JP4569432B2

JP4569432B2 - 光触媒を塗布した内装材の製造方法

Info

Publication number: JP4569432B2
Application number: JP2005280870A
Authority: JP
Inventors: 顕士坂本; 彰一中本; 浩之大村
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2005-09-27
Filing date: 2005-09-27
Publication date: 2010-10-27
Anticipated expiration: 2025-09-27
Also published as: JP2007092335A

Description

本発明は、光触媒を塗布した内装材の製造方法に関するものである。

近年、居住空間の環境浄化のひとつの手段として、室内の微弱な光にも応答する可視光型光触媒が注目されている。このような光触媒を含有するコーティング材を壁材、天井材、床材、そして家具用等の建材に塗布することで、ビル、マンション、戸建て住宅等の内装用の建材に防汚性、抗菌性、消臭性、ＶＯＣ低減等の機能を付与することができると期待されている。

しかしながら光触媒を含有するコーティング材を塗布した建材表面は、光触媒が分散剤やバインダー等の塗料成分で覆われ固定化されているため、光触媒が十分に露出しておらず、使用開始時には光触媒機能が十分に発現しない。

屋外で光触媒を含有するコーティング材を塗布した建材では、太陽光に曝されることで、光触媒機能により塗料成分などが分解されて光触媒が露出する。その結果、使用開始後、間もなくして光触媒による防汚性、親水性等の光触媒機能が発現する。

ところが、屋内で光触媒を含有するコーティング材を塗布した建材を使用する場合、屋内に到達し、建材に達する光量が不十分なため光触媒機能が容易に発揮されず、光触媒表面が塗料成分に覆われたままとなる。その結果、光触媒による防汚性、抗菌性、消臭性、ＶＯＣ低減等の機能が全く得られない、または得られるまで長期間を要するという課題があった。

以上のような光触媒機能のすみやかな発現のための手段として、光触媒を含有するコーティング材を塗布して急速加熱する方法（特許文献１）や、塗布および加熱乾燥後に紫外線あるいはＯ₂プラズマを照射することでバインダー成分を分解して光触媒材料を表面に露出させる方法（特許文献２）等が提案されている。

しかしながら、これら従来の方法においては、急速加熱による焼成という特殊な制御プロセスが必要とされていたり、光触媒によるすみやかな機能発現や高い触媒機能の発現の点において必ずしも充分ではないという問題があった。
再公表特許ＷＯ００／０６３００公報特開２００４−５２４２３号公報

本発明は、以上のとおりの背景から、従来の問題点を解消し、屋内で使用開始直後から十分な光触媒機能を発現することのできる、光触媒を塗布した内装材の新しい製造方法を提供する。

本発明の光触媒を塗布した内装材の製造方法は、上記の課題を解決するものとして以下のことを特徴としている。

第１：光触媒を含有するコーティング材を塗装する塗装工程後のコーティング材を乾燥させる乾燥工程工程前、もしくは乾燥工程において紫外線を含む光を照射する。

第２：上記第１の発明方法において、高圧水銀ランプを備えた紫外線照射装置を用いて光照射する。

第３：上記第１または第２の発明方法において光触媒は可視光型光触媒とする。

第４：上記第１から第３のいずれかの発明方法において光触媒を含有するコーティング材は水系コーティング材とする。
第５：上記第１の発明方法の乾燥工程において、紫外線を含む光の照射と加熱乾燥を同時に実施する。
第６：上記第１の発明方法において、乾燥は、９０℃〜１３０℃の範囲での加熱乾燥である。

上記のとおりの第１の発明によれば、屋内での光にすみやかに応答して高い触媒活性の発現が可能な内装材が提供される。

第２の発明によれば、高圧水銀ランプ装置を用いることで、より高効率で高い活性を有する触媒機能の発現が可能とされる。

第３の発明によれば、屋内での微弱な光への応答によってすみやかな高い触媒機能の発現が可能とされる。

そして第４の発明によれば、水系コーティング材を用いることで、環境負荷を小さくすることもできる。
第５、第６の発明によれば、上記第１の発明の効果が確実に発揮される。

本発明の製造方法の実施の形態について以下に詳しく説明する。

まず、内装材に光触媒を含有するコーティング材を塗装する塗装工程においては、その塗装方法は特に限定されない。一般的なスプレー、刷毛塗り、バーコーター、スピンコーター、ディッピング、ロールコーター、フローコーター等の塗装方法が用いられる。光触媒を含有するコーティング材を内装材に直接塗布してもよいし、下塗り塗料を塗布して下層を設けてもよい。また、このようにして得られる塗膜や下層の厚さはとくに限定されない。

また、光触媒を塗布する対象としての内装材は、例えば、壁紙、建材、天井材、床材などに用いられるアルミニウム、鉄等の金属板、ステンレス等の合金板、ブリキやトタン等のメッキ板などの金属基材、木材、合板、ＭＤＦ、パーティクルボード等の木質基材、ＦＲＰ、人造大理石、樹脂成形品等のプラスチック基材、ガラス、ホーロー、セラミックス、石膏ボード、珪酸カルシウム板、ロックウール板、セメント板、粘土板、陶磁器質タイル、スレート等の無機質基材、さらには、各種シート、紙、繊維質シート、不織布等が使用できる。さらに、これらの基材にあらかじめ有機塗装を施したものやこれらの基材を複数積層させたものを用いてもよい。そして、これらの内装材については、塗装が施される表面も、平滑面だけでなく凹凸、段差等があってもよく、模様加工（成形）されていてもよい。

これらの内装材に塗布されるコーティング材は、光触媒を含有するものであればよく、その種類や組成はとくに限定されない。また、コーティング材は、溶剤系でも水系でもよいが、環境面などを考慮すると、水系コーティング材がより好ましい。

コーティング材における光触媒成分としては、ＴｉＯ₂、ＺｎＯ、ＷＯ₃、Ｆｅ₂Ｏ₃、ＺｎＳ、Ｐｔ／ＴｉＯ₂等が例示されるが、室内で使用する場合、可視光型光触媒がより好ましい。例えば、酸化チタンを約５５０℃〜６５０℃の温度においてアンモニア雰囲気中で焼成する等の方法によって調整される、酸化チタンの酸素サイトの一部を窒素原子で置換、あるいは酸化チタン結晶の格子間、結晶粒界に窒素原子またはＮＯｘを配してなる、Ｔｉ、Ｏ、Ｎの元素で構成されている窒素ドープ型酸化チタンや、これらに助触媒として白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウムなどの白金族金属や、ＮｉＯｘ、ＲｕＯｘ、ＲｈＯｘ、などを担持させたものなどが挙げられる。これらは粉体であってもゾルであってもよい。ゾル状のものとする場合、水分散性であってもアルコール等の非水系有機溶剤分散性であってもよい。一方、コーティング材におけるバインダー成分としては、アクリル系、ウレタン系、フッ素系、シリコン系、アクリルシリコン系のものが例示される。なかでも、アクリルシリコン系、シリコン系バインダーは、高強度で均一な塗膜を与えることから好ましい。コーティング材の固形分量は、特に限定されない。一般に光触媒量が多いほど光触媒機能が発揮されるが、多すぎると塗膜強度の低下など、十分な塗膜性能が得られない。例えば、光触媒とバインダーの固形分比を１：９〜８：２の範囲とすることができる。また、このようなコーティング材は、光触媒以外にも、分散性や安定性の向上、着色等の目的に応じて、分散剤、界面活性剤、レベリング剤、増粘剤、顔料、染料等を含有するものとしてもよい。

本実施形態では、上記の、塗装工程の後の、乾燥工程前、もしくは乾燥工程において紫外線を含む光を照射する。乾燥工程そのものは、ドライヤーなどの乾燥機を用いて実施してよい。

乾燥工程の直前もしくは乾燥工程と同時に実施する紫外線を含む光照射のための装置としては、太陽光、または蛍光灯、ＬＥＤ、ブラックライト、キセノンランプ、低〜超高圧水銀ランプ、殺菌ランプなど備わった装置が好ましい。特に高圧水銀ランプを備えた紫外線照射装置がより好ましい。いづれの場合であっても、紫外線を含む光照射については、光触媒の性能を発現させるのに必要な所定量の紫外線を含む光の照射であることを特徴としている。

乾燥工程での光照射においては、乾燥時間の全てにわたって光照射してもよいし、あるいは特定の時間帯に単発的に、あるいは断続的に光照射してもよい。また、紫外線照射を受ける内装材は、乾燥工程において移動しながら、あるいは停止して紫外線の照射を受けることができる。

光照射では、紫外線強度２００ｍＷ／ｃｍ²とした場合の照射時間を一般的には１０秒から４０分程度の範囲とすることが考慮される。

乾燥時間とともに、コーティング材の組成や塗装厚み等を考慮して光照射の時間を定めることができる。

なお、乾燥については、通常、９０℃〜１３０℃程度の温度範囲での加熱乾燥が考慮される。また、室温においての風乾燥等も可能である。

そこで、以下に本発明の実施例を比較例とともに示すが、本発明はこれら実施例に制限されるものではない。

なお、以下の例においては、内装材としてガラス基材、光触媒を含有するコーティング材として、ＳＴ−０１（石原産業社製）をアンモニア雰囲気中６００℃で焼成した粉末を水分散しゾル状としたものと、水性アクリルシリコンエマルション樹脂（ジオテックＥＳ−Ｅ：大日本インキ社製）を８：２で混ぜたものを用いた。
＜実施例１＞
ガラス基材に、スプレーにより光触媒を含有するコーティング材を塗布した後、高圧水銀ランプを備えた紫外線照射装置ライン（パナキュアーNUX7762-282：松下電工社製，照射エネルギー８〜１０J／ｃｍ^２）に通し、光照射とドライヤーによる乾燥（１２０℃）を同時に実施した。
＜実施例２＞
ガラス基材に、スプレーにより光触媒を含有するコーティング材を塗布した後、高圧水銀ランプを備えた紫外線照射装置ライン（パナキュアーNUX7762-282：松下電工社製, 照射エネルギー８〜１０J／ｃｍ^２）通し、光照射を実施し、その後ドライヤーを備えた乾燥（１２０℃）した。
＜比較例１＞
ガラス基材に、スプレーにより光触媒を含有するコーティング材を塗布した後、ドライヤーを備えた乾燥機で乾燥させた。
＜比較例２＞
実施例２において、乾燥を行った後に光照射を行った。
＜光触媒活性の評価＞
実施例１，２および比較例１，２の光触媒を塗布したガラス基材の光触媒活性の評価は、アセトアルデヒド分解反応を用いて行った。具体的には、１．５Ｌのテドラーバッグ容器内にアセトアルデヒドを５００ｐｐｍの濃度で満たし、そこに実施例１，２および比較例１，２の試料および光触媒を塗布していないガラス（ブランク）を入れ、蛍光灯の光を照射した場合の反応速度定数を求めた。測定にはガスクロマトグラフ（ＧＣ−１４Ａ型：島津製作所製）。光源には、蛍光灯を用いた（照度１，０００ｌｘ）。その結果を表１に示した。比較例１，２よりも、実施例１および２で作製した試料の光触媒活性が高いことが明らかとなった。

Claims

光触媒を塗布した内装材の製造方法であって、光触媒を含有するコーティング材を塗装する塗装工程後のコーティング材を乾燥させる乾燥工程前、もしくは乾燥工程において、紫外線を含む光を照射することを特徴とする光触媒を塗布した内装材の製造方法。
高圧水銀ランプを備えた紫外線照射装置を用いて光照射することを特徴とする請求項１の光触媒を塗布した内装材の製造方法。
光触媒を含有するコーティング材の光触媒が可視光型光触媒であることを特徴とする請求項１または２の光触媒を塗布した内装材の製造方法。
光触媒を含有するコーティング材が水系コーティング材であることを特徴とする請求項１から３のいずれかの光触媒を塗布した内装材の製造方法。
乾燥工程において、紫外線を含む光の照射と加熱乾燥を同時に実施することを特徴とする請求項１の光触媒を塗布した内装材の製造方法。
乾燥は、９０℃〜１３０℃の範囲での加熱乾燥であることを特徴とする請求項１の光触媒を塗布した内装材の製造方法。