JP2022076646A - 金属化合物を担持した酸化チタンの水性組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
物等を用いた種々の提案がされているが、材料自体に強い皮膚感作性を有していたり、高
ウイルス性が不十分であったり、酸化変色による意匠性の低下が生じる問題が指摘されて
いた。これに対し、酸化チタンを用いた光触媒は、抗ウイルス性を含む高い光触媒活性を有し、人体に無害であるとの理由から、抗ウイルス剤としての検討が進められている。
本発明の課題は、イオン性の影響を受けにくく混和性が良好で、分散性の良い水性組成物を提供することにある。
本発明において「部」とは全て「質量部」を示し、「%」とは全て「質量%」を示す。また、「水性組成物全量」とは、水性媒体、有機溶剤等の揮発性成分を全て含む水性組成物の全量を示し、「水性組成物固形分全量」とは、揮発性成分を含まない、不揮発性成分のみの全量を示す。
本発明の水性組成物に使用する湿潤分散剤(A)としては、アンモニウム塩基を有するコポリマー、又は、遊離脂肪酸基を有する酸価10mg KOH/g以上のコポリマーを使用できる。
アクリル系共重合物としては、アクリル系の重合性単量体、例えばメタクリル酸とアクリル酸などを構成単位にもつ共重合物が挙げられる。
アンモニウム塩基とは、例えばアルキロールアミン塩が挙げられる。
遊離脂肪酸基としては、例えば(メタ)アクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、フマル酸、無水マレイン酸、シトラコン酸等のカルボキシル基を有する重合性単量体を構成単位とすることで得ること可能である。
光触媒(B)は優れた抗ウイルス性を得る上で必須の成分であり、酸化チタン(a)に金属化合物が担持されたものが一層優れた抗ウイルス性が得られる点から、好ましく用いられる。また、ウイルスとは、DNAウイルス及びRNAウイルスを意昧するが、細菌に感染するウイルスであるバクテリオファージ(以下、「ファージ」と略記することもある)も包含する。
CuX2 (1)
(式(1)において、Xは、ハロゲン原子、CH3COO、NO3、又は、(SO4)1/2を示す。)
本発明の水性組成物に使用される水性媒体(C)は、水を主成分とする水性媒体であり、有機溶剤を含有してもよい。本発明では、水のみを用いても良く、また水及び有機溶剤との混合物を用いても良いが、環境負荷低減と安全性向上の観点から、有機溶剤の使用量はできる限り少ないことが好ましい。
有機溶剤を含有する場合は、水性組成物全量中、有機溶剤を30質量%以下で含有することが好ましく、5質量%以下で含有することが好ましい。
メタノール、エタノール、n-プロピルアルコール(以下、NPAとも記載する)、イソプロピルアルコール(以下、IPAとも記載する)等の単官能アルコール、各種ジオール、グリセリン等の多価アルコール、
エチレングリコール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、1,10-デカンジオール、1,12-ドデカンジオール、プロピレングリコール、1,2ブタンジオール、3-メチル―1,3ブタンジオール、1、2ペンタンジオール、2-メチル―1,3プロパンジオール、1,2ヘキサンジオール、ジプロピレングリコール、ジエチレングリコール等のジオール、
中でも、1-ブタノール、イソブタノール、1-ペンタノール、2-メチル-2-ペンタノール、3-メチル-3-ペンタノール、メチルエチルケトン、メタノール、エタノール、n-プロピルアルコール(以下、NPAとも記載する)、イソプロピルアルコール(以下、IPAとも記載する)、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル(1-メトキシ2-プロパノール)(PGMとも記載する)、エチレングリコールが好ましい。
本発明においては、所望の物性に応じて、前記湿潤分散剤(A)とは別に界面活性剤を添加することもできる。界面活性剤としては特に限定なく本技術分野において汎用の界面活性剤を使用することができるが、中でも、アセチレン系界面活性剤やアルコールアルコキシレート系界面活性剤が好ましい。
DYNWET800(ビックケミー・ジャパン社製)が挙げられる。
これらアセチレン系界面活性剤、アルコールアルコキシレート系界面活性剤は各々単独で使用してもよいし、2つ以上組み合わせて使用してもよい。
使用する界面活性剤の総量は前記理由から水性組成物全量の0.1~1質量%である事が好ましい。
本発明においては、所望の物性に応じて、ワックスを添加することもできる。ワックスとしては、炭素系ワックスが好ましく、炭素ワックスとしては流動パラフィン、天然パラフィン、合成パラフィン、マイクロクリスタリンワックス、ポリエチレンワックス、フルオロカーボンワックス、エチレン-プロピレン共重合体ワックス、4フッ化エチレン樹脂ワックス、フィッシャー・トロプシュワックス等が挙げられる。これらのワックスは、単独で使用してもよいし、2つ以上組み合わせて使用しても良く、これらワックスの添加量の総量が水性組成物全量の0.5~5質量%である事が好ましい。ワックスの添加量の総量がインキ全量の0.5質量%以上であれば、耐摩耗性、耐水性摩耗性、耐スクラッチ性を保持する事ができ、且つ、光触媒(B)の分散性を向上させることができる。ワックスの添加量の総量が水性組成物全量の5質量%以下であれば、積層体としたときの基材との密着性、耐摩耗性、耐水性摩耗性、及び耐スクラッチ性を保持する事ができる。
また、本発明の水性組成物は着色剤を含有してもよい。着色剤としては一般のインキ、塗料、及び記録剤などに使用されている染料、無機顔料、有機顔料を挙げることができる。中でも無機顔料や有機顔料等の顔料が好ましい。
本発明の水性組成物は、前記湿潤分散剤(A)や光触媒(B)等を水性媒体(C)中に撹拌混合することにより得られる。分散機としてはビーズミル、アイガーミル、サンドミル、ガンマミル、アトライター等を用いて製造できる。
本発明の水性組成物は、一般的なコーティング方法によりプラスチック材料、紙、成形品、フィルム基材、包装材等の基材等にコーティング可能である、具体的には、グラビアロールコーティング(グラビアコーター)、フレキソロールコーティング(フレキソコーター)、リバースロールコーティング、ワイヤーバーコーティング、リップコーティング、エアナイフコーティング、カーテンフローコーティング、スプレーコーティング、浸漬コーティング、はけ塗り法等が採用できる。中でも工業的観点から、グラビアロールコーティング(グラビアコーター)、フレキソロールコーティング(フレキソコーター)を使用することが好ましい。
((積層体の基材))
本発明で使用する基材としては、紙基材、繊維質基材、プラスチック基材、金属板等の基材が挙げられる。
紙基材は、木材パルプ等の製紙用天然繊維を用いて公知の抄紙機にて製造されるが、その抄紙条件は特に規定されるものではない。製紙用天然繊維としては、針葉樹パルプ、広葉樹パルプ等の木材パルプ、マニラ麻パルプ、サイザル麻パルプ、亜麻パルプ等の非木材パルプ、およびそれらのパルプに化学変性を施したパルプ等が挙げられる。パルプの種類としては、硫酸塩蒸解法、酸性・中性・アルカリ性亜硫酸塩蒸解法、ソーダ塩蒸解法等による化学パルプ、グランドパルプ、ケミグランドパルプ、サーモメカニカルパルプ等を使用することができる。
また、市販の各種上質紙やコート紙、裏打ち紙、含浸紙、ボール紙や板紙などを用いることもできる。
繊維質基材の形態の例としては、例えば編物、織物、不織布等が挙げられる。
具体的には例えば、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン46等のポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート(以下PETと称する場合がある)、ポリエチレンナフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリトリメチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリブチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂、ポリ乳酸等のポリヒドロキシカルボン酸、ポリ(エチレンサクシネート)、ポリ(ブチレンサクシネート)等の脂肪族ポリエステル系樹脂などの生分解性樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアリレート樹脂又はそれらの混合物等の熱可塑性樹脂よりなるフィルムやこれらの積層体が挙げられるが、中でも、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエステル、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレンからなるフィルムが好適に使用できる。これらの基材フィルムは、未延伸フィルムでも延伸フィルムでもよく、その製法も限定されるものではない。また、基材フィルムの厚さも特に限定されるものではないが、通常は1~500μmの範囲であればよい。
基材フィルムの印刷面には、コロナ放電処理がされていることが好ましく、アルミ、シリカ、アルミナ等が蒸着されていてもよい。
また基材は、前記紙基材やフィルム基材をドライラミネート法や無溶剤ラミネート法、あるいは押出ラミネート法により積層させた積層構造を有する積層体(積層フィルムと称される場合もある)であっても構わない。また該積層体の構成に、金属箔、金属蒸着膜層、無機蒸着膜層、酸素吸収層、アンカーコート層、印刷層、ニス層等があっても構わない。このような積層体は用途に応じて多種存在するが、現在食品包装用や生活用品に最も多く使用される構成は、紙基材やフィルム基材を(F)と表現し、印刷やニス層を(P)と表現し、金属箔や蒸着膜層の金属あるいは無機層を(M)と表現し、接着剤層を(AD)、ホットメルト接着剤やヒートシール剤やコールドシール剤を(AD2)と表現すると、積層フィルムの具体的態様として以下の構成が考えられるが、もちろんこれに限定されることはない。
(F)/(P)/(AD)/(F)、
(F)/(P)/(AD)/(F)/(AD)/(F)、
(F)/(P)/(AD)/(M)/(AD)/(F)、
(F)/(P)/(AD)/(M)、
(F)/(P)/(AD)/(F)/(AD)/(M)/(AD)/(F)、
(F)/(P)/(AD)/(M)/(AD)/(F)/(AD)/(F)、
(M)/(P)/(AD)/(M)、
(M)/(P)/(AD)/(F)/(AD)/(M)、
(P)/(F)
(P)/(F)/(P)
(P)/(F)/(AD)/(F)、
(P)/(F)/(AD)/(F)/(AD)/(F)、
(F)/(P)/(F)/(AD2)
(F)/(P)/(AD2)
(F)/(P)/(AD)/(M)/(AD2)
印刷インキ層に使用される印刷インキには特に限定はなく、オフセット平版インキ、グラビア印刷インキ、フレキソ印刷インキ、インクジェット印刷インキ等の印刷層上にコーティングは可能である。特に、コーティング方法ついてグラビアロールコーティング(グラビアコーター)、フレキソロールコーティング(フレキソコーター)を使用する場合には、インライン印刷が可能であり、グラビア印刷インキやフレキソ印刷インキと組み合わせることが、工業的に好ましい。
本発明の水性組成物は、水性組成物と水性媒体、固着樹脂を後述する増粘剤、添加剤等を撹拌混合することにより、布帛すなわち繊維加工剤にも好適に使用する事ができる。繊維加工剤には、塗布(プリント)方式に応じた粘度等の適性を付与するため、増粘剤等を配合することができる。増粘剤は、繊維加工剤を増粘させ、スクリーン印刷等への印刷適性を付与する材料で、例えば、ウレタン系増粘剤、アクリル系増粘剤、カルボキシルメチルセルロースナトリウム、ヒドロキシエチルセルロース、プロピオキシセルロース、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸エステル、ポリカルボン酸等が挙げられる。
1.酸価:メーカーの2019.06版カタログ値、データシートより記載した。
2.分散性:作製した分散体1部をヘキサメタリン酸ナトリウム0.5%水溶液100部で希釈した溶液を粒度分布計(日機装(株)製 マイクロトラックMT-3300EX2)を用いて、同じくヘキサメタリン酸ナトリウム0.5%水溶液を測定溶媒として測定し、メジアン径(D50)で評価した。
1)光照射条件は、白色蛍光灯の光をN113フィルターによって紫外線をカットし、照度500ルクスとした。
2)作製した分散体を銅化合物担持酸化チタンが0.15g/m2となるように5cm×5cmのガラス板上に塗布し、濃度既知の100μLのQβファージ溶液を垂らした後、5cm×5cmのガラス板で挟んで評価用のサンプルとした。
3)4時間光照射したサンプルを、SCDLP液で回収し、適度に希釈したものを大腸菌と感染させ、寒天培地に塗布し、培養後のコロニー数をカウントすることで評価した。抗ウイルス性はQβファージの不活化度から下記の基準により評価した。
〇:不活化度が-2以下
×:不活化度が-2より大きい
1)作成した分散体10部と弱アルカリ性のアクリル樹脂(DIC株式会社製 RYUDYE-W FIXER 254PK)10部、イオン交換水50部の混合液を作成し、作製した混合液1部をヘキサメタリン酸ナトリウム0.5%水溶液50部で希釈した溶液を粒度分布計(日機装(株)製 マイクロトラックMT-3300EX2)を用いて、同じくヘキサメタリン酸ナトリウム0.5%水溶液を測定溶媒として測定し、メジアン径(D50)を測定した。
1.銅化合物担持酸化チタンの調製
[調製例1]
(1)酸化チタン
a)結晶性ルチル型酸化チタン
b)製法:液相法(硫酸法)
c)物性値
・BET比表面積:9.0m2/g
・ルチル化率:95.4%
・1次粒子径:0.18μm
a)混合工程(反応工程)
前記酸化チタン600質量部、塩化銅(ii)二水和物8質量部、水900質量部をステンレス容器中に混合した。次いで、混合物を撹拌機(特殊機化工業株式会社製「ロボミクス」)で撹拌し、1mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を混合液のpHが10になるまで滴下した。
定性濾紙(5C)により減圧濾過をおこない、混合液から固形分を分離し、更にイオン交換水で洗浄を実施した。次いで、洗浄後の固形物を120℃で12時間乾燥し、水分を除去した。乾燥後、ミル(イワタニ産業株式会社製「ミルサー」)で粉状の酸化チタン組成物を得た。
精密恒温器(ヤマト科学株式会社製「DH650」)を用いて酸素存在下で450℃、3時間熱処理し、2価銅化合物が担持された酸化チタンを含有する酸化チタン組成物を得た。
調整例1で得られた酸化チタン組成物25部と水75部と分散剤(ビックケミー株式会社製「DISPERBYK-194N」4部を混合撹拌し、1.0mmφセラミックビーズ100部を加えたのち、サンドグラインダーで4時間磨砕した。磨砕終了後、上記ビーズと分散液を分離して、酸化チタン組成物分散液を得た。
[実施例1]調整例1で得られた酸化チタン組成物25部と水75部と 湿潤分散剤(酸価75mgKOH/g、ビックケミー株式会社製「DISPERBYK-194N」)8部を混合撹拌し、1.0mmφセラミックビーズ100部を加えたのち、サンドグラインダーで4時間磨砕した。磨砕終了後、上記ビーズと分散液を分離して、酸化チタン組成物分散液を得た。
Claims (5)
- 湿潤分散剤(A)と、光触媒(B)及び水性媒体(C)を含有し、
前記湿潤分散剤(A)が、アンモニウム塩基を有するコポリマー、又は、遊離脂肪酸基を有する酸価10mg KOH/g以上のコポリマーであり、
前記光触媒(B)が、酸化チタンに金属化合物が担持されたものであることを特徴とする、水性組成物。 - 前記湿潤分散剤(A)が、多官能ポリマーのアルキロールアミン塩、及び、アクリル系共重合物のアンモニウム塩からなる群から選ばれる少なくとも1種である請求項1に記載の水性組成物。
- 前記酸化チタンが、ルチル型酸化チタンを含むものである請求項1又は2に記載の水性組成物。
- 前記金属化合物が、遷移金属の化合物である請求項1~3のいずれか1項に記載の水性組成物。
- 請求項1~4のいずれか1項に記載の水性組成物のコーティング層を有する積層体。
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