(57)【要約】【課題】素材に塗布することにより、密着性、耐薬品性、親水性、帯電防止性、光透過性、イオン吸着性の少なくとも一つを有するコーティング膜を形成することが可能な機能性酸化スズコーティング液組成物を提供すること。【解決手段】４価の酸化スズもしくはその水和物が溶媒に高分散したゾルであり、主溶媒が水であることを特徴とするゾルを用いる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化スズもしくはその水和物が溶媒に分散した機能性酸化スズゾル。
【請求項２】
溶媒が水もしくは水とアルコールの混合溶媒であることを特徴とする請求項１に記載の機能性酸化スズゾル。
【請求項３】
４価のスズを含有することを特徴とする請求項２に記載の機能性酸化スズゾル。
【請求項４】
ｐＨが３〜９の範囲にあることを特徴とする請求項３に記載の機能性酸化スズゾル。
【請求項５】
スズ濃度が０．０００１〜０．１ｍｏｌ／Ｌの範囲であることを特徴とする請求項４に記載の機能性酸化スズゾル。
【請求項６】
ゾル中の不純物イオンが１．０ｇ／Ｌ以下であることを特徴とする請求項５に記載の機能性酸化スズゾル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、得られるコーティング膜が各種の機能を有する機能性酸化スズゾルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プラスチックなどの素材へ機能性を付与する際、機能性塗料のコーティングやプラスチックそのものへ添加剤を加えることで素材そのものを改質し、機能性を持たせることが行われている。
【０００３】
機能性塗料のコーティングでは、機能性をもつ材料を溶媒に分散させ、これを機能性塗料として用いることで、素材へ、密着性、耐薬品性、親水性、帯電防止性などの機能性を付与する手法が提案されている。
【０００４】
特許文献１には、金属酸化物として酸化スズやシリカを有機溶剤へ分散させ、塗料として素材にコーティングする方法が提案されている。また、特許文献２では、アルコキシシラン中に金属酸化物やカーボンブラックを混合し、分散させた塗料を用いる手法が提案されている。
【０００５】
それ以外のコーティングとしては、例えば、特許文献３のように、金属酸化物をスパッタリングなどの手法を用いて素材へコーティングする手法も提案されている。
【０００６】
しかしながら、有機溶剤やアルコキシシランを使用する機能性塗料では、使用する有機溶剤が高価なことや、蒸発する有機溶剤に臭気や毒性を有するものが含まれている場合が多い。そのため、作業環境への影響が大きいことや屋内で作業する際には防爆設備が必要であるといった問題点がある。また素材の種類によっては有機溶媒に侵されてしまうものもあり、このような素材に利用することはできない。
【０００７】
スパッタリング手法を用いる場合、スパッタリング装置が高価であることや、立体的な形状の素材への処理は難しいといった問題も挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１３−１３０５９３号公報
【特許文献２】特開  平１０−２７９８８５号公報
【特許文献３】特開２０１４−１１１８１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
機能性塗膜を用いたコーティングにおいて、その作業環境安全性や価格面を考慮すると、水性の塗料が望ましく、かつ溶媒に水を用いることが特に望ましい。しかしながら、酸化スズなどの金属酸化物は水中で不安定であり凝集する傾向を持つ。そのため、一般的には、分散性向上を目的として、有機溶媒の利用や有機添加剤を用いるのが現状である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、主溶媒に水を用いた機能性酸化スズコロイドからなるゾルである。このゾルから素材に形成されるコーティング膜が、素材に様々な機能を付与させることが可能な機能性酸化スズゾルを提供することを目的とする。
【００１１】
ここで、機能性としては、帯電防止性、光透過性、耐薬品性、密着性、親水性、イオン吸着性といった機能を示す。
【００１２】
なお、光透過性とはコーティング膜の可視光領域での光の透過性が良好であることを示す。密着性とは素材とコーティング膜の密着性だけでなく、素材と塗膜など他の材料の中間層としてコーティング膜処理を行うことで密着性を向上させる、いわゆるバインダー効果も含まれる。イオン吸着性とは、コーティング膜上にイオンを吸着させる能力のことを示す。例えば、コーティング膜を施した素材を水中に浸漬することで、水中のイオン成分を吸着させる能力のことを示す。
【００１３】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、極めて高い分散性をもつ酸化スズもしくはその水和物を合成することに成功した。通常の酸化スズは水中において凝集し、沈殿してしまう。本発明者はこれらの課題に対し、沈殿した酸化スズを洗浄するとともに、溶媒中の不純物イオンを大幅に減少させることで、水溶液中においても安定な状態で分散される機能性酸化スズゾルを発明した。このゾルを用いて、プラスチックなどの素材にコーティング膜を形成させ、素材表面を改質することにより上記課題を解決するに至った。
本発明は以下の通りである。
【００１４】
１．酸化スズもしくはその水和物が溶媒に分散した機能性酸化スズゾル
【００１５】
２．溶媒が水もしくは水とアルコールの混合溶媒であることを特徴とする機能性酸化スズゾル
【００１６】
３．４価のスズを含有することを特徴とする機能性酸化スズゾル
【００１７】
４．ｐＨが３〜９の範囲にあることを特徴とする機能性酸化スズゾル
【００１８】
５．スズ濃度が０．０００１〜０．１ｍｏｌ／Ｌの範囲であることを特徴とする機能性酸化スズゾル
【００１９】
６．ゾル中の不純物イオンが１．０ｇ／Ｌ以下であることを特徴とする機能性酸化スズゾル
【発明の効果】
【００２０】
本発明の機能性酸化スズゾルによれば、素材に塗布して常温で乾燥させるだけで、帯電防止性、耐薬品性、親水性、イオン吸着性を発揮する。また、機能性酸化スズゾルから形成される酸化スズ膜は、ナノメートルという極めて薄い膜が基材表面の凹凸に沿って形成されるため、密着性が非常に強く、かつ光透過性が良い。さらに素材と他のコート膜の中間層としてコーティングすることで、バインダーとしての効果も期待できる。
【００２１】
本発明の機能性酸化スズゾルの主溶媒は水であるため、塗布環境において作業者が受ける影響は小さく、屋内使用の際に防爆構造といった特殊な設備がなくても使用でき、経済性に優れ、かつ大気中への有機溶媒の揮発による環境負荷の少ないゾルである。ゾルは長期間保管した場合であっても沈殿物など生じず、安定性に優れている。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は実施例１により作製した機能性酸化スズゾルの写真を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の機能性酸化スズゾルは、４価の酸化スズＳｎＯ２もしくはその水和物ＳｎＯ２・ｎＨ２Ｏが分散したゾルである。ゾルの原料として用いるスズ塩は、特に限定されるものではないが、例えば、塩化第一スズ、塩化第二スズ、酢酸スズ、硝酸スズ、臭化スズ、硫酸スズ、シュウ酸スズなどが挙げられる。
【００２４】
本発明の機能性酸化スズゾルに素材を浸漬し、引き上げることで素材表面に酸化スズのゾルが付着する。その後、室温乾燥することでゲル化し、その結果、素材表面にはナノメートル程度の膜厚の酸化スズコーティング膜が形成される。なお、素材へのコーティング膜の作製方法としては、上記手法に限定されるものではなく、ハケによる塗布、スプレー塗布、印刷などの方法でも作製可能である。
【００２５】
使用する溶媒は、主に水単独であるが、アルコールなどの水溶性有機溶媒を水に混合して使用することもできる。
【００２６】
ＳｎＯ２など２価の酸化スズを使用することもできるが、２価のスズは不安定なため４価のスズを利用することが望ましい。
【００２７】
ゾルのｐＨは３〜９の範囲が好ましく、４〜９の範囲がさらに好ましい。それ以外の範囲だと、ゲル化や酸化スズの凝集による沈殿物を生じたりする恐れがある。
【００２８】
ゾル中のスズ濃度は０．０００１〜０．１ｍｏｌ／Ｌが好ましく、０．００１〜０．１ｍｏｌ／Ｌがさらに好ましい。それ以外の範囲であると、膜が不均一になる恐れがある。
【００２９】
ゾル中での不純物イオンは１．０ｇ／Ｌ以下であることが好ましい。それ以外の範囲だと、膜が不均一になったり、ゲル化や酸化スズの凝集による沈殿物を生じたりする恐れがある。なお、不純物イオンとは、原料やゾルのｐＨ調整などに使用するイオンの中で意図して添加していないイオンを示す。具体的には、塩化物イオン、硫酸イオン、硝酸イオン、酢酸イオン、臭酸イオン、リン酸イオン、ナトリウムイオン、カルシウムイオン、カリウムイオン、マグネシウムイオン、アンモニウムイオン、金属イオンなどである。
【００３０】
ゾルの粘度調整や基材への濡れ性の改善、乾燥制御のため、エチレングリコール等の増粘剤、乾燥補助剤や界面活性剤を混合することもできる。
【００３１】
コーティング膜の導電性向上のため、機能性酸化スズゾルの中に、スズの濃度に対し１０ｗｔ％以下の濃度で金属イオンを添加することもできる。
【００３２】
ゾルを使用する温度は室温〜４０℃の範囲で使用することが好ましい。
【００３３】
素材へのゾルの塗布後は、そのまま室温で乾燥するが、乾燥時間を早めるため加熱処理をおこなっても良い。
【００３４】
本発明のゾルに適用可能な素材は、プラスチック、ガラス、セラミックスなど絶縁材料であるが、導電性材料にも適用可能である。
【実施例１】
【００３５】
次に、本発明について実施例を挙げて説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
（ゾルの作製）塩化第二スズ０．１ｍｏｌ／Ｌを蒸留水に溶解し、ｐＨを４〜９へ調整した。生じた沈殿物を取り出し、２回以上洗浄後蒸留水中に分散させ、酸化スズもしくはその水和物の分散した機能性酸化スズゾルを作製した。写真を図１に示す。ゾルは無色透明で、その後半年以上沈殿物などは確認されず安定な状態だった。
【実施例２】
【００３６】
（帯電防止性試験）実施例１で作製した機能性酸化スズゾルにアクリル板を浸漬、引き上げて表面にコーティング膜を作製した。絶縁抵抗計を用いて被膜表面のシート抵抗値を測定した。結果について表１に示す。アクリル板のみの場合と比べ、ゾルの塗布量（浸漬回数）が増えるとともにシート抵抗値が下がった。このことよりコーティング膜の帯電防止効果が確認された。
【００３７】
【表１】
2019048737.tif 000002
【実施例３】
【００３８】
（光透過性試験）実施例１で作製した機能性酸化スズゾルにガラス板を浸漬、引き上げて表面にコーティング膜を作製した。分光光度計を用いて４５０ｎｍおよび６００ｎｍの透過率を測定した。結果について表２に示す。ゾルの塗布量（浸漬回数）における透過率の減少はほとんど確認されなかった。
【００３９】
【表２】
2019048737.tif 000003
【実施例４】
【００４０】
（耐薬品性試験）実施例１で作製した機能性酸化スズゾルに透明アクリル板を浸漬、引き上げて表面にコーティング膜を作製した。アセトン−水混合溶媒にアクリル板を数秒間浸漬し、引き上げた際にアクリル板の変化について目視で観察した。コーティングしていない部分は白く変色しており、アクリル板の表面が侵されていたのに対し、コーティングした部分は透明性を保っていた。コーティング膜による耐薬品性能について確認した。
【実施例５】
【００４１】
（密着性試験）実施例１で作製した機能性酸化スズゾルにポリカーボネート板を浸漬、引き上げて表面にコーティング膜を作製した。その後、水、メタノールをそれぞれ含ませた綿棒でコーティング膜表面をよく拭いたのち、絶縁抵抗計を用いて抵抗値の変化を確認した。抵抗値は処理前後でほとんど変化せず、コーティング膜の密着性が高いことが確認された。
【実施例６】
【００４２】
（親水性試験）実施例１で作製した機能性酸化スズゾルにポリプロピレン製のシートを浸漬、引き上げて表面にコーティング膜を作製した。５μＬのメチレンブルー水溶液を滴下し、濡れ広がり面積を測定した結果、コーティングしていない部分は直径１ｍｍの濡れ広がりに対し、３回コーティング部は直径４．５ｍｍ、５回コーティング部は６ｍｍであり、濡れ広がりが確認された。コーティング膜の親水性が確認された。
【実施例７】
【００４３】
（イオン吸着性試験）実施例１で作製した機能性酸化スズゾルにＡＢＳ樹脂板を浸漬、引き上げて表面にコーティング膜を作製した。その後、塩化パラジウム水溶液中に浸漬し、水洗後、還元剤の溶解した水溶液に浸漬した。コーティングしていない部分は変化が見られなかったのに対し、コーティング部は表面が黒く変色した。変色部を元素分析した結果、パラジウムが検出された。このことから、塩化パラジウム水溶液中のパラジウムイオンがコーティング膜に吸着されたことが確認された。酸化スズコーティング膜によるイオン吸着性が確認された。
【図１】
2019048737.tif 000004