JPH0940872A - 光触媒含有組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】耐久性があり，密着性がよく，簡便に実施でき
る光触媒のコ−テイング組成物を提供する。 【解決手段】光触媒作用を有する酸化チタン，加水分解
可能な有機金属化合物，及び水性溶媒を含有する組成物

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光触媒作用を有する
酸化チタンを含有する組成物、特にコ−テイング組成物
に関する。

【０００２】

【従来の技術】光触媒作用を有する酸化チタンについて
は，種々の応用用途が知られている。例えば壁や，衛生
機器の表面に付着させて抗菌作用を出させる，廃水中の
有機化合物を分解浄化する，大気中のアンモニア，硫黄
化合物や有機物を分解浄化する，水の殺菌に用いる，室
内の空気浄化に用いる，等の用途が提案されている。特
に酸化チタンをコ−テイングする方法としては，コロイ
ド状のシリカやコロイド状のチタニアをバインダ−とし
て，２００℃以上の温度で乾燥焼き付けする方法が知ら
れている。有機化合物をバインダ−とした場合は，光触
媒作用によりバインダ−の分解が起こり役目をなさない
ことが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし公知のコ−テイ
ング法は高温で長時間の焼き付け処理を必要とし，簡便
さ，コ−テイングスピ−ド，基体への密着の問題があり
改良を要望されていた。またガラスの溶射のようなコ−
テイングでは，光触媒の表面が覆われ活性が低下する問
題があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は光触媒作用をす
る酸化チタンを含有する組成物、特に触媒の作用により
低温で硬化し，密着の良いコ−テイング組成物を提供す
るものである。即ち本発明は， （１）光触媒作用を有する酸化チタン，加水分解可能な
有機金属化合物，及び水性溶媒を含有する組成物 （２）光触媒作用を有する酸化チタン，加水分解可能な
有機金属化合物，及び水性溶媒を含有するコーテイング
組成物 （３）ホウ素化合物を硬化触媒として含む（２）に記載
の組成物 （４）ハロゲンイオンを硬化触媒として含む（２），
（３）に記載の組成物 （５）分散剤を含有する（２）（３）（４）に記載の組
成物 （６）（２）に記載の加水分解可能な有機金属化合物が
金属アルコキシドである組成物 （７）（４）に記載のハロゲンイオンがフッ素，臭素ま
たは塩素イオンである組成物 を提供する。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態を詳しく説明す
る。光触媒作用を有する酸化チタンは，アナタ−ス型の
結晶型を有する粉体を用いるのが良い。その粒径は１〜
１００ｎｍ，比表面積は１０〜７００平方メ−トル／ｇ
を有する物，特に３０〜５００平方メ−トル／ｇを有す
る物が好ましい。その使用量は組成物中の溶媒を除いた
固形物（以下単に固形物という）全体の５〜９５％，好
ましくは１０〜８０％である。

【０００６】加水分解可能な有機金属化合物としてはと
くに限定はされないが，金属アルコキシドが最も好まし
く，一部アルキル基，アリ−ル基，ハロゲン等で置換さ
れた物も使用できる。具体的化合物の例をあげると，リ
チウムエトキシド，マグネシウムイソプロポキシド，ア
ルミニウムイソプロポキシド，アルミニウムエトキシ
ド，亜鉛イソプロポキシド，テトラメトキシシラン，テ
トラエトキシシラン，テトラプロポキシシラン，ジルコ
ニウムプロポキシド ，ジルコニウムアセチルアセトネ
−ト，チタンテトラプロポキシド，チタンテトラエトキ
シド，チタンテトラオクタデシルオキシド，チタニウム
オキシアセチルアセトネ−ト，ホウ酸トリエチル，ホウ
酸トリメチル，バリウムエトキシド，バリウムブトキシ
ド等である。単独でも２種類以上の併用でも可能であ
る。その使用量は光触媒の酸化チタンの１０％〜５０倍
である。３０％〜３０倍が特に好ましい。光触媒の酸化
チタンが固形分として前記の割合となるように調節して
用いる。

【０００７】水性溶媒としては水を含む有機溶媒がもっ
とも適している。この有機溶媒としては，メタノ−ル，
エタノ−ル，プロパノ−ル，ブタノ−ル，エチレングリ
コ−ル，プロピレングリコ−ル等のアルコ−ル類，アセ
トン，メチルエチルケトン，メチルイソブチルケトン等
のケトン類，酢酸エチル，酢酸ブチル，等のエステル
類，エチルセロソルブ，ブチルセロソルブ等のセロソル
ブ類，ジオキサン，テトラヒドロフラン等のエ−テル
類，を基本とするのがよい。ここにクロロホルム，塩化
メチレン，ジクロロエタン，等のハロゲン系溶媒，トル
エン，キシレン，等の炭化水素系の溶媒を添加すること
も可能である。

【０００８】溶媒の使用量は，固形分として２％〜８０
％，好ましくは５％〜６０％になるように使用するのが
よい。使用する水の量は，加水分解反応に必要な理論量
あれば良いが，反応を円滑に進めるためには，０．０１
％〜９０％，好ましくは０．５％〜７０％程度の濃度で
存在させるのが良い。ただし，理論量の水が存在しなく
ても空気中の水分も利用されるので問題はない。保存安
定性の問題があるので，水は硬化前に添加するのが好ま
しい。

【０００９】反応時の液性は，ＰＨ４〜１０が好まし
い。しかし，塗布する対象が影響を受けない場合この範
囲を離れた酸性，塩基性，いずれでも可能である。酸ま
たは塩基は加水分解の触媒として作用する。酸又は塩基
としては，塩酸，硫酸，リン酸等の鉱酸，塩基として
は，苛性ソ−ダ，苛性カリ，等の苛性アルカリ，アンモ
ニア，トリエチルアミン，ピリジン等の有機アミンが使
用できる。中性に近い領域では，硬化触媒として，ホウ
素化合物，及び／または，ハロゲンイオンを触媒とする
のが好ましい。

【００１０】ホウ素化合物としては，ホウ酸エステル，
四ハロゲン化ホウ素塩が用いられる。ホウ酸エステルと
しては，ホウ酸トリメチル，ホウ酸トリエチル，ホウ酸
トリプロピル，ホウ酸トリブチル等が好ましい。四ハロ
ゲン化ホウ素塩としては，四フッ化ホウ素のトリエチル
アミン塩，ピリジニウム塩，等の有機アミン塩，アンモ
ニウム塩等が有効である。その使用量は溶液内の濃度と
して，０．００１〜１０重量％，加水分解性有機金属化
合物に対して０．１％〜５０重量％程度とするのがよ
い。

【００１１】ハロゲンイオンを放出する化合物として
は，塩酸，臭化水素酸，フッ化水素酸，及びそのナトリ
ウム，カリウム，アンモニウム塩，トリエチルアミン
塩，ピリジン塩等の有機アミン塩及び酸性塩が使用でき
る。その濃度は０．００１〜１モル／Ｌ，好ましくは
０．００２〜０．２モル／Ｌとするのがよい。

【００１２】上記の成分を含有する組成物は，使用前に
所定の成分を混合して製造することが出来る。この時分
散状態が良くなければ，分散剤を用いることが出来る。
分散剤としては，ポリアクリル酸，ポリメタクリル酸，
スチレン−無水マレイン酸共重合体，等のポリカルボン
酸型分散剤，リグニンスルフォン酸，ナフタレンスルフ
ォン酸等のスルフォン酸型分散剤，ノニオン型分散剤，
ポリビニルアルコ−ル，脂肪酸糖エステル糖のアルコ−
ル型分散剤等が使用できその使用量としては，系内で
０．０１％〜５％特に０．０５％〜２％程度が好まし
い。

【００１３】混合に際しては，効率の良い撹拌機を使用
すればよいが，遊星ボ−ルミル，ダイノ−ミル，ホモミ
キサ−，サンドグラインダ−等のインキ化用機械を用い
る事もできる。

【００１４】各成分の混合の手順について特に制限はな
いが，保存安定性を要求される場合は，水の添加，触媒
（特にハロゲン）の添加を，使用直前に行うのが好まし
い。従って，２液型の使用形態が望ましい。組成物の調
整温度は０℃〜１５０℃，好ましくは１０℃〜１００℃
程度が望ましい。溶媒によるがその沸点を超えない温度
が望ましい。

【００１５】調整された組成物はをコーテイング組成物
として使用する場合，コ−タ−を用いて目的とする表面
に塗布する。種々の印刷方式が可能でありスプレ−を用
いて噴霧塗布することもできる。又，刷毛塗りやスピン
コ−テイングも可能である。対象物はプラスチックス，
ガラス，金属，紙，木材，セラミックス，陶磁器等に使
用することが出来る。塗布する膜厚は特に制限はない
が，０．２μｍ〜５ｍｍ，好ましくは０．５〜１ｍｍ程
度である。厚すぎれば酸化チタンの量に対する光触媒硬
化が低くなる。コ−テイングは室温で行うのがよく，場
合によっては５０〜１００℃に加熱しながら塗布するこ
とも可能である。

【００１６】塗布された面は，２０〜２００℃にて硬化
する。好ましくは５０〜１５０℃である。硬化時間は，
溶媒の種類，ホウ素化合物，触媒の種類，液性によって
変化するが，１５０℃程度の温度では１０秒〜５分で硬
化させることが可能である。本発明の組成物は、コーテ
イング用として用いる以外に、例えば殺菌・静菌の目的
で接着剤、サイジング剤、可塑剤、塗料、感光剤ペース
ト、微生物の培地等に添加し用いることもできる。

【００１７】

【実施例】以下実施例によって説明する。

【００１８】実施例１ ジルコニウムテトラブトキシド２５ｇ，イソプロピルア
ルコ−ル５ｇ，メタノ−ル１ｇ，エタノ−ル１ｇをビ−
カ−に取りマグネチックスタ−ラ−で撹拌した。ここに
更にホウ酸トリエチル１ｇを添加した。更にここに比表
面積３２０平方メ−トル／ｇのアナタ−ス型酸化チタン
（タイペ−クＳＴ−０１；石原産業株式会社商品名）２
５ｇを加えた。別の容器で水１ｇと酸性フッ化アンモン
０．１ｇを取り撹拌した。この得られた２液とポリアク
リル酸（分子量１２万）０．１ｇを遊星ボ−ルミルに仕
込み４０℃で３０分間インキ化した。このもののＰＨは
６であった。これをコ−テイングロッドでガラス状に塗
布した。これを１５０℃の乾燥機で２分間加熱処理をし
たところ，白色の皮膜が得られた。膜厚は，６０μｍで
あった。ナイフで傷を付けたところ，一部が剥がれたが
指先では剥がれが出なかった。

【００１９】実施例２ 実施例１のジルコニウムテトラブトキシドに変えて，テ
トラエトキシシランを２５ｇを使用した。また溶媒の１
成分としてエタノ−ルに変えて，ブチルセロソルブを同
量使用した。その他は同様に処理してインキ状物を得
た。このもののＰＨは６であったコ−テイングロッド
で，表面処理をしたポリエステルのフィルムに塗布し
た。１３０℃で３分間熱処理をして白色の塗膜が得られ
た。膜厚は５０μｍであった。ナイフで傷を付けたとこ
ろ，一部剥がれが出たが，爪先では傷が付かなかった。

【００２０】実施例３ テトラエトキシシラン１０ｇ，アルミニウムトリイソプ
ロポキシド５ｇ，ジイソプロポキシ鉛１０ｇ，チタンテ
トラオクタデシルオキシド１ｇ，イソプロピルアルコ−
ル５ｇ，メチルイソブチルケトン１ｇ，テトラヒドロフ
ラン１ｇをビ−カ−に取りマグネチックスタ−ラ−で撹
拌した。ここに更にホウ酸トリメチル１ｇを添加した。
更にここに比表面積６０平方メ−トル／ｇのアナタ−ス
型酸化チタン（タイペ−クＳＴ−１１；石原産業株式会
社商品名）１５ｇを加えた。更に水１ｇを加え塩酸０．
１を添加し１０分間撹拌した後，アンモニア水を加えて
ＰＨを５に調整した。ここにポリビニルアルコ−ル（分
子量２５万）０．１ｇを遊星ボ−ルミルに仕込み４０℃
で３０分間インキ化した。これをコ−テイングロッドで
ガラス上に塗布した。これを１５０℃の乾燥機で２分間
加熱処理をしたところ，白色の皮膜が得られた。膜厚
は，９０μｍであった。ナイフで傷を付けたところ，一
部が剥がれた爪先では剥がれが出なかった。

【００２１】実施例４ 実施例１で得られたコ−テイング組成物をアルミニュ−
ム板上に塗布した。密着性の良い薄膜が得られた。爪先
では剥がれが出なかった。

【００２２】実施例５ 実施例１〜３で得られた光触媒のコ−テイング物をビ−
カ−中の水に浸した。東京にて３月から５月まで屋外に
放置したところ，表面に変化はなかった。光触媒コ−テ
イング物を入れないビ−カ−の表面には，緑色の藻が多
量に付着した。

【００２３】実施例６ 実施例４で表面コ−テイングされたアルミニウム板を，
そのまま室内に３カ月間放置した。白色の皮膜の汚れは
認められなかった。

【００２４】

【発明の効果】光触媒作用を有するコ−テイングが簡単
に行えるようになり，防汚コテ−ング，抗菌コ−テイン
グ等用途を広げることができるようになった。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光触媒作用を有する酸化チタン，加水分解
   可能な有機金属化合物，及び水性溶媒を含有する組成物
2. 【請求項２】光触媒作用を有する酸化チタン，加水分解
   可能な有機金属化合物，及び水性溶媒を含有するコ−テ
   イング組成物
3. 【請求項３】ホウ素化合物を硬化触媒として含む請求項
   ２に記載の組成物
4. 【請求項４】ハロゲンイオンを硬化触媒として含む請求
   項２，３に記載の組成物
5. 【請求項５】分散剤を含有する請求項２，３，４に記載
   の組成物
6. 【請求項６】請求項２に記載の加水分解可能な有機金属
   化合物が金属アルコキシドである組成物
7. 【請求項７】請求項４に記載のハロゲンイオンがフッ
   素，臭素または塩素イオンである組成物