JP2696829B2 - High refractive index coating film and method of manufacturing the same - Google Patents

High refractive index coating film and method of manufacturing the same

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JP2696829B2
JP2696829B2 JP62058251A JP5825187A JP2696829B2 JP 2696829 B2 JP2696829 B2 JP 2696829B2 JP 62058251 A JP62058251 A JP 62058251A JP 5825187 A JP5825187 A JP 5825187A JP 2696829 B2 JP2696829 B2 JP 2696829B2
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淳史 川嶋
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、プラスチック,金属,セラミック,ガラス
等の基材の摩耗性を向上させる光学薄膜およびその製造
方法に関する。 更に詳しくは、プラスチック,金属,セラミック,ガ
ラス等の基材の表面にもうけることにより、耐擦傷性,
耐摩耗性,耐水性,耐薬品性,汚れ防止性,耐熱性,可
染性,耐候性を向上させ、また、基材との屈折率の相異
により導かれる光干渉を発生させるのに有効な高屈折率
コーティング膜およびその製造方法に関する。 〔従来の技術〕 従来、シリコン系のコーティング膜は、耐摩耗性,耐
熱性,耐候性にすぐれ、プラスチック,木材,金属の表
面に施すことにより、基材の特性向上に利用されてきて
おり、金属,プラスチック分野での産業分野での応用は
幅広いものである。この開示技術としては、例えば、米
国特許第3986997号等に記載されたコロイド状シリカと
メチルトリメトキシシランから導かれるハードコート或
いは、特公昭57−2735号等のコロイダルシリカとエポキ
シ系材料から導かれるハードコート、或いは、特公昭55
−29102号等に記載されたアルキルトリアルコキシシラ
ン,オルソオルガノシリケートから導かれるハードコー
ト等がある。 また、これらのハードコートの染色性,可撓性を増す
方法として、特開昭56−161475号同59−102964号,同59
−193969号,58−222160号には、ビス(アルコキシシリ
ル)化合物とコロイド状シリカおよび必要に応じ、シラ
ンカップリング剤よりなるコーティング組成物が開示さ
れている。 また、一方では、ゾルゲル法と呼ばれる方法による耐
摩耗性薄膜の形成も注目される。即ち、代表的な例とし
ては、金属アルコラートを、溶剤存在下、加水分解およ
び必要により予備縮重合させ、塗布後、加熱等により、
熱分解と縮重合を完結させ、非晶質膜を形成するもので
ある。これらの技術の開示例としては、例えば、表面,V
ol.19,No.8,430−437(1981)や、日本レオロジー学会
誌,Vol.14,9(1986)あるいは、Physic of Thin Films,
Vol.5,87−141(1969)やThin Solid Films,Vol.77,129
−139(1981)等がある。この方法の長所は、種々の熱
分解性、あるいは加水分解性金属材料を任意に混合する
ことが出来ることで、その結果として、屈折率を選べる
こと、特にガラスにくらべ高い屈折率の薄膜を得ること
が出来る。 一方、比較的低温で硬化し、プラスチック材料にも応
用出来る高屈折率薄膜用組成物では、開示技術が数少な
いが、屈折率が比較的高い事が予想されるアンチモンゾ
ルを用いたコーティング組成物が特開昭57−168922号
に、また、テトラアルキルジルコニウムを使用する例が
特開昭57−37301号に記載されている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし、先述の例のうち、米国特許第3986997号,特
公昭57−2735号,同55−29102号,特開昭56−161475
号,同59−102964号,同59−193969号,同58−222160号
の例では、塗膜の屈折率はすべて、約1.5であり、一般
的な樹脂基材とほぼ同じ屈折率であり本発明における光
学機能膜として問題がある。 また、特開昭57−168922号,同57−37301号のものは
耐水性に劣りまた屈折率が充分高くないという問題点を
有する。 また、表面,Vol.19,No.8,430−437(1981)等に開示
されたゾル・ゲル法と呼ばれる方法では、膜形成に高温
を要し、プラスチック材料の熱変形や、金属基材の場
合、酸化をひきおこす等の問題がある。 そこで、本発明は、これらの問題点を解決するために
鋭意検討し得られたもので、その目的とするところは、
プラスチックあるいは金属等にも形成可能なように、低
温硬化可能であり、かつ、耐摩耗性,耐水性,耐薬品性
等にすぐれた膜において、屈折率が1.5から、1.95まで
任意に設定出来る塗膜を得るものである。 さらには、屈折率を任意に設定することにより容易に
反射防止膜や反射増加膜の形成に応用出来る塗膜を得る
ものである。 さらには、これらの機能を発現する高屈折率コーティ
ング膜の製造法を得るものである。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明の高屈折率コーティング膜は、 (1)下記Aを5〜90重量%、下記Bを95〜10重量%、
及び下記Cを0〜60重量%含有することを特徴とする。 A:粒径1〜50ミリミクロンの酸化セリウム微粒子。 B:一般式 O(3−a)/2RaSiXSiRaO(3−a)/2 (但し、式中、Rは、炭素数1ないし6の炭化水素基
を表わし、Xは、2ないし40の炭素原子を含む有機基を
表わし、aは、0ないし2の整数を表す。)で表される
単位を有する有機ケイ素化合物。 C:粒径1〜50ミリミクロンのシリカ微粒子。 また、本発明の高屈折率コーティング膜の製造方法
は、 (2)下記A、下記D及び下記Cを含有するコーティン
グ組成物、フローコントロール剤並びに触媒を少なくと
も1重量%の水を含む溶剤に溶解又は分散させてコーテ
ィング剤を製造するコーティング剤製造工程、 前記コーティング剤を基材に塗布するコーティング剤
塗布工程、及び 前記基材上に塗布されたコーティング剤を80〜200℃
の温度で硬化させるコーティング剤硬化工程、を有し、 下記Aを5〜90重量%、下記Bを95〜10重量%、及び
下記Cを0〜60重量%含有する高屈折率コーティング膜
を製造することを特徴とする。 A:粒径1〜50ミリミクロンの酸化セリウム微粒子。 B:一般式 O(3−a)/2RaSiXSiRaO(3−a)/2 (但し、式中、Rは、炭素数1ないし6の炭化水素基
を表わし、Xは、2ないし40の炭素原子を含む有機基を
表わし、aは、0ないし2の整数を表す。)で表される
単位を有する有機ケイ素化合物。 C:粒径1〜50ミリミクロンのシリカ微粒子。 D:一般式 Y(3-a)RaSiXSiRaY(3-a) (但し、式中、Yは、アルコキシル基、アルコキシア
ルコキシル基、アシル基、アルケノキシ基、アシルオキ
シ基、ハロゲン基及び水酸基からなる群より選ばれる脱
離基を表わし、Rは、炭素数1ないし6の炭化水素基を
表わし、Xは、2ないし40の炭素原子を含む有機基を表
わし、aは、0ないし2の整数を表す。)で表される有
機シラン化合物。 次に、コーティング組成物の構成を中心に本発明の高
屈折率コーティング膜およびその製造方法につき更に詳
しく述べる。 屈折率の調整に関しては、酸化セリウムのバルクの屈
折率が約2.2であり、シリカ微粒子あるいは一般式 であるビスシラン化合物は概ね1.5である為、酸化セリ
ウムとシリカ微粒子の組成比を主に変化させることによ
り、コーティング膜の屈折率は、1.50から1.95、実質的
に、1.55から1.85の領域で任意に設定出来る。屈折率
が、1.85以上では、膜の硬さ等、やや変化をきたし、1.
95以上の屈折率を引き出すことは不可能である。 ここで、Aである酸化セリウムは5〜90重量%が可能
な範囲で、5重量%以下では、屈折率調整の効果がな
く、また、90重量%以上では、膜が脆くなる。次に、B
であるビスシラン化合物は95〜10重量が適切であるが、
特にこの使用量は少なくする方がよい。Bが95重量%以
上では膜の硬さが低下し、10重量%以下となると膜の弾
力性が不充分となり剥れおちる。次に、Cであるシリカ
微粒子は、0〜60重量%が適切である。即ち、Cは無く
てもよいが、Aの酸化セリウム微粒子が少ない場合、狙
いの屈折率をさほど高くしない場合、屈折率を引き下げ
る為の勢選剤として添加する。従って、本発明の用途は
目的とする屈折率に対し、A,B,Cの組成比を上記範囲内
で変化させるものである。 本発明の酸化セリウムは、粒径が1〜50ミリミクロン
のものが用いられる。粒径が50ミリミクロン以上である
と膜中で酸化セリウム粒子とシラン系バインダの界面の
反射が可視域に及び、コーティング膜の透明性が損われ
る。また、1ミリミクロン以下ではコーティング膜の耐
水性が劣る傾向にあり、また、より過酷な硬化条件が必
要となる。 酸化セリウムは、一般には、二酸化セリウムの形で、
水あるいは溶剤に分散させたコロイド液が入手し易く、
操作も楽である。しかし、これに限定されず、例えば、
昨今、技術進展の著しい粉砕法あるいは、気相合成法等
により得られたものを分散媒中に均一に分散し用いるこ
とも可能と思われる。 また、シリカ微粒子も酸化セリウム微粒子と同様の理
由で、同様の形態のものを用いることができる。 次に、Bで述べるビスシラン化合物は、コーティング
液に用いる際の原料として、 一般式 で表わされるが、このXの具体例としては、−CH2−, −CH2CH2−,−CH2CH2CH2−, から選ばれる。ここでbは、1ないし4である。また、
Yは、メトキシ,エトキシ,プロポキシ等のアルコキシ
ル基,メトキシメトキシ基等のアルキシアルコキシ基,
クロロ,ブロモ等のハロゲン基や水素,イソプロペノキ
シ基等から選ばれるがこれらは、コーティング組成物調
合時に加水分解あるいは一部が脱水縮合されるため本質
的に、水あるいは触媒の存在下、脱離すれば条件を満た
すと考えられる。 また、ケイ素に直接、Rで示されるメチル,エチル基
等が結合したものも、柔軟性と弾力性を得るために添加
可能である。 これらは、溶液タイプのコーティング液を作成し基材
に塗布し、加熱硬化させてコーティング膜とすることが
一般的で有利である。このために、A,Cは、水または、
アルコール,有機溶剤等に分散させたゾルが望ましく、
適度な安定剤,分散剤等の添加も許容される。また、B
の原料も、溶液中、あるいは無溶剤下、水や酸性水等で
加水分解を行い、予め、脱離基を水酸基に変換しておく
事ができる。これらを混合し、適切な溶剤で希釈して用
いられる。溶剤としては、アルコール類やケトン,エス
テル等が有用である。 これら以外に、塗布性の向上の為の界面活性剤や、シ
ラノール縮重合を促進する為の触媒を添加することも有
用である。これらの例としては、例えば、特開昭56−99
263号等に記載されている酸,有機酸塩,配位化合物や
過塩素酸アンモニウム,過塩素酸マグネシウム等の過塩
素酸塩類,チタンアルコラートや、各種の塩類が挙げら
れる。 本発明の高屈折率コーティング膜の膜厚は、0.1〜30
ミクロンであることが好ましい。また、反射防止あるい
は反射増加膜として用いる場合には、多層膜の光学的な
設計膜厚とすることは云う迄もない。その塗布法として
は、周知の如く、スプレー法,ディピッグ法,スピンナ
ー法,フローコート法,ロールコート法,ハケ塗り法等
により塗布する。 また、A,B及びCのみで染色性が得られるが、更に染
色性を向上させる為に、エポキシ化合物や、ポリエチレ
ングリコール,多価アルコールや多価脂肪酸等を加える
こともできる。 この様にして得られたコーティング組成物は基材に塗
布後、風乾,熱硬化あるいは、活性エネルギー線照射に
よる硬化を行うが、好ましい条件は80℃〜200℃の温風
中にて、縮合反応させるとよい。特に耐熱性の劣る基材
の場合には、80℃〜150℃の間が望ましい。あるいは活
性エネルギー線として遠赤外レーザー等にて、数秒以内
の処理により熱損傷を低くおさえることも考えられる。 以上のようにして調合して得られるコーティング用組
成物は、各種光学用無機ガラスやポリカーボネートをは
じめとして、ポリスチレン,ポリメタクリレート,ポリ
塩化ビニル,ポリエチレンテレフタレート,CR−39
その他スチレンと核置換ハロゲン化ビスフエノール系モ
ノマーとの共重合体、或いはアリル樹脂等、透明なプラ
スチック材料に適用する事により、その効果を発揮す
る。 〔作用〕 本発明は、AおよびCという無機物微粒子と、Bであ
るビスシラン化合物系バインダを含むが、A,BおよびC
は単独では硬さ,耐摩耗性,耐水性,密着性が不充分で
ある。しかし、Aまたは、AおよびCを核として、この
表面あるいは周辺をBの反応基が縮重合し結合形成や埋
めこみの効果により特性が向上したものである。 更にまた、縮合反応基をすべて、シリコン系材料によ
る、Si−O−Si結合としたため、得られる膜の耐光性,
耐久性は向上し、より硬く、より耐薬品性のすぐれた膜
が得られることとなった。 更にまた、屈折率2.2の酸化セリウムと屈折率が約1.5
〜1.46のビシシラン化合物およびシリカ微粒子を混合す
ることにより、任意の高屈折率の膜を得ることができ
た。ここで目的とする屈折率は例えば次式で示される。ここでWAは、Aの重量%、(WB+WC)は、
BとCの合計の重量%、は空隙率を示す。この式に従
い、目的の屈折率を計算して用いる。 〔実施例〕 以下、実施例により本発明を更に詳しく説明するが、
本発明はこれらに限定されるものではない。尚、実施例
中の部は重量部を示す。 実施例1. (1)コーティング液の調合 マグネット式撹拌子を備えたガラス製フラスコ中へ、
水分散二酸化セリウムゾル(固型分30%,平均粒径5ミ
リミクロン)150部を加え、静かに撹拌を行いつつ、イ
ソプロピルアルコール,200部をゆっくり加えたのち、ビ
ス(トリメトキシシリル)エタン60部を徐々に加えた。
次に、0.1規定塩酸水40部を、30分かけて滴下した。つ
づいて、フローコントロール剤少量および酸化防止剤少
量を加えたのち、濾過を行いコーティング液とした。 (2)塗布および硬化 このようにして得られたコーティング液にプラズマ処
理によ、表面を活性化させたポリカーボネート製レンズ
を、浸漬し、ディッピッグ法により塗布を行った。この
時の引上げ速度は200mm/minであった。つぎに、5分間
風乾後、加熱炉にて、100℃で3時間、加熱硬化を行っ
た。このようにして得られたレンズは干渉縞もなく、透
明感のすぐれたものであった。 (3)評価方法と結果 (4)評価試験と結果 得られたレンズは、次に述べる方法で試験を行い評価
した。その結果を第1表に示す。 a) 耐擦傷性:0000スチールウール(商品名“ボン
スター”日本ボンスター(株)製品)を用い200gの荷重
で、1cm×3cm平方の試験ピースの表面を10往復摩擦し、
傷のついた程度を目視で次の段階に分けて評価した。 ランクA:上記範囲に全く傷がつかない。 ランクB:上記範囲内に1〜10本の傷がつく。 ランクC:上記範囲内に10〜約50本の傷がつく。 ランクD:無数の傷がついているが、平滑な表面が残って
いる。 ラングE:表面についた傷の為、表面の平滑さが損われ
る。 b) 耐薬品性;水,アルコール,灯油中に48時間浸漬
し、その表面状態を調べた。また耐酸,耐洗剤性は、0.
1N塩酸および5%キッチンハイター(花王石鹸(株)
製)水溶液に12時間浸漬し、表面状態を調べた。 c) 耐候性;キセノンランプによるフエードメーター
(スガ試験機(株)製)に200時間暴露した後の表面状
態を調べた。 d) 密着性;膜の密着性は、JISD−0202に準じてクロ
スカットテープ試験により行った。 即ち、ナイフを用い、試験片表面に1mm間隔に切れ目
を入れ、1mmのマス目を100個形成させる。次に、その上
へセロファン粘着テープ(商品名“セロテープ”ニチバ
ン(株)製品)を強くおしつけた後、表面から90゜方向
へ一気に引っぱり剥離したのち、膜の残っているマス目
をもって密着性指標とした。 e) 被染色性;分散染料を用い、80℃にて5分間染色
を行い、試験レンズの減光率を測定した。染色液は、1
の純水に、染色剤(商品名“セイコーブラックスグレ
ーD"セイコーエプソン(株)製)および染色助剤(商品
名“セイコープラックス染色助剤”セイコーエプソン
(株)製)を各2gづつ分散溶解させたものを用い、ま
た、減光率は、BPIフォトメーター(BPI Co.Ltd.製)
を用い20%以上の減光率を示した場合を良とした。 f) 屈折率;コーティング液を、シリコンウエハーに
塗布し、硬化後、エリプソメーターにて、塗膜の屈折率
および膜厚を測定した。 実施例2〜4,比較例1 実施例1において、水分散二酸化セリウムゾル150部
のかわりに二酸化セリウムゾル(固型分30%,平均粒径
5ミリミクロン,水性ゾル)および、シリカゾル(固型
分30%,平均粒径10ミリミクロン,水性ゾル)を第2表
の割合に混合すること以外は実施例1と同様に行い、種
々の屈折率の高屈折率コーティング膜を作成した。 特性評価をとりまとめて第1表に示す。 実施例5 実施例1において、ビス(トリメトキシシリル)エタ
ン60部のかわりにビス(メチルジメトキシリル)エタン
60部とエチレングリコールジグリシジルエーテル10部,
過塩素酸マグネシウム0.05部を加えること以外は、実施
例1と同様にしてコーティング液の調合を行った。 このコーティング液を、プラズマ処理を行ったポリス
チレン製パネルに塗布し、90℃で3時間硬化した。この
パネルは干渉縞の発生もなく良好な外観を呈した。 実施例6 反射防止膜の形成 (1)高屈折率コーティング液の調合 実施例1で得られた塗膜25部に、メチルセロソルブ75
部を加え、高屈折率コーティング液とした。 (2)低屈折率コーティング液の調合 比較例1で得られた塗膜25部,ポリエチレングリコー
ルジグリシジルエーテル 2部,メチルセロソルブ75
部,過塩素酸アンモニウム0.1部を加え、低屈折率コー
ティング液とした。 (3)反射防止レンズの形成 アルカリ処理により表面を活性化したポリジエチレン
グリコールジアルリカーボネート製レンズに、まず、高
屈折率コーティング液をスピンナー法にて塗布した。コ
ーティング条件は以下の通りである。 回転数 500rpmで15秒 回転数 3000rpmで40秒 つづいて、1000℃で30分間加熱を行い硬化したのち、
次に低屈折率コーティング液を、先の高屈折率コーティ
ング液と同様の手順により塗布した。 こののち、100℃で30分、更に130℃で2時間加熱を行
い、二層よりなる硬化膜を得た。 このレンズは強い緑の反射を示し、分光測定の結果、
可視域での平均反射率は、4%であり反射防止性を示し
た。尚、生地の反射率は8%であった。 実施例7〜8 実施例1において、ビス(トリメトキシシリル)エタ
ン60部のかわりに第3表に示すバインダ成分を用いるこ
と以外は実施例と同様に行い、高屈折率コーティング膜
を有するポリカーボネート製レンズを得た。これらの評
価を行ったところ、何れも良好な結果が得られた。 〔発明の効果〕 以上、詳述したように、本発明は、高屈折率を有し、
且つ、耐薬品性にすぐれた酸化セリウム微粒子と必要に
応じ加えたシリカ微粒子を、架橋性にすぐれ、また物理
的に化学的な安定なビスシラン化合物と組み合わせたも
のである。そして屈折率を、通常のプラスチック材料に
適した範囲に設定し、また或いは、反射防止膜用の高い
屈折率を得ることを可能とした。すなわち、高屈折率材
料として酸化セリウムを、また低屈折率材料としてシリ
カあるいはビスシラン化合物を本発明で述べた計算式に
よる分量となるよう混合することにより目的とする屈折
率を得るものである。 特に、蒸着法では材料により屈折率が限定されてしま
うのに対し、本発明では計算した狙いの屈折率を得るこ
とができるため、光学的多層膜用途に効果を発揮する。 更には、本発明のコーティング膜はプラスチックや金
属に密着性が優れるため、プラスチックレンズ,フイル
ム,パネル等の光学材料の反射防止膜,反射増加膜,保
護コートとして有用である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial applications]   The present invention relates to plastic, metal, ceramic, and glass.
Optical thin film for improving abrasion of a substrate such as an optical fiber and the production thereof
About the method.   For more information, see Plastics, Metals, Ceramics, Gas
By applying it on the surface of a substrate such as a lath, scratch resistance,
Abrasion resistance, water resistance, chemical resistance, stain resistance, heat resistance, possible
Improves dyeability and weather resistance, and has a different refractive index from the substrate
High refractive index effective to generate light interference guided by
The present invention relates to a coating film and a method for producing the same. [Conventional technology]   Conventionally, silicon-based coating films have abrasion resistance,
Excellent heat, weather resistance, plastic, wood, metal table
By applying to the surface, it has been used to improve the characteristics of the base material
And industrial applications in the metal and plastic fields
It is broad. The disclosed technology includes, for example, rice
Colloidal silica described in National Patent No. 3986997 and the like
Hard coat derived from methyltrimethoxysilane or
Colloidal silica and epoxy resin such as Japanese Patent Publication No. 57-2735
Hard coat derived from Si-based material
Alkyl trialkoxy sila described in -29102 and the like
, A hard coat derived from ortho-organosilicate
And others.   In addition, the dyeability and flexibility of these hard coats are increased.
As a method, JP-A-56-161475 and JP-A-59-102964, and JP-A-59-102964 are used.
Nos. 193969 and 58-222160 include bis (alkoxysilicon
B) Compound and colloidal silica and, if necessary,
Coating compositions comprising coupling agents are disclosed
Have been.   On the other hand, the sol-gel method is used to
The formation of a wearable thin film is also noted. That is, as a typical example
Metal alcoholate in the presence of a solvent
Pre-condensation polymerization if necessary, and after application, by heating, etc.
Completes thermal decomposition and polycondensation to form an amorphous film.
is there. Examples of disclosure of these technologies include, for example, surface, V
ol.19, No.8, 430-437 (1981), and the Japanese Society of Rheology
Magazine, Vol. 14, 9 (1986) or Physic of Thin Films,
Vol.5,87-141 (1969) and Thin Solid Films, Vol.77,129
−139 (1981). The advantage of this method is that
Arbitrarily mix degradable or hydrolysable metal materials
Ability to select the refractive index as a result
In particular, to obtain a thin film with a higher refractive index than glass
Can be done.   On the other hand, it cures at a relatively low temperature and is suitable for plastic materials.
In the compositions for high refractive index thin films that can be used, there are few disclosed technologies.
However, antimony is expected to have a relatively high refractive index.
JP-A-57-168922 discloses a coating composition using
Examples of using tetraalkyl zirconium
It is described in JP-A-57-37301. [Problems to be solved by the invention]   However, among the aforementioned examples, U.S. Pat.
JP-B-57-2735, JP-B-55-29102, JP-A-56-161475
Nos. 59-102964, 59-193969, 58-222160
In the example, the refractive indices of the coatings are all about 1.5,
Having the same refractive index as a typical resin substrate
There is a problem as a functional film.   Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 57-168922 and 57-37301 are
The problem of poor water resistance and the refractive index is not high enough
Have.   Also disclosed in Surface, Vol. 19, No. 8, 430-437 (1981), etc.
In the method called the sol-gel method, high temperature
Required for thermal deformation of plastic materials and metal substrates.
In this case, there is a problem that oxidation is caused.   Therefore, the present invention has been developed to solve these problems.
It has been studied diligently and its purpose is to
Low, so that it can be formed on plastic or metal
It can be cured by heat and has abrasion resistance, water resistance and chemical resistance
Excellent refractive index from 1.5 to 1.95
The purpose is to obtain a coating film that can be set arbitrarily.   Furthermore, by setting the refractive index arbitrarily,
Obtain a coating film that can be applied to the formation of anti-reflection films and reflection-enhancing films
Things.   Furthermore, high refractive index coatings that express these functions
To obtain a manufacturing method of a thin film. [Means for solving the problem]   The high refractive index coating film of the present invention, (1) 5 to 90% by weight of the following A, 95 to 10% by weight of the following B,
And the following C is contained in an amount of 0 to 60% by weight. A: Cerium oxide fine particles having a particle size of 1 to 50 millimicrons. B: General formula     O(3-a) / 2RaSiXSiRaO(3-a) / 2   (Wherein, R is a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms)
X represents an organic group containing 2 to 40 carbon atoms.
And a represents an integer of 0 to 2. )
An organosilicon compound having a unit. C: Silica fine particles having a particle size of 1 to 50 millimicrons.   Also, a method for producing a high refractive index coating film of the present invention
Is (2) Coating containing the following A, D and C
At least the composition, flow control agent and catalyst
Is dissolved or dispersed in a solvent containing 1% by weight of water
Coating agent manufacturing process to manufacture a coating agent,   Coating agent for applying the coating agent to a substrate
Coating process, and   80-200 ° C the coating agent applied on the substrate
A coating agent curing step of curing at a temperature of   5 to 90% by weight of the following A, 95 to 10% by weight of the following B, and
High refractive index coating film containing 0 to 60% by weight of the following C
Is manufactured. A: Cerium oxide fine particles having a particle size of 1 to 50 millimicrons. B: General formula     O(3-a) / 2RaSiXSiRaO(3-a) / 2   (Wherein, R is a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms)
X represents an organic group containing 2 to 40 carbon atoms.
And a represents an integer of 0 to 2. )
An organosilicon compound having a unit. C: Silica fine particles having a particle size of 1 to 50 millimicrons. D: General formula     Y(3-a)RaSiXSiRaY(3-a)   (Wherein, Y is an alkoxyl group, an alkoxyl
Lucoxyl, acyl, alkenoxy, acyloxy
Group selected from the group consisting of
R represents a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms.
X represents an organic group containing 2 to 40 carbon atoms.
In addition, a represents an integer of 0 to 2. Yes represented by
Silane compounds.   Next, focusing on the composition of the coating composition,
Further details on the refractive index coating film and its manufacturing method
State it.   Regarding the refractive index adjustment, the bulk bending of cerium oxide
The folding ratio is about 2.2, and silica fine particles or general formula Since the bissilane compound is approximately 1.5,
Mainly by changing the composition ratio of
The coating film has a refractive index of 1.50 to 1.95,
In addition, it can be set arbitrarily in the range from 1.55 to 1.85. Refractive index
However, at 1.85 or more, the film hardness slightly changed, and 1.
It is impossible to extract a refractive index of 95 or more.   Here, the cerium oxide as A can be 5 to 90% by weight.
When the content is 5% by weight or less, there is no effect of adjusting the refractive index.
If it is 90% by weight or more, the film becomes brittle. Next, B
Although the bissilane compound is suitably 95 to 10% by weight,
In particular, it is better to reduce this usage. B is 95% by weight or less
Above, the hardness of the film decreases, and when it becomes less than 10% by weight, the film elasticity
The strength is insufficient and it falls off. Next, silica which is C
The amount of the fine particles is suitably from 0 to 60% by weight. That is, there is no C
However, if the amount of cerium oxide fine particles in A is small,
If the refractive index is not so high, lower the refractive index
To be added as a selective agent. Therefore, the use of the present invention
Set the composition ratio of A, B, and C within the above range for the target refractive index.
Is to change.   The cerium oxide of the present invention has a particle size of 1 to 50 millimicrons.
Is used. Particle size is 50mm or more
Of interface between cerium oxide particles and silane-based binder
Reflection is in the visible range, impairing the transparency of the coating film
You. In the case of less than 1 millimicron,
They tend to be poorly aqueous and require more severe curing conditions.
It becomes important.   Cerium oxide is generally in the form of cerium dioxide,
Colloidal liquid dispersed in water or solvent is readily available,
Operation is easy. However, the invention is not limited to this. For example,
Recently, the pulverization method or the vapor phase synthesis method, etc., with remarkable technological progress,
Is obtained by dispersing uniformly in a dispersion medium
It seems possible.   The silica fine particles have the same principle as the cerium oxide fine particles.
For this reason, a similar form can be used.   Next, the bissilane compound described in B is coated
As a raw material for use in liquids, General formula Wherein X is -CHTwo−, −CHTwoCHTwo−, −CHTwoCHTwoCHTwo−, Selected from. Here, b is 1 to 4. Also,
Y is an alkoxy such as methoxy, ethoxy, propoxy, etc.
Alkoxy groups such as
Halogen groups such as chloro and bromo, hydrogen and isopropenoki
These are selected from the group
Essence due to hydrolysis or partial dehydration condensation when combined
The condition is satisfied if desorbed in the presence of water or a catalyst.
It is considered.   Further, a methyl or ethyl group represented by R is directly attached to silicon.
Are added to obtain flexibility and elasticity.
It is possible.   These are solution-type coating liquids,
And heat-cured to form a coating film
General and advantageous. For this, A and C are water or
A sol dispersed in alcohol, organic solvent, etc. is desirable,
Addition of appropriate stabilizers, dispersants and the like is also permitted. Also, B
Raw materials are also available in water or acidic water in a solution or without solvent.
Perform hydrolysis to convert the leaving group to a hydroxyl group in advance.
Can do things. Mix these, dilute with an appropriate solvent and use
Can be. Solvents include alcohols, ketones,
Tell is useful.   In addition to these, surfactants for improving coatability,
A catalyst may be added to promote ranol condensation polymerization.
It is for. Examples of these include, for example, JP-A-56-99
Acids, organic acid salts, coordination compounds described in
Persalts such as ammonium perchlorate and magnesium perchlorate
Examples include salts, titanium alcoholates, and various salts.
It is.   The thickness of the high refractive index coating film of the present invention is 0.1 to 30.
Preferably it is microns. Also, anti-reflection or
When used as a reflection enhancement film,
It goes without saying that the film thickness is designed. As the application method
As is well known, spray method, dip method, spinner
-Method, flow coating method, roll coating method, brush coating method, etc.
To apply.   In addition, although dyeability can be obtained only with A, B and C,
Epoxy compounds and polyethylene
Add glycol, polyhydric alcohol, polyhydric fatty acid, etc.
You can also.   The coating composition thus obtained is applied to a substrate.
After drying, air drying, heat curing or irradiation with active energy rays
Hardening by hot air at 80 ° C to 200 ° C.
It is preferable to conduct a condensation reaction in the inside. Base material with particularly poor heat resistance
In this case, the temperature is preferably between 80C and 150C. Or live
Within a few seconds with far infrared laser etc.
It is also conceivable that the heat damage can be reduced by the treatment.   Coating set obtained by mixing as described above
The product is made of various optical inorganic glass or polycarbonate
First, polystyrene, polymethacrylate, poly
Vinyl chloride, polyethylene terephthalate, CR-39 ,
Other styrene and nuclear substituted halogenated bisphenol
Transparent plastic such as copolymer with nomer or allyl resin
Exhibit the effect by applying to stick material
You. [Action]   The present invention relates to inorganic fine particles A and C and B
A, B and C
Is insufficient in hardness, abrasion resistance, water resistance and adhesion by itself
is there. However, with A or A and C as nuclei,
The reactive group of B condenses on the surface or the periphery to form bonds or fill
The characteristics are improved by the effect of the indentation.   Furthermore, all the condensation reactive groups are made of silicon-based material.
, Si-O-Si bond, light resistance of the resulting film,
Durable, harder, more chemical resistant membrane
Was obtained.   Furthermore, cerium oxide having a refractive index of 2.2 and a refractive index of about 1.5
~ 1.46 bisicilan compound and silica fine particles are mixed
By doing so, it is possible to obtain any high refractive index film
Was. Here, the target refractive index is, for example,Indicated by Where WAIs the weight percent of A, (WB+ WC)
The weight percent of the sum of B and C indicates the porosity. According to this formula
The target refractive index is calculated and used. 〔Example〕   Hereinafter, the present invention will be described in more detail by examples,
The present invention is not limited to these. Examples
The middle part indicates parts by weight. Example 1. (1) Preparation of coating liquid   Into a glass flask equipped with a magnetic stirrer,
Water-dispersed cerium dioxide sol (solid content 30%, average particle size 5mm
(Micron) and add 150 parts.
After slowly adding 200 parts of isopropyl alcohol,
60 parts of tris (trimethoxysilyl) ethane were slowly added.
Next, 40 parts of 0.1 N hydrochloric acid solution was added dropwise over 30 minutes. One
Therefore, a small amount of flow control agent and a small amount of antioxidant
After the addition, filtration was performed to obtain a coating solution. (2) Coating and curing   A plasma treatment is applied to the coating liquid thus obtained.
Based on the theory, polycarbonate lens with activated surface
Was dipped and applied by the Dippig method. this
The pulling speed at that time was 200 mm / min. Next, 5 minutes
After air drying, heat and cure in a heating furnace at 100 ° C for 3 hours.
Was. The lens thus obtained has no interference fringes and is transparent.
It was very clear. (3) Evaluation method and results (4) Evaluation test and results   The obtained lens is tested and evaluated by the following method.
did. Table 1 shows the results. a) Scratch resistance:#0000 steel wool (trade name "bon
200g load using Star “Nihon Bonstar Co., Ltd. product”
Then, the surface of the test piece of 1 cm × 3 cm square is rubbed 10 times,
The degree of scratching was visually evaluated in the following stages. Rank A: The above range is not damaged at all. Rank B: 1 to 10 scratches are made within the above range. Rank C: 10 to about 50 scratches are made in the above range. Rank D: Countless scratches, but a smooth surface remains
I have. Lang E: Due to scratches on the surface, the surface smoothness is impaired
You. b) Chemical resistance; immersed in water, alcohol, kerosene for 48 hours
Then, the surface condition was examined. Acid resistance and detergent resistance are 0.
1N hydrochloric acid and 5% kitchen height (Kao Soap Co., Ltd.)
Manufactured) aqueous solution for 12 hours, and the surface condition was examined. c) Weather resistance; Phedometer with xenon lamp
(Suga Test Machine Co., Ltd.) Surface after exposure for 200 hours
I checked the condition. d) Adhesion: The adhesion of the film shall be in accordance with JISD-0202.
It was performed by a scut tape test.   In other words, using a knife, cut at 1 mm intervals
To form 100 squares of 1 mm. Then on it
Heterophane adhesive tape (product name "Cellotape" Nichiba
90 ° direction from the surface after strongly pressing
After peeling off all at once, the square where the film remains
Was used as an adhesion index. e) Dyeability: Dyeing at 80 ° C for 5 minutes using disperse dye
Was performed, and the extinction ratio of the test lens was measured. The staining solution is 1
In pure water with a dye (trade name “Seiko Black Sgle
-D "Seiko Epson Corporation) and dyeing aids (products)
Name "Seiko Plux Dyeing Aid" Seiko Epson
2 g each).
The dimming rate is measured by a BPI photometer (BPI Co. Ltd.)
And a case where a dimming rate of 20% or more was shown as good. f) Refractive index; coating liquid applied to silicon wafer
After coating and curing, use an ellipsometer to measure the refractive index of the coating film.
And the film thickness were measured. Examples 2 to 4, Comparative Example 1   In Example 1, 150 parts of water-dispersed cerium dioxide sol
Instead of cerium dioxide sol (solid content 30%, average particle size
5mm micron, aqueous sol) and silica sol (solid type)
30%, average particle size 10 millimicron, aqueous sol)
The procedure was the same as in Example 1, except that
High refractive index coating films having various refractive indexes were prepared.   Table 1 summarizes the characteristic evaluations. Example 5   In Example 1, bis (trimethoxysilyl) eta
Bis (methyldimethoxylyl) ethane instead of 60 parts
60 parts and ethylene glycol diglycidyl ether 10 parts,
Except adding 0.05 parts of magnesium perchlorate
A coating liquid was prepared in the same manner as in Example 1.   This coating solution is applied to the polished plasma
It was applied to a panel made of styrene and cured at 90 ° C. for 3 hours. this
The panel had a good appearance without interference fringes. Example 6 Formation of antireflection film (1) Preparation of high refractive index coating liquid   Methyl cellosolve 75 was added to 25 parts of the coating film obtained in Example 1.
To obtain a high refractive index coating solution. (2) Preparation of low refractive index coating liquid   25 parts of the coating film obtained in Comparative Example 1, polyethylene glycol
Rudiglycidyl ether 2 parts, methyl cellosolve 75
Parts, 0.1 part of ammonium perchlorate
Ting solution. (3) Formation of anti-reflection lens   Polydiethylene surface activated by alkali treatment
First, use a high-quality glycol diallyl carbonate lens.
The refractive index coating liquid was applied by a spinner method. Ko
The working conditions are as follows. 15 seconds at 500 rpm 40 seconds at 3000 rpm   After heating at 1000 ℃ for 30 minutes and curing,
Next, apply the low refractive index coating solution to the high refractive index coating
The coating was carried out in the same manner as the coating solution.   Thereafter, heating is performed at 100 ° C for 30 minutes and further at 130 ° C for 2 hours.
Thus, a cured film consisting of two layers was obtained.   This lens shows a strong green reflection and, as a result of spectroscopy,
The average reflectance in the visible region is 4%, indicating anti-reflective properties.
Was. The reflectance of the cloth was 8%. Examples 7 and 8   In Example 1, bis (trimethoxysilyl) eta
Use the binder components shown in Table 3 instead of 60 parts
The procedure was the same as in the example except that
Was obtained. These reviews
As a result, good results were obtained in all cases. 〔The invention's effect〕   As described in detail above, the present invention has a high refractive index,
Also need cerium oxide fine particles with excellent chemical resistance
The silica particles added according to the formula have excellent crosslinkability and physical properties.
In combination with chemically stable bissilane compounds
It is. And change the refractive index to a normal plastic material
Set it to a suitable range and / or use a high
It is possible to obtain a refractive index. That is, high refractive index material
Cerium oxide as a material and silicon as a low refractive index material.
Calcium or bissilane compound is calculated by the formula described in the present invention.
The desired refraction by mixing
Get the rate.   In particular, in the vapor deposition method, the refractive index is limited depending on the material.
On the other hand, in the present invention, it is possible to obtain the calculated target refractive index.
Therefore, it is effective for optical multilayer film applications.   Furthermore, the coating film of the present invention can be made of plastic or gold.
Plastic lens and film
Anti-reflection film, reflection enhancement film,
Useful as a protective coat.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−31802(JP,A) 特開 昭60−262834(JP,A) 特開 昭60−262833(JP,A)   ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page    (56) References JP-A-62-31802 (JP, A)                 JP-A-60-262834 (JP, A)                 JP-A-60-262833 (JP, A)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 1.下記Aを5〜90重量%、下記Bを95〜10重量%、及
び下記Cを0〜60重量%含有することを特徴とする高屈
折率コーティング膜。 A:粒径1〜50ミリミクロンの酸化セリウム微粒子。 B:一般式 O(3−a)/2RaSiXSiRaO(3−a)/2 (但し、式中、Rは、炭素数1ないし6の炭化水素基を
表わし、Xは、2ないし40の炭素原子を含む有機基を表
わし、aは、0ないし2の整数を表す。)で表される単
位を有する有機ケイ素化合物。 C:粒径1〜50ミリミクロンのシリカ微粒子。 2.下記A、下記D及び下記Cを含有するコーティング
組成物、フローコントロール剤並びに触媒を少なくとも
1重量%の水を含む溶剤に溶解又は分散させてコーティ
ング剤を製造するコーティング剤製造工程、 前記コーティング剤を基材に塗布するコーティング剤塗
布工程、及び 前記基材上に塗布されたコーティング剤を80〜200℃の
温度で硬化させるコーティング剤硬化工程、を有し、 下記Aを5〜90重量%、下記Bを95〜10重量%、及び下
記Cを0〜60重量%含有する高屈折率コーティング膜を
製造することを特徴とする高屈折率コーティング膜の製
造方法。 A:粒径1〜50ミリミクロンの酸化セリウム微粒子。 B:一般式 O(3−a)/2RaSiXSiRaO(3−a)/2 (但し、式中、Rは、炭素数1ないし6の炭化水素基を
表わし、Xは、2ないし40の炭素原子を含む有機基を表
わし、aは、0ないし2の整数を表す。)で表される単
位を有する有機ケイ素化合物。 C:粒径1〜50ミリミクロンのシリカ微粒子。 D:一般式 Y(3-a)RaSiXSiRaY(3-a) (但し、式中、Yは、アルコキシル基、アルコキシアル
コキシル基、アシル基、アルケノキシ基、アシルオキシ
基、ハロゲン基及び水酸基からなる群より選ばれる脱離
基を表わし、Rは、炭素数1ないし6の炭化水素基を表
わし、Xは、2ないし40の炭素原子を含む有機基を表わ
し、aは、0ないし2の整数を表す。)で表される有機
シラン化合物。
(57) [Claims] A high-refractive-index coating film comprising the following A in an amount of 5 to 90% by weight, the following B in an amount of 95 to 10% by weight, and the following C in an amount of 0 to 60% by weight. A: Cerium oxide fine particles having a particle size of 1 to 50 millimicrons. B: Formula O (3-a) / 2 R a SiXSiR a O (3-a) / 2 ( In the formula, R represents 1 -C represents a hydrocarbon group of 6, X is 2 to no Represents an organic group containing 40 carbon atoms, and a represents an integer of 0 to 2.) C: Silica fine particles having a particle size of 1 to 50 millimicrons. 2. A coating composition manufacturing step for preparing a coating agent by dissolving or dispersing a coating composition, a flow control agent, and a catalyst in a solvent containing at least 1% by weight of water, containing the following A, D, and C; A coating agent applying step of applying to the substrate, and a coating agent curing step of curing the coating agent applied to the substrate at a temperature of 80 to 200 ° C .; A method for producing a high refractive index coating film, comprising producing a high refractive index coating film containing 95 to 10% by weight of B and 0 to 60% by weight of the following C. A: Cerium oxide fine particles having a particle size of 1 to 50 millimicrons. B: Formula O (3-a) / 2 R a SiXSiR a O (3-a) / 2 ( In the formula, R represents 1 -C represents a hydrocarbon group of 6, X is 2 to no Represents an organic group containing 40 carbon atoms, and a represents an integer of 0 to 2.) C: Silica fine particles having a particle size of 1 to 50 millimicrons. D: General formula Y (3-a) R a SiXSiR a Y (3-a) (wherein, Y is an alkoxyl group, an alkoxyalkoxyl group, an acyl group, an alkenoxy group, an acyloxy group, a halogen group and a hydroxyl group. Represents a leaving group selected from the group consisting of: R represents a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms; X represents an organic group containing 2 to 40 carbon atoms; An organic silane compound represented by the following formula:
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