JP5097682B2 - Photocatalyst film and article having the same - Google Patents

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本発明は、光触媒膜およびそれを有する物品に関する。さらに詳しくは、有機系基材上に1コート法で形成されてなる、優れた親水性能を有するが、分解活性をほとんど示さず、しかもヘイズ値の上昇を抑え、反射率を低下させて、透明性を向上させてなる光触媒膜、および有機系基材上に該光触媒膜を有する物品に関するものである。   The present invention relates to a photocatalytic film and an article having the same. More specifically, it has excellent hydrophilic performance formed by a one-coating method on an organic base material, but exhibits almost no decomposition activity, suppresses an increase in haze value, decreases reflectance, and is transparent. The present invention relates to a photocatalyst film having improved properties and an article having the photocatalyst film on an organic base material.

光触媒は、一般にそのバンドギャップ以上のエネルギーの光を照射すると、伝導帯に電子が励起され、価電子帯に正孔が生じる。そして、励起されて生じた電子は表面酸素を還元してスーパーオキサイドアニオン(・O2−)を生成すると共に、正孔は表面水酸基を酸化して水酸ラジカル(・OH)を生成し、これらの反応性活性酸素種が強い酸化分解機能を発揮し、光触媒からなる膜の表面に付着している有機物質を高効率で分解することが知られている。 In general, when a photocatalyst is irradiated with light having energy greater than its band gap, electrons are excited in the conduction band and holes are generated in the valence band. The excited electrons reduce the surface oxygen to generate superoxide anions (· O 2− ), and the holes oxidize the surface hydroxyl groups to generate hydroxyl radicals (· OH). It is known that the reactive active oxygen species exhibit a strong oxidative decomposition function and decompose organic substances adhering to the surface of the photocatalyst film with high efficiency.

このような光触媒の機能を応用して、例えば脱臭、防汚、抗菌、殺菌、さらには廃水中や廃ガス中の環境汚染上の問題となっている各種物質の分解・除去などが検討されている。   By applying such photocatalytic functions, for example, deodorization, antifouling, antibacterial, sterilization, and decomposition / removal of various substances that cause environmental pollution in wastewater and waste gas are being studied. Yes.

また、光触媒のもう1つの機能として、該光触媒が光励起されると、例えば特許文献1に開示されているように、光触媒膜表面は、水と接触角が10度以下となる超親水化を発現することも知られている。このような光触媒の超親水化機能を応用して、例えば、防曇性、防滴性、防汚性、防霜性、滑雪性付与を目的として、高速道路の防音壁、道路反射鏡、各種反射体、街路灯、自動車をはじめとする車両のボディーコートやサイドミラーあるいはウインド用フィルム、窓ガラスを含む建材、道路標識、ロードサイド看板、冷凍・冷蔵用ショーケース、各種レンズ類やセンサー類などに光触媒膜を用いることが検討されている。   Further, as another function of the photocatalyst, when the photocatalyst is photoexcited, for example, as disclosed in Patent Document 1, the surface of the photocatalyst film exhibits superhydrophilicity with a contact angle of 10 degrees or less with water. It is also known to do. Applying such a superhydrophilic function of photocatalysts, for example, for the purpose of imparting antifogging properties, dripproofing properties, antifouling properties, frostproofing properties, and snow sliding properties, highway soundproof walls, road reflectors, various types For reflectors, street lights, automobile body coats, side mirrors or window films, building materials including window glass, road signs, roadside signs, freezer / refrigerated showcases, various lenses and sensors, etc. The use of a photocatalytic film has been studied.

このような光触媒については、これまで数多く知られており、中でも酸化チタンは代表的なものの一つに挙げられる。酸化チタンには無定形のアモルファス型のほか、アナターゼ型、ルチル型、ブルッカイト型の3つの代表的な結晶系が存在し、これら3つの結晶系で光触媒活性を示し、有機物の分解能のほか、超親水性を発現することで有名である。特にアナターゼ型が最も高い活性を示すことが一般に知られている。   Many photocatalysts have been known so far, and titanium oxide is one of the typical examples. In addition to amorphous amorphous type, there are three typical crystal systems of anatase type, rutile type, and brookite type. Titanium oxide exhibits photocatalytic activity in these three crystal systems. It is famous for expressing hydrophilicity. In particular, it is generally known that the anatase type exhibits the highest activity.

当該アナターゼ型酸化チタンは、通常、チタンアルコキシドなどの有機チタン化合物を出発原料としゾルゲル法により得た加水分解縮合物や、四塩化チタンや硫酸チタニルなどの無機チタン化合物塩の水和酸化物などから得た無定形酸化チタンから熱処理を経ることによって得ることができる。しかしながら、これらは通常、400℃以上の高温下での熱処理が必要であるため、コスト高となることを避けられず、耐熱性の乏しい基板に成膜することが困難であるなど多くの問題を伴うものである。   The anatase-type titanium oxide is usually a hydrolysis condensate obtained by a sol-gel method using an organic titanium compound such as titanium alkoxide as a starting material, or a hydrated oxide of an inorganic titanium compound salt such as titanium tetrachloride or titanyl sulfate. It can be obtained by heat treatment from the obtained amorphous titanium oxide. However, since these usually require heat treatment at a high temperature of 400 ° C. or higher, it is inevitable that the cost is high, and it is difficult to form a film on a substrate having poor heat resistance. It is accompanied.

したがって、従来、特に活性の高いアナターゼ型酸化チタンを比較的低温で得る方法が種々試みられており、また開示されている。   Therefore, various methods for obtaining a highly active anatase-type titanium oxide at a relatively low temperature have been tried and disclosed.

例えば、スパッタリングや真空蒸着などの物理的成膜手法によって基板上に酸化チタン膜を生成させる際に、水蒸気を導入させ無定形酸化チタン内に水酸基を多く含有させることによって、酸化チタン骨格中の原子の移動度を上昇せしめ、その後の熱処理よる結晶化を容易にする方法が提案されている(例えば、特許文献2参照)。これによれば、結晶化温度を200℃程度にまで下げることが可能である。   For example, when a titanium oxide film is formed on a substrate by a physical film-forming method such as sputtering or vacuum deposition, by introducing a lot of hydroxyl groups into amorphous titanium oxide by introducing water vapor, atoms in the titanium oxide skeleton There has been proposed a method of increasing the mobility of the metal and facilitating the subsequent crystallization by heat treatment (see, for example, Patent Document 2). According to this, it is possible to lower the crystallization temperature to about 200 ° C.

また、シリコンアルコキシドと加水分解性を有するチタン化合物を含む溶液から、チタン化合物とシリコンアルコキシドが所定のモル比で配合されている複合金属酸化物あるいは水酸化物を含むゲル膜を形成し、次いで、100℃以下の温水を接触させることによって、結晶径が数10〜100nm程度のアナターゼに帰属されるチタニア微結晶を析出させる方法が開示されている(例えば、特許文献3参照)。   Further, from a solution containing silicon alkoxide and a hydrolyzable titanium compound, a gel film containing a composite metal oxide or hydroxide in which a titanium compound and silicon alkoxide are blended at a predetermined molar ratio is formed, A method for precipitating titania microcrystals belonging to anatase having a crystal diameter of about several tens to 100 nm by contacting with hot water of 100 ° C. or lower is disclosed (for example, see Patent Document 3).

確かに上記の方法によれば、プラスチック基板など耐熱性の低い材料にも直接無定形酸化チタンを成膜し、その後、低温の熱処理工程を経てアナターゼ型酸化チタンを形成することができると考えられる。しかしながら、これらの方法で得られるアナターゼ型酸化チタンは、その公報中でも明示されているように、一般的なアナターゼ型酸化チタンと同様に光励起超親水性の発現のほか高い有機物分解活性も示すため、プラスチック基材などに直接形成させた場合には、その高い有機物分解活性により基材が短期間のうちに侵食され、基材物性が低下したり光触媒膜の脱落により光触媒機能が低下したりすることなどが容易に推察される。このため、上記各方法は、アナターゼ型酸化チタン膜とともに、別途活性遮断層を設けることを必要とし、例えば、アナターゼ型酸化チタン微粒子を無機系のバインダーに分散させて作られる常温で硬化が可能な光触媒コーティング剤を塗布する方法と比べて、明確な優位性が見出せないものであった。   Certainly, according to the above-described method, it is considered that an amorphous titanium oxide can be directly formed on a material having low heat resistance such as a plastic substrate, and then an anatase-type titanium oxide can be formed through a low-temperature heat treatment step. . However, the anatase-type titanium oxide obtained by these methods, as clearly shown in that publication, exhibits high organic matter decomposition activity in addition to the expression of photoexcited superhydrophilicity as well as general anatase-type titanium oxide, When directly formed on a plastic substrate, the substrate is eroded in a short period of time due to its high organic matter decomposition activity, and the physical properties of the substrate deteriorate or the photocatalytic function deteriorates due to the removal of the photocatalyst film. Etc. are easily guessed. For this reason, each of the above methods requires a separate active blocking layer together with the anatase-type titanium oxide film, and can be cured at room temperature, for example, made by dispersing anatase-type titanium oxide fine particles in an inorganic binder. Compared with the method of applying the photocatalyst coating agent, no clear superiority was found.

一方、アナターゼ型酸化チタンをプラスチックなどの有機基材上に直接付与させる方法として、例えば、フッ素系のシランカップリング剤でアナターゼ型酸化チタン表面を修飾し、アナターゼ型酸化チタン微粒子の表面エネルギーを低下させバインダー成分との相互作用を弱めることによって、塗膜表面に浮上(偏析)させた自己傾斜型光触媒コーティング剤が知られている(特許文献4参照)。また、酸化チタン表面を光触媒として不活性な無機材料で覆い、かつ無数に細孔を設ける処方によってマスクメロン型形状を有する光触媒材料などが提案されている(特許文献5参照)。   On the other hand, as a method for directly applying anatase-type titanium oxide onto an organic substrate such as plastic, for example, the surface energy of anatase-type titanium oxide fine particles is reduced by modifying the anatase-type titanium oxide surface with a fluorine-based silane coupling agent. A self-gradient photocatalytic coating agent that floats (segregates) on the surface of the coating film by weakening the interaction with the binder component is known (see Patent Document 4). In addition, a photocatalyst material having a mask melon shape has been proposed by coating the surface of titanium oxide with an inert inorganic material as a photocatalyst and providing numerous pores (see Patent Document 5).

これらはアナターゼ型酸化チタンが有機基材と直接接触することを回避できることから、有機基材に直接塗布可能と考えられる。しかし、これらは全てアナターゼ型酸化チタンの高い酸化力の影響が基材に及ぶことを防ぐ為に、複雑な表面処理をする必要があり、さらに、これらは酸化チタンの表面偏析の為に厚みがミクロンオーダー必要であることや、酸化チタン粒子そのものが数ミクロン径のものでしか作製できないなど、多くの制約を伴うものである。   Since these can avoid that anatase type titanium oxide contacts a organic base material directly, it is thought that it can apply | coat to an organic base material directly. However, all of these require complex surface treatment to prevent the influence of the high oxidizing power of anatase-type titanium oxide on the substrate, and moreover, they are thick due to surface segregation of titanium oxide. There are many restrictions, such as the necessity of micron order and the fact that titanium oxide particles themselves can only be produced with a diameter of several microns.

ところで、透明ガラスの代替として、軽量な透明プラスチックの外装材としての利用が進んでいる。しかしながら親水性の高く(水に対する接触角≒20度)一定の自浄効果が得られるガラス材料とは異なり、透明プラスチック材料は疎水的なことが多く(水に対する接触角>40度)、経時的な汚れが大きな問題となりやすい。   By the way, as an alternative to transparent glass, the use of lightweight transparent plastic as an exterior material is progressing. However, unlike glass materials, which are highly hydrophilic (contact angle with water ≈ 20 degrees) and obtain a certain self-cleaning effect, transparent plastic materials are often hydrophobic (contact angle with water> 40 degrees), and over time. Dirt is a big problem.

プラスチック基材に代表される有機系基材に高い親水性能をもたせ、防汚性を発現させる方法としては、該基材上に光触媒層を設ける方法があるが、この場合、一般に光触媒層から発生する反応性活性種のもつ酸化分解能から、該有機系基材を保護する層を設けなければならず、したがって2層コート法となり、これがコスト高の要因となっていた。   There is a method of providing a photocatalyst layer on the base material as a method for providing an organic base material typified by a plastic base material with high hydrophilic performance and exhibiting antifouling properties. Therefore, a layer for protecting the organic base material has to be provided from the oxidative degradability of the reactive active species to be produced. Therefore, a two-layer coating method is required, which is a factor of high cost.

本発明者らは、このような問題に対処するために鋭意研究を重ね、先に、有機系基材上に1コート法で、優れた親水性能を発揮するが、該基材の劣化を抑制し得る光触媒膜を形成する技術を見出し、特許を出願した(特願2008−024479号明細書)。   The inventors of the present invention have made extensive studies in order to deal with such problems. First, the present invention exhibits excellent hydrophilic performance with a one-coat method on an organic base material, but suppresses deterioration of the base material. A technology for forming a photocatalytic film that can be used was found and a patent application was filed (Japanese Patent Application No. 2008-024479).

しかし、光触媒膜の表面は、一般的にプラスチック材料よりも高屈折率であることから、該光触媒膜の形成前後で反射率の上昇を招き、ギラ付きを発生させる原因となっていた。
高い親水性が要求される窓材、自動車のサイドミラー、カーブミラー、反射板などに用いられる光触媒膜は、特に高い親水性能と共に、高い透明性が要求される。
However, since the surface of the photocatalyst film generally has a higher refractive index than that of the plastic material, the reflectivity is increased before and after the formation of the photocatalyst film, causing glare.
Photocatalyst films used for window materials, automobile side mirrors, curve mirrors, reflectors, and the like that require high hydrophilicity are required to have high transparency as well as particularly high hydrophilic performance.

国際特許公開96/29375号パンフレットInternational Patent Publication No. 96/29375 Pamphlet 特開2000−345320号公報JP 2000-345320 A 特開2002−97013号公報JP 2002-97013 A 特開2005−131640号公報JP 2005-131640 A 特許第3484470号公報Japanese Patent No. 3484470

本発明は、このような事情のもとで、高い親水性能と透明性が要求される分野に好適な、有機系基材上に1コート法で形成されてなる優れた親水性能を有するが、分解活性はほとんど示さず、ヘイズ値の上昇を抑え、反射率を低下させて、透明性を向上させてなる光触媒膜、および有機系基材上に該光触媒膜を有する物品を提供することを目的とする。   Under such circumstances, the present invention has excellent hydrophilic performance formed by a one-coating method on an organic base material, which is suitable for fields requiring high hydrophilic performance and transparency. An object of the present invention is to provide a photocatalyst film that exhibits little decomposition activity, suppresses an increase in haze value, lowers reflectance, and improves transparency, and an article having the photocatalyst film on an organic base material. And

本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、以下に示す知見を得た。
有機系基材上に、特定のコーティング剤を1コート法で塗布して、成分傾斜構造を有する非晶質酸化チタン膜を形成し、この非晶質酸化チタン膜の表面を特定の条件で、光触媒化されることにより、あるいは光触媒化処理することにより、超親水性を発揮するが、有機物に対する分解活性をほとんど示さず、有機系基材の劣化を効果的に抑制し得る光触媒膜が得られることを見出した。
As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have obtained the following knowledge.
On the organic base material, a specific coating agent is applied by a one-coat method to form an amorphous titanium oxide film having a component gradient structure, and the surface of the amorphous titanium oxide film is subjected to specific conditions. By photocatalyzing or by photocatalytic treatment, a supercatalytic property is exhibited, but a photocatalytic film capable of effectively suppressing deterioration of the organic base material can be obtained while exhibiting almost no decomposition activity on organic substances. I found out.

また、使用する有機系基材の屈折率に、形成する光触媒膜表面の屈折率を近づけ、「該有機系基材の屈折率−光触媒膜表面の屈折率」の値を特定の範囲に制御することにより、ヘイズ値の上昇を抑え、反射率を低下させて、透明性を向上させ得ること、そして、そのためには、特定の粒径範囲を有する屈折率の低い金属酸化物粒子1種または2種を特定の割合で用い、光触媒膜の表面近傍に含有させればよいことを見出した。
本発明はかかる知見に基づいて完成したものである。
Further, the refractive index of the surface of the photocatalyst film to be formed is brought close to the refractive index of the organic base material to be used, and the value of “the refractive index of the organic base material−the refractive index of the photocatalyst film surface” is controlled within a specific range. Thus, the increase in haze value can be suppressed, the reflectance can be reduced, and the transparency can be improved. For this purpose, one or two metal oxide particles having a specific particle size range and a low refractive index are used. It has been found that seeds may be used at a specific ratio and contained near the surface of the photocatalytic film.
The present invention has been completed based on such findings.

すなわち、本発明は、
[1] 有機系基材上に、チタンアルコキシドと有機高分子化合物とが加水分解縮合してなる複合体を含むコーティング剤を1回のみ塗布することによって設けられた、チタンアルコキシドの加水分解縮合物の含有率が表面から深さ方向に向かって連続的に変化する非晶質酸化チタン膜の表面が、水蒸気の存在下で100℃以下の温度に曝されることにより得られた光触媒膜であって、
(1)前記有機系基材の屈折率と前記光触媒膜表面の屈折率の差が、下記の関係式(1)
0≦有機系基材の屈折率−光触媒膜表面の屈折率<0.25 …(1)
を満たすこと、および
(2)前記光触媒膜が、光触媒粒子以外に、平均粒径40nm未満の金属酸化物粒子A、平均粒径40nm以上80nm未満の金属酸化物粒子B、および平均粒径80nm以上150nm未満の金属酸化物粒子Cを、AとBとの質量比が100:0〜0:100の割合になるように、またはAとCとの質量比が100:0〜45:55の割合になるように含むこと、
を特徴とする光触媒膜、
[2] 有機系基材上に塗布された非晶質酸化チタン膜の表面を、水分存在下で100℃以下の温度にて加熱処理することにより得られた光触媒膜である上記[1]項に記載の光触媒膜、
[3] 光触媒粒子以外の金属酸化物粒子A〜Cが、シリカ微粒子および/またはルチル型酸化チタン微粒子である上記[1]または[2]項に記載の光触媒膜、
[4] 金属酸化物粒子A〜Cがシリカ微粒子である上記[3]項に記載の光触媒膜、
[5] 金属酸化物粒子A〜Cの混合比率を制御することにより、光触媒膜表面の屈折率を調整する上記[1]〜[4]項のいずれか1項に記載の光触媒膜、
[6] JIS K 7361に準拠して測定される、光触媒膜形成前後のヘイズ値の上昇が、0.2%以下である上記[1]〜[5]項のいずれか1項に記載の光触媒膜、
[7] 有機系基材の表面に上記[1]〜[6]項のいずれか1項に記載の光触媒膜を有することを特徴とする物品、および
[8] 光触媒膜の表面に、さらに機能膜を有する上記[7]項に記載の物品、
を提供するものである。
That is, the present invention
[1] Hydrolysis condensate of titanium alkoxide provided by applying a coating agent containing a complex formed by hydrolysis and condensation of titanium alkoxide and an organic polymer compound only once on an organic base material This is a photocatalytic film obtained by exposing the surface of an amorphous titanium oxide film in which the content ratio of the aqueous solution continuously changes from the surface to the depth direction to a temperature of 100 ° C. or lower in the presence of water vapor. And
(1) The difference between the refractive index of the organic base material and the refractive index of the photocatalytic film surface is expressed by the following relational expression (1):
0 ≦ refractive index of organic base material−refractive index of photocatalytic film surface <0.25 (1)
And (2) the photocatalyst film, in addition to the photocatalyst particles, metal oxide particles A having an average particle size of less than 40 nm, metal oxide particles B having an average particle size of 40 nm or more and less than 80 nm, and an average particle size of 80 nm or more The metal oxide particles C of less than 150 nm have a mass ratio of A to B of 100: 0 to 0: 100, or a mass ratio of A to C of 100: 0 to 45:55. Including to be,
A photocatalytic film characterized by
[2] The above item [1], which is a photocatalytic film obtained by heat-treating the surface of an amorphous titanium oxide film coated on an organic base material at a temperature of 100 ° C. or less in the presence of moisture. The photocatalytic film according to
[3] The photocatalyst film according to the above [1] or [2], wherein the metal oxide particles A to C other than the photocatalyst particles are silica fine particles and / or rutile-type titanium oxide fine particles,
[4] The photocatalyst film according to the above [3], wherein the metal oxide particles A to C are silica fine particles,
[5] The photocatalyst film according to any one of the above [1] to [4], wherein the refractive index of the photocatalyst film surface is adjusted by controlling the mixing ratio of the metal oxide particles A to C.
[6] The photocatalyst according to any one of [1] to [5] above, wherein an increase in haze value before and after the formation of the photocatalyst film is 0.2% or less as measured in accordance with JIS K 7361. film,
[7] An article having the photocatalyst film described in any one of [1] to [6] above on the surface of an organic base material, and [8] Further functioning on the surface of the photocatalyst film The article according to the above [7], having a film,
Is to provide.

本発明によれば、有機系基材上に1コート法で形成されてなる、優れた親水性能を有するが、分解活性をほとんど示さず、しかも該有機系基材のヘイズ値の上昇を抑え、反射率を低下させて、透明性を向上させてなる光触媒膜、および有機系基材上に該光触媒膜を有する物品を提供することができる。   According to the present invention, it has an excellent hydrophilic performance formed by a one-coating method on an organic base material, but exhibits almost no decomposition activity, and suppresses an increase in the haze value of the organic base material, It is possible to provide a photocatalytic film in which the reflectance is reduced and the transparency is improved, and an article having the photocatalytic film on an organic base material.

まず、本発明の光触媒膜について説明する。
本発明の光触媒膜は、有機系基材上に、チタンアルコキシドと有機高分子化合物とが加水分解縮合してなる複合体を含むコーティング剤を1回のみ塗布することによって設けられた、チタンアルコキシドの加水分解縮合物の含有率が表面から深さ方向に向かって連続的に変化する非晶質酸化チタン膜の表面が、水蒸気の存在下で100℃以下の温度に曝されることにより得られた光触媒膜である。
First, the photocatalytic film of the present invention will be described.
The photocatalyst film of the present invention is a titanium alkoxide provided by applying a coating agent containing a complex formed by hydrolysis and condensation of a titanium alkoxide and an organic polymer compound only once on an organic base material. It was obtained by exposing the surface of the amorphous titanium oxide film in which the content of the hydrolysis condensate continuously changes from the surface to the depth direction at a temperature of 100 ° C. or less in the presence of water vapor. It is a photocatalytic film.

[光触媒膜の性状]
本発明の光触媒膜は、有機系基材上に設けられたチタンアルコキシド加水分解縮合物の含有率が、表面から深さ方向に向って連続的に変化する成分傾斜構造を有する非晶質酸化チタン膜の表面が、水蒸気の存在下で100℃以下の温度に曝され、光触媒化されることにより、あるいは水分の存在下で100℃以下の温度にて加熱処理し、光触媒化することにより得られたものであって、超親水性を発揮するが、有機物に対する分解活性をほとんど示さない特徴を有している。
このようにして得られた本発明の光触媒膜は、光半導体粒子を含有し、該光半導体粒子が結晶質酸化チタンを含んでいることが好ましい。
[Properties of photocatalyst film]
The photocatalytic film of the present invention is an amorphous titanium oxide having a component gradient structure in which the content of the titanium alkoxide hydrolysis condensate provided on the organic base material continuously changes from the surface in the depth direction. The film surface is exposed to a temperature of 100 ° C. or lower in the presence of water vapor and photocatalyzed, or is heat-treated at a temperature of 100 ° C. or lower in the presence of moisture to obtain a photocatalyst. It has a characteristic that it exhibits super hydrophilicity but exhibits almost no decomposition activity on organic substances.
The photocatalyst film of the present invention thus obtained preferably contains photo semiconductor particles, and the photo semiconductor particles preferably contain crystalline titanium oxide.

結晶質酸化チタンとしては、アナターゼ型、ルチル型、ブルッカイト型の何れの結晶質酸化チタンであってもよく、あるいは、上記結晶質酸化チタンであって結晶欠陥や結晶歪みを内包するものでもよく、これ等の結晶質酸化チタンを2種以上組み合わせたものであってもよい。   The crystalline titanium oxide may be any of anatase type, rutile type, brookite type crystalline titanium oxide, or the above crystalline titanium oxide containing crystal defects and crystal distortion, A combination of two or more of these crystalline titanium oxides may be used.

また、本発明の光触媒膜に含まれる、全結晶質酸化チタンに占める結晶径が1〜10nmの範囲内にある結晶質酸化チタンの割合は、90%以上であることが好ましく、100%であることがより好ましい。   Further, the ratio of the crystalline titanium oxide having a crystal diameter in the range of 1 to 10 nm in the total crystalline titanium oxide contained in the photocatalytic film of the present invention is preferably 90% or more, and 100%. It is more preferable.

なお、本発明において、結晶径とは、透過型電子顕微鏡で結晶質酸化チタンの断面を観察したときの結晶粒の格子縞の最大長さを意味し、また、結晶径が1〜10nmの範囲にある結晶質酸化チタンの含有割合は、光触媒膜の断面を透過型電子顕微鏡で観察したときの、全結晶数に対する結晶径が1〜10nmの範囲にある結晶数の割合を算出することによって求められる。   In the present invention, the crystal diameter means the maximum length of lattice fringes of crystal grains when a cross section of crystalline titanium oxide is observed with a transmission electron microscope, and the crystal diameter is in the range of 1 to 10 nm. The content ratio of a certain crystalline titanium oxide can be obtained by calculating the ratio of the number of crystals having a crystal diameter in the range of 1 to 10 nm with respect to the total number of crystals when the cross section of the photocatalyst film is observed with a transmission electron microscope. .

本発明の光触媒膜は、透過型電子顕微鏡による光触媒膜の50nm×50nmの範囲における断面観察によって、少なくとも結晶粒が5個以上存在するものであることが好ましく、10個以上存在するものであることがより好ましい。上記観察範囲における結晶粒数が5個以上であることにより、超親水性付与機能を有するが、分解活性が抑制された光触媒膜を得ることができる。本発明の光触媒膜は、結晶質酸化チタンが非晶質酸化チタン中に分散してなるものであることが好ましい。この場合、例えば、透過型電子顕微鏡で観察したときに、非晶質酸化チタンの海の中に結晶化チタン粒子が島状に点在してなるものが好ましい。   The photocatalyst film of the present invention preferably has at least 5 crystal grains, preferably 10 or more, by observing a cross section of the photocatalyst film in a 50 nm × 50 nm range with a transmission electron microscope. Is more preferable. When the number of crystal grains in the observation range is 5 or more, it is possible to obtain a photocatalyst film having a superhydrophilicity imparting function but having suppressed decomposition activity. The photocatalyst film of the present invention is preferably formed by dispersing crystalline titanium oxide in amorphous titanium oxide. In this case, for example, it is preferable that the crystallized titanium particles are scattered in islands in the amorphous titanium oxide sea when observed with a transmission electron microscope.

本発明の光触媒膜は、太陽光照射時における水に対する限界接触角が20度未満であるものが好ましく、10度以下であるものがさらに好ましい。   The photocatalyst film of the present invention preferably has a limit contact angle with water of less than 20 degrees at the time of sunlight irradiation, more preferably 10 degrees or less.

また、本発明の光触媒膜は、3mW/cmの人工太陽光照射時におけるメチレンブルーの分解速度が、塗布したメチレンブルーの最大吸収波長における吸光度の低下速度(分解活性)ΔABS/minで0.1以下であるものが好ましく、0.05以下であるものがより好ましく、0.01以下であるものがさらに好ましく、0.0015以下であるものがさらに好ましい。 In the photocatalyst film of the present invention, the degradation rate of methylene blue when irradiated with artificial sunlight of 3 mW / cm 2 is 0.1 or less in terms of the rate of decrease in absorbance (decomposition activity) ΔABS / min at the maximum absorption wavelength of the applied methylene blue. Is preferably 0.05 or less, more preferably 0.01 or less, and even more preferably 0.0015 or less.

上記水に対する接触角、メチレンブルーの分解速度は、例えば、結晶質酸化チタンの結晶径や含有割合を調整することにより制御することができる。   The contact angle with water and the decomposition rate of methylene blue can be controlled, for example, by adjusting the crystal diameter and content ratio of crystalline titanium oxide.

さらに、本発明の光触媒膜は、
(1)前記有機系基材の屈折率と前記光触媒膜表面の屈折率の差が、下記の関係式(1)
0≦有機系基材の屈折率−光触媒膜表面の屈折率<0.25 …(1)
を満たすこと、および
(2)前記光触媒膜が、光触媒粒子以外に、平均粒径40nm未満の金属酸化物粒子A、平均粒径40nm以上80nm未満の金属酸化物粒子B、および平均粒径80nm以上150nm未満の金属酸化物粒子Cを、AとBとの質量比が100:0〜0:100の割合になるように、またはAとCとの質量比が100:0〜45:55の割合になるように含むこと、
を要する。
Furthermore, the photocatalytic film of the present invention is
(1) The difference between the refractive index of the organic base material and the refractive index of the photocatalytic film surface is expressed by the following relational expression (1):
0 ≦ refractive index of organic base material−refractive index of photocatalytic film surface <0.25 (1)
And (2) the photocatalyst film, in addition to the photocatalyst particles, metal oxide particles A having an average particle size of less than 40 nm, metal oxide particles B having an average particle size of 40 nm or more and less than 80 nm, and an average particle size of 80 nm or more The metal oxide particles C of less than 150 nm have a mass ratio of A to B of 100: 0 to 0: 100, or a mass ratio of A to C of 100: 0 to 45:55. Including to be,
Cost.

本発明の光触媒膜が形成される有機系基材としては、高透明なプラスチック、例えばポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレートなどからなる基材が好ましく用いられる。前記ポリカーボネートやポリエチレンテレフタレート基材の屈折率は約1.6、ポリメチルメタクリレート基材の屈折率は約1.5であり、それぞれの基材は、その屈折率に応じた反射特性を示す。このような基材上に、屈折率の異なる前記光触媒膜を積層させると、その表面の反射特性は、該光触媒膜の屈折率で決まるようになる。また、該光触媒膜の厚みによっては、該光触媒膜表面の反射光と、基材との界面からの反射光とで干渉が生じ、結果として、色が付くこともある。   As the organic base material on which the photocatalytic film of the present invention is formed, a base material made of a highly transparent plastic such as polycarbonate, polyethylene terephthalate, polymethyl methacrylate, or the like is preferably used. The refractive index of the polycarbonate or polyethylene terephthalate base material is about 1.6, and the refractive index of the polymethylmethacrylate base material is about 1.5. Each base material exhibits reflection characteristics corresponding to the refractive index. When the photocatalyst films having different refractive indexes are laminated on such a substrate, the reflection characteristics of the surface are determined by the refractive index of the photocatalyst film. Further, depending on the thickness of the photocatalyst film, interference may occur between the reflected light on the surface of the photocatalyst film and the reflected light from the interface with the base material, resulting in coloration.

したがって、本発明の光触媒膜を透明にするためには、基材の屈折率と、その上に形成された光触媒膜の屈折率を、できるだけ一致させることが最も簡単で効果的である。   Therefore, in order to make the photocatalyst film of the present invention transparent, it is the simplest and most effective to make the refractive index of the substrate coincide with the refractive index of the photocatalyst film formed thereon as much as possible.

本発明の光触媒膜は、前述したように成分傾斜構造を有し、実質上、有機系基材側が有機高分子化合物成分であって、その反対側(開放面側)がチタンアルコキシド加水分解縮合物と他の金属酸化物粒子を含む無機成分である。したがって、当該光触媒膜の有機系基材側界面の屈折率は約1.5であるが、表面側(開放面側)の屈折率は、該無機成分中の金属酸化物粒子の屈折率、粒径および含有率を適宜選択することにより、使用した有機系基材の屈折率に近づけることができる。   The photocatalytic film of the present invention has a component gradient structure as described above, and the organic base material side is substantially an organic polymer compound component, and the opposite side (open side) is a titanium alkoxide hydrolysis condensate. And other inorganic components including metal oxide particles. Therefore, the refractive index at the organic base material side interface of the photocatalyst film is about 1.5, but the refractive index at the surface side (open surface side) is the refractive index of the metal oxide particles in the inorganic component. By appropriately selecting the diameter and the content rate, it is possible to approach the refractive index of the organic base material used.

本発明において、前記の金属酸化物粒子として屈折率の小さいシリカ微粒子、好ましくはコロイダルシリカを用いることにより、当該光触媒膜表面の屈折率を、用いた有機系基材の屈折率に容易に近づけることができる。   In the present invention, by using silica fine particles having a low refractive index, preferably colloidal silica, as the metal oxide particles, the refractive index of the surface of the photocatalyst film can be easily brought close to the refractive index of the organic base material used. Can do.

本発明においては、「有機系基材の屈折率−光触媒膜表面の屈折率」を0以上0.25未満に制御する。前記の屈折率が0未満(光触媒膜表面の屈折率が、有機系基材の屈折率より大きい)では透明性が低下し、一方、0.25以上であれば干渉縞が発生しやすい。前記の屈折率差の好ましい値は0〜0.20の範囲である。   In the present invention, “refractive index of organic base material−refractive index of photocatalyst film surface” is controlled to 0 or more and less than 0.25. When the refractive index is less than 0 (the refractive index of the photocatalytic film surface is larger than the refractive index of the organic base material), the transparency is lowered. On the other hand, when the refractive index is 0.25 or more, interference fringes are likely to occur. A preferable value of the refractive index difference is in the range of 0 to 0.20.

一方、光触媒膜表面に、ナノレベルでのラフネスを設けることによっても、反射率を低減することが可能である。したがって、本発明においては、光触媒膜中に、光触媒粒子以外に、平均粒径40nm未満の金属酸化物粒子A、平均粒径40nm以上80nm未満の金属酸化物粒子B、および平均粒径80nm以上150nm未満の金属酸化物粒子Cを、AとBとの質量比が100:0〜0:100の割合になるように、またはAとCとの質量比が100:0〜45:55の割合になるように含有させる。なお、当該光触媒膜表面の屈折率の関係から、前記金属酸化物粒子としては、シリカ微粒子、好ましくコロイダルシリカが好適である。   On the other hand, it is also possible to reduce the reflectance by providing nano-level roughness on the surface of the photocatalyst film. Therefore, in the present invention, in addition to the photocatalyst particles, the metal oxide particles A having an average particle size of less than 40 nm, the metal oxide particles B having an average particle size of 40 nm or more and less than 80 nm, and the average particle size of 80 nm or more and 150 nm are included in the photocatalyst film. The metal oxide particles C having a mass ratio of A to B of 100: 0 to 0: 100 or a mass ratio of A to C of 100: 0 to 45:55 It is made to contain. From the relationship of the refractive index on the surface of the photocatalyst film, the metal oxide particles are preferably silica fine particles, preferably colloidal silica.

このような条件を満たすことにより、JIS K 7361に準拠して測定される、光触媒膜形成前後のヘイズ値の上昇を0.2%以下に抑えながら、反射率を低減させ、透過率を向上させることができる。   By satisfying such conditions, the reflectance is reduced and the transmittance is improved while suppressing the increase in haze value before and after the formation of the photocatalyst film to 0.2% or less, which is measured according to JIS K 7361. be able to.

前記の平均粒径を有する金属酸化物粒子の混合割合が、前記範囲を逸脱すると、光触媒膜形成前後のヘイズ値が0.2%を超えて上昇する場合がある。また、金属酸化物粒子として、平均粒径が150nm以上の粒子を用いると、大幅なヘイズ値の上昇を招く。   When the mixing ratio of the metal oxide particles having the average particle diameter deviates from the above range, the haze value before and after the formation of the photocatalyst film may increase by more than 0.2%. Moreover, when a particle having an average particle diameter of 150 nm or more is used as the metal oxide particle, the haze value is significantly increased.

なお、当該光触媒膜表面の屈折率を、より高くする必要がある場合、金属酸化物粒子として、不活性なルチル型酸化チタン微粒子を用いることにより、屈折率を1.9程度まで上昇させることが可能となる。
有機系基材の屈折率および光触媒膜表面の屈折率は、下記の方法に従って測定した値である。
When the refractive index of the photocatalyst film surface needs to be higher, the refractive index can be increased to about 1.9 by using inert rutile titanium oxide fine particles as metal oxide particles. It becomes possible.
The refractive index of the organic base material and the refractive index of the photocatalyst film surface are values measured according to the following method.

<屈折率の測定>
(1)有機系基材の屈折率
屈折率を測定しようとする有機系基材について、日本分光社製の紫外・可視・赤外分光光度系「V−600」を用い、400nm〜800nmの反射率スペクトルRおよび透過率スペクトルTを測定し、その後、基材の裏面に黒色の艶消し塗料を塗布したのち、同様にして表面の反射率スペクトルRoを測定する。
次に、波長λの時の反射率R、Ro、透過率T及び基材の厚みd(単位:nm)から、以下の式を用いて消衰係数kmを求め、屈折率nmを求める。
<Measurement of refractive index>
(1) Refractive index of an organic base material About the organic base material which is going to measure a refractive index, reflection of 400 nm-800 nm using the ultraviolet-visible-infrared spectrophotometric system "V-600" by JASCO Corporation. The rate spectrum R and the transmittance spectrum T are measured, and then a black matte paint is applied to the back surface of the substrate, and then the surface reflectance spectrum Ro is measured in the same manner.
Next, the extinction coefficient km is obtained from the reflectance R, Ro, transmittance T and base material thickness d (unit: nm) at the wavelength λ using the following formula to obtain the refractive index nm.

Figure 0005097682
最後にそれぞれの波長で得られたnmの平均値を持って、基材の屈折率とする。
Figure 0005097682
Finally, the average value of nm obtained at each wavelength is used as the refractive index of the substrate.

(2)光触媒膜表面の屈折率
まず光触媒膜を塗工した有機系基材の非塗工面に、黒色の艶消し塗料を塗布したのち、日本分光社製の紫外・可視・赤外分光光度計「V−600」を用い、光触媒塗工面側の400nm〜800nmの反射率スペクトルRtを測定する。また薄膜の断面を日本電子社製の電子顕微鏡「JSM−6700F」を用いて観察し、その膜厚dを測定する。(設定厚みと同じであることを確認する。)
一方上記(1)にて既知となった有機系基材の消衰係数km、屈折率nm、薄膜の膜厚dと、光触媒薄膜のおおよその消衰係数kp、屈折率npを元に、以下の式を用いて光触媒塗工面側の400nm〜800nmの反射率スペクトルRsを算出する。
(2) Refractive index of the photocatalyst film surface First, a black matte paint is applied to the non-coated surface of the organic base material coated with the photocatalyst film, and then an ultraviolet / visible / infrared spectrophotometer manufactured by JASCO Corporation. Using “V-600”, a reflectance spectrum Rt of 400 nm to 800 nm on the photocatalyst coating surface side is measured. Further, the cross section of the thin film is observed using an electron microscope “JSM-6700F” manufactured by JEOL Ltd., and the film thickness d is measured. (Confirm that it is the same as the set thickness.)
On the other hand, based on the extinction coefficient km, refractive index nm, thin film thickness d of the organic base material known in (1) above, and the approximate extinction coefficient kp, refractive index np of the photocatalytic thin film, The reflectance spectrum Rs of 400 nm to 800 nm on the photocatalyst coating surface side is calculated using the following formula.

Figure 0005097682
Figure 0005097682

実際の反射率スペクトルRtと測定の反射率Rsを比較しながら、計算に用いた光触媒のおおよその消衰係数kp、屈折率npを調整することで両スペクトルを一致させ、スペクトルが一致したときの屈折率npを光触媒膜の真の屈折率とした。なお、後述の実施例5〜8及び比較例4〜6の場合では、表面に凹凸構造があるため、この方法で屈折率を算出することではできない。これらの塗膜の屈折率は、シリカ氏粒子の平均粒径が異なるのみでその質量比が同一である実施例3及び実施例4の光触媒膜の屈折率と同じであると近似した。   While comparing the actual reflectance spectrum Rt and the measured reflectance Rs, adjusting the approximate extinction coefficient kp and refractive index np of the photocatalyst used in the calculation, the two spectra are matched, and the spectra match. The refractive index np was the true refractive index of the photocatalytic film. In Examples 5 to 8 and Comparative Examples 4 to 6 described later, since the surface has an uneven structure, the refractive index cannot be calculated by this method. The refractive indexes of these coating films were approximated to be the same as the refractive indexes of the photocatalytic films of Example 3 and Example 4 in which the average particle diameter of silica particles was different and the mass ratio was the same.

また、有機系基材のヘイズ値および光触媒膜が設けられた有機系基材のヘイズ値は、下記の方法に従って測定した値である。   The haze value of the organic base material and the haze value of the organic base material provided with the photocatalyst film are values measured according to the following method.

<ヘイズ値の測定>
(1)有機系基材のヘイズ値
所定の有機系基材について、日本電色社製のヘイズメーター「NDH−2000」を用い、JIS K 7361に準拠してヘイズ値を求める。
(2)光触媒膜が設けられた有機系基材のヘイズ値
所定の有機系基材上に厚さ100nmの光触媒膜が設けられたものについて、日本電色社製のヘイズメーター「NDH−2000」を用い、JIS K 7361に準拠してヘイズ値を求める。
<Measurement of haze value>
(1) Haze value of organic base material About a predetermined organic base material, haze value is calculated | required based on JISK7361 using Nippon Denshoku Co., Ltd. haze meter "NDH-2000".
(2) Haze value of organic base material provided with photocatalyst film Haze meter "NDH-2000" manufactured by Nippon Denshoku Co., Ltd. is used for a photocatalyst film having a thickness of 100 nm on a predetermined organic base material. The haze value is obtained in accordance with JIS K 7361.

本発明の光触媒膜に含まれる金属酸化物粒子AとBとの合計量またはAとCとの合計量は、光触媒膜表面の屈折率および該光触媒膜形成前後のヘイズ値の差などを考慮すると、10〜85質量%であることが好ましく、20〜80質量%であることがより好ましい。
なお、前記の各金属酸化物粒子の平均粒径は、レーザー散乱回折法により、測定される値である。
The total amount of metal oxide particles A and B contained in the photocatalyst film of the present invention or the total amount of A and C takes into account the difference in the refractive index of the photocatalyst film surface and the haze value before and after the photocatalyst film formation. 10 to 85% by mass, more preferably 20 to 80% by mass.
In addition, the average particle diameter of each said metal oxide particle is a value measured by a laser scattering diffraction method.

[光触媒膜の製造]
本発明の光触媒膜は、前述したように、光半導体粒子である結晶質酸化チタンを含むと共に、表面に凹凸を付与するために、光触媒粒子以外に、それぞれ特定の粒径範囲を有する、金属酸化物粒子AとB、または金属酸化物粒子AとCとを含む。また、チタンアルコキシドが有機高分子化合物と加水分解縮合してその含有率が表面から深さ方向に向かって連続的に変化する複合体を形成している。
[Production of photocatalytic film]
As described above, the photocatalyst film of the present invention contains crystalline titanium oxide which is a photo semiconductor particle, and has a specific particle size range in addition to the photocatalyst particle, in order to give unevenness to the surface. Product particles A and B, or metal oxide particles A and C. Further, titanium alkoxide is hydrolyzed and condensed with the organic polymer compound to form a complex whose content continuously changes from the surface in the depth direction.

チタンアルコキシドの具体例としては、後述するチタンテトラアルコキシドを挙げることができ、また、有機化合物の具体例としては、後述する加水分解性金属含有基を有する有機高分子化合物を挙げることができる。   Specific examples of the titanium alkoxide include titanium tetraalkoxide described below, and specific examples of the organic compound include an organic polymer compound having a hydrolyzable metal-containing group described below.

また、本発明の光触媒膜は、無機金属塩、有機金属塩ならびにチタンおよび珪素以外の金属のアルコキシドの中から選ばれる少なくとも1種類の金属系化合物をさらに含んでなるものであることが好ましく、上記金属系化合物の具体例は、後述するとおりであるが、特に硝酸アルミニウムが好ましい。   The photocatalytic film of the present invention preferably further comprises at least one metal compound selected from inorganic metal salts, organic metal salts, and alkoxides of metals other than titanium and silicon. Specific examples of the metal compound are as described later, and aluminum nitrate is particularly preferable.

本発明の光触媒膜は、非晶質酸化チタン膜が、水蒸気の存在下で、100℃以下の温度に曝されることによりあるいは水分の存在下で100℃以下の温度にて加熱処理することにより製造される。この場合、温度100℃以下、相対湿度5%以上の環境下で光触媒を製造することが好ましい。   The photocatalytic film of the present invention is obtained by subjecting an amorphous titanium oxide film to a temperature of 100 ° C. or lower in the presence of water vapor or by heat treatment at a temperature of 100 ° C. or lower in the presence of moisture. Manufactured. In this case, it is preferable to produce the photocatalyst in an environment having a temperature of 100 ° C. or lower and a relative humidity of 5% or higher.

また、本発明においては、上記環境下において、さらに250〜1200nmの波長域から選ばれる任意領域の波長を有するとともに、紫外光を含む光の存在下で製造することが好ましく、その場合は、放射照度5〜400W/mの条件で照射しつつ、上記温度が30〜60℃、相対湿度が50〜80%とすることが好適な製造条件の一つに挙げられる。 Further, in the present invention, in the above environment, it is preferable to produce in the presence of light including ultraviolet light while further having a wavelength in an arbitrary region selected from a wavelength region of 250 to 1200 nm. One suitable manufacturing condition is that the temperature is 30 to 60 ° C. and the relative humidity is 50 to 80% while irradiating under an illuminance of 5 to 400 W / m 2 .

250〜1200nmの波長域から選ばれる任意領域の波長を有するとともに、紫外光を含む光としては、少なくとも、波長250〜260nm、290〜315nm、350〜1200nmの波長域の光を含むものであることが好ましく、放射照度200〜400W/mの条件下で照射することが、さらに好ましい。 The light having an arbitrary region selected from the wavelength region of 250 to 1200 nm and including the ultraviolet light preferably includes at least light having a wavelength of 250 to 260 nm, 290 to 315 nm, and 350 to 1200 nm. It is further preferable to irradiate under the condition of irradiance of 200 to 400 W / m 2 .

本発明においては、少なくとも1回以上、水を噴霧することが好ましい。本発明に用いられる設備や装置に関する制約は特にないが、代表的には、恒温恒湿環境が得られる各種設備のほか、カーボンアーク式サンシャインウエザーメーター、キセノンウエザーメーター、メタリングウエザーメーター、デューパネルウエザーメーターなどが例示できる。   In the present invention, it is preferable to spray water at least once. There are no particular restrictions on the equipment and equipment used in the present invention, but typically, various equipment that can provide a constant temperature and humidity environment, carbon arc type sunshine weather meter, xenon weather meter, metering weather meter, dew panel A weather meter can be exemplified.

なお、上記と同等の条件が得られる屋外環境下における暴露によっても同様に本発明の光触媒膜を製造することが可能である。   In addition, the photocatalyst film of the present invention can be similarly produced by exposure in an outdoor environment in which the same conditions as described above are obtained.

本発明の光触媒膜は、(A)チタンアルコキシドを加水分解縮合させて得られるチタニアゾルと、(B)分子中に加水分解により酸化チタンと結合し得る金属含有基(加水分解性金属含有基と称することがある。)を有する有機高分子化合物と、(C)凹凸形成用の金属酸化物粒子を含むコーティング剤を用いて形成させ、この膜が、前述の製造条件で光触媒化することにより製造される。   The photocatalyst film of the present invention comprises (A) a titania sol obtained by hydrolytic condensation of titanium alkoxide, and (B) a metal-containing group that can be bonded to titanium oxide by hydrolysis in the molecule (referred to as a hydrolyzable metal-containing group). And (C) a coating agent containing metal oxide particles for forming irregularities, and this film is produced by photocatalysis under the production conditions described above. The

(A)成分であるチタンテトラアルコキシドを加水分解縮合させて得られるチタニアゾルの調製において、原料となるチタンテトラアルコキシドとしては、アルコキシル基の炭素数が1〜4程度のチタンテトラアルコキシドが用いられる。このチタンテトラアルコキシドにおいては、4つのアルコキシル基は、たがいに同一でも異なっていてもよいが、入手の容易さなどの点から、同一のものが好ましく用いられる。上記チタンテトラアルコキシドとしては、チタンテトラメトキシド、チタンテトラエトキシド、チタンテトラ−n−プロポキシド、チタンテトライソプロポキシド、チタンテトラ−n−ブトキシド、チタンテトライソブトキシド、チタンテトラ−sec−ブトキシドおよびチタンテトラ−tert−ブトキシドが挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。   In the preparation of titania sol obtained by hydrolytic condensation of titanium tetraalkoxide as component (A), titanium tetraalkoxide having about 1 to 4 carbon atoms of the alkoxyl group is used as the raw material titanium tetraalkoxide. In this titanium tetraalkoxide, the four alkoxyl groups may be the same or different, but the same one is preferably used from the viewpoint of availability. Examples of the titanium tetraalkoxide include titanium tetramethoxide, titanium tetraethoxide, titanium tetra-n-propoxide, titanium tetraisopropoxide, titanium tetra-n-butoxide, titanium tetraisobutoxide, titanium tetra-sec-butoxide and An example is titanium tetra-tert-butoxide. These may be used individually by 1 type and may be used in combination of 2 or more type.

上記チタンテトラアルコキシドを加水分解−縮合させて、チタニアゾル溶液を調製する。このチタンテトラアルコキシドの加水分解−縮合反応は、好ましくは炭素数3以上のエーテル系酸素を有するアルコール類を溶媒として用い、酸性触媒の存在下でチタンテトラアルコキシドに水を作用させることにより行われる。   The titanium tetraalkoxide is hydrolyzed and condensed to prepare a titania sol solution. This hydrolysis-condensation reaction of the titanium tetraalkoxide is preferably carried out by using water having an alcohol having an ether-based oxygen having 3 or more carbon atoms as a solvent and allowing water to act on the titanium tetraalkoxide.

上記炭素数3以上のエーテル系酸素を有するアルコール類としては、チタンテトラアルコキシドに対して相互作用を有する溶剤、例えばエチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノt−ブチルエーテルなどのセロソルブ系溶剤、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテルなどを挙げることができる。これらの中で、特にチタンテトラアルコキシドに対する相互作用が強いセロソルブ系溶剤が好ましい。これらの溶剤は1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。   Examples of the alcohols having ether oxygen having 3 or more carbon atoms include solvents having an interaction with titanium tetraalkoxide, such as ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monopropyl ether, ethylene glycol monobutyl ether. Cellosolve solvents such as ethylene glycol mono-t-butyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monopropyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol Monobutyl ether, etc. It can be mentioned. Among these, a cellosolve solvent having a strong interaction with titanium tetraalkoxide is particularly preferable. These solvents may be used singly or in combination of two or more.

このようなチタンテトラアルコキシドに対して相互作用を有する溶剤を溶媒として用いることにより、チタンテトラアルコキシドの加水分解−縮合反応により得られたチタニアゾル溶液を安定化させることができ、縮合反応を進行させてもゲル化や粒子化が生じにくくなる。   By using a solvent having such an interaction with titanium tetraalkoxide as a solvent, the titania sol solution obtained by the hydrolysis-condensation reaction of titanium tetraalkoxide can be stabilized, and the condensation reaction can proceed. However, gelation and particle formation are less likely to occur.

チタンテトラアルコキシドの加水分解−縮合反応は、チタンテトラアルコキシドに対し、4〜20倍モル程度、好ましくは5〜12倍モルの上記アルコール類と、0.5倍モル以上4倍モル未満程度、好ましくは1〜3.0倍モルの水を用い、塩酸、硫酸、硝酸などの酸性触媒の存在下、通常0〜70℃、好ましくは20〜50℃の範囲の温度において行われる。酸性触媒は、チタンテトラアルコキシドに対し、通常0.1〜1.0倍モル、好ましくは0.2〜0.7倍モルの範囲で用いられる。   The hydrolysis-condensation reaction of titanium tetraalkoxide is about 4 to 20 times mol, preferably 5 to 12 times mol of the above alcohols and about 0.5 times mol to less than 4 times mol of titanium tetraalkoxide, preferably Is carried out at a temperature in the range of usually 0 to 70 ° C., preferably 20 to 50 ° C. in the presence of an acidic catalyst such as hydrochloric acid, sulfuric acid or nitric acid, using 1 to 3.0 moles of water. An acidic catalyst is 0.1-1.0 times mole normally with respect to titanium tetraalkoxide, Preferably it is used in 0.2-0.7 times mole.

上記(B)成分の加水分解性金属含有基を有する有機高分子化合物は、例えば(x)加水分解性金属含有基を有するエチレン性不飽和単量体と、(y)金属を含まないエチレン性不飽和単量体を共重合させることにより、得ることができる。   The organic polymer compound having a hydrolyzable metal-containing group as the component (B) includes, for example, (x) an ethylenically unsaturated monomer having a hydrolyzable metal-containing group, and (y) an ethylenic compound not containing a metal. It can be obtained by copolymerizing unsaturated monomers.

上記(B)(x)成分である加水分解性金属含有基を有するエチレン性不飽和単量体としては、一般式(2)   Examples of the ethylenically unsaturated monomer having a hydrolyzable metal-containing group as the component (B) (x) include those represented by the general formula (2)

Figure 0005097682
Figure 0005097682

(式中、Rは水素原子またはメチル基、Aはアルキレン基、好ましくは炭素数1〜4のアルキレン基、Rは加水分解性基または非加水分解性基であるが、その中の少なくとも1つは加水分解により、(A)成分と化学結合しうる加水分解性基であることが必要であり、また、Rが複数の場合には、各Rはたがいに同一であってもよいし、異なっていてもよく、Mはケイ素、チタン、ジルコニウム、インジウム、スズ、アルミニウムなどの金属原子、kは金属原子Mの価数である。)
で表されるものを挙げることができる。
Wherein R 1 is a hydrogen atom or a methyl group, A is an alkylene group, preferably an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms, and R 2 is a hydrolyzable group or a non-hydrolyzable group, the first is hydrolysis, it is required to be a hydrolyzable group capable of binding the component (a) and the chemical, and when R 2 is plural, each R 2 is also a mutually identical M 1 is a metal atom such as silicon, titanium, zirconium, indium, tin, and aluminum, and k is the valence of the metal atom M 1 .
Can be mentioned.

上記一般式(2)において、Rのうちの加水分解により(A)成分と化学結合しうる加水分解性基としては、例えばアルコキシル基、イソシアネート基、塩素原子などのハロゲン原子、オキシハロゲン基、アセチルアセトネート基、水酸基などが挙げられ、一方、(A)成分と化学結合しない非加水分解性基としては、例えば低級アルキル基などが好ましく挙げられる。 In the above general formula (2), examples of the hydrolyzable group that can chemically bond with the component (A) by hydrolysis of R 2 include halogen atoms such as alkoxyl groups, isocyanate groups, and chlorine atoms, oxyhalogen groups, An acetylacetonate group, a hydroxyl group, etc. are mentioned, On the other hand, as a non-hydrolyzable group which does not chemically bond with (A) component, a lower alkyl group etc. are mentioned preferably, for example.

一般式(2)における−M k−1で表される金属含有基としては、例えば、トリメトキシシリル基、トリエトキシシリル基、トリ−n−プロポキシシリル基、トリイソプロポキシシリル基、トリ−n−ブトキシシリル基、トリイソブトキシシリル基、トリ−sec−ブトキシシリル基、トリ−tert−ブトキシシリル基、トリクロロシリル基、ジメチルメトキシシリル基、メチルジメトキシシリル基、ジメチルクロロシリル基、メチルジクロロシリル基、トリイソシアナトシリル基、メチルジイソシアナトシリル基など、トリメトキシチタニウム基、トリエトキシチタニウム基、トリ−n−プロポキシチタニウム基、トリイソプロポキシチタニウム基、トリ−n−ブトキシチタニウム基、トリイソブトキシチタニウム基、トリ−sec−ブトキシチタニウム基、トリ−tert−ブトキシチタニウム基、トリクロロチタニウム基、さらには、トリメトキシジルコニウム基、トリエトキシジルコニウム基、トリ−n−プロポキシジルコニウム基、トリイソプロポキシジルコニウム基、トリ−n−ブトキシジルコニウム基、トリイソブトキシジルコニウム基、トリ−sec−ブトキシジルコニウム基、トリ−tert−ブトキシジルコニウム基、トリクロロジルコニウム基、またさらには、ジメトキシアルミニウム基、ジエトキシアルミニウム基、ジ−n−プロポキシアルミニウム基、ジイソプロポキシアルミニウム基、ジ−n−ブトキシアルミニウム基、ジイソブトキシアルミニウム基、ジ−sec−ブトキシアルミニウム基、ジ−tert−ブトキシアルミニウム基、トリクロロアルミニウム基などが挙げられる。 Examples of the metal-containing group represented by -M 1 R 2 k-1 in the general formula (2) include a trimethoxysilyl group, a triethoxysilyl group, a tri-n-propoxysilyl group, a triisopropoxysilyl group, Tri-n-butoxysilyl group, triisobutoxysilyl group, tri-sec-butoxysilyl group, tri-tert-butoxysilyl group, trichlorosilyl group, dimethylmethoxysilyl group, methyldimethoxysilyl group, dimethylchlorosilyl group, methyl Dichlorosilyl group, triisocyanatosilyl group, methyldiisocyanatosilyl group, trimethoxytitanium group, triethoxytitanium group, tri-n-propoxytitanium group, triisopropoxytitanium group, tri-n-butoxytitanium group, Triisobutoxy titanium group, tri-s ec-butoxytitanium group, tri-tert-butoxytitanium group, trichlorotitanium group, trimethoxyzirconium group, triethoxyzirconium group, tri-n-propoxyzirconium group, triisopropoxyzirconium group, tri-n-butoxy Zirconium group, triisobutoxyzirconium group, tri-sec-butoxyzirconium group, tri-tert-butoxyzirconium group, trichlorozirconium group, or even dimethoxyaluminum group, diethoxyaluminum group, di-n-propoxyaluminum group, Diisopropoxyaluminum group, di-n-butoxyaluminum group, diisobutoxyaluminum group, di-sec-butoxyaluminum group, di-tert-butoxyaluminum group, Such as chloro aluminum group.

この(x)成分のエチレン性不飽和単量体は1種用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。   One type of the ethylenically unsaturated monomer of component (x) may be used, or two or more types may be used in combination.

一方、上記(y)成分である金属を含まないエチレン性不飽和単量体としては、例えば一般式(3)   On the other hand, examples of the ethylenically unsaturated monomer that does not contain a metal as the component (y) include, for example, the general formula (3)

Figure 0005097682
(式中、Rは水素原子またはメチル基、Xは一価の有機基である。)
で表されるエチレン性不飽和単量体、好ましくは一般式(3−a)
Figure 0005097682
(In the formula, R 3 is a hydrogen atom or a methyl group, and X is a monovalent organic group.)
An ethylenically unsaturated monomer represented by the formula (3-a), preferably

Figure 0005097682
Figure 0005097682

(式中、Rは前記と同じであり、Rは炭化水素基を示す。)
で表されるエチレン性不飽和単量体、あるいは上記一般式(3−a)で表されるエチレン性不飽和単量体と、必要に応じて添加される密着性向上剤としての一般式(3−b)
(In the formula, R 3 is the same as described above, and R 4 represents a hydrocarbon group.)
Or an ethylenically unsaturated monomer represented by the above general formula (3-a), and a general formula ( 3-b)

Figure 0005097682
Figure 0005097682

(式中、Rは水素原子またはメチル基、Rはエポキシ基、ハロゲン原子若しくはエーテル結合を有する炭化水素基を示す。)
で表されるエチレン性不飽和単量体との混合物を挙げることができる。
(In the formula, R 5 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 6 represents an epoxy group, a halogen atom or a hydrocarbon group having an ether bond.)
And a mixture with an ethylenically unsaturated monomer represented by the formula:

上記一般式(3−a)で表されるエチレン性不飽和単量体において、Rで示される炭化水素基としては、炭素数1〜10の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、炭素数3〜10のシクロアルキル基、炭素数6〜10のアリール基、炭素数7〜10のアラルキル基を好ましく挙げることができる。炭素数1〜10のアルキル基の例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、および各種のブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基などが挙げられる。炭素数3〜10のシクロアルキル基の例としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、メチルシクロヘキシル基、シクロオクチル基などが、炭素数6〜10のアリール基の例としては、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、メチルナフチル基などが、炭素数7〜10のアラルキル基の例としては、ベンジル基、メチルベンジル基、フェネチチル基、ナフチルメチル基などが挙げられる。 In the ethylenically unsaturated monomer represented by the general formula (3-a), as the hydrocarbon group represented by R 4 , a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, carbon number Preferable examples include 3 to 10 cycloalkyl groups, aryl groups having 6 to 10 carbon atoms, and aralkyl groups having 7 to 10 carbon atoms. Examples of the alkyl group having 1 to 10 carbon atoms include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, and various butyl groups, pentyl groups, hexyl groups, octyl groups, and decyl groups. Examples of the cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms include a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a methylcyclohexyl group, and a cyclooctyl group. Examples of the aryl group having 6 to 10 carbon atoms include a phenyl group, a tolyl group, and a xylyl group. Examples of the aralkyl group having 7 to 10 carbon atoms, such as a group, a naphthyl group, and a methylnaphthyl group, include a benzyl group, a methylbenzyl group, a phenethylyl group, and a naphthylmethyl group.

この一般式(3−a)で表されるエチレン性不飽和単量体の例としては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレートなどが挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。   Examples of the ethylenically unsaturated monomer represented by the general formula (3-a) include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, hexyl ( Examples include meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, phenyl (meth) acrylate, and benzyl (meth) acrylate. These may be used alone or in combination of two or more.

上記一般式(3−b)で表されるエチレン性不飽和単量体において、Rで示されるエポキシ基、ハロゲン原子若しくはエーテル結合を有する炭化水素基としては、炭素数1〜10の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、炭素数3〜10のシクロアルキル基、炭素数6〜10のアリール基、炭素数7〜10のアラルキル基を好ましく挙げることができる。上記置換基のハロゲン原子としては、塩素原子および臭素原子がよい。上記炭化水素基の具体例としては、前述の一般式(3−a)におけるRの説明において例示した基と同じものを挙げることができる。 In the ethylenically unsaturated monomer represented by the general formula (3-b), the hydrocarbon group having an epoxy group, a halogen atom or an ether bond represented by R 6 is a straight chain having 1 to 10 carbon atoms. Preferred examples include a straight or branched alkyl group, a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms, an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, and an aralkyl group having 7 to 10 carbon atoms. The halogen atom for the substituent is preferably a chlorine atom or a bromine atom. Specific examples of the hydrocarbon group include the same groups as those exemplified in the description of R 4 in the general formula (3-a).

上記一般式(3−b)で表されるエチレン性不飽和単量体の例としては、グリシジル(メタ)アクリレート、3−グリシドキシプロピル(メタ)アクリレート、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル(メタ)アクリレート、2−クロロエチル(メタ)アクリレート、2−ブロモエチル(メタ)アクリレートなどを好ましく挙げることができる。   Examples of the ethylenically unsaturated monomer represented by the general formula (3-b) include glycidyl (meth) acrylate, 3-glycidoxypropyl (meth) acrylate, and 2- (3,4-epoxycyclohexyl). ) Ethyl (meth) acrylate, 2-chloroethyl (meth) acrylate, 2-bromoethyl (meth) acrylate and the like can be preferably exemplified.

また、上記一般式(3)で表されるエチレン性不飽和単量体としては、これら以外にもスチレン、α−メチルスチレン、α−アセトキシスチレン、m−、o−またはp−ブロモスチレン、m−、o−またはp−クロロスチレン、m−、o−またはp−ビニルフェノール、1−または2−ビニルナフタレンなど、さらにはエチレン性不飽和基を有する重合性高分子用安定剤、例えばエチレン性不飽和基を有する、酸化防止剤、紫外線吸収剤および光安定剤なども用いることができる。これらは単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。   In addition to these, the ethylenically unsaturated monomer represented by the general formula (3) includes styrene, α-methylstyrene, α-acetoxystyrene, m-, o- or p-bromostyrene, m -, O- or p-chlorostyrene, m-, o- or p-vinylphenol, 1- or 2-vinylnaphthalene and the like, and stabilizers for polymerizable polymers having an ethylenically unsaturated group, for example, ethylenic Antioxidants, ultraviolet absorbers and light stabilizers having an unsaturated group can also be used. These may be used alone or in combination of two or more.

また、一般式(3−a)で表されるエチレン性不飽和単量体と一般式(3−b)で表されるエチレン性不飽和単量体とを併用する場合は、前者のエチレン性不飽和単量体に対し、後者のエチレン性不飽和単量体を1〜100モル%の割合で用いるのが好ましい。   Further, when the ethylenically unsaturated monomer represented by the general formula (3-a) and the ethylenically unsaturated monomer represented by the general formula (3-b) are used in combination, the former ethylenic monomer It is preferable to use the latter ethylenically unsaturated monomer in a proportion of 1 to 100 mol% with respect to the unsaturated monomer.

上記(x)成分の加水分解性金属含有基を有するエチレン性不飽和単量体と(y)成分の金属を含まないエチレン性不飽和単量体とを、ラジカル重合開始剤の存在下、ラジカル共重合させることにより、(B)成分である加水分解性金属含有基を有する有機高分子化合物が得られる。   In the presence of a radical polymerization initiator, an ethylenically unsaturated monomer having a hydrolyzable metal-containing group as the component (x) and an ethylenically unsaturated monomer not containing a metal as the component (y) By copolymerization, an organic polymer compound having a hydrolyzable metal-containing group as component (B) is obtained.

一方、(C)成分である凹凸形成用の金属酸化物粒子は、前述で説明したように、平均粒径40nm未満の金属酸化物粒子Aと平均粒径40nm以上80nm未満の金属酸化物粒子Bとを、質量比100:0〜0:100の割合で、または前記金属酸化物粒子Aと平均粒径80nm以上150nm未満の金属酸化物粒子Cとを、質量比が100:0〜45:55の割合で用いる。   On the other hand, as described above, the metal oxide particles for forming irregularities as the component (C) are the metal oxide particles A having an average particle size of less than 40 nm and the metal oxide particles B having an average particle size of 40 nm or more and less than 80 nm. In a mass ratio of 100: 0 to 0: 100, or the metal oxide particles A and the metal oxide particles C having an average particle size of 80 nm or more and less than 150 nm in a mass ratio of 100: 0 to 45:55. Used at a ratio of

この金属酸化物粒子A〜Cとしては、シリカ微粒子およびルチル型酸化チタン微粒子の中から選ばれる少なくとも1種が用いられるが、本発明においては、光触媒膜表面の屈折率を低下させる観点から、シリカ微粒子が好ましく、特にコロイダルシリカが好ましい。   As the metal oxide particles A to C, at least one selected from silica fine particles and rutile-type titanium oxide fine particles is used. In the present invention, from the viewpoint of reducing the refractive index of the photocatalyst film surface, silica is used. Fine particles are preferable, and colloidal silica is particularly preferable.

本発明においては、上記のようにして得られた(A)成分であるチタニアゾルの溶液と、(B)成分である加水分解性金属含有基を有する有機高分子化合物を適当な極性溶剤中に溶解させた溶液と、(C)成分である凹凸形成用の金属酸化物粒子との混合液を、塗布に適した粘度に調整することによって塗工液を得ることができる。この際、必要ならば、上記塗工液に水および/または酸性触媒を添加してもよい。   In the present invention, the titania sol solution (A) obtained as described above and the organic polymer compound having a hydrolyzable metal-containing group (B) component are dissolved in an appropriate polar solvent. A coating solution can be obtained by adjusting the mixed solution of the solution thus prepared and the metal oxide particles for forming irregularities as the component (C) to a viscosity suitable for coating. At this time, if necessary, water and / or an acidic catalyst may be added to the coating solution.

上記塗工液に(C)成分を含有させることにより、得られる光触媒膜の表面に凹凸が付与され、反射率が低下し、透明性が向上する。   By including the component (C) in the coating liquid, irregularities are imparted to the surface of the resulting photocatalyst film, the reflectance is lowered, and the transparency is improved.

さらに、成分傾斜構造を有する非晶質酸化チタン膜の形成に用いられるコーティング剤には、アモルファス状酸化チタンの結晶生成を調整する物質として、無機金属塩、有機金属塩並びにチタンおよび珪素以外の金属のアルコキシドの中から選ばれる少なくとも1種の金属系化合物を含有させることができる。具体的には、硝酸アルミニウム、酢酸アルミニウム、硫酸アルミニウム、塩化アルミニウムや、硝酸ジルコニウム、酢酸ジルコニウム、硫酸ジルコニウム、塩化ジルコニウム等の各塩類、ならびに、これら無機塩類の水和物、アルミニウムトリアセチルアセトナートなどのアルミニウムキレート類、テトラ−n−プロポキシジルコニウム、テトラエトキシシラン、フェニルトリメトキシシランなどの金属アルコキシド類、ならびにこれら化合物の加水分解物、あるいは、その縮合物を挙げることができる。これらの中で、特に硝酸アルミニウムならびにその水和物が好適である。前記結晶生成調整物質は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。   Furthermore, the coating agent used for forming an amorphous titanium oxide film having a component gradient structure includes an inorganic metal salt, an organic metal salt, and a metal other than titanium and silicon as a substance that regulates crystal formation of amorphous titanium oxide. At least one metal-based compound selected from the alkoxides can be contained. Specifically, aluminum nitrate, aluminum acetate, aluminum sulfate, aluminum chloride, various salts such as zirconium nitrate, zirconium acetate, zirconium sulfate, zirconium chloride, and hydrates of these inorganic salts, aluminum triacetylacetonate, etc. And metal alkoxides such as tetra-n-propoxyzirconium, tetraethoxysilane, and phenyltrimethoxysilane, and hydrolysates or condensates of these compounds. Of these, aluminum nitrate and hydrates thereof are particularly preferred. The said crystal formation regulator may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.

このように、コーティング剤中に結晶生成調整物質を含有させることにより、形成される光触媒膜中の酸化チタンの微結晶生成挙動(例えば、結晶生成速度や結晶成長速度など)を調節することができる。また、使用される環境や要求される性能に応じて、超親水性発現までの時間をコントロールすることなどが可能であり、さらに収縮に伴う亀裂発生抑制など膜の安定性の調節に寄与することもできる。   As described above, by including the crystal formation adjusting substance in the coating agent, it is possible to adjust the microcrystal formation behavior (for example, crystal formation rate, crystal growth rate, etc.) of titanium oxide in the formed photocatalytic film. . In addition, it is possible to control the time until the onset of super hydrophilicity according to the environment used and the required performance, and to contribute to the adjustment of the stability of the film, such as suppressing the occurrence of cracks due to shrinkage. You can also.

本発明においては、有機系基材上に、上述のようにして得られた塗工液を、乾燥塗膜の厚さが、通常0.01〜1μm、好ましくは0.03〜0.3μmの範囲になるように、ディップコート法、スピンコート法、スプレーコート法、バーコート法、ナイフコート法、ロールコート法、ブレードコート法、ダイコート法、グラビアコート法などの公知の手段により塗布し、溶媒を揮散させて塗膜を形成させることが好ましい。   In the present invention, the coating liquid obtained as described above on the organic base material has a dry coating thickness of usually 0.01 to 1 μm, preferably 0.03 to 0.3 μm. The coating is performed by a known means such as a dip coating method, a spin coating method, a spray coating method, a bar coating method, a knife coating method, a roll coating method, a blade coating method, a die coating method, a gravure coating method, and a solvent. It is preferable to volatilize and form a coating film.

上記有機系基材としては、例えばポリメチルメタクリレートなどのアクリル樹脂、ポリスチレンやABS樹脂などのスチレン系樹脂、ポリエチレンやポリプロピレンなどのオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレートなどのポリエステル系樹脂、6−ナイロンや6,6−ナイロンなどのポリアミド系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、ポリイミド系樹脂、セルロースアセテートなどのセルロース系樹脂などからなる基材を挙げることができる。   Examples of the organic base material include acrylic resins such as polymethyl methacrylate, styrene resins such as polystyrene and ABS resins, olefin resins such as polyethylene and polypropylene, polyester resins such as polyethylene terephthalate and polyethylene naphthalate, 6- Substrates made of polyamide resins such as nylon and 6,6-nylon, polyvinyl chloride resins, polycarbonate resins, polyphenylene sulfide resins, polyphenylene ether resins, polyimide resins, cellulose resins such as cellulose acetate, etc. Can be mentioned.

これらの有機基材は、本発明に係る成分傾斜膜との密着性をさらに向上させるために、所望により、酸化法や凹凸化法などにより表面処理を施すことができる。上記酸化法としては、例えばコロナ放電処理、クロム酸処理(湿式)、火炎処理、熱風処理、オゾン・紫外線照射処理などが挙げられ、また、凹凸化法としては、例えばサンドブラスト法、溶剤処理法などが挙げられる。これらの表面処理法は基材の種類に応じて適宜選ばれる。   These organic base materials can be subjected to surface treatment by an oxidation method, an unevenness method, or the like, if desired, in order to further improve the adhesion to the component gradient film according to the present invention. Examples of the oxidation method include corona discharge treatment, chromic acid treatment (wet), flame treatment, hot air treatment, ozone / ultraviolet irradiation treatment and the like, and examples of the unevenness method include sand blast method and solvent treatment method. Is mentioned. These surface treatment methods are appropriately selected according to the type of substrate.

本発明においては、このようにして形成された塗膜に、通常0〜200℃、好ましくは15〜150℃の温度にて加熱処理を施すことにより、表面に凹凸が付与された成分傾斜構造を有する非晶質酸化チタン膜が形成される。   In the present invention, the coating film formed in this way is usually subjected to a heat treatment at a temperature of 0 to 200 ° C., preferably 15 to 150 ° C., thereby forming a component gradient structure with irregularities on the surface. An amorphous titanium oxide film is formed.

成分傾斜構造は、例えば得られた膜表面にスパッタリングを施して削っていき、経時的に膜表面の炭素原子とチタン原子の含有率を、X線光電子分光法などにより測定することによって、確認することができる。
次に、本発明の物品について説明する。
The component gradient structure is confirmed, for example, by performing sputtering on the obtained film surface and measuring the content of carbon atoms and titanium atoms on the film surface over time by X-ray photoelectron spectroscopy or the like. be able to.
Next, the article of the present invention will be described.

[物品]
本発明の物品は、有機系基材の表面に本発明の光触媒膜を有することを特徴とする。
さらに、本発明の物品は、本発明の光触媒膜の機能を害さない範囲で、前記光触媒膜の表面に、厚みが500nm以下である機能膜をさらに設けることができる。
[Goods]
The article of the present invention has the photocatalyst film of the present invention on the surface of an organic base material.
Furthermore, the article of the present invention can further be provided with a functional film having a thickness of 500 nm or less on the surface of the photocatalyst film as long as the function of the photocatalyst film of the present invention is not impaired.

上記機能膜の機能としては、暗所での親水保持性、導電性、帯電性、ハードコート性、反射特性制御、屈折率制御などが挙げられる。また、上記機能膜の具体的な構成成分としては、シリカ、アルミナ、ジルコニア、ITO、酸化亜鉛などの金属酸化物系化合物が挙げられる。特に、太陽光が当たらない夜間において、親水性を保持するためなどを目的として、シリカを含んでなるものであることが好ましい。   Examples of the function of the functional film include hydrophilicity retention in a dark place, conductivity, chargeability, hard coat property, reflection characteristic control, refractive index control, and the like. In addition, specific constituent components of the functional film include metal oxide compounds such as silica, alumina, zirconia, ITO, and zinc oxide. In particular, it is preferable to contain silica for the purpose of maintaining hydrophilicity at night when sunlight is not applied.

本発明の物品において、光触媒膜が形成される有機系基材としては、前記で例示した有機系基材と同じものを挙げることができ、また前記と同様に、その上に設けられる光触媒膜との密着性を向上させるために、酸化法や凹凸化法などにより表面処理を施すことができる。   In the article of the present invention, examples of the organic base material on which the photocatalytic film is formed include the same organic base materials as exemplified above, and, similarly to the above, a photocatalytic film provided thereon In order to improve the adhesion, surface treatment can be performed by an oxidation method, an unevenness method, or the like.

本発明の物品としては、高速道路の防音壁、道路反射鏡、各種反射体、街路灯、自動車をはじめとする車両のボディーコートやサイドミラーあるいはウインド用フィルム、窓ガラスを含む建材、道路標識、ロードサイド看板、冷凍・冷蔵用ショーケース、各種レンズ類やセンサー類などを挙げることができる。   As articles of the present invention, sound barriers for highways, road reflectors, various reflectors, street lamps, body coats and side mirrors for automobiles including automobiles, films for windows, building materials including window glass, road signs, There are roadside signs, freezer / refrigerated showcases, various lenses and sensors.

また、本発明の物品としては、農業用フィルムを挙げることもできる。農業用フィルムは、近年、ハウス栽培やトンネル栽培に盛んに用いられるようになってきたものであり、このような栽培においては、農業用フィルムを展張使用する際、水滴付着による生じる曇りを防止するために、展張後に、防滴剤(防曇剤)を内面にスプレーしていたが、この防滴剤(防曇剤)は、短期間で防滴効果が失われるものであった。これに対して、本発明の光触媒膜を表面に有する農業用フィルムは、長期間親水性を維持し得るものであるため、再塗布を必要とせずに農作業を継続することが可能となる。   Moreover, an agricultural film can also be mentioned as an article of the present invention. In recent years, agricultural films have been actively used for house cultivation and tunnel cultivation, and in such cultivation, when agricultural films are spread and used, they prevent fogging caused by water droplet adhesion. Therefore, after spreading, a drip-proof agent (anti-fogging agent) was sprayed on the inner surface, but this drip-proof agent (anti-fogging agent) lost the drip-proof effect in a short period of time. On the other hand, the agricultural film having the photocatalytic film of the present invention on the surface can maintain hydrophilicity for a long period of time, so that it is possible to continue the farm work without requiring recoating.

上述したように、本発明の物品は、超親水性付与機能を有するが、分解活性が抑制された光触媒膜を有するものであるため、有機系基材を侵食することなく、物品の表面を親水化することが可能になる。   As described above, the article of the present invention has a superhydrophilicity imparting function, but has a photocatalyst film with suppressed decomposition activity, so that the surface of the article can be made hydrophilic without eroding the organic base material. It becomes possible to become.

次に、本発明を実施例により、さらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。   EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited at all by these examples.

なお、各例で形成された光触媒膜の性能は、以下に示す方法に従って測定した。
(1)有機系基材の屈折率および光触媒膜表面の屈折率
明細書本文記載の方法に従って測定した。
(2)ヘイズ値の差
明細書本文記載の方法に従って、有機系基材および光触媒膜が設けられた有機系基材のヘイズ値を測定し、光触媒膜形成前後のヘイズ値の差(光触媒膜形成後のヘイズ値−形成前のヘイズ値)を求めた。
(3)全光線透過率の差
有機系基材の全光線透過率および光触媒膜が設けられた有機系基材の全光線透過率を、日本電色社製のヘイズメーター「NDH−2000」を用い、JIS K 7361に準拠して測定し、光触媒膜形成前後の全光線透過率の差(光触媒膜形成後の全光線透過率−形成前の全光線透過率)を求めた。
(4)比表面積
光触媒膜表面の比表面積を、原子間力顕微鏡AFM(キーエンス社製、「VN8000」)にて測定した。
(5)干渉色の有無
日本分光社製の紫外・可視・赤外分光光度系「V−600」を用い、光触媒を塗工した有機系基材の光触媒塗工面(表面)及び非塗工面(裏面)の400nm〜800nmの反射率スペクトルを測定する。
In addition, the performance of the photocatalyst film formed in each example was measured according to the following method.
(1) Refractive index of organic base material and refractive index of photocatalyst film surface Measured according to the method described in the specification.
(2) Difference in haze value According to the method described in the specification, the haze value of the organic base material provided with the organic base material and the photocatalyst film was measured, and the difference in haze value before and after the photocatalyst film formation (photocatalyst film formation) Later haze value-haze value before formation) was determined.
(3) Difference in total light transmittance The total light transmittance of the organic base material and the total light transmittance of the organic base material provided with the photocatalyst film were measured using a Nippon Denshoku haze meter “NDH-2000”. It used and measured based on JIS K 7361, The difference of the total light transmittance before and behind photocatalyst film formation (total light transmittance after photocatalyst film formation-total light transmittance before formation) was calculated | required.
(4) Specific surface area The specific surface area of the photocatalyst film surface was measured with an atomic force microscope AFM (manufactured by Keyence Corporation, “VN8000”).
(5) Presence or absence of interference color Photocatalyst coated surface (surface) and non-coated surface of organic base material coated with photocatalyst using UV-VIS / IR spectrophotometric system "V-600" manufactured by JASCO Corporation ( The reflectance spectrum of 400 nm to 800 nm on the back surface is measured.

それぞれの反射率スペクトルにおいて、400nm〜800nmの反射率の最大値と最小値を算出し、その差が3%未満であれば干渉がない、3%以上5%未満であれば干渉が僅かにあり、5%以上で干渉があるとした。   In each reflectance spectrum, the maximum and minimum values of reflectance between 400 nm and 800 nm are calculated. If the difference is less than 3%, there is no interference. If the difference is between 3% and less than 5%, there is slight interference. It was assumed that there was interference at 5% or more.

合成例1:チタンアルコキシドの加水分解縮合液の調製
エチルセロソルブ149gに、チタンテトライソプロポキシド(商品名:A−1、日本曹達(株)製)75.7gを攪拌しながら滴下し、溶液(A)を得た。この溶液(A)にエチルセロソルブ58.3g、蒸留水4.55g、60質量%濃硝酸12.6gの混合溶液を攪拌しながら滴下し溶液(B)を得た。溶液(B)をその後、30℃で4時間攪拌することによってチタンアルコキシドの加水分解縮合液(C)を得た。
Synthesis Example 1: Preparation of Titanium Alkoxide Hydrolysis Condensate To 149 g of ethyl cellosolve, 75.7 g of titanium tetraisopropoxide (trade name: A-1, manufactured by Nippon Soda Co., Ltd.) was added dropwise with stirring, and the solution ( A) was obtained. To this solution (A), a mixed solution of 58.3 g of ethyl cellosolve, 4.55 g of distilled water and 12.6 g of 60 mass% concentrated nitric acid was added dropwise with stirring to obtain a solution (B). Thereafter, the solution (B) was stirred at 30 ° C. for 4 hours to obtain a hydrolytic condensation liquid (C) of titanium alkoxide.

合成例2:有機高分子成分溶液の調製
2Lセパラブルフラスコに窒素雰囲気下でメチルイソブチルケトン704g、メタクリル酸メチル332g、メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン42.0gを添加し、60℃まで昇温した。この混合溶液にアゾビスイソブチロニトリル3.2gを溶かしたメチルイソブチルケトン103gを滴下して重合反応を開始し、30時間攪拌して有機高分子成分溶液(D)を得た。
Synthesis Example 2: Preparation of organic polymer component solution 704 g of methyl isobutyl ketone, 332 g of methyl methacrylate and 42.0 g of methacryloxypropyltrimethoxysilane were added to a 2 L separable flask under a nitrogen atmosphere, and the temperature was raised to 60 ° C. To this mixed solution, 103 g of methyl isobutyl ketone in which 3.2 g of azobisisobutyronitrile was dissolved was dropped to start the polymerization reaction, and stirred for 30 hours to obtain an organic polymer component solution (D).

実施例1
エチルセロソルブ30.6gに硝酸アルミニウム・九水和物(和光純薬工業(株)製)4.37gを溶解させ、続いて合成例1で調製したチタンアルコキシドの加水分解縮合液(C)を39.4g加えてよく攪拌し溶液(G)を得た。続いて、合成例2で調製した有機高分子成分溶液(D)5.21g、メチルイソブチルケトン233.2g、エチルセロソルブ164.0g、上記記載の溶液(G)74.4g、およびコロイダルシリカA(商品名:スノーテックスIPA−ST(平均粒径20nm)、日産化学工業(株)製)23.2gの順番で混合し、その後、33℃の温浴で24時間攪拌して、コロイダルシリカと硝酸アルミニウムを混合したチタンアルコキシドの加水分解物と有機高分子成分との傾斜膜コーティング液(H)を作製した。この時、コーティング液(H)固形分中のコロイダルシリカは50質量%であった。
Example 1
4.37 g of aluminum nitrate nonahydrate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was dissolved in 30.6 g of ethyl cellosolve, and then the hydrolytic condensation liquid (C) of titanium alkoxide prepared in Synthesis Example 1 was 39. .4 g was added and stirred well to obtain a solution (G). Subsequently, 5.21 g of the organic polymer component solution (D) prepared in Synthesis Example 2, 233.2 g of methyl isobutyl ketone, 164.0 g of ethyl cellosolve, 74.4 g of the solution (G) described above, and colloidal silica A ( Product name: Snowtex IPA-ST (average particle diameter 20 nm), manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) 23.2 g in this order, then stirred in a 33 ° C. bath for 24 hours, colloidal silica and aluminum nitrate A gradient film coating solution (H) of a hydrolyzate of titanium alkoxide and an organic polymer component was prepared. At this time, the colloidal silica in the coating liquid (H) solid content was 50 mass%.

その後、コーティング液(H)を、屈折率が1.49である2mm厚の無色透明アクリル板(三菱レーヨン製、アクリライトL)にスピンコーターを使用して、約10μmのウエット厚みで塗布し、ドライ厚みが100nmになるように塗布した。次いで、この塗膜を恒温恒湿チャンバーにて85℃、95%RHの条件下で15時間光触媒化処理し、光触媒膜を形成した。この光触媒膜の屈折率は1.49であった。得られたサンプルは、塗工前後で全光線透過率(Tt)、ヘイズ値ともその差違は0.1%未満であった。また、干渉色の発生は認められなかった。   Thereafter, the coating liquid (H) is applied to a 2 mm-thick colorless transparent acrylic plate (Mitsubishi Rayon, Acrylite L) having a refractive index of 1.49 using a spin coater with a wet thickness of about 10 μm, The dry thickness was applied to 100 nm. Next, this coating film was photocatalyzed in a constant temperature and humidity chamber at 85 ° C. and 95% RH for 15 hours to form a photocatalytic film. The photocatalytic film had a refractive index of 1.49. The difference in the total light transmittance (Tt) and haze value between the obtained samples before and after coating was less than 0.1%. In addition, no interference color was observed.

また、XPS装置「PHI−5600」[アルバックファイ(株)製]を用い、アルゴンスパッタリング(4kV)を3分間隔で施し膜を削り、膜表面の炭素原子と金属原子の含有率をX線光電子分光法により測定し、傾斜性を調べたところ、表面から深さ方向に金属原子の含有率が連続的に減少する成分傾斜構造を有していることが確認された。   In addition, using an XPS apparatus “PHI-5600” [manufactured by ULVAC-PHI Co., Ltd.], argon sputtering (4 kV) was applied at intervals of 3 minutes to scrape the film, and the content of carbon atoms and metal atoms on the film surface was determined by X-ray photoelectron. As a result of measurement by spectroscopic method and investigation of the gradient, it was confirmed that it has a component gradient structure in which the content of metal atoms continuously decreases in the depth direction from the surface.

実施例2
エチルセロソルブ12.3gに硝酸アルミニウム・九水和物(和光純薬工業(株)製)1.75gを溶解させ、続いて合成例1で調製したチタンアルコキシドの加水分解縮合液(C)を15.8g加えてよく攪拌し溶液(G)を得た。続いて、合成例2で調製した有機高分子成分溶液(D)2.09g、メチルイソブチルケトン229.4g、エチルセロソルブ201.7g、上記記載の溶液(G)29.8g、およびコロイダルシリカA(商品名:スノーテックスIPA−ST(平均粒径20nm)、日産化学工業(株)製)37.1gの順番で混合し、その後、33℃の温浴で24時間攪拌して、コロイダルシリカと硝酸アルミニウムを混合したチタンアルコキシドの加水分解物と有機高分子成分との傾斜膜コーティング液(H)を作製した。この時、コーティング液(H)固形分中のコロイダルシリカは80質量%であった。
Example 2
1.75 g of aluminum nitrate nonahydrate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was dissolved in 12.3 g of ethyl cellosolve, and then the hydrolytic condensate (C) of titanium alkoxide prepared in Synthesis Example 1 was dissolved. .8 g was added and stirred well to obtain a solution (G). Subsequently, 2.09 g of the organic polymer component solution (D) prepared in Synthesis Example 2, 229.4 g of methyl isobutyl ketone, 201.7 g of ethyl cellosolve, 29.8 g of the solution (G) described above, and colloidal silica A ( Trade name: Snowtex IPA-ST (average particle size 20 nm), manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) 37.1 g in order, then stirred in a warm bath at 33 ° C. for 24 hours, colloidal silica and aluminum nitrate A gradient film coating solution (H) of a hydrolyzate of titanium alkoxide and an organic polymer component was prepared. At this time, the colloidal silica in the coating liquid (H) solid content was 80 mass%.

その後、コーティング液(H)を、屈折率が1.49である2mm厚の無色透明アクリル板(三菱レーヨン製、アクリライトL)にスピンコーターを使用して、約10μmのウエット厚みで塗布し、ドライ厚みが100nmになるように塗布した。その後、実施例1と同様な操作を行い、傾斜膜表面に光触媒層を有する光触媒膜を作製した。この光触媒膜の屈折率は、1.35であった。得られたサンプルは、塗工前後で、ヘイズ値の差違は0.1%未満であったが、全光線透過率(Tt)が1.5%向上した。また、干渉色の発生は認められなかった。   Thereafter, the coating liquid (H) is applied to a 2 mm-thick colorless transparent acrylic plate (Mitsubishi Rayon, Acrylite L) having a refractive index of 1.49 using a spin coater with a wet thickness of about 10 μm, The dry thickness was applied to 100 nm. Then, the same operation as Example 1 was performed and the photocatalyst film | membrane which has a photocatalyst layer on the inclined film surface was produced. The refractive index of this photocatalyst film was 1.35. The obtained sample had a difference in haze value of less than 0.1% before and after coating, but the total light transmittance (Tt) was improved by 1.5%. In addition, no interference color was observed.

実施例3
エチルセロソルブ42.9gに硝酸アルミニウム・九水和物(和光純薬工業(株)製)6.12gを溶解させ、続いて合成例1で調製したチタンアルコキシドの加水分解縮合液(C)を55.2g加えてよく攪拌し溶液(G)を得た。続いて、合成例2で調製した有機高分子成分溶液(D)7.30g、メチルイソブチルケトン235.8g、エチルセロソルブ138.9g、上記記載の溶液(G)104.15g、およびコロイダルシリカA(商品名:スノーテックスIPA−ST(平均粒径20nm)、日産化学工業(株)製)13.9gの順番で混合し、その後、33℃の温浴で24時間攪拌して、コロイダルシリカと硝酸アルミニウムを混合したチタンアルコキシドの加水分解物と有機高分子成分との傾斜膜コーティング液(H)を作製した。この時、コーティング液(H)固形分中のコロイダルシリカは30質量%であった。
Example 3
Next, 6.12 g of aluminum nitrate nonahydrate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was dissolved in 42.9 g of ethyl cellosolve, and then the hydrolytic condensation liquid (C) of titanium alkoxide prepared in Synthesis Example 1 was 55. .2 g was added and stirred well to obtain a solution (G). Subsequently, 7.30 g of the organic polymer component solution (D) prepared in Synthesis Example 2, 235.8 g of methyl isobutyl ketone, 138.9 g of ethyl cellosolve, 104.15 g of the solution (G) described above, and colloidal silica A ( Product name: Snowtex IPA-ST (average particle diameter 20 nm), manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) 13.9 g in order, then stirred in a 33 ° C. warm bath for 24 hours, colloidal silica and aluminum nitrate A gradient film coating solution (H) of a hydrolyzate of titanium alkoxide and an organic polymer component was prepared. At this time, the colloidal silica in the solid content of the coating liquid (H) was 30% by mass.

その後、コーティング液(H)を、屈折率が1.59である2mm厚の無色透明ポリカーボネート板(筒中プラスチック工業製、ECL−100)にスピンコーターを使用して、約10μmのウエット厚みで塗布し、ドライ厚みが100nmになるように塗布した。その後、実施例1と同様な操作を行い、傾斜膜表面に光触媒層を有する光触媒膜を作製した。この光触媒膜の屈折率は、1.59であった。得られたサンプルは、塗工前後で、ヘイズ値の差違は0.1%未満であったが、全光線透過率(Tt)が0.5%向上した。また、干渉色の発生は認められなかった。   Thereafter, the coating liquid (H) is applied to a 2 mm-thick colorless and transparent polycarbonate plate having a refractive index of 1.59 (manufactured by Plastics Co., Ltd., ECL-100) with a wet thickness of about 10 μm using a spin coater. The film was applied so that the dry thickness was 100 nm. Then, the same operation as Example 1 was performed and the photocatalyst film | membrane which has a photocatalyst layer on the inclined film surface was produced. The photocatalytic film had a refractive index of 1.59. The obtained sample had a difference in haze value of less than 0.1% before and after coating, but the total light transmittance (Tt) was improved by 0.5%. In addition, no interference color was observed.

実施例4
実施例3と同様にして、傾斜膜コーティング液(H)を得た。
その後、コーティング液(H)を、屈折率が1.66である100μm厚の無色透明ポリエステルフィルム(東レ製、ルミラーT60)にスピンコーターを使用して、約10μmのウエット厚みで塗布し、ドライ厚みが100nmになるように塗布した。その後、実施例1と同様な操作を行い、傾斜膜表面に光触媒層を有する光触媒膜を作製した。この光触媒膜の屈折率は、1.59であった。得られたサンプルは、その比表面積をAFM(キーエンス社製、VN8000)にて測定した結果、1.0000であった。塗工前後で、ヘイズ値の差違は0.1%未満であったが、全光線透過率(Tt)が0.5%向上した。また、干渉色の発生は認められなかった。
Example 4
In the same manner as in Example 3, a gradient film coating liquid (H) was obtained.
Thereafter, the coating liquid (H) is applied to a 100 μm-thick colorless transparent polyester film (Lumirror T60, manufactured by Toray, Inc.) having a refractive index of 1.66 with a wet thickness of about 10 μm using a spin coater, and a dry thickness. Was applied to a thickness of 100 nm. Then, the same operation as Example 1 was performed and the photocatalyst film | membrane which has a photocatalyst layer on the inclined film surface was produced. The photocatalytic film had a refractive index of 1.59. The obtained sample had a specific surface area of 1.0000 as a result of measuring the specific surface area with AFM (manufactured by Keyence Corporation, VN8000). The difference in haze value before and after coating was less than 0.1%, but the total light transmittance (Tt) was improved by 0.5%. In addition, no interference color was observed.

実施例5
エチルセロソルブ42.9gに硝酸アルミニウム・九水和物(和光純薬工業(株)製)6.12gを溶解させ、続いて合成例1で調製したチタンアルコキシドの加水分解縮合液(C)を55.2g加えてよく攪拌し溶液(G)を得た。続いて、合成例2で調製した有機高分子成分溶液(D)7.30g、メチルイソブチルケトン235.8g、エチルセロソルブ138.9g、上記記載の溶液(G)104.15g、およびコロイダルシリカA(商品名:スノーテックスIPA−ST(平均粒径20nm)、日産化学工業(株)製)7.0g、コロイダルシリカB(商品名:スノーテックスIPA−ST−L(平均粒径50nm)、日産化学工業(株)製)7.0gの順番で混合し、その後、33℃の温浴で24時間攪拌して、コロイダルシリカと硝酸アルミニウムを混合したチタンアルコキシドの加水分解物と有機高分子成分との傾斜膜コーティング液(H)を作製した。この時、コーティング液(H)固形分中のコロイダルシリカは30質量%、コロイダルシリカB/コロイダルシリカA=50/50(質量比)であった。
Example 5
Next, 6.12 g of aluminum nitrate nonahydrate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was dissolved in 42.9 g of ethyl cellosolve, and then the hydrolytic condensation liquid (C) of titanium alkoxide prepared in Synthesis Example 1 was 55. .2 g was added and stirred well to obtain a solution (G). Subsequently, 7.30 g of the organic polymer component solution (D) prepared in Synthesis Example 2, 235.8 g of methyl isobutyl ketone, 138.9 g of ethyl cellosolve, 104.15 g of the solution (G) described above, and colloidal silica A ( Product name: Snowtex IPA-ST (average particle size 20 nm), manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd. 7.0 g, colloidal silica B (product name: Snowtex IPA-ST-L (average particle size 50 nm), Nissan Chemical (Industry Co., Ltd.) 7.0 g in order, then stirred in a hot bath at 33 ° C. for 24 hours, gradient of titanium alkoxide hydrolyzate mixed with colloidal silica and aluminum nitrate and organic polymer component A film coating solution (H) was prepared. At this time, the colloidal silica in the solid content of the coating liquid (H) was 30% by mass, and colloidal silica B / colloidal silica A = 50/50 (mass ratio).

その後、コーティング液(H)を、屈折率が1.66である100μm厚の無色透明ポリエステルフィルム(東レ製、ルミラーT60)にスピンコーターを使用して、約10μmのウエット厚みで塗布し、ドライ厚みが100nmになるように塗布した。その後、実施例1と同様な操作を行い、傾斜膜表面に光触媒層を有する光触媒膜を作製した。この光触媒膜の屈折率は、1.59であった。得られたサンプルは、その比表面積をAFM(キーエンス社製、VN8000)にて測定した結果、1.0005であった。塗工前後で、ヘイズ値の差違は0.1%未満であったが、全光線透過率(Tt)が1.0%向上した。また干渉色の発生は認められなかった。   Thereafter, the coating liquid (H) is applied to a 100 μm-thick colorless transparent polyester film (Lumirror T60, manufactured by Toray, Inc.) having a refractive index of 1.66 with a wet thickness of about 10 μm using a spin coater, and a dry thickness. Was applied to a thickness of 100 nm. Then, the same operation as Example 1 was performed and the photocatalyst film | membrane which has a photocatalyst layer on the inclined film surface was produced. The photocatalytic film had a refractive index of 1.59. The obtained sample had a specific surface area of 1.0005 as a result of measuring the specific surface area with AFM (VN8000, manufactured by Keyence Corporation). The difference in haze value before and after coating was less than 0.1%, but the total light transmittance (Tt) was improved by 1.0%. In addition, no interference color was observed.

実施例6
エチルセロソルブ42.9gに硝酸アルミニウム・九水和物(和光純薬工業(株)製)6.12gを溶解させ、続いて合成例1で調製したチタンアルコキシドの加水分解縮合液(C)を55.2g加えてよく攪拌し溶液(G)を得た。続いて、合成例2で調製した有機高分子成分溶液(D)7.30g、メチルイソブチルケトン235.8g、エチルセロソルブ138.9g、上記記載の溶液(G)104.15g、およびコロイダルシリカA(商品名:スノーテックスIPA−ST(平均粒径20nm)、日産化学工業(株)製)2.3g、コロイダルシリカB(商品名:スノーテックスIPA−ST−L(平均粒径50nm)、日産化学工業(株)製)11.6gの順番で混合し、その後、33℃の温浴で24時間攪拌して、コロイダルシリカと硝酸アルミニウムを混合したチタンアルコキシドの加水分解物と有機高分子成分との傾斜膜コーティング液(H)を作製した。この時、コーティング液(H)固形分中のコロイダルシリカは30質量%、コロイダルシリカB/コロイダルシリカA=83/17(質量比)であった。
Example 6
Next, 6.12 g of aluminum nitrate nonahydrate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was dissolved in 42.9 g of ethyl cellosolve, and then the hydrolytic condensation liquid (C) of titanium alkoxide prepared in Synthesis Example 1 was 55. .2 g was added and stirred well to obtain a solution (G). Subsequently, 7.30 g of the organic polymer component solution (D) prepared in Synthesis Example 2, 235.8 g of methyl isobutyl ketone, 138.9 g of ethyl cellosolve, 104.15 g of the solution (G) described above, and colloidal silica A ( Product name: Snowtex IPA-ST (average particle size 20 nm), Nissan Chemical Industries, Ltd. 2.3 g, colloidal silica B (product name: Snowtex IPA-ST-L (average particle size 50 nm), Nissan Chemical (Industry Co., Ltd.) 11.6 g in order, then stirred in a warm bath at 33 ° C. for 24 hours, and the gradient of titanium alkoxide hydrolyzate mixed with colloidal silica and aluminum nitrate and organic polymer component A film coating solution (H) was prepared. At this time, the colloidal silica in the solid content of the coating liquid (H) was 30% by mass, and colloidal silica B / colloidal silica A = 83/17 (mass ratio).

その後、コーティング液(H)を、屈折率が1.66である100μm厚の無色透明ポリエステルフィルム(東レ製、ルミラーT60)にスピンコーターを使用して、約10μmのウエット厚みで塗布し、ドライ厚みが100nmになるように塗布した。その後、実施例1と同様な操作を行い、傾斜膜表面に光触媒層を有する光触媒膜を作製した。この光触媒膜の屈折率は、1.59であった。得られたサンプルは、その比表面積をAFM(キーエンス社製、VN8000)にて測定した結果、1.0006であった。塗工前後で、ヘイズ値の差違は0.1%未満であったが、全光線透過率(Tt)が1.5%向上した。また干渉色の発生は認められなかった。   Thereafter, the coating liquid (H) is applied to a 100 μm-thick colorless transparent polyester film (Lumirror T60, manufactured by Toray, Inc.) having a refractive index of 1.66 with a wet thickness of about 10 μm using a spin coater, and a dry thickness. Was applied to a thickness of 100 nm. Then, the same operation as Example 1 was performed and the photocatalyst film | membrane which has a photocatalyst layer on the inclined film surface was produced. The photocatalytic film had a refractive index of 1.59. As a result of measuring the specific surface area of the obtained sample with AFM (manufactured by Keyence Corporation, VN8000), it was 1.0006. The difference in haze value before and after coating was less than 0.1%, but the total light transmittance (Tt) was improved by 1.5%. In addition, no interference color was observed.

実施例7
エチルセロソルブ42.9gに硝酸アルミニウム・九水和物(和光純薬工業(株)製)6.12gを溶解させ、続いて合成例1で調製したチタンアルコキシドの加水分解縮合液(C)を55.2g加えてよく攪拌し溶液(G)を得た。続いて、合成例2で調製した有機高分子成分溶液(D)7.30g、メチルイソブチルケトン235.8g、エチルセロソルブ138.9g、上記記載の溶液(G)104.15g、およびコロイダルシリカB(商品名:スノーテックスIPA−ST−L(平均粒径50nm)、日産化学工業(株)製)13.9gの順番で混合し、その後、33℃の温浴で24時間攪拌して、コロイダルシリカと硝酸アルミニウムを混合したチタンアルコキシドの加水分解物と有機高分子成分との傾斜膜コーティング液(H)を作製した。この時、コーティング液(H)固形分中のコロイダルシリカは30質量%であった。
Example 7
Next, 6.12 g of aluminum nitrate nonahydrate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was dissolved in 42.9 g of ethyl cellosolve, and then the hydrolytic condensation liquid (C) of titanium alkoxide prepared in Synthesis Example 1 was 55. .2 g was added and stirred well to obtain a solution (G). Subsequently, 7.30 g of the organic polymer component solution (D) prepared in Synthesis Example 2, 235.8 g of methyl isobutyl ketone, 138.9 g of ethyl cellosolve, 104.15 g of the solution (G) described above, and colloidal silica B ( Product name: Snowtex IPA-ST-L (average particle size 50 nm), manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) in the order of 13.9 g, and then stirred for 24 hours in a 33 ° C. warm bath, colloidal silica and A gradient film coating solution (H) of a hydrolyzate of titanium alkoxide mixed with aluminum nitrate and an organic polymer component was prepared. At this time, the colloidal silica in the solid content of the coating liquid (H) was 30% by mass.

その後、コーティング液(H)を、屈折率が1.66である100μm厚の無色透明ポリエステルフィルム(東レ製、ルミラーT60)にスピンコーターを使用して、約10μmのウエット厚みで塗布し、ドライ厚みが100nmになるように塗布した。その後、実施例1と同様な操作を行い、傾斜膜表面に光触媒層を有する光触媒膜を作製した。この光触媒膜の屈折率は、1.59であった。得られたサンプルは、その比表面積をAFM(キーエンス社製、VN8000)にて測定した結果、1.0020であった。塗工前後で、ヘイズ値が0.2%、全光線透過率(Tt)が1.5%上昇した。なお干渉色の発生は認められなかった。   Thereafter, the coating liquid (H) is applied to a 100 μm-thick colorless transparent polyester film (Lumirror T60, manufactured by Toray, Inc.) having a refractive index of 1.66 with a wet thickness of about 10 μm using a spin coater, and a dry thickness. Was applied to a thickness of 100 nm. Then, the same operation as Example 1 was performed and the photocatalyst film | membrane which has a photocatalyst layer on the inclined film surface was produced. The photocatalytic film had a refractive index of 1.59. The obtained sample had a specific surface area of 1.0020 as measured by AFM (manufactured by Keyence Corporation, VN8000). Before and after coating, the haze value increased by 0.2% and the total light transmittance (Tt) increased by 1.5%. No interference color was observed.

実施例8
エチルセロソルブ42.9gに硝酸アルミニウム・九水和物(和光純薬工業(株)製)6.12gを溶解させ、続いて合成例1で調製したチタンアルコキシドの加水分解縮合液(C)を55.2g加えてよく攪拌し溶液(G)を得た。続いて、合成例2で調製した有機高分子成分溶液(D)7.30g、メチルイソブチルケトン235.8g、エチルセロソルブ138.9g、上記記載の溶液(G)104.22g、およびコロイダルシリカA(商品名:スノーテックスIPA−ST(平均粒径20nm)、日産化学工業(株)製)7.0g、コロイダルシリカC(商品名:スノーテックスIPA−ST−ZL(平均粒径100nm)、日産化学工業(株)製)7.0gの順番で混合し、その後、33℃の温浴で24時間攪拌して、コロイダルシリカと硝酸アルミニウムを混合したチタンアルコキシドの加水分解物と有機高分子成分との傾斜膜コーティング液(H)を作製した。この時、コーティング液(H)固形分中のコロイダルシリカは30質量%、コロイダルシリカC/コロイダルシリカA=50/50(質量比)であった。
Example 8
Next, 6.12 g of aluminum nitrate nonahydrate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was dissolved in 42.9 g of ethyl cellosolve, and then the hydrolytic condensation liquid (C) of titanium alkoxide prepared in Synthesis Example 1 was 55. .2 g was added and stirred well to obtain a solution (G). Subsequently, 7.30 g of the organic polymer component solution (D) prepared in Synthesis Example 2, 235.8 g of methyl isobutyl ketone, 138.9 g of ethyl cellosolve, 104.22 g of the solution (G) described above, and colloidal silica A ( Product name: Snowtex IPA-ST (average particle size 20 nm), manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd. 7.0 g, colloidal silica C (product name: Snowtex IPA-ST-ZL (average particle size 100 nm), Nissan Chemical (Industry Co., Ltd.) 7.0 g in order, then stirred in a hot bath at 33 ° C. for 24 hours, gradient of titanium alkoxide hydrolyzate mixed with colloidal silica and aluminum nitrate and organic polymer component A film coating solution (H) was prepared. At this time, the colloidal silica in the solid content of the coating liquid (H) was 30% by mass, and colloidal silica C / colloidal silica A = 50/50 (mass ratio).

その後、コーティング液(H)を、屈折率が1.66である100μm厚の無色透明ポリエステルフィルム(東レ製、ルミラーT60)にスピンコーターを使用して、約10μmのウエット厚みで塗布し、ドライ厚みが100nmになるように塗布した。その後、実施例1と同様な操作を行い、傾斜膜表面に光触媒層を有する光触媒膜を作製した。この光触媒膜の屈折率は、1.59であった。得られたサンプルは、その比表面積をAFM(キーエンス社製、VN8000)にて測定した結果、1.0004であった。塗工前後で、ヘイズ値が0.1%、全光線透過率(Tt)が1.5%上昇した。なお干渉色の発生は認められなかった。   Thereafter, the coating liquid (H) is applied to a 100 μm-thick colorless transparent polyester film (Lumirror T60, manufactured by Toray, Inc.) having a refractive index of 1.66 with a wet thickness of about 10 μm using a spin coater, and a dry thickness. Was applied to a thickness of 100 nm. Then, the same operation as Example 1 was performed and the photocatalyst film | membrane which has a photocatalyst layer on the inclined film surface was produced. The photocatalytic film had a refractive index of 1.59. The obtained sample had a specific surface area of 1.0004 as measured by AFM (VN8000, manufactured by Keyence Corporation). Before and after coating, the haze value increased by 0.1% and the total light transmittance (Tt) increased by 1.5%. No interference color was observed.

比較例1
エチルセロソルブ49.0gに硝酸アルミニウム・九水和物(和光純薬工業(株)製)7.00gを溶解させ、続いて合成例1で調製したチタンアルコキシドの加水分解縮合液(C)を63.1g加えてよく攪拌し溶液(G)を得た。続いて、合成例2で調製した有機高分子成分溶液(D)8.34g、メチルイソブチルケトン237.0g、エチルセロソルブ126.3g、上記記載の溶液(G)119.0g、およびコロイダルシリカA(商品名:スノーテックスIPA−ST(平均粒径20nm)、日産化学工業(株)製)9.3gの順番で混合し、その後、33℃の温浴で24時間攪拌して、コロイダルシリカと硝酸アルミニウムを混合したチタンアルコキシドの加水分解物と有機高分子成分との傾斜膜コーティング液(H)を作製した。この時、コーティング液(H)固形分中のコロイダルシリカは20質量%であった。
Comparative Example 1
In 49.0 g of ethyl cellosolve, 7.00 g of aluminum nitrate nonahydrate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was dissolved, and then the hydrolytic condensate (C) of titanium alkoxide prepared in Synthesis Example 1 was 63. 0.1 g was added and stirred well to obtain a solution (G). Subsequently, 8.34 g of the organic polymer component solution (D) prepared in Synthesis Example 2, 237.0 g of methyl isobutyl ketone, 126.3 g of ethyl cellosolve, 119.0 g of the solution (G) described above, and colloidal silica A ( Product name: Snowtex IPA-ST (average particle diameter 20 nm), manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) 9.3 g in this order, and then stirred for 24 hours in a 33 ° C. warm bath, colloidal silica and aluminum nitrate A gradient film coating solution (H) of a hydrolyzate of titanium alkoxide and an organic polymer component was prepared. At this time, the colloidal silica in the solid content of the coating liquid (H) was 20% by mass.

その後、コーティング液(H)を、屈折率が1.49である2mm厚の無色透明アクリル板(三菱レーヨン製、アクリライトL)にスピンコーターを使用して、約10μmのウエット厚みで塗布し、ドライ厚みが100nmになるように塗布した。その後、実施例1と同様な操作を行い、傾斜膜表面に光触媒層を有する光触媒膜を作製した。この光触媒膜の屈折率は、1.65であった。得られたサンプルは、塗工前後で、ヘイズ値の差違は0.1%未満であったが、全光線透過率(Tt)が1.0%低下した。また、干渉色の発生は認められなかった。   Thereafter, the coating liquid (H) is applied to a 2 mm-thick colorless transparent acrylic plate (Mitsubishi Rayon, Acrylite L) having a refractive index of 1.49 using a spin coater with a wet thickness of about 10 μm, The dry thickness was applied to 100 nm. Then, the same operation as Example 1 was performed and the photocatalyst film | membrane which has a photocatalyst layer on the inclined film surface was produced. The refractive index of this photocatalyst film was 1.65. The obtained sample had a difference in haze value of less than 0.1% before and after coating, but the total light transmittance (Tt) decreased by 1.0%. In addition, no interference color was observed.

比較例2
エチルセロソルブ61.2gに硝酸アルミニウム・九水和物(和光純薬工業(株)製)8.75gを溶解させ、続いて合成例1で調製したチタンアルコキシドの加水分解縮合液(C)を78.8g加えてよく攪拌し溶液(G)を得た。続いて、合成例2で調製した有機高分子成分溶液(D)10.43g、メチルイソブチルケトン239.6g、エチルセロソルブ101.2g、上記記載の溶液(G)148.8gの順番で混合し、その後、33℃の温浴で24時間攪拌して、硝酸アルミニウムを混合したチタンアルコキシドの加水分解物と有機高分子成分との傾斜膜コーティング液(H)を作製した。このコーティング液(H)固形分中にはコロイダルシリカは含まれていない。
Comparative Example 2
8.75 g of aluminum nitrate nonahydrate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was dissolved in 61.2 g of ethyl cellosolve, and then the hydrolytic condensation liquid (C) of titanium alkoxide prepared in Synthesis Example 1 was added to 78 .8 g was added and stirred well to obtain a solution (G). Subsequently, 10.43 g of the organic polymer component solution (D) prepared in Synthesis Example 2, 239.6 g of methyl isobutyl ketone, 101.2 g of ethyl cellosolve, and 148.8 g of the solution (G) described above were mixed in this order. Then, it stirred for 24 hours with a 33 degreeC warm bath, and produced the inclination film | membrane coating liquid (H) of the hydrolyzate of the titanium alkoxide which mixed aluminum nitrate, and the organic polymer component. This coating liquid (H) solid content does not contain colloidal silica.

その後、コーティング液(H)を、屈折率が1.49である2mm厚の無色透明アクリル板(三菱レーヨン製、アクリライトL)にスピンコーターを使用して、約10μmのウエット厚みで塗布し、ドライ厚みが100nmになるように塗布した。その後、実施例1と同様な操作を行い、傾斜膜表面に光触媒層を有する光触媒膜を作製した。この光触媒膜の屈折率は、1.75であった。得られたサンプルは、塗工前後で、ヘイズ値の差違は0.1%未満であったが、全光線透過率(Tt)が2.0%低下した。また、干渉色の発生が認められた。   Thereafter, the coating liquid (H) is applied to a 2 mm-thick colorless transparent acrylic plate (Mitsubishi Rayon, Acrylite L) having a refractive index of 1.49 using a spin coater with a wet thickness of about 10 μm, The dry thickness was applied to 100 nm. Then, the same operation as Example 1 was performed and the photocatalyst film | membrane which has a photocatalyst layer on the inclined film surface was produced. The refractive index of this photocatalyst film was 1.75. The obtained sample had a difference in haze value of less than 0.1% before and after coating, but the total light transmittance (Tt) decreased by 2.0%. In addition, generation of interference colors was observed.

比較例3
実施例2と同様にして、傾斜膜コーティング液(H)を得た。
その後、コーティング液(H)を、屈折率が1.66である100μm厚の無色透明ポリエステルフィルム(東レ製、ルミラーT60)にスピンコーターを使用して、約10μmのウエット厚みで塗布し、ドライ厚みが100nmになるように塗布した。その後、実施例1と同様な操作を行い、傾斜膜表面に光触媒層を有する光触媒膜を作製した。この光触媒膜の屈折率は、1.35であった。得られたサンプルは、塗工前後で、ヘイズ値の差違は0.1%未満であったが、全光線透過率(Tt)が1.5%向上した。但し僅かではあるが、干渉色の発生が認められた。
Comparative Example 3
In the same manner as in Example 2, a gradient film coating liquid (H) was obtained.
Thereafter, the coating liquid (H) is applied to a 100 μm-thick colorless transparent polyester film (Lumirror T60, manufactured by Toray, Inc.) having a refractive index of 1.66 with a wet thickness of about 10 μm using a spin coater, and a dry thickness. Was applied to a thickness of 100 nm. Then, the same operation as Example 1 was performed and the photocatalyst film | membrane which has a photocatalyst layer on the inclined film surface was produced. The refractive index of this photocatalyst film was 1.35. The obtained sample had a difference in haze value of less than 0.1% before and after coating, but the total light transmittance (Tt) was improved by 1.5%. However, the occurrence of interference color was recognized although it was slight.

比較例4
エチルセロソルブ42.9gに硝酸アルミニウム・九水和物(和光純薬工業(株)製)6.12gを溶解させ、続いて合成例1で調製したチタンアルコキシドの加水分解縮合液(C)を55.2g加えてよく攪拌し溶液(G)を得た。続いて、合成例2で調製した有機高分子成分溶液(D)7.30g、メチルイソブチルケトン235.8g、エチルセロソルブ138.9g、上記記載の溶液(G)104.15g、およびコロイダルシリカA(商品名:スノーテックスIPA−ST(平均粒径20nm)、日産化学工業(株)製)2.3g、コロイダルシリカC(商品名:スノーテックスIPA−ST−ZL(平均粒径100nm)、日産化学工業(株)製)11.6gの順番で混合し、その後、33℃の温浴で24時間攪拌して、コロイダルシリカと硝酸アルミニウムを混合したチタンアルコキシドの加水分解物と有機高分子成分との傾斜膜コーティング液(H)を作製した。この時、コーティング液(H)固形分中のコロイダルシリカは30質量%、コロイダルシリカC/コロイダルシリカA=83/17(質量比)であった。
Comparative Example 4
Next, 6.12 g of aluminum nitrate nonahydrate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was dissolved in 42.9 g of ethyl cellosolve, and then the hydrolytic condensation liquid (C) of titanium alkoxide prepared in Synthesis Example 1 was 55. .2 g was added and stirred well to obtain a solution (G). Subsequently, 7.30 g of the organic polymer component solution (D) prepared in Synthesis Example 2, 235.8 g of methyl isobutyl ketone, 138.9 g of ethyl cellosolve, 104.15 g of the solution (G) described above, and colloidal silica A ( Product name: Snowtex IPA-ST (average particle size 20 nm), manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd. 2.3 g, colloidal silica C (product name: Snowtex IPA-ST-ZL (average particle size 100 nm), Nissan Chemical (Industry Co., Ltd.) 11.6 g in order, then stirred in a warm bath at 33 ° C. for 24 hours, and the gradient of titanium alkoxide hydrolyzate mixed with colloidal silica and aluminum nitrate and organic polymer component A film coating solution (H) was prepared. At this time, the colloidal silica in the solid content of the coating liquid (H) was 30 mass%, colloidal silica C / colloidal silica A = 83/17 (mass ratio).

その後、コーティング液(H)を、屈折率が1.66である100μm厚の無色透明ポリエステルフィルム(東レ製、ルミラーT60)にスピンコーターを使用して、約10μmのウエット厚みで塗布し、ドライ厚みが100nmになるように塗布した。その後、実施例1と同様な操作を行い、傾斜膜表面に光触媒層を有する光触媒膜を作製した。この時のコーティング膜の屈折率は、1.59であった。得られたサンプルは、その比表面積をAFM(キーエンス社製、VN8000)にて測定した結果、1.0010であった。塗工前後で、全光線透過率(Tt)が2.0%向上したが、ヘイズ値が0.4%上昇した。また干渉色の発生は認められなかった。   Thereafter, the coating liquid (H) is applied to a 100 μm-thick colorless transparent polyester film (Lumirror T60, manufactured by Toray, Inc.) having a refractive index of 1.66 with a wet thickness of about 10 μm using a spin coater, and a dry thickness. Was applied to a thickness of 100 nm. Then, the same operation as Example 1 was performed and the photocatalyst film | membrane which has a photocatalyst layer on the inclined film surface was produced. The refractive index of the coating film at this time was 1.59. The obtained sample had a specific surface area of 1.0010 as measured by AFM (Keyence Co., Ltd., VN8000). Before and after coating, the total light transmittance (Tt) was improved by 2.0%, but the haze value was increased by 0.4%. In addition, no interference color was observed.

比較例5
エチルセロソルブ42.9gに硝酸アルミニウム・九水和物(和光純薬工業(株)製)6.12gを溶解させ、続いて合成例1で調製したチタンアルコキシドの加水分解縮合液(C)を55.2g加えてよく攪拌し溶液(G)を得た。続いて、合成例2で調製した有機高分子成分溶液(D)7.30g、メチルイソブチルケトン235.8g、エチルセロソルブ138.9g、上記記載の溶液(G)104.15g、およびコロイダルシリカC(商品名:スノーテックスIPA−ST−ZL(平均粒径100nm)、日産化学工業(株)製)13.9gの順番で混合し、その後、33℃の温浴で24時間攪拌して、コロイダルシリカと硝酸アルミニウムを混合したチタンアルコキシドの加水分解物と有機高分子成分との傾斜膜コーティング液(H)を作製した。この時、コーティング液(H)固形分中のコロイダルシリカは30質量%であった。
Comparative Example 5
Next, 6.12 g of aluminum nitrate nonahydrate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was dissolved in 42.9 g of ethyl cellosolve, and then the hydrolytic condensation liquid (C) of titanium alkoxide prepared in Synthesis Example 1 was 55. .2 g was added and stirred well to obtain a solution (G). Subsequently, 7.30 g of the organic polymer component solution (D) prepared in Synthesis Example 2, 235.8 g of methyl isobutyl ketone, 138.9 g of ethyl cellosolve, 104.15 g of the solution (G) described above, and colloidal silica C ( Product name: Snowtex IPA-ST-ZL (average particle size 100 nm), manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) 13.9 g in this order, then stirred in a warm bath at 33 ° C. for 24 hours, colloidal silica and A gradient film coating solution (H) of a hydrolyzate of titanium alkoxide mixed with aluminum nitrate and an organic polymer component was prepared. At this time, the colloidal silica in the solid content of the coating liquid (H) was 30% by mass.

その後、コーティング液(H)を、屈折率が1.66である100μm厚の無色透明ポリエステルフィルム(東レ製、ルミラーT60)にスピンコーターを使用して、約10μmのウエット厚みで塗布し、ドライ厚みが100nmになるように塗布した。その後、実施例1と同様な操作を行い、傾斜膜表面に光触媒層を有する光触媒膜を作製した。この光触媒膜の屈折率は、1.59であった。得られたサンプルは、その比表面積をAFM(キーエンス社製、VN8000)にて測定した結果、1.0060であった。塗工前後で、全光線透過率(Tt)が2.0%向上したが、ヘイズ値が0.6%上昇した。また干渉色の発生は認められなかった。   Thereafter, the coating liquid (H) is applied to a 100 μm-thick colorless transparent polyester film (Lumirror T60, manufactured by Toray, Inc.) having a refractive index of 1.66 with a wet thickness of about 10 μm using a spin coater, and a dry thickness. Was applied to a thickness of 100 nm. Then, the same operation as Example 1 was performed and the photocatalyst film | membrane which has a photocatalyst layer on the inclined film surface was produced. The photocatalytic film had a refractive index of 1.59. The obtained sample had a specific surface area of 1.0060 as measured by AFM (VN8000, manufactured by Keyence Corporation). Before and after coating, the total light transmittance (Tt) was improved by 2.0%, but the haze value was increased by 0.6%. In addition, no interference color was observed.

比較例6
エチルセロソルブ42.9gに硝酸アルミニウム・九水和物(和光純薬工業(株)製)6.12gを溶解させ、続いて合成例1で調製したチタンアルコキシドの加水分解縮合液(C)を55.2g加えてよく攪拌し溶液(G)を得た。続いて、合成例2で調製した有機高分子成分溶液(D)7.30g、メチルイソブチルケトン235.8g、エチルセロソルブ138.9g、上記記載の溶液(G)104.22g、およびコロイダルシリカA(商品名:スノーテックスIPA−ST(平均粒径20nm)、日産化学工業(株)製)12.8g、コロイダルシリカD(商品名:MP−2040(平均粒径190nm)、日産化学工業(株)製)0.83gの順番で混合し、その後、33℃の温浴で24時間攪拌して、コロイダルシリカと硝酸アルミニウムを混合したチタンアルコキシドの加水分解物と有機高分子成分との傾斜膜コーティング液(H)を作製した。この時、コーティング液(H)固形分中のコロイダルシリカは30質量%、コロイダルシリカD/コロイダルシリカA=8/92(質量比)であった。
Comparative Example 6
Next, 6.12 g of aluminum nitrate nonahydrate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was dissolved in 42.9 g of ethyl cellosolve, and then the hydrolytic condensation liquid (C) of titanium alkoxide prepared in Synthesis Example 1 was 55. .2 g was added and stirred well to obtain a solution (G). Subsequently, 7.30 g of the organic polymer component solution (D) prepared in Synthesis Example 2, 235.8 g of methyl isobutyl ketone, 138.9 g of ethyl cellosolve, 104.22 g of the solution (G) described above, and colloidal silica A ( Product name: Snowtex IPA-ST (average particle size 20 nm), manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd. 12.8 g, colloidal silica D (product name: MP-2040 (average particle size 190 nm), Nissan Chemical Industries, Ltd.) (Product made) In the order of 0.83 g, and then stirred in a warm bath at 33 ° C. for 24 hours, a gradient coating solution of a hydrolyzate of titanium alkoxide mixed with colloidal silica and aluminum nitrate and an organic polymer component ( H) was produced. At this time, colloidal silica in the solid content of the coating liquid (H) was 30% by mass, and colloidal silica D / colloidal silica A = 8/92 (mass ratio).

その後、コーティング液(H)を、屈折率が1.66である100μm厚の無色透明ポリエステルフィルム(東レ製、ルミラーT60)にスピンコーターを使用して、約10μmのウエット厚みで塗布し、ドライ厚みが100nmになるように塗布した。その後、実施例1と同様な操作を行い、傾斜膜表面に光触媒層を有する光触媒膜を作製した。この光触媒膜の屈折率は、1.59であった。得られたサンプルは、その比表面積をAFM(キーエンス社製、VN8000)にて測定した結果、1.0030であった。塗工前後で、全光線透過率(Tt)が1.0%向上したが、ヘイズ値が0.7%上昇した。また干渉色の発生は認められなかった。
前記実施例1〜8および比較例1〜6の結果を表1に示す。
Thereafter, the coating liquid (H) is applied to a 100 μm-thick colorless transparent polyester film (Lumirror T60, manufactured by Toray, Inc.) having a refractive index of 1.66 with a wet thickness of about 10 μm using a spin coater, and a dry thickness. Was applied to a thickness of 100 nm. Then, the same operation as Example 1 was performed and the photocatalyst film | membrane which has a photocatalyst layer on the inclined film surface was produced. The photocatalytic film had a refractive index of 1.59. As a result of measuring the specific surface area of the obtained sample with AFM (manufactured by Keyence Corporation, VN8000), it was 1.0030. Before and after coating, the total light transmittance (Tt) was improved by 1.0%, but the haze value was increased by 0.7%. In addition, no interference color was observed.
The results of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 6 are shown in Table 1.

Figure 0005097682
[注]
PMMA:厚さ2mmの無色透明アクリル板、屈折率1.49
PC :厚さ2mmの無色透明ポリカーボネート板、屈折率1.59
PET :厚さ100μmの無色透明ポリエチレンテレフタレートフィルム、
屈折率1.66
Figure 0005097682
[note]
PMMA: colorless transparent acrylic plate with a thickness of 2 mm, refractive index of 1.49
PC: colorless transparent polycarbonate plate with a thickness of 2 mm, refractive index of 1.59
PET: colorless and transparent polyethylene terephthalate film having a thickness of 100 μm,
Refractive index 1.66

表1から分かるように、本発明の光触媒膜(実施例1〜8)を形成した有機系基材は、該光触媒膜形成前後で、いずれもヘイズ値の上昇が0.2%以下に抑えられる共に、全光線透過率が、実施例1を除いて0.5〜1.5%上昇し、かつ干渉色の発生が認められない。   As can be seen from Table 1, in the organic base material on which the photocatalyst film of the present invention (Examples 1 to 8) was formed, the increase in haze value was suppressed to 0.2% or less before and after the photocatalyst film formation. In both cases, the total light transmittance increased by 0.5 to 1.5% except for Example 1, and no interference color was observed.

これに対し、比較例1〜6の光触媒膜が形成された有機系基材は、該光触媒膜形成前後で、全光線透過率が低下するか、またはヘイズ値が0.4〜0.7%上昇するか、あるいは干渉色の発生が認められる。   On the other hand, the organic base material on which the photocatalyst films of Comparative Examples 1 to 6 are formed has a reduced total light transmittance or a haze value of 0.4 to 0.7% before and after the photocatalyst film formation. Increase or interference color is observed.

本発明の光触媒膜は、有機系基材上に1コート法で形成されてなる、優れた親水性能を有するが、分解活性をほとんど示さず、しかも該有機系基材のヘイズ値の上昇を抑え、反射率を低下させて、透明性を向上させることができる。   The photocatalyst film of the present invention is formed on an organic base material by a one-coating method and has excellent hydrophilic performance, but exhibits almost no decomposition activity and suppresses an increase in haze value of the organic base material. , The reflectance can be lowered and the transparency can be improved.

Claims (8)

有機系基材上に、チタンアルコキシドと有機高分子化合物とが加水分解縮合してなる複合体を含むコーティング剤を1回のみ塗布することによって設けられた、チタンアルコキシドの加水分解縮合物の含有率が表面から深さ方向に向かって連続的に変化する非晶質酸化チタン膜の表面が、水蒸気の存在下で100℃以下の温度に曝されることにより得られた光触媒膜であって、
(1)前記有機系基材の屈折率と前記光触媒膜表面の屈折率の差が、下記の関係式(1)
0≦有機系基材の屈折率−光触媒膜表面の屈折率<0.25 …(1)
を満たすこと、および
(2)前記光触媒膜が、光触媒粒子以外に、平均粒径40nm未満の金属酸化物粒子A、平均粒径40nm以上80nm未満の金属酸化物粒子B、および平均粒径80nm以上150nm未満の金属酸化物粒子Cを、AとBとの質量比が100:0〜0:100の割合になるように、またはAとCとの質量比が100:0〜45:55の割合になるように含むこと、
を特徴とする光触媒膜。
Content of hydrolysis condensate of titanium alkoxide provided by applying a coating agent containing a complex formed by hydrolysis and condensation of titanium alkoxide and organic polymer compound only once on an organic base material Is a photocatalytic film obtained by exposing the surface of an amorphous titanium oxide film whose surface continuously changes in the depth direction from the surface to a temperature of 100 ° C. or less in the presence of water vapor,
(1) The difference between the refractive index of the organic base material and the refractive index of the photocatalytic film surface is expressed by the following relational expression (1):
0 ≦ refractive index of organic base material−refractive index of photocatalytic film surface <0.25 (1)
And (2) the photocatalyst film, in addition to the photocatalyst particles, metal oxide particles A having an average particle size of less than 40 nm, metal oxide particles B having an average particle size of 40 nm or more and less than 80 nm, and an average particle size of 80 nm or more The metal oxide particles C of less than 150 nm have a mass ratio of A to B of 100: 0 to 0: 100, or a mass ratio of A to C of 100: 0 to 45:55. Including to be,
A photocatalytic film characterized by
有機系基材上に塗布された非晶質酸化チタン膜の表面を、水分存在下で100℃以下の温度にて加熱処理することにより得られた光触媒膜である請求項1に記載の光触媒膜。   2. The photocatalytic film according to claim 1, which is a photocatalytic film obtained by heat-treating the surface of an amorphous titanium oxide film coated on an organic base material at a temperature of 100 ° C. or lower in the presence of moisture. . 光触媒粒子以外の金属酸化物粒子A〜Cが、シリカ微粒子および/またはルチル型酸化チタン微粒子である請求項1または2に記載の光触媒膜。   The photocatalyst film according to claim 1 or 2, wherein the metal oxide particles A to C other than the photocatalyst particles are silica fine particles and / or rutile-type titanium oxide fine particles. 金属酸化物粒子A〜Cがシリカ微粒子である請求項3に記載の光触媒膜。   The photocatalyst film according to claim 3, wherein the metal oxide particles A to C are silica fine particles. 金属酸化物粒子A〜Cの混合比率を制御することにより、光触媒膜表面の屈折率を調整する請求項1〜4のいずれか1項に記載の光触媒膜。   The photocatalyst film according to any one of claims 1 to 4, wherein the refractive index of the photocatalyst film surface is adjusted by controlling a mixing ratio of the metal oxide particles A to C. JIS K 7361に準拠して測定される、光触媒膜形成前後のヘイズ値の上昇が、0.2%以下である請求項1〜5のいずれか1項に記載の光触媒膜。   The photocatalyst film according to any one of claims 1 to 5, wherein an increase in haze value before and after the formation of the photocatalyst film, measured in accordance with JIS K 7361, is 0.2% or less. 有機系基材の表面に、請求項1〜6のいずれか1項に記載の光触媒膜を有することを特徴とする物品。   An article comprising the photocatalyst film according to any one of claims 1 to 6 on the surface of an organic base material. 光触媒膜の表面に、さらに機能膜を有する請求項7に記載の物品。   The article according to claim 7, further comprising a functional film on the surface of the photocatalytic film.
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