JP2008222841A

JP2008222841A - 光触媒体コート液の製造方法と光触媒体粒子の塗布方法

Info

Publication number: JP2008222841A
Application number: JP2007062140A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Oki; 泰行沖
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 2007-03-12
Filing date: 2007-03-12
Publication date: 2008-09-25

Abstract

【課題】工業用水を希釈媒体として使用する場合であっても、沈殿物が生じ難い、光触媒体を分散させた光触媒体コート液の製造方法と光触媒体粒子の塗布方法を提供する。
【解決手段】光触媒体粒子が水性媒体中に分散された光触媒体濃厚分散液を蓚酸アンモニウムまたはエチレンジアミン四酢酸の共存下に希釈用水にて希釈する光触媒体コート液の製造方法。
【選択図】なし

Description

本発明は光触媒体コート液の製造方法と光触媒体粒子の塗布方法に関し、詳しくは、光触媒体濃厚分散液を少なくとも１０倍以上に希釈して使用する光触媒体コート液の製造方法と光触媒体粒子の塗布方法に関する。

紫外線照射あるいは可視光線の照射によって触媒作用を示す、酸化チタンなどからなる光触媒体は、悪臭物質を除去する作用や、自己清浄作用などを有することから各種用途に使用されている。光触媒体である微粒子状の酸化チタンは、イオン交換水などの清浄水により分散されたゾルとして販売され、実際の使用時には、これを更に水などの希釈媒体で希釈して、対象物である壁面や室内に配置されるカーテン地などに、塗布したりして使用される（例えば、特許文献１）。

特開２００４−２５０３２５号公報

しかしながら、光触媒の希釈媒体として、イオン交換水のような含有不純物の少ない水を使用する場合には、均一な希釈分散状態が維持されて塗布するのに特に支障を生じることはないが、イオン交換水などを容易に得られず、使用できない等の事情がある場合には、工業用水を希釈媒体とし使用することがあり、かかる工業用水を用いて希釈し使用する場合、沈殿物が生じて分散性が低下し、均一に塗布することが困難になるという問題がある。すなわち、工業用水中に含まれる主としてカルシウムあるいはマグネシウム成分が、光触媒体の分散剤と反応することによって沈殿物を生じることが原因と考えられている。

そこで、本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑みて、工業用水を希釈媒体として使用する場合であっても、沈殿物が生じ難い、光触媒体を分散させた光触媒体コート液の製造方法と光触媒体粒子の塗布方法を提供することにある。

上記課題は、各請求項記載の発明により達成される。すなわち、本発明に係る光触媒体コート液の製造方法の特徴構成は、光触媒体粒子が水性媒体中に分散された光触媒体濃厚分散液を蓚酸アンモニウムまたはエチレンジアミン四酢酸の共存下に希釈用水にて希釈することにある。

この構成によれば、使用するに当たり、希釈媒体として工業用水を使用する場合であっても、工業用水中に含まれるカルシウム成分またはマグネシウム成分が、光触媒体の分散剤より優先して蓚酸アンモニウム溶液またはエチレンジアミン四酢酸溶液と反応するので、光触媒体の分散剤がカルシウム成分またはマグネシウム成分と反応して沈殿を生じるということが抑制される。従って、本発明の光触媒体濃厚分散液を希釈して対象物に塗布するような場合であっても、光触媒体の分散性が維持されるので、均一に塗布可能になる。なお、光触媒体濃厚分散液とは、少なくとも１０倍以上に希釈して使用される程度に濃縮されている光触媒体分散液をいうものとする。

その結果、工業用水を希釈媒体として使用する場合であっても、沈殿物が生じ難い、光触媒体粒子を分散させた光触媒体コート液の製造方法を提供することができた。

前記希釈用水がカルシウム成分またはマグネシウム成分を含むものであり、前記蓚酸アンモニウムまたはエチレンジアミン四酢酸の使用量が該カルシウム成分またはマグネシウム成分の物質量に対して当量以上であることが好ましい。

前記希釈水に蓚酸アンモニウムまたはエチレンジアミン四酢酸を加えた後、前記光触媒体濃厚分散液と混合することが好ましい。

この構成によれば、希釈水として工業用水を使用する場合に、その影響を確実に抑制することができる。通常は、予め得られている、使用地域における希釈水としての工業用水中のカルシウム成分とマグネシウム成分の最大含有量を考慮して、蓚酸アンモニウムまたはエチレンジアミン四酢酸の濃度を決定することができる。

前記光触媒体濃厚分散液に蓚酸アンモニウムまたはエチレンジアミン四酢酸を加えた後、前記希釈水と混合することが好ましい。

この構成によっても、希釈水として工業用水を使用する場合に、その影響を確実に抑制することができる。

また、本発明に係る光触媒体粒子の塗布方法の特徴構成は、請求項１〜４のいずれか１項記載の製造方法により製造された光触媒体コート液を基材上に塗布することにある。

この構成によれば、工業用水を希釈媒体として使用する場合であっても、沈殿物が生じ難い、光触媒体を分散させた光触媒体粒子の塗布方法を提供することができる。

以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。本実施形態に係る光触媒体コート液は、高濃度に光触媒体粒子を分散して含む光触媒体濃厚分散液からなり、所定濃度の蓚酸アンモニウムまたはエチレンジアミン四酢酸（以下、ＥＤＴＡということがある）が含まれている。濃縮された光触媒体としては、例えば、イオン交換水に分散させたゾルとして市販されている光触媒分散体商品名ＴＳ−Ｓ４２３０（約５０〜１５０ｎｍ径の微粒子状の酸化チタンを１０重量％含有：（住友化学（株）製））などを使用できる。

この光触媒体コート液を使用する場合は、水などの希釈媒体により少なくとも１０倍以上に希釈、通常は１００倍程度にまで希釈して、含浸、スプレー塗装、刷け塗り等によって繊維製品、壁紙などの対象物に塗布する。もとより、対象物に光触媒体粒子を塗布させる方法はこれに限定されるものではない。

希釈媒体として、イオン交換水のような不純物の少ない水を使用する場合には、使用上特に問題を生じないが、使用に際してイオン交換水などがなく、工業用水を使用せざるを得ない場所で塗布作業をする場合には、工業用水中に含まれている主としてカルシウム成分やマグネシウム成分と酸化チタンの分散剤が反応して、沈殿物を生じることがある。沈殿物を生じると、塗布対象物に対して均一に、かつ設計どおりに塗布することが困難となる。しかしながら、本実施形態の光触媒体コート液には、所定濃度の蓚酸アンモニウムまたはＥＤＴＡが含まれているため、これらが工業用水中に含まれているカルシウム成分やマグネシウム成分と先に反応してカルシウム成分やマグネシウム成分を消費するので、光触媒体濃厚分散液を工業用水で希釈したとしても、沈殿物の発生を抑制できて、均一塗布できることになる。

蓚酸アンモニウムとＥＤＴＡの量は、使用される希釈水中のカルシウム成分とマグネシウム成分の総モル数に対する当量以上であればよく、５倍以下が好ましい。通常は、蓚酸アンモニウム溶液は、０．１〜１０重量％程度、ＥＤＴＡ溶液の場合は、０．１〜１０重量％程度であればよく、蓚酸アンモニウム溶液とＥＤＴＡ溶液とを共存させる場合は、総量が０．１〜１０重量％程度であればよい。工業用水は、カルシウム成分濃度が高くても１００重量ｐｐｍ、マグネシウム成分濃度が１００重量ｐｐｍ程度である。

光触媒体濃厚分散液と、蓚酸アンモニウム溶液またはエチレンジアミン四酢酸溶液、あるいは蓚酸アンモニウムとエチレンジアミン四酢酸を共に含む溶液とが、異なる容器に収容されていてもよい。すなわち、光触媒体濃厚分散液と蓚酸アンモニウム溶液またはエチレンジアミン四酢酸溶液、あるいは蓚酸アンモニウムとエチレンジアミン四酢酸を共に含む溶液とを別々の容器に収納しておき、使用時に両者を混合し、これを工業用水などで希釈して塗布用液とする。このようにすると、光触媒体がより安定して均質分散した希釈分散液が得られて好ましい。

光触媒体コート液に含まれる光触媒体は、代表的には酸化チタン（アナターゼ型酸化チタンを主成分とする）の微粒子からなる。この酸化チタンの製造方法を、以下に説明する。

チタン化合物の酸性水溶液から原料錯体を生成し、これとアンモニア水などの塩基とを混合・反応させて加水分解して、水酸化チタンを主成分とした酸化チタン前躯体スラリーを析出させる。この場合、そのまま熟成させた後、更に塩基を加えて、酸化チタン前躯体スラリーを析出させる水溶液の最終的なｐＨを調整する。酸化チタン前躯体とは、アナターゼ型酸化チタン以外の酸素含有チタン化合物（非晶質を含む）であって、３１０〜５００℃の空気中で焼成したときに、組成式ＴｉＯ₂で示される酸化チタン光触媒体となり得る化合物、具体的には、例えば、チタン水酸化物、チタン過酸化物のような酸素含有無機チタン化合物である。

次いで、生成した酸化チタン前躯体スラリーをろ過し、このろ過工程により得られたろ過残渣である酸化チタン前躯体を必要に応じて洗浄し、その後乾燥工程を経ると共に、必要に応じて解砕する工程、及び焼成工程を経て、酸化チタンを得る。

チタン化合物としては、三塩化チタン、四塩化チタン、オキシ硫酸チタン、硫酸チタンなどを挙げられる。これらチタン化合物から形成された酸化チタン前躯体を３１０〜５００℃に焼成すると、比表面積の大きいアナターゼ型酸化チタンが生成される。

酸化チタンの分散液は、例えば特開２００３−９６４３３号公報に開示された分散方法により製造することができる。

焼成して得られるアナターゼ型酸化チタンに、有機系バインダーあるいは無機系バインダーを結合させても良い。有機系バインダーとしては、例えば、アクリルエマルジョン、酢酸ビニルエマルジョン、エチレン−酢酸ビニルエマルジョン、ポリウレタンエマルジョン、ポリエステルエマルジョン、ポリオレフィンエマルジョン、シラン系樹脂エマルジョン、フッ素樹脂エマルジョン等を挙げることができ、無機系バインダーとしては、コロイダルシリカ、シリコンアルコキシド類、ジルコニウム化合物等を挙げることができる。このようにして得られる酸化チタンは、液体中での分散性に優れることから、溶媒と混合して得られるコーティング剤として好適に用いられる。

上記方法により得られる微細粒子状酸化チタンを用いて調製したコーティング液から形成される膜は、可視光線（概ね波長３８０〜６００ｎｍの光）の照射、あるいは紫外線（概ね波長２００〜３８０ｎｍの光）照射下で高い光触媒活性を発現する。これらの照射は蛍光灯だけでなく、ハロゲンランプ、ブラックライト、キセノンランプ、ネオンサイン、ＬＥＤ、水銀灯またはナトリウムランプ等で行うことができ、また太陽光線を用いることもできる。このようにして得られた微細粒子状酸化チタン又はこの酸化チタンを用いて調製したコーティング液から形成される膜は、室外で使用される物のみならず、室内で使用される内装壁面その他室内配置物にも広く応用できる。

以下、本発明を実施例によって詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

＜実施例１＞
水（以下、特に記載ない限りイオン交換水）に分散させたゾルとして市販されている光触媒分散体商品名ＴＳ−Ｓ４２３０（酸化チタン１０重量％含有：住友化学（株）製）０．５ｇに、１％蓚酸アンモニウム溶液を１．３４ｇ添加した後、カルシウム成分２０重量ｐｐｍ、マグネシウム成分４重量ｐｐｍ含む水９８．１６ｇで希釈したところ、光触媒体は沈降することなく分散状態を維持していた。

＜実施例２＞
水に分散させたゾルとして市販されている光触媒分散体ＴＳ−Ｓ４２３０（住友化学（株）製）０．５ｇに、１％ＥＤＴＡ（ＮＨ₄塩）溶液を２．１０ｇ添加した後、カルシウム成分２０重量ｐｐｍ、マグネシウム成分４重量ｐｐｍ含む水９７．４０ｇで希釈したところ、光触媒体は沈降することなく分散状態を維持していた。

＜比較例１＞
水に分散させたゾルとして市販されている光触媒分散体ＴＳ−Ｓ４２３０（住友化学（株）製）０．５ｇに、カルシウム成分２０重量ｐｐｍ、マグネシウム成分４重量ｐｐｍ含む水１００ｇで希釈したところ、光触媒体は沈降した。

以上のことから、カルシウム成分４０重量ｐｐｍとマグネシウム成分２０重量ｐｐｍ含む水に対して、市販の光触媒濃厚分散液を混合した場合には、沈殿を生じるのに対して、実施例１，２のように蓚酸アンモニウム溶液、ＥＤＴＡ（ＮＨ₄塩）溶液を含む場合には、なんら沈殿を生じない。従って、実施例１，２の水溶液を繊維製品、壁紙などに塗布して使用した場合でも、均一な塗布ができることになる。

＜実施例３＞
水に分散させたゾルとして市販されている光触媒分散体ＴＳ−Ｓ４２３０（住友化学（株）製）１２０ｇに、蓚酸アンモニウムを３．２１ｇ添加した後、カルシウム成分２０重量ｐｐｍ、マグネシウム成分４重量ｐｐｍ含む水１１６．７９ｇで希釈した。この希釈液を、６６ｍｍ径のシャーレに移し、１１０℃で１時間加熱・乾燥後の固形分が１ｇ／ｍ²となるように塗布した。この塗膜をブラックライト（３ｍＷ／ｃｍ²）で１５時間照射した後、テドラーバック（内容積１Ｌ）に入れ、大気圧下にて、純窒素：純酸素を分圧比８：２で混合し、相対湿度５０％に調整した混合ガス６００ｍＬと、濃度（分圧比）１％でアセトアルデヒドを含む窒素３ｍＬを封入し、テドラーバックの上部から、１８Ｗの蛍光灯（商品名：ライフライン（ＮＥＣ社製）直管状、白色（グロースターター）２０形）２本により照射した。このときの照度は１６０００Ｌｘであった。テドラーバック内のアセトアルデヒド濃度をガスクロマトグラフにて経時的に測定したところ、アセトアルデヒドの濃度０ｐｐｍまで分解するのに要した時間は、３時間程度であった。この分解時間は、光触媒分散体をイオン交換水で希釈して塗布した場合と同等である。

＜実施例４＞
水に分散させたゾルとして市販されている光触媒分散体ＴＳ−Ｓ４２３０（住友化学（株）製）１２０ｇに、ＥＤＴＡ（ＮＨ₄塩）を４．９ｇ添加した後、カルシウム成分２０重量ｐｐｍ、マグネシウム成分４重量ｐｐｍ含む水１１５．１０ｇで希釈した。この希釈液を、６６ｍｍ径のシャーレにて移し、１１０℃で１時間加熱・乾燥後の固形分が１ｇ／ｍ²となるように塗布した。この塗膜をブラックライト（３ｍＷ／ｃｍ²）で１５時間照射した後、テドラーバック（内容積１Ｌ）に入れ、大気圧下にて、純窒素：純酸素を分圧比８：２で混合し、相対湿度５０％に調整した混合ガス６００ｍＬと、濃度（分圧比）１％でアセトアルデヒドを含む窒素３ｍＬを封入し、テドラーバックの上部から、１８Ｗの蛍光灯（商品名：ライフライン（ＮＥＣ社製）直管状、白色（グロースターター）２０形）２本により照射した。このときの照度は１６０００Ｌｘであった。テドラーバック内のアセトアルデヒド濃度をガスクロマトグラフにて経時的に測定したところ、アセトアルデヒドの濃度０ｐｐｍまで分解するのに要した時間は、３時間程度であった。

＜実施例５＞
水に分散させたゾルとして市販されている光触媒分散体ＴＳ−Ｓ４２３０（住友化学（株）製）と、有機系バインダーとしてのアクリルエマルジョン商品名ライトエポックＡＸ−４５（共栄社化学（株）製）とを混合し、水で希釈して酸化チタン濃度９．５重量％、アクリルエマルジョンの固形分濃度１．６重量％の混合液を得た。この場合の分散粒子は、約５２ｎｍであった。この混合液１ｇと、カルシウム成分２０重量ｐｐｍ、マグネシウム成分４重量ｐｐｍを含む工業用水５０ｇに、蓚酸アンモニウム０．０２５３ｇを予め添加した液とを混合したところ、液中の固形分の分散粒径は約４７ｎｍであり、均一な分散状態が維持された。

＜実施例６＞
水に分散させたゾルとして市販されている光触媒分散体ＴＳ−Ｓ４２３０（住友化学（株）製）と、アクリルエマルジョン（商品名：ライトエポックＡＸ−４５。共栄社化学（株）製）とを混合し、水で希釈して酸化チタン濃度９．５重量％、アクリルエマルジョンの固形分濃度１．６重量％の混合液を得た。この場合の分散粒子は、約５２ｎｍであった。この混合液１ｇに蓚酸アンモニウム０．０２５３ｇを予め添加した液と、カルシウム成分２０重量ｐｐｍ、マグネシウム成分４重量ｐｐｍを含む工業用水５０ｇを混合したところ、液中の固形分の分散粒径は約１８８ｎｍであった。この分散粒径は、実施例５の場合よりは幾分大きいものの、均一な分散状態が維持された。

Claims

光触媒体粒子が水性媒体中に分散された光触媒体濃厚分散液を蓚酸アンモニウムまたはエチレンジアミン四酢酸の共存下に希釈用水にて希釈することを特徴とする光触媒体コート液の製造方法。
前記希釈用水がカルシウム成分またはマグネシウム成分を含むものであり、前記蓚酸アンモニウムまたはエチレンジアミン四酢酸の使用量が該カルシウム成分またはマグネシウム成分の物質量に対して当量以上である請求項１記載の光触媒体コート液の製造方法。
前記希釈水に蓚酸アンモニウムまたはエチレンジアミン四酢酸を加えた後、前記光触媒体濃厚分散液と混合する請求項１又は２記載の光触媒体コート液の製造方法。
前記光触媒体濃厚分散液に蓚酸アンモニウムまたはエチレンジアミン四酢酸を加えた後、前記希釈水と混合する請求項１又は２記載の光触媒体コート液の製造方法。
請求項１〜４のいずれか１項記載の製造方法により製造された光触媒体コート液を基材上に塗布することを特徴とする光触媒体粒子の塗布方法。