JP2013049787A - Photocatalytic coating composition - Google Patents

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Toru Kitamura
透 北村
Yukinori Harada
幸宣 原田
Teruki Matsukawa
輝紀 松川
Akira Taguchi
亮 田口
Minoru Otani
實 大谷
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photocatalytic coating composition at a relatively low cost, which can exhibit preferable flexibility by using an organic resin binder, facilitates adjustment of coated film properties and coating properties than before thereby has preferable versatility, and suitable for industrial production.SOLUTION: On the surface of a steel sheet base material 10, organic layers (an under coat layer (primer) 20, a middle coat layer (coloring layer) 30) and a photocatalyst layer 40 are formed sequentially. The photocatalyst layer 40 includes a photocatalyst particle 401 and a binder component. The binder component is composed of a non-fluorine resin (polyester dispersion component 403) and fluorine-based hydrophilic resin (fluorine-based hydrophilic resin 402 with ≥40% fluorination degree). The photocatalyst particle 401 is protected by the particle 402 and dispersed in the resin component 403.

Description

本発明は生産性、加工性、耐候性、耐久性等の諸機能に優れる光触媒コーティング組成物に関する。   The present invention relates to a photocatalyst coating composition excellent in various functions such as productivity, workability, weather resistance, durability and the like.

最近、耐汚染性や抗菌性に優れた光触媒材料を配合した光触媒塗料(光触媒コーティング組成物)が注目され、幅広い用途で用いられている。
また、建築物外壁や車体鋼板、テント地等の基体に使用される塗料において、塗膜に雨筋汚れ等の汚染物質が付着し難い性質、つまり環境汚染に対する耐汚染性を備えることが望まれている。
Recently, a photocatalyst paint (photocatalyst coating composition) containing a photocatalyst material excellent in stain resistance and antibacterial property has attracted attention and is used in a wide range of applications.
In addition, it is desirable that paints used on substrates such as building exterior walls, body steel plates, and tents have a property that contaminants such as rain stains are difficult to adhere to the coating film, that is, have resistance to environmental pollution. ing.

ここで、光触媒塗料には、光触媒である金属酸化物を分散させ、塗布乾燥後に塗膜層を形成するバインダ成分が配合される。通常、金属酸化物による光触媒反応は激烈な酸化還元反応であり、汚染物質である有機物を分解する。バインダ成分に一般的な樹脂成分を用いた場合、光触媒反応で分解(自己崩壊)されてしまい、当該塗料が剥離や劣化を生じるなど耐久性の低下を招く。   Here, the photocatalyst coating material is mixed with a binder component for dispersing a metal oxide as a photocatalyst and forming a coating layer after coating and drying. Usually, the photocatalytic reaction with a metal oxide is an intense redox reaction, which decomposes organic substances that are pollutants. When a general resin component is used as the binder component, it is decomposed (self-destructed) by a photocatalytic reaction, and the durability of the coating is reduced, for example, the coating material is peeled off or deteriorated.

そこで、例えば特許文献1に示すように、シリカゾルあるいはシリケートと称されるガラス質の無機バインダを用い、塗膜安定性を向上させた技術が開発されている。
さらに、有機樹脂でありながら光触媒反応で分解困難な性質を有する、超フッ素系親水性樹脂のパーフルオロスルホン酸グラフト重合体−PTFE共重合体(Perfluorosulfonic Acid/PTFE copolymer(H)を有機樹脂バインダとして用いた光触媒塗料が知られている(例えば特許文献2参照)。この有機樹脂バインダでは、分子構造中のC−F結合部分において光触媒反応に対する化学安定性が確保され、これを分子骨格とすることで良好な特性を持つ塗膜を長期にわたり維持できる。また、当該有機樹脂バインダを用いると、無機バインダを用いた場合よりも塗布後の乾燥時間を短縮できるため、例えばカラー鋼板等の高速の連続生産において好適である。さらに無機バインダを用いた塗膜は柔軟性がなく、塗膜形成した基体を折り曲げると塗膜に亀裂が発生しうるが、有機樹脂バインダを用いた塗膜は良好な柔軟性を有し、塗膜を基体とともに折り曲げることもできる。従って、幅広い種類の基体に塗膜を形成できるという大きな利点もある。
Thus, for example, as shown in Patent Document 1, a technique has been developed in which a glassy inorganic binder called silica sol or silicate is used to improve coating film stability.
Further, a perfluorosulfonic acid graft polymer perfluorosulfonic acid graft polymer-PTFE copolymer (Perfluorosulfonic Acid / PTFE copolymer (H + )), which is an organic resin and is difficult to decompose by a photocatalytic reaction, is an organic resin binder. (For example, refer to Patent Document 2.) In this organic resin binder, chemical stability against a photocatalytic reaction is secured at a C—F bond portion in a molecular structure, and this is used as a molecular skeleton. A coating film having good characteristics can be maintained over a long period of time, and when the organic resin binder is used, the drying time after application can be shortened compared with the case of using an inorganic binder, so that, for example, a high-speed coating such as a color steel plate can be used. Suitable for continuous production, and the coating with inorganic binder is flexible. However, if the substrate on which the coating film is formed is folded, cracks may occur in the coating film. However, the coating film using the organic resin binder has good flexibility and can be folded together with the substrate. There is also a great advantage that a coating film can be formed on a wide variety of substrates.

特開平11−343426号公報JP 11-343426 A 特開2006−233073号公報JP 2006-233073 A

しかしながら、特許文献2に記載される有機樹脂バインダは、主成分にフッ素樹脂を含むため、組成物やこれを用いてなる塗膜特性に当該フッ素樹脂の特性が大きく影響する。当該フッ素樹脂は本来的に塗料用ではなく、当該フッ素樹脂を多く含む光触媒塗料を用いて塗装性等の調整や塗膜の物性を調整することは非常に難しい。また、塗装対象の基材選択性が低く汎用性にも課題があり、例えば建築外装材等を工業生産する場合に適していない。さらに、市販されているフッ素樹脂溶液は高価であり、固形分が低く、塗料として用いる場合の取り扱いにおいても課題を有している。   However, since the organic resin binder described in Patent Document 2 contains a fluororesin as a main component, the characteristics of the fluororesin greatly affect the properties of the composition and the coating film using the composition. The fluororesin is not originally intended for paint, and it is very difficult to adjust the paintability and the physical properties of the coating film using a photocatalyst paint containing a large amount of the fluororesin. Moreover, the base material selectivity to be coated is low and there is a problem in versatility. For example, it is not suitable for industrial production of building exterior materials. Furthermore, commercially available fluororesin solutions are expensive, have a low solid content, and have problems in handling when used as a paint.

本発明は上記した各課題に鑑みてなされたものであって、有機樹脂バインダを用いることにより良好な柔軟性を発揮でき、従来より塗膜物性や塗装性の調整が容易で良好な汎用性を有し、工業生産に適した光触媒塗料組成物を比較的低コストで提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and can exhibit good flexibility by using an organic resin binder, and can easily adjust coating film properties and coating properties, and has good versatility. It has an object to provide a photocatalyst coating composition suitable for industrial production at a relatively low cost.

上記課題を解決するために本発明は、フッ素系親水性樹脂及び非フッ素系樹脂を含むバインダ成分と、光触媒成分とを含有し、樹脂不揮発成分換算において、光触媒成分が前記フッ素系親水性樹脂に保護された状態で、前記フッ素系親水性樹脂とともに前記非フッ素系樹脂中に分散されている、光触媒コーティング組成物とした。
ここで、前記フッ素系親水性樹脂は、ポリテトラフルオロエチレンの側鎖にスルホン酸を有するグラフト重合体、ポリテトラフルオロエチレンの側鎖にカルボン酸を有するグラフト重合体、ポリテトラフルオロエチレンの側鎖にアミノ基を有するグラフト重合体、末端にリン酸エステルを有するパーフルオロアルキルオリゴマー、末端にスルホン酸基を有するパーフルオロアルキルオリゴマー、末端にカルボン酸基を有するパーフルオロアルキルオリゴマー、末端にアミノ酸基を有するパーフルオロアルキルオリゴマー、パーフルオロアルキルエチレン付加物の中から選択される、1種または2種以上の混合物とすることもできる。
In order to solve the above problems, the present invention includes a binder component containing a fluorine-based hydrophilic resin and a non-fluorine-based resin, and a photocatalyst component, and the photocatalytic component is converted into the fluorine-based hydrophilic resin in terms of a resin non-volatile component. It was set as the photocatalyst coating composition currently disperse | distributed in the said non-fluorine-type resin with the said fluorine-type hydrophilic resin in the protected state.
Here, the fluorine-based hydrophilic resin includes a graft polymer having a sulfonic acid in the side chain of polytetrafluoroethylene, a graft polymer having a carboxylic acid in the side chain of polytetrafluoroethylene, and a side chain of polytetrafluoroethylene. A graft polymer having an amino group at the end, a perfluoroalkyl oligomer having a phosphate ester at the terminal, a perfluoroalkyl oligomer having a sulfonic acid group at the terminal, a perfluoroalkyl oligomer having a carboxylic acid group at the terminal, an amino acid group at the terminal One or a mixture of two or more selected from perfluoroalkyl oligomers and perfluoroalkylethylene adducts can be used.

また、前記非フッ素系樹脂は、水系エマルジョン、水系ディスパージョンであり、ポリエステルディスパージョン、ポリオレフィンディスパージョン、アクリレートエマルジョンの中から選んだ1種または2種以上の混合物である構成とすることもできる。
また、フッ素系親水性樹脂と非フッ素系樹脂を含み、樹脂不揮発成分換算において、前記フッ素系親水性樹脂が前記非フッ素系樹脂中に分散されている構成とすることもできる。
The non-fluorinated resin may be an aqueous emulsion or an aqueous dispersion, and may be one or a mixture of two or more selected from a polyester dispersion, a polyolefin dispersion, and an acrylate emulsion.
Moreover, it can also be set as the structure which contains fluorine-type hydrophilic resin and non-fluorine-type resin, and the said fluorine-type hydrophilic resin is disperse | distributed in the said non-fluorine-type resin in resin non-volatile component conversion.

本願発明者らが有機樹脂バインダを含む光触媒塗料について鋭意検討した結果、フッ素系親水性樹脂で光触媒粒子を保護すれば、これをその他の非フッ素系樹脂に分散させて光触媒コーティング組成物が得られることを見出した。
これにより本発明の光触媒コーティング組成物では、光触媒を保護するための最低限量のフッ素系親水性樹脂を用いれば済み、塗膜の全体的な特性にフッ素系親水性樹脂が影響するのを抑制できる。
As a result of intensive studies on the photocatalyst paint containing the organic resin binder by the present inventors, if the photocatalyst particles are protected with a fluorinated hydrophilic resin, the photocatalyst coating composition can be obtained by dispersing the photocatalyst particles in another non-fluorinated resin. I found out.
Thereby, in the photocatalyst coating composition of the present invention, it is sufficient to use a minimum amount of the fluorinated hydrophilic resin for protecting the photocatalyst, and the influence of the fluorinated hydrophilic resin on the overall properties of the coating film can be suppressed. .

一方、光触媒をフッ素系親水性樹脂で保護しているため、光触媒と非フッ素系樹脂との接触が防止され、光触媒反応による非フッ素系樹脂の分解を低減できる。これにより、バインダ成分に比較的多くの非フッ素系樹脂を用いても塗膜の自己分解を防止でき、長期にわたって非フッ素系樹脂の特性を塗膜に発現することができる。従って、光触媒に対する耐性が十分でない非フッ素系樹脂を主成分とする組成物に対しても、良好な光触媒特性を付与しつつ、長期間塗膜を維持することが可能である。   On the other hand, since the photocatalyst is protected by the fluorinated hydrophilic resin, the contact between the photocatalyst and the non-fluorinated resin is prevented, and the decomposition of the non-fluorinated resin due to the photocatalytic reaction can be reduced. Thereby, even if it uses comparatively many non-fluorine-type resin for a binder component, the self-decomposition of a coating film can be prevented and the characteristic of non-fluorine-type resin can be expressed in a coating film over a long period of time. Therefore, it is possible to maintain a coating film for a long period of time while imparting favorable photocatalytic properties even to a composition mainly composed of a non-fluorine resin that does not have sufficient resistance to a photocatalyst.

また、光触媒をフッ素系親水性樹脂で保護しているため、光触媒層の下地にバリアコートを設ける必要がない。このため、いわゆる1コートで光触媒層を設けることが可能である。
さらに、フッ素系親水性樹脂の量を低減することにより、材料コストの低減を効果的に図ることもできる。
Moreover, since the photocatalyst is protected with a fluorine-based hydrophilic resin, it is not necessary to provide a barrier coat on the base of the photocatalyst layer. For this reason, it is possible to provide a photocatalyst layer with what is called 1 coat.
Furthermore, the material cost can be effectively reduced by reducing the amount of the fluorinated hydrophilic resin.

本発明の光触媒塗膜付PCMの構成と効果を示す、模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure and effect of PCM with a photocatalyst coating film of this invention. 本発明のPCM(曲げ加工済PCM)の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of PCM (bending PCM) of this invention. 本発明の光触媒コーティング組成物を用いた塗膜形成工程を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the coating-film formation process using the photocatalyst coating composition of this invention.

以下に、本発明の各実施の形態を説明するが、当然ながら本発明はこれらの形式に限定されるものでなく、本発明の技術的範囲を逸脱しない範囲で適宜変更して実施することができる。
<実施の形態1>
(光触媒塗膜付焼付鋼板の構成)
図1(a)は本発明の実施の形態1に係る光触媒塗膜付焼付鋼板1(以下、「焼付鋼板1」と称する。)の構成を示す、模式断面図である。
Each embodiment of the present invention will be described below, but the present invention is naturally not limited to these forms, and may be appropriately modified and implemented without departing from the technical scope of the present invention. it can.
<Embodiment 1>
(Configuration of baked steel sheet with photocatalyst coating)
FIG. 1A is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a photocatalyst-coated baked steel plate 1 (hereinafter referred to as “baked steel plate 1”) according to Embodiment 1 of the present invention.

焼付鋼板1は、鋼板10の片面に対し、下塗層20、中塗層30、光触媒層(光触媒塗膜)40を順次形成してなる。
鋼板10は厚みが1mm以下(例えば0.27mm)の鋼板であり、焼付鋼板1の主たる構成要素である。好適な素材として、亜鉛−アルミニウム合金めっき鋼板を例示できる。この場合、市販品としては、亜鉛−55%アルミニウム合金めっき鋼板である、新日本製鐵株式会社製「ガルバリウム鋼板」を利用できる。その他の好ましい例として、アルミニウムめっき鋼板、亜鉛めっき鋼板、ステンレス鋼板のいずれかを挙げることができる。鋼板10の素材はこれらに限定されない。また、異種金属の積層板として鋼板10を構成することもできる。
The baking steel plate 1 is formed by sequentially forming an undercoat layer 20, an intermediate coating layer 30, and a photocatalyst layer (photocatalyst coating film) 40 on one surface of a steel plate 10.
The steel plate 10 is a steel plate having a thickness of 1 mm or less (for example, 0.27 mm), and is a main component of the baked steel plate 1. As a suitable material, a zinc-aluminum alloy plated steel sheet can be exemplified. In this case, as a commercially available product, a “galvalume steel plate” manufactured by Nippon Steel Corporation, which is a zinc-55% aluminum alloy plated steel plate, can be used. Other preferable examples include any of an aluminum-plated steel sheet, a galvanized steel sheet, and a stainless steel sheet. The material of the steel plate 10 is not limited to these. Moreover, the steel plate 10 can also be comprised as a laminated board of a dissimilar metal.

なお、本発明で言及する「鋼板」とは、各種金属材料及び合金材料を含む、広く金属板一般を指すものとする。
下塗層20及び中塗層30は、ともに有機塗料を焼付塗装してなる有機層(着色層)である。
下塗層20は、着色層の一層目に相当し、熱硬化性樹脂を主成分とする厚み数μm程度(例えば約2μm)のプライマー層である。主に焼付鋼板1における中塗層30の塗膜耐久性を向上させる目的で設けられる。また、中塗層30の発色性確保や、防錆機能、或いは遮熱機能を付与する目的で設けられる場合もある。この場合、熱硬化性樹脂に発色剤や防錆材等の機能付与剤を添加する。また、消泡剤、レベリング材、顔料等を添加できる。
The “steel plate” mentioned in the present invention refers to a general metal plate including various metal materials and alloy materials.
Both the undercoat layer 20 and the intermediate coat layer 30 are organic layers (colored layers) formed by baking an organic paint.
The undercoat layer 20 corresponds to the first layer of the colored layer, and is a primer layer having a thermosetting resin as a main component and a thickness of about several μm (for example, about 2 μm). It is provided mainly for the purpose of improving the coating film durability of the intermediate coating layer 30 in the baked steel sheet 1. Moreover, it may be provided for the purpose of ensuring the color developability of the intermediate coating layer 30 and providing a rust prevention function or a heat shielding function. In this case, a function-imparting agent such as a color former or a rust preventive is added to the thermosetting resin. Moreover, an antifoamer, a leveling material, a pigment, etc. can be added.

熱硬化性樹脂には公知材料を利用でき、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、及びこれらを含む樹脂等を例示できる。また、硬化剤も公知材料を利用でき、アミノ系材料、ポリイソシアネート系材料を例示できる。
中塗層30は焼付鋼板1の主たる着色層(焼き付け塗膜)であり、所定の顔料成分と、前記下塗層20と良好に密着する樹脂材料を含んでなる。中塗層30の厚みは、十分な発色が得られ、且つ、加工時に剥離等を生じない範囲で調節する。具体的には一例として数〜数十μmに設定できる。成分としてはその他、光沢調整材、艶消し材、消泡剤等を含むこともできる。
Known materials can be used for the thermosetting resin, and examples thereof include polyester resins, epoxy resins, and resins containing these. Moreover, a well-known material can be utilized also as a hardening | curing agent, An amino material and a polyisocyanate type material can be illustrated.
The intermediate coating layer 30 is a main colored layer (baked coating film) of the baked steel sheet 1 and includes a predetermined pigment component and a resin material that is in good contact with the undercoat layer 20. The thickness of the intermediate coating layer 30 is adjusted within a range in which sufficient color development is obtained and peeling does not occur during processing. Specifically, it can be set to several to several tens of μm as an example. As other components, it may also include a gloss adjusting material, a matting material, an antifoaming agent, and the like.

この中塗層30の樹脂材料についても公知の材料を利用できる。例えば着色性、耐食性の向上を期待できる樹脂材料として、ポリエステル系樹脂、フッ素系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂等を利用できる。これらの樹脂材料を選ぶ目安として、鋼板に対して連続的に塗布し、焼き付け塗装する、いわゆるコイルコーティングラインへ良好に適用できるものを選ぶ。ここで、ポリエステル系樹脂はこれらの要求を良好に満足するため特に望ましい。   A known material can also be used for the resin material of the intermediate coating layer 30. For example, a polyester resin, a fluorine resin, an acrylic resin, a urethane resin, an epoxy resin, or the like can be used as a resin material that can be expected to improve colorability and corrosion resistance. As a guideline for selecting these resin materials, a material that can be applied to a so-called coil coating line that is continuously applied to a steel plate and baked is selected. Here, the polyester resin is particularly desirable because it satisfies these requirements well.

光触媒層40は、焼付鋼板1の主たる特徴部分であって、光触媒粒子401とバインダ成分(フッ素系親水性樹脂粒子402及び非フッ素系樹脂成分403)を含んでなる光触媒塗膜である。光触媒層40の膜厚は適宜調整可能であるが、一例として0.5μm以上5μm以下に設定できる。
ここで図1(b)は、図1(a)の部分拡大図である。当図に示すように光触媒層40では、フッ素系親水性樹脂粒子402が光触媒粒子401を保護した状態で、非フッ素系樹脂成分403の中に分散されている。このようにバインダ成分は、フッ素系親水性樹脂と、前記フッ素系親水性樹脂よりも多く非フッ素系樹脂とを含んで構成されている。
The photocatalyst layer 40 is a main characteristic part of the baked steel sheet 1 and is a photocatalyst coating film containing photocatalyst particles 401 and binder components (fluorine-based hydrophilic resin particles 402 and non-fluorine-based resin components 403). Although the film thickness of the photocatalyst layer 40 can be adjusted as appropriate, it can be set to 0.5 μm or more and 5 μm or less as an example.
Here, FIG.1 (b) is the elements on larger scale of Fig.1 (a). As shown in the drawing, in the photocatalyst layer 40, the fluorinated hydrophilic resin particles 402 are dispersed in the non-fluorinated resin component 403 in a state where the photocatalyst particles 401 are protected. As described above, the binder component is configured to include a fluorine-based hydrophilic resin and more non-fluorine-based resin than the fluorine-based hydrophilic resin.

光触媒粒子401をフッ素系親水性樹脂粒子402で保護することで、光触媒反応による非フッ素系樹脂成分403の分解が防止される。従って光触媒層40では、非フッ素系樹脂成分403を安定的に多く利用でき、且つ、全体的な塗膜特性において非フッ素系樹脂成分403の特性を積極的に発揮させることが可能である。
次にバインダ成分の具体例を示す。光触媒層40では、非フッ素系樹脂としてポリエステルディスパージョン、フッ素系樹脂としてフッ化度40%以上のフッ素系親水性樹脂を用いている。これらの樹脂材料を用いることで、PCM1では光触媒層40を焼付塗装で形成できるようにしている。
By protecting the photocatalyst particles 401 with the fluorine-based hydrophilic resin particles 402, decomposition of the non-fluorine-based resin component 403 due to the photocatalytic reaction is prevented. Therefore, in the photocatalyst layer 40, it is possible to stably use a large amount of the non-fluorine resin component 403 and to positively exert the characteristics of the non-fluorine resin component 403 in the overall coating film characteristics.
Next, specific examples of the binder component are shown. In the photocatalyst layer 40, a polyester dispersion is used as the non-fluorine resin, and a fluorine-based hydrophilic resin having a degree of fluorination of 40% or more is used as the fluorine-based resin. By using these resin materials, the photocatalyst layer 40 can be formed by baking coating in the PCM1.

フッ素系親水性樹脂及び非フッ素系樹脂の配合比としては適宜調整が可能であるが、図1(a)に示すように、少なくとも非フッ素系樹脂成分(ポリエステルディスパージョン成分)403中にフッ素系樹脂(フッ素系親水性樹脂粒子402)が分散されるように調整する。具体的に前記バインダ成分においては、樹脂不揮発成分換算において、前記ポリエステルディスパージョンと前記フッ素樹脂との配合比率が20:1〜1:1の範囲であり、且つ、前記フッ素樹脂と前記光触媒との配合重量比率が1:6〜3:1の範囲となるように設定されている。   The blending ratio of the fluorinated hydrophilic resin and the non-fluorinated resin can be appropriately adjusted. However, as shown in FIG. 1 (a), at least the non-fluorinated resin component (polyester dispersion component) 403 is fluorinated. It adjusts so that resin (fluorine-type hydrophilic resin particle 402) may be disperse | distributed. Specifically, in the binder component, the conversion ratio of the polyester dispersion and the fluororesin is in a range of 20: 1 to 1: 1 in terms of a resin non-volatile component, and the fluororesin and the photocatalyst The blending weight ratio is set to be in the range of 1: 6 to 3: 1.

次に、フッ素系親水性樹脂粒子402を構成する樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)の側鎖にスルホン酸を有するグラフト重合体、ポリテトラフルオロエチレンの側鎖にカルボン酸を有するグラフト重合体、ポリテトラフルオロエチレンの側鎖にアミノ基を有するグラフト重合体、末端にリン酸エステルを有するパーフルオロアルキルオリゴマー、末端にスルホン酸基を有するパーフルオロアルキルオリゴマー、末端にカルボン酸基を有するパーフルオロアルキルオリゴマー、末端にアミノ酸基を有するパーフルオロアルキルオリゴマー、パーフルオロアルキルエチレン付加物の中から選択される、1種または2種以上の混合物を挙げることができる。   Next, as the resin constituting the fluorinated hydrophilic resin particle 402, a graft polymer having sulfonic acid in the side chain of polytetrafluoroethylene (PTFE) and a graft polymer having carboxylic acid in the side chain of polytetrafluoroethylene are used. Polymer, graft polymer having amino group at the side chain of polytetrafluoroethylene, perfluoroalkyl oligomer having phosphate ester at the end, perfluoroalkyl oligomer having sulfonic acid group at the end, perfluoroalkyl oligomer having terminal carboxylic acid group Examples thereof include one or a mixture of two or more selected from fluoroalkyl oligomers, perfluoroalkyl oligomers having an amino acid group at the terminal, and perfluoroalkylethylene adducts.

光触媒反応は根源的には水の分解反応であるため、反応種である水が光触媒粒子401近傍に集中し易いように、光触媒層40ではこのようなフッ素系親水性樹脂をバインダ成分に用いている。
なお、フッ素系親水性樹脂が上記配合比率で含まれていれば、その他のフッ素樹脂、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体の内の1種乃至2種以上の混合物が光触媒層40中に含まれていても良い。
Since the photocatalytic reaction is fundamentally a decomposition reaction of water, the photocatalytic layer 40 uses such a fluorine-based hydrophilic resin as a binder component so that the reactive species water can easily concentrate in the vicinity of the photocatalytic particles 401. Yes.
In addition, if a fluorine-type hydrophilic resin is contained in the said mixture ratio, other fluororesins, for example, polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene copolymer A mixture of one or more of the vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymers may be contained in the photocatalyst layer 40.

本発明で利用可能なフッ素系親水性樹脂は多岐にわたるが、本願発明者らが厳密に検討した結果、上記配合比率に基づいて光触媒層40中に所定のフッ素樹脂を適量添加することで、光触媒反応に対して十分な耐久性を発揮するだけでなく、光触媒機能を維持しつつ、バインダ成分として共存するポリエステルディスパージョンや、中塗層40の劣化を効果的に抑制することが可能となっている。   The fluorine-based hydrophilic resins that can be used in the present invention are diverse, but as a result of strict examination by the inventors of the present application, a suitable amount of a predetermined fluorine resin is added to the photocatalyst layer 40 on the basis of the above-mentioned blending ratio. In addition to exhibiting sufficient durability against the reaction, it is possible to effectively suppress deterioration of the polyester dispersion coexisting as the binder component and the intermediate coating layer 40 while maintaining the photocatalytic function. Yes.

一般にフッ素樹脂は豊富なC−F結合を有しており、化学的に安定である。具体的には、C−F結合の結合エネルギーは、C−H結合(415kJ/mol)やC−C結合(347kJ/mol)のいずれの結合エネルギーに対しても十分大きい(約500kJ/mol)。従って、フッ素樹脂を用いることで化学的に安定性の高い分子鎖を形成できる。この化学安定性により、本発明では長期にわたり、光触媒粒子401による分解反応を受けずに安定に光触媒層40を保持できる。また、フッ素樹脂は結晶化度が高く、非常に緻密な結晶構造を形成できるほか、優れた耐薬品性、耐候性をも示し、電気化学反応に対しても高度に安定である。これに加え、低表面張力、低摩擦係数という性質をも示すが、これはF原子が小さな原子半径と低い分極性を持つことから、分子間凝集力が低く、優れた柔軟性を有するためと考えられる(プラスチック・機能性高分子材料事典:産業調査会事典出版センター発行(2004年)の306頁参照)。   Generally, a fluororesin has abundant C—F bonds and is chemically stable. Specifically, the bond energy of the C—F bond is sufficiently large (about 500 kJ / mol) for any bond energy of the C—H bond (415 kJ / mol) and the C—C bond (347 kJ / mol). . Therefore, a chemically stable molecular chain can be formed by using a fluororesin. Due to this chemical stability, in the present invention, the photocatalyst layer 40 can be stably held for a long time without being subjected to the decomposition reaction by the photocatalyst particles 401. In addition, the fluororesin has a high degree of crystallinity, can form a very dense crystal structure, exhibits excellent chemical resistance and weather resistance, and is highly stable against electrochemical reactions. In addition to this, it also has the properties of low surface tension and low friction coefficient, because the F atom has a small atomic radius and low polarizability, so it has low intermolecular cohesion and excellent flexibility. Possible (Refer to page 306 of the Encyclopedia of Plastics and Functional Polymer Materials: Issued by the Industry Research Association Encyclopedia Publishing Center (2004)).

ポリエステルディスパージョンは非フッ素系樹脂成分403の一例であり、高度な柔軟性と加工性を付与するために用いている。
一方、フッ素系親水性樹脂粒子402は、スルホン酸基やカルボン酸基において親水性を呈し、且つ、それ以外の部位において疎水性を呈する両性の樹脂で構成される。よってフッ素系親水性樹脂粒子402を非フッ素系樹脂成分403中に分散させるには、非フッ素系樹脂にフッ素系親水性樹脂との相溶性が求められる。
The polyester dispersion is an example of the non-fluorine resin component 403, and is used for imparting high flexibility and workability.
On the other hand, the fluorine-based hydrophilic resin particle 402 is composed of an amphoteric resin that exhibits hydrophilicity in a sulfonic acid group or a carboxylic acid group and exhibits hydrophobicity in other portions. Therefore, in order to disperse the fluorinated hydrophilic resin particles 402 in the non-fluorinated resin component 403, the non-fluorinated resin needs to be compatible with the fluorinated hydrophilic resin.

この点を本願発明者らが鋭意検討した結果、水ディスパーション樹脂であればフッ素系親水性樹脂に対して良好な相溶性を発揮し、当該水ディスパージョン樹脂を所定量用いることで、良好なバインダ成分を構成できることを見出した。これにより、塗工性に優れる光触媒塗料を構成でき、塗膜形成後においても優れた性能を持つ光触媒層40を実現している。   As a result of intensive studies by the inventors of the present application on this point, a water dispersion resin exhibits good compatibility with a fluorinated hydrophilic resin, and by using a predetermined amount of the water dispersion resin, It has been found that the binder component can be constituted. Thereby, the photocatalyst coating material excellent in coatability can be constituted, and the photocatalyst layer 40 having excellent performance even after the coating film is formed is realized.

なお、非フッ素系樹脂成分403としては、上記ポリエステルディスパージョンの他、例えばオレフィンディスパージョンの中から選んだ1種または2種以上の混合物等を例示できる。
次に、光触媒粒子401の種類は特に限定されない。例えばTiO、ZnO、WO、SnO、SrTiO、Bi、Feから選択される1種または2種以上の金属酸化物を挙げることができる。このうち酸化チタン(TiO)は光触媒機能が安定であり、容易に入手可能できて市販品も多いため好適である。光触媒層40に添加する際の光触媒の形態は限定されないが、粒径が揃った光触媒粒子401を用いると、光触媒層40全体で均一な光触媒機能を期待できる。具体的には、平均粒径が約7nmの一次粒子が、平均粒径200〜300nm程度に凝集してなる二次及び三次粒子として、光触媒粒子401を触媒層40中に分散させるようにするとよい。なお、光触媒層40への光触媒粒子401の添加量は、発揮させたい光触媒効果等に合わせて適宜調整可能であるが、例えば光触媒層40において5〜80wt%の割合で添加することができる。
Examples of the non-fluorine resin component 403 include one or a mixture of two or more selected from olefin dispersions in addition to the above polyester dispersion.
Next, the kind of photocatalyst particle 401 is not particularly limited. For example, one or more metal oxides selected from TiO 2 , ZnO, WO 3 , SnO 2 , SrTiO 3 , Bi 2 O 3 , and Fe 2 O 3 can be given. Of these, titanium oxide (TiO 2 ) is suitable because it has a stable photocatalytic function, is readily available, and has many commercial products. Although the form of the photocatalyst at the time of adding to the photocatalyst layer 40 is not limited, when the photocatalyst particle 401 having a uniform particle diameter is used, a uniform photocatalytic function can be expected in the entire photocatalyst layer 40. Specifically, the photocatalyst particles 401 may be dispersed in the catalyst layer 40 as secondary and tertiary particles in which primary particles having an average particle size of about 7 nm are aggregated to an average particle size of about 200 to 300 nm. . The addition amount of the photocatalyst particles 401 to the photocatalyst layer 40 can be appropriately adjusted according to the photocatalyst effect desired to be exhibited. For example, the photocatalyst layer 40 can be added at a rate of 5 to 80 wt%.

光触媒粒子401は、フッ素系親水性樹脂粒子402に保護され、当該フッ素系親水性樹脂粒子402と共に非フッ素系樹脂成分403中に分散されている。これは前記した水を反応種とする光触媒反応を起こしやすくするとともに、フッ素系親水性樹脂粒子402の強固なC−F結合を利用して、前記光触媒反応により触媒層40の不要な自己分解反応を適切に防止するためである。   The photocatalyst particles 401 are protected by the fluorinated hydrophilic resin particles 402 and are dispersed in the non-fluorinated resin component 403 together with the fluorinated hydrophilic resin particles 402. This facilitates the photocatalytic reaction using water as a reactive species, and makes use of the strong CF bond of the fluorinated hydrophilic resin particle 402 to eliminate unnecessary self-decomposition reaction of the catalyst layer 40 by the photocatalytic reaction. This is to appropriately prevent this.

なお、本発明では光触媒粒子401をフッ素系親水性樹脂粒子402に保護させているが、保護される光触媒粒子401は一次粒子、二次粒子、三次粒子のいずれの形態であっても良く、これらの光触媒粒子401または当該401の粒子群をフッ素系親水性樹脂粒子402が保護している状態を指す。さらに、「保護」の語義は広く解釈するものとし、フッ素系親水性樹脂粒子402の内部に含まれている場合のほか、フッ素系親水性樹脂粒子402の表面に粒子401が担持されている場合も含む。   In the present invention, the photocatalyst particles 401 are protected by the fluorinated hydrophilic resin particles 402. However, the protected photocatalyst particles 401 may be in the form of primary particles, secondary particles, or tertiary particles. The photocatalyst particles 401 or the 401 particle groups are protected by the fluorinated hydrophilic resin particles 402. Furthermore, the meaning of “protection” is to be interpreted broadly, and when the particles 401 are supported on the surface of the fluorinated hydrophilic resin particles 402 in addition to the case where they are contained inside the fluorinated hydrophilic resin particles 402. Including.

なお、光触媒効果を良好に得るためには、焼付鋼板1において触媒層40を最上層として設けることが好適である。
(焼付鋼板1の効果について)
以上の構成を持つPCM1の光触媒層40では、光触媒粒子401を保護させる目的で必要最小限のフッ素系親水性樹脂粒子402を使用し、且つ、非フッ素系樹脂成分403をフッ素系親水性樹脂粒子402よりも多く含有して構成される。このため、光触媒層40の全体の塗膜特性としては、非フッ素系樹脂成分403の特性が優勢的に発揮される。本実施の形態1では、非フッ素系樹脂成分403としてポリエステルディスパージョンを用いるため、光触媒層40においてもポリエステルディスパージョンの特性が効果的に発揮される。
In order to obtain a good photocatalytic effect, it is preferable to provide the catalyst layer 40 as the uppermost layer in the baked steel sheet 1.
(About the effect of the baked steel sheet 1)
In the photocatalyst layer 40 of PCM1 having the above-described configuration, a minimum amount of fluorine-based hydrophilic resin particles 402 is used for the purpose of protecting the photocatalyst particles 401, and the non-fluorine-based resin component 403 is replaced with fluorine-based hydrophilic resin particles. More than 402 is contained. For this reason, the characteristic of the non-fluorine-based resin component 403 is predominantly exhibited as the entire coating film characteristic of the photocatalyst layer 40. In the first embodiment, since the polyester dispersion is used as the non-fluorine resin component 403, the characteristics of the polyester dispersion are also effectively exhibited in the photocatalyst layer 40.

具体的に光触媒層40は、ポリエステル系樹脂を比較的多く含むことで、高度な柔軟性及び伸張性を呈する。これにより、焼付鋼板1をプレス加工等で変形させる場合でも、鋼板10の変形に追従して光触媒層40も柔軟に曲がり、容易に剥離や欠落を生じることがない。このような追従性・加工性は特許文献1、2のような無機材料のみを用いてなる光触媒層には見られない優位性であり、焼付鋼板1の加工性や美観調整の制約をほとんど受けることなく、優れた生産性を発揮できる。   Specifically, the photocatalyst layer 40 exhibits a high degree of flexibility and extensibility by containing a relatively large amount of polyester resin. As a result, even when the baked steel sheet 1 is deformed by press working or the like, the photocatalyst layer 40 is also flexibly bent following the deformation of the steel sheet 10 and does not easily peel or lose. Such followability / workability is an advantage that cannot be seen in a photocatalyst layer using only inorganic materials as in Patent Documents 1 and 2, and is almost subject to restrictions on workability and aesthetic adjustment of the baked steel sheet 1. And can demonstrate excellent productivity.

また、光触媒層40では、高価なフッ素系親水性樹脂を粒子402として必要最小限の量で用いているため、材料コストを効果的に低減でき、大面積への塗膜形成を容易にできる。
このように光触媒層40では、塗膜特性、塗工性等の調節を図り、諸効果を低コストで両立して発揮できるものである。
Further, in the photocatalyst layer 40, since an expensive fluorine-based hydrophilic resin is used as the particles 402 in a necessary minimum amount, the material cost can be effectively reduced, and a coating film can be easily formed on a large area.
As described above, the photocatalyst layer 40 can achieve various effects at a low cost by adjusting the coating film properties, coating properties, and the like.

一方、光触媒層40には光触媒粒子401及びフッ素系親水性樹脂粒子402が含まれているため、これらの構成によって光触媒効果が発揮される。すなわち、使用時に光触媒層40の表面に水が付着すると、フッ素系親水性樹脂粒子402の効果により光触媒層40の表面全体に平坦な水膜が形成される。この時の様子を、図1(c)に示す。図1(c)は、図1(a)の光触媒層40表面付近における領域Bの拡大断面図である。   On the other hand, since the photocatalyst layer 40 contains the photocatalyst particles 401 and the fluorinated hydrophilic resin particles 402, the photocatalytic effect is exhibited by these configurations. That is, when water adheres to the surface of the photocatalyst layer 40 during use, a flat water film is formed on the entire surface of the photocatalyst layer 40 due to the effect of the fluorinated hydrophilic resin particles 402. The state at this time is shown in FIG. FIG.1 (c) is an expanded sectional view of the area | region B in the vicinity of the photocatalyst layer 40 surface of Fig.1 (a).

このような状態で光触媒層40に親油性の汚染物質(雨に含まれる煤煙粒子など)が付着する。ここで図1(c)のように、光触媒層40の表面に水分が付着すると、フッ素系親水性樹脂粒子402の効果により速やかに水膜が形成される。これにより汚染物質は水膜の表面に浮き上がり、水と共に流れて除かれる。これと同様の原理で、汚染物質が付着した後に光触媒層40の表面に雨滴が付着すれば、水膜が形成されて汚染物質を除去できる。   In such a state, lipophilic contaminants (such as smoke particles contained in rain) adhere to the photocatalyst layer 40. Here, as shown in FIG. 1C, when moisture adheres to the surface of the photocatalyst layer 40, a water film is quickly formed by the effect of the fluorinated hydrophilic resin particles 402. As a result, the contaminants float on the surface of the water film and flow away with the water. Based on the same principle, if raindrops adhere to the surface of the photocatalyst layer 40 after the contaminants have adhered, a water film is formed and the contaminants can be removed.

一方、フッ素系親水性樹脂粒子402に保護された光触媒粒子401は、外部からの光照射により励起される。この励起により、大気に近接する光触媒層40の表面付近では、大気中の酸素が光触媒からエネルギーを受けて活性酸素に変化する。活性酸素は、光触媒層40の表面またはその近傍において、親油性の汚染物質を分解し、付着力を弱め、容易に除去されるように作用する。これにより、雨等が光触媒層40に当たっても、汚染物質は容易に洗い流される。   On the other hand, the photocatalyst particles 401 protected by the fluorine-based hydrophilic resin particles 402 are excited by light irradiation from the outside. By this excitation, in the vicinity of the surface of the photocatalyst layer 40 close to the atmosphere, oxygen in the atmosphere receives energy from the photocatalyst and changes to active oxygen. Active oxygen acts on the surface of the photocatalyst layer 40 or in the vicinity thereof to decompose lipophilic contaminants, weaken adhesion, and be easily removed. Thereby, even if rain hits the photocatalyst layer 40, contaminants are easily washed away.

さらに光触媒層40には、前記フッ素系親水性樹脂粒子402の添加により摩擦係数が非常に小さく、良好な耐摩耗性が付与されており、外部接触時の表面摩擦を極めて小さく抑制できる。その結果、多少の外部接触があっても光触媒層40の損傷や欠落を回避でき、長期にわたる光触媒機能を期待できる。これはPCM1を家電製品の外装等に利用する場合に特に有効である。   Furthermore, the photocatalytic layer 40 has a very low friction coefficient and good wear resistance due to the addition of the fluorine-based hydrophilic resin particles 402, and can suppress surface friction during external contact to a very low level. As a result, even if there is some external contact, damage or omission of the photocatalyst layer 40 can be avoided, and a long-term photocatalytic function can be expected. This is particularly effective when the PCM 1 is used for the exterior of home appliances.

なお特許文献1、2では、光触媒反応により光触媒塗膜に有機バインダ成分を添加できない旨が記載されているが、本発明はきわめて化学安定性に優れる40%以上のフッ化度を持つフッ素系親水性樹脂をバインダ成分に利用している。これにより、激烈な光触媒反応にも耐えうる光触媒層40を実現したものであり、この点において従来技術よりも飛躍的な優位性を有している。
(本発明の光触媒コーティング組成物とこれを用いてなる光触媒層について)
従来、有機バインダを用いた光触媒コーティング組成物では、耐光触媒反応保護材としてポリテトラフルオロエチレン−スルホン酸等のフッ素系親水性樹脂を有機バインダの主成分として用いている。しかしながら、当該フッ素系親水性樹脂は塗料用樹脂でないため、塗膜物性や塗装性の調整がほとんどできない問題がある。また材料が高価であり、基材選択性がある等の汎用性に課題を有し、特に工業生産には適さないという問題がある。
In Patent Documents 1 and 2, it is described that an organic binder component cannot be added to the photocatalyst coating film by a photocatalytic reaction, but the present invention is a fluorine-based hydrophilic having a degree of fluorination of 40% or more, which is extremely excellent in chemical stability. Resin is used as a binder component. Thereby, the photocatalyst layer 40 that can withstand a severe photocatalytic reaction is realized, and in this respect, it has a significant advantage over the prior art.
(About the photocatalyst coating composition of the present invention and the photocatalyst layer using the same)
Conventionally, in a photocatalytic coating composition using an organic binder, a fluorine-based hydrophilic resin such as polytetrafluoroethylene-sulfonic acid is used as a main component of the organic binder as a photocatalytic reaction protective material. However, since the fluorine-based hydrophilic resin is not a coating resin, there is a problem that the physical properties of the coating film and the coating properties can hardly be adjusted. In addition, there is a problem that the material is expensive and has versatility such as substrate selectivity, and is not particularly suitable for industrial production.

これに対して本発明の光触媒コーティング組成物では、光触媒材料を必要最低量のフッ素系親水性樹脂で保護し、これを非フッ素樹脂に分散させて、高濃度光触媒分散液としたものである。
この組成では、非フッ素系樹脂を用いることができ、しかもフッ素系親水性樹脂よりも多く非フッ素系樹脂を用いることが可能である。従って、塗膜に当該非フッ素系樹脂の特性を効果的に活かすことができる。
In contrast, in the photocatalyst coating composition of the present invention, the photocatalyst material is protected with a minimum amount of a fluorinated hydrophilic resin, and this is dispersed in a non-fluorine resin to obtain a high concentration photocatalyst dispersion.
In this composition, a non-fluorine resin can be used, and more non-fluorine resin can be used than a fluorine-based hydrophilic resin. Therefore, the characteristics of the non-fluorine resin can be effectively utilized in the coating film.

前記非フッ素系樹脂としては、水系樹脂もしくは水分散性樹脂等を例示でき、具体的な水分散系樹脂を用いた液として、水系エマルション、水性ディスパージョン(特にエチレン系、ウレタン系、スチレン系等のアイオノマー樹脂)を例示できる。
光触媒コーティング組成物をこのような組成とすることで、本発明では塗膜物性及び塗装性と光触媒性能の両立を実現できる。
Examples of the non-fluorine resin include water-based resins or water-dispersible resins. Specific liquids using water-dispersed resins include water-based emulsions, aqueous dispersions (particularly ethylene-based, urethane-based, styrene-based, etc.). Ionomer resin).
By setting the photocatalyst coating composition to such a composition, in the present invention, it is possible to realize both the physical properties of the coating film, the paintability and the photocatalytic performance.

ここで、本発明の光触媒コーティング組成物は、優れた耐水性を有しており、浴室や台所の水回り品等に塗膜形成しても、長期にわたり良好な光触媒効果を期待できる。一般に親水性塗膜は耐水性に劣るため、本発明の光触媒コーティング組成物が耐水性を発揮することで、非常に高い有用性を期待できると思われる。
また、本発明によれば、光触媒コーティング組成物の汎用性を飛躍的に拡大することもできる。例えば非フッ素系樹脂を適宜選択することで、塗膜の硬化方法として、自然乾燥、焼き付け(熱硬化反応)、UVやEB等の活性エネルギー線を用いた硬化反応のいずれかにより塗膜を形成できる。このように、焼き付け塗装以外の方法でも塗膜を硬化できるため、基材の材質を選ばない。例えば焼き付けが困難な、プラスチック基材、PETフィルム等の樹脂フィルム、木加工品、金属等、様々な基材に塗膜形成できる。これにより、光触媒コーティング組成物を外装用、内装用、家電製品やその他の加工品のいずれにも利用でき、工業生産性を飛躍的に向上することが可能である。
Here, the photocatalyst coating composition of the present invention has excellent water resistance, and even when a coating film is formed on a product around a bathroom or kitchen, a good photocatalytic effect can be expected over a long period of time. In general, since a hydrophilic coating film is inferior in water resistance, it is expected that the photocatalyst coating composition of the present invention can be expected to have very high utility when it exhibits water resistance.
Moreover, according to this invention, the versatility of a photocatalyst coating composition can also be expanded greatly. For example, by appropriately selecting a non-fluorine resin, the coating film can be cured by either natural drying, baking (thermosetting reaction), or a curing reaction using active energy rays such as UV or EB. it can. Thus, since the coating film can be cured by a method other than baking coating, the material of the substrate is not selected. For example, it is possible to form a coating film on various substrates such as plastic substrates, resin films such as PET films, wood processed products, metals and the like that are difficult to be baked. Thereby, the photocatalyst coating composition can be used for any of exterior, interior, home appliances, and other processed products, and industrial productivity can be dramatically improved.

また、高価なフッ素系親水性樹脂を最小限で使用しているため、材料コストを極力低減できる点においても有用である。
さらに、当該光触媒コーティング組成物では非フッ素系樹脂の添加により塗装性の向上が図れるため、塗装方法も幅広く選択でき、例えば刷毛やスプレー、各種コーターを用いた塗装が可能である。
Further, since an expensive fluorinated hydrophilic resin is used at a minimum, it is useful in that the material cost can be reduced as much as possible.
Furthermore, since the photocatalyst coating composition can improve the paintability by adding a non-fluorine resin, a wide variety of coating methods can be selected. For example, painting using brushes, sprays, and various coaters is possible.

さらに、光触媒コーティング組成物に公知の顔料、着色料を添加できるため、着色層として塗膜形成することも可能である。
また、前述したように光触媒成分はフッ素系親水性樹脂に保護されており、激烈な光触媒反応によって非フッ素系樹脂のC−C結合を過度に損傷されることがない。このため、長期にわたって塗膜を維持でき、良好な光触媒効果を期待できる。この場合の光触媒効果としては、防汚性に限定されず、例えば防臭、抗菌、抗ウイルス、帯電防止等の効果も期待できる。これらの効果は、本発明の光触媒コーティング組成物を内装に適用した場合に特に有用である。
Furthermore, since a known pigment and colorant can be added to the photocatalyst coating composition, it is also possible to form a coating film as a colored layer.
Further, as described above, the photocatalyst component is protected by the fluorinated hydrophilic resin, and the C—C bond of the non-fluorinated resin is not excessively damaged by the intense photocatalytic reaction. For this reason, a coating film can be maintained over a long period of time, and a favorable photocatalytic effect can be expected. The photocatalytic effect in this case is not limited to antifouling properties, and for example, effects such as deodorization, antibacterial activity, antiviral activity, and antistatic property can be expected. These effects are particularly useful when the photocatalytic coating composition of the present invention is applied to the interior.

また、本発明の光触媒コーティング組成物では、塗膜厚みを比較的厚く(例えば20μm以上の膜厚)形成することができる。これは非フッ素系樹脂によるものであり、耐減耗性の利点がある。
なお従来、光触媒成分をリン酸カルシウム等で包含し、これを樹脂バインダに分散させた組成物が存在する(例えば特許第3487336号公報を参照)。しかしながら、この構成は著しく光触媒表面積を減らす欠点がある。この点において、本発明とは大きく異なっている。
Moreover, in the photocatalyst coating composition of this invention, the coating film thickness can be formed comparatively thick (for example, film thickness of 20 micrometers or more). This is due to the non-fluorine resin and has the advantage of wear resistance.
Conventionally, there is a composition in which a photocatalyst component is included with calcium phosphate or the like and dispersed in a resin binder (see, for example, Japanese Patent No. 3487336). However, this configuration has the disadvantage of significantly reducing the photocatalytic surface area. In this respect, it is greatly different from the present invention.

以下、本発明のその他の実施の形態について、実施の形態1との差異を中心に説明する。
<実施の形態2>
本発明の光触媒コーティング組成物は、バインダ成分を構成する非フッ素系樹脂を適宜選択することができる。このため、焼き付け工程以外の方法でも塗膜を形成でき、幅広い材質の基材に塗膜を配設できる。
Hereinafter, other embodiments of the present invention will be described focusing on differences from the first embodiment.
<Embodiment 2>
In the photocatalyst coating composition of the present invention, a non-fluorinated resin constituting the binder component can be appropriately selected. For this reason, a coating film can be formed also by methods other than the baking process, and a coating film can be arrange | positioned to the base material of a wide material.

図2に本発明の実施の形態2である、光触媒塗膜付基体1Aの模式断面図を示す。当図に示す構成は、プラスチック製基体10Aの片面に光触媒層40を形成してなる。
この構成では、光触媒コーティング組成物のバインダ成分において、非フッ素系樹脂成分に紫外線硬化型アクリル樹脂(一例として、アリルメタクリレート)を用いている。塗膜形成の際には、基体表面に塗料を塗布した後、UVランプを用いて紫外線照射する。これによりバインダ成分が硬化し、光触媒層40が形成される。
FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view of a photocatalyst-coated substrate 1A, which is Embodiment 2 of the present invention. The configuration shown in this figure is formed by forming a photocatalyst layer 40 on one surface of a plastic substrate 10A.
In this configuration, in the binder component of the photocatalyst coating composition, an ultraviolet curable acrylic resin (as an example, allyl methacrylate) is used as the non-fluorine resin component. When forming a coating film, a paint is applied to the surface of the substrate and then irradiated with ultraviolet rays using a UV lamp. Thereby, a binder component hardens | cures and the photocatalyst layer 40 is formed.

このように実施の形態2では、UVランプで比較的簡単に光触媒層40を形成できるため、たとえば浴室の内壁に対するアフターコートとして光触媒層40を容易に配設できる。
なお、基体10Aは当然ながらプラスチック製品に限定されず、その他の材質からなるもの、例えば木加工品、金属板等であってもよい。
<光触媒コーティング組成物の調整例>
以下、本発明の光触媒コーティング組成物の具体的な調整例と塗工例を、図3の調整フロー図及び表1〜5に基づいて説明する。
As described above, in the second embodiment, the photocatalyst layer 40 can be formed relatively easily with a UV lamp. Therefore, for example, the photocatalyst layer 40 can be easily disposed as an aftercoat on the inner wall of the bathroom.
Needless to say, the base body 10A is not limited to a plastic product, and may be made of other materials, such as a processed wood product or a metal plate.
<Example of preparation of photocatalyst coating composition>
Hereinafter, specific adjustment examples and coating examples of the photocatalyst coating composition of the present invention will be described based on the adjustment flowchart of FIG. 3 and Tables 1 to 5.

まず図3に示すように、調整ステップとして、光触媒とフッ素系親水性樹脂を混合し、分散液を調整する(混合工程S1)。これにより光触媒がフッ素系親水性樹脂に包含された状態となる。
表1に、高濃度光触媒/ナフィオン(登録商標)分散液の構成例を示す。ここでは光触媒粒子として代表的な市販品の酸化チタン粒子を用いているが、後述するように必要に合わせて各種酸化チタン、或いはその他の光触媒である金属酸化物と置き替えることもできる。
First, as shown in FIG. 3, as an adjustment step, a photocatalyst and a fluorinated hydrophilic resin are mixed to prepare a dispersion (mixing step S1). As a result, the photocatalyst is included in the fluorine-based hydrophilic resin.
Table 1 shows a configuration example of the high concentration photocatalyst / Nafion (registered trademark) dispersion. Here, typical commercially available titanium oxide particles are used as the photocatalyst particles, but various titanium oxides or other metal oxides that are photocatalysts can be replaced as necessary as described later.

Figure 2013049787
Figure 2013049787

次に、上記作製した分散液に非フッ素系樹脂と、所定の溶剤、重合開始剤、分散剤等を加え、混合する(混合工程S2)。このとき、比較的多くの非フッ素系樹脂中に前記分散液を分散させるようにする。これにより図1(a)、(b)に示したように、光触媒粒子がフッ素系親水性樹脂粒子に担持され、さらに前記フッ素系親水性樹脂粒子が非フッ素系樹脂成分に分散されてなる、本発明の光触媒コーティング組成物を得ることができる。   Next, a non-fluorinated resin, a predetermined solvent, a polymerization initiator, a dispersant, and the like are added to the prepared dispersion and mixed (mixing step S2). At this time, the dispersion is dispersed in a relatively large amount of non-fluorinated resin. As a result, as shown in FIGS. 1A and 1B, the photocatalyst particles are supported on the fluorinated hydrophilic resin particles, and the fluorinated hydrophilic resin particles are further dispersed in the non-fluorinated resin component. The photocatalytic coating composition of the present invention can be obtained.

次に、表2〜6に、混合工程S2で作製される組成物の具体的な組成例を示すが、当然ながら本発明はこれらの組成に限定されない。各表中、「phr」は樹脂固形分100gに対する顔料重量を示す。例えば「50phr」は樹脂固形分100gに対して顔料を50g添加したことを表わしている。また、カッコ内は加熱残量としての重量%(樹脂不揮発成分換算)を示す。「塗料重量範囲%」は、組成物中における各成分の好適な添加重量範囲を示したものである。   Next, Tables 2 to 6 show specific composition examples of the composition prepared in the mixing step S2, but the present invention is naturally not limited to these compositions. In each table, “phr” represents the pigment weight relative to 100 g of resin solids. For example, “50 phr” indicates that 50 g of pigment is added to 100 g of resin solid content. In addition, the parentheses indicate weight% (resin non-volatile component conversion) as the remaining heating amount. "Paint weight range%" indicates a preferred added weight range of each component in the composition.

なお、いずれの組成物の場合でも、フッ素系親水性樹脂の量が少なすぎると光触媒保護効果が低下し、光触媒の量が少ないと光触媒活性が低下することに留意する。
表2は、実施の形態1の触媒層40として適したPCM焼付塗装用の組成例を示す。表2中、最上段の“200phr(ST01/Nafion)”は表1で作製した分散液を指す。
Note that in any composition, the photocatalytic protection effect is lowered when the amount of the fluorinated hydrophilic resin is too small, and the photocatalytic activity is lowered when the amount of the photocatalyst is small.
Table 2 shows composition examples for PCM baking coating suitable as the catalyst layer 40 of the first embodiment. In Table 2, “200 phr (ST01 / Nafion)” at the top indicates the dispersion prepared in Table 1.

Figure 2013049787
Figure 2013049787

次に示す表3の構成は室内環境型光触媒塗料の組成である。例えば内装用の機能性塗料として利用可能であり、VOCガス分解、防臭、抗菌効果を期待できる。
なお、表3〜6中、“200phr(硫黄ドープ酸化チタン/T−Nafion)”は表1の酸化チタンを硫黄ドープ酸化チタンで置き換えて作製した分散液を指す。
The composition of Table 3 shown below is the composition of the indoor environment type photocatalyst paint. For example, it can be used as a functional paint for interiors, and can be expected to decompose VOC gas, deodorize, and have an antibacterial effect.
In Tables 3 to 6, “200 phr (sulfur-doped titanium oxide / T-Nafion)” refers to a dispersion prepared by replacing the titanium oxide of Table 1 with sulfur-doped titanium oxide.

Figure 2013049787
Figure 2013049787

次に示す表4の構成は、活性エネルギー線硬化型塗料の組成である。この組成は光重合反応を利用して硬化するため、例えば電子線やUVランプを用いて硬化できる。従って表3と同様に、焼付塗装が困難な基体への塗膜形成に適しており、内装用の機能性塗料として利用可能である。   The structure of Table 4 shown below is the composition of the active energy ray-curable coating material. Since this composition is cured using a photopolymerization reaction, it can be cured using, for example, an electron beam or a UV lamp. Therefore, similarly to Table 3, it is suitable for forming a coating film on a substrate that is difficult to be baked, and can be used as a functional paint for interior.

Figure 2013049787
Figure 2013049787

次に示す表5の構成は光触媒ワックスの組成である。   The composition of Table 5 shown below is the composition of the photocatalytic wax.

Figure 2013049787
Figure 2013049787

以上のように組成物を調整した後、所定の基体表面に塗布する(塗布工程S3)。
そして、必要に応じて乾燥工程S4(表2、5の組成物の場合は焼付工程)を実施すると、光触媒塗膜付基体が完成する。
<その他の事項>
本発明の光触媒コーティング組成物におけるバインダ成分は、これ単独で塗膜を形成することもできる。一般に水溶性塗料は耐水性、耐光性、帯電防止性に劣るが、本発明のバインダ成分を用いて構成されるコーティング組成物及びその塗膜は、耐水性、防曇性に優れており、広範な用途に利用することが可能である。
After the composition is adjusted as described above, it is applied to a predetermined substrate surface (application step S3).
And if the drying process S4 (baking process in the case of the composition of Table 2, 5) is implemented as needed, a base | substrate with a photocatalyst coating film will be completed.
<Other matters>
The binder component in the photocatalytic coating composition of the present invention can form a coating film alone. In general, water-soluble paints are inferior in water resistance, light resistance, and antistatic properties. However, coating compositions and coating films formed using the binder component of the present invention are excellent in water resistance and antifogging properties, and are widely used. It can be used for various purposes.

光触媒塗料には、さらに別途、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化セリウム等の無機系紫外線吸収剤、ベンゾトリアゾール系、サリチル酸系、ベンゾフェノン系等の有機紫外線吸収剤、ヒンダードアミン系等の光安定化剤から選択される化合物を添加してもよい。これにより、光触媒層40に紫外線防止機能が付与される。   For photocatalyst coating materials, select from inorganic UV absorbers such as zinc oxide, titanium oxide, and cerium oxide, organic UV absorbers such as benzotriazole, salicylic acid, and benzophenone, and light stabilizers such as hindered amines. A compound to be prepared may be added. Thereby, the photocatalyst layer 40 is provided with an ultraviolet ray preventing function.

本発明の光触媒塗料組成物は、たとえばサイディング、住宅ドア、パーティションパネル、ロッカー、米櫃等の建材や配電盤、スチール机、ベンチの他、クーラー、冷蔵庫等の電化製品の外装などの光触媒塗膜付焼付鋼板に利用できる。また、焼き付け塗装できないプラスチック製品、木加工品等の表面にも塗装でき、その産業上の利用可能性は極めて幅広いと言える。   The photocatalyst coating composition of the present invention is provided with a photocatalyst coating film such as a building material such as a siding, a house door, a partition panel, a locker, a rice bran, a switchboard, a steel desk, a bench, and an exterior of an electric appliance such as a cooler or a refrigerator. Can be used for baking steel sheets. In addition, it can be applied to the surface of plastic products and wood processed products that cannot be baked, and its industrial applicability is extremely wide.

1 光触媒塗膜付基体(光触媒塗膜付焼付鋼板)
1A 光触媒塗膜付基体(光触媒塗膜付プラスチック製基体)
10 基材(鋼板)
10A 基材(プラスチック基体)
20 着色層(下塗層)
30 着色層(中塗層)
40 光触媒層
401 光触媒粒子
402 フッ素系親水性樹脂粒子(フッ化度40%以上のフッ素系親水性樹脂粒子)
403 非フッ素系樹脂成分(ポリエステルディスパージョン成分)
1 Base with photocatalyst coating (baked steel plate with photocatalytic coating)
1A Substrate with a photocatalytic coating (plastic base with a photocatalytic coating)
10 Base material (steel plate)
10A base material (plastic base)
20 Colored layer (undercoat layer)
30 Colored layer (intercoat layer)
40 Photocatalyst layer 401 Photocatalyst particles 402 Fluorophilic hydrophilic resin particles (fluorinated hydrophilic resin particles having a degree of fluorination of 40% or more)
403 Non-fluorine resin component (polyester dispersion component)

Claims (4)

フッ素系親水性樹脂及び非フッ素系樹脂を含むバインダ成分と、光触媒成分とを含有し、
樹脂不揮発成分換算において、光触媒成分が前記フッ素系親水性樹脂に保護された状態で、前記フッ素系親水性樹脂とともに前記非フッ素系樹脂中に分散されている
ことを特徴とする、光触媒コーティング組成物。
A binder component containing a fluorine-based hydrophilic resin and a non-fluorine-based resin, and a photocatalytic component,
A photocatalyst coating composition, wherein the photocatalyst component is dispersed in the non-fluorine resin together with the fluorinated hydrophilic resin in a state where the photocatalyst component is protected by the fluorinated hydrophilic resin in terms of a resin non-volatile component. .
前記フッ素系親水性樹脂は、
ポリテトラフルオロエチレンの側鎖にスルホン酸を有するグラフト重合体、ポリテトラフルオロエチレンの側鎖にカルボン酸を有するグラフト重合体、ポリテトラフルオロエチレンの側鎖にアミノ基を有するグラフト重合体、末端にリン酸エステルを有するパーフルオロアルキルオリゴマー、末端にスルホン酸基を有するパーフルオロアルキルオリゴマー、末端にカルボン酸基を有するパーフルオロアルキルオリゴマー、末端にアミノ酸基を有するパーフルオロアルキルオリゴマー、パーフルオロアルキルエチレン付加物の中から選択される、1種または2種以上の混合物である
ことを特徴とする、請求項1に記載の光触媒コーティング組成物。
The fluorine-based hydrophilic resin is
A graft polymer having a sulfonic acid in the side chain of polytetrafluoroethylene, a graft polymer having a carboxylic acid in the side chain of polytetrafluoroethylene, a graft polymer having an amino group in the side chain of polytetrafluoroethylene, and a terminal Perfluoroalkyl oligomer with phosphate ester, perfluoroalkyl oligomer with sulfonic acid group at the end, perfluoroalkyl oligomer with carboxylic acid group at the end, perfluoroalkyl oligomer with amino acid group at the end, perfluoroalkylethylene addition The photocatalyst coating composition according to claim 1, wherein the photocatalyst coating composition is one or a mixture of two or more selected from among the above.
前記非フッ素系樹脂は、水系エマルジョン、水系ディスパージョンであり、ポリエステルディスパージョン、ポリオレフィンディスパージョン、アクリレートエマルジョンの中から選んだ1種または2種以上の混合物であることを特徴とする、請求項1または2に記載の光触媒コーティング組成物。   The non-fluorine-based resin is an aqueous emulsion or an aqueous dispersion, and is one or a mixture of two or more selected from a polyester dispersion, a polyolefin dispersion, and an acrylate emulsion. Or the photocatalyst coating composition of 2. フッ素系親水性樹脂と非フッ素系樹脂を含み、
樹脂不揮発成分換算において、前記フッ素系親水性樹脂が前記非フッ素系樹脂中に分散されている
ことを特徴とする、コーティング組成物。
Including fluorine-based hydrophilic resin and non-fluorine-based resin,
The coating composition, wherein the fluorine-based hydrophilic resin is dispersed in the non-fluorine-based resin in terms of a resin non-volatile component.
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