JP4092714B1 - 光触媒塗装体およびそのための光触媒コーティング液 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】この光触媒塗装体は、基材と、該基材上に設けられる光触媒層とを備えてなる。光触媒層は、1質量部以上20質量部未満の光触媒粒子と、70質量部以上99質量部未満の無機酸化物粒子と、0質量部以上10質量部未満の加水分解性シリコーンと、0質量部以上10質量部未満の界面活性剤とを、光触媒粒子、無機酸化物粒子、および加水分解性シリコーンの合計量が100質量部となるように含んでなる。
【選択図】なし
Description
前記光触媒層が、
基材と、該基材上に設けられる光触媒層とを備えた、光触媒塗装体であって、
前記光触媒層が、
1質量部以上20質量部未満の光触媒粒子と、
70質量部以上99質量部未満の無機酸化物粒子と、
0質量部以上10質量部未満の加水分解性シリコーンと、
0質量部以上10質量部未満の界面活性剤と
を、前記光触媒粒子、前記無機酸化物粒子、および前記加水分解性シリコーンの合計量が100質量部となるように含んでなるものである。
1質量部以上20質量部未満の光触媒粒子と、
70質量部以上99質量部未満の無機酸化物粒子と、
0質量部以上10質量部未満の加水分解性シリコーンと、
0質量部以上10質量部未満の界面活性剤と
を、前記光触媒粒子、前記無機酸化物粒子、および前記加水分解性シリコーンの合計量が100質量部となるように含んでなるものである。
本発明による光触媒塗装体は、基材と、この基材上に設けられる光触媒層とを備えてなる。光触媒層は、1質量部以上20質量部未満の光触媒粒子と、70質量部以上99質量部未満の無機酸化物粒子と、任意成分としての0質量部以上10質量部未満の加水分解性シリコーンと、任意成分としての0質量部以上10質量部未満の界面活性剤とを含んでなる。ここで、光触媒粒子、無機酸化物粒子、および加水分解性シリコーンの合計量を100質量部とし、この100質量部に対して、界面活性剤の質量部が決定される。
本発明に用いる基材は、その上に光触媒層を形成可能な材料であれば無機材料、有機材料を問わず種々の材料であってよく、その形状も限定されない。材料の観点からみた基材の好ましい例としては、金属、セラミック、ガラス、プラスチック、ゴム、石、セメント、コンクリ−ト、繊維、布帛、木、紙、それらの組合せ、それらの積層体、それらの表面に少なくとも一層の被膜を有するものが挙げられる。用途の観点からみた基材の好ましい例としては、建材、建物外装、窓枠、窓ガラス、構造部材、乗物の外装及び塗装、機械装置や物品の外装、防塵カバー及び塗装、交通標識、各種表示装置、広告塔、道路用遮音壁、鉄道用遮音壁、橋梁、ガードレ−ルの外装及び塗装、トンネル内装及び塗装、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、屋外用照明器具、台及び上記物品表面に貼着させるためのフィルム、シート、シール等といった外装材全般が挙げられる。
本発明の光触媒層は、1質量部以上20質量部未満の光触媒粒子と、70質量部以上99質量部未満の無機酸化物粒子と、0質量部以上10質量部未満の加水分解性シリコーンと、0質量部以上10質量部未満の界面活性剤とを、光触媒粒子、無機酸化物粒子、および加水分解性シリコーンの合計量が100質量部となるように含んでなる。そして、この光触媒層は上記構成成分を上記質量比率で含んでなる溶質が溶媒中に分散されてなる光触媒コーティング液を基材上に塗布することによって形成されることができる。
本発明の光触媒塗装体は、本発明の光触媒コーティング液を基材上に塗布することにより簡単に製造することができる。光触媒層の塗装方法は、前記液剤を刷毛塗り、ローラー、スプレー、ロールコーター、フローコーター、ディップコート、流し塗り、スクリーン印刷、電着、蒸着等、一般に広く行われている方法を利用できる。コーティング液の基材への塗布後は、常温乾燥させればよく、あるいは必要に応じて加熱乾燥してもよい。このように本発明の光触媒塗装体は、本発明の光触媒層によれば、光触媒活性により損傷を受けやすい有機材料に対しても浸食しにくいことから、中間層を介在させることなく、光触媒層という一つの層で優れた機能を有する光触媒塗装体を製造することができる。その結果、中間層の形成が不要となる分、光触媒塗装体の製造に要する時間やコストを削減できる。
なお、以下の例において光触媒コーティング液の作製に使用した原料は以下の通りである。
光触媒粒子
・チタニア水分散体(平均粒径:30〜60nm、塩基性)
無機酸化物粒子
・水分散型コロイダルシリカ(日産化学工業 社製、商品名:スノーテックス50、粒径:20〜30nm、固形分含有率 48%)(例1〜19、24〜27で使用)
・水分散型コロイダルシリカ(日産化学工業 社製、商品名:スノーテックス40、粒径:10〜20nm、固形分含有率 40%)(例20で使用)
・水分散型コロイダルシリカ(日産化学工業 社製、商品名:スノーテックス50、粒径:20〜30nm、固形分含有率 48%)(例21で使用)
・水分散型コロイダルシリカ(日産化学工業 社製、商品名:スノーテックスS、粒径:8〜11nm、固形分含有率 30%)(例22で使用)
・水分散型コロイダルシリカ(日産化学工業 社製、商品名:スノーテックスXS、粒径:4〜6nm、固形分含有率 20%)(例23で使用)
加水分解性シリコーン
・テトラメトキシシランの重縮合物(多摩化学工業 社製、商品名:Mシリケート51)
界面活性剤
・ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤(信越化学工業 社製、商品名:シリコーン変性ポリエーテル(KF−643))
光触媒層を備えた光触媒塗装体を以下の通り製造した。まず、基材として着色有機塗装体を用意した。この着色有機塗装体は、フロート板ガラス上にカーボンブラック粉末を添加した汎用アクリルシリコーンを塗布して、十分に乾燥および硬化させたものである。一方、光触媒としてのチタニア水分散体と、無機酸化物としての水分散型コロイダルシリカと、溶媒として水と、ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤とを表1に示される配合比で混合して、光触媒コーティング液を得た。なお、この光触媒コーティング液は加水分解性シリコーンを含まない。光触媒コーティング液中の光触媒および無機酸化物の合計の固形分濃度は5.5質量%とした。
光触媒層を備えた光触媒塗装体を以下の通り製造した。まず、基材として着色有機塗装体を用意した。この着色有機塗装体は、フロート板ガラス上にカーボンブラック粉末を添加した汎用アクリルシリコーンを塗布して、十分に乾燥および硬化させたものである。一方、光触媒としてのチタニア水分散体と、無機酸化物としての水分散型コロイダルシリカと、溶媒として水と、ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤と、加水分解性シリコーンとしてのテトラメトキシシランの重縮合物とを表2に示される配合比で混合して、光触媒コーティング液を得た。なお、例8および例10の光触媒コーティング液は加水分解性シリコーンを含まない。光触媒コーティング液中の光触媒および無機酸化物の合計の固形分濃度は5.5質量%とした。
NOx除去量=[NO(照射後)−NO(照射時)]−[NO2(照射時)−NO2(照射後)]
光触媒層を備えた光触媒塗装体を以下の通り製造した。まず、基材として550nmの波長の透過率が94%のフロート板ガラスを用意した。一方、光触媒としてのチタニア水分散体と、平均粒径20〜30nmの無機酸化物としての水分散型コロイダルシリカと、溶媒として水と、ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤とを表3に示される配合比で混合して、光触媒コーティング液を得た。したがって、この光触媒コーティング液は加水分解性シリコーンを含まない。光触媒コーティング液中の光触媒および無機酸化物の合計の固形分濃度は5.5質量%とした。
<直線透過率>
A:直線(550nm)透過率が97%以上
B:直線(550nm)透過率が95%以上97%未満
C:直線(550nm)透過率が95%未満
<紫外線遮蔽率>
A:紫外線(300nm)遮蔽率が80%以上
B:紫外線(300nm)遮蔽率が30%以上80%未満
C:紫外線(300nm)遮蔽率が30%未満
表3、図2および図3に示されるように、光触媒層中の光触媒の含有量が5質量部〜15質量部では膜厚を3μm以下にすることで有機物の劣化に起因する紫外線を十分に遮蔽し、かつ透明性も確保できることが分かった。
光触媒層を備えた光触媒塗装体を以下の通り製造した。まず、基材として550nmの波長の透過率が94%のフロート板ガラスを用いた。一方、光触媒としてのチタニア水分散体と、表4に示される各種平均粒径の無機酸化物としての水分散型コロイダルシリカと、溶媒として水と、ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤とを表4に示される配合比で混合して、光触媒コーティング液を得た。したがって、この光触媒コーティング液は加水分解性シリコーンを含まない。光触媒コーティング液中の光触媒および無機酸化物の合計の固形分濃度は5.5質量%とした。
光触媒層を備えた光触媒塗装体を以下の通り製造した。まず、基材として着色有機塗装体を用意した。この着色有機塗装体は、フロート板ガラス上にカーボンブラック粉末を添加した汎用アクリルシリコーンを塗布して、十分に乾燥および硬化させたものである。一方、光触媒としてのチタニア水分散体と、無機酸化物としての水分散型コロイダルシリカと、溶媒として水と、ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤とを表5に示される配合比で混合して、光触媒コーティング液を得た。なお、この光触媒コーティング液は加水分解性シリコーンを含まない。光触媒コーティング液中の光触媒および無機酸化物の合計の固形分濃度は5.5質量%とした。
NOx除去量=[NO(照射後)−NO(照射時)]−[NO2(照射時)−NO2(照射後)]
Claims (18)
- 基材と、該基材上に設けられ、0.5μm以上3.0μm以下の膜厚を有する光触媒層とを備えた、光触媒塗装体であって、
前記光触媒層が、
5質量部以上15質量部以下の、10nm以上100nm以下の平均粒径を有する光触媒粒子と、
75質量部以上95質量部以下の無機酸化物粒子と、
0質量部以上10質量部未満の加水分解性シリコーンと、
0質量部以上10質量部未満の界面活性剤と
を、前記光触媒粒子、前記無機酸化物粒子、および前記加水分解性シリコーンの合計量が100質量部となるように含んでなる、光触媒塗装体。 - 前記光触媒層が前記加水分解性シリコーンを実質的に含まない、請求項1に記載の光触媒塗装体。
- 前記光触媒層が前記界面活性剤を0質量部以上6質量部以下含有する、請求項1または2に記載の光触媒塗装体。
- 前記光触媒粒子が酸化チタン粒子である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の光触媒塗装体。
- 前記無機酸化物粒子が、シリカ粒子である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の光触媒塗装体。
- 前記無機酸化物が、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することにより算出される、10nm以上40nm未満の個数平均粒径を有する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の光触媒塗装体。
- 前記基材が、少なくともその表面が有機材料で形成された基材である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の光触媒塗装体。
- 前記光触媒層が前記基材上に直接塗布されてなる、請求項7に記載の光触媒塗装体。
- 外装材として用いられる、請求項1〜8のいずれか一項に記載の光触媒塗装体。
- 請求項1〜9のいずれか一項に記載の光触媒塗装体の製造に用いられる光触媒コーティング液であって、溶媒中に、
5質量部以上15質量部以下の、10nm以上100nm以下の平均粒径を有する光触媒粒子と、
75質量部以上95質量部以下の無機酸化物粒子と、
0質量部以上10質量部未満の加水分解性シリコーンと、
0質量部以上10質量部未満の界面活性剤と
を、前記光触媒粒子、前記無機酸化物粒子、および前記加水分解性シリコーンの合計量が100質量部となるように含んでなる、光触媒コーティング液。 - 前記加水分解性シリコーンを実質的に含まない、請求項10に記載の光触媒コーティング液。
- 前記界面活性剤を0質量部以上6質量部以下含有する、請求項10または11に記載の光触媒コーティング液。
- 前記光触媒粒子が酸化チタン粒子である、請求項10〜13のいずれか一項に記載の光触媒コーティング液。
- 前記無機酸化物粒子が、シリカ粒子である、請求項10〜14のいずれか一項に記載の光触媒コーティング液。
- 前記無機酸化物が、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することにより算出される、10nm以上40nm未満の個数平均粒径を有する、請求項10〜14のいずれか一項に記載の光触媒コーティング液。
- 少なくともその表面が有機材料で形成された基材へのコーティングに用いられる、請求項10〜15のいずれか一項に記載の光触媒コーティング液。
- 前記基材上に直接塗布されるための、請求項16に記載の光触媒コーティング液。
- 外装材用のコーティングのための、請求項10〜17のいずれか一項に記載の光触媒コーティング液。
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