JP2004231927A - 顔料、塗料、顔料の製造方法及び塗料の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】光触媒機能を十分に果たす塗料であって、特に、可視光線によっても十分な光触媒機能を果たすことができる塗料、さらには、塗料のもととなる顔料を提供する。
【解決手段】本発明の塗料は、コロイド状粒子としてのシリカゾル粒子Ａ１と、光触媒顔料粒子Ｂ１と、珪酸リチウム粒子Ｃ１とを有していて、該光触媒顔料粒子Ｂ１は、Ｔｉ２Ｏ３の組成を有する亜酸化チタンからなる。この光触媒顔料粒子Ｂ１は、水素化チタンと、二酸化チタンとを混合した混合物を窒素雰囲気以外の不活性雰囲気において焼成することにより得たものである。
【選択図】 図１
【解決手段】本発明の塗料は、コロイド状粒子としてのシリカゾル粒子Ａ１と、光触媒顔料粒子Ｂ１と、珪酸リチウム粒子Ｃ１とを有していて、該光触媒顔料粒子Ｂ１は、Ｔｉ２Ｏ３の組成を有する亜酸化チタンからなる。この光触媒顔料粒子Ｂ１は、水素化チタンと、二酸化チタンとを混合した混合物を窒素雰囲気以外の不活性雰囲気において焼成することにより得たものである。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、顔料や塗料及びこれらの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、各種の顔料や塗料が存在する。塗料においては、塗料に光触媒体を含有させて、建材や構造物などに塗膜を形成することによって、建材や構造物などの表面に光触媒機能を持たせる技術が提案されている。詳しくは、光触媒体に光が照射されることによる光触媒機能、即ち光触媒体の酸化還元作用に基づく有機物分解作用による殺菌、脱臭、浄化機能を、光触媒体を含有している塗膜が形成された建材や構造物などの表面上で発揮させる技術である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の塗料においては、光触媒機能が十分でないという問題があった。特に、可視光線の下においても十分な光触媒機能を果たす塗料を提供することが期待されていた。また、顔料においても、光触媒機能を有する顔料で、光触媒機能を十分に果たすことができる顔料が要望されていた。
【０００４】
なお、出願人において特に先行技術の調査を行っておらず、特に記載すべき先行技術文献情報は存在しない。
【０００５】
そこで、本発明は、光触媒機能を十分に果たすことができる塗料であって、特に、可視光線によっても十分な光触媒機能を果たすことができる塗料、さらには、塗料のもととなる顔料を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記問題点を解決するために創作されたものであって、第１には、顔料であって、Ｔｉ２Ｏ３の組成を有する亜酸化チタンを有することを特徴とする。
【０００７】
この第１の構成の顔料は、Ｔｉ２Ｏ３の組成を有する亜酸化チタンから構成されているので、強い光触媒機能を得ることが可能となり、照射される光が可視光領域であっても容易に光触媒反応を生じさせることが可能となる。
【０００８】
また、第２には、上記第１の構成において、上記顔料が、水素化チタンと、二酸化チタンとを混合した混合物を、窒素雰囲気以外の不活性雰囲気において焼成することにより得たものであることを特徴とする。なお、この窒素雰囲気以外の不活性雰囲気としては、アルゴン雰囲気やヘリウム雰囲気が挙げられる。以下においても、同様である。
【０００９】
また、第３には、塗料であって、コロイド状粒子と、Ｔｉ２Ｏ３の組成を有する亜酸化チタンからなる顔料粒子と、を有することを特徴とする。
【００１０】
この第３の構成の塗料は、Ｔｉ２Ｏ３の組成を有する亜酸化チタンからなる顔料粒子を有しているので、強い光触媒機能を得ることが可能となり、照射される光が可視光領域であっても容易に光触媒反応を生じさせることが可能となる。また、コロイド状粒子の表面に上記顔料粒子が吸着されている構造となるので、上記顔料粒子は上記コロイド状粒子の表面にて、効率よく光の照射を受けることができ、安定して光触媒機能を発揮することができる。よって、薄い塗膜上においても光触媒体の有機物分解作用等の能力を十分に機能させることが可能になる。なお、上記コロイド状粒子の粒径は、上記顔料粒子の粒径の１倍以上であることが好ましい。なお、この第３の構成を「塗料であって、水に、コロイド状粒子と、Ｔｉ２Ｏ３の組成を有する亜酸化チタンからなる顔料粒子と、が分散されていることを特徴とする塗料。」としてもよい。
【００１１】
また、第４には、塗料であって、コロイド状粒子と、該コロイド状粒子の粒径の大きさ以下の粒径を有する第２のコロイド状粒子と、Ｔｉ２Ｏ３の組成を有する亜酸化チタンからなる顔料粒子と、を有することを特徴とする。
【００１２】
この第４の構成の塗料は、Ｔｉ２Ｏ３の組成を有する亜酸化チタンからなる顔料粒子を有しているので、強い光触媒機能を得ることが可能となり、照射される光が可視光領域であっても容易に光触媒反応を生じさせることが可能となる。また、コロイド状粒子の表面に上記顔料粒子が吸着されている構造となるので、上記顔料粒子は上記コロイド状粒子の表面にて、効率よく光の照射を受けることができ、安定して光触媒機能を発揮することができる。よって、薄い塗膜上においても光触媒体の有機物分解作用等の能力を十分に機能させることが可能になる。また、上記第２のコロイド状粒子が含まれているので、塗料が基材に接着する際の接着機能を果たすとともに、上記コロイド状粒子と顔料粒子との接着を補助する機能をも果たすことが可能となる。なお、上記コロイド状粒子の粒径は、上記顔料粒子の粒径の１倍以上であることが好ましい。なお、この第４の構成を「塗料であって、水に、コロイド状粒子と、該コロイド状粒子の粒径の大きさ以下の粒径を有する第２のコロイド状粒子と、Ｔｉ２Ｏ３の組成を有する亜酸化チタンからなる顔料粒子と、が分散されていることを特徴とする塗料。」としてもよい。
【００１３】
また、第５には、上記第４の構成において、上記第２のコロイド状粒子が、珪酸リチウムの粒子であることを特徴とする。
【００１４】
また、第６には、上記第３から第５までのいずれかの構成において、上記顔料粒子が、水素化チタンと、二酸化チタンとを混合した混合物を、窒素雰囲気以外の不活性雰囲気において焼成することにより得たものであることを特徴とする。
【００１５】
また、第７には、上記第３から第６までのいずれかの構成において、上記コロイド状粒子が、シリカゾル粒子であることを特徴とする。
【００１６】
また、第８には、塗料であって、コロイド状溶液と、Ｔｉ２Ｏ３の組成を有する亜酸化チタンを有する顔料と、を有することを特徴とする。
【００１７】
この第８の構成の塗料は、Ｔｉ２Ｏ３の組成を有する亜酸化チタンを有する顔料を有しているので、強い光触媒機能を得ることが可能となり、照射される光が可視光領域であっても容易に光触媒反応を生じさせることが可能となる。また、コロイド状溶液を構成するコロイド状粒子の表面に上記顔料の粒子が吸着されている構造となるので、上記顔料は上記コロイド状粒子の表面にて、効率よく光の照射を受けることができ、安定して光触媒機能を発揮することができる。よって、薄い塗膜上においても光触媒体の有機物分解作用等の能力を十分に機能させることが可能になる。なお、上記コロイド状粒子の粒径は、上記顔料粒子の粒径の１倍以上であることが好ましい。
【００１８】
また、第９には、塗料であって、コロイド状溶液と、該コロイド状溶液を構成するコロイド状粒子の粒径の大きさ以下の粒径を有する第２のコロイド状粒子からなる第２のコロイド状溶液と、Ｔｉ２Ｏ３の組成を有する亜酸化チタンを有する顔料と、を有することを特徴とする。
【００１９】
この第９の構成の塗料は、Ｔｉ２Ｏ３の組成を有する亜酸化チタンを有する顔料を有しているので、強い光触媒機能を得ることが可能となり、照射される光が可視光領域であっても容易に光触媒反応を生じさせることが可能となる。また、コロイド状溶液を構成するコロイド状粒子の表面に上記顔料の粒子が吸着されている構造となるので、上記顔料は上記コロイド状粒子の表面にて、効率よく光の照射を受けることができ、安定して光触媒機能を発揮することができる。よって、薄い塗膜上においても光触媒体の有機物分解作用等の能力を十分に機能させることが可能になる。また、上記第２のコロイド状溶液が含まれているので、塗料が基材に接着する際の接着機能を果たすとともに、上記コロイド状粒子と顔料の粒子との接着を補助する機能をも果たすことが可能となる。なお、上記コロイド状粒子の粒径は、上記顔料の粒子の粒径の１倍以上であることが好ましい。
【００２０】
また、第１０には、顔料の製造方法であって、水素化チタンと、二酸化チタンとを混合した混合物を製造する混合工程と、該混合物を、窒素雰囲気以外の不活性雰囲気において焼成する焼成工程と、を有することを特徴とする。
【００２１】
よって、製造された顔料によれば、強い光触媒機能を得ることが可能となり、照射される光が可視光領域であっても容易に光触媒反応を生じさせることが可能となる。
【００２２】
また、第１１には、上記第１０の構成において、上記混合工程において、水素化チタンの投入量は、二酸化チタンとの反応に要するモル数よりも多いモル数であることを特徴とする。
【００２３】
また、第１２には、塗料の製造方法であって、水素化チタンと、二酸化チタンとを混合した混合物を、窒素雰囲気以外の不活性雰囲気において焼成することにより顔料を製造する顔料製造工程と、水に、コロイド状粒子を有するコロイド状溶液と、該顔料製造工程において製造された顔料とが分散された溶液を製造する分散液製造工程と、を有することを特徴とする。
【００２４】
よって、製造された塗料によれば、強い光触媒機能を得ることが可能となり、照射される光が可視光領域であっても容易に光触媒反応を生じさせることが可能となる。また、コロイド状粒子の表面に顔料の粒子が吸着されている構造となるので、顔料の粒子は上記コロイド状粒子の表面にて、効率よく光の照射を受けることができ、安定して光触媒機能を発揮することができる。よって、薄い塗膜上においても光触媒体の有機物分解作用等の能力を十分に機能させることが可能になる。なお、上記コロイド状粒子の粒径は、上記顔料の粒子の粒径の１倍以上であることが好ましい。
【００２５】
なお、上記分散液製造工程では、水に上記顔料を分散させた後に、コロイド状粒子を有するコロイド状溶液を分散させてもよいし、水に、コロイド状粒子を有するコロイド状溶液を分散させた後に、上記顔料を分散させてもよい。つまり、顔料を加える工程と、コロイド状溶液を加える工程の順序は任意である。
【００２６】
また、第１３には、塗料の製造方法であって、水素化チタンと、二酸化チタンとを混合した混合物を、窒素雰囲気以外の不活性雰囲気において焼成することにより顔料を製造する顔料製造工程と、水に、コロイド状粒子と、該顔料製造工程において製造された顔料とが分散された溶液を製造する分散液製造工程と、
を有することを特徴とする。
【００２７】
よって、製造された塗料によれば、強い光触媒機能を得ることが可能となり、照射される光が可視光領域であっても容易に光触媒反応を生じさせることが可能となる。また、コロイド状粒子の表面に顔料の粒子が吸着されている構造となるので、顔料の粒子は上記コロイド状粒子の表面にて、効率よく光の照射を受けることができ、安定して光触媒機能を発揮することができる。よって、薄い塗膜上においても光触媒体の有機物分解作用等の能力を十分に機能させることが可能になる。なお、上記コロイド状粒子の粒径は、上記顔料の粒子の粒径の１倍以上であることが好ましい。
【００２８】
なお、上記分散液製造工程では、水に上記顔料を分散させた後に、コロイド状粒子を分散させてもよいし、水に、コロイド状粒子を分散させた後に、上記顔料を分散させてもよい。つまり、顔料を加える工程と、コロイド状粒子を加える工程の順序は任意である。
【００２９】
また、第１４には、塗料の製造方法であって、水素化チタンと、二酸化チタンとを混合した混合物を、窒素雰囲気以外の不活性雰囲気において焼成することにより顔料を製造する顔料製造工程と、水に、コロイド状粒子を有するコロイド状溶液と、該コロイド状粒子の粒径の大きさ以下の粒径を有する第２のコロイド状粒子を有する第２のコロイド状溶液と、該顔料製造工程において製造された顔料とが分散された溶液を製造する分散液製造工程と、を有することを特徴とする。
【００３０】
よって、製造された塗料によれば、強い光触媒機能を得ることが可能となり、照射される光が可視光領域であっても容易に光触媒反応を生じさせることが可能となる。また、コロイド状粒子の表面に顔料の粒子が吸着されている構造となるので、顔料の粒子は上記コロイド状粒子の表面にて、効率よく光の照射を受けることができ、安定して光触媒機能を発揮することができる。よって、薄い塗膜上においても光触媒体の有機物分解作用等の能力を十分に機能させることが可能になる。また、上記第２のコロイド状粒子が含まれているので、塗料が基材に接着する際の接着機能を果たすとともに、上記コロイド状粒子と顔料の粒子との接着を補助する機能をも果たすことが可能となる。なお、上記コロイド状粒子の粒径は、上記顔料の粒子の粒径や、第２のコロイド状粒子の粒径の１倍以上であることが好ましい。
【００３１】
なお、上記分散液製造工程では、水に上記顔料を分散させた後に、コロイド状粒子を有するコロイド状溶液と第２のコロイド状粒子を有するコロイド状溶液を分散させてもよいし、水に、コロイド状粒子を有するコロイド状溶液と第２のコロイド状粒子を有するコロイド状溶液を分散させた後に、上記顔料を分散させる等、顔料を加える工程と、コロイド状粒子を有するコロイド状溶液を加える工程と、第２のコロイド状粒子を有するコロイド状溶液を加える工程の順序は任意である。
【００３２】
また、第１５には、塗料の製造方法であって、水素化チタンと、二酸化チタンとを混合した混合物を、窒素雰囲気以外の不活性雰囲気において焼成することにより顔料を製造する顔料製造工程と、水に、コロイド状粒子と、該コロイド状粒子の粒径の大きさ以下の粒径を有する第２のコロイド状粒子と、該顔料製造工程において製造された顔料とが分散された溶液を製造する分散液製造工程と、
を有することを特徴とする。
【００３３】
よって、製造された塗料によれば、強い光触媒機能を得ることが可能となり、照射される光が可視光領域であっても容易に光触媒反応を生じさせることが可能となる。また、コロイド状粒子の表面に顔料の粒子が吸着されている構造となるので、顔料の粒子は上記コロイド状粒子の表面にて、効率よく光の照射を受けることができ、安定して光触媒機能を発揮することができる。よって、薄い塗膜上においても光触媒体の有機物分解作用等の能力を十分に機能させることが可能になる。また、上記第２のコロイド状粒子が含まれているので、塗料が基材に接着する際の接着機能を果たすとともに、上記コロイド状粒子と顔料の粒子との接着を補助する機能をも果たすことが可能となる。なお、上記コロイド状粒子の粒径は、上記顔料の粒子の粒径や、第２のコロイド状粒子の粒径の１倍以上であることが好ましい。
【００３４】
なお、上記分散液製造工程では、水に上記顔料を分散させた後に、コロイド状粒子と第２のコロイド状粒子を分散させてもよいし、水に、コロイド状粒子と第２のコロイド状粒子を分散させた後に、上記顔料を分散させる等、顔料を加える工程と、コロイド状粒子を加える工程と、第２のコロイド状粒子を加える工程の順序は任意である。
【００３５】
また、第１６には、上記第１４又は第１５の構成において、上記第２のコロイド状粒子が、珪酸リチウムの粒子であることを特徴とする。
【００３６】
また、第１７には、上記第１２から第１６までのいずれかの構成において、上記顔料製造工程が、水素化チタンと、二酸化チタンとを混合した混合物を製造する混合工程と、該混合物を、窒素雰囲気以外の不活性雰囲気において焼成する焼成工程と、を有することを特徴とする。
【００３７】
また、第１８には、上記第１２から第１７までのいずれかの構成において、上記顔料製造工程において、上記混合物における水素化チタンの投入量は、二酸化チタンとの反応に要するモル数よりも多いモル数であることを特徴とする。
【００３８】
また、第１９には、上記第１２から第１８までのいずれかの構成において、上記コロイド状粒子が、シリカゾル粒子であることを特徴とする。
【００３９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態としての実施例を説明する。本実施例の塗料を形成する光触媒複合体Ｈは、その構造としては図１に示すように、シリカゾル粒子（コロイド状粒子）Ａ１の表面に、光触媒顔料粒子（顔料粒子）Ｂ１と、珪酸リチウム粒子（第２のコロイド状粒子）Ｃ１とが吸着（付着としてもよい）されている。つまり、本実施例の塗料は、複数（具体的には、多数）の光触媒複合体Ｈを有し、本実施例の塗料は、シリカゾル粒子Ａ１と、光触媒顔料粒子Ｂ１と、珪酸リチウム粒子Ｃ１とを有している。
【００４０】
ここで、上記シリカゾル粒子Ａ１は、平均粒径１μｍとなっている。なお、シリカゾル粒子Ａ１でなくても、他のコロイド状粒子でもよい。
【００４１】
また、上記光触媒顔料粒子Ｂ１は、亜酸化チタン（Ｔｉ２Ｏ３）の粒子、すなわち、Ｔｉ２Ｏ３の組成を有する亜酸化チタン粒子から構成されており、特に、以下に説明する製法により製造される。この亜酸化チタン（Ｔｉ２Ｏ３）の粒子Ｂ１は、顔料粒子（顔料の粒子としてもよい）を構成する。この光触媒顔料粒子Ｂ１の平均粒径は３０ｎｍとなっている。
【００４２】
また、珪酸リチウム粒子Ｃ１は、平均粒径１０ｎｍであり、この珪酸リチウム粒子Ｃ１は、塗料が基材に接着する際の接着機能を果たすとともに、上記シリカゾル粒子Ａ１と光触媒顔料粒子Ｂ１との接着を補助する機能をも有している。
【００４３】
なお、上記光触媒顔料粒子Ｂ１と珪酸リチウム粒子Ｃ１は、シリカゾル粒子Ａ１に吸着しているとして説明したが、シリカゾル粒子Ａ１に吸着せずに塗料中に存在する場合もある。つまり、上記シリカゾル粒子Ａ１と上記光触媒顔料粒子Ｂ１と珪酸リチウム粒子Ｃ１とが水に分散されていて、大部分のシリカゾル粒子Ａ１と光触媒顔料粒子Ｂ１と珪酸リチウム粒子Ｃ１とが上記光触媒複合体Ｈを構成しているものの、一部は互いに吸着せずに存在しているといえる。
【００４４】
なお、シリカゾル粒子Ａ１や光触媒顔料粒子Ｂ１や珪酸リチウム粒子Ｃ１は、図１に示すように、基本的には球形の形状を呈しているが、球形の形状には限られない。
【００４５】
本実施例における塗料の製造方法について説明する。まず、上記亜酸化チタンを製造するのであるが、以下に説明する理論に基づき以下に示すように製造を行なう。
【００４６】
すなわち、二酸化チタンは、酸素のない状態で加熱すると容易に結晶構造が崩れることが知られている。また、二酸化チタンを、還元剤としての水素化チタンの存在下で焼成すると亜酸化チタン（Ｔｉ２Ｏ３）が生成されるが、亜酸化チタン（Ｔｉ２Ｏ３）はさらに同じ焼成条件で二酸化チタンと反応して光触媒活性の低い亜酸化チタン（Ｔｉ３Ｏ５）となる。そこで、効率よく亜酸化チタン（Ｔｉ２Ｏ３）を生成するために、反応に要するモル数よりも過剰の水素化チタンが必要となる。
【００４７】
以上のような理論から、本実施例においては、水素化チタン２２．７ｇと、二酸化チタン７５．９ｇとを混合して混合物を製造し（混合工程）、該混合物を窒素雰囲気以外の不活性雰囲気（具体的には、Ａｒ（アルゴン）気流（Ａｒ雰囲気中）中又はＨｅ（ヘリウム）気流（Ｈｅ雰囲気としてもよい）中）にて１０００℃で１時間焼成した（焼成工程）。焼成した産物をＸ線回折によって解析した結果、亜酸化チタン（Ｔｉ２Ｏ３）であることが確認され、また、電子顕微鏡観察の結果、平均粒子径は約５００ｎｍであった。焼成された産物を更に粒径を細かくし、高活性黒色顔料９８．６ｇを得た。このようにして製造された生成物が、光触媒顔料となる。上記のように顔料を製造する工程が、上記顔料製造工程に当たる。
【００４８】
また、上記焼成温度としては、１０００℃として説明したが、６００℃以上であればよい。
【００４９】
そして、上記製法で得た亜酸化チタンの粉末を顔料として用いて、該光触媒顔料の粉体３ｇを水２３．５ｇに均一分散し、シリカゾル液（コロイド状溶液）（粒径約１μｍ、比重約１．２、固形分２０％）２．４ｇと珪酸リチウム液（第２のコロイド状溶液）（粒径約１０ｎｍ、固形分約２０％、比重１．３）２ｇを滴下分散することにより約３３ｇの光触媒黒色塗料を得ることができた。この工程が、上記分散液製造工程に当たる。
【００５０】
なお、上記の製造方法において、粘度調整剤を添加するようにしてもよい。
【００５１】
また、コロイド状粒子への粒子（分子）の吸着には、大別して単層吸着（ラングミュア吸着）と多分子吸着（ＢＥＴ吸着）の２種類がある。単層吸着とは、１つのコロイド状粒子に吸着する粒子は図２（ａ）に示すように１層であるとするものであり、ラングミュア吸着論に基づくものである。多分子吸着とは、１つのコロイド状粒子に吸着する粒子は図２（ｂ）、（ｃ）に示すように多層であるとするものであり、ＢＥＴ吸着論に基づくものである。
【００５２】
ここで、コロイド状粒子への実際の吸着においては、多分子吸着が生じるのであるが、上記において、シリカゾル液の処方量に対して顔料の処方量をあまり多くしても、塗料としての安定性が悪くなり、特に、あまり多層に光触媒顔料粒子を吸着させても、外側の光触媒顔料粒子に隠れている光触媒顔料粒子には光が当たらないことから、それほど光触媒機能が増加するものでもない。それらの点からすると、シリカゾル粒子Ａ１に対して、光触媒顔料粒子Ｂ１及び珪酸リチウム粒子Ｃ１が１層〜２層吸着するのが最も良好である（なお、図１では、１層のものを示している）。また、最大でも、５層とするのが好ましい。つまり、光触媒顔料粒子Ｂ１と珪酸リチウム粒子Ｃ１からなる層の層数は、１層〜５層程度とするのが好ましい。このように１層から５層程度とすることにより、光触媒粒子の光触媒機能を十分果たすことができると同時に、添加剤等を投入しなくてもコロイド状態を維持してコーティング剤や塗料としての機能を持たせることができる。なお、実際の吸着に際しては、該層数は均一になっているわけではなく、ある部分では、２層になっていても、他の部分では、１層になっている等の現象が生じる。
【００５３】
本実施例の塗料の使用方法について説明する。本実施例の顔料及び塗料においては、亜酸化チタンからなる光触媒顔料粒子が含まれているので、極めて優れた光触媒機能を果たすことができる。特に、本実施例の顔料及び塗料においては、上記のように顔料を製造することにより、極めて優れた光触媒機能を得ることができた。
【００５４】
また、本実施例の塗料によれば、コロイド状粒子である上記シリカゾル粒子Ａ１の表面に上記光触媒顔料粒子Ｂ１が吸着されているので、上記光触媒顔料粒子Ｂ１は上記シリカゾル粒子Ａ１の表面にて、効率よく光の照射を受けることができ、安定して光触媒機能を発揮することができる。よって、薄い塗膜上においても光触媒体の有機物分解作用等の能力を十分に機能させることが可能になる。
【００５５】
また、上記シリカゾル粒子Ａ１と上記光触媒顔料粒子Ｂ１との粒径の比が１００対３となっているため、上記シリカゾル粒子Ａ１の表面に多数の上記光触媒顔料粒子Ｂ１が吸着することができ、従って、容積の小さい薄い塗膜上においても光触媒の有機物分解作用等の能力を十分に機能させることが可能になる。
【００５６】
なお、上記の説明においては、コロイド状粒子としてシリカゾル粒子を例にとって説明したが、他のコロイド状粒子であってもよい。なお、この他のコロイド状粒子としては、光触媒顔料粒子Ｂ１がコロイド状粒子に吸着して、二酸化チタンが直接コロイド状粒子に接触することから、有機性のコロイド状粒子は適切ではなく、無機性のコロイド状粒子であるのが好ましい。
【００５７】
また、上記の説明において、珪酸リチウムを例にとって説明したが、他のコロイド状粒子としてもよい。例えば、多孔質ゾルを用いることが考えられる。
【００５８】
なお、図面は、各実施例の塗料や顔料を分かりやすくするために描かれており、実際の状態とは異なる場合もある。例えば、図１は、光触媒顔料粒子Ｂ１と、珪酸リチウム粒子Ｃ１とが単層吸着している状態の断面図を示しているが、あくまで模式的な状態を示すものであり、実際には、シリカゾル粒子Ａ１の表面に吸着している粒子の数は、図に示すものとは限らず、また、図１に示すように、粒子が隙間なく吸着しているとは限らない。また、各粒子の大きさの比も厳密には実際の場合とは異なる。特に、シリカゾル粒子Ａ１と光触媒顔料粒子Ｂ１との粒径の比は、１００対３であるが、図１では、光触媒顔料粒子Ｂ１の大きさを強調して表している。また、シリカゾル粒子Ａ１と珪酸リチウム粒子Ｃ１との粒径の比は、１００対１であるが、図１では、珪酸リチウム粒子Ｃ１の大きさを強調して表している。
【００５９】
【発明の効果】
本発明の請求項１及びこれに従属する請求項に記載の顔料によれば、Ｔｉ２Ｏ３の組成を有する亜酸化チタンから構成されているので、強い光触媒機能を得ることが可能となり、照射される光が可視光領域であっても容易に光触媒反応を生じさせることが可能となる。
【００６０】
また、請求項３及びこれに従属する請求項に記載の塗料によれば、Ｔｉ２Ｏ３の組成を有する亜酸化チタンからなる顔料粒子を有しているので、強い光触媒機能を得ることが可能となり、照射される光が可視光領域であっても容易に光触媒反応を生じさせることが可能となる。また、コロイド状粒子の表面に上記顔料粒子が吸着されている構造となるので、上記顔料粒子は上記コロイド状粒子の表面にて、効率よく光の照射を受けることができ、安定して光触媒機能を発揮することができる。よって、薄い塗膜上においても光触媒体の有機物分解作用等の能力を十分に機能させることが可能になる。請求項８に記載の塗料によっても同様の効果が得られる。
【００６１】
また、請求項４及びこれに従属する請求項に記載の塗料によれば、Ｔｉ２Ｏ３の組成を有する亜酸化チタンからなる顔料粒子を有する顔料を有しているので、強い光触媒機能を得ることが可能となり、照射される光が可視光領域であっても容易に光触媒反応を生じさせることが可能となる。また、コロイド状粒子の表面に上記顔料粒子が吸着されている構造となるので、上記顔料粒子は上記コロイド状粒子の表面にて、効率よく光の照射を受けることができ、安定して光触媒機能を発揮することができる。よって、薄い塗膜上においても光触媒体の有機物分解作用等の能力を十分に機能させることが可能になる。また、上記第２のコロイド状粒子が含まれているので、塗料が基材に接着する際の接着機能を果たすとともに、上記コロイド状粒子と光触媒被覆顔料粒子との接着を補助する機能をも果たすことが可能となる。請求項９に記載の塗料によっても同様の効果が得られる。
【００６２】
また、請求項１０及びこれに従属する請求項に記載の顔料の製造方法により製造された顔料によれば、強い光触媒機能を得ることが可能となり、照射される光が可視光領域であっても容易に光触媒反応を生じさせることが可能となる。
【００６３】
また、請求項１２、請求項１３及びこれらに従属する請求項に記載の塗料の製造方法により製造された塗料は、水素化チタンと、二酸化チタンとを混合した混合物を窒素雰囲気以外の不活性雰囲気において焼成することにより得た顔料を有しているので、強い光触媒機能を得ることが可能となり、照射される光が可視光領域であっても容易に光触媒反応を生じさせることが可能となる。また、コロイド状粒子の表面に顔料の粒子が吸着されている構造となるので、該顔料の粒子は上記コロイド状粒子の表面にて、効率よく光の照射を受けることができ、安定して光触媒機能を発揮することができる。よって、薄い塗膜上においても光触媒体の有機物分解作用等の能力を十分に機能させることが可能になる。
【００６４】
また、請求項１４、請求項１５及びこれらに従属する請求項に記載の塗料の製造方法により製造された塗料は、水素化チタンと、二酸化チタンとを混合した混合物を窒素雰囲気以外の不活性雰囲気において焼成することにより得た顔料を有しているので、強い光触媒機能を得ることが可能となり、照射される光が可視光領域であっても容易に光触媒反応を生じさせることが可能となる。また、コロイド状粒子の表面に顔料の粒子が吸着されている構造となるので、該顔料の粒子は上記コロイド状粒子の表面にて、効率よく光の照射を受けることができ、安定して光触媒機能を発揮することができる。よって、薄い塗膜上においても光触媒体の有機物分解作用等の能力を十分に機能させることが可能になる。また、上記第２のコロイド状粒子が含まれているので、塗料が基材に接着する際の接着機能を果たすとともに、上記コロイド状粒子と光触媒被覆顔料粒子との接着を補助する機能をも果たすことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例における塗料を構成する光触媒複合体の構造を示す説明図である。
【図２】単層吸着と多分子吸着とを説明するための説明図であり、（ａ）は単層吸着を説明する説明図であり、（ｂ）、（ｃ）は多分子吸着を説明する説明図である。
【符号の説明】
Ｈ 光触媒複合体
Ａ１ シリカゾル粒子
Ｂ１ 光触媒顔料粒子
Ｃ１ 珪酸リチウム粒子
【発明の属する技術分野】
本発明は、顔料や塗料及びこれらの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、各種の顔料や塗料が存在する。塗料においては、塗料に光触媒体を含有させて、建材や構造物などに塗膜を形成することによって、建材や構造物などの表面に光触媒機能を持たせる技術が提案されている。詳しくは、光触媒体に光が照射されることによる光触媒機能、即ち光触媒体の酸化還元作用に基づく有機物分解作用による殺菌、脱臭、浄化機能を、光触媒体を含有している塗膜が形成された建材や構造物などの表面上で発揮させる技術である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の塗料においては、光触媒機能が十分でないという問題があった。特に、可視光線の下においても十分な光触媒機能を果たす塗料を提供することが期待されていた。また、顔料においても、光触媒機能を有する顔料で、光触媒機能を十分に果たすことができる顔料が要望されていた。
【０００４】
なお、出願人において特に先行技術の調査を行っておらず、特に記載すべき先行技術文献情報は存在しない。
【０００５】
そこで、本発明は、光触媒機能を十分に果たすことができる塗料であって、特に、可視光線によっても十分な光触媒機能を果たすことができる塗料、さらには、塗料のもととなる顔料を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記問題点を解決するために創作されたものであって、第１には、顔料であって、Ｔｉ２Ｏ３の組成を有する亜酸化チタンを有することを特徴とする。
【０００７】
この第１の構成の顔料は、Ｔｉ２Ｏ３の組成を有する亜酸化チタンから構成されているので、強い光触媒機能を得ることが可能となり、照射される光が可視光領域であっても容易に光触媒反応を生じさせることが可能となる。
【０００８】
また、第２には、上記第１の構成において、上記顔料が、水素化チタンと、二酸化チタンとを混合した混合物を、窒素雰囲気以外の不活性雰囲気において焼成することにより得たものであることを特徴とする。なお、この窒素雰囲気以外の不活性雰囲気としては、アルゴン雰囲気やヘリウム雰囲気が挙げられる。以下においても、同様である。
【０００９】
また、第３には、塗料であって、コロイド状粒子と、Ｔｉ２Ｏ３の組成を有する亜酸化チタンからなる顔料粒子と、を有することを特徴とする。
【００１０】
この第３の構成の塗料は、Ｔｉ２Ｏ３の組成を有する亜酸化チタンからなる顔料粒子を有しているので、強い光触媒機能を得ることが可能となり、照射される光が可視光領域であっても容易に光触媒反応を生じさせることが可能となる。また、コロイド状粒子の表面に上記顔料粒子が吸着されている構造となるので、上記顔料粒子は上記コロイド状粒子の表面にて、効率よく光の照射を受けることができ、安定して光触媒機能を発揮することができる。よって、薄い塗膜上においても光触媒体の有機物分解作用等の能力を十分に機能させることが可能になる。なお、上記コロイド状粒子の粒径は、上記顔料粒子の粒径の１倍以上であることが好ましい。なお、この第３の構成を「塗料であって、水に、コロイド状粒子と、Ｔｉ２Ｏ３の組成を有する亜酸化チタンからなる顔料粒子と、が分散されていることを特徴とする塗料。」としてもよい。
【００１１】
また、第４には、塗料であって、コロイド状粒子と、該コロイド状粒子の粒径の大きさ以下の粒径を有する第２のコロイド状粒子と、Ｔｉ２Ｏ３の組成を有する亜酸化チタンからなる顔料粒子と、を有することを特徴とする。
【００１２】
この第４の構成の塗料は、Ｔｉ２Ｏ３の組成を有する亜酸化チタンからなる顔料粒子を有しているので、強い光触媒機能を得ることが可能となり、照射される光が可視光領域であっても容易に光触媒反応を生じさせることが可能となる。また、コロイド状粒子の表面に上記顔料粒子が吸着されている構造となるので、上記顔料粒子は上記コロイド状粒子の表面にて、効率よく光の照射を受けることができ、安定して光触媒機能を発揮することができる。よって、薄い塗膜上においても光触媒体の有機物分解作用等の能力を十分に機能させることが可能になる。また、上記第２のコロイド状粒子が含まれているので、塗料が基材に接着する際の接着機能を果たすとともに、上記コロイド状粒子と顔料粒子との接着を補助する機能をも果たすことが可能となる。なお、上記コロイド状粒子の粒径は、上記顔料粒子の粒径の１倍以上であることが好ましい。なお、この第４の構成を「塗料であって、水に、コロイド状粒子と、該コロイド状粒子の粒径の大きさ以下の粒径を有する第２のコロイド状粒子と、Ｔｉ２Ｏ３の組成を有する亜酸化チタンからなる顔料粒子と、が分散されていることを特徴とする塗料。」としてもよい。
【００１３】
また、第５には、上記第４の構成において、上記第２のコロイド状粒子が、珪酸リチウムの粒子であることを特徴とする。
【００１４】
また、第６には、上記第３から第５までのいずれかの構成において、上記顔料粒子が、水素化チタンと、二酸化チタンとを混合した混合物を、窒素雰囲気以外の不活性雰囲気において焼成することにより得たものであることを特徴とする。
【００１５】
また、第７には、上記第３から第６までのいずれかの構成において、上記コロイド状粒子が、シリカゾル粒子であることを特徴とする。
【００１６】
また、第８には、塗料であって、コロイド状溶液と、Ｔｉ２Ｏ３の組成を有する亜酸化チタンを有する顔料と、を有することを特徴とする。
【００１７】
この第８の構成の塗料は、Ｔｉ２Ｏ３の組成を有する亜酸化チタンを有する顔料を有しているので、強い光触媒機能を得ることが可能となり、照射される光が可視光領域であっても容易に光触媒反応を生じさせることが可能となる。また、コロイド状溶液を構成するコロイド状粒子の表面に上記顔料の粒子が吸着されている構造となるので、上記顔料は上記コロイド状粒子の表面にて、効率よく光の照射を受けることができ、安定して光触媒機能を発揮することができる。よって、薄い塗膜上においても光触媒体の有機物分解作用等の能力を十分に機能させることが可能になる。なお、上記コロイド状粒子の粒径は、上記顔料粒子の粒径の１倍以上であることが好ましい。
【００１８】
また、第９には、塗料であって、コロイド状溶液と、該コロイド状溶液を構成するコロイド状粒子の粒径の大きさ以下の粒径を有する第２のコロイド状粒子からなる第２のコロイド状溶液と、Ｔｉ２Ｏ３の組成を有する亜酸化チタンを有する顔料と、を有することを特徴とする。
【００１９】
この第９の構成の塗料は、Ｔｉ２Ｏ３の組成を有する亜酸化チタンを有する顔料を有しているので、強い光触媒機能を得ることが可能となり、照射される光が可視光領域であっても容易に光触媒反応を生じさせることが可能となる。また、コロイド状溶液を構成するコロイド状粒子の表面に上記顔料の粒子が吸着されている構造となるので、上記顔料は上記コロイド状粒子の表面にて、効率よく光の照射を受けることができ、安定して光触媒機能を発揮することができる。よって、薄い塗膜上においても光触媒体の有機物分解作用等の能力を十分に機能させることが可能になる。また、上記第２のコロイド状溶液が含まれているので、塗料が基材に接着する際の接着機能を果たすとともに、上記コロイド状粒子と顔料の粒子との接着を補助する機能をも果たすことが可能となる。なお、上記コロイド状粒子の粒径は、上記顔料の粒子の粒径の１倍以上であることが好ましい。
【００２０】
また、第１０には、顔料の製造方法であって、水素化チタンと、二酸化チタンとを混合した混合物を製造する混合工程と、該混合物を、窒素雰囲気以外の不活性雰囲気において焼成する焼成工程と、を有することを特徴とする。
【００２１】
よって、製造された顔料によれば、強い光触媒機能を得ることが可能となり、照射される光が可視光領域であっても容易に光触媒反応を生じさせることが可能となる。
【００２２】
また、第１１には、上記第１０の構成において、上記混合工程において、水素化チタンの投入量は、二酸化チタンとの反応に要するモル数よりも多いモル数であることを特徴とする。
【００２３】
また、第１２には、塗料の製造方法であって、水素化チタンと、二酸化チタンとを混合した混合物を、窒素雰囲気以外の不活性雰囲気において焼成することにより顔料を製造する顔料製造工程と、水に、コロイド状粒子を有するコロイド状溶液と、該顔料製造工程において製造された顔料とが分散された溶液を製造する分散液製造工程と、を有することを特徴とする。
【００２４】
よって、製造された塗料によれば、強い光触媒機能を得ることが可能となり、照射される光が可視光領域であっても容易に光触媒反応を生じさせることが可能となる。また、コロイド状粒子の表面に顔料の粒子が吸着されている構造となるので、顔料の粒子は上記コロイド状粒子の表面にて、効率よく光の照射を受けることができ、安定して光触媒機能を発揮することができる。よって、薄い塗膜上においても光触媒体の有機物分解作用等の能力を十分に機能させることが可能になる。なお、上記コロイド状粒子の粒径は、上記顔料の粒子の粒径の１倍以上であることが好ましい。
【００２５】
なお、上記分散液製造工程では、水に上記顔料を分散させた後に、コロイド状粒子を有するコロイド状溶液を分散させてもよいし、水に、コロイド状粒子を有するコロイド状溶液を分散させた後に、上記顔料を分散させてもよい。つまり、顔料を加える工程と、コロイド状溶液を加える工程の順序は任意である。
【００２６】
また、第１３には、塗料の製造方法であって、水素化チタンと、二酸化チタンとを混合した混合物を、窒素雰囲気以外の不活性雰囲気において焼成することにより顔料を製造する顔料製造工程と、水に、コロイド状粒子と、該顔料製造工程において製造された顔料とが分散された溶液を製造する分散液製造工程と、
を有することを特徴とする。
【００２７】
よって、製造された塗料によれば、強い光触媒機能を得ることが可能となり、照射される光が可視光領域であっても容易に光触媒反応を生じさせることが可能となる。また、コロイド状粒子の表面に顔料の粒子が吸着されている構造となるので、顔料の粒子は上記コロイド状粒子の表面にて、効率よく光の照射を受けることができ、安定して光触媒機能を発揮することができる。よって、薄い塗膜上においても光触媒体の有機物分解作用等の能力を十分に機能させることが可能になる。なお、上記コロイド状粒子の粒径は、上記顔料の粒子の粒径の１倍以上であることが好ましい。
【００２８】
なお、上記分散液製造工程では、水に上記顔料を分散させた後に、コロイド状粒子を分散させてもよいし、水に、コロイド状粒子を分散させた後に、上記顔料を分散させてもよい。つまり、顔料を加える工程と、コロイド状粒子を加える工程の順序は任意である。
【００２９】
また、第１４には、塗料の製造方法であって、水素化チタンと、二酸化チタンとを混合した混合物を、窒素雰囲気以外の不活性雰囲気において焼成することにより顔料を製造する顔料製造工程と、水に、コロイド状粒子を有するコロイド状溶液と、該コロイド状粒子の粒径の大きさ以下の粒径を有する第２のコロイド状粒子を有する第２のコロイド状溶液と、該顔料製造工程において製造された顔料とが分散された溶液を製造する分散液製造工程と、を有することを特徴とする。
【００３０】
よって、製造された塗料によれば、強い光触媒機能を得ることが可能となり、照射される光が可視光領域であっても容易に光触媒反応を生じさせることが可能となる。また、コロイド状粒子の表面に顔料の粒子が吸着されている構造となるので、顔料の粒子は上記コロイド状粒子の表面にて、効率よく光の照射を受けることができ、安定して光触媒機能を発揮することができる。よって、薄い塗膜上においても光触媒体の有機物分解作用等の能力を十分に機能させることが可能になる。また、上記第２のコロイド状粒子が含まれているので、塗料が基材に接着する際の接着機能を果たすとともに、上記コロイド状粒子と顔料の粒子との接着を補助する機能をも果たすことが可能となる。なお、上記コロイド状粒子の粒径は、上記顔料の粒子の粒径や、第２のコロイド状粒子の粒径の１倍以上であることが好ましい。
【００３１】
なお、上記分散液製造工程では、水に上記顔料を分散させた後に、コロイド状粒子を有するコロイド状溶液と第２のコロイド状粒子を有するコロイド状溶液を分散させてもよいし、水に、コロイド状粒子を有するコロイド状溶液と第２のコロイド状粒子を有するコロイド状溶液を分散させた後に、上記顔料を分散させる等、顔料を加える工程と、コロイド状粒子を有するコロイド状溶液を加える工程と、第２のコロイド状粒子を有するコロイド状溶液を加える工程の順序は任意である。
【００３２】
また、第１５には、塗料の製造方法であって、水素化チタンと、二酸化チタンとを混合した混合物を、窒素雰囲気以外の不活性雰囲気において焼成することにより顔料を製造する顔料製造工程と、水に、コロイド状粒子と、該コロイド状粒子の粒径の大きさ以下の粒径を有する第２のコロイド状粒子と、該顔料製造工程において製造された顔料とが分散された溶液を製造する分散液製造工程と、
を有することを特徴とする。
【００３３】
よって、製造された塗料によれば、強い光触媒機能を得ることが可能となり、照射される光が可視光領域であっても容易に光触媒反応を生じさせることが可能となる。また、コロイド状粒子の表面に顔料の粒子が吸着されている構造となるので、顔料の粒子は上記コロイド状粒子の表面にて、効率よく光の照射を受けることができ、安定して光触媒機能を発揮することができる。よって、薄い塗膜上においても光触媒体の有機物分解作用等の能力を十分に機能させることが可能になる。また、上記第２のコロイド状粒子が含まれているので、塗料が基材に接着する際の接着機能を果たすとともに、上記コロイド状粒子と顔料の粒子との接着を補助する機能をも果たすことが可能となる。なお、上記コロイド状粒子の粒径は、上記顔料の粒子の粒径や、第２のコロイド状粒子の粒径の１倍以上であることが好ましい。
【００３４】
なお、上記分散液製造工程では、水に上記顔料を分散させた後に、コロイド状粒子と第２のコロイド状粒子を分散させてもよいし、水に、コロイド状粒子と第２のコロイド状粒子を分散させた後に、上記顔料を分散させる等、顔料を加える工程と、コロイド状粒子を加える工程と、第２のコロイド状粒子を加える工程の順序は任意である。
【００３５】
また、第１６には、上記第１４又は第１５の構成において、上記第２のコロイド状粒子が、珪酸リチウムの粒子であることを特徴とする。
【００３６】
また、第１７には、上記第１２から第１６までのいずれかの構成において、上記顔料製造工程が、水素化チタンと、二酸化チタンとを混合した混合物を製造する混合工程と、該混合物を、窒素雰囲気以外の不活性雰囲気において焼成する焼成工程と、を有することを特徴とする。
【００３７】
また、第１８には、上記第１２から第１７までのいずれかの構成において、上記顔料製造工程において、上記混合物における水素化チタンの投入量は、二酸化チタンとの反応に要するモル数よりも多いモル数であることを特徴とする。
【００３８】
また、第１９には、上記第１２から第１８までのいずれかの構成において、上記コロイド状粒子が、シリカゾル粒子であることを特徴とする。
【００３９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態としての実施例を説明する。本実施例の塗料を形成する光触媒複合体Ｈは、その構造としては図１に示すように、シリカゾル粒子（コロイド状粒子）Ａ１の表面に、光触媒顔料粒子（顔料粒子）Ｂ１と、珪酸リチウム粒子（第２のコロイド状粒子）Ｃ１とが吸着（付着としてもよい）されている。つまり、本実施例の塗料は、複数（具体的には、多数）の光触媒複合体Ｈを有し、本実施例の塗料は、シリカゾル粒子Ａ１と、光触媒顔料粒子Ｂ１と、珪酸リチウム粒子Ｃ１とを有している。
【００４０】
ここで、上記シリカゾル粒子Ａ１は、平均粒径１μｍとなっている。なお、シリカゾル粒子Ａ１でなくても、他のコロイド状粒子でもよい。
【００４１】
また、上記光触媒顔料粒子Ｂ１は、亜酸化チタン（Ｔｉ２Ｏ３）の粒子、すなわち、Ｔｉ２Ｏ３の組成を有する亜酸化チタン粒子から構成されており、特に、以下に説明する製法により製造される。この亜酸化チタン（Ｔｉ２Ｏ３）の粒子Ｂ１は、顔料粒子（顔料の粒子としてもよい）を構成する。この光触媒顔料粒子Ｂ１の平均粒径は３０ｎｍとなっている。
【００４２】
また、珪酸リチウム粒子Ｃ１は、平均粒径１０ｎｍであり、この珪酸リチウム粒子Ｃ１は、塗料が基材に接着する際の接着機能を果たすとともに、上記シリカゾル粒子Ａ１と光触媒顔料粒子Ｂ１との接着を補助する機能をも有している。
【００４３】
なお、上記光触媒顔料粒子Ｂ１と珪酸リチウム粒子Ｃ１は、シリカゾル粒子Ａ１に吸着しているとして説明したが、シリカゾル粒子Ａ１に吸着せずに塗料中に存在する場合もある。つまり、上記シリカゾル粒子Ａ１と上記光触媒顔料粒子Ｂ１と珪酸リチウム粒子Ｃ１とが水に分散されていて、大部分のシリカゾル粒子Ａ１と光触媒顔料粒子Ｂ１と珪酸リチウム粒子Ｃ１とが上記光触媒複合体Ｈを構成しているものの、一部は互いに吸着せずに存在しているといえる。
【００４４】
なお、シリカゾル粒子Ａ１や光触媒顔料粒子Ｂ１や珪酸リチウム粒子Ｃ１は、図１に示すように、基本的には球形の形状を呈しているが、球形の形状には限られない。
【００４５】
本実施例における塗料の製造方法について説明する。まず、上記亜酸化チタンを製造するのであるが、以下に説明する理論に基づき以下に示すように製造を行なう。
【００４６】
すなわち、二酸化チタンは、酸素のない状態で加熱すると容易に結晶構造が崩れることが知られている。また、二酸化チタンを、還元剤としての水素化チタンの存在下で焼成すると亜酸化チタン（Ｔｉ２Ｏ３）が生成されるが、亜酸化チタン（Ｔｉ２Ｏ３）はさらに同じ焼成条件で二酸化チタンと反応して光触媒活性の低い亜酸化チタン（Ｔｉ３Ｏ５）となる。そこで、効率よく亜酸化チタン（Ｔｉ２Ｏ３）を生成するために、反応に要するモル数よりも過剰の水素化チタンが必要となる。
【００４７】
以上のような理論から、本実施例においては、水素化チタン２２．７ｇと、二酸化チタン７５．９ｇとを混合して混合物を製造し（混合工程）、該混合物を窒素雰囲気以外の不活性雰囲気（具体的には、Ａｒ（アルゴン）気流（Ａｒ雰囲気中）中又はＨｅ（ヘリウム）気流（Ｈｅ雰囲気としてもよい）中）にて１０００℃で１時間焼成した（焼成工程）。焼成した産物をＸ線回折によって解析した結果、亜酸化チタン（Ｔｉ２Ｏ３）であることが確認され、また、電子顕微鏡観察の結果、平均粒子径は約５００ｎｍであった。焼成された産物を更に粒径を細かくし、高活性黒色顔料９８．６ｇを得た。このようにして製造された生成物が、光触媒顔料となる。上記のように顔料を製造する工程が、上記顔料製造工程に当たる。
【００４８】
また、上記焼成温度としては、１０００℃として説明したが、６００℃以上であればよい。
【００４９】
そして、上記製法で得た亜酸化チタンの粉末を顔料として用いて、該光触媒顔料の粉体３ｇを水２３．５ｇに均一分散し、シリカゾル液（コロイド状溶液）（粒径約１μｍ、比重約１．２、固形分２０％）２．４ｇと珪酸リチウム液（第２のコロイド状溶液）（粒径約１０ｎｍ、固形分約２０％、比重１．３）２ｇを滴下分散することにより約３３ｇの光触媒黒色塗料を得ることができた。この工程が、上記分散液製造工程に当たる。
【００５０】
なお、上記の製造方法において、粘度調整剤を添加するようにしてもよい。
【００５１】
また、コロイド状粒子への粒子（分子）の吸着には、大別して単層吸着（ラングミュア吸着）と多分子吸着（ＢＥＴ吸着）の２種類がある。単層吸着とは、１つのコロイド状粒子に吸着する粒子は図２（ａ）に示すように１層であるとするものであり、ラングミュア吸着論に基づくものである。多分子吸着とは、１つのコロイド状粒子に吸着する粒子は図２（ｂ）、（ｃ）に示すように多層であるとするものであり、ＢＥＴ吸着論に基づくものである。
【００５２】
ここで、コロイド状粒子への実際の吸着においては、多分子吸着が生じるのであるが、上記において、シリカゾル液の処方量に対して顔料の処方量をあまり多くしても、塗料としての安定性が悪くなり、特に、あまり多層に光触媒顔料粒子を吸着させても、外側の光触媒顔料粒子に隠れている光触媒顔料粒子には光が当たらないことから、それほど光触媒機能が増加するものでもない。それらの点からすると、シリカゾル粒子Ａ１に対して、光触媒顔料粒子Ｂ１及び珪酸リチウム粒子Ｃ１が１層〜２層吸着するのが最も良好である（なお、図１では、１層のものを示している）。また、最大でも、５層とするのが好ましい。つまり、光触媒顔料粒子Ｂ１と珪酸リチウム粒子Ｃ１からなる層の層数は、１層〜５層程度とするのが好ましい。このように１層から５層程度とすることにより、光触媒粒子の光触媒機能を十分果たすことができると同時に、添加剤等を投入しなくてもコロイド状態を維持してコーティング剤や塗料としての機能を持たせることができる。なお、実際の吸着に際しては、該層数は均一になっているわけではなく、ある部分では、２層になっていても、他の部分では、１層になっている等の現象が生じる。
【００５３】
本実施例の塗料の使用方法について説明する。本実施例の顔料及び塗料においては、亜酸化チタンからなる光触媒顔料粒子が含まれているので、極めて優れた光触媒機能を果たすことができる。特に、本実施例の顔料及び塗料においては、上記のように顔料を製造することにより、極めて優れた光触媒機能を得ることができた。
【００５４】
また、本実施例の塗料によれば、コロイド状粒子である上記シリカゾル粒子Ａ１の表面に上記光触媒顔料粒子Ｂ１が吸着されているので、上記光触媒顔料粒子Ｂ１は上記シリカゾル粒子Ａ１の表面にて、効率よく光の照射を受けることができ、安定して光触媒機能を発揮することができる。よって、薄い塗膜上においても光触媒体の有機物分解作用等の能力を十分に機能させることが可能になる。
【００５５】
また、上記シリカゾル粒子Ａ１と上記光触媒顔料粒子Ｂ１との粒径の比が１００対３となっているため、上記シリカゾル粒子Ａ１の表面に多数の上記光触媒顔料粒子Ｂ１が吸着することができ、従って、容積の小さい薄い塗膜上においても光触媒の有機物分解作用等の能力を十分に機能させることが可能になる。
【００５６】
なお、上記の説明においては、コロイド状粒子としてシリカゾル粒子を例にとって説明したが、他のコロイド状粒子であってもよい。なお、この他のコロイド状粒子としては、光触媒顔料粒子Ｂ１がコロイド状粒子に吸着して、二酸化チタンが直接コロイド状粒子に接触することから、有機性のコロイド状粒子は適切ではなく、無機性のコロイド状粒子であるのが好ましい。
【００５７】
また、上記の説明において、珪酸リチウムを例にとって説明したが、他のコロイド状粒子としてもよい。例えば、多孔質ゾルを用いることが考えられる。
【００５８】
なお、図面は、各実施例の塗料や顔料を分かりやすくするために描かれており、実際の状態とは異なる場合もある。例えば、図１は、光触媒顔料粒子Ｂ１と、珪酸リチウム粒子Ｃ１とが単層吸着している状態の断面図を示しているが、あくまで模式的な状態を示すものであり、実際には、シリカゾル粒子Ａ１の表面に吸着している粒子の数は、図に示すものとは限らず、また、図１に示すように、粒子が隙間なく吸着しているとは限らない。また、各粒子の大きさの比も厳密には実際の場合とは異なる。特に、シリカゾル粒子Ａ１と光触媒顔料粒子Ｂ１との粒径の比は、１００対３であるが、図１では、光触媒顔料粒子Ｂ１の大きさを強調して表している。また、シリカゾル粒子Ａ１と珪酸リチウム粒子Ｃ１との粒径の比は、１００対１であるが、図１では、珪酸リチウム粒子Ｃ１の大きさを強調して表している。
【００５９】
【発明の効果】
本発明の請求項１及びこれに従属する請求項に記載の顔料によれば、Ｔｉ２Ｏ３の組成を有する亜酸化チタンから構成されているので、強い光触媒機能を得ることが可能となり、照射される光が可視光領域であっても容易に光触媒反応を生じさせることが可能となる。
【００６０】
また、請求項３及びこれに従属する請求項に記載の塗料によれば、Ｔｉ２Ｏ３の組成を有する亜酸化チタンからなる顔料粒子を有しているので、強い光触媒機能を得ることが可能となり、照射される光が可視光領域であっても容易に光触媒反応を生じさせることが可能となる。また、コロイド状粒子の表面に上記顔料粒子が吸着されている構造となるので、上記顔料粒子は上記コロイド状粒子の表面にて、効率よく光の照射を受けることができ、安定して光触媒機能を発揮することができる。よって、薄い塗膜上においても光触媒体の有機物分解作用等の能力を十分に機能させることが可能になる。請求項８に記載の塗料によっても同様の効果が得られる。
【００６１】
また、請求項４及びこれに従属する請求項に記載の塗料によれば、Ｔｉ２Ｏ３の組成を有する亜酸化チタンからなる顔料粒子を有する顔料を有しているので、強い光触媒機能を得ることが可能となり、照射される光が可視光領域であっても容易に光触媒反応を生じさせることが可能となる。また、コロイド状粒子の表面に上記顔料粒子が吸着されている構造となるので、上記顔料粒子は上記コロイド状粒子の表面にて、効率よく光の照射を受けることができ、安定して光触媒機能を発揮することができる。よって、薄い塗膜上においても光触媒体の有機物分解作用等の能力を十分に機能させることが可能になる。また、上記第２のコロイド状粒子が含まれているので、塗料が基材に接着する際の接着機能を果たすとともに、上記コロイド状粒子と光触媒被覆顔料粒子との接着を補助する機能をも果たすことが可能となる。請求項９に記載の塗料によっても同様の効果が得られる。
【００６２】
また、請求項１０及びこれに従属する請求項に記載の顔料の製造方法により製造された顔料によれば、強い光触媒機能を得ることが可能となり、照射される光が可視光領域であっても容易に光触媒反応を生じさせることが可能となる。
【００６３】
また、請求項１２、請求項１３及びこれらに従属する請求項に記載の塗料の製造方法により製造された塗料は、水素化チタンと、二酸化チタンとを混合した混合物を窒素雰囲気以外の不活性雰囲気において焼成することにより得た顔料を有しているので、強い光触媒機能を得ることが可能となり、照射される光が可視光領域であっても容易に光触媒反応を生じさせることが可能となる。また、コロイド状粒子の表面に顔料の粒子が吸着されている構造となるので、該顔料の粒子は上記コロイド状粒子の表面にて、効率よく光の照射を受けることができ、安定して光触媒機能を発揮することができる。よって、薄い塗膜上においても光触媒体の有機物分解作用等の能力を十分に機能させることが可能になる。
【００６４】
また、請求項１４、請求項１５及びこれらに従属する請求項に記載の塗料の製造方法により製造された塗料は、水素化チタンと、二酸化チタンとを混合した混合物を窒素雰囲気以外の不活性雰囲気において焼成することにより得た顔料を有しているので、強い光触媒機能を得ることが可能となり、照射される光が可視光領域であっても容易に光触媒反応を生じさせることが可能となる。また、コロイド状粒子の表面に顔料の粒子が吸着されている構造となるので、該顔料の粒子は上記コロイド状粒子の表面にて、効率よく光の照射を受けることができ、安定して光触媒機能を発揮することができる。よって、薄い塗膜上においても光触媒体の有機物分解作用等の能力を十分に機能させることが可能になる。また、上記第２のコロイド状粒子が含まれているので、塗料が基材に接着する際の接着機能を果たすとともに、上記コロイド状粒子と光触媒被覆顔料粒子との接着を補助する機能をも果たすことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例における塗料を構成する光触媒複合体の構造を示す説明図である。
【図２】単層吸着と多分子吸着とを説明するための説明図であり、（ａ）は単層吸着を説明する説明図であり、（ｂ）、（ｃ）は多分子吸着を説明する説明図である。
【符号の説明】
Ｈ 光触媒複合体
Ａ１ シリカゾル粒子
Ｂ１ 光触媒顔料粒子
Ｃ１ 珪酸リチウム粒子
Claims (19)
- 顔料であって、
Ｔｉ２Ｏ３の組成を有する亜酸化チタンを有することを特徴とする顔料。 - 上記顔料が、水素化チタンと、二酸化チタンとを混合した混合物を、窒素雰囲気以外の不活性雰囲気において焼成することにより得たものであることを特徴とする請求項１に記載の顔料。
- 塗料であって、
コロイド状粒子と、
Ｔｉ２Ｏ３の組成を有する亜酸化チタンからなる顔料粒子と、
を有することを特徴とする塗料。 - 塗料であって、
コロイド状粒子と、
該コロイド状粒子の粒径の大きさ以下の粒径を有する第２のコロイド状粒子と、
Ｔｉ２Ｏ３の組成を有する亜酸化チタンからなる顔料粒子と、
を有することを特徴とする塗料。 - 上記第２のコロイド状粒が、珪酸リチウムの粒子であることを特徴とする請求項４に記載の塗料。
- 上記顔料粒子が、水素化チタンと、二酸化チタンとを混合した混合物を、窒素雰囲気以外の不活性雰囲気において焼成することにより得たものであることを特徴とする請求項３又は４又は５に記載の塗料。
- 上記コロイド状粒子が、シリカゾル粒子であることを特徴とする請求項３又は４又は５又は６に記載の塗料。
- 塗料であって、
コロイド状溶液と、
Ｔｉ２Ｏ３の組成を有する亜酸化チタンを有する顔料と、
を有することを特徴とする塗料。 - 塗料であって、
コロイド状溶液と、
該コロイド状溶液を構成するコロイド状粒子の粒径の大きさ以下の粒径を有する第２のコロイド状粒子からなる第２のコロイド状溶液と、
Ｔｉ２Ｏ３の組成を有する亜酸化チタンを有する顔料と、
を有することを特徴とする塗料。 - 顔料の製造方法であって、
水素化チタンと、二酸化チタンとを混合した混合物を製造する混合工程と、
該混合物を、窒素雰囲気以外の不活性雰囲気において焼成する焼成工程と、
を有することを特徴とする顔料の製造方法。 - 上記混合工程において、水素化チタンの投入量は、二酸化チタンとの反応に要するモル数よりも多いモル数であることを特徴とする請求項１０に記載の顔料の製造方法。
- 塗料の製造方法であって、
水素化チタンと、二酸化チタンとを混合した混合物を、窒素雰囲気以外の不活性雰囲気において焼成することにより顔料を製造する顔料製造工程と、
水に、コロイド状粒子を有するコロイド状溶液と、該顔料製造工程において製造された顔料とが分散された溶液を製造する分散液製造工程と、
を有することを特徴とする塗料の製造方法。 - 塗料の製造方法であって、
水素化チタンと、二酸化チタンとを混合した混合物を、窒素雰囲気以外の不活性雰囲気において焼成することにより顔料を製造する顔料製造工程と、
水に、コロイド状粒子と、該顔料製造工程において製造された顔料とが分散された溶液を製造する分散液製造工程と、
を有することを特徴とする塗料の製造方法。 - 塗料の製造方法であって、
水素化チタンと、二酸化チタンとを混合した混合物を、窒素雰囲気以外の不活性雰囲気において焼成することにより顔料を製造する顔料製造工程と、
水に、コロイド状粒子を有するコロイド状溶液と、該コロイド状粒子の粒径の大きさ以下の粒径を有する第２のコロイド状粒子を有する第２のコロイド状溶液と、該顔料製造工程において製造された顔料とが分散された溶液を製造する分散液製造工程と、
を有することを特徴とする塗料の製造方法。 - 塗料の製造方法であって、
水素化チタンと、二酸化チタンとを混合した混合物を、窒素雰囲気以外の不活性雰囲気において焼成することにより顔料を製造する顔料製造工程と、
水に、コロイド状粒子と、該コロイド状粒子の粒径の大きさ以下の粒径を有する第２のコロイド状粒子と、該顔料製造工程において製造された顔料とが分散された溶液を製造する分散液製造工程と、
を有することを特徴とする塗料の製造方法。 - 上記第２のコロイド状粒子が、珪酸リチウムの粒子であることを特徴とする請求項１４又は１５に記載の塗料の製造方法。
- 上記顔料製造工程が、
水素化チタンと、二酸化チタンとを混合した混合物を製造する混合工程と、
該混合物を、窒素雰囲気以外の不活性雰囲気において焼成する焼成工程と、
を有することを特徴とする請求項１２又は１３又は１４又は１５又は１６に記載の塗料の製造方法。 - 上記顔料製造工程において、上記混合物における水素化チタンの投入量は、二酸化チタンとの反応に要するモル数よりも多いモル数であることを特徴とする請求項１２又は１３又は１４又は１５又は１６又は１７に記載の塗料の製造方法。
- 上記コロイド状粒子が、シリカゾル粒子であることを特徴とする請求項１２又は１３又は１４又は１５又は１６又は１７又は１８に記載の塗料の製造方法。
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-
2003
- 2003-02-14 JP JP2003036386A patent/JP2004231927A/ja active Pending
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