JPH0247268A - ディップ溶液 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、浸漬塗工に関し、特に酸化チタニウム膜作製
用のデイツプ溶液に関する。

［従来の技術］ デイツプ法による酸化チタニウム薄膜作製用溶液として
、第１表の組成を使用した報告がある。

策上人 材料　　　　　　モル比 Ｉ　　Ｔｉ（ＯＣ３Ｈ７）４　　１ ２　Ｃ２Ｈ５０Ｈ８ ３Ｈ２Ｏ１ ４ＨＣＩ　　　　　　　　　　　０．０８チタンアルコ
キシドは加水分解性の強い材料で、空気中の水分と反応
し加水分解を進める性質を持つ、しかし、透明な酸化チ
タニウム膜を得るためには、この反応を適当に制御する
ことが非常に重要である。更に、膜層を均一にするには
、塗装後のゲル加速度も重要なものとなっている。

これらを考慮して第１表の組成となっている。

［発明が解決しようする課題］ 第１表のデイツプ溶液はその使用寿命が短く、ｉｉ間程
度で使用できなくなる。

また特性の変化のため、デイラグ毎に膜厚コントロール
のパラメータを変える必要ある。

これらの結果、材料が高価なものとなり、製品のばらつ
きが大きくなる。

本発明の目的は長寿命で安定した特性のデイツプ溶液を
提供することである。

［課題を解決するための手段］ 以下の組成デイツプ溶液を用いる。

星ｌ遣 材料　　　　　　　　モル比 Ｉ　　Ｔｉ（ＱＣ４Ｈｇ）４ネ　　１ ２　　、ｃ３Ｈ７ｏＨ＊＊　　　　　８〜１３３　Ｈ２
Ｏ０・３〜１ ４　　ＨＣＩ＊傘＊　　　　　　　　　０．０９〜０．
１３＊　　チタンアルコキシドのアルキル基中、ブチル
基Ｃ４のものか、プロピル基 Ｃ３の２型詰合のない飽和脂肪族系炭 化水素とする。

＊＊　　アルキル基に関しては、飽和脂肪族系炭化水素
とする。

＊＊ネ　　塩酸又は硝酸とする。

［実施例］ 第２表に示すデイツプ溶液を用い、以下の浸漬塗工を行
った。

（１）浸漬工程 スライドガラスをデイツプ溶液に浸漬する。

（２）引上げ工程 浸漬した状態から、垂直方向にスライドガラスを引き上
げガラス上に液膜を塗布する。

比重、濃度、粘性、引上げ速度が液膜の厚みを決める主
要因となる。なかでも薄液膜となった時点から起こる溶
媒の揮発と加水分解進行によるゲル化は粘性を上げて膜
の固定化を起こす。

（３）乾燥工程 １２０℃の雰囲気中で２分間、一定の条件で乾燥した。

ゲル状の膜から溶媒等を飛ばす工程である。ここまでの
工程に震動、傾斜はないようにする。ここまでで、膜の
基本構造が決定される。

（４）焼成工程 ６００℃の雰囲気中で５分間の一定条件で焼成した。固
化した膜中に存在する水酸基、アルコールを膜中から完
全に放出する工程である。

（５）検査 徐冷されたスライドガラスをエリプソメータにかけて、
膜厚と屈折率を測定した。

アルコキシドの加水分解性を利用したデイツプ溶液はそ
の反応を適当に制御することで初めて透明な膜を得るこ
とができる。今回の溶液は通常のデイラグコーティング
操作で透明な薄膜を得るものである。

デイツプ法は池の条件を一定としたとき、浸漬された状
態から引きあげる速度で、膜厚をコントロールできる特
徴を持つ、今回の溶液は、１〜２０ａＩＩ／分の引上げ
速度範囲内で４５〜５０ｎｌの膜厚を得る溶液である。

一般のアルコキシド溶液がそうであるようにコーテイン
グ液中に単数もしくは複数の物質を溶解させることで生
成膜の組成を自由に変えることが可能な溶液である。

アルコキシドデイツプ溶液で最少限の構成で長期安定性
のある溶液を得た。

成層工程に不要な安定化剤を添加せずに長期間安定性の
ある溶液を得た。

チタンアルコキシドにおけるアルキル基の炭素数が多い
ほど反応性が弱くなることが知られている。さらに、市
販され安価のものとしてプロピル基、ブチル基のものを
使用する。

溶媒として、プロピルアルコール（イソ及びノルマル）
を使用する。これはエチルアルコールにするとチタニウ
ムアルコキシドの力ａ水分解反応を促進させる作用をも
させるしブチルアルコールにすると溶液の安定性を保つ
ことは出来るがデイラグコーティング後における膜のゲ
ル化が遅くなり均一膜を作製することが困難になる為で
ある。

また、溶媒として使い易く適度の耐久性を与えるモル比
として、チタンアルコキシドのアルコキシド１モルに対
して８〜１３モルが適当であった。

水分添加について、実験的に得た結果を第１図に示す、
下記のようにチタンアルコキシド１モルに対して水２モ
ルが完全に反応すると Ｔｉ（ＯＲ＞　　＋２ＨＯ→Ｔ　ｉ　Ｏ２＋４　ＲＯＨ
酸化チタニウムになる。透明なコロイド粒子の分散は溶
液中での安定性を向上させ成膜時の反応制御に役立ち適
当な粘性をもならしている。チタニウムアルコキシド１
モルに対して水が０．３モル未満の場合は、溶液中で加
水分解が足りず乾燥工程によってチタン白等の膜になる
ものが発生した。

更に１モルを越える水分の存在では溶液寿命が３ケ月を
越えるものは少なかった。

酸の添加について、実験的に得た結果を第２図に示す、
酸は加水分解を促進させる触媒的作用があるので適量を
越えると反応が促進されゲル化までの時間が短くなって
しまう、ｔた酸にはアルコキシドのアルコール中での溶
解度を上げる効果とコロイド粒子に界面電気２重層を持
たせ安定性を保つ効果があると思われ、少ない酸濃度の
場合も溶液の寿命は短くなってしまった。結果的に酸の
量は他の材料に比べて範囲の狭いものとなった。

溶液の寿命判定については、引上げ速度２〜１０■／分
の範囲内で、１２Ｏｒ＋＋ｇの酸化チタン透明膜の生成
できる液であることとした。焼成条件としては６００℃
５分間一定とした。雰囲気温度は２５℃に保ったが湿度
等の制御は特に行わなかった。

チタンアルコキシドアルコール溶液への適量の水と酸の
添加は溶液中で加水分解をコントロールし、デイツプ雰
囲気の影響を余り受けずに透明膜を生成出来るものであ
る。

さらに工業的には、デイツプ溶液自体の寿命及び安定性
の改善が求められる。それは、アルコキシド溶液は高価
なものであり、デイツプ溶液は被コーテイング物を浸す
だけの溶液量が必要なため繰返使用できなければ割高に
なってしまうことによる。又、コーティング毎に液の特
性が変動してしまっては、ロット毎のばらつきが多くな
ってしまうことによる。

溶液の安定性について、各々の液によるデイツプ条件の
差は、引上げ速度のみとし、膜厚が１２０ｎｎになるよ
うに定めた。それぞれ同じ条件でコーティングをし、膜
厚の時間に対する変動（増加）量が１０％になったとき
の時間を測定した。従来の溶液では２０時間であった所
が３４０時間となり、膜厚のロット毎の均一性が向上で
きた。

溶液の寿命について従来のものは４日間の寿命であった
。この溶液作製上で溶媒をプロピルアルコールにするこ
とで、９０日の寿命に延ばすことができ、更に組成範囲
を設定することで１８０日以上の寿命にすることができ
た。

更にこの溶液は、希釈液を添加することによりデイツプ
条件を一定のままでも膜厚を一定にできる。

アルコキシド溶液の特徴である溶液中に添加物を溶かし
こむことで生成膜中に添加物を均一に分散させることが
できる。

キレート化、安定材の添加等の方法を使用していない、
つまり生膜行程に関係のない又は障害となるものがない
、従って、成膜の特性変動が少ない。

プロピルアルコールを使用することによるゲル化速度（
エチルアルコール溶媒と較べて）は遅くなり引き上げら
れてから徐々に起こるものであるので（エチルアルコー
ルの場合は引上げと同時に膜がゲル化する）引上げ速度
の微変動に影響なく均一膜を得る溶液である。

［発明の効果コ 長寿命で安定な特性のデイツプ溶液が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、水分の量と寿命との関係を示すグラフ、 第２図は、酸の量と寿命との関係を示すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）、チタンアルコキシド、アルコール、水、酸を含
   み、チタンアルコキシドのアルキル基はＣ３又はＣ４の
   飽和脂肪族系炭化水素であり、アルコールはプロピルア
   ルコールの飽和脂肪族系炭化水素とし、チタンアルコキ
   シドのアルコキシド１モルに対して８〜１３モルのモル
   比とし、水分は０．３〜１モル、酸は０．０９〜０．１
   ３モルの塩酸又は硝酸としたことを特徴とするディップ
   溶液。