JP2022041991A - Coated body and coating composition - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、塗装体、およびコーティング組成物に関する。とりわけ、屋外において優れたカビおよび/または藻の繁殖が抑制される機能を発揮する塗装体、およびコーティング組成物に関する。 The present invention relates to a coated body and a coating composition. In particular, it relates to a coating body and a coating composition that exert an excellent function of suppressing the growth of mold and / or algae outdoors.
光に感応することで防カビ機能や、防藻機能を発揮する塗装体として、光触媒粒子を表面層に含む塗装体が知られている。 As a coating body that exhibits an antifungal function and an algae-proofing function by being sensitive to light, a coating body containing photocatalytic particles in the surface layer is known.
光触媒粒子としては、従来、アナターゼ型酸化チタン粒子が広く用いられている。アナターゼ型酸化チタン粒子では、O(2p)軌道により形成される価電子帯と、Ti(3d)により形成される伝導電子帯との間のバンドギャップが3.2eVであり、387nm以下の紫外光が照射されることにより、バンド間遷移に基づく酸化還元反応が生じ、それにより防カビ機能や、防藻機能が発揮されることになる。 Conventionally, anatase-type titanium oxide particles have been widely used as photocatalytic particles. In the anatase-type titanium oxide particles, the band gap between the valence band formed by the O (2p) orbital and the conduction electron band formed by Ti (3d) is 3.2 eV, and ultraviolet light of 387 nm or less. Is irradiated to cause a redox reaction based on the transition between bands, whereby the antifungal function and the antialgal function are exhibited.
また、可視光により、光触媒反応が生じる光触媒も知られている。代表的な物質はルチル型酸化チタンが知られている。ルチル型酸化チタンではO(2p)軌道により形成される価電子帯と、Ti(3d)により形成される伝導電子帯との間のバンドギャップが3.0eVであるため、紫外線のみではなく、波長400~413nmの可視光域の一部も利用できる。 Further, a photocatalyst in which a photocatalytic reaction is caused by visible light is also known. A typical substance is known as rutile-type titanium oxide. In rutile titanium oxide, the band gap between the valence band formed by the O (2p) orbital and the conduction electron band formed by Ti (3d) is 3.0 eV, so not only ultraviolet rays but also wavelengths. Part of the visible light range of 400-413 nm is also available.
一方、酸化セリウムは、紫外線吸収剤として知られている。O(2p)軌道とCe(4f0)軌道とのバンドギャップが3.1eVであることから、400nm未満の紫外線を有効に吸収する。 On the other hand, cerium oxide is known as an ultraviolet absorber. Since the band gap between the O (2p) orbital and the Ce (4f0) orbital is 3.1 eV, ultraviolet rays of less than 400 nm are effectively absorbed.
さらに、近年、酸化セリウムの光触媒特性の研究もなされており、酸素欠損型の酸化セリウムの研究では、バンドギャップが狭窄し、500nm以下の光をバンド間遷移により利用する光触媒性酸化セリウムが報告されている(非特許文献1)。 Furthermore, in recent years, research on the photocatalytic properties of cerium oxide has also been conducted, and in the research on oxygen-deficient cerium oxide, it has been reported that the band gap is narrowed and photocatalytic cerium oxide that utilizes light of 500 nm or less by interband transition is reported. (Non-Patent Document 1).
一方、酸化セリウムの防カビ作用は知られており、特許文献2には、「水と、該水の中に分散された水難溶性のセリウム化合物(A)から選ばれる1種または2種以上とを含有することを特徴とする親水化処理剤」が開示されており、かつ、上記水難溶性のセリウム化合物として、0.01μm~2μmの粒径の酸化セリウムが利用できることが開示されている。 On the other hand, the antifungal effect of cerium oxide is known, and Patent Document 2 states that "one or more selected from water and the poorly water-soluble cerium compound (A) dispersed in the water". A cerium oxide having a particle size of 0.01 μm to 2 μm can be used as the poorly water-soluble cerium compound.
その他の防カビ防藻記述としては、銀や銅のような微生物の繁殖を抑制するような抗菌金属を用いた技術がある(特許文献7)。 Another description of antifungal and algae-proofing includes a technique using an antibacterial metal that suppresses the growth of microorganisms such as silver and copper (Patent Document 7).
アナターゼ型酸化チタン粒子を表面層に含む塗装体では、例えば建築物の北側の外壁のように、表面に到達する紫外線量が充分でない場合が多いため、屋外の防カビ機能や防藻機能が充分に発揮できないことがある。防カビ機能や防藻機能を充分に発揮するには、光触媒活性を高めるために、酸化チタン含有量の増量や厚膜にする必要があるが、その場合、光触媒活性が高まる反面、その強力な酸化力により下地が劣化して、表面層の剥離やチョーキングが発生し、場合により耐候性能が著しく低下することがあった。 A coated body containing anatase-type titanium oxide particles in the surface layer often does not have a sufficient amount of ultraviolet rays reaching the surface, such as the outer wall on the north side of a building, and therefore has sufficient outdoor antifungal and algae-proofing functions. It may not be possible to demonstrate it. In order to fully exert the antifungal and anti-algae functions, it is necessary to increase the titanium oxide content or make a thick film in order to increase the photocatalytic activity. The base material deteriorated due to the oxidizing power, peeling of the surface layer and chalking occurred, and in some cases, the weather resistance performance was significantly deteriorated.
また、ルチル型酸化チタン粒子を表面層に含む塗装体のような、従来知られている可視線光励起の光触媒では、アナターゼ型酸化チタンのような高い光触媒活性を有しないため、場合により屋外の防カビ機能や防藻機能を充分に発揮できないことがある。 In addition, conventionally known photocatalysts of visible ray photoexcitation, such as a coating body containing rutile-type titanium oxide particles in the surface layer, do not have high photocatalytic activity like anatase-type titanium oxide, and thus, in some cases, outdoor protection. It may not be able to fully exert its antifungal function and anti-algae function.
さらに、銀化合物や銅化合物のような抗菌金属成分は降雨にさらされると溶出して無くなり、防カビ防藻効果が消失してしまうことがある。 Further, antibacterial metal components such as silver compounds and copper compounds are eluted and disappear when exposed to rainfall, and the antifungal and algae-proofing effects may be lost.
本発明者らは、今般、酸化チタン粒子と特定の物性の酸化セリウム粒子を混在させることで、耐候性能を向上させることができ、かつ光触媒性の酸化力とは別の作用により、長期に防カビ、防藻性能を発揮することができるとの知見を得た。光触媒性の酸化チタン粒子および特定の酸化セリウム粒子を含有する表面層を備えた塗装体が、紫外光や、日中に太陽光が照射される屋外環境下において、カビおよび/または藻の繁殖を極めて顕著に抑制する事実を確認した。 The present inventors can improve the weather resistance performance by mixing titanium oxide particles and cerium oxide particles having specific physical characteristics, and prevent them for a long period of time by an action different from the photocatalytic oxidizing power. It was found that it can exert antifungal and algae-proofing performance. A coating with a surface layer containing photocatalytic titanium oxide particles and certain cerium oxide particles can grow mold and / or algae in an outdoor environment exposed to ultraviolet light and sunlight during the day. We confirmed the fact that it was extremely significantly suppressed.
本発明は上記事情に鑑みてなされた。その目的は、屋外において優れたカビおよび/または藻の繁殖が抑制される機能を、長期にわたり発揮可能な塗装体およびコーティング組成物を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances. An object of the present invention is to provide a coating body and a coating composition capable of exerting an excellent function of suppressing the growth of mold and / or algae outdoors for a long period of time.
すなわち、本発明による塗装体は、
表面に付着するカビおよび/または藻の繁殖を抑制するための塗装体であって、
基材と、該基材上に形成された表面層とを有し、前記表面層は、光触媒性の酸化チタン粒子および蛍石構造の酸素欠損を有する酸化セリウム粒子を含有してなり、この酸化セリウム粒子は、ラマン分光スペクトルにおいて、Ce-O結合のF2g振動モードに帰属されるピークが、標準物質を測定して得られるCe-O結合のF2g振動モードに帰属されるピークに対して、低波数側に1.0cm-1を超え9.9cm-1未満ずれているものである。この塗装体は、長期にわたり屋外のカビおよび/または藻の繁殖を極めて顕著に抑制する。
That is, the painted body according to the present invention is
A coating body for suppressing the growth of mold and / or algae adhering to the surface.
It has a base material and a surface layer formed on the base material, and the surface layer contains photocatalytic titanium oxide particles and cerium oxide particles having oxygen deficiency in a fluorite structure, and the oxidation thereof. In the cerium particles, in the Raman spectroscopic spectrum, the peak attributed to the F 2g vibration mode of the Ce—O bond is relative to the peak attributed to the F 2g vibration mode of the Ce—O bond obtained by measuring the standard substance. , It is more than 1.0 cm -1 and less than 9.9 cm -1 on the low wave frequency side. This coating extremely significantly suppresses the growth of mold and / or algae outdoors over a long period of time.
また、本発明によるコーティング組成物は、
光触媒性の酸化チタン粒子および蛍石構造の酸素欠損を有する酸化セリウム粒子を含有してなるコーティング組成物であって、
前記酸化セリウム粒子は、ラマン分光スペクトルにおいて、Ce-O結合のF2g振動モードに帰属されるピークが、標準物質を測定して得られるCe-O結合のF2g振動モードに帰属されるピークに対して、低波数側に1.0cm-1を超え9.9cm-1未満ずれているものである。このコーティング組成物を基材上にコーティングしてなる表面層を備えた塗装体は、当該塗装体の表面に付着するカビおよび/または藻の繁殖を抑制する。
Further, the coating composition according to the present invention is
A coating composition comprising photocatalytic titanium oxide particles and cerium oxide particles having oxygen deficiency in a fluorite structure.
In the cerium oxide particles, in the Raman spectroscopic spectrum, the peak attributed to the F 2g vibration mode of the Ce—O bond becomes the peak assigned to the F2g vibration mode of the Ce—O bond obtained by measuring the standard substance. On the other hand, it is more than 1.0 cm -1 and less than 9.9 cm -1 on the low wavenumber side. A coating body provided with a surface layer obtained by coating the coating composition on a substrate suppresses the growth of mold and / or algae adhering to the surface of the coating body.
また本発明によれば、その表面に付着するカビおよび/または藻の繁殖を抑制するための、本発明による塗装体の使用が提供される。 Further, according to the present invention, there is provided the use of a coated body according to the present invention for suppressing the growth of mold and / or algae adhering to the surface thereof.
さらに、その表面に付着するカビおよび/または藻の繁殖が抑制される塗装体の製造における、本発明によるコーティング組成物の使用が提供される。 Further provided is the use of the coating composition according to the invention in the manufacture of a coating in which the growth of mold and / or algae adhering to its surface is suppressed.
上記塗装体におけるカビの繁殖の抑制の作用機序は、従来の光触媒や防カビ剤による機能とは全く異なる特異なものと考えられる。以下に予想されるその機能を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。 The mechanism of action for suppressing the growth of mold in the coated body is considered to be unique and completely different from the functions of conventional photocatalysts and fungicides. The expected functions will be described below, but the present invention is not limited thereto.
例えば、従来の光触媒を利用した技術では、光触媒を単独でカビの胞子に作用させた場合、光触媒励起により生成した活性種の作用により細胞壁や細胞膜は損傷を受け、そのダメージによりカビ胞子を死滅させる。 For example, in the conventional technology using a photocatalyst, when the photocatalyst is allowed to act alone on mold spores, the cell wall and cell membrane are damaged by the action of the active species generated by photocatalytic excitation, and the damage causes the mold spores to die. ..
また、従来のセリウム化合物としての防カビ剤の技術では、重金属であるセリウム金属イオンをカビに作用させてカビの繁殖を抑制する。この場合も、同様にカビ胞子を死滅させる。 Further, in the conventional technology of an antifungal agent as a cerium compound, cerium metal ions, which are heavy metals, act on the mold to suppress the growth of the mold. In this case as well, the mold spores are killed as well.
それに対して本発明の塗装体にあっては、カビ胞子の細胞壁や細胞膜は、その作用を受けても損傷を受けていない。実際、本発明の塗装体に作用させた後にカビ胞子を発芽・繁殖に好適な培地に移し培養したところ、発芽・菌糸伸長して繁殖し、コロニーを形成した。この事実から、本発明に係る塗装体表面は、胞子を死滅させる作用を呈してはいない可能性が高いと結論できる。通常死滅すると、コロニーを形成することができなくなるためである。意外なことに、長期にわたるカビや藻の繁殖性を観察すると、本発明の塗装体におけるほうが、従来の塗装体と比較して、カビが繁殖しにくいことが観察された。 On the other hand, in the coated body of the present invention, the cell wall and cell membrane of mold spores are not damaged by the action. In fact, when the mold spores were transferred to a medium suitable for germination and reproduction after being allowed to act on the coated body of the present invention and cultured, germination and hyphae were elongated and propagated to form colonies. From this fact, it can be concluded that it is highly possible that the coated surface according to the present invention does not have the effect of killing spores. This is because when they die normally, they cannot form colonies. Surprisingly, when observing the growth of mold and algae over a long period of time, it was observed that the coated body of the present invention was less likely to grow mold than the conventional coated body.
本発明では、表面層に紫外線含む光が照射された後に、上述したように、カビ胞子の細胞壁や細胞膜はほとんど損傷を受けないが、ATP値は低く抑えられる。すなわち、代謝が抑制されている。また、カビ胞子の発芽や菌糸伸長も抑制される様子が観察された。 In the present invention, after the surface layer is irradiated with light containing ultraviolet rays, as described above, the cell wall and cell membrane of mold spores are hardly damaged, but the ATP value is suppressed to a low level. That is, metabolism is suppressed. It was also observed that the germination of mold spores and hyphal elongation were suppressed.
さらに詳細に評価したところ、上述したような、カビ胞子を損傷せず、代謝を抑制し、発芽、菌糸の伸長を抑制する特異な作用は酸素欠損を多く有する酸化セリウムが発揮すること確認した。 Upon further detailed evaluation, it was confirmed that cerium oxide, which has many oxygen deficiencies, exerts the specific action of suppressing mold spores, suppressing metabolism, and suppressing germination and hyphal elongation as described above.
本発明に係る表面層は、活性種を生成する光触媒性の酸化チタンを含有しているにも関わらず、カビ胞子の細胞壁や細胞膜は損傷せず、カビ胞子を死滅させることもない。酸素欠損を多く有する酸化セリウムが、酸化チタンが生成する活性種を捕捉し、失活させているためと推察している。 Although the surface layer according to the present invention contains a photocatalytic titanium oxide that produces an active species, it does not damage the cell wall or cell membrane of the mold spores and does not kill the mold spores. It is speculated that cerium oxide, which has many oxygen deficiencies, captures and inactivates the active species produced by titanium oxide.
一方で、酸化セリウムは不溶性の酸化物材料であるが、特に酸素欠損を多く有する酸化セリウムにおいては、紫外線を含む光が照射され、かつ降雨のような水にさらされる環境では、水に溶解する性質がある。 On the other hand, cerium oxide is an insoluble oxide material, but cerium oxide, which has many oxygen deficiencies, dissolves in water in an environment where it is exposed to light including ultraviolet rays and exposed to water such as rainfall. There is a property.
実際、酸素欠損を多く有する酸化セリウムと酸化チタンをともに含有する表面層を有する塗装体にイオン交換水を噴霧しながら紫外線を照射すると、経時的に表面層中の酸化セリウムのみが溶解してしまう現象が確認された。また同塗装体を屋外に曝露すると、3か月程度の短期間で酸化セリウムが検出できなくなった。一方で、酸素欠損量を少なく制御した酸化セリウムを含む、本発明に係る塗装体においては、1年間曝露した後も酸化セリウムを検出した。 In fact, when ultraviolet rays are applied to a coating body having a surface layer containing both cerium oxide and titanium oxide having many oxygen deficiencies while spraying ion-exchanged water, only cerium oxide in the surface layer is dissolved over time. The phenomenon was confirmed. Moreover, when the coated body was exposed to the outdoors, cerium oxide could not be detected in a short period of about 3 months. On the other hand, in the coated body according to the present invention containing cerium oxide in which the amount of oxygen deficiency was controlled to be small, cerium oxide was detected even after exposure for one year.
本発明において酸化セリウムの酸素欠損量は特定の範囲に制御される。意外なことに、特定の範囲に制御されない量の酸化セリウムと酸化チタンをともに含む表面層では、上記のようなカビ胞子の発芽・菌糸伸長を抑制するような特異な作用は十分に発揮されない。さらに酸化チタンが生成する強い酸化力を有する活性種を補足、失活させることができないため、酸化チタンが含まれる表面層と接する下層または基材の表面が分解され、塗装体を劣化させてしまう。 In the present invention, the amount of oxygen deficiency of cerium oxide is controlled within a specific range. Surprisingly, in the surface layer containing both cerium oxide and titanium oxide in an amount not controlled in a specific range, the above-mentioned peculiar action of suppressing the germination and hyphal elongation of mold spores is not sufficiently exhibited. Furthermore, since the active species having strong oxidizing power generated by titanium oxide cannot be supplemented and inactivated, the surface of the lower layer or the base material in contact with the surface layer containing titanium oxide is decomposed and the coated body is deteriorated. ..
酸素欠損量が特定の範囲に制御された酸化セリウムと光触媒性の酸化チタンをともに含む表面層を形成した、本発明に係る塗装体においてのみ、耐候性,耐水性を有し、屋外で長期にわたって、優れたカビおよび/または藻の繁殖が抑制される特異な機能が発揮される。 Only the coated body according to the present invention, which forms a surface layer containing both cerium oxide and photocatalytic titanium oxide in which the amount of oxygen deficiency is controlled in a specific range, has weather resistance and water resistance and has long-term outdoor resistance. It exerts a unique function of suppressing the growth of excellent mold and / or algae.
本発明において、上記のような効果が実現される理由は定かではないが、以下のようなものではないかと考えられる。ただし、以下の説明はあくまで仮説にすぎず、本発明は何ら以下の仮説によって限定されるものではない。 Although the reason why the above effects are realized in the present invention is not clear, it is considered that the above effects are as follows. However, the following explanation is merely a hypothesis, and the present invention is not limited to any of the following hypotheses.
本発明において、酸化セリウム粒子は酸素欠損を有する。酸化セリウムの酸素欠損量はラマン分光スペクトルにおけるCe-O結合のF2g振動モードに帰属されるピークの検出波数で代用できる。本発明における酸化セリウム粒子は、ラマン分光スペクトルにおいて、Ce-O結合のF2g振動モードに帰属されるピークの、標準物質を測定して得られるCe-O結合のF2g振動モードに帰属されるピークに対するずれが、低波数側に1.0cm-1を超え9.9cm-1未満であり、蛍石構造を有する結晶に酸素欠損が存在する。前記のずれが大きいほど酸素欠損は多い。このような酸化セリウム粒子を光触媒性の酸化チタン粒子と共に含む本発明の表面層では、電気的中性を保持するために存在している3価のCeへの水和が少ないため、紫外線照射下で酸化セリウムの水への溶解を抑制できる。また3価のCeに吸着した酸素が(おそらく過酸化物等の状態に)活性化されると考えられ、カビの胞子や菌糸に死に至らない程度のストレス因子を与えると考えられる。さらに、3価のCeはフリーラジカルを抑制する効果を有している。光触媒性の酸化チタンが生成する強い酸化力を有する活性種を吸着して失活させるため、本発明における表面層では、カビ胞子に損傷を与えないし、表面層の下地を劣化させることもない。そして、光触媒性の酸化チタンが生成した活性種は酸化セリウムに吸着することにより、上記のストレス因子が増大する。 In the present invention, the cerium oxide particles have an oxygen deficiency. The oxygen deficiency of cerium oxide can be substituted by the detected wave number of the peak attributed to the F 2g oscillation mode of the Ce—O bond in the Raman spectroscopic spectrum. The cerium oxide particles in the present invention belong to the F 2g vibration mode of the Ce—O bond obtained by measuring the standard substance at the peak attributed to the F2g vibration mode of the Ce—O bond in the Raman spectroscopic spectrum. The deviation from the peak is more than 1.0 cm -1 and less than 9.9 cm -1 on the low wavenumber side, and oxygen deficiency is present in the crystal having a fluorite structure. The larger the deviation, the more oxygen deficiency. The surface layer of the present invention containing such cerium oxide particles together with photocatalytic titanium oxide particles has less hydration to the trivalent Ce that exists to maintain electrical neutrality, and therefore is exposed to ultraviolet rays. Can suppress the dissolution of cerium oxide in water. In addition, it is considered that oxygen adsorbed on trivalent Ce is activated (probably in a state such as peroxide), and it is considered that a stress factor that does not cause death is given to mold spores and hyphae. Further, trivalent Ce has an effect of suppressing free radicals. Since the active species having strong oxidizing power generated by photocatalytic titanium oxide is adsorbed and inactivated, the surface layer in the present invention does not damage the mold spores and does not deteriorate the base layer of the surface layer. Then, the active species produced by the photocatalytic titanium oxide is adsorbed on cerium oxide, so that the above-mentioned stress factor increases.
以上のような機序に基づいて、本発明においては特定の酸化セリウムと光触媒性の酸化チタンが相互に作用して、耐候性、耐水性を有し、長期にわたって特異な防カビ性と防藻性とを提供することが可能になっていると考えられる。 Based on the above mechanism, in the present invention, specific cerium oxide and photocatalytic titanium oxide interact with each other to have weather resistance and water resistance, and have peculiar antifungal and algae resistance for a long period of time. It is thought that it is possible to provide sex.
また、屋外での藻の付着機構につき、詳細に観察研究したところ、藻類は、カビ胞子が発芽し、次いで伸長したり分岐したりした菌糸に付着し繁殖することを見出した。したがって、カビの繁殖を抑制した結果、屋外での塗装面の藻類の繁殖も防止できたと推察する。 In addition, as a result of detailed observational studies on the mechanism of algae attachment outdoors, it was found that the algae germinate mold spores and then attach to the hyphae that have grown or branched and propagate. Therefore, as a result of suppressing the growth of mold, it is presumed that the growth of algae on the painted surface could be prevented outdoors.
本発明では、屋外において優れたカビおよび/または藻の繁殖が抑制される機能を長期にわたり発揮可能な塗装体およびコーティング組成物を提供することが可能となる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention makes it possible to provide a coated body and a coating composition capable of exerting an excellent function of suppressing the growth of mold and / or algae outdoors for a long period of time.
塗装体
本発明の塗装体は、表面に付着するカビおよび/または藻の繁殖を抑制するための塗装体であって、基材と、該基材上に形成された表面層とを有し、前記表面層には、光触媒性の酸化チタン粒子および蛍石構造の酸素欠損を有する酸化セリウム粒子を含有してなり、この酸化セリウム粒子は、ラマン分光スペクトルにおいて、Ce-O結合のF2g振動モードに帰属されるピークが、標準物質を測定して得られるCe-O結合のF2g振動モードに帰属されるピークに対して、低波数側に1.0cm-1を超え9.9cm-1未満ずれているものである。
Painted body The coated body of the present invention is a coated body for suppressing the growth of mold and / or algae adhering to the surface, and has a base material and a surface layer formed on the base material. The surface layer contains photocatalytic titanium oxide particles and cerium oxide particles having oxygen deficiency in the fluorite structure, and the cerium oxide particles have a Ce—O-bonded F 2g vibration mode in the Raman spectroscopic spectrum. The peak attributed to is more than 1.0 cm -1 and less than 9.9 cm -1 on the low frequency side with respect to the peak attributed to the F 2g vibration mode of the Ce—O bond obtained by measuring the standard material. It is out of alignment.
この塗装体の一使用形態においては、前記表面層に紫外線を含む光が照射されるとともに、カビ胞子が付着する環境にさらされて使用されるのが好ましい。 In one usage form of this coated body, it is preferable that the surface layer is irradiated with light containing ultraviolet rays and exposed to an environment to which mold spores adhere.
紫外線を含む光とは、波長250nmを超え400nm未満、より好ましくは300nmを超え400nm未満の波長帯を含む光である。光源としては、紫外線LED、白色蛍光灯、ブラックライト等の人工照明、太陽光のいずれも利用可能である。 The light including ultraviolet rays is light having a wavelength band of more than 250 nm and less than 400 nm, more preferably more than 300 nm and less than 400 nm. As the light source, any of ultraviolet LED, white fluorescent lamp, artificial lighting such as black light, and sunlight can be used.
紫外線を含む光は、常時照射されていてもよいし、時折照射されてもよい。例えば、就寝時や不使用時には照射されないが時折照射される状況で使用される屋内の居住空間、車内空間等の壁、窓、床、天井、住宅設備等の利用や、屋外の太陽光にさらされる環境での使用も含まれる。また、紫外線を含む光は、紫外線を発する人工照明または太陽光を間接的に本発明の塗装体に照射する使用形態も含まれる。ここで間接的な光とは、任意の物体によって、反射、散乱、または透過された光であることを意味する。 The light including ultraviolet rays may be constantly irradiated or may be occasionally irradiated. For example, use of indoor living spaces, walls such as interior spaces, windows, floors, ceilings, housing equipment, etc. that are not irradiated when sleeping or not being used but are occasionally irradiated, or exposed to outdoor sunlight. It also includes use in the environment where it is used. Further, the light including ultraviolet rays includes an artificial lighting that emits ultraviolet rays or a usage mode in which sunlight indirectly irradiates the coated body of the present invention. Indirect light here means light that is reflected, scattered, or transmitted by any object.
本発明の塗装体は、紫外線を含む光の照射後に、細胞膜損傷度が50%未満であり、かつ、紫外線を含む光の照射後のATP値が0RLU/cm2を超え500RLU/cm2未満、より好ましくは0RLU/cm2を超え300RLU/cm2未満である特性を備えるのが好ましい。紫外線を含む光の照射後の細胞膜損傷度は、30%未満であることが、より好ましく、10%未満であることが、特に好ましい。 The coated body of the present invention has a cell membrane damage degree of less than 50% after irradiation with light containing ultraviolet rays, and an ATP value after irradiation with light containing ultraviolet rays is more than 0 RLU / cm 2 and less than 500 RLU / cm 2 . More preferably, it has a characteristic of more than 0 RLU / cm 2 and less than 300 RLU / cm 2 . The degree of cell membrane damage after irradiation with light including ultraviolet rays is more preferably less than 30%, and particularly preferably less than 10%.
これにより、カビを死滅させることなく、発芽・繁殖を抑制することができる。 As a result, germination and reproduction can be suppressed without killing the mold.
本発明の塗装体は、上記表面に付着するカビ胞子の、紫外線を含む光が照射された後の生存胞子率が50%を超えるのが好ましく、より好ましくは70%超、最も好ましくは90%超とする。 In the coated body of the present invention, the survival spore rate of the mold spores adhering to the surface is preferably more than 50%, more preferably more than 70%, and most preferably 90% after being irradiated with light containing ultraviolet rays. To be super.
そうすることで、より確実に、屋外において優れたカビおよび/または藻の繁殖が抑制される機能を長期にわたり発揮可能となる。 By doing so, it becomes possible to more reliably exert the function of suppressing the growth of excellent mold and / or algae outdoors for a long period of time.
本発明の好ましい実施形態としては、上記表面層には、さらにシリカ粒子を含んでなる。 In a preferred embodiment of the present invention, the surface layer further contains silica particles.
そうすることで、酸化チタン粒子および酸化セリウム粒子を露出させると共に、結着させて表面層の強度を増すことができる。 By doing so, the titanium oxide particles and the cerium oxide particles can be exposed and bound to increase the strength of the surface layer.
本発明の好ましい実施形態としては、上記表面層は多孔質構造であるが、その多孔の程度は前記カビおよび/または藻が層中を貫通しない多孔質構造であるようにする。 In a preferred embodiment of the present invention, the surface layer has a porous structure, but the degree of porosity is such that the mold and / or algae do not penetrate through the layer.
多孔質構造であることで、酸化チタン粒子および酸化セリウム粒子の機能が発揮されやすくなるとともに、貫通しない構造であることで基材との接触面を足場にカビおよび/または藻が繁殖することを抑止できる。 The porous structure facilitates the function of titanium oxide particles and cerium oxide particles, and the non-penetrating structure prevents mold and / or algae from growing on the contact surface with the base material as a scaffold. It can be deterred.
本発明の好ましい実施形態としては、前記表面層の表面に、さらにシリカ粒子を含有する透光性の最表層が形成されているようにする。ここで、透光性は、表面層に含有される酸化チタン粒子および酸化セリウム粒子に光が到達される程度の性質であることを意味する。 In a preferred embodiment of the present invention, a translucent outermost layer containing silica particles is further formed on the surface of the surface layer. Here, the translucency means that the light reaches the titanium oxide particles and the cerium oxide particles contained in the surface layer.
そうすることで、酸化チタン粒子および酸化セリウム粒子の機能とシリカ粒子の機能とをより確実に両立させることができる。 By doing so, the functions of the titanium oxide particles and the cerium oxide particles and the functions of the silica particles can be more reliably compatible with each other.
本発明の塗装体は、機能的な観点からは、表面に付着するカビおよび/または藻の繁殖を抑制するための塗装体であって、基材と、該基材上に形成された表面層とを有し、紫外線を含む光の照射後のカビ胞子の細胞膜損傷度が50%未満であり、かつ、紫外線を含む光の照射後のATP値が0RLU/cm2を超え500RLU/cm2未満である特性を備え、紫外線を含む光が前記表面層に照射されるとともに、前記塗装体が、その表面にカビ胞子が付着する環境にさらされて使用される、塗装体の表面に付着するカビおよび/または藻の繁殖を抑制することを特徴とする塗装体である。 From a functional point of view, the coated body of the present invention is a coated body for suppressing the growth of mold and / or algae adhering to the surface, and is a base material and a surface layer formed on the base material. The degree of cell membrane damage of mold spores after irradiation with light containing ultraviolet rays is less than 50%, and the ATP value after irradiation with light containing ultraviolet rays exceeds 0 RLU / cm 2 and less than 500 RLU / cm 2 . The surface layer is irradiated with light containing ultraviolet rays, and the coated body is exposed to an environment in which mold spores adhere to the surface of the coated body. And / or a coating body characterized by suppressing the growth of algae.
なお、本発明における「ATP値」「カビ胞子の細胞膜損傷度」および「生存胞子率」について、定義および測定方法を以下に示す。 The definitions and measurement methods for "ATP value", "degree of cell membrane damage of mold spores" and "survival spore rate" in the present invention are shown below.
ATP値
本発明において、ATP値はカビ胞子の生理活性を示す値であって、塗装体表面がカビ胞子に及ぼす影響の程度を指標化したものとして扱っている。そして、ATP値は、ルシフェラーゼを利用した発光反応を計測して得られる値である。ATP値は次のように定義される。
ATP value In the present invention, the ATP value is a value indicating the physiological activity of mold spores, and is treated as an index of the degree of influence of the coated surface on the mold spores. The ATP value is a value obtained by measuring the luminescence reaction using luciferase. The ATP value is defined as follows.
ATP値の定義
本発明において、「ATP値」とは、ルシフェラーゼによる発光反応とピルベートオルトホスフェートジキナーゼを組み合わせた酵素サイクリング法を利用したATPおよびAMPの総量に比例した発光量と定義する。
Definition of ATP value In the present invention, the "ATP value" is defined as the amount of luminescence proportional to the total amount of ATP and AMP using the enzyme cycling method combining the luminescence reaction by luciferase and the pyruvate orthophosphate dikinase.
紫外線を含む光の照射後のATP値(定義)
胞子濃度:1×105個/mLのカビ(Nothophoma sp.)の胞子液と10%ツァペックドックス液体培地とを当量混合した接種液を、清浄化された塗装体(25mm×25mm)の全面に0.1mL塗抹し、乾燥する。その後、気温28℃、相対湿度100%に調湿した環境下で紫外線を含む光を照射する。次いで、ATPとAMPの総量に比例する発光量を「紫外線を含む光の照射後のATP値」と定義する。この発光は、ATPとAMPを基質として、ルシフェラーゼの発光反応とピルベートオルトホスフェートジキナーゼからなる酵素サイクリング法から得られる。ここで、紫外線を含む光の照射には、光源にBLBランプ(三共電気株式会社製、FL40SBLB)を用いて、紫外線強度0.5mW/cm2(トプコンテクノハウス社製の紫外線強度計:UVR-2にて計測)で48時間照射する。
ATP value after irradiation with light including ultraviolet rays (definition)
Spore concentration: 1 × 10 5 cells / mL mold ( Nothophoma sp.) Spore solution mixed with 10% Tsapeck Dox liquid medium in an equivalent amount was applied to the entire surface of the cleaned coating (25 mm × 25 mm). Spore 0.1 mL and dry. Then, light including ultraviolet rays is irradiated in an environment where the temperature is 28 ° C. and the relative humidity is 100%. Next, the amount of light emitted that is proportional to the total amount of ATP and AMP is defined as "ATP value after irradiation of light including ultraviolet rays". This luminescence is obtained by an enzyme cycling method consisting of a luciferase luminescence reaction and a pyruvate orthophosphate dikinase using ATP and AMP as substrates. Here, for irradiation of light including ultraviolet rays, a BLB lamp (FL40SBLB manufactured by Sankyo Electric Co., Ltd.) is used as a light source, and an ultraviolet intensity of 0.5 mW / cm 2 (ultraviolet intensity meter manufactured by Topcon Techno House Co., Ltd .: UVR- (Measured in 2) and irradiate for 48 hours.
ATP値の測定方法
紫外線を含む光照射後のATP値は、以下の測定方法によって求められる。当該測定方法は、試料の準備、カビ胞子の接種、乾燥、光照射、光照射後のATP値の定量、の工程からなる。
Method of measuring ATP value The ATP value after irradiation with light containing ultraviolet rays is obtained by the following measuring method. The measuring method comprises steps of sample preparation, mold spore inoculation, drying, light irradiation, and quantification of ATP value after light irradiation.
(試料の準備)
予め試料となる塗装体は25mm×25mmにカットした後、水洗や殺菌により清浄化した後、乾燥して試料とする。殺菌処理は殺菌灯を照射する方法が好ましい。
(Preparation of sample)
The coated body as a sample is cut into a size of 25 mm × 25 mm in advance, cleaned by washing with water or sterilizing, and then dried to obtain a sample. The sterilization treatment is preferably a method of irradiating a germicidal lamp.
(カビ胞子の接種)
現場から単離したカビ(Nothophoma sp.)をポテトデキストロース寒天斜面培地で28℃、7~14日間前培養し、前培養によって得られた胞子を0.005wt%のTween80を含有させた滅菌精製水に懸濁させ、胞子濃度が1×105個/mLとなるように滅菌精製水で希釈して胞子液を調製する。この胞子液を10%ツァペックドックス液体培地と当量混合して接種液を調製する。試料の表面に接種液を0.1mL滴下した後、全面に塗抹する。なお、光照射直前のATP値が100±50RLU/cm2となるように、前培養の期間を適宜調整する。また、胞子液の調製から塗抹までの工程は、胞子液を調製した日に行うものとする。
(Inoculation of mold spores)
Mold ( Nothophoma sp.) Isolated from the field was pre-cultured in potato dextrose agar slope medium at 28 ° C. for 7 to 14 days, and the spores obtained by the pre-culture were sterilized purified water containing 0.005 wt% Tween80. And dilute with sterile purified water so that the spore concentration is 1 × 10 5 cells / mL to prepare a spore solution. This spore solution is mixed with a 10% Tsapeck Dox liquid medium in an equivalent amount to prepare an inoculum. After dropping 0.1 mL of the inoculum on the surface of the sample, smear it on the entire surface. The preculture period is appropriately adjusted so that the ATP value immediately before light irradiation is 100 ± 50 RLU / cm 2 . The steps from the preparation of the spore solution to the smearing shall be performed on the day when the spore solution is prepared.
(乾燥)
次いで、クリーンベンチ内に前記の混合液を塗抹した塗装体を静置して25℃で3時間乾燥させる。その際、クリーンベンチ内はファンで空気を攪拌した状態にする。乾燥後の塗装体を、気温28℃、相対湿度100%に調湿した環境下に静置する。
(Dry)
Next, the coated body smeared with the above-mentioned mixed solution is allowed to stand in a clean bench and dried at 25 ° C. for 3 hours. At that time, the inside of the clean bench is in a state where the air is agitated by a fan. The dried coated body is allowed to stand in an environment where the temperature is 28 ° C. and the relative humidity is 100%.
(光照射)
紫外線を含む光の照射条件は上述の紫外線を含む光の照射後のATP値の定義に従う。
(Light irradiation)
The irradiation conditions of the light containing ultraviolet rays follow the above-mentioned definition of the ATP value after irradiation of the light containing ultraviolet rays.
(ATP値の定量)
ATPの定量には、(株)キッコーマン製のATPふき取り検査システムを利用する。塗装体表面を同社製の「ルシパック(登録商標)Pen」でふき取り、同社製「ルミテスター(登録商標)PD-30」に挿入して、発光量を測定して、塗装体表面の単位面積当たりのATP値に換算する。
(Quantitative ATP value)
An ATP wiping inspection system manufactured by Kikkoman Co., Ltd. is used to quantify ATP. Wipe the surface of the painted body with the company's "Lucipack (registered trademark) Pen", insert it into the company's "Lumitester (registered trademark) PD-30", measure the amount of light emission, and measure the amount of light emitted per unit area of the painted body surface. Convert to the ATP value of.
本発明において、カビおよび/または藻の繁殖が抑制される機能は、以下の指標(すなわち「カビ胞子の細胞膜損傷度」および「生存胞子率」によって評価することが可能である。 In the present invention, the function of suppressing the growth of mold and / or algae can be evaluated by the following indicators (that is, "degree of cell membrane damage of mold spores" and "survival spore rate".
カビ胞子の細胞膜損傷度
本発明において、カビ胞子の細胞膜損傷度は以下のように定義する。
Degree of damage to the cell membrane of mold spores In the present invention, the degree of damage to the cell membrane of mold spores is defined as follows.
カビ胞子の細胞膜損傷度(定義)
本発明において、「カビ胞子の細胞膜損傷度」は、細胞膜透過性の核染色試薬による緑色蛍光を発する胞子数と、細胞膜非透過性の核染色試薬による赤色蛍光を発する胞子数を計測して、その合計数に対する赤色蛍光を発する胞子数の比率として定義する。なお、発芽の段階および菌糸伸長の段階に至った胞子が存在した場合にはそれを計測対象から除外して比率を算出することとする。
Degree of cell membrane damage of mold spores (definition)
In the present invention, the "degree of cell membrane damage of mold spores" is determined by measuring the number of spores that emit green fluorescence by a cell membrane-permeable nuclear staining reagent and the number of spores that emit red fluorescence by a cell membrane non-permeable nuclear staining reagent. It is defined as the ratio of the number of spores that emit red fluorescence to the total number. If there are spores that have reached the stage of germination and the stage of hyphal elongation, they are excluded from the measurement target and the ratio is calculated.
紫外線を含む光の照射後のカビ胞子の細胞膜損傷度(定義)
胞子濃度:1×105個/mLのカビ(Nothophoma sp.)の胞子液を、滅菌された塗装体(25mm×25mm)の全面に0.1mL塗抹し、乾燥後、気温28℃、相対湿度100%に調湿した環境下で紫外線を含む光を照射した後の細胞膜損傷度として定義する。ここで、紫外線を含む光の照射には、光源にBLBランプ(三共電気株式会社製、FL40SBLB)を用いて、紫外線強度0.5mW/cm2(トプコンテクノハウス社製の紫外線強度計:UVR-2)で48時間照射する。
Degree of cell membrane damage of mold spores after irradiation with light including ultraviolet rays (definition)
Spore concentration: 1 × 10 5 cells / mL mold ( Nothophoma sp.) Spore solution was smeared on the entire surface of a sterilized coating (25 mm × 25 mm) in an amount of 0.1 mL, and after drying, the temperature was 28 ° C and the relative humidity was 28 ° C. It is defined as the degree of cell membrane damage after irradiation with light including ultraviolet rays in an environment where the humidity is controlled to 100%. Here, for irradiation of light including ultraviolet rays, a BLB lamp (FL40SBLB manufactured by Sankyo Electric Co., Ltd.) is used as a light source, and an ultraviolet intensity of 0.5 mW / cm 2 (ultraviolet intensity meter manufactured by Topcon Techno House Co., Ltd .: UVR- Irradiate for 48 hours in 2).
カビ胞子の細胞膜損傷度の測定方法
紫外線を含む光照射後の、カビ胞子の細胞膜損傷度は、以下の測定方法によって求められる。当該測定方法は、試料の準備、カビ胞子の接種、乾燥、光照射、光照射後のカビ胞子の細胞膜損傷度の定量、の工程からなる。
Method for Measuring Cell Membrane Damage of Mold Spores The degree of cell membrane damage of mold spores after irradiation with light containing ultraviolet rays is determined by the following measuring method. The measuring method comprises steps of sample preparation, mold spore inoculation, drying, light irradiation, and quantification of the degree of cell membrane damage of mold spores after light irradiation.
(試料の準備)
上記のATP値の測定における試料の準備工程と同様である。
(Preparation of sample)
It is the same as the sample preparation step in the above-mentioned measurement of ATP value.
(カビ胞子の接種)
現場から単離したカビ(Nothophoma sp.)をポテトデキストロース寒天斜面培地で28℃、7~14日間前培養し、前培養によって得られた胞子を0.005wt%のTween80を含有させた滅菌精製水に懸濁させ、胞子濃度が1×105個/mLとなるように滅菌精製水で希釈して胞子液を調製する。試料の表面に胞子液を0.1mL滴下した後、全面に塗抹する。
(Inoculation of mold spores)
Mold ( Nothophoma sp.) Isolated from the field was pre-cultured in potato dextrose agar slope medium at 28 ° C. for 7 to 14 days, and the spores obtained by the pre-culture were sterilized purified water containing 0.005 wt% Tween80. And dilute with sterile purified water so that the spore concentration is 1 × 10 5 cells / mL to prepare a spore solution. After adding 0.1 mL of spore solution to the surface of the sample, smear it on the entire surface.
(乾燥)
上記のATP値の測定における乾燥工程と同様である。
(Dry)
It is the same as the drying step in the above-mentioned measurement of ATP value.
(光照射)
紫外線を含む光の照射条件は上述の紫外線を含む光の照射後のカビ胞子の細胞膜損傷度の定義に従う。
(Light irradiation)
The irradiation conditions of the light containing ultraviolet rays follow the above-mentioned definition of the degree of cell membrane damage of mold spores after irradiation of the light containing ultraviolet rays.
(カビ胞子の細胞膜損傷度の定量)
定量手順は以下に従う。
(1)Thermo Fisher 社製の核染色キット「LIVE/DEADTM FungaLightTM Yeast Viability Kit, for flow cytometry 」を使用する。滅菌精製水に、SYTOTM9 Stain(細胞膜透過性の核染色試薬,以降SYTO9と表記)を濃度15μM、Propidium iodide(細胞膜非透過性の核染色試薬,以降PIと表記)を濃度75μMとなるように溶解して、2種類の染色試薬を溶解した蛍光染色液を調製する。
(2)塗装体表面に、前記蛍光染色液を50μL滴下する。蛍光染色液を滴下したサンプルを25℃、遮光下で30分間静置した後に、過剰な蛍光染色液を水洗し、共焦点蛍光顕微鏡を用いて、波長488nmおよび561nmのレーザー光を励起光として照射し、2種の核染色試薬が発する蛍光を観察する。SYTO9は493~584nmの波長域に蛍光を発し、緑色を呈する。一方、PIは584~627nmの波長域に蛍光を発し、赤色を呈する。
(3)倍率340倍で観察したカビ胞子のうち、発芽・菌糸伸長の段階に至ったものを除外し、緑色蛍光を発している胞子と赤色蛍光を発している胞子の数量を計測し、その合計を全胞子数とする。赤色蛍光を発している胞子を「膜損傷あり」として、全胞子数に対する「膜損傷あり」の胞子数の比率を算出して細胞膜損傷度とする。
(Quantification of cell membrane damage of mold spores)
The quantification procedure follows:
(1) Use the nuclear staining kit "LIVE / DEAD TM FungaLight TM Yeast Viability Kit, for flow cytometry" manufactured by Thermo Fisher. In sterile purified water, SYTO TM 9 Stain (cell membrane permeable nuclear staining reagent, hereinafter referred to as SYTO 9) has a concentration of 15 μM, and Propidium iodide (cell membrane impermeable nuclear staining reagent, hereinafter referred to as PI) has a concentration of 75 μM. To prepare a fluorescent staining solution in which two types of staining reagents are dissolved.
(2) 50 μL of the fluorescent dyeing solution is dropped onto the surface of the coated body. After allowing the sample to which the fluorescent staining solution was dropped to stand at 25 ° C. for 30 minutes under shading, the excess fluorescent staining solution was washed with water and irradiated with laser light having a wavelength of 488 nm and 561 nm as excitation light using a confocal fluorescence microscope. Then, observe the fluorescence emitted by the two types of nuclear staining reagents. SYTO9 fluoresces in the wavelength range of 493 to 584 nm and exhibits a green color. On the other hand, PI fluoresces in the wavelength range of 584 to 627 nm and exhibits a red color.
(3) Of the mold spores observed at a magnification of 340 times, those that reached the stage of germination / hyphal elongation were excluded, and the number of spores emitting green fluorescence and spores emitting red fluorescence was measured and the spores were measured. Let the total be the total number of spores. The spores emitting red fluorescence are regarded as "with membrane damage", and the ratio of the number of spores with "with membrane damage" to the total number of spores is calculated and used as the degree of cell membrane damage.
生存胞子率
本発明において、生存胞子率は以下のように定義する。
Surviving spore rate In the present invention, the surviving spore rate is defined as follows.
生存胞子率(定義)
清浄化した塗装体と対照であるガラス板の各全面(25mm×25mm)に、胞子濃度:1×105個/mLのカビ(Nothophoma sp.)の胞子液を、0.1mL塗抹し、乾燥後、気温28℃、相対湿度100%に調湿した環境下で光照射した後、胞子を回収し、10%ツァペックドックス寒天培地で混釈し、28℃で7日間培養し、形成したコロニー数を生存胞子数とする。対照の生存胞子数に対する塗装体表面の生存胞子数の比率を生存胞子率として定義する。
Survival spore rate (definition)
Spore concentration: 1 × 10 5 cells / mL of mold ( Nothophoma sp.) Spore solution was smeared on each entire surface (25 mm × 25 mm) of the glass plate as a control with the cleaned coating body, and dried. After that, after irradiating with light in an environment where the temperature was 28 ° C and the relative humidity was 100%, the spores were collected, mixed with 10% Tsapeck Dox agar medium, and cultured at 28 ° C for 7 days to form colonies. Let the number be the number of surviving spores. The ratio of the number of viable spores on the surface of the coated body to the number of viable spores of the control is defined as the viable spore rate.
紫外線を含む光を照射後の生存胞子率(定義)
上記生存胞子率の定義における「光照射」を、紫外線を含む光の照射条件とする。その条件は、光源にBLBランプ(三共電気株式会社製、FL40SBLB)を用いて、紫外線強度0.5mW/cm2(トプコンテクノハウス社製の紫外線強度計:UVR-2にて計測)で24時間照射するものとする。
Survival spore rate after irradiation with light including ultraviolet rays (definition)
"Light irradiation" in the above definition of the survival spore rate is defined as an irradiation condition of light including ultraviolet rays. The condition is 24 hours with a BLB lamp (FL40SBLB manufactured by Sankyo Electric Co., Ltd.) as a light source and an ultraviolet intensity of 0.5 mW / cm 2 (ultraviolet intensity meter manufactured by Topcon Techno House: measured by UVR-2). It shall be irradiated.
生存胞子率の測定方法
紫外線を含む光照射後の生存胞子率は、以下の測定方法によって求められる。当該測定方法は、試料の準備、カビ胞子の接種、乾燥、光照射、光照射後の生存胞子率の定量、の工程からなる。
Method for measuring the survival spore rate The survival spore rate after irradiation with light containing ultraviolet rays is determined by the following measurement method. The measuring method comprises steps of sample preparation, mold spore inoculation, drying, light irradiation, and quantification of the survival spore rate after light irradiation.
(試料の準備)
上記のATP値の測定における試料の準備工程と同様である。対照としてガラス板を用意し、その処理は塗装体と同様に扱う。
(Preparation of sample)
It is the same as the sample preparation step in the above-mentioned measurement of ATP value. A glass plate is prepared as a control, and the treatment is treated in the same manner as the painted body.
(カビ胞子の接種)
上記のカビ胞子の細胞膜損傷度の測定におけるカビ胞子の接種工程と同様である。対照についても塗装体と同様の操作を行う。
(Inoculation of mold spores)
This is the same as the step of inoculating mold spores in the above-mentioned measurement of the degree of cell membrane damage of mold spores. The same operation as for the painted body is performed for the control.
(乾燥)
上記のATP値の測定における乾燥工程と同様である。対照についても塗装体と同様の操作を行う。
(Dry)
It is the same as the drying step in the above-mentioned measurement of ATP value. The same operation as for the painted body is performed for the control.
(光照射)
紫外線を含む光の照射条件は上述の紫外線を含む光の照射後の生存胞子率の定義に従う。
(Light irradiation)
Irradiation conditions for light containing ultraviolet light follow the definition of viable spore rate after irradiation with light containing ultraviolet light described above.
(カビ胞子の生存胞子率の定量)
定量手順は以下に従う。
光照射した後の塗装体および対照を、回収液(ジオクチルスルホこはく酸ナトリウムを0.005wt%、塩化ナトリウムを0.891wt%、それぞれ含有する水溶液)4.5mlと共に、ストマッカー袋に封入し、超音波洗浄機(AS ONE社製、V-F100)を利用して、出力100W (50kHz) で5分間、超音波照射することで、塗装体表面からカビ・胞子を回収する。次いで、胞子を含んだ本回収液を、10%ツァペックドックス寒天培地で混釈し、28℃で7日間培養し、形成したコロニー数を生存胞子数とする。対照の生存胞子数に対する塗装体表面の生存胞子数の比率を生存胞子率とする。
(Quantification of survival spore rate of mold spores)
The quantification procedure follows:
After light irradiation, the coated body and the control were sealed in a stomacher bag together with 4.5 ml of a recovered solution (an aqueous solution containing 0.005 wt% of sodium dioctylsulfonate and 0.891 wt% of sodium chloride, respectively), and ultra-sonicated. Using a sonic cleaner (AS ONE, V-F100), ultrasonic irradiation is performed at an output of 100 W (50 kHz) for 5 minutes to recover mold and spores from the surface of the painted body. Next, the recovered solution containing spores is mixed with 10% Tsapeck Dox agar medium and cultured at 28 ° C. for 7 days, and the number of formed colonies is defined as the number of surviving spores. The ratio of the number of viable spores on the surface of the coated body to the number of viable spores of the control is defined as the viable spore rate.
基材
本発明の上記塗装体において用いられる基材は、金属、無機材料、有機材料およびそれらの複合材であることができる。その具体例としては、タイル、衛生陶器、食器、ケイ酸カルシウム板、セメント押し出し成形板、セラミック基板、半導体等のニューセラミックス、碍子、ガラス、鏡、木材、樹脂などが挙げられる。また、部材の用途として表したときの基材の例としては、建物外装材、建物内装材、窓枠、窓ガラス、構造部材、乗物の外装、物品の防塵カバー、交通標識、各種表示装置、広告塔、道路用防音壁、鉄道用防音壁、橋梁、ガードレール、トンネル内装および塗装、碍子、太陽電池カバー、太陽熱温水器集熱カバー、ビニールハウス、車両用照明灯のカバー、住宅設備、便器、浴槽、洗面台、照明器具、照明カバー、台所用品、食器洗浄器、食器乾燥器、流し、調理レンジ、キッチンフード、換気扇、保護フィルムなどが挙げられる。なお、上記部材は、印刷、塗装、被覆、または積層等による被膜が形成された部材も含まれる。
Base material The base material used in the above-mentioned coated body of the present invention can be a metal, an inorganic material, an organic material, or a composite material thereof. Specific examples thereof include tiles, sanitary ware, tableware, calcium silicate plates, cement extruded plates, ceramic substrates, new ceramics such as semiconductors, insulators, glass, mirrors, wood, and resins. Examples of base materials used for members include building exterior materials, building interior materials, window frames, window glass, structural members, vehicle exteriors, dustproof covers for articles, traffic signs, and various display devices. Advertising towers, road soundproof walls, railroad soundproof walls, bridges, guard rails, tunnel interiors and paints, glass, solar cell covers, solar water heater heat collector covers, vinyl houses, vehicle lighting covers, housing equipment, toilets, Examples include tubs, washbasins, lighting fixtures, lighting covers, kitchen utensils, dishwashers, dish dryers, sinks, cooking ranges, kitchen hoods, ventilators, protective films, etc. The above-mentioned member also includes a member having a film formed by printing, painting, coating, laminating or the like.
表面層
本発明の表面層は、光触媒性の酸化チタン粒子 および蛍石構造の酸素欠損を有する酸化セリウム粒子を含んでなり、酸化セリウム粒子は、ラマン分光スペクトルにおいて、Ce-O結合のF2g振動モードに帰属されるピークが、標準物質を測定して得られるCe-O結合のF2g振動モードに帰属されるピークに対して、低波数側に1.0cm-1を超え9.9cm-1未満ずれている酸化セリウム粒子を含有する。
Surface layer The surface layer of the present invention comprises photocatalytic titanium oxide particles and cerium oxide particles having oxygen deficiency in the fluorite structure, and the cerium oxide particles are C—O-bonded F 2g vibrations in the Raman spectroscopic spectrum. The peak attributed to the mode exceeds 1.0 cm -1 on the low frequency side and 9.9 cm -1 with respect to the peak attributed to the F 2g vibration mode of the Ce—O bond obtained by measuring the standard material. Contains cerium oxide particles that are less than offset.
本発明の塗装体の一実施形態においては、基材上に形成された表面層が、塗装体の最表面に位置する。 In one embodiment of the coated body of the present invention, the surface layer formed on the base material is located on the outermost surface of the coated body.
本発明の一実施形態においては、表面層に紫外線を含む光が照射される。そして、表面層は、紫外線を含む光の照射後のカビ胞子の細胞膜損傷度が50%未満であり、かつ、紫外線を含む光の照射後のATP値が0RLU/cm2を超え500RLU/cm2未満、より好ましくは0RLU/cm2を超え300RLU/cm2未満である特性を備えるのが好ましい。紫外線を含む光の照射後の細胞膜損傷度は、30%未満であることが、より好ましく、10%未満であることが、特に好ましい。 In one embodiment of the present invention, the surface layer is irradiated with light including ultraviolet rays. In the surface layer, the degree of cell membrane damage of mold spores after irradiation with light containing ultraviolet rays is less than 50%, and the ATP value after irradiation with light containing ultraviolet rays exceeds 0 RLU / cm 2 and 500 RLU / cm 2 . It is preferably less than, more preferably more than 0 RLU / cm 2 and less than 300 RLU / cm 2 . The degree of cell membrane damage after irradiation with light including ultraviolet rays is more preferably less than 30%, and particularly preferably less than 10%.
本発明の他の実施形態において、表面層は、上記表面に付着するカビ胞子の、紫外線を含む光の照射後の生存胞子率が50%を超えるのが好ましい。 In another embodiment of the present invention, the surface layer preferably has a survival spore rate of more than 50% of mold spores adhering to the surface after irradiation with light including ultraviolet rays.
本発明の表面層は、機能的な観点からは、紫外線を含む光の照射後のカビ胞子の細胞膜損傷度が50%未満であり、かつ、紫外線を含む光の照射後のATP値が0RLU/cm2を超え500RLU/cm2未満である特性を備え、紫外線を含む光が前記表面層に照射されるとともに、カビ胞子が付着する環境にさらされて使用されることが好ましい。 From a functional point of view, the surface layer of the present invention has a degree of cell membrane damage of mold spores of less than 50% after irradiation with light containing ultraviolet rays, and an ATP value of 0 RLU / after irradiation with light containing ultraviolet rays. It has a characteristic of more than cm 2 and less than 500 RLU / cm 2 , and it is preferable that the surface layer is irradiated with light containing ultraviolet rays and exposed to an environment to which mold spores adhere.
本発明の表面層には、さらにシリカ粒子が含有されているのが好ましい。また、シリカ粒子以外の、本発明の機能を害さない任意の成分を含有することが許容される。 It is preferable that the surface layer of the present invention further contains silica particles. In addition, it is permissible to contain any component other than silica particles that does not impair the function of the present invention.
本発明の表面層は、上記カビおよび/または藻が層中を貫通しない多孔質構造であるようにするのが好ましい。 The surface layer of the present invention preferably has a porous structure in which the mold and / or algae do not penetrate through the layer.
そのためには、表面層中のマトリックス成分が30質量%未満、より好ましくは10質量%未満、さらに好ましくは0質量%であるようにするのが好ましい。 For that purpose, it is preferable that the matrix component in the surface layer is less than 30% by mass, more preferably less than 10% by mass, and further preferably 0% by mass.
また、上記カビおよび/または藻が層中を貫通しない構造としては、クラック面積÷(クラック周囲長÷2)で算出される平均クラック幅が、好ましくは3μm未満、より好ましくは1μm未満とするのが好ましい。ここで、クラック面積およびクラック周囲長は、走査型電子顕微鏡による画像解析により測定される。 Further, as a structure in which the mold and / or algae do not penetrate through the layer, the average crack width calculated by the crack area ÷ (crack circumference ÷ 2) is preferably less than 3 μm, more preferably less than 1 μm. Is preferable. Here, the crack area and the crack peripheral length are measured by image analysis using a scanning electron microscope.
本発明の塗装体において、表面層は膜厚が0.1μm以上5μm以下、より好ましくは0.3μm以上3μm以下、最も好ましくは0.5μm以上2μm以下であることが、カビ繁殖の抑制と耐摩耗性との両立の観点から好ましい。ここで膜厚は電子顕微鏡による断面観察に基づき、計測可能である。 In the coated body of the present invention, the surface layer having a film thickness of 0.1 μm or more and 5 μm or less, more preferably 0.3 μm or more and 3 μm or less, and most preferably 0.5 μm or more and 2 μm or less, suppresses mold growth and resists mold growth. It is preferable from the viewpoint of compatibility with wear resistance. Here, the film thickness can be measured based on the cross-sectional observation with an electron microscope.
光触媒性酸化チタン粒子
本発明で利用される酸化チタン粒子は、光触媒として機能する酸化チタンからなる粒子であって、当該酸化チタンは、二酸化チタンであることが好ましい。本発明において、二酸化チタンは、その結晶構造がアナターゼ型であるのが好ましい。本発明において、光触媒性の酸化チタンの結晶構造がアナターゼ型の場合は、紫外線照射下で活性種の生成量が多いため、前記のストレス因子をより効果的に増大させることができる。その結果、優れた防カビ防藻性を発揮すると考えている。また、本発明においては、酸化チタン粒子は銅化合物などの助触媒や他の公知の光触媒粒子を併存していても良い。
Photocatalytic Titanium Oxide Particles The titanium oxide particles used in the present invention are particles made of titanium oxide that functions as a photocatalyst, and the titanium oxide is preferably titanium dioxide. In the present invention, titanium dioxide preferably has an anatase type crystal structure. In the present invention, when the crystal structure of the photocatalytic titanium oxide is anatase type, the amount of active species produced is large under ultraviolet irradiation, so that the stress factor can be increased more effectively. As a result, it is believed that it exhibits excellent antifungal and algae resistance. Further, in the present invention, the titanium oxide particles may coexist with an auxiliary catalyst such as a copper compound or other known photocatalytic particles.
酸化セリウム粒子
本発明で利用される酸化セリウム粒子は、蛍石構造の酸素欠損を有する酸化セリウム粒子であって、ラマン分光スペクトルにおいて、Ce-O結合のF2g振動モードに帰属されるピークが、標準物質を測定して得られるCe-O結合のF2g振動モードに帰属されるピークに対して、低波数側に1.0cm-1を超え9.9cm-1未満ずれている酸化セリウム粒子である。
Cerium oxide particles The cerium oxide particles used in the present invention are cerium oxide particles having an oxygen deficiency of fluorite structure, and the peak attributed to the F 2g vibration mode of the Ce—O bond in the Raman spectral spectrum is With cerium oxide particles that are more than 1.0 cm -1 and less than 9.9 cm -1 on the low wave number side with respect to the peak attributed to the F 2 g vibration mode of the Ce—O bond obtained by measuring the standard material. be.
本発明において、酸素欠損を有する酸化セリウムとは、CeO2-x(0<x<1)の非量論組成の酸化セリウムを意味する。 In the present invention, the cerium oxide having an oxygen deficiency means cerium oxide having a non-quantitative composition of CeO 2-x (0 <x <1).
ここで、標準物質は、高純度化学研究所製の酸化セリウム(IV),純度99.99%(CEO04PB)を使用する。標準物質を測定して得られるCe-O結合のF2g振動モードに帰属されるピークは、下記の計測条件によれば、波数約460cm-1に現れる。本発明において、低波数側へのずれは、標準物質のCe-O結合のF2g振動モードに帰属されるピークが検出される波数からのずれで定義することとする。 Here, as the standard substance, cerium (IV) oxide, purity 99.99% (CEO04PB) manufactured by the Institute of High Purity Chemistry is used. The peak attributed to the F 2g vibration mode of the Ce—O bond obtained by measuring the standard material appears at a wave number of about 460 cm -1 according to the following measurement conditions. In the present invention, the deviation to the low wavenumber side is defined by the deviation from the detected wavenumber where the peak attributed to the F 2g vibration mode of the Ce—O bond of the standard material is detected.
ラマン分光測定の条件を以下に詳細に記述する。
装置:ナノフォトン製 RAMANTouch
レーザー波長:532nm
レーザー出力:Ce-O結合のF2g振動モードの散乱強度が、測定可能の上限を超えない範囲でできるだけ高く(3000cps超と)なるように、レーザー出力を調整した。
ピンホールサイズ:50μm
回折格子:2400gr/mm
中心波数:460cm-1
照射時間:300秒
積算回数:1回
対物レンズ:TU Plan Fluor×100(NA:0.90)
The conditions for Raman spectroscopy are described in detail below.
Equipment: Nanophoton RAMANTouch
Laser wavelength: 532nm
Laser power: The laser power was adjusted so that the scattering intensity of the F 2g vibration mode of the Ce—O bond was as high as possible (over 3000 cps) without exceeding the measurable upper limit.
Pinhole size: 50 μm
Diffraction grating: 2400gr / mm
Center wave number: 460 cm -1
Irradiation time: 300 seconds Total number of times: 1 Objective lens: TU Plan Fluor x 100 (NA: 0.90)
Ce-O結合のF 2g 振動モードに帰属されるピークの波数特定
サンプル中の酸化セリウム量が少ないほど、また酸化セリウムが酸素欠陥を多く含有するほど、得られるピークはブロードになるため、ピークの波数が不明瞭になる場合がある。そこで、本発明においては、上記ピークに帰属される波数は次のようにして行った。
1)同一サンプルについて、5か所を測定した。
2)それぞれの測定結果について、450から470cm-1の波数範囲に確認されるピークの最大強度に対して、95%以上の強度が得られる波数範囲を特定し、その中心の波数を算出して当該ピークの中心波数とした。なお、95%以上の強度が得られる波数範囲の特定は、95%以上の強度が得られる最小波数、および95%以上の強度が得られる最大波数を両端とすることで行った。得られたラマンスペクトルはノイズに由来する所定の振幅を有する。そのため、当該波数範囲内に95%未満の強度となるポイントが得られることがある。そのような場合は、95%未満の強度となるポイントを波数範囲内に含めて、波数範囲を特定した。
3)5か所の測定結果から求めた当該ピークの中心波数の内、最大値と最小値を除いた3か所の平均値を、サンプルのCe-O結合のF2g振動モードに帰属されるピークの波数とした。
The wave number of the peak attributed to the F 2g vibration mode of the Ce—O bond The smaller the amount of cerium oxide in the specified sample, and the more cerium oxide contains oxygen defects, the broader the peak obtained, so that the peak becomes The wave number may be unclear. Therefore, in the present invention, the wave number attributed to the peak is calculated as follows.
1) Five points were measured for the same sample.
2) For each measurement result, specify the wavenumber range where the intensity of 95% or more is obtained with respect to the maximum intensity of the peak confirmed in the wavenumber range of 450 to 470 cm -1 , and calculate the wavenumber at the center. The center wave number of the peak was used. The wave number range in which an intensity of 95% or more can be obtained was specified by setting the minimum wave number in which an intensity of 95% or more can be obtained and the maximum wave number in which an intensity of 95% or more can be obtained at both ends. The obtained Raman spectrum has a predetermined amplitude derived from noise. Therefore, a point having an intensity of less than 95% may be obtained within the wave number range. In such a case, the wavenumber range was specified by including the points having an intensity of less than 95% in the wavenumber range.
3) Of the center wavenumbers of the peak obtained from the measurement results at 5 points, the average value of 3 points excluding the maximum and minimum values is attributed to the F 2g vibration mode of the Ce-O bond of the sample. The peak wave number was used.
高純度化学研究所製の酸化セリウム:品番CEO04PB、ロット番号 4702411を標準物質として、そのCe-O結合のF2g振動モードに帰属されるピークが検出される波数に対する、サンプルを測定して得られた同モードに帰属されるピークが検出される波数の差分を、低波数側へのずれとした。 Cerium oxide manufactured by High Purity Chemical Laboratory: Part number CEO04PB, lot number 4702411 as standard material, obtained by measuring the sample for the wave number at which the peak attributed to the F 2g vibration mode of the Ce—O bond is detected. The difference in the wave number at which the peak belonging to the same mode is detected is defined as the deviation to the low wave number side.
本発明において、上記ピークのずれ(シフト)の下限値は、1.0cm-1超である。これにより、酸化チタン由来の酸化力を抑制することが可能となり耐候性能の向上および酸化セリウム由来の特異な防カビ効果、防藻効果を長期に持続させることが期待できる。 In the present invention, the lower limit of the peak shift is more than 1.0 cm -1 . As a result, it is possible to suppress the oxidizing power derived from titanium oxide, and it is expected that the weather resistance performance will be improved and the peculiar antifungal effect and algae-proofing effect derived from cerium oxide will be maintained for a long period of time.
本発明において、上記ピークのずれの上限値は9.9cm-1未満であり、好ましくは、5.0cm-1未満である。これにより、酸化セリウムの光溶解による溶出速度を大幅に低下させることができ、耐水性の向上及び酸化セリウムの特異な効果を長期に持続させることが期待できる。 In the present invention, the upper limit of the peak deviation is less than 9.9 cm -1 , preferably less than 5.0 cm -1 . As a result, the elution rate of cerium oxide due to photolysis can be significantly reduced, and it is expected that the water resistance will be improved and the peculiar effect of cerium oxide will be maintained for a long period of time.
本発明において、ラマン分光法による評価は、(1)塗装体から表面層を取り出して粉砕して得た粉体、またはコーティング組成物を乾燥して得た粉体から調製された試料を使用するか、または(2)塗装体を試料として使用することができる。 In the present invention, the evaluation by Raman spectroscopy uses (1) a sample prepared from a powder obtained by taking out a surface layer from a coated body and pulverizing it, or a powder obtained by drying a coating composition. Alternatively, (2) the coated body can be used as a sample.
(1)における試料の調製は、次のいずれかを選択する。
・基材表面に形成された表面層を、超純水で洗浄し、乾燥した後、試料とする。洗浄は、洗浄後の水の電気伝導度が10μS/cm以下になるまで行う。
・塗装体から表面層をはがし、乳鉢等で粉砕した後、超純水で洗浄する。洗浄は、洗浄水の電気伝導度が10μS/cm以下になるまで行う。洗浄後の粉砕物を乾燥して試料とする。
・後述するコーティング組成物を乾燥し、得られた乾燥物を超純水で洗浄する。洗浄は洗浄後の水の電気伝導度が10μS/cm以下になるまで行う。洗浄後に乾燥して試料とする。
For the preparation of the sample in (1), select one of the following.
-The surface layer formed on the surface of the base material is washed with ultrapure water, dried, and then used as a sample. Washing is performed until the electrical conductivity of the water after washing becomes 10 μS / cm or less.
-Peel off the surface layer from the painted body, crush it in a mortar, etc., and then wash it with ultrapure water. Washing is performed until the electrical conductivity of the washing water becomes 10 μS / cm or less. The crushed product after washing is dried and used as a sample.
-The coating composition described later is dried, and the obtained dried product is washed with ultrapure water. Washing is performed until the electrical conductivity of the water after washing becomes 10 μS / cm or less. After washing, it is dried and used as a sample.
(2)における試料の調製は、次のいずれかを選択する。
・表面層の基材側の面よりも基材側に、すなわち、基材または基材と表面層との間に存在し、かつ表面層と接している中間層に、または、表面層と接している基材に、波数460cm-1付近のCe-O結合のF2g振動モードに近接するラマンピークを有する成分(例えば、ルチル型酸化チタン)を含有しない塗装体の場合は、超純水で洗浄して乾燥した後に、そのまま試料とする。洗浄は、洗浄後の水の電気伝導度が10μS/cm以下になるまで行う。
・石英ガラス板またはソーダライムガラスを基材とする。当該基材を予め洗浄して清浄な基材の表面に、コーティング組成物を適用して表面層を形成する。基材および表面層からなる塗装体を、超純水で洗浄して乾燥した後に、試料とする。洗浄は、洗浄後の水の電気伝導度が10μS/cm以下になるまで行う。
For the preparation of the sample in (2), select one of the following.
-On the substrate side of the surface layer on the substrate side, that is, on the intermediate layer existing between the substrate or the substrate and the surface layer and in contact with the surface layer, or in contact with the surface layer. In the case of a coated body that does not contain a component having a Raman peak (for example, rutile-type titanium oxide) having a Raman peak close to the F 2g vibration mode of the Ce—O bond with a wave number of around 460 cm -1 , ultrapure water is used. After washing and drying, the sample is used as it is. Washing is performed until the electrical conductivity of the water after washing becomes 10 μS / cm or less.
-Use quartz glass plate or soda lime glass as the base material. The substrate is washed in advance and a coating composition is applied to the surface of the clean substrate to form a surface layer. The coated body composed of the base material and the surface layer is washed with ultrapure water and dried, and then used as a sample. Washing is performed until the electrical conductivity of the water after washing becomes 10 μS / cm or less.
上記表面層中の、上記酸化チタン粒子および酸化セリウム粒子の含有比は、質量比で、酸化チタン/酸化セリウムが1/99~99/1の範囲で適宜選定可能である。 The content ratio of the titanium oxide particles and the cerium oxide particles in the surface layer can be appropriately selected in the range of 1/99 to 99/1 for titanium oxide / cerium oxide in terms of mass ratio.
また、酸化セリウム粒子はその平均結晶子径が6nmを超えることが好ましく、64nm未満であることが、より好ましい。ここで、平均結晶子径は後述の実施例に記載された測定方法によって求められる。結晶子径が6nmを超えて大きい場合、表面に露出する酸素欠陥量がより少なくなる事が期待できる。それにより、紫外線照射下で酸化セリウムの水への溶解を抑制することができる。 Further, the average crystallite diameter of the cerium oxide particles is preferably more than 6 nm, more preferably less than 64 nm. Here, the average crystallite diameter is obtained by the measuring method described in Examples described later. When the crystallite diameter is larger than 6 nm, it can be expected that the amount of oxygen defects exposed on the surface will be smaller. Thereby, the dissolution of cerium oxide in water can be suppressed under the irradiation of ultraviolet rays.
シリカ粒子
上記表面層は、さらにシリカ粒子を含んでいてもよい。そうすることで、酸化セリウム粒子を露出させると共に、結着させて表面層の強度を増すことができる。
Silica particles The surface layer may further contain silica particles. By doing so, the cerium oxide particles can be exposed and bound to increase the strength of the surface layer.
シリカ粒子は、上記塗装体の表面層中に、好ましくは30質量%以上、より好ましくは50質量%以上、最も好ましくは70質量%以上添加されているのがよい。そうすることで、親水性および表面層の耐磨耗性が良好となる。 The silica particles are preferably added to the surface layer of the coating body in an amount of preferably 30% by mass or more, more preferably 50% by mass or more, and most preferably 70% by mass or more. By doing so, the hydrophilicity and the abrasion resistance of the surface layer are improved.
上記シリカ粒子は、上記塗装体の表面層中に、好ましくは90質量%未満含有されるとよい。そうすることにより、上記親水性および表面層の耐磨耗性と、上記酸化セリウム粒子の機能と両立できる。 The silica particles are preferably contained in the surface layer of the coating body in an amount of less than 90% by mass. By doing so, the hydrophilicity and the abrasion resistance of the surface layer can be compatible with the functions of the cerium oxide particles.
シリカ粒子の平均粒径は、好ましくは100nm未満、より好ましくは50nm未満、さらに好ましくは30nm未満がよい。そうすることで、表面層の耐磨耗性が良好となり、また耐候性能の長期維持にも有効である。 The average particle size of the silica particles is preferably less than 100 nm, more preferably less than 50 nm, still more preferably less than 30 nm. By doing so, the wear resistance of the surface layer becomes good, and it is also effective for maintaining the weather resistance performance for a long period of time.
なお、上記シリカ粒子の平均粒径は、走査型電子顕微鏡により20万倍の視野に入る任意の100個の粒子の長さを測定した個数平均値として算出される。粒子の形状としては真球が最も良いが、略円形や楕円形でも良く、その場合の粒子の長さは((長径+短径)/2)として略算出される。 The average particle size of the silica particles is calculated as a number average value obtained by measuring the length of any 100 particles that enter the field of view 200,000 times with a scanning electron microscope. As the shape of the particles, a true sphere is the best, but it may be substantially circular or elliptical, and the length of the particles in that case is approximately calculated as ((major axis + minor axis) / 2).
任意成分
表面層には、任意成分として、上記酸化チタン粒子、酸化セリウム粒子およびシリカ粒子以外の酸化物粒子、または非粒子成分を含んでいてもよい。
Optional component The surface layer may contain, as an optional component, oxide particles other than the titanium oxide particles, cerium oxide particles and silica particles, or a non-particle component.
上記酸化チタン粒子、酸化セリウム粒子およびシリカ粒子以外の酸化物粒子としては、例えば、アルミナ、ジルコニア、ボロニア、ケイ酸塩等の単一酸化物の粒子、ホウケイ酸塩、アルミノケイ酸塩、チタン酸バリウム等の複合酸化物の粒子等が利用できる。 Examples of the oxide particles other than the titanium oxide particles, the cerium oxide particles and the silica particles include single oxide particles such as alumina, zirconia, boronia and silicate, borosilicate, aluminosilicate and barium titanate. Particles of composite oxides such as, etc. can be used.
(非粒子成分)
非粒子成分は、含有量が、表面層を構成する被膜形成成分の合計量を100質量部としたときに、10質量部未満であることが好ましい。そうすることで、表面層は、カビおよび/または藻が層中を貫通しない多孔質構造となりやすくなる。そして、被膜が多孔質構造であることで、上記酸化セリウム粒子の機能が発揮可能となる。
(Non-particle component)
The content of the non-particle component is preferably less than 10 parts by mass when the total amount of the film-forming components constituting the surface layer is 100 parts by mass. By doing so, the surface layer tends to have a porous structure in which mold and / or algae do not penetrate through the layer. Since the coating film has a porous structure, the function of the cerium oxide particles can be exhibited.
非粒子成分としては、例えば、マトリクス成分等が利用できる。マトリクス成分としては、有機樹脂、有機無機複合樹脂、有機または無機の高分子等が利用できる。 As the non-particle component, for example, a matrix component or the like can be used. As the matrix component, an organic resin, an organic-inorganic composite resin, an organic or inorganic polymer and the like can be used.
有機樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、アクリルウレタン樹脂等の化合物が利用できる。 As the organic resin, for example, a compound such as an acrylic resin, a urethane resin, or an acrylic urethane resin can be used.
有機無機複合樹脂としては、例えば、ケイ素化合物と上記有機樹脂を構成する化合物との複合体が挙げられる。好適に利用可能な有機無機複合樹脂は、シリコーンと上記有機樹脂との複合体であり、具体的には、シリコーン樹脂、シリコーン変性樹脂等が利用できる。 Examples of the organic-inorganic composite resin include a composite of a silicon compound and a compound constituting the organic resin. The organic-inorganic composite resin that can be preferably used is a composite of silicone and the above-mentioned organic resin, and specifically, a silicone resin, a silicone-modified resin, or the like can be used.
有機高分子としては、例えば、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシドおよびそれらのブロックポリマー等のポリオキシアルキレンが利用できる。 As the organic polymer, for example, polyoxyalkylenes such as polyethylene oxide, polypropylene oxide and block polymers thereof can be used.
無機高分子としては、例えば、ケイ素、チタン、ジルコニウム、スズ等の金属の単酸化物や、これらの金属の複合酸化物や、あるいは、これらの金属とナトリウム、カリウム、またはリチウムとの複合酸化物が利用できる。これら化合物は、後述される分散媒に可溶性の前駆体化合物を適用して、表面層形成時に生成されることが好ましい。 Examples of the inorganic polymer include a single oxide of a metal such as silicon, titanium, zirconium, and tin, a composite oxide of these metals, or a composite oxide of these metals and sodium, potassium, or lithium. Is available. These compounds are preferably produced at the time of surface layer formation by applying a soluble precursor compound to a dispersion medium described later.
最表層
本発明の塗装体は、上記表面層の表面に、さらに最表層を形成してもよい。最表層は透光性を有することで、表面層に含まれる酸化チタン粒子および酸化セリウム粒子に紫外線を含有する光を照射することができる。そして、最表層は、厚みを1μm以下、0.5μm以下、または0.1μm以下とすることが好ましい。そうすることで、表面の親水性をより確実に向上させることができ、セルフクリーニング効果を高めることが可能となる。さらに、最表層は物質透過性を有することが好ましく、多孔質であることがより好ましい。最表層の好ましい実施形態としては、上記のシリカ粒子を含んでなる多孔質膜や、上記のシリカ粒子からなる多孔質膜が挙げられる。
Outer surface layer The coated body of the present invention may further form an outermost surface layer on the surface of the surface layer. Since the outermost surface layer has translucency, the titanium oxide particles and the cerium oxide particles contained in the surface layer can be irradiated with light containing ultraviolet rays. The outermost layer preferably has a thickness of 1 μm or less, 0.5 μm or less, or 0.1 μm or less. By doing so, the hydrophilicity of the surface can be improved more reliably, and the self-cleaning effect can be enhanced. Further, the outermost layer preferably has substance permeability, and more preferably porous. Preferred embodiments of the outermost layer include a porous film containing the above-mentioned silica particles and a porous film made of the above-mentioned silica particles.
塗装体の形成方法
本発明の塗装体は、基材に表面層を形成してなる。表面層の形成方法としては、湿式製膜法が好適に利用できる。
Method for Forming a Painted Body The coated body of the present invention is formed by forming a surface layer on a base material. As a method for forming the surface layer, a wet film forming method can be preferably used.
湿式製膜法としては、後述するコーティング組成物を基材表面に適用する工程を含む方法が挙げられる。 Examples of the wet film forming method include a method including a step of applying a coating composition described later to the surface of a substrate.
コーティング組成物の基材への適用は、スプレー、ロールコート、ダイコート、またはフローコートによる塗布が好適に利用可能である。また、塗布は、手作業で行っても、機械によって行っても良い。 For application of the coating composition to the substrate, application by spray, roll coating, die coating, or flow coating is preferably available. Further, the coating may be performed manually or by a machine.
塗布による湿式製膜法では、工場の製造ラインで塗布してもよいし、現場で塗布してもよい。塗布後の乾燥または加熱条件も、上記酸化チタン粒子および酸化セリウム粒子の機能が損なわれない条件であればよく、例えば、常温~500℃程度の温度条件が好適に利用できる。塗布前の基材のプレヒート、放電処理、プラズマ処理、酸・アルカリ処理等の前処理や、放電処理、プラズマ処理、酸・アルカリ処理、加熱等の後処理も適宜追加可能である。 In the wet film forming method by coating, the coating may be applied on a factory production line or on-site. The drying or heating conditions after coating may be any conditions as long as the functions of the titanium oxide particles and the cerium oxide particles are not impaired, and for example, temperature conditions of about room temperature to 500 ° C. can be preferably used. Pretreatment such as preheating, discharge treatment, plasma treatment, acid / alkali treatment of the substrate before coating, and post-treatment such as discharge treatment, plasma treatment, acid / alkali treatment, and heating can be added as appropriate.
塗装体の用途
本発明の塗装体は、カビや藻の繁殖を抑制する必要のある屋外部材として広く利用可能である。
Uses of Painted Body The painted body of the present invention can be widely used as an outdoor member that needs to suppress the growth of mold and algae.
屋外部材としては、建物外装材、外壁、屋根、屋上設備、太陽電池カバー、太陽熱温水器集熱カバー、ビニールハウス、窓ガラス、窓サッシ等、およびそれらの表面に固定するフィルム等に好適に利用できる。 As outdoor members, it is suitably used for building exterior materials, outer walls, roofs, rooftop equipment, solar cell covers, solar water heater heat collecting covers, greenhouses, windowpanes, window sashes, etc., and films fixed to their surfaces. can.
本発明の塗装体は、紫外線を含む光が照射される環境下において、屋内部材として利用することも可能である。屋内部材としては、衛生陶器、洗面器、洗面鏡、ユニットバス、浴室鏡、キッチン、キッチンシンク、浴室壁、浴室床、浴室天井、局部洗浄装置等の水廻り機器、コンロ、レンジ、キッチンフード、換気扇、まな板、食器、冷蔵庫、食器洗浄器、食器乾燥器等の台所用品、屋内タイル、扉、内装紙、窓ガラス、窓サッシ、収納家具、家屋の収納部構造材、天井、床、壁等の建物内装材、寝具、椅子、机、照明器具、空調設備等の住宅設備、乗物設備等、およびそれらの表面に固定するフィルム等に好適に利用できる。 The coated body of the present invention can also be used as an indoor member in an environment irradiated with light including ultraviolet rays. Indoor materials include sanitary ware, washbasins, washbasins, unit baths, bathroom mirrors, kitchens, kitchen sinks, bathroom walls, bathroom floors, bathroom ceilings, water-related equipment such as local cleaning devices, stoves, ranges, kitchen hoods, etc. Ventilation fan, cutting board, tableware, refrigerator, dishwasher, dish dryer and other kitchen utensils, indoor tiles, doors, interior paper, window glass, window sashes, storage furniture, house storage structural materials, ceilings, floors, walls, etc. It can be suitably used for building interior materials, bedding, chairs, desks, lighting fixtures, housing equipment such as air conditioning equipment, vehicle equipment, and films fixed to their surfaces.
コーティング組成物Coating composition
本発明の一つの態様により提供されるコーティング組成物は、基材上にコーティングして上記した塗装体を形成可能なものである。したがって、本発明のコーティング組成物は、基材にコーティングすることによって、屋外において優れたカビおよび/または藻の繁殖が抑制される機能を長期にわたり発揮可能となる。 The coating composition provided by one aspect of the present invention can be coated on a substrate to form the above-mentioned coated body. Therefore, the coating composition of the present invention can exhibit an excellent function of suppressing the growth of mold and / or algae outdoors for a long period of time by coating the substrate.
コーティング組成物の実施形態においても、以下の実施形態については、上述した塗装体の実施形態と同様の理由で好ましい形態といえる。 Also in the embodiment of the coating composition, the following embodiments can be said to be preferable for the same reason as the above-described embodiment of the coated body.
したがって、本発明のコーティング組成物の一発明形態は、光触媒性の酸化チタン粒子および蛍石構造の酸素欠損を有する酸化セリウム粒子を含有してなり、この酸化セリウム粒子は、ラマン分光スペクトルにおいて、Ce-O結合のF2g振動モードに帰属されるピークが、標準物質を測定して得られるCe-O結合のF2g振動モードに帰属されるピークに対して、低波数側に1.0cm-1を超え9.9cm-1未満ずれているものである。このコーティング組成物を基材上にコーティングしてなる表面層を備えた塗装体は、その表面に付着するカビおよび/または藻の繁殖を抑制する。 Therefore, one aspect of the coating composition of the present invention comprises photocatalytic titanium oxide particles and cerium oxide particles having an oxygen deficiency in the fluorite structure, and the cerium oxide particles are Ce in the Raman spectroscopic spectrum. The peak attributed to the F 2g vibration mode of the -O bond is 1.0 cm -1 on the low frequency side with respect to the peak attributed to the F 2g vibration mode of the Ce-O bond obtained by measuring the standard material. It is more than 9.9 cm and the deviation is less than -1 . A coating body provided with a surface layer obtained by coating this coating composition on a substrate suppresses the growth of mold and / or algae adhering to the surface thereof.
本発明のコーティング組成物において、光触媒性酸化チタン粒子および酸化セリウム粒子は、上述の塗装体にて説明にて記載された性質を備えたものが利用できる。 In the coating composition of the present invention, as the photocatalytic titanium oxide particles and the cerium oxide particles, those having the properties described in the description in the above-mentioned coated body can be used.
本発明のコーティング組成物において、光触媒性酸化チタン粒子および酸化セリウム粒子は、原料として、粉体、分散体のいずれも利用できる。 In the coating composition of the present invention, the photocatalytic titanium oxide particles and the cerium oxide particles can be used as raw materials in either powder or dispersion.
上記コーティング組成物には、さらにシリカ粒子を含んでいてもよい。そうすることで、酸化セリウム粒子を露出させると共に、結着させて表面層の強度を増すことができる。 The coating composition may further contain silica particles. By doing so, the cerium oxide particles can be exposed and bound to increase the strength of the surface layer.
シリカ粒子の平均粒径は、好ましくは100nm未満、より好ましくは50nm未満、さらに好ましくは30nm未満がよい。そうすることで、表面層の耐磨耗性が良好となり、また耐候性能の長期維持にも有効である。 The average particle size of the silica particles is preferably less than 100 nm, more preferably less than 50 nm, still more preferably less than 30 nm. By doing so, the wear resistance of the surface layer becomes good, and it is also effective for maintaining the weather resistance performance for a long period of time.
なお、上記シリカ粒子の平均粒径は、走査型電子顕微鏡により20万倍の視野に入る任意の100個の粒子の長さを測定した個数平均値として算出される。粒子の形状としては真球が最も良いが、略円形や楕円形でも良く、その場合の粒子の長さは((長径+短径)/2)として略算出される。 The average particle size of the silica particles is calculated as a number average value obtained by measuring the length of any 100 particles that enter the field of view 200,000 times with a scanning electron microscope. As the shape of the particles, a true sphere is the best, but it may be substantially circular or elliptical, and the length of the particles in that case is approximately calculated as ((major axis + minor axis) / 2).
上記シリカ粒子は、上記コーティング組成物中の被膜形成成分中に、好ましくは30質量%以上、より好ましくは50質量%以上、最も好ましくは70質量%以上添加されているのがよい。そうすることで、親水性および表面層の耐磨耗性が良好となる。 The silica particles are preferably added to the film-forming component in the coating composition in an amount of preferably 30% by mass or more, more preferably 50% by mass or more, and most preferably 70% by mass or more. By doing so, the hydrophilicity and the abrasion resistance of the surface layer are improved.
上記シリカ粒子は、上記コーティング組成物中の被膜形成成分中に、好ましくは90質量%未満含有されるとよい。そうすることにより、上記親水性および表面層の耐磨耗性と、光触媒性酸化チタン粒子および酸化セリウム粒子の相互作用に基づく機能とを両立できる。 The silica particles are preferably contained in the film-forming component in the coating composition in an amount of preferably less than 90% by mass. By doing so, it is possible to achieve both the hydrophilicity and the abrasion resistance of the surface layer and the function based on the interaction between the photocatalytic titanium oxide particles and the cerium oxide particles.
ここで、被膜形成成分とは、本発明における表面層を構成する成分であって、必須成分として、酸化チタン粒子および酸化セリウム粒子、任意成分として、シリカ粒子、前記必須成分およびシリカ粒子以外の酸化物粒子、ならびに非粒子成分である。コーティング組成物において、これらの成分の前駆体が存在する場合は、組成物が適用された後の生成物が被膜形成成分である。 Here, the film-forming component is a component constituting the surface layer in the present invention, and as essential components, titanium oxide particles and cerium oxide particles, and as optional components, silica particles, oxidation other than the essential components and silica particles. It is a physical particle as well as a non-particle component. In the coating composition, if precursors of these components are present, the product after the composition is applied is the film-forming component.
なお、粒子成分および非粒子成分に有機成分を含まない場合は、コーティング組成物に含まれる分散媒や、非反応性かつ分散媒に可溶性の添加剤(例:界面活性剤、増粘剤、または高沸点溶剤、等)は被膜形成成分には該当しないものとする。この場合、被膜形成成分の定量はコーティング組成物の400℃で加熱後の強熱残分の恒量値から求めることとする。 When the particle component and the non-particle component do not contain an organic component, a dispersion medium contained in the coating composition or an additive that is non-reactive and soluble in the dispersion medium (eg, a surfactant, a thickener, or a thickener). High boiling point solvent, etc.) shall not correspond to the film-forming component. In this case, the quantification of the film-forming component is determined from the constant amount value of the ignition residue after heating at 400 ° C. of the coating composition.
また、粒子成分および非粒子成分に有機成分を含む場合は、被膜形成成分の定量はコーティング組成物を110℃に加熱した後の恒量を求めることで行うものとする。 When the particle component and the non-particle component contain an organic component, the quantification of the film-forming component shall be performed by obtaining a constant amount after heating the coating composition to 110 ° C.
本発明のコーティング組成物は、当該コーティング組成物中に被膜形成成分を0.1質量%以上80質量%以下含有することが好ましい。 The coating composition of the present invention preferably contains a film-forming component in an amount of 0.1% by mass or more and 80% by mass or less.
本発明のコーティング組成物は、分散媒を含有してなることが好ましい。分散媒は、水または公知の有機溶剤を単独で、あるいはそれらの複数を混合して利用可能である。 The coating composition of the present invention preferably contains a dispersion medium. The dispersion medium can be used alone with water or a known organic solvent, or a mixture thereof.
上記コーティング組成物は、酸化チタン粒子、酸化セリウム粒子、および必要に応じて添加する他の固形成分やその前駆体を分散媒に分散させることで作製可能である。現場塗装では、この方法のほうが利便性に優れる。 The coating composition can be prepared by dispersing titanium oxide particles, cerium oxide particles, and other solid components or precursors thereof to be added as necessary in a dispersion medium. For on-site painting, this method is more convenient.
上記コーティング組成物には、任意成分として、酸化チタン粒子、酸化セリウム粒子、およびシリカ粒子以外の酸化物粒子、非粒子成分および添加剤から選択される少なくとも一つを含んでいてもよい。 The coating composition may contain, as an optional component, at least one selected from titanium oxide particles, cerium oxide particles, oxide particles other than silica particles, non-particle components and additives.
上記の酸化チタン粒子、酸化セリウム粒子およびシリカ粒子以外の酸化物粒子としては、例えば、アルミナ、ジルコニア、ボロニア、ケイ酸塩等の単一酸化物の粒子、ホウケイ酸塩、アルミノケイ酸塩、チタン酸バリウム等の複合酸化物の粒子等が利用できる。 Examples of the oxide particles other than the above titanium oxide particles, cerium oxide particles and silica particles include single oxide particles such as alumina, zirconia, boronia and silicate, borosilicate, aluminosilicate and titanium acid. Particles of composite oxides such as barium can be used.
本発明の好ましい実施形態としては、上記コーティング組成物中の全固形分を100質量部としたときに、非粒子成分が、10質量部未満であるようにする。 In a preferred embodiment of the present invention, the non-particle component is less than 10 parts by mass when the total solid content in the coating composition is 100 parts by mass.
そうすることで、基材上に被膜を形成したときに、カビおよび/または藻が層中を貫通しない多孔質構造を作製することが容易となる。そして、被膜が多孔質構造であることで、上記酸化セリウム粒子の機能が発揮されやすくなるとともに、貫通しない構造であることで基材との接触面を足場にカビおよび/または藻が繁殖することを抑止できるようになる。 By doing so, it becomes easy to form a porous structure in which mold and / or algae do not penetrate through the layer when a film is formed on the substrate. The porous structure of the coating facilitates the function of the cerium oxide particles, and the non-penetrating structure facilitates the growth of mold and / or algae on the contact surface with the substrate. Can be suppressed.
非粒子成分としては、例えば、マトリクス成分等が利用できる。 As the non-particle component, for example, a matrix component or the like can be used.
マトリクス成分としては、有機樹脂、有機無機複合樹脂、有機または無機の高分子、有機金属の重合体等が利用できる。 As the matrix component, an organic resin, an organic-inorganic composite resin, an organic or inorganic polymer, a polymer of an organic metal, or the like can be used.
有機樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、アクリルウレタン樹脂等の化合物を、溶液または分散体の形態で利用できる。あるいは、これら樹脂を形成可能な前駆体、例えば、不飽和二重結合を有する単量体、イソシアネート化合物、アミン類、およびこれらのオリゴマー等も利用可能である。 As the organic resin, for example, a compound such as an acrylic resin, a urethane resin, or an acrylic urethane resin can be used in the form of a solution or a dispersion. Alternatively, precursors capable of forming these resins, such as monomers having unsaturated double bonds, isocyanate compounds, amines, and oligomers thereof, are also available.
有機無機複合樹脂としては、例えば、ケイ素化合物と上記有機樹脂を構成する化合物との複合体が挙げられる。好適に利用可能な有機無機複合樹脂は、シリコーンと上記有機樹脂との複合体であり、具体的には、シリコーン樹脂、シリコーン変性樹脂等を、溶液または分散体の形態で利用できる。または、シリコーンを形成可能な前駆体および上記有機樹脂を形成可能な前駆体も利用可能である。 Examples of the organic-inorganic composite resin include a composite of a silicon compound and a compound constituting the organic resin. The organic-inorganic composite resin that can be preferably used is a composite of silicone and the above-mentioned organic resin, and specifically, a silicone resin, a silicone-modified resin, or the like can be used in the form of a solution or a dispersion. Alternatively, a precursor capable of forming silicone and a precursor capable of forming the above organic resin are also available.
有機高分子としては、例えば、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシドおよびそれらのブロックポリマー等のポリオキシアルキレンが利用できる。 As the organic polymer, for example, polyoxyalkylenes such as polyethylene oxide, polypropylene oxide and block polymers thereof can be used.
無機高分子としては、例えば、ケイ素、チタン、ジルコニウム、スズ等の金属の単酸化物や、これらの金属の複合酸化物や、あるいは、これらの金属とナトリウム、カリウム、またはリチウムとの複合酸化物を形成可能な前駆体が利用できる。このような前駆体としては、金属塩、ハロゲン化金属化合物、金属アルコキシド、およびこれらの加水分解物、または金属過酸化物を利用できる。 Examples of the inorganic polymer include a single oxide of a metal such as silicon, titanium, zirconium, and tin, a composite oxide of these metals, or a composite oxide of these metals and sodium, potassium, or lithium. A precursor capable of forming is available. Metal salts, metal halide compounds, metal alkoxides, and hydrolysates thereof, or metal peroxides can be used as such precursors.
添加剤としては、公知のレベリング剤、消泡剤、分散剤、pH調整剤等が利用できる。 As the additive, known leveling agents, antifoaming agents, dispersants, pH adjusters and the like can be used.
本発明の好ましい実施形態としては、上記コーティング組成物は、さらに分散媒を含有してなる。これにより、基材上に均質な被膜を形成しやすくなる。分散媒としては、水および/または非水溶剤を好適に利用可能であり、非水溶剤としては、公知の有機溶剤を利用可能であり、アルコール等の水溶性溶剤や、水難溶性または水不溶性の溶剤が好適に利用できる。 In a preferred embodiment of the present invention, the coating composition further contains a dispersion medium. This facilitates the formation of a homogeneous film on the substrate. As the dispersion medium, water and / or a non-aqueous solvent can be preferably used, and as the non-aqueous solvent, a known organic solvent can be used. Solvents can be suitably used.
コーティング組成物の使用形態
上記コーティング組成物の一使用形態としては、基材上にコーティングしてなる表面層を備えた塗装体を形成した後に、紫外線を含む光が照射されるとともに、前記塗装体の表面に付着するカビおよび/または藻の繁殖を抑制する形態で利用される。
Usage of the coating composition As one usage of the coating composition, after forming a coated body having a surface layer coated on a substrate, light including ultraviolet rays is irradiated and the coated body is irradiated with light. It is used in a form that suppresses the growth of mold and / or algae adhering to the surface of the surface.
生物汚れの防止方法
本発明のカビ繁殖を抑制する方法は、カビの胞子の細胞膜に損傷を与えることなく、該胞子の代謝を抑制する物質を該胞子に作用させる方法である。
Method for Preventing Biofouling The method for suppressing mold growth of the present invention is a method for allowing a substance that suppresses the metabolism of the spores to act on the spores without damaging the cell membrane of the spores of the mold.
また、本発明の藻繁殖を抑制する方法は、カビの胞子の細胞膜に損傷を与えることなく、該胞子の代謝を抑制する物質を該胞子に作用させてカビの繁殖を抑制する方法である。 Further, the method for suppressing algae growth of the present invention is a method for suppressing the growth of mold by allowing a substance that suppresses the metabolism of the spores to act on the spores without damaging the cell membrane of the spores of the mold.
本発明をさらに以下の実施例により説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。 The present invention will be further described with reference to the following examples, but the present invention is not limited to these examples.
材料
基材
・基材a ソーダライムガラス板
・基材b アルミ基材にエポキシ樹脂を主として含んでなるプライマーを塗装して常温で24時間乾燥した。その後、さらに、シリコーン変性アクリル樹脂および白色顔料を含むエナメル塗料を塗装して常温で24時間乾燥したものを基材bとした。
Materials Base material / base material a Soda lime glass plate / base material b An aluminum base material was coated with a primer mainly containing an epoxy resin and dried at room temperature for 24 hours. Then, the base material b was further coated with an enamel paint containing a silicone-modified acrylic resin and a white pigment and dried at room temperature for 24 hours.
酸化セリウム粒子
表1の1-1~1-9に各種物性を示す。すべて水分散体であり、蛍石型の結晶構造を持つ。
Cerium oxide particles Table 1 1-1 to 1-9 show various physical properties. All are aqueous dispersions and have a fluorite-type crystal structure.
酸化チタン粒子
表1の2-1に各種物性を示す。アナターゼ型の酸化チタンの水分散体である。
Titanium oxide particles Table 1 2-1 shows various physical properties. It is an anatase-type aqueous dispersion of titanium oxide.
シリカ粒子
表1の3-1~3-3に各種物性を示す。水-Na分散型のコロイダルシリカである。
Silica particles Table 1 3-1 to 3-3 show various physical properties. Water-Na dispersed colloidal silica.
表1の粒子径、結晶子径は後述に記載の方法で取得したデータを示す。 The particle diameter and crystallite diameter in Table 1 show the data acquired by the method described later.
試験1:物性評価
試験1(1):粒度分布測定
表1記載の水分散体を、セル(太洋株式会社:型番BRA759116)に1mL添加し動的光散乱法により粒径分布測定に供した。表1の3-1~3-3のシリカ粒子は、精製水を用いて2倍に希釈して測定した。装置、条件は以下のとおりである。
装置:ELSZ-1000(大塚電子株式会社製)
測定条件
測定温度:制御なし(常温測定)
光量調整:自動調整
ダストカット回数:0
光量最適値:30000
光量最大値:50000
光量最小値:10000
ピンホール(μm):50
解析条件
解析手法:Marquardt
サイドカット(left):0
サイドカット(right):0
解析範囲:G2(t)(1.003~2)
Iteration:1000
ノイズカットレベル(%):1
セル条件
測定項目:size
測定シーケンス:Type2
セル選択:Size Cell(Dispo)
セル種:Size Cell
積算回数:30
溶媒条件
溶媒選択:WATER,,
屈折率:1.33
粘度:0.89
誘電率:78.3
Test 1: Evaluation of physical properties
Test 1 (1): Particle size distribution measurement 1 mL of the aqueous dispersion shown in Table 1 was added to a cell (Tayo Co., Ltd .: model number BRA759116) and subjected to particle size distribution measurement by a dynamic light scattering method. The silica particles of 3-1 to 3-3 in Table 1 were measured by diluting them 2-fold with purified water. The equipment and conditions are as follows.
Equipment: ELSZ-1000 (manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.)
Measurement conditions Measurement temperature: No control (normal temperature measurement)
Light intensity adjustment: Automatic adjustment Dust cut count: 0
Optimal light intensity: 30000
Maximum light intensity: 50000
Minimum light intensity: 10000
Pinhole (μm): 50
Analysis conditions Analysis method: Marquardt
Side cut (left): 0
Side cut (right): 0
Analysis range: G2 (t) (1.003 ~ 2)
Iteration: 1000
Noise cut level (%): 1
Cell condition Measurement item: size
Measurement sequence: Type2
Cell selection: Size Cell (Dispo)
Cell type: Size Cell
Accumulation count: 30
Solvent conditions Solvent selection: WATER ,,
Refractive index: 1.33
Viscosity: 0.89
Permittivity: 78.3
上記で得られた散乱強度分布の累積分布径D50を表1に示す。 Table 1 shows the cumulative distribution diameter D50 of the scattering intensity distribution obtained above.
試験1(2):結晶子径測定
試料の作製
表1の粒子原料1-1~1-9をフリーズドライにて乾燥させた。得られた乾燥物に、超純水を添加、攪拌、水の除去、再度フリーズドライにて乾燥の操作により、乾燥物を洗浄した。洗浄の操作を洗浄水の導電率が10μS/cm未満となるまで繰り返した。これらを結晶子径測定の試料とした。
Test 1 (2): Crystalline diameter measurement
Preparation of sample The particle raw materials 1-1 to 1-9 in Table 1 were freeze-dried. Ultrapure water was added to the obtained dried product, stirring was performed, water was removed, and the dried product was washed by freeze-drying again. The washing operation was repeated until the conductivity of the washing water became less than 10 μS / cm. These were used as samples for measuring the crystallite diameter.
酸化セリウム粒子の平均結晶子径を粉末X線回折法により求めた。詳細には、蛍石構造の酸化セリウムの2θピークパターン(ICDDカード番号:01-078-5328)に記載された最強線ピーク(結晶面111に対応する)の半値全幅(FWHM)を計測し、シェラー式により算出した。粉末X線回折法の分析条件を下記に示す。
分析装置 スペクトリス X’Pert PRO MPD
X線源 CuKα
発散スリット 1.0 mm
スキャン法 連続スキャン法
スキャン軸 2θ/θ
測定範囲 10~90°
サンプリング間隔 0.05°
スキャン速度 0.1° s-1
管電圧 45 kV
管電流 40 mA
The average crystallite diameter of the cerium oxide particles was determined by powder X-ray diffraction. Specifically, the full width at half maximum (FWHM) of the strongest line peak (corresponding to the crystal plane 111) described in the 2θ peak pattern (ICDD card number: 01-078-5328) of cerium oxide having a fluorite structure is measured. Calculated by the Scherrer formula. The analysis conditions of the powder X-ray diffraction method are shown below.
Analyzer Spectris X'Pert PRO MPD
X-ray source CuKα
Divergence slit 1.0 mm
Scan method Continuous scan method Scan axis 2 θ / θ
Measuring range 10-90 °
Sampling interval 0.05 °
Scan speed 0.1 ° s -1
Tube voltage 45 kV
Tube current 40 mA
結果を表1に示す The results are shown in Table 1.
コーティング組成物の調製
表2に記載の組成となるように、表1に記載の(1)酸化セリウム水分散体と、(2)水分散型コロイダルシリカと、(3)酸化チタン水分散体と、(4)分散媒と、(5)添加剤とを混合して、コーティング組成物を得た。コーティング組成物中の被膜形成成分の濃度は5.5質量%とした。ここで、被膜形成成分の濃度は、コーティング組成物中の(1)~(3)の合計量(仕込み量)の濃度である。参考のため、コーティング組成物を400℃まで加熱した後、室温まで徐冷し、恒量となったときの濃度を測定したところ、得られた濃度は被膜形成成分の濃度と同等であった。なお、分散媒として精製水を、添加剤としてポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤を用いた。
Preparation of Coating Composition The (1) cerium oxide aqueous dispersion, (2) aqueous dispersion colloidal silica, and (3) titanium oxide aqueous dispersion shown in Table 1 so as to have the composition shown in Table 2. , (4) Dispersion medium and (5) Additive were mixed to obtain a coating composition. The concentration of the film-forming component in the coating composition was 5.5% by mass. Here, the concentration of the film-forming component is the concentration of the total amount (charged amount) of (1) to (3) in the coating composition. For reference, the coating composition was heated to 400 ° C., slowly cooled to room temperature, and the concentration at a constant volume was measured. As a result, the obtained concentration was equivalent to the concentration of the film-forming component. Purified water was used as the dispersion medium, and a polyether-modified silicone-based surfactant was used as the additive.
試験1(3)ラマン分光測定
塗装体の作製1
基材aを55℃に加温して、その表面に表2に記載のコーティング組成物を、12.5g/m2の塗布量でエアスプレーにて塗布し、室温にて乾燥させて、ラマン分光測定用のサンプルとした。
Test 1 (3) Raman spectroscopy
Preparation of painted body 1
The substrate a is heated to 55 ° C., the coating composition shown in Table 2 is applied to the surface thereof by air spray at a coating amount of 12.5 g / m 2 , dried at room temperature, and Raman. It was used as a sample for spectroscopic measurement.
ラマン分光測定の条件は以下のとおりである。
装置:ナノフォトン製 RAMANTouch
レーザー波長:532nm
レーザー出力:Ce-O結合のF2g振動モードの散乱強度が、測定可能の上限を超えない範囲でできるだけ高く(3000cps超となるように)、レーザー出力を調整した。
ピンホールサイズ:50μm
回折格子:2400gr/mm
中心波数:460cm-1
照射時間:300秒
積算回数:1回
対物レンズ:TU Plan Fluor×100(NA:0.90)
CCD冷却温度:-67℃
The conditions for Raman spectroscopy are as follows.
Equipment: Nanophoton RAMANTouch
Laser wavelength: 532nm
Laser power: The laser power was adjusted so that the scattering intensity of the Ce—O coupled F 2g vibration mode was as high as possible (greater than 3000 cps) without exceeding the measurable upper limit.
Pinhole size: 50 μm
Diffraction grating: 2400gr / mm
Center wave number: 460 cm -1
Irradiation time: 300 seconds Total number of times: 1 Objective lens: TU Plan Fluor x 100 (NA: 0.90)
CCD cooling temperature: -67 ° C
Ce-O結合のF 2g 振動モードに帰属されるピークの波数特定
サンプル中の酸化セリウム量が少ないほど、また酸化セリウムが酸素欠陥を多く含有するほど、得られるピークはブロードになるため、ピークの波数が不明瞭になる場合がある。そこで、本発明においては、上記ピークに帰属される波数は次のようにして行った。
1)同一サンプルについて、5か所を測定した。
2)それぞれの測定結果について、450から470cm-1の波数範囲に確認されるピークの最大強度に対して、95%以上の強度が得られる波数範囲を特定し、その中心の波数を算出して当該ピークの中心波数とした。なお、95%以上の強度が得られる波数範囲の特定は、95%以上の強度が得られる最小波数、および95%以上の強度が得られる最大波数を両端とすることで行った。得られたラマンスペクトルはノイズに由来する所定の振幅を有する。そのため、当該波数範囲内に95%未満の強度となるポイントが得られることがある。そのような場合は、95%未満の強度となるポイントを波数範囲内に含めて、波数範囲を特定した。
3)5か所の測定結果から求めた当該ピークの中心波数の内、最大値と最小値を除いた3か所の平均値を、サンプルのCe-O結合のF2g振動モードに帰属されるピークの波数とした。
The wave number of the peak attributed to the F 2g vibration mode of the Ce—O bond The smaller the amount of cerium oxide in the specified sample, and the more cerium oxide contains oxygen defects, the broader the peak obtained, so that the peak becomes The wave number may be unclear. Therefore, in the present invention, the wave number attributed to the peak is calculated as follows.
1) Five points were measured for the same sample.
2) For each measurement result, specify the wavenumber range where the intensity of 95% or more is obtained with respect to the maximum intensity of the peak confirmed in the wavenumber range of 450 to 470 cm -1 , and calculate the wavenumber at the center. The center wave number of the peak was used. The wave number range in which an intensity of 95% or more can be obtained was specified by setting the minimum wave number in which an intensity of 95% or more can be obtained and the maximum wave number in which an intensity of 95% or more can be obtained at both ends. The obtained Raman spectrum has a predetermined amplitude derived from noise. Therefore, a point having an intensity of less than 95% may be obtained within the wave number range. In such a case, the wavenumber range was specified by including the points having an intensity of less than 95% in the wavenumber range.
3) Of the center wavenumbers of the peak obtained from the measurement results at 5 points, the average value of 3 points excluding the maximum and minimum values is attributed to the F 2g vibration mode of the Ce-O bond of the sample. The peak wave number was used.
低波数側へのずれは、高純度化学研究所製の酸化セリウム:品番CEO04PB、ロット番号 4702411を標準物質として、そのCe-O結合のF2g振動モードに帰属されるピークが検出される波数と、塗装体を測定して得られた同モードに帰属されるピークが検出される波数との差分を求めた。 The deviation to the low wavenumber side is the wavenumber at which the peak attributed to the F 2g vibration mode of the Ce—O bond is detected using cerium oxide manufactured by the Institute of High Purity Chemistry: Part No. CEO04PB and Lot No. 4702411 as the standard material. , The difference from the wave number at which the peak belonging to the same mode obtained by measuring the coated body was detected was obtained.
上記の方法で、測定して算出したCe-O結合のF2g振動モードに帰属されるピークの低波数側へのずれを表3に示す。 Table 3 shows the deviation of the peak attributable to the F 2g vibration mode of the Ce—O bond measured and calculated by the above method toward the low wavenumber side.
試験2:紫外線を含む光の照射による塗装体の評価
塗装体の作製2
基材bを用いて、塗装体の作製1と同様に塗装体を作製した。
Test 2: Evaluation of the painted body by irradiation with light including ultraviolet rays
Preparation of painted body 2
Using the base material b, a coated body was produced in the same manner as in Preparation 1 of the coated body.
試験2(1):紫外線を含む光を照射後のATP値
現場から単離したカビ(Nothophoma sp.)をポテトデキストロース寒天斜面培地で28℃、7~14日間前培養した。前培養によって得られた胞子を0.005wt%のTween80を含有させた滅菌精製水に懸濁させ、胞子濃度が1×105個/mLとなるように滅菌精製水で希釈して接種液を調製した。この接種液を10%ツァペックドックス液体培地と当量混合して混合液を調製した。予め殺菌灯照射で滅菌した塗装体(25mm×25mmにカット)の表面に、混合液を0.1mL滴下した後、全面に塗抹した。次いで、クリーンベンチ内に前記の混合液を塗抹した塗装体を静置して25℃で3時間乾燥させた。その際、クリーンベンチ内はファンで空気を攪拌した状態にした。乾燥後の塗装体を、気温28℃、相対湿度100%に調湿した環境下に静置して、光源にBLBランプ(三共電気株式会社製、FL40SBLB)を用いて、紫外線強度0.5mW/cm2(トプコンテクノハウス社製の紫外線強度計:UVR-2にて計測)で48時間照射した。
Test 2 (1): ATP value after irradiation with light containing ultraviolet rays Mold isolated from the field ( Nothophoma sp.) Was pre-cultured in potato dextrose agar slope medium at 28 ° C. for 7 to 14 days. The spores obtained by preculture are suspended in sterile purified water containing 0.005 wt% Tween80, diluted with sterile purified water so that the spore concentration is 1 × 10 5 cells / mL, and the inoculum is prepared. Prepared. This inoculant solution was mixed with a 10% Tsapeck Dox liquid medium in an equivalent amount to prepare a mixed solution. 0.1 mL of the mixed solution was added dropwise to the surface of the coated body (cut to 25 mm × 25 mm) sterilized by irradiation with a germicidal lamp, and then smeared on the entire surface. Next, the coated body smeared with the above-mentioned mixed solution was allowed to stand in a clean bench and dried at 25 ° C. for 3 hours. At that time, the inside of the clean bench was in a state where the air was agitated by a fan. The dried coated body is allowed to stand in an environment where the temperature is 28 ° C and the relative humidity is 100%, and a BLB lamp (FL40SBLB manufactured by Sankyo Electric Co., Ltd.) is used as a light source, and the ultraviolet intensity is 0.5 mW /. It was irradiated with cm 2 (ultraviolet intensity meter manufactured by Topcon Techno House Co., Ltd .: measured by UVR-2) for 48 hours.
ATP値の定量には、(株)キッコーマン製のATPふき取り検査システムを利用した。紫外線を含む光を照射した後の塗装体表面を同社製の「ルシパック(登録商標)Pen」でふき取り、同社製「ルミテスター(登録商標)PD-30」に挿入して、ルシフェラーゼが触媒する、ルシフェリン、酸素、およびATPの反応による発光量を測定して、塗装体表面の単位面積当たりのATP値に換算した。 An ATP wiping inspection system manufactured by Kikkoman Co., Ltd. was used to quantify the ATP value. The surface of the painted body after being irradiated with light containing ultraviolet rays is wiped off with the company's "Luciferin (registered trademark) Pen" and inserted into the company's "Lumitester (registered trademark) PD-30" to be catalyzed by luciferase. The amount of light emitted by the reaction of luciferin, oxygen, and ATP was measured and converted into the ATP value per unit area of the coated surface.
試験2(2):紫外光照射後のカビ胞子の細胞膜損傷度
試験2(1)と同様に調製された接種液0.1mLを、予め殺菌灯照射で滅菌した塗装体(25mm×25mmにカット)の表面に滴下した後、全面に塗抹した。次いで、クリーンベンチ内に前記の接種液を塗抹した塗装体を静置して25℃で3時間乾燥させた。その際、クリーンベンチ内はファンで空気を攪拌した状態にした。乾燥後の塗装体を、気温28℃、相対湿度100%に調湿した環境下に静置して、光源にBLBランプ(三共電気株式会社製、FL40SBLB)を用いて、紫外線強度0.5mW/cm2(トプコンテクノハウス社製の紫外線強度計:UVR-2にて計測)で48時間照射した。
Test 2 (2): Degree of cell membrane damage of mold spores after UV irradiation 0.1 mL of inoculum prepared in the same manner as in Test 2 (1) was cut into a coated body (25 mm × 25 mm) sterilized by germicidal lamp irradiation in advance. ) Was dropped on the surface and then smeared on the entire surface. Next, the coated body smeared with the inoculum was allowed to stand in a clean bench and dried at 25 ° C. for 3 hours. At that time, the inside of the clean bench was in a state where the air was agitated by a fan. The dried coated body is allowed to stand in an environment where the temperature is 28 ° C and the relative humidity is 100%, and a BLB lamp (FL40SBLB manufactured by Sankyo Electric Co., Ltd.) is used as a light source, and the ultraviolet intensity is 0.5 mW /. It was irradiated with cm 2 (ultraviolet intensity meter manufactured by Topcon Techno House Co., Ltd .: measured by UVR-2) for 48 hours.
Thermo Fisher 社製の核染色キット「LIVE/DEADTM FungaLightTM Yeast Viability Kit, for flow cytometry 」を使用した。滅菌精製水に、SYTO9を濃度15μM、PIを濃度75μMで溶解して蛍光染色液を調製した。前段に記載の操作を行なった塗装体(すなわち、試料にカビ胞子を接種し、乾燥後、光照射した塗装体)の表面に、前記蛍光染色液を50μL滴下した。蛍光染色液を滴下したサンプルを25℃、遮光下で30分間静置した後に、過剰な蛍光染色液を除去した。次いで、共焦点蛍光顕微鏡を用いて、波長488nmおよび561nmのレーザー光を励起光として塗装体の表面に照射し、2種の核染色試薬が発する、緑色蛍光および赤色蛍光の様子を観察した。 A nuclear staining kit "LIVE / DEAD TM FungaLight TM Yeast Viability Kit, for flow cytometry" manufactured by Thermo Fisher was used. A fluorescent staining solution was prepared by dissolving SYTO9 at a concentration of 15 μM and PI at a concentration of 75 μM in sterile purified water. 50 μL of the fluorescent staining solution was dropped onto the surface of the coated body (that is, the coated body in which the sample was inoculated with mold spores, dried and then irradiated with light) subjected to the operation described in the previous stage. The sample to which the fluorescent stain was dropped was allowed to stand at 25 ° C. under the light of light for 30 minutes, and then the excess fluorescent stain was removed. Next, using a confocal fluorescence microscope, laser light having wavelengths of 488 nm and 561 nm was irradiated on the surface of the coated body as excitation light, and the appearance of green fluorescence and red fluorescence emitted by the two types of nuclear staining reagents was observed.
観察は倍率340倍で行った。観察されたカビ胞子のうち、発芽・菌糸伸長の段階に至ったものを除外し、緑色蛍光を発している胞子と赤色蛍光を発している胞子の数量を計測し、その合計を全胞子数とした。赤色蛍光を発している胞子を「膜損傷あり」として、全胞子数に対する「膜損傷あり」の胞子数の比率を算出して細胞膜損傷度とした。 The observation was performed at a magnification of 340 times. Of the observed mold spores, those that reached the stage of germination and hyphal elongation were excluded, and the number of spores emitting green fluorescence and spores emitting red fluorescence was measured, and the total was taken as the total number of spores. did. The spores emitting red fluorescence were regarded as "with membrane damage", and the ratio of the number of spores with "with membrane damage" to the total number of spores was calculated and used as the degree of cell membrane damage.
試験2(1)および(2)の結果を表5に示す。
試験3:屋外曝露による効果確認
塗装体の作製
試験2:紫外線を含む光の照射による塗装体の評価で用いた基材と同じものを以下に示す屋外曝露試験に供した。
Test 3: Confirmation of effect by outdoor exposure
Preparation test of coated body 2: The same base material used in the evaluation of the coated body by irradiation with light including ultraviolet rays was subjected to the outdoor exposure test shown below.
試験3(1)防カビ試験
東海地区にある周囲を森林に囲まれた環境を曝露試験場所とした。塗装体を北向きに設置した。
Test 3 (1) Antifungal test The environment surrounded by forests in the Tokai area was used as the exposure test site. The painted body was installed facing north.
曝露試験は3ヶ月間実施した。 The exposure test was conducted for 3 months.
防カビ試験の効果確認
曝露試験終了後の効果確認は、目視による外観観察と、反射照明型顕微鏡 (ECLIPSE LV100ND, Nikon)を使用して、カビ胞子の発芽、菌糸伸長の状態を倍率340倍で観察し、菌糸伸長度を次の4段階に分類し、点数化することにより行った。それぞれの段階について、顕微鏡観察によるカビ繁殖の状態を図1~4に示した。
0:カビによる汚れは視認できない。かつ、顕微鏡観察で、カビ胞子の発芽は認められない。(図1)
1:カビによる汚れは視認できないが、顕微鏡観察によれば一部の胞子に発芽が認められるが、菌糸は短い(数10~数100μm)状態。(図2)
2:カビによる汚れが視認できる。顕微鏡観察によれば、胞子の発芽が認められ、部分的には数100μm以上に菌糸が伸長した状態(図3)
3:顕微鏡観察によれば、ほとんどの胞子が発芽し、一面に菌糸が伸長した状態(図4)なお、上記の菌糸伸長度:3では、カビ繁殖に伴って生じるサンプル表面のくすみ、もしくは黒色のカビ汚れが目視の観察でも認められる。
Confirmation of the effect of the antifungal test To confirm the effect after the exposure test, visually observe the appearance and use a reflection-illuminated microscope (ECLIPSE LV100ND, Nikon) to measure the germination and hyphal elongation of mold spores at a magnification of 340 times. By observing, the degree of hyphal elongation was classified into the following four stages and scored. For each stage, the state of mold growth by microscopic observation is shown in FIGS. 1 to 4.
0: Mold stains are not visible. Moreover, no germination of mold spores was observed by microscopic observation. (Fig. 1)
1: Mold stains are not visible, but microscopic observation shows germination of some spores, but the hyphae are short (tens to hundreds of μm). (Fig. 2)
2: Dirt caused by mold can be visually recognized. According to microscopic observation, germination of spores was observed, and hyphae were partially elongated to several hundred μm or more (Fig. 3).
3: According to microscopic observation, most of the spores were germinated and the hyphae were elongated on one surface (Fig. 4). At the above-mentioned hyphal elongation: 3, the surface of the sample was dull or black due to the growth of mold. Mold stains are also observed by visual observation.
0点および1点を防カビ効果あり、2点および3点を防カビ効果なしと判断した。 It was judged that 0 points and 1 point had an antifungal effect, and 2 and 3 points had no antifungal effect.
試験3(2)防藻試験
東海地区にある周囲を森林に囲まれた環境を曝露試験場所とした。塗装体を北向きに設置した。
Test 3 (2) Algae control test The environment surrounded by forests in the Tokai area was used as the exposure test site. The painted body was installed facing north.
曝露試験は12ヶ月間実施した。 The exposure test was conducted for 12 months.
防藻試験の効果確認
曝露試験終了後の防藻効果の評価は、目視観察により以下の基準に基づいて点数化して行った。
0:藻の汚れは視認できない
1:藻の汚れは視認できるが緑色変化は確認できない
2:明らかに藻の汚れの視認が可能であり、緑色変化も確認できる。
Confirmation of the effect of the algae control test The evaluation of the algae control effect after the exposure test was performed by visual observation and scoring based on the following criteria.
0: Algae stains are not visible 1: Algae stains are visible but green change is not confirmed 2: Algae stains are clearly visible and green changes can be confirmed.
0点および1点を防藻効果あり、2点を防藻効果なしと判断した。 It was judged that 0 points and 1 point had an algae-proofing effect, and 2 points had no algae-proofing effect.
試験3(3)酸化セリウム残存率の評価(耐水性)
東海地区にある周囲を森林に囲まれた環境を曝露試験場所とした。塗装体を北向きに設置した。
Test 3 (3) Evaluation of residual ratio of cerium oxide (water resistance)
The environment surrounded by forests in the Tokai area was used as the exposure test site. The painted body was installed facing north.
曝露試験は12ヶ月間実施した。 The exposure test was conducted for 12 months.
酸化セリウムの定量
蛍光X線分析法を用いて、曝露前後の塗装体表面に含まれる酸化セリウムを定量した。利用した装置および測定条件を以下に記す。
装置 ZSX PrimusII(理学電機工業株式会社製)
X線源 Rh(4kW)
管電圧-電流 50kV-60mA
アッテネータ 1/1
1次X線フィルター なし
測定径 10mm
スリット S2
分光結晶 LiF1
検出器 SC
スキャン速度 0.12°/min(ステップ幅-保持時間 0.02°-10s)
スキャン範囲(2θ) 68.5~74.5°
PHA 100-300
雰囲気 真空
Quantification of cerium oxide Using fluorescent X-ray analysis, cerium oxide contained on the surface of the coated body before and after exposure was quantified. The equipment used and the measurement conditions are described below.
Equipment ZSX PrimusII (manufactured by Rigaku Denki Kogyo Co., Ltd.)
X-ray source Rh (4kW)
Tube voltage-current 50kV-60mA
Attenuator 1/1
No primary X-ray filter Measurement diameter 10 mm
Slit S2
Spectral crystal LiF1
Detector SC
Scan speed 0.12 ° / min (step width-holding time 0.02 ° -10s)
Scan range (2θ) 68.5-74.5 °
PHA 100-300
Atmosphere vacuum
2θ=71.6°に検出されるCe元素の特性X線(Lβ1)のピーク強度からバックグラウンドの強度を差し引いた信号強度を、塗装体表面に含まれる酸化セリウム量を示す信号強度とした。 The signal intensity obtained by subtracting the background intensity from the peak intensity of the characteristic X-ray (Lβ1) of the Ce element detected at 2θ = 71.6 ° was taken as the signal intensity indicating the amount of cerium oxide contained in the surface of the coated body.
バックグラウンドの強度の算出方法
得られた蛍光X線スペクトルで、2θ=68.5°と2θ=74.5°の検出強度を結ぶ直線において、2θ=71.6°を代入して算出した値をバックグラウンドの強度とした。
Background intensity calculation method In the obtained fluorescent X-ray spectrum, the value calculated by substituting 2θ = 71.6 ° in the straight line connecting the detection intensity of 2θ = 68.5 ° and 2θ = 74.5 ° is used as the background intensity. did.
曝露試験後の塗装体表面に含まれる酸化セリウムに帰属される信号強度を、曝露前の信号強度で割った割合を酸化セリウム残存率として算出した。 The ratio of the signal intensity attributable to cerium oxide contained in the surface of the coated body after the exposure test divided by the signal intensity before exposure was calculated as the cerium oxide residual ratio.
60%以上を耐水性合格、60%未満を耐水性不合格と評価した。 60% or more was evaluated as passing water resistance, and less than 60% was evaluated as failing water resistance.
試験3(4):耐候性の評価
宮古島で曝露試験を行った。塗装体は、表面を南向きに、水平に対して20°の傾きを持たせて設置した。
Test 3 (4): Evaluation of weather resistance An exposure test was conducted on Miyakojima. The painted body was installed with the surface facing south and an inclination of 20 ° with respect to the horizontal.
曝露試験は12ヶ月間実施した。 The exposure test was conducted for 12 months.
耐候性の効果確認
JIS K 5600-8-6 :2014「白亜化の等級」に記載されている方法に準拠し、白亜化の等級を評価した。本評価で用いたテープは白亜化測定用テープ(日本塗料検査協会)であり、背景面に黒色の紙、評価時の照度を600ルクス(太洋株式会社製の照度計AR813Aによる設定)とした。
官能評価:JIS K 5600-8-6「白亜化の等級」に記載の白亜化等級の標準画像と照らし合わせて、下記のような基準を定めた。
白亜化の等級
等級1:背景面に変化なし
等級2:極めて僅かに白い
等級3:僅かに白い
等級4:はっきりと白い
等級5:ほとんど白い
Confirmation of weather resistance effect
JIS K 5600-8-6: 2014 "Chalking grade" was used to evaluate the chalking grade. The tape used in this evaluation was a tape for measuring whitening (Japan Paint Inspection Association), with black paper on the background and an illuminance of 600 lux at the time of evaluation (set by the illuminance meter AR813A manufactured by Taiyo Co., Ltd.). ..
Sensory evaluation: The following criteria were set in comparison with the standard image of the chalking grade described in JIS K 5600-8-6 "Chalking grade".
Chalking grade 1: No change in background Grade 2: Very slightly white Grade 3: Slightly white Grade 4: Clearly white Grade 5: Almost white
白亜化の等級が1から3を合格、4および5を不合格とした。 Chalking grades 1 to 3 passed and 4 and 5 failed.
試験3(1)、(2)、(3)、(4)の結果を表6に示す。なお、塗装体P1、P13、P14において、シリカ粒子の平均粒径を測定した。結果はそれぞれ、22nm、15nm、12nmであった。 The results of Tests 3 (1), (2), (3) and (4) are shown in Table 6. The average particle size of the silica particles was measured in the coated bodies P1, P13, and P14. The results were 22 nm, 15 nm and 12 nm, respectively.
実施例はカビ胞子の菌糸伸長を効果的に抑制しており、カビ繁殖由来の黒色汚れも視認できず、良好な防カビ効果を発揮した。また、藻由来の緑色の汚れを視認できず、良好な防藻効果を発揮した。さらに紫外線下で降雨にさらされる状況下においても酸化セリウムの溶解を抑制し、さらに、表面層を形成した塗装面の分解による白亜化をも抑制する良好な耐久性(耐水性・耐候性)を発揮した。
In the examples, hyphal elongation of mold spores was effectively suppressed, black stains derived from mold growth could not be visually recognized, and a good antifungal effect was exhibited. In addition, green stains derived from algae could not be visually recognized, and a good algae-proofing effect was exhibited. Furthermore, it has good durability (water resistance and weather resistance) that suppresses the dissolution of cerium oxide even under the condition of being exposed to rainfall under ultraviolet rays, and also suppresses the chalking due to the decomposition of the painted surface on which the surface layer is formed. Demonstrated.
Claims (12)
基材と、該基材上に形成された表面層とを有し、
前記表面層は、光触媒性の酸化チタン粒子および蛍石構造の酸素欠損を有する酸化セリウム粒子を含有してなり、
当該酸化セリウム粒子は、ラマン分光スペクトルにおいて、Ce-O結合のF2g振動モードに帰属されるピークが、標準物質を測定して得られるCe-O結合のF2g振動モードに帰属されるピークに対して、低波数側に1.0cm-1を超え9.9cm-1未満ずれているものである、塗装体。 A coating body for suppressing the growth of mold and / or algae adhering to the surface.
It has a base material and a surface layer formed on the base material.
The surface layer comprises photocatalytic titanium oxide particles and cerium oxide particles having oxygen deficiency in the fluorite structure.
In the cerium oxide particles, in the Raman spectroscopic spectrum, the peak attributed to the F 2g vibration mode of the Ce—O bond becomes the peak assigned to the F2g vibration mode of the Ce—O bond obtained by measuring the standard substance. On the other hand, a painted body having a deviation of more than 1.0 cm -1 and less than 9.9 cm -1 on the low wavenumber side.
前記酸化セリウム粒子は、ラマン分光スペクトルにおいて、Ce-O結合のF2g振動モードに帰属されるピークが、標準物質を測定して得られるCe-O結合のF2g振動モードに帰属されるピークに対して、低波数側に1.0cm-1を超え9.9cm-1未満ずれているものである、コーティング組成物。 A coating composition comprising photocatalytic titanium oxide particles and cerium oxide particles having oxygen deficiency in a fluorite structure.
In the cerium oxide particles, in the Raman spectroscopic spectrum, the peak attributed to the F 2g vibration mode of the Ce—O bond becomes the peak assigned to the F2g vibration mode of the Ce—O bond obtained by measuring the standard substance. On the other hand, a coating composition having a deviation of more than 1.0 cm -1 and less than 9.9 cm -1 on the low wavenumber side.
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