(57)【要約】【課題】汚れによる外観の低下や光学用途としての機能を損なわないようにすることができ、しかも、汚れ防止機能やガスを分解する機能の低下を少なくすることができる塗装物を提供する。【解決手段】ナノインプリント法により微細な凹凸１が形成された基材２の表面に、汚れ防止又はガス分解機能を付与するための光触媒コーティング剤３を塗布する。ナノインプリント法で形成された凹凸１の汚れ及び付着したガスを光触媒により容易に除去することができる。凹凸１のうちの凹部に光触媒を保持して脱落を防止することができる。【選択図】図１
2010125357.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ナノインプリント法により微細な凹凸が形成された基材の表面に、汚れ防止又はガス分解機能を付与するための光触媒コーティング剤を塗布して成ることを特徴とする塗装物。
【請求項２】
光触媒コーティング剤中の光触媒が可視応答型であることを特徴とする請求項１に記載の塗装物。
【請求項３】
家電製品、内装建具、床、収納扉から選ばれる少なくとも一つを形成するための材料であることを特徴とする請求項１又は２に記載の塗装物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚れ防止機能又はガス分解機能を有する塗装物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ナノインプリント法は基材の表面にナノオーダーレベルの凹凸を形成する技術であり、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等の光学用途の映りこみ防止や水をはじく性質による汚れ防止などの様々な用途に展開が可能な技術である（例えば、特許文献１参照）。しかし、ナノオーダーの凹凸は、一旦、汚れやガスが付着すると、簡単な拭き取りでは除去することができず、外観を損なうばかりでなく、光学用途としての機能をも損なうおそれがあった。
【０００３】
一方、光触媒コーティング剤は、光触媒により汚れ防止機能やガスを分解する機能を有することが知られているが、微粒子の光触媒は基材の表面に保持しにくくて耐摩耗性が低いために摩擦等により落下しやすいものであり、汚れ防止機能やガスを分解する機能が低下するおそれがあり、手で触る部分への適用には不向きであった。特に、可視応答型の光触媒の場合、紫外光型に比べて活性が低いため、光触媒の含有量を増やしたり比表面積を増やしたりすることにより活性を向上させており、さらに耐摩耗性が損なわれて汚れ防止機能やガスを分解する機能の低下を招きやすいという問題があった。
【特許文献１】特開２００７−２４８４９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、汚れによる外観の低下や光学用途としての機能を損なわないようにすることができ、しかも、汚れ防止機能やガスを分解する機能の低下を少なくすることができる塗装物を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の請求項１に係る塗装物は、ナノインプリント法により微細な凹凸１が形成された基材２の表面に、汚れ防止又はガス分解機能を付与するための光触媒コーティング剤３を塗布して成ることを特徴とするものである。
【０００６】
本発明の請求項２に係る塗装物は、請求項１において、光触媒コーティング剤３中の光触媒が可視応答型であることを特徴とするものである。
【０００７】
本発明の請求項３に係る塗装物は、請求項１又は２において、家電、内装建具、床、収納扉から選ばれる少なくとも一つを形成するための材料であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１の発明は、ナノインプリント法で形成された凹凸１の汚れ及び付着したガスを光触媒により容易に除去することができ、汚れによる外観の低下や光学用途としての機能を損なわないようにすることができるものであり、しかも、凹凸１のうちの凹部に光触媒を保持して脱落を防止することができ、耐摩耗性が向上して汚れ防止機能やガスを分解する機能の低下を少なくすることができるものである。
【０００９】
請求項２の発明では、可視光の照射により光触媒の活性を発揮させることができ、紫外光が照射されにくい屋内であっても汚れ防止機能やガスを分解する機能の低下を防止することができるものである。
【００１０】
請求項３の発明では、家電等の手で触る部分であっても、外観の低下や光学性能の低下を防止することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００１２】
本発明の塗装物は、ナノインプリント法で微細な凹凸１を形成した基材２の表面に、光触媒コーティング剤３からなる被膜を設けて形成されるものである。
【００１３】
ナノインプリント法は、図１（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、基板２ａの表面に樹脂材料２ｂを塗布した後、樹脂材料２ｂを型（モールド）４と基板２ａとで挟み込むことによって、ナノレベルの微細な凹凸１を転写する方法であり、本発明で用いる基材２は、図２（ａ）に示すように、基板２ａの表面に樹脂材料２ｂからなる多数の突起５を設けて形成されるものである。ここで、基板２ａとしては例えば、ガラス、セラミック等の無機系材料、不飽和ポリエステル、エポキシ樹脂、メタクリル樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリスチレン樹脂等のプラスチック系材料で、これに限定されるものではない。また、樹脂材料２ｂとしては熱方式の場合はポリスチレン、ポリカーボネート、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）などの樹脂を使用することができ、ＵＶ方式（紫外線方式）の場合はエポキシ系樹脂、（メタ）アクリル系樹脂（アクリル系樹脂とメタクリル系樹脂）などの紫外線硬化性樹脂を使用することができるが、これに限定されるものではない。また、樹脂材料２ｂは基板２ａの表面に厚み０．１〜１０ｍｍの薄膜で塗布して形成することができる。凹凸１のパターンはナノオーダーから数十ミクロンの範囲を意味し、例えば、図２（ｂ）に示すように、突起５の直径ｄが０．１〜１００μｍ、隣り合う突起５、５の間隔（ピッチ径）ｐが０．１〜２００μｍとすることができる。そして、突起５が凸部として、隣り合う突起５、５の間が凹部として、凹凸１が形成されている。
【００１４】
本発明で用いる光触媒コーティング剤３は、微粒子の光触媒をバインダー樹脂（コーティング剤）に配合することにより調製されるものである。光触媒としては光触媒活性を有する光半導体等であれば使用することができ、例えば、紫外光型（特に、紫外光により活性が高くなるもの）では酸化チタン、酸化亜鉛、酸化錫、酸化タングステン、酸化鉄などを挙げることができ、特に、入手の容易性などから酸化チタンが好ましい。また、可視応答型の光触媒としては、上記酸化チタンなどの紫外線型の光触媒にＣｒ（クロム）やＶ（バナジウム）などの金属イオンを注入した物や、酸化チタンに白金化合物等が担持された物などを用いることができる。また、光触媒の粒径は小さいことが好ましく、平均粒径が０．００５〜０．２μｍのものを使用することができる。尚、平均粒径は、例えば、大塚電子製データ電位粒径測定システムＥＬＳＺ−２により測定することができる。バインダー樹脂としては光触媒作用により劣化しにくく、また基材２の表面との密着性がよいものであれば特に限定されないが、シリコーン樹脂を用いることができる。そして、光触媒コーティング剤３は光触媒とバインダー樹脂とが質量比で２：８〜８：２の割合で混合されたものを用いることができる。
【００１５】
そして、本発明の塗装物は、図１（ｄ）に示すように、上記基材２の凹凸１を形成した表面に上記の光触媒コーティング剤３を塗布して乾燥等することにより形成することができる。光触媒コーティング剤３の塗布方法としては、特に限定されるものではなく、ナノオーダーの凹凸１のパターン表面に均一に塗布することができれば、どのような方法でもよく、例えば、スプレー法、ディップ法、スピンコート法などを挙げることができる。また、光触媒コーティング剤３は均一に塗布しやすくするためなどの観点から、粘度は低い方が好ましく、例えば、２５℃において０．５〜５ｃｐにすることができる。また、光触媒コーティング剤３を塗布することにより基材２の表面に形成される被膜の膜厚は均一に塗布されていれば特に限定されるものではないが、０．１〜５μｍであることが好ましい。尚、光触媒コーティング剤３の被膜と基材２との密着性が低い場合や基材２が光触媒で劣化しやすい場合では、図３に示すように、光触媒コーティング剤３の被膜と基材２との間にプライマー層６を設けるのが好ましい。このプライマー層６は光触媒で劣化がない材料で形成することができ、例えば、シリコーン樹脂やフッ素樹脂などで厚み０．１μｍ以上で形成することができる。
【００１６】
本発明の塗装物は、布等で汚れが拭き取られたときに耐摩耗性が要求され、光触媒で汚れを分解して汚れを防止したりガスを分解したりする機能を発揮させるために、光が当たる場所で使用することが必須となる。また、光触媒の特性上、徐々に汚れやガスを分解するため、極度に汚れやガスが付着する場所での使用は適切でない。従って、本発明の塗装物は家電製品の筐体、内装建具、床、収納扉などの表面材として用いることができる。
【実施例】
【００１７】
以下本発明を実施例によって具体的に説明する。
【００１８】
（実施例１−１）
基材２としては、材質ポリスチレンから形成される基板２ａの表面にポリスチレンからなる樹脂材料２ｂを塗布し、株式会社日立製作所の作製で図２（ａ）に示すようなパターンを有する凹凸１をナノインプリント法で形成した。この凹凸１は基板２ａの表面に樹脂材料２ｂからなる多数の円柱状の突起５を設けて形成されるものであり、突起５の直径及び隣り合う突起５、５の間隔（ピッチ）は表１に示す。尚、この基材２を表の基材Ｎｏ．において「Ｎｏ．１」と表記する。
【００１９】
次に、基材２に形成した凹凸１の表面に接着性の向上のためにコロナ放電処理を施した後、図３に示すようなプライマー層（下地保護層）６として無機塗膜を形成した。無機塗膜は無機塗料Ａをスプレーで凹凸１の表面に塗布し、８０℃で３０分間乾燥することにより厚み０．３μｍで形成した。この後、無機塗膜の表面に光触媒コーティング剤３を塗布し、８０℃で３０分間乾燥することにより厚み０．２μｍの光触媒コーティング剤３の被膜を形成した。尚、無機塗料Ａ、光触媒コーティング剤３は以下のようにして作製した。
【００２０】
無機塗料Ａは、まず、イソプロパノール分散シリカゾル（日産化学工業製の「ＩＰＡ−ＳＴ」）１００質量部と、メチルトリメトキシシラン６８質量部と、水１０質量部とを混合し、６５℃で撹拌下５時間反応させてベース塗料Ａ−１を得た。また、メチルトリイソプロポキシシラン２２０質量部をトルエン１５０質量部に溶解し、これに１％塩酸水溶液１０８質量部を２０分撹拌下で６０℃で滴下した。この滴下後４０分静止させた後、分液ロートに入れて上層の液を得た。この後、この上層の液をさらに水洗及び減圧除去し、この後、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）で希釈し、固形分４０質量％のベース塗料Ａ−２を得た。そして、ベース塗料Ａ−１を５０質量部、ベース塗料Ａ−２を５０質量部、ＩＰＡを３００質量部及びＮ−β−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシランを１質量部混合し、上記の無機塗料Ａを得た。
【００２１】
光触媒コーティング剤３は、まず、メチルメトキシシラン１００質量部にテトラエトキシシラン１０質量部とイソプロパノール分散オルガノシリカゾル（商品名「ＯＳＣＡＬ１４３２」、触媒化成工業株式会社製）９０質量部とジメチルジメトキシシラン３０質量部とＩＰＡ１００質量部とを混合し、さらに水９０質量部を添加して撹拌した。得られた液をさらに６０℃で５時間加熱し、固形分濃度（ＮＶ）＝２３％の溶液を得た。この溶液１００質量部に光半導体として平均粒径が１０ｎｍの酸化チタン（紫外光型光触媒）からなる酸化チタンゾル（触媒化成株式会社製：商品名クィーンタイタニック１１−１０２０Ｇ：固形分２０．６％）３０質量部を添加し、さらに固形分１質量％になるようにＩＰＡで希釈することにより、光触媒コーティング剤３を得た。
【００２２】
（実施例１−２、１−３）
突起５の直径及び隣り合う突起５、５の間隔（ピッチ）を表１に示す基材２を用いた以外は実施例１−１と同様にして塗装物を得た。表において、基材Ｎｏ．の欄に「Ｎｏ．２」「Ｎｏ．３」と表記する。
【００２３】
（実施例１−４）
酸化チタンゾルを５０重量部を添加した以外は実施例１−１と同様である。
【００２４】
（実施例１−５）
酸化チタンゾルを石原産業製；ＳＴＳ−０１、平均粒径５０ｎｍ、固形分３０％）を用いた以外は実施例１−１と同様である。
【００２５】
（比較例１−１）
無機塗料Ａ及び光触媒コーティング剤３のいずれも施さない基材２そのものを用いた。
【００２６】
（比較例１−２、１−３）
突起５の直径及び隣り合う突起５、５の間隔（ピッチ）を表１に示す基材２を用いた以外は比較例１と同様にした。
【００２７】
（比較例１−４）
基材２として凹凸１を形成していないアルミニウム基材を用いた以外は実施例１−１と同様にして塗装物を得た。表において、基材Ｎｏ．の欄に「Ｎｏ．４」と表記する。
【００２８】
（実施例２−１）
光触媒コーティング剤３として可視光応答型の光触媒を含有したものを使用した。この光触媒コーティング剤３は、０．１Ｎ塩酸１９０質量部に、光触媒として白金錯体を光増感剤としたルチル型酸化チタン光触媒ＭＰＴ６２１（石原産業（株）社製、平均粒径９．８ｎｍ）１０質量部を添加し、５％分散液を作製した。この後、５％分散液１０質量部を実施例１−１の光触媒コーティング剤の１００質量部に添加し、光触媒コーティング剤３とした。そして、この光触媒コーティング剤３を用いた以外は実施例１−１と同様にして塗装物を得た。
【００２９】
（比較例２−１）
無機塗料Ａ及び光触媒コーティング剤３のいずれも施さない基材２そのものを用いた。
【００３０】
（比較例２−２）
基材２として凹凸１を形成していないアルミニウム基材を用いた以外は実施例２−１と同様にして塗装物を得た。
【００３１】
［汚れ試験］
実施例１−１〜１−５及び比較例１−１〜１−４の試験体について、汚れ試験を行った。
【００３２】
まず、試験体の汚れ付着を行い、この後の色差を測定した。汚れ付着は、カーボン粉末を水に１％分散して汚れ液を調製し、この汚れ液を光触媒コーティング剤３の被膜面に均一にスプレーで噴霧するようにして行った。また、色差はミノルタ製分光測色計ＣＭ−２００２で測定した。
【００３３】
次に、汚れ液を噴霧した試験体にブラックライトを１ｍＷ／ｃｍ２の強度で１００時間照射した。
【００３４】
次に、ブラックライトを照射した試験体の汚れ洗浄を行い、この後の色差を測定した。汚れ洗浄は、ブラックライトを照射した試験体にさらに水を噴霧し、汚れ液を洗浄して除去するようにした。
【００３５】
そして、除去率は以下の式で計算した。
【００３６】
汚れ液噴霧後の色差をＡ、水洗浄後の色差をＢとし、
除去率（％）＝（１−Ｂ／Ａ）×１００
結果を表２に示す。
【００３７】
［摩耗後の汚れ試験］
上記の［汚れ試験］で使用した試験体に対してさらに摩耗作業を行った。摩耗作業は、５００ｇの荷重をかけながら市販のウレタンスポンジを試験体（［汚れ試験］で使用したもの）の表面で１万回往復させた。
【００３８】
次に、試験体にブラックライトを１ｍＷ／ｃｍ２の強度で１６８時間照射し、この後の色差を測定した。
【００３９】
そして、除去率は以下の式で計算した。
【００４０】
汚れ液噴霧後の色差をＡ、水洗浄後の色差をＢとし、磨耗後の色差をＣとして、
除去率（％）＝（（Ａ−Ｃ）／（Ａ−Ｂ））×１００
結果を表２に示す。
【００４１】
［ガス分解試験］
実施例２−１及び比較例２−１、２−２の試験体について、ガス分解試験を行った。
【００４２】
まず、試験体（２ｃｍ２）を７２ｍＬのガスパックに入れ、さらにその中に５００ｐｐｍのアセトアルデヒドを注入し、蛍光灯２０００Ｌｘを４８時間照射後のアセトアルデヒド濃度をＧＣ−ＦＩＤ（水素炎イオン化型検出器ガスクロマトグラフィー）で測定した。
【００４３】
そして、除去率を以下の式で計算した。
【００４４】
初期濃度をＣ、除去後の濃度をＤとし
除去率（％）＝（１−Ｄ／Ｃ）×１００
結果を表３に示す。
【００４５】
［摩耗後のガス分解試験］
摩耗作業は、１ｋｇの荷重をかけながら市販の上記スポンジを試験体の表面で１万回往復させた。この後、上記の［ガス分解試験］と同様にして除去率を計算した。
【００４６】
結果を表３に示す。
【００４７】
【表１】
2010125357.tif 000003
【００４８】
【表２】
2010125357.tif 000004
【００４９】
【表３】
2010125357.tif 000005
【００５０】
表２、３から明らかなように、各実施例では摩耗後においても高い汚れ除去率やガスの除去率を示すが、各比較例では摩耗後にそれらの効果が著しく低下した。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示し、（ａ）乃至（ｄ）は製造工程を示す概略の断面図である。
【図２】同上の（ａ）は一部の拡大した概略の斜視図、（ｂ）はさらに拡大した概略の斜視図である。
【図３】同上の他例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１  凹凸
２  基材
３  光触媒コーティング剤
【図１】
2010125357.tif 000006
【図２】
2010125357.tif 000007
【図３】
2010125357.tif 000008