JP2002105357A - 光触媒塗料組成物 - Google Patents
光触媒塗料組成物Info
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- JP2002105357A JP2002105357A JP2000301834A JP2000301834A JP2002105357A JP 2002105357 A JP2002105357 A JP 2002105357A JP 2000301834 A JP2000301834 A JP 2000301834A JP 2000301834 A JP2000301834 A JP 2000301834A JP 2002105357 A JP2002105357 A JP 2002105357A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 ＴｉＯ2粉末の分散性を良好とし、光触媒活
性に優れた厚膜塗装可能な光触媒塗料組成物を提供す
る。 【解決手段】 （Ａ）ＴｉＯ2粒子、アルコール／セロ
ソルブ混合溶液、および分散剤とからなる光触媒分散ト
ナーと、（Ｂ）シリカ４０〜７０重量％、オルガノヒド
ロヒシシランおよびオルガノヒドロヒシシランの部分縮
合物３０〜６０質量％で構成される固形分と、水／アル
コール／セロソルブ混合溶媒とからなる無機系バインダ
ーを混合して塗料とする。
性に優れた厚膜塗装可能な光触媒塗料組成物を提供す
る。 【解決手段】 （Ａ）ＴｉＯ2粒子、アルコール／セロ
ソルブ混合溶液、および分散剤とからなる光触媒分散ト
ナーと、（Ｂ）シリカ４０〜７０重量％、オルガノヒド
ロヒシシランおよびオルガノヒドロヒシシランの部分縮
合物３０〜６０質量％で構成される固形分と、水／アル
コール／セロソルブ混合溶媒とからなる無機系バインダ
ーを混合して塗料とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、内外壁材、トンネル内
挿板や防音壁等の道路資材、レンジフードやオーブン等
の家電製品、キャビネット等の事務機器用外板の塗装に
適用し得る光触媒塗料組成物に関する。
挿板や防音壁等の道路資材、レンジフードやオーブン等
の家電製品、キャビネット等の事務機器用外板の塗装に
適用し得る光触媒塗料組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】光触媒活性を有する塗膜を形成するため
のコーティング組成物または塗料の検討がなされ、いく
つかの組成物が提案されている。ベースとなる塗膜とし
ては、光照射で生成した活性酸素による分解に起因する
チョーキングによる塗膜剥離がない無機系材料が一般的
に使用されている。例えばＷＯ９６／２９３７５では、
ＴｉＯ2の水分散ゾルとテトラエトキシシラン等のアル
コキシドを水／エタノール混合溶媒に溶解したものとを
混合した組成物が示されており、特開平８−６７８３５
では、オルガノシリカゾルを有機溶媒に溶解させた溶液
にＴｉＯ2粉末を分散させた組成物が示されている。
のコーティング組成物または塗料の検討がなされ、いく
つかの組成物が提案されている。ベースとなる塗膜とし
ては、光照射で生成した活性酸素による分解に起因する
チョーキングによる塗膜剥離がない無機系材料が一般的
に使用されている。例えばＷＯ９６／２９３７５では、
ＴｉＯ2の水分散ゾルとテトラエトキシシラン等のアル
コキシドを水／エタノール混合溶媒に溶解したものとを
混合した組成物が示されており、特開平８−６７８３５
では、オルガノシリカゾルを有機溶媒に溶解させた溶液
にＴｉＯ2粉末を分散させた組成物が示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】酸化チタン等の光触媒
の結合剤として使用されているシリコンテトラエトキシ
ドは、加水分解および縮合反応により架橋硬化するので
硬化時の体積収縮が大きく、非常に大きな収縮応力が発
生し、それが緩和されないため、乾燥膜厚5μｍ以上の
厚塗り塗装すると、自身の応力により塗膜に割れが生じ
る。上記の応力割れを避けるために薄膜塗装が必要とさ
れる。しかしながら大面積の被塗装物に塗膜を均一に塗
装することは非常に困難であり、表面のわずかな凹凸や
歪みにより部分的に厚膜部が生じて割れを発生すること
がある。さらに複雑な形状をした表面に塗装する際にも
凹凸部に応じて厚膜部が生じ割れが発生する。また、薄
膜ではＮＯX，ＳＯX等の大気浄化効率が低く、光触媒活
性が不充分となる。
の結合剤として使用されているシリコンテトラエトキシ
ドは、加水分解および縮合反応により架橋硬化するので
硬化時の体積収縮が大きく、非常に大きな収縮応力が発
生し、それが緩和されないため、乾燥膜厚5μｍ以上の
厚塗り塗装すると、自身の応力により塗膜に割れが生じ
る。上記の応力割れを避けるために薄膜塗装が必要とさ
れる。しかしながら大面積の被塗装物に塗膜を均一に塗
装することは非常に困難であり、表面のわずかな凹凸や
歪みにより部分的に厚膜部が生じて割れを発生すること
がある。さらに複雑な形状をした表面に塗装する際にも
凹凸部に応じて厚膜部が生じ割れが発生する。また、薄
膜ではＮＯX，ＳＯX等の大気浄化効率が低く、光触媒活
性が不充分となる。
【０００４】また、オルガノシリカゾルを有機溶媒に溶
解させた溶液にＴｉＯ2粉末を分散させた組成物を用い
て塗膜を作製すると、ＴｉＯ2の分散が不十分で粉末の
凝集が起こりやすいため、得られた塗膜は、均一性が劣
り、厚膜形成も難しい。本発明は、このような問題を解
消すべく案出されたものであり、ＴｉＯ2の分散性を良
好とし、光触媒活性に優れた厚膜塗装可能な光触媒塗料
組成物を提供することを目的とする。
解させた溶液にＴｉＯ2粉末を分散させた組成物を用い
て塗膜を作製すると、ＴｉＯ2の分散が不十分で粉末の
凝集が起こりやすいため、得られた塗膜は、均一性が劣
り、厚膜形成も難しい。本発明は、このような問題を解
消すべく案出されたものであり、ＴｉＯ2の分散性を良
好とし、光触媒活性に優れた厚膜塗装可能な光触媒塗料
組成物を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の光触媒塗料組成
物は、その目的を達成するため、（Ａ）ＴｉＯ2粒子、
アルコール／セロソルブ混合溶液、および分散剤とから
なる光触媒分散トナーと、（Ｂ）シリカ４０〜７０質量
％、オルガノヒドロキシシランおよびオルガノヒドロキ
シシランの部分縮合物３０〜６０質量％で構成される固
形分と、水／アルコール／セロソルブ混合溶媒とからな
る無機系バインダーを混合したものとしている。光触媒
分散トナーの成分であるＴｉＯ2粒子は、アナターゼ型
で５〜２００nｍの粒径のものを使用し、分散剤として
は、ゼータ電位の等電点としてｐH１〜３またはｐH６．
５〜１２を有する酸化物の前躯体であるものを用いる。
そのような前駆体は、例えば、アルコキシシラン、アル
ミニウムアルコキシド等が挙げられる。それらのアルコ
キシドの一部が有機基に置換されたオルガノ金属アルコ
キシドでも構わない。
物は、その目的を達成するため、（Ａ）ＴｉＯ2粒子、
アルコール／セロソルブ混合溶液、および分散剤とから
なる光触媒分散トナーと、（Ｂ）シリカ４０〜７０質量
％、オルガノヒドロキシシランおよびオルガノヒドロキ
シシランの部分縮合物３０〜６０質量％で構成される固
形分と、水／アルコール／セロソルブ混合溶媒とからな
る無機系バインダーを混合したものとしている。光触媒
分散トナーの成分であるＴｉＯ2粒子は、アナターゼ型
で５〜２００nｍの粒径のものを使用し、分散剤として
は、ゼータ電位の等電点としてｐH１〜３またはｐH６．
５〜１２を有する酸化物の前躯体であるものを用いる。
そのような前駆体は、例えば、アルコキシシラン、アル
ミニウムアルコキシド等が挙げられる。それらのアルコ
キシドの一部が有機基に置換されたオルガノ金属アルコ
キシドでも構わない。
【０００６】無機系バインダーを構成するシリカは、コ
ロイド状シリカであり,主として水系コロイド状シリカ
分散液を用いる。また、オルガノヒドロキシシランは、
一般式（Ｉ）：Ｒ1Ｓｉ（ＯＨ）3（式中Ｒ1は炭素数１
〜３のアルキル基、ビニル基、３，４−エポキシシクロ
ヘキシルエチル基、γ-グリシドキシプロピル基、γ-メ
ルカプトプロピル基およびγ-クロロプロピル基からな
る群より選ばれた基を示す）で表されるものを用い、無
機系バインダーのｐHを３〜６．５に調整している。
ロイド状シリカであり,主として水系コロイド状シリカ
分散液を用いる。また、オルガノヒドロキシシランは、
一般式（Ｉ）：Ｒ1Ｓｉ（ＯＨ）3（式中Ｒ1は炭素数１
〜３のアルキル基、ビニル基、３，４−エポキシシクロ
ヘキシルエチル基、γ-グリシドキシプロピル基、γ-メ
ルカプトプロピル基およびγ-クロロプロピル基からな
る群より選ばれた基を示す）で表されるものを用い、無
機系バインダーのｐHを３〜６．５に調整している。
【０００７】
【作用】シリカ膜の厚膜化を可能とする無機系バインダ
ーは、ｐH３〜６．５に調整することによって貯蔵安定
化が保たれる。そのバインダーにアナターゼ型酸化チタ
ンを有機溶剤に分散したトナーを混合して、塗料化しよ
うとすると、混合すると同時に酸化チタン粒子が凝集し
て沈殿する。これは、酸化チタンのゼータ電位の等電点
が４．５〜６．０であるため、バインダーと混合すると
凝集が起こってしまったものと考えられる。そこで、酸
化チタンを溶剤に分散させたトナーの中に、予め分散剤
としてバインダー成分であるオルガノアルコキシシラン
を添加すると、バインダーと混合させても酸化チタンの
凝集物のない塗料が得られることがわかった。これは、
オルガノアルコキシシランに覆われた酸化チタンがバイ
ンダー組成と接触すると、オルガノアルコキシシランが
加水分解し、シリカとなって酸化チタンの表面を覆うこ
とによって、粉末表面の等電点がバインダーのｐH範囲
からはずれたｐHに変化したためと考えられた。すなわ
ち、シリカの等電点がｐH１〜２であり、酸化チタンの
表面をある程度覆うことによって、酸化チタンの等電点
が低いｐHの低い側に移行したものと思われる。
ーは、ｐH３〜６．５に調整することによって貯蔵安定
化が保たれる。そのバインダーにアナターゼ型酸化チタ
ンを有機溶剤に分散したトナーを混合して、塗料化しよ
うとすると、混合すると同時に酸化チタン粒子が凝集し
て沈殿する。これは、酸化チタンのゼータ電位の等電点
が４．５〜６．０であるため、バインダーと混合すると
凝集が起こってしまったものと考えられる。そこで、酸
化チタンを溶剤に分散させたトナーの中に、予め分散剤
としてバインダー成分であるオルガノアルコキシシラン
を添加すると、バインダーと混合させても酸化チタンの
凝集物のない塗料が得られることがわかった。これは、
オルガノアルコキシシランに覆われた酸化チタンがバイ
ンダー組成と接触すると、オルガノアルコキシシランが
加水分解し、シリカとなって酸化チタンの表面を覆うこ
とによって、粉末表面の等電点がバインダーのｐH範囲
からはずれたｐHに変化したためと考えられた。すなわ
ち、シリカの等電点がｐH１〜２であり、酸化チタンの
表面をある程度覆うことによって、酸化チタンの等電点
が低いｐHの低い側に移行したものと思われる。
【０００８】また、分散剤としてアルミニウムアルコキ
シドを添加しておくと、同様にバインダーと混合させて
も酸化チタンの凝集物のない塗料が得られた。これは、
アルミニウムアルコキシドが加水分解し、等電点がｐH
８．５〜９．５であるアルミナとなって、酸化チタンの
表面をある程度覆うことによって、酸化チタン表面の等
電点がｐHの高い側に移行したものとと思われる。この
ように、酸化チタンの等電点をバインダーのｐHからは
ずれるようにすることによって、塗料中の酸化チタンの
分散性を向上できることが明らかとなった。
シドを添加しておくと、同様にバインダーと混合させて
も酸化チタンの凝集物のない塗料が得られた。これは、
アルミニウムアルコキシドが加水分解し、等電点がｐH
８．５〜９．５であるアルミナとなって、酸化チタンの
表面をある程度覆うことによって、酸化チタン表面の等
電点がｐHの高い側に移行したものとと思われる。この
ように、酸化チタンの等電点をバインダーのｐHからは
ずれるようにすることによって、塗料中の酸化チタンの
分散性を向上できることが明らかとなった。
【０００９】
【実施の形態】本発明の光触媒塗料組成物は、（Ａ）Ｔ
ｉＯ2粒子、アルコール／セロソルブ混合溶液、および
分散剤とからなる光触媒分散トナーと、（Ｂ）シリカ４
０〜７０質量％、オルガノヒドロヒシシランおよびオル
ガノヒドロヒシシランの部分縮合物３０〜６０質量％で
構成される固形分と、水／アルコール／セロソルブ混合
溶液とからなる無機系バインダーを混合した構成となっ
ている。光触媒分散トナーは、粒径５〜２００ｎmのＴ
ｉＯ2粉末を、分散剤を添加したアルコール／セロソル
ブ混合溶液に加え、ビーズミルやボールミル等で十分混
合して作製する。ここで、アルコール／セロソルブの混
合比率を、４０〜６０質量％アルコール／４０〜６０質
量％セロソルブとし、分散剤の添加量を１〜１０質量％
とすることによって、微細粒子のＴｉＯ2でも分散性が
良好となる。分散剤としては、一般的な分散剤とは異な
り、金属アルコキシドを用いる。特に、加水分解されて
最終的な形態がゼータ電位の等電点が無機バインダーの
ｐＨからはずれている酸化物となる金属アルコキシドが
好ましい。そのような金属アルコキシドとしては、アル
コキシシランやアルミニウムアルコキシド等、またはア
ルコキシドの一部が有機基に置換されたオルガノアルコ
キシシラン等が用いられる。従って、無機系バインダー
の成分に含まれているオルガノアルコキシシランを用い
てもよい。
ｉＯ2粒子、アルコール／セロソルブ混合溶液、および
分散剤とからなる光触媒分散トナーと、（Ｂ）シリカ４
０〜７０質量％、オルガノヒドロヒシシランおよびオル
ガノヒドロヒシシランの部分縮合物３０〜６０質量％で
構成される固形分と、水／アルコール／セロソルブ混合
溶液とからなる無機系バインダーを混合した構成となっ
ている。光触媒分散トナーは、粒径５〜２００ｎmのＴ
ｉＯ2粉末を、分散剤を添加したアルコール／セロソル
ブ混合溶液に加え、ビーズミルやボールミル等で十分混
合して作製する。ここで、アルコール／セロソルブの混
合比率を、４０〜６０質量％アルコール／４０〜６０質
量％セロソルブとし、分散剤の添加量を１〜１０質量％
とすることによって、微細粒子のＴｉＯ2でも分散性が
良好となる。分散剤としては、一般的な分散剤とは異な
り、金属アルコキシドを用いる。特に、加水分解されて
最終的な形態がゼータ電位の等電点が無機バインダーの
ｐＨからはずれている酸化物となる金属アルコキシドが
好ましい。そのような金属アルコキシドとしては、アル
コキシシランやアルミニウムアルコキシド等、またはア
ルコキシドの一部が有機基に置換されたオルガノアルコ
キシシラン等が用いられる。従って、無機系バインダー
の成分に含まれているオルガノアルコキシシランを用い
てもよい。
【００１０】この分散剤の添加量が１質量％に満たない
場合は、分散性向上の効果は認められず、逆に１０質量
％を超えるとＴｉＯ2の表面の被覆率が高くなりすぎて
塗膜形成後の光触媒活性は極端に低下する。無機系バイ
ンダーは、シリカ、オルガノヒドロキシシランおよびオ
ルガノヒドロキシシランの部分縮合物からなる固形分
と、水、アルコールおよびエチレングリコールモノブチ
ルエーテルからなる溶媒とから構成されるものである。
前記シリカとしては、コロイド状シリカが用いられる。
コロイド状のシリカ分散液は、高分子量の無水ケイ酸を
水に分散させた水系コロイド状シリカ分散液とアルコー
ル系溶媒に分散させた非水系コロイド状シリカ分散液に
大別されるが、本発明においては主として水系コロイド
状シリカ分散液が用いられる。該水系コロイド状シリカ
分散液の一部は非水系コロイド状シリカ分散液に置換さ
れていてもよい。前記コロイド状シリカ分散液中のシリ
カの平均粒子径は１５０μｍ以下であることが好まし
く、さらに好ましくは３０μｍ以下である。なお、前記
コロイド状シリカのｐＨは、塩基性であると得られる無
機バインダーの保存安定性が低下するため、酸性である
ことが望ましい。
場合は、分散性向上の効果は認められず、逆に１０質量
％を超えるとＴｉＯ2の表面の被覆率が高くなりすぎて
塗膜形成後の光触媒活性は極端に低下する。無機系バイ
ンダーは、シリカ、オルガノヒドロキシシランおよびオ
ルガノヒドロキシシランの部分縮合物からなる固形分
と、水、アルコールおよびエチレングリコールモノブチ
ルエーテルからなる溶媒とから構成されるものである。
前記シリカとしては、コロイド状シリカが用いられる。
コロイド状のシリカ分散液は、高分子量の無水ケイ酸を
水に分散させた水系コロイド状シリカ分散液とアルコー
ル系溶媒に分散させた非水系コロイド状シリカ分散液に
大別されるが、本発明においては主として水系コロイド
状シリカ分散液が用いられる。該水系コロイド状シリカ
分散液の一部は非水系コロイド状シリカ分散液に置換さ
れていてもよい。前記コロイド状シリカ分散液中のシリ
カの平均粒子径は１５０μｍ以下であることが好まし
く、さらに好ましくは３０μｍ以下である。なお、前記
コロイド状シリカのｐＨは、塩基性であると得られる無
機バインダーの保存安定性が低下するため、酸性である
ことが望ましい。
【００１１】無機系バインダーに用いられるオルガノヒ
ドロキシシランおよびオルガノヒドロキシシランの部分
縮合物は、オルガノアルコキシシランを加水分解するこ
とによって得られる。このオルガノアルコキシシランの
代表例としては、一般式（II）：Ｒ1Ｓｉ（ＯＲ2）
3（式中Ｒ1は炭素数１〜３のアルキル基、ビニル基、
３，４−エポキシシクロへキシルエチル基、γ-グリシ
ドキシプロピル基、γ-メルカプトプロピル基からなる
群より選ばれた基、Ｒ2は炭素数１〜４のアルキル基、
炭素数１〜４のアルコキシエチル基およびアリール基か
らなる群より選ばれた基を示す）で表されるものが挙げ
られる。光触媒分散トナーの分散剤として添加したもの
と同一とする。前記オルガノアルコキシシランを加水分
解して得られるオルガノヒドロキシシランの代表例とし
ては、一般式（Ｉ）：Ｒ1Ｓｉ（ＯＨ）3（式中Ｒ1は前
記と同じ）で表されるものが挙げられる。また、オルガ
ノヒドロキシシランの部分縮合物としては、前記一般式
（Ｉ）で表されるオルガノヒドロキシシランを部分縮合
することにより得られるオリゴマーが挙げられる。
ドロキシシランおよびオルガノヒドロキシシランの部分
縮合物は、オルガノアルコキシシランを加水分解するこ
とによって得られる。このオルガノアルコキシシランの
代表例としては、一般式（II）：Ｒ1Ｓｉ（ＯＲ2）
3（式中Ｒ1は炭素数１〜３のアルキル基、ビニル基、
３，４−エポキシシクロへキシルエチル基、γ-グリシ
ドキシプロピル基、γ-メルカプトプロピル基からなる
群より選ばれた基、Ｒ2は炭素数１〜４のアルキル基、
炭素数１〜４のアルコキシエチル基およびアリール基か
らなる群より選ばれた基を示す）で表されるものが挙げ
られる。光触媒分散トナーの分散剤として添加したもの
と同一とする。前記オルガノアルコキシシランを加水分
解して得られるオルガノヒドロキシシランの代表例とし
ては、一般式（Ｉ）：Ｒ1Ｓｉ（ＯＨ）3（式中Ｒ1は前
記と同じ）で表されるものが挙げられる。また、オルガ
ノヒドロキシシランの部分縮合物としては、前記一般式
（Ｉ）で表されるオルガノヒドロキシシランを部分縮合
することにより得られるオリゴマーが挙げられる。
【００１２】溶媒は、（ａ）水性のコロイド状シリカ分
散液中の水分およびオルガノヒドロキシシランの縮合
水、（ｂ）オルガノアルコキシシランの加水分解により
生成するアルコールならびに（ｃ）セロソルブから構成
される。無機系バインダーの溶媒として少なくとも２０
質量％のセロソルブを含有させると無機系バインダーの
保存安定性が飛躍的に向上し、しかも塗装作業性、成膜
性が優れる。なお、このセロソルブとしては、エチレン
グリコールモノブチルエーテルを用いることが好まし
い。通常、同様な無機系バインダーにおいて水分が２０
質量％以上含有されると保存安定性が劣るが、溶媒中に
エチレングリコールモノブチルエーテルを２０質量％以
上含有させると、水分が２０質量％以上含有されていて
も十分な保存安定性を保つことができる。無機系バイン
ダーのｐＨは保存安定性の観点から３〜６．５、好まし
くは４〜５となるように、例えばアンモニア水やトリエ
タノールアミン、ジメチルアミノエーテルなどの有機ア
ミン類などを用いて調整される。
散液中の水分およびオルガノヒドロキシシランの縮合
水、（ｂ）オルガノアルコキシシランの加水分解により
生成するアルコールならびに（ｃ）セロソルブから構成
される。無機系バインダーの溶媒として少なくとも２０
質量％のセロソルブを含有させると無機系バインダーの
保存安定性が飛躍的に向上し、しかも塗装作業性、成膜
性が優れる。なお、このセロソルブとしては、エチレン
グリコールモノブチルエーテルを用いることが好まし
い。通常、同様な無機系バインダーにおいて水分が２０
質量％以上含有されると保存安定性が劣るが、溶媒中に
エチレングリコールモノブチルエーテルを２０質量％以
上含有させると、水分が２０質量％以上含有されていて
も十分な保存安定性を保つことができる。無機系バイン
ダーのｐＨは保存安定性の観点から３〜６．５、好まし
くは４〜５となるように、例えばアンモニア水やトリエ
タノールアミン、ジメチルアミノエーテルなどの有機ア
ミン類などを用いて調整される。
【００１３】上述のようにして得られたＴｉＯ2分散ト
ナーと無機系バインダーを、所定の割合で混合して塗料
を調製するが、その混合比は、固形分としてＴｉＯ2が
５〜８０質量％になるようにする。ＴｉＯ2の含有量が
５質量％に満たないと、十分な光触媒活性が得られな
い。しかし、ＴｉＯ2の含有量が８０質量％を超える
と、塗膜の密着性が低下する。
ナーと無機系バインダーを、所定の割合で混合して塗料
を調製するが、その混合比は、固形分としてＴｉＯ2が
５〜８０質量％になるようにする。ＴｉＯ2の含有量が
５質量％に満たないと、十分な光触媒活性が得られな
い。しかし、ＴｉＯ2の含有量が８０質量％を超える
と、塗膜の密着性が低下する。
【００１４】本発明の塗料の製造法を以下に示す。分散
トナーは、分散剤を添加したアルコール／セロソルブの
混合溶媒にＴｉＯ2粉末を加え、攪拌機で攪拌した後、
ビーズを充填した横型ミルを用い、ビーズが攪拌された
状態において流量１ｌ／ｍｉｎの速さで前記混合品を流
入させて製造した。なお、必要に応じて顔料、染料など
の着色剤、増粘剤などの添加剤を添加することができ
る。
トナーは、分散剤を添加したアルコール／セロソルブの
混合溶媒にＴｉＯ2粉末を加え、攪拌機で攪拌した後、
ビーズを充填した横型ミルを用い、ビーズが攪拌された
状態において流量１ｌ／ｍｉｎの速さで前記混合品を流
入させて製造した。なお、必要に応じて顔料、染料など
の着色剤、増粘剤などの添加剤を添加することができ
る。
【００１５】無機系バインダーは（イ）コロイド状シリ
カ分散液にオルガノアルコキシシランを添加し、加水分
解させてオルガノヒドロキシシランおよび該オルガノヒ
ドロキシシランの部分縮合物を生成させ、反応物を溶剤
で希釈する方法、（ロ）コロイド状シリカ分散液を溶剤
で希釈した後、これにオルガノアルコキシシランを添加
し、加水分解させる方法などが挙げられる。前記コロイ
ド状シリカ分散液にオルガノアルコキシシランを添加
し、加水分解するときには、液温を１０〜８０℃に保
ち、常圧下で約１〜２４時間攪拌下で反応させる。な
お、前記非水性コロイド状シリカの一部は反応終了後に
加えても差し支えない。また、オルガノアルコキシシラ
ンを加水分解するときには、例えば無機酸、有機酸など
の加水分解触媒を少量添加してもよい。
カ分散液にオルガノアルコキシシランを添加し、加水分
解させてオルガノヒドロキシシランおよび該オルガノヒ
ドロキシシランの部分縮合物を生成させ、反応物を溶剤
で希釈する方法、（ロ）コロイド状シリカ分散液を溶剤
で希釈した後、これにオルガノアルコキシシランを添加
し、加水分解させる方法などが挙げられる。前記コロイ
ド状シリカ分散液にオルガノアルコキシシランを添加
し、加水分解するときには、液温を１０〜８０℃に保
ち、常圧下で約１〜２４時間攪拌下で反応させる。な
お、前記非水性コロイド状シリカの一部は反応終了後に
加えても差し支えない。また、オルガノアルコキシシラ
ンを加水分解するときには、例えば無機酸、有機酸など
の加水分解触媒を少量添加してもよい。
【００１６】それぞれで製造された分散トナーと無機系
バインダーの混合は、十分に攪拌された分散トナー中に
徐々に無機系バインダーを加えて、さらに攪拌すること
で塗料化した。塗膜の形成法としては、例えばスプレー
塗装法、浸漬法、フローコーティング法、ロールコート
法、スクリーン印刷法、静電塗装法など、従来からよく
知られている方法が適用される。基材に前処理を施した
後に塗料を塗布し、８０〜３００℃で１〜１２０分間加
熱することにより基材との密着性に優れた皮膜が得られ
る。皮膜の厚さは、かかる皮膜が形成される基材の種類
や用途などによって異なるため一概には決定することが
できないが、通常１〜１００μｍとなるようにする。本
発明の光触媒塗料組成物を適用しうる基材としては、例
えば、普通鋼、めっき鋼板、ステンレス鋼板、アルミニ
ウム、銅、真鍮などの金属、セメント、コンクリート、
タイル、スレート板、ガラス、石等が使用できる。加熱
時の温度によっては、プラスチック等の有機材料にも塗
装が可能となる。
バインダーの混合は、十分に攪拌された分散トナー中に
徐々に無機系バインダーを加えて、さらに攪拌すること
で塗料化した。塗膜の形成法としては、例えばスプレー
塗装法、浸漬法、フローコーティング法、ロールコート
法、スクリーン印刷法、静電塗装法など、従来からよく
知られている方法が適用される。基材に前処理を施した
後に塗料を塗布し、８０〜３００℃で１〜１２０分間加
熱することにより基材との密着性に優れた皮膜が得られ
る。皮膜の厚さは、かかる皮膜が形成される基材の種類
や用途などによって異なるため一概には決定することが
できないが、通常１〜１００μｍとなるようにする。本
発明の光触媒塗料組成物を適用しうる基材としては、例
えば、普通鋼、めっき鋼板、ステンレス鋼板、アルミニ
ウム、銅、真鍮などの金属、セメント、コンクリート、
タイル、スレート板、ガラス、石等が使用できる。加熱
時の温度によっては、プラスチック等の有機材料にも塗
装が可能となる。
【００１７】
【実施例】ＴｉＯ2分散トナーの調整；イソプロパノ−
ル５０質量％−ブチルセロソルブ５０質量％の混合溶媒
に分散剤を添加し、粒径２０ｎｍのＴｉＯ2粉末が塗料
全体の４０質量％となるように溶媒中に加えた。この混
合物を、ビーズミルを用いて分散させ、分散トナーを作
製した。
ル５０質量％−ブチルセロソルブ５０質量％の混合溶媒
に分散剤を添加し、粒径２０ｎｍのＴｉＯ2粉末が塗料
全体の４０質量％となるように溶媒中に加えた。この混
合物を、ビーズミルを用いて分散させ、分散トナーを作
製した。
【００１８】無機系バインダーの調整；水系コロイド状
シリカ分散液（シリカ含有量：３０質量％、粒子径：５
〜２０ｎｍ、ｐＨ３．０）１８４部、メチルトリメトキ
シシラン１００部を混合し、３０℃で５時間攪拌して加
水分解を完了させた。次に、得られた加水分解物にイソ
プロパール３３質量％−ブチルセロソルブ６７質量％の
混合溶媒を添加し、さらにアンモニア水を添加してｐＨ
を４．５に調整した。上記ＴｉＯ2分散トナーと無機系
バインダーとを、固形分中のＴｉＯ2含有量が４０質量
％となるように混合攪拌して、５０μｍのメッシュを用
いて濾過し、塗料とした。この塗料を、前処理を施した
ＳＵＳ３０４基板にスプレーにより被覆し、２００℃で
２０分間加熱処理して膜厚１０μｍの塗膜を得た。
シリカ分散液（シリカ含有量：３０質量％、粒子径：５
〜２０ｎｍ、ｐＨ３．０）１８４部、メチルトリメトキ
シシラン１００部を混合し、３０℃で５時間攪拌して加
水分解を完了させた。次に、得られた加水分解物にイソ
プロパール３３質量％−ブチルセロソルブ６７質量％の
混合溶媒を添加し、さらにアンモニア水を添加してｐＨ
を４．５に調整した。上記ＴｉＯ2分散トナーと無機系
バインダーとを、固形分中のＴｉＯ2含有量が４０質量
％となるように混合攪拌して、５０μｍのメッシュを用
いて濾過し、塗料とした。この塗料を、前処理を施した
ＳＵＳ３０４基板にスプレーにより被覆し、２００℃で
２０分間加熱処理して膜厚１０μｍの塗膜を得た。
【比較例】実施例１において、ＴｉＯ2分散トナーに分
散剤を添加しないこと以外は同様として、塗料および塗
膜を作製した。
散剤を添加しないこと以外は同様として、塗料および塗
膜を作製した。
【００１９】得られた光触媒塗料組成物の分散性の評
価、および塗膜の特性を以下の方法で評価した。 （１）塗料の分散性評価 ＴｉＯ2分散トナーと無機系バインダーを混合して塗料
化した後、１日経過後にツブゲージにより、ＴｉＯ2粒
子の凝集度合いを調べた。１０μｍ以上のツブが存在し
ない場合を○、１０μｍ以上のツブが存在する場合を×
と評価した。 （２）塗膜の特性評価 １） 塗膜外観：外観を観察し、均一な膜が形成されて
いる場合を○、表面状態が粗く、ツブが見られる場合を
×と評価した。 ２） 光触媒活性：付着量０．２ｍｇ／ｃｍ2でサラダ
油を試験片表面に付着させ、５ｍＷ／ｃｍ2の紫外光を
２４時間照射した後、試験片に残存しているサラダ油の
重量減少率を求め、この重量減少率を油分解率として光
触媒活性を判定し、油分解率４０％以上を○、４０％未
満を×と評価した。
価、および塗膜の特性を以下の方法で評価した。 （１）塗料の分散性評価 ＴｉＯ2分散トナーと無機系バインダーを混合して塗料
化した後、１日経過後にツブゲージにより、ＴｉＯ2粒
子の凝集度合いを調べた。１０μｍ以上のツブが存在し
ない場合を○、１０μｍ以上のツブが存在する場合を×
と評価した。 （２）塗膜の特性評価 １） 塗膜外観：外観を観察し、均一な膜が形成されて
いる場合を○、表面状態が粗く、ツブが見られる場合を
×と評価した。 ２） 光触媒活性：付着量０．２ｍｇ／ｃｍ2でサラダ
油を試験片表面に付着させ、５ｍＷ／ｃｍ2の紫外光を
２４時間照射した後、試験片に残存しているサラダ油の
重量減少率を求め、この重量減少率を油分解率として光
触媒活性を判定し、油分解率４０％以上を○、４０％未
満を×と評価した。
【００２０】以上の試験結果を表１にまとめて示す。表
１から明らかなように、ＴｉＯ2分散トナーへの分散剤
添加のない塗料組成物を用いると、ＴｉＯ2の凝集が激
しく、均一な塗膜も得られなかった。それに対し、本発
明に従った光触媒塗料組成物は、分散剤の効果によりＴ
ｉＯ2粒子の凝集が抑制され、それを用いて得られる塗
膜の外観は良好で比較的厚膜形成が可能であった。
１から明らかなように、ＴｉＯ2分散トナーへの分散剤
添加のない塗料組成物を用いると、ＴｉＯ2の凝集が激
しく、均一な塗膜も得られなかった。それに対し、本発
明に従った光触媒塗料組成物は、分散剤の効果によりＴ
ｉＯ2粒子の凝集が抑制され、それを用いて得られる塗
膜の外観は良好で比較的厚膜形成が可能であった。
【００２１】
【００２２】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明の光触媒
塗料組成物は、ＴｉＯ2分散トナーに分散剤を添加する
ことにより、厚膜形成可能な無機系バインダーと混合し
てもＴｉＯ2粉末が凝集することなく均一に分散させる
ことができる。従って、本発明の光触媒塗料組成物を用
いて塗装された塗膜は、均一な膜で外観が良好であると
ともに厚膜が形成され、光触媒活性が優れている。ま
た、本発明の光触媒塗料組成物は、基材を選ばず８０℃
以上の加熱に耐える材料であれば、いずれにも密着性良
好に塗膜を形成させることができるため、金属パネル、
コンクリート壁、タイル、ガラス窓、透光板等の広い用
途に適用される。
塗料組成物は、ＴｉＯ2分散トナーに分散剤を添加する
ことにより、厚膜形成可能な無機系バインダーと混合し
てもＴｉＯ2粉末が凝集することなく均一に分散させる
ことができる。従って、本発明の光触媒塗料組成物を用
いて塗装された塗膜は、均一な膜で外観が良好であると
ともに厚膜が形成され、光触媒活性が優れている。ま
た、本発明の光触媒塗料組成物は、基材を選ばず８０℃
以上の加熱に耐える材料であれば、いずれにも密着性良
好に塗膜を形成させることができるため、金属パネル、
コンクリート壁、タイル、ガラス窓、透光板等の広い用
途に適用される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂戸 健二 千葉県市川市高谷新町７番１号 日新製鋼 株式会社技術研究所内 (72)発明者 伴 崇 大阪府柏原市片山町18番８号 大阪有機化 学工業株式会社内 Ｆターム(参考） 4G069 AA09 BA04A BA04B BA21A BA21B BA48A BA48C CD10 EA02X EA02Y EB18X EB18Y EC22X EC22Y FB06 4J038 DL031 HA216 HA446 JC32 KA04 KA06 KA09
Claims (5)
- 【請求項１】 （Ａ）ＴｉＯ2粒子、アルコール／セロ
ソルブ混合溶液、および分散剤とからなる光触媒分散ト
ナーと、（Ｂ）シリカ４０〜７０質量％、オルガノヒド
ロキシシランおよびオルガノヒドロキシシランの部分縮
合物３０〜６０質量％で構成される固形分と、水／アル
コール／セロソルブ混合溶液とからなる無機系バインダ
ー、を混合した光触媒塗料組成物。 - 【請求項２】 ＴｉＯ2粒子が、アナターゼ型で５〜２
００ｎｍの粒径である、請求項１記載の光触媒塗料組成
物。 - 【請求項３】 分散剤が、ゼータ電位の等電点としてｐ
Ｈ１〜３またはｐＨ６．５〜１２を有する酸化物の前躯
体である、請求項１または２記載の光触媒塗料組成物。 - 【請求項４】 オルガノヒドロキシシランが一般式
（Ｉ）：Ｒ1Ｓｉ（ＯＨ）3（式中Ｒ1は炭素数１〜３の
アルキル基、ビニル基、３，４−エポキシシクロヘキシ
ルエチル基、γ-グリシドキシプロピル基、γ-メルカプ
トプロピル基およびγ-クロロプロピル基からなる群よ
り選ばれた基を示す）で表されるものである請求項１〜
３のいずれか１項に記載の光触媒塗料組成物。 - 【請求項５】 無機系バインダーのｐHが３〜６．５で
ある請求項１〜４のいずれか１項に記載の光触媒塗料組
成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000301834A JP3499525B2 (ja) | 2000-10-02 | 2000-10-02 | 光触媒塗料組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000301834A JP3499525B2 (ja) | 2000-10-02 | 2000-10-02 | 光触媒塗料組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002105357A true JP2002105357A (ja) | 2002-04-10 |
| JP3499525B2 JP3499525B2 (ja) | 2004-02-23 |
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ID=18783295
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000301834A Expired - Fee Related JP3499525B2 (ja) | 2000-10-02 | 2000-10-02 | 光触媒塗料組成物 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3499525B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009038250A1 (en) * | 2007-09-21 | 2009-03-26 | Chemwelltech Co., Ltd. | Photocatalytic composition for anti-reflection and the glass substrate coated with the composition |
| JP2009513741A (ja) * | 2003-07-03 | 2009-04-02 | エボニック デグサ ゲーエムベーハー | 高い充填剤含量を有するシラン製剤 |
| WO2010122654A1 (ja) * | 2009-04-24 | 2010-10-28 | パイオニア株式会社 | 光触媒層の製造方法 |
| CN106732813A (zh) * | 2016-11-30 | 2017-05-31 | 浙江理工大学 | 一种GO包覆中空TiO2球负载纳米纤维素的制备方法 |
| CN108250808A (zh) * | 2018-01-24 | 2018-07-06 | 福建宸琦新材料科技有限公司 | 硅藻土负载的氮掺杂二氧化钛/二氧化硅光催化涂料 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000192021A (ja) | 1998-12-25 | 2000-07-11 | Central Glass Co Ltd | 親水性・防曇防汚基材およびその製造方法 |
-
2000
- 2000-10-02 JP JP2000301834A patent/JP3499525B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009513741A (ja) * | 2003-07-03 | 2009-04-02 | エボニック デグサ ゲーエムベーハー | 高い充填剤含量を有するシラン製剤 |
| WO2009038250A1 (en) * | 2007-09-21 | 2009-03-26 | Chemwelltech Co., Ltd. | Photocatalytic composition for anti-reflection and the glass substrate coated with the composition |
| WO2010122654A1 (ja) * | 2009-04-24 | 2010-10-28 | パイオニア株式会社 | 光触媒層の製造方法 |
| JPWO2010122654A1 (ja) * | 2009-04-24 | 2012-10-22 | パイオニア株式会社 | 光触媒層の製造方法 |
| CN106732813A (zh) * | 2016-11-30 | 2017-05-31 | 浙江理工大学 | 一种GO包覆中空TiO2球负载纳米纤维素的制备方法 |
| CN108250808A (zh) * | 2018-01-24 | 2018-07-06 | 福建宸琦新材料科技有限公司 | 硅藻土负载的氮掺杂二氧化钛/二氧化硅光催化涂料 |
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|---|---|
| JP3499525B2 (ja) | 2004-02-23 |
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