JPH10259320A - 光触媒塗料およびその製造方法並びにそれを塗布した塗膜 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】光触媒塗料及びその製造方法並びにこれを塗布
した塗膜を提供する。 【解決手段】一次粒子の平均粒径０．０１μｍ〜０．１
μｍの超微粒子酸化チタン系複合酸化物と,有機溶媒と,
β−ジケトンと,チタネート系またはアルミネート系カ
ップリング剤と、シリカゾルからなる光触媒塗料で、必
要に応じて、上記酸化チタン系複合酸化物が、酸化チタ
ンにケイ素および／または鉄のいずれかを０．１〜２０
重量％ド−プされ、酸化チタン系複合酸化物の含有量が
０．５〜２０重量％で、上記β−ジケトンの添加量が上
記酸化チタン系複合酸化物に対して０．５〜１０．０重
量％で、上記チタネート系およびアルミネート系カップ
リング剤の添加量が上記酸化チタン系複合酸化物に対し
て０．１〜１０．０重量％を含有し、また上記酸化チタ
ンを上記有機溶媒中に均一に高度に分散させ、上記シリ
カゾルと均一混合する製造方法および上記光触媒塗料を
基材に塗布し形成した塗膜からなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光触媒活性、透明
性に優れた酸化チタン系光触媒塗料およびその製造方法
並びにそれを塗布して形成した塗膜に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】特開平７−１００３７８公報に記載され
ている様に、光触媒薄膜を形成する方法としてチタンの
アルコキシドとアルコールアミン類から調整されたチタ
ニアゾルを基板にコーテングした後、焼成する方法が知
られている。また 基板の保護および酸化チタン層との
密着性向上のために、基板と酸化チタン層の間にアンダ
ーコート膜を設けた２層コートタイプの塗膜の製造方法
も知られている。また、本発明者等は、これらの方法と
は別に超微粒子酸化チタンをシリカゾルに分散させてな
る塗料を塗布することにより、上記せる従来の技術より
高活性、高透明性と高密着性を有する塗膜を見出してい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記せる酸化
チタンをシリカゾルに分散させてなる塗膜の酸化チタン
の光触媒機能から得られる効果、作製した塗膜の透明
性、密着性には限界があり、より高い活性とより高い透
明性とより優れた高密着性を有する塗膜を形成し得る光
触媒塗料の開発が要望されてきている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記要望
に答えるため,酸化チタンに代わり、種々の酸化物粉末
を用いて、更なる検討を進めた結果、酸化チタン粉末に
代わり、酸化チタンにケイ素および／または鉄をド−プ
した酸化チタン系複合酸化物（以下、単に複合酸化物と
言う）を用いることにより、高透明性と高密着性を維持
しながら、より活性の高い塗膜が得られるとの知見を得
たのである。

【０００５】本発明は、上記せる知見に基づいて得られ
たものであって、 （１）一次粒子の平均粒径０．０１μｍ〜０．１μｍの
超微粒子酸化チタン系複合酸化物と、有機溶媒と、β−
ジケトンと、チタネート系またはアルミネート系カップ
リング剤と、シリカゾルからなる光触媒塗料、 （２）上記複合酸化物が、酸化チタンにケイ素および／
または鉄のいずれかをド−プしてなる（１）記載の光触
媒塗料、 （３）上記複合酸化物が、酸化チタンにケイ素および／
または鉄のいずれかを０．１〜２０重量％ド−プしてな
る（１）〜（２）のいずれかに記載の光触媒塗料、 （４）上記複合酸化物の含有量が０．５〜２０重量％で
ある（１）〜（３）のいずれかに記載の光触媒塗料、 （５）上記β−ジケトンの添加量が、上記複合酸化物に
対して０．５〜１０．０重量％である（１）〜（４）の
いずれかに記載の光触媒塗料、 （６）上記チタネート系またはアルミネート系カップリ
ング剤の添加量が、上記複合酸化物に対して０．１〜１
０．０重量％である（１)〜（５）のいずれかに記載の
光触媒塗料、 （７）上記複合酸化物をβ−ジケトンと,チタネート系
またはアルミネート系カップリング剤存在下で、上記有
機溶媒中に均一に分散させた後、上記シリカゾルと混合
する（１)〜（６）のいずれかに記載の光触媒塗料の製
造方法。 （８）上記（１）〜（６）のいずれかに記載の光触媒塗
料を基材に塗布して形成した塗膜、 （９）（８）記載の塗膜を塗布せるガラス。 （１０）（８）記載の塗膜を塗布せるプラスチック。 （１１）（８）記載の塗膜を塗布せる金属。 （１２）（８）記載の塗膜を塗布せる木材。 （１３）（８）記載の塗膜を塗布せる建材。 （１４）（８）記載の塗膜を塗布せる紙。 （１５）（８）記載の塗膜を塗布せるフイルム。 に特徴を有するものである。

【０００６】本発明では、一次粒子の平均粒径（以下、
平均一次粒子径と言う）０．０１μｍ〜０．１μｍの超
微粒子の複合酸化物が、有機溶媒と,β−ジケトンと,チ
タネート系またはアルミネート系カップリング剤からな
る液体中で、一次粒子に近い状態まで均一に分散せら
れ、これに適量のシリカゾルを均一混合した塗料を得
る。更にこれを基板上に塗布することにより薄く均一な
塗布が可能であり、かつβ−ジケトンと,カップリング
剤、シリカゾルの作用により複合酸化物粒子間、および
基板との密着性が上がり、安定した塗膜形成が得られた
のである。

【０００７】本発明に用いる複合酸化物は、酸化チタン
にケイ素および／または鉄をド−プしてなる平均粒子径
が０．０１μｍ〜０．１μｍの超微粒子粉末である。酸
化チタンにケイ素および／または鉄をド−プした複合酸
化物を用いることにより、通常の酸化チタンを用いた場
合と比較し、より高い触媒活性を持つ塗膜を得ることが
出来る。

【０００８】本発明では、β−ジケトンは、極性官能基
（ケトン基）が、複合酸化物および基板の表面に存在す
る極性基（水酸基,酸素基）に作用して、焼付け中に縮
合により、複合酸化物微粉末の最密充填が起こり、粉末
間および粉末一基板間を結合させ、膜形成剤として作用
し、密着性を上げたと推測される。

【０００９】また本発明では、カップリング剤は低ヘイ
ズ化剤として作用し、これを添加することにより、膜構
造に二次凝集群を形成せず、均一な最密充填化と表面の
平滑精度がより一層高められるためにヘイズが低下（透
明性が向上する）するものと推測される。

【００１０】また、シリカゾルの均一混合により、複合
酸化物の含有量を多くしても（８０重量％以上）、透明
度を低下せしめることなく、十分な触媒活性を得ること
が出来、更にシリカゾルの作用で基板との密着性が一層
向上している。

【００１１】本発明の有機溶媒としては、複合酸化物お
よびＳｉＯ₂以外の成分を溶解することの出来る（或い
は、液体成分については、これと相溶性を有する）任意
の有機溶媒を使用出来る。但し、当然ながら、本発明に
おける膜形成剤カップリング剤として使用する成分は、
溶媒から除外される。適当な溶媒の例としては、メタノ
ール（Ａ１と言う、以下同様）、エタノール（Ａ２）、
イソプロパノール（Ａ３）、ブタノール（Ａ４）などの
アルコール類、アセトン（Ａ５）、メチルエチルケトン
（Ａ６）、メチルイソブチルケトン（Ａ７）、シクロヘ
キサノン（Ａ８）、イソホロン（Ａ９）などのケトン
類、トルエン（Ａ１０）、キシレン（Ａ１１）、ヘキサ
ン（Ａ１２）、シクロヘキサン（Ａ１３）、等の炭化水
素類、Ｎ,Ｎ-ジメチルホルムアミド（Ａ１４）などのア
ミド類、ジメチルスルホキシド（Ａ１５）などのスルホ
キシド類など挙げられ、これら溶媒は、使用する成分に
応じて、それらを溶解するように１種もしくは２種を選
択する。溶媒の量は、塗布に適した粘度の組成物が得ら
れるような量であれば良く、特に制限されない。

【００１２】本発明のβ−ジケトンとしては、２，４−
ペンタンジオン（Ｂ１と言う、以下同様）、３−メチル
−２，４−ペンタンジオン（Ｂ２）、３−イソプロピル
−２，４−ペンタンジオン（Ｂ３）、２，２−ジメチル
−３，５−ヘキサンジオン（Ｂ４）等が挙げられる。

【００１３】本発明のカップリング剤としては、アセト
アルコキシ基を含有するアルミネート系カップリング
剤、ならびジアルキルパイロホスフェ−ト基もしくはジ
アルキルホスファイト基を含有するチタネート系カップ
リング剤がある。アセトアルコキシ基を含有するアルミ
ネート系カップリング剤の例としては、下記（ａ）式で
示される化合物がある。また、ジアルキルパイロホスフ
ェート基を有するチタネート系カップリング剤の例で
は、下記（ｂ）〜（ｄ）式で示される化合物があり、ジ
アルキルホスファイト基を有するチタネート系カップリ
ング剤の例には、下記（ｅ）〜（ｆ）式で示される化合
物がある。これらの１種もしくは２種以上を使用するこ
とが出来る。

【００１４】

【化１】

【００１５】本発明の塗膜を塗布せるガラスとしては、
蛍光灯、窓等の室内環境浄化（汚染物質分解）ガラス、
水槽、生け簀などの水質浄化ガラス、車の防曇ガラス、
ＣＲＴ、ＬＣＤ画面、窓、鏡、眼鏡等の防汚ガラス、カ
メラ、光学機器の防汚、防黴レンズ等がある。

【００１６】本発明の塗膜を塗布せるプラスチックとし
ては、ＡＶ機器、コンピュ−タ−、マウス、キ−ボ−
ド、リモコン、フロッピ−デイスク等の機器およびその
周辺製品、車の内装品、家具、キッチン、風呂、洗面所
等で使用する家庭用品等に使用する防汚、抗菌、防黴プ
ラスチック等がある。

【００１７】本発明の塗膜を塗布せる金属としては、物
干し台、物干し竿、キッチン、実験室等の作業台や洗い
場、換気扇等に使用する防汚、抗菌、防黴ステンレス、
防汚、抗菌処理ドアノブ等がある。

【００１８】本発明の塗膜を塗布せる木材の用途として
は、防汚家具、公園の抗菌遊技施設等がある。 本発明
の塗膜を塗布せる建材としては、防汚処理した外壁材、
屋根、床材等、室内環境浄化（汚染物質分解）性を持つ
内壁材、防汚、抗菌、防黴処理した各種内装品等があ
る。 本発明の塗膜を塗布せる紙は、抗菌処理文房具等
に使用できる。

【００１９】本発明の塗膜を塗布せるフイルムの用途と
しては、食品包装用透明抗菌フイルム、野菜保存用透明
エチレンガス分解フイルム、環境、水質浄化用フイルム
等がある。

【００２０】上述したように、本発明の塗膜を塗布した
各種基材は、防汚、環境浄化、抗菌、防黴の効果をゆう
するので、紫外線（含太陽光、蛍光灯）の照射が可能な
条件であれば、例示した以外でも多くの用途に使用する
ことができる。

【００２１】

【発明の実施の 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。まず、所定の平均一次粒子径を有する複合
酸化物微粉末を所定量用意し、これを適量の有機溶媒
と,β−ジケトンと,チタネート系またはアルミネート系
カップリング剤からなる液体に混合し、例えばジルコニ
アビーズの所定量により、所定時間ペイントシェーカー
にて均一分散させた。その後、所定濃度シリカゾル液の
適量と均一混合し、本発明塗料の製造した。この塗料を
用い、例えばスピンコーターにて所定の基板に塗布し、
所定温度、所定時間乾燥させ、光触媒の塗膜を作成し
た。

【００２２】以下、前記せる如く、数値限定した理由に
ついて説明する。 （ａ）複合酸化物の平均一次粒子径 この値は微粉末の分散性と塗膜での充填性を調節する作
用があるが、その値が０．０１μｍ未満では、高度な分
散性が得られず、薄く均一な塗布が難しくなり、一方そ
の値が０．１μｍを越えると、微粉末の充填性が悪くな
り最密充填による微粉末粒子間、および基板との密着性
が低下する傾向にあるので、その値を０．０１μｍ〜
０．１μｍに定めた。

【００２３】（ｂ）複合酸化物の含有量 この値は、塗膜に触媒活性を附加する作用をするが、そ
の値が、０．５重量％未満では、十分な触媒活性が得ら
れず、一方その値が２０重量％を越えると、分散性が低
下し、塗膜のヘイズが悪くなるので、その値は０．５〜
２０重量％が望ましく、更に望ましくは １〜１５重量
％である。

【００２４】（ｃ）ケイ素または鉄のド−プ量 この値は、酸化チタンが本来持っている光触媒活性を向
上させる作用があるが、ド−プ量が酸化チタンに対して
０．１重量％より少ないと、ケイ素または鉄の添加効果
による触媒活性の十分な向上が得られない。また、一方
その値が２０重量％よりも多いと、酸化チタンの特性が
薄れてド−プした金属の酸化物としての特性が発現し、
酸化チタンが本来持つべき光触媒活性が弱まる。そのた
め、十分な光触媒活性効果を得られない。そこでド−プ
量は０．１〜２０重量％が望ましく、更に望ましくは
１〜１５重量％である。

【００２５】（ｄ）β−ジケトンの添加量 この値は、複合酸化物微粉末の分散性を向上させ、粉末
間および粉末−基板間の密着性を上げる作用をするがそ
の値が、複合酸化物に対して０．５重量％未満では、十
分な分散性が得られず、密着性向上の作用が見られな
い。一方その値が１０．０重量％を越えると、上記分散
性、密着性の更なる向上が認められないので、その値は
０．５〜１０．０重量％が望ましく、更に望ましくは
２〜８重量％である。

【００２６】（e）チタネート系およびアルミネート系
カップリング剤の添加量 この値は、へイズを低下させる作用があるが、その値
が、複合酸化物に対して０．１重量％未満ではヘイズを
低下させる作用効果が得られず、一方その値が１０．０
重量％越えると、ヘイズを低下させる作用効果の向上が
望めないことから、その値は０．１〜１０．０重量％が
望ましく、更に望ましくは０．５〜５．０重量％であ
る。

【００２７】

【実施例】以下、本発明の実施例について、具体的に説
明する。表１に記載した様な、平均一次粒子径を有する
複合酸化物微粒子に、同じく表１に示す様な配合組成
で、有機溶媒と、β−ジケトンと、チタネート系または
アルミネート系カップリング剤を混合し、ジルコニアビ
ーズ１００ｇを用いて、ペイントシェーカーで１６時間
分散させた。その後１０重量％のシリカゾル液と混合
し、本発明の光触媒塗料１〜１１（以下、単に本発明塗
料１〜１１という）を作製した。これら塗料をスピンコ
ーターにて、それぞれガラス基板に塗布し、１５０℃１
時間乾燥させ、本発明塗膜１〜１１を作製した。それぞ
れの塗膜を評価するために、それぞれの塗膜のヘイズ
（スガ試験機製ヘイズコンピュターＨＧＭ−３Ｄ）およ
び光触媒活性を評価した。なお光触媒活性は、光触媒膜
を塗布したガラス板を１リットルのパイレックス製容器
に入れ、密閉後、アセトアルデヒドを２μｌ導入し、紫
外線ランプで２時間光照射後のアセトアルデヒド濃度を
ガステック検知管で測定した。除去率（％）＝｛（初期
濃度）−（光照射後の濃度）｝÷（初期濃度）×１００
とし、測定結果を表２示した。

【００２８】

【表１】

【００２９】

【表２】 ついで、比較のために、表１に記載した様な本発明塗料
成分のいずれかが欠けるか、規定量以下の値しか含有し
ない配合組成の塗料を比較塗料１〜４として作製した。
そして上記実施例と同様に比較塗膜１〜４を形成し、こ
の塗膜のヘイズおよび光触媒活性を測定し表２に記載し
た。

【００３０】

【発明の効果】表２から明らかな様に、本発明塗膜１〜
１１は、比較塗膜１〜４に較べ、ヘイズ値は低く、アセ
トアルデヒド除去率は高く、高い触媒活性と高い透明性
を有する優れた塗膜である。この様な優れた塗膜が得ら
れたのは、有機溶媒と、β−ジケトンと、チタネート系
またはアルミネート系カップリング剤と、シリカゾルか
らなる液体中で、光触媒である複合酸化物が、一次粒子
に近い状態まで均一に分散された塗料が得られ、この塗
料を薄く均一に塗布することが可能となり表面の平滑精
度が一段と高められたためである。、更に、微粒子間お
よび微粒子−基板間の結合強度を増し、密着性を向上せ
しめたため塗膜としての耐久性も高めており、光触媒の
用途のより一層の拡大をもたらすものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｃ０８Ｋ 9/06 Ｃ０８Ｋ 9/06 Ｃ０９Ｄ 5/16 Ｃ０９Ｄ 5/16

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一次粒子の平均粒径０．０１μｍ〜０．１
   μｍの超微粒子酸化チタン系複合酸化物と,有機溶媒と,
   β−ジケトンと,チタネート系またはアルミネート系カ
   ップリング剤と、シリカゾルからなることを特徴とする
   光触媒塗料。
2. 【請求項２】上記酸化チタン系複合酸化物が、酸化チタ
   ンにケイ素および／または鉄のいずれかをド−プしてな
   ることを特徴とする請求項１記載の光触媒塗料。
3. 【請求項３】上記酸化チタン系複合酸化物が、酸化チタ
   ンにケイ素および／または鉄のいずれかを０．１〜２０
   重量％ド−プしてなることを特徴とする請求項１〜２い
   ずれかに記載の光触媒塗料。
4. 【請求項４】上記酸化チタン系複合酸化物の含有量が、
   ０．５〜２０重量％であることを特徴とする請求項１〜
   ３のいずれかに記載の光触媒塗料。
5. 【請求項５】上記β−ジケトンの添加量が、上記酸化チ
   タン系複合酸化物に対して０．５〜１０．０重量％であ
   ることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光
   触媒塗料。
6. 【請求項６】上記チタネート系またはアルミネート系カ
   ップリング剤の添加量が、上記酸化チタン系複合酸化に
   対して０．１〜１０．０重量％であることを特徴とする
   請求項１〜５のいずれかに記載の光触媒塗料。
7. 【請求項７】上記酸化チタン系複合酸化物をβ−ジケト
   ンと,チタネート系またはアルミネート系カップリング
   剤存在下で、上記有機溶媒中に均一に分散させた後、上
   記シリカゾルと均一混合することを特徴とする請求項１
   〜６のいずれかに記載の光触媒塗料の製造方法。
8. 【請求項８】請求項１〜６のいずれかに記載の光触媒塗
   料を基材に塗布して形成させたことを特徴とする塗膜。
9. 【請求項９】請求項８の塗膜を塗布せるガラス。
10. 【請求項１０】請求項８の塗膜を塗布せるプラスチッ
    ク。
11. 【請求項１１】請求項８の塗膜を塗布せる金属。
12. 【請求項１２】請求項８の塗膜を塗布せる木材。
13. 【請求項１３】請求項８の塗膜を塗布せる建材。
14. 【請求項１４】請求項８の塗膜を塗布せる紙。
15. 【請求項１５】請求項８の塗膜を塗布せるフイルム。