JPH10195341A - 光触媒塗料及びその製造方法並びにこれを塗布した塗膜 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】光触媒塗料及びその製造方法並びにこれを塗布
した塗膜を提供する。 【解決手段】一次粒子の平均粒径０．０１μｍ〜０．１
μｍの超微粒子アナターゼ型酸化チタンと，有機溶媒
と，β一ジケトンと，チタネート系またはアルミネート
系カップリング剤と、シリカゾルからなる光触媒塗料
で、必要に応じて、上記酸化チタンの合有量が０．５〜
２０重量％で、上記β−ジケトンの添加量が上記酸化チ
タンに対して０．５〜１０．０重量％で、上記チタネー
ト系およびアルミネート系カップリング剤の添加量が上
記酸化チタンに対して０．１〜５．０重量％を合有し、
また上記酸化チタンを上記有機溶媒中に均一に高度に分
散させ、上記シリカゾルと均一混合する製造方法および
上記光触媒塗料を基材に塗布し形成した塗膜からなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光触媒活性、透明
性に優れた酸化チタン系光触媒塗料並びにその製造方法
およびそれを塗布して形成した塗膜に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】特開平７−１００３７８公報に記載され
ている様に、光触媒薄膜を形成する方法としてチタンの
アルコキシドとアルコールアミン類から調整されたチタ
ニアゾルを基板にコーテングした後、焼成する方法が知
られている。また 基板の保護および酸化チタン層との
密着性向上のために、基板と酸化チタン層の間にアンダ
ーコート膜を設けた２層コートタイプの塗膜の製造方法
も知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記せる従来の技術
で、チタニアゾルを用いて、焼成する方法では、高温で
焼成処理するため、膜の透明性が低下する危険性があ
り、また、焼成炉を必要し、また、低温で処理出来る２
層コートタイプでは、２回塗りおよび乾燥が必要で、何
れも簡便な方法ではなく、また、光触媒の活性を十分に
引き出すには、酸化チタンの含有量を８０重量％以上に
しなければならず、この場合、成膜した膜自体の透明性
と酸化チタン粒子同士並びに基板との密着性が充分でな
く安定した膜を形成出来なくなるという問題があった、
光触媒の用途の拡大と共に、より高い活性とより高い透
明性と高密着性を有する優れた塗膜を形成し得る光触媒
塗料の開発が要望されてきている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記要望
に答えるため,鋭意研究を積み重ねた結果,平均一次粒子
径が０．０１μｍ〜０．１μｍの超微粒で、結晶形がア
ナターゼ型の酸化チタンをβ−ジケトンと、チタネート
系またはアルミネート系カップリング剤存在下の有機溶
媒中に高度に分散させ、シリカゾルと均一混合した塗料
は、上記要望に充分に答えることの出来る塗膜を形成し
得るとの知見を得たのである。

【０００５】本発明は、上記せる知見に基づいて得られ
たものであって、 （１）一次粒子の平均粒径０．０１μｍ〜０．１μｍの
超微粒子アナターゼ型酸化チタンと、有機溶媒と、β−
ジケトンと、チタネート系またはアルミネート系カップ
リング剤およびシリカゾルからなる光触媒塗料、 （２）上記酸化チタンの含有量が０．５〜２０重量％で
ある（１）記載の光触媒塗料、 （３）上記β−ジケトンの添加量が、上記酸化チタンに
対して０．５〜１０．０重量％である（１）乃至（２）
のいずれかに記載の光触媒塗料、 （４）上記チタネート系またはアルミネート系カップリ
ング剤の添加量が、上記酸化チタンに対して０．１〜
５．０重量％である（１)乃至（３）のいずれかに記載
の光触媒塗料、 （５）上記酸化チタンをβ−ジケトンと,チタネート系
またはアルミネート系カップリング剤存在下で、上記有
機溶媒中に均一に分散させた後、上記シリカゾルと混合
する（１)乃至（４）のいずれかに記載の光触媒塗料の
製造方法、 （６）上記（１）乃至（４）のいずれかに記載の光触媒
塗料を基材に塗布して形成した塗膜、（７）（６）の塗
膜を塗布せるガラス。 （８）（６）の塗膜を塗布せるプラスチック。 （９）（６）の塗膜を塗布せる金属。 （１０）（６）の塗膜を塗布せる木材。 （１１）（６）の塗膜を塗布せる建材。 （１２）（６）の塗膜を塗布せる紙。 （１３）（６）の塗膜を塗布せるフィルム。 に特徴を有するものである。

【０００６】本発明では、一次粒子の平均粒径（以下、
平均一次粒子径と言う）０．０１μｍ〜０．１μｍの超
微粒子の酸化チタン（アナターゼ型）が、有機溶媒と,
β−ジケトンと,チタネート系またはアルミネート系カ
ップリング剤からなる液体中で、一次粒子に近い状態ま
で均一で高度に分散せられ、これに適量のシリカゾルを
均一混合した塗料を得、これを基板上に塗布することに
より薄く均一な塗布が可能であり、かつβ−ジケトン
と,カップリング剤さらには、シリカゾルの作用により
酸化チタン粒子間、および基板との密着性が上がり、安
定した塗膜形成が得られたのである。

【０００７】本発明では、β−ジケトンは、極性官能基
（ケトン基）が、酸化チタン微粉末および基板の表面に
存在する極性基（水酸基,酸素基）に作用して、焼付け
中に縮合により、酸化チタン微粉末の最密充填が起こ
り、粉末間および粉末一基板間を結合させ膜形成剤とし
て作用し密着性を上げたのではないかと推測される。

【０００８】また本発明では、カップリング剤は低ヘイ
ズ化剤として作用し、これを添加することにより、膜構
造に二次凝集群を形成せず、均一な最密充填化と表面の
平滑精度がより一層高められるためにヘイズが低下（透
明性が向上する）するものと推測される。

【０００９】また、シリカゾルの均一混合により、酸化
チタン微粉末の含有量を多くしても（８０重量％以
上）、ＳｉＯ２の均一混合作用により透明度を低下せし
めることなく、充分な触媒活性を得ることが出来、さら
にシリカゾルの作用で基板との密着性が一層向上すると
の効果が得られている。

【００１０】本発明の有機溶媒としては、酸化チタン微
粉末およびＳｉＯ２以外の成分を溶解することの出来る
（或いは、液体成分については、これと相溶性を有す
る）任意の有機溶媒を使用出来る。但し、当然ながら、
本発明における膜形成剤カップリング剤として使用する
成分は、溶媒から除外される。適当な溶媒の例として
は、メタノール（Ａ−１と言う、以下同様）、エタノー
ル（Ａ−２）、イソプロパノール（Ａ−３）、ブタノー
ル（Ａ−４）などのアルコール類、アセトン（Ａ−
５）、メチルエチルケトン（Ａ−６）、メチルイソブチ
ルケトン（Ａ−７）、シクロヘキサノン（Ａ−８）、イ
ソホロン（Ａ−９）などのケトン類、トルエン（Ａ−１
０）、キシレン（Ａ−１１）、ヘキサン（Ａ−１２）、
シクロヘキサン（Ａ−１３）、等の炭化水素類、Ｎ,Ｎ-
ジメチルホルムアミド（Ａ−１４）などのアミド類、ジ
メチルスルホキシド（Ａ−１５）などのスルホキシド類
など挙げられ、使用する成分に応じて、それらを溶解す
るように１種もしくは２種以上の溶媒を選択する。溶媒
の量は、塗布に適した粘度の組成物が得られるような量
であれば良く、特に制限されない。

【００１１】本発明のβ−ジケトンとしては、２，４−
ペンタンジオン（Ｂ−１と言う、以下同様）、３−メチ
ル−２，４−ペンタンジオン（Ｂ−２）、３−イソプロ
ピル−２，４−ペンタンジオン（Ｂ−３）、２，２−ジ
メチル−３，５−ヘキサンジオン（Ｂ−４）等が挙げら
れる。

【００１２】本発明のカップリング剤としては、アセト
アルコキシ基を含有するアルミネート系カップリング
剤、ならびジアルキルパイロホスフエ−ト基もしくはジ
アルキルホスファイト基を含有するチタネート系カップ
リング剤がある。アセトアルコキシ基を含有するアルミ
ネート系カップリング剤の例としては、下記（ａ）式で
示される化合物がある。また、ジアルキルパイロホスフ
ェート基を有するチタネート系カップリング剤の例で
は、下記（ｂ）〜（ｄ）式で示される化合物があり、ジ
アルキルホスファイト基を有するチタネート系カップリ
ング剤の例には、下記（ｅ）〜（ｆ）式で示される化合
物がある。これらの１種もしくは２種以上を使用するこ
とが出来る。

【００１３】

【化１】

【００１４】本発明の実施の形態について説明する。ま
ず所定の平均一次粒子径を有するアナターゼ型の酸化チ
タン微粉末を所定量用意し、これを適量の有機溶媒と,
β−ジケトンと,チタネート系またはアルミネート系カ
ップリング剤からなる液体に混合し、例えばジルコニア
ビーズの所定量により、所定時間ペイントシェーカーに
て均一分散させた。その後、所定濃度シリカゾル液の適
量と均一混合し、本発明塗料の製造した。この塗料を例
えばスピンコーターにて所定の基板に塗布し、所定温
度、所定時間乾燥させ、光触媒の塗膜を作製した。この
塗膜のヘイズおよび光触媒活性を測定した。本発明の塗
膜のヘイズは１．０％以下で、高透明性を有していた。
また光触媒活性は優れ、膜の密着性良く、安定した光触
媒用塗膜が得られた。

【００１５】本発明の塗膜は、スピンコート、ディッピ
ング、スプレー等により得られる。溶媒の種類や混合比
を変えることにより、どの方法にも対応した薬剤を得る
ことができるので、特に塗布方法を選ばない。

【００１６】本発明の塗膜を塗布せるガラスとしては、
蛍光灯、窓等の室内環境浄化（汚染物質分解）ガラス、
水槽、生け簀などの水質浄化ガラス、車の防曇ガラス、
ＣＲＴ、ＬＣＤ画面、窓、鏡、眼鏡等の防汚ガラス、カ
メラ、光学機器の防汚、防黴レンズ等がある。

【００１７】本発明の塗膜を塗布せるプラスチックとし
ては、ＡＶ機器、コンピュ−タ−、マウス、キ−ボ−
ド、リモコン、フロッピ−デイスク等の機器およびその
周辺製品、車の内装品、家具、キッチン、風呂、洗面所
等で使用する家庭用品等に使用する防汚、抗菌、防黴プ
ラスチック等がある。

【００１８】本発明の塗膜を塗布せる金属としては、物
干し台、物干し竿、キッチン、実験室等の作業台や洗い
場、換気扇等に使用する防汚、抗菌、防黴ステンレス、
防汚、抗菌処理ドアノブ等がある。

【００１９】本発明の塗膜を塗布せる木材の用途として
は、防汚家具、公園の抗菌遊技施設等がある。 本発明
の塗膜を塗布せる建材としては、防汚処理した外壁材、
屋根、床材等、室内環境浄化（汚染物質分解）性を持つ
内壁材、防汚、抗菌、防黴処理した各種内装品等があ
る。 本発明の塗膜を塗布せる紙は、抗菌処理文房具等
に使用できる。

【００２０】本発明の塗膜を塗布せるフイルムの用途と
しては、食品包装用透明抗菌フイルム、野菜保存用透明
エチレンガス分解フイルム、環境、水質浄化用フイルム
等がある。

【００２１】上述したように、本発明の塗膜を塗布した
各種基材は、防汚、環境浄化、抗菌、防黴の効果をゆう
するので、紫外線（含太陽光、蛍光灯）の照射が可能な
条件であれば、例示した以外でも多くの用途に使用する
ことができる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の実施例について、具体的に説
明する。勿論、本発明は実施例に拘泥されるものではな
い。表１に記載した様な、平均一次粒子径を有する酸化
チタン微粒子に、同じく表１に示す様な配合組成で、有
機溶媒と、β−ジケトンと、チタネート系またはアルミ
ネート系カップリング剤を混合し、ジルコニアビーズ１
００ｇより、１６時間ペイントシェーカーにて分散させ
た。その後１０重量％のシリカゾル液と混合し、本発明
の光触媒塗料１〜１０（以下、単に本発明塗料１〜１０
という）を作製した。これら塗料をスピンコーターに
て、それぞれガラス基板に塗布し、１５０℃１時間乾燥
させ、本発明塗膜１〜１０を作製した。それぞれの塗膜
を評価するためにそれぞれの塗膜のヘイズ（スガ試験機
製ヘイズコンピュターＨＧＭ−３Ｄ）および光触媒活性
を測定した。なお光触媒活性は、光触媒膜を塗布したガ
ラス板を１リットルのパイレックス製容器に入れ、密閉
後、アセトアルデヒドを２μｌ導入し、紫外線ランプで
２時間光照射後のアセトアルデヒド濃度をガステック検
知管で測定した。［除去率（％）＝［（初期濃度−光照
射後の濃度）／初期濃度］×１００］測定結果を表２示
した。

【００２３】ついで、比較のために、表１に記載した様
な本発明塗料成分のいずれかが欠けるか、規定料以下の
値しか含有しない配合組成の塗料を比較塗料１〜４とし
て作製した。上記実施例と同様に比較塗膜１〜４を形成
し、この塗膜のヘイズおよび光触媒活性を測定し表２に
示した。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【表２】

【００２６】

【発明の効果】表２から明らかな様に、本発明塗膜１〜
１０は、比較塗膜１〜４に較べ、ヘイズ値は低く、アセ
トアルデヒド除去率は高く、高い触媒活性と高い透明性
を有する優れた塗膜を形成する。この様な優れた塗膜が
得られたのは、有機溶媒と、β−ジケトンと、チタネー
ト系またはアルミネート系カップリング剤と、シリカゾ
ルからなる液体中で、光触媒である酸化チタン微粒子
が、一次粒子に近い状態まで均一に分散された塗料が得
られ、この塗料を基板上により薄く均一に塗布すること
が可能となり表面の平滑精度がより一層高められたため
であり、更に、微粒子間および微粒子−基板間の結合を
増し、密着性を向上せしめたため塗膜としての耐久性も
高めており、光触媒の用途の拡大に寄興するものであ
る。

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一次粒子の平均粒径０．０１μｍ〜０．
   １μｍの超微粒子アナターゼ型酸化チタンと,有機溶媒
   と,β−ジケトンと,チタネート系またはアルミネート系
   カップリング剤と、シリカゾルからなることを特徴とす
   る光触媒塗料。
2. 【請求項２】 上記酸化チタンの含有量が０．５〜２０
   重量％であることを特徴とする請求項１記載の光触媒塗
   料。
3. 【請求項３】 上記β−ジケトンの添加量が上記酸化チ
   タンに対して０．５〜１０．０重量％であることを特徴
   とする請求項１乃至請求項２のいずれかに記載の光触媒
   塗料。
4. 【請求項４】 上記チタネート系またはアルミネート系
   カップリング剤の添加量が上記酸化チタンに対して０．
   １〜５．０重量％であることを特徴とする請求項１乃至
   請求項３のいずれかに記載の光触媒塗料。
5. 【請求項５】 上記酸化チタンをβ−ジケトンと,チタ
   ネート系またはアルミネート系カップリング剤存在下
   で、上記有機溶媒中に均一に分散させた後、上記シリカ
   ゾルと混合することを特徴とする請求項１乃至請求項４
   のいずれかに記載の光触媒塗料の製造方法。
6. 【請求項６】 請求項１乃至４のいずれかに記載の光触
   媒塗料を基材に塗布して形成させたことを特徴とする塗
   膜。
7. 【請求項７】 請求項６の塗膜を塗布せるガラス。
8. 【請求項８】 請求項６の塗膜を塗布せるプラスチッ
   ク。
9. 【請求項９】 請求項６の塗膜を塗布せる金属。
10. 【請求項１０】 請求項６の塗膜を塗布せる木材。
11. 【請求項１１】 請求項６の塗膜を塗布せる建材。
12. 【請求項１２】 請求項６の塗膜を塗布せる紙。
13. 【請求項１３】 請求項６の塗膜を塗布せるフィルム。