JP6212372B2 - 機能性膜の製造方法及び機能性膜 - Google Patents
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Description
例えば、太陽電池発電や太陽熱発電、風力発電等の環境に優しい再生可能なエネルギーは、炭酸ガス等の温暖化を誘発するといわれているガスを排出しないため、クリーンなエネルギーとして研究開発が盛んに行われている。
中でも、太陽電池発電や太陽熱発電は、安全性や扱いやすさに優れていることから、今後、一層注目を浴びると考えられている。
これらは太陽光を反射鏡によって一部分に集光し、その集光熱によって熱電変換により電気エネルギーを得る方式である。そのため、これらの方式では、ロスを少なく光を集光するかが重要であり、集光効率を向上させるために、表面に様々な機能性膜(防汚性、反射防止性、防曇性等を有する膜)を形成することが検討されている。
また、基材表面に反射防止性能を付与する技術としては、例えば特許文献2に、アルコキシシランを加水分解、縮合させるゾルゲル法によって調製した後のゾル液とシリカ微粒子とを併用した、反射防止性を有するシリカ系薄膜を形成する技術が開示されている。
さらに、反射防止膜を形成する技術としては、例えば特許文献4には、界面活性剤と珪酸ナトリウムとを用いてシリカ複合体を形成した後、前記界面活性剤を溶媒洗浄して除去し、メソポーラスシリカを含有する反射防止膜を形成する技術が開示されている。
また、特許文献1〜4には、ガラス基板上に、金属酸化被膜を形成する方法として、例えば、蒸着法、スパッタリング法、CVD法、浸漬法、スプレー法、スピンコート法、フロー法などが採用されているが、これらの方法は、いずれも膜形成するために要する時間が長く、ことに大面積サイズ基板においては、そのタクトが非常に長くなるため、生産性が低下し大幅なコスト高を招来するという問題を有している。
さらに特許文献6に記載されている技術においては、塗布直後に傾斜姿勢を維持したままレベリングを行うが、ある角度以下の傾斜姿勢を維持して前記レベリングを行うと、薄膜を形成するためには長時間必要となり、ゴミが付着しやすく十分な生産性が確保できないという問題を有している。
すなわち本発明は以下の通りである。
機能性膜の形成面である基材表面が、水平面に対し、50°以下の角度θ1になるように基材を傾斜させ、当該基材を傾斜させた状態を維持したまま、コーティング剤を前記基材に注ぎかけ、当該基材の体積の1/10以上塗布する塗布工程と、
前記基材を、さらに、基材表面が水平面に対し、100°以上150°以下の角度θ2になるように傾斜させ、当該基材を傾斜させた状態を維持する、傾斜状態維持工程と、
コーティング剤を塗布した基材を、100℃以下の温度で温風乾燥、赤外線乾燥、送風乾燥の、少なくともいずれかを行う乾燥工程と、
を、有する機能性膜の製造方法。
〔2〕
前記基材上に塗布されたコーティング剤のうちの、40質量%以上99.9質量%以下
を、前記基材から流し落とす工程を有する、前記〔1〕に記載の機能性膜の製造方法。
〔3〕
前記コーティング剤は、固形分が1質量%以上15質量%以下であり、粘度が1mPa
s〜20mPasであり、表面張力が20mN/m以上75mN/m以下である、前記〔1〕又は〔2〕に記載の機能性膜の製造方法。
〔4〕
前記基材が、太陽熱発電用ミラー又は太陽電池用ガラスである、前記〔1〕乃至〔3〕のいずれか一に記載の機能性膜の製造方法。
本実施形態の機能性膜の製造方法は、
基材表面が、水平面に対し、50°以下の角度θ1になるように基材を傾斜させ、当該基材を傾斜させた状態を維持したまま、コーティング剤を前記基材の体積の1/10以上塗布する塗布工程と、
前記基材を、さらに、基材表面が水平面に対し、50°より大きく180°より小さい角度θ2になるように傾斜させ、当該基材を傾斜させた状態を維持する、傾斜状態維持工程と、
を、有する。
図1は、本実施形態の機能性膜の製造方法の説明図であって、機能性膜の製造装置の一例の概略図を示す。
前記基材挿入用ベルトコンベアー1と基材排出用ベルトコンベアー3との間には、前記コーティング剤を基材10の表面に塗布する塗布部2が配置されており、基材10は、矢印Aに示すように、基材挿入用ベルトコンベアー1から塗布部2を介して基材排出用ベルトコンベアー3方向へと搬送されるようになされている。
具体的には、基材挿入用ベルトコンベアー1上においては、所定の基材10が、当該基材表面が水平面に対して所定の角度θ1に載置され、当該基材は、前記基材挿入用ベルトコンベアー1により塗布部2の方向へと搬送される。
塗布部2においては、上部から供給され、例えばカーテン状又はスプレー状のコーティング剤20の領域を、基材10が通過するようになされている。
なお、上記角度θ1は基材10の任意の片端を基準とし、重力方向に対して垂直の方向を水平方向(0°)としたとき、50°以下の傾斜角度とする。
余剰のコーティング剤は、塗布部2の下部に設けられた回収部30で回収される。
基材10は、基材排出用ベルトコンベアー3によって排出される(塗布工程)。
なお、上記角度θ2は基材10の任意の片端を基準とし、重力方向に対して垂直の方向を水平方向(0°)としたとき、50°よりも大きく、180°よりも小さい傾斜角度とする。
上記のように、基材10を角度θ2に傾斜させた状態を維持し、基材10上に塗布された過剰なコーティング剤を流し落としながらレベリングを行う(傾斜状態維持工程)。
流し落としたコーティング剤は、図1中、矢印Bに示すように、再び塗布部2に返送する。
前記乾燥処理は、自然乾燥、加熱乾燥、送風乾燥のいずれでもよい。
上述した工程を経ることにより、基材10上の過剰なコーティング剤が流し落とされ、乾燥処理によって、流動性がなく、均一かつ平滑な塗膜を形成することができる。
その後、傾斜角度θ=0°に戻して水平状態とし、ベルトコンベアー6により系外に送出する。
このとき、さらに必要に応じて100℃以下の温度で所定時間の乾燥処理を施してもよい。
上述したようにして基材10上の塗膜が硬化され、塗布が完了し、機能性膜22が得られる。
(塗布工程)
本実施形態の機能性膜の製造方法においては、塗布の方法は、特に限定されるものではなく、基材の大きさ・形に応じて、どんな塗布手段を用いてもよく、基材体積の1/10以上のコーティング剤を、基材に塗布し、基材表面を完全に覆うように塗布できればよい。
塗布方法としては、例えば、スプレー法、カーテンフロー法、ロール法、スリット法等が挙げられる
本実施形態の機能性膜の製造方法は、大判サイズのコーティングに最適な方法であるため、太陽熱発電用ミラー、太陽電池用ガラスを基材として用い、太陽熱発電設備や太陽電池を製造する際の製膜方法として好適である。
前記角度θ1を50°以下とすることにより、塗布時に基材に自重で均一にむらなく塗り広げることができるようにする効果が得られる。前記角度θ1は、45°以下であることが好ましく、30°以下であることがより好ましい。
また、基材体積の1/10以上のコーティング剤を基材表面に塗布することにより必要量以上の塗料で基材を十分覆い、自重で速やかに流される効果が得られる。
コーティング剤は、基材体積の1/9以上であることが好ましく、1/5以上であることがより好ましい。
本実施形態の機能性膜の製造方法においては、前記塗布工程の直後から所定時間、基材を水平面に対し、50°より大きく180°より小さい傾斜角度θ2になるように傾斜させ、前記基材を傾斜させた状態で維持する。
前記所定時間に関しては、コーティング剤の自重により過剰に塗布されたコーティング剤が流れ落ち、基材上のコーティング剤に流動性がなくなるまで維持させる観点から、5分以上15分以下が好ましく、5分以上12分以下がより好ましく、5分以上10分以下がさらに好ましい。
この傾斜状態維持工程により、前記角度θ2を50°よりも大きく180°よりも小さい角度として基材を維持することにより、機能性膜表面に対するゴミの付着を効果的に低減させることができる。
前記角度θ2は、コーティング剤のレベリング性及び機能性膜の生産性を向上させる観点から、90°より大きく150°より小さい角度とすることが好ましく、100°以上150°以下の角度とすることがより好ましい。
これにより、前記(塗布工程)で、過剰に塗布されたコーティング剤を十分に流し落とし、必要量分を基材表面に残すことができる。
より好ましくは60質量%以上99.9質量%以下、さらに好ましくは80質量%以上99.9質量%以下、流し落とす。
基材を0°に戻すタイミングは、特に限定されないが、上述したように、コーティング剤が十分に流し落とされ、基材上に塗布されたコーティング剤の流動性がなくなっていればよい。
また、後述するように、乾燥工程を経た後に、基材の傾きを0°に戻してもよい。
上記のように、基材上からコーティング剤を十分に除去した後、100℃以下の温度で乾燥処理を行うことが好ましい。
なお、乾燥処理は、基材の傾斜角度を0°に戻した後に行ってもよいが、基材を上記角度θ2に傾斜させた状態を維持したまま行うことが、ゴミ付着を軽減する観点から好ましい。
乾燥処理の温度は、急激な乾燥による乾燥ムラの発生を防止する観点から、100℃以下とすることが好ましく、50℃以下とすることがより好ましく、40℃以下とすることがさらに好ましい。
乾燥方法としては、以下に限定されるものではないが、例えば、自然乾燥、温風乾燥、赤外線乾燥、送風乾燥等が挙げられ、それぞれを単独で使用してもよく、2つ以上を組み合わせて使用してもよい。
本実施形態に用いられるコーティング剤としては、従来公知の親水性コーティング剤などを使用できるが、有機溶媒の含有量が少なく、100℃以下の温度で乾燥、硬化可能な、いわゆる低温硬化タイプのコーティング剤が好ましい。
なお、前記親水性とは、当該コーティング剤により形成した機能性膜の、20℃での水の接触角が60°以下である場合を言うが、特に水の接触角が30°以下であると、降雨等の水による自己浄化能(セルフクリーニング)による耐汚染性を発現するので好ましい。
さらに優れた耐汚染性発現や防曇性発現の観点から、前記水の接触角は20°以下であることがより好ましく、10°以下であることがさらに好ましく、5°以下であることがさらにより好ましい。
本実施形態において用いるコーティング剤の粘度は、所定時間内に、過剰のコーティング剤を流し落とし、必要量のみ基材上に残すという観点から、1mPas以上20mPas以下であることが好ましく、1mPas以上10mPas以下であることがより好ましい。さらに好ましくは1mPas以上7.5mPas以下であり、さらにより好ましくは1mPas以上5mPas以下である。
コーティング剤の粘度は、後述する実施例に記載の方法により測定することができる。
本実施形態において用いるコーティング剤の表面張力は、コーティング剤を流し落とした後も10nm〜1000nmの膜厚に調整可能として良好な外観特性を得ることを可能とし、基材表面に十分塗れ広がりながら保持される効果を得る観点から、20mN/m以上75mN/m以下にすることが好ましい。より好ましくは25mN/m以上50mN/m以下であり、さらに好ましくは30mN/m以上40mN/m以下である。
コーティング剤の表面張力は、後述する実施例に記載の方法により測定することができ
る。また、コーティング剤の粘度及び表面張力は、固形分濃度を調整することにより所望
の値に制御することができる。
当該コーティング剤は、数平均粒子径が1〜400nmの金属酸化物(A)と、水及び乳化剤の存在下で、加水分解性珪素化合物(b1)、及び2級アミド基及び3級アミド基の少なくとも一方を有するビニル単量体(b2)(以下、2級及び/又は2級アミド基を有するビニル単量体(b2)と記載する場合がある。)を重合して得られる数平均粒子径が10〜800nmである重合体エマルジョン粒子(B)を含む。
前記低温硬化タイプのコーティング剤においては、金属酸化物(A)は、重合体エマルジョン粒子(B)と相互作用することにより重合体エマルジョン粒子(B)の硬化剤として機能する。これにより前記コーティング剤を用いることにより、耐候性、耐薬品性、光学特性、さらには、防汚性、防曇性、帯電防止性等に優れた機能性膜が得られる。
ここで、前記金属酸化物(A)と重合体エマルジョン粒子(B)との相互作用としては、例えば、金属酸化物(A)が有する水酸基と重合体エマルジョン粒子(B)が有する2級及び/又は3級アミド基との水素結合や、金属酸化物(A)が有する水酸基と重合体エマルジョン粒子(B)を構成する加水分解性金属化合物(b1)の重合生成物との縮合(化学結合)等が挙げられる。
これらの中でも、表面水酸基の多い二酸化珪素(シリカ)、酸化アルミニウム(アルミナ)、酸化アンチモン及びそれらの複合酸化物等が好ましい。
また、前記金属酸化物(A)として光触媒を選択すると、上記コーティング剤から形成される機能性膜は、光照射により光触媒活性及び/又は親水性を発現するため非常に好ましい。
本実施形態においては、用いる金属酸化物(A)の形態が、機能性膜の光学特性等の機能発現にとって重要な因子となる。
本実施形態に好適に使用される金属酸化物(A)としては、1次粒子と2次粒子との混合物(1次粒子、2次粒子何れかのみでもよい)の数平均粒子径が1〜400nmの金属酸化物(A)ゾル又は金属酸化物(A)分散液が好ましい。
特に数平均粒子径が1〜100nmの金属酸化物(A)ゾル又は金属酸化物(A)分散液を使用した場合、上記コーティング剤からは透明性に優れた機能性膜を得ることができるためより好ましい。さらに好ましくは数平均粒子径が3〜80nm、さらにより好ましくは5〜50nmの金属酸化物(A)ゾル又は金属酸化物(A)分散液が好適に選択される。
加水分解性珪素化合物(b1)に対する2級アミド基及び/又は3級アミド基を有するビニル単量体(b2)の質量比(b2)/(b1)は、重合安定性の観点から、5/95〜95/5であることが好ましく、より好ましくは10/90〜90/10である。
R’は、直鎖状又は分岐状の炭素数が1〜30個のアルキル基、炭素数5〜20のシクロアルキル基、及び置換されていないか又は炭素数1〜20のアルキル基若しくは炭素数1〜20のアルコキシ基若しくはハロゲン原子で置換されている炭素数6〜20のアリール基からなる群より選ばれる少なくとも1種の炭化水素基を表す。
xは1以上4以下の整数であり、yは0以上3以下の整数である。
また、x+y=4である。)
また、これらの加水分解性珪素化合物(b1)としての珪素アルコキシドやシランカップリング剤は、1種のみを単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
環状シロキサンオリゴマーの併用により、柔軟性等に優れた機能性膜を形成することができる。
環状シロキサンオリゴマーとしては、下記式(6)で表される化合物が挙げられる。
前記(メタ)アクリル酸エステルの具体例としては、以下に限定されるものではないが、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸メチルシクロヘキシル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸ドデシル等が挙げられる。
前記(ポリ)オキシエチレンジ(メタ)アクリレートの具体例としては、以下に限定されるものではないが、例えば、ジ(メタ)アクリル酸エチレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸ジエチレングリコール、メトキシ(メタ)アクリル酸ジエチレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸テトラエチレングリコール等が挙げられる。
なお、本明細書中で、(メタ)アクリルとはメタアクリル又はアクリルを簡便に表記したものである。
カルボキシル基含有ビニル単量体を用いることによって、重合体エマルジョン粒子(B)にカルボキシル基を導入することができ、エマルジョンとしての安定性を向上させ、外部からの分散破壊作用に抵抗力を持たせることが可能となる。この際、導入したカルボキシル基は、一部又は全部を、アンモニアやトリエチルアミン、ジメチルエタノールアミン等のアミン類やNaOH、KOH等の塩基で中和することもできる。
前記(ポリ)オキシエチレン(メタ)アクリレートの具体例としては、以下に限定されるものではないが、例えば、(メタ)アクリル酸エチレングリコール、メトキシ(メタ)アクリル酸エチレングリコール、(メタ)アクリル酸ジエチレングリコール、メトキシ(メタ)アクリル酸ジエチレングリコール、(メタ)アクリル酸テトラエチレングリコール、メトキシ(メタ)アクリル酸テトラエチレングリコール等が挙げられる。
また、前記(ポリ)オキシプロピレン(メタ)アクリレートの具体例としては、以下に限定されるものではないが、例えば、(メタ)アクリル酸プロピレングリコール、メトキシ(メタ)アクリル酸プロピレングリコール、(メタ)アクリル酸ジプロピレングリコール、メトキシ(メタ)アクリル酸ジプロピレングリコール、(メタ)アクリル酸テトラプロピレングリコール、メトキシ(メタ)アクリル酸テトラプロピレングリコール等が挙げられる。
水酸基含有ビニル単量体を用いることによって、2級アミド基及び/又は3級アミド基を有するビニル単量体(b2)との重合生成物の水素結合力を制御することが可能となるとともに、重合体エマルジョン粒子(B)の水分散安定性を向上させることが可能となる。
グリシジル基含有ビニル単量体や、カルボニル基含有ビニル単量体を使用すると、重合体エマルジョン粒子(B)が反応性を有し、ヒドラジン誘導体やカルボン酸誘導体、イソシアネート誘導体等により架橋させることにより耐溶剤性等の優れた機能性膜の形成が可能となる。
前記グリシジル基含有ビニル単量体や、カルボニル基含有ビニル単量体の使用量は、1種又は2種以上の混合物として、全ビニル単量体中において好ましくは0〜50質量%、よりこのましくは0〜10質量%、よりさらに好ましくは0〜5質量%である。
なお、前記全ビニル単量体とは(b2)+(b3)である。
加水分解性珪素化合物(b1)の重合触媒の使用量としては、全ビニル単量体100質量部に対して、0.001〜5質量部とすることが好ましい。
このようなラジカル重合触媒としては、以下に限定されるものではないが、例えば、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム、過酸化水素、t−ブチルヒドロパーオキシド、t−ブチルパーオキシベンゾエート、2,2−アゾビスイソブチロニトリル、2,2−アゾビス(2−ジアミノプロパン)ヒドロクロリド、2,2−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)等が挙げられる。
2級アミド基及び/又は3級アミド基を有するビニル単量体(b2)の重合触媒の使用量としては、全ビニル単量体100質量部に対して、0.001〜5質量部の配合が好ましい。なお、重合速度の促進、及び70℃以下での低温の重合を望むときには、例えば重亜硫酸ナトリウム、塩化第一鉄、アスコルビン酸塩、ロンガリット等の還元剤をラジカル重合触媒と組み合わせて用いると有利である。
場合によっては、これ以上の圧力で、又はこれ以下の温度条件で重合を行っても差し支えない。
加水分解性珪素化合物(b1)及び全ビニル単量体量の総量と、水との比率は、最終固形分量が0.1〜70質量%、好ましくは1〜55質量%の範囲になるように設定するのが好ましい。
また、上述した乳化重合をするにあたり、粒子径を成長又は制御させるために、予め水相中にエマルジョン粒子を存在させて重合させるシード重合法によってもよい。
重合反応は、系中のpHが好ましくは1.0〜10.0、より好ましくは1.0〜6.0の範囲で進行させればよい。
pHは、燐酸二ナトリウムやボラックス、又は、炭酸水素ナトリウム、アンモニアなどのpH緩衝剤を用いて調節することが可能である。
特に、当該重合体エマルジョン粒子(B)の最内層の、加水分解性珪素化合物(b1)に対する2級アミド基及び3級アミド基の少なくとも一方を有するビニル単量体(b2)の質量比(b2)/(b1)が1.0以下であり、かつ最外層の質量比(b2)/(b1)が0.1以上5.0以下であると、得られる機能性膜は、耐候性、機械的物性が共に特に良好となり、好ましい。
ここで、多段乳化重合とは、2種類以上の異なった組成の加水分解性珪素化合物(b1)や2級アミド基及び/又は3級アミド基を有するビニル単量体(b2)、さらには、必要に応じてこれと共重合可能な他のビニル単量体(b3)を調整し、これらを別々の段階に分けて重合することを意味する。
2段乳化重合による重合体エマルジョン粒子(B)の合成方法としては、例えば、水及び乳化剤の存在下に、2級アミド基及び/又は3級アミド基を有するビニル単量体(b2)、必要に応じてこれと共重合可能な他のビニル単量体(b3)及び/又は加水分解性珪素化合物(b1)を重合してシード粒子を得ておき、このシード粒子の存在下に、前記加水分解性珪素化合物(b1)及び2級アミド基及び/又は3級アミド基を有するビニル単量体(b2)を重合する方法を例示できる。
この際、前記第1系列中の固形分質量(M1)と、前記第2系列中の固形分質量(M2)との質量比は、重合安定性の観点から、好ましくは(M1)/(M2)=9/1〜1/9、より好ましくは8/2〜2/8である。
また、コア/シェル構造の確認は、例えば、透過型電子顕微鏡等による形態観察や粘弾性測定による解析等により実施することが可能である。
本実施形態において用いるコーティング剤は、無溶媒の状態であっても水に分散した状態であってもよく、特に制限はないが、塗料として用いる場合は、粘度調整の観点から水に分散した状態が好ましい。この際、コーティング剤の固形分は、当該コーティング剤の全質量基準で、好ましくは0.01〜30質量%、より好ましくは0.1〜20質量%である。
上述したコーティング剤を用いることにより、皮膜状、シート状、繊維状又は成形体等、各種態様に成膜が可能である。
金属酸化物(A)および重合体エマルジョン粒子(B)の表面積は、金属酸化物(A)及び重合体エマルジョン粒子(B)の各々の粒径、及び各々の配合質量数から計算することができる。
本実施形態により得られる機能性膜は、種々の機能性(反射防止特性、防汚性、防曇性等)に優れているため、これを太陽電池用の部材(ガラス及びモジュール等)、太陽発電用ミラー、及び太陽電池用レンズ等として用いた太陽熱発電設備、太陽電池に応用することができる。
コーティング剤及び機能性膜の評価試験を以下のようにして実施した。
なお、各種物性は下記の方法で評価した。
また、本試験において、特に断りがない限り、「%」及び「部」は質量基準である。
23℃で音叉型粘度計(CJV−5000 A&D 製)を用いて測定した。
試料(重合体エマルジョン粒子(LTX−1)水分散体)中の固形分含有量が0.1〜20質量%となるように溶媒を加えて希釈し、湿式粒度分析計(日機装製マイクロトラックUPA−9230)を用いて測定した。
実施例及び比較例で製造した機能性膜の表面(コーティング剤の塗工面)に脱イオン水の水滴を乗せ、23℃で1分間放置した後、接触角測定装置(協和界面科学製 DM−501型接触角計)を用いて測定した。
実施例及び比較例で製造したコーティング剤の表面張力を、自動表面張力計(協和界面科学製 DY−300)を用いて測定した。
実施例及び比較例で製造したコーティング剤を、質量が既知の300mm×200mm角ガラスに、当該ガラスを設定傾斜角度θ1として塗布し、塗布後、設定傾斜角度θ2に5秒維持させた後のガラス+塗膜の全質量を測定した。コーティング剤の比重を1として、塗布膜厚(wet膜厚)を算出した。
実施例及び比較例で製造した機能性膜の表面状態に関し、コーティング剤が重力によって滴を形成した、あるいは表面張力によって部分的に液だまりが発生した状況を目視で判定した。
判定基準は以下のとおりとした。
A:液滴及び/又は液だまりがほとんどない;
B:液滴及び/又は液だまりが多い。
実施例及び比較例で製造した機能性膜の、微小クラックの状況をマイクロスコープ50倍で観察し判定した。
判定基準は以下のとおりとした。
A:クラック無し
B:ややクラック有り
C:クラック多い。
実施例及び比較例で製造した機能性膜の、ほこり等の付着の状況を目視で判定した。
A:ゴミ付着なし
B:ゴミ付着あり
FE−3000型反射分光計(大塚電子株式会社製)を用いて、波長230〜800nmの範囲での反射スペクトルを測定し、最小二乗法解析により反射防止膜の膜厚を評価した。
実施例及び比較例で製造したコーティング剤を、質量が既知の300mm×200mm角ガラスに、当該ガラス設定傾斜角度θ1として塗装した直後のガラス+コーティング剤の全質量を測定した後、ガラスの質量を差し引いてコーティング剤の質量を算出した(X)。その後、設定傾斜角度θ2に5秒維持させた後のガラス+コーティング剤の全質量を測定した後、ガラスの質量を差し引いてコーティング剤の質量を算出した(Y)。次式から傾斜前後の塗料質量変化率(Z)を導き出した。
Z=(X−Y)/X ×100
還流冷却器、滴下槽、温度計及び撹拌装置を有する反応器に、イオン交換水1600g、ドデシルベンゼンスルホン酸4gを投入した後、撹拌下で温度を80℃に加温した。
これに、ジメチルジメトキシシラン185g、フェニルトリメトキシシラン117gの混合液を反応容器中の温度を80℃に保った状態で約2時間かけて滴下し、その後、反応容器中の温度が80℃の状態で約1時間撹拌を続行した。
次に、アクリル酸ブチル150g、テトラエトキシシラン30g、フェニルトリメトキシシラン145g、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン1.3gの混合液とジエチルアクリルアミド165g、アクリル酸3g、反応性乳化剤(商品名「アデカリアソープSR−1025」、旭電化社製、固形分25質量%水溶液)13g、過硫酸アンモニウムの2質量%水溶液40g、イオン交換水1900gの混合液とを、反応容器中の温度を80℃に保った状態で約2時間かけて同時に滴下した。
さらに熱養生として、反応容器中の温度が80℃の状態で約4時間撹拌を続行した。
その後、室温まで冷却し、100メッシュの金網で濾過し固形分14.08質量%、水相成分8.91質量%、数平均粒子径131nmの重合体エマルジョン粒子(LTX−1)水分散体を得た。
下記表1に示す配合量で、数平均分散粒子径8nmの粒子を有する水分散コロイダルシリカ(商品名「スノーテックスOS」、日産化学工業社製)と、重合体エマルジョン粒子(LTX−1)の水分散体とを加え、テトラメトキシシランの部分加水分解縮合物(三菱化学社製「MS−56」)を25℃で加え、1%塩酸水溶液でpH2に調整し、3時間撹拌してコーティング剤を得た。
このコーティング剤を20%エタノール水で希釈し固形分を6.0%に調整するとともに、表面張力も調整した。
基材として300mm×200mm、厚み2mmのアルミミラーを、水平面(0°)に対して傾斜角度θ1=30°に静置させ、メスシリンダーで12cm3測り取った前記コーティング剤を、前記基材の表面に均一に当該コーティング剤で完全に覆うように上端から基材表面へ注ぎかけた。
その後、前記基材を水平面(0°)から傾斜角度θ2=100°に引き起こし、当該傾斜角度θ2で基材を維持したまま5分間保持し、室温(25℃)にて0.6m/sで送風乾燥を5分間施し、機能性膜を得た。その後、基材を再び水平(0°)に戻し、機能性膜が形成された部材を得た。
乾燥完了時間は、当該傾斜角度θ2で基材を維持したまま5分間保持した後、送風乾燥を開始してから送風乾燥完了までの時間を測定するものとし、5分であった。
得られた機能性膜の評価結果を下記表1に示す。
基材として300mm×200mm、厚み2mmのアルミミラーを、水平面(0°)に対して傾斜角度θ1=30°に静置させ、メスシリンダーで120cm3測り取った前記コーティング剤を、前記基材の表面に均一に当該コーティング剤で完全に覆うように上端から基材表面へ注ぎかけた。
さらに水平面(0°)から傾斜角度θ2=100°に引き起こし、当該傾斜角度θ2を維持したまま5分間保持し、室温(25℃)にて0.6m/sで送風乾燥を5分間施し、機能性膜を得た。その後、基材を再び水平(0°)に戻し、機能性膜が形成された部材を得た。
乾燥完了時間は、当該傾斜角度θ2で基材を維持したまま5分間保持した後、送風乾燥を開始してから送風乾燥完了までの時間を測定するものとし、5分であった。
得られた機能性膜の評価結果を下記表1に示す。
前記コーティング剤をメスシリンダーで100cm3測り取り、ハンドスプレー(W−101 アネスト岩田製)に当該コーティング剤を充填した。
基材として300mm×200mm、厚み2mmのアルミミラーを、水平面(0°)に対して傾斜角度θ1=30°に静置させ、基材表面上端から表面をコーティング剤で完全に覆うように基材表面へスプレーして、充填量分全てを塗布した。
さらに水平面(0°)から傾斜角度θ2=100°に引き起こし、当該傾斜角度θ2を維持したまま5分間保持し、室温(25℃)にて0.6m/sで送風乾燥を5分間施し、機能性膜を得た。その後、基材を水平(0°)に戻し、機能性膜が形成された部材を得た。乾燥完了時間は、当該傾斜角度θ2で基材を維持したまま5分間保持した後、送風乾燥を開始してから送風乾燥完了までの時間を測定するものとし、5分であった。
得られた機能成膜の評価結果を下記表1に示す。
下記表1に示す配合量で、数平均分散粒子径8nmの粒子を有する水分散コロイダルシリカ(商品名「スノーテックスOS」、日産化学工業社製)と、重合体エマルジョン粒子(LTX−1)の水分散体とを加え、テトラメトキシシランの部分加水分解縮合物(三菱化学社製「MS−56」)を25℃で加え、1%塩酸水溶液でpH2に調整し、3時間撹拌してコーティング剤を得た。
このコーティング剤を20%エタノール水で希釈し固形分を6.0%に調整するとともに、表面張力も調整した。
基材として300mm×200mm、厚み2mmのアルミミラーを、水平面(0°)に対して傾斜角度θ1=0°に静置させ、メスシリンダーで12cm3測り取った前記コーティング剤を、前記基材の表面に均一に当該コーティング剤で完全に覆うように上端から基材表面へ注ぎかけた。
その後、前記基材を水平面(0°)から傾斜角度θ2=0°にし、当該傾斜角度θ2で基材を維持したまま5分間保持し、室温(25℃)にて0.6m/sで送風乾燥を5分間施し、機能性膜を得た。その後、基材を再び水平(0°)に戻し、機能性膜が形成された部材を得た。乾燥完了時間は、当該傾斜角度θ2で基材を維持したまま5分間保持した後、送風乾燥を開始してから送風乾燥完了までの時間を測定するものとし、15分であった。
得られた機能性膜の評価結果を下記表1に示す。
下記表1に示す配合量で、数平均分散粒子径8nmの粒子を有する水分散コロイダルシリカ(商品名「スノーテックスOS」、日産化学工業社製)と、重合体エマルジョン粒子(LTX−1)の水分散体とを加え、テトラメトキシシランの部分加水分解縮合物(三菱化学社製「MS−56」)を25℃で加え、1%塩酸水溶液でpH2に調整し、3時間撹拌してコーティング剤を得た。
このコーティング剤を20%エタノール水で希釈し固形分を6.0%に調整するとともに、表面張力も調整した。
基材として300mm×200mm、厚み2mmのアルミミラーを、水平面(0°)に対して傾斜角度θ1=30°に静置させ、メスシリンダーで12cm3測り取った前記コーティング剤を、前記基材の表面に均一に当該コーティング剤で完全に覆うように上端から基材表面へ注ぎかけた。
その後、前記基材を水平面(0°)から傾斜角度θ2=45°にし、当該傾斜角度θ2で基材を維持したまま5分間保持し、室温(25℃)にて0.6m/sで送風乾燥を5分間施し、機能性膜を得た。その後、基材を再び水平(0°)に戻し、機能性膜が形成された部材を得た。乾燥完了時間は、当該傾斜角度θ2で基材を維持したまま5分間保持した後、送風乾燥を開始してから送風乾燥完了までの時間を測定するものとし、8分であった。
得られた機能性膜の評価結果を下記表1に示す。
2 塗布部
3 基材排出用ベルトコンベアー
4 傾斜手段
5 乾燥手段
6 ベルトコンベアー
10 基材
20 コーティング剤
21 塗膜
22 機能性膜
30 回収部
Claims (4)
- 機能性膜の形成面である基材表面が、水平面に対し、50°以下の角度θ1になるように基材を傾斜させ、当該基材を傾斜させた状態を維持したまま、コーティング剤を前記基材に注ぎかけ、当該基材の体積の1/10以上塗布する塗布工程と、
前記基材を、さらに、基材表面が水平面に対し、100°以上150°以下の角度θ2になるように傾斜させ、当該基材を傾斜させた状態を維持する、傾斜状態維持工程と、
コーティング剤を塗布した基材を、100℃以下の温度で温風乾燥、赤外線乾燥、送風乾燥の、少なくともいずれかを行う乾燥工程と、
を、有する機能性膜の製造方法。 - 前記基材上に塗布されたコーティング剤のうちの、40質量%以上99.9質量%以下
を、前記基材から流し落とす工程を有する、請求項1に記載の機能性膜の製造方法。 - 前記コーティング剤は、
固形分が1質量%以上15質量%以下であり、
粘度が1mPas〜20mPasであり、
表面張力が20mN/m以上75mN/m以下である、
請求項1又は2に記載の機能性膜の製造方法。 - 前記基材が、
太陽熱発電用ミラー又は太陽電池用ガラスである、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の機能性膜の製造方法。
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