JPWO2014196108A1 - 常温硬化型光触媒塗料、常温硬化型塗料組成物及び内装材 - Google Patents

Abstract

本発明の常温硬化型光触媒塗料は、平均粒子径が８０ｎｍ〜２００ｎｍであるアクリル樹脂粒子を有し、ガラス転移温度が２０℃以下であるアクリル系エマルション状樹脂を含有する。さらに、光触媒塗料は、ＪＩＳ Ｋ５６００−２−５に規定の分散度が１μｍ〜３０μｍである銅化合物担持酸化チタンと、アクリル系エマルション状樹脂及び銅化合物担持酸化チタンを分散させる水性媒体とを含有する。そして、光触媒塗料の加熱残分１００質量部中に、銅化合物担持酸化チタンを１〜８０質量部含有する。また、光触媒塗料は、最低造膜温度が１０℃以下であり、有機溶剤の含有率が１０質量％未満である。

Description

本発明は、常温硬化型光触媒塗料、常温硬化型塗料組成物及び内装材に関する。詳細には、本発明は、高い抗菌性及び抗ウイルス性が得られつつも膜物性を向上させた常温硬化型光触媒塗料、常温硬化型塗料組成物及びそれを塗布した内装材に関する。

消費者の清潔志向の向上により、生活環境中の微生物を減少させる多様な抗菌性部材が開発され、製品化されている。そして、住宅用や自動車用の内装部材に対して抗菌性を付与する抗菌性部材は、一般的に銀や亜鉛などの抗菌性材料を含有している（例えば、特許文献１及び２参照）。しかし、銀や亜鉛などは、価格や生態毒性の点で課題を有している。

そこで、安価で多量に存在し、生態毒性の少ない酸化チタンを抗菌性材料として使用する試みが行われている（例えば、特許文献３参照）。酸化チタンは光触媒活性を有するため、この光触媒活性を用いた抗菌作用が注目されている。そして、このような酸化チタンを含有し、抗菌性を備えた塗料が開発されている（例えば、特許文献４参照）。

特開２００８−２５５１０１号公報 特開２０１１−４２６４２号公報 特開２００３−２７５６０１号公報 特開２００９−１６１７０８号公報

ここで、従来の抗菌性塗料は、乾燥性及び流動性を向上させるため有機溶剤を使用することが多い。しかしながら、近年、環境負荷の低減及び塗布作業環境の向上、シックハウス問題などにより、溶剤系塗料の使用は忌避される傾向にある。そのため、抗菌性を備えた水性塗料が求められている。

また、抗菌性塗料より得られる塗膜の抗菌性を向上させるため、当該塗膜の表面に光触媒粒子を多く存在させる必要がある。しかし、塗膜の表面に光触媒粒子を多く存在させるには添加量を増やす必要があるため、光触媒粒子の増加により塗膜の物性が低下する恐れがある。

本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものである。そして、本発明の目的は、有機溶剤の使用量を低減しつつも抗菌性及び抗ウイルス性が高く、塗膜の物性低下を抑制する常温硬化型光触媒塗料、常温硬化型塗料組成物及び内装材を提供することにある。

本発明の第１の態様に係る常温硬化型光触媒塗料は、平均粒子径が８０ｎｍ〜２００ｎｍであるアクリル樹脂粒子を有し、ガラス転移温度が２０℃以下であるアクリル系エマルション状樹脂を含有する。さらに、光触媒塗料は、ＪＩＳ Ｋ５６００−２−５に規定の分散度が１μｍ〜３０μｍである銅化合物担持酸化チタンと、アクリル系エマルション状樹脂及び銅化合物担持酸化チタンを分散させる水性媒体とを含有する。そして、光触媒塗料の加熱残分１００質量部中に、銅化合物担持酸化チタンを１〜８０質量部含有する。また、光触媒塗料の最低造膜温度が１０℃以下であり、有機溶剤の含有率が１０質量％未満である。

本発明の第２の態様に係る常温硬化型塗料組成物は、第１の態様に係る常温硬化型光触媒塗料と、ホモポリマーを含む塗料とを含有する。

本発明の第３の態様に係る常温硬化型塗料組成物は、第２の態様に係る塗料組成物において、ホモポリマーはガラス転移温度が２０℃を超える。

本発明の第４の態様に係る常温硬化型塗料組成物は、第２又は第３の態様に係る塗料組成物において、ホモポリマーを含む塗料はアニオン性塗料である。

本発明の第５の態様に係る内装材は、第１の態様に係る常温硬化型光触媒塗料が塗布されている。

本発明の第６の態様に係る内装材は、第２乃至第４のいずれかの態様に係る常温硬化型塗料組成物が塗布されている。

以下、本発明の実施形態に係る常温硬化型光触媒塗料、常温硬化型塗料組成物及び内装材について詳細に説明する。

［常温硬化型光触媒塗料］
本発明の実施形態に係る常温硬化型光触媒塗料（以下、光触媒塗料ともいう。）は、アクリル系エマルション状樹脂と、銅化合物担持酸化チタンと、アクリル系エマルション状樹脂及び銅化合物担持酸化チタンを分散させる水性媒体とを含有する。当該アクリル系エマルション状樹脂は、平均粒子径が８０ｎｍ〜２００ｎｍであるアクリル樹脂粒子を有し、ガラス転移温度が２０℃以下である。また、銅化合物担持酸化チタンは、ＪＩＳ Ｋ５６００−２−５に規定の分散度が１μｍ〜３０μｍである。そして、光触媒塗料の加熱残分１００質量部中に、銅化合物担持酸化チタンを１〜８０質量部含有している。さらに、光触媒塗料は、最低造膜温度が１０℃以下であり、有機溶剤の含有率が１０質量％未満である。

＜アクリル系エマルション状樹脂＞
本実施形態に係る光触媒塗料は、バインダー樹脂として、アクリル系エマルション状樹脂を含有している。アクリル系エマルション状樹脂は、アクリル樹脂粒子を水中に分散させ、乳化したものであり、乾燥することによりアクリル樹脂粒子同士が融着し、塗膜を形成する。

そして、アクリル系エマルション状樹脂中のアクリル樹脂粒子は、平均粒子径が８０ｎｍ〜２００ｎｍである。平均粒子径が８０ｎｍ未満の場合、エマルション樹脂を得ることが困難となる恐れがある。また、平均粒子径が２００ｎｍを超える場合、均一な塗膜が得られず、銅化合物担持酸化チタンの分散性が低下するため、抗菌性が悪化する恐れがある。塗膜の均一性を向上させる観点から、アクリル系エマルション状樹脂中のアクリル樹脂粒子は、平均粒子径が１００ｎｍ〜１５０ｎｍであることが好ましい。なお、アクリル樹脂粒子の平均粒子径は、動的光散乱法で測定し、キュムラント解析法により得られる平均粒子径を採用する。

また、アクリル系エマルション状樹脂は、ガラス転移温度が２０℃以下である。通常、エマルション樹脂の最低造膜温度（ＭＦＴ）は、エマルション樹脂のガラス転移温度に近い値を示すため、エマルション樹脂のガラス転移温度が２０℃を超える場合、得られる塗膜の最低造膜温度も２０℃を超えることが多い。このように塗膜の最低造膜温度が高い場合には、十分に成膜せず、塗膜としての機能が低下し、抗菌性・抗ウイルス性が悪化する恐れがある。なお、エマルション樹脂のガラス転移温度の下限は特に限定されないが、例えば０℃とすることができる。

このようなアクリル系エマルション状樹脂は、（ａ）重合性不飽和モノマー、（ｂ）界面活性剤、（ｃ）重合開始剤、（ｄ）水性媒体より調製されている。つまり、水性媒体に対し、水性媒体に難溶な重合性不飽和モノマーと界面活性剤とを混合し、さらに重合開始剤を加えて重合性不飽和モノマーを重合させることにより調製されている。なお、アクリル系エマルション状樹脂は、必要により（ｅ）任意成分を含有してもよい。

（ａ）重合性不飽和モノマー
アクリル系エマルション状樹脂を調製する際には、アクリル樹脂粒子を構成する重合性不飽和モノマーを使用する。重合性不飽和モノマーとしては、アクリル酸又はメタクリル酸の炭素数１〜２４のアルキルエステル又はシクロアルキルエステル、アクリル酸又はメタクリル酸の炭素数２〜１８のアルコキシアルキルエステルを使用することができる。また、重合性不飽和モノマーとしては、アクリル酸又はメタクリル酸の炭素数２〜８のヒドロキシアルキルエステルを使用することができる。

アクリル酸又はメタクリル酸の炭素数１〜２４のアルキルエステル又はシクロアルキルエステルとしては、例えば（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸プロピル、（メタ）アクリル酸ｉ−プロピルを挙げることができる。また、（メタ）アクリル酸ｎ−ブチル、（メタ）アクリル酸ｉ−ブチル、（メタ）アクリル酸ｔ−ブチル、（メタ）アクリル酸ヘキシル、（メタ）アクリル酸２−エチルヘキシル、（メタ）アクリル酸ｎ−オクチルを挙げることができる。さらに、アクリル酸デシル、（メタ）アクリル酸ステアリル、アクリル酸ラウリル、（メタ）アクリル酸シクロヘキシルを挙げることができる。

アクリル酸又はメタクリル酸の炭素数２〜１８のアルコキシアルキルエステルとしては、（メタ）アクリル酸メトキシブチル、（メタ）アクリル酸メトキシエチル、（メタ）アクリル酸エトキシブチル等を挙げることができる。

アクリル酸又はメタクリル酸の炭素数２〜８のヒドロキシアルキルエステルとしては、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、３−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、ヒドロキシブチル（メタ）アクリレートを挙げることができる。

アクリル系エマルション状樹脂を調製する際には、上述の重合性不飽和モノマーのほかに、ビニルエーテル、アルコキシシリル基含有モノマー、スチレン、α−メチルスチレン、塩化ビニル、ブタジエン等の重合性不飽和モノマーを含有してもよい。ビニルエーテルとしては、エチルビニルエーテル、ブチルビニルエーテル、シクロヘキシルビニルエーテルなどを挙げることができる。また、アルコキシシリル基含有モノマーとしては、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−（メタ）アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ−（メタ）アクリロイルオキシプロピルトリエトキシシランを挙げることができる。これらの重合性不飽和モノマーは一種を単独で使用してもよく、二種以上を組み合わせて使用してもよい。

（ｂ）界面活性剤
アクリル系エマルション状樹脂では、界面活性剤を用いることで重合性不飽和モノマー及びアクリル樹脂粒子を水中に分散させている。そのため、アクリル系エマルション状樹脂の調製の際には界面活性剤を使用する必要があり、特に重合性界面活性剤を少なくとも使用することが好ましい。したがって、アクリル系エマルション状樹脂に含有される界面活性剤は、重合性界面活性剤のみからなってもよいが、重合性界面活性剤とそれ以外の界面活性剤とを組み合わせてもよい。重合性界面活性剤を使用することにより、エマルション組成物（塗膜）の耐水性を向上させる上で有利である。

界面活性剤の使用量は、重合性不飽和モノマー１００質量部に対して２〜２０質量部とすることが好ましく、２〜１５質量部とすることがより好ましい。界面活性剤の使用量が２質量部以上の場合、重合性不飽和モノマーの重合安定性を損なうことなく重合反応を進行させることができ、凝集物の発生を抑えることもできる。また、界面活性剤の使用量が２０質量部以下の場合、エマルション組成物の耐水性の低下を抑制することが可能となる。さらに、使用量が２０質量部以下の場合、得られる塗膜と、下地材又は上塗り剤との層間密着性を向上させることができる。

（ｃ）重合開始剤
水性媒体中に混合した重合性不飽和モノマーを重合させ、アクリル樹脂粒子を形成するために、重合開始剤を添加する必要がある。重合開始剤としては、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩、過酸化水素水、ｔ−ブチルハイドロパーオキサイド、アゾビスアミジノプロパンの塩酸塩等の水溶性型重合開始剤を挙げることができる。また、ベンゾイルパーオキサイド、キュメンハイドロパーオキサイド、ジブチルパーオキサイド、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート等の油溶性型重合開始剤を挙げることができる。さらに、クミルパーオキシネオデカノエート、クミルパーオキシオクトエート、アゾビスイソブチロニトリル等の油溶性型重合開始剤を挙げることができる。加えて、酸性亜硫酸ナトリウム、ロンガリット、Ｌ−アスコルビン酸、糖類、アミン類等の還元剤を併用したレドックス系重合開始剤も挙げることができる。

重合開始剤の使用量は、乳化重合工程において存在する重合性不飽和モノマー１００質量部に対して０．０１〜３質量部とすることが好ましい。

（ｄ）水性媒体
アクリル系エマルション状樹脂において、重合性不飽和モノマー及びアクリル樹脂粒子を分散させる水性媒体として水を使用する。ここで、水としては、イオン交換水、限外濾過水、逆浸透水、蒸留水などの純水、若しくは超純水が好ましく使用することができる。

（ｅ）任意成分
アクリル系エマルション状樹脂は、任意成分をさらに含有してもよい。このような任意成分としては、例えば、紫外線吸収剤、ヒンダードアミン系光安定剤、充填剤、可塑剤、顔料、滑剤、着色剤、増粘剤、帯電防止剤、消臭剤、ｐＨ調整剤、芳香剤などを挙げることができる。これらの任意成分は一種を単独で使用してもよく、二種以上を組み合わせて使用してもよい。

ここで、アクリル系エマルション状樹脂は、重合体のガラス転移温度（Ｔｇ）が異なる複数の重合性不飽和モノマーが共重合してなるものである。そのため、アクリル系エマルション状樹脂のガラス転移温度Ｔｇ（Ｋ：絶対温度）は、次のＦＯＸ式を用いて計算することができる。
［数１］
１／Ｔｇ＝Ｗ１／Ｔｇ１＋Ｗ２／Ｔｇ２＋・・・＋Ｗｉ／Ｔｇｉ＋・・・Ｗｎ／Ｔｇｎ
上記ＦＯＸ式は、ｎ種の単量体が重合してなる共重合体を構成する各モノマーのホモポリマーのガラス転移温度をＴｇｉ（Ｋ）とし、各モノマーの重量分率をＷｉとしている。そして、Ｗ１＋Ｗ２＋・・・＋Ｗｉ＋・・・＋Ｗｎ＝１である。

そのため、低Ｔｇのホモポリマーと高Ｔｇのホモポリマーの任意の組み合わせにより、アクリル系エマルション状樹脂のガラス転移温度Ｔｇをコントロールし、２０℃以下に設定することができる。低Ｔｇのホモポリマーとしては、例えばブチルアクリレート（ＢＡ、ホモポリマーＴｇ：−４５℃）、２−エチルヘキシルアクリレート（２−ＥＨＡ、ホモポリマーＴｇ：−５５℃）などが挙げられる。また、高Ｔｇのホモポリマーとしては、例えばアクリル酸（ＡＡ、ホモポリマーＴｇ：８７℃）、メタクリル酸（ＭＡＡ、ホモポリマーＴｇ：１４４℃）等が挙げられる。

＜銅化合物担持酸化チタン＞
本実施形態に係る光触媒塗料は、抗菌性及び抗ウイルス性を発揮する活性粒子として、銅化合物担持酸化チタンを含有している。このような銅化合物担持酸化チタンを塗膜の表面に配置することで、高い抗菌性及び抗ウイルス性を発現させることが可能となる。

このような銅化合物担持酸化チタンとしては、酸化チタンの表面に銅化合物が担持されている粒子であり、光照射により抗菌性及び抗ウイルス性を発揮するものであれば如何なるものも使用することができる。しかし、銅化合物担持酸化チタンとしては、特許第５１２９８９７号に記載のものを使用することが好ましい。この銅化合物担持酸化チタンは、ルチル型酸化チタンの表面に一価銅化合物及び二価銅化合物が担持されているため、可視光下でも高い抗菌性及び抗ウイルス性を発揮できる。

詳細に説明すると、上述の銅化合物担持酸化チタンは、一価銅化合物及び二価銅化合物の両方を含んでいるため、抗ウイルス性及び光触媒活性に優れる。すなわち、銅化合物担持酸化チタンは、抗ウイルス性に優れる一価銅化合物を含むため、抗ウイルス性が高い。また、可視光による光触媒活性に必要な二価銅化合物を含むため、可視光による光触媒活性が高い。このような一価銅化合物としては、酸化銅（Ｉ）、硫化銅（Ｉ）、ヨウ化銅（Ｉ）、塩化銅（Ｉ）及び水酸化銅（Ｉ）等が挙げられ、特に酸化銅（Ｉ）が好ましい。二価銅化合物としては、水酸化銅（ＩＩ）、酸化銅（ＩＩ）、塩化銅（ＩＩ）、酢酸銅（ＩＩ）、硫酸銅（ＩＩ）、硝酸銅（ＩＩ）、フッ化銅（ＩＩ）、ヨウ化銅（ＩＩ）及び臭化銅（ＩＩ）等が挙げられ、特に水酸化銅（ＩＩ）（Ｃｕ（ＯＨ）_２）が好ましい。

さらに、上述の銅化合物担持酸化チタンは、酸化チタンの主成分がルチル型酸化チタンであるため、アナターゼ型酸化チタンが主成分である場合と比べて、抗ウイルス性及び光触媒活性が高い。

なお、本実施形態に係る光触媒塗料に含有される銅化合物担持酸化チタンは、ルチル型酸化チタンの表面に一価銅化合物及び二価銅化合物が担持されていることが好ましい。そして、酸化チタンに担持された一価銅化合物及び二価銅化合物は、酸化銅（Ｉ）及び水酸化銅（ＩＩ）を含むことが好ましく、酸化銅（Ｉ）及び水酸化銅（ＩＩ）からなっていることがより好ましい。このような銅化合物担持酸化チタンは、可視光下、特に蛍光灯のような室内光下でも高い光触媒活性を有する。そのため、当該銅化合物担持酸化チタンを用いることにより、細菌及びウイルスに対し高い不活性化を備える塗膜を得ることが可能となる。

光触媒塗料に含まれる銅化合物担持酸化チタンは、ＪＩＳ Ｋ５６００−２−５（塗料一般試験方法 第２部：塗料の性状・安定性 第５節：分散度）に規定の分散度が１μｍ〜３０μｍである。銅化合物担持酸化チタンの分散度が１μｍ未満の場合、個々の銅化合物担持酸化チタン粒子の表面積が過少となり、光触媒活性を発揮し難くなる恐れがある。また、銅化合物担持酸化チタンの分散度が３０μｍを超える場合、銅化合物担持酸化チタンが凝集しているため、塗膜の外観や耐久性が悪化する恐れがある。

なお、銅化合物担持酸化チタンの分散度は、５μｍ〜２０μｍであることがより好ましい。分散度がこの範囲であることにより、銅化合物担持酸化チタン粒子の光触媒活性を向上させつつも、耐久性や外観の良好さ等の膜物性の低下を抑制することが可能となる。

＜水性媒体＞
アクリル系エマルション状樹脂及び銅化合物担持酸化チタンを分散させる水性媒体としては、アクリル系エマルション状樹脂の調製の際に使用する水性媒体と同様のものを使用することができる。具体的には、水性媒体として、イオン交換水、限外濾過水、逆浸透水、蒸留水などの純水、若しくは超純水を使用することができる。

＜成膜助剤＞
本実施形態に係る光触媒塗料は、アクリル系エマルション状樹脂、銅化合物担持酸化チタン及び水性媒体を含有している。しかし、塗膜の抗菌性、抗ウイルス性及び膜物性に大きな影響を与えないならば、成膜助剤を添加してもよい。成膜助剤を添加することにより、アクリル樹脂粒子を軟化し、その融着を促進し、成膜性を向上させることが可能となる。

成膜助剤としては、２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオールモノイソブチレート、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル等の有機溶剤などが挙げられる。また、エチレングリコールモノ−２−エチルヘキシルエーテル、ジ（エチレングリコール）２−エチルヘキシルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテルが挙げられる。さらに、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールｎ−ブチルエーテルアセテートが挙げられる。これらの成膜助剤は一種を単独で使用してもよく、二種以上を組み合わせて使用してもよい。

ただ、後述するように、本実施形態の光触媒塗料は、有機溶剤の含有率が１０質量％未満である。つまり、塗料から揮発性有機化合物（ＶＯＣ）が排出されることを抑制する観点から、光触媒塗料中の有機溶剤の含有率を１０質量％未満としている。そのため、成膜助剤の添加量は可能な限り少量であることが好ましい。

本実施形態に係る光触媒塗料は、アクリル系エマルション状樹脂、銅化合物担持酸化チタン及び水性媒体を混合し、アクリル系エマルション状樹脂及び銅化合物担持酸化チタンを水性媒体中に分散させることにより調製することができる。

これらを分散させるための分散装置としては、例えば、ディスパーザーやホモジナイザーを使用することができる。また、ガラスやジルコンなどのビーズメディアを使用したものでは、ボールミルやビーズミル、サンドミル、コロイドミルなどが使用できる。これらの分散装置は一種を単独で使用してもよく、二種以上を組み合わせて使用してもよい。ただ、これらの分散装置の中でも、アクリル系エマルション状樹脂及び銅化合物担持酸化チタンを効率的に分散させる観点から、ビーズミルを用いることが好ましい。

なお、分散時間は、アクリル系エマルション状樹脂及び銅化合物担持酸化チタンが水性媒体中に高分散されるように、各分散装置やメディアによって適宜調整すればよい。また、分散装置及び分散時間によっては銅化合物担持酸化チタンの分散度が低下し過ぎる場合があるため、分散度が低下し過ぎないように適宜調整することが好ましい。

このようにして得られた光触媒塗料は、平均粒子径が８０ｎｍ〜２００ｎｍであるアクリル樹脂粒子を有し、ガラス転移温度が２０℃以下であるアクリル系エマルション状樹脂と、分散度が１μｍ〜３０μｍである銅化合物担持酸化チタンと、水性媒体とを含有する。そのため、常温でも硬化し、高い抗菌性及び抗ウイルス性を発揮する塗膜を得ることが可能となる。

ただ、光触媒塗料の加熱残分１００質量部中における、銅化合物担持酸化チタンの含有量は１〜８０質量部であることが好ましい。加熱残分中の銅化合物担持酸化チタンの含有量が１質量部より少ない場合は、抗菌性及び抗ウイルス性が低下する恐れがある。また、塗膜の硬度が低下する恐れもある。また、銅化合物担持酸化チタンの含有量が８０質量部を超える場合には、十分な抗菌性及び抗ウイルス性を得ることは可能であるが、バインダー樹脂が不足するため、膜物性が低下する可能性がある。

なお、光触媒塗料における銅化合物担持酸化チタンの含有量は、光触媒塗料の加熱残分１００質量部中に２０〜６０質量部含有することがより好ましい。銅化合物担持酸化チタンの含有量がこの範囲内であることにより、十分な抗菌性及び抗ウイルス性を備えつつも膜物性の低下を抑制することが可能となる。

さらに、本実施形態に係る光触媒塗料の成膜性を向上させる観点から、光触媒塗料の最低造膜温度は可能な限り低いことが好ましい。

最低造膜温度（ＭＦＴ）とは、アクリル樹脂粒子が水性媒体の蒸発に伴って変形できる温度である。例えば、建築用塗料においては冬場の造膜を考慮した場合、ＭＦＴは５℃以下にすることが好ましい。ＭＦＴを下げる手段としては、（１）バインダー樹脂のＴｇを下げる内部可塑化と、（２）上述のような成膜助剤や可塑剤を用いる外部可塑化がある。前者は塗膜のＴｇも下げることとなり、十分な塗膜物性を得ることが難しい。後者が一般的であるが、ＶＯＣ低減の観点からは今後積極的に利用できる手段ではない。成膜性を制御する手法として、Ｔｇの異なるラテックスのブレンドが知られている。低Ｔｇのラテックスを混合することにより、成膜助剤を用いずにＭＦＴを低下させることが可能であり、ＶＯＣ低減に利用できる。

このような観点から、光触媒塗料の最低造膜温度は１０℃以下であることが好ましい。最低造膜温度が１０℃以下であることにより、室温での成膜性を向上させることが可能となる。なお、最低造膜温度が１０℃を超える場合には、膜物性が低下し、塗膜の抗菌性が悪化する恐れがある。最低造膜温度は、ＩＳＯ規格２１１５に記載された温度勾配板法に準拠して測定することが可能である。

また、光触媒塗料中の有機溶剤の含有量は１０質量％未満であることが好ましい。このような値であることにより、光触媒塗料からの揮発性有機化合物（ＶＯＣ）の排出を低減し、環境被害や人の健康被害を抑制することが可能となる。また、有機溶剤の含有量が過多の場合、膜物性の低下により抗菌性が悪化する可能性がある。なお、環境被害や人の健康被害をより抑制する観点から、光触媒塗料中の有機溶剤の含有量は５質量％未満であることがより好ましく、３質量％未満であることがさらに好ましく、０．１質量％未満であることが特に好ましい。

本実施形態の光触媒塗料が塗布される被塗布材は特に限定されない。ただ、後述するように、本実施形態の光触媒塗料は、内装材の塗料として用いることが特に好ましい。当該光触媒塗料は、抗菌性及び抗ウイルス性が高いため、室内の内装用塗料に特に適している。

光触媒塗料を被塗布材に塗布するための塗布方法及び乾燥条件は特に限定されない。光触媒塗料を被塗布材の少なくとも一部に塗布する方法としては、塗工法（エアスプレー、ハケ、バーコーター、メイヤーバー、エアナイフ等を用いるもの）を用いることができる。また、塗布方法として、印刷法（グラビア印刷、リバースグラビア印刷、オフセット印刷、フレキソ印刷、スクリーン印刷等）も用いることができる。また、乾燥条件としては、水性媒体及び有機溶剤が除去される条件ならば特に限定されない。光触媒塗料を乾燥させるためには、常温乾燥や乾燥機を用いた強制乾燥を実施することが可能である。

光触媒塗料より得られる塗膜の膜厚も特に限定されないが、乾燥膜の外観を向上させる観点から、乾燥後の膜厚として５μｍ〜５０μｍが好ましく、１０μｍ〜３０μｍがより好ましい。塗膜の膜厚がこの範囲外であっても本発明の効果を発揮することができる。しかし、膜厚が厚すぎる場合にはクラックや乾燥不良の問題が生じる可能性がある。また、塗膜が薄すぎる場合には、隠蔽性が低下し下地が見えるなどの不良が発生する可能性がある。

［常温硬化型塗料組成物］
本実施形態に係る常温硬化型光触媒塗料は、単独で塗布することにより塗膜を形成してもよい。ただ、耐候性及び耐水性を向上させる観点から、光触媒塗料にホモポリマーを含む塗料を添加し、常温硬化型塗料組成物としてもよい。

このようなホモポリマーを含む塗料（以下、ホモポリマー塗料ともいう。）としては、アクリル重合物等を使用することができる。ホモポリマーを含む塗料は一種を単独で使用してもよく、二種以上を組み合わせて使用してもよい。

また、当該ホモポリマーのガラス転移温度は、２０℃を超えることが好ましい。ガラス転移温度が２０℃を超えることにより、耐水性等の物性向上という効果を発揮することができる。

なお、アクリル系エマルション状樹脂がアニオン性であり、ホモポリマー塗料がカチオン性の場合には、アクリル樹脂粒子とホモポリマーが凝集し、膜物性が低下する可能性がある。同様に、アクリル系エマルション状樹脂がカチオン性であり、ホモポリマー塗料がアニオン性の場合には、アクリル樹脂粒子とホモポリマーが凝集する可能性がある。ただ、アクリル系エマルション状樹脂が両性の場合には、ホモポリマー塗料はアニオン性及びカチオン性のいずれであっても凝集する可能性は低い。そのため、ホモポリマー塗料はアクリル系エマルション状樹脂の極性を考慮した上で選択することが好ましい。なお、本実施形態の常温硬化型塗料組成物の場合、ホモポリマー塗料としてアニオン性塗料を使用することが好ましい。

また、これらのホモポリマー塗料はＪＩＳ Ｋ５６６０（つや有り合成樹脂エマルションペイント）、ＪＩＳ Ｋ５６６３（合成樹脂エマルションペイント）に準拠したものが望ましく、さらにＶＯＣ含有量が少ないものが望ましい。このようなホモポリマー塗料としては、例えば日本ペイント株式会社製オーデコートや、関西ペイント株式会社製アレスエコクリーン（登録商標）が挙げられる。

常温硬化型塗料組成物の加熱残分１００質量部中における、銅化合物担持酸化チタンの含有量は２〜３０質量部であることが好ましく、５〜２０質量部であることがより好ましい。加熱残分中の銅化合物担持酸化チタンの含有量が２質量部以上の場合には、十分な抗菌性及び抗ウイルス性を得ることが可能となる。また、銅化合物担持酸化チタンの含有量が３０質量部以下の場合には、高い塗膜の耐久性を得ることができる。

本実施形態の常温硬化型塗料組成物は、常温硬化型光触媒塗料とホモポリマー塗料とを混合することにより、調製することができる。混合方法は特に限定されず、ディスパーザーやホモジナイザー、ボールミル、ビーズミル、サンドミル、コロイドミルなどを使用して混合することが可能である。

また、本実施形態の常温硬化型塗料組成物より得られる塗膜の膜厚も、乾燥膜の外観を向上させる観点から、乾燥後の膜厚として５μｍ〜５０μｍが好ましく、１０μｍ〜３０μｍであることがより好ましい。

［内装材］
本実施形態に係る内装材は、被塗布材と、被塗布材上に設けられ、上記常温硬化型光触媒塗料又は常温硬化型塗料組成物より形成される塗膜とを有するものである。上述のように、本実施形態の常温硬化型光触媒塗料及び常温硬化型塗料組成物は、銅化合物担持酸化チタンに起因する高い抗菌性と抗ウイルス性を有し、さらに銅化合物担持酸化チタンは可視光下、特に蛍光灯のような室内光下でも高い光触媒活性を有する。そのため、常温硬化型光触媒塗料又は常温硬化型塗料組成物を塗布した内装材は、室内においても抗菌性と抗ウイルス性を発揮することが可能となる。

本実施形態において、被塗布材の材質は、有機高分子、セラミック、金属、ガラス、プラスチック、化粧合板又はそれらの複合物等、基本的に何でもよい。被塗布材の形状も特に限定されず、例えば板状物や球状物、円柱状物、円筒状物、棒状物、角柱状物、中空の角柱状物などの単純形状のものでも複雑形状のものでもよい。また、被塗布材はフィルターのような多孔質体でもよい。

また、被塗布材としては、石膏ボードや合板、パーティクルボード、ビニル壁紙、塩化ビニル床材を挙げることができる。さらに、陳列棚、書類棚、本棚、机、椅子、応接セット、箪笥、鏡台、台所流し台、吊り戸棚、茶箪笥、飾り棚、テーブル、電気機器設置台などの家具も挙げることができる。

さらに、被塗布材としては、天井材、タイル、ガラス、壁紙、壁材、床及び造作材などの建築資材、自動車用内装材（インストルメントパネル、シート、天井材）なども好ましい。また、被塗布材としては、冷蔵庫やエアコン等の家電製品、衣類やカーテン等の繊維製品、工業用設備、医療用設備なども好ましい。さらに被塗布材としては、例えば、ドア、ドアハンドル、引き手、手摺り、内装カウンター、家具、キッチン、トイレ、風呂、照明器具、タッチパネル、スイッチ及びこれらに用途に用いられるシートなども好ましい。本実施形態の常温硬化型光触媒塗料又は常温硬化型塗料組成物からなる塗膜は抗菌性及び抗ウイルス性が高いため、このような人体などが頻繁に接触する面に対して特に有効である。

また、本実施形態に係る常温硬化型光触媒塗料又は常温硬化型塗料組成物は、例えば空気清浄機用フィルターやエアコン用フィルターなどにも適用することができる。そして、住宅だけでなく、病院及び高齢者施設、並びに電車、バス及び飛行機のような公共交通機関等の不特定多数の人が利用する場所に用いられることにより、菌・ウイルスの感染リスクを低減することが可能となり、有用である。

また、被塗布材の材質及び形状によっては、常温硬化型光触媒塗料又は常温硬化型塗料組成物を塗布する前に、適切な前処理を行うことができる。例えば住宅内装の場合は、ホモポリマーを含む塗料に応じ、ＪＩＳ Ａ６９０９（建築用仕上塗材）に準拠した下塗り及び中塗りを行うことができる。

以下、本発明を実施例及び比較例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

［実施例１］
バインダー樹脂（アクリル系エマルション状樹脂）として、大成ファインケミカル株式会社製イオンコンプレックス型機能性コーティングバインダーＲＫＷ−５００を用いた。なお、このバインダー樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）は１０℃であり、最低造膜温度は５℃であり、樹脂固形分は３０％である。

また、特許第５１２９８９７号の実施例１に沿って、ルチル型酸化チタンの表面にＣｕ_２Ｏ及びＣｕ（ＯＨ）_２が担持された銅化合物担持酸化チタンを作成した。

そして、バインダー樹脂３３３質量部に対して、銅化合物担持酸化チタン５質量部、イオン交換水１８６質量部をホモディスパー（高速分散機）で攪拌することにより、ミルベースを調製した。さらに、得られたミルベースを、水冷設備運転下で直径５ｍｍのガラスビーズを用いて６０分間分散処理を実施することにより、本例の光触媒塗料を得た。なお、得られた光触媒塗料中における銅化合物担持酸化チタンの分散度は１０μｍであった。

次に、得られた光触媒塗料をフレームアプリケーター（株式会社井元製作所製ＩＭＣ−７０ＢＤ型）を用いてガラス板に塗布し、空気中で自然乾燥させることにより、本実施例の試験片を作成した。なお、得られた塗膜の膜厚は１５μｍであった。

［実施例２］
バインダー樹脂を３３３質量部、銅化合物担持酸化チタンを２５質量部、イオン交換水を２６６質量部とした以外は実施例１と同様にして、本例の光触媒塗料及び試験片を作成した。

［実施例３］
バインダー樹脂を３３３質量部、銅化合物担持酸化チタンを１質量部、イオン交換水を１７０質量部とした以外は実施例１と同様にして、本例の光触媒塗料及び試験片を作成した。

［実施例４］
バインダー樹脂を、大成ファインケミカル株式会社製イオンコンプレックス型機能性コーティングバインダーＡＫＷ−１０７に変更した以外は実施例１と同様にして、本例の光触媒塗料及び試験片を作成した。なお、このバインダー樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）はコア部が２０℃でシェル部が３０℃であり、最低造膜温度（ＭＦＴ）は５℃であり、樹脂固形分は３０％である。

［実施例５］
光触媒塗料の原料として、バインダー樹脂を３３３質量部、銅化合物担持酸化チタンを５質量部、イオン交換水を１８６質量部とし、さらに成膜助剤として２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオールモノイソブチレートを５質量部使用した。さらに、ミルベースによる分散処理の時間を２０分間とした。これ以外は実施例１と同様にして、本例の光触媒塗料及び試験片を作成した。

［実施例６］
ガラスビーズを用いた分散処理の時間を２０分間とした以外は実施例１と同様にして、本例の光触媒塗料及び試験片を作成した。なお、得られた光触媒塗料中における銅化合物担持酸化チタンの分散度は２０μｍであった。

［実施例７］
ガラスビーズを用いた分散処理の時間を１２０分間とした以外は実施例１と同様にして、本例の光触媒塗料及び試験片を作成した。なお、得られた光触媒塗料中における銅化合物担持酸化チタンの分散度は５μｍであった。

［実施例８］
バインダー樹脂を３３３質量部、銅化合物担持酸化チタンを６６質量部、イオン交換水を２６６質量部とし、ガラスビーズを用いた分散処理の時間を１２０分間とした以外は実施例１と同様にして、本例の光触媒塗料及び試験片を作成した。

［実施例９］
バインダー樹脂を３３３質量部、銅化合物担持酸化チタンを１１質量部、イオン交換水を２６６質量部とし、ガラスビーズを用いた分散処理の時間を１２０分間とした以外は実施例１と同様にして、本例の光触媒塗料及び試験片を作成した。

［実施例１０］
バインダー樹脂を３３３質量部、銅化合物担持酸化チタンを１５０質量部、イオン交換水を２６６質量部とし、ガラスビーズを用いた分散処理の時間を１２０分間とした以外は実施例１と同様にして、本例の光触媒塗料及び試験片を作成した。

［比較例１］
バインダー樹脂を３３３質量部、銅化合物担持酸化チタンを５００質量部、イオン交換水を３６６質量部とした以外は実施例１と同様にして、本例の光触媒塗料及び試験片を作成した。

［比較例２］
バインダー樹脂を３３３質量部、銅化合物担持酸化チタンを０．５質量部、イオン交換水を１６８質量部とした以外は実施例１と同様にして、本例の光触媒塗料及び試験片を作成した。

［比較例３］
バインダー樹脂を、ＤＩＣ株式会社製コーティング用水性アクリル樹脂（アクリル系エマルション状樹脂 ボンコート ＳＡ−６３６０）に変更した以外は実施例１と同様にして、本例の光触媒塗料及び試験片を作成した。なお、このバインダー樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）は２１℃であり、最低造膜温度は２６〜３２℃であり、樹脂固形分は５０％である。

［比較例４］
光触媒塗料の原料として、バインダー樹脂を３３３質量部、銅化合物担持酸化チタンを５質量部、イオン交換水を１８６質量部とし、さらに成膜助剤として２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオールモノイソブチレートを４０質量部使用した。さらに、ミルベースによる分散処理の時間を２０分間とした。これ以外は実施例１と同様にして、本例の光触媒塗料及び試験片を作成した。

［比較例５］
ガラスビーズを用いた分散処理を実施しなかったこと以外は実施例１と同様にして、本例の光触媒塗料及び試験片を作成した。なお、得られた光触媒塗料中における銅化合物担持酸化チタンの分散度は５０μｍであった。

［比較例６］
分散処理の時間を１２０分間とし、さらにガラスビーズの代わりに直径５ｍｍのジルコニアビーズを用いたこと以外は実施例１と同様にして、本例の光触媒塗料及び試験片を作成した。なお、得られた光触媒塗料中における銅化合物担持酸化チタンの分散度は０．５μｍであった。

［比較例７］
バインダー樹脂を、ＯＭＮＯＶＡ ＳＯＬＵＴＩＯＮＳ社製Ｈｙｄｒｏ Ｐｌｉｏｌｉｔｅ ０１０に変更した。なお、このバインダー樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）は２５℃であり、最低造膜温度は−１℃であり、樹脂固形分は４０％である。さらに、光触媒塗料の原料として、上記バインダー樹脂を２５０質量部、銅化合物担持酸化チタンを５質量部、イオン交換水を１８６質量部とした以外は実施例１と同様にして、本例の光触媒塗料及び試験片を作成した。

実施例及び比較例におけるバインダー樹脂の種類、固形分、平均粒子径及びガラス転移温度を表１に示す。さらに、銅化合物担持酸化チタンの添加量及び分散度、並びに成膜助剤の添加量も合わせて表１に示す。

ここで、上記実施例及び比較例で使用したバインダー樹脂の平均粒子径は、各例で使用したエマルション樹脂を動的光散乱法にて測定し、キュムラント解析することにより求めた。なお、当該平均粒子径の測定には、濃厚系粒径アナライザーＦＰＡＲ-１０００（大塚電子株式会社製）を使用した。また、銅化合物担持酸化チタンの分散度は、ＪＩＳ Ｋ５６００−２−５に準拠し、コーティングテスター株式会社製グラインドメーター（１〜５０μｍ）を用いて測定した。

上記実施例及び比較例で得られた光触媒塗料に対して、次の評価試験を実施した。評価試験の結果を表２に示す。

［加熱残分中における銅化合物担持酸化チタンの割合］
各実施例及び比較例で得られた光触媒塗料を、ＪＩＳ Ｋ５６０１−１−２に準拠して加熱残分を求め、さらに当該残分を元素分析することにより、加熱残分中における銅化合物担持酸化チタンの割合（質量％）を測定した。

［最低造膜温度（ＭＦＴ）］
熱勾配試験装置（理学工業社製）を用い、ＩＳＯ規格２１１５に記載された温度勾配板法に準拠して、実施例及び比較例で得られた光触媒塗料の最低造膜温度を測定した。

［外観］
各実施例及び比較例で得られた光触媒塗料を、ＪＩＳ Ｋ５６００−４−１（塗料一般試験方法−第４部：塗膜の視覚特性−第１節：隠ぺい力（淡彩色塗料用））に規定の隠ぺい率試験紙に塗布し、乾燥させた。そして、得られた塗膜を目視し、塗膜にクラック及び凝集体が確認できないものを「○」と評価し、塗膜にクラック又は凝集体が確認されたものを「×」と評価した。

［抗菌性］
各実施例及び比較例で得られた塗膜に対し、ＪＩＳ Ｚ２８０１（抗菌加工製品―抗菌性試験方法・抗菌効果）に準拠して大腸菌を用いて、抗菌性評価を実施した。１時間あたりの抗菌活性値が１以上を「○」と評価し、１未満を「×」と評価した。

［抗ウイルス性］
抗ウイルス性試験の代替評価方法として制定されているＪＩＳ Ｒ１７５６（ファインセラミックス−可視光応答形光触媒材料の抗ウイルス性試験方法−バクテリオファージＱβを用いる方法）に準拠して、抗ウイルス性評価を実施した。なお、光照射の条件は、蛍光灯の全光１０００Ｌｘにて１時間照射を行った。１時間あたりの抗菌活性値が３以上を「○」と評価し、０．５以上３未満を「△」と評価し、０．５未満を「×」と評価した。

［耐水性］
各実施例及び比較例で得られた試験片を、室温（２５℃）にてイオン交換水に１週間浸漬した。そして、浸漬した塗膜を目視し、塗膜に剥離及び膨れが確認できないものを「○」と評価し、塗膜に剥離又は膨れが確認されたものを「×」と評価した。

表２に示すように、実施例１〜１０は、外観、抗菌性、抗ウイルス性及び耐水性のいずれの評価でも良好な結果を示した。

これに対し比較例１では、光触媒塗料の加熱残分１００質量部中における銅化合物担持酸化チタンの含有量が８０質量部を超えるため、外観及び耐水性などの膜物性が悪化した。比較例２では、光触媒塗料の加熱残分１００質量部中における銅化合物担持酸化チタンの含有量が１質量部未満のため、抗菌性及び抗ウイルス性が不十分となった。

比較例３及び比較例７では、バインダー樹脂のガラス転移温度が２０℃を超えているため、抗菌性及び抗ウイルス性が不十分となった。比較例４では、有機溶剤の含有率が１０質量％を超えているため膜物性が悪化し、耐水性だけでなく抗菌性及び抗ウイルス性も低下した。比較例５では銅化合物担持酸化チタンの分散度が３０μｍを超えているため膜物性が悪化し、比較例６では分散度が１μｍ未満であるため、光触媒活性が低下し抗菌性及び抗ウイルス性が悪化した。

特願２０１３−１１７９４３号（出願日：２０１３年６月４日）の全内容は、ここに援用される。

以上、実施例に沿って本発明の内容を説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変形及び改良が可能であることは、当業者には自明である。

本発明の常温硬化型光触媒塗料は、水系バインダー樹脂の分子構造や成膜温度を最適化することにより、塗膜の表面に活性粒子を多量に配置させることができる。その結果、当該塗膜は、高い抗菌活性及び抗ウイルス活性を発現させることが可能となる。また、本発明の常温硬化型光触媒塗料は、有機溶剤の含有量を低減した場合であっても乾燥性及び流動性が良好となり、膜物性の低下も抑制することが可能である。

本発明の第２の態様に係る常温硬化型塗料組成物は、第１の態様に係る常温硬化型光触媒塗料と、ホモポリマーを含む塗料とを含有し、常温硬化型塗料組成物の加熱残分１００質量部中に、銅化合物担持酸化チタンを２〜３０質量部含有する。

Claims (6)

1. 平均粒子径が８０ｎｍ〜２００ｎｍであるアクリル樹脂粒子を有し、ガラス転移温度が２０℃以下であるアクリル系エマルション状樹脂と、
   ＪＩＳ Ｋ５６００−２−５に規定の分散度が１μｍ〜３０μｍである銅化合物担持酸化チタンと、
   前記アクリル系エマルション状樹脂及び銅化合物担持酸化チタンを分散させる水性媒体と、
   を含有し、
   常温硬化型光触媒塗料の加熱残分１００質量部中に、前記銅化合物担持酸化チタンを１〜８０質量部含有し、
   最低造膜温度が１０℃以下であり、有機溶剤の含有率が１０質量％未満である常温硬化型光触媒塗料。
2. 請求項１に記載の常温硬化型光触媒塗料と、ホモポリマーを含む塗料とを含有する常温硬化型塗料組成物。
3. 前記ホモポリマーは、ガラス転移温度が２０℃を超える請求項２に記載の常温硬化型塗料組成物。
4. 前記ホモポリマーを含む塗料は、アニオン性塗料である請求項２又は３に記載の常温硬化型塗料組成物。
5. 請求項１に記載の常温硬化型光触媒塗料が塗布された内装材。
6. 請求項２乃至４のいずれか一項に記載の常温硬化型塗料組成物が塗布された内装材。