JP2000290588A - アルミナ−シリカ複合塗料およびその塗膜と光触媒被膜 - Google Patents
アルミナ−シリカ複合塗料およびその塗膜と光触媒被膜Info
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Abstract
い塗膜を形成できる複合塗料とその塗膜およびこれを用
いた光触媒被膜を提供する。 【解決手段】一次粒子の平均粒径が0.1μm以下のアル
ミナ微粒子、有機溶媒、およびシリカ系バインダー液を
主成分とし、アルミナとシリカの重量比がAl2O3:S
iO2換算で1:9〜9:1であることを特徴とするア
ルミナ−シリカ複合塗料、および該塗料から形成された
塗膜と該塗膜をアンダーコートとした光触媒被膜。
Description
性に優れたアルミナ−シリカ複合塗料と、その塗料から
なる耐久性に優れ硬度および透明性の高い塗膜、および
該塗膜を有する光触媒被膜に関する。
表面に酸化チタン層を形成し、酸化チタンの光触媒効果
を利用して有機物や汚れの分解を行う試みがなされてい
る。この光触媒膜は広い分野でその利用が期待されてい
るが、基材自体の劣化や被膜の密着性および耐久性など
改善すべき問題も多い。
膜をコーティングした場合には、光触媒自体が有する酸
化力のために基材のプラスチックスが劣化してしまい、
被膜の密着性や耐久性が低下する。また、基材がガラス
の場合にはプラスチックスのような基材の劣化はないも
のの、基材から混入するナトリウム等のイオンが光触媒
効果を低下させ、また基材との密着性が低いなどの問題
がある。特に、透明性を必要とする照明関係やガラス関
係あるいは透明性プラスチックス等への光触媒への応用
に関しては、基板材料が白色化して本来の透明性が損な
われると云う問題があった。
膜にアンダーコートとしてシリカ層を使用する試みが行
われている。しかしこのシリカ層を用いた場合でも基材
への密着性や耐久性が不十分であった。
アルミナの微粒子を樹脂に配合した塗料組成物(特開昭6
0-23462号)、特定のアルミナ微粒子を樹脂に配合した光
透過性樹脂塗料(特開昭64-33171号)、透明性の微粉末シ
リカとアルミナおよびメタリック顔料等を配合した樹脂
塗膜に透明熱硬化性アクリル樹脂を重ね塗りする塗装方
法(特開平03-114574号)などが知られているが、何れも
塗料のマトリックスとして樹脂を用いるものであるた
め、光触媒用のアンダーコートには適さない。
被膜に関する上記問題を解決する被膜材料等を提供する
ものであり、本発明によれば、被膜の透明性および硬度
が高く、基板との密着性が良く、耐久性に優れた被膜と
その塗料が提供される。
(1)一次粒子の平均粒径が0.1μm以下のアルミナ微
粒子、有機溶媒、およびシリカ系バインダー液を主成分
とし、アルミナとシリカの重量比がAl2O3:SiO2
換算で1:9〜9:1であることを特徴とするアルミナ
−シリカ複合塗料に関する。
(2)アルミナ微粒子、有機溶媒、およびシリカ系バイ
ンダー液と共に分散安定剤を含み、該分散安定剤がβ−
ジケトンおよび/またはカップリング剤であるもの、
(3)分散安定剤のβ−ジケトン含有量がアルミナ微粒
子に対して0〜15重量%、カップリング剤含有量が0
〜15重量%であるもの、(4)アルミナ微粒子が乾式
製造で得られたものであり、その一次粒子の平均粒径が
50nm以下であるものの各態様を含む。
ミナ−シリカ複合塗料からなる塗膜であって、ヘーズ値
1.0以下の高透明性と、鉛筆硬度1H以上の高硬度を
有することを特徴とするアルミナ−シリカ複合塗膜、
(6)光触媒用アンダーコートとして用いられる上記
(5)の複合塗膜に関する。
リカ複合塗膜の上に、さらに酸化チタンを含むコーティ
ング層を有し、光反射率が基材に対して3%以下である
ことを特徴とする低反射性光触媒被膜に関する。
即して説明する。本発明の塗料ないし塗膜は、一次粒子
の平均粒径が0.1μm以下のアルミナ微粒子を、有機溶
媒およびシリカ系バインダー液の塗料液に配合し、アル
ミナとシリカの重量比をAl2O3:SiO2換算で1:
9〜9:1としたことを特徴とするアルミナ−シリカ複
合の塗料ないし塗膜である。
子の平均粒径(以下、平均一次粒子径と云う)が0.1μm
以下、好ましくは50nm以下の超微粒子アルミナであ
る。アルミナ粒子の粒径がこれより大きいとアルミナ粒
子の分散性および塗膜の透明性が低下するので好ましく
ない。なお、塩化アルミニウムを焼成してアルミナ微粒
子を製造する乾式製法によれば、平均一次粒子径5〜5
0nnの分散性の良いアルミナ粒子が得られるので、これ
を利用すると良い。因みに、乾式製法は一般に塩化アル
ミニウムをバーナ中で焼成してアルミナ微粒子を製造す
る方法であり、粒子の凝集が少なく分散性に優れ、この
高分散により高い透明性が得られる。また、本発明のア
ルミナ微粒子は、主成分がアルミナであれば、シリカ等
が混合されているものでも使用することができる。
カの複合組成からなるものである。シリカ系バインダー
(シリカゾル)を用いずにアルミナ粒子単独ではバインダ
ー成分がないので基板に対する密着性が得られない。ま
た、シリカ系バインダー(シリカゾル)単独からなるもの
は十分な被膜硬度が得られず、またプラスチックに対す
る密着性が劣る。さらに、光触媒層のアンダーコートと
して用いるとシリカバインダー単独では初期に白濁を生
じて透明性が低下する問題がある。アルミナ粉末とシリ
カバインダーの複合組成からなるものはこのような密着
性に低下や白濁の問題が無く、高い密着性と透明性を有
する高硬度の塗膜が得られる。アルミナとシリカの混合
割合は、Al2O3:SiO2換算で1:9〜9:1、好
ましくは、2:8〜8:2の範囲が適当である。この範
囲を外れると十分な密着性や硬度、耐久性が得られな
い。
に限定されないが、一般にテトラアルコキシシランの加
水分解により得られるシリカゾルが好ましい。より好ま
しくはテトラエトキシシランを所定の有機溶媒で加水分
解させ、この有機溶液をそのまま用いるものが良い。
ルミナ微粉末を均一に分散する溶媒であれば任意の有機
溶媒を使用することができる。この溶媒は塗布する基板
材料や塗布方法、温度等の条件により一種類かあるいは
多数の複合により調製することが可能であり、具体的に
はメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノー
ル、シクロヘキサノール、メチルセルソルブ、エチルセ
ルソルブ、ジアセトンアルコール等のアルコール系、ト
ルエン、キシレン等の芳香族系、アセトン、メチルエチ
ルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロへキサノ
ン、イソホロン等のケトン系、酢酸エチル、酢酸ブチル
等のエステル系、ジイソプロピルエーテル、テトラヒド
ロフラン、1,4−ジオキサン等のエーテル系、N,N
−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミ
ド、ジメチルスルホキシド等の窒素、硫黄等を含んだ極
性溶媒などが使用可能である。なお、より好ましくは、
アルコール系の溶媒にこれらの溶媒数種を混合して用い
ると、一層好ましい結果を得ることができる場合があ
る。
定剤としてβ−ジケトンとカップリング剤の1種または
2種を添加すると良い。β−ジケトンとしては、2,4
−ペンタンジオン、3−メチル−2,4−ペンタンジオ
ン、3−イソプロピル−2,4−ペンタンジオン、2,2
−ジメチル−3,5−へキサンジオン等が挙げられる。
カップリング剤としては、アセトアルコキシ基を含有す
るアルミネート系カップリング剤、ならびにジアルキル
パイロホスフェート基もしくはジアルキルホスファイト
基を含有するチタネート系カップリング剤が適当であ
る。アセトアルコキシ基を含有するアルミネート系カッ
プリング剤の例としては下記(a)に示される化合物があ
る。また、チタネート系カップリング剤の例は下記(b)
〜(d)に示される化合物がある。これらの一種もしくは
二種以上を使用することが出来る。
ング剤の量は、アルミナ微粉末に対しておのおの0〜1
5重量%が適当である。15重量%を超えても塗料中で
の分散安定性は大差ない。
ルミナ粉末を加え、一定時間分散させて該アルミナ粉末
を液中で均一に高分散させて安定させ、これにシリカ系
バインダーを加えることによって得られる。アルミナ粉
末を分散するときの濃度、温度、時間などは使用する溶
媒や分散機等に応じて定めれば良い。このように、高度
に分散されたアルミナ粉末の分散懸濁液にシリカ系バイ
ンダー(シリカゾル)を添加して本発明の複合塗料を得
る。
定量用意し、これに適量の有機溶媒と必要によりβ−ジ
ケトン、チタネート系またはアルミネート系カップリン
グ剤を添加し、例えばジルコニアビーズを有するペイン
トシェーカーに入れ、均一に分散させた。その後、この
分散液をビーズと分離し、所定濃度に溶媒で希釈した
後、所定量のシリカゾル液を加えて均一に混合し、本発
明の塗料を製造する。
し、所定温度、所定時間乾燥させ、本発明のアルミナ−
シリカ複合塗膜が形成される。塗布方法はスピンコータ
ーに限らず、スプレー、ティッピング法等の種々の方法
によることが出来る。本発明の塗料によれば、透明性が
高く、かつ堅く密着性の良いアルミナ−シリカ複合塗膜
を低温で容易に形成することが出来る。具体的には、例
えば、へーズ値1.0以下の高い透明性と、鉛筆引張り
試験による鉛筆硬度1H以上の高硬度の塗膜が得られ
る。
ミックス、プラスチックスなどの一般の材料を基板と
し、その表面のコーティング膜として利用出来る。さら
に各種コーティング膜のアンダーコートとして使用する
ことができる。特に光触媒膜のアンダーコート剤として
使用すると、光触媒被膜の耐久性および基材との密着性
が改善され、さらに、表面反射率が低減した優れた光触
媒被膜を得ることができる。
発明のアルミナ−シリカ複合塗料を基板表面に塗布し、
乾燥させて上記複合塗膜を形成し、その上にさらに酸化
チタンを主成分とするコーティング層を形成する。この
酸化チタンコーティング層に関しては特に限定されない
が、一般に酸化チタン粉末の分散液、あるいはチタンア
ルコキシドを用いることができる。このコーティング層
を形成することにより本発明の複合塗膜をアンダーコー
トとした光触媒被膜が形成される。
ーコートとして用いることにより、酸化チタン層と基材
との密着性が高まり、透明性と耐久性に優れた光触媒被
膜を得ることができる。また、酸化チタンは屈折率が高
いので表面反射率が大きくなるが、本発明の複合被膜を
アンダーコートに用いることによって表面反射率が低下
し、好ましくは表面反射率3%以下の低反射光触媒被膜
を形成することができる。
す。なお、これらは本発明の範囲を限定するものではな
い。
配合に従い、有機溶媒と分散液(β−ジケトン、チタネ
ート系またはアルミネート系カップリング剤)を加え、
ジルコニアビーズ(200g)を有するペイントシェーカー
で16時間混合して均一に分散させた。この分散液を上
記と同組成の有機溶媒で希釈してアルミナの固形分濃度
を2.5重量%とした。その後、この分散液と10重量
%濃度のシリカゾル液(三菱マテリアル社製品:SB10
A)を混合し、本発明のアルミナ−シリカ複合塗料を製
造した。また以上と同様にして比較試料の塗料を調製し
た。
ラス板とアクリル板に塗布し、ガラス板では150℃、
アクリル板では70℃でそれぞれ1時間乾燥させ、本発
明の塗膜および比較例の塗膜をおのおの作製した。この
塗膜について、密着性、透明性、硬度を測定した。この
結果を表2に示した。
その上にさらに光触媒コート剤として酸化チタンを分散
させた塗料、あるいはゾルゲル液をオーバーコートして
光触媒被膜を形成した。この被膜の耐久性および光反射
率を評価した。この結果を表2にまとめて示した。
によって示し、透明性はへーズ値を示した。また、硬度
は鉛筆引っ掻き試験(JIS-K5400)によって測定し、光反
射率は基板に対する反射率によって示した。耐久性は試
験片を屋外に2週間放置して被膜表面の白濁の有無によ
って評価した。
試験の残留率が高く塗膜の密着性が良く、へーズ値が1
%未満であり優れた透明性を有し、被膜の硬度も高い。
また本発明の塗膜をアンダーコートとした光触媒被膜は
何れも光反射率が1.5%以下であり、光反射率が大幅
に低減されている。さらに耐久性試験においても白濁が
見られず、優れた耐久性を有する。
基板との密着性に優れた透明性の高い高硬度の塗膜を容
易に形成することができる。また、本発明の塗膜をアン
ダーコートとした光触媒被膜は基板の劣化が抑制され、
かつ基板の光反射率が低下し、また耐久性が向上する。
さらに密着性の低い光触媒コートについては密着性を高
めることができる。
Claims (7)
- 【請求項1】 一次粒子の平均粒径が0.1μm以下のア
ルミナ微粒子、有機溶媒、およびシリカ系バインダー液
を主成分とし、アルミナとシリカの重量比がAl2O3:
SiO2換算で1:9〜9:1であることを特徴とする
アルミナ−シリカ複合塗料。 - 【請求項2】 請求項1の複合塗料において、アルミナ
微粒子、有機溶媒、およびシリカ系バインダー液と共に
分散安定剤を含み、該分散安定剤がβ−ジケトンおよび
/またはカップリング剤であるアルミナ−シリカ複合塗
料。 - 【請求項3】 請求項2の複合塗料において、分散安定
剤のβ−ジケトン含有量がアルミナ微粒子に対して0〜
15重量%、カップリング剤含有量が0〜15重量%で
あるアルミナ−シリカ複合塗料。 - 【請求項4】 請求項1〜3の何れかの複合塗料におい
て、アルミナ微粒子が乾式製造で得られたものであり、
その一次粒子の平均粒径が50nm以下であるアルミナ−
シリカ複合塗料。 - 【請求項5】 請求項1〜4に記載のアルミナ−シリカ
複合塗料からなる塗膜であって、ヘーズ値1.0以下の
高透明性と、鉛筆硬度1H以上の高硬度を有することを
特徴とするアルミナ−シリカ複合塗膜。 - 【請求項6】 光触媒用アンダーコートとして用いられ
る請求項5の複合塗膜。 - 【請求項7】 請求項5に記載のアルミナ−シリカ複合
塗膜の上に、さらに酸化チタンを含むコーティング層を
有し、光反射率が基材に対して3%以下であることを特
徴とする低反射性光触媒被膜。
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1999
- 1999-04-09 JP JP10299799A patent/JP4528896B2/ja not_active Expired - Lifetime
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