JP2001106972A

JP2001106972A - 自動車ボディー用光触媒性親水性コーティング剤

Info

Publication number: JP2001106972A
Application number: JP28804199A
Authority: JP
Inventors: Norihide Oka; 典秀岡; Norio Sentoda; 典雄仙洞田; Masayoshi Yuzurihara; 正義讓原
Original assignee: Toto Ltd
Current assignee: Toto Ltd
Priority date: 1999-10-08
Filing date: 1999-10-08
Publication date: 2001-04-17

Abstract

(57)【要約】【課題】自動車の車体を構成する基材表面をコーティン
グする光触媒性親水性コーティング剤において、親水性
を阻害せずに基材の酸化還元による分解を防止すること
によって初期親水性・親水化速度を損なわず、かつクラ
ックなどの発生・成長を防止することによって初期外観
を維持することが可能な自動車ボディー用光触媒性親水
性コーティング剤を提供する。【解決手段】自動車の車体を構成する基材表面に、光触
媒粒子と、全固形分の重量に対して２０〜８０％のシリ
カ微粒子を含む光触媒性親水性コーティング剤をコーテ
ィングすることによって、自動車ボディー表面を高度の
親水性になし、かつ維持することができ、クラックなど
を発生することなく長期に外観を維持することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、それが適用された
部材の表面を高度の親水性になし、かつ維持することを
可能にする光触媒性親水性コーティング剤に係り、特に
自動車の車体の表面の防汚、易洗浄性に好適な自動車ボ
ディー用光触媒性親水性コーティング剤に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、特登２７５６４７４号、特開平９
−２２５３９２号、ＷＯ９８／０３６０７に見られるも
のを詳述すると、以下の通りである。

【０００３】光触媒に励起光源を照射すると、水酸ラジ
カルやスーパーオキサイドイオン等の活性酸素種を生成
し、それに基づいて有機物の酸化分解などの酸化還元作
用を生じることは周知である。

【０００４】さらに光触媒皮膜に励起光源を照射する
と、それに応じて皮膜表面が親水性を呈するようになる
ことも本発明者らにより提案されている。（特登２７５
６４７４号）

【０００５】この作用を利用して、光触媒性親水性を有
する光触媒粒子と、基材を保護するために光触媒の酸化
還元反応を阻害するシリカなどのバインダーから成るコ
ーティング組成物が提案されている。（特開平９−２２
５３９２号、ＷＯ９８／０３６０７）

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の光触媒性親水性
コーティング剤を自動車ボディー表面のアクリル・メラ
ミン焼付け塗装面などに適用する場合、基材の樹脂の酸
化還元による分解を防止するには、その阻害物質を添加
するが、その場合逆に親水性を阻害する場合がある。そ
のため、初期親水性が悪かったり、光照射時の親水化速
度も遅くなるという欠点があった。また、その阻害物質
がシリカ、アルミナ、ジルコニアなどのバインダーであ
る場合、加水分解・重合の進行に伴って体積収縮による
クラックが発生し、外観を損なうという欠点があった。

【０００７】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、本発明の目的は、親水性を阻害せずに基材
の酸化還元による分解を防止することによって初期親水
性・親水化速度を損なわず、かつクラックなどの発生・
成長を防止することによって初期外観を維持することが
可能な自動車ボディー用光触媒性親水性コーティング剤
を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１は、自動車の車体を構成する基材表面に、自
動車用ベースコート層を介してコーティングした場合に
その表面を親水化する組成物であって、１）金属酸化物からなる光触媒粒子と、２）シリコーン樹脂皮膜を形成可能なシリコーン樹脂皮
膜前駆体、及びシリカ皮膜を形成可能なシリカ皮膜前駆
体からなる群から選択される少なくとも１種と、３）平均粒径が１〜１００ｎｍであるシリカ微粒子と４）溶媒とを少なくとも含んでなり、該組成物中の前記光触媒粒子
及び前記前駆体及び前記シリカ微粒子の重量の合計量が
０．０１〜５重量％である組成物である。このシリコー
ン樹脂皮膜前駆体、シリカ皮膜前駆体及びシリカ微粒子
は、光触媒粒子を基材に固定するバインダーであると共
に、その酸化還元反応を阻害する物質である。特にポー
ラスな非晶質シリカ微粒子を含むことによって、光触媒
粒子の疎密化による初期親水性・親水化速度の低下を補
うことができる。また、シリコーン樹脂皮膜前駆体、シ
リカ皮膜前駆体などが加水分解・重合の進行に伴って体
積収縮するのに対し、シリカ微粒子は既に高度に縮合し
た物質であるため、それ以上の体積収縮が極端に少な
く、クラックを発生することが少ない。僅かにクラック
を発生したとしても、クラックが成長して外観を損なう
ことが無い。

【０００９】請求項２は、前記シリカ微粒子の重量が、
全固形分の重量に対して２０〜８０％であることが好ま
しい。より好ましくは４０〜８０％であり、最も好まし
くは６０〜８０％である。２０％以下では初期親水性・
親水化速度の低下を十分に補うことができず、またシリ
コーン樹脂皮膜前駆体、シリカ皮膜前駆体などの体積収
縮によるクラックを十分に抑止することができない。ま
た８０％以上では、光触媒粒子を基材に固定する密着力
が弱く、粒子脱落によって外観を損なう場合がある。

【００１０】請求項３は、溶媒に可溶なシランカップリ
ング剤をさらに含むことによって、シリカ微粒子の末端
を化学的に修飾して基材と反応し、シリカ微粒子を基材
に固定する密着力を増すことができる。

【００１１】請求項４は、溶媒に可溶なチタネート系カ
ップリング剤をさらに含むことによって、光触媒粒子の
末端を化学的に修飾して分散性を向上し、比重が重い光
触媒粒子が基材側に集まったり凝集することを防止しす
ることによって、基材を保護すると共に、光触媒粒子を
効率良く光励起することができる。

【００１２】請求項５の自動車は、前記コーティング剤
によるコーティング層を形成してなることを特徴とす
る。

【００１３】請求項６の自動車は、前記コーティング剤
によるコーティング層をトップコート層とし、該コーテ
ィング層と自動車用ベースコート層との間に難分解性物
質からなる層を介在させることによって、さらに基材を
保護することができる。

【００１４】請求項７の自動車への光触媒性親水膜形成
方法は、前記コーティング剤を自動車表面へ均一に、膜
厚が１μｍ以下になるように形成することを特徴とす
る。

【００１５】請求項８の自動車への光触媒性親水膜形成
方法は、前記コーティング剤によるコーティング層をト
ップコート層とし、該コーティング層と自動車用ベース
コート層との間に難分解性物質からなる層を介在させた
層を自動車表面へ均一に、膜厚がそれぞれ１μｍ以下に
なるように形成することを特徴とする。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の構成原料として必要な光
触媒粒子としては、アナターゼ型酸化チタン、酸化錫、
三酸化タングステン、三酸化二ビスマス、酸化第二鉄な
どの金属酸化物が挙げられる。

【００１７】シリコーン樹脂皮膜を形成可能なシリコー
ン樹脂皮膜前駆体、シリカ皮膜を形成可能なシリカ皮膜
前駆体としては、４官能シロキサン、３官能シロキサン
のモノマー、ポリマーおよびその誘導体などが挙げられ
る。

【００１８】平均粒径が１〜１００ｎｍであるシリカ微
粒子の重量は、全固形分の重量に対して２０〜８０％で
あることが好ましい。

【００１９】該組成物中の前記光触媒粒子及び前記前駆
体及び前記シリカ微粒子の重量の合計量は、０．０１〜
５重量％であることが好ましい。

【００２０】溶媒としては、基材への濡れ性がよく、乾
燥時間が短いものがよく、常温で液体のアルコールの利
用が好ましい。好ましい具体例としては、メタノール、
エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、ｔ
−ブタノール、ｎ−ブタノール、イソブタノールなどが
挙げられる。また、高温乾燥した状態で基材への濡れ性
をよくするためには、乾燥時間を適度に遅らせる低蒸気
圧のアルコールの添加が好ましい。好ましい具体例とし
ては、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレ
ングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコー
ルモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチ
ルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテ
ル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチ
レングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコー
ル、ジプロピレングリコールなどが挙げられる。

【００２１】基材に固定する密着力を増すシランカップ
リング剤としては、ビニル系、メタクリル系及びポリマ
ー系シランカップリング剤などが挙げられる。好ましい
具体例としては、ビニルトリエトキシシラン、ビニルト
リス（β−メトキシエトキシ）シラン、ビニルメチルジ
メトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリエト
キシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジメト
キシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジメト
キシシランなどが挙げられる。添加量としては、全固形
分の重量に対して５０％以下が好ましく、より好ましく
は３０％以下、最も好ましくは０．１〜１０％である。

【００２２】光触媒粒子の末端を化学的に修飾して分散
性を向上する為のチタネート系カップリング剤として
は、溶媒に可溶な疎水基を有する、１ないし２官能加水
分解性チタネート系カップリング剤などが挙げられる。
好ましい具体例としては、イソプロピルトリイソデシル
ベンゼンスルフォニルチタネート、テトラオクチルビス
（ジトリデシルホスファイト）チタネートなどが挙げら
れる。添加量としては、光触媒の重量に対して５００％
以下が好ましく、より好ましくは１００％以下、最も好
ましくは１０〜５０％である。

【００２３】本発明による組成物には、基材への濡れ性
をよくするために、界面活性剤をさらに含むことができ
る。界面活性剤は光触媒粒子の酸化還元反応による分解
過程で親水阻害をおこすため、その添加量としては、
０．５％以下が好ましい。

【００２４】本発明のトップコート層の膜厚はできるだ
け薄くする方がよい。１μｍ以下、より好ましくは０．
２μｍ以下がよい。そうすれば、耐摩耗性、透明性の維
持ができる。

【００２５】

【実施例】（実施例１）ｎ−プロパノールに、石原産業
株式会社製酸化チタンゾルＳＴ―Ｋ２０を５重量％分散
後、日産化学株式会社製シリカゾルＩＰＡ―ＳＴ（粒子
径１０〜２０ｎｍ）を混合し、シリカ微粒子の濃度が、
全固形分重量に対してそれぞれ０重量％、２０重量％、
４０重量％、６０重量％の試料Ａ１〜Ａ４を得た。

【００２６】自動車用黒塗装鋼板に試料Ａ１〜Ａ４をス
プレーし、常温硬化後、透明かつ均一な塗膜を得た。そ
れぞれの塗膜に、紫外線照度０．２５ｍＷ／ｃｍ²の光
源（三共電気、ＢＬＢ（ブラックライトブルー）蛍光
灯）を照射後、接触角測定器（ＥＲＭＡ社製、型式Ｇ−
Ｉ−１０００）を用いて試料と水との接触角を測定し
た。結果を図１に示す。その結果、光触媒粒子濃度が一
定の場合、シリカ微粒子の濃度が濃いもの程、初期接触
角が低く、親水化速度が速いことがわかった。

【００２７】（実施例２）ｎ−プロパノールに、石原産
業株式会社製酸化チタンゾルＳＴ―Ｋ０８を０．８重量
％分散後、日産化学株式会社製シリカゾルＩＰＡ―ＳＴ
（粒子径１０〜２０ｎｍ）を混合し、全固形分重量が
０．４％、シリカ微粒子の濃度が、全固形分重量に対し
て８０重量％の試料Ｂ１を得た。

【００２８】ｎ−プロパノールに、石原産業株式会社製
酸化チタンゾルＳＴ―Ｋ２０を４重量％分散し、全固形
分重量が０．４％、シリカ微粒子をまったく含まない試
料Ｂ２を得た。

【００２９】自動車用黒塗装鋼板に試料Ｂ１〜Ｂ２をス
プレーし、常温硬化後、透明かつ均一な塗膜を得た。そ
れぞれをサンシャインウェザーメーター（スガ試験機
製、ＷＥＬ−ＳＵＮ−ＨＣ）に取り付けて、カーボンア
ーク灯による光照射をしながら、６０分中１２分雨噴
霧、温度４０℃の条件で促進対候性試験を行い、５００
および２５００倍の光学顕微鏡を用いて、表面のクラッ
クの有無を観察した。その結果は、以下の表１に示され
るとおりであった。

【表１】

【００３０】（実施例３）ｎ−プロパノールに、石原産
業株式会社製酸化チタンゾルＳＴ―Ｋ２０を１．８重量
％分散後、日産化学株式会社製シリカゾルＩＰＡ―ＳＴ
（粒子径１０〜２０ｎｍ）を混合し、全固形分重量が
０．２５％、シリカ微粒子の濃度が、全固形分重量に対
して３０重量％の試料Ｃ１を得た。

【００３１】更に試料Ｃ１に、日本ユニカー株式会社製
シランカップリング剤ＭＡＣ２１０１を混合し、シラン
カップリング剤の濃度が、全固形分重量に対して１重量
％の試料Ｃ２を得た。

【００３２】自動車用黒塗装鋼板に試料Ｃ１〜Ｃ２をス
プレーし、常温硬化後、透明かつ均一な塗膜を得た。そ
れぞれをサンシャインウェザーメーター（スガ試験機
製、ＷＥＬ−ＳＵＮ−ＨＣ）に取り付けて、カーボンア
ーク灯による光照射をしながら、６０分中１２分雨噴
霧、温度４０℃の条件で促進対候性試験を行い、外観を
観察した。その結果は、以下の表２に示されるとおりで
あった。

【表２】

【００３３】（実施例４）ｎ−プロパノールに、石原産
業株式会社製酸化チタンゾルＳＴ―Ｋ２０を１．８重量
％分散後、日産化学株式会社製シリカゾルＩＰＡ―ＳＴ
（粒子径１０〜２０ｎｍ）を混合し、全固形分重量が
０．２５％、シリカ微粒子の濃度が、全固形分重量に対
して３０重量％の試料Ｄ１を得た。

【００３４】更に試料Ｄ１に、味の素ファインテクノ株
式会社製チタネート系カップリング剤ＫＲ９ＳＡを混合
し、チタネート系カップリング剤の濃度が、酸化チタン
重量に対して２５重量％の試料Ｄ２を得た。

【００３５】自動車用黒塗装鋼板に試料Ｄ１〜Ｄ２をス
プレーし、常温硬化後、透明かつ均一な塗膜を得た。そ
れぞれを接触角測定器（ＥＲＭＡ社製、型式Ｇ−Ｉ−１
０００）を用いて試料と水との接触角を測定した。その
結果は、以下の表３に示されるとおりであった。

【表３】

【００３６】

【発明の効果】本発明は上記構成により次の効果を発揮
する。本発明の自動車ボディー用光触媒性親水性コーテ
ィング剤によって、自動車ボディー表面を高度の親水性
になし、かつ維持することができ、クラックなどを発生
することなく長期に外観を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】光触媒粒子濃度が一定の場合の、シリカ微粒子
濃度、ＢＬＢ照射時間と親水性との相関を示すグラフで
ある。

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｃ０９Ｄ 5/00 Ｃ０９Ｄ 5/00 Ｌ 7/12 7/12 Ｚ // Ｃ０９Ｋ 3/18 Ｃ０９Ｋ 3/18 Ｆターム(参考） 4D075 CA37 DA06 DB02 DC12 EB43 EC02 EC03 EC45 EC53 EC54 4G069 AA11 AA15 BA02A BA04A BA37 CD10 DA02 ED02 4H020 AA01 AB02 4J038 DL021 DL031 HA216 HA446 JC32 KA04 KA06 KA20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】自動車の車体を構成する基材表面に、自
動車用ベースコート層を介してコーティングした場合に
その表面を親水化する組成物であって、金属酸化物から
なる光触媒粒子と、シリコーン樹脂皮膜を形成可能なシ
リコーン樹脂皮膜前駆体、及びシリカ皮膜を形成可能な
シリカ皮膜前駆体からなる群から選択される少なくとも
１種と、平均粒径が１〜１００ｎｍであるシリカ微粒子
と溶媒とを少なくとも含んでなり、該組成物中の前記光
触媒粒子及び前記前駆体及び前記シリカ微粒子の重量の
合計量が０．０１〜５重量％であることを特徴とする自
動車ボディー用光触媒性親水性コーティング剤。
【請求項２】前記シリカ微粒子の重量が、全固形分の
重量に対して２０〜８０％であることを特徴とする請求
項１記載の自動車ボディー用光触媒性親水性コーティン
グ剤。
【請求項３】シランカップリング剤をさらに含んでな
る、請求項１又は２のいずれか一項に記載の自動車ボデ
ィー用光触媒性親水性コーティング剤。
【請求項４】チタネート系カップリング剤をさらに含
んでなる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の自動車
ボディー用光触媒性親水性コーティング剤。
【請求項５】請求項１〜４のいずれか一項に記載のコ
ーティング剤によるコーティング層を形成してなること
を特徴とする自動車。
【請求項６】請求項１〜４のいずれか一項に記載のコ
ーティング剤によるコーティング層をトップコート層と
し、該コーティング層と自動車用ベースコート層との間
に難分解性物質からなる層を介在させた自動車。
【請求項７】請求項１〜４のいずれか一項に記載のコ
ーティング剤を用いた、自動車への光触媒性親水膜形成
方法。
【請求項８】請求項１〜４のいずれか一項に記載のコ
ーティング剤によるコーティング層をトップコート層と
し、該コーティング層と自動車用ベースコート層との間
に難分解性物質からなる層を介在させた、自動車への光
触媒性親水膜形成方法。