JP2016107263A - Waterproof material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、防水材に関し、特に、光触媒を用いた防水材に関する。 The present invention relates to a waterproof material, and more particularly to a waterproof material using a photocatalyst.
特許文献１には、光触媒をバインダーなしで樹脂被膜面に塗布し、コストが安く、ウエルダー加工性も良好で、軽量性も確保できる防汚性屋外用防水シートが開示されている。この防水シートは、繊維基材の少なくとも一表面に樹脂被膜を備えたシートであって、前記樹脂被膜の少なくとも一表面には、親水性アパタイト被覆光触媒及び親水性シリカ被覆光触媒から選ばれる少なくとも一つの光触媒が存在し、前記光触媒の平均一次粒子径は１ｎｍ以上１００ｎｍ未満であり、前記光触媒は前記平均一次粒子径以上５００ｎｍ未満の厚みで、全面又は点状で少なくとも塗布面の２０面積％を占めて塗布されており、前記光触媒は樹脂被膜面に吸着されて固定・担持され、ウエルダー加工によって接着成形加工が可能である、とされている。 Patent Document 1 discloses an antifouling outdoor waterproof sheet in which a photocatalyst is applied to a resin coating without a binder, the cost is low, welder processability is good, and light weight can be secured. This waterproof sheet is a sheet having a resin coating on at least one surface of a fiber substrate, and at least one surface of the resin coating has at least one selected from a hydrophilic apatite-coated photocatalyst and a hydrophilic silica-coated photocatalyst. A photocatalyst is present, the average primary particle diameter of the photocatalyst is 1 nm or more and less than 100 nm, and the photocatalyst has a thickness of the average primary particle diameter or more and less than 500 nm, and occupies at least 20 area% of the coated surface in the whole surface or in the form of dots It is said that the photocatalyst is adsorbed and fixed and supported on the surface of the resin film, and can be subjected to an adhesive molding process by a welder process.
また、防汚防水シートとして、光触媒を含む親水性被膜を表面に貼り付けたり、又は光触媒粒子を防水被膜全面に熱圧着して担持した光触媒を用いた防汚処理が普及しつつあるということも、特許文献１には開示されている。 Further, as an antifouling waterproof sheet, an antifouling treatment using a photocatalyst carried by attaching a hydrophilic coating containing a photocatalyst to the surface or carrying a thermocompression bonding of photocatalyst particles on the entire waterproof coating is also becoming widespread. Patent Document 1 discloses this.
ここで、特許文献１に開示されているように、光触媒には防食効果があり、加えて、防錆効果も有する。しかし、光触媒を金属表面に塗布する際には、光触媒或いは金属表面の条件によっては、光触媒コーティングが金属表面から剥離しない条件で形成することが困難であることが分かった。
また、周辺大気中に存在する水分、例えば、雨や雪、室外機冷却用ミスト等に由来する水分が光触媒コーティングを超えてコーティング対象と接触すると、光触媒コーティングの存在にもかかわらず、コーティング対象が錆びたり、侵されたりすることもあった。
Here, as disclosed in Patent Document 1, the photocatalyst has an anticorrosion effect, and in addition, has a rust prevention effect. However, when applying a photocatalyst to a metal surface, it has been found that depending on the conditions of the photocatalyst or the metal surface, it is difficult to form the photocatalyst coating under conditions that do not separate from the metal surface.
In addition, when moisture present in the surrounding atmosphere, for example, rain, snow, moisture from outdoor unit cooling mist, etc. exceeds the photocatalyst coating and comes into contact with the coating target, the coating target is not affected by the presence of the photocatalytic coating. Sometimes it rusted or was attacked.
このため、本発明者は、光触媒コーティングの形成に先立って、市販されているバインダー液を塗布することによってバインダー層を形成してから、その上に光触媒コーティングを重畳的に形成してみた。 For this reason, the present inventor tried to form a photocatalyst coating in a superimposed manner after forming a binder layer by applying a commercially available binder liquid prior to the formation of the photocatalyst coating.
その結果、使用できるバインダー液が限定されたり、更には効果的なバインダー液が発見できなかったりと、汎用的なバインダー液が存在しないということが分かった。また、無機系のバインダー液を選択した場合には、その種類によっては割れが生じないバインダー層を得ることが困難であった。そのため、バインダー層が介在しているにもかかわらず、コーティング対象が錆びたり、侵されてしまったりすることがあった。 As a result, it was found that there is no general-purpose binder liquid, such as a binder liquid that can be used is limited, or an effective binder liquid cannot be found. When an inorganic binder liquid is selected, it is difficult to obtain a binder layer that does not crack depending on the type. Therefore, the coating target may be rusted or eroded despite the presence of the binder layer.
そこで、本発明は、防錆対象の種別に左右されない汎用的なバインダー液を提供することを課題とする。 Then, this invention makes it a subject to provide the versatile binder liquid which does not depend on the classification of rust prevention object.
上記課題を解決するために、本発明の光触媒コーティング剤用バインダー液は、防水性を有する無機系ポリマー液を含む。前記無機系ポリマー液は、アモルファスシリカとシリコーンとを含む。なお、残りは水分であると好ましい。 In order to solve the above problems, the binder liquid for a photocatalyst coating agent of the present invention contains an inorganic polymer liquid having waterproofness. The inorganic polymer liquid contains amorphous silica and silicone. The remainder is preferably moisture.
また、本発明の光触媒コーティング剤用バインダー液は、防水性を有する無機系ポリマー液のほか、光触媒粒子を含む液体を更に含んでいてもよい。 Moreover, the binder liquid for photocatalyst coating agents of this invention may further contain the liquid containing a photocatalyst particle other than the inorganic polymer liquid which has waterproofness.
前記光触媒粒子は、扁平形状の結晶粒子と前記扁平形状の結晶粒子に対して厚みがある立体形状の結晶粒子との結合物とすることができる。また、前記光触媒粒子は、可視光線によって光触媒活性が得られるものとすることができる。 The photocatalyst particles may be a combination of flat crystal particles and solid crystal particles having a thickness with respect to the flat crystal particles. In addition, the photocatalyst particles can have photocatalytic activity by visible light.
また、本発明の空調室外機は、上記光触媒コーティング剤用バインダー液によって形成されたバインダー層上に、前記光触媒粒子を含む液体によって形成された光触媒コーティングが施されている。 In the air conditioner outdoor unit of the present invention, the photocatalyst coating formed by the liquid containing the photocatalyst particles is applied on the binder layer formed by the binder liquid for the photocatalyst coating agent.
さらに、本発明の光触媒コーティングの施工方法は、上記光触媒コーティング剤用バインダー液によってバインダー層を形成し、前記バインダー層上に前記光触媒粒子を含む液体によって光触媒コーティングを形成する。 Furthermore, the photocatalyst coating construction method of the present invention forms a binder layer with the above-mentioned binder solution for a photocatalyst coating agent, and forms a photocatalyst coating with a liquid containing the photocatalyst particles on the binder layer.
前記各粒子のいずれかは、可視光線によって光触媒活性が得られるように、バンドギャップを狭めるべく、例えば、結晶状態の構造欠陥を生じさせている。 Any one of the above-described particles has a structural defect in a crystalline state, for example, in order to narrow the band gap so that photocatalytic activity can be obtained by visible light.
前記扁平形状の結晶粒子の平均サイズを、前記立体的形状の結晶粒子の平均サイズ以上とすると、光触媒含有体を塗布乾燥させたときに、光触媒膜の気孔率低下に寄与するため好ましい。 It is preferable that the average size of the flat crystal particles is equal to or greater than the average size of the three-dimensional crystal particles, since this contributes to a decrease in the porosity of the photocatalyst film when the photocatalyst-containing body is applied and dried.
具体的には、塗布乾燥後の光触媒の気孔率が５０％以下であるとよい。光媒体の単位容積あたりの結晶数が増加して、再結合速度を遅くする等に貢献するためである。 Specifically, the porosity of the photocatalyst after coating and drying is preferably 50% or less. This is because the number of crystals per unit volume of the optical medium is increased, which contributes to reducing the recombination rate.
以下、本発明の実施形態の光触媒コーティング剤用バインダー液及びそれを用いた光触媒コーティングの施工方法について図面に基づいて説明する。 Hereinafter, a binder solution for a photocatalyst coating agent according to an embodiment of the present invention and a method for applying a photocatalyst coating using the same will be described with reference to the drawings.
まず、本実施形態の光触媒コーティング剤用バインダー液及びそれを用いた光触媒コーティングの施工方法について概説する。なお、各図面で同様の部分には、同一符号を付している。 First, the photocatalyst coating agent binder liquid of this embodiment and a photocatalyst coating method using the same will be outlined. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same part in each drawing.
はじめに、後述する手法によって製造される光触媒コーティング剤用バインダー液を、噴霧器（いわゆるエアゾール）などを用いて、塗布対象に対して噴霧する。その後、常温で、又は、例えば１００℃以下の温風などを付与することによって、光触媒コーティング剤用バインダー液を乾燥させて、塗布対象にいわゆるバインダー層を形成する。 First, a binder solution for a photocatalyst coating agent produced by a method to be described later is sprayed on an application target using a sprayer (so-called aerosol). Thereafter, the binder solution for the photocatalyst coating agent is dried at room temperature or by applying warm air of, for example, 100 ° C. or less, and a so-called binder layer is formed on the application target.
つぎに、可視光線によって光触媒活性が得られる光触媒粒子を含む液体を、噴霧器などを用いて、バインダー層の上に噴霧する。その後、常温で、又は、例えば１００℃以下の温風などを付与することによって、当該光触媒粒子を含む液体を乾燥させて、バインダー層上に光触媒コーティングを形成する。 Next, a liquid containing photocatalytic particles that can obtain photocatalytic activity by visible light is sprayed onto the binder layer using a sprayer or the like. Thereafter, the liquid containing the photocatalyst particles is dried at room temperature or by applying warm air of, for example, 100 ° C. or less to form a photocatalytic coating on the binder layer.
上記塗布対象が、例えば太陽光が照射される箇所にある場合には、光触媒コーティングに太陽光が照射されると、光触媒粒子が励起されて触媒反応が生じ、防錆・防食効果を得ることができる。しかも、バインダー層は、光触媒コーティングとも塗布対象とも密着性が高いので、長期間にわたって、防錆・防食効果を得ることができる。 When the application target is, for example, in a place where sunlight is irradiated, when the photocatalyst coating is irradiated with sunlight, the photocatalyst particles are excited to cause a catalytic reaction, thereby obtaining a rust / corrosion prevention effect. it can. In addition, since the binder layer has high adhesion to both the photocatalyst coating and the application target, the antirust / corrosion effect can be obtained over a long period of time.
つぎに、本実施形態の光触媒コーティング剤用バインダー液について説明する。本実施形態の光触媒コーティング剤用バインダー液は、防水性を有する無機系ポリマー液であって、アモルファスシリカとシリコーンとを含むものである。そして、この無機系ポリマー液は、可視光線によって光触媒活性が得られる光触媒粒子を含む液体を更に含むものである。ここでは、最初に、光触媒粒子を含む液体について説明する。 Next, the binder liquid for a photocatalyst coating agent of this embodiment will be described. The binder liquid for a photocatalyst coating agent of this embodiment is an inorganic polymer liquid having waterproofness, and contains amorphous silica and silicone. And this inorganic polymer liquid further contains the liquid containing the photocatalyst particle | grains from which photocatalytic activity is acquired by visible light. Here, first, a liquid containing photocatalyst particles will be described.
なお、この光触媒粒子は、いわゆる可視光応答型のものとしているが、これに限定されるものではなく、可視光以外の光によっても応答するものとしてもよい。 The photocatalyst particles are of a so-called visible light responsive type, but the photocatalyst particles are not limited to this, and may be responsive to light other than visible light.
図１は、本実施形態に係る光触媒粒子を含む液体の製造工程の概要説明図である。 FIG. 1 is a schematic explanatory view of a process for producing a liquid containing photocatalyst particles according to the present embodiment.
この液体は、２種類の光触媒粒子の結合体を含む。まず、２種類の光触媒粒子の一方となる光触媒原液を製造する（ステップＳ１）。 This liquid contains a combination of two types of photocatalytic particles. First, a photocatalyst stock solution that is one of the two types of photocatalyst particles is produced (step S1).
光触媒原液を製造するために、まず、水酸化チタン或いは酸化チタン等の超微粒子の分散液、又は水酸化チタンゲルを用意する（ステップＳ１１）。つづいて、上記分散液等に対して、水酸化ナトリウム等の沈殿物生成剤を加える（ステップＳ１２）。これにより、上記分散液等に水酸化チタンの沈殿物が生成される。 In order to produce the photocatalyst stock solution, first, a dispersion of ultrafine particles such as titanium hydroxide or titanium oxide, or titanium hydroxide gel is prepared (step S11). Subsequently, a precipitate generating agent such as sodium hydroxide is added to the dispersion liquid or the like (step S12). Thereby, a precipitate of titanium hydroxide is generated in the dispersion or the like.
具体的には、四塩化チタンの約５０重量％〜７０重量％の水溶液１０ｍｌに対して、蒸留水１０００ｍｌで希釈したもの上記分散液として用意した。また、上記分散液に対して、２．０重量％〜２．５重量％のアンモニア水を１０ｍｌ程度の量を滴下して、水酸化チタンの沈殿物を生成した。 Specifically, 10 ml of an aqueous solution of about 50% to 70% by weight of titanium tetrachloride diluted with 1000 ml of distilled water was prepared as the dispersion. Further, about 10 ml of 2.0% by weight to 2.5% by weight of aqueous ammonia was added dropwise to the dispersion to produce a titanium hydroxide precipitate.
つぎに、上記分散液の中から沈殿物を遠心分離や濾別等によって抽出して、その後、水酸化チタンゲル自体を、不純物除去のために、純水、イオン交換水、蒸留水などで水洗する（ステップＳ１３）。水酸化チタンゲルに純水、イオン交換水、又は蒸留水を加えて１００ｍｌ〜５００ｍｌとした水酸化チタン懸濁液を製造する（ステップＳ１４）。 Next, the precipitate is extracted from the dispersion by centrifugation, filtration or the like, and then the titanium hydroxide gel itself is washed with pure water, ion-exchanged water, distilled water or the like to remove impurities. (Step S13). Pure water, ion-exchanged water, or distilled water is added to the titanium hydroxide gel to produce a titanium hydroxide suspension of 100 ml to 500 ml (step S14).
つぎに、水酸化チタン懸濁液に３０重量％過酸化水素水を１０ｍｌ〜２０ｍｌ加えて攪拌してから（ステップＳ１５）、例えば２時間〜１５時間、６５℃〜４００℃の温度で加熱する（ステップＳ１６）。こうして、５ｎｍ〜３０ｎｍのアナターゼ結晶の酸化チタンを含む光触媒原液を得る。なお、この光触媒原液には、５ｎｍ以下の結晶化が不完全な酸化チタンも残存している。 Next, 10 wt% to 20 ml of 30 wt% hydrogen peroxide water is added to the titanium hydroxide suspension and stirred (step S15), and then heated at a temperature of 65 ° C to 400 ° C, for example, for 2 hours to 15 hours ( Step S16). In this way, a stock solution of photocatalyst containing 5-30 nm anatase crystal titanium oxide is obtained. In this photocatalyst stock solution, incompletely crystallized titanium oxide of 5 nm or less remains.
この光触媒原液は、酸化チタンの長手方向の平均サイズが約１０ｎｍであった。酸化チタンの表面には、ペルオキソ基が修飾されることになる。このため、光触媒原液中では、ペルオキソ基の分極によって粒子間の電気的斥力が働き、酸化チタンが相互に反発しあうので凝集することない。なお、光触媒原液中におけるアンモニウムイオンなども上記分散に寄与している。このため、光触媒原液は、酸化チタンが均一に分散した液体となる。また、こうして製造した酸化チタンは、１個以上のＯＨ基を有することになる。 This photocatalyst stock solution had an average size in the longitudinal direction of titanium oxide of about 10 nm. A peroxo group is modified on the surface of titanium oxide. For this reason, in the stock solution of photocatalyst, the electric repulsion between the particles works due to the polarization of the peroxo group, and the titanium oxides repel each other so that they do not aggregate. Note that ammonium ions and the like in the photocatalyst stock solution also contribute to the dispersion. For this reason, the photocatalyst stock solution is a liquid in which titanium oxide is uniformly dispersed. In addition, the titanium oxide thus produced has one or more OH groups.
図２は、図１のステップＳ１において製造された光触媒原液を、透過型電子顕微鏡を介して撮影した図面代用写真である。図２に示すように、光触媒原液に含まれる酸化チタンの結晶粒子は、略鏃型をしている（以下、「鏃型酸化チタン」と称する。）。略鏃型となるのは、ステップＳ１６の加熱によって、酸化チタンの結晶がアモルファスからアナタース型結晶となったことを意味する。なお、酸化チタンは、略鏃型とするためには、アンモニウムイオン以外の不純物を極力少なくする必要がある。 FIG. 2 is a drawing-substituting photograph obtained by photographing the photocatalyst stock solution produced in step S1 of FIG. 1 through a transmission electron microscope. As shown in FIG. 2, the titanium oxide crystal particles contained in the photocatalyst stock solution have a substantially bowl shape (hereinafter referred to as “bathroom titanium oxide”). The substantially saddle shape means that the titanium oxide crystal is changed from amorphous to anatase crystal by the heating in step S16. In addition, it is necessary to reduce impurities other than ammonium ions as much as possible in order for titanium oxide to be substantially bowl-shaped.
もっとも、光触媒原液に含まれる鏃型酸化チタンの形状は制御可能であり、略鏃型以外にも、例えば、ステップＳ１４，Ｓ１５間に、光触媒原液に対してホウ素などを添加することによって、長手方向に沿った断面が、略四角形、略五角形、略八角形などの扁平な種々の幾何学形状とすることも可能である。本実施形態では、光触媒原液の酸化チタンの結晶粒子が、扁平形状であればよい。 However, the shape of the vertical titanium oxide contained in the photocatalyst stock solution is controllable, and in addition to the substantially vertical shape, for example, by adding boron or the like to the photocatalyst stock solution between steps S14 and S15, the longitudinal direction It is also possible to make various cross-sections along the shape of various flat geometric shapes such as a substantially quadrangular shape, a substantially pentagonal shape, and a substantially octagonal shape. In the present embodiment, the titanium oxide crystal particles in the photocatalyst stock solution may be flat.
すなわち、本明細書における「扁平形状」とは、面方向に相対的に広く、かつ、厚み方向の相対的に薄い形状の総称と定義する。面は平滑面のみでなく、多少の凹凸状、曲面状のものも含む。面の形状も限定されず、円、楕円、六角形、四角形等の多角形など何でもよい。扁平形状の光触媒粒子の大きさは、板面方向には、おおよそ３ｎｍ２〜４０ｎｍ２程度の範囲に収まり、平均では１０ｎｍ２〜２０ｎｍ２程度である。扁平形状の光触媒粒子の厚みは、おおよそ０．３ｎｍ〜５ｎｍ程度の範囲に収まり、平均では１ｎｍ〜３ｎｍ程度である。 That is, the “flat shape” in this specification is defined as a general term for a shape that is relatively wide in the surface direction and relatively thin in the thickness direction. The surface includes not only a smooth surface but also a slightly uneven or curved surface. The shape of the surface is not limited, and may be any shape such as a circle, an ellipse, a hexagon, or a polygon such as a quadrangle. The size of the photocatalyst particles of flat shape, the plate surface direction, roughly fits 3nm 2 ~40nm 2 in the range of about, on average a 10 nm 2 to 20 nm 2 nm. The thickness of the flat photocatalyst particles is approximately in the range of about 0.3 nm to 5 nm, and the average is about 1 nm to 3 nm.
化学式１は、図２に示す鏃型酸化チタンの化学構造式である。化学式１に示すように、図２に示す鏃型酸化チタンは、一対のチタン（Ｔｉ）が５つの酸素（Ｏ）を通じて結合されていて、かつ、各チタンは２つのＯＨ基と結合されている。
つぎに、光触媒原体を製造する（ステップＳ２）。 Next, a photocatalyst base is manufactured (step S2).
まず、酸化鉄及び酸化チタンが主成分であるイルメナイト鉱石と硫酸とを反応させることによって硫酸塩を製造する（ステップＳ２１）。つぎに、硫酸塩から不純物を除去する（ステップＳ２２）。その後、その硫酸塩を加水分解して（ステップＳ２３）、不溶性の白色含水酸化チタンを沈澱させる。この際、一つ以上のＯＨ基が形成される。 First, a sulfate is produced by reacting ilmenite ore whose main components are iron oxide and titanium oxide with sulfuric acid (step S21). Next, impurities are removed from the sulfate (step S22). Thereafter, the sulfate is hydrolyzed (step S23) to precipitate insoluble white hydrous titanium oxide. At this time, one or more OH groups are formed.
その後、これを中和洗浄し、乾燥又は焼成して、平均サイズが６ｎｍ程度で大きさにばらつきが少ない略球型となるまで微粒子化することによって、光触媒原体を得る。このように製造した酸化チタンは、１個以上のＯＨ基を有することになる。 Then, this is neutralized and washed, dried or fired, and fine particles are formed until it becomes an almost spherical shape with an average size of about 6 nm and little variation in size, thereby obtaining a photocatalyst base. The titanium oxide produced in this way will have one or more OH groups.
なお、上記製造方法は、いわゆる硫酸法と称されている手法であるが、これに限定されず、塩素法、フッ酸法、塩化チタンカリ法、四塩化チタン水溶液法、アルコキシド加水分解法など他の製造方法を用いてもよい。 The above production method is a so-called sulfuric acid method, but is not limited to this, and other methods such as a chlorine method, a hydrofluoric acid method, a titanium chloride potassium method, a titanium tetrachloride aqueous solution method, an alkoxide hydrolysis method, etc. A manufacturing method may be used.
また、可視光照射によって光触媒作用が得られるように、可視光域の吸収が可能なバンドギャップとすべく、酸化チタンに対する各種ドーパントの導入、酸化チタンの高温還元、酸化チタンに対するＸ線などの高エネルギー照射などを行う。 In addition, in order to obtain a band gap that can absorb visible light so that a photocatalytic action can be obtained by irradiation with visible light, introduction of various dopants to titanium oxide, high-temperature reduction of titanium oxide, high X-rays to titanium oxide, etc. Perform energy irradiation.
図３は、図１のステップＳ２において製造された光触媒原体を、透過型電子顕微鏡を介して撮影した図面代用写真である。図３に示すように、光触媒原体に含まれる酸化チタンの結晶粒子は、立体形状であるところの球型をしている（以下、「球型酸化チタン」と称する。）。 FIG. 3 is a drawing-substituting photograph obtained by photographing the photocatalyst base produced in step S2 of FIG. 1 through a transmission electron microscope. As shown in FIG. 3, the titanium oxide crystal particles contained in the photocatalyst base have a spherical shape that is a three-dimensional shape (hereinafter referred to as “spherical titanium oxide”).
もっとも、球型酸化チタンの結晶粒子の形状は、制御可能であり、球型以外にも、例えば、断面が略楕円型、円型、角型、これらの折れ線型などの立体的な種々の形状とすることが可能である。本実施形態では、光触媒原体の酸化チタンの結晶粒子が、立体的な形状であればよい。 However, the shape of the spherical titanium oxide crystal particles can be controlled, and in addition to the spherical shape, for example, various three-dimensional shapes such as a substantially elliptical shape, a circular shape, a square shape, and a polygonal shape of these cross sections. Is possible. In the present embodiment, the titanium oxide crystal particles of the photocatalyst base may have a three-dimensional shape.
すなわち、本明細書における「立体形状」とは、「扁平形状」とは異なり、面方向と厚み方向との相対差が小さい形状の総称と定義する。 That is, the “three-dimensional shape” in this specification is defined as a generic name of a shape having a small relative difference between the surface direction and the thickness direction, unlike the “flat shape”.
ここで、本実施形態では、鏃型酸化チタンの結晶粒子の平均サイズを、球型酸化チタンの結晶粒子の平均サイズ以上としている。こうすると、鏃型酸化チタンの隙間に、球型酸化チタンが入りこむことになり、しかも、後述するように両酸化チタンは相互に混合される。このため、光触媒含有液を被塗布体に対して塗布乾燥させた場合、光触媒の気孔率の低下が実現する。 Here, in this embodiment, the average size of the crystal particles of the cage-type titanium oxide is set to be equal to or larger than the average size of the crystal particles of the spherical titanium oxide. If it carries out like this, spherical titanium oxide will enter into the clearance gap between vertical titanium oxides, and also both titanium oxides will be mixed mutually so that it may mention later. For this reason, when the photocatalyst-containing liquid is applied and dried on the substrate, the porosity of the photocatalyst is reduced.
つぎに、光触媒含有液を製造する（ステップＳ３）。 Next, a photocatalyst containing liquid is manufactured (step S3).
まず、ステップＳ１で製造した光触媒原液に対して、ステップＳ２で製造した光触媒原体を混ぜて（ステップＳ３１）、必要に応じて、この光触媒原液を攪拌して、鏃型酸化チタンと球型酸化チタンとを結合させる（ステップＳ３２）。この際、光触媒原液を加熱等する処理は不要であるであるし、攪拌スピード、攪拌時間などの攪拌条件は特段限定されるものではない。 First, the photocatalyst stock solution produced in step S2 is mixed with the photocatalyst stock solution produced in step S1 (step S31), and if necessary, this photocatalyst stock solution is stirred, so that the titanium oxide and the spherical oxidation are mixed. Titanium is bonded (step S32). At this time, the treatment of heating the photocatalyst stock solution is unnecessary, and the stirring conditions such as the stirring speed and the stirring time are not particularly limited.
ここで、既述のように、光触媒原液内の酸化チタンは、ペルオキソ基で修飾されているので、光触媒原液中で分散しているので、この状態を維持しながら光触媒原液に対して光触媒原体を添加するとよい。 Here, as described above, since the titanium oxide in the photocatalyst stock solution is modified with a peroxo group, it is dispersed in the photocatalyst stock solution, so that the photocatalyst stock is maintained with respect to the photocatalyst stock solution while maintaining this state. May be added.
このためには、ペルオキソ基の減少を回避する、又は、光触媒原液中における上記分散に寄与するアンモニウイオン濃度などの不純物の減少を回避するとよい。具体的には、ペルオキソチタン酸の濃度が例えば５ｗ％以下とならないようにする、又は、アンモニウムイオンなど不純物が例えば１００ｐｐｍ以下とならないようする。 For this purpose, it is preferable to avoid a decrease in peroxo groups or a decrease in impurities such as ammonium ion concentration contributing to the dispersion in the photocatalyst stock solution. Specifically, the concentration of peroxotitanic acid is not set to 5 w% or less, or impurities such as ammonium ions are set to 100 ppm or less, for example.
また、既述のように、光触媒原液内の酸化チタンと光触媒原体の酸化チタンとの双方ともに、１個以上のＯＨ基を有している。このため、両酸化チタンは、互いのＯＨ基部分で水素結合がなされる。つまり、ＯＨ基が置換基となる。もっとも、置換基は、ＯＨ基に限定されるものではない点に留意されたい。 Further, as described above, both of the titanium oxide in the photocatalyst stock solution and the titanium oxide of the photocatalyst base have one or more OH groups. For this reason, both titanium oxides are hydrogen-bonded at the OH group portion of each other. That is, the OH group becomes a substituent. However, it should be noted that the substituent is not limited to the OH group.
ところで、一般的な球型酸化チタンは非水系で製造され、鏃型酸化チタンは水系で製造されている。したがって、これらは、理論的には結合しない。そこで、本発明者は、これらを結合させるべく、例えばＯＨ基を含む球型酸化チタンを選択した。この結果、上記のように、球型酸化チタンと鏃型酸化チタンとを、ＯＨ基を通じて相互に結合することが可能となる。 By the way, general spherical titanium oxide is manufactured in a non-aqueous system, and vertical titanium oxide is manufactured in an aqueous system. Thus, they do not combine theoretically. Therefore, the present inventor has selected, for example, spherical titanium oxide containing an OH group in order to bond them. As a result, as described above, the spherical titanium oxide and the cage titanium oxide can be bonded to each other through the OH group.
図４は、図１のステップＳ３において製造された光触媒含有液を、透過型電子顕微鏡を介して撮影した図面代用写真である。球型酸化チタンの大半は、光触媒原液中の鏃型酸化チタンと結合される。なお、所要の振動等を光触媒原液に加えても、球型酸化チタンと鏃型酸化チタンとの分離は確認されなかった。 FIG. 4 is a drawing-substituting photograph obtained by photographing the photocatalyst-containing liquid produced in step S3 of FIG. 1 through a transmission electron microscope. Most of the spherical titanium oxide is combined with saddle type titanium oxide in the photocatalyst stock solution. In addition, even when the required vibration or the like was added to the photocatalyst stock solution, separation of spherical titanium oxide and saddle type titanium oxide was not confirmed.
図５は、球型の光触媒粒子による光触媒膜表面の電子・正孔の再結合速度と、本実施形態の光触媒含有液を塗布乾燥させた光触媒膜表面の電子・正孔の再結合速度との測定結果を示すものである。この測定は、フェムト秒レーザーパルスの拡散反射スペクトル（ＰＰ−ＤＲＳ）法を採用している。図５の縦軸はΔオプティカルデンシティ、横軸は時間（ピコセコンド）を示している。 FIG. 5 shows the recombination rate of electrons and holes on the surface of the photocatalyst film by spherical photocatalyst particles and the recombination rate of electrons and holes on the surface of the photocatalyst film coated and dried with the photocatalyst-containing liquid of this embodiment. The measurement results are shown. This measurement employs a diffuse reflection spectrum (PP-DRS) method of femtosecond laser pulses. In FIG. 5, the vertical axis represents Δ optical density, and the horizontal axis represents time (picosecond).
図５に示すように、球型の光触媒側では２０ピコセコンド経過時にほとんどの電子・正孔の再結合が完了している（ｂ）。一方、本実施形態に係る光触媒側では２０ピコセコンド経過時にも半分以上の電子・正孔の再結合が完了していない（ａ）。これは、本実施形態に係る光触媒側では、電子・正孔の再結合速度が遅いことを意味している。 As shown in FIG. 5, on the spherical photocatalyst side, most of the recombination of electrons and holes is completed when 20 picoseconds have elapsed (b). On the other hand, on the photocatalyst side according to the present embodiment, recombination of more than half of electrons and holes is not completed even when 20 picoseconds have elapsed (a). This means that the recombination rate of electrons and holes is slow on the photocatalyst side according to the present embodiment.
図５に示す測定結果と以下の数式（１）とを用いて、電子濃度を算出した。 The electron concentration was calculated using the measurement results shown in FIG. 5 and the following mathematical formula (1).
電子濃度＝時間ゼロでの電子濃度／１＋時刻ゼロでの電子濃度×電子・正孔の再結合の二次速度定数×時間＋ベースライン （１） Electron concentration = electron concentration at time zero / 1 + electron concentration at time zero × secondary rate constant of electron-hole recombination × time + baseline (1)
なお、球型の光触媒側の電子濃度は約１０×１０１２ｃｍ３／ｓ、本実施形態の光触媒側の電子濃度は約１×１０１２ｃｍ３／ｓであった。このように、約１０倍程度の電子濃度の相違が確認された。これは、実施形態に係る光触媒性が、球状の光触媒粒子しか用いていない場合の光触媒性に比して１０倍優れていることを意味する。 The electron concentration on the spherical photocatalyst side was about 10 × 10 12 cm 3 / s, and the electron concentration on the photocatalyst side of this embodiment was about 1 × 10 12 cm 3 / s. Thus, a difference in electron concentration of about 10 times was confirmed. This means that the photocatalytic property according to the embodiment is 10 times better than the photocatalytic property when only spherical photocatalytic particles are used.
すなわち、電子と正孔との「再結合速度」が遅いことは、光触媒性が優れていることと同義である。「再結合速度」を決定するパラメータは、「B. Ohtani, S.-W. Zhang, S.-i. Nishimoto and T. Kagiya, J. Photochem. Photobiol.,A: Chem., 64, 223 (1992)」、「B. Ohtani and S.-i. Nishimoto, J. Phys. Chem., 97, 920 (1993)」に記載されているように、光触媒粒子の結晶性、及び、光触媒粒子の径（表面積）である。 That is, the slow “recombination rate” between electrons and holes is synonymous with excellent photocatalytic properties. Parameters for determining the “recombination rate” are as follows: “B. Ohtani, S.-W. Zhang, S.-i.Nishimoto and T. Kagiya, J. Photochem. Photobiol., A: Chem., 64, 223 ( 1992), “B. Ohtani and S.-i.Nishimoto, J. Phys. Chem., 97, 920 (1993)”, the crystallinity of the photocatalyst particles and the diameter of the photocatalyst particles (Surface area).
アモルファス状態の光触媒の高結晶化を実現しようとする場合には、その阻害要因となる不純物をゼロに近くし、かつ、結晶化のための十分な時間を確保することが必要である。このため、本願発明の場合には、既述のように、不純物除去のために、純水、イオン交換水、蒸留水などで水洗し、例えば２時間〜１５時間、６５℃〜４００℃の温度で加熱している。すなわち、「扁平形状」の光触媒粒子を用いると、「再結合速度」に寄与する、光触媒の高結晶化を実現できる。 In order to achieve high crystallization of an amorphous photocatalyst, it is necessary to reduce the impurities that are an impediment to near zero and to secure sufficient time for crystallization. For this reason, in the case of the present invention, as described above, in order to remove impurities, it is washed with pure water, ion-exchanged water, distilled water, etc., for example, for 2 hours to 15 hours, at a temperature of 65 ° C. to 400 ° C. It is heated with. That is, when “flat” photocatalyst particles are used, high crystallization of the photocatalyst contributing to the “recombination rate” can be realized.
ここで、光触媒粒子の径が小さいほど光触媒粒子の表面積が大きくなり、その結果、光触媒粒子の表面に吸着可能な分子数が増加し、触媒活性が高くなる。その一方で、「J. Phys. Chem., 99,16655(1995)」に記載されているように、光触媒粒子の粒径が２ｎｍ以下になると、電子と正孔との対再結合が生じやすくなるので触媒活性が低下するとも言われている。 Here, the smaller the diameter of the photocatalyst particle, the larger the surface area of the photocatalyst particle. As a result, the number of molecules that can be adsorbed on the surface of the photocatalyst particle increases and the catalytic activity increases. On the other hand, as described in “J. Phys. Chem., 99, 16655 (1995)”, when the particle size of the photocatalyst particles is 2 nm or less, pair recombination of electrons and holes is likely to occur. Therefore, it is said that the catalytic activity is lowered.
本実施形態では、「扁平形状」の光触媒粒子の大きさが５ｎｍ〜３０ｎｍとばらついている。ただし、この光触媒粒子には、５ｎｍ以下の結晶化が不完全なものもある。この結果、２ｎｍ以下の大きさの光触媒粒子、上記対再結合を生じさせて、触媒活性が低下する場合がある。 In the present embodiment, the size of the “flat” photocatalyst particles varies from 5 nm to 30 nm. However, some of the photocatalyst particles have incomplete crystallization of 5 nm or less. As a result, the photocatalytic particles having a size of 2 nm or less may cause the above-described recombination, which may reduce the catalytic activity.
このデメリットは、「立体形状」の光触媒粒子を用いることで解消することができる。すなわち、「立体的形状」の光触媒粒子は、径の平均的な大きさが６ｎｍであり、しかも径の大きさのばらつきが少ない。このため、「立体形状」の光触媒粒子と「扁平形状」の光触媒粒子とが結合された光触媒粒子は、相対的に、２ｎｍ以下の大きさのものが少なくなる。すなわち、各々の径の大きさが６ｎｍの光触媒粒子を、５ｎｍ〜３０ｎｍの大きさの光触媒粒子とともに用いることで、対再結合の発生原因である２ｎｍ以下の大きさの光触媒粒子の割合を少なくし、デメリットを低下させている。 This disadvantage can be eliminated by using “three-dimensional” photocatalyst particles. That is, the “three-dimensional shape” photocatalyst particles have an average diameter of 6 nm, and the variation in the diameter is small. For this reason, the number of photocatalyst particles in which “three-dimensional” photocatalyst particles and “flat” photocatalyst particles are combined is relatively less than 2 nm. That is, by using photocatalyst particles having a diameter of 6 nm together with photocatalyst particles having a size of 5 nm to 30 nm, the proportion of photocatalyst particles having a size of 2 nm or less, which is the cause of recombination, is reduced. , Has reduced the disadvantages.
（比較例）
１．光触媒原液のみを基板に塗布して乾燥させた後に、当該基板表面を電子顕微鏡を用いて観察したところ、表面に付着した酸化チタンには、平均的に約６０％の気孔率が確認された。
(Comparative example)
1. After only applying the photocatalyst stock solution to the substrate and drying it, the surface of the substrate was observed using an electron microscope. As a result, the titanium oxide adhering to the surface was confirmed to have an average porosity of about 60%.
２．球型酸化チタンを蒸留水に混ぜてから、基板に塗布して乾燥させた後に、当該基板表面を電子顕微鏡を用いて観察したところ、表面に付着した酸化チタンには、平均的に約７０％の気孔率が確認された。 2. After the spherical titanium oxide was mixed with distilled water, applied to the substrate and dried, the surface of the substrate was observed using an electron microscope. As a result, the average amount of titanium oxide adhering to the surface was about 70%. The porosity was confirmed.
３．本実施形態に係る光触媒含有液を基板に塗布して乾燥させた後に、当該基板表面を電子顕微鏡を用いて観察したところ、表面に付着した酸化チタンには、平均的に約３０％の気孔率が確認された。気孔率が５０％を超える部分は確認されなかった。 3. After the photocatalyst-containing liquid according to the present embodiment was applied to a substrate and dried, the surface of the substrate was observed using an electron microscope. As a result, the titanium oxide adhered to the surface had an average porosity of about 30%. Was confirmed. The part where the porosity exceeds 50% was not confirmed.
また、本実施形態に係る光触媒含有液を基板に塗布して乾燥させた光触媒膜での光触媒結晶の配向性が高いことが確認された。さらに、光触媒膜の強度が優れていることも確認できた。 It was also confirmed that the photocatalytic crystal was highly oriented in the photocatalyst film obtained by applying the photocatalyst-containing liquid according to this embodiment to a substrate and drying it. Furthermore, it was confirmed that the strength of the photocatalytic film was excellent.
なお、本実施形態に係る光触媒含有液内における、２種類の形状の酸化チタンの混合割合を、約３：７，約５：５，約７：３など種々変更しても、気孔率に大差はなかった。 Even if the mixing ratio of the two types of titanium oxide in the photocatalyst-containing liquid according to the present embodiment is variously changed, such as about 3: 7, about 5: 5, and about 7: 3, the porosity is greatly different. There was no.
ちなみに、光触媒含有液における球状の酸化チタンの含有割合が高まるに連れて、鑓状の酸化チタンと球状の酸化チタンとが結合状態にある酸化チタンが重くなり、これが光触媒含有液中に沈殿することになった。結局のところ、鑓状の酸化チタンと球状の酸化チタンとの割合は、約３：７乃至約７：３が好ましく、約５：５が最良であることがわかった。 By the way, as the content of spherical titanium oxide in the photocatalyst-containing liquid increases, the titanium oxide in a state where the cage-like titanium oxide and the spherical titanium oxide are combined becomes heavier, and this precipitates in the photocatalyst-containing liquid. Became. After all, it has been found that the ratio of cage-like titanium oxide to spherical titanium oxide is preferably about 3: 7 to about 7: 3, and most preferably about 5: 5.
なお、本実施形態では、主として、光触媒含有体として酸化チタン含有液を例に説明したが、液状に限定されず、ゲル状、ゾル状のものであってもよい。また、光触媒活性物質は、酸化チタン（ＴｉＯ２）のみならず、Ｆｅ２Ｏ３、Ｃｕ２Ｏ、Ｉｎ２Ｏ３、ＷＯ３、Ｆｅ２ＴｉＯ３、ＰｂＯ、Ｖ２Ｏ５、ＦｅＴｉＯ３、Ｂｉ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ３、ＳｒＴｉＯ３、ＺｎＯ、ＢａＴｉＯ３、ＣａＴｉＯ３、ＫＴａＯ３、ＳｎＯ２、ＺｒＯ２、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＣｄＳｅ、ＧａＰ、ＣｄＳ、ＺｎＳなどとしてもよい。 In this embodiment, the titanium oxide-containing liquid is mainly described as an example of the photocatalyst-containing body. However, the liquid is not limited to a liquid and may be in a gel form or a sol form. Photocatalytic active materials include not only titanium oxide (TiO 2 ) but also Fe 2 O 3 , Cu 2 O, In 2 O 3 , WO 3 , Fe 2 TiO 3 , PbO, V 2 O 5 , FeTiO 3 , Bi. 2 O 3 , Nb 2 O 3 , SrTiO 3 , ZnO, BaTiO 3 , CaTiO 3 , KTaO 3 , SnO 2 , ZrO 2 , Si, GaAs, CdSe, GaP, CdS, ZnS, or the like may be used.
つぎに、光触媒コーティング剤用バインダー液なす無機系ポリマー液について説明する。無機系ポリマー液は、アモルファスシリカ及びシリコーンといった無機系樹脂を主成分としており、分散媒には水を用いている。このような無機系ポリマー液は、低温加熱や光照射によって緻密化し、膜硬度を増大させ、無定形の無機ポリマー膜を形成する。そして、このようにして形成される膜は完全な無機膜であって、薄膜でありながら硬度、付着性、耐酸性、耐アルカリ性、耐揮発油性、耐洗剤性異、耐候性に優れる。とりわけ、塗布対象表面への水分の浸透、接触を妨げる膜として、塗布対象が錆びたり、侵されたりすることを防ぐ効果を奏するものである。
なお、以上のことは、無機系ポリマー液に光触媒粒子を含む液体を混合してなる光触媒コーティング剤用バインダー液を用いた場合においても同様である。この場合には無定形の酸化チタンと無定形の無機ポリマーとからなる無機膜が形成されることになるところ、光触媒効果と相俟って防錆・防食効果が更に発揮されることになる。
Next, the inorganic polymer liquid formed by the binder liquid for the photocatalyst coating agent will be described. The inorganic polymer liquid is mainly composed of an inorganic resin such as amorphous silica and silicone, and water is used as a dispersion medium. Such an inorganic polymer liquid is densified by low temperature heating or light irradiation to increase the film hardness and form an amorphous inorganic polymer film. And the film | membrane formed in this way is a perfect inorganic film | membrane, Comprising: Although it is a thin film, it is excellent in hardness, adhesiveness, acid resistance, alkali resistance, volatile oil resistance, detergent resistance difference, and weather resistance. In particular, as a film that prevents the penetration and contact of moisture to the surface of the application target, the effect of preventing the application target from being rusted or attacked is achieved.
The same applies to the case where a binder solution for a photocatalyst coating agent obtained by mixing a liquid containing photocatalyst particles with an inorganic polymer solution is used. In this case, an inorganic film composed of amorphous titanium oxide and an amorphous inorganic polymer is formed. In combination with the photocatalytic effect, the antirust and anticorrosive effects are further exhibited.
具体的には、この無機系ポリマー液は、アモルファスシリカを約０．５％〜約２％、シリコーンを約０．５％〜約５％、それぞれ含み、残りは水としている。このため、単体で、又は光触媒粒子を含む液体とともに、完全な無機膜を形成することができる。なお、当該無機系ポリマー液には、必要に応じて、０．０１％〜０．０５％程度の無機系の表面活性剤を含めてもよい。このような無機系ポリマー液は、無機１００％で水性１液型の光触媒コーティング剤用バインダー液又はその前駆体となる。 Specifically, this inorganic polymer liquid contains about 0.5% to about 2% of amorphous silica, about 0.5% to about 5% of silicone, and the rest is water. For this reason, a complete inorganic film can be formed alone or with a liquid containing photocatalyst particles. The inorganic polymer liquid may contain about 0.01% to 0.05% of an inorganic surfactant as necessary. Such an inorganic polymer liquid becomes a 100% inorganic 100% aqueous one-component binder liquid for a photocatalyst coating agent or a precursor thereof.
このような条件の無機系ポリマー液は、乳白色をしており、１２０℃で６０分間加温した状態での固形分％は３．０〜３．５、ｐＨが１０〜１２、液温２５℃での比重は約１．０である。 The inorganic polymer liquid under such conditions is milky white, the solid content% in the state heated at 120 ° C. for 60 minutes is 3.0 to 3.5, the pH is 10 to 12, and the liquid temperature is 25 ° C. The specific gravity at is about 1.0.
つづいて、既述の光触媒粒子を含む液体に対して、無機系ポリマー液を、約１：１の割合で投入し、混合する。具体的には、常温下で例えば１００ｒｐｍ〜７００ｒｐｍ程度の回転数で撹拌しながら、この混合を行えばよい。もっとも、加温下で行ってもよいし、投入時の撹拌を割愛することもできる。なお、撹拌時間は、無機系ポリマー液の投入速度、撹拌翼のサイズ等にもよるが、常温下であれば、例えば、光触媒粒子を含む液体と無機系ポリマー液との総量が４０ｋＬ程度の場合であれば、３０分程度とすればよい。 Subsequently, the inorganic polymer liquid is added at a ratio of about 1: 1 to the liquid containing the photocatalyst particles described above and mixed. Specifically, this mixing may be performed at room temperature with stirring at, for example, about 100 rpm to 700 rpm. However, it may be performed under heating, and stirring at the time of charging can be omitted. The stirring time depends on the input speed of the inorganic polymer liquid, the size of the stirring blade, etc., but at room temperature, for example, when the total amount of the liquid containing the photocatalyst particles and the inorganic polymer liquid is about 40 kL If so, it may be about 30 minutes.
また、光触媒コーティング剤用バインダー液には、Ａｇ、Ｃｕ、Ｚｎのような金属を添加することができる。このような金属が添加された表面層は、表面に付着した細菌や黴や藻を暗所でも死滅させることができ、よって抗菌性をより向上させることができる。添加量は、光触媒粒子を含む液体と無機系ポリマー液との総量に対して１％〜５％程度でよい。 Moreover, metals such as Ag, Cu, and Zn can be added to the binder liquid for the photocatalyst coating agent. The surface layer to which such a metal is added can kill bacteria, sputum and algae attached to the surface even in the dark, and thus can further improve antibacterial properties. The addition amount may be about 1% to 5% with respect to the total amount of the liquid containing the photocatalyst particles and the inorganic polymer liquid.
さらに、光触媒コーティング剤用バインダー液には、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｏｓのような白金族金属を添加することができる。このような金属が添加された表面層は、光触媒の酸化還元活性を増強でき、有機物汚れの分解性、有害気体や悪臭の分解性を向上させることができる。添加量は、１ｗｔ％〜５ｗｔ％程度でよい。 Furthermore, platinum group metals such as Pt, Pd, Ru, Rh, Ir, and Os can be added to the binder solution for the photocatalyst coating agent. The surface layer to which such a metal is added can enhance the redox activity of the photocatalyst, and can improve the degradability of organic contaminants and the decomposability of harmful gases and odors. The amount added may be about 1 wt% to 5 wt%.
光触媒コーティング剤用バインダー液は、無機であることから塗料との間で干渉が生じることなく、金属の防錆・防腐効果を得ることできる。 Since the binder liquid for a photocatalyst coating agent is inorganic, it can obtain an antirust / preservative effect of metal without causing interference with the paint.
さらに、無機系ポリマー液に光触媒粒子を含む液を混合することにより製造した光触媒コーティング剤用バインダー液を、塗布対象に対して塗布してみたところ、光触媒コーティング剤用バインダー液は、塗布対象側に無機系ポリマー液が相対的に多く、表面側に光触媒粒子を含む液体が相対的に多くなるといった傾斜構造が確認できた。 このため、塗布対象として、所要の塗料が塗工済みの金属を選択し、ここに光触媒コーティング剤用バインダー液を塗布することによってバインダー層を形成した場合には、光触媒コーティング剤用バインダー液は無機であることから塗料との間で干渉が生じることなく、金属の防錆・防腐効果を得ることでき、また、光触媒コーティングとの間では同じ光触媒粒子を含んでいるため親和性が高く、高い密着性を得ることができる。 Furthermore, when a photocatalyst coating agent binder liquid produced by mixing a liquid containing photocatalyst particles with an inorganic polymer liquid was applied to an application target, the photocatalyst coating agent binder liquid was applied to the application target side. An inclined structure in which the amount of the inorganic polymer liquid was relatively large and the liquid containing the photocatalyst particles on the surface side was relatively large was confirmed. For this reason, when a metal to which the required paint has been applied is selected as an application target and a binder layer is formed by applying a binder liquid for the photocatalyst coating agent, the binder liquid for the photocatalyst coating agent is inorganic. Therefore, it is possible to obtain anti-corrosion and anti-corrosion effects of metals without causing interference with the paint, and it has high affinity and high adhesion because it contains the same photo-catalyst particles with the photo-catalyst coating. Sex can be obtained.
つぎに、本実施形態の光触媒コーティング剤用バインダー液を用いた光触媒コーティングの施工例について説明する。ここでは、本実施形態の光触媒コーティング剤用バインダー液として防水性を有する無機系ポリマー液であって、アモルファスシリカとシリコーンと含むものに光触媒粒子を含む液体を混合したものを、その塗布対象として空調室外機をそれぞれ選択した場合を例に説明する。 Below, the construction example of the photocatalyst coating using the binder liquid for photocatalyst coating agents of this embodiment is demonstrated. Here, an inorganic polymer liquid having a waterproof property as a binder liquid for the photocatalyst coating agent of the present embodiment, which is a mixture of amorphous silica and silicone and a liquid containing photocatalyst particles, is applied as an air-conditioning target. An example in which each outdoor unit is selected will be described.
エアーコンディショナーなどの空調機は、一般的なオフィスビル、卸売・小売店、飲食店における消費電力の約４５％〜５０％を占めている（資源エネルギー庁推計）。そして、空調機の消費電力の多くは、その室外機の設置環境に左右される。 Air conditioners such as air conditioners account for about 45% to 50% of power consumption in general office buildings, wholesale / retail stores and restaurants (estimated by the Agency for Natural Resources and Energy). And much of the power consumption of an air conditioner is influenced by the installation environment of the outdoor unit.
しかし、室外機は、設置に関して日陰に設置するなどの設置基準が設けられているものの、ビルの屋上等に設置されることが多く、その設置基準を遵守することが困難であるということが現状である。そうすると、設置基準を満足しない空調機に対して、何らかの節電対策をすることが現実的である。 However, although outdoor units have installation standards such as installation in the shade, they are often installed on the rooftops of buildings, and it is difficult to comply with the installation standards. It is. Then, it is realistic to take some power saving measures for air conditioners that do not satisfy the installation standards.
空調機は、散水などによる気化熱を利用して冷却すると、効率よく節電することが知られている。しかし、室外機は、その多くが、鉄、アルミニウム、銅といった金属類から構成されているため、散水によってこれらが腐食しやすいといった問題がある。 It is known that an air conditioner efficiently saves power when cooled by using heat of vaporization caused by watering or the like. However, many of the outdoor units are made of metals such as iron, aluminum, and copper, so that there is a problem that they are easily corroded by watering.
そこで、本実施形態では、室外機の内外に対して、光触媒コーティング剤用バインダー液を塗布することによってバインダー層を形成し、その後に、バインダー層に対して光触媒活性が得られる光触媒粒子を含む液体を塗布することで光触媒コーティングを形成し、散水による室外機の防錆・防腐を実現している。 Therefore, in the present embodiment, a liquid containing a photocatalyst particle capable of forming a binder layer by applying a binder liquid for a photocatalyst coating agent to the inside and outside of the outdoor unit and then obtaining photocatalytic activity for the binder layer. The photocatalyst coating is formed by applying, and rust prevention / preservation of the outdoor unit by watering is realized.
なお、室外機は、その周辺をポリプロピレン製などの遮光ネットで覆うことで、直射日光を避けるとよい。そして、遮光ネットで覆われた空間に対して霧状に散水をするとよい。こうすると、室外機周辺が少量の散水で高湿となるので、気化熱による節電効果を高めることができる。 In addition, it is good for an outdoor unit to avoid direct sunlight by covering the periphery with a light-shielding net made of polypropylene or the like. And it is good to water the mist in the space covered with the light-shielding net. If it carries out like this, since the surroundings of an outdoor unit will become high humidity with a small amount of sprinkling, the power-saving effect by heat of vaporization can be heightened.
以上、本実施形態では、光触媒コーティング剤用バインダー液の塗布対象として空調室外機を選択した場合を例に説明したが、塗布対象は空調室外機に限定されず、例えば、屋外に置かれる、自転車、オートバイなどの乗り物のように防錆・防腐をしたいものを対象とすることができる。もっというと、光触媒コーティングができる限り、特に限定されるものではない。塗布対象の材料としては、例えば、木、紙を含む有機材料、金属を含む無機材料、及び、これらの混合物或いは化合物など様々なものが挙げられる。 As described above, in the present embodiment, the case where the air-conditioning outdoor unit is selected as the application target of the binder liquid for the photocatalyst coating agent has been described as an example. However, the application target is not limited to the air-conditioning outdoor unit, for example, a bicycle placed outdoors. It can be used for vehicles that want to be rusted and preserved, such as motorcycles. More specifically, it is not particularly limited as long as the photocatalytic coating can be formed. Examples of the material to be applied include various materials such as wood, organic materials including paper, inorganic materials including metal, and mixtures or compounds thereof.
例えば、有機材料としては、塩化ビニル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、アクリル樹脂、ポリアセタール、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、エチレン−ビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）樹脂、メラミン樹脂等の合成樹脂材料、天然、合成もしくは半合成の繊維材料および繊維製品が挙げられるが、特に透明性、強度、価格面でバランスの良いポリエチレンテレフタレートが一般的には好ましい。 Examples of organic materials include vinyl chloride resin, polyethylene, polypropylene, polycarbonate, acrylic resin, polyacetal, fluorine resin, silicone resin, ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA), acrylonitrile-butadiene rubber (NBR), polyethylene terephthalate ( PET), ethylene-vinyl alcohol copolymer (EVOH), polyimide resin, polyphenylene sulfide (PPS), acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) resin, synthetic resin material such as melamine resin, natural, synthetic or semi-synthetic fiber material In particular, polyethylene terephthalate having a good balance in terms of transparency, strength, and price is generally preferable.
塗布対象が有機材料からなる場合には、予め、塗布対象を表面活性化処理しておくことが好ましい。この処理により、塗布対象への濡れ性および塗工性が向上する。表面活性化処理としては、例えば、コロナ処理、常圧（もしくは大気圧）プラズマ処理、低圧低温プラズマ処理、易接着処理などを用いることができる。 When the application target is made of an organic material, it is preferable to subject the application target to surface activation treatment in advance. By this treatment, the wettability and coating property to the application target are improved. As the surface activation treatment, for example, corona treatment, normal pressure (or atmospheric pressure) plasma treatment, low-pressure low-temperature plasma treatment, easy adhesion treatment, or the like can be used.
無機材料としては、例えば、ガラス、セラミック材料等が挙げられる。これらはタイル、碍子、ミラー等の様々な形に製品化されうる。また、無機材料としては金属が挙げられる。これには、鋳鉄、鋼材、鉄、鉄合金、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ニッケル合金、亜鉛ダイキャスト等が含まれ、それらはメッキが施され、有機塗料が塗布されていてもよい。また、無機または有機の材料表面に施された金属メッキ被覆であってもよい。 Examples of inorganic materials include glass and ceramic materials. These can be commercialized in various forms such as tiles, insulators, mirrors and the like. Moreover, a metal is mentioned as an inorganic material. This includes cast iron, steel, iron, iron alloy, aluminum, aluminum alloy, nickel, nickel alloy, zinc die cast, etc., which may be plated and coated with organic paint. Further, it may be a metal plating coating applied to the surface of an inorganic or organic material.
Claims (6)
前記無機系ポリマー液は、アモルファスシリカとシリコーンとを含む、
光触媒コーティング剤用バインダー液。 A binder liquid for a photocatalyst coating agent containing an inorganic polymer liquid having waterproof properties,
The inorganic polymer liquid contains amorphous silica and silicone,
Binder liquid for photocatalyst coating agent.
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