JP4382607B2 - Titanium oxide particles - Google Patents

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Description

本発明は、酸化チタン粒子、及び酸化チタン粒子の作製方法に関する。   The present invention relates to titanium oxide particles and a method for producing titanium oxide particles.

酸化チタンは高い屈折率と白色隠蔽性を有し、さらに紫外線吸収能力を有するので、塗料、化粧品及び自動車や窓ガラス用可視光透過紫外光カットフィルム、さらには光触媒性を利用した大気中浄化装置、光伝導性を利用した色素増感太陽電池の半導体電極、液晶のバックライト等に使用される白色反射板など多方面に使用されている。   Titanium oxide has a high refractive index and white concealment, and also has UV absorption capability, so it can be used in paints, cosmetics, visible light transmitting UV light cut films for automobiles and window glass, and in-air purification equipment using photocatalytic properties. It is used in various fields such as a semiconductor electrode of a dye-sensitized solar cell using photoconductivity, a white reflector used for a backlight of liquid crystal, and the like.

これらの用途の内、隠蔽性が重要な塗料や適度の光散乱性を必要とする色素増感太陽電池の半導体電極における散乱粒子用途では、酸化チタンの粒径は可視光(波長380〜700nm)および近赤外(700〜1100nm)の約半分程度が好適とされる。これはMieの光散乱理論で説明されるように波長の約半分の粒径が散乱能が強いためである。したがって、可視光および近赤外領域の光を単分散状態の酸化チタン粒子で散乱させるためには150nmから600nm程度の粒径が必要である。   Among these uses, the particle size of titanium oxide is visible light (wavelength: 380 to 700 nm) in coatings where concealment is important and for scattering particles in semiconductor electrodes of dye-sensitized solar cells that require appropriate light scattering properties. About half of the near infrared (700 to 1100 nm) is preferable. This is because, as explained in Mie's light scattering theory, a particle size of about half the wavelength has a strong scattering ability. Therefore, in order to scatter visible light and near-infrared light with monodispersed titanium oxide particles, a particle size of about 150 nm to 600 nm is required.

しかしながら、前述した粒径範囲の酸化チタン粒子を作製する技術は今だ十分確立されておらず、また、粒径に対する従属性を排除した高散乱性の酸化チタン粒子の確立が望まれていた。
特開昭63−229139
However, a technique for producing titanium oxide particles having the above-mentioned particle size range has not been sufficiently established, and establishment of highly scattering titanium oxide particles that eliminate the dependency on the particle size has been desired.
JP-A-63-229139

本発明は、可視光から近赤外光の光散乱能に優れた、新規な酸化チタン粒子を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide novel titanium oxide particles having excellent light scattering ability from visible light to near infrared light.

上記目的を達成すべく、本発明は、
放射状に伸びた複数の延在部を有するとともに、前記延在部は長さ方向における略中心部において稜を有し、全体として星形を呈しており、
前記複数の延在部は6つの延在部からなり、これら6つの延在部は互いに略等間隔で放射状に伸びていることを特徴とする、酸化チタン粒子に関する。
In order to achieve the above object, the present invention provides:
While having a plurality of extending portions extending radially, the extending portion has a ridge at a substantially central portion in the length direction, and has a star shape as a whole ,
The plurality of extending portions are composed of six extending portions, and the six extending portions extend radially at substantially equal intervals from each other .

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討を実施した。その結果、上述した原料からなる反応溶液を準備し、これら原料を加熱反応させることによって、放射状に伸びた複数の延在部を有するとともに、前記延在部は長さ方向における略中心部において稜を有し、その結果、全体として星形を呈する酸化チタン粒子の作製に成功した。前記酸化チタン粒子は、その星形形状に依存して、粒径などに大きく依存することなく高い散乱効果を有する。したがって、可視光から近赤外光の光散乱能に優れる。   The inventors of the present invention have intensively studied to achieve the above object. As a result, by preparing a reaction solution composed of the above-described raw materials and reacting these raw materials with heating, the raw material has a plurality of radially extending portions, and the extending portions are ridges at substantially the center in the length direction. As a result, titanium oxide particles having a star shape as a whole were successfully produced. The titanium oxide particles have a high scattering effect without depending largely on the particle diameter or the like depending on the star shape. Accordingly, the light scattering ability from visible light to near infrared light is excellent.

なお、前記酸化チタン粒子は、以下に詳述する作製方法における作製条件を種々制御することによって、6つの延在部が放射状に伸びた構成とすることができる。この場合、前記光散乱能をさらに向上させることができる。また、その一次粒径を100nm〜1000nmの範囲にすることができ、その外観形状と粒径範囲とに依存して、可視光から近赤外の範囲において高い光散乱能を有するようになる。   The titanium oxide particles can have a configuration in which six extending portions extend radially by controlling various production conditions in a production method described in detail below. In this case, the light scattering ability can be further improved. Moreover, the primary particle diameter can be made into the range of 100 nm-1000 nm, and it comes to have a high light-scattering ability in the range from visible light to a near infrared depending on the external appearance shape and a particle size range.

以上説明したように、本発明によれば、光散乱能に優れた、特に可視光から近赤外光の光散乱能に優れた、新規な酸化チタン粒子を提供することができるようになる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide novel titanium oxide particles having excellent light scattering ability, particularly excellent in light scattering ability from visible light to near infrared light.

以下、本発明の詳細、並びにその他の特徴及び利点について、最良の形態に基づいて詳細に説明する。   The details of the present invention and other features and advantages will be described in detail below based on the best mode.

本発明の酸化チタン粒子を作製するに際しては、最初に、チタンアルコキシドの加水分解生成物又はチタン金属塩の加水分解生成物及び有機アルカリ類を所定の溶媒中で混合し、反応溶液を作製する。   In preparing the titanium oxide particles of the present invention, first, a hydrolysis product of titanium alkoxide or a hydrolysis product of titanium metal salt and an organic alkali are mixed in a predetermined solvent to prepare a reaction solution.

前記チタンアルコキシドとしては、テトラエトキシチタン、テトライソプロポキシチタン、テトラノルマルプロポキシチタン、テトラノルマルブトキシチタンを例示することができる。加水分解速度の制御性および入手容易性の観点からテトライソプロポキシチタン、テトラノルマルブトキシチタンが好適に使用でき、テトライソプロポキシチタンが特に好適である。また、前記チタン金属塩としては、四塩化チタン及び硫酸チタンを例示することができる。   Examples of the titanium alkoxide include tetraethoxytitanium, tetraisopropoxytitanium, tetranormalpropoxytitanium, and tetranormalbutoxytitanium. From the viewpoint of controllability of hydrolysis rate and availability, tetraisopropoxytitanium and tetranormalbutoxytitanium can be preferably used, and tetraisopropoxytitanium is particularly preferable. Examples of the titanium metal salt include titanium tetrachloride and titanium sulfate.

これらの加水分解生成物はメタチタン酸やオルトチタンと呼ばれる含水酸化チタンのケーキ状物質であるが、そのケーキ内部には加水分解の過程で生成されたアルコール類や塩酸、硫酸が含有されている。これらの物質は結晶成長の際に阻害物質となるため、純水を用いデカンテーション、ヌッチェ法、限外濾過法などの方法を用い洗浄することが好ましい。   These hydrolysis products are hydrous titanium oxide cake-like substances called metatitanic acid or orthotitanium, and the cake contains alcohols, hydrochloric acid, and sulfuric acid produced during the hydrolysis process. Since these substances become inhibitory substances during crystal growth, it is preferable to use pure water and wash using a method such as decantation, Nutsche method, or ultrafiltration method.

また、前記有機アルカリ類としては、アミン類、高分子アミンおよびその塩、並びにアンモニアを例示することができる。前記アミン類としては、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムクロライド、テトラエチルアンモニウムクロライド、テトラプロピルアンモニウムクロライド、テトラブチルアンモニウムクロライド、オクチルアミン、ラウリルアミン、ステアリルアミン等が挙げられる。また前記高分子アミン及びその塩としては、前記アミン類からなる高分子アミンおよびその塩を例示することができる。なお、前記有機アルカリ類は、前記反応溶液に対してpH調整剤として働く。   Examples of the organic alkalis include amines, polymer amines and salts thereof, and ammonia. Examples of the amines include tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, tetrapropylammonium hydroxide, tetrabutylammonium hydroxide, monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, tetramethylammonium chloride, tetraethylammonium chloride, tetrapropyl. Examples include ammonium chloride, tetrabutylammonium chloride, octylamine, laurylamine, stearylamine and the like. Examples of the polymer amine and salts thereof include polymer amines composed of the amines and salts thereof. The organic alkalis function as a pH adjuster for the reaction solution.

さらに、前記溶媒は、特に限定されないが、水が好ましい。   Further, the solvent is not particularly limited, but water is preferable.

前記反応溶液中のpHは9〜11であることが好ましく、さらにはpH9.5〜10.5であることが好ましい。これによって、本発明の酸化チタン粒子の好ましい態様である6つの延在部が互いに略等間隔で放射状に伸びた酸化チタン粒子を簡易に得ることができる。また、その一次粒径を100nm〜1000nmの範囲にすることができ、その外観形状と粒径範囲とに依存して、可視光から近赤外の範囲において高い光散乱能を有する酸化チタン粒子を得ることができるようになる。なお、前記反応溶液中のpHは前記有機アルカリ類の濃度を制御することによって調節する。   The pH in the reaction solution is preferably 9 to 11, more preferably 9.5 to 10.5. This makes it possible to easily obtain titanium oxide particles in which six extending portions, which are preferred embodiments of the titanium oxide particles of the present invention, extend radially at substantially equal intervals. Moreover, the primary particle diameter can be made into the range of 100 nm-1000 nm, and the titanium oxide particle which has a high light-scattering ability in the range from visible light to a near infrared depending on the external appearance shape and a particle size range. Be able to get. The pH in the reaction solution is adjusted by controlling the concentration of the organic alkalis.

また、前記反応溶液中のチタン原子濃度は0.05mol/L〜10mol/Lの範囲であることが好ましく、特には0.1mol/L〜2.5mol/Lの範囲であることが好ましい。チタン原子濃度は、形成される酸化チタン粒子の粒径に直接影響を及ぼすので、所望する酸化チタン粒子の粒径に応じて適宜設定する必要があるが、上述したチタン原子濃度に設定することによって、100nm〜1000nmの範囲の一次粒径を有する酸化チタン粒子を簡易に作製することができるようになる。なお、前記チタン原子濃度は、反応溶液中のチタンアルコキシドの加水分解生成物又はチタン金属塩の加水分解生成物の濃度を適宜調節することによって制御することができる。   The titanium atom concentration in the reaction solution is preferably in the range of 0.05 mol / L to 10 mol / L, particularly preferably in the range of 0.1 mol / L to 2.5 mol / L. Since the titanium atom concentration directly affects the particle size of the titanium oxide particles to be formed, it is necessary to set the titanium atom concentration appropriately according to the desired particle size of the titanium oxide particles. , Titanium oxide particles having a primary particle size in the range of 100 nm to 1000 nm can be easily produced. The titanium atom concentration can be controlled by appropriately adjusting the concentration of the hydrolysis product of titanium alkoxide or the hydrolysis product of titanium metal salt in the reaction solution.

また、前記反応溶液のpH及びチタン原子濃度を上述したような好ましい範囲に設定することにより、前記反応溶液は一般的にスラリー状となる。   Further, by setting the pH and titanium atom concentration of the reaction solution within the preferable ranges as described above, the reaction solution generally becomes a slurry.

次いで、本発明においては、前記反応溶液をステンレスなどの密閉容器中で加熱する。この場合、前記反応溶液中のチタンアルコキシドの加水分解生成物又はチタン金属塩の加水分解生成物は、高温及び加圧下で分解するとともに、得られたチタン源の結晶成長が進行し、目的とする星形形状の酸化チタン粒子を得ることができる。   Next, in the present invention, the reaction solution is heated in a sealed container such as stainless steel. In this case, the hydrolysis product of the titanium alkoxide or the hydrolysis product of the titanium metal salt in the reaction solution is decomposed at high temperature and under pressure, and crystal growth of the obtained titanium source proceeds, which is the target. Star-shaped titanium oxide particles can be obtained.

なお、前記加熱処理は120℃〜350℃の温度範囲、さらには200℃〜350℃さらには230℃〜350℃の温度範囲で行うことが好ましい。また、前記加熱処理時間は、2時間以上であることが好ましく、さらには12時間〜36時間であることが好ましい。また、かかる加熱処理において、室温から上記温度範囲までの加熱速度は特に限定しないが、100℃/時間以下であることが好ましい。さらに、前記加熱処理においては、結晶化度の均質化の観点より、前記反応溶液をスターラー又は撹拌羽などを用いて、強制的に撹拌することが好ましい。   In addition, it is preferable to perform the said heat processing in the temperature range of 120 to 350 degreeC, Furthermore, it is 200 to 350 degreeC, Furthermore, it is preferable to carry out in the temperature range of 230 to 350 degreeC. The heat treatment time is preferably 2 hours or longer, and more preferably 12 hours to 36 hours. In this heat treatment, the heating rate from room temperature to the above temperature range is not particularly limited, but is preferably 100 ° C./hour or less. Furthermore, in the heat treatment, it is preferable to forcibly stir the reaction solution using a stirrer or a stirring blade from the viewpoint of homogenization of crystallinity.

また、前記加熱処理の前に、予備加熱処理を行うこともできる。上述した加熱処理のみでは、本発明の星形形状の酸化チタン粒子に加えて、粒状の酸化チタン粒子が形成される場合があり、目的とする前記星形形状の酸化チタン粒子の作製歩留まりが低下する場合がある。これに対して、前記加熱処理に加えて前記予備加熱処理を施すことにより、前記粒状酸化チタン粒子の形成割合が減少し、前記星形形状の酸化チタン粒子の作製歩留まりを向上させることができるようになる。   In addition, a preliminary heat treatment can be performed before the heat treatment. In addition to the above-mentioned star-shaped titanium oxide particles of the present invention, granular titanium oxide particles may be formed only by the heat treatment described above, and the production yield of the target star-shaped titanium oxide particles is reduced. There is a case. On the other hand, by performing the preliminary heat treatment in addition to the heat treatment, the formation ratio of the granular titanium oxide particles is reduced, and the production yield of the star-shaped titanium oxide particles can be improved. become.

なお、前記予備加熱処理は、70℃〜150℃の温度範囲、さらには80℃〜120℃さらには100℃〜120℃の温度範囲で行うことが好ましい。また、予備加熱時間は1時間以上であることが好ましく、さらには2時間〜4時間の範囲であることが好ましい。さらにこの場合においても、結晶化度の均質化の観点より、前記反応溶液をスターラー又は撹拌羽などを用いて、強制的に撹拌することが好ましい。   In addition, it is preferable to perform the said preheating process in the temperature range of 70 degreeC-150 degreeC, Furthermore, 80 degreeC-120 degreeC Furthermore, it is preferable in the temperature range of 100 degreeC-120 degreeC. The preheating time is preferably 1 hour or longer, and more preferably in the range of 2 hours to 4 hours. Further in this case, it is preferable to forcibly stir the reaction solution using a stirrer or a stirring blade from the viewpoint of homogenization of crystallinity.

以上のような作製工程を経ることにより、本発明の星形形状の酸化チタン粒子を得ることができる。また、上述した作製工程において、反応溶液のpHなどにおいてそれぞれ好ましい態様を採ることにより、本発明の好ましい態様である、6つの延在部が放射状に伸びた星形形状の酸化チタン粒子を得ることができる。   Through the manufacturing steps as described above, the star-shaped titanium oxide particles of the present invention can be obtained. Further, in the above-described production process, by taking a preferred embodiment in terms of the pH of the reaction solution, etc., it is possible to obtain star-shaped titanium oxide particles having six extending portions radially extending, which is a preferred embodiment of the present invention. Can do.

前記星形形状の酸化チタン粒子は、各延在部がアナターゼ単相からなり、その結果全体として双晶を呈するようになる。酸化チタンはブルッカイト相、アナターゼ相及びルチル相などの結晶相を有するが、前記アナターゼ相は準安定相であるので、ある程度の大きさの酸化チタン粒子を形成するために加熱処理を施すと、前記アナターゼ相は安定相であるルチル相に転移してしまう。この結果、酸化チタン粒子の形状とは無関係に、100nm以上の一次粒径を有する酸化チタン粒子を得ようとすると、前記酸化チタン粒子はルチル相を含むことになる。したがって、本発明は100nm〜1000nmの範囲の一次粒径であって、アナターゼ単相から構成される酸化チタン粒子を提供できるため、ルチル相以外の結晶相からなる酸化チタン粒子を得ることができるという観点からも重要である。また、条件の調整により各延在部はそれぞれが単結晶となる。   Each of the extending portions of the star-shaped titanium oxide particles is composed of anatase single phase, and as a result, twins are formed as a whole. Titanium oxide has a crystalline phase such as a brookite phase, anatase phase and rutile phase, but since the anatase phase is a metastable phase, when heat treatment is performed to form titanium oxide particles of a certain size, The anatase phase transitions to the rutile phase, which is a stable phase. As a result, regardless of the shape of the titanium oxide particles, when obtaining titanium oxide particles having a primary particle size of 100 nm or more, the titanium oxide particles contain a rutile phase. Therefore, since the present invention can provide titanium oxide particles having a primary particle size in the range of 100 nm to 1000 nm and composed of a single anatase phase, titanium oxide particles composed of a crystal phase other than the rutile phase can be obtained. It is also important from a viewpoint. Moreover, each extension part turns into a single crystal by adjustment of conditions.

前記酸化チタン粒子は、この酸化チタン粒子が残留する液相に対して水溶性樹脂や添加剤を加えて使用することも出来る。またスプレードライ、フリーズドライ、ヌッチェ、熱風乾燥、エバポレーター、真空乾燥、サーマジェットドライ、遠心分離などの方法によって乾燥し粉末化することも出来る。また、前記液相の状態からフラッシング法や溶剤置換によって、非水系の分散液もしくは懸濁液として直接的に使用することも出来る。なお、この場合、前記分散液又は前記懸濁液の状態でデカンテーション、ヌッチェ洗浄、限外濾過、マイクロフィルトレーション、遠心分離などの方法によって、粒子合成時の残留アルコール類やアミン類などの添加物由来の不純物を除去することも出来る。   The titanium oxide particles can be used by adding a water-soluble resin or an additive to the liquid phase in which the titanium oxide particles remain. Moreover, it can also be dried and powdered by methods such as spray drying, freeze drying, Nutsche, hot air drying, evaporator, vacuum drying, thermal jet drying, and centrifugal separation. Further, it can be directly used as a non-aqueous dispersion or suspension from the liquid phase state by a flushing method or solvent replacement. In this case, residual alcohols and amines at the time of particle synthesis can be obtained by decantation, Nutsche washing, ultrafiltration, microfiltration, centrifugation, etc. in the state of the dispersion or the suspension. Impurities derived from additives can also be removed.

(塗料)
前述のようにして作製し、前述のような特性を有する本発明の前記酸化チタン粒子は、その外観形状さらには粒径に起因して、特に可視光から近赤外光の光散乱能に優れる。したがって、塗料として好適に使用することができる。
(paint)
The titanium oxide particles of the present invention produced as described above and having the characteristics as described above are particularly excellent in light scattering ability from visible light to near infrared light due to the appearance shape and particle size. . Therefore, it can be suitably used as a paint.

本発明の酸化チタン粒子は、溶媒中に分散させて塗料とすることにより、光散乱性、反射性、光触媒性、紫外線遮蔽性等に優れるとともに、特に白色性に優れた被膜を形成することができる。   The titanium oxide particles of the present invention are excellent in light scattering properties, reflectivity, photocatalytic properties, ultraviolet shielding properties, and the like, and can form a film with particularly excellent whiteness by being dispersed in a solvent to form a paint. it can.

本発明の酸化チタン粒子を含有する塗料は、溶媒、必要に応じて、バインダー成分、分散剤、表面処理剤、他の無機物粒子、有機物粒子等を含んでいてもよい。   The paint containing the titanium oxide particles of the present invention may contain a solvent, and if necessary, a binder component, a dispersant, a surface treatment agent, other inorganic particles, organic particles and the like.

溶媒は、水または有機溶媒を使用することができ、特に限定はされない。有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ジアセトンアルコール、イソプロピルアルコール、フルフリルアルコール、エチレングリコール、ヘキシレングリコールなどのアルコール類、酢酸メチルエステル、酢酸エチルエステルなどのエステル類、ジエチルエーテル、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モノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルなどのエーテル類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセチルアセトン、アセト酢酸エステルなどのケトン類、トルエン、酢酸エチル、酢酸ブチル、シクロヘキサン、キシレン、セロソルブアセテート等が挙げられる。これらは1種、または2種以上混合して使用することができる。   As the solvent, water or an organic solvent can be used, and there is no particular limitation. Examples of the organic solvent include methanol, ethanol, propanol, butanol, diacetone alcohol, isopropyl alcohol, furfuryl alcohol, alcohols such as ethylene glycol and hexylene glycol, esters such as acetic acid methyl ester and ethyl acetate, diethyl Ethers, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether and other ethers, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, acetylacetone, acetoacetate and other ketones, toluene , Ethyl acetate, butyl acetate, cyclohexane, xylene, cellosolve Tate, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.

バインダーとしては、有機系のバインダー、無機系のバインダーのいずれでもよい。有機系のバインダーとしては、例えば、アクリル系樹脂、アルキッド樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリアミドイミド、エポキシ樹脂、アミノ樹脂、ブチラール樹脂、尿素−メラミン樹脂、フェノール樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、スチロール樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、澱粉、変性澱粉、ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール、シリコン変性ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、クラスターデキストリン、キトサン、アルギン酸塩、カルボキシメチルセルロース及びヒドロキシエチルセルロース等のセルロース系樹脂、スチレン−アクリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリプロピレン等が挙げられる。   As the binder, either an organic binder or an inorganic binder may be used. Examples of organic binders include acrylic resins, alkyd resins, urethane resins, polyester resins, fluorine resins, silicone resins, polyamideimides, epoxy resins, amino resins, butyral resins, urea-melamine resins, phenol resins, Vinyl chloride resin, vinyl acetate resin, polyacetal resin, polycarbonate resin, styrene resin, polyvinyl acetal resin, polyvinyl butyral resin, starch, modified starch, polyvinyl alcohol, modified polyvinyl alcohol, silicon modified polyvinyl alcohol, polyacrylamide, cluster dextrin, chitosan, Cellulose resins such as alginate, carboxymethylcellulose and hydroxyethylcellulose, styrene-acrylic copolymer, styrene-butadiene copolymer Body, ethylene - vinyl acetate copolymer, and polypropylene.

無機系のバインダーとしては、例えば、Si、Al、Zr等の金属のアルコキシド、これらの金属アルコキシドの加水分解物、シリカゾル、アルミナゾル等の金属酸化物のゾル等を挙げることができる。   Examples of the inorganic binder include alkoxides of metals such as Si, Al, and Zr, hydrolysates of these metal alkoxides, and sols of metal oxides such as silica sol and alumina sol.

分散剤としては、例えば、分散性向上を目的として、シラン系、チタネート系、ジルコアルミネート系等のカップリング剤及び金属キレート化物、金属アルコキシド等の有機金属化合物、ポリオキシエチレンアルキルリン酸エステル、ポリエステル酸塩等の界面活性剤、あるいは市販の樹脂型分散剤等を添加しても良い。また、シリコーン樹脂等で表面を被覆してもよい。   Examples of the dispersant include, for the purpose of improving dispersibility, coupling agents such as silanes, titanates, and zircoaluminates, metal chelates, organometallic compounds such as metal alkoxides, polyoxyethylene alkyl phosphate esters, A surfactant such as a polyester acid salt or a commercially available resin-type dispersant may be added. Further, the surface may be coated with a silicone resin or the like.

その他必要により、シリカ(SiO2)、アルミナ(Al23)、ジルコニア(ZrO2)、マグネシア(MgO)、酸化亜鉛(ZnO)、水酸化アルミニウム、硫化バリウム、マグネシウムシリケート等の他の無機物粒子、アクリル、アクリロニトリル、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリアミド等の樹脂ビーズ等の有機物粒子、あるいは難燃剤、着色剤、導電剤等を含有させてもよい。 Other inorganic particles such as silica (SiO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), zirconia (ZrO 2 ), magnesia (MgO), zinc oxide (ZnO), aluminum hydroxide, barium sulfide, magnesium silicate if necessary. Organic particles such as resin beads such as acrylic, acrylonitrile, polyurethane, polyvinyl chloride, polystyrene, polyacrylonitrile, and polyamide, or a flame retardant, colorant, conductive agent, and the like may be included.

本発明の酸化チタン粒子を用いた塗料は、前記溶媒中に、前記各成分を混合、分散させて得られる。混合、分散方法としては、ボールミルや高速ビーズミル等の通常の方法を用いることができる。   The coating material using the titanium oxide particles of the present invention can be obtained by mixing and dispersing the respective components in the solvent. As a mixing and dispersing method, a normal method such as a ball mill or a high-speed bead mill can be used.

本発明の塗料における、前記酸化チタンの配合量は特に限定されるものではないが、0.1〜80重量%が好ましく、さらには10〜40重量%が好ましい。また分散剤としては、0.5〜2%を目安に配合される。バインダー成分は、10〜80重量%が好ましく、さらには10〜40重量%が好ましい。   Although the compounding quantity of the said titanium oxide in the coating material of this invention is not specifically limited, 0.1 to 80 weight% is preferable, Furthermore, 10 to 40 weight% is preferable. Moreover, as a dispersing agent, 0.5 to 2% is mix | blended as a standard. The binder component is preferably 10 to 80% by weight, more preferably 10 to 40% by weight.

本発明の酸化チタン粒子を用いた塗料は、基材上に塗布し、必要により乾燥、加熱することにより光散乱性、白色性、反射性、光触媒性、紫外線遮蔽性等に優れた被膜を形成することができる。   The coating using the titanium oxide particles of the present invention is coated on a substrate, and if necessary, dried and heated to form a film excellent in light scattering, whiteness, reflectivity, photocatalytic properties, ultraviolet shielding properties, etc. can do.

基材としては、特に制限されず、ガラス、陶磁器、金属等の無機物基材、プラスチックフィルム、プラスチック板等の有機物基材等に適用できる。プラスチックフィルム、プラスチック板の材質は特に限定されないが、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリオレフィン、セルロースアセテート、塩化ビニル等が挙げられる。   It does not restrict | limit especially as a base material, It can apply to organic substance base materials, such as inorganic base materials, such as glass, ceramics, and a metal, a plastic film, a plastic plate. The material of the plastic film and the plastic plate is not particularly limited, and examples thereof include polyester resins such as polyethylene terephthalate and polyethylene naphthalate, acrylic resins, polycarbonate, polystyrene, polyolefin, cellulose acetate, and vinyl chloride.

塗布方法としては、スピンコート、スプレーコート、スクリーン印刷等の通常の塗布方法を用いることができる。
塗布後の加熱温度は、基材およびバインダーに合わせた温度を適宜選択することができる。
As a coating method, a normal coating method such as spin coating, spray coating, or screen printing can be used.
The heating temperature after coating can be appropriately selected depending on the substrate and the binder.

(樹脂組成物)
本発明の酸化チタン粒子は、樹脂中に練り込み等により直接含有、分散させることにより、光散乱性、反射性、光触媒性、紫外線遮蔽性に優れるとともに、特に白色性に優れた樹脂組成物を形成することができる。
(Resin composition)
The titanium oxide particles of the present invention are excellent in light scattering properties, reflectivity, photocatalytic properties, and ultraviolet shielding properties by being directly contained and dispersed in the resin by kneading or the like, and in particular, a resin composition excellent in whiteness. Can be formed.

樹脂としては、例えば、アクリル系樹脂、アルキッド樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリアミドイミド、エポキシ樹脂、アミノ樹脂、ブチラール樹脂、尿素−メラミン樹脂、フェノール樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、スチロール樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール、シリコン変性ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、クラスターデキストリン、キトサン、アルギン酸塩、カルボキシメチルセルロース及びヒドロキシエチルセルロース等のセルロース系樹脂、スチレン−アクリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリプロピレン、ABS樹脂、ポリエチレン、塩化ビニリデン、ポリスチレン、ナイロン、EVA樹脂、ポリアミド樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、シリコーン樹脂、フッソ樹脂等が挙げられる。   Examples of the resin include acrylic resin, alkyd resin, urethane resin, polyester resin, fluorine resin, silicone resin, polyamideimide, epoxy resin, amino resin, butyral resin, urea-melamine resin, phenol resin, vinyl chloride resin. , Vinyl acetate resin, polyacetal resin, polycarbonate resin, styrene resin, polyvinyl acetal resin, polyvinyl butyral resin, polyvinyl alcohol, modified polyvinyl alcohol, silicon modified polyvinyl alcohol, polyacrylamide, cluster dextrin, chitosan, alginate, carboxymethylcellulose and hydroxyethylcellulose Cellulose resins such as styrene-acrylic copolymer, styrene-butadiene copolymer, ethylene-vinyl acetate copolymer Body, polypropylene, ABS resin, polyethylene, polyvinylidene chloride, polystyrene, nylon, EVA resins, polyamide resins, melamine resins, urea resins, silicone resins, fluorine resins.

その他必要により、シリカ(SiO2)、アルミナ(Al23)、ジルコニア(ZrO2)、マグネシア(MgO)、酸化亜鉛(ZnO)、水酸化アルミニウム、硫化バリウム、マグネシウムシリケート等の他の無機物粒子、アクリル、アクリロニトリル、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリアミド等の樹脂ビーズ等の有機物粒子、あるいは難燃剤、着色剤、導電剤等を含有させてもよい。 Other inorganic particles such as silica (SiO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), zirconia (ZrO 2 ), magnesia (MgO), zinc oxide (ZnO), aluminum hydroxide, barium sulfide, magnesium silicate if necessary. Organic particles such as resin beads such as acrylic, acrylonitrile, polyurethane, polyvinyl chloride, polystyrene, polyacrylonitrile, and polyamide, or a flame retardant, colorant, conductive agent, and the like may be included.

混合、分散方法としては、ペイントシェーカー、ロールミル、サンドミル、ボールミル、アトライター、ジェットミル、ホモジナイザー等を用いることが出来る。また、前記分散工程において、分散性向上を目的として、シラン系、チタネート系、ジルコアルミネート系等のカップリング剤及び金属キレート化物、金属アルコキシド等の有機金属化合物、ポリオキシエチレンアルキルリン酸エステル、ポリエステル酸塩等の界面活性剤、あるいは市販の樹脂型分散剤等を添加しても良い。また、シリコーン樹脂等で表面を被覆してもよい。   As a mixing and dispersing method, a paint shaker, a roll mill, a sand mill, a ball mill, an attritor, a jet mill, a homogenizer, or the like can be used. In the dispersion step, for the purpose of improving dispersibility, coupling agents such as silane, titanate and zircoaluminate and metal chelate, organometallic compounds such as metal alkoxide, polyoxyethylene alkyl phosphate ester, A surfactant such as a polyester acid salt or a commercially available resin-type dispersant may be added. Further, the surface may be coated with a silicone resin or the like.

(プラスチックフィルム、プラスチック板)
本発明の酸化チタン粒子を用いて、白色反射フィルム及び光散乱フィルムなどのプラスチックフィルム、並びに光散乱板、及び白色反射板などのプラスチック板を形成することができる。
(Plastic film, plastic plate)
Using the titanium oxide particles of the present invention, a plastic film such as a white reflective film and a light scattering film, and a plastic plate such as a light scattering plate and a white reflective plate can be formed.

白色反射フィルム、白色反射板、光散乱フィルム、光散乱板は多方面での利用が盛んであり、高性能な特性が求められている。特に液晶分野においては、液晶表示装置におけるバックライト用、導光板用、光拡散用、反射板用等、様々な用途で用いられている。   White reflection films, white reflection plates, light scattering films, and light scattering plates are widely used in various fields, and high performance characteristics are required. In particular, in the liquid crystal field, it is used in various applications such as for backlights, light guide plates, light diffusions, and reflectors in liquid crystal display devices.

本発明の酸化チタン粒子は、例えば上述した塗料をプラスチックフィルム又はプラスチック板上に塗布し、被膜を形成することによって得ることができ、あるいは上述した樹脂組成物を作製した後、これをフィルム状又は板状に加工することによって得ることができる。   The titanium oxide particles of the present invention can be obtained, for example, by applying the above-mentioned coating material on a plastic film or plastic plate to form a film, or after producing the above-mentioned resin composition, It can be obtained by processing into a plate shape.

前記塗料の塗布によってプラスチックフィルム又はプラスチック板を形成する場合、基材としては特に限定されるものではないが、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル樹脂が好ましい。この場合、本発明の酸化チタン粒子の粒径は100nm〜500nmであることが好ましい。   When a plastic film or a plastic plate is formed by applying the paint, the substrate is not particularly limited, but a polyester resin such as polyethylene terephthalate or polyethylene naphthalate is preferable. In this case, the particle diameter of the titanium oxide particles of the present invention is preferably 100 nm to 500 nm.

また、前記いずれの場合も、アナターゼ型酸化チタンの場合、酸化チタンは、紫外線を吸収し有機物を分解する性質を有している。よって、必要により、粒子表面を他元素で被覆することによって、その分解力を低減することができる。前記他元素としては、Zr、Si、Ta、Y、Sr、Alなどが挙げられる。被覆する方法としては、例えば、酸化チタン粒子を塩酸、硝酸水溶液中に分散し、加熱する、または、簡易的な処理としては粉末を飽和水蒸気雰囲気で処理することによって、粒子表面に水酸基を吸着させる。その後、真空処理を行うことによって、粒子表面の余分な水分を除去した後、前記他元素の金属アルコキシド溶液に分散することによって、その表面に前記他元素を化学結合させ、その後、乾燥させることによって安定化させる。   In any case, in the case of anatase-type titanium oxide, titanium oxide has the property of absorbing ultraviolet rays and decomposing organic matter. Therefore, if necessary, the decomposition force can be reduced by coating the particle surface with other elements. Examples of the other elements include Zr, Si, Ta, Y, Sr, and Al. As a coating method, for example, titanium oxide particles are dispersed in hydrochloric acid or nitric acid aqueous solution and heated, or as a simple treatment, the powder is treated in a saturated water vapor atmosphere to adsorb hydroxyl groups on the particle surface. . Then, after removing excess moisture on the particle surface by performing vacuum treatment, by dispersing in the metal alkoxide solution of the other element, the other element is chemically bonded to the surface, and then dried. Stabilize.

一方、樹脂組成物を加工することによってプラスチックフィルム又はプラスチック板を形成する場合、例えば、以下の工程に従って行う。最初に、本発明の酸化チタン粒子、および各種添加剤を添加したポリエステル系樹脂を260〜350℃で溶融し、口金より吐出して、5〜50℃の冷却ドラム上でフィルム状に冷却、成形する。一軸、二軸に延伸する場合には、縦延伸の条件として、延伸温度70〜150℃、延伸倍率2.5〜5倍が好ましく、二軸以上に延伸する場合横延伸の条件として、延伸温度70〜150℃、延伸倍率2.5〜5倍が好ましく、熱固定は100〜250℃で行なうことが好ましい。   On the other hand, when forming a plastic film or a plastic board by processing a resin composition, it carries out according to the following processes, for example. First, the polyester resin to which the titanium oxide particles of the present invention and various additives are added is melted at 260 to 350 ° C., discharged from a base, and cooled and formed into a film on a cooling drum at 5 to 50 ° C. To do. In the case of stretching uniaxially or biaxially, the stretching temperature is preferably 70 to 150 ° C. and the stretching ratio is 2.5 to 5 times as the longitudinal stretching conditions. 70 to 150 ° C and a draw ratio of 2.5 to 5 times are preferable, and heat setting is preferably performed at 100 to 250 ° C.

このとき、前記酸化チタン粒子の、前記樹脂組成物中での含有量は、0.1wt%〜50wt%が好ましく、さらには3wt%〜30wt%が好ましい。前記酸化チタン粒子の含有量が1wt%未満では、得られるフィルム又は板の白色度が十分でない場合がある。一方、前記酸化チタン粒子の含有量が50重量wt%を超えると、フィルム又は板を形成する際に、成型が困難になったり、表面から前記酸化チタン粒子が脱落しやすくなるためである。   At this time, the content of the titanium oxide particles in the resin composition is preferably 0.1 wt% to 50 wt%, and more preferably 3 wt% to 30 wt%. When the content of the titanium oxide particles is less than 1 wt%, the whiteness of the obtained film or plate may not be sufficient. On the other hand, when the content of the titanium oxide particles exceeds 50 wt%, when forming a film or a plate, it becomes difficult to mold, or the titanium oxide particles easily fall off from the surface.

また、必要により、本発明の酸化チタン粒子は樹脂中に混合する前に、TEOS(テトラエトキシシラン)等により表面処理を行う。   If necessary, the titanium oxide particles of the present invention are subjected to a surface treatment with TEOS (tetraethoxysilane) or the like before being mixed in the resin.

(その他の応用例)
本発明の酸化チタン粒子は、その外観形状さらには粒径に起因して、前述したように、特に可視光から近赤外光の光散乱能に優れる。したがって、上述した塗料の他、紫外線防止用インキや写真感光体などにも有用である。これら用途に本発明の酸化チタン粒子を使用する場合には、前記酸化チタン粒子に対して、各種溶剤やバインダ、各種添加剤やフィラーを混合することができる。
(Other application examples)
The titanium oxide particles of the present invention are particularly excellent in light scattering ability from visible light to near-infrared light, as described above, due to their external shape and particle size. Therefore, in addition to the above-mentioned paints, it is useful for ultraviolet protection inks and photographic photoreceptors. When the titanium oxide particles of the present invention are used for these applications, various solvents, binders, various additives and fillers can be mixed with the titanium oxide particles.

たとえば、紫外線防止インキとして用いる場合には、水、アルコール類、カルビトール類、グリコール類などの溶剤に分散させた液体もしくはペースト状の形態で使用される。この際、塗膜のなめらかさや付着強度を向上させるために分散剤やポリビニルアルコール、ポリアセタール、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などの合成樹脂バインダやシリカなどの無機バインダを添加することが好ましい。塗膜の乾燥を制御するためにステアリン酸金属塩やナフテン酸金属塩を添加する事も出来る。   For example, when used as an ultraviolet protection ink, it is used in the form of a liquid or paste dispersed in a solvent such as water, alcohols, carbitols, glycols. In this case, a dispersant, a synthetic resin binder such as polyvinyl alcohol, polyacetal, acrylic resin, polyester resin, epoxy resin, phenol resin, or inorganic binder such as silica may be added to improve the smoothness and adhesion strength of the coating film. preferable. In order to control the drying of the coating film, a metal stearate or a metal naphthenate can be added.

(星型酸化チタン粒子の作製及び評価)
[実施例1]
容量1Lのガラス容器に10℃に冷却した純水250mLを入れ、撹拌羽により300rpmで撹拌しながら、高純度化学社製チタンテトライソプロポキシド71gを滴下ロートを用いて滴々投入した。1時間の撹拌後に前記チタンテトライソプロポキシドは加水分解され白色水性懸濁液となった。この白色水性懸濁液をヌッチェと東洋濾紙社製濾紙No2で吸引濾過を行い、続いて純水500mLで洗浄を行い、白色ケーキ状物質を得た。この白色ケーキ状物質、及び東京化成社製テトラメチルアンモニウムヒドロキシド26%水溶液1.4gを純水中に添加し、総量で200gとなるようにした。得られた反応溶液はスラリー状となり、pHは10.23であった。反応溶液中のチタン原子濃度は1.25mol/Lであった。
(Production and evaluation of star-shaped titanium oxide particles)
[Example 1]
250 mL of pure water cooled to 10 ° C. was put into a glass container having a capacity of 1 L, and 71 g of titanium tetraisopropoxide manufactured by Kojundo Chemical Co., Ltd. was added dropwise using a dropping funnel while stirring at 300 rpm with a stirring blade. After stirring for 1 hour, the titanium tetraisopropoxide was hydrolyzed into a white aqueous suspension. This white aqueous suspension was subjected to suction filtration with Nutsche and filter paper No. 2 manufactured by Toyo Roshi Kaisha, and subsequently washed with 500 mL of pure water to obtain a white cake-like substance. The white cake-like material and 1.4 g of a 26% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. were added to pure water so that the total amount became 200 g. The resulting reaction solution was in the form of a slurry and the pH was 10.23. The titanium atom concentration in the reaction solution was 1.25 mol / L.

次いで、前記反応溶液を密閉容器中に入れ、撹拌しながら120℃で4時間予備加熱処理を行った後、270℃で12時間加熱処理を行い、酸化チタン粒子を含む水性懸濁液を得た。この水性懸濁液を濾過、洗浄して、得られた洗浄ケーキを120℃で一昼夜乾燥することにより、粉末化した酸化チタン粒子を得た。   Next, the reaction solution was placed in a sealed container, preheated at 120 ° C. for 4 hours with stirring, and then heat treated at 270 ° C. for 12 hours to obtain an aqueous suspension containing titanium oxide particles. . The aqueous suspension was filtered and washed, and the resulting washed cake was dried at 120 ° C. overnight to obtain powdered titanium oxide particles.

[比較例1]
テトラメチルアンモニウムヒドロキシドを加えることなく反応溶液を作製した以外は、実施例と同様にして予備加熱処理及び加熱処理を実施して、酸化チタン粒子を作製した。なお、本比較例における前記反応溶液のpHは8.2であった。反応溶液中のチタン原子濃度は1.25mol/Lであった。
[Comparative Example 1]
Except that a reaction solution was prepared without adding tetramethylammonium hydroxide, a preheating treatment and a heating treatment were carried out in the same manner as in Examples to produce titanium oxide particles. The pH of the reaction solution in this comparative example was 8.2. The titanium atom concentration in the reaction solution was 1.25 mol / L.

[比較例2]
テトラメチルアンモニウムヒドロキシドに代えて和光純薬社製硝酸1.42を5gを加えた以外は、実施例と同様にして予備加熱処理及び加熱処理を実施して、酸化チタン粒子を作製した。なお、本比較例における前記反応溶液のpHは2.0であった。反応溶液中のチタン原子濃度は1.25mol/Lであった。
[Comparative Example 2]
Preliminary heat treatment and heat treatment were carried out in the same manner as in Example except that 5 g of nitric acid 1.42 manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. was added instead of tetramethylammonium hydroxide to produce titanium oxide particles. The pH of the reaction solution in this comparative example was 2.0. The titanium atom concentration in the reaction solution was 1.25 mol / L.

[試験例1]
上記実施例及び比較例1、2で作製した酸化チタン粒子を分析するために、電子顕微鏡で粒子形状を測定し、粉末X線回折で結晶相の同定を行った。評価結果を表1に示す。実施例においては、星形形状であり、一次粒径が200nm〜350nmであって、各延在部がアナタース単相を呈する双晶の酸化チタン粒子が得られていることが判明した。また、比較例1においては、一次粒径数十nm程度のアナタース単相からなる粒状の酸化チタン粒子が得られていることが判明した。さらに、比較例2においては、一次粒径数十nmのアナタース相及びルチル相が混在した酸化チタン粒子が得られていることが判明した。
[Test Example 1]
In order to analyze the titanium oxide particles produced in the above Examples and Comparative Examples 1 and 2, the particle shape was measured with an electron microscope, and the crystal phase was identified by powder X-ray diffraction. The evaluation results are shown in Table 1. In the examples, it was found that twin titanium oxide particles having a star shape, a primary particle diameter of 200 nm to 350 nm, and each extending portion exhibiting an anatase single phase were obtained. Moreover, in the comparative example 1, it turned out that the granular titanium oxide particle which consists of an anatase single phase with a primary particle size of about several tens of nm is obtained. Furthermore, in Comparative Example 2, it was found that titanium oxide particles having an anatase phase and a rutile phase with a primary particle size of several tens of nanometers were obtained.

Figure 0004382607
Figure 0004382607

なお、本実施例で得た酸化チタン粒子のSEM写真を図1に示すとともに、TEM写真を図2に示す。また、本実施例における酸化チタン粒子のX線回折パターンのグラフをそれぞれ図3に示す。   In addition, while showing the SEM photograph of the titanium oxide particle obtained in the present Example in FIG. 1, the TEM photograph is shown in FIG. Moreover, the graph of the X-ray-diffraction pattern of the titanium oxide particle in a present Example is shown in FIG. 3, respectively.

[試験例2]
上記実施例及び比較例1の酸化チタン粒子、並びに一次粒径20nmの凝集体で平均凝集粒径300nmのアナターゼ単相からなる粒状の酸化チタン粒子(和光純薬社製:比較例3)との光散乱性を調べた。最初に、αテルピネオール(関東化学社製)70gにエチルセルロース45(関東化学社製)5gをホモジナイザーで溶解させビヒクルを作製した。次いで、前記ビヒクルに実施例及び比較例1で得た酸化チタン粒子の25g、及び和光純薬社酸化チタン粒子の25gをホモジナイザーで攪拌しながら添加した。次いで、このようにして得た酸化チタンペーストを3本ロールミルで混練し印刷ペーストとした。
[Test Example 2]
The titanium oxide particles of the above Examples and Comparative Examples 1 and the granular titanium oxide particles (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd .: Comparative Example 3) composed of an anatase single phase having an average aggregate particle size of 300 nm and an aggregate having a primary particle size of 20 nm. The light scattering property was examined. First, 5 g of ethyl cellulose 45 (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) was dissolved in 70 g of α-terpineol (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) with a homogenizer to prepare a vehicle. Next, 25 g of the titanium oxide particles obtained in Examples and Comparative Example 1 and 25 g of titanium oxide particles obtained from Wako Pure Chemical Industries, Ltd. were added to the vehicle while stirring with a homogenizer. Next, the titanium oxide paste thus obtained was kneaded with a three-roll mill to obtain a printing paste.

次いで、前記印刷ペーストを厚さ1.1mmのパイレックス(登録商標)ガラスに350メッシュステンレススクリーンを用いてスクリーン印刷し、次いで500℃に保持された電気炉内において30分焼成した。この結果、前記パイレックス(登録商標)ガラス上の前記印刷ペースト部分は2μmの膜厚の白色半透明〜不透明の多孔質酸化チタン膜となった。次いで、前記多孔質酸化チタン膜を積分球付属の紫外可視近赤外分光計によって各波長毎の光反射率を測定した。結果を表2に示す。   Next, the printing paste was screen-printed on Pyrex (registered trademark) glass having a thickness of 1.1 mm using a 350 mesh stainless steel screen, and then baked in an electric furnace maintained at 500 ° C. for 30 minutes. As a result, the printing paste portion on the Pyrex (registered trademark) glass became a white translucent to opaque porous titanium oxide film having a thickness of 2 μm. Next, the light reflectance of each wavelength of the porous titanium oxide film was measured with an ultraviolet-visible near-infrared spectrometer attached to an integrating sphere. The results are shown in Table 2.

Figure 0004382607
Figure 0004382607

表2から明らかなように、実施例で得た星形形状の酸化チタン粒子は総ての波長において40%以上の高い反射率を呈することが判明した。また、比較例3における酸化チタン粒子は粒状であるが、その平均凝集粒径が約300nmであるために、総ての波長において20%以上の反射率を有することが分かる。さらに、実施例及び比較例3を比較すると、酸化チタン粒子の粒径はほぼ同じであるにも拘らず、実施例における酸化チタン粒子は星形形状の外観を呈することによって、高い反射率を呈することが分かる。一方、一次粒径が数十nmであって、粒状の外観を呈する比較例2の酸化チタン粒子においては、各波長において10%前後の低い反射率しか有しないことが判明した。   As is clear from Table 2, it was found that the star-shaped titanium oxide particles obtained in the examples exhibited a high reflectance of 40% or more at all wavelengths. Moreover, although the titanium oxide particle in the comparative example 3 is granular, since the average aggregate particle diameter is about 300 nm, it turns out that it has a reflectance of 20% or more at all wavelengths. Further, when the Example and Comparative Example 3 are compared, the titanium oxide particles in the Examples exhibit a high reflectivity by exhibiting a star-shaped appearance even though the particle diameters of the titanium oxide particles are substantially the same. I understand that. On the other hand, it was found that the titanium oxide particles of Comparative Example 2 having a primary particle diameter of several tens of nanometers and having a granular appearance have a low reflectance of around 10% at each wavelength.

(星型酸化チタン粒子の塗料への応用)
[実施例2]
イソプロピルアルコール、t−ブタノール、アセトン混合溶液に1次粒子径が200nm〜300nmの本発明のアナターゼ型星形酸化チタン粒子(概六角形)を20重量%、ポリオキシエチレン系分散材Triton-Xを5重量%、アクリル樹脂を25重量%混合し、1mm径のガラスビーズを混合液の体積と同じだけ添加し、高速ビーズミルを用いて2500rpm、3時間の分散を行い、塗料を得た。この塗料を用い、予め50℃に加熱してあるアクリル基板にスピンコート法を用いて塗布し、70℃で乾燥することで、厚さ3μmの白色膜付アクリル板を得た。
(Application of star-type titanium oxide particles to paint)
[Example 2]
20% by weight of anatase-type star-shaped titanium oxide particles (substantially hexagonal) of the present invention having a primary particle size of 200 nm to 300 nm in a mixed solution of isopropyl alcohol, t-butanol and acetone, and a polyoxyethylene-based dispersion material Triton-X. 5% by weight and 25% by weight of acrylic resin were mixed, 1 mm diameter glass beads were added as much as the volume of the mixed solution, and dispersion was performed at 2500 rpm for 3 hours using a high-speed bead mill to obtain a paint. Using this paint, it was applied to an acrylic substrate that had been heated to 50 ° C. in advance using a spin coating method, and dried at 70 ° C. to obtain an acrylic plate with a white film having a thickness of 3 μm.

[比較例4]
本発明のアナターゼ型星形酸化チタン粒子の代わりに、平均一次粒子径が200nmのWako社製の市販アナターゼ粒子を用いた以外は、実施例2と同様に塗料を作製し、膜付のアクリル板を得た。
[Comparative Example 4]
Instead of the anatase-type star-shaped titanium oxide particles of the present invention, a paint was prepared in the same manner as in Example 2 except that commercial anatase particles manufactured by Wako with an average primary particle size of 200 nm were used, and an acrylic plate with a film was prepared. Got.

(白色度の評価)
上述のようにして得た膜付きアクリル板の白色度を色差計(GC−5000,日本電色社製)を用いて測定した。結果を表3に示す。
(Evaluation of whiteness)
The whiteness of the film-coated acrylic plate obtained as described above was measured using a color difference meter (GC-5000, manufactured by Nippon Denshoku). The results are shown in Table 3.

Figure 0004382607
Figure 0004382607

表3から明らかなように、本発明の星型酸化チタン粒子を含有した塗料からなる膜は、従来の酸化チタン粒子を含有する膜に比較して、特に白色度に優れることが分かる。   As is apparent from Table 3, it can be seen that the film made of the paint containing the star-shaped titanium oxide particles of the present invention is particularly excellent in whiteness as compared with the film containing the conventional titanium oxide particles.

(星型酸化チタン粒子のプラスチックフィルムへの応用)
[実施例3]
シリコンアルコキシドで表面を被覆した一次粒子径100〜500nmの本発明のアナターゼ型星形酸化チタン粒子(概六角形)をポリエステル系樹脂に25wt%混合し、260〜350℃で溶融し、口金より吐出して、25℃の冷却ドラム上に塗布し、その後冷却することによって前記酸化チタン粒子を含む前記ポリエステル系樹脂を膜状に形成した。次いで、前記膜状のポリエステル樹脂に対して二軸延伸工程を施し、膜厚150μmの白色フィルムを得た。なお、前記二軸延伸工程において、延伸温度は100℃とし、延伸倍率は3倍とし、熱固定は200℃とした。
(Application of star-shaped titanium oxide particles to plastic films)
[Example 3]
25 wt% of anatase-type star-shaped titanium oxide particles (substantially hexagonal) of the present invention having a primary particle size of 100 to 500 nm coated on the surface with silicon alkoxide are mixed in a polyester resin, melted at 260 to 350 ° C., and discharged from a die. And it apply | coated on the cooling drum of 25 degreeC, and the said polyester-type resin containing the said titanium oxide particle was formed in the film form by cooling after that. Subsequently, the film-like polyester resin was subjected to a biaxial stretching process to obtain a white film having a thickness of 150 μm. In the biaxial stretching step, the stretching temperature was 100 ° C., the stretching ratio was 3 times, and the heat setting was 200 ° C.

次いで、得られたフィルムの白色度を色差計(GC−5000,日本電色社製)を用いて、また、反射率を紫外可視近赤外分光光度計(UV−3100,島津製作所社製)の300nm〜700nmの平均値をもって評価した。結果を表4に示す。   Subsequently, the whiteness of the obtained film was measured using a color difference meter (GC-5000, manufactured by Nippon Denshoku Co., Ltd.), and the reflectance was measured using an ultraviolet-visible near-infrared spectrophotometer (UV-3100, manufactured by Shimadzu Corporation). The average value of 300 nm to 700 nm was evaluated. The results are shown in Table 4.

[比較例5]
本発明のアナターゼ型星形酸化チタン粒子の代わりに、平均一次粒子径が200nmのWako社製の矩形状アナターゼ粒子用いた以外は、実施例3と同様に白色フィルムを作製し、白色度及び反射率を評価した。結果を表4に示す。
[Comparative Example 5]
A white film was prepared in the same manner as in Example 3 except that rectangular anatase particles manufactured by Wako having an average primary particle diameter of 200 nm were used instead of the anatase-type titanium oxide particles of the present invention. Rate was evaluated. The results are shown in Table 4.

Figure 0004382607
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表4から明らかなように、本発明の星型酸化チタン粒子を含む白色フィルムは、従来の酸化チタン粒子を含む白色フィルムに比較して、白色度が高く、さらにその星型形状に起因して高い反射率を呈することが分かる。   As is clear from Table 4, the white film containing the star-shaped titanium oxide particles of the present invention has higher whiteness than the conventional white film containing titanium oxide particles, and further, due to its star-shaped shape. It can be seen that it exhibits high reflectivity.

以上、具体例を挙げながら発明の実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明してきたが、本発明は上記内容に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいてあらゆる変形や変更が可能である。   As described above, the present invention has been described in detail based on the embodiments of the present invention with specific examples. However, the present invention is not limited to the above contents, and all modifications and changes can be made without departing from the scope of the present invention. It can be changed.

本発明の酸化チタン粒子の一例を示すSEM写真である。It is a SEM photograph which shows an example of the titanium oxide particle of this invention. 本発明の酸化チタン粒子の一例を示すTEM写真である。It is a TEM photograph which shows an example of the titanium oxide particle of this invention. 本発明の酸化チタン粒子の一例のX線回折プロファイルである。It is an X-ray diffraction profile of an example of the titanium oxide particle of this invention.

Claims (8)

放射状に伸びた複数の延在部を有するとともに、前記延在部は長さ方向における略中心部において稜を有し、全体として星形を呈しており、
前記複数の延在部は6つの延在部からなり、これら6つの延在部は互いに略等間隔で放射状に伸びていることを特徴とする、酸化チタン粒子。
While having a plurality of extending portions extending radially, the extending portion has a ridge at a substantially central portion in the length direction, and has a star shape as a whole ,
The plurality of extending portions are composed of six extending portions, and the six extending portions extend radially at substantially equal intervals .
一次粒径が100nm以上1000nm以下であることを特徴とする、請求項1に記載の酸化チタン粒子。   The titanium oxide particles according to claim 1, wherein the primary particle size is 100 nm or more and 1000 nm or less. 前記複数の延在部はそれぞれ単結晶であって、前記酸化チタン粒子は全体として双晶を呈することを特徴とする、請求項1又は2に記載の酸化チタン粒子。 The titanium oxide particles according to claim 1 , wherein each of the plurality of extending portions is a single crystal, and the titanium oxide particles exhibit twins as a whole. 前記延在部はアナターゼ単相であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一に記載の酸化チタン粒子。 The titanium oxide particles according to any one of claims 1 to 3 , wherein the extending part is an anatase single phase. 請求項1〜4のいずれか一に記載の酸化チタン粒子を具えることを特徴とする、塗料。 A paint comprising the titanium oxide particles according to claim 1 . 請求項1〜4のいずれか一に記載の酸化チタン粒子を具えることを特徴とする、樹脂組成物。 A resin composition comprising the titanium oxide particles according to claim 1 . 請求項1〜4のいずれか一に記載の酸化チタン粒子を具えることを特徴とする、プラスチックフィルム。 A plastic film comprising the titanium oxide particles according to any one of claims 1 to 4 . 請求項1〜4のいずれか一に記載の酸化チタン粒子を具えることを特徴とする、プラスチック板。 A plastic plate comprising the titanium oxide particles according to any one of claims 1 to 4 .
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