JP2004010682A

JP2004010682A - 建材用光触媒複合材料

Info

Publication number: JP2004010682A
Application number: JP2002163652A
Authority: JP
Inventors: Toru Nonami; 野浪　　亨; Ken Kobayashi; 小林　　憲
Original assignee: KASAI INDUSTRY CO Ltd; National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
Current assignee: KASAI INDUSTRY CO Ltd; National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
Priority date: 2002-06-04
Filing date: 2002-06-04
Publication date: 2004-01-15

Abstract

【課題】特定の光触媒複合材料からなる環境保全材料を提供する。
【解決手段】光活性を有するＡｘ（ＢＯｙ）ｚＸ（Ａは、Ｃａ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｌａ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｇの金属原子のうちの一つ以上、Ｂは、Ｐ、Ｓの原子のうちの一つ以上、そして、Ｘは、ＯＨ、ハロゲン原子、ＣＯ_３のうちの一つ以上を示す）が一個以上からなる化合物及び／又は上記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からなる複合材料を直接又は担体と混合して塗布した建築材料を塗布した建築材料、及び上記複合材料を含む塗料組成物。
【選択図】　　　　なし

Description

【発明の属する技術分野】
【０００１】
本発明は、新しい光触媒複合材料を塗布した建築材料及び当該光触媒複合材料を含む塗料組成物に関するものであり、更に詳しくは、光活性を有するＡｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物と、当該化合物が部分的に付着した二酸化チタンなどの光触媒とを組合わせてなる新規光触媒複合材料を塗布した建築材料及び当該光触媒複合材料を含む塗料組成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、外壁用の建材や、自動車及び電車等の車両などの、屋外で長期間に亘って使用されるものは、大気の汚染や、油や樹脂成分が雨で流された跡などの汚れが目立ち、多くの場合、１、２ヶ月で汚れが蓄積してしまうため、定期的な洗浄や、ペンキの塗り替えなどが欠かせず、それでも、特に、窓枠などの下では、油や樹脂成分の流れた跡が残ってしまう場合が多い。これらの汚れは、洗剤による洗浄等では容易に落ちるものではなく、そのために、メンテナンスのコストがかさみ、当該技術分野では、いわゆるメンテナンスフリーの汚れない材料の開発が強く求められている。
【０００３】
一方、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、アセトアルデヒドなどの化学物質、たばこの煙、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、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り、その対策が求められている。そこで、光触媒作用を有する二酸化チタンを含んだ塗料を、壁紙、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、この種の塗料では、有機系のバインダーの使用ができないこと、光がなくては作用しないことから、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、従来、このような光触媒を含んだ塗料を自動車や列車などの車内で実用化した例はほとんど見当たらない。
【０００４】
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、これらの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、二酸化チタンを建材に塗布しても十分な効果が得られないという問題があった。従来、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いる（特開平８−２５９８９１号公報）。そして、この文献には、光触媒機能を有する粉末として、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、酸化ビスマスが記載され、また、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記載されている。
【０００５】
また、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が提案されている（特開平５−３０５６９１号公報）。また、二酸化チタン、ＺｎＯ、ＳｎＯ_２、ＳｒＴｉＯ_３、ＷＯ_３、Ｂｉ_２Ｏ_３及びＦｅ_２Ｏ_３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が提案されている（国際公開ＷＯ９６／２９３７５号公報）。
【０００６】
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が提案されている（特開平１０−２３７３５７号公報）。また、疎水性表面を形成するものとして、酸化チタン等の光触媒性酸化物粒子、シリコーン及び撥水性フッソ樹脂を含有する撥水性材料が提案されている（特開平１０−２３７４３１号公報）。
【０００７】
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な場合があり、当該技術分野では、更に、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る。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る。更に、二酸化チタンは、その強い光触媒活性のため、紙や樹脂、有機系バインダー等の媒体と混合したり、塗布したりすると、媒体自身を分解して、変色や剥離、更にはぼろぼろにしてしまうという問題があった。
【０００８】
そのため、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、二酸化チタン粉末を含んだ塗料をトップコートするなど、いわゆる２度塗りを余儀なくされており、そのために、工期が少なくとも２日以上かかり、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、この種の塗料は、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、従来、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種々検討されているが、十分な防汚効果は得られていなかった。
【０００９】
以上のようなことを考慮して、最近、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（特開平１０−２４４１６６）。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、光を照射して分解しなくても物質を吸着しておくことができる。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ため、光が当たっても分解することがなく、光触媒を含む有機系塗料の開発を可能にするなど、従来の光触媒の欠点を克服する長所を有している。
【００１０】
しかし、この種の複合材料は、アパタイトに吸着した物質が二酸化チタンへ移動して分解することで半永久的に使用できる触媒となるが、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限界がある。そこで、この種の複合材料では、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、及び、物質の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、物質の分解量が少なくなってしまうという問題を根本的に解決することが強く求められていた。更に、アパタイト等のリン酸カルシウムよりも吸着機能に優れた材料と光触媒との新しい複合化が求められていた。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
このような状況の中で、本発明者らは、上記従来技術に鑑みて、上記のような現在の光触媒の有する諸問題を抜本的に解決することを目標として鋭意研究を積み重ねた結果、Ａｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物及び／又は上記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などの光触媒からなる複合材料を使用することで、特に、水の存在下で、物質の吸着機能が十分あり、光が当たらなくても空気中の有害物質を処理でき、更に、これを有機系や無機系の塗料として用いることで、簡単に、短期間で塗布・施工できる新規なセラミックス触媒を開発することに成功して、本発明を完成するに至った。
【００１２】
即ち、本発明者らは、Ａｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物、上記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などの光触媒を、これらを単独もしくは複合的に用いることで、特に、水の存在下で、顕著な抗菌、防かび、及びセルフクリーニング効果等が得られることを発見する共に、Ａｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物が光活性を有することを発見した。
本発明は、Ａｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物、光活性を有するＡｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物を被覆した二酸化チタンを組み合わせて使用することで、使用状況に応じて、例えば、光がほとんど当たらない条件下では前者の材料を主に配合し、また、光がよく当たる条件下では後者の材料を主に配合することで、適材適所に利用できる環境浄化、汚れ防止に有用な新しい環境保全材料、これを塗布した建築材料及びこれを含む塗料組成物を提供することを目的とするものである。
【００１３】
【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）光活性を有するＡｘ（ＢＯｙ）ｚＸ（Ａは、Ｃａ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｌａ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｇの金属原子のうちの一つ以上、Ｂは、Ｐ、Ｓの原子のうちの一つ以上、そして、Ｘは、ＯＨ、ハロゲン原子、ＣＯ_３のうちの一つ以上を示す）が一個以上からなる化合物及び／又は上記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からなる複合材料を直接又は担体と混合して塗布した建築材料。
（２）光活性を有するＡｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物及び／又は上記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からなる複合材料と担体を含む塗料組成物。
（３）塗料が、建築物の内装材、外装材、家具、自動車に代表される移動体のいずれかの材料に塗布するためのものである、前記（２）に記載の塗料組成物。
【００１４】
【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。
本発明の環境保全材料を構成する光触媒複合材料は、最小単位として、光活性を有するＡｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物を含有する。この場合、上記複合材料は、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いても良い。これらは、結晶質でも良いし、非晶質でも良い。結晶質としては、例えば、アパタイト、リン酸３カルシウム、リン酸８カルシウム等のリン酸カルシウム結晶が例示される。アパタイトとしては、水酸アパタイト、フッ化アパタイト等が例示される。本発明において、光活性を有するＡｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物とは、次の化学構造、Ａｘ（ＢＯｙ）ｚＸ（Ａは、Ｃａ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｌａ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｇの金属原子のうちの一つ以上、Ｂは、Ｐ、Ｓの原子のうちの一つ以上、そして、Ｘは、ＯＨ、ハロゲン原子、ＣＯ_３のうちの一つ以上を示す）、を有し、光活性（光酸化機能）を有する化合物を意味する。
【００１５】
本発明で用いる二酸化チタンは、光触媒活性があれば良く、アナタース型でもルチル型でも良い。二酸化チタンとしては、通常の顔料用の二酸化チタン、光触媒用の二酸化チタン及び酸化チタン類が用いられる。粒径は１ｎｍから数ｍｍが好適である。また、他の酸化物半導体で光触媒活性があるものも使用可能である。また、光触媒の形状は粉末でも薄膜でも良い。これらの光触媒にＡｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物が表面に一個以上付着していれば良い。一カ所でも良いし、数カ所以上に点在したり、島状に分散したりしていていても良い。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。
【００１６】
このＡｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物を一個以上含有する化合物は、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。即ち、擬似体液の組成を制御することで擬似体液中にＡｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物のクラスターが生成し、これが集合してこれらを一個以上含有する化合物が生成する。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一個以上含有する化合物を付着させたい物質を、分散させたり、縣濁したり、浸漬したりしておけば、その表面にＡｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物が付着する。それは１個でも良いし、複数個でも良い。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を一個以上含有する化合物が生成する。それらとしては、アパタイトやリン酸３カルシウム等が好適であるが、基本的には何でも良く、これらに制限されない。Ａｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物は、例えば、有機物質、細菌、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。
【００１７】
Ａｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物を一個以上含有する化合物の大きさは０．０１ｎｍから５０ミクロンが好ましい。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、擬似体液中に光触媒を入れなければ溶液中に生成したクラスターのＡｘ（ＢＯｙ）ｚＸが集合して化合物が生成する。
【００１８】
擬似体液は、ＮａＣｌ、ＮａＨＣＯ_３、ＫＣｌ、Ｋ_２ＨＰＯ_４・３Ｈ_２Ｏ、ＭｇＣｌ_２・６Ｈ_２Ｏ、ＣａＣｌ_２と、Ｎａ_２ＳＯ_４あるいはＮａＦ、ＦｅＳＯ_４、ＦｅＣｌ_３などを、水に溶かすことで調製される。この場合、ＨＣｌや（ＣＨ_２ＯＨ）_３ＣＮＨ_２等によりｐＨを７〜８、特に７．４に調整することが好ましい。
【００１９】
本発明に用いられる擬似体液の組成は、Ｎａ^＋１２０〜１０００ｍＭ、Ｋ^＋１〜２００ｍＭ、Ｃａ^２＋０．５〜１００ｍＭ、Ｍｇ^２＋０．５〜５０ｍＭ、Ｃｌ⁻８０〜２０００ｍＭ、ＨＣＯ_３ ⁻０．５〜３００ｍＭ、ＨＰＯ_４ ^２−１〜２００ｍＭ、ＳＯ_４ ^２−０．１〜２００ｍＭ、Ｆ⁻０〜５ｍＭ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ａｌ等の金属イオン一種以上が０．１〜２０ｍＭＦ、が好ましい。これより濃度が濃いと、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可能性がある。
【００２０】
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り、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、化合物の粒径が大きくなりすぎる。
【００２１】
擬似体液の組成や温度、析出の時間を変えることによって、リンとカルシウムからなる化合物の光活性及び形状を、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。
【００２２】
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、非晶質でも良いし、結晶性であっても良いし、リン酸３カルシウム、リン酸８カルシウム、ヒドロキシアパタイト、フルオロアパタイト、クロロアパタイト等のアパタイトなどのリン酸カルシウムであっても良く、これらの一種以上からなるものであっても良い。また、実際に使用する場合は、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用しても良い。
【００２３】
本発明による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、によって表すことができる。上記式において、Ａは、Ｃａ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｌａ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｇなどの各種の金属原子を表し、Ｂは、Ｐ、Ｓ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）、炭酸基などである。このようなＡｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物の例としては、アパタイト、ヒドロキシアパタイト、フルオロアパタイト、クロロアパタイト、リン酸３カルシウム、リン酸水素カルシウムなどが例示されるが、これらに制限されるものではない。本発明の実施において、好適に用いることのできるアパタイトは、上記式中の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、更に好ましくは、上記式中のＸが水酸基であり、かつＡがＣａであるアパタイトであり、更に、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｌａ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｇなどに一部置換していても良い。
【００２４】
更に、その形状は、板状もしくはリボン状のものが光触媒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過程の形状、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以上であれば良く、これより小さいと光活性が小さくなるが、更に好ましくは１．５以上である。
【００２５】
この場合、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、そのために、吸着性、光活性、及び生体親和性等がきわめて良い。こうして得られた本発明に係るＡｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物は、生体親和性が良く、蛋白質やアミノ酸、細菌、ウイルスなどを吸着する。粒径は１ｍｎから１０ミクロンが好ましく、これより小さいと取り扱いが難しく、これより大きいと光活性や吸着性が悪くなる。比表面積が５ｍ^２／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。
【００２６】
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。即ち、酸化チタンの表面の一部に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、酸化チタン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、酸化チタン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。
【００２７】
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、光活性を有する。本発明は、光活性を有するＡｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物を使用することを特徴としている。また、上記化合物は、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、これらの有害な物質を吸着して、環境浄化やセルフクリーニング効果等を得ることができる。
【００２８】
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るし、上記化合物が生成できない場合もある。粒径は０．０１ｎｍから５０μｍが好ましい。更に好ましくは０．１ｎｍから１０ミクロンである。
【００２９】
以上のＡｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物と、上記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などの光触媒からなる光触媒複合材料を塗布した建築材料、即ち、建築物の内装材、外装材、家具、及び自動車に代表される移動体等は、環境浄化やセルフクリーニング効果等を発揮する。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が、使用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％が好ましく、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。
【００３０】
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、例えば、マグネシウム、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、微量に存在すれば良く、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。
【００３１】
上記化合物を、例えば、外壁や、自動車及び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、いつまでも汚れることなくそれらを使用することができる。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％含有させることで、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のみを用いる場合に比べて、汚れの吸着や親水性が著しく優れるため、顕著なセルフクリーニング効果が得られる。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のみでは効果が少ない。また、特に、夜間やトンネル内等の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使用しないと所定の効果は全く得られない。
【００３２】
更に、これらを建築物の室内や、自動車や車両など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、防かびに用いる場合は、より高い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ことが好ましい。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、また、光の当たらない場所では、二酸化チタンなどの光触媒は効果がないので、特に、光の当たらない条件下では、Ａｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物を用いることが必須となる。
【００３３】
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、吸着した物質を当該光酸化機能により分解することができる。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を配合した場合には、二酸化チタンが待つ優れた光触媒機能により、吸着した物質を迅速に分解処理することができる。
【００３４】
これらを塗布した材料、例えば、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、木材などの外装材等は、環境浄化やセルフクリーニング効果等を発揮する。
【００３５】
本発明の上記複合材料をこれらに塗布する方法は、いかなる方法でも良く、例えば、粉末を直接そのまま吹き付けても良いし、担体と混合して塗布しても良い。上記化合物を、水、有機系バインダー、無機系バインダー等の担体と混合して塗布することができる。この場合、上記担体の種類は特に制限されない。通常、二酸化チタンは、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、ぼろぼろになってしまうが、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では、二酸化チタンとバインダーが、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。
【００３６】
次に、本発明で用いる塗料成分について説明する。本発明において、塗料成分の担体としては、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。水系有機塗料としては、好適には、ビニル系合成樹脂エマルションが挙げられる。ビニル系合成樹脂としては、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が、特にこれらに限定されるものではない。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。
【００３７】
本発明に用いられる無機塗料としては、好適には、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、例えば、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｉなどが挙げられるが、特にこれらに制限されるものではない。これらの金属のうち、Ａｌ、Ｓｉが好ましく、Ｓｉが特に好ましい。
【００３８】
また、無機塗料を作製する際には、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、ブロパノール、イソプロパノール、プ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、あるいはこれらの混合溶媒を使用することができる。
【００３９】
本発明の塗料組成物は、Ａｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物で一部を被覆した光触媒を、有機又は無機塗料に対して、固形分重量比で、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％未満である場合は光触媒効果が少なく、一方、配合割合が５０重量％を超えるとコストが高くなる。これらの配合割合は、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設定することができる。
【００４０】
本発明の塗料組成物は、好適には、Ａｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物、酸化チタンを含む光触媒、及び有機又は無機バインダーとを上記配合割合で混合することによって得られる。これらを混合する際に、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手段及び方法により行うことができる。
【００４１】
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る。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。本発明は、アルデヒド類、アンモニア、窒素酸化物などの化学物質、細菌、カビ、油分などを吸着して分解するセラミックス触媒を塗布した金属、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。本発明のセラミックス触媒は、物質吸着機能に優れ、光活性のある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、特に、水の存在下において顕著な効果を示す。セラミックス触媒を塗布した建築材料等は、室内の化学物質を吸着、分解することができ、建築物の外壁の汚れを防止することができるため、環境保全材料として有用である。
【００４２】
【作用】
本発明の塗料組成物は、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、及び酸化チタンを含む光触媒複合材料、好ましくは酸化チタンの表面の一部がＡｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物で部分的に被覆された光触媒複合体を構成成分として含む。上記Ａｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物は、光活性を有するので、光の当たらない条件下でも、上記化合物の配合割合を高くすることにより、所定の効果を得ることができる。上記化合物を含む塗料組成物を塗布して得られる塗膜は、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系バインダーを用いた場合にも、有機成分が、直接、二酸化チタンと接触しにくくなるために、塗膜が安定である。
【００４３】
【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、本発明は以下の実施例によって何ら限定されるものではない。
実施例１
（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（昭和電工株式会社製、スーパーチタニア；平均粒径３０ｎｍ）１０ｇを、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。疑似体液は、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２０００ｇ、塩化カルシウム２００ｍｇを含むものであった。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。また、比較例１として、通常のアナターゼ型二酸化チタンを用いた。
【００４４】
（２）光活性の測定
光活性度は、以下のようにして測定した。色素の脱色実験は、へ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。染色する紙としては、インクジェットプリンター用ＥＰＳＯＮスーパーファイン専用光沢フィルムの裏面、ヘマトポルフェリンとしては、ＳＩＧＭＡ　Ｈ−５５１８、エタノールとしては、特級試薬、を使用し、０．１％へマトポルフェリンエタノール溶液（０．１ｇ／１００ｍｌ）にフィルムを浸漬後、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（ウシオ電機株式会社製）を使用した。本実施例の光触媒では、インク分解率が１００％、光沢保持率が１００％であった。比較例１では、それぞれ、５０％、５０％であった。
【００４５】
実施例２
（１）光触媒複合材料を含む塗料組成物の調製
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含む塗料を調製した。また、比較例２として、通常のアナターゼ型二酸化チタンを含む塗料を調製した。それらの実施例を以下に示す。
（塗料の調製）
上記実施例１で調製した光触媒１０ｇと珪酸ソーダ５０ｍｌを水１リットルに加えて塗料組成物を作製した。また、比較例２として、通常のアナターゼ型二酸化チタン１０ｇと珪酸ソーダ５０ｍｌを水１リットルに加えて塗料を作製した。
【００４６】
（２）塗料の特性
本発明の塗料は、比較テストの結果、比較例２に比べ、滑らかな塗膜を形成し、塗膜が安定であり、材料に対する接着力、耐候性に優れており、更に、インキの分解も促進され、耐汚染性にも優れていることが分かった。
（３）光触媒複合材料を塗布した材料
透水性ブロック、及び屋根瓦に、上記実施例２で調製した塗料組成物をそれらの半面にエアスプレーで塗布し、残りの半面に上記比較例２で調製した塗料をエアスプレーで塗布し、それぞれ、野外に半年間放置した。実施例２の塗料を塗布した材料では塗布面の汚れがほとんどなかったのに対して、比較例２の塗料を塗布した材料では塗布面の汚れが著しく、前者の汚れ防止作用は顕著なものであった。
また、上記実施例２及び比較例２の塗料を、それぞれ、ビルの外壁及び自家用車のボディに塗布した。半年後、実施例２の塗料を塗布した材料では塗布面の汚れがほとんどなかったのに対して、比較例２の塗料を塗布した材料では排気ガスや雨の跡による塗布面の汚れが著しく、前者の汚れ防止作用は顕著なものであった。
【００４７】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、１）物質の吸着機能が十分あり、光が当たらなくても空気中の有害物質を処理でき、更に、これらを有機系や無機系の塗料として用いることで、簡単に、短期間で塗布・施工できる新規なセラミックス触媒を含む塗料組成物を提供することができる、また、２）上記セラミックス触媒からなる光触媒複合材料を塗布した建築材料を提供することができる、また、３）本発明により、光活性を有する特定の化合物と当該化合物が部分的に付着した二酸化チタンなどの光触媒からなる複合材料を用いた新しい塗料組成物を提供することができる、４）塗膜性、耐候性、防汚性、環境浄化性等に優れた新しい環境保全材料を提供することができる、という格別の効果が奏される。

Claims

光活性を有するＡｘ（ＢＯｙ）ｚＸ（Ａは、Ｃａ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｌａ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｇの金属原子のうちの一つ以上、Ｂは、Ｐ、Ｓの原子のうちの一つ以上、そして、Ｘは、ＯＨ、ハロゲン原子、ＣＯ_３のうちの一つ以上を示す）が一個以上からなる化合物及び／又は上記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からなる複合材料を直接又は担体と混合して塗布した建築材料。
光活性を有するＡｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物及び／又は上記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からなる複合材料と担体を含む塗料組成物。
塗料が、建築物の内装材、外装材、家具、自動車に代表される移動体のいずれかの材料に塗布するためのものである、請求項２に記載の塗料組成物。