JPH11323188A

JPH11323188A - 光触媒膜およびその形成方法と光触媒塗料

Info

Publication number: JPH11323188A
Application number: JP10132423A
Authority: JP
Inventors: Yukiya Yamashita; 行也山下; Hiroki Hirata; 寛樹平田
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1998-05-14
Filing date: 1998-05-14
Publication date: 1999-11-26

Abstract

(57)【要約】【課題】光触媒活性（有機物の分解能力）と被膜強
度と透明性がいずれも十分に高い光触媒膜を、光触媒塗
料の塗布と乾燥により（焼成せずに）、有機系基材を含
む各種基材上に形成する。【解決手段】 (a) 平均一次粒子径0.1 μｍ以下の超微
粒子酸化チタンに、その 0.1〜５wt％の量のスメクタイ
トを配合して有機溶媒に分散させた分散液と、(b) シリ
カゾル液の２液を混合した光触媒塗料を使用する。TiO₂
＋SiO₂ (シリカゾルのSiO₂換算固形分) に対するTiO₂の
割合が50wt％まで下げても、高い光触媒活性を得ること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高い光触媒活性と
透明性（可視光透過性）を兼ね備えた光触媒膜を形成で
きる光触媒塗料とそのような光触媒膜の形成方法および
形成された光触媒膜に関する。本発明の光触媒塗料は、
光触媒の含有量が少なくても実用上十分な有機物除去能
を有する光触媒膜を形成できるので、被膜強度の向上を
図ることができる。また、焼成せずに膜形成できるた
め、多様な基材上に光触媒膜を形成することが可能とな
る。

【０００２】

【従来の技術】光を照射すると物質の分解や酸化に対す
る触媒機能を発揮する光触媒は従来より知られており、
中でも光触媒として酸化チタンを用いることがこれまで
にも数多く提案されている（例、特開平６−385 号、同
６−49677 号、および同６−39285 号各公報を参照) 。

【０００３】この酸化チタンの光触媒作用を利用し、室
内や屋外空間の環境浄化、例えば、脱臭、防汚、抗菌、
防かびなどを目的として、有害成分、特に微生物を含む
有機物系の有害成分を除去する試みもなされている。例
えば、ガラス、タイル、金属質建材といった無機系材料
の基材に酸化チタン質の光触媒膜を形成し、基材に付着
または接触した有機物を分解することが広く利用される
ようになってきた。

【０００４】このような光触媒膜には、光触媒活性が
高いという基本的な性質に加えて、被膜強度が高い、
透明性が高いことが求められる。被膜強度が低いと光
触媒膜の耐久性が不十分となり、その効果が持続しな
い。透明性が低いと、基材の美観が損なわれ上、ガラス
のような透明基材には適用できなくなる。

【０００５】に関しては、酸化チタンの光触媒活性を
高めるため、これにカリウム化合物またはカリウム化合
物＋アルミニウムもしくはリン化合物を担持させる (特
開平８−182934号公報) 、或いは酸化リンを担持させる
(特開平９−75748 号公報)ことが知られている。しか
し、このような他の化合物を担持させる方法は、十分な
活性向上につながらない上、簡便な方法でもない。

【０００６】光触媒の活性がなお不十分であるため、上
記公報に記載の光触媒膜は、いずれも酸化チタン質の光
触媒のみからなる光触媒100 ％の膜である。このような
膜は、酸化チタン粒子を焼結させるか、或いはゾル−ゲ
ル法を従って加水分解性チタン化合物の膜を焼成するこ
とにより成膜されるが、いずれの方法でも約500 ℃以上
の高温の焼成が必要であり、成膜コストが高い上、適用
できる基材の種類が限定される。例えば、プラスチック
といった有機材料系の基材には適用できず、ガラスへの
適用も困難となる。また、酸化チタン粒子の焼結により
成膜された光触媒膜は一般に透明性が低い。

【０００７】酸化チタン微粒子をバインダを用いた塗布
法により成膜することにより光触媒膜を形成することも
知られている。バインダを使用すると成膜温度が大幅に
低下するため、プラスチック等の有機系基材にも適用可
能となり、成膜も簡便になる。しかし、触媒活性のない
バインダの量が増えると光触媒膜の活性が低下するの
で、実用上十分な光触媒活性を得るには光触媒の含有量
を80重量％以上と高くする必要がある。そのため、バイ
ンダ量が不足し、被膜強度を十分に高くすることができ
ない。また、この方法で成膜された酸化チタン質の光触
媒膜は白濁化し、透明性が十分に高い膜を形成すること
ができないと従来は考えられてきた (上記特開平９−75
748 号公報の第３欄参照) 。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、光触
媒活性と被膜強度と透明性のいずれもが十分に高い光触
媒膜を、バインダを用いた塗布法により簡便に成膜する
ことである。具体的には、バインダ量を多くしても高い
光触媒活性を保持できる光触媒塗料とこれを用いた光触
媒膜の形成方法および光触媒膜を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するため鋭意研究を積み重ねた結果、平均一次粒
子径0.1 μｍ以下の超微粒子酸化チタン、カチオン交換
性層状粘土鉱物、有機溶媒からなる分散液にシリカゾル
液を混合して得た光触媒塗料を基材に塗布して成膜した
光触媒膜が、従来よりも塗膜中の光触媒含有量を低下さ
せても実用上十分な有機物分解能を有することを見出
し、本発明に至った。

【００１０】本発明により、(a) 平均一次粒子径0.1 μ
ｍ以下の超微粒子酸化チタン、カチオン交換性層状粘土
鉱物、および有機溶媒を含有する分散液と、(b) シリカ
ゾル液、とからなる２液型の光触媒塗料が提供される。

【００１１】好適態様にあっては、(1) 酸化チタンがア
ナターゼ型酸化チタンであり、(2)２液を混合後の酸化
チタンの割合が 0.5〜20wt％であり、(3) 酸化チタンと
シリカゾル中のシリカ換算固形分の合計量に対する酸化
チタンの割合が50〜90wt％であり、(4) カチオン交換性
層状粘土鉱物がスメクタイト族粘土鉱物であり、および
／または(5) カチオン交換性層状粘土鉱物の量が酸化チ
タンに対して0.1 〜５wt％である。

【００１２】本発明によればまた、上記光触媒塗料の分
散液(a) とシリカゾル(b) を混合し、混合液を基材に塗
布し、好ましくは塗布後に塗膜を加熱して乾燥させるこ
とからなる光触媒膜の形成方法と、この方法により形成
された光触媒膜を表面に有する基材も提供される。形成
された光触媒膜は、好ましくは鉛筆硬度が３Ｈ以上であ
り、後述する方法で測定した有機物除去率が85％以上で
ある。基材は、ガラス、プラスチック、金属、木材、タ
イルを含むセラミック、セメント、コンクリート、繊
維、紙および皮革から選ばれた材質のものでよい。

【００１３】本発明により、シリカ質マトリックス中に
平均一次粒子径0.1 μｍ以下の超微粒子酸化チタンとこ
の酸化チタンに対して 0.1〜５wt％のカチオン交換性層
状粘土鉱物とを含有する膜からなり、鉛筆硬度が３Ｈ以
上、ヘイズが１以下であることを特徴とする透明な光触
媒膜を形成することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の光触媒塗料は、(a) 光触
媒である酸化チタンを含有する分散液(a) と、バインダ
のシリカゾル(b) との２液型の塗料であり、使用前にこ
れら２液を混合して塗布に用いる。酸化チタン分散液
(a) は、光触媒の酸化チタン以外に、カチオン交換性層
状粘土鉱物を有機溶媒中に含有する。

【００１５】酸化チタンとしては平均一次粒子径が0.1
μｍ以下の超微粒子酸化チタンを使用する。平均一次粒
子径が0.1 μｍより大きい酸化チタンでは、従来技術で
指摘されているように膜が白濁化し、膜の透明性が著し
く低下する。酸化チタンの平均一次粒子径は、好ましく
は0.01〜0.1 μｍであり、より好ましくは0.01〜0.05μ
ｍである。

【００１６】この超微粒子酸化チタンの製造方法は特に
制限されない。超微粒子酸化チタンは、四塩化チタンガ
スの熱酸化分解による気相法で製造されたものが市販さ
れており (例、日本アエロジル社製P-25) 、これをその
まま利用することができる。しかし、液相法である硫酸
法でも、上記の平均一次粒子径を持つ超微粒子酸化チタ
ンの製造が可能であり、液相法で製造された超微粒子酸
化チタンを使用することもできる。酸化チタンは、顔料
として使用する場合にはその光触媒活性を低下させるよ
うに、粒子表面にアルミナまたは酸化ケイ素を被覆する
表面処理が行われてから出荷されているが、本発明では
光触媒として使用するため、酸化チタンのこのような表
面処理は必要ない。

【００１７】工業的に使用される酸化チタンにはアナタ
ーゼ型とルチル型の２種類の結晶形のものがあるが、ア
ナターゼ型の方が光触媒活性が高いため好ましい。酸化
チタンは、平均一次粒子径が上記のように微細であれ
ば、本発明の塗料により成膜することで十分に高活性の
光触媒膜を成膜できるので、光触媒活性を高めるために
他の元素をドープする必要はない。しかし、光触媒活性
の向上のために１種もしくは２種以上の元素をドープし
た超微粒子酸化チタンを使用してもよい。このようなド
ープ元素としては、上記のようにカリウム、リン、カリ
ウム＋アルミニウムまたはリンなどが知られている。ま
た、ケイ素や鉄もドープ元素として使用できる。

【００１８】カチオン交換性層状粘土鉱物には、スメク
タイト族、バーミキュライト族などがあり、いずれも使
用できるが、スメクタイト族粘土鉱物の使用が好まし
い。スメクタイト族粘土鉱物は、天然のスメクタイト
(例、モンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイ
ト、サポナイト等) と合成スメクタイトのいずれも使用
できる。不純物の混入を考えると合成スメクタイトの方
が好ましいであろう。

【００１９】光触媒膜中にカチオン交換性層状粘土鉱物
が存在すると、膜の光触媒活性の著しい向上に加え、膜
の透明性も大きく向上し、さらに被膜強度も高くなるこ
とが判明した。触媒活性の向上は、この層状粘土鉱物が
有機物を吸着することができ、有機物の捕獲と保持能力
が高まることが関与している他、この層状粘土鉱物が有
する水酸基が何らかの形で活性向上に寄与していると考
えられる。また、透明性の向上は、この層状粘土鉱物の
添加により超微粒子酸化チタンの分散性がよくなるため
ではないかと考えられる。被膜強度の向上には、上記の
分散性の向上に加え、層状粘土鉱物中の水酸基も寄与す
ると考えられる。

【００２０】有機溶媒は、本発明の２液型塗料の他方の
液であるシリカゾルの溶媒と混和性のものを使用するこ
とが好ましい。シリカゾルの溶媒は一般に水またはアル
コールであるので、水混和性またはアルコール混和性の
有機溶媒が好ましい。好ましい有機溶媒の例は、メタノ
ール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール等の
アルコール類；アセトン、メチルエチルケトン、メチル
イソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類；ト
ルエン、キシレン、ヘキサン、シクロヘキサン等の炭化
水素類等が挙げられる。特に好ましい溶媒は、アルコー
ル類とケトン類であり、中でもアルコール類が最も好ま
しい。アルコール溶媒には、アルカノールの他に、メト
キシエタノール、メトキシプロパノールといったアルコ
キシアルカノール類も含まれる。溶媒は１種もしくは２
種以上を使用することができる。

【００２１】本発明の光触媒塗料におけるバインダとし
ては、無機バインダであるシリカゾルを使用する。シリ
カゾルは、塗布し乾燥させると、シリカ質の硬質被膜を
形成する。被膜を形成するバインダとしてシリカゾルを
使用し、さらに膜中にカチオン交換性層状粘土鉱物が存
在することで、高活性と高い被膜強度の両立が可能とな
る。

【００２２】シリカゾルを超微粒子酸化チタンの分散液
と混合して保存すると、保存中にゲル化する傾向あるた
め、シリカゾルは別に保存する必要がある。そのため、
本発明の光触媒塗料は２液型とし、使用前にシリカゾル
を超微粒子酸化チタン分散液と混合する。

【００２３】シリカゾルは、ケイ酸ナトリウムの水溶液
をカチオン交換樹脂で処理してNa⁺イオンをＨ⁺イオン
に交換することにより得たもの (例、コロイダルシリカ
として市販されているような) でも、透明被膜を形成で
きれば使用できる。この場合、シリカゾルの溶媒は通常
は水である。市販のコロイダルシリカをシリカゾルとし
て使用することもできる。

【００２４】好ましいシリカゾルは、加水分解性ケイ素
化合物の加水分解により得たものである。加水分解性ケ
イ素化合物は、一般にアルコキシ基またはハロゲンがケ
イ素に結合した化合物である。その代表例はエチルシリ
ケート (＝テトラエトキシシラン) 等のテトラアルコキ
シシランであるが、他の化合物も使用できる。シリカゾ
ルは、この加水分解性ケイ素化合物を適当な溶媒 (代表
的にはアルコール類)に溶解し、少量の水と必要であれ
ば加水分解触媒として酸を添加して、加熱または無加熱
で加水分解させることにより調製することができる。な
お、シリカゾルの変わりに、アルコキシシランの部分加
水分解物（有機基が一部残留している加水分解物）の溶
液を使用することもできる。

【００２５】シリカゾルは、酸化チタンとシリカゾルの
中のシリカ換算固形分の合計量に対する酸化チタンの割
合が50〜90wt％となる (換言すると、この合計量に対す
るシリカゾルの割合がシリカ換算で10〜50wt％) ように
使用することが好ましい。酸化チタンが50wt％未満では
触媒活性が低くなり、90wt％を越えると被膜強度が低下
する。酸化チタンのより好ましい割合は60〜80wt％であ
る。

【００２６】従来は、十分な光触媒活性を得るには、酸
化チタンの割合をバインダとの合計量の80wt％以上とす
る必要があり、そのため被膜強度の低下が避けられなか
った。また、このようにバインダ量を少なくしても、光
触媒活性は十分に高くならなかった。本発明では、スメ
クタイト等のカチオン交換性層状粘土鉱物を少量添加す
ることで、光触媒活性が大きく向上するため、酸化チタ
ンの割合を上記合計量に対して50wt％まで低下させても
十分な光触媒活性を確保することができる。そのため、
光触媒膜に被膜強度を非常に高くすることができ、この
ようにバインダ量を増やしても従来より高い光触媒活性
を確保することができる。また、このカチオン交換性層
状粘土鉱物は被膜強度の向上効果もあるため、酸化チタ
ンの配合量が80〜90wt％という、従来は十分な被膜強度
が得られなかったバインダの配合割合が比較的少ない場
合でも、十分な被膜強度を確保することができる。この
ように酸化チタンの配合量が高いと、光触媒活性はさら
に向上する。

【００２７】カチオン交換性層状粘土鉱物は、酸化チタ
ンに対して 0.1〜５wt％の範囲内の量で添加することが
好ましい。この添加量が0.1 wt％未満では、分散性およ
び触媒活性向上に効果がなく、５wt％を越えるとその効
果の向上が認められず、かえって膜の各性能は低下する
ようになる。この鉱物のより好ましい添加量は 0.5〜５
wt％である。

【００２８】本発明に係る光触媒塗料は、上記の必須成
分に加えて、少量であれば任意に添加剤を添加すること
もできる。このような添加剤としては、カップリング剤
(例、チタネートもしくはアルミニウム系カップリング
剤) 、β−ジケトン (例、アセチルアセトン、ジピバロ
イルメタン) などがある。これらは酸化チタン分散液と
シリカゾルのいずれか一方または両方に加えることがで
きる。

【００２９】本発明の塗料から光触媒膜を形成するに
は、まずカチオン交換性層状粘土鉱物を含有する酸化チ
タン分散液とシリカゾルを十分に混合して、塗布液 (即
ち、光触媒塗料) を調製する。この時のシリカゾルの混
合割合は、混合後の酸化チタンの含有量が上記の範囲内
となるようにする。混合により得られた光触媒塗料中の
酸化チタンの含有量は 0.5〜20wt％の範囲内とすること
が好ましいので、必要であれば溶媒量を調整する。この
含有量が0.5 wt％未満では塗膜が薄くなりすぎ、十分な
光触媒活性を有する光触媒膜を形成するには塗布を反復
する必要が出てくる。この含有量が20wt％を超えると、
酸化チタンの分散性が低下し、塗膜のヘイズが低下す
る。

【００３０】この塗布液を基材に塗布する。塗布法は、
浸漬、噴霧、スピンコーティング、ロール塗布、ドクタ
ーブレードを始めとする任意の慣用の方法でよく、基材
の種類や形態により適当に選択すればよい。

【００３１】本発明によれば、乾燥だけで成膜でき、基
材には焼成に耐えるような高度の耐熱性は要求されない
ので、無機系の基材に加え、有機系の基材も使用でき
る。基材の材質は、例えば、ガラス、プラスチック、金
属、木材、タイルを含むセラミック、セメント、コンク
リート、繊維、紙および皮革から選ぶことができる。

【００３２】なお、基材がプラスチックである場合に
は、塗料に用いる有機溶媒は基材を侵食ないし溶解しな
いものを選択する必要がある。その意味でも、アルコー
ル類を溶媒とすることが好ましい。また、基材がプラス
チック、繊維、紙のように有機物である場合には、光触
媒膜がこの有機基材に対しても分解作用を及ぼし、基材
を劣化させることがある。これを防止するには、例え
ば、本発明の２液型塗料のシリカゾル液だけをまず有機
基材に塗布して、下地としてシリカ被膜を形成し、その
上に本発明の２液型塗料を塗布すればよい。下地のシリ
カ被膜は無機質であるので、光触媒膜から有機基材を保
護することができる。

【００３３】塗布後、塗膜を乾燥させると、基材の表面
に光触媒膜が形成される。この乾燥は、常温乾燥するこ
とも可能であるが、乾燥を促進するため、加熱乾燥する
方が好ましい。乾燥温度は、基材の耐熱性が許容できれ
ば、 100〜170 ℃の範囲が好ましいが、フィルムやプラ
スチックの場合で、この温度が許容できなければ、それ
より低温でもよい。形成された光触媒膜の膜厚は特に制
限されないが、通常は0.1〜１μｍ程度が好ましい。

【００３４】この光触媒膜は光、特に紫外線を含む光が
照射されると、触媒作用を発揮し、光触媒膜に接触した
有機物を分解することができる。基材が透明であれば、
光照射は基材の裏側 (光触媒膜が形成されていない側)
から行うこともできる。従って、例えば、窓ガラスの室
内側の表面に光触媒膜を形成しておくと、昼間は太陽光
により、夜間は室内の照明光により、光触媒作用が発揮
され、室内の有害な有機物 (例、建材から発生するアル
デヒド類、タバコのヤニ、調理で発生する油分、細菌や
カビなどの微生物) を分解することができる。また、酸
化可能な無機物を酸化により無害化することもできる
（例、ＮＯ_xやＳＯ_xの酸化）。

【００３５】本発明に係る光触媒塗料から形成された光
触媒膜は、好ましくは鉛筆硬度が３Ｈ以上の被膜強度を
有するので、疵がつきにくく、透明性や光触媒活性の低
下が起こりにくい。また、この光触媒膜は好ましくは85
％以上の有機物除去率を示す。本発明における有機物除
去率は、後述する実施例に示す方法で測定した場合の値
を意味する。

【００３６】本発明の光触媒膜の形成に適した基材の具
体例としては、車両用および道路用ミラー、車両用ガラ
ス、車両用照明灯とそのカバー、レンズ、照明用蛍光灯
とそのカバー、板ガラス（窓ガラス、家具用ガラス、額
用ガラス、温室用ガラス等を含む）、トンネル用内装材
および照明灯とそのカバー、プラスチックフィルムおよ
びシート、プラスチック成形体、各種建材／内装材およ
び建物付属物（金属製、セラミック製、コンクリート
製、セメント製、木製、天然石その他の天然もしくは合
成鉱物製または樹脂製の建材、ならびにタイル、ガラス
ブロック、床材、天井材、壁紙、ドア、障子、襖、網
戸、スダレ、畳、ブラインド、日除けまたは雨除けシー
ト、波板等を含む）、食器、換気扇、眼鏡、鏡、天然お
よび合成繊維および布帛、紙、皮製品、ブラウン管、カ
バーガラス、ゴーグル、ヘルメットシールド、標識、看
板、金属板、家電製品のハウジング、焼結金属フィルタ
ー、ガードレール、ビニールハウス、調理レンジとその
フード、流し台、衛生器具（洗面台、トイレ、配管
等）、浴槽、家具（食器棚等の戸棚、テーブル、机
等）、屋外照明用固定材、室内もしくは屋外の展示物
（例、彫刻）と表示物（例、案内板）、屋外用家具と遊
具（例、ベンチ、すべり台）、屋外固定構造物（例、墓
石、電柱）等が例示される。但し、基材はこれに限定さ
れるものではない。これらの基材は、製品化する前の素
材の状態、または製品化した後、のいずれにおいても本
発明の光触媒膜を形成することができる。

【００３７】例えば、トンネルでは、トンネル用の照明
灯とそのカバー、トンネル内装用のタイルや金属板の表
面に本発明の光触媒膜を形成することにより、排ガス中
の有機成分に加えてＮＯ_xやＳＯ_xも分解することがで
きるので、トンネル内の空気の浄化に役立つ。その他の
基材もその周囲の有機物を分解することができ、環境の
浄化に加えて、基材の抗菌・防黴にも効果がある。

【００３８】

【実施例】気相法で製造された超微粒子アナターゼ型酸
化チタンからなる光触媒粉末 (日本アエロジル社製P-2
5、平均一次粒子径20 nm) 10 ｇに対して、表１に記載
したような種類および配合量で有機溶媒とカチオン交換
性層状粘土鉱物 (合成スメクタイト) を添加し、ジルコ
ニアビーズ100 ｇを入れたペイントシェーカーで16時間
混合して粉末を分散させ、酸化チタン分散液を得た。

【００３９】この酸化チタン分散液に10wt％シリカゾル
液を、そのSiO₂換算量が表１に示すTiO₂／SiO₂比になる
ように添加・混合して光触媒塗料を得た。このシリカゾ
ル液はエチルシリケートの加水分解により調製したもの
であり、溶媒はエタノールであった。得られた光触媒塗
料の酸化チタン含有量は５〜17wt％の範囲内であった。
この光触媒塗料をスピンコーターでガラス基板に塗布
し、150 ℃で１時間乾燥させ、ガラス基板の片面に膜厚
0.5μｍの光触媒膜を形成した。

【００４０】この光触媒膜のヘイズ (スガ試験機製ヘイ
ズコンピューター HGM-3D)、鉛筆硬度および光触媒活性
を測定し、表１に測定結果を併記した。光触媒活性は、
光触媒膜を有するガラス板 (10×10 cm)を１リットルの
パイレックス製容器の中に塗布面を上にして入れ、容器
を密閉した後、アセトアルデヒドを所定量 (350 ppm)導
入し、この容器の上10 cm の距離に設置した紫外線ラン
プ (1.2 mW/cm²) で２時間光照射した後のアセトアルデ
ヒド濃度をガステック検知管で測定し、次式によりアセ
トアルデヒドの除去率を算出することにより評価した。

【００４１】除去率(%) ＝[(初期濃度−光照射後の濃
度) ／初期濃度] ×１００

【００４２】

【表１】

【００４３】表１からわかるように、本発明によれば、
バインダであるシリカゾルの割合を酸化チタンとの合計
量に対して50wt％まで増やしても (換言すると、光触媒
粉末の含有量を50wt％まで低減させても) 、有機物除去
率が85％以上という、実用上十分に高い光触媒活性を有
する光触媒膜を形成することができた。また、この光触
媒膜はヘイズが１以下と透明性が高く、また鉛筆硬度が
３Ｈ以上と被膜強度も十分であった。

【００４４】これに対し、カチオン交換性層状粘土鉱物
を添加しないか、その量が酸化チタンの0.1 wt％より少
ない比較例１および３では、ヘイズが12以上と透明性が
著しく低下し、TiO₂／SiO₂比が同じである対応する実施
例と比べると、鉛筆硬度と有機物除去率も大きく低下し
た。この場合、シリカとの合計量に対する酸化チタンの
割合が80％以下と低い比較例１では、バインダが多いた
め鉛筆硬度は高いものの、有機物除去率は50％以下にな
り、光触媒活性が全く不十分となる。一方、酸化チタン
の割合が90％と高い比較例３では、鉛筆硬度がＨと低
く、疵がつき易くなる上、酸化チタンの割合が非常に高
いにもかかわらず有機物除去率は70％とさほど高くな
い。一方、カチオン交換性層状粘土鉱物の添加量が多す
ぎる比較例２では、実施例に比べて、ヘイズ、光触媒活
性、有機物除去率がいずれもやや低下した。

【００４５】次に、各種基剤の対する本発明の光触媒塗
料の有効性を実証するため、実施例１の光触媒塗料を使
用し、塗布法と基材を表２に示すように変更して、基材
表面に光触媒膜を形成した。塗布後の塗膜の乾燥は、80
℃×１時間の加熱で行った。基材は眼鏡レンズと蛍光灯
ランプを除いて、約10×10 cm に切り出したものであ
る。こうして光触媒膜を形成した基材の光触媒活性を前
述した有機物除去率により評価した。試験結果を表２に
膜厚と一緒に示す。

【００４６】

【表２】

【００４７】表２からわかるように、基材や塗布法が異
なっても、光触媒膜の光触媒活性は実施例１と実質的に
同じであった。従って、本発明により、各種の基材に対
して、その基材の形状や材質に適した塗布法により、光
触媒活性の高い光触媒膜を形成できることがわかる。

【００４８】なお、この試験では、成膜後すぐに試験に
付したため、光触媒膜による基材の劣化は無視できるの
で、基材が有機質 (ＰＥＴフィルム、換気扇、コピー用
紙、および木綿布) である場合についても、下地の保護
層の形成は省略した。しかし、有機質基材の場合は、光
触媒膜が次第に基材を劣化させるため、前述したように
保護層 (例、シリカ層) を下地に形成することが好まし
い。

【００４９】

【発明の効果】本発明により、光触媒活性、透明性およ
び被膜強度のいずれもが高い光触媒膜を、塗料の塗布と
乾燥という簡便な方法で基材上に形成することができ
る。従って、有機物の除去能力が高く、しかも疵がつき
にくく、活性と透明性を長期間にわたって持続できる耐
久性に優れた光触媒膜の形成を従来より簡便かつ低コス
トで成膜することが可能となる。さらに、焼成せずに高
活性の光触媒膜を形成できるため、プラスチック、フィ
ルム、木材、紙といった有機系の基材にも光触媒膜を適
用することが可能となり、光触媒膜の適用範囲が広が
る。例えば、室内の壁や天井等の内装材料はほとんどが
このような有機系の材料であり、このような基材に十分
な活性を持つ光触媒膜を形成することが可能となり、光
触媒膜の用途を拡大することができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】 (a) 平均一次粒子径0.1 μｍ以下の超微
粒子酸化チタン、カチオン交換性層状粘土鉱物、および
有機溶媒を含有する分散液と、(b) シリカゾル液、とか
らなる２液型の光触媒塗料。
【請求項２】酸化チタンがアナターゼ型酸化チタンで
ある、請求項１記載の光触媒塗料。
【請求項３】２液を混合後の酸化チタンの割合が 0.5
〜20wt％である、請求項１または２記載の光触媒塗料。
【請求項４】酸化チタンとシリカゾル中のシリカ換算
固形分との合計量に対する酸化チタンの割合が50〜90wt
％となる割合で２液を混合する、請求項１ないし３のい
ずれか１項に記載の光触媒塗料。
【請求項５】カチオン交換性層状粘土鉱物がスメクタ
イト族粘土鉱物である、請求項１ないし４のいずれか１
項に記載の光触媒塗料。
【請求項６】カチオン交換性層状粘土鉱物の量が酸化
チタンに対して0.1〜５wt％である、請求項１ないし５
のいずれか１項に記載の光触媒塗料。
【請求項７】請求項１ないし６のいずれか１項に記載
の光触媒塗料の分散液(a) とシリカゾル(b) とを混合
し、混合液を基材に塗布し、塗膜を乾燥させることから
なる、光触媒膜の形成方法。
【請求項８】加熱して乾燥させる請求項７記載の光触
媒膜の形成方法。
【請求項９】請求項７または８に記載の方法により形
成された光触媒膜を表面に有する基材。
【請求項１０】該光触媒膜の鉛筆硬度が３Ｈ以上であ
る請求項９記載の光触媒膜を有する基材。
【請求項１１】基材がガラス、プラスチック、金属、
木材、タイルを含むセラミック、セメント、コンクリー
ト、繊維、紙、および皮革よりなる群から選ばれた材質
のものである、請求項９または10記載の光触媒膜を有す
る基材。
【請求項１２】基材が車両用および道路用ミラー、車
両用ガラス、車両用照明灯とそのカバー、レンズ、照明
用蛍光灯とそのカバー、板ガラス、トンネル用内装材お
よび照明灯とそのカバー、プラスチックフィルムおよび
シート、プラスチック成形体、各種建材／内装材および
建物付属物、食器、換気扇、眼鏡、鏡、天然および合成
繊維および布帛、皮製品、紙、ブラウン管、カバーガラ
ス、ゴーグル、マスクシールド、標識、看板、金属板、
家電製品のハウジング、焼結金属フィルター、ガードレ
ール、ビニールハウス、調理レンジとそのフード、流し
台、衛生器具、浴槽、家具、屋外照明用固定材、室内も
しくは屋外展示物と表示物、屋外用家具と遊具、屋外固
定構造物よりなる群から選ばれる、請求項11記載の光触
媒膜を有する基材。
【請求項１３】シリカ質マトリックス中に平均一次粒
子径0.1 μｍ以下の超微粒子酸化チタンとこの酸化チタ
ンに対して 0.1〜５wt％（または0.1 wt％以上) のカチ
オン交換性層状粘土鉱物とを含有する膜からなり、鉛筆
硬度が３Ｈ以上、ヘイズが１以下であることを特徴とす
る透明な光触媒膜。