JP2007261082A - 低減視化被膜形成品 - Google Patents

Abstract

【課題】表面に付着した油脂分が目立たないようにし、かつ、付着した油脂分を分解除去できる汚れ低減視化被膜形成品を提供する。
【解決手段】中空状微粒子に光触媒を担持させた光触媒微粒子を含有する被膜が基材表面に形成されており、この被膜の屈折率は、汚れとして被膜表面に付着した油脂分の屈折率と実質的に同等とされていることとする。
【選択図】なし

Description

本願発明は、汚れ低減視化被膜形成品に関するものである。

近年、内装材の高意匠化の動きに連動し、鏡面部材やタッチラッチの商材が増加している。このような商材に人の手が触れると、人の手の油脂分が指紋として付着し、油脂分の薄膜が形成される。このとき、油脂分の薄膜と商材表面の屈折率の違いにより可視光領域の波長の光が干渉を起こし、商材表面に付着した指紋油脂が浮き出して見えることになり、外観が損なわれてしまうという問題があった。

そこで、居住空間の環境浄化のひとつの手段として注目されている光触媒を含有するコーティング材を商材表面に塗布することで、汚れとして付着した油脂分を分解除去する方法が考えられる。あるいは、別の方法として、付着した指紋油脂の屈折率と同じになるように、被膜形成樹脂中に微粒子を均一に分散した組成を有する透明な硬化被膜を商材の最外表面に形成することで、この透明な硬化被膜に付着した油脂分が目立ないようにする方法も考えられる（たとえば、特許文献１参照）。
特開２００４−１８１７３５号公報

しかしながら、前者の方法によれば、表面に付着した油脂分が光触媒により分解除去されるまでの間は、依然として汚れが残っており、外観が損なわれている状態が続いている。また、後者の方法によれば、好適に油脂分が目立たないようにすることができるが、付着した油脂分を除去するものでなく、この付着した油脂分にさらに別の汚れが付着して固化し、結果として外観を損ねてしまう可能性もあった。

そこで、本願発明は、以上の通りの背景から、表面に付着した油脂分が目立たないようにし、かつ、付着した油脂分を分解除去できる汚れ低減視化被膜形成品を提供することを課題としている。

本願発明の汚れ低減視化被膜形成品は、上記の課題を解決するものとして、第１には、中空状微粒子に光触媒を担持させた光触媒微粒子を含有する被膜が基材表面に形成されており、この被膜の屈折率は、汚れとして被膜表面に付着した油脂分の屈折率と実質的に同等とされていることを特徴とする。

第２には、上記の汚れ低減視化被膜形成品において、光触媒微粒子は、中空シリカ微粒子表面に酸化チタンを固定化して担持させていることを特徴とする。

上記第１の発明によれば、中空状微粒子に光触媒を担持させた光触媒微粒子を含有する被膜が基材表面に形成されており、この被膜の屈折率は、汚れとして被膜表面に付着した油脂分の屈折率と実質的に同等とされていることにより、被膜表面に付着した油脂分と被膜との間の光の干渉を低減させ、付着した油脂分を目立ちにくくすることができる。さらに、光触媒微粒子の光触媒作用により、付着した油脂分を分解除去することができる。

上記第２の発明によれば、光触媒微粒子が、中空シリカ微粒子表面に酸化チタンを固定化して担持させていることにより、より高効率で高い活性を有する触媒機能を発現させることができ、付着した油脂分をさらに効果的に分解除去することができる。

本願発明は上記のとおりの特徴をもつものであるが、以下にその実施の形態について詳しく説明する。

本願発明の汚れ低減視化被膜形成品は、中空状微粒子に光触媒を担持させた光触媒微粒子を含有する被膜が基材表面に形成されている。そして、本願発明では、この被膜の屈折率が、汚れとして被膜表面に付着する油脂分の屈折率と実質的に同等であることが必要である。これによって、被膜表面に油脂分が付着しても、付着した油脂分と被膜の屈折率が実質的に同等であるので、付着した油脂分と被膜との間の光干渉を低減することができ、油脂分が目立たなくなる。なお、実質的に同等とは、被膜の屈折率と付着した油脂分の屈折率が必ずしも同一である必要はなく、被膜表面に指紋油脂または機械油などの油脂分が付着したときに、その油脂分が人間の目で視認し難い程度まで光の干渉を抑えることができる程度の範囲を含む被膜の屈折率であればよいことを意味している。たとえば、油脂分の屈折率をｎとすると、被膜の屈折率としては、一般的にはｎ±０．０２程度、より好ましくはｎ±０．０１であることが考慮される。

なお、付着する油脂分としては、人の手が触れることによって指紋として付着する指紋油脂や機械油などが挙げられる。指紋油脂の場合は、その主成分がオレイン酸であり、その屈折率ｎは１．４５である。また、機械油の屈折率ｎは１．４８である。したがって、本願発明の汚れ低減視化被膜形成品について、主として指紋油脂の汚れを低減させる場合には、被膜の屈折率を１．４３〜１．４７程度になるように形成し、主として機械油の汚れを低減させる場合には、被膜の屈折率を１．４６〜１．５０程度になるように形成することが考慮される。

本願発明における光触媒微粒子は、上記のとおり、中空状微粒子に光触媒を担持させたものであるが、中空状微粒子としては、ガラスビーズや中空シリカなど無機質の中空体、あるいは、壁材がメラミン樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂である有機質の中空体が挙げられる。中でも、その中空状微粒子自身の屈折率や光触媒を担持させることなどを考慮すると、ガラスビーズや中空シリカなどの無機質の中空体であることが好ましい。好適には、屈折率が１．２〜１．４の中空シリカが考慮される。屈折率が１．２未満である場合には、この中空シリカを含有する被膜の屈折率と付着する油脂分の屈折率を実質的に同等にするために、被膜中の中空シリカを少なくすることができるが、中空シリカ表面に担持させる光触媒の量が少なくなり、油脂分の分解除去能が劣ってしまう場合があるので好ましくない。屈折率が１．４を超える場合には、付着する油脂分の屈折率を実質的に同等にすることができなくなる場合があるので好ましくない。

なお、以上の中空状微粒子の粒子径としては、一般的には、０．５ｎｍ〜２００ｎｍの範囲であることが考慮される。０．５ｎｍ未満である場合には、後述するコーティング液中での分散の安定性が悪く、凝集を起こし易くなる場合があるので好ましくない。２００ｎｍを超える場合には、屈折率層の表面においてレイリー散乱によって光が散乱され、白っぽく見え、その透明性が低下するため好ましくない。

本願発明における光触媒としては、ＴｉＯ_２、ＺｎＯ、ＷＯ_３、ＦｅＯ_３、ＺｎＳ、Ｐｔ／ＴｉＯ_２などが例示されるが、特にＴｉＯ_２（酸化チタン）が好ましく、室内で使用する場合、可視光型光触媒であることがより好ましい。たとえば、酸化チタンの酸素サイトの一部を窒素原子で置換、あるいは酸化チタン結晶の格子間、結晶粒界に窒素原子またはＮＯｘを配してなる、Ｔｉ、Ｏ、Ｎの元素で構成されている窒素ドープ型酸化チタンや、これらに助触媒として白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウムなどの白金族金属や、ＮｉＯｘ、ＲｕＯｘ、ＲｈＯｘなどを担持させたものなどが挙げられる。これらは粉体であってもゾル状のものであってもよい。ゾル状のものとする場合、水分散性であっても、アルコールなどの非水系有機溶媒分散性であってもよい。

以上の光触媒は、中空状微粒子の表面に担持させるが、その方法としては、機械的な方法、化学的な方法などが考えられるが、化学的な方法で固定化して担持させることが好ましい。ここでいう機械的な方法とは、たとえば、光触媒微粒子と中空微粒子を物理混合して、高温で焼成して担持させる方法である。一方、化学的方法とは、中空状微粒子の表面に光触媒のアルコキシドを反応させ、高温で焼成して担持させる方法である。

本願発明における光触媒微粒子は、以上のとおりの各種の中空状微粒子と光触媒とを組み合わせて得ることができるが、好適には、中空シリカ微粒子表面に酸化チタンを固定化して担持させた光触媒微粒子である。この光触媒微粒子は、より高効率で高い活性を有する触媒機能を発現させることができ、付着した油脂分を効果的に分解除去することができるので好ましい。

本願発明における被膜は、以上の光触媒微粒子とともにバインダー成分で構成されている。このバインダー成分としては、アクリル系、ウレタン系、フッ素系、シリコン系、アクリルシリコン系バインダーが例示される。なかでも、シリコン系、アクリルシリコン系バインダーは、高強度で均一な被膜を与えることから好ましく、特に屈折率が低いシリコン系バインダーが好ましい。

本願発明における被膜は、さらに、低屈折率の材料を含有させてもよい。たとえば、フッ素樹脂や光触媒微粒子を担持させていない中空体などが挙げられる。また、分散性や安定性の向上、着色などの目的に応じて、分散剤、界面活性剤、レベリング剤、増粘剤、顔料、染料などの各種添加材を含有してもよい。

以上の被膜は、たとえば、分散媒として、水、または、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコールなどのアルコール類、エチレングリコールなどの親水性有機溶剤、あるいは水と親水性有機溶剤との混合溶剤を用いて、上記光触媒微粒子、バインダー成分、各種添加材を含むコーティング液を調製して、これを基材表面に塗布し、乾燥硬化させて形成される。コーティング液を塗布する方法としては、刷毛塗り、スプレーコート、ディップコート、スピンコート、ロールコートなど一般的に使用されている方法が用いられる。

被膜の屈折率は、用いられる中空状微粒子やバインダー成分の種類、量などによって決定される。したがって、中空状微粒子が含有されていないときの被膜の屈折率と、使用する中空状微粒子の屈折率をあらかじめ調査あるいは測定しておくことで、中空状微粒子とバインダー成分の種類や両者の比率を適宜に調整することで、目的とする屈折率の被膜を容易に得ることができる。

本願発明における基材は、たとえば、壁紙、建材、天井材、床材などに用いられるアルミニウム、鉄などの金属板、ステンレスなどの合金板、ブリキやトタンなどのメッキ板などの金属基材、木材、合板、ＭＤＦ、パーティクルボードなどの木質基材、ＦＲＰ板、人造大理石、樹脂成形品などのプラスチック基材、ガラス板、ホーロー板、セラミックス板、石膏ボード、珪酸カルシウム板、ロックウール材、セメント板、粘土板、陶磁器質タイル、スレートなどの無機質基材、さらには、各種シート、紙、繊維質シート、不織布などが使用できる。さらに、これらの基材にあらかじめ有機塗装を施したものやこれらの基材を複数積層させたものを用いてもよい。そして、これらの基材については、塗装が施される表面も、平滑面だけでなく、凹凸、段差などがあってもよく、模様加工（成形）、粗面加工されていてもよい。

以下に本願発明の実施例を示すが、本願発明はこれらに制限されるものではない。

＜実施例１＞
内装材としてガラス基板を用いた。チタンテトライソプロポキシド１．５ｇ、エタノール２２．５ｇにアセチルアセトン１．１ｇを加えたものを光触媒コーティング液の前駆体として調製した。テトラエトキシシラン１０．４ｇ、イソプロピルアルコール１７．８ｇに、水９．０ｇ、０．０１Ｎ塩酸０．９ｇを加えたものを樹脂バインダーの前駆体として調製した。

中空シリカ微粒子（ＣＳ−６０；商品名、触媒化成工業（株）、屈折率１．３１）に光触媒コーティング液の前駆体をコーティングし、４００℃で１時間焼成させることで中空状の光触媒微粒子を作製した。次に、樹脂バインダーの前駆体に対して中空状の光触媒微粒子を５０ｗｔ％加え、６０℃で１２時間反応させた後、スピンコーティングによりガラス基板に塗布し、１２０℃で１時間焼成させることで、屈折率が１．４６の被膜（膜厚１００ｎｍ）が形成された建材を作製した。
＜比較例１＞
光触媒コーティング液の前駆体をスピンコーティングによりガラス基板に塗布し、４５０℃で１時間焼成させることで、屈折率が２．３１の被膜が形成された建材を作製した。
＜比較例２＞
樹脂バインダーの前駆体に実施例１の中空シリカ微粒子を加え、６０℃で１２時間反応させた後、スピンコーティングによりガラス基板に塗布し、１２０℃で１時間焼成させることで、屈折率が１．４５の被膜が形成された建材を作製した。

以上のようにして作製した建材について、以下のとおり、付着油脂分の外観評価および光触媒による付着油脂分の分解評価を行った。
＜付着油脂分の外観評価＞
建材の被膜に指紋油脂を付着させた後、白色光にかざして指紋付着部分に干渉縞が発生するかどうかを目視で確認し、付着油脂分の外観を評価した。
＜光触媒による付着油脂分の分解評価＞
建材の被膜に指紋油脂を付着させた後、ニンヒドリン溶液で指紋を青紫色に着色させ、色素の分解反応を用いて行った、具体的には、被膜に指紋付着させた後、ニンヒドリン溶液をスプレー塗装で付着させ、９０℃で１０分加熱して青紫色に着色させた。そして、ブラックライト（１ｍＷ／ｃｍ^２）で２４時間照射し、色素変化△Ｅで評価した。△Ｅ＞３の場合には、指紋分解能力ありと判定した。

以上の結果を表１に示す。

表１の結果より、実施例１で作製した建材は、指紋が目立たず、かつ、指紋油脂を分解除去できることが確認された。一方、比較例１では付着した指紋が観察され、比較例２では指紋油脂が分解されていないことが確認された。

Claims (2)

1. 中空状微粒子に光触媒を担持させた光触媒微粒子を含有する被膜が基材表面に形成されており、この被膜の屈折率は、汚れとして被膜表面に付着した油脂分の屈折率と実質的に同等とされていることを特徴とする汚れ低減視化被膜形成品。
2. 光触媒微粒子は、中空シリカ微粒子表面に酸化チタンを固定化して担持させていることを特徴とする請求項１に記載の汚れ低減視化被膜形成品。