CN113931859A - 鼓风机、附带臭氧分解性涂膜的物品、空调系统、臭氧分解方法及臭氧分解性膜的形成方法 - Google Patents

鼓风机、附带臭氧分解性涂膜的物品、空调系统、臭氧分解方法及臭氧分解性膜的形成方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种鼓风机、附带臭氧分解性涂膜的物品、空调系统、臭氧分解方法以及臭氧分解性膜的形成方法。该鼓风机具备:鼓风部,其将空气吸入并进行送风;第一通气部件以及第二通气部件中的至少一方,所述第一通气部件具有供从鼓风部被送出的空气通过的第一通气孔,并在第一通气孔的壁面上设置有包含氧化锰类催化剂、活性炭、聚丙烯酸酯类分散剂以及树脂的涂膜,所述第二通气部件具有供被吸入至鼓风部的空气通过的第二通气孔,并在第二通气孔的壁面上设置有涂膜。

Description

鼓风机、附带臭氧分解性涂膜的物品、空调系统、臭氧分解方 法及臭氧分解性膜的形成方法
技术领域
本公开涉及鼓风机、附带臭氧分解性涂膜的物品、空调系统、臭氧分解方法以及臭氧分解性膜的形成方法。
背景技术
从工厂、汽车等被排出的废气包含氮氧化物(NOx)、碳氧化合物(HC)等挥发性有机化合物(VOC)。挥发性有机化合物(VOC)通过与大气中的氧的化学反应以及由太阳光的紫外线引起的光化学变化,从而被转换为光化学氧化剂(Ox)。该光化学氧化剂为以臭氧(O3)为主要成分的大气污染物质、即环境负荷物质,并成为光化学烟雾的原因。
在我国,光化学氧化剂的环境基准被规定为,1小时值在0.06ppm以下。但是,现状为持续超过基准值的状态,从而在近年来的地球环境保护问题的全球意识的提高中,期望采取立即削减光化学氧化剂的措施。
因此,提出了一种在实施氮氧化物等挥发性有机化合物的排放限制的同时通过对所生成的臭氧进行分解(即净化)从而阻止光化学烟雾的产生的技术。
例如,在美国的加利福尼亚州等一部分的地区中,已经研究出一种将负载有对臭氧进行分解的催化剂的散热器搭载在车辆上并通过使该车辆行驶而实现大气的改善的大气净化系统,并且,使用直接臭氧还原技术(DOR;Direct Ozone Reduction)的汽车、例如具备能够将大气中的臭氧通过臭氧分解催化剂(即,臭氧净化催化剂)来分解的车辆用大气净化装置的汽车已被实际使用。尤其是,在美国的加利福尼亚州等中,对引入了这样的直接臭氧还原技术(DOR)的车辆或销售该车辆的制造商赋予了视为削减了作为导致光化学烟雾的物质的非甲烷有机气体(NMOG;Non-Methane Organic Gases)的排出量的预定的特惠(例如,NMOG信用认证)。
在此,作为与使臭氧分解催化剂负载的散热器有关的技术,例如,在专利文献1以及专利文献2中,公开了在车辆的行驶过程中使金属氧化物的催化剂负载于大气流入的散热器(散热板等)的表面上的车辆用大气净化装置的技术,并记载了通过散热器表面的臭氧分解催化剂层而使大气中所含的臭氧分解的情况。
此外,在专利文献3中提出了一种车辆用大气净化装置,该车辆用大气净化装置不仅使用了金属氧化物的催化剂,而且还使用了具备净化臭氧的功能的活性炭。
专利文献1:日本特表2002-514966号公报
专利文献2:日本特开2008-000746号公报
专利文献3:日本特开2014-024027号公报
发明内容
这样,一直以来,如专利文献1~专利文献3所示,开发了一种通过使对大气中的臭氧进行分解的催化剂负载于散热器(散热板等)的表面上并利用散热器表面所具备的臭氧分解催化剂层而对大气中的臭氧进行净化的车辆用大气净化装置的技术。
另一方面,如果在风扇、循环器、空调器、空气净化器等的鼓风机中具有能够对大气中的臭氧进行分解并将被降低了臭氧浓度的空气送出的功能,则能够为室内、屋外等的设施处的大气中的臭氧净化作出较大的贡献。
例如,在农作物以及园林作物中,有很多对臭氧的敏感性较高的作物,由于臭氧而给作物带来各种各样的受损症状,从而会引起生长以及收获量的减少。因此,通过具有对大气中的臭氧进行分解的功能的鼓风机,从而能够在室内、屋外等的设施中减轻农作物以及园林作物的臭氧损害。
此外,例如,由于已被报告了臭氧对于人体的影响,因此,通过具有对大气中的臭氧进行分解的功能的鼓风机,从而也能够在室内、屋外等的设施中减轻由臭氧造成的对于人体的影响。
此外,不限于鼓风机,只要能够通过具有对大气中的臭氧进行分解的功能的物品而对臭氧进行分解,则能够实现被降低了臭氧浓度的环境,并且也能够减轻农作物以及园林作物的臭氧损害以及由臭氧造成的对于人体的影响。
因此,本公开的一个方式的目的在于,提供一种能够将被降低了臭氧浓度的空气送出的鼓风机。
此外,本公开的另一个方式的目的在于,提供一种能够实现被降低了臭氧浓度的环境的、附带臭氧分解性涂膜的物品、空调系统、臭氧分解方法以及臭氧分解性膜的形成方法。
本公开的第一方式为一种鼓风机,具备:鼓风部,其将空气吸入并进行送风;臭氧分解性涂膜,其被设置于从所述鼓风部被送出的空气所接触的位置、以及被吸入至所述鼓风部的空气所接触的位置中的至少一方上,并包含氧化锰类催化剂、活性炭、聚丙烯酸酯类分散剂以及树脂。
根据本公开的第一方式,由于包含上述成分的臭氧分解性涂膜具有较高的臭氧分解性能,因此,在从鼓风部被送出的空气接触到臭氧分解性涂膜时,空气中所含的臭氧将被分解。此外,在被吸入至鼓风部的空气接触到臭氧分解性涂膜时,空气中所含的臭氧将被分解。因此,能够将被降低了臭氧浓度的空气送出。
本公开的第二方式为第一方式所述的鼓风机,其中,具备第一通气部件和第二通气部件中的至少一方,所述第一通气部件具有供从所述鼓风部被送出的空气通过的第一通气孔,并且在所述第一通气孔的壁面上设置有所述臭氧分解性涂膜,所述第二通气部件具有供被吸入至所述鼓风部的空气通过的第二通气孔,并且在所述第二通气孔的壁面上设置有所述臭氧分解性涂膜。
根据本公开的第二方式,由于包含上述成分的臭氧分解性涂膜具有较高的臭氧分解性能,因此,在从鼓风部被送出的空气从第一通气部件的通气孔通过并接触到臭氧分解性涂膜时,空气中所包含的臭氧将被分解。此外,在被吸入至鼓风部的空气从第二通气部件的第二通气孔通过并接触到臭氧分解性涂膜时,空气中所包含的臭氧将被分解。因此,能够将被降低了臭氧浓度的空气送出。
此外,本公开的第三方式为第二方式所述的鼓风机,其中,所述第一通气部件为,作为所述第一通气孔而具有贯穿孔的蜂窝结构部件。
根据本公开的第三方式,通过作为第一通气部件而采用供空气通过的贯穿孔的壁面的面积较大的蜂窝结构部件,从而增大了空气与臭氧分解性涂膜接触的面积,进而能够将被降低了臭氧浓度的空气送出。
此外,本公开的第四方式为第二方式或者第三方式所述的鼓风机,其中,所述第二通气部件为作为所述第二通气孔而具有贯穿孔的蜂窝结构部件。
根据本公开的第四方式,通过作为第二通气部件而采用供空气通过的贯穿孔的壁面面积较大的蜂窝结构部件,从而增大了空气与臭氧分解性涂膜接触的面积,进而能够将被降低了臭氧浓度的空气送出。
此外,本公开的第五方式为第二方式至第四方式中的任意一个方式所述的鼓风机,其中,所述第一通气部件为作为所述第一通气孔而具有网孔的过滤器部件。
根据本公开的第五方式,通过作为第一通气部件而采用供空气通过的网孔的壁面面积较大的过滤器部件,从而增大了空气与臭氧分解性涂膜接触的面积,进而能够将被降低了臭氧浓度的空气送出。
此外,本公开的第六方式为第二方式至第五方式中的任意一个方式所述的鼓风机,其中,所述第二通气部件为作为所述第二通气孔而具有网孔的过滤器部件。
根据本公开的第六方式,通过作为第二通气部件而采用供空气通过的网孔的壁面面积较大的过滤器部件,从而增大了空气与臭氧分解性涂膜接触的面积,进而能够将被降低了臭氧浓度的空气送出。
此外,本公开的第七方式为第二方式至第六方式中的任意一个方式所述的鼓风机,其中,所述鼓风部具有旋转叶片,所述旋转叶片在叶片表面上设置有所述臭氧分解性涂膜。
根据本公开的第七方式,在空气利用旋转叶片的旋转而被吸入及送出时,通过使空气与臭氧分解性涂膜接触,从而能够将被降低了臭氧浓度的空气输出。
此外,本公开的第八方式为第二方式至第七方式中的任意一个方式所述的鼓风机,其中,具备引导部件,所述引导部件将从所述鼓风部被送出的空气向所述第一通气部件进行引导。
根据本公开的第八方式,通过引导部件而使空气从第一通气部件的第一通气孔通过的通气量增加,从而能够将被降低了臭氧浓度的空气送出。
此外,本公开的第九方式为第一方式至第八方式中的任意一个方式所述的鼓风机,其中,所述氧化锰类催化剂为二氧化锰类催化剂。
根据本公开的第九方式,二氧化锰类催化剂的催化剂活性能较高,从而提高了臭氧分解性涂膜的臭氧分解性能,进而能够将被降低了臭氧浓度的空气送出。
此外,本公开的第十方式为第一方式至第九方式中的任意一个方式所述的鼓风机,其中,所述氧化锰类催化剂和所述活性炭的掺配比率以质量比而言为20/80≤活性炭/氧化锰类催化剂≤80/20。
根据本公开的第十方式,通过由氧化锰类催化剂与活性炭的组合而实现的臭氧分解性的协同效应,从而提高了臭氧分解性涂膜的臭氧分解性能,进而能够将被降低了臭氧浓度的空气送出。
此外,本公开的第十一方式为第一方式至第十方式中的任意一个方式所述的鼓风机,其中,相对于所述臭氧分解性涂膜,所述氧化锰类催化剂以及所述活性炭的总量为质量百分比60%~质量百分比90%。
根据本公开的第十一方式,在不损害臭氧分解性涂膜的附着性的条件下对臭氧分解性涂膜赋予了较高的臭氧分解性能,从而能够持续地将被降低了臭氧浓度的空气送出。
此外,本公开的第十二方式为第一方式至第十一方式中的任意一个方式所述的鼓风机,其中,所述聚丙烯酸酯类分散剂为,重均分子量处于5000~30000的范围内、酸值处于1~50的范围内、氢离子指数处于pH4~pH9的范围内的分散剂。
根据本公开的第十二方式,在不损害臭氧分解性涂膜的附着性的条件下对臭氧分解性涂膜赋予了较高的臭氧分解性能,从而能够持续地将被降低了臭氧浓度的空气送出。
此外,本公开的第十三方式为第一方式至第十二方式中的任意一个方式所述的鼓风机,其中,相对于所述氧化锰类催化剂以及所述活性炭的总量100质量份,所述聚丙烯酸酯类分散剂的含量处于1.5质量份~75质量份的范围内。
根据本公开的第十三方式,对臭氧分解性涂膜赋予了较高的臭氧分解性能,从而能够将被降低了臭氧浓度的空气送出。
此外,本公开的第十四方式为第一方式至第十三方式中的任意一个方式所述的鼓风机,其中,所述树脂为选自(甲基)丙烯酸树脂以及聚丙烯酸树脂中的至少一种。
根据本公开的第十四方式,当采用对于金属的附着性优异的(甲基)丙烯酸树脂时,臭氧分解性涂膜对于金属制的部件(通气部件、旋转叶片、引导部件等)的附着性提高,从而能够持续地将被降低了臭氧浓度的空气送出。此外,当采用对于金属以及树脂的附着性优异的聚丙烯酸树脂时,臭氧分解性涂膜对于金属制以及树脂制的部件(通气部件、旋转叶片、引导部件等)的附着性提高,从而能够持续地将被降低了臭氧浓度的空气送出。
此外,本公开的第十五方式为第一方式至第十四方式中的任意一个方式所述的鼓风机,其中,所述臭氧分解性涂膜由水性涂料组合物的固化涂膜构成,所述水性涂料组合物在包含所述氧化锰类催化剂、所述活性炭、所述聚丙烯酸酯类分散剂以及所述树脂的同时,还包含以水为主要成分的溶剂和PH调节剂。
根据本公开的第十五方式,在抑制VOC的排出量并为环境对策作出贡献的同时,能够将被降低了臭氧浓度的空气送出。
此外,本公开的第十六方式为一种附带臭氧分解性涂膜的物品,具有:物品主体;臭氧分解性涂膜,其被设置于所述物品主体上,并包含氧化锰类催化剂、活性炭、聚丙烯酸酯类分散剂以及树脂。
根据本公开的第十六方式,由于包含上述成分的臭氧分解性涂膜具有较高的臭氧分解性能,因此,通过使大气与被设置于物品主体上的臭氧分解性涂膜接触,从而使大气中所含的臭氧被分解。因此,能够实现被降低了臭氧浓度的环境。
此外,本公开的第十七方式为第十六方式所述的附带臭氧分解性涂膜的物品,其中,所述物品主体为蜂窝结构部件、过滤器部件、管道或者建筑用资材。
根据本公开的第十七方式,通过蜂窝结构部件、过滤器部件、管道、或者建筑用材料,从而能够实现被降低了臭氧浓度的环境。
此外,本公开的第十八方式为一种空调系统,其中,具备选自如第一方式至第十五方式中的任意一个方式所述的鼓风机、以及如第十六方式或第十七方式所述的附带臭氧分解性涂膜的物品中的一个以上。
根据本公开的第十八方式,由于通过具有较高的臭氧分解性能的臭氧分解性涂膜而使大气中所含的臭氧被分解,因此,能够实现被降低了臭氧浓度的环境。
此外,本公开的第十九方式为一种臭氧分解方法,其中,使包含氧化锰类催化剂、活性炭、聚丙烯酸酯类分散剂以及树脂的臭氧分解性涂膜与大气接触,从而对所述大气中的臭氧进行分解。
在本公开的第十九方式中,由于包含上述成分的臭氧分解性涂膜具有较高的臭氧分解性能,因此,通过使大气与臭氧分解性涂膜接触,从而使大气中所含的臭氧被分解。因此,能够实现被降低了臭氧浓度的环境。
此外,本公开的第二十方式为一种臭氧分解性膜的形成方法,其中,在将水性涂料组合物涂敷在涂敷对象物上之后进行固化,所述水性涂料组合物在包含氧化锰类催化剂、活性炭、聚丙烯酸酯类分散剂、以及树脂的同时,还包含以水为主要成分的溶剂和PH调节剂。
根据本公开的第二十方式,通过包含上述成分的水性涂料组合物而形成的臭氧分解性涂膜具有较高的臭氧分解性能。因此,能够实现被降低了臭氧浓度的环境。
根据本公开的一个方式,能够提供可将被降低了臭氧浓度的空气送出的鼓风机。
此外,根据本公开的另一个方式,能够提供可实现被降低了臭氧浓度的环境的、附带臭氧分解性涂膜的物品、空调系统、臭氧分解方法以及臭氧分解性膜的形成方法。
附图说明
将基于以下附图来详细描述本公开的实施例,其中:
图1为表示本实施方式所涉及的鼓风机的一个示例的概要分解立体图。
图2为表示本实施方式所涉及的鼓风机的鼓风部周边的概要剖视图。
图3为表示本实施方式所涉及的鼓风机中的作为第一通气部件以及第二通气部件而具备的过滤器部件的概要俯视图。
图4为用于对表1、表2以及表4所示的试验例以及比较例中的臭氧分解评价试验的方法进行说明的示意图。
图5为用于对表3所示的试验例以及比较例中的臭氧分解评价试验的方法进行说明的示意图。
图6为表示具有本实施方式所涉及的空调系统的建筑物的一个示例的概要结构图。
具体实施方式
以下,对作为本公开的一个示例的实施方式进行说明。
另外,在本说明书中,纵观全部附图而对具有实质相同的功能的部件标记相同的符号,且有时会省略重复的说明。
使用“~”来表示的数值范围是指,将在“~”的前后所记载的数值作为下限值以及上限值来包含的范围。
在阶段性地记载的数值范围中,在某个数值范围内所记载的上限值也可以替换为其他的阶段性的记载的数值范围的上限值。此外,在阶段性地记载的数值范围中,在某个数值范围内所记载的下限值也可以替换为其他的阶段性的记载的数值范围的下限值。
在数值范围中,在某个数值范围内所记载的上限值或者下限值也可以替换为实施例中所示出的值。
也可以包含多种符合各个成分的物质。在存在多种符合各个成分的物质的情况下,只要没有特别记载,则各个成分的含有率或者含量是指该多种物质的总计的含有率或者含量。
<鼓风机>
图1为表示本实施方式所涉及的鼓风机的一个示例的概要分解立体图。图2为表示本实施方式所涉及的鼓风机的鼓风部周边的概要剖视图。
如图1以及图2所示,本实施方式所涉及的鼓风机100具备鼓风部10、第一通气部件14、第二通气部件16、引导部件18和支承部件20。
鼓风部10例如被设置于引导部件18的内部处,且将空气吸入并进行送风。鼓风部10例如具有旋转叶片12、和对旋转叶片12进行旋转驱动的未图示的驱动电机。
旋转叶片12只要是吸入空气并进行送风的风扇,则并未被特别限制,能够根据鼓风机100的种类而采用例如离心风扇、轴流风扇、斜流风扇、横流风扇等众所周知的风扇。具体而言,作为旋转叶片12,例如能够例示出螺旋桨式风扇、西洛克风扇、涡轮风扇、线流风扇(注册商标)等众所周知的风扇。另外,在本实施方式中,作为旋转叶片12而示出了螺旋桨式风扇。
在旋转叶片12的叶片表面上设置有臭氧分解性涂膜22。
第一通气部件14例如被设置于空气的送风方向下游侧的引导部件18的一端处。具体而言,第一通气部件14例如被嵌入至引导部件18中的将从鼓风部10被送出的空气排出的排出口中。
第一通气部件14例如由蜂窝结构部件而构成,所述蜂窝结构部件作为供从鼓风部10被送出的空气通过的第一通气孔14A而具有贯穿孔。蜂窝结构部件成为在边缘的框部的内侧无间隙地排列有多个截面形状呈六边形的贯穿孔的结构。
在第一通气部件14中,在第一通气孔14A的壁面、即蜂窝结构的贯穿孔的壁面上设置有臭氧分解性涂膜22。
第二通气部件16例如被设置于空气的送风方向上游侧的引导部件18的一端处。具体而言,第二通气部件16例如被嵌入至引导部件18中的通过鼓风部10而吸入空气的吸入口中。
第二通气部件16例如由蜂窝结构部件而构成,所述蜂窝结构部件上作为供被吸入至鼓风部10的空气通气的第二通气孔16A而具有贯穿孔。蜂窝结构部件成为无间隙地排列有多个截面形状呈六边形的贯穿孔的结构。
在第二通气部件16中,在第二通气孔16A的壁面、即蜂窝结构的贯穿孔的壁面上设置有臭氧分解性涂膜22。
引导部件18由内径大于鼓风部10的旋转叶片12的外径的筒状的部件而构成,且在内部具备鼓风部10。
引导部件18将从鼓风部10被送出的空气向第一通气部件14进行引导。引导部件兼用作将从第二通气部件16的第二通气孔16A通过的空气向鼓风部10进行引导的引导部件。
在引导部件18的内壁面上设置有臭氧分解性涂膜22。
支承部件20例如对设置有鼓风部10的引导部件18进行支承。
支承部件20例如由三脚架而构成。支承部件20并不限于三脚架,也可以由众所周知的支承部件而构成,所述支承部件具备基座、和从基座起进行延伸且一端以可移动的方式而对引导部件进行固定的一个或多个柱状体或者板状体。
臭氧分解性涂膜22包含氧化锰类催化剂、活性炭、聚丙烯酸酯类分散剂以及树脂。
臭氧分解性涂膜22至少被设置于第一通气部件14的第一通气孔14A的壁面、第二通气部件16的第二通气孔16A的壁面以及旋转叶片12的叶片表面上。
但是,从在鼓风机100中能够高效地将被降低了臭氧浓度的空气送出的观点出发,优选为,具有高臭氧分解性能的涂膜被设置于如下的部位上,所述部位为,包括鼓风机的第一通气部件以及第二通气部件的各通气孔壁面在内、且在到被吸入的空气被排出为止的期间内该空气所接触的部位。
另外,关于臭氧分解性涂膜22的详细情况,将在后文中叙述。
以上所说明的本实施方式所涉及的鼓风机100具备臭氧分解性涂膜22,所述臭氧分解性涂膜22被设置于第一通气部件14的第一通气孔14A以及第二通气部件16的第二通气孔16A的壁面上,且包含氧化锰类催化剂、活性炭、聚丙烯酸酯类分散剂以及树脂。臭氧分解性涂膜22通过上述成分而具有较高的臭氧分解性能。
在鼓风机100中,从鼓风部10被送出的空气在从第一通气部件14的第一通气孔14A通过时与臭氧分解性涂膜22接触。由此,空气中所包含的臭氧被分解。因此,在鼓风机100中,能够将被降低了臭氧浓度的空气送出。
在鼓风机100中,被吸入至鼓风部的空气在从第二通气部件16的第二通气孔16A通过时与臭氧分解性涂膜22接触。由此,空气中所包含的臭氧被分解。因此,在鼓风机100中,能够将被降低了臭氧浓度的空气送出。
尤其是,在鼓风机100中,由于具备设置有臭氧分解性涂膜22的第一通气部件14以及第二通气部件16这两方,因此能够进一步将被降低了臭氧浓度的空气送出。
另外,鼓风机100也可以为具备设置有臭氧分解性涂膜22的第一通气部件14以及第二通气部件16中的至少一方的方式。此外,鼓风机100也可以为(1)具备设置有臭氧分解性涂膜22的第一通气部件14、和未设置臭氧分解性涂膜22的第二通气部件16的方式、(2)具备未设置臭氧分解性涂膜22的第一通气部件14、和设置有臭氧分解性涂膜22的第二通气部件16的方式中的任意一个方式。
但是,从将进一步被降低了臭氧浓度的空气送出的观点出发,鼓风机100优选为,至少具备设置有臭氧分解性涂膜22的第一通气部件14的方式。
在鼓风机100中,第一通气部件14以及第二通气部件16由蜂窝结构部件而构成。在蜂窝结构部件中,供空气通过的贯穿孔的壁面的面积较大。也就是说,涂敷臭氧分解性涂膜22的面积较大,从而空气从贯穿孔通过时与臭氧分解性涂膜22接触的面积也会增大。因此,能够进一步将被降低了臭氧浓度的空气送出。
在此,第一通气部件1可以如图3所示的那样例如由过滤器部件而构成,所述过滤器部件作为供从鼓风部10被送出的空气通过的第一通气孔14A而具有网孔。
同样地,第二通气部件16也可以如图3所示的那样例如由过滤器部件而构成,所述过滤器部件作为供被吸入至鼓风部10的空气通过的第二通气孔16A而具有网孔。
过滤器部件例如能够采用纤维过滤器(织物过滤器、无纺布过滤器等)、金属过滤器、陶瓷过滤器、树脂过滤器(包括发泡树脂过滤器)等众所周知的过滤器。
过滤器部件也可以根据目的而采用粗尘用过滤器、中性能空气过滤器、HEPA(HighEfficiency Particulate Air Filter,高效颗粒空气过滤器)过滤器、ULPA(Ultra LowPenetration Air Filter,超低穿透率空气过滤器)过滤器中的任意一种。
过滤器部件也可以由不同功能的多个过滤器而构成。
在过滤器部件的网孔的壁面上,也设置有臭氧分解性涂膜22。
在过滤器部件中,供空气通过的网孔的壁面的面积较大。也就是说,涂敷臭氧分解性涂膜22的面积较大,从而从网孔通过的空气与臭氧分解性涂膜22接触的面积也会增大。
因此,作为第一通气部件14以及第二通气部件16而具备过滤器部件的鼓风机100也能够将进一步被降低了臭氧浓度的空气送出。
但是,蜂窝结构部件与过滤器部件相比,通过的空气的压力损耗较少。因此,作为第一通气部件14以及第二通气部件16而具备蜂窝结构部件的鼓风机100减少了压损,从而能够高效地将被降低了臭氧浓度的空气送出。
此外,也可以为如下方式,即,第一通气部件14以及第二通气部件16中的一方为蜂窝结构部件、而另一方为过滤器部件。本方式与第一通气部件14以及第二通气部件16这两方都是蜂窝结构部件的方式相比,具有同时实现鼓风机100的成本减少以及重量减少的优点。而且,在本方式中,只要在蜂窝结构部件以及过滤器部件中的至少一方上设置臭氧分解性涂膜即可。
另外,第一通气部件14以及第二通气部件16并不限于蜂窝结构部件或者过滤器部件,例如,也可以为,(1)作为第一通气孔14A以及第二通气孔16A而排列有多个截面形状呈圆形、多边形(三角形、四边形等)的贯穿孔的结构部件、(2)多个直线状或者弯曲状的散热片从中心部起以放射状或者涡流状的形式而被设置、并将相邻的散热片之间的间隙设为第一通气孔14A以及第二通气孔16A的结构部件等。
鼓风机100具备设置有臭氧分解性涂膜22的旋转叶片12。通过旋转叶片12的旋转,从而在空气被吸入及送出时使空气与臭氧分解性涂膜22接触。因此,鼓风机100能够将进一步被降低了臭氧浓度的空气送出。
鼓风机100具备将从鼓风部10被送出的空气向第一通气部件14进行引导的引导部件18。
引导部件18能够对被送出的空气从第一通气部件14的周围抽出的情况进行抑制,并且使空气从第一通气部件14的第一通气孔14A通过的通气量增加。
因此,能够高效地将被降低了臭氧浓度的空气送出。
此外,在引导部件18的内壁上也设置有臭氧分解性涂膜22。因此,鼓风机100能够将进一步被降低了臭氧浓度的空气送出。
鼓风机100只要为能够将空气送出的装置,则并未被特别限制,采用了电风扇、循环器、空调器、空气净化器、散热器风扇、换气装置等众所周知的鼓风机。此外,鼓风机100也可以采用具备具有鼓风部以及吸入口的机体部和具有将从鼓风部被送出的空气排出的狭缝的环状部件的、所谓无叶片电风扇的鼓风机。
鼓风机100在设置方式上也没有限制,采用了落地式、桌面式、天花板固定式、侧壁固定式、屋外设置式等众所周知的设置方式的鼓风机。
而且,在鼓风机100中,只要使第一通气部件14介于到空气从鼓风部10被排出为止的路径上即可。另一方面,只要使第二通气部件16介于空气被吸入至鼓风部10中的路径上即可。
在此,在鼓风机100中,臭氧分解性涂膜22并不限于被设置在第一通气部件14、第二通气部件16、旋转叶片12以及引导部件18上的方式。
臭氧分解性涂膜22只要被设置于从鼓风部10被送出的空气所接触的位置、以及被吸入至鼓风部10的空气所接触的位置中的至少一方上即可。具体而言,例如,臭氧分解性涂膜22也可以被设置于构成鼓风机100的空气抽吸通道的部件以及构成鼓风机100的空气排气通道的部件中的至少一方上。
由此,鼓风机100能够将被降低了臭氧浓度的空气送出。
<附带臭氧分解性涂膜的物品>
本实施方式所涉及的附带臭氧分解性涂膜的物品具有物品主体、和被设置于物品主体上且包含氧化锰类催化剂、活性炭、聚丙烯酸酯类分散剂以及树脂的臭氧分解性涂膜。
臭氧分解性涂膜被设置于物品主体中的与大气接触的表面的至少一部分上。关于臭氧分解性涂膜的详细情况,将在后文中叙述。
另一方面,作为设置臭氧分解性涂膜的对象的物品主体,代表性地列举出蜂窝结构部件、过滤器部件、管道、建筑用资材等。
作为蜂窝结构部件,例示了在上述本实施方式所涉及的鼓风机中所说明的蜂窝结构部件。而且,在蜂窝结构部件的贯穿孔内壁面上,至少设置有臭氧分解性涂膜。
作为过滤器部件,例示了在上述本实施方式所涉及的鼓风机中所说明的过滤器部件。而且,在过滤器部件的网孔的壁面上,至少设置有臭氧分解性涂膜。
附带臭氧分解性涂膜的、蜂窝结构部件以及过滤器部件例如安装在鼓风机(扇风机、循环器、空调器、空气净化器、散热器风扇、换气扇等众所周知的鼓风机)的空气抽吸部、鼓风机的空气排出部、空调器的室外机、由臭氧实现的病毒去除装置的空气排出部、复印机的空气排出部、打印机的空气排出部等上。
作为管道,例示了金属制的管道、树脂制的管道、圆筒状的管道、多角筒状的管道、柔性管道等众所周知的管道。而且,例如,在管道的内壁面上,至少设置有臭氧分解性涂膜。
附带臭氧分解性涂膜的管道例如作为空调系统的供气管道、排气管道、空气循环管道等而配置。
作为建筑用资材,例示了内饰用墙壁材料、外饰用墙壁材料、屋顶材料、地板材料、天花板材料、纱门、窗户、塑料大棚用塑料薄膜、帘子、栅栏等众所周知的资材。而且,例如,在建筑用资材的露出面上,至少设置有臭氧分解性涂膜。
作为设置有臭氧分解性涂膜的对象的物品主体,除了上述内容之外,也例示了鼓风机的部件、由臭氧实现的病毒去除装置的部件、复印机的部件、打印机的部件或者农业用资材。
作为由臭氧实现的病毒去除装置、复印机、打印机的部件,能够例示出构成空气排出部的部件等。
作为鼓风机的部件,能够例示出在上述实施方式所涉及的鼓风机中所说明的通气部件、旋转叶片(风扇)、引导部件、构成鼓风机的空气抽吸通道的部件、鼓风机的空气排气通道、构成空调器的室外机的部件等。
作为农业用材料,例示了除草用、驱虫用、光合成促进用、防风用、保温用等的薄膜或者网、袋(蔬菜袋、水果袋等)等。
通过使以上所说明的本实施方式所涉及的附带臭氧分解性涂膜的物品根据各个物品的目的而被配置,从而使臭氧分解性涂膜与大气接触,以对大气中的臭氧进行分解。由此,能够实现被降低了臭氧浓度的环境。
<空调系统>
图6为表示具有本实施方式所涉及的空调系统的建筑物的一个示例的概要结构图。
建筑物300例如具有通过隔墙302A、302B而被划分出的天井间304A、第一房间304B、第二房间304C。
建筑物300所具有的空调系统例如具备被设置于天井间304A中的、具有风扇(未图示)的热交换型的换气装置30、供气管道32A、排气管道32B、供气用过滤器部件34。
供气管道32A例如为用于从建筑物300的外部向第一房间304B进行供气的供气管道,并与换气装置30连结。
排气管道32B为,用于从第二房间304C向建筑物300的外部进行排气的管道,并与换气装置30连结。
供气用过滤器部件34为,对从供气管道32A被供给的空气进行净化的过滤器,并介于供气管道32A的路径中途。
换气装置30通过供气管道32A而从建筑物300的外部向第一房间304B供气,并通过排气管道32B而从第二房间304C向建筑物300的外部排气,从而对建筑物300的各个房间进行空气调节。
建筑物300所具有的空调系统例如具备被设置于第一房间304B中的具有过滤器部件(未图示)的空调器36、壁纸38、天花板材料40。
建筑物300所具有的空调系统例如具备被设置于第二房间304C中的壁纸38和天花板材料40。
在本实施方式所涉及的空调系统中,在换气装置30的风扇的表面、供气管道32A的内壁面、供气用过滤器部件34的表面、空调器36的过滤器部件的表面、壁纸38的表面以及天花板材料40的表面上,设置有包含氧化锰类催化剂、活性炭、聚丙烯酸酯类分散剂以及树脂的臭氧分解性涂膜(未图示)。
因此,通过换气装置30而被供给的空气与被设置于换气装置30的风扇的表面、供气管道32A的内壁面、供气用过滤器部件34的表面上的臭氧分解性涂膜接触,从而降低了臭氧浓度。
此外,通过空调器36而被送出的空气与被设置于过滤器部件的表面上的臭氧分解性涂膜接触,从而降低了臭氧浓度。
此外,存在于第一房间304B以及第二房间304C中的空气与被设置于壁纸38的表面以及天花板材料40的表面上的臭氧分解性涂膜接触,从而降低了臭氧浓度。此外,在例如于第一房间304B中配置了由臭氧实现的病毒去除装置等的情况下,能够有效地对去除病毒时所产生的臭氧进行分解。
在以上说明的本实施方式所涉及的空调系统中,由于能够通过使空气与臭氧分解性涂膜接触来分解空气中的臭氧,因此,能够实现被降低了臭氧浓度的环境。
另外,本实施方式所涉及的空调系统并不限于上述结构,只要为具备从上述本实施方式所涉及的鼓风机、以及上述本实施方式所涉及的附带臭氧分解性涂膜的物品中被选出的一个以上的空调系统即可。
具体而言,例如也能够例示出塑料大棚所具有的、具备上述本实施方式所涉及的鼓风机和塑料大棚用的附带臭氧分解性涂膜的塑料薄膜的空调系统。
此外,还能够例示出除菌室所具有的具备上述本实施方式所涉及的物品(例如,构成病毒去除装置中的空气排出部的部件(过滤器部件等)、除菌室的墙壁材料)的空调系统,所述除菌室具备利用臭氧而将手术用的手术刀等医疗用器械上的病毒进行除菌的病毒去除装置。
此外,还能够例示出对在除菌室中除菌后的医疗用器具进行保管的保管室所具有的、具备上述本实施方式所涉及的物品(例如,上述本实施方式所涉及的鼓风机、保管室的墙壁材料)的空调系统。
<臭氧分解方法>
本实施方式所涉及的臭氧分解方法为,使包含氧化锰类催化剂、活性炭、聚丙烯酸酯类分散剂以及树脂的臭氧分解性涂膜与大气接触从而对大气中的臭氧进行分解的方法。
具体而言,在本实施方式所涉及的臭氧分解方法中,例如,使用从上述本实施方式所涉及的鼓风机以及上述本实施方式所涉及的附带臭氧分解性涂膜的物品中被选出的一个来使臭氧分解性涂膜与大气接触,从而对大气中的臭氧进行分解。更加具体而言,例如利用上述本实施方式所涉及的空调系统来使臭氧分解性涂膜与大气接触,从而对大气中的臭氧进行分解。因此,本实施方式所涉及的臭氧分解方法能够实现臭氧浓度被降低的环境。
<涂膜>
以下,对臭氧分解性涂膜22(以下,也称为“涂膜”)进行说明。但是,省略了符号来进行说明。
涂膜包含氧化锰类催化剂、活性炭、聚丙烯酸酯类分散剂以及树脂。具体而言,从抑制VOC的排出量并能够为环境对策作出贡献的观点出发,优选为,涂膜由水性涂料组合物(以下,也简称为“涂料组合物”)的固化涂膜构成,所述水性涂料组合物在包含氧化锰类催化剂、活性炭、聚丙烯酸酯类分散剂以及树脂的同时,还包含以水为主要成分的溶剂和PH调节剂。
臭氧分解性涂膜通过包含上述成分,从而具有较高的臭氧分解性能。其理由如下。
涂膜中所包含的氧化锰类催化剂以及活性炭均为具有臭氧分解性能的成分。
在作为具有臭氧分解性能的成分而一并使用氧化锰类催化剂和活性炭的情况下,与单独使用这些成分的情况相比,能够获得较高的臭氧分解性能。虽然该理由并不一定是明确的,但是例如根据以下的(1)~(4)的理由,从而认为与仅使用氧化锰类催化剂或者活性炭中的任意一方的情况相比而提高了臭氧分解性能。
(1)通过活性炭和臭氧的反应热而促进了氧化锰类催化剂的臭氧催化剂反应。
(2)通过氧化锰类催化剂和活性炭的一并使用而获得在较大范围的温度段内获得臭氧分解性能。
(3)氧化锰类催化剂进入活性炭的细孔内,活性炭以及氧化锰类催化剂高效地与臭氧接触。
(4)通过氧化锰类催化剂从而防止了由活性氧等导致的活性炭的氧化以及消耗。
另一方面,为了提高涂膜的臭氧分解性能,需要使氧化锰类催化剂以及活性炭被分散性良好地掺配在一起。因此,在用于形成涂膜的涂料组合物中,氧化锰类催化剂以及活性炭的分散性较高,且需要用于维持其分散性的涂料组合物的长期保存性、即贮存稳定性。
在作为具有臭氧分解性能的成分而仅单独使用活性炭的情况下,由于通过活性炭的吸附特性而使活性炭吸附涂料的树脂成分(即有机物)并使之凝集,因此,难以通过用于获得所需的臭氧分解性能的活性炭的预定的掺配量来确保涂料的稳定性。
但是,由于通过一并使用活性炭以及氧化锰类催化剂而减少活性炭的量,因此,能够满足涂膜的臭氧分解性能以及涂料组合物的贮存稳定性这两方。此外,与仅单独使用活性炭的情况相比,能够使臭氧分解性能的寿命更长。
此外,氧化锰类催化剂价格高,在仅单独使用氧化锰类催化剂的情况下成本会变高,而由于活性炭能够以低价获得,因此,通过一并使用氧化锰类催化剂以及活性炭,从而也抑制了成本。
在此,具有臭氧分解性能的氧化锰类催化剂以及活性炭为颗粒形态的粉末状。为了使粉末状的氧化锰类催化剂以及活性炭涂料化,需要使氧化锰类催化剂以及活性炭被均匀地分散在构成涂料组合物的、树脂、溶剂等成分中。
但是,能够大量吸附臭氧的表面积较大的氧化锰类催化剂以及活性炭易于凝集。尤其是,活性炭由于具有细孔,因此,在其细孔上附着有作为涂料组合物的成分的树脂(即有机物)以及氧化锰类催化剂。由此,处于易于发生凝集的状态。
当氧化锰类催化剂以及活性炭的分散性较低且凝集较多时,将会发生凝集凝胶化以及粘度的上升从而使得涂料化变得困难。此外,在涂敷时,易于发生涂敷装置的配管、泵等的堵塞。此外,即使能够实现涂料化,也会在涂膜上产生颗粒感和粗糙感,当涂敷至遮盖基体为止时,其涂膜的膜厚将变厚,并成为缺乏涂膜的成膜性以及附着性且外观性也较差的涂膜。
当氧化锰类催化剂以及活性炭的分散性较低且凝集较多时,能够吸附臭氧的量也较少,从而使得涂膜无法获得较高的臭氧分解性能。当然,当氧化锰类催化剂以及活性炭的分散性较低且凝集较多时,由于凝集凝胶化以及粘度的上升,从而也缺乏缺涂料组合物的贮存稳定性,进而也难以长期保存。
因此,当使粉末状的氧化锰类催化剂以及活性炭涂料化时,为了防止氧化锰类催化剂以及活性炭的凝集而优选为高分散化。
相对于此,当与氧化锰类催化剂以及活性炭一起掺配有聚丙烯酸酯类分散剂时,即使在包含树脂的涂料组合物中,也能够防止氧化锰类催化剂以及活性炭的凝集(即解凝集),从而能够使氧化锰类催化剂以及活性炭细细地高分散在涂料组合物中。此外,也能够提高其分散稳定性。
可以认为,由聚丙烯酸酯类分散剂实现的氧化锰类催化剂以及活性炭的高度分散以及分散稳定性的赋予例如通过如下方式产生,即,(1)由聚丙烯酸酯类分散剂对于氧化锰类催化剂以及活性炭的电气的排斥而引起的吸附、(2)由聚丙烯酸酯的锚基或聚合物链等而引起的空间位阻等。也就是说,认为通过由聚丙烯酸酯类分散剂引起的吸附以及空间位阻等,从而阻止氧化锰类催化剂以及活性炭的凝集(即,解凝集),由此以较细的颗粒尺寸来使氧化锰类催化剂以及活性炭稳定等。
尤其是,聚丙烯酸酯类分散剂为高分子量体,并具有多个吸附位点。因此,聚丙烯酸酯类分散剂即使以低浓度的使用量也会吸附在氧化锰类催化剂以及活性炭上,并能够实现氧化锰类催化剂以及活性炭的高度分散,从而无需高浓度地使用。由此,聚丙烯酸酯类分散剂难以阻碍臭氧向氧化锰类催化剂以及活性炭的吸附。
因此,通过聚丙烯酸酯类分散剂,从而在涂料组合物中使氧化锰类催化剂以及活性炭充分地解凝集而稳定化。即,能够使氧化锰类催化剂以及活性炭细细地高度分散。
例如,能够利用线状法而使涂料组合物中的氧化锰类催化剂以及活性炭中的、通过细度计(具体而言,依据JISK 5600以及JISK 5400(1990)的细度计)而被测量出的分散度成为最大颗粒直径(Dmax)20μm以下。
此外,能够使涂料组合物中的氧化锰类催化剂以及活性炭中的由激光解析法(具体而言,使用了激光衍射式粒度分布测量装置的激光解析法)而测量出的体积基准的90%的累计颗粒直径(D90)成为10μm以下。
而且,由以此方式而使氧化锰类催化剂以及活性炭被高度分散为细粒度的涂料组合物所形成的涂膜通过分散性良好地掺配了氧化锰类催化剂以及活性炭且由氧化锰类催化剂以及活性炭实现的的臭氧吸附量变高,从而发挥了较高的臭氧分解性能。此外,抑制了涂膜的颗粒感和粗糙感,并确保了优异的成膜性以及对基材的附着性。而且,涂膜的平滑性良好,并且也获得了良好的涂膜外观性。
另外,由于氧化锰类催化剂以及活性炭的分散稳定性也较高而不会重新凝集,因此,使用了聚丙烯酸酯类分散剂的涂料组合物的贮存稳定性也较高,并能够长期保存。
以上,包含上述成分的涂膜具有较高的臭氧分解性能。
以下,对涂膜的详细情况进行说明。
(氧化锰类催化剂/活性炭)
氧化锰类催化剂通过(1)臭氧的吸附、(2)臭氧的自我分解反应的活化能的降低、以及(3)臭氧的分解以及消除反应,从而使臭氧分解而向氧转换。由此,能够使臭氧净化以及无害化。
另一方面,活性炭通过(1)臭氧对细孔的吸附、(2)被吸附在活性炭上的臭氧与活性炭的反应、或者、从活性炭向臭氧的电子的承接(即,臭氧的自我分解反应的活化能的降低),从而将臭氧转换为一氧化碳、二氧化碳(碳酸气体)、活性氧、氧等。由此,能够使臭氧净化并无害化。
尤其是,氧化锰类催化剂在高温范围(例如,80℃附近)内活性最高,相对于此,活性炭在包括常温(15~25℃)在内的较宽的温度范围以及高湿度环境内活性较高。
这样,包含氧化锰类催化剂以及活性炭的涂膜能够分解并净化臭氧。
-氧化锰类催化剂-
作为氧化锰(MnxOy)类催化剂,例如列举出一氧化锰(MnO)类催化剂、二氧化锰(氧化锰(IV))类催化剂、尖晶石型锰酸金属系催化剂等。
其中,尤其是作为氧化锰类催化剂而优选为,催化剂活性较高且提高了涂膜的臭氧分解性能的二氧化锰(MnO2)类催化剂。另外,一般情况下,由于被称为二氧化锰的锰的氧化物为不定比化合物,因此,实际上为MnOx(x=1.93~2)程度的组合。
在此,二氧化锰也可以为天然的二氧化锰、通过电解法或者化学合成法而被制造出的二氧化锰、非晶形的二氧化锰、包括晶体结构的二氧化锰中的任意一种。虽然作为二氧化锰的晶体结构而例如存在α型、β型、γ型、δ型,但是更优选为α-二氧化锰(锰钾矿(cryptomelane)形态的二氧化锰)。此外,二氧化锰也可以为具有非晶体结构的二氧化锰。
氧化锰类催化剂也可以为以氧化锰(例如MnO2)为基础且作为助催化剂而包含NiO、CuO、AgO等助催化剂的催化剂。
氧化锰类催化剂也可以为包含吸附水分的氧化钙等的催化剂。
但是,氧化锰类催化剂设为如下的催化剂,即,氧化锰的含有率优选为70%以上、且更加优选为80%以上的催化剂。
氧化锰类催化剂的、通过由吸附N2实现的BET法所测得的比表面积优选为100m2/g~400m2/g。
当比表面积为400m2/g以下时,抑制了催化剂的凝集,并提高了涂料组合物中的催化剂的分散性以及分散稳定性。当催化剂的分散性以及分散稳定性提高时,在涂膜中,催化剂分散性良好地被掺配,从而提高了涂膜的臭氧分解性能。此外,当催化剂的分散性提高时,难以引起涂料组合物的涂敷装置的堵塞、以及难以在涂膜的表面上产生涂料颗粒感(即凝集物),提高了涂膜的成膜性以及附着性。此外,抑制了涂膜的缺乏和剥离以及催化剂的脱落。此外,当催化剂的分散稳定性提高时,涂料组合物的贮存稳定性变高。
另一方面,当比表面积为100m2/g以上时,涂膜的臭氧分解性能进一步变高。
因此,当应用通过吸附N2的BET法而测得的比表面积处于100m2/g~400m2/g的范围内的氧化锰类催化剂时,涂膜的成膜性以及附着性良好,从而难以发生催化剂的脱落,并能够更有效且持续地获得较高的臭氧分解性能。此外,能够获得涂料组合物的良好的贮存稳定性。
氧化锰类催化剂的比表面积更加优选为150m2/g~350m2/g,进一步优选为180m2/g~300m2/g。
氧化锰类催化剂的中位直径(平均颗粒直径)优选为1μm~20μm。
当中位直径为20μm以下时,催化剂的比表面积较大,从而涂膜的臭氧分解性能将进一步变高。此外,也提高了涂膜的成膜性以及附着性,从而难以发生涂膜剥离以及催化剂的脱落。
另一方面,当中位直径为1μm以上时,将会提高涂料组合物中的催化剂的分散性以及分散稳定性。当催化剂的分散性以及分散稳定性提高时,涂膜中的催化剂分散性良好地被掺配,从而提高了涂膜的臭氧分解性能。此外,当催化剂的分散性提高时,将会难以引起涂料组合物的涂敷装置的堵塞、以及难以在涂膜的表面上产生涂料颗粒感(即凝集物),从而提高了涂膜的成膜性以及附着性。此外,抑制了涂膜的缺乏和剥离以及催化剂的脱落。此外,当催化剂的分散稳定性提高时,涂料组合物的贮存稳定性变高。
因此,当应用中位直径(平均颗粒直径)处于1μm~20μm的范围内的氧化锰类催化剂时,涂膜的成膜性以及附着性良好,从而难以产生催化剂的脱落,并能够更有效且持续地获得较高的臭氧分解性能。此外,能够获得涂料组合物的良好的贮存稳定性。
氧化锰类催化剂的中位直径(平均颗粒直径)更优选为3μm~18μm,进一步优选为5μm~15μm。
这样,当使用处于中位直径(平均颗粒直径)处于1μm~20μm的范围内且通过BET法而测得的比表面积处于100~400m2/g的范围内的氧化锰类催化剂时,尤其使催化剂分散性良好地被掺配在涂膜中,从而能够获得较高的臭氧分解性能。
-活性炭-
作为活性炭,可以列举出以锯末、木屑、木炭、竹炭、煤(褐煤、棕煤、烟煤)、石油类(石油沥青、石油碳等)、核桃木炭、棕榈壳木炭、树脂(酚醛树脂、环氧树脂等)、人造丝等为原料的活性炭。
活性炭例如也可以为负载有以钴、铁等为中心金属的有机金属络合物等的活性炭。
其中,作为活性炭,优选为,臭氧吸附比表面积非常高的棕榈壳活性炭、石油沥青类活性炭、木质系活性炭等,并且优选为碳比率在90%以上且以碳成分较多的椰子树、油综、西谷椰子树等为原料的棕榈壳活性炭。
活性炭的通过吸附N2的BET法而测得的比表面积优选为500m2/g~3000m2/g。
当比表面积为3000m2/g以下时,活性炭的凝集将被抑制,且涂料组合物中的活性炭的分散性以及分散稳定性将提高。当活性炭的分散性以及分散稳定性提高时,在涂膜中,活性炭会分散性良好地被掺配,从而提高了涂膜的臭氧分解性能。此外,当活性炭的分散性提高时,难以引起涂料组合物的涂敷装置的堵塞、以及难以在涂膜的表面上产生涂料颗粒感(即凝集物),从而提高了涂膜的成膜性以及附着性。此外,抑制了涂膜的缺乏和剥离以及活性炭的脱落。此外,当活性炭的分散稳定性提高时,涂料组合物的贮存稳定性变高。
另一方面,当使比表面积为500m2/g以上时,涂膜的臭氧分解性能会进一步变高。
因此,当应用通过吸附N2吸附的BET法而测得的比表面积处于500m2/g~3000m2/g的范围内的活性炭时,涂膜的成膜性以及附着性良好,从而难以发生催化剂的脱落,并能够更有效且持续地获得较高的臭氧分解性能。此外,能够获得涂料组合物的良好的贮存稳定性。
活性炭的比表面积更加优选为600m2/g~2500m2/g以下,进一步优选为900m2/g~2000m2/g以下。
另外,活性炭的全部细孔容积在氮BET的氮吸附等温线上,通过根据相对压力P/P0为1.0时的氮吸附量的计算,而优选为0.1cm3/g~1.5cm3/g的范围内,更加优选为0.2cm3/g~1.0cm3/g。
此外,从臭氧的吸附性能和防止由大气中的颗粒状物质等造成的堵塞的观点来看,活性炭的平均细孔径(通过全部细孔容积/BET比表面积×4而计算出的平均细孔径)优选为0.3~10nm,更加优选为0.5~5nm。
活性炭的中位直径(平均颗粒直径)优选为1μm~20μm。
当中位直径为20μm以下时,活性炭的比表面积变大,且涂膜的臭氧分解性能进一步变高。此外,也提高了涂膜的成膜性以及附着性,从而难以发生涂膜剥离以及活性炭的脱落。
另一方面,当中位直径为1μm以上时,提高了涂料组合物中的活性炭的分散性以及分散稳定性。当催化剂的分散性以及分散稳定性提高时,涂膜中的活性炭分散性良好地被掺配,从而提高了涂膜的臭氧分解性能。此外,当活性炭的分散性提高时,难以引起涂料组合物的涂敷装置的堵塞、以及难以在涂膜的表面上产生涂料颗粒感(即凝集物),从而提高了涂膜的成膜性以及附着性。此外,抑制了涂膜的缺乏和剥离以及活性炭的脱落。此外,当活性炭的分散稳定性提高时,涂料组合物的贮存稳定性变高。
因此,当应用中位直径(平均颗粒直径)处于1μm~20μm的范围内的活性炭时,涂膜的成膜性以及附着性良好,从而难以发生活性炭的脱落,并能够更有效且持续地获得较高的臭氧分解性能。此外,能够获得涂料组合物的良好的贮存稳定性。
活性炭的中位直径(平均颗粒直径)更加优选为3μm~18μm,进一步优选为5μm~15μm。
这样,通过使用中位直径(平均颗粒直径)处于1μm~20μm的范围内且通过BET法而测得的比表面积在500~3000m2/g的范围内的活性炭,从而尤其使活性碳分散性良好地被掺配在涂膜中,使得涂膜能够获得较高的臭氧分解性能。
-氧化锰类催化剂以及活性炭的比表面积的测量方法-
“比表面积”为通过吸附N2的BET法而测得的比表面积。BET(Brunauer-Emmett-Teller,布鲁诺、埃米特、泰勒)法是指,在液体氮的温度下使吸附占有面积已知的分子吸附在颗粒表面上并根据该量而求出样品的比表面积的方法,并且为通过氮的低温物理吸附而求出比表面积的方法。
-氧化锰类催化剂以及活性炭的中位直径(平均颗粒直径)的测量方法-
“中位直径”是指,根据JIS Z 8901“试验用粉体以及试验用颗粒”的正文以及解说的术语的定义,在粉体的粒径分布中,大于某个颗粒直径的个数(或者质量)占全部粉体的个数的50%时的颗粒直径(直径)、即超大尺寸50%的粒径,通常是指中值直径或者50%颗粒直径,且被表示为D50。
虽然在定义上利用平均颗粒直径和中位直径来体现颗粒组的尺寸,但是在本说明书中,“中位直径”设为,通过商品说明的显示或者激光衍射/散射法而测得的值。而且,该“通过激光衍射/散射法而测得的中位直径”是指,在使用激光衍射型粒度分布测量装置并通过激光衍射/散射法而得到的粒度分布中累计重量成为50%的颗粒直径(D50)。
另外,上述数值不是严格意义的值,存在每个产品的误差,如果包含由测量等导致的误差,则并不否定百分之十左右以下的误差的混入。从该误差的观点来看,呈正态分布,由于粒径呈正态分布,因此,即使视为中位直径≈平均颗粒直径,两者的差异也在百分之几的范围内,并且为视为误差的程度。
-氧化锰类催化剂以及活性炭的含量-
氧化锰类催化剂和活性炭的混合比率按照质量比优选为20/80≤活性炭/氧化锰类催化剂≤80/20,更加优选为30/70≤活性炭/氧化锰类催化剂≤70/30。
当氧化锰类催化剂和活性炭的混合比率为上述范围时,尤其获得了由氧化锰类催化剂和活性炭的组合而实现的臭氧分解性的协同效应,从而能够获得较高的臭氧分解性能。
相对于涂膜,氧化锰类催化剂以及活性炭的总量优选为质量百分比60%~质量百分比90%,更加优选为质量百分比65%~质量百分比85%,进一步优选为质量百分比70%~质量百分比80%。
当氧化锰类催化剂以及活性炭的总量为上述范围时,尤其能够在不损害涂膜的附着性的条件下获得较高的臭氧分解性能。
(聚丙烯酸酯类分散剂)
聚丙烯酸酯类分散剂为能够实现氧化锰类催化剂以及活性炭的高度分散的分散剂。
聚丙烯酸酯类分散剂例如为以聚丙烯酸盐、丙烯酸骨架或者改性丙烯酸骨架为基础的分散剂。另外,在聚丙烯酸酯类分散剂中,也包含改性聚丙烯酸酯类分散剂。
聚丙烯酸酯类分散剂的重均分子量优选为5000~30000。
由于聚丙烯酸酯类分散剂的分子量越高则在分子内具有越多的吸附位点,因此,即使因分散剂的浓度为低浓度,也能够将氧化锰类催化剂以及活性炭吸附在多处,从而阻止凝集。
当聚丙烯酸酯类分散剂的重均分子量为5000以上时,由于在分子内充分具有上述多个吸附位点,因此,吸附点会增加,且氧化锰类催化剂以及活性炭的分散性进一步提高。由此,进一步提高了涂膜的臭氧分解性能。
另一方面,当聚丙烯酸酯类分散剂的重均分子量为30000以下时,会抑制分散剂和涂料组合物的成分涂料成分的相容性以及亲和性的降低,从而能防止氧化锰类催化剂以及活性炭的分散性的降低。由此,能够抑制涂膜的臭氧分解性能的降低。
因此,当应用重均分子量处于5000~30000的范围内的聚丙烯酸酯类分散剂时,与其他的材料的相容性也较好,从而能够进一步提高氧化锰类催化剂以及活性炭的分散性。
聚丙烯酸酯类分散剂的重均分子量更加优选为6000~28000,进一步优选为7000~25000。
另外,重均分子量(Mw)为,通过凝胶渗透色谱(GPC;GEL permeationchromatography)法而被测量并将由GPC而测得的色谱换算为标准聚苯乙烯的分子量而得到的值。
聚丙烯酸酯类分散剂的酸值优选为1~50。这是因为,能够抑制有时因其他材料例如颜料等添加剂的极性而产生的分散剂的吸附性恶化。
因此,如果应用酸值为1~50的范围内的分散剂,则不会给添加剂的种类带来影响,从而能够确保催化剂以及活性炭的分散稳定性。
聚丙烯酸酯类分散剂的酸值更加优选为3~48,进一步优选为5~45。
另外,聚丙烯酸酯类分散剂的酸值为,利用依据JIS K0070的中和滴定法而测得的值。
聚丙烯酸酯类分散剂的氢离子指数优选为pH4~pH9。例如,这是因为,能够抑制有时因颜料等的添加剂的种类而产生的添加剂的分散性恶化。因此,如果应用氢离子指数处于pH4~pH9的范围内的分散剂,则不会给添加剂的种类带来影响,从而能够确保添加剂的分散稳定性。
聚丙烯酸酯类分散剂的氢离子指数更加优选为pH4.5~pH8.5,进一步优选为pH5~pH8。
聚丙烯酸酯类分散剂的氢离子指数为,在液温25℃下对树脂浓度为大约1%~99%的树脂稀释液(乳液、分散体、水溶液等)进行测量而得到的值。
这样,当应用重均分子量处于5000~30000的范围内、酸值处于1~50的范围内、氢离子指数处于pH4~pH9的范围内的聚丙烯酸酯类分散剂时,尤其能够在不损害涂膜的附着性的条件下获得较高的臭氧分解性能。此外,涂料组合物的成分的分散性也变得良好。
作为聚丙烯酸酯类分散剂的市场销售产品,例如可列举出BYK-Chemie(毕克化学)公司的DESPERBYK、Ciba Specialty Chemicals公司或EFKA ADDITIVES B.V.(EFKAADDITIVES)公司的EFKA、楠本化成株式会社的DISPARLON、SANNOPKO(SANNOPKO)公司的SNTHICKENER(商品名称)等。
相对于氧化锰类催化剂以及活性炭的总量100质量份,聚丙烯酸酯类分散剂的含量优选为1.5质量份~75质量份,更加优选为2质量份~60质量份,进一步优选为2.5质量份~50质量份。
当聚丙烯酸酯类分散剂的含量在上述范围内时,能够赋予涂膜较高的臭氧分解性。此外,能够同时实现涂膜的高臭氧分解性和涂料组合物的高贮存稳定性。
(树脂)
作为树脂,其为在涂膜中使氧化锰类催化剂以及活性炭粘合的树脂。作为树脂,优选为水性树脂。作为水性树脂,也可以为可溶解于水中的水溶性树脂、可分散于水中的水分散性树脂中的任意一种。
作为树脂,例如列举出环氧树脂、环氧酯树脂、聚酯树脂、(甲基)丙烯酸树脂(即丙烯酸树脂和甲基丙烯酸树脂)、丙烯酸硅树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂、醇酸树脂、聚氨酯树脂、乙烯基树脂、脲醛树脂、苯乙烯-丁二烯-胶乳(SBR)、丙烯腈丁二烯橡胶(NBR)等。树脂既可以单独使用一种,也可以将两种以上组合来使用。
在此,树脂也可以以水溶性树脂(或者水溶性树脂水溶液)、乳液树脂、分散树脂中的任意一个形态而添加至涂料组合物中。另外,“乳液(emulsion,也称为エマルション(日文名称))”也称为乳化液,虽然在液体中液体颗粒作为胶体颗粒或比胶体颗粒粗大的颗粒而呈乳状(即分散类)是本来的含义(长仓三郎及其他人编著的“岩波理化学辞典(第五版)”152页,1998年2月20日株式会社岩波书店发行),但在本说明书中,作为在更广泛的意义上通常使用的“固体或者液体的颗粒在液体中分散而成的物质”,使用“乳液”这一术语。
作为树脂,尤其是从氧化锰类催化剂以及活性炭的相容性以及分散性、涂膜的耐候性、成本、涂膜的附着性以及各个成分的分散稳定性的角度来看,优选为(甲基)丙烯酸树脂或者聚丙烯酸树脂。(甲基)丙烯酸树脂对于金属的附着性较为优异,此外,聚丙烯酸树脂对于金属以及树脂的附着性较为优异。
因此,包含(甲基)丙烯酸树脂的涂膜对于金属制的部件(通气部件、旋转叶片、引导部件等)的附着性变高。此外,包含聚丙烯酸树脂的涂膜对于金属制或者树脂制的部件(通气部件、旋转叶片、引导部件等)的附着性变高。
(甲基)丙烯酸树脂广泛地包括丙烯酸树脂以及甲基丙烯酸树脂。
丙烯酸树脂是指,从选自(甲基)丙烯酸(是指丙烯酸或者甲基丙烯酸。以下相同)以及(甲基)丙烯酸酯(是指丙烯酸酯或者甲基丙烯酸脂。以下相同)的(甲基)丙烯酸类单体的均聚物或者共聚物、或者(甲基)丙烯酸类单体和可与(甲基)丙烯酸类单体共聚的单体的共聚物。
作为(甲基)丙烯酸酯,例如列举出(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸乙基己酯、(甲基)丙烯酸-2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯、(甲基)丙烯酸-3-羟丁酯、(甲基)丙烯酸-2,2-双(羟甲基)乙酯、(甲基)丙烯酸-3-氯-2-羟丙酯、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸氨基乙酯、(甲基)丙烯酸氨基丙酯、(甲基)丙烯酸二甲基氨基乙酯、(甲基)丙烯酸二乙氨基乙酯、(甲基)丙烯酸甲氧基乙酯、(甲基)丙烯酸甲氧基丙酯、(甲基)丙烯酸甲氧基丁酯、(甲基)丙烯酸硬脂基酯等。
作为可与(甲基)丙烯酸类单体共聚的单体,优选为具有乙烯不饱和基团的单体,例如列举出乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯、苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基苯酚、氯乙烯、偏二氯乙烯、乙酸乙烯酯、氯乙烯、苯甲酸乙烯酯、乙烯醇、烯丙醇、巴豆酸、衣康酸、马来酸、富马酸、(甲基)丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、N-丁氧基羟甲基(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯腈等。另外,虽然作为共聚法,通常是乳液聚合,但并未被限定于此。此外,在酸的情况下,也可以为其碱金属盐、碱土金属盐等。
(甲基)丙烯酸树脂也可以为,利用聚氨酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂等进行了改性的、聚氨酯改性(甲基)丙烯酸树脂、环氧改性(甲基)丙烯酸树脂、酚醛改性(甲基)丙烯酸树脂、三聚氰胺改性(甲基)丙烯酸树脂等。
(甲基)丙烯酸树脂优选为氢离子指数处于pH7~pH9的范围内的弱碱性(甲基)丙烯酸树脂。由于弱碱性(甲基)丙烯酸树脂对于作为涂料组合物的溶剂的水的分散性较高,因此成为成膜性以及均匀性良好且致密的涂膜,此外,提高了对于金属基材的附着性。
(甲基)丙烯酸树脂的氢离子指数为,在液温25℃下对树脂浓度为大约1%~99%的树脂稀释液(乳液、分散体、水溶液等)进行测量而得到的值。
另外,向涂料组合物添加的(甲基)丙烯酸树脂优选为,中位直径(平均颗粒直径)处于50nm~150nm的范围内的树脂。如果处于该范围内,则树脂成分在水中的分散性较高,且涂膜的成膜性以及均匀性良好,并且能够发挥涂膜对于金属基材的附着性等。
(甲基)丙烯酸树脂的中位直径(平均颗粒直径)更加优选为60nm~140nm,进一步优选为70nm~130nm。
另一方面,作为聚丙烯酸树脂,列举出仅聚合了丙烯的均聚物、共聚了少量的乙烯等的无规聚合物、橡胶成分(EPR)分散于均聚物或无规聚合物中而成的嵌段共聚物。另外,作为聚丙烯酸树脂,也包括改性聚丙烯酸树脂、氯化聚丙烯酸树脂。
聚丙烯酸树脂预优选为,氢离子指数处于pH7~pH9的范围内的弱碱性聚丙烯酸树脂。由于弱碱性聚丙烯酸树脂对于作为涂料组合物的溶剂的水的分散性较高,因此,成为成膜性以及均匀性良好且致密的涂膜,此外,提高了对于金属基材的附着性。
聚丙烯酸树脂的氢离子指数为,在液温25℃下对树脂浓度为大约1%~99%的树脂稀释液(乳液、分散体、水溶液等)进行测量而得到的值。
另外,向涂料组合物添加的弱碱性聚丙烯酸树脂优选为,使用中位直径(平均颗粒直径)处于50nm~150nm的范围内的树脂。如果处于该范围内,则树脂成分在水中的分散性较高,涂膜的成膜性以及均匀性良好,并且能够发挥涂膜对于金属基材的附着性等。
弱碱性聚丙烯酸树脂的中位直径(平均颗粒直径)更加优选为60nm~140nm,进一步优选为70nm~130nm。
例如,相对于氧化锰类催化剂以及活性炭的总计掺配量(固体成分的总计掺配量)100质量份,树脂的含量优选为处于5质量份~100质量份的范围内,更加优选为处于10质量份~50质量份的范围内。
当树脂的含量为5质量份以上时,相对于基材而易于获得良好的附着性,从而能够进一步抑制涂膜的剥离和缺乏、以及氧化锰类催化剂和活性炭的脱落。
另一方面,当树脂的含量为100质量份以下时,能够进一步抑制涂膜的臭氧分解性能的降低。
因此,上述树脂的含量能够容易同时实现涂膜的附着性和臭氧分解性,从而较为优选。
(pH调节剂)
pH调节剂通过进行中和而抑制了由涂料组合物的粘度降低而引起的氧化锰类催化剂以及活性炭的沉降。由此,在涂料组合物中,容易维持较高的氧化锰类催化剂以及活性炭的高分散性。
pH调节剂为,将用于形成涂膜的涂料组合物的氢离子指数调节为pH7~pH12、更加优选为pH8~pH11.5、进一步优选地为pH9.5~pH11的范围内的化合物。pH调节剂为,也包含中和剂在内的概念的化合物。
作为pH调节剂,例如列举出三乙胺(TEA)等低沸点胺、氨水、二甲基氨基乙醇等。
(其他成分)
涂膜也可以包含上述成分以外的各种添加剂。
例如,涂膜也可以包含用于实现防锈以及耐崩裂性等的提高的、着色颜料、防锈颜料、增量颜料、功能性颜料等颜料。此外,涂膜也可以包括用于实现用于形成涂膜的涂料组合物的涂敷性以及涂膜性能的提高的添加剂。
作为着色颜料,例如列举出炭黑、氧化钛、氧化铁、氧化锌有机类偶氮螯合颜料、不溶性偶氮类颜料、缩合偶氮类颜料、二酮吡咯并吡咯类颜料、苯并咪唑酮类颜料、酞菁类颜料、靛蓝颜料、萘环酮类颜料、茈类颜料、二恶烷类颜料、喹吖啶酮类颜料、异吲哚啉酮类颜料、金属络合物颜料、铬黄、黄色氧化铁、红色氧化铁、二氧化钛等。
作为防锈颜料,例如列举出磷酸锌、亚磷酸锌、聚磷酸铝、三聚磷酸铝、钼酸锌钙、原酸锌、多磷酸锌、钼酸锌、磷钼酸锌、磷钼酸铝、氧化锌、磷/硅酸锌、磷酸铝锌、磷酸钙锌、氰氨化锌钙、偏硼酸钡和氨基磷酸镁等。
作为防锈颜料,从保护环境的观点来看,优选为铬类防锈等不含有害重金属的防锈颜料。
相对于涂膜,防锈颜料的含量优选为质量百分比30%以下,更加优选为质量百分比20%以下。如果防锈颜料的含量处于上述范围,则涂料组合物的稳定性也较好。
作为增量颜料,例如列举出滑石、碳酸钙、硫酸钡、硫酸钙、云母、粘土、二氧化硅、硅藻土、氧化铝、氧化钡、二氧化硅等。
尤其是,作为增量颜料而优选为滑石。滑石在涂膜内形成多层堆叠,并通过由滑石的排列所形成的层的致密性从而能够防止腐蚀因素对涂膜的侵入。
作为其他的添加剂,例如列举出粘度调节剂、增膜助剂、主要使颜料分散的分散剂、消泡剂、填充材料、增塑剂、抗流挂剂、成膜助剂、触变剂、流平剂、pH调节剂、中和剂、紫外线吸收剂、紫外线稳定剂、防沉降剂、增粘剂、固化催化剂、中和剂、干燥剂(即干燥剂)、稳定剂、表面调节剂(即涂膜表面调节剂)等。
例如,作为主要使颜料更加良好地分散的分散剂而列举出多元羧酸系分散剂等。
作为消泡剂,例如列举出硅类消泡剂、丙烯酸类消泡剂等。这些消泡剂能够防止在对涂料组合物进行调制的混合时产生细泡而使涂料组合物变得不均匀的情况,并对粘度以及流动性进行调节。此外,通过消泡,从而在涂膜中抑制了气泡。由此,能够防止由从气泡侵入的水分而导致的生锈的情况,并能够实现涂膜的防锈性的提高。
作为干燥剂(即干燥剂),例如列举出环烷酸钴、环烷酸铅等的金属干燥剂(即金属干燥剂)。干燥剂在涂料组合物被涂敷而形成涂膜的阶段中能够实现干燥的促进,并能够促进水性树脂进一步聚合而成为致密的涂膜。
作为稳定剂,例如列举出烷醇胺衍生物(二异丙醇胺、乙醇胺、二乙醇胺、三异丙醇胺、三乙醇胺等)等。稳定剂对流动性、粘度、分散性等进行调节,从而能够实现涂料组合物的稳定化。此外,烷醇胺衍生物也有时作为初始防锈剂而发挥功能。
(用于形成涂膜的涂料组合物的制造方法)
虽然对涂料组合物的制造方法的一个示例进行说明,但并未被限定于此。
在涂料组合物的制造方法中,例如,首先实施如下的分散工序,即,将以水为主要成分的溶剂、氧化锰类催化剂、活性炭以及聚丙烯酸酯类分散剂进行混合,并通过分散机来对混合物进行搅拌,从而使催化剂以及活性炭分散。
在此,以水为主要成分的溶剂为,相对于全部溶剂,以质量百分比50%以上、质量百分比75%以上、质量百分比90%以上、质量百分比95%以上、或者质量百分比100%而含有水的溶剂。
作为在分散工序中所使用的分散机,例如可列举出球磨机、珠磨机、高压喷射器、溶解器、班伯里搅拌机、行星式搅拌机、蝶式搅拌机、螺旋搅拌机、辊磨机、砂磨机、油漆搅拌机、谷物粉碎机、高速叶轮搅拌机、开放式捏合机、真空捏合机、磨碎机、高速分散器、均质搅拌机、均质机、胶体磨、微流化器、超声波发生器和空腔共振型加速器等。
作为分散机,优选为珠磨机或者辊磨机。珠磨机或者辊磨机能够以较少的能量而将氧化锰类催化剂以及活性炭分散至预定的较细的尺寸。
接下来,实施将经过了分散工序的混合物、和pH调节剂(即中和剂)进行混合的中和工序。
在中和工序中,通过pH调节剂,而优选为将涂料组合物的氢离子指数调节至pH7~pH12、更加优选为pH8~pH11.5、进一步优选为pH9.5~pH11的范围内。这是因为,能够防止由涂料组合物的粘度的降低而引起的涂料成分的沉降,并能够实现均匀的分散以及涂料组合物的稳定化,从而能够容易确保涂敷后的均匀的涂膜性能。
接下来,实施将经过了中和工序的混合物与树脂进行混合并利用搅拌机而进行搅拌的涂料化工序。在涂料化工序中,根据需要而将各种添加剂与树脂一起混合在经过了中和工序的混合物中。
经过以上的工序,可以获得目标涂料组合物。
(涂膜的形成方法)
涂膜的形成方法并未被特别限制,采用了在将涂料组合物涂敷在涂敷对象物之后进行固化的方法。
涂敷方法能够采用公知的涂敷方法。
作为公知的涂敷方法,例如列举出空气喷涂法、喷淋法、喷涂法、辊涂法、帘式流涂法、模涂法、刷涂法、浸涂法、挤压(或挤压)法、刮刀涂布机法、棒涂法、静电涂敷法等。
通过公知的涂敷方法,从而以任意的涂敷量、厚度以及涂敷方式来对涂敷对象物上的预定的涂敷部位进行涂敷。
被涂敷后的涂料组合物的膜通过自然干燥、加热干燥或者由干燥机实现的强制干燥而将溶剂去除并使之固化。由此,能够形成目标涂膜。
(试验例)
在此,关于具有臭氧分解性能的涂膜以及形成涂膜的水性涂料组合物,在示出试验例的同时进一步进行具体说明。
-试验例1~3、比较例1~6-
首先,在表1中示出了用于形成涂膜的水性涂料组合物的试验例的掺配组成。
【表1】
Figure BDA0003136786840000331
如表1所示,试验例1所涉及的水性涂料组合物由活性炭(原料:棕榈壳,平均颗粒直径:5μm,BET比表面积:2000m2/g)、二氧化锰类催化剂(二氧化锰的含量:70%以上,平均颗粒直径:5μm,BET比表面积:250m2/g)、聚丙烯酸酯类分散剂、作为溶剂的水、作为pH调节剂(中和剂)的三乙胺(TEA)、作为树脂而包含聚丙烯酸树脂的水分散液、添加剂(粘度调节剂、增稠助剂)构成。
试验例2以及试验例3所涉及的水性涂料组合物为,使用对于树脂而言代替试验例1的聚丙烯酸树脂而包含丙烯酸树脂的水分散液的示例。其他的材料设为与试验例1相同。
另外,在表1中,活性炭为固体成分换算量,分散工序中的水为,除了包含作为溶剂而添加了的离子交换水之外还包含作为预先被包含于活性炭材料的商品中的溶剂的水分量在内的值。
当制造试验例1~试验例3所涉及的水性涂料组合物时,首先,实施了根据表1的掺配而将活性炭、二氧化锰类催化剂、作为溶剂的水、聚丙烯酸酯类分散剂进行混合并将该混合物放入珠磨机中从而进行分散的分散工序。
此时的珠磨机作为媒介而使用1.5mm锆石(氧化锆珠磨机),并在转数1500rpm×90分钟的条件下将混合材料分散。
由此,在试验例1~试验例3中,通过由依据JISK 5600以及JISK 5400(1990)的细度计而实施的线性方法的测量,而使分散后的混合物中的颗粒(活性炭以及二氧化锰类催化剂)的粒度的最大颗粒直径(Dmax)成为20μm以下。此外,通过由使用了激光衍射式粒度分布测量装置的激光解析法而实施的测量,从而使体积基准的90%的累计颗粒直径(D90)成为10μm以下。
接下来,实施了如下的中和工序,即,针对已获得的混合物,通过根据表1的掺配而添加作为pH调节剂的三乙胺(TEA)从而进行中和的工序。
接着,实施了如下的涂料化工序,即,针对被中和了的混合物,通过根据表1的掺配而在混合了作为树脂的聚丙烯酸树脂(固体成分质量百分比30%)或者丙烯酸树脂(固体成分质量百分比40%)之后,进一步对添加剂(粘度调节剂、增稠助剂)进行混合,并利用分散剂搅拌5分钟~10分钟,从而使各个材料混合分散的工序。
通过以上的工序,从而获得了试验例1~试验例3所涉及的水性涂料组合物。
另一方面,作为比较,使用与试验例不同的分散剂,或者在未使用分散剂的条件下利用表1所示的掺配组合而制作出比较例1~比较例6所涉及的水性涂料组合物。
比较例1为未使用分散剂的示例。
比较例2为,代替在试验例中所使用的聚丙烯酸酯类分散剂,作为分散剂而使用了多元羧酸铵盐(负离子)的示例。
比较例3以及比较例6为,代替在试验例中所使用的聚丙烯酸酯类分散剂,作为分散剂而使用了多元羧酸钠盐(负离子)的示例。
比较例4为,代替在试验例中所使用的聚丙烯酸酯类分散剂,作为分散剂而使用了磷酸酯的示例。
比较例5为,代替在试验例中所使用的聚丙烯酸酯类分散剂,作为分散剂而使用了聚氨酯的示例。
另外,在这些比较例所涉及的水性涂料组合物中,也以与上述试验例相同的步骤而进行了制作。
在此,关于按照表1的掺配而制作出的试验例以及比较例的各种水性涂料组合物,对其贮存稳定性和臭氧分解性进行了评价试验。
关于贮存稳定性,在20℃的温度条件下将制作出的水性涂料组合物保管一个月,且对一个月后有无凝集进行了确认。将即使在20℃下保管一个月也未产生凝集的情况设为A,将由于凝集而发生了沉降分离的情况设为了C。
关于臭氧分解性,使用图4所示的臭氧分解试验装置200而进行了试验。具体而言,在图4所示的臭氧分解试验装置200的管210内,为了进行评价,从而将在聚丙烯TP基材220(以下,称为PP材料220。)上涂敷了涂料组合物并干燥过的试验体T平放配置。试验体T为,通过在具有5cm×7cm的面的PP基材220的表面上以涂敷面积5cm×7cm而涂敷涂料组合物,并以100℃×10分钟进行干燥,从而在PP材料220上形成了固化涂膜220A的试验体。
另外,涂料组合物针对PP材料220直到其基体被遮盖为止而进行涂敷。
然后,向放入了试验体T的管210内以风速1.0m/s而供给包含臭氧的空气(初始臭氧浓度:4.0ppm(体积基准)、温度:25℃),并使其流通,并且利用臭氧传感器231而对穿过附带固化涂膜220A的PP材料220、即试验体T之前的臭氧浓度进行了测量。此外,利用臭氧传感器232而对试验体T附近的臭氧浓度进行了测量。
另外,将臭氧传感器232与固化涂膜220A的间隔距离x设为2mm。此外,在大约25℃的室温(常温)下实施了评价试验。
然后,根据由臭氧传感器231测得的臭氧浓度b1以及由臭氧传感器232测得的臭氧浓度b2,而计算出由固化涂膜1得到的臭氧分解率(={(b1-b2)/b1}×100)(%)。将此时的臭氧分解去除率为24%以上的情况设为A,将18%以上且小于24%的情况设为B,将小于18%的情况设为C。
作为综合评价,将这些贮存稳定性以及臭氧分解性的评价试验均为A的情况记载为A,将除此以外的情况记载为C。这些评价试验的结果如表1的下部所示。
如表1的下部所示,在作为分散剂而使用了聚丙烯酸酯类分散剂的试验例1~试验例3所涉及的水性涂料组合物中,二氧化锰类催化剂以及活性炭被高度分散,而且,由于其分散稳定性也较高,因此,即使在20℃下保管一个月,也不会发生凝集,从而贮存稳定性较高。
此外,在由试验例1~试验例3所涉及的水性涂料组合物所形成的固化涂膜中,颗粒感或粗糙感较少。此外,该固化涂膜具有能够利用干燥膜厚大约5μm的薄膜而充分地遮蔽基体的优异的成膜性,而且,臭氧分解性能也较为优异。
相对于此,在未使用分散剂的比较例1中,活性炭和二氧化锰类催化剂未被分散而凝集凝胶化,从而无法实现涂料化。
即使在作为分散剂而使用了多元羧酸铵盐的比较例2中,活性炭和二氧化锰类催化剂也未被分散而凝集凝胶化,从而无法实现涂料化。
另一方面,在作为分散剂而使用了多元羧酸钠盐(负离子)、磷酸酯、聚氨酯的比较例3~比较例5中,虽然能够实现涂料化,但由于活性炭和二氧化锰类催化剂的分散性以及分散稳定性较低,因此,在20℃、一个月的保存中发生凝集,使得在贮存稳定性上存在问题。此外,二氧化锰类催化剂以及活性炭的分散性较低,不会如使用了聚丙烯酸酯类分散剂的试验例那样成为较细的粒度。由此,在涂敷后会产生较多的涂膜的颗粒感和粗糙感。此外,为了能够充分遮盖基体而使得涂敷后的涂膜的膜厚较厚,从而成膜性较差。而且,与使用了聚丙烯酸酯类分散剂的试验例相比,结果臭氧分解性能也较差。
在比较例6中,虽然通过增加作为分散剂的多元羧酸钠盐(负离子)的量从而能够提高贮存稳定性,但是却降低了臭氧分解性。这被认为是由于,分散剂的量较多,从而欲吸附在活性炭和二氧化锰类催化剂上的臭氧被分散剂阻碍的缘故。即,在比较例6中,以较少的分散剂的量而无法确保贮存稳定性,而另一方面,当增加分散剂的量时,由于臭氧向活性炭和二氧化锰类催化剂的吸附被分散剂阻碍,因此与试验例相比,无法获得所需的臭氧分解性。
这样,在各个比较例所使用的分散剂中,无法同时实现良好的贮存稳定性和臭氧分解性。
相对于此,在使用了聚丙烯酸酯类分散剂的试验例1~试验例3中,能够以少量的分散剂而使活性炭和二氧化锰类催化剂细细地分散。此外,在试验例1~试验例3中,由于重新凝集的情况也较少,并且分散度以及分散稳定性优异,因此,贮存稳定性较好,且固化涂膜的颗粒感和粗糙感也较少,从而成膜性以及外观性较好,发挥了优异的臭氧分解性能。
即,在本试验例中,通过聚丙烯酸酯类分散剂,从而即使以该较少的使用量,也能够使活性炭和二氧化锰类催化剂细细地分散,由此提高了能够吸附在活性炭和二氧化锰类催化剂上的臭氧量。由此,能够在不浪费的条件下发挥活性炭和二氧化锰类催化剂所具有的臭氧分解性能,使得臭氧分解性能优异。此外,分散稳定性也较高,并具有优异的贮存稳定性。因,能够实施长时间的稳定的保存,提高了长期保存性。
此外,在比较例3~比较例5中,如上文所述,活性炭和二氧化锰类催化剂的分散性较低,从而凝集较多。由此,在被形成的固化涂膜中,颗粒感和粗糙感较多,涂膜的成膜性以及对于基材的附着性较低,从而涂敷外观性也不好。
相对于此,在本试验例中,通过聚丙烯酸酯类分散剂的使用而使活性炭和二氧化锰类催化剂被细细地分散,从而在被形成的固化涂膜中,颗粒感和粗糙感较少,并且成膜性以及外观性也良好。
此外,在作为树脂而使用了聚丙烯酸树脂以及丙烯酸树脂的试验例1~试验例3中,即使在对金属制的基材而实施了后述的附着性试验时,剥离的方格的个数也为两个以下,从而即使针对于金属制的基材也能够获得较高的附着性、粘接性。
尤其是在作为树脂而使用了聚丙烯酸树脂的试验例2以及试验例3中,不仅是金属制的基材,即使对于树脂制的基材而言,也通过后述的附着性试验而使剥离的方格的个数为两个以下,从而即使针对树脂制的基材也能够获得较高的附着性、粘接性。
因此,在作为树脂而使用了聚丙烯酸树脂的情况下,针对金属制以及树脂制的基材而能够确保涂膜的高附着性。而且,由于在涂膜的附着中无需特殊的处理设备,因此能够实现低成本化。
另一方面,虽然在作为树脂而使用了丙烯酸树脂的情况下对于金属制的基材的粘接性、附着性良好,但为了针对树脂制的基材而确保涂膜的高附着性,优选为,在对基材实施了前处理之后进行涂敷。
-试验例2-1~2-8-
如表2所示,本发明者们对聚丙烯酸酯类分散剂的最佳的掺配量进行了详细的研究。
即,仅使表1所示的试验例2的掺配组合中的、聚丙烯酸酯类分散剂的掺配量(g)发生变化,而聚丙烯酸酯类分散剂以外的掺配材料全部统一为与试验例2相同,由此制作出聚丙烯酸酯类分散剂的浓度不同的各种水性涂料组合物。
在此,使用与上述表1时相同的材料,并按照相同的步骤而进行了制作。
而且,关于使聚丙烯酸酯类分散剂的浓度发生变化的水性涂料组合物,也与上述表1时相同,并实施了贮存稳定性的试验评价以及臭氧分解性的试验评价。
【表2】
Figure BDA0003136786840000391
如表2所示,试验例2-1为,通过在水性涂料组合物中含有聚丙烯酸酯类分散剂为质量百分比0.1%的浓度,从而使聚丙烯酸酯类分散剂的掺配量相对于二氧化锰类催化剂与活性炭的总量(固体成分的总量)100质量份而为0.9质量份的示例。在本示例中,与试验例2-2~2-7相比,结果活性炭和二氧化锰类催化剂的分散稳定性较差,且在20℃、一个月的保存中发生凝集。
另一方面,试验例2-8为,通过在水性涂料组合物中含有聚丙烯酸酯类分散剂为质量百分比9.1质量%的浓度,从而使聚丙烯酸酯类分散剂的掺配量相对于二氧化锰类催化剂与活性炭的总量(固体成分的总量)100质量份而为86.2质量份的示例。在本示例中,与试验例2-2~2-7相比,臭氧分解率较低。
这被认为是由于分散剂的量较多,从而欲吸附在活性炭和二氧化锰类催化剂上的臭氧被分散剂阻碍的缘故。
相对于此,试验例2-2~2-7为,通过在水性涂料组合物中含有聚丙烯酸酯类分散剂为质量百分比0.3~4.8%的浓度,从而使聚丙烯酸酯类分散剂的掺配量相对于二氧化锰类催化剂与活性炭的总量(固体成分的总量)100质量份而处于2.6质量份~43.1质量份的范围内的示例。在本示例中,确认了如下情况,即,通过聚丙烯酸酯类分散剂的适当的掺配量,从而尤其使二氧化锰类催化剂和活性炭被高度分散,并且其分散稳定性也较好,且在不阻碍臭氧的吸附的条件下同时实现较高的贮存稳定性和臭氧分解性。
此外,本发明者们确认到如下情况,即,如果相对于二氧化锰类催化剂与活性炭的总量(固体成分的总量)100质量份,聚丙烯酸酯类分散剂的掺配量优选为1.5质量份以上,更加优选为2质量份以上,进一步优选为2.5质量份以上,则尤其能够确保贮存稳定性。此外,确认到如下情况,即,如果聚丙烯酸酯类分散剂的掺配量优选为75质量份以下,更加优选为60质量份以下,进一步优选为50质量份以下,则尤其是获得了较高的臭氧分解性,并且涂膜的成膜性、附着性以及外观性也良好。
因此,相对于二氧化锰类催化剂与活性炭的总量(固体成分的总量)100质量份,聚丙烯酸酯类分散剂优选为在1.5质量份~75质量份的范围内进行掺配。如果在该范围内,则能够有效地同时实现较高的贮存稳定性以及臭氧分解性,且涂膜的成膜性、附着性以及外观性也良好。相对于二氧化锰类催化剂与活性炭的总量(固体成分的总量)100质量份,聚丙烯酸酯类分散剂的掺配量更加优选为处于2质量份~60质量份的范围内,进一步优选为处于2.5质量份~50质量份的范围内。
在水性涂料组合物中,聚丙烯酸酯类分散剂的浓度优选为处于质量百分比0.3~5%的范围内。如果处于该范围内,则能够有效地同时实现较高的贮存稳定性以及臭氧分解性,且涂膜的成膜性、附着性以及外观性也良好。在水性涂料组合物中,聚丙烯酸酯类分散剂的浓度更加优选为质量百分比0.3~2%。
-试验例4~8、比较例7~8-
如以下的表3以及表4所示,本发明者们对二氧化锰类催化剂和活性炭的最佳的掺配进行了详细的研究。
首先,调查了由具有臭氧分解性能的活性炭和二氧化锰类催化剂的掺配比例(比率)带来的对水性涂料组合物以及由其形成的涂膜性能的影响。具体而言,如以下的表3所示,通过使活性炭和二氧化锰的掺配比例(比率)发生变化,从而制作出各种涂料组合物。在此,也使用与上述表1时相同的材料,并按照相同的步骤而进行了制作。此外,对制作出的涂料组合物实施了贮存稳定性和臭氧分解性的试验。
在此,关于水性涂料组合物的贮存稳定性试验,以与上述表1时相同的方式而确认了在20℃的温度条件保管一个月后的凝集的有无,并进行了评价。另外,将虽然在20℃下保管一个月后由凝集而引起的沉降分离较少见但通过在涂敷时进行搅拌而使涂敷性不存在问题的情况记载为B。
另一方面,以如下方式而实施了臭氧分解性的试验。即,如图5所示,在20L的聚酯薄膜袋250内,为了进行评价而放入了在聚丙烯TP基材220(PP材料220)上涂敷了水性涂料组合物并干燥过的试验体T。试验体T为,通过在具有5cm×7cm的面的PP基材220的表面上以涂敷面积5cm×7cm而涂敷了涂料组合物并以100℃×10分钟进行干燥,从而在PP材料220上形成了固化涂膜220A的试验体。
接下来,在通过吹气而将空气封入聚酯薄膜袋250内之后,将利用臭氧产生器而产生的臭氧注入,并将袋250内的臭氧浓度调节至0.2ppm(体积基准)之后,利用热封而对聚酯薄膜袋250进行了密封。然后,在经过30分钟之后,通过利用臭氧传感器233而对聚酯薄膜袋250内的臭氧浓度进行测量,从而利用与初期的臭氧浓度的比较而计算出臭氧分解率。
另外,在25℃的室温(常温)下实施了此时的评价试验。此外,各种涂料组合物针对PP材料220直到其基体被遮盖为止而实施了涂敷。
而且,作为比较,制作出仅掺配了活性炭或者二氧化锰类催化剂中的任意一方的比较例7以及比较例8。关于本示例,也同样地实施了贮存稳定性以及臭氧分解性能的评价试验。
在表3的上部中示出了制作出的各种涂料组合物的掺配组合,在表3的下部中示出了评价试验的结果。另外,即使在表3中,活性炭也为固体成分换算量,并且分散工序中的水为,除了作为溶剂而添加的离子交换水以外还包含作为被预先包含在活性炭材料的商品中的溶剂的水分量在内的值。
【表3】
Figure BDA0003136786840000431
如表3所示,在未掺配活性炭而仅掺配了二氧化锰类催化剂的比较例7中,臭氧分解率为75.9%,且为低于试验例的臭氧分解率。
此外,对于未掺配二氧化锰类催化剂而仅掺配了活性炭的比较例8,臭氧分解率也为50%,且与试验例相比而差很多。而且,贮存稳定性也极低。
这是因为,活性炭通过根据其吸附特性而大量地吸附作为涂膜成分的树脂成分(即有机物)而凝集。在仅掺配活性炭时,可知无法确保涂料稳定性、即贮存稳定性。
相对于此,在一并使用了二氧化锰类催化剂和活性炭的试验例中,与仅单独使用二氧化锰类催化剂或者仅单独使用活性炭的比较例7以及比较例8相比,大幅度地提高了臭氧分解率,并示出了极高的臭氧分解性能。
在此,当为了确保预定的高臭氧分解性能所需的二氧化锰类催化剂以及活性炭中的活性炭的量变多时,有时难以确保涂料的稳定性(即贮存稳定性)。此外,由于通过长期的使用而使活性炭被氧化并消耗从而劣化,因此,有时难以确保较高的耐久性。
另一方面,有时,即使活性炭的掺配比率较小,也会不产生由活性炭实现的臭氧净化特性的效果,从而由活性炭以及二氧化锰类催化剂的组合所实现的臭氧分解性能的提高效果较小,进而难以获得较高的臭氧分解性能。
尤其是,由于二氧化锰类催化剂容易受到水分、氯化物以及大气中的SOx以及MOx的影响,并由此容易使臭氧分解性降低,因此,为了确保长时间的较高的臭氧分解性,从而优选为相对于活性炭设为预定量的掺配比例。
根据本发明者们的专心的实验研究,作为试验例4~试验例8,如表3所示,通过将水性涂料组合物中的活性炭和二氧化锰类催化剂的比率优选地设为20/80≤活性炭/二氧化锰类催化剂≤80/20,从而能够获得良好的臭氧分解率,并且能够容易确保实用性的贮存稳定性。
尤其是,如试验例5~试验例7所示,通过将活性炭和二氧化锰类催化剂的比率(固体成分的质量比)更加优选地设为30/70≤活性炭/二氧化锰类催化剂≤70/30,从而获得了优异的臭氧分解率和贮存稳定性,并且能够容易确保长时间的极高的臭氧分解性和涂料稳定性。
另外,水性涂料组合物中的活性炭和二氧化锰类催化剂的比率(固体成分的质量比)与由该水性涂料组合物形成的涂膜成分中的活性炭和二氧化锰类催化剂的比率一致。即,当水性涂料组合物中的活性炭和二氧化锰类催化剂的比率为20/80≤活性炭/二氧化锰类催化剂≤80/20时,即使在由水性涂料组合物得到的固化涂膜中,也会使活性炭和二氧化锰类催化剂以20/80≤活性炭/二氧化锰类催化剂≤80/20的比率而被包含。
-试验例7-1~7-5-
另外,为了调查具有臭氧分解性能的活性炭以及二氧化锰类催化剂的掺配量和对涂膜性能的影响,本发明者们实施了以下的试验。实施的试验为,当表3所示的试验例7的掺配组合中的、水性涂料组合物中(涂膜成分中)中的活性炭和二氧化锰类催化剂的掺配比例(固体成分的质量比)以活性炭/二氧化锰类催化剂=70/30而设为固定时,使活性炭以及二氧化锰类催化剂的掺配量增减的试验。具体而言,如表4所示,通过由水性涂料组合物形成的涂膜中的活性炭以及二氧化锰类催化剂的浓度成为质量百分比33%~质量百分比83%的活性炭以及二氧化锰类催化剂的掺配,从而制作了各种涂料组合物。
活性炭和二氧化锰类催化剂以外的掺配组合、材料全部统一为与试验例7时相同,并按照与上述相同的步骤而进行了制作。即,活性炭以及二氧化锰类催化剂以外的掺配材料的掺配量(g)全部统一为与试验例7时相同,仅使活性炭以及二氧化锰类催化剂的掺配量(g)发生变化,并按照与上述相同的步骤而进行了制作。
而且,对制作出的涂料组合物实施了臭氧分解性以及对于基材的附着性的试验。
在此,与上述试验例1同样地使用图4所示的臭氧分解试验装置,并实施了臭氧分解性的试验。
关于附着性试验,使用了如下的试样,所述试样为,通过将水性涂料组合物空气喷涂在PP基材上,并以100℃×10分而使之干燥,从而在PP基材上形成有固化涂膜的试样。
而且,关于试样,依据JIS-K5600-5-6:1999而实施了附着性(由横切法实现的附着性)的评价。具体而言,用切刀在纵向和横上以1mm的间隔而在试样的固化涂膜上分别形成11条平行的切口,以形成总计100个1mm×1mm的方格。接着,将胶带(即,遮蔽胶带)牢固地压接并粘贴在形成这100个方格的部分上,然后一下子使之剥离,并对100个方格中剥离了多少个进行了测量。如果剥离掉的方格的个数为两个以下,则记载为A,在看到三个以上的剥离的情况下记载为B。
在表4的上部中示出了制作出的各种涂料组合物中的活性炭以及二氧化锰类催化剂的浓度,在表4的下部中示出了评价试验的结果。
【表4】
Figure BDA0003136786840000461
如表4所示,可知越提高活性炭和二氧化锰类催化剂的浓度,则臭氧分解性能越高。
尤其是,如试验例7-3~7-5所示,在由水性涂料组合物形成的涂膜中的、活性炭和二氧化锰类催化剂的浓度为63%以上的情况下,能够获得较高的臭氧分解性。
另外,如试验例7-4~7-5所示,在涂膜成分中的催化剂浓度为73%以上的情况下,即使提高催化剂浓度,在预定的分散剂的量下分散性也有限,因此推测为臭氧分解性能的上升较少。
另一方面,如试验例7-5所示,当活性炭和二氧化锰类催化剂的浓度变得过高时,降低了附着性能。当对于基材的附着性能较低时,有可能容易发生涂膜的剥离以及涂膜成分的脱落,从而无法获得持续较高的臭氧分解性能。
在此,根据本发明者们的实验研究,确认了如下情况,即,当水性涂料组合物中(即,涂膜中)的活性炭和二氧化锰类催化剂的比率(固体成分的质量比)为20/80≤活性炭/二氧化锰类催化剂≤80/20时,在涂膜成分中的活性炭以及二氧化锰类催化剂的总量(固体成分的总量)优选为质量百分比60%以上、更加优选为质量百分比70%以上的情况下,尤其能够获得较高的臭氧分解性能。此外,确认了如下情况,即,如果涂膜中的活性炭以及二氧化锰类催化剂的总量(固体成分的总量)尤其优选为质量百分比90%以下,更加优选为质量百分比85%以下,则尤其是涂膜对于基材的附着性能也良好。
因此,涂膜中的活性炭以及二氧化锰类催化剂的总量(固体成分的总量)优选为质量百分比60%~质量百分比90%,更加优选为质量百分比70%~质量百分比80%。由此,尤其能够确保对于基材的附着性,从而维持长时间的较高的臭氧分解性能。
另外,由水性涂料组合物形成的涂膜中的活性炭以及二氧化锰的总量(质量百分比%)为,通过活性炭以及二氧化锰的总计固体成分量/成为涂膜成分的水性涂料组合物中的全体的固体成分量比×100而计算出的值。
如以上所说明的那样,根据上述试验例,由于通过聚丙烯酸酯类分散剂而能够使二氧化锰类催化剂和活性炭细细地高度分散,因此,在固化后的涂膜上难以产生颗粒感,并且能够形成成膜性以及附着性较高的涂膜。而且,通过被高度分散的二氧化锰类催化剂和活性炭能够附着大量的臭氧量,从而能够发挥较高的臭氧分解性能。尤其是,通过使用即使在氧化锰类催化剂中臭氧分解的催化剂活性也较高的二氧化锰类催化剂,从而获得了较高的臭氧分解性能。而且,通过一并使用二氧化锰类催化剂和活性炭,从而与以单体的形式来使用它们的情况相比,获得了较高的臭氧分解性能。此外,由于活性炭能够低价获得,因此能够抑制成本。除此之外,由于通过聚丙烯酸酯类分散剂而使二氧化锰类催化剂活性炭的分散稳定性也较高,因此获得了在实用性上良好的涂料稳定性、贮存稳定性。
作为二氧化锰类催化剂,优选为使用中位直径(平均颗粒直径)处于1~20μm的范围内、且BET比表面积处于100~400m2/g的范围内的二氧化锰类催化剂。根据具有该特性的二氧化锰类催化剂,尤其使涂料组合物的分散性以及分散稳定性较高,从而获得了臭氧分解性较高的涂膜。
作为活性炭,优选为使用中位直径(平均颗粒直径)处于1~20μm的范围内、且BET比表面积处于500~3000m2/g的范围内的活性炭。根据具有该特性的活性炭,尤其使涂料组合物的分散性以及分散稳定性较高,从而获得了臭氧分解性较高的涂膜。
作为聚丙烯酸酯类分散剂,优选为其重均分子量处于500~30000的范围内、酸值处于1~50的范围内、pH处于5~9的范围内的分散剂。根据具有该特性的聚丙烯酸酯类分散剂,尤其能够在不损害臭氧分解性能的条件下以较少的分散剂的量而获得涂料成分的高度分散以及分散稳定的效果。
相对于二氧化锰类催化剂以及活性炭的总量100质量份,聚丙烯酸酯类分散剂的含量优选为处于1.5质量份~70质量份的范围内。由此,尤其能够同时实现较高的臭氧分解性和贮存稳定性。此外,通过使聚丙烯酸酯类分散剂在质量百分比0.3%~质量百分比5%的范围内而被水性涂料组合物含有,从而尤其能够同时实现较高的臭氧分解性和贮存稳定性。
树脂优选为(甲基)丙烯酸树脂或者聚丙烯酸树脂。这些树脂的二氧化锰类催化剂以及活性炭的相容性也较好,且二氧化锰类催化剂以及活性炭容易均匀地被分散在树脂中。尤其是,根据(甲基)丙烯酸树脂,由于该分子量的选择范围较大,因此,容易设计目标涂膜性能的特性,进而能够形成耐候性、耐水性、耐化学性较高的涂膜。此外,根据聚丙烯酸树脂,除了金属制的基材之外,对于树脂制的基材的附着性也优异,从而能够长时间良好地发挥臭氧分解性能等涂膜性能。
而且,优选为,二氧化锰类催化剂和活性炭以20/80≤活性炭/二氧化锰类催化剂≤80/20的质量比率(固体成分的质量比)来进行掺配。由此,尤其是在确保涂料稳定性的同时,获得了由二氧化锰类催化剂和活性炭的组合而实现的臭氧分解性的协同效应。
优选为,氧化锰类催化剂以及活性炭以在涂膜中氧化锰类催化剂以及活性炭的总量成为质量百分比60%~质量百分比90%的范围内的方式而被掺配在一起。由此,尤其能够在不损害涂膜对于基材的附着性的条件下获得较高的臭氧分解性能。
如以上所说明的那样,可知包含氧化锰类催化剂、活性炭、聚丙烯酸酯类分散剂以及树脂的臭氧分解性涂膜具有较高的臭氧分解性能。
因此,可知具有该臭氧分解性涂膜的鼓风机能够将臭氧浓度被降低了的空气送出。

Claims (20)

1.一种鼓风机,具备:
鼓风部,其将空气吸入并进行送风;
臭氧分解性涂膜,其被设置于从所述鼓风部被送出的空气所接触的位置、以及被吸入至所述鼓风部的空气所接触的位置中的至少一方上,并包含氧化锰类催化剂、活性炭、聚丙烯酸酯类分散剂以及树脂。
2.如权利要求1所述的鼓风机,其中,
具备第一通气部件和第二通气部件中的至少一方,所述第一通气部件具有供从所述鼓风部被送出的空气通过的第一通气孔,并且在所述第一通气孔的壁面上设置有所述臭氧分解性涂膜,所述第二通气部件具有供被吸入至所述鼓风部的空气通过的第二通气孔,并且在所述第二通气孔的壁面上设置有所述臭氧分解性涂膜。
3.如权利要求2所述的鼓风机,其中,
所述第一通气部件为作为所述第一通气孔而具有贯穿孔的蜂窝结构部件。
4.如权利要求2或权利要求3所述的鼓风机,其中,
所述第二通气部件为作为所述第二通气孔而具有贯穿孔的蜂窝结构部件。
5.如权利要求2至权利要求4中的任意一项所述的鼓风机,其中,
所述第一通气部件为作为所述第一通气孔而具有网孔的过滤器部件。
6.如权利要求2至权利要求5中的任意一项所述的鼓风机,其中,
所述第二通气部件为作为所述第二通气孔而具有网孔的过滤器部件。
7.如权利要求2至权利要求6中的任意一项所述的鼓风机,其中,
所述鼓风部具有旋转叶片,所述旋转叶片在叶片表面上设置有所述臭氧分解性涂膜。
8.如权利要求2至权利要求7中的任意一项所述的鼓风机,其中,
具备引导部件,所述引导部件将从所述鼓风部被送出的空气向所述第一通气部件进行引导。
9.如权利要求1至权利要求8中的任意一项所述的鼓风机,其中,
所述氧化锰类催化剂为二氧化锰类催化剂。
10.如权利要求1至权利要求9中的任意一项所述的鼓风机,其中,
所述氧化锰类催化剂和所述活性炭的掺配比率以质量比而言为20/80≤活性炭/氧化锰类催化剂≤80/20。
11.如权利要求1至权利要求10中的任意一项所述的鼓风机,其中,
相对于所述臭氧分解性涂膜,所述氧化锰类催化剂以及所述活性炭的总量为质量百分比60%~质量百分比90%。
12.如权利要求1至权利要求11中的任意一项所述的鼓风机,其中,
所述聚丙烯酸酯类分散剂为重均分子量处于5000~30000的范围内、酸值处于1~50的范围内、氢离子指数处于pH4~pH9的范围内的分散剂。
13.如权利要求1至权利要求12中的任意一项所述的鼓风机,其中,
相对于所述氧化锰类催化剂以及所述活性炭的总量100质量份,所述聚丙烯酸酯类分散剂的含量处于1.5质量份~75质量份的范围内。
14.如权利要求1至权利要求13中的任意一项所述的鼓风机,其中,
所述树脂为选自(甲基)丙烯酸树脂以及聚丙烯酸树脂中的至少一种。
15.如权利要求1至权利要求14中的任意一项所述的鼓风机,其中,
所述臭氧分解性涂膜由水性涂料组合物的固化涂膜构成,所述水性涂料组合物在包含所述氧化锰类催化剂、所述活性炭、所述聚丙烯酸酯类分散剂以及所述树脂的同时,还包含以水为主要成分的溶剂和PH调节剂。
16.一种附带臭氧分解性涂膜的物品,具有:
物品主体;
臭氧分解性涂膜,其被设置于所述物品主体上,并包含氧化锰类催化剂、活性炭、聚丙烯酸酯类分散剂以及树脂。
17.如权利要求16所述的附带臭氧分解性涂膜的物品,其中,
所述物品主体为蜂窝结构部件、过滤器部件、管道或者建筑用资材。
18.一种空调系统,其中,
具备选自如权利要求1至权利要求15中的任意一项所述的鼓风机、以及如权利要求16或权利要求17所述的附带臭氧分解性涂膜的物品中的一个以上。
19.一种臭氧分解方法,其中,
使包含氧化锰类催化剂、活性炭、聚丙烯酸酯类分散剂以及树脂的臭氧分解性涂膜与大气接触,而对所述大气中的臭氧进行分解。
20.一种臭氧分解性膜的形成方法,其中,
在将水性涂料组合物涂敷在涂敷对象物上之后进行固化,所述水性涂料组合物在包含氧化锰类催化剂、活性炭、聚丙烯酸酯类分散剂以及树脂的同时,还包含以水为主要成分的溶剂和PH调节剂。
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