(57)【要約】【課題】光触媒等を塗膜上に低コストで被覆した高性能な浄化材被覆部材を提供する。【解決手段】本発明の浄化材被覆部材（１０）は、基体（１１）と、この基体の表面へ塗料を塗布してなる塗膜（１２）と、この塗膜中に殆ど埋没せずに塗膜の表面に固着した粒子状の浄化材（１３）からなる被覆層（１４）とを有することを特徴とする。浄化材が塗膜中に埋没等していないため、本発明の浄化材被覆部材は優れた浄化能力を発揮する。【選択図】図１
2005006696.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体と、
該基体の表面へ塗料を塗布してなる塗膜と、
該塗膜中に殆ど埋没せずに該塗膜の表面に固着した粒子状の浄化材からなる被覆層と、を有することを特徴とする浄化材被覆部材。
【請求項２】
前記浄化材は、光触媒、抗菌材、調湿材、吸着材、多孔質材のいずれか１種以上からなる請求項１に記載の浄化材被覆部材。
【請求項３】
前記浄化材は、二酸化チタンである請求項１または２に記載の浄化材被覆部材。
【請求項４】
前記浄化材は、アパタイトによって被覆されたアパタイト被覆二酸化チタンである請求項３に記載の浄化材被覆部材。
【請求項５】
基体の表面に塗料を塗布する塗布工程と、
該塗布された硬化前の塗料上に粒子状の浄化材を付着させる付着工程と、
該浄化材の付着した塗料を硬化させる硬化工程とからなり、
該浄化材が固着してなる被覆層が表面に直接的に形成された塗膜が得られることを特徴とする浄化材被覆部材の製造方法。
【請求項６】
前記付着工程は、前記浄化材を前記塗布された硬化前の塗料表面へ噴霧する噴霧工程である請求項５に記載の浄化材被覆部材の製造方法。
【請求項７】
前記付着工程は、前記浄化材と前記塗布された硬化前の塗料との少なくとも一方が静電気に帯電しており該静電気による吸引力によって該浄化材を該塗料の表面へ吸着させる吸着工程である請求項５に記載の浄化材被覆部材の製造方法。
【請求項８】
基体の表面に塗料を塗布する塗布工程と、
該塗布された硬化前の塗料上に粒子状の浄化材を付着させる付着工程と、
該浄化材の付着した塗料を硬化させる硬化工程とからなり、
該浄化材が固着してなる被覆層が表面に直接的に形成された塗膜が得られることを特徴とする塗装方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気中等に浮遊する環境汚染物質や細菌等を捕獲、分解等してクリーンな環境の提供を可能とする浄化材被覆部材およびその製造方法と、そのような塗膜が得られる塗装方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近の環境意識の高揚に伴い、汚染物質の分解や抗菌等による浄化が注目されており、例えば、二酸化チタンを主成分とした光触媒による汚染物質の分解等が着目されている。
【０００３】
光触媒は、有害な薬品類を使用せずに光の照射によって、様々な化学物質を安全且つ容易に分解する。しかも、それ自身は、触媒として作用するだけであるため、半永久的な使用が可能である。さらに、二酸化チタンからなる光触媒は不動体であるから、安全で無害な物質である。そこで、悪臭成分、カビ、細菌、環境ホルモン、ダイオキシン等の環境汚染物質の分解処理に、二酸化チタンからなる光触媒が日常品等をはじめ、種々の製品に使用されるようになってきている。
【０００４】
このような光触媒は、通常、各種部材の表面をコーティングして利用されることが多い。もっとも、これまでは、二酸化チタンを部材表面に直接付着させることが難しかったため、微粒子状の二酸化チタンと塗料やバインダとを一緒に混合、混練して、その混合物を部材表面に塗布等するのが最も一般的なコーティング方法であった。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１７２３３２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、二酸化チタンは受光によって強力な触媒作用を発現する。このため、二酸化チタンの各粒子の少なくとも一部分は、部材表面から露出して、受光可能な状態になければならない。また、光触媒作用を有効に発現させるには、より多くの二酸化チタン粒子が部材表面を被覆しているのが好ましい。
【０００７】
ところが、従来のように、二酸化チタンをバインダに混合して部材表面に塗布した場合、表面に露出する二酸化チタンの粒子の割合は全粒子中の極一部となりかねない。多くの二酸化チタンの粒子は、丸々バインダ中に埋没してしまうからである。これでは、使用した二酸化チタンを有効活用できず、不経済である。
【０００８】
上記特許文献１には、金属製の基材の表面に生成した陽極酸化被膜に、アパタイト被覆二酸化チタンの微粉末を固着させたものが開示されているが、基材表面に露出しているアパタイト被覆二酸化チタンの割合が全配合量に対して僅かであり、上記と同様の課題を有している。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、使用した二酸化チタン等の浄化材をできるだけ有効に活用して、優れた浄化能力を発現させ得る浄化材被覆部材を提供することを目的とする。また、その浄化材被覆部材の製造方法と、各種部材の表面に前述したような浄化作用をもつ塗膜を形成できる塗装方法を併せて提供することを目的とする。
【００１０】
なお、これまでは浄化材として、二酸化チタンからなる光触媒を取上げて主に説明したが、本発明にかかる浄化材は、光触媒に限定されるものでも、二酸化チタンを主成分とするものに限定されるものでもないことを断っておく。
【００１１】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
本発明者はこの課題を解決すべく鋭意研究し、試行錯誤を重ねた結果、浄化材の粒子を塗膜の表面部分（表層）に直接的に固着させることを思いつき、本発明を完成するに至った。
（浄化材被覆部材）
すなわち、本発明の浄化材被覆部材は、基体と、該基体の表面へ塗料を塗布してなる塗膜と、該塗膜中に殆ど埋没せずに該塗膜の表面に固着した粒子状の浄化材からなる被覆層と、を有することを特徴とする。
【００１２】
本発明の場合、従来と異なり、塗膜中に粒子全体が埋没したような浄化材が殆どなく、塗膜の表層部分に、使用量に応じた浄化材が高密度に存在した被覆層が形成される。このため、浄化材の各粒子が有効活用され、その被覆層による浄化能力が効率的に発揮される。
【００１３】
（浄化材被覆部材の製造方法）
本発明は、上記浄化材被覆部材のみならず、その製造方法としても把握できる。
すなわち、本発明は、基体の表面に塗料を塗布する塗布工程と、該塗布された硬化前の塗料上に粒子状の浄化材を付着させる付着工程と、該浄化材の付着した塗料を硬化させる硬化工程とからなり、該浄化材が固着してなる被覆層が表面に直接的に形成された塗膜が得られることを特徴とする浄化材被覆部材の製造方法と把握しても良い。
【００１４】
（塗装方法）
さらに、本発明は、上記浄化材被覆部材およびその製造方法のみならず、その塗装方法としても把握できる。
すなわち、本発明は、基体の表面に塗料を塗布する塗布工程と、該塗布された硬化前の塗料上に粒子状の浄化材を付着させる付着工程と、該浄化材の付着した塗料を硬化させる硬化工程とからなり、該浄化材が固着してなる被覆層が表面に直接的に形成された塗膜が得られることを特徴とする塗装方法と把握しても良い。
【００１５】
本発明の上記製造方法および塗装方法は、従来のように、浄化材を塗料中に混合して塗布したり、混合バインダを使用して塗膜の表面（塗装面）に固着させるものではない。
【００１６】
本発明の場合、先ず、付着工程で、塗布された硬化前の塗料表面へ浄化材を直接的に付着させる。この後、硬化工程で、その状態のまま塗料を硬化させる。これにより、浄化材が塗膜の表面に固着した被覆層が形成される。すなわち、塗装された硬化前の塗料を、まるで浄化材の接着剤のように使用することで、塗膜の表面に強固に固着した浄化材の被覆層が形成される。
【００１７】
このように本発明では、塗料と浄化材とを混合していないので、塗料中等に浄化材の粒子全体が埋没等することが殆ど無く、浄化材の使用量に応じて高密度な被覆層が塗膜表面に直接的に形成される。
【００１８】
なお、上述した従来の「混合バインダ」とは、基体表面に単体で塗布される接着剤等ではなく、浄化材の粉末と混合した状態（例えば、液体状）で使用されて、塗膜や基体表面にその混合物が塗布等されるものである。この混合バインダを使用すると、浄化材の粒子全表面がバインダによって被覆されたり、固化したバインダ層中に浄化材の粒子全体が埋没したりして、浄化材を構成する各粒子が有効に機能し難くなる。また、多くの浄化材を混合バインダ中に配合したとしても、実質的に表面に露出する浄化材はその極一部となり、多くの粒子は埋没した状態となり、高い浄化効率が望めず、費用対効果の低いものとなる。
【００１９】
本発明で、被覆層が塗膜上に「直接的に」形成されるというのは、上記のような混合バインダ等を使用したり、塗料と浄化材とを混合して使用したりせずに、浄化材からなる被覆層で塗膜の表面が被覆されることをいう。
【００２０】
なお、浄化材の構成粒子は真球状ではなく、ミクロ的に観れば必ず歪な形状をしているのが通常である。このため、硬化工程後の浄化材の構成粒子は、アンカー効果によって塗膜中に強固に定着、固定され、浄化材の各構成粒子は塗膜中から容易に剥離しない。
【００２１】
【発明の実施の形態】
実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。なお、以下で説明する内容は、前述した本発明の浄化材被覆部材のみならず、その製造方法および塗装方法にも適宜該当する。
【００２２】
（１）基体および塗料
基体の種類、形状等は特に問わない。また、基体の材質は、金属であっても、合成樹脂であってもゴム等であっても良い。
使用する塗料は、基体の材質等の他、基体の使用環境等をも考慮して、適切なものを選択すれば良い。塗料中には、顔料、溶媒（有機、無機）、バインダ等の種々の原料が使用されるが、その一例として次のようなものがある。すなわち、油性塗料、ニトロセルロース塗料、アルキド樹脂塗料、アミノアルキド樹脂塗料、ビニール樹脂塗料、アクリル樹脂塗料、エポキシ樹脂塗料、ウレタン樹脂塗料、ポリエステル樹脂塗料、塩化ゴム系塗料、シリコン樹脂塗料、フッ素樹脂塗料、無機質塗料等である。
【００２３】
これらの内特に、基体が有機質のときは有機質塗料が使用され、基体が無機質のときは無機質塗料が使用され、基体が金属のときは油性塗料が使用される。
【００２４】
（２）被覆層
被覆層は、粒子状の浄化材によって形成される。この被覆層は、完全に遮蔽する程に塗膜表面を覆っている必要はない。ミクロ的に観れば当然に、浄化材の構成粒子が塗膜表面で点在した状態となっている。但し、従来のように混合バインダを使用する場合に比較すれば、浄化材の使用量が同じであっても、本発明の場合、明らかに浄化材の点在する密度は大きい。なお、具体的な浄化材の粒子の点在密度は、浄化材の使用量に依って異なる。
【００２５】
浄化材は、塗膜によって保持される程度に硬質な粒子状であれば良く、その種類、粒径、粒子形状等を問わない。このような浄化材は、例えば、光触媒、抗菌材、調湿材、吸着材、多孔質材のいずれか１種以上からなれば良い。
【００２６】
もっとも、代表的な浄化材は、二酸化チタン（ＴｉＯ２）である。この二酸化チタンは、光触媒として機能し、汚染物質等を強力に分解する。本発明では、塗膜表面から露出した浄化材が高密度に存在し得るため、十分に大きな光触媒作用が得られる。
【００２７】
さらに、この二酸化チタンとして好ましいのが、アパタイトによって被覆されたアパタイト被覆二酸化チタンである。このアパタイトの種類や被覆方法等は問わない。一例として、前述した特許文献１には、二酸化チタン粒子の表面にリン酸カルシウムの結晶を析出させて製造したアパタイト被覆二酸化チタンが、その製造方法と共に開示されている。また、高性能なアパタイト被覆二酸化チタンは市販もされている。
【００２８】
このアパタイト被覆二酸化チタンを使用する利点は多々ある。先ず、二酸化チタンはそれ自体が強力な光触媒機能を発現するため、二酸化チタンを直接塗膜表面に固着等させると、塗料の種類によっては、塗膜自体を分解、劣化させてしまう恐れがある。その結果、二酸化チタンが塗膜表面から剥離等し易くなり、浄化材の安定した保持性が得られなくなる。これは混合バインダ等を使用した場合であっても同様である。そこで、アパタイト被覆二酸化チタンを使用すると、塗膜等と直接的に主に接触するのはセラミック多孔質体からなるアパタイトであって、二酸化チタンではない。つまり、二酸化チタン自体は塗膜等と殆ど直接的に接触しないため、塗膜等を殆ど劣化させることがなく、浄化材の剥離等は抑止される。
【００２９】
次に、二酸化チタンの構成粒子は、ミクロ的に観て歪な形状をしているが、その表面自体は比較的滑らかなことが多い。これに対して、アパタイト被覆二酸化チタンの場合、その表面が多孔質なアパタイトからなるため、その表面自体は非常に粗いものとなっている。そこで、アパタイト被覆二酸化チタンを使用した場合、塗膜とアパタイト被覆二酸化チタンとの間の引っ掛かり部分が非常に多くなり、より一層強いアンカー効果が得られる。これにより、浄化材はより安定して塗膜に保持される。
【００３０】
（３）付着工程
付着工程は、硬化していない塗料表面（本明細書では、これを適宜、単に「塗装面」という。）に粒子状の浄化材を付着させる工程である。付着させる具体的な方法は、浄化材粉末の振り掛け、浸漬、塗布、噴霧、転写、静電気吸着等種々考えられる。塗料の性状、次工程の硬化工程の内容等を加味して適切な方法を選択するのが良い。一例を挙げれば次の通りである。
【００３１】
付着工程は、浄化材を硬化前の塗装面へ噴霧する噴霧工程であると好ましい。これにより、粒子状の浄化材を塗装面に均一分散させることが可能となる。なお、噴霧は、浄化材の粉末のみを噴霧しても良いが、揮発性の分散液（水等を含む）に浄化材の粉末を分散させたものを噴霧しても良い。
【００３２】
また、付着工程は、浄化材と塗料との少なくとも一方が静電気に帯電しており、この静電気による吸引力によって浄化材を塗装面へ吸着させる吸着工程としても良い。静電気力によって吸着させると、より確実に浄化材を硬化前の塗装面に付着させることができる。例えば、塗料、塗装面または基体に静電気を帯電させた場合、浄化材の微粒子が空中を舞っている室内へ、その塗装後の基体を通過させるだけで、本発明の付着工程を完了させることができる。なお、帯電させる静電気は、浄化材と塗料等のいずれか一方で足るが、異なる極性の静電気をそれぞれに帯電させても良い。但し、同極性の静電気を帯電させると、逆に反発力を生じるので好ましくない。
【００３３】
（４）硬化工程
硬化工程は、浄化材の付着した塗装面を硬化させて、浄化材を塗膜表面にしっかりと固定する工程である。この硬化工程後、塗膜表面には、浄化材の粒子から構成された、その塗膜表面を覆う被覆層が形成される。
【００３４】
硬化工程は、例えば、塗布工程および付着工程後の塗装面を、自然乾燥させる工程でも良いし、熱風等の吹きつけによって加熱乾燥させる工程でも良いし、塗装面を強く加熱して塗料を基体表面に焼付けるものでも良い。
なお、この硬化工程後に、浄化材を塗膜に一層強固に固着させるための処理をさらに施しても良い。
【００３５】
【実施例】
実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。
（実施例１）
本発明の第１実施例である浄化材被覆部材１０を図１に示す。
浄化材被覆部材１０は、基体１１と、この基体１１上に塗装された塗膜１２と、さらにその塗膜１２上を被覆する被覆層１４とからなる。
【００３６】
基体１１は、ガラス製の板からなる。塗膜１２は、アクリルシリコン系樹脂塗料を基体１１の表面に塗装、乾燥させたものである。
被覆層１４は、アパタイト被覆二酸化チタン１３（浄化材）の各微粒子が、塗膜１２の表面部分に部分的に埋設されて形成されたものである。
【００３７】
アパタイト被覆二酸化チタン１３の粒子は、二酸化チタン１３ａの粒子表面がアパタイト１３ｂで被覆されたものであり、ＮＳＰ−Ｓ００１として（株）ノナミサイエンスから市販されているものである。本実施例では、粒径１〜１０μｍのものを使用した。
【００３８】
次に、浄化材被覆部材１０の製造方法について説明する。その際使用した浄化材被覆部材１０の製造装置１００を図２に示した。
この製造装置１００は、基体１１を搬送するベルトコンベアＣと、前記塗料をスプレーする塗装機１１０と、アパタイト被覆二酸化チタン１３の微粉末スラリー（水溶液、アルコールおよび油性溶液）を噴霧する噴霧機１２０とからなる。基体１１がベルトコンベアＣによりステーションＳ１に搬送されてくると、塗装機１１０が基体１１の表面（図２の上面）に前記塗料がスプレーされて、基体１１の表面には塗装面が形成される（塗布工程）。
【００３９】
さらに、ベルトコンベアＣによってその塗装された基体１１がステーションＳ２に搬送されると、噴霧機１２０がその塗装面へアパタイト被覆二酸化チタン１３を噴霧する。このとき、その塗装面は未だ乾燥しておらず軟質状態にある。ここへ噴霧されたアパタイト被覆二酸化チタン１３の各構成粒子は、その下方部分が塗装面の塗料中に自重によって埋設するかまたは塗装面上に浮いた状態となる（付着工程）。
【００４０】
この後さらに、基体１１は、ベルトコンベアＣによって高温乾燥室（図示せず）へ搬送される。ここで、基体１１の塗装面にある塗料は乾燥して硬化し塗膜となる（硬化工程）。このとき同時に、塗装面に付着していたアパタイト被覆二酸化チタン１３は、その塗膜上に固着した状態となる。
【００４１】
本実施例のように、アパタイト被覆二酸化チタン１３を塗料と混合して同時に噴霧しないことで、塗膜の最表面がアパタイト被覆二酸化チタン１３で効果的に被覆された浄化材被覆部材１０が得られる。つまり、使用したアパタイト被覆二酸化チタン１３の殆どが有効に被覆層を構成し、従来と異なり、非常に浄化効率の良い浄化材被覆部材１０が得られる。
【００４２】
なお、本実施例では、基体１１の上面のみを塗装すると共にアパタイト被覆二酸化チタン１３で被覆する場合を説明したが、上面以外の他面についても同様に塗装、被覆しても良い。
【００４３】
（実施例２）
本発明にかかる第２実施例として、前記浄化材被覆部材１０の別の製造方法について説明する。このとき使用した製造装置２００を図３に示す。図２と同様の部分には同じ符号を付すこととして、その部分の詳細な説明は省略する。
製造装置２００は、上記第１実施例の塗装機１１０と噴霧機１２０とを一体化した塗装噴霧機２１０からなる。塗装噴霧機２１０は、塗料用噴孔２１１と浄化材用噴孔２１２とを備える。
【００４４】
基体１１の表面に塗装を行う場合、塗料用噴孔２１１が前方に、浄化材用噴孔２１２が後方に位置するようにして、塗装噴霧機２１０と基体１１とを相対移動させる。図３では、塗装噴霧機２１０を図上の左側から右側へ移動させる場合を示した。本実施例の場合、第１実施例で説明した塗布工程と付着工程とをほぼ同時に行えるので、より効率的に浄化材被覆部材１０を製造することができる。
【００４５】
塗装噴霧機２１０の駆動はロボットのアームに取付けても行えるが、一般的な塗装ガンに塗料用噴孔２１１および浄化材用噴孔２１２を設けて、作業者が塗装を行っても良い。
本実施例では、塗装噴霧機２１０を一方向に移動させる場合について説明したが、往復動させることも可能である。その際、例えば、塗料用噴孔２１１を中央に配置し、その両側に浄化材用噴孔２１２をそれぞれ配置すれば良い。
【００４６】
（その他）
上記実施例では、通常のスプレー式の塗装方法を示したが、例えば、塗料の浴槽へ基体を浸漬して全面塗装した後に、必要な面に浄化材の被覆層を形成するようにしても良い。また、塗装方法は、電着塗装、静電塗装等を行っても良い。
上記実施例では、浄化材を噴霧して塗装面に付着させたが、塗装後の基体を浄化材の微粉末がパウダー状に舞っている噴霧室へ通して、浄化材を塗装面へ付着させるようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる第１実施例の浄化材被覆部材を模式的に示した断面拡大図である。
【図２】その第１実施例にかかる製造方法および製造装置の説明図である。
【図３】本発明の第２実施例にかかる製造方法および製造装置の説明図である。
【符号の説明】
１０    浄化材被覆部材
１１    基体
１２    被覆層
１３    アパタイト被覆二酸化チタン（浄化材）
１１０  塗装機
１２０  噴霧機
【図１】
2005006696.tif 000003
【図２】
2005006696.tif 000004
【図３】
2005006696.tif 000005