WO2022138601A1 - 被覆板状チタン酸粒子及びその製造方法並びにその用途 - Google Patents

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    • C09C2200/1041Interference pigments characterized by the core material the core consisting of an inorganic suboxide or a mixture thereof, e.g. SiOx or TiOx comprising at least one metal layer adjacent to core material, e.g. core-M or M-core-M

Definitions

  • the present invention relates to a coated plate-shaped titanium acid particle, a method for producing the same, and an application thereof.
  • a brilliant paint that imparts design to the surface of an article is known.
  • a brilliant pigment in which a coating layer of titanium oxide is provided on the surface of a scaly base material such as natural mica, synthetic mica, and scaly alumina is used.
  • Conventional brilliant pigments have a strong brilliant sensation (metallic brilliance) and a grainy sensation (a design in which each particle appears to shine brilliantly by itself).
  • Patent Document 2 describes an organic solvent dispersion containing a plate-like titanic acid, an organic solvent, and a primary amine having a linear hydrocarbon group having 6 or more carbon atoms.
  • an organic solvent-based paint using such an organic solvent dispersion plate-like titanium acid can be stably dispersed in the paint.
  • Patent Document 2 has a concern of discoloration (yellowing) of the coating film due to long-term exposure to ultraviolet light. If the above-mentioned primary amine is not used, the yellowing of the coating film is suppressed, but in this case, the dispersion effect of the plate-like titanium acid in the organic solvent is lost, and the shadow feeling of the coating film is insufficient. Will be. Under these circumstances, when plate-like titanium acid is applied to organic solvent-based paints, there is a need for a technique that can more reliably achieve both silky and shaded feelings and discoloration (yellowing) of the coating film. Has been done.
  • the present inventors have conducted diligent studies in view of the above-mentioned problems of the prior art. Then, by allowing an aluminum oxide and / or a hydroxide and a specific surfactant to be present on the surface of the plate-shaped titanium acid particles, the dispersion stability of the plate-shaped titanium acid particles in an organic solvent can be sufficiently improved. I found that I could secure it. Furthermore, they have found that the above problems can be solved by producing an organic solvent-based paint using this organic solvent dispersion and applying it to an object to form a coating film, and completed the present invention.
  • the present invention (1) A coated plate-shaped titanium acid particle in which an aluminum oxide and / or a hydroxide and an anionic surfactant are present on the surface of the plate-shaped titanium acid particle.
  • the anionic surfactant is a hydrocarbon-based anionic surfactant having 5 or more carbon atoms in the main chain and / or a fluorine-based anionic surfactant having 4 or more carbon atoms.
  • Covered plate-shaped titanic acid particles (3) The above-mentioned (1) or (2), wherein the anionic surfactant is present on the aluminum oxide and / or hydroxide on the surface of the plate-like titanic acid particles.
  • Coated plate-like titanic acid particles (4) The covering plate according to any one of (1) to (3), wherein the content of the anionic surfactant is 0.01% by mass or more and 30% by mass or less with respect to the plate-shaped titanium acid. Titanium acid particles, (5) The content of the oxide and / or hydroxide of the aluminum is 1% by mass or more and 30 % by mass or less in terms of Al2O3 with respect to the plate-shaped titanium acid, (1) to (4). ), The coated plate-shaped titanium acid particles according to any one of the above. (6) A design pigment containing the coated plate-shaped titanium acid particles according to any one of (1) to (5).
  • Production of coated plate-shaped titanium acid particles which comprises a step of mixing a plate-shaped titanium acid in which an aluminum oxide and / or a hydroxide is present on the particle surface and an anionic surfactant in a solution.
  • the anionic surfactant a hydrocarbon-based anionic surfactant having 5 or more carbon atoms in the main chain and / or a fluorine-based anionic surfactant having 4 or more carbon atoms is used.
  • plate-like titanium acid can be applied to an organic solvent-based paint, and a designable coating film having a good silky feeling and a shading feeling can be realized. Moreover, discoloration (yellowing) of the coating film is sufficiently suppressed even when placed in a relatively severe environment such as long-term exposure to ultraviolet light, so organic solvent-based automotive paints are used. It is useful as plate-shaped titanium acid particles to be blended in plastics and plastics.
  • the coated plate-shaped titanic acid particles of the present invention are those in which an aluminum oxide and / or a hydroxide and an anionic surfactant are present on the surface of the plate-shaped titanium acid particles, and a plate is preferable.
  • the above-mentioned aluminum oxide and / or hydroxide and the above-mentioned anionic surfactant "exist on the particle surface" of the plate-shaped titanium acid means that the particle surface of the plate-shaped titanium acid is coated or plate-shaped. It means a state in which it is present by adhering to or adsorbing on the surface of the titanium acid particles or reacting with the surface of the plate-shaped titanium acid particles.
  • the above-mentioned aluminum oxide and / or the above-mentioned anionic surfactant may cover the entire surface of the plate-shaped titanium acid particles, and may cover at least a part of the plate-shaped titanium acid particle surface. It may exist.
  • an oxide and / or a hydroxide of aluminum and an anionic surfactant present on the surface of a plate-shaped titanium acid particle is referred to as a coated plate-shaped titanium acid particle. It is distinguished from the plate-shaped titanium acid particles constituting the above (that is, the plate-shaped titanium acid particles before the presence of the aluminum oxide and / or hydroxide and the anionic surfactant on the surface).
  • the coated plate-shaped titanium acid particles of the present invention and the plate-shaped titanium acid particles constituting the coated plate-shaped titanium acid particles have a "plate-like” shape.
  • "Plate-like” is a concept that includes shapes such as flakes, sheets, flakes, and scales, and means a shape in which the ratio of width and length to thickness is relatively large.
  • Tianium acid means a compound composed of Ti atom, O atom and H atom, and impurities and various trace elements (for example, Li, Na, K, Rb) derived from the method for producing titanium acid and the like are used. , Cs, etc.) may be included.
  • the plate-shaped titanium acid can have various crystal structures, it is preferably a titanium acid having a layered crystal structure. There are various layered crystal structures. For example, a TiO 6 octahedron shared a ridge to form a sheet that spreads two-dimensionally in the a-axis and c-axis directions, and laminated with cations in between. Titanic acid having a lepidoclosite structure can be used. The crystal structure of titanium acid can be confirmed by powder X-ray diffraction.
  • the plate-shaped titanic acid particles preferably have a median diameter (D50) of 10 ⁇ m or more and 40 ⁇ m or less, and more preferably 15 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less in the volume particle size distribution measured by the laser diffraction / scattering method. By doing so, it becomes easier to obtain a coating film showing a good shade and silky feeling.
  • the cumulative 10% particle size (D10) in the volume particle size distribution measured by the laser diffraction / scattering method is preferably 5 ⁇ m or more, and more preferably 10 ⁇ m or more. By doing so, the abundance ratio of the fine particles can be sufficiently reduced, and the decrease in the shadowiness of the coating film can be suppressed.
  • the cumulative 90% particle size (D90) in the volume particle size distribution measured by the laser diffraction / scattering method is preferably 70 ⁇ m or less, and more preferably 60 ⁇ m or less. By doing so, the abundance ratio of the coarse particles can be sufficiently reduced, and the development of the graininess of the coating film can be suppressed.
  • the particle size distribution of plate-shaped titanic acid particles is measured by the laser diffraction / scattering method using a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring device (LA-950, manufactured by Horiba Seisakusho Co., Ltd.) and the refractive index is set to 2.50. And do it.
  • the average thickness of the plate-shaped titanium acid particles is preferably in the range of 0.05 ⁇ m or more and 0.4 ⁇ m or less, and more preferably in the range of 0.05 ⁇ m or more and 0.3 ⁇ m or less.
  • a coating film containing plate-shaped titanic acid particles was prepared, the coating film was cut with a microtome, the cross section was observed with an electron microscope, and the thickness of 50 or more randomly selected particles was measured. Calculate by averaging the values.
  • the coated plate-shaped titanium acid particles of the present invention have an aluminum oxide and / or a hydroxide on the surface of the plate-shaped titanium acid particles.
  • the aluminum oxide and / or hydroxide may cover the surface of the plate-shaped titanium acid particles, or may be scattered on the surface of the plate-shaped titanium acid particles in an island shape.
  • the oxide of aluminum is sometimes called alumina.
  • the hydroxide of aluminum includes what is called alumina hydrate and hydrous alumina. Examples of the crystal structure of the hydroxide of aluminum include boehmite, gibbsite, pseudo-boehmite, and bayerite.
  • a plurality of types of aluminum hydroxides having different crystal structures may be mixed. Of course, aluminum oxide and hydroxide may be mixed.
  • the crystal structure of aluminum can be confirmed by powder X-ray diffraction.
  • Aluminum oxides and / or hydroxides are understood to function as a scaffold for adsorbing anionic surfactants to the surface of the plate-like titanic acid particles.
  • the content of aluminum oxide and / or hydroxide is preferably 1% by mass or more and 30 % by mass or less in terms of Al2O3 with respect to plate-like titanic acid.
  • the content of 1% by mass or more is preferable from the viewpoint that a sufficient amount of the anionic surfactant can be adsorbed on the surface of the plate-like titanic acid particles via the aluminum oxide and / or the hydroxide. ..
  • Increasing the content of aluminum oxide and / or hydroxide makes it easier for the anionic surfactant to be adsorbed, but if it exceeds a certain amount (specifically, about 30% by mass), the effect is achieved.
  • the improvement of the dispersibility of the coated plate-shaped titanium acid particles in the organic solvent reaches a plateau, and therefore, from the viewpoint of efficient content, it is preferably 30% by mass or less.
  • the content of the aluminum oxide and / or hydroxide is more preferably 3 % by mass or more and 25% by mass or less in terms of Al2O3 with respect to the plate-shaped titanium acid, and is 5% by mass or more and 20% by mass. It is more preferably mass% or less.
  • an anionic surfactant is present on the surface of the plate-shaped titanium acid particles in addition to the aluminum oxide and / or the hydroxide, and more preferably, the carbon of the main chain is present.
  • hydrocarbon-based anionic surfactants having 5 or more carbon atoms and / or fluorine-based anionic surfactants having 4 or more carbon atoms in the main chain.
  • Anionic surfactants are surfactants that have anionic hydrophilic groups, and the anionic hydrophilic groups act on and adsorb the basic points of aluminum oxides and / or hydroxides.
  • anionic surfactant is present on the aluminum oxide and / or hydroxide on the surface of the plate-like titanium acid particles.
  • some anionic surfactants may be directly present on the surface of the plate-shaped titanium acid particles by adsorbing or reacting with the plate-shaped titanium acid particle surface. Hydrophobic groups (hydrocarbon groups, fluoroalkyl groups, etc.) of anionic surfactants increase the affinity with organic solvents, thereby improving the dispersibility of coated plate-shaped titanic acid particles in organic solvents. Is understood.
  • the anionic surfactant is not particularly limited as long as it can act on the basic points of aluminum oxides and / or hydroxides.
  • a surfactant such as a carboxylic acid type, a sulfonic acid type, a sulfuric acid ester type, or a phosphoric acid ester type can be used depending on the chemical structure of the hydrophilic portion (hydrophilic group). Can be used.
  • the hydrophobic group of the anionic surfactant it can be classified into a hydrocarbon-based anionic surfactant having a hydrocarbon group and a fluorine-based anionic surfactant having a fluoroalkyl group.
  • the hydrocarbon-based anionic surfactant preferably has 5 or more carbon atoms in the main chain (the portion corresponding to the trunk having the maximum carbon number) of its molecular structure.
  • the main chain is basically composed of carbon atoms, but atoms other than carbon (oxygen atom, nitrogen atom, sulfur atom, etc.) may be contained in the main chain. Further, a double bond between carbon atoms may be contained in the middle of the main chain, or a benzene ring may be contained.
  • a side chain (a portion corresponding to a branch having a smaller number of carbon atoms than the main chain) may be present with respect to the main chain, but it is more preferable that the side chain does not exist (a linear one). ..
  • the carbon number is more preferably 8 or more, and the carbon number is further preferably 12 or more.
  • the affinity of the plate-shaped titanium acid with the organic solvent becomes larger, and the dispersibility of the coated plate-shaped titanium acid particles in the organic solvent is further improved.
  • the carbon number is preferably 20 or less, and more preferably 18 or less.
  • hydrocarbon-based anionic surfactant may be used alone or in combination of two or more.
  • Carboxylic acid type caproic acid, heptanic acid, capric acid, pelargonic acid, capric acid, undesic acid, lauric acid, tridecyl acid, myristic acid, pentadecic acid, palmitic acid, margaric acid, stearic acid, oleic acid, and them.
  • Acid phosphate stearyl acid phosphate, oleyl acid phosphate, tetracosyl acid phosphate, bis (2-ethylhexyl) phosphate, polyoxyethylene lauryl ether phosphate, polyoxyethylene tridecyl ether phosphate, polyoxyethylene myristyl ether phosphate, Polyoxyethylene pentadecyl ether phosphoric acid, polyoxyethylene cetyl ether phosphoric acid, polyoxyethylene heptadecyl ether phosphoric acid, polyoxyethylene cetyl ether phosphoric acid, polyoxyethylene stearyl ether phosphoric acid, polyoxyethylene oleyl ether phosphoric acid , And their sodium or potassium salts, etc.
  • the content of the above-mentioned hydrocarbon-based anionic surfactant is preferably 0.01% by mass or more and 30% by mass or less, and is 0.5% by mass or more and 30% by mass or less with respect to the plate-shaped titanium acid. More preferably, it is more preferably 5% by mass or more and 25% by mass or less.
  • a sufficient amount of anionic surfactant hydrocarbon chain of anionic surfactant
  • the coated plate-shaped titanium acid particles in which such anionic surfactant is present on the surface of the plate-shaped titanium acid particles are well dispersed in the organic solvent and the organic solvent-based paint, resulting in a good silky feeling. A feeling of shading can be realized.
  • Fluorine-based anionic surfactant is an anionic surfactant having a fluoroalkyl group in which a hydrogen atom in an alkyl chain is replaced with a fluorine atom.
  • the number of fluorine substitutions in the fluoroalkyl group is not particularly limited, but a perfluoroalkyl group in which all hydrogen atoms are substituted with fluorine is preferable.
  • a side chain (a portion corresponding to a branch having a smaller number of carbon atoms than the main chain) may be present with respect to the main chain, but it is more preferable that the side chain does not exist (a linear one). ..
  • the fluorine-based anionic surfactant preferably has 4 or more carbon atoms, and more preferably 6 or more carbon atoms. By doing so, the affinity of the plate-shaped titanium acid with the organic solvent becomes larger, and the dispersibility of the coated plate-shaped titanium acid particles in the organic solvent is further improved. On the other hand, the fluorine-based anionic surfactant preferably has 8 or less carbon atoms.
  • the fluorine-based anionic surfactant may be used alone or in combination of two or more. It can also be used in combination with the above-mentioned hydrocarbon-based anionic surfactant.
  • the content of the above-mentioned fluorine-based anionic surfactant is preferably 0.01% by mass or more and 30% by mass or less, and is 0.05% by mass or more and 10% by mass or less with respect to the plate-shaped titanium acid. Is more preferable. With this content, a sufficient amount of anionic surfactant (fluoroalkyl group of anionic surfactant) can be present on the surface of the plate-like titanium acid particles. As a result, the coated plate-shaped titanium acid particles in which such anionic surfactant is present on the surface of the plate-shaped titanium acid particles are well dispersed in the organic solvent and the organic solvent-based paint, resulting in a good silky feeling. A feeling of shading can be realized.
  • the coated plate-shaped titanium acid particles of the present invention as described above can be used as a design pigment, and by blending with the paint to form a coating film, a design coating film having a good silky feeling and a shading feeling is obtained. Can be realized. Moreover, discoloration (yellowing) of the coating film can be sufficiently suppressed even when placed in a relatively severe environment such as long-term exposure to ultraviolet light, so that it can be used outdoors for a long period of time. Can withstand the use of. Further, the coated plate-shaped titanium acid particles of the present invention can be used as a filler, and in particular, the plate-shaped shape can be used to form a protective layer on the surface of an object.
  • the coated plate-shaped titanium acid particles of the present invention can be made into an organic solvent dispersion by mixing with an organic solvent.
  • an organic solvent for mixing, a normal stirrer, a disperser such as a colloidal mill, a ball mill, or a bead mill, a shaker, a paint conditioner, a shaker, a disper, or the like can be used.
  • the organic solvent can be appropriately selected depending on the intended use.
  • Alcohol-based ethanol, isopropyl alcohol, 2-butanol, glycerin, ethylene glycol, propylene glycol, etc.
  • Esters ethyl acetate, propyl acetate, glycerin fatty acid esters, etc.
  • Polyester type polyethylene glycol, polytetramethylene oxide, etc.
  • Carboxylic acid type acetic acid, propionic acid, lauric acid, stearic acid, lactic acid, etc.
  • Hydrocarbons hexane, heptane, octane, decane, liquid paraffin, etc.
  • Aromatic hydrocarbons benzene, toluene, xylene, naphthalene, etc.
  • Amide type acetone, diethyl ketone, methyl isobutyl ketone,
  • acetonitrile mineral spirit, light oil, kerosene, crude oil, salad oil, soybean oil, castor oil, fluorine-modified oil, and lacquer thinner. These can be used alone or in combination of two or more. Further, an organic compound containing a reactive functional group such as methyl acrylate and methyl methacrylate may be used.
  • the content of the coated plate-shaped titanium acid particles can be appropriately set, preferably about 1% by mass or more and 50% by mass or less, and more preferably about 5% by mass or more and 40% by mass or less. ..
  • the organic solvent dispersion of the present invention includes a dispersant, a surface conditioner (leveling agent, a wettability improving agent), and a defoamer as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • a surface conditioner leveling agent, a wettability improving agent
  • a defoamer as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • Various additives such as foaming agents, colorants, bulking agents, fungicides, curing aids, thickeners, antisettling agents, fillers and the like may be contained as the third component.
  • (1) Surface active agent ((a) anionic type (carboxylate, carboxylic acid ester salt, sulfate ester salt, sulfonate, phosphate, phosphate ester salt, etc.), (b) cationic type (alkylamine salt, etc.) , Alkylamine type, etc.), (c) Nonion type (ether type, alcohol ester type, ether ester type, ester type, nitrogen-containing type, etc.), etc.
  • Examples thereof include silicone-based dispersants (alkyl-modified polysiloxane, polyoxyalkylene-modified polysiloxane, etc.).
  • the surface conditioner controls the surface tension of the organic solvent dispersion to prevent defects such as repellents and craters.
  • the amount of the third component added can be adjusted as appropriate.
  • the above-mentioned surfactant or silicone-based dispersant is used as the dispersant, it is preferably about 0.005% by mass or more and 5.0% by mass or less, preferably 0.01% by mass, based on the mass of the coated plate-shaped titanic acid particles. More preferably, it is about% or more and 2.0% by mass or less.
  • the above-mentioned silicone-based surface adjusting agent or the like can be used, and is preferably about 0.005% by mass or more and 5.0% by mass or less, preferably 0.01% by mass, with respect to the mass of the coated plate-shaped titanic acid particles. More preferably, it is about% or more and 2.0% by mass or less.
  • the coating composition of the present invention includes what is called an ink composition in addition to the coating composition, and contains the above-mentioned coated plate-shaped titanium acid particles and a resin component.
  • the resin component the following can be appropriately used.
  • Inorganic resin ((a) polymerizable silicon compound (hydrolyzable silane or hydrolyzed product thereof or partial condensate thereof, organopolysiloxane, etc.), (b) metal alkoxides, etc.)
  • Organic resins alkyd resins, acrylic resins, polyester resins, epoxy resins, amino resins, fluororesins, modified silicone resins, urethane resins, vinyl resins, etc.
  • These resin components include organic solvent-dissolved type, non-aqueous dispersion type (NAD), etc., and there are no particular restrictions, and the curing method also includes heat curing type, room temperature curing type, ultraviolet curing type, electron beam curing type, etc.
  • the content of the coated plate-shaped titanium acid particles in the coating composition can be appropriately set, and the content of the coated plate-shaped titanium acid particles in the coating composition is preferably about 1% by mass or more and 50% by mass or less. More preferably, it is about mass% or more and 40% by mass or less.
  • the coating composition of the present invention includes the above-mentioned organic solvent, colorants such as organic pigments, inorganic pigments and dyes, bulking agents and surfactants depending on the purpose. , Plastics, Hardening aids, Drying agents, Antifoaming agents, Thickeners, Emulsifiers, Flow adjusters, Anti-skinning agents, Anti-coloring agents, UV absorbers, Anti-mold agents, etc. Agents and the like may be included. These raw materials can be blended with a known formulation to obtain a coating composition. Further, a curing agent, a curing aid, and a curable resin component may be separately used as a curing liquid to prepare a two-component paint to be used by mixing them at the time of painting.
  • the coating composition of the present invention By applying the coating composition of the present invention to an object to be coated by a known method, it is possible to develop a good silky feeling and a shadow feeling, and to obtain a coating film having excellent yellowing resistance.
  • general methods such as spin coating, spray coating, roller coating, dip coating, flow coating, knife coating, electrostatic coating, bar coating, die coating, brush coating, and method of dropping droplets.
  • the instrument used for applying the coating composition can be appropriately selected from known instruments such as a spray gun, a roller, a brush, a bar coater, and a doctor blade.
  • the plastic composition of the present invention contains the above-mentioned coated plate-shaped titanium acid particles of the present invention and a resin component.
  • the resin component include the following, and there are no particular restrictions. Further, for the purpose of improving physical properties such as impact resistance, scratch resistance, chemical resistance, and fluidity, two or more of the following resin components can be used in combination.
  • a resin component used in a plastic composition (1) General-purpose plastic ((a) polyolefin resin (polyethylene, polypropylene, etc.), (b) polyvinyl chloride resin, (c) acrylonitrile butadiene styrene resin, (d) polystyrene resin, (e) methacrylic resin, (f) poly Vinyl chloride resin, etc.), (2) Engineering plastics ((a) polycarbonate resin, (b) polyethylene terephthalate resin, (c) polyamide resin, (d) polyacetal resin, (e) modified polyphenylene ether, (f) fluororesin, etc.), (3) Super engineering plastics ((a) polyphenylene sulfide resin (PPS), (b) polysulfone resin (PSF), (c) polyether sulphon resin (PES), (d) amorphous polyarylate resin (PAR), (E) Liquid crystal polymer (LCP), (f) Polyetheretherimide resin (PEE)
  • the blending ratio of the coated plate-shaped titanium acid particles and the above resin component is not particularly limited, but it is usually preferable that the coated plate-shaped titanium acid particles are 1 part by mass or more and 80 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the resin component. It is more preferably 1 part by mass or more and 60 parts by mass or less, and in the case of a master batch, it is preferably 10 parts by mass or more and 900 parts by mass or less, and further preferably 50 parts by mass or more and 500 parts by mass or less. Further, depending on the intended use, reinforcing materials such as glass fibers known to those skilled in the art and various additives such as stabilizers, dispersants, lubricants, antioxidants, ultraviolet absorbers and fillers may be added.
  • plastic compositions are obtained by blending coated plate-shaped titanium acid particles with a molten resin component using a kneader.
  • the kneading machine may be a generally used one, and examples thereof include a single-screw extruder, a twin-screw extruder, an intensive mixer such as a Banbury mixer, and a roll molding machine.
  • the coated plate-shaped titanium acid particle-containing plastic composition obtained by the kneader can be molded by a known method.
  • the designability caused by the coated plate-shaped titanium acid particles can be enhanced. Examples of such a molding method include blow molding and compression molding. Further, the molded product may be heated and stretched. Similarly, by this method, the designability caused by the coated plate-shaped titanium acid particles can be enhanced.
  • the coated plate-shaped titanic acid particles of the present invention are produced by allowing an aluminum oxide and / or a hydroxide to be present on the surface of the plate-shaped titanium acid particles and further treating with an anionic surfactant.
  • the plate-shaped titanium acid as a raw material for example, those produced as follows can be used.
  • the titanium acid metal salt powder is made from alkali metal carbonates or hydroxides such as lithium, sodium, potassium, rubidium and cesium, and titanium oxide.
  • alkali metal carbonate or hydroxide two different types of alkali metal (M and M') carbonates or hydroxides are used.
  • Carbonates or hydroxides of two different alkali metals (M and M') and titanium oxide are preferably in a molar ratio of M / M'/ Ti from 3/1/5 to 3/1/11.
  • Other firing conditions such as elevating temperature rate, firing time, firing atmosphere, etc., are not particularly limited and may be set as appropriate. Further, if necessary, the calcined product is crushed to obtain a titanium acid metal salt powder.
  • the obtained titanium acid mixed alkali metal salt powder has a composition formula M x [ M'x / 3 Ti, in which a part of Ti 4+ seats in the host skeleton is replaced with an alkali metal ion different from the alkali metal between the layers.
  • 2-x / 3 ] O 4 (M and M'in the formula are different alkali metals, x is 0.50 to 1.0), and the layered structure of the oblique crystal (repidochrome). It is preferably a compound having a site-type crystal structure).
  • the x in the composition formula can be controlled by changing the mixing ratio of the starting materials.
  • an acid solution is added to extract metal ions (ion exchange between metal ions in the titanium acid metal salt and cations in the acid). Generates layered titanic acid.
  • an inorganic acid such as hydrochloric acid or sulfuric acid, or an aqueous solution of an organic acid such as acetic acid or oxalic acid can be used.
  • composition formula H 4x / 3 Ti 2-x / 3 A compound having an orthogonal layered structure represented by O4 ⁇ nH 2 O (x in the formula is 0.50 to 1.0 and n is 0 to 2 ) is preferable. Not all metal ions need to be replaced with hydrogen ions, and metal ions may remain as long as the effects of the present invention can be obtained.
  • a layered titanium acid and an aqueous solution (a solution containing water as a main component) are mixed to prepare a slurry, and a water-soluble basic organic compound is mixed therewith.
  • water-soluble means a property of dissolving 10 g or more in 100 g of water.
  • the water-soluble basic organic compound is not particularly limited, and any one or two or more basic organic compounds can be appropriately selected and used.
  • (1) quaternary ammonium hydroxide compound tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, tetrapropylammonium hydroxide, tetrabutylammonium hydroxide, etc.
  • alkanolamine compounds ethanolamine, aminomethylpropanol, etc.
  • alkanolamine compounds are preferable, and aminomethylpropanol is more preferable.
  • the degree of exfoliation of layered titanium acid is appropriately determined by conditions such as the type and amount of basic organic compound used, the concentration of layered titanium acid slurry, the temperature and pH of the slurry when both are brought into contact, and the mixing speed and time. It can be controlled by setting. Thereby, the thickness of the obtained plate-shaped titanium acid particles can be controlled to a desired thickness.
  • the slurry in which the plate-shaped titanium acid particles thus obtained are dispersed can be solid-liquid separated by a known method, and further washed and dried if necessary.
  • the plate-shaped titanium acid slurry can be centrifuged, the sediment and the solution can be separated, and dried to obtain a solid content.
  • the plate-shaped titanium acid slurry can be spray-dried to obtain a solid content.
  • a plurality of known solid content separation and cleaning methods can be combined to obtain solid content.
  • the obtained solid content can be crushed as needed.
  • the above-mentioned known crusher can be used for crushing. From the viewpoint of maintaining the shape of the plate-shaped titanium acid particles (dimensions and sizes of the thin side surface), a device having a weak crushing force is preferable. Examples of such a crusher include a hammer mill and a pin mill.
  • Aluminum hydroxide (hydrous alumina) is present on the surface of the plate-shaped titanium acid particles.
  • Such treatment can be performed in an aqueous solution.
  • a slurry in which plate-shaped titanium acid particles are dispersed in an aqueous solution that is, a plate-shaped titanium acid aqueous slurry
  • an aluminum compound (aluminum source) as a raw material is added to this slurry.
  • the pH of the slurry can be adjusted to precipitate an aluminum hydroxide (hydrous alumina) from the aluminum source so that it can be present on the surface of the plate-shaped titanium acid particles.
  • the aluminum source as a raw material, a material that precipitates an aluminum hydroxide (hydrous alumina) by neutralization can be used, and for example, sodium aluminate, aluminum sulfate, or the like can be used.
  • the amount of the aluminum source added is preferably 1% by mass or more and 30% by mass or less, more preferably 3% by mass or more and 25% by mass or less, and 5% by mass or more and 20% by mass or less in terms of Al 2 O 3 . Is more preferable.
  • the pH of the aqueous slurry when neutralizing the aluminum source is preferably in the range of 5 or more and 12 or less, and more preferably in the range of 6 or more and 9 or less.
  • Various acids and bases can be used to adjust the pH of the slurry.
  • sodium aluminate is used as the aluminum source
  • sulfuric acid, hydrochloric acid, or the like can be used.
  • aluminum sulfate is used as the aluminum source, sodium hydroxide, aqueous ammonia, or the like can be used.
  • the order of addition of the aluminum source and the acid or base is not particularly limited.
  • an aluminum compound may be added in advance to the plate-shaped aqueous titanium acid slurry, and an acid or a base may be added thereto to adjust the pH of the slurry.
  • the pH of the slurry may be maintained at a predetermined value while simultaneously adding an aluminum source and an acid or a base to the plate-shaped titanium acid slurry.
  • the temperature of the slurry when neutralizing the aluminum source is preferably maintained at 50 ° C. or higher and 95 ° C. or lower, and more preferably 70 ° C. or higher and 90 ° C. or lower.
  • the hydroxide of aluminum (hydrous alumina) can be treated (coated) more precisely on the particle surface of the plate-shaped titanium acid.
  • the treatment of the anionic surfactant in the subsequent stage facilitates the adsorption of the anionic surfactant by the particle surface of the plate-shaped titanium acid after the treatment (coating), which is preferable.
  • the temperature of the slurry is raised to the above-mentioned predetermined temperature before the neutralization of the aluminum source is started. Further, even after the neutralization of the aluminum source is completed, the aluminum source may be left to stand (age) for several minutes to several hours while maintaining the above-mentioned predetermined temperature.
  • the slurry after the above treatment is solid-liquid separated as necessary by a known method, and further dried and fired as necessary.
  • Spray drying can be used as a method of performing solid-liquid separation and drying at the same time.
  • Aluminum hydroxide (hydrous alumina) changes to aluminum oxide (alumina) depending on the drying and firing temperatures. For example, when the drying temperature is set to about 200 ° C., a part of aluminum hydroxide (hydrous alumina) changes to oxide (alumina), so that aluminum oxide and hydroxide are mixed. It becomes. Further, when calcined at a higher temperature (for example, 300 ° C. or higher), most aluminum hydroxides (hydrous alumina) change to oxides (alumina).
  • Plate-like titanium acid particles treated with aluminum oxide and / or hydroxide are treated with the above-mentioned anionic surfactant.
  • Such a processing operation can also be performed in a solution.
  • plate-like titanium acid having the above-mentioned aluminum oxide and / or hydroxide on the particle surface that is, the above-mentioned aluminum oxide and / or hydroxide is present on the particle surface
  • anionic surface activity The agent is mixed in the solution.
  • the plate-like titanium acid having the above-mentioned aluminum oxide and / or hydroxide on the particle surface, and the hydrocarbon-based anionic surfactant having 5 or more carbon atoms in the main chain and / or the carbon number are used. 4 or more fluoroanionic surfactants are mixed in the solution.
  • An anionic surfactant is added to the above-mentioned plate-shaped titanic acid slurry (that is, a slurry in which the plate-shaped titanium acid particles whose particle surface is treated with aluminum oxide and / or hydroxide are dispersed), and a predetermined value is obtained.
  • the above-mentioned plate-shaped titanium acid particles or plate-shaped titanium acid slurry may be added to the solution of the anionic surfactant and mixed for a predetermined time to form a slurry.
  • the solvent water or a mixed solvent of water and an organic solvent can be used. Some anionic surfactants are not easily soluble in water. In such a case, a mixed solution of an organic solvent such as ethanol and water can be used as the solvent.
  • hydrocarbon-based anionic surfactant used for such treatment as described above, carboxylic acid type, sulfonic acid type, sulfuric acid ester type, phosphoric acid ester type and the like can be used, and fluorine-based anionic surfactant is used.
  • a carboxylic acid type, a sulfonic acid type, a phosphoric acid ester type and the like can be used.
  • the amount of the anionic surfactant to be added is preferably 0.01% by mass or more and 30% by mass or less, and preferably 0.5% by mass or more and 30% by mass or less with respect to the plate-shaped titanium acid. It is more preferably 5% by mass or more and 25% by mass or less.
  • the temperature of the above slurry when treated with the anionic surfactant may be room temperature (10 to 30 ° C.), may be under the temperature of the above water-containing alumina treatment, or may be heated (30 to 95 ° C.). ..
  • Anionic surfactants can be sufficiently adsorbed or reacted on the surface of plate-like titanium acid particles treated with aluminum oxide and / or hydroxide, whether at room temperature or under heating. can do.
  • the mixing time of the slurry can be appropriately set in the range of several minutes to several hours.
  • the plate-like titanic acid particles whose particle surface is treated with an aluminum oxide and / or a hydroxide and further treated with an anionic surfactant are separated or solidified as necessary.
  • the liquid may be separated, and washing, drying and the like can be appropriately performed by a known method as needed. By doing so, the coated plate-shaped titanium acid particles of the present invention can be obtained.
  • Titanium oxide Tianium Oxide A-100 manufactured by Ishihara Sangyo
  • potassium carbonate and lithium carbonate both Kanto Chemical's reagents
  • Menou dairy pot at a mass ratio of 100: 40: 9.2, and then in the air at 1150 ° C.
  • Lithium potassium titanate K 0.8 Li 0.27 Ti 1.73 O 4
  • the obtained lithium potassium titanate was crushed in an agate mortar to obtain lithium titanate powder.
  • the obtained lithium potassium titanate powder and its 4 times the mass of a 1.1N sulfuric acid aqueous solution were mixed and stirred for 30 minutes for ion exchange to obtain a solid layered titanium acid.
  • the obtained layered titanium acid solid was filtered and washed to obtain a layered titanium acid cake.
  • the obtained layered titanium acid cake was dispersed again in pure water so as to have 8.5% by mass in terms of TiO 2 to obtain a layered titanium acid dispersion.
  • a layered titanium acid dispersion After mixing the layered titanic acid dispersion and aqueous ammonia to adjust the pH to 8.7, 21.4 g of 2-amino-2-methyl-1-propanol 90% by mass aqueous solution (layered titanic acid) per 100 g of TiO 2 (0.3 neutralizing equivalent) was added to the hydrogen ion contained in the above, and the mixture was stirred at room temperature for 1 hour to obtain a plate-like titanic acid dispersion.
  • a mesh with an opening of 10 ⁇ m was attached to a slurry screener (SS95 ⁇ 250 manufactured by Accor Japan Co., Ltd.), and a solution obtained by diluting the obtained plate-shaped titanic acid dispersion with pure water 2-fold was poured at 18 L / hour on the net. The plate-shaped titanic acid dispersion was recovered.
  • SS95 ⁇ 250 manufactured by Accor Japan Co., Ltd.
  • the plate-shaped titanium acid dispersion on the net was diluted 3-fold and centrifuged with a centrifuge (manufactured by Mitsubishi Kakoki Co., Ltd., SJ10F).
  • the obtained precipitate (plate-shaped titanium acid cake) was spray-dried using a spray dryer (L-8i manufactured by Ohkawara Kakohki Co., Ltd.) under the conditions of an inlet temperature of 190 ° C. and an outlet temperature of 85 ° C. to plate-shaped titanium.
  • Plate-shaped titanium acid powder A was obtained as acid particles.
  • the median diameter (D50) in the volume particle size distribution was 20.4 ⁇ m
  • the cumulative 10% particle size (D10) was 10.1 ⁇ m
  • the cumulative 90% particle size. (D90) was 39.1 ⁇ m.
  • the measurement conditions are as follows.
  • Example 1 Water-Containing Alumina Treatment
  • the plate-shaped titanium acid powder A of the above production example was dispersed in pure water so as to have a solid content of 10% by mass to form a slurry, and the temperature of the slurry was raised to 90 ° C.
  • a sodium aluminate aqueous solution and sulfuric acid (1. 1) is added at the same time so that the pH of the slurry is maintained at 7.0 to 7.5 to neutralize sodium aluminate, and the mixture is further aged for 1 hour to contain hydrous alumina (aluminum hydroxide).
  • the plate-like titanic acid was treated with. This slurry was centrifuged at 10000 rpm for 10 minutes to obtain a plate-shaped titanium acid cake B.
  • the slurry was spray-dried using a spray dryer (L-8i manufactured by Ohkawara Kakohki Co., Ltd.) under the conditions of an inlet temperature of 190 ° C. and an outlet temperature of 85 ° C. to obtain the powder of the coated plate-shaped titanium acid particles of Example 1. Obtained.
  • Example 2 and Example 3 In the (1) alumina treatment step of Example 1, the same as in Example 1 except that the amount of the sodium aluminate aqueous solution added was 3 % by mass or 6% by mass in terms of Al2O3 , was the same as in Example 2. The powder of the coated plate-shaped titanium acid particles and the powder of the coated plate-shaped titanium acid particles of Example 3 were obtained.
  • Example 4 and Example 5 In the step of (2) anionic surfactant treatment of Example 1, the same as in Example 1 except that the amount of lauryl phosphoric acid added was 5% by mass and 10% by mass with respect to the plate-shaped titanium acid. The powder of the coated plate-shaped titanium acid particles of Example 4 and the powder of the coated plate-shaped titanium acid particles of Example 5 were obtained.
  • Example 6 In the (1) alumina treatment step of Example 1, the coated plate-shaped titanium acid particles of Example 6 were prepared in the same manner as in Example 1 except that the temperature of the slurry was raised to 90 ° C to 60 ° C. Obtained powder.
  • Examples 7 to 9 In the step (2) anionic surfactant treatment step of Example 1, instead of lauryl phosphate, 10% by mass of 2-ethylhexyl acid phosphate with respect to plate-like titanic acid (JP-508 manufactured by Johoku Chemical Industry Co., Ltd.). , Alkyl (C12, C14, C16, C18) Acid Phosphate (JP-512 manufactured by Johoku Chemical Industry Co., Ltd.), Isotridecyl Acid Phosphate (JP-513 manufactured by Johoku Chemical Industry Co., Ltd.) In the same manner as in No. 1, powders of coated plate-shaped titanic acid particles of Examples 7 to 9 were obtained.
  • Example 10 In the step (2) anionic surfactant treatment step of Example 1, instead of lauryl phosphoric acid, 20% by mass of sodium lauryl phosphate with respect to plate-shaped phosphoric acid was dissolved in pure water to make a plate-shaped titanium acid cake. B was mixed so as to have a solid content of 15% by mass to obtain a slurry. After stirring for 30 minutes, the slurry was centrifuged at 10000 rpm for 10 minutes to obtain a plate-shaped titanium acid cake D. Next, pure water was added to the plate-shaped titanium acid cake D to prepare a slurry having a solid content of 8% by mass.
  • the slurry was spray-dried using a spray dryer (L-8i manufactured by Ohkawara Kakohki Co., Ltd.) under the conditions of an inlet temperature of 190 ° C. and an outlet temperature of 85 ° C. to obtain the powder of the coated plate-shaped titanium acid particles of Example 10. Obtained.
  • a spray dryer Li-8i manufactured by Ohkawara Kakohki Co., Ltd.
  • Example 11 to 15 In the step (2) anionic surfactant treatment step of Example 10, instead of sodium lauryl phosphate, 10% by mass of sodium laurate, sodium lauryl sulfate, and polyoxyethylene alkyl (12 to 12) with respect to plate-like titanium acid.
  • Etherphosphoric acid Phosphanol (registered trademark) RS-710 manufactured by Toho Chemical Industry Co., Ltd.
  • Polyoxyethylene lauryl ether phosphoric acid Phosphanol (registered trademark) RD-510Y manufactured by Toho Chemical Industry Co., Ltd.
  • Examples 16 to 18 In the step (2) anionic surfactant treatment step of Example 1, instead of lauryl phosphate, 5% by mass of perfluoroalkylate salt (registered trademark manufactured by AGC Seimi Chemical Co., Ltd.) with respect to plate-like titanic acid. ) S-211), perfluorobutylsulfonic acid, and perfluoroalkylphosphate (FPE-50 manufactured by AGC Seimi Chemical Co., Ltd.) are added in the same manner as in Example 1 from Examples 16 to Examples. A powder of 18 coated plate-shaped titanic acid particles was obtained.
  • perfluoroalkylate salt registered trademark manufactured by AGC Seimi Chemical Co., Ltd.
  • Example 19 Examples except that 0.05% by mass of perfluoroalkyl phosphoric acid ester was added to the plate-like titanium acid instead of lauryl phosphoric acid in the step (2) anionic surfactant treatment of Example 1. In the same manner as in No. 1, a powder of coated plate-shaped titanic acid particles of Example 19 was obtained.
  • Comparative Example 1 The untreated plate-shaped titanium acid powder A which had not undergone the above-mentioned "(1) water-containing alumina treatment” step and "(2) anionic surfactant treatment” step was used as a sample of Comparative Example 1.
  • Comparative Example 2 Pure water was added to the plate-shaped titanium acid cake B to prepare a slurry having a solid content of 8% by mass.
  • the slurry was spray-dried using a spray dryer (L-8i, manufactured by Ohkawara Kakohki Co., Ltd.) under the conditions of an inlet temperature of 190 ° C. and an outlet temperature of 85 ° C.
  • a spray dryer Li-8i, manufactured by Ohkawara Kakohki Co., Ltd.
  • Comparative Example 4 In the step of (2) anionic surfactant treatment of Example 10, 20% by mass of tetrabutylphosphonium (cationic surfactant) was added instead of sodium lauryl phosphate in the same manner as in Example 10. , A sample of Comparative Example 4 was obtained.
  • the prepared paint was applied onto a PET film (Toray Industries, Inc., Lumirror (registered trademark) T60) using an 8 mil doctor blade, and forced to dry at 60 ° C. for 30 minutes. Examples 1 to 19 were compared. The evaluation coating films of Examples 1 to 5 were prepared.
  • the silky feeling of the prepared coating film was visually evaluated.
  • As an index of silky feeling two kinds of feeling of fineness and feeling of particle were used.
  • the feeling of fineness is a silky, seamless and smooth design, and was evaluated on a three-point scale from 1 to 3 in order from the one with the feeling of fineness.
  • the graininess is a design in which each particle seems to shine and shine independently, and the one without a feeling of grain is 1 and the one with a strong shine is 3, and the evaluation is made on a scale of 1 to 3. Therefore, the one having both a fine feeling and a grain feeling of 1 shows the highest silky feeling.
  • the evaluation results are shown in Table 2. It was confirmed that all of Examples 1 to 19 showed the highest silky feeling.
  • the prepared coating film was irradiated with black light having a light intensity of 3 mW / cm 2 for 24 hours using a black light fluorescent lamp (FL20SBLB manufactured by Panasonic Corporation). After that, the base of the black-and-white chart paper is applied to the back surface of the prepared coating film, and the light source is irradiated from the direction of -45 ° using a multi-angle colorimeter (BYK-mac (registered trademark) i) to highlight. The chromaticity (b * ) values of (light receiving angle 15 °) and shade (light receiving angle 110 °) were measured.
  • ⁇ b * 15 ° was obtained from the results of three measurements, and b * 15 ° before black light irradiation was subtracted from b * 15 ° after black light irradiation to calculate ⁇ b * 15 ° .
  • ⁇ b * 110 ° is calculated by calculating the average b * 110 ° from the results of three measurements and subtracting b * 110 ° before blacklight irradiation from b * 110 ° after blacklight irradiation to obtain yellowing resistance. evaluated. The evaluation results are shown in Table 3.
  • the coated plate-shaped titanic acid particles of each example are all treated with hydrous alumina (aluminum hydroxide), and further have a hydrocarbon group having 5 or more carbon atoms in the main chain. It is treated with an anionic surfactant or a fluorine-based anionic surfactant having a fluoroalkyl chain having 4 or more carbon atoms.
  • hydrous alumina aluminum hydroxide
  • an anionic surfactant or a fluorine-based anionic surfactant having a fluoroalkyl chain having 4 or more carbon atoms When a coating film is formed using the coated plate-shaped titanium acid particles of such an example, the value of ⁇ L * is large (specifically, the value of ⁇ L * in this test system is 40 or more), and the visual inspection is performed. However, it was confirmed that it showed a sufficient sense of shadow.
  • the values of ⁇ b * 15 ° and ⁇ b * 110 ° are sufficiently small (specifically, the values of ⁇ b * 15 ° and ⁇ b * 110 ° in this test system are both 2 or less), and visually. It was confirmed that the yellowing of the coating film was suppressed.
  • Example 1 and Example 6 when the results of Example 1 and Example 6 are compared, the higher the temperature during the water-containing alumina treatment, the larger the value of ⁇ L * , and the better the visual shadow feeling. This is because the high temperature during the treatment causes the hydrous alumina to cover the surface of the plate-shaped titanium acid more densely, and the adsorption of the anionic surfactant is promoted, so that the coated plate-shaped titanium in the organic solvent-based paint is used. It is understood that this is because the dispersion stability of the acid particles is further improved.
  • the coating film was applied so that the coating film thickness was 50 ⁇ m under the conditions of a hand pressure of 0.15 MPa, a discharge amount opening of 2.0 rotations, an air amount opening fully opened, and a pattern width opening fully opened. After setting for 10 minutes or more, it was forcibly dried at 60 ° C. for 40 minutes, and then polished with sandpaper (# 400). Next, the above-mentioned paint for adhesion evaluation was applied with a spray gun (W-101-138BGC) manufactured by Anest Iwata Co., Ltd., hand pressure 0.15 MPa, discharge amount opening 1.5 rotations, air amount opening fully opened, pattern width.
  • W-101-138BGC spray gun manufactured by Anest Iwata Co., Ltd.
  • the coating film was applied so that the film thickness was 30 ⁇ m, and after setting for 30 minutes or more, it was forcibly dried at 60 ° C. for 30 minutes.
  • clear paint manufactured by Kansai Paint Co., Ltd., Retan (registered trademark) PG8033206 clear, Retan (registered trademark) PG8033206 clear curing agent, Retan (registered trademark) PG thinner standard form in mass ratio of 10: 1: 4).
  • the coating film is under the conditions of hand pressure 0.15 MPa, discharge amount opening 2.0 rotations, air amount opening fully open, and pattern width opening fully open. It was applied so as to have a thickness of 40 ⁇ m. After setting for 30 minutes or more, it was forcibly dried at 60 ° C. for 12 hours to prepare a coating film for adhesion evaluation.
  • the tape was peeled off from the test piece at a direction of 45 ° from the vertical surface of the coating film.
  • the number of cells in which the peeling of the coating film was 50% or less inside the 2 mm square was examined, and the initial adhesion was evaluated. The larger the value of the initial adhesion, the better the adhesion.
  • pure water was put into a constant temperature water tank and kept at 40 ° C. so that more than 1/2 of the steel sheet on which the coating film was formed was immersed in water. After 168 hours of immersion, the cells were taken out of the water tank, water droplets and contaminants were wiped off with a cloth (waste), and the mixture was left for 12 hours to perform a grid test in the same manner. The results are shown in Table 4.
  • the coated plate-shaped titanic acid particles of this example are treated with hydrous alumina (aluminum hydroxide), and are an anionic surfactant having 5 or more carbon atoms in the main chain or 4 carbon atoms.
  • hydrous alumina aluminum hydroxide
  • anionic surfactant having 5 or more carbon atoms in the main chain or 4 carbon atoms.
  • the coating film formed using the coating film adheres to the substrate and has water resistance. Can be secured.
  • plate-like titanium acid can be applied to an organic solvent-based paint, and a designable coating film having a good silky feeling and a shading feeling can be realized. Moreover, discoloration (yellowing) of the coating film is sufficiently suppressed even when the coating film is placed in a relatively severe environment such as long-term exposure to ultraviolet light. Therefore, by using the coated plate-shaped titanium acid particles of the present invention in particular in an organic solvent-based paint, it is possible to put into practical use an article having a unique design feeling that has never existed before.

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Abstract

板状チタン酸を有機溶剤系塗料に適用したときに、シルキー感と陰影感がともに良好な意匠性塗膜を実現することができ、しかも、紫外光への長時間の曝露など、比較的シビアな環境下に置かれた場合であっても塗膜の変色(黄変)が十分に抑制可能となる被覆板状チタン酸粒子、その製造方法を提供する。 板状チタン酸の粒子表面に、アルミニウムの酸化物及び/又は水酸化物と、アニオン性界面活性剤とを存在させる。前記アニオン性界面活性剤は、主鎖の炭素数が5以上である炭化水素系アニオン性界面活性剤又は炭素数が4以上であるフッ素系アニオン性界面活性剤が好ましい。板状チタン酸粒子とアルミニウム源とを含む水性スラリーの温度を50℃以上95℃以下に維持するとともに、前記水性スラリーのpHを5以上12以下に維持して、板状チタン酸の粒子表面にアルミニウムの酸化物及び/又は水酸化物を処理する工程、次いで、得られた板状チタン酸とアニオン性界面活性剤とを、溶液中で混合する工程を含む。

Description

被覆板状チタン酸粒子及びその製造方法並びにその用途
 本発明は、被覆板状チタン酸粒子及びその製造方法並びにその用途に関する。
 物品の表面に意匠性を付与する光輝性塗料が知られている。光輝性塗料には、例えば、天然マイカ、合成マイカ、鱗片状アルミナなどの鱗片状基材の表面に酸化チタンの被覆層を設けた光輝性顔料などが用いられる。従来の光輝性顔料は光輝感(メタリック調の輝き)が強く、かつ粒子感(粒子それぞれが単独でキラキラと輝いているように見える意匠)を有する。
 近年では、より高級感を有する意匠として、粒子感を抑えたシルクのような深みのある落ち着いた緻密な輝き(絹のような継ぎ目のない滑らかな意匠)、いわゆるシルキー感を示す意匠が提案されている。シルキー感を付与する光輝性顔料として、板状チタン酸が知られている(例えば、特許文献1)。
 板状チタン酸粒子は該粒子の表面が親水性であることから、水系塗料には比較的容易に適用できる。一方、有機溶剤系塗料への適用は容易でないが、各種検討がなされている。
 例えば、特許文献2には、板状チタン酸と、有機溶剤と、炭素数が6以上の直鎖の炭化水素基を有する第1級アミンとを含む有機溶剤分散体が記載されている。このような有機溶剤分散体を用いた有機溶剤系塗料では、板状チタン酸を塗料中で安定的に分散させることができる。従って、この有機溶剤系塗料を用いて形成した光輝性塗膜では、シルキー感とともに、陰影感(塗膜に光が当たったときのハイライトの明度とシェードの明度との差)を十分に確保することができ、独特の意匠感を創出することができる。
国際公開第2019/159923号 特開2020-23419号公報
 しかしながら、上述した特許文献2に記載の技術には、紫外光への長時間の曝露などによる塗膜の変色(黄変)の懸念があった。上述の第1級アミンを用いなければ、塗膜の黄変は抑制されるが、この場合、板状チタン酸の有機溶剤中での分散効果が失われて、塗膜の陰影感が不十分となる。このような事情により、板状チタン酸を有機溶剤系塗料に適用する場合に、シルキー感や陰影感と、塗膜の変色(黄変)との両方をより確実に達成可能とする技術が求められている。
 本発明者らは、上記のような従来技術の問題点に鑑み、鋭意検討を行った。そして、板状チタン酸の粒子表面にアルミニウムの酸化物及び/又は水酸化物と特定の界面活性剤とを存在させることで、有機溶剤中での板状チタン酸粒子の分散安定性を十分に確保できることを見出した。更に、この有機溶剤分散体を用いて有機溶剤系塗料を作製し、対象物に塗布して塗膜を形成することにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成した。
 すなわち、本発明は、
(1) 板状チタン酸の粒子表面に、アルミニウムの酸化物及び/又は水酸化物と、アニオン性界面活性剤とが存在する、被覆板状チタン酸粒子、
(2) 前記アニオン性界面活性剤は、主鎖の炭素数が5以上である炭化水素系アニオン性界面活性剤及び/又は炭素数が4以上であるフッ素系アニオン性界面活性剤である、(1)に記載の被覆板状チタン酸粒子、
(3) 前記アニオン性界面活性剤は、前記板状チタン酸の粒子表面上の前記アルミニウムの酸化物及び/又は水酸化物の上に存在している、(1)又は(2)に記載の被覆板状チタン酸粒子、
(4) 前記アニオン性界面活性剤の含有量は、前記板状チタン酸に対して0.01質量%以上30質量%以下である、(1)乃至(3)の何れかに記載の被覆板状チタン酸粒子、
(5) 前記アルミニウムの酸化物及び/又は水酸化物の含有量は、前記板状チタン酸に対してAl換算で1質量%以上30質量%以下である、(1)乃至(4)の何れかに記載の被覆板状チタン酸粒子、
(6) (1)乃至(5)の何れかに記載の被覆板状チタン酸粒子を含む、意匠性顔料、
(7) (1)乃至(5)の何れかに記載の被覆板状チタン酸粒子と有機溶剤とを含む、有機溶剤分散体、
(8) (1)乃至(5)の何れかに記載の被覆板状チタン酸粒子と樹脂成分とを含む、塗料組成物、
(9) (1)乃至(5)の何れかに記載の被覆板状チタン酸粒子と樹脂成分とを含む、プラスチック組成物、
(10) アルミニウムの酸化物及び/又は水酸化物が粒子表面に存在する板状チタン酸と、アニオン性界面活性剤とを、溶液中で混合する工程を含む、被覆板状チタン酸粒子の製造方法、
(11) 前記アニオン性界面活性剤として、主鎖の炭素数が5以上である炭化水素系アニオン性界面活性剤及び/又は炭素数が4以上であるフッ素系アニオン性界面活性剤を用いる、(10)に記載の被覆板状チタン酸粒子の製造方法、
(12) 板状チタン酸の粒子表面に前記アルミニウムの酸化物及び/又は水酸化物を存在させる工程を含み、該工程は、前記板状チタン酸粒子とアルミニウム源とを含む水性スラリーの温度を50℃以上95℃以下に維持するとともに、前記水性スラリーのpHを5以上12以下に維持することを含む、(10)又は(11)に記載の被覆板状チタン酸粒子の製造方法、
などである。
 本発明によれば、板状チタン酸を有機溶剤系塗料に適用することが可能であり、シルキー感と陰影感がともに良好な意匠性塗膜を実現することができる。しかも、紫外光への長時間の曝露など、比較的シビアな環境下に置かれた場合であっても塗膜の変色(黄変)が十分に抑制されるため、有機溶剤系の自動車用塗料やプラスチックに配合される板状チタン酸粒子として有用である。
 本発明の被覆板状チタン酸粒子は、板状チタン酸の粒子表面に、アルミニウムの酸化物及び/又は水酸化物と、アニオン性界面活性剤とを存在させたものであり、好ましくは、板状チタン酸の粒子表面に、アルミニウムの酸化物及び/又は水酸化物と、主鎖の炭素数が5以上である炭化水素系アニオン性界面活性剤及び/又は炭素数が4以上であるフッ素系アニオン性界面活性剤とを存在させたものである。上記のアルミニウムの酸化物及び/又は水酸化物や上記のアニオン性界面活性剤が板状チタン酸の“粒子表面に存在する”とは、板状チタン酸の粒子表面を被覆したり、板状チタン酸の粒子表面に付着したり吸着したり、又は板状チタン酸の粒子表面と反応したりして存在している状態を意味する。上記のアルミニウムの酸化物及び/又は水酸化物や上記のアニオン性界面活性剤は、板状チタン酸の粒子表面全体を被覆していてもよく、板状チタン酸の粒子表面の少なくとも一部に存在していてもよい。本願では、上記の定義に従って、板状チタン酸の粒子表面に、アルミニウムの酸化物及び/又は水酸化物と、アニオン性界面活性剤とが存在するものを被覆板状チタン酸粒子と呼び、これを構成する板状チタン酸粒子(すなわち、表面に、アルミニウムの酸化物及び/又は水酸化物と、アニオン性界面活性剤とを存在させる前の板状チタン酸粒子)と区別している。
 本発明の被覆板状チタン酸粒子、及びこれを構成する板状チタン酸粒子は、「板状」の形状を有する。「板状」とは、薄片状、シート状、フレーク状、鱗片状などと呼ばれる形状を包含する概念であり、厚みに対する幅及び長さの比が比較的大きな形状を意味する。
 「チタン酸」とは、Ti原子とO原子とH原子とから構成される化合物を意味し、チタン酸の製造方法などに由来する不純物や各種の微量元素(例えば、Li,Na,K,Rb,Csなど)を含んでいてもよい。板状チタン酸は種々の結晶構造を取り得るが、層状の結晶構造を有するチタン酸であることが好適である。層状の結晶構造としては種々のものが存在するが、例えば、TiO八面体が稜共有してa軸及びc軸方向に2次元的に広がったシートを作り、その間にカチオンを含んで積層したレピドクロサイト構造を有するチタン酸を用いることができる。チタン酸の結晶構造は粉末X線回折により確認することができる。
 板状チタン酸粒子は、レーザー回折/散乱法で測定した体積粒度分布におけるメジアン径(D50)が10μm以上40μm以下の範囲であることが好ましく、15μm以上30μm以下の範囲であることがより好ましい。こうすることで、良好な陰影感やシルキー感を示す塗膜がより得られ易くなる。板状チタン酸粒子は、レーザー回折/散乱法で測定した体積粒度分布における累積10%粒子径(D10)が5μm以上であることが好ましく、10μm以上であることがより好ましい。こうすることで、微細粒子の存在比率を十分小さくすることができ、塗膜の陰影感の低下を抑制することができる。
 板状チタン酸粒子は、レーザー回折/散乱法で測定した体積粒度分布における累積90%粒子径(D90)が70μm以下であることが好ましく、60μm以下であることがより好ましい。こうすることで、粗大粒子の存在比率を十分小さくすることができ、塗膜の粒子感の発現を抑制することができる。板状チタン酸粒子のレーザー回折/散乱法による粒度分布の測定は、レーザー回折/散乱式粒子径分布測定装置(株式会社堀場製作所製、LA-950)を使用し、屈折率2.50に設定して行う。
 板状チタン酸粒子の平均厚みは0.05μm以上0.4μm以下の範囲とすることが好ましく、0.05μm以上0.3μm以下の範囲とすることがより好ましい。平均厚みは、板状チタン酸粒子を含む塗膜を作製し、その塗膜をミクロトームで切断し、その断面を電子顕微鏡により観察し、無作為に選択した50個以上の粒子の厚みを測定した値を平均して求める。
 本発明の被覆板状チタン酸粒子は、板状チタン酸の粒子表面にアルミニウムの酸化物及び/又は水酸化物を有する。アルミニウムの酸化物及び/又は水酸化物は、板状チタン酸の粒子表面を被覆していてもよいし、板状チタン酸の粒子表面に島状に点在していてもよい。アルミニウムの酸化物はアルミナと呼ぶことがある。また、アルミニウムの水酸化物は、アルミナ水和物や含水アルミナなどと呼ばれるものを含む。アルミニウムの水酸化物の結晶構造としては、ベーマイト、ギブサイト、擬べーマイト、バイヤライトなどが挙げられる。これらの結晶構造の異なる複数種のアルミニウムの水酸化物が混在していてもよい。もちろん、アルミニウムの酸化物と水酸化物とが混在していてもよい。アルミニウムの結晶構造は、粉末X線回折により確認することができる。アルミニウムの酸化物及び/又は水酸化物は、アニオン性界面活性剤を板状チタン酸の粒子表面に吸着させるための足場として機能すると理解される。
 アルミニウムの酸化物及び/又は水酸化物の含有量は、板状チタン酸に対してAl換算で1質量%以上30質量%以下であることが好ましい。1質量%以上含有させることは、アルミニウムの酸化物及び/又は水酸化物を介して、十分な量のアニオン性界面活性剤を板状チタン酸の粒子表面に吸着させることができるという観点から好ましい。アルミニウムの酸化物及び/又は水酸化物の含有量を大きくすれば、アニオン性界面活性剤がより吸着し易くなるが、ある一定量(具体的には、30質量%程度)を超えるとその効果(具体的には、有機溶剤中での被覆板状チタン酸粒子の分散性向上)は頭打ちとなるため、効率的な含有量という観点から、30質量%以下とすることが好ましい。前記アルミニウムの酸化物及び/又は水酸化物の含有量は、前記板状チタン酸に対してAl換算で3質量%以上25質量%以下であることがより好ましく、5質量%以上20質量%以下であることが更に好ましい。
 本発明の被覆板状チタン酸粒子は、板状チタン酸の粒子表面に、アルミニウムの酸化物及び/又は水酸化物のほかにアニオン性界面活性剤が存在し、より好ましくは、主鎖の炭素数が5以上である炭化水素系アニオン性界面活性剤及び/又は主鎖の炭素数が4以上であるフッ素系アニオン性界面活性剤が存在する。アニオン性界面活性剤は、陰イオン性の親水基を持つ界面活性剤であり、その陰イオン性の親水基がアルミニウムの酸化物及び/又は水酸化物の塩基性点に作用し、吸着したり反応したりすることで、アルミニウムの酸化物及び/又は水酸化物を介して板状チタン酸の粒子表面に存在しているものと理解される。この状態では、アニオン性界面活性剤は、板状チタン酸の粒子表面上のアルミニウムの酸化物及び/又は水酸化物の上に存在している。また、一部のアニオン性界面活性剤は、板状チタン酸の粒子表面に吸着したり反応したりして、板状チタン酸の粒子表面に直接存在していることもある。アニオン性界面活性剤が有する疎水基(炭化水素基又はフルオロアルキル基など)が有機溶剤との親和性を大きくすることで、有機溶剤中での被覆板状チタン酸粒子の分散性を向上させるものと理解される。
 アニオン性界面活性剤としては、アルミニウムの酸化物及び/又は水酸化物の塩基性点に作用し得るものであれば特に限定されない。このようなアニオン性界面活性剤としては、親水性を呈する部分(親水基)の化学構造に応じて、例えばカルボン酸型、スルホン酸型、硫酸エステル型、リン酸エステル型などの界面活性剤を用いることができる。一方、アニオン性界面活性剤が有する疎水基に応じて、炭化水素基を有する炭化水素系アニオン性界面活性剤とフルオロアルキル基を有するフッ素系アニオン性界面活性剤に分類することができる。
 炭化水素系アニオン性界面活性剤は、その分子構造の主鎖(炭素数が最大となる幹に当たる部分)において、炭素数が5以上であることが好ましい。主鎖は基本的には炭素原子で構成されるが、炭素以外の原子(酸素原子、窒素原子、硫黄原子など)が主鎖に含まれていてもよい。また、主鎖の途中に炭素原子同士の二重結合が含まれていてもよく、ベンゼン環が含まれていてもよい。もちろん、主鎖に対して側鎖(主鎖よりも炭素数が少ない枝に当たる部分)が存在していてもよいが、側鎖が存在しないもの(直鎖状のもの)であることがより好ましい。炭化水素系アニオン性界面活性剤の主鎖において、炭素数は8以上であることがより好ましく、炭素数が12以上であることが更に好ましい。こうすることで、板状チタン酸の有機溶剤との親和性がより大きくなり、有機溶剤中での被覆板状チタン酸粒子の分散性が更に向上する。一方、炭化水素系アニオン性界面活性剤の主鎖において、炭素数は20以下であることが好ましく、炭素数が18以下であることがより好ましい。
 炭化水素系アニオン性界面活性剤としては、具体的には、以下のようなものを用いることができる。炭化水素系アニオン性界面活性剤は、一種を用いることもできるし、二種以上を組み合わせて用いることもできる。
(1)カルボン酸型
 カプロン酸、ヘプタン酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ウンデシル酸、ラウリン酸、トリデシル酸、ミリスチン酸、ペンタデシル酸、パルミチン酸、マルガリン酸、ステアリン酸、オレイン酸、及びそれらのナトリウム塩又はカリウム塩等。
(2)スルホン酸型
 ヘキサンスルホン酸ナトリウム、ヘプチルスルホン酸ナトリウム、オクチルスルホン酸ナトリウム、ノリルスルホン酸ナトリウム、デシルスルホン酸ナトリウム、ウンデシルスルホン酸ナトリウム、ラウリルスルホン酸ナトリウム、トリデシルスルホン酸ナトリウム、ミリスチルスルホン酸ナトリウム、ペンタスルホン酸ナトリウム、セチルスルホン酸ナトリウム、ヘプタデシルスルホン酸ナトリウム、ステアリルスルホン酸ナトリウム、ドデシルベンゼンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、及びそれらのカリウム塩、スルホコハク酸ラウレス2ナトリウム、スルホコハク酸ジエチルヘキシルナトリウム等。
(3)硫酸エステル型
 ヘキシル硫酸ナトリウム、ヘプチル硫酸ナトリウム、オクチル硫酸ナトリウム、ノリル硫酸ナトリウム、デシル硫酸ナトリウム、ウンデシル硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム、トリデシル硫酸ナトリウム、ミリスチル硫酸ナトリウム、ペンタデシル硫酸ナトリウム、セチル硫酸ナトリウム、ヘプタデシル硫酸ナトリウム、ステアリル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレントリデシルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンミリスチルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンペンタデシルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンセチルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンへプタデシルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンセチルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンステアリルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンオレイルエーテル硫酸ナトリウム及びそれらのカリウム塩、ラウリル硫酸アンモニウム、ラウレス硫酸アンモニウム等。
 (4)リン酸エステル型
 ヘキシルリン酸、ヘプチルリン酸、オクチルリン酸、ノリルリン酸、デシルリン酸、イソデシルリン酸、ウンデシルリン酸、ラウリルリン酸、トリデシルリン酸、ミリスチルリン酸、ペンタデシルリン酸、セチルリン酸、ヘプタデシルリン酸、ステアリルリン酸、オレイルリン酸、及びそれらのナトリウム塩又はカリウム塩、2-エチルヘキシルアシッドホスフェート、イソデシルアシッドホスフェート、イソトリデシルアシッドホスフェート、イソステアリルアシッドホスフェート、ラウリルアシッドホスフェート、ミリスチルアシッドホスフェート、セチルアシッドホスフェート、ステアリルアシッドホスフェート、オレイルアシッドホスフェート、テトラコシルアシッドホスフェート、ビス(2-エチルヘキシル)ホスフェート、ポリオキシエチレンラウリルエーテルリン酸、ポリオキシエチレントリデシルエーテルリン酸、ポリオキシエチレンミリスチルエーテルリン酸、ポリオキシエチレンペンタデシルエーテルリン酸、ポリオキシエチレンセチルエーテルリン酸、ポリオキシエチレンへプタデシルエーテルリン酸、ポリオキシエチレンセチルエーテルリン酸、ポリオキシエチレンステアリルエーテルリン酸、ポリオキシエチレンオレイルエーテルリン酸、及びそれらのナトリウム塩又はカリウム塩等。
 上記の炭化水素系アニオン性界面活性剤の含有量は、板状チタン酸に対して0.01質量%以上30質量%以下であることが好ましく、0.5質量%以上30質量%以下であることがより好ましく、5質量%以上25質量%以下であることが更に好ましい。この程度の含有量であれば、板状チタン酸の粒子表面に十分量のアニオン性界面活性剤(アニオン性界面活性剤の炭化水素鎖)を存在させることができる。その結果、板状チタン酸の粒子表面にこのようなアニオン性界面活性剤が存在する被覆板状チタン酸粒子の有機溶剤中や有機溶剤系塗料中での分散が良好となり、良好なシルキー感と陰影感を実現することができる。
 フッ素系アニオン性界面活性剤は、アルキル鎖中の水素原子をフッ素原子に置換したフルオロアルキル基を有するアニオン性界面活性剤である。フルオロアルキル基のフッ素の置換数は、特に限定されないが、全ての水素原子がフッ素に置換されたパーフルオロアルキル基が好ましい。もちろん、主鎖に対して側鎖(主鎖よりも炭素数が少ない枝に当たる部分)が存在していてもよいが、側鎖が存在しないもの(直鎖状のもの)であることがより好ましい。フッ素系アニオン性界面活性剤は、炭素数は4以上であることが好ましく、炭素数が6以上であることがより好ましい。こうすることで、板状チタン酸の有機溶剤との親和性がより大きくなり、有機溶剤中での被覆板状チタン酸粒子の分散性が更に向上する。一方、フッ素系アニオン性界面活性剤の炭素数は8以下であることが好ましい。
 フッ素系アニオン性界面活性剤としては、具体的には、以下のようなものを用いることができる。フッ素系アニオン性界面活性剤は、一種を用いることもできるし、二種以上を組み合わせて用いることもできる。また上記の炭化水素系アニオン性界面活性剤と組み合わせて用いることもできる。
(1)カルボン酸型
 パーフルオロブタン酸、パーフルオロペンタン酸、パーフルオロヘキサン酸、パーフルオロオクタン酸、パーフルオロノナン酸、パーフルオロラウリン酸及びそれらのナトリウム塩又はカリウム塩等。
(2)スルホン酸型
 パーフルオロブタンスルホン酸、パーフルオロペンタンスルホン酸、パーフルオロヘキサンスルホン酸、パーフルオロオクタンスルホン酸、パーフルオロノナンスルホン酸、パーフルオロラウリンスルホン酸及びそれらのリチウム塩、ナトリウム塩又はカリウム塩等。
(3)リン酸エステル型
 パーフルオロヘキシルリン酸、パーフルオロオクチルリン酸、パーフルオロラウリルリン酸及びそれらのナトリウム塩又はカリウム塩、2?(パーフルオロヘキシル)エチルリン酸エステル・ジエタノールアミン塩等。
 上記のフッ素系アニオン性界面活性剤の含有量は、板状チタン酸に対して0.01質量%以上30質量%以下であることが好ましく、0.05質量%以上10質量%以下であることがより好ましい。この程度の含有量であれば、板状チタン酸の粒子表面に十分量のアニオン性界面活性剤(アニオン性界面活性剤のフルオロアルキル基)を存在させることができる。その結果、板状チタン酸の粒子表面にこのようなアニオン性界面活性剤が存在する被覆板状チタン酸粒子の有機溶剤中や有機溶剤系塗料中での分散が良好となり、良好なシルキー感と陰影感を実現できる。
 以上のような本発明の被覆板状チタン酸粒子は、意匠性顔料として用いることができ、塗料に配合して塗膜を形成することによって、シルキー感と陰影感がともに良好な意匠性塗膜を実現することができる。しかも、紫外光への長時間の曝露など、比較的シビアな環境下に置かれた場合であっても塗膜の変色(黄変)を十分に抑制することができるので、屋外での長期間の使用にも耐えることができる。また、本発明の被覆板状チタン酸粒子は、充填剤として用いることができ、特に板状の形状を利用して物体表面の保護層を形成することができる。
 本発明の被覆板状チタン酸粒子は有機溶剤と混合することで、有機溶剤分散体とすることができる。混合には、通常の撹拌機、又はコロイドミル、ボールミル、ビーズミルなどの分散機、振とう器、ペイントコンディショナー、シェーカー、ディスパーなどを用いることができる。
 有機溶剤は、用途に応じて適宜選択することができる。例えば、
 アルコール系(エタノール、イソプロピルアルコール、2-ブタノール、グリセリン、エチレングリコール、プロピレングリコール等)、
 エステル系(酢酸エチル、酢酸プロピル、グリセリン脂肪酸エステル等)、
 ポリエーテル系(ポリエチレングリコール、ポリテトラメチレンオキシド等)、
 カルボン酸系(酢酸、プロピオン酸、ラウリン酸、ステアリン酸、乳酸等)、
 炭化水素系(ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、流動パラフィン等)、
 芳香族炭化水素系(ベンゼン、トルエン、キシレン、ナフタレン等)、
 アミド系(ジメチルスルホキシド、アセトアニリド等)、
 ケトン系(アセトン、ジエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等)、
 ハロゲン系(塩化メチレン、クロロホルム、テトラクロロエチレン等)、
 カーボネート系(エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート等)が挙げられる。
 その他、アセトニトリル、ミネラルスピリット、軽油、灯油、原油、サラダ油、大豆油、ヒマシ油、フッ素変性油、ラッカーシンナーなどが挙げられる。これらは単独で用いることができるし、二種以上を併せて用いることもできる。また、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル等の反応性の官能基を含む有機化合物でもよい。
 本発明の有機溶剤分散体において、被覆板状チタン酸粒子の含有量は適宜設定することができ、1質量%以上50質量%以下程度が好ましく、5質量%以上40質量%以下程度がより好ましい。
 本発明の有機溶剤分散体には、被覆板状チタン酸粒子及び有機溶剤以外にも、本発明の効果を阻害しない範囲で、分散剤、表面調整剤(レベリング剤、濡れ性改良剤)、消泡剤、着色剤、増量剤、防カビ剤、硬化助剤、増粘剤、沈降防止剤などの各種添加剤、充填剤などが第三成分として含まれていてもよい。
 分散剤としては、
(1)界面活性剤((a)アニオン系(カルボン酸塩、カルボン酸エステル塩、硫酸エステル塩、スルホン酸塩、リン酸塩、リン酸エステル塩等)、(b)カチオン系(アルキルアミン塩、アルキルアミン型等)、(c)ノニオン系(エーテル型、アルコールエステル型、エーテルエステル型、エステル型、含窒素型等)など、
(2)シリコーン系分散剤(アルキル変性ポリシロキサン、ポリオキシアルキレン変性ポリシロキサン等)などが挙げられる。
 表面調整剤は有機溶剤分散体の表面張力をコントロールして、ハジキ、クレーターなどの欠陥を防止するものであり、アクリル系表面調整剤、ビニル系表面調整剤、シリコーン系表面調整剤、フッ素系表面調整剤などが挙げられる。第三成分の添加量は適宜調整することができる。例えば分散剤として前記の界面活性剤又はシリコーン系分散剤を用いる場合は、被覆板状チタン酸粒子の質量に対して0.005質量%以上5.0質量%以下程度が好ましく、0.01質量%以上2.0質量%以下程度がより好ましい。表面調整剤としては前記のシリコーン系表面調整剤などを用いることができ、被覆板状チタン酸粒子の質量に対して0.005質量%以上5.0質量%以下程度が好ましく、0.01質量%以上2.0質量%以下程度がより好ましい。
 本発明の塗料組成物は、塗料組成物のほかにインキ組成物といわれるものを含み、上述した被覆板状チタン酸粒子と樹脂成分とを含む。具体的には、樹脂成分としては、下記のものを適宜用いることができる。
(1)無機系樹脂((a)重合性ケイ素化合物(加水分解性シラン又はその加水分解生成物又はその部分縮合物、オルガノポリシロキサン等)、(b)金属アルコキシド類等)
(2)有機系樹脂(アルキド系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、アミノ系樹脂、フッ素系樹脂、変成シリコーン系樹脂、ウレタン系樹脂、ビニル系樹脂等)
 これらの樹脂成分は、有機溶剤溶解型、非水分散型(NAD)などがあり、特に制限はなく、硬化方式も加熱硬化型、常温硬化型、紫外線硬化型、電子線硬化型などがあり、制限は受けない。塗料組成物において、被覆板状チタン酸粒子の含有量は適宜設定することができ、塗料組成物における被覆板状チタン酸粒子の含有量は、1質量%以上50質量%以下程度が好ましく、5質量%以上40質量%以下程度がより好ましい。
 本発明の塗料組成物には、被覆板状チタン酸粒子と樹脂成分のほかに、前記の有機溶剤や、目的に応じて有機顔料、無機顔料、染料などの着色剤、増量剤、界面活性剤、可塑剤、硬化助剤、乾燥剤、消泡剤、増粘剤、乳化剤、フロー調整剤、皮張り防止剤、色分れ防止剤、紫外線吸収剤、防カビ剤などの各種添加剤、充填剤などが含まれていてもよい。これらの原料を公知の処方で調合して塗料組成物とすることができる。更に、硬化剤、硬化助剤、硬化性樹脂成分を別に硬化液とし、塗装時に混合して用いる二液性塗料とすることもできる。
 本発明の塗料組成物を公知の方法で被塗装物に塗布することにより、良好なシルキー感及び陰影感を発現し、更に耐黄変性に優れた塗膜とすることができる。具体的には、スピンコート、スプレー塗装、ローラーコート、ディップコート、フローコート、ナイフコート、静電塗装、バーコート、ダイコート、ハケ塗り、液滴を滴下する方法など、一般的な方法を制限なく用いることができる。塗料組成物の塗布に用いる器具は、スプレーガン、ローラー、刷毛、バーコーター、ドクターブレードなど公知の器具から適宜選択することができる。
 本発明のプラスチック組成物は、上述した本発明の被覆板状チタン酸粒子と樹脂成分とを含む。樹脂成分としては、例えば以下のものが挙げられ、特に制限はない。更に、耐衝撃性、耐スクラッチ性、耐薬品性、流動性などの物性改良の目的で、下記樹脂成分の二種以上を併用することもできる。
 プラスチック組成物に用いられる樹脂成分としては、
(1)汎用プラスチック((a)ポリオレフィン樹脂(ポリエチレン、ポリプロピレン等)、(b)ポリ塩化ビニル樹脂、(c)アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂、(d)ポリスチレン樹脂、(e)メタクリル樹脂、(f)ポリ塩化ビニリデン樹脂等)、
(2)エンジニアリングプラスチック((a)ポリカーボネート樹脂、(b)ポリエチレンテレフタレート樹脂、(c)ポリアミド樹脂、(d)ポリアセタール樹脂、(e)変性ポリフェニレンエーテル、(f)フッ素樹脂等)、
(3)スーパーエンジニアリングプラスチック((a)ポリフェニレンスルファイド樹脂(PPS)、(b)ポリスルホン樹脂(PSF)、(c)ポリエーテルスルフォン樹脂(PES)、(d)非晶ポリアリレート樹脂(PAR)、(e)液晶ポリマー(LCP)、(f)ポリエーテルエーテルケトン樹脂(PEEK)、(g)ポリアミドイミド樹脂(PAI)、(h)ポリエーテルイミド樹脂(PEI))、
などが挙げられる。
 被覆板状チタン酸粒子と上記樹脂成分との配合割合は特に制限されないが、樹脂成分100質量部に対し、通常は被覆板状チタン酸粒子が1質量部以上80質量部以下であることが好ましく、更に好ましくは1質量部以上60質量部以下であり、マスターバッチであれば、10質量部以上900質量部以下であることが好ましく、更に好ましくは50質量部以上500質量部以下である。また、用途に応じて当業者に公知のガラス繊維などの補強材や、安定剤、分散剤、滑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、充填剤などの種々の添加剤を加えてもよい。
 これらのプラスチック組成物は、溶融した樹脂成分に被覆板状チタン酸粒子を、混練機を用いて配合して得られる。混練機としては、一般的に使用されるものでよく、例えば一軸押出機、二軸押出機、バンバリーミキサーなどのインテンシブルミキサー、ロール成型機などが挙げられる。
 混練機で得られた被覆板状チタン酸粒子配合プラスチック組成物は、公知の方法で成型することができる。特に、樹脂中の被覆板状チタン酸粒子が配向するような荷重を掛ける方法で成型することで、被覆板状チタン酸粒子に起因する意匠性を高めることができる。そのような成型方法としては、例えば、ブロー成型や圧縮成型が挙げられる。また、成型品を加熱し、延伸してもよい。この方法によっても同様に、被覆板状チタン酸粒子に起因する意匠性を高めることができる。
 以下、本発明の被覆板状チタン酸粒子の製造方法について説明する。本発明の被覆板状チタン酸粒子は、板状チタン酸の粒子表面にアルミニウムの酸化物及び/又は水酸化物を存在させ、更にアニオン性界面活性剤で処理して製造する。原料となる板状チタン酸は、例えば以下のようにして製造したものを用いることができる。
(板状チタン酸粒子の製造)
 まず、チタン酸金属塩粉末を製造する。チタン酸金属塩粉末は、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウムなどのアルカリ金属の炭酸塩又は水酸化物と、酸化チタンとを原料とする。アルカリ金属の炭酸塩又は水酸化物としては、二種類の異なるアルカリ金属(M及びM’)の炭酸塩又は水酸化物を用いる。二種類の異なるアルカリ金属(M及びM’)の炭酸塩又は水酸化物と酸化チタンとを、好ましくは、M/M’/Tiのモル比で3/1/5から3/1/11の割合で混合し、1050℃以上1200℃以下程度で焼成する。その他の焼成条件、例えば、昇降温速度、焼成時間、焼成雰囲気などには特に制限はなく、適宜設定してよい。更に必要に応じて焼成後のものを解砕し、チタン酸金属塩粉末を得る。
 得られたチタン酸混合アルカリ金属塩粉末は、ホスト骨格中のTi4+席の一部が、層間のアルカリ金属とは異なるアルカリ金属イオンで置換された、組成式M[M’x/3Ti2-x/3]O(式中のM,M’は各々相違するアルカリ金属であり、xは0.50~1.0である)で示される、斜方晶の層状構造(レピドクロサイト型の結晶構造)を有する化合物であることが好ましい。組成式中のxは、出発原料の混合比を変化させることでコントロールできる。
 次に、チタン酸金属塩粉末を水溶媒に懸濁した後、酸溶液を添加し、金属イオンを抽出(チタン酸金属塩中の金属イオンと、酸中の陽イオンとをイオン交換)することによって層状チタン酸を生成させる。酸水溶液としては、塩酸や硫酸などの無機酸、又は酢酸、しゅう酸などの有機酸の水溶液を用いることができる。
 上記層状チタン酸として、層と層との間の金属イオンが水素イオンで置換され、かつ、ホスト骨格中のTi4+席の一部も置換された組成式H4x/3Ti2-x/3・nHO(式中xは0.50~1.0であり、nは0~2である)で示される、斜方晶の層状構造を有する化合物が好ましい。すべての金属イオンが水素イオンに置換されている必要はなく、本発明の効果が得られる範囲で金属イオンが残存していてもよい。
 次に、層状チタン酸と水性溶液(水を主成分とする溶液)とを混合してスラリーを調製し、これに水溶性の塩基性有機化合物を混合する。本発明において「水溶性」とは、水100gに対して10g以上溶ける性質を意味する。上記工程により、層状チタン酸に含まれる水素イオンと塩基性有機化合物の交換反応により塩基性有機化合物が層間に挿入され、少なくとも一部の層を膨潤及び/又は剥離して板状チタン酸粒子が得られる。
 水溶性の塩基性有機化合物には特に制限はなく、任意の塩基性有機化合物を一種又は二種以上適宜選択して用いることができる。具体例としては、
(1)水酸化4級アンモニウム化合物(水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、水酸化テトラプロピルアンモニウム、水酸化テトラブチルアンモニウム等)、(2)炭素数5以下のアルキル基を有するアミン化合物(プロピルアミン、ジエチルアミン等)、(3)アルカノールアミン化合物(エタノールアミン、アミノメチルプロパノール等)などが挙げられる。中でもアルカノールアミン化合物が好ましく、アミノメチルプロパノールを用いることがより好ましい。
 層状チタン酸の剥離の程度は、用いる塩基性有機化合物の種類やその使用量、層状チタン酸のスラリー濃度、両者を接触させる際のスラリーの温度やpH、混合の速度や時間などの条件を適宜設定することによって制御することができる。これにより、得られる板状チタン酸粒子の厚みを所望の厚みに制御することができる。
 こうして得た板状チタン酸粒子を分散させたスラリー(すなわち、板状チタン酸スラリー)について、公知の方法によって固液分離し、更に必要に応じて洗浄し、乾燥を行うことができる。例えば、板状チタン酸スラリーを遠心分離して、沈降物と溶液を分取し、乾燥して固形分を得ることもできる。又は、板状チタン酸スラリーを噴霧乾燥して、固形分を得ることもできる。更に、複数の公知の固形分の分取及び洗浄方法を組み合わせて固形分を得ることもできる。
 得られた固形分に必要に応じて粉砕を行うことができる。粉砕には前述の公知の粉砕機を用いることができる。板状チタン酸粒子の形状(薄片面の寸法、大きさ)を維持する観点からは粉砕力の弱い機器が好ましい。そのような粉砕機としては、例えば、ハンマーミル、ピンミルが挙げられる。
(含水アルミナ処理)
 板状チタン酸の粒子表面にアルミニウムの水酸化物(含水アルミナ)を存在させる。このような処理は水性溶液中で行うことができる。例えば、板状チタン酸粒子を水性溶液に分散させたスラリー(すなわち、板状チタン酸水性スラリー)を用意し、このスラリーに原料となるアルミニウム化合物(アルミニウム源)を添加する。更にスラリーのpHを調整してアルミニウム源からアルミニウムの水酸化物(含水アルミナ)を析出させて、板状チタン酸の粒子表面に存在させることができる。
 原料となるアルミニウム源としては、中和によってアルミニウムの水酸化物(含水アルミナ)を析出するものを用いることができ、例えば、アルミン酸ナトリウムや硫酸アルミニウムなどを用いることができる。アルミニウム源の添加量は、Al換算で1質量%以上30質量%以下であることが好ましく、3質量%以上25質量%以下であることがより好ましく、5質量%以上20質量%以下であることが更に好ましい。
 また、アルミニウム源を中和する際の水性スラリーのpHとしては、5以上12以下の範囲が好ましく、6以上9以下の範囲がより好ましい。該スラリーのpH調整には、各種の酸や塩基を用いることができる。例えば、アルミニウム源としてアルミン酸ナトリウムを用いる場合には、硫酸や塩酸などを用いることができる。また、アルミニウム源として硫酸アルミニウムを用いる場合には、水酸化ナトリウムやアンモニア水などを用いることができる。
 アルミニウム源を中和する際には、アルミニウム源と酸又は塩基の添加の順序は特に限定されない。例えば、板状チタン酸水性スラリーにアルミニウム化合物を予め添加しておき、そこに酸又は塩基を添加してスラリーのpHを調整してもよい。又は、板状チタン酸スラリーに、アルミニウム源と酸又は塩基とを同時に添加しながら、スラリーのpHを所定値に維持するようにしてもよい。
 アルミニウム源を中和する際のスラリーの温度は、50℃以上95℃以下に維持することが好ましく、70℃以上90℃以下に維持することがより好ましい。このような温度範囲に維持することで、アルミニウムの水酸化物(含水アルミナ)を板状チタン酸の粒子表面に対してより緻密に処理(被覆)することができる。その結果、後段のアニオン性界面活性剤の処理によってアニオン性界面活性剤が上記処理(被覆)後の板状チタン酸の粒子表面により吸着され易くなるので、好ましい。スラリーの温度は、アルミニウム源の中和を開始する前に上記の所定温度に昇温しておくことが好ましい。また、アルミニウム源の中和が完了した後も、上記の所定温度を維持したまま、数分~数時間の間放置(熟成)してもよい。
 上記のような処理を行った後のスラリーについて、必要に応じて公知の方法にて固液分離し、更に必要に応じて乾燥、焼成する。固液分離と乾燥とを同時に行う方法として、噴霧乾燥を用いることができる。乾燥や焼成の温度によって、アルミニウムの水酸化物(含水アルミナ)が、アルミニウムの酸化物(アルミナ)に変化する。例えば、乾燥温度を200℃程度に設定した場合、アルミニウムの水酸化物(含水アルミナ)の一部が酸化物(アルミナ)に変化することで、アルミニウムの酸化物と水酸化物とが混在した状態となる。また、より高い温度(例えば300℃以上)で焼成した場合には、ほとんどのアルミニウムの水酸化物(含水アルミナ)は酸化物(アルミナ)に変化する。
(アニオン性界面活性剤による処理)
 アルミニウムの酸化物及び/又は水酸化物で処理された板状チタン酸粒子を上述のアニオン性界面活性剤で処理する。このような処理操作についても溶液中で行うことができる。例えば、上記のアルミニウムの酸化物及び/又は水酸化物を粒子表面に有する(すなわち、上記のアルミニウムの酸化物及び/又は水酸化物が粒子表面に存在する)板状チタン酸とアニオン性界面活性剤とを、溶液中で混合する。好ましくは、上記のアルミニウムの酸化物及び/又は水酸化物を粒子表面に有する板状チタン酸と、主鎖の炭素数が5以上である炭化水素系アニオン性界面活性剤及び/又は炭素数が4以上であるフッ素系アニオン性界面活性剤とを、溶液中で混合する。上記の板状チタン酸スラリー(すなわち、粒子表面がアルミニウムの酸化物及び/又は水酸化物で処理された板状チタン酸粒子を分散させたスラリー)に、アニオン性界面活性剤を添加し、所定の時間混合してもよく、アニオン性界面活性剤の溶液に上記の板状チタン酸粒子又は板状チタン酸スラリーを添加し所定の時間混合してスラリーにしてもよい。溶媒としては、水又は水と有機溶剤の混合溶媒を用いることができる。アニオン性界面活性剤は、水には容易に溶解しないものもある。そのような場合には、エタノールなどの有機溶媒と水との混合溶液を溶媒として用いることができる。
 このような処理に用いる炭化水素系アニオン性界面活性剤としては、上述の通り、カルボン酸型、スルホン酸型、硫酸エステル型、リン酸エステル型のものなどを用いることができ、フッ素系アニオン性界面活性剤としては、カルボン酸型、スルホン酸型、リン酸エステル型のものなどを用いることができる。アニオン性界面活性剤の投入量としては、板状チタン酸に対して0.01質量%以上30質量%以下であることが好ましく、0.5質量%以上30質量%以下であることが好ましく、5質量%以上25質量%以下であることが更に好ましい。
 アニオン性界面活性剤で処理する際の上記のスラリーの温度は、室温(10~30℃)でもよく、上記の含水アルミナ処理の温度下でもよく、加温(30~95℃)してもよい。室温下であっても加温下であっても、アルミニウムの酸化物及び/又は水酸化物で処理された板状チタン酸の粒子表面にアニオン性界面活性剤を十分に吸着させたり反応させたりすることができる。スラリーの混合時間は、数分~数時間の範囲で適宜設定することができる。
 以上のようにして、粒子表面がアルミニウムの酸化物及び/又は水酸化物で処理され、更にアニオン性界面活性剤で処理された板状チタン酸粒子は、必要に応じて、遠心分離したり固液分離したりしてもよく、公知の方法にて適宜洗浄、乾燥などを必要に応じて行うことができる。こうすることで、本発明の被覆板状チタン酸粒子を得ることができる。
 以下の実施例、比較例により本発明をより詳しく説明するが、本発明は実施例に限定されることはない。
(板状チタン酸粒子の製造)
 実施例及び比較例に用いる板状チタン酸粒子は、以下のようにして製造した。
(製造例1)
 酸化チタン(石原産業製酸化チタンA-100)、炭酸カリウム及び炭酸リチウム(ともに関東化学製試薬)を質量比100:40:9.2でメノウ乳鉢にて十分混合した後、大気中、1150℃で5時間焼成し斜方晶型レピドクロサイト構造のチタン酸リチウムカリウム(K0.8Li0.27Ti1.73)を合成した。得られたチタン酸リチウムカリウムをメノウ乳鉢にて解砕し、チタン酸リチウムカリウム粉末を得た。
 得られたチタン酸リチウムカリウム粉末と、その4倍質量の1.1規定硫酸水溶液とを混合し30分間撹拌してイオン交換を行い、層状チタン酸の固形物とした。得られた層状チタン酸固形物をろ過、洗浄し、層状チタン酸ケーキを得た。
 得られた層状チタン酸ケーキをTiO換算で8.5質量%となるように再度純水に分散させ、層状チタン酸分散液とした。当該層状チタン酸分散液とアンモニア水を混合し、pHを8.7に調整した後、TiO100gあたり21.4gの2-アミノ-2-メチル-1-プロパノール90質量%水溶液(層状チタン酸に含まれる水素イオンに対して0.3中和当量)を添加し、室温で1時間、撹拌することにより、板状チタン酸分散液を得た。
 スラリースクリーナー(アコージャパン株式会社製 SS95×250)に目開き10μmのメッシュを取り付け、得られた板状チタン酸分散液を純水で2倍希釈した溶液を18L/時で流し、網上の板状チタン酸分散液を回収した。
 網上の板状チタン酸分散液を3倍希釈し、遠心分離機(三菱化工機株式会社製、SJ10F)で遠心分離した。得られた沈降物(板状チタン酸ケーキ)を、スプレードライヤー(大川原化工機株式会社製 L-8i)を用いて、入口温度190℃、出口温度85℃の条件で噴霧乾燥し、板状チタン酸粒子として板状チタン酸粉末Aを得た。
 この板状チタン酸粉末Aの粒度を測定したところ、体積粒度分布におけるメジアン径(D50)は20.4μmであり、累積10%粒子径(D10)は10.1μmであり、累積90%粒子径(D90)は39.1μmであった。測定条件は下記の通りである。
 測定装置:レーザー回折/散乱式粒子径分布測定装置(株式会社堀場製作所製、LA-950)
 屈折率:2.50
(実施例1)
(1)含水アルミナ処理
 上記製造例の板状チタン酸粉末Aを固形分10質量%となるように純水に分散させてスラリーとし、スラリーの温度を90℃まで昇温した。次に硫酸(4.6規定)によりスラリーのpHを7.0に調整した後、板状チタン酸に対し、Al換算で10質量%に相当するアルミン酸ナトリウム水溶液と硫酸(1.1規定)とを、スラリーのpHが7.0~7.5に保持されるように同時に添加してアルミン酸ナトリウムを中和し、更に1時間熟成して含水アルミナ(アルミニウムの水酸化物)で板状チタン酸を処理した。このスラリーを10000rpmで10分間遠心分離し、板状チタン酸ケーキBを得た。
(2)アニオン性界面活性剤の処理
 板状チタン酸に対して20質量%のラウリルリン酸を純水とエタノールの質量比5:3の混合液に溶解させ、この溶液に対して、室温下、板状チタン酸ケーキBを固形分15質量%になるように混合してスラリーとした。30分間撹拌した後、スラリーを10000rpmで10分間遠心分離し、板状チタン酸ケーキCを得た。次に、板状チタン酸ケーキCに純水を加え、固形分5質量%のスラリーを調製した。当該スラリーを、スプレードライヤー(大川原化工機株式会社製 L-8i)を用いて、入口温度190℃、出口温度85℃の条件で噴霧乾燥し、実施例1の被覆板状チタン酸粒子の粉末を得た。
(実施例2及び実施例3)
 実施例1の(1)アルミナ処理工程において、アルミン酸ナトリウム水溶液の添加量をAl換算で3質量%、又は6質量%にしたこと以外は実施例1と同様にして、実施例2の被覆板状チタン酸粒子の粉末、及び実施例3の被覆板状チタン酸粒子の粉末を得た。
(実施例4及び実施例5)
 実施例1の(2)アニオン性界面活性剤処理工程において、ラウリルリン酸の添加量を板状チタン酸に対して5質量%、10質量%にしたこと以外は実施例1と同様にして、実施例4の被覆板状チタン酸粒子の粉末、及び実施例5の被覆板状チタン酸粒子の粉末を得た。
(実施例6)
 実施例1の(1)アルミナ処理工程において、スラリーの温度を90℃に昇温するところを60℃にしたこと以外は実施例1と同様にして、実施例6の被覆板状チタン酸粒子の粉末を得た。
(実施例7~実施例9)
 実施例1の(2)アニオン性界面活性剤処理工程において、ラウリルリン酸の代わりに、板状チタン酸に対して10質量%の2-エチルヘキシルアシッドホスフェート(城北化学工業株式会社製 JP-508)、アルキル(C12,C14,C16,C18)アシッドホスフェート(城北化学工業株式会社製 JP-512)、イソトリデシルアシッドホスフェート(城北化学工業株式会社製 JP-513)をそれぞれ添加したこと以外は実施例1と同様にして、実施例7~実施例9の被覆板状チタン酸粒子の粉末を得た。
(実施例10)
 実施例1の(2)アニオン性界面活性剤処理工程において、ラウリルリン酸の代わりに、板状チタン酸に対して20質量%のラウリルリン酸ナトリウムを純水に溶解し、板状チタン酸ケーキBを固形分15質量%になるように混合してスラリーとした。30分間撹拌した後、スラリーを10000rpmで10分間遠心分離し、板状チタン酸ケーキDを得た。次に、板状チタン酸ケーキDに純水を加え、固形分8質量%のスラリーを調製した。当該スラリーを、スプレードライヤー(大川原化工機株式会社製 L-8i)を用いて、入口温度190℃、出口温度85℃の条件で噴霧乾燥し、実施例10の被覆板状チタン酸粒子の粉末を得た。
(実施例11~実施例15)
 実施例10の(2)アニオン性界面活性剤処理工程において、ラウリルリン酸ナトリウムの代わりに、板状チタン酸に対して10質量%のラウリン酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキル(12~15)エーテルリン酸(東邦化学工業株式会社製 フォスファノール(登録商標)RS-710)、ポリオキシエチレンラウリルエーテルリン酸(東邦化学工業株式会社製 フォスファノール(登録商標)RD-510Y)、ポリオキシエチレンラウリルエーテルリン酸(東邦化学工業株式会社製 フォスファノール(登録商標)RB-410)をそれぞれ添加したこと以外は実施例10と同様にして、実施例11~15の被覆板状チタン酸粒子の粉末を得た。
(実施例16~実施例18)
 実施例1の(2)アニオン性界面活性剤処理工程において、ラウリルリン酸の代わりに、板状チタン酸に対して5質量%のパーフルオロアルキル酸塩(AGCセイミケミカル株式会社製 サーフロン(登録商標)S-211)、パーフルオロブチルスルホン酸、パーフルオロアルキルリン酸エステル(AGCセイミケミカル株式会社製 FPE-50)をそれぞれ添加したこと以外は実施例1と同様にして、実施例16~実施例18の被覆板状チタン酸粒子の粉末を得た。
(実施例19)
 実施例1の(2)アニオン性界面活性剤処理工程において、ラウリルリン酸の代わりに、板状チタン酸に対して0.05質量%のパーフルオロアルキルリン酸エステルを添加したこと以外は実施例1と同様にして、実施例19の被覆板状チタン酸粒子の粉末を得た。
(比較例1)
 上記の「(1)含水アルミナ処理」工程及び「(2)アニオン性界面活性剤処理」工程を経ていない未処理の板状チタン酸粉末Aを、比較例1の試料とした。
(比較例2)
 板状チタン酸ケーキBに純水を加え、固形分8質量%のスラリーを調製した。当該スラリーを、スプレードライヤー(大川原化工機株式会社製、L-8i)を用いて、入口温度190℃、出口温度85℃の条件で噴霧乾燥した。これにより、板状チタン酸の粒子表面を含水アルミナ(アルミニウムの水酸化物)で処理した(すなわち、上記の「(2)アニオン性界面活性剤処理」工程は経ていない)比較例2の試料を得た。
(比較例3)
 板状チタン酸に対して20質量%のラウリルリン酸を純水とエタノールの質量比で5:3の混合液に溶解させ、板状チタン酸粉末Aを固形分15質量%になるように混合した。30分間撹拌した後、10000rpmで10分間遠心分離し、板状チタン酸ケーキEを得た。次に、板状チタン酸ケーキEに純水を加え、固形分8質量%のスラリーを調製した。当該スラリーを、スプレードライヤー(大川原化工機株式会社製、L-8i)を用いて、入口温度190℃、出口温度85℃の条件で噴霧乾燥した。これにより、未処理の(すなわち、上記の「(1)含水アルミナ処理」工程は経ていない)板状チタン酸の粒子表面をラウリルリン酸で処理した比較例3の試料を得た。
(比較例4)
 実施例10の(2)アニオン性界面活性剤処理工程において、ラウリルリン酸ナトリウムの代わりに20質量%のテトラブチルホスホニウム(カチオン性界面活性剤)を添加したこと以外は実施例10と同様にして、比較例4の試料を得た。
(比較例5)
 0.3gの酢酸ブチル/キシレン(質量比で1:1)混合液にn-オクチルアミン0.05gを溶かし込み、これに板状チタン酸粉末Aを0.50g加えて混合した。これにより、比較例5の試料である板状チタン酸粒子の有機溶剤分散体を得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
(評価用塗膜の作製)
 20mlのスクリュー管瓶に、顔料として、実施例1~19の被覆板状チタン酸粒子の粉末又は比較例1~5の試料をそれぞれ投入し、更に6.9gのアクリル樹脂塗料(日本ペイント株式会社製、nax(登録商標)アドミラ(登録商標)アルファ280補正用クリヤーと901バインダーの質量比で3.6:1)を添加して、顔料の質量/樹脂の不揮発分の質量(P/B)を0.25とした。これをペイントシェーカーで5分間混合し、塗料を作製した。作製した塗料を、PETフィルム(東レ株式会社製、ルミラー(登録商標)T60)上に、8milのドクターブレードを用いて塗布し、60℃で30分間強制乾燥を行い、実施例1~19、比較例1~5の評価用塗膜を作製した。
(シルキー感(緻密感、粒子感)の評価)
 作製した塗膜のシルキー感を目視で評価した。シルキー感の指標としては、緻密感と粒子感の二種を用いた。緻密感とは絹のような継ぎ目のない滑らかな意匠であり、緻密感があるものから順に、1~3の三段階で評価した。粒子感とは粒子それぞれが単独で輝きキラキラとしているように見える意匠であり、粒子感が感じられないものを1、キラキラ感の強いものを3として、1~3の三段階で評価した。そのため、緻密感と粒子感がともに1であるものが最も高いシルキー感を示すことになる。評価結果を表2に示す。実施例1~19はいずれも、最も高いシルキー感を示すことが確認できた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
(陰影感の評価)
 作製した塗膜の裏面に白黒チャート紙の白地を当て、多角度測色計(BYK社 BYK-mac(登録商標)i)を用いて光源を-45°の方向から照射し、ハイライト(受光角15°)及びシェード(受光角110°)の明度(L)値を測定した。3回の測定結果からそれぞれの平均のLを求め、ハイライトのL 15°からシェードのL 110°を引いてΔLを算出し、陰影感を評価した。評価結果を表3に示す。
(耐黄変性の評価)
 作製した塗膜に、ブラックライト蛍光灯(パナソニック株式会社製 FL20SBLB)によって3mW/cmの光強度を有するブラックライトを24時間照射した。その後、作製した塗膜の裏面に白黒チャート紙の下地を当て、多角度測色計(BYK社 BYK-mac(登録商標)i)を用いて光源を-45°の方向から照射し、ハイライト(受光角15°)及びシェード(受光角110°)の色度(b)値を測定した。3回の測定結果から平均のb 15°を求め、ブラックライト照射後のb 15°からブラックライト照射前のb 15°を引いて、Δb 15°を算出した。またΔb 110°は3回の測定結果から平均のb 110°を求め、ブラックライト照射後のb 110°からブラックライト照射前のb 110°を引いて算出し、耐黄変性を評価した。評価結果を表3に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 表3に示したように、各実施例の被覆板状チタン酸粒子は、いずれも含水アルミナ(アルミニウムの水酸化物)で処理され、更に主鎖の炭素数が5以上の炭化水素基を有するアニオン性界面活性剤、又は炭素数が4以上のフルオロアルキル鎖を有するフッ素系アニオン性界面活性剤で処理されている。このような実施例の被覆板状チタン酸粒子を用いて塗膜を形成した場合、ΔLの値が大きく(具体的には、本試験系におけるΔLの値が40以上であり)、目視でも十分な陰影感を示していることが確認できた。一方で、Δb 15°とΔb 110°の値については十分に小さく(具体的には、本試験系におけるΔb 15°とΔb 110°の値がともに2以下であり)、目視でも塗膜の黄変が抑制されていることが確認できた。
 また、実施例1と実施例6の結果を比較すると、含水アルミナ処理時の温度がより高いほうが、ΔLの値がより大きく、目視での陰影感もより良好である。これは、処理時の温度が高いことによって、含水アルミナがより緻密に板状チタン酸の表面を覆い、アニオン性界面活性剤の吸着が促進されたことで、有機溶剤系塗料における被覆板状チタン酸粒子の分散安定性がより向上したためであると理解される。
 これに対して、表3に示したように、上記の「(1)含水アルミナ処理」及び「(2)アニオン性界面活性剤処理」が施されていない未処理の板状チタン酸(比較例1)を用いたり、含水アルミナ処理のみが施された(すなわち、上記の「(1)含水アルミナ処理」のみが施され、上記の「(2)アニオン性界面活性剤処理」が施されていない)板状チタン酸(比較例2)を用いたり、又は、炭素数が12の直鎖の炭化水素基を有するアニオン性界面活性剤による処理のみが施された(すなわち、上記の「(1)含水アルミナ処理」が施されずに上記の「(2)アニオン性界面活性剤処理」のみが施された)板状チタン酸(比較例3)を用いた場合には、塗膜の黄変はほとんど生じないものの、ΔLの値が小さく(具体的には、本試験系におけるΔLの値が40未満であり)、目視の陰影感は十分でないことが確認できた。比較例4のように、含水アルミナ処理に加えて、別の界面活性剤(カチオン性で、直鎖部分の炭素数が4)で処理した板状チタン酸を用いた場合でも、同様の傾向が見られた。比較例1~4の処理では、板状チタン酸の粒子表面が十分に疎水化されず、従って、有機溶剤系塗料中での板状チタン酸粒子の分散安定性が確保できないためであると理解される。
 また、比較例5のように、板状チタン酸と長鎖の炭化水素基を有するアミン化合物を含む有機溶剤分散体を用いた場合、ΔLの値が大きく、目視でも十分な陰影感を示しているものの、Δb 15°とΔb 110°の値がともに大きく、目視でも塗膜の黄変が生じていることが確認できた。有機溶剤分散体中に含まれるアミン化合物が、塗膜の黄変の原因となっているためであると理解される。
(密着性評価用塗料の作製)
 225mlのマヨネーズ瓶に、顔料として実施例16~19の被覆板状チタン酸粒子の粉末をそれぞれ3g投入し、更に33.4gのアクリル樹脂塗料(日本ペイント株式会社製、nax(登録商標)アドミラ(登録商標)アルファ280補正用クリヤーと901バインダーの質量比で3.6:1)を添加して、顔料の質量/樹脂の不揮発分の質量(P/B)を0.25とした。これをペイントシェーカーで5分間混合した後に、シンナー(日本ペイント株式会社製、nax(登録商標)アドミラ(登録商標)アルファ500スタンダードシンナー)にて粘度カップ(アネスト岩田株式会社製、NK-2カップ) で10秒となるように塗料粘度を調整した。これに硬化剤(日本ペイント株式会社製、nax(登録商標)ウルトラハードナー)を投入して、密着性評価用塗料を作製した。
(密着性評価用塗膜の作製)
 35mm×150mm×0.8mmの鋼板の表面をサンドペーパー(#400)にて研磨し後、アクリルウレタン樹脂塗料(日本ペイント株式会社製、nax(登録商標)ウレタンプラサフプロV1ホワイト、nax(登録商標)#20ウルトラハードナー標準型、nax(登録商標)マルチ #20スタンダードウレタンシンナーNEO(2石)を質量比で10:1.5:3)をアネスト岩田株式会社製スプレーガン(KIWAMI-1-14KP6)で、手元圧0.15MPa、吐出量開度2.0回転、エアー量開度全開、パターン幅開度全開の条件の下、塗膜膜厚が50μmとなるように塗布した。10分間以上セッティング後、60℃、40分間強制乾燥した後、サンドペーパー(#400)にて研磨した。次に、上記した密着性評価用塗料をアネスト岩田株式会社製スプレーガン(W-101-138BGC)で、手元圧0.15MPa、吐出量開度1.5回転、エアー量開度全開、パターン幅開度全開の条件の下、塗膜膜厚が30μmとなるように塗布し、30分間以上セッティング後、60℃、30分間強制乾燥した。これに、クリヤー塗料(関西ペイント株式会社製、レタン(登録商標)PG80III026クリヤー、レタン(登録商標)PG80III026クリヤー硬化剤、レタン(登録商標)PGシンナー標準形を質量比で10:1:4)をアネスト岩田株式会社製スプレーガン(KIWAMI-1-14KP6)で、手元圧0.15MPa、吐出量開度2.0回転、エアー量開度全開、パターン幅開度全開の条件の下、塗膜膜厚が40μmとなるように塗布した。30分間以上セッティング後、60℃、12時間強制乾燥し、密着性評価用塗膜を作製した。
(密着性の評価)
 塗膜の密着性は、碁盤目試験によって評価を行った。密着性評価用塗膜面にカッターナイフを垂直に当て、素地に達する等間隔の平行線を11本引き、これらの平行線に交わる等間隔の平行線11本を引いて、4本の直線に囲まれた正方形を100マス描く。平行線の間隔は、2mmとする。接着テープ(ニチバン株式会社製、ニチバンセロテープ(登録商標)Lパック24)を試験片の碁盤目の切削を行ったと面に気泡を含まないように均一に圧着した。接着テープの一方の端を持ち、塗膜垂直面から45°の方向で試験片からテープを引き剥がした。2mm四方に区切った内部で塗膜の剥離が50%以下であったマスの数を調べ、初期密着性を評価した。初期密着性の値は大きいほど密着性に優れていることを意味する。
 次に、恒温水槽に純水を入れ、40℃に保ち、塗膜を形成した鋼板の1/2以上が水に浸るようにした。浸漬168時間後に、水槽から取り出し、布(ウエス)などで水滴や汚染物を拭き取り、12時間放置して、同じようにして碁盤目試験を行った。結果を表4に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 表4に示したように、含水アルミナ(アルミニウムの水酸化物)及び炭素数が4以上の主鎖のフッ素系アニオン性界面活性剤が処理されている被覆板状チタン酸粒子を用いて形成した塗膜は、基材への高い初期密着性と耐水密着性を示していることが確認できた。
 以上より、本実施例の被覆板状チタン酸粒子は、含水アルミナ(アルミニウムの水酸化物)で処理され、更に主鎖の炭素数が5以上であるアニオン性界面活性剤、又は炭素数が4以上のフルオロアルキル鎖を有するフッ素系アニオン性界面活性剤で処理されていることにより、これを用いた有機溶剤系塗料において、十分なシルキー感や陰影感と、優れた耐黄変性とを両立できることが分かる。
 特に、炭素数が4以上のフルオロアルキル鎖を有するフッ素系アニオン性界面活性剤で処理した被覆板状チタン酸粒子については、これを用いて形成した塗膜で基材への密着性と耐水性を確保することができる。
 本発明によれば、板状チタン酸を有機溶剤系塗料に適用することが可能であり、シルキー感と陰影感ともに良好な意匠性塗膜を実現することができる。しかも、紫外光への長時間の曝露など、比較的シビアな環境下に置かれた場合であっても塗膜の変色(黄変)が十分に抑制される。このため、本発明の被覆板状チタン酸粒子は特に有機溶剤系塗料に配合して用いることで、従来にない独特の意匠感を持つ物品を実用に供することができる。

Claims (12)

  1.  板状チタン酸の粒子表面に、アルミニウムの酸化物及び/又は水酸化物と、アニオン性界面活性剤とが存在する、被覆板状チタン酸粒子。
  2.  前記アニオン性界面活性剤は、主鎖の炭素数が5以上である炭化水素系アニオン性界面活性剤及び/又は炭素数が4以上であるフッ素系アニオン性界面活性剤である、請求項1に記載の被覆板状チタン酸粒子。
  3.  前記アニオン性界面活性剤は、前記板状チタン酸の粒子表面上の前記アルミニウムの酸化物及び/又は水酸化物の上に存在している、請求項1又は請求項2に記載の被覆板状チタン酸粒子。
  4.  前記アニオン性界面活性剤の含有量は、前記板状チタン酸に対して0.01質量%以上30質量%以下である、請求項1乃至請求項3の何れかに記載の被覆板状チタン酸粒子。
  5.  前記アルミニウムの酸化物及び/又は水酸化物の含有量は、前記板状チタン酸に対してAl換算で1質量%以上30質量%以下である、請求項1乃至請求項4の何れかに記載の被覆板状チタン酸粒子。
  6.  請求項1乃至請求項5の何れかに記載の被覆板状チタン酸粒子を含む、意匠性顔料。
  7.  請求項1乃至請求項5の何れかに記載の被覆板状チタン酸粒子と有機溶剤とを含む、有機溶剤分散体。
  8.  請求項1乃至請求項5の何れかに記載の被覆板状チタン酸粒子と樹脂成分とを含む、塗料組成物。
  9.  請求項1乃至請求項5の何れかに記載の被覆板状チタン酸粒子と樹脂成分とを含む、プラスチック組成物。
  10.  アルミニウムの酸化物及び/又は水酸化物が粒子表面に存在する板状チタン酸と、アニオン性界面活性剤とを、溶液中で混合する工程を含む、被覆板状チタン酸粒子の製造方法。
  11.  前記アニオン性界面活性剤として、主鎖の炭素数が5以上である炭化水素系アニオン性界面活性剤及び/又は炭素数が4以上であるフッ素系アニオン性界面活性剤を用いる、請求項10に記載の被覆板状チタン酸粒子の製造方法。
  12.  板状チタン酸の粒子表面に前記アルミニウムの酸化物及び/又は水酸化物を存在させる工程を含み、該工程は、前記板状チタン酸粒子とアルミニウム源とを含む水性スラリーの温度を50℃以上95℃以下に維持するとともに、前記水性スラリーのpHを5以上12以下に維持することを含む、請求項10又は請求項11に記載の被覆板状チタン酸粒子の製造方法。
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