JP2011031125A - 光触媒塗装体、および光触媒コーティング液 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基材表面に光触媒層を備えた光触媒塗装体であって、前記光触媒層は、光触媒コーティング液を塗布後乾燥させることにより得られ、前記光触媒コーティング液は、光触媒性酸化チタン粒子と、水溶性ジルコニウム化合物と、硬化性シリコーンエマルジョンとを備え、前記光触媒性酸化チタン粒子は硬化性シリコーンエマルジョンよりも粒径が小さいことを特徴とする光触媒塗装体。
【選択図】なし
Description
あるいは、建造物、乗物およびそれらを構成する部材、複合材に基材劣化を抑制しつつ有害ガス分解性等の光触媒機能をコーティング層を形成することにより付与可能な光触媒コーティング液に関する。
屋外用途については、基材表面に光触媒を塗装することにより、光エネルギーを利用してNOx、SOx等の有害物質の分解機能を付与することが可能となる。
また屋内用途についても、光エネルギーを利用してVOC等の有害物質の分解機能を付与したり、抗菌機能を付与したりすることが可能となる。
そこに直接光触媒層を形成しようとすると、エナメル塗装面やクリア塗装面は主として有機物で構成されているため、長期的には光触媒層と上記塗装面の界面に存在する光触媒粒子により塗装面が劣化するという問題を生じる。
しかし、バリア層を形成すると、コストアップになるだけでなく、工数がかかり、手軽に光触媒機能を付与できない。
そこで、本発明では、上記事情に鑑み、エナメル塗装面やクリア塗装面の劣化を抑制するように2μmをこえる厚膜で塗膜する場合でも高度な光触媒ガス分解活性を得ることが可能な光触媒塗装体および光触媒コーティング液を提供することを目的とする。
本発明による光触媒塗装体は、基材表面に光触媒層を備えた光触媒塗装体であって、前記光触媒層は、光触媒コーティング液を塗布後乾燥させることにより得られ、前記光触媒コーティング液は、光触媒性酸化チタン粒子と、水溶性ジルコニウム化合物と、硬化性シリコーンエマルジョンとを備え、前記光触媒性酸化チタン粒子は硬化性シリコーンエマルジョンよりも粒径が小さいことを特徴とする光触媒塗装体である。
このような構成にすることにより、エナメル塗装面やクリア塗装面の劣化を抑制するように2μmをこえる厚膜で塗膜する場合でも高度な光触媒ガス分解活性を得ることの可能な光触媒塗装体を提供することが可能となる。
光触媒コーティング液を基材に塗布し乾燥したときに、光触媒性酸化チタン粒子は水との親和性があり、かつエマルジョンより粒径を小さくしているために水が表面に拡散し蒸発する際に、表面に移動しやすい。また、水溶性ジルコニウム化合物も水の蒸発に伴い表面に移動する。そのため、乾燥時に光触媒性酸化チタン粒子および水溶性ジルコニウム化合物は表面に高濃度で集中する。
従って、硬化完了後には、基材側ではシリコーンエマルジョンが高濃度となって基材と密着し、表面側では光触媒性酸化チタン粒子が水溶性ジルコニウム化合物の硬化により強固に固定されるとともに、相互作用によりガス分解活性が特異的に向上する。
ここで、硬化物の質量とは、105℃乾燥時における恒量値をいう。
85%以上にすることにより、2μmをこえる厚膜のような、表面に移動行程の長い膜においても、高度な光触媒分解活性を得ることができるとともに、着色剤を添加しない場合に透明な光触媒層が形成可能となる。
さらに、90%以上にすることにより、5μmをこえる厚膜のような、表面に移動行程の長い膜においても、高度な光触媒分解活性を得ることができるとともに、着色剤を添加しない場合に透明な光触媒層が形成可能となる。
そうすることにより、基材の劣化を抑制できる。
そうすることで、基材への紫外線の影響を低めることができ、紫外線による基材の劣化を有効に抑制できる。
そうすることで、基材がエナメル塗装やクリア塗装の場合、その意匠性を有効に活かしつつ2μmをこえる厚膜のような、表面に移動行程の長い膜においても、高度な光触媒分解活性を得ることの可能な光触媒塗装体を提供することがより容易となる。
ここで、硬化反応には、加水分解・縮合反応、光重合反応等が好適に利用できる。
硬化反応が加水分解・縮合反応の場合には、官能基としてアルコキシド基を有し、加水分解・縮合反応によりシロキサン結合を生成する硬化性シリコーンエマルジョンが好適に利用できる。
有機架橋部は、ビニル基とビニル基が重合したエチレン架橋部のようなラジカル重合により生成した架橋部が好適に利用できる。ラジカル重合により生成した架橋部であれば、特に炭化水素基に限定されず、種々の変性基の組合せが好適に利用可能である。
ヒンダードアミン系光安定剤の具体例としては、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)サクシネート、ビス(2,2,6,6−テトラメチルピペリジル)セバケート、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)2−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−2−ブチルマロネート、1−〔2−〔3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピニルオキシ〕エチル〕−4−〔3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピニルオキシ〕−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)セバケートとメチル−1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル−セバケートの混合物(チバジャパン(株)製、製品名:TINUVIN−292)、ビス(1−オクトキシ−2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、TINUVIN−123(製品名、日本チバガイギー(株)製)、TINUVIN−111FDL(製品名、チバジャパン(株)製)、TINUVIN292(製品名、チバジャパン(株)製)、及び1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジルメタクリレート、1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジルアクリレート、2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジルメタクリレート、2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジルアクリレート、1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−イミノピペリジルメタクリレート、2,2,6,6,−テトラメチル−4−イミノピペリジルメタクリレート、4−シアノ−2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジルメタクリレート、4−シアノ−1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジルメタクリレートなどの重合性のヒンダードアミン系紫外線吸収剤やそれらの(共)重合物を挙げることができる。
本発明の好ましい態様においては、界面活性剤は、光触媒粒子1重量部に対して、10重量部未満、より好ましくは、0.1〜2重量部程度添加されるのが好ましい。
本発明による光触媒コーティング液は、光触媒性酸化チタン粒子と、水溶性ジルコニウム化合物と、硬化性シリコーンエマルジョンと、水とを備え、前記光触媒性酸化チタン粒子は硬化性シリコーンエマルジョンよりも粒径が小さいことを特徴とする光触媒コーティング液である。
このような構成にすることにより、エナメル塗装面やクリア塗装面の劣化を抑制するように2μmをこえる厚膜で塗膜する場合でも高度な光触媒ガス分解活性を得ることの可能な光触媒塗装体を提供することが可能となる。
光触媒コーティング液を基材に塗布し乾燥したときに、光触媒性酸化チタン粒子は水との親和性があり、かつエマルジョンより粒径を小さくしているために水が表面に拡散し蒸発する際に、表面に移動しやすい。また、水溶性ジルコニウム化合物も水の蒸発に伴い表面に移動する。そのため、乾燥時に光触媒性酸化チタン粒子および水溶性ジルコニウム化合物は表面に高濃度で集中する。
従って、硬化完了後には、基材側ではシリコーンエマルジョンが高濃度となって基材と密着し、表面側では光触媒性酸化チタン粒子が水溶性ジルコニウム化合物の硬化により強固に固定されるとともに、相互作用によりガス分解活性が特異的に向上する。
ここで、硬化物の質量とは、105℃乾燥時における恒量値をいう。
85%以上にすることにより、2μmをこえる厚膜のような、表面に移動行程の長い膜においても、高度な光触媒分解活性を得ることができるとともに、着色剤を添加しない場合に透明な光触媒層が形成可能となる。
さらに、90%以上にすることにより、5μmをこえる厚膜のような、表面に移動行程の長い膜においても、高度な光触媒分解活性を得ることができるとともに、着色剤を添加しない場合に透明な光触媒層が形成可能となる。
そうすることにより、基材の劣化を抑制できる。
尚、「光触媒性酸化チタン粒子」、「水溶性ジルコニウム化合物」、「硬化性シリコーンエマルジョン」に関連する事項、「無機酸化物粒子含有」、「金属または金属化合物添加」、「紫外線吸収剤の配合」、「光安定剤の配合」、「界面活性剤の配合」、「防藻剤の配合」については、「光触媒塗装体」の項で述べた全ての内容が好適に利用できる。
本発明の光触媒塗装体は、上記光触媒コーティング液を、基材上に塗布することにより簡単に製造することができる。光触媒層の塗装方法は、前記液剤を刷毛塗り、ローラー、スプレー、ロールコーター、フローコーター、ディップコート、流し塗り、スクリーン印刷等、一般に広く行われている方法を利用できる。コーティング液の基材への塗布後は、常温乾燥させればよく、あるいは必要に応じて加熱乾燥してもよい。
本発明に用いる基材は、無機材料、有機材料、複層材料を問わず種々の材料であってよく、その形状も限定されない。材料の観点からみた基材の好ましい例としては、金属、セラミック、ガラス、プラスチック、ゴム、石、セメント、コンクリ−ト、繊維、布帛、木、紙、それらの組合せ、それらの積層体、それらの表面に少なくとも一層の被膜を有するものが挙げられる。用途の観点からみた基材の好ましい例としては、建材、建物外装および内装、窓枠、窓ガラス、構造部材、乗物の外装及び塗装、機械装置や物品の外装、防塵カバー及び塗装、交通標識、各種表示装置、広告塔、道路用遮音壁、鉄道用遮音壁、橋梁、ガードレ−ルの外装及び塗装、トンネル内装及び塗装、碍子、太陽電池カバー、太陽熱温水器集熱カバー、ビニールハウス、車両用照明灯のカバー、屋外用照明器具、台、浴室材、キッチンパネル、流し台、レンジ、換気扇、空調、フィルター、便器、浴槽及び上記物品表面に貼着させるためのフィルム、シート、シール等が挙げられる。
そうような用途としては建材、建物外装、窓枠、窓ガラス、構造部材、乗物の外装及び塗装、機械装置や物品の外装、交通標識、広告塔、看板、道路用遮音壁、鉄道用遮音壁、橋梁、ガードレ−ルの外装及び塗装、トンネル内装及び塗装、碍子、太陽電池カバー、太陽熱温水器集熱カバー、ビニールハウス、車両用照明灯のカバー、屋外用照明器具、道路舗装等が挙げられる。
アナターゼ型酸化チタン粒子(平均結晶子径10nm)1.3質量部、炭酸ジルコニウムアンモニウム8.7質量部、メチル基およびフェニル基を含有する硬化性シリコーンエマルジョン90質量部配合した固形分濃度25質量%の光触媒水性コーティング液を調製し、透明なアクリル基材上に150℃×5分乾燥、光触媒塗装体を得た。
得られた光触媒塗装体の光触媒層を断面観察したところ、膜厚は約7μmであり、アナターゼ型酸化チタン粒子とジルコニアが表面に高濃度に存在する様子が観察された。
また、光触媒塗装体の表面から観察したところ、塗装体を載置していた実験台が透けてみえた。
この光触媒塗装体について、光触媒分解活性を、NOx分解性能を調べることにより確認した。ここで、光触媒によるNOx分解機能は、JISR1701−1「光触媒材料の空気浄化性能試験方法−第1部:窒素酸化物の除去性能」の試験法で行った。その結果、ΔNOxが0.5μmolを上回り、良好な結果を示した。
アナターゼ型酸化チタン粒子(平均結晶子径10nm)1.3質量部、炭酸ジルコニウムアンモニウム8.7質量部、ジメチルシリル基を含有する硬化性シリコーンエマルジョン90質量部配合した固形分濃度25質量%の光触媒水性コーティング液を調製し、透明なアクリル基材上に150℃×5分乾燥、光触媒塗装体を得た。
得られた光触媒塗装体の光触媒層を断面観察したところ、膜厚は約7μmであり、アナターゼ型酸化チタン粒子とジルコニアが表面に高濃度に存在する様子が観察された。
また、光触媒塗装体の表面から観察したところ、塗装体を載置していた実験台が透けてみえた。
この光触媒塗装体について、光触媒分解活性を、NOx分解性能を調べることにより確認した。ここで、光触媒によるNOx分解機能は、JISR1701−1「光触媒材料の空気浄化性能試験方法−第1部:窒素酸化物の除去性能」の試験法で行った。その結果、ΔNOxが0.5μmolを上回り、良好な結果を示した。
Claims (6)
- 基材表面に光触媒層を備えた光触媒塗装体であって、
前記光触媒層は、光触媒コーティング液を塗布後乾燥させることにより得られ、
前記光触媒コーティング液は、光触媒性酸化チタン粒子と、水溶性ジルコニウム化合物と、硬化性シリコーンエマルジョンと、を備え、
前記光触媒性酸化チタン粒子は硬化性シリコーンエマルジョンよりも粒径が小さいことを特徴とする光触媒塗装体。 - 前記光触媒コーティング液中に含有される硬化性シリコーンエマルジョンの硬化物は、前記光触媒層中に85質量%以上含有されることを特徴とする請求項1に記載の光触媒塗装体。
- 前記光触媒層の膜厚は、2μmをこえ20μm未満であることを特徴とする請求項1又は2のいずれか1項に記載の光触媒塗装体。
- 前記光触媒層は透明であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の光触媒塗装体。
- 光触媒性酸化チタン粒子と、
水溶性ジルコニウム化合物と、
硬化性シリコーンエマルジョンと、
水と、を備え、
前記光触媒性酸化チタン粒子は硬化性シリコーンエマルジョンよりも粒径が小さいことを特徴とする光触媒コーティング液。 - 前記光触媒コーティング液中に含有される硬化性シリコーンエマルジョンの硬化物は、前記光触媒層中に85質量%以上含有されることを特徴とする請求項5に記載の光触媒コーティング液。
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