JP7182271B2 - 光触媒組成物及びそれを用いた光触媒材料 - Google Patents
光触媒組成物及びそれを用いた光触媒材料 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7182271B2 JP7182271B2 JP2019008879A JP2019008879A JP7182271B2 JP 7182271 B2 JP7182271 B2 JP 7182271B2 JP 2019008879 A JP2019008879 A JP 2019008879A JP 2019008879 A JP2019008879 A JP 2019008879A JP 7182271 B2 JP7182271 B2 JP 7182271B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- photocatalyst
- particle size
- weight
- composition
- hydrophilic resin
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims description 41
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims description 36
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 title description 7
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 claims description 138
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 45
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 42
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 42
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 42
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 claims description 26
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 15
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 12
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 claims description 9
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims description 7
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 121
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 13
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 12
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 12
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 12
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 11
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 10
- MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 4-(3,5-dimethylphenyl)-1,3-thiazol-2-amine Chemical compound CC1=CC(C)=CC(C=2N=C(N)SC=2)=C1 MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 9
- JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N nitrogen dioxide Inorganic materials O=[N]=O JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 8
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 7
- 125000000542 sulfonic acid group Chemical group 0.000 description 7
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 6
- 229920000557 Nafion® Polymers 0.000 description 5
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 4
- WMWLMWRWZQELOS-UHFFFAOYSA-N bismuth(iii) oxide Chemical compound O=[Bi]O[Bi]=O WMWLMWRWZQELOS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- ZKATWMILCYLAPD-UHFFFAOYSA-N niobium pentoxide Chemical compound O=[Nb](=O)O[Nb](=O)=O ZKATWMILCYLAPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- TUFKHKZLBZWCAW-UHFFFAOYSA-N 2-(1-ethenoxypropan-2-yloxy)ethanesulfonyl fluoride Chemical compound C=COCC(C)OCCS(F)(=O)=O TUFKHKZLBZWCAW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-Butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000001298 alcohols Chemical group 0.000 description 3
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 3
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 3
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 230000033116 oxidation-reduction process Effects 0.000 description 3
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 3
- 229910004613 CdTe Inorganic materials 0.000 description 2
- LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N Dimethyl ether Chemical compound COC LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910008559 TiSrO3 Inorganic materials 0.000 description 2
- -1 TiSrO3 Chemical class 0.000 description 2
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 2
- 229910002113 barium titanate Inorganic materials 0.000 description 2
- UHYPYGJEEGLRJD-UHFFFAOYSA-N cadmium(2+);selenium(2-) Chemical compound [Se-2].[Cd+2] UHYPYGJEEGLRJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 2
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 description 2
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 description 2
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 2
- PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N indium(III) oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[In+3].[In+3] PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 description 2
- 239000011163 secondary particle Substances 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 239000002966 varnish Substances 0.000 description 2
- SBASXUCJHJRPEV-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxyethoxy)ethanol Chemical compound COCCOCCO SBASXUCJHJRPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XNWFRZJHXBZDAG-UHFFFAOYSA-N 2-METHOXYETHANOL Chemical compound COCCO XNWFRZJHXBZDAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NTIZESTWPVYFNL-UHFFFAOYSA-N Methyl isobutyl ketone Chemical compound CC(C)CC(C)=O NTIZESTWPVYFNL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UIHCLUNTQKBZGK-UHFFFAOYSA-N Methyl isobutyl ketone Natural products CCC(C)C(C)=O UIHCLUNTQKBZGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000004811 fluoropolymer Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- HCDGVLDPFQMKDK-UHFFFAOYSA-N hexafluoropropylene Chemical compound FC(F)=C(F)C(F)(F)F HCDGVLDPFQMKDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 239000008235 industrial water Substances 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 1
- 229920001495 poly(sodium acrylate) polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008213 purified water Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- NNMHYFLPFNGQFZ-UHFFFAOYSA-M sodium polyacrylate Chemical compound [Na+].[O-]C(=O)C=C NNMHYFLPFNGQFZ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000012798 spherical particle Substances 0.000 description 1
- 238000007655 standard test method Methods 0.000 description 1
- BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N tetrafluoroethene Chemical group FC(F)=C(F)F BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006097 ultraviolet radiation absorber Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
Landscapes
- Catalysts (AREA)
Description
本発明は、光触媒作用により、大気中に含まれる汚染物質を浄化するとともに、付着した汚れを自己洗浄する組成物及びその組成物が塗工された材料に関する。
大気汚染防止法により排出規制が行われている窒素酸化物（ＮＯｘ）は、自動車、火力発電所、航空機、船舶など燃料を燃焼することにより作動する装置を有する機器によって排出され、光化学スモッグ、酸性雨の原因として知られている。
光触媒を用いるコーティング剤について、最も顕著な特性の一つとして、上記の窒素酸化物（ＮＯｘ）を除去することができる性能が知られている。この基本原理は、水に不溶の一酸化窒素ガス（ＮＯ）を光触媒粒子に吸収させて酸化し二酸化窒素（ＮＯ2）に化学変化させることにより、水に可溶である二酸化窒素（ＮＯ2）を吸蔵して大気中から除去するものである。この効果を実験として評価するために、日本においてＪＩＳ Ｒ１７０－１として制定され、さらに、その後ＩＳＯ国際標準試験法ＩＳＯ ２２１９７－１としても制定されている。
このような、大気中に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）などの汚染物質を浄化する材料として、特許文献１において、吸着剤粒子に光触媒機能を有する物質を担持し、その担持体をフッ素樹脂に包含した組成物、そしてその組成物を基材に塗工して得られる材料が開示されている。
また、特許文献２において、光触媒粒子として粒子径７ｎｍのアナターゼ型二酸化チタン粒子、フッ素樹脂及び有機溶剤により調整された光触媒粒子含有フッ素樹脂ワニス、そしてそのワニスを基材表面に塗工して得られる材料が開示されている。
しかしながら、特許文献１及び特許文献２に示す組成物及びその組成物を用いた材料では、光触媒製品の標準化及び規格化の推進などを行う光触媒工業会の規格における窒素酸化物（ＮＯｘ）の除去性能を満足することが困難であるという課題があった。
また、このような大気中に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）などの汚染物質を浄化する材料は、高速道路の遮音壁や、また住宅やビルなどの建築物の外壁のように屋外に設けられるものであり、場所によっては経時により付着した汚れを洗浄することが困難であり、自己洗浄も要望されている。光触媒化合物は、一般に自己洗浄（セルフクリーニング）を示すことも知られているが、化学現象として窒素酸化物（ＮＯｘ）の除去機能とは相関もないどころか、親水性が阻害要因となり、光触媒工業会の規格における窒素酸化物（ＮＯｘ）の除去性能を満足させようとすると、自己洗浄性能が低下するという二律背反の問題があった。
そこで、本発明では、光触媒工業会の規格における窒素酸化物（ＮＯｘ）の除去性能を満足させるとともに、経時により付着した汚れを自己洗浄する組成物及びその組成物が塗工された材料を提供することを目的とする。
〔１〕すなわち、本発明は、平均粒子径が１．５～５．０μｍである第一光触媒と、 平均粒子径が０．１～１．０μｍである第二光触媒と、親水性樹脂と、水又は水溶性有 機溶剤の少なくとも1種からなる溶剤と、を含有し、前記第一光触媒及び前記第二光触 媒が、二酸化チタンであることを特徴とする光触媒組成物である。
〔２〕そして、前記親水性樹脂が、フッ素系共重合体であることを特徴とする前記〔 １〕に記載の光触媒組成物である。
〔３〕そして、前記〔１〕又は前記〔２〕に記載の光触媒組成物が基材の一の面に塗 工され、前記基材に対して前記親水性樹脂による塗膜層が形成された光触媒材料であっ て、前記第一光触媒の平均粒子径が前記塗膜層の膜厚よりも大きく、前記第二光触媒の 平均粒子径が前記塗膜層の膜厚よりも小さいことを特徴とする光触媒材料である。
本発明の光触媒組成物及びそれを用いた光触媒材料により、触媒工業会の規格における窒素酸化物（ＮＯｘ）の除去性能を満足させるとともに、経時により付着した汚れを自己洗浄することもできる。
以下、本発明に関する実施形態について詳しく説明する。なお、範囲を表す「～」の表現は、その上限と下限を含むものである。
本発明の光触媒組成物は、第一光触媒１、第二光触媒２、親水性樹脂３、水又は水溶性有機溶剤の少なくとも1種からなる溶剤などを含有している。そして、当該光触媒組成物を基材４の一の面に塗工し、溶剤を揮発させることにより、基材４に対して第一光触媒１、第二光触媒２を含有している、親水性樹脂３による塗膜層が形成された光触媒材料を得る。
第一光触媒１は、紫外線などの光を照射されることにより触媒作用、より具体的には強い酸化還元作用を生じる物質である。第一光触媒１としては、太陽光などによりバンドギャップ間の遷移が生じれば特に限定されるものでない。例えば、ＴｉＳｒＯ3 ，ＢａＴｉＯ3 ，ＴｉＯ2 （二酸化チタン），Ｎｂ2 Ｏ5 ，ＭｇＯ，ＺｎＯ，ＷＯ3 ，Ｂｉ2 Ｏ3 ，ＣｄＳ，ＣｄＳｅ，ＣｄＴｅ，Ｉｎ2 Ｏ3 ，ＳｎＯ2などの各種金属酸化物が好ましく、さらに、ＴｉＯ2（二酸化チタン）を用いることが好ましい。また、ＴｉＯ2（二酸化チタン）を用いる場合、結晶構造としてルチル型よりアナターゼ型の方がより好ましい。第一光触媒１は、図１に示すように、基材４に塗工することにより、親水性樹脂３による塗膜層の表面から第一光触媒１の一部外気に露出するために、その塗膜層の表面から突出した部分において外気中に含有される一酸化窒素（ＮＯ）を吸着して二酸化窒素（ＮＯ2）に酸化反応を行い、窒素酸化物（ＮＯｘ）の除去性能を示す。
そして、図１に示すように、本実施形態の第一光触媒１は、微粒子で略球形状であり、複数の微粒子の凝集体からなる二次粒子であることが好ましい。また、他の実施形態において略球状に限られるものでなく、棒状、針状、円錐状などの形状からなる凝集体とすることができる。第一光触媒１の平均粒子径は、１．５～５．０μｍであることが好ましく、２．０～３．０μｍであることがさらに好ましい。第一光触媒１の平均粒子径が上記範囲であると、図１に示すように、本発明の組成物を基材４に塗工したときに親水性樹脂３による塗膜層の表面から外気に露出し、外気中に含有される一酸化窒素（ＮＯ）を吸着して二酸化窒素（ＮＯ2）へと酸化反応を行う。なお、上記平均粒子径は、レーザ回折／散乱による光散乱法において、頻度の積算が５０％になる粒子径（Ｄ５０）である。
また、第一光触媒１は、本発明の組成物において、０．５～５．０重量％含有されていることが好ましく、１．０～３．０重量％含有されていることがさらに好ましい。第一光触媒１の含有割合が上記範囲であると、本発明の組成物を基材４に塗工したときに親水性樹脂３による塗膜層の表面から第一光触媒１の一部を外気に露出させることができる。
第二光触媒２は、第一光触媒１と同様に、紫外線などの光を照射されることにより触媒作用、より具体的には強い酸化還元作用を生じる物質である。第二光触媒２としても、太陽光などによりバンドギャップ間の遷移が生じれば特に限定されるものでない。例えば、ＴｉＳｒＯ3 ，ＢａＴｉＯ3 ，ＴｉＯ2 （二酸化チタン），Ｎｂ2 Ｏ5 ，ＭｇＯ，ＺｎＯ，ＷＯ3 ，Ｂｉ2 Ｏ3 ，ＣｄＳ，ＣｄＳｅ，ＣｄＴｅ，Ｉｎ2 Ｏ3 ，ＳｎＯ2などの各種金属酸化物が好ましく、さらに、ＴｉＯ2（二酸化チタン）を用いることが好ましい。また、ＴｉＯ2（二酸化チタン）を用いる場合、結晶構造としてルチル型よりアナターゼ型の方がより好ましい。第二光触媒２は、図１に示すように、基材４に塗工することにより、親水性樹脂３による塗膜層の表面から外気に露出せず塗膜層に被覆されており、光触媒効果により水とよりなじみやすくなる親水性を示すことにより大気中や塗膜層内部の水分を吸着しやすく、その水分に第一光触媒１により生成した二酸化窒素（ＮＯ2）を溶解させて、大気中の一酸化窒素（ＮＯ）を除去することができる。すなわち、第一光触媒１及び第二光触媒２の相乗効果により、大気中の一酸化窒素（ＮＯ）を二酸化窒素（ＮＯ2）へと酸化し、生成した二酸化窒素（ＮＯ2）を水に溶解させることで、大気中から窒素酸化物（ＮＯｘ）を除去することができる。
そして、図１に示すように、本実施形態の第二光触媒２は、微粒子で略球形状であり、複数の微粒子の凝集体からなる二次粒子であることが好ましい。また、他の実施形態において略球状に限られるものでなく、棒状、針状、円錐状などの形状からなる凝集体とすることができる。第二光触媒２の平均粒子径は、０．１～１．０μｍであることが好ましく、０．３～０．８μｍであることがさらに好ましい。第一光触媒１の平均粒子径が上記範囲であると、図１に示すように、本発明の組成物を基材４に塗工したときに親水性樹脂３による塗膜層の表面から外気に露出し、外気中に含有される一酸化窒素（ＮＯ）を吸着して二酸化窒素（ＮＯ2）に酸化反応を行い、窒素酸化物（ＮＯｘ）の除去性能を示すなお、上記平均粒子径は、レーザ回折／散乱による光散乱法において、頻度の累積が５０％になる粒子径（Ｄ５０）である。
また、第二光触媒２は、本発明の組成物において、０．５～５．０重量％含有されていることが好ましく、１．０～３．０重量％含有されていることがさらに好ましい。第二光触媒２の含有割合が上記範囲であると、本発明の組成物を基材４に塗工したときに親水性樹脂３による塗膜層の表面から第二光触媒２を外気に露出させず塗膜層に被覆されるようにすることができる。
親水性樹脂３は、第一光触媒１及び第二光触媒２のバインダとなる樹脂であり、親水基を有するため水となじみやすい樹脂である。親水性樹脂３を使用することにより、第一光触媒１の親水性樹脂３と当接する表面及び第二光触媒２の表面近傍には水が多く存在し、第一光触媒１の親水性樹脂３と当接する表面及び第二光触媒２の表面における酸化還元作用で親水性を発現させ、水をより保持することができる。親水性樹脂３としては、例えば、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、スルホン酸基を有するフッ素樹脂などが好ましい。さらに、第一光触媒１及び第二光触媒２により酸化還元作用によってより分解されにくいスルホン酸基を有するフッ素樹脂が好ましい。なお、これらの親水性樹脂３は、塗膜層を形成したときに三次元網目構造を有するため、形成された塗膜層の内部に水が浸入し、塗膜層の乾燥重量に対して１０～３０重量％程度の水を含水することができる。
スルホン酸基を有するフッ素樹脂としては、具体的には、例えば、パーフルオロ［２－（フルオロスルホニルエトキシ）プロピルビニルエーテル］の重合体、テトラフルオロエチレンとパーフルオロ［２－（フルオロスルホニルエトキシ）プロピルビニルエーテル］との共重合体、ヘキサフルオロプロペンとパーフルオロ［２－（フルオロスルホニルエトキシ）プロピルビニルエーテル］との共重合体などが好ましい。主鎖の炭素原子に結合する水素原子がすべてフッ素原子に置換された完全フッ素化樹脂でもよいし、主鎖の炭素原子に結合する水素原子が一部フッ素原子に置換された部分フッ素化樹脂でもよく、さらに、これらの共重合体であってもよい。市販品として、デュポン株式会社製のＮＡＦＩＯＮ（登録商標）の分散液などを使用することができる。
本発明の組成物には、第一光触媒１及び第二光触媒２の酸化還元作用を大きく損なわない範囲で、親水性樹脂３を架橋して硬度などを調整する架橋剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、着色剤、レベリング剤などを添加することができる。
また、親水性樹脂３は、本発明の組成物において、０．１～２．０重量％含有されていることが好ましく、０．２～１．０重量％含有されていることがさらに好ましい。親水性樹脂３の含有割合が上記範囲であると、本発明の組成物を基材４に塗工したときに親水性樹脂３による塗膜層の表面から第一光触媒１の一部を外気に露出させるとともに、第二光触媒２を外気に露出させず塗膜層に被覆されるようにすることができる。
そして、本発明の組成物における第一光触媒１及び第二光触媒２と親水性樹脂３の重量の配合比が、第一光触媒１及び第二光触媒２／親水性樹脂３＝１／２～１０／０．１であることが好ましく、さらに２／１～６／０．２であることが好ましい。組成物における第一光触媒１及び第二光触媒２と親水性樹脂３の重量の配合比がこの範囲にあると、第一光触媒１及び第二光触媒２を親水性樹脂３で充分に担持することができ、本発明の組成物を基材４に塗工したときに親水性樹脂３による塗膜層の表面から第一光触媒１の一部を外気に露出させるとともに、第二光触媒２を外気に露出させず塗膜層に被覆されるようにすることができる。
溶剤は、水又は水溶性有機溶剤の少なくとも1種からなり、第一光触媒１、第二光触媒２、親水性樹脂３を希釈する部材である。水は、工業用水、精製水などの水を使用することができ、水溶性有機溶剤は、アルコール類、エーテル類、ケトン類などの溶剤であることが好ましい。アルコール類としては、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ノルマルプロパノール等の炭素数１～４の低級アルコールや、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メチルエーテルなどが好ましい。エーテル類としては、ジメチルエーテル、ジエチルエーテルなどが好ましい。ケトン類としては、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどが好ましい。水、水溶性有機溶剤は、どちらか一方を使用することもできるし、両方を所定の割合で混合して使用することもできる。これらの溶剤を使用することにより、本発明の組成物中において第一光触媒１、第二光触媒２、親水性樹脂３を均一に溶解及び分散することができる。
また、溶剤は、本発明の組成物において、７９．０～９８．９重量％含有されていることが好ましく、８３．０～９７．８重量％含有されていることがさらに好ましい。溶剤の割合が上記範囲であると、本発明の組成物中において第一光触媒１、第二光触媒２、親水性樹脂３を均一に溶解及び分散することができ、また、本発明の組成物を基材４に塗工したときに親水性樹脂３による塗膜層の表面から第一光触媒１の一部を外気に露出させるとともに、第二光触媒２を外気に露出させず塗膜層に被覆されるようにすることができる。
基材４は、本発明の組成物が塗工される被着体である。基材４は、高速道路の遮音壁や、また住宅やビルなどの建築物の外壁などに用いられる略板状の部材であることが好ましい。基材４は、略板状の部材であることが好ましいが、凹凸を設けることができるし、平面だけでなく曲面を有する部材であってもよい。
そして、本発明の光触媒組成物を基材４の一の面に塗工し、溶剤を揮発させることにより、基材４に対して第一光触媒１、第二光触媒２を含有している、親水性樹脂３による塗膜層が形成された光触媒材料を得る。また、得られた塗膜層の膜厚Ｌは、１．０μｍよりも厚くて、１．５μｍよりも薄いことが好ましい。塗膜層の膜厚がこのように形成されると、塗膜層の表面から第一光触媒１の一部を外気に露出させるとともに、第二光触媒２を外気に露出させず塗膜層に被覆されるようにすることができる。すなわち、第一光触媒１の平均粒子径が親水性樹脂３による塗膜層の膜厚よりも大きく、第二光触媒２の平均粒子径が塗膜層の膜厚よりも小さい状態で光触媒材料を作製することができる。
（実施例１）
第一光触媒として光触媒酸化チタン（テイカ株式会社品番：ＴＫＰ－１０２）２．０重量％、第二光触媒として光触媒酸化チタン（石原産業株式会社製、品番：ＳＴ－０１）２．０重量％、親水性樹脂としてスルホン酸基を有するフッ素系共重合体水分散体（ケマーズ株式会社製、商品名：Ｎａｆｉｏｎ（Ｒ）５０５）１０．０重量％（上記フッ素系共重合体として０．５重量％）、溶媒として水を５０．０重量％、エタノールを３６重量％配合し、均一な溶液になるまで撹拌した。なお、水は、上記フッ素系共重合体水分散体の水分を含め５９．５重量％となる。
第一光触媒として光触媒酸化チタン（テイカ株式会社品番：ＴＫＰ－１０２）２．０重量％、第二光触媒として光触媒酸化チタン（石原産業株式会社製、品番：ＳＴ－０１）２．０重量％、親水性樹脂としてスルホン酸基を有するフッ素系共重合体水分散体（ケマーズ株式会社製、商品名：Ｎａｆｉｏｎ（Ｒ）５０５）１０．０重量％（上記フッ素系共重合体として０．５重量％）、溶媒として水を５０．０重量％、エタノールを３６重量％配合し、均一な溶液になるまで撹拌した。なお、水は、上記フッ素系共重合体水分散体の水分を含め５９．５重量％となる。
また、レーザ回折式粒度分布測定装置（株式会社島津製作所製、品番：ＳＡＬＤ２０００）を用いてそれぞれの酸化チタンの平均粒子径を測定したところ、第一光触媒である酸化チタンの平均粒子径(Ｄ５０)は２．５μｍであり、第二光触媒である酸化チタンの平均粒子径(Ｄ５０)は０．７μｍであった。なお、本組成物における上記レーザ回折式粒度分布測定装置による粒度分布は、図２に示すとおりであり、図２において、横軸に酸化チタンの粒子径が示され、縦軸に特定の粒子径における頻度及びその積算の割合が示されている。
そして、このように得られた組成物を、白色に塗装した平面状の板部材に、２０ｇ／ｍ2の塗布量で塗布し、溶剤を揮発させて光触媒材料を作製した。なお、実施例１においては、光触媒材料の表面を観察すると、親水性樹脂による塗膜層から第一光触媒である酸化チタンは露出しており、第二光触媒である酸化チタンは露出しておらず塗膜層に被覆されていた。そして、この光触媒材料を用いて、窒素酸化物（ＮＯｘ）の除去性能と、自己洗浄性能を以下に示すとおり評価した。
（比較例１）
第二光触媒として光触媒酸化チタン（石原産業株式会社製、品番：ＳＴ－０１）２．０重量％、親水性樹脂としてスルホン酸基を有するフッ素系共重合体水分散体（ケマーズ株式会社製、商品名：Ｎａｆｉｏｎ（Ｒ）５０５）１０．０重量％（上記フッ素系共重合体として０．５重量％）、溶媒として水を５２．０重量％、エタノールを３６重量％配合し、均一な溶液になるまで撹拌した。また、上記レーザ回折式粒度分布測定装置を用いると、第二光触媒である酸化チタンの平均粒子径(Ｄ５０)は０．７μｍであった。なお、本組成物における上記レーザ回折式粒度分布測定装置による粒度分布は、図３に示すとおりであり、図３において、横軸に酸化チタンの粒子径が示され、縦軸に特定の粒子径における頻度及びその積算の割合が示されている。そして、実施例１と同様にして、光触媒材料を作製した。なお、水は、上記フッ素系共重合体水分散体の水分を含め６１．５重量％となる。
第二光触媒として光触媒酸化チタン（石原産業株式会社製、品番：ＳＴ－０１）２．０重量％、親水性樹脂としてスルホン酸基を有するフッ素系共重合体水分散体（ケマーズ株式会社製、商品名：Ｎａｆｉｏｎ（Ｒ）５０５）１０．０重量％（上記フッ素系共重合体として０．５重量％）、溶媒として水を５２．０重量％、エタノールを３６重量％配合し、均一な溶液になるまで撹拌した。また、上記レーザ回折式粒度分布測定装置を用いると、第二光触媒である酸化チタンの平均粒子径(Ｄ５０)は０．７μｍであった。なお、本組成物における上記レーザ回折式粒度分布測定装置による粒度分布は、図３に示すとおりであり、図３において、横軸に酸化チタンの粒子径が示され、縦軸に特定の粒子径における頻度及びその積算の割合が示されている。そして、実施例１と同様にして、光触媒材料を作製した。なお、水は、上記フッ素系共重合体水分散体の水分を含め６１．５重量％となる。
（比較例２）
第一光触媒として光触媒酸化チタン（テイカ株式会社製、品番：ＴＫＰ－１０２）２．０重量％、親水性樹脂としてスルホン酸基を有するフッ素系共重合体水分散体（ケマーズ株式会社製、商品名：Ｎａｆｉｏｎ（Ｒ）５０５）１０．０重量％（上記フッ素系共重合体として０．５重量％）、溶媒として水を５２．０重量％、エタノールを３６重量％配合し、均一な溶液になるまで撹拌した。また、上記レーザ回折式粒度分布測定装置を用いると、第一光触媒である酸化チタンの平均粒子径(Ｄ５０)は２．５μｍであった。なお、本組成物における上記レーザ回折式粒度分布測定装置による粒度分布は、図４に示すとおりであり、図３において、横軸に酸化チタンの粒子径が示され、縦軸に特定の粒子径における頻度及びその積算の割合が示されている。そして、実施例１と同様にして、光触媒材料を作製した。なお、水は、上記フッ素系共重合体水分散体の水分を含め６１．５重量％となる。
第一光触媒として光触媒酸化チタン（テイカ株式会社製、品番：ＴＫＰ－１０２）２．０重量％、親水性樹脂としてスルホン酸基を有するフッ素系共重合体水分散体（ケマーズ株式会社製、商品名：Ｎａｆｉｏｎ（Ｒ）５０５）１０．０重量％（上記フッ素系共重合体として０．５重量％）、溶媒として水を５２．０重量％、エタノールを３６重量％配合し、均一な溶液になるまで撹拌した。また、上記レーザ回折式粒度分布測定装置を用いると、第一光触媒である酸化チタンの平均粒子径(Ｄ５０)は２．５μｍであった。なお、本組成物における上記レーザ回折式粒度分布測定装置による粒度分布は、図４に示すとおりであり、図３において、横軸に酸化チタンの粒子径が示され、縦軸に特定の粒子径における頻度及びその積算の割合が示されている。そして、実施例１と同様にして、光触媒材料を作製した。なお、水は、上記フッ素系共重合体水分散体の水分を含め６１．５重量％となる。
（比較例３）
親水性樹脂としてスルホン酸基を有するフッ素系共重合体水分散体（ケマーズ株式会社製、商品名：Ｎａｆｉｏｎ（Ｒ）５０５）１０．０重量％（上記フッ素系共重合体として０．５重量％）、溶媒として水を５４．０重量％、エタノールを３６重量％配合し、均一な溶液になるまで撹拌した。本比較例では、光触媒を用いなかった。そして、実施例１と同様にして、溶剤を揮発させた材料を作製した。なお、水は、上記フッ素系共重合体水分散体の水分を含め６３．５重量％となる。
親水性樹脂としてスルホン酸基を有するフッ素系共重合体水分散体（ケマーズ株式会社製、商品名：Ｎａｆｉｏｎ（Ｒ）５０５）１０．０重量％（上記フッ素系共重合体として０．５重量％）、溶媒として水を５４．０重量％、エタノールを３６重量％配合し、均一な溶液になるまで撹拌した。本比較例では、光触媒を用いなかった。そして、実施例１と同様にして、溶剤を揮発させた材料を作製した。なお、水は、上記フッ素系共重合体水分散体の水分を含め６３．５重量％となる。
＜窒素酸化物（ＮＯｘ）の除去性能＞
実施例１、比較例１から３で得られた光触媒材料等を用いて、ＪＩＳ Ｒ１７０１－１に準じて試験を行い、それぞれの窒素酸化物（ＮＯｘ）の除去量をμｍｏｌ単位で測定した。窒素酸化物（ＮＯｘ）の除去性能を謳うために、光触媒工業会の規格では窒素酸化物（ＮＯｘ）の除去量が０．５μｍｏｌ以上なければならないことになっており、窒素酸化物（ＮＯｘ）の除去量が０．５μｍｏｌ以上を良好、０．５μｍｏｌ未満を不良と判断した。
実施例１、比較例１から３で得られた光触媒材料等を用いて、ＪＩＳ Ｒ１７０１－１に準じて試験を行い、それぞれの窒素酸化物（ＮＯｘ）の除去量をμｍｏｌ単位で測定した。窒素酸化物（ＮＯｘ）の除去性能を謳うために、光触媒工業会の規格では窒素酸化物（ＮＯｘ）の除去量が０．５μｍｏｌ以上なければならないことになっており、窒素酸化物（ＮＯｘ）の除去量が０．５μｍｏｌ以上を良好、０．５μｍｏｌ未満を不良と判断した。
＜自己洗浄性能＞
実施例１、比較例１から３で得られた光触媒材料等を用いて、ブルネイの首都のバンダルスリブガワンにおいて、屋外にて塗工した面を上にした状態で水平に載置して４ケ月間暴露試験を行った後に、その塗工面の汚れを目視にて確認した。光触媒材料等の塗工面に汚れが全く見られないものを○と評価し、その塗工面に全体的にうっすらと汚れが見られるものを△、その塗工面に全体的にはっきりと汚れが見られるものを×と評価し、○を良好、△及び×を不良と判断した。
実施例１、比較例１から３で得られた光触媒材料等を用いて、ブルネイの首都のバンダルスリブガワンにおいて、屋外にて塗工した面を上にした状態で水平に載置して４ケ月間暴露試験を行った後に、その塗工面の汚れを目視にて確認した。光触媒材料等の塗工面に汚れが全く見られないものを○と評価し、その塗工面に全体的にうっすらと汚れが見られるものを△、その塗工面に全体的にはっきりと汚れが見られるものを×と評価し、○を良好、△及び×を不良と判断した。
実施例１及び比較例１～３で得られた光触媒組成物の配合割合及びその光触媒組成物を塗工して得られた光触媒材料の性能の一覧を表１に示す。
表１の結果より、実施例１において平均粒子径(Ｄ５０)が２．５μｍである酸化チタン（第一光触媒）と、平均粒子径(Ｄ５０)が０．７μｍである酸化チタン（第二光触媒）を併用することにより、比較例１～３と比べて、光触媒工業会の規格を超える窒素酸化物（ＮＯｘ）の除去性能を示し、自己洗浄性能も同時に示す有意義な材料であることが分かった。実施例１において、平均粒子径(Ｄ５０)が０．７μｍである酸化チタン（第二光触媒）は、塗膜層に被覆されているために一酸化窒素（ＮＯ）の吸着能力に欠けるが光触媒効果により親水性を惹起する相当な能力があり、このことは生成した二酸化窒素（ＮＯ2）を吸収除去するためには必須の性能と推測され、一酸化窒素（ＮＯ）の吸着能力にすぐれた第一光触媒と親水性の発現で生成後の二酸化窒素（ＮＯ2）除去能力に長けた第二光触媒の共存による相乗効果の作用であることが明確になった。
１・・・第一光触媒
２・・・第二光触媒
３・・・親水性樹脂
４・・・基材
２・・・第二光触媒
３・・・親水性樹脂
４・・・基材
Claims (3)
- 平均粒子径が１．５～５．０μｍである第一光触媒が０．５～５．０重量％、
平均粒子径が０．１～１．０μｍである第二光触媒が０．５～５．０重量％、
親水性樹脂が０．１～２．０重量％、
水又は水溶性有機溶剤の少なくとも1種からなる溶剤が７９．０～９８．９重量％、
含有され、
前記第一光触媒及び前記第二光触媒が、二酸化チタンであることを特徴とする光触媒組 成物。 - 前記親水性樹脂が、フッ素系共重合体であることを特徴とする請求項１記載の光触媒組 成物。
- 請求項１又は請求項２に記載の光触媒組成物が基材の一の面に塗工され、前記基材に 対して前記親水性樹脂による塗膜層が形成された光触媒材料であって、
前記第一光触媒の平均粒子径が前記塗膜層の膜厚よりも大きく、
前記第二光触媒の平均粒子径が前記塗膜層の膜厚よりも小さいことを特徴とする光触媒 材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019008879A JP7182271B2 (ja) | 2019-01-23 | 2019-01-23 | 光触媒組成物及びそれを用いた光触媒材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019008879A JP7182271B2 (ja) | 2019-01-23 | 2019-01-23 | 光触媒組成物及びそれを用いた光触媒材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2020116508A JP2020116508A (ja) | 2020-08-06 |
| JP7182271B2 true JP7182271B2 (ja) | 2022-12-02 |
Family
ID=71889483
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2019008879A Active JP7182271B2 (ja) | 2019-01-23 | 2019-01-23 | 光触媒組成物及びそれを用いた光触媒材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7182271B2 (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006083363A (ja) | 2004-04-26 | 2006-03-30 | Showa Denko Kk | コーティング材とその用途 |
| JP2006299210A (ja) | 2005-04-25 | 2006-11-02 | Showa Denko Kk | コーティング材、光触媒膜及びその用途 |
| WO2012173277A1 (ja) | 2011-06-17 | 2012-12-20 | 新日鐵住金株式会社 | 表面処理金属及びその製造方法 |
-
2019
- 2019-01-23 JP JP2019008879A patent/JP7182271B2/ja active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006083363A (ja) | 2004-04-26 | 2006-03-30 | Showa Denko Kk | コーティング材とその用途 |
| JP2006299210A (ja) | 2005-04-25 | 2006-11-02 | Showa Denko Kk | コーティング材、光触媒膜及びその用途 |
| WO2012173277A1 (ja) | 2011-06-17 | 2012-12-20 | 新日鐵住金株式会社 | 表面処理金属及びその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2020116508A (ja) | 2020-08-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5164542B2 (ja) | 建材の塗装方法 | |
| EP1740660B1 (en) | Coating material and use thereof | |
| JP4092714B1 (ja) | 光触媒塗装体およびそのための光触媒コーティング液 | |
| WO2010010600A1 (ja) | 光触媒コーティング組成物 | |
| KR20100075850A (ko) | 광촉매코팅 | |
| JP2007144403A (ja) | 複合型粒子状光触媒およびその製造方法、並びにそれを用いたコーティング剤、光触媒活性部材 | |
| JP2010163615A (ja) | 自己洗浄性部材及びこれに含まれる共加水分解縮合物とその製造方法 | |
| WO2011040405A1 (ja) | 光触媒塗装体およびそのための光触媒コーティング液 | |
| JP2006233073A (ja) | 光触媒塗料、該塗料を塗布した鋼板およびテント地 | |
| TW201442780A (zh) | 氧化鈦分散液、氧化鈦塗布液、及光觸媒塗膜 | |
| JP2008222853A (ja) | 光触媒コーティング組成物 | |
| JP3818811B2 (ja) | 空気浄化用光触媒フィルター | |
| JP4933568B2 (ja) | 光触媒塗装体およびそのための光触媒コーティング液 | |
| JP2009137783A (ja) | 多機能窯業材 | |
| JP2009138058A (ja) | 多機能汚染防止塗料 | |
| Amorim et al. | Antifungal and photocatalytic activity of smart paint containing porous microspheres of TiO2 | |
| JP7182271B2 (ja) | 光触媒組成物及びそれを用いた光触媒材料 | |
| JP5090787B2 (ja) | 酸化チタン複合粒子水分散液及びその製造方法 | |
| JP2007167833A (ja) | ナノ光触媒ゾル及びその用途 | |
| JP5552378B2 (ja) | 可視光応答型光触媒含有内装塗料組成物と、それを含む塗膜 | |
| JP2000254518A (ja) | 表面被覆用光触媒並びにこれを用いた表面被覆剤及び光触媒性部材 | |
| JP2010275544A (ja) | 親水性膜形成用カゴ型シルセスキオキサン−ペルオキソチタン複合体光触媒塗工液及び塗膜 | |
| JP5065636B2 (ja) | 光半導体微粒子の製造方法 | |
| JP5065696B2 (ja) | 光触媒塗料組成物の製造方法及び光触媒塗料組成物 | |
| JP2009007401A (ja) | 光触媒コーティング組成物 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210708 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20220726 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220809 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220926 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20221102 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20221114 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7182271 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |