JP2002088276A

JP2002088276A - 防汚コーティング剤

Info

Publication number: JP2002088276A
Application number: JP2000283491A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Kashiwabara; 誠一柏原
Original assignee: Asahi Kasei Corp
Current assignee: Asahi Kasei Corp
Priority date: 2000-09-19
Filing date: 2000-09-19
Publication date: 2002-03-27

Abstract

(57)【要約】【課題】ガラス、金属、樹脂、樹脂被覆材料、又は樹
脂塗装材料、タイル、コンクリート建材、繊維などの基
体表面を保護層を設けることなく、光触媒作用を有する
防汚コーティング剤を提供する。【解決手段】過酸化基含有アモルファス型酸化チタン
を０．５ｗｔ％以上２．０ｗｔ％以下（酸化チタン換
算）の範囲で含有する水溶液にアナターゼ型酸化チタン
微粒子が０．０２５ｗｔ％以上１．２ｗｔ％以下の範囲
で含有され、かつシリコーン系界面活性剤が０．０１ｗ
ｔ％以上０．８ｗｔ％未満の範囲で含有されていること
を特徴とする防汚コーティング剤。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガラス、金属、樹
脂、樹脂被覆材料、又は樹脂塗装材料、タイル、コンク
リート建材、繊維などの基体表面を長期に亘って、親水
化し、防汚機能を施すためのコーティング剤に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】酸化チタン光触媒を基体表面にコーティ
ングするコーティング剤として、ＷＯ９７−００１３４
号公報をはじめとする数多くの特許が開示されている。
これらの方法では、樹脂、樹脂被覆材料、または樹脂塗
装材料に塗布するには、基材に対する光触媒作用を遮蔽
するために、シリコーン変性樹脂からなる塗膜を保護層
として設ける必要があった。ガラスに被覆するには、例
えば、特開平９−７３８７９号公報に開示されたよう
に、ガラスに含有されるナトリウムなどのイオンの拡散
を遮蔽するために、シリコーンの前駆体または未硬化も
しくは部分的に硬化したシリコーンからなる塗膜を保護
層として設ける必要があった。

【０００３】また、特開平９−２４８４６７号公報に開
示された光触媒コーティング剤は、酸性を呈する液であ
り、金属への塗布では、金属を腐食させる原因となり、
またコンクリート建材への塗布では、コンクリートの中
性化による強度劣化を招くという課題があり、上記同様
に基材保護をするという目的のためにシリコーンの前駆
体または未硬化もしくは部分的に硬化したシリコーンか
らなる塗膜を保護層として設ける必要があった。

【０００４】特開平９−２６２４８１号公報には、アモ
ルファス型過酸化チタンゾルと酸化チタンゾルとの混合
ゾルを用いることが開示されているが、開示された技術
では、有機基体の上に光触媒をコーティングする場合
は、基材保護の観点からアモルファス過酸化チタンに界
面活性剤を混合した液を第１層として形成する方法を採
っており、第２層として光触媒をコートする多層体とし
ている。また、特開２０００―１６６８号では、上記混
合ゾルを塗布する前に、基体の表面親水性化処理のため
に、あらかじめ基体表面に珪素酸化物を含有する親水性
有機高分子樹脂を塗布することが開示されているが、光
触媒コーティング剤として、界面活性剤を添加して利用
する技術とは異なる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、ガラス、金
属、樹脂、樹脂被覆材料、又は樹脂塗装材料、タイル、
コンクリート建材、繊維など基体の種類に関係無く、１
液コートで基体表面を長期に亘って、親水化し、防汚機
能を施すことのできるコーティング剤を提供することを
目的とする。

【０００６】

【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検討を行った結果、意外にも、光触
媒コーティング剤として、混合する過酸化基含有アモル
ファス酸化チタン、アナターゼ型酸化チタン、シリコー
ン系界面活性剤の各々を所定の濃度範囲に限定すること
で、基体の種類に関係なく１液コートで、その光触媒機
能を損なうことなく、強固に、かつ長期間にわたって担
持させることができる事を見出し、本発明を完成するに
至った。

【０００７】即ち、本発明は、（１）過酸化基含有ア
モルファス型酸化チタンを０．５ｗｔ％以上２．０ｗｔ
％以下（酸化チタン換算）の範囲で含有する水溶液にア
ナターゼ型酸化チタン微粒子が０．０２５ｗｔ％以上
０．６ｗｔ％以下の範囲で含有され、かつシリコーン系
界面活性剤が０．０２５ｗｔ％以上０．８ｗｔ％以下の
範囲で含有されていることを特徴とする防汚コーティン
グ剤、（２）上記（１）記載のコーティング剤が表面
にコーティングされた表面防汚性基体、である。

【０００８】以下、本発明を詳細に説明する。本発明で
用いられる基体の材料としては、特に限定されるもので
はないが、ガラス材として、例えばソーダガラス、石英
ガラス、ホウ珪酸ガラスなどが挙げられ、金属材とし
て、例えばステンレス、アルミニウム、銅、鉄、真鍮な
どが挙げられ、樹脂材として、例えばポリエチレン、ポ
リプロピレン、ポリスチレン、ポリアクリル酸エステ
ル、ポリメタクリル酸エステル、ポリアクリロニトリ
ル、ポリカーボネート、ナイロン、ポリエステル、ポリ
塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、
ポリフッ化ビニリデンなどの熱可塑性樹脂、及びエポキ
シ、メラミン、フェノール、ポリウレタン、ポリアミド
などの熱硬化性樹脂、さらにウレタンラバー、ブチルラ
バー、ニトリルラバーなどのエラストマーが挙げられ、
またこれらの材料で被覆されたすべての基体、あるいは
これらの材料でなる塗料が塗布された基体などが挙げら
れ、コンクリート建材として、セメント硬化体、発泡コ
ンクリート、押出成型コンクリートなどが挙げられ、タ
イル材として、無機焼結体、無機酸化物からなる材料が
挙げられる。

【０００９】本発明で用いられるシリコーン系界面活性
剤は、例えばシリコーンポリマー鎖に、エチレングリコ
ール鎖、もしくはプロピレングリコール鎖がブロックポ
リマー型、側鎖変性型、または末端変性型で結合したも
のなど水に可溶なシリコーンポリマー鎖が挙げられる。
コーティング剤として加える該界面活性剤の濃度は、基
体特に、有機基体との親和性の観点から、過酸化基含有
アモルファス型酸化チタンを含有する水溶液に対して
０．０２５ｗｔ％以上、塗膜の乾燥、硬化性の観点から
０．８ｗｔ％以下の範囲が好ましい。

【００１０】本発明で用いられる過酸化基含有アモルフ
ァス型酸化チタンは、アナターゼ型酸化チタンとは異な
り、紫外線照射しても光励起による光触媒作用を実質上
ほとんど示さず、また含有する過酸化基によって、水媒
体中に溶解もしくは、微粒子分散が可能な物質であり、
塗布乾燥することで製膜作用を有するものである。この
過酸化基含有アモルファス型酸化チタンは、例えば次の
ようにして製造することが出きる。四塩化チタンＴｉＣ
ｌ₄のようなチタニア酸性水溶液に、アンモニア水もし
くは水酸化ナトリウムのようなアルカリを加えると、無
定型の水酸化チタンＴｉ（ＯＨ）₄またはオルトチタン
酸Ｈ₄ＴｉＯ₄の沈殿スラリーを得る。

【００１１】この水酸化チタンを洗浄・分離後、過酸化
水素水を作用させることで、本発明の過酸化基含有アモ
ルファス型酸化チタンが溶解もしくは分散した中性の水
溶液もしくは水分散液が得られる。この液の濃度は、製
膜性の観点から０．５ｗｔ％以上、コーティング液とし
ての操作性の観点から２．０ｗｔ％以下の範囲で用いら
れ、好ましくは、０．８ｗｔ％以上１．５ｗｔ％以下で
ある。また、塗布性の調整のため、アルコールなどの極
性溶媒を添加あるいは置換することもできる。

【００１２】本発明で用いられるアナターゼ型酸化チタ
ン微粒子は分散安定性の観点から、その粒子直径が１０
０ｎｍ以下が好ましく、より好ましくは５ｎｍ以上５０
ｎｍ以下であり、さらに好ましくは５ｎｍ以上２０ｎｍ
以下である。超微粒子酸化チタンの製造方法には、気相
法、熱加水分解法、ゾルゲル法などが知られているが、
これらは、アナターゼ型の結晶化のため、高温加熱処理
が必要であり、粉体としてまず得られるため、コーティ
ング液にするには、酸やアルカリなどにより解膠処理に
よって、水やアルコールなどの分散媒に再分散させる必
要がある。一方、特許２８７５９９３号公報に開示され
ている過酸化チタン水溶液を経由するアナターゼ型分散
液の製法では、粉体、高温処理を経由することなく、分
散状態のままアナターゼ型酸化チタン微粒子を得られ、
しかも分散液は中性であり、本発明で用いられるアナタ
ーゼ型酸化チタン微粒子として好適である。

【００１３】このアナターゼ型酸化チタン微粒子の過酸
化基含有アモルファス型酸化チタン水溶液への添加量
は、０．０２５ｗｔ％以上１．２ｗｔ％以下の範囲であ
り、好ましくは０．０２５ｗｔ％以上０．６ｗｔ％以下
である。また、アナターゼ型酸化チタン微粒子は、長期
の防汚性能、触媒作用の基材への影響の観点から、共存
する過酸化基含有アモルファス型酸化チタンに対して、
５ｗｔ％以上６０ｗｔ％以下であることが好ましく、よ
り好ましくは５ｗｔ％以上３０ｗｔ％以下である。

【００１４】本発明のコーティング剤の塗布方法は、特
に限定されるものではなく、例えばスプレーコーティン
グ、フローコーティング、ディップコーティング、ロー
ルコーティング、スピンコーティング等の方法で塗布
し、硬化させることによって製膜することができる。硬
化温度は、室温以上２００℃以下の温度の範囲が好まし
く、基材の耐熱温度範囲であれば、なるべく高温で硬化
させると乾燥時間が短縮でき生産性に優れる。

【００１５】塗布量は均質な塗膜形成の観点から、コー
ティング剤の液量基準で２０ｇ／ｍ ²以上１５０ｇ／ｍ²
以下の範囲であることが好ましい。アモルファス型およ
びアナターゼ型の両酸化チタンの合計が２．０ｗｔ％の
場合、１５０ｇ／ｍ²の塗布量は膜厚にして、約１．５
μ程度となり、２０ｇ／ｍ²の塗布量の場合、膜厚はお
よそ０．２μとなる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、実施例および比較例によっ
て本発明をさらに詳細に説明する。

【００１７】

【製造例１】＜過酸化基含有アモルファス型酸化チタン
水溶液の製造＞四塩化チタン（ＴｉＣｌ₄）６０ｗｔ％
水溶液１０ｍｌに、２．５ｗｔ％アンモニア水を約１０
０ｍｌ加えｐＨ６〜７に中和させると、淡青味白色の水
酸化チタン（Ｔｉ（ＯＨ）₄ ）の沈殿物を生じる。この
沈殿物を吸引濾過と蒸留水での再分散を繰り返すことに
より洗浄後、ウェット固形分４０ｇにイオン交換水１．
８リットルを加えスラリーとし、３０％過酸化水素水
０．２リットルを作用させると、黄色透明の過酸化基含
有酸化チタン水溶液が得られた。これをエバポレータを
用いて１．７ｗｔ％（酸化チタン換算）になるよう濃度
調整した。

【００１８】

【製造例２】＜アナターゼ型酸化チタン分散液の製造＞
製造例１で得られた過酸化基含有アモルファス型酸化チ
タン水溶液を２００℃で、１０分間のマイクロウエーブ
での加熱処理をすると、黄色透明液から淡黄白色の分散
液が得られた。得られた液を室温で真空乾燥し、その固
体粉末のＸ線回折像は、アナターゼ型の結晶ピークを示
した。該液に分散した結晶微粒子の数平均粒子径は、光
学散乱による粒度分布計で測定したところ１０ｎｍであ
った。この溶液をエバポレータを用いて濃縮し、２．４
ｗｔ％（酸化チタン換算）に調整した。

【００１９】

【実施例１】製造例１で作製した過酸化基含有アモルフ
ァス酸化チタン水溶液７０ｇと製造例２で作製したアナ
ターゼ型酸化チタン分散液３０ｇを混合した。この混合
液にシリコーン系界面活性剤であるＦＺ２１０５（日本
ユニカー製）０．０４ｇを添加して防汚コーティング剤
Ａとした。このコーティング剤をワーグナー社製のエア
ースプレーガンを用いて、アクリルシリコン白色塗料が
塗布された屋外外壁の６０ｃｍ角の面積に塗布した。塗
布量は、コーティング剤の減量から８０ｇ／ｍ ²であっ
た。３ヶ月間の屋外暴露試験後に表面を触指したとこ
ろ、チョーキング現象は認められなかった。また、上記
コーティング剤Ａを白色タイルに１００ｇ／ｍ²で塗布
し、８０℃、３０分間の乾燥した光触媒作用の評価用サ
ンプルを作製した。このサンプルに赤インク（パイロッ
ト社製スペアー赤インクを２０倍に希釈）を４０ｇ／ｍ
²になるようにスプレー塗布した。乾燥後、ブラックラ
イトを塗膜表面に１ｍＷ／ｃｍ²の紫外線強度で２時間
照射したところ、退色して基材タイルの白色に戻った。

【００２０】

【実施例２】製造例１で作製した過酸化基含有アモルフ
ァス酸化チタン水溶液９５ｇと製造例２で作製したアナ
ターゼ型酸化チタン分散液５ｇを混合した。この混合液
にシリコーン系界面活性剤であるＬ７７（日本ユニカー
製）０．０８ｇを添加して防汚コーティング剤Ｂとし
た。このコーティング剤を水性塗料用のローラーを用い
て、アクリルシリコン白色塗料が塗布された屋外外壁の
６０ｃｍ角の面積に塗布した。塗布量は、コーティング
剤の減量から４０ｇ／ｍ²であった。３ヶ月間の屋外暴
露試験後に表面を触指したところ、チョーキング現象は
認められなかった。また、上記コーティング剤Ｂを白色
タイルに１００ｇ／ｍ²で塗布し、８０℃、３０分間の
乾燥した光触媒作用の評価用サンプルを作製した。この
サンプルに赤インク（パイロット社製スペアー赤インク
を２０倍に希釈）を４０ｇ／ｍ²になるようにスプレー
塗布した。乾燥後、ブラックライトを塗膜表面に１ｍＷ
／ｃｍ²の紫外線強度で２時間照射したところ、退色し
て基材タイルのほぼ白色に戻った。

【００２１】

【比較例１】製造例１で作製した過酸化基含有アモルフ
ァス酸化チタン水溶液３０ｇと製造例２で作製したアナ
ターゼ型酸化チタン分散液７０ｇを混合した。この混合
液にシリコーン系界面活性剤であるＦＺ２１０５（日本
ユニカー製）０．０４ｇを添加して防汚コーティング剤
Ｃとした。このコーティング剤をワーグナー社製のエア
ースプレーガンを用いて、アクリルシリコン白色塗料が
塗布された屋外外壁の６０ｃｍ角の面積に塗布した。塗
布量は、コーティング剤の減量から８０ｇ／ｍ ²であっ
た。３ヶ月間の屋外暴露試験後に表面を触指したとこ
ろ、チョーキング現象が認められた。また、上記コーテ
ィング剤Ｃを白色タイルに１００ｇ／ｍ²で塗布し、８
０℃、３０分間の乾燥した光触媒作用の評価用サンプル
を作製した。このサンプルに赤インク（パイロット社製
スペアー赤インクを２０倍に希釈）を４０ｇ／ｍ²にな
るようにスプレー塗布した。乾燥後、ブラックライトを
塗膜表面に１ｍＷ／ｃｍ²の紫外線強度で照射したとこ
ろ、１時間で退色してもとの基材タイルの白色に戻っ
た。

【００２２】

【比較例２】製造例１で作製した過酸化基含有アモルフ
ァス酸化チタン水溶液７０ｇと製造例２で作製したアナ
ターゼ型酸化チタン分散液３０ｇを混合した。この混合
液にノニオン系界面活性剤であるクリーンスルー（花王
製）０．０４ｇを添加して防汚コーティング剤Ｄとし
た。このコーティング剤を水性塗料用のローラーを用い
て、アクリルシリコン白色塗料が塗布された屋外外壁の
６０ｃｍ角の面積に塗布した。塗布量は、コーティング
剤の減量から８０ｇ／ｍ²であった。３ヶ月間の屋外暴
露試験後に表面を触指したところ、チョーキング現象が
認められた。

【００２３】

【比較例３】製造例１で作製した過酸化基含有アモルフ
ァス酸化チタン水溶液９５ｇと製造例２で作製したアナ
ターゼ型酸化チタン分散液５ｇを混合した。この混合液
にシリコーン系界面活性剤であるＬ７７（日本ユニカー
製）１．０ｇを添加して防汚コーティング剤Ｆとした。
このコーティング剤を水性塗料用のローラーを用いて、
アクリルシリコン白色塗料が塗布された屋外外壁の６０
ｃｍ角の面積に塗布した。塗布量は、コーティング剤の
減量から４０ｇ／ｍ²であった。３ヶ月間の屋外暴露試
験後に表面を触指したところ、チョーキング現象が認め
られた。また、部分的に膜剥がれを生じたためか、コー
ティングした外壁の表面光沢にムラが生じていた。下記
表１に上記実施例１、２及び比較例１〜３の評価結果を
示す。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【発明の効果】本発明の防汚コーティング剤は、基体表
面に保護層を施すことなく、また基材の種類に影響され
ず、１液で光触媒作用のある防汚コーティングを可能と
する。これにより、塗工による人件コストを削減し、簡
便に塗布することができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】過酸化基含有アモルファス型酸化チタン
を０．５ｗｔ％以上２．０ｗｔ％以下（酸化チタン換
算）の範囲で含有する水溶液にアナターゼ型酸化チタン
微粒子が０．０２５ｗｔ％以上１．２ｗｔ％以下の範囲
で含有され、かつシリコーン系界面活性剤が０．０１ｗ
ｔ％以上０．８ｗｔ％未満の範囲で含有されていること
を特徴とする防汚コーティング剤。
【請求項２】請求項１記載の防汚コーティング剤が表
面にコーティングされた表面防汚性基体。