JP2022130356A - 光触媒コーティング剤および光触媒コーティング剤の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】水溶性酸化チタン系光触媒コーティング剤の分散性を向上させ、コーティング対象への定着性を向上させる。【解決手段】実施形態の光触媒コーティング剤の製造方法はペルオキソ改質アナターゼゾルとペルオキソチタン酸と可視光ゾルとを混合する工程を含み、このペルオキソ改質アナターゼゾル、ペルオキソチタン酸水溶液、および可視光ゾルそれぞれは０．１～２.０ｗｔ％であり、それぞれの固形分濃度の差は０．２ｗｔ％である。【選択図】図１
Description
この発明は、光触媒コーティング剤に関する。
光触媒コーティング剤は、酸化チタン（ＴｉＯ２）等を触媒とし、それに光が照射されると、励起されたマイナスの電荷を持った電子が飛び出し、また酸化チタン等には正孔が生成される。この触媒から飛び出した電子は酸素（Ｏ２）と結びつき「Ｏ2-」（スーパーオキサイドアニオン）を生成する。一方、空気中の「Ｈ２Ｏ」における電子がこの正孔に反応して移動し、この「Ｈ２Ｏ」は「・ＯＨ」（ヒドロキシラジカル）となる。電子の移動により出現した「スーパーオキサイドアニオン」と「ヒドロキシラジカル」は何れも酸化分解力により、有機物等を分解することができる。例えば、近づいてくる悪臭や汚れ付着の原因となる空気中の油分、雑菌、カビ菌、ウイルスや有害化学ガスなど様々な危険な物質を繰り返し分解除去し、空気中に無害な物質として発散する。
特許文献１には、有機溶媒水溶液中にチタニウムブトキシトを混合し、１５０～２２０℃に加熱してチタニウムブトキシトを加水分解し、これを乾燥させて中間生成物を得る第１ステップと、中間生成物を１５０～３００℃で焼成する第２ステップとを含む、光触媒の製造方法が開示されている。
特許文献１における光触媒は、形状が粒子状又は粉末状である。粒子状又は粉末状の光触媒を用いて光触媒膜を得るためには、粉末状の光触媒を膜状に形成することや、光触媒粉末をいかに微粒子にするかが問われる。
このような光触媒コーティング剤においては、コーティング対象の壁部等に結晶化した光触媒粉末からなる膜を形成するが、この膜は定着性に課題があり、はがれてくることによりコーティング対象（基体）において光触媒の効果を得られなくなるおそれがあった。また分散させにくいという課題もあった。また、このような光触媒コーティング剤ではバインダーを用いなければならない。
この発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、光触媒コーティング剤の分散安定性の低下を防止することにある。
実施形態の光触媒コーティング剤はペルオキソ改質アナターゼゾルとペルオキソチタン酸水溶液と可視光ゾルを含み、さらにこのペルオキソ改質アナターゼゾル、ペルオキソチタン酸水溶液、および可視光ゾルそれぞれの固形分濃度は０．１～２．０ｗｔ%であり、それぞれの固形分濃度の差は０．２ｗｔ％である。 また上記光触媒コーティング剤において、可視光ゾルは白金担持酸化チタンを含んでもよい。 また上記光触媒コーティング剤において、ペルオキソ改質アナターゼゾル、ペルオキソチタン酸、および可視光ゾルのｗｔ％が実質的に同様であってもよい。 実施形態の光触媒コーティング剤の製造方法は、ペルオキソ改質アナターゼゾル、ペルオキソチタン酸水溶液、および可視光ゾルそれぞれにおいて固形分濃度を０．１～２．０ｗｔ％の範囲内とする工程と、ペルオキソ改質アナターゼゾルとペルオキソチタン酸水溶液と可視光ゾルとを混合する工程を含み、 それぞれの固形分濃度の差は０．２ｗｔ％である。 また上記実施形態の光触媒コーティング剤の製造方法において、ペルオキソ改質アナターゼゾル、ペルオキソチタン酸水溶液、および可視光ゾルのｗｔ％を実質的に同様になるようにしてもよい。
実施形態によれば、光触媒コーティング剤の製造工程において、ペルオキソ改質アナターゼゾル（以下、「ＰＡ」と記載する。）とペルオキソチタン酸水溶液（以下、「ＰＴＡ」と記載する。）と可視光ゾル（白金担持酸化チタン溶液等；以下、一例として「ＰｔＴｉＯ２」と記載する。）とを混合させる際の混合液の分散安定性を向上させることが可能である。
以下に、発明の実施形態を説明する。これらの説明及び実施例は実施形態を例示するものであり、発明の範囲を制限するものではない。
以下において、「光触媒コーティング剤」とは、光を受けることで、抗菌、防臭、防汚などを発揮し、環境浄化作用を繰り返す光触媒を含有するコーティング剤をいう。
本発明者は、主に紫外光に反応するペルオキソチタン酸系（ＰＡ等）光触媒体と、主に可視光応答型の酸化チタン系（銅担持、白金担持等）を含む光触媒体（溶液、粉体）と、ＰＴＡとを混合する際のそれぞれの固形分濃度によっては、分散安定性が低くなることに着目した。分散安定性が低下すると、滴下、噴霧、塗布等、コーティング剤を対象物に適用する際に、攪拌を十分に行わなければならない場合がある。または、コーティング剤において分散剤と光触媒体が明確に分離し、攪拌で対応できない場合も考えられる。
また、光触媒体の固形分濃度が低すぎると十分な光触媒の機能を確保できない。
そこで、優れた光触媒機能を有するＰＡと、基体へのバインダー機能がよいＰＴＡと、可視光に反応する光触媒体（例えば金属（銅／白金等）担持酸化チタン）ゾルとの混合において、分散安定性の低下を防止しつつ、光触媒機能を可能な限り高くするためには、各溶液の固形分濃度の調整が必要であることに想到した。さらにこの効果は暗所でも使用可能な銀イオンを含有させるとなると、なおさら必要である。
＜光触媒体＞ 本実施形態における光触媒体としては、金属元素と酸素、窒素、硫黄および弗素などとの化合物が挙げられる。また光触媒体としては、基体へのバインダー機能が高いもの、紫外光に反応する光触媒機能を有するもの、可視光に反応するものの３種が用いられる。
この金属元素としては、例えば、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｔｃ、Ｒｅ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｄ、Ｂｉ、Ｌａ、Ｃｅなどが挙げられる。その化合物としては、これら貴金属元素の１種類または２種類以上の酸化物、窒化物、硫化物、酸窒化物、酸硫化物、窒弗化物、酸弗化物、酸窒弗化物などが挙げられる。
基体へのバインダー機能が高いものとしては例えば、ペルオキソチタン酸（ＰＴＡ）が挙げられる。ＰＡ、ＰＴＡおよび可視光ゾルの混合比におけるＰＴＡの割合は１０～４０％程度である。屋外では膜強度の高さを求められることが多いため、ＰＴＡの混合比は比較的高めに設定される。これに対し、多孔質の基材では膜強度を抑えることができるため、光触媒体の方を強化することができる。多孔質の基材とは、例えば漆喰壁やモルタル壁等である。
紫外光に反応する光触媒機能が高いものとしては、ＰＡが挙げられる。このＰＡは、ＯＨ基を有する槍型形状の結晶粒子のアナタース型酸化チタンゾルである。平均分散粒子径は約２～１００ｎｍである。一例を図２に示す。ＰＡ、ＰＴＡおよび可視光ゾルの混合比におけるＰＡの割合は５０～８０％程度である。ペルオキソ改質アナターゼゾルは、欠陥結晶状態、つまり結晶化しながら水溶性を保持する。
可視光に反応する光触媒機能が高いもの（可視光ゾル）としては、白金担持酸化チタン（白金を担持したルチル型二酸化チタン（ＰｔＴｉＯ２）が挙げられる。Ｐｔ以外にも、Ｆｅ，Ｃｕ等の他の金属担持酸化チタンであってもよい。なお、ＰＡ、ＰＴＡおよび可視光ゾルの混合比における可視光ゾルの割合は３～２０％程度である。 したがってＰＡ：ＰＴＡ：ＰｔＴｉＯ２の混合比は、例えば（１）５：３：２（２）５：４：１（３）６：３：１（４）６：２：２（５）６：３.７：０.３（６）７：２：１（７）７：１：２（８）７：２.７：０.３（９）８：１：１（10）８：１.７：０.３等、およびその周辺値が挙げられる。
＜溶媒＞ 溶媒としては例えば水や無機溶媒を主成分とする水性媒体を用いることができる。溶媒と光触媒体との固形分散濃度は詳細に後述する。
＜銀イオン＞ 銀イオン（Ａｇ＋）は光を必要とせず抗菌・消臭効果を有する。本実施形態の光触媒コーティング剤は紫外光に反応する光触媒だけでなく可視光に反応する光触媒を含む。さらにこの銀イオンを含めることにより、光量が少ない場所や暗所でもコーティング剤の意図する機能を発揮でき、よりコーティング剤の機能を向上させることが可能である（図１参照）。なお、銀イオンは抗菌、消臭機能を有する反面、配合比が高くなると有害となるおそれがある。この点、本実施形態のように水溶性の酸化チタンを用いる場合、コーティング剤における銀イオンの分散性が良好である。したがって、微量の銀イオンを添加しても当該コーティング剤では抗菌、消臭等の機能を発揮することが可能である。つまり、銀イオンの不利な点を生じさせずに銀イオンの有利な機能を発揮させることができる。本実施形態のように水溶性の酸化チタンを用いる場合、イオン結合により安定したコーティング膜となり、銀の抗菌、消臭等の効果が持続する。
以下、実施例により発明の実施形態を詳細に説明する。ただし、上記実施形態はこれら実施例に限られるものではなく、上記実施形態から想定される他の実施例を含むものである。以下の説明は図２の条件で作成され、試験されたものに基づいてなされる。
＜第１実施例＞ 第１実施例にかかる光触媒コーティング剤ついて説明する。純水を溶媒とした０．１ｗｔ％のＰＡ（ペルオキソ改質アナターゼゾル）と、純水を溶媒とした０．１ｗｔ％のＰＴＡと、光触媒体として白金を担持したルチル型二酸化チタン（ＰｔＴｉＯ２）を用いた０．１ｗｔ％の可視光ゾルと純水を溶媒とした銀イオン水と、を混合させる。ＰＡ：ＰＴＡ：ＰｔＴｉＯ２の混合比は、５：４：１である。混合および攪拌には、ミキサー、振動、超音波が適宜使用される。
以上のように作成された光触媒コーティング剤を試験するため、次のように試験片を作成した。すなわち、５ｃｍ×５ｃｍの白色タイルに噴霧器（エアスプレーガン）により所定量の上記コーティング剤を噴霧した。また、上記試験片に所定の紫外線量（ブラックライト）を照射し、室温２０℃の室内にて１２０分放置して自然乾燥させた。
上記のように作成された試験片に対し、次の２つの試験を行った。第１の試験は、上記試験片に対して、所定濃度および所定量の赤インクを吹き付け、紫外線を照射した状態で赤インクの分解にかかる時間を測定した。第２の試験は、上記試験片に対して、所定濃度および所定量の赤インクを吹
き付け、可視光を照射した状態で、赤インクの分解にかかる時間を測定した。なお、第２の試験では波長カットフィルタで紫外線を遮断した。（１） ブラックライト照射：ＴＯＳＨＩＢＡ(登録商標)ＦＬ10ＢＬＢ ５００μＷ 測定器（ＣＵＳＴＯＭ ＵＶ－３４０Ｃ））。 （２） 可視光線: ハロゲンランプ照射３，０００ＬＸ 測定器（ｋａｉｓｅ ＬＩＧＨＴ ＭＥＴＥＲ ＫＧ－７５（３８５ｎｍＵＶカットフィルタ（朝日分光株式会社）
き付け、可視光を照射した状態で、赤インクの分解にかかる時間を測定した。なお、第２の試験では波長カットフィルタで紫外線を遮断した。（１） ブラックライト照射：ＴＯＳＨＩＢＡ(登録商標)ＦＬ10ＢＬＢ ５００μＷ 測定器（ＣＵＳＴＯＭ ＵＶ－３４０Ｃ））。 （２） 可視光線: ハロゲンランプ照射３，０００ＬＸ 測定器（ｋａｉｓｅ ＬＩＧＨＴ ＭＥＴＥＲ ＫＧ－７５（３８５ｎｍＵＶカットフィルタ（朝日分光株式会社）
その結果（分解時間）について図３を参照して説明する。この第１実施例の光触媒コーティング剤における第１の試験の結果（紫外光下）、分解時間は「２８分５２秒」であった。第２の試験（可視光下）は「１７分４７秒」であった。またこの第１実施例のコーティング剤においては、目視で沈殿物は見られず、視認できる分離もなかった。また、コーティング剤の色は、他の実施例（第２～第５実施例）と比較して比較的黄色が少なく、白色に近い。また透明度が高く、コーティング剤を収容する容器の反対側に配置した光がコーティング剤を介して明確に視認可能であった。
＜第２実施例＞ 第２実施例にかかる光触媒コーティング剤ついて説明する。純水を溶媒とした０．５ｗｔ％のＰＡと、純水を溶媒とした０．５ｗｔ％のＰＴＡと、光触媒体として白金を担持したルチル型二酸化チタン（ＰｔＴｉＯ２）を用いた０．５ｗｔ％の可視光ゾルと、純水を溶媒とした銀イオン水と、を混合させる。ＰＡ：ＰＴＡ：ＰｔＴｉＯ２の混合比および混合・攪拌方法は、第１実施例と同様である。
以上のように作成された光触媒コーティング剤について、第１の実施例と同様に作成された試験片に対し、第１の実施例と同じ２つの試験（第１の試験および第２の試験）を行った。この第２実施例における第１の試験の結果（紫外光下）、分解時間は「１０分５１秒」であった。第２の試験（可視光下）は「９分６秒」であった。またこの第２実施例のコーティング剤においては、目視で沈殿物は見られず、視認できる分離もなかった。また、コーティング剤の色は、第１実施例と比較して白みを帯びた黄色であった。また第３～第５実施例と比較して透明度は高く、コーティング剤を収容する容器の反対側に配置した光がコーティング剤を介して視認可能であった。
＜第３実施例＞ 第３実施例にかかる光触媒コーティング剤ついて説明する。純水を溶媒とした１．０ｗｔ％のＰＡと、純水を溶媒とした１．０ｗｔ％のＰＴＡと、光触媒体として白金を担持したルチル型二酸化チタン（ＰｔＴｉＯ２）を用いた１．０ｗｔ％の可視光ゾルと、純水を溶媒とした銀イオン水と、を混合させる。ＰＡ：ＰＴＡ：ＰｔＴｉＯ２の混合比および混合・攪拌方法は、第１実施例と同様である。
以上のように作成された光触媒コーティング剤について、第１の実施例と同様に作成された試験片に対し、第１の実施例と同じ２つの試験（第１の試験および第２の試験）を行った。この第３実施例における第１の試験の結果（紫外光下）、分解時間は「９分４８秒」であった。第２の試験（可視光下）は「８分１８秒」であった。またこの第３実施例のコーティング剤においては、目視で沈殿物は見られず、視認できる分離もなかった。また、コーティング剤の色は、他の実施例（第１、第２、第４、第５実施例）と比較して最も黄色が強い。また透明度は第１、第２実施例と比較して低く、コーティング剤を収容する容器の反対側に配置した光はコーティング剤を介して視認できなかった。
＜第４実施例＞ 第４実施例にかかる光触媒コーティング剤ついて説明する。純水を溶媒とした１．５ｗｔ％のＰＡと、純水を溶媒とした１．５ｗｔ％のＰＴＡと、光触媒体として白金を担持したルチル型二酸化チタン（ＰｔＴｉＯ２）を用いた１．５ｗｔ％の可視光ゾルと、純水を溶媒とした銀イオン水とを混合させる。ＰＡ：ＰＴＡ：ＰｔＴｉＯ２の混合比および混合・攪拌方法は、第１実施例と同様である。
以上のように作成された光触媒コーティング剤について、第１の実施例と同様に作成された試験片に対し、第１の実施例と同じ２つの試験（第１の試験および第２の試験）を行った。この第４実施例における第１の試験の結果（紫外光下）、分解時間は「９分１９秒」であった。第２の試験（可視光下）は「７分３７秒」であった。ただし、本実施例では光触媒コーティング剤の攪拌処理を経て所定時間経過後に、ごくわずかに分離が見られた。また、コーティング剤の色は、黄色が強いが第３実施例と比較するとやや白みが見られた。また透明度は第３実施例よりもさらに低く、コーティング剤を収容する容器の反対側に配置した光はコーティング剤を介して視認できなかった。
＜第５実施例＞ 第５実施例にかかる光触媒コーティング剤ついて説明する。純水を溶媒とした２．０ｗｔ％のＰＡと、純水を溶媒とした２．０ｗｔ％のＰＴＡと、光触媒体として白金を担持したルチル型二酸化チタン（ＰｔＴｉＯ２）を用いた２．０ｗｔ％の可視光ゾルと、純水を溶媒とした銀イオン水とを混合させる。ＰＡ：ＰＴＡ：ＰｔＴｉＯ２の混合比および混合・攪拌方法は、第１実施例と同様である。
以上のように作成された光触媒コーティング剤について、第１の実施例と同様に作成された試験片に対し、第１の実施例と同じ２つの試験（第１の試験および第２の試験）を行った。この第５実施例における第１の試験の結果（紫外光下）、分解時間は「９分１秒」であった。第２の試験（可視光下）は「８分１８秒」であった。第５実施例では光触媒コーティング剤の攪拌処理を経て所定時間経過後にも沈殿物は見られず、視認できる分離もなかった。また、コーティング剤の色は、ほぼ白色であり、黄色はほぼ見られなかった。また透明度は第４実施例よりもさらに低く、コーティング剤を収容する容器の反対側に配置した光はコーティング剤を介して視認できなかった。
＜第６実施例＞ 第６実施例にかかる光触媒コーティング剤ついて説明する。純水を溶媒とした０．１ｗｔ％のＰＡと、純水を溶媒とした０．１ｗｔ％のＰＴＡと、光触媒体として白金を担持したルチル型二酸化チタン（ＰｔＴｉＯ２）を用いた０．１ｗｔ％の可視光ゾルと、純水を溶媒とした銀イオン水とを混合させる。ＰＡ：ＰＴＡ：ＰｔＴｉＯ２の混合比は、６：３：１である。混合・攪拌には、ミキサー、振動、超音波のうち少なくとも１種が適宜使用される。
以上のように作成された光触媒コーティング剤について、第１の実施例と同様に作成された試験片に対し、第１の実施例と同じ２つの試験（第１の試験および第２の試験）を行った。この第６実施例における第１の試験の結果（紫外光下）、分解時間は「２０分５５秒」であった。第２の試験（可視光下）は「１１分３１秒」であった。またこの第６実施例のコーティング剤においては、目視で沈殿物は見られず、視認できる分離もなかった。また、コーティング剤の色は、他の実施例（第７～第１０実施例）と比較して比較的黄色が少なく、白色に近い。また透明度が高く、コーティング剤を収容する容器の反対側に配置した光がコーティング剤を介して明確に視認可能であった。
＜第７実施例＞ 第７実施例にかかる光触媒コーティング剤ついて説明する。純水を溶媒とした０．５ｗｔ％のＰＡと、純水を溶媒とした０．５ｗｔ％のＰＴＡと、光触媒体として白金を担持したルチル型二酸化チタン（ＰｔＴｉＯ２）を用いた０．５ｗｔ％の可視光ゾルと、純水を溶媒とした銀イオン水とを混合させる。ＰＡ：ＰＴＡ：ＰｔＴｉＯ２の混合比および混合・攪拌方法は、第６実施例と同様である。
以上のように作成された光触媒コーティング剤について、第１の実施例と同様に作成された試験片に対し、第１の実施例と同じ２つの試験（第１の試験および第２の試験）を行った。この第７実施例における第１の試験の結果（紫外光下）、分解時間は「１２分２４秒」であった。第２の試験（可視光下）は「９分３３秒」であった。またこの第７実施例のコーティング剤においては、目視で沈殿物は見られず、視認できる分離もなかった。また、コーティング剤の色は、第６実施例と比較して白みを帯びた黄色であった。また第８～第１０実施例）と比較して透明度は高く、コーティング剤を収容する容器の反対側に配置した光がコーティング剤を介して視認可能であった。
＜第８実施例＞ 第８実施例にかかる光触媒コーティング剤ついて説明する。純水を溶媒とした１．０ｗｔ％のＰＡと、純水を溶媒とした１．０ｗｔ％のＰＴＡと、光触媒体として白金を担持したルチル型二酸化チタン（ＰｔＴｉＯ２）を用いた１．０ｗｔ％の可視光ゾルと、純水を溶媒とした銀イオン水とを混合させる。ＰＡ：ＰＴＡ：ＰｔＴｉＯ２の混合比および混合・攪拌方法は、第６実施例と同様である。
以上のように作成された光触媒コーティング剤について、第１の実施例と同様に作成された試験片に対し、第１の実施例と同じ２つの試験（第１の試験および第２の試験）を行った。この第８実施例における第１の試験の結果（紫外光下）、分解時間は「１０分３１秒」であった。第２の試験（可視光下）は「８分２０秒」であった。またこの第８実施例のコーティング剤においては、目視で沈殿物は見られず、視認できる分離もなかった。また、コーティング剤の色は、他の実施例（第６、第７、第９、第１０実施例）と比較して最も黄色が強い。また透明度は第６、第７実施例と比較して低く、コーティング剤を収容する容器の反対側に配置した光はコーティング剤を介して視認できなかった。
＜第９実施例＞ 第９実施例にかかる光触媒コーティング剤ついて説明する。純水を溶媒とした１．５ｗｔ％のＰＡと、純水を溶媒とした１．５ｗｔ％のＰＴＡと、光触媒体として白金を担持したルチル型二酸化チタン（ＰｔＴｉＯ２）を用いた１．５ｗｔ％の可視光ゾルと、純水を溶媒とした銀イオン水とを混合させる。ＰＡ：ＰＴＡ：ＰｔＴｉＯ２の混合比および混合・攪拌方法は、第６実施例と同様である。
以上のように作成された光触媒コーティング剤について、第１の実施例と同様に作成された試験片に対し、第１の実施例と同じ２つの試験（第１の試験および第２の試験）を行った。この第９実施例における第１の試験の結果（紫外光下）、分解時間は「１０分８秒」であった。第２の試験（可視光下）は「７分３５秒」であった。ただし、本実施例では光触媒コーティング剤の攪拌処理を経て所定時間経過後に、沈殿もなく、分離も見られなかった。また、コーティング剤の色は、第８実施例と比較してわずかに黄色がかった白色であった。また透明度は第８実施例よりもさらに低く、コーティング剤を収容する容器の反対側に配置した光はコーティング剤を介して視認できなかった。
＜第１０実施例＞ 第１０実施例にかかる光触媒コーティング剤ついて説明する。純水を溶媒とした２．０ｗｔ％のＰＡと、純水を溶媒とした２．０ｗｔ％のＰＴＡと、光触媒体として白金を担持したルチル型二酸化チタン（ＰｔＴｉＯ２）を用いた２．０ｗｔ％の可視光ゾルと、純水を溶媒とした銀イオン水とを混合させる。ＰＡ：ＰＴＡ：ＰｔＴｉＯ２の混合比および混合・攪拌方法は、第６実施例と同様である。
以上のように作成された光触媒コーティング剤について、第１の実施例と同様に作成された試験片に対し、第１の実施例と同じ２つの試験（第１の試験および第２の試験）を行った。この第１０実施例における第１の試験の結果（紫外光下）、分解時間は「９分２８秒」であった。第２の試験（可視光下）は「５分４秒」であった。ただし、本実施例では光触媒コーティング剤の攪拌処理を経て所定時間経過後に、沈殿物は見られず、視認できる分離もなかった。また、コーティング剤の色は、ほぼ白色であり、黄色はほぼ見られなかった。ま
た透明度は第４実施例よりもさらに低く、コーティング剤を収容する容器の反対側に配置した光はコーティング剤を介して視認できなかった。
た透明度は第４実施例よりもさらに低く、コーティング剤を収容する容器の反対側に配置した光はコーティング剤を介して視認できなかった。
＜第１１実施例＞ 第１１実施例にかかる光触媒コーティング剤ついて説明する。純水を溶媒とした０．１ｗｔ％のＰＡと、純水を溶媒とした０．１ｗｔ％のＰＴＡと、光触媒体として白金を担持したルチル型二酸化チタン（ＰｔＴｉＯ２）を用いた０．１ｗｔ％の可視光ゾルと、純水を溶媒とした銀イオン水とを混合させる。ＰＡ：ＰＴＡ：ＰｔＴｉＯ２の混合比は、６：２：２である。混合・攪拌には、ミキサー、振動、超音波のうち少なくとも１種が適宜使用される。
以上のように作成された光触媒コーティング剤について、第１の実施例と同様に作成された試験片に対し、第１の実施例と同じ２つの試験（第１の試験および第２の試験）を行った。この第１１実施例における第１の試験の結果（紫外光下）、分解時間は「２１分６秒」であった。第２の試験（可視光下）は「９分５７秒」であった。またこの第１１実施例のコーティング剤においては、目視で沈殿物は見られず、視認できる分離もなかった。また、コーティング剤の色は、他の実施例（第１２～第１５実施例）と比較して比較的黄色が少なく、白色に近い。また透明度が高く、コーティング剤を収容する容器の反対側に配置した光がコーティング剤を介して明確に視認可能であった。
＜第１２実施例＞ 第１２実施例にかかる光触媒コーティング剤ついて説明する。純水を溶媒とした０．５ｗｔ％のＰＡと、純水を溶媒とした０．５ｗｔ％のＰＴＡと、光触媒体として白金を担持したルチル型二酸化チタン（ＰｔＴｉＯ２）を用いた０．５ｗｔ％の可視光ゾルと、純水を溶媒とした銀イオン水とを混合させる。ＰＡ：ＰＴＡ：ＰｔＴｉＯ２の混合比および混合・攪拌方法は、第１１実施例と同様である。
以上のように作成された光触媒コーティング剤について、第１の実施例と同様に作成された試験片に対し、第１の実施例と同じ２つの試験（第１の試験および第２の試験）を行った。この第１２実施例における第１の試験の結果（紫外光下）、分解時間は「９分５９秒」であった。第２の試験（可視光下）は「６分４２秒」であった。またこの第１２実施例のコーティング剤においては、目視で沈殿物は見られないが、わずかに視認できる分離があった。また、コーティング剤の色は、他の実施例（第６、第７、第９、第１０実施例）と比較して最も黄色が強い。また透明度は第６、第７実施例と比較して低く、コーティング剤を収容する容器の反対側に配置した光はコーティング剤を介して視認できなかった。
＜第１３実施例＞ 第１３実施例にかかる光触媒コーティング剤ついて説明する。純水を溶媒とした１．０ｗｔ％のＰＡと、純水を溶媒とした１．０ｗｔ％のＰＴＡと、光触媒体として白金を担持したルチル型二酸化チタン（ＰｔＴｉＯ２）を用いた１．０ｗｔ％の可視光ゾルと、純水を溶媒とした銀イオン水とを混合させる。ＰＡ：ＰＴＡ：ＰｔＴｉＯ２の混合比および混合・攪拌方法は、第１１実施例と同様である。
以上のように作成された光触媒コーティング剤について、第１の実施例と同様に作成された試験片に対し、第１の実施例と同じ２つの試験（第１の試験および第２の試験）を行った。この第１３実施例における第１の試験の結果（紫外光下）、分解時間は「８分２１秒」であった。第２の試験（可視光下）は「６分３０秒」であった。またこの第１３実施例のコーティング剤においては、目視で沈殿物は見られず、視認できる分離もなかった。また、コーティング剤の色は、他の実施例（第１１、第１２実施例）と比較してほぼ白色であった。また透明度は第１１、第１２実施例と比較して低く、コーティング剤を収容する容器の反対側に配置した光はコーティング剤を介して視認できなかった。
＜第１４実施例＞ 第１４実施例にかかる光触媒コーティング剤ついて説明する。純水を溶媒とした１．５ｗｔ％のＰＡと、純水を溶媒とした１．５ｗｔ％のＰＴＡと、光触媒体として白金を担持したルチル型二酸化チタン（ＰｔＴｉＯ２）を用いた１．５ｗｔ％の可視光ゾルと、純水を溶媒とした銀イオン水とを混合させる。ＰＡ：ＰＴＡ：ＰｔＴｉＯ２の混合比および混合・攪拌方法は、第１１実施例と同様である。
以上のように作成された光触媒コーティング剤について、第１の実施例と同様に作成された試験片に対し、第１の実施例と同じ２つの試験（第１の試験および第２の試験）を行った。この第１４実施例における第１の試験の結果（紫外光下）、分解時間は「８分３秒」であった。第２の試験（可視光下）は「５分５２秒」であった。ただし、本実施例では光触媒コーティング剤の攪拌処理を経て所定時間経過後に、わずかに分離が見られた。また、コーティング剤の色は、他の実施例（第１１～第１３、第１５実施例）と比較して最も黄色が強い。また透明度は低いが、わずかに分離した部分においてはコーティング剤を収容する容器の反対側に配置した光がコーティング剤を介してわずかに視認できた。
＜第１５実施例＞ 第１５実施例にかかる光触媒コーティング剤ついて説明する。純水を溶媒とした２．０ｗｔ％のＰＡと、純水を溶媒とした２．０ｗｔ％のＰＴＡと、光触媒体として白金を担持したルチル型二酸化チタン（ＰｔＴｉＯ２）を用いた２．０ｗｔ％の可視光ゾルと、純水を溶媒とした銀イオン水とを混合させる。ＰＡ：ＰＴＡ：ＰｔＴｉＯ２の混合比および混合・攪拌方法は、第１１実施例と同様である。
以上のように作成された光触媒コーティング剤について、第１の実施例と同様に作成された試験片に対し、第１の実施例と同じ２つの試験（第１の試験および第２の試験）を行った。この第１５実施例における第１の試験の結果（紫外光下）、分解時間は「７分１１秒」であった。第２の試験（可視光下）は「５分３０秒」であった。ただし、本実施例では光触媒コーティング剤の攪拌処理を経て所定時間経過後に、沈殿物は見られず、視認できる分離もなかった。また、コーティング剤の色は、ほぼ白色であり、黄色はほぼ見られなかった。また透明度は第１３実施例よりもさらに低く、コーティング剤を収容する容器の反対側に配置した光はコーティング剤を介して視認できなかった。
＜比較例１＞ 比較例１にかかる光触媒コーティング剤ついて説明する。純水を溶媒とした０．０５ｗｔ％のＰＡと、純水を溶媒とした０．０５ｗｔ％のＰＴＡと、光触媒体として白金を担持したルチル型二酸化チタン（ＰｔＴｉＯ２）を用いた０．０５ｗｔ％の可視光ゾルと、純水を溶媒とした銀イオン水とを混合させる。ＰＡ：ＰＴＡ：ＰｔＴｉＯ２の混合比は、５：４：１である。混合・攪拌には、ミキサー、振動、超音波のうち少なくとも１種が適宜使用される。
以上のように作成された光触媒コーティング剤について、第１の実施例と同様に作成された試験片に対し、第１の実施例と同じ２つの試験（第１の試験および第２の試験）を行った。この比較例１における第１の試験の結果（紫外光下）、分解時間は「９０分を超過」であった。第２の試験（可視光下）も「９０分を超過」であった。この結果はＰＡ：ＰＴＡ：ＰｔＴｉＯ２の混合比を６：２：２としても同様であった。またこの比較例１のコーティング剤においては、目視で沈殿物は見られず、視認できる分離もなかった。また、コーティング剤の色は、上記本発明の実施例（例えば第２～第５実施例）と比較して比較的黄色が少なく、白色に近い。また透明度が高く、コーティング剤を収容する容器の反対側に配置した光がコーティング剤を介して明確に視認可能であった。
＜比較例２＞ 比較例２にかかる光触媒コーティング剤ついて説明する。純水を溶媒とした２．５ｗｔ％のＰＡと、純水を溶媒とした２．５ｗｔ％のＰＴＡと、光触媒体として白金を担持したルチル型二酸化チタン（ＰｔＴｉＯ２）を用いた２．５ｗｔ％の可視光ゾルと、純水を溶媒とした銀イオン水とを混合させる。ＰＡ：ＰＴＡ：ＰｔＴｉＯ２の混合比は、５：４：１である。混合・攪拌には、ミキサー、振動、超音波のうち少なくとも１種が適宜使用される。
以上のように作成された光触媒コーティング剤について、第１の実施例と同様に作成された試験片に対し、第１の実施例と同じ２つの試験（第１の試験および第２の試験）を行った。この比較例２における第１の試験の結果（紫外光下）は「８分５秒」であった。第２の試験（可視光下）は「６分７秒」であった。ただし、比較例２では光触媒コーティング剤の攪拌処理を経て所定時間経過後に目視沈殿は見られず、視認できる分離も無かった。この結果はＰＡ：ＰＴＡ：ＰｔＴｉＯ２の混合比を６：２：２としても同様であった。また、コーティング剤の色は、他の実施例（第１２～第１５実施例）と比較して比較的黄色が少なく、白色に近い。また透明度が高く、コーティング剤を収容する容器の反対側に配置した光がコーティング剤を介して明確に視認可能であった。
＜比較例３＞ 比較例３にかかる光触媒コーティング剤ついて説明する。純水を溶媒とした０．５ｗｔ％のＰＡと、純水を溶媒とした０．５ｗｔ％のＰＴＡと、光触媒体として白金を担持したルチル型二酸化チタン（ＰｔＴｉＯ２）を用いた０．５ｗｔ％の可視光ゾルと、純水を溶媒とした銀イオン水とを混合させる。ＰＡ：ＰＴＡ：ＰｔＴｉＯ２の混合比は、７：０.５：２.５である。混合・攪拌には、ミキサー、振動、超音波のうち少なくとも１種が適宜使用される。
以上のように作成された光触媒コーティング剤について、第１の実施例と同様に作成された試験片に対し、第１の実施例と同じ２つの試験（第１の試験および第２の試験）を行った。この比較例３における第１の試験の結果（紫外光下）、分解時間は「７分１５秒」であった。第２の試験（可視光下）は「６分２３秒」であった。この結果はＰＡの固形分濃度を２．０％としても同様であった。またこの比較例３においては、明確に分離し、分散剤の層と、沈殿物の層にはっきりと分かれた。
＜比較例４＞ 比較例４にかかる光触媒コーティング剤ついて説明する。純水を溶媒とした０．5ｗｔ％のＰＡと、純水を溶媒とした０．５ｗｔ％のＰＴＡと、光触媒体として白金を担持したルチル型二酸化チタン（ＰｔＴｉＯ２）を用いた０．５ｗｔ％の可視光ゾルと、純水を溶媒とした銀イオン水とを混合させる。ＰＡ：ＰＴＡ：ＰｔＴｉＯ２の混合比は、７：２.８：０.２である。混合・攪拌には、ミキサー、振動、超音波のうち少なくとも１種が適宜使用される。
以上のように作成された光触媒コーティング剤について、第１の実施例と同様に作成された試験片に対し、第１の実施例と同じ２つの試験（第１の試験および第２の試験）を行った。この比較例４における第１の試験の結果（紫外光下）、分解時間は「９分４５秒」であった。第２の試験（可視光下）は「７分３０秒」であった。この結果はＰｔＴｉＯ２の固形分濃度を２．０％としても同様であった。また、コーティング剤の色は、他の比較例（比較例１～３、５）と比較して比較的黄色が強い。また透明度が高く、コーティング剤を収容する容器の反対側に配置した光がコーティング剤を介して明確に視認可能であった。
＜比較例５＞ 比較例５にかかる光触媒コーティング剤ついて説明する。純水を溶媒とした０．５ｗｔ％のＰＡと、純水を溶媒とした０．５ｗｔ％のＰＴＡと、光触媒体として白金を担持したルチル型二酸化チタン（ＰｔＴｉＯ２）を用いた１．０ｗｔ％の可視光ゾルと、純水を溶媒とした銀イオン水とを混合させる。ＰＡ：ＰＴＡ：ＰｔＴｉＯ２の混合比は、５：４：１である。混合・攪拌には、ミキサー、振動、超音波のうち少
なくとも１種が適宜使用される。
なくとも１種が適宜使用される。
以上のように作成された光触媒コーティング剤について、第１の実施例と同様に作成された試験片に対し、第１の実施例と同じ２つの試験（第１の試験および第２の試験）を行った。この比較例５における第１の試験の結果（紫外光下）、分解時間は「９分９秒」であった。第２の試験（可視光下）は「８分１０秒」であった。ただし、本比較例では光触媒コーティング剤の攪拌処理を経て所定時間経過後に、わずかに分離が見られた。 上記のように、可視光ゾルの混合比が増えると分離や沈殿物が見られる傾向にある。また、ｗｔ％が上がると分解時間は早まるが白濁する傾向にある。例えばコーティング剤を噴霧した場合、実施者の経験度によっては対象物に白い跡が残り意匠性を低下させる恐れがあることが分かった（図３参照）。 なお、上記実験データにおいては、紫外光より可視光の退職時間が短い結果が得られたが、これは必ずしも紫外光より可視光によりよく反応するというわけではなく、光量、湿度、温度等がその結果に影響するものである。
［第２実施例および比較例５における光触媒体の状態］ 上記の各実施例および各比較例の光触媒コーティング剤における光触媒体について電子顕微鏡で観察した。その結果を実施例ごとに説明する。
＜第２実施例＞ 第２実施例の光触媒コーティング剤におけるＰＴＡ、ＰＡおよびＰｔＴｉＯ２の結合の状態を観察したところ、ＰＴＡ、ＰＡおよびＰｔＴｉＯ２は概ね一対一に結合しており、分散性は良好であった。
＜比較例５＞ 比較例５の光触媒コーティング剤におけるＰＴＡ、ＰＡおよびＰｔＴｉＯ２の結合の状態を観察した。ＰＴＡ、ＰＡと比較してＰｔＴｉＯ２の濃度が高いため、分散性は第２実施例と比べると結合していないＰｔ粒子等が多くみられ、分散性は悪化したといえる。
［作用・効果］ 上記実施例にかかる光触媒コーティング剤は、ＰＡと、ＰＴＡと、可視光ゾルにおいて、各溶液の固形分濃度を調整している。これにより、光触媒機能を可能な限り高くさせつつ、分散媒に混ざりきらない光触媒体を低減させることが可能となる。結果として、分散安定性の低下を防止することが可能である。 また、試験の結果からすると、ＰＴＡ、ＰＡおよびＰｔＴｉＯ２の固形分濃度がそれぞれ１．０ｗｔ％以下である方が、白濁が少なく分離が起きにくく分散安定性がより高いといえる。またＰＴＡ、ＰＡおよびＰｔＴｉＯ２それぞれの固形分濃度の差を０．２ｗｔ％の範囲内とすることで、分散性がより良好となることがわかった。さらに固形分濃度の差を０．１ｗｔ％の範囲内とすることで、分散性がさらに良好となることがわかった。また、固形分濃度の差が０．３ｗｔ％の範囲内であっても、分散性は概ね良好といえる。なお、「ｗｔ％が実質的に同様である」とは、例えば、固形分濃度の差が０．１ｗｔ％の範囲内にあることを示していてもよい。また、白金担持酸化チタン等、可視光ゾルの比率が増加すると分離しやすくなることが分かった。
この発明の実施形態を説明したが、上記の実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
Claims (7)
- ペルオキソ改質アナターゼゾルとペルオキソチタン酸水溶液と可視光ゾルを含み、さらにこのペルオキソ改質アナターゼゾル、ペルオキソチタン酸水溶液、および可視光ゾルそれぞれの固形分濃度は０．１～２．０ｗｔ％であり、 それぞれの固形分濃度の差は０．２ｗｔ％である ことを特徴とする光触媒コーティング剤。
- 前記可視光ゾルは白金担持酸化チタンを含む ことを特徴とする請求項１に記載の光触媒コーティング剤。
- ペルオキソ改質アナターゼゾル、ペルオキソチタン酸、および可視光ゾルのｗｔ％が実質的に同様であることを特徴とする請求項２に記載の光触媒コーティング剤。
- さらに銀を含むことを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の光触媒コーティング剤。
- ペルオキソ改質アナターゼゾル、ペルオキソチタン酸水溶液、および可視光ゾルそれぞれにおいて固形分濃度を０．１～２．０ｗｔ％の範囲内とする工程と、 このペルオキソ改質アナターゼゾルとペルオキソチタン酸水溶液と可視光ゾルとを混合する工程とを含み、 それぞれの固形分濃度の差は０．２ｗｔ％である 光触媒コーティング剤の製造方法。
- 前記可視光ゾルは白金担持酸化チタンを含む ことを特徴とする請求項５に記載の光触媒コーティング剤の製造方法。
- ペルオキソ改質アナターゼゾル、ペルオキソチタン酸水溶液、および可視光ゾルのｗｔ％が実質的に同様である ことを特徴とする請求項５に記載の光触媒コーティング剤の製造方法。
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