(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光活性（光酸化機能）を有する、Ａｘ（ＢＯｙ）ｚＸ（式中、ＡはＣａと、一部置換したＣｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｂａの金属原子のうちの一つ以上、ＢはＰ、又はＰと、Ｓ、Ｓｉの原子のうち一つ以上、Ｘは、ＯＨ、ハロゲン原子、ＣＯ３のうち一つ以上を含むことがあり、ｘは８〜１０、ｙは３〜４、ｚは５〜７を示す。）が少なくとも一個からなる化合物が部分的に付着した光触媒活性を有する酸化物半導体からなり、その光活性（光酸化機能）及び光触媒活性による物質の吸着及び分解作用を有することを特徴とする物質吸着・分解剤。
【請求項２】
化合物が、（Ｃａ・Ｆｅ）１０（ＰＯ４）６ＯＨ２である、請求項１記載の物質吸着・分解剤。
【請求項３】
化合物が、少なくともリンとカルシウムを含む擬似体液中でクラスターとして生成させたものである請求項１記載の物質吸着・分解剤。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の物質吸着・分解剤を含有することを特徴とする塗料。
【請求項５】
請求項１から３のいずれか１項に記載の物質吸着・分解剤を有効成分として含むことを特徴とする環境浄化・汚れ防止剤。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光活性（光酸化機能）を有する化合物を部分的に付着した光触媒作用を有する二酸化チタンに代表される光触媒活性を有する酸化物半導体からなる物質吸着・分解剤、これを含有する塗料、及び環境浄化・汚れ防止剤に関するものであり、更に詳しくは、擬似体液中でクラスターとして生成、作製してなる、光活性（光酸化機能）を有する、Ａｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物を集合させて得られる化合物を部分的に被覆した光触媒作用を有する二酸化チタンに代表される光触媒活性を有する酸化物半導体を利用することにより、例えば、光の当たらない条件下においても、上記化合物の光活性（光酸化機能）により、環境浄化や汚れ防止機能を発揮させることを可能とする、物質吸着・分解剤、これを含有する塗料、環境浄化・汚れ防止剤などに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、外壁用建材、自動車、電車の車両など屋外で長期間使用するものは、大気による汚染や、油分が雨で流された跡などの汚れが目立ち、１〜２ヶ月で汚れてしまうため、定期的な洗浄、ペンキの塗り替えなどが欠かせず、そのために、コストがかさむことから、メンテナンスフリーで、汚れない新材料の開発が求められている。特に、窓枠などの下では、油や樹脂成分の流れた跡が残る場合が多いが、これらの汚れは、洗剤による洗浄等で容易に落ちるものではない。また、室内や車内では、建築材料や家具から発生するホルムアルデヒドやアセトアルデヒドなどの化学物質、たばこの煙や室内で飼われている犬などのペットの臭いの原因となるアンモニアや硫化水素、メチルメルカプタンなどの有機化学物質がシックハウス症候群やアトピーの原因になっている。
【０００３】
そこで、それらの対策として、例えば、二酸化チタンを含んだ塗料を、壁紙や内装材、家具等に塗布することで有害化学物質を分解することが試みられている。しかし、有機系のバインダーは、上記問題があるため、使用することができないし、また、従来の二酸化チタンは、光がなくては作用しないので、夜間や暗い室内ではほとんど効果が得られないという問題があった。また、これまで、このような光触媒を自動車や列車などの車内で使用した例はない。
一般に、二酸化チタンは、光触媒機能を持ち、有機系化学物質を光の存在下で分解することができる。しかし、二酸化チタンは、物質を吸着することができないため、表面に接触した物質しか処理できず、建材に塗布しても十分な効果が得られなかった。
従来、先行技術として、例えば、光触媒機能を有する粉末をシリカ塗料中に含有させる技術が提案されており、光触媒機能を有する粉末として、例えば、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、チタン酸ストロンチウム、酸化スズ、酸化タングステン、酸化鉄、酸化ビスマスが使用され、例えば、酸化チタンを塗膜中に含有させることにより、脱臭、抗菌等の効果が得られることが提案されている（特開平８−２５９８９１）。
【０００４】
また、被膜関連の技術として、例えば、二酸化チタン、酸化クロム、酸化鉄から選ばれる平均粒子径５μｍ以下の無機物質及びシリカを含有する膜の上に、更に、少なくともシリカを含有する膜を有する親水性被膜（特開平５−３０５６９１）、また、二酸化チタン、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、ＳｒＴｉＯ３、ＷＯ３、Ｂｉ２Ｏ３及びＦｅ２Ｏ３から選ばれた光触媒性材料とシリカとを含む光触媒性親水性被膜（ＷＯ９６／２９３７５）、また、結晶性酸化チタン粒子、塩化タングステン及びテトラヒドロフランを含む溶液からなる光触媒性親水性コーティング組成物（特開平１０−２３７３５７）、などが提案されている。
更に、疎水性表面を形成するものとして、二酸化チタン等の光触媒性酸化物粒子、シリコーン及びはっ水性フッソ樹脂を含有するはっ水性材料（特開平１０−２３７４３１）が提案されている。
【０００５】
しかしながら、これらの光触媒を塗膜中に含有させても、脱臭、抗菌、防汚等の作用が不十分であり、これらの作用が十分で、しかも高い耐久性及び長期間の美観保持性能を有する新しい塗料の開発が望まれていた。また、塗料成分として、有機塗料を用いた場合には、有機塗料成分が、直接、二酸化チタン等と接触するために、塗膜の劣化が起こるという問題もあった。更に、二酸化チタンは、その強い光触媒活性のために、紙や樹脂、有機系バインダーと混合したり、塗布したりすると、媒体自身を分解して、変色や剥離を生起し、ぼろぼろにしてしまうという問題があった。
従来は、無機系バインダーを使って塗料にし、更に、下地コートを行った後、二酸化チタン粉を含んだ塗料をトップコートするなど、２度塗りを余儀なくされ、工期が２日以上かかるなど、特に、道路脇の建物や、高速道路の防音壁では、実質的に施工できないという問題があった。また、タイルなどのセラミックスや金属への塗布しかできず、樹脂や紙、繊維への塗布はできないという問題があった。また、有機系の塗料により、表面を親水性にして汚れを防止するなどの方法も検討されているが、十分な防汚効果は得られていなかった。
【０００６】
以上のようなことから、最近では、アパタイトなどのリン酸カルシウムを被覆した二酸化チタン粉末や、塗料が提案されている。アパタイトは、タンパク質やアルデヒド類などの物質吸着能に優れているために、光を照射して物質を分解しなくても物質を吸着しておくことができるという利点がある。更に、この複合材料は、アパタイトを被覆することにより二酸化チタンが、直接、有機系のバインダーと接しないようにできるため、光が当たってもそれが分解することがなく、有機系塗料を可能にするなど、従来の光触媒の欠点をある程度克服している。しかし、物質の吸着量を多くするために、アパタイトの被覆量を多くしたいとしても、当然、限界があり、もし、上記複合材料を改良して、アパタイトに吸着した物質を二酸化チタンへ移動させて分解することができれば半永久的に使用できる触媒となる。
そこで、この複合材料では、アパタイトに吸着した物質の移動・分解を更に進行させることが求められ、更に、吸着量を多くするためにアパタイトの被覆割合を多くしたときに、二酸化チタンの含有量が少なくなるために、分解量が少なくなってしまうという問題を解決することが求められていた。そのために、当該技術分野においては、通常のアパタイト等のリン酸カルシウムよりも更に物質の吸着機能に優れた材料と光触媒との複合化が求められていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このような状況の中で、本発明者は、以上のような現状の光触媒の問題を解決するために鋭意研究を積み重ねた結果、光活性（光酸化機能）を有する、Ａｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物が部分的に付着した二酸化チタンに代表される光触媒活性を有する酸化物半導体を使用することにより、物質の吸着・分解機能が十分にあり、光が当たらなくても空気中の有害物質を分解処理でき、更に、簡単に短期間で塗布・施工できる有機系や無機系の塗料成分として有用な、新規材料及びセラミックス触媒が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
本発明は、光活性（光酸化機能）を有する、Ａｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物が部分的に付着した二酸化チタンに代表される光触媒活性を有する酸化物半導体を用いることにより、顕著な抗菌や防かび、セルフクリーニング作用を有する新しい材料を提供することを目的とするものである。
また、本発明は、光活性（光酸化機能）を有する、Ａｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物と、当該Ａｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物を付着した二酸化チタンに代表される光触媒活性を有する酸化物半導体とを組み合わせることにより、光の存在状況に応じて、例えば、光がほとんど当たらない所では、前者の材料を主にし、光がよく当たる場所では、後者の材料を主に用いることにより、それらの材料を設計し、使用することで、適材適所に利用できる新しい物質吸着・分解剤、塗料、環境浄化・汚れ防止材料を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明は、以下の技術的手段から構成される。
（１）光活性（光酸化機能）を有する、Ａｘ（ＢＯｙ）ｚＸ（式中、ＡはＣａと、一部置換したＣｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｂａの金属原子のうちの一つ以上、ＢはＰ、又はＰと、Ｓ、Ｓｉの原子のうち一つ以上、Ｘは、ＯＨ、ハロゲン原子、ＣＯ３のうち一つ以上を含むことがあり、ｘは８〜１０、ｙは３〜４、ｚは５〜７を示す。）が少なくとも一個からなる化合物が部分的に付着した光触媒活性を有する酸化物半導体からなり、その光活性（光酸化機能）及び光触媒活性による物質の吸着及び分解作用を有することを特徴とする物質吸着・分解剤。
（２）化合物が、（Ｃａ・Ｆｅ）１０（ＰＯ４）６ＯＨ２である、前記（１）記載の物質吸着・分解剤。
（３）化合物が、少なくともリンとカルシウムを含む擬似体液中でクラスターとして生成させたものである前記（１）記載の物質吸着・分解剤。
（４）前記（１）から（３）のいずれか１項に記載の物質吸着・分解剤を含有することを特徴とする塗料。
（５）前記（１）から（３）のいずれか１項に記載の物質吸着・分解剤を有効成分として含むことを特徴とする環境浄化・汚れ防止剤。
【０００９】
本発明では、光活性（光酸化機能）を有する、上記化合物を用いることが重要である。
一般に、壁紙などの建材に含まれる接着剤などから揮発するアルデヒド類や、たばこの煙に含まれるアンモニアなどの化学物質は、化学物質過敏症やアトピーなどの病気の原因になり、また、車の排気ガスなどによる大気汚染によるビルなどの建築物や、風呂場等のタイルの目地のカビによる汚れは、美観を損ない、また、建築素材の劣化の原因ともなるが、本発明は、これらのアルデヒド類やアンモニア、窒素酸化物などの化学物質、細菌、黴、油分などの物質を吸着して分解する作用を有する化合物及びセラミックス触媒に関するものであり、この化合物及び／又はセラミックス触媒を含む塗料、当該塗料を塗布した金属、樹脂、セラミックス、紙、繊維の建築材料や、内装、外装、壁紙、家具、自動車や車両の内外装等を提供するものである。
このセラミックス触媒は、光活性（光酸化機能）を有する、Ａｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物を二酸化チタン等の光触媒表面にコート、析出させたものであり、物質吸着・分解機能に優れ、特に、水の存在下において顕著な効果を奏する。この化合物及び／又はセラミックス触媒を含む組成物は、室内の化学物質を吸着・分解し、建築物の外壁の汚れを防止することができるため、環境浄化・汚れ防止材料として有用である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明について更に詳細に説明する。
本発明では、「光活性（光酸化機能）」を有する化合物を用いることを最大の特徴としている。
本発明で用いる化合物は、最小単位として、光活性（光酸化機能）を有する、Ａｘ（ＢＯｙ）ｚＸ（式中、ＡはＣａと、一部置換したＣｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｂａの金属原子のうちの一つ以上、ＢはＰ、又はＰとＳ、Ｓｉの原子のうちの一つ以上、Ｘは、ＯＨ、ハロゲン原子、ＣＯ３のうちの一つ以上を含み、ｘは８〜１０、ｙは３〜４、ｚは５〜７を示す。）が一個以上からなる基を一個以上含有する。その具体的なものとして、例えば、光活性（光酸化機能）を有する、Ｃａ１０（ＳｉＯ４ＳＯ４ＰＯ４）６ＯＨ２、（Ｃａ・Ｆｅ）１０（ＰＯ４）６ＯＨ２、（Ｃａ・Ｆｅ）９（ＰＯ４）６、（Ｃａ・Ｍｇ）１０（ＰＯ４）６ＯＨ２、（Ｃａ・Ｍｇ）９（ＰＯ４）６、（Ｃａ・Ｂａ）１０（ＰＯ４）６ＯＨ２、（Ｃａ・Ｂａ）９（ＰＯ４）６などが例示される。本発明で用いる化合物は、光活性（光酸化機能）を有する、Ａｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物のみが集合して構成されても良いし、それがいくつかが配列した結晶質であっても良いし、非晶質でも良い。本発明では、「光活性（光酸化機能）」を有する化合物を使用することが重要かつ必須である。上記光活性（光酸化機能）を有する、Ａｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物を部分的に付着した二酸化チタンに代表される光触媒活性を有する酸化物半導体のうち、好適に使用される二酸化チタン光触媒としては、アナタース型、ルチル型等の光触媒活性があるものが用いられる。二酸化チタンとしては、通常の顔料用や光触媒用の二酸化チタンが用いられる。好適には、粒径は１ｎｍから数ｍｍである。また、本発明では、上記二酸化チタンに代えて、他の酸化物半導体で光触媒活性があるもの、例えば、Ｆｅ２Ｏ３、ＷＯ３、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、Ｂｉ２Ｏ３、ＦｅＴｉＯ３等のチタン酸塩、その他、これらと同効のもの（これらを二酸化チタン等と記載する）を同様に使用することができ、その形状は粉末でも薄膜でも良い。これらの光触媒に上記Ａｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物を一個以上表面に付着させるが、その場合、付着箇所は一カ所でも良いし、数カ所以上に点在したり、しま状に分散したりしていても良い。また、Ａｘ（ＢＯｙ）ｚＸが複数個積み重なって、非晶質や結晶質相を形成していても良い。
【００１１】
上記光活性（光酸化機能）を有する、Ａｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物は、少なくともリンとカルシウムを含む擬似体液中から生成させたものが最も好ましい。すなわち、上記化合物の製造方法としては、少なくともリンとカルシウムを含む擬似体液の組成を制御することにより、擬似体液中にクラスターであるＡｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物を生成させ、更に、これが集合した化合物を生成させる方法が好適である。また、擬似体液中に、二酸化チタン粉末等の、Ａｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物が集合した化合物を付着させたい物質を分散させたり、縣濁したり、浸漬したりしておくことにより、その表面にＡｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物が付着した触媒物質を製造することができる。それは一個でも良いし、複数個でも良く、複数個の場合は非晶質や結晶質のＡｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物が集合した化合物が生成する。上記光活性（光酸化機能）を有する、Ａｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物は、物質、細菌やウイルス、アルデヒド類、アンモニア等の有害物質の吸着性に優れている。
上記Ａｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物が集合した化合物の大きさは０．０１ｎｍから５０μｍが好ましい。更に好ましくは０．１ｎｍから１０μｍである。二酸化チタン等の表面の１から９９％がＡｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物で覆われていることが好ましい。
また、擬似体液中に何も入れなければ、溶液中に生成したクラスターＡｘ（ＢＯｙ）ｚＸが集合した化合物が生成する。
【００１２】
擬似体液は、ＮａＣｌ、ＮａＨＣＯ３、ＫＣｌ、Ｋ２ＨＰＯ４・３Ｈ２Ｏ、ＭｇＣｌ２・６Ｈ２Ｏ、ＣａＣｌ２とＮａ２ＳＯ４あるいはＮａＦ、ＦｅＳＯ４、ＦｅＣｌ３などを、水に溶かすことで調製される。また、ＨＣｌや（ＣＨ２ＯＨ）３ＣＮＨ２等によりｐＨを７〜８、特に７．４に調整することが好ましい。
本発明に用いられる擬似体液の組成は、擬似体液の組成がＮａ＋１２０〜１０００ｍＭ、Ｋ＋１〜２００ｍＭ、Ｃａ２＋０．５〜１００ｍＭ、Ｍｇ２＋０．５〜５０ｍＭ、Ｃｌ−８０〜２０００ｍＭ、ＨＣＯ３−０．５〜３００ｍＭ、ＨＰＯ４−２１〜２００ｍＭ、ＳＯ４２−０．１〜２００ｍＭ、Ｆ−０〜５ｍＭ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ等の金属イオン一種以上が０．１〜２０ｍＭが好ましい。これより濃度が薄いとＡｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物の析出に時間がかかり、これより濃度が高いとＡｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物の析出が急激に起こって形状や粒径の制御が難しくなる。
【００１３】
擬似体液の温度は、３０〜１００℃が好ましい。これより温度が低いとＡｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物の析出に時間がかかるし、これより温度が高いと擬似体液の蒸発により粒径や多孔質度の制御ができなくなる。最も好ましくは３０〜６０℃の温度である。時間は、１分から１８日間が好ましい。これより時間が短いとリンとカルシウムからなる化合物の析出が不十分であり、これより時間が長いと大きくなりすぎる。
光活性及び形状は、少なくともリンとカルシウムを含む擬似体液の組成や温度、時間を変えることによって制御することができる。リンやカルシウムの含有量を少なくしたり、温度を低くしたり時間を短くした場合には、粒径の小さいＡｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物が生成する。リンやカルシウムの含有量を多くしたり、温度を高くしたりした場合にはＡｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物の粒径が大きくなる。
【００１４】
このようにして析出したＡｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物は、非晶質でも良く、結晶性であっても良い。
また、実際に使用する場合には、濾過や遠心分離して、洗浄して用いても良いし、用途によっては、そのまま、あるいは濃縮して使っても良い。
本発明による光活性（光酸化機能）を有する、ＡＸ（ＢＯｙ）ＺＸが一個以上からなる化合物の一つの形態としては、例えば、次のような一般式、ＡＸ（ＢＯｙ）ＺＸ、上式において、Ａは、Ｃａと、一部置換したＣｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｂａなどの各種の金属原子を表し、Ｂは、Ｐ、又はＰとＳ、Ｓｉなどの原子を表し、そして、Ｘは、水酸基（−ＯＨ）、ハロゲン原子（例えば、Ｆ、Ｃｌ）、炭酸基のうちの一つ以上を含むことがある、によって表すことができる。
本発明において、アパタイトは、上式中のＸが水酸基もしくはフッ素であるヒドロキシアパタイトもしくはフッ化アパタイトであり、好ましくは、上式中のＸが水酸基であり、かつＡがカルシウムであり、更に、カルシウムの一部が、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｂａなどの金属原子のうちの一つ以上に一部置換しているものである。
【００１５】
更に、その形状は、板状もしくはリボン状のものが光活性や吸着機能に優れるので好ましい。通常、例えば、アパタイトは６角柱状の鉛筆のような形状をしているが、特に好ましいのは、板状である。しかし、もともと形状が６角柱状であるから、製造時に最初は板状であっても、粒子が成長する際に６角状になろうと成長する、したがって、もともと最初に生成した粒子の形状が板状であれば、６角柱状に変わろうとする課程の形状、中途半端な形状のリンとカルシウムの化合物でも十分に機能は発現する。例えば、最も薄い部分と長い部分の比が１．２以上であれば良い。これより小さいと光活性が小さくなる、更に好ましくは１．５以上である。
粒径は細かいと活性が高く、生体親和性にも優れるので好ましく、そのため、細かいＡｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物が得られる擬似体液中で生成させる方法が好ましい。この方法で作製したＡｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物は粒径が小さく、表面積が大きくそのため、吸着性、光活性や生体親和性がきわめて良い。こうして得られた本発明による光活性（光酸化機能）を有する、Ａｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物は、蛋白質やアミノ酸、細菌、ウイルスなどを吸着し、生体親和性が良い。粒径は１ｎｍから１０μｍが好ましい。これより小さいと取り扱いが難く、これより大きいと光活性や吸着性が悪くなる。比表面積は５ｍ２／ｇ以上が好ましく、これより小さいと光活性や吸着性が悪くなる。
【００１６】
Ａｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物の形態は、特に限定されるものではなく、種々の形態が可能である。例えば、Ａｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物が層状であっても良いし、微細片状や、微細粒状であっても良い。すなわち、二酸化チタン等の表面の一部にＡｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物の被覆層が形成された形態、二酸化チタン等の表面の一部が微細片状又は微細粒状のＡｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物が付着して覆われた形態のいずれの形態であっても良い。微細粒状のＡｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物が、二酸化チタン等の表面に均一に点在する形態が最も好ましく、その場合には、上記被覆率は２０％以下、例えば０．１〜１０％程度でも良い。
これらの、擬似体液中で生成したＡｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物は、光活性（光酸化機能）を有し、通常のアパタイト等と機能的に区別される。
また、細菌やウイルス、アルデヒド類やアンモニアなどの臭いの成分や化学物質過敏症の原因になる化学物質を大量に吸着することができるので、光が当たらなくてもこれら有害な物質を吸着して、分解して環境浄化やセルフクリーニング効果を得ることができる。本発明において、物質吸着・分解剤とは、上記細菌、ウイルス、化学物質、有害物質などの汚染原因物質を吸着・分解する作用を有するものとして定義される。
上記化合物を生成させるには、その条件が適当でなければならない。温度は２０℃から６０℃である。これより低いとＡｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物が生成するのに時間がかかり、化合物ができない場合もある。粒径は０．０１ｎｍから５０μｍが好ましく、更に好ましくは０．１ｎｍから１０ミクロンである。
【００１７】
次に、本発明の実施の形態について説明すると、以上の光活性（光酸化機能）を有する、Ａｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物と、当該Ａｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物が部分的に付着した二酸化チタン等の光触媒とを塗布した場合、建築材料や建築物、内装材、外装材、家具が、環境浄化やセルフクリーニング効果を発揮する。両者の混合率は０から１００重量％まで可能であるが、好ましくはＡｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物が部分的に付着した二酸化チタン等が、目的により異なるが、例えば、セルフクリーニング効果を期待する外壁用の場合には、９０から６０％が好ましい。また、防かびや抗菌、有害有機物質の吸着除去を期待する場合には、６０％から０％が好ましい。
光活性（光酸化機能）を有する、Ａｘ（ＢＯｙ）ｚＸは、水の存在下で、表面にイオン吸着層を形成し、カルシウムやリンが様々な金属イオン、マグネシウムやアルミニウム、鉄、硫黄、クロム、フッ素、塩素等とイオン交換することで様々な有害物質を吸着したり、分解したりする。したがって、水の存在下で使用することが好ましい。水は微量でもあれば良く、水溶液中以外に、通常の大気中に含有される５％以上の湿度分で十分である。
【００１８】
上記化合物を含む塗料を、外壁や自動車や車両などの外部に塗布することにより、大気中の油分などによりこれらに汚れが付着することを防止することができ、また、いつまでも汚れることなく使用を続けることができる。このとき、特に、Ａｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物を１０％から４０％含有する場合は、Ａｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物が部分的に付着した二酸化チタン等の光触媒のみを用いる場合に比べて、汚れの吸着性や親水性が著しく優れているため、顕著な汚れ防止効果が得られる。特に、油分の多い汚れの場合は、Ａｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物が部分的に付着した二酸化チタン等の光触媒のみでは効果がなく、特に夜間やトンネル内、光の当たらない場所ではＡｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物を用いないと、汚れ防止効果は全く得られない。
更に、上記塗料を、建築物の室内や、自動車や車両の室内のアルデヒド類やアンモニアなどの有害化学物質の浄化や、抗菌や防かびに用いる場合は、よりこれらの物質の吸着機能を必要とするために、Ａｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物の含有量を多くする必要がある。Ａｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物は、細菌やウイルス、化学物質等を吸着する機能を持つので、特に、光の当たらない場所では、二酸化チタン等の光触媒は効果がないので、Ａｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物を用いることが必要となる。
【００１９】
また、いずれの場合でも、Ａｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物のみを塗布しても、Ａｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物が光酸化機能を持つので、吸着した物質を分解することができる。これをＡｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物が部分的に付着した二酸化チタン等と混合した場合には、二酸化チタン等が持つ優れた光触媒機能のために、吸着した物質を迅速に分解処理することができる。
これらを塗布した壁紙、建材、天井材、床材、ソファー、テーブル、いす、障子、ふすま、ドア、家庭電化製品、本棚などの家具に用いられる紙、繊維、樹脂、木材、セラミックス、金属からなる建築物の内装材や、タイル、木材、金属、セラミックス、樹脂製等の外装材、自家用車やタクシー、バス等の自動車や列車、飛行機、船などの車両の内部のいすや床材、網棚等の繊維や樹脂、紙、タイル等のセラミックス、金属、木材、更に繊維や樹脂、紙、タイル等のセラミックス、金属、木材などの外装材は、環境浄化やセルフクリーニングの効果を奏する。
【００２０】
上記塗料を塗布する方法は、いかなる方法でも良く、例えば、粉末をそのまま吹き付けても良いし、水等に溶かして塗布しても良い。
有機系バインダーや無機系バインダーなどに混合して塗布すると、付着力が強力になる。通常、二酸化チタン等は、有機系のバインダーに混合するとバインダー自身を分解してしまうため、変色したり、ぼろぼろになったりするが、Ａｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物が部分的に付着した二酸化チタン等では、二酸化チタン等とバインダーが、直接、接しないため、有機系バインダーを用いてもこれらの問題がない。
【００２１】
次に、本発明で用いる塗料成分について説明すると、本発明において、塗料成分としては、公知の水系あるいは溶剤系の有機塗料又は無機塗料の如何なるものをも用いることができる。
例えば、水系有機塗料としては、ビニル系合成樹脂エマルションが挙げられる。ビニル系合成樹脂は、特に限定されるものではなく、乳化重合可能なビニル系モノマーの重合体であれば良く、例えば、アクリル樹脂、アクリル共重合樹脂、スチレン共重合樹脂、酢酸ビニル樹脂、酢酸ビニル共重合樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂などが挙げられる。また、各種樹脂のうち、溶剤に可溶なものは、溶剤系の有機塗料として用いることができる。
【００２２】
本発明に用いられる無機塗料としては、ゾル−ゲル法によって塗膜を形成するための加水分解重合性金属アルコキシドを含む溶液が挙げられる。金属アルコキシドの金属としては、特に制限されるものではないが、例えば、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｉなどが挙げられる。これらの金属のうち、Ａｌ、Ｓｉが好ましく、Ｓｉが特に好ましい。
また、無機塗料の作製の際には、水の他に、適当な有機溶媒を用いることも可能である。このような有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノールなどのアルコール類；ジエチルエーテル、ジオキサン、ジメトキシエタン、テトラヒドロフランなどのエーテル類；Ｎ−メチルピロリドン、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、アセトン、ベンゼン等が挙げられ、あるいはこれらの混合溶媒とすることもできる。
【００２３】
本発明の塗料組成物においては、Ａｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物で一部被覆した光触媒を、有機又は無機塗料に対して、固形分重量比で、一般に１〜５０重量％、好ましくは５〜３０重量％の配合割合で含む。この配合割合が１重量％未満であると光触媒効果が少なく、一方、配合割合が５０重量％を超えると効果に差がなくコストが高くなる。配合割合は、塗料の種類によっても異なるが、光触媒効果とコストを考慮して、当業者が適宜決定することができる。
本発明の塗料組成物は、例えば、Ａｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物及び二酸化チタン等を含む光触媒と有機又は無機塗料とを混合することによって得られる。この混合の際に、造膜助剤を用いても良く、また、塗料組成物には、必要に応じて、消泡剤、増粘剤、凍結安定剤、湿潤剤、顔料、水溶性樹脂、浸透助剤などの公知の添加剤を配合しても良い。塗料組成物の塗装対象物への塗布は、刷毛、ローラー、エアースプレー、エアレススプレー等の通常の方法により行うことができる。
【００２４】
本発明の塗料組成物によれば、従来の光触媒よりも高い環境保全機能を有するＡｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物及び二酸化チタン等を含む光触媒、好ましくは二酸化チタン等の表面の一部がＡｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物で被覆された光触媒を含むので、得られる塗料塗膜は、油分や水分の付着によっても黄ばみを生じたり劣化したりすることが非常に少なくなり、優れた耐久性と美観保持が得られる。また、塗料成分として有機塗料を用いた場合にも、有機塗料成分が、直接、二酸化チタン等と接触しにくくなるために、塗膜は安定である。
【００２５】
【実施例】
次に、実施例に基づいて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。尚、以下の例において、部は、特に断りのない限り、重量部を表す。
実施例１
（１）光活性を有する化合物の調製
１）例１（参考例）
擬似体液（組成、Ｎａ＋  １４５ｍＭ、Ｋ＋  ４．２ｍＭ、Ｍｇ２＋  ０．５ｍＭ、Ｃａ２＋  １．８ｍＭ、Ｃｌ−  １４１ｍＭ、ＨＰＯ４２−  ９．５ｍＭを含む水溶液）を２リットル、３７℃に保持して撹拌を２時間続けた。その後、デカンテーッションと遠心分離を５回繰り返した後、３７℃で乾燥し粉体を得た。この粉体はＣａ９（ＰＯ４）６とＣａ１０（ＰＯ４）６ＯＨ２の混合物であった。この粉体の形状は板状で粒径は０．５ミクロンであった。
２）例２
擬似体液（組成、Ｎａ＋  １４５ｍＭ、Ｋ＋  ４．２ｍＭ、Ｍｇ２＋  ０．５ｍＭ、Ｃａ２＋  １．０ｍＭ、Ｆｅ２＋  ０．１ｍＭ、Ｃｌ−  １４１ｍＭ、ＨＰＯ４２−  ９．５ｍＭを含む水溶液）を２リットル、３７℃に保持して撹拌を１時間続けた。その後、デカンテーッションと遠心分離を５回繰り返した後、１００℃で乾燥し粉体を得た。この粉体は（Ｃａ・Ｆｅ）１０（ＰＯ４）６ＯＨ２であった。この粉体の形状は板状で粒径は０．１ミクロンであった。
３）例３（参考例）
擬似体液（組成、Ｎａ＋  １４５ｍＭ、Ｋ＋  ４．２ｍＭ、Ｃａ２＋  ２．８ｍＭ、Ｃｌ−  １４１ｍＭ、ＨＰＯ４２−  ９．５ｍＭを含む水溶液）を２リットル、３７℃に保持して撹拌を１時間続けた。その後、デカンテーッションと遠心分離を５回繰り返した後、３５℃で乾燥し粉体を得た。この粉体はＣａ９（ＰＯ４）６であった。この粉体の形状は板状で粒径は０．１ミクロンであった。
【００２６】
（２）光活性（光酸化機能）試験
１）脱色・光酸化テスト
上記（１）で得た粉体を１０ＰＰｍのメチレンブルー水溶液１０ｃｃに０．０１ｇ入れ、撹拌しながらブラックライト（３５０−３００ｎｍ中心波長、２０ｍＷ／ｃｍ２）を照射したところ、メチレンブルー水溶液は上記例１の化合物では２０分で、上記例２の化合物では１８分で完全に脱色された。粉体を入れない場合は全く変化しなかった。
同様に０．１ｇの粉体を入れて１０ＰＰｍの酢酸水溶液を処理したところ、それぞれ６０分、６５分で液体クロマトグラフィー（日本ウオーターズ製）により分析しても酢酸が検出されなくなった。粉体を入れない場合は全く変化しなかった。
次に、上記例３で得た粉体を１０ＰＰｍのメチレンブルー水溶液１０ｃｃに０．０１入れ、撹拌しながらブラックライト（３５０−３００ｎｍ中心波長、２０ｍＷ／ｃｍ２）を照射したところ、メチレンブルー水溶液は上記例３の化合物では１０分で完全に脱色された。
同様に０．１ｇの粉体を入れて１０ＰＰｍの酢酸水溶液を処理したところ、上記例３の化合物では４０分で液体クロマトグラフィー（日本ウオーターズ製）により分析しても酢酸が検出されなくなった。粉体を入れない場合は全く変化しなかった。
２）光の吸収率
上記（１）で得た粉末を分光光度計により（日本分光社製）１８０から７００ｎｍの波長の光の吸収率を測定した。いずれも３５０ｎｍ付近以下から２５０ｎｍにかけて大きな吸収が見られこの光波長域での光活性があることが示唆された（市販のリン酸３カルシウム（Ｃａ３（ＰＯ４））粉末（粒子形状粒状）では、同じ領域でわずかに吸収が見られた程度であった）。
また、上記例３で得た粉末を分光光度計により（日本分光社製）１８０から７００ｎｍの波長の光の吸収率を測定した。３４０ｎｍ付近以下から２５０ｎｍにかけて大きな吸収が見られ、この光波長域での光活性があることが示唆された。
【００２７】
実施例２
（１）Ａｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物で一部被覆された光触媒の調製
アナターゼ型酸化チタン（昭和電工（株）製、スーパーチタニア：平均粒径３０ｎｍ）１０ｇを、前記段落００１２に記載の擬似体液の調製、組成、濃度に従って、作製した疑似体液１リットル中に懸濁させ、２時間、３７℃で静置し、その後１００℃で乾燥した。上記疑似体液として、水１リットル中に、塩化ナトリウム８０００ｍｇ、塩化カリウム２００ｍｇ、リン酸一水素ナトリウム１１５０ｍｇ、リン酸二水素カリウム２００ｍｇ、塩化カルシウム２００ｍｇを含むものを用いた。このようにして、酸化チタン粒子表面の一部（約２％：電子顕微鏡観察による）がＡｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物で被覆された光触媒を得た。
【００２８】
（２）光活性度の測定
光活性度は、以下のように色素の脱色実験を行って測定した。すなわち、ヘマトポルフェリンで染色した光沢紙にアパタイトを塗布して、これに光を照射して、色の変化を測定した。
１）測定方法
染色する紙として、インクジェットプリンター用光沢フィルムの裏面（ＥＰＳＯＮスーパーファイン専用光沢フィルム）、ヘマトポルフェリンとして、Ｈ−５５１８（ＳＩＧＭＡ）、エタノールとして、特級試薬を使用し、０．１％ヘマトポルフェリンのエタノール溶液（０．１ｇ／１００ｍｌ）に上記フィルムを浸漬した後、９×５０ｍｍに裁断し、サンプルを得た。光照射にはハロゲンランプ光源装置（ウシオ電機（株）製、光源装置：型式ＪＣＲ１２Ｖ−１００ＷＣ、波長；３８０〜４６０ｎｍ、電力；１００Ｗ、照射エネルギー；上記波長にて２０４ｍＷ／ｃｍ２）を使用した。色差計はＯＦＣ−３００Ａ（日本電色工業（株）製）を使用した。アパタイト０．０６％の水溶液４０ｍｇを紙にたらして塗布し、これを照射装置の光ケーブルの先３ｍｍにおいて、１分間光を照射し、サンプル片を蒸留水で洗浄した後、水分を良く拭き取り、色差計で測定した。これを５回繰り返した。色差計で測定した実験前のＬ＊値は６１であった。
２）評価
以下により、光活性度を求めた。
（実験後のＬ＊値−実験前のＬ＊値）／実験前のＬ＊値
この光活性度が０．００５以上であれば、空気中や水中の細菌やウイルス、アルデヒド類や窒素酸化物、色素などの１ｐｐｍ以下の低濃度の有機化学物質を吸着・分解することができ、環境浄化材料として利用することができる。更に好ましくは、光活性度が０．０２以上であれば、２ｐｐｍ以下の濃度の有機化学物質を吸着・分解することができ、更に好ましくは、光活性度が０．２以上であれば、ほとんどの有機化学物質を吸着・分解することができる。
上記方法により測定した結果、実施例２の光触媒は光活性度が０．０１であり、環境浄化材料として利用できることがわかった。
【００２９】
実施例３
（１）塗料の調製
合成樹脂エマルション１００部、水７．８部、及び光触媒を、常法により塗料化した。すなわち、光触媒として、上記実施例２で得られたＡｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物で一部被覆した二酸化チタンを３１部を用いて、当該光触媒を含む塗料を作製した。
【００３０】
また、比較のために、光触媒として、アナターゼ型二酸化チタン  ＳＴ４１（石原産業製：平均粒径０．１μｍ）を３１部用いた以外は、上記実施例３と同様にして塗料を作製した（比較例１）。
【００３１】
（２）耐候性及び耐汚染性の測定
これらの各塗料について、次のようにして塗料性能の評価を行った。試料として、各塗料をバーコーター＃２０でアルミ板に塗布し、１２０℃で３０分間焼付け、各テストピースを作製した。
１）耐候性
各テストピースをＱＵＶ促進耐候性試験機にかけ、３０００時間促進テストを行い、グロスメーターにより、光沢保持率（％）を定量した。その結果、比較例１では５０％、本実施例では９０％であった。
２）耐汚染性
各テストピースの塗料膜上に、黒色水性インキで２ｍｍ幅の線を引いた。ＱＵＶ３０００時間、６０℃、湿度２０％の条件で促進テストを行い、マクベス濃度計を用いて、以下により、黒色インキの分解率（％）を求めた。すなわち、黒色インキ分解率（％）が高いほど、耐汚染性に優れている。
黒色インキ分解率（％）＝１００×［（促進テスト前の黒色濃度）−（促進テスト後の黒色濃度）］／（促進テスト前の黒色濃度）
黒色インキ分解率は、比較例１では３５％、本実施例では６０％であった。
【００３２】
本実施例では、二酸化チタンはＡｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物で一部被覆されているので、塗膜中の塗料成分が、直接、二酸化チタンに接触していないために、通常のアナターゼ型二酸化チタンを用いた比較例１に比べ、塗膜が安定であり、耐候性に優れていた。更に、本実施例では、黒色水性インキをＡｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物が吸着し、黒色インキの分解がより促進されるので、耐汚染性にも優れていた。
【００３３】
実施例４
メチルトリメトキシシラン１００部、テトラエトキシシラン１０部、オルガノシリカゲル９０部、ジメチルジメトキシシラン３０部及びイソプロピルアルコール１００部を混合した後に、水９０部と、実施例２のＡｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物で一部被覆した二酸化チタン４０部とを添加し、撹拌した。その後、６０℃の恒温水槽中で重量平均分子量１５００に調製し、光触媒含有無機塗料を得た。この塗料をバーコーター＃２０でアルミナ基板に塗布し、得られた塗膜を、更に、１重量％の水酸化ナトリウム水溶液に２４時間浸漬して、無機塗料塗膜を作製した。
【００３４】
また、比較のために、光触媒として、Ａｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物で一部被覆した二酸化チタンに代えて、二酸化チタン（日本エアロジル社：Ｐ−２５）を用いた以外は上記実施例３と同様にして無機塗料塗膜を作製した（比較例２）。
これらの各無機塗料塗膜について、光触媒作用を評価するために、アルデヒド除去率（％）、黒色水性インキ分解率（％）及び光沢保持率（％）を測定した。
アルデヒド除去率は、以下により求めた。すなわち、無機塗料塗膜が形成されたアルミナ基板をプラスチック製容器中に入れ、この容器内に５０ｐｐｍのアセトアルデヒドを注入し、１０Ｗのブラックライトを３０分間照射し、ガスクロマトグラフィーを用いて、アセトアルデヒドの除去率を求めた。また、黒色水性インキ分解率（％）及び光沢保持率（％）の測定は、上記実施例３と同様にして行った。
本実施例では、アルデヒド除去率が８０％、黒色水性インク分解率が７０％、光沢保持率が１００％であった。
比較例２では、同様に各々６７％、３０％、９０％であった。
本実施例では、比較例２に比べ、アルデヒド除去率、黒色水性インキ分解率に優れていた。
【００３５】
実施例５
溶剤型２液架橋アクリルシリコン樹脂として、アレスシリコン（関西ペイント（株）製）を用いた。前記アレスシリコンのクリアーベースに、実施例２で得られたＡｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物で一部被覆した二酸化チタンを全樹脂中含有量１０重量％となるように分散した。これにアレスシリコン硬化剤を、前記クリアーベース１４部に対して、前記硬化剤１部の割合で加え、これをアルミ板に２０μｍの厚みで塗布し、常温で１週間で硬化させ、テストピースを作製した。
【００３６】
また、比較のために、光触媒として、上記Ａｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物で一部被覆した二酸化チタンに代えて、アナターゼ型二酸化チタンＳＴ４１（石原産業製：平均粒径０．１μｍ）を用いた以外は本実施例と同様にして、テストピースを作製した（比較例３）。
本実施例及び比較例３の各テストピースについて、上記実施例２と同様にして、耐候性の指標としての光沢保持率（％）及び耐汚染性の指標としての黒色水性インキ分解率（％）を測定した。
本実施例では、黒色水性インク分解率が１００％、光沢保持率が１００％であった。
比較例３では、同様に各々５０％、５０％であった。
本実施例では、光触媒としてＡｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物で一部被覆した二酸化チタンを用いているので、通常のアナターゼ型二酸化チタンを用いた比較例３に比べ、塗膜が安定であり耐候性に優れていた。更に、本実施例では、黒色水性インキの分解も促進され、耐汚染性にも優れていた。
【００３７】
実施例６
上記実施例３で作製した塗料をビルの外壁及び自家用車のボディに塗布した。
また、比較として、上記比較例１の塗料をビルの外壁及び自家用車のボディに塗布した（比較例４）。半年後に調査した結果、実施例３の塗料では、塗布面の汚れがほとんどなかったが、比較例１の塗料では、排気ガスや雨の跡による汚れが付着していた。
【００３８】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明は、光活性（光酸化機能）を有する、Ａｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物が部分的に付着した二酸化チタンに代表される光触媒活性を有する酸化物半導体、上記化合物等を含有する塗料、及び環境浄化・汚れ防止剤に係わるものであり、本発明により、１）光活性（光酸化機能）を有する、化合物を部分的に付着した二酸化チタンに代表される光触媒活性を有する酸化物半導体を提供することができる、２）本発明の化合物を用いることにより、光の当たらない場所においても光活性を発揮する新しい物質吸着・分解剤、塗料、及び環境浄化・汚れ防止材料を提供することができる、３）各種物質を吸着して分解する機能を有する新しい材料を提供することができる、４）抗菌、抗カビ性に優れた新しい材料を提供することができる、５）リン酸カルシウムの含有量を１００％近くまで多くすることができるので、従来の二酸化チタン材料に比べて、物質の吸着量を大幅に増大化させ、高効率で光活性による物質の分解機能を発揮させることが可能となる、という格別の効果が奏される。