(57)【要約】【課題】基材の意匠性や美観ないし質感を損なうことなく、良好な光触媒コーティング膜を形成することができる光触媒コーティング剤を提供する。【解決手段】酸化チタン微粒子等の光触媒微粒子を含む光触媒コーティング剤に、熱可塑性フッ素樹脂を配合する。熱可塑性フッ素樹脂の配合により、コーティング膜の表面光沢の増加を抑え、光の干渉模様を目立たなくすることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光触媒微粒子を含む光触媒コーティング剤において、熱可塑性フッ素樹脂を含むことを特徴とする光触媒コーティング剤。
【請求項２】
請求項１において、該光触媒微粒子が酸化チタン微粒子であることを特徴とする光触媒コーティング剤。
【請求項３】
請求項２において、該酸化チタン微粒子がアナターゼ型酸化チタン微粒子であることを特徴とする光触媒コーティング剤。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、該熱可塑性フッ素樹脂の含有量が前記光触媒微粒子に対して０．１〜４００重量％であることを特徴とする光触媒コーティング剤。
【請求項５】
請求項４において、該熱可塑性フッ素樹脂の含有量が前記光触媒微粒子に対して１〜５０重量％であることを特徴とする光触媒コーティング剤。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項において、該熱可塑性フッ素樹脂は平均粒径１０〜５００ｎｍの微粒子であることを特徴とする光触媒コーティング剤。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項において、該光触媒微粒子の平均粒径が５〜１００ｎｍであることを特徴とする光触媒コーティング剤。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光触媒コーティング剤に係り、特に、基材の意匠性や美観ないし質感を損なうことなく、良好な光触媒コーティング膜を形成することができる光触媒コーティング剤に関する。
【０００２】
【従来の技術及び先行技術】
従来、陶磁器、金属、プラスチック等の各種基材表面に酸化チタン等の光触媒のコーティング膜を形成することが行われている。光触媒コーティング膜を形成することにより、基材に良好な防汚性が付与される。光触媒としては、酸化チタンの他、酸化亜鉛、酸化タングステン、硫化カドミウム、酸化第二鉄、チタン酸ストロンチウム等の金属酸化物があるが、これらのうち、特に、酸化チタン、とりわけアナターゼ型酸化チタンのコーティング膜は、誘電体膜、半導体膜、紫外線カット膜、着色膜、その他各種の保護膜としても広く用いられている。
【０００３】
従来、この酸化チタン被膜の形成のためのコーティング剤として、チタン含有水溶液と塩基性物質との反応により水酸化チタン微粒子の懸濁液を得、この液に過酸化水素等の酸化剤を反応させて生成する過酸化チタン（ペルオキソチタン酸）を最適条件（８０℃以上）で加熱することにより得られる、酸化チタン微粒子の懸濁液が用いられている。このようにして得られる酸化チタン微粒子は、光触媒活性を有するアナターゼ型酸化チタン微粒子であり、各種酸化チタン被膜の形成に有効である。
【０００４】
このような酸化チタン微粒子の懸濁液をコーティング剤として用いて、基材上に良好な酸化チタン被膜を密着性良く形成するためには、懸濁液中の酸化チタン微粒子が、粒径の十分に小さい微細粒子であることが望まれることから、本出願人は、先に、極めて微細な酸化チタン微粒子含有液を得る方法について研究を重ね、チタンを含む水溶液に塩基性物質を添加して水酸化チタンの微粒子が分散した分散液を調製する水酸化工程と、該水酸化チタン微粒子の分散液にエネルギー波を照射して該水酸化チタン微粒子を微細化させる微細化工程とを有するチタン含有液の特性改良方法を特許出願した（特願２００２−３２４０６３）。
【０００５】
【特許文献１】
特願２００２−３２４０６３
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
酸化チタン微粒子を含むコーティング剤を種々の基材に塗付して酸化チタンコーティング膜を形成した場合、酸化チタンの高屈折率のために、表面光沢が増し、過光沢となったり、虹色の干渉模様が発生したりして、基材本来の意匠性や美観が損なわれ、また質感も大きく変化してしまう場合があった。
【０００７】
従来、酸化チタンコーティング膜の干渉模様対策として、コーティング剤にシリカ系物質を添加して屈折率を低減させる方法も知られているが、表面光沢の問題は解消されるに到っていない。
【０００８】
本発明は上記従来の問題点を解決し、基材の意匠性や美観ないし質感を損なうことなく、良好な光触媒コーティング膜を形成することができる光触媒コーティング剤を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の光触媒コーティング剤は、光触媒微粒子を含む光触媒コーティング剤において、熱可塑性フッ素樹脂を含むことを特徴とする。
【００１０】
本発明者らは、酸化チタンコーティング膜等の光触媒コーティング膜による表面光沢の増加、光の干渉模様の発生を防止すべく検討を重ねた結果、光触媒コーティング剤に熱可塑性フッ素樹脂を配合することにより、表面光沢の増加が抑制され、また光の干渉模様も微細なものとなって殆ど目立たなくなることを知見し、本発明を完成させた。
【００１１】
本発明において、光触媒微粒子としては、酸化チタン微粒子、とりわけアナターゼ型酸化チタン微粒子が好適である。
【００１２】
また、熱可塑性フッ素樹脂の含有量は、酸化チタン微粒子等の光触媒微粒子に対して０．１〜４００重量％、特に１〜５０重量％であることが好ましい。このような熱可塑性フッ素樹脂は、平均粒径１０〜５００ｎｍ、好ましくは２０〜４００ｎｍ、さらに好ましくは平均粒径５０〜２００ｎｍの微粒子であることが好ましく、また、酸化チタン微粒子等の光触媒微粒子の平均粒径は５〜１００ｎｍであることが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の光触媒コーティング剤の実施の形態を詳細に説明する。
【００１４】
本発明の光触媒コーティング剤に含有される光触媒としては特に制限はなく、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化タングステン、硫化カドミウム、酸化第二鉄、チタン酸ストロンチウム等の金属酸化物が挙げられるが、本発明はこれらの金属酸化物光触媒のうち、光触媒効果が高く、汎用性があり、しかも屈折率が高いことにより表面光沢の上昇、干渉模様の発生が著しい酸化チタン、とりわけアナターゼ型酸化チタン微粒子に好適である。
【００１５】
このような光触媒微粒子は、平均粒径５〜１００ｎｍの微粒子状であることが好ましい。光触媒微粒子の平均粒径が１００ｎｍを超えると基材上に密着性の良いコーティング膜を形成し得ない。平均粒径５ｎｍ未満の光触媒微粒子は製造が困難であり、コストが高くつく。
【００１６】
一方、本発明の光触媒コーティング剤に配合する熱可塑性フッ素樹脂としては、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、ビニリデンフロライド等の各種のフッ素含有モノマーの重合体又は共重合体を用いることができる。この熱可塑性フッ素樹脂は、コーティング剤中への分散性や透明性確保等の面から、平均粒径１０〜５００ｎｍ程度の微粒子状であることが好ましい。フッ素樹脂微粒子の平均粒径が１０ｎｍ未満では基材の光沢抑制効果が失われることがある。また、５００ｎｍを超えると白濁化し、透明コーティング剤としての機能を失う。コーティング剤への配合の際の取り扱い性の面から、このようなフッ素樹脂微粒子は、その懸濁液（ディスパージョン）として用いることが好ましい。
【００１７】
このようなフッ素樹脂ディスパージョンとしては市販品を用いることができ、例えば住友スリーエム社製水系フッ素樹脂ディスパージョン「ダイニオンＴＨＶ３４０Ｃ（テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、及びビニリデンフロライドの共重合樹脂。平均粒径９０ｎｍの微粒子の固形分濃度５０％の水性ディスパージョン）」等を用いることができる。なお、フッ素樹脂ディスパージョンは水系に限らず、コーティング剤が有機溶剤系の場合には、アルコール類、低級ケトン、エステル系溶剤等の有機溶剤系を用いることもできる。
【００１８】
本発明の光触媒コーティング剤中の熱可塑性フッ素樹脂の含有量は、酸化チタン等の光触媒微粒子に対して０．１〜４００重量％、特に１〜１００重量％、とりわけ１〜５０重量％であることが好ましい。フッ素樹脂の含有量がこの範囲よりも少ないとフッ素樹脂を配合したことによる本発明の表面光沢及び干渉模様の抑制効果を十分に得ることができない。フッ素樹脂の含有量がこの範囲よりも多いと相対的に光触媒の含有量が低減して形成されるコーティング膜の光触媒効果が低減し、好ましくない。
【００１９】
本発明の光触媒コーティング剤は、熱可塑性フッ素樹脂を含むこと以外は、従来の光触媒コーティング剤と同様の配合組成とすることができ、水系であっても有機溶剤系であっても良い。
【００２０】
一般に、光触媒コーティング剤中の光触媒微粒子の含有量は０．５〜１０重量％であり、また、光触媒コーティング剤には、光触媒微粒子の分散安定性の向上、基材に対する濡れ性の確保等の目的で界面活性剤を含んでいても良い。
【００２１】
本発明の光触媒コーティング剤の代表的な配合組成を以下に示すが、本発明の光触媒コーティング剤は、何ら以下のものに限定されるものではない。
【００２２】
［水系光触媒コーティング剤（重量％）］
光触媒微粒子：      ０．５〜５
フッ素樹脂微粒子：  ０．０１〜２
ペルオキソチタン酸：０．１〜１０
水系溶剤：          残部
［有機溶剤系光触媒コーティング剤（重量％）］
光触媒微粒子：    ０．５〜５
フッ素樹脂微粒子：０．０１〜２
有機溶剤：        残部
【００２３】
なお、水系溶剤としては、水、又は水とアルコール類等の極性有機溶剤の１種又は２種以上との混合溶剤を用いることができる。また、有機溶剤としては、アルコール類、低級ケトン等の有機溶剤の１種又は２種以上の混合溶剤を用いることができる。
【００２４】
熱可塑性フッ素樹脂を含む本発明の光触媒コーティング剤によれば、これを金属、セラミック、ガラス、プラスチック、木、石、セメント、コンクリート等の各種の基材に対して、スプレー、刷毛塗り等により塗布し、必要に応じて６０〜６００℃で加熱処理することにより、表面光沢や光の干渉模様が抑制された良好な光触媒コーティング膜を形成することができる。
【００２５】
なお、形成される光触媒コーティング膜の膜厚は、基材の用途によっても異なるが、通常０．３〜５μｍ程度である。
【００２６】
【実施例】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００２７】
実施例１
（株）ティオテクノ製光触媒コーティング剤「ティオコートＡ」（固形分濃度１．７％）２００ｇ、同社製品用添加剤Ａ（エタノール８０％）２００ｇ、及び住友スリーエム社製水系熱可塑性フッ素樹脂ディスパージョン（製品名「ダイニオンＴＨＶ３４０Ｃ」）２ｇを混合してよく撹拌した後（ただし、比較例１では熱可塑性フッ素樹脂ディスパージョンは用いなかった。）、白色タイル（ダントー社製，６７ｍｍ×７５ｍｍ）にスプレー塗布して自然乾燥させタイル表面に酸化チタン薄膜を形成した。
【００２８】
実施例２
（株）ティオテクノ製光触媒コーティング剤「ティオコートＡ」（固形分濃度１．７％）２００ｇ、同社製添加剤Ａ（エタノール８０％）２００ｇ、及び住友スリーエム社製水系熱可塑性フッ素樹脂ディスパージョン（製品名「ダイニオンＴＨＶ３４０Ｃ」）１ｇを混合してよく撹拌した後、白色タイル（ダントー社製，６７ｍｍ×７５ｍｍ）にスプレー塗布して自然乾燥させタイル表面に酸化チタン薄膜を形成した。
【００２９】
実施例３
（株）ティオテクノ製光触媒コーティング剤「ティオコートＡ」（固形分濃度１．７％）２００ｇ、同社製添加剤Ａ（エタノール８０％）２００ｇ、及び住友スリーエム社製水系熱可塑性フッ素樹脂ディスパージョン（製品名「ダイニオンＴＨＶ３４０Ｃ」）０．２ｇを混合してよく撹拌した後、白色タイル（ダントー社製，６７ｍｍ×７５ｍｍ）にスプレー塗布して自然乾燥させタイル表面に酸化チタン薄膜を形成した。
【００３０】
比較例１
（株）ティオテクノ製光触媒コーティング剤「ティオコートＡ」（固形分濃度１．７％）２００ｇ、同社製添加剤Ａ（エタノール８０％）２００ｇを混合してよく撹拌した後、白色タイル（ダントー社製，６７ｍｍ×７５ｍｍ）にスプレー塗布して自然乾燥させタイル表面に酸化チタン薄膜を形成した。
【００３１】
なお、用いた各配合剤の成分組成は次の通りである。
［ティオコートＡ］
酸化チタン微粒子（平均粒径：２７ｎｍ）：  １．７０重量％
ペルオキソチタン酸：                      ０．２６重量％
水：                                    ９８．０５重量％
［添加剤Ａ］
エタノール：  ８０重量％
純水：        ２０重量％
［ダイニオンＴＨＶ３４０Ｃ］
熱可塑性フッ素樹脂微粒子（平均粒径：９０ｎｍ）：５０重量％
水：                                            残部
【００３２】
また、スプレーガンとしては、明治機械社製「ＦＳＡ−Ｇ０５（Ｃ）（ガン口径０．５ｍｍ）」を使用し、温度は２３℃、エアー圧力は２ｋｇ／ｃｍ２で、塗布回数縦方向２回、横方向２回、合計４回で塗布を行い、平均膜厚が０．５〜１．５μｍの範囲に入るようなコーティング膜を形成した。なお、膜厚測定にはキーエンス社製超深度測定器「ＶＫ−８５００」を使用した。
【００３３】
形成された塗膜について、表面光沢及び外観を下記の方法で評価し、結果を表１及び図１に示した。
［塗膜の表面光沢］
ＢＹＫ−Ｃｈｅｍｉ社の光沢計６０°ｍｉｃｒｏｇｌｏｓｓでサンプル表面の光沢値を測定した。測定は１サンプル５点で行い、その平均値を測定値とした。なお、コーティング膜を形成していない白色タイル（ブランク）の表面光沢は８７．８であった。
［塗膜の外観］
サンプル外観を目視し、主として光の干渉模様の粗密を観察した。また、一部のサンプル（実施例２と比較例１）についてはレーザー式顕微鏡で倍率２００倍にてサンプルの表面を観察した。
【００３４】
【表１】
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【００３５】
表１及び図１より次のことが明らかである。
【００３６】
即ち、塗膜の表面光沢については、オリジナル基板（白色タイル）の約８８に対し、フッ素樹脂無添加のコーティング剤による場合（比較例１）は約１８４と大幅に増加している。フッ素樹脂を添加したコーティング剤の場合（実施例１〜３）も、同様に光沢が増加しているが、その増加幅は抑制されており、フッ素樹脂添加量に比例して抑制効果が大きくなっている。
【００３７】
目視による干渉模様の確認については、フッ素樹脂無添加品のコーティング剤の場合（比較例１）では、模様が粗く目立ち易いが、フッ素樹脂を酸化チタン対比１４重量％以上添加したコーティング剤の場合（実施例１，２）は、模様は微細になり殆ど目立たないようになった。
【００３８】
図１に示すように、フッ素樹脂を添加したコーティング剤によるコーティング膜（実施例２：図１（ａ））は、フッ素樹脂無添加のコーティング剤によるコーティング膜（比較例１：図１（ｂ））に比べてクレーター状の干渉模様が、より均一に分散し微細になっていることが分かる。
【００３９】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の光触媒コーティング剤によれば、熱可塑性フッ素樹脂を配合することにより、形成される光触媒コーティング膜の表面光沢の増加が抑制され、また光の干渉模様も微細なものとなって殆ど目立たなくなり、基材の意匠性や美観ないし質感を損なうことなく、良好な光触媒コーティング膜を形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例２（図１（ａ））及び比較例１（図１（ｂ））のコーティング膜のレーザー式顕微鏡観察写真である。
【図１】
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