(57)【要約】【課題】  アパタイト被覆の酸化チタンと無機物を水に分散させ無色半透明で不燃性の硬い塗膜を常温で形成持続する水性光触媒塗料を提供する。【解決手段】  本発明の水性光触媒塗料は、酸化チタン又はこれを含むアパタイト被覆酸化チタンと、コロイダルシリカを含む常温硬化型である。この水性光触媒塗料を塗布し乾燥した塗膜は無色半透明で耐水性があり、紫外線に応答して起きた酸化反応により吸着した有機物を分解し環境を浄化する機能が発現する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗布して形成された塗膜が常温で硬化する光触媒塗料において、酸化チタンとコロイダルシリカを含むことを特徴とする常温硬化型の水性光触媒塗料。
【請求項２】
前記酸化チタンはアパタイト被覆酸化チタンを含むことを特徴とする請求項１記載の水性光触媒塗料。
【請求項３】
酸化チタンとコロイダルシリカのほか、水とアルコールを含むことを特徴とす
る請求項１又は請求項２に記載の常温硬化型の水性光触媒塗料。
【請求項４】
前記アルコールはイソプロピルアルコールであることを特徴とする請求項３に
記載の水性光触媒塗料。
【請求項５】
ケイ酸ナトリウムを含むことを特徴とする請求項１ないし請求項４に記載の水性光触媒塗料。
【請求項６】
シランカップリング剤を含むことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の常温硬化型の水性光触媒塗料。
【請求項７】
いずれも重量％で酸化チタンを０．４〜１．０、コロイダルシリカ２．５〜４．０、イソプロピルアルコール１．０〜２．５、ケイ酸ナトリウム０．０３〜０．０９、シランカップリング剤０．０１〜０．１および水が残余であることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の水性触媒塗料。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体の表面を保護し、環境の浄化を目的に使用する常温硬化型の水性光触媒塗料に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の常温硬化型の光触媒塗料は、塗布面に付着した有機物を分解することができるが、自ら微生物や大気汚染物質を吸着する機能はない。しかも、接触する有機物を分解するため、光触媒塗料を木やプラスチックに直接塗布することが出来なかった。近年、有機物に直接塗布することが出来るアパタイト被覆酸化チタンを配合した光触媒塗料が開発されたが、有機溶剤を溶媒とする、いわゆる溶剤系の塗料は施工時に溶剤臭と可燃性ガスが発生するため使用条件が限られている。アパタイト被覆酸化チタンと有機物（樹脂類）を配合した水性光触媒塗料は軟らかい塗膜を形成するため傷が付きやすく、又水に接すると硬度が低下し塗布面を指でこすった程度で容易に剥れる。したがって実用的見地からは、人が触る部分や、水と接する部分にこれらの光触媒塗料を使用することが出来ないのが実状であった。しかも有機物を配合した塗料は火災時に有毒ガスと煙を発生させながら燃え、伝炎を加速する結果となる．
【０００３】
これら従来の公知発明には、つぎの特許文献が挙げられる。
【特許文献１】特開平６−６５０１２、発明の名称「抗菌抗カビ性セラミックスおよびその製造方法」。
【特許文献２】特公平７−３７３６３、発明の名称「抗菌抗カビ性セラミックスおよびその製造方法」。
【特許文献３】特開２０００−１６３１、発明の名称「光触媒を含む塗料組成物」。
【特許文献４】特開２０００−３１７３１４、発明の名称「光触媒体、光触媒塗料、光触媒タイル、光触媒体の製造方法」。
【特許文献５】特開２００３−１５２６７９、発明の名称「光触媒塗料」。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術による常温で硬化する光触媒塗料が形成した塗膜が剥れる最大の原因は塗膜の硬化不良と、加水分解であった。本発明は、アパタイト被覆酸化チタンと無機物を水に分散させ、無色半透明で不燃性の硬い塗膜を常温で形成持続する水性光触媒塗料を提供することを目的とする。すなわち、アパタイト被覆酸化チタンとコロイダルシリカを配合した常温硬化型の光触媒塗料であって、これにシランカップリング剤を添加し、疎水性の硬い塗膜を形成することにより加水分解と剥離を防ぐ。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、塗布して形成された塗膜が常温で硬化する水性光触媒塗料であって、酸化チタンとコロイダルシリカを含み、耐水性の塗膜を形成する水性光触媒塗料である。酸化チタンの一部にアパタイトを被覆したアパタイト被覆酸化チタンを使用してもよい。
【０００６】
本発明は、酸化チタンとコロイダルシリカのほか、水とアルコールを含む、常温で硬い塗膜を形成する水性光触媒塗料である。ケイ酸ナトリウムを配合することにより塗料のｐHを安定させることができる。シランカップリング剤を併せ用いると酸化チタンを塗膜の表面により効果的に配列することができる。ここでいうアルコールはイソプロピルアルコールである。
【０００７】
そして、以下に示す組成範囲で好ましい水性光触媒塗料が得られる。すなわち、いずれも重量％（以下において同じ）でアパタイト被覆酸化チタン０．４〜１．０、コロイダルシリカ２．５〜４．０、イソプロピルアルコール１．０〜２．５、ケイ酸ナトリウム０．０３〜０．０９、シランカップリング剤０．０１〜０．１残余が水である。
【発明の効果】
【０００８】
以上説明したように、本発明の水性光触媒塗料は、常温で硬化し、無色半透明な硬い硬膜を形成するため、剥がれにくく、塗布面の劣化と損傷を防ぐ。本発明の水性光触媒塗料は、塗膜の透明度を保つことにより表面に照射された光を光触媒反応に効率よく利用できるため、酸化還元反応による有機物を分解する効果が持続し、汚物と微生物の付着を防止して、塗布面と環境を清浄に保つ。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の水性光触媒塗料は、アパタイト被覆酸化チタンとコロイダルシリカを基本構成とする。すなわち、本発明の水性光触媒塗料は、水とイソプロピルアルコールにコロイダルシリカを分散した液にアパタイト被覆酸化チタンとシランカップリング剤、およびケイ酸ナトリウムを添加して構成される。
【００１０】
本発明の水性光触媒塗料を塗布し乾燥させて形成される塗膜は常温で硬化し、表面に付着した水滴との間に大きな接触角を発現することにより、優れた耐水性を有する。
【００１１】
さらに、アパタイト被覆酸化チタンとコロイダルシリカの配合比率を調整することにより、水性光触媒塗料の塗膜の硬度、硬化速度、光触媒反応の強弱、塗膜と水滴との接触角を広範に制御することができる。シランカップリング剤は水とアパタイト被覆酸化チタンおよびコロイダルシリカを馴染ませると共に、アパタイト被覆酸化チタンを塗膜の表面に押し上げる機能をもつ。コロイダルシリカはアパタイト被覆酸化チタンの分散性の向上と沈降防止および硬膜形成に有用であり、ケイ酸ナトリウムは塗料のｐHを９．０〜１０．５に保ちゲル化と分離を防ぐ。
【００１２】
以下の配合によって、本発明の水性光触媒塗料を得ることができる。
アパタイト被覆酸化チタン       ０．４〜１．０（重量％）
コロイダルシリカ                 ２．５〜４．０
シランカップリング剤           ０．０１〜０．１
イソプロピルアルコール         １．０〜２．５
ケイ酸ナトリウム                ０．０３〜０．０９
イオン交換水                   残余
【実施例】
【００１３】
以下に、実施例をもって本発明をさらに説明する。
【００１４】
アパタイト被覆酸化タチン０．５（重量％）、コロイダルシリカ２．７、シランカップリング剤０．０１、イソプロピルアルコール１．０、ケイ酸ナトリウム０．０４および水(残余)の配合とした水性光触媒塗料を調製した。
【００１５】
前記調製による水性光触媒塗料をガラス板表面に塗布し、常温で２４時間乾燥させて試料とした。塗膜は常温乾燥で硬化しており、ＪＩＳ Ｋ５４０４規格にもとづく硬度測定により鉛筆硬度９Ｈを呈した。
【００１６】
本発明による水性光触媒塗料をガラスに塗布して硬化させた試料を水中に５０時間浸した後、塗膜の硬度測定をした結果、鉛筆硬度５Hを保ち、剥れない。
【００１７】
本発明による水性光触媒塗料の塗布面に付着した水は水玉になる。光の照射により起きた反応で塗布面の吸着水を安定させている疎水分子が分解され、塗布面に付着した水玉を支持する要因がなくなり不安定になる。そのためわずかな傾斜や振動で、水玉は滑落するので塗布面に水滴や汚物が付着しにくくなると推測される。
【００１８】
本実施例の水性光触媒塗料（WY-２７）をガラス（１．４ｃｍ×２．５ｃｍ）の片面に塗布した試料を使用して，光触媒活性の比較試験を以下の方法で行い、臭いを分解する効力を検証した。
【００１９】
容積３００ｃｃの透明容器内に試料とイソプロピルアルコール（気化した濃度を６ｐｐｍに調整）を入れて密封した後，波長３６５ｎｍの紫外線（１ｍＷ）を照射した。容器内のイソプロピルアルコールが試料に接触し、光触媒反応により分解されて生成したアセトンの量を一定時間毎にガスクロマトグラフイーで測定することにより光触媒の活性力を比較試験した。その結果市販されているアルコール系光触媒塗料（TA、KO3）の性能と同等以上の成績を得たので表１に示す。
【００２０】
表１
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【００２１】
本発明による水性光触媒塗料を７６×２６ｍｍのガラスに塗布した試料と、比較対照のためのガラス板を用意した。試料をシャーレ内の培地に接地し黄色ブドウ球菌を接種し、紫外線（波長３６０nm，紫外線強度１００μＷ）を照射しながら培養し、１時間後に洗い出し法により殺菌効果を試験した。洗い出した液を培地に接種し、培養後に菌数を測定した。その結果、コントロールを洗い出した液を接種した培地には試験菌（４．５×１０２）が繁殖したが、本発明を塗布した試料を洗い出した液を接種した培地には、試験菌が全く繁殖しなかった。この結果から、試料の表面に付着している菌液中の試験菌を光触媒反応による酸化力で殺滅したことが証明された。
【００２２】
本実施例による水性光触媒塗料をガラスに塗布した試料をガスバーナーでガラスが割れるまで加熱（温度５００℃）したが塗膜からガスや煙の発生が見られず炎の発生もなかった。加熱によりアパタイトが茶色に変色したが塗膜は不燃であることを実証した。
【００２３】
なお、アパタイト被覆酸化チタンを０．４％未満とした組成の場合には十分な光触媒効果が得られない。１．０％を超えるアパタイト被覆酸化チタンを含む組成とすると、塗膜の硬度が低下しキズが付きやすくなる．コロイダルシリカの総量を２．５％未満としたときには塗料中の酸化チタンが沈降分離し、４．０％以上とすると塗布後固形分が表面に凝集し均一で硬質な塗膜が形成されなくなる。シランカップリング剤を０．１％以上に配合すると酸化チタンが塗膜の中に埋没しやすくなり、光触媒反応が起きなくなる。ケイ酸ナトリウムの配合量を０．０３％未満としたときには塗料のｐHを９．０以上に保つことが出来なくなり塗料はゲル化し、０．０９％以上配合すると塗料のｐHが１２以上になりコロイダルシリカが分解する。