(57)【要約】【課題】簡素な成分組成でありながら、撥水性のものを含む基材に塗工した際に、この基材が確実に光触媒活性を備えるような光触媒コーティング液を提供する。【解決手段】チタニア系ペルオキソ化合物微粒子が分散状態で含有されるペルオキソチタン酸分散液と、水溶性溶剤との混合組成により光触媒コーティング液を得る。この光触媒コーティング液中のブチルセロソルブ組成は、５容量％以上５０容量％以下であることが望ましく、また、ペルオキソチタン酸分散液中のチタニア系ペルオキソ化合物微粒子の混合組成は、０．１重量％以上２．０重量％以下であることが望ましい。【選択図】図１
2005029646.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チタニア系ペルオキソ化合物微粒子が分散状態で含有されるペルオキソチタン酸分散液と、水溶性溶剤とにより構成されることを特徴とする光触媒コーティング液。
【請求項２】
前記水溶性溶剤が、セロソルブ類化合物から成ることを特徴とする請求項１に記載の光触媒コーティング液。
【請求項３】
前記セロソルブ類化合物が備えるエチレングリコールモノエーテル分子中でエーテル結合を介して選択可能に結合される炭化水素残基が、メチル基、エチル基及びブチル基のいずれかから成ることを特徴とする請求項１または２に記載の光触媒コーティング液。
【請求項４】
前記水溶性溶剤が、アルコール類化合物から成ることを特徴とする請求項１に記載の光触媒コーディング液。
【請求項５】
全量中の前記水溶性溶剤の混合比率が、５容量％以上５０容量％以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光触媒コーティング液。
【請求項６】
全量中の前記水溶性溶剤の混合比率が、５容量％以上１０容量％以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光触媒コーティング液。
【請求項７】
前記ペルオキソチタン酸分散液中のチタニア系ペルオキソ化合物微粒子の混合比率が、０．１重量％以上２．０重量％以下であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光触媒コーティング液。
【請求項８】
前記ペルオキソチタン酸分散液中のチタニア系ペルオキソ化合物微粒子の混合比率が、０．１重量％以上１．０重量％以下であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光触媒コーティング液。
【発明の詳細な説明】
本発明は、光触媒コーティング液に関し、その用途に光触媒塗料を含むものである。
【０００１】
【発明の属する技術分野】
【０００２】
【従来の技術】
酸化チタンに代表される一部の金属酸化物は、光照射により励起状態となり、光触媒反応を生じることが知られている。そして、光触媒活性を備えるに至ったこれらの金属酸化物により、有機物の分解促進が行われる。このような光触媒反応を利用した化学製品が活発に開発されているが、製造工程中にアルコキシ系溶剤を用いることが多く、この場合、ゲル化による性能劣化を防ぐため、高温焼成が必要となり、これに対して装置や工程の簡素化が要望されてきた。  このため、例えば特許文献１に示すものでは、ペルオキソチタン酸を用いて常温下での光触媒活性を実現している。
【０００３】
【特許文献１】
特許２８７５９９３号公報（第３頁）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、光触媒の主要用途の一つである塗料分野においては、塗膜対象の基材にプラスチックなど撥水性のものが多く用いられるため、高い濡れ性を確保したうえでの均一な塗膜形成が求められる。このため、例えば特開２０００−６０６５１号公報の［００４６］（第５頁左欄）に例示するような水溶性高分子から成る増粘剤を添加することが考えられるが、この場合、高分子に包接されることにより塗膜表面近傍に露出すべき光触媒成分が塗膜内部に埋没してしまい、これが原因で光触媒活性を抑制することがある。
【０００５】
さらに、良好な濡れ性を確保するためには、上記の特許文献１に示すものにおいても界面活性剤などを改めて添加せねばならず、化学操作が追加されるだけでなく、これに伴い工程管理を改めて設定し直す必要が生じるなど管理側の負担が増大する。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑み、簡素な成分組成でありながら、撥水性のものを含む基材に塗工した際に、この基材が確実に光触媒活性を備えるような光触媒コーティング液を提供することを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の光触媒コーティング液の構成を、チタニア系ペルオキソ化合物微粒子が分散状態で含有されるペルオキソチタン酸分散液と、水溶性溶剤との混合組成により得られるものとした。
【０００８】
これによれば、光触媒成分たるチタニア系ペルオキソ化合物微粒子中のペルオキソ基が分極することにより、この化合物微粒子間で電気的斥力が作用し、この結果、これら微粒子が凝集することなく安定的に分布する。そして、親水性基を有する水溶性溶剤物質が、微粒子の周囲を包接するため、この安定分布が長期的に強化される。即ち、このようにして構成される光触媒コーティング液を塗工したときに、光触媒成分たる微粒子を分散含有したペルオキソチタン酸分散液が塗工表面に充分に露出されるため、所期の光触媒活性が得られる。また、水溶性溶剤が本来的に有する比較的高い濡れ性により、撥水性基材に対してコーティングを行う際も塗膜形成が確実に行われる。
【０００９】
そして、このような水溶性溶剤として、エチレングリコールモノエーテルから成るセロソルブ類を例示することができ、より望ましい好適例として、エチレングリコールモノエーテル分子中でエーテル結合を介して結合される炭化水素残基を、それぞれメチル基、エチル基、ブチル基のいずれかとするもの、即ち、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブを例示することができる。
【００１０】
また、セロソルブ類の水溶性を担保するのは親水性基たるグリコール構造中の水酸基であることから、同様の構造を有する水溶性溶剤の具体例として別にアルコール類化合物、特に低級アルコール化合物を例示することもできる。
【００１１】
そして、これらの場合、光触媒コーティング液の全量中において、水溶性溶剤の混合比率を５容量％以上５０容量％以下とすることが望ましい。この範囲内にあるときが、塗工時の光触媒成分の表面露出に適しているためである。また、５容量％以下では塗膜の濡れ性が不良となり、０．１μｍ以上の膜厚で成膜を行う場合に５０容量％を越えたコーティング液では外観面での意匠性が損なわれることも重要な要因となる。
【００１２】
一方、希釈作業時の取り扱い易さを考慮すると、水溶性溶剤の混合比率を５容量％以上１０容量％以下にさらに限定した範囲で用いた方が有利である。
【００１３】
これに対し、ペルオキソチタン酸分散液中のチタニア系ペルオキソ化合物微粒子、即ち、光触媒成分の混合比率を、０．１重量％以上２．０重量％以下とすることが望ましい。この範囲において、やはり塗工時の光触媒成分の表面露出に適している。
【００１４】
一方、組成配合に要する前処理段階での入手容易性を考慮すると、上記した光触媒成分の混合比率を、０．１重量％以上１．０重量％以下にさらに範囲限定をして用いた方が有利である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の光触媒コーティング液の形成方法は、光触媒成分たるチタニア系ペルオキソ化合物微粒子を分散状態で含有して成るペルオキソチタン酸分散液を常温下で水溶性溶剤に希釈してコーティング液を得るものである。
【００１６】
コーティング液自体は、光触媒反応を安定的に持続できる環境にあることが望ましく、このため、比較的高い光透過性を有する傾向にある。このため、含有するチタニア系ペルオキソ化合物微粒子の粒子径は、最大径において１００ｎｍ以下であるのが一般的であり、好ましくは７０ｎｍ以下であると良い。一方、最小径は１ｎｍ以上であることが好ましい。これは、コーティング液による成膜時に一定以上の膜厚に到達すると塗膜の透明性が著しく低下するためである。このため、より好ましくは５０ｎｍ以下の最大径が理想である。なお、実際の粒子径測定には、Ｘ線回折装置や粒度分布計が用いられる。
【００１７】
このようなチタニア系ペルオキソ化合物微粒子を分散状態で含有して成るペルオキソチタン酸分散液は、上記したように、化合物分子中のペルオキソ基が分極することにより、ペルオキソ化合物微粒子間で電気的斥力が作用し、これら微粒子が凝集することなく安定的に分布する。そして、親水性基を有する水溶性溶剤物質が微粒子の周囲を包接するため、この安定分布が長期的に強化される。即ち、このようにして構成される光触媒コーティング液を塗工したときに、ペルオキソチタン酸分散液中に分散含有された光触媒成分たる微粒子が塗工表面に充分に露出されるため、所期の光触媒活性が得られる。
【００１８】
このとき、用いる水溶性溶剤がｐＨ３以下などの強酸性のものである場合、ペルオキソチタン酸分散液が弱アルカリ性であるため、塩の生成により凝集を伴うゲル化が進行し、また、このゲル化が進展すると分散液の分解に至ることがある。また、蒸気圧が低いものであると塗膜が部分的に乾燥してしまうおそれがあり、特に撥水性基材に対する塗工に不具合がある。
【００１９】
そこで、この水溶性溶剤として、エーテル結合及びアルコール構造の水酸基を同一分子内に有するセロソルブ類化合物を用いることが好ましい。この化合物は、中性化合物ゆえに上記のような酸−アルカリ反応を生じることがなく、また、エーテル結合及び水酸基から成る２種の官能基に基づく溶解性を備えるため、ペルオキソチタン酸分散液の分散状態を維持しながら光触媒成分（チタニア系ペルオキソ化合物微粒子）を含有するペルオキソチタン酸分散液及び水溶性溶剤（セロソルブ類化合物）間での混和が良好に得られる。また、同様に良好な混和を得られる水溶性溶剤として、低級アルコール化合物、例えば、炭素数５以下の直鎖飽和炭化水素を残基とする、メチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール、ブチルアルコール、ペンチルアルコールなどを用いることも可能である。
【００２０】
一方、セロソルブ類化合物は、これを構成するエチレングリコールモノエーテル分子中でエーテル結合を介して結合される炭化水素残基を、それぞれメチル基、エチル基、ブチル基のいずれかとするもの、即ち、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブが好適例である。
【００２１】
そして、このような比較的単純な２成分系の混合液を基材に塗布することにより、撥水性のものも含めた基材に対して汎用的に濡れ性を備えた塗膜を形成できることが判明した。
【００２２】
上記混合溶液に用いる物質の使用量は、光触媒成分たるチタニア系ペルオキソ化合物微粒子においては、ペルオキソチタン酸分散液全量中で０．１重量％以上２．０重量％以下としたものが望ましい。また、水溶性溶剤においては、全量中で５容量％以上５０容量％以下としたものが望まれる。
【００２３】
このようにして得られる混合溶液から成る光触媒コーティング液を、スプレーコート方、ロールコート法、フローコート法などの塗工方法により基材に対して塗布した後に、自然乾燥などにより乾燥させてコーティング処理済みの基材を得る。この基材は、紫外線照射により長期間安定的に良好な濡れ性特性を示すため、防曇・セルフクリーニングなどの用途に適している。このため、塗布対象となる基材の用途は、カーブミラーや道路標識、あるいは各種ガラス材、照明器具、浄水設備等幅広く拡大することが期待される。
【００２４】
【実施例】
［実施例］
株式会社エコート製光触媒液（製品名Ｐ−ｃａｔ．Ｍｉｘ：チタニア系ペルオキソ化合物微粒子を、ペルオキソチタン酸中に、０．８５重量％含有したもの）として１８０ｃｃと、ブチルセロソルブ２０ｃｃとを混合撹拌して、１０％濃度の本発明試料液を作成した。本試料液を、エアスプレー法により、０．１μｍの膜厚でガラス基材に塗布し、常温にて自然乾燥した。
【００２５】
［比較例１］
水溶性溶剤たるブチルセロソルブの替りに、［実施例］と同量のＰ−ｃａｔ．Ｍｉｘに、神東塗料社製ラテックスシーラー２０ｍｇを添加し、１０％濃度の有機塗料試料液を作成した。本有機塗料試料液を、ロール法により、ガラス基材全面に塗布し、６０℃に保った乾燥炉にて１０分間乾燥した。
【００２６】
［比較例２］
水溶性溶剤たるブチルセロソルブや、有機塗料たるラテックスを添加せずに、［実施例］と同量のＰ−ｃａｔ．Ｍｉｘのままブランク試料液を作成した。本ブランク試料液を、エアスプレー法により、０．１μｍの膜厚でガラス基材に塗布し、常温にて自然乾燥した。
【００２７】
［評価１］：接触角
ＡＢＳ樹脂、ＰＣ樹脂、ＡＣ樹脂、ＰＶＣ樹脂の各プラスチック樹脂基材及びＳＵＳ４３０の鋼板基材（いずれも５０ｍｍ×１００ｍｍの平板基材）のそれぞれを、それぞれ養生テープを貼付したまま成形し、最後に貼付テープを剥離した。剥離後の元のテープ貼付部分に対して、［実施例］の１０％濃度の本発明試料液及び［比較例２］のブランク試料液を、各０．５μｌ滴下した。キーエンス社製マイクロスコープＶＨ−８０００により、それぞれ接触角を測定したところ、下記［表１］に示す結果が得られた。
【００２８】
【表１】
2005029646.tif 000003
【００２９】
［表１］より、本発明の光触媒コーティング液を用いた塗膜は、これを用いないブランク試料の場合と比較して、いずれの基材においても接触角が小さく示され、濡れ性が良好であることが判明した。
【００３０】
［評価２］：光触媒活性
［実施例］の１０％濃度の本発明試料液を塗布したガラス基材、［比較例１］の１０％濃度の有機塗料試料液を塗布したガラス基材、及び、［比較例２］のブランク試料液を塗布したガラス基材の、それぞれ成膜面の反対側に位置する未塗布面（裏面）に対して、テラオカテープ社製プラスチックテープ（幅４０ｍｍ）によりマスキングを行った。そして、各ガラス基材に対して暗室内で１ｍｍｏｌ／ｌ濃度のメチレンブルー液に３０分間浸漬した後、同じ暗室内で４時間自然乾燥させた。その後、アルバック理工社製光触媒チェッカーＰＣＣ−１を用いてメチレンブルーの退色進行を測定したところ、図１に示す結果が得られた。
【００３１】
図１より、本発明の光触媒コーティング液を用いた塗膜において、有意な吸光度値が確保されること、即ち、メチレンブルーが分解されて、［比較例２］の光触媒成分のみの場合と同等の光触媒活性が得られたことが判明した。
【００３２】
［評価３］：透過率
［実施例］の１０％濃度の本発明試料液を塗布したガラス基材及び［比較例２］のブランク試料液を塗布したガラス基材の透過率を、日本電飾社製Ｈａｚｅ  Ｍｅｔｅｒ  ＮＤＨ２０００を用いて測定したところ、下記［表２］に示す結果が得られた。
【００３３】
【表２】
2005029646.tif 000004
【００３４】
［表２］より、本発明の光触媒コーティング液を用いた塗膜において、［比較例２］の光触媒成分のみの場合と同等の透過率を確保していることが判明した。
【００３５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の光触媒コーティング液は、比較的単純な成分組成で、良好な濡れ性を確保した塗膜を形成することができる。
【００３６】
これにより、例えば建材外壁など撥水性の基材に対して、これを塗布することにより、セルフクリーニング効果により長期間安定的に耐久性に優れた特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明及び比較例の各試料液による光触媒活性を示すグラフ図
【図１】
2005029646.tif 000005