(57)【要約】【課題】防錆対象の種別に左右されない汎用的なバインダー液を提供する。【解決手段】この光触媒コーティング剤用バインダー液は、光触媒粒子を含む液体と、防水性を有する無機系ポリマー液とを含んでおり、前記光触媒粒子は、扁平形状の結晶粒子と前記扁平形状の結晶粒子に対して厚みがある立体形状の結晶粒子との結合物であり、可視光線によって光触媒活性が得られる光触媒粒子であり、前記無機系ポリマー液は、アモルファスシリカとシリコーンとを含む。【選択図】  図１
2016107263.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
防水性を有する無機系ポリマー液を含む光触媒コーティング剤用バインダー液であって、
前記無機系ポリマー液は、アモルファスシリカとシリコーンとを含む、
光触媒コーティング剤用バインダー液。
【請求項２】
光触媒粒子を含む液体を更に含む、請求項１記載の光触媒コーティング剤用バインダー液。
【請求項３】
前記光触媒粒子は、扁平形状の結晶粒子と前記扁平形状の結晶粒子に対して厚みがある立体形状の結晶粒子との結合物である、請求項２記載の光触媒コーティング剤用バインダー液。
【請求項４】
前記光触媒粒子は、可視光線によって光触媒活性が得られる、請求項２又は３記載の光触媒コーティング剤用バインダー液。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の光触媒コーティング剤用バインダー液によって形成されたバインダー層上に、前記光触媒粒子を含む液体によって形成された光触媒コーティングが施された空調室外機。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の光触媒コーティング剤用バインダー液によってバインダー層を形成し、前記バインダー層上に前記光触媒粒子を含む液体によって光触媒コーティングを形成する、光触媒コーティングの施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、防水材に関し、特に、光触媒を用いた防水材に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、光触媒をバインダーなしで樹脂被膜面に塗布し、コストが安く、ウエルダー加工性も良好で、軽量性も確保できる防汚性屋外用防水シートが開示されている。この防水シートは、繊維基材の少なくとも一表面に樹脂被膜を備えたシートであって、前記樹脂被膜の少なくとも一表面には、親水性アパタイト被覆光触媒及び親水性シリカ被覆光触媒から選ばれる少なくとも一つの光触媒が存在し、前記光触媒の平均一次粒子径は１ｎｍ以上１００ｎｍ未満であり、前記光触媒は前記平均一次粒子径以上５００ｎｍ未満の厚みで、全面又は点状で少なくとも塗布面の２０面積％を占めて塗布されており、前記光触媒は樹脂被膜面に吸着されて固定・担持され、ウエルダー加工によって接着成形加工が可能である、とされている。
【０００３】
また、防汚防水シートとして、光触媒を含む親水性被膜を表面に貼り付けたり、又は光触媒粒子を防水被膜全面に熱圧着して担持した光触媒を用いた防汚処理が普及しつつあるということも、特許文献１には開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１６３３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、特許文献１に開示されているように、光触媒には防食効果があり、加えて、防錆効果も有する。しかし、光触媒を金属表面に塗布する際には、光触媒或いは金属表面の条件によっては、光触媒コーティングが金属表面から剥離しない条件で形成することが困難であることが分かった。
また、周辺大気中に存在する水分、例えば、雨や雪、室外機冷却用ミスト等に由来する水分が光触媒コーティングを超えてコーティング対象と接触すると、光触媒コーティングの存在にもかかわらず、コーティング対象が錆びたり、侵されたりすることもあった。
【０００６】
このため、本発明者は、光触媒コーティングの形成に先立って、市販されているバインダー液を塗布することによってバインダー層を形成してから、その上に光触媒コーティングを重畳的に形成してみた。
【０００７】
その結果、使用できるバインダー液が限定されたり、更には効果的なバインダー液が発見できなかったりと、汎用的なバインダー液が存在しないということが分かった。また、無機系のバインダー液を選択した場合には、その種類によっては割れが生じないバインダー層を得ることが困難であった。そのため、バインダー層が介在しているにもかかわらず、コーティング対象が錆びたり、侵されてしまったりすることがあった。
【０００８】
そこで、本発明は、防錆対象の種別に左右されない汎用的なバインダー液を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の光触媒コーティング剤用バインダー液は、防水性を有する無機系ポリマー液を含む。前記無機系ポリマー液は、アモルファスシリカとシリコーンとを含む。なお、残りは水分であると好ましい。
【００１０】
また、本発明の光触媒コーティング剤用バインダー液は、防水性を有する無機系ポリマー液のほか、光触媒粒子を含む液体を更に含んでいてもよい。
【００１１】
前記光触媒粒子は、扁平形状の結晶粒子と前記扁平形状の結晶粒子に対して厚みがある立体形状の結晶粒子との結合物とすることができる。また、前記光触媒粒子は、可視光線によって光触媒活性が得られるものとすることができる。
【００１２】
また、本発明の空調室外機は、上記光触媒コーティング剤用バインダー液によって形成されたバインダー層上に、前記光触媒粒子を含む液体によって形成された光触媒コーティングが施されている。
【００１３】
さらに、本発明の光触媒コーティングの施工方法は、上記光触媒コーティング剤用バインダー液によってバインダー層を形成し、前記バインダー層上に前記光触媒粒子を含む液体によって光触媒コーティングを形成する。
【００１４】
前記各粒子のいずれかは、可視光線によって光触媒活性が得られるように、バンドギャップを狭めるべく、例えば、結晶状態の構造欠陥を生じさせている。
【００１５】
前記扁平形状の結晶粒子の平均サイズを、前記立体的形状の結晶粒子の平均サイズ以上とすると、光触媒含有体を塗布乾燥させたときに、光触媒膜の気孔率低下に寄与するため好ましい。
【００１６】
具体的には、塗布乾燥後の光触媒の気孔率が５０％以下であるとよい。光媒体の単位容積あたりの結晶数が増加して、再結合速度を遅くする等に貢献するためである。
【発明の実施の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態の光触媒コーティング剤用バインダー液及びそれを用いた光触媒コーティングの施工方法について図面に基づいて説明する。
【００１８】
まず、本実施形態の光触媒コーティング剤用バインダー液及びそれを用いた光触媒コーティングの施工方法について概説する。なお、各図面で同様の部分には、同一符号を付している。
【００１９】
はじめに、後述する手法によって製造される光触媒コーティング剤用バインダー液を、噴霧器（いわゆるエアゾール）などを用いて、塗布対象に対して噴霧する。その後、常温で、又は、例えば１００℃以下の温風などを付与することによって、光触媒コーティング剤用バインダー液を乾燥させて、塗布対象にいわゆるバインダー層を形成する。
【００２０】
つぎに、可視光線によって光触媒活性が得られる光触媒粒子を含む液体を、噴霧器などを用いて、バインダー層の上に噴霧する。その後、常温で、又は、例えば１００℃以下の温風などを付与することによって、当該光触媒粒子を含む液体を乾燥させて、バインダー層上に光触媒コーティングを形成する。
【００２１】
上記塗布対象が、例えば太陽光が照射される箇所にある場合には、光触媒コーティングに太陽光が照射されると、光触媒粒子が励起されて触媒反応が生じ、防錆・防食効果を得ることができる。しかも、バインダー層は、光触媒コーティングとも塗布対象とも密着性が高いので、長期間にわたって、防錆・防食効果を得ることができる。
【００２２】
つぎに、本実施形態の光触媒コーティング剤用バインダー液について説明する。本実施形態の光触媒コーティング剤用バインダー液は、防水性を有する無機系ポリマー液であって、アモルファスシリカとシリコーンとを含むものである。そして、この無機系ポリマー液は、可視光線によって光触媒活性が得られる光触媒粒子を含む液体を更に含むものである。ここでは、最初に、光触媒粒子を含む液体について説明する。
【００２３】
なお、この光触媒粒子は、いわゆる可視光応答型のものとしているが、これに限定されるものではなく、可視光以外の光によっても応答するものとしてもよい。
【００２４】
図１は、本実施形態に係る光触媒粒子を含む液体の製造工程の概要説明図である。
【００２５】
この液体は、２種類の光触媒粒子の結合体を含む。まず、２種類の光触媒粒子の一方となる光触媒原液を製造する（ステップＳ１）。
【００２６】
光触媒原液を製造するために、まず、水酸化チタン或いは酸化チタン等の超微粒子の分散液、又は水酸化チタンゲルを用意する（ステップＳ１１）。つづいて、上記分散液等に対して、水酸化ナトリウム等の沈殿物生成剤を加える（ステップＳ１２）。これにより、上記分散液等に水酸化チタンの沈殿物が生成される。
【００２７】
具体的には、四塩化チタンの約５０重量％〜７０重量％の水溶液１０ｍｌに対して、蒸留水１０００ｍｌで希釈したもの上記分散液として用意した。また、上記分散液に対して、２．０重量％〜２．５重量％のアンモニア水を１０ｍｌ程度の量を滴下して、水酸化チタンの沈殿物を生成した。
【００２８】
つぎに、上記分散液の中から沈殿物を遠心分離や濾別等によって抽出して、その後、水酸化チタンゲル自体を、不純物除去のために、純水、イオン交換水、蒸留水などで水洗する（ステップＳ１３）。水酸化チタンゲルに純水、イオン交換水、又は蒸留水を加えて１００ｍｌ〜５００ｍｌとした水酸化チタン懸濁液を製造する（ステップＳ１４）。
【００２９】
つぎに、水酸化チタン懸濁液に３０重量％過酸化水素水を１０ｍｌ〜２０ｍｌ加えて攪拌してから（ステップＳ１５）、例えば２時間〜１５時間、６５℃〜４００℃の温度で加熱する（ステップＳ１６）。こうして、５ｎｍ〜３０ｎｍのアナターゼ結晶の酸化チタンを含む光触媒原液を得る。なお、この光触媒原液には、５ｎｍ以下の結晶化が不完全な酸化チタンも残存している。
【００３０】
この光触媒原液は、酸化チタンの長手方向の平均サイズが約１０ｎｍであった。酸化チタンの表面には、ペルオキソ基が修飾されることになる。このため、光触媒原液中では、ペルオキソ基の分極によって粒子間の電気的斥力が働き、酸化チタンが相互に反発しあうので凝集することない。なお、光触媒原液中におけるアンモニウムイオンなども上記分散に寄与している。このため、光触媒原液は、酸化チタンが均一に分散した液体となる。また、こうして製造した酸化チタンは、１個以上のＯＨ基を有することになる。
【００３１】
図２は、図１のステップＳ１において製造された光触媒原液を、透過型電子顕微鏡を介して撮影した図面代用写真である。図２に示すように、光触媒原液に含まれる酸化チタンの結晶粒子は、略鏃型をしている（以下、「鏃型酸化チタン」と称する。）。略鏃型となるのは、ステップＳ１６の加熱によって、酸化チタンの結晶がアモルファスからアナタース型結晶となったことを意味する。なお、酸化チタンは、略鏃型とするためには、アンモニウムイオン以外の不純物を極力少なくする必要がある。
【００３２】
もっとも、光触媒原液に含まれる鏃型酸化チタンの形状は制御可能であり、略鏃型以外にも、例えば、ステップＳ１４，Ｓ１５間に、光触媒原液に対してホウ素などを添加することによって、長手方向に沿った断面が、略四角形、略五角形、略八角形などの扁平な種々の幾何学形状とすることも可能である。本実施形態では、光触媒原液の酸化チタンの結晶粒子が、扁平形状であればよい。
【００３３】
すなわち、本明細書における「扁平形状」とは、面方向に相対的に広く、かつ、厚み方向の相対的に薄い形状の総称と定義する。面は平滑面のみでなく、多少の凹凸状、曲面状のものも含む。面の形状も限定されず、円、楕円、六角形、四角形等の多角形など何でもよい。扁平形状の光触媒粒子の大きさは、板面方向には、おおよそ３ｎｍ２〜４０ｎｍ２程度の範囲に収まり、平均では１０ｎｍ２〜２０ｎｍ２程度である。扁平形状の光触媒粒子の厚みは、おおよそ０．３ｎｍ〜５ｎｍ程度の範囲に収まり、平均では１ｎｍ〜３ｎｍ程度である。
【００３４】
化学式１は、図２に示す鏃型酸化チタンの化学構造式である。化学式１に示すように、図２に示す鏃型酸化チタンは、一対のチタン（Ｔｉ）が５つの酸素（Ｏ）を通じて結合されていて、かつ、各チタンは２つのＯＨ基と結合されている。
【化１】
2016107263.tif 000003
【００３５】
つぎに、光触媒原体を製造する（ステップＳ２）。
【００３６】
まず、酸化鉄及び酸化チタンが主成分であるイルメナイト鉱石と硫酸とを反応させることによって硫酸塩を製造する（ステップＳ２１）。つぎに、硫酸塩から不純物を除去する（ステップＳ２２）。その後、その硫酸塩を加水分解して（ステップＳ２３）、不溶性の白色含水酸化チタンを沈澱させる。この際、一つ以上のＯＨ基が形成される。
【００３７】
その後、これを中和洗浄し、乾燥又は焼成して、平均サイズが６ｎｍ程度で大きさにばらつきが少ない略球型となるまで微粒子化することによって、光触媒原体を得る。このように製造した酸化チタンは、１個以上のＯＨ基を有することになる。
【００３８】
なお、上記製造方法は、いわゆる硫酸法と称されている手法であるが、これに限定されず、塩素法、フッ酸法、塩化チタンカリ法、四塩化チタン水溶液法、アルコキシド加水分解法など他の製造方法を用いてもよい。
【００３９】
また、可視光照射によって光触媒作用が得られるように、可視光域の吸収が可能なバンドギャップとすべく、酸化チタンに対する各種ドーパントの導入、酸化チタンの高温還元、酸化チタンに対するＸ線などの高エネルギー照射などを行う。
【００４０】
図３は、図１のステップＳ２において製造された光触媒原体を、透過型電子顕微鏡を介して撮影した図面代用写真である。図３に示すように、光触媒原体に含まれる酸化チタンの結晶粒子は、立体形状であるところの球型をしている（以下、「球型酸化チタン」と称する。）。
【００４１】
もっとも、球型酸化チタンの結晶粒子の形状は、制御可能であり、球型以外にも、例えば、断面が略楕円型、円型、角型、これらの折れ線型などの立体的な種々の形状とすることが可能である。本実施形態では、光触媒原体の酸化チタンの結晶粒子が、立体的な形状であればよい。
【００４２】
すなわち、本明細書における「立体形状」とは、「扁平形状」とは異なり、面方向と厚み方向との相対差が小さい形状の総称と定義する。
【００４３】
ここで、本実施形態では、鏃型酸化チタンの結晶粒子の平均サイズを、球型酸化チタンの結晶粒子の平均サイズ以上としている。こうすると、鏃型酸化チタンの隙間に、球型酸化チタンが入りこむことになり、しかも、後述するように両酸化チタンは相互に混合される。このため、光触媒含有液を被塗布体に対して塗布乾燥させた場合、光触媒の気孔率の低下が実現する。
【００４４】
つぎに、光触媒含有液を製造する（ステップＳ３）。
【００４５】
まず、ステップＳ１で製造した光触媒原液に対して、ステップＳ２で製造した光触媒原体を混ぜて（ステップＳ３１）、必要に応じて、この光触媒原液を攪拌して、鏃型酸化チタンと球型酸化チタンとを結合させる（ステップＳ３２）。この際、光触媒原液を加熱等する処理は不要であるであるし、攪拌スピード、攪拌時間などの攪拌条件は特段限定されるものではない。
【００４６】
ここで、既述のように、光触媒原液内の酸化チタンは、ペルオキソ基で修飾されているので、光触媒原液中で分散しているので、この状態を維持しながら光触媒原液に対して光触媒原体を添加するとよい。
【００４７】
このためには、ペルオキソ基の減少を回避する、又は、光触媒原液中における上記分散に寄与するアンモニウイオン濃度などの不純物の減少を回避するとよい。具体的には、ペルオキソチタン酸の濃度が例えば５ｗ％以下とならないようにする、又は、アンモニウムイオンなど不純物が例えば１００ｐｐｍ以下とならないようする。
【００４８】
また、既述のように、光触媒原液内の酸化チタンと光触媒原体の酸化チタンとの双方ともに、１個以上のＯＨ基を有している。このため、両酸化チタンは、互いのＯＨ基部分で水素結合がなされる。つまり、ＯＨ基が置換基となる。もっとも、置換基は、ＯＨ基に限定されるものではない点に留意されたい。
【００４９】
ところで、一般的な球型酸化チタンは非水系で製造され、鏃型酸化チタンは水系で製造されている。したがって、これらは、理論的には結合しない。そこで、本発明者は、これらを結合させるべく、例えばＯＨ基を含む球型酸化チタンを選択した。この結果、上記のように、球型酸化チタンと鏃型酸化チタンとを、ＯＨ基を通じて相互に結合することが可能となる。
【００５０】
図４は、図１のステップＳ３において製造された光触媒含有液を、透過型電子顕微鏡を介して撮影した図面代用写真である。球型酸化チタンの大半は、光触媒原液中の鏃型酸化チタンと結合される。なお、所要の振動等を光触媒原液に加えても、球型酸化チタンと鏃型酸化チタンとの分離は確認されなかった。
【００５１】
図５は、球型の光触媒粒子による光触媒膜表面の電子・正孔の再結合速度と、本実施形態の光触媒含有液を塗布乾燥させた光触媒膜表面の電子・正孔の再結合速度との測定結果を示すものである。この測定は、フェムト秒レーザーパルスの拡散反射スペクトル（ＰＰ−ＤＲＳ）法を採用している。図５の縦軸はΔオプティカルデンシティ、横軸は時間（ピコセコンド）を示している。
【００５２】
図５に示すように、球型の光触媒側では２０ピコセコンド経過時にほとんどの電子・正孔の再結合が完了している（ｂ）。一方、本実施形態に係る光触媒側では２０ピコセコンド経過時にも半分以上の電子・正孔の再結合が完了していない（ａ）。これは、本実施形態に係る光触媒側では、電子・正孔の再結合速度が遅いことを意味している。
【００５３】
図５に示す測定結果と以下の数式（１）とを用いて、電子濃度を算出した。
【００５４】
電子濃度＝時間ゼロでの電子濃度／１＋時刻ゼロでの電子濃度×電子・正孔の再結合の二次速度定数×時間＋ベースライン    （１）
【００５５】
なお、球型の光触媒側の電子濃度は約１０×１０１２ｃｍ３／ｓ、本実施形態の光触媒側の電子濃度は約１×１０１２ｃｍ３／ｓであった。このように、約１０倍程度の電子濃度の相違が確認された。これは、実施形態に係る光触媒性が、球状の光触媒粒子しか用いていない場合の光触媒性に比して１０倍優れていることを意味する。
【００５６】
すなわち、電子と正孔との「再結合速度」が遅いことは、光触媒性が優れていることと同義である。「再結合速度」を決定するパラメータは、「B. Ohtani, S.-W. Zhang, S.-i. Nishimoto and T. Kagiya, J. Photochem. Photobiol.,A: Chem., 64, 223 (1992)」、「B. Ohtani and S.-i. Nishimoto, J. Phys. Chem., 97, 920 (1993)」に記載されているように、光触媒粒子の結晶性、及び、光触媒粒子の径（表面積）である。
【００５７】
アモルファス状態の光触媒の高結晶化を実現しようとする場合には、その阻害要因となる不純物をゼロに近くし、かつ、結晶化のための十分な時間を確保することが必要である。このため、本願発明の場合には、既述のように、不純物除去のために、純水、イオン交換水、蒸留水などで水洗し、例えば２時間〜１５時間、６５℃〜４００℃の温度で加熱している。すなわち、「扁平形状」の光触媒粒子を用いると、「再結合速度」に寄与する、光触媒の高結晶化を実現できる。
【００５８】
ここで、光触媒粒子の径が小さいほど光触媒粒子の表面積が大きくなり、その結果、光触媒粒子の表面に吸着可能な分子数が増加し、触媒活性が高くなる。その一方で、「J. Phys. Chem., 99,16655(1995)」に記載されているように、光触媒粒子の粒径が２ｎｍ以下になると、電子と正孔との対再結合が生じやすくなるので触媒活性が低下するとも言われている。
【００５９】
本実施形態では、「扁平形状」の光触媒粒子の大きさが５ｎｍ〜３０ｎｍとばらついている。ただし、この光触媒粒子には、５ｎｍ以下の結晶化が不完全なものもある。この結果、２ｎｍ以下の大きさの光触媒粒子、上記対再結合を生じさせて、触媒活性が低下する場合がある。
【００６０】
このデメリットは、「立体形状」の光触媒粒子を用いることで解消することができる。すなわち、「立体的形状」の光触媒粒子は、径の平均的な大きさが６ｎｍであり、しかも径の大きさのばらつきが少ない。このため、「立体形状」の光触媒粒子と「扁平形状」の光触媒粒子とが結合された光触媒粒子は、相対的に、２ｎｍ以下の大きさのものが少なくなる。すなわち、各々の径の大きさが６ｎｍの光触媒粒子を、５ｎｍ〜３０ｎｍの大きさの光触媒粒子とともに用いることで、対再結合の発生原因である２ｎｍ以下の大きさの光触媒粒子の割合を少なくし、デメリットを低下させている。
【００６１】
（比較例）
１．光触媒原液のみを基板に塗布して乾燥させた後に、当該基板表面を電子顕微鏡を用いて観察したところ、表面に付着した酸化チタンには、平均的に約６０％の気孔率が確認された。
【００６２】
２．球型酸化チタンを蒸留水に混ぜてから、基板に塗布して乾燥させた後に、当該基板表面を電子顕微鏡を用いて観察したところ、表面に付着した酸化チタンには、平均的に約７０％の気孔率が確認された。
【００６３】
３．本実施形態に係る光触媒含有液を基板に塗布して乾燥させた後に、当該基板表面を電子顕微鏡を用いて観察したところ、表面に付着した酸化チタンには、平均的に約３０％の気孔率が確認された。気孔率が５０％を超える部分は確認されなかった。
【００６４】
また、本実施形態に係る光触媒含有液を基板に塗布して乾燥させた光触媒膜での光触媒結晶の配向性が高いことが確認された。さらに、光触媒膜の強度が優れていることも確認できた。
【００６５】
なお、本実施形態に係る光触媒含有液内における、２種類の形状の酸化チタンの混合割合を、約３：７，約５：５，約７：３など種々変更しても、気孔率に大差はなかった。
【００６６】
ちなみに、光触媒含有液における球状の酸化チタンの含有割合が高まるに連れて、鑓状の酸化チタンと球状の酸化チタンとが結合状態にある酸化チタンが重くなり、これが光触媒含有液中に沈殿することになった。結局のところ、鑓状の酸化チタンと球状の酸化チタンとの割合は、約３：７乃至約７：３が好ましく、約５：５が最良であることがわかった。
【００６７】
なお、本実施形態では、主として、光触媒含有体として酸化チタン含有液を例に説明したが、液状に限定されず、ゲル状、ゾル状のものであってもよい。また、光触媒活性物質は、酸化チタン（ＴｉＯ２）のみならず、Ｆｅ２Ｏ３、Ｃｕ２Ｏ、Ｉｎ２Ｏ３、ＷＯ３、Ｆｅ２ＴｉＯ３、ＰｂＯ、Ｖ２Ｏ５、ＦｅＴｉＯ３、Ｂｉ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ３、ＳｒＴｉＯ３、ＺｎＯ、ＢａＴｉＯ３、ＣａＴｉＯ３、ＫＴａＯ３、ＳｎＯ２、ＺｒＯ２、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＣｄＳｅ、ＧａＰ、ＣｄＳ、ＺｎＳなどとしてもよい。
【００６８】
つぎに、光触媒コーティング剤用バインダー液なす無機系ポリマー液について説明する。無機系ポリマー液は、アモルファスシリカ及びシリコーンといった無機系樹脂を主成分としており、分散媒には水を用いている。このような無機系ポリマー液は、低温加熱や光照射によって緻密化し、膜硬度を増大させ、無定形の無機ポリマー膜を形成する。そして、このようにして形成される膜は完全な無機膜であって、薄膜でありながら硬度、付着性、耐酸性、耐アルカリ性、耐揮発油性、耐洗剤性異、耐候性に優れる。とりわけ、塗布対象表面への水分の浸透、接触を妨げる膜として、塗布対象が錆びたり、侵されたりすることを防ぐ効果を奏するものである。
なお、以上のことは、無機系ポリマー液に光触媒粒子を含む液体を混合してなる光触媒コーティング剤用バインダー液を用いた場合においても同様である。この場合には無定形の酸化チタンと無定形の無機ポリマーとからなる無機膜が形成されることになるところ、光触媒効果と相俟って防錆・防食効果が更に発揮されることになる。
【００６９】
具体的には、この無機系ポリマー液は、アモルファスシリカを約０．５％〜約２％、シリコーンを約０．５％〜約５％、それぞれ含み、残りは水としている。このため、単体で、又は光触媒粒子を含む液体とともに、完全な無機膜を形成することができる。なお、当該無機系ポリマー液には、必要に応じて、０．０１％〜０．０５％程度の無機系の表面活性剤を含めてもよい。このような無機系ポリマー液は、無機１００％で水性１液型の光触媒コーティング剤用バインダー液又はその前駆体となる。
【００７０】
このような条件の無機系ポリマー液は、乳白色をしており、１２０℃で６０分間加温した状態での固形分％は３．０〜３．５、ｐＨが１０〜１２、液温２５℃での比重は約１．０である。
【００７１】
つづいて、既述の光触媒粒子を含む液体に対して、無機系ポリマー液を、約１：１の割合で投入し、混合する。具体的には、常温下で例えば１００ｒｐｍ〜７００ｒｐｍ程度の回転数で撹拌しながら、この混合を行えばよい。もっとも、加温下で行ってもよいし、投入時の撹拌を割愛することもできる。なお、撹拌時間は、無機系ポリマー液の投入速度、撹拌翼のサイズ等にもよるが、常温下であれば、例えば、光触媒粒子を含む液体と無機系ポリマー液との総量が４０ｋＬ程度の場合であれば、３０分程度とすればよい。
【００７２】
また、光触媒コーティング剤用バインダー液には、Ａｇ、Ｃｕ、Ｚｎのような金属を添加することができる。このような金属が添加された表面層は、表面に付着した細菌や黴や藻を暗所でも死滅させることができ、よって抗菌性をより向上させることができる。添加量は、光触媒粒子を含む液体と無機系ポリマー液との総量に対して１％〜５％程度でよい。
【００７３】
さらに、光触媒コーティング剤用バインダー液には、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｏｓのような白金族金属を添加することができる。このような金属が添加された表面層は、光触媒の酸化還元活性を増強でき、有機物汚れの分解性、有害気体や悪臭の分解性を向上させることができる。添加量は、１ｗｔ％〜５ｗｔ％程度でよい。
【００７４】
光触媒コーティング剤用バインダー液は、無機であることから塗料との間で干渉が生じることなく、金属の防錆・防腐効果を得ることできる。
【００７５】
さらに、無機系ポリマー液に光触媒粒子を含む液を混合することにより製造した光触媒コーティング剤用バインダー液を、塗布対象に対して塗布してみたところ、光触媒コーティング剤用バインダー液は、塗布対象側に無機系ポリマー液が相対的に多く、表面側に光触媒粒子を含む液体が相対的に多くなるといった傾斜構造が確認できた。  このため、塗布対象として、所要の塗料が塗工済みの金属を選択し、ここに光触媒コーティング剤用バインダー液を塗布することによってバインダー層を形成した場合には、光触媒コーティング剤用バインダー液は無機であることから塗料との間で干渉が生じることなく、金属の防錆・防腐効果を得ることでき、また、光触媒コーティングとの間では同じ光触媒粒子を含んでいるため親和性が高く、高い密着性を得ることができる。
【００７６】
つぎに、本実施形態の光触媒コーティング剤用バインダー液を用いた光触媒コーティングの施工例について説明する。ここでは、本実施形態の光触媒コーティング剤用バインダー液として防水性を有する無機系ポリマー液であって、アモルファスシリカとシリコーンと含むものに光触媒粒子を含む液体を混合したものを、その塗布対象として空調室外機をそれぞれ選択した場合を例に説明する。
【００７７】
エアーコンディショナーなどの空調機は、一般的なオフィスビル、卸売・小売店、飲食店における消費電力の約４５％〜５０％を占めている（資源エネルギー庁推計）。そして、空調機の消費電力の多くは、その室外機の設置環境に左右される。
【００７８】
しかし、室外機は、設置に関して日陰に設置するなどの設置基準が設けられているものの、ビルの屋上等に設置されることが多く、その設置基準を遵守することが困難であるということが現状である。そうすると、設置基準を満足しない空調機に対して、何らかの節電対策をすることが現実的である。
【００７９】
空調機は、散水などによる気化熱を利用して冷却すると、効率よく節電することが知られている。しかし、室外機は、その多くが、鉄、アルミニウム、銅といった金属類から構成されているため、散水によってこれらが腐食しやすいといった問題がある。
【００８０】
そこで、本実施形態では、室外機の内外に対して、光触媒コーティング剤用バインダー液を塗布することによってバインダー層を形成し、その後に、バインダー層に対して光触媒活性が得られる光触媒粒子を含む液体を塗布することで光触媒コーティングを形成し、散水による室外機の防錆・防腐を実現している。
【００８１】
なお、室外機は、その周辺をポリプロピレン製などの遮光ネットで覆うことで、直射日光を避けるとよい。そして、遮光ネットで覆われた空間に対して霧状に散水をするとよい。こうすると、室外機周辺が少量の散水で高湿となるので、気化熱による節電効果を高めることができる。
【００８２】
以上、本実施形態では、光触媒コーティング剤用バインダー液の塗布対象として空調室外機を選択した場合を例に説明したが、塗布対象は空調室外機に限定されず、例えば、屋外に置かれる、自転車、オートバイなどの乗り物のように防錆・防腐をしたいものを対象とすることができる。もっというと、光触媒コーティングができる限り、特に限定されるものではない。塗布対象の材料としては、例えば、木、紙を含む有機材料、金属を含む無機材料、及び、これらの混合物或いは化合物など様々なものが挙げられる。
【００８３】
例えば、有機材料としては、塩化ビニル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、アクリル樹脂、ポリアセタール、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、エチレン−ビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）樹脂、メラミン樹脂等の合成樹脂材料、天然、合成もしくは半合成の繊維材料および繊維製品が挙げられるが、特に透明性、強度、価格面でバランスの良いポリエチレンテレフタレートが一般的には好ましい。
【００８４】
塗布対象が有機材料からなる場合には、予め、塗布対象を表面活性化処理しておくことが好ましい。この処理により、塗布対象への濡れ性および塗工性が向上する。表面活性化処理としては、例えば、コロナ処理、常圧（もしくは大気圧）プラズマ処理、低圧低温プラズマ処理、易接着処理などを用いることができる。
【００８５】
無機材料としては、例えば、ガラス、セラミック材料等が挙げられる。これらはタイル、碍子、ミラー等の様々な形に製品化されうる。また、無機材料としては金属が挙げられる。これには、鋳鉄、鋼材、鉄、鉄合金、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ニッケル合金、亜鉛ダイキャスト等が含まれ、それらはメッキが施され、有機塗料が塗布されていてもよい。また、無機または有機の材料表面に施された金属メッキ被覆であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本実施形態に係る可視光線によって光触媒活性が得られる光触媒粒子を含む液体の製造工程の概要説明図である。
【図２】図１のステップＳ１において製造された光触媒原液を、透過型電子顕微鏡を介して撮影した図面代用写真である。
【図３】図１のステップＳ２において製造された光触媒原体を、透過型電子顕微鏡を介して撮影した図面代用写真である。
【図４】図１のステップＳ３において製造された光触媒含有液を、透過型電子顕微鏡を介して撮影した図面代用写真である。
【図５】球型の光触媒粒子による光触媒膜表面の電子・正孔の再結合速度と、本実施形態の光触媒含有液を塗布乾燥させた光触媒膜表面の電子・正孔の再結合速度との測定結果を示すものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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