JP2002273234A

JP2002273234A - 光触媒体の製造方法

Info

Publication number: JP2002273234A
Application number: JP2001078848A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Tawara; 知之田原; Hiroyuki Fukui; 裕幸福井
Original assignee: Kawasaki Steel Metal Products and Engineering Inc; Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp; Kawasaki Steel Metal Products and Engineering Inc
Priority date: 2001-03-19
Filing date: 2001-03-19
Publication date: 2002-09-24

Abstract

(57)【要約】【課題】水性光触媒コーティング組成物を使用して、光
触媒層を基板に強固に接着させ、耐擦傷性、耐候性に優
れる光触媒体の製造方法の提供。【解決手段】基材に被覆したシリコーン系樹脂表面に存
在する水酸基および／またはアルコキシ基に対して、水
性光触媒コーティング組成物に含まれるチタニア系バイ
ンダーの水酸基および／またはペルオキソ基を、基材ま
たはシリコーン系樹脂の耐熱温度以下で反応させ、さら
に波長３００ｎｍ以下の紫外線を照射する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は基板と光触媒層との
接着力が強力で、耐擦傷性、耐候性に優れる光触媒体の
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】アナターゼ型酸化チタンなどの光触媒
は、紫外線が照射されると活性化し、表面に生成する活
性酸素により有機物などを酸化分解したり、構造物、物
品などの表面を親水化することで防汚、防曇などの機能
を発現する。近年、公害対策や、健康、快適、清潔志向
の高まりから、抗菌、消臭、防汚機能などを有する環境
浄化型製品に対するニーズが強く、光触媒を利用した製
品が注目されている。例えば、光触媒は屋外用途では、
都市型汚染の主成分である油分、無機質塵埃、カーボン
などに対する耐汚染処理や、視認性を確保するための防
曇処理、屋内用途では、抗菌、消臭などの衛生処理に幅
広く利用することができる。

【０００３】アナターゼ型酸化チタンなどの光触媒機能
を有する粒子（以下、光触媒粒子と称する。）は、それ
自体では造膜性に乏しいため、通常はアルコキシシラン
の加水分解物に由来するシリカおよび／またはシリコー
ン樹脂バインダーを混合して造膜性を増大させていた。
該バインダーは有機溶剤で希釈されているため、作業時
の温湿度を制御しなければ、塗布時の塗膜がレベリング
しにくく、透明膜を形成させることが難しい。また、該
バインダーには酸が含まれるため、設備への負荷も大き
い。さらに、保存安定性が冷暗所で２，３カ月と短いと
いった問題があった。

【０００４】そこで、オルソチタン酸やペルオキソチタ
ン酸に由来するアモルファス酸化チタンのチタニア系バ
インダーを利用する光触媒体が提案されている。この場
合は、有機溶媒を含まず、ｐＨが中性領域の水溶液が使
用でき、さらに保存安定性も常温で半年以上と長期に安
定であることから、作業性および取扱が容易となる。例
えば、特開平２０００−１６６８号公報には、界面活性
剤および／または親水化剤、または親水性有機高分子化
合物により親水化処理した樹脂基板に、ペルオキソチタ
ン酸からなるアモルファス酸化チタンを被覆した後、ペ
ルオキソチタン酸および光触媒粒子からなる光触媒層を
設けた光触媒体が提案されている。しかし、樹脂基板に
直接、無機酸化物のアモルファス酸化チタンを被覆する
ため、樹脂基板と該コーティング層との接着が十分でな
く、該コーティング層に剥離またはクラックが発生しや
すいという問題があった。

【０００５】また、特開平９−２６２４８１号公報に
は、基材上に難分解性結着剤であるシリコーン系樹脂層
を介して、光触媒粒子とペルオキソチタン酸からなる光
触媒層を設けてなる光触媒体が提案されている。本公報
には、該光触媒体の製造方法については具体的に記載さ
れていないが、シリコーン系樹脂層を硬化させた後に、
光触媒粒子とペルオキソチタン酸からなる光触媒コーテ
イング組成物を塗布して製造すると、シリコーン系樹脂
層と光触媒層の接着力が十分でなく、界面から剥離した
り、さらに光触媒層中に界面活性剤が残留するため該光
触媒層の硬度が不足し、傷がつきやすいという問題があ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術の
欠点を改良し、基材に対する接着力が強力で、耐擦傷
性、耐候性に優れる光触媒体の製造方法を提供すること
が目的である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、チタニア系バ
インダーであるオルソチタン酸、ペルオキソチタン酸な
どに含まれる水酸基（Ti-OH)およびペルオキソ基(Ti-OO
H)が、シリコーン系樹脂の水酸基(Si-OH) およびアルコ
キシ基(Si-OR:Rはアルキル基) などの官能基に対して高
い反応性を示し化学結合（Si-O-Ti ）が形成されること
に着目した。そこで、本発明は、基材に被覆したシリコ
ーン系樹脂表面に水酸基および／またはアルコキシ基を
存在させ、該水酸基および／または該アルコキシ基に対
し、チタニア系バインダーの水酸基および／またはペル
オキソ基を、基材またはシリコーン系樹脂の耐熱温度以
下の温度で反応させることで、光触媒層をシリコーン系
樹脂を介して基材に強固に接着したものである。

【０００８】さらに、本発明者は、波長が３００nm以下
の紫外線照射により、チタニア系バインダーの水酸基お
よびペルオキソ基が活性化されて、縮合反応が促進され
ること、光触媒で発生する活性酸素および波長１８５nm
以下の紫外線で発生するオゾンにより、光触媒層に残留
する有機分が分解除去できることに着目した。その結
果、本発明者は、チタニア系バインダーの水酸基および
／またはペルオキソ基の縮合反応による光触媒層の緻密
化と、光触媒で発生する活性酸素および紫外線で発生す
るオゾンによる、光触媒層に残留する界面活性剤などの
有機分の分解除去が同時に起こり、屋外使用にも耐えら
れる緻密で硬く、耐擦傷性に優れた（傷が付き難い）光
触媒層が短時間で形成できることを見出し本発明に至っ
た。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は本発明の光触媒体の１例を
示す断面図である。光触媒体１は、基材２のひとつの表
面に、シリコーン系樹脂層３、該シリコーン系樹脂層３
の外面に、光触媒粒子とチタニア系バインダーを含有す
る光触媒層４を有する積層構造体である。

【００１０】図２は本発明の光触媒体の他の１例を示す
断面図である。光触媒体１は、基材２のひとつの表面
に、プライマー層５、該プライマー層５の外面にシリコ
ーン系樹脂層３、該シリコーン系樹脂層３の外面に、光
触媒粒子とチタニア系バインダーを含有する光触媒層４
を有する積層構造体である。

【００１１】［基材］本発明に使用される基材は、セラ
ミックス、タイル、コンクリート、ガラス、レンガなど
の無機材料、アルミニウム、ステンレス鋼、めっき鋼
板、化成処理鋼板、塗装鋼板などの金属材料、アクリ
ル、ポリカーボネートなどの樹脂、木材などの有機材料
などであるが、これらに限定されない。基材の形状は、
ブロック、板（シート）、フィルム、構造体、物品など
であるが、特に限定されない。また基材の大きさ、厚さ
は特に限定されない。

【００１２】［シリコーン系樹脂］本発明に使用される
シリコーン系樹脂は、シリコーン樹脂、高分子分散シリ
カ、有機無機ハイブリッド樹脂などであるが、これらに
特に限定されない。該シリコーン系樹脂は、無機成分が
ＳｉＯ₂換算で２０質量％以上、最終到達硬度が鉛筆硬
度でＨ以上であると、最外層に光触媒層を形成したとき
のクラックを防止でき、かつ、光触媒の酸化活性に対す
る耐性が向上するので好ましい。

【００１３】シリコーン樹脂は下記構造式で示される加
水分解性モノマーの重合体である。Ｘ_nＳｉ（ＯＲ）_4-n Ｘはメチル基などのアルキル基、フェニル基などのアリ
ール基、γ−グリシドキシアルキル基に代表される有機
官能基を導入した変性アルキル基である。モノマーのＸ
は同じものでもよく、異なるものでもよい。変性アルキ
ル基は基材の有機樹脂との反応あるいは相溶化する役割
を果たし、例えば、アルキッド変性は柔軟性と乾燥性、
エポキシ変性は耐薬品性と密着性、アクリル変性は強靱
性、ポリエステル変性は柔軟性と光沢性をシリコーン樹
脂に付与するので、目的に合わせて適宜選択することが
できる。

【００１４】ＯＲは加水分解性の炭素数１〜８のアルコ
キシ基である。アルコキシ基は加水分解されて水酸基と
なり、脱アルコール反応および脱水反応により重合体を
形成する。ｎは０〜３の整数である。該シリコーン樹脂
の硬度は、４官能アルコキシシランのシロキサン分子構
造単位により発現され、可とう性は２、３官能アルコキ
シシランの分子構造単位で付与される。

【００１５】高分子分散シリカは、前記４官能アルコキ
シシランのシロキサン分子構造単位を主成分とするシリ
コーン樹脂マトリックス中に、ポリエチレングリコール
などの有機高分子を分散させて、可とう性が付与された
ものである。

【００１６】有機無機ハイブリッド樹脂は、前記シリコ
ーン樹脂と有機樹脂との共重合体、水性シリケートと水
性有機樹脂との共重合体などである。例えば、前者は、
アルコキシシリル基を導入した有機樹脂を、官能性側鎖
であるアルコキシ基を持つアルコキシシランなどを介し
て、シリコーン樹脂と架橋させた共重合体である。ま
た、該樹脂の場合は、シラノール基を持つシリコーン樹
脂をラジカル重合性ビニルモノマーに溶解し、界面活性
剤の存在下で乳化重合して合成したエマルジョン組成物
なども使用できる。

【００１７】シリコーン系樹脂組成物において、アルコ
キシシラン重合体、またはアルコキシシラン重合体と有
機樹脂との共重合体の分子量は、ポリスチレン換算の重
量平均分子量で２００〜２００００であり、好ましくは
５００〜５０００であるが、特に限定されない。

【００１８】またシリコーン系樹脂組成物に架橋剤とし
て官能性側鎖であるアルコキシ基を持つアルコキシシラ
ン、硬化剤としてＺｎ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｃｏ、Ｚｒなどの
有機金属化合物、ハロゲン化ホウ素化合物などを配合し
てもよい。

【００１９】またシリコーン系樹脂組成物に増量剤とし
てシリカゾルやアルミナゾルなどの無機酸化物粒子を配
合したり、帯電防止剤として界面活性剤やシリカゾルを
配合することができる。

【００２０】シリコーン系樹脂層の層厚は、光触媒によ
る基板の酸化防止のためには０．１μｍ以上でもよい
が、基材が柔らかい樹脂などの場合には、シリコーン系
樹脂層の強度を確保するために１μｍ以上、好ましくは
２μｍ以上である。

【００２１】シリコーン系樹脂層と基材との接着性が悪
い場合には、図２に示すように、基材２表面にプライマ
ー層５を設けたり、基材２表面をプラズマ放電、コロナ
処理、波長１８５nm以下の紫外線照射をするのが好まし
い。プライマーは、基材との相性を考慮して、アクリル
樹脂、エポキシ樹脂、アクリルシリコーン樹脂などを主
剤とするプライマーから、適宜選択して使用される。プ
ライマー層の層厚は０．０５μｍ以上、好ましくは０．
１〜５μｍである。

【００２２】［光触媒層］本発明の光触媒層は、基材に
被覆したシリコーン系樹脂表面に、光触媒粒子とオルソ
チタン酸および／またはペルオキソチタン酸などに由来
するアモルファス酸化チタンのチタニア系バインダーを
必須成分とする水性光触媒コーティング組成物により形
成された層であり、層厚は０．０５μｍ以上、好ましく
は０．０５〜１．０μｍである。本発明に使用される光
触媒は、受光により活性酸素を生成し光触媒活性を示す
ものであればいずれでもよく、一般的なＴｉＯ₂、Ｓｎ
Ｏ₂、ＺｎＯ、Ｂｉ₂Ｏ ₃、ＳｒＴｉＯ₃、Ｆｅ
₂Ｏ₃、ＷＯ₃、ＦｅＴｉＯ₃、ＧａＰ、ＣｄＳ、Ｃｄ
Ｓｅ、ＧａＡｓ、ＭｏＳ₂、ＺｎＳなどが例示される。
好ましいのはアナターゼ型酸化チタンである。

【００２３】光触媒粒子の平均粒径は５〜２００nmであ
り、好ましくは１０〜１００nmである。５nm未満では量
子サイズ効果によりバンドギャップが増大し、２００nm
超では光触媒層の透明性および光触媒コーティング組成
物中での分散性が低下する。平均粒径が１０〜１００nm
の光触媒粒子は、アナターゼ型酸化チタンのゾル溶液を
使用することができる。例えば、オルソチタン酸、ペル
オキソチタン酸、チタンアルコキドの加水分解物などを
含む溶液を８０℃以上で熱処理または硫酸チタンなどの
チタン塩水溶液をオートクレーブなどの圧力装置を用い
たりして、１１０〜２００℃で水熱処理することで得ら
れるが、これらに特に限定されない。

【００２４】チタニア系バインダーは、オルソチタン
酸、ペルオキソチタン酸やチタンアルコキシドなどの加
水分解物またはこれらの混合物である。オルソチタン酸
は、硫酸チタンなどのチタン塩水溶液を加水分解、透析
処理して得ることができる。ペルオキソチタン酸は、塩
化チタンをアンモニア水で処理またはチタンアルコキシ
ドを加水分解して得られる水酸化チタンを過酸化水素水
に溶解して得ることができる。チタニア系バインダーの
うち、ペルオキソチタン酸はシリコーン系樹脂の水酸
基、アルコキシ基との反応性が高く、さらに造膜性にも
優れているので好ましい。

【００２５】水性光触媒コーティング組成物は、前記ア
ナターゼ型酸化チタンゾル溶液と、チタニア系バインダ
ー溶液を任意の割合で混合して調製することができる。
該光触媒コーティング組成物には、光触媒層に反射防
止、親水性、帯電防止の向上が必要なときは、シリカ成
分を添加することができる。シリカ成分としてはコロイ
ダルシリカを添加することができ、好ましくは不純物の
少ない無水珪酸であるが、粒径および形状は特に限定さ
れない。また、シリコーン系樹脂層に対する濡れ性を改
善させることが必要なときは、界面活性剤および／また
はアルコールを配合しても良い。

【００２６】界面活性剤は、アニオン性界面活性剤、カ
チオン性界面活性剤、両性界面活性剤、ノニオン性界面
活性剤、シリコーン界面活性剤、フッ素界面活性剤を使
用できるが、光触媒コーティング組成物中で安定に存在
し、少量の添加で水溶液の表面張力を低下させるもので
あれば特に限定されない。例えば、シリコーン界面活性
剤である低分子量のポリエーテル変性シリコーンを使用
すると、紫外線照射処理の工程で有機分が酸化除去され
てシラノール基を生成するため、光触媒層に保湿効果を
付与する。配合量としてはコーティング組成物に対して
０．０２重量％以上、好ましくは０．０５〜２重量％で
ある。

【００２７】アルコールは、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、ｎ−ブタノー
ル、２−ブタノール、ｓｅｃ−ブタノール、ｔ−ブタノ
ール、エチレングリコール、ポリエチレングリコール、
ポリビニルアルコール、グリセリンなどを使用できる
が、光触媒コーティング組成物中で安定に存在するもの
であれば特に限定されない。配合量としては、コーティ
ング組成物に対して５重量％以上、好ましくは１０〜３
０重量％である。

【００２８】［光触媒体の製造方法］本発明の光触媒体
の製造方法は、基材に被覆したシリコーン系樹脂表面に
存在する、水酸基および／またはアルコキシ基を、水性
光触媒コーティング組成物に含まれるチタニア系バイン
ダーのペルオキソ基および／または水酸基と、基材また
はシリコーン系樹脂の耐熱温度以下で反応させること
で、シリコーン系樹脂層と光触媒層の界面で化学結合が
形成され、光触媒層をシリコーン系樹脂層を介して基材
に強固に接着させたものである。

【００２９】シリコーン系樹脂組成物の塗布は、ディッ
プ、ロール、スプレー、スクリーンなどの一般的な方法
のいずれによってもよいが、基材が異形であったり、大
型の場合にはスプレー塗布が好適である。塗布の際に、
基板を加熱してもよい。また、シリコーン系樹脂組成物
を塗布する前に、基材にプライマーを塗布し、シリコー
ン系樹脂の接着性を高めるようにしてもい。

【００３０】シリコーン系樹脂層の表面に水酸基および
アルコキシ基を存在させるためには、該シリコーン系樹
脂層を完全に硬化させないようにする。シリコーン系樹
脂の硬化を進行させると表面の水酸基およびアルコキシ
基が架橋反応により消費されて減少するため、光触媒層
との接着力が低下する。例えば、シリコーン系樹脂組成
物を塗布後、タックフリー（指で触ったときにべとつか
ない程度）まで乾燥させた場合、シリコーン系樹脂表面
に水酸基および／またはアルコキシ基が存在することは
ＥＳＣＡスペクトル図（図３）により確認され、その結
果シリコーン系樹脂層と光触媒層との接着力が強力にな
る。

【００３１】水性光触媒コーティング組成物の塗布は、
ディップ、ロール、スプレー、スクリーンなどの一般的
な方法のいずれでもよいが、基材が異形であったり、大
型の場合にはスプレー塗布によるのが好適である。その
際に基材を加熱してもよい。該光触媒コーティング組成
物の粘度は低いので、スプレーの空気圧はゲージ圧で１
kgf/cm²以上であれば霧化が可能であり、基材を均一に
被覆することが容易である。

【００３２】水性光触媒コーティング組成物を塗布した
あと、シリコーン系樹脂表面に存在する水酸基およびア
ルコキシ基を、チタニア系バインダーの水酸基および／
またはペルオキソ基と、基材またはシリコーン系樹脂の
耐熱温度以下で反応させるが、一般的に５００℃以下、
好ましくは５０〜３００℃であり、反応時間は１０分以
上であるが、これらは特に限定されない。

【００３３】さらに、該光触媒層に紫外線を照射する
と、光触媒層中に残留するチタニア系バインダーの水酸
基、ペルオキソ基が活性化されて縮合反応により光触媒
層が緻密化すること、および光触媒層で発生する活性酸
素と波長１８５nm以下の紫外線で発生するオゾンにより
光触媒層に残留する界面活性剤等の有機分の分解除去が
同時に起こるため、屋外使用にも耐えられる緻密で硬
く、耐擦傷性に優れた光触媒層が形成される。さらに、
光触媒層とシリコーン系樹脂の界面に残留する水酸基、
ペルオキソ基、アルコキシ基も活性化されて縮合反応に
より化学結合が形成されるため、光触媒層はより強固に
接着される。紫外線の波長は４００nm以下でもよいが、
好ましくは３００nm以下にすることで反応が促進され短
時間で耐擦傷性が発現される。

【００３４】紫外線の光源は、波長が３００nm以下の紫
外線を放射するものであればよいが、好ましくは強度が
大きく効率のよい殺菌ランプ、低圧水銀ランプ、エキシ
マランプなどである。殺菌ランプは２５４nmよりも低波
長の紫外線を放射することができないが、低圧水銀ラン
プは２５４nmの他に１８５nm、エキシマランプは１７２
nmの波長の紫外線を放射することができるため、オゾン
が発生する。このとき、オゾンを必要としないときは、
雰囲気をアルゴンなどの不活性ガスで置換するとよい。

【００３５】

【実施例】つぎに、本発明を実施例により具体的に説明
するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものでは
ない。（実施例１）コロナ放電処理（基板と放電ワイヤとの距
離：６mm、印加電圧：0.３kV、送り速度２．２m/min ）
したアクリル樹脂板に、エマルジョンの有機無機ハイブ
リッド樹脂組成物（信越化学工業（株）製、Ｘ４１−７
００１）をスプレー塗布し、室温でタックフリーになる
まで乾燥した。次いで、アナターゼ型酸化チタンゾルと
ペルオキソチタン酸溶液（アモルファス酸化チタンのバ
インダー）を混合した水性光触媒コーティング組成物
［（株）田中転写製、ＴＰＸ：固形分濃度０．８５重量
％］に、シリコーン界面活性剤（信越化学工業（株）
製、ＫＦ６４０）を０．３重量％添加して得たコーティ
ング組成物をスプレー塗布し、１２０℃で、３０分間熱
処理して硬化させ、光触媒を被覆した透明樹脂板を得
た。このとき、シリコーン系樹脂層の膜厚は５μｍ、光
触媒層の層厚は０．１５μｍであった。該光触媒体の特
性を下記する方法で測定、評価した。結果を表１に示
す。

【００３６】（実施例２）コロナ放電処理（基板と放電
ワイヤとの距離：６mm、印加電圧：0.３kV、送り速度
２．２m/min ）したアクリル樹脂板に、エマルジョンの
有機無機ハイブリッド樹脂組成物（信越化学工業（株）
製、Ｘ４１−７００１）をスプレー塗布し、室温でタッ
クフリーになるまで乾燥した。次いで、アナターゼ型酸
化チタンゾルとペルオキソチタン酸溶液を混合した水性
光触媒コーティング組成物［（株）田中転写製、ＴＰ
Ｘ：固形分濃度０．８５重量％］に、シリコーン界面活
性剤（信越化学工業（株）製ＫＦ６４０）を０．３重
量％添加して得たコーティング組成物をスプレー塗布
し、乾燥後、１２０℃で、３０分間熱処理して硬化させ
た。さらに、低圧水銀ランプ（ウシオ電機（株）製）に
て紫外線（波長２５４nm：５mW/cm²；波長１８５nm：２
mW/cm²）を１０分間照射し、光触媒で被覆した透明樹脂
板を得た。このとき、シリコーン系樹脂層の膜厚は５μ
ｍ、光触媒層の層厚は０．１５μｍであった。光触媒体
の特性を表１に示す。

【００３７】（実施例３）実施例２において、コロナ放
電処理したアクリル樹脂板の代わりに、プライマー（信
越化学工業（株）製、ＰＣ−７Ａ）を膜厚０．５μｍで
塗布したポリカーボネート樹脂板を用いる以外は、実施
例２と同じ方法により、光触媒を被覆した透明樹脂板を
得た。このとき、シリコーン系樹脂層の膜厚は５μｍ、
光触媒層の層厚は０．１５μｍであった。光触媒体の特
性を表１に示す。

【００３８】（実施例４）実施例２において、エマルジ
ョンの有機無機ハイブリッド樹脂組成物の代わりに、ア
ルコール溶媒のシリコーン樹脂組成物（大日技研（株）
製、ランデックスＰＳ）をスプレー塗布すること以外
は、実施例２と同じ方法により、光触媒を被覆した透明
樹脂板を得た。このとき、シリコーン系樹脂層の膜厚は
３μｍ、光触媒層の膜厚は０．１５μｍであった。光触
媒体の特性を表１に示す。

【００３９】（実施例５）実施例２において、アモルフ
ァス酸化チタンのバインダーであるペルオキソチタン酸
溶液の代わりに、オルソチタン酸溶液を混合した水性光
触媒コーティング組成物（日本パーカライジング（株）
製、パルチタン５６０３：固形分濃度１重量％）を用い
る以外は、実施例２と同じ方法により、光触媒を被覆し
た透明樹脂板を得た。このとき、シリコーン系樹脂層の
膜厚は５μｍ、光触媒層の膜厚は０．１５μｍであっ
た。光触媒体の特性を表１に示す。

【００４０】（実施例６）実施例２において、水性光触
媒コーティング組成物にコロイダルシリカ（日産化学工
業（株）、スノーテックスＳＴ−ＯＵＰ）を０．５重量
％添加した以外は、実施例２と同じ方法により、光触媒
を被覆した透明樹脂板を得た。このとき、シリコーン系
樹脂層の膜厚は５μｍ、光触媒層の膜厚は０．１５μｍ
であった。光触媒の特性を表１に示す。

【００４１】（実施例７）脱脂したアルミ板に、エマル
ジョンの有機無機ハイブリッド樹脂組成物（ＪＳＲ
（株）製、グラスカＣＥ０４）をスプレー塗布し、室温
でタックフリーになるまで乾燥させた。次いでアナター
ゼ型酸化チタンゾルとペルオキソチタン酸溶液とを混合
した水性光触媒コーティング組成物［（株）田中転写
製、ＴＰＸ：固形分濃度０．８５重量％］に、シリコー
ン界面活性剤（信越化学工業（株）製、ＫＦ６４０）を
０．３重量％添加して得られたコーティング組成物をス
プレー塗布し、乾燥後、２００℃で３０分間熱処理して
硬化させた。さらに、低圧水銀ランプ（ウシオ電機
（株）製）にて紫外線（２５４nm：５mW/cm²、１８５n
m：２mW/cm²）を１０分間照射し、光触媒を被覆したア
ルミ板を得た。このとき、シリコーン系樹脂層の膜厚は
３μｍ、光触媒層の膜厚は０．１５μｍであった。光触
媒体の特性を表２に示す。

【００４２】（比較例１）コロナ放電処理したアクリル
樹脂板に、溶剤系有機無機ハイブリッド樹脂組成物（日
本曹達（株）製、ＮＲＣ−３００Ａ）をロールコーター
で塗布し、８０℃で１０分間乾燥させた。次いで、シリ
カ系バインダーを含むアルコール溶媒の光触媒コーティ
ング組成物（日本曹達（株）製、ＮＲＣ−３００Ｃ：固
形分濃度５質量％）をロールコーターで塗布し、乾燥
後、１２０℃で、３０分間熱処理して硬化させ、光触媒
を被覆した透明樹脂板を得た。このとき、シリコーン系
樹脂層の膜厚は１μｍ、光触媒層の膜厚は０．２μｍで
あった。光触媒体の特性を表１に示す。

【００４３】（比較例２）コロナ放電処理したアクリル
樹脂板に対し、ペルオキソチタン酸溶液［（株）田中転
写製、ＰＴＡ：固形分濃度０．８５重量％］に、シリコ
ーン界面活性剤（信越化学工業（株）製、ＫＦ６４０）
を０．３重量％添加したコーティング組成物をスプレー
塗布し、アモルファス酸化チタン層を設けた。次いで、
アナターゼ型酸化チタンゾルとペルオキソチタン酸溶液
を混合した水性光触媒コーティング組成物［（株）田中
転写製、ＴＰＸ：固形分濃度０．８５質量％］に、シリ
コーン系界面活性剤（信越化学工業（株）製、ＫＦ６４
０）を０．３重量％添加して得たコーティング組成物を
スプレー塗布し、乾燥後、１２０℃で、３０分間熱処理
して硬化させ、光触媒を被覆した透明樹脂板を得た。こ
のとき、アモルファス酸化チタン層の膜厚は０．２μ
ｍ、光触媒層の膜厚は０．１５μｍであった。光触媒体
の特性を表１に示す。

【００４４】（比較例３）コロナ放電したアクリル樹脂
板に、アルコール溶媒のシリコーン樹脂組成物（大日技
研（株）製、ランデックスＰＳ）をスプレー塗布し、室
温でタックフリーになるまで乾燥させたあと、１２０℃
で６０分間熱処理して完全硬化させた。次いで、アナタ
ーゼ型酸化チタンゾルとペルオキソチタン酸溶液を混合
した水性光触媒コーティング組成物［（株）田中転写
製、ＴＰＸ：固形分濃度０．８５重量％］にシリコーン
界面活性剤（信越化学工業（株）製、ＫＦ６４０）を
０．３重量％添加して得られたコーティング組成物をス
プレー塗布し、乾燥後、１２０℃で、３０分間熱処理し
て硬化させ、光触媒で被覆した透明樹脂板を得た。この
とき、シリコーン系樹脂層の膜厚は３μｍ、光触媒層の
膜厚は０．１５μｍであった。光触媒体の特性を表１に
示す。

【００４５】（比較例４）脱脂したアルミ板に、ノニオ
ン系界面活性剤（花王（株）製、クリンスルー）を塗布
したあと水で軽く濯ぎ、次いでアナターゼ型酸化チタン
ゾルとペルオキソチタン酸溶液を混合した水性光触媒コ
ーティング組成物［（株）田中転写製、ＴＰＸ：固形分
濃度０．８５重量％］をスプレー塗布し、乾燥後２００
℃で１０分間熱処理して硬化させ、光触媒を被覆したア
ルミ板を得た。このとき、光触媒層の膜厚は０．１μｍ
であった。光触媒体の特性を表２に示す。

【００４６】表１、２に示す特性値の比較から、本発明
の実施例の光触媒体は、接着力（耐沸騰水性）、耐擦傷
性および耐候性（透過率、曇価（ヘーズ値）、接触角）
に優れることがわかる。なお、実施例１〜７において、
タックフリー後のシリコーン系樹脂表面をＥＳＣＡで分
析し、アルコキシ基の存在を確認した（図３）。また、
比較例３の完全硬化後のシリコーン系樹脂表面では、ア
ルコキシ基の存在をほとんど確認できなかった。

【００４７】

【表１】

【００４８】

【表２】

【００４９】［耐沸騰水性］ＪＩＳＫ５４００−８．
２０（塗料一般試験法）に準拠した碁盤目セロハンテー
プ試験（碁盤目数１００）により評価した。すなわち、
試験体を沸騰したイオン交換水に２時間浸漬後、外観観
察し、さらに碁盤目剥離試験を行った。碁盤目剥離試験
は、カッターで試験体の基板に達する深さの切り目を１
mm間隔で入れて設けた１００個の碁盤目の上に市販のセ
ロハンテープを貼付し、瞬間的に該テープを剥がした後
の試験体に残存するテープの碁盤目の数をカウントする
方法によった。

【００５０】［耐擦傷性］試験体（１００mm×１００m
m）に荷重１kgf/cm²を懸けてスポンジたわしの裏面で
縦横それぞれ５０回擦った後の外観を目視観察して判定
した。判定基準は、傷がない場合を○、傷が５個以下の
場合を△、傷が５個超の場合を×とした。

【００５１】［耐候性］試験体に、デューパネルウェザ
メーター（スガ試験機（株）製、ＤＰＷＬ−５Ｒ）を用
いて、紫外線蛍光管による照射（６０℃、２時間、照度
３０W/cm²）と結露（５０℃、２時間、暗所）のサイク
ルを１０００時間実施した。上記サイクル試験の実施前
と実施後に、透明樹脂板の接触角、全光線透過率、曇価
（ヘーズ値）、アルミ板の接触角、６０°鏡面光沢度保
持率を、下記の方法で測定した。

【００５２】［接触角］試験体に、ブラックライトブル
ー蛍光管を用いて、０．５mW/cm²の紫外線を２４時間照
射した後、マイクロシリンジを用いてイオン交換水２０
μｌを滴下し、試験体上の水滴を画像処理式接触角計
（協和界面科学（株）製、ＣＡ−Ｘ）を用いて、接触角
を３点法で測定した。

【００５３】［全光線透過率・曇価（ヘーズ値）］全光
線透過率とヘーズ値は、ＪＩＳＫ７１０５に準拠し
て、濁度計（日本電色（株）、ＮＤＨ２０００）を用い
て評価した。ヘーズ値は下記式により算出する。ヘーズ
値が大きいほど、曇りが大きく、劣化が進んでいること
を示す。ヘーズ値（％）＝拡散透過率／全光線透過率×１００

【００５４】［６０°鏡面光沢度］６０°鏡面光沢度
は、ＪＩＳＺ８７４１に準拠して、光沢度計（日本電
色（株）製、ＰＧ−１Ｍ）により測定した。光沢度保持
率は下記式により定義され、光沢度保持率が小さいほ
ど、劣化が進行していることを示す。６０°鏡面光沢度保持率（％）＝試験後光沢度／初期光
沢度×１００

【００５５】

【発明の効果】本発明は、水性光触媒コーティング組成
物を使用して、光触媒層を基材に強固に接着させ、耐擦
傷性、耐候性に優れる光触媒体の製造方法である。得ら
れた光触媒体は、道路製品、屋根・側壁材の景観材、外
壁材などに使用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光触媒体の一態様を示す断面図であ
る。

【図２】本発明の光触媒体の他の態様を示す断面図で
ある。

【図３】本発明の光触媒体のタックフリー後のシリコ
ーン系樹脂表面のアルコキシ基のＥＳＣＡスペクトル図
である。

【符号の説明】

１光触媒体２基材３シリコーン系樹脂層４光触媒層５プライマー層

───────────────────────────────────────────────────── 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 183/00 Ｃ０９Ｄ 183/00 185/00 185/00 (72)発明者福井裕幸兵庫県神戸市東灘区魚崎浜町43−２川鉄建材株式会社内Ｆターム(参考） 4G069 AA03 AA08 BA04A BA04B BA48A DA05 EB15Y EB18Y EC22Y ED02 ED04 FA03 FB23 FB29 FB71 FC07 4J038 DL021 DL031 DM001 GA02 GA03 HA216 HA446 KA04 MA09 NA00 NA03 NA05 NA11 NA12 PA17 PC02 PC03 PC04 PC06 PC08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光触媒粒子、チタニア系バインダーを必須
成分とする水性光触媒コーティング組成物により光触媒
層を基材に被覆する方法において、基材の表面にシリコ
ーン系樹脂を被覆し、該シリコーン系樹脂表面に存在す
る水酸基および／またはアルコキシ基に対して、該水性
光触媒コーティング組成物に含まれるチタニア系バイン
ダーの水酸基および／またはペルオキソ基を、基材また
はシリコーン系樹脂の耐熱温度以下の温度で反応させて
光触媒層を接着させることを特徴とする光触媒体の製造
方法。
【請求項２】前記光触媒層に波長が３００ｎｍ以下の紫
外線を照射す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。