin film with significantly improved substrate adhesion is formed. The reason is estimated as follows.

すなわち、紫外線の作用で発生した活性酸素によりプラスチック基材表面が活性化(改質)され、バインダー液に含まれるシラノール基(Si−OH)と基材表面とが強固に結合される。   That is, the surface of the plastic substrate is activated (modified) by the active oxygen generated by the action of ultraviolet rays, and the silanol groups (Si—OH) contained in the binder liquid and the substrate surface are firmly bonded.

以下、本発明を実施例より更に詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り以下の実施例に限定されるものではない。以下の諸例における分析方法は次の通りである。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further in detail from an Example, this invention is not limited to a following example, unless the summary is exceeded. The analysis methods in the following examples are as follows.

実施例1
<酸化ケイ素薄膜形成用バインダー液の製造>
(1)加水分解反応工程:
2Lのジャケット付き反応器に、信越シリコーン社製の商品「KBM22」(ジメチルメトキシシラン含量99重量%)50質量部、三菱ケミカル社製商品「シリケートMS51」(平均多量化度n:7、メチルシリケートオリゴマー含量99.8重量%)200質量部、エタノール500質量部を仕込み、反応上限温度を40℃に設定し、攪拌条件下、0.007重量%の塩酸水溶液330質量部を10分かけて滴下した。この時、発熱反応により5〜10℃反応温度が上昇した。反応温度が5〜10℃低下するまで撹拌を続行した。なお、2官能の加水分解性シラン化合物中の多量体の割合(「KBM22」と「シリケートMS51」の合計量に対するシリケートMS51の割合)は80重量%である。
Example 1
<Manufacture of binder liquid for forming silicon oxide thin film>
(1) Hydrolysis reaction step:
In a 2 L jacketed reactor, 50 parts by mass of “KBM22” manufactured by Shin-Etsu Silicone (dimethylmethoxysilane content 99% by weight), “Silicate MS51” manufactured by Mitsubishi Chemical Co., Ltd. (average degree of multimerization n: 7, methyl silicate) (Oligomer content 99.8% by weight) 200 parts by mass and 500 parts by mass of ethanol were added, the reaction upper limit temperature was set to 40 ° C., and 330 parts by mass of 0.007% by weight hydrochloric acid aqueous solution was added dropwise over 10 minutes under stirring conditions. did. At this time, the reaction temperature increased by 5 to 10 ° C. due to the exothermic reaction. Stirring was continued until the reaction temperature dropped by 5-10 ° C. The ratio of the multimer in the bifunctional hydrolyzable silane compound (the ratio of silicate MS51 to the total amount of “KBM22” and “silicate MS51”) is 80% by weight.

(2)縮合反応工程:
塩酸水溶液滴下後、撹拌条件下、30分かけて60℃に昇温し、60℃で30分間保持した。その後、室温まで冷却した。
(2) Condensation reaction step:
After dropping the aqueous hydrochloric acid solution, the temperature was raised to 60 ° C. over 30 minutes under stirring conditions, and the temperature was maintained at 60 ° C. for 30 minutes. Then, it cooled to room temperature.

(3)縮合反応停止工程:
冷却後、エタノール1100質量部を混合し、30分攪拌することにより、アルコキシシラン組成物(A)2180質量部を得た。
(3) Condensation reaction termination step:
After cooling, 1100 parts by mass of ethanol was mixed and stirred for 30 minutes to obtain 2180 parts by mass of an alkoxysilane composition (A).

<酸化ケイ素薄膜形成用塗工液の製造>
前記で得られたアルコキシラン組成物(A)2180質量部に、エタノール12000質量部を加え、30分攪拌することにより、アルコキシシラン組成物(B)14180を得た。
<Manufacture of coating liquid for forming silicon oxide thin film>
An alkoxysilane composition (B) 14180 was obtained by adding 12000 parts by mass of ethanol to 2180 parts by mass of the alkoxysilane composition (A) obtained above and stirring for 30 minutes.

上記で得られたアルコキシシラン組成物(B)14180質量部に球状非凝集シリカ2040質量部(日産化学工業社製の商品「スノーテックスO」)を加え、30分攪拌することにより、酸化ケイ素薄膜形成用塗工液を得た。   Silicon oxide thin film is obtained by adding 2040 parts by mass of spherical non-agglomerated silica (product “Snowtex O” manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) to 14180 parts by mass of the alkoxysilane composition (B) obtained above and stirring for 30 minutes. A forming coating solution was obtained.

(A)酸化ケイ素薄膜形成用塗工液の評価:
52×76mmにカットした厚み125μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(東洋紡社製の「コスモシャインA−4100」)の易接着未処理面に、実施例1で得られた酸化ケイ素薄膜形成用塗工液を滴下し、スピンコーター(ミカサ社製の「MS−A150」)で1200rpm、30秒コートすることで薄膜を作製した。
(A) Evaluation of coating liquid for forming silicon oxide thin film:
Coating for forming a silicon oxide thin film obtained in Example 1 on a non-adhesive surface of a 125 μm thick polyethylene terephthalate (PET) film (“Cosmo Shine A-4100” manufactured by Toyobo Co., Ltd.) cut to 52 × 76 mm The liquid was dropped, and a thin film was prepared by coating at 1200 rpm for 30 seconds with a spin coater (“MS-A150” manufactured by Mikasa).

その後、溶媒を除去するために、定温恒温送風機(ヤマト科学社製)に入れ、70℃、1分で乾燥した。次に、大気下で高圧水銀ランプ(アイグラフィックス社製)を用いて、照度130mW/cm、積算光量1000mJ/cmの紫外線を照射することで、厚さ100nmの酸化ケイ素薄膜付きPETを得た。 Then, in order to remove a solvent, it put into the constant temperature and constant temperature air blower (made by Yamato Kagaku company), and dried at 70 degreeC for 1 minute. Next, using a high-pressure mercury lamp (manufactured by Eye Graphics Co., Ltd.) in the atmosphere, irradiating ultraviolet rays with an illuminance of 130 mW / cm 2 and an integrated light quantity of 1000 mJ / cm 2 , a PET with a silicon oxide thin film having a thickness of 100 nm Obtained.

[密着性試験方法]
JIS K5600に準拠して、付着テープとしてニチバン(株)製の工業用24mmセロテープ(登録商標)を用いて、クロスカット法による付着性試験を行い、密着性を評価した。
すなわち、カッターナイフで5mm間隔の25個の碁盤目を作り、セロハンテープを膜表面に貼付け、引き離した後に、膜が剥離せずに残った数を数えて評価した。
なお、酸化ケイ素薄膜は、ガラス質に近い性状であるため、カッターナイフで碁盤目を作る際に亀裂が生じ易く、その正確な密着性試験が困難となるため、JIS K5600の碁盤目の間隔は1mmまたは2mmとなっているが、碁盤目の間隔を5mmに変更した。
マス目の合計(25個)に対する剥がれなかったマス目の数の割合(膜残存率)を求めた。結果を表1に示す。
[Adhesion test method]
In accordance with JIS K5600, an adhesive test by cross-cut method was performed using an industrial 24 mm cello tape (registered trademark) manufactured by Nichiban Co., Ltd. as an adhesive tape, and the adhesion was evaluated.
That is, 25 grids with a 5 mm interval were made with a cutter knife, cellophane tape was applied to the surface of the membrane, and after peeling, the number of membranes remaining without peeling was counted and evaluated.
In addition, since the silicon oxide thin film has properties close to glassy, cracks are likely to occur when making a grid with a cutter knife, and its accurate adhesion test is difficult, so the grid spacing of JIS K5600 is Although it is 1 mm or 2 mm, the grid interval was changed to 5 mm.
The ratio (film residual ratio) of the number of squares that were not peeled off relative to the total squares (25) was obtained. The results are shown in Table 1.

[耐湿熱性試験]
実施例および比較例で作成した酸化ケイ素薄膜付きPETを、温度60℃、相対湿度95%の環境に設定した環境試験器内(ESPEC社製SH−641)に30分保持し、耐久性評価を行った。密着性の低下状態について上記の密着性試験方法により評価した。結果を表1に示す。
[Moisture and heat resistance test]
The PET with silicon oxide thin film created in the examples and comparative examples is held for 30 minutes in an environmental tester (SH-641 manufactured by ESPEC) set in an environment with a temperature of 60 ° C. and a relative humidity of 95%. went. The lowered adhesion state was evaluated by the above-described adhesion test method. The results are shown in Table 1.

比較例1:
実施例1において、酸化ケイ素薄膜形成用塗工液の製造工程で使用する使用するシリカを鎖状シリカ(日産化学工業社製の商品「スノーテックスOUP」)に変更し、これを加え、加水分解工程、縮合反応工程、縮合反応停止工程を行ない、冷却後、エタノール1100質量部を混合し、30分撹拌し、その後、酸化ケイ素薄膜形成用塗工液の製造工程で使用した量のエタノール12000質量部を加えた以外は、実施例1と同様にして、酸化ケイ素薄膜形成用塗工液を製造した。そして、実施例1と同様にして、厚さ100nmの酸化ケイ素薄膜付きPETを得、酸化ケイ素薄膜の密着性を評価した。結果を表1に示す。
Comparative Example 1:
In Example 1, the silica used in the production process of the coating liquid for forming a silicon oxide thin film was changed to chain silica (product “Snowtex OUP” manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.), and this was added and hydrolyzed. The process, the condensation reaction process, and the condensation reaction stop process are performed, and after cooling, 1100 parts by mass of ethanol is mixed and stirred for 30 minutes, and then 12,000 masses of ethanol used in the production process of the coating liquid for forming a silicon oxide thin film. A silicon oxide thin film-forming coating solution was produced in the same manner as in Example 1 except that the part was added. And it carried out similarly to Example 1, obtained PET with a silicon oxide thin film of thickness 100nm, and evaluated the adhesiveness of the silicon oxide thin film. The results are shown in Table 1.

比較例2:
実施例1において、酸化ケイ素薄膜形成用塗工液の製造工程で使用する使用するシリカを鎖状シリカ(日産化学工業社製の商品「スノーテックスOUP」)に変更し、0.007重量%の塩酸水溶液の代わりに同一量の純水を使用した以外は、実施例1と同様にして、酸化ケイ素薄膜形成用塗工液を製造した。そして、実施例1と同様にして、厚さ100nmの酸化ケイ素薄膜付きPETを得、酸化ケイ素薄膜の密着性を評価した。結果を表1に示す。
Comparative Example 2:
In Example 1, the silica used in the manufacturing process of the coating liquid for forming a silicon oxide thin film was changed to chain silica (product “Snowtex OUP” manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.), and 0.007 wt% A coating solution for forming a silicon oxide thin film was produced in the same manner as in Example 1 except that the same amount of pure water was used instead of the hydrochloric acid aqueous solution. And it carried out similarly to Example 1, obtained PET with a silicon oxide thin film of thickness 100nm, and evaluated the adhesiveness of the silicon oxide thin film. The results are shown in Table 1.

比較例3:
実施例1において、酸化ケイ素薄膜形成用塗工液の製造工程で使用する使用するシリカを鎖状シリカ(日産化学工業社製の商品「スノーテックスOUP」)に変更し、「KBM22」50質量部、「シリケートMS51」200質量部を、それぞれ、「KBM22」150質量部、「シリケートMS51」100質量部に変更した以外は、実施例1と同様にして酸化ケイ素薄膜形成用塗工液を製造した。なお、2官能の加水分解性シラン化合物中の多量体の割合は40重量%である。そして、実施例1と同様にして、厚さ100nmの酸化ケイ素薄膜付きPETを得、酸化ケイ素薄膜の密着性を評価した。結果を表1に示す。
Comparative Example 3:
In Example 1, the silica used in the manufacturing process of the coating liquid for forming a silicon oxide thin film was changed to chain silica (product “Snowtex OUP” manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.), and “KBM22” 50 parts by mass A silicon oxide thin film forming coating solution was produced in the same manner as in Example 1 except that 200 parts by mass of “silicate MS51” were changed to 150 parts by mass of “KBM22” and 100 parts by mass of “silicate MS51”, respectively. . The ratio of multimers in the bifunctional hydrolyzable silane compound is 40% by weight. And it carried out similarly to Example 1, obtained PET with a silicon oxide thin film of thickness 100nm, and evaluated the adhesiveness of the silicon oxide thin film. The results are shown in Table 1.

Figure 2019023269
Figure 2019023269

Claims (4)

加水分解性シラン化合物を加水分解および縮合反応させてその反応組成物より成る酸化ケイ素薄膜形成用バインダー液を製造する方法であり、2官能の加水分解性シラン化合物から成り且つその少なくとも50重量%が多量体である加水分解性シラン化合物を使用し、シリカ粒子の不存在下、加水分解性シラン化合物を溶解した親水性溶媒溶液中に撹拌条件下で酸触媒水溶液を連続的に滴下して前記の反応を行うことを特徴とする酸化ケイ素薄膜形成用バインダー液の製造方法。   A method for producing a binder liquid for forming a silicon oxide thin film comprising a reaction composition by hydrolyzing and condensing a hydrolyzable silane compound, comprising a bifunctional hydrolyzable silane compound, at least 50% by weight of A hydrolyzable silane compound that is a multimer is used, and in the absence of silica particles, an aqueous acid catalyst solution is continuously dropped into a hydrophilic solvent solution in which the hydrolyzable silane compound is dissolved under stirring conditions. A process for producing a binder liquid for forming a silicon oxide thin film, characterized by carrying out a reaction. 加水分解性シラン化合物の多量体がテトラメトキシシランから成る平均多量化度n2〜100の多量体である請求項1に記載の製造方法。   The production method according to claim 1, wherein the multimer of the hydrolyzable silane compound is a multimer having an average multimerization degree n2 to 100 composed of tetramethoxysilane. 酸触媒水溶液の酸濃度が0.01〜0.001重量%である請求項1又は2に記載の製造方法。   The production method according to claim 1 or 2, wherein the acid concentration of the acid catalyst aqueous solution is 0.01 to 0.001 wt%. 請求項1〜3の何れかに記載の製造方法で得られたバインダー液とシリカ微粒子とを混合することを特徴とする酸化ケイ素薄膜形成用塗工液の製造方法。   The manufacturing method of the coating liquid for silicon oxide thin film formation characterized by mixing the binder liquid obtained by the manufacturing method in any one of Claims 1-3, and a silica particle.
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