JPWO2019004050A1

JPWO2019004050A1 - 光触媒塗布液、光触媒構造体及びその製造方法

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Publication number: JPWO2019004050A1
Application number: JP2019526845A
Authority: JP
Inventors: 大哉小林; 光広柳田
Original assignee: Nippon Soda Co Ltd
Current assignee: Nippon Soda Co Ltd
Priority date: 2017-06-29
Filing date: 2018-06-21
Publication date: 2020-04-23
Anticipated expiration: 2038-06-21
Also published as: JP6850348B2; WO2019004050A1; PH12019550298A1

Abstract

本発明の課題は、強度に優れ、かつ十分な光触媒活性を発揮する光触媒層を容易に形成するための光触媒塗布液及びその製造方法、並びに強度に優れ、かつ十分な光触媒活性を発揮する光触媒層を有する光触媒構造体及びその製造方法を提供することにある。式（１）：Ｓｉ（ＯＲ）４（式中、Ｒは炭素数１〜４のアルキル基を表し、４個のＲは同じであっても異なっていてもよい。）で示される加水分解性シラン化合物と、炭素数１〜４の１価アルコールと、酸と、水と、光触媒材料微粒子とを混合し、前記加水分解性シラン化合物の含有量がＳｉＯ２換算で５質量％以下であり、前記加水分解性シラン化合物の加水分解性基と前記水とのモル比（水／加水分解性基）が８以上であり、前記炭素数１〜４の１価アルコールの含有量が２０〜５０質量％である混合物を調製する工程、及び、前記混合物中の加水分解性シラン化合物に前記酸を触媒として用いて加水分解又は加水分解縮合を行う工程を含む、光触媒塗布液の製造方法。

Description

本発明は、光触媒塗布液及びその製造方法並びに光触媒構造体及びその製造方法に関する。

光触媒は、各種材料の表面に担持させることにより、建築物の外装材や水回り製品において汚れを落ち易くしたり、親水性によってガラス製品等の曇りを防止したりするために利用されている。
セラミックス等の耐熱性材料を基材として、その表面に光触媒層を担持させる場合には、該材料の製造工程に組み入れた形で、５００℃前後の高温での焼成によって光触媒を担持させることが多い。しかしそのためには、光触媒層形成のために焼成工程を設ける必要があった。また焼成温度が低く、あるいは焼成時間が短いと、光触媒被膜の強度が劣ることがあった。
特許文献１には、光触媒性酸化チタン粒子の水分散液に加水分解性ケイ素化合物を添加し反応させ、この液を基材に塗布し、１００℃で乾燥させ塗膜とすることが記載されている。
特定の光触媒材料に関しては、アルコキシシラン加水分解物を併用するのが好ましいことが示されている。例えば、特許文献２には、シリカで被覆された光触媒性二酸化チタンとテトラアルコキシシランの酸部分加水分解物とを特定比率で含有するコーティング材組成物が有機基材用に適することが記載されている。
特許文献３には、テトラアルコキシシランとアナターゼ型酸化チタンゾルとの混合物を基材に塗布し、加熱により加水分解及び脱水縮重合させるコーティング方法が記載されている。
特許文献４には、４官能加水分解性オルガノシランを、水の加水分解性基に対するモル比を１未満として、酸性触媒存在下で加水分解して得られたシリコーンレジンを主要成分とし、さらにフィラーを含有する塗料を基材に塗装し、２５０℃で焼成して得られた塗装品が記載されており、酸性触媒としては酸化チタンゾル等のフィラーを兼用してもよいことが記載されている。
特許文献５には、４官能加水分解性オルガノシランを塩酸で加水分解した後、酸化チタン含有量が製膜後の全固形分に対し３０〜７０重量％となるように硝酸解膠酸化チタン水ゾルと混合して得られた塗料を基材に塗装し、１２０℃以上で焼成して得られた塗装品が記載されている。

特開平０８−１６４３３４号公報特開２００２−１２１４８１号公報特開平０９−２３０１１８号公報特開２０００−１１９５９６号公報特開２０００−２１２５１０号公報

本発明は、強度に優れ、かつ十分な光触媒活性を発揮する光触媒層を容易に形成するための光触媒塗布液及びその製造方法、並びに強度に優れ、かつ十分な光触媒活性を発揮する光触媒層を有する光触媒構造体及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、光触媒及び特定量のアルコールの存在下でテトラアルコキシシランを酸触媒により加水分解したものを含む光触媒塗布液を基材上に塗布することにより、上記課題を解決した光触媒担持構造体が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、以下に示す事項により特定されるものである。
（１）光触媒塗布液の製造方法であって、式（１）
Ｓｉ（ＯＲ）_４（１）
（式中、Ｒは炭素数１〜４のアルキル基を表し、４個のＲは同じであっても異なっていてもよい。）で示される加水分解性シラン化合物と、炭素数１〜４の１価アルコールと、酸と、水と、光触媒材料微粒子とを混合し、
前記加水分解性シラン化合物の含有量がＳｉＯ_２換算で５質量％以下であり、前記加水分解性シラン化合物の加水分解性基と前記水とのモル比（水／加水分解性基）が８以上であり、前記炭素数１〜４の１価アルコールの含有量が２０〜５０質量％である混合物を調製する工程、及び、
前記混合物中の加水分解性シラン化合物に前記酸を触媒として用いて加水分解又は加水分解縮合を行う工程
を含む、光触媒塗布液の製造方法。
（２）加水分解が６０℃以下で行われる、上記（１）に記載の光触媒塗布液の製造方法。
（３）加水分解性シラン化合物のＳｉＯ_２換算質量と光触媒材料微粒子との質量比が、１：５〜１０：１である、上記（１）又は（２）に記載の光触媒塗布液の製造方法。
（４）光触媒材料微粒子が、結晶性二酸化チタン微粒子を含むものである、上記（１）〜（３）のいずれかに記載の光触媒塗布液の製造方法。
（５）上記（１）〜（４）のいずれかに記載の方法により製造される光触媒塗布液。
（６）基材の表面に上記（５）に記載の光触媒塗布液を塗布し光触媒層を形成する工程を含む、光触媒構造体の製造方法。
（７）基材の表面に光触媒塗布液を塗布する前に、前記基材を予熱することを特徴とする、上記（６）に記載の光触媒構造体の製造方法。
（８）光触媒塗布液の塗布後に加熱することを特徴とする、上記（６）又は（７）に記載の光触媒構造体の製造方法。
（９）光触媒層の膜厚が０．１〜５μｍである、上記（６）〜（８）のいずれかに記載の光触媒構造体の製造方法。
（１０）基材が、金属、ガラス、セラミックス、石、コンクリート、セメント又はこれらの２種以上からなる複合材料のいずれかである、上記（６）〜（９）のいずれかに記載の光触媒構造体の製造方法。
（１１）上記（６）〜（１０）のいずれかに記載の方法により製造される光触媒構造体。

本発明の光触媒塗布液は、強度に優れ、十分な光触媒活性を発揮する光触媒層を形成することができる。また、本発明の光触媒塗布液は、保存安定性に優れる。本発明の光触媒塗布液の製造方法によると、強度に優れ、十分な光触媒活性を発揮する光触媒層を形成できる光触媒塗布液を製造することができ、本発明の光触媒塗布液の製造方法により製造された光触媒塗布液は保存安定性に優れる。本発明の光触媒構造体は、強度に優れ、十分な光触媒活性を発揮する光触媒層を有する。本発明の光触媒構造体の製造方法によると、強度に優れ、十分な光触媒活性を発揮する光触媒層を有する光触媒構造体を製造できる。

本発明の光触媒塗布液の製造方法は、式（１）
Ｓｉ（ＯＲ）_４（１）
（式中、Ｒは炭素数１〜４のアルキル基を表し、４個のＲは同じであっても異なっていてもよい。）で示される加水分解性シラン化合物と、炭素数１〜４の１価アルコールと、酸と、水と、光触媒材料微粒子とを混合し、該混合物中で、前記加水分解性シラン化合物の含有量がＳｉＯ_２換算で５質量％以下であり、前記加水分解性シラン化合物の加水分解性基と光触媒塗布液中における前記水とのモル比（水／加水分解性基）が８以上であり、前記炭素数１〜４の１価アルコールの含有量が２０〜５０質量％である混合物を調製する工程、及び、前記混合物中の加水分解性シラン化合物に前記酸を触媒として用いて加水分解又は加水分解縮合を行う工程を含むことを特徴とする。
また、本発明の光触媒塗布液は、式（１）
Ｓｉ（ＯＲ）_４（１）
（式中、Ｒは炭素数１〜４のアルキル基を表し、４個のＲは同じであっても異なっていてもよい。）で示される加水分解性シラン化合物と、炭素数１〜４の１価アルコールと、酸と、水と、光触媒材料微粒子とを混合し、前記加水分解性シラン化合物の含有量がＳｉＯ_２換算で５質量％以下であり、前記加水分解性シラン化合物の加水分解性基と前記水とのモル比（水／加水分解性基）が８以上であり、前記炭素数１〜４の１価アルコールの含有量が２０〜５０質量％である混合物を調製し、この混合物に、前記酸を触媒として用いて加水分解又は加水分解縮合を行って得られる、光触媒塗布液である。ここで、ＳｉＯ_２換算の含有量とは、加水分解性シラン化合物中のＳｉが全てＳｉＯ_２に転化したときの含有量をいう。

式（１）で表される加水分解性シラン化合物としては、いずれか少なくとも１種が含有されていればよく、２種以上の混合物であってもよい。
式（１）で表される加水分解性シラン化合物としては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラ−ｎ−プロポキシシラン、テトライソプロポキシシラン等が挙げられる。特に加水分解後の塗布液の有害性が低い点で、テトラエトキシシランが好ましい。

本発明の光触媒塗布液の製造における加水分解開始時には、前記混合物における加水分解性シラン化合物の含有量は前記混合物全量に対してＳｉＯ_２換算で５質量％以下であり、４質量％以下であることがより好ましい。下限値は成膜できるかぎり特に限定されないが、１質量％以上が好ましく、２質量％以上であることがより好ましい。また、前記混合物における加水分解性シラン化合物の含有量は前記混合物全量に対してＳｉＯ_２換算で１〜５質量％が好ましく、２〜４質量％がより好ましい。
また、本発明の光触媒塗布液の製造における加水分解開始時には、前記混合物における加水分解性シラン化合物の加水分解性基と水とのモル比（水／加水分解性基）は８以上であり、１０以上であることが好ましい。該モル比の上限は特に限定されないが、２０以下であることが好ましく、１６以下であることがより好ましい。また、前記モル比は、８〜２０が好ましく、１０〜１６がより好ましい。
上記モル比の範囲で加水分解性シラン化合物を加水分解した場合、条件によっては加水分解に引き続く縮合が進みすぎ、粘度が上昇するなどして、塗布液が不安定になったり塗布に支障を来したりすることがある。従来技術ではこれを防ぐため、加水分解性シラン化合物の部分加水分解物を用いることが多かった。
しかし本発明においては、光触媒材料微粒子の存在下で加水分解が実施されるため、縮合が抑制され、長時間に亘って安定な塗布液が得られる。

本発明の光触媒塗布液の製造における加水分解開始時には、前記混合物において炭素数１〜４の１価アルコールが、前記混合物全量に対して２０〜５０質量％存在する必要がある。
前記１価アルコールとしては、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、ｎ−ブタノール、ｓｅｃ−ブタノール、ｔｅｒｔ−ブタノール、またこれらから選ばれる２種以上の混合物等が挙げられる。特に有害性の低い点から、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、又はこれらから選ばれる２種以上の混合物が好ましい。
１価アルコールの量を２０質量％より少なくした場合、加水分解性シラン化合物をその他の成分と混合しても、２相に分離し、加水分解が容易でないため安定な光触媒塗布液を得ることは困難である。１価アルコールの量が２０質量％以上あれば、強く撹拌することにより加水分解は進行する。また１価アルコールの量を５０質量％より多くした場合、加水分解性シラン化合物の添加後に固形分の凝集が起き、均一かつ安定な光触媒塗布液は得られない。前記混合物における炭素数１〜４の１価アルコールの含有量は、３０〜５０質量％が好ましく、４０〜５０質量％がより好ましい。特に、炭素数１〜４の１価アルコールが４０〜５０質量％存在すれば、弱い撹拌でも加水分解が進行し、製造が容易である。
なお、本発明のアルコール濃度範囲であれば危険物に該当せず消防上も安全である。
本発明における混合物を調製するための水は、その添加方法は特に限定されないが、後述する酸性水溶液又は光触媒材料水分散液中の水として混合されることが好ましい。これに加えて、加水分解性シラン化合物の含有量、加水分解性シラン化合物の加水分解性基と水の全添加量とのモル比、及び必要であれば光触媒材料の量（加水分解性シラン化合物との比率）を調整するため、さらに水を適宜添加してもよい。この場合には、予め前記１価アルコールを、必要量の水と混合し、アルコール水溶液として混合することもできる。

式（１）で表される加水分解性シラン化合物は、水が存在すると加水分解し、さらにこの加水分解物が脱水して縮合物に変化する。一般には、この加水分解を促進するために、加熱、または酸、アルカリ等の触媒が使用される。本発明においては、加水分解触媒として酸を用いる。
もし加水分解触媒としてアルカリを用いると、加水分解後さらに縮合が進行しやすく、それによって塗布液の粘度が上昇し、あるいはゲル化しやすいため、塗布液は長期の保存に耐えず不安定となり、塗布に際しても扱いが困難で、特にスプレーによる塗布は困難となる。酸を用いることでこれらの問題が回避される。
酸としては、塩酸、硝酸、硫酸等の可溶性無機酸、酢酸等の有機酸、あるいは酸性シリカゾル等の液中に分散可能な固体微粒子が使用可能であるが、塗膜形成後に速やかに揮発し、強度や光触媒活性に影響を与えない点から、塩酸または硝酸が好ましい。
前記加水分解性シラン化合物の加水分解に用いる酸の量は、加水分解性シラン化合物のモル数に対する酸の当量数の比で０．０００１〜０．０１の範囲であること、又は加水分解工程におけるｐＨが１〜５であることが好ましい。該ｐＨは１〜３であることがより好ましく、加水分解後も同ｐＨ範囲で特に安定性が優れる。この範囲に調整するために、酸を予め水で希釈して酸性水溶液とし、これをさらに他の成分と混合することが好ましい。
特に、光触媒材料微粒子の安定な水性分散液として、硝酸等で酸性としたものが広く用いられている。光触媒材料としてこのような分散液を用いる場合には、特に酸を追加せず、該酸性分散液を酸触媒として兼用してもよい。

本発明の光触媒含有塗布液に用いる光触媒材料微粒子は、光触媒活性を有する金属酸化物等を含む無機材料からなる微粒子である。
光触媒材料の主成分としては、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化錫、酸化ジルコニウム、酸化タングステン、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化鉄、酸化ニッケル、酸化ルテニウム、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化ロジウム、酸化レニウム等が挙げられる。これらの中でも、酸化チタン、酸化タングステン等、特にアナターゼ型又はルチル型の酸化チタンが好ましい。さらにこれらに窒素、炭素、硫黄等の元素をドープしたものも使用できる。

また、これらに、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ａｇ等の金属若しくはこれらの酸化物を添加したものも用いることができる。
特に、ＣｕＯが担持されたルチル型酸化チタンは、紫外線のみならず可視光にも応答して光触媒機能を発揮することから好ましい。

混合する光触媒材料微粒子の平均粒径は、必ずしも限定されないが、光触媒塗布液の塗布により形成される光触媒層が過度に不均一とならないよう、２００ｎｍ以下であることが好ましく、１〜２０ｎｍであることがより好ましい。光触媒材料微粒子の平均粒径は、動的光散乱測定法により求めることができる。
光触媒材料微粒子の状態は、粉末状態でもよいが、混合を容易にするために、溶媒に分散された懸濁液又はゾルの状態であることが好ましい。
特に、上述の通り、硝酸等で酸性とした光触媒材料分散液が広く用いられているので、特に酸を追加せず、該分散液を酸触媒として兼用してもよい。

加水分解開始時において、前記混合物における光触媒材料微粒子の含有量は、必ずしも限定されないが、前記混合物全量に対して０．５〜１０質量％であることが好ましく、１〜４質量％であることがより好ましい。また、加水分解性シラン化合物のＳｉＯ_２換算質量と光触媒材料微粒子との質量比は、１：５〜１０：１であることが好ましく、１：２〜３：１であることがより好ましい。

本発明の光触媒塗布液の製造方法は、少なくとも上述の成分を混合して混合物とした後、加水分解工程を実施することを特徴とする。
このことにより、シラノール構造が光触媒塗布液中で安定して存在し、塗布後には光触媒材料と基材との間が架橋され、強靭な光触媒構造体が得られると考えられる。
各成分の混合の方法や混合の順序は必ずしも限定されないが、加水分解性シラン化合物の加水分解を適切な条件下に行うために、少なくとも、炭素数１〜４の１価アルコールと、酸と、水と、光触媒材料微粒子とを先に混合し、この混合物に加水分解性シラン化合物を混合することが好ましい。
さらにこれに先立ち、１価アルコールを水と混合してアルコール水溶液とし、また光触媒微粒子を酸性水溶液中で均一な分散液とし、この２種を混合して前記混合物とすることが好ましい。この場合、光触媒塗布液の出発材料であるアルコール水溶液、光触媒微粒子分散液、及び加水分解性シラン化合物は、いずれも長期間に亘り安定に保存が可能である。

次に、以上の混合物を撹拌することにより、加水分解工程を実施する。
加水分解工程では、さらに加熱することで反応を促進することが可能であるが、本発明においては、縮合反応を適度に抑制するために、必要であれば冷却しながら行うことが好ましい。加水分解工程の温度は６０℃以下に調整することが好ましく、特に室温が３０℃以下である環境下で３０℃以下に調整することが好ましい。
加水分解工程では、上記条件において、一定時間撹拌を行う。この時間は特に限定されないが、１０分以上であることが好ましい。また長時間にしても格別の効果は得られないので、実用上、１時間以下とすることが好ましく、３０分以下とすることがより好ましい。
以上の条件で加水分解を実施することにより、加水分解性シラン化合物が完全に加水分解する。これはＨ−ＮＭＲを用いて、シラン化合物中のアルキル基が存在しないことで確認することができる。
このようにして調製された光触媒塗布液は、室温付近であれば長期間安定に保存できる。

本発明の光触媒塗布液は、固形分濃度、すなわち上述の光触媒材料微粒子と加水分解性シラン化合物のＳｉＯ_２換算量との合計濃度が、光触媒塗布液全量に対して０．３〜２０質量％であることが好ましい。０．３質量％より低いと光触媒層として定着する量が少ないため光触媒活性が十分でないことがあり、２０質量％より高いと光触媒層が過度に不均一となり美観を損ねることがある。
特に、スプレー法で塗布する場合には、光触媒層は必ずしも連続的である必要はないが、光触媒材料微粒子が均一に分散していることが望ましく、そのため固形分濃度を低濃度とすることが好ましい。この場合、固形分濃度は０．３〜１０質量％が好ましく、０．３〜５質量％がより好ましい。

本発明の光触媒構造体の製造方法は、基材の表面に、上述の光触媒塗布液を塗布し光触媒層を形成する工程を含む方法である。

前記基材は必ずしも限定されない。基材の表面に光触媒塗布液を塗布するに当たっては、基材自体に直接塗布する方法を採用してもよいし、基材表面に予め接着層を形成し、接着層の上に光触媒塗布液を塗布する方法を採用してもよい。
接着層とは、基材と光触媒層との接着性を改善し、剥離等を防ぐために設ける構造である。特に、基材が有機材料である場合には、光触媒作用により基材表面が損傷し、或いはそのため光触媒層が剥離することがあるが、基材表面に予め接着層を形成することにより、このようなことが防止できる。

基材としては特に、耐熱性である、金属、ガラス、セラミックス、石、コンクリート、セメント、又はこれらの２種以上からなる複合材料のいずれかであることが好ましく、これらの材料であれば必ずしも接着層を設ける必要はない。特に陶磁器、琺瑯等のセラミックス製品が好ましく、具体的な用途としてはタイル、瓦等が挙げられ、最も好ましくは建築物の外壁材料として使用するタイルが挙げられる。

本発明の光触媒構造体の製造においては、光触媒塗布液を塗布後に単に常温で乾燥させる方法も可能であるが、加熱することが好ましい。加熱によって光触媒層の強靭性が増す。
加熱方法は特に限定されず、基材を予熱する方法でも、塗布後に加熱する方法でもよく、適宜選択することができる。
塗布後に加熱する場合には、材料表面の温度は、５０℃以上であることが好ましく、１００℃以上であることがより好ましい。材料表面温度の上限は特に限定されないが、あまり高温にしても効果はないので３００℃以下が好ましい。

前記予熱とは、塗布対象である材料を、塗布前に加熱し、塗布時における材料表面の温度を一定温度以上とすることである。塗布時における材料表面の温度は、好ましくは５０℃以上、より好ましくは１００℃以上であり、この予熱により光触媒塗布液は速やかに乾燥し硬化する。また塗布時における材料表面の温度は、あまりに高温であると、塗布の際に塗膜が過度に不均一となることがあるので、３００℃以下であることが好ましい。
特に基材としてセラミックス製品を用いる場合には、該製品の製造工程として高温で焼成する工程があるため、該工程の直後に、本発明の光触媒層形成工程を設けることで、新たな焼成工程を設けずに、光触媒が担持されたセラミックス製品を製造することができる。

本発明において光触媒塗布液を塗布する工程は、特に限定されず、ディッピング法、スプレー法、スピンコート法、バーコート法、カーテンコート法、ロールコート法、刷毛塗り法等の公知の方法を用いることができる。このうち、セラミックス製品の製造工程に導入するのに適する点、また基材の温度が急激に低下しないため強度に優れた均一な光触媒層が得られる点から、スプレー法が好ましい。
また光触媒層の硬化後の膜厚は、特に限定されないが、優れた光触媒活性及び強度を発揮する点で、通常０．１〜５μｍが好ましく、より好ましくは０．２〜５μｍであり、さらに好ましくは０．５〜３μｍである。
光触媒層は必ずしも基材表面を連続的に、あるいは完全に被覆している必要はなく、むしろ美観を改善するために、光触媒層が基材表面に不連続で均一に分散していることが好ましい場合もあり、基材や用途に応じていずれかの形態を選択することができる。このような不連続分散形態を採用するためには、スプレー法が実施容易であり好ましい。
一方、光触媒活性を高くするためには、光触媒層による被覆率が高い方が好ましく、膜を厚くしても光触媒活性増強効果は乏しい。
スプレー法を用いる場合には、光触媒塗布液の固形分濃度を低くする方が、膜を過度に厚くせずに被覆率を高めることができる。
以上の点で、スプレー法を用いて光触媒活性を高くするためには、光触媒塗布液の固形分濃度を０．３〜１０質量％とすることが好ましく、０．３〜５質量％とすることがより好ましい。

以下、実施例により本発明を具体的に説明する。ただし、本発明はこれらの例により制限されるものではない。

（実施例１）
アナターゼ型光触媒性二酸化チタン（ＩＶ）（和光純薬工業社製）を、硝酸酸性下（ｐＨ１．５）にて、平均粒径が１０ｎｍ以下になるまでビーズミルによる粉砕を行い、二酸化チタンの３０質量％水分散体を得た。
この水分散体９ｇを、水・アルコール混合液８２ｇ（水３６ｇ及びアルコール系溶媒ソルミックス（登録商標）ＡＰ−７（日本アルコール販売社製）４６ｇからなる）と混合し、続けてテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）９ｇを添加して混合し、室温で２０分間撹拌して加水分解工程を行い、光触媒塗布液を得た。
上記混合時において、混合物におけるＴＥＯＳ含有量（ＳｉＯ_２換算）は２．６質量％、ＴＥＯＳの加水分解性基と水とのモル比（水／加水分解性基）は１４．１であり、１価アルコールの濃度は４６質量％である。また得られた光触媒塗布液のｐＨは１．６である。

前記光触媒塗布液を、表１に記載した経過時間に亘り室温で保存した。これら保存後の光触媒塗布液にはいずれも目視で凝集、沈殿等の問題はなかった。
また保存後の光触媒塗布液の粒径分布を測定した。測定には、ダイナミック光散乱光度計（ＤＬＳ−７０００：動的光散乱測定法、Ａｒレーザー７５ｍＷ、大塚電子社製）を用いた。その結果（体積平均粒径Ｄｖ５０（ｎｍ））を表１に示した。

上記保存後の光触媒塗布液を、１５０〜１６０℃に予熱したタイルの表面にスプレーガン１往復でスプレー塗布し、光触媒層を形成した。その結果、外観、強度とも特に問題はなかった。

以上により得られた各光触媒層に対し、紫外光照射（ブラックライト、１．０ｍＷ／ｃｍ^２）を光触媒塗布液調製後３４日目〜３５日目の２４時間行い、触媒層表面の水に対する接触角、及びメチレンブルー分解活性を測定した。
水に対する接触角の測定方法は、ＪＩＳＲ１７０３−１（ファインセラミックス−光触媒材料のセルフクリーニング性能評価方法・第１部：水接触角の測定）に準拠した。
メチレンブルー分解活性は、ＪＩＳＲ１７０３−２（ファインセラミックス−光触媒材料のセルフクリーニング性能評価方法・第２部：湿式分解性能）に準拠して試験を実施し、分解活性指数（ｎｍｏｌ／Ｌ／ｍｉｎ）を算出し、２回の平均値として求めた。
結果は表１の通りであった。

以上から、光触媒塗布液を長期間保存しても、粒径の変化はほとんどなく安定であり保存安定性に優れること、またこれらを用いて形成される光触媒層の光触媒活性も同様に優れていることが示された。

（実施例２〜６、比較例１〜４）
実施例１と同じ二酸化チタンの水分散体４．９４ｇに、水（その量を表２に記載）とアルコール系溶媒ソルミックスＡＰ−７２３．１４ｇとを別に添加して混合し（添加順序を表２に記載）、続けてＴＥＯＳ４．８６ｇを添加して混合し、室温で２０分間撹拌して加水分解工程を行い、光触媒塗布液を調製した。
前記混合において、水の添加量を変え、また水とアルコール系溶媒とを添加する順序を変えて比較した。
以上の結果、ＴＥＯＳ混合後に、条件によっては、固形分の凝集が見られた。なお、実施例５及び６では、混合直後に水性懸濁液とＴＥＯＳの相分離が見られたが、撹拌強度を高めることにより加水分解工程は進行した。以上の結果を表２に示した。

以上から、凝集を防ぐために、各成分の量比を本発明における範囲に限定する必要があること、またＴＥＯＳ以外の成分については添加順序を変えてもほとんど影響がないことが示された。

本発明の光触媒塗布液は、強度に優れ、十分な光触媒活性を発揮する光触媒層を、金属、ガラス、セラミックス、石、コンクリート、セメント又はこれらの複合材料上に形成できるので、建築物の外装材、水回り製品、ガラス製品等において汚れを落ち易くしたり、親水性によって曇りを防止したりすることができ、また保存安定性に優れるので、これらの分野に好適に利用できる。本発明の光触媒構造体は、強度に優れ、十分な光触媒活性を発揮する光触媒層を有するので、前記分野に好適に利用できる。また、本発明の光触媒塗布液の製造方法及び光触媒構造体の製造方法は、前記光触媒塗布液及び光触媒構造体を容易に製造できるので、これらの製造に好適に利用できる。

Claims

光触媒塗布液の製造方法であって、式（１）
Ｓｉ（ＯＲ）_４（１）
（式中、Ｒは炭素数１〜４のアルキル基を表し、４個のＲは同じであっても異なっていてもよい。）で示される加水分解性シラン化合物と、炭素数１〜４の１価アルコールと、酸と、水と、光触媒材料微粒子とを混合し、
前記加水分解性シラン化合物の含有量がＳｉＯ_２換算で５質量％以下であり、前記加水分解性シラン化合物の加水分解性基と前記水とのモル比（水／加水分解性基）が８以上であり、前記炭素数１〜４の１価アルコールの含有量が２０〜５０質量％である混合物を調製する工程、及び、
前記混合物中の加水分解性シラン化合物に前記酸を触媒として用いて加水分解又は加水分解縮合を行う工程
を含む、光触媒塗布液の製造方法。
加水分解が６０℃以下で行われる、請求項１に記載の光触媒塗布液の製造方法。
加水分解性シラン化合物のＳｉＯ_２換算質量と光触媒材料微粒子との質量比が、１：５〜１０：１である、請求項１又は２に記載の光触媒塗布液の製造方法。
光触媒材料微粒子が、結晶性二酸化チタン微粒子を含むものである、請求項１〜３のいずれかに記載の光触媒塗布液の製造方法。
請求項１〜４のいずれかに記載の方法により製造される光触媒塗布液。
基材の表面に請求項５に記載の光触媒塗布液を塗布し光触媒層を形成する工程を含む、光触媒構造体の製造方法。
基材の表面に光触媒塗布液を塗布する前に、前記基材を予熱することを特徴とする、請求項６に記載の光触媒構造体の製造方法。
光触媒塗布液の塗布後に加熱することを特徴とする、請求項６又は７に記載の光触媒構造体の製造方法。
光触媒層の膜厚が０．１〜５μｍである、請求項６〜８のいずれかに記載の光触媒構造体の製造方法。
基材が、金属、ガラス、セラミックス、石、コンクリート、セメント又はこれらの２種以上からなる複合材料のいずれかである、請求項６〜９のいずれかに記載の光触媒構造体の製造方法。
請求項６〜１０のいずれかに記載の方法により製造される光触媒構造体。