WO2011013572A1 - 複合粒子、塗膜形成用組成物、印刷インキ、塗料組成物、塗装物品および塗膜付樹脂フィルム - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to composite particles containing titanium oxide, a coating film-forming composition containing the composite particles, particularly a printing ink and coating composition containing the composite particles, and a coating film formed from the coating film-forming composition.
  • the present invention relates to a coated article having, particularly, a resin film having the coating film.
  • the fluororesin film is excellent in weather resistance, contamination resistance, etc., it is used, for example, as an outdoor exhibition hall, a sports facility, a roofing material of a building or a structure such as an agricultural house, a wall covering material, etc.
  • the building / structure used for the wall covering material is also referred to as “membrane structure”).
  • the fluororesin film has a high visible light transmittance, when used as a roofing material, wall covering, etc., the inside is too bright or the internal temperature rises too much. It is required to suppress the rate.
  • Examples of methods for suppressing the visible light transmittance of the fluororesin film include a method of reflecting visible light, a method of absorbing visible light, and the like. Among these, the method of absorbing visible light is preferable because the temperature of the fluororesin film is increased and the mechanical strength of the film is decreased.
  • a coating layer containing a white pigment such as a titanium oxide pigment having a high refractive index is formed on the resin film by a printing method using printing ink. A method is mentioned.
  • a fluororesin film in which a coating film containing a titanium oxide pigment is formed on a resin film has the following problems.
  • Titanium oxide is easily discolored and decomposed by ultraviolet rays. As a result, discoloration of the fluororesin film and change in visible light reflectance occur.
  • the photocatalytic action of titanium oxide by ultraviolet rays changes the color of the fluororesin film and the coating film, and the mechanical strength of the fluororesin film and the coating film decreases. As a result, discoloration of the fluororesin film, change in visible light reflectance, and reduction in mechanical strength occur.
  • Hydrogen fluoride is generated by the decomposition of the fluororesin by the photocatalytic action of titanium oxide, and the other colored pigment blended in the coating film together with the white pigment is faded by the hydrogen fluoride. As a result, discoloration of the fluororesin film and change in visible light reflectance occur.
  • a pigment whose amount is 1 to 8% by mass of titanium oxide Patent Document 1.
  • a pigment in which a sulfate anion, a phosphate anion, or a silicate anion is bonded to itself (Patent Document 2).
  • the pigments (1) and (2) discoloration and decomposition of the pigment itself due to ultraviolet rays can be suppressed, but the photocatalytic action of the pigment cannot be sufficiently suppressed.
  • the pigment since the pigment is not considered to be used together with a fluororesin, it has insufficient resistance to hydrogen fluoride. For this reason, the problems (ii) and (iii) cannot be solved, and discoloration of the fluororesin film, change in visible light reflectance, and reduction in mechanical strength occur.
  • a coating film having gloss may be formed by a coating composition containing a white pigment such as.
  • a white paint composition that can form a coating film excellent in weather resistance (acid rain resistance, etc.) that does not impair the gloss of the coating film even when exposed outdoors for more than 10 years has been reported.
  • Patent Document 3 the photocatalytic action of titanium oxide is reduced by cerium oxide.
  • the coating layer containing silicon oxide in the outer layer of cerium oxide prevents cerium oxide from reacting with hydrogen fluoride, and the effect of suppressing the photocatalytic action continues.
  • the present invention includes titanium oxide, it is possible to stably and highly suppress discoloration, decomposition, and photocatalysis by ultraviolet rays, has excellent resistance to hydrogen fluoride, and is inherent to particles containing titanium oxide used as a core. It aims at providing the composite particle which can maintain the color of.
  • the present invention forms a coating film that stably suppresses discoloration, change in visible light reflectance, decrease in mechanical strength, and decrease in coating film gloss over a long period of time despite containing titanium oxide.
  • An object of the present invention is to provide a film-forming composition that can be used as a printing ink or a coating composition.
  • Another object of the present invention is to provide a coated article having a coating film that can stably and highly suppress discoloration, change in visible light reflectance, and decrease in coating film gloss over a long period of time despite containing titanium oxide.
  • the present invention provides a resin film with a coating film in which discoloration, a change in visible light reflectance, and a decrease in mechanical strength are stably suppressed for a long time even though the coating film contains titanium oxide.
  • the composite particles of the present invention are, in order from the inside, particles containing titanium oxide, a first coating layer containing silicon oxide, a second coating layer containing cerium oxide, and a third coating layer containing silicon oxide. And having an average particle diameter of 0.15 to 3 ⁇ m.
  • 0.5 to 15 parts by mass of silicon oxide in the first coating layer and 3 to 35 parts by mass of cerium oxide in the second coating layer are based on 100 parts by mass of the titanium oxide.
  • the silicon oxide of the third coating layer is preferably 5 to 60 parts by mass.
  • the composition for forming a coating film of the present invention is a composition containing the composite particles of the present invention, a resin, and a liquid medium.
  • the resin is preferably a fluororesin.
  • the printing ink of the present invention comprises the coating film forming composition of the present invention.
  • the coating composition of the present invention comprises the coating film forming composition of the present invention.
  • the coated article of the present invention has a coating film formed by the coating film forming composition of the present invention.
  • the resin film with a coating film of the present invention has a coating film formed on at least one surface of the resin film by the coating film forming composition of the present invention.
  • the said coating film is a coating film formed by the printing method.
  • the said resin film contains a fluororesin film.
  • the visible light reflectance measured according to JIS R3106 is preferably 5 to 75%.
  • the composite particle of the present invention contains titanium oxide, it can stably and highly suppress discoloration, decomposition, and photocatalysis by ultraviolet rays, has excellent resistance to hydrogen fluoride, and contains titanium oxide used as a core. The original color of the particles can be maintained.
  • the coating film-forming composition of the present invention particularly the printing ink or coating composition, contains discoloration, changes in visible light reflectance, mechanical strength, and coating film gloss, despite containing titanium oxide. Can be formed stably for a long period of time and highly suppressed.
  • the coated article of the present invention has a coating film in which discoloration, change in visible light reflectance, and decrease in coating film gloss are stably suppressed for a long period of time despite containing titanium oxide.
  • the resin film with a coating film of the present invention is a coating film in which discoloration, a change in visible light reflectance, and a decrease in mechanical strength are stably suppressed to a high degree for a long time even though the coating film contains titanium oxide. Has a membrane.
  • the composite particles of the present invention are, in order from the inside, particles containing titanium oxide, a first coating layer containing silicon oxide, a second coating layer containing cerium oxide, and a third coating layer containing silicon oxide. It is the composite particle which has.
  • the average particle size of the composite particles is 0.15 to 3 ⁇ m, preferably 0.2 to 2 ⁇ m.
  • the average particle size of the composite particles refers to the average particle size of particles from titanium oxide-containing particles to the third coating layer. That is, even when another layer is provided on the outer layer of the third coating layer, the average particle size of the composite particles refers to the average particle size of the particles up to the third coating layer. If the average particle size of the composite particles is 0.15 ⁇ m or more, unlike the composite particles for cosmetics that require transparency (average particle size of 0.1 ⁇ m or less), visible light can be sufficiently reflected. When the average particle diameter of the composite particles is 3 ⁇ m or less, a smooth coating film can be formed from the coating film forming composition containing the composite particles.
  • the average particle size of the composite particles is preferably 1.1 to 10 times the average particle size of the particles containing titanium oxide used as the core.
  • the average particle diameter of the composite particles is measured using a scanning electron microscope (SEM).
  • SEM scanning electron microscope
  • the composite particles of the present invention are placed in an alcohol such as isopropanol to obtain a solid content concentration of about 0.1% by mass, and then the composite particles are completely dispersed by ultrasonic waves, and then collodion.
  • the particle diameter means the particle diameter of the observed particles.
  • an average particle diameter means the average value of 20 particle
  • the average particle size is calculated by this method.
  • particles containing titanium oxide Since the composite particles of the present invention are required to sufficiently reflect visible light, particles containing titanium oxide having a high refractive index are used as the core. As described in JP-A-10-292056, when silicon oxide particles having a low refractive index (silica, talc, mica, etc.) are used, visible light cannot be sufficiently reflected, and visible light reflection of the resin film is not possible. A large amount of composite particles is required to improve the rate.
  • Examples of the particles containing titanium oxide include titanium oxide pigments, titanium oxide-coated mica, and composite oxide pigments containing titanium oxide. Especially, a titanium oxide pigment is preferable from the point of reflection of visible light, and a titanium oxide pigment with high sphericity is more preferable.
  • composite oxides containing titanium oxide include CrSbTi oxide (orange), FeAlTi oxide (orange), NiSbTi oxide (lemon), NiCoZnTi oxide (green), and MnSbTi oxide (brown).
  • the composite oxide pigment include yellow pigments (titanium yellow, chrome yellow, etc.), green pigments (cobalt zinc titanium, etc.), brown color pigments (manganese brown, etc.), and the like.
  • Complex oxides containing titanium oxide also cause discoloration and decomposition due to ultraviolet rays and exhibit photocatalytic action. Therefore, the composite oxide particles are coated with a first coating layer containing silicon oxide, a second coating layer containing cerium oxide, and a third coating layer containing silicon oxide.
  • the composite oxide has excellent resistance to hydrogen fluoride and has the original color of the composite oxide particles used as the core.
  • the average particle diameter of the particles containing titanium oxide is preferably 0.1 to 2 ⁇ m, and more preferably 0.2 to 1 ⁇ m. If the average particle size of the particles containing titanium oxide is 0.1 ⁇ m or more, unlike titanium oxide pigments for cosmetics that require transparency (average particle size of 0.05 ⁇ m or less), sufficient reflection of visible light is possible. It's easy to do. If the average particle diameter of the particle
  • the average particle diameter of the particles containing titanium oxide is determined by the average value of 20 particles randomly extracted from the SEM image, similarly to the average particle diameter of the composite particles of the present invention.
  • the first coating layer is a layer containing silicon oxide.
  • silicon oxide include crystalline silica produced by hydrolysis of ethyl silicate and the like, amorphous amorphous silica made of water glass containing sodium ions and the like.
  • the first coating layer is preferably a layer mainly composed of silicon oxide.
  • the layer mainly composed of silicon oxide is a layer having a silicon oxide content of 50% by mass or more. 60 mass% or more is preferable, as for content of the silicon oxide in the layer which has a silicon oxide as a main component, 75 mass% or more is more preferable, and 100 mass% is especially preferable.
  • the 1st coating layer may consist of a single layer, and may consist of a plurality of layers. In the case where the first coating layer is composed of a plurality of layers, a part of the first coating layer has a silicon oxide content of less than 50% by mass (however, not zero but 10% by mass or more is preferable). It may be a layer. In this case, the layer mainly composed of silicon oxide is preferably 50% by mass or more, and more preferably 65% by mass or more with respect to the entire first coating layer.
  • components other than silicon oxide contained in the first coating layer include metal oxides other than silicon oxide, such as aluminum oxide, aluminum hydroxide, and zirconium oxide. Of these, aluminum oxide or aluminum hydroxide is preferred because when the second coating layer is formed on the first coating layer in the production of composite particles, the particles can be easily dispersed in water or the like.
  • the silicon oxide in the first coating layer may form a composite oxide with these other metal oxides.
  • the amount of silicon oxide contained in the first coating layer is preferably 0.5 to 15 parts by mass, more preferably 1 to 12 parts by mass with respect to 100 parts by mass of titanium oxide of the particles containing titanium oxide. 11 parts by mass is more preferable. If the amount of silicon oxide with respect to 100 parts by mass of titanium oxide is 0.5 parts by mass or more, discoloration, decomposition, and photocatalysis of titanium oxide due to ultraviolet rays can be easily suppressed. In addition, if the amount of the silicon oxide is 1 part by mass or more, it becomes easy to completely cover the surface of the particles containing titanium oxide with silicon oxide, and the effect of suppressing discoloration, decomposition, and photocatalysis of titanium oxide is obtained. Easy to obtain.
  • the amount of silicon oxide contained in the first coating layer does not include the amount of the other metal oxide when the first coating layer contains another metal oxide. Moreover, when a 1st coating layer consists of a several layer, it is the total amount of the silicon oxide about all those layers.
  • the second coating layer is a layer containing cerium oxide.
  • Cerium oxide has a high ultraviolet blocking ability. Therefore, the formation of the second coating layer can reduce the ultraviolet rays that reach the particles containing titanium oxide.
  • the second coating layer is preferably a layer mainly composed of cerium oxide.
  • the layer containing cerium oxide as a main component is a layer having a cerium oxide content of 60% by mass or more.
  • the content of cerium oxide in the layer containing cerium oxide as a main component is preferably 75% by mass or more, more preferably 85% by mass or more, and particularly preferably 100% by mass.
  • the 2nd coating layer may consist of a single layer, and may consist of a plurality of layers.
  • a part of the second coating layer has a cerium oxide content of less than 60% by mass (however, not zero but 10% by mass or more is preferable). It may be a layer. In this case, 60 mass% or more is preferable with respect to the whole 2nd coating layer, and, as for the layer which has cerium oxide as a main component, 80 mass% or more is more preferable.
  • components other than cerium oxide contained in the second coating layer include metal oxides other than cerium oxide, such as cerium hydroxide.
  • the cerium oxide in the third coating layer may form a composite oxide with these other metal oxides.
  • the amount of cerium oxide contained in the second coating layer is preferably 3 to 35 parts by mass, more preferably 3 to 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of titanium oxide of the particles containing titanium oxide. Part is more preferable, and 8 to 20 parts by mass is particularly preferable. If the amount of cerium oxide with respect to 100 parts by mass of titanium oxide is 3 parts by mass or more, a sufficiently high ultraviolet blocking ability can be easily obtained. In particular, in more severe applications such as a backprint described later, the amount of cerium oxide with respect to 100 parts by mass of titanium oxide is preferably 5 parts by mass or more.
  • the amount of cerium oxide with respect to 100 parts by mass of titanium oxide is 35 parts by mass or less, yellow color peculiar to cerium oxide can be suppressed, and the original color of the particles containing titanium oxide used as the core can be easily reproduced.
  • the first coating layer containing silicon oxide as a main component makes it easy to suppress a decrease in adhesion to particles containing titanium oxide, and the second coating layer is used when preparing a coating film forming composition. Is hard to fall off. Since the pigment described in Patent Document 1 has an extremely small amount of cerium oxide, the ultraviolet blocking ability is insufficient, and the photocatalytic action of the pigment is not sufficiently suppressed.
  • the amount of cerium oxide contained in the second coating layer does not include the amount of the other metal oxide when the second coating layer contains another metal oxide. Moreover, when a 2nd coating layer consists of a several layer, it is the total amount of cerium oxide about all the layers.
  • the third coating layer is a layer containing silicon oxide.
  • the silicon oxide of the third coating layer reduces the yellowness of cerium oxide. Therefore, by providing the third coating layer, the original color of the particles containing titanium oxide used as the core can be reproduced.
  • silicon oxide has a lower ultraviolet blocking ability than cerium oxide, hydrogen fluoride generated from a fluororesin base material, a coating film forming composition and a fluororesin binder contained in the coating film, and a fluororesin In the case of other resin binders, the resistance to acidic decomposition products generated from the resin binder is higher than that of cerium oxide.
  • the second coating layer containing cerium oxide is protected from acidic decomposition products such as hydrogen fluoride, and a decrease in the ultraviolet blocking ability of the second coating layer is suppressed.
  • silicon oxide contained in the third coating layer examples include crystalline silica produced by hydrolysis of ethyl silicate, amorphous amorphous silica made of water glass containing sodium ions, and the like.
  • the third coating layer is preferably a layer mainly composed of silicon oxide.
  • the layer mainly composed of silicon oxide is a layer having a silicon oxide content of 50% by mass or more. 60 mass% or more is preferable, as for content of the silicon oxide in the layer which has a silicon oxide as a main component, 75 mass% or more is more preferable, and 100 mass% is especially preferable.
  • the 3rd coating layer may consist of a single layer, and may consist of a plurality of layers. When the third coating layer is composed of a plurality of layers, a part of the third coating layer has a silicon oxide content of less than 50% by mass (however, not zero but 10% by mass or more is preferable). It may be a layer. In this case, the layer mainly composed of silicon oxide is preferably 50% by mass or more, and more preferably 60% by mass or more with respect to the entire third coating layer.
  • components other than silicon oxide contained in the third coating layer include metal oxides other than silicon oxide, such as aluminum oxide, aluminum hydroxide, and zirconium oxide. Of these, aluminum oxide and aluminum hydroxide are preferred because when the second coating layer is formed on the first coating layer in the production of composite particles, the particles can be easily dispersed in water or the like.
  • the third coating layer may be the same as or different from the first coating layer.
  • the amount of silicon oxide contained in the third coating layer is preferably 5 to 60 parts by mass, more preferably 10 to 50 parts by mass, with respect to 100 parts by mass of titanium oxide of the particles containing titanium oxide. Part is more preferable. If the amount of silicon oxide with respect to 100 parts by mass of titanium oxide is 5 parts by mass or more, the second coating layer containing cerium oxide can be easily protected from hydrogen fluoride. If the amount of silicon oxide with respect to 100 parts by mass of titanium oxide is 60 parts by mass or less, it is easy to prevent the third coating layer from becoming too thick. The layer is hard to fall off.
  • the amount of dense amorphous silica is relatively small, and cerium oxide may not be sufficiently protected from hydrogen fluoride.
  • the amount of silicon oxide contained in the third coating layer is preferably 50 to 300 parts by mass, more preferably 100 to 200 parts by mass with respect to 100 parts by mass of cerium oxide contained in the second coating layer.
  • the second coating layer containing cerium oxide can be easily protected from hydrogen fluoride. If the amount of silicon oxide with respect to 100 parts by mass of cerium oxide is 300 parts by mass or less, the third coating layer does not become too thick, and therefore the third coating layer falls off when preparing the coating film forming composition. Hateful. Moreover, since the fall of the refractive index of composite particle
  • the composite particle of the present invention has other layers as needed between the second coating layer and the third coating layer and at least one outside the third coating layer. Also good.
  • the other layer include an aluminum oxide layer, an aluminum hydroxide layer, and a surfactant layer that are formed on the outer side of the third coating layer.
  • the aluminum oxide layer, the aluminum hydroxide layer, and the surfactant layer are layers that improve the familiarity (dispersibility) of the composite particles with respect to a paint or ink containing a fluororesin binder.
  • the surfactant include silicone oil and stearic acid.
  • the composite particles of the present invention can be produced, for example, by the production method (A) having the following steps (a) to (d) or the production method (B) having the following steps (e) to (h).
  • Manufacturing method (A): (A) A step of forming a first coating layer on particles containing titanium oxide to obtain silicon oxide-coated particles. (B) A step of depositing an insoluble cerium compound on the silicon oxide-coated particles to obtain insoluble cerium compound-coated particles. (C) A step of forming a third coating layer on the insoluble cerium compound-coated particles to obtain precursor particles. (D) A step of firing the precursor particles to convert the insoluble cerium compound into cerium oxide to obtain composite particles.
  • the first coating layer is formed by the method (a1) described in JP-A-53-33228, the method (a2) described in JP-A-58-84863, and the like.
  • A1 While maintaining the slurry of particles containing titanium oxide at 80 to 100 ° C., the pH of the slurry was adjusted to 9 to 10.5, and after adding sodium silicate rapidly, the pH was again adjusted to 9 to 10 Neutralize to 5 and then hold at 80-100 ° C. for 50-60 minutes.
  • A2 While maintaining the slurry of particles containing titanium oxide at 60 to 100 ° C., after adding the silicate solution, gradually add the mineral acid or add the silicate solution and the mineral acid simultaneously.
  • the pH of the slurry is adjusted to 8 or more to obtain a coated product.
  • the solid-liquid separated coated product is heated and fired to remove crystal water from the coating layer, and is transformed into a layer containing silicon oxide to obtain a heated fired product (silicon oxide-coated particles).
  • the firing temperature is preferably 300 to 1000 ° C, more preferably 500 to 900 ° C. If the firing temperature is 300 ° C. or higher, the crystal water is likely to be detached. If a calcination temperature is 1000 degrees C or less, it will be easy to suppress that a sintering progresses and the particle
  • the methods (a1) and (a2) are widely used and are commercially available as weather-resistant titanium oxide.
  • Commercially available products may be used as the silicon oxide-coated particles in which the first coating layer is formed on the particles containing titanium oxide.
  • trade names “CR90”, “PFC105” above, manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.
  • FRR700 above, manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.
  • D918 above, manufactured by Sakai Chemical
  • JR805 aboveve, manufactured by Sakai Chemical
  • JR806 above, Taker Etc.
  • a hydrous oxide such as silicon oxide or aluminum oxide
  • a method for coating a surface with an inorganic compound such as an anhydrous oxide is shown.
  • the methods described in JP-A-10-130527, JP-A-8-259731, JP-A-10-110115, JP-A-2008-81578, JP-A-2006-182896, etc. may be used. Good.
  • silicon oxide-coated particles in which the surface of titanium oxide particles is coated with high-density silica and porous silica in order are obtained.
  • An insoluble cerium compound is a cerium compound insoluble in water.
  • examples of insoluble cerium compounds include cerium hydroxide, cerium phosphate, and cerium carbonate, with cerium hydroxide being preferred.
  • Insoluble cerium compound-coated particles can be produced, for example, by the following method. Silicon oxide-coated particles are dispersed in water to obtain an aqueous dispersion. While heating the aqueous dispersion, an aqueous cerium nitrate solution is added dropwise to the aqueous dispersion. Subsequently, an aqueous sodium hydroxide solution is dropped into the aqueous dispersion so that the pH of the aqueous dispersion is 7 to 9, whereby cerium hydroxide is deposited on the silicon oxide-coated particles. Next, the liquid containing the insoluble cerium compound-coated particles is filtered, and the insoluble cerium compound-coated particles are washed with water and dried.
  • the third coating layer is formed by hydrolyzing a silicate (sodium silicate etc.) or hydrolyzing an alkoxysilane (ethyl silicate etc.).
  • the precursor particles can be produced by the following method.
  • the insoluble cerium compound-coated particles are dispersed in water using a disperser, an emulsifier or the like to obtain an aqueous dispersion.
  • a silicate solution No. 3 sodium silicate, etc.
  • the liquid containing the precursor particles is filtered, and the precursor particles are washed with water and dried.
  • (D) Process Firing is performed because cerium oxide is chemically more stable than insoluble cerium salts.
  • the firing temperature is preferably 200 to 1000 ° C, more preferably 400 to 600 ° C.
  • the firing time is preferably 1 to 3 hours.
  • Composite particles are obtained by pulverizing the mass of fired particles.
  • step (e) is performed in the same manner as the step (a).
  • (G) Process Firing is performed because cerium oxide is chemically more stable than insoluble cerium salts.
  • the firing temperature is preferably 200 to 1000 ° C, more preferably 400 to 600 ° C.
  • the firing time is preferably 1 to 3 hours. By crushing the mass of the fired particles, cerium oxide-coated particles are obtained.
  • the composite particles can be produced, for example, by the following method.
  • the cerium oxide-coated particles are dispersed in a water / alcohol mixed dispersion medium to obtain a dispersion.
  • alkoxysilane ethyl silicate or the like
  • the liquid containing the composite particles is filtered, and the composite particles are washed with water and dried (fired as necessary).
  • the composite particles of the present invention can stably suppress the discoloration of the coating film and the resin film and the change of visible light reflectance for a long period of time.
  • Materials that are directly in contact with composite particles in the coating film, and materials that may be affected by (or affected by) the composite particles in the coating film include base material, coating film-forming composition, and coating material.
  • the composite particles of the present invention are preferably applied when the base material is a fluororesin material or the resin binder is a fluororesin binder.
  • the composite particles of the present invention are more preferably applied when a coating film is formed on a base material made of a fluororesin material with a coating film forming composition using a fluororesin binder.
  • the coating film-forming composition of the present invention is a composition comprising the composite particles of the present invention, a resin (resin binder), and a liquid medium.
  • the composition for forming a coating film of the present invention is a composition for forming a coating film by a printing method or a coating method.
  • a coating film means the thin film containing the composite particle and resin binder which were formed in the base-material surface.
  • the coating film is formed by forming a thin film (hereinafter referred to as “wet film”) of the coating film-forming composition on the surface of the substrate and then removing the liquid medium.
  • the content of the composite particles in the coating film forming composition is preferably 5 to 50% by mass, and more preferably 15 to 30% by mass with respect to 100% by mass of the total coating film forming composition.
  • the content of the resin binder (resin solid content) in the coating film forming composition is preferably 5 to 60% by mass and more preferably 15 to 40% by mass with respect to 100% by mass of the total coating film forming composition. .
  • Examples of the coating film forming composition of the present invention include printing inks and coating compositions.
  • a printing ink is a composition for forming a coating film used in a printing method.
  • a coating composition is a composition for coating film formation used for the apply
  • the printing ink of the present invention is a composition for forming a coating film by a printing method, and includes the composite particles of the present invention, a resin (resin binder), and a liquid medium (solvent).
  • the printing method is a method of forming a coating film forming surface portion and a coating film non-forming surface portion by supplying printing ink to a part of the target surface of the substrate, and a portion having a normal coating film A pattern, an image, a character, etc. are formed by this. Examples of the printing method include a gravure printing method and a screen printing method.
  • the resin binder is commercially available in the form of a solid or liquid resin, or a form in which the resin is dissolved or dispersed in a solvent.
  • a solvent-soluble resin is particularly preferable.
  • the resin binder a fluororesin, an acrylic polyol, an acrylic resin, or an acrylic silicone is preferred because the resin itself has excellent weather resistance and excellent adhesion to the resin film, and fluorine resin is preferred because weather resistance is excellent.
  • a resin is more preferable.
  • the fluororesin for binder a fluororesin having good solvent solubility known as a fluororesin for paints is preferable.
  • fluororesin for binder examples include “Lumiflon” (trade name) manufactured by Asahi Glass Co., Ltd. and “THV” (trade name) manufactured by Dyneon, which are commercially available as fluororesins for paints.
  • the fluororesin is soluble in a solvent such as toluene and methyl ethyl ketone and is suitable as a resin binder.
  • the coating fluororesin is a thermosetting resin type that is usually used in combination with a curing agent, but there is also a coating fluororesin that does not use a curing agent.
  • “Lumiflon” is a copolymer having a fluoroethylene unit and a vinyl ether unit, and has a hydroxyl group.
  • a fluororesin having a hydroxyl group is used in combination with a curing agent, but it is not essential to use it together with a curing agent.
  • a curing agent is used in combination, a relatively hard coating film is obtained, and when a curing agent is not used in combination, a relatively flexible coating film is obtained.
  • the acrylic polyol is a copolymer of a monomer having a hydroxyl group (hydroxyalkyl acrylate, hydroxyalkyl methacrylate, etc.) and another monomer (alkyl acrylate, alkyl methacrylate, etc.), and the fluororesin having the hydroxyl group. It is often used in combination with a curing agent as well.
  • examples of the acrylic polyol include “Acrylet QT507-28” (trade name) manufactured by Taisei Fine Chemical Co., Ltd.
  • the acrylic resin is at least one polymer of an acrylate monomer (alkyl acrylate, alkyl methacrylate, etc.) or a copolymer of the acrylate monomer and another monomer.
  • acrylic resin examples include “Dianar BP80” (trade name) manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd.
  • Acrylic silicone is a copolymer in which a polymer chain of an acrylic resin and an organosilicone chain (such as dimethyl silicone) are bonded.
  • examples of the acrylic silicone include “Silacoat SCT-8102” (trade name) manufactured by Chisso Corporation.
  • the liquid medium is one that dissolves or disperses the dispersion of the composite particles and the resin binder, and is one that is liquid at room temperature, such as water or an organic solvent (its boiling point is usually 150 ° C. or lower).
  • the solvent include organic solvents such as toluene, xylene, methyl ethyl ketone, alcohol, Solvesso (a mixture of aromatic hydrocarbons manufactured by Exxon), anone, and N-methylpyrrolidone; water and the like.
  • the solvent should take into consideration the repelling of printing ink on articles such as resin films, transfer rate, drying property of printing ink, and storage stability of printing ink.
  • the optimum solvent is selected.
  • toluene, xylene, methyl ethyl ketone, or a mixed solvent thereof is used because the surface of the fluororesin film surface-treated for printing is easily wetted and the boiling point is not so high.
  • the printing ink may contain a solvent for dilution.
  • the content of the composite particles in the printing ink is preferably 5 to 50% by mass, more preferably 15 to 30% by mass with respect to 100% by mass of the total printing ink.
  • the content of the composite particles is 5% by mass or more, concealability is easily obtained, and it becomes easy to obtain a target visible light reflectance.
  • the content of the composite particles is 50% by mass or less, it is easy to prevent the viscosity at the time of printing from becoming too high, and it is easy to perform clear and defect-free printing.
  • the adhesiveness to a base material improves.
  • the content of the composite particles in the printing ink is preferably 30 to 200 parts by mass, more preferably 50 to 150 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the resin binder (resin solid content).
  • the content of the resin binder (resin solid content) in the printing ink is preferably 10 to 50% by mass and more preferably 15 to 40% by mass with respect to 100% by mass of the total printing ink. If content of resin solid content is 10 mass% or more, it will be easy to obtain the coating film whose thickness after drying is 1 micrometer or more, and it will be easy to obtain the target visible light reflectance. If the resin solid content is 50% by mass or less, it is easy to prevent the viscosity at the time of printing from becoming too high, and it is easy to perform clear and defect-free printing.
  • the printing ink may contain pigments other than the composite particles of the present invention.
  • pigments include colored pigments such as organic pigments and inorganic pigments. Specifically, carbon black (black pigment), iron oxide (red pigment), aluminum cobalt oxide (blue pigment), copper phthalocyanine (blue pigment, green pigment), perylene (red pigment), bismuth vanadate (yellow pigment) ) And the like.
  • the total amount of the composite particles and the other pigments in the printing ink is preferably 30 to 200 parts by mass, more preferably 50 to 150 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the resin binder.
  • the coating film is formed after forming a wet film, simultaneously with the removal of the liquid medium, or after removing the liquid medium. Can be formed by curing. Further, when the resin binder is a non-curable resin and does not use a curing agent, a coating film can be formed by solidifying by removing the liquid medium. The coating film can also be formed by solidifying by removing the liquid medium, heating and melting, and then cooling to solidify.
  • the coating composition is a composition for forming a coating film by a coating method, and includes the composite particles of the present invention, a resin binder, and a liquid medium.
  • the coating method is a method of forming a coating film other than the printing method, and is usually a method of forming a coating film on the entire target surface of the substrate.
  • a part where the coating composition adheres to the surface of the base material and a part where it does not adhere may be set in advance, and a pattern, an image, a character, or the like may be formed by a coating method.
  • the content of the composite particles in the coating composition is preferably 10 to 50% by mass and more preferably 15 to 30% by mass with respect to 100% by mass of the total coating composition.
  • the amount of the composite particles in the coating composition is preferably 10 to 200 parts by mass, more preferably 30 to 150 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the resin binder (resin solid content).
  • Examples of the resin binder and the liquid medium contained in the coating composition are the same as those described for the printing ink. In some cases, water may be used as the liquid medium.
  • a fluororesin, an acrylic polyol, an acrylic resin, or acrylic silicone is preferable, and a fluororesin is more preferable from the viewpoint of excellent weather resistance.
  • the fluororesin binder used in the coating composition is basically the same as the fluororesin binder in the printing ink. However, it is not necessary to use a curing agent in combination with the printing ink, but the coating composition is different in that a curing agent is often used in many cases. This is because the coating film formed by the coating method is often thicker than the coating film formed by the printing method, and a curing agent is required to sufficiently cure the relatively thick film. It is to do.
  • the fluororesin binder a combination of a solvent-soluble or water-dispersible fluoropolymer known as a fluororesin for coatings and a curing agent is preferable.
  • the fluorine-containing polymer is preferably a copolymer of a fluoroolefin and a hydrocarbon monomer and having a curing reactive site.
  • the curing reactive site is introduced by using a monomer having a curing reactive site as a part of the hydrocarbon monomer.
  • fluoroolefin tetrafluoroethylene, chlorotrifluoroethylene, vinylidene fluoride, or perfluoropropyl vinyl ether is preferable, and tetrafluoroethylene or chlorotrifluoroethylene is more preferable.
  • hydrocarbon monomers include alkenyl ether monomers (vinyl ethers, allyl ethers, isopropenyl ethers, etc.), alkenyl ester monomers (carboxylic acid vinyl esters, carboxylic acid allyl esters, Unsaturated carboxylic acid esters, etc.) are preferred.
  • the hydrocarbon monomer is composed of one or more vinyl ethers, or one or more vinyl ethers and one or more other hydrocarbon monomers (particularly preferred are carboxylic acid vinyl esters). It is particularly preferable to be a combination of the following.
  • vinyl ethers include alkyl vinyl ethers (such as ethyl vinyl ether and butyl vinyl ether), cycloalkyl vinyl ethers (such as cyclohexyl vinyl ether), and hydroxyalkyl vinyl ethers.
  • Examples of the carboxylic acid vinyl esters include vinyl acetate and vinyl pivalate.
  • the proportion of repeating units based on fluoroolefin in the copolymer of fluoroolefin and hydrocarbon monomer is preferably from 30 to 70 mol%, more preferably from 40 to 60 mol%, based on 100 mol% of all repeating units. preferable.
  • the curing reactive site in the fluoropolymer is preferably a hydroxyl group, a carboxy group or an epoxy group. Further, it may be a curing reactive site formed by introducing another functional group into these functional groups in the fluoropolymer. Moreover, the fluoropolymer may have 2 or more types of functional groups. For example, a fluorine-containing polymer having a hydroxyl group and a carboxy group can be used. Functional groups such as a hydroxyl group, a carboxy group, and an epoxy group are introduced by copolymerizing hydrocarbon monomers having these functional groups.
  • hydrocarbon monomer having these functional groups examples include 4-hydroxybutyl vinyl ether, glycidyl vinyl ether, glycidyl vinyl ester, and the like.
  • a particularly preferred fluoropolymer is a hydroxyl group-containing fluoropolymer. The hydroxyl value is preferably 10 to 150 mgKOH / g.
  • the content of the resin binder (resin solid content) in the coating composition is preferably 10 to 60% by mass and more preferably 15 to 40% by mass with respect to 100% by mass of the total coating composition. If content of resin solid content is 10 mass% or more, the coating film of 5 micrometers or more is easy to be obtained as thickness after drying. If content of resin solid content is 60 mass% or less, it will be easy to suppress that the viscosity at the time of application
  • a known curing agent can be appropriately selected and used as the coating curing agent.
  • Specific examples include an isocyanate curing agent, a blocked isocyanate curing agent, an aminoplast curing agent, a polyvalent carboxylic acid curing agent, and a polyvalent amine curing agent.
  • the selection of the curing agent is preferably performed in consideration of the type of curing reactive site, curing characteristics, etc. of the fluoropolymer.
  • an isocyanate curing agent, a blocked isocyanate curing agent, or an aminoplast curing agent is preferable.
  • a two-component curable coating composition in which the main agent containing the hydroxyl group-containing fluoropolymer and the curing agent are prepared separately and mixed during coating film formation. It is preferable to use a product. Other components that do not react with the hydroxyl group-containing fluoropolymer are preferably contained in the main agent.
  • a coating composition is formed on a substrate by applying a coating composition in which a main agent and a curing agent are mixed onto the substrate and drying the coating composition at room temperature.
  • the curing agent and the hydroxyl group-containing fluoropolymer can coexist in the coating composition, so that a one-part curable baking coating composition can be obtained. it can.
  • a coating film is formed on the substrate by applying the coating composition onto the substrate and baking it.
  • Examples of the curing agent that causes a curing reaction at room temperature include non-yellowing diisocyanates (hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, etc.), polyisocyanate-based curing agents (adducts or multimers of the non-yellowing diisocyanates). ).
  • Examples of the curing agent that causes a curing reaction by heating include a blocked isocyanate curing agent and an aminoplast curing agent.
  • polyisocyanate curing agents containing isocyanate groups are useful.
  • it is preferable to further add a curing catalyst such as dibutyltin dilaurate to promote curing.
  • the amount of the curing agent used is too small, sufficient curability cannot be obtained, and if too large, many unreacted sites of the curing agent remain, which is not preferable in terms of durability of the coating film.
  • the amount of the curing agent used can be appropriately set so that these disadvantages do not occur.
  • the use amount of the curing agent is preferably 0.1 to 200 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the hydroxyl group-containing fluoropolymer. Part by mass is more preferable.
  • the molar ratio [NCO] / [OH] of OH provided from the hydroxyl group-containing fluoropolymer and NCO present in the curing agent in the coating composition is preferably 0.5 or more and 3.0 or less. If the molar ratio [NCO] / [OH] is 0.5 or more, sufficient curability is easily obtained. When the molar ratio [NCO] / [OH] is 3.0 or less, it is easy to prevent a decrease in durability of the coating film due to unreacted NCO groups. When a curing agent is not used, the coating composition of the present invention can be used as a one-pack lacquer type coating composition.
  • the coating composition may contain other pigments other than the composite particles of the present invention.
  • other pigments include colored pigments such as organic pigments and inorganic pigments. Specifically, carbon black (black pigment), iron oxide (red pigment), aluminum cobalt oxide (blue pigment), copper phthalocyanine (blue pigment, green pigment), perylene (red pigment), bismuth vanadate (yellow pigment) ) And the like.
  • the total amount of the composite particles of the present invention and other pigments in the coating composition is preferably 10 to 200 parts by weight, more preferably 30 to 150 parts by weight, based on 100 parts by weight of the resin binder.
  • the coating film is formed after forming a wet film, simultaneously with the removal of the liquid medium, or after removing the liquid medium. It can be formed by curing the binder. Further, when the resin binder is a non-curable resin and does not use a curing agent, a coating film can be formed by solidifying by removing the liquid medium. The coating film can also be formed by solidifying by removing the liquid medium, heating and melting, and then cooling to solidify.
  • the coated article of the present invention is an article having on its surface a coating film formed using the coating film forming composition of the present invention. That is, the coated article of the present invention has a coating film formed by a printing method using printing ink or a coating film formed by a coating method using a coating composition on the surface of the article.
  • a coated article having a coating film formed by a printing method and a coated article having a coating film formed by a coating method will be described in order.
  • a substrate (article) on which a coating film is formed on the surface by a printing method using printing ink is particularly referred to as a “printing substrate”.
  • a substrate made of various materials can be used as the printing substrate.
  • the printed substrate is preferably a substrate having visible light transmittance.
  • the printing substrate include a resin film, a resin sheet, and a glass sheet.
  • the resin sheet refers to a plate-like body that is thicker than the resin film.
  • a resin film is particularly preferable.
  • the coating film may be formed only on one side of the substrate or on both sides.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a resin film having a coating film of the present invention.
  • the resin film with a coating film 10 has a coating film 14 on the resin film 12.
  • the coating film 14 contains a fluororesin binder.
  • the resin film 12 is a fluororesin film.
  • the material of the resin film 12 examples include polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate (hereinafter referred to as “PET”), acrylic resin, polycarbonate, and fluororesin. Of these, fluororesins are preferred from the viewpoint of weather resistance.
  • the resin binder in the printing ink is preferably a fluororesin binder.
  • vinyl fluoride polymer vinylidene fluoride polymer, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene-vinylidene fluoride copolymer, Tetrafluoroethylene-propylene copolymer, tetrafluoroethylene-vinylidene fluoride-propylene copolymer, ethylene-tetrafluoroethylene copolymer (hereinafter referred to as “ETFE”), hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene And a perfluoro (alkyl vinyl ether) -tetrafluoroethylene copolymer.
  • ETFE ethylene-tetrafluoroethylene copolymer
  • the fluororesin used for the film is ETFE, hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene copolymer, perfluoro (alkyl vinyl ether) -tetrafluoroethylene copolymer, tetrafluoroethylene because of its excellent transparency and weather resistance.
  • ETFE hexafluoropropylene-vinylidene fluoride copolymer or a vinylidene fluoride polymer is preferable.
  • the thickness of the resin film 12 is preferably 5 to 500 ⁇ m, more preferably 20 to 300 ⁇ m. If the thickness of the resin film is more than 500 ⁇ m, the flexibility of the film is insufficient, and it may not be possible to cope with the design of a film having a curved shape. Further, when the thickness is less than 5 ⁇ m, handling is difficult and the mechanical strength expected as a structural material may not be satisfied.
  • the film thickness of the coating film 14 is preferably 0.2 to 20 ⁇ m, more preferably 0.5 to 10 ⁇ m, and particularly preferably 1 to 5 ⁇ m. If the film thickness is more than 20 ⁇ m, the coating film 14 cannot follow the slight expansion / contraction of the resin film 12 due to cold and warm, and the coating film 14 may be peeled off. On the other hand, if the film thickness is less than 0.2 ⁇ m, a slight decrease in the coating film 14 may greatly reduce the coating film performance. For this reason, when packing and transporting the film, it is necessary to give sufficient consideration to wear due to contact with other materials, and wear due to sandstorms may occur.
  • the layer structure of the resin film 10 with a coating film is such that the coating film 14 and the resin film 12 are formed from the side on which the light 20 is incident as shown in FIG.
  • the order (top print) may be used, and as shown in FIG. 2, the order of the resin film 12 and the coating film 14 from the side on which the light 20 is incident (back print) may be used.
  • the resin film 12 and the coating film 14 include the fluororesin as the side on which the light 20 is incident.
  • the resin film 10 with a coating film is manufactured, for example, by forming a wet film by applying printing ink to the surface of the resin film 12 by a printing method, and then volatilizing the solvent contained in the wet film to form the coating film 14. it can.
  • the resin binder in the printing ink is a curable resin
  • the resin binder is cured at the same time as or after the solvent is volatilized and removed.
  • the resin binder is usually cured by heat curing, but heating is not essential in the case of a room temperature curable resin. In the case of a photocurable resin, it is cured by irradiating with ultraviolet rays or the like.
  • Examples of the printing method include a gravure printing method and a screen printing method.
  • a pattern, an image, a character, or the like is formed by printing on the surface of the resin film 12 with a portion where the coating film 14 is not present as a ground and the coating film 14 as a figure.
  • the ratio of the area of the coating film 14 to the surface area of the resin film 12 is high, the relationship between the ground and the figure may be reversed.
  • the visible light reflectance of the resin film 12 can be adjusted by forming a large number of dot-like and line-like coating films and adjusting the ratio of the area of the coating film 14 to the surface area of the resin film 12.
  • the coating film is heated at 60 ° C. to 150 ° C. for 2 to 30 seconds. It is preferable to heat.
  • the resin binder is a curable resin, it can be sufficiently cured by this heating. Even when the resin binder is a non-curable resin, the adhesion to the resin film 12 is improved.
  • the coating film 14 and the resin film are prepared by reacting the hydroxyl group of the resin binder with the functional group generated on the surface of the fluororesin film subjected to the surface treatment described later Adhesion with 12 can be improved.
  • the surface treatment includes corona discharge treatment, metal sodium treatment, mechanical surface roughening treatment, and excimer laser treatment.
  • corona discharge treatment is preferable from the viewpoint of inexpensiveness.
  • the processing conditions are selected depending on the material of the resin film 12 to be processed and the desired degree of processing.
  • the corona discharge treatment is preferably performed under conditions of strength of 0.1 to 10 kW and treatment time of 0.5 to 100 m 2 / min.
  • the surface treatment is preferably performed so that the surface tension of the resin film 12 is 0.035 N / m or more.
  • the surface tension of the resin film 12 is more preferably 0.04 N / m or more.
  • the visible light reflectance of the coated resin film 10 is preferably 5 to 75%, more preferably 10 to 65%. If the visible light reflectance of the resin film 10 with a coating film is 5% or more, it is easy to recognize the design. Moreover, if it is 5% or more, it becomes possible to prevent that the room temperature in the film
  • the visible light reflectance of the resin film with a coating film 10 is measured according to JIS R3106 “Testing method for transmittance, reflectance, emissivity, and solar heat gain of plate glass”.
  • the visible light reflectance of the resin film with a coating film 10 is obtained from the following formula.
  • Visible light reflectance of the resin film with the coating film (visible light reflectance of the portion where the coating film is formed) ⁇ (area ratio of the portion where the coating film is formed) + (visible portion where the coating film is not formed) Light reflectance) ⁇ (area ratio of the portion where the coating film is not formed).
  • the coating film 14 is formed on 50% of the surface area of the resin film 12, and the visible light reflectance of the portion where the coating film 14 is formed is 60%.
  • the visible light reflectance of the resin film 10 with a coating film whole is calculated with 32%.
  • the visible light reflectance of the resin film with a coating film 10 can be arbitrarily determined by appropriately setting the amount of pigment (including composite particles) in the coating film 14, the thickness of the coating film 14, the area of the coating film 14, and the like. Can be set.
  • the cellophane tape peeling test easily causes cohesive failure.
  • the resin film 12 itself may be decomposed by the photocatalytic action of titanium oxide, and the mechanical strength of the resin film 12 may be significantly reduced.
  • a green-white coating film is formed by mixing a green pigment and a white pigment
  • the resin binder is decomposed by the photocatalytic action of titanium oxide, which is a white pigment, The membrane 14 may peel from the film.
  • the composite particles used in this application need to have particularly excellent weather resistance.
  • the composite particles used for the printing ink (composition for forming a coating film) suitable for this application those having a large amount of cerium oxide in the composite particles are preferable.
  • composite particles in which the amount of cerium oxide in the second coating layer is 5 to 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of titanium oxide contained in the particles containing titanium oxide are particularly preferable.
  • the amount of the cerium oxide is in the above-mentioned range, the mechanical strength of the resin film is hardly lowered due to the photocatalytic action even in the case of back print exposure. Therefore, with this composite particle, a good coating film can be formed without distinguishing between the printing ink for back printing and the printing ink for top printing.
  • coating method using a coating composition is demonstrated.
  • the base material (article) on which the coating film is formed on the surface by the coating method using the coating composition is particularly referred to as “coating base material”.
  • the material of the coating substrate is not particularly limited.
  • the resin binder in the coating composition is preferably a fluororesin binder.
  • the shape of the coating substrate is not limited to a film or a sheet.
  • the coated base material may or may not have visible light transmittance.
  • the coating film formed from the coating composition of the present invention is particularly preferably provided on an outdoor article. That is, an outdoor article is preferable as the coating substrate.
  • outdoor articles include transportation equipment (automobiles, trains, helicopters, ships, bicycles, snow vehicles, ropeways, lifts, fovercrafts, motorcycles, etc.), building components (sashes, shutters, water tanks, doors) , Balcony, building exterior, building panel, roofing material, stairs, skylight, concrete fence, etc.), road components (guardrails, pedestrian bridges, noise barriers, signs, highway side walls, railway viaducts, bridges, etc.), Plant equipment (tanks, pipes, towers, chimneys, etc.), agricultural equipment (vinyl houses, greenhouses, silos, agricultural sheets, etc.), communication equipment (electric poles, power transmission towers, parabolic antennas, etc.), electrical equipment ( Electrical wiring box, lighting equipment, air conditioner outdoor unit, washing machine, etc.), monuments, tombstones, paving materials, windshield sheets, waterproof sheets, building curing sheets, etc.
  • the coating film can be formed by applying the coating composition and then drying and removing the liquid medium if the resin binder is not a curable resin and a curing agent is not used in combination. Moreover, you may heat-dry as needed. If the resin binder is a curable resin or a curing agent is used in combination, baking curing may be performed as necessary.
  • a coating method of the coating composition a known method can be used. For example, brush coating, roller coating, manual coating with a wipe or squeegee, spin coating, dip coating, bar coating, curtain flow, die coating, flow coating, spray coating, sponge coating and the like can be mentioned.
  • a sponge coat is preferable in that unevenness of the coating film hardly occurs and the size of the part to be coated can be appropriately handled.
  • heating, ultraviolet irradiation, electron beam irradiation, or the like may be appropriately performed within the allowable range in the process.
  • the heating temperature is set in consideration of the heat resistance of the coated substrate.
  • the film thickness of the coating film is preferably 10 to 1000 ⁇ m, more preferably 30 to 300 ⁇ m. If the film thickness is 10 ⁇ m or more, acid rain and ozone gas will penetrate the coating film even when the coating film dents due to the impact of sand, pebbles, etc., or physical coating damage such as abrasion progresses. Therefore, it is easy to prevent the coated base material from being altered. Moreover, if a film thickness is 1000 micrometers or less, drying of a coating composition will become easy uniformly, and it will become easy to form a dense coating film.
  • the use of the composite particles of the present invention is not limited to the use as a component of the coating film forming composition of the present invention.
  • a coating film forming composition similar to that of the present invention may be used without using a liquid medium.
  • the composite particle having two coating layers described in Patent Document 3 is used as a printing ink or a coating composition, discoloration, decomposition and photocatalytic action of titanium oxide may not be sufficiently suppressed.
  • the composite particles described in Patent Document 3 are obtained by using the coating layer containing cerium oxide and the oxidation in the following step ( ⁇ ) or step ( ⁇ ) in the production of a printing ink or a coating composition. It was found that the reason is that the coating layer containing silicon falls off from the particles containing titanium oxide.
  • step ( ⁇ ) A step of forming a coating layer containing silicon oxide on a coating layer containing cerium oxide, and then pulverizing the lump of particles to adjust the particle diameter to about 0.2 to 0.8 ⁇ m.
  • step ( ⁇ ) A step of carrying out ink kneading with three rolls or dispersing in an ink varnish while pulverizing with a ball mill or bead mill to obtain a printing ink having a predetermined particle size distribution.
  • the present inventor removed the coating layer containing cerium oxide by further forming a coating layer containing silicon oxide between the particles containing titanium oxide and the coating layer containing cerium oxide. I found that it can be suppressed. That is, the second coating layer is formed by sequentially forming the first coating layer containing silicon oxide, the second coating layer containing cerium oxide, and the third coating layer containing silicon oxide on the particles containing titanium oxide. It was also found that the discoloration, decomposition and photocatalytic action of titanium oxide can be stably suppressed to a high degree by preventing the third coating layer from falling off.
  • the first coating layer includes the particles containing titanium oxide and the second coating layer. It is considered that it plays a role as a binder that firmly adheres to the coating layer.
  • the second coating layer reduces the amount of ultraviolet rays reaching the particles containing titanium oxide because cerium oxide contained in the layer has an ultraviolet shielding ability. Thereby, it is suppressed that the titanium oxide covered with the 2nd coating layer is influenced by an ultraviolet-ray. Even when the second coating layer is not provided, since the particles containing titanium oxide do not come into contact with the base material (resin film or the like) or the resin binder, deterioration of the base material or the like due to photocatalytic action is suppressed to some extent. However, if the second coating layer is not provided, the effect of suppressing deterioration of the base material or the like is low. In order to suppress deterioration of the base material and the like, it is important not only to prevent contact between the particles containing titanium oxide and the base material, but also to reduce ultraviolet rays reaching the particles containing titanium oxide. It shows that there is.
  • the third coating layer suppresses a decrease in the ultraviolet blocking ability of the second coating layer due to hydrogen fluoride.
  • the mechanism of the decrease in the ultraviolet blocking ability of the second coating layer by hydrogen fluoride is as follows.
  • hydrogen fluoride is generated for the following reason.
  • surface treatment such as corona discharge treatment is performed before forming a coating film on a resin film containing a fluororesin
  • hydrogen fluoride is generated by the decomposition of the fluororesin.
  • II When the resin film is exposed to sunlight, hydrogen fluoride is generated by photolysis of the fluororesin.
  • cerium oxide When cerium oxide reacts with acidic decomposition products, it has low UV blocking ability and becomes water-soluble cerium salts such as cerium chloride and cerium nitrate, so it easily elutes in rainwater and lowers the UV blocking ability of the second coating layer. To do.
  • the third coating layer is provided, and the cerium oxide of the second coating layer is protected from acidic decomposition products such as hydrogen fluoride, thereby reducing the ultraviolet blocking ability of the second coating layer. Suppress.
  • the amount of ultraviolet rays reaching the titanium oxide is reduced by the second coating layer containing cerium oxide having excellent ultraviolet blocking ability, and the discoloration, decomposition, and decomposition of the titanium oxide due to ultraviolet rays. And the photocatalytic action is suppressed.
  • the third coating layer containing silicon oxide having a relatively high resistance to hydrogen fluoride suppresses a decrease in the ultraviolet blocking ability of cerium oxide due to hydrogen fluoride or the like.
  • the adhesion between the particles containing titanium oxide and the second coating layer is improved by the first coating layer containing silicon oxide provided between the particles containing titanium oxide and the second coating layer.
  • the composite particles of the present invention can stably maintain the ultraviolet blocking ability by cerium oxide for a long period of time, and the discoloration, decomposition and photocatalysis of titanium oxide can be stably suppressed for a long period of time.
  • the 2nd coating layer is coat
  • the effect of providing the first coating layer is particularly prominent when the composite particles of the present invention and other pigments are used in combination.
  • the discoloration of the coating film and the resin film due to the photocatalytic action of titanium oxide changes so that the color becomes whiter. Therefore, for example, since a white resin film having a coating film formed by using the composite particles of the present invention alone is white from the beginning of manufacture, even if a photocatalytic action is exhibited, discoloration is not clearly recognized.
  • a light gray coating film is formed by mixing with black pigment (carbon black), or when a light green coating film is formed by mixing with green pigment (NiCoZnTi oxide), photocatalysis When the color changes to white, the color change is clearly recognized.
  • the color difference ⁇ E * may be allowed to change up to about 3, but if it exceeds this, the color is clearly different, which is not preferable.
  • the color difference ⁇ E * exhibiting excellent weather resistance is preferably 1 or less.
  • the printing ink and coating composition comprising the coating film forming composition of the present invention contain the composite particles of the present invention, discoloration, decomposition, and photocatalytic action due to ultraviolet rays are stably suppressed to a high degree. Therefore, although the printing ink and coating composition of the present invention contain titanium oxide, discoloration, change in visible light reflectance, and decrease in mechanical strength can be stably suppressed for a long period of time, and adhesion to the substrate A coating film excellent in properties can be formed.
  • the coated article of the present invention has the coating film, discoloration of the coating film, change in visible light reflectance, and the like are stably suppressed for a long period of time.
  • the resin film with a coating film of the present invention not only discoloration, peeling and change in visible light reflectance of the coating film, but also color change of the resin film itself, change in visible light reflectance, and decrease in mechanical strength are long. It is suppressed for a stable period.
  • outdoor articles having a coating film formed from a coating composition can stably suppress the discoloration and loss of gloss when exposed outdoors, and can withstand long-term exposure such as rain, snow, and direct sunlight. Excellent weather resistance (particularly acid rain resistance) is also imparted.
  • Examples 1 to 5 are Examples
  • Examples 6 to 13 are Comparative Examples
  • Example 14 is a Reference Example.
  • the contents of titanium oxide, cerium oxide, and silicon oxide in the composite particles were quantified using an SEM-EDX integration system S-3400NX manufactured by Hitachi, Ltd.
  • the obtained composite particles were put in isopropanol to a solid content concentration of about 0.1% by mass, and then the composite particles were completely dispersed by ultrasonic waves. Then, after dropping on the collodion film and drying, SEM observation was performed using a scanning electron microscope (SEM-EDX integration system S-3400NX manufactured by Hitachi, Ltd.). The average particle diameter was calculated by taking the average value of the diameters of 20 particles randomly extracted from the obtained SEM images.
  • the visible light reflectance of the resin film with a coating film is measured using a spectrophotometer (manufactured by Shimadzu Corporation, UV-3100PC), and JIS R3106 “Testing method of transmittance, reflectance, emissivity, and solar heat gain of plate glass” ”And measured.
  • the visible light reflectance was measured by irradiating light from the coating film side for both the top print exposure and the back print exposure.
  • the reflected color (L *, a *, b *) was measured before and after the weather resistance test, and was obtained from the reflected color.
  • the method was based on JIS Z8722 and measured using a spectrocolorimeter SC-T manufactured by Suga Test Instruments.
  • Example 1 Production of composite particles: Titanium oxide pigment (Ishihara Sangyo Co., Ltd., CR50, titanium oxide particles having an average particle size of 0.20 ⁇ m) and sodium pyrophosphate equivalent to 0.05% by mass in terms of P 2 O 5 as a dispersant were added to water. Then, preliminary grinding was performed using a sand mill to obtain an aqueous slurry having a titanium oxide concentration of 300 g / liter. While stirring 0.4 liter of this slurry, the temperature was raised to 80 ° C., and while maintaining the temperature, an aqueous sodium silicate solution corresponding to 5% by mass in terms of SiO 2 was added to the titanium oxide particles.
  • Titanium oxide pigment Ishihara Sangyo Co., Ltd., CR50, titanium oxide particles having an average particle size of 0.20 ⁇ m
  • sodium pyrophosphate equivalent to 0.05% by mass in terms of P 2 O 5 as a dispersant were added to water. Then, preliminary grinding was performed using a
  • silica was 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of titanium oxide.
  • the heat-fired product was put into water and wet pulverized using a sand mill to re-disperse the silicon oxide-coated particles to obtain an aqueous slurry having a concentration of 300 g / liter. While heating and stirring this at 80 ° C., an aqueous cerium nitrate solution (cerium content: 19% by mass in terms of CeO 2 ) was added dropwise to the aqueous dispersion. A sodium hydroxide solution was added to the aqueous dispersion, the solution was neutralized to pH 7 to 9, and cerium hydroxide was deposited on the surface of the silica-coated titanium oxide to obtain cerium hydroxide-coated particles.
  • the liquid containing the cerium hydroxide-coated particles was filtered, and the cerium hydroxide-coated particles were washed with water and dried.
  • the lump of cerium hydroxide-coated particles was pulverized to obtain cerium hydroxide-coated particles.
  • the cerium hydroxide-coated particles were added to 10 liters of pure water and dispersed for 1 hour with Desperm to obtain an aqueous dispersion. While the aqueous dispersion was heated to 80 ° C. and stirred, 348 g of No. 3 sodium silicate (silicon content: 28.5 mass% in terms of SiO 2 ) was added to the aqueous dispersion. At this time, dilute sulfuric acid (2N aqueous solution) was added together to maintain the pH of the solution at 9 to 11, and stirring was continued for another hour.
  • dilute sulfuric acid (2N aqueous solution
  • dilute sulfuric acid (2N aqueous solution) was added to adjust the pH of the solution to 6 to 8, and a third coating layer was formed on the cerium hydroxide-coated particles to obtain precursor particles.
  • the liquid containing the precursor particles was filtered, and the precursor particles were washed with water and dried. Precursor particles were pulverized to obtain precursor particles.
  • the precursor particles were fired at 500 ° C. for 2 hours, and the particle mass was pulverized with a hammer mill to obtain composite particles having an average particle diameter of 0.25 ⁇ m.
  • the composite particles had a titanium oxide content of 68.6% by mass, a cerium oxide content of 10.0% by mass, and a silicon oxide content of 21.4% by mass. From this and the result of the X-ray fluorescence analysis, in 100% by mass of the composite particles, 68.6% by mass of titanium oxide, 3.4% by mass of silicon oxide of the first coating layer, and cerium oxide of the second coating layer Was 10.0% by mass, and the third silicon oxide layer was 18.0% by mass. Therefore, with respect to 100 parts by mass of titanium oxide, 5.0 parts by mass of silicon oxide of the first coating layer, 14.6 parts by mass of cerium oxide of the second coating layer, and 26 of silicon oxide of the third coating layer It was 2 parts by mass.
  • a 200 ⁇ m-thick ETFE film was subjected to corona discharge treatment in air at a treatment density of 150 W ⁇ min / m 2 .
  • the printing ink is applied to the corona discharge-treated surface of the ETFE film by gravure printing so that the thickness after drying is 2 ⁇ m, and the coating film is dried at 100 ° C. for 60 seconds. Obtained.
  • the visible light reflectance of the resin film with a coating film before and after the accelerated weathering test was measured. The results are shown in Tables 2 and 3.
  • the optical chart of the resin film with a coating film before and behind the accelerated weathering test by top print exposure is shown in FIG. 3
  • the optical chart of the resin film with a coating film before and after the accelerated weathering test by backprint exposure is shown in FIG.
  • a peel test was performed. The results are shown in Tables 2 and 3.
  • Example 2 The raw material charge was changed, and composite particles shown in Table 1 were obtained in the same manner as in Example 1. Thereafter, except that the composite ink, the green pigment, and the fluororesin solid content mass ratio of 95: 5: 100 were used, and a 50 ⁇ m corona discharge-treated PET film was used instead of the ETFE film. In the same manner as in Example 1, a resin film with a coating film was obtained. The thickness of the ink layer (coating film) was adjusted by the depth of the gravure plate. The visible light reflectance of the resin film with a coating film before and after the accelerated weathering test was measured. The results are shown in Tables 2 and 3. Moreover, the color difference measurement and peeling test of the reflected light were performed. The results are shown in Tables 2 and 3.
  • Examples 3 to 4 The raw material charge was changed, and composite particles shown in Table 1 were obtained in the same manner as in Example 1. Then, using printing ink which made the mass ratio of this composite particle, green pigment, and fluororesin solid content 90: 10: 100, the whole surface printing was repeated twice, and the thickness of the coating film was changed to 4 ⁇ m. Similarly, a resin film with a coating film was obtained. The visible light reflectance of the resin film with a coating film before and after the accelerated weathering test was measured. The results are shown in Tables 2 and 3. Moreover, the color difference measurement and peeling test of the reflected light were performed. The results are shown in Tables 2 and 3.
  • Example 5 The raw material charge was changed, and composite particles shown in Table 1 were obtained in the same manner as in Example 1. Further, a resin film with a coating film was obtained in the same manner as in Example 1. The visible light reflectance of the resin film with a coating film before and after the accelerated weathering test was measured. The results are shown in Tables 2 and 3. Moreover, the color difference measurement and peeling test of the reflected light were performed. The results are shown in Tables 2 and 3.
  • Example 6 The raw material charge was changed, and composite particles shown in Table 1 were obtained in the same manner as in Example 1.
  • Example 6 is titanium oxide itself which does not provide a coating layer at all.
  • a printing ink was produced in the same manner as in Example 1 except that the composite particles were used, and a resin film with a coating film was obtained.
  • the visible light reflectance of the resin film with a coating film before and after the accelerated weathering test was measured. The results are shown in Tables 2 and 3.
  • the color difference measurement and peeling test of the reflected light were performed. The results are shown in Tables 2 and 3.
  • the optical chart of the resin film with a coating film before and behind the accelerated weathering test by the top print exposure in Example 7 is shown in FIG. 5
  • the optical chart of the resin film with a coating film before and after the accelerated weathering test by the back print exposure is shown in FIG.
  • Example 10 to 11 The raw material charge was changed, and composite particles shown in Table 1 were obtained in the same manner as in Example 1. A printing ink was produced at the same mass ratio as in Example 2 except that the composite particles were used, and a resin film with a coating film was obtained in the same manner as in Example 1. The visible light reflectance of the resin film with a coating film before and after the accelerated weathering test was measured. The results are shown in Tables 2 and 3. Moreover, the color difference measurement and peeling test of the reflected light were performed. The results are shown in Tables 2 and 3.
  • Example 12 The raw material charge was changed, and composite particles shown in Table 1 were obtained in the same manner as in Example 1. A printing ink was produced in the same mass ratio as in Examples 3 and 4 except that the composite particles were used, and a coated resin film was obtained in the same manner as in Example 1. The visible light reflectance of the resin film with a coating film before and after the accelerated weathering test was measured. The results are shown in Tables 2 and 3. Moreover, the color difference measurement and peeling test of the reflected light were performed. The results are shown in Tables 2 and 3.
  • Example 13 The raw material charge was changed, and composite particles shown in Table 1 were obtained in the same manner as in Example 1. Further, a resin film with a coating film was obtained in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the coating film was 1 ⁇ m. The thickness of the coating film was adjusted by the depth of the gravure plate. The visible light reflectance of the resin film with a coating film before and after the accelerated weathering test was measured. The results are shown in Tables 2 and 3. Moreover, the color difference measurement and peeling test of the reflected light were performed. The results are shown in Tables 2 and 3.
  • Example 14 A printing ink was produced in the same manner as in Example 1 except that the amount of the green pigment was 65 g which was the same as the total amount of the composite material and the green pigment in Example 1 without using composite particles, and a resin film with a coating film was obtained. .
  • the visible light reflectance of the resin film with a coating film before and after the accelerated weathering test was measured. The results are shown in Tables 2 and 3.
  • the color difference measurement and peeling test of the reflected light were performed. The results are shown in Tables 2 and 3.
  • the optical chart of the resin film with a coating film before and behind the accelerated weathering test by top print exposure is shown in FIG.
  • FIG. Wa: Wb: Wc in Table 1 represents a mass ratio of the composite particles (mass Wa), the green pigment (mass Wb), and the fluororesin solids (mass Wc) in the coating film.
  • “F” in the resin binder indicates that a fluororesin binder is used as the resin binder.
  • the change in visible light reflectance of the resin film with a coating film of Example 1 was ⁇ 0.8% in back print exposure and ⁇ 0.4% in top print exposure.
  • the reflection color difference was 1.1 for back print exposure and 0.9 for top print exposure.
  • the top print exposure tends to change the color and the visible light reflectance because the light directly hits the coating film (for example, see Example 6 using titanium particles having no coating layer).
  • the composite particles of the present invention were used, the color and the visible light reflectance were hardly changed before and after the accelerated weathering test even when exposed to the top print.
  • the composite particles of the present invention sufficiently suppressed the photocatalytic action in spite of containing titanium oxide, and the visible light reflectance and color change were almost the same as in Example 14 using only the green pigment. It was suppressed within the range.
  • the resin film with a coating film of Example 1 in the backprint exposure (for example, what used the thing which has not provided the 2nd and 3rd coating layer is used, see Example 9 and Example 9) in which peeling of the coating film easily occurs. However, no peeling of the coating film occurred, and the adhesion of the coating film was good.
  • the change in visible light reflectance was small, the color difference was less than 3 and there was almost no change, and the photocatalytic action of titanium oxide was stably suppressed.
  • the adhesiveness of the coating film was good.
  • the resin film with a coating film of Examples 3 and 4 uses a smaller amount of composite particles than the resin film with a coating film of Example 2, the visible light reflectance of the coating film is increased. This is because in Examples 3 and 4, the thickness of the coating film was as thick as 4 ⁇ m, so that there was less transmitted light and more reflected light than in the coating film of Example 2.
  • the resin film with a coating film of Example 6 using titanium oxide without providing any coating layer had a large change in visible light reflectance (10.0%) in the top print exposure, and the color changed to white. Clearly understood (color difference 12.4). Moreover, peeling of the coating film was observed in both the top print exposure and the back print exposure. In the resin films with a coating film of Examples 7 to 9 using the composite particles not having the second and third coating layers, the visible light reflectance changes greatly when exposed to the top print, and the color difference exceeds 5 and changes. Was big. In Examples 7 to 9, peeling of the coating film was observed in the back print exposure, and in Example 8, peeling of the coating film was observed in the top print exposure.
  • the coating film resin films of Examples 10 and 11 that did not have the first coating layer did not peel off the coating film, the visible light reflectance and color change greatly during the top print exposure. The photocatalytic action was not sufficiently suppressed.
  • the coated resin film of Example 12 without the first coating layer is more visible light at the top print exposure than Example 3 using particles with comparable second and third coating layers. The change in reflectance and color was large, and the photocatalytic action of titanium oxide was not sufficiently suppressed.
  • the resin film with a coating film of Example 13 that does not have the first coating layer has a visible light reflection at the top print exposure as compared with Example 5 using particles having the same second and third coating layers. The change in rate and color was large, and the photocatalytic action of titanium oxide was not sufficiently suppressed.
  • the resin film with a coating film using the composite particles of the present invention by providing the first coating layer, dropping of the second and third coating layers is suppressed, and the discoloration and decomposition of titanium oxide are suppressed. And the photocatalytic action was stabilized and highly suppressed.
  • the composite particles of the present invention are useful as a pigment for a coating film forming composition (printing ink, coating composition) containing a fluororesin.
  • the printing ink of the present invention is useful as an ink for forming a coating film on a resin film containing a fluororesin.
  • the resin film with a coating film of the present invention is useful for roof materials, wall covering materials, and the like of buildings and structures such as outdoor exhibition halls, sports facilities, and agricultural houses.
  • the coating composition of the present invention is useful as a coating for forming a coating film on the surface of an article.
  • the coated article of the present invention is useful as transportation equipment, building members, road members, plant equipment, agricultural equipment, communication equipment, electrical equipment, and the like.
  • the entire content of the specification, claims, drawings and abstract of Japanese Patent Application No. 2009-174356 filed on July 27, 2009 is cited here as the disclosure of the specification of the present invention. Incorporated.

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Abstract

 酸化チタンを含むにも関わらず、紫外線による変色、分解、および光触媒作用を安定して高度に抑制できる複合粒子、ならびに該複合粒子を用いた、特に印刷インキ、塗料組成物として用いられる塗膜形成用組成物、および塗装物品。 内側から順に、酸化チタンを含む粒子と、酸化ケイ素、または酸化ケイ素と酸化アルミニウムもしくは水酸化アルミニウムの複合酸化物を含む第1の被覆層と、酸化セリウムを含む第2の被覆層と、酸化ケイ素を含む第3の被覆層とを有し、平均粒子径が0.15~3μmであることを特徴とする複合粒子。また、該複合粒子を用いた塗膜形成用組成物および塗装物品。

Description

複合粒子、塗膜形成用組成物、印刷インキ、塗料組成物、塗装物品および塗膜付樹脂フィルム
 本発明は、酸化チタンを含む複合粒子、該複合粒子を含む塗膜形成用組成物、特に該複合粒子を含む印刷インキおよび塗料組成物、ならびに該塗膜形成用組成物により形成された塗膜を有する塗装物品、特に該塗膜を有する樹脂フィルムに関する。
 フッ素樹脂フィルムは、耐候性、耐汚染性等に優れるため、例えば、屋外展示場、スポーツ施設、農業ハウス等の建築・構築物の屋根材、壁装材等として用いられる(フッ素樹脂フィルムを屋根材、壁装材等に用いた建築・構築物を、以下、「膜構造物」ともいう。)。しかし、フッ素樹脂フィルムは、可視光線透過率が高いため、屋根材、壁装材等として用いた場合、内部が明るすぎたり、内部の気温が上がりすぎたりするため、場合によっては、可視光線透過率を抑えることが求められる。
 フッ素樹脂フィルムの可視光線透過率を抑える方法としては、可視光線を反射する方法、可視光線を吸収する方法等が挙げられる。これらのうち、可視光線を吸収する方法では、フッ素樹脂フィルムの温度が上昇し、フィルムの機械的強度が低下するため、可視光線を反射する方法が好ましい。フッ素樹脂フィルムに入射する可視光線を反射する方法としては、印刷インキを用いた印刷法により、屈折率が高い酸化チタン顔料等の白色顔料を含む塗膜(coating layer)を樹脂フィルム上に形成する方法が挙げられる。
 しかし、酸化チタン顔料を含む塗膜を樹脂フィルム上に形成したフッ素樹脂フィルムには、下記問題がある。
 (i)紫外線によって、酸化チタンが変色、分解しやすい。その結果、フッ素樹脂フィルムの変色、可視光線反射率の変化が起こる。
 (ii)紫外線による酸化チタンの光触媒作用によってフッ素樹脂フィルムおよび塗膜が変色したり、フッ素樹脂フィルムおよび塗膜の機械的強度が低下する。その結果、フッ素樹脂フィルムの変色、可視光線反射率の変化、機械的強度の低下が起こる。
 (iii)酸化チタンの光触媒作用によるフッ素樹脂の分解によってフッ化水素が発生し、該フッ化水素によって白色顔料とともに塗膜に配合された他の着色顔料が退色する。その結果、フッ素樹脂フィルムの変色、可視光線反射率の変化が起こる。
 上記(i)の問題を解決する顔料として、下記顔料が提案されている。
 (1)ルチル型酸化チタンの表面に酸化セリウムおよび緻密無定形シリカを析出させた顔料であり、酸化セリウムの量が酸化チタンの0.01~1.0質量%であり、緻密無定形シリカの量が酸化チタンの1~8質量%である顔料(特許文献1)。
 (2)アルミナまたはアルミナ・シリカからなる被覆層を有するルチル型酸化チタン粒子の顔料であって、その粒子表面が酸化チタンの0.5~2質量%のセリウムカチオンおよび化学量論的な量の硫酸アニオン、リン酸アニオンもしくはケイ酸アニオンをそれ自身に結合させている顔料(特許文献2)。
 前記(1)および(2)の顔料は、紫外線による顔料自体の変色、分解は抑えられるものの、該顔料の光触媒作用が充分に抑えられない。特に、該顔料はフッ素樹脂とともに用いることを考慮していないため、フッ化水素に対する耐性が充分でない。そのため、(ii)、(iii)の問題を解決できず、フッ素樹脂フィルムの変色、可視光線反射率の変化、機械的強度の低下が起こる。
 一方、自動車、電車等の輸送用機器、建築物外壁、屋根材等の建築用部材等のフッ素樹脂フィルム以外の屋外で使用される物品(以下、「屋外物品」という。)では、酸化チタン顔料等の白色顔料を含む塗料組成物により、光沢を有する塗膜を形成することがある。しかし、紫外線により、酸化チタンが変色、分解したり、光触媒作用が生じたりすると、塗膜の可視光線反射率が変化し、光沢が失われる。該塗膜の耐候性の向上については数多くの提案がなされた。しかし、これまで、10年以上屋外に暴露されても塗膜の光沢が損なわれないほどの耐候性(耐酸性雨性等。)に優れた塗膜を形成できる白色系の塗料組成物は報告されていない。例えば、金属基体に塗膜を形成する場合には、長い屋外暴露を経ても塗膜と金属基体の密着性は保持される。しかし、紫外線による酸化チタンの光触媒作用によって、塗膜の表層には変色やひび割れが起こったり、塗膜の表層から樹脂バインダーと顔料が脱落したりする。
 そこで、本発明者らは、フッ素樹脂フィルムおよびそれ以外の屋外物品等に形成する塗膜の問題を解決する顔料として、下記顔料を提案した。
 (3)内側から順に、酸化チタンを含む粒子と、酸化セリウムを含む被覆層と、酸化ケイ素を含む被覆層とを有する3層構造の複合粒子(特許文献3)。
 該複合粒子は、酸化セリウムにより酸化チタンの光触媒作用が低減される。また、酸化セリウムの外層にある酸化ケイ素を含む被覆層により、酸化セリウムがフッ化水素と反応することが防がれ、光触媒作用を抑制する効果が持続する。
特開平7-315838号公報 特開昭59-184264号公報 国際公開第2008/078657号パンフレット
 しかし、特許文献3における上記(3)の複合粒子を含む印刷インキや塗料組成物により塗膜を形成する場合でも、酸化チタンの変色、分解および光触媒作用が充分に低減できず、屋外曝露によりフッ素樹脂フィルムおよび塗膜の色および可視光線反射率が変化することがあった。
 本発明は、酸化チタンを含むにも関わらず、紫外線による変色、分解、および光触媒作用を安定して高度に抑制でき、フッ化水素に対する耐性に優れ、コアとして用いた酸化チタンを含む粒子の本来の色を維持できる複合粒子の提供を目的とする。
 また、本発明は、酸化チタンを含むにも関わらず、変色、可視光線反射率の変化、機械的強度の低下、塗膜光沢の低下が長期間安定して高度に抑制される塗膜を形成できる、特に印刷インキまたは塗料組成物として使用される塗膜形成用組成物の提供を目的とする。
 また、本発明は、酸化チタンを含むにも関わらず、変色、可視光線反射率の変化、塗膜光沢の低下が長期間安定して高度に抑制される塗膜を有する塗装物品の提供を目的とする。
 また、本発明は、塗膜が酸化チタンを含むにも関わらず、変色、可視光線反射率の変化、機械的強度の低下が長期間安定して高度に抑制される塗膜付樹脂フィルムの提供を目的とする。
 本発明の複合粒子は、内側から順に、酸化チタンを含む粒子と、酸化ケイ素を含む第1の被覆層と、酸化セリウムを含む第2の被覆層と、酸化ケイ素を含む第3の被覆層とを有し、平均粒子径が0.15~3μmであることを特徴とする。
 本発明の複合粒子は、前記酸化チタン100質量部に対して、前記第1の被覆層の酸化ケイ素が0.5~15質量部、前記第2の被覆層の酸化セリウムが3~35質量部、前記第3の被覆層の酸化ケイ素が5~60質量部であることが好ましい。
 本発明の塗膜形成用組成物は、本発明の複合粒子と樹脂と液体媒体を含む組成物である。
 本発明の塗膜形成用組成物は、前記樹脂がフッ素樹脂であることが好ましい。
 本発明の印刷インキは、本発明の塗膜形成用組成物からなるものである。
 本発明の塗料組成物は、本発明の塗膜形成用組成物からなるものである。
 本発明の塗装物品は、本発明の塗膜形成用組成物により形成された塗膜を有するものである。
 本発明の塗膜付樹脂フィルムは、樹脂フィルムの少なくとも片面に、本発明の塗膜形成用組成物により形成された塗膜を有するものである。
 また、前記塗膜が、印刷法により形成された塗膜であることが好ましい。
 また、前記樹脂フィルムがフッ素樹脂フィルムを含むことが好ましい。
 また、JIS R3106にしたがって測定される可視光線反射率が5~75%であることが好ましい。
 本発明の複合粒子は、酸化チタンを含むにも関わらず、紫外線による変色、分解、および光触媒作用を安定して高度に抑制でき、フッ化水素に対する耐性に優れ、コアとして用いた酸化チタンを含む粒子の本来の色を維持できる。
 また、本発明の塗膜形成用組成物、特に印刷インキまたは塗料組成物は、酸化チタンを含むにも関わらず、変色、可視光線反射率の変化、機械的強度の低下、塗膜光沢の低下が長期間安定して高度に抑制される塗膜を形成できる。
 また、本発明の塗装物品は、酸化チタンを含むにも関わらず、変色、可視光線反射率の変化、塗膜光沢の低下が長期間安定して高度に抑制される塗膜を有する。
 また、本発明の塗膜付樹脂フィルムは、塗膜が酸化チタンを含むにも関わらず、変色、可視光線反射率の変化、機械的強度の低下が長期間安定して高度に抑制される塗膜を有する。
本発明の塗膜付樹脂フィルムの一例を示す断面図である。 本発明の塗膜付樹脂フィルムの他の例を示す断面図である。 例1の塗膜付樹脂フィルムのトッププリント曝露による促進耐候試験前後の光学チャートである。 例1の塗膜付樹脂フィルムのバックプリント曝露による促進耐候試験前後の光学チャートである。 例7の塗膜付樹脂フィルムのトッププリント曝露による促進耐候試験前後の光学チャートである。 例7の塗膜付樹脂フィルムのバックプリント曝露による促進耐候試験前後の光学チャートである。 例14の塗膜付樹脂フィルムのトッププリント曝露による促進耐候試験前後の光学チャートである。 例14の塗膜付樹脂フィルムのバックプリント曝露による促進耐候試験前後の光学チャートである。
<複合粒子>
 本発明の複合粒子は、内側から順に、酸化チタンを含む粒子と、酸化ケイ素を含む第1の被覆層と、酸化セリウムを含む第2の被覆層と、酸化ケイ素を含む第3の被覆層とを有する複合粒子である。
 複合粒子の平均粒子径は、0.15~3μmであり、0.2~2μmが好ましい。複合粒子の平均粒子径とは、酸化チタンを含む粒子から第3の被覆層までの粒子の平均粒子径をいう。すなわち、第3の被覆層の外層に他の層を設けた場合でも、複合粒子の平均粒子径とは、第3の被覆層までの粒子についての平均粒子径をいう。
 複合粒子の平均粒子径が0.15μm以上であれば、透明性が要求される化粧料用途の複合粒子(平均粒子径0.1μm以下)とは異なり、可視光線を充分に反射できる。複合粒子の平均粒子径が3μm以下であれば、複合粒子を含む塗膜形成用組成物から、平滑な塗膜を形成できる。複合粒子の平均粒子径は、コアとして用いる酸化チタンを含む粒子の平均粒子径の1.1倍~10倍が好ましい。
 複合粒子の平均粒子径は、走査型電子顕微鏡(SEM)を使用して測定される。測定方法としては、本発明の複合粒子を、例えば、イソプロパノール等のアルコール中に入れ、固形分濃度約0.1質量%とした後、超音波等により複合粒子を完全に分散させ、その後にコロジオン膜上に滴下し、乾燥させてから、SEM観察を行う方法が挙げられる。本明細書において、粒子径とは、観察される粒子の粒子直径のことをいう。また、平均粒子径とは、得られたSEM像の中から、無作為に抽出された20個の粒子の平均値をいう。本発明では、該方法により、平均粒子径を算出する。
(酸化チタンを含む粒子)
 本発明の複合粒子には、可視光線を充分に反射することが求められるため、コアとしては、屈折率が高い酸化チタンを含む粒子を用いる。特開平10-292056号公報に記載されるように、屈折率の低い酸化ケイ素粒子(シリカ、タルク、マイカ等。)を用いた場合、可視光線を充分に反射できず、樹脂フィルムの可視光線反射率を向上させるために多量の複合粒子が必要となる。
 酸化チタンを含む粒子としては、酸化チタン顔料、酸化チタン被覆雲母、酸化チタンを含む複合酸化物の顔料等が挙げられる。なかでも、可視光線の反射の点から、酸化チタン顔料が好ましく、球形度の高い酸化チタン顔料がより好ましい。
 酸化チタンを含む複合酸化物としては、CrSbTi酸化物(オレンジ色)、FeAlTi酸化物(オレンジ色)、NiSbTi酸化物(レモン色)、NiCoZnTi酸化物(緑色)、MnSbTi酸化物(ブラウン色)等が挙げられる。また、該複合酸化物の顔料としては、黄色顔料(チタンイエロー、クロムイエロー等。)、緑色顔料(コバルト亜鉛チタン等。)、ブラウン色顔料(マンガンブラウン等。)等が挙げられる。
 酸化チタンを含む複合酸化物も、紫外線による変色、分解を起こし、かつ光触媒作用を示す。そのため、該複合酸化物の粒子を、酸化ケイ素を含む第1の被覆層と、酸化セリウムを含む第2の被覆層と、酸化ケイ素を含む第3の被覆層とで被覆する。これにより、紫外線による変色、分解、および光触媒作用が安定して高度に抑制され、フッ化水素に対する耐性に優れ、コアとして用いた該複合酸化物の粒子の本来の色を有する複合粒子となる。
 酸化チタンを含む粒子の平均粒子径は、0.1~2μmが好ましく、0.2~1μmがより好ましい。酸化チタンを含む粒子の平均粒子径が0.1μm以上であれば、透明性が要求される化粧料用途の酸化チタン顔料(平均粒子径0.05μm以下)とは異なり、可視光線を充分に反射しやすい。酸化チタンを含む粒子の平均粒子径が2μm以下であれば、平滑な塗膜を形成しやすい。
 酸化チタンを含む粒子の平均粒子径は、本発明の複合粒子の平均粒子径と同様に、SEM像の中から無作為に抽出した20個の粒子の平均値で求める。
(第1の被覆層)
 第1の被覆層は、酸化ケイ素を含む層である。第1の被覆層を設けることにより、紫外線による酸化チタンの変色、分解および光触媒作用が安定して高度に抑制される。
 酸化ケイ素としては、エチルシリケート等の加水分解により生成される結晶性シリカ、ナトリウムイオン等を含む水ガラスからなる非晶質の無定形シリカ等が挙げられる。
 第1の被覆層は、酸化ケイ素を主成分とする層が好ましい。酸化ケイ素を主成分とする層とは、酸化ケイ素の含有量が50質量%以上の層である。酸化ケイ素を主成分とする層における酸化ケイ素の含有量は、60質量%以上が好ましく、75質量%以上がより好ましく、100質量%が特に好ましい。
 第1の被覆層は、単一の層からなっていてもよく、複数の層からなっていてもよい。第1の被覆層が複数の層からなる場合は、第1の被覆層の一部は、酸化ケイ素の含有量が50質量%未満(ただし、ゼロではなく10質量%以上が好ましい。)である層であってもよい。この場合、酸化ケイ素を主成分とする層は、第1の被覆層全体に対して、50質量%以上が好ましく、65質量%以上がより好ましい。
 第1の被覆層に含まれる酸化ケイ素以外の成分としては、酸化ケイ素以外の他の金属酸化物、例えば、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、酸化ジルコニウムが挙げられる。なかでも、複合粒子の製造において第1の被覆層上に第2の被覆層を形成する際に、水等への粒子の分散が容易になることから、酸化アルミニウム、または水酸化アルミニウムが好ましい。
 第1の被覆層中の酸化ケイ素は、これら他の金属酸化物と複合酸化物を形成していてもよい。
 第1の被覆層に含まれる酸化ケイ素の量は、酸化チタンを含む粒子の酸化チタン100質量部に対して、0.5~15質量部が好ましく、1~12質量部がより好ましく、1~11質量部がさらに好ましい。酸化チタン100質量部に対する酸化ケイ素の量が0.5質量部以上であれば、紫外線による酸化チタンの変色、分解、および光触媒作用を抑制しやすい。また、前記酸化ケイ素の量が1質量部以上であれば、酸化チタンを含む粒子表面を酸化ケイ素で完全に覆うことが容易になり、酸化チタンの変色、分解、および光触媒作用を抑制する効果が得られやすい。
 前記第1の被覆層に含まれる酸化ケイ素の量は、第1の被覆層が他の金属酸化物を含む場合、該他の金属酸化物の量を含まない。また、第1の被覆層が複数の層からなる場合、それら全ての層についての酸化ケイ素の合計量である。
(第2の被覆層)
 第2の被覆層は、酸化セリウムを含む層である。酸化セリウムは、紫外線遮断能が高い。そのため、第2の被覆層を形成することで、酸化チタンを含む粒子に到達する紫外線を低減できる。
 第2の被覆層は、酸化セリウムを主成分とする層が好ましい。酸化セリウムを主成分とする層とは、酸化セリウムの含有量が60質量%以上の層である。酸化セリウムを主成分とする層における酸化セリウムの含有量は、75質量%以上が好ましく、85質量%以上がより好ましく、100質量%が特に好ましい。
 第2の被覆層は、単一の層からなっていてもよく、複数の層からなっていてもよい。第2の被覆層が複数の層からなる場合は、第2の被覆層の一部は、酸化セリウムの含有量が60質量%未満(ただし、ゼロではなく10質量%以上が好ましい。)である層であってもよい。この場合、酸化セリウムを主成分とする層は、第2の被覆層全体に対して、60質量%以上が好ましく、80質量%以上がより好ましい。
 第2の被覆層に含まれる酸化セリウム以外の成分としては、酸化セリウム以外の他の金属酸化物、例えば、水酸化セリウムなどが挙げられる。
 第3の被覆層中の酸化セリウムは、これら他の金属酸化物と複合酸化物を形成していてもよい。
 第2の被覆層に含まれる酸化セリウムの量は、酸化チタンを含む粒子の酸化チタン100質量部に対して、3~35質量部が好ましく、3~30質量部がより好ましく、5~30質量部がさらに好ましく、8~20質量部が特に好ましい。酸化チタン100質量部に対する酸化セリウムの量が3質量部以上であれば、充分に高い紫外線遮断能が得られやすい。特に、後述するバックプリント等のより条件の厳しい用途においては、酸化チタン100質量部に対する酸化セリウムの量は5質量部以上であることが好ましい。酸化チタン100質量部に対する酸化セリウムの量が35質量部以下であれば、酸化セリウム特有の黄色味が抑えられ、コアとして用いた酸化チタンを含む粒子の本来の色を再現しやすい。また、酸化ケイ素を主成分とする第1の被覆層により、酸化チタンを含む粒子との密着性の低下が抑えられやすくなり、塗膜形成用組成物を調製する際に、第2の被覆層が脱落しにくい。特許文献1に記載の顔料は、酸化セリウムの量が極端に少ないため、紫外線遮断能が不充分であり、顔料の光触媒作用が充分に抑えられていない。
 前記第2の被覆層に含まれる酸化セリウムの量は、第2の被覆層が他の金属酸化物を含む場合、該他の金属酸化物の量を含まない。また、第2の被覆層が複数の層からなる場合、それら全ての層についての酸化セリウムの合計量である。
(第3の被覆層)
 第3の被覆層は、酸化ケイ素を含む層である。
 第3の被覆層の酸化ケイ素は、酸化セリウムが有する黄色味を薄める。そのため、第3の被覆層を設けることにより、コアとして用いた酸化チタンを含む粒子の本来の色を再現できる。また、酸化ケイ素は、紫外線遮断能が酸化セリウムに比べて低いものの、フッ素樹脂基材や、塗膜形成用組成物および塗膜に含まれるフッ素樹脂バインダーから発生するフッ化水素、および、フッ素樹脂以外の樹脂バインダーの場合はその樹脂バインダーから発生する酸性分解物、に対する耐性が酸化セリウムに比べて高い。その結果、第3の被覆層を設けることで、酸化セリウムを含む第2の被覆層をフッ化水素等の酸性分解物から保護し、第2の被覆層の紫外線遮断能の低下を抑制する。
 第3の被覆層に含まれる酸化ケイ素としては、エチルシリケート等の加水分解により生成される結晶性シリカ、ナトリウムイオン等を含む水ガラスからなる非晶質の無定形シリカ等が挙げられる。
 第3の被覆層は、酸化ケイ素を主成分とする層が好ましい。酸化ケイ素を主成分とする層とは、酸化ケイ素の含有量が50質量%以上の層である。酸化ケイ素を主成分とする層における酸化ケイ素の含有量は、60質量%以上が好ましく、75質量%以上がより好ましく、100質量%が特に好ましい。
 第3の被覆層は、単一の層からなっていてもよく、複数の層からなっていてもよい。第3の被覆層が複数の層からなる場合は、第3の被覆層の一部は、酸化ケイ素の含有量が50質量%未満(ただし、ゼロではなく10質量%以上が好ましい。)である層であってもよい。この場合、酸化ケイ素を主成分とする層は、第3の被覆層全体に対して、50質量%以上が好ましく、60質量%以上がより好ましい。
 第3の被覆層に含まれる酸化ケイ素以外の成分としては、酸化ケイ素以外の他の金属酸化物、例えば、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、酸化ジルコニウムが挙げられる。なかでも、複合粒子の製造において第1の被覆層上に第2の被覆層を形成する際に、水等への粒子の分散が容易になることから、酸化アルミニウムや水酸化アルミニウムが好ましい。
 第3の被覆層は、第1の被覆層と同じであってもよく、異なっていてもよい。
 第3の被覆層に含まれる酸化ケイ素の量は、酸化チタンを含む粒子の酸化チタン100質量部に対して、5~60質量部が好ましく、10~50質量部がより好ましく、10~30質量部がさらに好ましい。酸化チタン100質量部に対する酸化ケイ素の量が、5質量部以上であれば、酸化セリウムを含む第2の被覆層をフッ化水素から保護しやすい。酸化チタン100質量部に対する酸化ケイ素の量が60質量部以下であれば、第3の被覆層が厚くなりすぎることを防止しやすいため、塗膜形成用組成物を調製する際に第3の被覆層が脱落しにくい。また、複合粒子の屈折率の低下が抑えられるため、塗膜およびの可視光線反射率を抑えるために必要な複合粒子の量を抑制しやすい。特許文献1に記載の顔料は、フッ素樹脂とともに用いることを想定していないため、緻密無定形シリカの量が比較的少なく、酸化セリウムをフッ化水素から充分に保護できない場合がある。
 また、第3の被覆層に含まれる酸化ケイ素の量は、第2の被覆層に含まれる酸化セリウム100質量部に対して、50~300質量部が好ましく、100~200質量部がより好ましい。酸化セリウム100質量部に対する酸化ケイ素の量が50質量部以上であれば、酸化セリウムを含む第2の被覆層をフッ化水素から保護しやすい。酸化セリウム100質量部に対する酸化ケイ素の量が300質量部以下であれば、第3の被覆層が厚くなりすぎないため、塗膜形成用組成物を調製する際に第3の被覆層が脱落しにくい。また、複合粒子の屈折率の低下が抑えられるため、塗膜および樹脂フィルムの可視光線反射率を抑えるために必要な複合粒子の量を抑制しやすい。
 前記第3の被覆層に含まれる酸化ケイ素の量は、第3の被覆層が他の金属酸化物を含む場合、該他の金属酸化物の量を含まない。また、第3の被覆層が複数の層からなる場合、それら全ての層についての酸化ケイ素の合計量である。
(他の層)
 本発明の複合粒子は、必要に応じて、第2の被覆層と第3の被覆層との間、および第3の被覆層よりも外側の少なくとも一つに、他の層を有していてもよい。
 他の層としては、例えば、第3の被覆層よりも外側に形成される、酸化アルミニウム層、水酸化アルミニウム層、界面活性剤層等が挙げられる。酸化アルミニウム層、水酸化アルミニウム層および界面活性剤層は、フッ素樹脂バインダーを含有する塗料やインキに対する複合粒子のなじみ(分散性)を良くする層である。界面活性剤としては、シリコーンオイル、ステアリン酸等が挙げられる。
(複合粒子の製造方法)
 本発明の複合粒子は、例えば、下記(a)~(d)工程を有する製造方法(A)、または下記(e)~(h)工程を有する製造方法(B)にて製造できる。
製造方法(A):
 (a)酸化チタンを含む粒子上に、第1の被覆層を形成し、酸化ケイ素被覆粒子を得る工程。
 (b)酸化ケイ素被覆粒子に、不溶性セリウム化合物を沈積させ、不溶性セリウム化合物被覆粒子を得る工程。
 (c)不溶性セリウム化合物被覆粒子上に、第3の被覆層を形成し、前駆体粒子を得る工程。
 (d)前駆体粒子を焼成して不溶性セリウム化合物を酸化セリウムとし、複合粒子を得る工程。
製造方法(B):
 (e)酸化チタンを含む粒子上に、第1の被覆層を形成し、酸化ケイ素被覆粒子を得る工程。
 (f)酸化ケイ素被覆粒子に、不溶性セリウム化合物を沈積させ、不溶性セリウム化合物被覆粒子を得る工程。
 (g)不溶性セリウム化合物被覆粒子を焼成して不溶性セリウム化合物を酸化セリウムとし、酸化セリウム被覆粒子を得る工程。
 (h)酸化セリウム被覆粒子上に、第3の被覆層を形成し、複合粒子を得る工程。
 製造方法(A)の詳細
(a)工程:
 第1の被覆層は、特開昭53-33228号公報に記載の方法(a1)、特開昭58-84863号公報に記載の方法(a2)等により形成される。
 (a1)酸化チタンを含む粒子のスラリーを80~100℃に維持しながら、該スラリーのpHを9~10.5に調整し、ケイ酸ナトリウムを急速に添加した後、pHが再び9~10.5となるように中和し、その後、80~100℃で50~60分間保持する。
 (a2)酸化チタンを含む粒子のスラリーを60~100℃に維持しながら、ケイ酸塩溶液を添加後、徐々に鉱酸を添加するか、またはケイ酸塩溶液と鉱酸とを同時に添加して、該スラリーのpHを8以上に調整し、被覆処理物を得る。その後、固液分離した被覆処理物を加熱焼成して、被覆層から結晶水を脱離させ、酸化ケイ素を含む層に変成させて加熱焼成物(酸化ケイ素被覆粒子)を得る。
 焼成温度は、300~1000℃が好ましく、500~900℃がより好ましい。焼成温度が300℃以上であれば、結晶水が脱離しやすい。焼成温度が1000℃以下であれば、焼結が進んで酸化チタンを含む粒子同士が強固に凝集することを抑制しやすい。
 前記方法(a1)および(a2)は広く行われており、耐候性酸化チタンとして市販されている。酸化チタンを含む粒子上に第1の被覆層を形成した酸化ケイ素被覆粒子としては、市販品を用いてもよい。
 具体的には、商品名「CR90」、「PFC105」(以上、石原産業社製)、「FTR700」、「D918」(以上、堺化学社製)、「JR805」、「JR806」(以上、テイカ社製)等が挙げられる。
 また、前記方法(a1)および(a2)以外にも、酸化チタン顔料の光触媒作用を抑制する目的で、酸化ケイ素、酸化アルミニウム等の含水酸化物(または、水和酸化物、水酸化物)、無水酸化物等の無機化合物を表面に被覆する方法が示されている。例えば、特開平10-130527号公報、特開平8-259731号公報、特開平10-110115号公報、特開2008-81578号公報、特開2006-182896号公報等に記載の方法を用いてもよい。特開平10-130527号公報に記載の方法によれば、酸化チタン粒子表面に、高密度シリカと多孔質シリカが順に被覆された酸化ケイ素被覆粒子が得られる。
(b)工程:
 不溶性セリウム化合物は、水に不溶なセリウム化合物である。不溶性セリウム化合物としては、水酸化セリウム、リン酸セリウム、炭酸セリウム等が挙げられ、水酸化セリウムが好ましい。
 不溶性セリウム化合物被覆粒子は、例えば、下記方法で製造できる。
 酸化ケイ素被覆粒子を水に分散させ、水分散液を得る。該水分散液を加熱しながら、該水分散液に硝酸セリウム水溶液を滴下する。続いて、該水分散液に水酸化ナトリウム水溶液を、該水分散液のpHが7~9となるように滴下することにより、酸化ケイ素被覆粒子上に水酸化セリウムが沈積される。ついで、不溶性セリウム化合物被覆粒子を含む液をろ過し、不溶性セリウム化合物被覆粒子を水洗、乾燥する。
(c)工程:
 第3の被覆層は、ケイ酸塩(ケイ酸ナトリウム等。)を加水分解する、またはアルコキシシラン(エチルシリケート等。)を加水分解することによって形成される。
 前駆体粒子は、例えば、下記方法で製造できる。
 不溶性セリウム化合物被覆粒子を、分散機、乳化機等を用いて水に分散させ、水分散液を得る。該水分散液を撹拌しながら、該水分散液にケイ酸塩溶液(3号ケイ酸ナトリウム等。)を滴下し、加水分解して不溶性セリウム化合物被覆粒子上に第3の被覆層を形成する。前駆体粒子を含む液をろ過し、前駆体粒子を水洗、乾燥する。
(d)工程:
 不溶性セリウム塩よりも酸化セリウムが化学的に安定であるため、焼成を行う。焼成温度は、200~1000℃が好ましく、400~600℃がより好ましい。
 焼成時間は、1~3時間が好ましい。
 焼成された粒子の塊を粉砕することによって、複合粒子を得る。
 製造方法(B)の詳細
(e)工程:
 (e)工程は、(a)工程と同様に行う。
(f)工程:
 (f)工程は、(b)工程と同様に行う。
(g)工程:
 不溶性セリウム塩よりも酸化セリウムが化学的に安定であるため、焼成を行う。焼成温度は、200~1000℃が好ましく、400~600℃がより好ましい。
 焼成時間は、1~3時間が好ましい。
 焼成された粒子の塊を粉砕することによって、酸化セリウム被覆粒子を得る。
(h)工程:
 複合粒子は、例えば、下記方法で製造できる。
 酸化セリウム被覆粒子を、水/アルコール混合分散媒に分散させ、分散液を得る。該分散液を撹拌しながら、該分散液にアルコキシシラン(エチルシリケート等。)を添加し、加水分解して酸化セリウム被覆粒子上に第3の被覆層を形成する。複合粒子を含む液をろ過し、複合粒子を水洗、乾燥(必要に応じて焼成)する。
 本発明の複合粒子は、塗膜や樹脂フィルムの変色、可視光線反射率の変化を長期間安定して高度に抑制できる。塗膜中の複合粒子が直接接する材料、塗膜中の複合粒子が影響を及ぼす(または複合粒子により影響を受ける)おそれのある材料としては、基材材料と、塗膜形成用組成物および塗膜に含まれる樹脂(樹脂バインダー)がある。
 本発明の複合粒子は、基材材料がフッ素樹脂材料であるか、または、樹脂バインダーがフッ素樹脂バインダーである場合に適用することが好ましい。また、本発明の複合粒子は、フッ素樹脂材料からなる基材に、フッ素樹脂バインダーを使用した塗膜形成用組成物により塗膜を形成する場合に適用することがより好ましい。
<塗膜形成用組成物>
 本発明の塗膜形成用組成物は、本発明の複合粒子と、樹脂(樹脂バインダー)と、液体媒体を含む組成物である。本発明の塗膜形成用組成物は、印刷法や塗布法により塗膜を形成する組成物である。本発明において、塗膜とは、基材表面に形成された、複合粒子と樹脂バインダーとを含む薄膜をいう。塗膜は、基材表面に塗膜形成用組成物の薄膜(以下、「湿潤膜」という。)を形成した後、液状媒体を除去することで形成される。
 塗膜形成用組成物中の複合粒子の含有量は、全塗膜形成用組成物100質量%に対して、5~50質量%が好ましく、15~30質量%がより好ましい。
 塗膜形成用組成物中の樹脂バインダー(樹脂固形分)の含有量は、全塗膜形成用組成物100質量%に対して、5~60質量%が好ましく、15~40質量%がより好ましい。
 本発明の塗膜形成用組成物としては、印刷インキおよび塗料組成物が挙げられる。印刷インキとは、印刷法に使用する塗膜形成用組成物である。塗料組成物とは、塗布法に使用する塗膜形成用組成物である。
[印刷インキ]
 本発明の印刷インキは、印刷法により塗膜を形成する塗膜形成用組成物であり、本発明の複合粒子と樹脂(樹脂バインダー)と液状媒体(溶媒)とを含む。印刷法とは、基材の目的とする表面の一部に印刷インキを供給することによって、塗膜形成表面部と塗膜非形成表面部とを形成する方法であり、通常塗膜を有する部分で模様、画像、文字等が形成される。印刷法としては、グラビア印刷法、スクリーン印刷法等が挙げられる。
 樹脂バインダーは、固体状または液体状の樹脂の形態、または樹脂を溶媒に溶解もしくは分散させた形態で市販されている。特に溶媒溶解性の樹脂が好ましい。
 樹脂バインダーとしては、樹脂自体が優れた耐候性を有し、樹脂フィルムとの密着性に優れる点から、フッ素樹脂、アクリルポリオール、アクリル樹脂、またはアクリルシリコーンが好ましく、耐候性が優れる点から、フッ素樹脂がより好ましい。
 バインダー用フッ素樹脂としては、塗料用フッ素樹脂として知られている溶媒溶解性の良好なフッ素樹脂が好ましい。
 バインダー用フッ素樹脂としては、塗料用フッ素樹脂として市販されている、旭硝子社製の「ルミフロン」(商品名)、ダイネオン社製の「THV」(商品名)等が挙げられる。該フッ素樹脂は、トルエン、メチルエチルケトン等の溶媒に可溶であり、樹脂バインダーとして好適である。
 塗料用フッ素樹脂は、通常硬化剤と併用する熱硬化性樹脂タイプであるが、硬化剤を使用しない塗料用フッ素樹脂もある。例えば、前記「ルミフロン」は、フルオロエチレン単位とビニルエーテル単位とを有する共重合体であり、水酸基を有する。水酸基を有するフッ素樹脂は多くの場合硬化剤と併用されるが、硬化剤と併用することは必須ではない。硬化剤を併用すると比較的硬質の塗膜が得られ、硬化剤を併用しないと比較的柔軟な塗膜が得られる。
 アクリルポリオールは、水酸基を有する単量体(ヒドロキシアルキルアクリレート、ヒドロキシアルキルメタクリレート等。)と他の単量体(アルキルアクリレート、アルキルメタクリレート等。)との共重合体であり、前記水酸基を有するフッ素樹脂と同様に硬化剤と併用して使用されることが多い。アクリルポリオールとしては、大成ファインケミカル社製の「アクリレットQT507-28」(商品名)等が挙げられる。
 アクリル樹脂は、アクリレート系単量体(アルキルアクリレート、アルキルメタクリレート等。)の1種以上の重合体、または前記アクリレート系単量体と他の単量体との共重合体である。アクリル樹脂としては、三菱レイヨン社製の「ダイヤナールBP80」(商品名)等が挙げられる。
 アクリルシリコーンは、アクリル樹脂のポリマー鎖とオルガノシリコーン鎖(ジメチルシリコーン等。)とが結合した共重合体である。アクリルシリコーンとしては、チッソ社製の「サイラコートSCT-8102」(商品名)等が挙げられる。
 液状媒体(溶媒)は、複合粒子の分散および樹脂バインダーを溶解または分散するものであり、水、有機溶媒等の常温で液体であるもの(その沸点は通常150℃以下である。)を意味する。
 溶媒としては、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、アルコール、ソルベッソ(エクソン社製の芳香族炭化水素混合物)、アノン、N-メチルピロリドン等の有機溶剤;水等が挙げられる。溶媒は、印刷法(グラビア印刷法、スクリーン印刷法等。)に応じ、樹脂フィルム等の物品上での印刷インキのはじき、転写率、印刷インキの乾燥性および印刷インキの保存安定性等を考慮して、最適な溶剤を選定する。例えば、フッ素樹脂フィルムへのグラビア印刷においては、印刷のために表面処理されたフッ素樹脂フィルムの表面を濡らしやすく、かつあまり沸点が高くない点から、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、またはこれらの混合溶媒が好ましい。
 印刷インキは、希釈用の溶媒を含んでいてもよい。
 印刷インキ中の複合粒子の含有量は、全印刷インキ100質量%に対して、5~50質量%が好ましく、15~30質量%がより好ましい。複合粒子の含有量が5質量%以上であれば、隠蔽性が得られやすく、目標とする可視光線反射率を得ることが容易になる。複合粒子の含有量が50質量%以下であれば、印刷時の粘度が高くなりすぎることを防ぎやすく、鮮明で、欠点のない印刷を施しやすい。また、基材への密着性が向上する。
 また、印刷インキ中の複合粒子の含有量は、樹脂バインダー(樹脂固形分)100質量部に対して、30~200質量部が好ましく、50~150質量部がより好ましい。
 印刷インキ中の樹脂バインダー(樹脂固形分)の含有量は、全印刷インキ100質量%に対して、10~50質量%が好ましく、15~40質量%がより好ましい。樹脂固形分の含有量が10質量%以上であれば、乾燥後の厚みが1μm以上の塗膜を得やすく、目標の可視光線反射率を得やすい。樹脂固形分の含有量が50質量%以下であれば、印刷時の粘度が高くなりすぎることを防ぎやすく、鮮明で欠点のない印刷を施しやすい。
 印刷インキは、本発明の複合粒子以外の他の顔料を含んでいてもよい。他の顔料としては、有機顔料、無機顔料等の着色顔料が挙げられる。具体的には、カーボンブラック(黒色顔料)、酸化鉄(赤色顔料)、アルミコバルト酸化物(青色顔料)、銅フタロシアニン(青色顔料、緑色顔料)、ペリレン(赤色顔料)、バナジン酸ビスマス(黄色顔料)等が挙げられる。
 印刷インキ中の複合粒子と他の顔料との合計量は、樹脂バインダー100質量部に対して、30~200質量部が好ましく、50~150質量部がより好ましい。
 塗膜は、印刷インキ中の樹脂バインダーが硬化性樹脂(または硬化剤との併用)であれば、湿潤膜を形成した後、液状媒体の除去と同時、または液状媒体を除去した後に、樹脂バインダーを硬化することで形成できる。また、樹脂バインダーが非硬化性樹脂で、硬化剤を併用していなければ、液状媒体の除去により固体化することで塗膜を形成できる。また、液状媒体の除去により固体化し、加熱溶融した後に冷却して固体化することでも塗膜を形成できる。
[塗料組成物]
 塗料組成物は、塗布法により塗膜を形成する塗膜形成用組成物であり、本発明の複合粒子と樹脂バインダーと液体媒体を含む。塗布法は、印刷法以外で塗膜を形成する方法であり、通常、基材の目的とする表面の全面に塗膜を形成する方法である。ただし、基材表面に塗料組成物が付着する部分と付着しない部分をあらかじめ設定し、塗布法により模様、画像、文字等を形成してもよい。
 塗料組成物中の複合粒子の含有量は、全塗料組成物100質量%に対して、10~50質量%が好ましく、15~30質量%がより好ましい。複合粒子の含有量が10質量%以上であれば、隠蔽性が得られやすく、基材の色の影響を受けにくい。また、複合粒子の含有量が50質量%以下であれば、塗布時の粘度が高くなりすぎることを抑制しやすく、均一な厚みを有する塗膜を形成しやすい。
 また、塗料組成物中の複合粒子の量は、樹脂バインダー(樹脂固形分)100質量部に対して10~200質量部が好ましく、30~150質量部がより好ましい。
 塗料組成物に含まれる樹脂バインダーと液状媒体は、印刷インキで挙げたものと同じものが挙げられる。また、場合によっては、液状媒体として水を使用してもよい。
 樹脂バインダーとしては、フッ素樹脂、アクリルポリオール、アクリル樹脂、またはアクリルシリコーンが好ましく、耐候性に優れる点から、フッ素樹脂がより好ましい。塗料組成物に用いるフッ素樹脂バインダーは、前記印刷インキにおけるフッ素樹脂バインダーと基本的に同じである。ただし、印刷インキでは硬化剤を併用する必要は特にないのに対して、塗料組成物では多くの場合硬化剤を併用する点で異なる。これは、塗布法により形成された塗膜は、印刷法で形成された塗膜と比較して膜厚が厚いことが多く、比較的厚い膜を充分に硬化させるためには硬化剤を必要とするためである。
 フッ素樹脂バインダーとしては、塗料用フッ素樹脂として知られている、溶媒可溶性または水分散性の含フッ素重合体と硬化剤の組合せが好ましい。
 該含フッ素重合体としては、フルオロオレフィンと炭化水素系単量体との共重合体であって、硬化反応性部位を有する重合体が好ましい。硬化反応性部位は、炭化水素系単量体の一部として硬化反応性部位を有する単量体を使用することにより導入される。
 フルオロオレフィンとしては、テトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、フッ化ビニリデン、またはパーフルオロプロピルビニルエーテルが好ましく、テトラフルオロエチレン、またはクロロトリフルオロエチレンがより好ましい。
 炭化水素系単量体としては、アルケニルエーテル系単量体(ビニルエーテル類、アリルエーテル類、イソプロペニルエーテル類等。)、アルケニルエステル系単量体(カルボン酸ビニルエステル類、カルボン酸アリルエステル類、不飽和カルボン酸エステル類等。)が好ましい。炭化水素系単量体としては、ビニルエーテル類の1種以上からなるか、またはビニルエーテル類の1種以上と他の炭化水素系単量体(特にカルボン酸ビニルエステル類が好ましい。)の1種以上の組合せからなることが特に好ましい。ビニルエーテル類としては、アルキルビニルエーテル(エチルビニルエーテル、ブチルビニルエーテル等。)、シクロアルキルビニルエーテル(シクロヘキシルビニルエーテル等。)、ヒドロキシアルキルビニルエーテル等が挙げられる。カルボン酸ビニルエステル類としては、酢酸ビニル、ピバル酸ビニル等が挙げられる。
 フルオロオレフィンと炭化水素系単量体との共重合体におけるフルオロオレフィンに基づく繰返し単位の割合は、全繰り返し単位100モル%に対して、30~70モル%が好ましく、40~60モル%がより好ましい。
 含フッ素重合体における硬化反応性部位としては、水酸基、カルボキシ基またはエポキシ基が好ましい。また、含フッ素重合体におけるこれらの官能基に他の官能基を導入して形成される硬化反応性部位であってもよい。また、含フッ素重合体は2種以上の官能基を有していてもよい。例えば、水酸基とカルボキシ基を有する含フッ素重合体を使用できる。水酸基、カルボキシ基、エポキシ基等の官能基は、これら官能基を有する炭化水素系単量体を共重合させることにより導入される。これら官能基を有する炭化水素系単量体としては、例えば、4-ヒドロキシブチルビニルエーテル、グリシジルビニルエーテル、グリシジルビニルエステル等が挙げられる。
 特に好ましい含フッ素重合体は、水酸基含有含フッ素重合体である。その水酸基価は10~150mgKOH/gが好ましい。
 塗料組成物中の樹脂バインダー(樹脂固形分)の含有量は、全塗料組成物100質量%に対して、10~60質量%が好ましく、15~40質量%がより好ましい。樹脂固形分の含有量が10質量%以上であれば、乾燥後の厚みとして5μm以上の塗膜が得られやすい。樹脂固形分の含有量が60質量%以下であれば、塗布時の粘度が高くなりすぎることを抑制しやすく、均一な厚みを有する塗膜を形成しやすい。
 硬化剤は、塗料用硬化剤として公知の硬化剤を適宜選択して使用できる。具体的には、イソシアネート系硬化剤、ブロックイソシアネート系硬化剤、アミノプラスト系硬化剤、多価カルボン酸系硬化剤、多価アミン系硬化剤等が挙げられる。硬化剤の選択は、含フッ素重合体が有する硬化反応性部位の種類、硬化特性等を考慮して行うことが好ましい。水酸基含有含フッ素重合体と併用する硬化剤としては、イソシアネート系硬化剤、ブロックイソシアネート系硬化剤、またはアミノプラスト系硬化剤が好ましい。
 常温で硬化反応を生じる硬化剤を用いる場合、水酸基含有含フッ素重合体を含有する主剤と、硬化剤とを別個に調製しておき、塗膜形成時にこれらを混合する二液硬化型の塗料組成物とすることが好ましい。水酸基含有含フッ素重合体と反応しない他の成分は主剤に含有させることが好ましい。二液硬化型の塗料組成物は、主剤と硬化剤を混合した塗料組成物を基材上に塗布し、常温で乾燥させることにより、該基材上に塗膜が形成される。
 また、加熱により硬化反応を生じる硬化剤を用いる場合は、塗料組成物中において硬化剤と水酸基含有含フッ素重合体とを共存させることができ、一液硬化型の焼付け塗料組成物とすることができる。この場合、塗料組成物を基材上に塗布し、焼付けを行うことにより該基材上に塗膜が形成される。
 常温で硬化反応を生じる硬化剤としては、例えば、無黄変ジイソシアネート類(ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート等。)、多価イソシアネート系硬化剤(前記無黄変ジイソシアネート類の付加物または多量体等。)が挙げられる。
 加熱により硬化反応を生じる硬化剤としては、ブロックイソシアネート系硬化剤、アミノプラスト系硬化剤等が挙げられる。
 特に、イソシアネート基を含有するポリイソシアネート系硬化剤が有用である。この場合、ジブチル錫ジラウレート等の硬化触媒をさらに添加し、硬化を促進させることが好ましい。
 硬化剤の使用量は、少なすぎると充分な硬化性が得られず、多すぎると硬化剤の未反応部位が多く残存するため塗膜の耐久性の点で好ましくない。硬化剤の使用量は、これらの不都合が生じないように適宜設定できる。例えば、水酸基含有含フッ素重合体と硬化剤の併用であれば、硬化剤の使用量は、水酸基含有含フッ素重合体100質量部に対して、0.1~200質量部が好ましく、1~100質量部がより好ましい。
 塗料組成物中における、水酸基含有含フッ素重合体から供与されるOHと、硬化剤中に存在するNCOのモル比率[NCO]/[OH]は、0.5以上3.0以下が好ましい。モル比率[NCO]/[OH]が0.5以上であれば、充分な硬化性が得られやすい。モル比率[NCO]/[OH]が3.0以下であれば、未反応のNCO基に起因する塗膜の耐久性低下を防止しやすい。硬化剤を用いない場合、本発明の塗料組成物は、一液ラッカータイプの塗料組成物として使用できる。
 塗料組成物は、本発明の複合粒子以外の他の顔料を含んでもよい。他の顔料としては、有機顔料、無機顔料等の着色顔料が挙げられる。具体的には、カーボンブラック(黒色顔料)、酸化鉄(赤色顔料)、アルミコバルト酸化物(青色顔料)、銅フタロシアニン(青色顔料、緑色顔料)、ペリレン(赤色顔料)、バナジン酸ビスマス(黄色顔料)等が挙げられる。
 塗料組成物中の本発明の複合粒子と他の顔料との合計量は、樹脂バインダー100質量部に対して、10~200質量部が好ましく、30~150質量部がより好ましい。
 塗膜は、塗料組成物中の樹脂バインダーが硬化性樹脂(または硬化剤との併用)であれば、湿潤膜を形成した後、液状媒体の除去と同時、または液状媒体を除去した後に、樹脂バインダーを硬化することで形成できる。また、樹脂バインダーが非硬化性樹脂で、硬化剤を併用していなければ、液状媒体の除去により固体化することで塗膜を形成できる。また、液状媒体の除去により固体化し、加熱溶融した後に冷却して固体化することでも塗膜を形成できる。
<塗装物品>
 本発明の塗装物品は、本発明の塗膜形成用組成物を用いて形成された塗膜を表面に有する物品である。すなわち、本発明の塗装物品は、物品の表面に、印刷インキを用いて印刷法により形成した塗膜、または塗料組成物を用いて塗布法により形成した塗膜を有する。以下、印刷法により形成した塗膜を有する塗装物品と、塗布法により形成した塗膜を有する塗装物品を順に説明する。
 印刷インキを使用した印刷法により、その表面に塗膜が形成される基材(物品)を、特に「印刷基材」という。印刷基材としては各種材料からなる基材を使用できる。本発明の複合粒子は、可視光線反射率を調整できる耐久性の高い塗膜を形成しうる顔料であるため、印刷基材は可視光線透過性を有する基材が好ましい。印刷基材としては、樹脂フィルム、樹脂シート、ガラスシート等が挙げられる。樹脂シートとは、樹脂フィルムよりも厚さの厚い板状体をいう。
 印刷基材としては、樹脂フィルムが特に好ましい。印刷基材が樹脂フィルム等の平面状基材の場合、塗膜はその基材の片面のみに形成してもよく、両面に形成してもよい。
 以下、樹脂フィルム上に印刷法により塗膜を形成した塗膜付き樹脂フィルムについて詳細に説明する。
[塗膜付き樹脂フィルム]
 図1は、本発明の、塗膜を有する樹脂フィルムの一例を示す断面図である。塗膜付樹脂フィルム10は、樹脂フィルム12上に、塗膜14を有する。塗膜付樹脂フィルム10は、塗膜14がフッ素樹脂バインダーを含むことが好ましい。また、樹脂フィルム12がフッ素樹脂フィルムであることが好ましい。
 樹脂フィルム12の材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート(以下、「PET」という。)、アクリル樹脂、ポリカーボネート、フッ素樹脂等が挙げられる。なかでも、耐候性の点から、フッ素樹脂が好ましい。特に、樹脂フィルム12がフッ素樹脂フィルムでない場合は、印刷インキにおける樹脂バインダーがフッ素樹脂バインダーであることが好ましい。
 フィルムに用いるフッ素樹脂としては、フッ化ビニル系重合体、フッ化ビニリデン系重合体、フッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン系共重合体、テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン-フッ化ビニリデン系共重合体、テトラフルオロエチレン-プロピレン系共重合体、テトラフルオロエチレン-フッ化ビニリデン-プロピレン系共重合体、エチレン-テトラフルオロエチレン系共重合体(以下、「ETFE」という。)、ヘキサフルオロプロピレン-テトラフルオロエチレン系共重合体、パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)-テトラフルオロエチレン系共重合体等が挙げられる。
 フィルムに用いるフッ素樹脂としては、透明性および耐候性が優れる点から、ETFE、ヘキサフルオロプロピレン-テトラフルオロエチレン系共重合体、パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)-テトラフルオロエチレン系共重合体、テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン-フッ化ビニリデン系共重合体、またはフッ化ビニリデン系重合体が好ましい。
 樹脂フィルム12の厚さは、5~500μmが好ましく、20~300μmがより好ましい。樹脂フィルムの厚さが500μm超であると、フィルムの柔軟性が不足し、曲面形状を有するフィルムのデザインに対応できないおそれがある。また、厚さが5μm未満であると、ハンドリングが困難な上に、構造材料として期待される機械的強度を満たさないおそれがある。
 塗膜14の膜厚は、0.2~20μmが好ましく、0.5~10μmがより好ましく、1~5μmが特に好ましい。膜厚が20μm超であると、寒暖による樹脂フィルム12のわずかな膨張・収縮に塗膜14が追従することができず、塗膜14の剥離が生ずるおそれがある。また、膜厚が0.2μm未満であると、塗膜14のわずな目減りが塗膜性能を大きく低下させるおそれがある。そのため、フィルムの梱包や輸送時において、他材料との接触等による磨耗に充分な配慮が必要となる他、砂嵐による磨耗が生じることもある。
 塗膜付樹脂フィルム10を屋根材、壁装材等として用いる場合、塗膜付樹脂フィルム10の層構成は、図1に示すように光20が入射する側から塗膜14、樹脂フィルム12の順(トッププリント)であってもよく、図2に示すように光20が入射する側から樹脂フィルム12、塗膜14の順(バックプリント)であってもよい。いずれにせよ、耐候性の点から、樹脂フィルム12、塗膜14のうちフッ素樹脂を含む方を、光20が入射する側とすることが好ましい。
 塗膜付樹脂フィルム10は、例えば、印刷法によって樹脂フィルム12表面に印刷インキを塗布して湿潤膜を形成した後、湿潤膜に含まれる溶媒を揮発させ、塗膜14を形成することにより製造できる。印刷インキ中の樹脂バインダーが硬化性樹脂の場合は、溶媒の揮発除去と同時に、または溶媒の揮発除去を行った後、樹脂バインダーを硬化させる。樹脂バインダーの硬化は通常加熱硬化で行われるが、常温硬化性樹脂の場合は加熱は必須ではない。光硬化性樹脂の場合は紫外線等を照射して硬化させる。
 印刷法としては、グラビア印刷法、スクリーン印刷法等が挙げられる。通常、印刷により、樹脂フィルム12表面上に、塗膜14が存在しない部分を地とし、塗膜14を図として、模様、画像、文字等が形成される。樹脂フィルム12の表面積に対して塗膜14の面積の割合が高い場合は、地と図の関係が逆になることもある。ドット状、ライン状の塗膜を多数形成して、樹脂フィルム12の表面積に対する塗膜14の面積の割合を調整することにより、樹脂フィルム12の可視光線反射率を調整できる。
 塗膜14と樹脂フィルム12との密着性を向上させるために、印刷後、湿潤膜中の溶媒を除去しつつ、または溶媒を除去した後に、塗膜を60℃~150℃で2~30秒間加熱することが好ましい。樹脂バインダーが硬化性樹脂の場合は、この加熱により充分硬化させることができる。樹脂バインダーが非硬化性樹脂の場合にも、樹脂フィルム12との密着性が向上する。例えば、硬化剤を併用しない水酸基含有フッ素樹脂の場合には、後述の表面処理を施したフッ素樹脂フィルムの表面に生成した官能基に、樹脂バインダーの水酸基を反応させて、塗膜14と樹脂フィルム12との密着性を向上させることができる。
 印刷の際には、塗膜14と樹脂フィルム12との密着性を向上させるために、樹脂フィルム12の、塗膜14が形成される面に、予め表面処理を施しておくことが好ましい。
 表面処理としては、コロナ放電処理、金属ナトリウム処理、機械的粗面化処理、エキシマレーザー処理等が挙げられる。なかでも、安価な点から、コロナ放電処理が好ましい。
 コロナ放電処理を行う際には、樹脂フィルム12の製造ライン上にコロナ放電処理機を配置して逐次処理することが製造プロセス上有利である。処理条件は、処理する樹脂フィルム12の材料、所望する処理の程度により選択される。コロナ放電処理は、強度0.1~10kW、処理時間0.5~100m/分の条件で行うことが好ましい。
 表面処理は、塗膜14と樹脂フィルム12との良好な密着性を得るために、樹脂フィルム12の表面張力が0.035N/m以上となるように施すことが好ましい。樹脂フィルム12の表面張力は、0.04N/m以上がより好ましい。
 表面処理を施すことによって、酸素含有官能基および/または窒素含有官能基が樹脂フィルム12の表面に導入され、印刷後に樹脂フィルム12の表面の官能基と、塗膜14中のフッ素樹脂、シリコーン樹脂、アクリルシリコーン樹脂、硬化剤等の中の酸素含有官能基(水酸基、カルボキシル基等。)とが化学結合を形成して、塗膜14と樹脂フィルム12との密着性が向上すると考えられる。
 塗膜付樹脂フィルム10の可視光線反射率は、5~75%が好ましく、10~65%がより好ましい。塗膜付樹脂フィルム10の可視光線反射率が5%以上であれば、その意匠性を認識しやすい。また、5%以上あれば、塗膜付樹脂フィルム10により形成された膜構造物内の室温が上がりすぎることを防ぐことが可能になる。塗膜付樹脂フィルム10の可視光線反射率が75%以下であれば、意匠性が付与されていたとしても、冬場に中で人間が活動するのに必要な照度を確保しやすい。
 塗膜付樹脂フィルム10の可視光線反射率は、JIS R3106「板ガラス類の透過率・反射率・放射率・日射熱取得率の試験方法」にしたがって測定される。
 塗膜14が樹脂フィルム12の表面の一部に形成されている場合、塗膜付樹脂フィルム10の可視光線反射率は、下記式から求める。
 塗膜付樹脂フィルムの可視光線反射率=(塗膜が形成された部分の可視光線反射率)×(塗膜が形成された部分の面積比)+(塗膜が形成されていない部分の可視光線反射率)×(塗膜が形成されていない部分の面積比)。
 例えば、可視光線反射率4%のフッ素樹脂からなる樹脂フィルム12に、樹脂フィルム12の表面積の50%に塗膜14を形成し、塗膜14を形成した部分の可視光線反射率が60%であった場合、塗膜付樹脂フィルム10全体の可視光線反射率は32%と計算される。
 塗膜付樹脂フィルム10の可視光線反射率は、塗膜14中の顔料(複合粒子を含む。)の量、塗膜14の厚さ、塗膜14の面積等を適宜設定することによって、任意に設定できる。
 通常の塗膜付樹脂フィルムでは、樹脂フィルム12側から光が入射するバックプリント暴露(例えば、図2。)の場合、塗膜14と樹脂フィルム12との界面に、塗膜14を透過することなく光が当たるため、塗膜14のひび割れ等の劣化に加えて、界面の密着性が低下し、塗膜14と樹脂フィルム12とが剥離する場合がある。また、樹脂バインダーが酸化チタンの光触媒作用により分解されると、塗膜14における酸化チタンを含む粒子の分散状態が変わり、酸化チタンを含む粒子が凝集する。そのため、可視光線反射率が上がり、可視光線透過率が下がるという現象が見られる。この場合、塗膜14を構成している樹脂バインダーは分解しているため、セロハンテープ剥離試験では、容易に凝集破壊を生ずる。さらに、酸化チタンの光触媒作用によって樹脂フィルム12自体の分解も起こり、樹脂フィルム12の機械的強度が著しく低下することがある。緑顔料と白顔料を混合して緑白色の塗膜を形成した場合等、他の顔料と併用した場合においても同様に、樹脂バインダーが白顔料の酸化チタンの光触媒作用により分解されると、塗膜14がフィルムから剥離することがある。
 一方、塗膜14側から光が入射するトッププリント暴露(例えば、図1。)の場合、劣化は塗膜14の表層から始まる。塗膜14の表層がもろくなると、セロハンテープ剥離試験で塗膜14の凝集破壊を生じる。しかし、塗膜14に含まれる酸化チタンを含む粒子が紫外線をある程度遮断するため、塗膜14と樹脂フィルム12との界面まで劣化が進むには長い時間がかかり、バックプリント暴露に比べると塗膜14と樹脂フィルム12との剥離は起こりにくい。また、光触媒作用が、樹脂フィルム12自体まで及びにくく、バックプリント暴露に比べると樹脂フィルム12の機械的強度は低下しにくい。
 しかし、緑顔料と白顔料を混合して緑白色の塗膜を形成した場合等、他の顔料と併用した場合、酸化チタンによる光触媒作用によって樹脂バインダーが分解されると、塗膜14では酸化チタンと樹脂バインダーの存在分布が変わり、酸化チタン粒子が表層に凝集する。そのため、塗膜の色が大きく変化し、緑白色が明らかに白色に近づく。すなわち、可視光線反射率が増加し、反射色差(△E*)が大きく変化する。色座標で見れば、L*(明度)が大きく増加する。
 以上のように、従来の酸化チタンを用いたインキでは、トッププリントの場合は特に可視光線反射率および色の変化が生じやすく、バックプリントの場合は特に密着性の低下が生じやすい。このため、この用途に使用される複合粒子には、特に耐候性に優れた特性が必要である。この用途に適した印刷インキ(塗膜形成用組成物)に用いる複合粒子としては、複合粒子中の酸化セリウムの量が多いものが好ましい。具体的には、第2被覆層の酸化セリウムの量が、酸化チタンを含む粒子に含まれる酸化チタン100質量部に対して、5~30質量部である複合粒子が特に好ましい。酸化セリウムの量が前記範囲の複合粒子であれば、バックプリント暴露の場合であっても、光触媒作用による樹脂フィルムの機械的強度の低下が起こりにくい。したがって、この複合粒子であれば、バックプリント用の印刷インキとトッププリント用の印刷インキを区別することなく、良好な塗膜を形成できる。
 なお、本発明の塗膜付樹脂フィルムは、塗料組成物を用いて塗布法により形成してもよい。
 次に、塗料組成物を用いた塗布法により形成した塗膜を有する塗装物品について説明する。ここで、塗料組成物を用いた塗布法により、表面に塗膜が形成される基材(物品)を特に「塗装基材」という。
 塗装基材の材料は特に限定されない。例えば、前記印刷基材として挙げた材料(フッ素樹脂等。)のほか、それ以外の各種合成樹脂材料または天然樹脂材料、無機質材料(金属、ガラス、セラミックス、無機質セメント等。)が挙げられる。ただし、この場合、その塗料組成物における樹脂バインダーはフッ素樹脂バインダーであることが好ましい。
 塗装基材の形状はフィルムやシート等に限定されない。また、塗装基材は、可視光線透過性を有していても、有していなくてもよい。
 本発明の塗料組成物により形成される塗膜は、特に屋外物品に設けられることが好ましい。すなわち、塗装基材としては、屋外物品が好ましい。
 屋外物品としては、例えば、輸送用機器(自動車、電車、ヘリコプター、船、自転車、雪上車、ロープウェイ、リフト、フォバークラフト、自動二輪車等。)、建築用部材(サッシュ、シャッター、貯水タンク、ドア、バルコニー、建築物外壁、建築用外板パネル、屋根材、階段、天窓、コンクリート塀等。)、道路部材(ガードレール、歩道橋、防音壁、標識、高速道路側壁、鉄道高架橋、橋梁等。)、プラント設備(タンク、パイプ、塔、煙突等。)、農業用設備(ビニールハウス、温室、サイロ、農業用シート等。)、通信用設備(電柱、送電鉄塔、パラボラアンテナ等。)、電気機器(電気配線ボックス、照明器具、エアコン屋外器、洗濯機等。)、モニュメント、墓石、舗装材、風防シート、防水シート、建築用養生シート等が挙げられる。
 塗膜の形成は、塗料組成物を塗布した後、樹脂バインダーが硬化性樹脂でなく、硬化剤を併用していなければ、乾燥させて液状媒体を除去することにより形成できる。また、必要に応じて加熱乾燥してもよい。樹脂バインダーが硬化性樹脂であるか、硬化剤を併用していれば、また必要に応じて焼付け硬化を行ってもよい。
 塗料組成物の塗布法としては、公知の方法が使用できる。例えば、はけ塗り、ローラー塗布、ワイプまたはスキージによる手塗り、回転塗布、浸漬塗布、バーコート、カーテンフロー、ダイコート、フローコート、スプレーコート、スポンジコート等が挙げられる。特に現場施工の場合は、塗膜のムラが発生しにくく、被塗装部分の大きさに適宜対応しやすい点でスポンジコートが好ましい。
 また、塗膜の機械的強度を高める目的で、塗料組成物を塗布した後、工程上許容される範囲において、加熱、紫外線照射、または電子線照射等を適宜行ってもよい。加熱温度は塗装基材の耐熱性を加味して設定する。
 塗膜の膜厚は、10~1000μmが好ましく、30~300μmがより好ましい。膜厚が10μm以上であれば、屋外における砂、小石等の衝突による塗膜のへこみや、磨耗等の物理的な塗膜の破壊が進んだ場合でも、酸性雨やオゾンガスが塗膜を浸透して塗装基材が変質することを抑制しやすい。また、膜厚が1000μm以下であれば、塗料組成物の乾燥が均一になりやすく、緻密な塗膜を形成することが容易になる。
 なお、本発明の複合粒子の用途は、本発明の塗膜形成用組成物の成分としての用途に限られるものではない。例えば、樹脂バインダーとして液状の硬化性樹脂を使用することにより、液状媒体を使用することなく、本発明のものと同様の塗膜形成用組成物としてもよい。
[作用効果]
 以下、本発明の複合粒子の作用効果について詳述する。
 特許文献3に記載の2つの被覆層を有する複合粒子では、印刷インキや塗料組成物として用いると、酸化チタンの変色、分解および光触媒作用が充分に抑制されないことがあった。該理由について本発明者が検討したところ、特許文献3に記載の複合粒子は、印刷インキまたは塗料組成物の製造における下記工程(α)または工程(β)において、酸化セリウムを含む被覆層および酸化ケイ素を含む被覆層が、ともに酸化チタンを含む粒子から脱落してしまうことが要因であることがわかった。つまり、下記工程(α)または工程(β)において、多くの粒子で前記2つの被覆層が酸化チタンを含む粒子から脱落し、酸化セリウムで被覆されていない面(酸化チタンを含む粒子そのもの)が露出することで、その部分から酸化チタンの変色、分解および光触媒作用が生じていることがわかった。
 (α)酸化セリウムを含む被覆層上に酸化ケイ素を含む被覆層を形成した後、その粒子の塊を粉砕して粒子径を0.2~0.8μm程度に整える工程。
 (β)所定の粒度分布を有する印刷インキを得るために、3本ロールによるインキ練りを行ったり、あるいは、ボールミルやビーズミル等により、粉砕しながらインキワニス中に分散させる工程。
 そこで、さらに検討を行い、本発明者は、酸化チタンを含む粒子と酸化セリウムを含む被覆層の間に、酸化ケイ素を含む被覆層をさらに形成することで、酸化セリウムを含む被覆層の脱落を抑制できることを見い出した。すなわち、酸化チタンを含む粒子に、酸化ケイ素を含む第1の被覆層、酸化セリウムを含む第2の被覆層および酸化ケイ素を含む第3の被覆層を順次形成することで、第2の被覆層および第3の被覆層の脱落を防止して、酸化チタンの変色、分解および光触媒作用を安定して高度に抑制できることを見い出した。第1の被覆層を設けることで第2の被覆層および第3の被覆層の脱落を防止できる機構の詳細は定かではないが、第1の被覆層は、酸化チタンを含む粒子と第2の被覆層とを強固に密着させるバインダーとしての役割を果たしていると考えられる。
 第2の被覆層は、該層に含まれる酸化セリウムが紫外線遮蔽能を有しているため、酸化チタンを含む粒子まで到達する紫外線の量を低減する。これにより、第2の被覆層に覆われる酸化チタンが紫外線に影響を受けることを抑制する。
 第2の被覆層を設けない場合でも、酸化チタンを含む粒子と基材(樹脂フィルム等。)または樹脂バインダーとは接触しないため、光触媒作用により基材等が劣化することはある程度抑えられる。しかし、第2の被覆層を設けないと、基材等の劣化を抑える効果は低い。これは、基材等の劣化を抑えるためには、酸化チタンを含む粒子と基材等が接触しないようにすることだけでなく、酸化チタンを含む粒子に到達する紫外線を低減することが重要であることを示している。
 第3の被覆層は、フッ化水素により第2の被覆層の紫外線遮断能が低下することを抑制する。フッ化水素による第2の被覆層の紫外線遮断能の低下の機構は下記の通りである。
 塗膜または基材(樹脂フィルム等。)が、フッ素樹脂を含んでいると、下記理由からフッ化水素が発生する。
 (I)フッ素樹脂を含む樹脂フィルムに塗膜を形成する前に、コロナ放電処理等の表面処理を行った場合、フッ素樹脂の分解によってフッ化水素が発生する。
 (II)樹脂フィルムを太陽光にさらすと、フッ素樹脂の光分解によってフッ化水素が発生する。
 (III)充分に被覆されていない酸化チタンが存在すると、その光触媒作用による樹脂フィルムや樹脂バインダーのフッ素樹脂の分解によってフッ化水素が発生する。
 (IV)樹脂バインダーとして最も耐候性が良いとされるフッ素樹脂を使用した場合であっても、10年を超えるような暴露によって、樹脂バインダーが光分解し、微量のフッ素水素が発生したり、原料単量体の構成元素に由来した塩化水素が発生したりする。
 酸化セリウムがフッ化水素と反応すると、紫外線遮断能の低いフッ化セリウムとなり、第2の被覆層の紫外線遮断能が低下する。
 なお、樹脂バインダーとしてフッ素樹脂以外の樹脂を使用した場合における、酸性分解物による第2の被覆層の紫外線遮断能の低下の機構は下記の通りである。
 (V)樹脂バインダーがウレタン樹脂、アクリル樹脂、またはアクリルシリコーン樹脂である場合、その樹脂自らの耐候性が低いために、例えばアクリル酸のような酸性分解物が発生する。
 (VI)充分に被覆されていない酸化チタンが存在すると、その光触媒作用による樹脂バインダーの分解によって酸性分解物が発生する。
 酸化セリウムが酸性分解物と反応すると、紫外線遮断能が低く水溶性の塩化セリウムや硝酸セリウム等のセリウム塩となるため、雨水中に容易に溶出し、第2の被覆層の紫外線遮断能が低下する。
 本発明の複合粒子では、第3の被覆層を設け、フッ化水素等の酸性分解物から第2の被覆層の酸化セリウムを保護することで、第2の被覆層の紫外線遮断能の低下を抑制する。
 以上説明したように、本発明の複合粒子は、紫外線遮断能に優れる酸化セリウムを含む第2の被覆層により、酸化チタンに到達する紫外線の量が低減され、紫外線による酸化チタンの変色、分解、および光触媒作用が抑えられる。また、フッ化水素に対する耐性が比較的高い酸化ケイ素を含む第3の被覆層により、フッ化水素等による酸化セリウムの紫外線遮断能の低下が抑えられる。さらに、酸化チタンを含む粒子と第2の被覆層の間に設けた酸化ケイ素を含む第1の被覆層により、酸化チタンを含む粒子と第2の被覆層の密着性が向上する。これにより、複合粒子に大きなせん断力が加わるインキ製造時の分散工程やロール混練の工程等においても、第2の被覆層および第3の被覆層が脱落することが抑制される。その結果、本発明の複合粒子は、酸化セリウムによる紫外線遮断能を長期間安定して維持でき、酸化チタンの変色、分解および光触媒作用が長期間安定して抑えられる。
 また、本発明の複合粒子は、第2の被覆層が酸化ケイ素を含む第3の被覆層で被覆されているため、酸化セリウムの黄色味が薄められる。そのため、コアとして用いた酸化チタンを含む粒子の本来の色を再現できる。
 第1の被覆層を設けた効果は、本発明の複合粒子と他の顔料とを併用する場合に特に顕著に得られる。酸化チタンの光触媒作用による塗膜および樹脂フィルムの変色は、より色が白くなるように変化する。そのため、例えば本発明の複合粒子を単独で用いて形成した塗膜を有する白色の樹脂フィルムは、製造当初から白色であるため、たとえ光触媒作用が発現したとしても、変色がはっきりとは認識されない。しかし、例えば、黒顔料(カーボンブラック)と混合してライトグレイ色の塗膜を形成した場合、または緑顔料(NiCoZnTi酸化物)と混合して淡緑色の塗膜を形成した場合に、光触媒作用により白く変色すると、その変色ははっきりと認識される。すなわち、このような場合に耐候性試験を行うと、本発明の複合粒子を用いたことにより塗膜の変色が抑制される効果が顕著に観測される。
 色差△E*が3程度の変化まで許容される場合があるが、それを超えた場合には明らかに異なった色になり、好ましくない。特に優れた耐候性を示す色差△E*としては、1以下であることが好ましい。
 本発明の塗膜形成用組成物からなる印刷インキおよび塗料組成物は、本発明の複合粒子を含むため、紫外線による変色、分解、および光触媒作用が安定して高度に抑えられる。そのため、本発明の印刷インキおよび塗料組成物は、酸化チタンを含むにも関わらず、変色、可視光線反射率の変化、機械的強度の低下が長期間安定して抑えられ、基材との密着性に優れた塗膜を形成できる。
 本発明の塗装物品は、前記塗膜を有するため、塗膜の変色、可視光線反射率の変化等が長期間安定して抑制される。特に、本発明の塗膜付樹脂フィルムにおいては、塗膜の変色、剥離、可視光線反射率の変化だけでなく、樹脂フィルム自体の変色、可視光線反射率の変化、機械的強度の低下も長期間安定して抑えられる。また、塗料組成物により形成した塗膜を有する屋外物品では、屋外暴露時の変色、光沢の低下が安定して高度抑えられるうえ、雨、雪、直射日光等の長期間の暴露にも耐えうる、優れた耐候性(特に耐酸性雨性)も付与される。
 以下、実施例及び比較例を示して本発明を詳細に説明する。ただし、本発明は以下の記載によっては限定されない。
 例1~5は実施例、例6~13は比較例、例14は参考例である。
(酸化チタン、酸化セリウム、酸化ケイ素の含有量)
 複合粒子中の酸化チタン、酸化セリウム、酸化ケイ素の含有量は、日立製作所社製のSEM-EDXインテグレーションシステムS-3400NXを用いて定量した。
(複合粒子の平均粒子径)
 得られた複合粒子を、イソプロパノール中に入れ、固形分濃度約0.1質量%とした後、超音波により複合粒子を完全に分散させた。その後、コロジオン膜上に滴下し、乾燥させてから、走査型電子顕微鏡(日立製作所社製のSEM-EDXインテグレーションシステムS-3400NX)を使用してSEM観察を行った。得られたSEM像の中から、無作為に抽出された20個の粒子の直径の平均値をとり、平均粒子径を算出した。
(可視光線反射率)
 塗膜付樹脂フィルムの可視光線反射率は、分光光度計(島津製作所社製、UV-3100PC)を用い、JIS R3106「板ガラス類の透過率・反射率・放射率・日射熱取得率の試験方法」にしたがって測定した。可視光線反射率は、トッププリント曝露、バックプリント曝露のいずれについても塗膜側から光を照射して測定した。
(促進耐候性試験)
 JIS K7350-4に準拠したオープンフレームカーボンアークランプを備えたサンシャインウェザメータ(スガ試験機社製、300サンシャインウェザメータ)を用い、5000時間の促進耐候性試験を行った。
 促進耐候性試験は、塗膜側から光が入射するトッププリント暴露、および樹脂フィルム側から光が入射するバックプリント暴露について行った。促進耐候試験後に、塗膜付樹脂フィルムの可視光線反射率を測定した。
 促進耐候試験前後の塗膜付樹脂フィルムの可視光線反射率の変化は、塗膜付樹脂フィルムの変色の目安ともなる。
(剥離試験)
 促進耐候性試験後に、塗膜にセロハンテープを貼り、セロハンテープを剥離した後の塗膜の状態を目視で確認し、下記基準にて評価した。
 ○:塗膜の剥離なし。
 ×:塗膜の剥離あり。
 塗膜の剥離の有無は、塗膜付樹脂フィルムの機械的強度の目安ともなる。
(色差)
 塗膜の色差については、耐候性試験前後に反射色(L*,a*,b*)を測定し、該反射色から求めた。その方法は、JIS Z8722に準拠し、スガ試験機製の分光測色計 SC-Tを使用して測定した。
[例1]
 複合粒子の製造:
 酸化チタン顔料(石原産業社製、CR50、平均粒子径0.20μmの酸化チタン粒子)と、分散剤としてP換算で0.05質量%に相当するピロリン酸ナトリウムとを水に添加し、サンドミルを用いて予備粉砕を行い、酸化チタン濃度300g/リットルの水性スラリーを得た。このスラリーの0.4リットルを攪拌しながら80℃に昇温し、その温度を維持しながら、酸化チタン粒子に対してSiO換算で5質量%に相当するケイ酸ナトリウム水溶液を添加した。ついで、pHが5前後になるように硫酸(1規定)を60分かけて添加し、その後に60分間撹拌して熟成させ、緻密含水シリカの第1の被覆層を形成した。その後、吸引濾過器を用いて、洗浄、固液分離を行い、被覆処理物を得た。得られた被覆処理物を、電気炉を用いて700℃で1時間かけて加熱焼成し、加熱焼成物(酸化ケイ素被覆粒子)を得た。
 蛍光X線分析によれば、酸化チタン100質量部に対し、シリカは5質量部であった。
 前記加熱焼成物を水中に投入し、サンドミルを用いて湿式粉砕して、酸化ケイ素被覆粒子を再分散し、濃度300g/リットルの水性スラリーを得た。これを80℃に加熱および攪拌しながら、該水分散液に硝酸セリウム水溶液(セリウム含有量:CeO換算で19質量%)を滴下した。該水分散液に水酸化ナトリウム溶液を添加し、該液をpH7~9に中和して、シリカ被覆酸化チタンの表面に水酸化セリウムを沈積させ、水酸化セリウム被覆粒子とした。水酸化セリウム被覆粒子を含む液をろ過し、水酸化セリウム被覆粒子を水洗、乾燥した。水酸化セリウム被覆粒子の塊を粉砕して、水酸化セリウム被覆粒子を得た。
 水酸化セリウム被覆粒子を純水10リットルに加え、デスパミルで1時間分散させ、水分散液を得た。該水分散液を80℃に加熱および撹拌しながら、該水分散液に3号ケイ酸ナトリウム(ケイ素含有量:SiO換算で28.5質量%)の348gを添加した。この際、希硫酸(2規定水溶液)を併せて添加して、液のpHを9~11に保ち、さらに1時間撹拌を続けた。ついで、希硫酸(2規定水溶液)を添加して液のpHを6~8とし、水酸化セリウム被覆粒子上に第3の被覆層を形成し、前駆体粒子を得た。
 前駆体粒子を含む液をろ過し、前駆体粒子を水洗、乾燥した。前駆体粒子の塊を粉砕して、前駆体粒子を得た。
 前駆体粒子を500℃で2時間焼成し、粒子の塊をハンマーミルで粉砕して平均粒子径が0.25μmの複合粒子を得た。
 該複合粒子における酸化チタンの含有量は68.6質量%であり、酸化セリウムの含有量は10.0質量%であり、酸化ケイ素の含有量は21.4質量%であった。これと前記蛍光X線分析の結果から、複合粒子100質量%中、酸化チタンは68.6質量%、第1の被覆層の酸化ケイ素は3.4質量%、第2の被覆層の酸化セリウムは10.0質量%、第3の酸化ケイ素の層は18.0質量%であった。
 したがって、酸化チタン100質量部に対し、第1の被覆層の酸化ケイ素は5.0質量部、第2の被覆層の酸化セリウムは14.6質量部、第3の被覆層の酸化ケイ素は26.2質量部であった。
 印刷インキの製造:
 樹脂バインダーである溶剤可溶型フッ素樹脂の溶液(旭硝子社製、ルミフロン916N、固形分:65質量%、溶媒:キシレン)100gに、前記複合体粒子の48.75g、緑色顔料の16.25g(米国シェファード社 Green223 CoNiZnTi酸化物)を加え、ボールミルで分散させて、固形分中の顔料濃度50質量%の緑白色の液状物を得た。つまり、該液状物の組成を、樹脂65g、複合粒子65g、溶剤35gとし、複合粒子と緑色顔料とフッ素樹脂固形分の質量比を75:25:100とした。さらに、粘度調節のために、トルエン/メチルエチルケトン=50/50(質量比)の混合溶剤80gを添加して、印刷インキを得た。すなわち、印刷インキの総質量を100とすれば、白系複合体粒子の質量は6.75、緑顔料は20.25、フッ素樹脂は27、キシレンは14、トルエンは16、メチルエチルケトンは16であった。
 塗膜付樹脂フィルムの製造:
 厚さ200μmのETFEフィルムに、150W・分/mの処理密度で空気中にてコロナ放電処理を施した。ETFEフィルムのコロナ放電処理面に前記印刷インキを、乾燥後の厚さが2μmになるように、グラビア印刷法にて塗布し、塗膜を100℃で60秒乾燥させ、塗膜付樹脂フィルムを得た。
 促進耐候試験前後の塗膜付樹脂フィルムの可視光線反射率を測定した。結果を表2および3に示す。また、トッププリント暴露による促進耐候試験前後の塗膜付樹脂フィルムの光学チャートを図3に、バックプリント暴露による促進耐候試験前後の塗膜付樹脂フィルムの光学チャートを図4に示す。また、剥離試験を行った。結果を表2および3に示す。
[例2]
 原料の仕込量を変更し、例1と同様にして表1に示す複合粒子を得た。その後、該複合粒子と緑色顔料とフッ素樹脂固形分の質量比を95:5:100とした印刷インキと、ETFEフィルムの代わりに、50μmのコロナ放電処理済みのPETフィルムを使用した以外は、例1と同様にして塗膜付樹脂フィルムを得た。インキ層(塗膜)の厚みはグラビア版の深さにより調整した。
 促進耐候試験前後の塗膜付樹脂フィルムの可視光線反射率を測定した。結果を表2および3に示す。また、反射光の色差測定と剥離試験を行った。結果を表2および3に示す。
[例3~4]
 原料の仕込量を変更し、例1と同様にして表1に示す複合粒子を得た。その後、該複合粒子と緑色顔料とフッ素樹脂固形分の質量比を90:10:100とした印刷インキを用い、全面印刷を2回繰り返し、塗膜の厚みを4μmとした以外は、例1と同様にして塗膜付樹脂フィルムを得た。
 促進耐候試験前後の塗膜付樹脂フィルムの可視光線反射率を測定した。結果を表2および3に示す。また、反射光の色差測定と剥離試験を行った。結果を表2および3に示す。
[例5]
 原料の仕込量を変更し、例1と同様にして表1に示す複合粒子を得た。さらに、例1と同様にして塗膜付樹脂フィルムを得た。
 促進耐候試験前後の塗膜付樹脂フィルムの可視光線反射率を測定した。結果を表2および3に示す。また、反射光の色差測定と剥離試験を行った。結果を表2および3に示す。
[例6~9]
 原料の仕込量を変更し、例1と同様にして表1に示す複合粒子を得た。なお、例6は、被覆層を全く設けない酸化チタンそのものである。該複合粒子を用いた以外は、例1と同様にして印刷インキを製造し、塗膜付樹脂フィルムを得た。
 促進耐候試験前後の塗膜付樹脂フィルムの可視光線反射率を測定した。結果を表2および3に示す。また、反射光の色差測定と剥離試験を行った。結果を表2および3に示す。また、例7におけるトッププリント暴露による促進耐候試験前後の塗膜付樹脂フィルムの光学チャートを図5に、バックプリント暴露による促進耐候試験前後の塗膜付樹脂フィルムの光学チャートを図6に示す。
[例10~11]
 原料の仕込量を変更し、例1と同様にして表1に示す複合粒子を得た。該複合粒子を用いた以外は、例2と同じ質量比で印刷インキを製造し、例1と同様にして塗膜付樹脂フィルムを得た。
 促進耐候試験前後の塗膜付樹脂フィルムの可視光線反射率を測定した。結果を表2および3に示す。また、反射光の色差測定と剥離試験を行った。結果を表2および3に示す。
[例12]
 原料の仕込量を変更し、例1と同様にして表1に示す複合粒子を得た。該複合粒子を用いた以外は、例3および4と同じ質量比で印刷インキを製造し、例1と同様にして塗膜付樹脂フィルムを得た。
 促進耐候試験前後の塗膜付樹脂フィルムの可視光線反射率を測定した。結果を表2および3に示す。また、反射光の色差測定と剥離試験を行った。結果を表2および3に示す。
[例13]
 原料の仕込量を変更し、例1と同様にして表1に示す複合粒子を得た。さらに、塗膜の厚みを1μmとした以外は、例1と同様にして塗膜付樹脂フィルムを得た。塗膜の厚みはグラビア版の深さにより調整した。
 促進耐候試験前後の塗膜付樹脂フィルムの可視光線反射率を測定した。結果を表2および3に示す。また、反射光の色差測定と剥離試験を行った。結果を表2および3に示す。
[例14]
 複合粒子を用いず、緑色顔料の量を例1における複合材料と緑色顔料の合計量と同じ65gにした以外は、例1と同様にして印刷インキを製造し、塗膜付樹脂フィルムを得た。
 促進耐候試験前後の塗膜付樹脂フィルムの可視光線反射率を測定した。結果を表2および3に示す。また、反射光の色差測定と剥離試験を行った。結果を表2および3に示す。また、トッププリント暴露による促進耐候試験前後の塗膜付樹脂フィルムの光学チャートを図7に、バックプリント暴露による促進耐候試験前後の塗膜付樹脂フィルムの光学チャートを図8に示す。
 表1におけるWa:Wb:Wcは、塗膜中の複合粒子(質量Wa)と緑色顔料(質量Wb)とフッ素樹脂固形分(質量Wc)の質量比を示す。また、樹脂バインダーにおける「F」とは、樹脂バインダーとしてフッ素樹脂バインダーを用いたことを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 表2および3に示すように、例1の塗膜付樹脂フィルムにおける可視光線反射率変化は、バックプリント暴露で-0.8%であり、トッププリント暴露では-0.4%であった。また、反射色差は、バックプリント暴露で1.1、トッププリント暴露で0.9であった。トッププリント曝露はバックプリント曝露に比べて、光が直接塗膜に当たるために色や可視光線反射率が変化しやすい(例えば、被覆層を有さないチタン粒子を用いた例6参照。)。本発明の複合粒子を用いると、トッププリント曝露においても、促進耐候試験の前後で色および可視光線反射率はほとんど変化しなかった。このように、本発明の複合粒子は、酸化チタンを含むにもかかわらずその光触媒作用を充分に抑制し、可視光線反射率および色の変化を、緑色顔料のみを用いた例14とほぼ同等の範囲内に抑制できた。また、例1の塗膜付樹脂フィルムでは、塗膜の剥離が起きやすいバックプリント曝露(例えば、第2および第3の被覆層を設けていないものを用いた例7、例9参照。)においても、塗膜の剥離は起きず、塗膜の密着性が良好であった。
 例2~5の塗膜付樹脂フィルムでも同様に、可視光線反射率の変化が小さく、色差も3未満で変化がほとんどなく、酸化チタンの光触媒作用が安定して抑制されていた。また、塗膜の密着性が良好であった。
 なお、例3および4の塗膜付樹脂フィルムは、例2の塗膜付樹脂フィルムよりも少ない量の複合粒子を用いているにもかかわらず塗膜の可視光線反射率が増加しているが、これは例3および4では塗膜の厚みが4μmと厚いことで、例2の塗膜よりも透過光が少なく、反射光が多くなったためである。
 一方、被覆層を全く設けずに酸化チタンを用いた例6の塗膜付樹脂フィルムは、トッププリント曝露において可視光線反射率の変化(10.0%)が大きく、色が白く変化したことがはっきりとわかった(色差12.4)。また、トッププリント曝露でもバックプリント曝露でも塗膜の剥離が見られた。
 第2および第3の被覆層を有さない複合粒子を用いた例7~9の塗膜付樹脂フィルムでは、トッププリント曝露において可視光線反射率の変化が大きく、色差も5を超えており変化が大きかった。また、例7~9ではバックプリント曝露において塗膜の剥離が見られ、例8では、トッププリント曝露においても塗膜の剥離が見られた。
 第1の被覆層を有さない例10および11の塗膜付樹脂フィルムは、塗膜の剥離は見られなかったものの、トッププリント曝露における可視光線反射率および色の変化が大きく、酸化チタンの光触媒作用が充分に抑えられていなかった。
 同様に、第1の被覆層を有さない例12の塗膜付樹脂フィルムは、同等の第2および第3の被覆層を有する粒子を用いた例3に比べて、トッププリント曝露における可視光線反射率および色の変化が大きく、酸化チタンの光触媒作用が充分に抑えられていなかった。
 また、第1の被覆層を有さない例13の塗膜付樹脂フィルムは、同等の第2および第3の被覆層を有する粒子を用いた例5に比べて、トッププリント曝露における可視光線反射率および色の変化が大きく、酸化チタンの光触媒作用が充分に抑えられていなかった。
 以上のように、本発明の複合粒子を用いた塗膜付樹脂フィルムでは、第1の被覆層を設けたことで第2および第3の被覆層の脱落が抑制され、酸化チタンの変色、分解および光触媒作用を安定して高度に抑制された。
 本発明の複合粒子は、フッ素樹脂を含む塗膜形成用組成物(印刷インキ、塗料組成物)用の顔料として有用である。本発明の印刷インキは、フッ素樹脂を含む樹脂フィルム上に塗膜を形成するためのインキとして有用である。本発明の塗膜付樹脂フィルムは、屋外展示場、スポーツ施設、農業ハウス等の建築・構築物の屋根材、壁装材等に有用である。また、本発明の塗料組成物は、塗膜を物品の表面に形成するための塗料として有用である。本発明の塗装物品は、輸送用機器、建築用部材、道路部材、プラント設備、農業用設備、通信用設備、電気機器等として有用である。
 なお、2009年7月27日に出願された日本特許出願2009-174356号の明細書、特許請求の範囲、図面及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。
 10 塗膜付樹脂フィルム 12 樹脂フィルム 14 塗膜

Claims (11)

  1.  内側から順に、酸化チタンを含む粒子と、酸化ケイ素を含む第1の被覆層と、酸化セリウムを含む第2の被覆層と、酸化ケイ素を含む第3の被覆層とを有し、
     平均粒子径が0.15~3μmであることを特徴とする複合粒子。
  2.  前記酸化チタン100質量部に対して、前記第1の被覆層の酸化ケイ素が0.5~15質量部、前記第2の被覆層の酸化セリウムが3~35質量部、前記第3の被覆層の酸化ケイ素が5~60質量部である、請求項1に記載の複合粒子。
  3.  請求項1または2に記載の複合粒子と樹脂と液体媒体とを含む、塗膜形成用組成物。
  4.  前記樹脂がフッ素樹脂である、請求項3に記載の塗膜形成用組成物。
  5.  請求項3または4に記載の塗膜形成用組成物からなる印刷インキ。
  6.  請求項3または4に記載の塗膜形成用組成物からなる塗料組成物。
  7.  請求項3または4に記載の塗膜形成用組成物により形成された塗膜を有する、塗装物品。
  8.  樹脂フィルムの少なくとも片面に、請求項3または4に記載の塗膜形成用組成物により形成された塗膜を有する、塗膜付樹脂フィルム。
  9.  前記塗膜が、印刷法により形成された塗膜である、請求項8に記載の塗膜付樹脂フィルム。
  10.  前記樹脂フィルムがフッ素樹脂フィルムである、請求項8または9に記載の塗膜付樹脂フィルム。
  11.  JIS R3106にしたがって測定される可視光線反射率が5~75%である、請求項8~10に記載の塗膜付樹脂フィルム。
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