JPH10237352A - 多機能コーティング剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐候性（紫外線遮断性）、有害電磁波遮断
性、耐化学薬品性、静電気放帯電防止性、防虫性等の特
性を付与し得るばかりでなく、シール性、成膜性及び透
明性にも優れた多機能コーティング剤を提供すること。 【解決手段】 アモルファス型過酸化チタンゾル等のア
モルファス型チタン酸化物を含有するコーティング剤
を、建築用シーリング材やシート防水剤、あるいはＯＡ
機器のディスプレイ表面にコーティングする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、基体表面にコー
ティングすることにより、基体に耐候性（紫外線遮断
性）、有害電磁波遮断性、耐化学薬品性、静電気放帯電
防止性、防虫性等の特性を付与し得るばかりでなく、シ
ール性、成膜性及び透明性にも優れた多機能コーティン
グ剤に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、シーリング材や防水シートを
始め、種々の内外装建築基材等の樹脂基体表面の耐候性
を向上させるため、樹脂そのものを耐紫外線・耐酸・耐
アルカリ性とすると共に、樹脂表面を有機溶剤等で処理
し、親水・撥水性能を持たせ、樹脂基体表面を防汚性と
することが知られている。また、カビの発生しやすい場
所の樹脂基体に、あらかじめ抗菌剤を混入したり、表面
に塗布して、防カビ性とすることも知られている。しか
し、これらの多くは、その耐候性に寿命があったり、雨
水等で有効成分が流出したりする問題があった。また、
これらの方法は既に施工済みの内外装建築基材等には適
用できず、このため、全面的に再施工の必要性すらあっ
た。

【０００３】建築用内外装部材そのものの材質は、自然
材（石、木、砂）やセラミック製品（窯業製品）等材質
そのものに関する技術の発達により、その耐候性等が著
しく向上したものが出現してきた。その結果、建物の寿
命が延びると共に、保守メンテナンスの経済的な軽減を
図ることが可能になってきている。

【０００４】その他、各種用途に用いられる各種特性を
有するコーティング剤はよく知られているが、耐候性
（紫外線遮断性）、有害電磁波遮断性、耐化学薬品性、
静電気放帯電防止性、防虫性等の特性を付与し得るばか
りでなく、シール性、成膜性及び透明性にも優れた多機
能コーティング剤は知られていなかった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】建築基材や機械・器具
などの部材と部材との接合部に充填し、両部材の接着、
水密性・気密性を確保するシーリング材やコーキング材
は、近代建築工法において欠くことのできない重要な部
材で、例えば、外装材の施工工程において、各ユニット
に分割された仕上材をジョイントする役割や、建築基材
の熱変位や、天災による建物の変位を吸収する役割を担
っている。

【０００６】これらシーリング材やコーキング材の他、
シート防水材、塗膜防水材、塗膜化粧材と呼ばれる機能
材は、設置・施工部位や建物の変位・伸縮・変形を吸収
しうるものでなければならず、変化に適応しうる材質で
あること、採光用樹脂シート材等への適用においては高
耐候性であることなどの諸性質が求められている。

【０００７】例えば、有機高分子材からなる機能材とし
ては、シリコン系、変成シリコン系、ポリサルファイド
系、ポリウレタン系、アクリル系等のシーリング材があ
り、最近では、これらに防カビ性能や耐火性能、導電性
能をもたせるようになってきている。これら多くのシー
リング材に要求される基本性能としては、部位・部材と
の接着性、特に表面部の樹脂の耐久性、これらシーリン
グ材廻りから生じる建物の防汚性の確保を列挙すること
ができる。

【０００８】このうち、接着性は、接合部の形状、寸
法、部材種からの選定と、施工時の問題を解決すればよ
く、問題は耐久性と防汚性であり、耐久性についていえ
ば、シーリング材樹脂表面に接触する紫外線・オゾン・
水分・カビ・酸・アルカリ等による樹脂劣化を防ぐこと
が重要な課題であり、また、防汚性は建物の美観上から
は最も重要な課題の一つである。

【０００９】シーリング材としてよく知られているシリ
コン系（オルガノポリシロキサン）シーリング材は、シ
ーリング材中のシリコン分子が周辺に移行することによ
り生じる静電気により、大気中の塵埃等が着塵し、その
表面が黒く汚れることが多かった。また、油性コーキン
グ材は、その油性分が表面で塵埃等を着塵させ建物の美
観をそこねると共にメンテナンス費用の増大を招いてい
た。さらに、屋内外の湿気の多い場所や水廻り部ではカ
ビが発生し、黒ずみや劣化という問題が指摘されてい
た。

【００１０】本発明の課題は、基体に耐候性（紫外線遮
断性）、有害電磁波遮断性、耐化学薬品性、静電気放帯
電防止性、防虫性等の特性を付与し得るばかりでなく、
シール性、成膜性及び透明性にも優れた多機能コーティ
ング剤を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】樹脂そのものの耐久性の
向上については、最近、シリコン系やフッ素樹脂系の開
発が進んできているものの、部材との整合性や施工性、
経済性等の観点から、満足しうるものは未だ出現してい
ない。特に外気にさらされる表層部分を紫外線、酸・ア
ルカリ、オゾンなど劣悪環境条件から保護するには、シ
ーリング材や防水材、シート材等の基材表面を保護する
コーティング剤が必要である。このコーティング層が、
劣悪環境条件から基材を保護し、シーリング材等基材の
耐久性を向上させると共に防汚機能を有し、基材内部か
ら溶出する油や溶剤をブロックするか分解性能をもつこ
とで、これらシーリング材や防水材、シート材、有機高
分子内外装材等の基材の表面保護層として満足しうるも
のといえる。

【００１２】本発明者らは、上記課題を解決するため、
鋭意研究したところ、アモルファス型チタン酸化物を含
有するコーティング剤が、極めて優れた耐候性（紫外線
遮断性）、有害電磁波遮断性、耐化学薬品性、静電気放
帯電防止性、防虫性等の特性を付与し得るばかりでな
く、シール性、成膜性及び透明性にも優れていることを
見い出し、本発明を完成させるに至った。

【００１３】すなわち、本発明は、アモルファス型過酸
化チタンゾル等のアモルファス型チタン酸化物を含有す
るコーティング剤、及びアモルファス型過酸化チタンゾ
ル等のアモルファス型チタン酸化物を含有するコーティ
ング剤を基体にコーティングしたことを特徴とする紫外
線遮蔽材や建築用基材に関する。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明において、アモルファス型
チタン酸化物としては、アモルファス型過酸化チタンＴ
ｉＯ₃ やアモルファス型酸化チタンＴｉＯ₂ を例示する
ことができる。アモルファス型過酸化チタンやアモルフ
ァス型酸化チタンには、アナターゼ型酸化チタンＴｉＯ
₂ やルチル型酸化チタンＴｉＯ₂ と異なり、光触媒機能
は実質上殆どない。

【００１５】本発明において用いられるアモルファス型
過酸化チタンとして、特に好ましいアモルファス型過酸
化チタンゾルは、例えば次のようにして製造することが
できる。四塩化チタンＴｉＣｌ₄ のようなチタン塩水溶
液に、アンモニア水ないし水酸化ナトリウムのような水
酸化アルカリを加える。生じる淡青味白色、無定形の水
酸化チタンＴｉ（ＯＨ）₄はオルトチタン酸Ｈ₄ＴｉＯ₄
とも呼ばれ、この水酸化チタンを洗浄・分離後、過酸化
水素水で処理すると、本発明のアモルファス形態の過酸
化チタン液が得られる。このアモルファス型過酸化チタ
ンゾルは、ｐＨ６．０〜７．０、粒子径８〜２０ｎｍで
あり、その外観は黄色透明の液体であり、常温で長期間
保存しても安定である。また、ゾル濃度は通常１．４０
〜１．６０％に調整されているが、必要に応じてその濃
度を調整することができ、低濃度で使用する場合は、蒸
留水等で希釈して使用する。

【００１６】また、このアモルファス型過酸化チタンゾ
ルは、常温ではアモルファスの状態で未だアナターゼ型
酸化チタンには結晶化しておらず、密着性に優れ、成膜
性が高く、均一でフラットな薄膜を作成することがで
き、かつ、乾燥被膜は水に溶けないという性質を有して
いる。なお、アモルファス型の過酸化チタンのゾルを１
００℃以上で加熱すると、アナターゼ型酸化チタンゾル
に変化し始め、アモルファス型過酸化チタンゾルを基体
にコーティング後乾燥固定したものは、２５０℃以上の
加熱によりアナターゼ型酸化チタンになる。

【００１７】本発明において用いられるアモルファス型
酸化チタンとしては、粉末状のものやこの粉末状のもの
を硝酸等の溶媒に分散懸濁させたゾル状のものが知られ
ている。この光触媒機能を有さないアモルファス型酸化
チタンの内、粉末状のものを使用する場合には、例えば
熱硬化水溶性樹脂などのバインダーと混合して使用する
ことになる。

【００１８】本発明のコーティング材が適用される基体
としては、セラミックス、ガラスなどの無機材質、プラ
スチック板や化学繊維等の有機高分子樹脂、ゴム、木、
紙などの有機材質、並びにアルミニウム、鋼などの金属
材質のものを用いることができる。また、その大きさや
形には制限されず板状、ハニカム状、ファイバー状、濾
過シート状、ビーズ状、発砲状やそれらが集積したもの
でもよい。

【００１９】次に、本発明のコーティング剤の具体的な
適用例について説明するが、本発明のコーティング剤の
コーティング方法としては、ゾル・ゲル法や、スパッタ
リング、溶射、ディッピング、スピンコート、スプレー
コートなどの工法で薄膜をつくる方法が挙げられる。ま
た、コーティング層の厚みとしては、紫外線遮断等の目
的が達成される厚みや造膜性能により決定されるが、例
えば、過酸化チタンゾルをコーティングの場合、０．５
μｍ〜１．０μｍ又はそれ以上の厚みで紫外線がカット
される。

【００２０】本発明のコーティング剤を、採光用のアク
リル板やポリカーボネート板等の有機高分子樹脂板にコ
ーティングすると、紫外線（４００ｎｍ以下）を完全に
カット（遮蔽）し、耐候性に優れたものとすることがで
きる。本発明のコーティング剤は紫外線を吸収し、下層
の有機高分子樹脂の紫外線劣化を防止できるばかりでな
く、今まで退色の問題で使用出来なかった有機顔料・染
料を使用した有機高分子樹脂板等に適用できる。また、
本発明のコーティング剤は光触媒機能がないため、光触
媒作用による有機高分子樹脂板等の劣化もない。さら
に、本発明のコーティング剤は耐酸性をも有するため、
酸性雨等による劣化もない。

【００２１】本発明のコーティング剤を、浴室とユニッ
トバスとの間、外壁と窓枠との間、タイルとタイルとの
間等のシリコン系シーリング材や油性コーキング材の表
面にコーティングすると、その静電気放帯電防止作用に
より、大気中の塵埃等が静電着塵することなく、その表
面が黒く汚れず、また、油性コーキング材からの油性分
が表面に浸出するのを防ぎ、油による塵埃等の着塵やカ
ビの発生がなく、その表面が黒ずんだり劣化したりする
ことがない。さらに、本発明のコーティング剤は、防水
機能や気密機能がありかつ成膜性に優れることから長期
使用によっても、上記効果が低下しない。このように、
耐候性をも有する本発明のコーティング剤を使用する
と、シリコン系樹脂シーリング材や変成シリコン系樹脂
コーキング材の屋外使用が可能になる。

【００２２】その他、本発明のコーティング剤を、テレ
ビのブラウン管、パソコン等ＯＡ機器のディスプレイ表
面にコーティングすると、特定波長の有害な電磁波を完
全にカット（遮蔽）することができ、また現在使用され
ている電磁波シールド材原料や活性炭微粒子を混合・併
用することで、それぞれの特定波長の電磁波をカットす
ることができる。さらに、本発明のコーティング剤を、
コーティングした繊維・不織布等は、空気が乾燥した冬
季においても静電気が帯電・放電することがなく、耐化
学薬品性を有していることから、工場等の制服に適用で
きる上、その保存に際して防虫剤が不要となる利点もあ
る。

【００２３】紫外線等の遮断作用や静電気発生防止機能
などを有するものとしては、本発明にかかるアモルファ
ス型チタン酸化物の他に、誘電体セラミックスや導電性
セラミックスがある。誘電体セラミックス材料として
は、ＳｉＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅、ＴｉＯ₂、ＳｒＴｉＯ₃、Ｂａ
ＴｉＯ₃、Ｐｂ系ペロブスカイト化合物を、また、導電
性セラミックス材料としては、銅、ニッケル、クロム、
チタン、アルミニウムなどの卑金属合金等をそれぞれ挙
げることができる。これらセラミックス材料は、その直
径が、０．００１μｍ〜２０μｍ程度の微粒子状または
微粉末状の形態で、紫外線カット化粧品や塗料樹脂混入
材としても使用されており、本発明のコーティング剤
に、必要に応じてこれらのセラミックス材料をアモルフ
ァス型チタン酸化物とともに含有せしめることができ
る。

【００２４】これらのセラミックス材料のうち、光触媒
機能を有するものとして、アナターゼ型酸化チタンの粒
径７ｎｍ〜２０ｎｍの超微粒子の粉末や該超微粒子を含
むゾルが、「ＳＴ−０１」（石原テクノ株式会社）や
「ＳＳＴ−０１」（石原テクノ株式会社）として市販さ
れている。これら光触媒機能を有するものは、シーリン
グ材や防水材、シート材など有機高分子樹脂基体に直接
コーティングすると基体を劣化させるので、中間層を介
して積層する必要があるが、かかるアナターゼ型酸化チ
タンのような光触媒機能を有する０．５μｍ〜１．０μ
ｍ程度以上の紫外線遮断層を設けると、耐候性や耐薬品
性を有する保護層として有効であるばかりでなく、浮遊
油塵等の汚染物質を分解することができるので、防汚機
能層としても作用する。そして、光触媒機能から基材を
保護する中間層は、珪素化合物、例えば、コロイダルシ
リカや水ガラス等のケイ素酸化物の０．５μｍ〜１．０
μｍぐらいの層、又は光触媒機能を有さないアモルファ
ス型酸化チタンや過酸化チタン等アモルファス型チタン
酸化物の層、あるいは、ケイ素酸化物とアモルファス型
チタン酸化物との両者を含有する層でもよい。

【００２５】また、アモルファス型チタン酸化物に、コ
ロイダルシリカ等のケイ素酸化物を混合したものをコー
ティングした基体は、紫外線遮断機能の他に、その表面
が親水性を有し、表面付着物を親水洗浄するセルフクリ
ーニング作用を有するようになる。さらに、アナターゼ
型酸化チタンやルチル型酸化チタンを配合混合すると、
上記機能の他に光触媒機能をも有するようになる。

【００２６】

【実施例】以下に、実施例を掲げてこの発明をさらに具
体的に説明するが、この発明の技術的範囲はこれらの例
示に限定されるものではない。 参考例１（アモルファス型過酸化チタンゾルの製造） 四塩化チタンＴｉＣｌ₄の５０％溶液（住友シティクス
株式会社）を蒸留水で７０倍に希釈したものと、水酸化
アンモニウムＮＨ₄ＯＨの２５％溶液（高杉製薬株式会
社）を蒸留水で１０倍に希釈したものとを、容量比７：
１に混合し、中和反応を行う。中和反応後ｐＨを６．５
〜６．８に調整し、しばらく放置後上澄液を捨てる。残
ったＴｉ（ＯＨ）₄のゲル量の約４倍の蒸留水を加え十
分に撹拌し放置する。塩化銀でチェックし上澄液中の塩
素イオンが検出されなくなるまで水洗を繰り返し、最後
に上澄液を捨ててゲルのみを残す。場合によっては遠心
分離により脱水処理を行うことができる。この淡青味白
色のＴｉ（ＯＨ）₄３６００ｍｌに、３５％過酸化水素
水２１０ｍｌを３０分毎２回に分けて添加し、約５℃で
一晩撹拌すると黄色透明のアモルファス型過酸化チタン
ゾル約２５００ｍｌが得られる。なお、上記の工程にお
いて、発熱を抑えないとメタチタン酸等の水に不溶な物
質が析出する可能性があるので、すべての工程は発熱を
抑えて行うのが望ましい。

【００２７】実施例１（紫外線遮断効果） 縦横が５０×１００ｍｍ、厚さ２ｍｍの透明アクリル板
の表面に、参考例により作製したアモルファス型過酸化
チタンゾル（ＴｉＯ₃ として１．７％重量％含有）を、
その厚さが１μｍ及び０．５μｍとなるように、ディッ
ピング方法によりコーティングしたもの、並びに対照と
してアモルファス型過酸化チタンゾルをコーティングし
ていないものの３種類の試験用基板を用意した。

【００２８】また、紫外線感受性基板として、その表面
に硝酸銀が塗布された３０×３０ｍｍの株式会社ＴＯＴ
Ｏ社製のスコルトタイル（光触媒タイル）を用意し、紫
外線源として３８０ｎｍの単波長を放出する２本のブラ
ックライトを用意した。紫外線感受性基板の硝酸銀塗布
面から１０ｍｍの位置に上記試験用基板を固定し、試験
用基板の上方６０ｍｍの位置から２本のブラックライト
を１時間照射し、硝酸銀塗布面の化学変化による変色に
より紫外線遮蔽効果を確認した。

【００２９】その結果、アクリル板表面にアモルファス
型過酸化チタンゾルを、その厚さが１μｍになるように
コーティングした試験用基板では紫外線感受性基板の表
面に何ら変化が認められず、紫外線を完全に遮蔽してい
ることが確かめられた。同じくその厚さが０．５μｍに
なるようにコーティングした試験用基板では照射１時間
後薄灰色に変化し、紫外線が微弱ながら透過しているこ
とがわかった。アクリル板表面にアモルファス型過酸化
チタンゾルをコーティングしていない試験（対照）用基
板では、紫外線照射３０分後から変色が始まり、照射１
時間後には硝酸銀塗布面の化学変化により紫外線感受性
基板の表面が濃い灰色に変化することが確かめられた。

【００３０】実施例２ アモルファス型過酸化チタンゾルＴｉＯ₃ に代えて、ア
モルファス型酸化チタン粉末（出光興産社製）とそのバ
インダーとしての熱硬化水溶性樹脂とからなるコーティ
ング剤を用いる他は、実施例１と同様に行ったところ、
ほぼ同様な結果が得られた。

【００３１】

【発明の効果】本発明の多機能コーティング剤は、シー
ル性、成膜性及び透明性にも優れ、基体表面にコーティ
ングすると、基体に耐候性（紫外線遮断性）、有害電磁
波遮断性、耐化学薬品性、静電気放帯電防止性、防虫性
等の特性を付与し得る。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アモルファス型チタン酸化物を含有する
   コーティング剤。
2. 【請求項２】 アモルファス型チタン酸化物が、アモル
   ファス型過酸化チタンゾルである請求項１記載のコーテ
   ィング剤。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２記載のコーティン
   グ剤を基体にコーティングしてなるコーティング基体。
4. 【請求項４】 請求項１又は請求項２記載のコーティン
   グ剤を基体にコーティングしてなる建築用基材。
5. 【請求項５】 請求項１又は請求項２記載のコーティン
   グ剤を基体にコーティングしてなる紫外線遮蔽材。