JP7009988B2 - 酸化ケイ素薄膜積層体のロール状巻回体およびその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明においては、加水分解性シラン化合物を加水分解および縮合反応させて得られる反応組成物より成るバインダー液とシリカ微粒子とを含有する酸化ケイ素薄膜形成用塗工液を用意する。
バインダー液は加水分解性シラン化合物を加水分解および縮合反応させて得られる反応組成物より成る。
[化1]
RO(Si(OR)2O)nR・・・(I)
[数1]
シリカ分(質量部)=多量化度×SiO2の分子量/該化合物の分子量
撹拌条件下に親水性溶媒溶液に酸触媒水溶液を滴下することによって行う。反応温度は、通常5~50℃、好ましく10~40℃である。反応温度が上記範囲未満では加水分解反応が遅くなり過ぎ、上記範囲超過では縮合反応の回避が困難となる。反応温度の制御は、反応器のジャケットに導通される冷媒の温度・循環量や酸触媒水溶液の滴下速度などによって行われる。親水性溶媒の沸点が低い場合は還流条件下に加水分解反応を行う。反応時間は、通常1~60分、好ましくは5~30分である。
前記工程に引き続き、必要に応じて反応温度を高め、撹拌条件下に行う。反応温度は、通常40~80℃、好ましく50~60℃である。反応温度が上記範囲未満では縮合反応が遅くなり過ぎ、上記範囲超過では過剰な縮合反応の回避が困難となる。昇温速度は、通常0.1~10℃/分とされる。反応時間は、通常1~120分、好ましくは5~60分である。
反応液を冷却して縮合反応を停止する。冷却温度は通常10~30℃である。この際、縮合反応組成物の濃度低減のために親水性溶媒を添加する冷却希釈により縮合反応を停止するのが一層効果的である。なお、親水性溶媒は反応溶媒と同一のものが好適であるが、液性調整のため別の親水性溶媒を使用しても良い。
[装置名] TOSOH HLC-8220GPC
[カラム] TOSOH TSKgel Super HM-N(2本)とHZ1000(1本)を接続して使用。
[カラム温度] 40℃
[試料濃度] 0.01質量%
[流速] 0.6ml/min
[較正曲線] PEG(分子量20000、4000、1000、200の4点3次式近似による較正曲線を使用。
シリカ微粒子としては、特に制限されず、平均粒子径5~100nmの球状非凝集シリカ微粒子、平均粒子径が10~100nmの中空状非凝集シリカ微粒子、平均一次粒径が5~100nmの鎖状凝集シリカ微粒子の少なくとも一種からなるシリカ微粒子などが挙げられる。これらは、形成される酸化ケイ素薄膜の目的に応じて適宜選択される。
上記の乾燥は溶媒を除去するために行われ、乾燥温度は通常50~80℃であり、熱風乾燥機などが好適に使用される。乾燥時間は通常1~10分、好ましくは1~5分である。
上記の硬化処理は、主としてバインダー液に含まれるシラノール基(Si-OH)と基材表面のヒドロキシル基やカルボキシル基などの酸素含有官能基を結合させるために行われ、これにより酸化ケイ素薄膜が形成される。
本発明に係る酸化ケイ素薄膜積層体のロール状巻回体は、基材フルムとその表面に形成された酸化ケイ素薄膜から成る酸化ケイ素薄膜積層体のロール状巻回体であって、酸化ケイ素薄膜の空隙率がローレンツ・ローレンツの式による空隙率および屈折率の関係式により算出される値として10%以上であることを特徴とし、例えば、前記の連続的製造方法に従って製造される。
<酸化ケイ素薄膜形成用バインダー液の調製>
(1)加水分解反応工程:
2Lのジャケット付き反応器に、信越シリコーン社製の商品「KBM22」(ジメチルメトキシシラン含量99重量%)50質量部、三菱ケミカル社製商品「シリケートMS51」(平均多量化度n:7、メチルシリケートオリゴマー含量99.8重量%)200質量部、エタノール500質量部を仕込み、反応上限温度を40℃に設定し、攪拌条件下、0.007重量%の塩酸水溶液330質量部を10分かけて滴下した。この時、発熱反応により5~10℃反応温度が上昇した。反応温度が5~10℃低下するまで撹拌を続行した。なお、2官能の加水分解性シラン化合物中の多量体の割合(「KBM22」と「シリケートMS51」の合計量に対するシリケートMS51の割合)は80重量%である。
塩酸水溶液滴下後、撹拌条件下、30分かけて60℃に昇温し、60℃で30分間保持した。その後、室温まで冷却した。
冷却後、エタノール1100質量部を混合し、30分攪拌することにより、アルコキシシラン組成物(A)2180質量部を得た。
前記で得られたアルコキシラン組成物(A)2180質量部に、エタノール12000質量部を加え、30分攪拌することにより、アルコキシシラン組成物(B)14180を得た。
図1のプロセス概念図に示したのと同様の方法により以下の第1工程~第5工程を実施した。
ロール状に巻回されたプラスチック基材(10)として、厚み3.5μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムロール(幅780mm、長さ200m)を使用し、これを引き出しながらグラビアコーターによりPETフィルムの易接着未処理面に酸化ケイ素薄膜形成用コーティング液をコーティングした。
乾燥機(7)としては、炉長20mのトンネル乾燥機を使用した。乾燥温度70℃、滞留時間2分の条件で乾燥した。
紫外線照射装置(8)としては、高圧水銀ランプ(パナソニック社製)を使用した。照度590mW/cm2、積算光量490mJ/cm2、ライン速度10m/分の条件により、大気下に紫外線を照射した。酸化ケイ素薄膜積層の厚さは100nmであった。
酸化ケイ素薄膜が内側に位置し、幅780mm、長さ200mの酸化ケイ素薄膜積層体のロール状巻回体(20)を得た。
JIS K5600に準拠して、付着テープとしてニチバン(株)製の工業用24mmセロテープ(登録商標)を用いて、クロスカット法による付着性試験を行い、密着性を評価した。
すなわち、カッターナイフで5mm間隔の25個の碁盤目を作り、セロハンテープを膜表面に貼付け、引き離した後に、膜が剥離せずに残った数を数えて評価した。
なお、酸化ケイ素薄膜は、ガラス質に近い性状であるため、カッターナイフで碁盤目を作る際に亀裂が生じ易く、その正確な密着性試験が困難となるため、JIS K5600の碁盤目の間隔は1mmまたは2mmとなっているが、碁盤目の間隔を5mmに変更した。
マス目の合計(25個)に対する剥がれなかったマス目の数の割合(膜残存率)を求めた。結果を表1に示す。
実施例および比較例で作成した酸化ケイ素薄膜積層PETを、温度60℃、相対湿度95%の環境に設定した環境試験器内(ESPEC社製SH-641)に30分保持し、耐久性評価を行った。密着性の低下状態について上記の密着性試験方法により評価した。結果を表1に示す。
紫外線を照射しなかったこと以外は、実施例1と同様にして、酸化ケイ素薄膜積層PETの作製を行った。結果を表1に示す。
溶媒の除去を120℃、10分行い、紫外線を照射しなかったこと以外は、実施例1と同様にして、酸化ケイ素薄膜積層PETの作製を行った。結果を表1に示す。
2、5:バックアップロール
6:コーティング液供給パン
7:乾燥機
8:紫外線照射装置
10:プラスチック基材
11:グラビアロール
12:ドクターブレード
20:酸化ケイ素薄膜積層体のロール状巻回体
Claims (4)
- 基材フィルムとその表面に形成された酸化ケイ素薄膜から成る酸化ケイ素薄膜積層体のロール状巻回体であって、前記酸化ケイ素薄膜の空隙率がローレンツ・ローレンツの式による空隙率および屈折率の関係式により算出される値として10%以上であり(ただし、屈折率はNaのD線の波長589nmの屈折率を示す)、前記酸化ケイ素薄膜が2官能の加水分解性シラン化合物から成り且つその少なくとも50重量%が多量体である加水分解性シラン化合物を加水分解および縮合反応させて得られる反応組成物とシリカ微粒子とを含有することを特徴とする酸化ケイ素薄膜積層体のロール状巻回体。
- 多孔質酸化ケイ素薄膜の屈折率が1.16~1.42である請求項1に記載の酸化ケイ素薄膜積層体のロール状巻回体。
- 2官能の加水分解性シラン化合物から成り且つその少なくとも50重量%が多量体である加水分解性シラン化合物を加水分解および縮合反応させて得られる反応組成物より成るバインダー液とシリカ微粒子とを含有する酸化ケイ素薄膜形成用塗工液を用意し、ロール状に巻回されたプラスチック基材を引き出しながらその表面に酸化ケイ素薄膜形成用コーティング液をコーティングする第1工程、第1工程から搬出されたプラスチック基材の表面のコーティング膜を乾燥する第2工程、第2工程から搬出されたプラスチック基材の表面のコーティング膜に紫外線を照射して硬化させて酸化ケイ素薄膜を形成する第3工程、第3工程から搬出された酸化ケイ素薄膜積層体をロール状に巻回して巻き取る第4工程を包含することを特徴とする酸化ケイ素薄膜積層体のロール状巻回体の連続的製造方法。
- プラスチック基材の表面のコーティング液に酸素の存在下に紫外線を照射する請求項3に記載の連続的製造方法。
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