(57)【要約】    【課題】  重合性官能基を有する薄片状チタン酸、その懸濁液、及び密着性に優れたチタン酸塗膜及びチタン酸膜コーティング樹脂基板を得る。    【解決手段】  層状チタン酸塩を酸で処理し、次いで有機塩基性化合物を作用させて層間を膨潤または剥離して得られる薄片状チタン酸であって、有機塩基性化合物の少なくとも一部が、アクリル基またはメタクリル基などの重合性官能基を有する有機塩基性化合物であることを特徴としており、好ましくは、層状チタン酸塩が、式ＡxＭy□zＴｉ2-(y+z)Ｏ4〔式中、Ａ及びＭは互いに異なる１〜３価の金属を示し、□はＴｉの欠陥部位を示す。ｘは、０＜ｘ＜１を満たす正の実数であり、ｙ及びｚは０＜ｙ＋ｚ＜１を満たす０または正の実数である〕で表されることを特徴としている。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
層状チタン酸塩を酸で処理し、次いで有機塩基性化合物を作用させて層間を膨潤または剥離して得られる薄片状チタン酸であって、有機塩基性化合物の少なくとも一部が重合性官能基を有する有機塩基性化合物であることを特徴とする薄片状チタン酸。
【請求項２】
重合性官能基がアクリル基またはメタクリル基から選ばれることを特徴とする請求項１に記載の薄片状チタン酸。
【請求項３】
有機塩基性化合物の一部がセシウムイオンで置換されていることを特徴とする請求項１または２に記載の薄片状チタン酸。
【請求項４】
層状チタン酸塩が、式ＡxＭy□zＴｉ2-(y+z)Ｏ4〔式中、Ａ及びＭは互いに異なる１〜３価の金属を示し、□はＴｉの欠陥部位を示す。ｘは、０＜ｘ＜１を満たす正の実数であり、ｙ及びｚは０＜ｙ＋ｚ＜１を満たす０または正の実数である〕で表されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の薄片状チタン酸。
【請求項５】
層状チタン酸塩が、Ｋ0.5〜0.8Ｌｉ0.27Ｔｉ1.73Ｏ3.85〜4で表されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の薄片状チタン酸。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の薄片状チタン酸が水性媒体に分散されていることを特徴とする薄片状チタン酸懸濁液。
【請求項７】
薄片状チタン酸懸濁液のｐＨが６〜９の範囲であることを特徴とする請求項６に記載の薄片状チタン酸懸濁液。
【請求項８】
ラジカル重合開始剤及び／または光重合開始剤を含むことを特徴とする請求項６または７に記載の薄片状チタン酸懸濁液。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれか１項に記載の薄片状チタン酸懸濁液を基材に塗布した後、熱処理及び／またはＵＶ照射処理し、重合性官能基を重合させることにより得られることを特徴とするチタン酸塗膜。
【請求項１０】
請求項９に記載のチタン酸塗膜を、基材としての樹脂基板上に形成したことを特徴とするチタン酸膜コーティング樹脂基板。
【請求項１１】
樹脂基板が表面処理されていることを特徴とする請求項１０に記載のチタン酸膜コーティング樹脂基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重合性官能基を有する薄片状チタン酸、その懸濁液、並びにそれを用いて形成したチタン酸塗膜及びチタン酸膜コーティング樹脂基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、様々な機能を付与する目的で、無機皮膜を各種基材上に形成する手法が提案されている。その一手法として、特許文献１には、層状チタン酸塩を酸処理した後に塩基性化合物を作用させて層間を膨潤または剥離して得られる薄片状チタン酸懸濁液、及び該薄片状チタン酸懸濁液を樹脂フィルム等の基材に塗布し乾燥することにより得られるチタン酸塗膜が開示されている。このチタン酸塗膜は塗膜形成方法が非常に簡便であり、また前記特許文献に記載されているように、反射防止、高誘電率、光触媒、紫外線遮蔽、熱線反射などの効果が期待できる。
【０００３】
特許文献２〜４は、後述するように、層状チタン酸塩の製造方法を開示している。また、特許文献５及び６は、後述するように、薄片状チタン酸懸濁液の製造方法を開示している。
【特許文献１】国際公開公報ＷＯ０３／０１６２１８号公報
【特許文献２】特許第２９７９１３２号公報
【特許文献３】国際公開公報ＷＯ９９／１１５７４号公報
【特許文献４】特許第３０６２４９７号公報
【特許文献５】特許第２６７１９４９号公報
【特許文献６】国際公開公報ＷＯ０３／０３７７９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、密着性に優れたチタン酸塗膜及びチタン酸膜コーティング樹脂基板、並びにこれらを形成することができる重合性官能基を有する薄片状チタン酸及びその懸濁液を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の薄片状チタン酸は、重合性官能基を有する有機塩基性化合物を層間または表面に有する薄片状チタン酸であり、層状チタン酸塩を酸で処理し、次いで有機塩基性化合物を作用させて層間を膨潤または剥離して得られる薄片状チタン酸であって、有機塩基性化合物の少なくとも一部が重合性官能基を有することを特徴している。
【０００６】
本発明において薄片状チタン酸懸濁液は、層状チタン酸塩を酸で処理し、次いで有機塩基性化合物を作用させて層間を膨潤または剥離して得られる薄片状チタン酸であって、有機塩基性化合物の少なくとも一部が重合性官能基を有する有機塩基性化合物であることを特徴とする薄片状チタン酸の懸濁液である。この薄片状チタン酸懸濁液を基材に塗布した後、熱処理及び／またはＵＶ照射処理をすることにより、重合性官能基を重合させることができるため、薄片状チタン酸同士が強固に結合したチタン酸塗膜が得られる。これにより、チタン酸塗膜の密着性は格段に向上する。
【０００７】
本発明において用いる有機塩基性化合物の重合官能基は、反応性の観点及び入手のしやすさから、アクリル基またはメタクリル基から選ばれることが好ましい。
【０００８】
本発明において用いる薄片状チタン酸は、有機塩基性化合物の重合官能基が一部セシウムイオンで置換されていることが好ましい。これにより、チタン酸塗膜の耐光性を向上させることができる。
【０００９】
本発明において用いる層状チタン酸塩としては、式ＡxＭy□zＴｉ2-(y+z)Ｏ4 〔式中、Ａ及びＭは互いに異なる１〜３価の金属を示し、□はＴｉの欠陥部位を示す。ｘは、０＜ｘ＜１を満たす正の実数であり、ｙ及びｚは０＜ｙ＋ｚ＜１を満たす０または正の実数である〕で表されるものであることが好ましい。例えば、具体的には、層状チタン酸塩が、Ｋ0.5〜0.8Ｌｉ0.27Ｔｉ1.73Ｏ3.85〜4で表されるものが挙げられる。
【００１０】
本発明において用いる薄片状チタン酸懸濁液は、pHが６〜９の範囲であることが好ましい。これにより、チタン酸塗膜の耐光性を向上させることができる。
【００１１】
本発明において用いる薄片状チタン酸懸濁液は、ラジカル開始剤及び／または光重合開始剤が含まれていることが好ましい。これにより、重合性官能基の重合効率を向上させることができる。
【００１２】
本発明のチタン酸塗膜は、上記本発明の薄片状チタン酸懸濁液を基材に塗布した後、熱処理及び／またはＵＶ照射処理し、重合性官能基を重合させることにより得られることを特徴としている。
【００１３】
本発明のチタン酸膜コーティング樹脂基板は、上記本発明のチタン酸塗膜を、基材としての樹脂基板上に形成したことを特徴としている。
【００１４】
樹脂基板は、密着性の観点から表面処理が施されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、重合性官能基を有する薄片状チタン酸及びその懸濁液を得ることができ、これらを用いて密着性に優れたチタン酸塗膜及びチタン酸膜コーティング樹脂基板を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明について、さらに詳細に説明する。
【００１７】
＜薄片状チタン酸懸濁液＞
本発明において用いる薄片状チタン酸懸濁液は、薄片状チタン酸懸濁液は、層状チタン酸塩を酸で処理し、次いで有機塩基性化合物を作用させて層間を膨潤または剥離して得られる薄片状チタン酸であって、有機塩基性化合物の一部及び全てが重合性官能基を有する有機塩基性化合物であることを特徴とする薄片状チタン酸の懸濁液である。重合性官能基を有しない有機塩基性化合物を用いた薄片状チタン酸懸濁液を得る方法は、例えば、特許文献１及び特許文献５に記載されている。
【００１８】
＜層状チタン酸塩＞
原料となる層状チタン酸塩は、例えば、特許文献２に開示の方法に従い、炭酸セシウムと二酸化チタンをモル比１：５．３で混合し、８００℃で焼成することによりＣｓ0.7Ｔｉ1.83Ｏ4が得られる。また、特許文献５に開示の方法に従い、炭酸カリウムと炭酸リチウムと二酸化チタンをＫ／Ｌｉ／Ｔｉ＝３／１／６．５（モル比）で混合して摩砕し、８００℃で焼成することによりＫ0.8Ｌ0.27Ｔｉ1.73Ｏ4が得られる。更に、特許文献４に開示の方法に従い、アルカリ金属またはアルカリ金属のハロゲン化物もしくは硫酸塩をフラックスとし、フラックス／原料の重量比が０．１〜２．０となるように混合した混合物を７００〜１２００℃で焼成することにより、一般式ＡXＭY□ZＴｉ2-(Y+Z)Ｏ4〔式中、Ａ及びＭは互いに異なる１〜３価の金属を示し、□はＴｉの欠陥部位を示す。Ｘは０＜Ｘ＜１．０を満たす正の実数であり、Ｙ及びＺは０＜Ｙ＋Ｚ＜１を満たす０または正の実数である〕で表される層状チタン酸塩を得ることもできる。上記一般式におけるＡは、価数１〜３価の金属であり、好ましくは、Ｋ、Ｒｂ、及びＣｓから選ばれる少なくとも一種であり、Ｍは、金属Ａとは異なる価数１〜３価の金属であり、好ましくは、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｇａ、Ｍｎ、及びＮｉから選ばれる少なくとも一種である。具体的な例としては、Ｋ0.80Ｌ0.27Ｔｉ1.73Ｏ4、Ｒｂ0.75Ｔｉ1.75Ｌｉ0.25Ｏ4、Ｃｓ0.70Ｌｉ0.23Ｔｉ1.77Ｏ4、Ｃｅ0.70□0.18Ｔｉ1.83Ｏ4、Ｃｅ0.70Ｍｇ0.35Ｔｉ1.65Ｏ4、Ｋ0.8Ｍｇ0.4Ｔｉ1.6Ｏ4、Ｋ0.8Ｎｉ0.4Ｔｉ1.6Ｏ4、Ｋ0.8Ｚｎ0.4Ｔｉ1.6Ｏ4、Ｋ0.8Ｃｕ0.4Ｔｉ1.6Ｏ4、Ｋ0.8Ｆｅ0.8Ｔｉ1.2Ｏ4、Ｋ0.8Ｍｎ0.8Ｔｉ1.2Ｏ4、Ｋ0.76Ｌｉ0.22Ｍｇ0.05Ｔｉ1.73Ｏ4、Ｋ0.67Ｌｉ0.2Ａl0.07Ｔｉ1.73Ｏ4等が挙げられる。また、特許文献６に開示の方法に従い、Ｋ0.8Ｌ0.27Ｔｉ1.73Ｏ4を酸洗後、焼成して得られるＫ0.5〜0.7Ｌ0.27Ｔｉ1.73Ｏ3.85〜3.95も利用することができる。
【００１９】
＜層状チタン酸＞
層状チタン酸は、例えば、上記層状チタン酸塩を酸処理し、交換可能な金属カチオンを水素イオンまたはヒドロニウムイオンで置換することにより得られる。酸処理に使用する酸は、特に限定されるものではなく、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸、ホウ酸などの鉱酸、あるいは有機酸でも良い。層状チタン酸の種類、酸の種類及び濃度、層状チタン酸のスラリー濃度は、金属カチオンの交換率に影響する。一般に、酸濃度が低く、スラリー濃度が大きいほど、層間金属カチオンの残存量が多くなり、層間剥離しにくくなるため、剥離後の薄片状チタン酸の厚みが大きくなる。金属カチオンが除きにくい場合は、必要に応じて酸処理を繰り返し行ってもよい。
【００２０】
＜薄片状チタン酸懸濁液＞
薄片状チタン酸懸濁液は、上記層状チタン酸に層間膨潤作用のある塩基性化合物を作用させ、層間を膨潤または剥離することにより得られるが、有機塩基性化合物の一部及び全てが重合官能基を有する有機塩基性化合物であることが必須である。この薄片状チタン酸懸濁液を得る方法としては、下記の３つの処方がある。
【００２１】
（処方１）
層間膨潤作用を有し且つ重合性官能基を有する有機塩基性化合物（Ａ）を層状チタン酸に作用させて薄片状チタン酸懸濁液とする。
【００２２】
（処方２）
層間膨潤作用を有する一般の有機塩基性化合物（Ｂ）と、層間膨潤作用を有し且つ重合性官能基を有する有機塩基性化合物（Ａ）を併用して層状チタン酸に作用させ、薄片状チタン酸懸濁液とする。
【００２３】
（処方３）
層間膨潤作用を有する一般の有機塩基性化合物（Ｂ）を層状チタン酸に作用させて薄片状チタン酸懸濁液とし、その後、層間膨潤作用を有し且つ重合性官能基を有する有機塩基性化合物（Ａ）を添加して薄片状チタン酸懸濁液とする。
【００２４】
層間膨潤作用を有し且つ重合性官能基を有する有機塩基性化合物（Ａ）としては、例えば、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルアクリレート、Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノプロピルアクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート、Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノエチルメタクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルメタクリレート、Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノプロピルメタクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノブチルメタクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルアクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルメタクリルアミド、アクリロイルモルホリン、Ｎ−２−ヒドロキシー３−アクリロイルオキシプロピルーＮ，Ｎ−ジメチルアミン、Ｎ−３−メタクリロイルオキシプロピル−２−ヒドロキシプロピルーＮ，Ｎ−ジエチルアミンなどが挙げられる。特に好ましいのは、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルアクリルアミド及びＮ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルメタクリルアミドである。
【００２５】
また、層間膨潤作用を有する一般の有機塩基性化合物（Ｂ）としては、例えば、１級〜３級アミン及びそれらの塩、アルカノールアミン及びそれらの塩、４級アンモニウム塩、ホスホニウム塩、アミノ酸及びそれらの塩等が挙げられる。１級アミン類としては、例えば、メチルアミン、エチルアミン、ｎ−プロピルアミン、ブチルアミン、ペンチルアミン、ヘキシルアミン、オクチルアミン、ドデシルアミン、ステアリルアミン、２−エチルヘキシルアミン、３−メトキシプロピルアミン、３−エトキシプロピルアミン等及びこれらの塩が挙げられる。２級アミン類としては、例えば、ジエチルアミン、ジペンチルアミン、ジオクチルアミン、ジベンジルアミン、ジ（２−エチルヘキシル）アミン、ジ（３−エトキシプロピル）アミン等及びこれらの塩が挙げられる。３級アミン類としては、例えば、トリエチルアミン、トリオクチルアミン、トリ（２−エチルヘキシル）アミン、トリ（３−エトキシプロピル）アミン、ジポリオキシエチレンドデシルアミン等及びこれらの塩が挙げられる。アルカノールアミン類としては、例えば、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、イソプロパノールアミン、ジイソプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルエタノールアミン、２−アミノ−２−メチル−１−プロパノール等及びこれらの塩が挙げられる。水酸化４級アンモニウム塩類としては、例えば、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が挙げられる。４級アンモニウム塩類としては、例えば、ドデシルトリメチルアンモニウム塩、セチルトリメチルアンモニウム塩、ステアリルトリメチルアンモニウム塩、ベンジルトリメチルアンモニウム塩、ベンジルトリブチルアンモニウム塩、トリメチルフェニルアンモニウム塩、ジメチルジステアリルアンモニウム塩、ジメチルジデシルアンモニウム塩、ジメチルステアリルベンジルアンモニウム塩、ドデシルビス（２−ヒドロキシエチル）メチルアンモニウム塩、トリオクチルメチルアンモニウム塩、ジポリオキシエチレンドデシルメチルアンモニウム等が挙げられる。
【００２６】
ホスホニウム塩類としては、例えば、テトラブチルホスホニウム塩、ヘキサデシルトリブチルホスホニウム塩、ドデシルトリブチルホスホニウム塩、ドデシルトリフェニルホスホニウム塩等の有機ホスホニウム塩等が挙げられる。また、１２−アミノドデカン酸、アミノカプロン酸等のアミノ酸類及びこれらの塩や、ポリエチレンイミン等のイミン類及びこれらの塩も使用可能である。
【００２７】
特に好ましいのは、エチルアミン、ｎ−プロピルアミン、ジメチルエタノールアミンである。
【００２８】
そしてこれらの塩基性化合物は、目的に応じて、１種類あるいは数種類を混合して用いても良い。特に、疎水性の高い塩基性化合物単独では剥離が十分に進まないため、親水性の高い塩基性化合物と併用することが好ましい。
【００２９】
層間膨潤作用のある塩基性化合物を作用させるためには、酸処理または温水処理後の層状チタン酸を水系媒体に分散させた懸濁液に、撹拌下、塩基性化合物または塩基性化合物を水系媒体で希釈したものを加えれば良い。あるいは塩基性化合物の水系溶液に、撹拌下、該層状チタン酸、またはその懸濁液を加えても良い。
【００３０】
水系媒体または水系溶液とは、水、水に可溶な溶媒、または水と水に可溶な溶媒との混合溶媒、あるいはその溶液を意味する。
【００３１】
水に可溶な溶媒としては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコールなどのアルコール類、アセトン等のケトン類、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類、アセトニトリル等のニトリル類、酢酸エチル、プロピレンカーボネート等のエステル類を挙げることができる。
【００３２】
塩基性化合物の添加量は、層状チタン酸塩のイオン交換容量の０．３〜１０当量、好ましくは０．５〜２当量とするのがよい。ここで、イオン交換容量とは、交換可能な金属カチオン量であり、例えば層状チタン酸塩が一般式ＡXＭY□ZＴｉ2-(Y+Z)Ｏ4で表される場合、Ａの価数をｍ、Ｍの価数をｎとするときのｍｘ＋ｎｙで表される値をいう。
【００３３】
前記処方（１）の薄片状チタン酸懸濁液を得る場合は、層間膨潤作用を有し且つ重合性官能基を有する有機塩基性化合物（Ａ）を層状チタン酸に作用させればよい。
【００３４】
前記処方（２）の薄片状チタン酸懸濁液を得る場合は、層間膨潤作用を有し且つ重合性官能基を有する有機塩基性化合物（Ａ）と、層間膨潤作用を有する一般の有機塩基性化合物（Ｂ）とを併用して層状チタン酸に作用させればよい。この場合、有機塩基性化合物（Ａ）と（Ｂ）の総量が、層状チタン酸塩のイオン交換容量の０．３〜２当量、好ましくは０．５〜１当量とするのがよい。有機塩基性化合物（Ａ）の添加量は、層状チタン酸塩のイオン交換容量の０．３当量以上であることが好ましく、さらには０．５当量以上であることが好ましい。
【００３５】
前記処方（３）の薄片状チタン酸懸濁液を得る場合は、層間膨潤作用を有する一般の有機塩基性化合物（Ｂ）を層状チタン酸に作用させて薄片状チタン酸懸濁液とし、さらに層間膨潤作用を有し且つ重合性官能基を有する有機塩基性化合物（Ａ）を添加すればよい。この場合、有機塩基性化合物（Ｂ）は、層状チタン酸塩のイオン交換容量の０．３〜２当量、好ましくは０．５〜１当量とするのがよい。また、有機塩基性化合物（Ａ）の添加量は、層状チタン酸塩のイオン交換容量の０．３当量以上であることが好ましく、さらには０．５当量以上であることが好ましい。
【００３６】
薄片状チタン酸の平均長径は１〜１００μｍが好ましく、更に好ましくは１０〜５０μｍであり、平均厚みは０．５ｎｍ〜２μｍが好ましく、更に好ましくは１ｎｍ〜１μｍである。
【００３７】
薄片状チタン酸の平均長径は、塩基性化合物を作用させて層間剥離を行う行程で強い剪断力での攪拌を行わない限り、原料である層状チタン酸塩の平均長径をほぼ保つ。
【００３８】
薄片状チタン酸の平均長径が１μｍ未満では均一な塗膜が形成しにくく、１００μｍを超えると原料である層状チタン酸塩の合成が困難となる。
【００３９】
また、薄片状チタン酸の平均厚みは単層まで剥離した際の厚みが０．５ｎｍ程度であり、２μｍを超えると薄片状チタン酸懸濁液が均一分散状態を保てず、薄片状チタン酸が沈降を起こす可能性がある。
【００４０】
薄片状チタン酸懸濁液の濃度は、薄片状チタン酸の固形分濃度として、０．０１〜５０重量％が好ましく、更に好ましくは０．１〜１０重量％である。０．０１重量％未満では粘度が低いため塗膜が形成しにくく、５０重量％を超えると粘度が高いため扱いが困難となる。
【００４１】
本発明において用いる薄片状チタン酸懸濁液は、塩基性化合物を作用させて層間を膨潤または剥離した後、一般的にｐＨが６〜１２の範囲内となるが、更に水で洗浄して過剰の塩基性化合物を除去するか、あるいはリン酸類、水溶性カルボン酸化合物類、ホウ酸、炭酸ガスから選ばれる少なくとも１種の酸によって過剰の塩基性化合物を中和することにより、薄片状チタン酸懸濁液のｐＨを６〜９の範囲内に調整したものであることがさらに好ましい。ｐＨが６〜９の範囲内のものを用いることにより、形成したチタン酸膜の耐光性を向上させることができる。ｐＨが６未満になると、薄片状チタン酸が凝集を起こし、分散性が損なわれる。また、上記以外の酸、例えば塩酸や硫酸などの鉱酸を中和に用いても、同様に薄片状チタン酸が凝集を起こし、分散性が損なわれる。
【００４２】
水で洗浄して過剰の塩基性化合物を除去する場合は、薄片状チタン酸懸濁液を遠心して上澄みを分取後、沈降した濃縮薄片状チタン酸分散液を脱イオン水で再希釈する操作を数回繰り返せばよい。遠心の条件としては、５０００〜２００００ｒｐｍで５分〜１時間が好ましい。
【００４３】
また、中和する場合は、リン酸類、水溶性カルボン酸化合物類、ホウ酸、炭酸ガスから選ばれる少なくとも１種の酸を用いることができる。リン酸類としては、例えば、オルトリン酸、ピロリン酸、メタリン酸、ポリリン酸などを用いることができる。水溶性カルボン酸化合物類としては、例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、シュウ酸、マロン酸、グリコール酸、乳酸、リンゴ酸などを用いることができる。
【００４４】
中和する場合には、薄片状チタン酸懸濁液の攪拌下に、上記より選ばれる少なくとも１種の酸、またはその水溶液を添加するか、炭酸ガスをバブリングすればよい。また、生成する塩基性化合物の中和塩は遠心洗浄等により除去することが好ましい。
【００４５】
本発明における薄片状チタン酸は、有機塩基性化合物を作用させて層間を膨潤または剥離した後、水性媒体中で有機塩基性化合物を一部セシウムイオンで置換して得られる薄片状チタン酸であってもよい。このようにセシウムイオンで置換した薄片状チタン酸を用いることにより、形成した複合チタン酸膜の耐光性を向上させることができる。有機塩基性化合物をセシウムイオンに置換するには、薄片状チタン酸懸濁液に水溶性のセシウム塩を添加し、１時間程度攪拌すれば良い。水溶性のセシウム塩としては、例えば、炭酸セシウム、塩化セシウム、硝酸セシウム、酢酸セシウム、硫酸セシウム、フッ化セシウム、水酸化セシウムなどを用いることができ、最も好ましいのは炭酸セシウムである。セシウム塩の添加量は、後述する層状チタン酸塩のイオン交換容量の０．１〜０．５当量が好ましく、さらに好ましくは０．１〜０．３当量とするのがよい。０．１当量未満では有機塩基性化合物のセシウムイオンへの置換量が不十分となり、０．５当量を超えると、有機塩基性化合物（Ａ）が残存できない可能性がある。
【００４６】
また、過剰のセシウム塩及び脱離した有機塩基性化合物は、処理後に遠心洗浄等により除去することが望ましい。
【００４７】
本発明において用いる薄片状チタン酸懸濁液は、ラジカル重合開始剤及び／または光重合開始剤が含まれていることが好ましい。これにより、重合性官能基の重合効率を向上させることができる。
【００４８】
ラジカル重合開始剤としては、例えば、過硫酸アンモニウム塩などの過硫酸塩、過酸化水素あるいはこれらと亜硫酸ナトリウム、チオ硫酸ナトリウムなどの還元剤との組み合わせからなるレドックス開始剤、ジコハク酸パーオキシド、ジグルタール酸パーオキシド、ベンゾイルパーオキサイド、ジーｔ−ブチルパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイドなどの過酸化物、２，２'−アゾビスイソブチロニトリル、２，２'−アゾビスー（２，４−ジメチルバレロニトリル）、２，２'−アゾビスー（４−メトキシー２，４−ジメチルバレロニトリル）、イソブチロニトリルアゾビスイソブチルアミジン二塩酸塩、２，２'−アゾビス（２―メチルプロピルアミジン）二塩酸塩及び４，４'−アゾビスー４−シアノ吉草酸などのアゾ化合物が挙げられるが、特に２，２'−アゾビス（２―メチルプロピルアミジン）二塩酸塩及び４，４'−アゾビスー４−シアノ吉草酸が好ましい。
【００４９】
光重合開始剤としては、例えば、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインブチルエーテル、ジエトキシアセトフェノン、ベンジルジメチルケタール、２−ヒドロキシー２−メチルプロピオフェノン、ベンゾフェノン、２，４，６−トリメチルベンゾインジフェニルホスフィンオキサイド、２−ベンジルー２−ジメチルーアミノー１−（４−モルフォリノフェニル）−ブタンー１−オン、エトキシ化２−ヒドロキシー２−メチルー１−フェニループロパンー１−オン、１−〔４−（２−ヒドロキシエトキシ）−フェニル〕−２−ヒドロキシー２−メチルー1―プロパンー１−オン、ミヒラーズケトン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、２−クロロチオキサントンなどが挙げられるが、特にエトキシ化２−ヒドロキシー２−メチルー１−フェニループロパンー１−オン及び１−〔４−（２−ヒドロキシエトキシ）−フェニル〕−２−ヒドロキシー２−メチルー1―プロパンー１−オンが好ましい。
【００５０】
これらの開始剤は単独で用いても良いし、２種以上を適宜併用しても良い。使用量は薄片状チタン酸の固形分に対して０．１〜１０重量％、好ましくは１〜５重量％である。
【００５１】
＜チタン酸膜の形成＞
本発明におけるチタン酸膜の形成は、一般的な方法、例えば、ロールコート、グラビアコート、ナイフコート、ディップコート、スプレーコートなどが利用できる。本発明の薄片状チタン酸懸濁液を基材に塗布後、熱処理及び／またはＵＶ照射処理し、溶媒を除去すると同時に、重合性官能基が重合することにより、薄片状チタン酸同士が強固に結合したチタン酸塗膜を得ることができる。
【００５２】
熱処理の温度は６０〜２００℃、好ましくは８０〜１２０℃であり、熱処理の時間は１分〜３時間、好ましくは５分〜１時間である。
【００５３】
また照射するＵＶは１０〜５０００ｍＪ／ｃｍ2、好ましくは１００〜２０００ｍＪ／ｃｍ2であり、光源としては、キセノンランプ、高圧水銀灯、低圧水銀灯、メタルハライドランプ、カーボンアーク灯、タングステンランプなどを用いることができる。
【００５４】
チタン酸膜の形成において、塗布した薄片状チタン酸懸濁液の溶媒を除去する必要があるため、熱処理は必須である。熱処理後または熱処理と同時にＵＶ照射してもかまわない。
【００５５】
複合チタン酸膜の膜厚は０．０１〜１００μｍが好ましく、更に好ましくは０．１〜２０μｍである。０．０１μｍ未満では期待の効果が得られない場合があり、１００μｍを超えると重合反応に伴う体積収縮により、塗膜にクラックが発生する場合がある。
【００５６】
＜樹脂基板＞
本発明に使用される基材は特に限定されるものではなく、ガラス、セラミックス、金属、樹脂フィルムなどを用いることができるが、チタン酸塗膜に期待される効果から、特に樹脂基板が好ましい。樹脂基板は、特に限定されるものではない。具体的には、例えば、ポリオレフィン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリアセタール系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、シリコーン系樹脂、エポキシ系樹脂、メラミン系樹脂、セルロース系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、尿素系樹脂、フェノール系樹脂、フッ素系樹脂、ポリブタジエン系樹脂などの単独樹脂、及びそれらの複合系樹脂などが挙げられる。
【００５７】
また、密着性の観点から、樹脂基材は表面処理されていることが好ましい。表面処理方法は特に限定されるものではなく、例えば、紫外線処理、コロナ放電処理、グロー放電処理、火焔処理、高周波処理、活性プラズマ処理、レーザー処理、機械的処理、混酸処理、オゾン酸化処理、などを用いることができる。
【００５８】
また、目的を損なわない範囲で、薄片状チタン酸懸濁液にポリマー、分散剤、界面活性剤、有機及び無機性のゾル等を添加し、チタン酸膜としてもよい。
【実施例】
【００５９】
以下に実施例及び比較例を挙げ、本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。なお、以下において「％」及び「部」とあるのは、特に断らない限り重量基準を意味するものとする。
【００６０】
＜薄片状チタン酸懸濁液の合成＞
（合成例１）
酸化チタン６７．０１ｇ、炭酸カリウム２６．７８ｇ、塩化カリウム１２．０４ｇ及び水酸化リチウム５．０８ｇを乾式で粉砕混合した原料を１０２０℃にて４時間焼成した。得られた粉末の１０．９％水スラリー７．９ｋｇを調製し、１０％硫酸水溶液４７０ｇを加えて２時間攪拌し、スラリーのｐＨを７．０に調製した。分離、水洗したものを１１０℃で乾燥した後、６００℃で１２時間焼成した。得られた白色粉末は層状チタン酸塩Ｋ0.6Ｌｉ0.27Ｔｉ1.73Ｏ3.9であり、平均長径１５μｍであった。
【００６１】
この層状チタン酸塩６５ｇを３．５％塩酸５ｋｇに分散攪拌し、４０℃で２時間反応させた後、吸引濾過で分離し、水洗した。得られた層状チタン酸のＫ2Ｏ残量は２．０％であり、金属イオン交換率は９４％であった。
【００６２】
得られた層状チタン酸全量を脱イオン水１．６Ｋｇに分散して攪拌しながら、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルメタクリルアミド６３．４ｇ（層状チタン酸塩のイオン交換容量の１当量に相当）を脱イオン水０．４ｋｇに溶解した液を添加し、４０℃で１２時間攪拌してｐＨ９．５の薄片状チタン酸分散液を得た。１００００ｒｐｍで１０分間遠心することにより濃度５．０重量％に調製し、光重合開始剤としてエトキシ化２−ヒドロキシ-２−メチルー１−フェニループロパン-１−オン（DOUBLE BOND CHEICAL社製；商品名 Chivacure 73W）を薄片状チタン酸の固形分に対して５重量％添加した。得られた薄片状チタン酸分散液Ａは長時間静置しても固形分の沈降は見られず、１１０℃で１２時間乾燥した固形物は、ＴＧ／ＤＴＡ分析により２００℃以上の重量減少が２８．９重量％、ＸＲＤ分析により層間距離が１５．４Åであった。
【００６３】
（合成例２）
有機塩基性化合物をｎ−プロピルアミン１１．４ｇ（層状チタン酸塩のイオン交換容量の０．５当量に相当）とＮ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルメタクリルアミド３１．７ｇ（層状チタン酸塩のイオン交換容量の０．５当量に相当）の併用に変える以外は、合成例１と同様の方法でｐＨ１０．８、濃度５．０重量％の薄片状チタン酸分散液を調整し、合成例１と同様の光重合開始剤を５重量％添加した。得られた薄片状チタン酸分散液Ｂは長時間静置しても固形分の沈降は見られなかった。
【００６４】
（合成例３）
合成例１と同様の方法で有機塩基性化合物としてｎ−プロピルアミン２２．８ｇ（層状チタン酸塩のイオン交換容量の１．０当量に相当）を用いて薄片状チタン酸を得た後、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルメタクリルアミド３１．７ｇ（層状チタン酸塩のイオン交換容量の０．５当量に相当）を添加して、合成例１と同様の方法でｐＨ１１．３、濃度５．０重量％の薄片状チタン酸分散液を調整し、合成例１と同様の光重合開始剤を５重量％添加した。得られた薄片状チタン酸分散液Ｃは長時間静置しても固形分の沈降は見られなかった。
【００６５】
（合成例４）
光重合性開始剤をラジカル重合性開始剤２，２'−アゾビス（２―メチルプロピルアミジン）二塩酸塩に変える以外は、合成例１と同様の方法でｐＨ９．６、濃度５．０重量％の薄片状チタン酸分散液を調整した。得られた薄片状チタン酸分散液Ｄは長時間静置しても固形分の沈降は見られなかった。
【００６６】
（合成例５）
合成例１で得られた薄片状チタン酸分散液に炭酸ガスをバブリングすることによりｐＨを７．９に調製し、１００００ｒｐｍで１０分間遠心して上澄みを分取後、脱イオン水で再希釈することにより濃度を５．０重量％に調製し、合成例１と同様の光重合開始剤を５重量％添加した。得られた薄片状チタン酸分散液Ｅは長時間静置しても固形分の沈降は見られなかった。
【００６７】
（合成例６）
合成例１の薄片状チタン酸分散液２００ｇを脱イオン水で濃度１．７重量％に調製し、攪拌しながら５重量％炭酸セシウム水溶液７２ｇ（層状チタン酸塩のイオン交換容量の０．３当量に相当）を添加し、室温で１時間攪拌して、薄片状チタン酸の層間イオンをＮ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルメタクリルアミドからセシウムイオンに置換した。１００００ｒｐｍで１０分間遠心して上澄みを分取後、沈降した濃縮薄片状チタン酸分散液を脱イオン水で再希釈する操作を３回繰り返すことにより、過剰の炭酸セシウム及び脱離したＮ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルメタクリルアミドを上澄みと共に除去し、濃度を５．０重量％に調製したｐＨ８．５の薄片状チタン酸分散液を得た。さらに炭酸ガスをバブリングすることによりｐＨを７．９に調製し、再遠心することにより濃度を５．０重量％に調製した後、合成例１と同様の光重合開始剤を５重量％添加した。得られた薄片状チタン酸分散液Ｆは長時間静置しても固形分の沈降は見られず、１１０℃で１２時間乾燥した固形物は、ＴＧ／ＤＴＡ分析により２００℃以上の重量減少が９．６重量％、ＸＲＤ分析により層間距離が９．３Å、蛍光Ｘ線分析によりＣｓ2Ｏの含有量が１７．６重量％（層状チタン酸塩のイオン交換容量の０．２当量に相当）であった。
【００６８】
（合成例７）
有機塩基性化合物をジメチルエタノールアミン３４．５ｇ（層状チタン酸塩のイオン交換容量の１当量に相当）に変える以外は、合成例１と同様の方法でｐＨ９．８、濃度５．０重量％の薄片状チタン酸分散液を調整した。得られた薄片状チタン酸分散液Ｇは長時間静置しても固形分の沈降は見られなかった。
【００６９】
＜チタン酸塗膜の調製＞
（実施例１）
合成例１で得られた薄片状チタン酸懸濁液Ａを表面コロナ処理されたＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）基板（７５μｍ厚）上にフィルムアプリケーターで塗布し、１００℃で１０分間熱処理した後、出力密度１２０Ｗ／ｃｍの高圧水銀灯を用い、光源下１０ｃｍの位置で６００ｍＪ／ｃｍ2のＵＶ照射を行い、厚みが２μｍであるチタン酸塗膜を調製した。
【００７０】
（実施例２、３）
合成例２及び３の薄片状チタン酸分散液Ｂ及びＣを用いて、実施例１と同様の方法でチタン酸塗膜を調製した。
【００７１】
（実施例４）
合成例４の薄片状チタン酸分散液Ｄを用いて、表面コロナ処理されたＰＥＴ基板（７５μｍ厚）上にフィルムアプリケーターで塗布し、１００℃で１時間熱処理してチタン酸塗膜を調製した。
【００７２】
（実施例５、６）
合成例５及び６の薄片状チタン酸分散液Ｅ及びＦを用いて、実施例１と同様の方法でチタン酸塗膜を調製した。
【００７３】
（比較例）
合成例７の薄片状チタン酸分散液Ｇを用いて、実施例４と同様の方法でチタン酸塗膜を調製した。
【００７４】
＜塗膜硬度及び密着性の評価＞
実施例１〜６、及び比較例１のチタン酸塗膜について、塗膜硬度、密着性及び耐光性を下記試験方法で評価した。その結果を表１に示す。
【００７５】
〔塗膜硬度〕
ＪＩＳ  Ｓ−６００６に準じて鉛筆硬度試験を行い、塗膜硬度を評価した。
【００７６】
〔密着性〕
ＪＩＳ  Ｄ−０２０２に準じてクロスカットテープ試験を行った。すなわち、ナイフを用いてチタン酸塗膜表面に１ｍｍ2のマス目を１００個形成し、その上に粘着テープを強く押しつけ、表面から９０°方向に急に引っ張り剥離した後、チタン酸塗膜上に残っているマス目の数の割合を密着性の指標とした。
【００７７】
〔耐光性〕
チタン酸塗膜をデューサイクルサンシャインウェザーメーターＷＥＬ−ＳＵＮ−ＤＣ（スガ試験機株式会社製、ブラックパネル温度６０℃）で３００時間の促進耐光性試験を行い、初期からの色差変化量（△Ｅ）にて耐光性を評価した。
【００７８】
【表１】
2007055859.tif 000002
【００７９】
表１に示すように、本発明に従う実施例１〜６は、比較例に比べ、塗膜硬度及び密着性が向上していることがわかる。また、実施例５及び６は、耐光性に優れており、中和処理またはセシウムイオンによる置換処理を行うことにより、耐光性が向上することがわかる。