JP2002212464A

JP2002212464A - 光触媒クリーム及び塗布方法

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Publication number: JP2002212464A
Application number: JP2001011560A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Imura; 達哉井村; Kenjiro Shindo; 憲二郎新道; Akihiro Murakami; 明宏村上; Masahiko Akamatsu; 政彦赤松; Seiji Terada; 誠二寺田; Kenkichi Sakai; 賢吉坂井; Yoshito Aranishi; 義人荒西; Yasuo Miwa; 靖雄三輪
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 2001-01-19
Filing date: 2001-01-19
Publication date: 2002-07-31

Abstract

(57)【要約】【課題】屋外で光触媒を塗布する場合、スプレー法・ロ
ーラー塗り・刷毛塗りなどの手法であれば風・温度・湿
度などの外乱の影響を受ける為、それらの防御設備が必
要となる。また、基材表面での液だれ・塗りムラなどが
生じ、美観を損ねるという問題がある。【解決手段】本発明は、光触媒とシリカ、アルミナ、ジ
ルコニアなどの無機物のいずれかまたは２成分以上組み
合わせた光触媒材に、総固形分に対して水を５〜３０ｗ
ｔ％含有させることによりクリーム状にしたものであ
る。また、該クリーム状の光触媒を構造物などの基材表
面にコーティングしたのち、乾燥後表面に白く結晶化し
た乾燥物を除去することで基材表面に透明性に優れる光
触媒のコーティングを行うことができる簡便な塗布方法
を提供するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、大型構造物を構成
するガラス、タイルなど基材表面に特別な塗布設備、手
法を用いることなく光触媒を塗布することができるクリ
ーム状の光触媒を提供すること及び風などの外乱に影響
を受けずに基材表面に塗布できる塗布技術に関する。

【０００２】

【従来技術】近年、健全な環境の維持、回復の観点から
光触媒の利用が試みられている。光触媒は無尽蔵なエネ
ルギーである太陽光を利用し、アルデヒド、アンモニア
などの悪臭物質、ＮＯｘ、ベンゼンなど有害物資を無害
化すること、汚れ付着の原因となる油成分の分解除去を
することで汚れがつきにくい機能をもっている。また、
光のエネルギーを蓄積することで、水とのなじみがよい
親水性の性質も合わせもつ。光触媒は、親水性機能とと
もに紫外線の照射によりヒドロキシラジカル，スーパー
オキサイドアニオンなどの反応性に富むラジカル種が光
触媒の表面上に発現することにより、有害物質除去，悪
臭防止法で規制されている悪臭物質の消臭分解，防汚，
滅菌などの環境浄化材としての利用が進みつつある。

【０００３】一方、酸化チタンをクリーム状として使用
した技術については、これまでに化粧料、治療剤として
の利用がある。以下詳細について述べる。

【０００４】特開平１１−２１７３２２号公報では、４
−ｔｅｒｔ−ブチル−４−メトキシジベンゾイルメタン
と超微粒子酸化チタンの表面にシリカを被服した複合顔
料を製造し、紫外線吸収効果に優れ、経時安定性の高い
化粧料の提案がある。これらは化粧料の内、日焼け止め
クリーム、日焼け止め乳液、口紅、ファンデーションな
どの利用に有効との記述がある。

【０００５】特許第２５７２５２０号公報では、半導体
治療剤としての提案があり、ｐ型酸化チタンが調色に使
われ、クリームと混合して利用されている。上記特許で
は、光触媒としての作用はなく、環境浄化への活用の提
案はなされていない。

【０００６】光触媒を構造物など基材を塗布する手法は
スプレー法、刷毛塗り法、ローラー法などがある。いず
れの手法においても、光触媒を含有する液をスプレーで
噴霧したり、液を刷毛やローラーに染みこませ、対象と
なる基材表面に光触媒の塗布を行っている。

【０００７】特許第２９１８１１２号公報では、チタニ
アゾル液などを密閉容器内で加熱処理すると同時に加圧
処理を行うことで、光触媒活性に富むアナターゼ型酸化
チタンを含有したコーティング材の製造に関する提案が
なされている。

【０００８】特開平８−２５７３６０号公報には、前も
って調製したアナターゼ型酸化チタン粉末を微細セルロ
ースとともに水中に分散させ、ついで凝集材として、ポ
リ塩化アルミニウムを添加するコーティング材の製造技
術が紹介されている。

【０００９】特開平１１−００１６２０号公報では、ポ
リオルガノシロキサンとビニル重合体ならびに光触媒機
能を有する半導体微粒子を水系媒体中に分散してなるコ
ーティング材の提案がある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところが上記の手法に
て塗布する場合、スプレー法であれば風などの外乱の影
響を受ける為、風よけの設備が必要となる。温度、湿度
など空気中の水分影響、あるいは空中の塵埃を巻き込む
という問題がある。また、ローラー塗り、刷毛塗りであ
れば、コーティング材を染みこませたものでは、基材表
面での液だれ発生の問題がある。

【００１１】本発明は上記種々の問題点を鑑み考案され
たものであり、本発明の目的は、屋外での塗布において
特に大型構造物を構成するガラス、タイル、金属など基
材表面に特別な塗布設備、技法を用いることなく光触媒
を塗布することができるクリーム状の光触媒を提供する
こと及び風などの外乱に影響を受けずに基材表面に塗布
できる塗布技術を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、光触媒とシリカ、アルミナ、ジルコニア
などの無機物のいずれかまたは２成分以上組み合わせた
光触媒材に、総固形分に対して水を５〜３０ｗｔ％含有
させることによりクリーム状にしたものである。また、
該クリーム状の光触媒（以下「光触媒クリーム」とい
う。）を構造物などの基材表面にコーティングしたの
ち、乾燥後表面に白く結晶化した乾燥物を除去すること
で基材表面に透明性に優れる光触媒のコーティングを行
うことができる簡便な塗布方法を提供するものである。

【００１３】また本発明において、光触媒であればいず
れでも可能であるが、アモルファス型酸化チタン，アナ
ターゼ型酸化チタン，ブルッカイト型酸化チタン，ルチ
ル型酸化チタン，酸化亜鉛，チタン酸バリウム，チタン
酸ストロンチウム，酸化タングステン，酸化マンガン，
酸化ルテニウム，硫化カドミウムが望ましい。特に、安
全性、薬品との耐久性、透明性などにより、アモルファ
ス型酸化チタン，アナターゼ型酸化チタン，ブルッカイ
ト型酸化チタン，ルチル型酸化チタンが最適である。

【００１４】また、これらの本発明の方法において光触
媒に白金，金，銀，銅，マグネシウム，アルミニウム，
カリウム，カルシウム，バナジウム，クロム，マンガ
ン，コバルト，ニッケル，亜鉛，セレン，ジルコニウ
ム，モリブデン，パラジウム，スズ，ハフニウム，タン
グステンなどの金属、ゼオライト，コージェライト，ム
ライトなど鉱物、ポリメタクリ酸樹脂，フッ素樹脂，ケ
イ素樹脂，芳香族系有機高分子など有機・無機高分子の
少なくともいずれかを添加することができる。光触媒表
面に金属を添加することで、光励起により発生するラジ
カル数の増大やラジカルの失活を抑制することができ
る。また、無機物や有機高分子やＣｎＨ２ｎ+１ＯＨの
構造式で示されるエタノール、イソプロピルアルコール
やブタノールなどを添加することで、コーティング面の
透明度，光沢，密着度などの物理特性を向上することが
可能である。

【００１５】シリカ、アルミナ、ゼオライトについて
は、２〜３０ｎｍの粒子を使用することができる。所定
の水素イオン濃度に調整された溶液中に分散させて使用
すればよい。

【００１６】光触媒クリームを製造する原料として、光
触媒を分散し、水素イオン濃度０．５から６．５に調節
した溶液とシリカ、アルミナ、ジルコニアなどを分散
し、水素イオン濃度が８から１３に調節した溶液を使用
することができる。酸化チタン、シリカ、アルミナ、ジ
ルコニアを分散させた溶液の水素イオン濃度について
は、上記の逆の組み合わせでもよい。

【００１７】塗布方法としては、水などにて湿らせた基
材表面に光触媒クリームを、１ｍ２あたり３０ｇから２
００ｇとり、５℃から４０℃の温度下にて布、紙などに
つけ、基材表面に光触媒クリームを広げ、乾燥させたの
ち基材表面に白く浮き出した固形物を別の布、紙などで
除去すればよい。光触媒クリームが１ｍ２あたり３０ｇ
より少ない場合では、十分な光触媒機能が確保されな
い。一方１ｍ２あたり２００ｇより多い場合、光触媒の
機能は十分であるが、固形物の除去が難しく意匠性の確
保が問題となる。

【００１８】

【発明の実施の形態】次に、発明の実施形態について説
明する。本実施の形態では、一例として酸化チタンとシ
リカを用いた光触媒クリームについて説明しているが、
上記する光触媒及び混合した光触媒やアルミナ、ジルコ
ニア及びこれらを混合したものは勿論使用可能である。
酸化チタンは、種々の原料例えばチタンアルコキシド、
しゅう酸チタン、硝酸チタン、四塩化チタンなどから製
造されたものであればいずれも使用できる。チタンアル
コキシドとしては、チタンテトラメトキシド、チタンテ
トラエトキシド、チタンテトライソポロポキシド、チタ
ンテトラブトキシドなどが挙げられる。分散する溶剤と
しては、蒸留水、イオン交換水などが挙げられる。シリ
カ分散液は、四塩化ケイ素などのハロゲン化ケイ素を水
中に添加することやケイ酸ナトリウムなどのケイ酸アル
カリの水溶液に塩酸、硝酸などの酸性物質を加えること
などが挙げられる。

【００１９】上記、シリカを分散させたアルカリ性溶液
に、酸化チタンを分散させた酸性溶液を加えた。なお、
混合時の温度は１５℃から８０℃の温度範囲で処理す
る。原料調製および混合後のいずれかまたは双方に必要
に応じて塩酸、硝酸など酸性物質、アンモニア、アミン
などアルカリ性物質、分散性を維持するための界面活性
剤、ポリメタクリ酸樹脂、ケイ素樹脂、ＣｎＨ２ｎ+１
ＯＨの構造式で示されるエタノール、イソプロピルアル
コールやブタノールなどを添加する。

【００２０】上記原料を混合することで、５０ｈ後には
液だれのない光触媒クリームが得られる。水などで湿ら
せた基材表面に光触媒クリームを、１ｍ２あたり３０ｇ
から２００ｇとり、５℃から４０℃の温度下にて布、紙
など上にとり、基材表面に光触媒クリームを広げ、乾燥
させたのち基材表面に白く浮き出した固形物を別の布、
紙などで除去すれば意匠性を保持した光触媒コーティン
グが可能となる。

【００２１】

【実施例１】水素イオン濃度が１０であるシリカ分散液
１５６ｇ（固形分濃度２２．５ｗｔ％）に水素イオン濃
度が１であるアナターゼ型酸化チタン分散液５３．７ｇ
（固形分濃度１９．３ｗｔ％）を２５℃にで混合した。
２５℃で５０時間保持することで光触媒クリーム（固形
分濃度２１．７ｗｔ％）が調製できた。水で湿らせた市
販ガラス（１０ｃｍ角）の表面上に光触媒クリーム１．
５ｇを紙で塗布し、全体に広げコーティングした。コー
ティング後、１分間乾燥させたのち、白く結晶化した固
形物を除去した。ガラス表面に付着した固形物は０．７
ｇであった。濁度測定（ＪＩＳＫ７６３１）を実施した
ところ、全光透過率９０％、ヘーズ値は０．０８であっ
た。鉛筆硬度の数値は５Ｈであった。コーティングした
ガラスの接触角は１２度であり、コーティング直後より
親水効果が確認できた。上記光触媒クリームの塗布量を
０．２ｇ、０．５ｇ、１．０ｇ、１．５ｇ、２．０ｇ、
３．０ｇ、４．０ｇで作製したガラスの物性を表１示
す。同表は、実施例１でのガラスへコーティングしたと
きの透過率、親水性を示したものである。

【００２２】

【表１】

【００２３】

【実施例２】水素イオン濃度が３であるアルミナ分散液
１９４ｇ（固形分濃度２０ｗｔ％）に水素イオン濃度が
９であるアナターゼ型酸化チタン分散液６８ｇ（固形分
濃度２０ｗｔ％）を２５℃で混合した。２５℃で７０時
間保持することで光触媒クリームが調製できた。２５℃
で市販ガラス（１０ｃｍ角）のガラス上に紙により１．
５ｇ塗布し、紙により全体に広げコーティングした。コ
ーティング後、１分間乾燥させたのち、白く結晶化した
固形物を除去した。濁度測定（ＪＩＳＫ７６３１）を実
施したところ、全光透過率９０％、ヘーズ値は０．０８
であった。鉛筆硬度は９Ｈであった。コーティングした
ガラスの接触角は１３度であり、コーティング直後より
親水効果が確認できた。上記実施例の説明で、塗布する
道具として布・紙などを使っているが、これに限定する
ものではない。

【００２４】

【発明の効果】（１）本発明による光触媒をクリーム状
にしたので、屋外での塗布において風、湿度など外乱の
影響を受けずに、構造物を構成するガラス、タイル、金
属などの基材表面に、特別な塗布設備、技法を用いるこ
となく、しかも誰でもムラなく奇麗に光触媒を塗布する
ことができる。（２）光触媒による親水性機能と分解機能により汚れ防
止効果がある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考） // Ｃ０９Ｋ 3/00 Ｃ０９Ｋ 3/00 Ｒ１１２１１２Ｚ (72)発明者赤松政彦兵庫県明石市川崎町１番１号川崎重工業株式会社明石工場内 (72)発明者寺田誠二兵庫県明石市川崎町１番１号川崎重工業株式会社明石工場内 (72)発明者坂井賢吉東京都港区浜松町２丁目４番１号川崎重工業株式会社東京本社内 (72)発明者荒西義人兵庫県明石市川崎町１番１号川崎重工業株式会社明石工場内 (72)発明者三輪靖雄兵庫県明石市川崎町１番１号川崎重工業株式会社明石工場内Ｆターム(参考） 4G059 AA01 AA02 AB09 AC22 DA01 DA02 DA03 DA04 DA05 DA06 DA07 DA09 EA04 EB09 FA05 FA15 4G069 AA08 BA04A BA04B BA07A BA13A BA48A BB02A BB04A BB06A BC03A BC09A BC10A BC12A BC13A BC16A BC22A BC31A BC32A BC33A BC35A BC50A BC51A BC52A BC54A BC58A BC59A BC60A BC62A BC67A BC68A BC70A BC72A BC75A BD09A CD10 DA05 EA01X EA01Y EB18X EC22X EC22Y EC26 ZA01A 4J038 AA011 CG032 CR072 DL002 HA061 HA141 HA501 JA18 NA01 NA05 NA24 PB05 PC02 PC03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光触媒とシリカ、アルミナ、ジルコニアな
どの無機物のいずれかまたは２成分以上組み合わせた組
成からなり、総固形分に対して、水を５〜３０ｗｔ％含
有したことを特徴とする光触媒クリーム。
【請求項２】光触媒の固形分比率が１５％〜５０％であ
ることを特徴とする請求項１に記載する光触媒クリー
ム。
【請求項３】光触媒として、アモルファス型酸化チタ
ン、アナターゼ型酸化チタン、ブルッカイト型酸化チタ
ン、ルチル型酸化チタン、過酸化チタン、酸化亜鉛、チ
タン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、酸化タング
ステン、酸化マンガン、酸化ルテニウムなどのいずれか
またはこれらを組み合わせ使用することを特徴とする請
求項1〜２のいずれか記載の光触媒クリーム。
【請求項４】光触媒を構成する粒子の粒径が０．５nmか
ら１００ｎｍであることを特徴とする請求項1〜３のい
ずれか記載の光触媒クリーム。
【請求項５】光触媒クリームを構成するアルミナとして
無定型アルミナあるいはアルミナの結晶構造がα、β、
γなどからなる請求項１〜４記載の光触媒クリーム。
【請求項６】光触媒クリームに酸性物質、アルカリ性物
質、界面活性剤、有機高分子、無機高分子及び有機・無
機高分子、有機溶剤のいずれかまたはこれらをあわせた
ものを添加する請求項１〜５記載の光触媒クリーム。
【請求項７】光触媒に白金，金，銀，銅，マグネシウ
ム，アルミニウム，カリウム，カルシウム，バナジウ
ム，クロム，マンガン，コバルト，ニッケル，亜鉛，セ
レン，ジルコニウム，モリブデン，パラジウム，スズ，
ハフニウム，タングステンなどの金属，ゼオライト，コ
ージェライト，ムライトなど無機物のいずれかまたはこ
れらを組み合わせたものを添加することを特徴とする請
求項１〜６のいずれかの記載の光触媒クリーム。
【請求項８】光触媒を水素イオン濃度として０．５から
６．５を示す溶液に分散させたものを、８から１３の水
素イオン濃度を示すアルカリ性溶液にシリカ、アルミ
ナ、ジルコニアなどの無機物のいずれかまたは２成分以
上組み合わせたものに混合することで製造することを特
徴とする請求項１〜７のいずれかの記載の光触媒クリー
ム。
【請求項９】光触媒を水素イオン濃度として８から１３
を示す溶液に分散させたものを、０．５から６．５の水
素イオン濃度を示すアルカリ性溶液にシリカ、アルミ
ナ、ジルコニアなどの無機物のいずれかまたは２成分以
上組み合わせたものに混合することで光触媒クリームを
製造することを特徴とする請求項１〜７のいずれかの記
載の光触媒クリーム
【請求項１０】水などで湿らせた基材表面に上記請求項
１から９に記載する光触媒クリームを、１ｍ２あたり３
０ｇから２００ｇとり、５℃から４０℃の温度下にて基
材表面に光触媒クリームを広げ、乾燥させたのち基材表
面に白く浮き出した固形物を除去することで基材表面に
透明性に優れる光触媒のコーティングを行うことを特徴
とする光触媒クリームの塗布方法。