JPH0446302A - 塗料組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、干渉を利用した光線の反射膜または反射防止
膜の形成や、光学基材の保護に用いるハードコート膜を
形成する際に用いる塗料組成物に関する。

「従来の技術」 干渉によって光線を反射させたり、透過させたりするに
は、計算から要求される膜厚と屈折率を持つ膜を基板上
に形成する必要がある。

従来、光線の反射膜または反射防止膜の成膜は、Ｓ　ｉ
ｏ　ｘ、ＡＱｔｏ　３．　Ｚ　ｒｏ　ｓ、Ｔ　１０　を
等の膜材を基板上に真空蒸着やスパッタリングすること
により（真空成膜法）、あるいは基板を上記膜材の金属
成分を含むアルコキシド溶液にデイツプ（含浸）後、加
熱処理を施すことにより（ディッピング法）行なわれて
いる。

また光学基材の保護のためにハードコートを行うには、
光学基材の屈折率と近い屈折率を持つハードコート膜を
光学基村上に形成する必要がある。

従来、このハードコート膜の成膜も、前記反射膜等の成
膜と同様に真空成膜法やディッピング法により行なわれ
ている。

「発明が解決しようとする課題」 上述したように、干渉によって光線を反射させたり、透
過させたりするには、計算から要求される膜厚と屈折率
を持つ膜を基板上に形成する必要がある。しかし光線の
反射膜または反射防止膜に用いていた上記膜材Ｓ　ｉｏ
　ｔ、Ａ１２ｔｏ　ｓ、　Ｚ　ｒｏ　ｔ、Ｔ　ｉＯｔの
屈折率は、それぞれ１．４６．１，６，２．０゜２．５
であり、各膜材ごとに固有の値を持っている。

従って、真空蒸着やスパッタリング等の真空成膜法で所
望の屈折率を持つ膜を得るためには、まず上記膜材のう
ちの幾つかの成分を用いて同一真空ジャー内にて所望の
屈折率を持つ複合膜材を作成し、この複合膜材を真空蒸
着やスパッタリングする技術がある。しかしながら蒸発
速度またはスパッタ速度を一定にしても、成膜中の各成
分は一定になり難く、それぞれ真空蒸着やスパッタリン
グされる割合か異なるため、この方法で形成される膜で
は目的とする複合膜材と組成が異なったものとなる。従
ってこのような手段では、所望の屈折率を持つ膜を得る
ことは困難であった。また上記膜材を別々に真空蒸着や
スパッタリングして多層膜を形成し、所望の屈折率を持
つ膜を得ようとすることも行われているが、利用できる
材料の屈折率が計算から要求される屈折率とずれがある
ため、膜数を多くして対処しており、工程数増加による
コスト増加の問題がある。また膜の表面部分から膜と基
板との境界部分にわたって膜の屈折率を徐々に変えてい
く、いわゆる傾斜型の膜付けによる反射防止の方法が理
論的には提案されているが、実際にこのような傾斜型の
膜を形成するのは技術的に非常に困難であり、実際に行
なわれていない。

さらに真空蒸着やスパッタリング等の真空成膜法により
膜を形成した場合には、膜の酸素成分の過不足等に起因
した屈折率の経時変化が生じるという課題があった。

またディッピング法により所望の屈折率を持つ膜を得る
ためには、まず上記膜材の金属成分を含むアルコキシド
溶液を幾つか混合して、所定の屈折率が得られる溶液組
成となるようにコントロールしてから、この溶液に基板
をデイツプ後、加熱処理を施すことも知られている。し
かしながらこの方法では、基板をデイツプするための成
膜溶液を加水分解する工程において、各金属成分を含む
アルコキシドの各々の加水分解速度がそれぞれ異なるた
め、成分が不均一となり、デイツプ後の膜組成も不均一
となる。従ってこの方法においても所望の屈折率を持つ
膜を得ることは困難であった。

一方、光学基材の保護のためにハードコートを行うには
、上述したように光学基材の屈折率と近い屈折率を持つ
ハードコート膜を光学基材上に形成する必要があるが、
従来ハードコートに用いられる膜材の屈折率は１．５以
下であった。ところが最近になって光学基材の屈折率が
高い物が造られるようになり、この基材とハードコート
膜の屈折率との差が大きくなって、基材とハードコート
膜との境界面からの反射による干渉が大きくなり、モア
レ模様が生じるという課題があった。

本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、所望の屈折
率を持つ光線の反射膜または反射防止膜や、モアレ模様
を生じないでかつ硬度にも優れたハードコート膜を簡単
な方法で基板あるいは基材上に形成することができる塗
料組成物を提供することを目的とする。

「課題を解決するための手段］ 本発明の塗料組成物では、シリコンアルコキシドに対し
て、粒径が０．１μ■以下の酸化錫または酸化亜鉛また
はこれらの混合物を３重量％〜９０重量％加えることを
前記課題解決の手段とした。

次に本発明の塗料組成物を作成する場合について詳しく
説明する。

まず本発明の塗料組成物を作成するためにシリコンアル
コキシド、加水分解剤、安定剤を用意する。シリコンア
ルコキシドをなすアルキル基としては、メチル基、エチ
ル基、ブチル基、プロピル基、エトキン基、ブトキシ基
、プロキシＪＥ等、加水分解能力を有する種々のものを
利用できる。ただし価格および取り扱いの容易さの点か
ら、シリコンアルコキシドにはエチル基を持つエチルン
リケートを用いることか望ましい。加水分解剤には通常
水が用いられる。加水分解後の溶液を均一なゾル状態に
保つ安定剤には塩酸を用いるのが望ましい。

次にシリコンアルコキシド、加水分解剤、安定剤を混合
することによりシリコンアルコキシドの加水分解を行う
。この際の加水分解条件（温度、時間）はそれぞれのア
ルコキシドの種類および配合によって適宜最適値を決め
ればよい。

さらにこの加水分解溶液に粒径が０．１μｍ以下の酸化
錫または酸化亜鉛またはこれらの混合物を添加する。酸
化錫や酸化亜鉛の粒径を０．１μ−以下に限定したのは
、それを超える粒径のものを用いると粒径が光の波長と
同等以上となるため、最終的に得られた膜は光の乱反射
が大きく不透明となってしｔうためである。またこれら
の酸化物粉末の粒径が０．１μｌ以下であっても凝集性
が強いと見掛けの粒径が光の波長と同等以上になり、乱
反射が大きく不透明になってしまうため、ここで用いる
酸化物粉末は二次凝集が存在しないように単分散状態に
しておくことは当然である。

０．１μｍ以下の粒子の製造方法としては、以下の製法
が望ましい。まず錫または亜鉛の酸性塩とアンモニアを
混合反応させ、得られたゲル状沈澱物から水洗によって
可溶性塩を除去する。次いで該沈澱物をそのまま使って
も良いし、溶媒を他の溶媒と置換して用いても良く、ま
たは乾燥後解砕して使っても良い。このようにして得ら
れた酸化錫または酸化亜鉛の粉末の粒径は０．１μｍ以
下のものとなる。

膜特性の改良のためには、例えば導電性を付与し、帯電
防止の特性を出すために酸化錫粉末にアンチモンやフッ
化物等の他の成分を少量添加したり、酸化亜鉛粉末にア
ルミナや硫黄等の他の成分を少量添加しても本発明の範
囲である。

また上記酸化物粉末の添加量はシリコンアルコキシドに
対して３重量％〜９０重量％とした。これは添加量が９
０重量％を超えると、基板と酸化錫または酸化亜鉛との
バインダーの役割を果たすシリコン成分が十分に酸化錫
や酸化亜鉛粒子の間隙を埋めることが出来なくなり、膜
強度の低下につながるからである。また上記酸化物粉末
の添加量が３重量％未満になると、酸化物粉末添加によ
る屈折率の変化量がシリコンアルコキシド単味の膜の酸
膜製造条件による変動量より小さくなり、添加効果が無
くなるからである。

以上のようにして上記酸化物粉末を上記加水分解溶液に
添加、混合することにより、本発明の塗料組成物が得ら
れる。さらに酸化物粉末の分散性を向上させるため、こ
の塗料組成物の溶媒とじてはアルコールが分散性能上好
ましい。ここで用いるアルコールには、メタノール、エ
タノール、プロピルアルコール、ブタノール等のいずれ
のものを用いても良いが、コスト面、安全面、操作面か
らはエタノールが望ましい。

ガラス基板等の基板や光学基材に本発明の塗料組成物を
形成するには、ディッピング、スプレィ、スピンコータ
ーまたはグラビア印刷等により塗料組成物を基板や基材
表面に塗布し、ついで加熱硬化処理を行うことによって
可能である。加熱処理の温度は基板や基材の種類によっ
ても異なるが、１００℃以上好ましくは１２０℃以上で
あり、１５０℃以上に加熱すると膜強度を鉛筆強度で６
Ｈ以上に向上させることが可能である。

「作用」 本発明の塗料組成物は、シリコンアルコキシドに粒径が
０．１μｍ以下の酸化錫または酸化亜鉛またはこれらの
混合物を加えたものであるため、この塗料組成物をディ
ッピング法、スプレィ法、スピンコーターまたはグラビ
ア印刷等により基板または基に上に形成した膜は、光の
乱反射が生じないため透明であり、膜硬度に優れている
。また５ｉｎｓ単味の屈折率より高い屈折率を持つ酸化
錫または酸化亜鉛またはこれらの混合物をシリコンアル
コキッドに対して、３重量％〜９０重量％加えたもので
あるため、前記酸化物粉末の添加量を変えることによっ
て、従来技術のように利用できる屈折率が数種に限定さ
れることなく、形成される膜の屈折率を１．４６から１
，８３まで連続的に変化させることができる。

「実施例１」 シリコンアルコキシドとしてエチルノリケートを、加水
分解剤として水を、安定剤として塩酸を用意し、エチル
シリケート２３重量部と水８重量部と塩酸０．１重量部
とを混合した後、５５℃にて６０分間加熱処理を施して
エチルシリケートの部分加水分解を行った。次いでこの
エチルシリケートに対して、住友セメント（株）製の粒
径０．０２μｎ以下の超微粒子酸化錫粉末を重量割合で
それぞれ０，２９，４１，５５，６５，７４．８＋。

８７％添加し、さらに溶媒としてエタノールを３５０重
量部加えて酸化錫を分散させた。これらの酸化錫の添加
量のみを変えた溶液をそれぞれガラス基板にディッピン
グ法により塗布後、２５０℃で１時間加熱することによ
りガラス基板上に膜を形成させた。得られた膜の膜厚は
いずれも約１１０ｒＩ１１であり、鉛筆硬度による膜の
硬度はいずれも優れた硬度を示した。またこれらの膜の
屈折率と膜硬度を測定した結果を第１表に示す。

以下余白 第１表 第１表の結果より、エチルシリケートに対する酸化錫の
割合を変化させることによって、形成される膜の屈折率
を１．５１から１．８３まで連続的に変化させることが
可能であること、および非常に高い硬度を持つ膜が得ら
れることが判明した。

またディッピング法により膜を形成するため、真空成膜
法によって膜を形成した場合に問題となっていた屈折率
の経時変化、すなわち成膜条件による膜の酸素成分の過
不足等に起因した屈折率の経時変化が生じないことも確
認できた。

「実施例２」 シリコンアルコキシドとしてエチルシリケートを、加水
分解剤として水を、安定剤として塩酸を用意した。これ
らをまずエチルシリケート９重量部、水１０重量部、塩
酸０．３重量部の割合で混合した。この後、５５℃にて
６０分間加熱処理を施してシリコンアルコキシドの部分
加水分解を行った。

次いでこれらのシリコンアルコキシドに対して、住友セ
メント（株）製の粒径０．０２μ匡以下の超微粒子酸化
亜鉛粉末を重！（容積）割合でそれぞれ０゜２７．４６
，５９，６９，７７．８４．８９％添加し、さらに溶媒
としてエタノールを２９０重！部加えて酸化亜鉛を分散
させた。これらの酸化亜鉛の添加量のみを変えた溶液を
それぞれメタクリル樹脂基板にディッピング法により塗
布後、１００℃で５分間加熱することによりメタクリル
樹脂基板上に膜を形成させた。得られた膜の膜厚はいず
れも約０．１μｍであった。

またこれらの膜の屈折率と鉛筆硬度を測定した結果を第
２表に示す。

以下余白 第２表 第２表の結果より、シリコンアルコキシドに対して酸化
亜鉛を添加することによって、屈折率が１．４６から１
．８２まで連続的に変化する膜を作れること、および高
い膜硬度を持つ膜が得られることが判明した。

またディッピング法により膜を形成するため、真空成膜
法によって膜を形成した場合に問題となっていた屈折率
の経時変化、すなわち成膜条件による膜の酸素成分の過
不足等に起因した屈折率の経時変化が生じないことも確
認できた。

「発明の効果」 以上説明したように本発明の塗料組成物は、シリコンア
ルコキシドに粒径が０．１μｍ以下の酸化錫または酸化
亜鉛またはこれらの混合物を加えたものであるたｔ、こ
の塗料組成物を塗布法により基板上に形成した膜は、光
の乱反射が生ぜず透明である。またＳｉｎ、単味の屈折
率より高い屈折率を持つ酸化錫または酸化亜鉛またはこ
れらの混合物をシリコンアルコキシドに対して、３重量
％から９０重量％まで加えたものであるため、前記酸化
物粉末の添加量を変えることによって、形成される膜の
屈折率を１．４６から１，８３まで連続的に変化させる
ことかできる。

従って本発明の塗料組成物によれば、膜の屈折率を連続
的に変えるコートができるため、反射防止用多層膜の設
定が特定の屈折率のものに限定されず自由に設計できる
とともに、設計に無理が無くなるために膜数が少なくな
り、製造工程の減少、コストの低下をもたらすことがで
きる。

また上述したように本発明の塗料組成物は、シリコンア
ルコキシドに粒径が０．１μｍ以下の酸化錫または酸化
亜鉛またはこれらの混合物を加えたものであるため、こ
の塗料組成物を塗布法により基材上に形成した膜は、膜
硬度に優れている。また５ｉｎｓ単味の屈折率より高い
屈折率を持つ酸化錫または酸化亜鉛またはこれらの混合
物をシリコンアルコキシドに対して、３重量％から９０
重量％まで加えたものであるため、前記酸化物粉末の添
加量を変えることによって、形成される膜の屈折率を１
，４６から１．８３まで連続的に変化させることかでき
る。このため屈折率の高い基材上に膜を形成しても、酸
化物粉末の配合量を変えることより膜と基材の屈折率を
近づけることができ、よってモアレ模様の発生を抑える
ことが可能である。

従って本発明の塗料組成物によれば、膜の屈折率を連続
的に変えるコートができ、それによりモアレ模様の発生
を防止できる硬度にも優れたハードコート膜を、従来の
真空成膜に比べてはるかに簡単な方法で光学基材上に形
成することができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. シリコンアルコキシドに対して、粒径が０．１μｍ以下
   の酸化錫または酸化亜鉛またはこれらの混合物を３〜９
   ０重量％加えることを特徴とする塗料組成物。