JP2008272718A - 光触媒塗装体およびそのための光触媒コーティング液 - Google Patents
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Abstract
防藻性能、NOxなど有害なガス分解性能が良好で、耐候性にも優れる光触媒複合材を提供する。
【解決手段】
基材上に、有機防カビ剤を含む中間層と光触媒層とを備えた構造とする。光触媒層は、1質量%以上20質量部未満の光触媒粒子と、70質量部以上99質量部未満の無機酸化物粒子と、任意成分として0質量%以上10質量部未満の加水分解性シリコーンを、光触媒粒子、無機酸化物粒子、および加水分解性シリコーンの合計量が100質量部となるように含んでなる。
【選択図】 図1
Description
前記中間層は有機防カビ剤を含んでなり、
前記光触媒層が、
1質量部以上20質量部未満の光触媒粒子と、
70質量部以上99質量部未満の無機酸化物粒子と、
0質量部以上10質量部未満の加水分解性シリコーンとを、
前記光触媒粒子、前記無機酸化物粒子、および前記加水分解性シリコーンの合計量が100質量部となるように含んでなる光触媒塗装体を提供する。
本発明による光触媒塗装体は、基材と、基材上に設けられる、樹脂と、
有機抗カビ剤を含む中間層と、該中間層上に設けられた光触媒層とを備えてなる。
本発明に用いる基材は、その上に中間層が形成可能な材料であれば無機材料、有機材料を問わず種々の材料であってよく、その形状も限定されない。材料の観点からみた基材の好ましい例としては、金属、セラミック、ガラス、プラスチック、ゴム、石、セメント、コンクリ−ト、繊維、布帛、木、紙、それらの組合せ、それらの積層体、それらの表面に少なくとも一層の被膜を有するものが挙げられる。用途の観点からみた基材の好ましい例としては、建材、建物外装、窓枠、窓ガラス、構造部材、乗物の外装及び塗装、機械装置や物品の外装、防塵カバー及び塗装、交通標識、各種表示装置、広告塔、道路用遮音壁、鉄道用遮音壁、橋梁、ガードレ−ルの外装及び塗装、トンネル内装及び塗装、碍子、太陽電池カバー、太陽熱温水器集熱カバー、ビニールハウス、車両用照明灯のカバー、屋外用照明器具、台及び上記物品表面に貼着させるためのフィルム、シート、シール等といった外装材全般が挙げられる。
中間層に用いられる樹脂は、有機防カビ剤の相溶性が良好で、基材との接着性、光触媒との接着性を有し、光触媒による基材表面の劣化を抑制できるものであれば特に限定されず、樹脂中にポリシロキサンを含むシリコーン変性アクリル樹脂、シリコーン変性エポキシ樹脂、シリコーン変性ウレタン樹脂、シリコーン変性ポリエステル等のシリコーン変性樹脂が好適である。外装用建材に適用する場合には、シリコーン変性アクリル樹脂が耐候性の点からより好適である。
上記着色顔料としては特に限定されず、例えば、二酸化チタン、酸化鉄、カーボンブラック等の無機系顔料、フタロシアニン系、ベンズイミダゾロン系、イソインドリノン系、アゾ系、アンスラキノン系、キノフタロン系、アンスラピリジニン系、キナクリドン系、トルイジン系、ピラスロン系、ペリレン系等の有機系顔料を用いることができる。
本発明の中間層塗装体は、本発明の中間層コーティング液を、前記基材上に塗布することにより簡単に製造することができる。中間層の塗装方法は、前記液剤を刷毛塗り、ローラー、スプレー、ロールコーター、フローコーター、ディップコート、流し塗り、スクリーン印刷、電着、蒸着等、一般に広く行われている方法を利用できる。コーティング液の基材への塗布後は、常温乾燥させればよく、あるいは必要に応じて加熱乾燥してもよい。
本発明において、光触媒層は、前記基材上に設けられた、前記中間層上に
1質量部以上20質量部未満の光触媒粒子と、
70質量部以上99質量部未満の無機酸化物粒子と、
0質量部以上10質量部未満の加水分解性シリコーンとを、
前記光触媒粒子、前記無機酸化物粒子、および前記加水分解性シリコーンの合計量が100質量部となるように含んでなる。
このような範囲にすることで、光触媒性能と耐候性に優れた光触媒塗装体が得られる。
本発明の光触媒塗装体は、本発明の光触媒コーティング液を、前記中間層を有する基材上に塗布することにより簡単に製造することができる。光触媒層の塗装方法は、前記液剤を刷毛塗り、ローラー、スプレー、ロールコーター、フローコーター、ディップコート、流し塗り、スクリーン印刷、電着、蒸着等、一般に広く行われている方法を利用できる。コーティング液の基材への塗布後は、常温乾燥させればよく、あるいは必要に応じて加熱乾燥してもよい。
なお、以下の例において中間層コーティング液は、以下に示したいずれかのシリコーン変性アクリル樹脂材と水と造膜助剤を適宜混合して作成し、詳細を表1に示した。なお、造膜助剤にはキョーワノールM(協和発酵ケミカル製)を使用し、造膜助剤濃度は、中間層コーティング液に対し3質量%とした。
・ケイ素原子含有量が、シリコーン変性樹脂の固形分に対して10質量%のシリコーン変性アクリル樹脂(大日本インキ化学工業製)ディスパージョン
・ケイ素原子含有量が、シリコーン変性樹脂の固形分に対して0.2質量%のシリコーン変性アクリル樹脂(大日本インキ化学工業製)ディスパージョン
・ケイ素原子含有量が、シリコーン変性樹脂の固形分に対して16.5質量%のシリコーン変性アクリル樹脂(大日本インキ化学工業製)ディスパージョン
光触媒粒子
・チタニア水分散体(平均粒径:30〜60nm)
無機酸化物粒子
・水分散型コロイダルシリカ(日産化学工業 社製、商品名:スノーテックス50、粒径:20〜30nm、固形分含有率 48%)
・水分散型コロイダルシリカ(日産化学工業 社製、商品名:スノーテックス40、粒径:10〜20nm、固形分含有率 40%)
・水分散型コロイダルシリカ(日産化学工業 社製、商品名:スノーテックスS、粒径:8〜11nm、固形分含有率 30%)
・水分散型コロイダルシリカ(日産化学工業 社製、商品名:スノーテックスXS、粒径:4〜6nm、固形分含有率 20%)
加水分解性シリコーン
・テトラメトキシシランの重縮合物(多摩化学工業 社製、商品名:Mシリケート51)
界面活性剤
・ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤(信越化学工業 社製、商品名:シリコーン変性ポリエーテル(KF−643))
有機防カビ剤を含む中間層および光触媒層を備えた光触媒塗装体を以下の通り製造した。まず、基材としてフロート板ガラスを用意した。あらかじめ50℃に加熱したガラス基材上に、表1のM−1に記載の中間層コーティング液をスプレーコートし、120℃で5分乾燥し中間層を得た。このM−1液中の樹脂の固形分濃度は約20質量%であった。走査型電子顕微鏡観察により中間層の膜厚を測定したところ、例1〜8のいずれの例においても約10μmであった。
NOx除去量=[NO(照射後)−NO(照射時)]−[NO2(照射時)−NO2(照射後)]
中間層および光触媒層を備えた光触媒塗装体を以下の通り製造した。まず、基材としてフロート板ガラスを用意した。あらかじめ50℃に加熱したガラス基材上に、表1のM−1およびM−2に記載の中間層コーティング液をスプレーコートし、120℃で5分乾燥し中間層を得た。M−1およびM−2液中の樹脂の固形分濃度は約20質量%であった。走査型電子顕微鏡観察により中間層の膜厚を測定したところ、例9、10のいずれの例においても約10μmであった。
光触媒層を備えた光触媒塗装体を以下の通り製造した。まず、基材としてフロート板ガラスを用意した。光触媒としてのチタニア水分散体と、無機酸化物としての水分散型コロイダルシリカと、溶媒として水とを表2のT−4、T−9〜T−11に示される配合比で混合して、光触媒コーティング液を得た。光触媒コーティング液中の光触媒および無機酸化物の合計の固形分濃度は5.5質量%とした。得られた光触媒コーティング液を50×50mmの板ガラス上に1g滴下した後、1000rpm10秒の条件でスピンコートして塗膜の透明性試験体を得た。
有機防カビ剤を含む中間層および光触媒層を備えた光触媒塗装体を以下の通り製造した。まず、基材として亜鉛メッキ鋼板に汎用のエポキシ樹脂系の下塗り剤を塗装し、乾燥したものを用意した。あらかじめ50℃に加熱したガラス基材上に、表1のM−1に記載の中間層コーティング液をスプレーコートし、120℃で5分乾燥し中間層を得た。M−1液中の樹脂の固形分濃度は約20質量%であった。走査型電子顕微鏡観察により中間層の膜厚を測定したところ、例15〜18のいずれの例においても約10μmであった。
有機防カビ剤を含む中間層および光触媒層を備えた光触媒塗装体を以下の通り製造した。まず、基材としてフロート板ガラスを用意した。あらかじめ50℃に加熱したガラス基材上に、表1のM−3に記載の中間層コーティング液に着色顔料を混合したものをスプレーコートし、120℃で5分乾燥し中間層を得た。M−3液中の樹脂の固形分濃度は約20質量%であった。走査型電子顕微鏡観察により中間層の膜厚を測定したところ、例19〜25のいずれの例においても約10μmであった。
有機防カビ剤を含む中間層および光触媒層を備えた光触媒塗装体を以下の通り製造した。まず、基材として亜鉛メッキ鋼板に汎用のエポキシ樹脂系の下塗り剤を塗装し、乾燥したものを用意した。表1のM−1およびM−4に記載の中間層コーティング液をスプレーコートし、120℃で5分乾燥し中間層を得た。M−1およびM−4液中の樹脂の固形分濃度は約20質量%であった。走査型電子顕微鏡観察により中間層の膜厚を測定したところ、例26、27のいずれの例においても約10μmであった。
基材のサイズを150×65mmとした以外は例26と同じ条件で、光触媒塗装体を作成した。この光触媒塗装体について、以下の通り耐候性試験を行った。光触媒塗装体をJIS B7753に規定されるサンシャインウエザオメーター(スガ試験機製、S−300C)に投入した。4500hr経過後に試験片を取り出し、日本電色製の測色差計ZE2000にて色差を測定し、ΔE値を算出した。また接触角計(協和界面科学製CA−X150)にて水接触角を測定した。なおΔE値は、JIS Z8730に記載の方法に基づいて算出した。
例28と同一条件にて作成した光触媒塗装体について、以下の通り耐候性試験を行った。光触媒塗装体を神奈川県茅ケ崎市にて、水平から上方に向け45°の傾斜をつけた状態で南の方角に向け、屋外曝露を実施した。約500日経過後に試験片を取り出し、日本電色製の測色差計ZE2000にて色差を測定した。
Claims (13)
- 基材と、該基材上に設けられる中間層と、該中間層上に設けられる光触媒層とを備えた光触媒塗装体であって、
前記中間層は有機防カビ剤を含んでなり、
前記光触媒層が、
1質量部以上20質量部未満の光触媒粒子と、
70質量部以上99質量部未満の無機酸化物粒子と、
0質量部以上10質量部未満の加水分解性シリコーンとを、
前記光触媒粒子、前記無機酸化物粒子、および前記加水分解性シリコーンの合計量が100質量部となるように含んでなる光触媒塗装体。 - 前記無機酸化物の平均粒子径が、走査型電子顕微鏡により20万倍の視野に入る任意の100個の粒子の長さを測定することにより算出される、10nm以上40nm未満の個数平均粒径を有する、請求項1に記載の光触媒塗装体。
- 前記光触媒粒子が酸化チタンである、請求項1または2に記載の光触媒塗装体。
- 前記無機酸化物粒子がシリカである、請求項1〜3のいずれか一項に記載の光触媒塗装体。
- 前記中間層がシリコーン変性樹脂を含んでなる、請求項1〜4のいずれか一項に記載の光触媒塗装体。
- 外装材として用いられる、請求項1〜5のいずれか一項に記載の光触媒塗装体。
- 請求項1〜6のいずれか一項に記載の光触媒塗装体の製造に用いられる光触媒コーティング液であって、溶媒中に、
1質量部以上20質量部未満の光触媒粒子と、
70質量部以上99質量部未満の無機酸化物粒子と
0質量部以上10質量部未満の加水分解性シリコーンとを、
前記光触媒粒子、前記無機酸化物粒子、および前記加水分解性シリコーンの合計量が100質量部となるように含んでなる溶質が分散されてなる、光触媒コーティング液。 - 前記無機酸化物の平均粒子径が、走査型電子顕微鏡により20万倍の視野に入る任意の100個の粒子の長さを測定することにより算出される、10nm以上40nm未満の個数平均粒径を有する、請求項7に記載の光触媒コーティング液。
- 前記光触媒粒子が酸化チタン粒子である、請求項7または8に記載の光触媒コーティング液。
- 前記無機酸化物粒子が、シリカ粒子である、請求項7〜9のいずれか一項に記載の光触媒コーティング液。
- 請求項1〜6のいずれか一項に記載された光触媒塗装体の製造に用いられる中間層を形成するためのコーティング液であって、溶媒と、シリコーン変性樹脂と、有機防カビ剤とを含んでなる、コーティング液。
- 請求項1〜6のいずれか一項に記載の光触媒塗装体の製造に用いられるコーティング液の組み合わせであって、請求項7〜10のいずれか一項に記載の光触媒コーティング液と、請求項11に記載の中間層を形成するためのコーティング液との組み合わせ。
- 外装材用のコーティングのための、請求項12に記載のコーティング液の組み合わせ。
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