(57)【要約】【課題】本発明は、取り扱い容易で自己結着性を有し、長期安定した光触媒機能や防錆機能を有するコーティング剤を提供することである。【解決手段】二酸化チタンまたは（および）水酸化チタンを光触媒機能や防錆性を有する超微粒子として、水溶性糖アルコール類または（および）水溶性アルコール類を含む水溶液に分散してコーティング剤とした。本コーティング剤に含まれるチタン化合物の自己結着性を応用して、様々な基材に噴霧、塗布、浸漬し、乾燥させて、他のバインダーを用いずに、基材表面に結着させ、長期に安定した光触媒機能や防錆機能を有する強い薄膜を形成することで課題を解決した。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
二酸化チタンまたは（および）水酸化チタンを超微細粒子として、水溶性糖アルコール類または（および）水溶性アルコール類を含む水溶液に分散した光触媒機能や超親水性を有する水溶性コーティング剤。
【請求項２】
水溶性糖アルコール類または（および）水溶性アルコール類を含む水溶液と四塩化チタンを反応させ、二酸化チタンまたは（および）水酸化チタンを超微細粒子として、水溶性糖アルコール類または（および）水溶性アルコール類を含む水溶液に分散した、光触媒機能や超親水性を有する水溶性コーティング剤を製造する方法。
【請求項３】
水溶性糖アルコール類または（および）水溶性アルコール類を含む水溶液と四塩化チタンを反応させるに、四塩化チタンの占める体積比率が２０％以下で反応させて、二酸化チタンまたは（および）水酸化チタンを超微細粒子として、水溶性糖アルコール類または（および）水溶性アルコール類を含む水溶液に分散した、光触媒機能や超親水性を有する水溶性コーティング剤を製造する方法。
【請求項４】
水溶性糖アルコール類または（および）水溶性アルコール類を含む水溶液と四塩化チタンを反応させるに、水溶液中の水の体積比率を８０％以下で反応させて、二酸化チタンまたは（および）水酸化チタンを超微細粒子として、水溶性糖アルコール類または（および）水溶性アルコール類を含む水溶液に分散した、光触媒機能や超親水性を有する水溶性コーティング剤を製造する方法。
【請求項５】
水溶性糖アルコール類または（および）水溶性アルコール類を含む水溶液と四塩化チタンを反応させるに、四塩化チタンの占める体積比率が２０％以下とし、かつ、水溶液中の水の体積比率を８０％以下で反応させて、二酸化チタンまたは（および）水酸化チタンを超微細粒子として、水溶性糖アルコール類または（および）水溶性アルコール類を含む水溶液に分散した、光触媒機能や超親水性を有する水溶性コーティング剤を製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光触媒機能や超親水性機能を有する水溶液で、抗菌効果、消臭効果、防カビ効果、防汚効果を有する水溶性コーティング剤、およびその製造に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
従来、二酸化チタンを主成分とする光触媒機能を有するコーティング剤は存在していたが、そのコーティング剤では、二酸化チタン粒子自体が、基材に結合する能力がないため、他の成分のバインダーを配合し、基材に結合させていた。また、二酸化チタン粒子が、白色を呈しているため、透明もしくは光沢のある基材には、美観上使用できなかった。さらに、超親水性といった特性は有していなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
光触媒機能を有する二酸化チタンは、親水性能力が弱く水に溶けず、また自己結合能力がないため、基材に結着させるためには、シリコン系バインダー有機系バインダーなどのバインダーが必要であった。そのため、二酸化チタンの表面に占める割合が、バインダーによって低下し、光触媒機能を減じられていた。また、長期的には光触媒作用によって、バインダーそのものが分解されて、結着していた二酸化チタンが剥離していく原因になり、長期的な二酸化チタン膜を基材上に担持させることも、課題であった。さらに、洗濯や洗浄作業によって容易に脱落するという課題もあった。
【０００４】
また、二酸化チタンそのものが白色であり、そのために白色であっても問題とならないような限られた基材にしか施工できないという課題もあった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、二酸化チタンまたは（および）水酸化チタンを超微細粒子として分散した水溶性コーティング剤、およびその製造方法に関する。
【０００６】
本発明でいう超微粒子とは、１００nm以下のサイズである微粒子のことであり、可視光線はこの様な粒子サイズでは、大きく屈折されることは無いので、あたかもその溶液や施工された皮膜を通過したように見えるため、肉眼では見ることのできない状態となっている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の超微粒子は、肉眼で見えることのできない大きさの粒子であるため、塗布する基材がガラスのような透明なものであっても、その透明性を損なうことなく使用することが
できる。
【０００８】
本発明の光触媒機能や超親水性機能を有する無色透明の水溶液は、従来のようにバインダーを混合しないで基材に自己接着することができる。二酸化チタンまたは（および）水酸化チタンは、超微粒子となることによって強い自己結着性を示すので、長期的に安定した光触媒機能や超親水性機能を発揮し、抗菌、制菌、消臭、防汚などの効果を発現することができる。
【０００９】
このコーティング剤には他の組成物であるバインダーが含まれていないので、この水溶液自体から発生する二次的な排出物質は全く無いため、環境や人体などへの負荷が無く、環境浄化にも寄与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
四塩化チタンを原料として、水溶性糖アルコール類または（および）水溶性アルコール類の水溶液とを反応させる。生成物は、透明となり、１００nm以下の粒子となっているため、一見溶解しているように観察されるが、超微細粒子として水溶液に安定的に分散しており、
光散乱が極めて小さいため視覚的には透明状態となっている。
【００１１】
水溶性糖アルコール類または（および）水溶性アルコール類の水溶液の組成には、水は体積比で８０％以下であることが好ましい。四塩化チタンの添加量の比率は、水溶性糖アルコール類または（および）水溶性アルコール類の水溶液１００に対し、体積比で２０％以下であることが好ましい。
【００１２】
反応は四塩化チタンと水とのあいだに起こるものであるが、水溶性糖アルコール類または（および）水溶性アルコール類は、水との混合溶液になることによって、その反応が、急速かつ連続した状態で起こることを阻害し、四塩化チタンの個々の分子が水分子と反応する状態が、他の分子同士の反応することと分離もしくは、連続した反応を局所的に行わせる作用をしているため、反応生成物が、相互に結合して粒子が大きくなることを阻害する。
【００１３】
その阻害作用が、反応生成物である二酸化チタンまたは（および）水酸化チタンの粒子の超微粒子状態にしている。
【００１４】
四塩化チタンの添加量の比率が、水溶性糖アルコール類または（および）水溶性アルコール類の水溶液１００に対し、体積比で２０％以上になると、生成反応物である二酸化チタンまたは（もしくは）水酸化チタンの量が、溶液中で過剰となり、超微細粒子がお互いに集合し、会合状態となって、その見かけ上の粒子サイズが大きくなり、眼で見える大きさとなって、溶液が白濁してくる。
【００１５】
また、水溶性糖アルコール類または（および）水溶性アルコール類の水溶液における組成比率が、体積比２０％以下となると、四塩化チタンと水との反応が急速に進み、反応生成物の粒子が大きくなり、反応溶液は白濁してくる。この白濁した粒子は、眼に見える大きさとなり、コーティング剤としての透明性が損なわれるとともに、塗布した場合にその強い結着性が失われて、容易に剥離する物性を示す。
【００１６】
四塩化チタンと水溶性糖アルコール類または（および）水溶性アルコール類の水溶液の反応温度は、常温またはそれ以下であることが好ましい。
【００１７】
四塩化チタンと水との反応が、急速に進むとその生成物が大きな粒子となるため、その反応が緩やかに進むことが必要であり、温度条件もできるだけ反応を抑えるように常温またはそれ以下の条件で行うと望ましい結果が得られる。温度が上昇するにつれ反応が激しくなり、反応液内に白濁が現れる。
【００１８】
反応液内に現れる白濁は、結晶ではなく、単に細かな超微細粒子が会合したような状態となっているので、超音波攪拌装置、ホモゲナイザーなどでシェアストレスをかけると、粒子が容易に細かくなり、超微粒子化し、溶液を透明な状態にすることが可能である。
【００１９】
このようにして作成した反応溶液は、実際のコーティングに際し、そのまま、または水、水溶性糖アルコール類または（および）水溶性アルコール類の水溶液によって希釈し、噴霧、塗布、浸漬等の方法によって、基材にコーティングを施す。
【００２０】
反応溶液は、四塩化チタン起源の塩素の溶液への溶解によって、強い酸性を示すので、酸に弱い基材によっては、希釈倍率を大くするか、リン酸ナトリウムやケイ酸ナトリウムなどのアルカリ性化合物によって、中和を行ってからコーティングを行う。
【００２１】
この微細粒子は、その物性として様々な基質に対し自己結着性が高く、バインダーなしで基材の表面に結着する。また、光触媒反応は、超微細粒子であるためその表面積が大きいので、光触媒能力に優れていて、抗菌・制菌作用、消臭作用、環境負荷物質分解作用など優れた効果を持ち、さらに超親水性作用を示し、その結果、防汚作用を持ち、また汚物が付着しても簡単な水洗などでその汚れを容易に落とすことができる物性を示す。
【００２２】
本発明のコーティング剤は、あらゆる天然もしくは合成繊維の布製品、木質製品、漆製品、
プラスチック製品、金属製品などにコーティングが可能であり、その自己結着性は、前記基材に隔てなく発揮され、かつ光触媒作用や強や超親水性作用を強く示す。
【００２３】
その結着性によって、表面に付着した多量の汚物や無機質の汚れ除去のために洗剤などで洗浄しても、本来基材に強く結着しているため剥がれにくいため、その効果が薄れることは少なく、長期的な光触媒効果や超親水性効果が発揮される。
【実施例】
【００２４】
以下に本発明の実施例を記すが、本発明はこれら実施例にのみ用途を限定されるものではない。
【００２５】
四塩化チタン５ｍｌをイソプロピルアルコール５０ｗt％および精製水５０wt％の水溶液９９５ｍｌに入れ、常温常圧下で反応させる。反応が進行すると二酸化チタンまたは（および）水酸化チタンが生成する。この生成物は、上記溶液内では、粒度分布が３から５nmを中心とした超微細粒子を形成して分散している。
【００２６】
この水溶液を、精製水で１０倍に希釈し、コーティング剤とする。本コーティング剤を綿製品の衣類片に浸漬し、乾燥したものを試験サンプルとした。
【００２７】
日本化学繊維検査協会にて抗菌性試験を行った。
試験方法：  JIS  L１９０２  菌液吸収法（統一試験法）
提供菌：黄色ブドウ球菌
洗濯方法：JIS  L  ０２１７、１０３号（ただし、JAFET標準洗剤を使用）
試験の結果：本コーティング剤使用綿製品片は、洗濯回数10回で、生菌数600以下、静菌活性値4.3以上、殺菌活性値1.6以上であった。比較の標準綿白布（接菌直後）、生菌数2.4x10の４乗、静菌活性なし、殺菌活性値なし、同（18時間後）生菌数1.1x10の７乗であった。
【００２８】
本コーティング剤を鉄製プレートに塗布し、乾燥させたものをサンプルとし、１０％
酢酸溶液に無処理鉄製プレートを浸し、常温にて放置し、経時変化を観察した。無処理品は、浸漬後３日で表面に赤く錆で覆われてきた。塗布サンプルでは、全く変化が見られなかった。
【００２９】
本コーティング剤を濾紙に吹きつけ、乾燥させたものをサンプルとし、３倍希釈に薄
くした醤油を一滴落とすと、その落下地点を中心に、円形に広がり、徐々に円が大きくなるにつれて薄くなったものを、乾燥させる。同様に未処理の濾紙にも同様に希釈した醤油を一滴落し、同様に拡がらせて乾燥させる。この二つのサンプルを、常温にて蛍光灯照射
下約３０ｃｍで放置すると、本コーティングを行ったサンプルでは、3日後にほぼ退色した。
比較の未処理サンプルでは、変化は観察されなかった。
【００３０】
本コーティング剤をガラス板に塗布し乾燥させると、その表面は無塗布のガラス表面
となんら代わりの無い透明性を示し、その上に油性マジックを塗りつける。本コーティング剤処理ガラス板は、水につけると容易に油性マジックが剥離し、水に流されるが、本コーティング剤無塗布のガラス表面に塗られた油性マジックは、強固にガラス表面に固められ、流れ落ちることはない。
【手続補正書】
【提出日】平成18年6月19日(2006.6.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二酸化チタンまたは（および）水酸化チタンを超微粒子として、水溶性糖アルコール類または（および）水溶性アルコール類を含む水溶液に分散した、光触媒機能を有する水溶性コーティング剤。
【請求項２】
水溶性糖アルコール類または（および）水溶性アルコール類を含む水溶液と四塩化チタンを反応させ、二酸化チタンまたは（および）水酸化チタンを超微細粒子として、水溶性糖アルコール類または（および）水溶性アルコール類を含む水溶液に分散した、光触媒機能を有する水溶性コーティング剤を製造する方法。
【請求項３】
水溶性糖アルコール類または（および）水溶性アルコール類を含む水溶液と四塩化チタンを反応させるに、四塩化チタンの占める体積比率が、２０％以下で反応させて、二酸化チタンまたは（および）水酸化チタンを超微細粒子として、水溶性糖アルコール類または（および）水溶性アルコール類を含む水溶液に分散した、光触媒機能を有する水溶性コーティング剤を製造する方法。
【請求項４】
水溶性糖アルコール類または（および）水溶性アルコール類を含む水溶液と四塩化チタンを反応させるに、水溶液中の水の体積比率を８０％以下で反応させて、二酸化チタンまたは（および）水酸化チタンを超微細粒子として、水溶性糖アルコール類または（および）水溶性アルコール類を含む水溶液に分散した、光触媒機能を有する水溶性コーティング剤を製造する方法。
【請求項５】
水溶性糖アルコール類または（および）水溶性アルコール類を含む水溶液と四塩化チタンを反応させるに、四塩化チタンの占める体積比率が、２０％以下とし、かつ、水溶液中の水の体積比率を８０％以下で反応させて、二酸化チタンまたは（および）水酸化チタンを超微細粒子として、水溶性糖アルコール類または（および）水溶性アルコール類を含む水溶液に分散した、光触媒機能を有する水溶性コーティング剤を製造する方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、光触媒機能や防錆性を有する水溶性コーティング剤、およびその製造に関する発明である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
従来の光触媒機能を有する二酸化チタンは、親水性能力が弱いため水に溶けず、また、自己結合能力がないため、基材に結着させるためには、シリコン系バインダー、有機系バインダーなどのバインダーが必要であった。そのため、二酸化チタンの占める割合が、バインダーによって低下し、光触媒機能を大きく減じられていた。また、長期的には光触媒作用によって、バインダーそのものが分解されて、結着していた二酸化チタンが剥離していく原因になり、長期的な二酸化チタン膜を基材上に担持させることも、課題であった。さらに、洗濯や洗浄作業によって容易に脱落するという課題もあった。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
また、二酸化チタンそのものが白色であり、粒子が、人の触覚でざらつきが感じられるほどに大きな粒子であったので、基材が、その表面へのコーティング後に、表面が白色となり、ざらつきがあっても、それが問題とならないような限られた基材にしか施工できないという課題もあった。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明でいう超微細粒子とは、粒子計１００nm以下のサイズである微粒子のことであり、可視光線はこのような粒子サイズでは、大きく屈折されることは無いので、あたかもその溶液や本発明のコーティング剤で施工された表面は、可視光線がなんの障壁も無く透過したように見えるため、その施工表面は透明であり、基材の色調が損なわれること無く見えるため、肉眼ではその存在を見ることのできない状態となっている。さらに、粒子径が極めて小さいので、その表面の感触も極めて滑らかなものとなっている。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明の光触媒機能や防錆性を有するコーティング剤は、従来のようなバインダーを混合しないで、基材に自己結着することができる。二酸化チタンまたは（および）水酸化チタンは、超微粒子となることによって強い自己結着性を示すので、長期的に安定した光触媒機能や防錆性を発現することができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
また、本発明の超微粒子は、肉眼では見ることのできない大きさの粒子であるため、塗布する基材がガラスのような透明な素材であっても、その透明性が損なわれること無く使用することができる。さらに、超微粒子であるため、塗布された基材の表面は塗布前となんら感触が変化しないので、衣類などで直接肌に接する製品においても、素材の感触を損なうことなく使用することができる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明のコーティング剤には、他の組成物であるバインダーが含まれていないので、このコーティング剤自体から発生する二次的な科移出物質は全く無いため、環境や人体などへの負荷が無く、むしろ光触媒機能によって環境浄化にも寄与することができる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
四塩化チタンを原料として、水溶性糖アルコール類または（および）水溶性アルコール類と反応させる。生成物は透明となり、粒子径１００nm以下となっているため、一見溶解しているように観察されるが、超微細粒子として水溶液中に安定して分散しており、光散乱が極めて小さいので、視覚的には透明状態である。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
本発明によるコーティング剤に含まれている超微細粒子は、様々な基材に対して自己結着性が高く、バインダーなしで基材の表面に結着することができる。また、超微細粒子とすることと、バインダーを含まないことによって、その塗布面における光触媒が占める表面積が大きくなるため、優れた光触媒機能を発現する。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
本発明のコーティング剤は、あらゆる基材に塗布し自己結着させることが可能であり、たとえば、天然もしくは合成繊維の糸や布製品、紙製品、木質製品、漆製品、プラスチック製品、ガラス製品、金属製品、陶磁器製品などにコーティングが可能である。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
繊維質の基材に塗布または浸漬して付着させると、表面に付着してくる汚れの除去のために洗剤などを使って洗浄しても、基材に強く結着して剥がれ落ちにくいため、その効果が減することは少なく、長期的に安定な光触媒効果を維持する。