JP6184108B2 - 光触媒溶液、多機能塗料溶液、光触媒を定着させた基材、光触媒と多機能性成分の紛体を定着させた多機能基材 - Google Patents
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Description
(1)本発明の光触媒溶液は、基材表面に塗布し、乾燥させて光触媒を薄膜状に定着させるための光触媒溶液であって、溶液中でコロイドゾルとなっている光触媒と、前記基材表面の濡れ性を向上させる界面活性成分と、前記光触媒と基材表面とを連結する定着促進成分と、を含有しており、前記界面活性成分が、アルキルベンゼンスルホン酸塩,ジアルキルスルホコハク酸塩,及びアセチレン系ジアルコールのポリエーテル化物の少なくとも1種以上であり、前記定着促進成分が、ウレタン樹脂エマルジョン,アクリル樹脂エマルジョン,チタネート系カップリング剤(チタンラクテート),及びシランカップリング剤の少なくとも1種以上であることを特徴とする。
(2)前記光触媒溶液は更に、無機質成分の液中分散を促進し、さらに薄膜に硬さを付与する分散性促進成分を含有しており、前記分散性促進成分が、ナフタレンスルフォン酸ホルマリン縮合物,及びポリカルボン酸型高分子界面活性剤の少なくとも1種以上であることを特徴とする。
(3)前記光触媒溶液は更に、親水性の向上及び結合性を補助する親水性向上成分を含有しており、前記親水性向上成分が、アニオン系コロイダルシリカ,カチオン系コロイダルシリカ,及び珪酸アルカリの少なくとも1種以上であることを特徴とする。
本実施形態による光触媒溶液は、光触媒粒子のコロイドゾル溶液であり、配合成分として界面活性成分,定着促進成分,分散性促進成分,親水性向上成分,及び機能性成分を含有している。配合成分のうち、界面活性成分と分散性促進成分が必須の成分であり、分散性促進成分,親水性促進成分及び機能性成分は任意の成分である。
本実施形態の光触媒溶液は、光触媒のコロイドゾル溶液になっていればよく、光触媒の基質の種類は限定されない。水溶液系及び溶剤系のいずれでもよいが、水溶液系の方が好ましい。光触媒の基質の好ましい一例は、酸化チタン(TiO2),酸化チタンとシリカの複合物であるチタニア−シリカ(TiO2・SiO2)、酸化タングステン等(WO2,WO3等)の単独または2種以上の混合物である。可視光応答活性の高い触媒を選ぶのが好ましい。さらに、光触媒の基質の結晶性の有無は問わない。例えばアモルファス型,アナターゼ型,又はブルッカイト型のいずれでもよい。好ましい一例としては、後述する実施例の結果からも分かるように、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、アモルファス型チタニア−シリカ、アナターゼ型チタニア−シリカを挙げることができる。なお、チタニア−シリカ水溶液は、特許2913257号に開示されている方法に従って製造されたものが好ましい。
本実施形態の光触媒溶液は、必須の配合成分1として、界面活性成分を含有している。この界面活性成分は、本発明者らの試行錯誤の結果、塗布時に基材表面の濡れ性を向上させる良好な効果が確認された潤滑浸透性の強いアルキルベンゼンスルホン酸塩,ジアルキルスルホコハク酸塩,又はアセチレン系ジアルコールのポリエーテル化物である。光触媒溶液には、これらの物質の中から選択される1種以上を配合することができる。従って、本実施形態の光触媒溶液は、配合成分1を含有することにより、疎水性又は撥水性の基材表面で液がはじかれるのを抑制でき、該基材表面に塗ることを可能にした。
後述する他の配合成分2〜5にも言えることだが、配合成分は出来るだけ量を少なくてその効果を発揮させるのが望ましい。つまり、配合することにより目的の効果が発揮される具体的な物質の選定と、その適量を見出したことに、本実施形態の技術的意義がある。
ジャパン株式会社の製品が、界面活性成分としての良好な作用・効果を発揮する。
本実施形態の光触媒溶液は、必須の配合成分2として、定着促進成分を含有している。この定着促進成分は、本発明者らの試行錯誤の結果、光触媒と基材表面を連結するのに良好な効果が確認されたウレタン樹脂エマルジョン,アクリル樹脂エマルジョン,チタネート系カップリング剤(チタンラクテート),又はシランカップリング剤である。光触媒溶液には、これらの物質の中から選択される1種以上を配合することができる。従って、本実施形態の光触媒溶液は、配合成分2を含有することにより、疎水性又は撥水性の基材表面に光触媒薄膜を強固に定着させることを可能にした。これに対し、配合成分2を含まない溶液は、一見すると塗布できた場合でも擦ると直ぐに膜が剥がれてしまう。また、配合成分2は、溶質の無機成分をよく包含し、薄膜の平滑性に寄与する効果もある。その結果、光触媒薄膜の透明性が向上する。
本実施形態の光触媒溶液は、任意の配合成分3として、分散性促進成分を含有している。この分散性促進成分は、本発明者らの試行錯誤の結果、無機質成分の液中の分散を促進し、さらに薄膜の硬さを向上させる良好な効果が確認されたナフタレンスルフォン酸ホルマリン縮合物、又はポリカルボン酸型高分子界面活性剤である。光触媒溶液には、これらの物質の中から選択される1種以上を配合することができる。配合成分3を含有しなくとも疎水性又は撥水性の基材表面に塗布はできるが、配合成分3を配合することによって薄膜の硬度を高めることが可能になる。添加の有無によって相対的に1H硬度が高くなることを確認している。
本実施形態の光触媒溶液は、任意の配合成分4として、親水性向上成分を含有している。この親水性向上成分は、本発明者らの試行錯誤の結果、光触媒以外の無機成分として、薄膜の親水化機能の向上及び結合性を補助する良好な効果が確認されたアニオン系コロイダルシリカ、カチオン系コロイダルシリカ、珪酸アルカリである。光触媒溶液には、これらの物質の中から選択される1種以上を配合することができる。その結果、本実施形態の光触媒溶液は、配合成分4を含むことによって、光触媒が活性化しない無光状態でも基材表面の親水性を維持して防汚効果を維持することが可能である。さらに、バインダーとしての作用によって結合性を補助し、光触媒薄膜の定着性や硬度を高めることが可能である。また、配合成分4は、固形分の増量剤としても使用できる。
次に、多機能塗料溶液の実施形態について説明する。本実施形態の多機能塗料溶液は、前述の光触媒溶液に種々の機能性成分(配合成分5)を配合することによって、液及び薄膜の多機能化(特に、薄膜の性能向上)を実現した物である。より具体的には、機能性成分を配合して薄膜を形成したときに、透明性のある薄膜で、耐候性、密着性、膜硬度が高く、その機能を長く持続することができる一方で光触媒の機能が低下することが極力抑えられた配合を目的とする。機能性成分の一例として、例えば銅や銀等の抗菌・防カビ成分、消臭成分、無光触媒(CT触媒)、固体の光触媒を挙げることができる。固体の光触媒の一例として、昭和電工株式会社製のアパタイトチタニアやブルッカイト(高活性)酸化チタン,石原産業株式会社製の高活性酸化チタン(STシリーズ)等を挙げることができる。多機能塗料溶液は、これら機能性成分の中から目的等に応じて任意に選択される物の紛体を添加して成る。機能性成分を加えた多機能塗料溶液は、内装用光触媒溶液として使用でき、大変有効である。
本試験では、フッ素樹脂製基板、ポリウレタン製基板、ポリカーボネート製基板、ポリエチレン製基板、ポリエチレンテレフタレート製基板、及びステンレスSUS304製基板(表面を鏡面処理)に、光触媒溶液を塗布し、自然乾燥によって薄膜にした。光触媒溶液は、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、アモルファス型チタニア−シリカ、及びアナターゼ型チタニア−シリカを用いた。光触媒濃度は、各々1質量%とした。
Claims (5)
- 基材表面に塗布し、乾燥させて光触媒を薄膜状に定着させるための光触媒溶液であって、
溶液中でコロイドゾルとなっている光触媒と、前記基材表面の濡れ性を向上させる界面活性成分と、前記光触媒と基材表面とを連結する定着促進成分と、無機質成分の液中分散を促進しさらに薄膜に硬さを付与する分散性促進成分と、を含有しており、
前記界面活性成分が、アセチレン系ジアルコールのポリエーテル化物であり、
前記定着促進成分が、チタネート系カップリング剤,及びシランカップリング剤の少なくとも1種以上であり、
前記分散性促進成分が、ナフタレンスルフォン酸ホルマリン縮合物であることを特徴とする光触媒溶液。 - 前記光触媒溶液は更に、親水性の向上及び結合性を補助する親水性向上成分を含有しており、
前記親水性向上成分が、アニオン系コロイダルシリカ,カチオン系コロイダルシリカ,及び珪酸アルカリの少なくとも1種以上であることを特徴とする請求項1に記載の光触媒溶液。 - 前記請求項1又は2に記載の光触媒溶液に、消臭成分,抗菌成分,防カビ成分,無光触媒,及び固体の光触媒の中から選択される1種以上の機能性成分の粉体を含有させて成ることを特徴とする多機能塗料溶液。
- 疎水性又は撥水性の表面を有し、この表面に前記請求項1又は2に記載の光触媒溶液が塗布され、乾燥されて薄膜状に光触媒が定着されていることを特徴とする、光触媒を定着させた基材。
- 疎水性又は撥水性の表面を有し、この表面に前記請求項3に記載の多機能塗料溶液が塗布され、乾燥されて薄膜状に光触媒と機能性成分の粉体が定着されていることを特徴とする多機能基材。
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