JP6164448B2 - Manufacturing method of oxide film - Google Patents

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Description

本発明は、表面に凸部を有する酸化物皮膜の製造方法に関する。 The present invention relates to a process for the preparation of an oxide skin layer having convex portions on the surface.

車両用フロントガラスなどのガラス板の表面に凹凸形状を形成し、様々な機能を付与することが行われている。例えば、ガラス板の表面に撥水性材料を薄膜状に形成し、雨滴の除去や汚れを防止する技術が多く知られている。ガラス板の撥水性能は、付与した撥水材料の表面構造の影響を強く受ける。例えば、撥水材料の表面を蓮の葉のような凹凸構造を人工的に形成し、水滴と撥水性材料との間にエアーギャップを形成することで、水滴との接触角の増大や水の滑落性が向上することが知られている。この現象は、ロータス効果と言われている。   An uneven shape is formed on the surface of a glass plate such as a vehicle windshield to give various functions. For example, many techniques are known in which a water-repellent material is formed into a thin film on the surface of a glass plate to prevent raindrop removal and contamination. The water repellency of the glass plate is strongly influenced by the surface structure of the provided water repellent material. For example, the surface of the water-repellent material is artificially formed with a concavo-convex structure like a lotus leaf, and an air gap is formed between the water droplet and the water-repellent material, thereby increasing the contact angle with water droplets and water. It is known that the sliding property is improved. This phenomenon is called the Lotus effect.

撥水材料を基材上に薄膜状に付与する技術として、撥水性を有する樹脂材料を溶媒に溶解しコーティングする方法や、撥水性の官能基を有するシリコンアルコキシドをゾルゲル反応で加水分解及び重縮合させて皮膜を形成する方法がある。   As a technology for applying a water-repellent material in a thin film form on a substrate, a method of dissolving and coating a water-repellent resin material in a solvent, or hydrolyzing and polycondensing a silicon alkoxide having a water-repellent functional group by a sol-gel reaction There is a method of forming a film.

また、ロータス効果を狙って、撥水材の表面に凹凸構造を形成することが提案されている。例えば、非特許文献1に示されているように、2種類のシリコンアルコキシドを用いるゾルゲル法で、それぞれに触媒である塩酸を混合して重合を開始させてゾルを形成する。その後、これらを混合してガラス基板上にコーティングし乾燥し焼成して、表面に凹凸のあるシリカ薄膜を得る。   Further, it has been proposed to form a concavo-convex structure on the surface of the water repellent material with the aim of the lotus effect. For example, as shown in Non-Patent Document 1, in a sol-gel method using two types of silicon alkoxide, hydrochloric acid as a catalyst is mixed with each to start polymerization to form a sol. Thereafter, these are mixed, coated on a glass substrate, dried and baked to obtain a silica thin film having irregularities on the surface.

しかしながら、性質の異なる2種類のシリコンアルコキシドの相分離を利用して凹凸構造を形成している。このため、薄膜材料の選択肢が少ない。また、薄膜材料の選択により、形成される凹凸構造が異なり、凹凸の構造の制御が難しいという問題がある。   However, the concavo-convex structure is formed by utilizing phase separation of two types of silicon alkoxides having different properties. For this reason, there are few choices of a thin film material. Moreover, the uneven structure to be formed differs depending on the selection of the thin film material, and there is a problem that it is difficult to control the uneven structure.

特許文献1に示されているように、水ガラスに熱分解可能な樹脂微粒子を混合した溶液を基板上に塗布し、これを焼成工程で表面の樹脂微粒子を熱分解させる。これにより、樹脂微粒子の存在していた部分を孔とし、表面に微細な孔をもつ皮膜を得る。   As shown in Patent Document 1, a solution obtained by mixing thermally decomposable resin fine particles with water glass is applied on a substrate, and the resin fine particles on the surface are thermally decomposed in a baking step. As a result, a film having fine pores on the surface is obtained with the portions where the resin fine particles existed as pores.

特許文献2に示されているように、2種類以上の高分子の溶液を混ぜ合わせ、基板上に混合した高分子膜を形成させる。その後、少なくとも1種類の高分子を溶解させることで除去する。除去された高分子の存在していた部分には、微細孔が形成される。   As shown in Patent Document 2, two or more polymer solutions are mixed to form a mixed polymer film on a substrate. Thereafter, at least one kind of polymer is dissolved and removed. Micropores are formed in the portion where the removed polymer was present.

特許文献1、2では、最終的に目的とする皮膜材料の他に、表面凹凸構造を形成するための孔形成材を別途必要とする。また、この孔形成材料は、再使用が不可能である。更には、孔形成材を完全に除去することは困難であり、皮膜内に孔形成材が残ってしまうという問題がある。   In Patent Documents 1 and 2, in addition to the final target coating material, a hole forming material for forming the surface uneven structure is separately required. Moreover, this pore forming material cannot be reused. Further, it is difficult to completely remove the hole forming material, and there is a problem that the hole forming material remains in the film.

特許文献3に示されているように、ゾルゲル法で、フッ素が含まれた重合体と硬化剤を、反転した微細凹凸のあるモールド型内で硬化重合させて、表面に撥水性を有する表面凹凸をもつ構造体を形成する。   As shown in Patent Document 3, a surface concavo-convex surface having water repellency is obtained by curing and polymerizing a fluorine-containing polymer and a curing agent in a mold mold having fine undulations by a sol-gel method. To form a structure with

特許文献4に示されているように、マスターと呼ばれる表面に凹凸のある膜を使ってレーザー光を回折させて、これを干渉させることにより、基板上に形成した自己組織化単分子膜を露光させ、基板表面に凹凸などのパターンを形成する。   As shown in Patent Document 4, a self-assembled monomolecular film formed on a substrate is exposed by diffracting laser light using a film with an uneven surface called a master and making it interfere. Then, a pattern such as irregularities is formed on the substrate surface.

しかしながら、特許文献3、4に開示された技術では、表面の凹凸形状を形成するために、モールド型やマスターなどの特別な治具を別途準備する必要がある。成形機やレーザー装置などを必要とし、製造設備にコストがかかる。   However, in the techniques disclosed in Patent Documents 3 and 4, it is necessary to separately prepare a special jig such as a mold or a master in order to form a concavo-convex shape on the surface. A molding machine, a laser device, etc. are required, and manufacturing equipment costs.

特開2005−81292号公報JP 2005-81292 A 特開2002−363501号公報JP 2002-363501 A 特開2008−162190号公報JP 2008-162190 A 特開2005−331564号公報JP 2005-331564 A

K.MAKITA et al., “Surface Morphology of Silica Films Derived by the Sol-Gel Method and Its Application to a Water Repellet Glass” Journal of Ceramic Society of Japan 105[11]1012-1017(1997)K.MAKITA et al., “Surface Morphology of Silica Films Derived by the Sol-Gel Method and Its Application to a Water Repellet Glass” Journal of Ceramic Society of Japan 105 [11] 1012-1017 (1997)

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、簡素に皮膜材料の表面に凹凸を形成することができる酸化物皮膜の製造方法を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a method of manufacturing an oxide skin layer capable of forming an uneven surface of simplicity the coating material.

本発明の酸化物皮膜の製造方法は、ルコキシドを含む原料溶液から形成される酸化物皮膜の製造方法であって、
基材上に薄膜状に供給した該原料溶液の表面に、触媒及び水からなる水滴を形成することにより、前記水滴を起点として前記アルコキシドのゾルゲル反応を進行させて、前記水滴の存在箇所に微小凸部を形成してなるとともに無機酸化物重合体からなる前記酸化物皮膜を形成し、
前記原料溶液が、前記水滴との親和性が低い溶液であって、前記アルコキシドと疎水性溶媒と両親媒性物質とを有する。
Method of manufacturing an oxide film of the present invention is a manufacturing method of an oxide film formed from a raw material solution containing A Rukokishido,
By forming water droplets composed of a catalyst and water on the surface of the raw material solution supplied in a thin film form on the base material, the sol-gel reaction of the alkoxide proceeds from the water droplets as a starting point, and the water droplets are minutely present. forming the oxide film with by forming a convex portion formed of an inorganic oxide polymer,
The raw material solution is a solution having a low affinity with the water droplets, and includes the alkoxide, a hydrophobic solvent, and an amphiphilic substance.

本発明によれば、ルコキシド及び疎水性溶媒からなる原料溶液の表面に、触媒及び水からなる水滴を形成することにより、原料溶液の表面に不均一に触媒を配置させている。水滴内の触媒を起点として、アルコキシドのゾルゲル反応を進行させて、表面に分散して形成された微小凸部を有する酸化物皮膜を形成する。このため、簡素に表面凹凸構造を有する酸化物皮膜を形成することができる。 According to the present invention, the surface of the raw material solution consisting of A Rukokishido and hydrophobic solvent, by forming a water droplet consisting of catalyst and water, and non-uniformly positioned a catalyst on the surface of the raw material solution. Starting from the catalyst in the water droplet, the sol-gel reaction of the alkoxide is advanced to form an oxide film having fine convex portions dispersed and formed on the surface. For this reason, the oxide film which has a surface uneven structure can be formed simply.

酸化物皮膜の製造方法を示す説明図であって、図1の上図は基材を触媒を含む水蒸気に置いたときの状態を示す図であり、図1の中図は水蒸気を結露させて水滴を形成したときの状態を示す図であり、図1の下図はゾルゲル反応により、微小凸部を有する酸化物被膜を形成したときの状態を示す図である。It is explanatory drawing which shows the manufacturing method of an oxide film, Comprising: The upper figure of FIG. 1 is a figure which shows the state when a base material is put on the water vapor | steam containing a catalyst, The middle figure of FIG. It is a figure which shows a state when a water droplet is formed, and the lower figure of FIG. 1 is a figure which shows a state when the oxide film which has a micro convex part is formed by sol-gel reaction. 成膜装置の説明図である。It is explanatory drawing of the film-forming apparatus. 加湿器及び吸収器の説明図である。It is explanatory drawing of a humidifier and an absorber. 実施例1の酸化物皮膜の電子顕微鏡写真を示す。The electron micrograph of the oxide film of Example 1 is shown. 実施例2の酸化物皮膜の電子顕微鏡写真を示す。The electron micrograph of the oxide film of Example 2 is shown.

本発明の酸化物皮膜の製造方法は、触媒存在下に、ルコキシドのゾルゲル反応を進行させるにあたって、アルコキシドを含む原料溶液の表面に、触媒を不均一に供給することで、ゾルゲル反応を不均一に進行させていることを特徴としている。皮膜材料の他に特別な材料を用いずに、且つ、金型等の特別な治具を用いることなく、簡素に微小凸部を有する酸化物皮膜を形成することができる。 Method of manufacturing an oxide film of the present invention, the presence of a catalyst, when the progress of the sol-gel reaction of A Rukokishido, the surface of the raw material solution containing alkoxide, by heterogeneously feeding catalyst, heterogeneous sol-gel reaction It is characterized by being advanced to. Without using a special material other than the coating material, and without using a special jig such as a mold, it is possible to simply form an oxide coating having a minute convex portion.

酸化物皮膜がシリカからなる場合には、一般に、酸化物皮膜は、ゾルゲル法によりシリコンアルコキシドの加水分解及び重縮合により形成される。その反応は、一般に、以下のように進行する。   When the oxide film is made of silica, the oxide film is generally formed by hydrolysis and polycondensation of silicon alkoxide by a sol-gel method. The reaction generally proceeds as follows.

まず、シリコンアルコキシドが加水分解される。式(1)中のRはアルキル基を示す。   First, silicon alkoxide is hydrolyzed. R in the formula (1) represents an alkyl group.

nSi(OR)4 + nH2O → nSi(OH)(OR)3 + nROH・・・(1)
この加水分解反応は、酸又はアルカリなどの触媒の触媒作用で促進され、次式のようにSi(OH)4が生成する。
nSi (OR) 4 + nH 2 O → nSi (OH) (OR) 3 + nROH (1)
This hydrolysis reaction is promoted by the catalytic action of a catalyst such as an acid or an alkali, and Si (OH) 4 is generated as shown in the following formula.

nSi(OR)4 + 4nH2O → nSi(OH)4 + 4nROH・・・(2)
式(2)で生成した水酸化物Si(OH)4間では、次式に示すように、水が脱離する重縮合反応が起こる。
nSi (OR) 4 + 4nH 2 O → nSi (OH) 4 + 4nROH (2)
A polycondensation reaction in which water is eliminated occurs between the hydroxides Si (OH) 4 generated in the formula (2) as shown in the following formula.

Si(OH)4 + Si(OH)4 → (OH)3 Si-O-Si(OH)3 + H2O・・・(3)
最終的に、組成式SiO2で表されるシリカが生成する。
Si (OH) 4 + Si (OH) 4 → (OH) 3 Si-O-Si (OH) 3 + H 2 O (3)
Finally, silica represented by the composition formula SiO 2 is formed.

ゾルゲル反応を用いた酸化物皮膜の一般的な作成方法は、ルコキシドを含む溶液中に、触媒である酸又はアルカリを添加し、原料溶液が十分にゲル化する前に基材上に展開し、基材上で重縮合反応を進行させることで、酸化物皮膜を形成する。一般には、ゾルゲル反応は、皮膜内で均一に進行するので、形成された皮膜の表面は平滑である。 General method for creating an oxide film using a sol-gel reaction, in a solution containing A Rukokishido, adding an acid or an alkali as a catalyst, the raw material solution is fully deployed on the substrate prior to gelation The oxide film is formed by advancing the polycondensation reaction on the substrate. In general, since the sol-gel reaction proceeds uniformly in the film, the surface of the formed film is smooth.

これに対して、本発明は、図1の上図に示すように、ルコキシド及び疎水性溶媒からなる原料溶液Aを薄膜状に表面に形成した基材3を、触媒を含む水蒸気Bの雰囲気に置くなどして、原料溶液Aの表面に、水蒸気Bを付着させる。 In contrast, the present invention, as shown in the upper diagram of FIG. 1, the A Rukokishido and substrate 3 to the raw material solution A was formed on the surface as a thin film made of a hydrophobic solvent, an atmosphere of steam B containing catalyst The water vapor B is adhered to the surface of the raw material solution A.

図1の中図に示すように、水蒸気Bを冷やすことにより結露させて、水滴bを形成する。この際、水滴bに触媒が溶解し、触媒濃度が高まる。これにより、触媒を不均一にアルコキシドに供給する。このため、図1の下図に示すように、基材3上で、水滴b内の触媒を核として、アルコキシドのゾルゲル反応が進行し、表面に複数の微小凸部2が分散した酸化物皮膜1が形成される。   As shown in the middle diagram of FIG. 1, the water vapor B is condensed to form water droplets b. At this time, the catalyst is dissolved in the water droplet b, and the catalyst concentration is increased. Thereby, a catalyst is supplied to an alkoxide nonuniformly. For this reason, as shown in the lower diagram of FIG. 1, an oxide film 1 in which a sol-gel reaction of an alkoxide proceeds on the substrate 3 with the catalyst in the water droplet b as a nucleus and a plurality of minute convex portions 2 are dispersed on the surface. Is formed.

ここで、原料溶液の表面に水滴を形成することにより、水滴を起点として、原料溶液内のアルコキシドのゾルゲル反応が進行する。原料溶液は、ルコキシドと疎水性溶媒とからなるため、水滴との親和性が低い。このため、水滴は、原料溶液に混合されにくく、原料溶液の表面に、ある程度の時間留まる。この間に、水滴内の触媒は、原料溶液内のアルコキシドと接触して、アルコキシドのゾルゲル反応を進行させる。水滴は、原料溶液の表面に、それぞれ独立して分散している。このため、原料溶液の表面には、触媒が水滴の存在箇所に分散して、不均一に存在することになる。 Here, by forming water droplets on the surface of the raw material solution, the sol-gel reaction of the alkoxide in the raw material solution proceeds from the water droplet as a starting point. Raw material solution, because consisting of A Rukokishido a hydrophobic solvent, a low affinity with a drop of water. For this reason, water droplets are not easily mixed with the raw material solution, and remain on the surface of the raw material solution for a certain period of time. During this time, the catalyst in the water droplets contacts the alkoxide in the raw material solution to advance the sol-gel reaction of the alkoxide. The water droplets are dispersed independently on the surface of the raw material solution. For this reason, on the surface of the raw material solution, the catalyst is dispersed at the locations where the water droplets are present, and is present non-uniformly.

原料溶液内のアルコキシドは、不均一に分散して存在する触媒に接して、上記式(1)〜(3)で例示されるゾルゲル反応が促進される。ゾルゲル反応は、原料溶液における水滴の存在箇所で優先して進行して、原料溶液が固体化する。   The alkoxide in the raw material solution comes into contact with the catalyst present in a non-uniformly dispersed manner, and the sol-gel reaction exemplified by the above formulas (1) to (3) is promoted. The sol-gel reaction proceeds preferentially at the location of water droplets in the raw material solution, and the raw material solution is solidified.

このとき、理由は定かではないが、原料溶液における水滴の存在箇所には、微小凸部が形成される。おそらく、水滴の表面張力により水滴がその形状を保持しようとすることから、水滴の存在箇所が微小凸部として固体化するものと考えられる。また、水滴箇所での反応が進行すると、水滴の周囲からアルコキシドを含む原料溶液が次々に水滴に向けて集まり、水滴部分で集中的に反応が進行する。このことも、微小凸部の形成に影響していると考えられる。水滴の存在していない部分も、徐々にゾルゲル反応が進行し、原料溶液全体がゲル化して、薄い皮膜を形成する。   At this time, although a reason is not certain, a minute convex part is formed in the location of the water droplet in the raw material solution. Presumably, the water droplets try to maintain their shape due to the surface tension of the water droplets, so that the locations where the water droplets exist are solidified as minute convex portions. Further, when the reaction at the water droplet portion proceeds, the raw material solution containing the alkoxide gathers from the periphery of the water droplet one after another toward the water droplet, and the reaction proceeds intensively at the water droplet portion. This is also considered to influence the formation of the minute projections. The sol-gel reaction also proceeds gradually in the portions where no water droplets exist, and the entire raw material solution gels to form a thin film.

さて、原料溶液の表面に水滴を供給する方法としては、特に限定されないが、例えば、以下の方法が挙げられる。   Now, the method for supplying water droplets to the surface of the raw material solution is not particularly limited, and examples thereof include the following methods.

図1の上図に示すように、原料溶液Aを薄膜状に供給した基材3を、水蒸気Bの雰囲気内に配置する。次に、図1の中図に示すように、水蒸気Bを冷やして、原料溶液Aの表面に水滴bを形成する。触媒及び水蒸気が存在する雰囲気中で、温度変化により水蒸気を結露させることにより、前記触媒を含む前記水滴を形成することが好ましい。前記疎水性溶媒の蒸発によって冷却された前記原料溶液の冷却部で、前記水蒸気が結露することで、前記原料溶液の表面に前記水滴を形成することが好ましい。水蒸気を微細に結露させて、酸化物皮膜の微小凸部をより微細化する。酸化物皮膜が撥水性である場合には、微小凸部の微細化により撥水性を更に向上させることができる。酸化物皮膜が親水性である場合には、微小凸部の微細化により親水性を更に向上させることができる。また、原料溶液の攪拌後から塗布までの時間調整などで疎水性溶媒の分散性を調整することにより、酸化物皮膜の微小凸部の微細化レベルを自在に調整することができる。   As shown in the upper diagram of FIG. 1, the base material 3 to which the raw material solution A is supplied in a thin film is placed in an atmosphere of water vapor B. Next, as shown in the middle diagram of FIG. 1, the water vapor B is cooled to form water droplets b on the surface of the raw material solution A. It is preferable to form the water droplets containing the catalyst by causing the water vapor to condense due to a temperature change in an atmosphere where the catalyst and the water vapor are present. It is preferable that the water droplets are formed on the surface of the raw material solution by condensation of the water vapor in the cooling portion of the raw material solution cooled by evaporation of the hydrophobic solvent. Water vapor is finely condensed to make the minute protrusions of the oxide film finer. In the case where the oxide film is water repellent, the water repellency can be further improved by refining the minute protrusions. When the oxide film is hydrophilic, the hydrophilicity can be further improved by miniaturizing the minute protrusions. Further, by adjusting the dispersibility of the hydrophobic solvent by adjusting the time from the stirring of the raw material solution to the application, etc., it is possible to freely adjust the level of refinement of the minute protrusions of the oxide film.

基材3近傍の水蒸気Bを冷やすためには、例えば、原料溶液Aの温度を低く変化させる。原料溶液Aの温度を低く変化させるには、例えば、原料溶液Aに含まれる疎水性溶媒として、揮発性の疎水性溶媒を用いる。この場合、疎水性溶媒は、基材上に供給されると、すぐに揮発し始める。揮発時の気化熱により、疎水性溶媒の温度は低く変化される。原料溶液表面に付着した水蒸気は、結露し凝集して、水滴が形成される。また、疎水性溶媒に揮発性の溶媒を用いなくても、原料溶液自体の温度を他の手段により冷却させることによっても、水蒸気を結露させて水滴を形成することができる。   In order to cool the water vapor B in the vicinity of the substrate 3, for example, the temperature of the raw material solution A is changed low. In order to change the temperature of the raw material solution A low, for example, a volatile hydrophobic solvent is used as the hydrophobic solvent contained in the raw material solution A. In this case, the hydrophobic solvent begins to volatilize as soon as it is fed onto the substrate. Due to the heat of vaporization during volatilization, the temperature of the hydrophobic solvent is lowered. The water vapor attached to the surface of the raw material solution is condensed and aggregates to form water droplets. Even if a volatile solvent is not used as the hydrophobic solvent, water vapor can be condensed and water droplets can be formed by cooling the temperature of the raw material solution itself by other means.

揮発性の疎水性溶媒の気化温度は、10〜80℃であることが好ましい。疎水性溶媒の気化熱により、原料溶液を冷却し、触媒を含む水蒸気を結露させることができる。疎水性溶媒の気化温度が10℃未満では、疎水性溶媒が揮発し易すぎ、取り扱いにくくなるおそれがある。疎水性溶媒の気化温度が80℃を超える場合には、疎水性溶媒が揮発しにくく、ゾルゲル反応中に水滴が蒸発してしまうおそれがある。   The vaporization temperature of the volatile hydrophobic solvent is preferably 10 to 80 ° C. The raw material solution can be cooled by the heat of vaporization of the hydrophobic solvent, and water vapor containing the catalyst can be condensed. If the vaporization temperature of the hydrophobic solvent is less than 10 ° C., the hydrophobic solvent is too volatile and may be difficult to handle. When the vaporization temperature of the hydrophobic solvent exceeds 80 ° C., the hydrophobic solvent is unlikely to volatilize, and water droplets may evaporate during the sol-gel reaction.

雰囲気の温度を低温に変化させることで水蒸気を冷やすためには、例えば、雰囲気を冷却手段で冷却する。好ましくは、雰囲気を飽和水蒸気圧に近い程度まで、水蒸気で満たし、その状態から雰囲気を冷却手段により冷却させる。   In order to cool the water vapor by changing the temperature of the atmosphere to a low temperature, for example, the atmosphere is cooled by a cooling means. Preferably, the atmosphere is filled with water vapor to a level close to the saturated water vapor pressure, and the atmosphere is cooled from the state by the cooling means.

この場合、例えば、雰囲気の相対湿度(RH)は、飽和水蒸気に近い湿度であることがよく、たとえば、90%以上であることがよい。この場合には、温度を低く変化させることで、原料溶液に付着した水蒸気が結露されて、水滴が形成されやすい。雰囲気の相対湿度が過剰に低すぎる場合には、温度変化により水蒸気を結露させにくくなるおそれがある。   In this case, for example, the relative humidity (RH) of the atmosphere is preferably a humidity close to saturated water vapor, for example, 90% or more. In this case, by changing the temperature low, water vapor attached to the raw material solution is condensed and water droplets are easily formed. If the relative humidity of the atmosphere is too low, there is a risk that it will be difficult for water vapor to condense due to temperature changes.

また、原料溶液を表面に供給した基材を、冷却室に配置し、冷却室に水蒸気を導入して、水蒸気を冷却させてもよい。この場合の冷却室の温度は、導入前の水蒸気の温度よりも低く、例えば5〜20℃程度低いことが好ましい。   Moreover, the base material supplied with the raw material solution on the surface may be disposed in the cooling chamber, and water vapor may be introduced into the cooling chamber to cool the water vapor. In this case, the temperature of the cooling chamber is preferably lower than the temperature of water vapor before introduction, for example, about 5 to 20 ° C.

なお、触媒を含む水を、スプレー、霧吹き器などで原料溶液の表面に噴霧させることによっても、原料溶液の表面に水滴を形成することが可能である。   It is also possible to form water droplets on the surface of the raw material solution by spraying water containing the catalyst on the surface of the raw material solution with a spray, a sprayer or the like.

水滴が原料溶液の表面に供給されると、水滴内の触媒の作用により、水滴を起点として、原料溶液中のアルコキシドのゾルゲル反応が進行して、水滴の存在箇所に微小凸部が形成される。水滴の存在箇所に微小凸部が形成されるためには、水滴を、原料溶液の表面にある時間保持して、原料溶液の表面に触媒が不均一に配置されている状態を保持することが好ましい。水滴を、原料溶液の表面にある程度の時間保持するための好適な態様について説明する。   When water droplets are supplied to the surface of the raw material solution, the sol-gel reaction of the alkoxide in the raw material solution proceeds from the water droplets due to the action of the catalyst in the water droplets, and minute protrusions are formed at the locations of the water droplets. . In order to form a minute convex part at the location where the water droplet exists, it is necessary to hold the water droplet on the surface of the raw material solution for a certain period of time to maintain a state where the catalyst is unevenly arranged on the surface of the raw material solution. preferable. A preferred embodiment for holding the water droplets on the surface of the raw material solution for a certain period of time will be described.

水滴を原料溶液の表面にある時間保持するために、原料溶液の表面に供給される水滴の大きさは、100〜5000nmであるとよい。この大きさの水滴からは、微小凸部がより一層生成しやすくなる。水滴の大きさが過剰に小さい場合には、水蒸気濃度と温度の制御が難しくなったり、反応中に蒸発したりするおそれがある。水滴の大きさが大きすぎる場合には水滴同士が結合して微小凸部が形成されにくくなる場合がある。   In order to keep the water droplets on the surface of the raw material solution for a certain period of time, the size of the water droplets supplied to the surface of the raw material solution is preferably 100 to 5000 nm. From the water droplet of this size, it becomes easier to generate a minute convex portion. When the size of the water droplet is excessively small, it is difficult to control the water vapor concentration and temperature, or the water droplet may evaporate during the reaction. If the size of the water droplet is too large, the water droplets may be combined to make it difficult to form a minute convex portion.

原料溶液は、ルコキシドを、疎水性溶媒で溶解した溶液である。原料溶液の表面に供給された水滴は、原料溶液に溶解するのではなく、原料溶液と分離して、ある程度の時間、例えば数秒間、原料溶液の表面で水滴の形状を維持していることがよい。そのために、水滴と親和性の低い疎水性溶媒でアルコキシドを溶解させて原料溶液とすることが必要である。 Raw material solution, the A Rukokishido a solution of a hydrophobic solvent. The water droplets supplied to the surface of the raw material solution are not dissolved in the raw material solution but separated from the raw material solution, and the shape of the water droplets is maintained on the surface of the raw material solution for a certain time, for example, for a few seconds. Good. Therefore, it is necessary to dissolve the alkoxide with a hydrophobic solvent having a low affinity for water droplets to obtain a raw material solution.

疎水性溶媒の比重は、水の比重よりも大きいことが好ましい。疎水性溶媒を含む原料溶液は、水滴よりも重く、水滴を原料溶液の表面に安定に保持することができる。水の比重はほぼ1であることから、疎水性溶媒の比重は1よりも大きいことがよい。   The specific gravity of the hydrophobic solvent is preferably larger than the specific gravity of water. The raw material solution containing the hydrophobic solvent is heavier than the water droplet, and can stably hold the water droplet on the surface of the raw material solution. Since the specific gravity of water is about 1, the specific gravity of the hydrophobic solvent is preferably larger than 1.

水の比重よりも重い疎水性溶媒は、クロロホルム、及びジクロロペンタフルオロプロパンの群から選ばれる1種以上からなることが好ましい。この中、原料溶液の表面に水滴を供給するために、疎水性溶媒を気化熱により水蒸気を結露させる方法を採用する場合には、揮発性を有する疎水性溶媒として、クロロホルムなどを用いることが好ましい。 Heavy hydrophobic solvent than the specific gravity of water, chloroform, and be composed of one or more selected from the group consisting of dichloro-pentafluoro propane preferred. Among these, in order to supply water droplets to the surface of the raw material solution, when adopting a method in which water vapor is condensed on the hydrophobic solvent by heat of vaporization, it is preferable to use chloroform or the like as the hydrophobic solvent having volatility. .

その他、水滴が原料溶液の表面にある程度の時間保持されれば、水の比重と同程度か又はそれよりも低い比重をもつ疎水性溶媒も用いることも可能である。   In addition, if the water droplets are held on the surface of the raw material solution for a certain period of time, it is also possible to use a hydrophobic solvent having a specific gravity that is equal to or lower than the specific gravity of water.

また、原料溶液の表面に水滴を保持させるために、原料溶液には両親媒性物質が含まれていることが好ましい。両親媒性物質は、親水性部分と疎水性部分とをもつ。両親媒性物質は、親水性部分を水滴の内側に向け、疎水性部分を水滴の外側に向けて、水滴の表面を覆う。水滴同士が接触し成長することを防止できる。このため、原料溶液の表面に、微細な水滴を分散させた状態を保持させることができる。   Moreover, in order to hold water droplets on the surface of the raw material solution, the raw material solution preferably contains an amphiphilic substance. Amphiphiles have a hydrophilic part and a hydrophobic part. The amphiphile covers the surface of the water droplet with the hydrophilic portion facing the inside of the water droplet and the hydrophobic portion facing the outside of the water droplet. It is possible to prevent water droplets from contacting and growing. For this reason, it is possible to maintain a state in which fine water droplets are dispersed on the surface of the raw material solution.

両親媒性物質の具体例としては、レシチン、ポリメタクリル酸メチル、ポリエチレングリコールとポリプロピレングリコールのブロック共重合体、リン酸エステル系界面活性剤などを挙げることができる。この中、レシチンがよい。   Specific examples of the amphiphilic substance include lecithin, polymethyl methacrylate, a block copolymer of polyethylene glycol and polypropylene glycol, and a phosphate ester surfactant. Of these, lecithin is preferred.

原料溶液に含まれる両親媒性物質の濃度は、0.01モル/L以上0.3モル/L以下であることが好ましい。両親媒性物質の濃度が過剰に薄い場合には、両親媒性物質を原料溶液に含ませることの効果が薄れ、原料溶液の表面に水滴を安定に保持させることができないおそれがある。両親媒性物質の濃度が過剰に濃い場合には、酸化物皮膜中に残留するおそれがある。   The concentration of the amphiphile contained in the raw material solution is preferably 0.01 mol / L or more and 0.3 mol / L or less. When the concentration of the amphiphilic substance is excessively thin, the effect of including the amphiphilic substance in the raw material solution is diminished, and there is a possibility that water droplets cannot be stably held on the surface of the raw material solution. When the concentration of the amphiphile is excessively high, there is a possibility that it remains in the oxide film.

ルコキシドは、ゾルゲル法で無機酸化物重合体を合成できれば、特に限定しない。ルコキシドは、無機部分の他に、有機部分を含んでいても良い。ルコキシドに有機部分が含まれている場合には、ゾルゲル反応で有機部分が無機酸化物重合体から脱離する。ゾルゲル反応完了後に、有機部分を溶媒で洗浄するとよい。 A Rukokishido is, if synthesized inorganic oxide polymer by a sol-gel method is not particularly limited. A Rukokishido, in addition to the inorganic portion, may include an organic moiety. If it contains organic moieties in A Rukokishido the organic moiety by a sol-gel reaction is desorbed from the inorganic oxide polymer. After completion of the sol-gel reaction, the organic part may be washed with a solvent.

ルコキシドは、金属アルコキシドであるとよい。金属アルコキシドは、例えば、シリコン(Si)アルコキシド、Tiアルコキシド、Uアルコキシド、Tnアルコキシド、Zrアルコキシド、Ceアルコキシド、Snアルコキシド、Cuアルコキシド、Snアルコキシド、Znアルコキシド、Alアルコキシド、及びScアルコキシドの群から選ばれる1種以上からなる。このうち、用途の観点から、シリコンアルコキシドがよい。 A Rukokishido may if there is a metal alkoxide. The metal alkoxide is, for example, selected from the group consisting of silicon (Si) alkoxide, Ti alkoxide, U alkoxide, Tn alkoxide, Zr alkoxide, Ce alkoxide, Sn alkoxide, Cu alkoxide, Sn alkoxide, Zn alkoxide, Al alkoxide, and Sc alkoxide. Consists of one or more. Of these, silicon alkoxide is preferable from the viewpoint of use.

シリコンアルコキシドとしては、テトラエチルオルソシリケート、トリエトキシ1H、1H、2H、2H−トリデカフルオロオクチルシラン、トリエトキシオクチルシランの群から選ばれる1種又は2種以上を用いることが好ましい。   As the silicon alkoxide, it is preferable to use one or more selected from the group of tetraethyl orthosilicate, triethoxy 1H, 1H, 2H, 2H-tridecafluorooctylsilane and triethoxyoctylsilane.

ルコキシドは、親水性と、撥水性のものがある。ルコキシドが親水性である場合には、酸化物皮膜が親水性をもつ。ルコキシドが撥水性である場合には、酸化物皮膜は撥水性をもつ。ルコキシドが、例えば、親水性のシリコンアルコキシドである場合には、親水性のシリコンアルコキシドとしては、テトラエチルオルソシリケートなどが挙げられる。撥水性のシリコンアルコキシドとしては、トリエトキシ1H、1H、2H、2H−トリデカフルオロオクチルシランなどが挙げられる。 A Rukokishido includes a hydrophilic, there is a water repellent. If A Rukokishido is hydrophilic, oxide film has hydrophilicity. If A Rukokishido is water repellency, oxide film has water repellency. A Rukokishido, for example, in the case of hydrophilic silicon alkoxide, the hydrophilic silicon alkoxide, such as tetraethyl orthosilicate and the like. Examples of the water-repellent silicon alkoxide include triethoxy 1H, 1H, 2H, 2H-tridecafluorooctylsilane and the like.

原料溶液中のルコキシドの濃度は、0.5モル/L以上5モル/L以下であることがよく、更には、1モル/L以上2モル/L以下であることが好ましい。ルコキシドの濃度の下限が過少の場合には、酸化物皮膜が生成しにくくなるおそれがある。ルコキシドの濃度の上限が過大である場合には、疎水性溶媒に溶解しにくくなるおそれがある。 The concentration of A Rukokishido in the raw material solution may be less than 0.5 mol / L or more 5 mol / L, further preferably not more than 1 mol / L or more 2 mol / L. If the lower limit of the concentration of A Rukokishido is too small, there is a possibility that the oxide film is hardly generated. If the upper limit of the concentration of A Rukokishido is excessive, it may become less soluble in a hydrophobic solvent.

原料溶液は、基材上に薄膜状に供給される。原料溶液を基材上に薄膜状に供給する方法としては、スピンコート法、ドクターブレード法、ディップ法などの手法が挙げられるが、これらに限定されない。   The raw material solution is supplied as a thin film on the substrate. Examples of the method for supplying the raw material solution on the substrate in a thin film include, but are not limited to, a spin coating method, a doctor blade method, a dip method, and the like.

基材上に供給された原料溶液の厚みは5μm以上50μm以下であることがよく、更には10μm以上30μm以下であることが好ましい。原料溶液の厚みが過小の場合には、連続した薄膜状の酸化物皮膜を形成しにくくなるおそれがある。原料溶液の厚みが過大である場合には、原料溶液中の基材表面に近い部分のルコキシドを硬化させにくくなる。 The thickness of the raw material solution supplied on the substrate is preferably 5 μm or more and 50 μm or less, and more preferably 10 μm or more and 30 μm or less. When the thickness of the raw material solution is too small, it may be difficult to form a continuous thin-film oxide film. When the thickness of the raw material solution is too large, difficult to cure the portion of the A Rukokishido close to the substrate surface of the raw material solution.

原料溶液が供給される基材は、表面が平滑であるとよい。基材上に薄膜状に原料溶液を均一厚みに供給するためである。基材の材質は、特に限定されないが、例えば、ガラス基板であるとよい。   The substrate to which the raw material solution is supplied preferably has a smooth surface. This is because the raw material solution is supplied in a uniform thickness on the substrate. Although the material of a base material is not specifically limited, For example, it is good in it being a glass substrate.

水滴に含まれる触媒は、ルコキシドのゾルゲル反応を促進させる。この触媒は、揮発性であり、また、水溶性であるとよい。この触媒は、酸又はアルカリからなることがよく、更には、気体状の酸又はアルカリであるとよい。触媒として用いられる酸は、例えば、塩化水素、硝酸、フッ化水素などを用いることができる。触媒としてのアルカリは、例えば、アンモニアなどを用いることができる。 Catalyst contained in water droplets, to promote the sol-gel reaction of A Rukokishido. This catalyst is volatile and may be water-soluble. This catalyst is preferably composed of an acid or an alkali, and is preferably a gaseous acid or alkali. Examples of the acid used as the catalyst include hydrogen chloride, nitric acid, and hydrogen fluoride. For example, ammonia or the like can be used as the alkali as the catalyst.

水蒸気を含む雰囲気中での触媒の濃度は0.1ppm以上5ppm以下であることがよく、更には0.5ppm以上1ppm以下であることが好ましい。触媒の濃度が過剰に薄すぎるとゾルゲル反応が遅く、酸化物皮膜が形成されないか、酸化物皮膜が生成しても微小凸部が形成されにくくなるおそれがある。触媒の濃度が過剰に濃すぎると、反応が速すぎて、微小凸部が形成されにくくなるおそれがある。   The concentration of the catalyst in the atmosphere containing water vapor is preferably 0.1 ppm or more and 5 ppm or less, and more preferably 0.5 ppm or more and 1 ppm or less. If the concentration of the catalyst is excessively thin, the sol-gel reaction is slow, and an oxide film may not be formed, or even if an oxide film is formed, it may be difficult to form minute protrusions. If the concentration of the catalyst is excessively high, the reaction may be too fast and it may be difficult to form minute convex portions.

ゾルゲル反応を進行させるときの雰囲気の温度は、10℃以上80℃以下であることが好ましい。雰囲気の温度が過剰に低すぎると、反応の進行速度が遅く、微小凸部が形成されにくくなるおそれがある。雰囲気の温度が過剰に高い場合には、反応の進行速度が速すぎて、微小凸部が形成されにくくなったり、水滴が蒸発したりするおそれがある。   The temperature of the atmosphere when the sol-gel reaction proceeds is preferably 10 ° C. or higher and 80 ° C. or lower. If the temperature of the atmosphere is excessively low, the progress rate of the reaction is slow, and there is a possibility that the minute protrusions are hardly formed. When the temperature of the atmosphere is excessively high, there is a risk that the progress of the reaction will be too fast, making it difficult to form microprojections or evaporating water droplets.

生成した酸化物皮膜の表面には、微小凸部が分散して形成される。微小凸部のサイズ、形状、ピッチ、アスペクト比等の構造は、水滴成長反応とゾルゲル反応とのバランス、速度などにより種々に変更することが可能である。例えば、雰囲気の温度、湿度、及びこれらの変化速度、水滴中の触媒の濃度、原料溶液中のルコキシドの濃度、水滴中の両親媒性物質の濃度、原料溶液の厚みなどを制御することにより、微小凸部の構造を種々に変化させることが可能である。これらの各種条件は、複雑に関係しあって、微小凸部のサイズ、ピッチなどの構造が変化する。このため、微小凸部の構造と各種条件との関係は、一概には言えないが、例えば、以下のようである。 On the surface of the generated oxide film, minute convex portions are formed in a dispersed manner. The structure such as the size, shape, pitch, and aspect ratio of the minute protrusions can be variously changed depending on the balance and speed of the water droplet growth reaction and the sol-gel reaction. For example, the temperature of the atmosphere, humidity, and these changes speed, the concentration of the catalyst in water droplets, the concentration of A Rukokishido in the raw material solution, the concentration of amphiphile in water droplets, by controlling the thickness of the raw material solution It is possible to change the structure of the minute projections in various ways. These various conditions are related in a complicated manner, and the structure such as the size and pitch of the minute projections changes. For this reason, the relationship between the structure of the minute protrusions and various conditions cannot be generally stated, but is as follows, for example.

例えば、雰囲気の温度が高い場合には、ゾルゲル反応の速度が速まり、微小凸部のサイズが小さく、ピッチが密になる傾向がある。雰囲気の温度が低い場合には、ゾルゲル反応の速度が遅くなり、比較的大きく、ピッチが粗な微小凸部が形成される傾向にある。   For example, when the temperature of the atmosphere is high, the speed of the sol-gel reaction is increased, the size of the minute projections is small, and the pitch tends to be dense. When the temperature of the atmosphere is low, the speed of the sol-gel reaction is slow, and there is a tendency that minute protrusions having a relatively large pitch and a rough pitch are formed.

雰囲気の湿度が高い場合には、雰囲気内で触媒を含む水蒸気が多くなり、水滴が比較的大きく成長して、微小凸部のサイズが大きくなる傾向にある。湿度が低い場合には、雰囲気内で触媒を含む水蒸気が少なくなり、微小凸部のサイズが小さく且つピッチも大きくなる傾向にある。   When the humidity of the atmosphere is high, the amount of water vapor containing the catalyst increases in the atmosphere, so that water droplets grow relatively large and the size of the minute convex portions tends to increase. When the humidity is low, the amount of water vapor containing the catalyst is reduced in the atmosphere, and the size of the minute projections tends to be small and the pitch tends to be large.

水滴中の触媒の濃度が高い場合には、微小凸部のサイズは大きくなる傾向にある。触媒の濃度が低い場合には、微小凸部のサイズは小さくなる傾向にある。   When the concentration of the catalyst in the water droplet is high, the size of the minute convex portion tends to increase. When the concentration of the catalyst is low, the size of the minute convex portion tends to be small.

原料溶液中のルコキシドの濃度が高い場合には、微小凸部のサイズは大きくなる傾向にある。原料溶液中のルコキシドの濃度が低い場合には、微小凸部のサイズは小さくなる傾向にある。 If a high concentration of A Rukokishido the raw material solution, the size of minute projections tends to increase. If the low concentration of A Rukokishido the raw material solution, the size of minute projections tends to decrease.

原料溶液中の両親媒性物質の濃度が低い場合には、水滴が成長して、微小凸部のサイズは大きくなる傾向にある。   When the concentration of the amphiphile in the raw material solution is low, water droplets grow and the size of the microprojections tends to increase.

基材上の原料溶液の厚みが厚い場合には、微小凸部のサイズは大きくなる傾向にある。原料溶液の厚みが薄い場合には、微小凸部のサイズは小さくなる傾向にある。   When the thickness of the raw material solution on the substrate is large, the size of the minute projections tends to increase. When the thickness of the raw material solution is thin, the size of the minute projections tends to be small.

また、微小凸部のピッチに対する微小凸部の高さの比(アスペクト比)を大きくするためには、原料溶液の粘度を下げ、水滴の寿命を延ばせば良く、例えば、1)アルコキシド濃度を低くする、2)両親媒物質濃度を高くする、又は/及び3)触媒濃度を高くすることがよい。   Also, in order to increase the ratio of the height of the minute protrusions to the pitch of the minute protrusions (aspect ratio), the viscosity of the raw material solution may be lowered to extend the life of the water droplets. For example, 1) lowering the alkoxide concentration 2) Increase the amphiphile concentration or / and 3) increase the catalyst concentration.

上記の酸化物皮膜の製造方法は、例えば、図2に示す成膜装置7を用いて行うことができる。成膜装置7は、内部空間70を有する収容器71と、収容器71に設けられ内部空間70に開口する原料導入管73、触媒導入管74及び排気管75とを有する。原料導入管73、触媒導入管74及び排気管75は、流量調整手段を設けており、各管内を流通する流体の流量を調整できるように構成されている。容器71内の底部には、基材3が配置されている。   The above oxide film manufacturing method can be performed using, for example, a film forming apparatus 7 shown in FIG. The film forming apparatus 7 includes a container 71 having an internal space 70, and a raw material introduction pipe 73, a catalyst introduction pipe 74, and an exhaust pipe 75 that are provided in the container 71 and open to the internal space 70. The raw material introduction pipe 73, the catalyst introduction pipe 74, and the exhaust pipe 75 are provided with flow rate adjusting means so that the flow rate of the fluid flowing through each pipe can be adjusted. The base material 3 is disposed at the bottom in the container 71.

原料導入管73は、原料溶液Aを基材3上に供給する。触媒導入管74は、触媒を含む水蒸気Bを収容器71の内部空間70に供給する。排気管75は、内部空間70の気体を外部に排気する。   The raw material introduction pipe 73 supplies the raw material solution A onto the base material 3. The catalyst introduction pipe 74 supplies the water vapor B containing the catalyst to the internal space 70 of the container 71. The exhaust pipe 75 exhausts the gas in the internal space 70 to the outside.

収容器71は、内部空間70の湿気を調整できればよい。図2に示された収容器71は、開口をもつ有底収容部71aと、開口を覆う蓋体71bとで囲まれた密閉空間を有しているが、開放空間であってもよい。基材3は、収容器71の内部に配置される。基材3の表面には、原料導入管73から原料溶液Aが供給される。   The container 71 only needs to adjust the humidity of the internal space 70. The container 71 shown in FIG. 2 has a sealed space surrounded by a bottomed container 71a having an opening and a lid 71b covering the opening, but may be an open space. The base material 3 is disposed inside the container 71. The raw material solution A is supplied from the raw material introduction pipe 73 to the surface of the base material 3.

原料溶液Aは、そのまま放置して基材3の表面に広がるのを待ってもよいが、例えば、スピンコート法、ドクターブレード法により薄膜状に広げても良い。スピンコータ法では、基材3を回転台76の上に固定しておき、原料溶液Aを原料導入管73から基材3上に供給するときに、回転台76を回転させる。基材3上の原料溶液Aは、回転による遠心力により薄膜状に広がる。また、基材3上の原料溶液Aは、ドクターブレード法により広げても良い。   The raw material solution A may be left as it is and wait for it to spread on the surface of the substrate 3, but may be spread in a thin film by, for example, a spin coating method or a doctor blade method. In the spin coater method, the base 3 is fixed on the turntable 76 and the turntable 76 is rotated when the raw material solution A is supplied onto the base 3 from the raw material introduction pipe 73. The raw material solution A on the base material 3 spreads in a thin film shape by centrifugal force due to rotation. Moreover, you may spread the raw material solution A on the base material 3 by a doctor blade method.

この中、スピンコート法がよい。スピンコート法は、基材3を回転させて基材3上の原料溶液Aを薄膜状に広げながら、原料溶液Aの表面に水滴を形成することができ、作業性がよいからである。   Of these, spin coating is preferred. This is because the spin coating method can form water droplets on the surface of the raw material solution A while rotating the base material 3 to spread the raw material solution A on the base material 3 in a thin film shape, and has good workability.

収容器71の内部空間には、触媒導入管74を通じて、触媒を含む水蒸気Bが供給される。原料溶液Aを表面に供給された基材3は、その回転を停止した後に、水蒸気Bの供給を開始してもよい。また、基材3を回転させつつ、水蒸気Bを供給してもよい。基材3上に原料溶液Aが薄膜状に供給されると、その表面に水蒸気Bが付着する。原料溶液Aの温度を低温に変化させるために、原料溶液Aに含まれる疎水性溶媒として、気化温度が比較的低い揮発性溶媒を用いると、疎水性溶媒の気化熱により原料溶液Aが自ずと冷やされて低温に変化する。   Steam B containing the catalyst is supplied to the internal space of the container 71 through the catalyst introduction pipe 74. The base material 3 supplied with the raw material solution A on the surface may start the supply of the water vapor B after stopping its rotation. Moreover, you may supply the water vapor | steam B, rotating the base material 3. FIG. When the raw material solution A is supplied on the substrate 3 in a thin film shape, the water vapor B adheres to the surface. In order to change the temperature of the raw material solution A to a low temperature, when a volatile solvent having a relatively low vaporization temperature is used as the hydrophobic solvent contained in the raw material solution A, the raw material solution A is naturally cooled by the heat of vaporization of the hydrophobic solvent. It changes to low temperature.

また、基材3を外部冷却手段により冷却してもよい。外部冷却手段は、収容器71の外部に設けられた冷却手段であり、例えば、冷媒、収容器71の周壁に設けた冷却装置などがあげられる。冷媒は、収容器71の外部で冷却された後に収容器71内に導入されて、基材を冷却する。   Moreover, you may cool the base material 3 with an external cooling means. The external cooling means is a cooling means provided outside the container 71, and examples thereof include a refrigerant, a cooling device provided on the peripheral wall of the container 71, and the like. The refrigerant is cooled outside the container 71 and then introduced into the container 71 to cool the substrate.

また、成膜装置7には、触媒導入管74を通じて触媒を含む水蒸気Bが供給される。触媒を含む水蒸気Bを作製する手段は特に限定しないが、例えば、図3に示すように、水蒸気をキャリアガスに含ませる加湿器5と、水蒸気を触媒に接触させる吸収器6を用いるとよい。   Further, the film formation apparatus 7 is supplied with water vapor B containing a catalyst through a catalyst introduction pipe 74. The means for producing the water vapor B containing the catalyst is not particularly limited. For example, as shown in FIG. 3, a humidifier 5 for containing water vapor in the carrier gas and an absorber 6 for bringing the water vapor into contact with the catalyst may be used.

加湿器5は、ムエンケ式であり、水51の入った吸収容器52と、吸収容器53上部に開口した排出口54と、キャリアガスを水51中に直接導入するように先端が水51中に開口した導入管56とで構成されている。キャリアガスとしては、例えば、空気、窒素などを用いるとよい。キャリアガスを水51の中に供給すると、キャリアガスは水分を含んで水蒸気Bが生成する。生成した水蒸気Bは、排出口54を通じて吸収容器52から排出され、次の吸収器6に供給される。   The humidifier 5 is of Muenke type, the absorption container 52 containing the water 51, the discharge port 54 opened at the top of the absorption container 53, and the tip of the humidifier 5 into the water 51 so as to introduce the carrier gas directly into the water 51. The inlet pipe 56 is opened. As the carrier gas, for example, air or nitrogen may be used. When the carrier gas is supplied into the water 51, the carrier gas contains water and water vapor B is generated. The generated water vapor B is discharged from the absorption container 52 through the discharge port 54 and supplied to the next absorber 6.

吸収器6は、開口を有する有底筒状の吸収槽60と、吸収槽60の開口を塞ぐ蓋体62と、蓋体62に固定され、吸収槽60の内部空間に開口する導入管63、供給管64及び導出管65とを有する。導入管63は、加湿器5の排出口54と接続していて、加湿器5で生成した水蒸気Bを吸収槽60の内部空間に導入する。供給管64は、触媒を含む触媒溶液を吸収槽60の内部空間に供給し、内部空間に導入された水蒸気Bに触媒を含ませる。触媒を含ませた水蒸気Bは、導出管64を通じて吸収槽60から導出され、成膜装置7に供給される。   The absorber 6 includes a bottomed cylindrical absorption tank 60 having an opening, a lid body 62 that closes the opening of the absorption tank 60, an introduction pipe 63 that is fixed to the lid body 62 and opens into the internal space of the absorption tank 60, It has a supply pipe 64 and a lead-out pipe 65. The introduction pipe 63 is connected to the outlet 54 of the humidifier 5, and introduces the water vapor B generated by the humidifier 5 into the internal space of the absorption tank 60. The supply pipe 64 supplies a catalyst solution containing a catalyst to the internal space of the absorption tank 60 and causes the water vapor B introduced into the internal space to contain the catalyst. The water vapor B containing the catalyst is led out from the absorption tank 60 through the lead-out pipe 64 and supplied to the film forming apparatus 7.

また、水蒸気に触媒を含ませるために、触媒溶液を含ませたガラスガーゼを用いても良い。触媒溶液を含ませたガラスガーゼ66を、図3に示す吸収器6の中に敷き詰めて、吸収器6の中に水蒸気を導入しても良い。   Moreover, in order to include a catalyst in water vapor, a glass gauze containing a catalyst solution may be used. Glass gauze 66 containing a catalyst solution may be spread in the absorber 6 shown in FIG. 3 to introduce water vapor into the absorber 6.

本発明の酸化物皮膜の製造方法により製造された酸化物皮膜は、複数の微小凸部を有する。微小凸部は、酸化物皮膜の表面に分散している。微小凸部のサイズ、ピッチ、アスペクト比、形状などを種々に調整することで、種々の機能を発揮させることが可能である。   The oxide film produced by the method for producing an oxide film of the present invention has a plurality of minute convex portions. The minute projections are dispersed on the surface of the oxide film. Various functions can be exhibited by variously adjusting the size, pitch, aspect ratio, shape, and the like of the minute protrusions.

例えば、酸化物皮膜が撥水性をもつ場合に、酸化物皮膜表面の微小凸部の撥水性能を高めるためには、微小凸部にロータス構造を形成するとよい。この場合、微小凸部のサイズは、水滴の皮膜表面への接触部のサイズよりも小さいことがよい。微小凸部のサイズは、水滴のサイズ以下であることが好ましい。ここで、微小凸部のサイズとは、酸化物皮膜を垂直方向から投影したときに微小凸部の投影面積の最大幅をいう。微小凸部のサイズが上記の範囲内にあるときには、ロータス効果をもち、撥水性能を発揮することができる。   For example, when the oxide film has water repellency, in order to improve the water repellency performance of the minute protrusions on the surface of the oxide film, a lotus structure may be formed on the minute protrusions. In this case, the size of the minute convex part is preferably smaller than the size of the contact part of the water droplet to the film surface. It is preferable that the size of the minute protrusions is not more than the size of the water droplets. Here, the size of the minute projections means the maximum width of the projection area of the minute projections when the oxide film is projected from the vertical direction. When the size of the minute convex portion is within the above range, it has a lotus effect and can exhibit water repellency.

微小凸部の接触角は0°よりも大きければ、皮膜表面に種々の機能を付すことが可能である。例えば、酸化物皮膜が撥水性をもつ場合には、酸化物皮膜表面の微小凸部の接触角は、150°以上であることが好ましい。この場合には、撥水性の酸化物皮膜の撥水性能が更に向上する。   If the contact angle of the minute protrusion is larger than 0 °, various functions can be given to the surface of the coating. For example, when the oxide film has water repellency, the contact angle of the minute protrusions on the surface of the oxide film is preferably 150 ° or more. In this case, the water-repellent performance of the water-repellent oxide film is further improved.

微小凸部のアスペクト比(微小凸部のピッチ間隔に対する高さの比)は、0.5以上であることが好ましい。この場合には、酸化物皮膜の撥水性が高まる。   The aspect ratio of the minute protrusions (ratio of the height to the pitch interval of the minute protrusions) is preferably 0.5 or more. In this case, the water repellency of the oxide film is increased.

また、酸化物皮膜は透明性を有していることが好ましい。透明性を有する酸化物皮膜で透明なガラス基板を覆うことにより、ガラス基板の透明性を損なうことなく、ガラス基板の表面に微小凸部を付すことができる。酸化物皮膜の透明性を確保するためには、微小凸部は、可視光の波長よりも小さいことがよい。具体的には、微小凸部のサイズは、500nm以下、更には400nm以下であることが好ましい。この場合には、微小凸部は、可視光の透過を妨げず、透明性を維持することができる。   Moreover, it is preferable that the oxide film has transparency. By covering the transparent glass substrate with the oxide film having transparency, a minute convex portion can be attached to the surface of the glass substrate without impairing the transparency of the glass substrate. In order to ensure the transparency of the oxide film, the minute protrusions are preferably smaller than the wavelength of visible light. Specifically, the size of the minute protrusions is preferably 500 nm or less, and more preferably 400 nm or less. In this case, the minute projections can maintain transparency without hindering transmission of visible light.

上記のように微小凸部のサイズなどを調整することで、酸化物皮膜に、撥水性、防汚性、耐摩耗性、透明性、紫外線反射性、抗菌性、消臭性、帯電防止性などの種々の機能を付することができる。   By adjusting the size of the minute projections as described above, the oxide film has water repellency, antifouling properties, abrasion resistance, transparency, ultraviolet reflectivity, antibacterial properties, deodorizing properties, antistatic properties, etc. Various functions can be added.

本発明の酸化物皮膜は、無機酸化物重合体からなる皮膜であり、ルコキシドについてゾルゲル反応を進行させることにより得られる酸化物からなる。酸化物皮膜は、例えば、SiO(シリカ)又は金属酸化物からなる。酸化物皮膜を構成する金属酸化物は、例えば、TiO、UO、TnO、ZrO、CeO、SnO、SiO、CuO、SnO、ZnO、Al、Sc、ZnTiO、SrTiO、BaZrO、CaSnO等からなることがよい。 Oxide film of the present invention is a film comprising an inorganic oxide polymer, an oxide obtained by advancing the sol-gel reaction for A Rukokishido. The oxide film is made of, for example, SiO 2 (silica) or a metal oxide. The metal oxide constituting the oxide film is, for example, TiO 2 , UO 2 , TnO 2 , ZrO 2 , CeO 2 , SnO 2 , SiO 2 , CuO, SnO 2 , ZnO, Al 2 O 3 , Sc 2 O 3. ZnTiO 3 , SrTiO 3 , BaZrO 3 , CaSnO 3 and the like are preferable.

本発明の酸化物皮膜は、例えば、ガラス基板などの基材上に形成されて用いられる。酸化物皮膜を表面に形成したガラス基板は、例えば、車両用ガラス、住宅用又は建築用ガラス、カメラレンズとして用いられる。   The oxide film of the present invention is used, for example, formed on a base material such as a glass substrate. A glass substrate on which an oxide film is formed is used as, for example, vehicle glass, residential or architectural glass, and a camera lens.

本発明の酸化物皮膜は、種々の用途がある。例えば、撥水性膜、防汚性膜、耐摩耗性膜、紫外線反射用コーティング膜、抗菌剤、消臭剤、色素増感太陽電池、導電性膜、帯電防止膜などとして、用いることが可能である。   The oxide film of the present invention has various uses. For example, it can be used as a water-repellent film, antifouling film, abrasion-resistant film, UV reflective coating film, antibacterial agent, deodorant, dye-sensitized solar cell, conductive film, antistatic film, etc. is there.

(実施例1)
本実施例1においては、酸化物皮膜を以下の方法により製造した。
Example 1
In Example 1, an oxide film was produced by the following method.

容器内の疎水性溶媒としてのクロロホルムに、シリコンアルコキシドとしてのテトラエチルオルソシリケート(TEOS)及び両親媒性物質としてのレシチンを溶解させて、原料溶液Aを調製した。原料溶液AにおけるTEOSの濃度は、1.6モル/Lとし、レシチンの濃度は0.1モル/Lとした。   Tetraethyl orthosilicate (TEOS) as a silicon alkoxide and lecithin as an amphiphile were dissolved in chloroform as a hydrophobic solvent in the container to prepare a raw material solution A. The concentration of TEOS in the raw material solution A was 1.6 mol / L, and the concentration of lecithin was 0.1 mol / L.

加湿器とガラスガーゼと成膜装置とを準備した。図3に示すように、加湿器5は、ムエンケ式であり、水51の入った吸収容器52と、吸収容器52上部に開口した排出口54と、キャリアガスを水51中に直接導入するように先端が水51中に開口した導入管56とで構成した。キャリアガスとしては、窒素ガスを用いた。500cc/分の流量でキャリアガスを水51の中に供給すると、キャリアガスは水分を含んで水蒸気Bが生成した。生成した水蒸気Bは、排出口54を通じて吸収容器52から排出され、次の吸収器6に供給された。   A humidifier, glass gauze, and a film forming apparatus were prepared. As shown in FIG. 3, the humidifier 5 is a Muenke type, so that the absorption container 52 containing the water 51, the discharge port 54 opened at the top of the absorption container 52, and the carrier gas are directly introduced into the water 51. And an introduction pipe 56 whose tip is opened in the water 51. Nitrogen gas was used as the carrier gas. When the carrier gas was supplied into the water 51 at a flow rate of 500 cc / min, the carrier gas contained water and water vapor B was generated. The generated water vapor B was discharged from the absorption container 52 through the discharge port 54 and supplied to the next absorber 6.

吸収器6は、開口を有する有底筒状の吸収槽60と、吸収槽60の開口を塞ぐ蓋体62と、蓋体62に固定され、吸収槽60の内部空間67に開口する導入管63、供給管64及び導出管65と、吸収槽60の内部に敷き詰めたガラスガーゼ66で構成した。導入管63は、加湿器5の排出口54と接続していて、加湿器5で生成した水蒸気Bを吸収槽60の内部空間67に導入した。供給管64は、触媒を含む触媒溶液61を吸収槽60の内部空間67に供給しガラスガーゼ66に触媒を染み込ませた。内部空間67に導入された水蒸気Bは、触媒を染み込ませたガラスガーゼ66に接して触媒を含ませた。触媒を含んだ水蒸気Bは、導出管65を通じて吸収槽60から導出され、成膜装置に供給された。   The absorber 6 includes a bottomed cylindrical absorption tank 60 having an opening, a lid body 62 that closes the opening of the absorption tank 60, and an introduction pipe 63 that is fixed to the lid body 62 and opens into an internal space 67 of the absorption tank 60. , A supply pipe 64 and a lead-out pipe 65, and a glass gauze 66 spread inside the absorption tank 60. The introduction pipe 63 is connected to the outlet 54 of the humidifier 5, and introduces the water vapor B generated by the humidifier 5 into the internal space 67 of the absorption tank 60. The supply pipe 64 supplied the catalyst solution 61 containing the catalyst to the internal space 67 of the absorption tank 60 and soaked the catalyst into the glass gauze 66. The water vapor B introduced into the internal space 67 was in contact with the glass gauze 66 soaked with the catalyst and contained the catalyst. The water vapor B containing the catalyst was led out from the absorption tank 60 through the lead-out pipe 65 and supplied to the film forming apparatus.

図2に示すように、成膜装置7は、内部空間70を有する収容器71と、収容器71に設けられ内部空間70に開口する原料導入管73、触媒導入管74及び排気管75とを有する。原料導入管73はメスピペットである。触媒導入管74及び排気管75は、図略の流量調整手段としてのマスフローを設けており、各管内を流通する流体の流量を調整できるように構成されている。   As shown in FIG. 2, the film forming apparatus 7 includes a container 71 having an internal space 70, and a raw material introduction pipe 73, a catalyst introduction pipe 74, and an exhaust pipe 75 that are provided in the container 71 and open to the internal space 70. Have. The raw material introduction pipe 73 is a female pipette. The catalyst introduction pipe 74 and the exhaust pipe 75 are provided with a mass flow as a flow rate adjusting means (not shown) so that the flow rate of the fluid flowing through each pipe can be adjusted.

原料導入管73は、原料溶液Aを基材3上に供給する。触媒導入管74は、触媒を含む水蒸気Bを収容器71の内部空間70に供給する。排気管75は、内部空間70の気体を外部に排気する。   The raw material introduction pipe 73 supplies the raw material solution A onto the base material 3. The catalyst introduction pipe 74 supplies the water vapor B containing the catalyst to the internal space 70 of the container 71. The exhaust pipe 75 exhausts the gas in the internal space 70 to the outside.

収容器71は、内部空間70の湿気を調整できればよい。.収容器71は、開口をもつ有底収容部71aと、開口を覆う蓋体71bとをもつ。有底収容部71aと蓋体71bとで囲まれた内部空間70は密閉空間を形成している。収容器71内の底部には、回転台76が配置されている。回転台76の上には、基材3が載置されている。基材3としては、表面が平坦なガラス基板を用いた。   The container 71 only needs to adjust the humidity of the internal space 70. The container 71 includes a bottomed container 71a having an opening and a lid 71b that covers the opening. The internal space 70 surrounded by the bottomed housing portion 71a and the lid body 71b forms a sealed space. A turntable 76 is disposed at the bottom of the container 71. On the turntable 76, the base material 3 is placed. As the substrate 3, a glass substrate having a flat surface was used.

成膜装置7内の基材3に、触媒導入管74を通じて、触媒を含む水蒸気Bを供給した。成膜装置7内の雰囲気は、湿気100RH%、塩酸0.5ppm、温度25℃とした。この雰囲気下で、上記で調製した原料溶液Aを滴下した。原料溶液Aの滴下量は、2ml程度とした。原料溶液Aの滴下を停止した後に、回転台76を回転させて、基材3を回転させた。回転速度は500rpmとした。基材3の回転を300秒間維持した。その間に、基材3の上に、原料溶液Aが薄膜状に広がった。基材3の上は、厚み20μmの薄膜状の原料溶液Aで覆われた。図1の上図に示すように、薄膜状の原料溶液Aの表面に、雰囲気中の水蒸気Bが付着した。原料溶液Aの揮発による気化熱により、原料溶液Aの温度が下がった。図1の中図に示すように、原料溶液Aの表面には、水蒸気が結露し凝集して、水滴bが形成された。図1の下図に示すように、水滴bが形成された後に、水滴bを起点として、水滴中の触媒の作用により原料溶液A中のアルコキシドがゾルゲル反応を起こし、原料溶液Aがゲル化し、シリカからなる酸化物皮膜1が形成された。酸化物皮膜1の表面には、微小凸部2が形成された。   The water vapor B containing the catalyst was supplied to the base material 3 in the film forming apparatus 7 through the catalyst introduction pipe 74. The atmosphere in the film forming apparatus 7 was 100 RH humidity, 0.5 ppm hydrochloric acid, and a temperature of 25 ° C. Under this atmosphere, the raw material solution A prepared above was dropped. The dripping amount of the raw material solution A was about 2 ml. After stopping the dropping of the raw material solution A, the turntable 76 was rotated to rotate the base material 3. The rotation speed was 500 rpm. The rotation of the substrate 3 was maintained for 300 seconds. In the meantime, the raw material solution A spread on the base material 3 in the form of a thin film. The upper surface of the substrate 3 was covered with a thin film-like raw material solution A having a thickness of 20 μm. As shown in the upper diagram of FIG. 1, water vapor B in the atmosphere adhered to the surface of the thin film raw material solution A. Due to the heat of vaporization caused by volatilization of the raw material solution A, the temperature of the raw material solution A decreased. As shown in the middle diagram of FIG. 1, water vapor b condensed on the surface of the raw material solution A to form water droplets b. As shown in the lower diagram of FIG. 1, after the water droplet b is formed, the alkoxide in the raw material solution A undergoes a sol-gel reaction by the action of the catalyst in the water droplet, and the raw material solution A is gelated. An oxide film 1 made of was formed. On the surface of the oxide film 1, minute protrusions 2 were formed.

皮膜の表面を電子顕微鏡写真で撮影し、図4に示した。図4に示すように、多数の微小凸部(白いドット部分)が皮膜表面に独立して分散して形成されていた。微小凸部のサイズ(直径)は、約0.8μmから2μmであり、微小凸部のピッチ間隔は約1μmであった。微小凸部のアスペクト比(微小凸部のピッチ間隔に対する高さの比)は0.2であった。微小凸部の形成されていない部分の酸化物皮膜の厚みは2μmであった。   The surface of the film was photographed with an electron micrograph and shown in FIG. As shown in FIG. 4, a large number of minute convex portions (white dot portions) were separately dispersed on the surface of the film. The size (diameter) of the minute protrusions was about 0.8 μm to 2 μm, and the pitch interval of the minute protrusions was about 1 μm. The aspect ratio of the minute protrusions (the ratio of the height to the pitch interval of the minute protrusions) was 0.2. The thickness of the oxide film in the portion where the minute protrusions were not formed was 2 μm.

(実施例2)
本実施例2においては、酸化物皮膜を以下の方法により製造した。
(Example 2)
In Example 2, an oxide film was produced by the following method.

容器内の疎水性溶媒としてのジクロロペンタフルオロプロパンに、両親媒性物質としてのポリメタクリル酸メチル樹脂(PMMA樹脂)0.01モル/L、並びにシリコンアルコキシドとしてのテトラエチルオルソシリケート(TEOS)0.3モル/L及びトリエトキシ1H、1H、2H、2H−トリデカフルオロオクチルシラン(TETTS)0.1モル/Lを含む原料溶液Aを調製した。   Dichloropentafluoropropane as a hydrophobic solvent in a container, polymethyl methacrylate resin (PMMA resin) 0.01 mol / L as an amphiphilic substance, and tetraethyl orthosilicate (TEOS) 0.3 as a silicon alkoxide A raw material solution A containing 0.1 mol / L of mol / L and triethoxy 1H, 1H, 2H, 2H-tridecafluorooctylsilane (TETTS) was prepared.

図2、図3に示すように、実施例1と同様の加湿器5と吸収器6と成膜装置7とを準備した。加湿器5にて、流速500cc/分のキャリアガスを加湿器5に導入し、キャリアガスに水分を含ませて水蒸気Bを生成した。生成した水蒸気Bは、吸収器6に導出され、そこで、触媒を含ませた。本実施例では、触媒としてアンモニアを用いた。触媒を含ませた水蒸気Bは、成膜装置7に導出された。成膜装置7では、水蒸気Bを、成膜装置7の触媒導入管74を通じて収容器71の内部空間70に供給した。成膜装置7内の雰囲気は、湿気100RH%、アンモニア0.5ppm、温度25℃とした。この雰囲気下で、上記で調製した原料溶液Aを滴下した。原料溶液Aの滴下量は、2ml程度とした。   As shown in FIGS. 2 and 3, a humidifier 5, an absorber 6, and a film forming apparatus 7 similar to those in Example 1 were prepared. In the humidifier 5, a carrier gas having a flow rate of 500 cc / min was introduced into the humidifier 5, and moisture was included in the carrier gas to generate water vapor B. The produced water vapor B was led to the absorber 6 where the catalyst was included. In this example, ammonia was used as the catalyst. The water vapor B containing the catalyst was led to the film forming apparatus 7. In the film forming apparatus 7, the water vapor B is supplied to the internal space 70 of the container 71 through the catalyst introduction pipe 74 of the film forming apparatus 7. The atmosphere in the film forming apparatus 7 was humidity 100 RH%, ammonia 0.5 ppm, and temperature 25 ° C. Under this atmosphere, the raw material solution A prepared above was dropped. The dripping amount of the raw material solution A was about 2 ml.

原料溶液Aの滴下を停止した後に、回転台76を回転させて、基材3を回転させた。回転速度は1500rpmとした。基材3の回転を300秒間維持した。その間に、基材3の上は、厚み10μmの薄膜状の原料溶液Aで覆われた。実施例1と同様に、原料溶液Aの表面に、水滴が形成された。水滴が形成された後に、水滴を起点として、水滴中の触媒の作用により原料溶液A中のアルコキシドがゾルゲル反応を起こし、原料溶液Aがゲル化し、シリカからなる酸化物皮膜が形成された。酸化物皮膜の表面には、微小凸部が形成された。酸化物皮膜表面をアセトンで洗浄して皮膜表面及び内部に含まれている樹脂成分を除去した。   After stopping the dropping of the raw material solution A, the turntable 76 was rotated to rotate the base material 3. The rotation speed was 1500 rpm. The rotation of the substrate 3 was maintained for 300 seconds. Meanwhile, the upper surface of the substrate 3 was covered with a thin film-like raw material solution A having a thickness of 10 μm. In the same manner as in Example 1, water droplets were formed on the surface of the raw material solution A. After the water droplets were formed, starting from the water droplets, the alkoxide in the raw material solution A caused a sol-gel reaction by the action of the catalyst in the water droplets, the raw material solution A gelled, and an oxide film made of silica was formed. Minute convex portions were formed on the surface of the oxide film. The surface of the oxide film was washed with acetone to remove resin components contained on the film surface and inside.

酸化物皮膜の表面を電子顕微鏡写真で撮影した。図5に示すように、多数の微小凸部が皮膜表面に独立して分散して形成されていた。微小凸部のサイズ(直径)は、約0.8μmであり、微小凸部のピッチ間隔は約3μmであった。微小凸部のアスペクト比(微小凸部のピッチ間隔に対する高さの比)は0.1であった。微小凸部の形成されていない部分の酸化物皮膜の厚みは1μmであった。   The surface of the oxide film was photographed with an electron micrograph. As shown in FIG. 5, a large number of minute convex portions were dispersed and formed independently on the coating surface. The size (diameter) of the minute projections was about 0.8 μm, and the pitch interval between the minute projections was about 3 μm. The aspect ratio of the minute protrusions (the ratio of the height to the pitch interval of the minute protrusions) was 0.1. The thickness of the oxide film in the portion where the minute protrusions were not formed was 1 μm.

(比較例1、2)
比較例1、2では、基材3上へ原料溶液Aを供給する直前に、原料溶液Aに、触媒としての塩酸を混合させた。比較例1、2では、塩酸を添加する前の原料溶液Aは、それぞれ実施例1、2と同様の組成をもつ。原料溶液の中の塩酸の濃度は、0.1モル/Lとした。その直後に,塩酸を含む原料溶液Aを、原料導入管73から基材3の上に供給し、基材3を回転させて、厚み0.5μmのシリカからなる酸化物皮膜を得た。電子顕微鏡写真での観察によると、比較例1、2のシリカ皮膜の表面は、平滑であり、微小凸部は認められなかった。
(Comparative Examples 1 and 2)
In Comparative Examples 1 and 2, immediately before supplying the raw material solution A onto the base material 3, the raw material solution A was mixed with hydrochloric acid as a catalyst. In Comparative Examples 1 and 2, the raw material solution A before adding hydrochloric acid has the same composition as in Examples 1 and 2, respectively. The concentration of hydrochloric acid in the raw material solution was 0.1 mol / L. Immediately after that, the raw material solution A containing hydrochloric acid was supplied onto the base material 3 from the raw material introduction tube 73 and the base material 3 was rotated to obtain an oxide film made of silica having a thickness of 0.5 μm. According to observation with an electron micrograph, the surfaces of the silica coatings of Comparative Examples 1 and 2 were smooth, and no minute protrusions were observed.

<撥水性試験>
実施例1,2及び比較例1、2の皮膜について、撥水性試験を行った。撥水性試験の方法は、JIS R 3257に基づく。試験の結果を表1に示した。表1の中の接触角は、酸化物皮膜表面の面方向と水滴とのなす角度である。
表1に示すように、実施例1の酸化物皮膜は、接触角が小さく、親水性であった。実施例1の接触角は、比較例1よりも小さく、比較例1よりも皮膜表面が親水性であることがわかった。実施例2,比較例2の酸化物皮膜は、接触角が比較的大きく、撥水性であった。実施例2の酸化物皮膜は、比較例2よりも接触角度が高く、撥水性能が高かった。
<Water repellency test>
A water repellency test was performed on the films of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2. The method of the water repellency test is based on JIS R 3257. The test results are shown in Table 1. The contact angle in Table 1 is an angle formed by the surface direction of the oxide film surface and water droplets.
As shown in Table 1, the oxide film of Example 1 had a small contact angle and was hydrophilic. The contact angle of Example 1 was smaller than that of Comparative Example 1, and the coating surface was found to be more hydrophilic than Comparative Example 1. The oxide films of Example 2 and Comparative Example 2 had a relatively large contact angle and water repellency. The oxide film of Example 2 had a higher contact angle and higher water repellency than Comparative Example 2.

1:酸化物皮膜、2:微小凸部、3:基材、5:加湿器、6:吸収器、7:成膜装置、A:原料溶液、B:水蒸気、b:水滴。 1: oxide film, 2: minute convex part, 3: base material, 5: humidifier, 6: absorber, 7: film forming apparatus, A: raw material solution, B: water vapor, b: water droplet.

Claims (9)

アルコキシドを含む原料溶液から形成される酸化物皮膜の製造方法であって、
基材上に薄膜状に供給した該原料溶液の表面に、触媒及び水からなる水滴を形成することにより、前記水滴を起点として前記アルコキシドのゾルゲル反応を進行させて、前記水滴の存在箇所に微小凸部を形成してなるとともに無機酸化物重合体からなる前記酸化物皮膜を形成し、
前記原料溶液は、前記水滴との親和性が低い溶液であって、前記アルコキシドと疎水性溶媒と両親媒性物質とを有する、酸化物皮膜の製造方法。
A method for producing an oxide film formed from a raw material solution containing an alkoxide,
By forming water droplets composed of a catalyst and water on the surface of the raw material solution supplied in a thin film form on the base material, the sol-gel reaction of the alkoxide proceeds from the water droplets as a starting point, and the water droplets are minutely present. Forming the protrusion and forming the oxide film made of an inorganic oxide polymer;
The said raw material solution is a solution with low affinity with the said water droplet, Comprising: The manufacturing method of an oxide membrane | film | coat which has the said alkoxide, a hydrophobic solvent, and an amphiphile.
前記両親媒性物質は、ポリエチレングリコールとポリプロピレングリコールのブロック共重合体、レシチン、或いはポリメタクリル酸メチルのいずれかであり、
前記両親媒性物質の濃度は、0.01モル/L以上0.3モル/L以下である、請求項1記載の酸化物皮膜の製造方法。
The amphiphilic substance is a block copolymer of polyethylene glycol and polypropylene glycol, lecithin, or polymethyl methacrylate,
The manufacturing method of the oxide film of Claim 1 whose density | concentration of the said amphiphile is 0.01 mol / L or more and 0.3 mol / L or less.
前記微小凸部が形成された後、前記酸化物皮膜の表面を溶媒で洗浄して前記両親媒性物質を除去する、請求項1又は2に記載の酸化物皮膜の製造方法。   3. The method for producing an oxide film according to claim 1, wherein the surface of the oxide film is washed with a solvent and the amphiphilic substance is removed after the minute projections are formed. 前記疎水性溶媒の比重は、前記水の比重よりも大きい請求項1〜3のいずれか1項に記載の酸化物皮膜の製造方法。   The method for producing an oxide film according to claim 1, wherein a specific gravity of the hydrophobic solvent is larger than a specific gravity of the water. 前記触媒及び水蒸気が存在する雰囲気中で、温度変化により前記水蒸気を結露させることにより、前記触媒を含む前記水滴を形成する請求項1〜のいずれか1項に記載の酸化物皮膜の製造方法。 The method for producing an oxide film according to any one of claims 1 to 4 , wherein the water droplets containing the catalyst are formed by condensing the water vapor by temperature change in an atmosphere in which the catalyst and water vapor are present. . 前記疎水性溶媒の蒸発によって冷却された前記原料溶液の冷却部で、前記水蒸気が結露して、前記原料溶液の表面に前記水滴が形成される請求項1〜のいずれか1項に記載の酸化物皮膜の製造方法。 In the cooling portion of the raw material solution is cooled by evaporation of the hydrophobic solvent, wherein the water vapor is condensed, according to any one of claims 1 to 5, wherein the water droplet is formed on the surface of the raw material solution Manufacturing method of oxide film. 前記触媒は、気体状の酸又はアルカリからなる請求項1〜のいずれか1項に記載の酸化物皮膜の製造方法。 The said catalyst consists of a gaseous acid or an alkali, The manufacturing method of the oxide membrane | film | coat of any one of Claims 1-6 . 前記アルコキシドは、金属アルコキシドである請求項1〜のいずれか1項に記載の酸化物皮膜の製造方法。 The alkoxide, method of manufacturing an oxide film according to any one of claims 1 to 7, which is a metal alkoxide. 前記金属アルコキシドは、Siアルコキシド、Tiアルコキシド、Uアルコキシド、Tnアルコキシド、Zrアルコキシド、Ceアルコキシド、Snアルコキシド、Cuアルコキシド、Snアルコキシド、Znアルコキシド、Alアルコキシド、Scアルコキシドの群から選ばれる1種以上からなる請求項に記載の酸化物皮膜の製造方法。
The metal alkoxide includes at least one selected from the group consisting of Si alkoxide, Ti alkoxide, U alkoxide, Tn alkoxide, Zr alkoxide, Ce alkoxide, Sn alkoxide, Cu alkoxide, Sn alkoxide, Zn alkoxide, Al alkoxide, and Sc alkoxide. The manufacturing method of the oxide film of Claim 8 .
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