JP2010043188A - Photocatalytic film-forming paint, photocatalytic film, and layered product equipped with the photocatalytic film - Google Patents

Photocatalytic film-forming paint, photocatalytic film, and layered product equipped with the photocatalytic film Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a paint for forming a photocatalytic film having good durability and moderate hardness, and excellent in chemical resistance, and to provide a coated photocatalytic film formed using the paint, and also a layered product equipped with a base material and the coated film. <P>SOLUTION: The paint for forming a photocatalytic film includes a photocatalytic particle, a silane coupling agent having a photopolymerizable functional group, and a photopolymerization initiator, and formation of the photocatalytic film is performed by coating the paint on a surface of a base material, then by irradiating ultraviolet ray so as to polymerize the photopolymerizable functional group contained in the film, and to construct a crosslinking structure in the film. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、基材表面に光触媒性塗膜を形成するために用いられる塗料、及び該塗料を用いて形成される光触媒性塗膜、及びその光触媒性塗膜を備える積層体に関する。より詳しくは、本発明は、耐候性に優れるだけでなく、耐久性、特に耐薬品性、耐摩耗性に優れる光触媒性塗膜を形成するための塗料等に関する。   The present invention relates to a coating material used for forming a photocatalytic coating film on a substrate surface, a photocatalytic coating film formed using the coating material, and a laminate including the photocatalytic coating film. More specifically, the present invention relates to a coating material for forming a photocatalytic coating film that is excellent not only in weather resistance but also in durability, particularly chemical resistance and abrasion resistance.

従来から、特定の波長領域の光が酸化チタンなどの光触媒粒子に照射された際に、物質の分解や酸化が生じる、所謂光触媒性機能を付加した塗膜を有する成形品やフィルムが提案されており、光触媒粒子とバインダー成分等となる他の材料とを混合して形成される塗工液に関する技術が種々提案されている。   Conventionally, a molded article or film having a coating film with a so-called photocatalytic function, in which decomposition or oxidation of a substance occurs when light of a specific wavelength region is irradiated onto photocatalyst particles such as titanium oxide, has been proposed. Various techniques relating to coating liquids formed by mixing photocatalyst particles and other materials such as binder components have been proposed.

また、酸化チタンなどの光触媒粒子は非常に凝集性が高く、何ら表面処理を行わないと塗工液中で凝集してしまい、塗膜中に含有されるには不適当なサイズの凝集体になってしまうことから、光触媒性の塗膜の形成や該塗膜を形成するための塗工液の開発に際し、塗工液中で酸化チタン粒子を良好に分散させるための種々の検討があわせて行われている。   In addition, photocatalyst particles such as titanium oxide are very cohesive and will aggregate in the coating solution if no surface treatment is applied, resulting in an aggregate of an inappropriate size for inclusion in the coating film. Therefore, in the development of a photocatalytic coating film and the development of a coating liquid for forming the coating film, various studies for dispersing titanium oxide particles in the coating liquid are combined. Has been done.

例えば、下記特許文献1には、シランカップリング剤などのカップリング剤と光触媒粒子とを有する1液と、アルコキシシランと光酸発生剤とを有機溶媒に溶解させた溶液からなる2液とからなる、2液型の光触媒塗料が開示されている。かかる塗料を用いることにより、1液においてカップリング剤により光触媒粒子の分散性の向上などが図られるとともに、他の1液におけるアルコキシシランにおいて、光酸発生剤から発生する酸により加水分解と重縮合とが進行し、塗膜が基材上に形成されることが記載されている。   For example, Patent Document 1 listed below includes one liquid having a coupling agent such as a silane coupling agent and photocatalyst particles, and two liquids composed of a solution obtained by dissolving an alkoxysilane and a photoacid generator in an organic solvent. A two-component photocatalytic coating is disclosed. By using such a paint, the dispersibility of the photocatalyst particles can be improved by the coupling agent in one liquid, and the hydrolysis and polycondensation by the acid generated from the photoacid generator in the alkoxysilane in the other one liquid. And the coating film is formed on the substrate.

同様に、下記特許文献2にも、酸化チタン等の無機系紫外線吸収剤が透明熱可塑性樹脂に分散された樹脂組成物の発明であって、上記無機系紫外線吸収剤が、特定のシランカップリング剤により表面処理された樹脂組成物の発明が開示されている。そして特許文献2には、酸化チタンなどの光触媒粒子が非常に凝集性が高いこと、そしてこれに対し組成物中で光触媒粒子を分散させるためにシランカップリング剤を用いることが記載されている。   Similarly, Patent Document 2 below also discloses an invention of a resin composition in which an inorganic ultraviolet absorber such as titanium oxide is dispersed in a transparent thermoplastic resin, wherein the inorganic ultraviolet absorber is a specific silane coupling. An invention of a resin composition surface-treated with an agent is disclosed. Patent Document 2 describes that photocatalyst particles such as titanium oxide are very cohesive and that a silane coupling agent is used to disperse the photocatalyst particles in the composition.

また、特許文献3には、フッ素樹脂粉末と、バインダと、表面自由エネルギーが前記バインダの表面エネルギーよりも小さい物質の添加剤と、光触媒作用を有する酸化チタン粉末を含む塗料の発明が開示されている。上記塗料は、フッ素樹脂粉末、バインダ、及び添加剤をすべてフッ素系で構成することによって、フッ素と他の元素との強い結合力により、酸化チタンの光触媒作用によっても組成物が分解されず、従来課題であってバインダの分解によるチョーキングの問題が解決されることが開示されている。また上記添加物として、フッ素樹脂粉末とバインダの中間の表面自由エネルギーを有する添加剤を用いることにより、添加剤あるいはバインダにフッ素樹脂粉末が混合し、個々のフッ素樹脂粉末間の隙間が埋められ、撥水特性の劣化が防止されることが説明されている。   Patent Document 3 discloses an invention of a paint including a fluororesin powder, a binder, an additive of a substance whose surface free energy is smaller than the surface energy of the binder, and a titanium oxide powder having a photocatalytic action. Yes. In the above coating material, the composition of the fluororesin powder, the binder, and the additive are all made of fluorine, and the composition is not decomposed by the photocatalytic action of titanium oxide due to the strong binding force between fluorine and other elements. It is disclosed that the problem of choking due to binder decomposition is solved. Further, as the additive, by using an additive having a surface free energy intermediate between the fluororesin powder and the binder, the fluororesin powder is mixed with the additive or the binder, and the gaps between the individual fluororesin powders are filled, It has been described that deterioration of water repellency is prevented.

特開平11−323189号公報JP 11-323189 A 特開2006−77075号公報JP 2006-77075 A 特開平10−88061号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-88061

しかしながら、上述する光触媒粒子を用いた従来技術には以下の問題点があった。   However, the conventional technique using the photocatalyst particles described above has the following problems.

即ち、シランカップリング剤を用いて光触媒粒子を分散させる特許文献1あるいは2に記載の方法により形成された光触媒粒子含有の塗膜は、一般的に耐候性は良いが、その一方、摩擦力などに対して脆い上に、耐薬品性に劣るものが多く、耐摩耗性、耐薬品性に問題があった。かかる上記塗膜の耐摩耗性、耐薬品性の問題は、本発明者らによれば以下のとおり考察された。   That is, the photocatalyst particle-containing coating film formed by the method described in Patent Document 1 or 2 in which photocatalyst particles are dispersed using a silane coupling agent generally has good weather resistance, but on the other hand, frictional force, etc. In addition, they are brittle and inferior in chemical resistance, and have problems in wear resistance and chemical resistance. The problems of wear resistance and chemical resistance of the coating film were considered by the present inventors as follows.

シランカップリング剤は、一般的に4つのアルコキシ基を有するものと、1つの機能性官能基を有し、3つのアルコキシル基を有するものとがある。そして、光触媒粒子を有する塗膜中にシランカップリング剤が含有されている場合には、該シランカップリング剤分子における1つのアルコキシ基が基材面、あるいは光触媒粒子と結合し、これとは別の2つのアルコキシ基が加水分解によりそれぞれシラノールとなり、次いで同様にシラノールを有する他のシランカップリング剤分子と縮合重合してシロキサン結合し、これによって耐候性に優れた塗膜が形成されることが可能である。しかしながら、上記シランカップリング剤によって形成される塗膜は、該シロキサン結合よりなる骨格内に有機溶剤が浸透しやすく、塗膜中に浸透した有機溶剤の存在により、該塗膜の膨潤や溶解が促進されることから、上記シランカップリング剤よりなる塗膜の耐薬品性が低いことが推察された。   Silane coupling agents generally have four alkoxy groups and others have one functional functional group and three alkoxyl groups. And when the silane coupling agent is contained in the coating film having photocatalyst particles, one alkoxy group in the silane coupling agent molecule is bonded to the substrate surface or the photocatalyst particles. These two alkoxy groups are converted into silanols by hydrolysis, and then condensed with other silane coupling agent molecules having silanols to form siloxane bonds, thereby forming a coating film having excellent weather resistance. Is possible. However, the coating film formed by the silane coupling agent is likely to penetrate the organic solvent into the skeleton composed of the siloxane bond, and the presence of the organic solvent that has penetrated into the coating film causes the coating film to swell and dissolve. Since it was accelerated | stimulated, it was guessed that the chemical resistance of the coating film which consists of the said silane coupling agent was low.

特に、1つの機能性官能基を有するシランカップリング剤の場合には、上述のとおりシロキサン結合により構成される塗膜の表面には、アルコキシ基以外の官能基が存在する。この官能基の存在下では塗膜に良好な柔軟性がもたらされるが、該官能基は、塗膜中に含有される光触媒粒子の酸化作用により酸化されて、塗膜形成後の早い段階でシリカまたはシラノールの状態になる。この結果、塗膜は柔軟性を失う一方、シランカップリング剤の基材面に対する接触角が塗膜形成直後よりも小さくなり濡れ性が上がるため、塗膜には望ましい防汚性が付与されると考えられる。ただし、この上記アルコキシ基以外の官能基の酸化が塗膜の脆さに関与し、結果として耐久性の劣化の原因となると本発明者らは推察した。したがって、特に耐久性を重視する用途分野では、この耐久性の劣化が問題であった。
これに対し、架橋剤の添加により、上記機能性官能基を架橋反応性させることもでき、例えば、アミノプロピル基等と、架橋剤としてのイソシアネート化合物またはエポキシ化合物とを反応させることも可能ではあるが、かかる場合に反応を完全に完了させることが極めて難しいと共に、溶液状態での保管安定性に劣るものでもある。
In particular, in the case of a silane coupling agent having one functional functional group, a functional group other than an alkoxy group exists on the surface of the coating film constituted by a siloxane bond as described above. In the presence of this functional group, the coating film has good flexibility, but the functional group is oxidized by the oxidizing action of the photocatalyst particles contained in the coating film, and silica is formed at an early stage after the coating film is formed. Or it becomes the state of silanol. As a result, while the coating film loses flexibility, the contact angle of the silane coupling agent with respect to the substrate surface is smaller than that immediately after the coating film formation and the wettability is increased, so that the coating film has desirable antifouling properties. it is conceivable that. However, the present inventors have inferred that the oxidation of functional groups other than the alkoxy group is involved in the brittleness of the coating film, resulting in deterioration of durability. Therefore, this deterioration in durability has been a problem particularly in application fields where durability is important.
On the other hand, by adding a crosslinking agent, the functional functional group can be crosslinked, for example, it is possible to react an aminopropyl group or the like with an isocyanate compound or an epoxy compound as a crosslinking agent. However, in such a case, it is extremely difficult to completely complete the reaction, and the storage stability in the solution state is also inferior.

また、官能基でないが、塗膜の柔軟性、寸法安定性や硬化速度等を調整するために併用することで機能性を発揮するシランカップリング剤、例えばメチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシランをテトラアルコキシシランに併用した場合は、メチル基の存在で結晶化を阻害し、塗膜の緻密性に劣り、表面強度や耐摩耗性に劣る塗膜が形成されると考えられる。これは、メチル基が、酸化チタンの光触媒作用により急速に酸化分解し、シリカを形成して塗膜内に空間を形成してしまうために、塗膜形成時には非常に疎水性が強いが、光触媒による酸化分解が進行すると共に親水性に変化していくことから裏付けられる。   In addition, a silane coupling agent that is not a functional group but exhibits functionality by adjusting the flexibility, dimensional stability, curing speed, etc. of the coating film, such as methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, etc. When used in combination with tetraalkoxysilane, crystallization is hindered by the presence of a methyl group, and it is considered that a coating film having inferior denseness of the coating film and inferior surface strength and wear resistance is formed. This is because the methyl group is rapidly oxidatively decomposed by the photocatalytic action of titanium oxide, forming silica and forming a space in the coating film. This is supported by the fact that the oxidative degradation due to progresses to hydrophilicity as it progresses.

一方、特許文献3に開示される技術であれば、フッ素樹脂粉末の存在により塗膜に柔軟性が付与されることが期待され、塗膜の脆さが改善され耐久性の向上した光触媒性塗膜を形成することが可能であることが予想される。しかしながら、密度が大きくなるためにフッ素樹脂粉末を塗料中に安定的に分散、保持させることは極めて難しく、しかも耐薬品性や基材等に対する接着性に著しく劣るものであることが問題であった。   On the other hand, the technique disclosed in Patent Document 3 is expected to provide flexibility to the coating film due to the presence of the fluororesin powder, and the photocatalytic coating with improved fragility and improved durability. It is expected that a film can be formed. However, since the density is increased, it is extremely difficult to stably disperse and hold the fluororesin powder in the paint, and the problem is that the chemical resistance and the adhesion to the substrate are extremely inferior. .

本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、耐久性が良好で、適度な硬度を有し、且つ耐薬品性に優れた光触媒性塗膜を形成するための塗料、及び該塗料により形成された塗膜、基材と該塗膜を備える積層体を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made in view of the above problems, and has a good durability, an appropriate hardness, and a paint for forming a photocatalytic coating film excellent in chemical resistance, and the paint. The object is to provide a formed coating film, a substrate, and a laminate comprising the coating film.

本発明者らは、従来の光触媒性塗膜の問題に対し、光触媒粒子を特定のシランカップリング剤で分散させるとともに、さらに特定のシランカップリング剤を塗膜形成のバインダとしても使用し、該シランカップリング剤のアルコキシ基以外の官能基が互いに重合する構造を実現することによって、塗膜の耐候性だけでなく、耐久性、特に耐薬品性及び耐摩耗性を向上しうることを見出した。そこで、光触媒性塗膜形成用塗料において、光触媒粒子と、紫外線重合性官能基を有するシランカップリング剤に加えて、光重合開始剤を含有させることにより本発明の光触媒性塗膜形成用塗膜の完成に至った。また、本発明の塗料を基材面に塗布し、次いで紫外線照射することによって、シランカップリング剤のアルコキシ基以外の官能基が互いに重合する構造を有する塗膜を完成した。   In order to solve the problem of the conventional photocatalytic coating film, the present inventors disperse photocatalyst particles with a specific silane coupling agent, and also use a specific silane coupling agent as a binder for coating film formation, It has been found that by realizing a structure in which functional groups other than alkoxy groups of the silane coupling agent are polymerized with each other, not only the weather resistance of the coating film but also durability, particularly chemical resistance and abrasion resistance can be improved. . Therefore, in the photocatalytic coating film-forming coating material, in addition to the photocatalyst particles and the silane coupling agent having an ultraviolet polymerizable functional group, a photopolymerization initiator film according to the present invention is contained. It was completed. Moreover, the coating film which has a structure which functional groups other than the alkoxy group of a silane coupling agent mutually superpose | polymerize was completed by apply | coating the coating material of this invention to a base-material surface, and then irradiating with an ultraviolet-ray.

即ち本発明は、
(1)光触媒粒子と、紫外線重合性官能基を有するシランカップリング剤と、光重合開始剤とを含有する光触媒性塗膜形成用塗料、
(2)上記紫外線重合性官能基がビニル基であるか、または上記紫外線重合性官能基中にビニル基を備えることを特徴とする上記(1)に記載の光触媒性塗膜形成用塗料、
(3)上記光触媒粒子が可視光線応答型であることを特徴とする上記(1)または(2)に記載の光触媒性塗膜形成用塗料、
(4)基材上に、上記(1)乃至(3)のいずれか1つに記載の光触媒性塗膜形成用塗料を塗布し、次いで、紫外線を照射することにより形成されることを特徴とする光触媒性塗膜、
(5)基材と、上記(4)に記載の光触媒性塗膜とを備える積層体、
を要旨とするものである。
That is, the present invention
(1) A paint for forming a photocatalytic coating film, comprising photocatalyst particles, a silane coupling agent having an ultraviolet polymerizable functional group, and a photopolymerization initiator,
(2) The coating composition for forming a photocatalytic coating film according to (1) above, wherein the ultraviolet polymerizable functional group is a vinyl group, or a vinyl group is provided in the ultraviolet polymerizable functional group,
(3) The photocatalytic coating film-forming paint as described in (1) or (2) above, wherein the photocatalyst particles are of a visible light responsive type,
(4) It is formed by applying the photocatalytic coating film-forming paint described in any one of (1) to (3) above on a substrate, and then irradiating with ultraviolet rays. Photocatalytic coating film,
(5) A laminate comprising a substrate and the photocatalytic coating film described in (4) above,
Is a summary.

尚、本発明において「紫外線重合性官能基を有するシランカップリング剤」とは、紫外線が照射されることにより、分子間において重合を可能とする官能基を有するシランカップリング剤のことを意味し、即ち「本発明において「シランカップリング剤」とは、ケイ素(Si)に、3つのアルコキシ基と、1つの紫外線重合性官能基を備えるシランカップリング剤のことを意味するものである。   In the present invention, the term “silane coupling agent having an ultraviolet polymerizable functional group” means a silane coupling agent having a functional group capable of being polymerized between molecules when irradiated with ultraviolet rays. That is, “in the present invention, the“ silane coupling agent ”means a silane coupling agent having three alkoxy groups and one ultraviolet-polymerizable functional group in silicon (Si).

本発明の光触媒性塗膜形成用塗料により形成される塗膜は、光触媒粒子が含有されているため、塗膜表面に付着する有機物などの汚れを酸化、分解可能である。しかも、上記光触媒粒子は、上記塗料中に存在するシランカップリング剤により良好に分散されるため、塗膜において均一且つ良好な光触媒性作用を発揮する。   Since the coating film formed by the photocatalytic coating film-forming coating material of the present invention contains photocatalyst particles, it can oxidize and decompose dirt such as organic substances adhering to the coating film surface. In addition, since the photocatalyst particles are well dispersed by the silane coupling agent present in the paint, a uniform and good photocatalytic action is exhibited in the coating film.

また上記シランカップリング剤は、3つのアルコキシ基を有しており、基材面上においては、1つのアルコキシ基において本発明の塗料が塗布される基材面に対し水素結合的に吸着するとともに、残りの2つのアルコキシ基が加水分解を受けて、次いでシランカップリング剤間において縮合重合するため、基材面上において塗膜が凝集し、これによって良好な耐候性が獲得される。   In addition, the silane coupling agent has three alkoxy groups, and on the substrate surface, one alkoxy group adsorbs hydrogen bonding to the substrate surface to which the paint of the present invention is applied. The remaining two alkoxy groups undergo hydrolysis, and then undergo condensation polymerization between the silane coupling agents, so that the coating film aggregates on the surface of the substrate, thereby obtaining good weather resistance.

さらに、本発明に用いられる光触媒性塗膜形成用塗料により形成された塗膜は、耐候性だけでなく、耐久性、特に、耐摩擦性及び耐薬品性に優れている。これは、本発明に用いられるシランカップリング剤が、紫外線重合性官能基を有しており、且つ、光重合開始剤が塗料中に存在しているため、紫外線を照射されることによって、上記紫外線重合性官能基同士が重合し、塗膜中に紫外線重合性官能基による架橋構造が形成されるためであると本発明者らは推察する。   Furthermore, the coating film formed by the photocatalytic coating film-forming coating used in the present invention is excellent not only in weather resistance but also in durability, particularly in friction resistance and chemical resistance. This is because the silane coupling agent used in the present invention has an ultraviolet polymerizable functional group, and the photopolymerization initiator is present in the paint, and therefore, when irradiated with ultraviolet rays, The inventors speculate that this is because the ultraviolet-polymerizable functional groups are polymerized to form a crosslinked structure of the ultraviolet-polymerizable functional groups in the coating film.

したがって光触媒性塗膜形成用塗料により形成された塗膜は、優れた耐候性、光触媒作用を示す上、適度な硬度、優れた耐久性、特に耐摩擦性及び耐薬品性を有するので、表面が汚れ難く、また汚れた場合であっても、塗膜の表面を布などの清掃具で清掃することができ、強固に払拭しても塗膜の破壊が良好に防止される。またメタノール、石油シンナー、次亜塩素酸ソーダなどの有機溶剤であって、従来は光触媒性の塗膜を膨潤、あるいは溶解させると考えられてきた溶剤に対しても、非常に優れた耐性を示すことが可能である。   Therefore, the coating film formed by the photocatalytic coating film-forming paint exhibits excellent weather resistance and photocatalytic action, and has moderate hardness, excellent durability, particularly friction resistance and chemical resistance, so that the surface is Even if it is difficult to get dirty, the surface of the coating film can be cleaned with a cleaning tool such as a cloth, and the destruction of the coating film can be satisfactorily prevented even if it is wiped off firmly. It also has excellent resistance against organic solvents such as methanol, petroleum thinner, sodium hypochlorite, etc., which have been thought to swell or dissolve photocatalytic coatings. It is possible.

特に、上記光触媒粒子が可視光線応答型である本発明では、太陽光(紫外線)が不足するか、あるいは太陽光が届かない場所においても、室内等などの人工光源による可視光線のみで、光触媒作用を発揮させることができる塗膜を提供することができる。したがって、可視光線応答型の光触媒粒子を含有する本発明の塗料により形成された塗膜、あるいは該塗膜を備える化粧版は、室内において使用される化粧シート、化粧板として非常に有用である。   In particular, in the present invention in which the photocatalyst particles are of a visible light responsive type, photocatalysis can be achieved only with visible light from an artificial light source such as indoors even in places where sunlight (ultraviolet rays) is insufficient or where sunlight does not reach. It is possible to provide a coating film capable of exhibiting. Therefore, a coating film formed from the coating material of the present invention containing visible light responsive photocatalyst particles or a decorative plate provided with the coating film is very useful as a decorative sheet or decorative plate used indoors.

光触媒性塗膜形成用塗料:
以下に本発明を実施するための最良の形態について、まず、本発明の光触媒性塗膜形成用塗料(以下、単に「本発明の塗料」という場合がある)の各成分に関し説明する。
Photocatalytic coating film coating:
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The best mode for carrying out the present invention will be described first for each component of the photocatalytic coating film-forming paint of the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as “the paint of the present invention”).

[光触媒粒子]
本発明に用いられる光触媒粒子は、一般的に凝集体の状態で存在し、上記凝集体の平均粒子径が10nm以上150nm以下のものを用いることが好ましく、該平均粒子径は10nm以上100nm以下がより好ましく、30nm以上100nm以下であることがより好ましい。光触媒粒子の凝集体の平均粒子径が、150nmを上回ると塗膜が不透明に成り易いため、塗膜を介して基材の色や柄が適切に視認されることが望ましい場合には、平均粒子径が150nm以下、より好ましくは100nm以下の凝集体である光触媒粒子を用いることが望ましい。また、塗膜の表面強度を良好な範囲に維持するという観点からも、上記平均粒子径は150nm以下、好ましくは100nm以下であることが望ましい。また上記凝集体を形成する粒子の種類によっても異なるが、平均粒子径が10nm未満、あるいは30nm未満である場合には、光触媒粒子の1次粒子径に近い寸法となり、分散作業が困難であるとともに、塗膜中に光触媒粒子が完全に埋没し、塗膜表面において好適に酸化作用が発揮されない虞がある。
[Photocatalyst particles]
The photocatalyst particles used in the present invention generally exist in the form of aggregates, and those having an average particle diameter of 10 nm or more and 150 nm or less are preferably used, and the average particle diameter is 10 nm or more and 100 nm or less. More preferably, it is 30 nm or more and 100 nm or less. If the average particle diameter of the aggregate of photocatalyst particles exceeds 150 nm, the coating film tends to become opaque. If it is desirable that the color or pattern of the substrate is appropriately visually recognized through the coating film, the average particle It is desirable to use photocatalyst particles that are aggregates having a diameter of 150 nm or less, more preferably 100 nm or less. Further, from the viewpoint of maintaining the surface strength of the coating film in a favorable range, the average particle size is desirably 150 nm or less, preferably 100 nm or less. Further, although it varies depending on the kind of particles forming the aggregate, when the average particle size is less than 10 nm or less than 30 nm, the size becomes close to the primary particle size of the photocatalyst particles, and the dispersion work is difficult. There is a possibility that the photocatalyst particles are completely buried in the coating film, and the oxidizing action is not suitably exhibited on the coating film surface.

光触媒粒子としては、酸化チタンや酸化タングステンなどが知られている。酸化チタンは、その結晶構造によって、アナターゼ型、ルチル型、ブルッカイト型の3つに大別されるが、本発明においては、アナターゼ型又はブルッカイト型の光触媒粒子を用いることが好ましく、あるいはこれらの2以上の混合物であっても良い。これら光触媒粒子は、一般的には、紫外線応答型であって、紫外線を照射されることによって光触媒作用を発揮するものである。特にアナターゼ型の酸化チタンは、光触媒性能が高く取扱い性も容易であり、本発明においても好ましく用いられる。また酸化タングステン等の酸化チタン以外の光触媒粒子を使用してもよく、酸化タングステンにおいては可視光域における光触媒作用の発揮が可能である。以下、本発明に用いられる光触媒粒子として、主として酸化チタンを例に説明する。ただし、本発明における光触媒粒子は、酸化チタンに限定されず、他の光触媒作用を発揮可能な物質を用いてもよいし、また他の光触媒性粒子と酸化チタンを混合して用いてもよい。   Known photocatalyst particles include titanium oxide and tungsten oxide. Titanium oxide is roughly divided into anatase type, rutile type, and brookite type according to its crystal structure. In the present invention, it is preferable to use anatase type or brookite type photocatalyst particles, or these 2 A mixture of the above may also be used. These photocatalyst particles are generally UV-responsive and exhibit photocatalytic action when irradiated with UV light. In particular, anatase-type titanium oxide has high photocatalytic performance and is easy to handle, and is preferably used in the present invention. Photocatalytic particles other than titanium oxide such as tungsten oxide may be used, and tungsten oxide can exhibit a photocatalytic action in the visible light region. Hereinafter, as a photocatalyst particle used in the present invention, titanium oxide will be mainly described as an example. However, the photocatalyst particles in the present invention are not limited to titanium oxide, and other substances capable of exhibiting photocatalytic action may be used, or other photocatalytic particles and titanium oxide may be mixed and used.

上記紫外線応答型の光触媒粒子を従来公知の手法により可視光線応答型に処理して用いることもできる。特に本発明の光触媒性塗膜形成用塗料を用いて形成される塗膜を、室内などの太陽光の照射量が少ない場所あるいは太陽光が届かない場所で使用する場合には、可視光線応答型の光触媒粒子を用いることが望ましい。   The ultraviolet responsive photocatalyst particles can be used after being processed into a visible light responsive type by a conventionally known method. In particular, when the coating film formed using the photocatalytic coating film-forming coating material of the present invention is used in a place where the amount of sunlight irradiation is small or in a place where sunlight does not reach, such as indoors, a visible light response type It is desirable to use the photocatalyst particles.

酸化チタンを紫外線応答型から、可視光線に応答可能にするための手法としては、例えばイオン注入法などにより、紫外線応答型の酸化チタン分子に他の金属イオン等を注入し、酸化チタン結晶中のチタンイオン(Ti4+)あるいは酸素イオン(O2−)と、外部からのイオンとを置換する方法が挙げられる。より詳しく述べると、上記チタンイオンと置換されることによって可視光領域まで吸収のシフトを起こすことが可能なイオンとしては、クロムイオン、バナジウムイオン、マンガンイオン、鉄イオンなどが挙げられる。また上記酸素イオンと置換されることによって可視光領域まで吸収のシフトを起こすことが可能なイオンとしては、窒素イオン、硫黄イオン、炭素イオンなどが挙げられる。特に、窒素と酸素とを置換した窒素ドープ型の光触媒粒子は、他の可視光応答型のものに比較して、二次凝集の程度が極めて少なく、塗料中に添加する際に分散溶媒中で非常に小さい凝集サイズで存在することが可能であるため、本願の塗料に好ましく使用することができる。 As a technique for making titanium oxide responsive to visible light from an ultraviolet responsive type, for example, by ion implantation, other metal ions are implanted into the ultraviolet responsive type titanium oxide molecule, Examples include a method of replacing titanium ions (Ti 4+ ) or oxygen ions (O 2− ) with external ions. More specifically, examples of ions that can cause an absorption shift to the visible light region by substitution with the titanium ions include chromium ions, vanadium ions, manganese ions, and iron ions. Examples of ions that can cause an absorption shift to the visible light region by substitution with the oxygen ions include nitrogen ions, sulfur ions, and carbon ions. In particular, nitrogen-doped photocatalyst particles in which nitrogen and oxygen are substituted have a very low degree of secondary aggregation compared to other visible light responsive type particles, and in a dispersion solvent when added to a paint. Since it can exist in a very small aggregate size, it can be preferably used in the paint of the present application.

また、置換させる量は、用いられる光触媒粒子の結晶構造や注入されるイオンなどによっても異なるが、例えば、酸化チタン結晶物中の酸素と窒素イオンとを置換する場合には、酸素イオン全体の8〜10%程度を窒素イオンと置換することによって、有意な可視光領域までの吸収のシフトが実現可能である。   The amount to be replaced varies depending on the crystal structure of the photocatalyst particles used, ions to be implanted, and the like. For example, when oxygen and nitrogen ions in the titanium oxide crystal are replaced, 8% of the total oxygen ions. By substituting about -10% with nitrogen ions, a significant shift in absorption up to the visible light region can be realized.

[シランカップリング剤]
次に、本発明に用いられるシランカップリング剤について説明する。本発明に用いられるシランカップリング剤は、下記式1で表され、
R−Si(OR’) (式1)
且つ、上記Rが紫外線重合成官能基であって、上記R’がメチル基またはエチル基(即ち、OR’がアルコキシ基)である。
[Silane coupling agent]
Next, the silane coupling agent used in the present invention will be described. The silane coupling agent used in the present invention is represented by the following formula 1,
R-Si (OR ') 3 ( Equation 1)
R is an ultraviolet polysynthetic functional group, and R ′ is a methyl group or an ethyl group (that is, OR ′ is an alkoxy group).

上記紫外線重合性官能基としては、塗料中において光触媒粒子の分散性を阻害せず、且つ、塗膜形成後に紫外線を照射した際に、分子間において重合反応可能な官能基であればよい。上記官能基の代表的な例としては、ビニル基が挙げられる。あるいは上記紫外線重合性官能基中にビニル基を備えるもの、例えばアクリロキシ基、あるいはメタクリロキシ基、スチリル基などであってもよい。   The ultraviolet polymerizable functional group may be any functional group that does not inhibit the dispersibility of the photocatalyst particles in the paint and can undergo a polymerization reaction between molecules when irradiated with ultraviolet rays after forming the coating film. A vinyl group is mentioned as a typical example of the said functional group. Or what has a vinyl group in the said ultraviolet polymerizable functional group, for example, an acryloxy group, a methacryloxy group, a styryl group, etc. may be sufficient.

上記アルコキシ基は、水と接触することによって加水分解しシラノール基を生成する。そしてこのシラノール基同士が縮合重合し、塗膜が形成される。   The alkoxy group is hydrolyzed by contact with water to generate a silanol group. The silanol groups are condensation polymerized to form a coating film.

本発明に用いられるシランカップリング剤の具体的な例としては、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、p−スチリルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルエチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシランなどが挙げられる。特に好ましいシランカップリング剤としては、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシランが挙げられる。   Specific examples of the silane coupling agent used in the present invention include vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, p-styryltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylethyldimethoxysilane, and 3-methacryloxypropyltrimethoxy. Examples thereof include silane, 3-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, and 3-acryloxypropyltrimethoxysilane. A particularly preferred silane coupling agent is 3-methacryloxypropyltriethoxysilane.

本発明の塗料に配合される、上記シランカップリング剤の量は、シランカップリング剤の種類、あるいは塗料を構成する光触媒粒子、溶剤の種類などによって異なるため、光触媒粒子を充分に分散させることができ、且つ、形成される塗膜中に紫外線重合性官能基同士の重合により架橋構造を充分に構築することができる量を勘案して適宜決定される。即ち、光触媒粒子を分散させるための最低限のシランカップリング剤の量だけでは、塗膜中におけるバインダとしてのシランカップリング剤量が不足し、光触媒含有塗膜が形成できないおそれがある。したがって、本発明において用いられる紫外線重合性官能基を有するシランカップリング剤は、光触媒粒子の分散効果及び塗膜におけるバインダ効果のいずれをも担うだけの量が塗料中に配合されることが望ましい。   The amount of the silane coupling agent blended in the paint of the present invention varies depending on the type of silane coupling agent, the photocatalyst particles constituting the paint, the type of solvent, etc., so that the photocatalyst particles can be sufficiently dispersed. In addition, the amount is appropriately determined in consideration of an amount capable of sufficiently constructing a crosslinked structure by polymerization of ultraviolet polymerizable functional groups in the formed coating film. That is, the amount of the silane coupling agent as a binder in the coating film is insufficient only with the minimum amount of the silane coupling agent for dispersing the photocatalyst particles, and there is a possibility that the photocatalyst-containing coating film cannot be formed. Therefore, it is desirable that the silane coupling agent having an ultraviolet polymerizable functional group used in the present invention is blended in the paint in an amount sufficient to carry out both the photocatalyst particle dispersion effect and the binder effect in the coating film.

上記事情を勘案して、本発明における紫外線重合性官能基を有するシランカップリング剤の塗料における配合量は、光触媒粒子100重量部に対して3〜100重量部の範囲、より望ましくは、5〜70重量部で使用することによれば、光触媒粒子の分散効果と、塗膜におけるバインダ効果が良好に発揮されて好ましい。シランカップリング剤の添加量が100重量部を越えると光触媒粒子を完全に埋没させた状態となり、光触媒機能が損なわれる虞がある。またシランカップリング剤の添加量が3重量部未満であると、光触媒粒子の分散効果およびバインダ効果が望ましく発揮されない虞がある。   In consideration of the above circumstances, the amount of the silane coupling agent having an ultraviolet polymerizable functional group in the present invention is 3 to 100 parts by weight, more preferably 5 to 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the photocatalyst particles. Use at 70 parts by weight is preferable because the dispersion effect of the photocatalyst particles and the binder effect in the coating film are satisfactorily exhibited. If the addition amount of the silane coupling agent exceeds 100 parts by weight, the photocatalyst particles are completely buried, and the photocatalytic function may be impaired. Moreover, when the addition amount of the silane coupling agent is less than 3 parts by weight, the dispersion effect of the photocatalyst particles and the binder effect may not be desirably exhibited.

[光重合開始剤]
本発明において用いられる光重合開始剤は、紫外線重合性官能基を有するシランカップリング剤を含有する塗膜に対し、紫外線を照射した際に、該紫外線重合性官能基間において重合反応を開始させることが可能なものであれば適宜選択して使用することが可能である。例えば、紫外線の照射により、ラジカルを発生し、そのラジカルが重合のきっかけとなるもので、ベンゾイン誘導体等であり、特に、アルキルフェノン系光重合開始剤であるベンジルジメチルケタール(BDK、例えばチバ・スペシャリティー・ケミカルズ社製イルガキュア651等)、α‐ヒドロキシアルキルフェノン(例えば、チバ・スペシャリティー・ケミカルズ社製イルガキュア184、907、369、379等)が好適に使用可能である。また、紫外線の照射を受けてカチオン(酸)を発生する光酸発生剤や、紫外線の照射によりアニオン(塩基)を発生する光塩基発生剤なども使用することができる。また、上記の3種類の光重合開始剤を単独、若しくは複数を組み合わせて使用することも可能である。
[Photopolymerization initiator]
The photopolymerization initiator used in the present invention starts a polymerization reaction between the ultraviolet polymerizable functional groups when the coating film containing the silane coupling agent having the ultraviolet polymerizable functional group is irradiated with ultraviolet rays. As long as it can be used, it can be appropriately selected and used. For example, radicals are generated by irradiation of ultraviolet rays, and the radicals trigger polymerization, such as benzoin derivatives and the like. In particular, benzyl dimethyl ketal (BDK such as Ciba Specialty) that is an alkylphenone photopolymerization initiator. (Irgacure 651 manufactured by Tea Chemicals) and α-hydroxyalkylphenone (for example, Irgacure 184, 907, 369, 379 manufactured by Ciba Specialty Chemicals) can be suitably used. In addition, a photoacid generator that generates a cation (acid) when irradiated with ultraviolet rays, a photobase generator that generates an anion (base) when irradiated with ultraviolet rays, and the like can also be used. Moreover, it is also possible to use said 3 types of photoinitiators individually or in combination.

尚、本発明では、シランカップリング剤の重合性官能基の重合を特に紫外線により実施するため、重合反応を室温でも進行することができる。したがって、本発明の塗膜を形成するための基材が、ポリエステルやスチレン等の耐熱性が低い材料からなる成形物やシートであっても、該基材の変色や変形等の問題を起こすことなく塗膜を形成することができる。また、紫外線により重合させる場合には、熱重合に比べて、硬化時間も短時間で済むため、重合反応時における塗膜中の材料や基材などの負荷を抑えることができる上、生産効率も向上させることができる。   In the present invention, since the polymerization of the polymerizable functional group of the silane coupling agent is carried out particularly by ultraviolet rays, the polymerization reaction can proceed even at room temperature. Therefore, even if the base material for forming the coating film of the present invention is a molded product or sheet made of a material having low heat resistance such as polyester or styrene, problems such as discoloration or deformation of the base material may occur. A coating film can be formed without any problem. In addition, in the case of polymerizing with ultraviolet rays, the curing time is shorter than that in thermal polymerization, so it is possible to suppress the load on the material and the substrate in the coating film during the polymerization reaction, and to improve the production efficiency. Can be improved.

上記光重合開始剤が塗料中に添加される量は、上記紫外線重合性官能基を有するシランカップリング剤100重量部に対して、0.1重量部〜20重量部の範囲であることが好ましく、0.3重量部〜10重量部であることがより好ましく、0.5重量部〜5重量部であることがさらに好ましい。上記好ましい範囲の光重合開始剤の使用により、塗膜を構成するシロキサン結合により結合されたシランカップリング剤の分子間を良好に架橋することができる。   The amount of the photopolymerization initiator added to the paint is preferably in the range of 0.1 to 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the silane coupling agent having the ultraviolet polymerizable functional group. 0.3 parts by weight to 10 parts by weight is more preferable, and 0.5 parts by weight to 5 parts by weight is further preferable. By using the photopolymerization initiator in the above preferred range, the molecules of the silane coupling agent bonded by the siloxane bond constituting the coating film can be favorably crosslinked.

[任意添加成分]
本発明の光触媒性塗膜形成用塗料は、以上に説明した光重合開始剤、シランカップリング剤、及び光重合開始剤が少なくとも含有されていればよいが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において任意の他の成分をさらに添加することができる。例えば任意に添加される成分としては、補助的バインダ成分、シリカ、アルミナ、ジルコニア、酸化亜鉛、難燃剤、酸化防止剤、充填材などが挙げられる。
[Optional ingredients]
The coating composition for forming a photocatalytic coating film of the present invention may contain at least the photopolymerization initiator, the silane coupling agent, and the photopolymerization initiator described above, but within a range not departing from the gist of the present invention. Any other ingredients can be further added. For example, optional components include auxiliary binder components, silica, alumina, zirconia, zinc oxide, flame retardants, antioxidants, fillers, and the like.

上記補助的バインダとは、塗膜中に含有される光触媒粒子の酸化作用により、基材が酸化されて劣化することを防止するために、光触媒性塗膜形成用塗料中に添加されてよい成分である。より具体的には、本発明における上記シランカップリング剤と同様に、官能基の加水分解・縮合反応、あるいは紫外線照射による光重合により分子間結合をして、補助的に塗膜を形成する補助的バインダである。かかる補助的バインダの存在により、塗膜の表面では光触媒により酸化作用が発揮されるが、塗膜を支持する基材側において上記酸化作用の影響が防止、あるいは抑制される。   The auxiliary binder is a component that may be added to the coating composition for forming a photocatalytic coating film in order to prevent the base material from being oxidized and deteriorated by the oxidizing action of the photocatalyst particles contained in the coating film. It is. More specifically, as in the case of the silane coupling agent in the present invention, an auxiliary for forming a coating film by intermolecular bonding by hydrolysis / condensation reaction of functional groups or photopolymerization by ultraviolet irradiation. Binder. Due to the presence of such an auxiliary binder, an oxidizing action is exhibited by the photocatalyst on the surface of the coating film, but the influence of the oxidizing action is prevented or suppressed on the substrate side supporting the coating film.

上記補助的バインダの具体的な例としては、テトラエトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、及びこれらの加水分解物あるいは縮合物などが挙げられる。これらの補助的バインダは、少なくとも一部の官能基が加水分解され、次いで縮合反応することにより、架橋構造を形成する。尚、上記縮合物としては、2〜30量体程度のものが好適に使用され、例えばコルコート株式会社製メチルシリケート51、メチルシリケート53A、エチルシリケート40、エチルシリート48、HAS−1、HAS−6、HAS−10、コルコートP、コルコートN103X等などの市販品を使用することができる。 Specific examples of the auxiliary binder include tetraethoxysilane, methyltriethoxysilane, methyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, diethyldiethoxysilane, Examples thereof include diethyldimethoxysilane and hydrolysates or condensates thereof. These auxiliary binders form a crosslinked structure by hydrolyzing at least a part of functional groups and then performing a condensation reaction. In addition, as said condensate, the thing about a 2-30 mer is used suitably, for example, the Colcoat Co., Ltd. methyl silicate 51, the methyl silicate 53A, the ethyl silicate 40, the ethyl silicate 48, HAS-1, HAS-6, Commercial products such as HAS-10, Colcoat P, Colcoat N103X and the like can be used.

また上記補助的バインダの異なる例示としては、紫外線照射により架橋可能なタイプとして、ビニル基含有シリコーン化合物が挙げられる。上記ビニル基含有シリコーン化合物の市販品としては、信越化学株式会社製の両末端メタクリル変性シリコーンオイルX−22−164、あるいは片末端メタクリル変性シリコーンオイルX−22−2475などが好適に使用可能である。また、上記ビニル基含有シリコーン化合物の別の例としては、ビニルトリメトキシシラン(KBM1003)、ビニルトリエトキシシラン(KBE1003)、p−スチリルトリメトキシシラン(KBM1403)、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン(KBM502)、3−メタクリロキシプロピルトリルメトキシシラン(KBM503)、3−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン(KBE502)、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン(KBE503)、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン(KBM5103)等(いずれも信越化学株式会社製)が使用可能な例として挙げられる。   Another example of the auxiliary binder is a vinyl group-containing silicone compound as a type that can be cross-linked by ultraviolet irradiation. As a commercially available product of the vinyl group-containing silicone compound, both terminal methacryl-modified silicone oil X-22-164 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. or one terminal methacryl-modified silicone oil X-22-2475 can be suitably used. . Other examples of the vinyl group-containing silicone compound include vinyltrimethoxysilane (KBM1003), vinyltriethoxysilane (KBE1003), p-styryltrimethoxysilane (KBM1403), 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane ( KBM502), 3-methacryloxypropyltolylmethoxysilane (KBM503), 3-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane (KBE502), 3-methacryloxypropyltriethoxysilane (KBE503), 3-acryloxypropyltrimethoxysilane (KBM5103) ) Etc. (all manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) can be used.

またさらなる別の補助的バインダの例として、上述する以外のビニル基含有化合物を挙げることができる。上記ビニル基含有化合物としては、市販のUV硬化型ハードコート剤(例えば、第日本インキ製ディフェンサFH−8000ME)等を挙げることができる。ビニル基含有化合物を本発明における補助的バインダとして使用する場合には、本発明に必須の成分である紫外線架橋性官能基を有するシランカップリング剤で光触媒粒子を予め処理したものを溶剤に添加し、次いでビニル基含有化合物を上記溶剤に添加するか、あるいは、紫外線架橋性官能基を有するシランカップリング剤で光触媒粒子を予め処理したものを溶剤に添加し、これを1液とし、ビニル基含有化合物を別の溶剤に添加して、これを他の1液とし、2液型の塗料として本発明を実施することができる。   Still other examples of auxiliary binders include vinyl group-containing compounds other than those described above. Examples of the vinyl group-containing compound include a commercially available UV curable hard coat agent (for example, Defender FH-8000ME manufactured by Dainippon Ink and the like). When a vinyl group-containing compound is used as an auxiliary binder in the present invention, a photocatalyst particle pretreated with a silane coupling agent having an ultraviolet crosslinkable functional group, which is an essential component of the present invention, is added to a solvent. Then, a vinyl group-containing compound is added to the above solvent, or a photocatalyst particle pretreated with a silane coupling agent having an ultraviolet crosslinkable functional group is added to the solvent, and this is made into one solution to contain a vinyl group. The present invention can be carried out by adding the compound to another solvent to make it another one liquid and as a two-pack type paint.

[溶剤]
本発明における上記各成分は、塗料を製造するために一般的使用される種々の溶剤の中から適宜選択された溶剤を使用することができる。例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、n−プロパノール、n−ブタノール、イソブタノール、ペンタノールなどのアルコール系溶剤を単独または任意の組合せで、本発明の塗料の溶剤として使用することができる。尚、溶剤は、製造された塗料において溶媒及び溶質の全重量を100としたときに、光触媒粒子の重量(濃度)が、5〜20重量%となるよう調整されることが好ましく、10〜15%の範囲となる調整されることがより好ましい。
[solvent]
As each of the above components in the present invention, a solvent appropriately selected from various solvents generally used for producing a paint can be used. For example, alcohol solvents such as methanol, ethanol, isopropanol, n-propanol, n-butanol, isobutanol, and pentanol can be used alone or in any combination as a solvent for the coating material of the present invention. The solvent is preferably adjusted so that the weight (concentration) of the photocatalyst particles is 5 to 20% by weight when the total weight of the solvent and solute is 100 in the produced paint. It is more preferable to adjust to be in the range of%.

尚、任意の溶剤中において、光触媒粒子をシランカップリング剤で分散させる方法としては、任意の溶剤に光触媒粒子及びシランカップリング剤を添加し、これに加えてビーズなどの分散剤をさらに加えてビーズミルにより分散させてもよい。同様にボールミル、サンドミルなどの方法を採用してもよい。あるいは、リボンブレンダーやタンブラーなどの各種ブレンダーを用いて、光触媒粒子とシランカップリング剤と溶剤とを混合して塗料を調整することによっても、塗料中の光触媒粒子を良好に分散させることができる。同様に、ヘンシェルミキサーなどのミキサーを用いてもよい。   As a method of dispersing the photocatalyst particles with a silane coupling agent in an arbitrary solvent, the photocatalyst particles and the silane coupling agent are added to an arbitrary solvent, and in addition to this, a dispersing agent such as beads is further added. You may disperse | distribute with a bead mill. Similarly, methods such as a ball mill and a sand mill may be employed. Alternatively, the photocatalyst particles in the paint can be well dispersed by adjusting the paint by mixing the photocatalyst particles, the silane coupling agent and the solvent using various blenders such as a ribbon blender and a tumbler. Similarly, a mixer such as a Henschel mixer may be used.

[配合比率]
上述する塗料中の成分および溶剤の使用量は、各項目において説明するとおりであって、目的や用途に応じて適宜、調整することができる。塗料の好ましい配合の例としては、光触媒粒子40〜90重量部、シランカップリング剤5〜30重量部、さらに補助的バインダを使用する場合には、9〜30重量部の範囲内で調整し、塗料中の固形分全量に対して、光触媒粒子が0.5〜3重量%となるよう調整されることが好ましい。また基材面への塗布性などを考慮して、塗料中の全固形分濃度は、塗料全量に対し、1〜15%程度に調整することが好ましく、更に好ましくは3〜10%である。
[Combination ratio]
The amounts of the components and the solvent used in the coating described above are as described in each item, and can be appropriately adjusted according to the purpose and application. Examples of preferable blending of the paint include 40 to 90 parts by weight of the photocatalyst particles, 5 to 30 parts by weight of the silane coupling agent, and in the case of using an auxiliary binder, it is adjusted within the range of 9 to 30 parts by weight, It is preferable to adjust the photocatalyst particles to 0.5 to 3% by weight with respect to the total solid content in the paint. In consideration of the applicability to the substrate surface, the total solid content in the coating is preferably adjusted to about 1 to 15%, more preferably 3 to 10%, based on the total amount of the coating.

以上に説明する本発明の光触媒性塗膜形成用塗料は、全ての添加成分を混合する1液型として使用することができる。特に、本発明の塗料は紫外線重合性官能基を有するシランカップリング剤及び光重合開始剤を必須の成分とするため、塗料中において光重合が開始する可能性があることから、重合を防止するために、1液型の本発明の塗料を収納する容器としては、遮光容器を使用することが望ましい。また、塗料を遮光することによって、塗料中における光触媒粒子の酸化作用も良好に抑えることができる。尚、厳密に塗料中の光重合を防止することが望まれる場合には、塗料を収納する容器内の空気を不活性ガスで置換してもよい。あるいは、1液型の本発明の塗料において、光重合開始剤を後添加することによって、塗料中における重合を防止することができる。かかる場合には、塗料を基材面に塗布する直前に光重合開始剤を添加することが望ましい。   The coating composition for forming a photocatalytic coating film of the present invention described above can be used as a one-pack type in which all additive components are mixed. In particular, since the paint of the present invention contains a silane coupling agent having a UV-polymerizable functional group and a photopolymerization initiator as essential components, photopolymerization may start in the paint, thus preventing polymerization. Therefore, it is desirable to use a light-shielding container as a container for storing the one-pack type paint of the present invention. Further, by shielding the paint from light, the oxidizing action of the photocatalyst particles in the paint can be satisfactorily suppressed. When it is desired to strictly prevent photopolymerization in the paint, the air in the container for storing the paint may be replaced with an inert gas. Alternatively, in the one-pack type paint of the present invention, polymerization in the paint can be prevented by adding a photopolymerization initiator afterwards. In such a case, it is desirable to add a photopolymerization initiator immediately before the coating material is applied to the substrate surface.

上記1液型の本発明の塗料を製造する場合には、適切な溶媒に同時に必要な成分を添加することもできるが、任意の順番で各成分を混合し分散あるいは溶解させることもできる。例えば、第一混合工程として、光触媒粒子を分散させるために必要な量のシランカップリング剤を取り分けて、光触媒粒子と混合し、光触媒粒子を予め処理することによって分散状態とした後、第二混合工程として、残りのシランカップリング剤を添加する方法が好ましい。塗料が浴びる紫外線の量にもよるが、光触媒粒子と紫外線重合性官能基を有するシランカップリング剤とが塗料中に存在する場合に、該光触媒粒子の作用により、該紫外線重合性官能基が重合を開始する場合があるが、上述のとおりシランカップリング剤を2工程に分けて添加する方法では、塗料中に含まれる光触媒粒子の作用による官能基の重合を有意に抑えることが期待されるため好ましい。尚、光重合開始剤は、上記残りのシランカップリング剤と同時に添加するか、さらに後工程で添加するか任意で決定することができるが、塗料中における光重合の開始を防止するという観点からは、光重合開始剤を最後に添加することが望ましい。   In the case of producing the one-pack type paint of the present invention, necessary components can be simultaneously added to an appropriate solvent, but the components can be mixed and dispersed or dissolved in any order. For example, as the first mixing step, an amount of silane coupling agent necessary for dispersing the photocatalyst particles is separated, mixed with the photocatalyst particles, and the photocatalyst particles are preliminarily treated to be in a dispersed state, and then the second mixing. As the process, a method of adding the remaining silane coupling agent is preferable. Depending on the amount of ultraviolet rays that the paint is exposed to, when the photocatalyst particles and the silane coupling agent having an ultraviolet polymerizable functional group are present in the paint, the action of the photocatalytic particles causes the ultraviolet polymerizable functional group to polymerize. However, in the method of adding the silane coupling agent in two steps as described above, it is expected to significantly suppress the polymerization of functional groups due to the action of the photocatalyst particles contained in the paint. preferable. Incidentally, the photopolymerization initiator can be arbitrarily determined whether it is added at the same time as the above-mentioned remaining silane coupling agent or further added in a later step, from the viewpoint of preventing the start of photopolymerization in the paint. It is desirable to add the photopolymerization initiator last.

また本発明の塗料は、2液型とすることもできる。2液型として製造する場合には、上述する成分およびその配合比率などは、2液を混合した場合において全体として含まれる成分、及び比率と理解される。また1つの成分を2つの液に分割して添加しても良い。例えば、第1液には、光触媒粒子の全量と、紫外線重合性官能基を有するシランカップリング剤の全量のうち、上記光触媒粒子を分散するために必要な量の紫外線重合性官能基を有するシランカップリング剤とを含み、第2液には、残りの紫外線重合性官能基を有するシランカップリング剤を含むその他の材料を含むよう調製し、2液型の塗料とすることができる。かかる場合において、光重合開始剤は、第1液あるいは第2役のいずれか一方の塗料液に添加されていてもよいし、2液を混合する際に、あわせて光重合開始剤を添加してもよい。   Moreover, the coating material of this invention can also be made into a 2 liquid type. In the case of producing as a two-component type, the above-described components and the blending ratio thereof are understood as the components and ratios contained as a whole when the two components are mixed. One component may be added in two liquids. For example, in the first liquid, among the total amount of photocatalyst particles and the total amount of silane coupling agent having an ultraviolet polymerizable functional group, a silane having an ultraviolet polymerizable functional group in an amount necessary for dispersing the photocatalytic particles. The second liquid can be prepared so as to include other materials including the silane coupling agent having the remaining ultraviolet polymerizable functional group, and a two-pack type paint can be obtained. In such a case, the photopolymerization initiator may be added to either the first liquid or the second paint liquid, and when mixing the two liquids, a photopolymerization initiator is added together. May be.

以下に、本発明の光触媒性塗膜及び、該光触媒性塗膜を備える積層体について説明する。   Below, the photocatalytic coating film of this invention and a laminated body provided with this photocatalytic coating film are demonstrated.

光触媒性塗膜:
本発明の光触媒性塗膜は、上述する本発明の塗料を基材に塗布して塗膜を形成することにより得ることができる。本発明の塗料を基材に塗布する方法は、従来公知の方法のいずれかを適宜選択して採用することが出来る。具体的な例としては、ワイヤーバーを用いて塗料を基材面に塗布する方法、スプレー式にして基材面に塗料を吹き付ける方法、グラビアコート法、ロールコート法、浸漬法(ディップコーティング法)等の各種印刷方法においてインキの代わりに本発明の塗料を用いて基材面に塗膜を形成する方法などが挙げられる。
Photocatalytic coating:
The photocatalytic coating film of the present invention can be obtained by applying the above-described coating material of the present invention to a substrate to form a coating film. As a method for applying the coating material of the present invention to a substrate, any of conventionally known methods can be appropriately selected and employed. Specific examples include a method of applying a paint to a substrate surface using a wire bar, a method of spraying a paint on a substrate surface, a gravure coating method, a roll coating method, a dipping method (dip coating method). In various printing methods such as the above, a method of forming a coating film on the substrate surface using the coating material of the present invention instead of ink, and the like can be mentioned.

尚、上記塗料の塗布は、乾燥後の塗膜の厚みが、0.05〜10μmになるよう適量が塗布されることが望ましい。得られる塗膜の乾燥後の厚みが、10μmを越える場合には、光触媒粒子が塗膜中に完全に埋没し塗膜表面に照射される紫外線により有効な光触媒作用が発揮されない虞があるからである。   In addition, as for application | coating of the said coating material, it is desirable to apply | coat an appropriate amount so that the thickness of the coating film after drying may be 0.05-10 micrometers. If the thickness of the resulting coating film after drying exceeds 10 μm, the photocatalyst particles may be completely buried in the coating film, and effective photocatalytic action may not be exhibited by the ultraviolet rays irradiated to the coating film surface. is there.

塗料が塗布された基材は、続いて乾燥処理されることが一般的である。該乾燥処理によって、塗膜中の溶剤が除去されるとともに、シランカップリング剤の加水分解、シラノール基の脱水縮合反応によるシリカ形成反応が促進され、硬化した塗膜が形成される。   In general, the substrate on which the paint is applied is subsequently dried. By the drying treatment, the solvent in the coating film is removed, the silane coupling agent is hydrolyzed, and the silica formation reaction by silanol group dehydration condensation reaction is promoted to form a cured coating film.

そして、さらに硬化した塗膜の表面を紫外線で照射することによって、主として塗膜表面側に位置するシランカップリング剤の紫外線重合性官能基を重合反応させ、本発明の光触媒性塗膜が完成する。   Further, by irradiating the surface of the cured coating film with ultraviolet rays, the UV-polymerizable functional group of the silane coupling agent located mainly on the coating film surface side is polymerized to complete the photocatalytic coating film of the present invention. .

[基材]
本発明の塗膜を支持するための基材としては、有機基材、無機基材のいずれであってもよい。有機基材の具体的な例としては、プラスチックフィルム、プラスチック成形体、合板、化粧板、人工大理石、紙、皮革、合成皮革、布などの種々の材質のものを基材として用いうる。一方、無機材料の具体的な例としては、ガラス、金属、タイル、コンクリート、セラミック、セメントなどを挙げることができる。中でも有機基材としてはプラスチックフィルム、あるいはプラスチック成形体表面が、無機基材としてはガラスが、本発明の塗料の塗布性が良く、容易に光触媒性塗膜を形成することができる上、得られる塗膜の耐久性も優れていることから望ましい。
[Base material]
As a base material for supporting the coating film of this invention, any of an organic base material and an inorganic base material may be sufficient. As specific examples of the organic base material, various materials such as plastic film, plastic molded body, plywood, decorative board, artificial marble, paper, leather, synthetic leather, and cloth can be used as the base material. On the other hand, specific examples of the inorganic material include glass, metal, tile, concrete, ceramic, cement, and the like. Among them, a plastic film or the surface of a plastic molded body is used as the organic substrate, and glass is used as the inorganic substrate. The coating property of the present invention is good, and a photocatalytic coating can be easily formed. It is desirable because the durability of the coating film is also excellent.

積層体:
本発明の積層体は、基材と、上記本発明の光触媒性塗膜とから形成される。基材及び光触媒性塗膜の2層から構成されていてもよいし、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、さらなる任意の層を備える3層以上の積層体であってもよい。3層以上の積層体としては、基材が複数層で形成されているもの、あるいは基材と光触媒性塗膜の間に任意の層が存在していてもよい。
Laminate:
The laminate of the present invention is formed from a base material and the photocatalytic coating film of the present invention. It may be composed of two layers of a base material and a photocatalytic coating film, or may be a laminate of three or more layers provided with further arbitrary layers without departing from the gist of the present invention. As a laminated body of three or more layers, an arbitrary layer may be present between the substrate and a photocatalytic coating film in which the substrate is formed of a plurality of layers.

本発明の積層体は、光触媒性塗膜をその表面に有していることを特徴とし、紫外線あるいは可視光線が照射可能な場所で設置されるか、あるいは使用されるか、あるいは収納されることが予想されるものの表面において好適に用いられる。例えば、窓ガラス、鏡、建築物の外壁、建築物の内装材である化粧シート、または化粧板、家具、遊具、衣類、食器などの物品自体、あるいは物品の表面に本発明の積層体を用いることができる。   The laminate of the present invention has a photocatalytic coating film on the surface thereof, and is installed, used or stored in a place where ultraviolet rays or visible rays can be irradiated. Is preferably used on the surface of what is expected. For example, the laminate of the present invention is used on a window glass, a mirror, an outer wall of a building, a decorative sheet that is an interior material of a building, or an article itself such as a decorative board, furniture, play equipment, clothing, tableware, or the surface of the article. be able to.

以下に本発明の可変色性シートの実施例について記載するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。   Examples of the variable color sheet of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to the following examples.

(実施例1)
本発明の塗料を調製するために、第一混合工程として、以下のとおり光触媒分散液を得た。まず、光触媒粒子として、窒素ドープ型可視光線応答型光触媒(豊田通商株式会社製、VCT02、一次粒子径7nm)500g、上記光触媒粒子を分散させるための紫外線重合性官能基を有するシランカップリング剤として、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業株式会社製、KBM503)100g、溶剤としてイソプロピルアルコール4400g、及びジルコニアビーズ(ニッカトー製、粒子径30μm)150gを、三井鉱山株式会社製ビーズミルMSC100にセットし、周速10m/sec、循環量0.8L/min、液温度32℃で、3時間質式粉砕して平均粒子径50nmの光触媒粒子の凝集体が分散された光触媒分散液を得た。尚、上記光触媒粒子の平均粒子径は、粒子径測定装置として日機装株式会社製マイクロトラックUPA−EX150を用いて測定した。
Example 1
In order to prepare the coating material of this invention, the photocatalyst dispersion liquid was obtained as follows as a 1st mixing process. First, as a photocatalyst particle, as a silane coupling agent having a nitrogen-doped visible light responsive photocatalyst (manufactured by Toyota Tsusho Co., Ltd., VCT02, primary particle diameter 7 nm) and an ultraviolet polymerizable functional group for dispersing the photocatalyst particle. 100 g of 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., KBM503), 4400 g of isopropyl alcohol as a solvent, and 150 g of zirconia beads (Nikkato Co., Ltd., particle size 30 μm) are set in a bead mill MSC100 manufactured by Mitsui Mining Co., Ltd. Then, a photocatalyst dispersion liquid in which aggregates of photocatalyst particles having an average particle diameter of 50 nm were dispersed was obtained by pulverization for 3 hours at a peripheral speed of 10 m / sec, a circulation rate of 0.8 L / min, and a liquid temperature of 32 ° C. In addition, the average particle diameter of the said photocatalyst particle | grain was measured using Nikkiso Co., Ltd. Microtrac UPA-EX150 as a particle diameter measuring apparatus.

次に、第二混合工程として以下の内容の化合物及び溶剤を用い、塗料を調製した。上記光触媒分散液100重量部に対して、さらに基材表面にシロキサン結合により骨格を形成するために3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業株式会社製、KBM503)を2.3重量部、光重合開始剤としてイルガキュア184を0.43重量部、縮合水としてイオン交換水を4.3重量部、希釈溶剤としてイソブタノールを179重量部配合し、ホモジナイザーにて、5000rpmで10分間攪拌することによって、光触媒性塗膜形成用塗料を作製し、これを本発明の塗料1とした。   Next, the coating material was prepared using the compound and solvent of the following contents as a 2nd mixing process. 2.3 parts by weight of 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., KBM503) to form a skeleton by a siloxane bond on the surface of the substrate with respect to 100 parts by weight of the photocatalyst dispersion liquid, Mix 0.43 parts by weight of Irgacure 184 as a photopolymerization initiator, 4.3 parts by weight of ion-exchanged water as condensation water, and 179 parts by weight of isobutanol as a diluent solvent, and stir with a homogenizer at 5000 rpm for 10 minutes. Thus, a photocatalytic coating film-forming coating material was prepared and used as the coating material 1 of the present invention.

基材として、厚み50μmの高耐候性PETフィルム(帝人デュポン社製)の一方の面に上記塗料1をワイヤーバーにて5g/m(Wet)の厚みになるよう塗布した後、乾燥オーブン内に上記基材を設置して、80℃、15分加熱乾燥した。次いで、乾燥オーブンから取り出し、室温に戻るのを待って、岩崎電気製コンベア付紫外線硬化装置(使用ランプ:6kW×1灯、160W/cm、照射器:アルミミラー集光型、コンベアスピード:2〜20m/min、照射距離:120〜170mm)に設置し、塗膜表面に紫外線照射することにより、基材と塗膜とからなる積層体を得て実施例1とした。尚、上記紫外線照射は、コンベアスピード2.5m/min、照射距離150mmの条件で実施した。 As a base material, the coating 1 is applied to one surface of a 50 μm thick highly weather-resistant PET film (manufactured by Teijin DuPont) with a wire bar to a thickness of 5 g / m 2 (Wet), and then in a drying oven The substrate was placed on and dried by heating at 80 ° C. for 15 minutes. Next, after taking out from the drying oven and returning to room temperature, an ultraviolet curing device with a conveyor made by Iwasaki Electric (use lamp: 6 kW × 1 lamp, 160 W / cm 2 , irradiator: aluminum mirror condensing type, conveyor speed: 2 To 20 m / min, irradiation distance: 120 to 170 mm), and the coating film surface was irradiated with ultraviolet rays to obtain a laminate composed of a substrate and a coating film, which was referred to as Example 1. In addition, the said ultraviolet irradiation was implemented on the conditions of conveyor speed 2.5m / min and irradiation distance 150mm.

(実施例2)
光重合開始剤として、イルガキュア651を0.043重量部使用した以外は、塗料1と同様に、光触媒性塗膜形成用塗料を作成し、これを本発明の塗料2とした。そして塗料2を用いたこと以外は、実施例1と同様に積層体を作製し、実施例2とした。
(Example 2)
Except that 0.043 parts by weight of Irgacure 651 was used as a photopolymerization initiator, a paint for forming a photocatalytic coating film was prepared in the same manner as paint 1, and this was used as paint 2 of the present invention. Then, a laminate was produced in the same manner as in Example 1 except that the paint 2 was used, and was used as Example 2.

(比較例1)
イルガキュア184を配合しない(光重合開始剤を用いない)以外は、塗料1と同様に光触媒性塗膜形成用塗料を作成し、これを比較例である塗料3とした。そして塗料3を用いた以外は実施例1と同様に積層体を作製し、比較例1とした。
(Comparative Example 1)
A paint for forming a photocatalytic coating film was prepared in the same manner as paint 1 except that Irgacure 184 was not blended (no photopolymerization initiator was used), and this was used as paint 3 as a comparative example. A laminate was prepared in the same manner as in Example 1 except that the coating material 3 was used, and it was designated as Comparative Example 1.

(比較例2)
後から配合した3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業株式会社製、KBM503)2.3重量部の代わりに、ビニル基を有しないエチルシルケート加水分解液であるHAS10(コルコート株式会社製)を23重量部用いたこと以外は、塗料1と同様に光触媒性塗膜形成用塗料を作成、これを比較例である塗料4とした。そして塗料4を用いたこと以外は実施例1と同様に積層体を作製し、比較例2とした。
(Comparative Example 2)
Instead of 2.3 parts by weight of 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., KBM503) blended later, HAS10 (manufactured by Colcoat Co., Ltd.) which is an ethyl silicate hydrolyzate having no vinyl group ) Was used in the same manner as paint 1 except that 23 parts by weight was used, and this was used as paint 4 as a comparative example. A laminate was prepared in the same manner as in Example 1 except that the coating material 4 was used, and it was designated as Comparative Example 2.

(比較例3)
実施例1に記載の塗料1を用い、紫外線硬化装置による紫外線照射処理を行わないこと以外は、実施例1と同様に積層体を作製し、比較例3とした。
(Comparative Example 3)
A laminate was prepared in the same manner as in Example 1 except that the coating material 1 described in Example 1 was used and ultraviolet irradiation treatment by an ultraviolet curing device was not performed.

(比較例4)
実施例2に記載の塗料2を用い、紫外線硬化装置による紫外線照射処理を行わないこと以外は、実施例2と同様に積層体を作製し、比較例4とした。
(Comparative Example 4)
A laminate was prepared in the same manner as in Example 2 except that the coating material 2 described in Example 2 was used and ultraviolet irradiation treatment by an ultraviolet curing device was not performed.

(耐薬品性評価)
メタノールを染み込ませた綿布を準備し、実施例1、実施例2及び比較例1〜4の塗膜表面を、それぞれ手動で100回往復して塗膜表面を拭いた。その後、塗膜表面を肉眼で観察し、以下のとおり評価した。評価結果は、表1にまとめて示す。また後述する評価結果についても同様に表1にまとめて示す。
(Chemical resistance evaluation)
A cotton cloth soaked with methanol was prepared, and the coating film surfaces of Example 1, Example 2 and Comparative Examples 1 to 4 were manually reciprocated 100 times to wipe the coating film surface. Then, the coating film surface was observed with the naked eye and evaluated as follows. The evaluation results are summarized in Table 1. Similarly, evaluation results to be described later are collectively shown in Table 1.

塗膜表面に全く傷が観察されなかった・・・・・○
塗膜表面に明らかに傷が観察された・・・・・・×
No scratches were observed on the coating surface ...
Clear scratches were observed on the coating surface.

(鉛筆硬度試験)
JIS K5400に準じ、500g荷重にて実施例1、実施例2及び比較例1〜4の塗膜表面を各硬さの鉛筆を用い鉛筆引掻塗膜硬さ試験機((株)東洋精機製作所製)で塗膜表面を5箇所引っかき、2箇所以上で傷が確認された場合には、当該鉛筆の硬度よりも1つ下の硬度が塗膜の硬度であるとして、測定した。
(Pencil hardness test)
According to JIS K5400, a pencil scratch coating film hardness tester (Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd.) using a pencil of each hardness on the coating surfaces of Examples 1, 2 and Comparative Examples 1 to 4 at a load of 500 g. When the surface of the coating film was scratched at 5 locations and scratches were confirmed at two or more locations, the hardness of the coating film was measured as one hardness lower than the pencil hardness.

(光触媒性能の評価)
実施例1、実施例2及び比較例1〜6の塗膜表面をブラックライト(FL20S・BLB 2本 東芝ライテック社製)(10mW/cm、照射距離18cm)を16時間照射後、イオン交換水にて洗浄、室温にて乾燥を行い、光触媒性能評価の前処理を行った。
(Evaluation of photocatalytic performance)
The surface of the coating film of Example 1, Example 2 and Comparative Examples 1 to 6 was irradiated with black light (FL20S / BLB, manufactured by Toshiba Lighting & Technology Corp.) (10 mW / cm 2 , irradiation distance 18 cm) for 16 hours, and then ion-exchanged water. After washing at room temperature and drying at room temperature, pretreatment for photocatalytic performance evaluation was performed.

(メチレンブルー褪色試験)
次いで、メチレンブルー(MB)褪色試験を以下のとおり実施した。まず、上述のとおり前処理を行った塗膜表面に、イオン交換水をスポイトで2滴垂らし、その水滴上に3cm角のOHPフィルムを塗膜面との界面に空気が入らないように被せ、色彩色差計(ミノルタカメラ(株)社製 CR−200B)により、L、a、b(0)を測定し試料の色味を測定した。
次に、同試料に0.1mmol/Lメチレンブルー水溶液をスポイトで2滴垂らし、その水滴上に3cm角のOHPフィルムを空気が入らないように注意して被せ、色彩色差計(ミノルタカメラ(株)社製 CR−200B)により、L、a、b(1)を測定し、L、a、b(0)とL、a、b(1)の差により下記のとおり色差ΔEを算出し、これをメチレンブルー分解前の初期値ΔE(0)とした。
同試料に、アルバック理工(株)社製光触媒活性用光触媒評価チェッカーPCC−2ブラックライト(0.26mW/cm、100LUX、照射距離2.5cm)3時間照射し、色彩色差計にて3時間照射後のL、a、b(3)を測定し、L,a,b(0)とL、a、b(3)の差により下記のとおり色差ΔEを算出し、これをメチレンブルー分解後の色差ΔE(3)とした。
ΔE(0)=((L−L+(a−a+(b−b0.5
ΔE(3)=((L−L+(a−a+(b−b0.5
(Methylene blue fading test)
Next, a methylene blue (MB) fading test was performed as follows. First, on the surface of the coating film that has been pretreated as described above, two drops of ion-exchanged water are dropped with a dropper, and a 3 cm square OHP film is placed on the water droplet so that air does not enter the interface with the coating surface. L, a, and b (0) were measured with a color difference meter (CR-200B manufactured by Minolta Camera Co., Ltd.) to measure the color of the sample.
Next, 2 drops of 0.1 mmol / L methylene blue aqueous solution was dropped onto the sample with a dropper, and a 3 cm square OHP film was placed on the water drop so as not to enter air, and a color difference meter (Minolta Camera Co., Ltd.). L, a, b (1) was measured by CR-200B), and the color difference ΔE was calculated from the difference between L, a, b (0) and L, a, b (1) as follows. Was the initial value ΔE (0) before methylene blue decomposition.
The sample was irradiated with a photocatalytic activity photocatalyst evaluation checker PCC-2 black light (0.26 mW / cm 2 , 100 LUX, irradiation distance 2.5 cm) manufactured by ULVAC-RIKO Co., Ltd. for 3 hours, and a color difference meter for 3 hours. L, a, b (3) after irradiation was measured, and the color difference ΔE was calculated as follows from the difference between L, a, b (0) and L, a, b (3). The color difference ΔE (3) was used.
ΔE (0) = ((L 0 −L 1 ) 2 + (a 0 −a 1 ) 2 + (b 0 −b 1 ) 2 ) 0.5
ΔE (3) = ((L 0 −L 3 ) 2 + (a 0 −a 3 ) 2 + (b 0 −b 3 ) 2 ) 0.5

上記メチレンブルー褪色試験の結果について以下のとおり評価した。
ΔE(3)が、ΔE(0)の半分以下であった・・・・・・○
ΔE(3)が、ΔE(0)の半分を上回った・・・・・・・×
The results of the methylene blue fading test were evaluated as follows.
ΔE (3) was less than half of ΔE (0)
ΔE (3) exceeded half of ΔE (0)

(アセトアルデヒド(AA)分解試験)
また光触媒性の異なる評価として、上述と同様に前処理を行った塗膜を備える基材である実施例1、2、及び比較例1〜6をA4サイズにカットし、基材の裏面(塗膜を有し有為でていない側)、及び側面にアルミテープを被覆して試験体を作製した。そして、各試験体をそれぞれ5L容量の透明のテドラバック内に設置し、該テドラバック内にアセトアルデヒド(AA)を25ppm封入した。その後、白色蛍光灯(株式会社東芝製、FL20SS W/18、2本、6000lux、塗膜面までの照射距離18cm)を照射し、テドラバック内のアセトアルデヒドの濃度を測定し、以下のとおり評価した。
(Acetaldehyde (AA) degradation test)
In addition, as an evaluation with different photocatalytic properties, Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 6, which are base materials provided with a coating film pretreated in the same manner as described above, were cut into A4 size, and the back surface of the base material (coating A specimen was prepared by coating the side with a non-significant film and a side with aluminum tape. Each test specimen was placed in a 5 L transparent tedra bag, and 25 ppm of acetaldehyde (AA) was sealed in the tedra bag. Thereafter, a white fluorescent lamp (manufactured by Toshiba Corporation, FL20SS W / 18, two, 6000 lux, irradiation distance to the coating surface of 18 cm) was irradiated, and the concentration of acetaldehyde in the tedra bag was measured and evaluated as follows.

アセトアルデヒドの濃度が5ppm以下であった・・・・・・○
アセトアルデヒドの濃度が5ppmを上回った・・・・・・・×
The concentration of acetaldehyde was 5 ppm or less.
The concentration of acetaldehyde exceeded 5ppm ...

Figure 2010043188
Figure 2010043188

尚、表1中に使用される略記号の内容は以下の通りである。
KBM503:信越化学工業株式会社製、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン
IRGA184:チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製、1−ヒドロキシ−シクロキシル−フェニルケトン、IRGACURE184
IRGA651:チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、IRGACURE651
HAS10:コルコート株式会社製、エチルシリケート加水分解物、固形分10%
VCT:豊田通商株式会社製VCT−02、10重量部に対してKBM503を2重量部、IPAを88重量部配合しビーズミルにて分散した光触媒分散液
The contents of the abbreviations used in Table 1 are as follows.
KBM503: manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane IRGA184: manufactured by Ciba Specialty Chemicals, 1-hydroxy-cyclohexyl-phenylketone, IRGACURE184
IRGA651: Ciba Specialty Chemicals, 2,2-dimethoxy-1,2-diphenylethane-1-one, IRGACURE651
HAS10: Colcoat Co., Ltd., ethyl silicate hydrolyzate, solid content 10%
VCT: VCT-02 manufactured by Toyota Tsusho Corporation, 2 parts by weight of KBM503 and 88 parts by weight of IPA per 10 parts by weight, and a photocatalyst dispersion liquid dispersed in a bead mill

表1に示されるとおり、各実施例及び各比較例は、いずれも窒素ドープ型可視光線応答型光触媒VCT−02を用いているため、メチレンブルー褪色試験におけるブラックライトの照射によっても、またアセトアルデヒド分解試験における白色蛍光灯の照射によっても、良好な光触媒性機能を発揮することが確認された。   As shown in Table 1, each of the examples and comparative examples uses a nitrogen-doped visible light responsive photocatalyst VCT-02, so that the acetaldehyde decomposition test is also performed by irradiation with black light in a methylene blue fading test. It was confirmed that a good photocatalytic function was exhibited even by irradiation with a white fluorescent lamp.

また実施例1及び2は、耐薬品性試験において、望ましい耐薬品性を有していることが確認され、且つ、塗膜の硬度もHBと適度な硬度を有していることが確認された。また耐薬品性試験において、綿布で100往復拭いても傷がつかなかったことから、耐摩擦性にも優れ、塗膜の靭性が高いことが確認された。   Examples 1 and 2 were confirmed to have desirable chemical resistance in the chemical resistance test, and the hardness of the coating film was also confirmed to have moderate hardness with HB. . Further, in the chemical resistance test, it was confirmed that the film was excellent in friction resistance and toughness of the coating film because it was not damaged even after 100 reciprocal wiping with a cotton cloth.

一方、比較例はいずれも耐薬品性が低く、また鉛筆硬度も2Bと非常に塗膜が脆いことが確認された。   On the other hand, it was confirmed that all of the comparative examples had low chemical resistance and the pencil hardness was 2B, which was very brittle.

良好な光触媒性が示された実施例1及び2において、耐薬品性、塗膜硬度が共に優れた評価が示された理由については明らかではないが、実施例1及び2と各比較例との内容を比較した上で、本発明者らは以下のとおり推察する。即ち、本実施例では、第二混合工程において配合された紫外線重合性官能基を有するシランカップリング剤である3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシランが、光重合開始剤の存在下において紫外線照射されることによって、塗膜中で該紫外線重合性官能基間において重合し、これによって塗膜中に架橋構造が構築されたことにより、塗膜の硬度、塗膜の耐薬品性、耐摩擦性に優れた積層体が得られたものと推察された。またこのような架橋構造下においても、光触媒性機能は良好に維持されることが確認された。   In Examples 1 and 2 in which good photocatalytic properties were shown, it is not clear why the chemical resistance and the coating film hardness were both excellent, but Examples 1 and 2 and Comparative Examples After comparing the contents, the present inventors infer as follows. That is, in this example, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, which is a silane coupling agent having an ultraviolet polymerizable functional group, blended in the second mixing step is irradiated with ultraviolet rays in the presence of a photopolymerization initiator. By polymerizing between the UV-polymerizable functional groups in the coating film, and thereby building a crosslinked structure in the coating film, it is excellent in coating film hardness, coating film chemical resistance, and friction resistance. It was inferred that a laminate was obtained. It was also confirmed that the photocatalytic function was maintained well even under such a crosslinked structure.

Claims (5)

光触媒粒子と、紫外線重合性官能基を有するシランカップリング剤と、光重合開始剤とを含有する光触媒性塗膜形成用塗料。 A paint for forming a photocatalytic coating film, comprising photocatalyst particles, a silane coupling agent having an ultraviolet polymerizable functional group, and a photopolymerization initiator. 上記紫外線重合性官能基がビニル基であるか、または上記紫外線重合性官能基中にビニル基を備えることを特徴とする請求項1に記載の光触媒性塗膜形成用塗料。 2. The paint for forming a photocatalytic coating film according to claim 1, wherein the ultraviolet polymerizable functional group is a vinyl group, or a vinyl group is provided in the ultraviolet polymerizable functional group. 上記光触媒粒子が可視光線応答型であることを特徴とする請求項1または2に記載の光触媒性塗膜形成用塗料。 3. The coating composition for forming a photocatalytic coating film according to claim 1 or 2, wherein the photocatalyst particles are of a visible light responsive type. 基材上に、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の光触媒性塗膜形成用塗料を塗布し、次いで、紫外線を照射することにより形成されることを特徴とする光触媒性塗膜。 A photocatalytic coating film formed by applying the photocatalytic coating film-forming coating material according to any one of claims 1 to 3 on a substrate and then irradiating with ultraviolet rays. 基材と、請求項4に記載の光触媒性塗膜とを備える積層体。 A laminate comprising a base material and the photocatalytic coating film according to claim 4.
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