JPH11114428A - 光触媒被膜形成用表面処理剤及びこの表面処理剤を用いた光触媒被膜の形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 汚れが付着している既存の部材表面に、親水
性を発揮する光触媒被膜を形成する。 【解決手段】 水中で負の表面電荷を有するシリカゾル
を部分的に疎水化した表面処理剤を、既存の部材の表面
に塗布すると、既存の部材の表面にはシリカ粒子が沈着
して親水化せしめられる。そこで、この親水化された表
面に光触媒コーティング液を塗布することで、部材表面
に対する結合力に優れた光触媒層が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は既存の窓ガラス、窓
枠、外壁のように、既に表面に汚染物質が付着している
部材の表面に光触媒性親水性被膜を形成するための表面
処理剤と、この表面処理剤を用いた光触媒被膜の形成方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】本発明者らは、ＰＣＴ／ＷＯ９６／２９
３７５号に開示したように、基材表面に光触媒層を形成
すると、光触媒の光励起に応じて前記層表面が、水との
接触角に換算して１０°以下という高度の親水性を呈す
ることを見出し、さらにそれによりガラス、レンズ、鏡
等の透明部材の防曇・視界確保性向上、物品表面の水洗
浄性・降雨洗浄性向上などの効果が得られることを見出
した。

【０００３】また、光触媒層に紫外線を照射すると、価
電子帯にあった電子（ｅ^-）が伝導帯に励起され、価電
子帯には正孔（ｈ⁺）が生じ、これら電子（ｅ^-）及び正
孔（ｈ⁺）が酸化還元反応を促進することで、汚れ成分
を分解する作用があることは従来から知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、既存の
部材表面に光触媒層を形成しようとすると、既存の部材
表面には既に汚染物質が付着している場合が多く、その
汚染物質の影響で親水性を発揮する光触媒層を形成する
ためのコーティング剤が弾かれたり、うまく固着しなか
ったりして光触媒層の光励起による表面の親水化機能や
汚れ成分の分解機能が損なわれることがある。

【０００５】これを解消するため、本出願人は、コロイ
ダルシリカと界面活性剤を含有する表面処理剤を提案し
ている。しかしながら、界面活性剤を含む場合には、界
面活性剤の添加量にもよるが、その上に形成する光触媒
層の特性に悪影響を及ぼしたり、光触媒層の剥離を引き
起こすことが考えられる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記事情に鑑
みてなされたものであり、既存の部材の表面に、光触媒
含有層を形成する前に、予め既存の部材の表面に塗布さ
れ、既存の部材の表面を親水化して、最外側となる光触
媒層の部材表面への結合強度を向上させる表面処理剤を
提供することを目的とする。

【０００７】上記課題を解決すべく本発明に係る光触媒
被膜形成用表面処理剤は、水中で負の表面電荷を有する
水分散無機コロイドを部分的に疎水化した水性ゾルから
構成される。

【０００８】前記水分散無機コロイドとしては、シリカ
ゾルやリチウムシリケート、酸化アンチモン等が挙げら
れるが、シリカゾルが最適である。酸性シリカゾルとし
ては例えば、カタロイドＳＮ（触媒化成社製）、スノー
テックスＯ（日産化学社製）、スノーテックスＯＬ（日
産化学社製）があり、塩基性シリカゾルとしては例え
ば、カタロイドＳ−２０Ｌ（触媒化成社製）、スノーテ
ックス２０（日産化学社製）、スノーテックスＣ（日産
化学社製）及びスノーテックスＮ（日産化学社製）があ
る。

【０００９】また、シリカゾルの部分的な疎水化は、分
子内に少なくとも１個のシラノール基を有するシラン誘
導体及び／又はその縮合物との接触反応、或いは、正の
イオン種との接触反応にてなすことができる。ここで、
正のイオン種としては、炭素数４〜１８のアルキル基又
はアルケニル基を有するアンモニウム化合物、若しくは
水溶性アルミニウム塩が挙げられる。

【００１０】分子内に少なくとも１個のシラノール基を
有するシラン誘導体及び／又はその縮合物としては、ト
リメチルクロルシラン、トリメチルモノメトキシシラ
ン、ジメチルジメトキシシラン、γ−クロロプロピルメ
チルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチ
ルジメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチ
ルトリエトキシシラン、ビニルトリクロルシラン、ビニ
ルトリエトキシシラン、ビニルトリ（メトキシエトキ
シ）シラン、ビニルトリアセトキシシラン、γ−クロロ
プロピルトリプロポキシシラン、γ−メルカプトプロピ
ルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリ
メトキシシラン、γ−メタクリロキシトリエトキシシラ
ン、フェニルトリメトキシシラン、テトラメトキシシラ
ン、テトラエトキシシランが挙げられる。

【００１１】炭素数４〜１８のアルキル基又はアルケニ
ル基を有するアンモニウム化合物としては、トリメチル
オクチルアンモニウムメチルサルフェート、ジメチルエ
チルデシルアンモニウムエチルサルフェート、トリメチ
ルラウリルアンモニウムトルエンスルホネート、ビス
（２−ヒドロキシエチル）メチルステアリルアンモニウ
ムジメチルホスフェート、ビス（２−ヒドロキシエチ
ル）メチルオレイルアンモニウムジメチルホスフェー
ト、γ−ラウロイルアミノプロピルトリメチルアンモニ
ウムクロライド、ジメチルオクチルアミン酢酸塩、ラウ
リルアミン−Ｐ−トルエンスルホン酸塩等が挙げられ
る。また、水溶性アルミニウム塩としては、硫酸アルミ
ニウム、塩化アルミニウム、硝酸アルミニウム、チオシ
アン酸アルミニウム、酢酸アルミニウム、乳酸アルミニ
ウム、酒石酸アルミニウム、硫酸カリウムアルミニウム
等が挙げられる。

【００１２】また、光触媒コーティング液を構成する光
触媒粒子としては、アナターゼ型酸化チタン、ルチル型
酸化チタン、酸化亜鉛、酸化錫、酸化第二鉄、三酸化二
ビスマス、三酸化タングステン、チタン酸ストロンチウ
ム等が挙げられる。

【００１３】光触媒被膜の形成方法としては、図１に示
すように、既存の部材の表面を洗浄した後、当該表面に
上記構成の表面処理剤を塗布する。すると、既存の部材
の表面にはシリカ粒子が沈着して親水化せしめられる。
そこで、この親水化された表面に光触媒コーティング液
を塗布し乾燥せしめることで、部材表面に対する結合力
に優れた光触媒層が得られる。

【００１４】因みに、特公昭６２−１８２２４号公報に
は、合成樹脂成形物等の疎水性固体表面に水系高分子液
を塗布するための前処理剤として、水中で負の表面電荷
を有する水分散無機コロイドを部分的に疎水化した水性
ゾルが提案されているが、光触媒層を形成するための前
処理剤としては何ら示唆されていない。

【００１５】

【発明の実施の形態】

（実施例１）水分散シリカゾル（有効濃度２０重量％）
とトリメチルクロルシランとを混合し、２０℃で１時間
攪拌して加水分解し、接触反応させた後、水で希釈して
表面処理剤を調製した。この表面処理剤を既に使用され
ている窓ガラスにスポンジ拭きにより塗布した後、石原
産業製光触媒コーティング液ＳＴＫ０１（酸化チタン粒
子８重量部とアルキルシリケート２重量部と硝酸水溶液
５４．８重量部とメタノール２８重量部とプロパノール
７．２重量部からなる組成物）を溶媒（２−プロパノー
ル９重量部とジアセトンアルコール１重量部との混合
液）で１００倍に希釈して得た光触媒コーティング液
を、直径８ｍｍのエアガンを用いて１０５ｍ²／ｇスプ
レーコーティング法により塗布後、２０℃で２０分乾燥
させることにより、光触媒層を硬化させて試料を得た。
上記試料について、光触媒層形成後、３時間太陽光に晒
すことにより、紫外線が照射されるようにした後、水を
噴霧したところ、水滴が形成されず、水が一様に広がる
様子が観察された。

【００１６】（実施例２）水分散シリカゾル（有効濃度
２０重量％）とトリメチルオクチルアンモニウムメチル
サルフェートとを混合し、２０℃で１時間攪拌して加水
分解し、接触反応させた後、水で希釈して表面処理剤を
調製した。この表面処理剤を既に使用されている窓ガラ
スに塗布した後、前記実施例１と同様に光触媒コーティ
ング液を塗布・乾燥させることにより、光触媒層を硬化
させて試料を得た。上記試料について、前記実施例１と
同様に、３時間太陽光に晒すことにより、紫外線が照射
されるようにした後、水を噴霧したところ、水滴が形成
されず、水が一様に広がる様子が観察された。

【００１７】（実施例３）先ず、水分散シリカゾル（有
効濃度２０重量％）とトリメチルクロルシランとを混合
し、更にトリメチルオクチルアンモニウムメチルサルフ
ェートの希釈液を加えて表面処理剤を調製した。この表
面処理剤を既に使用されている窓ガラスに塗布した後、
前記実施例１と同様に光触媒コーティング液を塗布・乾
燥させることにより、光触媒層を硬化させて試料を得
た。上記試料について、前記実施例１と同様に、３時間
太陽光に晒すことにより、紫外線が照射されるようにし
た後、水を噴霧したところ、水滴が形成されず、水が一
様に広がる様子が観察された。

【００１８】（実施例４）先ず、水分散シリカゾル（有
効濃度２０重量％）とトリメチルクロルシランとを混合
し、更に硫酸アルミニウムの希釈液を加えて表面処理剤
を調製した。この表面処理剤を既に使用されている窓ガ
ラスに塗布した後、前記実施例１と同様に光触媒コーテ
ィング液を塗布・乾燥させることにより、光触媒層を硬
化させて試料を得た。上記試料について、前記実施例１
と同様に、３時間太陽光に晒すことにより、紫外線が照
射されるようにした後、水を噴霧したところ、水滴が形
成されず、水が一様に広がる様子が観察された。

【００１９】（比較例１）既に使用されている窓ガラス
に、洗浄処理をせずに、石原産業製光触媒コーティング
液ＳＴＫ０１（酸化チタン粒子８重量部とアルキルシリ
ケート２重量部と硝酸水溶液５４．８重量部とメタノー
ル２８重量部とプロパノール７．２重量部からなる組成
物）を溶媒（２−プロパノール９重量部とジアセトンア
ルコール１重量部との混合液）で１００倍に希釈して得
た光触媒コーティング液を、直径８ｍｍのエアガンを用
いて１０５ｍ²／ｇスプレーコーティング法により塗布
後、２０℃で２０分乾燥させることにより、光触媒層を
硬化させて試料を得た。上記試料について、光触媒層形
成後、３時間太陽光に晒すことにより、紫外線が照射さ
れるようにした後、水を噴霧してみたが、所々水滴が弾
かれたり付着してしまい、充分に親水化されていない様
子が観察された。これは、光触媒が均一に塗布されてい
ないためと考えられる。

【００２０】（比較例２）コロイダルシリカを２２重量
％、ドデシルトリメチルアンモニウムクロライドを０．
０２重量％含有する表面処理剤を調製したが、凝集が起
こり表面処理剤としては不安定であることが確認され
た。

【００２１】（比較例３）コロイダルシリカを２．０重
量％、ドデシルトリメチルアンモニウムクロライドを
０．２重量％含有する表面処理剤を調製したが、凝集が
起こり保存性が悪く、表面処理剤としては使用できない
ことが判明した。

【００２２】以上の実施例及び比較例より、水中で負の
表面電荷を有する水分散無機コロイドを部分的に疎水化
した水性ゾルを表面処理剤を既存の部材に塗布してか
ら、光触媒性親水性被膜を形成すると、親水性が発現し
やすいことが確認された。

【００２３】

【発明の効果】以上に説明した如く、本発明の表面処理
剤を用いることにより、既存の部材に光触媒性親水性被
膜を形成した場合に、安定的に光触媒の光励起に応じた
親水化効果が発現されるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】既存の部材に光触媒被膜を形成する方法の一例
を示すブロック図

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 既存の部材の表面に光触媒被膜を形成す
   る前に、当該表面の前処理を行うために塗布する表面処
   理剤であって、この表面処理剤は、水中で負の表面電荷
   を有する水分散無機コロイドを部分的に疎水化した水性
   ゾルからなることを特徴とする光触媒被膜形成用表面処
   理剤。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の光触媒被膜形成用表面
   処理剤において、前記水分散無機コロイドがシリカゾル
   であることを特徴とする光触媒被膜形成用表面処理剤。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の光触媒被膜形成用表面
   処理剤において、前記シリカゾルの部分的な疎水化は、
   分子内に少なくとも１個のシラノール基を有するシラン
   誘導体及び／又はその縮合物との接触反応にてなされた
   ことを特徴とする光触媒被膜形成用表面処理剤。
4. 【請求項４】 請求項２に記載の光触媒被膜形成用表面
   処理剤において、前記シリカゾルの部分的な疎水化は、
   正のイオン種によってなされたことを特徴とする光触媒
   被膜形成用表面処理剤。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の光触媒被膜形成用表面
   処理剤において、前記正のイオン種は、炭素数４〜１８
   のアルキル基又はアルケニル基を有するアンモニウム化
   合物、若しくは水溶性アルミニウム塩であることを特徴
   とする光触媒被膜形成用表面処理剤。
6. 【請求項６】 請求項２に記載の光触媒被膜形成用表面
   処理剤において、この表面処理剤は、シリカゾルに分子
   内に少なくとも１個のシラノール基を有するシラン誘導
   体及び／又はその縮合物を接触反応せしめた後、正のイ
   オン種を接触せしめて部分的に疎水化せしめたものであ
   ることを特徴とする光触媒被膜形成用表面処理剤。
7. 【請求項７】 水中で負の表面電荷を有する水分散無機
   コロイドを部分的に疎水化した水性ゾルを既存の部材の
   表面に塗布し、既存の部材の表面を親水化した後に、当
   該既存の部材の表面に光触媒コーティング液を塗布する
   ようにしたことを特徴とする光触媒被膜の形成方法。