JPS63215520A - 中性チタニアゾル及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、中性チタニアゾル及びその製造方法に関する
。本発明の中性チタニアゾルは、種々の用途に適してお
り、例えば、その紫外線遮断効果を利用した化粧品など
の原料として有用なものである。

〔従来の技術〕

一般に、大部分の粒子の大きさが０．１μｍ以下のチタ
ニア微粉末は、例えば樹脂の膜或は成型物に配合された
とき可視光線を透過させ、一方、紫外線を遮断して紫外
線によって変色、変質する物質を保護するので、食品や
医薬品などのプラスチック包装材、施設農園芸用プラス
チック被覆材、化粧品などに利用されている。このよう
なチタニア微粉末は、硫酸チタン水溶液を加熱加水分解
して析出する水酸化チタン凝集物を中和、洗浄し、塩酸
、硝酸などの酸を添加して該凝集物を解膠してｐＨ１〜
３のチタニアゾルを生成させ、次にこのゾルを中和した
後濾過、洗浄、乾燥、粉砕して得られるのが普通である
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

一般にチタニアゾルは、前記のように塩酸、硝酸などの
酸性物質によって分散の安定化が達成されてｐＨ１〜３
の酸性を示すために、このままでは各種の用途に適さな
い。酸性物質を除去するために、中和−洗浄、イオン交
換、限外濾過などを行なうことが考えられるが、このよ
うな方法で酸性物質を除去しても安定した分散性を示す
チタニアゾルは得られ難い。そこで、一般には酸性チタ
ニアゾルを中和、洗浄、乾燥、粉砕して乾燥粉末として
利用せざるを得ないが、この場合ゾルの様な分散状態を
再現できず、微粒子としての特徴を十分に引き出すこと
ができない現状である。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者等は、酸性チタニアゾルの分散性のようなゾル
本来の物性をそのまま各種の用途に利用すべく種々研究
した。その結果（イ）上記酸性チタニアゾル中にグリセ
リンなどの水溶性有機化合物を添加した後アルカリ溶液
を加えて中和すると均一に分散した安定な状態の中性チ
タニアゾルが得られ、（ロ）このチタニアゾルは各種の
水溶性樹脂と混合して容易に塗膜化でき、その塗膜は紫
外線吸収能をもつものであるなどの知見が得られた。本
発明はこれらの知見に基づ（ものである。

本願の第一の発明は、チタニア微粒子の酸性水分散液に
分散安定化剤としての水溶性有機化合物及び中和剤とし
てのアルカリ溶液を配合したことを特徴とする中性チタ
ニアゾルであり、第二の発明は、水酸化チタンを一塩基
酸またはその塩で解膠して得られる酸性チタニアゾルと
水溶性有機化合物とを混合した後該ゾル中にアルカリ溶
液を加えることを特徴とする中性チタニアゾルの製造方
法である。

本発明の中性チタニアゾルは、チタニア微粒子が分散安
定化剤によって水中に均一に分散しているものであり、
このものを必要に応じて希釈し、各種の樹脂と混練し、
塗布、乾燥することにより分散状態が保持された透明な
塗膜が得られるので、例えば食料品包装材の表面に塗布
する紫外線遮断用樹脂組成物として使用することができ
る。また、化粧材に配合して紫外線遮断用化粧品として
使用することもできる。

本発明の中性チタニアゾルの成分であるチタニア微粒子
としては、例えば、中性チタニアゾルを紫外ｖＡ遮断用
樹脂組成物の原料として使用する場合は、その大部分が
普通８０％以上が０．０１〜０．１μｍの範囲内の大き
さのものが望ましい。これより大きくなり過ぎると可視
光線の光散乱能が増大して透明性が損なわれる。一方、
小さくなり過ぎると紫外線の透過度が大きくなり好まし
くない。

なお、チタニアの結晶形には大別してルチル型とアナタ
ース型があるが、いずれの結晶形のものも、また両型の
混合物も使用できる。

分散安定化剤としては多価アルコールなどの水溶性有機
化合物が適当であり、具体的には例えばエチレングリコ
ール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ジ
エチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエ
チレングリコール、２−メチル−２，４−ペンタジオー
ル、グリセリンなどが挙げられる。

中性チタニアゾルにおけるチタニア微粒子及び水溶性有
機化合物の濃度は、安定な分散状態のゾルを形成する観
点からチタニア微粒子は、Ｔｉ（ｈとして１〜４０重量
％、水溶性有機化合物は、１〜９９重量％が適当である
。

中和剤としてのアルカリ溶液はアンモニア水溶液、水酸
化ナトリウム水溶液など酸の中和剤として普通に使用さ
れているものでよく、またその濃度は、目的とする中和
度に応じて適宜調整できる。

本発明の中性チタニアゾルには、必要に応じ樹脂、着色
剤などを配合させてもよい。

本願の第二の発明は、中性チタニアゾルの製造法を提供
するものである。

本製造法においては、まず、水酸化チタンを一塩基酸ま
たはその塩で解膠処理して酸性のチタニアゾルを生成さ
せる。水酸化チタンは、例えば硫酸チタン溶液を加熱加
水分解して得られる。普通、このものをアンモニア水な
どのアルカリ性物質で中和し、濾過、洗浄、脱水して、
内部に残存している硫酸根をできるだけ除去した後この
脱水物に塩酸、硝酸、酢酸、塩素酸、クロル酢酸などの
一塩基酸を加えて解膠処理する。別法として、前記の中
和による脱硫酸根処理を行なうことなく、水酸化チタン
に、硫酸根と反応して不溶性の硫酸塩を形成すると同時
に一価の酸を形成するような塩、例えば塩化バリウムを
添加して解膠処理することもできる。解膠処理で生成す
るチタニアゾルは、一塩基酸を安定剤として含有してお
り、ｐＨ１〜３の酸性を示す。

次に、上記の酸性チタニアゾルと水溶性有機化合物を混
合し、その後アルカリ溶液を加えて酸性ゾルを中和する
。水溶性有機化合物は、普通１〜４０重量％のＴｉＯ□
濃度の酸性チタニアゾルに対して１〜１００重量％の濃
度のものをＴｔＯ□との重量比が　０．１〜５の範囲内
の値になるように混合するのが望ましい。混合の際、酸
性チタニアゾルのＴｉＯ□濃度が前記範囲より高くなり
過ぎると水溶性有機化合物の濃度に関係なく、安定な分
散状態のゾルが得られ難くなるので避けるべきである。

中和剤としてのアルカリ溶液は、酸性ゾルを中和するの
に必要な量添加すればよいが、目的とするρ１１値に維
持するために適宜その量を調整できる。

本製造法は、酸性チタニアゾルと水溶性有機化合物とを
混合した後アルカリ溶液を加えて中和する方法であり、
本方法によって酸性チタニアゾルの分散性を保持したｐ
Ｈ６〜８の領域の中性チタニアゾルを製造することがで
き、必要に応じて更にこのものにアンモニア水などのア
ルカリ性物質或いは酸性物質を適宜添加することにより
、アルカリ領域更には酸領域でのｐＨ調整ができる。水
溶性有機化合物を添加しなかったり、添加してもその量
が少なかったりすると、安定な分散状態の中性チタニア
ゾルが得られなくなる。

本製造法で得られる中性チタニアゾルのＴｉ０ｚ濃度は
、一般に１〜４０重景％重量のものであるが、このもの
は、例えば沸点での加熱に対しても安定な分散状態を保
持しているので、用途、目的に応じて加熱して濃縮して
もよい。

また、本発明の中性チタニアゾルには中和反応によって
生成した塩化アンモニウム、塩化ナトリウム、硝酸アン
モニウム、硝酸ナトリウムなどの塩が含まれている。こ
れらの塩の存在はゾルの安定性を妨害するものでないが
、必要に応じて限外濾過、イオン交換などの手段で塩を
除去することができる。

更に、本発明の中性チタニアゾルは中性域のｐｎを示す
ので製造面、用途面での取扱いが非常に容易である。

〔実施例〕

Ａ　酸性チタニアゾルの調製 チタン鉱石を硫酸と反応させ、得られる硫酸チタン溶液
を加熱加水分解して生成させた凝集メタチタン酸をＴｉ
Ｏ□３０重量％の水性スラリーとし、このスラリーをア
ンモニア水でｐＨ７に中和し、その後濾過、洗浄して硫
酸根を除去した。得られた脱水ケーキに３５％塩酸を加
えて解膠処理して、ＨＣＩとしテ１．５　ｍ１９ｆｉ含
有ｔ　４ｐＨ１，５０）チ９　ニアゾルを得た。

Ｂ　中性チタニアゾルの製造 前記Ａ項で得られた酸性チタニアゾル（Ｔｉ０□３０重
量％）１００−に２０重量％に希釈したグリセリン１０
０ａｄを添加した後攪拌しながら水酸化ナトリウム水溶
液を添加して中和し、ｐＨ７，２の中性チタニアゾル（
ＴｉＯｚ　１４重量％）を得た。

Ｃアルカリ性チタニアゾルの製造 Ｂ項で得られた中性チタニアゾルに更に水酸化ナトリウ
ム水溶液を添加し、ｐＨｌ０の安定なアルカリ性チタニ
アゾル（ＴｉＯｚ　１３重１％）を得た。

Ｄ　試験例 前記Ｂ項で得られたＴｉ（ｈ１４重量％の中性チタニア
ゾル１００−にポリビニルアルコール水溶液（５重量％
）１００−を加え、Ｔｉ０ｚ　７重量％、ポリビニルア
ルコール２．５重量％、グルセリン５重量％の溶液を調
製した。

このものを０．０２５ｍの厚みを持つトリアセチルセル
ロース透明フィルム（フジタック、富士写真フィルム社
製）上に２０番手バーコーダ（約３μの乾燥塗膜）で塗
布し、自然乾燥して透明度の高い塗膜を形成させた。こ
の塗膜を有するトリアセチルセルロースフィルムの可視
光線（５５０ｍμ）及び紫外線（３００ｍμ）の透過率
を島津ダブルビーム分光光度計ＵＶ−２４０（島津製作
所製）によって測定した結果それぞれ９０％及び０％で
あった。（ブランクとしてポリビニルアルコール２．５
重量％、グリセリン５重量％の溶液を同様に塗布したも
のを使用した。このブランクのものは両者共に１００％
であった。）また、この塗膜を有スるトリアセチルセル
ロースフィルムを殺菌燈下で１０時間暴露したが、紫外
ｔａｖＪｊｉ収能は低下しなかった。

〔発明の効果〕

従来のチタニアゾルはｐＨ１〜３の酸性を示すものであ
るが、本発明のものは、ｐ）１６〜８の中性域のチタニ
アゾルで、取扱いが容易であり、しかも用途が限定され
ることなく、幅広い利用が期待される。また、本発明の
中性チタニアゾルは過酷な条件下の使用においてもゲル
化することなく、安定した分散状態を保持している。更
に、本発明の中性チタニアゾルは加熱処理に対しても安
定であり、目的、用途に応じて適宜加熱して所望のＴｉ
（ｈ濃度にまで濃縮することができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、チタニア微粒子の酸性水分散液に分散安定化剤とし
   ての水溶性有機化合物及び中和剤としてのアルカリ溶液
   を配合したことを特徴とする中性チタニアゾル。 ２、水溶性有機化合物が多価アルコールであることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載の中性チタニアゾ
   ル。 ３、チタニア微粒子をＴｉＯ＿２として１〜４０重量％
   含有することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   の中性チタニアゾル。 ４、水酸化チタンを一塩基酸またはその塩で解膠して得
   られる酸性チタニアゾルと水溶性有機化合物とを混合し
   た後該ゾル中にアルカリ溶液を加えることを特徴とする
   中性チタニアゾルの製造方法。 ５、一塩基酸が塩酸、硝酸、酢酸、塩素酸、クロル酢酸
   から選択される少なくとも一種であることを特徴とする
   特許請求の範囲第４項に記載の方法。 ６、酸性チタニアゾル中のチタニアの濃度がＴｉＯ＿２
   として１〜４０重量％であることを特徴とする特許請求
   の範囲第４項に記載の方法。