JPH1112539A - 機能性塗料組成物、および機能性塗膜の形成方法 - Google Patents

機能性塗料組成物、および機能性塗膜の形成方法

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JPH1112539A
JPH1112539A JP9164442A JP16444297A JPH1112539A JP H1112539 A JPH1112539 A JP H1112539A JP 9164442 A JP9164442 A JP 9164442A JP 16444297 A JP16444297 A JP 16444297A JP H1112539 A JPH1112539 A JP H1112539A
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Japan
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titanium
silane compound
coating composition
coating film
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JP9164442A
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Kazuhiko Mori
和彦 森
Takumi Honda
匠 本田
Kenji Karube
健志 軽部
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Nihon Parkerizing Co Ltd
Original Assignee
Nihon Parkerizing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 親水防曇抗菌ガス分解及び油分解性などに優
れた塗膜を形成する塗料組成物及び方法の提供。 【解決手段】 （１）式ＲＳｉ（Ｘ）3 （但しＲ＝親水
性基、Ｘ＝アルコキシ基、ハロゲン原子）のシラン化合
物又はその重合体からなる成分、（２）酸化チタン粒子
およびチタン錯体からなるチタン成分、（３）塗料媒体
成分（水及び／又は有機溶媒）、必要により、（４）Ａ
ｌ化合物成分、（５）Ｓｉ（Ｘ）4 化合物又はその重合
体、又はシリカからなるＳｉ化合物成分、又は、（６）
ＮｉＣｏＣｕＡｇＰｄＰｔ又はＳｎの金属又はその化合
物からなる追加金属成分を含む塗料組成物を基材表面に
塗布し、加熱（２００〜９００℃）又は紫外線照射によ
り硬化して塗膜を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば樹脂、ガラ
ス、セラミックス、または金属材料などの基材表面に塗
布される機能性塗料組成物およびそれにより機能性塗膜
を形成する方法に関するものである。更に詳しく述べる
ならば、本発明は、上記基材表面に、親水性、防曇性、
抗菌性、ガス分解性、などの各種機能性を有する硬質塗
膜を形成するための機能性塗料組成物、およびそれによ
り上記機能を有する塗膜を形成する方法に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】樹脂、ガラス、セラミックスや金属材料
などの基材の表面に親水性、防曇性、抗菌性、ガス分解
性、耐磨耗性などの各種機能性を付与するためには、こ
れらの特殊な機能を付与し得る機能性塗料が必要であ
る。例えば熱交換器などに親水性、防曇性を付与するに
は、水ガラスやシリカなどの親水性無機化合物、および
ナイロン樹脂系、アクリル樹脂系などの親水性樹脂をベ
ースとした塗料が使用されている。
【０００３】しかし、これらの親水性塗料によって得ら
れる塗膜は、使用初期では水濡れ接触角が１０°未満の
良好な親水性能を示すが、大気中等の使用環境に曝され
ると、次第に油汚れなどにより有機物が吸着又は付着し
て、その水濡れ性が劣化（接触角が増加）し、性能が低
下してしまうという問題点があった。
【０００４】また、水が存在する湿潤環境においては、
塗膜上において、雑菌やカビが繁殖しやすく、これが悪
臭発生の原因となったり、衛生上の問題を生じており、
従来の塗料ではその対策が困難であった。
【０００５】さらに近年では、屋内、屋外を問わず窒素
酸化物（ＮＯｘ）及び悪臭成分等の有害ガスを分解して
大気を清浄化しようとするニーズに対して対応し得る塗
料の開発も要求されている。
【０００６】このような抗菌性やガス分解性などの性能
を同時に実現するためには、塗料中に触媒活性を有する
金属又は金属化合物の添加が有効であり、このため、近
年、光触媒活性効果の高い酸化チタン粒子の利用が検討
されている。
【０００７】酸化チタン粒子は本来かなり良好な親水性
を有するものであるが、高硬度で実用に耐える塗膜を形
成するには、樹脂などのようにバインダー効果を有する
塗料成分を共存させることが必要である。
【０００８】酸化チタンは強い光触媒効果を有している
から、これとともにバインダーとして、光触媒によって
完全に分解されるような化合物を使用しても、その結着
力は短時間内に低下し、塗膜としての品質を維持できな
いことは明らかである。
【０００９】このため、酸化チタン粒子と、酸化チタン
によって分解されないフッ素系ポリマー等からなるバイ
ンダーと、光触媒体との組み合わせが特開平７−１７１
４０８号公報に開示されている。また、テトラエチルオ
ルソシリケート等の４官能シラン重合物をバインダーと
して使用する塗料が、特開平８−１６４３３４号公報に
開示されている。また、メチルトリメトキシシランをバ
インダーとして使用した例が特開平９−５９０４１号公
報に開示されている。
【００１０】しかし、これらの従来技術に開示されてい
るフッ素系ポリマー又はテトラエトキシシラン等の４官
能シラン重合物、あるいはメチルトリメトキシシラン等
の安定な親水性基を持たない３官能シラン化合物からな
るバインダーを使用した場合には、塗膜の密着性や硬さ
は向上するが、しかし塗膜の親水性やガス分解性などの
重要な諸性能は低下し、バインダー含有率が多いほどこ
れらの性能低下が大きくなるという問題点がある。ま
た、このような塗料には、水溶化が難しいこと、及び／
又は厚塗りした場合、塗膜の透明性および密着性が損な
われることなどの問題があることも知られている。この
ため、現状では、樹脂、ガラス、セラミック、または金
属材料などの基材の表面に優れた親水性、防曇性、抗菌
性およびガス分解性等の諸機能を同時に付与し、しかも
容易に塗布できるような、水溶性の機能性塗料は未だ得
られていないのである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術の
これらの問題点を解決し、樹脂、ガラス、セラミックス
及び金属材料などの基材の表面に、使用初期から良好な
親水性、防曇性、抗菌性、ガス分解性及び耐磨耗性等の
各種機能性を同時に満足し、かつ板ガラス、照明器具、
及びＣＲＴなどの透光性材料、反射板及びミラー等の反
射部材、エアコン、及びクーラー等の熱交換器、建材、
並びに屋外構造物などにも容易に塗布が可能な水溶性機
能性塗料組成物およびそれにより機能性塗膜を形成する
方法を提供しようとするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決するため、まずメチルトリメトキシシラン（Ｃ
Ｈ3 Ｓｉ（ＯＣＨ3)3 ）を水溶液中で、塩酸触媒存在下
に、加水分解及び縮重合させ、これに酸化チタンゾルを
添加した塗料を試作したところ、これは、テトラエトキ
シシラン（エチルシリケート）を原料とする従来技術に
比べて、厚膜塗布は可能となるが、塗料の分散性に劣る
という結果を確認した。
【００１３】そこで、本発明者らは、さらにＲＳｉ
（Ｘ）3 ；（Ｒは有機基を表し、Ｘはアルコキシ基また
はハロゲン原子を表す）で示される各種シラン化合物を
原料として、それから得られる重合生成物の水溶性を検
討した。その結果、Ｒが親水性基であり、Ｃ＝Ｏ，Ｃ−
Ｏ、及び／又はＣ−ＮなどのＣ含有結合を合計２個以上
有するシラン化合物及びその重合体の水溶性が良好であ
り、かつこれを２００℃以上の温度で焼成することによ
り著しく優れた親水性、及び防曇性を有する硬化塗膜が
得られること、およびこの塗料中に酸化チタン粒子およ
びチタン錯体からなるチタン成分を共存させることによ
り、得られる塗膜の親水性、及び防曇性がかなり長期に
わたって維持されることを見出した。また、この塗膜
の、酸化チタンによるガス及び有機物の分解機能が、親
水性基を有していない３官能性シラン化合物を使用して
得られる塗膜よりも改善されていることを見出した。
【００１４】さらに本発明者らは研究を重ね、アルミニ
ウム添加の効果、各種金属の添加効果、紫外線照射の効
果等についても検討し、その知見に基いて本発明を完成
するに至ったのである。
【００１５】本発明に係る機能性塗料組成物は、（１）
一般式（１）： ＲＳｉ（Ｘ）3 （１） （但し、Ｘはアルコキシ基又はハロゲン原子を表し、Ｒ
が親水性基を表す）により表され、少なくとも１個のＳ
ｉ−Ｃ結合を有するシラン化合物およびその重合体から
選ばれた少なくとも１種からなるシラン化合物成分、
（２）酸化チタン粒子からなる成分、および（３）水お
よび有機溶剤から選ばれた少なくとも１種からなる塗料
媒体成分、を含み、前記シラン化合物成分（１）と、前
記チタン成分（２）との配合重量比が１：９９〜８０：
２０であること、を特徴とするものである。
【００１６】本発明の塗料組成物において、前記一般式
（１）において、Ｒにより表される親水性基が、Ｃ−
Ｏ，Ｃ＝Ｏ，Ｃ＝Ｃ，Ｃ−ＮおよびＣ＝Ｎから選ばれた
少なくとも１種の炭素原子含有結合を合計２個以上有す
ることが好ましい。また、本発明の塗料組成物におい
て、前記チタン成分（２）中の酸化チタン粒子が、０．
００１〜０．２μｍの平均粒子径を有することが好まし
い。
【００１７】本発明の塗料組成物は、さらに、（４）少
なくとも１種のアルミ化合物からなるアルミニウム化合
物成分を含んでいてもよく、その配合量は、前記シラン
化合物成分（１）および前記チタン成分（２）の合計重
量に対して、０．２〜２０重量％であることが好まし
い。
【００１８】本発明の塗料組成物は、さらに、（５）一
般式（２）： Ｓｉ（Ｘ）4 （２） （但し、Ｘは前記規定に同じ）により表される追加シラ
ン化合物、およびその重合体並びにシリカ粒子から選ば
れた少なくとも１種からなるＳｉＯ2 成分を含んでいて
もよく、その配合量は前記シラン化合物成分（１）およ
び前記チタン成分（２）の合計重量に対して、１〜４０
重量％であることが好ましい。
【００１９】本発明の塗料組成物は、さらに、（６）Ｎ
ｉ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ａｇ，Ｐｄ，ＰｔおよびＳｎから選ば
れた金属、およびその化合物から選ばれた少なくとも１
種からなる追加金属成分を含んでいてもよく、その配合
量は、前記シラン化合物成分（１）およびチタン成分
（２）の合計重量に対し、０．１〜５重量％であること
が好ましい。
【００２０】また、本発明の機能性塗膜の形成方法は、
上記本発明に係る機能性塗料組成物を、ガラス、金属、
又はセラミックからなる基材の表面に塗布し、この塗布
液層に、２００〜９００℃において焼成を施して、これ
を硬化することを特徴とするものである。さらに、本発
明の機能性塗膜の形成方法は、上記本発明に係る機能性
塗料組成物を、合成樹脂、ガラス、金属、またはセラミ
ックからなる基材表面に塗布し、この塗布液層に、紫外
線照射を施してこれを硬化することを特徴とするもので
ある。
【００２１】
【発明の実施の形態】本発明の機能性塗料組成は、Ｓｉ
−Ｃ結合を有し、一般式（１）ＲＳｉ（Ｘ） 3 （１）；
（ここでＸはアルコキシ基またはハロゲン原子を表し、
かつＲは親水性基を表す）で示されるシラン化合物また
はその重合体から選ばれた少なくとも１種からなるシラ
ン化合物成分を含むことが必要である。なお、式（１）
中のＲにより表される親水性基がアルコキシ基やハロゲ
ン原子などのように加水分解性の末端基を有する場合に
は、得られる塗料組成物の塗工性が低下するから、この
ような親水性基は好ましくない。
【００２２】本発明の機能性塗料組成物に使用される、
前記式（１）のシラン化合物としては、親水性基Ｒの構
造中にＣ＝Ｏ，Ｃ−Ｏ，Ｃ＝Ｃ，Ｃ−Ｎ及びＣ＝Ｎのよ
うに親水性に寄与する結合を少なくとも２個有している
ものが好ましい。尚、−ＳＯ 3 Ｈ，−ＮＨ3 ，−ＮＨ4
+ 、及び−ＳＨなどの末端基により親水性を示す親水性
基Ｒを有するシラン化合物も本発明に有効に使用でき
る。しかし、Ｒ基が、ＣＨ3 ，Ｃ2 Ｈ5 、及びＣ6 Ｈ5
（フェニル基）などのように親水性を示さない末端基の
みからなり、Ｃ＝Ｏ，Ｃ−Ｏ，Ｃ＝Ｎ，Ｃ＝Ｃ，Ｃ−Ｎ
などの親水性に寄与する結合を一つも持たないものは親
水性基中に包含されない。また、アルコキシ基も縮合反
応を起こし、安定でないため親水性基としては好ましく
ない。親水性でない基の例としては、２重結合または３
重結合を有していない炭化水素基Ｃ n Ｈ2n+1（ｎは１以
上の整数）、フェニル基、及びベンジル基などである。
【００２３】好ましいＲ基としては、γ−グリシドキシ
プロピル基、γ−メタクリロキシプロピル基、及びγ−
アミノプロピル基などがあり、このようなＲ基はＣ−
Ｏ，Ｃ＝Ｏ，Ｃ＝Ｃ，Ｃ−Ｎ、およびＣ＝Ｎからなる群
から選択される炭素含有結合を、少なくとも２個、より
好ましくは３個以上含む炭素鎖を有し、かつＲ基中の合
計炭素数が３〜３０の範囲にあるものがさらに好ましい
が親水性基の分子量には特に制限はない。従って、式
（１）において、Ｒ基として親水性高分子基を有するシ
ラン化合物も本発明の塗料組成物に使用することができ
る。
【００２４】即ち、本発明の機能性塗料組成物に使用さ
れる式（１）のシラン化合物としては、γ−グリシドキ
シプロピルトリメトキシシラン、及びγ−メタクリロキ
シプロピルトリメトキシシラン並びにこれらの親水基と
の反応により、さらに多くの親水性結合が導入されたシ
ラン化合物、それらの加水分解及び縮重合により調製さ
れたオリゴマー、及びポリマーなどを用いることが好ま
しく、その他に、γ−アミノプロピルトリエトキシシラ
ン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、及び
ビニルトリエトキシシランなども使用することができ
る。
【００２５】式（１）のシラン化合物は、酸またはアル
カリ触媒の存在下に、水により加水分解させ、この加水
分解生成物を縮重合させることができ、このような重合
体は、塗料の保存安定性を高めるから実用上好ましいも
のである。
【００２６】尚、Ｒ基がＣＨ3 ，Ｃ2 Ｈ5 、及びＣ6 Ｈ
5 （フェニル基）などのように親水性基でないシラン化
合物を使用した場合、得られる塗膜の親水性及びガス分
解性が著しく低下し、かつ塗料組成物の分散安定性にも
問題が生ずるため好ましくない。しかし、塗膜硬度を高
めるため親水性のＲ基を有するシラン化合物の一部を、
前記親水性Ｒ基を非親水性基によって置換したシラン化
合物におきかえることは許容される。
【００２７】また、本発明の機能性塗料組成物は、酸化
チタン粒子からなる成分を含むことが必要である。本発
明に用いられる酸化チタン粒子は、平均粒径が０．００
１〜０．２μｍの結晶性または無定型二酸化チタンの粒
子が好ましく、粒径０．００２〜０．１μｍのアナター
ゼ型二酸化チタン粒子がより好ましい。好ましい粒径の
アナターゼ型二酸化チタンは、塩化チタン又は硫酸チタ
ンなどのチタン塩、又はチタンアルコキシドを原料と
し、これを加熱加水分解することにより製造することが
できる。平均粒子径が０．２μｍを超える酸化チタン粒
子は、塗料中において沈降しやすくガス分解性が劣るた
め、あまり好ましくない。また、チタン成分中にはチタ
ン錯体を含むことが必要で、好ましくは４価チタンの、
アセチルアセトンなどのβ−ジケトン錯体、乳酸、グリ
コール酸などのヒドロキシカルボン酸錯体、または６価
チタンの過酸化水素錯体が最も好ましいが、セロソルブ
や多価カルボン酸など、チタンと錯体を形成するもので
あれば使用できる。チタン成分中の酸化チタンとチタン
錯体との好ましい比率は、チタンに換算したモル比で酸
化チタン２０に対しチタン錯体１〜１５の範囲である。
【００２８】本発明の機能性塗料組成物において、シラ
ン化合物成分及びチタン成分とともに、塗料媒体成分と
して水及び／又は有機溶剤が含まれる。この塗料媒体成
分は水を主体とするものであることが好ましく、これに
アルコール（例えばメタノール、エタノール）、多価ア
ルコール（例えば１，３−プロパンジオール、及びエチ
レングリコール、グリセリン）、環状エーテル（例えば
１，４−ジオキサン）、およびメチルピロリドンなどの
ように水と混合可能な有機溶媒が１〜３０％の含有量で
含まれることがより好ましい。
【００２９】また本発明において、シラン化合物成分と
チタン成分との塗料中における配合割合は、シラン化合
物成分１〜８０重量部に対して、チタン成分は９９〜２
０重量部であり、好ましくはシラン化合物成分５〜２０
重量部に対し、チタン成分は４０〜６０重量部である。
ここで、シラン化合物成分とチタン成分との含有比率
は、前記の範囲から高過ぎても低過ぎても、得られる塗
膜の防曇性やガス分解性などの機能性を低下させるので
好ましくない。
【００３０】次に、本発明の機能性塗料組成物の一実施
態様において、前記シラン化合物成分、チタン成分およ
び塗料媒体成分に加えて、さらに少なくとも１種のアル
ミニウム化合物からなるアルミニウム化合物成分を含む
ものである。本発明の機能性塗料組成物に、さらにアル
ミニウム化合物成分を配合することにより、塗膜の硬
さ、および低温乾燥の場合の塗膜の親水性がさらに向上
する。
【００３１】ここで使用されるアルミニウム化合物とし
ては、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、硫酸ア
ルミニウム、炭酸アルミニウム、アルミニウムアルコキ
シドなどがあげられる。これらの化合物からなるアルミ
ニウム化合物成分は、アセチルアセトンなどのキレート
剤に溶解して、本発明の塗料組成物に混合することがよ
り好ましい。
【００３２】上記本発明の態様において、シラン化合物
成分、アルミニウム化合物成分、および酸化チタン粒子
成分の配合重量比は、シラン化合物成分：アルミニウム
化合物成分：酸化チタン粒子成分＝１〜８０：０．２〜
２０：９９〜２０であり、シラン化合物成分と酸化チタ
ン粒子成分の合計重量に対し、アルミニウム化合物成分
の重量比が０．２〜２０％であることが好ましく２〜１
０％であることがさらに好ましい。
【００３３】アルミニウム化合物成分の配合量が０．２
重量％未満では得られる塗膜の硬さおよび低温乾燥の場
合の塗膜の親水性に対するアルミニウム化合物成分によ
る改善効果が不十分であり、またそれが２０重量％を超
えると、得られる塗膜の抗菌性が不十分となることがあ
る。
【００３４】また、本発明の他の実施態様において、前
記シラン化合物成分、酸化チタン粒子成分および塗料媒
体成分に、一般式（２）： Ｓｉ（Ｘ）4 （２） （式中Ｘは前記規定の通りアルコキシ基またはハロゲン
原子を表す）で示される追加シラン化合物またはその重
合物、およびシリカ粒子からなる群から選ばれる少なく
とも１種からなるＳｉＯ2 成分を含むものである。式
（２）の追加シラン化合物としては、テトラエトキシシ
ラン、テトラメトキシシラン、および、これらを酸また
はアルカリ触媒の存在下で加水分解させ、縮重合させた
ものが好ましい。またシリカ粒子としては、シリカコロ
イド水溶液またはシリカ粒子を使用することが好まし
い。シリカ粒子の好ましい粒子径は０．１〜０．００５
μｍである。ＳｉＯ2 成分の配合量は、シラン化合物成
分および酸化チタン粒子成分の合計重量に対して、１〜
４０重量％であることが好ましく、５〜２５％であるこ
とがさらに好ましい。
【００３５】また、ＳｉＯ2 成分含有塗料組成物の調製
に際し、式（１）のシラン化合物成分の加水分解重合物
とシリカ粒子とを混合した後、これらを５０〜８０℃の
温度で反応させたものを用いることがより好ましい。こ
れにより得られる塗膜の濡れ性が向上し、「はじき」に
起因する問題が発生しなくなる。
【００３６】次に、本発明の塗料組成物において、式
（１）のシラン化合物のＲ基は、前述のようにＣ−Ｏ，
Ｃ＝Ｏ，Ｃ＝Ｃ，Ｃ−Ｎ、およびＣ＝Ｎからなる群から
選択される少なくとも２つの炭素原子含有結合を含む親
水性基であることが好ましく、これらの結合を３個以上
含むことがより好ましい。また、Ｒ基の炭素原子数は３
〜３０の範囲にあることが好ましい。
【００３７】本発明の機能性塗料の更に他の実施態様に
おいて、前記シラン化合物成分、酸化チタン粒子成分及
び塗料媒体成分に加えて、ニッケル、コバルト、銅、
銀、パラジウム、白金およびすずの金属およびその金属
化合物から選ばれた少なくとも１種からなる追加金属成
分が含まれる。これらの追加金属又はその化合物を含む
ことにより、得られる塗膜はさらに機能性の優れたもの
になる。この中でも特に、ニッケル、コバルト、及び銅
は、窒素酸化物などのガス分解に有効な触媒機能を有
し、銅、銀、及びすずは、得られる塗膜の抗菌性の向上
に有効であり、パラジウム、及び白金は得られる塗膜の
悪臭成分や有機物の分解効果を高める作用を有する。こ
れらの追加金属成分は、十分な効果を得るためには、シ
ラン化合物成分及び酸化チタン粒子成分の合計重量に対
して、０．１〜５重量％配合させることが好ましく、
０．２〜２重量％であることがより好ましい。尚、配合
量が５重量％を超えると得られる塗膜の機械的強度およ
び透明性が損なわれるため好ましくなく、またそれが
０．１重量％未満では上記機能性向上効果が不十分にな
ることがある。
【００３８】また、本発明に係る機能性塗膜の形成方法
は、上記本発明の機能性塗料組成物を、ガラス、金属ま
たはセラミック材料からなる基材の表面に塗着させたの
ち、この塗布液層を２００〜９００℃の温度で焼成して
これを硬化することを含むものである。焼成温度は２８
０〜６００℃であることがより好ましい。上記温度で焼
成することにより、塗膜中のシラン成分の親水性基Ｒの
一部または多くが分解し、Ｒ基の分解生成物の一部は、
活性な炭素または炭素化合物を形成して塗膜表面に残存
し、これがガスおよび水の吸着力を向上させる。また、
Ｒ基の熱分解や光分解によって塗膜中に形成された超微
細孔は、塗膜の比表面積を著しく増加させてそのガス分
解性を高めるとともに塗膜の親水性、および防曇性を向
上させる。
【００３９】本発明に係る機能性塗膜の他の形成方法
は、前記本発明の機能性塗料組成物を、樹脂、ガラス、
金属またはセラミックからなる基材の表面に塗着させた
のち、これに紫外線を照射して硬化する方法である。こ
の方法により、高温加熱ができない樹脂などの素材から
なる基体に対しても、前記加熱硬化工程を含む本発明の
機能性塗膜の前記形成方法と同様な、さらに親水性の良
好な塗膜を形成することができる。照射する紫外線の照
射強度が、１〜２０mW／cm2 の場合、照射時間を５分間
以上とするのが好ましい。
【００４０】本発明の機能性塗料組成物は、Ｓｉ−Ｃ結
合を有し、かつ親水性基Ｒを有する式（１）のシラン化
合物成分を必須成分として含むことにより得られる塗膜
に高い親水性を付与したものである。若しＲ基がメチル
基やフェニル基のように親水性基ではない場合には、得
られる塗膜表面は撥水性を示し、すぐれた防曇性を得る
ことはできない。
【００４１】本発明の塗料組成物および方法により形成
される塗膜は、２００〜９００℃の温度で焼き付ける
か、紫外線を照射するなどの硬化工程において、親水
性、防曇性、およびガス分解性などの機能性が向上す
る。塗膜の焼成時や光照射時、または光照射下における
使用の際には、親水性基Ｒは徐々に分解される。しか
し、Ｓｉ−Ｃ結合を有する式（１）のシラン化合物の重
合体は、親水性基の一部、または多くが、焼成時の熱や
酸化チタンの光触媒効果によって分解を受けたときで
も、表面に残存する活性カーボン等のような分解生成物
が良好な吸着効果を示し、また上記分解により塗膜の比
表面積が増加し、その結果、塗膜のイオンおよびガスに
対する吸着能がより良好な表面を形成する。また、酸化
チタン粒子成分の光触媒作用によって塗膜の上記性能は
長期にわたって高い水準に維持される。
【００４２】また、塗料組成物に含まれるチタン錯体
は、シラン化合物と反応してＳｉ−Ｏ−Ｔｉ結合を生成
させ、それによってシラン化合物の架橋密度が増加して
塗膜硬度が向上するとともに、焼成後における水及びイ
オンに対する吸着性が向上し、このため塗膜の親水性も
より高いものとなる。また、前記アルミニウム化合物も
これと同様の効果がある。さらに、エチルシリケート等
の加水分解重合物のシリカ粒子と、親水性基を有するシ
ラン化合物の加水分解重合物とを反応させ、この反応生
成物を塗料組成物中に含ませることにより、得られる塗
膜の濡れ性が向上し、塗工性も向上し、塗工工程に問題
がなくなる。
【００４３】また、Ｎｉ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ａｇ，Ｐｄ，Ｐ
ｔ、およびＳｎからなる群から選ばれた金属又はその化
合物からなる追加金属成分は、比表面積が大きく吸着能
が高いという特徴を有する塗膜表面に、これら金属が触
媒として効率良く担持され、前記の効果を得ることがで
きる。
【００４４】
【実施例】本発明を、下記実施例によりさらに説明する
が、本発明はこれら実施例によって何ら制約されるもの
ではない。
【００４５】実施例および比較例において下記の材料が
使用された。 （１）シラン化合物成分 使用されたシラン化合物の種類及び構造を表１に示す。
表１中、シラン化合物ＡおよびＢは信越シリコーン
（株）製でありシラン化合物Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ、およびＧ
は、東芝シリコーン（株）製である。また、これらのシ
ラン化合物を、イソプロピルアルコールを添加した水中
に、２０％の濃度で溶解し、この溶液にさらに少量の塩
酸を加えて６０℃で３０〜１２０分間加水分解重合し、
得られた重合体を使用した。
【００４６】
【表１】
【００４７】（２）チタン成分 記号Ｔ１；塩化チタンを水に溶解し希釈し、これにイオ
ン交換膜による脱イオン処理を施してオキシ塩化チタン
溶液を調製し、これを８０℃で２０分間加熱加水分解
し、これに乳酸またはグリコール酸を添加し、生成した
アナターゼ型二酸化チタン粒子とチタン錯体とを含む液
をチタン成分溶液を調製した。透過型電子顕微鏡により
測定された二酸化チタン結晶の粒子径は０．００５〜
０．０１μｍであった。また、このチタン成分溶液を分
析したところ、チタンの８８％が酸化チタン粒子に含ま
れ、残りがチタン錯体に含まれていた。 記号Ｔ２；酸化チタン粒子として日本アエロジル（株）
製の二酸化チタン粉体粒子（粒子径：０．０２μｍ、ア
ナターゼ＋ルチル型）を使用した。チタン錯体として
は、塩化チタン水溶液にＴｉの２倍モルのアセチルアセ
トンを添加したものを使用した。チタンの７５％が酸化
チタン粒子に含まれ、残り２５％がチタン錯体に含まれ
ていた。
【００４８】（３）アルミニウム化合物成分 アルミニウム化合物は、硫酸アルミニウムまたは薬局方
水酸化アルミニウムにキレート剤として２倍モル量のア
セチルアセトンを加えて調製した。
【００４９】（４）ＳｉＯ2 成分 記号Ｃ１；シリカとしては、日産化学（株）製水系シリ
カゾル（平均粒子径０．０１５〜０．０２０μｍ）を使
用し、これをシラン化合物成分と混合したのち、これを
６０℃で３０分間反応させたのち、チタン成分溶液と混
合した。 記号Ｃ２；式（２）で示されるＳｉＯ2 化合物として
は、テトラエチルシリケート（トリエトキシシラン）に
水とエチルアルコール、および少量の塩酸を加え、６５
℃で加水分解重合させたものを使用した。
【００５０】（５）追加金属成分 添加金属成分のうち、Ｎｉ，Ｃｏ，Ａｇは硝酸塩として
添加し、Ｃｕ，Ｐｄ，Ｐｔ、およびＳｎは塩化物として
添加した。また、実施例６，７、および実施例８では金
属塩はあらかじめチタン成分溶液に添加し、紫外線を照
射して光析出させたのちシラン化合物と混合した。
【００５１】塗料組成物の調製 比較例および実施例の各々において使用された塗料組成
物は、表２に示された組成を有するものであった。塗料組成物による塗膜の形成 各塗料組成物を、バーコーターで基材表面に塗布した。
基材としては、実施例１〜７および比較例１、比較例２
においてはガラス板が使用され、実施例８〜１１および
比較例３ではステンレス板（ＳＵＳ３０４）が使用さ
れ、実施例１２〜１４および比較例４ではプライマー処
理したポリカーボネート樹脂板が使用された。塗膜付着
量は乾燥重量で約１２００mg／ｍ2 であった。また、塗
装、焼き付け条件は表２に記載の通りであった。実施例
１３および１４ではＵＶランプを使用し、波長３２０〜
３６０nm、約１mW／cm2 の強度の紫外線を３時間照射し
た。
【００５２】
【表２】
【００５３】各種機能性の評価は、以下の試験法および
評価基準により行った。 （１）皮膜硬さ ＪＩＳ鉛筆引っ掻き試験用鉛筆により塗膜を引っ掻き、
硬さを鉛筆硬度で示した。 （２）親水性、防曇性 接触角測定装置により、水を滴下した場合の水滴の触媒
角を測定し、その結果を下記の基準により５段階に評価
した。 評点 測定値 ５ 接触角 ７°未満 （湯気により曇りを生じない） ４ 〃 ７°以上１４°未満（ 〃 やや曇りを生じる） ３ 〃 １４°以上２９°未満（ 〃 明らかな曇りを生じる） ２ 〃 ２９°以上４５°未満（ 同上 ） １ 〃 ４５°以上 （ 同上 ）
【００５４】（３）油分解性 ステアリン酸をアルコールで希釈し、これを塗膜表面に
塗布して、この塗布面にブラックライトにより紫外線
（０．１mW／cm2 ）を照射し、照射前後の重量差から２
４時間あたりの油分解速度を測定した。 （４）ガス分解性 石英ガラス窓を付けた反応容器に試供試料を入れ、その
中に１ppm のＮＯガスを流し、ブラックライトで紫外線
（０．１６mW／cm2 ）を照射した。出側のガスのＮＯお
よびＮＯ2 濃度をＮＯｘ分析計によって測定し、初期の
ＮＯガス分解速度を求めた。 （５）抗菌性 大腸菌数が約１０5 個の菌液０．２mlを供試板表面上に
滴下し、その上に透明フィルムを密着させ、５００ルッ
クスの蛍光灯を６時間照射したのち、菌液を洗い出し、
培養法によって生菌数を測定し、滅菌率を求めた。
【００５５】
【表３】
【００５６】表３から明らかなように、本発明に係る実
施例１〜１４の機能性塗料組成物およびそれを使用した
機能性塗膜の形成方法によれば、従来得られなかった多
機能でかつ優れた性能を持つ機能性塗料および機能性塗
膜を得ることができた。一方、本発明によらない比較例
１〜４の塗料組成では各種機能性のいずれかで不満足な
ものであった。
【００５７】
【発明の効果】本発明の機能性塗料は、親水性、防曇性
に優れ、しかも付着汚れやＮＯｘなどの汚染物質の分解
性に優れるためにこれらの機能が長期間保持される。ま
た、抗菌やガス分解の用途にも高い能力を持つため、ガ
ラスや建築材料などの外装材の他、室内の空気浄化や、
環境改善など各種用途に適用して実用価値のきわめて高
いものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｂ０１Ｊ 35/02 Ｂ０１Ｊ 35/02 Ｊ

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 （１）一般式（１）： ＲＳｉ（Ｘ）3 （１） （但し、Ｘはアルコキシ基又はハロゲン原子を表し、Ｒ
    は親水性基を表す）により表され、少なくとも１個のＳ
    ｉ−Ｃ結合を有するシラン化合物およびその重合体から
    選ばれた少なくとも１種からなるシラン化合物成分、 （２）酸化チタン粒子およびチタン錯体からなるチタン
    成分、および （３）水および有機溶剤から選ばれた少なくとも１種か
    らなる塗料媒体成分、を含み、 前記シラン化合物成分（１）と、前記チタン成分（２）
    との配合重量比が１：９９〜８０：２０である、ことを
    特徴とする機能性塗料組成物。
  2. 【請求項２】 前記一般式（１）において、Ｒにより表
    される親水性基が、Ｃ−Ｏ，Ｃ＝Ｏ，Ｃ＝Ｃ，Ｃ−Ｎお
    よびＣ＝Ｎから選ばれた少なくとも１種の炭素原子含有
    結合を２個以上有する、請求項１に記載の塗料組成物。
  3. 【請求項３】 前記チタン成分（２）中の酸化チタン粒
    子が、０．００１〜０．２μｍの平均粒子径を有する、
    請求項１に記載の塗料組成物。
  4. 【請求項４】 さらに、 （４）少なくとも１種のアルミ化合物からなるアルミニ
    ウム化合物成分を含み、その配合量が、前記シラン化合
    物成分（１）および前記チタン成分（２）の合計重量に
    対して、０．２〜２０重量％である請求項１に記載の塗
    料組成物。
  5. 【請求項５】 さらに、 （５）一般式（２）： Ｓｉ（Ｘ）4 （２） （但し、Ｘは前記規定に同じ）により表される追加シラ
    ン化合物およびその重合体、並びにシリカ粒子から選ば
    れた少なくとも１種からなるＳｉＯ2 成分を含み、その
    配合量が前記シラン化合物成分（１）および前記チタン
    成分（２）の合計重量に対して、１〜４０重量％であ
    る、請求項１に記載の塗料組成物。
  6. 【請求項６】 さらに、 （６）Ｎｉ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ａｇ，Ｐｄ，ＰｔおよびＳｎ
    から選ばれた金属、およびその化合物から選ばれた少な
    くとも１種からなる追加金属成分を含み、その配合量
    が、前記シラン化合物成分（１）およびチタン成分
    （２）の合計重量に対し、０．１〜５重量％である、請
    求項１に記載の塗料組成物。
  7. 【請求項７】 請求項１〜６のいずれか１項に記載の機
    能性塗料組成物を、ガラス、金属、又はセラミックから
    なる基材の表面に塗布し、この塗布液層に、２００〜９
    ００℃において焼成を施して、これを硬化することを特
    徴とする機能性塗膜の形成方法。
  8. 【請求項８】 請求項１〜６のいずれか１項に記載の機
    能性塗料組成物を、合成樹脂、ガラス、金属、またはセ
    ラミックからなる基材表面に塗布し、この塗布液層に、
    紫外線照射を施してこれを硬化することを特徴とする機
    能性塗膜の形成方法。
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