JP2010172797A - 光触媒塗装体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 基材と、基材上に設けられる中間層と、光触媒層とを備えた光触媒塗装体であって、前記光触媒層には、平均粒径が100nm未満かつ励起波長が380nm以上の光触媒粒子が含まれており、前記中間層には、耐候性樹脂と、平均粒径100nm以上の無機体質顔料又は無機白色顔料と、ヒドロキシフェニルトリアジン化合物とが含まれていることを特徴とする光触媒塗装体。
【選択図】なし
Description
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中間層と、光触媒層とを備えた光触媒塗装体であって、前記光触媒層には平均粒径が100nm未満かつ励起波長が380nm以上の光触媒粒子が含まれており、前記中間層には耐候性樹脂と、平均粒径100nm以上の無機体質顔料又は無機白色顔料と、ヒドロキシフェニルトリアジン化合物とが含まれていることを特徴とする光触媒塗装体である。
すなわち、本発明による光触媒塗装体は、中間層に380nm未満の短波長の紫外線を効果的に吸収するヒドロキシフェニルトリアジン化合物と、380nm以上の長波長の光線や熱線を有効に反射する平均粒径100nm以上の無機体質顔料又は無機白色顔料を含有せしめ、かつ光触媒層中の光触媒粒子として励起波長が380nm以上の光触媒を選択することで、おそらくは上記無機体質顔料又は無機白色顔料からの反射光線をも光触媒機能に寄与させるとともに、中間層や基材にダメージを与える380nm未満の有害な紫外線をカットすることが可能となり、光触媒の分解機能を有効に発揮するとともに基材および中間層の耐候性を向上させることが可能となる。
ここで、「平均粒径」は、走査型電子顕微鏡により1〜10視野に入る任意の100個の粒子の長さを測定した個数平均値として算出される。また、無機体質顔料が棒状の場合は長手方向の平均とする。
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%以上16.5質量%未満が好ましく、より好ましくは6.5質量%以上16.5質量%未満である。シリコーン変性樹脂に含有されるケイ素原子含有量が0.2質量%以上、好ましくは6.5質量%以上にすることで、中間層の耐候性が低下し、光触媒に浸食される可能性を低減することができる。またシリコーン変性樹脂に含有されるケイ素原子含有量が16.5質量%未満にすることで、可撓性に乏しくなることに起因する中間層におけるクラックの発生を抑制できる。
ここでシリコーン変性樹脂中のケイ素原子含有量は、X線光電子分光分析装置(XPS)による化学分析によって測定することができる。
この範囲にすることで380nm未満の短波長の紫外線の吸収性能が充分に発揮されるようになる。
この範囲にすることで380nm以上の長波長の光線や熱線を有効に反射するようになる。
酸化チタン、チタン酸カリウム等のチタン含有酸化物は白色度が大きく、380nm以上の長波長の光線や熱線を有効に反射する。
そうすることで、上記無機体質顔料又は無機白色顔料からの反射光線を光触媒機能に有効に寄与させることが可能となる。
上記範囲とすることで、無機体質顔料又は無機白色顔料からの反射光線を光触媒機能に有効に寄与させつつ光触媒粒子の中間層との直接的な接触を有効に抑えることができそれにより中間層を浸食しにくくなるので、温帯、亜寒帯地方の太陽光照射下での優れた光触媒機能と充分な耐候性を同時に発揮できる。
上記範囲とすることで、無機体質顔料又は無機白色顔料からの反射光線を光触媒機能に有効に寄与させつつ光触媒粒子の中間層との直接的な接触を最小限に抑えることができそれにより中間層を浸食しにくくなるので、熱帯、亜熱帯地方の太陽光照射下での優れた光触媒機能と充分な耐候性を同時に発揮できる。
光触媒粒子以外のバインダー成分の主成分を粒子状の無機酸化物とすることで、光触媒層に充分な通気性を確保でき、上記無機体質顔料又は無機白色顔料からの反射光線を光触媒機能により有効に寄与させることが可能となる。
そうすることで、温帯、亜寒帯地方の太陽光照射下での優れた光触媒機能と充分な耐候性を同時に発揮できるようになるとともに、光触媒層に充分な通気性を確保でき、上記無機体質顔料又は無機白色顔料からの反射光線を光触媒機能により有効に寄与させることが可能となる。
そうすることで、熱帯、亜熱帯地方の太陽光照射下での優れた光触媒機能と充分な耐候性を同時に発揮できるようになるとともに、光触媒層に充分な通気性を確保でき、上記無機体質顔料からの反射光線を光触媒機能により有効に寄与させることが可能となる。
平均粒径が100nm未満かつ励起波長が380nm以上の光触媒粒子が含まれている。なお、この平均粒径は、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した個数平均値として算出される。
本発明の光触媒塗装体は、光触媒コーティング液を、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。
「光触媒粒子」については、上記「光触媒層」「光触媒塗装体」の項で述べたものが好適に利用できる。
また「無機酸化物粒子」「加水分解性シリコーン」「有機金属化合物」を含んでもよいがそれについても上記「光触媒層」「光触媒塗装体」の項で述べたものが好適に利用できる。
必須成分として、耐候性樹脂と、平均粒径100nm以上の無機体質顔料又は無機白色顔料と、ヒドロキシフェニルトリアジン化合物とが含まれている。
本発明の無機白色顔料には、平均粒径100nm以上の無機白色顔料が利用でき、例えば、酸化チタン白、酸化亜鉛白等が利用できる。
なお、この平均粒径は、走査型電子顕微鏡により1〜10視野に入る任意の100個の粒子の長さを測定した個数平均値として算出される。また、無機体質顔料が棒状の場合は長手方向の平均とする。
上記白色以外の無機着色顔料としては特に限定されず、例えば、酸化鉄、カーボンブラック、スピネルグリーン、ベンガラ、アルミン酸コバルト、群青等が好適に利用できる。
有機着色顔料としては、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、ペリレン系等が好適に利用できる。
防藻剤としては、中間層の樹脂成分と相溶性が良好な有機防カビ剤が好適に利用可能であり、例えば、有機窒素硫黄系化合物、ピリチオン系化合物、有機ヨウ素化合物、トリアジン系化合物、イソチアゾリン系化合物、イミダゾール系化合物、ピリジン系化合物、ニトリル系化合物、チオカーバメート系化合物、チアゾール系化合物、ジスルフィド系化合物等が好適に利用できる。
中間層は、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、建物外装および内装、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、浴室材、キッチンパネル、流し台、レンジ、換気扇、空調、フィルター、便器、浴槽及び上記物品表面に貼着させるためのフィルム、シート、シール等が挙げられる。
以下のようにして、実施例1〜7および比較例1〜4を作製した。
実施例1:
基材 :ガラス基材
中間層: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ディスパージョンに、このディスパージョンの固形分に対し1質量%のヒドロキシフェニルトリアジン化合物と、1質量%のヒンダードアミンと、上記ディスパージョンの固形分に対し30質量%の平均粒径200nmの酸化チタン白色顔料とを配合した中間層コーティング液をスプレーコートし、120℃で乾燥し、膜厚10μmの中間層を形成した。
光触媒層:アナターゼ型酸化チタン水分散体(平均粒径:約50nm、塩基性)と、水分散型コロイダルシリカ(平均粒径:約30nm、塩基性)と、ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤とを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あらかじめ加熱した上記中間層塗装体上にスプレー塗布し、120℃で乾燥した。得られた光触媒層中の酸化チタンは2質量部、シリカは98質量部、界面活性剤は6質量部であった。また、光触媒層の膜厚は0.5μmであった。
実施例3:上記実施例1において、中間層に「30質量%の平均粒径200nmの酸化チタン白色顔料とを配合した」ことに代えて、「15質量%の平均直径100nm、平均長さ20μmのチタン酸カリウムウイスカー及び25質量%の平均粒径200nmの酸化チタン白色顔料とを配合した」。
実施例4:上記実施例3において、光触媒層中の酸化チタン量を15質量部、シリカを85質量部とした。
実施例5:上記実施例1において、中間層に「30質量%の平均粒径200nmの酸化チタン白色顔料とを配合した」ことに代えて、「10質量%の平均粒径2.5μmのタルクを配合した」。
実施例6:上記実施例5において、光触媒層中の酸化チタン量を15質量部、シリカを85質量部とした。
実施例7:上記実施例1において、光触媒層中の酸化チタン量を4質量部、シリカを96質量部とした。
比較例2:上記実施例2において、中間層の「平均粒径200nmの酸化チタン白色顔料」の代わりに、「アナターゼ型酸化チタン(平均粒径:約50nm)」を用いた。
比較例3:上記実施例2において、中間層にヒドロキシフェニルトリアジン化合物も、ヒンダードアミンも添加しなかった。
比較例4:上記実施例1において、「中間層のヒドロキシフェニルトリアジン化合物を0.07質量部とし、かつヒンダードアミンを1質量%」添加する代わりに、「ベンゾフェノン系化合物を1質量部」添加した。
Claims (13)
- 基材と、基材上に設けられる中間層と、光触媒層とを備えた光触媒塗装体であって、
前記光触媒層には、平均粒径が100nm未満かつ励起波長が380nm以上の光触媒粒子が含まれており、
前記中間層には、耐候性樹脂と、平均粒径100nm以上の無機体質顔料又は無機白色顔料と、ヒドロキシフェニルトリアジン化合物とが含まれていることを特徴とする光触媒塗装体。 - 前記中間層にはさらにヒンダードアミンが含有されていることを特徴とする請求項1に記載の光触媒塗装体。
- 前記耐候性樹脂は、シリコーン変性樹脂であることを特徴とする請求項1または2に記載の光触媒塗装体。
- 前記シリコーン変性樹脂中のケイ素含有量は、前記シリコーン変性樹脂の固形分に対して0.2質量%以上16.5質量%未満であることを特徴とする請求項3に記載の光触媒塗装体。
- 前記ヒドロキシフェニルトリアジン化合物は、前記中間層に対して0.1質量%以上10質量%未満含有されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の光触媒塗装体。
- 前記無機体質顔料又は無機白色顔料は、前記中間層に対して3質量%以上70質量%未満含有されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の光触媒塗装体。
- 前記無機体質顔料又は無機白色顔料は、チタン含有酸化物であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の光触媒塗装体。
- 前記光触媒層は、通気性を有することを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の光触媒塗装体。
- 前記光触媒層中に含有される前記光触媒粒子の含有量が1質量%を超え15質量%未満であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の光触媒塗装体。
- 前記光触媒層中に含有される前記光触媒粒子の含有量が1質量%を超え5質量%未満であることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の光触媒塗装体。
- 前記光触媒層には、前記光触媒粒子以外に、無機酸化物粒子が含まれていることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の光触媒塗装体。
- 前記光触媒層が、
1質量部を超え15質量部未満の前記光触媒粒子と、
75質量部を超え99質量部未満の前記無機酸化物粒子と、
任意成分として、加水分解性シリコーンの縮重合物、有機金属化合物の加水分解物の縮重合物の群から選ばれる少なくとも1種を0質量部以上10質量部未満と
を、前記光触媒粒子、前記無機酸化物粒子、および前記任意成分の酸化物換算量の合計量が100質量部となるように含んでなることを特徴とする請求項11に記載の光触媒塗装体。 - 前記光触媒層が、
1質量部を超え5質量部未満の前記光触媒粒子と、
85質量部を超え99質量部未満の前記無機酸化物粒子と、
任意成分として、加水分解性シリコーンの縮重合物、有機金属化合物の加水分解物の縮重合物の群から選ばれる少なくとも1種を0質量部以上10質量部未満と
を、前記光触媒粒子、前記無機酸化物粒子、および前記任意成分の酸化物換算量の合計量が100質量部となるように含んでなることを特徴とする請求項11に記載の光触媒塗装体。
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