JPH10237353A

JPH10237353A - 親水性コーティング剤及び表面親水性基体

Info

Publication number: JPH10237353A
Application number: JP9038899A
Authority: JP
Inventors: Shiro Ogata; 四郎緒方; Yoshimitsu Matsui; 義光松井
Original assignee: Tanaka Tenshiya KK; Tao Corp
Current assignee: Tanaka Tenshiya KK; Tao Corp
Priority date: 1997-02-24
Filing date: 1997-02-24
Publication date: 1998-09-08
Anticipated expiration: 2017-02-24
Also published as: JP4672822B2

Abstract

(57)【要約】【課題】レンズ、鏡、金属、タイル、ガラス、繊維・
不織布等の基体表面にコーティングすると、その表面が
親水性作用を有する、親水性コーティング剤及び該親水
性コーティング剤でコーティングした表面親水性基体を
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及びコロイダルシリカ等のケ
イ素酸化物、さらに必要に応じてアナターゼ型酸化チタ
ン等の光触媒とを含むコーティング剤を用いて、親水性
被膜（層）を基体表面に形成させる。

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、レンズ、鏡、金
属、タイル、ガラス、繊維・不織布等の基体表面にコー
ティングすると、その表面が親水性作用を有する、親水
性コーティング剤及び該親水性コーティング剤でコーテ
ィングした表面親水性基体に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、眼鏡レンズ、浴室鏡、注射針等の
表面に親水性・防曇性等を付与するコーティング剤とし
てはシリコン系樹脂がよく知られている。また、光触媒
能を有するアナターゼ型酸化チタンＴｉＯ₂とシリコン
系樹脂との混合物からなるコーティング剤をコーティン
グし、紫外線照射時に親水性作用を発揮する表面親水性
基体も知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】シリコン系樹脂を親水
性コーティング剤として用いた場合、シリコン系樹脂面
に生じる静電気により、大気中の塵埃等が着塵し、その
表面を黒く汚すという問題点があった。また、現在、光
触媒を担持させる基体として多用されている有機高分子
樹脂基板（プラスチック板やプラスチックレンズ）に対
して、上記光触媒能を有するアナターゼ型酸化チタンＴ
ｉＯ₂とシリコン系樹脂とからなる親水性コーティング
剤を適用すると、酸化チタンによる静電気放電防止作用
により大気中の塵埃等の着塵は防止しうるが、光触媒機
能により有機高分子樹脂からなるプラスチック材の劣化
が著しいという問題点があった。また、この光触媒能を
有するアナターゼ型酸化チタンＴｉＯ₂とシリコン系樹
脂とからなる親水性コーティング剤は、親水機能を発揮
するためには紫外線照射が必要とされており、紫外線が
照射されない場所に設置された場合には親水性機能が発
揮できないという不都合があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、鋭意研究したところ、アモルファス型チタン酸化物
とケイ素酸化物との混合物からなるコーティング剤が、
極めて優れた親水性を有するのみならず、かつ成膜性に
優れ、加えて静電気放帯電防止作用を有し汚れを静電付
着させることがなく、かつ有機高分子樹脂材を劣化させ
ることがないばかりか、紫外線照射がないところでも親
水機能を充分発揮しうることを見い出し、本発明を完成
させるに至った。

【０００５】また、アモルファス型チタン酸化物とケイ
素酸化物との混合物に、さらに光触媒を混和してなるコ
ーティング剤をガラス、タイル等の基体にコーティング
すると、紫外線照射がない場合であっても、表面親水性
機能が発揮されることを見出し、本発明を完成させるに
至った。

【０００６】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と、コロ
イダルシリカ等のケイ素酸化物とを含む親水性被膜
（層）を基体表面に形成させることを特徴とする表面親
水性基体に関する。また、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と、コ
ロイダルシリカ等のケイ素酸化物と、アナターゼ型酸化
チタン等の光触媒とを含む親水性被膜（層）を基体表面
に形成させることを特徴とする表面親水性基体に関す
る。さらに、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と、コロイダルシリ
カ等のケイ素酸化物とを含む親水性コーティング剤、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
型チタン酸化物と、コロイダルシリカ等のケイ素酸化物
と、アナターゼ型酸化チタン等の光触媒とを含む親水性
コーティング剤に関する。

【０００７】

【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、アモルファス型の過酸化チタン
ＴｉＯ₃ 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。アモルファス型の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Ｔ
ｉＯ₂ 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。

【０００８】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。

【０００９】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の他に、
光触媒に対して安定であるという特性を有している。な
お、アモルファス型の過酸化チタンのゾルを１００℃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。

【００１０】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微粉末状のものやこの微粉末状のも
のを硝酸等の溶媒に懸濁分散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、微粉末状のものを用いる場合には、熱硬
化水溶性樹脂などのバインダーと混合してコーティング
することになる。

【００１１】本発明において用いられるケイ素酸化物と
しては、コロイダルシリカ等の二酸化珪素の他、シリコ
ーン、オルガノポリシロキサン等のシロキサン類化合
物、水ガラスを挙げることができるが、コロイダルシリ
カが望ましい。

【００１２】本発明において使用しうる光触媒として
は、Ｔｉ０₂、ＺｎＯ、ＳｒＴｉＯ₃、ＣｄＳ、Ｃｄ０、
ＣａＰ、ＩｎＰ、Ｉｎ₂Ｏ₃、ＣａＡｓ、ＢａＴｉＯ₃、
Ｋ₂ＮｂＯ₃、Ｆｅ₂Ｏ₃、Ｔａ₂Ｏ₅、ＷＯ₃、ＳａＯ₂、Ｂ
ｉ₂Ｏ₃、ＮｉＯ、Ｃｕ₂Ｏ、ＳｉＣ、ＳｉＯ₂、Ｍｏ
Ｓ₂、ＭｏＳ₃、ＩｎＰｂ、ＲｕＯ₂、ＣｅＯ₂などを挙げ
ることができるが、これらの中でも粉末状又はゾル状の
アナターゼ型酸化チタンＴｉ０₂が好ましい。

【００１３】ゾル状のアナターゼ型酸化チタン、すなわ
ちアナターゼ型酸化チタンゾルは、上記のように、アモ
ルファス型過酸化チタンゾルを１００℃以上の温度で加
熱することにより製造できるが、アナターゼ型酸化チタ
ンゾルの性状は加熱温度と加熱時間とにより多少変化
し、例えば１００℃で６時間処理により生成するアナタ
ーゼ型の酸化チタンゾルは、ｐＨ７．５〜９．５、粒子
径８〜２０ｎｍであり、その外観は黄色懸濁の液体であ
る。このアナターゼ型酸化チタンゾルは、常温で長期間
保存しても安定であるが、酸や金属水溶液等と混合する
と沈殿が生じることがあり、また、Ｎａイオンが存在す
ると光触媒活性や耐酸性が損なわれる場合がある。ま
た、ゾル濃度は通常２．７０〜２．９０重量％に調整さ
れているが、必要に応じてその濃度を調整して使用する
こともできる。

【００１４】光触媒としては、上記のアナターゼ型酸化
チタンゾルの他、粉末状の二酸化チタンとして、例えば
市販の「ＳＴ−０１」（石原産業株式会社製）や「ＳＴ
−３１」（石原産業株式会社製）をも使用しうる。この
場合、バインダーとしては、光触媒作用により劣化を受
けないもので、かつ、光触媒機能を低下させないもので
あればどのようなものでも使用できるが、常温での優れ
た接着性を有する上記アモルファス型過酸化チタンゾル
を用いることが望ましい。

【００１５】光触媒体には、光触媒反応を促進補完する
ものとして、その製造過程で、光触媒機能補助添加金属
（Ｐｔ，Ａｇ，Ｒｈ，ＲｕＯ，Ｎｂ，Ｃｕ，Ｓｎ，Ｎｉ
Ｏなど）を添加しておくこともできる。また、成形前
に、光触媒と共に、自発型紫外線放射剤又は蓄光型紫外
線放射剤の粒子あるいはこれらの放射剤を混入した粒子
を混合しておくこともできる。

【００１６】本発明の親水性コーティング剤には、アモ
ルファス型酸化チタンとケイ素酸化物とともに、紫外線
遮断機能や静電気放電防止機能を有する誘電体セラミッ
クス材料や導電性セラミックス材料を、必要に応じて含
有せしめることができる。

【００１７】本発明の親水性組成物が担持される基体と
しては、セラミックス、ガラスなどの無機材質、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
が、コーティング剤に光触媒が含まれたものを使用する
場合、有機高分子材からなる基体は望ましくない。ま
た、その大きさや形には制限されず板状、針状、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。

【００１８】本発明のコーティング剤のコーティング方
法としては、スプレーコート、ディッピング、スピンコ
ートなどの工法で薄膜を作る方法が挙げられる。また、
コーティング薄膜（層）の厚みとしては、親水性付与と
いう目的が達成しうる厚みやバインダー等の造膜性能に
より決定されるが、例えばバインダー機能をも兼ね備え
ているアモルファス型過酸化チタンゾルと、コロイダル
シリカとの混合物からなるコーティング剤を用いる場
合、通常０．５μｍ〜５．０μｍの厚みにコーティング
される。

【００１９】本発明の親水性コーティング剤は、ショウ
ケースガラス、浴室鏡、眼鏡レンズ、自動車のウインド
ウガラスやボディーの曇り防止、注射針の体内注入時の
刺激痛軽減、窓ガラス、天窓の結露防止、浴室とユニッ
トバスとの間や外壁と窓枠との間や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等建
材の汚れ防止などに用いることができる。また、光触媒
を含むコーティング剤の場合は、ガラスやタイル等の無
機材からなる基体表面に付着した塵、油、垢等の汚染有
機物が光触媒作用によって分解されるので、外装建築材
等に用いることができる。

【００２０】

【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。

【００２１】参考例２（アモルファス型過酸化チタンゾ
ルからの酸化チタンゾルの製造）上記アモルファス型過酸化チタンゾルを１００℃で加熱
すると、３時間程度経過後にアナターゼ型酸化チタンが
生じ、６時間程度加熱するとアナターゼ型酸化チタンゾ
ルが得られる。また、１００℃で８時間加熱すると、淡
黄色やや懸濁蛍光を帯び、濃縮すると、黄色不透明のも
のが得られ、１００℃で１６時間加熱すると極淡黄色の
ものが得られるが、これらは上記１００℃、６時間加熱
のものに比べて乾燥密着度が多少低下する。この酸化チ
タンゾルは、アモルファス型過酸化チタンに比べ粘性が
低下しているのでディッピングしやすいように２．５重
量％まで濃縮して使用する。

【００２２】実施例１１５０×１５０ｍｍのフロートガラスに、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２倍希釈したものに、コロイ
ダルシリカ（日産化学社製、商品名スノーテックス、Ｓ
ｉＯ₂を２０．７％含有）をＴｉＯ₃に対するＳｉＯ₂
の重量比が、それぞれ０％、０．５％、１％、２％、８
％になるように混合したものを用いて、上記基体にコー
ティングした。コーティングには、明治機械社製の直径
０．５４ｍｍの丸型吹き出しノズルを有するスプレーガ
ンＦＳ−Ｇ０５Ｒ−１を２Ｋｇ／ｃｍ³のエアー圧で用
い、吹き付け量は０．２ｇ／１００ｃｍ²とし、吹き付
け後、８０℃で乾燥させた。また、対照として、表面コ
ーティングをしなかったものを用いた。

【００２３】次に、各ガラス基板に、水道水０．１ｍｌ
をスポイトにて１ｃｍの高さから滴下し、紫外線を照射
せずに約１０分間放置後、基板上の水滴の直径（φ：単
位ｍｍ）を測定する実験を４回繰り返した。結果を表１
に示す。表１からもわかるように、本発明にかかる表面
親水性基体は優れた親水性を示した。

【００２４】

【表１】

【００２５】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、商品名；
出光チタニア）とバインダーとしての熱硬化水溶性樹脂
との混合物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。

【００２６】実施例３コロイダルシリカに代えて、水性アクリルシリコン樹脂
（ロックペイント社製、商品名；シリコマックス）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。

【００２７】実施例４実施例１のコーティング剤に、光触媒として更に参考例
２で得られたアナターゼ型酸化チタンゾルを、ＴｉＯ₃
に対するＴｉＯ₂の重量比が約１：３になるように添加
したものを用いる他は、実施例１と同様に行った。結果
を表２に示す。表２からもわかるように、本発明にかか
る表面親水性基体は紫外線照射下でないにもかかわらず
優れた親水性を示した。また、コーティング層は紫外線
照射下で長期間経過後も何ら変化しないことがわかっ
た。

【００１８】

【表２】

【００２１】

【発明の効果】本発明の親水性コーティング剤組成物
は、極めて優れた親水性を付与しうるばかりでなく、か
つ成膜性に優れ、加えて静電防止作用を有し汚れを静電
付着させることがなく、かつ有機高分子樹脂基板を劣化
させることがないばかりか、紫外線を吸収し紫外線照射
がないところでも親水機能を充分発揮しうる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＧ０２Ｂ 1/10 Ｇ０２Ｂ 1/10 Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アモルファス型チタン酸化物とケイ素酸
化物とを含む親水性コーティング剤。
【請求項２】アモルファス型チタン酸化物とケイ素酸
化物と光触媒とを含む親水性コーティング剤。
【請求項３】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又は請求項２
記載の親水性コーティング剤。
【請求項４】ケイ素酸化物が、コロイダルシリカであ
る請求項１〜３のいずれか記載の親水性コーティング
剤。
【請求項５】請求項１〜４記載の親水性コーティング
剤を基体表面にコーティングさせてなることを特徴とす
る表面親水性基体。