JP4534587B2 - Functional particle adhering material and method for producing the same - Google Patents
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Description
本発明は、機能性粒子を基体に添着させた素材及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a material in which functional particles are attached to a substrate and a method for producing the same.
従来、建築物から電化製品、衣服に至るまで様々なものを構成する基材に対し、何らかの機能性粒子材料を付着又は混練させることによって、多様な機能を発揮させたいという要望があった。 Conventionally, there has been a demand for exerting various functions by attaching or kneading some functional particle material to a base material constituting various things from buildings to electrical appliances and clothes.
こうした要望に応えて、各種の機能性粒子を基体に付着させた素材(以下適宜「機能性粒子付着素材」という。)が開発されてきたが、その多くは、バインダに機能性粒子を混合して基材に付着させるという方法により製造されるものであった。 In response to these demands, materials have been developed in which various functional particles are adhered to the substrate (hereinafter referred to as “functional particle adhering materials” as appropriate), but many of them have functional particles mixed in a binder. It was manufactured by the method of making it adhere to a base material.
しかし、この様な方法で製造された従来の機能性粒子付着素材は、経年によってバインダが劣化し、機能性粒子が剥離し易いという課題があった。特にこれらの素材を衣服等に応用した場合には、洗濯による物理的・化学的作用によって、基材に付着した機能性粒子が容易に剥離してしまうことから、機能性粒子の剥離を抑制する技術が求められていた。 However, the conventional functional particle-attached material manufactured by such a method has a problem that the binder is deteriorated over time and the functional particles are easily peeled off. In particular, when these materials are applied to clothes, etc., the functional particles attached to the substrate easily peel off due to the physical and chemical action of washing, so that the peeling of the functional particles is suppressed. Technology was sought.
機能性粒子の剥離を抑制するためには、使用するバインダの量を増やすのが最も容易な手法である。しかし、バインダの増量のみによる剥離抑制効果には限界がある上に、多量のバインダを使用すると、基材が有する各種の特性を損なったり、機能性粒子が目的とする機能を発揮する上で妨げとなったりする場合もあった。 In order to suppress exfoliation of functional particles, the easiest way is to increase the amount of binder used. However, there is a limit to the effect of suppressing peeling only by increasing the amount of the binder, and if a large amount of binder is used, various properties of the base material are impaired, and functional particles hinder the performance of the intended function. There was also a case.
例えば、機能性粒子として多孔質物質を用いた際に、多量のバインダを使用すると、バインダが多孔質物質の細孔を塞いだり埋めたりしてしまうため、多孔質物質が有する吸着・放出性能などの細孔の機能を十分に発揮できなくなるという課題があった。なお、ここでいう吸着・放出性能とは、多孔質物質がその細孔内に物質を吸着する吸着性能、吸着した物質を放出する放出性能など、多孔質物質の物質を吸着させる性質にともない発現する様々な性能(調湿・発熱・抗菌・抗カビ等)と、予め細孔内に担持させた薬剤等を放散させるいわゆる徐放機能のことをいう。 For example, when a porous material is used as the functional particle, if a large amount of binder is used, the binder will block or fill the pores of the porous material, so the adsorption / release performance of the porous material, etc. There was a problem that the function of the pores could not be fully exhibited. The adsorption / release performance mentioned here is manifested in the property of adsorbing the porous material such as the adsorption performance of the porous material to adsorb the substance in its pores and the release performance of releasing the adsorbed substance. It refers to various performances (humidity control, heat generation, antibacterial, antifungal, etc.) and a so-called sustained release function that dissipates a drug or the like previously supported in the pores.
かかる状況に鑑み、機能性粒子付着素材において、基材が有する特性や機能性粒子が有する機能を妨げることなく、機能性粒子の剥離を効果的に抑制する技術が求められていた。こうした技術として、特許文献1には、繊維に対して複合酸化物をバインダ樹脂により付着させる際に、バインダ樹脂と複合酸化物とを含む加工処理液中にカップリング剤を添加し、それを基材に塗ることにより、バインダ樹脂による付着力が補強され、耐久性が向上することが述べられている。 In view of such a situation, there has been a demand for a technique for effectively suppressing peeling of functional particles without interfering with the characteristics of the base material and the functions of the functional particles in the functional particle-attached material. As such a technique, Patent Document 1 discloses that when a composite oxide is adhered to a fiber with a binder resin, a coupling agent is added to a processing solution containing the binder resin and the composite oxide, It is stated that the adhesion to the binder resin is reinforced and the durability is improved by applying to the material.
一方、各種の機能性粒子を基体に混練させた素材(以下適宜「機能性粒子混練素材」という。)においては、上述のような機能性粒子の剥離等の課題が無いことから、各種の報告がなされてきた。例えば、特許文献2には、銀を含有する抗菌性無機化合物を特定のシランカップリング混合物で処理することによって得られた表面処理抗菌剤をポリエステル繊維に混練させることが記載されている。 On the other hand, a material obtained by kneading various functional particles on a substrate (hereinafter referred to as “functional particle kneading material” as appropriate) has no problem such as peeling of functional particles as described above. Has been made. For example, Patent Document 2 describes that a polyester fiber is kneaded with a surface-treated antibacterial agent obtained by treating an antibacterial inorganic compound containing silver with a specific silane coupling mixture.
しかしながら、特許文献1記載の技術では、カップリング剤の具体的な種類についての記載が無い上に、カップリング剤の種類とバインダ樹脂、複合酸化物、繊維の種類との最適化がなされておらず、それによって得られる効果が不明である。また、主にバインダ樹脂による付着力によって複合酸化物を繊維に付着させている点では従来の機能性粒子付着素材の技術と変わりが無く、その機能性粒子の剥離抑制効果には限界があるものと考えられる。 However, in the technique described in Patent Document 1, there is no description about specific types of coupling agents, and the types of coupling agents and types of binder resins, composite oxides, and fibers are not optimized. Therefore, the effect obtained thereby is unknown. In addition, there is no difference from the conventional functional particle adhesion material technology in that the composite oxide is adhered to the fiber mainly by the adhesive force of the binder resin, and there is a limit to the delamination suppression effect of the functional particles. it is conceivable that.
一方、特許文献2に代表される機能性粒子混練素材においては、機能性粒子付着素材のように機能性粒子が剥離したり脱落したりするおそれは無いものの、樹脂等の基材中に機能性粒子を混練するので、基材が有する特性や機能性粒子が有する機能が妨げされてしまうおそれがあった。また、素材の製造時に、基材中に機能性粒子を混練する工程が必要となるため、非常に手間がかかる上に、混練機に機能性粒子を入れることによりコンタミが生じるという課題があった。更には、既存の基材と機能性粒子を用いて素材を製造することができず、効率性の面でも課題があった。 On the other hand, in the functional particle kneading material represented by Patent Document 2, there is no possibility that the functional particle is peeled off or dropped off unlike the functional particle adhering material, but the functional particle is contained in the base material such as resin. Since the particles are kneaded, the characteristics of the base material and the functions of the functional particles may be hindered. Moreover, since a step of kneading the functional particles in the base material is required at the time of manufacturing the raw material, there is a problem that contamination is caused by putting the functional particles in the kneader in addition to being very laborious. . Furthermore, a raw material cannot be manufactured using an existing base material and functional particles, and there is a problem in terms of efficiency.
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明は、基材に機能性粒子を固定化してなる素材であって、既存の基材と機能性粒子を用いて効率的に製造でき、基材が有する特性や機能性粒子が有する機能を妨げることなく、且つ、機能性粒子の剥離や脱落を効果的に抑制することができる素材及びその製造方法を提案することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems. That is, the present invention is a material obtained by immobilizing functional particles on a base material, and can be efficiently produced using an existing base material and functional particles, and the characteristics and functional particles of the base material have It aims at proposing the raw material which can suppress effectively peeling and dropping | offset | release of a functional particle, and its manufacturing method, without disturbing a function.
そこで、本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意検討した結果、基材にカップリング剤を接触させた後、更に機能性粒子を接触させることにより、基材に機能性粒子が添着されているとともに、機能性粒子がカップリング剤を介して基材に結合している素材(以下適宜「機能性粒子添着素材」という。)が得られること、また、この機能性粒子添着素材によれば、既存の基材と機能性粒子を用いて効率的に製造でき、基材が有する特性や機能性粒子が有する機能を妨げることなく、且つ、機能性粒子の剥離や脱落を効果的に抑制することが可能となり、上記課題が効果的に解決されることを見出して、本発明を完成するに至った。 Accordingly, as a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have made functional particles adhere to the base material by bringing the coupling agent into contact with the base material and further bringing the functional particles into contact therewith. In addition, it is possible to obtain a material in which functional particles are bonded to a substrate via a coupling agent (hereinafter referred to as “functional particle adhering material” as appropriate). According to the present invention, it is possible to efficiently manufacture using an existing base material and functional particles, and without effectively interfering with the characteristics of the base material and the functions of the functional particles, and effectively removing and dropping the functional particles. It became possible to suppress and found that the said subject was solved effectively, and came to complete this invention.
即ち、本発明の要旨は、基材の少なくとも一部に機能性粒子が添着されているとともに、該機能性粒子の少なくとも一部が、最頻細孔径が2nm以上50nm以下のシリカゲルであり、該機能性粒子の少なくとも一部が、シラン系カップリング剤を介して該基材に結合しており、該機能性粒子の少なくとも一部が、ガラス転移温度が−80℃以上110℃以下であるバインダにより該基材に添着されていることを特徴とする、機能性粒子添着素材に存する。
また、本発明の別の要旨は、上述の機能性粒子添着素材を製造する方法であって、基材にシラン系カップリング剤を接触させる第1の工程と、前記第1の工程の後、更に基材に機能性粒子を接触させる第2の工程とを少なくとも有することを特徴とする、機能性粒子添着素材の製造方法に存する。
That is, the gist of the present invention is that the functional particles are attached to at least a part of the substrate, and at least a part of the functional particles is silica gel having a mode pore diameter of 2 nm to 50 nm, A binder in which at least some of the functional particles are bonded to the substrate via a silane coupling agent , and at least some of the functional particles have a glass transition temperature of −80 ° C. or higher and 110 ° C. or lower. The functional particle adhering material is characterized in that it is adhering to the base material.
Further, another gist of the present invention is a method for producing the functional particle-adhered material described above, wherein a first step of bringing a silane coupling agent into contact with a substrate, and after the first step, Furthermore, it exists in the manufacturing method of a functional particle attachment raw material characterized by having at least the 2nd process which makes a functional particle contact a base material.
本発明の機能性粒子添着素材は、既存の基材と機能性粒子を用いて効率的に製造でき、基材が有する特性や機能性粒子が有する機能を妨げることなく、且つ、機能性粒子の剥離や脱落を効果的に抑制することが可能である。 The functional particle-attached material of the present invention can be produced efficiently using an existing base material and functional particles, without interfering with the characteristics of the base material and the functions of the functional particles, It is possible to effectively suppress peeling and falling off.
以下、本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の説明に制限されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、任意に変形して実施することができる。 Hereinafter, the present invention will be described in detail, but the present invention is not limited to the following description, and can be arbitrarily modified and implemented without departing from the gist of the present invention.
本発明の機能性粒子添着素材(以下、適宜「本発明の素材」等と略称する。)は、基材の少なくとも一部に機能性粒子が添着されているとともに、機能性粒子の少なくとも一部が、カップリング剤を介して基材に結合しているものである。また、機能性粒子の少なくとも一部が、更にバインダにより基材に添着されていることが好ましい。 The functional particle-attached material of the present invention (hereinafter abbreviated as “the material of the present invention” or the like as appropriate) has functional particles attached to at least a part of a substrate and at least a part of the functional particles. Is bonded to the substrate via a coupling agent. Moreover, it is preferable that at least a part of the functional particles is further attached to the base material by a binder.
[I.素材の成分]
〔I−1.基材〕
本発明の素材に用いられる基材としては、後述する機能性粒子をカップリング剤により添着できるものであれば、その種類に特に制限はなく、素材の目的・用途等に応じて任意のものを用いることができる。例としては、繊維、紙、プラスチック、木材、コンクリート、金属、皮革等を素材とするフィルム、シート、板材、布地等が挙げられる。これらの基材は、何れか一種を単独で用いても良く、二種以上を任意の組み合わせで併用しても良い。
[I. Ingredients of the material]
[I-1. Base material〕
The base material used in the material of the present invention is not particularly limited as long as the functional particles described below can be attached by a coupling agent, and any material can be used depending on the purpose and use of the material. Can be used. Examples include films, sheets, plates, fabrics and the like made of fiber, paper, plastic, wood, concrete, metal, leather and the like. Any one of these substrates may be used alone, or two or more thereof may be used in any combination.
特に、後述する様に、塗布液を基材に含浸させることにより本発明の素材を製造する場合には、基材として含浸性の材料(含浸性部材)を用いることが好ましい。含浸性部材の種類は特に制限されないが、特に好適な例として繊維が挙げられる。 In particular, as described later, when the material of the present invention is produced by impregnating a base material with a coating solution, it is preferable to use an impregnating material (impregnating member) as the base material. The type of the impregnating member is not particularly limited, but a fiber is a particularly preferable example.
繊維としては、天然繊維及び合成繊維の何れでも良く、これらの両方を用いた繊維でも良い。また、その形態としても、織布、編布、不織布等、任意の形態のものを用いることができる。 The fiber may be either a natural fiber or a synthetic fiber, or a fiber using both of these. Moreover, the thing of arbitrary forms, such as a woven fabric, a knitted fabric, a nonwoven fabric, can also be used as the form.
繊維の具体例としては、織物、モケット、タオル地、トリコット、ダブルラッセル、丸編、ニードルパンチ等が挙げられる。また、ここでいう繊維としては、木綿、麻、絹、羊毛等の天然繊維、あるいはレーヨン;アセテート;蛋白質繊維;塩化ゴム;ナイロン6、ナイロン66、ナイロン−12等のポリアミド;ポリビニルアルコ−ル;ポリ塩化ビニル;ポリ塩化ビニリデン;ポリアクリロニトリル;ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ乳酸等のポリエステル;ポリエチレン;ポリプロピレン;ポリウレタン;ポリシアン化ビニリデン;ポリフルオロエチレン等、更にそれらの共重合体、ブレンド体からなる繊維が挙げられる。これらの中でも、汎用性の観点から、木綿、麻、ポリエステル、ポリアミドを用いることが好ましい。また、これらはその他にポリマー、艶消剤、難燃剤、帯電防止剤、顔料などの添加物を含有していてもよい。 Specific examples of the fiber include woven fabric, moquette, towel cloth, tricot, double raschel, circular knitting, needle punch and the like. In addition, the fibers referred to herein include natural fibers such as cotton, hemp, silk, and wool, or rayon; acetate; protein fibers; chlorinated rubber; polyamides such as nylon 6, nylon 66, and nylon-12; polyvinyl alcohol; Polyvinyl chloride; Polyvinylidene chloride; Polyacrylonitrile; Polyesters such as polyethylene terephthalate, polytrimethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polylactic acid, etc .; Polyethylene; Polypropylene; Polyurethane; Polycyanide cyanide; Polyfluoroethylene And fibers composed of blends. Among these, cotton, hemp, polyester, and polyamide are preferably used from the viewpoint of versatility. In addition, these may contain additives such as polymers, matting agents, flame retardants, antistatic agents and pigments.
繊維の形状も特に制限されず、糸、布地、シートなど、何れの形状のものを用いてもよい。特に、合成繊維の場合には、その断面形状や長手方向の形状を自由に設計することが可能である。具体的に、断面形状としては丸断面、中空断面、三葉断面等の多葉断面、その他の異形断面等が挙げられ、また、長手方向の形状としては長繊維、短繊維等が挙げられるが、何れも任意に選択することが可能である。布地としては、用途に応じて織物、編物が使用でき、織物では平織、綾織、朱子織、それらを組み合わせたものなど、編物ではメリヤス編など、何れを用いても良い。 The shape of the fiber is not particularly limited, and any shape such as a thread, a fabric, or a sheet may be used. In particular, in the case of synthetic fibers, the cross-sectional shape and the shape in the longitudinal direction can be freely designed. Specifically, examples of the cross-sectional shape include a round cross-section, a hollow cross-section, a multi-leaf cross-section such as a trilobe cross-section, and other irregular cross-sections, and examples of the shape in the longitudinal direction include long fibers and short fibers. Any of these can be arbitrarily selected. As the fabric, a woven fabric or a knitted fabric can be used depending on the application. A plain woven fabric, a twill weave fabric, a satin weave fabric, a combination thereof, or a knitted fabric may be used.
これらの中でも、基材としては、後述する各種のカップリング剤と容易に反応する官能基を多数有している物質が好ましい。例としては繊維、紙などが挙げられるが、中でも反応性の高いOH基を有するセルロース系の繊維、紙などが好ましい(以下、これらセルロース系の繊維、紙を総称して「セルロース系繊維」というものとする。)。セルロース系繊維としては、(i)綿、麻、竹等の各種植物に由来し、セルロースを主成分とする天然繊維や、(ii)これらの天然繊維を溶解し、化学的に改質して得られる再生繊維や半合成繊維(ビスコースレーヨン,ベンベルグレーヨン(銅アンモニアレーヨン,キュプラ),アセテートレーヨン等の各種レーヨン等)などが挙げられる。これらはいずれも好適に使用可能であるが、中でも基材表面の反応性官能基の数が多いという理由から、綿または綿を含む繊維材料が好ましい。 Among these, as the base material, a substance having a large number of functional groups that easily react with various coupling agents described later is preferable. Examples include fiber, paper, etc. Among them, cellulosic fiber and paper having a highly reactive OH group are preferable (hereinafter, these cellulosic fiber and paper are collectively referred to as “cellulosic fiber”). Shall be.) Cellulose fibers include (i) natural fibers derived from various plants such as cotton, hemp, bamboo, etc., and (ii) these natural fibers dissolved and chemically modified. Examples thereof include recycled fibers and semi-synthetic fibers obtained (viscose rayon, bembel rayon (copper ammonia rayon, cupra), various rayons such as acetate rayon, etc.), and the like. Any of these can be suitably used, but cotton or cotton-containing fiber material is preferred because of the large number of reactive functional groups on the substrate surface.
〔I−2.機能性粒子〕
本発明の素材に用いられる機能性粒子についても特に制限はなく、任意のものを用いることが可能であるが、本発明の趣旨から、通常は上述の基材と直接結合させることが困難な物質が主に用いられる。ここで、基材と直接結合させることが困難な物質とは、上述の基材と共有結合又は配位結合を形成しない物質、より具体的には、基材が有する官能基と共有結合又は配位結合を形成する官能基を実質的に有さない物質をいう。
[I-2. Functional particles)
There are no particular restrictions on the functional particles used in the material of the present invention, and any particles can be used. However, for the purpose of the present invention, it is usually a substance that is difficult to directly bond to the above-mentioned substrate. Is mainly used. Here, a substance that is difficult to be directly bonded to the substrate is a substance that does not form a covalent bond or a coordinate bond with the above-described substrate, more specifically, a covalent bond or a coordinate with a functional group of the substrate. A substance having substantially no functional group forming a coordinate bond.
機能性粒子の具体的な種類としては、素材に付与すべき機能に応じて適切なものを選択して用いればよい。よって、その種類は有機物、無機物を問わないが、合成時の経済性等の観点からは無機物質が好ましい。特に基材として有機物質を用いる場合には、これに機能性粒子として無機物質を直接結合させるのは通常は困難であることから、本発明の適用による効果が大きくなる。また、素材の高機能化という観点からは、各種の物質の吸収・放出やそれに伴う様々な機能、また担持物質の徐放性能等も期待できる多孔質物質が好ましい。よって、機能性粒子としては、無機多孔質物質が特に好ましい。無機多孔質物質の好ましい具体例としては、シリカゲル、アルミナ等が挙げられる。中でも、以下に説明する手法により物性の精密な制御が容易であることから、シリカゲルが特に好ましい。なお、これら例示の機能性粒子は一種を単独で用いても良く、二種以上を任意の組み合わせで併用しても良い。 As a specific type of functional particles, an appropriate particle may be selected and used according to the function to be imparted to the material. Therefore, although the kind does not ask | require organic substance and an inorganic substance, an inorganic substance is preferable from viewpoints, such as economical efficiency at the time of a synthesis | combination. In particular, when an organic substance is used as a base material, it is usually difficult to directly bond an inorganic substance as a functional particle thereto, so that the effect of application of the present invention is increased. Also, from the viewpoint of enhancing the functionality of the material, a porous material that can be expected to absorb and release various materials, various functions associated therewith, and the sustained release performance of the supported material is preferable. Therefore, an inorganic porous material is particularly preferable as the functional particle. Specific examples of the inorganic porous material include silica gel and alumina. Among these, silica gel is particularly preferable because precise control of physical properties is easy by the method described below. These exemplified functional particles may be used alone or in combination of two or more.
なお、機能性粒子として多孔質物質を用いる場合、その細孔特性を制御することによって各種の機能を持たせることが可能である。詳細な細孔特性は目的とする素材の用途等に応じて適宜調整すればよいが、一般的に言えば、細孔径分布がシャープで均一な構造であることが好ましい。これによって機能性粒子は均一な強度を有すこととなり、結果的に、本発明の素材は安定して高い耐久性を奏することができる。 In the case where a porous substance is used as the functional particles, various functions can be provided by controlling the pore characteristics. The detailed pore characteristics may be appropriately adjusted according to the intended use of the material, but generally speaking, it is preferable that the pore diameter distribution has a sharp and uniform structure. As a result, the functional particles have a uniform strength, and as a result, the material of the present invention can stably exhibit high durability.
機能性粒子の形状や大きさは特に制限されず、素材の用途・目的や、併用する基材の種類等に応じて、適切な形状や大きさを選択すればよい。
具体的に、機能性粒子の形状としては、球状、略球状、破砕状、楕円体状、多面体状、扁平体状等が挙げられるが、取り扱いや製造の容易さの観点からは、球状、略球状、破砕状が好ましい。
The shape and size of the functional particles are not particularly limited, and an appropriate shape and size may be selected according to the use / purpose of the material, the type of the base material used in combination, and the like.
Specifically, examples of the shape of the functional particles include a spherical shape, a substantially spherical shape, a crushed shape, an ellipsoidal shape, a polyhedral shape, a flat shape, and the like. Spherical and crushed shapes are preferred.
また、機能性粒子の粒子径としては、通常0.1μm以上、中でも0.5μm以上、更には1μm以上、また、通常300μm以下、中でも250μm以下、更には200μm以下の範囲とすることが好ましい。粒子径をこの範囲内とすることによって、後述する方法で本発明の素材を製造する際に、機能性粒子を均一に分散させることが容易になる。特に、基材として繊維を使用する場合には、素材の風合いと洗濯耐久性等の観点から、機能性粒子の粒子径を通常0.1μm以上、中でも0.2μm以上、また、通常5μm以下、中でも2μm以下の範囲とすることが好ましい。 The particle diameter of the functional particles is preferably 0.1 μm or more, particularly 0.5 μm or more, more preferably 1 μm or more, and usually 300 μm or less, especially 250 μm or less, and more preferably 200 μm or less. By making the particle diameter within this range, it becomes easy to uniformly disperse the functional particles when producing the material of the present invention by the method described later. In particular, when fibers are used as the base material, the particle size of the functional particles is usually 0.1 μm or more, particularly 0.2 μm or more, and usually 5 μm or less, from the viewpoint of the texture of the material and washing durability. In particular, the range is preferably 2 μm or less.
〔I−3.シリカゲル(機能性粒子の好ましい例)〕
本発明では機能性粒子として、特定のシリカゲルを用いることがとりわけ好ましい。以下、本発明に好適に用いられるシリカゲル(以下、適宜「本発明のシリカゲル」等と略称する。)について詳しく説明する。
[I-3. Silica gel (preferred example of functional particles)]
In the present invention, it is particularly preferable to use a specific silica gel as the functional particles. Hereinafter, the silica gel suitably used in the present invention (hereinafter, appropriately abbreviated as “silica gel of the present invention” or the like) will be described in detail.
本発明のシリカゲルは、窒素ガス吸・脱着法で測定した細孔容積の値が、通常0.3ml/g以上、中でも0.4ml/g以上、更には0.6ml/g以上、また、通常3ml/g以下、中でも2.5ml/g以下、更には2.0ml/g以下の範囲であることが好ましい。細孔容積がこの範囲に存在するシリカゲルを用いることにより、本発明の素材に高い吸収・放出性能を付与することが可能となる。シリカゲルの細孔容積は、吸着等温線の相対圧0.98における窒素ガスの吸着量から求めることができる。 The silica gel of the present invention has a pore volume value measured by a nitrogen gas absorption / desorption method of usually 0.3 ml / g or more, particularly 0.4 ml / g or more, more preferably 0.6 ml / g or more, It is preferably 3 ml / g or less, particularly 2.5 ml / g or less, more preferably 2.0 ml / g or less. By using silica gel having a pore volume in this range, it is possible to impart high absorption / release performance to the material of the present invention. The pore volume of silica gel can be determined from the amount of nitrogen gas adsorbed at an adsorption isotherm relative pressure of 0.98.
また、本発明のシリカゲルは、そのBET比表面積の値が、通常100m2/g以上、中でも200m2/g以上、更には300m2/g以上、特に350m2/g以上、また、通常1000m2/g以下、中でも900m2/g以下、更には800m2/g以下、特に700m2/g以下の範囲であることが好ましい。この様に大きな比表面積を有するシリカゲルを用いることで、本発明の素材に高い吸収・放出性能を付与することが可能となる。具体的には、例えば各種の物質の吸着性能を高めることができる。シリカゲルの比表面積の値は、窒素ガス吸脱着によるBET法で測定することができる。 The silica gel of the present invention has a BET specific surface area value of usually 100 m 2 / g or more, particularly 200 m 2 / g or more, more preferably 300 m 2 / g or more, particularly 350 m 2 / g or more, and usually 1000 m 2. / G or less, in particular 900 m 2 / g or less, more preferably 800 m 2 / g or less, particularly preferably 700 m 2 / g or less. By using silica gel having such a large specific surface area, it is possible to impart high absorption / release performance to the material of the present invention. Specifically, for example, the adsorption performance of various substances can be enhanced. The value of the specific surface area of silica gel can be measured by the BET method by nitrogen gas adsorption / desorption.
また、本発明のシリカゲルは、窒素ガス吸脱着法で測定した等温脱着曲線から、E.P. Barrett, L. G. Joyner, P. H. Haklenda, J. Amer. Chem. Soc., vol. 73,373 (1951) に記載のBJH法により算出される細孔分布曲線、即ち、細孔直径d(nm)に対して微分窒素ガス吸着量(ΔV/Δ(logd);Vは窒素ガス吸着容積)をプロットした図上での最頻細孔径(Dmax)の値が、通常2nm以上、また、通常50nm以下、中でも30nm以下であることが好ましい。最頻細孔径(Dmax)がこの範囲よりも小さいと、シリカゲル内の空間が小さくなるため、吸収・放出性能が低下する虞がある。また、最頻細孔径(Dmax)がこの範囲よりも大きいと、シリカゲルの強度が弱くなり、細孔構造が経時的に壊れ易くなる上に、後述するバインダ成分が細孔内に浸入し易くなるため、吸収・放出性能が低下する虞がある。但し、好適な最頻細孔径(Dmax)は素材の目的・用途によって異なるので、素材の目的・用途に応じて様々な最頻細孔径(Dmax)を有するシリカゲルを使い分けることが望ましい。 Further, the silica gel of the present invention is obtained from the isothermal desorption curve measured by the nitrogen gas adsorption / desorption method from the BJH method described in EP Barrett, LG Joyner, PH Haklenda, J. Amer. Chem. Soc., Vol. 73,373 (1951). Is the mode of the pore distribution curve calculated by the above equation, that is, the frequency on the graph plotting the differential nitrogen gas adsorption amount (ΔV / Δ (logd); V is the nitrogen gas adsorption volume) against the pore diameter d (nm). The value of the pore diameter (D max ) is usually 2 nm or more, and usually 50 nm or less, preferably 30 nm or less. If the mode pore diameter (D max) is smaller than this range, the space in the silica gel becomes small, so that the absorption / release performance may be lowered. Further, if the mode pore diameter ( Dmax) is larger than this range, the strength of the silica gel is weakened, the pore structure is easily broken over time, and the binder component described later easily enters the pores. Therefore, there is a possibility that the absorption / release performance is lowered. However, since the preferred mode pore diameter (D max ) varies depending on the purpose and use of the material, it is desirable to use different silica gels having various mode pore sizes (D max ) depending on the purpose and use of the material.
更に、本発明のシリカゲルは、上記の最頻細孔径(Dmax)の値の±20%の範囲内の径を有する細孔の総容積が、全細孔容積の通常50%以上、中でも60%以上、更には70%以上の範囲であることが好ましい。このことは、シリカゲルが有する細孔の径が、最頻細孔径(Dmax)付近で揃っていること、つまり細孔径の分布が極めて狭い(シャープである)ことを意味する。なお、この比の上限値は特に制限されないが、通常は90%以下である。一般に、シリカゲルに部分的にもろい部分が生じると、その部分の細孔構造が壊れ易くなるが、上記のように細孔径の分布が小さければ、シリカゲルの構造は均一なものとなり、シリカゲルの強度にバラツキが生じ難くなるため、部分的にもろい部分が生じることを防止することができる。よって、細孔径の分布が上記範囲にあるシリカゲルを用いることで、素材全体が高い耐久性を発揮するとともに、後述する様に、特定の樹脂サイズを有するバインダ成分が細孔に浸入するのを、精度よく制御することが可能となる。また、シリカゲルの細孔径の分布がシャープだと、調湿性、吸湿発熱性、徐放性等の機能が高まるため、これを含有する本発明の素材も、高い調湿性、吸湿発熱性、徐放性等の機能を発揮することになる。 Furthermore, the silica gel of the present invention has a total volume of pores having a diameter within the range of ± 20% of the value of the most frequent pore diameter (D max ), usually 50% or more of the total pore volume, especially 60 % Or more, preferably 70% or more. This means that the pore diameters of the silica gel are uniform around the most frequent pore diameter (D max ), that is, the pore diameter distribution is extremely narrow (sharp). The upper limit of this ratio is not particularly limited, but is usually 90% or less. In general, when a part of the silica gel is brittle, the pore structure of the part is easily broken. However, if the pore size distribution is small as described above, the structure of the silica gel becomes uniform and the silica gel strength is increased. Since it is difficult for variations to occur, it is possible to prevent partial brittle portions from occurring. Therefore, by using silica gel with a pore size distribution in the above range, the entire material exhibits high durability, and as described later, a binder component having a specific resin size enters the pores. It becomes possible to control with high accuracy. In addition, when the pore size distribution of the silica gel is sharp, functions such as humidity control, moisture absorption exothermicity, sustained release, etc. are enhanced, so that the material of the present invention containing this also has high humidity control, moisture absorption exothermic, sustained release. It will exhibit functions such as sex.
かかる特徴に関連して、本発明のシリカゲルは、上記のBJH法により算出された最頻細孔径(Dmax)における微分細孔容積ΔV/Δ(logd)が、通常2ml/g以上、中でも3ml/g以上、更には5ml/g以上、また、通常40ml/g以下、中でも30ml/g以下、更には25ml/g以下の範囲であることが好ましい(なお、上式において、dは細孔直径(nm)を表わし、Vは窒素ガス吸着容積を表わす)。微分細孔容積ΔV/Δ(logd)が前記範囲に含まれるものは、径が最頻細孔径(Dmax)の付近に揃っている細孔の絶対量が極めて多いものと言える。 In relation to such characteristics, the silica gel of the present invention has a differential pore volume ΔV / Δ (logd) at the most frequent pore diameter (D max ) calculated by the BJH method of usually 2 ml / g or more, particularly 3 ml. / G or more, more preferably 5 ml / g or more, and usually 40 ml / g or less, particularly 30 ml / g or less, more preferably 25 ml / g or less (where d is the pore diameter) (Nm), V represents the nitrogen gas adsorption volume). In the case where the differential pore volume ΔV / Δ (logd) is included in the above range, it can be said that the absolute amount of pores whose diameters are aligned in the vicinity of the most frequent pore diameter (D max ) is extremely large.
また、本発明のシリカゲルは、以上の細孔構造の特徴に加えて、その三次元構造を見るに、非結晶質であること、即ち、結晶性構造が認められないことが好ましい。このことは、本発明のシリカゲルをX線回折で分析した場合に、結晶性ピークが実質的に認められないことを意味する。なお、本明細書において非結晶質でないシリカゲルとは、X線回折パターンで6オングストローム(Å Units d-spacing)を越えた位置に、少なくとも一つの結晶構造のピークを示すものを指す。非結晶質のシリカゲルは、結晶性のシリカゲルに較べて、極めて生産性に優れている。 The silica gel of the present invention is preferably non-crystalline, that is, no crystalline structure is observed in view of its three-dimensional structure in addition to the above pore structure characteristics. This means that when the silica gel of the present invention is analyzed by X-ray diffraction, substantially no crystalline peak is observed. In this specification, the non-amorphous silica gel refers to a silica having a peak of at least one crystal structure at a position exceeding 6 angstroms (Å Units d-spacing) in the X-ray diffraction pattern. Amorphous silica gel is extremely excellent in productivity as compared with crystalline silica gel.
更に、本発明のシリカゲルの構造に関しては、固体Si−NMR測定による分析でも特徴ある結果が得られる。即ち、固体Si−NMR測定では、本発明のシリカゲルの、−OSiが3個結合したSi(Q3)と−OSiが4個結合したSi(Q4)とのモル比を示すQ4/Q3の値が、通常1.2以上、中でも1.4以上の範囲であることが好ましい。なお、上限値は特に制限されないが、通常は10以下である。一般に、この値が高い程、シリカゲルの熱安定性が高いことが知られている。つまり、本発明のシリカゲルは熱によって構造が壊れる虞が小さいので、これを含む本発明の素材は長期間にわたって安定して使用することが可能となる。これに対して、結晶性のミセルテンプレートシリカの中には、Q4/Q3の値が1.2を下回るものがあり、熱安定性、特に水熱安定性などが低い。なお、Q4/Q3の値は、固体Si−NMR測定を行ない、その結果に基づいて算出することができる。また、測定データの解析(ピーク位置の決定)は、例えば、ガウス関数を使用した波形分離解析等により、各ピークを分割して抽出する方法で行なう。 Furthermore, regarding the structure of the silica gel of the present invention, a characteristic result can be obtained even by analysis by solid-state Si-NMR measurement. That is, in the solid Si-NMR measurement, Q 4 / Q indicating the molar ratio of Si (Q 3 ) with 3 —OSi bonded to Si (Q 4 ) with 4 bonded —OSi in the silica gel of the present invention. The value of 3 is usually in the range of 1.2 or more, particularly 1.4 or more. The upper limit is not particularly limited, but is usually 10 or less. In general, it is known that the higher the value, the higher the thermal stability of the silica gel. That is, since the silica gel of the present invention is less likely to break the structure due to heat, the material of the present invention including this can be used stably over a long period of time. On the other hand, some crystalline micelle template silicas have a Q 4 / Q 3 value of less than 1.2 and have low thermal stability, particularly hydrothermal stability. The value of Q 4 / Q 3 performs a solid Si-NMR measurement can be calculated based on the result. Further, analysis of measurement data (determination of peak position) is performed by a method of dividing and extracting each peak by, for example, waveform separation analysis using a Gaussian function.
また、本発明のシリカゲルは、骨格を構成するケイ素を除いた金属元素(金属不純物)の合計の含有率が、通常500ppm以下、中でも100ppm以下、更には10ppm以下と、非常に低く抑えられ、極めて高純度であることが好ましい。なお、本明細書において「ppm」とは、重量に対する割合を表わす。この様に、シリカゲル中の金属不純物の含有率を抑えることで、金属不純物による好ましくない影響を抑制し、シリカゲルに高い耐久性、耐熱性、耐水性などの優れた性質を発現させることができる。また、金属不純物が少ないシリカゲルを用いることにより、素材中でバインダ成分と金属不純物とが接触して光劣化、熱劣化、経時劣化等を起こすのを抑制することができ、長期にわたって安定して素材を使用することが可能となる。シリカゲル中の金属不純物含有率は、後述する実施例で用いたICP発光分析法やフレーム炎光法に代表される、各種の元素分析法によって求めることができる。 In addition, the silica gel of the present invention has a total content of metal elements (metal impurities) excluding silicon constituting the skeleton, which is usually 500 ppm or less, particularly 100 ppm or less, more preferably 10 ppm or less, and is extremely low. High purity is preferred. In the present specification, “ppm” represents a ratio to weight. Thus, by suppressing the content rate of the metal impurities in the silica gel, it is possible to suppress undesirable effects due to the metal impurities, and to exhibit excellent properties such as high durability, heat resistance, and water resistance in the silica gel. In addition, by using silica gel with few metal impurities, it is possible to suppress the occurrence of light deterioration, heat deterioration, deterioration with time, etc. due to contact between the binder component and metal impurities in the material, and the material can be stably used over a long period of time. Can be used. The metal impurity content in the silica gel can be determined by various elemental analysis methods represented by the ICP emission analysis method and flame flame method used in Examples described later.
更に、本発明のシリカゲルは、水中での加熱処理(耐水熱試験)を施されても、細孔特性の変化が少ないことが、その特徴の一つとして挙げられる。耐水熱試験後におけるシリカゲルの細孔特性の変化は、例えば比表面積、細孔容積、細孔径分布などの多孔性に関する物性の変化として観察される。具体的に、本発明のシリカゲルは、後述する一定の条件で耐水熱試験を実施した場合に、試験前の比表面積に対する試験後の比表面積の比率(比表面積残存率)が、通常20%以上、中でも35%以上、特に50%以上の範囲であることが好ましい。この様な特性を有するシリカゲルは、長時間の厳しい使用条件下においても、多孔性の特徴が失われないので好ましい。 Furthermore, the silica gel of the present invention has one of its features that even if it is subjected to a heat treatment in water (hydrothermal test), there is little change in pore characteristics. Changes in the pore characteristics of silica gel after the hydrothermal test are observed as changes in physical properties related to porosity such as specific surface area, pore volume, and pore size distribution. Specifically, when the silica gel of the present invention is subjected to a hydrothermal resistance test under certain conditions described later, the ratio of the specific surface area after the test to the specific surface area before the test (specific surface area remaining ratio) is usually 20% or more. Of these, a range of 35% or more, particularly 50% or more is preferred. Silica gel having such characteristics is preferable because the porous characteristics are not lost even under severe use conditions for a long time.
更に、後述する方法で製造することにより、本発明のシリカゲルは、この耐水熱試験の後においても、細孔径分布がシャープであるという特性の劣化が極めて少なく、且つ、細孔容積の変化が極めて少ないか、或いは細孔容積が増加するという、従来のシリカゲルにはない特徴を有することになる。 Furthermore, the silica gel of the present invention produced by the method described later has very little deterioration in the characteristic that the pore size distribution is sharp even after this hydrothermal resistance test, and the change in pore volume is extremely small. It has a characteristic that is not found in conventional silica gels, that is, there is little or an increase in pore volume.
なお、本発明における「耐水熱試験」とは、密閉系内においてシリカゲルを特定温度(200℃)の水と一定時間(6時間)接触させることをいう。シリカゲルの全てが水中に存在するのであれば、密閉系内が全て水で満たされていても、また、系内の一部が加圧下の気相部を有し、この気相部に水蒸気があってもよい。後者の場合、気相部の圧力は通常60000hPa以上、中でも63000hPa以上とするのが好ましい。なお、特定温度の誤差は通常±5℃以内、中でも±3℃以内、更には±1℃以内とするのが好ましい。 The “hydrothermal resistance test” in the present invention refers to bringing silica gel into contact with water at a specific temperature (200 ° C.) for a fixed time (6 hours) in a closed system. If all of the silica gel is present in water, even if the inside of the closed system is completely filled with water, a part of the system has a gas phase part under pressure. There may be. In the latter case, the pressure in the gas phase is usually 60,000 hPa or higher, preferably 63000 hPa or higher. The error of the specific temperature is usually within ± 5 ° C., preferably within ± 3 ° C., and more preferably within ± 1 ° C.
本発明のシリカゲルの粒子径は、通常0.1μm以上、中でも0.5μm以上、更には1μm以上、また、通常300μm以下、中でも250μm以下、更には200μm以下の範囲とするのが好ましい。シリカゲルの粒子径をこの範囲内とすることにより、シリカゲルを本発明の素材に用いた場合に、均一に分散させることが容易になる。 The particle diameter of the silica gel of the present invention is usually 0.1 μm or more, preferably 0.5 μm or more, more preferably 1 μm or more, and usually 300 μm or less, especially 250 μm or less, and more preferably 200 μm or less. By setting the particle diameter of the silica gel within this range, it becomes easy to uniformly disperse the silica gel when used for the material of the present invention.
以上説明した特徴を有する本発明のシリカゲル製造法は特に制限されず、公知の任意の方法によって製造することができる。シリカゲルの製造によく用いられる方法の例としては、次のような方法が挙げられる。
i.水ガラスを硫酸等の酸により中和してからゲル化する方法。
ii.アルコキシシランを加水分解してからゲル化する方法。
iii.アルコキシシラン又は水ガラスを原料とし、界面活性剤を有機テンプレートとして細孔形成を行なう方法(いわゆる、ミセルテンプレートシリカ)。
The silica gel production method of the present invention having the characteristics described above is not particularly limited, and can be produced by any known method. Examples of methods often used for the production of silica gel include the following methods.
i. A method of gelling after neutralizing water glass with an acid such as sulfuric acid.
ii. A method in which alkoxysilane is hydrolyzed and then gelled.
iii. A method of forming pores using alkoxysilane or water glass as a raw material and using a surfactant as an organic template (so-called micelle template silica).
本発明のシリカゲルを製造する方法は、上述した様に特に制限されるものではないが、中でも、シリカヒドロゲルを水熱処理し、得られたスラリーの液体成分中の水分含有率を5重量%以下とした後、これを乾燥するという方法が好適である。具体的には、原料のシリコンアルコキシドを加水分解し、得られたシリカヒドロゲルを、好ましくは実質的に熟成することなく水熱処理し、得られたシリカスラリー中の水分を除去するという方法である。なお、水熱処理後に親水性有機溶媒と接触させる工程を含んでいても良い。以下、この製造法(以下適宜「本発明のシリカゲル製造法」等と略称する。) The method for producing the silica gel of the present invention is not particularly limited as described above, and among them, the silica hydrogel is hydrothermally treated, and the water content in the liquid component of the obtained slurry is 5% by weight or less. Then, it is preferable to dry it. Specifically, the raw material silicon alkoxide is hydrolyzed, and the obtained silica hydrogel is preferably hydrothermally treated without substantially aging to remove water in the obtained silica slurry. In addition, you may include the process made to contact with a hydrophilic organic solvent after hydrothermal treatment. Hereinafter, this production method (hereinafter abbreviated as “silica gel production method of the present invention” or the like as appropriate).
原料となるシリカヒドロゲルの製造法は任意であり、例えば珪酸アルカリ塩を加水分解して得られるシリカヒドロゲル、又はシリコンアルコキシドを加水分解して得られるシリカヒドロゲルが挙げられる。中でも、シリコンアルコキシドを加水分解して得られるシリカヒドロゲルは、その原料であるシリコンアルコキシドの高純度化が可能であり、シリカヒドロゲルへの不純物の混入を容易に防止できるので好ましい。 The manufacturing method of the silica hydrogel used as a raw material is arbitrary, For example, the silica hydrogel obtained by hydrolyzing a silicic acid alkali salt or the silica hydrogel obtained by hydrolyzing a silicon alkoxide is mentioned. Among them, silica hydrogel obtained by hydrolyzing silicon alkoxide is preferable because it can increase the purity of silicon alkoxide as a raw material and can easily prevent impurities from being mixed into silica hydrogel.
原料として使用可能なシリコンアルコキシドの具体例としては、トリメトキシシラン、テトラメトキシシラン、トリエトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトラブトキシシラン等の炭素数1〜4の低級アルキル基を有するトリ又はテトラアルコキシシラン或いはそれらのオリゴマーが挙げられる。中でも、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン及びそれらのオリゴマー、特にテトラメトキシシランやそのオリゴマーを用いると、良好な細孔特性を有するシリカゲルが得られるので好ましい。その主な理由としては、シリコンアルコキシドは蒸留により容易に精製し、高純度品が得られるので、高純度のシリカゲルの原料として好適であることが挙げられる。シリコンアルコキシド中のアルカリ金属又はアルカリ土類金属に属する金属元素(金属不純物)の総含有量は、通常100ppm以下、中でも50ppm以下、更には10ppm以下、特に1ppm以下の範囲であることが好ましい。これらの金属不純物の含有率は、上述したシリカゲル中の金属不純物含有率の測定法と同じ方法で測定できる。 Specific examples of silicon alkoxide that can be used as a raw material include trimethoxysilane, tetramethoxysilane, triethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrapropoxysilane, tetrabutoxysilane, and other trialkyls having a lower alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Or tetraalkoxysilane or those oligomers are mentioned. Among these, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, and oligomers thereof, particularly tetramethoxysilane and oligomers thereof are preferable because silica gel having good pore characteristics can be obtained. The main reason is that silicon alkoxide is easily purified by distillation to obtain a high-purity product, and is therefore suitable as a raw material for high-purity silica gel. The total content of metal elements (metal impurities) belonging to the alkali metal or alkaline earth metal in the silicon alkoxide is usually 100 ppm or less, preferably 50 ppm or less, more preferably 10 ppm or less, and particularly preferably 1 ppm or less. The content rate of these metal impurities can be measured by the same method as the measurement method of the metal impurity content rate in the silica gel mentioned above.
本発明のシリカゲル製造法においては、まず、加水分解・縮合工程において、シリコンアルコキシドを触媒の不存在下で加水分解すると共に、得られたシリカヒドロゾルを縮合してシリカヒドロゲルを形成する。 In the silica gel production method of the present invention, first, in the hydrolysis / condensation step, silicon alkoxide is hydrolyzed in the absence of a catalyst, and the obtained silica hydrosol is condensed to form a silica hydrogel.
シリコンアルコキシドの加水分解は、シリコンアルコキシド1モルに対して、通常2モル倍以上、好ましくは3モル倍以上、特に好ましくは4モル倍以上、また、通常20モル倍以下、好ましくは10モル倍以下、特に好ましくは8モル倍以下の水を用いて行なう。シリコンアルコキシドの加水分解により、シリカのヒドロゲルとアルコールとが生成し、生成したシリカヒドロゾルは逐次縮合してシリカヒドロゲルとなる。 Hydrolysis of silicon alkoxide is usually 2 mol times or more, preferably 3 mol times or more, particularly preferably 4 mol times or more, and usually 20 mol times or less, preferably 10 mol times or less with respect to 1 mol of silicon alkoxide. Particularly preferably, it is carried out using 8 mol times or less of water. Hydrolysis of the silicon alkoxide produces a silica hydrogel and an alcohol, and the produced silica hydrosol is successively condensed into a silica hydrogel.
加水分解時の温度は、通常室温以上、100℃以下であるが、加圧下で液相を維持することで、より高い温度で行なうことも可能である。加水分解に要する反応時間は反応液組成(シリコンアルコキシドの種類や、水とのモル比)並びに反応温度に依存し、ゲル化するまでの時間が異なるので、一概には規定されない。本発明のシリカゲルのように細孔特性に優れたシリカを得る為には、この反応時間を、ヒドロゲルの破壊応力が6MPaを越えない時間とすることが好ましい。 The temperature at the time of hydrolysis is usually room temperature or higher and 100 ° C. or lower, but it can also be performed at a higher temperature by maintaining the liquid phase under pressure. The reaction time required for hydrolysis depends on the composition of the reaction solution (type of silicon alkoxide and molar ratio with water) and the reaction temperature, and since the time until gelation differs, it is not generally specified. In order to obtain silica having excellent pore characteristics such as the silica gel of the present invention, it is preferable that the reaction time is set so that the fracture stress of the hydrogel does not exceed 6 MPa.
なお、この加水分解反応系に、触媒として、酸、アルカリ、塩類などを共存させることで加水分解を促進させることができる。しかしながら、かかる触媒の使用は、後述のように、生成したヒドロゲルの熟成を引き起こすことになるので、本発明のシリカゲル製造法においてはあまり好ましいことではない。 In this hydrolysis reaction system, hydrolysis can be promoted by allowing an acid, an alkali, a salt, or the like to coexist as a catalyst. However, the use of such a catalyst causes aging of the produced hydrogel, as will be described later, and thus is not very preferable in the method for producing silica gel of the present invention.
上述したシリコンアルコキシドの加水分解に際しては、攪拌を充分に行なうことが重要となる。例えば、回転軸に攪拌翼を備えた攪拌装置を用いた場合、その攪拌速度(回転軸の回転数)としては、攪拌翼の形状・枚数・液との接触面積等にもよるが、通常30rpm以上、好ましくは50rpm以上である。 In the hydrolysis of the above-mentioned silicon alkoxide, it is important to sufficiently stir. For example, when a stirrer equipped with a stirring blade on the rotating shaft is used, the stirring speed (the number of rotations of the rotating shaft) depends on the shape, the number of the stirring blades, the contact area with the liquid, etc., but usually 30 rpm Above, preferably 50 rpm or more.
また、この攪拌速度は、一般的に速過ぎると、槽内で生じた飛沫が各種のガスラインを閉塞させたり、また反応器内壁に付着して熱伝導を悪化させ、物性制御に重要な温度管理に影響を及ぼしたりする場合がある。更に、この内壁の付着物が剥離し、製品に混入して 品質を悪化させる場合もある。この様な理由から、攪拌速度は2000rpm以下、中でも1000rpm以下であることが好ましい。 In general, if the stirring speed is too high, droplets generated in the tank block various gas lines or adhere to the inner wall of the reactor to deteriorate the heat conduction, which is an important temperature control property. It may affect management. In addition, the deposits on the inner wall may peel off and enter the product, deteriorating the quality. For these reasons, the stirring speed is preferably 2000 rpm or less, and more preferably 1000 rpm or less.
本発明のシリカゲル製造法において、分液している二液相(水相、及びシリコンアルコキシド相)の攪拌方法は、反応を促進させる方法であれば任意の攪拌方法を用いることができる。中でも、この二液相をより混合させるような装置としては、例えば以下の(A)、(B)が挙げられる。 In the method for producing silica gel of the present invention, any stirring method can be used as the stirring method for the two separated liquid phases (aqueous phase and silicon alkoxide phase) as long as the method promotes the reaction. Among them, examples of an apparatus for further mixing the two liquid phases include the following (A) and (B).
(A):回転軸が液面に対し垂直又は僅かに角度を持って挿入され、上下に液の流動が生じる攪拌翼を有する装置。
(B):回転軸方向を二液相の界面と略平行に設け、二液相間に攪拌を生じさせる攪拌翼を有する攪拌装置。
(A): An apparatus having a stirring blade in which a rotating shaft is inserted perpendicularly or slightly at an angle with respect to the liquid surface, and the liquid flows vertically.
(B): A stirrer having a stirring blade provided with a rotation axis direction substantially parallel to the interface between the two liquid phases and causing stirring between the two liquid phases.
上述の(A)、(B)等の装置を用いた際の攪拌翼の回転速度は、攪拌翼の周速度(攪拌翼先端速度)で、通常0.05m/s以上、中でも0.1m/s以上、また、通常10m/s以下、中でも5m/s以下、更には3m/s以下の範囲内とすることが好ましい。 The rotational speed of the stirring blade when using the above-described apparatuses (A) and (B) is usually 0.05 m / s or more, particularly 0.1 m / s, as the peripheral speed of the stirring blade (stirring blade tip speed). s or more, and usually 10 m / s or less, preferably 5 m / s or less, and more preferably 3 m / s or less.
攪拌翼の形状や長さ等は任意であり、攪拌翼としては例えばプロペラ型、平羽根型、角度付平羽根型、ピッチ付平羽根型、平羽根ディスクタービン型、湾曲羽根型、ファウドラー型、ブルマージン型等が挙げられる。 The shape and length of the stirring blade is arbitrary, and examples of the stirring blade include a propeller type, a flat blade type, an angled flat blade type, a pitched flat blade type, a flat blade disk turbine type, a curved blade type, a fiddler type, Examples include a bull margin type.
翼の幅、枚数、傾斜角等は反応器の形状、大きさ、目的とする攪拌動力に応じて適宜選定すればよい。例えば反応器の槽内径(回転軸方向に対して垂直面を形成する液相面の最長径)に対する翼幅(回転軸方向の翼の長さ)の比率(b/D)が0.05〜0.2、傾斜角(θ)90゜±10゜、翼枚数3〜10枚の攪拌装置が好適な例として挙げられる。 The width, number of blades, inclination angle, etc. of the blades may be appropriately selected according to the shape and size of the reactor and the target stirring power. For example, the ratio (b / D) of the blade width (blade length in the rotation axis direction) to the tank inner diameter (the longest diameter of the liquid phase surface forming a plane perpendicular to the rotation axis direction) of the reactor is 0.05 to A suitable example is 0.2, an inclination angle (θ) of 90 ° ± 10 °, and a stirring device of 3 to 10 blades.
中でも、上述の回転軸を反応容器内の液面よりも上に設け、この回転軸から伸ばした軸の先端部分に攪拌翼を設ける構造が、攪拌効率及び設備メンテナンスの観点から好適に使用される。 Among these, the structure in which the above-described rotating shaft is provided above the liquid level in the reaction vessel and the stirring blade is provided at the tip of the shaft extending from the rotating shaft is preferably used from the viewpoint of stirring efficiency and equipment maintenance. .
上記のシリコンアルコキシドの加水分解反応では、シリコンアルコキシドが加水分解してシリカヒドロゾルが生成するが、引き続いて該シリカヒドロゾルの縮合反応が起こり、反応液の粘度が上昇し、最終的にゲル化してシリカヒドロゲルとなる。 In the above silicon alkoxide hydrolysis reaction, the silicon alkoxide is hydrolyzed to form a silica hydrosol. Subsequently, a condensation reaction of the silica hydrosol occurs, the viscosity of the reaction solution increases, and finally gelation occurs. Silica hydrogel.
次いで、本発明のシリカゲル製造法では、物性調節工程として、上記の加水分解により生成したシリカヒドロゲルの硬さが上昇しないように、実質的に熟成することなく、シリカヒドロゲルの水熱処理を行なう。シリコンアルコキシドを加水分解すると、軟弱なシリカヒドロゲルが生成する。なお、このヒドロゲルの物性を安定させるべく、熟成又は乾燥させ、次いで水熱処理を施すという方法では、本発明のシリカゲルを製造することは通常は困難である。 Next, in the silica gel production method of the present invention, as a physical property adjustment step, hydrothermal treatment of the silica hydrogel is performed without substantial aging so that the hardness of the silica hydrogel produced by the hydrolysis does not increase. Hydrolysis of silicon alkoxide produces a soft silica hydrogel. In order to stabilize the physical properties of the hydrogel, it is usually difficult to produce the silica gel of the present invention by a method of aging or drying, followed by hydrothermal treatment.
上記にある、加水分解により生成したシリカヒドロゲルを、実質的に熟成することなく、直ちに水熱処理を行なうということは、シリカヒドロゲルが生成した直後の軟弱な状態が維持されたままで、次の水熱処理に供するようにするということを意味する。具体的には、シリカヒドロゲルが生成した時点から、通常10時間以内、中でも8時間以内、更には6時間以内、特に4時間以内に、シリカヒドロゲルを水熱処理することが好ましい。 The hydrothermal treatment immediately performed without substantially aging the silica hydrogel produced by hydrolysis as described above means that the next hydrothermal treatment is performed while maintaining the soft state immediately after the silica hydrogel is produced. It means to be used for. Specifically, it is preferable that the silica hydrogel is hydrothermally treated usually within 10 hours, particularly within 8 hours, more preferably within 6 hours, and particularly within 4 hours from the time when the silica hydrogel is formed.
また、工業用プラント等においては、大量に生成したシリカヒドロゲルを一旦サイロ等に貯蔵し、その後水熱処理を行なう場合が考えられる。この様な場合、シリカヒドロゲルは、シリカヒドロゲルが生成してから水熱処理に供されるまでの時間、いわゆる放置時間が、上述の範囲を超える場合が考えられる。この様な場合には、熟成が実質的に生じないように、サイロ内での静置中に、例えばシリカヒドロゲル中の液体成分が乾燥しないようにすればよい。具体的には、例えばサイロ内を密閉したり、湿度を調節したりすればよい。また、水やその他の溶媒にシリカヒドロゲルを浸した状態で、シリカヒドロゲルを静置してもよい。 Moreover, in an industrial plant etc., the case where the silica hydrogel produced | generated in large quantities is once stored in silos etc. and hydrothermal treatment is performed after that can be considered. In such a case, the silica hydrogel is considered to have a case where the time from when the silica hydrogel is formed to when it is subjected to hydrothermal treatment, the so-called standing time, exceeds the above range. In such a case, for example, the liquid component in the silica hydrogel may be prevented from drying during standing in the silo so that aging does not substantially occur. Specifically, for example, the inside of the silo may be sealed or the humidity may be adjusted. Alternatively, the silica hydrogel may be allowed to stand in a state where the silica hydrogel is immersed in water or another solvent.
静置の際の温度はできるだけ低くすることが好ましく、例えば50℃以下、中でも35℃以下、特に30℃以下で静置することが好ましい。また、熟成が実質的に生じないようにする別の方法としては、シリカヒドロゲル中のシリカ濃度が低くなるように、予め原料組成を制御してシリカヒドロゲルを調製する方法が挙げられる。 The temperature at the time of standing is preferably as low as possible, for example, 50 ° C. or less, particularly 35 ° C. or less, particularly preferably 30 ° C. or less. Further, as another method for preventing aging substantially from occurring, there is a method of preparing a silica hydrogel by controlling the raw material composition in advance so that the silica concentration in the silica hydrogel is lowered.
シリカヒドロゲルを実質的に熟成せずに水熱処理することにより奏する効果と、この効果が得られる理由とを考察すると、以下の通りである。 Considering the effect obtained by hydrothermal treatment without substantially aging the silica hydrogel and the reason why this effect is obtained, it is as follows.
まず、シリカヒドロゲルを熟成させると、−Si−O−Si−結合によるマクロ的網目構造が、シリカヒドロゲル全体に形成されると考えられる。この網目構造がシリカヒドロゲル全体に有ることで、水熱処理の際、この網目構造が障害となり、メソポーラスの形成が困難となることが考えられる。また、シリカヒドロゲル中のシリカ濃度が低くなるように予め原料組成を制御して得られたシリカヒドロゲルは、静置中に生ずるシリカヒドロゲルにおける架橋の進行を抑制できる。そのためシリカヒドロゲルが熟成しないと考えられる。よって、本発明のシリカゲル製造法では、シリカヒドロゲルを熟成することなく、水熱処理を行なうことが重要である。 First, when the silica hydrogel is aged, a macroscopic network structure due to —Si—O—Si— bonds is considered to be formed in the entire silica hydrogel. It is considered that this network structure is present in the entire silica hydrogel, so that this network structure becomes an obstacle during hydrothermal treatment, and it becomes difficult to form mesoporous materials. Moreover, the silica hydrogel obtained by previously controlling the raw material composition so that the silica concentration in the silica hydrogel is low can suppress the progress of crosslinking in the silica hydrogel that occurs during standing. Therefore, it is thought that silica hydrogel does not age. Therefore, in the silica gel production method of the present invention, it is important to perform hydrothermal treatment without aging the silica hydrogel.
シリコンアルコキシドの加水分解反応系に酸、アルカリ、塩類等を添加すること、又は該加水分解反応の温度を厳しくし過ぎることなどは、ヒドロゲルの熟成を進行させるという点からも好ましくない。また、加水分解後の後処理における水洗、乾燥、放置などにおいて、必要以上に温度や時間をかけるべきではない。 Adding an acid, alkali, salt, or the like to the silicon alkoxide hydrolysis reaction system or making the temperature of the hydrolysis reaction too strict is not preferable from the standpoint of aging the hydrogel. Also, temperature and time should not be taken more than necessary in washing, drying, leaving, etc. in post-treatment after hydrolysis.
更に、シリコンアルコキシドの加水分解で得られたシリカヒドロゲルは、水熱処理を行なうまえに、これを平均粒径10mm以下、中でも5mm以下、更には1mm以下、特に0.5mm以下の範囲となるよう、粉砕処理等を施すことが好ましい。 Further, the silica hydrogel obtained by the hydrolysis of silicon alkoxide has an average particle size of 10 mm or less, particularly 5 mm or less, more preferably 1 mm or less, particularly 0.5 mm or less before hydrothermal treatment. It is preferable to perform a pulverization process or the like.
上述の通り、本発明のシリカゲル製造法では、シリカヒドロゲルの生成の直後に、直ちにこれを水熱処理する方法が重要である。但し、本発明のシリカゲル製造法においては、水熱処理するシリカヒドロゲルが熟成していなければよいので、例えば暫時低温下で静置した後に水熱処理するなど、必ずしもシリカヒドロゲルの生成直後、直ちにこれを水熱処理することを必要としない。 As described above, in the silica gel production method of the present invention, a method of immediately hydrothermally treating the silica hydrogel immediately after the production of the silica hydrogel is important. However, in the silica gel production method of the present invention, it is sufficient that the hydrothermally-treated silica hydrogel is not matured. Does not require heat treatment.
このように、シリカヒドロゲルの生成の直後、直ちにこれを水熱処理しない場合には、例えばシリカヒドロゲルの熟成状態を具体的に確認してから水熱処理を行なえばよい。ヒドロゲルの熟成状態を具体的に確認する手段は任意であるが、例えば、後述の実施例に示すような方法で測定したヒドロゲルの硬度を参考にする方法が挙げられる。即ち、先述したとおり、この破壊応力が通常6MPa以下の柔らかい状態のヒドロゲルを水熱処理することで、本発明で規定する物性範囲のシリカゲルを得ることができる。この破壊応力は、中でも3MPa以下、更には2MPa以下であることが好ましい。 As described above, when the hydrothermal treatment is not performed immediately after the formation of the silica hydrogel, the hydrothermal treatment may be performed after specifically confirming the aging state of the silica hydrogel. The means for specifically confirming the ripening state of the hydrogel is arbitrary, and examples thereof include a method of referring to the hardness of the hydrogel measured by a method as shown in Examples described later. That is, as described above, silica gel having a physical property range defined in the present invention can be obtained by hydrothermally treating a soft hydrogel having a fracture stress of usually 6 MPa or less. This fracture stress is preferably 3 MPa or less, more preferably 2 MPa or less.
この水熱処理の条件としては、水が液体、気体の何れの状態であってもよいが、中でも液体の状態にある水を使い、これをシリカヒドロゲルに加えてスラリー状として、水熱処理を行なうことが好ましい。水熱処理においては、まず、処理するシリカヒドロゲルに、シリカヒドロゲルの重量に対して通常0.1重量倍以上、好ましくは0.5重量倍以上、特に好ましくは1重量倍以上、また、通常10重量倍以下、好ましくは5重量倍以下、特に好ましくは3重量倍以下の水を加えてスラリー状とする。そしてこのスラリーを、通常40℃以上、好ましくは100℃以上、中でも好ましくは150℃以上、特に好ましくは170℃以上、また、通常250℃以下、好ましくは200℃以下の温度で、通常0.1時間以上、好ましくは1時間以上、また、通常100時間以下、好ましくは10時間以下にわたって水熱処理を行なう。水熱処理の温度が低すぎると、細孔分布がシャープになり難く、また、細孔容積を大きくすることも困難となる場合がある。 As conditions for this hydrothermal treatment, water may be in either a liquid state or a gas state. Among them, water in a liquid state is used, and this is added to silica hydrogel to form a slurry to perform hydrothermal treatment. Is preferred. In the hydrothermal treatment, first, the silica hydrogel to be treated is usually 0.1 times or more, preferably 0.5 times or more, particularly preferably 1 or more times, and usually 10 times the weight of the silica hydrogel. Double or less, preferably 5 times or less, particularly preferably 3 times or less of water is added to form a slurry. The slurry is usually 40 ° C. or higher, preferably 100 ° C. or higher, preferably 150 ° C. or higher, particularly preferably 170 ° C. or higher, and usually 250 ° C. or lower, preferably 200 ° C. or lower. Hydrothermal treatment is performed for a period of time or more, preferably 1 hour or more, and usually 100 hours or less, preferably 10 hours or less. If the temperature of the hydrothermal treatment is too low, the pore distribution is difficult to be sharp, and it may be difficult to increase the pore volume.
なお、水熱処理に使用される水には、溶媒が含まれていてもよい。溶媒として、具体的には、例えば、低級アルコール類であるメタノール、エタノール、プロパノールなどが挙げられる。この溶媒は、例えばアルコキシシランを加水分解して得られたシリカヒドロゲルを水熱処理する際には、その原料であるアルコキシシランに由来するアルコール類であってもよい。 Note that the water used for the hydrothermal treatment may contain a solvent. Specific examples of the solvent include lower alcohols such as methanol, ethanol, and propanol. This solvent may be alcohols derived from alkoxysilane, which is a raw material, when hydrothermally treating a silica hydrogel obtained by hydrolyzing alkoxysilane, for example.
熱処理に用いる水における、この様な溶媒の含有量は任意だが、少ない方が好ましい。例えば、上述した様な、アルコキシシランを加水分解して得られたシリカヒドロゲルを水熱処理する際には、このシリカヒドロゲルを水洗し、水洗されたものを水熱反応に供することにより、150℃程度まで温度を下げて水熱処理を行なった場合でも、細孔特性に優れ且つ細孔容積の大きいシリカを製造することができる。また、他の溶媒を含んだ水を用いて水熱処理を行なっても、200℃程度の温度での水熱処理を行なうことで、本発明のシリカゲルを容易に得ることができる。 The content of such a solvent in the water used for the heat treatment is arbitrary, but it is preferably smaller. For example, when hydrotreating a silica hydrogel obtained by hydrolyzing an alkoxysilane as described above, the silica hydrogel is washed with water, and the washed water is subjected to a hydrothermal reaction. Even when the hydrothermal treatment is performed with the temperature lowered, silica having excellent pore characteristics and a large pore volume can be produced. Moreover, even if hydrothermal treatment is performed using water containing another solvent, the silica gel of the present invention can be easily obtained by performing hydrothermal treatment at a temperature of about 200 ° C.
また、メンブランリアクターなどを作る目的で、粒子、基板、管などの基体上に、シリカゲルを膜状又は層状に形成した材料とする場合にも、この水熱処理による方法は適用される。なお、加水分解反応の反応器を用い、続けて温度条件変更により水熱処理を行なうことも可能であるが、加水分解反応とその後の水熱処理では最適条件が通常は異なっているため、この様に水を新たに加えないで行なう方法では、本発明のシリカゲルを得ることは一般的には難しい。 The hydrothermal treatment method is also applied to a material in which silica gel is formed into a film or a layer on a substrate such as a particle, substrate or tube for the purpose of making a membrane reactor or the like. It is also possible to perform hydrothermal treatment by changing the temperature conditions using a hydrolysis reaction reactor, but the optimum conditions are usually different between the hydrolysis reaction and the subsequent hydrothermal treatment. In general, it is difficult to obtain the silica gel of the present invention by a method carried out without newly adding water.
以上の水熱処理の条件において、温度を高くすると、得られるシリカゲルの径、細孔容積が大きくなる傾向がある。水熱処理温度としては、100℃〜200℃の範囲とすることが好ましい。また、処理時間とともに、得られるシリカゲルの比表面積は、一度極大に達した後、緩やかに減少する傾向がある。以上の傾向を踏まえて、所望の物性値に応じて条件を適宜選択する必要があるが、水熱処理は、シリカゲルの物性を変化させる目的なので、通常、前記の加水分解の反応条件より高温条件とすることが好ましい。 In the above hydrothermal treatment conditions, when the temperature is increased, the diameter and pore volume of the resulting silica gel tend to increase. The hydrothermal treatment temperature is preferably in the range of 100 ° C to 200 ° C. Further, with the treatment time, the specific surface area of the silica gel obtained tends to decrease gradually after reaching the maximum once. Based on the above tendency, it is necessary to appropriately select the conditions according to the desired physical property values, but since hydrothermal treatment is intended to change the physical properties of silica gel, it is usually at a higher temperature than the hydrolysis reaction conditions described above. It is preferable to do.
なお、ミクロ構造的な均質性に優れるシリカゲルを製造するためには、水熱処理の際に、反応系内の温度が5時間以内に目的温度に達する様に、速い昇温速度条件とすることが好ましい。具体的には、槽に充填して処理される場合、昇温開始から目標温度到達までの平均昇温速度として、通常0.1℃/分以上、中でも0.2℃/分以上、また、通常100℃/分以下、中でも30℃/分以下、更には10℃/分以下の範囲の値を採用するのが好ましい。 In order to produce silica gel with excellent microstructural homogeneity, it is necessary to set fast heating rate conditions so that the temperature in the reaction system reaches the target temperature within 5 hours during hydrothermal treatment. preferable. Specifically, when the tank is filled and processed, the average rate of temperature increase from the start of temperature increase to the arrival of the target temperature is usually 0.1 ° C / min or more, particularly 0.2 ° C / min or more, Usually, it is preferable to adopt a value in the range of 100 ° C./min or less, particularly 30 ° C./min or less, and more preferably 10 ° C./min or less.
熱交換器などを利用した昇温方法や、あらかじめ作っておいた熱水を仕込む昇温方法な ども、昇温速度を短縮することができて好ましい。また、昇温速度が上記範囲であれば、段階的に昇温を行なってもよい。反応系内の温度が目的温度に達するまでに長時間を要した場合には、昇温中にシリカヒドロゲルの熟成が進み、ミクロ構造的な均質性が低下する虞がある。 A heating method using a heat exchanger or the like or a heating method in which hot water prepared in advance is used is preferable because the heating rate can be shortened. Moreover, if the temperature increase rate is in the above range, the temperature may be increased stepwise. When it takes a long time for the temperature in the reaction system to reach the target temperature, the aging of the silica hydrogel progresses during the temperature rise, and the microstructural homogeneity may be lowered.
上記の目的温度に達するまでの昇温時間は、好ましくは4時間以内、更に好ましくは3時間以内である。昇温時間の短縮化のため、水熱処理に使用する水を予熱してもよい。 The temperature raising time until the above target temperature is reached is preferably within 4 hours, more preferably within 3 hours. In order to shorten the temperature raising time, the water used for the hydrothermal treatment may be preheated.
水熱処理の温度、時間を上記範囲外に設定すると、本発明のシリカゲルを得ることが困難となる虞がある。例えば、水熱処理の温度が高過ぎると、シリカゲルの細孔径、細孔容積が大きくなり過ぎ、また、細孔分布も広がってしまう。逆に、水熱処理の温度が低過ぎると、生成するシリカゲルは架橋度が低く、熱安定性に乏しくなり、細孔分布にピークが発現しなくなったり、前述した固体Si−NMRにおけるQ4/Q3値が極端に小さくなったりする。 If the hydrothermal treatment temperature and time are set outside the above ranges, it may be difficult to obtain the silica gel of the present invention. For example, if the temperature of the hydrothermal treatment is too high, the pore diameter and pore volume of the silica gel become too large, and the pore distribution also widens. On the other hand, if the hydrothermal treatment temperature is too low, the resulting silica gel has a low degree of crosslinking, poor thermal stability, no peaks in the pore distribution, or Q 4 / Q in the aforementioned solid Si-NMR. 3 value becomes extremely small.
なお、水熱処理をアンモニア水中で行なうと、純水中で行なう場合よりも低温で同様の効果が得られる。また、アンモニア水中で水熱処理すると、アンモニアを含まない水を用いた水熱処理と比較して、最終的に得られるシリカは一般に疎水性となる。この際、水熱処理の温度を、通常30℃以上、中でも40℃以上、また、通常250℃以下、中でも200℃以下という比較的高温の範囲とすると、特に疎水性が高くなるので好ましい。ここで使用するアンモニア水のアンモニア濃度は、通常0.001重量%以上、中でも0.005重量%以上、また、通常10重量%以下、中でも5重量%以下の範囲とすることが好ましい。 When the hydrothermal treatment is performed in ammonia water, the same effect can be obtained at a lower temperature than in pure water. In addition, when hydrothermal treatment is performed in ammonia water, the finally obtained silica generally becomes hydrophobic as compared with hydrothermal treatment using water not containing ammonia. At this time, the hydrothermal treatment temperature is preferably 30 ° C. or higher, particularly 40 ° C. or higher, and usually 250 ° C. or lower, particularly 200 ° C. or lower. The ammonia concentration used here is usually 0.001% by weight or more, preferably 0.005% by weight or more, and usually 10% by weight or less, preferably 5% by weight or less.
得られたシリカゲルは、通常40℃以上、好ましくは60℃以上、また、通常200℃以下、好ましくは120℃以下の温度で乾燥する。乾燥方法は特に限定されるものではなく、バッチ式でも連続式でもよく、且つ、常圧でも減圧下でも乾燥することができる。中でも、真空乾燥を行なうことで、乾燥が迅速に行なえるのみならず、得られるシリカゲルの細孔容積、比表面積が大きくなるので好ましい。 The obtained silica gel is dried at a temperature of usually 40 ° C. or higher, preferably 60 ° C. or higher, and usually 200 ° C. or lower, preferably 120 ° C. or lower. The drying method is not particularly limited, and it may be a batch type or a continuous type, and can be dried under normal pressure or reduced pressure. Among these, vacuum drying is preferable because not only can drying be performed quickly, but also the pore volume and specific surface area of the resulting silica gel are increased.
必要に応じ、原料のシリコンアルコキシドに由来する炭素分が含まれている場合には、通常400℃以上、600℃以下で焼成除去することができる。また、表面状態をコントロールするために、最高900℃の温度で焼成することもある。更に、必要に応じて粉砕、分級することで、最終的に目的としていた本発明のシリカゲルを得る。 If necessary, when a carbon component derived from the raw material silicon alkoxide is contained, it can be removed usually by baking at 400 ° C. or more and 600 ° C. or less. Moreover, in order to control a surface state, it may bake at the temperature of a maximum of 900 degreeC. Furthermore, the final silica gel of the present invention is obtained by pulverizing and classifying as necessary.
なお、上記の水熱処理の後に、シリカゲルに含まれる水を親水性有機溶媒と置換し、乾燥することが好ましい。これによって、乾燥工程におけるシリカゲルの収縮を抑制し、シリカゲルの細孔容積を大きく維持でき、細孔特性に優れ、且つ細孔容積の大きいシリカゲルを得ることができる。この理由は定かではないが、以下のような現象によるものと考えられる。 After the hydrothermal treatment, it is preferable to replace the water contained in the silica gel with a hydrophilic organic solvent and dry. As a result, silica gel shrinkage in the drying process can be suppressed, the pore volume of the silica gel can be maintained large, and silica gel having excellent pore characteristics and a large pore volume can be obtained. The reason for this is not clear, but is thought to be due to the following phenomenon.
水熱処理後のシリカゲルスラリー中の液体成分の多くは水である。この水は、シリカ成分と互いに強く相互作用しあっている為に、シリカゲルから完全に水を除去するには大きなエネルギーが必要と考える。 Many of the liquid components in the silica gel slurry after the hydrothermal treatment are water. Since this water interacts strongly with the silica component, it is considered that a large amount of energy is required to completely remove the water from the silica gel.
多量の水分が存在する条件下で乾燥過程(例えば加熱乾燥)を行なうと、熱エネルギーを受けた水が未反応のシラノール基と反応し、シリカゲルの構造が変化する。この構造変化のうち最も顕著な変化はシリカゲル骨格の縮合であり、縮合によってシリカゲルが局所的に高密度化することが考えられる。シリカゲル骨格は3次元的構造を有するので、骨格の局所的な縮合(シリカゲル骨格の高密度化)はシリカゲル骨格により構成されているシリカ粒子全体の細孔特性に影響を及ぼし、結果的に粒子が収縮して、細孔容積や細孔径が収縮すると考えられる。 When a drying process (for example, heat drying) is performed under a condition where a large amount of water is present, the water subjected to thermal energy reacts with unreacted silanol groups, and the structure of the silica gel changes. Among the structural changes, the most remarkable change is the condensation of the silica gel skeleton, and it is considered that the silica gel locally increases in density due to the condensation. Since the silica gel skeleton has a three-dimensional structure, local condensation of the skeleton (densification of the silica gel skeleton) affects the pore characteristics of the entire silica particles constituted by the silica gel skeleton, and as a result, the particles It is considered that the pore volume and the pore diameter shrink due to the shrinkage.
そこで、例えばシリカゲルスラリー中の(水を多量に含む)液体成分を親水性有機溶媒で置換することで、このシリカゲルスラリー中の水を除去し、上述したようなシリカゲルの収縮を抑えることが可能となる。 Therefore, for example, by replacing the liquid component (containing a large amount of water) in the silica gel slurry with a hydrophilic organic solvent, it is possible to remove the water in the silica gel slurry and suppress the shrinkage of the silica gel as described above. Become.
ここで用いる親水性有機溶媒としては、上述した考えに基づき、水を多く溶解するものであればよい。中でも、分子内分極の大きいものが好ましく、更には、比誘電率が15以上のものが好ましい。 Any hydrophilic organic solvent may be used as long as it dissolves a lot of water based on the above-described idea. Among them, those having large intramolecular polarization are preferable, and those having a relative dielectric constant of 15 or more are preferable.
ここで説明した本発明のシリカゲル製造法においては、純度の高いシリカゲルを得るために、親水性有機溶媒にて水を除去した後の乾燥工程で、この親水性有機溶媒を除去する必要がある。よって、親水性有機溶媒としては、乾燥(例えば加熱乾燥や真空・減圧乾燥等)により容易に除去可能な低沸点のものが好ましい。具体的に、親水性有機溶媒の沸点は通常150℃以下、中でも120℃以下、特に100℃以下の範囲であることが好ましい。 In the silica gel production method of the present invention described here, it is necessary to remove the hydrophilic organic solvent in a drying step after removing water with the hydrophilic organic solvent in order to obtain a highly pure silica gel. Therefore, as the hydrophilic organic solvent, those having a low boiling point that can be easily removed by drying (for example, heat drying, vacuum / vacuum drying, etc.) are preferable. Specifically, the boiling point of the hydrophilic organic solvent is usually 150 ° C. or lower, preferably 120 ° C. or lower, particularly preferably 100 ° C. or lower.
具体的に、親水性有機溶媒としては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン等のケトン類、アセトニトリルなどのニトリル類、ホルムアミド、ジメチルホルムアミド等のアミド類、アルデヒド類、エーテル類等が挙げられる。中でも、アルコール類やケトン類が好ましく、特に、メタノール、エタノール、プロパノール等の低級アルコール類やアセトンが好ましい。本発明では、これら例示の親水性有機溶媒のうち、一種を単独で使用しても良く、二種以上を任意の組み合わせ及び任意の割合で混合して使用してもよい。 Specifically, the hydrophilic organic solvent includes alcohols such as methanol, ethanol, propanol and butanol, ketones such as acetone, methyl ethyl ketone and diethyl ketone, nitriles such as acetonitrile, amides such as formamide and dimethylformamide, and aldehydes. And ethers. Among these, alcohols and ketones are preferable, and lower alcohols such as methanol, ethanol, and propanol, and acetone are particularly preferable. In the present invention, among these exemplified hydrophilic organic solvents, one kind may be used alone, or two or more kinds may be used in an arbitrary combination and in an arbitrary ratio.
なお、水の除去が可能であれば、使用する親水性有機溶媒中に水が含まれていてもよい。もっとも、親水性有機溶媒における水分含有量は当然少ない方が好ましく、具体的には、通常20重量%以下、中でも15重量%以下、更には10重量%以下、特に5重量%以下の範囲であることが好ましい。 If water can be removed, the hydrophilic organic solvent to be used may contain water. However, it is naturally preferable that the water content in the hydrophilic organic solvent is small. Specifically, the water content is usually 20% by weight or less, particularly 15% by weight or less, more preferably 10% by weight or less, and particularly 5% by weight or less. It is preferable.
上述の親水性有機溶媒による置換処理時の温度及び圧力は、いずれも特に制限されない。具体的に、処理温度は通常0℃以上、中でも10℃以上、また、通常100℃以下、中でも60℃以下の範囲とすることが好ましい。処理時の圧力は常圧、加圧、減圧のいずれでもよい。 Neither the temperature nor the pressure during the substitution treatment with the above-described hydrophilic organic solvent is particularly limited. Specifically, the treatment temperature is preferably 0 ° C. or higher, more preferably 10 ° C. or higher, and usually 100 ° C. or lower, especially 60 ° C. or lower. The pressure during the treatment may be normal pressure, pressurization, or reduced pressure.
シリカゲルスラリーと接触させる親水性有機溶媒の量は任意である。但し、用いる親水性有機溶媒の量が少な過ぎると水との置換進行速度が充分でなく、逆に多過ぎると水との置換効率は高まるが、親水性有機溶媒の使用量増加に見合う効果が頭打ちとなり、経済的に好ましくない。よって、用いる親水性有機溶媒の量は、シリカゲルの嵩体積に対して通常0.5容量倍以上、10容量倍以下の範囲である。この親水性有機溶媒による置換操作は、複数回繰り返して行なうと、水の置換がより確実となるので好ましい。 The amount of the hydrophilic organic solvent brought into contact with the silica gel slurry is arbitrary. However, if the amount of the hydrophilic organic solvent used is too small, the rate of progress of the substitution with water is not sufficient, and conversely if too large, the substitution efficiency with water increases, but there is an effect commensurate with the increase in the amount of use of the hydrophilic organic solvent. This is not economically favorable. Therefore, the amount of the hydrophilic organic solvent to be used is usually in the range of 0.5 volume times or more and 10 volume times or less with respect to the bulk volume of the silica gel. This replacement operation with a hydrophilic organic solvent is preferably repeated a plurality of times because water replacement is more reliable.
親水性有機溶媒とシリカゲルスラリーとの接触方法は任意であり、例えば攪拌槽でシリカゲルスラリーを攪拌しながら親水性有機溶媒を添加する方法や、シリカスラリーから濾別したシリカを充填塔に詰めて、この充填塔に親水性有機溶媒を通液する方法、また、親水性有機溶媒中にシリカを入れて浸漬し、静置する方法などが挙げられる。 The method of contacting the hydrophilic organic solvent and the silica gel slurry is arbitrary, for example, a method of adding the hydrophilic organic solvent while stirring the silica gel slurry in a stirring tank, or packing silica filtered off from the silica slurry into a packed tower, Examples thereof include a method in which a hydrophilic organic solvent is passed through the packed tower, a method in which silica is immersed in a hydrophilic organic solvent, and a method of allowing to stand.
親水性有機溶媒による置換操作の終了は、シリカゲルスラリーの液体成分中の水分測定を行なって決定すればよい。例えば、定期的にシリカゲルスラリーをサンプリングして水分測定を行ない、水分含有量が通常5重量%以下、好ましくは4重量%以下、更に好ましくは3重量%以下となった点を終点とすればよい。水分の測定方法は任意であり、例えばカールフィッシャー法が挙げられる。 The completion of the replacement operation with the hydrophilic organic solvent may be determined by measuring the water content in the liquid component of the silica gel slurry. For example, the silica gel slurry is periodically sampled to measure the water content, and the end point may be that the water content is usually 5% by weight or less, preferably 4% by weight or less, more preferably 3% by weight or less. . The method for measuring moisture is arbitrary, and for example, the Karl Fischer method can be mentioned.
親水性有機溶媒による置換操作の後、得られたシリカと親水性有機溶媒とを分離し、乾燥することで、本発明のシリカゲルを製造することができる。この際の分離法としては、従来公知の任意の固液分離方法を用いればよい。即ち、シリカゲル粒子のサイズに応じて、例えばデカンテーション、遠心分離、濾過等の方法を選択して固液分離すれば良い。これらの分離方法は、一種を単独で用いても良く、二種以上を任意の組み合わせで用いてもよい。 The silica gel of this invention can be manufactured by isolate | separating the obtained silica and hydrophilic organic solvent after substitution operation with a hydrophilic organic solvent, and drying. As the separation method at this time, any conventionally known solid-liquid separation method may be used. That is, solid-liquid separation may be performed by selecting a method such as decantation, centrifugation, and filtration according to the size of the silica gel particles. One of these separation methods may be used alone, or two or more may be used in any combination.
〔I−4.カップリング剤〕
本発明の素材に用いられるカップリング剤は、基材及び機能性粒子の双方と結合し得る物質であれば、その種類は特に制限されず、併用する基材及び機能性粒子の種類に応じて、任意のものを選択して使用することができる。特に、基材が有する官能基と共有結合、配位結合及び/又は水素結合を形成し得る官能基と、機能性粒子が有する官能基と共有結合、配位結合及び/又は水素結合を形成し得る官能基とを共に備えたカップリング剤が好ましい。
[I-4. (Coupling agent)
The coupling agent used in the material of the present invention is not particularly limited as long as it is a substance that can be bonded to both the base material and the functional particles, depending on the type of base material and functional particles used in combination. Any one can be selected and used. In particular, a functional group capable of forming a covalent bond, a coordination bond and / or a hydrogen bond with the functional group of the base material, and a covalent bond, a coordination bond and / or a hydrogen bond with the functional group of the functional particle. A coupling agent provided with the functional group to be obtained is preferred.
カップリング剤の例としては、チタン系カップリング剤、シラン系カップリング剤等が挙げられるが、汎用性の観点からは、シラン系カップリング剤が好ましい。特に、上述のように機能性粒子としてシリカゲルを用いる場合には、シリカゲルが有するOH基とシラン系カップリング剤が有する加水分解性基/高反応性の非加水分解性基との間に、強固な共有結合/水素結合が形成されるので好ましい。 Examples of coupling agents include titanium coupling agents and silane coupling agents, but silane coupling agents are preferable from the viewpoint of versatility. In particular, when silica gel is used as the functional particle as described above, it is strongly between the OH group of the silica gel and the hydrolyzable group / highly reactive non-hydrolyzable group of the silane coupling agent. This is preferable because a covalent bond / hydrogen bond is formed.
シラン系カップリング剤の具体例としては、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、4−アミノブチルトリエトキシシラン、p−アミノフェニルトリメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、アミノエチルアミノメチルフェネチルトリメトキシシラン、N−(6−アミノヘキシル)アミノプロピルトリメトキシシラン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン、3−クロロプロピルトリクロロシラン、(p−クロロメチル)フェニルトリメトキシシラン、4−クロロフェニルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、スチリルエチルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリス(2−メトキシエトキシ)シラン、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシランなどが挙げられる。 Specific examples of the silane coupling agent include 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldiethoxyxysilane, 3- Aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 4-aminobutyltriethoxysilane, p-aminophenyltrimethoxysilane, N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, aminoethylamino Methylphenethyltrimethoxysilane, N- (6-aminohexyl) aminopropyltrimethoxysilane, 3-chloropropyltrimethoxysilane, 3-chloropropyltrichlorosilane, (p-chloromethyl) phenyltrimethoxysilane, 4-chloropheny Trimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, styrylethyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, Examples include vinyltriethoxysilane, vinyltrichlorosilane, vinyltriacetoxysilane, vinyltris (2-methoxyethoxy) silane, trifluoropropyltrimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, and diphenyldiethoxysilane. It is done.
特に、シリカ、アルミナからなる無機機能性粒子を、水酸基を有するセルロース系繊維などの基材に固定化する場合には、エポキシ基を含有するシラン系カップリング剤を用いることが最も好ましい。 In particular, when inorganic functional particles composed of silica and alumina are immobilized on a substrate such as a cellulose fiber having a hydroxyl group, it is most preferable to use a silane coupling agent containing an epoxy group.
シラン系カップリング剤として更に好ましくは、非加水分解性基の中に高反応性官能基を有しているものである。上述のように加水分解性基がシリカゲル等の機能性粒子と結合する一方で、これらの高反応性の非加水分解性基が基材と反応して結合を形成することにより、基材に対して機能性粒子をより強固に添着させることが可能となる。高反応性の非加水分解性基の例としては、エポキシ基、アミノ基、ビニル基等が挙げられる。中でも、基材としてその表面に水酸基を有する素材、例えばセルロース系繊維等を用いる場合には、これらの基材の水酸基と結合を形成しやすいという理由から、エポキシ基を有するシラン系カップリング剤が好ましい。 More preferably, the silane coupling agent has a highly reactive functional group in the non-hydrolyzable group. While the hydrolyzable group binds to functional particles such as silica gel as described above, these highly reactive non-hydrolyzable groups react with the substrate to form a bond. Thus, the functional particles can be more firmly attached. Examples of highly reactive non-hydrolyzable groups include epoxy groups, amino groups, vinyl groups and the like. Among them, when a material having a hydroxyl group on the surface thereof, for example, a cellulose fiber or the like is used as a base material, a silane coupling agent having an epoxy group is used because it is easy to form a bond with the hydroxyl group of these base materials. preferable.
特に、シラン系カップリング剤としては、以下の一般式(I)で表わされる構造の化合物、並びに、この化合物をモノマー化合物として、これらが複数縮合して得られるオリゴマー化合物が好ましい。
Xm−Si−Yn (I)
上記一般式(I)において、Xは加水分解性基を表わし、Yは非加水分解性基を表わす。また、m及びnはそれぞれ独立に、0以上、4以下の自然数を表わす。但し、m+n=4である。m、nが2以上の場合、複数のX、Yは同一であってもよく、互いに異なっていても良い。
In particular, the silane coupling agent is preferably a compound having a structure represented by the following general formula (I) and an oligomer compound obtained by condensing a plurality of these compounds using the compound as a monomer compound.
X m -Si-Y n (I )
In the general formula (I), X represents a hydrolyzable group, and Y represents a non-hydrolyzable group. M and n each independently represent a natural number of 0 or more and 4 or less. However, m + n = 4. When m and n are 2 or more, the plurality of X and Y may be the same or different from each other.
Xの加水分解性基の例としては、−ORで表わされる基、−COZで表わされる基(エステル、酸ハライド、酸無水物、アミドなどのカルボン酸から誘導される基)、ハロゲン等が挙げられる。なお、R及びZはそれぞれ独立に任意の有機基たり得るが、アルキル基、アリール基等の炭化水素基が好ましく、中でもアルキル基が好ましい。R及びZの炭素数は特に制限されないが、試薬の入手可能性の点から、通常1〜6の範囲であり、特にアルキル基の場合、好ましくは1〜4の範囲である。これらの炭化水素基は、Xの加水分解性を妨げない範囲において、更に何らかの置換基を有していても良い。Xが−ORで表わされる基の場合、その種類は特に制限されないが、Rとしては、メチル基、エチル基、プロピル基等のアルキル基やフェニル基、ベンジル基等のアリール基に代表される炭化水素基、又は、アセチル基、アクリル基、メタクリル基などのカルボニル含有基が、好ましい例として挙げられる。また、Xが−COZで表わされる基の場合も、その種類は特に制限されないが、エステル基である(即ち、Zが炭化水素基等である)ことが好ましい。具体例としては、メチルエステル基、エチルエステル基、プロピルエステル基、フェニルエステル基等が挙げられる。一方、Xがハロゲンの場合、その例としては、フッ素原子,塩素原子,臭素原子,ヨウ素原子等が挙げられるが、中でも塩素原子が好ましい。 Examples of the hydrolyzable group for X include a group represented by —OR, a group represented by —COZ (a group derived from a carboxylic acid such as an ester, an acid halide, an acid anhydride, and an amide), a halogen, and the like. It is done. In addition, although R and Z can be each independently any organic group, hydrocarbon groups such as alkyl groups and aryl groups are preferable, and alkyl groups are particularly preferable. The carbon number of R and Z is not particularly limited, but is usually in the range of 1 to 6 from the viewpoint of availability of the reagent, and particularly in the case of an alkyl group, preferably in the range of 1 to 4. These hydrocarbon groups may further have some substituent as long as the hydrolyzability of X is not hindered. When X is a group represented by -OR, the type is not particularly limited, but R is a carbon group represented by an alkyl group such as a methyl group, an ethyl group or a propyl group, or an aryl group such as a phenyl group or a benzyl group. Preferred examples include a hydrogen group or a carbonyl-containing group such as an acetyl group, an acrylic group, and a methacryl group. Also, when X is a group represented by -COZ, the kind thereof is not particularly limited, but is preferably an ester group (that is, Z is a hydrocarbon group or the like). Specific examples include a methyl ester group, an ethyl ester group, a propyl ester group, and a phenyl ester group. On the other hand, when X is halogen, examples thereof include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom, etc. Among them, a chlorine atom is preferable.
一方、Yの非加水分解性基の種類は特に制限されないが、少なくとも一つのYは、高反応性の基であることを要する。非加水分解性の高反応性基の例としては、エポキシ基、アミノ基、ビニル基、水酸基、チオール基、カルボキシル基、アミド基(アセトアミド基,ベンゼンスルホナミド基等)、スルホン酸基、アルコキシアルキル基(メトキシメチル基,エトキシメチル基、1−メトキシエチル基、2−エトキシエチル基等)、アリール基、アリーロキシアルキル基、アルキルアリール基、アリーロキシアリール基、スチリル基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基、ウレイド基、ハロゲン置換アルキル基(クロロメチル基、ブロモメチル基、クロロエチル基、ブロモエチル基、クロロプロピル基等)、メルカプト基、スルフィド基、イソシアネート基、ヘテロ原子(N,O,S等)を含む複素環含有基(例えば、フラン、チオフェン、ピロール、ピラン、チオピラン、ピリジン、環式エーテル,ラクトン,環式イミン,ラクタム等の各種の複素環化合物から誘導される基)などが挙げられる。これら例示の基のうち、炭素原子を含む基については、その炭素数は通常1〜12、好ましくは1〜8の範囲である。中でもエポキシ基、アミノ基、メタクリロキシ基、ビニル基がより好ましい。 On the other hand, the kind of non-hydrolyzable group of Y is not particularly limited, but at least one Y is required to be a highly reactive group. Examples of non-hydrolyzable highly reactive groups include epoxy groups, amino groups, vinyl groups, hydroxyl groups, thiol groups, carboxyl groups, amide groups (acetamido groups, benzenesulfonamide groups, etc.), sulfonic acid groups, alkoxy groups Alkyl group (methoxymethyl group, ethoxymethyl group, 1-methoxyethyl group, 2-ethoxyethyl group, etc.), aryl group, aryloxyalkyl group, alkylaryl group, aryloxyaryl group, styryl group, acryloxy group, methacryloxy group , Ureido groups, halogen-substituted alkyl groups (chloromethyl groups, bromomethyl groups, chloroethyl groups, bromoethyl groups, chloropropyl groups, etc.), mercapto groups, sulfide groups, isocyanate groups, heteroatoms (N, O, S, etc.) Ring-containing groups (eg furan, thiophene, pyrrole, pyran, Opiran, pyridine, cyclic ether, lactone, cyclic imine, groups derived from a variety of heterocyclic compounds such as lactams) and the like. Among these exemplified groups, the group containing a carbon atom usually has 1 to 12 carbon atoms, preferably 1 to 8 carbon atoms. Of these, an epoxy group, an amino group, a methacryloxy group, and a vinyl group are more preferable.
また、低反応性の非加水分解性基が、これらの高反応性の非加水分解性基によって置換されて得られる基も、高反応性非加水分解性基として好適に用いることが可能である。非加水分解性基によって置換される低反応性の非加水分解性基の種類は特に制限されないが、アルキル基、アリール基等の炭化水素基(炭化水素鎖中にN,Oなどのヘテロ原子を含んでもよい。)が好ましく、中でもアルキル基が好ましい。炭化水素基の炭素数は特に制限されないが、試薬の入手可能性の点から、通常1〜6の範囲であり、特にアルキル基の場合、好ましくは1〜4の範囲である。アルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基等が挙げられる。 Further, a group obtained by substituting a low-reactivity non-hydrolyzable group with these high-reactivity non-hydrolyzable groups can also be suitably used as the high-reactivity non-hydrolyzable group. . The type of the low-reactivity non-hydrolyzable group substituted by the non-hydrolyzable group is not particularly limited, but a hydrocarbon group such as an alkyl group or an aryl group (a hetero atom such as N or O in the hydrocarbon chain) May be included), and an alkyl group is particularly preferable. The carbon number of the hydrocarbon group is not particularly limited, but is usually in the range of 1 to 6 from the viewpoint of availability of the reagent, and particularly in the case of an alkyl group, preferably in the range of 1 to 4. Specific examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, and a propyl group.
本発明で用いるシラン系カップリング剤は、Yとして上述の高反応性非加水分解性基を有することによって、基材に結合することが可能となる。よって、併用する基材の種類(具体的には、基材がその表面に有する官能基の種類)に応じて、適切な高反応性非加水分解性基を選択することが望まれる。例えば、水酸基を有するセルロース系繊維などの基材を用いる場合、高反応性非加水分解性基としてはエポキシ基、又はエポキシ基によって置換された炭化水素基等が好ましい。 Since the silane coupling agent used in the present invention has the above-described highly reactive non-hydrolyzable group as Y, it can be bonded to the base material. Therefore, it is desirable to select an appropriate highly reactive non-hydrolyzable group according to the type of substrate to be used in combination (specifically, the type of functional group that the substrate has on the surface). For example, when a substrate such as a cellulose fiber having a hydroxyl group is used, the highly reactive non-hydrolyzable group is preferably an epoxy group or a hydrocarbon group substituted by an epoxy group.
一方、Yが高反応性基以外の基である場合、その種類は特に規定されないが、例としてはアルキル基、アリール基等の炭化水素基(炭化水素鎖中にN,Oなどのヘテロ原子を含んでもよい。)が好ましく、中でもアルキル基が好ましい。炭化水素基の炭素数は特に制限されないが、試薬の入手可能性の点から、通常1〜6の範囲であり、特にアルキル基の場合、好ましくは1〜4の範囲である。アルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基等が挙げられる。 On the other hand, when Y is a group other than a highly reactive group, the type of the group is not particularly limited, but examples include hydrocarbon groups such as alkyl groups and aryl groups (hetero atoms such as N and O in the hydrocarbon chain). May be included), and an alkyl group is particularly preferable. The carbon number of the hydrocarbon group is not particularly limited, but is usually in the range of 1 to 6 from the viewpoint of availability of the reagent, and particularly in the case of an alkyl group, preferably in the range of 1 to 4. Specific examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, and a propyl group.
また、上記一般式(I)の化合物(モノマー化合物)が縮合してオリゴマーを形成する場合、その縮合数(縮合するモノマーの数)は制限されないが、通常2以上、また、通常500以下、好ましくは100以下、更に好ましくは50以下の範囲である。また、縮合するモノマー化合物は一種類でも二種類以上でも良く、二種類以上の場合にはそのモノマー化合物の組み合わせは(縮合が可能である限り)得に制限されない。また、縮合反応はモノマー化合物の構造によって異なるが、例えば加水分解反応による縮合などが挙げられる。 In addition, when the compound of formula (I) (monomer compound) is condensed to form an oligomer, the number of condensation (the number of monomers to be condensed) is not limited, but is usually 2 or more and usually 500 or less, preferably Is in the range of 100 or less, more preferably 50 or less. Further, the monomer compounds to be condensed may be one kind or two or more kinds, and in the case of two or more kinds, the combination of the monomer compounds is not particularly limited (as long as condensation is possible). Moreover, although a condensation reaction changes with structures of a monomer compound, the condensation by a hydrolysis reaction etc. are mentioned, for example.
一方、非加水分解性基を有していないテトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン等のシリケートや、その部分加水分解・縮合物であり、シロキサン骨格を持つシリケートオリゴマーも、シラン系カップリング剤として用いることができる。シリケートオリゴマーは、加水分解・縮合の条件を調整することにより、縮合度(平均分子量)の異なるものを作製することが可能であるが、中でも重量平均分子量が150以上、3000以下程度のものが好ましく用いられる。また、そのシリケートオリゴマーをアルコール中で更に加水分解し縮合させた、シラノール基を大量に有するシリケートを用いてもよい。 On the other hand, silicates such as tetramethoxysilane and tetraethoxysilane that do not have non-hydrolyzable groups, and partially hydrolyzed / condensed silicate oligomers with siloxane skeletons should also be used as silane coupling agents. Can do. Silicate oligomers can be produced with different degrees of condensation (average molecular weight) by adjusting the conditions for hydrolysis and condensation, but those having a weight average molecular weight of about 150 to 3000 are preferred. Used. A silicate having a large amount of silanol groups obtained by further hydrolyzing and condensing the silicate oligomer in alcohol may be used.
なお、機能性粒子の大きさがサブミクロン〜数μmであるのに対し、カップリング剤の大きさは、加水分解・縮合が進んでいない状態では、カップリング剤のモノマーの分子サイズにほぼ等しくなり、両者のサイズの差は大きい。このような機能性粒子を基材に強固に添着する際、カップリング剤の粒子の大きさが重要となる。カップリング剤のモノマー分子間の加水分解・縮合が進行するほど、カップリング剤の粒子サイズは大きくなる。具体的に、カップリング剤のサイズはモノマーの分子サイズ〜100nmの範囲であることが好ましく、モノマーの分子サイズであることが最も好ましい。特に、後述する様に前処理として予め基材にカップリング剤を作用させてから、その後に機能性粒子を添着させる方法で本発明の素材を製造する場合には、カップリング剤による前処理後の基材表面全体をカップリング剤が分子レベルで均一に覆っていることが好ましい。なお、カップリング剤の粒子サイズ(縮合の進行の程度)を測定する手法としては、GPC(ゲル浸透クロマトグラフ)により分子量を測定してそこから換算する手法や、X線小角散乱によって測定する手法等が挙げられる。 The size of the functional particles is submicron to several μm, whereas the size of the coupling agent is approximately equal to the molecular size of the monomer of the coupling agent in a state where hydrolysis / condensation has not progressed. Therefore, the difference in size between the two is large. When such functional particles are firmly attached to the substrate, the size of the coupling agent particles is important. As the hydrolysis / condensation between the monomer molecules of the coupling agent proceeds, the particle size of the coupling agent increases. Specifically, the size of the coupling agent is preferably in the range of the monomer molecular size to 100 nm, and most preferably the monomer molecular size. In particular, when the raw material of the present invention is produced by a method in which a functional agent is subsequently applied to a base material after pre-treatment as a pretreatment as described later, after the pretreatment with the coupling agent It is preferable that the entire surface of the substrate is uniformly covered with a coupling agent at the molecular level. In addition, as a method for measuring the particle size of the coupling agent (the degree of progress of condensation), a method of measuring the molecular weight by GPC (gel permeation chromatography) and converting the molecular weight, or a method of measuring by X-ray small angle scattering Etc.
〔I−5.バインダ〕
本発明の素材においてバインダの使用は必須ではないが、機能性粒子を基材により強固に添着するためには、バインダを用いることが好ましい。バインダの種類に特に制限は無く、任意のものを用いることができる。通常は素材の用途や目的、併用する基材、機能性粒子、カップリング剤等に応じて、適切なバインダを適宜選択すればよい。
[I-5. Binder)
In the material of the present invention, it is not essential to use a binder, but it is preferable to use a binder in order to attach the functional particles more firmly to the base material. There is no restriction | limiting in particular in the kind of binder, Arbitrary things can be used. Usually, an appropriate binder may be appropriately selected according to the use and purpose of the material, the base material to be used together, the functional particles, the coupling agent, and the like.
但し、機能性粒子としてシリカゲルの様な多孔質物質(以下適宜「多孔質機能性粒子」等と略称する。)を用いる場合には、多孔質機能性粒子の基材への添着時に、バインダ成分が多孔質機能性粒子の細孔内を埋めてしまわないことが好ましい。多孔質機能性粒子の細孔径としては、最頻細孔径が通常2nm以上、50nm以下の範囲ものを用いることが好ましいので、そのことを勘案すると、細孔内を埋めてしまわないという目的を適えるためには、使用するバインダ成分が以下の(α)及び(β)のうち少なくともいずれかの条件を満たすことが求められる。 However, when a porous material such as silica gel (hereinafter, abbreviated as “porous functional particles” or the like as appropriate) is used as the functional particles, a binder component is added when the porous functional particles are attached to the base material. However, it is preferable not to fill the pores of the porous functional particles. As the pore size of the porous functional particles, it is preferable to use a mode in which the mode pore size is usually in the range of 2 nm or more and 50 nm or less. Therefore, considering that fact, the purpose of not filling the pores is suitable. In order to achieve this, it is required that the binder component to be used satisfies at least one of the following conditions (α) and (β).
・条件(α):分子量が通常1万以上、好ましくは2万以上、より好ましくは3万以上、更に好ましくは3万5千以上、また、通常100万以下、好ましくは80万以下、より好ましくは50万以下のバインダ成分を用いる。バインダ成分の分子量を1万以上とすることにより、バインダ成分が多孔質機能性粒子の細孔を埋めることを防止でき、また、分子量を100万以下とすることにより、バインダ成分と多孔質機能性粒子を溶剤と共に塗料とした場合に粘性が高くなり過ぎて取扱い性が低下するのを防止することができる。 Condition (α): Molecular weight is usually 10,000 or more, preferably 20,000 or more, more preferably 30,000 or more, further preferably 35,000 or more, and usually 1,000,000 or less, preferably 800,000 or less, more preferably Uses a binder component of 500,000 or less. By setting the molecular weight of the binder component to 10,000 or more, the binder component can be prevented from filling the pores of the porous functional particles, and by setting the molecular weight to 1,000,000 or less, the binder component and the porous functionality are prevented. When the particles are used as a paint together with a solvent, it is possible to prevent the viscosity from becoming excessively high and handling properties from being lowered.
また、バインダ成分が自由に動ける状態にある場合に、バインダ成分が多孔質機能性粒子の細孔内に浸入しないようにするためには、「(バインダ成分の分子量)/(多孔質機能性粒子の最頻細孔径(Dmax))」で表わされる、バインダ成分の分子量と多孔質機能性粒子の最頻細孔径(Dmax)(ここでの単位は「nm」とする。)との比の値は、通常2百以上、中でも2千5百以上、更には3千以上、特に3万5千以上、また、通常50万以下、中でも10万以下、更には5万以下であることが望ましい。これによっても、バインダ成分が多孔質機能性粒子の細孔を埋めることを防止でき、また、バインダ成分と多孔質機能性粒子を溶剤と共に塗料とした場合に粘性が高くなり過ぎて取扱い性が低下することを防止することができる。 In order to prevent the binder component from entering the pores of the porous functional particle when the binder component is in a freely movable state, “(molecular weight of the binder component) / (porous functional particle) the ratio between the most frequent pore diameter (D max)) represented by the "modal pore diameter (D max) (unit in the individual molecular weight and the porous functional particles of binder component is defined as" nm ".) of The value of is usually not less than 200, particularly not less than 25,000, more preferably not less than 3,000, particularly not less than 35,000, and usually not more than 500,000, particularly not more than 100,000, more preferably not more than 50,000. desirable. This also prevents the binder component from filling the pores of the porous functional particles, and when the binder component and the porous functional particles are used as a paint together with a solvent, the viscosity becomes too high and the handling property is lowered. Can be prevented.
・条件(β):ガラス転移温度Tgが通常−80℃以上、好ましくは−70℃以上、より好ましくは−50℃以上、更に好ましくは−30℃以上、また、通常110℃以下、好ましくは40℃以下、より好ましくは30℃以下、更に好ましくは15℃以下の範囲にあるバインダ成分を用いる。この条件も、バインダ成分が多孔質機能性粒子の細孔を埋めてしまうのを防止する観点から、重要な因子である。 Condition (β): Glass transition temperature Tg is usually −80 ° C. or higher, preferably −70 ° C. or higher, more preferably −50 ° C. or higher, further preferably −30 ° C. or higher, and usually 110 ° C. or lower, preferably 40 A binder component in the range of not higher than ℃, more preferably not higher than 30 ℃, and further preferably not higher than 15 ℃ is used. This condition is also an important factor from the viewpoint of preventing the binder component from filling the pores of the porous functional particles.
本発明に使用されるバインダ成分は、上述の条件(α)と条件(β)のうち、いずれか一方のみを満たしていてもよく、両方を満たしていても良い。なお、後述する様にバインダ成分と多孔質機能性粒子とを溶剤に混合して塗料として使用する際において、溶剤として有機溶剤を用いる場合には条件(α)を満たすことが好ましく、水性溶剤を用いる場合には条件(β)を満たすことが好ましい。 The binder component used in the present invention may satisfy only one of the above condition (α) and condition (β), or may satisfy both. As will be described later, when the binder component and the porous functional particles are mixed in a solvent and used as a paint, when an organic solvent is used as the solvent, the condition (α) is preferably satisfied, and an aqueous solvent is used. When used, it is preferable to satisfy the condition (β).
上述の条件(α)及び/又は条件(β)を満たすバインダ成分を用いることで、バインダ成分が自由に動ける状態にあっても、多孔質機能性粒子の細孔内に浸入するのを防ぐことができる。その理由は定かではないが、以下のように推察される。 By using a binder component that satisfies the above-mentioned condition (α) and / or condition (β), even when the binder component is in a freely movable state, it prevents entry into the pores of the porous functional particles. Can do. The reason is not clear, but it is presumed as follows.
バインダ成分が多孔質機能性粒子の細孔内に浸入するのを防ぐためには、例えば、バインダ成分の径を多孔質機能性粒子の細孔の径よりも大きくする等の手法によって、バインダ成分が多孔質機能性粒子の細孔内に浸入できないようにすれば良い。ここで、バインダ成分の径とは、一般にはバインダ成分の分子の径をいうが、バインダ成分が有機溶剤や水性溶剤等の溶剤に溶解又は分散した状態において、バインダ成分の分子が凝集した粒子(例えば、凝集塊やコロイドなど)となっている場合には、その凝集した粒子の径をバインダ成分の径とみなすことにする。 In order to prevent the binder component from penetrating into the pores of the porous functional particles, for example, the binder component is made to have a larger diameter than the pores of the porous functional particles. What is necessary is just to make it impossible to enter into the pores of the porous functional particles. Here, the diameter of the binder component generally refers to the molecular diameter of the binder component, but in the state where the binder component is dissolved or dispersed in a solvent such as an organic solvent or an aqueous solvent, particles in which the binder component molecules are aggregated ( For example, the diameter of the aggregated particles is regarded as the diameter of the binder component.
バインダ成分の径(大きさ)は、バインダ成分の分子量の大きさに関連しており、分子量が大きいバインダ成分ほどその径も大きいことが知られている。よって、多孔質機能性粒子の細孔に浸入しない程度にバインダ成分の径を大きくするためには、例えば、所定の値よりも大きい分子量を有するバインダ成分を選択すれば良いということになる。 The diameter (size) of the binder component is related to the molecular weight of the binder component, and it is known that the binder component having a higher molecular weight has a larger diameter. Therefore, in order to increase the diameter of the binder component so as not to enter the pores of the porous functional particles, for example, a binder component having a molecular weight larger than a predetermined value may be selected.
条件(α)に規定する、分子量が上記範囲内にあるバインダ成分、又は、多孔質機能性粒子の最頻細孔径(Dmax)に対する分子量の比の値が上記範囲内にあるバインダ成分は、多孔質機能性粒子の細孔に浸入しない程度の大きさの径を有する。よって、条件(α)を満たすバインダ成分を用いることにより、バインダ成分が溶剤内で自由に動ける状態にあっても、多孔質機能性粒子の細孔内に入り込んで細孔を埋めてしまうのを防止することができる。 A binder component having a molecular weight within the above range as defined in the condition (α), or a binder component having a ratio of the molecular weight to the mode pore diameter (D max ) of the porous functional particles within the above range, It has a diameter that does not enter the pores of the porous functional particles. Therefore, by using a binder component that satisfies the condition (α), even if the binder component can move freely in the solvent, it can enter the pores of the porous functional particles and fill the pores. Can be prevented.
なお、バインダ成分の分子量は、例えば、GPC(ゲル浸透クロマトグラフ)や、バインダ成分を溶解させた溶液の粘度測定などにより計測することができる。
また、固体状態におけるバインダ成分の径D(nm)は、通常、固体状態のバインダ成分の密度a(g/ml)とバインダ成分の分子量Mとを用いて、下記式(i)により算出することができる。
(数1)
D=(0.003183×M/a)1/3 式(i)
The molecular weight of the binder component can be measured by, for example, GPC (gel permeation chromatograph) or viscosity measurement of a solution in which the binder component is dissolved.
The diameter D (nm) of the binder component in the solid state is usually calculated by the following formula (i) using the density a (g / ml) of the binder component in the solid state and the molecular weight M of the binder component. Can do.
(Equation 1)
D = (0.003183 × M / a) 1/3 formula (i)
また、溶剤中に溶解又は分散した状態におけるバインダ成分の径は、多角度光散乱検出器(MALS)などを用い、溶剤にレーザ光を照射して得られる光散乱強度から測定することができる。また、透過型電子顕微鏡によりバインダ成分を観察して径を測定する方法、バインダ成分が溶解又は分散している溶剤の濁り度(turbidity)から径を測定する方法、CHDF(Capillary Hydrodynamic Fractionation)法などによっても、バインダ成分の径を測定することができる。 Moreover, the diameter of the binder component in the state melt | dissolved or disperse | distributed in a solvent can be measured from the light scattering intensity | strength obtained by irradiating a solvent with a laser beam using a multi-angle light scattering detector (MALS) etc. In addition, a method of measuring the diameter by observing the binder component with a transmission electron microscope, a method of measuring the diameter from the turbidity of the solvent in which the binder component is dissolved or dispersed, a CHDF (Capillary Hydrodynamic Fractionation) method, etc. Also, the diameter of the binder component can be measured.
なお、バインダ成分が溶剤中に溶解又は分散している状態でも、バインダ成分の濃度が高い場合には、バインダ成分のポリマー鎖は糸まり状となっており、固体状態の分子径に近い分子径を有していると考えられる。但し、バインダ成分が溶剤に溶解していない状態では、ポリマー鎖が球状に縮まった状態で存在するが、溶剤に溶解した状態では、複数の分子が絡み合ったり、溶剤を吸収して膨潤したりすることにより、分子サイズが大きくなっている場合がある。よって、分子量から算出されるバインダ成分の径がシリカの最頻細孔径(Dmax)より小さくても、溶剤中においてバインダ成分が多孔質機能性粒子の細孔内に浸入するのを防止できることがある。具体例として、平均分子量が9万5千のアクリル樹脂の場合には、その径(分子サイズ)は6nmとなるが、例えば最頻細孔径(Dmax)が15nmの多孔質機能性粒子の細孔を塞ぐことは無い。 Even when the binder component is dissolved or dispersed in the solvent, when the concentration of the binder component is high, the polymer chain of the binder component is in a string shape, and the molecular diameter is close to the molecular diameter of the solid state. It is thought that it has. However, in a state where the binder component is not dissolved in the solvent, the polymer chain is present in a state of being shrunk into a spherical shape, but in a state where it is dissolved in the solvent, a plurality of molecules are entangled or swelled by absorbing the solvent. This may increase the molecular size. Therefore, even if the binder component diameter calculated from the molecular weight is smaller than the mode pore diameter ( Dmax ) of silica, the binder component can be prevented from entering the pores of the porous functional particles in the solvent. is there. As a specific example, in the case of an acrylic resin having an average molecular weight of 95,000, the diameter (molecular size) is 6 nm. For example, fine particles of porous functional particles having a mode pore diameter (D max ) of 15 nm are used. It does not block the hole.
また、溶解した状態のバインダ成分の分子サイズは、バインダ成分と溶剤との溶解度によっても変化する。しかし、いずれの状態においても、バインダ成分の分子量と多孔質機能性粒子の最頻細孔径(Dmax)との比、又は、バインダ成分の分子量が上記範囲内であれば、バインダ成分が多孔質機能性粒子の細孔を埋めることを防止することができる。 In addition, the molecular size of the binder component in a dissolved state varies depending on the solubility of the binder component and the solvent. However, in any state, if the ratio of the molecular weight of the binder component to the mode pore diameter (D max ) of the porous functional particles, or the molecular weight of the binder component is within the above range, the binder component is porous. Filling the pores of the functional particles can be prevented.
また、特にバインダ成分が溶剤(特に水性溶剤)中でコロイドとなりエマルジョンが形成されている場合には、エマルジョン中のバインダ成分(コロイド)は、分子が凝集した構造となって界面活性剤(保護コロイド)により安定化し、多孔質機能性粒子の細孔に浸入しない程度に大きくなっている。即ち、バインダ成分の径(ここでは、エマルジョン中のバインダ成分のコロイドの径)が、多孔質機能性粒子の細孔の径よりも大きくなっているのである。 In particular, when the binder component is colloidal in a solvent (particularly an aqueous solvent) to form an emulsion, the binder component (colloid) in the emulsion has a structure in which molecules are aggregated, and the surfactant (protective colloid). ) And is large enough not to enter the pores of the porous functional particles. That is, the diameter of the binder component (here, the diameter of the colloid of the binder component in the emulsion) is larger than the diameter of the pores of the porous functional particles.
また、仮にバインダ成分の分子量が上述した範囲に収まっていない場合でも、バインダ成分の分子量に関わらず、バインダ成分のコロイドの大きさは通常、多孔質機能性粒子の細孔に浸入しない程度に大きくなる。よって、バインダ成分のコロイドが安定している限りは、バインダ成分が多孔質機能性粒子の細孔に浸入することを防止することができる。 Even if the molecular weight of the binder component is not within the above range, the size of the binder component colloid is usually large enough not to enter the pores of the porous functional particles regardless of the molecular weight of the binder component. Become. Therefore, as long as the colloid of the binder component is stable, the binder component can be prevented from entering the pores of the porous functional particles.
ところで、エマルジョン中におけるバインダ成分のコロイドの安定性は、ガラス転移温度Tgに関係している。したがって、コロイドが安定するガラス転移温度Tgを有するバインダ成分を用いることで、溶剤を用いたエマルジョン中で本発明の多孔質機能性粒子の細孔にバインダ成分が浸入することを防ぐことができる。具体的には、ガラス転移温度Tgが上記範囲内にあるバインダ成分を用いれば、溶剤とともにエマルジョンとなった状態において、バインダ成分が多孔質機能性粒子の細孔に浸入することを防止することができる。 By the way, the stability of the binder component colloid in the emulsion is related to the glass transition temperature Tg. Therefore, by using a binder component having a glass transition temperature Tg at which the colloid is stable, it is possible to prevent the binder component from entering the pores of the porous functional particles of the present invention in an emulsion using a solvent. Specifically, if a binder component having a glass transition temperature Tg within the above range is used, it is possible to prevent the binder component from entering the pores of the porous functional particles in an emulsion together with the solvent. it can.
更に、バインダ成分のガラス転移温度Tgを上記範囲の下限よりも大きい値とすることにより、バインダ成分に適当な強度を持たせることができるため、本発明の素材とした場合に、吸湿機能の低下や、べた付きなどの物性・取扱い性が悪くなる虞がなく、また、多孔質機能性粒子の分散を行ない易くなる。また、ガラス転移温度Tgを上記範囲の上限よりも小さい値とすることにより、バインダ成分が硬くなり過ぎることがなく、本発明の素材とした場合に、機能性粒子が脱離する虞を無くすことができ、また、風合いを良好にすることができる。 Further, by setting the glass transition temperature Tg of the binder component to a value larger than the lower limit of the above range, the binder component can have an appropriate strength. In addition, there is no possibility that the physical properties and handleability such as stickiness are deteriorated, and the porous functional particles are easily dispersed. Further, by setting the glass transition temperature Tg to a value smaller than the upper limit of the above range, the binder component does not become too hard, and in the case of using the material of the present invention, there is no possibility that the functional particles are detached. In addition, the texture can be improved.
なお、エマルジョンは、分散している粒子の径に応じてコロイダルディスパージョン(粒子径10nm〜50nm)、エマルジョン(50nm〜500nm)、サスペンジョン(0.5μm〜10μm)などの分類がある。 Emulsions are classified into colloidal dispersion (particle diameter: 10 nm to 50 nm), emulsion (50 nm to 500 nm), suspension (0.5 μm to 10 μm), etc., depending on the diameter of dispersed particles.
以上のように、本発明の素材に用いるバインダ成分においては、その分子量及びガラス転移温度Tgのいずれか一方が上記条件を満たすことが望ましいが、当然、分子量及びガラス転移温度Tgの両方が上記条件を満たすことがより望ましい。 As described above, in the binder component used in the material of the present invention, it is desirable that either the molecular weight or the glass transition temperature Tg satisfies the above conditions, but naturally both the molecular weight and the glass transition temperature Tg satisfy the above conditions. It is more desirable to satisfy.
更に、バインダ成分の架橋度が大きい場合にも、バインダ成分の径は大きくなる。したがって、バインダ成分としては高架橋度のものが好ましい。したがって、バインダ成分を架橋する架橋剤を適宜混合することも好ましい。なお、バインダ成分の架橋度は有機溶媒に対する溶解性を調べることで測定することができる。 Furthermore, the diameter of the binder component also increases when the degree of crosslinking of the binder component is large. Accordingly, a binder component having a high degree of crosslinking is preferable. Therefore, it is also preferable to appropriately mix a crosslinking agent that crosslinks the binder component. The degree of crosslinking of the binder component can be measured by examining the solubility in an organic solvent.
バインダの具体例としては、ニトロセルロース、酢酸セルロース、酪酸セルロースなどのエステル系セルロース、メチルセルロース、エチルセルロースなどのエーテル系セルロース、ポリアミド系樹脂、塩化ゴム、環化ゴム、ポリ塩化ビニル系樹脂、塩化ビニル/酢酸ビニル共重合樹脂、エチレン/酢酸ビニル共重合樹脂、塩素化ポリプロピレン、もしくはアクリル系樹脂等の熱可塑性樹脂が挙げられる。また、アルキド系樹脂、アミノアルキド系樹脂、ユリア系樹脂、メラミン系樹脂、メラミン・尿素系樹脂、フェノール系樹脂、レゾルシノール系樹脂、フラン系樹脂、エポキシ系樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリベンツイミダゾール、ポリベンゾチアゾール等の熱硬化性樹脂なども用いられる。 Specific examples of binders include ester celluloses such as nitrocellulose, cellulose acetate, and butyrate, ether celluloses such as methyl cellulose and ethyl cellulose, polyamide resins, chlorinated rubber, cyclized rubber, polyvinyl chloride resins, vinyl chloride / Examples thereof include thermoplastic resins such as vinyl acetate copolymer resins, ethylene / vinyl acetate copolymer resins, chlorinated polypropylene, and acrylic resins. Alkyd resins, amino alkyd resins, urea resins, melamine resins, melamine / urea resins, phenol resins, resorcinol resins, furan resins, epoxy resins, unsaturated polyester resins, polyurethane resins Further, thermosetting resins such as polyimide, polyamideimide, polybenzimidazole, and polybenzothiazole are also used.
また、油脂、ボイル油、煮あまに油、桐油スタンド油、油性フェノール樹脂、マレイン化油などの加工油脂;乾性油変性フタル酸系樹脂、不乾性油変性フタル酸系樹脂、変性アルキド系樹脂、エポキシ−脂肪酸エステル系樹脂、エポキシ−アルキド系樹脂、油編成ポリウレタン系樹脂などの油あるいは脂肪酸変性フタル酸系樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、フッ素変性ポリエステル系樹脂、シリコーン変性ポリエステル系樹脂、ウレタン変性ポリエステル系樹脂などのポリエステル系樹脂、シリコーン系樹脂、アクリルシリコーン系樹脂、含フッ素系樹脂、無機系樹脂等も好適に用いられる。 In addition, processed oils and fats such as fats and oils, boiled oil, boiled sea urchin oil, tung oil stand oil, oily phenol resin, maleated oil; drying oil-modified phthalic acid resin, non-drying oil-modified phthalic acid resin, modified alkyd resin, Oils such as epoxy-fatty acid ester resins, epoxy-alkyd resins, oil-knitted polyurethane resins, or fatty acid-modified phthalic acid resins, unsaturated polyester resins, fluorine-modified polyester resins, silicone-modified polyester resins, urethane-modified polyesters A polyester resin such as a resin, a silicone resin, an acrylic silicone resin, a fluorine-containing resin, an inorganic resin, and the like are also preferably used.
更に、スチレンマレイン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、エポキシエステル系樹脂、ポリアミン系樹脂などの樹脂のほか、天然ゴム、再生ゴム、スチレン−ブタジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、ポリスルフィドゴム、シリコーンゴム、ポリウレタンゴム、ステレオゴム(合成天然ゴム)、エチレンプロピレンゴム、ブロックコポリマーゴム(SBS,SIS,SEBS等)などのゴムも、バインダ成分として使用することができる。 In addition to styrene maleic resins, polyvinyl chloride resins, polyvinyl acetate resins, acrylic resins, polyurethane resins, epoxy ester resins, polyamine resins, natural rubber, recycled rubber, styrene-butadiene. Rubber such as rubber, acrylonitrile-butadiene rubber, chloroprene rubber, butyl rubber, polysulfide rubber, silicone rubber, polyurethane rubber, stereo rubber (synthetic natural rubber), ethylene propylene rubber, block copolymer rubber (SBS, SIS, SEBS, etc.), binder Can be used as an ingredient.
更に、後述するように、バインダ成分と機能性粒子を水性溶剤(親水性の溶剤)と共に混合して塗料とする場合、そのバインダ成分としては、ポリエステル系エラストマー、ポリウレタン、熱反応型ウレタン系樹脂、NBR、SBR、アクリル、イソシアネート系樹脂、ビニルアルコール系樹脂、ポリアクリル酸系エマルジョン、シリコーン系樹脂、エポキシ系樹脂、メラミン系樹脂、高分子ラテックス等のポリマーを用いることが好ましい。 Furthermore, as described later, when a binder component and functional particles are mixed with an aqueous solvent (hydrophilic solvent) to form a paint, the binder component includes a polyester elastomer, polyurethane, a heat-reactive urethane resin, It is preferable to use polymers such as NBR, SBR, acrylic, isocyanate resin, vinyl alcohol resin, polyacrylic acid emulsion, silicone resin, epoxy resin, melamine resin, and polymer latex.
中でも、基材として繊維や布材を用いる場合には、柔軟性、強度、耐候性、耐摩耗性などの観点から、アクリル系樹脂、アクリルポリウレタン系樹脂、アクリルシリコーン系樹脂、ポリウレタン系樹脂等が好ましく、特に風合いも考慮すると、ポリウレタン系樹脂、アクリルシリコーン系樹脂、シリコーン系樹脂がより好ましく、中でもシリコーン系樹脂が好ましい。 Among them, when using a fiber or cloth as a base material, acrylic resin, acrylic polyurethane resin, acrylic silicone resin, polyurethane resin, etc. are used from the viewpoint of flexibility, strength, weather resistance, abrasion resistance, etc. In consideration of the texture, polyurethane resins, acrylic silicone resins, and silicone resins are more preferable, and silicone resins are particularly preferable.
また、粘着性の観点からは、バインダ成分として、高分子ラテックスに含まれる樹脂を用いることが好ましい。高分子ラテックスとしては、合成樹脂ラテックス及びゴムラテックスがある。 From the viewpoint of adhesiveness, it is preferable to use a resin contained in the polymer latex as the binder component. Examples of the polymer latex include synthetic resin latex and rubber latex.
合成樹脂ラテックスの具体例としては、ポリ塩化ビニルラテックス、ポリ塩化ビニリデンラテックス、ポリウレタンラテックス、アクリル樹脂ラテックス、ポリ酢酸ビニルラテックス、ポリアクリロニトリルラテックス及びこれらの変成体、共重合体などが挙げられる。したがって、この場合のバインダ成分としては、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリウレタン、アクリル樹脂、ポリ酢酸ビニル、ポリアクリロニトリル及びこれらの変性体、共重合体などが挙げられる。 Specific examples of the synthetic resin latex include polyvinyl chloride latex, polyvinylidene chloride latex, polyurethane latex, acrylic resin latex, polyvinyl acetate latex, polyacrylonitrile latex, and modified products and copolymers thereof. Accordingly, examples of the binder component in this case include polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyurethane, acrylic resin, polyvinyl acetate, polyacrylonitrile, and modified products and copolymers thereof.
特に好ましいアクリル樹脂ラテックスとしては、(メタ)アクリル酸エステルを主成分 とする重合体エマルジョンがある。その重合体エマルジョン中のバインダ樹脂の主成分となる(メタ)アクリル酸エステルとしては、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)アクリル酸グリシジルエステル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチルなどが挙げられる。この主成分と併用して用いられるものとして、共重合可能なエチレン性不飽和単量体があり、単量体としては、スチレン、(メタ)アクリロニトリル、(メタ)アクリル酸アミド、N−メチロールアクリル酸アミド、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、塩化ビニル、塩化ビニリデン、(メタ)アクリル酸、イタコン酸、フマル酸、クロトン酸、マレイン酸などが挙げられる。 A particularly preferred acrylic resin latex is a polymer emulsion mainly composed of (meth) acrylic acid ester. Examples of the (meth) acrylic acid ester as the main component of the binder resin in the polymer emulsion include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, and (meth) acrylic acid 2 -Ethylhexyl, (meth) acrylic acid glycidyl ester, (meth) acrylic acid 2-hydroxyethyl, etc. are mentioned. There are copolymerizable ethylenically unsaturated monomers that are used in combination with this main component, and the monomers include styrene, (meth) acrylonitrile, (meth) acrylic acid amide, N-methylol acrylic. Examples include acid amide, vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl chloride, vinylidene chloride, (meth) acrylic acid, itaconic acid, fumaric acid, crotonic acid, maleic acid and the like.
上記の単量体と併用する場合、主成分となる(メタ)アクリル酸エステルの含有量は、50重量%以上とするのがよい。また、アクリル樹脂は、乳化重合法により形成したものがよい。例えば窒素置換した反応容器に水、エチレン性不飽和単量体、乳化剤(ドデシルベンゼンスルフォン酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルエーテルなど)、及びラジカル重合開始剤を添加し、加熱攪拌して所定の温度で重合する。アクリル樹脂の粒子径の制御は、乳化重合時における乳化剤の濃度を調整することにより行なうことができる。 When used in combination with the above monomer, the content of the (meth) acrylic acid ester as the main component is preferably 50% by weight or more. The acrylic resin is preferably formed by an emulsion polymerization method. For example, water, an ethylenically unsaturated monomer, an emulsifier (sodium dodecylbenzenesulfonate, polyoxyethylene alkyl ether, etc.), and a radical polymerization initiator are added to a nitrogen-substituted reaction vessel, heated and stirred at a predetermined temperature. Polymerize. The particle size of the acrylic resin can be controlled by adjusting the concentration of the emulsifier during the emulsion polymerization.
また、ゴムラテックスに含まれるバインダ成分として、具体的には、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、アクリロニトリルゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、イソプレインイソブチルゴム、ポリイソブチレン、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリクロロプレン、ポリエチレンプロピレンなどが挙げられる。 Specific examples of the binder component contained in the rubber latex include natural rubber, styrene butadiene rubber, acrylonitrile rubber, acrylonitrile butadiene rubber, isoprene isobutyl rubber, polyisobutylene, polybutadiene, polyisoprene, polychloroprene, and polyethylene propylene. Can be mentioned.
ブタジエン共重合体としては、ブタジエンを20重量%以上、80重量%以下の比率で含有するとともに、これと共重合可能な不飽和モノマーを20重量%以上、80重量%以下の比率で含有するものが好ましい。不飽和モノマーとしては、メタアクリル酸エステル、アクリル酸エステル、スチレン、アクリロニトリル、メタアクリロニトリル、アクリル酸アミド、N−メチロールアクリル酸アミド、酢酸ビニル、塩化ビニル、塩化ビニリデン、アクリル酸、イタコン酸、フマル酸、クロトン酸、マレイン酸などが利用できる。 The butadiene copolymer contains butadiene in a proportion of 20% by weight or more and 80% by weight or less, and contains an unsaturated monomer copolymerizable with the butadiene in a proportion of 20% by weight or more and 80% by weight or less. Is preferred. As unsaturated monomers, methacrylic acid ester, acrylic acid ester, styrene, acrylonitrile, methacrylonitrile, acrylic acid amide, N-methylol acrylic acid amide, vinyl acetate, vinyl chloride, vinylidene chloride, acrylic acid, itaconic acid, fumaric acid , Crotonic acid, maleic acid and the like can be used.
ブタジエン共重合体の共重合組成は、例えば車両用に用いる際のように耐熱性と耐候性を必要とする場合、ブタジエンを20重量%以上、60重量%以下、(メタ)アクリル酸エステルを40重量%以上、80重量%以下、他の不飽和モノマーを0重量%以上、20重量%以下の比率とすることが望ましい。 When the copolymer composition of the butadiene copolymer requires heat resistance and weather resistance, for example, when used for a vehicle, butadiene is 20% by weight or more and 60% by weight or less, and (meth) acrylic acid ester is 40%. It is desirable that the ratio is not less than 80% by weight and other unsaturated monomers are not less than 0% by weight and not more than 20% by weight.
更に、ガラス転移温度Tgが−80℃〜110℃のバインダ成分としては、例えば、アクリル系樹脂、エチレン−酢酸ビニル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ブタジエン系樹脂などが挙げられる。また、上記バインダ成分は1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。 Furthermore, examples of the binder component having a glass transition temperature Tg of −80 ° C. to 110 ° C. include acrylic resins, ethylene-vinyl acetate resins, polyurethane resins, butadiene resins, and the like. Moreover, the said binder component may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
〔I−6.その他〕
本発明の素材には、これらの成分に加えて、製造上の効率を高めたり、各種の特性を付与したりするために、その他の各種の成分を含有していても良い。これらの成分については後述する。
[I-6. Others]
In addition to these components, the raw material of the present invention may contain various other components in order to increase production efficiency and impart various properties. These components will be described later.
[II.素材の製造]
本発明の素材を製造する方法は特に制限されないが、通常は、上述の基材、機能性粒子及びカップリング剤、並びに必要に応じて用いられるバインダを混合し、接触させることによって製造される。
[II. Material production]
The method for producing the material of the present invention is not particularly limited, but it is usually produced by mixing and contacting the above-mentioned base material, functional particles and coupling agent, and a binder used as necessary.
基材、機能性粒子、カップリング剤、並びに必要に応じて用いられるバインダを混合する順序や接触させる順序については特に制限は無い。また、これらの成分を全て一度に混合し、接触させてもよく、これらの成分を任意の組み合わせで複数段に分けて混合し、接触させてもよい。但し、本発明においては、機能性粒子をより強固に基材に添着させる目的から、基材に予めカップリング剤を接触させて作用させた後、この基材に更に機能性粒子及びバインダ成分を接触させて作用させるという、段階を踏む製造方法を採用するのが好ましい。以下の記載では、この様に段階を踏む製造方法、即ち、基材にカップリング剤を接触させる工程(前処理工程:第1の工程)と、前処理工程後の基材に対して更に機能性粒子及びバインダ成分を接触させる工程(添着工程:第2の工程)とを少なくとも有する方法(以下適宜「本発明の製造方法」という。)により、本発明の素材を製造する場合について詳しく説明する。 There are no particular restrictions on the order in which the base material, the functional particles, the coupling agent, and the binder used as necessary are mixed or contacted. Further, these components may be mixed and brought into contact all at once, or these components may be mixed in multiple stages in any combination and brought into contact. However, in the present invention, for the purpose of more firmly attaching the functional particles to the base material, the base material is further contacted with a coupling agent in advance, and then the functional particles and binder components are further added to the base material. It is preferable to employ a step-by-step manufacturing method of contacting and acting. In the following description, the manufacturing method that steps in this way, that is, the step of bringing the coupling agent into contact with the base material (pretreatment step: first step), and further functioning on the base material after the pretreatment step The method for producing the material of the present invention will be described in detail by a method (hereinafter referred to as “the production method of the present invention” as appropriate) having at least a step of bringing the conductive particles and the binder component into contact (attachment step: second step). .
また、本発明の素材を製造する際には、各種の溶剤を併用することも可能である。特に、本発明の製造方法の場合には、カップリング剤を溶剤に溶解又は分散させて塗布液(以下適宜「前処理用塗布液」という。)とするともに、バインダ成分及び機能性粒子についても別の溶剤に溶解又は分散させて塗布液(以下適宜「添着用塗布液」という。また、前処理用塗布液と添着用塗布液とを区別せずに呼ぶときは単に「塗布液」と称する。)とし、これらの塗布液を順次基材に塗布し、又は基材に含浸させることにより、上述の前処理工程及び添着工程を実施することが好ましい。以下の記載では、溶剤を用いて前処理用塗布液及び添着用塗布液を作製し、これらを用いて前処理工程及び添着工程を実施する場合を前提として説明する。 Moreover, when manufacturing the raw material of this invention, it is also possible to use various solvents together. In particular, in the case of the production method of the present invention, a coupling agent is dissolved or dispersed in a solvent to form a coating liquid (hereinafter referred to as “pretreatment coating liquid” as appropriate), and the binder component and functional particles are also used. A coating solution dissolved or dispersed in another solvent (hereinafter referred to as “attaching coating solution” as appropriate. Also, when the pretreatment coating solution and the attaching coating solution are referred to without distinction, they are simply referred to as “coating solution”.) It is preferable to carry out the above-mentioned pretreatment step and the attaching step by sequentially applying these coating liquids to the substrate or impregnating the substrate. The following description will be made on the assumption that a pretreatment coating solution and an attachment coating solution are prepared using a solvent, and a pretreatment step and an attaching step are performed using these.
前処理用塗布液と添着用塗布液の作製に用いる溶剤は同一であっても異なっていてもよく、また、何れの溶剤についても、単一種の化合物からなる溶剤であっても、二種以上の化合物を任意の組み合わせ及び組成で混合した溶剤であってもよい。 The solvent used for the preparation of the pretreatment coating solution and the application coating solution may be the same or different, and any solvent may be a solvent composed of a single type of compound, or two or more types. The solvent which mixed these compounds by arbitrary combinations and compositions may be sufficient.
溶剤を用いた場合、塗布・含浸後に溶剤を除去する方法についても、特に制限はない。具体例として、大気中放置による自然乾燥、加熱乾燥、真空乾燥、焼き付け、紫外線照射、電子線照射等、公知の各種の手法を任意に選択できる。但し、バインダ成分、カップリング剤由来成分、機能性粒子の各々の分解開始温度や、機能性粒子が多孔質物質である場合にはこれに担持させた成分等の揮発挙動についても、十分に考慮した工程としなければならない。 When a solvent is used, there is no particular limitation on the method for removing the solvent after coating and impregnation. As specific examples, various known methods such as natural drying by standing in the atmosphere, heat drying, vacuum drying, baking, ultraviolet irradiation, and electron beam irradiation can be arbitrarily selected. However, the decomposition start temperature of each of the binder component, the coupling agent-derived component, and the functional particles, and the volatilization behavior of the components supported on the functional particles when the functional particles are porous substances, are also fully considered. The process must be completed.
また、溶剤を除去するタイミングも任意である。特に、本発明の製造方法の場合には、前処理工程において基材をカップリング剤で処理した直後に溶剤を除去して、更に添着工程において機能性粒子を添着させた後に溶剤を除去するという具合に、二段階で溶剤除去を行なっても良いが、前処理工程における基材のカップリング剤処理と添着工程における機能性粒子による処理とを連続して行なった後で、最後に一括して溶剤除去を行なってもよい。これらの溶媒除去のタイミングは状況に応じて適宜選択することができる。 Moreover, the timing which removes a solvent is also arbitrary. In particular, in the case of the production method of the present invention, the solvent is removed immediately after the base material is treated with the coupling agent in the pretreatment step, and the solvent is removed after the functional particles are added in the addition step. For example, the solvent may be removed in two stages, but after the base material coupling agent treatment in the pretreatment step and the functional particle treatment in the attachment step are successively carried out, the last step is collectively. Solvent removal may be performed. The timing of removing these solvents can be appropriately selected depending on the situation.
前処理用塗布液の作製に用いる溶剤としては、上述のカップリング剤を溶解又は分散させることができる化合物であれば、その種類に特に制限はない。但し、カップリング剤と反応してその機能を損なったり、基材、機能性粒子、バインダ成分に悪影響を与えたりするものは好ましくないので、使用するカップリング剤、基材、機能性粒子、バインダ成分に応じて、好適な溶剤を選定する必要がある。具体的に、溶剤としては有機溶剤、水性溶剤の何れを用いてもよい。有機溶媒の例としては、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコール、ジグライム、ヘキサン、シクロヘキサン、ペンタン、ベンゼン、トルエン、キシレン、テトラヒドロフラン、ジクロロメタン、クロロホルム、テトラヒドロフラン、スルホラン、酢酸、アセトン、メチルエチルケトン、各種シリコーンオイル等が挙げられる。その他、イミダゾリウム塩系、ピリジニウム塩系、アンモニウム塩系等のイオン性液体、更には、各種の超臨界体等も好適に用いられる。但し、経済性や人体・環境への影響を考慮すると、溶剤として水性溶剤を用いることが好ましく、中でも水を用いることが好ましい。 The solvent used for the preparation of the pretreatment coating solution is not particularly limited as long as it is a compound that can dissolve or disperse the above-described coupling agent. However, it is not preferable to react with the coupling agent to impair its function or to adversely affect the base material, functional particles, and binder components. Therefore, the coupling agent, base material, functional particles, binder to be used are not preferable. It is necessary to select a suitable solvent depending on the components. Specifically, either an organic solvent or an aqueous solvent may be used as the solvent. Examples of organic solvents include methanol, ethanol, propanol, isopropyl alcohol, ethylene glycol, diglyme, hexane, cyclohexane, pentane, benzene, toluene, xylene, tetrahydrofuran, dichloromethane, chloroform, tetrahydrofuran, sulfolane, acetic acid, acetone, methyl ethyl ketone, various Silicone oil etc. are mentioned. In addition, ionic liquids such as imidazolium salt, pyridinium salt, and ammonium salt, and various supercritical materials are also preferably used. However, in consideration of economics and influence on the human body / environment, it is preferable to use an aqueous solvent as the solvent, and it is particularly preferable to use water.
特に、シラン系カップリング剤に代表される加水分解性のカップリング剤を用いる場合には、通常は溶剤として水を使用する。加水分解性のカップリング剤を希薄水溶液の状態とすることにより、カップリング剤の加水分解反応が進行する。水に対して溶解性の低いカップリング剤の場合は、酢酸やシュウ酸などの酸によりpHをコントロールした水溶液を使用すると良い。また、これらの水やpHコントロールした水溶液に対して、エタノール、メタノールなどのアルコールを加えても良い。更には、はじめに加水分解に必要な量の水を含むアルコール溶液にカップリング剤を溶解した後、これを更に水に加えて希釈しても良い。カップリング剤の種類によっては、前処理用塗布液を安定な状態で保存するために、これらの操作が必須となる。 In particular, when a hydrolyzable coupling agent typified by a silane coupling agent is used, water is usually used as a solvent. By making the hydrolyzable coupling agent into a dilute aqueous solution state, the hydrolysis reaction of the coupling agent proceeds. In the case of a coupling agent having low solubility in water, an aqueous solution whose pH is controlled by an acid such as acetic acid or oxalic acid may be used. Moreover, you may add alcohol, such as ethanol and methanol, to these water and aqueous solution controlled pH. Furthermore, after the coupling agent is first dissolved in an alcohol solution containing an amount of water necessary for hydrolysis, it may be further diluted with water. Depending on the type of coupling agent, these operations are essential for preserving the pretreatment coating solution in a stable state.
また、水のみからなる溶剤中だと加水分解・縮合が速く進んでしまい、基材表面を分子レベルで均一にコーティングできないようなカップリング剤を使用する場合には、水のみからなる溶剤ではなく、水とメタノール、エタノール等のアルコールに代表される非水溶媒とを任意の比率で混合した溶剤や、非水溶媒のみからなる溶剤を用いて前処理溶液を作製し、これを用いて前処理工程を行なうとよい。このような混合溶剤や非水溶媒を用いることにより、カップリング剤モノマー間の加水分解・縮合が抑制されるため、基材表面にカップリング剤粒子ではなくカップリング剤モノマーの分子レベルで均一なコーティングを行なうことが可能となり、機能性粒子の保持力を向上できるためである。また、綿などのOH基を有する基材を用いる場合にこのような非水溶媒を含む混合溶剤を用いると、基材表面で加水分解反応が起こり、カップリング剤モノマー分子同士を基材表面で効率よく加水分解・縮合させることができ、均一なコーティングが可能となる。 In addition, when using a coupling agent that cannot be uniformly coated at the molecular level, the hydrolysis / condensation progresses rapidly in a solvent consisting only of water. A pre-treatment solution is prepared using a solvent in which water and a non-aqueous solvent typified by alcohol such as methanol and ethanol are mixed in an arbitrary ratio, or a solvent composed only of a non-aqueous solvent, and this is used for pre-treatment. It is good to carry out a process. By using such a mixed solvent or a non-aqueous solvent, hydrolysis / condensation between coupling agent monomers is suppressed, so that the substrate surface is uniform at the molecular level of the coupling agent monomer, not the coupling agent particles. This is because coating can be performed and the retention of functional particles can be improved. In addition, when using a base material having an OH group such as cotton, if a mixed solvent containing such a non-aqueous solvent is used, a hydrolysis reaction occurs on the base material surface, and coupling agent monomer molecules are bonded to each other on the base material surface. It can be efficiently hydrolyzed / condensed and uniform coating is possible.
なお、加水分解性のカップリング剤を用いる場合には、前処理用塗布液の調整後、これを基材に塗布し、或いは含浸させるまでの時間をできるだけ短くすることが好ましい。具体的な時間間隔は、カップリング剤の種類によって加水分解反応の速度が違うので一概には言えないが、一般的には前処理用塗布液の調整後、通常1ヶ月以内、中でも2週間以内、更には1日以内、特に3時間以内に使用することが好ましい。特に、エポキシ基含有シラン系カップリング剤を使用する場合には、これを水に溶解して加水分解が起こった後、すぐに基材に塗布し、或いは含浸させると良い。水に希釈した後、時間が経つとカップリング剤の縮合が進み、カップリング剤同士で微細な粒子を形成するため、基材表面に分子サイズで均一に隙間なく処理することが難しくなり、結果として機能性粒子の保持力が弱くなってしまうからである。前処理工程により、基材の表面をカップリング剤がモノマーの分子サイズで均一に覆っている状態、即ち、カップリング剤のモノマー分子と基材表面に存在するOH基等の官能基とが1対1で結合している状態が得られることが好ましい。 In the case of using a hydrolyzable coupling agent, it is preferable to shorten the time required for applying or impregnating the pretreatment coating solution to the substrate after adjustment of the pretreatment coating solution. The specific time interval cannot be generally specified because the rate of hydrolysis reaction varies depending on the type of coupling agent, but generally within one month, especially within two weeks after the preparation of the pretreatment coating solution. Further, it is preferable to use within 1 day, particularly within 3 hours. In particular, when an epoxy group-containing silane coupling agent is used, it may be applied to a substrate or impregnated immediately after it is dissolved in water and hydrolysis occurs. After dilution in water, the condensation of the coupling agent progresses over time, and fine particles are formed between the coupling agents, making it difficult to uniformly treat the substrate surface with molecular size without gaps. This is because the retention force of the functional particles becomes weak. The state in which the coupling agent uniformly covers the surface of the substrate with the molecular size of the monomer by the pretreatment step, that is, the monomer molecule of the coupling agent and the functional group such as OH group present on the substrate surface are 1 It is preferable that a state of being paired 1 is obtained.
また、前処理用塗布液の塗布又は含浸後、これを乾燥して水を除去する際にも、時間をかけて完全に乾燥させると、カップリング剤のモノマー分子間の縮合が進行してしまい好ましくないので、溶剤を完全に除去してしまうのではなく、完全に乾き切る前に次の添着工程に進んで、添着用塗布液の塗布又は含浸を行なうのが好ましい。よって、乾燥の手法としては加熱乾燥よりも常温乾燥が好ましい。また、時間が経つとやはりカップリング剤の縮合が進み好ましくないので、処理時間短縮の点から通風乾燥が好ましい。或いは、前処理用塗布液の塗布又は含浸後に乾燥を行なわず、連続して次の添着用塗布液の塗布又は含浸を行なうのも好ましい。 In addition, after applying or impregnating the pretreatment coating liquid, when it is dried to remove water, condensation between the monomer molecules of the coupling agent proceeds if time is completely dried. Since it is not preferable, it is preferable not to completely remove the solvent, but to proceed to the next attaching step and completely apply or impregnate the attaching application liquid before completely drying. Therefore, the drying method is preferably room temperature drying rather than heat drying. Also, since the condensation of the coupling agent proceeds with time, it is not preferable, and air drying is preferable from the viewpoint of shortening the processing time. Or it is also preferable not to dry after application | coating or impregnation of the coating liquid for pre-processing, and to apply | coat or impregnate the next application | coating liquid for attachment continuously.
前処理用塗布液中におけるカップリング剤の濃度は、通常0.005重量%以上、中でも0.01重量%以上、更には0.02重量%以上、また、通常95重量%以下、中でも40重量%以下、更には1重量%以下の範囲とすることが好ましい。カップリング剤の濃度がこの範囲よりも多いと、高価なカップリング剤を多量に用いることとなり経済的に不利となるほか、繊維や布材、皮革製品、スポンジ製品等に応用した場合の風合いが悪くなり好ましくない。また、カップリング剤の濃度がこの範囲よりも少ないと、機能性粒子の保持能力が十分で無くなる虞がある。 The concentration of the coupling agent in the pretreatment coating solution is usually 0.005% by weight or more, especially 0.01% by weight or more, more preferably 0.02% by weight or more, and usually 95% by weight or less, especially 40% by weight. % Or less, more preferably 1% by weight or less. If the concentration of the coupling agent exceeds this range, a large amount of expensive coupling agent is used, which is economically disadvantageous, and the texture when applied to fibers, cloth materials, leather products, sponge products, etc. It is bad and not preferable. On the other hand, when the concentration of the coupling agent is less than this range, there is a possibility that the ability to retain the functional particles will be insufficient.
一方、添着用塗布液の作製に用いる溶剤としては、上述の多孔質機能性粒子及びバインダ成分を溶解又は分散させることができる化合物であれば、その種類に特に制限はなく、有機溶剤、水性溶剤の何れを用いることも可能である。しかしながら、機能性粒子の発揮する機能を損なってしまうものや、バインダ成分と反応してこれを分解したり、エマルジョン系のバインダシステムを壊してしまうものは好ましくない。また、塗布や含浸などの対象となる基材の性質を損なうものも好ましくない。よって、用いる機能性粒子、バインダ成分、基材等に応じて、好適な溶剤を選定する必要がある。更には、乾燥や加熱などによって簡単に除去できるものが好ましい。経済性や人体・環境への影響を考慮すると、水を使用することが好ましいが、これに制限されるものではない。 On the other hand, the solvent used for the preparation of the coating solution for attachment is not particularly limited as long as it is a compound that can dissolve or disperse the porous functional particles and the binder component described above, and an organic solvent or an aqueous solvent. Either of these can be used. However, those that impair the function exhibited by the functional particles, those that react with the binder components to decompose them or break the emulsion-based binder system are not preferable. Moreover, the thing which impairs the property of the base material used as application | coating or an impregnation is also unpreferable. Therefore, it is necessary to select a suitable solvent according to the functional particles, binder component, base material and the like to be used. Furthermore, what can be easily removed by drying or heating is preferred. In consideration of economics and influence on human body / environment, it is preferable to use water, but it is not limited to this.
特に、機能性粒子として多孔質物質を用いるとともに、バインダ成分として上述の条件(α)及び/又は条件(β)を満たすものを用いる場合には、以下の基準に従って添着用塗布液の溶剤を選択することが望まれる。 In particular, when a porous material is used as the functional particle and a binder component satisfying the above condition (α) and / or the condition (β) is used, the solvent for the attachment coating solution is selected according to the following criteria: It is desirable to do.
まず、バインダ成分が上述の条件(α)を満たすものである場合には、溶剤として有機溶剤を用いることが好ましい。この場合、添着用塗布液は、有機溶剤中に少なくともバインダ成分と多孔質機能性粒子とが含有されたものとなる。 First, when the binder component satisfies the above condition (α), it is preferable to use an organic solvent as the solvent. In this case, the attachment coating solution is one in which at least a binder component and porous functional particles are contained in an organic solvent.
一方、バインダ成分が上述の条件(β)を満たすものである場合には、溶剤として水性溶剤を用いることが好ましい。この場合、添着用塗布液は、水性溶剤中にバインダ成分と多孔質機能性粒子とが含有されたものとなる。なお、バインダ成分として、既に水性溶剤中で水系エマルジョンとなっているものを用いる場合には、多孔質機能性粒子と混合させるときに水性溶剤を更に混合させることなく、添着用塗布液を製造することができる。 On the other hand, when the binder component satisfies the above condition (β), it is preferable to use an aqueous solvent as the solvent. In this case, the attachment coating solution contains a binder component and porous functional particles in an aqueous solvent. In addition, when using what is already an aqueous emulsion in an aqueous solvent as a binder component, an attachment coating liquid is produced without further mixing an aqueous solvent when mixing with porous functional particles. be able to.
なお、有機溶剤及び水性溶剤の何れを用いた場合でも、添着用塗布液が取る状態は特に制限されず、溶液、分散液、エマルジョン等、どのような状態であっても良いが、通常は機能性粒子が溶剤に溶解しないことから、分散液状又はエマルジョン状態を呈する場合が多い。 In addition, in any of the organic solvent and the aqueous solvent, the state taken by the attachment coating solution is not particularly limited, and may be in any state such as a solution, a dispersion, an emulsion, etc. Since the conductive particles are not dissolved in the solvent, they often exhibit a dispersed liquid or emulsion state.
以下、添着用塗布液に使用できる有機溶剤及び水性溶剤について詳しく説明する。なお、以下の説明において、有機溶剤と水性溶剤とを区別せずに述べる場合、単に「溶剤」という。 Hereinafter, the organic solvent and the aqueous solvent that can be used for the coating solution for attachment will be described in detail. In the following description, when the organic solvent and the aqueous solvent are described without distinction, they are simply referred to as “solvent”.
有機溶剤を用いる場合、その種類に特に制限は無く、公知の有機溶剤を任意に用いることができる。その具体例としては、ネオペンタン、n−ヘキサン、n−ヘプタン、ソルベッソ等の鎖状炭化水素;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素;トリクロロエチレン、パークロロエチレン等のハロゲン化炭化水素;メタノール、エタノール、イソプロパノール、n−ブタノール等のアルコール類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類;酢酸エチル、酢酸n−ブチル等のエステル類;セロソブル、ブチルソルブ、セロソルブアセテートなどのエーテル類;ミネラルスピリット(炭化水素油)などが挙げられる。これらの有機溶剤は、いずれか1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。 When using an organic solvent, there is no restriction | limiting in particular in the kind, A well-known organic solvent can be used arbitrarily. Specific examples thereof include chain hydrocarbons such as neopentane, n-hexane, n-heptane, and solvesso; aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene; halogenated hydrocarbons such as trichloroethylene and perchloroethylene; methanol, ethanol, Alcohols such as isopropanol and n-butanol; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone; esters such as ethyl acetate and n-butyl acetate; ethers such as cellosolve, butylsolve and cellosolveacetate; mineral spirits (hydrocarbons) Oil). Any one of these organic solvents may be used alone, or two or more thereof may be used in any combination and ratio.
なお、有機溶剤を用いる場合には、多孔質機能性粒子の細孔に浸入し難いもの(例えば、多孔質機能性粒子に対して大きい接触角を有するもの)を選択すれば、塗布液中で多孔質機能性粒子の細孔にバインダ成分が浸入することを防止することができ、好ましい。 When an organic solvent is used, if a material that does not easily penetrate into the pores of the porous functional particles (for example, a material having a large contact angle with respect to the porous functional particles) is selected, The binder component can be prevented from entering the pores of the porous functional particles, which is preferable.
また、バインダ成分に対して貧溶媒となる有機溶剤を選択したり、又は、溶剤中に一部貧溶媒を加えることも好ましい。これにより、バインダ成分のポリマー鎖を伸ばし切らず(即ち、絡み合ったままとして)有機溶剤中に溶解させることが可能となり、バインダ成分が多孔質機能性粒子の細孔内に浸入することを抑制することができる。 It is also preferable to select an organic solvent that is a poor solvent for the binder component, or to add a partial poor solvent to the solvent. As a result, the polymer chain of the binder component can be dissolved in the organic solvent without being completely extended (that is, kept intertwined), and the binder component is prevented from entering the pores of the porous functional particles. be able to.
更に、バインダ成分のポリマー鎖を伸ばしきらないという観点から、粘度が高い有機溶剤を用いることも好ましい。ただし、使用する際のことを考慮すると、例えばコーティングなどする場合には操作が困難となる場合がある。 Furthermore, it is also preferable to use an organic solvent having a high viscosity from the viewpoint of not extending the polymer chain of the binder component. However, in consideration of the usage, the operation may be difficult when coating, for example.
一方、水性溶剤についても、その種類に特に制限は無く、公知の水性溶剤を任意に用いることができる。上述のように、バインダ成分のガラス転移温度Tgが上記所定の範囲にあれば、バインダ成分がコロイドを形成するので、多孔質機能性粒子の細孔に入り込むおそれがない。即ち、水系エマルジョンを用いると、上述したように、分散状態でのバインダ成分の径(樹脂サイズ)が多孔質機能性粒子の細孔径よりもかなり大きくなると期待できるため、多孔質機能性粒子の細孔内にバインダ成分が浸入することを防止できる。 On the other hand, the type of the aqueous solvent is not particularly limited, and a known aqueous solvent can be arbitrarily used. As described above, when the glass transition temperature Tg of the binder component is in the predetermined range, the binder component forms a colloid, so there is no possibility of entering the pores of the porous functional particles. That is, when an aqueous emulsion is used, since the diameter of the binder component (resin size) in the dispersed state can be expected to be considerably larger than the pore diameter of the porous functional particles, as described above, the fineness of the porous functional particles is reduced. It is possible to prevent the binder component from entering the hole.
水性溶剤を用いれば、設備を防爆化する必要がなくなる。また、環境上好ましくない物質の使用や発生を抑制できるという利点もある。完全密閉の難しい場合には、できるだけ有機溶剤を発生させないことが好ましいからである。更に、水性溶剤を用いると、本発明の素材を成形した場合に、一般に機能性粒子の基材への接着力を向上させることができることもわかっている。 Use of an aqueous solvent eliminates the need for explosion-proof equipment. In addition, there is an advantage that the use and generation of environmentally undesirable substances can be suppressed. This is because it is preferable not to generate an organic solvent as much as possible when complete sealing is difficult. Furthermore, it has been found that the use of an aqueous solvent can generally improve the adhesion of functional particles to a substrate when the material of the present invention is molded.
なお、水性溶剤を用いてバインダ成分を水性エマルジョンとする場合、基材の種類、用途、使用環境等に応じて、適当な温度において凝固特性が発現するように、エマルジョンの状態を調整することが望ましい。これにより、基材として耐熱性の低いものを用いる場合でも、添着用塗布液を適用することができる。なお、水性エマルジョンの凝固特性が発現する温度とは、種々の添加剤を配合したエマルジョンを攪拌しながら昇温した時に、エマルジョンが流動性を失い凝固する温度であり、例えば露点を下げる添加剤などを加えることで凝固温度を調節することが可能である。 In addition, when the binder component is made into an aqueous emulsion using an aqueous solvent, the state of the emulsion can be adjusted so that the coagulation characteristics are exhibited at an appropriate temperature according to the type of substrate, application, use environment, etc. desirable. Thereby, even when using a thing with low heat resistance as a base material, an attachment coating liquid is applicable. The temperature at which the coagulation characteristics of the aqueous emulsion are manifested is the temperature at which the emulsion loses its fluidity and solidifies when the emulsion containing various additives is heated with stirring, such as an additive that lowers the dew point. It is possible to adjust the coagulation temperature by adding.
また、溶剤として水性溶剤を用いて添着用塗布液を水系エマルジョンとする場合には、バインダ成分よりも多孔質機能性粒子を先に水に水性溶剤に分散させておくと、多孔質機能性粒子の細孔内が水で満たされて安定化し、また、後から混合するバインダ成分も細孔の外部で安定化するため、安定化するもの同士を混合する際、バインダ成分が個々のポリマー鎖に解けて多孔質機能性粒子の細孔内に浸入することは少ないと考えられる。 In addition, when an aqueous coating solution is used as the solvent and the coating solution to be attached is an aqueous emulsion, the porous functional particles are dispersed in the aqueous solvent in water before the binder component. The inside of the pores is stabilized by being filled with water, and the binder component to be mixed later is also stabilized outside the pores. Therefore, when the components to be stabilized are mixed with each other, the binder component is separated into individual polymer chains. It is considered that it is unlikely to melt and penetrate into the pores of the porous functional particles.
使用できる水性溶剤の具体例としては、水が挙げられる。また、水と上述の有機溶剤一種又は二種以上とを混合した混合溶剤を用いてもよい。 Specific examples of the aqueous solvent that can be used include water. Moreover, you may use the mixed solvent which mixed water and the above-mentioned organic solvent 1 type, or 2 or more types.
その他の溶剤として、イミダゾリウム塩系、ピリジニウム塩系、アンモニウム塩系等のイオン性液体、更には各種の超臨界体等も好適に用いられる。 As other solvents, ionic liquids such as imidazolium salts, pyridinium salts, and ammonium salts, and various supercritical substances are also preferably used.
添着用塗布液中における溶剤の比率は、通常20重量%以上、中でも30重量%以上、更には40重量%以上、また、通常90重量%以下、中でも80重量%以下、更には70重量%以下の範囲とすることが好ましい。溶剤の含有率がこの範囲よりも小さいと、塗布液の塗布性が低下する虞があり、また、この範囲よりも大きいと、塗布液に含まれるバインダ成分及び多孔質機能性粒子の量が少なくなり過ぎてしまい、また、乾燥に時間がかかり作業性が悪化する虞があるためである。 The ratio of the solvent in the coating solution for attachment is usually 20% by weight or more, especially 30% by weight or more, more preferably 40% by weight or more, and usually 90% by weight or less, especially 80% by weight or less, and further 70% by weight or less. It is preferable to set it as the range. If the content of the solvent is smaller than this range, the coating property of the coating liquid may be lowered, and if it is larger than this range, the amount of the binder component and porous functional particles contained in the coating solution is small. This is because it becomes too much, and it takes time to dry and workability may be deteriorated.
添着用塗布液中における機能性粒子の割合は、目的及び用途によって異なるが、通常0.05重量%以上、中でも0.1重量%以上、更には0.2重量%以上、また、通常90重量%以下、中でも80重量%以下、更には60重量%以下の範囲とすることが好ましい。機能性粒子の含有量がこの範囲よりも小さいと、求める機能を十分に発揮することができない虞があり、また、この範囲よりも大きいと、バインダ成分が機能性粒子を保持しきれなくなる虞がある。 The proportion of functional particles in the coating solution for attachment varies depending on the purpose and application, but is usually 0.05% by weight or more, particularly 0.1% by weight or more, more preferably 0.2% by weight or more, and usually 90% by weight. % Or less, preferably 80% by weight or less, and more preferably 60% by weight or less. If the content of the functional particles is smaller than this range, the desired function may not be sufficiently exhibited. If the content is larger than this range, the binder component may not be able to hold the functional particles. is there.
特に、基材として繊維を用いる場合、添着用塗布液中における機能性粒子の割合は、通常0.05重量%以上、中でも0.1重量%以上、更には0.2重量%以上、また、通常50重量%以下、中でも20重量%以下、更には10重量%以下の範囲とすることが好ましい。繊維に含浸する際は、塗布液中の機能性粒子の濃度と絞り率を最適化して、基材に対する機能性粒子の塗布量を決定する。 In particular, when fibers are used as the base material, the proportion of the functional particles in the application liquid for attachment is usually 0.05% by weight or more, particularly 0.1% by weight or more, more preferably 0.2% by weight or more, Usually, it is preferably 50% by weight or less, more preferably 20% by weight or less, and further preferably 10% by weight or less. When impregnating the fibers, the concentration of the functional particles in the coating solution and the squeeze rate are optimized to determine the amount of functional particles applied to the substrate.
また、添着用塗布液中におけるバインダ成分の割合は、通常0.01重量%以上、中でも0.02重量%以上、更には0.05重量%以上、また、通常30重量%以下、中でも20重量%以下、更には10重量%以下の範囲とすることが好ましい。バインダ成分の比率がこの範囲よりも小さいと、機能性粒子を保持し切れなくなる虞があり、また、この範囲よりも大きいと、求める機能を十分に発揮することができない虞がある。特に本発明の素材は、基材と機能性粒子とがカップリング剤によって連結されているので、バインダ成分を使用する場合でもその量が従来よりも少なくて済み、機能性粒子による各種機能の発現を妨げるおそれがない。 In addition, the ratio of the binder component in the attachment coating solution is usually 0.01% by weight or more, especially 0.02% by weight or more, more preferably 0.05% by weight or more, and usually 30% by weight or less, especially 20% by weight. % Or less, more preferably 10% by weight or less. If the ratio of the binder component is smaller than this range, the functional particles may not be retained completely, and if it is larger than this range, the desired function may not be sufficiently exhibited. In particular, since the base material and functional particles are connected by a coupling agent in the material of the present invention, even when using a binder component, the amount can be smaller than before, and various functions can be expressed by the functional particles. There is no risk of interference.
更に、バインダ成分に対する機能性粒子の比(機能性粒子の重量/バインダ成分の重量)は、通常0.1以上、中でも0.5以上、更には0.8以上、また、通常50以下、中でも20以下、更には10以下の範囲とすることが好ましい。上記の比がこの範囲よりも小さいと、得られる素材が目的とする機能を十分に発揮することができない虞があり、また、この範囲よりも大きいと、バインダ成分が機能性粒子を保持しきれなくなる虞がある。特に本発明の素材は、基材と機能性粒子とがカップリング剤によって連結されているので、バインダ成分に対する機能性粒子の割合を従来よりも増やすことができ、各種機能をより効率的に発揮させることができる。 Furthermore, the ratio of the functional particles to the binder component (weight of functional particles / weight of binder component) is usually 0.1 or more, particularly 0.5 or more, more preferably 0.8 or more, and usually 50 or less, It is preferably 20 or less, more preferably 10 or less. If the above ratio is less than this range, the resulting material may not be able to fully perform its intended function, and if it is greater than this range, the binder component cannot fully retain the functional particles. There is a risk of disappearing. In particular, since the base material and functional particles are connected to each other by a coupling agent in the material of the present invention, the ratio of functional particles to the binder component can be increased more than before, and various functions can be exhibited more efficiently. Can be made.
添着用塗布液は、用途に応じて着色しておくことも好ましい。着色の手法としては、色材を添着用塗布液に直接、溶解又は分散させる手法や、予め機能性粒子に色材を混合し、着色した機能性粒子を用いる手法などが挙げられる。 It is also preferable to color the application liquid for attachment according to the application. Examples of the coloring method include a method in which a coloring material is directly dissolved or dispersed in an attachment coating solution, a method in which a coloring material is mixed in advance with functional particles, and colored functional particles are used.
色材の種類は特に制限されず、公知の各種の色材を任意に選択して用いることができる。色材の例としては、無機顔料、有機顔料、染料などが挙げられる。 The type of the color material is not particularly limited, and various known color materials can be arbitrarily selected and used. Examples of the color material include inorganic pigments, organic pigments, dyes, and the like.
無機顔料の具体例としては、クレー、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、雲母、雲母状酸化鉄、黄土等の天然無機顔料;鉛白、鉛丹、黄鉛、銀朱、群青、紺青、酸化コバルト、二酸化チタン、二酸化チタン被覆雲母、ストロンチウムクロメート、チタニウムイエロー、チタンブラック、カーボンブラック、グラファイト、ジンククロメート、鉄黒、モリブデン赤、モリブデンホワイト、リサージ、リトポン等の合成無機顔料;アルミニウム、金、銀、銅、亜鉛、鉄等の金属類などが挙げられる。 Specific examples of inorganic pigments include natural inorganic pigments such as clay, barium sulfate, calcium carbonate, mica, mica-like iron oxide, and ocher; lead white, red lead, yellow lead, silver vermilion, ultramarine, bituminous, cobalt oxide, titanium dioxide , Titanium dioxide coated mica, Strontium chromate, Titanium yellow, Titanium black, Carbon black, Graphite, Zinc chromate, Iron black, Molybdenum red, Molybdenum white, Resurge, Litopon, etc. Synthetic inorganic pigments: Aluminum, gold, silver, copper, zinc And metals such as iron.
有機顔料の具体例としては、染料を体質顔料に染め付けて沈殿剤でレーキとした染色レーキ;溶性アゾ、不溶性アゾ、縮合アゾ等のアゾ系顔料;フタロシアニン系顔料;ニトロソ系顔料;ニトロ系顔料;塩基性染料系顔料;酸性染料系顔料;建染染料系顔料;媒染染料系顔料などが挙げられる。 Specific examples of organic pigments include dye rakes in which dyes are dyed on extender pigments and raked with a precipitating agent; azo pigments such as soluble azo, insoluble azo and condensed azo; phthalocyanine pigments; nitroso pigments; nitro pigments; Examples include basic dye pigments; acid dye pigments; vat dye pigments; mordant dye pigments.
有機染料の具体例としては、直接染料、建染染料、硫化染料、ナフトール染料、反応染料、イングレイン染料、酸性染料、酸性媒染染料、金属錯塩酸性染料、分散染料、カチオン染料、蛍光増白剤などが挙げられる。 Specific examples of organic dyes include direct dyes, vat dyes, sulfur dyes, naphthol dyes, reactive dyes, inglein dyes, acid dyes, acid mordant dyes, metal complex hydrochloric acid dyes, disperse dyes, cationic dyes, fluorescent brighteners Etc.
その他、使用できる色材の例としては、粒状、砂状、若しくは粉状の、ガラス、アイオノマー、AS、ABS、エチレン−塩化ビニルコポリマー、エチレン−酢酸ビニルコポリマー、ポリアミド、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリ酢酸ビニル、ポリスチレン、ポリブタジエン、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂(プラスチック)、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド、ポリウレタン、マレイン酸樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられる。これらは着色物、非着色物を問わない。 Examples of other colorants that can be used include granular, sandy or powdery glass, ionomer, AS, ABS, ethylene-vinyl chloride copolymer, ethylene-vinyl acetate copolymer, polyamide, polyethylene, polyethylene terephthalate, polychlorinated Thermoplastic resins (plastic) such as vinylidene, polyvinyl chloride, polycarbonate, polyvinyl acetate, polystyrene, polybutadiene, polypropylene, epoxy resin, xylene resin, phenol resin, unsaturated polyester resin, polyimide, polyurethane, maleic acid resin, melamine resin And thermosetting resins such as urea resins. These may be colored or non-colored.
以上例示した色材は、いずれか1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。 Any one of the color materials exemplified above may be used alone, or two or more may be used in any combination and ratio.
前処理用塗布液及び添着用塗布液には、上述の各成分の他に各種の添加剤を加えてもよい。添加剤の種類は特に制限されないが、例としては以下に説明するものが挙げられる。 In addition to the above-described components, various additives may be added to the pretreatment coating solution and the application coating solution. The type of additive is not particularly limited, but examples include those described below.
まず、添加剤の例として、界面活性剤が挙げられる。界面活性剤を加えることにより、塗布液を安定したエマルジョンの状態とすることができる。界面活性剤の種類は特に制限されず、公知の各種の界面活性剤を任意に選択して用いることができる。例としては、トリポリリン酸ナトリウム、テトラリン酸ナトリウム、ヘキサメタリン酸ナトリウムなどのトリポリリン酸塩、アルキルナフタレンスルフォン酸ナトリウム、アルキルベンゼンスルフォン酸ナトリウムなどのアルキルアリールスルフォン酸塩、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリビニルアルコール、スチレン−マレイン酸共重合体などの合成高分子、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロースなどのセルロース誘導体、ポリオキシエチレンフェノールエーテル、ポリオキシブチレンフェノールエーテルなどのポリオキシアルキレンアリールエーテルなどを用いることができる。これらの界面活性剤は1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。 First, a surfactant is mentioned as an example of an additive. By adding a surfactant, the coating solution can be brought into a stable emulsion state. The type of the surfactant is not particularly limited, and various known surfactants can be arbitrarily selected and used. Examples include tripolyphosphates such as sodium tripolyphosphate, sodium tetraphosphate, sodium hexametaphosphate, alkylaryl sulfonates such as sodium alkylnaphthalene sulfonate, sodium alkylbenzene sulfonate, sodium polyacrylate, polyvinyl alcohol, styrene-maleic acid. Synthetic polymers such as acid copolymers, cellulose derivatives such as methyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, and carboxymethyl cellulose, polyoxyalkylene aryl ethers such as polyoxyethylene phenol ether and polyoxybutylene phenol ether, and the like can be used. These surfactants may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
また、他の添加剤の例として、pH調整剤が挙げられる。特に、添着用塗布液にpH調整剤を用いると、例えば、アクリル樹脂ラテックス等のアルカリ性領域(通常pH8〜10)で安定化させてある高分子ラテックスと、水性溶剤中で酸性を示すシリカゲルとを併用する場合などに、バインダ成分を塗布液中で安定化させることができる。pH調整剤の種類は特に制限されず、公知の各種のpH調整剤を任意に選択して用いることができ、例えば、アンモニア水などを用いることができる。これらのpH調整剤は1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。 Moreover, a pH adjuster is mentioned as an example of another additive. In particular, when a pH adjusting agent is used for the application liquid for attachment, for example, a polymer latex that is stabilized in an alkaline region (usually pH 8 to 10) such as an acrylic resin latex, and silica gel that exhibits acidity in an aqueous solvent. When used in combination, the binder component can be stabilized in the coating solution. The kind of pH adjuster is not particularly limited, and various known pH adjusters can be arbitrarily selected and used, for example, ammonia water or the like. These pH adjusters may be used alone or in combination of two or more in any combination and ratio.
更に他の添加剤の例として、難燃剤が挙げられる。難燃剤の種類は特に制限されず、公知の各種難燃剤を任意に選択して用いることができ、無機系難燃剤と有機系難燃剤のいずれも使用することができる。一般に、難燃剤としては、アンチモン系化合物、リン系化合物、塩素系化合物、臭 素系化合物、グアジニン系化合物、ホウ素化合物、アンモニウム化合物、臭素系ジアリールオキサイド、臭素化アレン等が知られている。具体例としては、三酸化アンチモン、五酸化アンチモン、リン酸第一アンモニウム、リン酸第二アンモニウム、リン酸トリエステル、亜リン酸エステル、フォスフォニウム塩、リン酸トリアミド、塩素化パラフィン、デクロラン、臭化アンモニウム、テトラブロモビスフェノールA、テトラブロモエタン、塩酸グアニジン、炭酸グアニジン、リン酸グアニジン、リン酸グアニル尿素、四ホウ酸ナトリウム10水和物(ほう砂)、硫酸アンモニウム、スルファミン酸アンモニウム、デカブロモジフェニールオキサイド、ヘキサブロモフェニールオキサイド、ベンタブロモフェニールオキサイド、ヘキサブロモベンゼンなどが挙げられる。これらの難燃剤は1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。 Furthermore, a flame retardant is mentioned as an example of another additive. The kind in particular of a flame retardant is not restrict | limited, A well-known various flame retardant can be selected arbitrarily and can be used, and both an inorganic type flame retardant and an organic type flame retardant can be used. In general, antimony compounds, phosphorus compounds, chlorine compounds, odorous compounds, guanidine compounds, boron compounds, ammonium compounds, brominated diaryl oxides, brominated allenes, and the like are known as flame retardants. Specific examples include antimony trioxide, antimony pentoxide, primary ammonium phosphate, secondary ammonium phosphate, phosphate triester, phosphite, phosphonium salt, phosphate triamide, chlorinated paraffin, dechlorane, Ammonium bromide, tetrabromobisphenol A, tetrabromoethane, guanidine hydrochloride, guanidine carbonate, guanidine phosphate, guanyl urea phosphate, sodium tetraborate decahydrate (borax), ammonium sulfate, ammonium sulfamate, decabromodi Examples include phenyl oxide, hexabromophenyl oxide, bentabromophenyl oxide, hexabromobenzene and the like. These flame retardants may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios.
また、他の添加剤の例として、導電剤が挙げられる。導電剤の種類は特に制限されず、公知の各種の導電剤を任意に選択して用いることができる。例としては、導電性カーボンブラック、ポリアセチレン、ポリピロール等の導電性高分子;銅、アルミニウム、ステンレス等の金属粉末;カーボン繊維、金属繊維等の導電性繊維物質などが挙げられる。これらの導電剤は1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。 Moreover, a conductive agent is mentioned as an example of another additive. The type of the conductive agent is not particularly limited, and various known conductive agents can be arbitrarily selected and used. Examples include conductive polymers such as conductive carbon black, polyacetylene, and polypyrrole; metal powders such as copper, aluminum, and stainless steel; conductive fiber materials such as carbon fibers and metal fibers. These electrically conductive agents may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios.
更に他の添加剤の例として、充填剤が挙げられる。充填剤の種類は特に制限されず、公知の各種の充填剤を任意に選択して用いることができる。例としては、セピオライト、パリゴルスカイト等の含水ケイ酸マグネシウム質粘土鉱物;活性炭、活性炭素繊維、シリカゲル、合成ゼオライト、クリストバライトなどの多孔性吸着材料などが挙げられる。これらの充填剤は1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。 Furthermore, a filler is mentioned as an example of another additive. The type of the filler is not particularly limited, and various known fillers can be arbitrarily selected and used. Examples include hydrous magnesium silicate clay minerals such as sepiolite and palygorskite; and porous adsorbent materials such as activated carbon, activated carbon fiber, silica gel, synthetic zeolite, and cristobalite. These fillers may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
また、他の添加剤の例として、安定剤が挙げられる。安定剤を用いることにより、塗布液の耐光性、耐熱性、耐水性、耐溶剤性等の各種耐久性を改善することが可能となる。安定剤の種類は特に制限されず、公知の各種の安定剤を任意に選択して用いることができる。例としては、酸化防止剤、紫外線吸収剤、加水分解防止剤等が挙げられる。これらの安定剤は1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。 Moreover, a stabilizer is mentioned as an example of another additive. By using a stabilizer, it is possible to improve various durability such as light resistance, heat resistance, water resistance and solvent resistance of the coating solution. The type of the stabilizer is not particularly limited, and various known stabilizers can be arbitrarily selected and used. Examples include antioxidants, ultraviolet absorbers, hydrolysis inhibitors and the like. These stabilizers may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
更に他の添加剤の例として、架橋剤が挙げられる。架橋剤を用いることにより、バインダ成分の架橋度を高め、耐光性、耐熱性、耐水性、耐溶剤性等の各種耐久性を改善することが可能となる。架橋剤の種類は特に制限されず、公知の各種の架橋剤を任意に選択して用いることができる。例としては、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、イソシアネート化合物、アジリジン化合物、ポリカルボジイミド化合物等が挙げられる。これらの架橋剤は1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。 Furthermore, a crosslinking agent is mentioned as an example of another additive. By using the cross-linking agent, it is possible to increase the degree of cross-linking of the binder component and improve various durability such as light resistance, heat resistance, water resistance, and solvent resistance. The kind of the crosslinking agent is not particularly limited, and various known crosslinking agents can be arbitrarily selected and used. Examples include epoxy resins, melamine resins, isocyanate compounds, aziridine compounds, polycarbodiimide compounds, and the like. These crosslinking agents may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
その他にも添加剤として、シリコーン系やフッ素系などの撥水剤、ポリエチレングリコールなどの親水性の剤、顔料分散剤等の分散剤、補強充填剤、可塑剤、劣化防止剤、帯電防止剤、硬化剤、乳化剤、乾燥剤、消泡剤、防腐剤、凍結防止剤、増粘剤などを用いることも可能である。これらについても、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。 Other additives include water-repellent agents such as silicone and fluorine, hydrophilic agents such as polyethylene glycol, dispersants such as pigment dispersants, reinforcing fillers, plasticizers, deterioration inhibitors, antistatic agents, Curing agents, emulsifiers, drying agents, antifoaming agents, preservatives, antifreezing agents, thickeners, and the like can also be used. Also about these, 1 type may be used independently and 2 or more types may be used together by arbitrary combinations and a ratio.
この様に、塗布液に各種の添加剤を加えることにより、耐薬品性、消臭性、耐摩耗性、耐候性、抗菌性、耐燃焼性、防炎性、保温性、断熱性、紫外線カット性、芳香性、光拡散性、導電性、安定性、徐放性など、本発明の素材に所望の性質を付与することが可能となる。 In this way, by adding various additives to the coating solution, chemical resistance, deodorant properties, abrasion resistance, weather resistance, antibacterial properties, combustion resistance, flame resistance, heat retention, heat insulation, UV protection It is possible to impart desired properties to the material of the present invention, such as properties, aromaticity, light diffusibility, conductivity, stability, and sustained release.
前処理工程及び添着工程のいずれについても、塗布又は含浸という二つの手法を用いることができる。 For both the pretreatment step and the attaching step, two methods of coating or impregnation can be used.
塗布による場合、塗布方法については特に制限はなく、通常用いられる方法を任意に選択して用いることができる。具体例としては、ハケ塗り、スプレー、静電塗装、ロールコーティング、ディップコーティング、バーコーティング、フローティング・ナイフコーター、ナイフオーバーロール・コーター、リバースロール・コーター、ロールドクター・コーター、グラビアロール・コーター、エアーナイフコーター、カーテンコーター、キスロールコーター、ニップロールコーター、キャストコーター、コンアダイレクト・コーター、コンアリバースコーター、スリットコーター、ラミネート、ボンディング方式、パッド法、ブレードコーティング法、インクジェット法などが挙げられる。なお、これらの方法は、塗料の粘度や量、塗料の特性、塗布対象である基材の特性などにより種々使い分けることが好ましい。また、これらの塗布方法は適宜組み合わせて行なってもよい。 In the case of coating, the coating method is not particularly limited, and a commonly used method can be arbitrarily selected and used. Specific examples include brushing, spraying, electrostatic coating, roll coating, dip coating, bar coating, floating knife coater, knife over roll coater, reverse roll coater, roll doctor coater, gravure roll coater, air Examples include knife coaters, curtain coaters, kiss roll coaters, nip roll coaters, cast coaters, contour direct coaters, contour reverse coaters, slit coaters, laminates, bonding methods, pad methods, blade coating methods, and ink jet methods. These methods are preferably used in various ways depending on the viscosity and amount of the paint, the characteristics of the paint, the characteristics of the substrate to be applied, and the like. Further, these coating methods may be appropriately combined.
また、塗布後に溶剤を乾燥・除去する方法についても、上述のように特に制限は無く、任意の手法を用いることができる。例えば、添着用塗布液の性質に応じて適宜、自然乾燥、加熱乾燥、真空乾燥、焼き付け、紫外線照射、電子線照射等の方法を用いればよい。なお、これらの乾燥方法は適宜組み合わせて行なってもよい。 Also, the method for drying and removing the solvent after coating is not particularly limited as described above, and any method can be used. For example, a method such as natural drying, heat drying, vacuum drying, baking, ultraviolet irradiation, electron beam irradiation, or the like may be used as appropriate depending on the properties of the application liquid for attachment. These drying methods may be combined appropriately.
また、含浸により成形を行なう場合には、基材として含浸性の材料(以下「含浸性部材」という。)を用い、これに添着用塗布液を含浸させた後、溶剤を除去してカップリング剤由来成分や機能性粒子とバインダ成分を固化させることにより、本発明の素材を得る。 Further, when molding is performed by impregnation, an impregnating material (hereinafter referred to as “impregnating member”) is used as a base material, impregnated with a coating solution for attachment, and then the solvent is removed to perform coupling. The material of the present invention is obtained by solidifying the agent-derived component, the functional particles, and the binder component.
含浸性部材の種類は任意であり、その素材や形状は用途に応じて任意に選択することができる。具体例としては、天然繊維、合成繊維、ロックウール、ガラス繊維、炭素繊維等を素材とするフェルト、不織布、布材、紙、セラミックスシート、皮革、防水・透湿シート等が挙げられる。 The type of impregnating member is arbitrary, and its material and shape can be arbitrarily selected according to the application. Specific examples include felt, nonwoven fabric, cloth material, paper, ceramic sheet, leather, waterproof / breathable sheet made of natural fiber, synthetic fiber, rock wool, glass fiber, carbon fiber and the like.
なお、素材の目的や用途によっては、含浸性部材として、塗布液を含浸させた際にその全部には含浸せず、一部のみに含浸する構造を有する材料を用いてもよい。例えば、含浸性部材の厚み方向において、一方の側のみに塗布液を含浸させ、他方の側には塗布液を含浸させないようにして、その含浸性部材の一方の側と他方の側とで性質の違い(接着しやすさなど)を生じさせ、この違いを利用する(他側を接着面とする、など)等の手法を用いてもよい。 Depending on the purpose and application of the material, as the impregnating member, a material having a structure in which only a part of the impregnating member is impregnated but not impregnated may be used. For example, in the thickness direction of the impregnating member, it is possible to impregnate the coating liquid only on one side and not impregnating the coating liquid on the other side, so that the properties on one side and the other side of the impregnating member It is also possible to use a technique such as making a difference (easiness of bonding) and utilizing this difference (such as making the other side an adhesive surface).
特に好適な含浸性部材の例としては、繊維が挙げられる。繊維としては、天然繊維及び合成繊維の何れでも良く、これらの両方を用いた繊維でも良い。また、その形態も特に制限されず、織布、編布、不織布等、任意の形態のものを用いることができる。 Examples of particularly suitable impregnating members include fibers. The fiber may be either a natural fiber or a synthetic fiber, or a fiber using both of these. Moreover, the form is not particularly limited, and any form such as woven fabric, knitted fabric, and non-woven fabric can be used.
繊維の具体例としては、織物、モケット、タオル地、トリコット、ダブルラッセル、丸編、ニードルパンチ等が挙げられる。また、ここでいう繊維としては、木綿、麻、絹、羊毛等の天然繊維、あるいはレーヨン;アセテート;蛋白質繊維;塩化ゴム;ナイロン6、ナイロン66、ナイロン−12等のポリアミド;ポリビニルアルコ−ル;ポリ塩化ビニル;ポリ塩化ビニリデン;ポリアクリロニトリル;ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ乳酸等のポリエステル;ポリエチレン;ポリプロピレン;ポリウレタン;ポリシアン化ビニリデン;ポリフルオロエチレン等、更にそれらの共重合体、ブレンド体からなる繊維が挙げられる。これらの中でも、汎用性の観点から、木綿、麻、ポリエステル、ポリアミドを用いることが好ましい。また、これらはその他にポリマー、艶消剤、難燃剤、帯電防止剤、顔料などの添加物を含有していてもよい。 Specific examples of the fiber include woven fabric, moquette, towel cloth, tricot, double raschel, circular knitting, needle punch and the like. In addition, the fibers referred to herein include natural fibers such as cotton, hemp, silk, and wool, or rayon; acetate; protein fibers; chlorinated rubber; polyamides such as nylon 6, nylon 66, and nylon-12; polyvinyl alcohol; Polyvinyl chloride; Polyvinylidene chloride; Polyacrylonitrile; Polyesters such as polyethylene terephthalate, polytrimethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polylactic acid, etc .; Polyethylene; Polypropylene; Polyurethane; Polycyanide cyanide; Polyfluoroethylene And fibers composed of blends. Among these, cotton, hemp, polyester, and polyamide are preferably used from the viewpoint of versatility. In addition, these may contain additives such as polymers, matting agents, flame retardants, antistatic agents and pigments.
繊維の形状も特に制限されず、糸、布地、シートなど、何れの形状のものを用いてもよい。特に、合成繊維の場合には、その断面形状や長手方向の形状を自由に設計することが可能である。具体的に、断面形状としては丸断面、中空断面、三葉断面等の多葉断面、その他の異形断面等が挙げられ、また、長手方向の形状としては長繊維、短繊維等が挙げられるが、何れも任意に選択することが可能である。布地としては、用途に応じて織物、編物が使用でき、織物では平織、綾織、朱子織、それらを組み合わせたものなど、編物ではメリヤス編など、何れを用いても良い。 The shape of the fiber is not particularly limited, and any shape such as a thread, a fabric, or a sheet may be used. In particular, in the case of synthetic fibers, the cross-sectional shape and the shape in the longitudinal direction can be freely designed. Specifically, examples of the cross-sectional shape include a round cross-section, a hollow cross-section, a multi-leaf cross-section such as a trilobe cross-section, and other irregular cross-sections, and examples of the shape in the longitudinal direction include long fibers and short fibers. Any of these can be arbitrarily selected. As the fabric, a woven fabric or a knitted fabric can be used depending on the application. A plain woven fabric, a twill weave fabric, a satin weave fabric, a combination thereof, or a knitted fabric may be used.
更には、静電気を有効に放散させるために利用されている、導電性の布地を用いてもよい。ここでいう導電性の布地とは、銅、アルミニウム、ステンレス、カーボン、導電性高分子などの導電性の物質を有機質繊維の中に粒子状で混合したり、該有機質繊維の表面に真空蒸着法でコーティングしたり、該有機質繊維とクラッドさせたもの、又は導電性の物質そのものからなる導電性繊維を上記布地に対して混合したものである。導電性繊維を布地に混合する手法としては、繊維状態での混合、スライバー状態でのミックス、糸状での撚糸、フィラメント状でのミックス又は撚糸、組織上での配列などのいずれでもよい。 Furthermore, you may use the electroconductive cloth currently utilized in order to dissipate static electricity effectively. The conductive fabric here is a mixture of conductive substances such as copper, aluminum, stainless steel, carbon, and conductive polymer in the form of particles in the organic fiber, or vacuum deposition method on the surface of the organic fiber. Coated with the organic fiber, clad with the organic fiber, or a conductive fiber made of a conductive substance itself is mixed with the fabric. As a method of mixing the conductive fibers into the fabric, any of fiber-like mixing, sliver-like mixing, yarn-like twisted yarn, filament-like mix or twisted yarn, and arrangement on the structure may be used.
また、上記繊維の単糸繊度は、通常0.01dtex以上、中でも0.1dtex以上、更には1dtex以上、また、通常100dtex以下、中でも10dtex以下の範囲が好ましい。この範囲の上限以下であれば、繊維として十分な表面積があるため、吸湿性能を充分発揮できるので好ましい。また、この範囲の下限以上であれば、シリカを含浸した場合でも繊維として実用的な機械的強度を確保できるため好ましい。 In addition, the single yarn fineness of the fiber is preferably 0.01 dtex or more, particularly 0.1 dtex or more, more preferably 1 dtex or more, and usually 100 dtex or less, especially 10 dtex or less. If it is below the upper limit of this range, since there exists a sufficient surface area as a fiber, since moisture absorption performance can fully be exhibited, it is preferable. Moreover, if it is more than the lower limit of this range, even when impregnated with silica, practical mechanical strength as a fiber can be secured, which is preferable.
なお、本発明の素材を光拡散シートとして用いる場合には、含浸性部材として透明な部材を用いることが好ましく、無色透明の部材を用いることがより好ましい。透明な含浸性部材の例としては、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、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、塩化ビニルなどの合成樹脂等が挙げられる。透明な含浸性部材を用いる場合、その厚みについて特に制限は無いが、通常50μm以上、250μm以下の範囲が望ましい。 In addition, when using the raw material of this invention as a light-diffusion sheet, it is preferable to use a transparent member as an impregnating member, and it is more preferable to use a colorless and transparent member. Examples of the transparent impregnating member include synthetic resins such as polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, acrylic resin, polycarbonate, polystyrene, polyolefin, cellulose acetate, and vinyl chloride. When a transparent impregnating member is used, the thickness thereof is not particularly limited, but it is usually preferably in the range of 50 μm or more and 250 μm or less.
基材に塗布液を含浸させる手法については特に制限はなく、任意の手法を選択して用いることができる。例を挙げると、槽の中に含浸性部材を浸す方法(いわゆるディッピング)や、公知の塗布手段により含浸性部材の片側又は両側から塗布する方法が挙げられる。添着用塗布液が十分浸透してから、余剰分をサクションドクター、ドクターロール、もしくは丸棒にワイヤーを巻き付けたワイヤーバー等の適宜なかき取り装置又は除去装置によってかき取るか又は除去し、所定量を含浸性部材に含浸させる。なお、これらの含浸方法は適宜組み合わせて行なってもよい。 There is no restriction | limiting in particular about the method of impregnating a base material with a coating liquid, Arbitrary methods can be selected and used. For example, a method of immersing the impregnating member in a tank (so-called dipping) and a method of applying from one side or both sides of the impregnating member by a known application means can be mentioned. After the dressing coating solution has sufficiently penetrated, the excess is scraped or removed by a suitable scraping device or removal device such as a suction doctor, doctor roll, or a wire bar in which a wire is wound around a round bar. Is impregnated into the impregnating member. These impregnation methods may be combined as appropriate.
含浸後、含浸性部材を乾燥させて溶剤を除去することにより、本発明の素材を得ることができる。含浸性部材を乾燥させる方法についても特に制限は無く、塗布の場合と同様に、任意の手法を用いることができる。 After impregnation, the material of the present invention can be obtained by drying the impregnating member to remove the solvent. The method for drying the impregnating member is not particularly limited, and any method can be used as in the case of coating.
なお、上述の前処理工程と添着工程とを分割して行なう場合、これらの工程は何れも同一の手法(塗布又は含浸)で行なっても良いし、一方を塗布手法で、他方を含浸手法で行なっても良い。 In addition, when performing the above-mentioned pre-processing process and an attaching process separately, these processes may be performed by the same method (application | coating or impregnation), one is an application | coating technique and the other is an impregnation technique. You can do it.
以上の手順によって、機能性粒子、カップリング剤、バインダ成分からなる複合物(以下適宜「添着複合物」)が、基材上に固定化された状態で形成される。ここで、この複合物を任意の形状、例えば塗膜状などの形状に成形することによって、本発明の素材の形状や性状を制御することができる。 By the above procedure, a composite composed of functional particles, a coupling agent, and a binder component (hereinafter referred to as “attachment composite” as appropriate) is formed in a state of being immobilized on the substrate. Here, the shape and properties of the material of the present invention can be controlled by forming the composite into an arbitrary shape, for example, a shape such as a coating film.
なお、機能性粒子、バインダ、カップリング剤の複合物を用いて層状の素材とする場合、機能性粒子、バインダ、カップリング剤の複合物を含有する層のみからなる単層構造物として構成してもよく、機能性粒子、バインダ、カップリング剤の複合物を含有する層を含む複数の層からなる積層構造物として構成してもよい。 When a layered material is formed using a composite of functional particles, a binder, and a coupling agent, it is configured as a single layer structure consisting of only a layer containing the composite of functional particles, a binder, and a coupling agent. Alternatively, it may be configured as a laminated structure including a plurality of layers including a layer containing a composite of functional particles, a binder, and a coupling agent.
積層構造物を製造するには、例えば、本発明の機能性粒子、バインダ、カップリング剤の複合物を含有する層の片面又は両面に他の材料からなる層をラミネートすればよい。ラミネート方法としては例えば本発明の機能性粒子、バインダ、カップリング剤の複合物のフィルム、シートに対して、他の樹脂などを溶融押出する方法、逆に他の樹脂などからなる基材に本発明の機能性粒子、バインダ、カップリング剤の複合物を溶融押出する方法、本発明の機能性粒子、バインダ、カップリング剤の複合物と他の樹脂とを共押出する方法、更には本発明の機能性粒子、バインダ、カップリング剤の複合物のフィルム、シートと他の基材のフィルム、シートとを有機チタン化合物、イソシアネート化合物、ポリエステル系化合物等の公知の接着剤を用いてラミネートする方法等が挙げられる。なお、本発明に言うフィルムとは、シート、テープ、管、容器等の形態を含む広義のフィルムを意味する。 In order to produce a laminated structure, for example, a layer made of another material may be laminated on one side or both sides of a layer containing the composite of the functional particles, binder and coupling agent of the present invention. As a laminating method, for example, a method of melt-extruding another resin or the like to a film or sheet of a composite of the functional particles, binder and coupling agent of the present invention, and conversely, the present invention is applied to a substrate made of another resin. A method of melt-extruding the composite of functional particles, binder and coupling agent of the invention, a method of co-extruding the composite of functional particles, binder and coupling agent of the present invention and another resin, and the present invention A film of a composite of functional particles, a binder, a coupling agent, a sheet and a film of another base material, and a sheet are laminated using a known adhesive such as an organic titanium compound, an isocyanate compound, or a polyester compound Etc. In addition, the film said to this invention means the film in a broad sense including forms, such as a sheet | seat, a tape, a pipe | tube, a container.
なお、機能性粒子として多孔質物質を使用して、物質の吸収・放出性能やそれに伴う発熱・調湿性能を求めたり、担持薬剤の徐放性能を付与したいような場合、特に多孔質機能性粒子としてシリカゲルを使用する場合には、素材とした状態における多孔質機能性粒子(シリカゲル)の細孔容積の通常30%以上、中でも40%以上、更には50%以上が、素材の外部に開放され、細孔内と素材の外部とが連通した状態となっていることが好ましい。なお、素材の外部に開放されている細孔の容積の割合は、素材の細孔容積、使用した多孔質機能性粒子の細孔容積、及び素材の製造と同様の過程を経過させたバインダ成分の細孔容積をそれぞれ測定することにより、算出することができる。 In addition, when porous materials are used as functional particles to obtain the absorption / release performance of the materials, the associated heat generation / humidity control performance, or to provide sustained release performance of the supported drug, it is particularly porous When silica gel is used as the particle, 30% or more of the pore volume of the porous functional particle (silica gel) in the state of the material (silica gel) is usually 40% or more, and more than 50% is open to the outside of the material. It is preferable that the inside of the pores and the outside of the material are in communication with each other. In addition, the ratio of the volume of the pores opened to the outside of the material includes the pore volume of the material, the pore volume of the porous functional particles used, and the binder component that has undergone the same process as the production of the material. It can be calculated by measuring the pore volume of each.
本発明の素材の形状は任意であり、例えば、平板状、シート状、ブロック状、パイプ状などの形状に成形して用いることができる。中でも、汎用性の観点からは、シート状が好ましい。更に、本発明の素材には、必要に応じて各種の処理、例えば、熱処理、冷却処理、圧延処理、印刷処理、ドライラミネート処理、溶液又は溶融コート処理、製袋加工、深しぼり加工、箱加工、チューブ加工、スプリット加工等を施すこともできる。 The shape of the material of the present invention is arbitrary, and for example, it can be formed into a flat shape, a sheet shape, a block shape, a pipe shape or the like. Among these, a sheet shape is preferable from the viewpoint of versatility. Furthermore, the material of the present invention may be subjected to various treatments as necessary, for example, heat treatment, cooling treatment, rolling treatment, printing treatment, dry lamination treatment, solution or melt coating treatment, bag making processing, deep drawing processing, box processing. , Tube processing, split processing, etc. can also be performed.
また、上述の複合体を塗膜状に形成する場合は、これを他の塗膜や層と組み合わせて実施することもできる。具体例としては、プライマ層や化粧コートなどと組み合わせることができる。 Moreover, when forming the above-mentioned composite_body | complex in the shape of a coating film, this can also be implemented in combination with another coating film or layer. As a specific example, it can be combined with a primer layer or a makeup coat.
プライマ層は、基材と機能性粒子とを含む塗膜との間に形成される層で、基材の種類や添着用塗布液の性質などに応じた適当な素材からなる層である。プライマ層を形成することにより、例えば、塗膜が基材に接着する接着力を向上させて製品の耐久性を向上させたり、基材表面の平滑性を向上させ添着用塗布液の塗膜を均一に形成したりするのに効果がある。また、基材が金属からなる場合には適当なプライマ層を形成することによってさび防止の効果を得ることもできる。 The primer layer is a layer formed between a base material and a coating film containing functional particles, and is a layer made of an appropriate material according to the type of base material and the nature of the application liquid to be attached. By forming the primer layer, for example, the adhesion of the coating film to the base material is improved to improve the durability of the product, the smoothness of the base material surface is improved, and the coating film of the attachment coating liquid is improved. It is effective to form uniformly. Moreover, when a base material consists of metals, the effect of rust prevention can also be acquired by forming a suitable primer layer.
化粧コートは、通常は塗膜の外側に形成される層で、基材のデザイン性(意匠性)を高めるために形成される層である。化粧の施し方には、着色、印刷、エンボス、又はワイピング塗装等の手法があり、これらの化粧の手法は、適宜に二つ以上を組み合わせて、適用することもできる。また、化粧を施した最表面には、透明樹脂塗料の塗布、もしくは透明樹脂シートのラミネート等により、透明樹脂保護層を形成してもよい。ただし、添着用塗布液が色材を含む場合は、化粧コートを用いる代わりに塗布液自体を描画等に用いてデザイン性を高めることも可能である。 The decorative coat is a layer that is usually formed on the outside of the coating film and is a layer that is formed in order to improve the designability (designability) of the substrate. As a method of applying makeup, there are methods such as coloring, printing, embossing, and wiping coating. These makeup methods can be applied in combination of two or more as appropriate. Moreover, you may form a transparent resin protective layer in the outermost surface which gave the makeup | decoration by application | coating of a transparent resin paint, or the lamination of a transparent resin sheet. However, when the application liquid for attachment includes a coloring material, it is possible to improve the design by using the application liquid itself for drawing or the like instead of using a cosmetic coat.
なお、これらのプライマ層、化粧コート、透明樹脂保護層などは、基材、或いは塗膜等の本発明の素材に直接形成させるほか、適宜な紙やプラスチックシート等の別の部材に施して、基材或いは塗膜等の本発明の素材とは別体のシートとして作製したものを設置するようにしてもよい。更に、基材、プライマ層、塗膜層、化粧コート、透明樹脂保護層などの間には、それぞれ接着剤層或いは粘着材層を設けても良い。 In addition, these primer layers, cosmetic coats, transparent resin protective layers, etc. are directly formed on the base material or the material of the present invention such as a coating film, and are applied to other members such as appropriate paper and plastic sheets, You may make it install what was produced as a separate sheet | seat from the raw material of this invention, such as a base material or a coating film. Furthermore, an adhesive layer or a pressure-sensitive adhesive layer may be provided between the substrate, the primer layer, the coating layer, the decorative coat, the transparent resin protective layer, and the like.
以上、本発明の製造方法について説明したが、本発明の素材を製造する方法はこれに制限されるものではなく、その他の方法によって製造しても良い。例えば、プレス成型、押し出し成型(T−ダイ押出、インフレーション押出、ブロー成型、溶融紡糸、異型押出等)、射出成型などの手法により成形しても良い。また、例えば二色成形、インジェクションブロー成型法などの手法を用いることによっても、寸法精度の良好な素材を得ることができる。 Although the manufacturing method of the present invention has been described above, the method of manufacturing the material of the present invention is not limited to this, and may be manufactured by other methods. For example, you may shape | mold by techniques, such as press molding, extrusion molding (T-die extrusion, inflation extrusion, blow molding, melt spinning, profile extrusion, etc.), injection molding. Moreover, a material with good dimensional accuracy can also be obtained by using a technique such as two-color molding or injection blow molding.
[III−3.素材の特徴]
本発明の素材における機能性粒子の割合は、添着複合物中の比率として、通常0.1重量%以上、中でも0.15重量%以上、更には0.2重量%以上、また、通常99重量%以下、中でも90重量%以下、更には80重量%以下の範囲とすることが好ましい。機能性粒子の比率がこの範囲よりも小さいと、機能性粒子が吸収・放出性能等の機能を十分に発揮することができない虞があり、また、この範囲よりも大きいと、カップリング剤及びバインダ成分が機能性粒子を保持しきれなくなる虞がある。
[III-3. Material Features]
The ratio of the functional particles in the raw material of the present invention is usually 0.1% by weight or more, particularly 0.15% by weight or more, more preferably 0.2% by weight or more, and usually 99% by weight as the ratio in the attached composite. % Or less, preferably 90% by weight or less, and more preferably 80% by weight or less. If the ratio of the functional particles is smaller than this range, there is a possibility that the functional particles cannot sufficiently exhibit functions such as absorption / release performance. If the ratio is larger than this range, the coupling agent and binder There is a possibility that the component cannot hold the functional particles.
また、本発明の素材におけるバインダ成分の割合は、添着複合物中の比率として、通常0.01重量%以上、中でも0.05重量%以上、更には0.1重量%以上、また、通常90重量%以下、中でも80重量%以下、更には60重量%以下の範囲とすることが好ましい。バインダ成分の含有率がこの範囲よりも小さいと、機能性粒子を保持しきれなくなる虞があり、また、この範囲よりも大きいと、機能性粒子が吸収・放出性能等の機能を十分に発揮することができない虞がある。 The ratio of the binder component in the material of the present invention is usually 0.01% by weight or more, particularly 0.05% by weight or more, more preferably 0.1% by weight or more, and usually 90% as a ratio in the impregnated composite. It is preferable to set it in the range of not more than wt%, particularly not more than 80 wt%, and further not more than 60 wt%. If the content of the binder component is smaller than this range, the functional particles may not be retained, and if the content is larger than this range, the functional particles sufficiently exhibit functions such as absorption / release performance. There is a possibility that it cannot be done.
また、本発明の素材におけるカップリング剤由来成分の割合は、添着複合物中の比率として、通常0.005重量%以上、中でも0.01重量%以上、更には0.02重量%以上、また、通常50重量%以下、中でも40重量%以下、更には30重量%以下の範囲とすることが好ましい。カップリング剤由来成分の含有率がこの範囲よりも小さいと、機能性粒子を保持しきれなくなる虞があり、また、この範囲よりも大きいと、機能性粒子が吸収・放出性能等の機能を十分に発揮することができない虞がある。なお、ここで言うカップリング剤由来成分とは、カップリング剤が、処理中に基材や機能性粒子等に化学結合し、また加水分解性官能基が加水分解された後の構造体に関し、その重量比率を算出する場合には、基材や機能性粒子等に化学結合している部分については、その化学結合の反応の種類を勘案して元々カップリング剤に含まれていた部分のみを考慮することとし、加水分解された部分については、加水分解に伴って付加した部分をも考慮することとする。 Further, the ratio of the component derived from the coupling agent in the material of the present invention is usually 0.005% by weight or more, particularly 0.01% by weight or more, more preferably 0.02% by weight or more, as a ratio in the attached composite. Usually, it is preferably 50% by weight or less, particularly 40% by weight or less, and more preferably 30% by weight or less. If the content of the coupling agent-derived component is smaller than this range, the functional particles may not be retained, and if the content is larger than this range, the functional particles have sufficient functions such as absorption / release performance. There is a possibility that it cannot be demonstrated. In addition, the coupling agent-derived component here refers to the structure after the coupling agent is chemically bonded to the base material or functional particles during the treatment, and the hydrolyzable functional group is hydrolyzed, When calculating the weight ratio, only the part that was originally included in the coupling agent was taken into account for the part chemically bonded to the base material or functional particles, taking into account the type of reaction of the chemical bond. In consideration of the hydrolyzed portion, the portion added with the hydrolysis is also taken into consideration.
更に、本発明の素材において、バインダ成分に対する機能性粒子の重量比(機能性粒子の重量/バインダ成分の重量)は、通常0.1以上、中でも0.5以上、更には0.8以上、また、通常50以下、中でも20以下、更には10以下の範囲とすることが好ましい。上記の比がこの範囲よりも小さいと、機能性粒子が吸収・放出性能等の機能を十分に発揮することができない虞があり、また、この範囲よりも大きいと、バインダ成分が機能性粒子を保持しきれなくなる虞がある。 Further, in the material of the present invention, the weight ratio of the functional particles to the binder component (the weight of the functional particles / the weight of the binder component) is usually 0.1 or more, particularly 0.5 or more, more preferably 0.8 or more. Also, it is usually 50 or less, preferably 20 or less, and more preferably 10 or less. If the above ratio is smaller than this range, the functional particles may not sufficiently exhibit functions such as absorption / release performance. If the ratio is larger than this range, the binder component may cause functional particles to be removed. There is a risk that it cannot be held.
更に、本発明の素材において、カップリング剤由来成分に対する機能性粒子の重量比(機能性粒子の重量/カップリング剤由来成分の重量)は、通常0.1以上、中でも0.5以上、更には0.8以上、また、通常1000以下、中でも500以下、更には200以下の範囲とすることが好ましい。上記の比がこの範囲よりも小さいと、機能性粒子が吸収・放出性能等の機能を十分に発揮することができない虞があり、また、この範囲よりも大きいと、カップリング剤が機能性粒子を保持しきれなくなる虞がある。なお、カップリング剤の処理量は、カップリング剤の最小被覆面積より、単分子膜で処理したと仮定すると、以下の式で求められるので、この値を参考にしても良い。
カップリング剤の処理量=
(処理される材料の重量(g))×(処理させる材料の比表面積(m2/g))
/カップリング剤の最小被覆面積
Furthermore, in the material of the present invention, the weight ratio of the functional particles to the coupling agent-derived component (the weight of the functional particles / the weight of the coupling agent-derived component) is usually 0.1 or more, particularly 0.5 or more. Is preferably 0.8 or more, and usually 1000 or less, particularly 500 or less, and more preferably 200 or less. If the above ratio is smaller than this range, the functional particles may not sufficiently exhibit functions such as absorption / release performance. If the ratio is larger than this range, the coupling agent may be functional particles. May not be able to be held. In addition, since it is calculated | required by the following formula | equation, if the processing amount of a coupling agent assumes that it processed with the monomolecular film from the minimum coating area of a coupling agent, you may refer to this value.
Coupling agent throughput =
(Weight of material to be treated (g)) × (specific surface area of material to be treated (m 2 / g))
/ Minimum coating area of coupling agent
以上、詳述したように、本発明の素材は、基材にカップリング剤を接触させた後、更に機能性粒子を接触させることにより得られるので、既存の基材と機能性粒子を用いて効率的に製造することが可能である。また、機能性粒子がカップリング剤を介して基材に結合しているので、機能性粒子の剥離や脱落を効果的に抑制することができる。更に、バインダを用いる場合でもその量が少なくて済み、基材が有する特性や機能性粒子が有する機能を妨げるおそれがない。 As described above in detail, since the material of the present invention is obtained by bringing the coupling agent into contact with the base material and further bringing the functional particles into contact with each other, the existing base material and functional particles are used. It is possible to manufacture efficiently. In addition, since the functional particles are bonded to the base material via the coupling agent, the functional particles can be effectively prevented from peeling off or falling off. Further, even when a binder is used, the amount thereof is small, and there is no possibility that the characteristics of the base material and the functions of the functional particles are hindered.
また、機能性粒子として、優れた耐久性や耐水性を有する特定のシリカゲル(本発明のシリカゲル)を用いるとともに、この性質を損なわないようにバインダ成分やカップリング剤、その他の併用する成分の種類を適切に選択すれば、高い耐久性や耐水性、耐候性をも備えさせることができる。 In addition, as a functional particle, a specific silica gel having excellent durability and water resistance (silica gel of the present invention) is used, and a binder component, a coupling agent, and other types of components used in combination so as not to impair this property. If is appropriately selected, high durability, water resistance, and weather resistance can be provided.
更に、機能性粒子として上述のシリカゲルに代表される多孔質物質を用いるとともに、多孔質機能性粒子の細孔容積の大部分を素材の外部に開放させることによって、優れた吸収・放出性能等の機能を十分に発揮させることが可能となる。また、多孔質機能性粒子の細孔に大量の物質を担持させることができるので、優れた徐放性を発揮させることも可能となる。更には、塗布対象が細孔容積の大きな多孔質物質で覆われた構造となることにより、防水性、防音性などにも優れた物性を示す。 Furthermore, while using a porous substance typified by the above-mentioned silica gel as the functional particles, and making most of the pore volume of the porous functional particles open to the outside of the material, excellent absorption / release performance, etc. The function can be fully exhibited. In addition, since a large amount of substance can be carried in the pores of the porous functional particles, it is possible to exhibit excellent sustained release properties. Furthermore, since the coating object is covered with a porous material having a large pore volume, it exhibits excellent physical properties such as waterproofness and soundproofing.
また、多孔質物質の細孔に何らかの物質、例えば湿気(水)が吸着すると、吸着熱が発生する。本発明の素材は上記のように大量の物質(例えば、水)を吸着するので、それによって発生する吸着熱も大きくなる。これは、換言すれば、本発明の素材が優れた吸湿発熱性をも有していることを意味する。なお、多孔質機能性粒子の細孔径分布がシャープである場合には、吸着速度が速くなるため、発熱速度も速くなる。 Further, when any substance such as moisture (water) is adsorbed on the pores of the porous substance, heat of adsorption is generated. Since the material of the present invention adsorbs a large amount of substance (for example, water) as described above, the heat of adsorption generated thereby increases. In other words, this means that the material of the present invention also has excellent hygroscopic heat generation. In addition, when the pore size distribution of the porous functional particles is sharp, the adsorption rate is increased, so that the heat generation rate is also increased.
更に、本発明の素材は、機能性粒子の種類や基材との組み合わせによって、素材に様々な機能を効率的に付与することができる。例えば、機能性粒子として多孔質物質を用いることにより、高い吸収・放出性能、吸湿発熱性、徐放性等の機能を持たせることができる。よって、例えば以下に挙げる分野において、広く好適に用いることができる。 Furthermore, the material of the present invention can efficiently impart various functions to the material depending on the type of functional particles and the combination with the base material. For example, by using a porous substance as the functional particles, it is possible to provide functions such as high absorption / release performance, hygroscopic heat generation, and sustained release. Therefore, for example, it can be used widely and suitably in the following fields.
産業用設備における製品の製造・処理等の分野では、例えば各種触媒及び触媒担体(酸塩基触媒、光触媒、貴金属触媒等)、廃水・廃油処理剤、臭気処理剤、ガス分離剤、工業用乾燥剤、バイオリアクター、バイオセパレータ、メンブランリアクター等の用途が挙げられる。 In the field of production and treatment of products in industrial facilities, for example, various catalysts and catalyst carriers (acid-base catalysts, photocatalysts, noble metal catalysts, etc.), wastewater / waste oil treatment agents, odor treatment agents, gas separation agents, industrial desiccants , Bioreactors, bioseparators, membrane reactors and the like.
建材分野では、例えば調湿剤、防音・吸音材、耐火物、断熱材等の用途が挙げられる。 In the building material field, for example, applications such as a humidity control agent, a soundproofing / sound absorbing material, a refractory material, and a heat insulating material can be cited.
空調分野では、例えばデシカント空調機用調湿剤、ヒートポンプ用蓄熱剤等の用途が挙げられる。 In the air conditioning field, for example, there are applications such as desiccant air conditioners, heat pump heat storage agents, and the like.
塗料・インク分野では、例えば艶消し剤、粘度調整剤、色度調整剤、沈降防止剤、消泡剤、インク裏抜け防止剤、スタンピングホイル用、壁紙用等の用途が挙げられる。 In the paint / ink field, for example, there are uses such as a matting agent, a viscosity adjusting agent, a chromaticity adjusting agent, an anti-settling agent, an antifoaming agent, an ink back-through preventing agent, a stamping foil, and a wallpaper.
樹脂用添加剤分野では、例えばフィルム用アンチブロッキング剤(ポリオレフィンフィルム等)、プレートアウト防止剤、シリコーン樹脂用補強剤、ゴム用補強剤(タイヤ用・一般ゴム用等)、流動性改良材、パウダー状樹脂の固結防止剤、印刷適性改良剤、合成皮革やコーティングフィルム用の艶消し剤、接着剤・粘着テープ用充填剤、透光性調整剤、防眩性調整剤、多孔惟ポリマーシート用フィラー等の用途が挙げられる。 In the field of resin additives, for example, anti-blocking agents for films (polyolefin films, etc.), plate-out inhibitors, silicone resin reinforcing agents, rubber reinforcing agents (for tires, general rubbers, etc.), fluidity improvers, powders Anti-caking agent for glassy resin, printability improver, matte agent for synthetic leather and coating film, filler for adhesive / adhesive tape, translucency adjuster, antiglare adjuster, for perforated polymer sheet Examples include fillers.
製紙分野では、例えば感熱紙用フィラー(カス付着防止剤等)、インクジェット紙画像向上用フィラー(インク吸収剤等)、ジアゾ感光紙用フィラー(感光濃度調整剤等)、トレーシングペーパー用筆記性改良剤、コート紙用フィラー(筆記性、インク吸収性、アンチブロッキング性改良剤等)、静電記録用フィラー等の用途が挙げられる。 In the papermaking field, for example, thermal paper fillers (such as residue adhesion inhibitors), ink jet paper image enhancement fillers (ink absorbers, etc.), diazo photosensitive paper fillers (photosensitive density adjusters, etc.), and improved traceability for tracing paper. Examples thereof include agents, fillers for coated paper (writing properties, ink absorbability, antiblocking property improving agents, etc.), fillers for electrostatic recording, and the like.
食品分野では、例えばビール用濾過助剤、醤油・清酒・ワイン等発酵製品のおり下げ剤、各種発酵飲料の安定化剤(混濁因子タンパクや酵母の除去等)、食品添加剤、粉末食品の固結防止剤等の用途が挙げられる。 In the food field, for example, beer filter aids, soy sauce, sake, wine and other fermented product lowering agents, various fermented beverage stabilizers (such as turbidity factor protein and yeast removal), food additives, and powdered food solids. Uses such as anti-caking agents are mentioned.
医薬・農薬分野では、例えば薬品等の打錠助剤、粉砕助剤、分散・医薬用担体(分散・徐放・デリバリー性改善等)、農薬用担体(油状農薬キャリア・水和分散性改菩、徐放・デリバリー性改善等)、農薬用添加剤(固結防止剤・粉粒性改良剤等)・農薬用添加剤(固結防止剤・沈降防止剤等)等の用途が挙げられる。 In the pharmaceutical and agrochemical field, for example, tableting aids for pharmaceuticals, grinding aids, dispersion / pharmaceutical carriers (dispersion / sustained release / delivery improvement, etc.), agrochemical carriers (oily agrochemical carrier / hydration dispersibility alteration, (Slow release / delivery improvement, etc.), agricultural chemical additives (anti-caking agent / powder property improving agent, etc.), agricultural chemical additives (anti-caking agent, anti-settling agent, etc.), etc.
分離材料分野では、例えばクロマトグラフィー用充填剤、分離剤、フラーレン分離剤、吸着剤(タンパク質・色素・臭等)、脱湿剤等の用途が挙げられる。 In the field of separation materials, for example, uses such as a chromatographic filler, a separating agent, a fullerene separating agent, an adsorbent (protein, dye, odor, etc.), a dehumidifying agent and the like can be mentioned.
農業分野では、例えば飼料用添加剤、肥料用添加剤等の用途が挙げられる。 In the agricultural field, for example, there are applications such as feed additives, fertilizer additives and the like.
生活関連分野では、例えば調湿剤、乾燥剤、化粧品添加剤、抗菌剤、消臭・脱臭・芳香剤、洗剤用添加剤(界面活性剤粉末化等)、研磨剤(歯磨き用等)、粉末消火剤(粉粒性改良剤・同結防止剤等)、消泡剤、バッテリーセパレーター等の用途が挙げられる。 In life-related fields, for example, humidity control agents, desiccants, cosmetic additives, antibacterial agents, deodorants / deodorants / fragrances, detergent additives (surfactant powdering, etc.), abrasives (for toothpastes, etc.), powders Applications include fire extinguishing agents (powder improvers, anti-caking agents, etc.), antifoaming agents, battery separators and the like.
衣料分野では、例えば調湿繊維、吸湿発熱繊維、徐放繊維等として、シャツ、ブラウス、パンツ、ジャケット、セーター、ブルゾン、インナー、ストッキング等の一般衣料やアスレティックウエア、ウインドブレーカー等のスポーツ衣料、ユニフォーム、作業着、防塵衣の他帽子等の用途が挙げられる。 In the clothing field, for example, humidity control fibers, hygroscopic heat generation fibers, sustained release fibers, etc., general clothing such as shirts, blouses, pants, jackets, sweaters, blousons, inners and stockings, sports clothing such as athletic wear and windbreakers, and uniforms In addition, there are applications such as work clothes and hats other than dust-proof clothing.
更に、本発明の素材は、機能性粒子として徐放剤を用い、各種薬剤の徐放性能を有する素材とすることも可能である。 Furthermore, the material of the present invention can be a material having sustained release performance of various drugs by using a sustained release agent as the functional particles.
具体的には、徐放性担体として上述したシリカゲル等の多孔質粒子を用い、これに高分子材料用の老化防止剤、硬化剤、農薬、肥料、殺菌剤、消毒剤、抗菌剤、防虫剤、殺虫用、除草剤、芳香剤、害虫忌避剤、各種の医薬や生理活性物質等、種々の機能や作用を持つ化学物質(薬剤等)を被担持成分として担持させることにより、これらの被担持成分を貯留すると共に経時的に徐々に放出させる徐放剤が得られる。 Specifically, the above-described porous particles such as silica gel are used as a sustained-release carrier, and anti-aging agents, curing agents, agricultural chemicals, fertilizers, bactericides, disinfectants, antibacterial agents, and insecticides for polymer materials are used. Supporting chemical substances (medicine, etc.) having various functions and actions, such as insecticides, herbicides, fragrances, insect repellents, various drugs and physiologically active substances, as supported components A sustained-release agent that retains the components and gradually releases them over time is obtained.
徐放性担体に担持させる薬剤等は、用途に応じて自由に選択することができる。
例えば、農薬用殺虫剤としては、サリチオン、マラソン、ジメトエート、ダイアジノン、ジエチルアミド、2−エチルチオメチルフェニル=メチルカルバメート、チオリン酸、2−メチル−3−シクロヘキセン−1−カルボン酸等が挙げられる。
The drug or the like to be supported on the sustained release carrier can be freely selected according to the use.
For example, pesticides for agricultural chemicals include salicione, marathon, dimethoate, diazinon, diethylamide, 2-ethylthiomethylphenyl = methyl carbamate, thiophosphoric acid, 2-methyl-3-cyclohexene-1-carboxylic acid and the like.
殺菌剤としては、例えばノニルフェノールスルホン酸銅、ジネブ、アンゼプ、チウラム、ポリオキシン、シクロヘキシミド等が挙げられる。 Examples of the bactericides include copper nonylphenol sulfonate, dineb, anzep, thiuram, polyoxin, and cycloheximide.
除草剤としては、例えばクロメトキシニル、ニトラリン、3−(3,3−ジメチルウレイド)フェニル=ターシャリ−ブチルカルバマート等が挙げられる。 Examples of the herbicide include chloromethoxynyl, nitralin, 3- (3,3-dimethylureido) phenyl = tertiary-butyl carbamate and the like.
抗菌剤としては、例えばヒノキチオール等が挙げられる。 Examples of the antibacterial agent include hinokitiol.
害虫忌避剤としては、例えばフェノール系化合物等が挙げられる。 Examples of the pest repellent include phenolic compounds.
プラスチック用酸化防止剤としては、例えば2,2−ビス(4−ヒドロキジフェニル)プロパン等のビスフエノール、シクロヘキサンの縮合物、ジサリチルレゾルシン、亜リン酸エステル等が挙げられる。 Examples of the antioxidant for plastic include bisphenol such as 2,2-bis (4-hydroxydiphenyl) propane, a condensate of cyclohexane, disalicylic resorcin, and phosphite.
老化防止剤としては、例えばフェニル−β−ナフチルアミン等のアミン化合物、スチレン化フェノール等のフェノール化合物、チオ尿素誘導体、ベンゾイミダゾール類等が挙げられる。 Examples of the anti-aging agent include amine compounds such as phenyl-β-naphthylamine, phenol compounds such as styrenated phenol, thiourea derivatives, and benzimidazoles.
肥料としては、例えば尿素、硫安、硝安等のアンモニア系化合物、過リン酸石灰、重過リン酸石灰等のリン化合物、カリを含む化合物等が挙げられる。 Examples of the fertilizer include ammonia compounds such as urea, ammonium sulfate and ammonium nitrate, phosphorus compounds such as lime superphosphate and lime heavy perphosphate, and compounds containing potassium.
更に、医薬や生理活性物質としては、例えば降圧利尿剤、血管拡張剤、不整脈治療剤、強心剤、ホルモン剤、免疫調整剤、抗生物質、坑腫瘍剤、坑潰瘍剤、解熱剤、鎮痛剤、消炎剤、鎮咳去剤、鎮静剤、筋弛緩剤、抗癇癪剤等に分類される薬物を挙げることができる。これらの医薬・生理活性物質の具体的なものとしては、医業品要覧第5版(株式会社薬業時報社発行)に記載されている薬物又はそれらの類似薬物を挙げることができる。 Furthermore, examples of drugs and physiologically active substances include antihypertensive diuretics, vasodilators, arrhythmia therapeutic agents, cardiotonic agents, hormonal agents, immune regulators, antibiotics, antitumor agents, antiulcer agents, antipyretic agents, analgesics, anti-inflammatory agents. And drugs classified into antitussives, sedatives, muscle relaxants, antiepileptics and the like. Specific examples of these pharmaceutical / physiologically active substances include drugs described in the Medical Products Handbook 5th Edition (published by Yakuho Hokpo Co., Ltd.) or similar drugs.
但し、上に列挙した薬剤はあくまでも一例であり、徐放性担体に担持させることのできる薬剤等はこれらに限定されるものではない。 However, the drugs listed above are merely examples, and drugs that can be supported on a sustained-release carrier are not limited to these.
以上、本発明について説明したが、本発明は上記の説明に制限されるものではなく、適宜変形して実施することができる。 Although the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above description and can be implemented with appropriate modifications.
また、本発明の素材の用途や使用形態も、上述したものに制限されるものではなく、その他の用途や形態で用いることも勿論可能である。 Further, the application and usage of the material of the present invention are not limited to those described above, and it is of course possible to use it in other applications and configurations.
以下、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲において、以下の実施例に制限されること無く、任意に変形して実施することができる。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in detail, this invention can be arbitrarily changed and implemented in the range which does not deviate from the summary, without being restrict | limited to a following example.
(1)分析方法:
(1−1)細孔容積、比表面積:
試料について、カンタクローム社製AS−1にてBET窒素吸着等温線を測定し、細孔容積、比表面積を求めた。具体的には、細孔容積は相対圧P/P0=0.98のときの値を採用し、比表面積はP/P0=0.1,0.2,0.3の3点の窒素吸着量よりBET多点法を用いて算出した。
(1) Analysis method:
(1-1) Pore volume, specific surface area:
About the sample, BET nitrogen adsorption isotherm was measured by AS-1 manufactured by Cantachrome, and the pore volume and specific surface area were determined. Specifically, the pore volume is a value when the relative pressure P / P 0 = 0.98, and the specific surface area is 3 points of P / P 0 = 0.1, 0.2, 0.3. It calculated using the BET multipoint method from the nitrogen adsorption amount.
また、最頻細孔径(Dmax)が5nm以下のものについては、当業者に公知のHK法又はSF法で、5nm以上のものについてはBJT法で、それぞれ細孔分布曲線及び最頻細孔径(Dmax)における微分細孔容積を求めた。なお、測定する相対圧の各点の間隔は0.025とした。 For those having a mode pore diameter (D max ) of 5 nm or less, the HK method or SF method known to those skilled in the art, and those having a mode pore diameter of 5 nm or more by the BJT method, respectively, the pore distribution curve and the mode pore diameter. The differential pore volume at (D max ) was determined. The interval between the points of the relative pressure to be measured was 0.025.
(1−2)粉末X線回折:
理学電機社製RAD−RB装置を用い、CuKaを線源として、試料の粉末X線回折図の測定を行なった。測定時の条件は、発散スリット1/2deg、散乱スリット1/2deg、受光スリット0.15mmとした。
(1-2) Powder X-ray diffraction:
Using a RAD-RB apparatus manufactured by Rigaku Corporation, the powder X-ray diffraction pattern of the sample was measured using CuKa as the radiation source. The measurement conditions were a diverging slit 1/2 deg, a scattering slit 1/2 deg, and a light receiving slit 0.15 mm.
(1−3)金属不純物の含有量:
試料2.5gにフッ酸15mlを加えて加熱し、乾固させたのち、水を加えて50mlとした。この水溶液を用いてICP発光分析を行なった。なお、ナトリウム及びカリウムはフレーム炎光法で分析した。
(1-3) Content of metal impurities:
After adding 15 ml of hydrofluoric acid to 2.5 g of the sample and heating to dryness, water was added to make 50 ml. ICP emission analysis was performed using this aqueous solution. Sodium and potassium were analyzed by flame flame light method.
(1−4)固体Si−NMR測定:
Bruker社製固体NMR装置(MSL300)を使用するとともに、共鳴周波数59.2MHz(7.05テスラ)、7mmのサンプルチューブを使用し、CP/MAS(Cross Polarization/Magic Angle Spinning)プローブの条件で測定した。
具体的な測定条件を下の表1に示す。
(1-4) Solid Si-NMR measurement:
Using a Bruker solid-state NMR apparatus (MSL300), a resonance frequency of 59.2 MHz (7.05 Tesla), and a 7 mm sample tube, measured under the conditions of a CP / MAS (Cross Polarization / Magic Angle Spinning) probe did.
Specific measurement conditions are shown in Table 1 below.
測定データの解析(Q4ピーク位置の決定)は、ピーク分割によって各ピークを抽出する方法で行なった。具体的には、ガウス関数を使用した波形分離解析を行なった。この解析には、サーモガラテイック(Thermogalatic)社製の波形処理ソフト「GRAMS386」を使用した。 Analysis of measured data (Q 4 Determination of the peak position) was performed in a method of extracting each peak by the peak division. Specifically, waveform separation analysis using a Gaussian function was performed. For this analysis, waveform processing software “GRAMS386” manufactured by Thermogalatic was used.
(2)素材の外部に開放されたシリカゲルの細孔容積の測定方法:
(1−1)で説明した分析方法と同様にして、素材に用いたシリカゲルのみの細孔容積Vp(ml/g)、シリカゲルを含有する素材の細孔容積Vq(ml/g)、シリカゲルを含まない他は同様にして作製した素材の細孔容積Vr(ml/g)を求めた。
(2) Method for measuring pore volume of silica gel opened to the outside of the material:
In the same manner as the analysis method described in (1-1), the pore volume V p (ml / g) of only the silica gel used for the material, the pore volume V q (ml / g) of the material containing silica gel, The pore volume V r (ml / g) of a material produced in the same manner except that it does not contain silica gel was determined.
次いで、素材中のシリカゲルの重量割合をa%、シリカゲル以外の成分の重量割合をb%、a+b=100%として、以下の計算式(1)により、素材の外部に開放されているシリカゲルの細孔容積Sを求めた。
S=(Vq−Vr×b/100)×100/a (1)
Next, assuming that the weight ratio of the silica gel in the material is a%, the weight ratio of the components other than the silica gel is b%, and a + b = 100%, the following formula (1) is used to calculate the fine silica gel open to the outside of the material. The pore volume S was determined.
S = (V q −V r × b / 100) × 100 / a (1)
また、シリカゲルの細孔容積に対する、素材の外部に開放されたシリカゲルの細孔容積の割合T(%)を、以下の計算式(2)により求めた。
T=S/Vp×100 (2)
Moreover, the ratio T (%) of the pore volume of the silica gel opened to the outside of the raw material with respect to the pore volume of the silica gel was obtained by the following calculation formula (2).
T = S / V p × 100 (2)
(3)シリカゲルの製造(参考例):
(シリカゲルの製造方法)
ガラス型で、上部に大気開放の水冷コンデンサが取り付けられた5Lセパラプルフラスコ(ジャケット付き)に、純水1000gを仕込んだ。80rpmで攪拌しながら、これにテトラメトキシシラン1400gを3分間かけて仕込んだ。水/テトラメトキシシランのモル比は約6/1である。
(3) Production of silica gel (reference example):
(Manufacturing method of silica gel)
1000 g of pure water was charged into a 5 L separable flask (with a jacket) which was a glass mold and was fitted with a water-cooled condenser open to the atmosphere at the top. While stirring at 80 rpm, 1400 g of tetramethoxysilane was charged into this over 3 minutes. The water / tetramethoxysilane molar ratio is about 6/1.
セバラプルフラスコのジャケットに50℃の温水を通水しながら攪拌を継続し、内容物が沸点に到達した時点で攪拌を停止した。引き続き約0.5時間、ジャケットに50℃の温水を通水し、生成したゾルをゲル化させた。 Stirring was continued while passing 50 ° C. warm water through the jacket of the separable flask, and the stirring was stopped when the contents reached the boiling point. Subsequently, hot water at 50 ° C. was passed through the jacket for about 0.5 hour to gel the produced sol.
その後、速やかにゲルを取り出し、目開き600ミクロンのナイロン製網を通してゲルを粉砕し、粉体状のウェットゲル(シリカヒドロゲル)を得た。このヒドロゲル450gと純水450gとを1Lのガラス製オートクレープに仕込み、170℃で水熱処理を実施した。3時間水熱処理した後、目開き100ミクロンのナイロン製網を通して液を切り、濾滓を水洗することなく150℃で恒量となるまで減圧乾燥し、シリカゲルを得た。 Thereafter, the gel was quickly taken out and pulverized through a nylon net having an opening of 600 microns to obtain a powdery wet gel (silica hydrogel). 450 g of this hydrogel and 450 g of pure water were charged into a 1 L glass autoclave and hydrothermally treated at 170 ° C. After hydrothermal treatment for 3 hours, the liquid was drained through a nylon net having an opening of 100 microns, and the filter cake was dried under reduced pressure at 150 ° C. until it became a constant weight without washing with water to obtain silica gel.
このシリカゲルを、粉砕機(三井鉱山(株)製湿式循環型粉砕機SC−50型)を用いて粉砕した。具体的には、まずシリカゲル200gと水1800gとを別容器にて高速攪拌機を使用してスラリー化した。得られたスラリーを1L/hrの循環液量で循環させながら20分間湿式粉砕処理をし、平均粒径1μmのシリカゲルスラリーを得た。粉砕条件としては、粉砕媒体として直径φ0.2mmのZrO2ボール0.11kgを使用し、ローターを用いて、回転数2400rpmで攪拌を行なった。 This silica gel was pulverized using a pulverizer (wet circulation type pulverizer SC-50 manufactured by Mitsui Mining Co., Ltd.). Specifically, first, 200 g of silica gel and 1800 g of water were slurried in a separate container using a high-speed stirrer. The obtained slurry was wet pulverized for 20 minutes while circulating at a circulating liquid amount of 1 L / hr to obtain a silica gel slurry having an average particle diameter of 1 μm. As pulverization conditions, 0.11 kg of ZrO 2 balls having a diameter of 0.2 mm was used as a pulverization medium, and stirring was performed at a rotational speed of 2400 rpm using a rotor.
こうして得られたシリカゲル(参考例のシリカゲル)について、最頻細孔径(Dmax)、細孔容積、比表面積、最頻細孔径(Dmax)±20%の範囲内の径を有する細孔容積の全細孔容積に占める割合、及びQ4/Q3の測定結果を表2に示す。なお、これらの物性は、上述のシリカゲルスラリーを乾燥させた後に測定を行なった。 About the silica gel thus obtained (silica gel of Reference Example), the pore volume having a diameter in the range of mode pore diameter (D max ), pore volume, specific surface area, mode pore diameter (D max ) ± 20% Table 2 shows the ratio of the total pore volume and the measurement results of Q 4 / Q 3 . These physical properties were measured after drying the silica gel slurry.
粉末X線回折図によれば、結晶性のピークは出現しておらず、また周期的構造による低角度側(2θ≦5deg)のピークも認められなかった。 According to the powder X-ray diffraction pattern, no crystalline peak appeared, and no low-angle peak (2θ ≦ 5 deg) due to the periodic structure was observed.
なお、得られたシリカゲルの不純物濃度は、鉄とアルミニウムがそれぞれ2ppmずつ検出された以外は、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、チタン、クロムはいずれも1ppm以下であった。 The impurity concentration of the obtained silica gel was 1 ppm or less for all of sodium, potassium, calcium, magnesium, titanium, and chromium, except that 2 ppm each of iron and aluminum were detected.
(4)素材の作製:
(実施例1)
シラン系カップリング剤(3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、信越化学工業(株)KBM403)を0.15重量%の濃度で含有するエタノール溶液(前処理用塗布液)を作製した。この前処理用塗布液に綿布地を含浸させ、絞り率100%で絞り、室温で乾燥した。なお、絞り率(%)は以下の式で定義される。
絞り率=(基材に含浸された塗布溶液の重量/基材の重量)×100
(4) Production of material:
Example 1
An ethanol solution (pretreatment coating solution) containing a silane coupling agent (3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. KBM403) at a concentration of 0.15% by weight was prepared. The pretreatment coating solution was impregnated with cotton fabric, squeezed at a squeezing rate of 100%, and dried at room temperature. The aperture ratio (%) is defined by the following formula.
Drawing ratio = (weight of coating solution impregnated on substrate / weight of substrate) × 100
また、参考例のシリカゲルを用いて得られたシリカスラリー(固形分10%)20重量%、シリコーンエマルジョン(北広ケミカル(株)TF−3500、固形分約45%)1.5重量%、水78.5重量%からなる溶液(添着用塗布液)を作製した。この添着用塗布液に、上記のカップリング剤処理(前処理)をした綿布地を含浸させた後、絞り率150%で絞り、その後110℃で乾燥した。 Further, a silica slurry (solid content 10%) 20% by weight obtained using the silica gel of Reference Example, a silicone emulsion (Kitahiro Chemical Co., Ltd. TF-3500, solid content approximately 45%) 1.5% by weight, water 78 A solution consisting of 5% by weight (attaching coating solution) was prepared. After this impregnating coating liquid was impregnated with the above-mentioned coupling agent-treated (pre-treated) cotton fabric, it was squeezed at a squeezing rate of 150% and then dried at 110 ° C.
(実施例2)
シラン系カップリング剤(3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、信越化学工業(株)KBM403)0.15重量%、参考例のシリカゲルを用いて得られたシリカスラリー(固形分10%)20重量%、シリコーンエマルジョン(北広ケミカル(株)TF−3500)1.5重量%になるよう水で希釈した溶液(前処理及び添着用の塗布液)を作製した。この溶液に綿布地を含浸させた後、絞り率150%で絞り、その後110℃で乾燥した。
(Example 2)
Silane coupling agent (3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. KBM403) 0.15 wt%, silica slurry obtained using silica gel of reference example (solid content 10%) 20 wt% %, Silicone emulsion (Kitahiro Chemical Co., Ltd. TF-3500) 1.5% by weight was diluted with water to prepare a solution (pretreatment and attachment coating solution). After this solution was impregnated with cotton fabric, it was drawn with a drawing rate of 150% and then dried at 110 ° C.
(比較例)
実施例1において、シランカップリング剤による処理をしない以外は、同様の操作によりシリカゲル、バインダを綿に塗布した。
(Comparative example)
In Example 1, silica gel and a binder were applied to cotton by the same operation except that no treatment with a silane coupling agent was performed.
(洗濯耐久性試験)
得られた試料布を通常の洗濯機で、一般洗濯用洗剤(アタック、(株)花王)を用いて、5回洗濯した。洗濯前後における試料布のシリカゲル付着量を、TG−DTA6300(セイコー製)を用いて測定した。分析条件は以下の表の通りであった。
(Washing durability test)
The obtained sample cloth was washed five times with a general washing machine using a general laundry detergent (Attack, Kao Corporation). The amount of silica gel adhered to the sample cloth before and after washing was measured using TG-DTA6300 (manufactured by Seiko). The analysis conditions were as shown in the following table.
洗濯後の試料布のシリカゲル残存率を、以下の式により求めた。
シリカゲル残存率(%)
= {(洗濯後のシリカゲル付着量)/(洗濯前のシリカゲル付着量)}×100
The residual silica gel ratio of the sample cloth after washing was determined by the following formula.
Silica gel remaining rate (%)
= {(Silica gel adhesion after washing) / (silica gel adhesion before washing)} × 100
表4の結果より、カップリング剤を用いて処理を行なった実施例1及び実施例2の素材は、カップリング剤を用いていない比較例の素材に比べて、洗濯耐久性が格段に向上していることが分かる。 From the results of Table 4, the materials of Example 1 and Example 2 that were treated with the coupling agent were significantly improved in durability to washing compared to the material of the comparative example that did not use the coupling agent. I understand that
本発明の機能性粒子添着素材は、上述した利点を有するので、建材用途分野、触媒用途分野、空調分野、塗料・インク分野、樹脂用添加剤用途分野、製紙用途分野、食品用途分野、医農薬分野、分離材料分野、農業用途分野、生活関連分野、衣料分野など、様々な分野に用いることができる。 Since the functional particle-adhered material of the present invention has the above-described advantages, it is used for building materials, for catalysts, for air conditioning, for paints and inks, for resin additives, for papermaking, for food, for pharmaceuticals and agricultural chemicals. It can be used in various fields such as fields, separation material fields, agricultural application fields, life-related fields, and clothing fields.
Claims (11)
該機能性粒子の少なくとも一部が、
最頻細孔径が2nm以上50nm以下のシリカゲルであり、
シラン系カップリング剤を介して該基材に結合しており、
ガラス転移温度が−80℃以上110℃以下であるバインダにより該基材に添着されている
ことを特徴とする、機能性粒子添着素材。 While functional particles are attached to at least a part of the substrate,
At least a portion of the functional particles,
Silica gel having a most frequent pore diameter of 2 nm to 50 nm,
Bonded to the substrate via a silane coupling agent ,
A functional particle adhering material, wherein the functional particle adhering material is attached to the base material by a binder having a glass transition temperature of -80C to 110C .
該シラン系カップリング剤が、該基材及び該機能性粒子の双方と共有結合、配位結合及び/又は水素結合を形成している
ことを特徴とする、請求項1記載の機能性粒子添着素材。 The functional particles and the substrate do not directly form a covalent bond or a coordinate bond,
The functional particle attachment according to claim 1, wherein the silane coupling agent forms a covalent bond, a coordination bond and / or a hydrogen bond with both the base material and the functional particle. Material .
ことを特徴とする、請求項1又は請求項2記載の機能性粒子添着素材。 The functional particle-attached material according to claim 1 or 2, wherein pores of 30% or more of the pore volume of the silica gel are open to the outside of the material .
(a)細孔容積が、0.3ml/g以上、3.0ml/g以下であり、
(b)比表面積が、100m2/g以上、1000m2/g以下である
ことを特徴とする、請求項1〜3の何れか一項に記載の機能性粒子添着素材。 About the silica gel
(A) The pore volume is 0.3 ml / g or more and 3.0 ml / g or less,
(B) a specific surface area, 100 m 2 / g or more, and a 1000 m 2 / g der Ru <br/> be hereinafter functional particle impregnated material according to any one of claims 1 to 3.
ことを特徴とする、請求項1〜4の何れか一項に記載の機能性粒子添着素材。 The functional particle-attached material according to any one of claims 1 to 4 , wherein at least a part of the substrate is a fiber.
ことを特徴とする、請求項5記載の機能性粒子添着素材。 6. The functional particle-attached material according to claim 5 , wherein at least a part of the base material is cotton .
ことを特徴とする、請求項1〜6の何れか一項に記載の機能性粒子添着素材。 The functional particle-attached material according to any one of claims 1 to 6 , wherein the silane coupling agent has an epoxy group .
ことを特徴とする、請求項1〜7の何れか一項に記載の機能性粒子添着素材。 The functional particle-adhered material according to any one of claims 1 to 7, wherein the binder has a molecular weight of 10,000 or more and 1,000,000 or less .
ことを特徴とする、請求項1〜8の何れか一項に記載の機能性粒子添着素材。 The functional particle-attached material according to any one of claims 1 to 8 , wherein the binder is a silicone-based resin.
ことを特徴とする、請求項1〜9の何れか一項に記載の機能性粒子添着素材。 It is obtained by a method comprising at least a first step of bringing a silane coupling agent into contact with a base material and a second step of bringing functional particles into contact with the base material after the first step. The functional particle-attached material according to any one of claims 1 to 9 .
基材にシラン系カップリング剤を接触させる第1の工程と、前記第1の工程の後、更に基材に機能性粒子を接触させる第2の工程とを少なくとも有する
ことを特徴とする、機能性粒子添着素材の製造方法。 A method for producing the functional particle-attached material according to any one of claims 1 to 9 ,
A function comprising at least a first step of bringing a silane coupling agent into contact with a substrate and a second step of bringing the functional particles into contact with the substrate after the first step. Manufacturing method of conductive particle attachment material.
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