JP2022019380A - Substrate with silica film - Google Patents

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Abstract

To provide a substrate with silica film that has excellent alkali resistance and wear resistance.SOLUTION: A substrate with silica film of the present invention has a silica film that is formed by using a composition for forming silica film, and the composition contains a hydrolyzable compound or the like and a silica particle, and the composition contains, as a hydrolyzable compound, only tetraalkoxysilane, a compound represented by the formula I (R3-p(L)pSi-Q-Si(L)pR3-p), and optionally-used fluoroalkylsilane having a hydrolyzable group, and the contained amount of tetraalkoxysilane, the compound represented by the formula I and the silica particle in terms of SiO2 is 2 to 35 mass%, 15 to 88 mass%, 10 to 60 mass% for the total amount of tetraalkoxysilane, the compound represented by the formula I and the silica particle in terms of SiO2, respectively. In the formula I, R is a hydrogen atom or the like, L is a hydrolyzable group, Q is a divalent hydrocarbon group having 2 to 6 carbon atoms, R1 is a hydrogen atom, etc., and p is an integer of 1 to 3.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、シリカ膜付き基板に関する。 The present invention relates to a substrate with a silica film.

基板の保護や所望の機能を付与することを目的として、基板の表面に膜を形成する方法が知られている。
例えば、特許文献1では、テトラアルコキシシランおよびビス(トリメトキシシリル)アルカン等のシリカ前駆体と、シリカ粒子と、溶媒と、を含む塗布液を化学強化ガラス板の表面に塗布し、乾燥して、ガラス基板の表面に機能膜を形成する方法が開示されている。
A method of forming a film on the surface of a substrate is known for the purpose of protecting the substrate and imparting a desired function.
For example, in Patent Document 1, a coating liquid containing a silica precursor such as tetraalkoxysilane and bis (trimethoxysilyl) alkane, silica particles, and a solvent is applied to the surface of a chemically strengthened glass plate and dried. , A method of forming a functional film on the surface of a glass substrate is disclosed.

国際公開第2015/186753号International Publication No. 2015/186753

近年、樹脂基板、金属基板およびセラミックス基板等の基板の表面に配置される膜について更なる性能向上が求められており、例えば、耐アルカリ性および耐摩耗性に優れた膜が求められている。
本発明者らが、特許文献1に記載の塗布液を用いて、基板上に膜を形成したところ、膜の耐摩耗性には優れるものの、耐アルカリ性については改善の余地があることを知見した。
In recent years, there has been a demand for further performance improvement of a film arranged on the surface of a substrate such as a resin substrate, a metal substrate and a ceramic substrate. For example, a film having excellent alkali resistance and wear resistance is required.
When the present inventors formed a film on a substrate using the coating liquid described in Patent Document 1, they found that although the film had excellent wear resistance, there was room for improvement in alkali resistance. ..

そこで、本発明は、耐アルカリ性および耐摩耗性に優れたシリカ膜付き基板の提供を課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a substrate with a silica film having excellent alkali resistance and abrasion resistance.

本発明者らは、上記課題について鋭意検討した結果、テトラアルコキシシラン、後述の式Iで表される化合物およびシリカ粒子のSiO換算での含有量がそれぞれ所定範囲内にあるシリカ膜形成用組成物を用いれば、耐アルカリ性および耐摩耗性に優れたシリカ膜付き基板が得られることを見出し、本発明に至った。 As a result of diligent studies on the above problems, the present inventors have made a composition for forming a silica film in which the contents of tetraalkoxysilane, a compound represented by the formula I described later, and silica particles in terms of SiO 2 are each within a predetermined range. We have found that a substrate with a silica film having excellent alkali resistance and abrasion resistance can be obtained by using a compound, and have reached the present invention.

すなわち、発明者らは、以下の構成により上記課題が解決できることを見出した。
[1] 基板と、上記基板上に配置されており、シリカ膜形成用組成物を用いて形成されたシリカ膜と、を有する、シリカ膜付き基板であって、
上記基板が、樹脂基板、金属基板、セラミックス基板またはこれらの基板の積層体であり、
上記シリカ膜形成用組成物が、加水分解性化合物、その加水分解物、および、その加水分解縮合物からなる群から選択される少なくとも1種と、シリカ粒子と、を含み、
上記シリカ膜形成用組成物が、上記加水分解性化合物として、テトラアルコキシシランと、式Iで表される化合物と、任意で用いられる加水分解性基を有するフルオロアルキルシランと、のみを含み、
上記テトラアルコキシシランのSiO換算での含有量が、上記テトラアルコキシシランと、上記式Iで表される化合物と、上記シリカ粒子とのSiO換算での合計量に対して、2~35質量%であり、
上記式Iで表される化合物のSiO換算での含有量が、上記テトラアルコキシシランと、上記式Iで表される化合物と、上記シリカ粒子とのSiO換算での合計量に対して、15~88質量%であり、
上記シリカ粒子のSiO換算での含有量が、上記テトラアルコキシシランと、上記式Iで表される化合物と、上記シリカ粒子とのSiO換算での合計量に対して、10~60質量%である、シリカ膜付き基板。
3-p(L)Si-Q-Si(L)3-p 式I
上記式I中、
Rは、水素原子、または、炭素-炭素原子間に-O-、-S-、-C(O)-および-N(R)-からなる群から選択される1つ以上の基を有していてもよい1価の炭化水素基であり、Rは、水素原子または1価の炭化水素基であり、
Lは、加水分解性基であり、
Qは、炭素-炭素原子間に-O-、-S-、-C(O)-および-N(R)-からなる群から選択される1つ以上の基を有していてもよい、炭素数2~6の2価の炭化水素基であり、Rは、水素原子または1価の炭化水素基であり、
pは、1~3の整数である。
[2] 上記式Iで表される化合物のSiO換算での含有量が、上記テトラアルコキシシランと、上記式Iで表される化合物と、上記シリカ粒子とのSiO換算での合計量に対して、30~50質量%である、[1]のシリカ膜付き基板。
[3] 上記シリカ膜形成用組成物が、金属触媒をさらに含む、[1]または[2]のシリカ膜付き基板。
That is, the inventors have found that the above problem can be solved by the following configuration.
[1] A substrate with a silica film, comprising a substrate and a silica film arranged on the substrate and formed by using a composition for forming a silica film.
The substrate is a resin substrate, a metal substrate, a ceramics substrate, or a laminate of these substrates.
The composition for forming a silica film contains at least one selected from the group consisting of a hydrolyzable compound, a hydrolyzate thereof, and a hydrolyzed condensate thereof, and silica particles.
The composition for forming a silica film contains only tetraalkoxysilane, a compound represented by the formula I, and optionally used fluoroalkylsilane having a hydrolyzable group as the hydrolyzable compound.
The content of the tetraalkoxysilane in terms of SiO 2 is 2 to 35 mass with respect to the total amount of the tetraalkoxysilane, the compound represented by the above formula I, and the silica particles in terms of SiO 2 . % And
The content of the compound represented by the above formula I in terms of SiO 2 is relative to the total amount of the tetraalkoxysilane, the compound represented by the above formula I, and the silica particles in terms of SiO 2 . 15-88% by mass,
The content of the silica particles in terms of SiO 2 is 10 to 60% by mass with respect to the total amount of the tetraalkoxysilane, the compound represented by the above formula I, and the silica particles in terms of SiO 2 . A substrate with a silica film.
R 3-p (L) p Si-Q-Si (L) p R 3-p formula I
In the above formula I,
R has one or more groups selected from the group consisting of -O-, -S-, -C (O)-and -N (R 1 )-between hydrogen atoms or carbon-carbon atoms. It is a monovalent hydrocarbon group which may be used, and R 1 is a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group.
L is a hydrolyzable group
Q may have one or more groups selected from the group consisting of -O-, -S-, -C (O)-and -N (R 2 )-between carbons and carbon atoms. , A divalent hydrocarbon group having 2 to 6 carbon atoms, and R 2 is a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group.
p is an integer of 1 to 3.
[2] The content of the compound represented by the above formula I in terms of SiO 2 is the total amount of the tetraalkoxysilane, the compound represented by the above formula I, and the silica particles in terms of SiO 2 . On the other hand, the substrate with a silica film according to [1], which is 30 to 50% by mass.
[3] The substrate with a silica film according to [1] or [2], wherein the composition for forming a silica film further contains a metal catalyst.

本発明によれば、耐アルカリ性および耐摩耗性に優れたシリカ膜付き基板を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a substrate with a silica film having excellent alkali resistance and abrasion resistance.

本発明のシリカ膜付き基板の一例を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically an example of the substrate with a silica film of this invention.

本発明における用語の意味は以下の通りである。
「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
The meanings of the terms in the present invention are as follows.
The numerical range represented by using "-" means a range including the numerical values before and after "-" as the lower limit value and the upper limit value.

「SiO換算での含有量」とは、化合物に含まれる全てのケイ素原子がSiOに転化したときの質量を意味する。
例えば、テトラエトキシシランには1個のケイ素原子が含まれるので、100gのテトラエトキシシラン(分子量:208.33)のSiO換算での含有量は、SiOの1個分の分子量(60.8)に基づいて計算すると、29.2gである。
また、1,6-ビス(トリメトキシシリル)ヘキサンには2個のケイ素原子が含まれるので、100gの1,6-ビス(トリメトキシシリル)ヘキサン(分子量:326.5)のSiO換算での含有量は、SiOの2個分の分子量(60.8×2)に基づいて計算すると、37.3gである。
The "content in terms of SiO 2 " means the mass when all the silicon atoms contained in the compound are converted to SiO 2 .
For example, since tetraethoxysilane contains one silicon atom, the content of 100 g of tetraethoxysilane (molecular weight: 208.33) in terms of SiO 2 is the molecular weight of one SiO 2 (60. Calculated based on 8), it is 29.2 g.
Further, since 1,6-bis (trimethoxysilyl) hexane contains two silicon atoms, 100 g of 1,6-bis (trimethoxysilyl) hexane (molecular weight: 326.5) is converted into SiO 2 . The content of is 37.3 g when calculated based on the molecular weight (60.8 × 2) of two SiO 2 .

[シリカ膜付き基板]
本発明のシリカ膜付き基板は、基板と、上記基板上に配置されており、シリカ膜形成用組成物を用いて形成されたシリカ膜と、を有する。
また、基板は、樹脂基板、金属基板、セラミックス基板またはこれらの基板の積層体である。
また、上記シリカ膜形成用組成物は、加水分解性化合物、その加水分解物、および、その加水分解縮合物からなる群から選択される少なくとも1種と、シリカ粒子と、を含む。
また、上記シリカ膜形成用組成物は、上記加水分解性化合物として、テトラアルコキシシランと、後述の式Iで表される化合物(以下、「化合物I」ともいう。)と、任意で用いられる加水分解性基を有するフルオロアルキルシランと、のみを含む。
また、上記テトラアルコキシシラン、上記化合物I、および、上記シリカ粒子のSiO換算での含有量はそれぞれ、上記テトラアルコキシシランと、上記化合物Iと、上記シリカ粒子とのSiO換算での合計量に対して、2~35質量%、15~88質量%、10~60質量%である。
本発明のシリカ膜付き基板は、耐アルカリ性および耐摩耗性に優れる。この理由の詳細は明らかになっていないが、概ね以下の理由によるものと推測される。
[Substrate with silica film]
The substrate with a silica film of the present invention has a substrate and a silica film arranged on the substrate and formed by using the composition for forming a silica film.
The substrate is a resin substrate, a metal substrate, a ceramics substrate, or a laminate of these substrates.
Further, the composition for forming a silica film contains at least one selected from the group consisting of a hydrolyzable compound, a hydrolyzate thereof, and a hydrolyzed condensate thereof, and silica particles.
Further, in the composition for forming a silica film, as the hydrolyzable compound, tetraalkoxysilane, a compound represented by the formula I described later (hereinafter, also referred to as “compound I”), and water optionally used. Includes only fluoroalkylsilanes with degradable groups.
Further, the contents of the tetraalkoxysilane, the compound I, and the silica particles in terms of SiO 2 are the total mass of the tetraalkoxysilane, the compound I, and the silica particles in terms of SiO 2 , respectively. On the other hand, it is 2 to 35% by mass, 15 to 88% by mass, and 10 to 60% by mass.
The substrate with a silica film of the present invention is excellent in alkali resistance and abrasion resistance. The details of this reason have not been clarified, but it is presumed that it is due to the following reasons.

本発明におけるシリカ膜形成用組成物は、テトラアルコキシシランのSiO換算での含有量が所定範囲内にある。これにより、シリカ膜の硬度が向上して、耐摩耗性に優れたシリカ膜付き基板が得られたと推測される。
また、本発明におけるシリカ膜形成用組成物は、特許文献1における組成物と比較して、化合物Iの含有量(SiO換算)が多い。このように、シリカ膜形成用組成物中の化合物Iの含有量が多い場合、式Iの「Q」に由来する炭素-炭素原子の結合が多く含まれるシリカ膜が得られる。炭素-炭素原子の結合は、ケイ素-酸素原子の結合と比較して、アルカリの作用によって切れにくいので、シリカ膜の耐アルカリ性が向上したと推測される。
また、式Iの「Q」に由来する炭素-炭素原子の結合が、シリカ膜に形成される微細な穴を塞ぐ役割を果たすことで、イオンの侵入を抑制し、シリカ膜の耐アルカリ性が向上したと推測される。微細な穴は、残留溶媒の揮発や加水分解縮合反応により形成される。
また、本発明のシリカ膜付き基板は、耐塩水性にも優れる。この理由の詳細は明らかになっていないが、上述の耐アルカリ性に優れる理由と同様であると推測される。
In the composition for forming a silica film in the present invention, the content of tetraalkoxysilane in terms of SiO 2 is within a predetermined range. As a result, it is presumed that the hardness of the silica film was improved and a substrate with a silica film having excellent wear resistance was obtained.
Further, the composition for forming a silica film in the present invention has a higher content of compound I (converted to SiO 2 ) than the composition in Patent Document 1. As described above, when the content of the compound I in the composition for forming a silica film is large, a silica film containing a large amount of carbon-carbon atom bonds derived from "Q" of the formula I can be obtained. Since the carbon-carbon atom bond is more difficult to break due to the action of alkali than the silicon-oxygen atom bond, it is presumed that the alkali resistance of the silica film is improved.
Further, the carbon-carbon atom bond derived from "Q" of the formula I plays a role of closing the fine holes formed in the silica film, thereby suppressing the invasion of ions and improving the alkali resistance of the silica film. It is presumed that it was done. Fine holes are formed by the volatilization of the residual solvent and the hydrolysis condensation reaction.
Further, the substrate with a silica film of the present invention is also excellent in salt water resistance. The details of this reason have not been clarified, but it is presumed to be the same as the above-mentioned reason for excellent alkali resistance.

本発明における基板が燃焼性(例えば、樹脂)の材質からなる場合、シリカ膜を有することでシリカ膜付き基板の燃焼を抑制できる。この理由としては次のように考えられる。シリカ膜の表面に炎を近づけると、基板表面がシリカ膜によって酸素不足になるので、基板表面に難燃性の炭化層が形成される。これにより、シリカ層および難燃性の炭化層が酸素と熱を遮断して、基板の燃焼を抑制できると推測される。
また、本発明における基板が金属基板である場合において、金属基板の表面に存在するシリカ膜が、水、酸、塩および酸素等が金属基板に接触することを抑制できるので、金属基板の腐食を抑制できる。
また、本発明におけるシリカ膜は緻密な構造を有するため、膜中に汚れが侵入しにくい。そのため、本発明のシリカ膜付き基板は防汚性にも優れる。
When the substrate in the present invention is made of a flammable (for example, resin) material, having a silica film can suppress combustion of the substrate with a silica film. The reason for this is thought to be as follows. When a flame is brought close to the surface of the silica film, the surface of the substrate becomes oxygen-deficient due to the silica film, so that a flame-retardant carbonized layer is formed on the surface of the substrate. As a result, it is presumed that the silica layer and the flame-retardant carbonized layer can block oxygen and heat and suppress the combustion of the substrate.
Further, when the substrate in the present invention is a metal substrate, the silica film existing on the surface of the metal substrate can suppress the contact of water, acid, salt, oxygen, etc. with the metal substrate, so that the metal substrate is not corroded. Can be suppressed.
Further, since the silica film in the present invention has a dense structure, dirt does not easily penetrate into the film. Therefore, the substrate with a silica film of the present invention is also excellent in antifouling property.

図1は、本発明のシリカ膜付き基板の一例を模式的に示す断面図である。シリカ膜付き基板1Aは、基板10と、基板10の一方の表面に形成されたシリカ膜20と、を有する。
図1の例では、基板10の一方の表面の全体にシリカ膜20が形成されているが、これに限定されず、基板10の一部の領域のみにシリカ膜20が形成されていてもよい。
図1の例では、基板10の一方の面のみに、シリカ膜20が形成されているが、これに限定されず、基板10の両面にシリカ膜20が形成されていてもよい。
以下において、シリカ膜付き基板1Aが有する各部材について説明する。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an example of the substrate with a silica film of the present invention. The substrate 1A with a silica film has a substrate 10 and a silica film 20 formed on one surface of the substrate 10.
In the example of FIG. 1, the silica film 20 is formed on the entire surface of one surface of the substrate 10, but the present invention is not limited to this, and the silica film 20 may be formed only on a part of the region of the substrate 10. ..
In the example of FIG. 1, the silica film 20 is formed on only one surface of the substrate 10, but the present invention is not limited to this, and the silica film 20 may be formed on both sides of the substrate 10.
Hereinafter, each member of the substrate 1A with a silica film will be described.

〔基板〕
基板10は、樹脂基板、金属基板、セラミックス基板またはこれらの基板の積層体である。
樹脂基板を構成する材料の具体例としては、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、塩化ビニル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂が挙げられる。これらの材料は、1種単独で用いても2種以上を併用してもよい。
金属基板を構成する材料の具体例としては、アルミニウム、チタン、銅、ニッケル、ステンレス、真鍮、マグネシウム、鉄およびそれらの合金が挙げられる。これらの材料は、1種単独で用いても2種以上を併用してもよい。
セラミックス基板を構成する材料の具体例としては、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化チタン、チタン酸ジルコン酸鉛、フェライト、窒化ホウ素、炭化ケイ素が挙げられる。これらの材料は、1種単独で用いても2種以上を併用してもよい。
基板10が積層体である場合、例えば、金属基板(金属層)上に樹脂基板(樹脂層)が配置された積層体等が挙げられる。
〔substrate〕
The substrate 10 is a resin substrate, a metal substrate, a ceramics substrate, or a laminate of these substrates.
Specific examples of the material constituting the resin substrate include acrylic resin, methacrylic resin, polyolefin resin, polyester resin, polycarbonate resin, vinyl chloride resin, epoxy resin, and polyimide resin. These materials may be used alone or in combination of two or more.
Specific examples of the materials constituting the metal substrate include aluminum, titanium, copper, nickel, stainless steel, brass, magnesium, iron and alloys thereof. These materials may be used alone or in combination of two or more.
Specific examples of the material constituting the ceramic substrate include zirconium oxide, aluminum oxide, silicon oxide, titanium oxide, lead zirconate titanate, ferrite, boron nitride, and silicon carbide. These materials may be used alone or in combination of two or more.
When the substrate 10 is a laminated body, for example, a laminated body in which a resin substrate (resin layer) is arranged on a metal substrate (metal layer) can be mentioned.

基板10は、表面が平滑であってもよく、表面に凹凸を有していてもよく、曲面形状であってもよい。
基板10の厚さは、用途によって適宜選択され、特に限定されないが、50~10,000nmが好ましい。
The surface of the substrate 10 may be smooth, may have irregularities on the surface, or may have a curved surface shape.
The thickness of the substrate 10 is appropriately selected depending on the intended use, and is not particularly limited, but is preferably 50 to 10,000 nm.

〔シリカ膜〕
シリカ膜20は、後述のシリカ膜形成用組成物を用いて形成され、少なくとも、シリカ膜形成用組成物に含まれる加水分解性化合物の加水分解縮合物、および、シリカ粒子が含まれる。
[Silica film]
The silica film 20 is formed by using the composition for forming a silica film described later, and contains at least a hydrolyzed condensate of a hydrolyzable compound contained in the composition for forming a silica film and silica particles.

シリカ膜20の厚さは、本発明の効果がより優れる点から、50~10,000nmが好ましく、100~7,000nmがより好ましく、150~5,000nmが特に好ましい。
シリカ膜20の厚さは、後述の実施例欄に記載の方法によって測定される。
The thickness of the silica film 20 is preferably 50 to 10,000 nm, more preferably 100 to 7,000 nm, and particularly preferably 150 to 5,000 nm because the effect of the present invention is more excellent.
The thickness of the silica film 20 is measured by the method described in the Examples column below.

シリカ膜20の用途の具体例としては、基板10の保護膜(例えば、傷防止膜、防汚膜、難燃膜、アルカリバリア膜、酸化防止膜、吸湿防止膜、腐食防止膜)が挙げられる。 Specific examples of the use of the silica film 20 include a protective film of the substrate 10 (for example, a scratch prevention film, an antifouling film, a flame retardant film, an alkali barrier film, an antioxidant film, a moisture absorption prevention film, and a corrosion prevention film). ..

<シリカ膜形成用組成物>
シリカ膜形成用組成物は、加水分解性化合物、その加水分解物、および、その加水分解縮合物からなる群から選択される少なくとも1種(以下、単に[加水分解性化合物類」ともいう。)と、シリカ粒子と、を含む。
シリカ膜形成用組成物は、加水分解性化合物として、テトラアルコキシシランと、化合物Iと、任意で用いられる加水分解性基を有するフルオロアルキルシランと、のみを含む。
<Composition for forming a silica film>
The composition for forming a silica film is at least one selected from the group consisting of a hydrolyzable compound, a hydrolyzate thereof, and a hydrolyzable condensate thereof (hereinafter, also simply referred to as "hydrolyzable compounds"). And silica particles.
The composition for forming a silica film contains only tetraalkoxysilane, compound I, and optionally used fluoroalkylsilane having a hydrolyzable group as a hydrolyzable compound.

(加水分解性化合物類)
テトラアルコキシシランの具体例としては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラテトラブトキシシランが挙げられる。
テトラアルコキシシランは、1種単独で用いても2種以上を併用してもよい。
(Hydrolytic compounds)
Specific examples of the tetraalkoxysilane include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrapropoxysilane, tetraisopropoxysilane, and tetratetrabutoxysilane.
The tetraalkoxysilane may be used alone or in combination of two or more.

化合物Iは、下記式Iで表される化合物である。
3-p(L)Si-Q-Si(L)3-p 式I
Compound I is a compound represented by the following formula I.
R 3-p (L) p Si-Q-Si (L) p R 3-p formula I

式I中、Rは、水素原子または1価の炭化水素基である。
1価の炭化水素基の具体例としては、アルキル基、アルケニル基、アリール基が挙げられる。アルキル基は、直鎖状、分岐鎖状および環状のいずれであってもよい。
1価の炭化水素基の炭素数は、1~10が好ましく、1~6がより好ましい。
1価の炭化水素基は、炭素-炭素原子間に-O-、-S-、-C(O)-および-N(R)-からなる群から選択される1つ以上の基を有していてもよい。Rは、水素原子または1価の炭化水素基である。
式I中、Rが2個以上ある場合、2個以上のRは、同一であっても異なっていてもよい。
In Formula I, R is a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group.
Specific examples of the monovalent hydrocarbon group include an alkyl group, an alkenyl group and an aryl group. The alkyl group may be linear, branched or cyclic.
The number of carbon atoms of the monovalent hydrocarbon group is preferably 1 to 10, and more preferably 1 to 6.
A monovalent hydrocarbon group has one or more groups selected from the group consisting of -O-, -S-, -C (O)-and -N (R 1 )-between carbon atoms. You may be doing it. R 1 is a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group.
When there are two or more Rs in the formula I, the two or more Rs may be the same or different.

式I中、Lは、加水分解性基である。
加水分解性基の具体例としては、アルコキシ基、アシロキシ基、ケトオキシム基、アルケニルオキシ基、アミノ基、アミノキシ基、アミド基、イソシアネート基、ハロゲン原子等が挙げられる。中でも、化合物Iの安定性と加水分解のしやすさとのバランスの点から、アルコキシ基、イソシアネート基、ハロゲン原子(特に、塩素原子)が好ましい。
アルコキシ基としては、炭素数1~3のアルコキシ基が好ましく、メトキシ基またはエトキシ基が特に好ましい。
式I中、2個以上のLは、同一であっても異なっていてもよい。
In formula I, L is a hydrolyzable group.
Specific examples of the hydrolyzable group include an alkoxy group, an asyloxy group, a ketooxime group, an alkenyloxy group, an amino group, an aminoxy group, an amide group, an isocyanate group, a halogen atom and the like. Of these, an alkoxy group, an isocyanate group, and a halogen atom (particularly, a chlorine atom) are preferable from the viewpoint of the balance between the stability of the compound I and the ease of hydrolysis.
As the alkoxy group, an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms is preferable, and a methoxy group or an ethoxy group is particularly preferable.
In the formula I, two or more L's may be the same or different.

Qは、炭素数2~6の2価の炭化水素基である。
2価の炭化水素基としては、アルキレン基、アルケニレン基、アリーレン基等が挙げられ、アルキレン基が好ましい。アルキレン基は、直鎖状、分岐鎖状および環状のいずれであってもよい。
2価の炭化水素基は、炭素-炭素原子間に-O-、-S-、-C(O)-および-N(R)-からなる群から選択される1つ以上の基を有していてもよい。Rは、水素原子または1価の炭化水素基である。
Q is a divalent hydrocarbon group having 2 to 6 carbon atoms.
Examples of the divalent hydrocarbon group include an alkylene group, an alkenylene group, an arylene group and the like, and an alkylene group is preferable. The alkylene group may be linear, branched or cyclic.
A divalent hydrocarbon group has one or more groups selected from the group consisting of -O-, -S-, -C (O)-and -N (R 2 )-between carbon atoms. You may be doing it. R 2 is a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group.

pは、1~3の整数であり、反応速度の点から、2または3が好ましく、3が特に好ましい。 p is an integer of 1 to 3, and 2 or 3 is preferable from the viewpoint of reaction rate, and 3 is particularly preferable.

化合物Iは、1種単独で用いても2種以上を併用してもよい。 Compound I may be used alone or in combination of two or more.

加水分解性基を有するフルオロアルキルシランは、加水分解性化合物として任意で用いられる成分である。加水分解性基を有するフルオロアルキルシランを用いると、シリカ膜付き基板の耐摩耗性がより向上する。 Fluoroalkylsilane having a hydrolyzable group is a component optionally used as a hydrolyzable compound. When a fluoroalkylsilane having a hydrolyzable group is used, the wear resistance of the substrate with a silica film is further improved.

加水分解性基を有するフルオロアルキルシランは、本発明の効果がより優れる点から、式IIで表される化合物であるのが好ましい。
-Q10-Si(L10p110 3-p1 式II
The fluoroalkylsilane having a hydrolyzable group is preferably a compound represented by the formula II because the effect of the present invention is more excellent.
RF-Q 10 -Si (L 10 ) p1 R 10 3-p1 formula II

式II中、Rは、フルオロアルキル基であり、パーフルオロアルキル基であるのが好ましい。フルオロアルキル基は、直鎖状、分岐鎖状および環状のいずれであってもよい。
フルオロアルキル基の炭素数は、1~8が好ましく、4~8が特に好ましい。
In Formula II, RF is a fluoroalkyl group, preferably a perfluoroalkyl group. The fluoroalkyl group may be linear, branched or cyclic.
The number of carbon atoms of the fluoroalkyl group is preferably 1 to 8, and particularly preferably 4 to 8.

式II中、Q10は、2価の連結基である。
2価の連結基の具体例としては、炭素-炭素原子間に-O-、-S-、-C(O)-および-N(R11)-からなる群から選択される1つ以上の基を有していてもよい2価の炭化水素基、-O-、-S-、-C(O)O-、-C(O)-、-C(O)-N(R12)-、ならびに、これらの基を2つ以上組み合わせた基が挙げられる。R11およびR12はそれぞれ独立に、水素原子または1価の炭化水素基である。1価の炭化水素基の定義は、上述の式IにおけるRと同じである。
2価の炭化水素基の好適態様は、上述の式IにおけるQと同じである。ただし、2価の炭化水基の炭素数は、1~6が好ましく、2~6が特に好ましい。
中でも、2価の連結基は、2価の炭化水素基が好ましく、エチレン基がより好ましい。
In Formula II, Q10 is a divalent linking group.
Specific examples of a divalent linking group include one or more selected from the group consisting of —O—, —S—, —C (O) − and —N (R 11 ) —between carbon and carbon atoms. A divalent hydrocarbon group which may have a group, -O-, -S-, -C (O) O-, -C (O)-, -C (O) -N (R 12 )- , And a group in which two or more of these groups are combined. R 11 and R 12 are each independently a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group. The definition of a monovalent hydrocarbon group is the same as R in Formula I above.
The preferred embodiment of the divalent hydrocarbon group is the same as Q in the above formula I. However, the number of carbon atoms of the divalent carbonized water group is preferably 1 to 6, and particularly preferably 2 to 6.
Among them, the divalent linking group is preferably a divalent hydrocarbon group, more preferably an ethylene group.

式II中、L10は、加水分解性基である。加水分解性基の定義は、上述の式IにおけるLと同じである。
式II中、L10が2個以上ある場合、2個以上のL10は、同一であっても異なっていてもよい。
In Formula II, L10 is a hydrolyzable group. The definition of hydrolyzable group is the same as L in Formula I above.
When there are two or more L 10s in Formula II, the two or more L 10s may be the same or different.

式II中、R10は、水素原子または1価の炭化水素基である。1価の炭化水素基の定義は、上述の式IにおけるRと同じである。
式II中、R10が2個以上ある場合、2個以上のR10は、同一であっても異なっていてもよい。
In Formula II, R10 is a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group. The definition of a monovalent hydrocarbon group is the same as R in Formula I above.
When there are two or more R 10s in Formula II, the two or more R 10s may be the same or different.

p1は、1~3の整数であり、反応速度の点から、2または3が好ましく、3が特に好ましい。 p1 is an integer of 1 to 3, and 2 or 3 is preferable from the viewpoint of reaction rate, and 3 is particularly preferable.

加水分解性基を有するフルオロアルキルシランは、1種単独で用いても2種以上を併用してもよい。 The fluoroalkylsilane having a hydrolyzable group may be used alone or in combination of two or more.

加水分解性化合物の加水分解物とは、加水分解性化合物中の加水分解性基が加水分解して得られる化合物を意図する。なお、上記加水分解物は、加水分解性基の全てが加水分解されているもの(完全加水分解物)であっても、加水分解性基の一部が加水分解されているもの(部分加水分解物)であってもよい。つまり、上記加水分解物は、完全加水分解物、部分加水分解物、または、これらの混合物であってもよい。
また、加水分解性化合物の加水分解縮合物とは、加水分解性化合物中の加水分解性基が加水分解し、得られた加水分解物を縮合して得られる化合物を意図する。なお、上記加水分解縮合物としては、すべての加水分解性基が加水分解され、かつ、加水分解物がすべて縮合されているもの(完全加水分解縮合物)であっても、一部の加水分解性基が加水分解され、一部の加水分解物が縮合しているもの(部分加水分解縮合物)であってもよい。つまり、上記加水分解縮合物は、完全加水分解縮合物、部分加水分解縮合物、または、これらの混合物であってもよい。また、加水分解縮合物は、加水分解性化合物類のうち2種以上の化合物の加水分解物が互いに縮合して得られた加水分解縮合物であってもよい。
The hydrolyzate of a hydrolyzable compound is intended to be a compound obtained by hydrolyzing a hydrolyzable group in the hydrolyzable compound. The above hydrolyzed product is one in which all of the hydrolyzable groups are hydrolyzed (completely hydrolyzed product), but a part of the hydrolyzable groups is hydrolyzed (partially hydrolyzed). It may be a thing). That is, the hydrolyzate may be a complete hydrolyzate, a partial hydrolyzate, or a mixture thereof.
The hydrolyzed condensate of the hydrolyzable compound is intended to be a compound obtained by hydrolyzing a hydrolyzable group in the hydrolyzable compound and condensing the obtained hydrolyzate. The hydrolyzed condensate may be partially hydrolyzed even if all hydrolyzable groups are hydrolyzed and all the hydrolyzated products are condensed (completely hydrolyzed condensate). The sex group may be hydrolyzed and a part of the hydrolyzate may be condensed (partially hydrolyzed condensate). That is, the hydrolyzed condensate may be a completely hydrolyzed condensate, a partially hydrolyzed condensate, or a mixture thereof. Further, the hydrolyzed condensate may be a hydrolyzed condensate obtained by condensing hydrolyzates of two or more kinds of hydrolyzable compounds with each other.

(シリカ粒子)
シリカ粒子は、シリカ(SiO)を含む粒子である。
シリカ粒子の形状の具体例としては、球状、楕円状、針状、板状、棒状、円すい状、円柱状、立方体状、長方体状、ダイヤモンド状、星状、不定形状が挙げられる。
シリカ粒子は、中実粒子、中空粒子、または、多孔質粒子であってもよい。「中実粒子」とは、内部に空洞を有しない粒子を意味する。「中空粒子」は、内部に空洞を有する粒子を意味する。「多孔質粒子」とは、表面に複数の孔を有する粒子を意味する。
シリカ粒子は、各粒子が独立した状態で存在していてもよく、各粒子が鎖状に連結していてもよく、各粒子が凝集していてもよい。
(Silica particles)
The silica particles are particles containing silica (SiO 2 ).
Specific examples of the shape of the silica particles include a spherical shape, an elliptical shape, a needle shape, a plate shape, a rod shape, a cone shape, a columnar shape, a cube shape, a rectangular parallelepiped shape, a diamond shape, a star shape, and an indefinite shape.
The silica particles may be solid particles, hollow particles, or porous particles. By "solid particle" is meant a particle that does not have a cavity inside. "Hollow particle" means a particle having a cavity inside. By "porous particle" is meant a particle having a plurality of pores on its surface.
The silica particles may exist in an independent state, the particles may be connected in a chain, or the particles may be aggregated.

シリカ粒子の平均凝集粒子径は、本発明の効果がより優れる点から、5~100nmが好ましく、5~50nmが特に好ましい。
シリカ粒子の平均凝集粒子径は、レーザ回折式の粒度分布測定装置を用いて測定される体積基準の累積50%径(D50)を意味する。
The average agglomerated particle diameter of the silica particles is preferably 5 to 100 nm, and particularly preferably 5 to 50 nm, because the effect of the present invention is more excellent.
The average aggregated particle diameter of the silica particles means a volume-based cumulative 50% diameter (D50) measured using a laser diffraction type particle size distribution measuring device.

シリカ粒子としては、市販品を用いてもよく、例えば、日産化学工業社製のスノーテックスシリーズが挙げられる。
シリカ粒子は、1種単独で用いても2種以上を併用してもよい。
As the silica particles, a commercially available product may be used, and examples thereof include the Snowtex series manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.
The silica particles may be used alone or in combination of two or more.

(金属触媒)
シリカ膜形成用組成物は、加水分解性化合物の加水分解および縮合を促進する点から、金属触媒を含むことが好ましい。
金属触媒の具体例としては、アルミニウムアセチルアセトナート、アルミニウムビスエチルアセトアセテートモノアセチルアセトナート、アルミニウム-ジ-n-ブトキシド-モノエチルアセトアセテート、アルミニウム-ジ-イソプロポキシド-モノメチルアセトアセテート、ジイソプロポキシアルミニウムエチルアセテート等のアルミニウムキレート化合物;チタンアセチルアセトナート、チタンテトラアセチルアセトナート等のチタンキレート化合物;銅アセチルアセトナート等の銅キレート化合物;セリウムアセチルアセトナート等のセリウムキレート化合物;クロムアセチルアセトナート等のクロムキレート化合物;コバルトアセチルアセトナート等のコバルトキレート化合物;スズアセチルアセトナート等のスズキレート化合物;鉄(III)アセチルアセトナート等の鉄キレート化合物;マンガンアセチルアセトナート等のマンガンキレート化合物;ニッケルアセチルアセトナート等のニッケルキレート化合物;亜鉛アセチルアセトナート等の亜鉛キレート化合物;ジルコニウムアセチルアセトナート等のジルコニウムキレート化合物;ジアルキル錫等の有機錫化合物;が挙げられる。
中でも、金属触媒は、加水分解性化合物の加水分解および縮合を促進する点から、アルミニウムキレート化合物が好ましく、アルミニウムアセチルアセトナートが特に好ましい。
金属触媒は、1種単独で用いても2種以上を併用してもよい。
(Metal catalyst)
The composition for forming a silica film preferably contains a metal catalyst from the viewpoint of promoting the hydrolysis and condensation of the hydrolyzable compound.
Specific examples of the metal catalyst include aluminum acetylacetonate, aluminum bisethylacetate monoacetylacetonate, aluminum-di-n-butoxide-monoethylacetoacetate, aluminum-di-isopropoxide-monomethylacetate, and diiso. Aluminum chelate compounds such as propoxyaluminum ethyl acetate; Titanium chelate compounds such as titanium acetylacetonate and titanium tetraacetylacetonate; Copper chelate compounds such as copper acetylacetonate; Chromium chelate compounds such as; Cobalt chelate compounds such as cobalt acetylacetonate; Tin chelate compounds such as tin acetylacetonate; Iron chelate compounds such as iron (III) acetylacetonate; Manganese chelate compounds such as manganese acetylacetonate; Nickel Examples thereof include nickel chelate compounds such as acetylacetonate; zinc chelate compounds such as zinc acetylacetonate; zirconium chelate compounds such as zirconium acetylacetonate; and organic tin compounds such as dialkyltin.
Among them, the metal catalyst is preferably an aluminum chelate compound, and particularly preferably aluminum acetylacetonate, from the viewpoint of promoting the hydrolysis and condensation of the hydrolyzable compound.
The metal catalyst may be used alone or in combination of two or more.

(液状媒体)
シリカ膜形成用組成物は、液状媒体を含むことが好ましい。液状媒体は、組成物中において、加水分解性化合物を溶解または分散させ、シリカ粒子を分散させる溶媒であるのが好ましい。
(Liquid medium)
The composition for forming a silica film preferably contains a liquid medium. The liquid medium is preferably a solvent in which the hydrolyzable compound is dissolved or dispersed and the silica particles are dispersed in the composition.

液状媒体の具体例としては、アルコール類、ケトン類、エーテル類、セロソルブ類、エステル類、グリコールエーテル類、含窒素化合物、含硫黄化合物等の有機溶媒、および、水が挙げられる。 Specific examples of the liquid medium include organic solvents such as alcohols, ketones, ethers, cellosolves, esters, glycol ethers, nitrogen-containing compounds and sulfur-containing compounds, and water.

アルコール類の具体例としては、メタノール、エタノール、イソプロパノール、1-ブタノール、2-ブタノール、イソブタノール、ジアセトンアルコールが挙げられる。
ケトン類の具体例としては、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンが挙げられる。
エーテル類の具体例としては、テトラヒドロフラン、1,4-ジオキサンが挙げられる。
セロソルブ類の具体例としては、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブが挙げられる。
エステル類の具体例としては、酢酸メチル、酢酸エチルが挙げられる。
グリコールエーテル類の具体例としては、エチレングリコールモノアルキルエーテルが挙げられる。
含窒素化合物の具体例としては、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、N-メチルピロリドンが挙げられる。
含硫黄化合物の具体例としては、ジメチルスルホキシドが挙げられる。
Specific examples of alcohols include methanol, ethanol, isopropanol, 1-butanol, 2-butanol, isobutanol, and diacetone alcohol.
Specific examples of the ketones include acetone, methyl ethyl ketone, and methyl isobutyl ketone.
Specific examples of ethers include tetrahydrofuran and 1,4-dioxane.
Specific examples of cellosolves include methyl cellosolve, ethyl cellosolve, and butyl cellosolve.
Specific examples of the esters include methyl acetate and ethyl acetate.
Specific examples of glycol ethers include ethylene glycol monoalkyl ethers.
Specific examples of the nitrogen-containing compound include N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, and N-methylpyrrolidone.
Specific examples of the sulfur-containing compound include dimethyl sulfoxide.

液状媒体は、1種単独で用いても2種以上を併用してもよい。
液状媒体は、加水分解性化合物の加水分解の点から、水のみを含むか、または、水と有機溶媒との混合溶媒であるのが好ましい。
水と有機溶媒との混合溶媒を用いる場合、有機溶媒としては、アルコール類が好ましい。
The liquid medium may be used alone or in combination of two or more.
The liquid medium preferably contains only water or is a mixed solvent of water and an organic solvent from the viewpoint of hydrolyzing the hydrolyzable compound.
When a mixed solvent of water and an organic solvent is used, alcohols are preferable as the organic solvent.

(他の成分)
シリカ膜形成用組成物は、上記以外の他の成分を含んでいてもよい。他の成分の具体例としては、シリコーンオイル、界面活性剤、pH調整剤(例えば、酸、アルカリ等)、消泡剤が挙げられる。
(Other ingredients)
The composition for forming a silica film may contain components other than the above. Specific examples of other components include silicone oils, surfactants, pH regulators (eg, acids, alkalis, etc.) and defoamers.

(含有量)
シリカ膜形成用組成物において、テトラアルコキシシランのSiO換算での含有量は、テトラアルコキシシランと、化合物Iと、シリカ粒子とのSiO換算での合計量に対して、2~35質量%であり、シリカ膜付き基板の耐摩耗性により優れる点から、5質量%以上が好ましく、7質量%以上がより好ましく、15質量%以上が特に好ましく、シリカ膜付き基板の耐アルカリ性および耐塩水性により優れる点から、30質量%以下が好ましく、20質量%以下が特に好ましい。
(Content)
In the composition for forming a silica film, the content of tetraalkoxysilane in terms of SiO 2 is 2 to 35% by mass with respect to the total amount of tetraalkoxysilane, compound I, and silica particles in terms of SiO 2 . 5% by mass or more is preferable, 7% by mass or more is more preferable, and 15% by mass or more is particularly preferable, because of the alkali resistance and salt water resistance of the substrate with a silica film. From an excellent point of view, 30% by mass or less is preferable, and 20% by mass or less is particularly preferable.

シリカ膜形成用組成物において、化合物IのSiO換算での含有量は、テトラアルコキシシランと、化合物Iと、シリカ粒子とのSiO換算での合計量に対して、15~88質量%であり、シリカ膜付き基板の耐アルカリ性および耐塩水性により優れる点から、20質量%以上が好ましく、25質量%以上が特に好ましく、シリカ膜付き基板の耐摩耗性により優れる点から、60質量%以下が好ましく、55質量%以下がより好ましく、50質量%以下が特に好ましい。 In the composition for forming a silica film, the content of compound I in terms of SiO 2 is 15 to 88% by mass with respect to the total amount of tetraalkoxysilane, compound I, and silica particles in terms of SiO 2 . 20% by mass or more is preferable, 25% by mass or more is particularly preferable, and 60% by mass or less is particularly preferable from the viewpoint of being excellent in abrasion resistance of the substrate with a silica film. It is preferable, 55% by mass or less is more preferable, and 50% by mass or less is particularly preferable.

シリカ膜形成用組成物において、シリカ粒子のSiO換算での含有量は、テトラアルコキシシランと、化合物Iと、シリカ粒子とのSiO換算での合計量に対して、10~60質量%であり、シリカ膜付き基板の耐摩耗性により優れる点から、30質量%以上が好ましく、32質量%以上が好ましく、35質量%以上が特に好ましく、シリカ膜付き基板の耐アルカリ性および耐塩水性により優れる点から、50質量%以下が好ましく、48質量%以下がより好ましく、45質量%以下が特に好ましい。 In the composition for forming a silica film, the content of silica particles in terms of SiO 2 is 10 to 60% by mass with respect to the total amount of tetraalkoxysilane, compound I, and silica particles in terms of SiO 2 . 30% by mass or more is preferable, 32% by mass or more is preferable, 35% by mass or more is particularly preferable, and the substrate with a silica film is more excellent in alkali resistance and salt water resistance because it is more excellent in abrasion resistance of the substrate with a silica film. Therefore, 50% by mass or less is preferable, 48% by mass or less is more preferable, and 45% by mass or less is particularly preferable.

シリカ膜形成用組成物が加水分解性基を有するフルオロアルキルシランを含む場合、シリカ膜形成用組成物において、加水分解性基を有するフルオロアルキルシランのSiO換算での含有量は、テトラアルコキシシランと、化合物Iと、シリカ粒子と、加水分解性基を有するフルオロアルキルシランとのSiO換算での合計量に対して、シリカ膜付き基板の耐摩耗性により優れる点から、0.1質量%以上が好ましく、0.5質量%以上が特に好ましく、シリカ膜付き基板の耐アルカリ性および耐塩水性により優れる点から、5質量%以下が好ましく、3質量%以下が特に好ましい。 When the composition for forming a silica film contains fluoroalkylsilane having a hydrolyzable group, the content of the fluoroalkylsilane having a hydrolyzable group in terms of SiO 2 in the composition for forming a silica film is tetraalkoxysilane. In terms of SiO 2 , the total amount of the compound I, the silica particles, and the fluoroalkylsilane having a hydrolyzable group is 0.1% by mass because the substrate with the silica film is more excellent in wear resistance. The above is preferable, 0.5% by mass or more is particularly preferable, and 5% by mass or less is particularly preferable, and 3% by mass or less is particularly preferable, from the viewpoint of being superior in alkali resistance and salt water resistance of the substrate with a silica film.

シリカ膜形成用組成物が金属触媒を含む場合、金属触媒の含有量は、テトラアルコキシシランと、化合物Iと、シリカ粒子と、任意で用いられる加水分解性基を有するフルオロアルキルシランと、のSiO換算での合計量に対して、0.01~5質量%が好ましく、0.1~3質量%が特に好ましい。 When the composition for forming a silica film contains a metal catalyst, the content of the metal catalyst is SiO of tetraalkoxysilane, compound I, silica particles, and optionally used fluoroalkylsilane having a hydrolyzable group. 0.01 to 5% by mass is preferable, and 0.1 to 3% by mass is particularly preferable with respect to the total amount in terms of 2 .

シリカ膜形成用組成物が上述した他の成分を含む場合、他の成分の含有量は、テトラアルコキシシランと、化合物Iと、シリカ粒子と、任意で用いられる加水分解性基を有するフルオロアルキルシランと、のSiO換算での合計量に対して、0.1~3質量%が好ましく、0.5~2質量%が特に好ましい。 When the composition for forming a silica film contains the above-mentioned other components, the content of the other components is tetraalkoxysilane, compound I, silica particles, and a fluoroalkylsilane having a hydrolyzable group optionally used. 0.1 to 3% by mass is preferable, and 0.5 to 2% by mass is particularly preferable with respect to the total amount of the above in terms of SiO 2 .

シリカ膜形成用組成物が液状媒体を含む場合、液状媒体の含有量は、シリカ膜形成用組成物の全質量に対して、86.0~99.5質量%が好ましく、88.5~99.0質量%が特に好ましい。 When the silica film forming composition contains a liquid medium, the content of the liquid medium is preferably 86.0 to 99.5% by mass, preferably 88.5 to 99% by mass, based on the total mass of the silica film forming composition. .0% by mass is particularly preferable.

(調製方法)
シリカ膜形成用組成物は、加水分解性化合物、シリカ粒子および任意成分(例えば、金属触媒、液状媒体)を混合して製造できる。
(Preparation method)
The composition for forming a silica film can be produced by mixing a hydrolyzable compound, silica particles and an optional component (for example, a metal catalyst, a liquid medium).

〔用途〕
シリカ膜付き基板1Aの用途は、特に限定されないが、車両用部品(車体、表示部や操作部等の人と接触する部材。)、産業用機器、建築用外装部材、衛生用部材等が挙げられる。
[Use]
The application of the substrate 1A with a silica film is not particularly limited, but includes vehicle parts (members that come into contact with people such as vehicle bodies, display units and operation parts), industrial equipment, building exterior members, sanitary members, and the like. Be done.

〔シリカ膜付き基板の製造方法〕
シリカ膜付き基板1Aの製造方法としては、基板10上に上述のシリカ膜形成用組成物を塗布し、必要に応じて乾燥して、基板10上にシリカ膜20を形成する方法が挙げられる。
[Manufacturing method of substrate with silica film]
Examples of the method for manufacturing the substrate 1A with a silica film include a method of applying the above-mentioned composition for forming a silica film on the substrate 10 and drying it if necessary to form the silica film 20 on the substrate 10.

塗布方法としては、スピンコート法、スプレーコート法、ディップコート法、ダイコート法、カーテンコート法、スクリーンコート法、インクジェット法、フローコート法、グラビアコート法、バーコート法、フレキソコート法、スリットコート法、ロールコート法等のウェットコート法が挙げられる。 The coating method includes spin coating method, spray coating method, dip coating method, die coating method, curtain coating method, screen coating method, inkjet method, flow coating method, gravure coating method, bar coating method, flexographic coating method, and slit coating method. , Wet coat method such as roll coat method.

乾燥は、加熱により行ってもよく、加熱せずに自然乾燥や風乾により行ってもよい。
乾燥温度は、シリカ膜の硬度が優れる点から、50℃以上が好ましく、100℃以上が特に好ましい。
乾燥時間は、乾燥温度や基板のサイズ等によって適宜設定すればよいが、5分以上が好ましく、10分以上が特に好ましい。
The drying may be carried out by heating, or may be carried out by natural drying or air drying without heating.
The drying temperature is preferably 50 ° C. or higher, and particularly preferably 100 ° C. or higher, from the viewpoint of excellent hardness of the silica film.
The drying time may be appropriately set depending on the drying temperature, the size of the substrate, and the like, but is preferably 5 minutes or longer, and particularly preferably 10 minutes or longer.

以下、例を挙げて本発明を詳細に説明する。例1~例6は実施例であり、例7~例9は比較例である。ただし本発明はこれらの例に限定されない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. Examples 1 to 6 are examples, and examples 7 to 9 are comparative examples. However, the present invention is not limited to these examples.

[シリカ膜の厚さの算出]
シリカ膜の厚さは、シリカ膜形成用組成物の固形分およびバーコーターのNo.で設定される湿潤時の膜の厚さ、および、固形分密度から算出した。
[Calculation of silica film thickness]
The thickness of the silica film was determined by the solid content of the composition for forming the silica film and No. 1 of the bar coater. It was calculated from the film thickness at the time of wetting and the solid content density set in.

[耐アルカリ性の評価試験]
各例のシリカ膜付き基板を、23±2℃に調整した0.1N水酸化ナトリウム水溶液に6時間浸漬した後、純水にて洗浄し、エアブローにて乾燥した。
乾燥後、試験箇所に光を照射し、目視にて白濁の発生度合いを確認して、以下の基準によって耐アルカリ性を評価した。結果を表1に示す。
◎:白濁が全く認められない。
○:一部白濁が認められる。
×:全面に白濁が認められる。
[Alkali resistance evaluation test]
The substrate with a silica film of each example was immersed in a 0.1 N sodium hydroxide aqueous solution adjusted to 23 ± 2 ° C. for 6 hours, washed with pure water, and dried by air blow.
After drying, the test site was irradiated with light, the degree of white turbidity was visually confirmed, and the alkali resistance was evaluated according to the following criteria. The results are shown in Table 1.
⊚: No cloudiness is observed.
◯: Partial cloudiness is observed.
X: White turbidity is observed on the entire surface.

[耐塩水性の評価試験]
各例のシリカ膜付き基板を、50±2℃に調整した5%塩化ナトリウム水溶液に24時間浸漬した後、純水にて洗浄し、エアブローにて乾燥した。
乾燥後のシリカ膜付き基板を目視して観察して、以下の基準によって耐塩水性を評価した。結果を表1に示す。
○:外観変化なし
×:外観変化あり(光点やムラ、白濁が発生)
[Evaluation test for salt water resistance]
The substrate with a silica film of each example was immersed in a 5% sodium chloride aqueous solution adjusted to 50 ± 2 ° C. for 24 hours, washed with pure water, and dried with an air blow.
The dried substrate with silica film was visually observed and the salt water resistance was evaluated according to the following criteria. The results are shown in Table 1.
○: No change in appearance ×: Change in appearance (light spots, unevenness, and cloudiness occur)

[耐摩耗性の評価試験]
デッキブラシを500gの荷重にて、各例のシリカ膜付き基板におけるシリカ膜の表面を水平往復運動させた。
100回の往復運動後、デッキブラシで摩擦した部分に光を照射して、目視によって傷の有無を確認し、以下の基準によって耐摩耗性を評価した。結果を表1に示す。
○:傷の発生なし
×:傷の発生あり
[Abrasion resistance evaluation test]
The surface of the silica film in the substrate with the silica film of each example was reciprocated horizontally with a deck brush under a load of 500 g.
After 100 reciprocating motions, the portion rubbed with the deck brush was irradiated with light, the presence or absence of scratches was visually confirmed, and the wear resistance was evaluated according to the following criteria. The results are shown in Table 1.
○: No scratches ×: Scratches

〔シリカ膜形成用組成物Aの調製〕
変性エタノール(日本アルコール販売社製、商品名「ソルミックス AP-11」)22.10gを撹拌しながら、イオン交換水6.41gとアルミニウムアセチルアセトナート0.01gを加え、5分間攪拌した。
これに、テトラエトキシシラン0.17gと、ビス(トリメトキシシリル)ヘキサン0.81gと、シリカ粒子分散液(日産化学工業社製,商品名「スノーテックスOS」,SiO換算量:20質量%)1.75gとを加え、室温で30分攪拌して、シリカ膜形成用組成物Aを作製した。
シリカ膜形成用組成物Aにおいて、テトラエトキシシラン、ビス(トリメトキシシリル)ヘキサンおよびシリカ粒子のSiO換算での含有量はそれぞれ、テトラエトキシシラン、ビス(トリメトキシシリル)ヘキサンおよびシリカ粒子のSiO換算での合計量に対して、7質量%、43質量%、50質量%であった。
[Preparation of composition A for forming a silica film]
While stirring 22.10 g of denatured ethanol (manufactured by Japan Alcohol Trading Co., Ltd., trade name "Solmix AP-11"), 6.41 g of ion-exchanged water and 0.01 g of aluminum acetylacetonate were added, and the mixture was stirred for 5 minutes.
To this, 0.17 g of tetraethoxysilane, 0.81 g of bis (trimethoxysilyl) hexane, and silica particle dispersion (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., trade name "Snowtex OS", SiO 2 conversion amount: 20% by mass. ) 1.75 g was added and stirred at room temperature for 30 minutes to prepare a composition A for forming a silica film.
In the composition A for forming a silica film, the contents of tetraethoxysilane, bis (trimethoxysilyl) hexane and silica particles in terms of SiO 2 are the SiO of tetraethoxysilane, bis (trimethoxysilyl) hexane and silica particles, respectively. It was 7% by mass, 43% by mass, and 50% by mass with respect to the total amount in 2 conversion.

〔シリカ膜形成用組成物B~Fの調製〕
テトラエトキシシラン、ビス(トリメトキシシリル)ヘキサンおよびシリカ粒子のSiO換算での合計量に対する、テトラエトキシシラン、ビス(トリメトキシシリル)ヘキサンおよびシリカ粒子のSiO換算での含有量がそれぞれ、表1に記載の値となるように、各成分の使用量を調節した以外は、シリカ膜形成用組成物Aの調製と同様にして、シリカ膜形成用組成物B~Fを得た。
[Preparation of Silica Film Forming Compositions B to F]
The table shows the contents of tetraethoxysilane, bis (trimethoxysilyl) hexane and silica particles in terms of SiO 2 with respect to the total amount of tetraethoxysilane, bis (trimethoxysilyl) hexane and silica particles in terms of SiO 2 . The silica film forming compositions B to F were obtained in the same manner as in the preparation of the silica film forming composition A except that the amount of each component used was adjusted so as to be the value described in 1.

[例1]
アルミニウム基板(サイズ:50mm×100mm)を純水にて洗浄後、風乾した。
風乾後、上記シリカ膜形成用組成物Aを基板の表面に滴下し、バーコート法(バーコーター No.12)にてシリカ膜形成用組成物Aの塗膜が形成された塗膜付き基板を作製した。
炉内温度を120℃に調整した熱風炉内に塗膜付き基板を投入し、15分間加熱して塗膜を硬化した後、室温下で冷却を行うことで、例1のシリカ膜付き基板を得た。
[Example 1]
The aluminum substrate (size: 50 mm × 100 mm) was washed with pure water and then air-dried.
After air-drying, the silica film-forming composition A is dropped onto the surface of the substrate, and a coated substrate on which the coating film of the silica film-forming composition A is formed by a bar coating method (bar coater No. 12) is obtained. Made.
The substrate with a coating film is placed in a hot air furnace whose temperature inside the furnace is adjusted to 120 ° C., heated for 15 minutes to cure the coating film, and then cooled at room temperature to obtain the substrate with a silica film of Example 1. Obtained.

[例2]
アルミニウム基板の代わりに易接着PETフィルム(東洋紡社製、商品名「コスモシャイン(登録商標) A4100」、サイズ:50mm×100mm)を用いたこと、バーコーター No.24を用いたこと、および、加熱時間を60分にしたこと以外は、例1と同様にして、例2のシリカ膜付き基板を作製した。
[Example 2]
An easy-adhesive PET film (manufactured by Toyobo Co., Ltd., trade name "Cosmo Shine (registered trademark) A4100", size: 50 mm x 100 mm) was used instead of the aluminum substrate. The substrate with the silica film of Example 2 was produced in the same manner as in Example 1 except that 24 was used and the heating time was set to 60 minutes.

[例3]
アルミニウム基板の代わりにステンレス基板(SUS304、サイズ:100mm×100mm)を用いたこと、バーコーター No.24を用いたこと、および、加熱時間を60分にしたこと以外は、例1と同様にして、例3のシリカ膜付き基板を作製した。
[Example 3]
A stainless steel substrate (SUS304, size: 100 mm × 100 mm) was used instead of the aluminum substrate. A substrate with a silica film of Example 3 was produced in the same manner as in Example 1 except that 24 was used and the heating time was set to 60 minutes.

[例4~9]
シリカ膜形成用組成物Aの代わりに、表1に記載のシリカ膜形成用組成物を用い、シリカ膜の厚さが表1の値になるように塗布条件を調節した以外は例1と同様にして、例4~9のシリカ膜付き基板を作製した。
[Examples 4-9]
The same as in Example 1 except that the silica film forming composition shown in Table 1 was used instead of the silica film forming composition A and the coating conditions were adjusted so that the thickness of the silica film became the value shown in Table 1. Then, the substrates with the silica film of Examples 4 to 9 were produced.

[評価結果]
例1~9のシリカ膜付き基板を用いて、上述の各種評価を行った。結果を表1に示す。
なお、表1中、「SiO換算での含有量(質量%)」とは、テトラエトキシシラン、ビス(トリエトキシシリル)ヘキサンおよびシリカ粒子のSiO換算での合計量に対する、テトラエトキシシラン、ビス(トリエトキシシリル)ヘキサンおよびシリカ粒子のSiO換算での含有量を意味する。
[Evaluation results]
The above-mentioned various evaluations were performed using the substrates with silica films of Examples 1 to 9. The results are shown in Table 1.
In Table 1, "content (% by mass) in terms of SiO 2 " means tetraethoxysilane, bis (triethoxysilyl) hexane, and tetraethoxysilane with respect to the total amount of silica particles in terms of SiO 2 . It means the content of bis (triethoxysilyl) hexane and silica particles in terms of SiO 2 .

Figure 2022019380000001
Figure 2022019380000001

表1に示す通り、テトラアルコキシシラン、化合物Iおよびシリカ粒子のSiO換算での含有量がそれぞれ所定範囲内にあるシリカ膜形成用組成物を用いれば、耐アルカリ性、耐塩水性および耐摩耗性に優れたシリカ膜付き基板が得られるのが確認された(例1~6)。 As shown in Table 1, if a silica film forming composition in which the contents of tetraalkoxysilane, compound I and silica particles in terms of SiO 2 are within predetermined ranges is used, the alkali resistance, salt water resistance and abrasion resistance are improved. It was confirmed that an excellent substrate with a silica film was obtained (Examples 1 to 6).

1A シリカ膜付き基板
10 基板
20 シリカ膜
1A Substrate with silica film 10 Substrate 20 Silica film

Claims (3)

基板と、前記基板上に配置されており、シリカ膜形成用組成物を用いて形成されたシリカ膜と、を有する、シリカ膜付き基板であって、
前記基板が、樹脂基板、金属基板、セラミックス基板またはこれらの基板の積層体であり、
前記シリカ膜形成用組成物が、加水分解性化合物、その加水分解物、および、その加水分解縮合物からなる群から選択される少なくとも1種と、シリカ粒子と、を含み、
前記シリカ膜形成用組成物が、前記加水分解性化合物として、テトラアルコキシシランと、式Iで表される化合物と、任意で用いられる加水分解性基を有するフルオロアルキルシランと、のみを含み、
前記テトラアルコキシシランのSiO換算での含有量が、前記テトラアルコキシシランと、前記式Iで表される化合物と、前記シリカ粒子とのSiO換算での合計量に対して、2~35質量%であり、
前記式Iで表される化合物のSiO換算での含有量が、前記テトラアルコキシシランと、前記式Iで表される化合物と、前記シリカ粒子とのSiO換算での合計量に対して、15~88質量%であり、
前記シリカ粒子のSiO換算での含有量が、前記テトラアルコキシシランと、前記式Iで表される化合物と、前記シリカ粒子とのSiO換算での合計量に対して、10~60質量%である、シリカ膜付き基板。
3-p(L)Si-Q-Si(L)3-p 式I
前記式I中、
Rは、水素原子、または、炭素-炭素原子間に-O-、-S-、-C(O)-および-N(R)-からなる群から選択される1つ以上の基を有していてもよい1価の炭化水素基であり、Rは、水素原子または1価の炭化水素基であり、
Lは、加水分解性基であり、
Qは、炭素-炭素原子間に-O-、-S-、-C(O)-および-N(R)-からなる群から選択される1つ以上の基を有していてもよい、炭素数2~6の2価の炭化水素基であり、Rは、水素原子または1価の炭化水素基であり、
pは、1~3の整数である。
A substrate with a silica film having a substrate and a silica film arranged on the substrate and formed by using a composition for forming a silica film.
The substrate is a resin substrate, a metal substrate, a ceramics substrate, or a laminate of these substrates.
The composition for forming a silica film contains at least one selected from the group consisting of a hydrolyzable compound, a hydrolyzate thereof, and a hydrolyzed condensate thereof, and silica particles.
The composition for forming a silica film contains only tetraalkoxysilane, a compound represented by the formula I, and optionally used fluoroalkylsilane having a hydrolyzable group as the hydrolyzable compound.
The content of the tetraalkoxysilane in terms of SiO 2 is 2 to 35 mass with respect to the total amount of the tetraalkoxysilane, the compound represented by the formula I, and the silica particles in terms of SiO 2 . % And
The content of the compound represented by the formula I in terms of SiO 2 is relative to the total amount of the tetraalkoxysilane, the compound represented by the formula I, and the silica particles in terms of SiO 2 . 15-88% by mass,
The content of the silica particles in terms of SiO 2 is 10 to 60% by mass with respect to the total amount of the tetraalkoxysilane, the compound represented by the formula I, and the silica particles in terms of SiO 2 . A substrate with a silica film.
R 3-p (L) p Si-Q-Si (L) p R 3-p formula I
In the formula I,
R has one or more groups selected from the group consisting of -O-, -S-, -C (O)-and -N (R 1 )-between hydrogen atoms or carbon-carbon atoms. It is a monovalent hydrocarbon group which may be used, and R 1 is a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group.
L is a hydrolyzable group
Q may have one or more groups selected from the group consisting of -O-, -S-, -C (O)-and -N (R 2 )-between carbons and carbon atoms. , A divalent hydrocarbon group having 2 to 6 carbon atoms, and R 2 is a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group.
p is an integer of 1 to 3.
前記式Iで表される化合物のSiO換算での含有量が、前記テトラアルコキシシランと、前記式Iで表される化合物と、前記シリカ粒子とのSiO換算での合計量に対して、30~50質量%である、請求項1に記載のシリカ膜付き基板。 The content of the compound represented by the formula I in terms of SiO 2 is relative to the total amount of the tetraalkoxysilane, the compound represented by the formula I, and the silica particles in terms of SiO 2 . The substrate with a silica film according to claim 1, which is 30 to 50% by mass. 前記シリカ膜形成用組成物が、金属触媒をさらに含む、請求項1または2に記載のシリカ膜付き基板。 The substrate with a silica film according to claim 1 or 2, wherein the composition for forming a silica film further contains a metal catalyst.
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