JP2011253652A - 白色導電性粉末およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 Al2O3、TiO2およびSiO2を含む複合酸化物粉末の表面に、アンチモンドープ酸化スズ層が存在することを特徴とする、白色導電性粉末である。より好ましくは、複合酸化物粉末が、Al2O3:1重量部に対して、TiO2を3〜30重量部、かつSiO2を1〜2重量部含む、白色導電性粉末である。
【選択図】 なし
Description
(1)Al2O3、TiO2およびSiO2を含む複合酸化物粉末の表面に、アンチモンドープ酸化スズ層が存在することを特徴とする、白色導電性粉末。
(2)複合酸化物粉末が、Al2O3:1重量部に対して、TiO2を3〜30重量部、かつSiO2を1〜2重量部含む、上記(1)記載の白色導電性粉末。
(3)複合酸化物粉末:1重量部に対して、アンチモンドープ酸化スズ層を1/2〜2/3重量部含み、かつアンチモンドープ酸化スズ層は、SnO2:1質量部に対して、Sb2O5を1/15〜1/8質量部含む、上記(1)または(2)記載の白色導電性粉末。
(4)粉末体積抵抗値が100Ω・cm未満であり、かつ白色導電性粉末のLab表色系におけるL値が70以上である、請求項1〜3のいずれか記載の白色導電性粉末。
(5)上記(1)〜(4)のいずれか記載の白色導電性粉末を、媒体に分散してなる、分散液。
(6)上記(5)記載の分散液に、樹脂を添加した、塗料。
(7)白色導電性粉末を、樹脂:100重量部に対して、100〜200重量部含む塗料であって、前記塗料により形成された厚さ:10〜30μmの白色導電層の表面抵抗値と、白色導電層にさらに厚さ:10〜30μmの上塗り塗料層を形成した塗膜を、温度:20℃、湿度:55%の雰囲気で、10分保持したときの塗膜の表面抵抗値において、〔(塗膜の表面抵抗値)/(白色導電層の表面抵抗値)〕が、100未満である、上記(6)記載の塗料。
(8)上記(6)または(7)記載の塗料により形成された白色導電層を含む塗膜であって、表面抵抗値が108Ω/□未満であり、かつ白色導電層のLab表色系におけるL値が70以上である、塗膜。
(9)(A)TiO2粉末と、SiO2源とAl2O3源を熱処理して得られた結晶質SiO2・Al2O3粉末とを、均一に混合し、複合酸化物粉末を作製する工程、(B)複合酸化物粉末を水中に分散させ分散体を作製する工程、(C)分散体中に、スズ源とアンチモン源を含む水溶液をアルカリ水溶液と共に滴下し、複合酸化物粉末の表面にアンチモンドープ酸化スズを析出させる工程、(D)表面にアンチモンドープ酸化スズ化合物を析出させた複合酸化物粉末を大気中で焼成する工程を、この順で行うことを特徴とする、上記(1)〜(4)のいずれか記載の白色導電性粉末の製造方法。
本発明の白色導電性粉末は、Al2O3、TiO2およびSiO2を含む複合酸化物粉末の表面に、アンチモンドープ酸化スズ層が存在することを特徴とする。Al2O3、TiO2およびSiO2含む複合酸化物粉末を用いることにより、例えばTiO2のみを用いた場合よりも、上塗り塗料層を形成した後の導電性低下を著しく抑制することができる。ここで、複合酸化物は、Al2O3、TiO2およびSiO2を主成分とし、主成分とは、複合酸化物:100重量部に対して、Al2O3、TiO2およびSiO2の合計が、95重量部以上であることをいう。ここで、Al、Ti、Siの分析は、ICP法で行い、AlはすべてAl2O3であり、TiはすべてTiO2であり、SiはすべてSiO2であるものとして、計算する。
以下に、本発明の白色導電性粉末の製造方法は、(A)TiO2粉末と、SiO2源とAl2O3源を熱処理して得られた結晶質SiO2・Al2O3粉末とを、均一に混合し、複合酸化物粉末を作製する工程、(B)複合酸化物粉末を水中に分散させ分散体を作製する工程、(C)分散体中に、スズ源とアンチモン源を含む混合水溶液をアルカリ水溶液と共に滴下し、複合酸化物粉末の表面にアンチモンドープ酸化スズ化合物を析出させる工程、(D)表面にアンチモンドープ酸化スズ化合物を析出させた複合酸化物粉末を大気中で焼成する工程、をこの順で行うことを特徴とする。
TiO2粉末については、上記のとおりである。SiO2源としては、SiO2、水ガラス、シリコンテトラエトキシド、シリコンテトラメトキシド等が挙げられ、Al2O3源としては、Al2O3、水酸化アルミニウム、アルミニウムイソプロポキシド、硝酸アルミニウム、硫酸アルミニウム等が挙げられる。熱処理としては、原料にSiO2とAl2O3を用いるときには、1400〜1600℃で加熱した後、冷却する方法、原料に水ガラスと水酸化アルミニウムを用いるときには、オートクレーブ等を用いて加圧加熱する方法、原料にシリコンテトラエトキシドとアルミニウムイソプロポキシドを用いるときには600〜1000℃まで加熱し、冷却する方法等が挙げられる。ここで、熱処理した後には、スタンプミル、ボールミル、ハンマーミル等で粉砕することが好ましい。
複合酸化物粉末を水中に分散させる装置としては、ビーズミル、ボールミル、サンドミル等が挙げられる。例えば、ビーズミルを用いるときの分散時間の一例は、15〜180分である。
スズ源としては、塩化錫等のハロゲン化錫、酸化錫、水酸化錫或いは、錫の硫酸塩、硝酸錫等の錫の無機酸塩(第一錫塩、第二錫塩)等が挙げられ、これらを単独でも2種以上を混合して用いてもよい。第一錫塩としては、フッ化第一錫、塩化第一錫、ホウフッ化第一錫、硫酸第一錫、酸化第一錫、硝酸第一錫、ピロリン酸錫、スルファミン酸錫、亜錫酸塩等の無機系の塩、アルカノールスルホン酸第一錫、スルホコハク酸第一錫、脂肪族カルボン酸第一錫等の有機系の塩等が挙げられ、第二錫塩としては、上記第一錫塩のそれぞれの第二錫塩が挙げられるが、気体であるもの、難溶性のもの等があるので、水酸化錫化合物の原料としては、液体である塩化第二錫または塩化第一錫を用いるのが一般的であり、中でも塩化第二錫または塩化第一錫の塩酸水溶液を用いるのが、工業的にも望ましい。アンチモン源としては、塩化錫等のハロゲン化アンチモン、酸化アンチモン、水酸化アンチモン或いは、アンチモンの硫酸塩、硝酸錫等の無機酸塩等が挙げられ、これらを単独でも2種以上を混合して用いてもよい。好ましくは、塩化アンチモンの塩酸水溶液を用いる。アルカリ水溶液に使用するアルカリとしては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等のアルカリ金属の水酸化物、炭酸塩やアンモニア等が挙げられ、これらを単独でも2種以上を混合して用いてもよい。アンチモンドープ酸化スズ化合物は、主としてアンチモンドープ酸化スズの水酸化物である。分散体中に、スズ源とアンチモン源を含む水溶液をアルカリ水溶液と共に滴下する方法は、当業者に公知の方法でよい。滴下するときには、40〜100℃に加温すると好ましい。
焼成は、400〜800℃で行うことが好ましい。400℃より低いと十分な導電性が得られず、800℃より高いと粉末の焼結が始まるので好ましくない。また、焼成を大気中で行うことにより、白色導電性粉末の白色度を高めることができる。
本発明の白色導電性粉末は、媒体に分散させて、分散液として使用することができる。ここで、媒体としては、水、エタノール、メタノール、イソプロピルアルコール、トルエン、メチルエチルケトン、プロピレングリコールモノメチルエーテル等が挙げられる。なお、分散液には、無機及び有機分散剤を加えてもよい。
SiO2とAl2O3を重量比で、1.4:1に混合し、1500℃で熱処理した後、ボールミルで平均粒径:3μmに粉砕し、結晶質のSiO2・Al2O3粉末を得た。さらに平均粒径:0.3μmのTiO2粉末と、SiO2・Al2O3粉末を、TiO2とAl2O3の重量比が27:1となるように混合し、白色の複合酸化物粉末を得た。この複合酸化物粉末:100gを500gの水に添加し、ビーズミルにて60分間、分散させ、分散体を得た。さらに複合酸化物粉末に対して、アンチモンドープ酸化スズ層の重量比が3:2となり、かつアンチモンドープ酸化スズ層を構成するSnO2、Sb2O5の重量比が15:1かつとなるように、55%塩化スズ溶液:138gと60%塩化アンチモン溶液:7gの混合溶液を、35%水酸化ナトリウム水溶液と同時に、分散体中に、pHが2未満を保つように滴下し、アンチモンドープ酸化スズ化合物を析出させた。反応後、分散体の電気伝導度が、0.4mS/cm未満になるまで、デカンテーションにより不純物を除去した。この分散体をろ過した後、110℃で乾燥した。その後、大気雰囲気下、650℃で焼成した後、アトマイザー粉砕を行い、実施例1の白色導電性粉末:163gを得た。得られた白色導電性粉末の粉末体積抵抗値は、23.7Ω・cm、L値は85.4であった。
SiO2とAl2O3を重量比で1.5:1に混合し、1500℃で熱処理した後、ボールミルで平均粒径:3μmに粉砕し、結晶質のSiO2・Al2O3粉末を得た。さらに平均粒径:0.3μmのTiO2粉末と、SiO2・Al2O3粉末を、TiO2とAl2O3の重量比が3:1となるように混合し、白色の複合酸化物粉末を得たこと以外は、実施例1と同様にして、実施例2の白色導電性粉末:178gを得た。得られた白色導電性粉末の粉末体積抵抗値は、15.6Ω・cm、L値は76.4であった。
複合酸化物粉末に対して、アンチモンドープ酸化スズ層の重量比が2:1、かつアンチモンドープ酸化スズ層を構成するSnO2、Sb2O5の重量比が8:1となるように混合し、55%塩化スズ溶液:92gと60%塩化アンチモン溶液:7gの混合溶液を、35%水酸化ナトリウム水溶液と同時に、分散体中に、pHが2未満を保つように滴下し、アンチモンドープ酸化スズ化合物を析出させたこと以外は、実施例1と同様にして、実施例3の白色導電性粉末:140gを得た。得られた白色導電性粉末の粉末体積抵抗値は、18.3Ω・cm、L値は、79.2であった。
SiO2とAl2O3を重量比で、1.3:1に混合し、1500℃で熱処理して、結晶質のSiO2・Al2O3粉末を得た。さらに平均粒径:0.3μmのTiO2粉末と、SiO2・Al2O3粉末を、TiO2とAl2O3の重量比が30:1となるように混合し、白色の複合酸化物粉末を得たこと以外は、実施例1と同様にして、実施例4の白色導電性粉末:160gを得た。得られた白色導電性粉末の粉末体積抵抗値は、35.4Ω・cm、L値は、86.7であった。
SiO2とAl2O3を重量比で、1.3:1に混合し、1500℃で熱処理して、結晶質のSiO2・Al2O3粉末を得た。さらに平均粒径:0.26μmのTiO2粉末と、SiO2・Al2O3粉末を、TiO2とAl2O3の重量比が12:1となるように混合し、白色の複合酸化物を得たこと以外は実施例3と同様にして、実施例5の白色導電性粉末:135gを得た。得られた白色導電性粉末の粉末体積抵抗値は、12.7Ω・cm、L値は、77.5であった。
SiO2とAl2O3を重量比で、1.3:1に混合し、1500℃で熱処理して、結晶質のSiO2・Al2O3粉末を得た。さらに平均粒径:0.3μmのTiO2粉末と、SiO2・Al2O3粉末を、TiO2とAl2O3の重量比が40:1となるように混合して、白色の複合酸化物粉末を得たこと以外は、実施例1と同様にして、参考例1の白色導電性粉末:160gを得た。得られた白色導電性粉末の粉末体積抵抗値は、25.6Ω・cm、L値は87.0であった。
複合酸化物粉末に対して、アンチモンドープ酸化スズ層の重量比が5:2となり、かつアンチモンドープ酸化スズ層を構成するSnO2、Sb2O5の重量比が10:1となるように、55%塩化スズ溶液:76gと60%塩化アンチモン溶液:7gの混合溶液を、35%水酸化ナトリウム水溶液と同時に、分散体中に、pHが2未満を保つように滴下し、アンチモンドープ酸化スズ化合物を析出させたこと以外は実施例1と同様にして、参考例2の白色導電性粉末:136gを得た。得られた白色導電性粉末の粉末体積抵抗値は、153.1Ω・cm、L値は、87.4であった。
SiO2とAl2O3を重量比で、1.3:1に混合し、1500℃で熱処理して、結晶質のSiO2・Al2O3粉末を得た。さらに平均粒径:0.3μmのTiO2粉末と、SiO2・Al2O3粉末を、TiO2とAl2O3の重量比が2:1となるように混合して、白色の複合酸化物粉末を得たこと以外は、実施例1と同様にして、参考例3の白色導電性粉末:155gを得た。得られた白色導電性粉末の粉末体積抵抗値は、7.8Ω・cm、L値は63.2であった。
SiO2とAl2O3を重量比で、0.1:1に混合し、1500℃で熱処理して、結晶質のSiO2・Al2O3粉末を得たこと以外は、実施例5と同様にして、参考例4の白色導電性粉末:129gを得た。得られた白色導電性粉末の粉末体積抵抗値は、230.5Ω・cm、L値は79.9であった。
SiO2とAl2O3を重量比で、3.0:1に混合し、1500℃で熱処理して、結晶質のSiO2・Al2O3粉末を得た以外は、実施例2と同様にして、参考例5の白色導電性粉末を得た。得られた白色導電性粉末の粉末体積抵抗値は、20.0Ω・cm、L値は78.4であった。
Claims (9)
- Al2O3、TiO2およびSiO2を含む複合酸化物粉末の表面に、アンチモンドープ酸化スズ層が存在することを特徴とする、白色導電性粉末。
- 複合酸化物粉末が、Al2O3:1重量部に対して、TiO2を3〜30重量部、かつSiO2を1〜2重量部含む、請求項1記載の白色導電性粉末。
- 複合酸化物粉末:1重量部に対して、アンチモンドープ酸化スズ層を1/2〜2/3重量部含み、かつアンチモンドープ酸化スズ層は、SnO2:1質量部に対して、Sb2O5を1/15〜1/8質量部含む、請求項1または2記載の白色導電性粉末。
- 粉末体積抵抗値が100Ω・cm未満であり、かつ白色導電性粉末のLab表色系におけるL値が70以上である、請求項1〜3のいずれか1項記載の白色導電性粉末。
- 請求項1〜4のいずれか1項記載の白色導電性粉末を、媒体に分散してなる、分散液。
- 請求項5記載の分散液に、樹脂を添加した、塗料。
- 白色導電性粉末を、樹脂:100重量部に対して、100〜200重量部含む塗料であって、前記塗料により形成された厚さ:10〜30μmの白色導電層の表面抵抗値と、白色導電層にさらに厚さ:10〜30μmの上塗り塗料層を形成した塗膜を、温度:20℃、湿度:55%の雰囲気で、10分保持したときの塗膜の表面抵抗値において、〔(塗膜の表面抵抗値)/(白色導電層の表面抵抗値)〕が、100未満である、請求項6記載の塗料。
- 請求項6または7記載の塗料により形成された白色導電層を含む塗膜であって、表面抵抗値が108Ω/□未満であり、かつ白色導電層のLab表色系におけるL値が70以上である、塗膜。
- (A)TiO2粉末と、SiO2源とAl2O3源を熱処理して得られた結晶質SiO2・Al2O3粉末とを、均一に混合し、複合酸化物粉末を作製する工程、(B)複合酸化物粉末を水中に分散させ分散体を作製する工程、(C)分散体中に、スズ源とアンチモン源を含む水溶液をアルカリ水溶液と共に滴下し、複合酸化物粉末の表面にアンチモンドープ酸化スズ化合物を析出させる工程、(D)表面にアンチモンドープ酸化スズ化合物を析出させた複合酸化物粉末を大気中で焼成する工程、をこの順で行うことを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項記載の白色導電性粉末の製造方法。
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