JP2004182838A - 光触媒分散トナー - Google Patents

光触媒分散トナー Download PDF

Info

Publication number
JP2004182838A
JP2004182838A JP2002350672A JP2002350672A JP2004182838A JP 2004182838 A JP2004182838 A JP 2004182838A JP 2002350672 A JP2002350672 A JP 2002350672A JP 2002350672 A JP2002350672 A JP 2002350672A JP 2004182838 A JP2004182838 A JP 2004182838A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
anatase
photocatalyst
titania powder
type titania
group
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2002350672A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4227802B2 (ja
Inventor
Setsuko Koura
節子 小浦
Atsushi Kajimoto
淳 梶本
Yoshiko Sakamoto
佳子 坂本
Katsumasa Anami
克全 阿波
Hiroshige Nakamura
浩茂 中村
Tomonori Makino
智訓 牧野
Takashi Ban
崇 伴
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Osaka Organic Chemical Industry Co Ltd
Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Original Assignee
Osaka Organic Chemical Industry Co Ltd
Nisshin Steel Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osaka Organic Chemical Industry Co Ltd, Nisshin Steel Co Ltd filed Critical Osaka Organic Chemical Industry Co Ltd
Priority to JP2002350672A priority Critical patent/JP4227802B2/ja
Publication of JP2004182838A publication Critical patent/JP2004182838A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4227802B2 publication Critical patent/JP4227802B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Catalysts (AREA)
  • Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)

Abstract

【目的】アナターゼ型チタニア粉末が凝集沈殿することなく分散した光触媒分散トナーを得る。
【構成】イソプロパノール,ブチルセロソルブの混合溶媒にアナターゼ型チタニア粉末,オルガノアルコキシシランが0.1〜10質量%の水と共に配合され、水添加で部分加水分解したオルガノアルコキシシランで被覆したアナターゼ型チタニア粉末が分散している光触媒分散トナーである。アナターゼ型チタニア粉末としては、粒径5〜200nmの粉末が好ましく、30〜60質量%の割合で配合される。オルガノアルコキシシランは、一般式RSi(OR〔Rは炭素数1〜3のアルキル基,ビニル基,3,4−エポキシシクロヘキシル基,γ−グリシドキシプロピル基又はγ−メルカプトプロピル基、Rは炭素数1〜4のアルキル基又はアリール基〕をもち、1〜10質量%の割合で配合される。
【選択図】 なし

Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、各種器物,機器の基材表面に光触媒塗膜を形成する際に使用される光触媒分散トナーに関する。
【0002】
【従来の技術】
塗膜に光触媒粒子を分散させると、セルフクリーニング作用が塗膜表面に付与され、長期間にわたって清浄な塗膜表面が維持される。有機物ベースの塗膜は光照射で生成した活性酸素によって分解しチョーキング現象が発生するので、活性酸素による分解のない無機物をベースに光触媒塗膜を形成している。
【0003】
光触媒粒子として代表的なアナターゼ型チタニア粉末を用いて塗料組成物を調合すると、バインダとの混合と同時にアナターゼ型チタニア粉末の凝集沈殿が開始し、貯蔵安定性が極めて悪い。そのため、光触媒分散トナー及び無機系バインダを個別に用意しておき、塗装直前に両者を混合する方法が採用されている。たとえば、テトラエトキシシラン等のアルコキシドを溶解した水/エタノール混合溶媒にTiOの水分散ゾルを混合し(WO96/29375)、或いはオルガノシリカゾルを有機溶媒に溶解させた溶液にTiO粉末を分散させること(特開平8−67835号公報)により塗料組成物を調合している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
塗装直前に光触媒分散トナー,無機系バインダを混合することにより調合した塗料組成物でも、アナターゼ型チタニア粉末の凝集沈殿が進行するため塗装性や塗膜性状が安定化しない。凝集沈殿は、アナターゼ型チタニア粉末のゼータ電位が4.5〜6.0の範囲にあり、貯蔵安定化のために調整した無機系バインダのpH3〜6.5に重複することが原因である。
【0005】
そこで、本発明者等は、アナターゼ型チタニア粉末の凝集沈殿を防止するため、バインダ成分であるオルガノアルコキシシランの一部を光触媒分散トナーに予め添加することを提案した(特開2002−105357号公報)。光触媒分散トナーに添加されたオルガノアルコキシシランがアナターゼ型チタニア粉末の表面を覆うと、粉末表面のゼータ電位が無機系バインダのpH値から外れ、結果として無機系バインダと混合した場合でもアナターゼ型チタニア粉末の凝集沈殿が抑制されるものと推察される。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、先願・特開2002−105357号公報で紹介した光触媒塗料組成物を更に改良すべく案出されたものであり、部分加水分解によりオルガノアルコキシシランのアルコキシ基をアナターゼ型チタニア粉末表面のOH基と反応させ、光触媒分散トナーにおいてもアナターゼ型チタニア粉末の分散性を一層改善することを目的とする。
【0007】
本発明の光触媒分散トナーは、その目的を達成するため、イソプロパノール,ブチルセロソルブの混合溶媒にアナターゼ型チタニア粉末,オルガノアルコキシシランが少量の水と共に配合され、水添加で部分加水分解したオルガノアルコキシシランで被覆したアナターゼ型チタニア粉末が分散していることを特徴とする。水添加量は、オルガノアルコキシシランを部分加水分解させるが、オルガノアルコキシシラン相互の脱水縮合反応を進行させない0.1〜10質量%の範囲で選定される。
【0008】
アナターゼ型チタニア粉末としては、粒径5〜200nmの粉末が好ましく、30〜60質量%の割合で配合される。オルガノアルコキシシランは、一般式RSi(OR〔Rは炭素数1〜3のアルキル基,ビニル基,3,4−エポキシシクロヘキシル基,γ−グリシドキシプロピル基又はγ−メルカプトプロピル基、Rは炭素数1〜4のアルキル基又はアリール基〕で表され、1〜10質量%の割合で配合される。
【0009】
【作用及び実施の形態】
光触媒分散トナーに配合したオルガノアルコキシシランは、アナターゼ型チタニア粉末の表面にオルガノアルコキシシランのまま吸着し、或いは溶剤中に単に分散した状態で存在する。吸着したオルガノアルコキシシランはアナターゼ型チタニア粉末の分散性を向上させるが、長期間にわたる貯蔵では分散性が十分とはいえない。
【0010】
水が存在する系では、オルガノアルコキシシランのアルコキシ基が部分加水分解する。加水分解生成物がアナターゼ型チタニア粉末表面のOH基と結合するので、この結合を介しアナターゼ型チタニア粉末表面にオルガノアルコキシシランが付着する。アナターゼ型チタニア粉末は、オルガノアルコキシシランの付着によって分散性が向上し、長期にわたって凝集沈殿なく光触媒分散トナー中に懸濁する。その結果、貯蔵安定性に優れた光触媒分散トナーが得られる。良好な分散性は、無機系バインダと混合した後でも維持される。
【0011】
アナターゼ型チタニア粉末表面に対するオルガノアルコキシシランの付着量は光触媒分散トナーの水添加量で制御でき、オルガノアルコキシシラン付着による分散性の向上は0.1質量%以上の水添加量でみられる。水添加量の増加に応じてアナターゼ型チタニア粉末表面に付着するオルガノアルコキシシランが多くなり、アナターゼ型チタニア粉末の分散性が向上する。しかし、10質量%を超える過剰量の水を添加すると、アナターゼ型チタニア粉末表面に付着するアルコキシ基の加水分解生成物が多くなりすぎ、光触媒活性が損なわれる。過剰量の水添加は、光触媒分散トナーに添加したオルガノアルコキシシラン相互の脱水縮合を促進させ、アナターゼ型チタニア粉末表面に付着する加水分解生成物の割合が却って減少する。
【0012】
光触媒分散トナーに配合される水以外の成分は、次のように定めることが好ましい。
光触媒としては、光触媒活性が高く化学的安定性にも優れた粒径5〜200nmのアナターゼ型チタニア粉末を用い、30〜60質量%の割合で配合する。粒径5nmの粉末は製造自体が難しく、200nmを置ける粒径では光触媒活性が不十分となる。アナターゼ型チタニア粉末の配合割合が30質量%未満になるとチクソ性がなく粒子の沈降が早く固めのケーキになるため、トナー使用時の再分散が困難になる。逆に60質量%を超える配合量では、チクソ性が高くなりすぎ却ってトナーとしての流動性が損なわれる。
【0013】
オルガノアルコキシシランは、一般式RSi(OR〔Rはアルキル基,ビニル基,3,4−エポキシシクロヘキシル基,γ−グリシドキシプロピル基又はγ−メルカプトプロピル基,Rは炭素数1〜4のアルキル基又はアリール基〕で表され、1〜10質量%の割合で配合される。オルガノアルコキシシランは、有機官能基の導入によってシラン相互の反応が抑制され、アナターゼ型チタニア粉末の表面に付着する割合が高くなる。この点、テトラアルコキシシランでは、加水分解が過度に進行してアナターゼ型チタニア粉末の表面に付着するだけでなく、シラン相互が反応する結果としてアナターゼ型チタニア粉末の分散に寄与しない割合が高くなる。オルガノアルコキシシランであっても、有機官能基が2個以上になるとアナターゼ型チタニア粉末の表面に付着する有機物の量が増加する。過剰の有機物が付着したアナターゼ型チタニア粉末の分散トナーから作製された光触媒塗膜を光照射環境に置くと有機物が分解し、塗膜のチョーキングが短時間に進行する。そこで、Siに直接結合する有機官能基を一つだけとし、炭素数1〜3のアルキル基,ビニル基,3,4−エポキシシクロヘキシル基,γ−グリシドキシプロピル基又はγ−メルカプトプロピル基にすることが好適である。
【0014】
オルガノアルコキシシランの配合量は、1〜10質量%の範囲に定められる。1質量%未満の配合量では分散性の向上がみられず、逆に10質量%を超える配合量ではアナターゼ型チタニア粉末表面の被覆率が高くなりすぎて塗膜形成後の光触媒活性が極端に低下する。オルガノアルコキシシランの配合量はアナターゼ型チタニア粉末の粒径に依存する。たとえば、7nmのTiO粉末は約300m/gの大きな表面積をもつので、8質量%のオルガノアルコキシシランで最も大きな効果が得られる。粒径20nmのTiO粉末では表面積が50m/g程度であり、オルガノアルコキシシランの配合量3質量%で最も効果的になる。
【0015】
溶媒には、イソプロパノール,ブチルセロソルブの混合溶媒が使用される。混合比率は、イソプロパノール:40〜60質量%,ブチルセロソルブ:40〜60質量%が好ましい。混合比率の調整によって,アナターゼ型チタニア粉末の分散性が改善されると共に、光触媒分散トナーをバインダと混合した後で塗膜を形成する際に揮発スピードが適度にコントロールされるので、剥離に至るクラックの発生が防止される。
光触媒分散トナーは、オルガノアルコキシシラン,水を添加したイソプロパノール/ブチルセロソルブの混合溶媒にアナターゼ型チタニア粉末を加え、攪拌機で攪拌した後、充填したビーズが攪拌状態に維持されている横型ミルに流量1リットル/分の速さで注入することにより調製される。必要に応じ、顔料,染料等の着色剤や増粘剤等の添加材を添加することも可能である。
【0016】
光触媒分散トナーと配合可能な無機系バインダには、アルコキシシラン及び/又はオルガノアルコキシシランを加水分解させて縮合したもの,当該加水分解縮合物に水系又はアルコール系のコロイダルシリカを配合したシリカ系、アルミニウムアルコキシドを加水分解させて縮合したもの,当該加水分解縮合物に水系又はアルコール系のコロイダルアルミナを配合したアルミナ系等が挙げられる。シリカ系,アルミナ系を混合して使用することもでき、水系,溶剤系の何れにも配合できる。塗膜に柔軟性を付与する場合には、アクリルシリケート等を配合したバインダを用いても良い。
【0017】
光触媒分散トナー,無機系バインダから塗料を調製する際,固形分としてTiOが5〜80質量%となる配合比率で光触媒分散トナー,無機系バインダを混合する。十分な光触媒活性を得る上で5質量%以上のTiO含有量が必要であるが、80質量%を超える過剰量のTiOが含まれると塗膜の密着性が低下する。混合に際しては、十分に攪拌された光触媒分散トナーに無機系バインダを徐々に加え、更に攪拌することにより塗料化できる。
【0018】
調製された塗料は、スプレー法,浸漬法,フローコーティング法,ロールコート法,スクリーン印刷法,静電塗装法等によって、前処理された基材に塗布される。塗布後、80〜130℃で1〜30分加熱することにより、基材に対する密着性に優れた塗膜が形成される。塗膜の厚さは、基材の種類や用途に応じて異なるため一概に定めることはできないが、通常1〜30μmの範囲で調整される。光触媒塗料組成物が塗布される基材には、普通鋼,めっき鋼板,ステンレス鋼板,アルミニウム,銅、真鍮等の金属や、セメント,コンクリート,タイル,スレート板,ガラス,石材等がある。加熱時の温度によっては、プラスチック等の有機材料にも塗装可能である。
【0019】
【実施例】
アナターゼ型チタニア粉末分散トナーの調製
イソプロパノール:50質量%,ブチルセロソルブ:50質量%の混合溶媒に3質量%のオルガノアルコキシシラン,水を添加し、更に粒径20nmのアナターゼ型チタニア粉末を添加した。アナターゼ型チタニア粉末の添加量は、塗料全体の40質量%となる割合に設定した。ビーズミルを用いた攪拌機で混合物を分散させることにより光触媒分散トナーを調製した。
【0020】
無機系バインダの調製
水系コロイダルシリカ:21.2g(平均粒径5〜20nm,固形分20質量%,pH3.0)とイソプロパノール系コロイダルシリカ62.6g(平均粒径5〜20nm,固形分20質量%)を混合した後、メチルトリメトキシシラン13.9gを加え、30℃で5時間攪拌して加水分解を完了させた。次いで、加水分解物にイソプロパノール:33質量%,ブチルセロソルブ:67質量%の混合溶媒を添加し、更にアンモニア水を添加してpHを4.5に調整した。
得られた光触媒分散トナー,無機系バインダを固形分中のTiO含有量が40質量%となる割合で混合攪拌し、50μmのメッシュを用いて濾過し塗料化した。
【0021】
前処理したSUS304ステンレス鋼基材に塗料をスプレー塗布し、200℃で20分加熱することにより膜厚10μmの塗膜を形成した。比較のため、水無添加の光触媒分散トナーを無機系バインダと混合することにより調製された塗料を用いて同様にSUS304ステンレス鋼基材を塗装した。
【0022】
調製された光触媒塗料組成物の分散性及び塗膜の光触媒活性を以下の方法で評価した。
(1)光触媒塗料組成物の分散性
光触媒分散トナー,無機系バインダを混合した塗料化した後、1日経過後にTiO粒子の凝集状態を調査した。5μm以上のツブが検出されない塗料組成物を○,10μm以上のツブはないが5〜10μmのツブが検出された塗料組成物を△,10μm以上のツブが生じた塗料組成物を×として分散性を評価した。
(2)塗膜の光触媒活性
付着量0.2mg/cmでサラダ油を試験片表面に付着させ、5mW/cmのブラックライトで24時間照射した後、試験片に残存しているサラダ油の重量を測定し、重量減少率を油分解率として光触媒活性を評価した。
【0023】
表1の調査結果にみられるように、オルガノアルコキシシランを添加した水無添加の光触媒分散トナーから得られた塗料組成物を使用した場合では、分散性はある程度良好であるが、光触媒活性に劣っていた。これに対し、本発明に従った光触媒分散トナーから得られた塗料組成物は、水添加の効果によって分散性が一層よくなりアナターゼ型チタニア粉末が塗膜中に均一分散しており、光触媒活性も一段と向上していた。
【0024】
Figure 2004182838
【0025】
【発明の効果】
以上に説明したように、アナターゼ型チタニア粉末,オルガノアルコキシシランを配合した光触媒分散トナーに少量の水を添加してオルガノアルコキシシランを部分加水分解し、アナターゼ型チタニア粉末表面のOH基にアルコキシ基の加水分解生成物を反応させるとき、アナターゼ型チタニア粉末の凝集沈殿が抑制され分散性が向上する。この光触媒分散トナーを無機系バインダと配合することにより調製された塗料組成物は、アナターゼ型チタニア粉末の優れた分散状態を維持したままで塗装原板に塗布され、アナターゼ型チタニア粉末の光触媒活性が効率よく発現する光触媒塗膜となる。

Claims (3)

  1. イソプロパノール,ブチルセロソルブの混合溶媒にアナターゼ型チタニア粉末,オルガノアルコキシシランが配合され、0.1〜10質量%の範囲で添加量が選定された水が添加されており、部分加水分解したオルガノアルコキシシランで被覆したアナターゼ型チタニア粉末が分散していることを特徴とする光触媒分散トナー。
  2. 粒径5〜200nmのアナターゼ型チタニア粉末を30〜60質量%配合している請求項1記載の光触媒分散トナー。
  3. 一般式RSi(OR〔Rは炭素数1〜3のアルキル基,ビニル基,3,4−エポキシシクロヘキシル基,γ−グリシドキシプロピル基又はγ−メルカプトプロピル基、Rは炭素数1〜4のアルキル基又はアリール基〕で表されるオルガノアルコキシシランを1〜10質量%配合している請求項1記載の光触媒分散トナー。
JP2002350672A 2002-12-03 2002-12-03 光触媒分散トナー Expired - Fee Related JP4227802B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002350672A JP4227802B2 (ja) 2002-12-03 2002-12-03 光触媒分散トナー

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002350672A JP4227802B2 (ja) 2002-12-03 2002-12-03 光触媒分散トナー

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004182838A true JP2004182838A (ja) 2004-07-02
JP4227802B2 JP4227802B2 (ja) 2009-02-18

Family

ID=32752819

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002350672A Expired - Fee Related JP4227802B2 (ja) 2002-12-03 2002-12-03 光触媒分散トナー

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4227802B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007332255A (ja) * 2006-06-14 2007-12-27 Nippon Shokubai Co Ltd 無機含有粒子の有機溶媒分散体及びその分散体に用いられる無機含有粒子

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007332255A (ja) * 2006-06-14 2007-12-27 Nippon Shokubai Co Ltd 無機含有粒子の有機溶媒分散体及びその分散体に用いられる無機含有粒子

Also Published As

Publication number Publication date
JP4227802B2 (ja) 2009-02-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3348635B2 (ja) コーティング剤組成物及び親水性膜の形成方法並びに親水性膜被覆物品
CN100572462C (zh) 抗粘合高温层
WO2008066319A1 (en) Inorganic pigments composition having high hardness
CN101525504A (zh) 具有自分层隔离作用的光催化自清洁涂膜剂及其制备方法
TW200416262A (en) Coating composition
JP2018095499A (ja) メタチタン酸粒子及びその製造方法、光触媒形成用組成物、光触媒、並びに、構造体
JP2018095498A (ja) メタチタン酸粒子及びその製造方法、光触媒形成用組成物、光触媒、並びに、構造体
JP2018168007A (ja) メタチタン酸粒子、メタチタン酸粒子の製造方法、光触媒形成用組成物、光触媒、及び構造体
JP2018094495A (ja) 酸化チタン粒子及びその製造方法、光触媒形成用組成物、光触媒、並びに、構造体
JP4409169B2 (ja) 着色顔料粒子を含む塗料、可視光遮蔽膜付基材
JP2004358846A (ja) 琺瑯/光触媒複層被覆金属板
JP2002249705A (ja) 光触媒性塗料組成物
JP4456809B2 (ja) 光触媒塗料組成物
JP2717167B2 (ja) 被覆用組成物
JP5552378B2 (ja) 可視光応答型光触媒含有内装塗料組成物と、それを含む塗膜
JP2000290528A (ja) 光輝材料、コーティング組成物及び塗装品
JP4227802B2 (ja) 光触媒分散トナー
JP4514445B2 (ja) 高防食性亜鉛末含有塗料組成物
JPH10324838A (ja) 顔料分散組成物及び塗料組成物
JP2013203957A (ja) 水系塗料組成物、該水系塗料組成物の製造方法及びショッププライマー
JP3499525B2 (ja) 光触媒塗料組成物
JP2000212473A (ja) コ―ティング組成物
JP2002308664A (ja) 無機系硬化性組成物および無機塗料
JP2009209250A (ja) 光触媒塗膜形成用組成物、光触媒塗膜および光触媒塗膜の形成方法
JP2005113023A (ja) 光触媒含有ケイ素組成物

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050712

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20070416

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20070416

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20070416

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20070426

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20070426

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20080811

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080826

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20081118

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20081201

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111205

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141205

Year of fee payment: 6

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees