JP2003096399A - 光触媒カプセル含有コーティング組成物及び光触媒カプセル含有塗膜構造体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 塗膜が光劣化しにくく、光が当たらなくても
初期の脱臭性に優れる光触媒カプセル含有コーティング
組成物及び光触媒カプセル含有塗膜構造体を提供する。 【解決手段】 中空多孔質シリカのマイクロカプセルに
１次粒子径が５〜９ｎｍである光触媒能を有する微粒子
（二酸化チタン等）を内包する光触媒カプセルをバイン
ダー（アクリル系エマルジョン等）に分散させ、光触媒
カプセル含有コーティング組成物とする。これを基材上
に塗布して塗膜を形成させて光触媒カプセル含有塗膜構
造体を得て、塗膜の表面に表出した光触媒カプセルに悪
臭あるいは有害ガス等が物理吸着し、脱臭効果を発揮す
る。更に、紫外線等が当たると光分解される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光触媒カプセル含
有コーティング組成物及びこれを用いて得られる光触媒
カプセル含有塗膜構造体に関し、更に詳しくは、得られ
る塗膜が光劣化しにくく、光が当たらなくても初期の脱
臭性に優れる光触媒カプセル含有コーティング組成物及
び光触媒カプセル含有塗膜構造体に関する。本発明の光
触媒カプセル含有コーティング組成物は、各種基材へ塗
工されて光触媒カプセル含有塗膜構造体を形成し、住
宅、病院、養護施設、幼稚園、学校、ホテル、娯楽施
設、飲食店等の天井や壁等に利用され、トイレやタバコ
等の不快臭や悪臭、ホルマリン等の有害物質、気中浮遊
菌等を分解する。

【０００２】

【従来の技術】近年、二酸化チタンに代表される光触媒
能を有する材料を利用して、各種の消臭製品、抗菌製品
等が開発されている。これらの製品の多くは光触媒が汚
染物質と直接接触することにより、汚染物質が分解し、
機能を果たすものである。しかし、光触媒粒子を樹脂、
繊維等と複合化された製品において、光触媒粒子がバイ
ンダーに直接接触しているものは、光触媒そのものの特
性、即ち有機物を分解するという性質により、樹脂等が
分解あるいは劣化してしまうという問題がある。更に
は、汚染物質との接触率が低下するため、消臭、抗菌等
の光触媒能を発揮しにくくなる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記実情に
鑑みてなされたものであり、得られる塗膜が光劣化しに
くく、光が当たらなくても初期の脱臭性に優れる光触媒
カプセル含有コーティング組成物及びこれを用いて得ら
れる光触媒カプセル含有塗膜構造体を提供することを目
的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の光触媒カプセル
含有コーティング組成物は、中空多孔質シリカのマイク
ロカプセルに１次粒子径が５〜９ｎｍである光触媒能を
有する微粒子を内包する光触媒カプセル、及びバインダ
ーを含有することを特徴とする。また、本発明の光触媒
カプセル含有塗膜構造体は、請求項１乃至５のいずれか
に記載の光触媒カプセル含有コーティング組成物を基材
に塗布して得られ、形成された塗膜の表面に光触媒カプ
セルの一部が表出していることを特徴とする。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明について以下に詳しく説明
する。 〔１〕光触媒カプセル 上記光触媒カプセルを構成する「中空多孔質シリカのマ
イクロカプセル」としては、カプセル内部の少なくとも
一部が中空であり、表層部に定形あるいは不定形の凹部
を有し、凹部の一部が少なくとも中空部分に貫通してい
るものであれば特に限定されない。また、気孔の形状や
気孔率等も特に限定されない。本組成物中あるいは塗膜
に含有する状態において、それ自身が劣化したり、変質
したり、更には塗膜を劣化させないものであれば、どの
ような方法によって製造されたものでもよい。

【０００６】上記マイクロカプセルの形状は通常、球状
であり、その粒子径は、好ましくは２〜１０μｍであ
り、より好ましくは２〜８μｍ、更に好ましくは２〜５
μｍである。上記マイクロカプセルの細孔容積は、好ま
しくは０．５〜３ｍｌ／ｇ、より好ましくは１〜２ｍｌ
／ｇである。また、比表面積は好ましくは１５０〜３５
０ｍ^２／ｇ、より好ましくは２００〜３００ｍ^２／ｇで
ある。上記マイクロカプセルは、通常、上記光触媒能を
有する微粒子の存在下で製造され、光触媒カプセルとし
て得られる。

【０００７】上記光触媒カプセルに内包される上記「光
触媒能を有する微粒子」（以下、「光触媒微粒子」とい
う。）としては、紫外光あるいはこれと可視光を含む領
域の光が当たることによって触媒機能を発揮し、光触媒
カプセルの製造原料と反応しないものであれば特に限定
されない。その例としては、Ｔｉ、Ｗ、Ｚｎ等の酸化物
等の少なくとも１種以上、好ましくは光活性の高いアナ
ターゼ型の二酸化チタンからなる微粒子が好ましい。こ
の二酸化チタンと酸化タングステンの複合微粒子や、Ｃ
ｒ、Ｖをイオン注入された二酸化チタン微粒子等は可視
光領域でも利用が可能である。微粒子の１次粒子径は５
〜９ｎｍであり、好ましくは５〜７ｎｍである。このよ
うに上記光触媒微粒子の粒子径が非常に小さいので、比
表面積が大きく、有害ガス等をより多く吸着することが
できる。

【０００８】上記微粒子は、上記中空多孔質シリカのマ
イクロカプセルの内部にそれぞれ独立して自由に存在し
ていてもよいし、凝集して存在していてもよい。尚、上
記微粒子は、マイクロカプセルの中空部を満たす必要は
なく、マイクロカプセルの気孔を通して、カプセル外部
の空気と容易に接触できる程度の空間を備えることが好
ましい。

【０００９】上記光触媒カプセルを構成する上記マイク
ロカプセル及び上記光触媒微粒子の重量比は、上記マイ
クロカプセルを１００重量部とした場合、上記光触媒微
粒子は好ましくは１０〜１５０重量部、より好ましくは
４０〜１２０重量部である。また、上記光触媒微粒子の
濃度は、本組成物全体に対して好ましくは０．１〜２０
重量％、より好ましくは０．５〜１０重量％である。光
触媒微粒子の濃度が小さすぎると、十分な光触媒能を発
揮できないことがある。

【００１０】〔２〕バインダー 上記バインダーは、上記光触媒カプセルを基材上に保持
できる程度の接着性を有するものであれば、特に限定さ
れない。この例としては、有機バインダー又は無機バイ
ンダーを好ましく用いることができる。

【００１１】有機バインダーの例としては、アクリル系
樹脂、スチレン系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、エポキシ樹
脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ＰＶＡ、尿
素樹脂、フェノール樹脂、フッ素樹脂等が挙げられる。
これらは１種単独であるいは２種以上を組み合わせて用
いることができる。また、水系でも溶剤系でもよく、水
系の場合はエマルジョンが好ましい。また、無機バイン
ダーの例としては、シリコーン系樹脂、セメント、水ガ
ラス、ホウロウ等が挙げられる。これらは１種単独であ
るいは２種以上を組み合わせて用いることができる。

【００１２】本発明の光触媒カプセル含有コーティング
組成物に含まれる上記光触媒カプセル及び上記バインダ
ーの含有割合は以下の通りである。即ち、上記光触媒カ
プセル及び該バインダーの含有量の合計を１００重量％
とした場合、上記バインダーの含有量は、好ましくは
０．１〜１０重量％、より好ましくは０．５〜８重量
％、更に好ましくは１〜５重量％である。上記バインダ
ーが多すぎると、塗工によって得られる膜に光触媒カプ
セルが埋没しやすく、一方、少なすぎると、基材への接
着性に劣る傾向がある。

【００１３】〔３〕組成物 本発明の光触媒カプセル含有コーティング組成物は、上
記光触媒カプセル及び上記バインダーを含有するもので
あるが、必要に応じて、各種添加剤、例えば、酸化防止
剤、可塑剤、増粘剤、レベリング剤、消泡剤、湿潤剤、
抗菌剤、難燃剤、着色剤等を含有するものとすることが
できる。

【００１４】本発明の光触媒カプセル含有コーティング
組成物を塗布する方法は、特に限定されず、目的の膜
厚、本組成物の粘度を考慮して適宜選択することができ
る。例えば、刷毛塗り、ローラー、スプレー、浸漬（デ
ィッピング）、ロール、フロー、カーテン、ナイフコー
ト、スピンコート、印刷等が挙げられる。乾燥方法は、
含有されるバインダーの種類あるいは本組成物の物性等
によって適宜選択できるが、例えば、大気中、不活性ガ
ス雰囲気中、還元性雰囲気中等の雰囲気で、室温〜２０
０℃の範囲で基材が変形しないように行うことが好まし
い。また、乾燥時間は特に限定されない。更に、塗膜を
形成する基材も特に限定されず、金属製品、木材、紙製
品、プラスチック製品、各種クロス等繊維製品、モルタ
ル、漆喰、化粧石膏ボード等が挙げられ、その形状も特
に限定されない。

【００１５】本発明の光触媒カプセル含有塗膜構造体
は、光触媒カプセル以外のバインダー等から形成される
塗膜の膜厚を好ましくは０．１〜１０μｍ、より好まし
くは０．５〜３μｍとする。この膜厚が小さすぎると、
光触媒カプセルと基材との接着性に劣り、光触媒カプセ
ルが剥がれ落ちることがある。

【００１６】本発明の光触媒カプセル含有コーティング
組成物を用いて得られる光触媒カプセル含有塗膜は、ア
ンモニア、メルカプタン、アミン、アルデヒド、硫化水
素、硫黄酸化物、窒素酸化物、タバコ臭等の不快あるい
は有害ガス等を短時間で物理吸着して、初期脱臭を行
い、その後、光触媒微粒子のバンドギャップ以上のエネ
ルギーを有する光を放射できる光源、例えば、太陽等の
自然光源、紫外線ランプ、ブラックライト、蛍光灯、水
銀ランプ、キセノンランプ等の人工光源を用いることに
よって更に脱臭することができる。

【００１７】

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明
する。 １．光触媒カプセルの製造 ケイ酸ナトリウム９水和物６０ｇを水１００ｇに溶解さ
せ、アナターゼ型酸化チタン微粒子（粒子径７ｎｍ）１
２ｇを加え、ディスパーを用いて５分間攪拌し、分散液
を得た。この分散液を、乳化剤（商品名「ノニオンＬＴ
−２２１」、日本油脂社製）を１．５％含有するキシレ
ン３００ｇに配合し、ホモジナイザーを用いて４０００
ｒｐｍで６分間攪拌し、Ｗ／Ｏ型乳化液を得た。次い
で、この乳化液を、リン酸水素アンモニウム８０ｇを水
５２０ｇに溶解させた液の攪拌下に滴下して、１時間反
応させた。反応後の液を遠心分離により沈殿物を回収し
た。これを水洗して１２０℃で乾燥して、酸化チタンを
含有する中空多孔質シリカの光触媒カプセルを得た。
尚、酸化チタンは、光触媒カプセルに５０重量％含有さ
れている。

【００１８】２．光触媒カプセル含有コーティング組成
物の製造 上記で得られた光触媒カプセル１重量部、アクリルエ
マルジョン（商品名「アクロナールＹＪ−２７１６
Ｄ」、固形分濃度；４８％、三菱化学ＢＡＳＦ社製）８
重量部、増粘剤（商品名「ＳＮシックナー６３６」、固
形分濃度；３０％、サンノプコ社製）１重量部を混合し
て十分に攪拌し、組成物〔Ａ〕を得た。 上記で得られた光触媒カプセル４重量部及び溶剤型２
液ウレタン塗料（商品名「ポリウレックス５４８クリヤ
ー」、固形分濃度；２９％、和信化学工業社製）５０重
量部、を混合して十分に攪拌し、組成物〔Ｂ〕を得た。 上記アナターゼ型酸化チタン０．５重量部、上記アク
リルエマルジョン８重量部、及び上記増粘剤１重量部を
混合して十分に攪拌し、組成物〔Ｃ〕を得た。 上記アナターゼ型酸化チタン２重量部及び上記溶剤型
２液ウレタン塗料５０重量部を混合して十分に攪拌し、
組成物〔Ｄ〕を得た。

【００１９】３．光触媒カプセル含有塗膜の作製と性能
評価 実施例１ 縦１００ｍｍ、横２００ｍｍ、厚さ１ｍｍのポリスチレ
ン板の上に乾燥後の膜厚が２μｍとなるように、スプレ
ーを用いて上記組成物〔Ａ〕を塗工した。これを大気
中、２０℃で５時間静置して乾燥し、光触媒カプセルが
表面に配列した塗膜を形成させ、光触媒カプセル含有塗
膜構造体を得た（図１参照）。この光触媒カプセル含有
塗膜が形成されたポリスチレン板をアンモニア濃度１０
ｐｐｍに調整した容積３リットルの試験槽にセットし、
暗室にてアンモニア濃度の経時的に測定した。その結果
を図２に示した。

【００２０】比較例１ 上記組成物〔Ｃ〕を用いた以外は実施例１と同様にして
アンモニア濃度を測定した。その結果を図２に併記し
た。

【００２１】実施例２ 実施例１において得られた光触媒カプセル含有ポリスチ
レン板を用いて、ブラックライト（商品名「ＦＬ２０Ｓ
ＢＬ」、ＮＥＣ社製）を用いて、距離３０ｃｍで上記ポ
リスチレン板の塗膜表面に照射した以外は、実施例１と
同様にしてアンモニア濃度を測定した。その結果を図３
に示した。

【００２２】実施例３ 上記組成物〔Ｂ〕を用い、乾燥条件を５０℃、１時間と
した以外は実施例１と同様にしてアンモニア濃度を測定
した。その結果を図４に示した。

【００２３】比較例２ 上記組成物〔Ｄ〕を用いた以外は実施例１と同様にして
アンモニア濃度を測定した。その結果を図４に併記し
た。

【００２４】実施例４ 上記実施例３で得た光触媒カプセル含有塗膜構造体を用
いた以外は実施例２と同様にしてアンモニア濃度を測定
した。その結果を図５に示した。

【００２５】４．実施例の効果 水系バインダーを用いた図２より、時間とともにアンモ
ニアガスは、塗膜表面に物理吸着されることが分かる
が、比較例１では６０分（１時間）で３０％、３００分
（５時間）経過しても約６０％しか減少しなかった。一
方、実施例１では光触媒カプセルが表出し吸着面積が大
きいために６０分で８０％、３００分で９０％も減少
し、光が当たらなくても初期脱臭性能に優れることが分
かる。また、比較例１はアンモニアガスが塗膜表面のみ
に吸着するのに対し、実施例１は光触媒カプセル内の二
酸化チタンに吸着するので、脱着によって、濃度が増加
するおそれが少ない。更に、ブラックライトを照射し続
けた場合（図３）は、アンモニアガスの物理吸着作用に
加えて、分解作用も働き、６０分で９０％以上の濃度減
少効果を示した。溶剤系バインダーを用いた場合（図４
及び図５）も、上記と同様の結果を示した。

【００２６】尚、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、本発明の範囲内で種々変更した実施例とする
ことができる。例えば、本発明の光触媒カプセル含有コ
ーティング組成物には、光触媒含有カプセル以外に他の
脱臭材や吸着材を含有してもよい。マイクロカプセルを
構成するシリカと親和性の高いバインダーを用いる場合
には、マイクロカプセルをバインダー成分からなる薄膜
で被覆することがあるので、シリカより親和性の高いも
のを用いることが好ましい。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、光触媒微粒子が中空多
孔質シリカからなるマイクロカプセルに内包されている
ので、光触媒微粒子の表面が活性化サイトを被覆され
ず、得られる塗膜を構成するバインダーとの接触が少な
く、高い光触媒能を維持することができる。更に、光触
媒カプセル含有塗膜の表面に多孔質の光触媒カプセルが
表出している場合には、不快臭や悪臭、更には有害ガス
等が気孔を通って光触媒微粒子に物理吸着しやすく、こ
れによる初期の脱臭性が非常に高い。必要に応じて、紫
外線等を照射し、上記ガス等を効率的に分解することが
できる。また、本発明の光触媒カプセル含有塗膜構造体
は、塗膜表面に油分や水分の付着によっても黄ばみを生
じたり劣化したりせず、耐久性と美観保持に優れる。更
に球状の光触媒カプセルが表出しているために手触り感
が滑らかである。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１で得られた光触媒カプセル含有塗膜構
造体の説明断面図である。

【図２】実施例１及び比較例１の実験結果を示すグラフ
である。

【図３】実施例２の実験結果を示すグラフである。

【図４】実施例３及び比較例２の実験結果を示すグラフ
である。

【図５】実施例４の実験結果を示すグラフである。

【符号の説明】

１；光触媒カプセル、１１；中空多孔質シリカのマイク
ロカプセル、１２；二酸化チタン、２；塗膜、３；基材
（ポリスチレン板）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大坪 孝彰 静岡県清水市袖師町1460 和信化学工業株 式会社内 Ｆターム(参考） 4G069 AA02 AA08 BA02A BA02B BA04A BA04B BA22B BA22C BA48A BE02B BE37B CA10 CA17 EB05 EB14Y EB15Y EB18X EB18Y EE01 FA03 FB23 FC05 4J038 CC021 CD091 CE011 CF031 CG001 DA071 DB001 DD001 DG001 DL001 HA216 HA446 KA08 KA21 PB05

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中空多孔質シリカのマイクロカプセルに
   １次粒子径が５〜９ｎｍである光触媒能を有する微粒子
   を内包する光触媒カプセル、及びバインダーを含有する
   ことを特徴とする光触媒カプセル含有コーティング組成
   物。
2. 【請求項２】 本光触媒カプセル含有コーティング組成
   物を用いて得られた塗膜の表面に、上記光触媒カプセル
   の一部が表出する請求項１に記載の光触媒カプセル含有
   コーティング組成物。
3. 【請求項３】 上記マイクロカプセルの粒子径が２〜１
   ０μｍである請求項１又は２に記載の光触媒カプセル含
   有コーティング組成物。
4. 【請求項４】 上記光触媒能を有する微粒子が二酸化チ
   タン微粒子である請求項１乃至３のいずれかに記載の光
   触媒カプセル含有コーティング組成物。
5. 【請求項５】 上記光触媒カプセル及び上記バインダー
   の含有量の合計を１００重量％とした場合、該バインダ
   ーの含有量は、０．１〜１０重量％である請求項１乃至
   ４のいずれかに記載の光触媒カプセル含有コーティング
   組成物。
6. 【請求項６】 請求項１乃至５のいずれかに記載の光触
   媒カプセル含有コーティング組成物を基材に塗布して得
   られ、形成された塗膜の表面に光触媒カプセルの一部が
   表出していることを特徴とする光触媒カプセル含有塗膜
   構造体。