JP2002085977A - 光触媒体およびその製造方法 - Google Patents
光触媒体およびその製造方法Info
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Landscapes
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Paints Or Removers (AREA)
- Disinfection, Sterilisation Or Deodorisation Of Air (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 光触媒粒子が被膜最外層に露出しながら、構
築物等として使用中にエロージョンなどにによって飛散
・消滅することなく、また、成形加工性の良い光触媒体
を提案する。 【解決手段】 基材の上にTiO2粒子を含有する塗膜層を
有する光触媒体において、該塗膜層をアルキルトリアル
コキシシランを原料とするポリシロキサンとTiO2粒子を
含有するとともに該塗膜層の表面層ではポリシロキサン
のシリコンに直結するアルキル基の40〜95%が酸素また
は水酸基に置換されているものとする。
築物等として使用中にエロージョンなどにによって飛散
・消滅することなく、また、成形加工性の良い光触媒体
を提案する。 【解決手段】 基材の上にTiO2粒子を含有する塗膜層を
有する光触媒体において、該塗膜層をアルキルトリアル
コキシシランを原料とするポリシロキサンとTiO2粒子を
含有するとともに該塗膜層の表面層ではポリシロキサン
のシリコンに直結するアルキル基の40〜95%が酸素また
は水酸基に置換されているものとする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、基体上に光触媒粒
子を接着させてなる光触媒体およびその製造方法に関す
る。
子を接着させてなる光触媒体およびその製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、光触媒粒子を用いて生活環境に放
出される有害物質、例えばNOxやSOxを分解・除去した
り、あるいは日常の生活環境の中で発生する悪臭成分や
油分などを分解・除去する要求が高まってきている。そ
のための手段として、例えば特開平7-171408号公報に
は、光触媒物質を難分解性結着剤、例えばセメントを介
して基体上に接着させる試みがなされている。
出される有害物質、例えばNOxやSOxを分解・除去した
り、あるいは日常の生活環境の中で発生する悪臭成分や
油分などを分解・除去する要求が高まってきている。そ
のための手段として、例えば特開平7-171408号公報に
は、光触媒物質を難分解性結着剤、例えばセメントを介
して基体上に接着させる試みがなされている。
【０００３】光触媒物質を構成する光触媒粒子は、その
バンドギャップ以上のエネルギーをもつ波長の光が照射
されると、光励起により伝導体に電子を、価電子帯に正
孔を生じ、それらによる強い還元力や酸化力により有害
物質を分解する働きをする。しかしながら、その働きは
同時に光触媒粒子を担持する物質を分解することにつな
がる。そのため光触媒粒子を担持する物質には、当該光
触媒粒子の作用により容易に分解しないことが要求され
る。一方、光触媒物質を担持する物質は、光触媒物質の
使用される環境を考慮すると、造膜性の良い塗料、フィ
ルム等であることが望ましい。一般に、いわゆるシリコ
ーン樹脂は上記双方の特性を満たすものとしてよく知ら
れており、光触媒物質の担持物質として広く用いられて
いる。
バンドギャップ以上のエネルギーをもつ波長の光が照射
されると、光励起により伝導体に電子を、価電子帯に正
孔を生じ、それらによる強い還元力や酸化力により有害
物質を分解する働きをする。しかしながら、その働きは
同時に光触媒粒子を担持する物質を分解することにつな
がる。そのため光触媒粒子を担持する物質には、当該光
触媒粒子の作用により容易に分解しないことが要求され
る。一方、光触媒物質を担持する物質は、光触媒物質の
使用される環境を考慮すると、造膜性の良い塗料、フィ
ルム等であることが望ましい。一般に、いわゆるシリコ
ーン樹脂は上記双方の特性を満たすものとしてよく知ら
れており、光触媒物質の担持物質として広く用いられて
いる。
【０００４】例えば、特許第2618287号公報には、金属
アルコキシドの加水分解生成物および光反応性半導体を
含有してなる光反応性有害物質除去剤が提案されてい
る。また、特開平8-141503号公報には、シリコンアルコ
キシドを原料とし、これらの原料から調整される第１の
無機塗料を基材に塗布後、溶媒に分散した光触媒を塗布
して光触媒含有塗膜を形成する方法が開示されている。
アルコキシドの加水分解生成物および光反応性半導体を
含有してなる光反応性有害物質除去剤が提案されてい
る。また、特開平8-141503号公報には、シリコンアルコ
キシドを原料とし、これらの原料から調整される第１の
無機塗料を基材に塗布後、溶媒に分散した光触媒を塗布
して光触媒含有塗膜を形成する方法が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の提案によるときは、光触媒粒子を担持する物質（被膜
構成基剤）が難分解性であるために、被膜形成の際に塗
料中に混ぜ込まれて被膜中の埋没した光触媒粒子は被膜
表面層に露出することができず、光触媒反応に寄与しな
いという問題がある。
の提案によるときは、光触媒粒子を担持する物質（被膜
構成基剤）が難分解性であるために、被膜形成の際に塗
料中に混ぜ込まれて被膜中の埋没した光触媒粒子は被膜
表面層に露出することができず、光触媒反応に寄与しな
いという問題がある。
【０００６】このような問題を解決する手段として、特
許第2756474号公報には、表面のシリコーン分子のケイ
素原子に結合した有機基を光触媒性半導材料の光励起に
応じて少なくとも部分的に水酸基に置換されたものと
し、これによって被膜の表面が親水性を呈するようにす
るという提案がなされている。この提案によれば、光触
媒粒子が被膜表面に露出して光触媒反応の進行が円滑に
行われるという利点があるが、基体上に形成されている
被膜が薄いため使用中にエロージョンなどにより光触媒
粒子が飛散・消滅し易いという問題がある。
許第2756474号公報には、表面のシリコーン分子のケイ
素原子に結合した有機基を光触媒性半導材料の光励起に
応じて少なくとも部分的に水酸基に置換されたものと
し、これによって被膜の表面が親水性を呈するようにす
るという提案がなされている。この提案によれば、光触
媒粒子が被膜表面に露出して光触媒反応の進行が円滑に
行われるという利点があるが、基体上に形成されている
被膜が薄いため使用中にエロージョンなどにより光触媒
粒子が飛散・消滅し易いという問題がある。
【０００７】さらに、光触媒粒子は塗料に混じられて種
々の構築物上に塗布された形態で利用されるが、なかで
も塗装金属板用に用いられることが最も多いと考えられ
る。かかる塗装金属板は、一般に厳しい曲げや絞りを伴
う加工によって建築物外壁や道路周辺の構築物の成形さ
れるので、塗装金属板には成形性のよいことが要求され
る。しかしながら、従来提案されている光触媒体は、塗
装金属板としたときの成形性が必ずしも十分ではない。
例えば、先に挙げた特許第2618287号公報に記載のもの
は被膜が極めて硬質であり、折板構造の壁材などに加工
できない。
々の構築物上に塗布された形態で利用されるが、なかで
も塗装金属板用に用いられることが最も多いと考えられ
る。かかる塗装金属板は、一般に厳しい曲げや絞りを伴
う加工によって建築物外壁や道路周辺の構築物の成形さ
れるので、塗装金属板には成形性のよいことが要求され
る。しかしながら、従来提案されている光触媒体は、塗
装金属板としたときの成形性が必ずしも十分ではない。
例えば、先に挙げた特許第2618287号公報に記載のもの
は被膜が極めて硬質であり、折板構造の壁材などに加工
できない。
【０００８】本発明は、上記従来技術の問題点を解決す
ることを目的とするもので、光触媒粒子が被膜最外層に
露出しながら、構築物等として使用中にエロージョンな
どによって飛散・消滅することなく、また、成形加工性
の良い光触媒体を提案することを目的とする。
ることを目的とするもので、光触媒粒子が被膜最外層に
露出しながら、構築物等として使用中にエロージョンな
どによって飛散・消滅することなく、また、成形加工性
の良い光触媒体を提案することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決するために、光触媒体の表面構造について種々検討
を行った結果、上記目的を達するためには、塗膜表面層
を形成するポリシロキサンのSiと直結するアルキル基の
うち一定範囲のものが酸素又は水酸基に置換されてTiO2
粒子の一部が表面に露出した状態になっているときに光
触媒機能が十分発揮されること、及び前記ポリシロキサ
ンがアルキルトリアルコキシシランの加水分解生成物で
あるときに被膜が実用上十分な成形性をもつようになる
ことを発見して本発明を完成した。
解決するために、光触媒体の表面構造について種々検討
を行った結果、上記目的を達するためには、塗膜表面層
を形成するポリシロキサンのSiと直結するアルキル基の
うち一定範囲のものが酸素又は水酸基に置換されてTiO2
粒子の一部が表面に露出した状態になっているときに光
触媒機能が十分発揮されること、及び前記ポリシロキサ
ンがアルキルトリアルコキシシランの加水分解生成物で
あるときに被膜が実用上十分な成形性をもつようになる
ことを発見して本発明を完成した。
【００１０】したがって、本発明は、基材の上にTiO2粒
子を含有する塗膜層を有する光触媒体において、該塗膜
層をアルキルトリアルコキシシランを原料とするポリシ
ロキサンとTiO2粒子を含有するとともに該塗膜層の表面
層ではポリシロキサンのシリコンに直結するアルキル基
の40〜95%が酸素または水酸基に置換されているものと
するものである。その際、前記塗膜層は、その表面直下
においてTiに対するSiの原子比が8以下であるようにす
ることが好ましい。
子を含有する塗膜層を有する光触媒体において、該塗膜
層をアルキルトリアルコキシシランを原料とするポリシ
ロキサンとTiO2粒子を含有するとともに該塗膜層の表面
層ではポリシロキサンのシリコンに直結するアルキル基
の40〜95%が酸素または水酸基に置換されているものと
するものである。その際、前記塗膜層は、その表面直下
においてTiに対するSiの原子比が8以下であるようにす
ることが好ましい。
【００１１】上記光触媒体を形成する光触媒体の前駆体
は、基材の上に形成されたアルキルトリアルコキシシラ
ンを原料とするポリシロキサンとTiO2粒子を含有する塗
膜層であって、該塗膜層中のTiO2粒子はアルキルトリア
ルコキシシランを原料とするポリシロキサンの表面層に
よって覆われているものである。上記前駆体において
は、前記TiO2粒子を覆う表面層の厚さ、すなわち表面層
直下のTiO2粒子に至る厚さが3〜30Åであることが好ま
しい。
は、基材の上に形成されたアルキルトリアルコキシシラ
ンを原料とするポリシロキサンとTiO2粒子を含有する塗
膜層であって、該塗膜層中のTiO2粒子はアルキルトリア
ルコキシシランを原料とするポリシロキサンの表面層に
よって覆われているものである。上記前駆体において
は、前記TiO2粒子を覆う表面層の厚さ、すなわち表面層
直下のTiO2粒子に至る厚さが3〜30Åであることが好ま
しい。
【００１２】上記本発明の光触媒体は、まずアルキルト
リアルコキシシランとコロイダルシリカの分散液に水及
び／又はアルコールを加えて前記アルキルトリアルコキ
シシランを加水分解してポリシロキサンとコロイダルシ
リカの混合分散溶液を得る段階と、ついで前記段階によ
り得られたポリシロキサンとコロイダルシリカの混合分
散溶液にTiO2を加えて塗料とする段階と、さらに前記段
階によって得られた塗料を基体上に塗布・乾燥して塗膜
を生成させる段階と、前記塗膜に紫外線を照射してTiO2
を活性化させて前記塗膜中のSiに直結するアルキル基を
酸素又は水酸基に置換させる段階を順次行うことによっ
てを製造する。この際、上記ポリシロキサンとコロイダ
ルシリカの混合分散溶液には、さらに顔料および沈降防
止剤を含有させることが好ましい。
リアルコキシシランとコロイダルシリカの分散液に水及
び／又はアルコールを加えて前記アルキルトリアルコキ
シシランを加水分解してポリシロキサンとコロイダルシ
リカの混合分散溶液を得る段階と、ついで前記段階によ
り得られたポリシロキサンとコロイダルシリカの混合分
散溶液にTiO2を加えて塗料とする段階と、さらに前記段
階によって得られた塗料を基体上に塗布・乾燥して塗膜
を生成させる段階と、前記塗膜に紫外線を照射してTiO2
を活性化させて前記塗膜中のSiに直結するアルキル基を
酸素又は水酸基に置換させる段階を順次行うことによっ
てを製造する。この際、上記ポリシロキサンとコロイダ
ルシリカの混合分散溶液には、さらに顔料および沈降防
止剤を含有させることが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施例に基づいて
具体的に説明する。
具体的に説明する。
【００１４】
【実施例】メチルトリメトキシシラン（CH3-Si-(OC
H3)3）とイソプロピルアルコール（(CH3)2CHOH）および
コロイド状シリカの水分散液を混合し、常温で24h放置
して加水分解させてポリシロキサンとコロイダルシリカ
の混合分散溶液を得た。これに光触媒性酸化チタン（石
原産業（株）製ST-01、粒子径：7nm）、体質顔料として
チタン酸カリ繊維および沈降防止剤としてベントナイト
を混じ、サンドミルにて混合粉砕して塗料とした。得ら
れた塗料を幅5cm、長さ7.5cmのSUS430ステンレス鋼板上
に塗布し、180℃で20min乾燥焼き付けして光触媒体前駆
体試料とした。原料配合、混合粉砕時間、焼き付け乾燥
後の塗膜厚さを表１に示す。
H3)3）とイソプロピルアルコール（(CH3)2CHOH）および
コロイド状シリカの水分散液を混合し、常温で24h放置
して加水分解させてポリシロキサンとコロイダルシリカ
の混合分散溶液を得た。これに光触媒性酸化チタン（石
原産業（株）製ST-01、粒子径：7nm）、体質顔料として
チタン酸カリ繊維および沈降防止剤としてベントナイト
を混じ、サンドミルにて混合粉砕して塗料とした。得ら
れた塗料を幅5cm、長さ7.5cmのSUS430ステンレス鋼板上
に塗布し、180℃で20min乾燥焼き付けして光触媒体前駆
体試料とした。原料配合、混合粉砕時間、焼き付け乾燥
後の塗膜厚さを表１に示す。
【００１５】
【表１】 *固形分換算
【００１６】得られた光触媒体前駆体試料の塗膜表面に
ブラックライトを用いて紫外線（波長：367nm、強度：
0.5mW/cm2）を24h照射した後、純水に2h浸漬後自然乾燥
させて光触媒体試料とした。
ブラックライトを用いて紫外線（波長：367nm、強度：
0.5mW/cm2）を24h照射した後、純水に2h浸漬後自然乾燥
させて光触媒体試料とした。
【００１７】このようにして調整された光触媒体試料を
図1に示す試験装置の反応容器にセットして表２に示す
試験条件で模擬汚染空気を反応容器入り口から流し、流
通を開始して1h後のNO濃度およびNO2濃度を測定し、NOX
除去率を次式により算出した。 NOX除去率＝NO除去率(%)−NO2生成率(%)
図1に示す試験装置の反応容器にセットして表２に示す
試験条件で模擬汚染空気を反応容器入り口から流し、流
通を開始して1h後のNO濃度およびNO2濃度を測定し、NOX
除去率を次式により算出した。 NOX除去率＝NO除去率(%)−NO2生成率(%)
【００１８】
【表２】
【００１９】表３に試験結果を示す。表３には、前記の
ようにして製作された光触媒体前駆体（以下照射前試料
という）および光触媒体試料（以下照射後試料という）
の表面層のXPS分析値を併せて示す。なお、XPS分析の条
件は表４に示すとおりである。
ようにして製作された光触媒体前駆体（以下照射前試料
という）および光触媒体試料（以下照射後試料という）
の表面層のXPS分析値を併せて示す。なお、XPS分析の条
件は表４に示すとおりである。
【００２０】
【表３】
【００２１】
【表４】
【００２２】上記試験結果から次のことが分かる。 照射前試料と照射後試料の間には、C（炭素）およびO
（酸素）の存在割合（原子%）に差がある。これは被膜
を構成するポリシロキサンのうちSiに直結するメチル基
が酸化してO又はOH基に転換されたことを示す。 上記の転換率は、被膜中のSiとTiの比（Si/Ti比）に
依存してその値が低い方が大きい。特にSi/Ti比が8を超
えると上記転換率が80%を超えるようになる。 NOXの減少率は、上記転換率に依存して変化し、転換
率が80%程度のとき約50%の減少率となる。
（酸素）の存在割合（原子%）に差がある。これは被膜
を構成するポリシロキサンのうちSiに直結するメチル基
が酸化してO又はOH基に転換されたことを示す。 上記の転換率は、被膜中のSiとTiの比（Si/Ti比）に
依存してその値が低い方が大きい。特にSi/Ti比が8を超
えると上記転換率が80%を超えるようになる。 NOXの減少率は、上記転換率に依存して変化し、転換
率が80%程度のとき約50%の減少率となる。
【００２３】このような実験を繰り返して、本発明者は
被膜を形成しているポリシロキサンのシリコンに直結す
るアルキル基のうち40〜95%が酸素または水酸基に置換
されている場合に光触媒反応が進みやすくなることを知
見した。
被膜を形成しているポリシロキサンのシリコンに直結す
るアルキル基のうち40〜95%が酸素または水酸基に置換
されている場合に光触媒反応が進みやすくなることを知
見した。
【００２４】その原因については、本発明者はつぎのよ
うなメカニズムによるものと考えている。図１は、照射
前試料と照射後試料の表面層にあるポリシロキサンの状
態を示す模式図である。第1段階は照射前試料（即ち、
光触媒体前駆体）の表面構造を示し、第3段階は照射後
試料（即ち、光触媒体）の表面構造を示す。第2段階は
第1段階から第3段階への移行段階を示す。
うなメカニズムによるものと考えている。図１は、照射
前試料と照射後試料の表面層にあるポリシロキサンの状
態を示す模式図である。第1段階は照射前試料（即ち、
光触媒体前駆体）の表面構造を示し、第3段階は照射後
試料（即ち、光触媒体）の表面構造を示す。第2段階は
第1段階から第3段階への移行段階を示す。
【００２５】ここに示すように、第1段階では表面層はT
iO2粒子がポリシロキサン(a)によって覆われた状態にあ
り、この状態ではTiO2粒子は光触媒反応に寄与しがた
い。しかしながら、上記ポリシロキサン層の厚さが薄い
ときには、TiO2粒子が活性化されて光触媒反応が生じ、
その結果、第2段階に示すようにポリシロキサンのSiに
直結しているメチル基の一部が酸化されて酸素または水
酸基に置換される(b)。このような反応はTiO2粒子に接
したTiO2粒子の直上から始まり、次第に被膜表面へ進行
してついには表面までメチル基が酸素または水酸基に置
換されたポリシロキサンになる。
iO2粒子がポリシロキサン(a)によって覆われた状態にあ
り、この状態ではTiO2粒子は光触媒反応に寄与しがた
い。しかしながら、上記ポリシロキサン層の厚さが薄い
ときには、TiO2粒子が活性化されて光触媒反応が生じ、
その結果、第2段階に示すようにポリシロキサンのSiに
直結しているメチル基の一部が酸化されて酸素または水
酸基に置換される(b)。このような反応はTiO2粒子に接
したTiO2粒子の直上から始まり、次第に被膜表面へ進行
してついには表面までメチル基が酸素または水酸基に置
換されたポリシロキサンになる。
【００２６】このような状態になったポリシロキサン
(b)は、非常に脆く、もはや被膜状態を維持することが
できず、第3段階に示すように部分的に開裂してTiO2粒
子が露わになった状態になる。このような状態になる
と、TiO2粒子は直接NOXの酸化に対し触媒として働くよ
うになり、先に述べたようにNOXの大きな減少をもたら
すことになる。
(b)は、非常に脆く、もはや被膜状態を維持することが
できず、第3段階に示すように部分的に開裂してTiO2粒
子が露わになった状態になる。このような状態になる
と、TiO2粒子は直接NOXの酸化に対し触媒として働くよ
うになり、先に述べたようにNOXの大きな減少をもたら
すことになる。
【００２７】このようにTiO2粒子が光触媒反応に寄与す
るためには、TiO2粒子を覆っている被膜の一部が紫外線
を受けたとき分解し、TiO2粒子を露わにすることが必要
である。本発明者は、そのための条件について、検討し
た結果、ポリシロキサンを生成させる原料であるアルキ
ルアルコキシシランが官能基を3個有するアルキルトリ
アルコキシシランとすることが必要であるとの結論に達
した。官能基の数が2以下の、例えばアルキルジアルコ
キシシランのみでは上記のような現象が生ぜず、そのた
めTiO2粒子が光触媒反応に寄与する状態にならない。一
方、官能基の数が4のアルキルアルコキシシランのみか
らなる場合は、ポリシロキサンの造膜性が極めて悪く、
TiO2粒子を被膜上に支持することが困難になる。
るためには、TiO2粒子を覆っている被膜の一部が紫外線
を受けたとき分解し、TiO2粒子を露わにすることが必要
である。本発明者は、そのための条件について、検討し
た結果、ポリシロキサンを生成させる原料であるアルキ
ルアルコキシシランが官能基を3個有するアルキルトリ
アルコキシシランとすることが必要であるとの結論に達
した。官能基の数が2以下の、例えばアルキルジアルコ
キシシランのみでは上記のような現象が生ぜず、そのた
めTiO2粒子が光触媒反応に寄与する状態にならない。一
方、官能基の数が4のアルキルアルコキシシランのみか
らなる場合は、ポリシロキサンの造膜性が極めて悪く、
TiO2粒子を被膜上に支持することが困難になる。
【００２８】アルキルトリアルコキシシランを原料とし
てポリシロキサンを生成させることは、また、TiO2粒子
を被膜上に支持する上でも有利である。すなわち、アル
キルトリアルコキシシランを原料として生成させてポリ
シロキサンは、上記のようにTiO2粒子の光触媒反応によ
って酸化されてTiO2粒子を露出状態にさせるが、TiO2粒
子の下面側ではTiO2粒子の光触媒反応が起こらないの
で、強固なポリシロキサン被膜を維持することができ、
それによってTiO2粒子を被膜上に支持することができ
る。
てポリシロキサンを生成させることは、また、TiO2粒子
を被膜上に支持する上でも有利である。すなわち、アル
キルトリアルコキシシランを原料として生成させてポリ
シロキサンは、上記のようにTiO2粒子の光触媒反応によ
って酸化されてTiO2粒子を露出状態にさせるが、TiO2粒
子の下面側ではTiO2粒子の光触媒反応が起こらないの
で、強固なポリシロキサン被膜を維持することができ、
それによってTiO2粒子を被膜上に支持することができ
る。
【００２９】このようなTiO2粒子の上面を露わにしなが
らその底面側を被膜によって支持する条件は、塗膜表面
層のポリシロキサンのシリコンに直結するアルキル基の
40〜95%が酸素または水酸基に置換されていることによ
って達成できる。そのような状態は、例えば、ポリシロ
キサンを生成する原料として一定範囲（例えば質量比で
0〜50%）の2官能基のアルキルアルコキシシランを用い
ること、あるいは、アルキルアルコキシシランのアルキ
ル基の一部を比較的酸化され難い官能基（例えばプロピ
ル基）に置換することによっても達成できる。置換の速
度は紫外線の強度および照射時間に依存し強度が大きく
時間が長いほど置換される割合は大きくなりNOX 除去性
能も向上する。
らその底面側を被膜によって支持する条件は、塗膜表面
層のポリシロキサンのシリコンに直結するアルキル基の
40〜95%が酸素または水酸基に置換されていることによ
って達成できる。そのような状態は、例えば、ポリシロ
キサンを生成する原料として一定範囲（例えば質量比で
0〜50%）の2官能基のアルキルアルコキシシランを用い
ること、あるいは、アルキルアルコキシシランのアルキ
ル基の一部を比較的酸化され難い官能基（例えばプロピ
ル基）に置換することによっても達成できる。置換の速
度は紫外線の強度および照射時間に依存し強度が大きく
時間が長いほど置換される割合は大きくなりNOX 除去性
能も向上する。
【００３０】しかし、本発明において、特に好適なの
は、塗膜層の表面直下においてTiに対するSiの原子比を
8以下とすることである。すなわち、表３に示した結果
から明らかなように、塗膜層のSi/Ti比が8を超えると、
Siに直結するアルキル基のOまたはOH基への置換割合が
急激に低くなる。ここにSi/Ti比とは、塗膜を構成する3
官能基のポリシロキサン中のSi量に対する光触媒として
機能するTiO2粒子中のTiの量のモル比をいう。
は、塗膜層の表面直下においてTiに対するSiの原子比を
8以下とすることである。すなわち、表３に示した結果
から明らかなように、塗膜層のSi/Ti比が8を超えると、
Siに直結するアルキル基のOまたはOH基への置換割合が
急激に低くなる。ここにSi/Ti比とは、塗膜を構成する3
官能基のポリシロキサン中のSi量に対する光触媒として
機能するTiO2粒子中のTiの量のモル比をいう。
【００３１】以上、本発明の光触媒体の主要構成につい
て例示して説明したが、本発明は以下に示すように種々
の実施形態をとりうる。それらを本発明に係る光触媒体
の製造方法とともに説明する。
て例示して説明したが、本発明は以下に示すように種々
の実施形態をとりうる。それらを本発明に係る光触媒体
の製造方法とともに説明する。
【００３２】まず、本発明の光触媒体の塗膜を形成する
のに用いられるトリメトキシシランとしては、炭素数が
1〜4のアルキル基をもつものがよい。具体的には、メチ
ルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メ
チルトリイソプロキシシラン、メチルトリt-ブトキシシ
ラン、エチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシ
シラン、エチルトリイソプロポキシシラン、エチルトリ
t-ブトキシシランなどが挙げられる。
のに用いられるトリメトキシシランとしては、炭素数が
1〜4のアルキル基をもつものがよい。具体的には、メチ
ルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メ
チルトリイソプロキシシラン、メチルトリt-ブトキシシ
ラン、エチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシ
シラン、エチルトリイソプロポキシシラン、エチルトリ
t-ブトキシシランなどが挙げられる。
【００３３】また、これらトリメトキシシランに水又は
アルコールを加えて加水分解させてポリシロキサンとす
るが、その際、さらにコロイダルシリカを混ずるのが被
膜に耐摩耗性を付与するのに有利である。トリメトキシ
シランとコロイダルシリカの割合は乾態で100：0〜40：
60程度が望ましい。なお、トリメトキシシランの一部を
ジメトキシシランとすることもできる。
アルコールを加えて加水分解させてポリシロキサンとす
るが、その際、さらにコロイダルシリカを混ずるのが被
膜に耐摩耗性を付与するのに有利である。トリメトキシ
シランとコロイダルシリカの割合は乾態で100：0〜40：
60程度が望ましい。なお、トリメトキシシランの一部を
ジメトキシシランとすることもできる。
【００３４】このようにして得られたポリシロキサンあ
るいはそのコロイダルシリカ等との混合物には、光触媒
粒子であるTiO2が加えられ、例えばサンドミルにより混
合粉砕が行われ塗料とされる。この際、適当な顔料、た
とえば体質顔料としてチタン酸カリウムなどのを添加す
ることができる。また、ほかに塗料として必要な沈降防
止剤、たとえばベントナイトを添加することもできる。
これらは、一般にポリシロキサン100部（質量比、以下
同じ）に対してそれぞれ10〜30、0.5〜3部程度とするの
がよい。
るいはそのコロイダルシリカ等との混合物には、光触媒
粒子であるTiO2が加えられ、例えばサンドミルにより混
合粉砕が行われ塗料とされる。この際、適当な顔料、た
とえば体質顔料としてチタン酸カリウムなどのを添加す
ることができる。また、ほかに塗料として必要な沈降防
止剤、たとえばベントナイトを添加することもできる。
これらは、一般にポリシロキサン100部（質量比、以下
同じ）に対してそれぞれ10〜30、0.5〜3部程度とするの
がよい。
【００３５】調整された塗料は基材の上に塗布され、乾
燥・焼き付けされれる。この場合において基材は、光触
媒体としての機能に応じて種々のものが用いられる。ス
テンレス鋼板などの金属板のほか、セラミックスなど特
に制限されることはない。ただし、光触媒体は、建材、
道路用施設など形状の複雑な多様な製品に加工されるの
で基材もそれら製品の要求する加工性を有するのがよ
い。
燥・焼き付けされれる。この場合において基材は、光触
媒体としての機能に応じて種々のものが用いられる。ス
テンレス鋼板などの金属板のほか、セラミックスなど特
に制限されることはない。ただし、光触媒体は、建材、
道路用施設など形状の複雑な多様な製品に加工されるの
で基材もそれら製品の要求する加工性を有するのがよ
い。
【００３６】このようにして塗料が基材上に焼き付けら
れて光触媒体の前駆体が得られる。この光触媒体の前駆
体は、紫外線を照射することによって、本発明の光触媒
体となる。したがって、紫外線照射が必要であるが、こ
の紫外線照射は前記前駆体の状態で行ってもよいし、あ
るいは前駆体のまま建材などの使用状態に加工した後に
行ってもよい。
れて光触媒体の前駆体が得られる。この光触媒体の前駆
体は、紫外線を照射することによって、本発明の光触媒
体となる。したがって、紫外線照射が必要であるが、こ
の紫外線照射は前記前駆体の状態で行ってもよいし、あ
るいは前駆体のまま建材などの使用状態に加工した後に
行ってもよい。
【００３７】
【発明の効果】本発明により、光触媒粒子を被膜表面層
に露出させながら基材に対して強固に保持することがで
き、建材などの製品に容易に加工することができるとと
もに長期間にわたって光触媒機能を維持することができ
る。
に露出させながら基材に対して強固に保持することがで
き、建材などの製品に容易に加工することができるとと
もに長期間にわたって光触媒機能を維持することができ
る。
【００３８】
【図１】 光触媒体の評価に用いる試験装置の概略模式
図である。
図である。
【図２】 紫外線照射前試料と紫外線照射後試料の表面
層にあるポリシロキサンの状態を示す模式図である。
層にあるポリシロキサンの状態を示す模式図である。
───────────────────────────────────────────────────── 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 1/00 Ｃ０９Ｄ 183/04 5/16 Ｂ０１Ｄ 53/36 Ｃ 183/04 ＺＡＢＪ (72)発明者 沖田 和正 三重県名張市蔵持町芝出1109−７ オキツ モ株式会社内 Ｆターム(参考） 4C080 AA07 BB02 CC03 CC07 HH09 JJ03 KK08 LL07 MM02 NN06 NN29 QQ03 4D048 AA02 AA06 AA22 AB03 BA07X BA07Y BA41X BA41Y BB01 CA06 EA01 4G069 AA08 AA09 AA11 BA04A BA04B BA48A BE32A BE32B CA10 CA12 CA13 CA17 DA05 EA01X EA01Y EA08 EE06 FA03 4J038 DL031 HA216 HA446 KA08 KA09 LA06 MA06 MA10 NA05 NA12 PB14
Claims (6)
- 【請求項１】 基材の上にTiO2粒子を含有する塗膜層を
有する光触媒体において、該塗膜層はアルキルトリアル
コキシランを原料とするポリシロキサンとTiO2粒子を含
有するとともに該塗膜層の表面層ではポリシロキサンの
シリコンに直結するアルキル基の40〜95%が酸素または
水酸基に置換されていることを特徴とする光触媒体。 - 【請求項２】 塗膜層はその表面直下においてTiに対す
るSiの原子比が8以下であることを特徴とする請求項１
に記載の光触媒体。 - 【請求項３】 基材の上に形成されたアルキルトリアル
コキシシランを原料とするポリシロキサンとTiO2粒子を
含有する塗膜層であって、該塗膜層中のTiO2粒子はアル
キルトリアルコキシシランを原料とするポリシロキサン
の表面層によって覆われていることを特徴とする光触媒
体の前駆体。 - 【請求項４】 表面層はその直下のTiO2粒子に至る厚さ
が3〜30Åである請求項３に記載の光触媒体の前駆体。 - 【請求項５】 アルキルトリアルコキシランとコロイダ
ルシリカの分散液に水及び／又はアルコールを加えて加
水分解させてなるポリシロキサンとコロイダルシリカの
混合分散溶液を得る段階と、次いで前記段階により得ら
れたポリシロキサンとコロイダルシリカの混合分散溶液
にTiO2を加えて塗料とする段階と、前記段階によって得
られた塗料を基体上に塗布・乾燥して塗膜を生成させる
段階と、得られた塗膜に紫外線を照射してTiO2を活性化
させて前記塗膜表面直下のSiに直結するアルキル基を酸
素又は水酸基に置換させることを特徴とする請求項１に
記載の光触媒体の製造方法。 - 【請求項６】 ポリシロキサンとコロイダルシリカの混
合分散溶液にはさらに顔料および沈降防止剤を含有させ
ることを特徴とする請求項５に記載の光触媒体の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000276941A JP2002085977A (ja) | 2000-09-12 | 2000-09-12 | 光触媒体およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000276941A JP2002085977A (ja) | 2000-09-12 | 2000-09-12 | 光触媒体およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002085977A true JP2002085977A (ja) | 2002-03-26 |
Family
ID=18762334
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000276941A Pending JP2002085977A (ja) | 2000-09-12 | 2000-09-12 | 光触媒体およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002085977A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004196985A (ja) * | 2002-12-19 | 2004-07-15 | Kbl Eizen Center:Kk | 光触媒塗料 |
-
2000
- 2000-09-12 JP JP2000276941A patent/JP2002085977A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004196985A (ja) * | 2002-12-19 | 2004-07-15 | Kbl Eizen Center:Kk | 光触媒塗料 |
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