JP2021087937A - 親水性材料及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】紫外光に限られず可視光によってもコーティングした基材の表面を親水性にする作用を長期間にわたって持続させることができる親水性材料を提供すること。【解決手段】本発明では、親水性材料において、酸化チタンと酸化タングステンとの複合結晶を含有することにした。また、スルホン酸又は／及びケイ酸とペルオキソチタン溶液とを含有することにした。また、本発明では、親水性材料の製造方法において、チタン酸水溶液とタングステン酸水溶液とを混合した後に、水熱処理することで酸化チタンと酸化タングステンとを複合結晶化させることにした。また、前記水熱処理した後に、スルホン酸又は／及びケイ酸とペルオキソチタン溶液とを添加することにした。【選択図】なし
Description
本発明は、親水性材料及びその製造方法に関するものである。
従来より、酸化チタンは、紫外線の作用によって脱臭や殺菌などに加えて防曇といった効能を発揮することが広く知られている。
そのため、水蒸気などによって曇りやすいガラスや鏡などの表面に酸化チタンをコーティングして曇りを止めることが行われている（たとえば、特許文献１参照）。
ところが、酸化チタンは、紫外線が照射されることで防曇作用（コーティングされたガラスや鏡などの基材の表面を親水性にする作用）を発揮するため、屋内などの紫外線照射量が少ない場所においては、十分な紫外線が照射されずに防曇効果があまり得られないおそれがあった。
そのため、可視光によっても基材の表面を親水性にする作用が長期間にわたって持続する材料の開発が望まれていた。
そこで、請求項１に係る本発明では、親水性材料において、酸化チタンと酸化タングステンとの複合結晶を含有することにした。
また、請求項２に係る本発明では、前記請求項１に係る本発明において、スルホン酸又は／及びケイ酸とペルオキソチタン溶液とを含有することにした。
また、請求項３に係る本発明では、親水性材料の製造方法において、チタン酸水溶液とタングステン酸水溶液とを混合した後に、水熱処理することで酸化チタンと酸化タングステンとを複合結晶化させることにした。
また、請求項４に係る本発明では、前記請求項３に係る本発明において、前記水熱処理した後に、スルホン酸又は／及びケイ酸とペルオキソチタン溶液とを添加することにした。
そして、本発明では、以下に記載する効果を奏する。
すなわち、本発明では、酸化チタンと酸化タングステンとの複合結晶を含有しているために、可視光によってもコーティングした基材の表面を親水性にする作用を長期間にわたって持続させることができる。
特に、スルホン酸又は／及びケイ酸とペルオキソチタン溶液とを含有させた場合には、コーティングする基材の表面への接着性が向上するとともに、透明性に優れており基材の表面が薄く曇った状態となることがなく、基材本来の表面の色や模様や反射を表出させることができる。
以下に、本発明に係る親水性材料及びその製造方法について具体的に説明する。
本発明に係る親水性材料は、酸化チタンと酸化タングステンとの複合結晶を含有する（主成分とする）コーティング剤などとして利用される材料である。
酸化チタンと酸化タングステンとの複合結晶は、たとえば、チタン酸水溶液とタングステン酸水溶液とを混合した後に、水熱処理することで酸化チタンと酸化タングステンとを複合結晶化させて製造することができる。
チタン酸水溶液としては、たとえば、ペルオキソチタン酸溶液、又は、ペルオキソ基を含むアナターゼゾルを使用することができ、チタンを含む水溶液に、塩基性物質を滴下し、水酸化チタンを沈殿させた後、過酸化水素水を添加して得られるペルオキソチタン酸溶液、又は、８０℃以上において加熱処理或いはオートクレーブ中において加熱処理して得られるペルオキソ基を含むアナターゼゾルを生成することができる。
タングステン酸水溶液としては、たとえば、三酸化タングステンの水和物の水溶液などのタングステンを含むオキソ酸溶液を使用することができる。
水熱反応は、たとえば、オートクレーブ中にチタン酸水溶液とタングステン酸水溶液と水とを所定の比率で入れて加熱することで行わせることができる。
このチタン酸水溶液とタングステン酸水溶液との水熱反応によって、高温高圧の熱水の存在下で酸化チタンと酸化タングステンとを複合結晶化させることができる。
酸化チタンと酸化タングステンとの複合結晶は、そのまま光触媒材料として利用することができる。
この酸化チタンと酸化タングステンとの複合結晶をコーティング剤として利用する場合には、基材表面への接着性を向上させるために、ケイ酸やスルホン酸のいずれか一種又は両方を添加することが好ましく、透明性を有するスルホン酸がより好ましい。この場合に、ケイ酸又は／及びスルホン酸とともにペルオキソチタン溶液とともに添加すると、基材表面への接着性や耐水性が向上する。
なお、基材としては、多種多様なものを用いることができ、たとえば、金属やコンクリートやガラスや鉱石やプラスチックや布などの材料を用いることができ、その用途も、各種壁材やガラスなどの建築基材でもよく、各種宝石やプラスチックなどの装身具でもよい。また、基材の表面にコーティング剤を付着させる方法としては、多種多様なものを用いることができ、たとえば、基材の表面にコーティング剤を刷毛で塗布してもよく、基材の表面にコーティング剤を噴霧してもよく、基材をコーティング剤に浸漬させてもよい。
特に、酸化チタンと酸化タングステンとの複合結晶は、紫外線によって酸化チタンが光触媒活性され、可視光線によって酸化タングステンが光触媒活性されるため、屋外などの紫外線や可視光線が多量に照射される場所に限られず、屋内などの紫外線の照射が十分でない場所でも光触媒として機能させることができる。また、単結晶とは異なり複合結晶となっているために、長期間にわたって光触媒としての機能（親水性）を持続させることができる。そのため、特に室内のガラスや鏡などの防曇剤として有効に利用することができる。
以上に説明したように、本願発明に係る親水性材料は、酸化チタンと酸化タングステンとの複合結晶を含有しているために、紫外線によって酸化チタンが光触媒活性されるとともに、可視光線によって酸化タングステンが光触媒活性され、屋外などの紫外線や可視光線が多量に照射される場所に限られず、屋内などの紫外線の照射が十分でない場所でも光触媒として機能し、紫外光に限られず可視光によってもコーティングした基材の表面を親水性にする作用を長期間にわたって持続させることができる。
特に、スルホン酸又は／及びケイ酸とペルオキソチタン溶液とを含有させた場合には、コーティングする基材の表面への接着性が向上するとともに、透明性に優れており基材の表面が薄く曇った状態となることがなく、基材本来の表面の色や模様や反射を表出させることができる。
Claims (4)
- 酸化チタンと酸化タングステンとの複合結晶を含有することを特徴とする親水性材料。
- スルホン酸又は／及びケイ酸とペルオキソチタン溶液とを含有することを特徴とする請求項１に記載の親水性材料。
- チタン酸水溶液とタングステン酸水溶液とを混合した後に、水熱処理することで酸化チタンと酸化タングステンとを複合結晶化させたことを特徴とする親水性材料の製造方法。
- 前記水熱処理した後に、スルホン酸又は／及びケイ酸とペルオキソチタン溶液とを添加したことを特徴とする請求項３に記載の親水性材料の製造方法。
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