JP2000189795A - 光触媒性被膜形成用表面処理剤およびこの表面処理剤を用いた光触媒被膜の形成方法 - Google Patents
光触媒性被膜形成用表面処理剤およびこの表面処理剤を用いた光触媒被膜の形成方法Info
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Landscapes
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 光触媒に酸化されやすい基材、または、表面
が塗料を弾く傾向にある基材の表面において、安定的に
光触媒性薄膜を短時間で形成できる表面処理剤および前
記表面処理剤を用いた光触媒性被膜の形成方法を提供す
ること。 【解決手段】 ペルヒドロポリシラザンを含有する光触
媒性被膜形成用表面処理剤を提供する。前記表面処理剤
を表面を処理した後、さらにその表面に光触媒コーティ
ング液を塗布した後、紫外線を照射して光触媒反応によ
り前記光触媒性被膜形成用表面処理剤を表面に塗布して
形成した層の光触媒被膜側の表面を酸化させてシリカ膜
を形成させる方法、また、その表面処理剤を塗布した
後、加熱した水分子で反応させて親水性のシリカ膜を得
る方法を提供する。
が塗料を弾く傾向にある基材の表面において、安定的に
光触媒性薄膜を短時間で形成できる表面処理剤および前
記表面処理剤を用いた光触媒性被膜の形成方法を提供す
ること。 【解決手段】 ペルヒドロポリシラザンを含有する光触
媒性被膜形成用表面処理剤を提供する。前記表面処理剤
を表面を処理した後、さらにその表面に光触媒コーティ
ング液を塗布した後、紫外線を照射して光触媒反応によ
り前記光触媒性被膜形成用表面処理剤を表面に塗布して
形成した層の光触媒被膜側の表面を酸化させてシリカ膜
を形成させる方法、また、その表面処理剤を塗布した
後、加熱した水分子で反応させて親水性のシリカ膜を得
る方法を提供する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光触媒に酸化され
やすい基材の表面や塗料に対して濡れ性の悪い基材の表
面に光触媒性薄膜を形成するための表面処理剤と、この
表面処理剤を用いた光触媒被膜の形成方法に関する。
やすい基材の表面や塗料に対して濡れ性の悪い基材の表
面に光触媒性薄膜を形成するための表面処理剤と、この
表面処理剤を用いた光触媒被膜の形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】本発明者らは、ＰＣＴ／ＷＯ９６／２９
３７５号に開示したように、基材表面に光触媒性被膜を
形成すると、光触媒の光励起に応じて前記層表面が、水
との接触角に換算して１０°以下という高度の親水性を
呈することを見出し、さらにそれによりガラス、レン
ズ、鏡等の透明部材の防曇・視界確保性向上、降雨洗浄
性向上等の効果が得られることを見出した。プラスチッ
ク等の基材表面に光触媒性被膜を直接形成すると、光触
媒作用によりプラスチックが酸化されること、プラスチ
ックから可塑剤などの不純物により光触媒の親水化が阻
害されることなどの現象が現れる。それを防止するた
め、基材表面と光触媒性被膜の間に、光触媒に酸化され
ない金属酸化物被膜を形成する方法がある。その金属酸
化物被膜の形成法としては、ゾルゲル法で主にアルコキ
シドを主体とした原料を加水分解してシリカ膜を作る方
法が一般的である。しかし、アルコキシドには加水分解
速度が遅いという欠点がある。そのため、膜の硬化する
ために必要な時間を経ない内に、光触媒コーティング液
を塗布すると、液の溶剤に膜が溶解したり、膜が膨潤し
て剥離したり、光触媒性被膜との密着強度が確保できた
かったりする。そのうえ、ゾルゲル法は反応時の膜の体
積収縮が大きいので、膜にクラックが入りやすい。その
ため、微細なクラックのない緻密な膜を形成することは
難しい。また、既存の基材表面に光触媒を形成しようと
する時、光触媒性被膜を形成するためのコーティング剤
の溶媒が水などの表面エネルギーが高いものであると、
弾かれたり、均一な塗膜にならなかったりして光触媒性
被膜の光触媒作用による表面の親水化機能や汚れ成分の
分解が損なわれる。
３７５号に開示したように、基材表面に光触媒性被膜を
形成すると、光触媒の光励起に応じて前記層表面が、水
との接触角に換算して１０°以下という高度の親水性を
呈することを見出し、さらにそれによりガラス、レン
ズ、鏡等の透明部材の防曇・視界確保性向上、降雨洗浄
性向上等の効果が得られることを見出した。プラスチッ
ク等の基材表面に光触媒性被膜を直接形成すると、光触
媒作用によりプラスチックが酸化されること、プラスチ
ックから可塑剤などの不純物により光触媒の親水化が阻
害されることなどの現象が現れる。それを防止するた
め、基材表面と光触媒性被膜の間に、光触媒に酸化され
ない金属酸化物被膜を形成する方法がある。その金属酸
化物被膜の形成法としては、ゾルゲル法で主にアルコキ
シドを主体とした原料を加水分解してシリカ膜を作る方
法が一般的である。しかし、アルコキシドには加水分解
速度が遅いという欠点がある。そのため、膜の硬化する
ために必要な時間を経ない内に、光触媒コーティング液
を塗布すると、液の溶剤に膜が溶解したり、膜が膨潤し
て剥離したり、光触媒性被膜との密着強度が確保できた
かったりする。そのうえ、ゾルゲル法は反応時の膜の体
積収縮が大きいので、膜にクラックが入りやすい。その
ため、微細なクラックのない緻密な膜を形成することは
難しい。また、既存の基材表面に光触媒を形成しようと
する時、光触媒性被膜を形成するためのコーティング剤
の溶媒が水などの表面エネルギーが高いものであると、
弾かれたり、均一な塗膜にならなかったりして光触媒性
被膜の光触媒作用による表面の親水化機能や汚れ成分の
分解が損なわれる。
【０００３】
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明では、従来のアル
コキシドに変えて、ペルヒドロポリシラザンを出発原料
に使用する。前記ペルヒドロポリシラザンはアルコキシ
ドに比べ反応速度が速いため、短時間でシリカ膜を得る
ことができる。また、シリカに転化する時にも、体積収
縮が少ないため、欠陥の少ない膜を得ることができる。
さらに、ペルヒドロポリシラザンからなる光触媒性被膜
形成用表面処理剤を表面に塗布し、該当基材の表面に光
触媒層コーティング液を塗布した後、紫外線を照射する
と、ペルヒドロポリシラザン層の光触媒性被膜側が、光
触媒作用により酸化され、Ｓｉ−Ｈ、Ｓｉ−Ｎが酸化さ
れ、Ｓｉ−ＯＨになり、このＯＨ基が光触媒コーティン
グ液の光触媒粒子表面およびバインダーのＯＨ基と脱水
縮合をおこして、密着性を増す。また、ペルヒドロポリ
シラザンに加熱された水分子と反応させることにより、
室内に放置するよりも短時間で親水性の高純度のシリカ
膜に転化することにより、表面エネルギーの高い溶媒と
の濡れ性を高めることができる。
コキシドに変えて、ペルヒドロポリシラザンを出発原料
に使用する。前記ペルヒドロポリシラザンはアルコキシ
ドに比べ反応速度が速いため、短時間でシリカ膜を得る
ことができる。また、シリカに転化する時にも、体積収
縮が少ないため、欠陥の少ない膜を得ることができる。
さらに、ペルヒドロポリシラザンからなる光触媒性被膜
形成用表面処理剤を表面に塗布し、該当基材の表面に光
触媒層コーティング液を塗布した後、紫外線を照射する
と、ペルヒドロポリシラザン層の光触媒性被膜側が、光
触媒作用により酸化され、Ｓｉ−Ｈ、Ｓｉ−Ｎが酸化さ
れ、Ｓｉ−ＯＨになり、このＯＨ基が光触媒コーティン
グ液の光触媒粒子表面およびバインダーのＯＨ基と脱水
縮合をおこして、密着性を増す。また、ペルヒドロポリ
シラザンに加熱された水分子と反応させることにより、
室内に放置するよりも短時間で親水性の高純度のシリカ
膜に転化することにより、表面エネルギーの高い溶媒と
の濡れ性を高めることができる。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下に本発明の具体的構成につい
て説明する。ここでいう光触媒性被膜とは、酸化チタ
ン、酸化亜鉛、酸化錫等の光触媒の単体およびその複合
物からなる被膜、または、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化
錫等の光触媒粒子を、光触媒で分解難いバインダー、た
とえば、シリカ、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、アルミ
ナに分散させたものからなる被膜をいう。
て説明する。ここでいう光触媒性被膜とは、酸化チタ
ン、酸化亜鉛、酸化錫等の光触媒の単体およびその複合
物からなる被膜、または、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化
錫等の光触媒粒子を、光触媒で分解難いバインダー、た
とえば、シリカ、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、アルミ
ナに分散させたものからなる被膜をいう。
【０００６】ここで使用するペルヒドロポリシラザンつ
いては、数平均分子量Ｍｎは５００〜２５００程度がよ
く、これを分散する溶媒としては、無極性溶媒であるキ
シレンやジブチルエーテルなどのエーテル類を用いるこ
とができる。
いては、数平均分子量Ｍｎは５００〜２５００程度がよ
く、これを分散する溶媒としては、無極性溶媒であるキ
シレンやジブチルエーテルなどのエーテル類を用いるこ
とができる。
【０００７】ここで、ペルヒドロポリシラザンは、市販
のものが流用できる。市販されているものとして、東燃
（株）のＮ−Ｄ８１０やＮ−Ｄ８２０などがある。
のものが流用できる。市販されているものとして、東燃
（株）のＮ−Ｄ８１０やＮ−Ｄ８２０などがある。
【０００８】加熱された水分子との反応とは、加熱蒸気
との反応、熱水との反応のいずれをもさす。加熱条件は
５０℃以上であればよく、望ましくは６０℃以上であ
る。
との反応、熱水との反応のいずれをもさす。加熱条件は
５０℃以上であればよく、望ましくは６０℃以上であ
る。
【０００９】本発明における親水性とは、水との接触角
に換算して３０゜以下、好ましくは１０゜以下の水濡れ
性を呈する状態をいう。部材表面が水との接触角に換算
して３０゜以下の状態であれば、溶媒が水である場合の
コーティング剤が弾かれずに塗布できる、また、部材表
面が水との接触角に換算して１０゜以下の状態であれ
ば、まったく液滴を形成せずに一様濡れ広がるので、膜
厚の一定な層が形成できる。
に換算して３０゜以下、好ましくは１０゜以下の水濡れ
性を呈する状態をいう。部材表面が水との接触角に換算
して３０゜以下の状態であれば、溶媒が水である場合の
コーティング剤が弾かれずに塗布できる、また、部材表
面が水との接触角に換算して１０゜以下の状態であれ
ば、まったく液滴を形成せずに一様濡れ広がるので、膜
厚の一定な層が形成できる。
【００１０】本発明が適用可能な基材としては、例え
ば、金属、セラミックス、ガラス、プラスチック、木、
石、セメント、コンクリ−ト、繊維、布帛、それらの組
合せ、それらの積層体などがある。これらに塗布する方
法としては、たとえば、フローコーティング法、ディッ
ピング法、スプレー法、スピンコート法などがある。
ば、金属、セラミックス、ガラス、プラスチック、木、
石、セメント、コンクリ−ト、繊維、布帛、それらの組
合せ、それらの積層体などがある。これらに塗布する方
法としては、たとえば、フローコーティング法、ディッ
ピング法、スプレー法、スピンコート法などがある。
【００１１】
【実施例】以下、本発明を実施例によって更に詳細に説
明するが、本発明はこれによって限定されるものではな
い。
明するが、本発明はこれによって限定されるものではな
い。
【００１２】親水性の評価方法 親水性は、試料を室内に放置して、所定時間に純水との
接触角を測定することによって評価した。協和界面科学
社製接触角計ＣＡ−Ｘ１５０で、純水との接触角を三点
測定し、その平均値を試料の接触角とした。
接触角を測定することによって評価した。協和界面科学
社製接触角計ＣＡ−Ｘ１５０で、純水との接触角を三点
測定し、その平均値を試料の接触角とした。
【００１３】比較例 （株）高純度化学社製のディップコート剤（ＳｉＯ２膜
用）Ｓｉ−０５−Ｓを７２×５６×１．３（ｍｍ）のア
ルキッド樹脂で覆われた塗装鋼板にフローコート法によ
って塗布した。塗布後、約２０分ほど自然乾燥させた。
その上に光触媒層コート液（光触媒用酸化チタン微粒
子：コルコート社製エチルシリケートＥＳ４０：ジエチ
レングリコールモノメチルエーテル：テノルマルプロピ
ルアルコール：大日本インキ（株）製界面活性剤Ｆ１７
７＝１４：９：１９１：３２８６：２ 重量比）を塗布
したところ、Ｓｉ−０５−Ｓから作成した膜は、耐溶剤
性が悪いため、試料表面の膜は白濁し、剥離した。
用）Ｓｉ−０５−Ｓを７２×５６×１．３（ｍｍ）のア
ルキッド樹脂で覆われた塗装鋼板にフローコート法によ
って塗布した。塗布後、約２０分ほど自然乾燥させた。
その上に光触媒層コート液（光触媒用酸化チタン微粒
子：コルコート社製エチルシリケートＥＳ４０：ジエチ
レングリコールモノメチルエーテル：テノルマルプロピ
ルアルコール：大日本インキ（株）製界面活性剤Ｆ１７
７＝１４：９：１９１：３２８６：２ 重量比）を塗布
したところ、Ｓｉ−０５−Ｓから作成した膜は、耐溶剤
性が悪いため、試料表面の膜は白濁し、剥離した。
【００１４】実施例１ 東燃（株）のペルヒドロポリシラザン溶液Ｎ−Ｄ８１０
を比較例と同様の塗装鋼板にフローコート法によって塗
布した。塗布後、約２０分ほど自然乾燥させた。比較例
と同様な方法で光触媒層コーティングを行い、実施例１
を得た。この試料は目視で成膜できたのが確認できた。
この時の水との接触角は２４．６°であった。このサン
プルに三共電気社（株）製のＢＬＢランプ２０Ｗを使用
して、１ｍＷ／ｃｍ2の紫外線を４時間照射したとこ
ろ、接触角は１．２°に低下した。
を比較例と同様の塗装鋼板にフローコート法によって塗
布した。塗布後、約２０分ほど自然乾燥させた。比較例
と同様な方法で光触媒層コーティングを行い、実施例１
を得た。この試料は目視で成膜できたのが確認できた。
この時の水との接触角は２４．６°であった。このサン
プルに三共電気社（株）製のＢＬＢランプ２０Ｗを使用
して、１ｍＷ／ｃｍ2の紫外線を４時間照射したとこ
ろ、接触角は１．２°に低下した。
【００１５】実施例２ 東燃（株）のペルヒドロポリシラザン溶液Ｎ−Ｄ８１０
を７２×５６×１．３（ｍｍ）のスライドガラスにフロ
ーコート法によって塗布した。塗布後、約１０分ほど自
然乾燥させた。１００ｍｌビーカーに、水面がビーカー
の縁から１ｃｍ下になるまで蒸留水を入れた後、加熱し
て沸騰させた。比較例と同様な方法で作った試料を、蒸
気が当たる様に塗布面を下にむけて沸騰している水面か
ら１ｃｍ離した位置で、５分曝露して、実施例２を得
た。曝露前の水との接触角は、９０．５°だったが、曝
露後は３．７°まで低下し、水を弾かなくなった。
を７２×５６×１．３（ｍｍ）のスライドガラスにフロ
ーコート法によって塗布した。塗布後、約１０分ほど自
然乾燥させた。１００ｍｌビーカーに、水面がビーカー
の縁から１ｃｍ下になるまで蒸留水を入れた後、加熱し
て沸騰させた。比較例と同様な方法で作った試料を、蒸
気が当たる様に塗布面を下にむけて沸騰している水面か
ら１ｃｍ離した位置で、５分曝露して、実施例２を得
た。曝露前の水との接触角は、９０．５°だったが、曝
露後は３．７°まで低下し、水を弾かなくなった。
【００１６】実施例３ 東燃（株）のペルヒドロポリシラザン溶液Ｎ−Ｄ８２０
を７２×５６×１．３（ｍｍ）のスライドガラスにフロ
ーコート法によって塗布した。塗布後、約１０分ほど自
然乾燥させた。この試料を温度６０℃湿度１００％の雰
囲気に４時間曝露して、実施例２を得た。曝露前の水と
の接触角は、８８．１°だったが、曝露後は９．８°ま
で低下し、水を弾かなくなった。
を７２×５６×１．３（ｍｍ）のスライドガラスにフロ
ーコート法によって塗布した。塗布後、約１０分ほど自
然乾燥させた。この試料を温度６０℃湿度１００％の雰
囲気に４時間曝露して、実施例２を得た。曝露前の水と
の接触角は、８８．１°だったが、曝露後は９．８°ま
で低下し、水を弾かなくなった。
【００１７】
【発明の効果】本発明によれば、光触媒に酸化されやす
い基材の表面に安定的に光触媒性被膜を短時間で形成し
たり、表面が塗料を弾く傾向にある基材の表面に光触媒
性被膜を形成できるようになる。
い基材の表面に安定的に光触媒性被膜を短時間で形成し
たり、表面が塗料を弾く傾向にある基材の表面に光触媒
性被膜を形成できるようになる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4G069 AA01 AA08 BA02A BA04A BA48A BC22A BC35A BD05A BD05B BD06A BD06B BE13A BE13B BE32A BE32B ED02 FB23 4G075 AA24 BA06 CA33 CA54
Claims (3)
- 【請求項１】 基材の表面に光触媒性被膜を形成する前
に、該当表面の前処理を行うために塗布する表面処理剤
であって、この表面処理剤は、ペルヒドロポリシラザン
を含有することを特徴とする光触媒性被膜形成用表面処
理剤。 - 【請求項２】 請求項１に記載の光触媒性被膜形成用表
面処理剤を表面に塗布し、該当基材の表面に光触媒コー
ティング液を塗布した後、紫外線を照射して光触媒反応
により前記光触媒性被膜形成用表面処理剤を表面に塗布
して形成した層の光触媒性被膜側の表面を酸化させてシ
リカ膜を形成させたことを特徴とする光触媒被膜の形成
方法。 - 【請求項３】 請求項１に記載の光触媒性被膜形成用表
面処理剤を表面に塗布し、加熱された水分子と反応させ
て表面にシリカ膜を形成させた後、該当基材の表面に光
触媒コーティング液を塗布することを特徴とする光触媒
性被膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10376710A JP2000189795A (ja) | 1998-12-26 | 1998-12-26 | 光触媒性被膜形成用表面処理剤およびこの表面処理剤を用いた光触媒被膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10376710A JP2000189795A (ja) | 1998-12-26 | 1998-12-26 | 光触媒性被膜形成用表面処理剤およびこの表面処理剤を用いた光触媒被膜の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000189795A true JP2000189795A (ja) | 2000-07-11 |
Family
ID=18507602
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10376710A Pending JP2000189795A (ja) | 1998-12-26 | 1998-12-26 | 光触媒性被膜形成用表面処理剤およびこの表面処理剤を用いた光触媒被膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000189795A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102004011213A1 (de) * | 2004-03-04 | 2005-09-22 | Clariant International Limited | Beschichtungen für Metalloberflächen, Verfahren zu deren Herstellung sowie deren Verwendung als selbstreinigende Schutzschicht, insbesondere für Autofelgen |
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-
1998
- 1998-12-26 JP JP10376710A patent/JP2000189795A/ja active Pending
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