(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水硬性無機化合物１００重量部と光触媒材料１２〜１４３重量部と水６０〜２８５重量部と炭酸カルシウム５〜４３重量部を混練してなることを特徴とする高流動性の光触媒担持組成物。
【請求項２】
混練直後のモルタルフロー値が１５０以上である請求項１に記載の光触媒担持組成物。
【請求項３】
水硬性無機化合物１００重量部と光触媒材料１２〜１４３重量部と水６０〜２８５重量部と炭酸カルシウム５〜４３重量部を混練してなり、混練直後のモルタルフロー値が１５０以上であって、１５０以上のモルタルフロー値を混練後２５〜５０分維持する請求項１または２に記載の光触媒担持組成物。
【請求項４】
光触媒材料がアナターゼ型酸化チタンである請求項１〜３の何れかに記載の光触媒担持組成物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は光触媒担持組成物およびその製造方法に関する。より詳しくは、光触媒材料の含有量が多く、しかも流動性に優れ、この流動性を長時間維持できる光触媒担持組成物およびそのの製造方法を提供するものである。
【０００２】
【従来技術とその問題点】
二酸化チタンなどの光触媒は、太陽光や蛍光灯などの光の照射により強い酸化力を生じ、その酸化力は有機物分解、大気または水中での汚染物質浄化、抗菌・殺菌の各作用を有する。通常、このような光触媒は、構築物等の基体に固定または固着して用いられる。光触媒を、対象基体表面に固定または固着する方法としては、以下のような方法が知られている。
(１)基体上に光触媒粒子を置き、これを高温で焼結させて基体と反応させて固着させる。(２)加熱分解して光触媒粒子となる物質を４００℃程度の温度に加熱した基体上に吹き付ける。(３)高分子ポリマーなどの有機系結合剤により光触媒を固着する。(４)セメント等の水硬性無機化合物を用いて光触媒を固定する。
【０００３】
ところが上記各固定方法には次のような問題がある。即ち、(１)の方法では光触媒と共に対象基体をも高温とする必要があるため適用範囲が極めて限られる。また(２)の方法でも光触媒源を４００℃に加熱しなければならない。このように(１)および(２)の方法は高温処理設備等が必要となる。また、(３)の方法では長期的な耐久性の劣化や変質が生じ易く、中長期的な担持安定性に欠く。(４)の方法は水硬性無機化合物の持つ長期的な耐久性、安定性の点で有利であり、経済性の点でも優れている。しかし、水硬性無機化合物を利用する(４)の方法は、光触媒の混合量が少ない場合には実施し易いが、光触媒の混合量を増やすと担持組成物の流動性が低下して施工性を損なう問題があり、このため従来は光触媒量の希薄な担持基体しか得られていない。
【０００４】
このような問題点解決の為、特に水硬性無機化合物を用いた担持組成物に関する手法として、本発明者等は先に、混練工程を改良し、１次混練物を練り返して２次混練を行う２段階の混練りを行い、好ましくは２次混練時に少量の水を再添加することにより光触媒含有量を増しても流動性の低下を防止できることを見出した。
しかし、該光触媒と水硬性無機化合物と水は、混練時に水和反応および若干の酸化反応が発生し、発熱する為に大量の混練物を製造する場合には混練容器の温度が著しく上昇することがある。
さらに、この水硬性無機化合物を用いた担持組成物は、施工に適する流動性を有するものでも比較的短時間で流動性が喪失する場合があり、長時間安定した流動性を維持できる担持組成物およびその製造方法が求められる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、水硬性無機化合物を主体とした光触媒担持組成物について、上記問題を解決したものであって、光触媒含有比率を高めても高い流動性を有し、しかもこの流動性が長時間維持される光触媒担持組成物とその製造方法を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、水硬性無機化合物を主体とした光触媒担持組成物において、光触媒、水硬性無機化合物、水の３成分に、炭酸カルシウムを加えて混練したものが優れた流動特性を有し、例えば従来以上の光触媒量を含有しても高い流動性を有し、混練後も比較的長時間に渡ってこの高い流動性を維持できることを見い出した。本発明はかかる知見に基づくものである。
【０００７】
すなわち本発明は、水硬性無機化合物１００重量部と光触媒材料１２〜１４３重量部と水６０〜２８５重量部と炭酸カルシウム５〜４３重量部を混練してなることを特徴とする高流動性の光触媒担持組成物に関する。好ましくは、本発明の上記光触媒担持組成物は、混練直後のモルタルフロー値が１５０以上であるものを含む。
【０００８】
また、本発明の上記光触媒担持組成物は、水硬性無機化合物１００重量部と光触媒材料１２〜１４３重量部と水６０〜２８５重量部と炭酸カルシウム５〜４３重量部を混練してなり、混練直後のモルタルフロー値が１５０以上であって、１５０以上のモルタルフロー値を混練後２５〜５０分維持するものを含む。さらに、本発明の光触媒担持組成物は、光触媒がアナターゼ型酸化チタンであるものを含む。
【０００９】
【発明の実施の形態】
(Ｉ)光触媒担持組成物
本発明の光触媒担持組成物とは、光触媒と該光触媒の担持媒体である水硬性無機化合物と水、およびこの含水混練物に流動性を付与させるための炭酸カルシウムを加えて混練したものである。
本発明の光触媒組成物は、好ましくはモルタルフロー値が１５０以上の流動特性を有するものである。なお、本発明においてモルタルフロー値とは日本工業規格(JIS R-5201)に定める測定方法に従った値を云う。一般的には、モルタルフロー値が１５０未満のものは、吹き付けや塗布作業を行うには流動性が低く、このような作業に適さない。
【００１０】
本発明に用いる水硬性無機化合物とは、水和反応により硬化する無機物質であって、単一成分系のものでは、例えば硫酸カルシウム、アルカリまたはアルカリ土類珪酸塩、アルミン酸塩、鉄アルミン酸塩、などがあり、多成分系のものでは各種セメント、焼石膏を挙げることができる。望ましくは、比較的安価で強固な硬化体を容易に形成することができるセメントが好ましい。
【００１１】
光触媒材料は紫外線の照射を受けて光酸化還元反応を促進する物質で、例えば二酸化チタン、二酸化錫、酸化亜鉛、三酸化タングステン、酸化セリウム、チタン酸バリウム、酸化第二鉄等の金属酸化物半導体を挙げることができる。このうち、二酸化チタンが好ましく、特に光触媒としての活性が高いアナターゼ型二酸化チタンを用いるのが好ましい。
【００１２】
炭酸カルシウムは混合物中に均一に分散されるように顆粒または粉末状のものを用いるのが好ましい。
【００１３】
本発明の光触媒担持組成物は、所定量の上記各成分と水とを混練し、混練物中に光触媒材料が概ね均一に分散したものである。即ち、水硬性無機化合物１００重量部に対し、光触媒材料１２〜１４３重量部、望ましくは３３〜５４重量部と水６０〜２８５重量部および炭酸カルシウム５〜４３重量部とを混練したものである。
【００１４】
ここで、光触媒材料が１２重量部未満では光触媒としての効果が小さいので好ましくない。また、この量が１４３重量部を上回ると水硬性無機化合物の量が相対的に少なくなるので担持組成物の強度低下を招き、しかも増加量に比例した光触媒の効果が得られない。
また、炭酸カルシウムの添加量が５重量部未満では混練物に対する流動特性が殆ど向上せず、一方、この添加量が４３重量部を超えてもこれに比例した高い流動性が得られない。
【００１５】
添加水量が６０重量部未満では水和反応に供さない水硬性無機化合物が残存し易く、混練物の流動性も低下する。一方、水量が２８５重量部を超えると硬化後の組成物の強度が著しく低下するので好ましくない。
なお、この添加水量は二段混練を行う場合は、一次混練時の水量と二次混練時に追添加する水量の合計量であり、この二次添加水量は水硬性無機化合物１００重量部に対して５０重量部以下である。
【００１６】
(II)製造方法
本発明に係る光触媒担持組成物の製造方法は、水硬性無機化合物１００重量部と光触媒材料１２〜１４３重量部および炭酸カルシウム５〜４３重量部に水６０〜２８５重量部を加えて混練することにより光触媒担持組成物を製造する方法である。
この場合、１次混練物のモルタルフロー値が１５０以上のものは、これを光触媒担持組成物として用いることができる。一方、１次混練物のモルタルフロー値が１５０未満のものは、混練物中の水硬性無機化合物１００重量部に対して５０重量部以下の水を１次混練物に再添加して２次混練を行い、この二段混練によりモルタルフロー値１５０以上の混練組成物を得る。ここで、２次混練水が５０重量部より多いと、組成物の耐久性を低下させ強度不足を招くので好ましくない。また、この再混練は、１次混練物に直ちに水を再添加して混練するよりも、１次混練物を練り返した後に水を再添加して混練するのが良い。
【００１７】
混練方法ないし手段は限定されず、一般的な混練装置を用いて行うことができる。好ましくは、例えば、コンクリートミキサー、モルタルミキサー、ハンドミキサー、スターラー等の攪拌子を有する強制混練機を使用することができる。
【００１８】
以上の製造方法によって得られた光触媒担持組成物は、例えば、セメントスレート板、野地板、コンクリートなどの任意の角度の基体に吹き付け工法や塗布工法などの公知の工法によって固定する。
【００１９】
【作用】
本発明の光触媒担持組成物を構成する炭酸カルシウムは、例えば水硬性無機化合物としてセメントを用いた場合、セメント中のアルミネート相に水と共に取り込まれる。そのため使用水の全量が直ちに水和反応に費やされるという状況を回避することができ、アルミネート相の急速な水和が抑制され、徐々に反応に供される未反応水の存在により流動性が比較的長時間維持される。従って、組成物中の光触媒材料の含有割合を高めても、水分量を増大させることなく、流動性を長時間高く維持することができる。更に、二段混練操作と併用することにより、より一層流動性を高めることができる。
【００２０】
【実施例および比較例】
本発明の実施例を比較例と共に以下に示す。なお、これらは例示であり、本発明の範囲を限定するものではない。
【００２１】
実施例１
表１に示した配合量の白色セメント(秩父小野田社製)とアナターゼ型二酸化チタン(石原産業株式会社製 ST-01)と炭酸カルシウム(ブレーン比表面積3000g/cm2)をステンレス製の容器中に入れて混合し、これに表示する量の水を徐々に添加し、ハンドミキサーを用いて２分間混練し、光触媒担持組成物を得た（No.1,2,3）。
混練直後の各混練物について、日本工業規格(JIS R-5201)に準拠した方法でモルタルフロー値を測定した。また、１５０以上のモルタルフロー値を維持できる時間を測定した。この値をおのおの表１に示した。また、基体として地表面に垂直に設置したセメントスレート板を用い、該混練物を塗料用高粘性吹付けガンを用いて上記基体に吹き付け、光触媒の担持状態を調べた。
【００２２】
実施例２
表１に示した配合量の白色セメント(秩父小野田社製)とアナターゼ型二酸化チタン(石原産業株式会社製 ST-01)と炭酸カルシウム(ブレーン比表面積3000g/cm2)をステンレス製の容器中に入れて混合し、これに表示する量の一次水を徐々に添加し、ハンドミキサーを用いて２分間混練し、次いで約２分間放置した後練り返した。これに表示する量の二次水を加えてハンドミキサーで２分間再混練し、光触媒担持組成物を得た（No.4,5）。
混練直後の各混練物について、日本工業規格(JIS R-5201)に準拠した方法でモルタルフロー値を測定した。また、１５０以上のモルタルフロー値を維持できる時間を測定した。この値をおのおの表１に示した。また、基体として地表面に垂直に設置したセメントスレート板を用い、該混練物を塗料用高粘性吹付けガンを用いて上記基体に吹き付け、光触媒の担持状態を調べた。
【００２３】
比較例
表１に示した配合量の白色セメント(秩父小野田社製)とアナターゼ型二酸化チタン(石原産業株式会社製 ST-01)と炭酸カルシウム(ブレーン比表面積3000g/cm2)を用い、これらの一部あるいは全てをステンレス製の容器中に入れて混合し、それぞれ表示する量の一次水を徐々に添加し、ハンドミキサーを用いて２分間混練した。次いで約２分間放置した後練り返した。これに表示する量の二次水を加えてハンドミキサーで２分間再混練し、混練物を得た（比較例No.1〜3）。
混練直後の各混練物について、日本工業規格(JIS R-5201)に準拠した方法でモルタルフロー値を測定した。また、１５０以上のモルタルフロー値を維持できる時間を測定した。この値をおのおの表１に示した。また、基体として地表面に垂直に設置したセメントスレート板を用い、該混練物を塗料用高粘性吹付けガンを用いて上記基体に吹き付け、光触媒の担持状態を調べた。
【００２４】
表１に示すように、本実施例に係る試料(No.1〜3)は、いずれも混練物による吹き付けガンの閉塞は起こらず、基体に斑無く吹き付けることができ、十分安定に光触媒を担持することができた。また、１５０以上のモルタルフロー値を混練後２５〜５０分維持することができた。
一方、比較例No.1の試料は流動性が乏しく吹き付けガンの閉塞を生じ、吹き付け不能であった。また、比較例No.2の試料は塗布物の液垂れが顕著に見られ、光触媒を基体表面に均一に担持させることはできず、基体表面に付着した光触媒もかなり稀薄な存在状態であった。比較例No.3の試料は１５０以上のモルタルフロー値を維持できる時間が混練後約１０分であり、本発明例の約半分以下と短かった。
【００２５】
【表１】
0003831803.tif 000002
【００２６】
【発明の効果】
本発明による光触媒担持組成物は、光触媒含有割合を高めたものであっても十分な流動性を確保することが出来、しかも混練後比較的長時間流動性を確保できるため、対象とする基体に担持させる作業上の制約が大幅に緩和される。また対象基体上へも安定かつ斑無く光触媒を担持させることができ、担持方法も特に限定されることはなく、何れの方法でも容易に行うことができる。