WO2011016353A1 - コアシェル型複合酸化物微粒子の分散液、該分散液の製造方法、および該微粒子を含む塗料組成物 - Google Patents

コアシェル型複合酸化物微粒子の分散液、該分散液の製造方法、および該微粒子を含む塗料組成物 Download PDF

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fine particles
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composite oxide
shell
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石原 庸一
平井 俊晴
小松 通郎
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日揮触媒化成株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a dispersion of core-shell composite oxide fine particles, a method for producing the dispersion, a coating composition containing the core-shell composite oxide fine particles, a curable coating, and a substrate with a curable coating.
  • Oxide fine particles and composite oxide fine particles such as zirconium, titanium, and tin have a higher refractive index than silica particles, and are generally used as refractive index adjusting fillers for transparent coatings such as hard coats. .
  • these high refractive index particles are blended in a coating composition for film formation, there are problems that the reactivity with the binder component and the dispersion stability in the coating composition and in the film are low.
  • a coating composition having an organic silicon compound or a resin composition as a binder component it may be desired to store or use in an acidic region.
  • a dispersion of high refractive index particles has an acidic pH region.
  • surface treatment with a silane coupling agent is known, but it is difficult to sufficiently treat the surface of such particles with a silane coupling agent, and sufficient dispersion stability is obtained. Therefore, development of a more effective treatment method has been desired.
  • Patent Document 1 describes a method of coating the surface of zirconia fine particles with antimony pentoxide and / or silica. Further, with respect to titanium oxide fine particles and composite oxide fine particles, there is a problem that the weather resistance and light resistance of the coating film are lowered due to the activity of titanium. As a technique for solving such a problem, Patent Document 2 describes composite oxide fine particles in which titanium and tin oxide core particles are coated with silicon oxide and zirconium or / and aluminum oxide.
  • Patent Document 3 describes a titanium oxide sol in which titanium oxide sol particles are coated with a layer made of a hydrated oxide of silicon and aluminum. Further, Patent Document 4 describes inorganic oxide fine particles having silica-alumina hydrate deposited on the surface as an intermediate for producing antibacterial inorganic oxide fine particles.
  • the modified zirconia fine particles described in Patent Document 1 are improved in dispersibility and increased in stability by being coated with antimony pentoxide and / or silica on the surface of the zirconia fine particles, but this effect is further developed. In addition, it has been required to further improve the hardness and scratch resistance when blended in a film.
  • the composite oxide fine particles described in Patent Document 2 have a high refractive index and excellent weather resistance. However, the stability when the particles are blended into a coating composition or film, the hardness of the resulting film, and scratch resistance. It has been desired to further improve the hard coat properties such as properties.
  • the titanium oxide sol particles described in Patent Document 3 are coated with silicon oxide and aluminum oxide.
  • the stability of the dispersion of such particles, the strength when used as a film, etc. There was room for further improvement.
  • the inorganic oxide fine particles deposited with silica-alumina hydrate described in Patent Document 4 have high silica solubility due to the addition of alkaline sodium aluminate and water glass solution to alkaline core particles. In some cases, a sufficient amount of the silica-alumina layer is difficult to be formed uniformly, and the stability when such particles are used as a dispersion is not sufficient.
  • the present inventors have coated a shell containing silicon and aluminum with a specific composition on the surface of core particles not containing silicon or aluminum as a main component.
  • the present inventors have found that core-shell composite oxide fine particles having a high negative charge density within a specific range and a high shell coverage with respect to the core can be obtained, and the present invention has been completed.
  • the present invention provides a core shell in which oxide fine particles or composite oxide fine particles not containing silicon and / or aluminum as main components are used as core particles, and the surface thereof is coated with a shell made of a composite oxide containing silicon and aluminum as main components.
  • the shell is preferably a composite oxide composed of silicon and aluminum.
  • the coating amount of the shell is preferably in the range of 5 to 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the core particles.
  • the average particle diameter of the core-shell type complex oxide fine particles is preferably in the range of 8 to 60 nm.
  • the core particles are preferably oxide fine particles or composite oxide fine particles containing as a main component one or more elements selected from zirconium, tin, titanium, niobium, tungsten, antimony, and indium.
  • the core particles are oxide fine particles or composite oxide fine particles containing one or more elements selected from titanium, tin, silicon, zirconium, antimony, barium, strontium, lithium, indium, lanthanum, potassium, and sodium as subcomponents. Preferably there is.
  • the solid content concentration of the dispersion of the core-shell composite oxide fine particles is preferably in the range of 5 to 60% by weight.
  • the viscosity at a solid content concentration of 30% by weight is preferably in the range of 0.8 to 20 mPa ⁇ s.
  • the dispersion medium of the core-shell type composite oxide fine particles is water and / or alcohols such as methanol, ethanol, butanol, propanol, isopropyl alcohol, ethers such as ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, Any one or more selected from ketones such as methyl ethyl ketone and ⁇ -butyrolactone are preferable.
  • alcohols such as methanol, ethanol, butanol, propanol, isopropyl alcohol
  • ethers such as ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, Any one or more selected from ketones such as methyl ethyl ketone and ⁇ -butyrolactone are preferable.
  • the surface of the core-shell composite oxide fine particles is modified with an organosilicon compound or amines.
  • the core-shell composite oxide fine particles preferably have a pH in the range of 3.0 to 7.0.
  • the coating composition of the present invention comprises a dispersion of the core-shell composite oxide fine particles and a binder component.
  • the content of the core-shell composite oxide fine particles is preferably in the range of 0.1 to 50% by weight in terms of solid content.
  • the coating composition preferably has a viscosity in the range of 1 to 100 mPa ⁇ s when the content of the core-shell composite oxide fine particles is 30 wt% in terms of solid content.
  • the coating composition preferably further contains an ultraviolet absorber.
  • the curable coating film of the present invention is obtained by applying the coating composition on a substrate.
  • the substrate with a coating film of the present invention is characterized in that the curable coating film is provided on a substrate.
  • the method for producing a dispersion of core-shell composite oxide fine particles is as follows: (1) A silicon compound solution containing silicon alkoxide and / or silicic acid and an aqueous solution of aluminate are added to an aqueous dispersion of core particles having an average particle size in the range of 5.0 to 50.0 nm.
  • the silicon component contained in the compound solution is represented by SiO 2
  • the aluminum component contained in the aqueous solution of aluminate is represented by Al 2 O 3
  • a step of heating the mixture obtained in the above step to a temperature of 60 to 200 ° C. and stirring for 0.5 to 20 hours, It is characterized by including.
  • the manufacturing method further includes the following step (3).
  • step (3) The mixed solution obtained in the step (2) is brought into contact with a cation exchange resin, alkali metal ions contained in the mixed solution are removed by ion exchange, and the pH of the mixed solution is set to 3. Adjusting to the range of 0 to 7.0
  • the silicon compound solution and the aqueous solution of aluminate are simultaneously added to the aqueous dispersion of core particles.
  • the silicon compound solution is preferably a silicic acid solution having a pH of 3 or less.
  • the core particles are preferably oxide fine particles or composite oxide fine particles containing as a main component one or more elements selected from zirconium, tin, titanium, niobium, tungsten, antimony and indium.
  • the specific surface area of the core particles is preferably in the range of 50 to 250 m 2 / g. It is preferable that the core particles are obtained by spray drying an aqueous dispersion containing core particles, or obtained by spray drying and firing.
  • the surface treatment of the core-shell composite oxide fine particles is further performed with an organosilicon compound or an amine.
  • the production method is preferably further subjected to a concentration step and / or an organic solvent substitution step.
  • the dispersion of the core-shell composite oxide fine particles according to the present invention has a high surface negative charge per unit surface area of the particles and a high shell coverage with respect to the core, so the viscosity of the dispersion is low and the stability is very high. high.
  • the dispersion of the core-shell composite oxide fine particles is stable even at a high concentration and excellent in transparency.
  • the core-shell composite oxide fine particles according to the present invention can freely adjust a wide refractive index as high to medium refractive index particles. Further, it is very stable even in an acidic pH region, and is excellent in dispersion stability, stability against concentration, and dispersibility when blended in a coating composition and a curable coating film. Furthermore, the activity of the particles is also suppressed, and the curable coating film containing the particles has excellent hardness, scratch resistance, transparency, and weather resistance.
  • the core particles according to the present invention are oxide fine particles or composite oxide fine particles that do not contain silicon and / or aluminum as a main component.
  • the main component means a component in which the solid content weight on an oxide basis (SiO 2 and Al 2 O 3 ) occupies 70% by weight or more of the solid content weight of the core particle. It is not preferable that the core particles contain silicon and / or aluminum as a main component because core-shell composite oxide particles having a high refractive index cannot be obtained.
  • any core particles may be used as long as they do not contain silicon and / or aluminum as a main component.
  • core-shell composite oxide fine particles it is preferable to use oxide fine particles or composite oxide fine particles containing as a main component one or more metal elements selected from zirconium, tin, titanium, niobium, tungsten, antimony, and indium as the core particles.
  • the main component is a solid that exceeds 70% by weight of the core particles in terms of oxide (ZrO 2 , SnO 2 , TiO 2 , Nb 2 O 5 , WO 3 , Sb 2 O 5 , In 2 O 3 ).
  • a component having a partial weight is meant.
  • an oxide fine particle or composite oxide fine particle mainly composed of one or more metal elements selected from zirconium, tin, titanium, niobium, tungsten, antimony, and indium is used as a core particle
  • a medium-high refractive index core-shell type A dispersion of composite oxide fine particles can be obtained.
  • the core particles preferably further contain one or more elements selected from titanium, tin, silicon, zirconium, antimony, barium, strontium, lithium, indium, lanthanium, potassium, and sodium as subcomponents.
  • the subcomponent of the core particle does not include the same element as the metal element used as the main component.
  • the refractive index and ultraviolet absorption ability of the core particle can be adjusted, and the activity and the like can be suppressed.
  • the content of subcomponents, oxides equivalent value (TiO 2, SnO 2, SiO 2, ZrO 2, Sb 2 O 5, BaO, SrO, Li 2 O, In 2 O 3 , La 2 O, K 2 O, Na 2 O) are preferably in the range of 0.1 to 30% by weight, more preferably 1 to 20% by weight.
  • the content is less than 0.1% by weight, it is difficult to obtain the effect of adding the subcomponent.
  • the content exceeds 30% by weight, the refractive index of the core-shell composite oxide fine particles may decrease, the optical activity may increase, and the stability of the core particles may decrease.
  • the average particle diameter of the core particles is preferably in the range of 5 to 50 nm, more preferably 7 to 40 nm.
  • the average particle size is less than 5 nm, the stability of the aqueous dispersion of core particles is low, and the viscosity may increase when producing a dispersion of core-shell composite oxide fine particles.
  • the average particle diameter exceeds 50 nm, the average particle diameter of the core-shell composite oxide fine particles using the same is increased, and the transparency of the curable coating film according to the present invention may be reduced, so that it is preferable. Absent.
  • the specific surface area of the core particles is preferably in the range of 50 to 240 m 2 / g, more preferably 70 to 220 m 2 / g.
  • the specific surface area is less than 50 m 2 / g, the thickness of the shell coating layer is so thin that it may be difficult to obtain a desired film hardness.
  • the specific surface area exceeds 240 m 2 / g, the viscosity may increase during the production of the dispersion of the core-shell composite oxide fine particles, or the resulting dispersion of the core-shell composite oxide fine particles may aggregate. It is not preferable.
  • the main component means that the sum of silicon and aluminum is 90% by weight or more of the shell when expressed in terms of respective oxide conversion standards.
  • the coating ratio of the shell to the core particles is improved, and core-shell type composite oxide fine particles with uniform coating and high stability and weather resistance can be obtained. Furthermore, since the amount of negative charge existing per unit surface area of the core-shell type complex oxide fine particles is in a specific high range, the resulting dispersion has high stability and transparency, and can be concentrated to a high concentration. When blended, the film hardness, scratch resistance, and transparency are dramatically improved.
  • the composite oxide containing silicon and aluminum as main components does not mean a composite of a single oxide of silicon and a single oxide of aluminum, and the aluminum atoms are silicon atoms and oxygen. It means a complex oxide that uniformly contains a structure bonded via the.
  • stable core-shell type complex oxide fine particles having a high surface coverage and a negative charge at a high density on the surface can be obtained. Furthermore, stable core-shell type complex oxide fine particles with a high surface negative charge density can be uniformly dispersed in the coating film, and the surface has many OH groups that are easily contracted by polycondensation. The hardness of the blended film can be improved.
  • the weight ratio is less than 2.0, the interaction between the core-shell complex oxide fine particles becomes too strong, so that the viscosity of the dispersion becomes high and gelation may occur, resulting in a decrease in storage stability. Therefore, it is not preferable.
  • the weight ratio exceeds 30.0, the surface negative charge amount of the core-shell type composite oxide fine particles is not sufficient, or the covering ratio of the shell to the core is reduced, so the stability when concentrated is low, Particularly in the acidic region, it is not preferred because it tends to thicken or gel, and the hardness of the coating film also decreases.
  • the shell is preferably a complex oxide composed of silicon and aluminum. If the shell contains an element other than silicon and aluminum, the surface negative charge amount of the core-shell composite oxide fine particles may be reduced, or the covering ratio of the shell to the core may be reduced.
  • Core-shell type composite oxide fine particles are composed of oxide fine particles or composite oxide fine particles not containing silicon and / or aluminum as a main component, and the surface thereof is made of silicon.
  • Core-shell type composite oxide fine particles coated with a shell made of a composite oxide containing aluminum as a main component, wherein the content of silicon and aluminum contained in the shell is SiO 2 / Al in terms of the weight ratio of oxide conversion standard 2 O 3 2.0 to 30.0.
  • the amount of negative surface charge existing per unit surface area of the core-shell type composite oxide fine particles is 0.5 to 1.5 ⁇ eq / m 2 , more preferably 0.6 to 1. It is preferably in the range of 4 ⁇ eq / m 2 .
  • the surface negative charge amount is less than 0.5 ⁇ eq / m 2 , the repulsive force between the core-shell type complex oxide fine particles is not sufficient, so that the stability when concentrated is reduced, the viscosity is increased, or the gel is formed. This is not preferable.
  • the surface negative charge amount exceeds 1.5 ⁇ eq / m 2 the interaction between the core-shell composite oxide fine particles becomes strong, and the viscosity may increase or the gelation may occur.
  • the coating amount of the shell with respect to the core particles is preferably in a range where the solid content of the shell is 5 to 100 parts by weight, more preferably 7 to 80 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the solid content of the core particles. . If the coating amount of the shell is less than 5 parts by weight, the stability of the dispersion of the core-shell type complex oxide fine particles is lowered, and the hardness of the curable coating film obtained by blending this may be lowered. It is not preferable. Further, when the coating weight of the shell exceeds 100 parts by weight, the refractive index of the core-shell composite oxide fine particles is too low to be suitable for forming a curable coating on a medium to high refractive index substrate. This is not preferable.
  • the average particle diameter of the core-shell composite oxide fine particles is preferably in the range of 8 to 60 nm, more preferably 10 to 50 nm.
  • the average particle diameter is less than 8 nm, it is not preferable because the film tends to increase in viscosity when concentrated to a high concentration and a desired film hardness is difficult to obtain.
  • the transparency of the curable coating film obtained will deteriorate when the said average particle diameter exceeds 60 nm, it is unpreferable.
  • the specific surface area of the core-shell composite oxide fine particles is preferably in the range of 60 to 400 m 2 / g, more preferably in the range of 80 to 380 m 2 / g.
  • the specific surface area is less than 60 m 2 / g, the hardness of the curable coating film obtained with low reactivity with the binder component contained in the coating composition is not preferable.
  • the specific surface area exceeds 400 m 2 / g, the reactivity with the binder component becomes so high that pores are easily formed and the hardness of the curable coating film is lowered, which is not preferable.
  • the core-shell composite oxide fine particles may be obtained by further treating the surface of the shell with a known surface treatment agent such as an organosilicon compound such as a silane coupling agent or amines.
  • a known surface treatment agent such as an organosilicon compound such as a silane coupling agent or amines.
  • the refractive index of the core-shell composite oxide fine particles is 1.7 to 2.7, more preferably 1.85 to 2.5 when the core particles are titanium oxide fine particles or composite oxide fine particles. It is preferable to be in the range.
  • Such core-shell composite oxide fine particles can be suitably used as high refractive index particles.
  • the refractive index of the core-shell composite oxide fine particles is 1.6 to 2.2 when the core particles are zirconium or niobium oxide fine particles, or complex oxide fine particles mainly composed of zirconium or niobium. More preferably, it is in the range of 1.7 to 2.1.
  • Such core-shell composite oxide fine particles can be suitably used as medium to high refractive index particles.
  • the refractive index of the core-shell composite oxide fine particles is 1.5 to 2 when the core particles are tin or tungsten oxide fine particles or composite oxide fine particles mainly composed of tin, tungsten, antimony or indium. 0.0, more preferably in the range of 1.6 to 1.9.
  • Such core-shell composite oxide fine particles can be suitably used as medium refractive index particles.
  • the dispersion of the core-shell composite oxide fine particles according to the present invention is a dispersion obtained by dispersing the core-shell composite oxide fine particles in a solvent.
  • the solvent may be water or an organic solvent, or a mixture of water and an organic solvent.
  • the organic solvent include alcohols such as methanol, ethanol, butanol, propanol and isopropyl alcohol, ethers such as ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether and propylene glycol monoethyl ether, and ketones such as methyl ethyl ketone and ⁇ -butyrolactone. Etc. can be used.
  • the solid content concentration of the dispersion of the core-shell composite oxide fine particles is preferably in the range of 5 to 60% by weight, more preferably 10 to 50% by weight.
  • the solid content concentration is less than 5% by weight, it is not preferable because the solid content concentration of the coating solution is low and the solvent weight to be evaporated to obtain the coating film is not economical.
  • the dispersion may be thickened or storage stability may be lowered, which is not preferable.
  • the viscosity of the dispersion of the core-shell type complex oxide fine particles is 0.8 to 20 mPa ⁇ s, more preferably 1 to 10 ⁇ mPa ⁇ s, as measured when the solid content concentration is 30% by weight. It is preferable.
  • the viscosity is less than 0.8 mPa ⁇ s, the viscosity of the coating composition obtained by blending it becomes low, so it may be difficult to apply to the substrate depending on the coating method. .
  • blended this will become high and the application to a base material may become difficult depending on the coating method when the said viscosity exceeds 20 mPa * s, it is unpreferable.
  • the dispersion of the core-shell composite oxide fine particles according to the present invention has high dispersion stability, can be concentrated to a high concentration, has high transparency, and the refractive index and catalytic activity of the core-shell composite oxide fine particles and UV absorption. It can be used for various purposes by controlling functions and the like.
  • the core-shell composite oxide fine particles according to the present invention have a strong negative surface charge due to the composite oxide of silicon and aluminum on the surface, they can be used stably in a wide pH range. It is very stable in the acidic range of pH 3.0 to 7.0 where the dispersion liquid of medium to high refractive particles becomes unstable, so that it is suitable for coating compositions and resin compositions that are desired to be used in the acidic range. It is particularly suitable for blending.
  • the coating composition containing the dispersion of core-shell composite oxide fine particles according to the present invention a curable coating film having high transparency and weather resistance as well as high film hardness and scratch resistance is formed. Therefore, it can be used particularly suitably as a coating composition for forming a curable coating film such as a hard coat layer and a primer layer, including optical applications such as plastic lenses for eyeglasses.
  • an aqueous dispersion of core particles is prepared.
  • the aqueous dispersion of the core particles includes a neutralization hydrolysis method using a metal salt or metal alkoxide as a raw material, a hydrolysis method, and a neutralization coagulating agent that peptizes a metal hydroxide obtained by adding an alkali to an aqueous metal salt solution. It can be produced by a known liquid phase method such as a precipitation method or a hydrothermal synthesis method. Further, as such an aqueous dispersion of core particles, a commercially available aqueous dispersion of oxide particles or metal oxide particles may be used.
  • the oxide particles or composite oxide particles obtained by drying the aqueous dispersion of oxide particles or composite oxide particles obtained by the liquid phase method once or by drying and then firing, After pulverization, re-dispersed in water and deionized or classified as necessary may be used as an aqueous dispersion of core particles.
  • the powder of oxide particles or composite oxide particles obtained by a gas phase method such as a gas phase oxidation method, a gas phase decomposition method or a physical vapor synthesis (PVS) method is pulverized and redispersed in water. May be used as an aqueous dispersion of core particles.
  • the aqueous dispersion of oxide particles or composite oxide particles obtained by the liquid phase method is used as core particles as it is, the effect of further improving the stability and transparency of the resulting coating composition and film can be obtained.
  • a powder obtained by drying an aqueous dispersion of oxide particles or composite oxide particles obtained by a liquid phase method, or a powder obtained by further firing the powder, or an oxide particle or composite oxide particles obtained by a gas phase method When the powder obtained by pulverizing the powder and redispersing in water is used as an aqueous dispersion of core particles, the refractive index of the core particles is increased and the activity is also decreased. The effect which improves a rate and a weather resistance further is acquired.
  • the powder obtained by drying with a general hot air dryer is pulverized.
  • the drying is preferably performed by spray drying using a spray dryer or the like.
  • the dry powder obtained above is subjected to a calcining apparatus, and is heated at a temperature of 300 to 800 ° C. in an oxygen-containing atmosphere such as air or an atmosphere such as nitrogen. It is preferable to bake for a minute.
  • the refractive index of the resulting core particles is greatly improved.
  • the weather resistance and light resistance are also improved by firing.
  • the firing temperature is less than 300 ° C.
  • the effect of increasing the refractive index of the particles is low, and when the temperature exceeds 800 ° C., sintering between particles (especially, sintering between primary particles) proceeds rapidly.
  • the specific surface area on the surface of the particles is lowered, and therefore, it is preferable to fire at a temperature appropriately selected from the above range.
  • the firing time is less than 30 minutes, the entire composite oxide fine particles may not be fired sufficiently, and if the firing time exceeds 240 minutes, it is not economical.
  • the core particle powder thus obtained or the core particle powder produced by the gas phase method is a particle having a large particle diameter of 1 ⁇ m or more in average particle diameter. Grind and disperse into fine particles having a particle size as small as possible.
  • a conventionally known pulverizer such as a sand mill, a roll mill, a bead mill, a jet mill, an ultrasonic disperser, an optimizer, a nanomizer (registered trademark), or the like can be used.
  • the operating conditions of the pulverizer vary depending on the pulverizer to be used and the properties of the core particle powder.
  • a ceramic disk rotor for example, in the case of using a sand mill (desk sand mill manufactured by Kansai Paint Co., Ltd.), a ceramic disk rotor, etc.
  • a spherical quartz bead having a particle diameter of 0.1 to 0.2 mm and an aqueous solution (solid content concentration 5 to 40% by weight) in which the titanium-based particles are suspended. It is preferable to perform the pulverization process (for example, at a rotor rotational speed of 600 to 2000 rpm, a processing time of 1 to 10 hours, etc.).
  • a dispersion stabilizer or a dispersion accelerator may be added during pulverization.
  • carboxylic acid or carboxylate hydroxycarboxylic acid (having a carboxyl group and an alcoholic hydroxyl group in one molecule) or hydroxycarboxylate is usually used.
  • tartaric acid formic acid, acetic acid, succinic acid, acrylic acid (unsaturated carboxylic acid), monocarboxylic acid and monocarboxylic acid salt such as gluconic acid, malic acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid
  • polyvalent carboxylic acids such as adipic acid, sebacic acid, maleic acid, fumaric acid, and phthalic acid, and polyvalent carboxylates.
  • an aqueous solution of an alkali metal hydroxide such as NaOH or KOH or a basic compound such as ammonia or organic amine can be used.
  • an alkali metal hydroxide such as NaOH or KOH or a basic compound such as ammonia or organic amine
  • a highly transparent aqueous dispersion of core particles is obtained.
  • the aqueous dispersion of the core particles contains the core particles in an amount of 1 to 50% by weight, preferably 5 to 40% by weight, and the haze is in the range of 1 to 20%, preferably 2 to 15%. desired.
  • the core particle dispersion can be subjected to a known wet classifier such as a centrifugal separator to separate and remove coarse particles having a particle diameter of 100 nm or more.
  • the average particle diameter of the core particles is preferably in the range of 5.0 to 50 nm, more preferably 7.0 to 40 nm.
  • the average particle diameter is less than 5.0 nm, the stability of the aqueous dispersion of core particles is poor and the viscosity tends to increase, which is not preferable.
  • the said average particle diameter exceeds 50 nm, since the particle diameter of the core-shell particle which formed the shell layer on the core particle surface becomes large, and it uses for a coating film, transparency may deteriorate, it is unpreferable.
  • the specific surface area of the core particles is preferably in the range of 50 to 240 m 2 / g, more preferably 70 to 220 m 2 / g.
  • the specific surface area is less than 50 m 2 / g, the thickness of the shell coating layer is so thin that it may be difficult to obtain a desired film hardness.
  • the specific surface area exceeds 240 m 2 / g, the viscosity may increase during the production of the dispersion of the core-shell composite oxide fine particles, or the resulting dispersion of the core-shell composite oxide fine particles may aggregate. It is not preferable.
  • a dispersion of core-shell composite oxide fine particles is produced by the following steps.
  • a silicon compound solution containing silicon alkoxide and / or silicic acid and an aqueous solution of aluminate are added to an aqueous dispersion of core particles having an average particle size in the range of 5.0 to 50.0 nm.
  • the silicon component contained is represented by SiO 2
  • the aluminum component contained in the aqueous solution of aluminate is represented by Al 2 O 3
  • aluminate and silicic acid are uniformly reacted to form a composite oxide precursor containing silicon and aluminum on the surface of the core particles.
  • the silicon compound solution and the aqueous solution of aluminate are preferably added simultaneously to the aqueous dispersion of core particles at a constant rate. At this time, if both are mixed in advance and added to the aqueous dispersion of core particles, or one of them is added and then the other is added, the covering ratio of the shell to the core particles decreases, or the core-shell type composite Since the negative charge amount on the surface of the oxide fine particles is reduced, the dispersion stability, transparency, film hardness and the like are lowered, which is not preferable.
  • the mixing amount of the silicon compound solution mixed with the core particle dispersion and the aqueous solution of aluminate represents the silicon component in the silicon compound solution as SiO 2 , and further the aluminum component in the aqueous solution of aluminate
  • the weight ratio SiO 2 / Al 2 O 3 in terms of oxide conversion is 2.0 to 40.0, more preferably 3.0 to 20.0, and still more preferably 4. It is preferably in the range of 0 to 10.0.
  • the silicon compound is preferably silicon alkoxide such as tetramethoxysilane or its condensate, tetraethoxysilane or its condensate, or silicic acid.
  • the silicon compound solution In the case where the silicon compound is silicon alkoxide, those obtained by dispersing them in an organic solvent such as alcohol may be used as the silicon compound solution.
  • the silicon compound is silicic acid
  • a silicic acid solution obtained by deionizing an alkali silicate solution such as water glass may be used as the silicon compound solution.
  • a silicic acid solution is particularly preferable.
  • the solid content concentration of the silicon compound solution is preferably in the range of 0.1 to 10% by weight on the basis of SiO 2 conversion.
  • SiO 2 conversion standard concentration is less than 0.1% by weight, the reactivity between aluminate and silicic acid may decrease, and when the concentration exceeds 10% by weight, the aggregation of silica and aluminum components may occur. May occur, which is not preferable.
  • the aluminate is preferably sodium aluminate and / or potassium aluminate.
  • the solid content concentration of the aqueous solution of aluminate is preferably in the range of 0.5 to 30% by weight in terms of Al 2 O 3 .
  • concentration based on Al 2 O 3 is less than 0.5% by weight, the aluminate is easily hydrolyzed to form a hydroxide, and when the concentration exceeds 30% by weight, the local pH is increased.
  • silica and aluminum components may be aggregated due to an increase in salt concentration.
  • the M 2 O / Al 2 O 3 molar ratio (M is an alkali metal element) of the aqueous aluminate solution is preferably in the range of 1.0 to 1.5.
  • the aqueous dispersion of the core particles may be heated at a temperature of less than 100 ° C. while the aqueous solution of the silicon compound solution and the aluminate is added to the aqueous dispersion of the core particles.
  • the temperature exceeds 100 ° C. it is not preferable because the aluminate is easily hydrolyzed to form hydroxide aggregates.
  • the addition rate when mixing the aqueous solution of the silicon compound solution and the aluminate into the aqueous dispersion of the core particles is expressed as SiO 2 in which the silicon component contained in the silicon compound solution is contained in the aqueous solution of the aluminate.
  • the aluminum component expressed as Al 2 O 3 the rate of addition of the components sum of SiO 2 and Al 2 O 3, based on the solid content 1g of the composite oxide particles contained in the aqueous dispersion of the core particles 0
  • the range is preferably 0.005 to 30 g / Hr.
  • the addition rate is less than 0.005, the mixing process takes time and is not economical.
  • the addition rate exceeds 30 the coating ratio of the shell to the core particles decreases, or silicon and aluminum are included. This is not preferable because the uniformity and denseness of the composite oxide may decrease and the stability of the core-shell composite oxide particles may decrease.
  • the solid content concentration of the core particle dispersion is preferably in the range of 1 to 40% by weight, more preferably 10 to 30% by weight. If the solid content concentration is less than 1% by weight, the production efficiency becomes low, so it is not economical, and if it exceeds 40% by weight, the viscosity may increase or the storage stability may be lowered.
  • the pH of the core particle dispersion is preferably in the range of 7 to 12, more preferably 8 to 11. When the pH of the core particle dispersion is less than 7, the aluminate ions contained in the aluminate aqueous solution are hydrolyzed alone to form hydroxides and aggregate, and the transparency and stability of the composite oxide fine particle dispersion Is not preferred because it may decrease.
  • the pH of the core particle dispersion is in the above range, the core particles are stable, so that the shell can be coated densely and uniformly, and the stability of the core-shell composite oxide fine particles is further improved.
  • the coating amount of the shell on the core particles is preferably in the range where the solid content of the shell is 5 to 100 parts by weight, more preferably 7 to 80 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the solid content of the core particles.
  • the coating amount of the shell is less than 5 parts by weight, the concentration stability is not sufficient, and the coating film height may be deteriorated.
  • the coating amount of the shell exceeds 100 parts by weight, the refractive index is excessively lowered, which may not be suitable for forming a curable coating film on a medium to high refractive index substrate.
  • Step (2) The mixture obtained in the step (1) is heated to a temperature of 60 to 200 ° C. and stirred for 0.5 to 20 hours.
  • the surface of the core particle is stabilized by the dehydration and polycondensation reaction of the composite oxide precursor containing silicon and aluminum formed on the surface of the core particle, thereby stabilizing the surface of the core particle.
  • a shell made of a complex oxide containing By this step, the surface negative charge density of the core-shell composite oxide fine particles is increased and the stability is also improved.
  • the heating temperature is preferably in the range of 60 to 200 ° C, more preferably 80 to 180 ° C.
  • the temperature is less than 60 ° C., the dehydration / condensation polymerization reaction of the precursor of the composite oxide containing silicon and aluminum does not sufficiently occur, and the stability and high concentration of the dispersion of the core-shell composite oxide particles are deteriorated. .
  • the heating temperature exceeds 200 ° C., the solubility of silica becomes too high, so that the density of the shell is lowered, and the stability and the high concentration property of the core particle dispersion may be lowered.
  • the heating can be performed using a known apparatus and method. The heating may be performed under normal pressure or under pressure. When heating is performed under pressure using an autoclave apparatus or the like, the stability of the silica-based fine particle dispersed sol is further improved.
  • the stirring time is preferably in the range of 0.5 to 20 hours.
  • the stirring time is less than 0.5 hours, the dehydration / condensation polymerization reaction does not occur sufficiently, and the stability of the dispersion of the core-shell composite oxide particles may be lowered.
  • the stirring time exceeds 20 hours, although there is no technical problem in particular, it is not preferable because the manufacturing time becomes long and it is not economical. In this way, a dispersion of core-shell composite oxide fine particles according to the present invention can be obtained. Further, the dispersion of the obtained core-shell type complex oxide fine particles is subjected to the following ion exchange treatment to obtain a dispersion of the core-shell type complex oxide fine particles having a pH in the range of 3.0 to 7.0. Obtainable.
  • Process (3) The mixed solution obtained in the step (2) is brought into contact with a cation exchange resin, and alkali metal ions contained in the mixed solution are removed by ion exchange, so that the pH of the mixed solution is 3.0 to 7 Adjust to the range of 0.0.
  • the pH is preferably in the range of 3.0 to 7.0, more preferably 3.5 to 6.3.
  • a part of the modified aluminum and / or silica is dissolved on the surface of the core particle and ion-exchanged and removed by the cation resin, so that the dispersion of the core-shell composite oxide fine particles is stabilized. And the hardness of the resulting curable coating film may decrease, which is not preferable.
  • the pH exceeds 7.0 the dispersion of the core-shell composite oxide fine particles may become unstable and gelled.
  • a batch method (resin circulation method), a column method (resin filling method), and other known methods can be used.
  • the batch method it is preferable to perform stirring as necessary.
  • the cation exchange time may be adjusted as appropriate, but it is usually sufficient to contact the silica-based fine particle aqueous dispersion sol with the cation exchange resin for 1 to 20 hours under stirring.
  • the step (3) when the mixed solution is heated and brought into contact with the cation exchange resin under a temperature condition of 60 to 95 ° C., the ion exchange removal effect of alkali metal ions can be further enhanced.
  • the surface of the core-shell composite oxide fine particles can be treated with a known surface treatment agent such as an organosilicon compound such as a silane coupling agent or amines.
  • organosilicon compounds include monofunctional silanes such as trimethylethoxysilane, dimethylphenylethoxysilane and dimethylvinylethoxysilane, bifunctional silanes such as dimethyldiethoxysilane and diphenyldiethoxysilane, methyltriethoxysilane, and phenyltriethoxysilane.
  • Trifunctional silanes such as silane, tetrafunctional silanes such as tetraethoxysilane, the amines include alkylamines such as triethylamine, isopropylamine and diisopropylamine, aralkylamines such as benzylamine, and alicyclic amines such as piperidine , Quaternary ammonium salts such as monoethanolamine, triethanolamine, etc., tetramethylammonium salts, tetramethylammonium hydroxide, etc. Or the like can be used Idro oxide.
  • the surface treatment method is not particularly limited, and a known method can be used.
  • an organosilicon compound dissolved in an organic solvent such as methanol or a partial hydrolyzate thereof is added to the water-dispersed sol, and then a temperature of about 40 to 60 ° C. And the mixture is stirred for about 1 to 20 hours to hydrolyze the organosilicon compound or a partial hydrolyzate thereof.
  • all of the hydrolyzable groups possessed by the organosilicon compound have reacted with OH groups present on the surface of the coating layer of the core-shell composite oxide fine particles. However, it may be in a state in which a part thereof remains unreacted.
  • the dispersion of the core-shell type complex oxide fine particles can be concentrated by a known method such as ultrafiltration, evaporator or evaporation, if necessary. If necessary, the dispersion medium of the dispersion liquid of the core-shell composite oxide fine particles can be replaced with an organic solvent by a known method such as an ultrafiltration method or an evaporator.
  • the organic solvent include alcohols such as methanol, ethanol, butanol, propanol and isopropyl alcohol, ethers such as ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether and propylene glycol monoethyl ether, and ketones such as methyl ethyl ketone and ⁇ -butyrolactone. Etc. can be used.
  • the solvent replacement with the organic solvent may be performed before or after the concentration step. Further, the concentration of the silica-based fine particle dispersion sol and the solvent replacement may be simultaneously performed using an ultrafiltration method or an evaporator.
  • the solid content concentration of the core-shell composite oxide fine particles thus obtained is preferably 5 to 60% by weight, more preferably 10 to 50% by weight. When the solid content concentration is less than 5% by weight, it is not preferable because the solid content concentration when blended in the coating composition is low and the solvent weight to be evaporated to obtain a coating film is not economical. On the other hand, if the solid content concentration exceeds 60% by weight, the dispersion may be thickened or storage stability may be lowered, which is not preferable.
  • the coating composition according to the present invention includes the core-shell composite oxide fine particles according to the present invention and a binder component.
  • the binder component can be appropriately selected from conventionally known ones or those currently under development according to the purpose of use of the coating composition.
  • examples of the binder component include an organosilicon compound and / or a hydrolyzate thereof, a thermosetting organic resin, or a thermoplastic organic resin.
  • organosilicon compound and / or a hydrolyzate thereof examples include an organosilicon compound represented by the following formula (I) and / or a hydrolyzate thereof.
  • R 2 is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, an alkylene group, A cycloalkyl group, a halogenated alkyl group or an allyl group
  • R 3 is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, an
  • organosilicon compound represented by the general formula (I) include alkoxysilane compounds. Specific examples include tetraethoxysilane, methyltrimethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, and ⁇ -methacryloxypropyl.
  • Such an organosilicon compound and / or a hydrolyzate thereof is particularly preferable as a binder for a hard coat film-forming coating material such as an optical substrate.
  • the organosilicon compound is used in the absence of a solvent or in a polar organic solvent such as alcohol in the presence of acid or water.
  • a dispersion of core-shell composite oxide fine particles After partial hydrolysis or hydrolysis, it is preferable to mix with a dispersion of core-shell composite oxide fine particles. However, after mixing the dispersion of the organosilicon compound and the core-shell composite oxide fine particles, these may be partially hydrolyzed or hydrolyzed.
  • the weight ratio (X / Y) is 30/70 to 90/10, preferably 35/65 to 80/20. It is preferable to do so.
  • the weight ratio is less than 30/70, adhesion to a substrate or other coating film may be deteriorated, and if the weight ratio exceeds 90/10, scratch resistance of the coating film. This is not preferable because the properties may deteriorate.
  • the dispersion of the core-shell composite oxide particles according to the present invention has a surface coated with a composite oxide of silicon and aluminum, and since the surface hydroxyl group density is high, the dispersion of the organosilicon compound and / or the hydrolyzate thereof is used. Since the reactivity is very high, it can be particularly suitably used as a coating composition containing these as a binder component, particularly as a coating composition for forming a hard coat layer.
  • the thermosetting organic resin is preferably at least one selected from urethane resins, epoxy resins and melamine resins. More specifically, examples of the urethane resin include a reaction product of a block-type polyisocyanate such as hexamethylene diisocyanate and an active hydrogen-containing compound such as polyester polyol and polyether polyol, and the epoxy resin. Examples of the resin include a polyalkylene ether-modified epoxy resin and an epoxy group-containing compound in which a flexible skeleton (soft segment) is introduced into a molecular chain.
  • examples of the melamine-based resin include a cured product of etherified methylol melamine, a polyester polyol, and a polyether polyol.
  • a urethane-based resin that is a cured product of a block type isocyanate and a polyol.
  • these thermosetting organic resins may be used not only in one type but also in two or more types.
  • the thermoplastic organic resin is preferably at least one selected from an acrylic resin, a urethane resin, and an ester resin, and more preferably a self-emulsifying aqueous emulsion resin.
  • examples of the acrylic resin include a water-based emulsion obtained from a (meth) acrylic acid alkyl ester monomer and a polymer emulsion obtained by copolymerizing the monomer with styrene, acrylonitrile, and the like.
  • examples of the urethane resin include water-based emulsions obtained by reacting a polyol compound such as polyester polyol, polyether polyol, and polycarbonate polyol with polyisocyanate.
  • examples of the ester resin include hard segments. Examples include polyester, water-dispersed elastomer of a multi-block copolymer using polyether or polyester as a soft segment. Among these, it is preferable to use water-dispersed urethane resin obtained from polyester polyol or polyether polyol and polyisocyanate.
  • these thermoplastic organic resins may use not only one type but also two or more types.
  • a coating composition using such a thermosetting organic resin and the thermoplastic resin as a binder component is prepared by mixing a dispersion of the resin and core-shell composite oxide fine particles, and the mixing ratio of the coating composition is the same as that of the resin.
  • the weight ratio (R / S) is 90/10 to 30/70, More preferably, it is carried out so as to be 80/20 to 35/65.
  • the weight ratio is less than 30/70, the adhesion to the substrate and other coating films and the impact resistance of the substrate may be lowered, and the weight ratio exceeds 90/10. And the refractive index and heat resistance of the coating film may decrease, which is not preferable.
  • the coating composition is preferably a coating composition for an optical substrate, more preferably a coating composition for forming a hard coat layer film. Moreover, it is preferable that the said coating composition contains a ultraviolet absorber further.
  • a conventionally known ultraviolet absorber or an ultraviolet absorber currently under development can be used. Typical ultraviolet absorbers such as benzophenone series, cinnamic acid series, and p-aminobenzoic acid are used.
  • An organic compound having optical stability such as a system or salicylic acid, or a perovskite structure composite oxide such as calcium titanate, barium titanate, or strontium titanate can be used.
  • the coating composition of the present invention may further contain one or more of various uncrosslinked epoxy compounds, surfactants, leveling agents and / or light stabilizers, diluent solvents and the like.
  • a binder component of the coating composition according to the present invention a metal alkoxide such as titanium alkoxide, a compound such as an ultraviolet curable compound (for example, a polyfunctional acrylic compound having an acryloyloxy group), and the thermosetting organic resin
  • a compound such as the ultraviolet curable compound can be used in place of the thermoplastic resin.
  • Average particle diameter was measured by the following two methods.
  • a sample having a solid content of 0.15% prepared by mixing 19.85 g of pure water with 0.15 g of a dispersion of particles having an average particle size of less than 200 nm (solid content of 20% by weight).
  • the particles of the particles were collected using an ultrafine particle size analyzer (model ELS-Z2 manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.) by dynamic light scattering. Measure the diameter distribution.
  • the average particle diameter as used in the field of this invention shows the value computed by cumulant analysis of this measurement result.
  • Core particle dispersion or core-shell type composite oxide fine particle dispersion (sample) is collected in zirconia balls, dried and fired, and then Na 2 Add O 2 and NaOH to melt. Further, after dissolving with H 2 SO 4 and HCl and diluting with pure water, the content of titanium, tin, silicon, and aluminum is changed to oxide using an ICP apparatus (ICPS-8100, manufactured by Shimadzu Corporation). Measured according to a conversion standard (TiO 2 , SnO 2 , SiO 2 , and Al 2 O 3 ).
  • the sample is collected in a platinum dish, HF and H 2 SO 4 are added, heated, and dissolved with HCl. Furthermore, after diluting this with pure water, the content of zirconium is measured by an oxide conversion standard (ZrO 2 ) using an ICP apparatus (manufactured by Shimadzu Corporation, ICPS-8100).
  • ZrO 2 oxide conversion standard
  • the sample was taken in a platinum dish and heated by adding HF and H 2 SO 4, dissolved in HCl. Furthermore, after diluting this with pure water, the content of sodium and potassium was determined in terms of oxide (Na 2 O, K 2 O) using an atomic absorption device (manufactured by Hitachi, Ltd., Z-5300). taking measurement. In addition, content of each metal oxide as used in the field of this invention shows the value computed from these measurement results.
  • the flow potential titration value obtained by measuring the cation streaming potential titration value using Poly-Dadmac as a cation standard titration solution by the company, PCD-T3) was defined as the surface negative charge amount.
  • the value obtained by the above measurement is the surface negative charge amount ( ⁇ eq / g) per 1 g of the solid content of the core-shell composite oxide fine particles.
  • a value obtained by dividing this value by the specific surface area (m 2 / g) of the core-shell composite oxide fine particles was defined as the negative charge amount existing per unit specific surface area of the core-shell composite oxide fine particles.
  • the dispersion medium of the dispersion liquid of the core-shell type complex oxide fine particles is water
  • the water dispersion liquid with a solid content concentration of 30% by weight is used as a sample
  • the dispersion medium is an organic solvent
  • Samples were prepared by diluting an organic solvent dispersion of core-shell composite oxide fine particles having a solid content concentration of 30% by weight 10 times with distilled water to a solid content concentration of 3.0% by weight.
  • Viscosity measurement method Weigh each 20 ml of a dispersion of core-shell composite oxide fine particles having a solid content concentration of 30% by weight (the dispersion medium may be water or an organic solvent) and measure the viscosity ( Using Toki Sangyo Co., Ltd., TV-10M), the viscosity was measured at room temperature. At this time, the rotor of the viscometer rotates at 60 rpm when the viscosity of the sample is in the range of 1.0 to 10.0 mPa ⁇ s, and when the viscosity is in the range of 10.0 to 20.0 mPa ⁇ s.
  • the dispersion medium may be water or an organic solvent
  • the measurement was performed at 30 rpm, when the viscosity was in the range of 20.0 to 50.0 mPa ⁇ s, and at 12 rpm, and when the viscosity was in the range of 50.0 to 100.0 mPa ⁇ s, 6 rpm. Furthermore, an accelerated viscosity test was conducted by subjecting a dispersion of core-shell composite oxide fine particles having a solid content concentration of 30% by weight to a 40 ° C. water bath and heating for 7 days.
  • a dispersion of core-shell composite oxide fine particles having a solid content concentration of 1.0% by weight (the dispersion medium may be water or an organic solvent) is placed in a quartz cell having an optical path length of 33 mm. After storing, turbidity (haze) was measured using a color difference / turbidity measuring device (COH-300A, manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.).
  • Refractive index of particles The refractive index of particles was measured by the following two methods.
  • coating composition B (weight of particles) was prepared in the same manner as described above except that the amount of the aqueous dispersion mixed was changed to 51.5 g, 77.2 g, 102.9 g, 128.7 g, and 141.5 g. Fraction: 20% by weight), coating composition C (weight fraction of particles: 30% by weight), coating composition D (weight fraction of particles: 40% by weight), coating composition E (weight fraction of particles) : 50 wt%) and coating composition F (particle weight fraction: 55 wt%). Next, each of the coating compositions A to F was applied onto a silicon wafer substrate maintained at a temperature of 40 ° C.
  • coating-film refractive index Nav '(actual value) is measured using a spectroscopic ellipsometer (the Sopra company make, SOPRA ESVG).
  • the refractive index shown is the refractive index Np ′ of the particles. That is, this is a method of measuring the particle refractive index by the least square method. (In this case, it is preferable to plot the value on a graph with the assumed particle refractive index as the horizontal axis and the deviation sum of squares as the vertical axis.)
  • Equation 1 above f (m) is the volume fraction of particles relative to the total solid content, m is the weight fraction of particles relative to the total solid content, and dm is the specific gravity of the matrix component (here, ⁇ -glycidoxypropyl trimethyl).
  • the specific gravity of methoxysilane is 1.07.
  • Dp means the specific gravity of the core-shell composite oxide particles.
  • the above-mentioned dp is a specific gravity calculated from the content of the metal component of the core-shell type composite oxide particle, and ZrO 2 , TiO 2 , SiO 2 , SnO 2 , Al 2 O contained in these particles.
  • the specific gravity of 3 is 5.60, 4.26, 2.20, 7.00, 3.97, respectively.
  • Equation 2 above Nav is the refractive index of the coating film, and Nm is the refractive index of the matrix component (here, 1.499 which is the refractive index of the hydrolyzate of ⁇ -glycidoxypropyltrimethoxysilane).
  • Np means the refractive index of the core-shell composite oxide particles.
  • the refractive index of a particle group having a refractive index of 1.45 to 2.70 can be measured.
  • suitable for measuring the refractive index of particles having a refractive index greater than 2.31 Note that the refractive index of the particles obtained by this measurement method almost coincides with the refractive index of the particles measured by the standard liquid method (however, it is in the range of 1.70 to 2.31).
  • the quartz cell is irradiated at an irradiation distance of 5.5 cm to an irradiation intensity of 0.4 mW / cm 2 (wavelength). Irradiate with ultraviolet rays for 60 minutes at a conversion of 365 nm.
  • Fading change rate is less than 20%
  • Fading change rate is 20% to less than 50%
  • Fading change rate is 50% or more
  • the shell coverage on core particles was evaluated by an acid stability test of the dispersion of core-shell composite oxide fine particles shown below.
  • a quartz cell having an optical path length of 10 mm is prepared by mixing 0.1 g of 12% hydrochloric acid with 30.0 g of a dispersion (solid content: 30% by weight) containing core-shell composite oxide fine particles and stirring for 1 hour.
  • the transmittance (Tr 1 ) at a wavelength of 500 nm is measured using a spectrophotometer (V-550 manufactured by JASCO Corporation).
  • the transmittance (Tr 0 ) of the dispersion containing the core-shell composite oxide fine particles is measured in advance, and the transmittance change (Tr 0 -Tr 1 ) is calculated and evaluated according to the following criteria.
  • the Bayer value is measured by the change in the haze value between the tested lens and the reference lens.
  • a commercially available plastic lens base material CR-39 base material diethylene glycol bisallyl carbonate, using monomer manufactured by PPG, base material refractive index 1.60
  • each haze value is first measured.
  • the initial haze value of the reference lens is D (std0), and the initial haze value of the lens under test is D (test0).
  • each lens is placed in a wear resistance tester pan, filled with 500 g of abrasive (exclusive sand), and vibrated 600 times to the left and right.
  • the initial haze value of the reference lens after the test is D (stdf), and the initial haze value of the lens under test is D (testf).
  • Example 1 Preparation of aqueous dispersion (CZ-1) of core particles containing zirconium as the main component Zirconium oxychloride octahydrate (ZrOCl 2 ⁇ 8H 2 O, manufactured by Taiyo Mining Co., Ltd.) was added to 18.58 kg of pure water.
  • Zirconium hydroxide hydrogel ZrO 2 concentration 1 wt%) was prepared by dissolving 50 kg and adding 17.55 kg of 10 wt% KOH aqueous solution thereto. Subsequently, the obtained zirconium hydroxide hydrogel was washed by an ultrafiltration membrane method until the electric conductivity became 0.5 mS / cm or less.
  • ZirO 2 obtained by the above-mentioned operation was added to 16.6% zirconium hydroxide hydrogel 36.6 kg, and 10% KOH aqueous solution 7.18 kg was added and stirred sufficiently. 200 g of an aqueous solution was added. At this time, the solution foamed vigorously and the solution became transparent, and the pH was 11.4. Next, 2.00 kg of an aqueous ammonia solution having a concentration of 28.8 wt% was added to this solution and stirred sufficiently to obtain a precursor slurry of zirconia composite oxide fine particles. At this time, the slurry was light yellow and the pH was 13.4.
  • This precursor slurry is filled in an autoclave (100 L manufactured by Pressure Glass Industrial Co., Ltd.), hydrothermally treated at 150 ° C. for 11 hours, and then the zirconia composite oxide fine particles are separated by centrifugal sedimentation. Then, it was dispersed in ion-exchanged water to obtain 3.59 kg of an aqueous dispersion of zirconia composite oxide fine particles. The solid content of the aqueous dispersion was 10% by weight on a ZrO 2 conversion basis. Next, 3.59 kg of an aqueous dispersion of the zirconia composite oxide fine particles was applied to a spray dryer (NIRO ATOMIZER manufactured by NIRO) and spray-dried.
  • NIRO ATOMIZER manufactured by NIRO
  • quartz beads having a particle size of 0.1 to 0.2 mm (high-purity silica beads 015 manufactured by MRC Unitech Co., Ltd.) were added, and this was supplied to a wet pulverizer (batch type tabletop sand mill manufactured by Campe Co., Ltd.). The fired powder was pulverized and dispersed for a minute. Then, after separating and removing the quartz beads using a stainless steel filter having an opening of 44 ⁇ m, 1.70 kg of pure water was further added and stirred to obtain 2.26 kg of an aqueous dispersion of zirconia composite oxide fine particles. . The solid content of this aqueous dispersion was 11% by weight.
  • anion exchange resin manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation: SANUPC
  • SANUPC a centrifuge
  • the average particle diameter of the core particles contained in the aqueous dispersion (CZ-1) of the core particles was 28 nm, and the specific surface area was 153 m 2 / g.
  • the content of the metal component contained in the core particle was 98.28% by weight of ZrO 2 and 1.72% by weight of K 2 O on the basis of oxide conversion of each metal component.
  • aqueous dispersion (CSZ-1) of core-shell type complex oxide fine particles Preparation of silicic acid solution After diluting 0.62 kg of commercially available water glass (manufactured by AGC S-Tech Co., Ltd.) with pure water, it was removed using cation exchange resin (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) Alkali was obtained to obtain 6.00 kg of a silicic acid solution containing 2.0% by weight of silicic acid on a SiO 2 conversion basis. The pH of this silicic acid solution was 2.3.
  • Step (2) Next, the mixed liquid prepared by the above process is stirred for 1 hour while maintaining the temperature at 90 ° C., so that the core-shell type composite oxide in which the core particles mainly composed of zirconium are coated with the composite oxide composed of silicon and aluminum. An aqueous dispersion of fine particles was obtained.
  • aqueous dispersion of the obtained core-shell composite oxide fine particles is cooled to room temperature, and then concentrated using an ultrafiltration membrane (Asahi Kasei Co., Ltd., SIP-1013) to obtain a solid content.
  • an ultrafiltration membrane Asahi Kasei Co., Ltd., SIP-1013
  • CSZ-1 an aqueous dispersion
  • ZrO 2 78 was determined based on the oxide conversion standard of each metal element. .30 wt%, SiO 2 18.36 wt%, Al 2 O 3 2.80 wt%, Na 2 O 0.45 wt% and K 2 O 0.10 wt%.
  • the specific gravity of the core-shell composite oxide fine particles determined from the content of the metal element was 4.32, and the SiO 2 / Al 2 O 3 of the shell was 6.6.
  • the core-shell composite oxide fine particles had an average particle size of 29 nm, a specific surface area of 204 m 2 / g, and a negative charge amount per unit surface area of 0.82 ⁇ eq / m 2 .
  • the core-shell composite oxide fine particle aqueous dispersion (CSZ-1) had a pH of 3.8, a haze of 6.0%, a viscosity of 7.0 mPa ⁇ s, and an accelerated test at 40 ° C. for 7 days. The viscosity of was 7.0 mPa ⁇ s.
  • the coating film refractive index Nav ′ measured using a spectroscopic ellipsometer based on the method described in “Particle Refractive Index Measurement Method A” is a weight fraction of particles contained in the coating composition.
  • m is 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 55% by weight, 1.519, 1.539, 1.554, 1.574, 1.595, It was 1.601.
  • the minimum value of the deviation sum of squares obtained from the coating film refractive index Nav ′, the volume fraction / weight fraction conversion formula, and the coating refractive index Nav calculated from the Maxwell-Garnet formula is 0.000402.
  • the refractive index of the particles showing the minimum value was 1.81.
  • the refractive index of the core-shell composite oxide fine particles was 1.81.
  • the refractive index of the core-shell type complex oxide fine particles measured by the refractive index measurement method B (standard solution method) was 1.81.
  • methanol dispersion (CSZ-1-M) of core-shell composite oxide fine particles 1.07 kg of core-shell composite oxide fine particle aqueous dispersion (CSZ-1) prepared above was subjected to ultrafiltration membrane. Using a device (a filter membrane manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd., SIP-1013), the dispersion medium is replaced from water with methanol (manufactured by Hayashi Junyaku Co., Ltd., methyl alcohol concentration: 99.9% by weight). 1.06 kg of a methanol dispersion of fine particles (CSZ-1-M) was obtained. As a result, the solid content concentration contained in the obtained methanol dispersion was about 30% by weight, and the water content was about 0.3% by weight.
  • the pH of the methanol dispersion (CSZ-1-M) of the core-shell composite oxide fine particles was 5.9 when diluted 10-fold, the haze was 6.5%, the viscosity was 2.0 mPa ⁇ s, and the pH was 7 at 40 ° C.
  • the viscosity after the daily acceleration test was 2.0 mPa ⁇ s.
  • the negative charge amount per unit surface area of the core-shell composite oxide fine particles was 0.82 ⁇ eq / m 2 .
  • the rate of fading change was 1% and the evaluation was good.
  • the transmittance change was 12% and the evaluation was good.
  • the methanol dispersion (CSZ-1-M) of the core-shell composite oxide fine particles was concentrated to a solid content concentration of 40% by weight using a rotary evaporator, the viscosity was 3.4 mPa ⁇ s.
  • Example 2 Preparation of aqueous dispersion (CZ-2) of core particles mainly composed of zirconium
  • aqueous dispersion (CZ-1) of core particles of Example 1 zirconia composite oxide fine particles
  • the precursor slurry was spray-dried without performing a hydrothermal treatment with an autoclave (manufactured by pressure-resistant glass industry, 100L), and the obtained dry powder was pulverized and dispersed by a wet pulverizer without firing.
  • 2.46 kg of an aqueous dispersion of core particles (CZ-2) having a solid content concentration of 10% by weight in terms of ZrO 2 was prepared.
  • the average particle diameter of the core particles contained in the aqueous dispersion (CZ-2) of the core particles was 24 nm, and the specific surface area was 185 m 2 / g. Furthermore, when the content of the metal component contained in the core particle was measured, it was found to be 98.24% by weight of ZrO 2 and 1.76% by weight of K 2 O based on the oxide conversion standard of each metal component.
  • the silicon component in the silicic acid solution used for manufacturing the shell is represented by SiO 2 and the aluminum component in the sodium aluminate aqueous solution is Al 2 O 3 , SiO 2 / Al 2 O in terms of oxide conversion
  • the 3 weight ratio was 4.0.
  • the shell coating amount was 25.0 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the core particles.
  • the content of the metal component of the core-shell composite oxide fine particles contained in the aqueous dispersion (CSZ-2) of the core-shell composite oxide fine particles was measured, ZrO 2 78. It was 60% by weight, SiO 2 18.52% by weight, Al 2 O 3 2.84% by weight, Na 2 O 0.48% by weight and K 2 O 0.13% by weight.
  • the specific gravity of the metal oxide fine particles determined from the metal content was 4.31 and the weight ratio of SiO 2 / Al 2 O 3 was 6.5.
  • the core-shell composite oxide fine particles had an average particle size of 25 nm, a specific surface area of 235 m 2 / g, and a negative charge amount of 0.75 ⁇ eq / m 2 .
  • the core-shell composite oxide fine particle aqueous dispersion (CSZ-2) has a pH of 4.0, a haze of 2.7%, a viscosity of 7.2 mPa ⁇ s, and an accelerated test at 40 ° C. for 7 days.
  • the viscosity of was 7.2 mPa ⁇ s.
  • the coating film refractive index Nav ′ measured using a spectroscopic ellipsometer based on the method described in “Particle Refractive Index Measurement Method A” is a weight fraction of particles contained in the coating composition.
  • the minimum value of the sum of squares of deviation obtained from the coating film refractive index Nav ′, the volume fraction / weight fraction conversion formula, and the coating refractive index Nav calculated from the Maxwell-Garnet formula is 0.000107.
  • the refractive index of the particles showing the minimum value was 1.79.
  • the refractive index of the core-shell composite oxide fine particles could be regarded as 1.79.
  • the refractive index of the core-shell type complex oxide measured by the refractive index measurement method B (standard solution method) was 1.79.
  • methanol dispersion (CSZ-2-M) of core-shell type complex oxide fine particles In the step of preparing methanol dispersion (CSZ-1-M) of core-shell type complex oxide fine particles in Example 1, Instead of the aqueous dispersion (CSZ-1) of the core-shell type complex oxide fine particles (solid content is 30.0% by weight), the aqueous dispersion of the core-shell type complex oxide fine particles prepared in this example (CSZ-2) ) (Methanol dispersion of core-shell composite oxide fine particles having a solid content of 30.0 wt% by the same preparation method as in Example 1 except that the solid content is 30.0 wt%) CSZ-2-M) 1.07 kg was obtained.
  • the water content contained in the methanol dispersion thus obtained was about 0.3% by weight.
  • the pH after dilution 10 times was 6.0, the haze was 3.1%, the viscosity was 2.1 mPa ⁇ s, and the viscosity after an accelerated test at 40 ° C. for 7 days was 2.1 mPa ⁇ s. It was.
  • the negative charge amount per unit surface area of the core-shell composite oxide fine particles was 0.75 ⁇ eq / m 2 .
  • the rate of fading change was 1% and the evaluation was good.
  • the transmittance change was 18% and the evaluation was good.
  • the methanol-dispersed core-shell composite oxide fine particles (CSZ-2-M) was concentrated to a solid concentration of 40% by weight using a rotary evaporator, the viscosity was 5.9 mPa ⁇ s.
  • coating composition (H2) for forming a hard coat layer film Methanol dispersion of core-shell composite oxide fine particles instead of 502.3 g of core-shell composite oxide fine particles in methanol (CSZ-1-M) ( The coating composition for forming a hard coat layer film (H2) was prepared in the same manner as the preparation of the coating composition for forming a hard coat layer film (H1) described in Example 1, except that 501.1 g of CSZ-2-M) was used. ) was prepared.
  • Example 3 Preparation of aqueous dispersion (CT-1) of core particles containing titanium as a main component Four containing 75% by weight of titanium tetrachloride (produced by Osaka Titanium Technologies Co., Ltd.) in terms of TiO 2
  • a white slurry liquid having a pH of 9.5 was prepared by mixing 6.56 kg of an aqueous titanium chloride solution and 2.54 kg of aqueous ammonia (produced by Ube Industries, Ltd.) containing 15% by weight of ammonia. Next, this slurry was filtered and then washed with ion-exchanged water to obtain 5.35 kg of a hydrous titanate cake having a solid content of 10% by weight.
  • the obtained mixed aqueous solution is cooled to room temperature, and then concentrated with an ultrafiltration membrane device (ACV-3010, manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd.) to form a titania-based composite oxide having a solid content of 10% by weight.
  • ACV-3010 manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd.
  • 7.00 kg of an aqueous dispersion of fine particles was obtained.
  • 7.00 kg of an aqueous dispersion of the titania-based composite oxide fine particles was applied to a spray dryer (NIRO ATOMIZER manufactured by NIRO) and spray-dried.
  • NIRO ATOMIZER manufactured by NIRO
  • quartz beads having a particle size of 0.1 to 0.2 mm (high-purity silica beads 015 manufactured by MRC Unitech Co., Ltd.) were added, and this was supplied to a wet pulverizer (batch type tabletop sand mill manufactured by Campe Co., Ltd.).
  • the fired powder of the titania composite oxide fine particles was pulverized and dispersed for a minute. Thereafter, the quartz beads are separated and removed using a stainless steel filter having an opening of 44 ⁇ m, and 1.37 kg of pure water is further added and stirred, so that the titania-based composite oxide fine particles having a solid content of 11% by weight are mixed. 1.73 kg of an aqueous dispersion was obtained.
  • the content of the metal component contained in the core particle was measured, it was 77.20% by weight of TiO 2 , 9.73% by weight of SnO 2 , 11.46% of SiO 2 based on the oxide conversion standard of each metal component. Wt% and K 2 O 1.61 wt%.
  • aqueous dispersion (CST-1) of core-shell composite oxide fine particles In the step of preparing aqueous dispersion (CSZ-1) of core-shell composite oxide fine particles in Example 1, water of core particles was prepared. Dispersion liquid (CZ-1) (solid content is 10.0% by weight) into the core particle aqueous dispersion (CT-1) prepared in this example (solid content is 10.0% by weight). Except for the change, 0.82 kg of an aqueous dispersion (CST-1) of core-shell composite oxide fine particles having a solid content of 30.0% by weight was obtained by the same preparation method as in Example 1.
  • the silicon component contained in the silicic acid solution used for manufacturing the shell is represented by SiO 2 and the aluminum component contained in the sodium aluminate aqueous solution is represented by Al 2 O 3
  • the weight based on the oxide conversion standard The ratio SiO 2 / Al 2 O 3 was 4.0.
  • the shell coating amount was 25.0 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the core particles.
  • TiO 2 58 was determined based on the oxide conversion standard of each metal component. 0.94 wt%, SnO 2 6.74 wt%, SiO 2 34.72 wt%, Al 2 O 3 4.01 wt%, Na 2 O 0.47 wt% and K 2 O 0.12 wt%.
  • the specific gravity of the core-shell composite oxide fine particles determined from the metal content was 3.27, and the SiO 2 / Al 2 O 3 weight ratio of the shell was 6.7.
  • the core-shell composite oxide fine particles had an average particle size of 26 nm, a specific surface area of 278 m 2 / g, and a negative charge amount of 0.57 ⁇ eq / m 2 .
  • the coating film refractive index Nav ′ measured using a spectroscopic ellipsometer based on the method described in “Particle Refractive Index Measurement Method A” is a weight fraction of particles contained in the coating composition. When m is 10% by weight, 20% by weight, 30% by weight, 40% by weight, 50% by weight, and 55% by weight, 1.541, 1.561, 1.576, 1.596, 1.615, 1.619.
  • the minimum value of the deviation sum of squares obtained from the coating film refractive index Nav ′, the volume fraction / weight fraction conversion formula, and the coating refractive index Nav calculated from the Maxwell-Garnet formula is 0.001378.
  • the refractive index of the particles showing the minimum value was 1.83.
  • the refractive index of the core-shell composite oxide fine particles was 1.83.
  • the refractive index of the core-shell complex oxide measured by the refractive index measurement method B (standard solution method) was 1.83.
  • the water content contained in the methanol dispersion thus obtained was about 0.3% by weight.
  • the pH after dilution 10 times was 5.2, the haze was 9.1%, the viscosity was 2.4 mPa ⁇ s, and the viscosity after conducting an accelerated test at 40 ° C. for 7 days was 2.4 mPa ⁇ s. It was.
  • the negative charge amount per unit surface area of the core-shell composite oxide fine particles was 0.57 ⁇ eq / m 2 .
  • a photocatalytic activity test of the methanol dispersion of the core-shell composite oxide fine particles was performed, the rate of fading change was 6% and the evaluation was good.
  • an acid stability test of the methanol dispersion of the core-shell composite oxide fine particles was performed, the transmittance change was 10% and the evaluation was good.
  • the methanol dispersion (CST-1-M) of the core-shell composite oxide fine particles was concentrated to a solid concentration of 40% by weight by a rotary evaporator, the viscosity was 3.8 mPa ⁇ s.
  • Example 4 Preparation of aqueous dispersion (CT-2) of core particles containing titanium as a main component Titanium tetrachloride (produced by Osaka Titanium Technologies Co., Ltd.) containing 7.75% by weight in terms of TiO 2 7.63 kg of titanium chloride aqueous solution and 2.96 kg of ammonia water (manufactured by Ube Industries, Ltd.) containing 15% by weight of ammonia were mixed to prepare a white slurry liquid having a pH of 9.5. Next, the slurry was filtered and then washed with ion exchange water to obtain 6.22 kg of a hydrous titanate cake having a solid content of 10% by weight.
  • CT-2 aqueous dispersion
  • the obtained mixed aqueous solution is cooled to room temperature, and then concentrated with an ultrafiltration membrane device (ACV-3010, manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd.) to form a titania-based composite oxide having a solid content of 10% by weight.
  • ACV-3010 manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd.
  • 7.00 kg of an aqueous dispersion of fine particles was obtained.
  • 7.00 kg of an aqueous dispersion of the titania-based composite oxide fine particles was applied to a spray dryer (NIRO ATOMIZER manufactured by NIRO) and spray-dried.
  • NIRO ATOMIZER manufactured by NIRO
  • quartz beads having a particle size of 0.1 to 0.2 mm (high-purity silica beads 015 manufactured by MRC Unitech Co., Ltd.) were added, and this was subjected to a wet crusher (Batch type tabletop sand mill manufactured by Campe Co., Ltd.).
  • the sintered powder of the titanium-based composite oxide fine particles was pulverized and dispersed for a minute. Thereafter, the quartz beads were separated and removed using a stainless steel filter having an opening of 44 ⁇ m, and 1.40 kg of pure water was further added and stirred, whereby the titania-based composite oxide fine particles having a solid content of 11% by weight were mixed. 1.77 kg of an aqueous dispersion was obtained.
  • the aqueous dispersion was washed with ion-exchanged water using an ultrafiltration membrane, and then deionized by adding 0.09 kg of an anion exchange resin (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation: SANUPC), followed by centrifugation. It was subjected to a separator (CR-21G manufactured by Hitachi Koki Co., Ltd.) for 1 hour at a speed of 12,000 rpm, and an aqueous dispersion sol (CT-2) 1 of core particles having a concentration of 10% by weight as TiO 2. .91 kg was prepared.
  • an anion exchange resin manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation: SANUPC
  • the average particle diameter of the core particles contained in the aqueous dispersion (CT-2) of the core particles was 26 nm, and the specific surface area was 153 m 2 / g. Furthermore, when the content of the metal component contained in the core particle was measured, it was found that 87.29% by weight of TiO 2 , 10.91% by weight of SnO 2 and 1.80% of K 2 O based on the oxide conversion standard of each metal component. % By weight.
  • aqueous dispersion (CST-2) of core-shell composite oxide fine particles In the step of preparing aqueous dispersion (CSZ-1) of core-shell composite oxide fine particles in Example 1, water of core particles was prepared. Instead of the dispersion (CZ-1) (solid content is 10.0% by weight), the core particle aqueous dispersion (CT-2) prepared in this example (solid content is 10.0% by weight) In the same manner as in Example 1 except that was used, 0.84 kg of an aqueous dispersion (CST-2) of core-shell composite oxide fine particles having a solid content of 30.0% by weight was obtained.
  • the silicon component contained in the silicic acid solution used for the preparation of the shell is represented by SiO 2 and the aluminum component in the aqueous sodium aluminate solution is represented by Al 2 O 3 , SiO 2 in terms of its oxide conversion standard.
  • the / Al 2 O 3 weight ratio was 4.0.
  • the shell coating amount was 25.0 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the core particles.
  • the content of the metal component in the core-shell composite oxide fine particles contained in the aqueous dispersion of core-shell composite oxide fine particles is TiO 2 65.47 weight based on the oxide conversion standard of each metal component. %, SnO 2 8.18 wt%, SiO 2 18.44 wt%, Al 2 O 3 2.83 wt%, Na 2 O 0.46 wt% and K 2 O 0.11 wt%.
  • the specific gravity of the metal oxide fine particles determined from the metal content was 3.70, and the SiO 2 / Al 2 O 3 weight ratio of the shell was 6.5.
  • the core-shell composite oxide fine particles had an average particle diameter of 27 nm, a specific surface area of 204 m 2 / g, and a negative charge amount of 0.70 ⁇ eq / m 2 .
  • the pH of the aqueous dispersion of the core-shell type composite oxide fine particles is 3.7, haze is 9.9%, viscosity is 6.8 mPa ⁇ s, and the viscosity after the acceleration test for 7 days at 40 ° C. is 6 .8.
  • the coating film refractive index Nav ′ measured using a spectroscopic ellipsometer based on the method described in the above “Particle Refractive Index Measurement Method A” is a weight fraction of particles contained in the coating composition. When m is 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 55% by weight, 1.552, 1.601, 1.654, 1.702, 1.778, 1.796.
  • the minimum value of the deviation sum of squares obtained from the coating film refractive index Nav ′, the volume fraction / weight fraction conversion formula, and the coating refractive index Nav calculated from the Maxwell-Garnet formula is 0.000619.
  • the refractive index of the particles showing the minimum value was 2.37.
  • the refractive index of the core-shell composite oxide fine particles could be regarded as 2.37.
  • CST-2-M Preparation of methanol dispersion (CST-2-M) of core-shell composite oxide fine particles
  • the core-shell type In place of the aqueous dispersion of composite oxide fine particles (CSZ-1) (solid content is 30.0% by weight), the aqueous dispersion of core-shell composite oxide fine particles prepared in this example (CST-2) ( A methanol dispersion (CST-) of core-shell composite oxide fine particles having a solid content of 30.0% by weight was prepared in the same manner as in Example 1 except that the solid content was 30.0% by weight. 2-M) 0.83 kg was obtained.
  • the water content contained in the methanol dispersion thus obtained was about 0.3% by weight.
  • the pH after 10-fold dilution was 5.9, the haze was 10.4%, the viscosity was 1.9 mPa ⁇ s, and the viscosity after an accelerated test at 40 ° C. for 7 days was 1.9 mPa ⁇ s. It was.
  • the negative charge amount per unit surface area of the core-shell composite oxide fine particles was 0.70 ⁇ eq / m 2 .
  • a photocatalytic activity test of the methanol dispersion of the core-shell composite oxide fine particles was performed, the rate of fading change was 12% and the evaluation was good.
  • an acid stability test was performed on the methanol dispersion of the core-shell composite oxide fine particles, the transmittance change was 14% and the evaluation was good.
  • the methanol dispersion (CST-2-M) of the core-shell type composite oxide fine particles was concentrated to a solid content concentration of 40% by weight with a rotary evaporator, the viscosity was 3.0 mPa ⁇ s.
  • hard coat layer film-forming coating composition (H4) Core-shell type composite prepared in this example instead of 502.3 g of core-shell type composite oxide fine particle methanol dispersion (CSZ-1-M) The hard coat layer was prepared in the same manner as in the preparation of the hard coat layer film-forming coating composition (H1) described in Example 1, except that 309.8 g of methanol dispersion of oxide fine particles (CST-2-M) was used. A film-forming coating composition (H4) was prepared.
  • primer layer film-forming coating composition 142.1 g of polyurethane emulsion “Superflex 150” (Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd., water-dispersed urethane elastomer solid content 30%) which is a commercially available thermoplastic resin
  • a container was prepared, and 227.3 g of a methanol dispersion (CST-2-M) of core-shell composite oxide fine particles prepared in Example 4 and 97.1 g of ion-exchanged water were added thereto, followed by stirring for 1 hour. .
  • Example 5 Preparation of core particle aqueous dispersion (CN-1) containing tin as a main component
  • CN-1 core particle aqueous dispersion
  • 5.2 g of ammonium nitrate and 8.0 g of 15% ammonia water were added and stirred. The temperature rose.
  • a solution obtained by dissolving 0.61 kg of potassium stannate in 1.72 kg of ion-exchanged water was added with a roller pump over 10 hours.
  • nitric acid having a concentration of 10% by weight was added and adjusted so as to maintain the pH at 8.8 with a pH controller. After the addition was completed, the temperature was kept at 50 ° C.
  • this aqueous dispersion was subjected to a centrifuge (CR-21G manufactured by Hitachi Koki Co., Ltd.) for 1 hour at a speed of 12,000 rpm, and water of core particles having a concentration of 10% by weight as SnO 2 was obtained.
  • Dispersion (CN-1) 2.53 kg was prepared.
  • the average particle diameter of the core particles contained in the aqueous dispersion (CN-1) of the core particles was 35 nm, and the specific surface area was 70 m 2 / g.
  • the content of the metal component contained in the core particles is SnO 2 97.51% by weight, P 2 O 5 1.00% by weight, and K 2 O 1.51% by weight in terms of oxide conversion of each metal component. %Met.
  • aqueous dispersion (CSN-1) of core-shell composite oxide fine particles In the step of preparing the aqueous dispersion (CSZ-2) of core-shell composite oxide fine particles in Example 1, water of the core particles was prepared. Instead of using the dispersion (CZ-1) (solid content is 10.0% by weight), the core particle aqueous dispersion (CN-1) prepared in this example (solid content is 10.0% by weight) %) was used in the same manner as in Example 1 to obtain 1.11 kg of an aqueous dispersion (CSN-1) of core-shell composite oxide fine particles having a solid content of 30.0% by weight.
  • the silicon component contained in the silicic acid liquid silicic acid used for the preparation of the shell is represented by SiO 2 and the aluminum component contained in the sodium aluminate aqueous solution is represented by Al 2 O 3 , SiO in terms of oxide conversion standard.
  • the 2 / Al 2 O 3 weight ratio was 4.0.
  • the shell coating amount was 25.0 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the core particles.
  • the content of the metal component in the core-shell composite oxide fine particles contained in the aqueous dispersion of core-shell composite oxide fine particles (CSN-1) is SnO 2 73.85 weight based on the oxide conversion standard of each metal component. %, P 2 O 5 0.80 wt%, SiO 2 21.53 wt%, Al 2 O 3 3.34 wt%, Na 2 O 0.43% wt and K 2 O 0.10 wt%.
  • the specific gravity of the metal oxide fine particles determined from the metal content was 4.66, and the SiO 2 / Al 2 O 3 weight ratio of the shell was 6.4.
  • the core-shell composite oxide fine particles had an average particle size of 36 nm, a specific surface area of 136 m 2 / g, and a negative charge of 0.92 ⁇ eq / m 2 .
  • the core-shell composite oxide fine particle aqueous dispersion (CSN-1) has a pH of 3.6, a haze of 2.3%, a viscosity of 8.0 mPa ⁇ s, and is accelerated at 40 ° C. for 7 days. The viscosity after the test was 8.1 mPa ⁇ s.
  • the coating film refractive index Nav ′ measured using a spectroscopic ellipsometer based on the method described in the above “Particle Refractive Index Measurement Method A” is a weight fraction of particles contained in the coating composition.
  • the minimum value of the square sum of deviations obtained from the coating film refractive index Nav ′, the volume fraction / weight fraction conversion formula, and the coating film refractive index Nav calculated from the Maxwell-Garnet formula is 0.000059.
  • the refractive index of the particles showing the minimum value was 1.68.
  • the refractive index of the core-shell composite oxide fine particles was 1.68.
  • the refractive index of the core-shell composite oxide measured by the refractive index measurement method B (standard solution method) was 1.68.
  • the water content contained in the obtained methanol dispersion was about 0.3% by weight.
  • the pH was 6.4
  • the haze was 2.7%
  • the viscosity was 2.8 mPa ⁇ s
  • the viscosity after an accelerated test at 40 ° C. for 7 days was 2. It was 9 mPa ⁇ s.
  • the negative charge amount per unit surface area of the core-shell composite oxide fine particles was 0.92 ⁇ eq / m 2 .
  • the rate of fading change was 2% and the evaluation was good.
  • the transmittance change was 18% and the evaluation was good.
  • the methanol dispersion (CSN-1-M) of the core-shell type complex oxide fine particles was concentrated to a solid content concentration of 40% by weight by a rotary evaporator, the viscosity was 8.2 mPa ⁇ s.
  • Preparation of coating composition for forming hard coat layer film (H5) Core-shell type prepared in this example instead of using 502.3 g of core-shell type composite oxide fine particle methanol dispersion (CSZ-1-M) A hard coat was produced in the same manner as in the preparation of the coating composition for forming a hard coat layer film (H1) described in Example 1, except that 541.9 g of a methanol dispersion of composite oxide fine particles (CSN-1-M) was used.
  • a coating composition for forming a layer film (H5) was prepared.
  • Example 6 Preparation of aqueous dispersion of core-shell composite oxide fine particles (CSZ-3) Using the aqueous dispersion of core particles (CZ-1) prepared in Example 1, water of core-shell composite oxide fine particles in Example 1 was prepared.
  • the silicic acid solution used in step (1) was changed from 3.24 kg to 3.64 kg, and the sodium aluminate aqueous solution was changed from 2.42 kg to 1.24 kg. Except for the above, by the same process as in Example 1, 1.02 kg of an aqueous dispersion (CSZ-3) of core-shell composite oxide fine particles having a solid content of 30.0% by weight was obtained.
  • the silicon component contained in the silicic acid solution is represented by SiO 2 and the aluminum component contained in the sodium aluminate aqueous solution is represented by Al 2 O 3 , SiO 2 / Al 2 O based on the oxide conversion standard.
  • the 3 weight ratio was 8.80.
  • the shell coating amount was 25.0 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the core particles.
  • the content of the metal component of the core-shell type composite oxide fine particles contained in the aqueous dispersion of the core-shell type composite oxide fine particles is in terms of oxide based on the respective metal components, ZrO 2 74.84 weight %, SiO 2 23.15 wt%, Al 2 O 3 1.65 wt%, Na 2 O 0.25 wt% and K 2 O 0.11 wt%.
  • the specific gravity of the metal oxide fine particles determined from this metal content was 4.10, and the SiO 2 / Al 2 O 3 weight ratio of the shell was 14.0.
  • the core-shell composite oxide fine particles had an average particle size of 29 nm, a specific surface area of 195 m 2 / g, and a negative charge of 0.66 ⁇ eq / m 2 .
  • the pH of the aqueous dispersion (CSZ-3) of the core-shell composite oxide fine particles was 3.4, the haze was 6.3%, the viscosity was 7.4 mPa ⁇ s, and after an acceleration test at 40 ° C. for 7 days. The viscosity of was 7.2 mPa ⁇ s.
  • the coating film refractive index Nav ′ measured using a spectroscopic ellipsometer based on the method described in the above “Particle Refractive Index Measurement Method A” is a weight fraction of particles contained in the coating composition.
  • the minimum value of the deviation sum of squares obtained from the coating film refractive index Nav ′, the volume fraction / weight fraction conversion formula, and the coating refractive index Nav calculated from the Maxwell-Garnet formula is 0.000139.
  • the refractive index of the particles showing the minimum value was 1.81.
  • the refractive index of the core-shell composite oxide fine particles was 1.81.
  • the refractive index of the core-shell type complex oxide measured by the refractive index measurement method B (standard solution method) was 1.81.
  • methanol dispersion (CSZ-3-M) of core-shell type complex oxide fine particles In the step of preparing methanol dispersion (CSZ-1-M) of core-shell type complex oxide fine particles in Example 1, Instead of using an aqueous dispersion (CSZ-1) of core-shell composite oxide fine particles (solid content is 30.0% by weight), an aqueous dispersion (CSZ) of core-shell composite oxide fine particles prepared in this example was used. -3) Methanol dispersion of core-shell composite oxide fine particles having a solid content of 30.0 wt% by the same preparation method as in Example 1 except that (solid content is 30.0 wt%) 1.01 kg of a liquid (CSZ-3-M) was obtained.
  • the water content contained in the methanol dispersion thus obtained was about 0.3% by weight. Further, the pH at 10-fold dilution was 5.6, the haze was 6.8%, the viscosity was 2.3 mPa ⁇ s, and the viscosity after conducting an accelerated test at 40 ° C. for 7 days was 2.4 mPa ⁇ s. It was.
  • the negative charge amount per unit surface area of the core-shell composite oxide fine particles was 0.66 ⁇ eq / m 2 .
  • the rate of fading change was 1% and the evaluation was good.
  • an acid stability test of the methanol dispersion of the core-shell composite oxide fine particles was performed, the transmittance change was 15% and the evaluation was good.
  • the viscosity of this core-shell composite oxide fine particle (CSZ-3) methanol-dispersed sol when concentrated to a solid concentration of 40% by weight with a rotary evaporator was 37.6 mPa ⁇ s.
  • hard coat layer film-forming coating composition (H6)
  • Core-shell type composite prepared in this example instead of 502.3 g of core-shell type composite oxide fine particle methanol dispersion (CSZ-1-M)
  • the hard coat layer was prepared in the same manner as the preparation of the coating composition (H1) for forming a hard coat layer film described in Example 1, except that 476.7 g of methanol dispersion of fine oxide particles (CSZ-3-M) was used.
  • a film-forming coating composition (H6) was prepared.
  • Example 7 Preparation of aqueous dispersion (CSZ-4) of core-shell composite oxide fine particles Using the aqueous dispersion (CZ-1) of core particles prepared in the examples, the core-shell composite oxide of Example 1 was used.
  • the silicic acid solution used in step (1) was changed from 3.24 kg to 2.70 kg, and the sodium aluminate aqueous solution was changed from 2.42 kg to 4.04 kg. Except for the change to the above, 1.13 kg of an aqueous dispersion (CSZ-4) of core-shell composite oxide fine particles having a solid content of 30.0% by weight was obtained in the same manner as in Example 1.
  • SiO 2 silicon component in the silicic acid aqueous solution
  • Al 2 O 3 aluminum component in the sodium aluminate aqueous solution
  • SiO 2 / Al 2 O 3 was 2.0 on the oxide conversion standard. It was.
  • the shell coating amount was 25.0 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the core particles.
  • the content of the metal component of the core-shell composite oxide fine particles contained in the aqueous dispersion of core-shell composite oxide fine particles (CSZ-4) is 75.04% by weight of ZrO 2 based on the oxide conversion standard of each metal component.
  • the specific gravity of the metal oxide fine particles determined from the metal content was 4.27, and the SiO 2 / Al 2 O 3 weight ratio of the shell was 3.2.
  • the core-shell composite oxide fine particles had an average particle size of 29 nm, a specific surface area of 213 m 2 / g, and a negative charge amount of 1.46 ⁇ eq / m 2 .
  • the pH of the aqueous dispersion of the core-shell composite oxide fine particles is 4.0, haze is 5.8%, viscosity is 7.5 mPa ⁇ s, and the viscosity after an accelerated test at 40 ° C. for 7 days is It was 7.5 mPa ⁇ s.
  • the coating film refractive index Nav ′ measured using a spectroscopic ellipsometer based on the method described in the above “Particle Refractive Index Measurement Method A” is a weight fraction of particles contained in the coating composition. When m is 10% by weight, 20% by weight, 30% by weight, 40% by weight, 50% by weight, 55% by weight, 1.518, 1.537, 1.556, 1.574, 1.596, It was 1.602.
  • the minimum value of the square sum of deviations obtained from the coating film refractive index Nav ′, the volume fraction / weight fraction conversion formula, and the coating film refractive index Nav calculated from the Maxwell-Garnet formula is 0.000171.
  • the refractive index of the particles showing the minimum value was 1.81.
  • the refractive index of the core-shell composite oxide fine particles was 1.81.
  • the refractive index of the core-shell type complex oxide measured by the refractive index measurement method B (standard solution method) was 1.81.
  • the water content contained in the obtained methanol dispersion was about 0.3% by weight.
  • the pH at the time of 10-fold dilution was 6.2
  • the haze was 6.3%
  • the viscosity was 2.4 mPa ⁇ s
  • the viscosity after conducting an accelerated test at 40 ° C. for 7 days was 2.4 mPa ⁇ s. It was.
  • the negative charge amount per unit surface area of the core-shell composite oxide fine particles was 1.46 ⁇ eq / m 2 .
  • the rate of fading change was 1% and the evaluation was good.
  • the transmittance change was 17% and the evaluation was good.
  • the methanol dispersion (CSZ-4-M) of the core-shell type composite oxide fine particles was concentrated to a solid content concentration of 40% by weight using a rotary evaporator, the viscosity was 3.6 mPa ⁇ s.
  • Preparation of coating composition for forming hard coat layer film Methanol dispersion of core shell type composite oxide fine particles instead of 502.3 g of methanol dispersion of core shell type composite oxide fine particles (CSZ-1-M)
  • Example 8 Preparation of aqueous dispersion (CSZ-5) of core-shell composite oxide fine particles Using the aqueous dispersion (CZ-1) of core particles prepared in the Examples, the core-shell composite oxide of Example 1 was used.
  • the silicic acid solution used in step (1) was changed from 3.24 kg to 1.08 kg, and the sodium aluminate aqueous solution was changed from 2.42 kg to 0.81 kg. Except for the change, the same process as in Example 1 was performed to obtain 1.13 kg of an aqueous dispersion (CSZ-5) of core-shell composite oxide fine particles having a solid content of 30.0% by weight.
  • SiO 2 when the silicon component contained in the silicic acid solution used for the shell preparation is represented by SiO 2 and the aluminum component contained in the sodium aluminate aqueous solution is represented by Al 2 O 3 , SiO 2 in terms of oxide conversion
  • the / Al 2 O 3 weight ratio was 4.0.
  • the shell coating amount was 10.0 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the core particles.
  • ZrO 2 91 was determined based on the oxide conversion standard of each metal component. .23 wt%, SiO 2 7.32 wt%, Al 2 O 3 1.14 wt% and a Na 2 O0.21 wt% and K 2 O0.10 wt%.
  • the specific gravity of the metal oxide fine particles determined from the metal content was 5.01, and the SiO 2 / Al 2 O 3 weight ratio of the shell was 6.4.
  • the core-shell composite oxide fine particles had an average particle size of 29 nm, a specific surface area of 180 m 2 / g, and a negative charge of 0.62 ⁇ eq / m 2 .
  • the pH of the aqueous dispersion of the core-shell composite oxide fine particles is 3.3, the haze is 2.3%, the viscosity is 7.9 mPa ⁇ s, and the viscosity after an acceleration test at 40 ° C. for 7 days is It was 8.0 mPa ⁇ s.
  • the coating film refractive index Nav ′ measured using a spectroscopic ellipsometer based on the method described in the above “Particle Refractive Index Measurement Method A” is a weight fraction of particles contained in the coating composition. When m is 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 55% by weight, 1.523, 1.554, 1.576, 1.595, 1.626, It was 1.633.
  • the minimum value of the deviation sum of squares obtained from the coating film refractive index Nav ′, the volume fraction / weight fraction conversion formula and the coating refractive index Nav calculated from the Maxwell-Garnet formula is 0.000570.
  • the refractive index of the particles showing the minimum value was 1.97.
  • the refractive index of the core-shell composite oxide fine particles could be regarded as 1.97.
  • the refractive index of the core-shell type complex oxide measured by the refractive index measurement method B (standard solution method) was 1.97.
  • the water content contained in the obtained methanol dispersion was about 0.3% by weight. Further, the pH of this methanol dispersion when diluted 10-fold was 5.3, the haze was 7.1%, the viscosity was 2.8 mPa ⁇ s, and the viscosity after an accelerated test at 40 ° C. for 7 days was 2. It was 9 mPa ⁇ s.
  • the negative charge amount per unit surface area of the core-shell composite oxide fine particles was 0.62 ⁇ eq / m 2 .
  • the rate of fading change was 1% and the evaluation was good.
  • the transmittance change was 18% and the evaluation was good.
  • the methanol dispersion (CSZ-5-M) of the core-shell type complex oxide fine particles was concentrated to a solid concentration of 40% by weight using a rotary evaporator, the viscosity was 54.0 mPa ⁇ s.
  • Preparation of coating composition for forming hard coat layer film (H8) Core shell type prepared in this example instead of using 502.3 g of core shell type composite oxide fine particle methanol dispersion (CSZ-1-M) A hard coat was prepared in the same manner as the preparation of the coating composition (H1) for forming a hard coat layer film described in Example 1, except that 512.6 g of a methanol dispersion of composite oxide fine particles (CSZ-5-M) was used.
  • a coating composition for forming a layer film (H8) was prepared.
  • Example 9 Preparation of aqueous dispersion (CSZ-6) of core-shell composite oxide fine particles Using the aqueous dispersion (CZ-1) of core particles prepared in Example 1, the core-shell composite oxidation of Example 1
  • the silicic acid solution used in step (1) was changed from 3.24 kg to 14.60 kg, and the sodium aluminate aqueous solution was changed from 2.42 kg to 10.4 kg.
  • 2.26 kg of an aqueous dispersion (CSZ-6) of core-shell composite oxide fine particles having a solid content of 30.0 wt% was obtained by the same process as in Example 1.
  • the silicon component contained in the silicic acid solution used for the shell preparation is represented by SiO 2 and the aluminum component contained in the sodium aluminate aqueous solution is represented by Al 2 O 3 , SiO 2 in terms of oxide conversion
  • the / Al 2 O 3 weight ratio was 4.0.
  • the shell coating amount was 60.0 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the core particles.
  • the content of the metal component in the core-shell composite oxide fine particles contained in the aqueous dispersion of core-shell composite oxide fine particles (CSZ-6) is 48.93% by weight of ZrO 2 based on the oxide conversion standard of each metal component.
  • the specific gravity of the metal oxide fine particles determined from the metal content was 3.28, and the SiO 2 / Al 2 O 3 weight ratio of the shell was 6.5.
  • the core-shell composite oxide fine particles had an average particle size of 32 nm, a specific surface area of 312 m 2 / g, and a negative charge amount of 0.74 ⁇ eq / m 2 .
  • the core-shell composite oxide fine particle aqueous dispersion (CSZ-6) has a pH of 4.1, a haze of 2.0%, a viscosity of 7.6 mPa ⁇ s, and an accelerated test at 40 ° C. for 7 days. After that, the viscosity was 7.6 mPa ⁇ s.
  • the coating film refractive index Nav ′ measured using a spectroscopic ellipsometer based on the method described in the above “Particle Refractive Index Measurement Method A” is a weight fraction of particles contained in the coating composition. When m is 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 55% by weight, 1.515, 1.538, 1.558, 1.566, 1.567, 1.574.
  • the minimum value of the sum of squares of deviation obtained from the coating film refractive index Nav ′, the volume fraction / weight fraction conversion formula, and the coating refractive index Nav calculated from the Maxwell-Garnet formula is 0.000734.
  • the refractive index of the particles showing the minimum value was 1.70.
  • the refractive index of the core-shell composite oxide fine particles was 1.70.
  • the refractive index of the core-shell complex oxide measured by the refractive index measurement method B (standard solution method) was 1.70.
  • the water content contained in the obtained methanol dispersion was about 0.3% by weight. Further, the pH of this methanol dispersion when diluted 10-fold was 6.2, the haze was 6.1%, the viscosity was 2.5 mPa ⁇ s, and the viscosity after an accelerated test at 40 ° C. for 7 days was 2. It was 5 mPa ⁇ s.
  • the negative charge amount per unit surface area of the core-shell composite oxide fine particles was 0.74 ⁇ eq / m 2 .
  • the rate of fading change was 1% and the evaluation was good.
  • an acid stability test of the methanol dispersion of the core-shell composite oxide fine particles was performed, the transmittance change was 9% and the evaluation was good.
  • the viscosity of this core-shell composite oxide fine particle (CSZ-6) methanol-dispersed sol when concentrated to a solid concentration of 40% by weight with a rotary evaporator was 4.1 mPa ⁇ s.
  • Preparation of coating composition for forming hard coat layer film (H9) Core shell type prepared in this example instead of using 502.3 g of core shell type composite oxide fine particle methanol dispersion (CSZ-1-M) A hard coat was prepared in the same manner as the preparation of the coating composition (H1) for forming a hard coat layer described in Example 1, except that 457.7 g of a methanol dispersion of composite oxide fine particles (CSZ-6-M) was used.
  • a coating composition for forming a layer film (H9) was prepared.
  • the silicon component contained in the silicic acid solution used for the shell preparation is represented by SiO 2 and the aluminum component contained in the sodium aluminate aqueous solution is represented by Al 2 O 3 , SiO 2 in terms of oxide conversion
  • the / Al 2 O 3 weight ratio was 41.70.
  • the shell coating amount was 25.0 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the core particles.
  • the content of the metal component of the core-shell composite oxide fine particles contained in the aqueous dispersion of core-shell composite oxide fine particles is 74.66% by weight of ZrO 2 based on the oxide conversion standard of each metal component.
  • the specific gravity of the metal oxide fine particles determined from the metal content was 4.05, and the SiO 2 / Al 2 O 3 weight ratio of the shell was 107.4.
  • the core-shell composite oxide fine particles had an average particle size of 82 nm, a specific surface area of 164 m 2 / g, and a negative charge amount of 0.41 ⁇ eq / m 2 .
  • the pH of the aqueous dispersion (RCSZ-2) of the core-shell composite oxide fine particles was 3.9, haze was 18.0%, and viscosity was 25.1 mPa ⁇ s. Further, when this water dispersion was subjected to an acceleration test at 40 ° C. for 7 days, it gelled.
  • the coating film refractive index Nav ′ measured using a spectroscopic ellipsometer based on the method described in the above “Particle Refractive Index Measurement Method A” is a weight fraction of particles contained in the coating composition. When m is 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 55% by weight, 1.517, 1.539, 1.554, 1.576, 1.597, 1.605.
  • the minimum value of the square sum of deviations obtained from the coating film refractive index Nav ′, the volume fraction / weight fraction conversion formula, and the coating film refractive index Nav calculated from the Maxwell-Garnet formula is 0.000132
  • the refractive index of the particles showing the minimum value was 1.80.
  • the refractive index of the core-shell type complex oxide fine particles was 1.80.
  • the refractive index of the core-shell complex oxide measured by the refractive index measurement method B (standard solution method) was 1.80.
  • methanol dispersion liquid (RCSZ-2-M) of core-shell type composite oxide fine particles In the step of preparing zirconia-based core particle (CSZ-1) organic solvent-dispersed sol of Example 1, zirconia-based core-shell type An aqueous dispersion sol (solid content of 30.0% by weight) of the composite oxide fine particles (CSZ-1) was replaced with an aqueous dispersion sol (solid content of 30 of the zirconia-based core-shell composite oxide fine particles (RCSZ-2)). 0.07% by weight) by the same preparation method, 0.97 kg of a methanol dispersion (RCSZ-2-M) of core-shell composite oxide fine particles having a solid content of 30.0% by weight was obtained. .
  • the water content contained in the obtained methanol dispersion was about 0.3% by weight. Further, the pH of the methanol dispersion when diluted 10-fold was 6.0, the haze was 26.5%, the viscosity was 34 mPa ⁇ s, and the viscosity after conducting an accelerated test at 40 ° C. for 7 days was 75 mPa ⁇ s. there were.
  • the negative charge amount per unit surface area of the core-shell composite oxide fine particles was 0.41 ⁇ eq / m 2 .
  • the rate of fading change was 1% and the evaluation was good.
  • an acid stability test of the methanol dispersion of the core-shell composite oxide fine particles was performed, the transmittance change was 38% and the evaluation was ⁇ .
  • a methanol dispersion (RCSZ-2-M) of the core-shell type complex oxide fine particles was concentrated by a rotary evaporator to a solid concentration of 40% by weight, gelation occurred.
  • the silicon component contained in the silicic acid solution used for the shell preparation is represented by SiO 2 and the aluminum component contained in the sodium aluminate aqueous solution is represented by Al 2 O 3 , SiO 2 in terms of oxide conversion
  • the / Al 2 O 3 weight ratio was 0.80.
  • the shell coating amount was 25.0 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the core particles.
  • the content of the metal component in the core-shell composite oxide fine particles contained in the aqueous dispersion (RCSZ-3) of the core-shell composite oxide fine particles is ZrO 2 74.21 based on the oxide conversion standard of each metal component. Wt%, SiO 2 15.49 wt%, Al 2 O 3 9.29 wt%, Na 2 O 0.87 wt% and K 2 O 0.14 wt%.
  • the specific gravity of the metal oxide fine particles obtained from the metal content was 4.37, and the SiO 2 / Al 2 O 3 weight ratio of the shell was 1.7.
  • the core-shell composite oxide fine particles had an average particle size of 54 nm, a specific surface area of 198 m 2 / g, and a negative charge amount of 0.27 ⁇ eq / m 2 .
  • the pH of the aqueous dispersion (RCSZ-3) of the core-shell composite oxide fine particles was 4.2, haze was 24.1%, and the viscosity was 37.4 mPa ⁇ s. Further, when this water dispersion was subjected to an accelerated test at 40 ° C. for 7 days, it gelled.
  • the coating film refractive index Nav ′ measured using a spectroscopic ellipsometer based on the method described in the above “Particle Refractive Index Measurement Method A” is a weight fraction of particles contained in the coating composition. When m is 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 55% by weight, 1.510, 1.529, 1.544, 1.566, 1.592, It was 1.597.
  • the minimum value of the square sum of deviations obtained from the coating film refractive index Nav ′, the volume fraction / weight fraction conversion formula, and the coating film refractive index Nav calculated from the Maxwell-Garnet formula is 0.000041.
  • the refractive index of the particles showing the minimum value was 1.79.
  • the refractive index of the core-shell composite oxide fine particles could be regarded as 1.79.
  • the refractive index of the core-shell type complex oxide measured by the refractive index measurement method B (standard solution method) was 1.79.
  • the water content contained in the obtained methanol dispersion was about 0.3% by weight. Further, when the methanol dispersion (RCSZ-3-M) was diluted 10 times, the pH was 5.8, the haze was 54.2%, and the viscosity was 84 mPa ⁇ s. When this methanol dispersion was subjected to an acceleration test at 40 ° C. for 7 days, it gelled.
  • the negative charge amount per unit surface area of the core-shell composite oxide fine particles was 1.77 ⁇ eq / m 2 .
  • the rate of fading change was 1% and the evaluation was good.
  • the transmittance change was 62% and the evaluation was x.
  • this methanol dispersion (RCSZ-3-M) was concentrated by a rotary evaporator to a solid concentration of 40% by weight, it gelled.
  • hard coat layer film-forming coating composition (C2) Core-shell type composite prepared in this comparative example instead of 502.3 g of core-shell type composite oxide fine particle methanol dispersion (CSZ-1-M)
  • the hard coat layer was prepared in the same manner as the preparation of the coating composition (H1) for forming the hard coat layer described in Example 1, except that 508.1 g of methanol dispersion of oxide fine particles (RCSZ-3-M) was used.
  • a film-forming coating composition (C2) was prepared.
  • the silicon component contained in the silicic acid solution used for the shell preparation is represented by SiO 2 and the aluminum component contained in the sodium aluminate aqueous solution is represented by Al 2 O 3 , SiO 2 in terms of oxide conversion
  • the / Al 2 O 3 weight ratio was 41.70.
  • the shell coating amount was 25.0 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the core particles.
  • the content of the metal component of the core-shell composite oxide fine particles contained in the aqueous dispersion of core-shell composite oxide fine particles (RCST-1) is 66.38% by weight of TiO 2 based on the oxide conversion standard of each metal component.
  • the specific gravity of the metal oxide fine particles obtained from the metal content was 3.55, and the SiO 2 / Al 2 O 3 weight ratio of the shell was 106.8.
  • the core-shell composite oxide fine particles had an average particle size of 54 nm, a specific surface area of 198 m 2 / g, and a negative charge amount of 0.27 ⁇ eq / m 2 .
  • the pH of the aqueous dispersion (RCST-1) of the core-shell composite oxide fine particles was 3.5, the haze was 33.4%, and the viscosity was 41.2 mPa ⁇ s.
  • this water dispersion was accelerated at 40 ° C. for 7 days, it gelled.
  • the weight fraction m of particles contained in the coating composition is 10% by weight, 20% by weight, 30% by weight, 40% by weight In both cases of 50% by weight and 55% by weight, the coating film whitened, and thus the coating film refractive index Nav ′ was not measured.
  • methanol dispersion (RCST-1-M) of core-shell type complex oxide fine particles In the step of preparing methanol dispersion (CSZ-1-M) of core-shell type complex oxide fine particles of Example 1, Instead of using an aqueous dispersion of core-shell composite oxide fine particles (CSZ-1) (solid content 30.0 wt%), an aqueous dispersion of core-shell composite oxide fine particles (RCST-) prepared in this example was used. 1) Methanol dispersion of core-shell composite oxide fine particles having a solid content of 30.0 wt% by the same preparation method as in Example 1 except that (solid content is 30.0 wt%) 0.76 kg of (RCST-1-M) was obtained.
  • the water content contained in the obtained methanol dispersion was about 0.3% by weight. Further, the pH of this methanol dispersion when diluted 10-fold was 5.8, haze was 54.2%, and viscosity was 84 mPa ⁇ s. Furthermore, when this methanol dispersion liquid was accelerated at 40 ° C. for 7 days, it gelled.
  • the negative charge amount per unit surface area of the core-shell composite oxide fine particles was 0.27 ⁇ eq / m 2 .
  • the rate of fading change was 48% and the evaluation was ⁇ .
  • the transmittance change was 43% and the evaluation was x.
  • the methanol dispersion (RCST-1-M) of the core-shell type complex oxide fine particles was concentrated by a rotary evaporator to a solid content concentration of 40% by weight, gelation occurred.
  • hard coat layer film-forming coating composition (C6) Core-shell type composite prepared in this comparative example instead of 502.3 g of core-shell type composite oxide fine particle methanol dispersion (CSZ-1-M) The hard coat layer was prepared in the same manner as the preparation of the coating composition (H1) for forming the hard coat layer described in Example 1, except that 495.3 g of methanol dispersion of oxide fine particles (RCST-1-M) was used. A film-forming coating composition (C6) was prepared.
  • primer layer film-forming coating composition (CX-1) Instead of using 227.3 g of core-shell composite oxide fine particle methanol dispersion (CST-2-M), The primer layer film-forming coating composition was prepared in the same manner as the preparation of the primer layer film-forming coating composition (P1) described in Example 4 except that 227.3 g of the methanol dispersion (RCST-1-M) was used. (CX-1) was prepared.
  • the core particles (RCZ-1) had an average particle diameter of 4 nm and a specific surface area of 273 m 2 / g. Furthermore, the content of the metal component of the core particles was 97.70 wt% ZrO 2 and 2.30 wt% K 2 O in terms of oxide conversion of each metal component.
  • aqueous dispersion (RCSZ-4) of core-shell composite oxide fine particles In the step of preparing aqueous dispersion (CSZ-1) of core-shell composite oxide fine particles in Example 1, water of core particles was prepared. Instead of the dispersion (CZ-1) (solid content is 10.0% by weight), the core particle aqueous dispersion (RCZ-1) prepared in this comparative example (solid content is 10.0% by weight) In the same manner as in Example 1, except for using a), 1.08 kg of an aqueous dispersion (RCSZ-4) of core-shell composite oxide fine particles having a solid content of 30.0% by weight was obtained. The aqueous dispersion (RCSZ-4) gelled after several minutes.
  • the silicon component contained in the silicate solution used for the shell preparation is represented by SiO 2 and the aluminum component contained in the sodium aluminate aqueous solution is represented by Al 2 O 3 , SiO in terms of oxide conversion
  • the 2 / Al 2 O 3 weight ratio was 4.0.
  • the shell coating amount was 25.0 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the core particles.
  • aqueous dispersion (RCSZ-5) of core-shell composite oxide fine particles In the step of preparing the aqueous dispersion (CSZ-1) of core-shell composite oxide fine particles in Example 1, water of the core particles was prepared. Instead of using the dispersion (CZ-1) (solid content is 10.0% by weight), the core particle aqueous dispersion (RCZ-5) prepared in this Comparative Example (solid content is 10.0%).
  • the core-shell composite oxide fine particle aqueous dispersion (RCSZ-5) 1.04 kg having a solid content of 30.0% by weight was obtained by the same preparation method as in Example 1 except that (% by weight) was used. .
  • the silicon component contained in the silicate solution used for the preparation of the shell is represented by SiO 2 and the aluminum component contained in the sodium aluminate aqueous solution is represented by Al 2 O 3 , SiO in terms of oxide conversion
  • the 2 / Al 2 O 3 weight ratio was 4.0.
  • the shell coating amount was 25.0 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the core particles.
  • the content of the metal component of the core-shell composite oxide fine particles contained in the aqueous dispersion of core-shell composite oxide fine particles is 78.34% by weight of ZrO 2 based on the oxide conversion standard of each metal component.
  • the specific gravity of the metal oxide fine particles determined from this metal content was 4.32, and the SiO 2 / Al 2 O 3 weight ratio of the shell was 6.1.
  • the core-shell composite oxide fine particles had an average particle size of 90 nm, a specific surface area of 133 m 2 / g, and a negative charge amount of 0.75 ⁇ eq / m 2 .
  • the pH of the aqueous dispersion of the core-shell type composite oxide fine particles is 4.0, haze is 21.3%, viscosity is 6.8 mPa ⁇ s, and viscosity after accelerating test for 7 days at 40 ° C. is 6.9 mPa ⁇ It was s.
  • the weight fraction m of particles contained in the coating composition is 10% by weight, 20% by weight, 30% by weight, 40% by weight. In both cases of 50% by weight and 55% by weight, the coating film whitened, and thus the coating film refractive index Nav ′ was not measured.
  • the negative charge amount per unit surface area of the core-shell composite oxide fine particles was 0.41 ⁇ eq / m 2 .
  • the rate of fading change was 1% and the evaluation was good.
  • an acid stability test of the methanol dispersion of the core-shell composite oxide fine particles was performed, the transmittance change was 9% and the evaluation was good.
  • the methanol dispersion (RCSZ-5-M) of the core-shell composite oxide fine particles was concentrated to a solid concentration of 40% by weight by a rotary evaporator, the viscosity was 3.5 mPa ⁇ s.
  • hard coat layer film-forming coating composition (C4) Core-shell composite oxidation prepared in this comparative example instead of 502.3 g of core-shell composite oxide fine particle methanol dispersion (CSZ-1-M) The hard coat layer film was prepared in the same manner as the preparation of the hard coat layer film-forming coating composition (H1) described in Example 1, except that 361.7 g of a methanol dispersion of fine particles (RCSZ-5-M) was used. A forming coating composition (C4) was prepared.
  • the coating amount of the shell was 25 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the core particles.
  • Step (2) Next, the core-shell type fine particles in which the core particle mainly composed of titanium is coated with the oxide of silicon and the oxide of aluminum by stirring the mixed solution prepared in the above step for 1 hour while maintaining the temperature at 90 ° C. An aqueous dispersion was obtained.
  • aqueous dispersion of core-shell fine particles is cooled to room temperature, and then concentrated using an ultrafiltration membrane (Asahi Kasei Co., Ltd., SIP-1013) to obtain a solid content of 30.0. 0.82 kg of an aqueous dispersion (hereinafter referred to as “RCST-2”) of core-shell type fine particles having a weight% by weight was prepared.
  • the specific gravity of the core-shell composite oxide fine particles determined from the content of the metal element was 3.25, and SiO 2 / Al 2 O 3 was 6.9.
  • the core-shell composite oxide fine particles had an average particle size of 164 nm, a specific surface area of 268 m 2 / g, and a negative charge amount per unit surface area of 0.19 ⁇ eq / m 2 .
  • the core-shell type fine particle aqueous dispersion (RCST-2) had a pH of 3.4, a haze of 72.0%, and a viscosity of 53.0 mPa ⁇ s. Further, when this water dispersion was subjected to an acceleration test at 40 ° C. for 7 days, it gelled.
  • the weight fraction m of particles contained in the coating composition is 10% by weight, 20% by weight, 30% by weight, 40% by weight. In both cases of 50% by weight and 55% by weight, the coating film whitened, and thus the coating film refractive index Nav ′ was not measured.
  • the refractive index of the core-shell type fine particles measured by the above refractive index measurement method B was 1.82.
  • methanol dispersion (RCST-2-M) of core-shell type fine particles In the step of preparing methanol dispersion (CSZ-1-M) of core-shell type composite oxide fine particles of Example 1, core-shell type composites were prepared. Instead of using an aqueous dispersion of fine oxide particles (CSZ-1) (solid content is 30.0% by weight), an aqueous dispersion of core-shell fine particles prepared in this comparative example (RCST-2) (containing solid content) In the same manner as in Example 1 except that 30.0 wt%) was used, a methanol dispersion of core-shell fine particles (RCST-2-M) having a solid content of 30.0 wt% was obtained in the same manner as in Example 1. 81 kg was obtained.
  • the water content contained in the obtained methanol dispersion was about 0.3% by weight.
  • the methanol dispersion (RCST-2-M) of the core-shell fine particles had a pH of 5.3 when diluted 10-fold, a haze of 76.2%, and a viscosity of 37.4 mPa ⁇ s. When this dispersion was subjected to an acceleration test at 40 ° C. for 7 days, it gelled.
  • the negative charge amount per unit surface area of the core-shell type fine particles was 0.19 ⁇ eq / m 2 .
  • the photocatalytic activity test of the methanol dispersion of the core-shell type fine particles was conducted, the fading change rate was 78% and the evaluation was x.
  • the acid stability test of the methanol dispersion of the core-shell fine particles was performed, the transmittance change was 48% and the evaluation was x.
  • the methanol dispersion (RCST-2-M) of the core-shell type complex oxide fine particles was concentrated by a rotary evaporator to a solid concentration of 40% by weight, gelation occurred.
  • Step (3) was not performed because there was an aggregated precipitate. Also, a methanol dispersion and a coating composition could not be prepared. At this time, the pH of the aqueous dispersion was 12.2, and the core particles were in an unstable pH region. Further, the SiO 2 / Al 2 O 3 weight ratio of the shell was 4.0, and the shell coating amount was 25.0 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the core particles.
  • the acid dispersion stability of the methanol dispersion liquid of the examples is high, it can be seen that a methanol dispersion liquid of core-shell composite oxide fine particles having a high shell coverage with respect to the core and high weather resistance is obtained.
  • plastic lens substrate for test (1) Pretreatment of plastic lens base material
  • plastic lens base material Commercially available plastic lens base material “CR-39” (using PPG monomer, base material refractive index 1.50), “ “Monomer name: MR-8” (Mitsui Chemicals, Inc., substrate refractive index 1.60) and “Monomer name: MR-174" (Mitsui Chemicals, Inc., substrate refractive index 1.74) was etched for 2 minutes in a 10 wt% KOH aqueous solution kept at 40 ° C. Further, these were taken out, washed with water, and then sufficiently dried.
  • primer layer film-forming coating composition was applied to each pre-treated plastic lens substrate to form a coating film.
  • coating of this coating composition was performed using the dipping method (pickup speed 120mm / min).
  • the said coating film was heat-processed for 10 minutes at 100 degreeC, and the preliminary drying of the coating film (primer layer) was performed.
  • the film thickness of the primer layer thus formed after preliminary curing was approximately 0.5 to 0.7 ⁇ m.
  • a coating composition for forming a hard coat layer film is applied to the surface of the plastic lens substrate that has been subjected to the pretreatment or the primer lens film. A film was formed.
  • coating of this coating composition was performed using the dipping method (drawing speed 250mm / min). Next, after drying the coating film at 90 ° C. for 10 minutes, the coating film (hard coat layer) was cured by heat treatment at 110 ° C. for 2 hours. At this time, the main curing of the primer layer was also performed at the same time. The thickness of the hard coat layer film thus formed after curing was approximately 3.0 to 3.5 ⁇ m.
  • the base material of the test piece 10 which applied the coating composition P1 for primer layer film formation, and the coating composition H10 for hard coat layer film formation and formed the antireflection layer film, and the coating composition CX for primer layer film formation -1 and a coating composition C6 for forming a hard coat layer film to form an antireflection layer film the base material of the test piece 16 was “monomer name: MR-174” (manufactured by Mitsui Chemicals, Inc. Refractive index 1.74) was used, and “monomer name: MR-8” (manufactured by Mitsui Chemicals, Inc., base material refractive index 1.60) was used for the other test piece base materials.
  • test pieces 1 to 16 thus obtained were evaluated by testing the appearance (interference fringes), appearance (cloudiness), scratch resistance, adhesion, and weather resistance using the above evaluation test method.
  • the results are shown in Table 3.
  • the test pieces obtained by applying the coating compositions prepared in the examples had high scratch resistance and no haze and high transparency.
  • adhesiveness and a weather resistance are high.

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Abstract

 ケイ素および/またはアルミニウムを主成分として含まない酸化物微粒子または複合酸化物微粒子をコア粒子として、その表面をケイ素とアルミニウムとを主成分として含む複合酸化物からなるシェルで被覆したコアシェル型複合酸化物微粒子の、シェルに含まれるケイ素とアルミニウムの含有量が酸化物換算基準の重量比でSiO2/Al23=2.0~30.0の範囲にあることによって、表面負電荷量およびコアに対するシェルの被覆率が高く、超安定なコアシェル型複合酸化物微粒子の分散液が得られる。

Description

コアシェル型複合酸化物微粒子の分散液、該分散液の製造方法、および該微粒子を含む塗料組成物
 本発明はコアシェル型複合酸化物微粒子の分散液および該分散液の製造方法、該コアシェル型複合酸化物微粒子を含む塗料組成物、硬化性塗膜および硬化性塗膜付き基材に関するものである。
 ジルコニウムやチタニウム、スズなどの酸化物微粒子や複合酸化物微粒子は、シリカ粒子などと比較して屈折率が高く、ハードコートなどの透明被膜用の屈折率調整用フィラーとして一般的に用いられている。
 しかし、これらの高屈折率粒子は被膜形成用塗料組成物に配合した場合に、バインダー成分との反応性や、塗料組成物中や膜中での分散安定性が低いという問題があった。
 また、有機ケイ素化合物や樹脂組成物をバインダー成分とする塗料組成物では、酸性領域での保存や使用が望まれる場合があるが、このような高屈折率粒子の分散液は、酸性のpH領域では不安定であり凝集しやすいという問題があった。
粒子の分散性を向上させる方法として、シランカップリング剤による表面処理などが知られているが、このような粒子の表面にシランカップリング剤を充分に処理することが難しく、充分な分散安定性が得られない場合があったため、より効果的な処理方法の開発が望まれていた。
 また、粒子の分散性を向上させる方法として、特許文献1には、ジルコニア微粒子の表面を五酸化アンチモンおよび/またはシリカで被覆する方法が記載されている。
 さらに、チタニウムの酸化物微粒子や複合酸化物微粒子については、チタニウムの活性により塗膜の耐候性や耐光性が低下することが問題となる。このような問題を解決する手法として特許文献2には、チタンおよびスズの酸化物核粒子をケイ素酸化物とジルコニウムまたは/およびアルミニウムの酸化物とで被覆した複合酸化物微粒子が記載されている。
 また、特許文献3には、酸化チタンゾル粒子がケイ素とアルミニウムの水和酸化物よりなる層で被覆された酸化チタンゾルについて記載されている。
 さらに、特許文献4には、抗菌性無機酸化物微粒子の製造中間体として、表面にシリカ-アルミナ水和物を沈着した無機酸化物微粒子が記載されている。
特開2009-107872号公報 特開2000-204301号公報 特開2007-246351号公報 特開2005-132724号公報
 特許文献1に記載の改質ジルコニア微粒子は、ジルコニア微粒子の表面が五酸化アンチモンおよび/またはシリカで被覆されることで分散性が向上し酸性での安定性も増すが、この効果をさらに発展させ、また膜に配合したときの硬度や耐擦傷性についてもさらに優れたものとすることが求められていた。
特許文献2に記載の複合酸化物微粒子は、屈折率が高く耐候性に優れるものであったが、粒子を塗料組成物や膜に配合した際の安定性や、得られる膜の硬度、耐擦傷性などのハードコート性をさらに向上させることが求められていた。
また特許文献3に記載の酸化チタンゾル粒子は、ケイ素の酸化物とアルミニウムの酸化物とで被覆されたものであるが、このような粒子の分散液の安定性や膜としたときの強度などについてさらに改善することができる余地があった。
特許文献4に記載のシリカ-アルミナ水和物を沈着した無機酸化物微粒子は、アルカリ性のコア粒子にアルカリ性のアルミン酸ソーダと水硝子溶液を添加するために、シリカの溶解度が高く、条件によっては、充分な量のシリカーアルミナ層が均一に形成されにくい場合があり、このような粒子を分散液としたときの安定性も充分ではないという場合があった。
また、一般に、ジルコニウムやチタニウムなどの酸化物粒子の表面にシリカなどを被覆させようとする場合には、均一に被覆させることが困難であるという問題があった。
本発明者らは、上記課題を解決するために創意研究を繰り返した結果、ケイ素やアルミニウムを主成分として含まないコア粒子の表面に、ケイ素とアルミニウムを特定の組成で含むシェルを被覆させることによって、特定の範囲内の高い負電荷密度を持ち、コアに対するシェルの被覆率が高いコアシェル型複合酸化物微粒子が得られることを見出し、本発明を完成するに到った。
 本発明は、ケイ素および/またはアルミニウムを主成分として含まない酸化物微粒子または複合酸化物微粒子をコア粒子として、その表面をケイ素とアルミニウムとを主成分として含む複合酸化物からなるシェルで被覆したコアシェル型複合酸化物微粒子であって、前記シェルに含まれるケイ素とアルミニウムの含有量が酸化物換算基準の重量比でSiO2/Al23=2.0~30.0の範囲にあることを特徴とする。
 前記シェルが、ケイ素とアルミニウムとからなる複合酸化物であることが好ましい。
 前記コアシェル型複合酸化物微粒子の単位表面積あたりに存在する表面負電荷量が、pH6で測定したときに、0.5~1.5μeq/m2の範囲にあることが好ましい。
 前記シェルに含まれるケイ素とアルミニウムの含有量が酸化物換算基準の重量比でSiO2/Al23=2.0~15.0の範囲にあることが好ましい。
 前記シェルの被覆量がコア粒子100重量部に対して5~100重量部の範囲にあることが好ましい。
 前記コアシェル型複合酸化物微粒子の平均粒子径が8~60nmの範囲にあることが好ましい。
 前記コア粒子が、ジルコニウム、スズ、チタニウム、ニオブ、タングステン、アンチモン、インジウムから選ばれた1種以上の元素を主成分として含む酸化物微粒子または複合酸化物微粒子であることが好ましい。
 前記コア粒子が、副成分としてチタニウム、スズ、ケイ素、ジルコニウム、アンチモン、バリウム、ストロンチウム、リチウム、インジウム、ランタニウム、カリウム、ナトリウムから選ばれる1種以上の元素を含む酸化物微粒子または複合酸化物微粒子であることが好ましい。
 前記コアシェル型複合酸化物微粒子の分散液の固形分濃度が5~60重量%の範囲にあることが好ましい。
 前記固形分濃度30重量%の時の粘度が0.8~20mPa・sの範囲にあることが好ましい。
 前記コアシェル型複合酸化物微粒子の分散媒が水および/またはメタノール、エタノール、ブタノール、プロパノール、イソプロピルアルコール等のアルコール類、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等のエーテル類、メチルエチルケトン、γ-ブチロラクトン等のケトン類より選ばれたいずれか1種または2種以上であることが好ましい。
 前記コアシェル型複合酸化物微粒子の表面が有機ケイ素化合物またはアミン類により修飾されていることが好ましい。
 前記コアシェル型複合酸化物微粒子のpHが3.0~7.0の範囲にあることが好ましい。
 本発明の塗料組成物は、前記コアシェル型複合酸化物微粒子の分散液とバインダー成分とを含むことを特徴とする。
 前記塗料組成物において、前記コアシェル型複合酸化物微粒子の含有量が固形分濃度で0.1~50重量%の範囲にあることが好ましい。
 前記塗料組成物において、前記コアシェル型複合酸化物微粒子の含有量が固形分濃度で30重量%のときの粘度が1~100mPa・sの範囲にあることが好ましい。
 前記塗料組成物は、さらに紫外線吸収剤を含むことが好ましい。
 本発明の硬化性塗膜は、前記塗料組成物を基材上に塗布して得られたことを特徴とする。
 本発明の塗膜付基材は、前記硬化性塗膜を基材上に設けてなることを特徴とする。
 本発明に係るコアシェル型複合酸化物微粒子の分散液の製造方法は、
(1)平均粒子径が5.0~50.0nmの範囲にあるコア粒子の水分散液に、シリコンアルコキシドおよび/またはケイ酸を含むケイ素化合物溶液と、アルミン酸塩の水溶液とを、該ケイ素化合物溶液に含まれるケイ素成分をSiO2で表し、さらに該アルミン酸塩の水溶液に含まれるアルミニウム成分をAl23で表したとき、その酸化物換算基準の重量比がSiO2/Al23=2.0~40.0となるような割合で混合する工程、
(2)前記工程により得られた混合液を60~200℃の温度に加温して、0.5~20時間攪拌する工程、
を含むことを特徴とする。
 前記製造方法はさらに、下記工程(3)を含むことが好ましい。
(3)前記工程(2)により得られた混合液を陽イオン交換樹脂と接触させて、該混合液中に含まれるアルカリ金属イオンをイオン交換により除去して、該混合液のpHを3.0~7.0の範囲に調整する工程
 前記ケイ素化合物溶液と、アルミン酸塩の水溶液とを、それぞれ同時にコア粒子の水分散液に添加することが好ましい。
 前記ケイ素化合物溶液が、pH3以下のケイ酸液であることが好ましい。
 前記コア粒子が、ジルコニウム、スズ、チタニウム、ニオブ、タングステン、アンチモンおよびインジウムから選ばれた1種以上の元素を主成分として含む酸化物微粒子または複合酸化物微粒子であることが好ましい。
 前記コア粒子の比表面積が50~250m2/gの範囲にあることが好ましい。
 前記コア粒子がコア粒子を含む水分散液を噴霧乾燥して得られたもの、または噴霧乾燥したのち焼成して得られたものであることが好ましい。
 前記製造方法はさらに、有機ケイ素化合物またはアミン類によりコアシェル型複合酸化物微粒子の表面処理を行うことが好ましい。
 前記製造方法はさらに、濃縮工程および/または有機溶媒置換工程に処することが好ましい。
 本発明に係るコアシェル型複合酸化物微粒子の分散液は、粒子の単位表面積あたりの表面負電荷量が高く、またコアに対するシェルの被覆率が高いため、分散液の粘度が低く安定性が非常に高い。このコアシェル型複合酸化物微粒子の分散液は、高濃度でも安定であって、透明性にも優れる。
 本発明に係るコアシェル型複合酸化物微粒子は高~中屈折率粒子として幅広い屈折率を自由に調整することができる。また、酸性のpH領域でも非常に安定であって、塗料組成物および硬化性塗膜中に配合した際の分散安定性、濃縮に対する安定性、分散性に優れる。さらに、粒子の活性なども抑えられており、該粒子を含む硬化性塗膜は優れた硬度、耐擦傷性、透明性、耐候性を兼ね備えている。
 以下、本発明に係るコアシェル型複合酸化物微粒子の分散液について具体的に説明する。
コア粒子
 本発明に係るコア粒子は、ケイ素および/またはアルミニウムを主成分として含まない酸化物微粒子または複合酸化物微粒子である。
 ここで、前記主成分とは、酸化物基準(SiO2およびAl23)での固形分重量がコア粒子の固形分重量の70重量%以上を占める成分を意味する。
 コア粒子がケイ素および/またはアルミニウムを主成分として含むものであると、屈折率の高いコアシェル型複合酸化物粒子が得られないので好ましくない。
 前記コア粒子としては、ケイ素および/またはアルミニウムを主成分として含まないものであれば、どのようなものでも用いることができるが、中~高屈折率のコアシェル型複合酸化物微粒子を得るためには、特にジルコニウム、スズ、チタニウム、ニオブ、タングステン、アンチモン、インジウムから選ばれる1種以上の金属元素を主成分として含む酸化物微粒子または複合酸化物微粒子をコア粒子として用いることが好ましい。
また、ここで、主成分とは酸化物基準(ZrO2、SnO2、TiO2、Nb25、WO3、Sb25、In23)でコア粒子の70重量%を超える固形分重量を有する成分を意味する。
 ジルコニウム、スズ、チタニウム、ニオブ、タングステン、アンチモン、インジウムから選ばれる1種以上の金属元素を主成分とする酸化物微粒子または複合酸化物微粒子をコア粒子として用いると、中~高屈折率のコアシェル型複合酸化物微粒子の分散液を得ることができる。
 また、前記コア粒子は、さらに副成分として、チタニウム、スズ、ケイ素、ジルコニウム、アンチモン、バリウム、ストロンチウム、リチウム、インジウム、ランタニウム、カリウム、ナトリウムから選ばれる1種以上の元素を含むものであることが好ましい。
 ただし、前記コア粒子の副成分には、主成分に用いた金属元素と同じ元素は含まないものとする。
コア粒子に前記副成分を含ませることによって、コア粒子の屈折率や紫外線吸収能を調節したり、活性などを抑制することができる。
前記コア粒子が副成分を含む場合には、前記副成分の含有量は、酸化物換算基準(TiO2、SnO2、SiO2、ZrO2、Sb25、BaO、SrO、Li2O、In23、La2O、K2O、Na2O)の固形分濃度で0.1~30重量%、より好ましくは1~20重量%の範囲にあることが好ましい。前記含有量が0.1重量%未満の場合には、副成分を添加する効果が得られにくい。また、前記含有量が30重量%を超えると、コアシェル型複合酸化物微粒子の屈折率が低下したり、光学活性が高くなったり、またコア粒子の安定性が低下する場合があるので、好ましくない。
前記コア粒子の平均粒子径は、5~50nm、より好ましくは7~40nmの範囲にあることが好ましい。前記平均粒子径が5nm未満の場合には、コア粒子の水分散液の安定性が低く、コアシェル型複合酸化物微粒子の分散液を製造する時に増粘する場合があるので好ましくない。
また、前記平均粒子径が50nmを超えると、これを用いたコアシェル型複合酸化物微粒子の平均粒子径が大きくなり、本発明に係る硬化性塗膜の透明性が低下する場合があるので、好ましくない。
前記コア粒子の比表面積は、50~240 m2/g、より好ましくは70~220m2/gの範囲にあることが好ましい。前記比表面積が50 m2/g未満の場合には、シェル被覆層の厚みが薄くなり所望の膜硬度がえられ難い場合があるので好ましくない。また、前記比表面積が240 m2/gを超えると、コアシェル型複合酸化物微粒子の分散液の製造時に増粘したり、得られるコアシェル型複合酸化物微粒子の分散液が凝集する場合があるので好ましくない。
シェル
本発明に係るシェルは、ケイ素とアルミニウムとを主成分として含む複合酸化物からなり、シェルに含まれるケイ素とアルミニウムの含有量が、酸化物換算基準の重量比でSiO2/Al23=2.0~30.0の範囲にあることを特徴としている。
ここで、前記主成分とは、ケイ素とアルミニウムをそれぞれの酸化物換算基準で表したときその合計がシェルの90重量%以上となることを意味する。
シェルが上記のような特別な組成にあることにより、コア粒子に対するシェルの被覆率が向上し、均一に被覆された安定性と耐候性の高いコアシェル型複合酸化物微粒子が得られる。さらに、コアシェル型複合酸化物微粒子の単位表面積あたりに存在する負電荷量が特定の高い範囲にあるために、得られる分散液の安定性、透明性が高く、高濃度に濃縮可能となり、膜に配合した際の膜硬度、耐擦傷性、透明性が飛躍的に向上する。
また、ここで、前記ケイ素とアルミニウムとを主成分として含む複合酸化物とは、ケイ素の単独酸化物とアルミニウムの単独酸化物との複合体を意味するものではなく、アルミニウム原子がケイ素原子と酸素を介して結合した構造を均一に含む複合酸化物を意味する。
シェルが前記構造を均一に含むことにより、表面被覆率が高く、また表面に高密度に負電荷が存在した安定なコアシェル型複合酸化物微粒子が得られる。
さらに、表面負電荷密度が高い安定なコアシェル型複合酸化物微粒子は塗膜中に均一に分散することができ、その表面に重縮合により収縮しやすいOH基を多く有しているためにこれを配合した膜の硬度を向上させることができる。
前記シェルに含まれるケイ素に対するアルミニウム含有量は、酸化物換算基準の重量比がSiO2/Al23=2.0~30.0、より好ましくは2.5~25.0、さらに好ましくは2.5~15.0の範囲にあることが好ましい。
前記重量比が2.0未満の場合には、コアシェル型複合酸化物微粒子同士の相互作用が強くなりすぎるため分散液の粘度が高くなって、ゲル化する場合があり、保存安定性が低下するため好ましくない。また、前記重量比が30.0を超えると、コアシェル型複合酸化物微粒子の表面負電荷量が充分でなかったり、コアに対するシェルの被覆率が低下するため、濃縮した際の安定性が低く、特に酸性領域では増粘したりゲル化し易くまた塗膜の硬度も低下するので、好ましくない。
コアシェル型複合酸化物微粒子をさらに安定化するためには、前記シェルは、ケイ素とアルミニウムからなる複合酸化物であることが好ましい。前記シェルがケイ素とアルミニウム以外の元素を含むと、コアシェル型複合酸化物微粒子の表面負電荷量が減少することがあったり、コアに対するシェルの被覆率が低下する場合がある。
コアシェル型複合酸化物微粒子
本発明のコアシェル型複合酸化物微粒子は、ケイ素および/またはアルミニウムを主成分として含まない酸化物微粒子または複合酸化物微粒子をコア粒子として、その表面をケイ素とアルミニウムとを主成分として含む複合酸化物からなるシェルで被覆したコアシェル型複合酸化物微粒子であって、前記シェルに含まれるケイ素とアルミニウムの含有量が酸化物換算基準の重量比でSiO2/Al23=2.0~30.0の範囲にあることを特徴としている。
前記コアシェル型複合酸化物微粒子の単位表面積あたりに存在する表面負電荷量は、pH6の水溶液中で測定したときに、0.5~1.5μeq/m2、より好ましくは0.6~1.4μeq/m2の範囲にあることが好ましい。
前記表面負電荷量が0.5 μeq/m2未満の場合には、コアシェル型複合酸化物微粒子同士の反発力が充分でないため、濃縮したときの安定性が低下したり、増粘やゲル化する場合があるので好ましくない。また、前記表面負電荷量が、1.5 μeq/m2を超えると、コアシェル型複合酸化物微粒子同士の相互作用が強くなり、粘度が高くなったりゲル化する場合があるので好ましくない。
コア粒子に対する前記シェルの被覆量は、コア粒子の固形分100重量部に対してシェルの固形分が5~100重量部、より好ましくは7~80重量部となるような範囲にあることが好ましい。
前記シェルの被覆量が5重量部未満であると、コアシェル型複合酸化物微粒子の分散液の安定性が低下し、これを配合して得られる硬化性塗膜の硬度が低下する場合があるので好ましくない。また、前記シェルの被覆重量が100重量部を超えると、コアシェル型複合酸化物微粒子の屈折率が低下しすぎて中~高屈折率の基材に硬化性塗膜を形成するのに適さなくなる場合があるので好ましくない。
前記コアシェル型複合酸化物微粒子の平均粒子径は、8~60nm、より好ましくは10~50nmの範囲にあることが好ましい。前記平均粒子径が8nm未満の場合には、高濃度に濃縮した時に増粘しやすく所望の膜硬度がえられ難くなるので好ましくない。また、前記平均粒子径が60nmを超えると、得られる硬化性塗膜の透明性が悪化する場合があるので、好ましくない。
前記コアシェル型複合酸化物微粒子の比表面積は、60~400 m2/g、より好ましくは80~380m2/gの範囲にあることが好ましい。前記比表面積が60 m2/g未満の場合には、塗料組成物に含まれるバインダー成分との反応性が低く得られる硬化性塗膜の硬度が低くなるので好ましくない。また、前記比表面積が400 m2/gを超えると、バインダー成分との反応性が高くなり過ぎ細孔が形成しやすくなり硬化性塗膜の硬度が低下するので、好ましくない。
また前記コアシェル型複合酸化物微粒子は、さらにシェルの表面をシランカップリング剤などの有機ケイ素化合物、またはアミン類など公知の表面処理剤を用いて処理したものであってもよい。
前記コアシェル型複合酸化物微粒子の屈折率は、コア粒子がチタニウムの酸化物微粒子または複合酸化物微粒子である場合には、1.7~2.7、より好ましくは1.85~2.5の範囲にあることが好ましい。このようなコアシェル型複合酸化物微粒子は高屈折率粒子として好適に用いることができる。
前記コアシェル型複合酸化物微粒子の屈折率は、コア粒子がジルコニウムまたはニオブの酸化物微粒子、あるいはジルコニウムかニオブを主成分とする複合酸化物微粒子である場合には、1.6~2.2、より好ましくは1.7~2.1の範囲にあることが好ましい。このようなコアシェル型複合酸化物微粒子は中~高屈折率粒子として好適に用いることができる。
前記コアシェル型複合酸化物微粒子の屈折率は、コア粒子がスズまたはタングステンの酸化物微粒子あるいはスズ、タングステン、アンチモンまたはインジウムを主成分とする複合酸化物微粒子である場合には、1.5~2.0、より好ましくは1.6~1.9の範囲にあることが好ましい。このようなコアシェル型複合酸化物微粒子は中屈折率粒子として好適に用いることができる。
本発明に係るコアシェル型複合酸化物微粒子の分散液は、前記コアシェル型複合酸化物微粒子が溶媒に分散してなる分散液であることを特徴としている。
前記溶媒は、水であっても有機溶媒であってもよく、水と有機溶媒の混合物であってもよい。
前記有機溶媒としては、メタノール、エタノール、ブタノール、プロパノール、イソプロピルアルコール等のアルコール類、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等のエーテル類、メチルエチルケトン、γ-ブチロラクトン等のケトン類などを使用することができる。
前記コアシェル型複合酸化物微粒子の分散液の固形分濃度は5~60重量%、より好ましくは10~50重量%の範囲にあることが好ましい。前記固形分濃度が5重量%未満の場合には、塗布液の固形分濃度が低くなり塗膜を得るために蒸発させる溶媒重量が増えるため経済的でないので好ましくない。また、前記固形分濃度が60重量%を超えると、分散液が増粘したり保存安定性が低下する場合があるので、好ましくない。
また、前記コアシェル型複合酸化物微粒子の分散液の粘度は、固形分濃度が30重量%のときの測定値で0.8~20mPa・s、より好ましくは1~10 mPa・sの範囲にあることが好ましい。前記粘度が0.8mPa・s未満の場合には、これを配合して得られる塗料組成物の粘度が低くなるため塗工方法によっては基材への塗布が困難となる場合があるため好ましくない。また前記粘度が20mPa・sを超えると、これを配合した塗料組成物の粘度が高くなるため塗工方法によっては基材への塗布が困難となる場合があるので好ましくない。
本発明に係るコアシェル型複合酸化物微粒子の分散液は、分散安定性が高く、高濃度に濃縮することができ、透明性が高く、コアシェル型複合酸化物微粒子の屈折率および触媒活性や紫外線吸収能などを制御することによって様々な用途に使用することができる。
また、特に、本発明に係るコアシェル型複合酸化物微粒子は表面にケイ素とアルミニウムの複合酸化物による強い負の表面電荷を有するため、幅広いpH領域において安定に使用することができるが、特に、通常の中~高屈折粒子の分散液が不安定化するpH3.0~7.0の酸性領域において、非常に安定であるので、酸性領域で使用することが望まれる塗料組成物や樹脂組成物に配合するには特に好適である。
また、コアシェル型複合酸化物微粒子の表面に水酸基が多く存在し、有機ケイ素化合物などのバインダー成分との加水分解反応の反応性が高いため、安定で高い膜硬度を有する塗膜を形成することができる。
特に、本発明に係るコアシェル型複合酸化物微粒子の分散液を配合した塗料組成物によれば、高い膜硬度や耐擦傷性とともに高い透明性と耐候性を兼ね備えた硬化性塗膜を形成することができるため、眼鏡用プラスチックレンズなどの光学用途をはじめとした、ハードコート層やプライマー層などの硬化性塗膜形成用塗料組成物として特に好適に用いることができる。
以下に、本発明に係るコアシェル型複合酸化物微粒子の分散液の製造方法について説明する。
コア粒子の製造方法
まずコア粒子の水分散液を調製する。
コア粒子の水分散液は、金属塩または金属アルコキシドなどを原料とした中和加水分解法、加水分解法、金属塩水溶液にアルカリを加えて得られた金属水酸化物を解膠する中和共沈法、あるいは水熱合成法などの公知の液相法により製造することができる。
またこのようなコア粒子の水分散液として、市販されている酸化物粒子や金属酸化物粒子の水分散液を用いてもよい。
また、前記液相法によって得られた酸化物粒子または複合酸化物粒子の水分散液を一旦乾燥させたもの、あるいは乾燥させたのち焼成して得られた酸化物粒子または複合酸化物粒子を、粉砕したのち、水に再分散させ、必要に応じて脱イオンや分級を行ったものを、コア粒子の水分散液として用いても良い。
さらには、気相酸化法、気相分解法あるいは物理的蒸気合成(PVS)法などの気相法により得られた酸化物粒子または複合酸化物粒子の粉末を粉砕して、水に再分散させたものをコア粒子の水分散液として用いてもよい。
液相法により得られた酸化物粒子または複合酸化物粒子の水分散液をコア粒子としてそのまま使用した場合、得られる塗料組成物や膜の安定性や透明性をさらに向上させる効果が得られる。また液相法により得られた酸化物粒子または複合酸化物粒子の水分散液を乾燥させた粉末、またはこれをさらに焼成した粉末、または気相法で得られた酸化物粒子や複合酸化物粒子の粉末を粉砕したのち水に再分散させて得られたものをコア粒子の水分散液として用いた場合には、コア粒子の屈折率が高まり、また活性も低下するので、得られる膜の屈折率や耐候性をさらに向上させる効果が得られる。
液相法により得られた酸化物微粒子または複合酸化物微粒子の水分散液を乾燥または焼成したものをコア粒子として用いる場合には、一般的な熱風乾燥装置により乾燥させて得られた粉末を粉砕してもよいが、所望の粒子径のものを効率よく得るには、前記乾燥はスプレードライヤーなどによる噴霧乾燥を用いて行うことが好ましい。
また、さらにこれを焼成する場合には、上記で得られた乾燥粉末を焼成装置に供して、空気などの酸素含有雰囲気下あるいは窒素などの雰囲気下で300~800℃の温度にて30~240分間焼成することが好ましい。焼成を行うと得られるコア粒子の屈折率が非常に向上する。また活性の高いコア粒子の場合には焼成によって耐候性および耐光性も向上する。
 前記焼成温度が300℃未満であると、粒子の屈折率を高める効果が低く、また該温度が800℃を超えると、粒子同士の焼結(特に、一次粒子同士の焼結)が急激に進み、結果として粒子表面における比表面積が低下することになるので、上記の範囲から適宜選択した温度で焼成することが好ましい。さらに、前記焼成時間が30分間未満であると、前記複合酸化物微粒子の全体が十分に焼成されないことがあり、また該焼成時間が240分間を超えると、経済的でなくなるので、好ましくない。
このようにして得られたコア粒子粉末、または気相法により製造されたコア粒子粉末は平均粒子径が1μm以上の大きな粒子径からなる粒子であるため、これを粉砕装置に供して、ゾル化できる程度の小さな粒子径を有する微粒子に粉砕、分散する。
 この粉砕装置としては、従来公知の粉砕装置、たとえばサンドミル、ロールミル、ビーズミル、ジェットミル、超音波分散機、アルティマイザー、ナノマイザー(登録商標)などを用いることができる。前記粉砕装置の操作条件は、使用する粉砕装置や前記コア粒子粉末の性状などによっても異なるが、たとえばサンドミル(関西ペイント(株)製卓上サンドミル)を用いて行う場合には、セラミック製ディスクローターなどを備えた装置内に、粒子径0.1~0.2mmの球状石英ビーズと前記チタン系粒子を懸濁させた水溶液(固形分濃度5~40重量%)を入れて、一般的な条件下(たとえば、ローター回転速度600~2000rpm、処理時間1~10時間など)で粉砕処理を行うことが好ましい。
また、粉砕時に分散安定化剤または分散促進剤を加えてもよい。
分散安定化剤としては通常、カルボン酸またはカルボン酸塩、ヒドロキシカルボン酸(1分子内にカルボキシル基とアルコール性水酸基とを有する)、ヒドロキシカルボン酸塩が用いられる。具体的には、酒石酸、蟻酸、酢酸、蓚酸、アクリル酸(不飽和カルボン酸)、グルコン酸等のモノカルボン酸およびモノカルボン酸塩、リンゴ酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタール酸、アジピン酸、セバシン酸、マレイン酸、フマル酸、フタル酸、などの多価カルボン酸および多価カルボン酸塩等が挙げられる。また、α-乳酸、β-乳酸、γ-ヒドロキシ吉草酸、グリセリン酸、酒石酸、クエン酸、トロパ酸、ベンジル酸のヒドロキシカルボン酸およびヒドロキシカルボン酸塩が挙げられる。
さらに、分散促進剤としては通常、NaOH、KOH等のアルカリ金属水酸化物の水溶液あるいは、アンモニア、有機アミンなどの塩基性化合物を用いることができる。
前記の粉砕、分散処理により、透明性の高いコア粒子の水分散液が得られる。前記コア粒子の水分散液は、該コア粒子を1~50重量%、好ましくは5~40重量%含み、しかも、そのヘーズが1~20%、好ましくは2~15%の範囲にあることが望まれる。前記コア粒子分散液は必要に応じて、遠心分離機等の公知な湿式分級装置に供して粒子径が100nm以上の粗大な粒子を分離・除去することができる。
前記コア粒子の平均粒子径は、5.0~50nm、より好ましくは7.0~40nmの範囲にあることが好ましい。前記平均粒子径が5.0nm未満の場合には、コア粒子の水分散液の安定性が悪く増粘しやすくなるので好ましくない。また、前記平均粒子径が50nmを超えると、コア粒子表面にシェル層を形成したコアシェル粒子の粒子径が大きくなり塗膜に用いた場合に透明性が悪化する場合があるので、好ましくない。
前記コア粒子の比表面積は、50~240 m2/g、より好ましくは70~220m2/gの範囲にあることが好ましい。前記比表面積が50 m2/g未満の場合には、シェル被覆層の厚みが薄くなり所望の膜硬度がえられ難い場合があるので好ましくない。また、前記比表面積が240 m2/gを超えると、コアシェル型複合酸化物微粒子の分散液の製造時に増粘したり、得られるコアシェル型複合酸化物微粒子の分散液が凝集する場合があるので好ましくない。
 このようにして得られたコア粒子の水分散液を用いて、下記の工程によりコアシェル型複合酸化物微粒子の分散液を製造する。
コアシェル型複合酸化物微粒子の分散液の製造方法
工程(1)
平均粒子径が5.0~50.0nmの範囲にあるコア粒子の水分散液に、シリコンアルコキシドおよび/またはケイ酸を含むケイ素化合物溶液と、アルミン酸塩の水溶液とを、該ケイ素化合物溶液に含まれるケイ素成分をSiO2で表し、さらに該アルミン酸塩の水溶液に含まれるアルミニウム成分をAl23で表したとき、その酸化物換算基準の重量比がSiO2/Al23=2.0~40.0となるような割合で混合する。
この工程により、アルミン酸とケイ酸とを均一に反応させ、コア粒子の表面にケイ素とアルミニウムを含む複合酸化物の前駆体を形成させる。
また、前記ケイ素化合物溶液とアルミン酸塩の水溶液とは、それぞれが同時に、コア粒子の水分散液に一定の速度で同時に添加されることが好ましい。このときあらかじめ両者を混合してコア粒子の水分散液に添加したり、どちらかを添加したあとでもう一方を添加したりすると、コア粒子へのシェルの被覆率が低下したり、コアシェル型複合酸化物微粒子表面の負電荷量が減少するので、分散液の安定性、透明性、膜硬度などが低下し好ましくない。
前記コア粒子分散液に混合するケイ素化合物溶液と、アルミン酸塩の水溶液との混合量は、該ケイ素化合物溶液中の珪素成分をSiO2で表し、さらに該アルミン酸塩の水溶液中のアルミニウム成分をAl23で表したとき、その酸化物換算基準の重量比SiO2/Al23が、2.0~40.0、より好ましくは3.0~20.0、さらに好ましくは4.0~10.0の範囲にあることが好ましい。
前記ケイ素化合物としては、テトラメトキシシランもしくはその縮合物、テトラエトキシシランもしくはその縮合物などのシリコンアルコキシド、あるいはケイ酸であることが好ましい。
ケイ素化合物がシリコンアルコキシドである場合には、これらを必要に応じてアルコールなどの有機溶媒に分散させたものをケイ素化合物溶液として用いればよい。
また、ケイ素化合物がケイ酸である場合には、水硝子などのケイ酸アルカリ溶液を脱イオン処理して得られるケイ酸液をケイ素化合物溶液として用いればよい。この時、ケイ酸液のpHが3以下のものを使用することが好ましい。前記ケイ酸液のpHが3を超えると、ケイ酸液の安定性が低下する場合があるためである。本発明に係るケイ素化合物溶液としては、特にケイ酸液が好ましい。
また前記ケイ素化合物溶液の固形分濃度は、SiO2換算基準で0.1~10重量%の範囲にあることが好ましい。
前記SiO2換算基準の濃度が0.1重量%未満の場合にはアルミン酸とケイ酸との反応性が低下する場合があり、また前記濃度が10重量%を超えるとシリカやアルミニウム成分の凝集が起こることがあるため好ましくない。
前記重量比が2.0未満の場合には、粒子間に作用する相互作用が強くなり粘度が高くなったりゲル化する場合もあり保存安定性が悪化するので、好ましくない。また、前記重量比が40.0を超えると、濃縮安定性が悪く増粘したりゲル化し易く塗膜硬度も低下する場合があるので、好ましくない。
また前記アルミン酸塩としては、アルミン酸ナトリウムおよび/またはアルミン酸カリウムであることが好ましい。
また前記アルミン酸塩の水溶液の固形分濃度は、Al23換算基準で0.5~30重量%の範囲にあることが好ましい。
前記Al23換算基準の濃度が0.5重量%未満の場合にはアルミン酸塩が加水分解して水酸化物を形成し易くなり、前記濃度が30重量%を超えると局所的なpHや塩濃度の上昇によるシリカやアルミニウム成分の凝集が起こることがあるため好ましくない。
また前記アルミン酸塩の水溶液のM2O/Al23モル比(Mはアルカリ金属元素)は1.0~1.5の範囲にあることが好ましい。前記モル比が1.0未満の場合には、アルミン酸塩が加水分解して水酸化物を形成し易くなり、また前記モル比が1.5を超えるとシリカ・アルミナ系複合酸化物の前駆体が形成されにくくなることがあるので、好ましくない。
また、コア粒子の水分散液にケイ素化合物溶液とアルミン酸塩の水溶液を添加する間、前記コア粒子の水分散液を100℃未満の温度で加熱していてもよい。前記温度が100℃を超えると、アルミン酸塩が加水分解して水酸化物の凝集物などを形成し易くなるので好ましくない。
また、コア粒子の水分散液にケイ素化合物溶液とアルミン酸塩の水溶液を混合するときの添加速度は、該珪素化合物溶液に含まれるケイ素成分をSiO2と表し、アルミン酸塩の水溶液に含まれるアルミニウム成分をAl23と表したとき、SiO2およびAl23の成分総和としての添加速度は、該コア粒子の水分散液に含まれる複合酸化物粒子の固形分1gに対して0.005~30g/Hrの範囲であることが好ましい。
前記添加速度が0.005未満の場合には、混合工程に時間がかかり経済的でなく、前記添加速度が30を超えると、コア粒子に対するシェルの被覆率が低下したり、ケイ素とアルミニウムを含む複合酸化物の均一性や緻密性が低下してコアシェル型複合酸化物粒子の安定性が低下する場合があるので好ましくない。
前記コア粒子分散液の固形分濃度は1~40重量%、さらには10~30重量%の範囲にあることが好ましい。前記固形分濃度が1重量%未満では生産効率が低くなるので経済的でなくなり40重量%を超えると増粘したり保存安定性が低下する場合があるので好ましくない。
前記コア粒子分散液のpHは、7~12、より好ましくは8~11の範囲にあることが好ましい。コア粒子分散液のpHが7未満だとアルミン酸塩の水溶液に含まれるアルミン酸イオンが単独で加水分解して水酸化物を形成し凝集し、複合酸化物微粒子分散液の透明性や安定性が低下する場合があるので好ましくない。また前記pHが12を超えるとシリカの溶解度が高くなり過ぎるためにコア粒子表面にシリカ・アルミナ系複合酸化物が均質に形成しにくく、経時的に分散液の透明性が低下したり増粘したりする場合があるので好ましくない。またコア粒子の分散液のpHが上記範囲にあると、コア粒子が安定なため、シェルの被覆を緻密かつ均一に行うことができるので、コアシェル型複合酸化物微粒子の安定性がより向上する。
また、コア粒子に対するシェルの被覆量は、コア粒子の固形分100重量部に対してシェルの固形分が5~100重量部、より好ましくは7~80重量部となる範囲にあることが好ましい。
前記シェルの被覆量が5重量部未満であると、濃縮安定性が充分でなく、塗膜高度が悪化する場合があるので好ましくない。また、前記シェルの被覆量が100重量部を超えると、屈折率が低下しすぎるため中~高屈折率基材に硬化性塗膜を形成するのに適さない場合があるので、好ましくない。
工程(2)
前記工程(1)により得られた混合液を60~200℃の温度に加温して、0.5~20時間攪拌する。
 この工程により、コア粒子表面に形成させたケイ素とアルミニウムを含む複合酸化物の前駆体の脱水・縮重合反応を行わせてコア粒子の表面に安定化させることによってコア粒子の表面をケイ素とアルミニウムとを含む複合酸化物よりなるシェルで被覆する。この工程により、コアシェル型複合酸化物微粒子の表面負電荷密度が高まり、安定性も向上する。
 前記加温の温度は60~200℃、より好ましくは80~180℃の範囲にあることが好ましい。
前記温度が60℃未満であると、ケイ素とアルミニウムを含む複合酸化物の前駆体の脱水・縮重合反応が充分起こらずコアシェル型複合酸化物粒子の分散液の安定性や高濃縮性が低下する。また前記加熱温度が200℃を超えると、シリカの溶解度が高くなりすぎるため、前記シェルの緻密性が低下し、コア粒子分散液の安定性や高濃縮性が低下することがあるため好ましくない。
前記加温は公知の装置および方法を用いて行うことができる。前記加温は常圧下で行っても加圧下で行ってもよい。オートクレーブ装置などを用いて加圧下で加温を行った場合はシリカ系微粒子分散ゾルの安定性がより向上する。
前記攪拌時間は0.5~20時間の範囲にあることが好ましい。前記攪拌時間が0.5時間未満の場合には、前記脱水・縮重合反応が充分起こらずコアシェル型複合酸化物粒子の分散液の安定性が低下することがあるので好ましくない。前記攪拌時間が20時間を越えると、技術的に特に問題はないものの、製造時間が長くなり経済的でないため好ましくない。
 このようにして、本発明に係るコアシェル型複合酸化物微粒子の分散液を得ることができる。
また、さらに、得られたコアシェル型複合酸化物微粒子の分散液を下記のイオン交換処理に処することにより、pHが3.0~7.0の範囲にあるコアシェル型複合酸化物微粒子の分散液を得ることができる。
工程(3)
前記工程(2)により得られた混合液を陽イオン交換樹脂と接触させて、該混合液中に含まれるアルカリ金属イオンをイオン交換により除去して、該混合液のpHを3.0~7.0の範囲に調整する。
前記pHは、3.0~7.0、より好ましくは3.5~6.3の範囲にあることが好ましい。
前記pHが3.0未満であると、コア粒子表面に修飾されたアルミニウムおよび/またはシリカの一部が溶解して陽イオン樹脂によりイオン交換除去され、コアシェル型複合酸化物微粒子の分散液の安定性や得られる硬化性塗膜の硬度が低下することがあるので好ましくない。また前記pHが7.0を超えるとコアシェル型複合酸化物微粒子の分散液が不安定化しゲル化することがあるので好ましくない。
前記混合液と陽イオン交換樹脂を接触させる方法としてはバッチ式(樹脂循環式)、カラム式(樹脂充填式)、その他公知の方法を用いることができる。バッチ式においては、必要に応じて攪拌を行うことが好ましい。陽イオン交換を行う時間は適時調節すればよいが、通常、攪拌下で1~20時間、前記シリカ系微粒子水分散ゾルと陽イオン交換樹脂の接触を行えば充分である。
また前記工程(3)において、前記混合液を加熱して、60~95℃の温度条件下で前記陽イオン交換樹脂と接触させると、アルカリ金属イオンのイオン交換除去効果をより高めることができる。
これらの工程(1)~工程(3)を行うことによって、pHが3.0~7.0の酸性域にあるコアシェル型複合酸化物微粒子の分散液を得ることができる。
表面処理
さらに、前記コアシェル型複合酸化物微粒子の表面をシランカップリング剤などの有機ケイ素化合物、またはアミン類など公知の表面処理剤を用いて処理することができる。
前記有機ケイ素化合物としてはトリメチルエトキシシラン、ジメチルフェニルエトキシシラン、ジメチルビニルエトキシシラン等の単官能性シラン、ジメチルジエトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン等の二官能性シラン、メチルトリエトシキシラン、フェニルトリエトシキシシラン等の三官能性シラン、テトラエトキシシラン等の四官能性シラン、前記アミン類としてはトリエチルアミン、イソプロピルアミン、ジイソプロピルアミン等のアルキルアミン、ベンジルアミン等のアラルキルアミン、ピペリジン等の脂環式アミン、モノエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルカノールアミン、テトラメチルアンモニウム塩、テトラメチルアンミニウムハイドロオキサイド等の第四級アンモニウム塩または第四級アンモニウムハイドロオキサイドなどを用いることができる。
前記表面処理方法としては特に制限されるものでなく、公知の方法を用いることができる。例えば表面処理剤として前記有機ケイ素化合物を用いる場合には、メタノールなどの有機溶媒に溶解した有機ケイ素化合物またはその部分加水分解物を前記水分散ゾル中に添加したのち、約40~60℃の温度に加熱して約1~20時間、撹拌して、前記有機ケイ素化合物またはその部分加水分解物を加水分解させることによって行うことができる。
なお、この表面処理の操作が終了した段階では、前記有機ケイ素化合物の有する加水分解性基のすべてが、前記コアシェル型複合酸化物微粒子の被覆層の表面に存在するOH基と反応した状態となっていることが好ましいが、その一部が未反応のまま残存した状態であってもよい。
濃縮および溶媒置換工程
前記コアシェル型複合酸化物微粒子の分散液を必要に応じて限外ろ過法、エバポレータ、蒸発などの公知の方法によって濃縮することができる。
 また、必要に応じて、コアシェル型複合酸化物微粒子の分散液の分散媒を限外ろ過法、エバポレータなど公知の方法により有機溶媒で溶媒置換することができる。
前記有機溶媒としてはメタノール、エタノール、ブタノール、プロパノール、イソプロピルアルコ-ル等のアルコール類、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等のエーテル類、メチルエチルケトン、γ-ブチロラクトン等のケトン類などを用いることができる。
前記有機溶媒による溶媒置換は、濃縮工程の前に行ってもよく、後に行ってもよい。また限外ろ過法やエバポレータなどを用いてシリカ系微粒子分散ゾルの濃縮と溶媒置換を同時に行っても良い。
このようにして得られるコアシェル型複合酸化物微粒子の固形分濃度は5~60重量%、より好ましくは10~50重量%の範囲にあることが好ましい。前記固形分濃度が5重量%未満の場合には、塗料組成物に配合したときの固形分濃度が低くなり塗膜を得るために蒸発させる溶媒重量が増えるため経済的でないので好ましくない。また、前記固形分濃度が60重量%を超えると、分散液が増粘したり保存安定性が低下する場合があるので、好ましくない。
被膜形成用塗料組成物
以下に、本発明に係る塗料組成物について具体的に説明する。
本発明に係る塗料組成物は、本発明に係るコアシェル型複合酸化物微粒子と、バインダー成分とを含むことを特徴としている。
前記バインダー成分としては塗料組成物の使用目的に応じて従来公知のもの、あるいは現在開発中のものから適宜選択して使用することができる。
具体的には、前記バインダー成分としては、有機ケイ素化合物および/またはその加水分解物、熱硬化性有機樹脂または熱可塑性有機樹脂などが挙げられる。
前記有機ケイ素化合物および/またはその加水分解物として、下記式(I)で表される有機ケイ素化合物および/またはその加水分解物が挙げられる。
   R1 a2 bSi(OR34-(a+b)      (I)
 (式中、R1は炭素数1~6のアルキル基、ビニル基を含有する炭素数8以下の有機基、エポキシ基を含有する炭素数8以下の有機基、メタクリロキシ基を含有する炭素数8以下の有機基、メルカプト基を含有する炭素数1~5の有機基またはアミノ基を含有する炭素数1~5の有機基であり、R2は炭素数1~3のアルキル基、アルキレン基、シクロアルキル基もしくはハロゲン化アルキル基またはアリル基であり、R3は炭素数1~3のアルキル基、アルキレン基またはシクロアルキル基である。また、aは0または1の整数、bは0、1または2の整数である。)
 前記一般式(I)で表される有機ケイ素化合物としては、アルコキシシラン化合物が代表例として挙げられ、具体的には、テトラエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、トリメチルクロロシラン、α―グルシドキシメチルトリメトキシシラン、α―グリシドキシエチルトリメトキシシラン、β―グリシドキシエチルトリメトキシシラン、γ―グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ―グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ―グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ―γ―グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、β―(3、4-エポキシシクロヘキシル)-エチルトリメトキシシラン、β―(3、4-エポキシシクロヘキシル)-エチルトリエトキシシラン、γ―アミノプロピルトリメトキシシラン、γ―アミノプロピルトリエトキシシラン、N-β(アミノエチル)―γ―アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N-β(アミノエチル)―γ―アミノプロピルメチルジエトキシシランなどが挙げられる。これらは1種で用いても2種以上を混合して用いても良い。
 このような有機ケイ素化合物および/またはその加水分解物は、特に光学基材などのハードコート膜形成用塗料のバインダーとして好ましい。
 このような有機ケイ素化合物をバインダー成分として本発明に係る塗料組成物を調製するには、前記有機ケイ素化合物を無溶媒下、またはアルコール等の極性有機溶媒中で、酸や水などの存在下で部分加水分解または加水分解した後にコアシェル型複合酸化物微粒子の分散液と混合することが好ましい。ただし、前記有機ケイ素化合物とコアシェル型複合酸化物微粒子の分散液を混合したあとに、これらを部分加水分解または加水分解してもよい。
 前記コアシェル型複合酸化物微粒子の分散液と前記有機ケイ素化合物および/またはその加水分解物との混合は、前記有機ケイ素化合物をSiO2基準に換算した重量をXで表し、前記コアシェル型複合酸化物微粒子の分散液に含まれるコアシェル型複合酸化物微粒子の重量をYで表したとき、その重量比が(X/Y)が30/70~90/10、好ましくは35/65~80/20となるように行うことが好ましい。ここで、前記重量比が30/70未満であると、基材や他の塗膜との密着性が低下することがあり、また前記重量比が90/10を超えると、塗膜の耐擦傷性が低下することがあるので好ましくない。
 本発明に係るコアシェル型複合酸化物粒子の分散液は、表面がケイ素とアルミニウムの複合酸化物で被覆されており、表面水酸基の密度が高いために有機ケイ素化合物および/またはその加水分解物との反応性が非常に高いため、これらをバインダー成分とする塗料組成物、特にハードコート層形成用塗料組成物としては特に好適に用いることができる。
 また前記熱硬化性有機樹脂としては、ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂およびメラミン系樹脂から選ばれた少なくとも1種であることが好ましい。
 さらに具体的に述べれば、前記ウレタン系樹脂としては、たとえばヘキサメチレンジイソシアネート等のブロック型ポリイシシアネートとポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール等の活性水素含有化合物との反応物などが挙げられ、また前記エポキシ樹脂
としては、たとえばポリアルキレンエーテル変性エポキシ樹脂や分子鎖に柔軟性骨格(ソフトセグメント)を導入したエポキシ基含有化合物などが挙げられる。
 さらに、前記メラミン系樹脂としては、たとえばエーテル化メチロールメラミンとポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオールとの硬化物などが挙げられる。これらの中でも、ブロック型イシシアネートとポリオールとの硬化物であるウレタン系樹脂を使用することが好ましい。また、これらの熱硬化性有機樹脂は、1種類だけでなく2種類以上を使用してもよい。
 また、前記熱可塑性有機樹脂としては、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂およびエステル系樹脂から選ばれた少なくとも1種であることが好ましく、さらには自己乳化型の水系エマルジョン樹脂であることがより好ましい。
 さらに具体的に述べれば、前記アクリル系樹脂としては、たとえば(メタ)アクリル酸アルキスエステルモノマーから得られる水系エマルジョンや前記モノマーとスチレン、アクリロニトリル等とを共重合させたポリマーエマルジョンなどが挙げられ、また前記ウレタン系樹脂としては、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオールなどのポリオール化合物とポリイシシアネートとを反応させてなる水系エマルジョンなどが挙げられ、さらに前記エステル系樹脂としては、たとえばハードセグメントにポリエステル、ソフトセグメントにポリエーテルまたはポリエステルを用いたマルチブロック共重合体の水分散型エラストマーなどが挙げられる。これらの中でも、ポリエステルポリオールまたはポリエーテルポリオールとポリイシシアネートから得られる水分散型ウレタン系樹脂を使用することが好ましい。また、これらの熱可塑性有機樹脂は、1種類だけでなく2種類以上を使用してもよい。
 このような熱硬化性有機樹脂および前記熱可塑性樹脂をバインダー成分とした塗料組成物は、前記樹脂とコアシェル型複合酸化物微粒子の分散液を混合することにより調製され、その混合割合は前記樹脂の重量をRで表し、コアシェル型複合酸化物微粒子の分散液に含まれるコアシェル型複合酸化物微粒子の重量をSで表したとき、その重量比(R/S)が90/10~30/70、より好ましくは80/20~35/65となるように行うことが好ましい。
 ここで、前記重量比が30/70未満であると、基材や他の塗膜との密着性や基材の耐衝撃性が低下することがあり、また前記重量比が90/10を超えると、塗膜の屈折率や耐熱性が低下することがあるので好ましくない。
 前記塗料組成物は、光学基材用塗料組成物、さらに好ましくはハードコート層膜形成用塗料組成物であることが好ましい。
 また、前記塗料組成物は、さらに、紫外線吸収剤を含むものであることが好ましい。
前記紫外線吸収剤としては、従来公知な紫外線吸収剤、或いは現在開発中の紫外線吸収剤などを用いることができ、典型的な紫外線吸収剤であるベンゾフェノン系、ケイ皮酸系、p-アミノ安息香酸系、サリチル酸系などの光学安定性がある有機化合物、チタン酸カルシウム、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウムなどのペロブスカイト構造複合酸化物等を用いることができる。
これらの紫外線吸収剤は、特に、ジルコニウムなどの紫外線吸収能を持たない酸化物粒子または複合酸化物粒子をコア粒子として用いたコアシェル型複合酸化物粒子の分散液を配合した塗料組成物に併用すると、高い効果が得られる。
本発明の塗料組成物には、さらに各種の未架橋エポキシ化合物、界面活性剤、レべリング剤および/または光安定剤、希釈溶媒などの1種以上を含んでいても良い。
また本発明に係る塗料組成物のバインダー成分としてはチタニウムアルコキシドなどの金属アルコキシドや紫外線硬化性化合物(例えばアクリロイルオキシ基を有する多官能アクリル系化合物等)などの化合物、さらには前記熱硬化性有機樹脂や前記熱可塑性樹脂のかわりに前記紫外線硬化性化合物などの化合物を使用することもできる。
[測定方法および評価試験方法]
次に、本発明の実施例その他で使用された測定方法および評価試験方法を具体的に述べれば、以下の通りである。
分散液について
(1)平均粒子径の測定方法
 下記の2通りの方法により平均粒子径を測定した。
(A)平均粒子径が200nm未満のもの
粒子の分散液(固形分含有量20重量%)0.15gに純水19.85gを混合して調製した固形分含有量0.15%の試料を、長さ1cm、幅1cm、高さ5cmの石英セルに入れて、動的光散乱法による超微粒子粒度分析装置(大塚電子(株)製、型式ELS-Z2)を用いて、粒子群の粒子径分布を測定する。なお、本発明でいう平均粒子径は、この測定結果をキュムラント解析して算出された値を示す。
(B)平均粒子径が200nm以上のもの(乾燥粉末など)
粒子の分散液の乾燥粉末または焼成粉末を、濃度40重量%のグリセリン含有水溶液に分散させたスラリー液(固形分濃度1.0重量%)を調製し、これに超音波発生装置(iuchi社製、US-2型)を用いて5分間、超音波を照射して前記粒子を分散させたのち、このスラリー液をガラスセル(長さ10mm、幅10mm、高さ45cmのサイズ)に入れて、遠心沈降式粒度分布測定装置(堀場製作所製CAPA-700)を用いて300~10000rpmの回転速度で2分~2時間かけて平均粒子径を測定した。
(2)比表面積の測定方法
コア粒子またはコアシェル型複合酸化物微粒子の分散液を乾燥させて得られた粉体を磁性ルツボ(B-2型)に約30ml採取し、300℃の温度で2時間乾燥後、デシケータに入れて室温まで冷却する。次に、サンプルを1g取り、全自動表面積測定装置(湯浅アイオニクス社製、マルチソーブ12型)を用いて、粒子の比表面積(m2/g)をBET法にて測定する。
(3)コアシェル型複合酸化物微粒子中の金属元素の含有量の測定方法
コア粒子分散液あるいはコアシェル型複合酸化物微粒子分散液(試料)をジルコニアボールに採取し、乾燥、焼成した後、Na22とNaOHを加えて溶融する。さらに、H2SO4とHClで溶解し、純水で希釈した後、ICP装置(島津製作所(株)製、ICPS-8100)を用いて、チタニウム、スズ、ケイ素、アルミニウムの含有量を酸化物換算基準(TiO2、SnO2、SiO2、およびAl23)で測定する。
 次いで、前記試料を白金皿に採取し、HFとH2SO4を加えて加熱し、HClで溶解する。さらに、これを純水で希釈した後、ICP装置((株)島津製作所製、ICPS-8100)を用いてジルコニウムの含有量を酸化物換算基準(ZrO2)で測定する。
次に、前記試料を白金皿に採取し、HFとH2SO4を加えて加熱し、HClで溶解する。さらに、これを純水で希釈した後、原子吸光装置((株)日立製作所製、Z-5300)を用いてナトリウムおよびカリウムの含有量を酸化物換算基準(Na2O、K2O)で測定する。
 なお、本発明でいう各金属酸化物の含有量は、これらの測定結果から算出された値を示す。
(4)表面電荷量の測定方法
固形分濃度30重量%のコアシェル型複合酸化物微粒子の分散液(分散媒は水であっても有機溶媒であっても良い)を1.67g採取し、蒸留水98.53gを添加して固形分濃度0.5重量%の混合溶液100.00gを調製した。得られた混合溶液に塩酸水溶液あるいはアンモニア水溶液を添加して25℃においてpHを6.0に調整した測定用水溶液を調製し、そのなかから20.00gを分取して流動電位測定装置(MUETEK社製、PCD-T3)によりカチオン標準滴定液としてPoly-Dadmacを用いてカチオン流動電位滴定値を測定して得られた流動電位滴定値を表面負電荷量とした。
なお、上記測定により得られる値はコアシェル型複合酸化物微粒子の固形分1gあたりの表面負電荷量(μeq/g)である。この値をコアシェル型複合酸化物微粒子の比表面積(m2/g)で割った値をコアシェル型複合酸化物微粒子の単位比表面積あたりに存在する負の電荷量とした。
(5)pHの測定方法
試料50mlを入れたセルを、25℃の温度に保たれた恒温槽中で、pH4、7および9の標準液で更正が完了したpHメータ(堀場製作所製、F22)のガラス電極を挿入してpH値を測定した。
このとき、コアシェル型複合酸化物微粒子の分散液の分散媒が水である場合には、固形分濃度30重量%の前記水分散液を試料とし、前記分散媒が有機溶媒である場合には、固形分濃度30重量%のコアシェル型複合酸化物微粒子の有機溶媒分散液を蒸留水で10倍に希釈して、固形分濃度を3.0重量%としたものを試料とした。
(6)粘度の測定方法
固形分濃度30重量%のコアシェル型複合酸化物微粒子の分散液(分散媒は水であっても有機溶媒であってもよい)をそれぞれ20ml秤量して、粘度計(東機産業株式会社製、TV-10M)を用いて室温にて粘度測定を行った。このとき、粘度計のローターは試料の粘度が1.0~10.0mPa・sの範囲にあるときは回転数60rpm、粘度が10.0~20.0mPa・sの範囲にあるときは回転数30rpm、粘度が20.0~50.0mPa・sの範囲にあるときは回転数12rpm、粘度が50.0~100.0mPa・sの範囲にあるときには回転数6rpmとして測定した。
さらに、固形分濃度30重量%のコアシェル型複合酸化物微粒子の分散液を40℃の水浴に供して7日間加熱することにより、粘度の加速試験を行った。
(7)ヘーズの測定方法
固形分濃度1.0重量%のコアシェル型複合酸化物微粒子の分散液(分散媒は水であっても有機溶媒であっても良い)を光路長33mmの石英セルに収納して、色差・濁度測定器(日本電色工業(株)製、COH-300A)を用いて濁度(ヘーズ)を測定した。
(8)粒子の屈折率
下記の2通りの方法により粒子の屈折率を測定した。
(A)塗膜屈折率からの算定法
γ―グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(東レ・ダウコーニング(株)製Z-6040、SiO2換算で49.2重量%)141.0gと99.9重量%のメチルアルコールを含むメタノール(林純薬(株)製)71.0gとを混合し、これに0.01Nの塩酸水溶液36.0gを攪拌しながら滴下して得られたシラン化合物の加水分解物を含む混合液に、コアシェル型複合酸化物粒子の水分散液(固形分濃度30.0重量%)26.0g、さらにトリス(2,4-ペンタンジオナト)アルミニウムIII(東京化成工業(株)製)3.0gおよびレベリング剤として10重量%のシリコーン系界面活性剤(東レ・ダウコーニング(株)製、L-7006)を含むメタノール溶液0.7gを加えて室温で一昼夜攪拌して塗料組成物A(粒子の重量分率:10重量%)を調製する。なお、ここでいう「粒子の重量分率」とは、該塗料組成物中に含まれる全固形分に対する前記コアシェル型複合酸化物粒子の重量分率を意味し、以下も同じとする。
さらに、前記水分散液の混合量を51.5g、77.2g、102.9g、128.7gおよび141.5gに変化させた以外は前記と同様な方法で、塗料組成物B(粒子の重量分率:20重量%)、塗料組成物C(粒子の重量分率:30重量%)、塗料組成物D(粒子の重量分率:40重量%)、塗料組成物E(粒子の重量分率:50重量%)および塗料組成物F(粒子の重量分率:55重量%)をそれぞれ調製する。
次いで、前記塗料組成物A~Fをスピンコーター(ミカサ(株)製、MS-A200)を用いて40℃の温度に保たれたシリコンウエハー基材上に300rpmの回転速度でそれぞれ塗布したのち、120℃の温度で2時間乾燥させて塗膜を形成する。次に、各シリコンウエハー基材上に形成された塗膜について、分光エリプソメーター(ソプラ社製、SOPRA ESVG)を用いて塗膜屈折率Nav’(実測値)を測定する。
 次に、以下に示す体積分率・重量分率の変換式(数式1を参照のこと)とマクスウェル-ガーネット(Maxwell-Garnett)の式(数式2を参照のこと)を用いて、上記の粒子重量分率に対して理論上の塗膜屈折率Nav (計算値)を算出する。
次いで、これらの式に基づき算出した塗膜屈折率Navと、上記で測定した塗膜屈折率Nav’との偏差を求め、これより偏差平方を算出し、算出された偏差平方の和から偏差平方和を求める。この偏差平方和を、想定される粒子屈折率Np(たとえば、1.70~2.70の範囲から少なくとも0.01刻みで想定された複数の想定粒子屈折率)ごとに求め、その最小値を示す屈折率を前記粒子の屈折率Np’とする。すなわち、これは最小二乗法による粒子屈折率の測定方法である。(この場合、前記想定粒子屈折率を横軸とし、さらに前記偏差平方和を縦軸としたグラフに前記の値をプロットすることが好ましい。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 上記の数式1において、f(m)は全固形分に対する粒子の体積分率、mは全固形分に対する粒子の重量分率、dmはマトリックス成分の比重(ここでは、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシランの比重である1.07とする。)、dpはコアシェル型複合酸化物粒子の比重を意味する。ここで、前記dpはコアシェル型複合酸化物粒子の金属成分の含有量から計算して求めた比重であり、これらの粒子中に含まれるZrO2、TiO2、SiO2、SnO2、Al23の比重をそれぞれ5.60、4.26、2.20、7.00、3.97とする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
上記の数式2において、Navは塗膜の屈折率、Nmはマトリックス成分の屈折率(ここでは、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシランの加水分解物の屈折率である1.499とする。)で、Npはコアシェル型複合酸化物粒子の屈折率を意味する。
なお、この測定方法においては、1.45~2.70の屈折率をもつ粒子群の屈折率を測定することができ、特に、以下に示す標準液法では測定できない1.70未満の屈折率および2.31を超える屈折率をもつ粒子群の屈折率を測定するのに適している。なお、この測定方法で求めた粒子の屈折率は、標準液法で測定した粒子の屈折率(ただし、1.70~2.31の範囲)とほぼ一致した結果が得られている。
(9)粒子の光触媒活性試験
コアシェル型複合酸化物微粒子の有機溶媒ゾル(固形分含有量20重量%)0.66gに純水9.34gを混合して調製した、固形分含有量6.6重量%の試料0.33gに、固形分含有量0.02重量%のサンセットイエロー染料のグリセリン溶液9.70gを混合する。次いで、これを長さ1mm、幅1cm、高さ5cmの石英セルに入れて密閉する。次に、I線(波長365nm)の波長域が選択された紫外線ランプ(AS ONE製SLUV-6)を用いて、前記石英セルに照射距離5.5cmから照射強度0.4mW/cm2(波長365nm換算)で60分、紫外線を照射する。
一方、紫外線照射前後において、前記試料の波長490nmにおけるそれぞれの吸光度(A0とA3)を測定して、以下の式から染料の退色変化率を算出する。さらに、以下の基準に基づき粒子の光触媒活性を評価する。
退色変化率(%)=(1-A3/A0)×100
[評価基準]
退色変化率の小さい試料ほど、粒子の光触媒活性が抑制されているとして、以下の基準により、評価した。
○:退色変化率が20%未満
△:退色変化率が20%以上~50%未満
×:退色変化率が50%以上
(10)コア粒子に対するシェルの被覆率の評価
 コア粒子に対するシェルの被覆率を、下記に示すコアシェル型複合酸化物微粒子の分散液の酸安定性試験により評価した。
コアシェル型複合酸化物微粒子を含む分散液(固形分含有量30重量%)30.0gに、12%塩酸0.1gを混合して1時間攪拌して試料を調製し、光路長10mmの石英セルに収納して、分光光度計(日本分光(株)製 V-550)を用いて波長500nmの透過率(Tr1)を測定する。あらかじめコアシェル型複合酸化物微粒子を含む分散液の上記透過率(Tr0)を測定しておき、透過率変化(Tr0-Tr1)を算出し、以下の基準で評価する。
[評価基準]
 前記透過率変化が小さいほどコア粒子に対するシェルの被覆率が高いとして、以下の基準で評価した。
○:透過率変化が20%未満
△:透過率変化が20%以上、50%未満
×:透過率変化が50%以上
硬化性塗膜について
(11)膜硬度(Bayer値)の測定方法
磨耗試験機BTM(米コルツ社製)およびヘイズ値測定装置(NIPPON DENSGOKU製NDH2000)を使用し、実施例の調製例にて作成した被試験レンズと、基準レンズとのヘイズ値の変化によりBayer値を測定する。基準レンズは市販のプラスチックレンズ基材CR-39基材(ジエチレングリコールビスアリルカーボネート、PPG社製モノマー使用、基材の屈折率1.60)を使用し、まずそれぞれのヘーズ値を測定する。基準レンズの初期ヘーズ値をD(std0)、被試験レンズの初期ヘーズ値をD(test0)とする。それぞれのレンズを耐摩耗性試験機パンに設置し、その上に研磨材(専用砂)500gを充填し、600回左右に振動させ試験を行う。試験後の基準レンズの初期ヘーズ値をD(stdf)、被試験レンズの初期ヘーズ値をD(testf)とする。Bayer試験値(R)は以下の数式から算出する。
  R=[D(stdf)-D(std0)]/[D(testf)-D(test0)]
(12)塗膜の外観(曇り)の測定方法
 内壁が黒色である箱の中に蛍光灯「商品名:メロウ5N」(東芝ライテック(株)製、三波長型昼白色蛍光灯)を取り付け、前記金属酸化物微粒子を含むハードコート層膜を有する試料基板を蛍光灯の直下に垂直に置き、これらの透明度(曇りの程度)を目視にて確認し、以下の基準で評価する。
  A:曇りが無い
  B:僅かに曇りがある
  C:明らかな曇りがある
  D:著しい曇りがある。
(13)耐擦傷性
実施例の調製例にて作成した試験片の表面を、ボンスタースチールウール♯0000(日本スチールウール(株)製)に1kgの荷重をかけ、3cmの距離を50往復/100秒の条件で擦った後、傷の入り具合を目視にて判定し、以下の基準で評価した。
  A:殆ど傷が入らない
  B:若干の傷が入る
  C:かなりの傷が入る
  D:擦った面積のほぼ全面に傷が入る。
(14)塗膜の耐候性試験
 ハードコート層膜を形成した試料基板をキセノンウエザーメーター(スガ試験機(株)製X-75型)で曝露試験をした後、外観の確認および前記の密着性試験と同様の試験を行い、以下の基準で評価する。なお、曝露時間は、反射防止膜を有している基板は200時間、反射防止膜を有していない基板は50時間とする。
  良好:剥離していないマス目の数が95個以上
  不良:剥離していないマス目の数が95個未満。
(15)塗膜の耐光性試験
 退色試験用水銀ランプ(東芝(株)製H400-E)により紫外線を50時間照射し、試験前後のレンズ色の目視確認を行い、以下の基準で評価する。なお、ランプと試験片との照射距離は、70mmとし、ランプの出力は、試験片の表面温度が45±5℃となるように調整する。また、この試験は、反射防止膜をハードコート層の表面に施したプラスチックレンズを対象として行ったものである。
○:あまり変色が認められない
△:若干の変色が認められる
×:明らかな変色が認められる。
以下、本発明を実施例に基づき具体的に説明する。しかし、本発明は、これらの実施例に記載された範囲に限定されるものではない。
 [実施例1]
ジルコニウムを主成分とするコア粒子の水分散液(CZ-1)の調製
 純水18.58kgにオキシ塩化ジルコニウム8水和物(太陽鉱工(株)製、ZrOCl2・8H2O)0.50kgを溶解し、これに濃度10重量%のKOH水溶液17.55kgを添加してジルコニウム水酸化物ヒドロゲル(ZrO2濃度1重量%)を調製した。ついで、得られたジルコニウム水酸化物ヒドロゲルを、限外濾過膜法により電導度が0.5mS/cm以下になるまで洗浄した。
 上記操作により得られたZrO2として濃度1重量%のジルコニウム水酸化物ヒドロゲル36.6kgに、濃度10重量%のKOH水溶液7.18kgを加えて十分攪拌した後、濃度35重量%の過酸化水素水溶液200gを加えた。このとき、激しく発泡して溶液は透明になり、pHは11.4であった。
 ついで、この溶液に濃度28.8重量%のアンモニア水溶液2.00kgを加えて充分攪拌して、ジルコニア系複合酸化物微粒子の前駆体スラリーを得た。このとき、前記スラリーは薄黄色になり、pHは13.4であった。
この前駆体スラリーをオートクレーブ(耐圧硝子工業(株)製、100L)に充填し、150℃で11時間水熱処理を行った後、遠心沈降法によりジルコニア系複合酸化物微粒子を分離し、これを充分に洗浄したのちイオン交換水に分散させて、ジルコニア系複合酸化物微粒子の水分散液3.59kgを得た。この水分散液の固形分含有量はZrO2換算基準で10重量%であった。
次いで、前記ジルコニア系複合酸化物微粒子の水分散液3.59kgをスプレードライヤー(NIRO社製NIRO ATOMIZER)に供して噴霧乾燥した。これにより、ジルコニア系複合酸化物微粒子の乾燥粉体0.32kgを得た。得られた乾燥粉体に含まれるジルコニア系複合酸化物微粒子の平均粒子径は約2μmであった。
次に、上記で得られた乾燥粉体0.32kgを、空気雰囲気下、500℃の温度にて2時間焼成して、ジルコニア系複合酸化物微粒子の焼成粉体0.30kgを得た。
上記で得られた焼成粉体0.21kgを純水0.19kgに分散させ、これに、濃度28.6%の酒石酸水溶液0.14kg、濃度50重量%のKOH水溶液0.06kgを加えて充分攪拌した。ついで、粒子径0.1~0.2mmの石英ビーズ(MRCユニテック(株)製高純度シリカビーズ015)を加え、これを湿式粉砕機(カンペ(株)製バッチ式卓上サンドミル)に供して180分間、前記焼成粉体の粉砕及び分散処理を行った。その後、石英ビーズを目開き44μmのステンレス製フィルターを用いて分離・除去したのち、さらに純水1.70kgを添加して撹拌し、ジルコニア系複合酸化物微粒子の水分散液2.26kgを得た。この水分散液の固形分含有量は11重量%であった。
ついで、限外濾過膜を用いてイオン交換水で洗浄した後、陰イオン交換樹脂(三菱化学(株)製:SANUPC)0.11kgを加えて脱イオン処理をした後、遠心分離機(日立工機(株)製CR-21G)に供して12,000rpmの速度で1時間処理して、ZrO2換算基準の固形分濃度が10重量%のコア粒子の水分散液(CZ-1)2.43kgを得た。前記コア粒子の水分散液(CZ-1)に含まれるコア粒子の平均粒子径は28nm、比表面積は153m2/gであった。
さらに、このコア粒子に含まれる金属成分の含有量は、各金属成分の酸化物換算基準で、ZrO298.28重量%およびK2O1.72重量%であった。
コアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(CSZ-1)の調製
ケイ酸液の調製
市販の水ガラス(AGCエスアイテック(株)製)0.62kgを純水にて希釈したのち、陽イオン交換樹脂(三菱化学(株)製)を用いて脱アルカリして、ケイ酸をSiO2換算基準で2.0重量%含むケイ酸液6.00kgを得た。なお、このケイ酸液のpHは、2.3であった。
工程(1)
上記で調製されたコア粒子の水分散液(CZ-1)(固形分含有量が10.0重量%)2.43kgにイオン交換水9.73kgを加えて、撹拌しながら90℃の温度に加熱したのち、これに前記ケイ酸液3.24kgおよびAl23換算基準で0.67重量%のアルミン酸ナトリウム水溶液2.42kgのそれぞれを同時に4時間かけて徐々に添加し混合した。前記ケイ酸液に含まれるケイ素成分をSiO2で表し、前記アルミン酸ナトリウム水溶液に含まれるアルミニウム成分をAl23で表したとき、酸化物換算基準の重量比はSiO2/Al23=4.0であった。また、シェルの被覆量はコア粒子100重量部に対して25重量部であった。
工程(2)
次に、上記工程により調製された混合液を90℃の温度に保ちながら1時間攪拌することによって、ジルコニウムを主成分とするコア粒子をケイ素とアルミニウムからなる複合酸化物で被覆したコアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液を得た。
工程(3)
次いで、上記工程により得られたコアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液に、陽イオン交換樹脂(三菱化学(株)製ダイアイオンSK1BH)0.30kgを混合してpH3.5に調整した後、樹脂を分離せず、攪拌下で80℃に保ちながら7時間熟成した。その後、前記陽イオン交換樹脂を目開き44μmのステンレス製フィルターを用いて分離・除去したのち、固形分含有量が1.8重量%のコアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液17.83kgを得た。
次に、得られたコアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液を室温まで冷却してから、限外濾過膜(旭化成(株)製、SIP-1013)を用いて濃縮して固形分含有量が30.0重量%のコアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(以下、「CSZ-1」という。)1.07kgを調製した。
上記コアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(CSZ-1)に含まれるコアシェル型複合酸化物微粒子中の金属元素の含有量を測定したところ、各金属元素の酸化物換算基準で、ZrO278.30重量%、SiO218.36重量%、Al232.80重量%、Na2O0.45重量%およびK2O0.10重量%であった。なお、この金属元素の含有量より求められる前記コアシェル型複合酸化物微粒子の比重は4.32、シェルのSiO2/Al23は6.6であった。また、前記コアシェル型複合酸化物微粒子の平均粒子径は29nm、比表面積は204m2/g、単位表面積あたりの負電荷量は0.82μeq/m2であった。
このコアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(CSZ-1)のpHは3.8で、ヘーズは6.0%、粘度は7.0mPa・s、40℃で7日間加速試験を行った後の粘度は7.0mPa・sであった。
また、上記の「粒子の屈折率測定法A」に記載の方法に基づき、分光エリプソメーターを用いて測定された塗膜屈折率Nav’は、前記塗料組成物中に含まれる粒子の重量分率mが10重量%、20重量%、30重量%、40重量%、50重量%、55重量%であるとき、それぞれ1.519、1.539、1.554、1.574、1.595、1.601であった。さらに、前記塗膜屈折率Nav’と前記体積分率・重量分率の変換式およびマクスウェル-ガーネットの式から算出される塗膜屈折率Navとから求められる偏差平方和の最小値は0.000402であり、その最小値を示す粒子の屈折率は1.81であった。これにより、前記コアシェル型複合酸化物微粒子の屈折率は1.81であるとみなすことができた。因みに、上記の屈折率測定法B(標準液法)で測定された前記コアシェル型複合酸化物微粒子の屈折率は1.81であった。
コアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(CSZ-1-M)の調製
上記で調製したコアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(CSZ-1)1.07kgを限外濾過膜装置(旭化成(株)製濾過膜、SIP-1013)を用いて分散媒を水からメタノール(林純薬(株)製、メチルアルコール濃度:99.9重量%)に置換してコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(CSZ-1-M)1.06kgを得た。その結果、得られたメタノール分散液中に含まれる固形分濃度は約30重量%であり、また水分含有量は約0.3重量%であった。
このコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(CSZ-1-M)のpHは10倍希釈時で5.9で、ヘーズは6.5%、粘度は2.0mPa・s、40℃で7日間加速試験を行った後の粘度は2.0mPa・sであった。
また、このコアシェル型複合酸化物微粒子の単位表面積あたりの負電荷量は0.82μeq/m2であった。
このコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液の光触媒活性試験を行ったところ、退色変化率は1%で、評価は○であった。このコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液の酸安定性試験を行ったところ、透過率変化は12%で、評価は○であった。
また、このコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(CSZ-1-M)をロータリーエバポレーターにより固形分濃度40重量%に濃縮したときの粘度は3.4mPa・sであった。
ハードコート層膜形成用塗料組成物(H1)の調製
γ―グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(東レ・ダウコーニング(株)製Z-6040)149.3gおよびメタノール(林純薬(株)製、メチルアルコール濃度:99.9重量%)26.4gの混合液を入れた容器を用意し、これらの混合液中に攪拌しながら0.01Nの塩酸水溶液50.9gを滴下した。更に、この混合液を室温で一昼夜攪拌して、シラン化合物の加水分解を行った。
 次いで、これらの加水分解液が入った容器中に、メタノール224.7g、上記で調製した固形分濃度30重量%のコアシェル複合酸化物微粒子のメタノール分散液(CSZ-1-M)502.3g、さらにプロピレングリコールモノメチルエーテル(ダウケミカル製)39.8g、トリス(2,4-ペンタンジオナト)アルミニウムIII(東京化成工業(株)製)3.0gおよびレベリング剤としてシリコーン系界面活性剤(東レ・ダウコーニング(株)製、L-7001)0.4gを加え、室温で一昼夜攪拌して、光学基材用塗料組成物としてのハードコート層膜形成用塗料組成物(H1)を調製した。
[実施例2]
ジルコニウムを主成分とするコア粒子の水分散液(CZ-2)の調製
実施例1のコア粒子の水分散液(CZ-1)を調製する工程において、ジルコニア系複合酸化物微粒子の前駆体スラリーをオートクレーブ(耐圧硝子工業(株)製、100L)による水熱処理を行わないで噴霧乾燥し、得られた乾燥粉体を焼成せずに、湿式粉砕機により粉砕および分散処理した以外は実施例1と同様の方法で、ZrO2換算基準の固形分濃度が10重量%のコア粒子の水分散液(CZ-2)2.46kgを調製した。前記コア粒子の水分散液(CZ-2)に含まれるコア粒子の平均粒子径は24nm、比表面積は185m2/gであった。
さらに、このコア粒子中に含まれる金属成分の含有量を測定したところ、各金属成分の酸化物換算基準で、ZrO298.24重量%およびK2O1.76重量%であった。
コアシェル型複合酸化物微粒子水分散液(CSZ-2)の調製
 コア粒子の水分散液として、コア粒子の水分散液(CZ-1)のかわりに本実施例で調製したコア粒子の水分散液(CZ-2)を用いた以外は実施例1に記載のコアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(CSZ-1)と同様の工程により、固形分含有量が30.0重量%のコアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(CSZ-2)1.08kgを得た。
このときシェルの製造に用いたケイ酸液中のケイ素成分をSiO2で表し、アルミン酸ナトリウム水溶液中のアルミニウム成分をAl23でしたとき、その酸化物換算基準でSiO2/Al23重量比は4.0であった。また、シェル被覆量はコア粒子100重量部に対して25.0重量部であった。
前記コアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(CSZ-2)に含まれるコアシェル型複合酸化物微粒子の金属成分の含有量を測定したところ、各金属成分の酸化物換算基準で、ZrO278.60重量%、SiO218.52重量%、Al232.84重量%、Na2O0.48重量%およびK2O0.13重量%であった。なお、この金属含有量より求められる前記金属酸化物微粒子の比重は4.31、SiO2/Al23重量比は6.5であった。
さらに、前記コアシェル型複合酸化物微粒子の平均粒子径は25nm、比表面積は235m2/g、負電荷量は0.75μeq/m2であった。
このコアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(CSZ-2)のpHは4.0で、ヘーズは2.7%、粘度は7.2mPa・s、40℃で7日間加速試験を行った後の粘度は7.2mPa・sであった。
また、上記の「粒子の屈折率測定法A」に記載の方法に基づき、分光エリプソメーターを用いて測定された塗膜屈折率Nav’は、前記塗料組成物中に含まれる粒子の重量分率mが10重量%、20重量%、30重量%、40重量%、50重量%、55重量%であるとき、それぞれ1.509、1.529、1.550、1.571、1.587、1.595であった。さらに、前記塗膜屈折率Nav’と前記体積分率・重量分率の変換式およびマクスウェル-ガーネットの式から算出される塗膜屈折率Navとから求められる偏差平方和の最小値は0.000107であり、その最小値を示す粒子の屈折率は1.79であった。これにより、前記コアシェル型複合酸化物微粒子の屈折率は1.79であるとみなすことができた。因みに、上記の屈折率測定法B(標準液法)で測定された前記コアシェル型複合酸化物の屈折率は1.79であった。
コアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(CSZ-2-M)の調製
実施例1のコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(CSZ-1-M)を調製する工程において、コアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(CSZ-1)(固形分含有量が30.0重量%)のかわりに本実施例で調製したコアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(CSZ-2)(固形分含有量が30.0重量%)を用いた以外は実施例1と同様な調製方法により、固形分含有量が30.0重量%のコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(CSZ-2-M)1.07kgを得た。これより得られたメタノール分散液中に含まれる水分含有量は約0.3重量%であった。
また、10倍希釈時のpHは6.0で、ヘーズは3.1%、粘度は2.1mPa・s、40℃で7日間加速試験を行った後の粘度は2.1mPa・sであった。
また、このコアシェル型複合酸化物微粒子の単位表面積あたりの負電荷量は0.75μeq/m2であった。
このコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液の光触媒活性試験を行ったところ、退色変化率は1%で、評価は○であった。このコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液の酸安定性試験を行ったところ、透過率変化は18%で、評価は○であった。
また、このコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(CSZ-2-M)をロータリーエバポレーターにより固形分濃度40重量%に濃縮したときの粘度は5.9mPa・sであった。
ハードコート層膜形成用塗料組成物(H2)の調製
コアシェル複合酸化物微粒子のメタノール分散液(CSZ-1-M)502.3gのかわりにコアシェル複合酸化物微粒子のメタノール分散液(CSZ-2-M)501.1gを用いた以外は実施例1に記載のハードコート層膜形成用塗料組成物(H1)の調製と同様の方法でハードコート層膜形成用塗料組成物(H2)を調製した。
[実施例3]
チタニウムを主成分とするコア粒子の水分散液(CT-1)の調製
四塩化チタン(大阪チタニウムテクノロジ-ズ(株)製)をTiO2換算基準で7.75重量%含む四塩化チタン水溶液6.56kgと、アンモニアを15重量%含むアンモニア水(宇部興産(株)製)2.54kgとを混合し、pH9.5の白色スラリー液を調製した。次いで、このスラリーを濾過した後、イオン交換水で洗浄して、固形分含有量が10重量%の含水チタン酸ケーキ5.35kgを得た。
 次に、このケーキに、過酸化水素を35重量%含む過酸化水素水(三菱瓦斯化学(株)製)6.12kgとイオン交換水20.00kgとを加えた後、80℃の温度で1時間、撹拌下で加熱し、さらにイオン交換水22.04kgを加えて、過酸化チタン酸をTiO2換算基準で1重量%含む過酸化チタン酸水溶液を53.51kg得た。この過酸化チタン酸水溶液は、透明な黄褐色でpHは8.5であった。
次いで、前記過酸化チタン酸水溶液53.51kgに陽イオン交換樹脂(三菱化学(株)製)2.60kgを混合して、これに、スズ酸カリウム(昭和化工(株)製)をSnO2換算基準で1重量%含むスズ酸カリウム水溶液6.69kgを撹拌下で徐々に添加した。
次に、カリウムイオンなどを取り込んだ陽イオン交換樹脂を分離した後、平均粒子径が7nmのシリカ微粒子を15重量%含むシリカゾル(日揮触媒化成(株)製)0.65kgとイオン交換水9.15kgとを混合して、オートクレーブ(耐圧硝子工業(株)製、120L)中で165℃の温度で18時間、加熱した。
次に、得られた混合水溶液を室温まで冷却した後、限外濾過膜装置(旭化成(株)製、ACV-3010)で濃縮して、固形分含有量が10重量%のチタニア系複合酸化物微粒子の水分散液7.00kgを得た。
次いで、前記チタニア系複合酸化物微粒子の水分散液7.00kgをスプレードライヤー(NIRO社製NIRO ATOMIZER)に供して噴霧乾燥した。これにより、平均粒子径が約2μmのチタニア系複合酸化物微粒子からなる乾燥粉体0.63kgを得た。
次に、上記で得られたチタニア系複合酸化物微粒子の乾燥粉体0.63kgを、空気雰囲気下、500℃の温度にて2時間焼成して、チタニア系複合酸化物微粒子の焼成粉体0.59kgを得た。
上記で得られたチタニア系複合酸化物微粒子の焼成粉体0.21kgを純水0.39kgに分散させ、これに、濃度28.6%の酒石酸水溶液0.14kg、濃度50重量%のKOH水溶液0.06kgを加えて充分攪拌した。ついで、粒子径0.1~0.2mmの石英ビーズ(MRCユニテック(株)製高純度シリカビーズ015)を加え、これを湿式粉砕機(カンペ(株)製バッチ式卓上サンドミル)に供して180分間、前記チタニア系複合酸化物微粒子の焼成粉体の粉砕及び分散処理を行った。その後、石英ビーズを目開き44μmのステンレス製フィルターを用いて分離・除去したのち、さらに純水1.37kgを添加して撹拌し、固形分含有量が11重量%のチタニア系複合酸化物微粒子の水分散液1.73kgを得た。
ついで、限外濾過膜を用いてイオン交換水で洗浄した後、陰イオン交換樹脂(三菱化学(株)製:SANUPC)0.09kgを加えて脱イオン処理をした後、遠心分離機(日立工機(株)製CR-21G)に供して12,000rpmの速度で1時間処理して、TiO2としてのが濃度10重量%のコア粒子の水分散液(CT-1)1.87kgを調製した。 
前記コア粒子の水分散液に含まれるコア粒子の平均粒子径は25nm、比表面積は212m2/gであった。
さらに、このコア粒子中に含まれる金属成分の含有量を測定したところ、各金属成分の酸化物換算基準で、TiO277.20重量%、SnO29.73重量%、SiO211.46重量%およびK2O1.61重量%であった。
コアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(CST-1)の調製
実施例1のコアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(CSZ-1)を調製する工程において、コア粒子の水分散液(CZ-1)(固形分含有量が10.0重量%)を本実施例で調製したコア粒子の水分散液(CT-1)(固形分含有量が10.0重量%)に変更した以外は実施例1と同様な調製方法により、固形分含有量が30.0重量%のコアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(CST-1)0.82kgを得た。
この時、シェルの製造に用いたケイ酸液に含まれるケイ素成分をSiO2で表し、アルミン酸ナトリウム水溶液に含まれるアルミニウム成分をAl23で表したとき、その酸化物換算基準での重量比SiO2/Al23は4.0であった。また、シェル被覆量はコア粒子100重量部に対して25.0重量部であった。
前記コアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(CST-1)に含まれるコアシェル型複合酸化物微粒子中の金属成分の含有量を測定したところ、各金属成分の酸化物換算基準で、TiO258.94重量%、SnO26.74重量%、SiO234.72重量%、Al234.01重量%、Na2O0.47重量%およびK2O0.12重量%であった。なお、この金属含有量より求められる前記コアシェル型複合酸化物微粒子の比重は3.27、シェルのSiO2/Al23重量比は6.7であった。
さらに、前記コアシェル型複合酸化物微粒子の平均粒子径は26nm、比表面積は278m2/g、負電荷量は0.57μeq/m2であった。
また、前記コアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液のpHは3.3で、ヘーズは9.9%、粘度は6.8mPa・sで、40℃で7日間加速試験を行った後の粘度は6.8mPa・sであった。
また、上記の「粒子の屈折率測定法A」に記載の方法に基づき、分光エリプソメーターを用いて測定された塗膜屈折率Nav’は、前記塗料組成物中に含まれる粒子の重量分率mが10重量%、20重量%、30重量%、40重量%、50重量%、55重量%であるとき、それぞれ1.541、1.561、1.576、1.596、1.615、1.619であった。さらに、前記塗膜屈折率Nav’と前記体積分率・重量分率の変換式およびマクスウェル-ガーネットの式から算出される塗膜屈折率Navとから求められる偏差平方和の最小値は0.001378であり、その最小値を示す粒子の屈折率は1.83であった。これにより、前記コアシェル型複合酸化物微粒子の屈折率は1.83であるとみなすことができた。因みに、上記の屈折率測定法B(標準液法)で測定された前記コアシェル型複合酸化物の屈折率は1.83であった。
コアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(CST-1-M)の調製
実施例1のコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(CSZ-1-M)を調製する工程において、コアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(CSZ-1)(固形分含有量が30.0重量%)のかわりに本実施例で調製したコアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(CST-1)(固形分含有量が30.0重量%)を用いた以外は実施例1と同様な調製方法により、固形分含有量が30.0重量%のコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(CST-1-M)0.81kgを得た。これより得られたメタノール分散液中に含まれる水分含有量は約0.3重量%であった。
また、10倍希釈時のpHは5.2で、ヘーズは9.1%、粘度は2.4mPa・s、40℃で7日間加速試験を行った後の粘度は2.4mPa・sであった。
また、このコアシェル型複合酸化物微粒子の単位表面積あたりの負電荷量は0.57μeq/m2であった。
このコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液の光触媒活性試験を行ったところ、退色変化率は6%で、評価は○であった。このコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液の酸安定性試験を行ったところ、透過率変化は10%で、評価は○であった。
また、このコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(CST-1-M)をロータリーエバポレーターにより固形分濃度40重量%に濃縮したときの粘度は3.8mPa・sであった。
ハードコート層膜形成用塗料組成物(H3)の調製
コアシェル複合酸化物微粒子のメタノール分散液(CSZ-1-M)502.3gのかわりに本実施例で調製したコアシェル複合酸化物微粒子のメタノール分散液(CST-1-M)395.3gを用いた以外は実施例1に記載のハードコート層膜形成用塗料組成物(H1)の調製と同様の方法でハードコート層膜形成用塗料組成物(H3)を調製した。
[実施例4]
チタニウムを主成分とするコア粒子の水分散液(CT-2)の調製
四塩化チタン(大阪チタニウムテクノロジ-ズ(株)製)をTiO2換算基準で7.75重量%含む四塩化チタン水溶液7.63kgと、アンモニアを15重量%含むアンモニア水(宇部興産(株)製)2.96kgとを混合し、pH9.5の白色スラリー液を調製した。次いで、このスラリーを濾過した後、イオン交換水で洗浄して、固形分含有量が10重量%の含水チタン酸ケーキ6.22kgを得た。
 次に、このケーキに、過酸化水素を35重量%含む過酸化水素水(三菱瓦斯化学(株)製)7.11kgとイオン交換水20.00kgとを加えた後、80℃の温度で1時間、撹拌下で加熱し、さらにイオン交換水28.89kgを加えて、過酸化チタン酸をTiO2換算基準で1重量%含む過酸化チタン酸水溶液を62.22kg得た。この過酸化チタン酸水溶液は、透明な黄褐色でpHは8.4であった。
次いで、前記過酸化チタン酸水溶液62.22kgに陽イオン交換樹脂(三菱化学(株)製)3.00kgを混合して、これに、スズ酸カリウム(昭和化工(株)製)をSnO2換算基準で1重量%含むスズ酸カリウム水溶液7.78kgを撹拌下で徐々に添加した。
次に、カリウムイオンなどを取り込んだ陽イオン交換樹脂を分離した後、オートクレーブ(耐圧硝子工業(株)製、120L)中で165℃の温度で18時間、加熱した。
次に、得られた混合水溶液を室温まで冷却した後、限外濾過膜装置(旭化成(株)製、ACV-3010)で濃縮して、固形分含有量が10重量%のチタニア系複合酸化物微粒子の水分散液7.00kgを得た。
次いで、前記チタニア系複合酸化物微粒子の水分散液7.00kgをスプレードライヤー(NIRO社製NIRO ATOMIZER)に供して噴霧乾燥した。これにより、平均粒子径が約2μmのチタニア系複合酸化物微粒子の乾燥粉体0.64kgを得た。
次に、上記で得られた乾燥粉体0.64kgを、空気雰囲気下、500℃の温度にて2時間焼成して、チタニア系複合酸化物微粒子の焼成粉体0.59kgを得た。
上記で得られた焼成粉体0.21kgを純水0.40kgに分散させ、これに、濃度28.6%の酒石酸水溶液0.14kg、濃度50重量%のKOH水溶液0.06kgを加えて充分攪拌した。ついで、粒子径0.1~0.2mmの石英ビーズ(MRCユニテック(株)製高純度シリカビーズ015)を加え、これを湿式粉砕機(カンペ(株)製バッチ式卓上サンドミル)に供して180分間、前記チタン系複合酸化物微粒子の焼成粉体の粉砕及び分散処理を行った。その後、石英ビーズを目開き44μmのステンレス製フィルターを用いて分離・除去したのち、さらに純水1.40kgを添加して撹拌し、固形分含有量が11重量%のチタニア系複合酸化物微粒子の水分散液1.77kgを得た。
ついで、前記水分散液を限外濾過膜を用いてイオン交換水で洗浄した後、陰イオン交換樹脂(三菱化学(株)製:SANUPC)0.09kgを加えて脱イオン処理をした後、遠心分離機(日立工機(株)製CR-21G)に供して12,000rpmの速度で1時間処理して、TiO2としての濃度10重量%のコア粒子の水分散ゾル(CT-2)1.91kgを調製した。上記コア粒子の水分散液(CT-2)に含まれるコア粒子の平均粒子径は26nm、比表面積は153m2/gであった。
さらに、このコア粒子中に含まれる金属成分の含有量を測定したところ、各金属成分の酸化物換算基準で、TiO287.29重量%、SnO210.91重量%およびK2O1.80重量%であった。
コアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(CST-2)の調製
実施例1のコアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(CSZ-1)を調製する工程において、コア粒子の水分散液(CZ-1)(固形分含有量が10.0重量%)のかわりに本実施例で調製したコア粒子の水分散液(CT-2)(固形分含有量が10.0重量%)を用いた以外は実施例1と同様な調製方法により、固形分含有量が30.0重量%のコアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(CST-2)0.84kgを得た。
この時、シェルの調製に用いたケイ酸液に含まれるケイ素成分をSiO2で表し、アルミン酸ナトリウム水溶液中のアルミニウム成分をAl23で表したとき、その酸化物換算基準でのSiO2/Al23重量比は4.0であった。また、シェル被覆量はコア粒子100重量部に対して25.0重量部であった。
前記コアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(CST-2)に含まれるコアシェル型複合酸化物微粒子中の金属成分の含有量は、各金属成分の酸化物換算基準で、TiO265.47重量%、SnO28.18重量%、SiO218.44重量%、Al232.83重量%、Na2O0.46重量%およびK2O0.11重量%であった。なお、この金属含有量より求められる前記金属酸化物微粒子の比重は3.70、シェルのSiO2/Al23重量比は6.5であった。
さらに、前記コアシェル型複合酸化物微粒子の平均粒子径は27nm、比表面積は204m2/g、負電荷量は0.70μeq/m2であった。
また、前記コアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液のpHは3.7、ヘーズは9.9%、粘度は6.8mPa・sであって、40℃で7日間加速試験後の粘度は6.8であった。
また、上記の「粒子の屈折率測定法A」に記載の方法に基づき、分光エリプソメーターを用いて測定された塗膜屈折率Nav’は、前記塗料組成物中に含まれる粒子の重量分率mが10重量%、20重量%、30重量%、40重量%、50重量%、55重量%であるとき、それぞれ1.552、1.601、1.654、1.702、1.778、1.796であった。さらに、前記塗膜屈折率Nav’と前記体積分率・重量分率の変換式およびマクスウェル-ガーネットの式から算出される塗膜屈折率Navとから求められる偏差平方和の最小値は0.000619であり、その最小値を示す粒子の屈折率は2.37であった。これにより、前記コアシェル型複合酸化物微粒子の屈折率は2.37であるとみなすことができた。
コアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(CST-2-M)の調製
実施例1のコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(CSZ-1)を調製する工程において、コアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(CSZ-1)(固形分含有量が30.0重量%)のかわりに本実施例で調製したコアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(CST-2)(固形分含有量が30.0重量%)を用いた以外は実施例1と同様な調製方法により、固形分含有量が30.0重量%のコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(CST-2-M)0.83kgを得た。これより得られたメタノール分散液中に含まれる水分含有量は約0.3重量%であった。
また、10倍希釈時のpHは5.9で、ヘーズは10.4%、粘度は1.9mPa・s、40℃で7日間加速試験を行った後の粘度は1.9mPa・sであった。
また、このコアシェル型複合酸化物微粒子の単位表面積あたりの負電荷量は0.70μeq/m2であった。
このコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液の光触媒活性試験を行ったところ、退色変化率は12%で、評価は○であった。このコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液の酸安定性試験を行ったところ、透過率変化は14%で、評価は○であった。
また、このコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(CST-2-M)をロータリーエバポレーターにより固形分濃度40重量%に濃縮したときの粘度は3.0mPa・sであった。
ハードコート層膜形成用塗料組成物(H4)の調製
コアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(CSZ-1-M)502.3gのかわりに本実施例で調製したコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(CST-2-M)309.8gを用いた以外は実施例1に記載のハードコート層膜形成用塗料組成物(H1)の調製と同様の方法でハードコート層膜形成用塗料組成物(H4)を調製した。
ハードコート層膜形成用塗料組成物(H10)の調製
コアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(CSZ-1-M)502.3gのかわりにコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(CST-2-M)516.3gを用いた以外は実施例1に記載のハードコート層膜形成用塗料組成物(H1)の調製と同様の方法でハードコート層膜形成用塗料組成物(H10)を調製した。
プライマー層膜形成用塗料組成物(P1)の調製
 市販の熱可塑性樹脂であるポリウレタンエマルジョン「スーパーフレックス150」(第一工業製薬製、水分散型ウレタンエラストマー固形分含有量30%)142.1gを入れた容器を用意し、これに、実施例4で調製したコアシェル複合酸化物微粒子のメタノール分散液(CST-2-M)227.3gおよびイオン交換水97.1gを加えて、1時間攪拌した。
次いで、これらの混合液に、メタノール(林純薬(株)製、メチルアルコール濃度:99.9重量%)531.0g、更にレベリング剤としてシリコーン系界面活性剤(東レ・ダウコーニング(株)製、L-7604)0.3gを加えて、室温で一昼夜攪拌して、プライマー層膜形成用塗料組成物(P-1)を調製した。
[実施例5]
スズを主成分とするコア粒子の水分散液(CN-1)の調製
イオン交換水3.22kgに硝酸アンモニウム5.2gと15%アンモニア水8.0gを入れ攪拌し、50℃に昇温した。この中にイオン交換水1.72kgにスズ酸カリウム0.61kgを溶解した液を10時間かけてローラーポンプで添加した。このときpHコントローラーでpHを8.8に保つよう濃度10重量%の硝酸を添加して調整した。添加終了後1時間50℃をキープした後、濃度10重量%の硝酸を添加しpHを3.0まで下げた。
次に限外濾過膜で濾水電導度が10μS/cmになるまで純水で洗浄した後、限外濾過膜で濃縮し取り出した。このとき取り出した液量は2.10kgで固形分(SnO2)濃度は12重量%であった。このスラリーの中に濃度16重量%のリン酸水溶液18.6gを添加し、0.5時間攪拌して酸化スズ系複合酸化物微粒子の前駆体スラリーを得た。
次いで、前記酸化スズ系複合酸化物微粒子の前駆体スラリー2.12kgをスプレードライヤー(NIRO社製NIRO ATOMIZER)に供して噴霧乾燥した。これにより、平均粒子径が約2μmの酸化スズ系複合酸化物微粒子の乾燥粉体0.28kgを得た。
次に、上記で得られた酸化スズ系複合酸化物微粒子の乾燥粉体0.28kgを、空気雰囲気下、700℃の温度にて2時間焼成して、酸化スズ系複合酸化物微粒子の焼成粉体0.25kgを得た。
上記で得られた酸化スズ系複合酸化物微粒子の焼成粉体0.22kgを純水0.39kgに分散させ、これに濃度50重量%のKOH水溶液1.40gを加えて充分攪拌した。ついで、粒子径0.1~0.2mmの石英ビーズ(MRCユニテック(株)製高純度シリカビーズ015)を加え、これを湿式粉砕機(カンペ(株)製バッチ式卓上サンドミル)に供して180分間、前記酸化スズ系複合酸化物微粒子の焼成粉体の粉砕及び分散処理を行った。その後、石英ビーズを目開き44μmのステンレス製フィルターを用いて分離・除去したのち、さらに純水1.76kgを添加して撹拌し、固形分含有量が11重量%の酸化スズ系複合酸化物微粒子の水分散液2.34kgを得た。
ついで、この水分散液を遠心分離機(日立工機(株)製CR-21G)に供して12,000rpmの速度で1時間処理して、SnO2としての濃度10重量%のコア粒子の水分散液(CN-1)2.53kgを調製した。前記コア粒子の水分散液(CN-1)に含まれるコア粒子の平均粒子径は35nm、比表面積は70m2/gであった。
さらに、このコア粒子中に含まれる金属成分の含有量は、各金属成分の酸化物換算基準で、SnO297.51重量%、P251.00重量%およびK2O1.51重量%であった。
コアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(CSN-1)の調製
実施例1のコアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(CSZ-2)を調製する工程において、コア粒子の水分散液(CZ-1)(固形分含有量が10.0重量%)を用いるかわりに本実施例で調製したコア粒子の水分散液(CN-1)(固形分含有量が10.0重量%)を用いた以外は実施例1と同様な調製方法により、固形分含有量が30.0重量%のコアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(CSN-1)1.11kgを得た。
ここで、シェルの調製に用いたケイ酸液珪酸に含まれるケイ素成分をSiO2で表し、アルミン酸ナトリウム水溶液に含まれるアルミニウム成分をAl23で表したとき、酸化物換算基準でのSiO2/Al23重量比は4.0であった。また、シェル被覆量はコア粒子100重量部に対して25.0重量部であった。
前記コアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(CSN-1)に含まれるコアシェル型複合酸化物微粒子中の金属成分の含有量は、各金属成分の酸化物換算基準で、SnO273.85重量%、P250.80重量%、SiO221.53重量%、Al233.34重量%、Na2O0.43重量%およびK2O0.10重量%であった。なお、この金属含有量より求められる前記金属酸化物微粒子の比重は4.66、シェルのSiO2/Al23重量比は6.4であった。
さらに、前記コアシェル型複合酸化物微粒子の平均粒子径は36nm、比表面積は136m2/g、負電荷量は0.92μeq/m2であった。
また、前記コアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(CSN-1)のpHは3.6で、ヘーズは2.3%、粘度は8.0mPa・sであって、40℃で7日間加速試験後の粘度は8.1mPa・sであった。
また、上記の「粒子の屈折率測定法A」に記載の方法に基づき、分光エリプソメーターを用いて測定された塗膜屈折率Nav’は、前記塗料組成物中に含まれる粒子の重量分率mが10重量%、20重量%、30重量%、40重量%、50重量%、55重量%であるとき、それぞれ1.509、1.520、1.532、1.541、1.551、1.558であった。さらに、前記塗膜屈折率Nav’と前記体積分率・重量分率の変換式およびマクスウェル-ガーネットの式から算出される塗膜屈折率Navとから求められる偏差平方和の最小値は0.000059であり、その最小値を示す粒子の屈折率は1.68であった。これにより、前記コアシェル型複合酸化物微粒子の屈折率は1.68であるとみなすことができた。因みに、上記の屈折率測定法B(標準液法)で測定された前記コアシェル型複合酸化物の屈折率は1.68であった。
コアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(CSN-1-M)の調製
実施例1のコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(CSZ-1-M)を調製する工程において、コアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(CSZ-1)(固形分含有量が30.0重量%)を用いるかわりに本実施例で調製したコアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(CSN-1)(固形分含有量が30.0重量%)を用いた以外は実施例1と同様な調製方法により、固形分含有量が30.0重量%のコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(CSN-1-M)1.10kgを得た。得られたメタノール分散液中に含まれる水分含有量は約0.3重量%であった。
また、このメタノール分散液の10倍希釈時のpHは6.4で、ヘーズは2.7%、粘度は2.8mPa・s、40℃で7日間加速試験を行った後の粘度は2.9mPa・sであった。
また、このコアシェル型複合酸化物微粒子の単位表面積あたりの負電荷量は0.92μeq/m2であった。
このコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液の光触媒活性試験を行ったところ、退色変化率は2%で、評価は○であった。このコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液の酸安定性試験を行ったところ、透過率変化は18%で、評価は○であった。
また、このコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(CSN-1-M)をロータリーエバポレーターにより固形分濃度40重量%に濃縮したときの粘度は8.2mPa・sであった。
ハードコート層膜形成用塗料組成物(H5)の調製
コアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(CSZ-1-M)502.3gを用いるかわりに本実施例で調製したコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(CSN-1-M)541.9gを用いた以外は実施例1に記載のハードコート層膜形成用塗料組成物(H1)の調製と同様の方法でハードコート層膜形成用塗料組成物(H5)を調製した。
[実施例6]
コアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(CSZ-3)の調製
 実施例1で調製したコア粒子の水分散液(CZ-1)を用いて、実施例1のコアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(CSZ-1)を調製する工程において、工程(1)で使用したケイ酸液を3.24kgから3.64kgに変更し、アルミン酸ナトリウム水溶液を2.42kgから1.24kgに変更した以外は、実施例1と同様の工程により、固形分含有量が30.0重量%のコアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(CSZ-3)1.02kgを得た。
このとき、前記ケイ酸液に含まれるケイ素成分をSiO2で表し、アルミン酸ナトリウム水溶液に含まれるアルミニウム成分をAl23で表したとき、その酸化物換算基準でのSiO2/Al23重量比は8.80であった。また、シェル被覆量はコア粒子100重量部に対して25.0重量部であった。
前記コアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(CSZ-3)中に含まれるコアシェル型複合酸化物微粒子の金属成分の含有量は、各金属成分の酸化物換算基準で、ZrO274.84重量%、SiO223.15重量%、Al231.65重量%、Na2O0.25重量%およびK2O0.11重量%であった。なお、この金属含有量より求められる前記金属酸化物微粒子の比重は4.10、シェルのSiO2/Al23重量比は14.0であった。
さらに、前記コアシェル型複合酸化物微粒子の平均粒子径は29nm、比表面積は195m2/g、負電荷量は0.66μeq/m2であった。
また、このコアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(CSZ-3)のpHは3.4で、ヘーズは6.3%、粘度は7.4mPa・sで、40℃で7日間加速試験後の粘度は7.2 mPa・sであった。
また、上記の「粒子の屈折率測定法A」に記載の方法に基づき、分光エリプソメーターを用いて測定された塗膜屈折率Nav’は、前記塗料組成物中に含まれる粒子の重量分率mが10重量%、20重量%、30重量%、40重量%、50重量%、55重量%であるとき、それぞれ1.518、1.538、1.555、1.575、1.598、1.604であった。さらに、前記塗膜屈折率Nav’と前記体積分率・重量分率の変換式およびマクスウェル-ガーネットの式から算出される塗膜屈折率Navとから求められる偏差平方和の最小値は0.000139であり、その最小値を示す粒子の屈折率は1.81であった。これにより、前記コアシェル型複合酸化物微粒子の屈折率は1.81であるとみなすことができた。因みに、上記の屈折率測定法B(標準液法)で測定された前記コアシェル型複合酸化物の屈折率は1.81であった。
コアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(CSZ-3-M)の調製
実施例1のコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(CSZ-1-M)を調製する工程において、コアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(CSZ-1)(固形分含有量が30.0重量%)を用いるかわりに、本実施例で調製したコアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(CSZ-3)(固形分含有量が30.0重量%)を用いた以外は実施例1と同様な調製方法により、固形分含有量が30.0重量%のコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(CSZ-3-M)1.01kgを得た。これより得られたメタノール分散液中に含まれる水分含有量は約0.3重量%であった。
また、10倍希釈時のpHは5.6で、ヘーズは6.8%、粘度は2.3mPa・s、40℃で7日間加速試験を行った後の粘度は2.4mPa・sであった。
また、このコアシェル型複合酸化物微粒子の単位表面積あたりの負電荷量は0.66μeq/m2であった。
このコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液の光触媒活性試験を行ったところ、退色変化率は1%で、評価は○であった。このコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液の酸安定性試験を行ったところ、透過率変化は15%で、評価は○であった。
また、このコアシェル型複合酸化物微粒子(CSZ-3)メタノール分散ゾルをロータリーエバポレーターにより固形分濃度40重量%に濃縮したときの粘度は37.6mPa・sであった。
ハードコート層膜形成用塗料組成物(H6)の調製
コアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(CSZ-1-M)502.3gのかわりに本実施例で調製したコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(CSZ-3-M)476.7gを用いた以外は実施例1に記載のハードコート層膜形成用塗料組成物(H1)の調製と同様の方法でハードコート層膜形成用塗料組成物(H6)を調製した。
[実施例7]
コアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(CSZ-4)の調製
実施例で調製したコア粒子の水分散液(CZ-1)を用いて、実施例1のコアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(CSZ-1)を調製する工程において、工程(1)で使用したケイ酸液を3.24kgから2.70kgに変更し、アルミン酸ナトリウム水溶液を2.42kgから4.04kgに変更した以外は、実施例1と同様の工程により、固形分含有量が30.0重量%のコアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(CSZ-4)1.13kgを得た。
上記珪酸水溶液中の珪素成分をSiO2で表し、さらにアルミン酸ナトリウム水溶液中のアルミニウム成分をAl23で表すとき、その酸化物換算基準でSiO2/Al23は2.0であった。また、シェル被覆量はコア粒子100重量部に対して25.0重量部であった。
前記コアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(CSZ-4)含まれるコアシェル型複合酸化物微粒子の金属成分の含有量は、各金属成分の酸化物換算基準で、ZrO275.04重量%、SiO218.55重量%、Al235.75重量%、Na2O0.51重量%およびK2O0.15重量%であった。なお、この金属含有量より求められる前記金属酸化物微粒子の比重は4.27、シェルのSiO2/Al23重量比は3.2であった。
また、前記コアシェル型複合酸化物微粒子の平均粒子径は29nm、比表面積は213m2/g、負電荷量は1.46μeq/m2であった。
さらに、前記コアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液のpHは4.0で、ヘーズは5.8%、粘度は7.5mPa・s、40℃で7日間加速試験を行った後の粘度は7.5mPa・sであった。
また、上記の「粒子の屈折率測定法A」に記載の方法に基づき、分光エリプソメーターを用いて測定された塗膜屈折率Nav’は、前記塗料組成物中に含まれる粒子の重量分率mが10重量%、20重量%、30重量%、40重量%、50重量%、55重量%であるとき、それぞれ1.518、1.537、1.556、1.574、1.596、1.602であった。さらに、前記塗膜屈折率Nav’と前記体積分率・重量分率の変換式およびマクスウェル-ガーネットの式から算出される塗膜屈折率Navとから求められる偏差平方和の最小値は0.000171であり、その最小値を示す粒子の屈折率は1.81であった。これにより、前記コアシェル型複合酸化物微粒子の屈折率は1.81であるとみなすことができた。因みに、上記の屈折率測定法B(標準液法)で測定された前記コアシェル型複合酸化物の屈折率は1.81であった。
コアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(CSZ-4-M)の調製
実施例1のコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(CSZ-1-M)を調製する工程において、コアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(CSZ-1)(固形分含有量が30.0重量%)を用いるかわりに本実施例で調製したコアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(CSZ-4)(固形分含有量が30.0重量%)を用いた以外は実施例1と同様な調製方法により、固形分含有量が30.0重量%のコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(CSZ-4-M)1.12kgを得た。得られたメタノール分散液中に含まれる水分含有量は約0.3重量%であった。
また、10倍希釈時のpHは6.2で、ヘーズは6.3%、粘度は2.4mPa・s、40℃で7日間加速試験を行った後の粘度は2.4mPa・sであった。
また、このコアシェル型複合酸化物微粒子の単位表面積あたりの負電荷量は1.46μeq/m2であった。
このコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液の光触媒活性試験を行ったところ、退色変化率は1%で、評価は○であった。このコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液の酸安定性試験を行ったところ、透過率変化は17%で、評価は○であった。
また、このコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(CSZ-4-M)をロータリーエバポレーターにより固形分濃度40重量%に濃縮したときの粘度は3.6mPa・sであった。
ハードコート層膜形成用塗料組成物(H7)の調製
コアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(CSZ-1-M)502.3gのかわりにコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(CSZ-4-M)496.5gを用いた以外は実施例1に記載のハードコート層膜形成用塗料組成物(H1)の調製と同様の方法でハードコート層膜形成用塗料組成物(H7)を調製した。
[実施例8]
コアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(CSZ-5)の調製
実施例で調製したコア粒子の水分散液(CZ-1)を用いて、実施例1のコアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(CSZ-1)を調製する工程において、工程(1)で使用したケイ酸液を3.24kgから1.08kgに変更し、アルミン酸ナトリウム水溶液を2.42kgから0.81kgに変更した以外は、実施例1と同様の工程により、固形分含有量が30.0重量%のコアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(CSZ-5)1.13kgを得た。
このとき、シェルの調製に用いたケイ酸液に含まれるケイ素成分をSiO2で表し、アルミン酸ナトリウム水溶液に含まれるアルミニウム成分をAl23で表すとき、その酸化物換算基準でのSiO2/Al23重量比は4.0であった。また、シェル被覆量はコア粒子100重量部に対して10.0重量部であった。
前記コアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(CSZ-5)中に含まれるコアシェル型複合酸化物微粒子の金属成分の含有量を測定したところ、各金属成分の酸化物換算基準で、ZrO291.23重量%、SiO27.32重量%、Al231.14重量%、Na2O0.21重量%およびK2O0.10重量%であった。なお、この金属含有量より求められる前記金属酸化物微粒子の比重は5.01、シェルのSiO2/Al23重量比は6.4であった。
また、前記コアシェル型複合酸化物微粒子の平均粒子径は29nm、比表面積は180m2/g、負電荷量は0.62μeq/m2であった。
さらに、前記コアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液のpHは3.3で、ヘーズは2.3%、粘度は7.9mPa・s、40℃で7日間加速試験を行った後の粘度は8.0mPa・sであった。
また、上記の「粒子の屈折率測定法A」に記載の方法に基づき、分光エリプソメーターを用いて測定された塗膜屈折率Nav’は、前記塗料組成物中に含まれる粒子の重量分率mが10重量%、20重量%、30重量%、40重量%、50重量%、55重量%であるとき、それぞれ1.523、1.554、1.576、1.595、1.626、1.633であった。さらに、前記塗膜屈折率Nav’と前記体積分率・重量分率の変換式およびマクスウェル-ガーネットの式から算出される塗膜屈折率Navとから求められる偏差平方和の最小値は0.000570であり、その最小値を示す粒子の屈折率は1.97であった。これにより、前記コアシェル型複合酸化物微粒子の屈折率は1.97であるとみなすことができた。因みに、上記の屈折率測定法B(標準液法)で測定された前記コアシェル型複合酸化物の屈折率は1.97であった。
コアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(CSZ-5-M)の調製
実施例1のコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(CSZ-1-M)を調製する工程において、コアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(CSZ-1)(固形分含有量が30.0重量%)を用いるかわりに本実施例で調製したコアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(CSZ-5)(固形分含有量が30.0重量%)を用いた以外は実施例1と同様な調製方法により、固形分含有量が30.0重量%のコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(CSZ-5-M)0.83kgを得た。得られたメタノール分散液中に含まれる水分含有量は約0.3重量%であった。
また、このメタノール分散液の10倍希釈時のpHは5.3で、ヘーズは7.1%、粘度は2.8mPa・s、40℃で7日間加速試験を行った後の粘度は2.9mPa・sであった。
また、このコアシェル型複合酸化物微粒子の単位表面積あたりの負電荷量は0.62μeq/m2であった。
このコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液の光触媒活性試験を行ったところ、退色変化率は1%で、評価は○であった。このコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液の酸安定性試験を行ったところ、透過率変化は18%で、評価は○であった。
また、このコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(CSZ-5-M)をロータリーエバポレーターにより固形分濃度40重量%に濃縮したときの粘度は54.0mPa・sであった。
ハードコート層膜形成用塗料組成物(H8)の調製
コアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(CSZ-1-M)502.3gを用いるかわりに本実施例で調製したコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(CSZ-5-M)512.6gを用いた以外は実施例1に記載のハードコート層膜形成用塗料組成物(H1)の調製と同様の方法でハードコート層膜形成用塗料組成物(H8)を調製した。
[実施例9]
コアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(CSZ-6)の調製
実施例1で調製したコア粒子の水分散液(CZ-1)を用いて、実施例1のコアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(CSZ-1)を調製する工程において、工程(1)で使用したケイ酸液を3.24kgから14.60kgに変更し、アルミン酸ナトリウム水溶液を2.42kgから10.89kgに変更した以外は、実施例1と同様の工程により、固形分含有量が30.0重量%のコアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(CSZ-6)2.26kgを得た。
このとき、シェルの調製に用いたケイ酸液に含まれるケイ素成分をSiO2で表し、アルミン酸ナトリウム水溶液に含まれるアルミニウム成分をAl23で表すとき、その酸化物換算基準でのSiO2/Al23重量比は4.0であった。また、シェル被覆量はコア粒子100重量部に対して60.0重量部であった。
前記コアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(CSZ-6)に含まれるコアシェル型複合酸化物微粒子の金属成分の含有量は、各金属成分の酸化物換算基準で、ZrO248.93重量%、SiO243.70重量%、Al236.72重量%、Na2O0.54重量%およびK2O0.11重量%であった。なお、この金属含有量より求められる前記金属酸化物微粒子の比重は3.28、シェルのSiO2/Al23重量比は6.5であった。
さらに、前記コアシェル型複合酸化物微粒子の平均粒子径は32nm、比表面積は312m2/g、負電荷量は0.74μeq/m2であった。
また、このコアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(CSZ-6)のpHは4.1で、ヘーズは2.0%、粘度は7.6mPa・s、40℃で7日間加速試験を行った後の粘度は7.6mPa・sであった。
また、上記の「粒子の屈折率測定法A」に記載の方法に基づき、分光エリプソメーターを用いて測定された塗膜屈折率Nav’は、前記塗料組成物中に含まれる粒子の重量分率mが10重量%、20重量%、30重量%、40重量%、50重量%、55重量%であるとき、それぞれ1.515、1.538、1.558、1.566、1.567、1.574であった。さらに、前記塗膜屈折率Nav’と前記体積分率・重量分率の変換式およびマクスウェル-ガーネットの式から算出される塗膜屈折率Navとから求められる偏差平方和の最小値は0.000734であり、その最小値を示す粒子の屈折率は1.70であった。これにより、前記コアシェル型複合酸化物微粒子の屈折率は1.70であるとみなすことができた。因みに、上記の屈折率測定法B(標準液法)で測定された前記コアシェル型複合酸化物の屈折率は1.70であった。
コアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(CSZ-6-M)の調製
実施例1のコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(CSZ-1-M)を調製する工程において、コアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(CSZ-1)(固形分含有量が30.0重量%)を用いるかわりに本実施例で調製したコアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(CSZ-6)(固形分含有量が30.0重量%)を用いた以外は実施例1と同様な調製方法により、固形分含有量が30.0重量%のコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(CSZ-6-M)2.24kgを得た。得られたメタノール分散液中に含まれる水分含有量は約0.3重量%であった。
また、このメタノール分散液の10倍希釈時のpHは6.2で、ヘーズは6.1%、粘度は2.5mPa・s、40℃で7日間加速試験を行った後の粘度は2.5mPa・sであった。
また、このコアシェル型複合酸化物微粒子の単位表面積あたりの負電荷量は0.74μeq/m2であった。
このコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液の光触媒活性試験を行ったところ、退色変化率は1%で、評価は○であった。このコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液の酸安定性試験を行ったところ、透過率変化は9%で、評価は○であった。
また、このコアシェル型複合酸化物微粒子(CSZ-6)メタノール分散ゾルをロータリーエバポレーターにより固形分濃度40重量%に濃縮したときの粘度は4.1mPa・sであった。
ハードコート層膜形成用塗料組成物(H9)の調製
コアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(CSZ-1-M)502.3gを用いるかわりに本実施例で調製したコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(CSZ-6-M)457.7gを用いた以外は実施例1に記載のハードコート層膜形成用塗料組成物(H1)の調製と同様の方法でハードコート層膜形成用塗料組成物(H9)を調製した。
[比較例1]
コア粒子の水分散液(RCZ-1)の調製
 実施例1で調製したコア粒子の水分散液(CZ-1)に、陽イオン交換樹脂(三菱化学(株)製ダイアイオンSK1BH)を投入してpHを3.5に調整したのち、樹脂を分離せず、攪拌下で80℃に保ちながら7時間熟成した。その後、前記陽イオン交換樹脂を除去して、室温まで冷却してから、限外ろ過膜を用いて濃縮して固形分濃度30重量%のコア粒子の水分散液(RCZ-1)1.07kgを調製したところ、数分後にはコア粒子が凝集沈降してしまった。
[比較例2]
コアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(RCSZ-2)の調製
実施例1で調製したコア粒子の水分散液(CZ-1)を用いて、実施例1のコアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(CSZ-1)を調製する工程において、工程(1)で使用したケイ酸液を3.24kgから3.96kgに変更し、アルミン酸ナトリウム水溶液を2.42kgから0.28kgに変更した以外は、実施例1と同様の工程により、固形分含有量が30.0重量%のコアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(RCSZ-2)0.98kgを得た。
このとき、シェルの調製に用いたケイ酸液に含まれるケイ素成分をSiO2で表し、アルミン酸ナトリウム水溶液に含まれるアルミニウム成分をAl23で表すとき、その酸化物換算基準でのSiO2/Al23重量比は41.70であった。また、シェル被覆量はコア粒子100重量部に対して25.0重量部であった。
前記コアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(RCSZ-2)に含まれるコアシェル型複合酸化物微粒子の金属成分の含有量は、各金属成分の酸化物換算基準で、ZrO274.66重量%、SiO224.59重量%、Al230.23重量%、Na2O0.41重量%およびK2O0.11重量%であった。なお、この金属含有量より求められる前記金属酸化物微粒子の比重は4.05、シェルのSiO2/Al23重量比は107.4であった。
また、前記コアシェル型複合酸化物微粒子の平均粒子径は82nm、比表面積は164m2/g、負電荷量は0.41μeq/m2であった。
さらに、前記コアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(RCSZ-2)のpHは3.9で、ヘーズは18.0%、粘度は25.1mPa・sであった。またこの水分散液について40℃で7日間加速試験を行ったところ、ゲル化した。
また、上記の「粒子の屈折率測定法A」に記載の方法に基づき、分光エリプソメーターを用いて測定された塗膜屈折率Nav’は、前記塗料組成物中に含まれる粒子の重量分率mが10重量%、20重量%、30重量%、40重量%、50重量%、55重量%であるとき、それぞれ1.517、1.539、1.554、1.576、1.597、1.605であった。さらに、前記塗膜屈折率Nav’と前記体積分率・重量分率の変換式およびマクスウェル-ガーネットの式から算出される塗膜屈折率Navとから求められる偏差平方和の最小値は0.000132であり、その最小値を示す粒子の屈折率は1.80であった。これにより、前記コアシェル型複合酸化物微粒子の屈折率は1.80であるとみなすことができた。因みに、上記の屈折率測定法B(標準液法)で測定された前記コアシェル型複合酸化物の屈折率は1.80であった。
コアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(RCSZ-2-M)の調製
実施例1のジルコニア系コア粒子(CSZ-1)有機溶剤分散ゾルを調製する工程において、ジルコニア系コアシェル型複合酸化物微粒子(CSZ-1)の水分散ゾル(固形分含有量が30.0重量%)をジルコニア系コアシェル型複合酸化物微粒子(RCSZ-2)の水分散ゾル(固形分含有量が30.0重量%)に変更する以外は同様な調製方法により、固形分含有量が30.0重量%のコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(RCSZ-2-M)0.97kgを得た。得られたメタノール分散液中に含まれる水分含有量は約0.3重量%であった。
また、前記メタノール分散液の10倍希釈時のpHは6.0で、ヘーズは26.5%、粘度は34mPa・s、40℃で7日間加速試験を行った後の粘度は75mPa・sであった。
また、このコアシェル型複合酸化物微粒子の単位表面積あたりの負電荷量は0.41μeq/m2であった。
このコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液の光触媒活性試験を行ったところ、退色変化率は1%で、評価は○であった。このコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液の酸安定性試験を行ったところ、透過率変化は38%で、評価は△であった。
また、このコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(RCSZ-2-M)をロータリーエバポレーターにより固形分濃度40重量%に濃縮しようとしたところ、ゲル化した。
ハードコート層膜形成用塗料組成物(C1)の調製
コアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(CSZ-1-M)502.3gのかわりに本比較例で調製した固形分濃度30重量%のコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(RCSZ-2-M)470.9gを用いた以外は実施例1に記載のハードコート層膜形成用塗料組成物(H1)の調製と同様の方法でハードコート層膜形成用塗料組成物(C1)を調製した。
[比較例3]
コアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(RCSZ-3)の調製
実施例1で調製したコア粒子の水分散液(CZ-1)を用いて、実施例1のコアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(CSZ-1)を調製する工程において、工程(1)で使用したケイ酸液を3.24kgから1.80kgに変更し、アルミン酸ナトリウム水溶液を2.42kgから6.73kgに変更した以外は、実施例1と同様の工程により、固形分含有量が30.0重量%のコアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(RCSZ-3)1.24kgを得た。
このとき、シェルの調製に用いたケイ酸液に含まれるケイ素成分をSiO2で表し、アルミン酸ナトリウム水溶液に含まれるアルミニウム成分をAl23で表すとき、その酸化物換算基準でのSiO2/Al23重量比は0.80であった。また、シェル被覆量はコア粒子100重量部に対して25.0重量部であった。
前記コアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(RCSZ-3)中に含まれるコアシェル型複合酸化物微粒子中の金属成分の含有量は、各金属成分の酸化物換算基準で、ZrO274.21重量%、SiO215.49重量%、Al239.29重量%、Na2O0.87重量%およびK2O0.14重量%であった。なお、この金属含有量より求められる前記金属酸化物微粒子の比重は4.37、シェルのSiO2/Al23重量比は1.7であった。
また、前記コアシェル型複合酸化物微粒子の平均粒子径は54nm、比表面積は198m2/g、負電荷量は0.27μeq/m2であった。
さらに、このコアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(RCSZ-3)のpHは4.2、ヘーズは24.1%、粘度は37.4mPa・sであった。またこの水分散液に40℃で7日間加速試験を行ったところ、ゲル化した。
また、上記の「粒子の屈折率測定法A」に記載の方法に基づき、分光エリプソメーターを用いて測定された塗膜屈折率Nav’は、前記塗料組成物中に含まれる粒子の重量分率mが10重量%、20重量%、30重量%、40重量%、50重量%、55重量%であるとき、それぞれ1.510、1.529、1.544、1.566、1.592、1.597であった。さらに、前記塗膜屈折率Nav’と前記体積分率・重量分率の変換式およびマクスウェル-ガーネットの式から算出される塗膜屈折率Navとから求められる偏差平方和の最小値は0.000041であり、その最小値を示す粒子の屈折率は1.79であった。これにより、前記コアシェル型複合酸化物微粒子の屈折率は1.79であるとみなすことができた。因みに、上記の屈折率測定法B(標準液法)で測定された前記コアシェル型複合酸化物の屈折率は1.79であった。
コアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(RCSZ-3-M)の調製
実施例1のコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(CSZ-1-M)を調製する工程において、コアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(CSZ-1)(固形分含有量が30.0重量%)を用いるかわりに本実施例で調製したコアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(RCSZ-3)(固形分含有量が30.0重量%)を用いた以外は実施例1と同様な調製方法により、固形分含有量が30.0重量%のコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(RCSZ-3-M)1.23kgを得た。得られたメタノール分散液中に含まれる水分含有量は約0.3重量%であった。
また、このメタノール分散液(RCSZ-3-M)の10倍希釈時のpHは5.8で、ヘーズは54.2%、粘度は84mPa・sであった。このメタノール分散液を40℃で7日間加速試験を行ったところ、ゲル化した。
また、このコアシェル型複合酸化物微粒子の単位表面積あたりの負電荷量は1.77μeq/m2であった。
このコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液の光触媒活性試験を行ったところ、退色変化率は1%で、評価は○であった。このコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液の酸安定性試験を行ったところ、透過率変化は62%で、評価は×であった。
また、このメタノール分散液(RCSZ-3-M)をロータリーエバポレーターにより固形分濃度40重量%に濃縮しようとしたところ、ゲル化した。
ハードコート層膜形成用塗料組成物(C2)の調製
コアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(CSZ-1-M)502.3gのかわりに本比較例で調製したコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(RCSZ-3-M)508.1gを用いた以外は実施例1に記載のハードコート層膜形成用塗料組成物(H1)の調製と同様の方法でハードコート層膜形成用塗料組成物(C2)を調製した。
[比較例4]
コアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(RCST-1)の調製
実施例4で調製したコア粒子の水分散液(CT-2)を用いて、実施例4のコアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(CST-2)を調製する工程において、工程(1)で使用したケイ酸液を3.24kgから3.10kgに変更し、アルミン酸ナトリウム水溶液を2.42kgから0.22kgに変更した以外は、実施例4と同様の工程により、固形分含有量が30.0重量%のコアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(RCST-1)0.77kgを得た。
このとき、シェルの調製に用いたケイ酸液に含まれるケイ素成分をSiO2で表し、アルミン酸ナトリウム水溶液に含まれるアルミニウム成分をAl23で表すとき、その酸化物換算基準でのSiO2/Al23重量比は41.70であった。また、シェル被覆量はコア粒子100重量部に対して25.0重量部であった。
前記コアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(RCST-1)に含まれるコアシェル型複合酸化物微粒子の金属成分の含有量は、各金属成分の酸化物換算基準で、TiO266.38重量%、SnO28.30重量%、SiO224.57重量%、Al230.23重量%、Na2O0.40重量%およびK2O0.12重量%であった。なお、この金属含有量より求められる前記金属酸化物微粒子の比重は3.55、シェルのSiO2/Al23重量比は106.8であった。
また、前記コアシェル型複合酸化物微粒子の平均粒子径は54nm、比表面積は198m2/g、負電荷量は0.27μeq/m2であった。
さらに、このコアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(RCST-1)のpHは3.5、ヘーズは33.4%、粘度は41.2mPa・sであった。またこの水分散液を40℃で7日間加速試験したところ、ゲル化した。
また、上記の「粒子の屈折率測定法A」に記載の方法に基づき、前記塗料組成物中に含まれる粒子の重量分率mが10重量%、20重量%、30重量%、40重量%、50重量%、55重量%のいずれの場合にも塗膜が白化したため、前記塗膜屈折率Nav’は測定しなかった。
コアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(RCST-1-M)の調製
実施例1のコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(CSZ-1-M)を調製する工程において、コアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(CSZ-1)(固形分含有量が30.0重量%)を用いるかわりに本実施例で調製したコアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(RCST-1)(固形分含有量が30.0重量%)を用いた以外は実施例1と同様な調製方法により、固形分含有量が30.0重量%のコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(RCST-1-M)0.76kgを得た。得られたメタノール分散液中に含まれる水分含有量は約0.3重量%であった。
また、このメタノール分散液の10倍希釈時のpHは5.8で、ヘーズは54.2%、粘度は84mPa・sであった。さらに、このメタノール分散液を40℃で7日間加速試験したところ、ゲル化した。
また、このコアシェル型複合酸化物微粒子の単位表面積あたりの負電荷量は0.27μeq/m2であった。
このコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液の光触媒活性試験を行ったところ、退色変化率は48%で、評価は△であった。このコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液の酸安定性試験を行ったところ、透過率変化は43%で、評価は×であった。
また、このコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(RCST-1-M)をロータリーエバポレーターにより固形分濃度40重量%に濃縮しようとしたところ、ゲル化した。
ハードコート層膜形成用塗料組成物(C3)の調製
コアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(CSZ-1-M)502.3gを用いるかわりに本比較例で調製したコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(RCST-1-M)412.8gを用いた以外は実施例1に記載のハードコート層膜形成用塗料組成物(H1)の調製と同様の方法でハードコート層膜形成用塗料組成物(C3)を調製した。
ハードコート層膜形成用塗料組成物(C6)の調製
コアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(CSZ-1-M)502.3gのかわりに本比較例で調製したコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(RCST-1-M)495.3gを用いた以外は実施例1に記載のハードコート層膜形成用塗料組成物(H1)の調製と同様の方法でハードコート層膜形成用塗料組成物(C6)を調製した。
プライマー層膜形成用塗料組成物(CX-1)の調製
コアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(CST-2-M)227.3gを用いるかわりにコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(RCST-1-M)227.3gを用いた以外は実施例4に記載のプライマー層膜形成用塗料組成物(P1)の調製と同様の方法でプライマー層膜形成用塗料組成物(CX-1)を調製した。
[比較例5]
コア粒子の水分散液(RCZ-1)の調製
実施例1のコア粒子の水分散液(CZ-1)を調製する工程において、ジルコニア系複合酸化物微粒子の前駆体スラリーをオートクレーブで150℃、11時間水熱処理を行うかわりに950℃で11時間水熱処理を行い、得られたジルコニア系複合酸化物微粒子の水分散液を噴霧乾燥して得られた乾燥粉末を焼成しないで用いた以外は実施例1と同様な方法で、ZrO2としての濃度10重量%のコア粒子の水分散液(RCZ-1)2.46kgを調製した。このとき、前記コア粒子(RCZ-1)の平均粒子径は4nm、比表面積は273m2/gであった。
さらに、このコア粒子の金属成分の含有量は、各金属成分の酸化物換算基準で、ZrO297.70重量%およびK2O2.30重量%であった。
コアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(RCSZ-4)の調製
実施例1のコアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(CSZ-1)を調製する工程において、コア粒子の水分散液(CZ-1)(固形分含有量が10.0重量%)のかわりに本比較例で調製したコア粒子の水分散液(RCZ-1)(固形分含有量が10.0重量%)を用いた以外は実施例1と同様な調製方法により、固形分含有量が30.0重量%のコアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(RCSZ-4)1.08kgを得たが、前記水分散液(RCSZ-4)は数分後にはゲル化した。
この工程において、シェルの調製に用いたケイ酸液に含まれるケイ素成分をSiO2で表し、アルミン酸ナトリウム水溶液に含まれるアルミニウム成分をAl23で表したとき、酸化物換算基準でのSiO2/Al23重量比は4.0であった。また、シェル被覆量はコア粒子100重量部に対して25.0重量部であった。
[比較例6]
コア粒子の水分散液(RCZ-2)の調製
実施例1のコア粒子の水分散液(CZ-1)を調製する工程において、ジルコニア系複合酸化物微粒子の乾燥粉体を500℃で2時間焼成するかわりに700℃で2時間焼成した以外は実施例1と同様な方法で、ZrO2としての濃度10重量%のコア粒子の水分散液(RCZ-2)2.36kgを調製した。前記コア粒子の水分散液(RCZ-2)に含まれるコア粒子の平均粒子径は89nm、比表面積は21m2/gであった。
このコア粒子に含まれる金属成分の含有量は、各金属成分の酸化物換算基準で、ZrO298.90重量%およびK2O1.10重量%であった。
コアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(RCSZ-5)の調製
実施例1のコアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(CSZ-1)を調製する工程において、コア粒子の水分散液(CZ-1)(固形分含有量が10.0重量%)を用いるかわりに、本比較例で調製したコア粒子の水分散液(RCZ-5)(固形分含有量が10.0重量%)を用いた以外は実施例1と同様な調製方法により、固形分含有量が30.0重量%のコアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(RCSZ-5)1.04kgを得た。
この時、シェルの調製に用いたケイ酸液に含まれるケイ素成分をSiO2で表し、アルミン酸ナトリウム水溶液に含まれるアルミニウム成分をAl23で表したとき、その酸化物換算基準でのSiO2/Al23重量比は4.0であった。また、シェル被覆量はコア粒子100重量部に対して25.0重量部であった。
前記コアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(RCSZ-5)に含まれるコアシェル型複合酸化物微粒子の金属成分の含有量は、各金属成分の酸化物換算基準で、ZrO278.34重量%、SiO218.42重量%、Al232.78重量%、Na2O0.38重量%およびK2O0.08重量%であった。なお、この金属含有量より求められる前記金属酸化物微粒子の比重は4.32、シェルのSiO2/Al23重量比は6.1であった。
さらに、前記コアシェル型複合酸化物微粒子の平均粒子径は90nm、比表面積は133m2/g、負電荷量は0.75μeq/m2であった。
さらに、前記コアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液のpHは4.0、ヘーズは21.3%、粘度は6.8mPa・s、40℃で7日間加速試験後の粘度は6.9 mPa・sであった。
また、上記の「粒子の屈折率測定法A」に記載の方法に基づき、前記塗料組成物中に含まれる粒子の重量分率mが10重量%、20重量%、30重量%、40重量%、50重量%、55重量%のいずれの場合にも塗膜が白化したため、前記塗膜屈折率Nav’は測定しなかった。
コアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(RCSZ-5-M)の調製
実施例1のコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(CSZ-1-M)を調製する工程において、コアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(CSZ-1)(固形分含有量が30.0重量%)を用いるかわりに本比較例で調製したコアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(RCSZ-5)(固形分含有量が30.0重量%)を用いた以外は実施例1と同様な調製方法により、固形分含有量が30.0重量%のコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(RCSZ-5-M)メタノール分散ゾル1.03kgを得た。得られたメタノール分散液中に含まれる水分含有量は約0.3重量%であった。
また、このメタノール分散液の10倍希釈時のpHは6.1で、ヘーズは24.8%、粘度は2.0mPa・s、40℃で7日間加速試験を行った後の粘度は2.1mPa・sであった。
また、このコアシェル型複合酸化物微粒子の単位表面積あたりの負電荷量は0.41μeq/m2であった。
このコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液の光触媒活性試験を行ったところ、退色変化率は1%で、評価は○であった。このコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液の酸安定性試験を行ったところ、透過率変化は9%で、評価は○であった。
また、このコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(RCSZ-5-M)をロータリーエバポレーターにより固形分濃度40重量%に濃縮したときの粘度は3.5mPa・sであった。
ハードコート層膜形成用塗料組成物(C4)の調製
コアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(CSZ-1-M)502.3gのかわりに本比較例で調製したコアシェル複合酸化物微粒子のメタノール分散液(RCSZ-5-M)361.7gを用いた以外は実施例1に記載のハードコート層膜形成用塗料組成物(H1)の調製と同様の方法でハードコート層膜形成用塗料組成物(C4)を調製した。
[比較例7]
コアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(RCST-2)の調製
工程(1)
実施例3で調製したコア粒子の水分散液(CT-1)(固形分含有量が10.0重量%)1.87kgにイオン交換水7.48kgを加えて、撹拌しながら90℃の温度に加熱したのち、これに実施例1で調製したSiO2換算基準で2.0重量%のケイ酸液2.49kgを3時間かけて徐々に添加し混合した。ついで、Al23換算基準で0.67重量%のアルミン酸ナトリウム水溶液1.86kgを1時間かけて徐々に添加し混合した。前記ケイ酸液に含まれるケイ素成分をSiO2で表し、前記アルミン酸ナトリウム水溶液に含まれるアルミニウム成分をAl23で表したとき、酸化物換算基準の重量比はSiO2/Al23=4.0であった。また、シェルの被覆量はコア粒子100重量部に対して25重量部であった。
工程(2)
次に、上記工程により調製された混合液を90℃の温度に保ちながら1時間攪拌することによって、チタニウムを主成分とするコア粒子をケイ素の酸化物とアルミニウムの酸化物で被覆したコアシェル型微粒子の水分散液を得た。
工程(3)
次いで、上記工程により得られたコアシェル型微粒子の水分散液に、陽イオン交換樹脂(三菱化学(株)製ダイアイオンSK1BH)0.23kgを混合してpH3.5に調整した後、樹脂を分離せず、攪拌下で80℃に保ちながら7時間熟成した。その後、前記陽イオン交換樹脂を目開き44μmのステンレス製フィルターを用いて分離・除去したのち、固形分含有量が1.8重量%のコアシェル型微粒子の水分散液13.70kgを得た。
次に、得られたコアシェル型微粒子の水分散液を室温まで冷却してから、限外濾過膜(旭化成(株)製、SIP-1013)を用いて濃縮して固形分含有量が30.0重量%のコアシェル型微粒子の水分散液(以下、「RCST-2」という。)0.82kgを調製した。
上記コアシェル型微粒子の水分散液(RCST-2)に含まれるコアシェル型複合酸化物微粒子中の金属元素の含有量を測定したところ、各金属元素の酸化物換算基準で、TiO253.07重量%、SiO235.65重量%、Al234.03重量%、Na2O0.49重量%およびK2O0.13重量%であった。なお、この金属元素の含有量より求められる前記コアシェル型複合酸化物微粒子の比重は3.25、SiO2/Al23は6.9であった。また、前記コアシェル型複合酸化物微粒子の平均粒子径は164nm、比表面積は268m2/g、単位表面積あたりの負電荷量は0.19μeq/m2であった。
このコアシェル型微粒子の水分散液(RCST-2)のpHは3.4で、ヘーズは72.0%、粘度は53.0mPa・sであった。またこの水分散液について40℃で7日間加速試験を行ったところ、ゲル化した。
また、上記の「粒子の屈折率測定法A」に記載の方法に基づき、前記塗料組成物中に含まれる粒子の重量分率mが10重量%、20重量%、30重量%、40重量%、50重量%、55重量%のいずれの場合にも塗膜が白化したため、前記塗膜屈折率Nav’は測定しなかった。
因みに、上記の屈折率測定法B(標準液法)で測定された前記コアシェル型微粒子の屈折率は1.82であった。
コアシェル型微粒子のメタノール分散液(RCST-2-M)の調製
実施例1のコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(CSZ-1-M)を調製する工程において、コアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(CSZ-1)(固形分含有量が30.0重量%)を用いるかわりに本比較例で調製したコアシェル型微粒子の水分散液(RCST-2)(固形分含有量が30.0重量%)を用いた以外は実施例1と同様な調製方法により、固形分含有量が30.0重量%のコアシェル型微粒子のメタノール分散液(RCST-2-M)0.81kgを得た。得られたメタノール分散液中に含まれる水分含有量は約0.3重量%であった。
このコアシェル型微粒子のメタノール分散液(RCST-2-M)のpHは10倍希釈時で5.3で、ヘーズは76.2%、粘度は37.4mPa・sであった。またこの分散液について40℃で7日間加速試験を行ったところ、ゲル化した。
また、このコアシェル型微粒子の単位表面積あたりの負電荷量は0.19μeq/m2であった。
このコアシェル型微粒子のメタノール分散液の光触媒活性試験を行ったところ、退色変化率は78%で、評価は×であった。このコアシェル型微粒子のメタノール分散液の酸安定性試験を行ったところ、透過率変化は48%で、評価は×であった。
また、このコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(RCST-2-M)をロータリーエバポレーターにより固形分濃度40重量%に濃縮しようとしたところ、ゲル化した。
ハードコート層膜形成用塗料組成物(C5)の調製
コアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(CSZ-1-M)502.3gのかわりに本比較例で調製したコアシェル型微粒子のメタノール分散液(RCST-2-M)361.7gを用いた以外は実施例1に記載のハードコート層膜形成用塗料組成物(H1)の調製と同様の方法でハードコート層膜形成用塗料組成物(C5)を調製した。
 [比較例8]
コアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(RCST-3)の調製
実施例3で調製したコア粒子の水分散液(CT-1)を用いて、実施例3のコアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液(CST-1)を調製する工程において、工程(1)で使用したケイ酸液3.24kgを、SiO2換算基準で2.0重量%含む水硝子溶液3.24kgに変更した以外は、実施例3と同様の方法でコアシェル型複合酸化物微粒子の水分散液を調製しようとしたところ、工程(2)が終了した時点で得られた水分散液は白濁しており凝集した沈殿物が存在したため、工程(3)は実施しなかった。また、メタノール分散液および塗料組成物も調製することができなかった。
このとき、水分散液のpHは12.2でありコア粒子が不安定なpH領域であった。また、シェルのSiO2/Al23重量比は4.0で、シェル被覆量はコア粒子100重量部に対して25.0重量部であった。
 実施例1~9、比較例2~4および比較例6~7で調製したコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液(30重量%濃度)のpH、ヘーズ、前記粒子の単位表面積あたりの負電荷量、粘度(30重量%時、加速試験時、および40重量%時)、耐酸安定性、光触媒活性、および該粒子の屈折率(ただし、屈折率は水分散液にて測定した値)の評価結果を表1に示す。
 これらの結果から、実施例で得られたコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液は、酸性のpH領域でも、安定で、たとえ高濃度であってもゲル化せず、さらに透明性が高いことがわかる。また、実施例のメタノール分散液の耐酸安定性が高いことから、コアに対するシェルの被覆率が高く、また耐候性の高いコアシェル型複合酸化物微粒子のメタノール分散液が得られていることがわかる。
[実施例10]
試験用プラスチックレンズ基板(試験片)の作成
(1)プラスチックレンズ基材の前処理
 市販のプラスチックレンズ基材「CR-39」(PPG社製モノマー使用、基材の屈折率1.50)、「モノマー名:MR-8」(三井化学(株)製、基材の屈折率1.60)および「モノマー名:MR-174」(三井化学(株)製、基材の屈折率1.74)を、40℃に保った10重量%濃度のKOH水溶液に2分間浸漬してエッチング処理を行った。更に、これらを取り出して水洗したのち、十分に乾燥させた。
(2)プライマー層膜の形成
 前処理を行ったプラスチックレンズ基材にプライマー層膜形成用塗料組成物をそれぞれ塗布して塗膜を形成した。なお、この塗料組成物の塗布は、ディッピング法(引き上げ速度120mm/分)を用いて行った。
次に、前記塗膜を100℃で10分間、加熱処理して、塗膜(プライマー層)の予備乾燥を行った。
このようにして形成された前記プライマー層の予備硬化後の膜厚は、概ね0.5~0.7μmであった。
(3)ハードコート層膜の形成
 前記前処理を行ったプラスチックレンズ基材、またはプライマー層膜を形成したプラスチックレンズ基材の表面に、ハードコート層膜形成用の塗料組成物を塗布して塗膜を形成した。なお、この塗料組成物の塗布は、ディッピング法(引き上げ速度250mm/分)を用いて行った。
 次に、前記塗膜を90℃で10分間、乾燥させた後、110℃で2時間、加熱処理して、塗膜(ハードコート層)の硬化を行った。この際、前記プライマー層の本硬化も同時に行った。
なお、このようにして形成された前記ハードコート層膜の硬化後の膜厚は、概ね3.0~3.5μmであった。
(4)反射防止膜層の形成
 前記ハードコート層膜の表面に、以下に示す構成の無機酸化物成分を真空蒸着法によって蒸着させた。ここでは、ハードコート層側から大気側に向かって、SiO2:0.06λ、ZrO2:0.15λ、SiO2:0.04λ、ZrO2:0.25λ、SiO2:0.25λの順序で積層された反射防止層膜の層をそれぞれ形成した。また、設計波長λは、520nmとした。
膜硬度の評価試験
 実施例1~9、比較例2~4および比較例6~7で調製したハードコート層膜形成用塗料組成物のH1、H2、H3、H4、H5、H6、H7、H8、H9、C1,C2,C3C5、およびC6を用いて、前処理を行ったプラスチックレンズ基材CR-39上にハードコート層膜をそれぞれ形成した。これらのハードコート層膜付き基材について、上記に記載した方法により膜硬度を測定した。得られた結果を表2に示す。
表2から明らかなように、実施例で作成した塗料組成物を塗布して得られたハードコート層膜付き基材は膜硬度が高いことがわかった。
外観、耐擦傷性、密着性、耐候性の評価
 実施例1~9、比較例2~4および比較例6~7で得られたハードコート層膜形成用の塗料組成物H1、H2、H3、H4、H5、H6、H7、H8、H9、H10、C1,C2,C3、C4、C5、およびC6と、プライマー層膜形成用塗料組成物P1およびCX-1を用いて、表3に示す組み合わせで前処理を行ったプラスチックレンズ基材上にプライマー層膜およびハードコート層膜を形成した。ついで、得られた膜付き基材の表面に反射防止層膜をそれぞれ形成して、試験片1~16を作成した。
 なお、プライマー層膜形成用塗料組成物P1とハードコート層膜形成用塗料組成物H10を塗布し反射防止層膜を形成した試験片10の基材、および、プライマー層膜形成用塗料組成物CX-1とハードコート層膜形成用塗料組成物C6を塗布し反射防止層膜を形成した試験片16の基材としては「モノマー名:MR-174」(三井化学(株)製、基材の屈折率1.74)を用い、それ以外の試験片の基材には「モノマー名:MR-8」(三井化学(株)製、基材の屈折率1.60)を用いた。
このようにして得られた試験片1~16について、上記の評価試験法を用いて、外観(干渉縞)、外観(曇り)、耐擦傷性、密着性、耐候性を試験して評価した。その結果を表3に示す。
この結果から明らかなように、実施例で作成した塗料組成物を塗布して得られた試験片では耐擦傷性が高いとともに、曇りがなく透明度が高いことがわかった。また、密着性および耐候性が高いことがわかった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
 

Claims (28)

  1.  ケイ素および/またはアルミニウムを主成分として含まない酸化物微粒子または複合酸化物微粒子をコア粒子として、その表面をケイ素とアルミニウムとを主成分として含む複合酸化物からなるシェルで被覆したコアシェル型複合酸化物微粒子であって、前記シェルに含まれるケイ素とアルミニウムの含有量が酸化物換算基準の重量比でSiO2/Al23=2.0~30.0の範囲にあることを特徴とするコアシェル型複合酸化物微粒子の分散液。
  2.  前記シェルが、ケイ素とアルミニウムとからなる複合酸化物であることを特徴とする請求項1に記載のコアシェル型複合酸化物微粒子の分散液。
  3.  前記コアシェル型複合酸化物微粒子の単位表面積あたりに存在する表面負電荷量が、pH6で測定したときに、0.5~1.5μeq/m2の範囲にあることを特徴とする請求項1~2のいずれかに記載のコアシェル型複合酸化物微粒子の分散液。
  4.  前記シェルに含まれるケイ素とアルミニウムの含有量が酸化物換算基準の重量比でSiO2/Al23=2.5~15.0の範囲にあることを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載のコアシェル型複合酸化物微粒子の分散液。
  5.  前記シェルの被覆量がコア粒子100重量部に対して5~100重量部の範囲にあることを特徴とする請求項1~4のいずれかに記載のコアシェル型複合酸化物微粒子の分散液。
  6.  前記コアシェル型複合酸化物微粒子の平均粒子径が8~60nmの範囲にあることを特徴とする請求項1~5のいずれかに記載のコアシェル型複合酸化物微粒子の分散液。
  7.  前記コア粒子が、ジルコニウム、スズ、チタニウム、ニオブ、タングステン、アンチモン、インジウムから選ばれた1種以上の元素を主成分として含む酸化物微粒子または複合酸化物微粒子であることを特徴とする請求項1~6のいずれかに記載のコアシェル型複合酸化物微粒子の分散液。
  8.  前記コア粒子が、副成分としてチタニウム、スズ、ケイ素、ジルコニウム、アンチモン、バリウム、ストロンチウム、リチウム、インジウム、ランタニウム、カリウム、ナトリウムから選ばれる1種以上の元素を含む酸化物微粒子または複合酸化物微粒子であることを特徴とする請求項1~7のいずれかに記載のコアシェル型複合酸化物微粒子の分散液。
  9.  固形分濃度が5~60重量%の範囲にあることを特徴とする請求項1~8のいずれかに記載のコアシェル型複合酸化物微粒子の分散液。
  10.  固形分濃度30重量%の時の粘度が0.8~20mPa・sの範囲にあることを特徴とする請求項1~9のいずれかに記載のコアシェル型複合酸化物微粒子の分散液。
  11.  分散媒が水および/またはメタノール、エタノール、ブタノール、プロパノール、イソプロピルアルコール等のアルコール類、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等のエーテル類、メチルエチルケトン、γ-ブチロラクトン等のケトン類より選ばれたいずれか1種または2種以上であることを特徴とする請求項1~10のいずれかに記載のコアシェル型複合酸化物微粒子の分散液。
  12.  さらにコアシェル型複合酸化物微粒子の表面が有機ケイ素化合物またはアミン類により修飾されていることを特徴とする請求項1~11のいずれかに記載のコアシェル型複合酸化物微粒子の分散液。
  13.  pHが3.0~7.0の範囲にあることを特徴とする請求項1~12のいずれかに記載のコアシェル型複合酸化物微粒子の分散液。
  14.  請求項1~13のいずれかに記載のコアシェル型複合酸化物微粒子の分散液とバインダー成分とを含む塗料組成物。
  15.  前記コアシェル型複合酸化物微粒子の含有量が固形分濃度で0.1~50重量%の範囲にあることを特徴とする請求項14に記載の塗料組成物。
  16.  前記コアシェル型複合酸化物微粒子の含有量が固形分濃度で30重量%のときの粘度が1~100mPa・sの範囲にあることを特徴とする請求項14~15のいずれかに記載の塗料組成物。
  17.  さらに、紫外線吸収剤を含むことを特徴とする請求項14~16のいずれかに記載の塗料組成物。
  18.  請求項14~17のいずれかに記載の塗料組成物を基材上に塗布して得られたことを特徴とする硬化性塗膜。
  19.  請求項18に記載の硬化性塗膜を基材上に設けてなる塗膜付基材。
  20.  コアシェル型複合酸化物微粒子の分散液の製造方法であって、
    (1)平均粒子径が5.0~50.0nmの範囲にあるコア粒子の水分散液に、シリコンアルコキシドおよび/またはケイ酸を含むケイ素化合物溶液と、アルミン酸塩の水溶液とを、該ケイ素化合物溶液に含まれるケイ素成分をSiO2で表し、さらに該アルミン酸塩の水溶液に含まれるアルミニウム成分をAl23で表したとき、その酸化物換算基準の重量比がSiO2/Al23=2.0~40.0となるような割合で混合する工程、
    (2)前記工程により得られた混合液を60~200℃の温度に加温して、0.5~20時間攪拌する工程、
    を含むことを特徴とするコアシェル型複合酸化物微粒子の分散液の製造方法。
  21. さらに、下記工程
    (3)前記工程(2)により得られた混合液を陽イオン交換樹脂と接触させて、該混合液中に含まれるアルカリ金属イオンをイオン交換により除去して、該混合液のpHを3.0~7.0の範囲に調整する工程、
    を含むことを特徴とする請求項20に記載のコアシェル型複合酸化物微粒子の分散液の製造方法。
  22. 前記ケイ素化合物溶液と、アルミン酸塩の水溶液とを、それぞれ同時にコア粒子の水分散液に添加することを特徴とする請求項20~21のいずれかに記載のコアシェル型複合酸化物微粒子の分散液の製造方法。
  23.  前記ケイ素化合物溶液が、pH3以下のケイ酸液であることを特徴とする請求項20~22のいずれかに記載のコアシェル型複合酸化物微粒子の製造方法。
  24.  前記コア粒子が、ジルコニウム、スズ、チタニウム、ニオブ、タングステン、アンチモンおよびインジウムから選ばれた1種以上の元素を主成分として含む酸化物微粒子または複合酸化物微粒子であることを特徴とする請求項20~23のいずれかに記載のコアシェル型複合酸化物微粒子の分散液の製造方法。
  25.  前記コア粒子の比表面積が50~250m2/gの範囲にあることを特徴とする請求項20~24のいずれかに記載のコアシェル型複合酸化物微粒子の製造方法。
  26.  前記コア粒子がコア粒子を含む水分散液を噴霧乾燥して得られたもの、または噴霧乾燥したのち焼成して得られたものであることを特徴とする請求項20~25のいずれかに記載のコアシェル型複合酸化物微粒子の製造方法。
  27.  さらに有機ケイ素化合物またはアミン類によりコアシェル型複合酸化物微粒子の表面処理を行うことを特徴とする請求項20~26のいずれかに記載のコアシェル型複合酸化物微粒子の分散液の製造方法。
  28.  さらに濃縮工程および/または有機溶媒置換工程に処することを特徴とする請求項20~27のいずれかに記載のコアシェル型複合酸化物微粒子の分散液の製造方法。
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