(57)【要約】【課題】酸化チタンによる高い光触媒作用と透明性を兼ね備えた薄い皮膜を、特別な設備を必要とせず、また被コーティング面の形状にかかわらず、簡便に、被コーティング面に形成することができるコーティング剤用組成物、コーティング剤及びコーティング方法の提供を課題とする。【解決手段】全組成物量に対して、重量％表示で、光触媒作用を有する酸化チタンを３０〜６０％、珪酸アルカリ塩を１０〜３５％、シリカを３０〜５０％含むコーティング剤用組成物である。また前記コーティング剤用組成物を、重量比で１．２倍以上の水に分散させたコーティング剤である。また前記コーティング剤の溶液を被コーティング面に塗布した後、塗布した溶液全体が乾燥する前に未乾燥溶液を被コーティング面から除去するようにしたコーティング方法である。【選択図】　　　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
全組成物量に対して、重量％表示で、
光触媒作用を有する酸化チタンを３０〜６０％、
珪酸アルカリ塩を１０〜３５％、
シリカを３０〜５０％
含むことを特徴とするコーティング剤用組成物。
【請求項２】
他の成分として金属、金属酸化物、リン酸塩、カルシウムシリケート、金属シリコン、アパタイト、フッ素成分の何れか１以上を１０重量％以下含むことを特徴とする請求項１に記載のコーティング剤用組成物。
【請求項３】
請求項１又は２の組成物を、重量比で１．２倍以上の水に分散させてあることを特徴とするコーティング剤。
【請求項４】
有機物以外の被コーティング物を対象とする請求項３に記載のコーティング剤。
【請求項５】
請求項３又は４に記載のコーティング剤を用い、被コーティング面にコーティング剤の溶液を塗布した後、該塗布した溶液全体が乾燥する前に未乾燥溶液を被コーティング面から除去することを特徴とするコーティング方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光触媒作用を有するコーティング剤用組成物、光触媒作用を有するコーティング剤、及び光触媒作用を有するコーティング剤のコーティング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、特定波長以下の光を照射すると、酸化作用によって脱臭、防菌、防カビ、防汚等の効果を発現する光触媒を利用した発明が数多く提案されている（例えば特開平６−３８５号）。また既に多用な用途において、実施工或いは試作施工されている。
代表的な光触媒である酸化チタンは微細粒子であるため、光触媒作用を付与させるには何らかの方法でこの微細粒子を対象物に付着させる必要がある。
酸化チタンのみを付着させる方法としては、焼結させるか或いはゾルーゲル法による膜形成方法があるが、何れの場合も４００℃以上の高温での焼付けが必要であり、よって被コーティング物の種類が限定されたり、コスト高となってしまう。
一方、常温で簡便的に造膜させる方法としては、酸化チタンに膜形成の役割を担うバインダー成分を混合させたコーティング剤を用いる方法がある。このコーティング剤を用いた方法において、十分良好な光触媒作用を得ようとするならば、コーティング膜表面に多くの酸化チタンが露出することが必要となる。そのためにはコーティング剤の酸化チタン含有量を増加させることが望まれるが、酸化チタンの含有量を増加させると皮膜の白濁化が進むと共に、皮膜強度の低下を招く問題があった。
そこで前記皮膜の白濁化や強度低下を防止して、光触媒作用、皮膜強度、透明度を最適化するには、極力薄膜化することが必要となる。
従来、一般的に用いられているコーティング方法の中で、被コーティング物が比較的大きなサイズまで対応可能なものとしては、スプレーコーティング、フローコーティング、ロールコーティング、ディップコーティング、刷毛やローラー塗り等が挙げられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが上記従来の一般的なコーティング方法には一長一短があり、単にこれらの方法を用いるだけでは、次のような項目（１）〜（４）を十分満足させることができなかった。
（１）０．５μｍ以下の均一な薄膜形成
（２）凹凸のある被コーティング面へのコーティング
（３）被コーティング面が大きな構造物に固定されたままでのコーティング
（４）低コストで、作業が簡単で熟練を要しない
【０００４】
そこで本発明は上記従来の問題を解消し、酸化チタンによる高い光触媒作用と透明性を兼ね備えた薄い皮膜を、特別な設備を必要とせず、また被コーティング面の形状にかかわらず、簡便に、被コーティング面に形成することができるコーティング剤用組成物、コーティング剤及びコーティング方法の提供を課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記の課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、酸化チタン含有のコーティング剤の成分組成を調整することで、そのコーティング剤の溶液を被コーティング面に塗って簡単な操作をするだけで、均一な薄膜を形成することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち本発明のコーティング剤用組成物は、全組成物量に対して、重量％表示で、光触媒作用を有する酸化チタンを３０〜６０％、珪酸アルカリ塩を１０〜３５％、シリカを３０〜５０％含むことを第１の特徴としている。
また本発明のコーティング剤用組成物は、上記第１の特徴に加えて、他の成分として金属、金属酸化物、リン酸塩、カルシウムシリケート、金属シリコン、アパタイト、フッ素成分の何れか１以上を１０重量％以下含むことを第２の特徴としている。
また本発明のコーティング剤は、上記第１又は第２の特徴に示す組成物を、重量比で１．２倍以上の水に分散させてあることを第３の特徴としている。
また本発明のコーティング剤は、上記第３の特徴に加えて、有機物以外の被コーティング物を対象とすることを第４の特徴としている。
また本発明のコーティング方法は、上記第３の特徴又は第４の特徴に記載のコーティング剤を用い、被コーティング面にコーティング剤の溶液を塗布した後、該塗布した溶液全体が乾燥する前に未乾燥溶液を被コーティング面から除去することを第５の特徴としている。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明のコーティング剤用組成物は、これを水に分散させることでコーティング剤となるが、先ずこのコーティング剤用組成物の構成成分について説明する。
酸化チタンはコーティング剤用組成物の主要な成分として、光触媒作用を発現する成分である。
酸化チタンの含有量は、より良好な光触媒作用を付与するためには多い方がよいが、多すぎるとコーティング皮膜の密着性及び強度が低下する。また皮膜が白濁する。
よってこれらの特性のバランスを確保するため、酸化チタンの全組成物量に対する含有量は、３０〜６０重量％の範囲にすることが必要である。そして好ましくは３５〜５０重量％とする。
【０００７】
珪酸アルカリ塩とシリカは皮膜形成成分としての役割を果たす。前記珪酸アルカリ塩としては、例えば珪酸リチウム、珪酸ナトリウムを用いることができる。またシリカはコロイダルシリカを用いることができる。
前記珪酸アルカリ塩とシリカの含有量は、コーティング皮膜の被コーティング面への密着性と皮膜強度とを確保するため、珪酸アルカリ塩を全組成物量に対して１０〜３５重量％、シリカを全組成物量に対して３０〜５０重量％の範囲にする。好ましくは、珪酸アルカリ塩は１２〜３０重量％、シリカは３５〜４５重量％とする。
【０００８】
コーティング剤用組成物の他の成分として、発現させたい特性や機能により、全組成物量に対して１０重量％以下の範囲でそれらを含有させることができる。
例えばコーティング皮膜の強度を更に向上させるために、亜鉛等の金属、金属酸化物、リン酸塩、カルシウムシリケート、金属シリコンの１乃至複数種類を含有させることができる。またコーティング皮膜の抗菌性の向上を図るために、銀や銅を単独又は組み合わせて含有させることができる。またコーティング皮膜の吸着性を向上させるために、アパタイトを含有させることができる。またコーティング皮膜の疎水性を向上させるために、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素成分を含有させることができる。
【０００９】
上記したコーティング剤用組成物を水に分散させることで、本発明のコーティング剤を得ることができる。即ちコーティング剤用組成物の全量を、重量比で１．２倍以上の水に分散させることで、コーティング剤を得る。
前記コーティング剤用組成物と水との重量比は、より正確には１．２〜４０．０とする。重量比が１．２未満では粘土が高く、塗装作業性が悪くなって好ましくない。また重量比が４０．０を超えると、均一な乾燥皮膜を得ることが困難となって好ましくない。
コーティング剤用組成物と水との重量比は、より好ましくは１８．０〜２０．０とする。
【００１０】
本発明のコーティング剤をコーティングする対象である被コーティング物は、有機物以外であれば特に限定されず、例えばガラス、タイル、石材、金属等をコーティング対象とすることができる。また有機物であっても、塗料のように、有機物に無機顔料やシリカ、炭酸カルシウム、アルミナ等の無機成分が混合されている場合にはコーティング対象となる。
有機物の場合には、良好な密着性が確保できないので、コーティングの対象とすることができない。
【００１１】
コーティング剤を被コーティング面にコーティングする場合のコーティング方法を説明する。
本発明のコーティング剤の溶液を被コーティング面に塗布した後、塗布したコーティング剤の溶液全体が乾燥する前に、未乾燥溶液を除去するようにして行う。
前記コーティング剤の溶液の被コーティング面への塗布については、被コーティング面の全面が溶液で濡れた状態になれば、塗布手段としてはスプレー、ローラー、刷毛等、その手段は限定されない。
また前記未乾燥溶液の除去に関しては、クロス等を用いた拭き取り、スポンジ等による吸い取り、ロールやドクターブレイド等による掻き取り、水や溶剤による洗い流し等、特に限定されず、作業性や皮膜の出来栄えを勘案して最適な除去手段を選択することができる。
またコーティング剤の塗布から未乾燥溶液除去までの時間は、塗布後直ちに除去を行うようにしてもよいが、出来栄え評価に基づき、被コーティング物の種類や被コーティング面の状態に応じて、予め実験により適当な時間を設定することができる。
またコーティング皮膜の膜厚を確保するために、コーティング剤の塗布工程と未乾燥溶液の除去工程とからなるサイクルを複数回繰り返すようにしてもよい。
またコーティング剤塗布後の乾燥の方法については、特に限定されるものではなく、コーティング剤の組成や作業性、出来栄え評価を考慮して、自然乾燥としたり、焼付け等の強制乾燥とすることができる。
【００１２】
なお以上のような本発明のコーティング剤及びコーティング方法を用いることで、被コーティング面に均一な薄膜からなるコーティング皮膜を形成できる詳細なメカニズムは、必ずしも明確ではないが、珪酸アルカリ塩やシリカ成分の粘着性の高さ、アルカリによる腐蝕、シロキサン結合による架橋反応、金属陽イオンとの置換反応、ｐＨや電荷バランス変化に伴うゲル化等の単独要因、若しくは複合要因により、コーティング剤と被コーティング物との被コーティング面での界面密着が急速に促進されるためと推定することができる。
【００１３】
【実施例】
実施例１
精製水２００ｇに対し、光触媒作用を有する酸化チタン（チタン工業株式会社製ＰＣ−１０１）を１５ｇ、ＪＩＳ　Ｋ１４０８に規定されている珪酸ナトリウム液１号の相当品（珪酸ナトリウム含有量が５２〜５７重量％）を８ｇ、２０重量％のシリカを含むコロイダルシリカ水溶液（日産化学工業株式会社製のスノーテックスー２０）を７０ｇ混合した混合液を作製して、コーティング剤とした。このコーティング剤をガラス、タイル、アルミの各被コーティング面にそれぞれ塗布し、直ちに水道水で洗い流した。これらの処理により、前記各被コーティング物の被コーティング面に均一で薄い表面皮膜が形成された。更に１２時間の常温乾燥の後、水性塗料系赤インキ（シャチハタ工業株式会社製）を各コーティング皮膜上に塗布し、直射日光下に放置したところ、被コーティング物の種類にかかわらず、約１０時間で塗布インキの色素の著しい脱色が確認され、光触媒作用の発現が認められた。
一方、前記インキを塗布したサンプルを０．５％硫酸溶液及び０．５％水酸化ナトリウム溶液にそれぞれ２４時間浸漬したところ、上記本発明による場合と同様の結果となった。
【００１４】
実施例２
精製水２００ｇに対し、光触媒作用を有する酸化チタン（チタン工業株式会社製ＰＣ−１０１）を１０ｇ、ＪＩＳ　Ｋ１４０８に規定されている珪酸ナトリウム液１号の相当品（珪酸ナトリウム含有量が５２〜５７重量％）を２０ｇ、２０重量％のシリカを含むコロイダルシリカ水溶液（日産化学工業株式会社製のスノーテックスー２０）を５０ｇ混合した混合液を作製して、コーティング剤とした。このコーティング剤をガラス、タイル、アルミの各被コーティング面にそれぞれ塗布し、直ちに水道水で洗い流した。これらの処理により、前記各被コーティング物の被コーティング面に均一で薄い表面皮膜が形成された。更に１２時間の常温乾燥の後、水性塗料系赤インキ（シャチハタ工業株式会社製）を各コーティング皮膜上に塗布し、直射日光下に放置したところ、被コーティング物の種類にかかわらず、約１０時間で塗布インキの色素の著しい脱色が確認され、光触媒作用の発現が認められた。
一方、前記インキを塗布したサンプルを０．５％硫酸溶液及び０．５％水酸化ナトリウム溶液にそれぞれ２４時間浸漬したところ、上記本発明による場合と同様の結果となった。
【００１５】
実施例３
精製水２００ｇに対し、光触媒作用を有する酸化チタン（チタン工業株式会社製ＰＣ−１０１）を１０ｇ、ＪＩＳ　Ｋ１４０８に規定されている珪酸ナトリウム液１号の相当品（珪酸ナトリウム含有量が５２〜５７重量％）を１０ｇ、２０重量％のシリカを含むコロイダルシリカ水溶液（日産化学工業株式会社製のスノーテックスー２０）を５０ｇ混合した混合液を作製して、コーティング剤とした。このコーティング剤をガラス、タイル、アルミの各被コーティング面にそれぞれ塗布し、直ちに水道水で洗い流した。これらの処理により、前記各被コーティング物の被コーティング面に均一で薄い表面皮膜が形成された。更に１２時間の常温乾燥の後、水性塗料系赤インキ（シャチハタ工業株式会社製）を各コーティング皮膜上に塗布し、直射日光下に放置したところ、被コーティング物の種類にかかわらず、約１０時間で塗布インキの色素の著しい脱色が確認され、光触媒作用の発現が認められた。
一方、前記インキを塗布したサンプルを０．５％硫酸溶液及び０．５％水酸化ナトリウム溶液にそれぞれ２４時間浸漬したところ、上記本発明による場合と同様の結果となった。
なお、ガラスに対して上記コーティング剤の塗布と洗い流しのサイクルを１０回行ったサンプルの重量増加量から、コーティング皮膜の１回当りの形成膜厚は０．０３〜０．０７μｍ程度となり、極薄皮膜が形成されることが判明した。
【００１６】
比較例
精製水２００ｇに対し、光触媒作用を有する酸化チタン（チタン工業株式会社製ＰＣ−１０１）を１５ｇ、ＪＩＳ　Ｋ１４０８に規定されている珪酸ナトリウム液１号の相当品（珪酸ナトリウム含有量が５２〜５７重量％）を２０ｇとし、コロイダルシリカを含まない混合液を作製して、コーティング剤とした。このコーティング剤をガラス、タイル、アルミの各被コーティング面にそれぞれ塗布し、直ちに水道水で洗い流したところ、前記各被コーティング物の被コーティング面には表面皮膜が形成されなかった。即ち、全て洗い流された。
【００１７】
【発明の効果】
本発明は以上の構成及び作用からなり、請求項１に記載のコーティング剤用組成物によれば、全組成物量に対して、重量％表示で、光触媒作用を有する酸化チタンを３０〜６０％、珪酸アルカリ塩を１０〜３５％、シリカを３０〜５０％含むので、
酸化チタンによる高い光触媒作用と透明性を兼ね備えた薄い皮膜を、特別な設備を必要とせず、また被コーティング面の形状にかかわらず、簡便に、低コストで被コーティング面に形成することができるコーティング剤を容易に提供することが可能となった。
また請求項２に記載のコーティング剤用組成物によれば、上記請求項１に記載の構成による効果に加えて、他の成分として金属、金属酸化物、リン酸塩、カルシウムシリケート、金属シリコン、アパタイト、フッ素成分の何れか１以上を１０重量％以下含むので、
コーティング皮膜の強度を更に向上させたり、コーティング皮膜の抗菌性を向上させたり、コーティング皮膜の吸着性を向上させたり、コーティング皮膜の疎水性を向上させることが可能なコーティング剤を容易に提供することが可能となった。
また請求項３に記載のコーティング剤によれば、請求項１又は２の組成物を、重量比で１．２倍以上の水に分散させてあるので、
酸化チタンによる高い光触媒作用と透明性を兼ね備えた薄い皮膜を、特別な設備を必要とせず、また被コーティング面の形状にかかわらず、簡便に、低コストで被コーティング面に形成することが現に可能となった。即ち、０．５μｍ以下の均一な薄膜形成、凹凸のある被コーティング面へのコーティング、被コーティング面が大きな構造物に固定されたままでのコーティング、低コストで、作業が簡単で熟練を要しないコーティングが可能となった。
また必要に応じて、コーティング皮膜の強度を更に向上させたり、コーティング皮膜の抗菌性を向上させたり、コーティング皮膜の吸着性を向上させたり、コーティング皮膜の疎水性を向上させることが現に可能となった。
また請求項４に記載のコーティング剤によれば、上記請求項３に記載の構成による効果に加えて、有機物以外の被コーティング物を対象とするので、
有機物以外の被コーティング物を対象に限定して、高い光触媒作用と透明性を兼ね備えた薄い皮膜を、良好に、特別な設備を必要とせず、また被コーティング面の形状にかかわらず、簡便に、低コストで被コーティング面に形成することが可能となった。
また請求項５に記載のコーティング方法によれば、請求項３又は４に記載のコーティング剤を用い、被コーティング面にコーティング剤の溶液を塗布した後、該塗布した溶液全体が乾燥する前に未乾燥溶液を被コーティング面から除去するので、
本発明のコーティング剤を用いて、塗布後の未乾燥コーティング剤を被コーティング面から除去するという簡便な方法で熟練を要せず、低コストで、また被コーティング面の形状にかかわらず、均一な極薄膜の光触媒皮膜を被コーティング面に確実に形成することが可能となった。