JP2001098187A

JP2001098187A - 光触媒性親水性コーティング組成物、及び光触媒性親水性部材の製造方法

Info

Publication number: JP2001098187A
Application number: JP22277999A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Kojima; 茂小島; Tomoaki Morikawa; 智章森川; Mitsuhide Shimobukikoshi; 光秀下吹越
Original assignee: Toto Ltd
Current assignee: Toto Ltd
Priority date: 1999-05-21
Filing date: 1999-08-05
Publication date: 2001-04-10

Abstract

(57)【要約】【課題】優れた耐久性を有するとともに、部材表面を
高度の親水性になし、かつ維持することの可能な親水性
コ−ティング組成物、親水性部材、及び、親水性部材の
製造方法、を提供すること。【解決手段】水溶性アルカリ金属珪酸塩からなる塗膜
形成要素と；等電点がｐＨ５以下又はｐＨ９以上の無機
酸化物で表面を処理された光触媒性酸化チタン粒子と；
からなる光触媒性親水性コ−ティング組成物、親水性部
材、及び、親水性部材の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、部材表面を高度の
親水性になし、かつ維持することの可能な塗膜を形成す
るための親水性コ−ティング組成物、親水性部材、及
び、親水性部材の製造方法に関する。より詳しくは、本
発明は、鏡、ガラス、レンズ、プリズムその他の透明部
材の表面を高度に親水化することにより、部材の曇りや
水滴形成を防止することの可能な塗膜を形成するための
防曇性コ−ティング液、防曇性部材、及び、防曇性部材
の製造方法に関する。本発明は、また、建物や窓ガラス
や機械装置や物品の表面を高度に親水化することによ
り、表面が汚れるのを防止し、又は表面を水を用いて清
浄化することの可能な塗膜を形成するための易清浄性コ
−ティング液、易清浄性部材、及び、易清浄性部材の製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】寒冷時に自動車その他の乗物の風防ガラ
スや窓ガラス、建物の窓ガラス、眼鏡のレンズ、及び各
種計器盤のカバ−ガラスが凝縮湿分で曇るのはしばしば
経験されることである。また、浴室や洗面所の鏡や眼鏡
のレンズが湯気で曇ることも良く遭遇される。物品の表
面に曇りが生じるのは、表面が雰囲気の露点以下の温度
に置かれると雰囲気中の湿分が凝縮して表面に結露し、
水滴状に成長するからである。凝縮水滴が充分に細か
く、それらの直径が可視光の波長の１／２程度であれ
ば、水滴は光を散乱し、ガラスや鏡は見掛け上不透明と
なり、やはり可視性が失われる。湿分の凝縮が更に進行
し、細かい凝縮水滴が互いに融合してより大きな離散し
た水滴に成長すれば、水滴と表面との界面並びに水滴と
空気との界面における光の屈折により、それらの表面は
翳り、ぼやけ、斑模様になり、或いは曇る。その結果、
ガラスのような透明物品では透視像が歪んで透視性が低
下し、鏡では反射像が乱される。更に、車両の風防ガラ
スや窓ガラス、建物の窓ガラス、車両のバックミラ−、
眼鏡のレンズ、マスクやヘルメットのシ−ルドが降雨や
水しぶきを受け、離散した多数の水滴が表面に付着する
と、それらの表面は翳り、ぼやけ、斑模様になり、或い
は曇り、やはり可視性が失われる。ここで用いる“防
曇”の用語は、このような曇りや凝縮水滴の成長や水滴
の付着による光学的障害を防止する技術を広く意味す
る。言うまでもなく、上記“曇り”は安全性や種々の作
業の能率に深い影響を与える。例えば、車両の風防ガラ
スや窓ガラス、車両のバックミラ−が、寒冷時や雨天に
翳り或いは曇ると、視界の確保が困難となり、交通の安
全性が損われる。内視鏡レンズやデンタルミラ−、歯科
用レ−ザ−治療器の集束レンズが曇ると、的確な診断、
手術、処置の障害となる。計器盤のカバ−ガラスが曇る
とデ−タの読みが困難となる。

【０００３】他方、建築及び塗料の分野においては、環
境汚染に伴い、建築外装材料や屋外建造物やその塗膜の
汚れが問題となっている。大気中に浮遊する煤塵や粒子
は晴天には建物の屋根や外壁に堆積する。堆積物は降雨
に伴い雨水により流され、建物の外壁を流下する。更
に、雨天には浮遊煤塵は雨によって持ち運ばれ、建物の
外壁や屋外建造物の表面を流下する。その結果、表面に
は、雨水の道筋に沿って汚染物質が付着する。表面が乾
燥すると、表面には縞状の汚れが現れる。建築外装材料
や塗膜の汚れは、カ−ボンブラックのような燃焼生成物
や、都市煤塵や粘土粒子のような無機質物質の汚染物質
からなる。このような汚染物質の多様性が防汚対策を複
雑にしているものと考えられる（橘高義典著“外壁仕上
材料の汚染の促進試験方法”、日本建築学会構造系論文
報告集、第４０４号、１９８９年１０月、ｐ．１５−２
４）。従来の通念では、上記建築外装などの汚れを防止
するためにはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）
のような撥水性の塗料が好ましいと考えられていたが、
最近では、疎水性成分を多く含む都市煤塵に対しては、
塗膜の表面を出来るだけ親水性にするのがよいと考えら
れている（高分子、４４巻、１９９５年５月号、ｐ．３
０７）。そこで、親水性のグラフトポリマ−で建物を塗
装することが提案されている（新聞“化学工業日報”、
１９９５年１月３０日）。報告によれば、この塗膜は水
との接触角に換算して３０〜４０゜の親水性を呈する。
しかしながら、粘土鉱物で代表される無機質塵埃の水と
の接触角は２０゜から５０゜であり、水との接触角が３
０〜４０゜のグラフトポリマ−に対して親和性を有し、
その表面に付着しやすいので、このグラフトポリマ−の
塗膜は無機質塵埃による汚れを防止することができない
と考えられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、部材
表面を高度の親水性になし、かつ維持することの可能な
塗膜を形成するための親水性コ−ティング組成物であっ
て、塗料としての保存安定性に優れ、特にフィルム上へ
の塗膜、及び自動車車体等の金属材料への塗膜に好適な
親水性コ−ティング組成物を提供することにある。本発
明の他の目的は、鏡、ガラス、レンズ、プリズムその他
の透明部材の表面を高度に親水化することにより、部材
の曇りや水滴形成を防止することの可能な塗膜を形成す
るための親水性コ−ティング組成物であって、塗料とし
ての保存安定性に優れ、特にフィルム上への塗膜に好適
な親水性コ−ティング組成物を提供することにある。本
発明の他の目的は、建物や窓ガラスや機械装置や物品の
表面を高度に親水化することにより、表面が汚れるのを
防止し、又は表面を水を用いて清浄化することの可能な
塗膜を形成するための親水性コ−ティング組成物であっ
て、塗料としての保存安定性に優れ、特にフィルム上へ
の塗膜に好適な親水性コ−ティング組成物を提供するこ
とにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】第一の発明は、基材表面
に、アルカリシリケートと、等電点がｐＨ５以下の無機
酸化物粒子で表面を被覆された光触媒性酸化チタンとを
含む表面層が形成されていることを特徴とする光触媒性
親水性部材である。光触媒性酸化チタンは、光触媒を含
有する表面層を形成した部材において、光触媒を光励起
すると、部材の表面が高度に親水化されるという発見に
基づき添加される。この現象は以下に示す機構により進
行すると考えられる。すなわち、光触媒の価電子帯上端
と伝導帯下端とのエネルギ−ギャップ以上のエネルギ−
を有する光が光触媒に照射されると、光触媒の価電子帯
中の電子が励起されて伝導電子と正孔が生成し、そのい
ずれかまたは双方の作用により、表面に極性が付与され
る。それにより、表面に、水が化学吸着し、さらに、そ
の上に物理吸着水層が形成され増加する。それにより、
表面の水濡れ角が２０度以下の高度の親水性を呈するよ
うになる。

【０００６】光触媒性酸化チタンの表面を等電点がｐＨ
５以下の無機酸化物で被覆することにより、光触媒性酸
化チタンは中性液体中でも優れた分散安定性を発揮でき
るようになる。

【０００７】その理由は以下のように考えられる。光触
媒性酸化チタンは等電点が７付近にあり、中性液体中で
は光触媒性酸化チタンの粒子表面の等電点がほぼ０にな
り、凝集しやすくなっている。しかしながら、光触媒性
酸化チタンの表面を等電点がｐＨ５以下の無機酸化物で
被覆することにより、光触媒性酸化チタンの粒子表面の
等電点が酸性側にずれて、中性条件下で優れた分散安定
性を発揮できるようになると考えられる。

【０００８】表面層に光触媒以外にアルカリシリケート
が含有されていると、表面が水濡れ角２０゜以下の高度
の親水性を呈するようになると共に、暗所に保持したと
きの親水維持性が向上する。

【０００９】第二の発明は、基材表面に、アルカリシリ
ケートと、等電点がｐＨ９以上の無機酸化物粒子で表面
を被覆された光触媒性酸化チタンとを含む表面層が形成
されていることを特徴とする光触媒性親水性部材であ
る。光触媒性酸化チタン及びアルカリシリケートの作用
効果は、第一の発明と同様である。

【００１０】光触媒性酸化チタンの表面を等電点がｐＨ
９以上の無機酸化物で被覆することにより、光触媒性酸
化チタンの粒子表面の等電点が塩基性側にずれて、中性
条件下で優れた分散安定性を発揮できるようになる。

【００１１】また、第三の発明では、前記第一の発明若
しくは第二の発明において、アルカリシリケートの代わ
りにシリカを含有しても良い。

【００１２】第四の発明は、前記第一の発明乃至第三の
発明に係る表面層の表面は、前記光触媒性酸化チタンの
光励起に応じて水との接触角が１０°以下の親水性を呈
する光触媒性親水性部材である。更に好ましい態様で
は、水との接触角は５°以下である。

【００１３】第五の発明は、前記層表面は、付着した湿
分の凝縮水及び／又は水滴が被膜の表面に広がるのを可
能にし、以て、湿分の凝縮水及び／又は水滴によって視
認性が低下することが防止されることを特徴とする第一
の発明乃至第四の発明に記載の光触媒性親水性部材であ
る。

【００１４】第六の発明は、前記層表面は、降雨にさら
されたときの付着堆積物及び／又は汚染物が雨水により
容易に洗い流されることを特徴とする第一の発明乃至第
五の発明に記載の光触媒性親水性部材である。

【００１５】第七の発明は、前記層表面は、汚染物を含
んだ雨水が接触したときに汚染物が表面に付着するのを
防止することを特徴とする第一の発明乃至第六の発明に
記載の光触媒性親水性部材である。

【００１６】第八の発明は、前記層表面は、水に浸漬し
たとき又は水で濡らしたときの付着堆積物及び／又は汚
染物が水により容易に洗い流されることを可能にするこ
とを特徴とする第一の発明乃至第七の発明に記載の光触
媒性親水性部材である。

【００１７】第九の発明は、前記層表面の屈折率が１．
２以上２以下であることを特徴とする第一の発明乃至第
八の発明に記載の光触媒性親水性部材である。屈折率が
２以下であると、例えば当該光触媒性親水性部材が鏡で
あるような場合には、斜めから鏡を見た場合に二重像が
できにくく、当該鏡を例えば自動車用のサイドミラーな
どに応用した場合により好適である。

【００１８】更に前記層表面の屈折率の好ましい値は、
１．２以上１．９以下であり、別の好ましい値は１．５
以上１．９以下であり、別の好ましい値は１．５以上
１．７以下である。

【００１９】光触媒性二酸化チタンの屈折率は一般的に
２．６程度であり、このままでは前記層表面の屈折率を
前記のような値に制御することはできないが、層中に含
まれる粒子径を５ｎｍ程度にすることや、光触媒性二酸
化チタンよりも屈折率の低い物質で該光触媒性二酸化チ
タン粒子を被覆することや、層中にアルカリシリケート
やシリカを添加することにより、前記のような値に制御
することができる。また、これらの要素を組み合せるこ
とによっても屈折率を前記のような値に制御することは
可能である。

【００２０】第十の発明は、前記層の最表面の主成分は
アルカリシリケート又はシリカからなり、一部は酸化チ
タンが露出していることを特徴とする第九の発明に記載
の光触媒性親水性部材である。

【００２１】第十一の発明は、前記層表面の算術平均粗
さＲａが、触針式測定装置（ＪＩＳＢ０６０１）によ
り１００ｎｍ以下であることを特徴とする第一の発明乃
至第十の発明に記載の光触媒性親水性部材である。

【００２２】前記算術平均粗さＲａは、好ましくは８０
ｎｍ以下であり、別の好ましい態様では６０ｎｍ以下で
あり、更に別の好ましい態様では４０ｎｍ以下であり、
更に別の好ましい態様では２０ｎｍ以下である。

【００２３】第十二の発明は、前記層の膜厚が５０ｎｍ
以上２００ｎｍ以下であることを特徴とする第一の発明
乃至第十一の発明に記載の光触媒性親水性部材である。
別の好ましい膜厚は、５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であ
る。

【００２４】前記第一の発明乃至第十二の発明において
は、基材としては、ガラス・鏡・車両用ミラー等が好適
に使用さる。また、鏡・車両用ミラー等においてはフロ
ートガラスのＳｎ濃度の低い方に反射コートが施される
ことが好ましい。

【００２５】第十三の発明は、基材の表面を親水化する
ためのコーティング組成物であって、（ａ）平均組成
式Ｍ2Ｏ・ｎＳｉＯ2（式中、Ｍはアルカリ金属でありＬ
ｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓを示し、ｎは０＜ｎ＜５を満足する
数である）で表されるアルカリ金属珪酸塩からなり、硬
化させるとアルカリ金属珪酸塩の被膜を形成する塗膜形
成要素、および、（ｂ）前記塗膜形成要素中に分散さ
れ、等電点がｐＨ５以下の無機酸化物粒子及び／又はそ
の前駆体で表面を処理した光触媒性酸化チタン粒子、な
らびに（ｃ）溶媒を含有し、ｐＨが５〜９であることを
特徴とする光触媒性親水性コーティング組成物である。

【００２６】係るコ−ティング組成物により基材表面に
塗膜を形成すると、水溶性アルカリ金属珪酸塩の硬化反
応により、基材表面には光触媒性酸化物粒子とアルカリ
珪酸塩を含有する表面層が形成されるようになる。この
場合、光触媒の光励起に応じて物理吸着水層が形成され
ることにより、表面が水濡れ角０゜に近い親水性を呈す
るようになると共に、暗所に保持したときの親水維持性
が向上する。

【００２７】本発明では、さらに光触媒性酸化チタン粒
子に、表面が予め等電点が５以下の無機酸化物粒子及び
／又はその前駆体で処理されているようにしたので、光
触媒性酸化チタン粒子は中性液体中でも優れた分散安定
性を発揮できるようになる。ところで、水溶性アルカリ
金属珪酸塩成分は、中性からアルカリ性液体中で最も分
散安定性が良好なことから、上記処理により、上記光触
媒性親水性コ−ティング組成物は、中性条件にすること
により、良好な保存安定性を発揮するようになる。その
理由は次のように考えられる。すなわち、光触媒性酸化
チタン粒子のみの場合は等電点は７付近にあり、中性条
件では粒子表面の表面がほとんどゼロになり凝集しやす
くなるが、表面を上記物質により処理することにより、
粒子表面の等電点が酸性側にずれてｐＨ５〜９の中性条
件で優れた分散安定性を発揮できるようになると考えら
れる。さらにコ−ティング組成物が中性であり、ｐＨ５
以下の酸性でないので、酸に弱い金属基材上に塗膜した
場合でも基材を劣化させない。従って、自動車車体等に
塗膜する場合でも自動車車体自体に悪影響を及ぼすおそ
れがない。また、例えば、フィルム上に塗膜する場合に
おいては、フィルムの塗工設備はやはり塗工機、ロ−
ル、ダクト等金属基材からなる設備が多いが、それら設
備に悪影響を及ぼすおそれがないので好ましい。

【００２８】第十四の発明は、基材の表面を親水化する
ためのコーティング組成物であって、（ａ）平均組成式
Ｍ2Ｏ・ｎＳｉＯ2（式中、Ｍはアルカリ金属でありＬ
ｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓを示し、ｎは０＜ｎ＜５を満足する
数である）で表されるアルカリ金属珪酸塩からなり、硬
化させるとアルカリ金属珪酸塩の被膜を形成する塗膜形
成要素、および、（ｂ）前記塗膜形成要素中に分散さ
れ、等電点がｐＨ９以上の無機酸化物粒子及び／又はそ
の前駆体で表面を処理した光触媒性酸化チタン粒子、な
らびに（ｃ）溶媒を含有し、ｐＨが５〜９であることを
特徴とする光触媒性親水性コーティング組成物である。

【００２９】係るコ−ティング組成物により基材表面に
塗膜を形成すると、水溶性アルカリ金属珪酸塩の硬化反
応により、基材表面には光触媒性酸化物粒子とアルカリ
珪酸塩を含有する表面層が形成されるようになる。この
場合、光触媒の光励起に応じて物理吸着水層が形成され
ることにより、表面が水濡れ角０゜に近い親水性を呈す
るようになると共に、暗所に保持したときの親水維持性
が向上する。

【００３０】本発明では、さらに光触媒性酸化チタン粒
子に、表面が予め等電点が９以上の無機酸化物粒子で処
理されているようにしたので、光触媒性酸化チタン粒子
は中性液体中でも優れた分散安定性を発揮できるように
なる。水溶性アルカリ金属珪酸塩成分は、中性からアル
カリ性液体中で最も分散安定性が良好なことから、上記
処理により、上記光触媒性親水性コ−ティング組成物
は、中性条件にすることにより、良好な保存安定性を発
揮するようになる。その理由は次のように考えられる。
すなわち、光触媒性酸化チタン粒子のみの場合は等電点
は７付近にあり、中性条件では粒子表面の表面がほとん
どゼロになり凝集しやすくなるが、表面を上記物質によ
り処理することにより、粒子表面の等電点が塩基性側に
ずれてｐＨ５〜９の中性条件で優れた分散安定性を発揮
できるようになると考えられる。さらにコ−ティング組
成物が中性であり、ｐＨ５以下の酸性でないので、酸に
弱い金属基材上に塗膜した場合でも基材を劣化させな
い。従って、自動車車体等に塗膜する場合でも自動車車
体自体に悪影響を及ぼすおそれがない。また、例えば、
フィルム上に塗膜する場合においては、フィルムの塗工
設備はやはり塗工機、ロ−ル、ダクト等金属基材からな
る設備が多いが、それら設備に悪影響を及ぼすおそれが
ないので好ましい。

【００３１】第十五の発明は、基材の表面を親水化する
ためのコーティング組成物であって、（ａ）アルキルシ
リケート、アルコキシシラン、シラノールから選ばれる
少なくとも１種の塗膜形成要素、および、（ｂ）前記塗
膜形成要素中に分散され、等電点がｐＨ５以下の無機酸
化物粒子及び／又はその前駆体で表面を処理した光触媒
性酸化チタン粒子、ならびに（ｃ）溶媒を含有し、ｐＨ
が５〜９であることを特徴とする光触媒性親水性コーテ
ィング組成物である。

【００３２】第十六の発明は、基材の表面を親水化する
ためのコーティング組成物であって、（ａ）アルキルシ
リケート、アルコキシシラン、シラノールから選ばれる
少なくとも１種の塗膜形成要素、および、（ｂ）前記塗
膜形成要素中に分散され、等電点がｐＨ９以上の無機酸
化物粒子及び／又はその前駆体で表面を処理した光触媒
性酸化チタン粒子、ならびに（ｃ）溶媒を含有し、ｐＨ
が５〜９であることを特徴とする光触媒性親水性コーテ
ィング組成物である。

【００３３】第十七の発明は、それが適用された部材の
表面に光が照射されたとき、その表面の水との接触角が
約１０°以下の親水性を呈することを特徴とする第十三
の発明乃至第十六の発明に記載の組成物である。更に好
ましい態様では、水との接触角は５°以下である。

【００３４】第十八の発明は、それが適用された部材の
表面において、その表面に付着した湿分の凝縮水及び／
又は水滴が被膜の表面に広がるのを可能にし、以て、該
被膜によって処理された基材が湿分の凝縮水及び／又は
水滴によって視認性の低下を引き起こすことが防止され
ることを特徴とする第十三の発明乃至第十七の発明に記
載の組成物である。

【００３５】第十九の発明は、それが適用された部材の
表面において、降雨にさらされたときの付着堆積物及び
／又は汚染物が雨水により容易に洗い流されることを可
能にすることを特徴とする第十三の発明乃至第十八の発
明に記載の組成物である。

【００３６】第二十の発明は、それが適用された部材の
表面において、汚染物を含んだ雨水が接触したときに汚
染物が表面に付着するのを防止することを特徴とする第
十三の発明乃至第十九の発明に記載の組成物である。

【００３７】第二十一の発明は、それが適用された部材
の表面において、水に浸漬したとき又は水で濡らしたと
きの付着堆積物及び／又は汚染物が水により容易に洗い
流されることを可能にすることを特徴とする第十三の発
明乃至第二十の発明に記載の組成物である。

【００３８】第二十二の発明は、固形分濃度が１〜０．
２ｗｔ％であることを特徴とする第十三の発明乃至第二
十一の発明に記載の組成物である。更に好ましい態様で
は、固形分濃度が１〜０．６ｗｔ％である。

【００３９】第二十三の発明は、Ｔｉ／Ｓｉが酸化物重
量比（ＴｉＯ２／ＳｉＯ２）に換算して、３〜０．４で
あることを特徴とする第十三の発明乃至第二十二の発明
に記載の組成物である。更に好ましい態様では２〜０．
４であり、別の好ましい態様では１〜０．４であり、別
の好ましい態様では０．６〜０．４である。

【００４０】第二十四の発明は、基材表面に、第十三の
発明乃至第二十三の発明に記載の組成物を部材表面に適
用し、該組成物を乾燥または硬化させることを含んでな
ることを特徴とする光触媒性親水性部材の製造方法であ
る。

【００４１】第二十五の発明は、基材表面に、第十三の
発明乃至第二十三の発明に記載の組成物を部材表面に塗
布し、該組成物を１００℃以上４００℃以下で熱処理す
ることを特徴とする光触媒性親水性部材の製造方法であ
る。更に好ましい態様では、３５０℃以上３８０℃以下
で熱処理をする。

【００４２】第二十六の発明は、基材表面に、第十三の
発明乃至第二十三の発明に記載の組成物を部材表面にス
プレー法にて塗布し、該組成物を１００℃以上４００℃
以下で熱処理することを特徴とする光触媒性親水性部材
の製造方法である。更に好ましい態様では、３５０℃以
上３８０℃以下で熱処理をする。

【００４３】第二十六の発明は、基材表面に、第十三の
発明乃至第二十三の発明に記載の組成物をプレヒートに
より部材表面を１００℃以下に加熱後、スプレー法にて
塗布し、該組成物を１００℃以上４００℃以下で熱処理
することを特徴とする光触媒性親水性部材の製造方法。
更に好ましい態様では、３５０℃以上３８０℃以下で熱
処理をする。

【００４４】第二十七の発明は、基材表面に、第十三の
発明乃至第二十三の発明の組成物をプレヒートにより部
材表面を３０℃以上５０℃以下に加熱後、スプレー法に
て塗布し、該組成物を１００℃以上４００℃以下で熱処
理することを特徴とする光触媒性親水性部材の製造方法
である。更に好ましい態様では、３５０℃以上３８０℃
以下で熱処理をする。

【００４５】

【発明の実施の形態】本発明において、光触媒性酸化チ
タンとは、その結晶の伝導帯と価電子帯との間のエネル
ギ−ギャップよりも大きなエネルギ−（すなわち短い波
長）の光（励起光）を照射したときに、価電子帯中の電
子の励起（光励起）が生じて、伝導電子と正孔を生成し
うる酸化チタンをいい、例えば、アナタ−ゼ型酸化チタ
ン、ブルッカイト型酸化チタン等の結晶性酸化チタンが
好適に利用できる。本発明における高度の親水性とは、
水との接触角に換算して２０°以下、好ましくは１０゜
以下、さらに好ましくは５゜以下の水濡れ性を呈する状
態をいう。

【００４６】第十三の発明以下の（ａ）に記述される水
溶性アルカリ金属珪酸塩は、平均組成式Ｍ２Ｏ・ｎＳｉ
Ｏ２（式中、Ｍはアルカリ金属でありＬｉ、Ｎａ、
Ｋ、Ｃｓを示し、ｎは０＜ｎ＜５を満足する数である）
で表される塗膜形成要素であって、硬化させるとアルカ
リ珪酸塩の被膜を形成し、ここでは珪酸リチウム、珪酸
ナトリウム、珪酸カリウム、珪酸セシウム等が好適に利
用できる。

【００４７】第一の発明以下の（ｂ）に記述される等電
点がｐＨで５以下の無機酸化物粒子としては、シリカ、
アルミナシリケ−ト等が好適に利用できる。第二の発明
以下の（ｂ）に記述される等電点がｐＨで９以上の無機
酸化物粒子としては、ジルコニア等が好適に利用でき
る。

【００４８】酸化チタン粒子への上記処理物の固定方法
は、例えば、スプレ−コ−ティング法、ディップコ−テ
ィング法、フロ−コ−ティング法、スピンコ−ティング
法、ロ−ルコ−ティング法、刷毛塗り、スポンジ塗り等
の方法で処理後、熱処理等の方法で固定する。

【００４９】コ−ティング組成物には、Ａｇ、Ｃｕ、Ｚ
ｎのような金属を添加することができる。前記金属を添
加した場合、塗膜により形成される表面層は、表面に付
着した細菌や黴を暗所でも死滅させることができる。

【００５０】コ−ティング組成物には、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒ
ｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｏｓのような白金族金属を添加するこ
とができる。前記金属を添加した場合、塗膜により形成
される表面層は、光触媒の酸化還元活性を増強でき、有
機物汚れの分解性、有害気体や悪臭の分解性を向上させ
ることができる。

【００５１】コ−ティング組成物は、水の他に、エタノ
−ル等の溶媒や、トリブチルアミン、ヘキシルアミンな
どの塩基性化合物類、アルミニウムトリイソプロポキシ
ド、シランカップリング剤等のコ−ティング組成物の分
散性を向上させる界面活性剤などを添加してもよい。

【００５２】本発明のコ−ティング組成物の利用方法
は、基本的には、基材表面にコ−ティング組成物を塗布
し、硬化させて塗膜を形成することによる。

【００５３】前記コ−ティング組成物の塗布方法として
は、スプレ−コ−ティング法、ディップコ−ティング
法、フロ−コ−ティング法、スピンコ−ティング法、ロ
−ルコ−ティング法、刷毛塗り、スポンジ塗り等の方法
が好適に利用できる。硬化方法としては、熱処理、室温
放置、紫外線照射等により重合させて行うことができ
る。該コーティング組成物は常温でも硬化させることが
可能であるが、耐久性の膜を形成するためには、１００
℃以上で熱処理を行うことが望ましい。より好ましく
は、２５０℃以上で熱処理を行うことにより、超親水性
を損なわずに、耐摩耗性、透明性を合わせ持つ膜を形成
できる。

【００５４】上記方法で部材表面に塗膜を形成すると、
部材表面は光触媒の光励起に応じて親水性を呈するよう
になる。ここで、光触媒の光励起により、基材表面が高
度に親水化されるためには、励起光の照度は０．００１
ｍＷ／ｃｍ²以上あればよいが、０．０１ｍＷ／ｃｍ²以
上だと好ましく、０．１ｍＷ／ｃｍ²以上だとより好ま
しい。光触媒の光励起に用いる光源としては、太陽光、
室内照明、蛍光灯、水銀灯、白熱電灯、キセノンラン
プ、高圧ナトリウムランプ、メタルハライドランプ、Ｂ
ＬＢランプ等が好適に利用できる。

【００５５】部材表面に塗膜により形成される表面層の
膜厚は、０．４μｍ以下にするのが好ましい。そうすれ
ば、光の乱反射による白濁を防止することができ、表面
層は実質的に透明となる。さらに、表面層の膜厚を、
０．２μｍ以下にすると一層好ましい。そうすれば、光
の干渉による表面層の発色を防止することができる。ま
た、表面層が薄ければ薄いほどその透明度は向上する。
更に、膜厚を薄くすれば、表面層の耐摩耗性が向上す
る。

【００５６】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、空気中の湿分や湯気が結露して
も、凝縮水が個々の水滴を形成せずに一様な水膜になる
傾向が顕著になる。従って、表面に光散乱性の曇りを生
じない傾向が顕著になる。同様に、窓ガラスや車両用バ
ックミラ−や車両用風防ガラスや眼鏡レンズやヘルメッ
トのシ−ルドが降雨や水しぶきを浴びた場合に、離散し
た目障りな水滴が形成されずに、高度の視界と可視性を
確保し、車両や交通の安全性を保証し、種々の作業や活
動の能率を向上させる効果が飛躍的に向上する。また、
部材表面が水との接触角に換算して２０゜以下、好まし
くは１０゜以下の状態であれば、都市煤塵、自動車等の
排気ガスに含有されるカ−ボンブラック等の燃焼生成
物、油脂、シ−ラント溶出成分等の疎水性汚染物質、及
び無機粘土質汚染物質双方が付着しにくく、付着しても
降雨や水洗により簡単に落せる状態になる。

【００５７】部材表面が上記高度の親水性を呈し、かつ
その状態を維持するようになれば、上記防曇効果、表面
清浄化効果の他、付着水滴の乾燥促進効果、帯電防止効
果、ほこり付着防止効果、断熱効果、水中での気泡付着
防止効果、熱交換器における効率向上効果、生体親和性
向上効果等が発揮されるようになる。

【００５８】本発明が適用可能な基材としては、防曇効
果を期待する場合には透明な部材であり、その材質はガ
ラス、プラスチック等が好適に利用できる。適用可能な
基材を用途でいえば、車両用後方確認ミラ−、浴室用
鏡、洗面所用鏡、歯科用鏡、道路鏡のような鏡；眼鏡レ
ンズ、光学レンズ、照明用レンズ、半導体用レンズ、複
写機用レンズ、車両用後方確認カメラレンズのようなレ
ンズ；プリズム；建物や監視塔の窓ガラス；自動車、鉄
道車両、航空機、船舶、潜水艇、雪上車、ロ−プウエイ
のゴンドラ、遊園地のゴンドラ、宇宙船のような乗物の
窓ガラス；自動車、オ−トバイ、鉄道車両、航空機、船
舶、潜水艇、雪上車、スノ−モ−ビル、ロ−プウエイの
ゴンドラ、遊園地のゴンドラ、宇宙船のような乗物の風
防ガラス；防護用ゴ−グル、スポ−ツ用ゴ−グル、防護
用マスクのシ−ルド、スポ−ツ用マスクのシ−ルド、ヘ
ルメットのシ−ルド、冷凍食品陳列ケ−スのガラス、中
華饅頭等の保温食品の陳列ケ−スのガラス；計測機器の
カバ−、車両用後方確認カメラレンズのカバ−、レ−ザ
−歯科治療器等の集束レンズ、車間距離センサ−等のレ
−ザ−光検知用センサ−のカバ−、赤外線センサ−のカ
バ−；カメラ用フィルタ−、及び上記物品表面に貼着さ
せるためのフィルム、シ−ト、シ−ル等を含む。

【００５９】本発明が適用可能な基材としては、表面清
浄化効果を期待する場合にはその材質は、例えば、金
属、セラミック、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
れらの積層体が好適に利用できる。適用可能な基材を用
途でいえば、建材、建物外装、建物内装、窓枠、窓ガラ
ス、構造部材、乗物の外装及び塗装、機械装置や物品の
外装、防塵カバ−及び塗装、交通標識、各種表示装置、
広告塔、道路用遮音壁、鉄道用遮音壁、橋梁、ガ−ドレ
−ルの外装及び塗装、トンネル内装及び塗装、碍子、太
陽電池カバ−、太陽熱温水器集熱カバ−、ビニ−ルハウ
ス、車両用照明灯のカバ−、住宅設備、便器、浴槽、洗
面台、照明器具、照明カバ−、台所用品、食器、食器洗
浄器、食器乾燥器、流し、調理レンジ、キッチンフ−
ド、換気扇、及び上記物品表面に貼着させるためのフィ
ルム、シ−ト、シ−ル等を含む。

【００６０】本発明が適用可能な基材としては、付着水
滴の乾燥促進効果を期待する場合にはその材質は、例え
ば、金属、セラミック、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、それらの積層体が好適に利用できる。適用可能な
基材を用途でいえば、自動車車体、窓、舗道、及び上記
物品表面に貼着させるためのフィルム、シ−ト、シ−ル
等を含む。

【００６１】本発明が適用可能な基材としては、帯電防
止効果を期待する場合にはその材質は、例えば、金属、
セラミック、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
らの積層体が好適に利用できる。適用可能な基材を用途
でいえば、ブラウン管、磁気記録メディア、光記録メデ
ィア、光磁気記録メディア、オ−ディオテ−プ、ビデオ
テ−プ、アナログレコ−ド、家庭用電気製品のハウジン
グや部品や外装及び塗装、ＯＡ機器製品のハウジングや
部品や外装及び塗装、建材、建物外装、建物内装、窓
枠、窓ガラス、構造部材、乗物の外装及び塗装、機械装
置や物品の外装、防塵カバ−及び塗装、及び上記物品表
面に貼着させるためのフィルム、シ−ト、シ−ル等を含
む。

【００６２】

【実施例】（実施例１）珪酸ナトリウムと珪酸リチウム
の混合物ＳＬＮ−７３（日本化学工業社製、固形分濃度
２８．８重量％）シリカで処理したアナターゼ型酸化チ
タンゾルＴＮＰ−０６（石原産業製、固形分濃度５重量
％）を混合し、純水で希釈して固形分０．４重量％のコ
ーティング組成物を得た。このコーティング組成物をス
ピンコート法にてガラス基板上に塗布し室温にて乾燥さ
せた後、１５０℃で３０分熱処理し硬化させて、＃１の
試料を得た。＃１の試料は、０．５ｍＷ／ｃｍ²の紫外
線を照射することで、水との接触角３゜まで親水化し、
光励起により良好な親水性を示すことが明らかになっ
た。また、図１に、光励起により親水化した後に暗所で
保管したときの水との接触角の経時変化を示す。更にこ
の成膜体の屈折率は、約１．２程度でガラス単独の値と
ほぼ同等の値を示す。

【００６３】図１より、本コート液により作製した光触
媒薄膜は、暗所での親水性維持性が高く光励起により親
水化した後、１,０００時間経過後も水との接触角は８
°付近を示し、良好な親水性維持性を示すことが明らか
になった。本コート液の安定性を評価するためにコート
液を５０℃で保管する加速試験を行った。３ヶ月保管後
のコート液は、外観や粘性において変化が見られなかっ
た。また、3ヶ月保管後のコート液を用いて上記の方法
によりガラス板に塗布した試料＃２を作製したが、＃２
の塗膜の外観、親水特性などは＃１と同等であり、劣化
は認められなかった。

【００６４】（実施例２）珪酸ナトリウムと珪酸リチウ
ムの混合物ＳＬＮ−７３（日本化学工業社製、固形分濃
度２８．８重量％）シリカで処理したアナターゼ型酸化
チタンゾルＴＮＰ−０６（石原産業製、固形分濃度５重
量％）を重量比にてＳＬＮ−７３／ＴＮＰ−６を３／７
となるよう混合し、純水で希釈して固形分０．８重量％
のコーティング組成物を得た。また、このコーティング
組成物には濡れ性向上を目的に界面活性剤としてＦ１７
７（大日本インキ製、メガファックＦ１７７）を溶液全
量に対して外比で０．０５４ｗｔ％混入した。このコー
ティング組成物をスプレーコート法にてガラス基板上に
塗布し１２０℃にて乾燥させた後、３７０℃で１０分熱
処理し硬化させて、＃２の試料を得た。＃２の試料は、
０．５ｍＷ／ｃｍ²の紫外線を照射することで、水との
接触角３゜まで親水化し、光励起により良好な親水性を
示すことが明らかになった。また、図２に、膜表面にオ
レイン酸を付着させ、紫外線０．５ｍＷ／ｃｍ²照射下
での接触角の経時変化を示す。

【００６５】図２より、本コート液により作製した光触
媒薄膜は、オレイン酸の分解性も高く紫外線照射後約２
４時間で水との接触角は接触角は４°の値を示し、良好
な光触媒分解性を示すことが明らかになった。

【００６６】（比較例１）石原産業製光触媒コーティン
グ液ＳＴＫ０１（酸化チタン８重量％とアルキルシリケ
ート２重量％と硝酸水溶液５４．８重量％とメタノール
２８重量％とプロパノール７．２重量％からなる組成
物）を溶媒（２−プロパノール９０重量％とジアセトン
アルコール１０重量％との混合液）で希釈し固形分０．
４重量％のコーティング組成物を得た。このコーティン
グ組成物をスピンコート法にてガラス基板上に塗布し室
温にて乾燥させた後、１５０℃で３０分熱処理し硬化さ
せて、＃２の試料を得た。＃２の試料は、０．５ｍＷ／
ｃｍ²の紫外線を照射することで、水との接触角３゜ま
で親水化し、光励起により良好な親水性を示すが、屈折
率は２．６程度でガラス単独の値とは大きく異なる値を
示す。ＳＴＫ０１のように酸化チタン粒子が大きく更に
表面をシリケートで覆われていない光触媒コーティング
液では屈折率は酸化チタンが律則となってしまう。

【００６７】

【発明の効果】本発明の光触媒性親水性コ−ティング液
によれば、優れた耐久性を有するとともに、部材表面を
高度の親水性になし、かつ維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の結果を示す説明図

【図２】本発明の一実施例の結果を示す説明図

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０９Ｋ 3/18 Ｃ０９Ｋ 3/18 Ｆターム(参考） 4G069 AA03 AA08 BA02A BA02B BA04A BA04B BA14A BA14B BA15A BA15B BA21A BC01A BC02A BC02B BC03A BC04A BC04B BC06A BD05A BD05B BE06A CD10 EA07 EB05 EB15X EC27 ED02 FA03 FB23 FB24 FB29 FB57 FC07 FC08 FC09 4H020 AA01 AB02 4J038 AA011 HA211 HA451 KA12 KA15 MA08 MA10 NA05 NA06 PA18 PB02 PB05 PB07 PB08 PC02 PC03 PC04 PC06 PC08 PC10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基材表面に、アルカリシリケートと、等
電点がｐＨ５以下の無機酸化物粒子で表面を被覆された
光触媒性酸化チタンとを含む表面層が形成されているこ
とを特徴とする光触媒性親水性部材。
【請求項２】基材表面に、アルカリシリケートと、等
電点がｐＨ９以上の無機酸化物粒子で表面を被覆された
光触媒性酸化チタンとを含む表面層が形成されているこ
とを特徴とする光触媒性親水性部材。
【請求項３】基材表面に、シリカと、等電点がｐＨ５
以下の無機酸化物粒子で表面を被覆された光触媒性酸化
チタンとを含む表面層が形成されていることを特徴とす
る光触媒性親水性部材。
【請求項４】基材表面に、シリカと、等電点がｐＨ９
以上の無機酸化物粒子で表面を被覆された光触媒性酸化
チタンとを含む表面層が形成されていることを特徴とす
る光触媒性親水性部材。
【請求項５】前記層表面は、前記光触媒性酸化チタン
の光励起に応じて水との接触角が１０°以下の親水性を
呈する及び／又は回復することを特徴とする請求項１〜
４に記載の光触媒性親水性部材。
【請求項６】前記層表面は、前記光触媒性酸化チタン
の光励起に応じて水との接触角が５°以下の親水性を呈
する及び／又は回復することを特徴とする請求項５に記
載の光触媒性親水性部材。
【請求項７】前記層表面は、付着した湿分の凝縮水及
び／又は水滴が被膜の表面に広がるのを可能にし、以
て、湿分の凝縮水及び／又は水滴によって視認性が低下
することが防止されることを特徴とする請求項１〜６に
記載の光触媒性親水性部材。
【請求項８】前記層表面は、降雨にさらされたときの
付着堆積物及び／又は汚染物が雨水により容易に洗い流
されることを特徴とする請求項１〜７に記載の光触媒性
親水性部材。
【請求項９】前記層表面は、汚染物を含んだ雨水が接
触したときに汚染物が表面に付着するのを防止すること
を特徴とする請求項１〜８に記載の光触媒性親水性部
材。
【請求項１０】前記層表面は、水に浸漬したとき又は
水で濡らしたときの付着堆積物及び／又は汚染物が水に
より容易に洗い流されることを可能にすることを特徴と
する請求項１〜９に記載の光触媒性親水性部材。
【請求項１１】前記層表面の屈折率が１．２以上２以
下であることを特徴とする請求項１〜１０に記載の光触
媒性親水性部材。
【請求項１２】前記層の最表面の主成分はアルカリシ
リケート又はシリカからなり、一部は酸化チタンが露出
していることを特徴とする請求項１１に記載の光触媒性
親水性部材。
【請求項１３】前記層表面の算術平均粗さＲａが、触
針式測定装置（ＪＩＳＢ０６０１）により１００ｎｍ
以下であることを特徴とする請求項１〜１２に記載の光
触媒性親水性部材。
【請求項１４】前記層の膜厚が５０ｎｍ以上２００ｎ
ｍ以下であることを特徴とする請求項１〜１３に記載の
光触媒性親水性部材。
【請求項１５】前記基材はガラスであることを特徴と
する請求項１〜１４に記載の光触媒性親水性部材。
【請求項１６】前記基材は鏡であることを特徴とする
請求項１〜１４に記載の光触媒性親水性部材。
【請求項１７】前記基材は車両用ミラーであることを
特徴とする請求項１〜１４に記載の光触媒性親水性部
材。
【請求項１８】フロートガラスのＳｎ濃度の高い方の
表面に前記層が形成されており、Ｓｎ濃度の低い方に反
射コートが施されていることを特徴とする請求項１６又
は１７に記載の光触媒性親水性部材。
【請求項１９】基材の表面を親水化するためのコーテ
ィング組成物であって、（ａ）平均組成式Ｍ2Ｏ・ｎＳｉＯ2（式中、Ｍはアルカ
リ金属でありＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓを示し、ｎは０＜ｎ
＜５を満足する数である）で表されるアルカリ金属珪酸
塩からなり、硬化させるとアルカリ金属珪酸塩の被膜を
形成する塗膜形成要素、および、（ｂ）前記塗膜形成要素中に分散され、等電点がｐＨ５
以下の無機酸化物粒子及び／又はその前駆体で表面を処
理した光触媒性酸化チタン粒子、ならびに（ｃ）溶媒を含有し、ｐＨが５〜９であることを特徴と
する光触媒性親水性コーティング組成物。
【請求項２０】基材の表面を親水化するためのコーテ
ィング組成物であって、（ａ）平均組成式Ｍ2Ｏ・ｎＳｉＯ2（式中、Ｍはアルカ
リ金属でありＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓを示し、ｎは０＜ｎ
＜５を満足する数である）で表されるアルカリ金属珪酸
塩からなり、硬化させるとアルカリ金属珪酸塩の被膜を
形成する塗膜形成要素、および、（ｂ）前記塗膜形成要素中に分散され、等電点がｐＨ９
以上の無機酸化物粒子及び／又はその前駆体で表面を処
理した光触媒性酸化チタン粒子、ならびに（ｃ）溶媒を含有し、ｐＨが５〜９であることを特徴と
する光触媒性親水性コーティング組成物。
【請求項２１】基材の表面を親水化するためのコーテ
ィング組成物であって、（ａ）アルキルシリケート、ア
ルコキシシラン、シラノールから選ばれる少なくとも１
種の塗膜形成要素、および、（ｂ）前記塗膜形成要素中に分散され、等電点がｐＨ５
以下の無機酸化物粒子及び／又はその前駆体で表面を処
理した光触媒性酸化チタン粒子、ならびに（ｃ）溶媒を含有し、ｐＨが５〜９であることを特徴と
する光触媒性親水性コーティング組成物。
【請求項２２】基材の表面を親水化するためのコーテ
ィング組成物であって、（ａ）アルキルシリケート、アルコキシシラン、シラノ
ールから選ばれる少なくとも１種の塗膜形成要素、およ
び、（ｂ）前記塗膜形成要素中に分散され、等電点がｐＨ９
以上の無機酸化物粒子及び／又はその前駆体で表面を処
理した光触媒性酸化チタン粒子、ならびに（ｃ）溶媒を含有し、ｐＨが５〜９であることを特徴と
する光触媒性親水性コーティング組成物。
【請求項２３】それが適用された部材の表面に光が照
射されたとき、その表面の水との接触角が約１０°以下
の親水性を呈することを特徴とする請求項１９〜２２に
記載の組成物。
【請求項２４】それが適用された部材の表面に光が照
射されたとき、その表面の水との接触角が約５°以下の
親水性を呈することを特徴とする請求項２３に記載の組
成物。
【請求項２５】それが適用された部材の表面におい
て、その表面に付着した湿分の凝縮水及び／又は水滴が
被膜の表面に広がるのを可能にし、以て、該被膜によっ
て処理された基材が湿分の凝縮水及び／又は水滴によっ
て視認性の低下を引き起こすことが防止されることを特
徴とする請求項１９〜２４に記載の組成物。
【請求項２６】それが適用された部材の表面におい
て、降雨にさらされたときの付着堆積物及び／又は汚染
物が雨水により容易に洗い流されることを可能にするこ
とを特徴とする請求項１９〜２５に記載の組成物。
【請求項２７】それが適用された部材の表面におい
て、汚染物を含んだ雨水が接触したときに汚染物が表面
に付着するのを防止することを特徴とする請求項１９〜
２６に記載の組成物。
【請求項２８】それが適用された部材の表面におい
て、水に浸漬したとき又は水で濡らしたときの付着堆積
物及び／又は汚染物が水により容易に洗い流されること
を可能にすることを特徴とする請求項１９〜２７に記載
の組成物。
【請求項２９】固形分濃度が１〜０．２ｗｔ％である
ことを特徴とする請求項１９〜２８に記載の組成物。
【請求項３０】Ｔｉ／Ｓｉが酸化物重量比（ＴｉＯ２
／ＳｉＯ２）に換算して、３〜０．４であることを特徴
とする請求項１９〜２９に記載の組成物。
【請求項３１】基材表面に、請求項１９〜３０に記載
の組成物を部材表面に適用し、該組成物を乾燥または硬
化させることを含んでなることを特徴とする光触媒性親
水性部材の製造方法。
【請求項３２】基材表面に、請求項１９〜３０に記載
の組成物を部材表面に塗布し、該組成物を１００℃以上
４００℃以下で熱処理することを特徴とする光触媒性親
水性部材の製造方法。
【請求項３３】基材表面に、請求項１９〜３０に記載
の組成物を部材表面にスプレー法にて塗布し、該組成物
を１００℃以上４００℃以下で熱処理することを特徴と
する光触媒性親水性部材の製造方法。
【請求項３４】基材表面に、請求項１９〜３０に記載
の組成物をプレヒートにより部材表面を１００℃以下に
加熱後、スプレー法にて塗布し、該組成物を１００℃以
上４００℃以下で熱処理することを特徴とする光触媒性
親水性部材の製造方法。
【請求項３５】基材表面に、請求項１９〜３０に記載
の組成物をプレヒートにより部材表面を３０℃以上５０
℃以下に加熱後、スプレー法にて塗布し、該組成物を１
００℃以上４００℃以下で熱処理することを特徴とする
光触媒性親水性部材の製造方法。