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JP2005139403A - 光触媒作用を備えた塗料および塗料用添加剤 - Google Patents

光触媒作用を備えた塗料および塗料用添加剤 Download PDF

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JP2005139403A
JP2005139403A JP2003380373A JP2003380373A JP2005139403A JP 2005139403 A JP2005139403 A JP 2005139403A JP 2003380373 A JP2003380373 A JP 2003380373A JP 2003380373 A JP2003380373 A JP 2003380373A JP 2005139403 A JP2005139403 A JP 2005139403A
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photocatalyst
och
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coating
coating film
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JP2003380373A
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Shigeji Taira
繁治 平良
Taro Kuroda
太郎 黒田
Yoshio Okamoto
誉士夫 岡本
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Daikin Industries Ltd
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Abstract

【課題】本発明は、ゼオライトなどの多孔質粒子の細孔に光触媒を担持させたり、光触媒の表面にアパタイトなどの光触媒により分解されない無機物質を生成させるといった、光触媒とバインダーを接触させないための特別な加工を施すことなく、400〜500℃といった高温で焼結する必要がなく、光触媒作用によってバインダーが劣化することもない、安価で、加工性、光触媒活性に優れた塗料を提供することを目的とする。
【解決手段】(A)疎水化処理された光触媒および(B)光触媒に分解され難い性質を有する化合物からなる塗料。(A)疎水化処理された光触媒、(B)光触媒に分解され難い性質を有する化合物および(C)塗料用樹脂からなり、疎水化処理された光触媒(A)および固化前の光触媒に分解され難い性質を有する化合物(B)が塗料用樹脂(D)より疎水性である塗料。(A)疎水化処理された光触媒および(B)光触媒に分解され難い性質を有する化合物からなる塗料用添加剤。
【選択図】なし

Description

本発明は、光触媒作用によってバインダーが劣化することもない、安価で、加工性、光触媒活性に優れ、消臭、防汚、抗菌、殺菌効果を有する塗料および塗料用添加剤に関する。
消臭、防汚、抗菌などを目的として、光触媒を塗膜中に含有させることが従来から知られている。光触媒作用を有する塗膜は、紫外線の照射により、電子とホールを生成し、これが、塗膜表面にある酸素や水と反応して活性酸素などのラジカルを生じる。そして、発生したラジカルが塗膜の汚染原因となる有機物質や空気中の臭いを発生する成分を酸化還元して分解する。
光触媒塗膜の製造方法としては、いわゆるディップ法と超微粒子分散液コーティング法とが一般的に用いられている。
ディップ法は、基材に金属アルコキシド、たとえばアルコキシドチタンからなる塗布液を塗布し、400〜500℃の温度で焼成して光触媒塗膜を形成する方法である。この製造方法により得られた光触媒塗膜は、塗膜の強度が優れるために耐久性がある。しかし、ディップ法により得られた光触媒塗膜は、高温で長時間焼成しないと塗膜表面における結晶性が十分でなく、光触媒活性が低くなるという問題があった。とくに基材の軟化温度が低い場合は、高温で焼成することができないため、十分な光触媒活性を得ることが困難であった。
超微粒子分散液コーティング法は、酸化チタンなどの光触媒活性を有する超微粒子を水やアルコールなどからなる溶液中に分散させた水溶性分散液を基材に塗布し、焼成して光触媒塗膜を得る方法である。この製造方法により得られた光触媒塗膜は、結晶性が高く、光触媒活性に優れている。しかし、基材との充分な付着性が得にくく、また、有機物質をバインダーとして用いる場合に、光触媒作用によりバインダーが劣化し、塗膜にクラック、チョーキングが発生しやすいといった問題があった。
超微粒子分散液コーティング法において、このような問題を解決するため、光触媒とバインダーを接触させずに塗膜を形成する方法がとられている。具体的には、ゼオライトなどの多孔質粒子の細孔に光触媒を担持させる方法、光触媒の表面にアパタイトなどの光触媒により分解されない無機物質を生成させる方法がある。しかし、光触媒とバインダー樹脂を接触させないための特別な加工が必要となり、高コストになりやすいなどの問題があった。
また、ステアリン酸亜鉛などの脂肪酸金属塩をブリードアウト剤として使用し、光触媒を塗膜表面に集める方法が開示されている(たとえば、特許文献1参照)。しかし、塗膜中に光触媒が残りやすいため塗膜が劣化しやすく、また、仮にブリードアウト剤が塗膜表面にブリードアウトされても、光触媒が塗料中のバインダーと接触しているため、塗膜が劣化しやすいという問題を有していた。
特開2002−322369号公報
本発明は、ゼオライトなどの多孔質粒子の細孔に光触媒を担持させたり、光触媒の表面にアパタイトなどの光触媒により分解されない無機物質を生成させるといった、光触媒とバインダーを接触させないための特別な加工を施すことなく、400〜500℃といった高温で焼結する必要がなく、光触媒作用によってバインダーが劣化することもない、安価で、加工性、光触媒活性に優れた塗料を提供することを目的とする。
本発明は、(A)疎水化処理された光触媒および(B)光触媒に分解され難い性質を有する化合物からなり、疎水化処理された光触媒(A)が固化前の光触媒に分解され難い性質を有する化合物(B)より疎水性である塗料に関する。
疎水化処理された光触媒(A)の添加量は、(B)光触媒に分解され難い性質を有する化合物100重量部に対し、0.01〜100重量部であることが好ましい。
本発明は、(A)疎水化処理された光触媒、(C)表面濃縮性添加剤および(D)塗料用樹脂からなり、疎水化処理された光触媒(A)および固化前の表面濃縮性添加剤(C)が塗料用樹脂(D)より疎水性である塗料に関する。
表面濃縮性添加剤(C)の添加量は、塗料用樹脂(D)100重量部に対し0.1〜50重量部であることが好ましい。
疎水化処理された光触媒(A)の添加量は、塗料用樹脂(D)100重量部に対し0.001〜100重量部であることが好ましい。
光触媒は、酸化チタンであることが好ましい。
酸化チタンの粒子径は、100nm以下であることが好ましい。
本発明は、前記塗料から形成された塗膜に関する。
また、本発明は、(A)疎水化処理された光触媒および(C)表面濃縮性添加剤からなる塗料用添加剤に関する。
光触媒は、酸化チタンであることが好ましい。
酸化チタンの粒子径は、100nm以下であることが好ましい。
本発明は、前記塗料用添加剤を有する塗料から形成された塗膜に関する。
本発明によれば、光触媒とバインダーを接触させないための特別な加工を施すことなく、400〜500℃といった高温で焼結する必要がなく、光触媒作用によってバインダーが劣化することもない、安価で、加工性、光触媒活性に優れた塗料が得られる。また、消臭、防汚、抗菌効果だけでなく、SARSウィルスなどのウィルスや細菌を殺菌する効果に優れた塗料が得られる。
本発明は、二つの態様からなる。以下に本発明の第一の態様について説明する。
本発明の第一の態様は、(A)疎水化処理された光触媒および(B)光触媒に分解され難い性質を有する化合物からなり、疎水化処理された光触媒(A)が固化前の光触媒に分解され難い性質を有する化合物(B)より疎水性である塗料に関する。
本発明の第一の態様では、光触媒が疎水化処理されることにより、塗膜形成時に、光触媒が塗膜表面へ移行し、濃縮される。これは、疎水化された光触媒が光触媒に分解され難い性質を有する化合物(B)より疎水性であるためであり、かつ、疎水性の物質は、塗膜形成時に、空気と接触するため塗膜表面に移行するという性質を有するためである。
本発明の第一の態様では、塗膜表面近傍に光触媒が濃縮されるため、少量の光触媒を添加することで高い光触媒活性を得ることができる。光触媒が活性となるためには、水分が必要である。光触媒が塗膜表面に多く存在するほど、光触媒活性に必要な水蒸気、水が光触媒表面に到達し易くなり、光触媒により活性化成分(ラジカル)が発生しやすくなる。そのため、光触媒より発生した活性成分(ラジカル)が塗膜表面に到達し易くなり、塗膜表面における、抗菌・脱臭・汚れ分解などの光触媒を含有する塗料に要求される機能の効率が高くなる。
また、光触媒が塗膜表面に存在しない場合であっても、光触媒と塗膜の最表面との距離が小さいほど、光触媒活性に必要な水蒸気、水が光触媒表面に到達し易くなる。そのため、光触媒により活性化成分(ラジカル)が発生しやすくなり、光触媒より発生した活性成分(ラジカル)が塗膜表面に到達し易くなる。
とくに、塗膜表面の疎水化処理された光触媒(A)の量が多い場合は、光触媒に分解され難い性質を有する化合物(B)からなるバインダー成分が途切れがちになり、光触媒と塗膜の最表面との距離が小さくなり、光触媒活性が高くなる。
また、塗膜が細孔を有する場合には、水蒸気は塗膜を透過して、塗膜の内部の光触媒にも水分が到達し、発生したラジカル成分も塗膜上に出やすいため、光触媒活性が高くなる。特に塗膜が薄い場合、塗膜の光触媒含有量が多い場合に、水蒸気が透過できる空間が生まれやすく、光触媒活性が高くなる。
光触媒としては、特に制限されないが、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化鉛、酸化第二鉄、三酸化二ビスマス、三酸化タングステン、チタン酸ストロンチウムなどを用いることができる。なかでも、酸化チタンが、化学的安定性、コスト、安全性が高い点で好ましい。
酸化チタンはその結晶形態の違いからルチル型、アナターゼ型、ブルッカイト型があり、いずれも使用可能であるが、光触媒活性が高い点からアナターゼ型が好ましい。また、酸化チタンの平均粒子径は、光触媒性能を高くし、また酸化チタンの表面濃縮性を高める点から、100nm以下であり、50nm以下であることが好ましく、10nm以下であることがより好ましい。
光触媒の平均粒子径が大きくなるほど、塗膜形成時に光触媒が表面へ移行する速度は小さくなり、平均粒子径が小さくなるほど、光触媒の表面へ移行する速度は大きくなる。
酸化チタンの具体例としては、たとえば、石原産業(株)製のST−01、ST−21、その加工品ST−K01、ST−K03、水分散タイプSTS−01、STS−02、STS−21、堺化学工業(株)製のSSP−25、SSP−20,SSP−M、CSB、CSB−M、塗料タイプのLACTl−01、LACTI−03−A、テイカ(株)製の光触媒用酸化チタンコーティング液TKS−201、TKS−202、TKC−301、TKC−302、TKC−303、TKC−304、TKC−305、TKC−351、TKC−352、光触媒用酸化チタンゾルTKS−201、TKS−202、TKS−203、TKS−251、アリテックス(株)製のPTA、TO、TPXなどをあげることができる。ただし、これらの酸化チタン以外であっても使用可能である。
その他、酸化チタンは、アパタイトで表面処理したものを使用してもよい。アパタイトで、処理することにより、細菌やウィルスを吸着する効果が高まり、得られた塗膜の殺菌能力が向上する。
光触媒としては、その他、特開平11−171543号公報に記載された、粒子凝集が少なく平均粒径が20nm以下の粒径分布の狭い微粒子金属酸化物、特に結晶型を制御して得られた酸化チタンを使用することも可能である。
光触媒を疎水化処理する疎水化処理剤としては、特に限定されないが、光触媒に分解され難い性質を有する化合物(B)より表面張力が低く、疎水性のものであることが必要である。具体例としては、ポリオール系としてペンタエリトリット、トリメチロールアルカン、トリメチロールフルオロアルカン、アルカノールアミン系としてトリエタノールアミン、トリメチロールアミンの有機酸塩、シリコーン系として、シリコーン樹脂、アルキルクロロシランがあげられる。なかでも、疎水性が高い点から、トリメチロールフルオロアルカンが好ましい。トリメチロールフルオロアルカンとしては、トリメチロールパーフルオロメタン、トリメチロールパーフルオロエタン、トリメチロールパーフルオロプロパンなどがあげられる。また、後述する含フッ素液状化合物などのフッ素系樹脂を使用しても良い。
ポリオール系、アルカノールアミン系などの疎水化処理剤においては、処理剤中の水酸基と光触媒表面に存在する水酸基が、縮合反応することにより結合される。また、アルキルクロロシランは処理剤中の塩素原子と光触媒表面に存在する水酸基が、縮合反応することにより結合される。
シリコーン樹脂としては、たとえば、式(1):
Figure 2005139403
(式中、Rは3級ブチル基などの2級以上のアルキル基であり、R’はフルオロアルキル基のような疎水性基である)であらわされる化合物を用いることができる。
疎水化処理剤としては、(メタ)アクリル酸重合体、(メタ)アクリル酸エステル重合体などのアクリル系樹脂、スチレン重合体、α−メチルスチレン重合体などのスチレン系樹脂、スチレン−アクリル酸エステル共重合体などのスチレン−アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、フェノール系樹脂、エチレン重合体、エチレン−アクリル酸エステル共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、変性エチレン−酢酸ビニル共重合体などのエチレン系樹脂、酢酸ビニル重合体、プロピオン酸ビニル重合体、ポリビニルアルコール、ポリビニルエーテルなどのビニル系樹脂などを使用し、化学的に結合させずに、光触媒を被覆しているものであっても良い。
疎水化処理された光触媒(A)の疎水性が高いほど、塗膜形成時の塗膜表面への移行速度は大きくなり、疎水性が低いほど、移行速度は小さくなる。
光触媒が疎水化処理される態様としては、二次凝集した複数の光触媒が疎水化処理されても良いが、1つの光触媒が疎水化処理されている方が、粒子径が小さいため、粒子の移動速度が早く望ましい。
ここで、光触媒に分解され難い性質を有する化合物(B)とは、塗膜形成前から光触媒に分解され難い性質を有している化合物だけでなく、塗膜形成前は光触媒に分解されやすい性質を有していても、硬化反応により塗膜形成後に光触媒に分解され難い性質を有することとなる化合物も含む概念である。
光触媒に分解され難い性質を有する化合物(B)としては、たとえば、加水分解性有機金属化合物があげられる。
加水分解性有機金属化合物としては、たとえば式(2):
bM(OR1a2 c (2)
[式中、aは0〜6の整数、bは0〜5の整数、cは0〜6の整数(ただし、a+b+c≧3であり、aとcとは同時に0にはならない)、Xは同じかまたは異なりいずれも酸素原子、チッ素原子、フッ素原子および/または塩素原子を含んでいてもよい炭素数1〜5000の1価の有機基または水素原子、Mは少なくとも3価の原子価を有する金属原子、R1は同じかまたは異なりいずれも酸素原子、チッ素原子、フッ素原子および/または塩素原子を含んでいてもよい炭素数1〜1000の1価の有機基、シロキサン残基または水素原子、R2は同じかまたは異なりいずれも酸素原子、チッ素原子、フッ素原子および/または塩素原子を含んでいてもよいキレート化の能力を有する炭素数1〜20の有機基を表す]で示される加水分解性有機金属化合物、そのオリゴマーまたは該有機金属化合物の2種以上からなるコオリゴマーがあげられる。
この有機金属化合物のうち、式(2)において、aは、表面濃縮性、加水分解性、脱離性の点から0〜6の整数であり、2〜4の整数であることが好ましい。bは、表面濃縮性、親水性の点から0〜5の整数であり、0〜1の整数であることが好ましく、cは表面濃縮性、加水分解性、脱離性の点から0〜6の整数であり、0〜3の整数であることが好ましい。
また、XのR1+R2に対するモル比が0.2以下(b/(a+c)≦0.2)であることが好ましい。
なお、a、bおよびcの合計量は、金属原子Mの原子価で決まる量であるが、式(2)においてはOR1またはR2のいずれか一方は、生体付着防止性、防汚染付着性、表面濃縮性、加水分解性(親水化能)のために必要であるので、aおよびcが同時に0になることはなく、a、bおよびcの合計量は少なくとも3である。特に、aが4でbおよびcがゼロの場合、またはaが3でbが1でcがゼロの場合が加水分解性および表面親水性に優れる点から好ましい。
前記Xは、水素原子、またはたとえばつぎの(i)〜(iii)にあげるような、酸素原子、チッ素原子、フッ素原子および/または塩素原子を含んでもよい炭素数1〜5000の1価の有機基である。
(i)前記有機基Xは、たとえばH(CH2p、(CH32CH、H(CH2pC=O、F(CF2q(CH2p、(CF32CH、H(CF2q(CH2p(式中、pは0〜6の整数、qは1〜10の整数、フッ素原子の一部は塩素原子で置換されていてもよい)などがあげられ、これらの有機基は直鎖でも分岐鎖でもよい。
これらの具体例は、たとえばCH3、CH3CH2、CH3CH2CH2、(CH32CH、CF3CH2、CF3CF2CH2、(CF32CH、F(CF24CH2CH2、F(CF28CH2CH2、H(CF24CH2などがあげられるが、表面濃縮性、加水分解性、脱離性の点からCF3CF2CH2、(CF32CHが好ましい。
(ii)また前記有機基Xは、たとえばNH2、第二級アミノ基、第三級アミノ基、OH、NCO、CO2H、CO2Na、CO2K、SO3H、SO2Na、SO3K、エポキシ基、オキシエチレン基(CH2CH2O)などの官能基を有する有機基などがあげられる。
これらの具体例は、たとえばH2N(CH23、OCN(CH23、CH3O(CH2CH2O)(CH23、CH3O(CH2CH2O)5(CH23、CH3O(CH2CH2O)10(CH23
Figure 2005139403
などがあげられるが、親水性、相溶性、密着性の点からOCN(CH23、CH3O(CH2CH2O)5(CH23が好ましい。
(iii)また前記有機基Xは、たとえば酸素原子、チッ素原子、フッ素原子、塩素原子、ケイ素原子などを含んでいてもよい重合性の有機基があげられる。
これらの具体例は、たとえばCH2=C(CH3)CO2(CH23、CH2=CH、CH2=CHCH2、CH2=CHO(CH23、CH2=CHOCO(CH23、CH2=CHC64、CH2=CHCO2(CH23などがあげられるが、重合性、入手の容易さの点からCH2=C(CH3)CO2(CH23、CH2=CHO(CH23が好ましい。
なお、本発明においては、このような重合性の有機基を有する式(2)で示される化合物を縮合または共縮合して得られる平均縮合度30までの縮合物も含まれる。
前記R1は、同じかまたは異なりいずれも酸素原子、チッ素原子、フッ素原子および/または塩素原子を含んでいてもよく、生体付着防止性、表面濃縮性、加水分解性(親水化能)、脱離性の点から炭素数1〜1000の1価の有機基または水素原子であり、前記炭素数としては1〜100であることが好ましく、1〜16であることがさらに好ましい。ただし、R1のうちの少なくとも1つはCF3CHFCF2CH2、CF3CHFCF2CHCH3またはCF3CHFCF2C(CH32である。
これらCF3CHFCF2CH2、CF3CHFCF2CHCH3およびCF3CHFCF2C(CH32以外の前記R1のうちの1価の有機基は、たとえばH(CH2m、(CH32CH、H(CH2mC=O、F(CF2n(CH2m、(CF32CH、H(CF2n(CH2m、F(CF2n(CH2mC=O、H(CF2n(CH2mC=O、(F(CF2n(CH2m2N、((CF32CH)2N、(H(CF2n(CH2m2N、F(CF2nO(CF(CF3)CF2O)mCF(CF3)C=O、(F(CF2n(CH2m2C=N、((CF32CH)2C=N、(H(CF2n(CH2m2C=N、F(CF2n(CH2mC=ONR3、H(CF2n(CH2mC=ONR3、F(CF2n(CH2mC=CH2、H(CF2n(CH2mC=CH2、F(CF2n(CH2mC=CF2、H(CF2n(CH2mC=CF2(式中、mは0〜6の整数、nは1〜10の整数、R3は炭素数1〜6のアルキル基を表し、アルキル基は直鎖でも分岐鎖でもよい)で示されるものが好ましい。
これらの有機基の具体例としては、たとえばCF3CH2、CF3CF2CH2、CF3(CF22CH2、CF3(CF23CH2CH2、(CF32CH、CF3(CF27CH2CH2、H(CF22CH2、H(CF23CH2、H(CF24CH2、CF3C=O、CF3CF2C=O、CF3(CF26C=O、CF3(CF27C=Oなどがあげられるが、表面濃縮性、加水分解性、脱離性の点からCF3CH2、CF3CF2CH2、CF3(CF22CH2、CF3(CF23CH2CH2、CF3C=O、CF3CF2C=Oが好ましく、CF3CH2、CF3CF2CH2がさらに好ましい。なお、R1は炭素数1000までの有機高分子鎖であってもよい。
前記R2は、同じかまたは異なっていてもよく、フッ素原子および/または塩素原子を含んでも優れたキレート化の能力を有しており、生体付着防止性、表面濃縮性、加水分解性(親水化能)、脱離性の点から炭素数が1〜20であり、2〜10であることが好ましい有機基である。
本発明においては、このようなキレート化の能力を有する有機基が結合している加水分解性有機金属化合物を用いることにより、優れた貯蔵安定性、生体付着防止性、反応性、溶解性、相溶性という効果が得られる。
このようなキレート化の能力を有する有機基になり得る化合物としては、たとえば2,4−ペンタンジオン、2,4−ヘプタンジオンなどのβ−ジケトン類、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、アセト酢酸ブチルなどのケトエステル類、乳酸、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸アンモニウム塩、サリチル酸、サリチル酸メチル、サリチル酸エチル、リンゴ酸、リンゴ酸エチル、酒石酸、酒石酸エチルなどのヒドロキシカルボン酸類またはそのエステル、塩類、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン、4−ヒドロキシ−2−ペンタノン、4−ヒドロキシ−2−ヘプタノン、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ヘプタノンなどのケトアルコール類、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、N−メチルモノエタノールアミン、N−エチルモノエタノールアミン、N,N−ジメチルエタノールアミン、N,N−ジエチルエタノールアミンなどのアミノアルコール類、マロン酸ジエチル、メチロールメラミン、メチロール尿素、メチロールアクリルアミドなどのエノール性活性水素化合物類などが好ましく、これらの水素原子の全部または一部がフッ素原子および/または塩素原子で置換された化合物などが表面濃縮性の点からさらに好ましい。
前記金属原子Mは、たとえばB、Al、Ga、In、Tl、Sc、Y、La、Ac、Si、Ge、Sn、Pb、Ti、Zr、Hf、As、Sb、Bi、V、Nb、Ta、Te、Po、Cr、Mo、W、At、Mn、Tc、Re、Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Ptなどがあげられるが、合成および入手の容易さの点からAl、Ti、B、ZrまたはSi、特にSiが好ましい。
式(2)で示される有機金属化合物としては、たとえばつぎのような有機金属化合物またはそれらから得られるオリゴマーもしくはコオリゴマーなどがあげられる。
式(2)においてbが0の場合:
B(OCH33、B(OC253
B(OCH2CF2CF33、B(OCH(CF323、B(OCH236H)3
B(OCH2CH28173
B(OCH2CF2CF32(OCH3)、
B(OCH236H)2(OCH3)、
B(OCH(CF322(OCH3)、
B(OCH2CH28172(OCH3)、
B(OCH2CF2CF32(OH)、B(OCH(CF322(OH)、
B(OCH2CH28172(OH)、
B(OCOCF33、B(OCOC253
B(OCOC8173
B(OCOCF32(OCH3)、B(OCOC252(OCH3)、
B(OCOC8172(OCH3)、
Al(OCH2CF2CF33、Al(OCH(CF323、Al(OCH2363
Al(OCH2CH28173
Al(OCH2CF2CF32(OCH3)、
Al(OCH236H)2(OCH3)、
Al(OCH(CF322(OCH3)、
Al(OCH2CH28172(OCH3)、
Al(OCH2CF2CF32(OH)、
Al(OCH(CF322(OH)、
Al(OCH2CH28172(OH)、
Al(OCOCF33、Al(OCOC253
Al(OCOC8173
Al(OCOCF32(OCH3)、Al(OCOC252(OCH3)、
Al(OCOC8172(OCH3)、
Al(CF3COCHCOCF33
Al(CF3COCHCOCF32(CH3COCHCOCH3)、
Al(CF3COCHCOOC253
Al(CF3COCHCOOC252(CH3COCHCOCH3)、
Al(CF3COCHCOCF32(OH)、
Al(CF3COCHCOOC252(OH)、
Ti(OCH2CF2CF34、Ti(OCH(CF324
Ti(OCH236H)4
Ti(OCH2CH28174
Ti(OCH2CF2CF32(OCH32
Ti(OCH(CF322(OCH32
Ti(OCH236H)2(OCH3)、
Ti(OCH2CH28172(OCH32
Ti(OCH2CF2CF32(OCH(CH322
Ti(OCH(CF322(OCH(CH322
Ti(OCH2CH28172(OCH(CH322
Ti(OCH2CF2CF32(OH)2
Ti(OCH(CF322(OH)2
Ti(OCH2CH28172(OH)2
Ti(OCOCF34、Ti(OCOC254
Ti(OCOC8174
Ti(OCOCF32(OCH32
Ti(OCOC252(OCH32
Ti(OCOC8172(OCH32
Ti(CF3COCHCOCF32(OCH(CH322
Ti(CF3COCHCOOC252(OCH(CH322
Si(OCH34、Si(OC254、Si(OCH2CF2CF34
Si(OCH2CF2CF33(OCH3)、Si(OCH236H)4
Si(OCH236H)3(OCH3)、
Si(OCHCH3CF2CHFCF34
Si(OCHCH3CF2CHFCF34
Si(OCHCH3CF2CHFCF33(OCH3)、
Si(OC(CH32CF2CHFCF34
Si(OC(CH32CF2CHFCF33(OCH3)、
Si(OCH2CH28174
Si(OCH2CH28173(OCH3)、
Si(OCOCF34
Si(OCOC8174
など。
式(2)においてbが1の場合:
HSi(OCH2CF33、HSi(OCH2CF2CF33
HSi(OCH(CF323、HSi(OCH2CH28173
HSi(OCH2CF2CF32(OCH3)、
HSi(OCH(CF322(OCH3)、
HSi(OCH2CH28172(OCH3)、
HSi(OCH2CF2CF32(OH)、
HSi(OCH(CF322(OH)、
HSi(OCH2CH28172(OH)、
HSi(OCOCF33、HSi(OCOC253
HSi(OCOC8173
HSi(OCOCF32(OCH3)、
HSi(OCOC252(OCH3)、
HSi(OCOC8172(OCH3)、
CH3Si(OCH33
CH3Si(OCH2CF33、CH3Si(OCH2CF2CF33
CH3Si(OCH(CF323、CH3Si(OCH2CH28173
CH3Si(OCH2CF2CF32(OCH3)、
CH3Si(OCH(CF322(OCH3)、
CH3Si(OCH2CH28172(OCH3)、
CH3Si(OCHCF2CF32(OH)、
CH3Si(OCH(CF322(OH)、
CH3Si(OCH2CH28172(OH)、
CH3Si(OCOCF33、CH3Si(OCOC253
CH3Si(OCOC8173
CH3Si(OCOCF32(OCH3)、
CH3Si(OCOC252(OCH3)、
CH3Si(OCOC8172(OCH3)、
2N(CH23Si(OCH2CF33
2N(CH23Si(OCH2CF2CF33
2N(CH23Si(OCH(CF323
2N(CH23Si(OCH2CH28173
2N(CH23Si(OCH2CF2CF32(OCH3)、
2N(CH23Si(OCH(CF322(OCH3)、
2N(CH23Si(OCH2CH28172(OCH3)、
2N(CH23Si(OCH2CF2CF32(OH)、
2N(CH23Si(OCH(CF322(OH)、
2N(CH23Si(OCH2CH28172(OH)、
2N(CH23Si(OCOCF33
2N(CH23Si(OCOC253
2N(CH23Si(OCOC8173
2N(CH23Si(OCOCF32(OCH3)、
2N(CH23Si(OCOC252(OCH3)、
2N(CH23Si(OCOC8172(OCH3)、
OCN(CH23Si(OCH2CF33
OCN(CH23Si(OCH2CF2CF33
OCN(CH23Si(OCH(CF323
OCN(CH23Si(OCH2CH28173
OCN(CH23Si(OCH2CF2CF32(OCH3)、
OCN(CH23Si(OCH(CF322(OCH3)、
OCN(CH23Si(OCH2CH28172(OCH3)、
OCN(CH23Si(OCOCF33
OCN(CH23Si(OCOC8173
OCN(CH23Si(OCOCF32(OCH3)、
OCN(CH23Si(OCOC252(OCH3)、
OCN(CH23Si(OCOC8172(OCH3)、
CH3O(CH2CH2O)g(CH23Si(OCH2CF33
CH3O(CH2CH2O)g(CH23Si(OCH2CF2CF33
CH3O(CH2CH2O)g(CH23Si(OCH(CF323
CH3O(CH2CH2O)g(CH23Si(OCH2CH28173
CH3O(CH2CH2O)g(CH23Si(OCH2CF2CF32(OCH3)、
CH3O(CH2CH2O)g(CH23Si(OCH(CF322(OCH3)、
CH3O(CH2CH2O)g(CH23Si(OCH2CH28172(OCH3)、
CH3O(CH2CH2O)g(CH23Si(OCH2CF2CF32(OH)、
CH3O(CH2CH2O)g(CH23Si(OCH(CF322(OH)、
CH3O(CH2CH2O)g(CH23Si(OCH2CH28172(OH)、
CH3O(CH2CH2O)g(CH23Si(OCOCF33
CH3O(CH2CH2O)g(CH23Si(OCOC253
CH3O(CH2CH2O)g(CH23Si(OCOC8173
CH3O(CH2CH2O)g(CH23Si(OCOCF32(OCH3)、
CH3O(CH2CH2O)g(CH23Si(OCOC252(OCH3)、
CH3O(CH2CH2O)g(CH23Si(OCOC8172(OCH3
(式中、gは1〜100の整数)、
CH2=C(CH3)CO2(CH23Si(OCH2CF33
CH2=C(CH3)CO2(CH23Si(OCH2CF2CF33
CH2=C(CH3)CO2(CH23Si(OCH(CF323
CH2=C(CH3)CO2(CH23Si(OCH2CH28173
CH2=C(CH3)CO2(CH23Si(OCH2CF2CF32(OCH3)、
CH2=C(CH3)CO2(CH23Si(OCH(CF322(OCH3)、
CH2=C(CH3)CO2(CH23Si(OCH2CH28172(OCH3)、
CH2=C(CH3)CO2(CH23Si(OCH2CF2CF32(OH)、
CH2=C(CH3)CO2(CH23Si(OCH(CF322(OH)、
CH2=C(CH3)CO2(CH23Si(OCH2CH28172(OH)、
CH2=C(CH3)CO2(CH23Si(OCOCF33
CH2=C(CH3)CO2(CH23Si(OCOC253
CH2=C(CH3)CO2(CH23Si(OCOC8173
CH2=C(CH3)CO2(CH23Si(OCOCF32(OCH3)、
CH2=C(CH3)CO2(CH23Si(OCOC252(OCH3)、
CH2=C(CH3)CO2(CH23Si(OCOC8172(OCH3
など。
また、オリゴマーまたはコオリゴマーとしては、直鎖状、分岐鎖状、環状、三次元化などのオリゴマーまたはコオリゴマーがあげられる。オリゴマーまたはコオリゴマーの縮合度としては2〜1000が好ましく、2〜30であることがさらに好ましい。縮合度が小さくなるとオリゴマーまたはコオリゴマーの沸点が低くなりやすく、塗装時に揮発しやすくなり、塗膜に取り込まれにくくなる。縮合度が大きくなると、合成時に縮合度の制御が困難となったり、オリゴマーまたはコオリゴマーの粘度が高くなりやすく、作業性に劣る傾向がある。オリゴマーおよびコオリゴマーの縮合度は、反応させる水とたとえば式(2)で示される有機金属化合物とのモル比により制御できる。たとえば[H2O]/[式(2)で示される有機金属化合物]=0.4〜0.95の範囲内のモル比で反応させると、縮合度が2〜20程度のオリゴマーまたはコオリゴマーが得られる。また、前記モル比を0.94〜2.0の範囲内とすることにより、縮合度が20を超えるオリゴマーまたはコオリゴマーが得られる。なお、前記コオリゴマーとして、式(2)で示される2種の有機金属化合物を用いて得られるコオリゴマーを構成するユニットの組成比(モル比)は1/9〜9/1であることが好ましい。
オリゴマーまたはコオリゴマーのGPC分子量(テトラヒドロフランを溶離液とし、ポリスチレン換算した値)は、重量平均分子量で500〜10000であるのが好ましく、1000〜5000であるのがさらに好ましい。分子量が小さくなると親水化の効果が下がり、分子量が10000を超えると合成時および保存中にゲル化を起こしやすくなる傾向がある。
前記式(2)で示される有機金属化合物は、その加水分解性基の働きにより塗膜表面を高度に親水化することができ、生体付着防止性、防汚染付着性、低帯電性、防曇性に優れた塗料を与え得る。
式(2)で示される有機金属化合物においてR1およびR2のうちの少なくともひとつがCF3CHFCF2CH2、CF3CHFCF2CHCH3またはCF3CHFCF2C(CH32であることにより、たとえば優れた表面濃縮性、表面親水化の再現性、耐ブロッキング性という効果が得られる。
また、式(2)で示される有機金属化合物中のフッ素原子の含有率が、少なくとも5重量%、好ましくは15〜60重量%であることにより、たとえば優れた表面濃縮性、表面親水化の再現性という効果が得られる。
また、加水分解性金属化合物のうち、式(3):
Figure 2005139403
(式中、R4は同じかまたは異なり、ハロゲン原子で置換されていてもよいアルキル基)単位を50モル%以上含有するオルガノポリシロキサン、式(4):
(R5O)4Si (4)
(式中、R5は前記と同じ)で示される4官能オルガノシロキサンの縮合物、特に平均縮合度が2〜30である縮合物が、優れた塗膜外観、耐タレ性、耐アルカリ性という効果が得られる点から好適に使用できる。さらに、加水分解性基が、水素原子の一部または全部がフッ素原子で置換されたアルキル基であるものが、光触媒の表面濃縮性に優れる点から好ましい。
前記コオリゴマーのうちで、前記式(2)においてbおよびcが同時に0でかつMがSiであるときの有機金属化合物からえられるコオリゴマー以外のコオリゴマーの原料のひとつとして、つぎにあげるような化合物などがあげられる。
Si(OCH2CF2CF34、Si(OCH(CF324
Si(OCH2CH28174
Si(OCH2CF2CF2H)4
Si(OCH248H)4
Si(OCH2CF2CF32(OCH32
Si(OCH(CF322(OCH32
Si(OCH2CH28172(OCH32
Si(OCH2CF2CF2H)2(OCH32
Si(OCH2CF2CH2H)2(OC492
Si(OCH2CF2CF32(OH)2
Si(OCH(CF322(OH)2
Si(OCH2CH28172(OH)2
Si(OCH2CF2CF2H)2(ON=CCH3(C25))2
Si(OCOCF34、Si(OCOC254
Si(OCOC8174
Si(OCOCF32(OCH32
Si(OCOC252(OCH32
Si(OCOC8172(OCH32
Si(OCH2CF2CF33(OCH2CH2hOCH3
Si(OCH(CF323(OCH2CH2hOCH3
Si(OCH2CH28173(OCH2CH2hOCH3
Si(OCH2CF2CF32(OCH3)(OCH2CH2hOCH3
Si(OCH(CF322(OCH3)(OCH2CH2hOCH3
Si(OCH2CH28172(OCH3)(OCH2CH2hOCH3
Si(OCH2CF2CF32(OH)(OCH2CH2hOCH3
Si(OCH(CF322(OH)(OCH2CH2hOCH3
Si(OCH2CH28172(OH)(OCH2CH2hOCH3
Si(OCOCF33(OCH2CH2hOCH3
Si(OCOC253(OCH2CH2hOCH3
Si(OCOC8173(OCH2CH2hOCH3
Si(OCOCF32(OCH3)(OCH2CH2hOCH3
Si(OCOC252(OCH3)(OCH2CH2hOCH3
Si(OCOC8172(OCH3)(OCH2CH2hOCH3
Si(OCH34
Si(OC254
Si(OC494
Si(ON=CCH3(C25))4
(式中、hは1〜100の整数)
また、本発明におけるオリゴマーまたはコオリゴマーとしては、直鎖状、分岐鎖状、環状、三次元化などのオリゴマーまたはコオリゴマーがあげられる。
本発明におけるオリゴマーまたはコオリゴマーの重合度としては2〜1000が好ましく、4〜100であることがさらに好ましい。重合度が小さくなるとオリゴマーまたはコオリゴマーの沸点が低くなりやすく、塗装時に揮発しやすくなり、塗膜に取り込まれにくくなる。重合度が1000を超えると、合成時に重合度の制御が困難となったり、オリゴマーまたはコオリゴマーの粘度が高くなりやすく、作業性に劣る傾向がある。ただし、オリゴマーまたはコオリゴマーが、式(2)においてaが4、bとcが0およびMがSiでフッ素原子を有しているとき、その重合度は塗膜外観、耐タレ性、耐アルカリ性の点から20を超え100以下であることが好ましく、たとえば、
Figure 2005139403
などがあげられる。
前記式(2)で示される有機金属化合物は、該有機金属化合物を構成する金属のハロゲン化物、アルキル金属、金属アルコキシド、金属キレートなどの1種または2種以上と該有機金属化合物の有機基に該当するアルコール、カルボン酸、オキシム、β−ジケトン、β−ケトエステル、アルカリ金属アルコキシド、カルボン酸のアルカリ金属塩などの1種または2種以上とを必要により触媒の存在下、通常は1気圧付近で−20〜100℃、好ましくは0〜80℃の温度で撹拌下、好ましくは乾燥した不活性ガスの雰囲気下で反応させる方法により合成することができ、また反応溶剤を用いることができる。
このような合成法において、温度を0〜200℃、好ましくは20〜100℃とし、式(2)で示される有機金属化合物に反応溶液がなるべく均一になるように徐々に水を加えることにより式(2)で示される有機金属化合物が水と反応して加水分解するとほぼ同時に縮合し、該有機金属化合物のオリゴマーがえられる。
また、このような合成法において式(2)で示される有機金属化合物を2種以上用いることによりコオリゴマーがえられる。なお、コオリゴマーはその分子鎖中に2種以上の金属を含んでいてもよい。
また、光触媒に分解され難い性質を有する化合物(B)としては、式(5):
6O((R6O)2−SiO)n−R6 (5)
で示される化合物(以下、化合物Iという)があげられる。
化合物Iで工業的にえられるものは実際にはある範囲のnをもった化合物の混合物であり、nはその平均値として表されている。
また化合物Iは鎖状構造の他に分岐状または環状構造などの縮合体(オリゴマー)も含まれる。
式(5)において、nは1〜20の整数であり、2〜15の整数であることが好ましく、4〜10の整数であることがさらに好ましい。nが小さくなると化合物の沸点が低くなるので、たとえば塗料化してスプレー塗装したとき蒸発しやすくなり、塗膜中に取り込まれにくくなる傾向がある。一方、nが20を超えるとたとえば塗料化するときの樹脂や硬化剤との相溶性が低下して貯蔵安定性が低下し、塗膜の外観不良が生じやすく、また粘度が高くなったり、さらには工業的に入手しにくくなる傾向がある。
前記有機基は加水分解性を有することが好ましく、分解後に該有機基は、揮発性、水溶性、熱分解性などの脱離性を有していることが好ましい。
前記R6はすべてが異なるかまたは少なくともふたつが同じでいずれも炭素数1〜1000の1価の有機基であって、酸素原子、チッ素原子および/またはケイ素原子を含んでいてもよく、該有機基の水素原子の一部または全部はフッ素原子またはフッ素原子と塩素原子とで置換されていてもよい。
前記炭素数としては1〜100であることが好ましく、1〜16であることがさらに好ましい。炭素数が小さくなると、たとえば塗料化、塗料組成物の保存のときに貯蔵安定性が低くなる傾向があり、炭素数が1000を超えると樹脂との相溶性、加水分解性が低くなる傾向がある。
前記有機基は、いずれも直鎖状また分岐鎖状のいずれの置換基でもよいが、これらの置換基がフッ素原子を有しているばあいは、溶解性の点から分岐鎖状の置換基が好ましい。
前記有機基は、酸素原子、チッ素原子および/またはケイ素原子を含んでいてもよく、表面濃縮性の点からフッ素原子または非加水分解性基含有ケイ素原子を含む基が好ましく、トリフルオロメチル基含有基、ジメチルシロキサン鎖含有基がさらに好ましい。
前記有機基の水素原子の一部はフッ素原子で置換されていてもよく、高表面濃縮性となる傾向がある。
また、前記有機基の水素原子の一部がフッ素原子と塩素原子とで置換されていてもよく、高溶解性となる傾向がある。
前記R6のうちフッ素原子を含んでいない有機基としては、炭素数1〜8の炭化水素基などが好ましく、たとえばCH3、C25、CH3CH2CH2、(CH32CH、CH3(CH22CH2、CH3CH2CH2CH2CH(C25)CH2、ジメチルシロキサン鎖含有基などがあげられるが、加水分解性、脱離性、入手の容易さ、作業性の点からCH3、C25が好ましく、CH3がさらに好ましい。
前記R6のうちフッ素原子を含んでいる有機基としては、前記表面濃縮性を有する基であり、たとえばF(CF2n(CH2m、(CF32CH、H(CF2n(CH2m、F(CF2n(CH2mC=O、H(CF2n(CH2mC=O、(F(CF2n(CH2m2N、((CF32CH)2N、(H(CF2n(CH2m2N、F(CF2nO(CF(CF3)CF2O)mCF(CF3)C=O、(F(CF2n(CH2m2C=N、((CF32CH)2C=N、(H(CF2n(CH2m2C=N、F(CF2n(CH2mC=ONR3、H(CF2n(CH2mC=ONR3、F(CF2n(CH2mC=CH2、H(CF2n(CH2mC=CH2、F(CF2n(CH2mC=CF2、H(CF2n(CH2mC=CF2(式中、mは0〜6の整数、nは1〜10の整数、R6は炭素数1〜6のアルキル基を表わし、フッ素原子を含んでいる有機基は分岐鎖でもよい)で示されるものであればよい。
これらの有機基の具体例としては、たとえばCF3CH2、CF3CF2CH2、CF3(CF22CH2、CF3(CF23CH2CH2、(CF32CH、CF3(CF27CH2CH2、H(CF22CH2、H(CF23CH2、H(CF24CH2、CF3C=O、CF3CF2C=O、CF3(CF26C=O、CF3(CF27C=Oなどがあげられるが、表面濃縮性、加水分解性、脱離性の点からCF3CH2、CF3CF2CH2、CF3(CF22CH2、CF3(CF23CH2CH2、CF3C=O、CF3CF2C=Oが好ましくCF3CH2、CF3CF2CH2がさらに好ましい。
前記化合物Iの具体例としては、たとえば、
Figure 2005139403
(式中、mおよびnは前記と同じ)などがあげられるが、表面濃縮性、加水分解性、脱離性、入手の容易さの点から、
Figure 2005139403
が好ましい。
化合物Iのような含フッ素シリケートは、たとえばテトラクロロシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシランなどのアルキルシリケートなどと含フッ素アルコール、含フッ素カルボン酸、含フッ素カルボン酸金属塩などの含フッ素有機化合物とを反応させることにより合成することができる。
また、含フッ素シリケートのオリゴマーは、たとえばヘキサクロロジシロキサン、オクタクロロトリシロキサン、デカクロロテトラシロキサンなどのクロロシロキサン化合物やテトラメトキシシランのオリゴマー(たとえばコルコート社製メチルシリケート51など)、テトラエトキシシランのオリゴマー(たとえばコルコート社製エチルシリケート40など)などのアルコキシシロキサン化合物などと前記含フッ素有機化合物とを反応させることにより合成することができる。
また、含フッ素シリケートのオリゴマーは、たとえばあらかじめ合成してえられた含フッ素シリケート(モノマー)をさらに縮合させることにより合成することもできる。含フッ素シリケートまたはそのオリゴマーの合成法としては、WO96/26254号パンフレット記載の方法を用いることができる。
なお、フッ素を含まないアルキルシリケートの合成法としては、たとえば特公昭62−918号公報に記載されている方法があげられるが、これを含フッ素シリケートの合成に応用することもできる。
また、光触媒に分解され難い性質を有する樹脂(B)としては、疎水性の含フッ素液状化合物または疎水性のシリコーン系液状化合物が好ましい。
疎水性の含フッ素液状化合物としては、たとえばWO94/17023号パンフレットに記載されているつぎの式(6)〜(9)で示されるフルオロオレフィンまたはそのオリゴマー、または特開平6−264021号公報に記載されているつぎの式(10)で示される含フッ素ポリエーテル、さらには式(11)で示されるフルオロオレフィンの液状低重合体が好ましくあげられる。
式(6):
Figure 2005139403
(式中、R7、R8およびR9は同じかまたは異なり、いずれもフッ素原子、部分的または完全にフッ素化された炭素数1〜30、好ましくは1〜10、さらに好ましくは1〜5の直鎖または分岐鎖状の飽和もしくは不飽和の1価の含フッ素脂肪族炭化水素基(部分的にフッ素原子以外のハロゲン原子または他の置換基で置換されていてもよい)、R10は炭素数1〜30、好ましくは5〜25、さらに好ましくは10〜20の直鎖または分岐鎖状の飽和もしくは不飽和の1価の脂肪族炭化水素基(部分的にハロゲン原子または他の置換基で置換されていてもよい)または炭素数2〜500、好ましくは10〜300、さらに好ましくは20〜200の1価のポリエーテル基(部分的にハロゲン原子またはハロゲン原子以外の置換基で置換されていてもよい)、Xは酸素原子または硫黄原子である)で示されるフルオロオレフィンまたはそのオリゴマー。
7、R8およびR9としては、フッ素原子、CF3(CF2n−(n=0〜2)、(CF32CF(CF2m−(m=0〜2)などが好ましい。なお、疎水性を高める点から、フッ素原子数/炭素原子数が0.6以上、好ましくは1.0以上、さらに好ましくは1.5以上であることが有利である。
ハロゲン原子以外の置換基としては、たとえばヒドロキシル基、チオール基、アルコキシ基、ニトリル基、ニトロ基、エーテル基、チオエーテル基、エステル基、カルボニル基、スルホニル基、スルフィニル基、カルボキシル基、カルボキシレート基、アミノ基、チオカルバメート基、アミド基、イミド基、ホスフィン基、亜リン酸エステル基などがあげられる。
10の具体例としては、
n2n+1− (n=10〜30の整数)、
m2m-1- (m=10〜30の整数)、
h2h-3− (h=10〜30の整数)、
CH3(OCH2CH2l− (l=1〜100の整数)、
CH3(OCH2CH(CH3))k− (k=1〜100の整数)、
CH3(OCH2CH(CH2CH3))j− (j=1〜100の整数)
などがあげられる。
式(6)で示される化合物としては、たとえば、
Figure 2005139403
Figure 2005139403
などがあげられる。
式(7):
(R11O)d12 (7)
(式中、R11は部分的または完全にフッ素化された炭素数1〜50、好ましくは1〜35、さらに好ましくは2〜26の直鎖または分岐鎖状の飽和もしくは不飽和の1価の含フッ素脂肪族炭化水素基(部分的にフッ素原子以外のハロゲン原子または他の置換基で置換されていてもよく、構造中に1〜3個のOH基を有していてもよい)、または部分的にまたは完全にフッ素化された炭素数2〜700、好ましくは3〜300、さらに好ましくは5〜150の1価のポリエーテル基(部分的にフッ素原子以外のハロゲン原子または他の置換基で置換されていてもよく、構造中に1〜3個の不飽和結合を含んでいてもよく、また側鎖にエーテル結合を含んでいてもよい)、dは1または2、R12はd=1の場合、1価の有機基であって、具体的には部分的にハロゲン原子もしくは他の置換基で置換されていてもよい炭素数1〜30、好ましくは1〜10、さらに好ましくは1〜5の直鎖もしくは分岐鎖状の飽和もしくは不飽和の1価の脂肪族炭化水素基、または部分的にハロゲン原子もしくは他の置換基で置換されていてもよい炭素数2〜500、好ましくは10〜300、さらに好ましくは20〜200の1価のポリエーテル基であり、d=2の場合は2価の有機基であって、具体的には炭素数1〜10の直鎖もしくは分岐鎖状の飽和もしくは不飽和の2価の脂肪族炭化水素基(水素原子の一部がハロゲン原子または他の置換基で置換されていてもよい)、または炭素数2〜500、好ましくは10〜300、さらに好ましくは20〜200の2価のポリエーテル基(水素原子の一部がハロゲン原子または他の置換基で置換されていてもよい)であって、末端は水素原子、ハロゲン原子または水酸基などの他の置換基である)で示されるフルオロオレフィンまたはそのオリゴマー。
なお、疎水性を高める点から、R11はフッ素原子数/炭素原子数が0.6以上、好ましくは1.0以上、さらに好ましくは1.5以上であることが有利である。
ハロゲン原子以外の他の置換基としては、たとえばヒドロキシル基、チオール基、アルコキシ基、ニトリル基、ニトロ基、エーテル基、チオエーテル基、エステル基、カルボニル基、スルホニル基、スルフィニル基、カルボキシル基、カルボキシレート基、アミノ基、チオカルバメート基、アミド基、イミド基、ホスフィン基、亜リン酸エステル基などがあげられる。
11の具体例としては、たとえばつぎのものがあげられる。
Figure 2005139403
また、R11に相当するフルオロポリエーテル基は、対応するパーフルオロポリエーテル、完全にはフッ素化されてはいないフルオロポリエーテルもしくはフッ素以外のハロゲン原子で置換されたハロゲン化フルオロポリエーテルなどを主鎖にもつフルオロポリエーテルを原料(前駆体)として用いることにより形成することができる。原料として使用できるフルオロポリエーテルの具体例としては、ダイキン工業(株)製のデムナム、デュポン社製のクライトックス、モンテフルオス社製のフォブリンY、モンテフルオス社製のフォブリンZ、モンテフルオス社製のフォブリンK、NKLクリューバー社製のバリエルタなどがあげられるが、これらに限定されるものではない。
12の具体例としては、たとえば炭素数1〜10の直鎖もしくは分岐鎖状の飽和もしくは不飽和の1価または2価の脂肪族炭化水素基(水素原子の一部がハロゲン原子または他の置換基で置換されていてもよい)、40℃における動粘度が1〜500cst、好ましくは3〜350cst、さらに好ましくは5〜200cstの末端アルコキシ変性ポリアルキレングリコールから誘導される1価または2価のポリエーテル基などが好ましくあげられる。具体例としては、たとえばつぎのものがあげられる。
1価の基としては、
n2n+1− (n=10〜30の整数)、
m2m-1- (m=10〜30の整数)、
h2h-3− (h=10〜30の整数)、
ClCl2l− (l=1〜10の整数)、
Cl(CH27CH=CH(CH28− 、
CH3(OCH2CH2k− (k=1〜100の整数)、
CH3(OCH2CH(CH3))j− (j=1〜100の整数)、
CH3(OCH2CH(CH2CH3))i− (i=1〜100の整数)、
Figure 2005139403
などがあげられる。
2価の基としては、
Figure 2005139403
などがあげられる。
式(7)で示される化合物の具体例としては、たとえばつぎのものがあげられる。
Figure 2005139403
式(8):
(R13OCH2n15(CH2OR14m (8)
(式中、R13およびR14は同じかまたは異なり、いずれも水素原子、部分的または完全にフッ素化された炭素数1〜50、好ましくは1〜35、さらに好ましくは2〜26の直鎖もしくは分岐鎖状の飽和もしくは不飽和の1価の脂肪族含フッ素炭化水素基(水素原子の一部がフッ素原子以外のハロゲン原子または他の置換基で置換されていてもよく、構造中に1〜3個のOH基を有していてもよい)、または部分的にまたは完全にフッ素化された炭素数2〜700、好ましくは3〜300、さらに好ましくは5〜150の1価のポリエーテル基(部分的にフッ素原子以外のハロゲン原子または他の置換基で置換されていてもよく、構造中に1〜3個の不飽和結合を含んでいてもよく、また側鎖にエーテル結合を含んでいてもよい)、nは0〜2の整数、mは1〜4の整数、n+m=1〜4、R12はn+m=4のとき=C=、n+m=3のとき≡C≡、n+m=2のときR1617C=、n=0でm=1のときR161718C−(R16、R17およびR18は同じかまたは異なりいずれもハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1〜5のアルキル基)である)で示されるフルオロオレフィンまたはそのオリゴマー。
なお、疎水性を高める点から、R13またはR14はフッ素原子数/炭素原子数が0.6以上、好ましくは1.0以上、さらに好ましくは1.5以上であることが有利である。
13またはR14の具体例としては、たとえばつぎのものがあげられる。
Figure 2005139403
またR16、R17およびR18の具体例としては、たとえばつぎのものがあげられる。
Figure 2005139403
式(8)で示される化合物の具体例としては、たとえばつぎのものがあげられる。
HCFClCF2OCH2C(CH2OCF2CFClH)3
HCF2CF2OCH2C(CH2OCF2CF2H)3
CH3CH2C(CH2OCF2CF2H)3
CH3C(CH2OCF2CF2H)3
(CH32C(CH2OCF2CF2H)2
(CH32C(CH2OCF2CFClH)2
(CH33CCH2OCF2CFClH 、
HCFClCF2O(CH26OCF2CFClH 、
HCFClCF2OCH(CH2OCF2CFClH)2
(CH32C(CH2OCF2CFHCF32
(CH2OCF2CFHCF34C 、
CH3CH2C(CH2OCF2CFClH)3
CH3C(CH2OCF2CFClH)3
式(9):
19−O−(A)n−R20 (9)
(式中、R19およびR20は同じかまたは異なり、いずれも水素原子、部分的または完全にフッ素化された炭素数1〜50、好ましくは1〜35、さらに好ましくは2〜26の直鎖もしくは分岐鎖状の飽和もしくは不飽和の1価の脂肪族含フッ素炭化水素基(水素原子の一部がフッ素原子以外のハロゲン原子または他の置換基で置換されていてもよく、構造中に1〜3個のOH基を有していてもよい)、または部分的にまたは完全にフッ素化された炭素数2〜700、好ましくは3〜300、さらに好ましくは5〜150の1価のポリエーテル基(部分的にフッ素原子以外のハロゲン原子または他の置換基で置換されていてもよく、構造中に1〜3個の不飽和結合を含んでいてもよく、また側鎖にエーテル結合を含んでいてもよい)、Aは炭素数2〜5のオキシアルキレン基(ただし、水素原子の一部が部分的または完全にフッ素化された炭素数1〜50、好ましくは1〜35、さらに好ましくは2〜26の直鎖もしくは分岐鎖状の飽和もしくは不飽和の1価の脂肪族含フッ素炭化水素基(水素原子の一部がフッ素原子以外のハロゲン原子または他の置換基で置換されていてもよく、構造中に1〜3個のOH基を有していてもよい)、または部分的にまたは完全にフッ素化された炭素数2〜700、好ましくは3〜300、さらに好ましくは5〜150の1価のポリエーテル基(部分的にフッ素原子以外のハロゲン原子または他の置換基で置換されていてもよく、構造中に1〜3個の不飽和結合を含んでいてもよく、また側鎖にエーテル結合を含んでいてもよい)、nは1〜30の整数)で示されるフルオロオレフィンまたはそのオリゴマー。
なお、疎水性を高める点から、R19またはR20はフッ素原子数/炭素原子数が0.6以上、好ましくは1.0以上、さらに好ましくは1.5以上であることが有利である。
19またはR20の具体例としては、たとえばつぎのものがあげられる。
Figure 2005139403
Aの具体例としては、たとえば
Figure 2005139403
(nは1〜30の整数)などがあげられる。
式(9)で示される化合物の具体例としては、たとえばつぎのものがあげられる。
Figure 2005139403
Figure 2005139403
式(10):−(CF(CF3)CF2O)−、−(CF2O)−、−(CF2CF2O)−または−(CF2CF2CF2O)−で示される少なくとも1つのパーフルオロオキシアルキレン単位からなる含フッ素エーテル系オイル(繰返し単位の数は1〜1000)。
式(10)であらわされる化合物は、主鎖に−CH2−を有する含フッ素エラストマーと加熱により反応する官能基を有していてもよい。そうした官能基としては、たとえばH、Cl、Br、I、アミノ基、SH、NCO、NO2、COOH、PO2H、SO3H、OH、グリシジル基、ヒドロキシフェニル基などがあげられる。
式(11):CF2=CFClの低重合体。
平均分子量で100〜2000程度の液状またはグリース状ものが好ましい。
これらの含フッ素系液状化合物は、30mN/m以下、好ましくは20mN/m以下の表面張力を有するものが、高疎水性などの点から好ましい。
疎水性のシリコーン系液状化合物としては、たとえば式(12):
Figure 2005139403
(式中、R21、R22、R23、R24、R25、R26、R27およびR28は同じかまたは異なる非加水分解性の有機基であり、いずれも部分的にまたは完全にフッ素化されていてもよい炭素数1〜50、好ましくは1〜35、さらに好ましくは1〜26の直鎖もしくは分岐鎖状の飽和もしくは不飽和の1価の脂肪族または芳香族炭化水素基(水素原子の一部がハロゲン原子または他の置換基で置換されていてもよく、構造中に1〜3個のOH基を有していてもよい)、部分的にまたは完全にフッ素化されていてもよい炭素数2〜700、好ましくは3〜300、さらに好ましくは5〜150の1価のポリエーテル基(部分的にハロゲン原子または他の置換基で置換されていてもよく、構造中に1〜3個の不飽和結合を含んでいてもよく、また側鎖にエーテル結合を含んでいてもよい)、ただし、炭化水素基またはポリエーテル基の1個は酸素原子を介してケイ素原子に結合していてもよく、またR21、R22、R23、R24、R25、R26、R27およびR28の多くて4個までは水素原子であってもよい)で示される非加水分解性の置換基を有しているシリコーンオイルなどがあげられる。
具体的には、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンシリコーンオイルなどのストレート型のシリコーンオイル;環状ジメチルポリシロキサンなどの環状シリコーンオイル;ジメチルポリシロキサンの一端、両端および/または側鎖をメチルスチレン、長鎖のアルキル基、ポリエーテル、カルビノール、アミノ基、エポキシ基、カルボキシル基、高級脂肪酸、メルカプト基、メタクリル酸などで変性された変性シリコーンオイルなどがあげられる。そのほか、末端に反応性官能基を有する反応性シリコーンオイルも使用できる。
また、置換基の一部または全部がフッ素原子で置換されている前記ストレート型または変性さらには反応性フルオロシリコーンオイルも使用できる。
これらのシリコーン系液状化合物は、30mN/m以下、好ましくは25mN/m以下の表面張力を有するものが、高疎水性、生体低付着性、生理物質低付着性、易除去性などに優れる点から好ましい。
シリコーンオイルの市販品としては、たとえば信越化学工業(株)製のKF96L、KF96、KF96F、KF69、KF99、KF50、KF39、KF995、KF410、KF412、KF354、KFなど;東レシリコーン(株)製のSH200、SH510、SH550、SH710、SH1107などがあげられるが、これらに限定されるものではない。
また、本発明の光触媒に分解され難い性質を有する化合物(B)としては、フッ素樹脂、シリコーン樹脂などの分子量10000以上の高分子量の樹脂であってもよい。また、シリコーン樹脂は、前記記載のシリコーン樹脂であってもよい。
疎水化処理された光触媒(A)の添加量は、(B)光触媒に分解され難い性質を有する化合物100重量部に対し、0.01〜100重量部であることが好ましい。0.01重量部未満である場合は、光活性が不充分となり、100重量部を超えると塗膜の外観が不良となり、樹脂との相溶性が不足する傾向にある。
以下、本発明の第二の態様について説明する。
本発明の第二の態様は、(A)疎水化処理された光触媒、(C)表面濃縮性添加剤および(D)塗料用樹脂からなり、疎水化処理された光触媒(A)および固化前の表面濃縮性添加剤(C)が塗料用樹脂(D)より疎水性である塗料に関する。
本発明の第二の態様では、光触媒が疎水化処理されることにより、塗膜形成時に光触媒が塗膜表面へ移行し、疎水化された光触媒(A)と表面濃縮性添加剤(C)からなる光触媒が濃縮された層(以下、表面濃縮層という)が、塗料用樹脂(D)からなる層の上に形成される。これは、疎水化された光触媒(A)および表面濃縮性添加剤(C)が、塗料用樹脂(D)より疎水性であるためであり、かつ、疎水性の物質は、塗膜形成時に、空気と接触するため塗膜表面に移行するという性質を有するためである。ここで、表面濃縮性添加剤(C)とは、塗膜形成後に光触媒に分解され難い性質を有する塗膜を形成するものであり、塗料用樹脂(D)中には疎水化された光触媒(A)が極少量しか存在しなくなるため、得られる塗膜は光触媒により劣化しない。また、塗料用樹脂(D)と表面濃縮層との付着性を確保しやすく、その結果、被着体と塗膜との付着性も良好となる。
塗膜表面近傍に光触媒が濃縮されるため、少量の光触媒を添加することで高い光触媒活性を得ることができる。光触媒が活性となるためには、水分が必要であり、光触媒が塗膜表面に多く存在するほど、光触媒活性に必要な水蒸気、水が光触媒表面に到達し易くなり、光触媒により活性化成分(ラジカル)が発生しやすくなる。そのため、光触媒より発生した活性成分(ラジカル)が塗膜表面に到達し易くなり、塗膜表面における、抗菌・脱臭・汚れ分解などの光触媒を含有する塗料に要求される機能の効率が高くなる。
光触媒が塗膜表面に存在しない場合であっても、光触媒と塗膜の最表面との距離が小さいほど、光触媒活性に必要な水蒸気、水が光触媒表面に到達し易くなる。そのため、光触媒により活性化成分(ラジカル)が発生しやすくなり、光触媒より発生した活性成分(ラジカル)が塗膜表面に到達し易くなる。
とくに、塗膜表面の疎水化された光触媒(A)の量が多い場合は、表面濃縮層中の表面濃縮性添加剤(C)からなるバインダー成分が途切れがちになり、光触媒と塗膜の最表面との距離が小さくなり、光触媒活性が高くなる。
また、表面濃縮層が親水性である場合、表面濃縮層上に水分が吸着されるため、さらに光触媒活性が高くなる。表面濃縮層が細孔を有する場合には、水蒸気は塗膜を透過して、表面濃縮層の内部の光触媒にも水分が到達し、発生したラジカル成分も塗膜上に出やすいため、光触媒活性が高くなる。特に表面濃縮層が薄い場合、表面濃縮層の光触媒含有量が多い場合に塗膜に水蒸気が透過できる空間が生まれやすく、光触媒活性が高くなる。
光触媒としては、特に制限されないが、本発明の第一の態様であげたものと同一のものを使用することができる。なかでも、酸化チタンが、化学的安定性、コスト、安全性が高い点で好ましい。また、酸化チタンはルチル型、アナターゼ型、ブルッカイト型のいずれも使用可能であるが、光触媒活性が高い点からアナターゼ型が好ましい。また、酸化チタンの平均粒子径は、光触媒性能を高くし、また酸化チタンの表面濃縮性を高める点から、100nm以下であり、50nm以下であることが好ましく、10nm以下であることがより好ましい。
光触媒の平均粒子径が大きくなるほど、塗膜形成時に光触媒が表面へ移行する速度は小さくなり、平均粒子径が小さくなるほど、光触媒の表面へ移行する速度は大きくなる。
酸化チタンの具体例としては、本発明の第一の態様であげたものと同じものが使用できる。
光触媒を疎水化処理する疎水化処理剤としては、特に限定されないが、塗料用樹脂(D)より表面張力が低く、疎水性のものであることが必要である。具体例としては、本発明の第一の態様であげたものと同一のものが使用できる。
疎水化処理された光触媒(A)の疎水性が高いほど、塗膜形成時の疎水化処理された光触媒(A)の塗膜表面への移行速度は大きくなり、疎水性が低いほど、移行速度は小さくなる。
光触媒が疎水化処理される態様としては、二次凝集した複数の光触媒が疎水化処理されても良いが、1つの光触媒が疎水化処理されている方が、粒子径が小さいため、粒子の移動速度が早く望ましい。
表面濃縮性添加剤(C)としては、後述する親水化剤および疎水化剤があげられる。すでに述べたように、表面濃縮性添加剤(C)、親水化剤および疎水化剤は、塗膜形成後に光触媒に分解され難い性質を有する塗膜を形成するものであるから、原則として、前記光触媒に分解され難い性質を有する化合物(B)の具体例としてあげたものと同一のものを使用することができる。ただし、分子量が大きい化合物は塗膜表面へ移行しにくくなるため、表面濃縮性添加剤(C)の分子量は10000以下が好ましく、分子量10000以上のシリコーン樹脂、分子量10000以上のフッ素樹脂は、表面濃縮性添加剤(C)としては適さない。
固化前の表面濃縮性添加剤(C)の疎水性が高いほど、塗膜形成時の表面濃縮性添加剤(C)の塗膜表面への移行速度は大きくなり、固化前の疎水性が低いほど、移行速度は小さくなる。
親水化剤とは、固化前は塗料用樹脂(D)より疎水性であり、塗膜形成後は加水分解反応により、塗膜表面を親水性にする成分をいう。親水化剤は、固化前に塗料用樹脂(D)より低い表面張力を有することが必要である。固化前の親水化剤が塗料用樹脂(D)よりも疎水性でない場合は、光触媒を塗膜表面に移行させることができない。
親水化剤としては、加水分解性有機金属化合物があげられ、前記式(2):
bM(OR1a2 c (2)
[式中、aは0〜6の整数、bは0〜5の整数、cは0〜6の整数(ただし、a+b+c≧3であり、aとcとは同時に0にはならない)、Xは同じかまたは異なりいずれも酸素原子、チッ素原子、フッ素原子および/または塩素原子を含んでいてもよい炭素数1〜5000の1価の有機基または水素原子、Mは少なくとも3価の原子価を有する金属原子、R1は同じかまたは異なりいずれも酸素原子、チッ素原子、フッ素原子および/または塩素原子を含んでいてもよい炭素数1〜1000の1価の有機基、シロキサン残基または水素原子、R2は同じかまたは異なりいずれも酸素原子、チッ素原子、フッ素原子および/または塩素原子を含んでいてもよいキレート化の能力を有する炭素数1〜20の有機基を表す]で示される加水分解性有機金属化合物およびそのオリゴマーまたは該有機金属化合物の2種以上からなるコオリゴマーが好適に使用できる。
この有機金属化合物のうち、式(2)において、aは、表面濃縮性、加水分解性、脱離性の点から0〜6の整数であり、2〜4の整数であることが好ましい。bは、表面濃縮性、親水性の点から0〜5の整数であり、0〜1の整数であることが好ましく、cは表面濃縮性、加水分解性、脱離性の点から0〜6の整数であり、0〜3の整数であることが好ましい。
また、XのR1+R2に対するモル比が0.2以下(b/(a+c)≦0.2)であることが好ましい。
なお、a、bおよびcの合計量は、金属原子Mの原子価で決まる量であるが、式(2)においてはOR1またはR2のいずれか一方は、生体付着防止性、防汚染付着性、表面濃縮性、加水分解性(親水化能)のために必要であるので、aおよびcが同時に0になることはなく、a、bおよびcの合計量は少なくとも3である。特に、aが4でbおよびcがゼロの場合、またはaが3でbが1でcがゼロの場合が加水分解性および表面親水性に優れる点から好ましい。
加水分解性有機金属化合物のオリゴマーまたはコオリゴマーとしては、直鎖状、分岐鎖状、環状、三次元化などのオリゴマーまたはコオリゴマーがあげられる。オリゴマーまたはコオリゴマーの縮合度としては2〜1000が好ましく、2〜30であることがさらに好ましい。縮合度が小さくなるとオリゴマーまたはコオリゴマーの沸点が低くなりやすく、塗装時に揮発しやすくなり、塗膜に取り込まれにくくなる。縮合度が大きくなると、合成時に縮合度の制御が困難となったり、オリゴマーまたはコオリゴマーの粘度が高くなりやすく、作業性に劣る傾向がある。オリゴマーおよびコオリゴマーの縮合度は、反応させる水とたとえば式(2)で示される有機金属化合物とのモル比により制御できる。たとえば[H2O]/[式(2)で示される有機金属化合物]=0.4〜0.95の範囲内のモル比で反応させると、縮合度が2〜20程度のオリゴマーまたはコオリゴマーが得られる。また、前記モル比を0.94〜2.0の範囲内とすることにより、縮合度が20を超えるオリゴマーまたはコオリゴマーが得られる。なお、前記コオリゴマーとして、式(2)で示される2種の有機金属化合物を用いて得られるコオリゴマーを構成するユニットの組成比(モル比)は1/9〜9/1であることが好ましい。
オリゴマーまたはコオリゴマーのGPC分子量(テトラヒドロフランを溶離液とし、ポリスチレン換算した値)は、重量平均分子量で500〜10000であるのが好ましく、1000〜5000であるのがさらに好ましい。分子量が小さくなると親水化の効果が下がり、分子量が10000を超えると合成時および保存中にゲル化を起こしやすくなる傾向がある。
前記式(2)の加水分解性有機化合物、およびそのオリゴマーまたは該有機金属化合物の2種以上からなるコオリゴマーの具体例としては、本発明の第一の態様であげたものと同一のものを使用することができる。
また、親水化剤としては、前記式(5):
6O((R6O)2−SiO)n−R6 (5)
で示される化合物があげられる。
化合物Iで工業的にえられるものは実際にはある範囲のnをもった化合物の混合物であり、nはその平均値として表されている。
また化合物Iは鎖状構造の他に分岐状または環状構造などの縮合体(オリゴマー)も含まれる。
式(5)において、nは1〜20の整数であり、2〜15の整数であることが好ましく、4〜10の整数であることがさらに好ましい。nが小さくなると化合物の沸点が低くなるので、たとえば塗料化してスプレー塗装したとき蒸発しやすくなり、塗膜中に取り込まれにくくなる傾向がある。一方、nが20を超えると、塗膜表面へ移行しにくくなり、硬化剤との相溶性が低下して貯蔵安定性が低下し、塗膜の外観不良が生じやすく、また粘度が高くなったり、さらには工業的に入手しにくくなる傾向がある。
前記有機基は加水分解性を有することが好ましく、分解後に該有機基は、揮発性、水溶性、熱分解性などの脱離性を有していることが好ましい。
前記式(5)の加水分解性有機化合物、およびそのオリゴマーまたは該有機金属化合物の2種以上からなるコオリゴマーの具体例としては、本発明の第一の態様であげたものと同一のものを使用することができる。
疎水化剤は、加水分解を生じない疎水性液状化合物であり、加水分解が生ずることが必須の親水化剤とは異なる。
疎水化剤である疎水性液状化合物はマトリックスである塗料用樹脂(D)の表面に移行し、表面状態を高度に疎水化し、さらに非加水分解性であることから高い疎水性を長時間維持する作用を果たしているものと考えられる。
また、疎水化剤とは、塗料用樹脂(D)より疎水性であること、すなわち、固化前に塗料用樹脂(D)より低い表面張力を有することが必要である。固化前の疎水化剤が塗料用樹脂(D)よりも疎水性でない場合は、光触媒を塗膜表面に移行させることができない。
これらの点から、疎水化剤としては、前記疎水性の含フッ素液状化合物または前記疎水性のシリコーン系液状化合物が好ましい。
疎水性の含フッ素液状化合物としては、前記式(6)〜(9)で示されるフルオロオレフィンまたはそのオリゴマー、または前記式(10)で示される含フッ素ポリエーテル、さらには前記式(11)で示されるフルオロオレフィンの液状低重合体が好ましくあげられる。
式(6):
Figure 2005139403
(式中、R7、R8およびR9は同じかまたは異なり、いずれもフッ素原子、部分的または完全にフッ素化された炭素数1〜30、好ましくは1〜10、さらに好ましくは1〜5の直鎖または分岐鎖状の飽和もしくは不飽和の1価の含フッ素脂肪族炭化水素基(部分的にフッ素原子以外のハロゲン原子または他の置換基で置換されていてもよい)、R10は炭素数1〜30、好ましくは5〜25、さらに好ましくは10〜20の直鎖または分岐鎖状の飽和もしくは不飽和の1価の脂肪族炭化水素基(部分的にハロゲン原子または他の置換基で置換されていてもよい)または炭素数2〜500、好ましくは10〜300、さらに好ましくは20〜200の1価のポリエーテル基(部分的にハロゲン原子またはハロゲン原子以外の置換基で置換されていてもよい)、Xは酸素原子または硫黄原子である)で示されるフルオロオレフィンまたはそのオリゴマー。
7、R8およびR9としては、フッ素原子、CF3(CF2n−(n=0〜2)、(CF32CF(CF2m−(m=0〜2)などが好ましい。なお、疎水性を高める点から、フッ素原子数/炭素原子数が0.6以上、好ましくは1.0以上、さらに好ましくは1.5以上であることが有利である。
ハロゲン原子以外の置換基としては、たとえばヒドロキシル基、チオール基、アルコキシ基、ニトリル基、ニトロ基、エーテル基、チオエーテル基、エステル基、カルボニル基、スルホニル基、スルフィニル基、カルボキシル基、カルボキシレート基、アミノ基、チオカルバメート基、アミド基、イミド基、ホスフィン基、亜リン酸エステル基などがあげられる。
前記式(6)であらわされる化合物の具体例としては、本発明の第一の態様であげたものと同一のものを使用することができる。
式(7):
(R11O)d12 (7)
(式中、R11は部分的または完全にフッ素化された炭素数1〜50、好ましくは1〜35、さらに好ましくは2〜26の直鎖または分岐鎖状の飽和もしくは不飽和の1価の含フッ素脂肪族炭化水素基(部分的にフッ素原子以外のハロゲン原子または他の置換基で置換されていてもよく、構造中に1〜3個のOH基を有していてもよい)、または部分的にまたは完全にフッ素化された炭素数2〜700、好ましくは3〜300、さらに好ましくは5〜150の1価のポリエーテル基(部分的にフッ素原子以外のハロゲン原子または他の置換基で置換されていてもよく、構造中に1〜3個の不飽和結合を含んでいてもよく、また側鎖にエーテル結合を含んでいてもよい)、dは1または2、R12はd=1の場合、1価の有機基であって、具体的には部分的にハロゲン原子もしくは他の置換基で置換されていてもよい炭素数1〜30、好ましくは1〜10、さらに好ましくは1〜5の直鎖もしくは分岐鎖状の飽和もしくは不飽和の1価の脂肪族炭化水素基、または部分的にハロゲン原子もしくは他の置換基で置換されていてもよい炭素数2〜500、好ましくは10〜300、さらに好ましくは20〜200の1価のポリエーテル基であり、d=2の場合は2価の有機基であって、具体的には炭素数1〜10の直鎖もしくは分岐鎖状の飽和もしくは不飽和の2価の脂肪族炭化水素基(水素原子の一部がハロゲン原子または他の置換基で置換されていてもよい)、または炭素数2〜500、好ましくは10〜300、さらに好ましくは20〜200の2価のポリエーテル基(水素原子の一部がハロゲン原子または他の置換基で置換されていてもよい)であって、末端は水素原子、ハロゲン原子または水酸基などの他の置換基である)で示されるフルオロオレフィンまたはそのオリゴマー。
なお、疎水性を高める点から、R11はフッ素原子数/炭素原子数が0.6以上、好ましくは1.0以上、さらに好ましくは1.5以上であることが有利である。
ハロゲン原子以外の他の置換基としては、たとえばヒドロキシル基、チオール基、アルコキシ基、ニトリル基、ニトロ基、エーテル基、チオエーテル基、エステル基、カルボニル基、スルホニル基、スルフィニル基、カルボキシル基、カルボキシレート基、アミノ基、チオカルバメート基、アミド基、イミド基、ホスフィン基、亜リン酸エステル基などがあげられる。
前記式(7)であらわされる化合物の具体例としては、本発明の第一の態様であげたものと同一のものを使用することができる。
式(8):
(R13OCH2n15(CH2OR14m (8)
(式中、R13およびR14は同じかまたは異なり、いずれも水素原子、部分的または完全にフッ素化された炭素数1〜50、好ましくは1〜35、さらに好ましくは2〜26の直鎖もしくは分岐鎖状の飽和もしくは不飽和の1価の脂肪族含フッ素炭化水素基(水素原子の一部がフッ素原子以外のハロゲン原子または他の置換基で置換されていてもよく、構造中に1〜3個のOH基を有していてもよい)、または部分的にまたは完全にフッ素化された炭素数2〜700、好ましくは3〜300、さらに好ましくは5〜150の1価のポリエーテル基(部分的にフッ素原子以外のハロゲン原子または他の置換基で置換されていてもよく、構造中に1〜3個の不飽和結合を含んでいてもよく、また側鎖にエーテル結合を含んでいてもよい)、nは0〜2の整数、mは1〜4の整数、n+m=1〜4、R12はn+m=4のとき=C=、n+m=3のとき≡C≡、n+m=2のときR1617C=、n=0でm=1のときR161718C−(R16、R17およびR18は同じかまたは異なりいずれもハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1〜5のアルキル基)である)で示されるフルオロオレフィンまたはそのオリゴマー。
なお、疎水性を高める点から、R13またはR14はフッ素原子数/炭素原子数が0.6以上、好ましくは1.0以上、さらに好ましくは1.5以上であることが有利である。
前記式(8)であらわされる化合物の具体例としては、本発明の第一の態様であげたものと同一のものを使用することができる。
式(9):
19−O−(A)n−R20 (9)
(式中、R19およびR20は同じかまたは異なり、いずれも水素原子、部分的または完全にフッ素化された炭素数1〜50、好ましくは1〜35、さらに好ましくは2〜26の直鎖もしくは分岐鎖状の飽和もしくは不飽和の1価の脂肪族含フッ素炭化水素基(水素原子の一部がフッ素原子以外のハロゲン原子または他の置換基で置換されていてもよく、構造中に1〜3個のOH基を有していてもよい)、または部分的にまたは完全にフッ素化された炭素数2〜700、好ましくは3〜300、さらに好ましくは5〜150の1価のポリエーテル基(部分的にフッ素原子以外のハロゲン原子または他の置換基で置換されていてもよく、構造中に1〜3個の不飽和結合を含んでいてもよく、また側鎖にエーテル結合を含んでいてもよい)、Aは炭素数2〜5のオキシアルキレン基(ただし、水素原子の一部が部分的または完全にフッ素化された炭素数1〜50、好ましくは1〜35、さらに好ましくは2〜26の直鎖もしくは分岐鎖状の飽和もしくは不飽和の1価の脂肪族含フッ素炭化水素基(水素原子の一部がフッ素原子以外のハロゲン原子または他の置換基で置換されていてもよく、構造中に1〜3個のOH基を有していてもよい)、または部分的にまたは完全にフッ素化された炭素数2〜700、好ましくは3〜300、さらに好ましくは5〜150の1価のポリエーテル基(部分的にフッ素原子以外のハロゲン原子または他の置換基で置換されていてもよく、構造中に1〜3個の不飽和結合を含んでいてもよく、また側鎖にエーテル結合を含んでいてもよい)、nは1〜30の整数)で示されるフルオロオレフィンまたはそのオリゴマー。
なお、疎水性を高める点から、R19またはR20はフッ素原子数/炭素原子数が0.6以上、好ましくは1.0以上、さらに好ましくは1.5以上であることが有利である。
前記式(9)であらわされる化合物の具体例としては、本発明の第一の態様であげたものと同一のものを使用することができる。
式(10):−(CF(CF3)CF2O)−、−(CF2O)−、−(CF2CF2O)−または−(CF2CF2CF2O)−で示される少なくとも1つのパーフルオロオキシアルキレン単位からなる含フッ素エーテル系オイル(繰返し単位の数は1〜1000)。
前記式(10)であらわされる化合物は、主鎖に−CH2−を有する含フッ素エラストマーと加熱により反応する官能基を有していてもよい。そうした官能基としては、たとえばH、Cl、Br、I、アミノ基、SH、NCO、NO2、COOH、PO2H、SO3H、OH、グリシジル基、ヒドロキシフェニル基などがあげられる。
前記式(10)であらわされる化合物の具体例としては、本発明の第一の態様であげたものと同一のものを使用することができる。
式(11):CF2=CFClの低重合体。
平均分子量で100〜2000程度の液状またはグリース状ものが好ましい。
これらの含フッ素系液状化合物は、30mN/m以下、好ましくは20mN/m以下の表面張力を有するものが、高疎水性などの点から好ましい。
疎水性のシリコーン系液状化合物としては、たとえば式(12):
Figure 2005139403
(式中、R21、R22、R23、R24、R25、R26、R27およびR28は同じかまたは異なる非加水分解性の有機基であり、いずれも部分的にまたは完全にフッ素化されていてもよい炭素数1〜50、好ましくは1〜35、さらに好ましくは1〜26の直鎖もしくは分岐鎖状の飽和もしくは不飽和の1価の脂肪族または芳香族炭化水素基(水素原子の一部がハロゲン原子または他の置換基で置換されていてもよく、構造中に1〜3個のOH基を有していてもよい)、部分的にまたは完全にフッ素化されていてもよい炭素数2〜700、好ましくは3〜300、さらに好ましくは5〜150の1価のポリエーテル基(部分的にハロゲン原子または他の置換基で置換されていてもよく、構造中に1〜3個の不飽和結合を含んでいてもよく、また側鎖にエーテル結合を含んでいてもよい)、ただし、炭化水素基またはポリエーテル基の1個は酸素原子を介してケイ素原子に結合していてもよく、またR21、R22、R23、R24、R25、R26、R27およびR28の多くて4個までは水素原子であってもよい)で示される非加水分解性の置換基を有しているシリコーンオイルなどがあげられる。
前記式(12)であらわされる化合物の具体例としては、本発明の第一の態様であげたものと同一のものを使用することができる。
また、置換基の一部または全部がフッ素原子で置換されている前記ストレート型または変性さらには反応性フルオロシリコーンオイルも使用できる。
これらのシリコーン系液状化合物は、30mN/m以下、好ましくは25mN/m以下の表面張力を有するものが、高疎水性、生体低付着性、生理物質低付着性、易除去性などに優れる点から好ましい。
塗料用樹脂(D)としては特に限定されないが、天然樹脂、合成樹脂、繊維素誘導体があげられる。
天然樹脂としては、ロジン、油ワニス・アルコール系塗料に使用されるコパール、絶縁・耐酸塗料に使用される琥珀、揮発性ワニスに使用されるダンマーがあげられる。
合成樹脂には、非反応形樹脂と反応形樹脂があり、非反応形樹脂としては熱可塑性樹脂があげられる。反応形樹脂としては、加熱反応形樹脂、酸化重合形樹脂、常温反応形樹脂があげられる。加熱反応形樹脂としては、単一の樹脂からなるものと、アルキド樹脂とアミノ樹脂(メラニン樹脂、尿素樹脂など)、熱硬化性アクリル樹脂とアミノ樹脂(メラニン樹脂、尿素樹脂など)、熱硬化性アクリル樹脂とエポキシ樹脂などの2種類以上の樹脂を混合したものがあげられる。常温反応形樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリオール樹脂、ウレタン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などがあげられる。
繊維素誘導体としては、ニトロセルロース、CAB、メチルセルロースがあげられる。
表面濃縮性添加剤(C)の添加量は、塗料用樹脂(D)100重量部に対し0.1〜50重量部であることが好ましく、1〜30重量部であることがさらに好ましい。0.1重量部未満である場合は、光触媒と塗料用樹脂(D)が接しやすいため、良好なバインダー層を形成し難くなる。50重量部を超えると、塗膜の外観不良が生じやすく、樹脂との相溶性が低下する。
疎水化処理された光触媒(A)の添加量は、塗料用樹脂(D)100重量部に対し0.001〜100重量部であることが好ましく、1〜50重量部であることがより好ましい。疎水化処理された光触媒(A)が0.001重量部未満の場合は、光触媒の添加量が少ないため、光触媒効果を発揮し難い。100重量部を超えると、塗膜の外観不良が生じやすく、樹脂とのが低下する。なお、光触媒の粒子径が小さいほど光触媒の添加量は少なくてよく、光触媒の粒子径が大きいほど添加量は多くする必要がある。
疎水化処理された光触媒(A)は、表面濃縮性添加剤(C)よりも分子量が高いため、両者の疎水性が同程度である場合、表面濃縮性添加剤(C)の方が表面濃縮性は高くなる。
表面濃縮性添加剤(C)の表面濃縮性が、疎水化処理された光触媒(A)の表面濃縮性より低い場合は、被着体には塗料用樹脂(D)が接着し、そのうえに表面濃縮性添加剤(C)からなる層、さらにそのうえに光触媒が濃縮された層が形成される。この場合、疎水化処理された光触媒(A)と塗料用樹脂(D)は離れやすくなり、光触媒作用による塗料用樹脂(D)からなる層の劣化は起こりにくくなる。
表面濃縮性添加剤(C)の表面濃縮性と疎水化処理された光触媒(A)の表面濃縮性が同程度である場合は、疎水化処理された光触媒(A)と表面濃縮性添加剤(C)が混在した表面濃縮層が形成される。
表面濃縮性添加剤(C)の表面濃縮性が、疎水化処理された光触媒(A)の表面濃縮性より高い場合は、被着体には塗料用樹脂(D)が接着し、そのうえに光触媒が濃縮された層、さらにそのうえに表面濃縮性添加剤(C)からなる層が形成される。この場合、疎水化処理された光触媒(A)は塗膜から脱離し難くなるが、疎水化処理された光触媒(A)と塗料用樹脂(D)が接し易く、塗膜が劣化し易くなる。
表面濃縮性添加剤(C)は、2種以上を混合して用いても良い。
疎水化処理された光触媒(A)より表面濃縮性が低い表面濃縮性添加剤(C)および疎水化処理された光触媒(A)と表面濃縮性が同程度である表面濃縮性添加剤(C)を組合わせた場合、ならびに疎水化処理された光触媒(A)より表面濃縮性が低い表面濃縮性添加剤(C)および疎水化処理された光触媒(A)より表面濃縮性が高い表面濃縮性添加剤(C)を組合わせた場合は、疎水化処理された光触媒(A)の表面濃縮性が高いため、光触媒活性が高くなり、また、疎水化処理された光触媒(A)は塗膜から脱離し難くなる。さらに、疎水化処理された光触媒(A)と塗料用樹脂(D)は離れやすくなり、光触媒作用による塗料用樹脂(D)からなる層の劣化は起こりにくくなる。
疎水化処理された光触媒(A)と表面濃縮性が同程度である表面濃縮性添加剤(C)および疎水化処理された光触媒(A)より表面濃縮性が高い表面濃縮性添加剤(C)を組合わせた場合、疎水化処理された光触媒(A)は、表面濃縮性添加剤(C)に覆われているため、塗膜から脱離し難く、また、疎水化処理された光触媒(A)と塗料用樹脂(D)は離れやすくなり、光触媒作用による塗料用樹脂(D)からなる層の劣化は起こりにくくなる。
また、疎水化処理された光触媒(A)より表面濃縮性が低い表面濃縮性添加剤(C)、疎水化処理された光触媒(A)および表面濃縮性が同程度である表面濃縮性添加剤(C)ならびに疎水化処理された光触媒(A)より表面濃縮性が高い表面濃縮性添加剤(C)の3種を併用してもよい。
本発明の塗料用添加剤は、市販の塗料などに対して少量混合し、塗布することで、優れた光触媒活性を得ることができるものである。塗料用添加剤は、改質の対象となる樹脂100重量部に対して、好ましくは0.01〜50重量部、さらに好ましくは1〜30重量部配合する。0.01重量部未満である場合は充分な光触媒活性が得られず、50重量部を超えると塗膜の外観が不良となり、樹脂との相溶性が低下する。
塗料用添加剤は、市販の塗料中の塗料用樹脂(D)100重量部に対し、表面濃縮性添加剤(C)が0.01〜50重量部となるようにすることが好ましく、1〜30重量部であることがさらに好ましい。0.01重量部未満である場合は、光触媒と塗料用樹脂(D)が接しやすいため、塗膜が劣化しやすい。ただし、疎水化処理された光触媒(A)の添加量については、適宜調整が可能である。50重量部を超えると、塗膜の外観不良が生じやすく、樹脂との相溶性が低下する。
塗料用添加剤は、塗料用樹脂(D)100重量部に対し、疎水化処理された光触媒(A)が0.001〜100重量部となるようにすることが好ましく、1〜50重量部であることがより好ましい。疎水化処理された光触媒(A)が0.001重量部未満の場合は、光触媒の添加量が少ないため、光触媒効果を発揮し難い。50重量部を超えると、塗膜の外観不良が生じやすく、樹脂との相溶性が低下する。なお、光触媒の粒子径が小さいほど光触媒の添加量は少なくてよく、光触媒の粒子径が大きいほど添加量は多くする必要がある。
本発明の第一の態様および第二の態様からなる塗料は、塗膜表面が改質されており、得られる塗膜は、防曇性、超親水性、易洗性、易乾性、結露防止性、防染性、着氷・雪防止性、着水滴防止性に優れている。
本発明の塗膜は、生体高分子が付着し難く、抗血栓材料、抗蛋白質付着材料、脂肪・脂質付着防止材料、尿石付着防止材料として使用できる。用途としては、人工血管、血液パック、人工臓器、人工心臓、人工肺、肺ドレナージ、人工皮膚、経皮デバイス、採尿パック、導尿カテーテル、便器(尿石が付かない)およびその接続チューブ、眼内レンズ、コンタクトレンズ、人工骨・関節、人工歯、歯の虫歯防止材(歯に塗布する)、寝具類(布団、ベッド、シーツ)、タオルおよび手袋(垢がつきにくい)、整髪用器具(くし、はさみ、バリカン、髭剃り、ドライア)、洗面用具(歯ブラシ、風呂桶、浴室マット、浴室用椅子)があげられる。
本発明の塗膜は、生物が付着し難く、艦底材料・塗料、艦艇用ドッグ、外壁材料、水周り(浴室、シンク、浴槽)の材料、タイル、水槽、用水路、循環水利用設備(水道など水配管全般)、水中建造物(ダム、港、堤防など)、運河、熱交換器、エアコンのドレインパン、ドレインホース、ドレインポンプ、フィルター類、排水口、排水経路、食料品工場(乳製品製造ライン・タンク・配管)、食品貯蔵庫(冷凍室・冷蔵庫)、食品加工器具(ミキサー、ジューサー、製麺機、炊飯器など)、食品収納器、食品洗浄器、食品乾燥器、飲料のサーバー(ビール、ジュース、冷水器)、ショーケース、キッチンカウンター、水筒類およびコップ(コップ、ポットや急須類では茶渋もつかないので好適)、貯水槽、プール、ストロー、食器類、調理用具(まな板、スポンジ、包丁)、体重計、靴、靴下(水虫防止)、洗濯機、乾燥機、缶切などに使用できる。
本発明の塗膜は、スケールなどの液中の汚れが付着し難く、水熱交、熱交換器、各種ボイラー、冷却機、クーリングタワーに使用できる。ワックス、スラッジなどの液中の汚れ
も付着し難く、フィルター、冷凍機の減圧部(キャピラリー、各種減圧弁など)などに使用できる。
本発明の塗膜は、エーロゾル(空気中の汚れ)が付着し難く、また、付着しても容易に除去出来るため、屋外用建材(建築物の外壁、車両・船舶・航空機などの外装)、道路関連部材(ガードレール、標識、信号、トンネル内壁、証明器具、看板のカバー類、防音壁、高架、橋)、屋内用建材(天井材、壁材、壁紙)、ブラインド、カーテン、床材、カーペット、透明部材(照明カバー、ガラス、看板のカバー、ショーウインドー、温室、太陽電池カバー、太陽熱温水器カバー、計器類のカバー、眼鏡、ゴーグル)、鏡(車両用ミラー、家庭用、洗面鏡、道路鏡)、熱交換器、空調機(ファン、外装)、空調機のダクト、加湿ホース(室内への黴、細菌などのアレルゲン発生防止)、吹き出し口、排気口およびその周囲、かつら、人工毛髪、キッチン、レンジフード、服(臭いが移らない)、化粧品(臭いが移らない)、遊具(遊園地・公園の器具類)などに使用できる。
本発明の塗膜は、水滴、氷、雪などが付着し難く、熱交換器のフィン(デフロスト対策)、屋根材(瓦などにコーティング)、アンテナ、送電線(雪などによる切断・破壊防止)、船舶外装(着氷防止)、製氷皿、製氷機、冷蔵庫、冷凍庫(冷凍室、冷凍車)、ガラス(各種車両、建造物)、屋外電気通信機関係(パラボナアンテナなどの各種アンテナ、通信用鉄塔、通信ケーブル、電線、送電用鉄塔)、輸送車両関係(船舶や列車などのデッキ、各種車両の乗降ステップ、パンタグラフ、トロリー線などの車両の外部突出物、航空機の翼、各種車両の外装)、建築物関係(屋根瓦、タイルなどのエクステリア類)、道路、歩道(凍結しにくく、除雪・氷も容易)、靴底、タイヤ(凍結しにくい)などに使用できる。
本発明の塗膜は、塩水、潮風などが付き難く、塩害防止塗膜、絶縁材料(碍子などのフラッシュオーバーの防止)などに使用できる。
本発明の塗膜は、表面に汚れなどが付着し難く、塗膜内部に浸透し難いため、耐食塗料全般、ガスバリア性の要求される用途、汚れが固着しないことが要求される用途などに使用できる。耐食塗料としては、化学薬品、有機溶媒、ガスなどと接する部分(配管、ダンク、各種機械装置)、樹脂部品のケミカルクラック防止(油、有機溶剤など)、移行防止(コードの添加剤など)などに使用される。また、ガスバリア性が要求される用途としては、防湿用のシート類、お菓子や食料品の容器、袋、チューブ類、ガスボンベ、飲料用の容器(ペットボトル、紙パックなど)、風船、バルーン、気球(ガスを入れる部分)などに使用できる。汚れが固着しないことが要求される用途としては、落書き防止塗料、家庭内の掃除レス化(壁材、床材、厨房周りの部材)などに使用できる。テープなどが剥がし易いため、張り紙防止塗料としても使用できる。
本発明の塗料は、光学関連に用いることができ、カメラレンズ、プラスチックレンズに使用できる。道路関連にも用いることができ、断音壁、ガードフェンス、反射板、舗装材、路面表示、道路標識、道路鏡、照明器具、トンネル内壁に使用できる。農業関連に用いることができ、ビニールハウスに使用できる。店舗関連に用いることができ、表示関連(屋外表示板、ディスプレー、タッチパネルなど)、ゲーム機関連(パチンコ玉、ゲーム機など)、ショーケースなどに使用できる。住宅設備関連・建材にも用いることができ、外装(外壁材、屋根材、ガラスや窓サッシなど)、内装(壁材、ブラインド、照明カバーなど)、水周り(浴槽・シャワー、便器、タイルなど)に使用できる。家電・電機関連に使用でき、空調機(空気清浄機、エアコンなど)、冷蔵庫、水利用機器(浄水器、加湿器、洗濯機、調理機)、コピー・ファックス、掃除機などに使用できる。また、車両関連に用いることができ、自動車のボディ、ガラス(窓ガラス、ミラー、照明カバー)、エンジン、タイヤなどに使用できる。さらに、日用品に用いることができ、調理関連(食器、刃物、箸、フォークなど)、衛生関連(髭剃り、鋏、櫛、ブラシ)に使用できる。また、医療関連に用いることができ、カテーテル、コンタクトレンズ、内視鏡などに使用できる。
実施例1
親水化剤として、CH3Si(OCH2CF2CF335重量部およびCH3(Si(OCH32nOCH3(n=50〜500)5重量部、疎水化処理した酸化チタンとして、酸化チタン(アナターゼ型、平均粒子径10nm)に対してトリメチロールパーフルオロメタン2重量%以下で処理した酸化チタン2重量部、市販の塗料として、ゼッフルLC−950(ダイキン工業(株)製、フッ素アクリル系樹脂)100重量部、希釈剤として、酢酸ブチル300重量部を混合し、塗料を調製した。なお、固化前の親水化剤および酸化チタンの疎水化処理剤であるトリメチロールパーフルオロメタンは、使用した塗料中の樹脂より表面張力が低く、疎水化処理された酸化チタンおよび固化前の親水化剤は塗料用樹脂よりも疎水性であった。
得られた塗料を用いて、30mm×30mmおよび50mm×50mmのアクリル板にそれぞれスプレー塗装し、60℃の雰囲気下で30分乾燥し、塗装板を得た。
実施例2
CH3Si(OCH2CF2CF335重量部のかわりにダイキン工業(株)製のGH700(6Fアルコール変性シリケート)5重量部を用いた以外は実施例1と同様にして、塗料を調製し、塗装板を得た。
比較例1
疎水化処理した酸化チタンのかわりに、疎水化処理していない酸化チタン(アナターゼ型、平均粒子径10nm)を使用した以外は、実施例1と同様にして、塗料を調製し、塗装板を得た。
比較例2
親水化剤を用いなかったこと以外は、実施例1と同様にして、塗料を調製し、塗装板を得た。
実施例3
光触媒に分解され難い性質を有する化合物として、CH3Si(OCH2CF2CF335重量部およびCH3(Si(OCH32nOCH3(n=50〜500)5重量部、疎水化処理した酸化チタンとして、酸化チタン(アナターゼ型、平均粒子径10nm)に対してトリメチロールパーフルオロメタン2重量%以下で処理した酸化チタン10重量部、希釈剤として、酢酸ブチル300重量部を混合し、塗料を調製した。また、得られた塗料を用い、実施例1と同様にして塗装板を得た。
実施例1〜3および比較例1、2で得られた塗装板を用い、以下の評価試験を行った。結果を表1に示す。
<インフルエンザウィルスおよびSURSウィルスの不活化率>
(1)試験概要
塗装板(30mm×30mm)にインフルエンザウィルス浮遊液を滴下し、室温にて暗条件(遮光)および明条件[ブラックライト照射下(塗装板とブラックライトとの距離は20cm)]で保存し、24時間後のウィルス感染価を測定した。
(2)不活化率の計算
不活化率=100×(1−10B/10A)
A:接種直後のウィルス感染価
B:光照射下24時間後の塗装板のウィルス感染価
(3)試験方法
A.試験ウィルス:インフルエンザウィルスA型(H1N1)、SURSウィルス
B.使用細胞:MDCK(NBL−2)細胞 ATCC CCL−34株[大日本製薬(株)]
C.使用培地
a)細胞増殖培地
Eagle MEM(0.06mg/mlカナマイシン含有)に新生コウシ血清を10%加えたものを使用した。
b)細胞維持培地
以下の組成の培地を使用した。
Eagle MEM 1,000mL
10% NaHCO3 24〜44mL
L−グルタミン(30g/L) 9.8mL
100×MEM用ビタミン液 30mL
10% アルブミン 20mL
トリプシン(5mg/mL) 2mL
D.ウィルス浮遊液の調製
a)細胞の培養
細胞増殖培地を用い、MDCK細胞を組織培養用フラスコ内に単層培養した。
b)ウィルスの接種
単層培養後にフラスコ内から細胞増殖培地を除き、試験ウィルスを接種した。次に、細胞維持培地を加えて37℃の炭酸ガスインキュベーター(CO2濃度:5%)内で2〜5日間培養した。
c)ウィルス浮遊液の調製
培養後、倒立位相差顕微鏡を用いて細胞の形態を観察し、80%以上の細胞に形態変化(細胞変成効果)が起こっていることを確認した。次に培養液を遠心分離(3,000r/min、10分間)し、得られた上澄み液をウィルス浮遊液とした。
E.試料の調製
塗装板(30mm×30mm)を湿熱滅菌(121℃、15分間)後1時間風乾し、プラスチックシャーレに入れ、ブラックライト(ブラックライトブルー、FL20S BL−B 20 W、2本平行)を12時間以上照射したものを試料とした。
F.試験操作
試料にウィルス浮遊液0.2mLを滴下した。室温にて遮光およびブラックライト照射下(塗装板とブラックライトとの距離は20cm)で保存した。また、ポリエチレンフィルムを対照試料として、同様に試験した。
G.ウィルスの洗い出し
保存24時間後、試験片中のウィルス浮遊液を細胞維持培地2mLで洗い出した。
H.ウィルス感染価の測定
細胞増殖培地を用い、MDCK細胞を組織培養用マイクロプレート(96穴)内で単層培養した後、細胞増殖培地を除き細胞維持培地を0.1mLずつ加えた。次に、洗い出し液およびその希釈液0.1mLを4穴ずつに接種し、37℃の炭酸ガスインキュベーター(CO2濃度:5%)内で4〜7日間培養した。培養後、倒立位相差顕微鏡を用いて細胞の形態変化(細胞変成効果)の有無を観察し、Reed−Muench法により50%組織培養感染量(TCID50)を算出して洗い出し液1mL当たりのウィルス感染価に換算した。
<大腸菌(O−157)、黄色ブドウ球菌およびクロカワカビの不活化率>
(1)試験概要
抗菌製品技術協議会 試験法「抗菌加工製品の抗菌力評価試験法III(2001年度版)光照射フィルム密着法」[以下「光照射フィルム密着法(抗技協2001年度版)」という。]を参考にして、塗装板の抗菌力試験を行った。
なお、試験は以下の通りに実施した。
試料に大腸菌、黄色ブドウ球菌およびクロカワカビの菌液を滴下し、その上に低密度ポリエチレンフィルムをかぶせ、密着させた。これらを室温(20〜25℃)、暗条件(遮光)および明条件[ブラックライト照射下(塗装板とブラックライトとの距離は20cm)]で保存し、24時間後の生菌数を測定した。
(2)試験方法
A.試験菌株
細菌:Escherichia coli IFO 3972(大腸菌)、
Staphylococcus aureus subsp. aureus IFO 12732(黄色ブドウ球菌)
カビ:Cladosporium cladosporioides IFO 634 8(クロカワカビ)
B.試験培地
NA培地:普通寒天培地[栄研化学株式会社]
1/500NB培地:肉エキス0.2%を添加した普通ブイヨン[栄研化学株式会社]をリン酸緩衝液で500倍に希釈し、pHを7.0±0.2に調製したもの
SCDLP培地:SCDLP培地[日本製薬株式会社]
SA培地:標準寒天培地[栄研器材株式会社]
PDA培地:ポテトデキストロース寒天培地[栄研器材株式会社]
C.菌液の調製
細菌:NA培地で35℃、16〜24時間前培養した試験菌株をNA培地に再度接種して35℃、16〜20時間培養した菌体を1/500NB培地に均一に分散させ、1mL当たりの菌数が2.5×105〜1.0×106となるように調製した。
カビ:PDA培地で25℃、7〜10日間培養した後、胞子(分生子)を0.005%スルホこはく酸ジオクチルナトリウム溶液に浮遊させ、ガーゼでろ過後、1mL当たりの胞子数が2.5×105〜1.0×106となるように調製した。
D.試料の調製
塗装板(50mm×50mm)を湿熱滅菌(121℃、15分間)後1時間風乾し、プラスチックシャーレに入れ、ブラックライト(ブラックライトブルー、FL20S BL−B 20 W、2本平行)を12時間以上照射したものを試料とした。
E.試験操作
試料に菌液0.4mLを滴下し、その上に低密度ポリエチレンフィルム(40mm×40mm)をかぶせ、密着させた。これらを室温(20〜25℃)、遮光およびブラックライト照射下(塗装板とブラックライトとの距離は20cm)で保存した。また、ポリエチレンフィルムを対照試料として、同様に試験した。
F.生菌数の測定
保存24時間後にSCDLP培地で試料から生残菌を洗い出し、この洗い出し液の生菌数を、細菌はSA培地(35℃、2日間培養)、カビはPDA培地(25℃、7日間培養)を用いた混釈平板培養法により測定し、試料1個当たりに換算した。また、接種直後の測定は対照試料で行った。
<エンテロトキシンの不活化率>
(1)試験概要
試料にブドウ球菌エンテロトキシンA(以下、「SET−A」と略す。)を接種し、室温(20〜25℃)、暗条件(遮光)および明条件(紫外線強度1mW/cm2の光照射下)で保存し、24時間後のSET−A濃度を測定し、分解率を算出した。
(2)試験方法
A.標準原液の調製
SET―A標準品[TOXIN TECHNOLOGY]を0.5%ウシ血清アルブミン含有1%塩化ナトリウム溶液で溶解し、5μm/mLの標準原液を調製した。
B.検量線用標準溶液
標準原液をVIDAX Staph enterotoxin(SET)[bioMerieux]付属の緩衝液で希釈し、0.2、0.5および1ng/mLの標準溶液を調製した。
C.試料の調製
塗装板を50mm×50mmの大きさに切断し、1cmの距離からブラックライトを24時間照射したものを試料とした。
D.試験操作
試料をプラスチックシャーレに入れ、SET―A標準原液0.4mLを接種した。これらを室温(20〜25℃)、遮光および紫外線強度1mW/cm2の光照射下(ブラックライト、FL20S BL−B 20 W、2本平行)で保存した。
保存24時間後にVIDAX Staph enterotoxin(SET)[bioMerieux]付属の緩衝液10mLで試料からSET−Aを洗い出し試料溶液とした。
なお、試料を入れないプラスチックシャーレにSET−A標準原液0.4mLを接種して直ちにVIDAX Staph enterotoxin(SET)[bioMerieux]付属の緩衝液10mLを加えたものを対照とした。
E.検量線の作成
検量線用標準溶液について、VIDAX Staph enterotoxin(SET)[bioMerieux]を用いたELISA法で測定し、標準溶液の濃度と蛍光強度から検量線を作成した。
F.SET―A濃度の測定および分解率の算出
試料溶液について、VIDAX Staph enterotoxin(SET)[bioMerieux]を用いたELISA法で蛍光強度を測定し、E.で作成した検量線からSET−A濃度を求め、次式により分解率を算出した。
分解率(%)=(対照の測定値−試料溶液の測定値)/対照の測定値×100
Figure 2005139403
表1の結果からわかるように、本願発明の塗料を塗布した塗装板は、インフルエンザウィルス、SURSウィルス、大腸菌(O−157)、黄色ブドウ球菌およびクロカワカビに対して99.99%以上の不活化率を示す。また、この本願発明の塗料を塗布した塗装板は、エンテロトキシン(毒素)に対しても99.9%以上の不活化率を示す。

Claims (12)

  1. (A)疎水化処理された光触媒および(B)光触媒に分解され難い性質を有する化合物からなり、疎水化処理された光触媒(A)が固化前の光触媒に分解され難い性質を有する化合物(B)より疎水性である塗料。
  2. 疎水化処理された光触媒(A)の添加量が、(B)光触媒に分解され難い性質を有する化合物100重量部に対し、0.01〜100重量部である請求項1記載の塗料。
  3. (A)疎水化処理された光触媒、(C)表面濃縮性添加剤および(D)塗料用樹脂からなり、疎水化処理された光触媒(A)および固化前の表面濃縮性添加剤(C)が塗料用樹脂(D)より疎水性である塗料。
  4. 表面濃縮性添加剤(C)の添加量が、塗料用樹脂(D)100重量部に対し0.1〜50重量部である請求項3記載の塗料。
  5. 疎水化処理された光触媒(A)の添加量が、塗料用樹脂(D)100重量部に対し0.001〜100重量部である請求項3または4記載の塗料。
  6. 光触媒が酸化チタンである請求項1、2、3、4または5記載の塗料。
  7. 酸化チタンの粒子径が100nm以下である請求項6記載の塗料。
  8. 請求項1、2、3、4、5、6または7記載の塗料から形成された塗膜。
  9. (A)疎水化処理された光触媒および(C)表面濃縮性添加剤からなる塗料用添加剤。
  10. 光触媒が酸化チタンである請求項9記載の塗料用添加剤。
  11. 酸化チタンの粒子径が100nm以下である請求項10記載の塗料用添加剤。
  12. 請求項9、10または11記載の塗料用添加剤を有する塗料から形成された塗膜。
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