(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機質窯業系基板を基材とし、基材表面に機能性バインダー塗料層を形成し、この塗料層の最表面だけを固化し内部を固化させない状態で光触媒材を噴霧し堆積させ、この塗料層の全体を固化して光触媒材を固定化した機能性バインダー塗料層を形成することを特徴とした窯業系多機能建材の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の窯業系多機能建材の製造方法において、前記塗料層の最表面だけを固化し内部を固化させない状態は、最表面が最も固化が進んだ傾斜状態であることを特徴とする窯業系多機能建材の製造方法。
【請求項３】
請求項１〜２記載の窯業系多機能建材の製造方法において、前記基材の少なくとも一面に目止めまたはシーラーのいずれかまたはその組み合わせた層を設ける工程を含むことを特徴とする窯業系多機能建材の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３記載の窯業系多機能建材の製造方法において、エナメル塗料層、印刷インキ層、転写インキ層、表面保護層のいずれか１種または２種類以上を組み合わせた層を設ける工程を含むことを特徴とする窯業系多機能建材の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４記載の窯業系多機能建材の製造方法において、機能性バインダーである塗料を塗布する前工程として、プライマー層付与、紫外線処理、オゾン処理、コロナ放電処理、プラズマ処理、レーザー照射処理、サンディング処理のいずれかの処理を行う工程を含むことを特徴とする窯業系多機能建材の製造方法。
【請求項６】
送風、熱風乾燥、紫外線照射、電子線照射装置のいずれかを用いる最表面の制御固化を行うことを特徴とする請求項１〜５記載の窯業系多機能建材の製造方法。
【請求項７】
基材表面の温度が前記塗料のガラス転移点以下で最表面の制御固化を行うことを特徴とする請求項１〜６記載の窯業系多機能建材の製造方法。
【請求項８】
前記光触媒材が沸点８０℃以下の溶剤を８０％以上含む溶媒に分散しており、該光触媒材が分散している溶媒の大部分が機能性バインダー層に塗着するまでに気化する塗布方法であることを特徴とする請求項１〜７記載の窯業系多機能建材の製造方法。
【請求項９】
前記光触媒材にＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、ＳｒＴｉＯ３、ＷＯ３、Ｂｉ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３の中の少なくとも一つ以上を含むことを特徴とする請求項１〜８記載の窯業系多機能建材の製造方法。
【請求項１０】
前記光触媒材に金属が担持されていることを特徴とする請求項１〜９記載の窯業系多機能建材の製造方法。
【請求項１１】
前記光触媒材に金属および金属酸化物が混合されていることを特徴とする請求項１〜１０記載の窯業系多機能建材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、抗菌、防汚、親水化、有害物質分解等の光触媒機能とバインダーの機能の両特性を発揮する窯業系多機能建材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光触媒を担持する方法の一つとして、光触媒を分散した塗料を部材に塗布し固定化する方法や光触媒をバインダーと共に塗布する方法があるが、光触媒と塗料が混合される場合、相溶性の問題により瞬間的あるいは経時的に光触媒が凝集しやすく安定性に問題がある。また、塗膜にした場合、光触媒が塗料中に埋もれて光触媒活性が低くなりやすく、その活性を高める為に光触媒の量を増やすことによって、下層との密着性が劣ったり、膜強度が低いなどの建材としての耐久性や、光沢の低下、黄色化などの意匠性などの問題がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、様々な部材に高機能、高耐久の多機能建材が求められている中、従来の技術の欠点を解消し、光触媒と機能性バインダーの両特性を活かした好適な光触媒の担持方法および無機質窯業系多機能建材の製造する方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
無機質窯業系基板を基材とし、この表面に機能性バインダーである塗料を塗布後、最表面だけを固化し、光触媒材あるいは酸化物を噴霧し堆積させ、この塗膜層の全体を固化する工程とを組み合わせることにより、光触媒と機能性バインダーの両特性を活かした無機質窯業系多機能建材を好適に製造することができる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図に基づき説明する。  図１は本発明の実施形態に係る多機能材の構成を示す断面図である。図１は、無機質窯業系基板１の表面に機能性バインダー層２が覆い、光触媒機能を有する酸化物３の一部が外気と接するように露出し固定化されている。
【０００６】
窯業系多機能建材の製造方法において、無機質窯業系基板を基材とし、機能性バインダーである塗料を塗布し、この塗料層の最表面だけを傾斜的に制御固化し、この塗料層の最表面に高固形分濃度の光触媒機能を有する酸化物微粒子を噴霧し、この塗料層の全体を固化することを特徴とするものである。
【０００７】
また、基材の少なくとも一面に目止めまたはシーラーのいずれかまたはその組み合わせた層を設けたり、エナメル塗料層、印刷インキ層、転写インキ層、表面保護層のいずれか１種または２種類以上を組み合わせた層を設けることにより、無機質窯業系化粧とすることができる。
【０００８】
機能性バインダーの密着性および建材としての耐久性を向上させるためには、化粧層の表面を紫外線処理、オゾン処理、コロナ放電処理、プラズマ処理、レーザー照射処理、サンディング処理等の表面改質処理またはプライマー層を設ける方法と、化粧層の表面と機能性バインダーの密着性の良い組み合わせをする方法もある。勿論、密着性が確保できれば、上記の工程は省くことができる。
【０００９】
目止め、シーラーの塗布方法は、スプレー、フローコート、浸せき、ロール等の塗装機を使用できる。
化粧層は、プラスチックビーズ、砂、顔料などを配合したエナメル塗料をスプレー、ロールなどの塗装機を用いたり、スクリーン印刷、グラビア印刷、転写印刷などの装飾装置を複合化し、形成することができる。さらに、この表面に熱硬化、紫外線硬化塗料を表面保護層として塗布しても良いが、化粧層とバインダー層の密着性や意匠性に問題がなければ省略しても良い。
【００１０】
機能性バインダー層は、常温乾燥、触媒硬化、熱硬化、紫外線硬化、電子線によって硬化したものである。機能性バインダーとして、例えば、抗菌、防かび、防藻、消臭、脱臭、耐酸性雨、防汚、貼り紙防止、耐擦傷、自己復元、高輝度、高硬度、撥油、着氷防止、落書き防止、防音、制振、撥水、親水、蛍光、蓄光、断熱、耐火、防炎性、耐熱、帯電防止、電波吸収、電磁波シールド、導電の機能を有する塗料があり、抗菌、防汚、有害物質分解、親水化、帯電防止等の光触媒機能との複合化が可能である。
【００１１】
送風、熱風乾燥、紫外線照射、電子線照射装置によって、バインダー内部から最表面にかけて、最表面が最も固化が進んだ傾斜状態をつくる。例えば、熱風をバインダー表面温度がガラス転移点温度以下になるように、最表面側から一方的に吹きかける。風速は１０ｍ／秒以下が好ましく、５ｍ／秒以下がより好ましい。バインダー表面温度がガラス転移点温度を越えたり、風速が１０ｍ／秒を越えると発泡による外観不良や内部まで固化が進み、機能材がバインダー層中に埋設されず密着性しないなどの問題が発生する。このように最表面だけを固化し、内部を固化させないことにより、機能材をコートする際の最表面層での相溶不良によるゲル化を防止し、その後のバインダー層全体の固化段階における内部対流現象を利用して機能材の一部をバインダー層中に沈み込ませ固定化することができる。
【００１２】
光触媒機能を有する酸化物の塗布方法は、機能材を沸点８０℃以下の溶剤を８０％以上含む低沸点溶媒に分散させ、塗布することによって、光触媒材が分散している溶媒の大部分がバインダー表面に塗着するまでに気化することを特徴とする。低沸点溶剤の成分として、メタノール、エタノールが好ましい。
塗布装置として、均一に微粒状態で塗布できるものが良い。例えば、エアスプレー、化学蒸着等が良い。エアスプレーにおいて、霧化エア圧を好ましくは３ｋｇ／ｃｍ2以上、より好ましくは４ｋｇ／ｃｍ2以上とし、塗着量は２００ｍｇ／ｍ2以下、より好ましくは１００ｍｇ／ｍ2以下にすることにより、均一で微粒の塗布物が得られる。こうして、バインダー層上に塗布する際の相溶不良によるゲル化を防ぎ、且つ均一で微視的に配列コートすることができる。反対に、上記条件範囲を外れると、気化しない溶媒によるゲル化や光触媒材がバインダー層中に完全に埋もれてしまい機能性が小さくなるなどの問題が発生する。光触媒材の溶媒中の固形分濃度は、好ましくは１重量％以下、より好ましくは０．５重量％以下にするのがよい。これは、膜にした場合の下層の意匠性を損ねない透明で平滑な膜を得るためである。
【００１３】
光触媒機能を有する酸化物として、ＴｉＯ2、ＺｎＯ、ＳｎＯ2、ＳｒＴｉＯ3、ＷＯ3、Ｂｉ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3の少なくとも一つ以上を含んでいることが挙げられ、粒径は１５ｎｍ以下、望ましくは１０ｎｍ以下が良い。１５ｎｍを超えると形成した膜の光沢が低下し意匠性を悪くしたり、表面凹凸が大きくなり防汚性を悪くし良くない。溶媒中での分散も悪くなり良くない。
【００１４】
光触媒機能を有する酸化物に担持される金属は、光触媒の活性を向上させるものであれば良い。例えば、Ｃｕ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｖ、Ｗ、Ｐｔ、Ｎｂ、Ｓｂ、Ｔａ、Ａｓ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ等が挙げられ、一種または二種以上でも良い。
光触媒膜に混合される金属または金属酸化物は、用途に応じて選択する。例えば、膜強度の向上として、酸化珪素、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム等があり、親水性向上には、酸化珪素、酸化アルミニウムなどがあり、導電性向上には、酸化アンチモン、酸化錫などが挙げられる。塗布方法については、光触媒機能を有する酸化物と混合塗布しても良いし、それぞれ別々に塗布しても良い。
【００１５】
塗料の全体の固化は、それぞれの硬化機構により最適条件で行う。熱硬化、紫外線硬化など限定するものではない。ただし、発泡などの膜欠陥が出ないように適宜行う。
【００１６】
【実施例１】
ケイ酸カルシウム板を基材とし表面にシーラー層、ベースコート層、転写インキ層、低架橋型ウレタン塗膜層を順に積層した。撥油性を付与したウレタン架橋型塗料をキシレン主剤の溶剤で適宜希釈したものを機能性バインダー塗料とし、Ｃｕを混合した（Ｃｕ／Ｔｉ＝１／１２０）アナターゼ型ＴｉＯ2ゾルをメタノールとエタノールの混合溶媒（メタノール／エタノール＝６／４）で固形分濃度を０．５％まで希釈し、光触媒材液とした。脱脂洗浄した前記基材上に、フローコーターを用い、前記機能性バインダー塗料を塗布し、８０℃、４ｍ／秒の熱風を２分間、前記基材上面から吹き付け、塗料表層だけを制御固化した。次いで前記光触媒材液をエアスプレーでエア圧やノズル高さを適宜設定し、２０ｍｇ／ｍ2の塗着量になるように塗布した。その後１２０℃の雰囲気の乾燥機で前記塗料を２０分間固化させ、膜厚２０μｍの光触媒材が固定化された機能性バインダー塗料層を得た。こうして出来上がった多機能材は、抗菌性、脱臭性、防汚性、親水性などの光触媒機能を有し、さらにバインダー特性である撥油性機能も有するものであった。
また、基材表面上に形成された光触媒材の膜は、透明で密着性に優れたものであり、意匠性、耐油汚れ、耐薬品性に優れる強固なものであった。
【００１７】
【実施例２】
ケイ酸カルシウム板を基材とし表面にシーラー層、ベースコート層、転写インキ層、紫外線硬化型アクリルウレタン塗膜層を順に積層した。ハードコートとして使用されるポリシロキサン樹脂系塗料を適宜希釈したものを機能性バインダー塗料とし、アナターゼ型ＴｉＯ2ゾルをメタノールとエタノールの混合溶媒（メタノール／エタノール＝６／４）で固形分濃度を０．５％まで希釈し、光触媒材液とした。前記基材を脱脂処理した後、コロナ放電処理を行った。次いで基材上に、低圧霧化エアスプレーを用い、前記機能性バインダー塗料を塗布し、８０℃、４ｍ／秒の熱風を２分間、前記基材上面から吹き付け、塗料表層だけを制御固化した。次いで前記光触媒材液をエアスプレーでエア圧やノズル高さを適宜設定し、５０ｍｇ／ｍ2の塗着量になるように塗布した。その後１５０℃の雰囲気の乾燥機で前記塗料を３０分間固化させ、膜厚１０μｍの光触媒材が固定化された機能性バインダー塗料層を得た。こうして出来上がった多機能材は、抗菌性、脱臭性、防汚性、親水性などの光触媒機能を有し、さらにバインダー特性である高硬度、高耐久性機能も有するものであった。
また、基材表面上に形成された光触媒材の膜は、透明で密着性に優れたものであり、意匠性、耐摩耗性、耐擦傷性に優れる強固なものであった。
【００１８】
【実施例３】
ケイ酸カルシウム板を基材とし表面にシーラー層、ベースコート層、転写インキ層を順に積層した。ハードコートとして使用される溶剤型紫外線硬化塗料を機能性バインダー塗料と、ＴｉＯ2ゾル中へ銀イオンを混合し（Ａｇ／Ｔｉ＝１／１００）、１ｍＷ／ｃｍ2の紫外線を４時間照射しＡｇをＴｉＯ2に前担持させたＴｉＯ2ゾルをメタノールとエタノールの混合溶媒（メタノール／エタノール＝６／４）でＴｉＯ2の固形分濃度を０．５％まで希釈し、光触媒材液とした。前記基材上に、フローコーターを用い、前記機能性バインダー塗料を塗布し、０．３６Ｊの紫外線を照射し、塗料表層だけを制御固化した。次いで前記光触媒材液をエアスプレーでエア圧やノズル高さを適宜設定し、２０ｍｇ／ｍ2の塗着量になるように塗布した。その後、高圧水銀ランプを照射して固化させ、膜厚１０μｍの光触媒材が固定化された機能性バインダー塗料層を得た。こうして出来上がった多機能材は、抗菌性、脱臭性、防汚性、親水性などの光触媒機能を有し、さらにバインダー特性である即硬性、高硬度、平滑性機能も有するものであった。また、基材表面上に形成された光触媒材の膜は、透明で密着性に優れたものであり、意匠性、耐摩耗性、耐薬品性に優れる強固なものであった。
【００１９】
【実施例４】
窯業系サイディングボードを基材とし、表面にシーラー層、アクリルシリコン塗膜層を順に積層した。高耐久、低汚染性有機変性ポリシロキサン樹脂塗料をイソプロパノールで適宜希釈したものを機能性バインダー塗料と、アナターゼ型ＴｉＯ2ゾルとＡｌ2Ｏ3ゾルを混合し、メタノールとエタノールの混合溶媒（メタノール／エタノール＝６／４）でＴｉＯ2の固形分濃度を０．５％（Ａｌ2Ｏ3／ＴｉＯ2＝１／１０）まで希釈し、光触媒材液とした。前記基材上に、低圧霧化エアスプレーを用い、前記機能性バインダー塗料を塗布し、８０℃、４ｍ／秒の熱風を２分間、前記基材上面から吹き付け、塗料表層だけを制御固化した。次いで前記光触媒材液をエアスプレーでエア圧やノズル高さを適宜設定し、５０ｍｇ／ｍ2の塗着量になるように塗布した。その後１５０℃の雰囲気の乾燥機で前記塗料を３０分間固化させ、膜厚１０μｍの光触媒材が固定化された機能性バインダー塗料層を得た。こうして出来上がった多機能材は、抗菌性、脱臭性、防汚性、親水性などの光触媒機能を有し、さらにバインダー特性である高耐久、低汚染性機能も有するものであった。
また、基材表面上に形成された光触媒材の膜は、透明で密着性に優れたものであり、意匠性、耐摩耗性、耐薬品性に優れる強固なものであった。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によって、光触媒と塗料の相溶性、部材との密着性、膜強度などの建材としての耐久性、光触媒活性向上などの問題を解決し、光触媒と機能性バインダーの両特性を活かした無機質窯業系多機能建材を好適に製造することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る機能材の概略を示す断面図である。
【符号の説明】
１…無機質窯業系基板
２…機能性バインダー層
３…光触媒機能を有する酸化物
【図１】
0003709719.tif 000002