JP2012031054A - Ceramic porous body - Google Patents
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Abstract
【課題】透明性、屈折率、耐磨耗性に優れた多孔質体を提供する。
【解決手段】炭素数3〜12のアルキル基を含有し、かつ表面の最小反射率が1%以下であることを特徴とするセラミックス多孔質体。
【選択図】なしA porous body excellent in transparency, refractive index, and abrasion resistance is provided.
A porous ceramic body containing an alkyl group having 3 to 12 carbon atoms and having a minimum surface reflectance of 1% or less.
[Selection figure] None
Description
セラミックス多孔質体とはナノメートルからミリメートルサイズの細孔を有するセラミックス材料であり、様々な機能を発現する構造体として期待されている。例えば、細孔内に触媒活性基を修飾した固体触媒、分子の吸着・脱着を利用したガス分離体、さらには多孔質構造に由来する低屈折率性や低誘電率性を利用した光学膜や絶縁膜が挙げられる。中でも光学膜や絶縁膜においては、セラミックス多孔質体の多孔度がその屈折率や誘電率といった性能と直結するため、従来から多孔度を上げる報告はある。 A ceramic porous body is a ceramic material having pores of nanometer to millimeter size, and is expected as a structure that exhibits various functions. For example, a solid catalyst with a catalytically active group modified in the pores, a gas separator utilizing adsorption / desorption of molecules, an optical film utilizing low refractive index or low dielectric constant derived from a porous structure, An insulating film is mentioned. In particular, in the optical film and the insulating film, since the porosity of the ceramic porous body is directly linked to the performance such as the refractive index and the dielectric constant, there have been reports of increasing the porosity.
従来、コロイダルシリカからなる数珠状に連結された数珠状シリカストリングとテトラエトキシシランから粒子間の空隙が形成されることで、高い多孔度を有するシリカ多孔質体が報告されている(特許文献1)。この方法ではシリカ多孔質体の表面に粒子状の凸凹がナノメートルサイズで存在するため、摩擦係数が大きくなり、また高い多孔度を得るためにはシリカストリング間の結合サイトが極めて少なくなることで、磨耗に対する機械強度が弱い。また、平均長さ30〜200nmのシリカストリングから構成されているために、ヘーズ(実施例0.5〜0.9%)が大きく透明性にも問題がある。 Conventionally, a porous silica material having a high porosity has been reported by forming voids between particles from a bead-like silica string composed of colloidal silica and a tetraethoxysilane (Patent Document 1). ). In this method, because the surface of the porous silica material has particle-like irregularities in the nanometer size, the friction coefficient increases, and in order to obtain a high porosity, the number of binding sites between silica strings is extremely small. Mechanical strength against wear is weak. Moreover, since it is comprised from the silica string of 30-200 nm of average length, haze (Example 0.5-0.9%) is large, and there exists a problem also in transparency.
また特許文献2では、凝集粒子径が60〜400nmの中空状シリカ粒子と金属酸化物から磨耗性の高いセラミックス多孔質体を報告している。実施例を見る限り、ヘーズが低く透明性に優れているものの、この方法では基板の屈折率に対して最適な屈折率を有するシリカ多孔質体とした場合、上記のような透明性と同時に最適な反射防止性能を両立させることが困難であった。これはシリカ多孔質体が波長に対して1/4以上の凝集粒子径を有する中空状シリカ粒子から構成されているため、この凝集粒子よりも小さい膜厚にしてしまうと膜表面が荒れ、透明性が著しく低下すると予想される。つまり、透明性を確保するためにはある一定(凝集粒子のサイズ)以上の膜厚とする必要があり、これにより最適な反射防止設計を困難にしている。また、中空状シリカ粒子は最大でも空隙率50%程度(明細[0054])であるため、バインダーを添加すると空隙率は50%未満となるため、屈折率を十分に下げることが困難である。 Patent Document 2 reports a ceramic porous body having high wear properties from hollow silica particles having an aggregate particle diameter of 60 to 400 nm and a metal oxide. As far as the examples are concerned, although the haze is low and the transparency is excellent, when this method is used as a porous silica material having an optimal refractive index with respect to the refractive index of the substrate, it is optimal simultaneously with the above transparency. It was difficult to achieve both good antireflection performance. This is because the porous silica is composed of hollow silica particles having an agglomerated particle diameter of 1/4 or more with respect to the wavelength. If the film thickness is smaller than the agglomerated particles, the film surface becomes rough and transparent. The performance is expected to be significantly reduced. In other words, in order to ensure transparency, it is necessary to set the film thickness to a certain value (size of aggregated particles) or more, which makes it difficult to perform an optimal antireflection design. Further, since the hollow silica particles have a porosity of about 50% (specification [0054]) at the maximum, the porosity becomes less than 50% when a binder is added, so that it is difficult to sufficiently reduce the refractive index.
特許文献3では、粒子径10〜60nmのシリカ粒子からなる組成物を600℃以上の温度で熱硬化させることで、耐磨耗性の高いシリカ多孔質体を得ている。この方法では、非常に高い熱処理温度のために基材はガラスしか使えない。また、高温処理によりシリカ成分の縮合反応が進みすぎ、多孔度が低下し、屈折率が高くなる。
特許文献4の場合、メチルトリエトキシシランとテトラエトキシシランからなるアルコキシシラン中に高分子を添加することで、縮合反応したシリカ中の高分子を取り除き、高い多孔度を有するシリカ多孔質体を得ている。この方法では、1〜2官能のアルキル基を有するアルコキシシラン類を添加することで、シリカ多孔質体を安定に製造することができるが、基材の種類によってシリカ成分と基材との密着性が弱くなり、十分な機械強度が発現できないことがある。
In patent document 3, the silica porous body with high abrasion resistance is obtained by thermosetting the composition which consists of a silica particle with a particle diameter of 10-60 nm at the temperature of 600 degreeC or more. In this method, only a glass substrate can be used due to a very high heat treatment temperature. Further, the condensation reaction of the silica component proceeds excessively due to the high temperature treatment, the porosity is lowered, and the refractive index is increased.
In the case of Patent Document 4, by adding a polymer to alkoxysilane composed of methyltriethoxysilane and tetraethoxysilane, the polymer in the condensation-reacted silica is removed to obtain a porous silica body having high porosity. ing. In this method, it is possible to stably produce a porous silica by adding alkoxysilanes having 1 to 2 functional alkyl groups, but the adhesion between the silica component and the substrate depends on the type of the substrate. May become weak and sufficient mechanical strength may not be exhibited.
本発明の課題は、透明性(ヘーズ)、屈折率(最小反射率)、耐磨耗性に優れた多孔質体を提供することにある。 The subject of this invention is providing the porous body excellent in transparency (haze), a refractive index (minimum reflectance), and abrasion resistance.
本発明者らが検討した結果、炭素数3〜12のアルキル基を有し、かつ表面の最小反射率が1%以下のセラミックス多孔質体が、透明性、屈折率(最小反射率)、耐摩耗性に優れることを見出し、本発明に到達した。
即ち、本発明の要旨は、以下の通りである。
(1)炭素数3〜12のアルキル基を含有し、かつ表面の最小反射率が1.5%以下であることを特徴とするセラミックス多孔質体。
(2)珪素を含む陽性元素を含有し、珪素の含有量が、陽性元素の含有量に対して50mol%以上であることを特徴とする(1)に記載のセラミックス多孔質体。
(3)基材と、該基材上に設けられた、膜厚が0.05〜3μmである(1)又は(2)に記載のセラミックス多孔質体とを備えることを特徴とするセラミックス多孔質積層体。(4)該基材のTgが200℃以下であることを特徴とする(3)に記載のセラミックス多孔質積層体。
(5)基材と、該基材上に設けられた(1)又は(2)に記載のセラミックス多孔質体とを備えることを特徴とする光学部材。
(6)基材と、該基材上に設けられた(1)又は(2)に記載のセラミックス多孔質体とを備えることを特徴とする反射防止積層体。
As a result of investigations by the present inventors, a ceramic porous body having an alkyl group having 3 to 12 carbon atoms and having a minimum surface reflectance of 1% or less has transparency, refractive index (minimum reflectance), The present inventors have found that it is excellent in wear and have reached the present invention.
That is, the gist of the present invention is as follows.
(1) A ceramic porous body containing an alkyl group having 3 to 12 carbon atoms and having a minimum surface reflectance of 1.5% or less.
(2) The porous ceramic body according to (1), which contains a positive element containing silicon and the silicon content is 50 mol% or more with respect to the positive element content.
(3) A ceramic porous material comprising a base material and the ceramic porous body according to (1) or (2) having a film thickness of 0.05 to 3 μm provided on the base material. Quality laminate. (4) The porous ceramic laminate according to (3), wherein the Tg of the substrate is 200 ° C. or lower.
(5) An optical member comprising a substrate and the ceramic porous body according to (1) or (2) provided on the substrate.
(6) An antireflection laminate comprising a substrate and the ceramic porous body according to (1) or (2) provided on the substrate.
本発明によれば、高い反射防止性能を有し、かつ磨耗性に優れた多孔質体を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a porous body having high antireflection performance and excellent wear characteristics.
以下、本発明について実施形態を詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、任意に変更して実施できる。
1.セラミックス多孔質体
〔炭素数3〜12のアルキル基〕
本発明のセラミックス多孔質体は、炭素数3〜12のアルキル基を有する。本発明のセラミックス多孔質体が有するアルキル基は、好ましくは炭素数3〜10、もっとも好ましくは炭素数5〜8である。炭素数3を下回ると耐磨耗性が低下し、炭素数12を超えると多孔質構造が安定して製造できなくなり、多孔度の低下に伴う反射防止性の著しい低下が起こる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited to the following embodiments, and can be arbitrarily modified and implemented without departing from the gist of the present invention.
1. Ceramic porous body [C3-C12 alkyl group]
The ceramic porous body of the present invention has an alkyl group having 3 to 12 carbon atoms. The alkyl group of the ceramic porous body of the present invention preferably has 3 to 10 carbon atoms, and most preferably 5 to 8 carbon atoms. When the number of carbon atoms is less than 3, the wear resistance is lowered. When the number of carbon atoms is more than 12, the porous structure cannot be stably produced, and the antireflection property is significantly lowered due to the lowered porosity.
本発明のセラミックス多孔質体が有するアルキル基としては、プロピル、n−ブチル、イソブチル、t−ブチル、ペンチル、イソペンチル、ヘキシル、イソヘキシル、フェニル、ヘプチル、オクチル、2−エチルヘキシル、ノニル、デシル、ドデシル、などが挙げられるが、中でもプロピル、n−ブチル、イソブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ドデシルが好ましく、更にはn−ブチル、イソブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチルが好ましい。 Examples of the alkyl group of the ceramic porous body of the present invention include propyl, n-butyl, isobutyl, t-butyl, pentyl, isopentyl, hexyl, isohexyl, phenyl, heptyl, octyl, 2-ethylhexyl, nonyl, decyl, dodecyl, Among them, propyl, n-butyl, isobutyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl, nonyl, decyl and dodecyl are preferable, and n-butyl, isobutyl, pentyl, hexyl and heptyl are more preferable.
〔多孔質構造〕
本発明のセラミックス多孔質体は、空孔を有した多孔質構造を有する非金属材料かつ無機材料である。その材料は結晶性でも非結晶性でもよいが、基材への追随性の観点から非結晶性が好ましい。具体的には酸化ケイ素、酸化チタン、酸化アルミなどの金属酸化物、窒化珪素などの金属窒化物などが挙げられる。
[Porous structure]
The ceramic porous body of the present invention is a nonmetallic material and an inorganic material having a porous structure having pores. The material may be crystalline or non-crystalline, but non-crystalline is preferable from the viewpoint of following the substrate. Specific examples include metal oxides such as silicon oxide, titanium oxide, and aluminum oxide, and metal nitrides such as silicon nitride.
その多孔質構造は特に制限はなく、その空孔は、通常、トンネル状や独立空孔がつながった連結孔であるが、詳細な空孔の構造にも特に制限はない。ただし、当該空孔の構造としては連続的な空孔が好ましく、こうした連続的な空孔は電子顕微鏡により確認することができる。
また、機械強度の高い骨格とするためには、規則構造を有さない方がよく、具体的には、XRDパターン(X線回折パターン)において、回折角(2θ)=0.5°〜10°の領域に、回折ピーク強度(面積)が標準偏差の2倍(即ち、2σ)以上の回折ピークを有さないことが好ましい。ここで、回折ピークとは、以下の定義により算出される周期構造サイズDが10Å以上となる回折ピークをいう。また、σは標準偏差を表わす。
The porous structure is not particularly limited, and the pores are usually connecting holes connected to a tunnel or independent pores, but the detailed pore structure is not particularly limited. However, as the structure of the holes, continuous holes are preferable, and such continuous holes can be confirmed by an electron microscope.
In order to obtain a skeleton with high mechanical strength, it is better not to have a regular structure. Specifically, in an XRD pattern (X-ray diffraction pattern), a diffraction angle (2θ) = 0.5 ° to 10 °. It is preferable not to have a diffraction peak whose diffraction peak intensity (area) is twice the standard deviation (that is, 2σ) or more in the region of °. Here, the diffraction peak means a diffraction peak having a periodic structure size D calculated by the following definition of 10 cm or more. Σ represents a standard deviation.
周期構造サイズDは、下記式(i)に示すScherrer式に基づき算出できる。なお、式(i)において、Scherrer定数Kは0.9であり、測定に用いたX線波長をλとする。ブラッグ角θおよび実測半価幅βoは、それぞれプロファイルフィティング法により算出する。試料由来の半価幅βは、下記式(ii)を用いて補正計算する。標準Siの回折ピークより計算した実測半価幅の回帰曲線を作成し、該当する角度の半価幅を読み取り装置由来半価幅βiとする。なお、Dの単位はÅ(オングストローム)であり、β、βo及びβiの単位はラジアンとする。 The periodic structure size D can be calculated based on the Scherrer equation shown in the following equation (i). In equation (i), the Scherrer constant K is 0.9, and the X-ray wavelength used for the measurement is λ. The Bragg angle θ and the measured half-value width βo are each calculated by a profile fitting method. The half width β derived from the sample is corrected and calculated using the following formula (ii). A regression curve of the measured half-value width calculated from the diffraction peak of standard Si is created, and the half-value width of the corresponding angle is set as a reading device-derived half-value width βi. The unit of D is Å (angstrom), and the units of β, βo, and βi are radians.
標準偏差σは、以下のように定義される。 The standard deviation σ is defined as follows.
また、空孔サイズや空隙率を調整することで、屈折率、誘電率、密度を調整することができ、それらを調整することで、光学用途の他にも、様々な用途にも応用することができる。
〔空孔サイズ〕
空孔サイズには特に制限はないが、平均空孔サイズは通常0.1〜300nmで、機械強度の優れた多孔質体となる。0.5〜200nmが好ましく、0.8〜100nmがさらに好ましく、1〜80nmがもっとも好ましい。小さすぎると毛管力により空孔内に水
蒸気が入り、それにより屈折率が変化したり、光学特性に影響を与える恐れがある。一方、大きすぎると、表面に欠陥ができ、表面性が損なわれ、散乱等のヘーズが生じる危険性がある。
In addition, the refractive index, dielectric constant, and density can be adjusted by adjusting the pore size and porosity. By adjusting them, it can be applied to various applications in addition to optical applications. Can do.
[Hole size]
Although there is no restriction | limiting in particular in a void | hole size, an average void | hole size is 0.1-300 nm normally, and becomes a porous body excellent in mechanical strength. 0.5 to 200 nm is preferable, 0.8 to 100 nm is more preferable, and 1 to 80 nm is most preferable. If it is too small, water vapor enters the pores due to capillary force, which may change the refractive index or affect the optical characteristics. On the other hand, if it is too large, there is a risk that the surface is defective, the surface property is impaired, and haze such as scattering occurs.
〔空隙率〕
空隙率には特に制限はないが、平均空隙率は、10〜90%が好ましく、20〜85%がより好ましく、30〜80%がさらに好ましい。小さすぎると屈折率が低くならず、十分な光学特性が得られない恐れがある。一方、大きすぎると、表面に欠陥ができ、表面性が損なわれ、散乱等のヘーズが生じる危険性がある。
[Porosity]
The porosity is not particularly limited, but the average porosity is preferably 10 to 90%, more preferably 20 to 85%, and still more preferably 30 to 80%. If it is too small, the refractive index will not be low, and sufficient optical properties may not be obtained. On the other hand, if it is too large, there is a risk that the surface is defective, the surface property is impaired, and haze such as scattering occurs.
〔主成分〕
反射防止性を維持しつつ、優れた耐磨耗性を得るためには、炭素数3〜12のアルキル基を含有することが重要であるが、本発明のセラミックス多孔質体は酸化珪素を主成分とすることが好ましい。セラミックス多孔質体中のケイ素元素の含有量は、本発明の効果を著しく損なわない限り、特に制限はないが、例えば、珪素を含む全ての陽性元素に対するケイ素の割合は、通常50mol%以上、好ましくは70mol%以上、より好ましくは80mol%以上、特に好ましくは90mol%以上である。前記の珪素の含有割合が少なすぎると、セラミックス多孔質体の表面粗さが大きくなり、機械的強度も低下する可能性がある。また、珪素の含有割合が高いほど表面平滑性のよいセラミックス多孔質体が形成される。なお、上限は理想的には100mol%である。
[Main component]
In order to obtain excellent wear resistance while maintaining antireflection properties, it is important to contain an alkyl group having 3 to 12 carbon atoms. However, the porous ceramic body of the present invention mainly contains silicon oxide. It is preferable to use as a component. The content of the silicon element in the ceramic porous body is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. For example, the ratio of silicon to all positive elements including silicon is usually 50 mol% or more, preferably Is 70 mol% or more, more preferably 80 mol% or more, and particularly preferably 90 mol% or more. If the silicon content is too small, the surface roughness of the ceramic porous body increases and the mechanical strength may also decrease. Moreover, the higher the silicon content, the more porous the ceramic body is. The upper limit is ideally 100 mol%.
また、炭素数3〜12のアルキル基が含まれていればよく、異なる炭素数を有する複数のアルキル基を混合してもよい。さらに上記炭素数以外のアルキル基を含有することもできる。より好ましくは炭素数4〜10、もっとも好ましくは炭素数5〜8である。炭素数3を下回ると耐磨耗性が低下し、炭素数12を超えると多孔質構造が安定して製造できなくなり、多孔度の低下に伴う反射防止性の著しい低下が起こる可能性がある。 Moreover, what is necessary is just to contain the C3-C12 alkyl group, and you may mix several alkyl groups which have different carbon number. Furthermore, alkyl groups other than the above carbon number can also be contained. More preferably, it has 4 to 10 carbon atoms, and most preferably 5 to 8 carbon atoms. When the number of carbon atoms is less than 3, the wear resistance is lowered, and when the number of carbon atoms is more than 12, the porous structure cannot be stably produced, and there is a possibility that the antireflection property is significantly lowered due to the lowered porosity.
〔最小反射率〕
本発明のセラミックス多孔質体の反射防止性と耐磨耗性の両立の観点から、表面の最小反射率は1.5%以下である。より好ましくは1.0%以下、さらに好ましくは0.5%以下、もっとも好ましくは0.2%以下である。1.5%を越えると反射防止性が低下するだけではなく、多孔質構造による表面の荒れが生じ易く、そうした表面構造が同時に耐磨耗性にも悪影響する。一方、0.01%を下回るとセラミックス多孔質体表面に付着する汚れが反射防止性に影響を与え易くなるため、適用できる用途が限られてしまうという恐れがある。
[Minimum reflectivity]
From the viewpoint of achieving both the antireflection property and the wear resistance of the porous ceramic body of the present invention, the minimum reflectance of the surface is 1.5% or less. More preferably, it is 1.0% or less, More preferably, it is 0.5% or less, Most preferably, it is 0.2% or less. If it exceeds 1.5%, not only the antireflection property is lowered, but also the surface is easily roughened due to the porous structure, and this surface structure also adversely affects the wear resistance. On the other hand, if it is less than 0.01%, dirt attached to the surface of the ceramic porous body tends to affect the antireflection property, so that there is a possibility that applicable applications are limited.
なお、最小反射率は反射分光スペクトル測定などの光学的手法で測定された波長400nm〜1000nmにおける値をいう。
〔屈折率〕
本発明のセラミックス多孔質体は、屈折率が1.3以下であることが好ましい。中でも、1.28以下が好ましく、1.27以下がより好ましく、1.25以下が特に好ましい。さらに好ましくは1.23以下である。屈折率が大きすぎると本発明のセラミックス多孔質体中の歪みが大きくなり、外力に対して弱くなる可能性がある。一方、屈折率の下限に特に制限は無いが、通常1.05以上、好ましくは1.08以上である。屈折率が小さすぎると本発明のセラミックス多孔質体の機械的強度が著しく低下する可能性がある。
The minimum reflectance refers to a value at a wavelength of 400 nm to 1000 nm measured by an optical method such as reflection spectrum measurement.
[Refractive index]
The ceramic porous body of the present invention preferably has a refractive index of 1.3 or less. Among these, 1.28 or less is preferable, 1.27 or less is more preferable, and 1.25 or less is particularly preferable. More preferably, it is 1.23 or less. If the refractive index is too large, the distortion in the ceramic porous body of the present invention may increase and become weak against external force. On the other hand, the lower limit of the refractive index is not particularly limited, but is usually 1.05 or more, preferably 1.08 or more. If the refractive index is too small, the mechanical strength of the ceramic porous body of the present invention may be significantly reduced.
なお、屈折率は、分光エリプソメーター法、反射率測定、反射分光スペクトル測定或いはプリズムカプラーなどの光学的手法で測定された波長400nm〜700nmにおける値をいい、好ましくは分光エリプソメーターで測定されたものをいう。分光エリプソメーターで測定する場合、測定値をCauthyモデルでフィッティングすることで、屈折率
を見積もることができる。
The refractive index means a value at a wavelength of 400 nm to 700 nm measured by an optical technique such as a spectroscopic ellipsometer method, reflectance measurement, reflection spectroscopic spectrum measurement or prism coupler, and preferably measured by a spectroscopic ellipsometer. Say. When measuring with a spectroscopic ellipsometer, the refractive index can be estimated by fitting the measured value with a Cauchy model.
また、中心線平均粗さの大きい基材上に備えられたセラミックス多孔質体の場合、反射率分光スペクトル測定によっても屈折率を見積もることが可能であり、測定領域を10μm以下にすることが好ましい。
〔厚さ〕
本発明のセラミックス多孔質体の厚さには特に制限はないが、光学機能層として用いるためには、また膜の耐磨耗性の観点においても、0.05〜50μmが好ましく、0.05〜5μmがより好ましく、0.05〜3μmがより好ましく、0.07〜3μmがより好ましく、0.09〜1μmがさらに好ましく、0.11〜0.5μmがもっとも好ましい。0.05μmより薄いと、基材の平面度を向上させる必要がある場合があり、特に基材の大面積化の観点で、製膜工程が困難になる場合がある。一方、50μmを越えると、膜厚方向における多孔質構造が不均質になり、多孔質体に歪みが残存し易くなる可能性があり、耐磨耗性に対しても悪影響を及ぼす危険性がある。
Further, in the case of a ceramic porous body provided on a base material having a large center line average roughness, the refractive index can be estimated also by reflectance spectral spectrum measurement, and the measurement region is preferably 10 μm or less. .
〔thickness〕
Although there is no restriction | limiting in particular in the thickness of the ceramic porous body of this invention, in order to use as an optical function layer and also from a viewpoint of the abrasion resistance of a film | membrane, 0.05-50 micrometers is preferable, 0.05 -5 μm is more preferable, 0.05-3 μm is more preferable, 0.07-3 μm is more preferable, 0.09-1 μm is further preferable, and 0.11-0.5 μm is most preferable. If the thickness is less than 0.05 μm, it may be necessary to improve the flatness of the substrate, and in particular, from the viewpoint of increasing the area of the substrate, the film forming process may be difficult. On the other hand, if it exceeds 50 μm, the porous structure in the film thickness direction becomes inhomogeneous, strain may remain in the porous body, and there is a risk of adversely affecting the wear resistance. .
〔形状〕
本発明のセラミックス多孔質体の形状は特に制限はないが、膜状であることが好ましい。セラミックス多孔質体の厚さは上記の膜厚と同様とすることができる。また、セラミックス多孔質体を光学機能層として使用する場合、セラミックス多孔質体は一定サイズ以上の基材に備えることが好ましい。即ち0.0025m2以上が好ましく、0.05m2以上がより好ましく、0.1m2以上がさらに好ましく、1m2以上がもっとも好ましい。かかるサイズより小さいと、光学特性が十分に現れない可能性がある。
〔shape〕
The shape of the ceramic porous body of the present invention is not particularly limited, but is preferably a film. The thickness of the ceramic porous body can be the same as the above film thickness. Moreover, when using a ceramic porous body as an optical function layer, it is preferable to provide a ceramic porous body in the base material more than fixed size. That 0.0025M 2 or more, more preferably 0.05 m 2 or more, more preferably 0.1 m 2 or more, 1 m 2 or more is most preferred. If it is smaller than this size, there is a possibility that the optical characteristics do not sufficiently appear.
〔静的接触角〕
本発明のセラミックス多孔質体は、用途に応じて、他の層や基材と積層構成とする必要がある。こうした場合、表面の静的接触角を制御することが好ましく、具体的には、1時間の加熱処理後の水に対する静的接触角が、通常25°以上、中でも30°以上、特には33°以上であることが好ましく、また、通常90°以下、中でも87°以下、更には85°以下、特には82°以下が好ましい。前記の静的接触角が小さすぎると、セラミック体の親水性が高くなりすぎて、その表面に水分が吸着しやすくなり、他の層との密着性が低下する可能性がある。一方、前記の静的接触角が大きすぎると、セラミック体の表面が疎水状態となり、積層する層や基材の制限が大きくなる可能性がある。加熱処理とは通常200℃の条件でよく、基材が樹脂の場合には、樹脂基材のガラス転移温度以下で行うことができる。
(Static contact angle)
The ceramic porous body of the present invention needs to be laminated with other layers and base materials depending on the application. In such a case, it is preferable to control the static contact angle of the surface. Specifically, the static contact angle with respect to water after heat treatment for 1 hour is usually 25 ° or more, particularly 30 ° or more, particularly 33 °. Preferably, the angle is 90 ° or less, preferably 87 ° or less, more preferably 85 ° or less, and particularly preferably 82 ° or less. If the static contact angle is too small, the hydrophilicity of the ceramic body becomes too high, moisture tends to be adsorbed on the surface, and adhesion with other layers may be reduced. On the other hand, if the static contact angle is too large, the surface of the ceramic body is in a hydrophobic state, and there is a possibility that restrictions on the layer to be laminated and the substrate are increased. The heat treatment is usually performed at a temperature of 200 ° C. When the substrate is a resin, it can be performed at a temperature lower than the glass transition temperature of the resin substrate.
なお、前記の静的接触角は、以下の要領で測定できる。即ち、常温・常湿の雰囲気下で水滴の静的接触角を測定する。静的接触角は、水滴をセラミック体の表面に滴下させ、その際の水滴の接触角を測定する。測定は常温・常湿の雰囲気下で行ない、水滴サイズ2μlを滴下し、1分以内に測定、これを5回以上繰り返し、その平均値を前記の静的接触角として求める。 The static contact angle can be measured as follows. That is, the static contact angle of water droplets is measured in an atmosphere of normal temperature and normal humidity. For the static contact angle, water drops are dropped on the surface of the ceramic body, and the contact angle of the water drops at that time is measured. The measurement is performed in an atmosphere of normal temperature and normal humidity, and a water droplet size of 2 μl is dropped, measurement is performed within 1 minute, this is repeated 5 times or more, and the average value is obtained as the static contact angle.
〔平滑性〕
本発明のセラミックス多孔質体は、表面粗さRaが7nm以下であることが好ましい。中でも、5nm以下が好ましく、3nm以下がより好ましく、1nm以下が特に好ましい。表面粗さRaが大きすぎるとセラミックス多孔質体の均質性が劣る可能性がある。一方、表面粗さRaの下限に制限は無いが、通常0.2nm以上、好ましくは0.3nm以上である。表面粗さRaが小さすぎるとセラミックス多孔質体の歪みが極度に大きくなる可能性があり、耐磨耗性に対しても悪影響を及ぼす危険性がある。したがって、耐磨耗性においても上記範囲内であることが好ましい。
[Smoothness]
The ceramic porous body of the present invention preferably has a surface roughness Ra of 7 nm or less. Among these, 5 nm or less is preferable, 3 nm or less is more preferable, and 1 nm or less is particularly preferable. If the surface roughness Ra is too large, the homogeneity of the ceramic porous body may be inferior. On the other hand, the lower limit of the surface roughness Ra is not limited, but is usually 0.2 nm or more, preferably 0.3 nm or more. If the surface roughness Ra is too small, the distortion of the ceramic porous body may become extremely large, and there is a risk of adversely affecting the wear resistance. Therefore, the abrasion resistance is preferably within the above range.
なお、表面粗さRaは、JIS B0601:2001に規定されている基準に基づき、ケ−エルエー・テンコール社製P−15型接触式表面粗さ計を用いて、1走査距離0.5μmの条件で数回測定した平均値を算出して求めることができる。
〔耐水性〕
本発明のセラミックス多孔質体は、本発明のセラミックス多孔質体を膜状にして光学用途に使用する場合には、光学膜厚(屈折率と膜厚の積)を制御することが重要であるため、水中に浸漬処理の前後での膜厚の変化が少ない方が好ましい。具体的には、水浸漬処理の前後での膜厚の変化率は、50%以下が好ましく、30%以下がより好ましく、20%以下が更に好ましく、10%以下が特に好ましい。変化率が大きすぎると光学用途の適用において性能が低下する可能性がある。水浸積処理とは常温(25℃)の水に24時間浸積することでよい。
The surface roughness Ra is based on the standard defined in JIS B0601: 2001, using a P-15 type contact surface roughness meter manufactured by KLA Tencor Co., Ltd. with a scanning distance of 0.5 μm. The average value measured several times can be calculated and obtained.
〔water resistant〕
In the ceramic porous body of the present invention, when the ceramic porous body of the present invention is formed into a film and used for optical applications, it is important to control the optical film thickness (product of refractive index and film thickness). Therefore, it is preferable that the change in the film thickness before and after the immersion treatment in water is small. Specifically, the change rate of the film thickness before and after the water immersion treatment is preferably 50% or less, more preferably 30% or less, still more preferably 20% or less, and particularly preferably 10% or less. If the rate of change is too large, performance may be reduced in the application of optical applications. The water immersion treatment may be immersed in water at room temperature (25 ° C.) for 24 hours.
なお、膜厚の測定は、ケーエルエー・テンコール社製P−15型接触式表面粗さ計を用い、測定条件はスタイラス・フォース(触圧)0.2mg、スキャン速度10um/秒として行なえばよい。また分光エリプソメーター、反射分光スペクトル法、プリズムカプラによっても評価できる。
また、セラミックス多孔質体は、水浸漬処理した後にクラックが少ないものが好ましく、そのクラックは目視若しくは光学顕微鏡で観測できる。具体的には、クラックのサイズが100μm以下が好ましく、10μm以下がより好ましい、1μm以下がさらに好ましい。100μmを越えると基材との密着性の低下やヘーズが大きくなる可能性がある。さらに1mm×1mm内に前記クラックが存在しない領域の面積合計がセラミックス多孔質体表面に対して50%以上であることが好ましく、70%以下がより好ましく、85%以上がさらに好ましい。50%未満の場合、光学用途として光学性能の安定性や外観が低下する可能性がある。
The film thickness may be measured by using a P-15 type contact surface roughness meter manufactured by KLA-Tencor, Inc., and the measurement conditions may be stylus force (contact pressure) 0.2 mg and scan speed 10 um / sec. It can also be evaluated by a spectroscopic ellipsometer, reflection spectroscopic method, and prism coupler.
The ceramic porous body preferably has few cracks after being immersed in water, and the cracks can be observed visually or with an optical microscope. Specifically, the crack size is preferably 100 μm or less, more preferably 10 μm or less, and even more preferably 1 μm or less. If it exceeds 100 μm, the adhesion to the substrate may be lowered and haze may be increased. Further, the total area of the region where the crack does not exist within 1 mm × 1 mm is preferably 50% or more, more preferably 70% or less, and further preferably 85% or more with respect to the ceramic porous body surface. If it is less than 50%, the stability and appearance of the optical performance may be lowered as an optical application.
また、耐湿熱性の評価として、「高温高湿処理」もある。即ち、本発明のセラミック体の波長550nmにおける屈折率n1を事前に測定した後、このセラミック体を温度85℃、湿度85%RH、又は温度60℃、湿度90%RHの条件下に静置し、500時間後に取り出す。その後、このセラミック体の波長550nmにおける屈折率n2を再度測定する。このときの屈折率差の絶対値Δn´=|n2−n1|は0.001〜0.15が好ましく、0.003〜0.12がより好ましく、0.005〜0.1が更に好ましく、0.008〜0.08が特に好ましい。 In addition, there is “high temperature and high humidity treatment” as an evaluation of heat and moisture resistance. That is, after the refractive index n1 of the ceramic body of the present invention at a wavelength of 550 nm is measured in advance, the ceramic body is allowed to stand under conditions of a temperature of 85 ° C. and a humidity of 85% RH, or a temperature of 60 ° C. and a humidity of 90% RH. Take out after 500 hours. Thereafter, the refractive index n2 of the ceramic body at a wavelength of 550 nm is measured again. The absolute value Δn ′ = | n2-n1 | of the refractive index difference at this time is preferably 0.001 to 0.15, more preferably 0.003 to 0.12, and still more preferably 0.005 to 0.1. 0.008 to 0.08 is particularly preferable.
2.セラミックス多孔質積層体
本発明のセラミックス多孔質積層体は、基材と、透光基材の片面若しくは両面に設けられた本発明のセラミックス多孔質体とを備えて構成される。また、本発明のセラミックス多孔質積層体は、必要に応じて、基材及びセラミックス多孔質体以外の部材を備えていても良い。
2. Ceramic Porous Laminate The ceramic porous laminate of the present invention comprises a base material and the ceramic porous body of the present invention provided on one or both surfaces of a light-transmitting base material. Moreover, the ceramic porous laminated body of this invention may be equipped with members other than a base material and a ceramic porous body as needed.
3.基材
用いられる基材は用途に応じて任意のものを用いることができる。中でも、汎用材料からなる透光基材を用いることが好ましい。なお、透光基材とは、所定の波長の光の透過性が高い基材をいうこととし、該波長は、透光基材の用途に応じて適宜選択される。透光基材の波長550nmの全光線透過率は、通常65%以上、好ましくは70%以上、より好ましくは75%以上である。また、透光基材は性能に影響を及ぼさない限り、散乱やヘーズを有していてもよい。なお、該波長は、可視光の範囲に限定されないが、太陽電池用途においては、可視光線領域の高い透過性が好ましい。
3. Substrate Any substrate can be used depending on the application. Especially, it is preferable to use the translucent base material which consists of a general purpose material. In addition, a translucent base material means a base material with a high transmittance | permeability of the light of a predetermined wavelength, and this wavelength is suitably selected according to the use of a translucent base material. The total light transmittance at a wavelength of 550 nm of the translucent substrate is usually 65% or more, preferably 70% or more, more preferably 75% or more. Further, the light-transmitting substrate may have scattering or haze as long as it does not affect the performance. In addition, although this wavelength is not limited to the range of visible light, in a solar cell use, the high transmittance | permeability of a visible light region is preferable.
〔材料〕
透光基材の材料の例を挙げると、珪酸ガラス、高珪酸ガラス、珪酸アルカリガラス、鉛
アルカリガラス、ソーダ石灰ガラス、カリ石灰ガラス、バリウムガラスなどの珪酸塩ガラス、硼珪酸ガラスやアルミナ珪酸ガラス、燐酸塩ガラスなどのガラス及びこれらの強化ガラス;ポリメチルメタクリレート、架橋アクリレート等のアクリル樹脂、ビスフェノールAポリカーボネート等の芳香族ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂、ポリシクロオレフィン等の非晶性ポリオレフィン樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン等のスチレン樹脂、ポリエーテルスルホン等のポリスルホン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂等の合成樹脂、ETFE、PFA、PCTFE、ECTFE、PVDFPVFなどのフッ素含有樹脂などが挙げられる。これらは1種単独で、または2種以上を任意の組合せで用いることができる。
〔material〕
Examples of light-transmitting substrate materials include silicate glass, high silicate glass, alkali silicate glass, lead alkali glass, soda lime glass, potash lime glass, barium glass and other silicate glasses, borosilicate glass and alumina silicate glass. Glass such as phosphate glass and tempered glass thereof; acrylic resin such as polymethyl methacrylate and cross-linked acrylate; aromatic polycarbonate resin such as bisphenol A polycarbonate; polyester resin such as polyethylene terephthalate; amorphous polyolefin such as polycycloolefin Resin, epoxy resin, styrene resin such as polystyrene, polysulfone resin such as polyethersulfone, synthetic resin such as polyetherimide resin, fluorine-containing resin such as ETFE, PFA, PCTFE, ECTFE, PVDFPVF And the like. These can be used alone or in any combination of two or more.
中でも寸法安定性の観点では、ガラス、芳香族ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリスルホン樹脂が好ましく、耐候性の観点から、フッ素含有樹脂、ソーダ石灰ガラス、芳香族ポリカーボネート樹脂、非晶性ポリオレフィン樹脂が好ましい。さらに、耐衝撃性の観点から強化ガラス、芳香族ポリカーボネート樹脂を使用することも好ましい。 Among them, glass, aromatic polycarbonate resin, polyetherimide resin, polyester resin, and polysulfone resin are preferable from the viewpoint of dimensional stability. From the viewpoint of weather resistance, fluorine-containing resin, soda lime glass, aromatic polycarbonate resin, amorphous Polyolefin resins are preferred. Furthermore, it is also preferable to use tempered glass or aromatic polycarbonate resin from the viewpoint of impact resistance.
例えば透光基材として太陽電池用カバーガラスを用いる場合、セラミックス多孔質体は透光基材表面の反射防止膜として機能し、出力の向上を実現する。本発明のセラミックス多孔質体は耐久性に優れているため、このような用途に好適である。なお単結晶太陽電池や多結晶太陽電池などの近赤外光でも光電変換可能な太陽電池に用いられる太陽電池用カバーガラスを透光基材として用いる場合には、通常のソーダ石灰ガラスでは含有される2価の鉄イオンによって近赤外領域に吸収を持つため、鉄イオン含有量を低減することで光透過性を高めることが好ましく、さらに耐衝撃強度が優れた白板強化ガラスを上記透光基材として用いることがより好ましい。 For example, when a solar cell cover glass is used as a light-transmitting substrate, the ceramic porous body functions as an antireflection film on the surface of the light-transmitting substrate, thereby realizing an improvement in output. Since the ceramic porous body of the present invention is excellent in durability, it is suitable for such applications. In addition, when using a solar cell cover glass used for a solar cell capable of photoelectric conversion even in the near-infrared light such as a single crystal solar cell and a polycrystalline solar cell, it is contained in a normal soda-lime glass. The divalent iron ions absorb in the near-infrared region, and therefore it is preferable to increase the light transmittance by reducing the iron ion content. More preferably, it is used as a material.
なお、太陽電池用カバーガラスに用いる場合、セラミックス多孔質体及び透光基材のC光の全透過率を、75%以上とすることが好ましく、80%以上とすることがより好ましく、85%以上とすることがさらに好ましく、90%以上とすることが特に好ましい。光の透過率が高いほど太陽電池が効率よく発電できるからである。また、前記全光線透過率は理想的には100%であるが、太陽電池の表面での部分反射を考慮すると通常99%以下である。 When used for a cover glass for a solar cell, the total transmittance of C light of the ceramic porous body and the transparent substrate is preferably 75% or more, more preferably 80% or more, and 85%. More preferably, it is more preferably 90% or more. This is because the higher the light transmittance, the more efficiently the solar cell can generate power. The total light transmittance is ideally 100%, but is usually 99% or less in consideration of partial reflection on the surface of the solar cell.
太陽電池とは、光起電力効果を利用して、光エネルギーを電力に変換することのできる素子または装置であり、例として、単結晶シリコン太陽電池、多結晶シリコン太陽電池、微結晶シリコン太陽電池、アモルファスシリコン太陽電池などのシリコン系太陽電池、CIS系太陽電池、CIGS系太陽電池、GaAs系太陽電池などの化合物太陽電池、色素増感太陽電池、有機薄膜太陽電池、また多接合型太陽電池、HIT太陽電池が挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。また、アモルファスシリコン太陽電池、CIS系太陽電池、CIGS系太陽電池、GaAs系太陽電池などの化合物太陽電池、色素増感太陽電池、有機薄膜太陽電池のような薄膜系太陽電池においては、基材の片面にセラミックス多孔質体、もう一方には透明電極層を施してもよい。 A solar cell is an element or device that can convert light energy into electric power by utilizing the photovoltaic effect, and examples thereof include a single crystal silicon solar cell, a polycrystalline silicon solar cell, and a microcrystalline silicon solar cell. , Silicon solar cells such as amorphous silicon solar cells, CIS solar cells, CIGS solar cells, compound solar cells such as GaAs solar cells, dye-sensitized solar cells, organic thin film solar cells, and multi-junction solar cells, Although a HIT solar cell is mentioned, it is not specifically limited to these. Moreover, in thin film solar cells such as amorphous silicon solar cells, CIS solar cells, CIGS solar cells, GaAs solar cells and other compound solar cells, dye-sensitized solar cells, and organic thin film solar cells, A ceramic porous body may be provided on one side, and a transparent electrode layer may be provided on the other side.
〔ガラス転移温度〕
ガラス以外の樹脂基材においては、基材のガラス転移温度が200℃以下であることが好ましい。より好ましくは180℃以下、さらに好ましくは150℃以下、もっとも好ましくは120℃以下である。下限値の制限は特にないが、好ましくは50℃以上、より好ましくは70℃以上、もっとも好ましくは80℃以上である。200℃を越えると、製膜時の熱処理による樹脂基材の熱収縮が大きくなり、線膨張の小さいセラミックス多孔質体との界面で剥離や局所的な欠陥が生じる危険性がある。一方、50℃を下回ると製膜時の熱処理による樹脂基材の形状変化により、多孔構造が形成し難くなり結果として高い反射
防止性能を得ることができない危険性がある。
〔Glass-transition temperature〕
In a resin base material other than glass, the glass transition temperature of the base material is preferably 200 ° C. or lower. More preferably, it is 180 degrees C or less, More preferably, it is 150 degrees C or less, Most preferably, it is 120 degrees C or less. Although there is no restriction | limiting in particular in a lower limit, Preferably it is 50 degreeC or more, More preferably, it is 70 degreeC or more, Most preferably, it is 80 degreeC or more. When the temperature exceeds 200 ° C., the thermal contraction of the resin substrate due to the heat treatment during film formation increases, and there is a risk that peeling or local defects may occur at the interface with the ceramic porous body having a small linear expansion. On the other hand, when the temperature is lower than 50 ° C., there is a risk that it becomes difficult to form a porous structure due to a shape change of the resin base material due to heat treatment during film formation, and as a result, high antireflection performance cannot be obtained.
また、樹脂基材の厚みは通常3mm以下、より好ましくは1mm以下、さらに好ましくは0.5mm以下、もっとも好ましくは0.3mm以下である。厚すぎると、製膜時の熱処理により膨張収縮する樹脂基材の応力が多孔質体へ残留することで、耐磨耗性を悪化させる危険性がある。一方、下限値として、通常0.01mm以上、好ましくは0.02mm以上、より好ましくは0.05以上、もっとも好ましくは0.07以上である。下限値を下回ると、製膜時に形成される多孔質体の硬化反応により基材が変形する恐れがある。
また、樹脂基材の場合、製膜面に表面処理を施してもよい。具体的には、コロナ処理、UVオゾン処理、プラズマ処理などが挙げられる。基材と多孔質体との密着性の観点から、コロナ処理、プラズマ処理が好ましい。
The thickness of the resin substrate is usually 3 mm or less, more preferably 1 mm or less, still more preferably 0.5 mm or less, and most preferably 0.3 mm or less. If it is too thick, the stress of the resin base material that expands and contracts due to the heat treatment during film formation remains in the porous body, which may deteriorate the wear resistance. On the other hand, the lower limit is usually 0.01 mm or more, preferably 0.02 mm or more, more preferably 0.05 or more, and most preferably 0.07 or more. Below the lower limit, the substrate may be deformed by the curing reaction of the porous body formed during film formation.
Moreover, in the case of a resin base material, you may surface-treat on a film forming surface. Specific examples include corona treatment, UV ozone treatment, and plasma treatment. From the viewpoint of adhesion between the substrate and the porous body, corona treatment and plasma treatment are preferred.
〔寸法〕
透光基材の寸法は任意である。ただし、透光基材として板状の基板を用いる場合には、当該基板の厚さは、機械的強度及びガスバリア性の観点から、0.01mm以上が好ましく、0.1mm以上がより好ましく、1mm以上がより好ましい。また、当該厚さは、軽量化及び光線透過率の観点から、80mm以下が好ましく、50mm以下がより好ましく、30mm以下が特に好ましい。さらに透光基材の大きさとしては、光学的な効果を得る観点から0.1m2以上が好ましく、0.5m2以上がより好ましく、1m2以上が特に好ましい。上限には特に制限はないが、通常100m2以下が好ましく、50m2以下がより好ましい。
〔Size〕
The dimension of a translucent base material is arbitrary. However, when a plate-like substrate is used as the translucent substrate, the thickness of the substrate is preferably 0.01 mm or more, more preferably 0.1 mm or more, from the viewpoint of mechanical strength and gas barrier properties, and 1 mm. The above is more preferable. The thickness is preferably 80 mm or less, more preferably 50 mm or less, and particularly preferably 30 mm or less, from the viewpoints of weight reduction and light transmittance. Furthermore, as a magnitude | size of a translucent base material, 0.1 m < 2 > or more is preferable from a viewpoint of obtaining an optical effect, 0.5 m < 2 > or more is more preferable, and 1 m < 2 > or more is especially preferable. Although there is no restriction | limiting in particular in an upper limit, Usually, 100 m < 2 > or less is preferable and 50 m < 2 > or less is more preferable.
〔粗さ〕
また、透光基材の中心線平均粗さも任意である。ただし、積層するセラミックス多孔質体の製膜性の観点から、当該中心線平均粗さは10nm以下が好ましく、8nm以下がより好ましく、5nm以下が更に好ましく、3nm以下が特に好ましい。
一方、防眩性を付与する場合、透光基材の中心線平均粗さは上記の限りではなく、透光基材の表面は凸凹を有することが好ましい。かかる凹凸は透光基材の片面のみでも、両面に有していてもよいが、セラミックス多孔質体が積層される面に有することが好ましい。
[Roughness]
Moreover, the centerline average roughness of the translucent substrate is also arbitrary. However, from the viewpoint of film forming properties of the ceramic porous body to be laminated, the center line average roughness is preferably 10 nm or less, more preferably 8 nm or less, still more preferably 5 nm or less, and particularly preferably 3 nm or less.
On the other hand, when imparting antiglare properties, the center line average roughness of the translucent substrate is not limited to the above, and the surface of the translucent substrate preferably has irregularities. Such irregularities may be provided on only one side or both sides of the translucent substrate, but are preferably provided on the surface on which the ceramic porous body is laminated.
このような場合における中心線平均粗さは、通常0.1μm以上、好ましくは0.2μm以上、より好ましくは0.4μm以上であり、また通常15μm以下、好ましくは10μm以下である。表面粗さの最大高さRmaxは通常0.1μm以上であり、好ましくは0.3μm以上、より好ましくは0.5μm以上、特に好ましくは0.8μm以上であり、通常100μm以下、好ましくは80μm以下、より好ましくは50μm以下、さらに好ましくは30μm以下、特に好ましくは10μm以下である。上記中心線平均粗さ及び表面粗さの最大高さRmaxの範囲にある透光基材上に本発明のセラミックス多孔質体を備えることで、低反射特性に優れ、かつ防眩性にも優れた光学フィルター等を提供することができる。この範囲を下回る、若しくは超えた場合、低反射効果が損なわれる可能性があり、また外観が不透明になる可能性がある。また透光基材表面の凹凸の平均間隔Smは、通常0.01mm以上、好ましくは0.03mm以上であり、通常30mm以下、好ましくは15mm以下とすることが可能である。上記中心線平均粗さ、表面粗さの最大高さRmax及び凹凸の平均間隔Smは、JIS−B0601:1994に従った汎用の表面粗さ計(例えば、(株)東京精密社製サーフコム570A)により測定される。 The centerline average roughness in such a case is usually 0.1 μm or more, preferably 0.2 μm or more, more preferably 0.4 μm or more, and usually 15 μm or less, preferably 10 μm or less. The maximum height Rmax of the surface roughness is usually 0.1 μm or more, preferably 0.3 μm or more, more preferably 0.5 μm or more, particularly preferably 0.8 μm or more, usually 100 μm or less, preferably 80 μm or less. More preferably, it is 50 μm or less, more preferably 30 μm or less, and particularly preferably 10 μm or less. By providing the ceramic porous body of the present invention on the translucent substrate in the range of the maximum height Rmax of the centerline average roughness and the surface roughness, it has excellent low reflection characteristics and antiglare properties. An optical filter or the like can be provided. Below or above this range, the low reflection effect may be impaired and the appearance may become opaque. Moreover, the average interval Sm of the irregularities on the surface of the light-transmitting substrate is usually 0.01 mm or more, preferably 0.03 mm or more, and can usually be 30 mm or less, preferably 15 mm or less. The centerline average roughness, the maximum height Rmax of the surface roughness, and the average interval Sm of the irregularities are general-purpose surface roughness meters according to JIS-B0601: 1994 (for example, Surfcom 570A manufactured by Tokyo Seimitsu Co., Ltd.) Measured by
〔その他〕
また、セラミックス多孔質体が太陽電池、有機エレクトロルミネッセンス、無機エレクトロルミネッセンス、LEDなどの光デバイスに適用される場合、用いる透光基材の片側、若しくは両面に電極が形成されていてもよい。電極は直接又は他の層を介して透光基材に設けることができる。電極の材料としては、例えばアルミニウム、錫、マグネシウム、
金、銀、銅、ニッケル、パラジウム、白金、又はこれらを含む合金、酸化インジウム錫(ITO)、酸化インジウム亜鉛(IZO)、酸化インジウム、酸化亜鉛等が挙げられ、これらは1種単独で、または2種以上を任意の比率及び組合せで用いることができる。中でも透明性の観点で酸化インジウム錫(ITO)、酸化インジウム亜鉛(IZO)、酸化インジウム、酸化亜鉛、又はこれを主組成としたものが好ましい。
[Others]
Moreover, when a ceramic porous body is applied to optical devices such as solar cells, organic electroluminescence, inorganic electroluminescence, and LEDs, electrodes may be formed on one side or both sides of a translucent substrate to be used. An electrode can be provided in a translucent base material directly or through another layer. Examples of the electrode material include aluminum, tin, magnesium,
Gold, silver, copper, nickel, palladium, platinum, or an alloy containing these, indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), indium oxide, zinc oxide, and the like can be given. Two or more kinds can be used in any ratio and combination. Among these, indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), indium oxide, zinc oxide, or a main composition thereof is preferable from the viewpoint of transparency.
またその膜厚は通常10nm以上、好ましくは40nm以上、より好ましくは80nm以上、さらに好ましくは100nm以上である。また通常3,000nm以下、好ましくは1,000nm以下、より好ましくは500nm以下、さらに好ましくは200nm以下である。10nmを下回るとセラミックス多孔質体に欠陥ができ易くなる傾向があり、3,000nmを越えると透明性を損なう可能性がある。
また、透光基材上に有機系透明電極を用いることも可能である。この場合、上記の無機系電極と組み合わせることも可能である。有機系透明電極としては、例えばPEDOT等の導電性高分子を用いることができる。
The film thickness is usually 10 nm or more, preferably 40 nm or more, more preferably 80 nm or more, and further preferably 100 nm or more. Moreover, it is 3,000 nm or less normally, Preferably it is 1,000 nm or less, More preferably, it is 500 nm or less, More preferably, it is 200 nm or less. If the thickness is less than 10 nm, the ceramic porous body tends to be defective, and if it exceeds 3,000 nm, the transparency may be impaired.
It is also possible to use an organic transparent electrode on the translucent substrate. In this case, it is also possible to combine with the above inorganic electrode. As the organic transparent electrode, for example, a conductive polymer such as PEDOT can be used.
4.光学部材
本発明のセラミックス多孔質体は、光学部材にも適用可能である。本発明で言う光学部材とは、透光基材を通る光の反射、透過、回折等の現象を制御するフィルターをいうが、これらに限定されるものではない。本発明のセラミックス多孔質体は極めて最小反射率が低いため、これらの光の現象を制御することが容易であると同時に、耐磨耗性に優れているので、光学部材として様々な製品に適用可能である。通常、上述の基材上に本発明のセラミックス多孔質体を設けた積層体を、光学部材として使用する。
4). Optical member The porous ceramic body of the present invention can also be applied to an optical member. The optical member referred to in the present invention refers to a filter that controls phenomena such as reflection, transmission, and diffraction of light passing through a light-transmitting substrate, but is not limited thereto. Since the ceramic porous body of the present invention has extremely low minimum reflectance, it is easy to control these light phenomena and at the same time has excellent wear resistance, so it can be applied to various products as an optical member. Is possible. Usually, the laminated body which provided the ceramic porous body of this invention on the above-mentioned base material is used as an optical member.
光学部材として、具体的には、透光基材表面での光の反射を防止する反射防止積層体として用いることで意匠性、視認性などの機能を付与することもできる。
本発明のセラミックス多孔質体は、必要に応じて他の層と組み合わせて、可視光線反射膜、紫外線反射膜、近赤外線反射膜、赤外線反射膜等として使用される。
さらに、太陽光発電等の発電デバイスに適用することで光取り込み膜や光閉じ込め膜として用いたり、さらにはディスプレイ、照明等の発光デバイスに適用することで光取り出し膜(または輝度向上膜)としても用いたりすることができる。
Specifically, functions such as designability and visibility can be imparted by using the optical member as an antireflection laminate that prevents reflection of light on the surface of the translucent substrate.
The ceramic porous body of the present invention is used as a visible light reflecting film, an ultraviolet reflecting film, a near infrared reflecting film, an infrared reflecting film or the like in combination with other layers as necessary.
Furthermore, it can be used as a light capturing film or a light confining film by applying it to a power generation device such as solar power generation, and it can also be used as a light extraction film (or brightness enhancement film) by applying it to a light emitting device such as a display or illumination Can be used.
光学部材の用途としては、特に制限はなく、上記太陽電池などの発電デバイス、有機エレクトロルミネッセンス、無機エレクトロルミネッセンス、液晶などのディスプレイデバイス、LEDなどの照明デバイス等が挙げられる。中でも本発明では基材の大面積化が容易であることから、太陽電池などの発電デバイスや大型のディスプレイデバイスへの適用が効果的である。
なお、本発明のセラミックス多孔質体を上記太陽電池以外の光学用途に用いる場合であっても、通常は、セラミックス多孔質体の光線透過率が高いことが好ましい。これにより、セラミックス多孔質体に安定かつ有効な光学性能を備えさせることができるからである。
There is no restriction | limiting in particular as an application of an optical member, Display devices, such as said electric power generation devices, such as the said solar cell, organic electroluminescence, inorganic electroluminescence, and liquid crystal, illumination devices, such as LED, etc. are mentioned. In particular, in the present invention, since it is easy to increase the area of the base material, application to a power generation device such as a solar cell or a large display device is effective.
Even when the porous ceramic body of the present invention is used for optical applications other than the above solar cells, it is usually preferable that the light transmittance of the porous ceramic body is high. This is because the ceramic porous body can be provided with stable and effective optical performance.
〔他の層〕
光学部材に用いられる他の層としては、光学部材の種類や用途に応じて適宜選択され、例えば高屈折率層、散乱層、金属層、熱線遮断層、紫外線劣化防止層、親水性層、防汚性層、防曇層、防湿層、接着層、ハード層、ガスバリア層、導電性層、アンチグレア層、拡散層等が挙げられる。これらの層は、透光基材のいずれの面に形成されていてもよく、またセラミックス多孔質体上に積層されていてもよい。なお、これらの層は光学部材中に、1種単独で用いてもよく、また2種以上を任意の組合せで用いてもよい。
[Other layers]
The other layers used in the optical member are appropriately selected according to the type and use of the optical member. For example, a high refractive index layer, a scattering layer, a metal layer, a heat ray blocking layer, an ultraviolet degradation preventing layer, a hydrophilic layer, a protective layer. Examples include a fouling layer, an antifogging layer, a moisture proof layer, an adhesive layer, a hard layer, a gas barrier layer, a conductive layer, an antiglare layer, and a diffusion layer. These layers may be formed on any surface of the translucent substrate, and may be laminated on the ceramic porous body. In addition, these layers may be used individually by 1 type in an optical member, and may use 2 or more types by arbitrary combinations.
5.セラミックス多孔質体の製造方法
本発明のセラミックス多孔質体は、通常、炭素数3〜12のアルキル基を有するアルコキシシラン類、その加水分解物及び部分縮合物からなるアルコキシシラン類群より選ばれる一種(以下、適宜「アルコキシシラン化合物」ともいう。)と、界面活性剤と、有機溶媒と、水とを含むセラミック組成物を、透光基材上に塗布しセラミック前駆体を製膜する製膜工程、該セラミック前駆体を加熱することでセラミックス多孔質体とする加熱工程を経て製造される。
以下、本発明で用いるセラミック組成物について詳細に説明する。
5. Method for Producing Ceramic Porous Body The ceramic porous body of the present invention is usually a kind selected from the alkoxysilane group consisting of alkoxysilanes having an alkyl group having 3 to 12 carbon atoms, hydrolysates and partial condensates thereof ( Hereinafter, it is also referred to as “alkoxysilane compound” as appropriate)), a surfactant, an organic solvent, and a ceramic composition containing water on a translucent substrate to form a ceramic precursor. The ceramic precursor is heated through a heating step to make a ceramic porous body.
Hereinafter, the ceramic composition used in the present invention will be described in detail.
〔セラミック組成物〕
本発明のセラミックス多孔質体の製造方法において用いるセラミック組成物には、炭素数3〜12のアルキル基を有するアルコキシシラン化合物と、界面活性剤と、有機溶媒と、水とが含まれる。以下に詳細を述べる。
[Ceramic composition]
The ceramic composition used in the method for producing a ceramic porous body of the present invention includes an alkoxysilane compound having an alkyl group having 3 to 12 carbon atoms, a surfactant, an organic solvent, and water. Details are described below.
[アルコキシシラン化合物]
高い反射防止性を維持しつつ、同時に優れた耐磨耗性を得るためには、炭素数3〜12のアルキル基を有することが重要であるため、本発明で用いるアルコキシシラン化合物は炭素数3〜12のアルキル基を有するアルコキシシラン類群を含有すればよく、特に制限はないが、以下の第1及び第2の化合物(群)のうちいずれか一方又は両方を含有することが好ましい。
[Alkoxysilane compound]
In order to obtain high abrasion resistance while maintaining high antireflection properties, it is important to have an alkyl group having 3 to 12 carbon atoms. Therefore, the alkoxysilane compound used in the present invention has 3 carbon atoms. There is no particular limitation as long as it contains an alkoxysilane group having ˜12 alkyl groups, but it is preferable to contain one or both of the following first and second compounds (group).
(第1の化合物(群))
炭素数3〜12のアルキル基を有するアルコキシシラン類群(即ち、炭素数3〜12のアルキル基を有するアルコキシシラン類、その加水分解物及び部分縮合物からなる群)より選ばれる少なくとも一種と、テトラアルコキシシラン類群(即ち、テトラアルコキシシラン類、その加水分解物及び部分縮合物からなる群)より選ばれる少なくとも一種と、他のアルコキシシラン類群(即ち、他のアルコキシシラン類、その加水分解物及び部分縮合物からなる群)より選ばれる少なくとも一種との組み合わせ。
(First compound (group))
At least one selected from an alkoxysilane group having an alkyl group having 3 to 12 carbon atoms (that is, a group consisting of an alkoxysilane having an alkyl group having 3 to 12 carbon atoms, a hydrolyzate and a partial condensate thereof), and tetra At least one selected from the group of alkoxysilanes (namely, the group consisting of tetraalkoxysilanes, hydrolysates and partial condensates thereof), and other groups of alkoxysilanes (namely, other alkoxysilanes, hydrolysates and parts thereof) A combination with at least one selected from the group consisting of condensates.
(第2の化合物(群))
特定部分縮合物(即ち、炭素数3〜12のアルキル基を有するアルコキシシラン類群より選ばれる少なくとも一種とテトラアルコキシシラン類群より選ばれる少なくとも一種と他のアルコキシシラン類群より選ばれる少なくとも一種との部分縮合物)。
(炭素数3〜12のアルキル基を有するアルコキシシラン類群)
炭素数3〜12のアルキル基を有するアルコキシシラン類の種類に制限は無い。好適なものの例を挙げると、プロピルトリメトキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、t−ブチルトリメトキシシラン、ペンチルトリメトキシシラン、イソペンチルトリメトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、イソヘキシルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ヘプチルトリメトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン、2−エチルヘキシルトリメトキシシラン、ノニルトリメトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、ドデシルトリメトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、ブチルトリエトキシシラン、イソブチルトリエトキシシラン、t−ブチルトリエトキシシラン、ペンチルトリエトキシシラン、イソペンチルトリエトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、イソヘキシルトリエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ヘプチルトリエトキシシラン、オクチルトリエトキシシラン、2−エチルヘキシルトリエトキシシラン、ノニルトリエトキシシラン、デシルトリエトキシシラン、ドデシルトリエトキシシラン、プロピルトリ(n−プロポキシ)シラン、ブチルトリ(n−プロポキシ)シラン、イソブチルトリ(n−プロポキシ)シラン、t−ブチルトリ(n−プロポキシ)シラン、ペンチルトリ(n−プロポキシ)シラン、イソペンチルトリ(n−プロポキシ)シラン、ヘキシルトリ(n−プロポキシ)シラン、イソヘキシルトリ(n−プロポキシ)シラン、フェニルトリ(n−プロポキシ)シラン、ヘプチルトリ(n−プロポキシ)シラン
、オクチルトリ(n−プロポキシ)シラン、2−エチルヘキシルトリ(n−プロポキシ)シラン、ノニルトリ(n−プロポキシ)シラン、デシルトリ(n−プロポキシ)シラン、ドデシルトリ(n−プロポキシ)シラン、等がある。
(Second compound (group))
Specific partial condensate (that is, partial condensation of at least one selected from alkoxysilanes having an alkyl group having 3 to 12 carbon atoms, at least one selected from tetraalkoxysilanes, and at least one selected from other alkoxysilanes object).
(Alkoxysilanes having an alkyl group having 3 to 12 carbon atoms)
There is no restriction | limiting in the kind of alkoxysilane which has a C3-C12 alkyl group. Examples of suitable ones include propyltrimethoxysilane, butyltrimethoxysilane, isobutyltrimethoxysilane, t-butyltrimethoxysilane, pentyltrimethoxysilane, isopentyltrimethoxysilane, hexyltrimethoxysilane, isohexyltrimethoxy. Silane, phenyltrimethoxysilane, heptyltrimethoxysilane, octyltrimethoxysilane, 2-ethylhexyltrimethoxysilane, nonyltrimethoxysilane, decyltrimethoxysilane, dodecyltrimethoxysilane, propyltriethoxysilane, butyltriethoxysilane, isobutyl Triethoxysilane, t-butyltriethoxysilane, pentyltriethoxysilane, isopentyltriethoxysilane, hexyltriethoxysilane, Hexyltriethoxysilane, phenyltriethoxysilane, heptyltriethoxysilane, octyltriethoxysilane, 2-ethylhexyltriethoxysilane, nonyltriethoxysilane, decyltriethoxysilane, dodecyltriethoxysilane, propyltri (n-propoxy) silane Butyltri (n-propoxy) silane, isobutyltri (n-propoxy) silane, t-butyltri (n-propoxy) silane, pentyltri (n-propoxy) silane, isopentyltri (n-propoxy) silane, hexyltri (n- Propoxy) silane, isohexyltri (n-propoxy) silane, phenyltri (n-propoxy) silane, heptyltri (n-propoxy) silane, octyltri (n-propoxy) silane, 2-e Hexyl tri (n- propoxy) silane, Nonirutori (n- propoxy) silane, Deshirutori (n- propoxy) silane, Dodeshirutori (n- propoxy) silane, and the like.
アルキルアルコキシシラン類が有するアルキル基の炭素数は、より好ましくは炭素数3〜10、もっとも好ましくは炭素数5〜8である。炭素数3を下回ると耐磨耗性が低下し、炭素数12を超えると多孔質構造が安定して製造できなくなり、多孔度の低下に伴う反射防止性の著しい低下が起こる。
これらの異なる炭素数を有する複数のアルキル基を2種以上混合してもよい。
The carbon number of the alkyl group that the alkylalkoxysilane has is more preferably 3 to 10 carbon atoms, and most preferably 5 to 8 carbon atoms. When the number of carbon atoms is less than 3, the wear resistance is lowered. When the number of carbon atoms is more than 12, the porous structure cannot be stably produced, and the antireflection property is significantly lowered due to the lowered porosity.
Two or more of these alkyl groups having different carbon numbers may be mixed.
(テトラアルコキシシラン類群)
テトラアルコキシシラン類の種類に制限は無い。好適なものの例を挙げると、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラ(n−プロポキシ)シラン、テトライソプロポキシシラン、テトラ(n−ブトキシ)シランなどが挙げられる。また、テトラアルコキシシラン類群の例としては、前記のテトラアルコキシシラン類の加水分解物及び部分縮合物(オリゴマー等)なども挙げられる。
(Tetraalkoxysilane group)
There is no restriction | limiting in the kind of tetraalkoxysilane. Examples of suitable ones include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetra (n-propoxy) silane, tetraisopropoxysilane, tetra (n-butoxy) silane and the like. Examples of the tetraalkoxysilane group include hydrolysates and partial condensates (such as oligomers) of the above tetraalkoxysilanes.
後述の粗乾燥工程におけるセラミック前駆体の安定性の観点では、テトラメトキシシラン及びテトラエトキシシラン並びにそれらのオリゴマーが好ましく、テトラエトキシシランがさらに好ましい。
ただし、テトラアルコキシシラン類は経時的に加水分解及び部分縮合を生じやすいため、テトラアルコキシシラン類のみを用意した場合でも、通常はそのテトラアルコキシシラン類の加水分解物及び部分縮合物がテトラアルコキシシラン類と共存することが多い。
From the viewpoint of the stability of the ceramic precursor in the rough drying step described later, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, and oligomers thereof are preferable, and tetraethoxysilane is more preferable.
However, since tetraalkoxysilanes tend to undergo hydrolysis and partial condensation over time, even when only tetraalkoxysilanes are prepared, the hydrolysates and partial condensates of tetraalkoxysilanes are usually tetraalkoxysilanes. Often co-exists with other species.
なお、テトラアルコキシシラン類群に属する化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
(他のアルコキシシラン類群)
他のアルコキシシラン類は、上述した炭素数3〜12のアルキル基を有するアルコキシシラン類群、テトラアルコキシシラン類群に属さないアルコキシシランであれば、任意のものを使用できる。好適なものの例を挙げると、トリメトキシシラン、トリエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン等のトリアルコキシシラン類;ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン等のジアルコキシシラン類;ビス(トリメトキシシリル)メタン、ビス(トリエトキシシリル)メタン、1,2−ビス(トリメトキシシリル)エタン、1,2−ビス(トリエトキシシリル)エタン等の有機残基が2つ以上のトリアルコキシシリル基を結合したもの;3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシジルオキシプロピルトリエトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−アクリロイロキシプロピルトリメトキシシラン、3−カルボキシプロピルトリメトキシシラン等のケイ素原子に置換するアルキル基が反応性官能基を有するもの;などが挙げられる。また、他のアルコキシシラン類群の例としては、前記の他のアルコキシシラン類の加水分解物及び部分縮合物(オリゴマー等)なども挙げられる。例えば3−トリハイドロキシシリル−1−プロパン−スルフォン酸等がある。
In addition, the compound which belongs to the tetraalkoxysilane group may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
(Other alkoxysilane groups)
Any other alkoxysilane can be used as long as it is an alkoxysilane that does not belong to the above-mentioned alkoxysilane group having an alkyl group of 3 to 12 carbon atoms or tetraalkoxysilane group. Examples of suitable ones include trialkoxysilanes such as trimethoxysilane, triethoxysilane, methyltrimethoxysilane, and ethyltrimethoxysilane; dialkoxysilanes such as dimethyldimethoxysilane and dimethyldiethoxysilane; bis (tri Trialkoxysilyl groups having two or more organic residues such as methoxysilyl) methane, bis (triethoxysilyl) methane, 1,2-bis (trimethoxysilyl) ethane, 1,2-bis (triethoxysilyl) ethane 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-glycidyloxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidyloxypropyltriethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-acryloyloxy B pills trimethoxysilane, alkyl group having a reactive functional group to be substituted with a silicon atom, such as 3-carboxypropyl trimethoxysilane; and the like. Examples of other alkoxysilane groups include hydrolysates and partial condensates (such as oligomers) of the other alkoxysilanes. Examples include 3-trihydroxysilyl-1-propane-sulfonic acid.
中でも、芳香族炭化水素基又は脂肪族炭化水素基を有するモノアルキルアルコキシシラン及びジアルキルアルコキシシランが好ましい。具体的には、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエチルシラン、デシルトリメトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、トリフル
オロプロピルトリメトキシシラン、トリエトキシ−1H、1H、2H、2H−トリデカフルオロ−n−オクチルシランなどが好ましいものとして挙げられる。
Of these, monoalkylalkoxysilanes and dialkylalkoxysilanes having an aromatic hydrocarbon group or an aliphatic hydrocarbon group are preferred. Specifically, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethylsilane, decyltrimethoxysilane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, 3-glycol. Sidoxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, N-2- (aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, trifluoropropyltrimethoxysilane, triethoxy- Preferred examples include 1H, 1H, 2H, 2H-tridecafluoro-n-octylsilane and the like.
ただし、他のアルコキシシラン類は経時的に加水分解及び部分縮合を生じやすいため、他のアルコキシシラン類のみを用意した場合でも、通常は他のアルコキシシラン類の加水分解物及び部分縮合物が他のアルコキシシラン類と共存することが多い。なお、他のアルコキシシラン類に属する化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。 However, other alkoxysilanes tend to undergo hydrolysis and partial condensation over time, so even if only other alkoxysilanes are prepared, other alkoxysilane hydrolysates and partial condensates are usually other. Often coexists with other alkoxysilanes. In addition, the compound which belongs to other alkoxysilanes may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios.
(好ましい組み合わせ)
上述した炭素数3〜12のアルキル基を有するアルコキシシラン類群と、上述のテトラアルコキシシラン類群又は/及び他のテトラアルコキシシラン類群とを併用してもよい。
上述した炭素数3〜12のアルキル基を有するアルコキシシラン類群、テトラアルコキシシラン類群、及び他のテトラアルコキシシラン類群の組み合わせの中でも、特に好ましい組み合わせとしては、炭素数3〜12のアルキルアルコキシシラン類として、脂肪族炭化水素基を有するモノアルキルアルコキシシラン、テトラアルコキシシラン類としてのテトラエトキシシラン、他のアルコキシシラン類としての炭素数1〜2の脂肪族炭化水素基を有するモノアルキルアルコキシシラン又はジアルキルアルコキシシランとの組み合わせが挙げられる。この組み合わせによれば、塗膜性に優れたセラミック組成物を用意に得られる。
(Preferred combination)
You may use together the alkoxysilane group which has a C3-C12 alkyl group mentioned above, and the above-mentioned tetraalkoxysilane group or / and another tetraalkoxysilane group.
Among the combinations of the above-mentioned alkoxysilane group having 3 to 12 carbon alkyl groups, tetraalkoxysilane group, and other tetraalkoxysilane groups, particularly preferred combinations include alkylalkoxysilanes having 3 to 12 carbon atoms. , Monoalkylalkoxysilanes having aliphatic hydrocarbon groups, tetraethoxysilanes as tetraalkoxysilanes, monoalkylalkoxysilanes or dialkylalkoxys having aliphatic hydrocarbon groups of 1 to 2 carbon atoms as other alkoxysilanes A combination with silane is mentioned. According to this combination, a ceramic composition having excellent coating properties can be prepared.
(炭素数3〜12のアルキル基を有するアルコキシシラン類群と、テトラアルコキシシラン類群又は/及び他のアルコキシシラン類群との部分縮合物)
アルコキシシラン化合物としては、炭素数3〜12のアルキル基を有するアルコキシシラン類群と、テトラアルコキシシラン類群又は/及び他のアルコキシシラン類群との部分縮合物を使用することもできる。具体的には、炭素数3〜12のアルキル基を有するアルコキシシラン類群とテトラアルコキシシラン類群との部分縮合物、炭素数3〜12のアルキル基を有するアルコキシシラン類群と他のアルコキシシラン類群との部分縮合物、炭素数3〜12のアルキル基を有するアルコキシシラン類群とテトラアルコキシシラン類群と他のアルコキシシラン類群との部分縮合物である。
(Partial condensate of an alkoxysilane group having a C 3-12 alkyl group and a tetraalkoxysilane group or / and another alkoxysilane group)
As an alkoxysilane compound, the partial condensate of the alkoxysilane group which has a C3-C12 alkyl group, and the tetraalkoxysilane group or / and another alkoxysilane group can also be used. Specifically, a partial condensate of an alkoxysilane group having a C3-12 alkyl group and a tetraalkoxysilane group, an alkoxysilane group having a C3-12 alkyl group, and another alkoxysilane group. A partial condensate is a partial condensate of an alkoxysilane group having a C 3-12 alkyl group, a tetraalkoxysilane group, and another alkoxysilane group.
中でも炭素数3〜12のアルキル基を有するアルコキシシラン類群とテトラアルコキシシラン類群と他のアルコキシシラン類群との部分縮合物(第2の化合物(群))が好ましい。
上記部分縮合物は、1種類のみ用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。また、上記部分縮合物と、炭素数3〜12のアルキル基を有するアルコキシシラン類群、テトラアルコキシシラン類群、及び他のアルコキシシラン類群からなる群より選ばれる1種以上とを、併用してもよい。
Among these, a partial condensate (second compound (group)) of an alkoxysilane group having 3 to 12 carbon atoms, a tetraalkoxysilane group, and another alkoxysilane group is preferable.
The partial condensate may be used alone or in combination of two or more. Moreover, you may use together the said partial condensate and 1 or more types chosen from the group which consists of an alkoxysilane group which has a C3-C12 alkyl group, a tetraalkoxysilane group, and another alkoxysilane group. .
(アルコキシシラン化合物の比率)
本発明で用いるセラミック組成物において、炭素数3〜12のアルキル基を有するアルコキシシラン化合物の含有比率は特に制限されない。しかしながら、セラミックス多孔質体の空孔形成の観点から、全アルコキシシラン化合物由来の珪素原子に対する炭素数3〜12のアルキル基を有するアルコキシシラン類由来の珪素原子の割合が、通常0.05(mol/mol)以上、好ましくは0.1以上、さらに好ましくは0.13以上、もっとも好ましくは0.15以上である。また、通常0.75以下、好ましくは0.7以下、さらに好ましくは0.6以下、もっとも好ましくは0.5以下である。上限値を越えると未反応シラノールが残存しやすくなるため、多孔質体の耐水性が低下したり、多孔度の低下による反射防止性の低下を引き起こす恐れがある。一方、下限値を下回ると、耐磨耗性が低くなり、容易に擦傷したり、磨耗しやすくなる恐れがある。
(Ratio of alkoxysilane compound)
In the ceramic composition used in the present invention, the content ratio of the alkoxysilane compound having an alkyl group having 3 to 12 carbon atoms is not particularly limited. However, from the viewpoint of pore formation in the ceramic porous body, the ratio of silicon atoms derived from alkoxysilanes having an alkyl group having 3 to 12 carbon atoms to silicon atoms derived from all alkoxysilane compounds is usually 0.05 (mol / Mol) or more, preferably 0.1 or more, more preferably 0.13 or more, and most preferably 0.15 or more. Moreover, it is 0.75 or less normally, Preferably it is 0.7 or less, More preferably, it is 0.6 or less, Most preferably, it is 0.5 or less. If the upper limit is exceeded, unreacted silanol tends to remain, which may reduce the water resistance of the porous body or cause a decrease in antireflection properties due to a decrease in porosity. On the other hand, if the value is below the lower limit, the wear resistance is low, and there is a risk that it is easily scratched or easily worn.
また、造膜性の観点から、テトラアルコキシシラン化合物を用いるとよい。その場合、全アルコキシシラン化合物由来のケイ素原子に対するテトラアルコキシシラン類由来のケイ素原子の割合が、通常0.1(mol/mol)以上、好ましくは0.15(mol/mol)以上、より好ましくは0.2(mol/mol)以上であり、また、通常0.7(mol/mol)以下、好ましくは0.65(mol/mol)以下、より好ましくは0.6(mol/mol)以下である。前記の割合が低い場合、製膜時の硬化反応が遅くなり、結果として不均質なセラミックス多孔質体となり、耐磨耗性や耐水性に悪影響を与える可能性がある。一方、前記の割合が高い場合、セラミックス多孔質体中の残存シラノール基が多くなり、製膜時の湿度などの外部環境に影響され易くなり、高い多孔度のセラミックス多孔質体が安定して製造できない可能性がある。 Moreover, it is good to use a tetraalkoxysilane compound from a viewpoint of film forming property. In that case, the ratio of silicon atoms derived from tetraalkoxysilanes to silicon atoms derived from all alkoxysilane compounds is usually 0.1 (mol / mol) or more, preferably 0.15 (mol / mol) or more, more preferably 0.2 (mol / mol) or more, and usually 0.7 (mol / mol) or less, preferably 0.65 (mol / mol) or less, more preferably 0.6 (mol / mol) or less. is there. When the said ratio is low, the hardening reaction at the time of film forming will become slow, and as a result, it will become a heterogeneous ceramic porous body and may have a bad influence on abrasion resistance and water resistance. On the other hand, when the above ratio is high, the residual silanol groups in the ceramic porous body increase and it is easily affected by the external environment such as humidity during film formation, and a highly porous ceramic porous body is stably produced. It may not be possible.
また、より高い耐湿熱性の観点から、他のアルコキシシラン化合物を用いるとよい。その場合、全アルコキシシラン化合物由来のケイ素原子に対する他のアルコキシシラン類由来のケイ素原子の割合が、通常0.1(mol/mol)以上、好ましくは0.13(mol/mol)以上、より好ましくは0.15(mol/mol)以上であり、また、通常0.7(mol/mol)以下、好ましくは0.6(mol/mol)以下、より好ましくは0.55(mol/mol)以下である。前記の割合が低い場合、得られるセラミックス多孔質体の疎水性は高くなるが、毛管力により多孔質構造内に拘束された水分が膜内から放出されず、膜劣化の要因になる可能性がある。一方、前記の割合が高い場合、セラミックス多孔質体中の残存シラノール基が多くなり、やはり耐水性が低下する可能性がある。 Further, from the viewpoint of higher heat and humidity resistance, other alkoxysilane compounds may be used. In that case, the ratio of silicon atoms derived from other alkoxysilanes to silicon atoms derived from all alkoxysilane compounds is usually 0.1 (mol / mol) or more, preferably 0.13 (mol / mol) or more, more preferably. Is 0.15 (mol / mol) or more, and usually 0.7 (mol / mol) or less, preferably 0.6 (mol / mol) or less, more preferably 0.55 (mol / mol) or less. It is. When the ratio is low, the resulting porous ceramic body is highly hydrophobic, but moisture confined in the porous structure by capillary force is not released from the inside of the film, which may cause deterioration of the film. is there. On the other hand, when the said ratio is high, the residual silanol group in a ceramic porous body will increase, and water resistance may fall too.
ここで、全アルコキシシラン化合物由来のケイ素原子とは、セラミック組成物に含有される炭素数3〜12のアルキル基を有するアルコキシシラン類群、テトラアルコキシシラン類群、他のアルコキシシラン類群、及びそれらの部分縮合物が有するケイ素原子の数の合計をいう。
また、テトラアルコキシシラン類由来のケイ素原子とは、組成物に含有されるテトラアルコキシシラン類群が有するケイ素原子の数と、テトラアルコキシシラン類群を含む部分縮合物が有するケイ素原子のうちテトラアルコキシシラン類群に対応する部分構造に属するケイ素原子の数との合計をいう。したがって、セラミック組成物がアルコキシシラン化合物以外にケイ素原子を有する化合物を含有していたとしても、当該化合物が有するケイ素原子は前記の割合の算出には関与しない。なお、前記の全アルコキシシラン化合物由来のケイ素原子に対するテトラアルコキシシラン類由来のケイ素原子の割合は、Si−NMRにより測定することができる。
Here, the silicon atoms derived from all alkoxysilane compounds are alkoxysilane groups having 3 to 12 carbon atoms, tetraalkoxysilane groups, other alkoxysilane groups, and parts thereof contained in the ceramic composition. The total number of silicon atoms in the condensate.
Moreover, the silicon atom derived from tetraalkoxysilanes means the number of silicon atoms contained in the tetraalkoxysilane group contained in the composition and the tetraalkoxysilanes group among silicon atoms contained in the partial condensate containing the tetraalkoxysilane group. And the total number of silicon atoms belonging to the partial structure corresponding to. Therefore, even if the ceramic composition contains a compound having a silicon atom in addition to the alkoxysilane compound, the silicon atom that the compound has does not participate in the calculation of the ratio. In addition, the ratio of the silicon atom derived from tetraalkoxysilanes with respect to the silicon atom derived from all the alkoxysilane compounds can be measured by Si-NMR.
セラミック組成物中に、ケイ素を含有する化合物(ケイ素原子含有化合物)は、通常0.05重量%以上、好ましくは0.1重量%以上、より好ましくは0.5重量%以上、さらに好ましくは1重量%以上含有されていることが好ましく、また通常70重量%以下、好ましくは50重量%以下、より好ましくは40重量%以下、さらに好ましくは20重量%以下含有されていることが好ましい。0.05重量%を下回ると霧状に噴出した際のセラミック組成物の造膜性が低下する可能性があり、70重量%を越えるとセラミック前駆体の表面性が低下する可能性がある。なお、ケイ素原子含有化合物として具体的には、前述の炭素数3〜12のアルキル基を有するアルコキシシラン類群、テトラアルコキシシラン類群、他のアルコキシシラン類群、特定部分縮合物が挙げられる。 The compound containing silicon (silicon atom-containing compound) in the ceramic composition is usually 0.05% by weight or more, preferably 0.1% by weight or more, more preferably 0.5% by weight or more, and further preferably 1%. It is preferably contained in an amount of not less than 70% by weight, and is usually 70% by weight or less, preferably not more than 50% by weight, more preferably not more than 40% by weight, still more preferably not more than 20% by weight. If it is less than 0.05% by weight, the film-forming property of the ceramic composition when sprayed in the form of a mist may be lowered, and if it exceeds 70% by weight, the surface property of the ceramic precursor may be lowered. Specific examples of the silicon atom-containing compound include the aforementioned alkoxysilane groups having a C 3-12 alkyl group, tetraalkoxysilane groups, other alkoxysilane groups, and specific partial condensates.
また、得られるセラミックス多孔質体の膜厚制御の観点から、前記ケイ素原子含有化合物や下記に説明する界面活性剤などを含む固形分濃度は通常0.01重量%以上であり、好ましくは0.1重量%以上、より好ましくは0.5重量%以上である。また通常50重量%以下が好ましく、40重量%以下がより好ましく、35重量%以下がさらに好ましい
。
In addition, from the viewpoint of controlling the film thickness of the obtained ceramic porous body, the solid content concentration containing the silicon atom-containing compound and the surfactant described below is usually 0.01% by weight or more, preferably 0.8%. 1% by weight or more, more preferably 0.5% by weight or more. Further, it is usually preferably 50% by weight or less, more preferably 40% by weight or less, and further preferably 35% by weight or less.
[界面活性剤]
本発明では、上記製膜工程におけるセラミック組成物の吐出性、及びセラミック前駆体の造膜性、さらには得られるセラミックス多孔質体の低屈折率化の観点から、用いるセラミック組成物に界面活性剤を含有する。界面活性剤とは、親油基(低極性)と親水基(高極性)とを備えた分子のことをいう。界面活性剤は、上記の定義に沿った化合物であれば公知の何れの界面活性剤を用いることもできる。例えば、非イオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、両性界面活性剤などが挙げられる。中でも、セラミック組成物の吐出性及びセラミック前駆体の造膜性の観点から、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤が好ましく、セラミックス多孔質体の低屈折率化の観点から、非イオン系界面活性剤が好ましい。さらに非イオン系界面活性剤の中でも分子量が高い方が好ましい。具体的には重量平均分子量は、通常200以上であり、1,000以上が好ましく、3,000以上がより好ましく、5,000以上が特に好ましい。
[Surfactant]
In the present invention, a surfactant is used in the ceramic composition to be used from the viewpoint of the dischargeability of the ceramic composition in the film forming step, the film forming property of the ceramic precursor, and the low refractive index of the resulting ceramic porous body. Containing. The surfactant refers to a molecule having a lipophilic group (low polarity) and a hydrophilic group (high polarity). As the surfactant, any known surfactant can be used as long as the compound meets the above definition. Examples thereof include nonionic surfactants, anionic surfactants, cationic surfactants, and amphoteric surfactants. Among these, anionic surfactants and cationic surfactants are preferable from the viewpoint of dischargeability of the ceramic composition and film-forming properties of the ceramic precursor, and nonionic systems are preferable from the viewpoint of lowering the refractive index of the ceramic porous body. A surfactant is preferred. Further, among nonionic surfactants, a higher molecular weight is preferred. Specifically, the weight average molecular weight is usually 200 or more, preferably 1,000 or more, more preferably 3,000 or more, and particularly preferably 5,000 or more.
重量平均分子量が小さすぎると、得られるセラミックス多孔質体の多孔度を高く維持することが困難となる可能性がある。なお、前記重量平均分子量の上限に制限はないが、通常100,000以下、好ましくは70,000以下、より好ましくは40,000以下である。重量平均分子量が大きすぎるとセラミック組成物の吐出性が低下する可能性がある。
なお、非イオン系界面活性剤にエチレンオキサイド部位を有することより、アルコキシシラン化合物のゾル−ゲル反応中において形成されるアルコキシシラン化合物の加水分解物や縮合物に対して安定となる。
If the weight average molecular weight is too small, it may be difficult to maintain high porosity of the resulting ceramic porous body. In addition, although there is no restriction | limiting in the upper limit of the said weight average molecular weight, Usually, it is 100,000 or less, Preferably it is 70,000 or less, More preferably, it is 40,000 or less. If the weight average molecular weight is too large, the dischargeability of the ceramic composition may be reduced.
In addition, since it has an ethylene oxide part in a nonionic surfactant, it becomes stable with respect to the hydrolyzate or condensate of the alkoxysilane compound formed during the sol-gel reaction of the alkoxysilane compound.
また、非イオン系界面活性剤の主鎖骨格構造は特に限定されることはない。主鎖骨格構造の具体例を挙げると、ポリエーテル、ポリエステル、ポリオール、ポリウレタン、ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリジエン、ポリビニルエーテル、ポリスチレン、及びそれらの誘導体などが挙げられる。中でも、ポリエーテルを構成成分とする高分子が好ましい。その具体例としては、ポリエチレングリコール(以下適宜、「PEG」という)、ポリプロピレングリコール、ポリイソブチレングリコールなどが挙げられる。中でも、ポリエチレンオキサイド−ポリプロピレンオキサイド−ポリエチレンオキサイド トリブロックポリマー、及び/又は、ポリエチレングリコールが特に好ましい。
なお、上記ノニオン系界面活性剤は、1種のみを用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
Further, the main chain skeleton structure of the nonionic surfactant is not particularly limited. Specific examples of the main chain skeleton structure include polyether, polyester, polyol, polyurethane, polyolefin, polycarbonate, polydiene, polyvinyl ether, polystyrene, and derivatives thereof. Among these, a polymer containing a polyether as a constituent component is preferable. Specific examples thereof include polyethylene glycol (hereinafter referred to as “PEG” as appropriate), polypropylene glycol, polyisobutylene glycol, and the like. Among these, polyethylene oxide-polypropylene oxide-polyethylene oxide triblock polymer and / or polyethylene glycol are particularly preferable.
In addition, the said nonionic surfactant may use only 1 type and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
造膜性向上の観点から界面活性剤として、下記のような化合物を少量添加しても良い。また、その組み合わせや比率には特に制限はなく、任意に調整できる。
例えば、上記のような界面活性剤の他に、親油基がフッ化炭素基のフッ素系界面活性剤、親油基がシロキサン鎖のシリコーン系界面活性剤、親油基がアルキル基の界面活性剤等から2種以上が選択されることが好ましく、中でも非イオン性系界面活性剤とフッ素系界面活性剤(特にパーフルオロアルキル基を含有するもの)との組合せ、及び非イオン性系界面活性剤とシリコーン系界面活性剤(特にシロキサン結合を含有するもの)との組合せから選択されることが好ましい。
From the viewpoint of improving the film forming property, a small amount of the following compounds may be added as a surfactant. Moreover, there is no restriction | limiting in particular in the combination and ratio, It can adjust arbitrarily.
For example, in addition to the surfactants described above, a fluorosurfactant having a lipophilic group as a fluorocarbon group, a silicone surfactant having a siloxane chain as the lipophilic group, and a surfactant having an alkyl group as the lipophilic group It is preferable that at least two types are selected from the agents, among others, the combination of a nonionic surfactant and a fluorosurfactant (especially those containing a perfluoroalkyl group), and a nonionic surfactant It is preferably selected from a combination of an agent and a silicone-based surfactant (particularly one containing a siloxane bond).
これらの界面活性剤の親水基は、例えば、水酸基、カルボニル基、カルボキシル基等が好ましい。またポリエーテル、ポリグリセリン等も好ましい。
フッ素系界面活性剤として、例えば、ヘキサエチレングリコール(1,1,2,2,3,3−ヘキサフロロペンチル)エーテル、1,1,2,2−テトラフロロオクチル(1,1,2,2、−テトラフロロプロピル)エーテル、パーフロロドデシルスルホン酸ナトリウムなどが挙げられる。
The hydrophilic group of these surfactants is preferably, for example, a hydroxyl group, a carbonyl group, a carboxyl group or the like. Polyether, polyglycerin and the like are also preferable.
Examples of the fluorosurfactant include hexaethylene glycol (1,1,2,2,3,3-hexafluoropentyl) ether, 1,1,2,2-tetrafluorooctyl (1,1,2,2). , -Tetrafluoropropyl) ether, sodium perfluorododecyl sulfonate, and the like.
またシリコーン系界面活性剤として、例えばSH21シリーズ、SH28シリーズ(東レ・ダウコーニング株式会社)などが挙げられる。
また、全アルコキシシラン化合物由来のケイ素原子に対する界面活性剤の割合として、得られるセラミックス多孔質体の表面性の観点から、通常0.001(mol/mol)以上、好ましくは0.002(mol/mol)以上、より好ましくは0.003(mol/mol)以上、また、通常0.05(mol/mol)以下、好ましくは0.04(mol/mol)以下、より好ましくは0.03(mol/mol)以下となるようにする。
Examples of the silicone surfactant include SH21 series and SH28 series (Toray Dow Corning Co., Ltd.).
Moreover, as a ratio of the surfactant with respect to silicon atoms derived from all alkoxysilane compounds, from the viewpoint of surface properties of the obtained ceramic porous body, it is usually 0.001 (mol / mol) or more, preferably 0.002 (mol / mol) or more, more preferably 0.003 (mol / mol) or more, and usually 0.05 (mol / mol) or less, preferably 0.04 (mol / mol) or less, more preferably 0.03 (mol). / Mol) or less.
[有機溶媒]
本発明のセラミックス多孔質体の製造方法に用いる有機溶媒には特に限定されないが、好適な有機溶媒の例を挙げると、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、2−メチル−1−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、t−ブタノール、1−ペンタノール等の炭素数1〜4の一価アルコール、炭素数1〜4の二価アルコール、グリセリン、ペンタエリスリトール等の多価アルコールなどのアルコール類;酢酸メチル、エチルアセテート、イソブチルアセテート、ジエチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、2−エトキシエタノール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート等の、前記アルコール類のエーテルまたはエステル化物;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類;ホルムアミド、N−メチルホルムアミド、N−エチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、N−メチルアセトアミド、N−エチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジエチルアセトアミド、N−メチルピロリドン、N−ホルミルモルホリン、N−アセチルモルホリン、N−ホルミルピペリジン、N−アセチルピペリジン、N−ホルミルピロリジン、N−アセチルピロリジン、N,N’−ジホルミルピペラジン、N,N’−ジホルミルピペラジン、N,N’−ジアセチルピペラジン等のアミド類;γ−ブチロラクトン等のラクトン類;テトラメチルウレア、N,N’−ジメチルイミダゾリジン等のウレア類;ジメチルスルホキシドなどが挙げられる。これらを2種以上選択して用いても良い。
[Organic solvent]
Although it does not specifically limit to the organic solvent used for the manufacturing method of the ceramic porous body of this invention, If an example of a suitable organic solvent is given, methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, 2-methyl-1- propanol, 1 Alcohols such as monohydric alcohols having 1 to 4 carbon atoms such as butanol, 2-butanol, t-butanol and 1-pentanol, dihydric alcohols having 1 to 4 carbon atoms, polyhydric alcohols such as glycerin and pentaerythritol The above-mentioned alcohols such as methyl acetate, ethyl acetate, isobutyl acetate, diethylene glycol, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, 2-ethoxyethanol, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol methyl ether acetate, etc. Ethers or esterified products of ketones; ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; formamide, N-methylformamide, N-ethylformamide, N, N-dimethylformamide, N, N-diethylformamide, N-methylacetamide, N- Ethylacetamide, N, N-dimethylacetamide, N, N-diethylacetamide, N-methylpyrrolidone, N-formylmorpholine, N-acetylmorpholine, N-formylpiperidine, N-acetylpiperidine, N-formylpyrrolidine, N-acetyl Amides such as pyrrolidine, N, N′-diformylpiperazine, N, N′-diformylpiperazine, N, N′-diacetylpiperazine; lactones such as γ-butyrolactone; tetramethylurea, N, N′-dimethyl Imidazolidine etc. Ureas; and dimethyl sulfoxide. Two or more of these may be selected and used.
本発明で用いるセラミック組成物の塗布工程において、より安定した液性を得るためには、炭素数1〜3の低級アルコールを用いることが好ましい。低級アルコールは加水分解物と容易に相互作用し、炭素数3以下であることで、セラミック前駆体の形成時に起こる膜表面近傍での加水分解物の縮合反応が適度に生じ、後の加熱工程での構造変化を抑制することができる。 In the application step of the ceramic composition used in the present invention, it is preferable to use a lower alcohol having 1 to 3 carbon atoms in order to obtain a more stable liquid property. The lower alcohol easily interacts with the hydrolyzate and has a carbon number of 3 or less, so that the hydrolysis reaction of the hydrolyzate in the vicinity of the film surface that occurs during the formation of the ceramic precursor occurs moderately. The structural change of can be suppressed.
さらに、基材上に均質な前駆体を形成するためには塗布後の乾燥とその際起こる縮合反応を制御するために、沸点100〜180℃の高沸点有機溶媒を含有することが好ましい。組成物中に所定の沸点を含有していることで、霧状に噴霧され、基材上でセラミック前駆体を形成する間の乾燥を防ぐとともに、組成物に含まれるアルコキシシラン化合物の加水分解物は低級アルコールとの相互作用により縮合反応を抑制すことで、安定して均質なセラミック前駆体を形成することが可能である。 Furthermore, in order to form a homogeneous precursor on the substrate, it is preferable to contain a high-boiling organic solvent having a boiling point of 100 to 180 ° C. in order to control the drying after coating and the condensation reaction that takes place. By containing a predetermined boiling point in the composition, it is sprayed in the form of a mist to prevent drying during the formation of the ceramic precursor on the substrate, and the hydrolyzate of the alkoxysilane compound contained in the composition Can suppress the condensation reaction by the interaction with the lower alcohol, thereby forming a stable and homogeneous ceramic precursor.
より好ましくは110℃〜170℃、さらに好ましくは115℃〜165℃、もっとも好ましくは120℃〜160℃である。100℃を下回ると霧状に噴霧され、基材上でセラミック前駆体を形成する間の乾燥が速く、霧化粒子の形状に由来する膜表面の荒れが発生する恐れがある。一方、180℃を越えると、有機溶媒の除去におけるアルコキシシラン化合物の縮合反応が進みすぎるため、膜欠陥や空孔の崩壊が起こる恐れがある。 More preferably, it is 110 to 170 degreeC, More preferably, it is 115 to 165 degreeC, Most preferably, it is 120 to 160 degreeC. When the temperature is lower than 100 ° C., it is sprayed in the form of a mist, and drying during the formation of the ceramic precursor on the substrate is fast, and the film surface may be roughened due to the shape of the atomized particles. On the other hand, when the temperature exceeds 180 ° C., the condensation reaction of the alkoxysilane compound in the removal of the organic solvent proceeds excessively, so that there is a possibility that film defects or vacancies collapse.
中でもアルコキシシラン化合物の加水分解物との相互作用の観点から、高沸点溶媒とし
て、3−メチルー1−ブタノール、、1−ペンタノール、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、グリセリン、ジエチレングリコール ジメチルエーテル、トリエチレ
ングリコールなどが好ましい。該有機溶媒の分子量は、本発明の効果を著しく損なわない限り特に制限されないが、通常、100〜500が好ましい、より好ましくは110〜400、さらに好ましくは115〜350、もっとも好ましくは120〜300である。100を下回ると、一方、500を超えるとアルコキシシラン化合物が形成するゲル構造内における有機溶剤の占める立体的サイズが大きいため、除去後のセラミックス多孔質体の歪が大きくなる恐れがある。
Among them, from the viewpoint of interaction with the hydrolyzate of alkoxysilane compound, as high boiling point solvents, 3-methyl-1-butanol, 1-pentanol, propylene glycol methyl ether acetate, glycerin, diethylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol, etc. preferable. The molecular weight of the organic solvent is not particularly limited as long as the effect of the present invention is not significantly impaired, but is usually preferably 100 to 500, more preferably 110 to 400, further preferably 115 to 350, and most preferably 120 to 300. is there. If it is less than 100, on the other hand, if it exceeds 500, the steric size occupied by the organic solvent in the gel structure formed by the alkoxysilane compound is large, so that the distortion of the ceramic porous body after removal may increase.
また、高沸点有機溶媒の使用量は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意である。ただし、低級アルコールに対して、通常0.1mol/mol以上、中でも0.5mol/mol以上、特には1mol/mol以上が好ましく、また、通常50mol/mol以下、中でも30mol/mol以下、特には25mol/mol以下が好ましい。有機溶媒の使用量が少なすぎるとセラミックス多孔質体の表面性が低くなる可能性があり、多すぎるとセラミック前駆体の膜質が基板の表面エネルギーに影響されやすくなる可能性がある。 Moreover, the usage-amount of a high boiling point organic solvent is arbitrary unless the effect of this invention is impaired remarkably. However, with respect to the lower alcohol, usually 0.1 mol / mol or more, particularly 0.5 mol / mol or more, particularly 1 mol / mol or more is preferable, and usually 50 mol / mol or less, especially 30 mol / mol or less, particularly 25 mol. / Mol or less is preferable. If the amount of the organic solvent used is too small, the surface property of the ceramic porous body may be lowered, and if it is too large, the film quality of the ceramic precursor may be easily influenced by the surface energy of the substrate.
上述したアルコキシシラン化合物及び水を混和させる能力を有するものであれば、特に制限されないが、アルコキシシラン化合物との相溶性の観点から、メタノール、エタノール、1−プロパノール、t−ブタノール、2−プロパノール、2−メチル−1−プロパノール、1−ブタノール、1−ペンタノール、エチルアセテート、酢酸メチル、イソブチルアセテートなどが好ましい。 Although it will not restrict | limit especially if it has the capability to mix the alkoxysilane compound mentioned above and water, From a compatible viewpoint with an alkoxysilane compound, methanol, ethanol, 1-propanol, t-butanol, 2-propanol, 2-Methyl-1-propanol, 1-butanol, 1-pentanol, ethyl acetate, methyl acetate, isobutyl acetate and the like are preferable.
[水]
セラミック組成物は水を含有する。用いる水の純度は高いほうが好ましい。通常は、イオン交換及び蒸留のうち、いずれか一方または両方の処理を施した水を用いればよい。ただし、例えば光学用途積層体のような微小不純物を特に嫌う用途分野に、得られたセラミックス多孔質体を用いる場合には、より純度の高いセラミックス多孔質体が望ましいため、蒸留水をさらにイオン交換した超純水を用いることが好ましい。詳しくは、例えば0.01μm〜0.5μmの孔径を有するフィルターを通した水を用いればよい。
[water]
The ceramic composition contains water. The purity of the water used is preferably higher. Usually, water subjected to either or both of ion exchange and distillation may be used. However, when the obtained ceramic porous body is used in an application field that particularly dislikes micro-impurities such as laminates for optical applications, a higher-purity ceramic porous body is desirable. It is preferable to use ultrapure water. Specifically, for example, water that has passed through a filter having a pore size of 0.01 μm to 0.5 μm may be used.
水の使用量として、全アルコキシシラン化合物由来のケイ素原子に対する水の割合が、通常10(mol/mol)以上、好ましくは11(mol/mol)以上、より好ましくは12(mol/mol)以上とする。全アルコキシシラン化合物由来のケイ素原子に対する水の割合が前記の範囲よりも小さいと、ゾル−ゲル反応のコントロールが難しく、セラミック組成物を霧状に噴出して得られるセラミック前駆体の表面性が低下する傾向があり、透明性を損なう可能性がある。なお、水の量は、カールフィッシャー法(電量滴定法)により算出できる。 As the amount of water used, the ratio of water to silicon atoms derived from all alkoxysilane compounds is usually 10 (mol / mol) or more, preferably 11 (mol / mol) or more, more preferably 12 (mol / mol) or more. To do. If the ratio of water to silicon atoms derived from all alkoxysilane compounds is smaller than the above range, it is difficult to control the sol-gel reaction, and the surface properties of the ceramic precursor obtained by spraying the ceramic composition in a mist form deteriorate. Tend to impair transparency. The amount of water can be calculated by the Karl Fischer method (coulometric titration method).
[触媒]
セラミック組成物には触媒を含有していてもよく、例えば上述したアルコキシシラン化合物の加水分解および脱水縮合反応を促進させる物質を任意に用いることができる。
その例を挙げると、フッ酸、燐酸、ホウ酸、塩酸、硝酸、硫酸、ギ酸、酢酸、シュウ酸、マレイン酸、メチルマロン酸、ステアリン酸、リノレイン酸、安息香酸、フタル酸、クエン酸、コハク酸などの酸類;アンモニア、ブチルアミン、ジブチルアミン、トリエチルアミン等のアミン類;ピリジンなどの塩基類;アルミニウムのアセチルアセトン錯体などのルイス酸類;などが挙げられる。
[catalyst]
The ceramic composition may contain a catalyst. For example, a substance that promotes the hydrolysis and dehydration condensation reaction of the alkoxysilane compound described above can be arbitrarily used.
Examples include hydrofluoric acid, phosphoric acid, boric acid, hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, formic acid, acetic acid, oxalic acid, maleic acid, methylmalonic acid, stearic acid, linolenic acid, benzoic acid, phthalic acid, citric acid, succinic acid. Acids such as acids; Amines such as ammonia, butylamine, dibutylamine and triethylamine; Bases such as pyridine; Lewis acids such as acetylacetone complex of aluminum;
また、触媒の例としては、金属キレート化合物も挙げられる。この金属キレート化合物の金属種としては、例えば、チタン、アルミニウム、ジルコニウム、スズ、アンチモン等
が挙げられる。金属キレート化合物の具体例としては、以下のようなものが挙げられる。
アルミニウム錯体としては、例えば、ジ−エトキシ・モノ(アセチルアセトナート)アルミニウム、ジ−n−プロポキシ・モノ(アセチルアセトナート)アルミニウム、ジ−イソプロポキシ・モノ(アセチルアセトナート)アルミニウム、ジ−n−ブトキシ・モノ(アセチルアセトナート)アルミニウム、ジ−sec−ブトキシ・モノ(アセチルアセトナート)アルミニウム、ジ−tert−ブトキシ・モノ(アセチルアセトナート)アルミニウム、モノエトキシ・ビス(アセチルアセトナート)アルミニウム、モノ−n−プロポキシ・ビス(アセチルアセトナート)アルミニウム、モノイソプロポキシ・ビス(アセチルアセトナート)アルミニウム、モノ−n−ブトキシ・ビス(アセチルアセトナート)アルミニウム、モノ−sec−ブトキシ・ビス(アセチルアセトナート)アルミニウム、モノ−tert−ブトキシ・ビス(アセチルアセトナート)アルミニウム、トリス(アセチルアセトナート)アルミニウム、ジエトキシ・モノ(エチルアセトアセテート)アルミニウム、ジ−n−プロポキシ・モノ(エチルアセトアセテート)アルミニウム、ジイソプロポキシ・モノ(エチルアセトアセテート)アルミニウム、ジ−n−ブトキシ・モノ(エチルアセトアセテート)アルミニウム、ジ−sec−ブトキシ・モノ(エチルアセトアセテート)アルミニウム、ジ−tert−ブトキシ・モノ(エチルアセトアセテート)アルミニウム、モノエトキシ・ビス(エチルアセトアセテート)アルミニウム、モノ−n−プロポキシ・ビス(エチルアセトアセテート)アルミニウム、モノイソプロポキシ・ビス(エチルアセトアセテート)アルミニウム、モノ−n−ブトキシ・ビス(エチルアセトアセテート)アルミニウム、モノ−sec−ブトキシ・ビス(エチルアセトアセテート)アルミニウム、モノ−tert−ブトキシ・ビス(エチルアセトアセテート)アルミニウム、トリス(エチルアセトアセテート)アルミニウム等のアルミニウムキレート化合物等を挙げることができる。
Moreover, a metal chelate compound is also mentioned as an example of a catalyst. Examples of the metal species of the metal chelate compound include titanium, aluminum, zirconium, tin, and antimony. Specific examples of the metal chelate compound include the following.
Examples of the aluminum complex include di-ethoxy mono (acetylacetonato) aluminum, di-n-propoxy mono (acetylacetonato) aluminum, di-isopropoxy mono (acetylacetonato) aluminum, di-n- Butoxy mono (acetylacetonato) aluminum, di-sec-butoxy mono (acetylacetonato) aluminum, di-tert-butoxy mono (acetylacetonato) aluminum, monoethoxy bis (acetylacetonato) aluminum, mono -N-propoxy bis (acetylacetonato) aluminum, monoisopropoxy bis (acetylacetonato) aluminum, mono-n-butoxy bis (acetylacetonato) aluminum, mono-sec-but Si-bis (acetylacetonato) aluminum, mono-tert-butoxy bis (acetylacetonato) aluminum, tris (acetylacetonato) aluminum, diethoxy mono (ethylacetoacetate) aluminum, di-n-propoxy mono ( Ethyl acetoacetate) aluminum, diisopropoxy mono (ethyl acetoacetate) aluminum, di-n-butoxy mono (ethyl acetoacetate) aluminum, di-sec-butoxy mono (ethyl acetoacetate) aluminum, di-tert- Butoxy mono (ethyl acetoacetate) aluminum, monoethoxy bis (ethyl acetoacetate) aluminum, mono-n-propoxy bis (ethyl acetoacetate) aluminum, mono Sopropoxy bis (ethyl acetoacetate) aluminum, mono-n-butoxy bis (ethyl acetoacetate) aluminum, mono-sec-butoxy bis (ethyl acetoacetate) aluminum, mono-tert-butoxy bis (ethyl acetoacetate) Examples thereof include aluminum chelate compounds such as aluminum and tris (ethylacetoacetate) aluminum.
チタン錯体としては、トリエトキシ・モノ(アセチルアセトナート)チタン、トリ−n−プロポキシ・モノ(アセチルアセトナート)チタン、トリイソプロポキシ・モノ(アセチルアセトナート)チタン、トリ−n−ブトキシ・モノ(アセチルアセトナート)チタン、トリ−sec−ブトキシ・モノ(アセチルアセトナート)チタン、トリ−tert−ブトキシ・モノ(アセチルアセトナート)チタン、ジエトキシ・ビス(アセチルアセトナート)チタン、ジ−n−プロポキシ・ビス(アセチルアセトナート)チタン、ジイソプロポキシ・ビス(アセチルアセトナート)チタン、ジ−n−ブトキシ・ビス(アセチルアセトナート)チタン、ジ−sec−ブトキシ・ビス(アセチルアセトナート)チタン、ジ−tert−ブトキシ・ビス(アセチルアセトナート)チタン、モノエトキシ・トリス(アセチルアセトナート)チタン、モノ−n−プロポキシ・トリス(アセチルアセトナート)チタン、モノイソプロポキシ・トリス(アセチルアセトナート)チタン、モノ−n−ブトキシ・トリス(アセチルアセトナート)チタン、モノ−sec−ブトキシ・トリス(アセチルアセトナート)チタン、モノ−tert−ブトキシ・トリス(アセチルアセトナート)チタン、テトラキス(アセチルアセトナート)チタン、トリエトキシ・モノ(エチルアセトアセテート)チタン、トリ−n−プロポキシ・モノ(エチルアセトアセテート)チタン、トリイソプロポキシ・モノ(エチルアセトアセテート)チタン、トリ−n−ブトキシ・モノ(エチルアセトアセテート)チタン、トリ−sec−ブトキシ・モノ(エチルアセトアセテート)チタン、トリ−tert−ブトキシ・モノ(エチルアセトアセテート)チタン、ジエトキシ・ビス(エチルアセトアセテート)チタン、ジ−n−プロポキシ・ビス(エチルアセトアセテート)チタン、ジイソプロポキシ・ビス(エチルアセトアセテート)チタン、ジ−n−ブトキシ・ビス(エチルアセトアセテート)チタン、ジ−sec−ブトキシ・ビス(エチルアセトアセテート)チタン、ジ−tert−ブトキシ・ビス(エチルアセトアセテート)チタン、モノエトキシ・トリス(エチルアセトアセテート)チタン、モノ−n−プロポキシ・トリス(エチルアセトアセテート)チタン、モノイソプロポキシ・トリス(エチルアセトアセテート)チタン、モノ−n−ブトキシ・トリス(エチルアセトアセテート)チタン、モノ−sec−ブトキシ・トリス(エチルアセトアセテート)チ
タン、モノ−tert−ブトキシ・トリス(エチルアセトアセテート)チタン、テトラキス(エチルアセトアセテート)チタン、モノ(アセチルアセトナート)トリス(エチルアセトアセテート)チタン、ビス(アセチルアセトナート)ビス(エチルアセトアセテート)チタン、トリス(アセチルアセトナート)モノ(エチルアセトアセテート)チタン等を挙げることができる。
Titanium complexes include triethoxy mono (acetylacetonato) titanium, tri-n-propoxy mono (acetylacetonato) titanium, triisopropoxy mono (acetylacetonato) titanium, tri-n-butoxy mono (acetyl). Acetonato) titanium, tri-sec-butoxy mono (acetylacetonato) titanium, tri-tert-butoxy mono (acetylacetonato) titanium, diethoxy bis (acetylacetonato) titanium, di-n-propoxy bis (Acetylacetonato) titanium, diisopropoxy bis (acetylacetonato) titanium, di-n-butoxy bis (acetylacetonato) titanium, di-sec-butoxy bis (acetylacetonato) titanium, di-tert -Butoxy bis (ace Ruacetonate) titanium, monoethoxy tris (acetylacetonato) titanium, mono-n-propoxy tris (acetylacetonato) titanium, monoisopropoxy tris (acetylacetonato) titanium, mono-n-butoxy tris (acetyl) Acetonato) titanium, mono-sec-butoxy-tris (acetylacetonato) titanium, mono-tert-butoxy-tris (acetylacetonato) titanium, tetrakis (acetylacetonato) titanium, triethoxy mono (ethylacetoacetate) titanium , Tri-n-propoxy mono (ethyl acetoacetate) titanium, triisopropoxy mono (ethyl acetoacetate) titanium, tri-n-butoxy mono (ethyl acetoacetate) titanium, tri-sec-butyl Xy mono (ethyl acetoacetate) titanium, tri-tert-butoxy mono (ethyl acetoacetate) titanium, diethoxy bis (ethyl acetoacetate) titanium, di-n-propoxy bis (ethyl acetoacetate) titanium, diiso Propoxy bis (ethyl acetoacetate) titanium, di-n-butoxy bis (ethyl acetoacetate) titanium, di-sec-butoxy bis (ethyl acetoacetate) titanium, di-tert-butoxy bis (ethyl acetoacetate) Titanium, monoethoxy tris (ethyl acetoacetate) titanium, mono-n-propoxy tris (ethyl acetoacetate) titanium, monoisopropoxy tris (ethyl acetoacetate) titanium, mono-n-butoxy tris (ethyl acetoacetate) Acetate) titanium, mono-sec-butoxy tris (ethyl acetoacetate) titanium, mono-tert-butoxy tris (ethyl acetoacetate) titanium, tetrakis (ethyl acetoacetate) titanium, mono (acetylacetonate) tris (ethyl aceto) Acetate) titanium, bis (acetylacetonato) bis (ethylacetoacetate) titanium, tris (acetylacetonato) mono (ethylacetoacetate) titanium and the like.
上述したものの中でも、アルコキシシラン化合物の加水分解および脱水縮合反応をより容易に制御するためには、酸類若しくは金属キレート化合物が好ましく、酸類がさらに好ましい。
なお、触媒は、1種のみを用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
Among those described above, acids or metal chelate compounds are preferable and acids are more preferable in order to more easily control the hydrolysis and dehydration condensation reaction of the alkoxysilane compound.
In addition, a catalyst may use only 1 type and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
触媒の使用量は本発明の効果を著しく損なわない限り任意である。ただし、アルコキシシラン化合物に対して、通常0.001mol倍以上、中でも0.003mol倍以上、特には0.005mol倍以上が好ましく、また、通常0.8mol倍以下、中でも0.5mol倍以下、特には0.1mol倍以下が好ましい。触媒の使用量が少なすぎると加水分解反応が適度に進まず、製造後にセラミックス多孔質体中にシラノール基などの活性基が残存しやすくなり、セラミックス多孔質体の耐水性が低下する可能性があり、多すぎると反応制御が困難になり、製造中に触媒濃度が更に高くなることで、セラミックス多孔質体の表面性が低下する可能性がある。
また、造膜性の観点で組成物のpHが5.5以下であることが好ましい。より好ましくは4.5以下、さらに好ましくは3以下、特に好ましくは2以下である。この範囲にすることで製膜時に基材の表面改質を同時に行うことができ、より造膜性が向上する傾向になる。
The amount of the catalyst used is arbitrary as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. However, it is usually 0.001 mol times or more, particularly 0.003 mol times or more, particularly preferably 0.005 mol times or more, and usually 0.8 mol times or less, especially 0.5 mol times or less, particularly 0.5 mol times or less with respect to the alkoxysilane compound. Is preferably 0.1 mol times or less. If the amount of the catalyst used is too small, the hydrolysis reaction will not proceed moderately, and active groups such as silanol groups are likely to remain in the ceramic porous body after production, which may reduce the water resistance of the ceramic porous body. If the amount is too large, it becomes difficult to control the reaction, and the catalyst concentration is further increased during production, so that the surface property of the ceramic porous body may be lowered.
Moreover, it is preferable that pH of a composition is 5.5 or less from a viewpoint of film forming property. More preferably, it is 4.5 or less, More preferably, it is 3 or less, Most preferably, it is 2 or less. By making it in this range, the surface modification of the substrate can be simultaneously performed during film formation, and the film forming property tends to be further improved.
[その他]
本発明で用いるセラミック組成物には、上述したアルコキシシラン化合物、有機溶媒、界面活性剤、水、触媒以外の成分を含有していても良い。また、当該成分は1種のみを用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
以下、本発明のセラミックス多孔質体の製造方法について詳細に説明する。
[Others]
The ceramic composition used in the present invention may contain components other than the alkoxysilane compound, organic solvent, surfactant, water, and catalyst described above. Moreover, the said component may use only 1 type and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
Hereafter, the manufacturing method of the ceramic porous body of this invention is demonstrated in detail.
〔セラミック組成物の調製〕
上述した組成物を構成する各成分を混合して、セラミック組成物を調製する。この際、各成分の混合の順番に制限は無い。また、各成分は、全量を一回で混合しても良く、2回以上に分けて連続又は断続的に混合しても良い。
(Preparation of ceramic composition)
The ceramic composition is prepared by mixing the components constituting the composition described above. At this time, there is no limitation on the order of mixing the components. In addition, each component may be mixed all at once, or may be mixed continuously or intermittently in two or more times.
ただし、従来、制御困難とされているゾル−ゲル反応を制御して、セラミック組成物をより工業的に調合するためには、以下の要領で混合することが好ましい。即ち、アルコキシシラン化合物、水及び有機溶媒を混合し、その混合物を熟成させることでアルコキシシラン化合物をある程度加水分解及び脱水重縮合させる。そして、その混合物に界面活性剤を混合してセラミック組成物を調合する。これにより、ゾル−ゲル反応条件下で、アルコキシシラン化合物と界面活性剤との親和性を維持することができる。なお、熟成は前記の混合物と界面活性剤とを混合した後で行なってもよい。 However, in order to control the sol-gel reaction, which has heretofore been difficult to control, to more industrially prepare the ceramic composition, it is preferable to mix in the following manner. That is, an alkoxysilane compound, water and an organic solvent are mixed, and the mixture is aged to cause hydrolysis and dehydration polycondensation of the alkoxysilane compound to some extent. Then, a ceramic composition is prepared by mixing a surfactant with the mixture. Thereby, the affinity between the alkoxysilane compound and the surfactant can be maintained under sol-gel reaction conditions. The aging may be performed after mixing the mixture and the surfactant.
前記熟成の際、アルコキシシラン化合物の加水分解・脱水重縮合反応を進めるためには、加熱することが好ましい。加熱条件として、用いる溶媒の沸点を超えなければ、特に制限は無いが、通常28℃以上、中でも30℃以上、特には45℃以上とすることが好ましい。加熱温度が低すぎると反応時間が極度に長くなり、生産性が低下する可能性がある。一方、加熱温度の上限は、120℃以下が好ましく、110℃以下がより好ましい。120℃を超えると組成物中の有機溶媒及び水が沸騰し、分解・脱水重縮合反応を制御できな
くなる可能性がある。
During the ripening, heating is preferably performed in order to advance hydrolysis / dehydration polycondensation reaction of the alkoxysilane compound. The heating condition is not particularly limited as long as the boiling point of the solvent to be used is not exceeded, but it is usually 28 ° C. or higher, preferably 30 ° C. or higher, particularly 45 ° C. or higher. If the heating temperature is too low, the reaction time becomes extremely long, and the productivity may decrease. On the other hand, the upper limit of the heating temperature is preferably 120 ° C. or lower, and more preferably 110 ° C. or lower. If it exceeds 120 ° C., the organic solvent and water in the composition will boil, and the decomposition / dehydration polycondensation reaction may not be controlled.
また、加熱を伴う熟成時間に制限は無いが、通常10分以上、好ましくは20分以上、より好ましくは30分以上、また、通常10時間以下、好ましくは8時間以下、より好ましくは5時間以下である。熟成時間が短すぎると均一に反応を進めることが難しくなる可能性があり、長すぎると溶媒の揮発が無視できなくなり、組成比が変化してセラミック組成物の安定性が低くなる可能性がある。 The aging time with heating is not limited, but is usually 10 minutes or more, preferably 20 minutes or more, more preferably 30 minutes or more, and usually 10 hours or less, preferably 8 hours or less, more preferably 5 hours or less. It is. If the aging time is too short, it may be difficult to carry out the reaction uniformly, and if it is too long, the volatilization of the solvent cannot be ignored, and the composition ratio may change to lower the stability of the ceramic composition. .
さらに、熟成時の圧力条件に制限は無いが、通常は常圧で熟成を行なうことが好ましい。圧力が変化すると溶媒の沸点も変化し、熟成中の溶媒が揮発(蒸発)することで、組成比が変化して、セラミック組成物の安定性が低くなる可能性がある。
また、熟成後、塗布工程前に用いる組成物は有機溶媒を更に混合して希釈することが好ましい。これにより、セラミック組成物内でのゾル−ゲル反応速度を低下させることができ、セラミック組成物のポットライフを長く維持することが可能となる。また、セラミックス多孔質体の製造における歩留まりの観点では、加熱を伴わない熟成を行うことが好ましい。加熱を伴わない熟成は、セラミック組成物の調製後に行ってもよい。
Furthermore, although there is no restriction | limiting in the pressure conditions at the time of ripening, Usually, it is preferable to age | cure | ripen by a normal pressure. When the pressure changes, the boiling point of the solvent also changes, and the solvent during aging volatilizes (evaporates), which may change the composition ratio and lower the stability of the ceramic composition.
Further, it is preferable that the composition used after the aging and before the coating step is further mixed with an organic solvent and diluted. Thereby, the sol-gel reaction rate in a ceramic composition can be reduced, and it becomes possible to maintain the pot life of a ceramic composition long. Further, from the viewpoint of yield in the production of the ceramic porous body, it is preferable to perform aging without heating. Aging without heating may be performed after the preparation of the ceramic composition.
〔セラミックス多孔質体の製造方法〕
[製膜工程]
本発明で用いるセラミック組成物を膜化する膜化工程を行う。膜化工程では、通常、所定の基材の表面に本発明で用いるセラミック組成物を成膜して本発明のセラミックス多孔質体を形成する。製膜の方法に制限は無いが、例えば、セラミック組成物をバーコーター、アプリケーター、ドクターブレード等を使用して基材上に延ばす流延法;セラミック組成物に基材を浸漬し引き上げるディップコート法;スピンコート法、キャピラリーコート法、ダイコート法、スプレーコート法などの周知を挙げることができる。これらの方法のうち、流延法、ダイコート法、ディップコート法、スプレーコート法及びスピンコート法がセラミック組成物を均一に塗布することができるので好ましく採用される。中でも、均質な膜を形成する上ではスピンコート法、ディップコート法、スプレーコート法が特に好ましい。
[Method for producing ceramic porous body]
[Film forming process]
A film forming step for forming a film of the ceramic composition used in the present invention is performed. In the film forming step, the ceramic composition used in the present invention is usually formed on the surface of a predetermined substrate to form the ceramic porous body of the present invention. There is no limitation on the film forming method, but, for example, a casting method in which the ceramic composition is extended onto the substrate using a bar coater, applicator, doctor blade, etc .; a dip coating method in which the substrate is immersed in the ceramic composition and pulled up Known examples include spin coating, capillary coating, die coating, and spray coating. Among these methods, a casting method, a die coating method, a dip coating method, a spray coating method, and a spin coating method are preferably employed because the ceramic composition can be uniformly applied. Among these, spin coating, dip coating, and spray coating are particularly preferable for forming a homogeneous film.
流延法でセラミック組成物を膜化する場合、流延速度に制限は無いが、通常0.1m/分以上、好ましくは0.5m/分以上、より好ましくは1m/分以上、また、通常1000m/分以下、好ましくは700m/分以下、より好ましくは500m/分以下である。流延速度が遅すぎると膜厚にムラができる可能性があり、速すぎると基材との濡れ性の制御が困難になる可能性がある。 When the ceramic composition is formed into a film by the casting method, the casting speed is not limited, but is usually 0.1 m / min or more, preferably 0.5 m / min or more, more preferably 1 m / min or more, and usually 1000 m / min or less, preferably 700 m / min or less, more preferably 500 m / min or less. If the casting speed is too slow, the film thickness may be uneven, and if it is too fast, it may be difficult to control the wettability with the substrate.
また、ディップコート法においては、任意の速度で、基材を塗布液に浸漬し引き上げればよい。この際の引き上げ速度に制限は無いが、通常0.01mm/秒以上、好ましくは0.05mm/秒以上、より好ましくは0.1mm/秒以上、また、通常50mm/秒以下、好ましくは30mm/秒以下、より好ましくは20mm/秒以下である。引き上げ速度が遅すぎたり速すぎたりすると、膜厚にムラができる可能性がある。一方、基材を塗布液中に浸漬する速度に制限はないが、通常は、引き上げ速度と同程度の速度で基材を塗布液中に浸漬することが好ましい。さらに、基材を塗布液中に浸漬してから引き上げるまでの間、適当な時間浸漬を継続してもよい。この浸漬を継続する時間に制限は無いが、通常1秒以上、好ましくは3秒以上、より好ましくは5秒以上、また、通常48時間以下、好ましくは24時間以下、より好ましくは12時間以下である。この時間が短すぎると基材への密着性が低い可能性があり、長すぎると浸漬中に多孔質体が形成されて平滑性が低い可能性がある。 In the dip coating method, the substrate may be dipped in the coating solution and pulled up at an arbitrary speed. The pulling speed at this time is not limited, but is usually 0.01 mm / second or more, preferably 0.05 mm / second or more, more preferably 0.1 mm / second or more, and usually 50 mm / second or less, preferably 30 mm / second. Second or less, more preferably 20 mm / second or less. If the pulling speed is too slow or too fast, the film thickness may be uneven. On the other hand, although there is no restriction | limiting in the speed | rate which immerses a base material in a coating liquid, Usually, it is preferable to immerse a base material in a coating liquid at a speed | rate comparable as a raising speed. Further, the immersion may be continued for an appropriate time from when the substrate is immersed in the coating solution until it is pulled up. There is no limitation on the duration of this immersion, but it is usually 1 second or more, preferably 3 seconds or more, more preferably 5 seconds or more, and usually 48 hours or less, preferably 24 hours or less, more preferably 12 hours or less. is there. If this time is too short, the adhesion to the substrate may be low, and if it is too long, a porous body may be formed during immersion and the smoothness may be low.
さらに、スピンコート法でセラミック組成物を塗布形成する場合、回転速度は、通常1
0回転/分以上、好ましくは50回転/分以上、より好ましくは100回転/分以上、また、通常100000回転/分以下、好ましくは50000回転/分以下、より好ましくは10000回転/分以下である。回転速度が遅すぎると膜厚にムラができる可能性があり、速すぎると溶媒の気化が進みやすくなりアルコキシシラン類の加水分解等の反応が十分進まず耐水性が低い可能性がある。
Furthermore, when the ceramic composition is formed by spin coating, the rotational speed is usually 1
0 revolutions / minute or more, preferably 50 revolutions / minute or more, more preferably 100 revolutions / minute or more, and usually 100,000 revolutions / minute or less, preferably 50000 revolutions / minute or less, more preferably 10,000 revolutions / minute or less. . If the rotational speed is too slow, the film thickness may be uneven. If the rotational speed is too fast, the vaporization of the solvent tends to proceed and the reaction such as hydrolysis of alkoxysilanes does not proceed sufficiently and the water resistance may be low.
また、スプレーコート法でセラミック組成物を塗布形成する場合、スプレーノズルの方式には特に限定されないが、各々のスプレーノズルの利点を考慮して選択すればよい。代表的な例として、二流体スプレーノズル(二流体霧化方式)、超音波スプレーノズル(超音波霧化方式)、回転式スプレーノズル(回転霧化方式)などが挙げられる。組成物の霧化と気体流による霧化粒子の基材への搬送を独立に制御できる点では、超音波スプレーノズル、及び回転式スプレーノズルが好ましく、組成物の液性維持の観点では二流体スプレーノズルが好ましい。さらに、霧化粒子の搬送に利用する気体流の気流速度は、用いる組成物により適宜調整することが好ましいが、通常5m/秒以下、好ましくは4m/秒以下、より好ましくは3m/秒以下である。気流速度が高過ぎると、膜が不均質になる可能性がある。また用いる気体としては特に限定されないが、窒素などの不活性ガスが好ましい。スプレーノズルと基材との距離は基材サイズにより適宜調整することが好ましいが、通常5cm以上、好ましくは10cm以上、より好ましくは15cm以上である。また通常100cm以下、好ましくは80cm以下、より好ましくは50cm以下である。この範囲を超えると膜厚むらが発生する可能性がある。 In addition, when the ceramic composition is applied and formed by the spray coating method, the method of the spray nozzle is not particularly limited, but may be selected in consideration of the advantages of each spray nozzle. Typical examples include a two-fluid spray nozzle (two-fluid atomization method), an ultrasonic spray nozzle (ultrasonic atomization method), a rotary spray nozzle (rotary atomization method), and the like. An ultrasonic spray nozzle and a rotary spray nozzle are preferable in that the atomization of the composition and the conveyance of the atomized particles to the substrate by the gas flow can be controlled independently. From the viewpoint of maintaining the liquidity of the composition, two fluids are preferable. A spray nozzle is preferred. Furthermore, the air velocity of the gas flow used for transporting the atomized particles is preferably adjusted as appropriate depending on the composition used, but is usually 5 m / sec or less, preferably 4 m / sec or less, more preferably 3 m / sec or less. is there. If the air velocity is too high, the membrane can become inhomogeneous. The gas used is not particularly limited, but an inert gas such as nitrogen is preferable. The distance between the spray nozzle and the substrate is preferably adjusted as appropriate according to the substrate size, but is usually 5 cm or more, preferably 10 cm or more, more preferably 15 cm or more. Moreover, it is 100 cm or less normally, Preferably it is 80 cm or less, More preferably, it is 50 cm or less. If this range is exceeded, film thickness unevenness may occur.
ただし、膜化工程では、相対湿度が通常20%以上、好ましくは25%以上、より好ましくは30%以上、また、通常85%以下、好ましくは80%以下、より好ましくは75%以下の環境下において膜化を行うようにする。膜化工程での相対湿度を前記の範囲にすることにより、表面平滑性の高い膜が得られる。膜化工程における雰囲気に制限は無い。例えば、空気雰囲気中で膜化を行なってもよく、例えばアルゴン等の不活性雰囲気中で膜化を行なってもよい。 However, in the film forming step, the relative humidity is usually 20% or more, preferably 25% or more, more preferably 30% or more, and usually 85% or less, preferably 80% or less, more preferably 75% or less. In this case, the film is formed. By setting the relative humidity in the film forming step within the above range, a film having high surface smoothness can be obtained. There is no restriction | limiting in the atmosphere in a film-forming process. For example, film formation may be performed in an air atmosphere, or film formation may be performed in an inert atmosphere such as argon.
膜化工程を行う際の温度に制限は無いが、通常0℃以上、好ましくは10℃以上、より好ましくは20℃以上、また、通常100℃以下、好ましくは80℃以下、より好ましくは70℃以下、更に好ましくは60℃以下、中でも好ましくは50℃以下、特に好ましくは40℃以下である。膜化の際の温度が低すぎると溶媒が気化しにくくなり膜の表面平滑性が低下する可能性があり、高すぎるとアルコキシシラン類の硬化が急速に進み膜歪みが大きくなる可能性がある。 Although there is no restriction | limiting in the temperature at the time of performing a film-forming process, Usually 0 degreeC or more, Preferably it is 10 degreeC or more, More preferably, it is 20 degreeC or more, Usually, 100 degreeC or less, Preferably it is 80 degreeC or less, More preferably, it is 70 degreeC. Hereinafter, it is more preferably 60 ° C. or less, particularly preferably 50 ° C. or less, particularly preferably 40 ° C. or less. If the temperature at the time of film formation is too low, the solvent is difficult to evaporate and the surface smoothness of the film may be reduced. If it is too high, the curing of alkoxysilanes may proceed rapidly and the film distortion may increase. .
膜化工程を行う際の圧力に制限は無いが、通常0.05MPa以上、好ましくは0.08MPa以上、より好ましくは0.1MPa以上、また、通常0.3MPa以下、好ましくは0.2MPa以下、より好ましくは0.15MPa以下である。圧力が低すぎると溶媒が気化しやすくなり膜化後のレベリング効果が得られず膜の平滑性が低くなる可能性があり、高すぎると溶媒が気化しにくくなり膜の表面性が低くなる可能性がある。 Although there is no restriction | limiting in the pressure at the time of performing a film-forming process, Usually, 0.05 Mpa or more, Preferably it is 0.08 Mpa or more, More preferably, it is 0.1 Mpa or more, Usually, 0.3 Mpa or less, Preferably it is 0.2 Mpa or less, More preferably, it is 0.15 MPa or less. If the pressure is too low, the solvent tends to evaporate and the leveling effect after film formation cannot be obtained, and the smoothness of the film may be reduced. If it is too high, the solvent is less likely to evaporate and the surface property of the film may be reduced. There is sex.
ところで、ディップコート法、スピンコート法、スプレーコート法、ダイコート法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法では、乾燥速度に違いがあり、膜化直後の膜の安定構造に僅かな違いが生じることがある。これは膜化中の雰囲気を変えることで調整する事ができる。また、前記の膜の安定構造の僅かな違いは、基材の表面処理によっても対処する事ができる。 By the way, in the dip coating method, the spin coating method, the spray coating method, the die coating method, the gravure printing method, and the screen printing method, there is a difference in drying speed, and a slight difference may occur in the stable structure of the film immediately after film formation. . This can be adjusted by changing the atmosphere during film formation. In addition, the slight difference in the stable structure of the film can be dealt with by surface treatment of the substrate.
なお、セラミック組成物を基材上に成膜するのに先立って、セラミック組成物の濡れ性、形成されるセラミックス多孔質体の密着性の観点から、基材に表面処理を施しておいてもよい。そのような表面処理の例を挙げると、シランカップリング処理、アンカーコート
処理、コロナ処理、UVオゾン処理、プラズマ処理などが挙げられる。また、表面処理は、1種のみを行なってもよく、2種以上を任意に組み合わせて行なってもよい。
Prior to film formation of the ceramic composition on the substrate, the substrate may be subjected to a surface treatment from the viewpoint of wettability of the ceramic composition and adhesion of the formed ceramic porous body. Good. Examples of such surface treatment include silane coupling treatment, anchor coat treatment, corona treatment, UV ozone treatment, plasma treatment and the like. Moreover, only 1 type may be performed for a surface treatment and you may perform it combining 2 or more types arbitrarily.
また、膜化工程は一回で行なってもよいが、二回以上に分けて行なってもよい。例えば、後述する加熱工程を介して膜化工程を二回以上行うようにすれば、積層構造を有するセラミックス多孔質体を形成することが可能である。これは、例えば屈折率が異なる層を積層したい場合などに有用である。
基材上にセラミック組成物を製膜した後、粗乾燥工程を行ってもよい。
The film forming step may be performed once, but may be performed in two or more steps. For example, if the film forming step is performed twice or more through a heating step described later, it is possible to form a ceramic porous body having a laminated structure. This is useful, for example, when it is desired to stack layers having different refractive indexes.
After the ceramic composition is formed on the substrate, a rough drying step may be performed.
粗乾燥工程における粗乾燥の手法は制限されない。例えば加熱乾燥、減圧乾燥、通風乾燥等が挙げられる。これらは1種を単独で実施してもよく、2種以上を組み合わせて実施してもよい。
粗乾燥の手段も任意である。例えば粗乾燥を加熱乾燥により行なう場合、加熱乾燥の手段の例として、ホットプレート、オーブン、赤外線照射、電磁波照射等が挙げられる。また通風加熱乾燥の手段としては、例えば送風乾燥オーブン等が挙げられる。これらは1種を単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
The method of rough drying in the rough drying step is not limited. For example, heating drying, reduced pressure drying, ventilation drying, etc. are mentioned. These may be implemented alone or in combination of two or more.
The means for rough drying is also optional. For example, when rough drying is performed by heat drying, examples of the heat drying means include a hot plate, an oven, infrared irradiation, electromagnetic wave irradiation, and the like. Moreover, as a means of ventilation heating drying, a ventilation drying oven etc. are mentioned, for example. These may be used individually by 1 type and may be used in combination of 2 or more type.
粗乾燥時の温度は制限されないが、通常は室温以上であることが好ましい。特に加熱乾燥を行なう場合、その温度は通常25℃以上、好ましくは30℃以上、さらに好ましくは40℃以上、また、通常300℃以下、好ましくは230℃以下、さらに好ましくは200℃以下の範囲が望ましい。なお、加熱乾燥時の温度は一定でもよいが、変動してもよい。 Although the temperature at the time of rough drying is not limited, it is usually preferably room temperature or higher. In particular, when heat drying is performed, the temperature is usually 25 ° C. or higher, preferably 30 ° C. or higher, more preferably 40 ° C. or higher, and usually 300 ° C. or lower, preferably 230 ° C. or lower, more preferably 200 ° C. or lower. desirable. In addition, the temperature at the time of heat drying may be constant, but may vary.
粗乾燥時の圧力も制限されないが、特に減圧乾燥を行なう場合、通常は常圧以下、好ましくは10kPa以下、より好ましくは1kPa以下がより好ましい。
粗乾燥時の湿度も制限されないが、セラミック前駆体の吸湿を防ぐため、通常は60%RH程度以下とすることが望ましく、好ましくは常圧で30%RH以下、或いは真空状態(湿度0%RH)とすることが望ましい。
The pressure at the time of rough drying is not limited, but particularly when drying under reduced pressure, it is usually not more than normal pressure, preferably not more than 10 kPa, more preferably not more than 1 kPa.
Although the humidity during the rough drying is not limited, it is usually desirable to be about 60% RH or less, preferably 30% RH or less at normal pressure, or a vacuum state (humidity 0% RH) in order to prevent moisture absorption of the ceramic precursor. ) Is desirable.
粗乾燥時の雰囲気も制限されず、大気雰囲気でも、窒素雰囲気等の不活性ガス雰囲気でも、真空雰囲気でもよい。これらはセラミック前駆体の特性等を考慮して選択すればよい。但し、通常はクリーンな雰囲気であることが好ましい。
粗乾燥時間も制限されず、セラミック前駆体中の有機溶媒や水が除去できれば任意であるが、粗乾燥時の温度・圧力・湿度等の条件や、セラミック組成物中に含まれる有機溶媒の沸点、プロセス速度、セラミック前駆体の特性等を考慮して決定することが好ましい。通常1秒以上、好ましくは30秒以上、より好ましくは1分以上、また、通常100時間以下、好ましくは24時間以下、より好ましくは3時間以下の範囲が望ましい。
The atmosphere during rough drying is not limited, and may be an air atmosphere, an inert gas atmosphere such as a nitrogen atmosphere, or a vacuum atmosphere. These may be selected in consideration of the characteristics of the ceramic precursor. However, it is usually preferable to have a clean atmosphere.
The rough drying time is not limited, and any organic solvent or water in the ceramic precursor can be removed, but conditions such as temperature, pressure, and humidity during rough drying, and the boiling point of the organic solvent contained in the ceramic composition It is preferable to determine in consideration of the process speed, characteristics of the ceramic precursor, and the like. The range is usually 1 second or longer, preferably 30 seconds or longer, more preferably 1 minute or longer, and usually 100 hours or shorter, preferably 24 hours or shorter, more preferably 3 hours or shorter.
[加熱工程]
製膜工程で得られたセラミック前駆体を加熱することでセラミックス多孔質体を得ることができる。加熱条件は基材の種類や組成物に使用する有機溶剤により調整することができ、特に制限されない。
加熱工程により、基材との密着性、膜表面の平滑性、膜構造の多孔質化とその安定化が進行することで、光学用途に有用な耐久性と光学機能を発現できる。
[Heating process]
A ceramic porous body can be obtained by heating the ceramic precursor obtained in the film forming step. The heating conditions can be adjusted depending on the type of substrate and the organic solvent used in the composition, and are not particularly limited.
Durability and optical functions useful for optical applications can be exhibited by the progress of the adhesion to the base material, the smoothness of the film surface, the porous structure of the film structure and its stabilization through the heating process.
加熱の方式は特に制限されず、例えば加熱炉(ベーク炉)内に透光基材を配置してセラミック前駆体を加熱する炉内ベーク方式、プレート(ホットプレート)上に透光基材を搭載し、そのプレートを介してセラミック前駆体を加熱するホットプレート方式、該透光基材の上面側及び/又は下面側にヒーターを配置し、ヒーターから電磁波(例えば赤外線等)を照射して、セラミック前駆体を加熱する方式等が挙げられる。 The heating method is not particularly limited. For example, a translucent substrate is placed in a heating furnace (baking furnace) to heat the ceramic precursor, and the translucent substrate is mounted on a plate (hot plate). Then, a hot plate method in which the ceramic precursor is heated through the plate, a heater is disposed on the upper surface side and / or the lower surface side of the translucent base material, and electromagnetic waves (for example, infrared rays) are irradiated from the heater to make ceramic Examples include a method of heating the precursor.
加熱温度に制限は無く、セラミック前駆体を硬化させ、セラミックス多孔質体とすることが可能であれば任意であるが、通常90℃以上、好ましくは120℃以上、より好ましくは200℃以上、更に好ましくは350℃以上、また、通常750℃以下、好ましくは600℃以下、より好ましくは500℃以下である。加熱温度が低すぎると組成物に含まれる界面活性剤が膜中に多く残存し、着色や耐久性低下の原因となる可能性がある。一方、加熱温度が高すぎると透光基材とセラミックス多孔質体との接合が失われ、前記同様に耐久性低下の原因となる可能性がある。 There is no limitation on the heating temperature, and any heating is possible as long as the ceramic precursor can be cured to form a ceramic porous body, but it is usually 90 ° C. or higher, preferably 120 ° C. or higher, more preferably 200 ° C. or higher. Preferably it is 350 degreeC or more, and is 750 degrees C or less normally, Preferably it is 600 degrees C or less, More preferably, it is 500 degrees C or less. When the heating temperature is too low, a large amount of the surfactant contained in the composition remains in the film, which may cause coloring and a decrease in durability. On the other hand, if the heating temperature is too high, the bonding between the translucent base material and the porous ceramic body is lost, and there is a possibility that the durability is reduced as described above.
加熱を行なう際の昇温速度は本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、通常1℃/分以上、好ましくは10℃/分以上、また、通常500℃/分以下、好ましくは300℃/分以下で昇温する。昇温速度が遅すぎるとセラミックス多孔質体が緻密化し、屈折率が低くなりにくく、昇温速度が速すぎると膜歪みが大きくなって局所的なクラックの原因となる可能性がある。 The heating rate during heating is arbitrary as long as the effect of the present invention is not significantly impaired, but is usually 1 ° C./min or more, preferably 10 ° C./min or more, and usually 500 ° C./min or less, preferably 300 The temperature is raised at a temperature of ℃ / min or less. If the rate of temperature rise is too slow, the ceramic porous body becomes dense and the refractive index is difficult to be lowered. If the rate of temperature rise is too fast, film distortion increases and may cause local cracks.
加熱を行なう時間は本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、通常30秒以上、好ましくは1分以上、より好ましくは2分以上、また、通常5時間以下、好ましくは2時間以下、より好ましくは1時間以下である。加熱時間が短すぎると不要な界面活性剤を取り除けず、十分な光学性能を発現できなくなる可能性があり、一方、長すぎるとアルコキシシラン化合物の反応が進み、透光基板との密着性が低くなる可能性がある。 The heating time is arbitrary as long as the effect of the present invention is not significantly impaired, but is usually 30 seconds or more, preferably 1 minute or more, more preferably 2 minutes or more, and usually 5 hours or less, preferably 2 hours or less, More preferably, it is 1 hour or less. If the heating time is too short, the unnecessary surfactant may not be removed, and sufficient optical performance may not be exhibited. On the other hand, if the heating time is too long, the reaction of the alkoxysilane compound proceeds and adhesion to the light-transmitting substrate is low. There is a possibility.
加熱を行なう際の圧力は本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、減圧環境としてもよく、加熱工程では、圧力を、通常0.2MPa以下、好ましくは0.15MPa以下、より好ましくは0.1MPa以下とする。一方、圧力の下限に制限は無いが、通常10−4MPa以上、好ましくは10−3MPa以上、より好ましくは10−2MPa以上である。圧力が低すぎるとアルコキシシラン化合物の反応よりも有機溶媒の気化が進行し、吸湿性の高いセラミックス多孔質体となりやすく、外部環境に対して安定した光学機能を維持できないくなる可能性がある。 The pressure at the time of heating is arbitrary as long as the effect of the present invention is not significantly impaired, but may be a reduced pressure environment. In the heating step, the pressure is usually 0.2 MPa or less, preferably 0.15 MPa or less, more preferably 0.1 MPa or less. On the other hand, the lower limit of the pressure is not limited, but is usually 10 −4 MPa or more, preferably 10 −3 MPa or more, more preferably 10 −2 MPa or more. If the pressure is too low, the vaporization of the organic solvent proceeds more than the reaction of the alkoxysilane compound, and the ceramic porous body having high hygroscopicity is likely to be obtained, and there is a possibility that a stable optical function cannot be maintained with respect to the external environment.
加熱を行なう際の雰囲気は本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、中でも、乾燥ムラの生じにくい環境が好ましい。特に大気雰囲気下で加熱を行なうことが好ましい。また、不活性ガス処理を行ない、不活性雰囲気下で乾燥を行なうことも可能である。
以上のように、加熱処理を行なうことによりセラミックス多孔質体を得ることができるが、加熱工程の後に、必要に応じて冷却工程や後処理工程等を実施することも可能である。
The atmosphere during heating is arbitrary as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. Among them, an environment in which drying unevenness is unlikely to occur is preferable. It is particularly preferable to perform heating in an air atmosphere. It is also possible to perform an inert gas treatment and dry in an inert atmosphere.
As described above, the ceramic porous body can be obtained by performing the heat treatment, but it is also possible to carry out a cooling step, a post-treatment step, and the like as necessary after the heating step.
[冷却工程]
冷却工程とは、加熱工程で高温となったセラミックス多孔質体を冷却する工程である。この際、冷却速度は本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、通常0.1℃/分以上、好ましくは0.5℃/分以上、より好ましくは0.8℃/分以上、更に好ましくは1℃/分以上、また、通常100℃/分以下、好ましくは50℃/分以下、より好ましくは30℃/分以下、更に好ましくは20℃/分以下である。冷却速度が遅すぎると製造コストが高くなる可能性があり、速すぎると局所的なクラックの原因となる可能性がある。
また、冷却工程における雰囲気は本発明の効果を著しく損なわない限り任意であり、例えば、真空環境、不活性ガス環境であってもよい。さらに、温度及び湿度に制限は無いが、通常は常温・常湿で冷却することが好ましい。
[Cooling process]
A cooling process is a process of cooling the ceramic porous body which became high temperature by the heating process. At this time, the cooling rate is arbitrary as long as the effect of the present invention is not significantly impaired, but is usually 0.1 ° C./min or more, preferably 0.5 ° C./min or more, more preferably 0.8 ° C./min or more, More preferably, it is 1 ° C./min or more, usually 100 ° C./min or less, preferably 50 ° C./min or less, more preferably 30 ° C./min or less, still more preferably 20 ° C./min or less. If the cooling rate is too slow, the production cost may increase, and if it is too fast, it may cause local cracks.
The atmosphere in the cooling step is arbitrary as long as the effects of the present invention are not significantly impaired, and may be, for example, a vacuum environment or an inert gas environment. Furthermore, although there is no restriction | limiting in temperature and humidity, Usually, it is preferable to cool at normal temperature and normal humidity.
[後処理工程]
後処理工程で行なう具体的な操作に制限は無いが、例えば、得られたセラミックス多孔
質体をシリル化剤で処理することで、セラミックス多孔質体の表面をより機能性に優れたものにできる。具体例を挙げると、シリル化剤で処理することにより、セラミックス多孔質体に疎水性が付与され、膜表面や膜中の細孔が汚染されるのを防ぐことができる。
[Post-processing process]
Although there is no restriction | limiting in the specific operation performed at a post-processing process, For example, the surface of a ceramic porous body can be made more excellent in functionality by processing the obtained ceramic porous body with a silylating agent. . As a specific example, by treating with a silylating agent, hydrophobicity is imparted to the ceramic porous body, and contamination of the membrane surface and pores in the membrane can be prevented.
シリル化剤としては、例えば、トリメチルメトキシシラン、トリメチルエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルエトキシシラン、メチルジエトキシシラン、ジメチルビニルメトキシシラン、ジメチルビニルエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン等のアルコキシシラン類;トリメチルクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、メチルトリクロロシラン、メチルジクロロシラン、ジメチルクロロシラン、ジメチルビニルクロロシラン、メチルビニルジクロロシラン、メチルクロロジシラン、トリフェニルクロロシラン、メチルジフェニルクロロシラン、ジフェニルジクロロシランなどのクロロシラン類;ヘキサメチルジシラザン、N,N’−ビス(トリメチルシリル)ウレア、N−トリメチルシリルアセトアミド、ジメチルトリメチルシリルアミン、ジエチルトリエチルシリルアミン、トリメチルシリルイミダゾールなどのシラザン類;(3,3,3−トリフルオロプロピル)トリメトキシシラン、(3,3,3−トリフルオロプロピル)トリエトキシシラン、ペンタフルオロフェニルトリメトキシシラン、ペンタフルオロフェニルトリエトキシシラン等のフッ化アルキル基やフッ化アリール基を有するアルコキシシラン類;などが挙げられる。なお、シリル化剤は1種のみを用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。 Examples of the silylating agent include trimethylmethoxysilane, trimethylethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, dimethylethoxysilane, methyldiethoxysilane, dimethylvinylmethoxysilane, and dimethyl. Alkoxysilanes such as vinylethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, diphenyldiethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane; trimethylchlorosilane, dimethyldichlorosilane, methyltrichlorosilane, methyldichlorosilane, dimethylchlorosilane, dimethylvinylchlorosilane, Methyl vinyl dichlorosilane, methyl chloro disilane, triphenyl chloro silane, methyl diphenyl chloro Chlorosilanes such as silane and diphenyldichlorosilane; Silazanes such as hexamethyldisilazane, N, N′-bis (trimethylsilyl) urea, N-trimethylsilylacetamide, dimethyltrimethylsilylamine, diethyltriethylsilylamine, trimethylsilylimidazole; 3,3-trifluoropropyl) trimethoxysilane, (3,3,3-trifluoropropyl) triethoxysilane, pentafluorophenyltrimethoxysilane, pentafluorophenyltriethoxysilane, etc. Alkoxysilanes having a group; and the like. In addition, a silylating agent may use only 1 type and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
シリル化の具体的操作としては、例えば、シリル化剤をセラミックス多孔質体に塗布したり、シリル化剤中にセラミックス多孔質体を浸漬したり、セラミックス多孔質体をシリル化剤の蒸気中に曝したりすることにより、行なうことができる。
また、後処理の別の例としては、本発明のセラミックス多孔質体を多湿条件下で熟成することで、多孔質構造中に存在する未反応シラノールを減らすことができ、これにより、セラミックス多孔質体の耐水性をより向上させることも可能である。さらには、セラミックス多孔質体の上に他の無機酸化物膜を形成することで、機械強度や耐アルカリ性を向上させることも可能である。
Specific operations of silylation include, for example, applying a silylating agent to the ceramic porous body, immersing the ceramic porous body in the silylating agent, or placing the ceramic porous body in the vapor of the silylating agent. It can be done by exposing.
Further, as another example of the post-treatment, the ceramic porous body of the present invention can be aged under high humidity conditions to reduce unreacted silanol present in the porous structure. It is also possible to improve the water resistance of the body. Furthermore, it is possible to improve mechanical strength and alkali resistance by forming another inorganic oxide film on the ceramic porous body.
[実施例1]
[セラミック組成物の調製]
テトラエトキシシラン(以下、TEOS)1.86g、メチルトリエトキシシラン(以下、MTES)0.64g、エタノール(沸点78.3℃)0.58g、水1.39g及び、0.3重量%の塩酸水溶液3.25gを混合し、ウォーターバス中で30分攪拌した。次にヘキシルトリメトキシシラン(信越シリコーン製KBM−3063)1.33gを加えて混合しウォーターバス中で30分攪拌した。更に室温で30分攪拌して、混合物(A)を得た。
[Example 1]
[Preparation of ceramic composition]
Tetraethoxysilane (hereinafter TEOS) 1.86 g, Methyltriethoxysilane (MTES) 0.64 g, Ethanol (boiling point 78.3 ° C.) 0.58 g, Water 1.39 g and 0.3 wt% hydrochloric acid 3.25 g of an aqueous solution was mixed and stirred for 30 minutes in a water bath. Next, 1.33 g of hexyltrimethoxysilane (KBM-3063 made by Shin-Etsu Silicone) was added and mixed, and stirred in a water bath for 30 minutes. The mixture was further stirred at room temperature for 30 minutes to obtain a mixture (A).
次に、界面活性剤として、ポリエチレンオキサイド−ポリプロピレンオキサイド−ポリエチレンオキサイドトリブロックポリマー(ALDRICH製、重量平均分子量5650、エチレンオキサイド部位の割合30重量%);以下適宜「P123」という)1.54gとエタノール0.80gとを混合した混合液(B)に、前記の混合物(A)を添加して、室温で60分攪拌し0.45μmのフィルター(ワットマンジャパン(株)社製)でろ過することで混合物(C)を調整した。 Next, as a surfactant, 1.54 g of polyethylene oxide-polypropylene oxide-polyethylene oxide triblock polymer (manufactured by ALDRICH, weight average molecular weight 5650, ratio of ethylene oxide moiety 30% by weight; hereinafter referred to as “P123” as appropriate) and ethanol By adding the mixture (A) to the mixed solution (B) mixed with 0.80 g, stirring at room temperature for 60 minutes, and filtering with a 0.45 μm filter (Whatman Japan Co., Ltd.). Mixture (C) was prepared.
この混合物(C)11.37gと希釈溶媒として1−ブタノール(沸点117.3℃)45.49gとを混合し、室温で30分攪拌することでセラミック組成物を得た。
このセラミック組成物中の全アルコキシシラン類由来の珪素原子に対する炭素数3〜6のアルキル基を有するアルコキシシラン類由来の珪素原子の比率(mol/mol)は0.3で、全アルコキシシラン類由来の珪素原子に対する他のアルキルアルコキシシラン類(メチルトリエトキシシラン)由来の珪素原子の比率(mol/mol)は0.2である。
11.37 g of this mixture (C) and 45.49 g of 1-butanol (boiling point 117.3 ° C.) as a diluent solvent were mixed and stirred at room temperature for 30 minutes to obtain a ceramic composition.
The ratio (mol / mol) of silicon atoms derived from alkoxysilanes having an alkyl group having 3 to 6 carbon atoms to silicon atoms derived from all alkoxysilanes in this ceramic composition is 0.3, and derived from all alkoxysilanes. The ratio (mol / mol) of silicon atoms derived from other alkylalkoxysilanes (methyltriethoxysilane) to silicon atoms is 0.2.
[製膜工程]
得られた組成物を基材として大判スライドガラス(松浪硝子工業株式会社製 S112、厚み1mm)を使用して、スピンコーター(ミカサ製MS−A150)で塗布した。スピンコーターは、回転数500rpm、回転時間120秒、塗布液量1mlとした。
[加熱工程]
次に450℃に設定したオーブンに置き、大気雰囲気下で2分間加熱することで、基材上に概観外観の良好なセラミックス多孔質体(膜厚は110〜160nm、表面粗さRaは3nm以下)を得た。
[Film forming process]
Using the obtained composition as a base material, a large slide glass (S112 manufactured by Matsunami Glass Industrial Co., Ltd., thickness: 1 mm) was used and applied with a spin coater (MS-A150 manufactured by Mikasa). The spin coater was set to a rotation speed of 500 rpm, a rotation time of 120 seconds, and a coating liquid amount of 1 ml.
[Heating process]
Next, it is placed in an oven set at 450 ° C. and heated in an air atmosphere for 2 minutes, so that the ceramic porous body having a good appearance on the base material (film thickness is 110 to 160 nm, surface roughness Ra is 3 nm or less) )
《最小反射率、屈折率算出》
分光膜厚計(大塚電子製FE−3000)により、反射率を測定した結果、基材上に得られたセラミックス多孔質体の最小反射率は0.48%であり、その時の波長は507nmであった。フレネルの式を用いて屈折率を算出した結果、1.29であった。
《摩耗試験》
ミルスペックMIL−CCC−c−440に記載のチーズクロスを荷重500g/cm2で得られた多孔質シリカ膜表面上を20往復させた。摩耗性の評価は、「表面上に傷が全く確認できない」場合は◎、「目立った傷はなく、傷が基材へ到達していない」場合は○、「膜がなく傷が基板へ到達している」場合は×とした。実施例1は、表面上に傷が全く確認できなかったので、◎とした。
<< Minimum reflectance and refractive index calculation >>
As a result of measuring the reflectance with a spectral film thickness meter (FE-3000 manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.), the minimum reflectance of the ceramic porous body obtained on the substrate is 0.48%, and the wavelength at that time is 507 nm. there were. The refractive index calculated using the Fresnel equation was 1.29.
《Abrasion test》
The cheese cloth described in Mil-Spec MIL-CCC-c-440 was reciprocated 20 times on the surface of the porous silica film obtained at a load of 500 g / cm 2 . Abrasion evaluation is ◎ for “no scratches can be confirmed on the surface”, ○ for “no noticeable scratches and scratches not reaching the substrate”, “no scratches and no scratches on the substrate” "" In Example 1, no scratches could be confirmed on the surface.
《ヘーズ、全光線透過率》
ヘーズメータ(スガ試験機製TMダブルビーム自動ヘーズコンピューターHZ−2)により、ヘーズと全光線透過率を測定した。得られた積層体のヘーズは0.43%、全光線透過率は93.5%であった。
[実施例2]
MTES0.64g、ヘキシルトリメトキシシラン1.33g、1−ブタノール45.49gを、MTES0.80g、ヘキシルトリメトキシシラン1.11g、1−ブタノール45.24gに変更した以外は、実施例1と同様にして、セラミック組成物を得た。
《Haze, total light transmittance》
The haze and total light transmittance were measured with a haze meter (TM Double Beam Automatic Haze Computer HZ-2 manufactured by Suga Test Instruments Co., Ltd.). The haze of the obtained laminate was 0.43%, and the total light transmittance was 93.5%.
[Example 2]
Except that MTES 0.64 g, hexyltrimethoxysilane 1.33 g, and 1-butanol 45.49 g were changed to MTES 0.80 g, hexyltrimethoxysilane 1.11 g, and 1-butanol 45.24 g, the same as Example 1. Thus, a ceramic composition was obtained.
セラミック組成物中の全アルコキシシラン類由来の珪素原子に対する炭素数3〜6のアルキルアルコキシシラン類由来の珪素原子の比率(mol/mol)は0.25で、全アルコキシシラン類由来の珪素原子に対する他のアルキルアルコキシシラン類(メチルトリエトキシシラン)由来の珪素原子の比率(mol/mol)は0.25である。
実施例1と同様に[製膜工程][加熱工程]を行ない、基材上に外観の良好なセラミックス多孔質体(膜厚は110〜160nm、表面粗さRaは3nm以下)を得た。
The ratio (mol / mol) of silicon atoms derived from alkylalkoxysilanes having 3 to 6 carbon atoms to silicon atoms derived from all alkoxysilanes in the ceramic composition is 0.25, based on silicon atoms derived from all alkoxysilanes. The ratio (mol / mol) of silicon atoms derived from other alkylalkoxysilanes (methyltriethoxysilane) is 0.25.
[Film forming step] and [Heating step] were performed in the same manner as in Example 1 to obtain a porous ceramic body having a good appearance (film thickness: 110 to 160 nm, surface roughness Ra: 3 nm or less) on the substrate.
《最小反射率、屈折率》、《摩耗試験》、《ヘーズ、全光線透過率》も実施例1と同様に測定、算出した。結果は表1に示した。
[実施例3]
MTES0.64g、ヘキシルトリメトキシシラン1.33g、P123 1.54g、1−ブタノール45.49gを、MTES0.48g、ヘキシルトリメトキシシラン1.55g、P123 1.61g、1−ブタノール46.06gに変更した以外は、実施例1と同様にして、セラミック組成物を得た。
<< Minimum reflectance, refractive index >>, << Abrasion test >>, << Haze, Total light transmittance >> were also measured and calculated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
[Example 3]
MTES 0.64g, hexyltrimethoxysilane 1.33g, P123 1.54g, 1-butanol 45.49g changed to MTES 0.48g, hexyltrimethoxysilane 1.55g, P123 1.61g, 1-butanol 46.06g A ceramic composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that.
セラミック組成物中の全アルコキシシラン類由来の珪素原子に対する炭素数3〜6のアルキルアルコキシシラン類由来の珪素原子の比率(mol/mol)は0.35で、全アルコキシシラン類由来の珪素原子に対する他のアルキルアルコキシシラン類由来の珪素原子(メチルトリエトキシシラン)の比率(mol/mol)は0.15である。
実施例1と同様に[製膜工程][加熱工程]を行ない、基材上に外観の良好なセラミックス多孔質体(膜厚は110〜160nm、表面粗さRaは3nm以下)を得た。
The ratio (mol / mol) of silicon atoms derived from alkylalkoxysilanes having 3 to 6 carbon atoms to silicon atoms derived from all alkoxysilanes in the ceramic composition is 0.35, relative to silicon atoms derived from all alkoxysilanes. The ratio (mol / mol) of silicon atoms (methyltriethoxysilane) derived from other alkylalkoxysilanes is 0.15.
[Film forming step] and [Heating step] were performed in the same manner as in Example 1 to obtain a porous ceramic body having a good appearance (film thickness: 110 to 160 nm, surface roughness Ra: 3 nm or less) on the substrate.
《最小反射率、屈折率》、《摩耗試験》、《ヘーズ、全光線透過率》も実施例1と同様に測定、算出した。結果は表1に示した。
[実施例4]
TEOS1.86g、MTES0.64g、ヘキシルトリメトキシシラン1.33g、P123 1.54g、1−ブタノール45.49gを、TEOS1.30g、MTES1.59g、ヘキシルトリメトキシシラン0.66g、P1231.56g、1−ブタノール44.54gに変更した以外は、実施例1と同様にして、セラミック組成物を得た。
<< Minimum reflectance, refractive index >>, << Abrasion test >>, << Haze, Total light transmittance >> were also measured and calculated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
[Example 4]
TEOS 1.86 g, MTES 0.64 g, hexyltrimethoxysilane 1.33 g, P123 1.54 g, 1-butanol 45.49 g, TEOS 1.30 g, MTES 1.59 g, hexyltrimethoxysilane 0.66 g, P1231.56 g, 1 -A ceramic composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount was changed to 44.54 g.
セラミック組成物中の全アルコキシシラン類由来の珪素原子に対する炭素数3〜6のアルキルアルコキシシラン類由来の珪素原子の比率(mol/mol)は0.15で、全アルコキシシラン類由来の珪素原子に対する他のアルキルアルコキシシラン類由来の珪素原子(メチルトリエトキシシラン)の比率(mol/mol)は0.5である。
実施例1と同様に[製膜工程][加熱工程]を行ない、基材上に外観の良好なセラミックス多孔質体(膜厚は110〜160nm、表面粗さRaは3nm以下)を得た。
The ratio (mol / mol) of silicon atoms derived from alkyl alkoxysilanes having 3 to 6 carbon atoms to silicon atoms derived from all alkoxysilanes in the ceramic composition was 0.15, and relative to silicon atoms derived from all alkoxysilanes. The ratio (mol / mol) of silicon atoms (methyltriethoxysilane) derived from other alkylalkoxysilanes is 0.5.
[Film forming step] and [Heating step] were performed in the same manner as in Example 1 to obtain a porous ceramic body having a good appearance (film thickness: 110 to 160 nm, surface roughness Ra: 3 nm or less) on the substrate.
《最小反射率、屈折率》、《摩耗試験》、《ヘーズ、全光線透過率》も実施例1と同様に測定、算出した。結果は表1に示した。
[実施例5]
TEOS1.86g、MTES0.64g、ヘキシルトリメトキシシラン1.33g、P123 1.54g、1−ブタノール45.49gを、TEOS1.12g、MTES1.59g、ヘキシルトリメトキシシラン0.89g、P123を1.56g、1−ブタノール44.68gに変更し、ヘキシルトリメトキシシランを加えた後でウォーターバスでの加温時間を30分から2時間に変更した以外は、実施例1と同様にして、セラミック組成物を得た。
<< Minimum reflectance, refractive index >>, << Abrasion test >>, << Haze, Total light transmittance >> were also measured and calculated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
[Example 5]
TEOS 1.86 g, MTES 0.64 g, hexyltrimethoxysilane 1.33 g, P123 1.54 g, 1-butanol 45.49 g, TEOS 1.12 g, MTES 1.59 g, hexyltrimethoxysilane 0.89 g, P123 1.56 g The ceramic composition was changed in the same manner as in Example 1 except that the heating time in the water bath was changed from 30 minutes to 2 hours after the addition of hexyltrimethoxysilane to 44.68 g of 1-butanol. Obtained.
セラミック組成物中の全アルコキシシラン類由来の珪素原子に対する炭素数3〜6のアルキルアルコキシシラン類由来の珪素原子の比率(mol/mol)は0.2で、全アルコキシシラン類由来の珪素原子に対する他のアルキルアルコキシシラン類由来の珪素原子(メチルトリエトキシシラン)の比率(mol/mol)は0.5である。
実施例1と同様に[製膜工程][加熱工程]を行ない、基材上に外観の良好なセラミックス多孔質体(膜厚は110〜160nm、表面粗さRaは3nm以下)を得た。
The ratio (mol / mol) of silicon atoms derived from alkyl alkoxysilanes having 3 to 6 carbon atoms to silicon atoms derived from all alkoxysilanes in the ceramic composition is 0.2, and relative to silicon atoms derived from all alkoxysilanes. The ratio (mol / mol) of silicon atoms (methyltriethoxysilane) derived from other alkylalkoxysilanes is 0.5.
[Film forming step] and [Heating step] were performed in the same manner as in Example 1 to obtain a porous ceramic body having a good appearance (film thickness: 110 to 160 nm, surface roughness Ra: 3 nm or less) on the substrate.
《最小反射率、屈折率》、《摩耗試験》、《ヘーズ、全光線透過率》も実施例1と同様に測定、算出した。結果は表1に示した。
[実施例6]
MTES0.64g、1−ブタノール45.49gをMTES1.11g、1−ブタノール44.89gに変更し、更に、ヘキシルトリメトキシシラン1.33gをデシルトリメトキシシラン(信越化学製KBM3103C)0.70gに変更した以外は、実施例1と同様にして、セラミック組成物を得た。
<< Minimum reflectance, refractive index >>, << Abrasion test >>, << Haze, Total light transmittance >> were also measured and calculated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
[Example 6]
MTES 0.64g, 1-butanol 45.49g was changed to MTES 1.11g, 1-butanol 44.89g, and hexyltrimethoxysilane 1.33g was changed to decyltrimethoxysilane (Shin-Etsu Chemical KBM3103C) 0.70g. A ceramic composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that.
セラミック組成物中の全アルコキシシラン類由来の珪素原子に対する炭素数3〜6のアルキルアルコキシシラン類由来の珪素原子の比率(mol/mol)は0.15で、全アルコキシシラン類由来の珪素原子に対する他のアルキルアルコキシシラン類由来の珪素原
子(メチルトリエトキシシラン)の比率(mol/mol)は0.35である。
実施例1と同様に[製膜工程][加熱工程]を行ない、基材上に外観の良好なセラミックス多孔質体(膜厚は110〜160nm、表面粗さRaは3nm以下)を得た。
The ratio (mol / mol) of silicon atoms derived from alkyl alkoxysilanes having 3 to 6 carbon atoms to silicon atoms derived from all alkoxysilanes in the ceramic composition was 0.15, and relative to silicon atoms derived from all alkoxysilanes. The ratio (mol / mol) of silicon atoms (methyltriethoxysilane) derived from other alkylalkoxysilanes is 0.35.
[Film forming step] and [Heating step] were performed in the same manner as in Example 1 to obtain a porous ceramic body having a good appearance (film thickness: 110 to 160 nm, surface roughness Ra: 3 nm or less) on the substrate.
《最小反射率、屈折率》、《摩耗試験》、《ヘーズ、全光線透過率》も実施例1と同様に測定、算出した。結果は表1に示した。
[実施例7]
MTES0.64g、デシルトリメトキシシラン0.70g、1−ブタノール45.49gをMTES0.95g、デシルトリメトキシシラン0.94g、1−ブタノール45.19gに変更した以外は、実施例6と同様にして、セラミック組成物を得た。
<< Minimum reflectance, refractive index >>, << Abrasion test >>, << Haze, Total light transmittance >> were also measured and calculated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
[Example 7]
Except that MTES 0.64 g, decyltrimethoxysilane 0.70 g, and 1-butanol 45.49 g were changed to MTES 0.95 g, decyltrimethoxysilane 0.94 g, and 1-butanol 45.19 g, the same as in Example 6. A ceramic composition was obtained.
セラミック組成物中の全アルコキシシラン類由来の珪素原子に対する炭素数3〜6のアルキルアルコキシシラン類由来の珪素原子の比率(mol/mol)は0.2で、全アルコキシシラン類由来の珪素原子に対する他のアルキルアルコキシシラン類由来の珪素原子(メチルトリエトキシシラン)の比率(mol/mol)は0.3である。
実施例1と同様に[製膜工程][加熱工程]を行ない、基材上に外観の良好なセラミックス多孔質体(膜厚は110〜160nm、表面粗さRaは3nm以下)を得た。
The ratio (mol / mol) of silicon atoms derived from alkyl alkoxysilanes having 3 to 6 carbon atoms to silicon atoms derived from all alkoxysilanes in the ceramic composition is 0.2, and relative to silicon atoms derived from all alkoxysilanes. The ratio (mol / mol) of silicon atoms (methyltriethoxysilane) derived from other alkylalkoxysilanes is 0.3.
[Film forming step] and [Heating step] were performed in the same manner as in Example 1 to obtain a porous ceramic body having a good appearance (film thickness: 110 to 160 nm, surface roughness Ra: 3 nm or less) on the substrate.
《最小反射率、屈折率》、《摩耗試験》、《ヘーズ、全光線透過率》も実施例1と同様に測定、算出した。結果は表1に示した。
[比較例1]
TEOS1.86g、MTES0.64g、1−ブタノール45.49gを、TEOS1.70g、MTES1.73g、1−ブタノール43.9gに変更し、ヘキシルトリメトキシシラン(信越化学製KBM3063)を加えなかった以外は、実施例1と同様にして、セラミック組成物を得た。
<< Minimum reflectance, refractive index >>, << Abrasion test >>, << Haze, Total light transmittance >> were also measured and calculated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
[Comparative Example 1]
TEOS 1.86 g, MTES 0.64 g, 1-butanol 45.49 g was changed to TEOS 1.70 g, MTES 1.73 g, 1-butanol 43.9 g, and hexyltrimethoxysilane (KBM3063 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was not added. In the same manner as in Example 1, a ceramic composition was obtained.
セラミック組成物中の全アルコキシシラン類由来の珪素原子に対する炭素数3〜6のアルキルアルコキシシラン類由来の珪素原子の比率(mol/mol)は0で、全アルコキシシラン類由来の珪素原子に対する他のアルキルアルコキシシラン類由来の珪素原子(メチルトリエトキシシラン)の比率(mol/mol)は0.5である。
実施例1と同様に[製膜工程][加熱工程]を行ない、基材上に外観の良好なセラミックス多孔質体(膜厚は110〜160nm、表面粗さRaは3nm以下)を得た。
The ratio (mol / mol) of silicon atoms derived from alkyl alkoxysilanes having 3 to 6 carbon atoms to silicon atoms derived from all alkoxysilanes in the ceramic composition is 0, and other ratios relative to silicon atoms derived from all alkoxysilanes are 0. The ratio (mol / mol) of silicon atoms (methyltriethoxysilane) derived from alkylalkoxysilanes is 0.5.
[Film forming step] and [Heating step] were performed in the same manner as in Example 1 to obtain a porous ceramic body having a good appearance (film thickness: 110 to 160 nm, surface roughness Ra: 3 nm or less) on the substrate.
《最小反射率、屈折率》、《摩耗試験》、《ヘーズ、全光線透過率》も実施例1と同様に測定、算出した。結果は表1に示した。
[比較例2]
MTES0.64gをトリメチルメトキシシラン(東レ・ダウ Z−6013)0.280g、に変更し、ヘキシルトリメトキシシラン1.33gを1.55gに変更し、1−ブタノール45.49gを45.14gに変更した以外は、実施例1と同様にして、セラミック組成物を得た。
<< Minimum reflectance, refractive index >>, << Abrasion test >>, << Haze, Total light transmittance >> were also measured and calculated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
[Comparative Example 2]
0.64 g of MTES was changed to 0.280 g of trimethylmethoxysilane (Toray Dow Z-6013), 1.33 g of hexyltrimethoxysilane was changed to 1.55 g, and 45.49 g of 1-butanol was changed to 45.14 g. A ceramic composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that.
セラミック組成物中の全アルコキシシラン類由来の珪素原子に対する炭素数3〜6のアルキルアルコキシシラン類由来の珪素原子の比率(mol/mol)は0.35で、全アルコキシシラン類由来の珪素原子に対する他のアルキルアルコキシシラン類由来の珪素原子(メチルトリエトキシシラン)の比率(mol/mol)は0.15である。
実施例1と同様に[製膜工程][加熱工程]を行ない、基材上に外観の良好なセラミックス多孔質体(膜厚は110〜160nm、表面粗さRaは3nm以下)を得た。
The ratio (mol / mol) of silicon atoms derived from alkylalkoxysilanes having 3 to 6 carbon atoms to silicon atoms derived from all alkoxysilanes in the ceramic composition is 0.35, relative to silicon atoms derived from all alkoxysilanes. The ratio (mol / mol) of silicon atoms (methyltriethoxysilane) derived from other alkylalkoxysilanes is 0.15.
[Film forming step] and [Heating step] were performed in the same manner as in Example 1 to obtain a porous ceramic body having a good appearance (film thickness: 110 to 160 nm, surface roughness Ra: 3 nm or less) on the substrate.
《最小反射率、屈折率》、《摩耗試験》、《ヘーズ、全光線透過率》も実施例1と同様に測定、算出した。結果は表1に示した。 << Minimum reflectance, refractive index >>, << Abrasion test >>, << Haze, Total light transmittance >> were also measured and calculated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
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