覆膜形成用涂布液和其制造方法、和带覆膜的基材的制造方法技术

本发明专利技术涉及覆膜形成用涂布液和其制造方法、和带覆膜的基材的制造方法。对于本发明专利技术的透明覆膜形成用涂布液，在包含水和有机溶剂的混合溶剂中溶解或分散有能够与金属醇盐形成螯合物的有机化合物(A成分)、式(2)所示的3官能以上的硅烷化合物和其水解缩合物中的至少一者(B成分)以及式(3)所示的金属醇盐和其水解缩合物中的至少一者(C成分)。此时，A成分的摩尔数(M1)与C成分的摩尔数(M3)的摩尔比(M1/M3)处于0.25以上且小于2.0的范围，B成分的摩尔数(M2)与C成分的摩尔数(M3)的摩尔比(M2/M3)处于0.1以上且9.0以下的范围。(R3)(4‑m)Si(R4)m(2)M(OR5)n(3)。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及覆膜形成用涂布液。详细而言，涉及无论在较低温下进行固化都能够形成硬度和耐裂纹性兼顾的优异的透明覆膜的涂布液。
技术介绍
以往，为了对玻璃、塑料等基材赋予功能，在基材表面形成覆膜。例如，为了提高玻璃、塑料片、塑料透镜、树脂薄膜和显示装置前面板等的基材表面的耐磨性，在基材表面形成硬涂膜。作为这样的硬涂膜，已知有机树脂膜、无机膜。进而，还已知，在有机树脂膜、无机膜中配混树脂颗粒、二氧化硅等无机颗粒，进一步提高耐磨性。另外，还已知，在透明覆膜中配混导电性颗粒而赋予了抗静电性能、电磁波屏蔽性能的带透明覆膜的基材。进而，还已知，在透明覆膜中配混有高折射率颗粒的高折射率透明覆膜、在透明覆膜中配混低折射率颗粒而赋予了防反射性能的低折射率透明覆膜、配混有着色颜料颗粒的透明性覆膜等。另外，为了调节基材的折射率、介电常数，已知，使用醇盐化合物、或在其中配混有胶体颗粒的涂布液通过溶胶-凝胶法形成触摸面板用的覆膜。然而，该方法中，为了使覆膜固化，必须在500℃左右下进行加热，仅可以使用耐热性高的基材。与此相对，包含乙酰丙酮螯合物化合物、硅烷化合物和除了硅以外的金属醇盐的涂布液时，(在干燥时或干燥后)通过紫外线照射在较低温下固化，可以形成耐久性优异的透明陶瓷覆膜(例如，参照文献1(日本特开平2-48403号公报))。另外，已知使用涂布溶液，形成具有微细的凹凸状表层的溶胶凝胶膜，所述涂布溶液由使添加有用乙酰丙酮稳定化的金属醇盐的四烷氧基硅烷水解以及脱水缩合而成的溶胶A和使1个官能团烷基化的烷基三烷氧基硅烷水解以及脱水缩合而成的溶胶B的混合物、和以异丙醇作为主要成分的溶剂、以及在它们中混合存在的二醇类形成(例如，参照文献2(日本特开2005-281132号公报))。文献1中公开的涂布液中，可以提供在较低温下固化的透明覆膜，但是存在如下问题：例如基底为树脂的情况下，稍难以抑制裂纹的产生。另外，文献2中公开了，使用将3官能硅烷(例如，烷基三烷氧基硅烷)水解和脱水缩合(水解缩合)而得到的溶胶，形成微细的凹凸状表层。然而，低温下难以形成充分的硬度的覆膜，因此，必须至少在600℃左右下进行焙烧。因此，无法使用耐热性低的基材。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供涂布于基材后具有充分的硬度、且难以产生裂纹的覆膜形成用涂布液。本专利技术人等为了消除上述问题进行了深入研究，结果发现：使用在包含水和有机溶剂的混合溶剂中溶解或分散有能够与金属醇盐形成螯合物的有机化合物、3官能以上的硅烷化合物和金属醇盐(其中，排除硅醇盐)的涂布液时，可以得到具有充分的硬度、且难以产生裂纹的覆膜。本专利技术是基于该发现而完成的。即，本专利技术的覆膜形成用涂布液在包含水和有机溶剂的混合溶剂中溶解或分散有能够与金属醇盐形成螯合物的有机化合物(A成分)、3官能以上的硅烷化合物和其水解缩合物中的至少一者(B成分)以及金属醇盐和其水解缩合物中的至少一者(C成分)。此时，A成分的摩尔数(M1)与C成分的摩尔数(M3)的摩尔比(M1/M3)为0.25以上且小于2.0，B成分的摩尔数(M2)
与C成分的摩尔数(M3)的摩尔比(M2/M3)为0.1以上且9.0以下。需要说明的是，B成分和C成分分别如后述的式(2)和式(3)所示。进而，将源自B成分的SiO2换算浓度(浓度C2)设为0.005～12质量％的范围，将源自C成分的元素M的MOX换算浓度(浓度C3)设为0.02～14.25质量％的范围，将浓度C2和浓度C3的总计(CT)设为0.1～15质量％的范围。由此，覆膜的耐裂纹性提高。进而，B成分为3官能硅烷化合物和其水解缩合物中的至少一者时，将摩尔比(M2/M3)设为0.5～8.0的范围。另外，本专利技术的涂布液的制造方法具备以下的工序1～3。工序1：将有机溶剂、水、3官能以上的硅烷化合物(B成分)和水解催化剂配混制备储备液1的工序。工序2：将有机溶剂、能够与金属醇盐形成螯合物的有机化合物(A成分)和金属醇盐(C成分)配混制备储备液2的工序。此处，A成分的配混量相对于C成分的金属元素1摩尔为0.25摩尔以上且小于2.0摩尔的范围。工序3：将储备液1、储备液2和水配混，在5℃以上且40℃以下进行搅拌的工序。需要说明的是，B成分和C成分分别如后述的式(2)和式(3)所示。进而，本专利技术的带覆膜的基材使用前述任意构成的涂布液在基材上形成覆膜。进而，本专利技术的带覆膜的基材的制造方法具备如下工序：涂布工序，将前述任意构成的涂布液涂布于基材；干燥工序，在涂布工序后将基材在80℃以上且150℃以下进行加热；照射工序，在干燥工序后，对在基材上形成的涂布膜照射紫外线；和，加热工序，在照射工序后将涂布膜在80℃以上且300℃以下进行加热。由于可以利用300℃以下的工艺进行成膜，因此可以制作在耐热性低的基材上兼顾硬度和耐裂纹性的覆膜。如果应用本专利技术，则即使在涂布液不配混高折射率颗粒也可以形成高折
射率(折射率1.3～2.3)的透明覆膜。具体实施方式以下，对本专利技术的覆膜形成用涂布液、涂布液的制造方法、带覆膜的基材和带覆膜的基材的制造方法进行说明。〔覆膜形成用涂布液〕覆膜形成用涂布液(以下，称为“本涂布液”)在包含水和有机溶剂的混合溶剂中溶解或分散有能够与金属醇盐形成螯合物的有机化合物(A成分)、式(2)所示的3官能以上的硅烷化合物和其水解缩合物中的至少一者(B成分)以及式(3)所示的金属醇盐和其水解缩合物中的至少一者(C成分)。(R3)(4-m)Si(R4)m (2)(此处，m为3和4中的至少一者。R3为碳数1至8的未取代或取代烷基、未取代或取代芳基和乙烯基中的任一者。R4为碳数1至8的未取代或取代烷氧基、未取代或取代芳基氧基、乙烯基氧基、羟基、氢原子和卤原子中的任一者，可以相同也可以不同。)M(OR5)n (3)(此处，M为选自Be、Al、Sc、Ti、V、Cr、Fe、Ni、Zn、Ga、Ge、As、Se、Y、Zr、Nb、In、Sn、Sb、Te、Hf、Ta、W、Pb、B、Bi、Ce和Cu中的1种元素，R5为碳数1至10的未取代或取代烷基。n为与M的化合价相同的数。)由上述的式(2)所理解那样，B成分包括m＝3的情况下的、“3官能硅烷化合物和其水解缩合物中的至少一者(B3成分)”和m＝4的情况下的、“4官能硅烷化合物和其水解缩合物中的至少一者(B4成分)”。而且，本涂布液包含B3成分和B4成分中的至少一者作为B成分。需要说明的是，本涂布液中也可以包含B成分和C成分水解缩合而生成的水解缩合物。此时，A成分的摩尔数(M1)与C成分的摩尔数(M3)的摩尔比(M1/M3)必须为0.25以上且小于2.0的范围。进而，B成分的摩尔数(M2)与C成分的
摩尔数(M3)的摩尔比(M2/M3)必须处于0.1以上且9.0以下的范围。此处，各成分水解的情况下，摩尔数(M1～M3)也使用以水解前的结构作为基准的值。摩尔比(M1/M3)为2.0以上时，A成分配位于C成分中的OR5部的大半部分，有B成分与C成分的反应被抑制的担心。因此，固化时，难以形成-M-O-Si-的交联，有所得覆膜的硬度变得不充分的担心。另外，覆膜中残留的A成分的量增加，还有膜的表面电阻值等电特性经时变化、可靠性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种覆膜形成用涂布液，其特征在于，其是在包含水和有机溶剂的混合溶剂中溶解或分散有A成分、B成分以及C成分而得到的涂布液，所述A成分为能够与金属醇盐形成螯合物的有机化合物，所述B成分为下述式(2)所示的3官能以上的硅烷化合物和其水解缩合物中的至少一者，所述C成分为下述式(3)所示的金属醇盐和其水解缩合物中的至少一者，所述A成分的摩尔数M1与所述C成分的摩尔数M3的摩尔比即M1/M3为0.25以上且小于2.0，所述B成分的摩尔数M2与所述C成分的摩尔数M3的摩尔比即M2/M3为0.1以上且9.0以下，(R3)(4‑m)Si(R4)m    (2)m为3和4中的至少一者，R3为碳数1至8的未取代或取代烷基、未取代或取代芳基和乙烯基中的任一者，R4为碳数1至8的未取代或取代烷氧基、未取代或取代芳基氧基、乙烯基氧基、羟基、氢原子和卤原子中的任一者，可以相同也可以不同，M(OR5)n    (3)M为选自Be、Al、Sc、Ti、V、Cr、Fe、Ni、Zn、Ga、Ge、As、Se、Y、Zr、Nb、In、Sn、Sb、Te、Hf、Ta、W、Pb、B、Bi、Ce和Cu中的1种元素，R5为碳数1至10的未取代或取代烷基，n为与M的化合价相同的数。...

【技术特征摘要】
2015.03.31 JP 2015-074530;2015.03.31 JP 2015-072751.一种覆膜形成用涂布液，其特征在于，其是在包含水和有机溶剂的混合溶剂中溶解或分散有A成分、B成分以及C成分而得到的涂布液，所述A成分为能够与金属醇盐形成螯合物的有机化合物，所述B成分为下述式(2)所示的3官能以上的硅烷化合物和其水解缩合物中的至少一者，所述C成分为下述式(3)所示的金属醇盐和其水解缩合物中的至少一者，所述A成分的摩尔数M1与所述C成分的摩尔数M3的摩尔比即M1/M3为0.25以上且小于2.0，所述B成分的摩尔数M2与所述C成分的摩尔数M3的摩尔比即M2/M3为0.1以上且9.0以下，(R3)(4-m)Si(R4)m (2)m为3和4中的至少一者，R3为碳数1至8的未取代或取代烷基、未取代或取代芳基和乙烯基中的任一者，R4为碳数1至8的未取代或取代烷氧基、未取代或取代芳基氧基、乙烯基氧基、羟基、氢原子和卤原子中的任一者，可以相同也可以不同，M(OR5)n (3)M为选自Be、Al、Sc、Ti、V、Cr、Fe、Ni、Zn、Ga、Ge、As、Se、Y、Zr、Nb、In、Sn、Sb、Te、Hf、Ta、W、Pb、B、Bi、Ce和Cu中的1种元素，R5为碳数1至10的未取代或取代烷基，n为与M的化合价相同的数。2.根据权利要求1所述的覆膜形成用涂布液，其特征在于，源自所述B成分的SiO2换算浓度即浓度C2处于0.005～12质量％的范围，源自所述C成分的元素M的MOX换算浓度即浓度C3处于0.02～14.25质量％的范围，所述浓度C2和所述浓度C3的总计即浓度CT处于0.1～15质量％的范围。3.根据权利要求1所述的覆膜形成用涂布液，其特征在于，所述B成分
\t为3官能硅烷化合物和其水解缩合物中的至少一者时，所述B成分的摩尔数M2与所述C成分的摩尔数M3的摩尔比即M2/M3处于0.5～8.0的范围。4.根据权利要求1所述的覆膜形成用涂布液，其特征在于，所述涂布液包含3官能的硅烷化合物和其水解缩合物中的至少一者时，该涂布液的pH为4～8。5.根据权利要求1所述的覆膜形成用涂布液，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：荒金宏忠，江上美纪，村口良，小松通郎，熊泽光章，
申请(专利权)人：日挥触媒化成株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP