JP2004359902A - Photocatalytic coating material - Google Patents

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Koji Kishimoto
広次 岸本
Koichi Takahama
孝一 高濱
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Panasonic Electric Works Co Ltd
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Matsushita Electric Works Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a one-coat photocatalytic coating material with a simple constitution without damaging the design performance of a base material and capable of protecting the base material from a photocatalytic reaction. <P>SOLUTION: This photocatalytic coating material is coated on an organic base material or a surface of an organic coating material. The coated film transmits ≥50 % of 500 nm wave length of light of visible light and blocks ≥80 % of 320 nm wave length of light of UV light. Thus, the coated film ensures the design performance of the base material by the visible light transmission through the film and protects the base material by blocking the UV light from photocatalytic degradation. The photocatalytic coating material comprises a partially hydrolyzed organosiloxane represented by an average composition formula: R<SP>2</SP><SB>a</SB>SiO<SB>b</SB>(OR<SP>1</SP>)<SB>c</SB>(OH)<SB>d</SB>and having a weight average molecular weight of 600-5,000 in terms of polystyrene. By adjusting a coated film thickness, a particle size and content of the photocatalyst, the UV light blocking property, a light scattering particle and a type of R<SP>2</SP>, etc., the one-coat photocatalytic coating material with superior weather resistance and maintenance of the design performance is provided. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光触媒を含有する塗料である光触媒塗料、それを塗装した塗膜、及び、塗膜を有する塗装品に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、光触媒を塗料に添加してなる光触媒塗料が多く開発されている。この光触媒塗料は、基材に付着(塗装)することにより、基材に汚れ防止性能や大気浄化性能を付与することができる。ここでいう光触媒は、主に太陽光に含まれる紫外線を吸収して、その内部で電荷分離が生じてホールとエレクトロンを発生する物質である。光触媒は、これらのホールとエレクトロンが汚れ成分や大気汚染生物の分解を引き起こしたり、その光触媒の表面が親水性になることを利用して浄化・殺菌や汚れ防止性能を発揮させる材料として用いられる。
【0003】
このような光触媒は、紫外線が当たると汚れ以外にほとんどすべての有機物を分解してしまう。そのため、プラスチックなどの有機基材や、有機塗料を塗装した基材の表面に光触媒塗料を塗装した場合、有機基材や基材表面の有機塗料を分解してしまい、その結果、光触媒塗料を用いた商品の寿命が非常に短くなるという問題がある。この問題を解消することが必須となっている。そのための代表的な方法として、光触媒塗料を塗装する前に、光触媒によって分解されない成分で構成される膜(アンダーコートと称される)を基材に形成し、その上に光触媒塗料を塗装する方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。
【0004】
その他の方法として、塗料に着色塗料を使用し、紫外線や可視光が基材に到達することを防ぎ、基材の近辺での光触媒反応の発生を抑制することで基材を光触媒反応から保護する方法が知られている(例えば、特許文献2参照)。
【0005】
【特許文献1】
特許第3182107号公報
【特許文献2】
特開2002−069376号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した特許文献1や特許文献2に示されるような光触媒反応から基材を保護する方法にはいくつかの問題点が存在する。特許文献1に示したようなアンダーコートを使用する方法においては、アンダーコート及び光触媒塗膜が透明であるため、基材の意匠を損なうことなく光触媒機能を基材に付与できる利点が挙げられるが、この方法はアンダーコート形成作業及びその材料に多くのコストと時間を必要とする。また、アンダーコートの硬化の程度によって、光触媒層の性能(密着性、分解性等)が大きく左右されてしまうことがあり、塗装が難しいという問題点もある。特に、既存の建築物に現場で塗装しようとする場合においては、アンダーコートを塗装した後に、光触媒塗料を塗装するまでに必要とする時間間隔(インターバル)が気温や湿度によって影響を受け易いという問題がある。
【0007】
また、特許文献2に示したような着色塗料を使用する方法は、基材の意匠を損うという問題がある。また、光触媒塗料は、その樹脂成分が光触媒によって分解されないように、通常、シリコーンやフッ素などの非常に高価な樹脂成分を用いているが、着色塗料によって光触媒反応から基材を保護する着色塗膜を形成する方法では、例えば、上述した20μm程度の透明のアンダーコートの場合の5倍以上の膜厚が必要である。膜厚が厚くなることで、塗膜がもろくなってクラックが発生しやすくなったり、コストが高くなる。
【0008】
本発明は、上記課題を解消するものであって、簡単な構成により基材の意匠を損なうことなく光触媒反応から基材を保護できる1コート光触媒塗料を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記課題を達成するために、請求項1の発明は、基材の表面に塗装することによって基材に光触媒機能を持たせる光触媒塗料において、その塗膜が波長500nmの光を50%以上透過させ、かつ、320nmの光を80%以上遮断する光触媒塗料である。
【0010】
上記構成においては、塗膜を可視光である波長500nmの光が50%以上透過し、かつ、紫外線である320nmの光が80%以上遮断される。すなわち、塗膜を可視光が透過することで、基材の意匠性を損なわれることがなくなり、また、紫外線が遮断されることで、基材が光触媒分解されることから保護される。従って、意匠性と基材保護性を兼ね備えて、1コート塗料として用いることができる光触媒塗料が得られる。これにより、低コスト、省工程の塗装ができ、また、その塗膜は耐候性、意匠性、密着性、及び耐クラック性に優れたものとなる。
【0011】
請求項2の発明は、請求項1に記載の光触媒塗料において、波長500nmでの光透過性が70%以上で、かつ、320nmでの光遮断性が90%以上のものである。この構成においては、基材の意匠性の確保と、基材の光触媒分解の防止効果が高まる。
【0012】
請求項3の発明は、請求項1に記載の光触媒塗料において、波長500nmでの光透過性が75%以上で、かつ、320nmでの光遮断性が95%以上のものである。この構成においては、上記作用効果がより一層高まる。
【0013】
請求項4の発明は、請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の光触媒塗料において、平均組成式(I):R SiO(OR(OH)で表され、R、Rは互いに独立に同一又は異種の置換もしくは非置換で1価の炭化水素基を示し、a、b、c及びdはa+2b+c+d=4、0≦a<3、0<b<2、0<c<4、0<d<4の関係を満たす数であり、重量平均分子量がポリスチレン換算で600〜5000であるオルガノシロキサン部分加水分解物を含むものである。この構成においては、上述の効果に加え、R SiO(OR(OH)で表される樹脂が含まれていることから、塗膜自身が高耐候性となる。
【0014】
請求項5の発明は、請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の光触媒塗料において、塗膜厚が1乃至10μmのものである。この構成においては、塗膜の耐クラック性と低コスト性を確保することができる。
【0015】
請求項6の発明は、請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の光触媒塗料において、光触媒の粒径が10乃至30nmのものである。この構成においては、上述の効果に加え、さらに塗膜の透明性、紫外線遮断性、耐クラック性、光触媒性能を確保することができる。
【0016】
請求項7の発明は、請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の光触媒塗料において、固形分中の酸化チタンの含有量が10乃至50%のものである。この構成においては、さらに塗膜の透明性、紫外線遮断性、耐クラック性、光触媒性能を確保することができる。
【0017】
請求項8の発明は、請求項1乃至請求項7のいずれかに記載の光触媒塗料において、酸化亜鉛、又は、酸化セリウムの少なくともいずれかを含有するものである。この構成においては、さらに塗膜の紫外線遮断性を確保し、下地の劣化を防止することができ、塗膜自身が高耐候性となる。
【0018】
請求項9の発明は、請求項1乃至請求項8のいずれかに記載の光触媒塗料において、粒径300nm以上のシリカを含むものである。この構成においては、さらに塗膜のつやを制御するとともに、紫外線を散乱して下地及び塗膜の劣化を防ぎ、高い耐クラック性を確保することができる。また、紫外線の散乱によって光触媒への光入射率が高まり光触媒性能も向上する。
【0019】
請求項10の発明は、請求項1乃至請求項9のいずれかに記載の光触媒塗料において、R中にグリシジル基を含有するものである。この構成においては、さらに塗膜の基材に対する密着性を確保することができる。
【0020】
請求項11の発明は、請求項1乃至請求項10のいずれかに記載の光触媒塗料において、R中に(メタ)アクリル酸エステルを含有するものである。この構成においては、さらに塗膜の光触媒性能が増し、基材に対する密着性を向上することができる。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態に係る1コート光触媒塗料について説明する。図1(a)(b)は本発明の光触媒塗料を塗布した基材の塗膜構造を示す。光触媒塗料1は、有機基材2、又は、下地となる有機塗料3を塗装した基材4に対して塗装される場合に、その利点を大いに発揮するが、光触媒塗料1が塗装の対象とする基材は上記に限定されない。特に、光触媒塗料1は、図1(a)に示すように、1コート塗料として用いることができる。以下では、これら有機塗料3、光触媒塗料1、及びそれらの塗膜と基材2,4について順次説明する。
【0022】
光触媒塗料1の光透過特性について、図2(a)(b)を参照して説明する。光触媒塗料1による塗膜は、図2(a)に示されるように、可視光である波長500nmの光に対して、50%以上透過し、好ましくは70%以上透過し、さらに好ましくは75%以上透過するように構成される。また、光触媒塗料1による塗膜は、図2(b)に示されるように、紫外線である波長320nmの光に対して、80%以上遮断し、好ましくは90%以上遮断し、さらに好ましくは95%以上遮断するように構成される。
【0023】
光触媒塗料1がこのような光特性を有するので、空間5から光触媒塗料1に入射する光の可視光部分は、波長500nmの光と同様の光透過率で光触媒塗料層を通過して基材2に達し、基材2からの反射光が、入射光と同じ光透過率で光触媒塗料層を通過して空間5に放射される。すなわち、基材2の表面を、光触媒塗料層によって殆ど妨げられることなく、見ることができる。
【0024】
また、空間5から光触媒塗料1に入射する光の紫外線部分は、波長320nmの光と同様の光遮断率を有する光触媒塗料層を通過するため、基材2に至る紫外光はわずかな量となる。従って、基材2近傍における光触媒塗料1中の光触媒は殆ど活性化されることがなく、基材2の光触媒分解反応は殆ど発生しない。
【0025】
〔有機塗膜層〕
有機塗膜層は、光触媒塗膜層と基材との間に形成される塗膜層である。その塗料は、有機樹脂を基本構造とし、これに顔料、溶剤又は水、その他増粘剤や消泡剤などの添加剤等を含有することができる。その一般的なものとして、アクリル、アクリルウレタン、アクリルシリコン、フッ素等を基本とする樹脂に、顔料を配合し、水又は有機溶剤を溶媒とする塗料が数多く市販されている。このような有機塗料3は、基材4と密着し、求める意匠性を発現できるものであればよい。
【0026】
〔光触媒塗膜層〕
光触媒塗膜層の形成に用いられる光触媒塗料の500℃での加熱残分は、元の塗料重量に対し、好ましくは55〜95重量%、より好ましくは70〜90重量%、さらに好ましくは80〜90重量%である。この加熱残分の割合が55重量%未満では、光触媒塗膜層の耐候性が低く、また、光触媒により分解され易い等の傾向があり、95重量%を超えると、光触媒塗料の保存安定性が低い等の傾向があるので、このような加熱残分の割合となるものは好ましくない。
【0027】
光触媒塗料としては、特に限定されるわけではないが、例えば、透明性、耐候性、耐久性、造膜性、塗料の保存安定性、100℃以下の低温(常温を含む)での硬化性等の点から、下記成分を含んでなるシリコーンコーティング材組成物が好ましい。
【0028】
平均組成式(I):R SiO(OR(OH)で表され、その重量平均分子量がポリスチレン換算で600〜5000であるオルガノシロキサン部分加水分解物。ここでR、Rは、互いに独立に同一又は異種の置換もしくは非置換で1価の炭化水素基を示し、a、b、c及びdはa+2b+c+d=4、0≦a<3、0<b<2、0<c<4、0<d<4の関係を満たす数である。
【0029】
前記式(I)中のR及びRは互いに独立に同一又は異種の置換もしくは非置換で1価の炭化水素基を示す。R及びRは互いに同一のものであってもよいし異なるものであってもよい。また、Rが複数ある場合、複数のRは互いに同一であってもよいし異なっていてもよく、Rが複数ある場合、複数のRは互いに同一であってもよいし異なっていてもよい。
【0030】
は、置換もしくは非置換で1価の炭化水素基であれば特に限定はされないが、置換又は非置換で炭素数1〜8の1価の炭化水素基が好適である。例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基等のアルキル基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基;2−フェニルエチル基、3−フェニルプロピル基等のアラルキル基;フェニル基、トリル基等のアリール基;ビニル基、アリル基等のアルケニル基;クロロメチル基、γ−クロロプロピル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基等のハロゲン置換炭化水素基;γ−メタクリロキシプロピル基、γ−グリシドキシプロピル基、3,4−エポキシシクロヘキシルエチル基、γ−メルカプトプロピル基等の置換炭化水素基等を例示することができる。これらの中でも、合成の容易さ又は入手の容易さから炭素数1〜4のアルキル基及びフェニル基が好ましい。
【0031】
また、Rは、置換もしくは非置換で1価の炭化水素基であれば特に限定はされない。例えば、オルガノシロキサン部分加水分解物の架橋反応性の観点から、炭素数1〜4のアルキル基が好適である。オルガノシロキサン部分加水分解物の調製方法としては、特に限定はされない。例えば、前記式(I)中のRがアルキル基(ORがアルコキシ基)であるものを得る場合について以下に例示する。加水分解性オルガノクロロシラン及び加水分解性オルガノアルコキシシランからなる群の中から選ばれた1種もしくは2種以上の加水分解性オルガノシランを公知の方法により大量の水で加水分解することで得られるシラノール基含有ポリオルガノシロキサンのシラノール基を部分的にアルコキシ化することにより、オルガノシロキサン部分加水分解物を得ることができる。
【0032】
なお、この調製方法において、加水分解性オルガノアルコキシシランを用いて加水分解を行う場合は、水量を調節することでアルコキシ基の一部のみを加水分解することにより、未反応のアルコキシ基と、シラノール基とが共存したオルガノシロキサン部分加水分解物を得ることができるので、前述した、シラノール基含有ポリオルガノシロキサンのシラノール基を部分的にアルコキシ化する処理が省ける場合がある。
【0033】
前記加水分解性オルガノクロロシランとしては、特に限定はされないが、例えば、メチルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、フェニルトリクロロシラン、ジフェニルジクロロシラン等が挙げられる。前記加水分解性オルガノアルコキシシランとしては、特に限定はされないが、例えば、一般式(II):R Si(OR4−mで表される加水分解性オルガノシランのうち、Rがアルキル基であるものが挙げられる。ここでR、Rは前記式(I)中のものと同じであり、mは0〜3の整数である。
【0034】
具体的には、m=0のテトラアルコキシシランとしては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシランなどが例示でき、m=1のオルガノトリアルコキシシランとしては、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ポキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、3,3,3−トリフルオロプロピルトリメトキシシランなどが例示できる。
【0035】
また、m=2のジオルガノジアルコキシシランとしては、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、メチルフェニルジメトキシシランなどが例示でき、m=3のトリオルガノアルコキシシランとしては、トリメチルメトキシシラン、トリメチルエトキシシラン、トリエチルメトキシシラン、トリメチルイソプロポキシシラン、ジメチルイソブチルメトキシシランなどが例示できる。
【0036】
加水分解性オルガノシランを部分加水分解するために用いられる触媒は、特に限定するものではないが、酸性触媒としては、塩酸、硝酸等の水溶性の酸や、酸性コロイダルシリカ等が例示でき、塩基性触媒としては、アンモニア水溶液や塩基性コロイダルシリカ等が例示できる。
【0037】
オルガノシロキサン部分加水分解物を表す前記式(I)中のa、b、c及びdは前述した関係を満たす数である。aが3以上のものは、塗布被膜の硬化がうまく進行しないという不都合がある。b=0のものは、モノマーであり、硬化被膜を形成できないという問題がある。bが2のものは、シリカ(SiO(オルガノシロキサンではない))であり、硬化被膜にクラックを生じるという問題がある。
【0038】
また、c=0のものは、分子末端が、R基と、親水基であるOH基のみになるため、分子全体での親水性が増加して樹脂の長期安定性が得られない。c=4のものは、モノマーであり、硬化被膜を形成できないという問題がある。さらに、d=0のものは、分子末端がR基とOR基の疎水基のみになるため、樹脂の長期安定性には有利であるが、OR基は塗布被膜硬化時の架橋反応性に欠けるため、十分な硬化被膜を得ることができない。d=4のものは、モノマーであり、硬化被膜を形成できないという問題がある。
【0039】
オルガノシロキサン部分加水分解物(A)の重量平均分子量は、ポリスチレン換算で、通常600〜5000、好ましくは2000〜4000、より好ましくは2500〜3000の範囲である。この重量平均分子量が600未満の場合は、塗布硬化被膜にクラックを生じる等の不都合があり、5000を超えると、硬化がうまく進行しないという不都合を生じる。
【0040】
オルガノシロキサン部分加水分解物(A)は、上記の構造を持ち、かつ、その重量平均分子量が上記所定範囲内にあるため、反応性が高い。そのため、これを含む光触媒塗料は、100℃以上に加熱すれば塗膜の硬化に硬化触媒を必要としない。また、硬化触媒を使用すれば100℃以下の低温加熱硬化及び常温硬化が可能である。また、オルガノシロキサン部分加水分解物(A)は、反応性が高いにも関わらず、その分子末端基の親水性−疎水性バランスが良好であるため、長期間安定である。
【0041】
光触媒塗料組成物中のオルガノシロキサン部分加水分解物(A)の配合量は、特に限定されないが、例えば、組成物全量に対し、好ましくは5〜40重量%、より好ましくは10〜35重量%、さらに好ましくは20〜30重量%の割合である。また、その配合量が5重量%未満であると、塗膜の強度が低下したり、耐久性のある塗膜の形成ができなかったり、塗膜の透明性が低下したり、硬化が阻害されたりする傾向がある。また、その配合量が40重量%を超えると、塗膜の透明性が低下したり、塗膜にクラックが生じやすくなったり、光触媒塗料組成物の安定性が低下したりする傾向がある。
【0042】
光触媒層形成用塗料に用いられる光触媒としては、特に限定はされないが、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化錫、酸化鉄、酸化ジルコニウム、酸化タングステン、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化ルテニウム、酸化ゲルマニウム、酸化鉛、酸化カドミウム、酸化銅、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化マンガン、酸化コバルト、酸化ロジウム、酸化ニッケル、酸化レニウム等の金属酸化物が例示でき、この他、チタン酸ストロンチウム等が例示できる。
【0043】
これらの中でも、上記金属酸化物が、実用的に容易に利用可能な点で好ましく、金属酸化物の中でも、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化錫、酸化ジルコニウム、酸化タングステン、酸化鉄、酸化ニオブが、100℃以下の低温で焼き付け硬化を行った場合にでも活性を示す点から好ましい。さらに、これらの中でも特に酸化チタンが、その光触媒性能、硬化促進性能、安全性、入手の容易さ及びコストの面で好ましい。なお、酸化チタンを光触媒として用いる場合は、結晶型がアナタース型(アナターゼ型)であるものを用いる方が、光触媒性能及び硬化促進性能が最も強く、しかも長期間発現するとともに、光触媒性能及び硬化促進性能がより短時間で発現する点で好ましい。
【0044】
光触媒(D)の形状としては、特に限定はされないが、例えば、粒状、針状等が挙げられる。混合安定性、分散安定性の点からは、粒状、特に微粒子が好ましい。光触媒は、最終的に光半導体の性質を示すものであれば使用可能であり、その原料状態によっては制限されない。
【0045】
光触媒の粒子径は、特に限定はされないが、安定に分散でき、ハードケーキ等の沈殿を生じないためには、平均1次粒子径が1〜100nmであることが好ましく、6〜50nmであることがより好ましく、10〜30nmであることがさらに好ましい。粒子径が10nmよりも小さいと塗膜にクラックが生じやすくなり、30nmよりも大きいと光触媒性能が小さくなるとともに、塗膜の透明性が低下する。
【0046】
光触媒は、1種のみ用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。光触媒は、励起波長(例えば、320nm)の光(紫外線)が照射されると、活性酸素を発生すること(光触媒性)は公知である。活性酸素は、有機物を酸化、分解させることができるため、その特性を利用して、塗装品に付着したカーボン系汚れ成分(例えば、自動車の排気ガス中に含まれるカーボン留分や、タバコのヤニ等)を分解する自己洗浄効果;アミン化合物、アルデヒド化合物に代表される悪臭成分を分解する消臭効果;大腸菌、黄色ブドウ球菌に代表される菌成分の発生を防ぐ抗菌効果;防カビ効果等を得ることができる。
【0047】
また、光触媒を含む塗膜に紫外線が当たると、光触媒がその光触媒作用で水を水酸化ラジカル化する。この水酸化ラジカルが、塗膜表面に付着して水をはじいてしまう有機物等の汚れを分解除去するので、水に対する塗膜の親水性(濡れ性)が向上し、例えばガラスや鏡が水滴で曇りにくいという防曇性や、雨水洗浄による防汚性などの効果が、光触媒を含む塗膜によって、より高いレベルで得られたり、また長期間維持されたりする。
【0048】
さらに、光触媒作用には帯電防止機能もあり、この機能によっても防汚効果がさらに向上する。例えば、光触媒を含む塗膜に紫外線を照射すると、この塗膜に含まれる光触媒の作用により塗膜の表面抵抗値が下がることで帯電防止効果が発現されて、塗膜表面が汚れにくくなる。光触媒含有塗膜に紫外線が照射されたとき、どのようなメカニズムで塗膜の表面抵抗値が下がるかということは、まだ明確には確認されていないが、紫外線照射により生成された電子とホ−ルが作用することで塗膜の表面抵抗値が下がるものと考えられる。
【0049】
光触媒の市販品は、粉体又は分散液として入手できる。分散液のものは水分散のものが多いが、一部、有機溶媒分散液のものも入手できる。光触媒の水分散液は、一般に、固形分としての光触媒を1〜30重量%含有しており、酸性あるいは塩基性で光触媒が安定に分散している。粉体ベースの光触媒の分散方法は、特に限定はされず、通常の分散法でよい。その際、分散助剤、カップリング剤等の使用も可能である。
【0050】
光触媒の表面に金属が担持されていると、光触媒の光触媒効果がより高くなる。そのメカニズムは、まだ明確には確認されていないが、光触媒の表面に金属が担持されることにより光触媒の電荷分離が促進されて、電荷分離により生成された電子とホ−ルの消失確率が小さくなることが関係していると考えられる。
【0051】
光触媒の表面に担持してよい金属としては、例えば、銀、銅、鉄、ニッケル、亜鉛、白金、金、パラジウム、カドミウム、コバルト、ロジウム、ルテニウム等が、光触媒の電荷分離をより促進させる点で好ましい。担持される金属は、1種のみでも2種以上でもよい。金属の担持量は、特に限定はされないが、例えば、光触媒に対し、0.1〜10重量%であることが好ましく、0.2〜5重量%であることがより好ましい。担持量が0.1重量%未満だと、担持効果が充分に得られない傾向があり、10重量%を超えて担持しても、効果はあまり増加せず、逆に変色や性能劣化等の問題が起きる傾向がある。
【0052】
金属の担持方法としては、特に限定するわけではないが、浸漬法、含浸法、光還元法等が挙げられる。光触媒は、それを層間に挿入した粘土架橋体の形で用いても良い。その理由は、光触媒が層間で微粒子状に分散して光触媒性能が向上するからである。
【0053】
光触媒塗料中の光触媒の配合量は、光触媒の光触媒性能、その求められる効果、防汚性、使用される用途等によって異なるが、塗料中の全固形分に対して、好ましくは5〜80重量%、より好ましくは10〜70重量%、さらに好ましくは10〜50重量%の割合である。光触媒の配合量が20重量%未満では、光触媒性能の発現が弱く、防汚性が期待できない傾向があり、また、酸化チタン自身による紫外線遮断の性能が不十分になり、下地を分解してしまう可能性がある。光触媒の配合量が50重量%を超えると、塗布被膜中での光触媒の比率が多くなり、被膜としての強度が低下したり、耐久性のある塗膜の形成ができなかったり、塗膜の透明性が低下したり、硬化が阻害されたりする傾向がある。
【0054】
光触媒塗料は、必要に応じ、平均組成式(III):HO(R SiO)H(ここでRは1価の炭化水素基を示し、nは3≦n≦50の数である)で表される両末端水酸基含有直鎖状ポリシロキサンジオール(以下、「直鎖状ポリシロキサンジオール」又は単に「ポリシロキサンジオール」と記すことがある)をも含むことができる。このポリシロキサンジオールは、組成物の硬化を促進して100℃以下の低温での硬化をより確実に達成させたり、組成物の塗布硬化被膜に靭性(柔軟性)を付与して該被膜の耐クラック性を向上させたり、該被膜表面に撥水性又は非粘着性を付与したりするための成分である。
【0055】
両末端水酸基含有直鎖状ポリシロキサンジオールを表す前記平均組成式(III)中、Rは、1価の炭化水素基であれば特に限定はされないが、例えば、前記式(I)中のRとして前述したものと同じものが使用できる。そのようなRを有する直鎖状ポリシロキサンジオールの中でも、硬化被膜の耐候性を低下させない点、該被膜の耐クラック性をより向上させる点、及び入手の容易さの点から、ジメチルシロキサンジオール、メチルフェニルシロキサンジオールが好ましい。
【0056】
両末端水酸基含有直鎖状ポリシロキサンジオールは、分子末端のOH基以外に反応基を有していないため、比較的反応性に乏しい分子である。そのため、硬化被膜中において、ポリシロキサンジオールは、分子末端のみがオルガノシロキサン部分加水分解物(A)成分と結合又は未結合の状態にある。ポリシロキサンジオールの主鎖は、2次元構造であり、比較的動きやすい状態で存在するため、この(A)成分の架橋による硬化収縮を吸収してクラックの発生を防止することができる。
【0057】
また、ポリシロキサンジオールは、その両末端の水酸基がオルガノシロキサン部分加水分解物(A)成分のOR基と比較的容易に結合することができるため、この(A)成分の分子間の架橋剤としての構造を100℃以下の低温で形成することができる。そのため、(A)成分のOR基に見合うポリシロキサンジオールの水酸基が存在すれば、100℃以下の低温での塗布被膜の硬化をより確実に達成することができる。つまり、ポリシロキサンジオールにより、光触媒塗料による塗布被膜の柔軟化及び硬化促進の両効果を得ることができる。
【0058】
これらの効果は、前記式(III)中のnが3≦n≦50(好ましくは5≦n≦45、より好ましくは5≦n≦40)の範囲内にあるポリシロキサンジオールで最も大きい。ポリシロキサンジオールは、直鎖状なので、硬化応力を吸収しやすく、架橋剤としてのネットワーク構造を形成しやすい。nが大きいもの程、柔軟化剤としての効果が大きく、また、nが3未満のものは柔軟化剤としての効果はない。
【0059】
また、nが小さいもの程、末端−OH基の反応性が高くなるため硬化剤としての効果が高く、硬化被膜内部に取り込まれる。nが大きくなるにつれて相溶性に欠け、ポリシロキサンジオールの一部が硬化被膜表面に遊離する傾向にあるため、硬化被膜表面に撥水性又は非粘着性を付与する効果が大きくなる。nが50より大きい場合は、相溶性がさらに低下したり、末端−OH基の反応性が低くなるため硬化剤としての効果が低かったり、その分子が大きくなったりする傾向があり、そのため、硬化被膜中にまったく取り込まれず、塗膜中で相分離や白濁等を招来する恐れがある。
【0060】
光触媒塗料の組成物中ポリシロキサンジオールの配合量は、nの大きさによって異なり、特に限定はされないが、例えば、オルガノシロキサン部分加水分解物(A)成分に対し、好ましくは0.1〜100重量%、より好ましくは1〜30重量%、さらに好ましくは2〜20重量%の割合である。配合量が0.1重量%未満では十分な架橋剤としてのネットワーク構造を形成できなかったり、柔軟化効果が期待できなかったりする傾向があり、100重量%を超えると未結合のポリシロキサンジオールが塗膜の硬化阻害を引き起こす等の不都合が生じる傾向がある。
【0061】
オルガノシロキサン部分加水分解物(A)成分に対し、nが大きいものから小さいものまでポリシロキサンジオールを適量混合することにより、100℃以下の低温での硬化性がより高く、且つ、耐クラック性の向上した硬化被膜を形成することのできるシリコーンコーティング材組成物が得られる。
【0062】
光触媒塗料は、必要に応じて、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、アクリルシリコーン樹脂、フェノール樹脂、フッ素樹脂、ポリエステル樹脂、塩化ゴム樹脂、ウレタン樹脂及びメラミン樹脂からなる群の中から選ばれた少なくとも1種の有機樹脂をも含むことができる。
【0063】
これらの有機樹脂は、光触媒塗料組成物の塗布硬化被膜に靭性(柔軟性)を付与して該被膜の耐クラック性を向上させることのできる成分である。光触媒塗料組成物の必須成分であるシリコーン樹脂と、前記有機樹脂とは、一般に、有機溶媒系では互いの相溶性に欠けるため、溶液中では相分離を、塗布被膜では同被膜の白濁を引き起こす傾向にある。しかし、シリコーン樹脂成分に相溶性を改善する官能基を導入したり、逆に有機樹脂中にシリコーン成分との相溶性を改善する官能基などを導入することによってこの問題は回避できる。
【0064】
光触媒塗料の組成物として前記有機樹脂を含む場合、その配合量は、有機樹脂の種類によって異なり、特に限定はされないが、オルガノシロキサン部分加水分解物(A)成分の硬化を阻害せず、必要とされる柔軟性が付与される範囲であればよく、例えば、(A)成分に対し、好ましくは1〜50重量%、より好ましくは5〜20重量%の割合である。1重量%未満では十分な柔軟性が得られない恐れがあり、50重量%を超えると、(A)成分の硬化阻害を引き起こしたり、光触媒により塗布硬化被膜の分解・劣化が進行して同被膜の耐久性が低下する恐れがある。
【0065】
前記有機樹脂を追加成分として含ませた光触媒塗料を、屋外等の自然光が当たるような環境下で使用される部材の表面への塗布硬化被膜の形成に使用する場合、前記有機樹脂は、下記(F)成分であることが好ましい。(F)成分は、一般式(IV):CH=CR(COOR)で表される(ここでRは水素原子及び/又はメチル基を示す)モノマーであって、Rが置換もしくは非置換で炭素数1〜9の1価炭化水素基である第1の(メタ)アクリル酸エステルと、Rがエポキシ基、グリシジル基及びこれらのうちの少なくとも一方を含む炭化水素基からなる群の中から選ばれた少なくとも1種の基である第2の(メタ)アクリル酸エステルと、Rがアルコキシシリル基及び/又はハロゲン化シリル基を含む炭化水素基である第3の(メタ)アクリル酸エステルとの共重合体であるアクリル樹脂(以下、「アクリル樹脂(F)と記す」である。
【0066】
本明細書中、(メタ)アクリル酸エステルは、アクリル酸エステル及びメタクリル酸エステルのいずれか一方又は両方を指す。アクリル樹脂(F)は、光触媒塗料組成物の塗布硬化被膜の靭性を改善する効果を持ち、これによりクラックの発生を防止して厚膜化を可能にする。また、アクリル樹脂(F)は、光触媒塗料組成物の塗布硬化被膜の3次元骨格となる(A)成分の縮合架橋物に取り込まれて該縮合架橋物をアクリル変性にする。前記縮合架橋物がアクリル変性されると、基材に対する光触媒塗料組成物の塗布硬化被膜の密着性がさらに向上する。
【0067】
アクリル樹脂(F)の構成モノマーの一つである第1の(メタ)アクリル酸エステルは、それを表す前記式(IV)中のRが置換又は非置換で炭素数1〜9の1価の炭化水素基、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基等のアルキル基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基;2−フェニルエチル基、2−フェニルプロピル基、3−フェニルプロピル基等のアラルキル基;フェニル基、トリル基等のアリール基;クロロメチル基、γ−クロロプロピル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基等のハロゲン化炭化水素基;2−ヒドロキシエチル基等のヒドロキシ炭化水素基;等であるものの内の少なくとも1種である。
【0068】
アクリル樹脂(F)の別の構成モノマーである第2の(メタ)アクリル酸エステルは、それを表す前記式(IV)中のRがエポキシ基、グリシジル基及びこれらのうちの少なくとも一方を含む炭化水素基(例えば、γ−グリシドキシプロピル基等)からなる群の中から選ばれる少なくとも1種の基であるものの内の少なくとも1種である。
【0069】
アクリル樹脂(F)のさらに別の構成モノマーである第3の(メタ)アクリル酸エステルは、それを表す前記式(IV)中のRがアルコキシシリル基及び/又はハロゲン化シリル基を含む炭化水素基、例えば、トリメトキシシリルプロピル基、ジメトキシメチルシリルプロピル基、モノメトキシジメチルシリルプロピル基、トリエトキシシリルプロピル基、ジエトキシメチルシリルプロピル基、エトキシジメチルシリルプロピル基、トリクロロシリルプロピル基、ジクロロメチルシリルプロピル基、クロロジメチルシリルプロピル基、クロロジメトキシシリルプロピル基、ジクロロメトキシシリルプロピル基等であるものの内の少なくとも1種である。
【0070】
アクリル樹脂(F)は、上記第1、第2、第3の(メタ)アクリル酸エステル中、それぞれ少なくとも1種、合計少なくとも3種を含む(メタ)アクリル酸エステルの共重合体であり、上記第1、第2、第3の(メタ)アクリル酸エステルの中から選ばれたさらに1種あるいは2種以上、あるいは上記以外の(メタ)アクリル酸エステルの中から選ばれたさらに1種あるいは2種以上を含む共重合体であっても構わない。
【0071】
上記第1の(メタ)アクリル酸エステルは、光触媒塗料による塗布硬化被膜の靭性を改善するための成分である。このためには、Rの置換あるいは非置換炭化水素基が、ある程度以上の体積を持つことが望ましく、炭素数が2以上であることが好ましい。第2の(メタ)アクリル酸エステルは、光触媒塗料の塗布硬化被膜と基材との密着性を向上させるための成分である。
【0072】
第3の(メタ)アクリル酸エステルは、シリコーンエマルジョンコーティング材組成物の塗膜硬化時に、アクリル樹脂(F)とオルガノシロキサン部分加水分解物(A)成分との間に化学結合を形成し、これによりアクリル樹脂(F)が塗布硬化被膜中に固定化される。また、第3の(メタ)アクリル酸エステルは、アクリル樹脂(F)と(A)成分との相溶性を改善する効果もある。
【0073】
アクリル樹脂(F)の分子量は、アクリル樹脂(F)と(A)成分との相溶性に大きく関わる。そのため、アクリル樹脂(F)は、好ましくは1000〜50000、より好ましくは1000〜20000の範囲内のポリスチレン換算重量平均分子量を有する。アクリル樹脂(F)のポリスチレン換算重量平均分子量が50000を超えると、相分離し、塗膜が白化することがある。上記分子量が1000未満だと、塗膜の靭性が下がり、クラックが発生しやすくなる傾向がある。
【0074】
第2の(メタ)アクリル酸エステルは、共重合体中の単量体モル比率で2%以上であることが望ましい。2%未満では、塗膜の密着性が不十分となる傾向がある。第3の(メタ)アクリル酸エステルは、共重合体中の単量体モル比率で2〜50%の範囲であることが望ましい。2%未満においては、アクリル樹脂(F)と(A)成分との相溶性が悪く、塗膜が白化することがある。また、50%を超えると、アクリル樹脂(F)と(A)成分との結合密度が高くなり過ぎ、アクリル樹脂本来の目的である靭性の改善が見られなくなる傾向がある。
【0075】
アクリル樹脂(F)の合成方法は、例えば、公知の有機溶媒中での溶液重合、乳化重合、懸濁重合によるラジカル重合法、あるいはアニオン重合法、カチオン重合法を用いることができるが、これに特定するものではない。溶液重合によるラジカル重合法においては、例えば、公知の方法で、前記第1、第2及び第3の(メタ)アクリル酸エステル単量体を反応容器中で有機溶媒に溶解し、さらにラジカル重合開始剤を加え、窒素気流下加熱し反応させる。このときに用いられる有機溶媒は、特に限定するものではないが、例えば、トルエン、キシレン、酢酸エチル、酢酸ブチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、酢酸エチレングリコールモノエチルエーテルなどが使われる。
【0076】
また、ラジカル重合開始剤は特に限定するものではないが、例えば、クメンヒドロペルオキシド、第3ブチルヒドロペルオキシド、ジクミルペルオキシド、ジ第3ブチルペルオキシド、過酸化ベンゾイル、過酸化アセチル、過酸化ラウロイル、アゾビスイソブチロニトリル、過酸化水素−Fe2+塩、過硫酸塩−NaHSO、クメンヒドロペルオキシド−Fe2+塩、過酸化ベンゾイル−ジメチルアニリン、過酸化物−トリエチルアルミニウムなどが用いられる。分子量をコントロールするためには、連鎖移動剤を添加することも可能である。
【0077】
連鎖移動剤としては、特に限定するわけではないが、例えば、モノエチルハイドロキノン、p−ベンゾキノンなどのキノン類;メルカプトアセチックアシッド−エチルエステル、メルカプトアセチックアシッド−n−ブチルエステル、メルカプトアセチックアシッド−2−エチルヘキシルエステル、メルカプトシクロヘキサン、メルカプトシクロペンタン、2−メルカプトエタノールなどのチオール類;ジ−3−クロロベンゼンチオール、p−トルエンチオール、ベンゼンチオールなどのチオフェノール類;γ−メルカプトプロピルトリメトキシシランなどのチオール誘導体;フェニルピクリルヒドラジン;ジフェニルアミン;第3ブチルカテコールなどを用いることができる。
【0078】
光触媒塗膜層の厚みは、特に制限はなく、例えば、0.1〜50μm程度が好ましいが、これらの塗膜層が長期的に安定に密着、保持され、かつ、クラックや剥離等が発生しないためには、より好ましくは1〜10μmである。
【0079】
光触媒塗料は、必要に応じ、さらに硬化触媒を含んでいてもよい。硬化触媒を含む必要は必ずしもないのであるが、オルガノシロキサン部分加水分解物(A)の縮合反応を促進することによって、塗布被膜の加熱硬化を促進させたり同被膜を100℃以下の低温及び常温で硬化させたりする目的で必要に応じて、硬化触媒を含むことができる。硬化触媒としては、特に限定はされないが、例えば、アルキルチタン酸塩類;ラウリン酸錫、オクチル酸錫、オクチル酸鉄、オクチル酸鉛、ジブチル錫ジラウレート、ジオクチル錫ジマレエート等のカルボン酸金属塩類;n−ヘキシルアミン、グアニジン等のアミン化合物及びその塩酸塩;ジブチルアミン−2−ヘキソエート、ジメチルアミンアセテート、エタノールアミンアセテート等のアミンのカルボン酸塩類;酢酸テトラメチルアンモニウム等のカルボン酸第4級アンモニウム塩;テトラエチルペンタミン等のアミン類、N−β−アミノエチル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−β−アミノエチル−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン等のアミン系シランカップリング剤;p−トルエンスルホン酸、フタル酸、塩酸等の酸類;アルミニウムアルコキシド、アルミニウムキレート等のアルミニウム化合物;酢酸リチウム、酢酸カリウム、蟻酸リチウム、蟻酸ナトリウム、リン酸カリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属塩;テトライソプロピルチタネート、テトラブチルチタネート、チタニウムテトラアセチルアセトネート等のチタニウム化合物;メチルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、トリメチルモノクロロシラン等のハロゲン化シラン類等の少なくとも1種を用いることができる。しかし、これらの他に、オルガノシロキサン部分加水分解物(A)の縮合反応等の促進に有効なものであれば特に制限はない。
【0080】
光触媒塗料は、必要に応じて、上記以外の成分、例えば、光散乱剤やつや消し剤として用いられる比較的粒径の大きい(300nm以上の)シリカ粒子、酸化亜鉛や酸化セリウム等の無機紫外線吸収剤、分散剤、レベリング剤、金属粉、抗菌剤(好ましくは無機抗菌剤)、酸化防止剤、帯電防止剤、消泡剤、防カビ剤等の各種添加剤をも、本発明の効果に悪影響を与えない範囲内で含むことができる。それらの添加量も特に限定はされず、適宜設定すればよい。
【0081】
光触媒塗膜層、及び必要に応じて下地とされる有機塗膜層の形成に用いられる各塗料を塗布する方法は、特に限定されるものではなく、例えば、刷毛塗り、スプレー、浸漬(ディッピング)、バー、フロー、ロール、カーテン、ナイフコート、スピンコート等の通常の各種塗布方法を選択することができる。基材に塗布された各塗料を硬化させる方法は、公知の方法を用いればよく、特に限定はされない。また、硬化の際の温度も特に限定はされず、所望される塗布硬化被膜性能や硬化触媒の使用の有無や光触媒又は基材の耐熱性等に応じて常温から加熱による温度までの広い範囲をとることができる。
【0082】
〔基材〕
本発明の光触媒塗料を塗布する基材としては、特に限定はされないが、例えば、無機質基材、有機質基材、無機有機複合基材、及び、これらのうちのいずれかの基材の表面に少なくとも1層の無機物被膜及び/又は少なくとも1層の有機物被膜を有する基材(以下、塗装基材という)等が挙げられる。
【0083】
無機質基材としては、特に限定はされないが、例えば、金属基材;ガラス基材;ホーロー;水ガラス化粧板、無機質硬化体等の無機質建材;セラミックス等が挙げられる。金属基材としては、特に限定はされないが、例えば、非鉄金属〔例えば、アルミニウム(JIS−H4000等)、アルミニウム合金(ジュラルミン等)、銅、亜鉛等〕、鉄、鋼〔例えば、圧延鋼(JIS−G3101等)、溶融亜鉛めっき鋼(JIS−G3302等)、(圧延)ステンレス鋼(JIS−G4304、G4305等)等〕、ブリキ(JIS−G3303等)、その他の金属全般(合金含む)が挙げられる。
【0084】
ガラス基材としては、特に限定はされないが、例えば、ナトリウムガラス、パイレックス(登録商標)ガラス、石英ガラス、無アルカリガラス等が挙げられる。前記ホーローとは、金属表面にガラス質のホーローぐすりを焼き付け、被覆したものである。その素地金属としては、例えば、軟鋼板、鋼板、鋳鉄、アルミニウム等が挙げられるが、特に限定はされない。ホーローぐすりも通常のものを用いればよく、特に限定はされない。
【0085】
前記水ガラス化粧板とは、例えば、ケイ酸ソーダをスレート板などのセメント基材に塗布し、焼き付けた化粧板などを指す。無機質硬化体としては、特に限定はされないが、例えば、繊維強化セメント板(JIS−A5430等)、窯業系サイディング(JIS−A5422等)、木毛セメント板(JIS−A5404等)、パルプセメント板(JIS−A5414等)、スレート・木毛セメント積層板(JIS−A5426等)、石膏ボード製品(JIS−A6901等)、粘土瓦(JIS−A5208等)、厚形スレート板(JIS−A5402等)、陶磁器質タイル(JIS−A5209等)、建築用コンクリートブロック(JIS−A5406等)、テラゾ(JIS−A5411等)、プレストレストコンクリートダブルTスラブ(JIS−A5412等)、ALCパネル(JIS−A5416等)、空洞プレストレストコンクリートパネル(JIS−A6511等)、普通煉瓦(JIS−R1250等)等の無機材料を硬化、成形させた基材全般を指す。
【0086】
なお、前記スレート板とは、一般に、繊維とセメントからなり、建築部材等に用いられる板のことを言う。上記繊維は、特に限定はされず、例えば、アスベスト、ガラスウール、岩綿等、どのようなものでもよい。スレート板は、その性質(多孔性)によって、塗料を塗布したときの「吸い込み量」が異なるが、この量も特に限定はされず、どのようなものであってもよい。
【0087】
セラミックス基材としては、特に限定はされないが、例えば、アルミナ、ジルコニア、炭化ケイ素、窒化ケイ素等が挙げられる。
【0088】
有機質基材としては、特に限定はされないが、例えば、木、木材、紙等が挙げられる。また、プラスチック基材も有機質基材の部類に含まれる。本発明では、このプラスチック基材のように光触媒に侵されやすい基材も使用可能である。プラスチック基材としては、特に限定はされないが、例えば、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ABS樹脂、塩化ビニル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性もしくは熱可塑性プラスチック、及び、これらのプラスチックをナイロン繊維等の有機繊維で強化した繊維強化プラスチック(FRP)等が挙げられる。
【0089】
無機有機複合基材としては、特に限定はされないが、例えば、上記プラスチックをガラス繊維、カーボン繊維等の無機繊維で強化した繊維強化プラスチック(FRP)等が挙げられる。前記塗装基材を構成する有機物被膜としては、特に限定はされないが、例えば、アクリル系、アルキド系、ポリエステル系、エポキシ系、ウレタン系、アクリルシリコーン系、塩化ゴム系、フェノール系、メラミン系等の有機樹脂を含むコーティング材の硬化被膜等が挙げられる。
【0090】
前記塗装基材のうち、被膜を無機物で構成する場合の無機物被膜としては、特に限定はされないが、例えば、シリコーン樹脂等の無機樹脂を含むコーティング材の硬化被膜等が挙げられる。なお、基材と各塗膜(被膜)層との密着性をさらに向上させるために、必要に応じ、基材の表面に、各塗料を塗布する前に予めプライマー層を形成させておいてもよい。プライマー層としては、有機、無機を問わず、特に限定はされないが、有機プライマー層の例としては、ナイロン樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、有機変性シリコーン樹脂(例えば、アクリルシリコーン樹脂等)、塩化ゴム樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂及びメラミン樹脂からなる群の中から選ばれた少なくとも1種の有機樹脂を固形分として10重量%以上含有する有機プライマー組成物の硬化樹脂層等が挙げられ、無機プライマー層の例としては、シリコーン樹脂等の無機樹脂を固形分として90重量%以上含有する無機プライマー組成物の硬化樹脂層等が挙げられる。
【0091】
プライマー層の厚みは、特に限定はされないが、例えば、0.1〜50μmが好ましく、0.5〜10μmがより好ましい。この厚みが薄すぎると所望の密着性が得られない恐れがあり、厚すぎると乾燥時に発泡等の恐れがある。なお、表面に上記のような有機プライマー層及び/又は無機プライマー層を少なくとも1層有する基材は、前記塗装基材の範疇に含まれる。すなわち、前記塗装基材が表面に有する前記被膜は上記プライマー層であってもよいのである。
【0092】
基材の形態については、特に限定はされず、例えば、フィルム状、シート状、板状、繊維状等が挙げられる。また、基材は、これらの形状の材料の成形体、又は、これらの形状の材料もしくはその成形体の少なくとも1つを一部に備えた構成体等であってもよい。基材は、上述した各種材料単独からなるものでもよいし、上述した各種材料のうちの少なくとも2つを組み合わせてなる複合材料又は上述した各種材料のうちの少なくとも2つを積層してなる積層材料でもよい。
【0093】
本発明の光触媒塗料を塗布して形成した塗装品は、各種材料又は物品として、あるいは、該塗装品を各種材料又は物品の少なくとも一部に装備させることにより、例えば、下記の用途に好適に用いることができる。建物関連の部材又は物品、例えば、外装材(例えば、外壁材、平板瓦・日本瓦・金属瓦等の瓦等)、塩ビ雨とい等の樹脂製雨とい・ステンレス雨とい等の金属製雨とい等の雨とい、門及びそれに用いるための部材(例えば、門扉・門柱・門塀等)、フェンス(塀)及びそれに用いるための部材、ガレージ扉、ホームテラス、ドア、柱、カーポート、駐輪ポート、サインポスト、宅配ポスト、配電盤・スイッチ等の配線器具、ガスメーター、インターホン、テレビドアホン本体及びカメラレンズ部、電気錠、エントランスポール、縁側、換気扇吹き出し口、建物用ガラス等;窓(例えば、採光窓、天窓、ルーバー等の開閉窓等)及びそれに用いるための部材(例えば、窓枠、雨戸、ブラインド等)、自動車、鉄道車両、航空機、船舶、機械装置、道路周辺部材(例えば、防音壁、トンネル内装板、各種表示装置、ガードレール、車止め、高欄、交通標識の標識板及び標識柱、信号機、ポストコーン等)、広告塔、屋外又は屋内用照明器具及びそれに用いるための部材(例えば、ガラス、樹脂、金属及びセラミックスからなる群の中から選ばれた少なくとも1種の材料を含む部材等)、太陽電池用ガラス、農業用ビニール及びガラスハウス、エアコン用室外機、VHF・UHF・BS・CS等のアンテナ等。
【0094】
なお、本発明の塗装品は、各塗料を上記の各種材料又は物品の少なくとも一部に直接塗布し、硬化させたものであってもよい。また、これに限定されず、例えば、各塗料をフィルム基材の表面に塗布し、硬化させてなるフィルムを上記の各種材料又は物品の少なくとも一部に貼ったものであってもよい。このようなフィルムの基材の材質としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂、ポリブチレンテレフタレート(PBT)樹脂、塩化ビニル樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂、ポリプロピレン(PP)樹脂及びそれらの複合樹脂等の樹脂が挙げられるが、特に限定はされない。
【0095】
【実施例】
以下、実施例及び比較例によって本発明を詳細に説明するが、本発明は下記実施例に限定されない。
【0096】
(調製例A−1)攪拌機、加温ジャケット、コンデンサー及び温度計をつけたフラスコ中にIPA−ST(イソプロパノール分散コロイダルシリカゾル:粒子径10〜20nm、固形分30%、水分0.5%、日産化学工業社製)100g、メチルトリメトキシシラン68g、水2.2gを投入して攪拌しながら65℃の温度で5時間加水分解を行い、冷却してオルガノシロキサン部分加水分解物(A)成分を得た。このものは、室温で48時間放置した時の固形分が36%であった。ここで得た(A)成分をA−1と称する。成分A−1の調製条件を表1に示す。
【0097】
【表1】

Figure 2004359902
【0098】
(調製例B−1)攪拌機、加温ジャケット、コンデンサー、滴下ロート、窒素ガス導入・排出孔及び温度計を取り付けたフラスコに、n−ブチルメタクリレート(BMA)5.69g(40mmol)、トリメトキシシリルプロピルメタクリレート(SMA)1.24g(5mmol)、グリシジルメタクリレート(GMA)0.71g(5mmol)、さらに連鎖移動剤としてγ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン0.784g(4mmol)をトルエン8.49gに溶解した反応液に、窒素気流下、アゾビスイソブチロニトリル0.025g(0.15mmol)をトルエン3gに溶解したものを滴下し、70℃で2時間反応させた。重量平均分子量1,000の重合物が得られた。ここで得たアクリル樹脂溶液をB−1と称する。なお、分子量はゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより(測定機種:HLC−802UR、東ソー株式会社製)、標準ポリスチレン換算値を求めた。以後の分子量も同様の方法で測定した。B−1の調製条件を表2に示す。
【0099】
【表2】
Figure 2004359902
【0100】
(調製例D−1)攪拌機、加温ジャケット、コンデンサー、滴下ロート及び温度計を取り付けたフラスコにメチルトリイソプロポキシシラン220g(1mol)のトルエン150gの溶液を仕込み、1%塩酸水溶液108gを上記混合液に20分で滴下してメチルトリイソプロポキシシランを加水分解した。滴下40分後に攪拌を止め、二層に分離した少量の塩酸を含んだ下層の水・イソプロピルアルコールの混合液を分液し、後に残ったトルエンの樹脂溶液中に残存する塩酸を水洗で除去し、さらにトルエンを減圧除去し、イソプロピルアルコールで希釈して、重量平均分子量約2,000のシラノール基含有オルガノポリシロキサンのイソプロピルアルコール40%溶液を得た。これをD−1と称する。
【0101】
(調合例1)以下の表1に示す各成分・分量を混合、攪拌することで光触媒塗料1を作製した。
【0102】
【表3】
Figure 2004359902
【0103】
<実施例1>
5センチ×17センチのスレート板の表面に、神東塗料(株)製「浸透性エポキシシーラー」をローラーで150g/mの塗布量になるように塗布し、これを室温(約23℃)で24時間乾燥させ、この上に同社製「シントップUP白」をローラーで200g/mの塗装量となるように塗布し、室温(約23℃)で24時間乾燥させることにより、塗布硬化被膜を形成した。
【0104】
次いで、上記調合例1で調合した光触媒塗料1をスプレーにて10g/mとなるように塗装した。この塗膜の物性は、石英板上に同時に作製した塗膜の物性を調べた結果によると、膜厚は2μm、波長500nmの光透過率84%、波長320nmの紫外線遮断率99%であった。このようにして基材に光触媒塗料1を塗装した塗装品は、サンシャインウエザオメーター(耐候性試験機)4000時間試験後において、塗膜の外観に異常がなく、また、碁盤目テープ剥離試験による密着性試験の結果も良好であった。
【0105】
<実施例2>
表3に示した調合例1の成分に対し、イソプロピルアルコールに分散した酸化亜鉛を、固形分比で樹脂:酸化チタン:酸化亜鉛=70:10:20となるように加えて調製し、このようにして光触媒塗料を得た以外は実施例1と同様にして基材に光触媒塗料を塗装した塗装品を作成した。前記同様に、石英板上に同時に作製した塗膜の物性を調べた結果によると、膜厚は2μm、波長500nmの光透過率87%、波長320nmの紫外線遮断率98%であった。この塗装品は、サンシャインウエザオメーター(耐候性試験機)4000時間試験後において、塗膜の外観に異常がなく、また、碁盤目テープ剥離試験による密着性試験の結果も良好であった。
【0106】
<実施例3>
表3に示した調合例1の成分に対し、イソプロピルアルコールに分散した酸化セリウムを、固形分比で樹脂:酸化チタン:酸化セリウム=70:10:20となるように加えて調製し、このようにして光触媒塗料を得た以外は実施例1と同様にして基材に光触媒塗料を塗装した塗装品を作成した。前記同様に、石英板上に同時に作製した塗膜の物性を調べた結果によると、膜厚は2μm、波長500nmの光透過率89%、波長320nmの紫外線遮断率95%であった。この塗装品は、サンシャインウエザオメーター(耐候性試験機)4000時間試験後において、塗膜の外観に異常がなく、また、碁盤目テープ剥離試験による密着性試験の結果も良好であった。
【0107】
<実施例4>
表3に示した調合例1の成分に対し、イソプロピルアルコールに分散した酸化亜鉛及び粒径300nmのシリカを、固形分比で樹脂:酸化チタン:酸化亜鉛:シリカ=68:10:20:2となるように加えて調製し、このようにして光触媒塗料を得た以外は実施例1と同様にして基材に光触媒塗料を塗装した塗装品を作成した。前記同様に、石英板上に同時に作製した塗膜の物性を調べた結果によると、膜厚は2μm、波長500nmの光透過率70%、波長320nmの紫外線遮断率99%であった。この塗装品は、サンシャインウエザオメーター(耐候性試験機)4000時間試験後において、塗膜の外観に異常がなく、また、碁盤目テープ剥離試験による密着性試験の結果も良好であった。
【0108】
<比較例1>
松下電工(株)製光触媒塗料フレッセラP−S1000を、実施例1で作製した塗布硬化被膜付きの基材(スレート板にシーラーと白色塗料を塗装したもの)に、スプレーで5g/mとなるように塗装した。なお、この塗料は、通常、有機塗料上に塗装する場合は「フレッセラNA」なるプロテクト層(アンダーコート)を用いることが標準仕様である。しかし、比較例1では、比較のためフレッセラNAを用いずに直接塗装した。比較例として作製した塗装品は、サンシャインウエザオメーター500時間の試験においてチョーキングを生じた。
【0109】
このように、従来の光触媒塗料ではアンダーコートを施さない場合に耐候性が低くなるのに対し、上述の実施例で示したように、本発明の光触媒塗料ではアンダーコートを施さない1コート塗布の場合でも良好な結果が得られることが判った。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明の一実施形態に係る光触媒塗料を塗布した基材の断面図、(b)は前記光触媒塗料を塗布した他の例を示す基材の断面図。
【図2】(a)は本発明の一実施形態に係る光触媒塗料による塗膜の波長500nmの光に対する光透過率のグラフ、(b)は前記光触媒塗料による塗膜の波長320nmの光に対する光透過率のグラフ。
【符号の説明】
1 光触媒塗料
2 有機基材
3 有機塗料
4 基材[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a photocatalyst paint that is a paint containing a photocatalyst, a coated film coated with the photocatalyst paint, and a coated article having the coated film.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, many photocatalyst paints obtained by adding a photocatalyst to a paint have been developed. This photocatalytic coating material can impart antifouling performance and air purification performance to the substrate by attaching (painting) to the substrate. The photocatalyst referred to here is a substance that mainly absorbs ultraviolet light contained in sunlight, generates charge separation therein, and generates holes and electrons. The photocatalyst is used as a material that exerts purification / sterilization and antifouling performance by utilizing the fact that these holes and electrons cause the decomposition of dirt components and air pollutants, and that the surface of the photocatalyst becomes hydrophilic.
[0003]
Such a photocatalyst decomposes almost all organic substances other than dirt when irradiated with ultraviolet rays. Therefore, when a photocatalytic paint is applied to the surface of an organic substrate such as plastic or a substrate coated with an organic paint, the organic substrate or the organic paint on the surface of the substrate is decomposed, and as a result, the photocatalytic paint is used. There is a problem that the life of the product is very short. It is essential to solve this problem. As a typical method therefor, before coating the photocatalytic coating, a film (referred to as an undercoat) composed of a component that is not decomposed by the photocatalyst is formed on a base material, and the photocatalytic coating is coated thereon. Is known (for example, see Patent Document 1).
[0004]
As another method, a colored paint is used as a paint to prevent ultraviolet light and visible light from reaching the base material and to prevent the occurrence of a photocatalytic reaction near the base material, thereby protecting the base material from the photocatalytic reaction. A method is known (for example, see Patent Document 2).
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 3182107
[Patent Document 2]
JP-A-2002-0697376
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, there are some problems in the method for protecting a substrate from a photocatalytic reaction as described in Patent Documents 1 and 2 described above. In the method using an undercoat as shown in Patent Document 1, since the undercoat and the photocatalyst coating film are transparent, there is an advantage that the photocatalytic function can be imparted to the substrate without impairing the design of the substrate. This method requires a lot of cost and time for the undercoating operation and its material. In addition, the performance (adhesion, decomposability, etc.) of the photocatalyst layer may be greatly affected by the degree of curing of the undercoat, and there is a problem that painting is difficult. In particular, when an existing building is to be painted on site, the time interval required for applying the photocatalytic paint after applying the undercoat is easily affected by temperature and humidity. There is.
[0007]
Further, the method using a colored paint as disclosed in Patent Document 2 has a problem that the design of the base material is impaired. In addition, photocatalytic paints usually use very expensive resin components such as silicone and fluorine so that the resin components are not decomposed by the photocatalyst. Is required to have a film thickness five times or more that of the transparent undercoat of about 20 μm described above, for example. As the film thickness increases, the coating film becomes brittle and cracks are easily generated, and the cost increases.
[0008]
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a one-coat photocatalyst paint capable of protecting a substrate from a photocatalytic reaction with a simple configuration without impairing the design of the substrate.
[0009]
Means for Solving the Problems and Effects of the Invention
In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 is a photocatalytic coating material in which a substrate has a photocatalytic function by being applied on the surface of the substrate, wherein the coating film transmits 50% or more of light having a wavelength of 500 nm. And a photocatalytic coating material that blocks light of 320 nm by 80% or more.
[0010]
In the above configuration, 50% or more of visible light having a wavelength of 500 nm is transmitted through the coating film, and at least 80% of light of 320 nm which is ultraviolet light is blocked. That is, by transmitting visible light through the coating film, the design of the base material is not impaired, and by blocking ultraviolet rays, the base material is protected from photocatalytic decomposition. Therefore, a photocatalytic paint which has both design properties and substrate protection properties and can be used as a one-coat paint is obtained. Thereby, low-cost, low-cost coating can be performed, and the coating film has excellent weather resistance, design properties, adhesion, and crack resistance.
[0011]
According to a second aspect of the present invention, in the photocatalytic paint according to the first aspect, the light transmittance at a wavelength of 500 nm is 70% or more, and the light blocking property at 320 nm is 90% or more. In this configuration, the design effect of the base material and the effect of preventing the photocatalytic decomposition of the base material are enhanced.
[0012]
A third aspect of the present invention is the photocatalytic coating according to the first aspect, wherein the light transmittance at a wavelength of 500 nm is 75% or more, and the light blocking property at 320 nm is 95% or more. In this configuration, the above-described effects are further enhanced.
[0013]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a photocatalytic paint according to any one of the first to third aspects, wherein the average composition formula (I): R2 aSiOb(OR1)c(OH)dAnd R1, R2And independently represent the same or different substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon groups, and a, b, c and d are a + 2b + c + d = 4, 0 ≦ a <3, 0 <b <2, 0 <c < 4, which is a number satisfying the relationship of 0 <d <4, and includes a partially hydrolyzed organosiloxane having a weight average molecular weight of 600 to 5,000 in terms of polystyrene. In this configuration, in addition to the effects described above, R2 aSiOb(OR1)c(OH)d, The coating film itself has high weather resistance.
[0014]
According to a fifth aspect of the present invention, in the photocatalytic paint according to any one of the first to fourth aspects, the coating thickness is 1 to 10 μm. In this configuration, crack resistance and low cost of the coating film can be ensured.
[0015]
According to a sixth aspect of the present invention, in the photocatalytic paint according to any one of the first to fifth aspects, the photocatalyst has a particle diameter of 10 to 30 nm. In this configuration, in addition to the above-described effects, it is possible to further secure the transparency, ultraviolet blocking property, crack resistance, and photocatalytic performance of the coating film.
[0016]
According to a seventh aspect of the present invention, in the photocatalytic coating according to any one of the first to sixth aspects, the content of titanium oxide in the solid content is 10 to 50%. In this configuration, it is possible to further ensure the transparency, ultraviolet blocking property, crack resistance, and photocatalytic performance of the coating film.
[0017]
According to an eighth aspect of the present invention, in the photocatalytic paint according to any one of the first to seventh aspects, at least one of zinc oxide and cerium oxide is contained. In this configuration, it is possible to further secure the ultraviolet shielding property of the coating film and prevent deterioration of the base, and the coating film itself has high weather resistance.
[0018]
According to a ninth aspect of the present invention, in the photocatalytic coating according to any one of the first to eighth aspects, silica having a particle diameter of 300 nm or more is included. In this configuration, the gloss of the coating film can be further controlled, the ultraviolet light can be scattered to prevent deterioration of the base and the coating film, and high crack resistance can be ensured. In addition, the rate of light incidence on the photocatalyst is increased due to the scattering of ultraviolet rays, and the photocatalytic performance is also improved.
[0019]
According to a tenth aspect of the present invention, in the photocatalytic paint according to any one of the first to ninth aspects, R2It contains a glycidyl group. In this configuration, the adhesion of the coating film to the substrate can be further ensured.
[0020]
The invention according to claim 11 is a photocatalytic paint according to any one of claims 1 to 10, wherein2It contains (meth) acrylic acid ester therein. In this configuration, the photocatalytic performance of the coating film is further increased, and the adhesion to the substrate can be improved.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the one-coat photocatalytic paint according to one embodiment of the present invention will be described. 1 (a) and 1 (b) show the coating structure of a substrate coated with the photocatalytic paint of the present invention. The photocatalyst paint 1 exhibits a great advantage when applied to the organic substrate 2 or the substrate 4 coated with the organic paint 3 serving as a base, but the photocatalyst paint 1 is an object to be coated. The substrate is not limited to the above. In particular, the photocatalytic paint 1 can be used as a one-coat paint as shown in FIG. Hereinafter, the organic paint 3, the photocatalyst paint 1, the coating films thereof, and the substrates 2, 4 will be sequentially described.
[0022]
The light transmission characteristics of the photocatalytic paint 1 will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 2A, the coating film made of the photocatalytic coating material 1 transmits 50% or more, preferably 70% or more, and more preferably 75% of visible light having a wavelength of 500 nm. The above is configured to transmit light. Further, as shown in FIG. 2 (b), the coating film made of the photocatalytic coating material 1 blocks 80% or more, preferably 90% or more, and more preferably 95% of ultraviolet light having a wavelength of 320 nm. % Or more.
[0023]
Since the photocatalyst paint 1 has such optical characteristics, the visible light portion of the light that enters the photocatalyst paint 1 from the space 5 passes through the photocatalyst paint layer with the same light transmittance as that of the light having a wavelength of 500 nm, and the substrate 2 And the reflected light from the substrate 2 is emitted to the space 5 through the photocatalytic paint layer with the same light transmittance as the incident light. That is, the surface of the substrate 2 can be seen almost without being hindered by the photocatalytic paint layer.
[0024]
In addition, since the ultraviolet portion of the light that enters the photocatalyst paint 1 from the space 5 passes through the photocatalyst paint layer having the same light blocking ratio as that of the light having the wavelength of 320 nm, the amount of the ultraviolet light reaching the base material 2 is small. . Therefore, the photocatalyst in the photocatalyst paint 1 near the substrate 2 is hardly activated, and the photocatalytic decomposition reaction of the substrate 2 hardly occurs.
[0025]
(Organic coating layer)
The organic coating layer is a coating layer formed between the photocatalytic coating layer and the substrate. The paint has an organic resin as a basic structure, and may contain a pigment, a solvent, water, and other additives such as a thickener and an antifoaming agent. As a general example, many paints are commercially available in which a pigment is mixed with a resin based on acrylic, acrylic urethane, acrylic silicon, fluorine, or the like, and water or an organic solvent is used as a solvent. Such an organic paint 3 may be any as long as it can be in close contact with the base material 4 and exhibit the required design properties.
[0026]
(Photocatalyst coating layer)
The heating residue at 500 ° C. of the photocatalytic paint used for forming the photocatalytic coating layer is preferably 55 to 95% by weight, more preferably 70 to 90% by weight, and still more preferably 80 to 90% by weight based on the weight of the original paint. 90% by weight. When the proportion of the heating residue is less than 55% by weight, the weather resistance of the photocatalyst coating layer tends to be low, and the photocatalytic coating tends to be easily decomposed. Since the ratio tends to be low, it is not preferable that the ratio of the heating residue is such.
[0027]
The photocatalytic coating material is not particularly limited, but includes, for example, transparency, weather resistance, durability, film forming property, storage stability of the coating material, and curability at a low temperature of 100 ° C. or lower (including normal temperature). In view of this, a silicone coating material composition containing the following components is preferred.
[0028]
Average composition formula (I): R2 aSiOb(OR1)c(OH)dAnd an organosiloxane partially hydrolyzed product having a weight average molecular weight of 600 to 5,000 in terms of polystyrene. Where R1, R2Each independently represents a same or different substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group, and a, b, c and d are a + 2b + c + d = 4, 0 ≦ a <3, 0 <b <2, 0 <c <4, 0 <d <4.
[0029]
R in the above formula (I)1And R2And independently represent the same or different substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon groups. R1And R2May be the same or different. Also, R1When there are a plurality of1May be the same or different from each other;2When there are a plurality of2May be the same or different.
[0030]
R2Is not particularly limited as long as it is a substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group, but is preferably a substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms. For example, alkyl groups such as methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, and octyl group; cycloalkyl groups such as cyclopentyl group and cyclohexyl group; 2-phenylethyl group and 3-phenylpropy Aryl groups such as phenyl and tolyl groups; alkenyl groups such as vinyl and allyl groups; halogens such as chloromethyl group, γ-chloropropyl group and 3,3,3-trifluoropropyl group. Substituted hydrocarbon group; examples include substituted hydrocarbon groups such as a γ-methacryloxypropyl group, a γ-glycidoxypropyl group, a 3,4-epoxycyclohexylethyl group, and a γ-mercaptopropyl group. Among these, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms and a phenyl group are preferable in terms of ease of synthesis or availability.
[0031]
Also, R1Is not particularly limited as long as it is a substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group. For example, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms is preferable from the viewpoint of crosslinking reactivity of the organosiloxane partial hydrolyzate. The method for preparing the organosiloxane partial hydrolyzate is not particularly limited. For example, R in the above formula (I)1Is an alkyl group (OR1Is an alkoxy group). Silanol obtained by hydrolyzing one or more hydrolyzable organosilanes selected from the group consisting of hydrolyzable organochlorosilanes and hydrolyzable organoalkoxysilanes with a large amount of water by a known method. By partially alkoxylating the silanol groups of the group-containing polyorganosiloxane, a partially hydrolyzed organosiloxane can be obtained.
[0032]
In this preparation method, when the hydrolysis is performed using a hydrolyzable organoalkoxysilane, the unreacted alkoxy group and the silanol are obtained by hydrolyzing only a part of the alkoxy group by adjusting the amount of water. Since an organosiloxane partial hydrolyzate in which a group coexists can be obtained, the above-mentioned treatment for partially alkoxylating the silanol group of the silanol group-containing polyorganosiloxane may be omitted.
[0033]
The hydrolyzable organochlorosilane is not particularly limited, and examples thereof include methyltrichlorosilane, dimethyldichlorosilane, phenyltrichlorosilane, and diphenyldichlorosilane. The hydrolyzable organoalkoxysilane is not particularly limited, but may be, for example, a compound represented by the general formula (II): R2 mSi (OR1)4-mOf the hydrolyzable organosilanes represented by1Is an alkyl group. Where R1, R2Is the same as that in the above formula (I), and m is an integer of 0 to 3.
[0034]
Specifically, examples of the tetraalkoxysilane with m = 0 include tetramethoxysilane and tetraethoxysilane, and examples of the organotrialkoxysilane with m = 1 include methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, and methyltriethoxysilane. Examples include isopropoxysilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, and 3,3,3-trifluoropropyltrimethoxysilane.
[0035]
Examples of the diorganodialkoxysilane of m = 2 include dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, diphenyldiethoxysilane, and methylphenyldimethoxysilane, and the like. Examples thereof include trimethylmethoxysilane, trimethylethoxysilane, triethylmethoxysilane, trimethylisopropoxysilane, and dimethylisobutylmethoxysilane.
[0036]
The catalyst used for partially hydrolyzing the hydrolyzable organosilane is not particularly limited, and examples of the acidic catalyst include water-soluble acids such as hydrochloric acid and nitric acid, and acidic colloidal silica. Examples of the neutral catalyst include an aqueous ammonia solution and basic colloidal silica.
[0037]
A, b, c and d in the above formula (I) representing the organosiloxane partial hydrolyzate are numbers satisfying the above-mentioned relationship. When a is 3 or more, there is an inconvenience that curing of the coating film does not proceed well. Those having b = 0 are monomers and have a problem that a cured film cannot be formed. When b is 2, silica (SiO2(Not an organosiloxane)), and there is a problem in that cracks occur in the cured film.
[0038]
In the case of c = 0, the molecular terminal is R2Since only the group and the OH group, which is a hydrophilic group, are included, the hydrophilicity of the whole molecule increases, and the long-term stability of the resin cannot be obtained. Those having c = 4 are monomers and have a problem that a cured film cannot be formed. Further, in the case of d = 0, the molecular terminal is R2Group and OR1Is advantageous for the long-term stability of the resin since only the hydrophobic group of the1Since the base lacks crosslinking reactivity during curing of the coating film, a sufficient cured film cannot be obtained. Those having d = 4 are monomers and have a problem that a cured film cannot be formed.
[0039]
The weight average molecular weight of the organosiloxane partial hydrolyzate (A) is generally in the range of 600 to 5000, preferably 2000 to 4000, more preferably 2500 to 3000 in terms of polystyrene. When the weight average molecular weight is less than 600, there are disadvantages such as generation of cracks in the cured coating film, and when it exceeds 5,000, the curing does not proceed well.
[0040]
The organosiloxane partial hydrolyzate (A) has the above structure, and its weight-average molecular weight is within the above-mentioned predetermined range, so that it has high reactivity. Therefore, a photocatalyst paint containing the same does not require a curing catalyst to cure the coating film when heated to 100 ° C. or higher. In addition, if a curing catalyst is used, curing at a low temperature of 100 ° C. or lower and curing at room temperature can be performed. In addition, the organosiloxane partial hydrolyzate (A) is stable for a long period of time because it has a good hydrophilic-hydrophobic balance of its molecular terminal groups, despite its high reactivity.
[0041]
The compounding amount of the organosiloxane partial hydrolyzate (A) in the photocatalytic coating composition is not particularly limited, but is, for example, preferably 5 to 40% by weight, more preferably 10 to 35% by weight, based on the total amount of the composition. More preferably, the ratio is 20 to 30% by weight. If the amount is less than 5% by weight, the strength of the coating film is reduced, a durable coating film cannot be formed, the transparency of the coating film is reduced, and the curing is inhibited. Or tend to. If the amount exceeds 40% by weight, the transparency of the coating film tends to decrease, the coating film tends to crack, and the stability of the photocatalytic coating composition tends to decrease.
[0042]
The photocatalyst used for the photocatalyst layer forming paint is not particularly limited, for example, titanium oxide, zinc oxide, tin oxide, iron oxide, zirconium oxide, tungsten oxide, chromium oxide, molybdenum oxide, ruthenium oxide, germanium oxide, Examples include metal oxides such as lead oxide, cadmium oxide, copper oxide, vanadium oxide, niobium oxide, tantalum oxide, manganese oxide, cobalt oxide, rhodium oxide, nickel oxide, rhenium oxide, and strontium titanate. it can.
[0043]
Among these, the above metal oxides are preferable in that they can be easily used practically, and among the metal oxides, titanium oxide, zinc oxide, tin oxide, zirconium oxide, tungsten oxide, iron oxide, and niobium oxide are It is preferable in that it shows activity even when baking is performed at a low temperature of 100 ° C. or less. Further, among these, titanium oxide is particularly preferable in view of its photocatalytic performance, curing acceleration performance, safety, availability, and cost. When titanium oxide is used as the photocatalyst, it is better to use an anatase type (anatase type) crystal as the photocatalyst performance and curing acceleration performance, as well as to exhibit long-term, photocatalytic performance and curing acceleration. This is preferable in that the performance is developed in a shorter time.
[0044]
The shape of the photocatalyst (D) is not particularly limited, and examples thereof include a granular shape and a needle shape. From the viewpoint of mixing stability and dispersion stability, granular, particularly fine particles are preferred. The photocatalyst can be used as long as it finally exhibits the properties of an optical semiconductor, and is not limited by the raw material state.
[0045]
The particle size of the photocatalyst is not particularly limited, but is preferably 1 to 100 nm, and more preferably 6 to 50 nm, in order to stably disperse and prevent precipitation of a hard cake or the like. Is more preferable, and further preferably 10 to 30 nm. When the particle diameter is smaller than 10 nm, cracks are easily generated in the coating film, and when the particle diameter is larger than 30 nm, the photocatalytic performance decreases and the transparency of the coating film decreases.
[0046]
One photocatalyst may be used alone, or two or more photocatalysts may be used in combination. It is known that a photocatalyst generates active oxygen (photocatalytic property) when irradiated with light (ultraviolet light) having an excitation wavelength (for example, 320 nm). Since active oxygen can oxidize and decompose organic substances, its characteristics are used to make use of the properties of carbon-based dirt components (for example, carbon fractions contained in automobile exhaust gas and tobacco dust). Self-cleaning effect to decompose, etc .; deodorant effect to decompose malodorous components typified by amine compounds and aldehyde compounds; antibacterial effect to prevent the generation of bacterial components typified by Escherichia coli and Staphylococcus aureus; Obtainable.
[0047]
In addition, when ultraviolet light is applied to the coating film containing the photocatalyst, the photocatalyst converts water into a hydroxyl radical by the photocatalysis. The hydroxyl radicals decompose and remove dirt such as organic substances that adhere to the surface of the coating film and repel water, thereby improving the hydrophilicity (wetting) of the coating film with respect to water. Effects such as anti-fogging property that is hardly fogged and anti-fouling property by washing with rainwater can be obtained at a higher level or maintained for a long time by a coating film containing a photocatalyst.
[0048]
Furthermore, the photocatalytic action also has an antistatic function, which further improves the antifouling effect. For example, when a coating film containing a photocatalyst is irradiated with ultraviolet rays, the surface resistance of the coating film is reduced by the action of the photocatalyst contained in the coating film, thereby exhibiting an antistatic effect, and the coating film surface is less likely to be stained. The mechanism by which the surface resistance of the coating decreases when the photocatalyst-containing coating is irradiated with ultraviolet light has not yet been clearly confirmed. It is considered that the surface resistance of the coating film is reduced by the action of the metal.
[0049]
Commercially available photocatalysts are available as powders or dispersions. Many dispersions are aqueous dispersions, but some organic solvent dispersions are also available. The aqueous dispersion of the photocatalyst generally contains 1 to 30% by weight of the photocatalyst as a solid content, and the photocatalyst is acidic or basic and stably dispersed. The method for dispersing the powder-based photocatalyst is not particularly limited, and an ordinary dispersion method may be used. At that time, a dispersing aid, a coupling agent and the like can be used.
[0050]
When the metal is supported on the surface of the photocatalyst, the photocatalytic effect of the photocatalyst is further enhanced. Although the mechanism has not been clearly confirmed, the separation of the charge of the photocatalyst is promoted by supporting the metal on the surface of the photocatalyst, and the loss probability of electrons and holes generated by the charge separation is small. Is considered to be related.
[0051]
As the metal that may be supported on the surface of the photocatalyst, for example, silver, copper, iron, nickel, zinc, platinum, gold, palladium, cadmium, cobalt, rhodium, ruthenium, and the like, in that the charge separation of the photocatalyst is further promoted. preferable. The supported metal may be only one kind or two or more kinds. The amount of metal supported is not particularly limited, but is preferably, for example, 0.1 to 10% by weight, and more preferably 0.2 to 5% by weight, based on the photocatalyst. If the loading is less than 0.1% by weight, the loading effect tends not to be sufficiently obtained. If the loading exceeds 10% by weight, the effect does not increase so much. Problems tend to occur.
[0052]
The method for supporting the metal is not particularly limited, and examples thereof include an immersion method, an impregnation method, and a photoreduction method. The photocatalyst may be used in the form of a clay cross-linked body in which it is inserted between layers. The reason is that the photocatalyst is dispersed in the form of fine particles between the layers, and the photocatalytic performance is improved.
[0053]
The blending amount of the photocatalyst in the photocatalytic coating varies depending on the photocatalytic performance of the photocatalyst, its required effect, antifouling property, intended use, etc., but is preferably 5 to 80% by weight based on the total solid content in the coating. , More preferably 10 to 70% by weight, even more preferably 10 to 50% by weight. When the blending amount of the photocatalyst is less than 20% by weight, the photocatalytic performance is weakly expressed, and the antifouling property tends not to be expected. In addition, the performance of blocking ultraviolet rays by titanium oxide itself becomes insufficient, and the base is decomposed. there is a possibility. If the amount of the photocatalyst exceeds 50% by weight, the ratio of the photocatalyst in the coating film increases, and the strength of the coating film decreases, a durable coating film cannot be formed, or the coating film becomes transparent. There is a tendency that the properties are reduced or the curing is inhibited.
[0054]
The photocatalytic paint may have an average composition formula (III): HO (R3 2SiO)nH (where R3Represents a monovalent hydrocarbon group, and n is a number satisfying 3 ≦ n ≦ 50 (hereinafter referred to as “linear polysiloxane diol” or simply “linear polysiloxane diol”). Polysiloxane diol "). The polysiloxane diol promotes the curing of the composition to more reliably achieve curing at a low temperature of 100 ° C. or lower, or imparts toughness (flexibility) to the cured coating applied to the composition to provide the coating with a high durability. It is a component for improving the cracking property and imparting water repellency or non-tackiness to the surface of the coating.
[0055]
In the above average composition formula (III) representing a linear polysiloxane diol containing a hydroxyl group at both ends,3Is not particularly limited as long as it is a monovalent hydrocarbon group. For example, R in the formula (I)2The same as described above can be used. Such R3Among the linear polysiloxane diols having dimethyl siloxane diol and methyl phenyl siloxane diol, from the viewpoint of not lowering the weather resistance of the cured film, further improving the crack resistance of the film, and being easily available, Is preferred.
[0056]
The linear polysiloxane diol containing hydroxyl groups at both ends is a molecule having relatively low reactivity because it has no reactive group other than the OH group at the molecular end. Therefore, in the cured coating, only the molecular ends of the polysiloxane diol are in a state of being bonded or not bonded to the organosiloxane partial hydrolyzate (A) component. Since the main chain of the polysiloxane diol has a two-dimensional structure and exists in a relatively mobile state, it is possible to absorb the curing shrinkage due to the crosslinking of the component (A) and prevent the occurrence of cracks.
[0057]
In addition, the polysiloxane diol has hydroxyl groups at both ends of which the OR of the organosiloxane partial hydrolyzate (A) component is1Since it can be relatively easily bonded to a group, the structure as a cross-linking agent between molecules of the component (A) can be formed at a low temperature of 100 ° C. or less. Therefore, OR of component (A)1If there is a hydroxyl group of the polysiloxane diol corresponding to the group, curing of the coating film at a low temperature of 100 ° C. or less can be more reliably achieved. In other words, the polysiloxane diol can provide both effects of softening and accelerating the curing of the coating film formed by the photocatalytic paint.
[0058]
These effects are greatest in the polysiloxane diol where n in the formula (III) is in the range of 3 ≦ n ≦ 50 (preferably 5 ≦ n ≦ 45, more preferably 5 ≦ n ≦ 40). Since polysiloxane diol is linear, it easily absorbs curing stress and easily forms a network structure as a crosslinking agent. The larger the value of n, the greater the effect as a softening agent. If the value of n is less than 3, there is no effect as a softening agent.
[0059]
In addition, the smaller the value of n, the higher the reactivity of the terminal -OH group, so that the effect as a curing agent is high, and the n is taken into the inside of the cured film. As n becomes larger, compatibility becomes poor and a part of the polysiloxane diol tends to be released to the surface of the cured film, so that the effect of imparting water repellency or non-tackiness to the surface of the cured film becomes large. When n is larger than 50, the compatibility is further reduced, and the reactivity of the terminal -OH group is reduced, so that the effect as a curing agent tends to be low or the molecule thereof tends to be large. There is a possibility that phase separation or white turbidity or the like may be caused in the coating film because it is not taken into the coating film at all.
[0060]
The blending amount of the polysiloxane diol in the composition of the photocatalytic paint varies depending on the size of n and is not particularly limited. For example, the amount is preferably 0.1 to 100% by weight based on the organosiloxane partial hydrolyzate (A) component. %, More preferably 1 to 30% by weight, even more preferably 2 to 20% by weight. If the amount is less than 0.1% by weight, a sufficient network structure as a cross-linking agent may not be formed, or a softening effect may not be expected. If the amount exceeds 100% by weight, unbonded polysiloxane diol may be used. There is a tendency for inconvenience such as inhibition of curing of the coating film.
[0061]
By mixing an appropriate amount of polysiloxane diol from large to small n with respect to the organosiloxane partial hydrolyzate (A) component, the curability at a low temperature of 100 ° C. or lower is higher and the crack resistance is lower. A silicone coating material composition capable of forming an improved cured film is obtained.
[0062]
Photocatalytic paint, if necessary, at least selected from the group consisting of alkyd resin, epoxy resin, acrylic resin, acrylic silicone resin, phenolic resin, fluororesin, polyester resin, chlorinated rubber resin, urethane resin and melamine resin One type of organic resin can also be included.
[0063]
These organic resins are components that can impart toughness (flexibility) to the cured coating film of the photocatalytic coating composition and improve the crack resistance of the coating film. The silicone resin, which is an essential component of the photocatalytic coating composition, and the organic resin generally lack compatibility with each other in an organic solvent system, and thus tend to cause phase separation in a solution and cloudiness of the coating in a coated film. It is in. However, this problem can be avoided by introducing a functional group that improves compatibility with the silicone resin component, or conversely, by introducing a functional group that improves compatibility with the silicone component into the organic resin.
[0064]
When the organic resin is contained as a composition of the photocatalytic coating, the amount of the organic resin depends on the type of the organic resin and is not particularly limited, but does not hinder the curing of the organosiloxane partial hydrolyzate (A) component and is necessary. As long as it is within a range in which the obtained flexibility is imparted, for example, it is preferably 1 to 50% by weight, more preferably 5 to 20% by weight, based on the component (A). If the amount is less than 1% by weight, sufficient flexibility may not be obtained. If the amount is more than 50% by weight, the curing of the component (A) may be inhibited, or the photo-catalyst may cause the decomposition and deterioration of the applied cured film to proceed. There is a possibility that the durability of the resin may decrease.
[0065]
When the photocatalyst paint containing the organic resin as an additional component is used to form a coating and cured film on the surface of a member used in an environment where natural light is applied, such as outdoors, the organic resin is as follows: It is preferred to be the component F). The component (F) has the general formula (IV): CH2= CR4(COOR5(Where R4Represents a hydrogen atom and / or a methyl group).5Is a substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 9 carbon atoms, a first (meth) acrylate ester;5Is a second (meth) acrylate ester selected from the group consisting of an epoxy group, a glycidyl group and a hydrocarbon group containing at least one of them, and R5Is an acrylic resin which is a copolymer with a third (meth) acrylate ester which is a hydrocarbon group containing an alkoxysilyl group and / or a halogenated silyl group (hereinafter referred to as "acrylic resin (F)"). .
[0066]
In this specification, (meth) acrylate refers to either or both of acrylate and methacrylate. The acrylic resin (F) has an effect of improving the toughness of the applied cured film of the photocatalytic coating composition, thereby preventing the occurrence of cracks and increasing the film thickness. In addition, the acrylic resin (F) is incorporated into the condensation crosslinked product of the component (A) which becomes the three-dimensional skeleton of the cured coating film of the photocatalytic coating composition, and makes the condensation crosslinked product acrylic-modified. When the condensation cross-linked product is modified with acrylic, the adhesion of the cured coating film of the photocatalytic coating composition to the substrate is further improved.
[0067]
The first (meth) acrylic ester, which is one of the constituent monomers of the acrylic resin (F), is represented by R in the above formula (IV).5Is a substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 9 carbon atoms, for example, methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, i-butyl group, sec-butyl Groups, tert-butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl and other alkyl groups; cyclopentyl and cyclohexyl and other cycloalkyl groups; 2-phenylethyl, 2-phenylpropyl and 3-phenylpropyl Aralkyl groups such as a group; aryl groups such as a phenyl group and a tolyl group; halogenated hydrocarbon groups such as a chloromethyl group, γ-chloropropyl group and 3,3,3-trifluoropropyl group; At least one of the following:
[0068]
The second (meth) acrylic acid ester as another constituent monomer of the acrylic resin (F) is represented by R in the above formula (IV).5Is at least one group selected from the group consisting of an epoxy group, a glycidyl group, and a hydrocarbon group containing at least one of them (for example, γ-glycidoxypropyl group and the like). Is a seed.
[0069]
The third (meth) acrylic ester, which is still another constituent monomer of the acrylic resin (F), is represented by R in the above formula (IV).5Is a hydrocarbon group containing an alkoxysilyl group and / or a halogenated silyl group, for example, a trimethoxysilylpropyl group, a dimethoxymethylsilylpropyl group, a monomethoxydimethylsilylpropyl group, a triethoxysilylpropyl group, a diethoxymethylsilylpropyl group Ethoxydimethylsilylpropyl group, trichlorosilylpropyl group, dichloromethylsilylpropyl group, chlorodimethylsilylpropyl group, chlorodimethoxysilylpropyl group, dichloromethoxysilylpropyl group and the like.
[0070]
The acrylic resin (F) is a copolymer of a (meth) acrylic ester containing at least one kind and a total of at least three kinds in the first, second, and third (meth) acrylates, respectively. One or more selected from the first, second, and third (meth) acrylates, or one or two or more selected from (meth) acrylates other than the above. Copolymers containing more than one species may be used.
[0071]
The first (meth) acrylic acid ester is a component for improving the toughness of a cured coating applied with a photocatalytic paint. For this, R5It is preferable that the substituted or unsubstituted hydrocarbon group has a certain volume or more, and preferably has 2 or more carbon atoms. The second (meth) acrylic acid ester is a component for improving the adhesion between the applied cured film of the photocatalytic paint and the substrate.
[0072]
The third (meth) acrylic acid ester forms a chemical bond between the acrylic resin (F) and the organosiloxane partial hydrolyzate (A) component when the silicone emulsion coating composition is cured. Thereby, the acrylic resin (F) is fixed in the applied cured film. Further, the third (meth) acrylic acid ester also has an effect of improving the compatibility between the acrylic resin (F) and the component (A).
[0073]
The molecular weight of the acrylic resin (F) greatly affects the compatibility between the acrylic resin (F) and the component (A). Therefore, the acrylic resin (F) preferably has a weight average molecular weight in terms of polystyrene in the range of 1,000 to 50,000, more preferably 1,000 to 20,000. If the weight average molecular weight in terms of polystyrene of the acrylic resin (F) exceeds 50,000, phase separation may occur and the coating film may be whitened. If the molecular weight is less than 1,000, the toughness of the coating film tends to decrease, and cracks tend to occur.
[0074]
The second (meth) acrylic acid ester is desirably at least 2% by mole of the monomer in the copolymer. If it is less than 2%, the adhesion of the coating film tends to be insufficient. The third (meth) acrylic acid ester is desirably in the range of 2 to 50% by mole ratio of the monomer in the copolymer. If it is less than 2%, the compatibility between the acrylic resin (F) and the component (A) is poor, and the coating film may be whitened. On the other hand, if it exceeds 50%, the bond density between the acrylic resin (F) and the component (A) becomes too high, and the improvement in toughness, which is the original purpose of the acrylic resin, tends not to be observed.
[0075]
As a method for synthesizing the acrylic resin (F), for example, a radical polymerization method by solution polymerization, emulsion polymerization, or suspension polymerization in a known organic solvent, or an anion polymerization method or a cationic polymerization method can be used. It does not specify. In the radical polymerization method by solution polymerization, for example, the first, second and third (meth) acrylate monomers are dissolved in an organic solvent in a reaction vessel by a known method, and the radical polymerization is started. The agent is added, and the mixture is heated and reacted under a nitrogen stream. The organic solvent used at this time is not particularly limited, for example, toluene, xylene, ethyl acetate, butyl acetate, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monoethyl acetate Are used.
[0076]
Further, the radical polymerization initiator is not particularly limited. For example, cumene hydroperoxide, tertiary butyl hydroperoxide, dicumyl peroxide, ditertiary butyl peroxide, benzoyl peroxide, acetyl peroxide, lauroyl peroxide, azo Bisisobutyronitrile, hydrogen peroxide-Fe2+Salt, persulfate-NaHSO3, Cumene hydroperoxide-Fe2+Salts, benzoyl peroxide-dimethylaniline, peroxide-triethylaluminum and the like are used. In order to control the molecular weight, a chain transfer agent can be added.
[0077]
Examples of the chain transfer agent include, but are not particularly limited to, quinones such as monoethylhydroquinone and p-benzoquinone; mercaptoacetic acid-ethyl ester, mercaptoacetic acid-n-butyl ester, and mercaptoacetic acid. Thiols such as 2-ethylhexyl ester, mercaptocyclohexane, mercaptocyclopentane and 2-mercaptoethanol; thiophenols such as di-3-chlorobenzenethiol, p-toluenethiol and benzenethiol; γ-mercaptopropyltrimethoxysilane and the like Phenylpicrylhydrazine; diphenylamine; tert-butylcatechol and the like.
[0078]
The thickness of the photocatalyst coating layer is not particularly limited and is, for example, preferably about 0.1 to 50 μm, but these coating layers are stably adhered and held for a long time, and cracks and peeling do not occur. Therefore, the thickness is more preferably 1 to 10 μm.
[0079]
The photocatalyst paint may further include a curing catalyst, if necessary. It is not always necessary to include a curing catalyst, but by promoting the condensation reaction of the organosiloxane partial hydrolyzate (A), heat curing of the coated film can be promoted, and the coated film can be formed at a low temperature of 100 ° C or lower and at room temperature. If necessary, a curing catalyst may be included for the purpose of curing. Examples of the curing catalyst include, but are not particularly limited to, alkyl titanates; metal carboxylate salts such as tin laurate, tin octylate, iron octylate, lead octylate, dibutyltin dilaurate, and dioctyltin dimaleate; Amine compounds such as hexylamine and guanidine and their hydrochlorides; carboxylic acid salts of amines such as dibutylamine-2-hexoate, dimethylamine acetate, ethanolamine acetate; quaternary ammonium salts of carboxylic acids such as tetramethylammonium acetate; tetraethyl Amines such as pentamine, amine silane coupling agents such as N-β-aminoethyl-γ-aminopropyltrimethoxysilane, N-β-aminoethyl-γ-aminopropylmethyldimethoxysilane; p-toluenesulfonic acid , Phthalic acid, hydrochloric acid Aluminum compounds such as aluminum alkoxides and aluminum chelates; alkali metal salts such as lithium acetate, potassium acetate, lithium formate, sodium formate, potassium phosphate, potassium hydroxide; tetraisopropyl titanate, tetrabutyl titanate, titanium tetraacetylacetate Titanium compounds such as nitrates; at least one of halogenated silanes such as methyltrichlorosilane, dimethyldichlorosilane, and trimethylmonochlorosilane can be used. However, other than these, there is no particular limitation as long as it is effective for accelerating the condensation reaction of the organosiloxane partial hydrolyzate (A).
[0080]
If necessary, the photocatalytic coating material may contain components other than the above, for example, silica particles having a relatively large particle size (300 nm or more) used as a light scattering agent or a matting agent, and inorganic ultraviolet absorbers such as zinc oxide and cerium oxide. Various additives such as a dispersant, a leveling agent, a metal powder, an antibacterial agent (preferably an inorganic antibacterial agent), an antioxidant, an antistatic agent, an antifoaming agent, and a fungicide may also adversely affect the effects of the present invention. It can be included within the range not given. The amounts of these additives are not particularly limited, and may be set as appropriate.
[0081]
The method of applying each paint used for forming the photocatalyst coating layer and, if necessary, the organic coating layer serving as a base is not particularly limited. For example, brush coating, spraying, dipping (dipping) Various coating methods such as bar, flow, roll, curtain, knife coating, and spin coating can be selected. A method for curing each coating material applied to the base material may be a known method, and is not particularly limited. In addition, the temperature at the time of curing is not particularly limited, and a wide range from room temperature to a temperature by heating depending on the desired coated cured film performance, the use of a curing catalyst, the heat resistance of the photocatalyst or the substrate, and the like. Can be taken.
[0082]
〔Base material〕
The substrate on which the photocatalytic paint of the present invention is applied is not particularly limited, but, for example, an inorganic substrate, an organic substrate, an inorganic-organic composite substrate, and at least a surface of any one of these substrates A substrate having one inorganic coating and / or at least one organic coating (hereinafter referred to as a coating substrate) may be used.
[0083]
Examples of the inorganic substrate include, but are not particularly limited to, a metal substrate; a glass substrate; an enamel; a water glass decorative plate, an inorganic building material such as an inorganic cured product, and ceramics. The metal substrate is not particularly limited. For example, non-ferrous metals [eg, aluminum (JIS-H4000 etc.), aluminum alloys (duralumin etc.), copper, zinc etc.], iron, steel [eg, rolled steel (JIS) -G3101, etc.), hot-dip galvanized steel (JIS-G3302, etc.), (rolled) stainless steel (JIS-G4304, G4305, etc.), tinplate (JIS-G3303, etc.), and other metals (including alloys). Can be
[0084]
The glass substrate is not particularly limited, and examples thereof include sodium glass, Pyrex (registered trademark) glass, quartz glass, and alkali-free glass. The enamel is obtained by baking and coating a vitreous enamel on a metal surface. Examples of the base metal include a mild steel plate, a steel plate, cast iron, and aluminum, but are not particularly limited. The enamel may be a normal enamel, and is not particularly limited.
[0085]
The water glass decorative board refers to, for example, a decorative board or the like obtained by applying sodium silicate to a cement base such as a slate board and baking it. The inorganic hardened material is not particularly limited. For example, fiber-reinforced cement boards (JIS-A5430 and the like), ceramic siding (JIS-A5422 and the like), wood wool cement boards (JIS-A5404 and the like), pulp cement boards ( JIS-A5414), slate / wood wool cement laminates (JIS-A5426, etc.), gypsum board products (JIS-A6901, etc.), clay roof tiles (JIS-A5208, etc.), thick slate boards (JIS-A5402, etc.), Ceramic tile (JIS-A5209, etc.), concrete block for construction (JIS-A5406, etc.), terrazzo (JIS-A5411, etc.), prestressed concrete double T slab (JIS-A5412, etc.), ALC panel (JIS-A5416, etc.), Hollow prestressed concrete panel (JIS-A6 11, etc.), common bricks (JIS-R1250 and the like) curing an inorganic material such, refers to a substrate in general obtained by molding.
[0086]
The slate board generally refers to a board made of fiber and cement and used for building members and the like. The fibers are not particularly limited, and may be, for example, asbestos, glass wool, rock wool, and the like. The slate plate has a different "sucking amount" when a coating material is applied, depending on its properties (porosity). However, the amount is not particularly limited, and may be any.
[0087]
The ceramic substrate is not particularly limited, and examples thereof include alumina, zirconia, silicon carbide, silicon nitride, and the like.
[0088]
The organic substrate is not particularly limited, and examples thereof include wood, wood, and paper. Further, plastic substrates are also included in the category of organic substrates. In the present invention, a substrate which is easily attacked by a photocatalyst, such as this plastic substrate, can be used. The plastic substrate is not particularly limited. For example, a thermosetting or thermoplastic plastic such as a polycarbonate resin, an acrylic resin, an ABS resin, a vinyl chloride resin, an epoxy resin, a phenol resin, and the like, and a nylon fiber And fiber reinforced plastics (FRP) reinforced with organic fibers.
[0089]
The inorganic-organic composite substrate is not particularly limited, and examples thereof include a fiber-reinforced plastic (FRP) in which the above plastic is reinforced with inorganic fibers such as glass fiber and carbon fiber. The organic film constituting the coating substrate is not particularly limited, for example, acrylic, alkyd, polyester, epoxy, urethane, acrylic silicone, chlorinated rubber, phenol, melamine, etc. A cured film of a coating material containing an organic resin may be used.
[0090]
Among the above-mentioned coating substrates, when the coating is composed of an inorganic substance, the inorganic coating is not particularly limited, and includes, for example, a cured coating of a coating material containing an inorganic resin such as a silicone resin. In order to further improve the adhesion between the base material and each coating (coating) layer, if necessary, a primer layer may be formed on the surface of the base material before applying each paint. Good. The primer layer is not particularly limited, regardless of whether it is organic or inorganic. Examples of the organic primer layer include a nylon resin, an alkyd resin, an epoxy resin, an acrylic resin, and an organic modified silicone resin (for example, an acrylic silicone resin). , A cured resin layer of an organic primer composition containing at least one organic resin selected from the group consisting of a chlorinated rubber resin, a urethane resin, a phenol resin, a polyester resin and a melamine resin in a solid content of 10% by weight or more. Examples of the inorganic primer layer include a cured resin layer of an inorganic primer composition containing 90% by weight or more of a solid content of an inorganic resin such as a silicone resin.
[0091]
The thickness of the primer layer is not particularly limited, but is preferably, for example, 0.1 to 50 μm, and more preferably 0.5 to 10 μm. If the thickness is too small, the desired adhesion may not be obtained. If the thickness is too large, foaming or the like may occur during drying. A substrate having at least one organic primer layer and / or inorganic primer layer on the surface as described above is included in the category of the coated substrate. That is, the coating film on the surface of the coating substrate may be the primer layer.
[0092]
The form of the substrate is not particularly limited, and examples thereof include a film, a sheet, a plate, and a fiber. Further, the base material may be a molded body of a material having such a shape, or a structure partially including at least one of the material having such a shape or a molded body thereof. The base material may be composed of the above-mentioned various materials alone, a composite material obtained by combining at least two of the above-described various materials, or a laminated material obtained by laminating at least two of the above-described various materials. May be.
[0093]
The coated article formed by applying the photocatalytic coating of the present invention is used as various materials or articles, or by equipping the coated article on at least a part of various materials or articles, for example, to be suitably used for the following applications. be able to. Building-related members or articles, for example, exterior materials (for example, exterior wall materials, flat roof tiles, Japanese roof tiles, metal roof tiles, etc.), resin rain boots such as PVC rain boots, and metal rain boots such as stainless steel rain boots Rain gutters, gates and members used for them (for example, gates, gate posts, gate walls, etc.), fences (fences) and members used therefor, garage doors, home terraces, doors, pillars, carports, bicycle parking Ports, sign posts, home delivery posts, wiring equipment such as switchboards and switches, gas meters, intercoms, TV doorphones and camera lens units, electric locks, entrance poles, rims, ventilating fan outlets, glass for buildings, etc .; windows (eg, daylighting) Windows, skylights, louvers, etc.) and members for use therewith (eg, window frames, shutters, blinds, etc.), automobiles, railway vehicles, aircraft, ships, machinery Road peripheral members (for example, soundproof walls, tunnel interior boards, various display devices, guardrails, car stops, railing, traffic signposts and signposts, traffic lights, post cones, etc.), advertising towers, outdoor or indoor lighting fixtures and the like Members for use (for example, members containing at least one material selected from the group consisting of glass, resin, metal, and ceramics), solar cell glass, agricultural vinyl and glass houses, and air conditioner outdoor units , VHF, UHF, BS, CS and other antennas.
[0094]
The coated article of the present invention may be one in which each paint is directly applied to at least a part of the above-mentioned various materials or articles and cured. The present invention is not limited to this. For example, a film obtained by applying each coating material on the surface of a film base material and curing the same may be attached to at least a part of the above-described various materials or articles. Examples of the material of the base material of such a film include polyethylene terephthalate (PET) resin, polybutylene terephthalate (PBT) resin, vinyl chloride resin, acrylic resin, fluororesin, polypropylene (PP) resin, and composite resins thereof. But are not particularly limited.
[0095]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.
[0096]
(Preparation Example A-1) In a flask equipped with a stirrer, a heating jacket, a condenser, and a thermometer, IPA-ST (isopropanol-dispersed colloidal silica sol: particle diameter of 10 to 20 nm, solid content of 30%, moisture of 0.5%, Nissan) 100 g, 68 g of methyltrimethoxysilane and 2.2 g of water were added thereto, and the mixture was hydrolyzed at a temperature of 65 ° C. for 5 hours with stirring, cooled, and the organosiloxane partial hydrolyzate (A) was cooled. Obtained. This had a solid content of 36% when left at room temperature for 48 hours. The component (A) obtained here is called A-1. Table 1 shows the preparation conditions for the component A-1.
[0097]
[Table 1]
Figure 2004359902
[0098]
(Preparation Example B-1) 5.69 g (40 mmol) of n-butyl methacrylate (BMA) and trimethoxysilyl were placed in a flask equipped with a stirrer, a heating jacket, a condenser, a dropping funnel, a nitrogen gas inlet / outlet, and a thermometer. 1.24 g (5 mmol) of propyl methacrylate (SMA), 0.71 g (5 mmol) of glycidyl methacrylate (GMA), and 0.784 g (4 mmol) of γ-mercaptopropyltrimethoxysilane as a chain transfer agent were dissolved in 8.49 g of toluene. A solution obtained by dissolving 0.025 g (0.15 mmol) of azobisisobutyronitrile in 3 g of toluene was added dropwise to the reaction solution under a nitrogen stream, and the mixture was reacted at 70 ° C. for 2 hours. A polymer having a weight average molecular weight of 1,000 was obtained. The acrylic resin solution obtained here is called B-1. The molecular weight was determined by gel permeation chromatography (measurement model: HLC-802UR, manufactured by Tosoh Corporation) in terms of standard polystyrene. The subsequent molecular weight was measured in the same manner. Table 2 shows the conditions for preparing B-1.
[0099]
[Table 2]
Figure 2004359902
[0100]
(Preparation Example D-1) A solution of 220 g (1 mol) of methyltriisopropoxysilane in 150 g of toluene was charged into a flask equipped with a stirrer, a heating jacket, a condenser, a dropping funnel, and a thermometer, and 108 g of a 1% hydrochloric acid aqueous solution was mixed as described above. The solution was added dropwise over 20 minutes to hydrolyze methyltriisopropoxysilane. After 40 minutes from the dropping, stirring was stopped, and a mixed solution of water and isopropyl alcohol in the lower layer containing a small amount of hydrochloric acid separated into two layers was separated, and hydrochloric acid remaining in the resin solution of toluene remaining after was removed by washing with water. The toluene was further removed under reduced pressure, and the mixture was diluted with isopropyl alcohol to obtain a 40% solution of a silanol group-containing organopolysiloxane having a weight average molecular weight of about 2,000 in isopropyl alcohol. This is called D-1.
[0101]
(Formulation Example 1) Photocatalytic paint 1 was prepared by mixing and stirring the components and amounts shown in Table 1 below.
[0102]
[Table 3]
Figure 2004359902
[0103]
<Example 1>
On a surface of a 5 cm × 17 cm slate plate, “penetrating epoxy sealer” manufactured by Shinto Paint Co., Ltd. is applied with a roller at 150 g / m.2And dried at room temperature (approximately 23 ° C.) for 24 hours, and “Shintop UP White” manufactured by the same company was applied thereon with a roller at 200 g / m 2.2And dried at room temperature (about 23 ° C.) for 24 hours to form a cured coating film.
[0104]
Next, the photocatalyst paint 1 prepared in the above Formulation Example 1 was sprayed at 10 g / m.2It painted so that it might become. According to the result of examining the physical properties of the coating film simultaneously formed on the quartz plate, the film thickness was 2 μm, the light transmittance at a wavelength of 500 nm was 84%, and the ultraviolet light blocking rate at a wavelength of 320 nm was 99%. . The coated product obtained by coating the base material with the photocatalytic paint 1 in this way has no abnormality in the appearance of the coating film after 4000 hours of sunshine weatherometer (weather resistance tester), and has a cross-cut tape peel test. The result of the adhesion test was also good.
[0105]
<Example 2>
Zinc oxide dispersed in isopropyl alcohol was added to the components of Formulation Example 1 shown in Table 3 so that the resin: titanium oxide: zinc oxide = 70: 10: 20 in solid content ratio. In the same manner as in Example 1, except that a photocatalytic paint was obtained, a coated article was prepared by applying a photocatalytic paint to a substrate. As a result of examining the physical properties of the coating films simultaneously formed on the quartz plate in the same manner as described above, the film thickness was 2 μm, the light transmittance at a wavelength of 500 nm was 87%, and the ultraviolet light blocking rate at a wavelength of 320 nm was 98%. The coated product did not have any abnormality in the appearance of the coating film after a 4,000-hour test with a sunshine weatherometer (weather resistance tester), and the result of the adhesion test by the cross-cut tape peeling test was good.
[0106]
<Example 3>
Cerium oxide dispersed in isopropyl alcohol was added to the components of Formulation Example 1 shown in Table 3 so that the solid content ratio was resin: titanium oxide: cerium oxide = 70: 10: 20. In the same manner as in Example 1, except that a photocatalytic paint was obtained, a coated article was prepared by applying a photocatalytic paint to a substrate. In the same manner as described above, according to the result of examining the physical properties of the coating films simultaneously formed on the quartz plate, the film thickness was 2 μm, the light transmittance at a wavelength of 500 nm was 89%, and the ultraviolet ray blocking rate at a wavelength of 320 nm was 95%. The coated product did not have any abnormality in the appearance of the coating film after a 4,000-hour test with a sunshine weatherometer (weather resistance tester), and the result of the adhesion test by the cross-cut tape peeling test was good.
[0107]
<Example 4>
With respect to the components of Formulation Example 1 shown in Table 3, zinc oxide dispersed in isopropyl alcohol and silica having a particle size of 300 nm were mixed in a solid content ratio of resin: titanium oxide: zinc oxide: silica = 68: 10: 20: 2. A coated article was prepared by coating the base material with the photocatalytic paint in the same manner as in Example 1, except that the photocatalytic paint was obtained in this manner. In the same manner as described above, according to the result of examining the physical properties of the coating films simultaneously formed on the quartz plate, the film thickness was 2 μm, the light transmittance at a wavelength of 500 nm was 70%, and the ultraviolet cutoff rate at a wavelength of 320 nm was 99%. The coated product did not have any abnormality in the appearance of the coating film after a 4,000-hour test with a sunshine weatherometer (weather resistance tester), and the result of the adhesion test by the cross-cut tape peeling test was good.
[0108]
<Comparative Example 1>
The photocatalytic paint Fressella PS-1000 manufactured by Matsushita Electric Works, Ltd. was sprayed on the base material (coated with a sealer and a white paint on a slate plate) having a coating and cured film prepared in Example 1 by spraying at 5 g / m2.2It painted so that it might become. In addition, when this paint is applied on an organic paint, it is a standard specification to use a protection layer (undercoat) of “Fresella NA”. However, in Comparative Example 1, painting was performed directly without using Fresella NA for comparison. The coated article produced as a comparative example produced chalking in a test with a sunshine weatherometer of 500 hours.
[0109]
As described above, the conventional photocatalytic paint has low weather resistance when the undercoat is not applied, whereas the photocatalytic paint of the present invention has one coat applied without the undercoat, as shown in the above-described embodiment. It was found that good results were obtained even in this case.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a cross-sectional view of a base material coated with a photocatalytic paint according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view of the base material showing another example coated with the photocatalytic paint.
FIG. 2A is a graph of light transmittance of a coating film made of a photocatalytic paint according to an embodiment of the present invention with respect to light having a wavelength of 500 nm, and FIG. Graph of transmittance.
[Explanation of symbols]
1 Photocatalytic paint
2 Organic substrate
3 Organic paint
4 Base material

Claims (11)

基材の表面に塗装することによって基材に光触媒機能を持たせる光触媒塗料において、その塗膜が波長500nmの光を50%以上透過させ、かつ、320nmの光を80%以上遮断することを特徴とする光触媒塗料。In a photocatalytic coating material which has a photocatalytic function by being applied to the surface of a substrate, the coating film transmits at least 50% of light having a wavelength of 500 nm and blocks 80% or more of light having a wavelength of 320 nm. Photocatalytic paint. 波長500nmでの光透過性が70%以上で、かつ、320nmでの光遮断性が90%以上である請求項1に記載の光触媒塗料。The photocatalytic paint according to claim 1, wherein the light transmittance at a wavelength of 500 nm is 70% or more and the light blocking property at 320 nm is 90% or more. 波長500nmでの光透過性が75%以上で、かつ、320nmでの光遮断性が95%以上である請求項1に記載の光触媒塗料。The photocatalyst paint according to claim 1, wherein the light transmittance at a wavelength of 500 nm is 75% or more, and the light blocking property at 320 nm is 95% or more. 平均組成式(I):R SiO(OR(OH)で表され、R、Rは互いに独立に同一又は異種の置換もしくは非置換で1価の炭化水素基を示し、a、b、c及びdはa+2b+c+d=4、0≦a<3、0<b<2、0<c<4、0<d<4の関係を満たす数であり、重量平均分子量がポリスチレン換算で600〜5000であるオルガノシロキサン部分加水分解物を含む請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の光触媒塗料。Average composition formula (I): R 2 a SiO b (OR 1 ) c (OH) d , wherein R 1 and R 2 independently represent the same or different substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon groups. A, b, c and d are numbers satisfying the following relationships: a + 2b + c + d = 4, 0 ≦ a <3, 0 <b <2, 0 <c <4, 0 <d <4, and the weight average molecular weight is polystyrene. The photocatalytic paint according to any one of claims 1 to 3, further comprising an organosiloxane partial hydrolyzate having a conversion of 600 to 5000. 塗膜厚が1乃至10μmである請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の光触媒塗料。The photocatalytic paint according to any one of claims 1 to 4, wherein the coating thickness is 1 to 10 µm. 光触媒の粒径が10乃至30nmである請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の光触媒塗料。The photocatalyst paint according to any one of claims 1 to 5, wherein the photocatalyst has a particle size of 10 to 30 nm. 固形分中の酸化チタンの含有量が10乃至50%である請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の光触媒塗料。The photocatalytic paint according to any one of claims 1 to 6, wherein the content of titanium oxide in the solid content is 10 to 50%. 酸化亜鉛、又は、酸化セリウムの少なくともいずれかを含有する請求項1乃至請求項7のいずれかに記載の光触媒塗料。The photocatalytic paint according to any one of claims 1 to 7, further comprising at least one of zinc oxide and cerium oxide. 粒径300nm以上のシリカを含む請求項1乃至請求項8のいずれかに記載の光触媒塗料。The photocatalytic paint according to any one of claims 1 to 8, comprising silica having a particle size of 300 nm or more. 中にグリシジル基を含有する請求項1乃至請求項9のいずれかに記載の光触媒塗料。Photocatalytic coating according to any one of claims 1 to 9 containing a glycidyl group in R 2. 中に(メタ)アクリル酸エステルを含有する請求項1乃至請求項10のいずれかに記載の光触媒塗料。During R 2 (meth) photocatalytic coating according to any one of claims 1 to 10 containing acrylic acid ester.
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