JP4260005B2 - コーティング剤 - Google Patents

Description

【０００１】
技術分野
本発明は、コーティング剤に関するものであり、特に、光触媒機能の強化、及び効率化を図る技術に関するものである。
【０００２】
背景技術
従来、コーティング剤や塗料などに光触媒体を含有させて、建材や構造物などに塗膜を形成することによって、建材や構造物などの表面に光触媒機能を持たせる技術が提案されている。詳しくは、光触媒体に光が照射されることによる光触媒機能、即ち光触媒体の酸化還元作用に基づく有機物分解作用による殺菌、脱臭、浄化機能を、光触媒体を含有している塗膜が形成された建材や構造物などの表面上で発揮させる技術である。
ここで、従来における、光触媒機能を有するコーティング剤や塗料においては、光半導体等の光触媒体と、コロイド状粒子とを分散したものがあるが、薄い塗膜上においても光触媒の有機物分解作用等の能力を十分に機能させる必要があるとして、光半導体等の光触媒体の濃度を比較的高濃度（例えば、２０％以上）とし、さらに、光触媒体が高濃度であっても、コロイド状態を維持してコーティング剤や塗料としての機能を持たせるために、増粘剤や増膜剤等の添加剤を投入していた。
また、従来、光触媒体の表面をアパタイト等のリン酸カルシウムで被覆して光触媒複合体とすることにより、有害物質を吸着しやすくし、また、アパタイトがスペーサーとなって光触媒体が直接基材と接触しないようにして、基材自体の分解、劣化を防止する技術が提案されている（特開平１０−２４４１６６号公報）。特に、この技術によれば、リン酸カルシウムの吸着能と光触媒体の分解能が好適に組み合わされた効果も有したものとしている。詳しくは、リン酸カルシウムによって吸着した細菌や有機物質等を上記光触媒体が分解するため、リン酸カルシウムの吸着面が吸着物で飽和するのを好適に防止しえるため、リン酸カルシウムの吸着能が低下してしまうのを防止することができるという独特な効果である。
しかし、そのように増粘剤などの添加物を多く投入すると、それらの添加物によって光触媒体が隠されてしまうため、上記光触媒体に光が十分に照射されないという課題があった。そのため、光触媒体が十分に光触媒機能を発揮することができず、上記光触媒体を多量に投入したとしても薄い塗膜上においては十分な光触媒機能を得ることができなかった。
以上のように、従来における光触媒機能を有するコーティング剤や塗料においては、光触媒の有機物分解作用等の能力を十分に機能させることが可能な塗膜を形成することが困難であった。
そこで、本発明は、光触媒の有機物分解作用等の能力を十分に機能させることが可能で、特に、薄い塗膜上でも該能力を十分に発揮できるコーティング剤を提供することを目的とする。
【０００３】
発明の開示
本発明は上記問題点を解決するために創作されたものであって、第１には、コーティング剤であって、コロイド状粒子と、上記コロイド状粒子の粒径の１／１０以下の粒径を有し、コロイド状粒子の表面に吸着した光半導体粒子と、を有することを特徴とする。
この第１の構成のコーティング剤においては、コロイド状粒子の表面に光半導体粒子が吸着した状態となっているため、上記光半導体粒子は上記コロイド状粒子の表面において効率よく光の照射を受けることができ、安定して光触媒機能を発揮することができる。さらに、上記光半導体粒子は上記コロイド状粒子の表面で全体的に受光することができるため、上記光半導体粒子を分散させた場合のように上記光半導体粒子同士で光の照射を妨げあうことがないため、顕著に効率を高めることが可能になる。従って、光触媒体の有機物分解作用等の能力を十分に機能させることが可能になる。また、上記コロイド状粒子の粒径が、上記光半導体粒子の粒径の１０倍以上であるため、上記コロイド状粒子の表面に多数の上記光半導体粒子が吸着することができる。従って、光半導体粒子が吸着している表面積を非常に大きいものとすることができるため、光触媒の有機物分解作用等の能力を十分に機能させることが可能になる。なお、上記コロイド状粒子の粒径が、上記光半導体粒子の粒径の１〜１０００倍であるようにしてもよい。
また、第２には、上記第１の構成において、上記コーティング剤全体における上記光半導体粒子の含有量を、重量比０．１〜１０％としたことを特徴とする。つまり、上記光半導体粒子のコーティング剤全体の重量における含有量を、重量比０．１〜１０％とする。この第２の構成のコーティング剤においては、上記光半導体粒子の含有量を、重量比０．１〜１０％（パーセント）としているため、光半導体粒子の含有量が低く抑制されている。そのため、コロイド状態を維持するための増粘剤などの添加物を多く投入する必要がないため、それらの添加物によって光半導体粒子が隠されてしまうのを抑制することができる。従って、上記光半導体粒子に光が十分に照射されるため、光半導体粒子が十分に光触媒機能を発揮することができ、薄い塗膜上においても光触媒の有機物分解作用等の能力を十分に機能させることが可能になる。
また、第３には、上記第１又は第２の構成において、上記光半導体粒子が、コロイド状粒子の表面に１層〜５層の範囲で吸着していることを特徴とする。このように１層から５層程度とすることにより、光半導体粒子の光触媒機能を十分果たすことができると同時に、添加剤等を投入しなくてもコロイド状態を維持してコーティング剤や塗料としての機能を持たせることができる。
【０００４】
また、第４には、コーティング剤であって、コロイド状粒子と、上記コロイド状粒子の粒径の１／１０以下の粒径を有し、コロイド状粒子の表面に吸着した被覆光半導体粒子であって、光半導体粒子を吸着機能物質で被覆してなる被覆光半導体粒子と、を有することを特徴とする。
この第４の構成のコーティング剤においては、コロイド状粒子の表面に上記被覆光半導体粒子が吸着した状態となっているため、上記被覆光半導体粒子は上記コロイド状粒子の表面において効率よく光の照射を受けることができ、安定して光触媒機能を発揮することができる。さらに、上記被覆半導体粒子は上記コロイド状粒子の表面で全体的に受光することができるため、上記被覆光半導体粒子を分散させた場合のように上記被覆光半導体粒子同士で光の照射を妨げあうことがないため、顕著に効率を高めることが可能になる。従って、光触媒体の有機物分解作用等の能力を十分に機能させることが可能になる。また、光半導体粒子は吸着機能物質により被覆されているので、有害物質の吸着能力を向上させることができ、また、吸着機能物質により光半導体粒子が他の粒子等と直接接触しないので、光半導体の触媒作用によって、バインダーや基材等が分解されてしまうのを防止することができる。つまり、プライマーとしてのバインダーやコーティング剤にバインダーを混入させた場合の該バインダー等が分解されてしまうのを防止することができ、また、コーティング剤を繊維やプラスチックに直接塗布することも可能となる。また、上記コロイド状粒子の粒径が、上記光半導体粒子の粒径の１０倍以上であるため、上記コロイド状粒子の表面に多数の上記被覆光半導体粒子が吸着することができる。従って、光半導体粒子が吸着している表面積を非常に大きいものとすることができるため、光触媒の有機物分解作用等の能力を十分に機能させることが可能になる。
また、第５には、上記第４の構成において、上記コーティング剤全体における上記被覆光半導体粒子の含有量を、重量比０．１〜１０％としたことを特徴とする。つまり、上記被覆光半導体粒子のコーティング剤全体の重量における含有量を、重量比０．１〜１０％とする。この第５の構成のコーティング剤においては、上記被覆光半導体粒子の含有量を、重量比０．１〜１０％（パーセント）としているため、被覆光半導体粒子の含有量が低く抑制されている。そのため、コロイド状態を維持するための増粘剤などの添加物を多く投入する必要がないため、それらの添加物によって光半導体粒子が隠されてしまうのを抑制することができる。従って、上記光半導体粒子に光が十分に照射されるため、光半導体粒子が十分に光触媒機能を発揮することができ、薄い塗膜上においても光触媒の有機物分解作用等の能力を十分に機能させることが可能になる。
【０００５】
また、第６には、コーティング剤であって、コロイド状粒子と、上記コロイド状粒子の粒径の１／１０以下の粒径を有し、コロイド状粒子の表面に吸着した被覆光半導体粒子であって、光半導体粒子を吸着機能物質で被覆してなる被覆光半導体粒子と、上記コロイド状粒子の粒径の１／１０以下の粒径を有し、コロイド状粒子の表面に吸着した光半導体粒子と、を有することを特徴とする。
この第６の構成のコーティング剤においては、コロイド状粒子の表面に上記被覆光半導体粒子と光半導体粒子とが吸着した状態となっているため、上記被覆光半導体粒子と光半導体粒子とは上記コロイド状粒子の表面において効率よく光の照射を受けることができ、安定して光触媒機能を発揮することができる。さらに、上記被覆半導体粒子と光半導体粒子とは上記コロイド状粒子の表面で全体的に受光することができるため、上記被覆光半導体粒子と光半導体粒子とを分散させた場合のように上記被覆光半導体粒子同士で光の照射を妨げあうことがないため、顕著に効率を高めることが可能になる。従って、光触媒体の有機物分解作用等の能力を十分に機能させることが可能になる。また、光半導体粒子は吸着機能物質により被覆されているので、有害物質の吸着能力を向上させることができる。また、被覆光半導体粒子のみならず、被覆されていない光半導体粒子も含まれているので、十分な光触媒効果を得ることが可能となる。上記コロイド状粒子の粒径が、上記光半導体粒子の粒径の１０倍以上であるため、上記コロイド状粒子の表面に多数の上記光半導体粒子が吸着することができる。従って、光半導体粒子が吸着している表面積を非常に大きいものとすることができるため、光触媒の有機物分解作用等の能力を十分に機能させることが可能になる。
また、第７には、上記第６の構成において、上記コーティング剤全体における上記光半導体粒子の含有量を、重量比０．１〜１０％としたことを特徴とする。つまり、上記光半導体粒子のコーティング剤全体の重量における含有量を、重量比０．１〜１０％とする。よって、上記光半導体粒子の含有量を、重量比０．１〜１０％（パーセント）としているため、光半導体粒子の含有量が低く抑制されている。そのため、コロイド状態を維持するための増粘剤などの添加物を多く投入する必要がないため、それらの添加物によって光半導体粒子が隠されてしまうのを抑制することができる。従って、上記光半導体粒子に光が十分に照射されるため、光半導体粒子が十分に光触媒機能を発揮することができ、薄い塗膜上においても光触媒の有機物分解作用等の能力を十分に機能させることが可能になる。
また、第８には、上記第４から第７までのいずれかの構成において、上記吸着機能物質が、多孔質リン酸カルシウムであることを特徴とする。
また、第９には、上記第８の構成において、上記多孔質リン酸カルシウムが、水酸アパタイト、炭酸アパタイト、フッ化アパタイトの内から選ばれた少なくとも一種のリン酸カルシウムであることを特徴とする。
また、第１０には、上記第８又は第９の構成において、上記光半導体粒子に被覆された多孔質リン酸カルシウムは、光半導体粒子を疑似体液に浸積することにより、光半導体粒子の表面に多孔質リン酸カルシウムを被覆させたものであることを特徴とする。
また、第１１には、上記第４から第１０までのいずれかの構成において、上記被覆光半導体粒子が、コロイド状粒子の表面に１層〜５層の範囲で吸着していることを特徴とする。このように１層から５層程度とすることにより、光半導体粒子の光触媒機能を十分果たすことができると同時に、添加剤等を投入しなくてもコロイド状態を維持してコーティング剤や塗料としての機能を持たせることができる。
また、第１２には、上記第１から第１１までのいずれかの構成において、上記コーティング剤には、粒径の異なる上記コロイド状粒子が含有されていることを特徴とする。つまり、上記コロイド状粒子は、粒径の異なるコロイド状粒子から構成される。この第１２の構成のコーティング剤においては、粒径の異なるコロイド状粒子が含有されているので、大径のコロイド状粒子の回りの隙間に小径のコロイド状粒子が入り込むため、空間が埋められてコーティング剤の密度を高めることができる。そのため、光触媒機能を高めることができるとともに、隠蔽性を上げることができるため塗布面への紫外線の透過を抑制でき塗布素材の保護機能の強化を図ることができる。
また、第１３には、上記第１から第１２までのいずれかの構成において、上記コロイド状粒子が、フッ素エマルジョン粒子と、アクリルエマルジョン粒子と、アクリルシリコンエマルジョン粒子と、アクリルウレタンエマルジョン粒子における少なくともいずれかであることを特徴とする。
【０００６】
また、第１４には、コーティング剤であって、第１のコロイド状粒子と、上記第１のコロイド状粒子の粒径の１／１０以下の粒径を有し、第１のコロイド状粒子の表面に吸着した光半導体粒子と、上記第１のコロイド状粒子の粒径の１／１０以下の粒径を有し、多孔質コロイド状粒子により形成され、第１のコロイド状粒子の表面に吸着した第２のコロイド状粒子と、を有することを特徴とする。
この第１４の構成のコーティング剤においては、第１のコロイド状粒子の表面に光半導体粒子が付着した状態となっているため、上記光半導体粒子は上記第１のコロイド状粒子の表面において効率よく光の照射を受けることができ、安定して光触媒機能を発揮することができる。さらに、上記光半導体粒子は上記第１のコロイド状粒子の表面で全体的に受光することができるため、上記光半導体粒子を分散させた場合のように上記光半導体粒子同士で光の照射を妨げあうことがないため、顕著に効率を高めることが可能になる。従って、光触媒体の有機物分解作用等の能力を十分に機能させることが可能になる。また、上記第１のコロイド状粒子の表面に第２のコロイド状粒子がさらに吸着された状態となっている。よって、上記コーティング剤が上記第２のコロイド状粒子の機能をも有するものとなり、多孔質コロイドであるのでコーティング剤が塗布面に接着する際の接着機能を果たすとともに、上記第１のコロイド状粒子と光半導体粒子との接着を補助する機能も果たす。また、上記コロイド状粒子の粒径が、上記光半導体粒子の粒径及び第２のコロイド状粒子の粒径の１０倍以上であるため、上記コロイド状粒子の表面に多数の上記光半導体粒子と第２のコロイド状粒子が吸着することができる。従って、光半導体粒子が吸着している表面積を非常に大きいものとすることができるため、光触媒の有機物分解作用等の能力を 十分に機能させることが可能になる。
また、第１５には、上記第１４の構成において、上記多孔質コロイド状粒子が、多孔質ゾル粒子であることを特徴とする。
また、第１６には、上記第１４又は第１５の構成において、上記コーティング剤全体における上記光半導体粒子の含有量を、重量比０．１〜１０％としたことを特徴とする。つまり、上記光半導体粒子のコーティング剤全体の重量における含有量を、重量比０．１〜１０％とする。この第１６の構成のコーティング剤においては、上記光半導体粒子の含有量を、重量比０．１〜１０％（パーセント）としているため、光半導体粒子の含有量が低く抑制されている。そのため、コロイド状態を維持するための増粘剤などの添加物を多く投入する必要がないため、それらの添加物によって光半導体粒子が隠されてしまうのを抑制することができる。従って、上記光半導体粒子に光が十分に照射されるため、光半導体粒子が十分に光触媒機能を発揮することができ、薄い塗膜上においても光触媒の有機物分解作用等の能力を十分に機能させることが可能になる。
また、第１７には、上記第１４から第１６までのいずれかの構成において、上記光半導体粒子の粒径に対する上記第２のコロイド粒子の粒径が、１〜１．５倍であることを特徴とする。この第１７の構成のコーティング剤においては、上記光半導体粒子の粒径に対する上記第２のコロイド状粒子の粒径が、１〜１．５倍であるため、上記光半導体粒子の粒径と上記第２のコロイド状粒子の粒径が同径又は近似したものとなる。そのため、上記光半導体の機能と上記多孔質コロイドの機能を良好にバランスよく発揮することができる。なお、上記光半導体粒子の粒径に対する上記第２のコロイド粒子の粒径が、０．５〜１．５倍であるようにすることも考えられる。
また、第１８には、上記第１４から第１７までのいずれかの構成において、上記光半導体粒子と上記第２のコロイド状粒子により構成される層が１層〜５層の範囲内で積層している層群が、上記第１のコロイド状粒子の表面に吸着していることを特徴とする。このように１層から５層程度とすることにより、光半導体粒子の光触媒機能を十分果たすことができると同時に、添加剤等を投入しなくてもコロイド状態を維持してコーティング剤や塗料としての機能を持たせることができる。
【０００７】
また、第１９には、コーティング剤であって、第１のコロイド状粒子と、上記第１のコロイド状粒子の粒径の１／１０以下の粒径を有し、第１のコロイド状粒子の表面に吸着した被覆光半導体粒子であって、光半導体粒子を吸着機能物質で被覆してなる被覆光半導体粒子と、上記第１のコロイド状粒子の粒径の１／１０以下の粒径を有し、多孔質コロイド状粒子により形成され、第１のコロイド状粒子の表面に吸着した第２のコロイド状粒子と、を有することを特徴とする。
この第１９の構成のコーティング剤においては、第１のコロイド状粒子の表面に被覆光半導体粒子が付着した状態となっているため、上記被覆光半導体粒子は上記第１のコロイド状粒子の表面において効率よく光の照射を受けることができ、安定して光触媒機能を発揮することができる。さらに、上記被覆光半導体粒子は上記第１のコロイド状粒子の表面で全体的に受光することができるため、上記被覆光半導体粒子を分散させた場合のように上記光半導体粒子同士で光の照射を妨げあうことがないため、顕著に効率を高めることが可能になる。従って、光触媒体の有機物分解作用等の能力を十分に機能させることが可能になる。また、上記第２のコロイド状粒子を有するため、上記第１のコロイド状粒子の表面に第２のコロイド状粒子がさらに吸着された状態となっている。よって、上記コーティング剤が上記第２のコロイド状粒子の機能をも有するものとなり、多孔質コロイドであるのでコーティング剤が塗布面に接着する際の接着機能を果たすとともに、上記第１のコロイド状粒子と被覆光半導体粒子との接着を補助する機能も果たす。また、上記コロイド状粒子の粒径が、上記被覆光半導体粒子の粒径及び第２のコロイド状粒子の粒径の１０倍以上であるため、上記コロイド状粒子の表面に多数の上記被覆光半導体粒子と第２のコロイド状粒子が吸着することができる。従って、被覆光半導体粒子が吸着している表面積を非常に大きいものとすることができるため、光触媒の有機物分解作用等の能力を十分に機能 させることが可能になる。
また、第２０には、上記第１９の構成において、上記多孔質コロイド状粒子が、多孔質ゾル粒子であることを特徴とする。
また、第２１には、上記第１９又は第２０の構成において、上記コーティング剤全体における上記被覆光半導体粒子の含有量を、重量比０．１〜１０％としたことを特徴とする。つまり、上記被覆光半導体粒子のコーティング剤全体の重量における含有量を、重量比０．１〜１０％とする。この第２１の構成のコーティング剤においては、上記被覆光半導体粒子の含有量を、重量比０．１〜１０％（パーセント）としているため、被覆光半導体粒子の含有量が低く抑制されている。そのため、コロイド状態を維持するための増粘剤などの添加物を多く投入する必要がないため、それらの添加物によって光半導体粒子が隠されてしまうのを抑制することができる。従って、上記光半導体粒子に光が十分に照射されるため、光半導体粒子が十分に光触媒機能を発揮することができ、薄い塗膜上においても光触媒の有機物分解作用等の能力を十分に機能させることが可能になる。
また、第２２には、上記第１９から第２１までのいずれかの構成において、上記被覆光半導体粒子の粒径に対する上記第２のコロイド粒子の粒径が、１〜１．５倍であることを特徴とする。この第２２の構成のコーティング剤においては、上記被覆光半導体粒子の粒径に対する上記第２のコロイド状粒子の粒径が、１〜１．５倍であるため、上記被覆光半導体粒子の粒径と上記第２のコロイド状粒子の粒径が同径又は近似したものとなる。そのため、上記光半導体の機能と上記多孔質コロイドの機能を良好にバランスよく発揮することができる。上記被覆光半導体粒子の粒径に対する上記第２のコロイド粒子の粒径が、０．５〜１．５倍であるようにすることも考えられる。
また、第２３には、上記第１９から第２２までのいずれかの構成において、上記被覆光半導体粒子と上記第２のコロイド状粒子により構成される層が１層〜５層の範囲内で積層している層群が、上記第１のコロイド状粒子の表面に吸着していることを特徴とする。このように１層から５層程度とすることにより、光半導体粒子の光触媒機能を十分果たすことができると同時に、添加剤等を投入しなくてもコロイド状態を維持してコーティング剤や塗料としての機能を持たせることができる。
【０００８】
また、第２４には、コーティング剤であって、第１のコロイド状粒子と、上記第１のコロイド状粒子の粒径の１／１０以下の粒径を有し、第１のコロイド状粒子の表面に吸着した被覆光半導体粒子であって、光半導体粒子を吸着機能物質で被覆してなる被覆光半導体粒子と、上記第１のコロイド状粒子の粒径の１／１０以下の粒径を有し、第１のコロイド状粒子の表面に吸着した光半導体粒子と、上記第１のコロイド状粒子の粒径の１／１０以下の粒径を有し、多孔質コロイド状粒子により形成され、第１のコロイド状粒子の表面に吸着した第２のコロイド状粒子と、を有することを特徴とする。
この第２４の構成のコーティング剤においては、第１のコロイド状粒子の表面に被覆光半導体粒子と光半導体粒子とが付着した状態となっているため、上記被覆光半導体粒子は上記第１のコロイド状粒子の表面において効率よく光の照射を受けることができ、安定して光触媒機能を発揮することができる。さらに、上記被覆光半導体粒子と光半導体粒子とは上記第１のコロイド状粒子の表面で全体的に受光することができるため、上記被覆光半導体粒子と光半導体粒子とを分散させた場合のように上記光半導体粒子同士で光の照射を妨げあうことがないため、顕著に効率を高めることが可能になる。従って、光触媒体の有機物分解作用等の能力を十分に機能させることが可能になる。また、上記第２のコロイド状粒子を有するため、上記第１のコロイド状粒子の表面に第２のコロイド状粒子がさらに吸着された状態となっている。よって、上記コーティング剤が上記第２のコロイド状粒子の機能をも有するものとなり、多孔質コロイドであるのでコーティング剤が塗布面に接着する際の接着機能を果たすとともに、上記第１のコロイド状粒子と被覆光半導体粒子との接着を補助する機能も果たす。また、上記コロイド状粒子の粒径が、上記被覆光半導体粒子の粒径及び第２のコロイド状粒子の粒径の１０倍以上であるため、上記コロイド状粒子の表面に多数の上記被覆光半導体粒子と第２のコロイド状粒子が吸着することができる。 従って、被覆光半導体粒子が吸着している表面積を非常に大きいものとすることができるため、光触媒の有機物分解作用等の能力を十分に機能させることが可能になる。
また、第２５には、上記第２４の構成において、上記多孔質コロイド状粒子が、多孔質ゾル粒子であることを特徴とする。
また、第２６には、上記第２４又は第２５の構成において、上記コーティング剤全体における上記被覆光半導体粒子と光半導体粒子との合計含有量を、重量比０．１〜１０％としたことを特徴とする。この第２６の構成のコーティング剤においては、上記被覆光半導体粒子と光半導体粒子の含有量を、重量比０．１〜１０％（パーセント）としているため、被覆光半導体粒子と光半導体粒子の含有量が低く抑制されている。そのため、コロイド状態を維持するための増粘剤などの添加物を多く投入する必要がないため、それらの添加物によって光半導体粒子が隠されてしまうのを抑制することができる。従って、上記被覆光半導体粒子や光半導体粒子に光が十分に照射されるため、上記被覆光半導体粒子や光半導体粒子が十分に光触媒機能を発揮することができ、薄い塗膜上においても光触媒の有機物分解作用等の能力を十分に機能させることが可能になる。
また、第２７には、上記第２４から第２６までのいずれかの構成において、上記被覆光半導体粒子及び光半導体粒子の粒径に対する上記第２のコロイド粒子の粒径が、１〜１．５倍であることを特徴とする。よって、上記被覆光半導体粒子及び光半導体粒子の粒径と上記第２のコロイド状粒子の粒径が同径又は近似したものとなるため、上記光半導体の機能と上記多孔質コロイドの機能を良好にバランスよく発揮することができる。上記被覆光半導体粒子の粒径に対する上記第２のコロイド粒子の粒径が、０．５〜１．５倍であるようにすることも考えられる。
また、第２８には、上記第２４から第２７までのいずれかの構成において、上記被覆光半導体粒子と上記光半導体粒子と上記第２のコロイド状粒子により構成される層が１層〜５層の範囲内で積層している層群が、上記第１のコロイド状粒子の表面に吸着していることを特徴とする。このように１層から５層程度とすることにより、光半導体粒子の光触媒機能を十分果たすことができると同時に、添加剤等を投入しなくてもコロイド状態を維持してコーティング剤や塗料としての機能を持たせることができる。
また、第２９には、上記第１９から第２８までのいずれかの構成において、上記吸着機能物質が、多孔質リン酸カルシウムであることを特徴とする。
また、第３０には、上記第２９の構成において、上記多孔質リン酸カルシウムが、水酸アパタイト、炭酸アパタイト、フッ化アパタイトの内から選ばれた少なくとも一種のリン酸カルシウムであることを特徴とする。
また、第３１には、上記第２９又は第３０の構成において、上記光半導体粒子に被覆された多孔質リン酸カルシウムは、光半導体粒子を疑似体液に浸積することにより、光半導体粒子の表面に多孔質リン酸カルシウムを被覆させたものであることを特徴とする。
また、第３２には、上記第１９から第３１までのいずれかの構成において、上記第１のコロイド状粒子は、粒径の異なるコロイド状粒子から構成されていることを特徴とする。
また、第３３には、上記第１９から第３２までのいずれかの構成において、上記第１のコロイド状粒子が、フッ素エマルジョン粒子と、アクリルエマルジョン粒子と、アクリルシリコンエマルジョン粒子と、アクリルウレタンエマルジョン粒子における少なくともいずれかであることを特徴とする。
【０００９】
発明を実施するための最良の形態
本発明の実施の形態としての実施例を、各実施例毎に分けて説明する。
まず、第１実施例について説明する。本第１実施例のコーティング剤（光半導体コーティング液）を形成する光触媒複合体Ｈ１は、その構造としては第１図に示すように、フッ素エマルジョン粒子（コロイド状粒子）Ａ１の表面に多数の光半導体粒子Ｂ１が吸着（付着としてもよい）されている。つまり、本実施例のコーティング剤は、複数（具体的には、多数）の光触媒複合体Ｈ１を有し、本実施例のコーティング剤は、フッ素エマルジョン粒子Ａ１と、光半導体粒子Ｂ１とを有している。そして、上記コーティング剤は、プライマーコーティング液を介して、木材等のコーティング面に吸着される。詳しくは後述する。
上記フッ素エマルジョン粒子Ａ１は、平均粒径５００ｎｍとなっている。なお、フッ素エマルジョン粒子Ａ１でなくても、他のコロイド状粒子でもよい。
また、光半導体粒子Ｂ１は、光触媒機能を有する半導体の粒子であり、例えば、二酸化チタン（より具体的には、アナターゼ型の二酸化チタンが好ましい）が用いられる。この光半導体粒子Ｂ１は、平均粒径５０ｎｍである。従って、上記フッ素エマルジョン粒子Ａ１と上記光半導体粒子Ｂ１の粒径の比は、１０対１となっている。なお、粒径とは、特に説明のない限り、粒子の直径を意味するものである（上記及び以下において同じ）。
そのため、上記フッ素エマルジョン粒子Ａ１の球表面積７８５０００ｎｍ²、上記光半導体粒子Ｂ１の球断面積１９６２．５ｎｍ²となるため、理論上では上記フッ素エマルジョン粒子Ａ１の表面には上記光半導体粒子Ｂ１が４００個（７８５０００÷１９６２．５）吸着できることになる。なお、上記光半導体粒子Ｂ１としては二酸化チタンを用いるが、カドミウムなど光触媒機能を有するものであれば適用可能である。
【００１０】
次に、本第１実施例のコーティング剤の製造方法について説明する。まず、水８６１ｇに、平均粒径５０ｎｍの光半導体粒子からなる光半導体粉体（具体的には、アナターゼ型の二酸化チタン粉体が好ましい）５０ｇを均一に分散して分散液を作る（分散液製造工程、第８図参照）。そして、その分散液に、平均粒径５００ｎｍの粒子（フッ素エマルジョン粒子）からなるフッ素エマルジョン（固形分４５％）を８９ｇ（つまり、固形分は４０．０５ｇである）混入して、均一に分散して、１０００ｇのコーティング剤を製造する（コロイド状溶液混入・分散工程、第８図参照）。この場合のフッ素エマルジョンが、上記コロイド状溶液混入・分散工程において混入される上記コロイド状溶液に当たる。
なお、光半導体粉体を５０ｇとしたのは、全体重量を１０００ｇとする前提のもとで、濃度を５％にしようとしたことに基づく。
なお、上記第１実施例のコーティング剤の製造工程においては、水に光半導体粉体を分散し、その後、フッ素エマルジョンを混入しているが、順番を逆にして、水にフッ素エマルジョンを混入、分散した後に、光半導体粉体を混入、分散してもよい。
なお、コロイド状粒子への粒子（分子）の吸着には、大別して単層吸着（ラングミュア吸着）と多分子吸着（ＢＥＴ吸着）の２種類がある。単層吸着とは、１つのコロイド状粒子に吸着する粒子は第３図（ａ）に示すように１層であるとするものであり、ラングミュア吸着論に基づくものである。多分子吸着とは、１つのコロイド状粒子に吸着する粒子は第３図（ｂ）に示すように多層であるとするものであり、ＢＥＴ吸着論に基づくものである。
ここで、コロイド状粒子への実際の吸着においては、多分子吸着が生じるのであるが、上記において、フッ素エマルジョンの処方量に対して光半導体粒子の処方量をあまり多くしても、コーティング剤としての安定性が悪くなり、特に、あまり多層に光半導体粒子を吸着させても、外側の光半導体粒子に隠れている光半導体粒子には光が当たらないことから、それほど光触媒機能が増加するものでもない。それらの点からすると、フッ素エマルジョン粒子Ａ１に対して、光半導体粒子Ｂ１が１層〜２層吸着するのが最も良好である（なお、第１図では、１層のものを示している）。また、最大でも、５層とするのが好ましい。つまり、光半導体粒子Ｂ１の層数は、１層〜５層程度とするのが好ましい。このように１層から５層程度とすることにより、光半導体粒子Ｂ１の光触媒機能を十分果たすことができると同時に、添加剤等を投入しなくてもコロイド状態を維持してコーティング剤や塗料としての機能を持たせることができる。なお、１層分では、上記のように４００個の光半導体粒子Ｂ１が吸着するので、５層とすると、計算上では、２０００個の光半導体粒子Ｂ１が吸着することになる。
なお、実際の吸着に際しては、該層数は均一になっているわけではなく、ある部分では、２層になっていても、他の部分では、１層になっている等の現象が生じる。よって、「光半導体粒子が、コロイド状粒子の表面に１層〜５層の範囲内で吸着している」と表現した場合には、１つのコロイド状粒子の表面の領域の全てに渉って１層〜５層のいずれかのみである場合（例えば、１つのコロイド状粒子の表面の領域の全てに渉って１層（２層、３層、４層、５層のいずれかでもよい）である場合）と、１つのコロイド状粒子の表面の領域の全てに渉って１層〜５層のうちのいずれかで、総数が複数種類存在する場合（例えば、１つのコロイド状粒子の表面の領域におけるある部分では２層で、他の部分では１層という場合や、１つのコロイド状粒子の表面の領域におけるある部分では４層で、他のある部分では３層で、残りの部分では２層という場合）とを含むことになる。また、「光半導体粒子が、コロイド状粒子の表面に１層〜２層の範囲内で吸着している」状態や、「光半導体粒子が、コロイド状粒子の表面に１層〜３層の範囲内で吸着している」状態等がより好適であるといえる。
なお、上記の製造方法において、フッ素エマルジョン以外に他のコロイドであってもよい。
【００１１】
上記のように製造されたコーティング剤の使用方法について説明する。このコーティング剤を使用するに当たっては、プライマーコーティング液を用いる。このプライマーコーティング液としては、アクリルシリコンエマルジョン（アニオン、平均粒径１００ｎｍ、固形分４０％）４００ｇを用いる。そして、上記プライマーコーティング液を、第２図に示すように、塗布面Ｐ１に１００ｇ／ｍ²塗布してプライマー層Ｑ１を形成し、該プライマー層Ｑ１を３０分程度自然乾燥させた後、上記コーティング剤をその上から５０ｇ／ｍ²塗布して、コーティング剤層Ｇ１を形成する。なお、上記のようなプライマーコーティング液を用いずに、本実施例のコーティング剤を直接塗布面に塗布してもよい。
このように構成される本第１実施例によるコーティング剤は、コロイド状粒子である上記フッ素エマルジョン粒子Ａ１の表面に上記光半導体粒子Ｂ１を吸着してなっているため、上記光半導体粒子Ｂ１は上記フッ素エマルジョン粒子Ａ１の表面にて、効率よく光の照射を受けることができ、安定して光触媒機能を発揮することができる。さらに、上記光半導体粒子Ｂ１は上記フッ素エマルジョン粒子Ａ１の表面で全体的に受光することができるため、上記光半導体粒子Ｂ１を分散させた場合のように上記光半導体粒子Ｂ１同士で光の照射を妨げあうことがないため、顕著に効率を高めることが可能になる。従って、薄い塗膜上においても光触媒体の有機物分解作用等の能力を十分に機能させることが可能になる。
また、上記フッ素エマルジョン粒子Ａ１と上記光半導体粒子Ｂ１との粒径の比が１０対１となっているため、上記フッ素エマルジョン粒子Ａ１の表面に多数の上記光半導体粒子Ｂ１が吸着することができる。従って、小さい容積中においても光触媒機能を有効に発揮可能な表面積を非常に大きいものとすることができるため、容積の小さい薄い塗膜上においても光触媒の有機物分解作用等の能力を十分に機能させることが可能になる。
また、上記光半導体粒子Ｂ１の含有量が重量比５％（５０ｇ／１０００ｇ）となっている。そのため、光半導体粒子Ｂ１の含有量が低いためコロイド状態を維持するための増粘剤などの添加物を多く投入する必要がないため、それらの添加物によって光半導体粒子Ｂ１が隠されてしまうのを抑制することができる。従って、上記光半導体粒子Ｂ１に光が十分に照射されるため、光半導体粒子Ｂ１が十分に光触媒機能を発揮することができ、薄い塗膜上においても光触媒の有機物分解作用等の能力を十分に機能させることが可能になる。
また、フッ素エマルジョンの処方量も、光半導体粒子がフッ素エマルジョン粒子に対して、１層〜５層（その中でも、１層〜２層が好適）吸着にするように調整されているので、コーティング剤として安定した性質を得ることが可能となる。
また、上記コーティング剤は、上述したように、上記フッ素エマルジョン粒子Ａ１と上記光半導体粒子Ｂ１との粒径の比が１０対１となっているため、上記フッ素エマルジョン粒子Ａ１の周囲に大きな空間部を形成することができる。そのため、上記コーティング剤は、十分な透光性を得ることができるとともに、十分な通気性、調湿性を備えたものとなっている。そのため、通気性が必要な木材などの天然素材へのコーティングも可能となるとともに、素材の吸湿、調湿効果も得ることができる。
【００１２】
次に、第２実施例について説明する。本第２実施例は、上記第１実施例のコーティング液と略同様の内容であるが、後述するように、コロイド状粒子としてアクリルエマルジョンを用いた点、及び光半導体表面にアパタイトを生成させて被覆させた点が異なっている。その他の構成、作用、効果については、上記第１実施例のコーティング液と略同一であるため、重複する部分の記載は一部省略する。
本第２実施例のコーティング剤（光半導体コーティング液）を形成する光触媒複合体Ｈ２は、その構造としては第４図に示すように、アクリルエマルジョン粒子（コロイド状粒子）Ａ２の表面に、被覆複合光半導体粒子Ｂ２が多数吸着されている。つまり、本実施例のコーティング剤は、複数（具体的には、多数）の光触媒複合体Ｈ２を有し、本実施例のコーティング剤は、アクリルエマルジョン粒子Ａ２と、被覆複合光半導体粒子Ｂ２とを有している。
このアクリルエマルジョン粒子Ａ２は、平均粒径１μｍである。なお、アクリルエマルジョン粒子でなくても、他のコロイド状粒子であってもよい。
また、被覆複合光半導体粒子（被覆光半導体粒子）Ｂ２は、光半導体粒子Ｂ２１と、その表面に被覆されたアパタイトＢ２２により形成されている。つまり、上記光半導体粒子Ｂ２１の表面は、上記吸着機能物質であるアパタイトＢ２２によって被覆されて複合化されている。この被覆複合光半導体粒子Ｂ２は、平均粒径５０ｎｍ、比表面積７０ｍ²／ｇである。従って、上記アクリルエマルジョン粒子Ａ２と上記被覆複合光半導体粒子Ｂ２の粒径の比は、２０対１となっている。この被覆複合光半導体粒子Ｂ２は、上記被覆光半導体粒子として機能する。
この光半導体粒子Ｂ２１は、光触媒機能を有する半導体の粒子であり、例えば、二酸化チタン（より具体的には、アナターゼ型の二酸化チタンが好ましい）が用いられる。なお、上記光半導体粒子Ｂ２１としては、二酸化チタンを用いるが、カドミウムなど光触媒機能を有するものであれば適用可能である。
また、アパタイトＢ２２は、Ｍ₁₀（ＺＯ₄）₆Ｘ₂の組成を持った鉱物群の総称であり、中でも骨や歯の無機成分の主成分として知られているのはＣａ₁₀（ＰＯ₄）₆（ＯＨ）₂で表されるハイドロキシアパタイトである。また、上記アパタイトＢ２２は、タンパク質の吸着能があることが知られており、クロマトグラフィー用の充填材としてタンパク質や核酸の分離精製に用いられている。また、インフルエンザウィルスなどのウィルスや大腸菌などの細菌類を吸着する機能も有しており、一旦吸着したウィルスは普通の条件ではアパタイトから外れることなくいつまでも吸着している。また、アンモニアやＮＯ_Xなどのガス吸着能も有している。このアパタイトＢ２２としては、水酸アパタイト、炭酸アパタイト、フッ化アパタイト、ハイドロキシアパタイトの中から選ばれる少なくとも一種のリン酸カルシウムであることが好ましい。また、他の多孔質リン酸カルシウムであってもよい。
本実施例における光触媒複合体Ｈ２においては、上記アクリルエマルジョン粒子Ａ２と上記被覆複合光半導体粒子Ｂ２の粒径の比は、２０対１となっているので、上記アクリルエマルジョン粒子Ａ２の球表面積３１４００００ｎｍ²、上記被覆複合光半導体粒子Ｂ２の球断面積１９６２．５ｎｍ²となるため、理論上では上記アクリルエマルジョン粒子Ａ２の表面には上記被覆複合光半導体粒子Ｂ２が１６００個（３１４００００÷１９６２．５）吸着できることになる。
なお、第４図は、アパタイトＢ２２の存在を強調して表現しているが、アパタイトＢ２２の厚みは実際には極僅かである。
【００１３】
次に、本第２実施例のコーティング剤の製造方法について説明する。まず、予め、上記光半導体粒子Ｂ２１に上記アパタイトＢ２２を被覆して複合化して、被覆複合光半導体粒子Ｂ２を生成する。この場合の上記アパタイトＢ２２の被覆方法としては、焼結法、水溶液法など多様な方法がある。この場合に、湿式法などの水溶液を用いた方法ではアパタイトの作製に１週間以上の期間がかかりコスト高となる。また、通常アパタイト結晶を得るには高温での焼成が不可欠であるが、これでは、大量のエネルギーが必要となってしまう。
そこで、近年人工骨の合成法として応用され始めている疑似体液を用いた生体内無機成分合成プロセスに基づいた方法であるバイオミメティック材料プロセスによって上記光半導体粒子Ｂ２１の表面に上記アパタイトＢ２２を生成させる手法を用いる。具体的には、ＯＣＰが析出するように組成を調整し、体温に近い３７℃に保った疑似体液に上記光半導体粒子Ｂ２１を浸漬する。具体的には、疑似体液を入れたタンクに光半導体粒子を分散させた上で、３７〜４０℃の水に入れておく。
このＯＣＰは、アパタイトを生成させる際の前駆体であり、構造式Ｃａ₈Ｈ₂（ＰＯ₄）₆５Ｈ₂Ｏで表されるものであり、他に、ＴＣＰ、ＡＣＰでもよい。また、疑似体液は、Ｃａ²⁺が０．５〜５０ｍＭ、ＨＰＯ₄ ^2-が１〜２０ｍＭ含有されており、具体的には、ＮａＣｌ、ＮａＨＣＯ₃、ＫＣｌ、Ｋ₂ＨＰＯ₄・３Ｈ₂Ｏ、ＭｇＣｌ₂・６Ｈ₂Ｏ、ＣａＣｌ₂とＮａ₂ＳＯ₄あるいはＮａＦなどを、水に溶かすことで調整される。またＨＣｌや（ＣＨ₂ＣＨ）₃ＣＮＨ₂等によりｐＨを７〜８、特に７．４に調整することが好ましい。特に、本発明に用いられる疑似体液の組成は、Ｎａ⁺（１２０〜１６０ｍＭ）、Ｋ⁺（１〜２０ｍＭ）、Ｃａ²⁺（０．５〜５０ｍＭ）、Ｍｇ²⁺（０．５〜５０ｍＭ）、Ｃｌ^-（８０〜２００ｍＭ）、ＨＣＯ^3-（０．５〜３０ｍＭ）、ＨＰＯ₄ ^2-（１〜２０ｍＭ）、ＳＯ₄ ^2-（０．１〜２０ｍＭ）、Ｆ^-（０〜５ｍＭ）が好ましい。これより濃度が薄いとリン酸カルシウムの生成に時間がかかり、これより濃度が高いとリン酸カルシウムの生成が急激に起こって多孔質度や膜厚の制御が難しくなる。
そして、上記タンク内の液体を撹拌し続けると、１時間以内で光半導体粒子Ｂ２１の表面に微細なＯＣＰの結晶が析出し、上記光半導体粒子Ｂ２１の表面を覆う。その後ＯＣＰ結晶は分解してアパタイトに転化する。
その後、上記タンクを疑似体液から引き上げて放置しておくと、アパタイトに被覆された光半導体粒子が沈殿するので、上澄みを流す。その後、該タンクに水を入れた後に該水を流す処理を数回繰り返す。タンク内の沈殿物を乾燥させれば、アパタイトに被覆された光半導体粒子、つまり、被覆複合半導体粒子の粉体が得られる。この被覆複合光半導体粒子が上記被覆半導体粒子に当たる。なお、被覆複合半導体粒子の粉体は、以下では、「被覆複合光半導体の粉体」又は「被覆複合光半導体粉」と呼ぶこともある。
このように本第２実施例では、上記光半導体粒子Ｂ２１に上記アパタイトＢ２２を被覆して複合化する方法として疑似体液を用いた生体内無機成分合成プロセスに基づいたものとしているため、他の方法に比較して合成時間を大幅に短縮することができるため、生産性の向上を図ることが可能になる。また、特に、ＯＣＰを経由することでアパタイトは約１０時間以内で生成され、アパタイトを直接生成させるよりはるかに短時間でアパタイト結晶を得ることが可能になる。
なお、上記光半導体粒子Ｂ２１である二酸化チタンに上記アパタイトＢ２２を被覆したことによる透光性の低下はなく、上記光半導体粒子Ｂ２１の光触媒機能を損なうことはないとともに、上記アパタイトＢ２２を被覆したことにより二酸化チタン表面まで物質が近ずけないために光触媒機能の劣化が起こることはない。これは、アパタイトが光半導体粒子Ｂ２１の表面にまばらに分散して析出しており、全体を覆い隠していないためと想定される。
以上のような方法によって、上記光半導体粒子Ｂ２１の表面にアパタイトＢ２２を生成して被覆させた被覆複合半導体粒子（被覆光半導体粒子）（平均粒径５０ｎｍ、比表面積７０ｍ²／ｇ）からなる粉体５０ｇを水７７３ｇに均一に分散して分散液を作る（分散液製造工程、第８図参照）。そして、その分散液に、更に、平均粒径１μｍのアクリルエマルジョン粒子からなるアクリルエマルジョン（固形分４５％）を１７７ｇ混入して均一に分散させて、１０００ｇの上記コーティング剤の製造が終了する（コロイド状溶液混入・分散工程、第８図参照）。この場合のアクリルエマルジョンが、上記コロイド状溶液混入・分散工程において混入される上記コロイド状溶液に当たる。
なお、被覆複合光半導体粒子からなる粉体、すなわち、被覆複合光半導体粉を５０ｇとしたのは、全体重量を１０００ｇとする前提のもとで、濃度を５％にしようとしたことに基づく。
なお、上記第２実施例のコーティング剤の製造工程においては、水に、被覆光半導体粒子からなる粉体を分散し、その後、アクリルエマルジョンを混入しているが、順番を逆にして、水にアクリルエマルジョンを混入、分散した後に、被覆光半導体粒子からなる粉体を混入、分散してもよい。
また、上記第１実施例と同様に、アクリルエマルジョンに対して、被覆複合光半導体が１層〜２層吸着するのが最も良好である（なお、第１図では、１層のものを示している）。また、最大でも、５層とするのが好ましい。つまり、被覆複合光半導体粒子の層数は、１層〜５層程度とするのが好ましい。このように１層から５層程度とすることにより、被覆複合光半導体粒子の光触媒機能を十分果たすことができると同時に、添加剤等を投入しなくてもコロイド状態を維持してコーティング剤や塗料としての機能を持たせることができる。なお、１層分では、上記のように４００個の被覆複合光半導体粒子Ｂ２が吸着するので、５層とすると、計算上では、２０００個の被覆複合光半導体粒子Ｂ２が吸着することになる。
なお、実際の吸着に際しては、該層数は均一になっているわけではなく、ある部分では、２層になっていても、他の部分では、１層になっている等の現象が生じる。よって、「被覆複合光半導体粒子が、コロイド状粒子の表面に１層〜５層の範囲内で吸着している」と表現した場合には、１つのコロイド状粒子の表面の領域の全てに渉って１層〜５層のいずれかのみである場合（例えば、１つのコロイド状粒子の表面の領域の全てに渉って１層（２層、３層、４層、５層のいずれかでもよい）である場合）と、１つのコロイド状粒子の表面の領域の全てに渉って１層〜５層のうちのいずれかで、総数が複数種類存在する場合（例えば、１つのコロイド状粒子の表面の領域におけるある部分では２層で、他の部分では１層という場合や、１つのコロイド状粒子の表面の領域におけるある部分では４層で、他のある部分では３層で、残りの部分では２層という場合）とを含むことになる。また、「被覆複合光半導体粒子が、コロイド状粒子の表面に１層〜２層の範囲内で吸着している」状態や、「被覆複合光半導体粒子が、コロイド状粒子の表面に１層〜３層の範囲内で吸着している」状態等がより好適であるといえる。
【００１４】
上記のように製造されたコーティング剤の使用方法について説明する。このコーティング剤を使用するに当たっては、上記第１実施例と同様に、プライマーコーティング液を用いる。つまり、このプライマーコーティング液としては、フッ素エマルジョン（アニオン、平均粒径１００ｎｍ、固形分４５％）１００ｇを用いる。そして、上記プライマーコーティング液を塗布面Ｐ１に５０ｇ／ｍ²塗布してプライマー層を形成し、該プライマー層を３０分程度自然乾燥させた後、本実施例における上記コーティング剤をその上から５０ｇ／ｍ²塗布して、コーティング剤層を形成する。なお、上記のようなプライマーコーティング液を用いずに、本実施例のコーティング剤を直接塗布面に塗布してもよい。
このように構成される本第２実施例によるコーティング剤によれば、上記第１実施例によるコーティング剤の有する効果に加えて、上記光半導体粒子Ｂ２１に上記アパタイトＢ２２を被覆して複合化しているため、該アパタイトＢ２２によって細菌や有機物質の吸着能を向上させることができ、該アパタイトＢ２２によって吸着した細菌や有機物質等を上記光半導体粒子Ｂ２１が分解するため、細菌等の処理能力を向上させることができる。さらに、吸着した細菌等を光半導体粒子Ｂ２１が分解するため、上記アパタイトＢ２２の吸着面が吸着物で飽和するのを好適に防止でき、上記アパタイトＢ２２の吸着能が低下してしまうのを防止することができる。
また、上記アパタイトＢ２２がスペーサーとして機能するため、上記光半導体粒子Ｂ２１が他の基材等の粒子と直接接触しないことになる。そのため、光触媒体の触媒作用によってバインダーや基材そのものが分解されてしまうのを防止することができるため、本実施例のコーティング剤を有機樹脂に含有させることができ、また、繊維、木材、プラスチック等の有機体に使用することが可能となる。
また、本実施例のコーティング剤は、上記第１実施例のコーティング剤が有する効果も有している。つまり、上記被覆複合光半導体粒子Ｂ２は上記アクリルエマルジョン粒子Ａ２の表面にて、効率よく光の照射を受けることができ、安定して光触媒機能を発揮することができる。さらに、上記被覆複合光半導体粒子Ｂ２は上記アクリルエマルジョン粒子Ａ２の表面で全体的に受光することができるため、上記被覆複合光半導体粒子Ｂ２を分散させた場合のように上記被覆複合光半導体粒子Ｂ２同士で光の照射を妨げあうことがないため、顕著に効率を高めることが可能になる。従って、薄い塗膜上においても光触媒体の有機物分解作用等の能力を十分に機能させることが可能になる。
また、上記アクリルエマルジョン粒子Ａ２と上記被覆複合光半導体粒子Ｂ２との粒径の比が２０対１となっているため、上記アクリルエマルジョン粒子Ａ２の表面に多数の上記被覆複合光半導体粒子Ｂ２が吸着することができ、従って、容積の小さい薄い塗膜上においても光触媒の有機物分解作用等の能力を十分に機能させることが可能になる。
また、上記被覆複合光半導体粒子Ｂ２の含有量が重量比５％（５０ｇ／１０００ｇ）と被覆複合光半導体粒子Ｂ２の含有量が低いためコロイド状態を維持するための増粘剤などの添加物を多く投入する必要がないため、それらの添加物によって被覆複合光半導体粒子Ｂ２が隠されてしまうのを抑制することができ、従って、上記被覆複合光半導体粒子Ｂ２に光が十分に照射されるため、十分に光触媒機能を発揮することができ、薄い塗膜上においても光触媒の有機物分解作用等の能力を十分に機能させることが可能になる。
また、アクリルエマルジョンの処方量も、被覆複合光半導体粒子がアクリルエマルジョン粒子に対して、１層〜２層吸着するように調整されているので、コーティング剤として安定した性質を得ることが可能となる。
また、上記コーティング剤は、上述したように、上記アクリルエマルジョン粒子Ａ２と上記被覆複合光半導体粒子Ｂ２との粒径の比が２０対１となっているため、上記被覆複合光半導体粒子Ａ２の周囲に大きな空間部を形成することができる。そのため、上記コーティング剤は、十分な透光性を得ることができるとともに、十分な通気性、調湿性を備えたものとなっている。そのため、通気性が必要な木材などの天然素材へのコーティングも可能となるとともに、素材の吸湿、調湿効果も得ることができる。
【００１５】
次に、本第２実施例のコーティング剤の試験結果について説明する。まず、第１の試験においては、アセトアルデヒドの消臭試験を行った。つまり、試料表面積を１０ｃｍ×１０ｃｍとし、照射条件をブラックライト１５Ｗ×２個、試料表面における光量を１．０ｎＷ／ｃｍ２とした場合に、試験結果は第５図に示すようになった。第５図からも明らかなように、本第２実施例のコーティング液の場合には、曲線Ｄ１に示すように、照射時間４時間程度でアセトアルデヒドがすべて分解されており、他の光半導体コーティング剤を塗布したものに対しても、倍以上の速度で分解処理を行いえることが確認された。
また、第２の試験においては、ＮＯＸの分解試験を行った。その試験結果は第６図に示すようになった。この第６図からも明らかなように、本第２実施例のコーティング液の場合には、曲線Ｄ２に示すように、照射時間８時間程度でＮＯＸがすべて分解されており、他の光半導体コーティング剤を塗布したものに対しても、倍以上の速度で分解処理を行いえることが確認された。なお、この第２の試験の場合の条件は、上記第１の試験の場合と同様に、試料表面積を１０ｃｍ×１０ｃｍとし、照射条件をブラックライト１５Ｗ×２個、試料表面における光量を１．０ｎＷ／ｃｍ２とした場合である。
また、第３の試験は、ＮＯＸの分解試験である。この第３の試験において、本実施例のコーティング剤を塗布した試験体と、単に二酸化チタンを含有したコーティング剤を塗布した試験体と、何も処理しない試験体（各試験体は、それぞれ１０ｃｍ角）とをそれぞれ密閉袋内に入れた後、各密閉袋内に約３０ｐｐｍのＮＯ_Xガスを入れ、検知管でＮＯＸ濃度を測定する。そして、試験開始後４５分経過後に紫外線を照射して、遮光時と照射時の変化を測定したものである。この第３の試験の結果は、第７図に示すようになった。第７図において、「アパタイト・二酸化チタン」とは本実施例のコーティング剤を用いた場合を示し、「二酸化チタン」は単に二酸化チタンを含有したコーティング剤を用いた場合を示し、「ブランク」は何も処理しない場合を示している。この第７図の結果によれば、本実施例のコーティング剤を塗布した場合には、ＮＯＸの分解速度が速く、また、特に注目すべきは、本実施例のコーティング剤を用いた場合には、遮光時にもＮＯＸの分解が行われている点である。
【００１６】
なお、上記各実施例においては、コロイド状粒子の粒径と光半導体粒子（又は被覆複合光半導体粒子）の粒径の比として、１０：１、２０：１として説明したが、コロイド状粒子の粒径が光半導体粒子（又は被覆複合光半導体粒子）の粒径の１倍以上であればよい。ここで、コロイド状粒子の粒径が光半導体粒子（又は被覆複合光半導体粒子）の粒径の１倍であっても、球表面積（４πｒ²）／球断面積（πｒ²）＝４となり、コロイド状粒子の回りに４個の光半導体粒子（又は被覆複合光半導体粒子）が吸着できるのであり、多くの光半導体粒子（又は被覆複合光半導体粒子）が吸着できるといえる。コロイド状粒子の粒径が光半導体粒子の粒径（又は被覆複合光半導体粒子）の１倍を越える場合がより好適であり、さらには、コロイド状粒子の粒径が光半導体粒子（又は被覆複合光半導体粒子）の粒径の２倍以上である場合がより好適であり、さらには、コロイド状粒子の粒径が光半導体粒子（又は被覆複合光半導体粒子）の粒径の１０倍以上である場合がより好適であるといえる。また、コロイド状粒子の粒径が光半導体粒子（又は被覆複合光半導体粒子）の粒径の１〜１０００倍としてもよい。
また、光半導体粒子や被覆複合光半導体粒子の濃度については、上記のように、５％、２．５％等であるとして説明したが、０．１〜１０％であればよい。
また、上記各実施例では、光触媒複合体をコーティング剤として用いた例を示しているが、塗料とする場合にあっては上記各コーティング剤に顔料を適宜混入させればよい。
また、本発明は、上記各実施例の態様のみに限定されるものではなく、例えば、光半導体粒子としては光半導体としての機能を有する粒子であれば全て含まれ、光半導体粒子の他に光触媒機能を有する粒子であってもよい。特に、上記請求項において、「光半導体粒子」の代わりに、「光触媒機能粒子」としてもよく、また、「被覆光半導体粒子」の代わりに、「被覆光触媒機能粒子」としてもよい。この光触媒機能粒子とは、光触媒機能を有する粒子を意味するものである。
また、上記各実施例においては、上記光触媒複合体をコーティング剤、或いは塗料に混入するものとしているが、それのみに限定されるものではなく、抗菌剤、防錆剤、浄化剤など、上記光触媒複合体が混入可能なものであればすべて含まれる。
また、第１図は、光半導体粒子Ｂ１が単層吸着している状態を図示しており、また、第４図は、被覆複合光半導体粒子Ｂ２が単層吸着している状態を図示しているが、第１図及び第４図は、単層吸着の理想的な状態を図示したものである。また、第１図や第４図は光触媒複合体を模式的に示したものであり、実際には、コロイド状粒子の表面に吸着している粒子の数も第１図や第４図に示すものとは限らない。また、実際には、第１図や第４図に示すように隙間なく粒子が吸着しているとは限らない。
また、上記各実施例においては、１つの平均粒径のコロイド状粒子を含有させているが、平均粒径の異なる複数種類のコロイド状粒子を含有させてもよい。
なお、上記の説明においては、コロイドとして、フッ素エマルジョン、アクリルエマルジョン等を例に挙げて説明したが、他のコロイドを用いてもよい。また、上記吸着機能物質として、アパタイトを例にとって説明したが、他の物質、つまり、他の吸着機能を有する物質を用いてもよい。
【００１７】
次に、第３実施例について説明する。本第３実施例のコーティング剤（光半導体コーティング液）を形成する光触媒複合体Ｈ３は、その構造としては第９図に示すように、アクリルシリコンエマルジョン粒子（第１のコロイド状粒子）Ａ３の表面に、多数の光半導体粒子Ｂ３及び多孔質ゾル粒子（多孔質コロイド状粒子、第２のコロイド状粒子）Ｃ３が吸着（付着としてもよい。他においても同じ）されている。つまり、本実施例のコーティング剤は、複数（具体的には、多数）の光触媒複合体Ｈ３を有し、本実施例のコーティング剤は、アクリルシリコンエマルジョン粒子Ａ３と、光半導体粒子Ｂ３と、多孔質ゾル粒子Ｃ３とを有している。
このアクリルシリコンエマルジョン粒子Ａ３は、平均粒径５００ｎｍである。なお、アクリルシリコンエマルジョン粒子でなくても、他のコロイド状粒子であってもよい。
また、光半導体粒子Ｂ３は、光触媒機能を有する半導体の粒子であり、例えば、二酸化チタン（より具体的には、アナターゼ型の二酸化チタンが好ましい）が用いられる。また、他にも、カドミウム等光触媒機能を有するものであれば適用可能である。この光半導体粒子Ｂ３は、平均粒径５０ｎｍである。従って、上記アクリルシリコンエマルジョン粒子Ａ３と上記光半導体粒子Ｂ３の粒径の比は、１０対１となっている。なお、粒径とは、特に説明のない限り、粒子の直径を意味するものである（上記及び以下において同じ）。
また、上記多孔質ゾル粒子Ｃ３は、多孔質のゾルの粒子であり、多孔質ゾルとしては、例えば、シリカゾルが用いられる。この多孔質ゾル粒子Ｃ３は、平均粒径５０ｎｍである。従って、上記光半導体粒子Ｂ３の平均粒径と上記多孔質ゾル粒子Ｃ３の平均粒径は同一であり、個々の光半導体粒子Ｂ３と多孔質ゾル粒子Ｃ３においても、ほぼ同一の粒径となっている。これにより、仮に、多孔質ゾル粒子Ｃ３が光半導体粒子Ｂ３よりも大きい場合には、多孔質ゾル粒子Ｃ３が光半導体粒子Ｂ３を覆ってしまい光半導体粒子Ｂ３の機能を損なうおそれがあるが、本実施例の場合には、光半導体粒子Ｂ３と多孔質ゾル粒子Ｃ３とはほぼ同一の大きさであるので、そのようなおそれがない。また、この多孔質ゾル粒子Ｃ３は、コーティング剤が基材に接着する際の接着機能を果たすとともに、上記アクリルシリコンエマルジョン粒子Ａ３と光半導体粒子Ｂ３との接着を補助する機能をも有している。また、この多孔質ゾル粒子Ｃ３は、コーティング剤を多機能化させる機能を有している。つまり、この多孔質ゾル粒子Ｃ３がシリカゾルの場合には、セルフクリーニング機能を果たし、多孔性酸化亜鉛の場合には、抗菌や紫外線カット機能を有したものとなる。このセルフクリーニング機能とは、シリカゾルの親水性を利用して、光半導体粒子により分解されたＮＯＸが水に洗い流されることにより、該コーティング剤を塗布した面に汚れが生じない機能をいう。
アクリルシリコンエマルジョン粒子Ａ３、光半導体粒子Ｂ３、多孔質ゾル粒子Ｃ３は上記のような大きさとなっているので、上記アクリルシリコンエマルジョン粒子Ａ３の球表面積は７８５０００ｎｍ²、上記光半導体粒子Ｂ３と多孔質ゾル粒子Ｃ３の球断面積は１９６２．５ｎｍ²となり、理論上では上記アクリルシリコンエマルジョン粒子Ａ３の表面には、上記光半導体粒子Ｂ３と多孔質ゾル粒子Ｃ３が計４００個（７８５０００÷１９６２．５）吸着できることになる。
【００１８】
次に、本第３実施例のコーティング剤の製造方法について説明する。まず、水８６８ｇに、平均粒径５０ｎｍの光半導体粒子からなる光半導体粉体（具体的には、アナターゼ型の二酸化チタン粉体が好ましい）２５ｇを均一に分散して分散液を作る（分散液製造工程、第１４図参照）。
そして、その分散液に、上記多孔質ゾル粒子Ｃ３としてのシリカゾル粒子からなるシリカゾルの２０％水溶液４０ｇを混入して均一になるまで分散して混合液を作る（第１混入・分散工程、第１４図参照）。この場合、シリカゾルの水溶液が、上記第１のコロイド状溶液に当たる。また、該シリカゾル粒子が上記「第１のコロイド状溶液におけるコロイド状粒子」に当たる。
そして、その混合液（つまり、第１混入・分散工程で製造された混合液）に、更に、平均粒径５００ｎｍのアクリルシリコンエマルジョン粒子からなるアクリルシリコンエマルジョン（固形分４５％）を６７ｇ混入して均一に分散させて、１０００ｇの上記コーティング剤の製造が終了する（第２混入・分散工程、第１４図参照）。この場合、混入されるアクリルシリコンエマルジョンが、上記第２のコロイド状溶液に当たる。また、該アクリルシリコンエマルジョン粒子が上記「第２のコロイド状溶液におけるコロイド状粒子」に当たる。また、上記第１混入・分散工程と第２混入・分散工程とで、上記及び請求の範囲における混合液製造工程が構成される。
なお、被覆複合光半導体粒子粉を２５ｇとしたのは、全体重量を１０００ｇとする前提のもとで、濃度を２．５％にしようとしたことに基づく。
なお、上記第３実施例のコーティング剤の製造工程においては、水に、光半導体粉体を分散し、その後、シリカゾルの水溶液を混入、分散し、その後、アクリルシリコンエマルジョンを混入、分散しているが、光半導体粉体を分散する工程と、シリカゾルの水溶液を混入、分散する工程と、アクリルシリコンエマルジョンを混入、分散する工程の順序は任意である。
なお、コロイド状粒子への粒子（分子）の吸着には、大別して単層吸着（ラングミュア吸着）と多分子吸着（ＢＥＴ吸着）の２種類がある。単層吸着とは、１つのコロイド状粒子に吸着する粒子は第３図（ａ）に示すように１層であるとするものであり、ラングミュア吸着論に基づくものである。多分子吸着とは、１つのコロイド状粒子に吸着する粒子は第３図（ｂ）に示すように多層であるとするものであり、ＢＥＴ吸着論に基づくものである。
ここで、コロイド状粒子への実際の吸着においては、多分子吸着が生じるのであるが、上記において、アクリルシリコンエマルジョンの処方量に対して光半導体粒子の処方量をあまり多くしても、コーティング剤としての安定性が悪くなり、特に、あまり多層に光半導体粒子を吸着させても、外側の光半導体粒子に隠れている光半導体粒子には光が当たらないことから、それほど光触媒機能が増加するものでもない。それらの点からすると、アクリルシリコンエマルジョン粒子Ａ３に対して、光半導体粒子Ｂ３及び多孔質ゾル粒子（多孔質コロイド状粒子）Ｃ３が１層〜２層吸着するのが最も良好である（なお、第９図では、１層のものを示している）。また、最大でも、５層とするのが好ましい。つまり、光半導体粒子Ｂ３と多孔質ゾル粒子Ｃ３からなる層の層数は、１層〜５層程度とするのが好ましい。このように１層から５層程度とすることにより、光半導体粒子の光触媒機能を十分果たすことができると同時に、添加剤等を投入しなくてもコロイド状態を維持してコーティング剤や塗料としての機能を持たせることができる。なお、１層分では、上記のように計４００個の光半導体粒子Ｂ３と多孔質ゾルＣ３が吸着するので、５層とすると、計算上では、合計で２０００個の光半導体粒子Ｂ３と多孔質ゾル粒子Ｃ３が吸着することになる。
なお、実際の吸着に際しては、該層数は均一になっているわけではなく、ある部分では、２層になっていても、他の部分では、１層になっている等の現象が生じる。よって、「光半導体粒子と多孔質コロイド状粒子（第２のコロイド状粒子）により構成される層が１層〜５層の範囲内で積層している層群が、コロイド状粒子の表面に吸着している」や「光半導体粒子と多孔質コロイド状粒子（第２のコロイド状粒子）が、コロイド状粒子の表面に１層〜５層の範囲内で吸着している」や「光半導体粒子と多孔質コロイド状粒子（第２のコロイド状粒子）により構成される層が、コロイド状粒子の表面に１層〜５層の範囲内で吸着している」と表現した場合には、１つのコロイド状粒子の表面の領域の全てに渉って１層〜５層のいずれかのみである場合（例えば、１つのコロイド状粒子の表面の領域の全てに渉って１層（２層、３層、４層、５層のいずれかでもよい）である場合）と、１つのコロイド状粒子の表面の領域の全てに渉って１層〜５層のうちのいずれかで、総数が複数種類存在する場合（例えば、１つのコロイド状粒子の表面の領域におけるある部分では２層で、他の部分では１層という場合や、１つのコロイド状粒子の表面の領域におけるある部分では４層で、他のある部分では３層で、残りの部分では２層という場合）とを含むことになる。
また、「光半導体粒子と多孔質コロイド状粒子（第２のコロイド状粒子）により構成される層が１層〜２層の範囲内で積層している層群が、コロイド状粒子の表面に吸着している」状態（「光半導体粒子と多孔質コロイド状粒子（第２のコロイド状粒子）により構成される層が、コロイド状粒子の表面に１層〜２層の範囲内で吸着している」状態としてもよい）や、「光半導体粒子と多孔質コロイド状粒子（第２のコロイド状粒子）により構成される層が１層〜２層の範囲内で積層している層群が、コロイド状粒子の表面に吸着している」状態（「光半導体粒子と多孔質コロイド状粒子（第２のコロイド状粒子）により構成される層が、コロイド状粒子の表面に１層〜３層の範囲内で吸着している」状態としてもよい）等がより好適であるといえる。
なお、上記の製造方法において、アクリルシリコンエマルジョン以外に他のコロイドを用いてもよい。
【００１９】
上記のように製造された本実施例のコーティング剤の使用方法について説明する。該コーティング剤は、第１０図に示すように、プライマーコーティング液を使用することなく直接、コンクリート面、木材面等のコーティング面Ｐ３に塗布して使用する。すると、コーティング剤層Ｇ３が形成される。その際、主として、コーティング剤は、コーティング剤における多孔質ゾル粒子Ｃ３の機能により、コーティング面Ｐ３に吸着する。
このように構成される本第３実施例によるコーティング剤によれば、コロイド状粒子である上記アクリルシリコンエマルジョン粒子Ａ３の表面に上記光半導体粒子Ｂ３が吸着されているので、上記光半導体粒子Ｂ３は上記アクリルシリコンエマルジョン粒子Ａ３の表面にて、効率よく光の照射を受けることができ、安定して光触媒機能を発揮することができる。さらに、上記光半導体粒子Ｂ３は上記アクリルシリコンエマルジョン粒子Ａ３の表面で全体的に受光することができるため、上記光半導体粒子Ｂ３を分散させた場合のように上記光半導体粒子Ｂ３同士で光の照射を妨げあうことがないため、顕著に効率を高めることが可能になる。従って、薄い塗膜上においても光触媒体の有機物分解作用等の能力を十分に機能させることが可能になる。
また、上記アクリルシリコンエマルジョン粒子Ａ３と上記光半導体粒子Ｂ３との粒径の比が１０対１となっているため、上記アクリルシリコンエマルジョン粒子Ａ３の表面に多数の上記光半導体粒子Ｂ３が吸着することができ、従って、容積の小さい薄い塗膜上においても光触媒の有機物分解作用等の能力を十分に機能させることが可能になる。
また、上記光半導体粒子Ｂ３の含有量が重量比２．５％（２５ｇ／１０００ｇ）と光半導体粒子Ｂ３の含有量が低いためコロイド状態を維持するための増粘剤などの添加物を多く投入する必要がないため、それらの添加物によって光半導体粒子Ｂ３が隠されてしまうのを抑制することができ、従って、上記光半導体粒子Ｂ３に光が十分に照射されるため、光半導体粒子Ｂ３が十分に光触媒機能を発揮することができ、薄い塗膜上においても光触媒の有機物分解作用等の能力を十分に機能させることが可能になる。
また、アクリルシリコンエマルジョンの処方量も、光半導体粒子がアクリルシリコンエマルジョン粒子に対して、１層〜２層吸着にするように調整されているので、コーティング剤として安定した性質を得ることが可能となる。
また、上記コーティング剤は、上述したように、上記アクリルシリコンエマルジョン粒子Ａ３と上記光半導体粒子Ｂ３との粒径の比が１０対１となっているため、上記アクリルシリコンエマルジョン粒子Ａ３の周囲に大きな空間部を形成することができる。そのため、上記コーティング剤は、十分な透光性を得ることができるとともに、十分な通気性、調湿性を備えたものとなっている。そのため、通気性が必要な木材などの天然素材へのコーティングも可能となるとともに、素材の吸湿、調湿効果も得ることができる。
さらに、上記アクリルシリコンエマルジョン粒子Ａ３の表面に上記多孔質ゾル粒子Ｃ３が吸着されているため、コーティング剤が基材、つまり、塗布面に接着する際の接着機能を果たすとともに、上記アクリルシリコンエマルジョン粒子Ａ３と光半導体粒子Ｂ３との接着を補助する機能をも有している。また、この多孔質ゾル粒子Ｃ３は、上記のように、コーティング剤を多機能化させる機能を有している。
特に、上記アクリルシリコンエマルジョンと上記多孔質ゾルのバインダー機能によって、本実施例のコーティング剤は強い接着力を有したものとなるため、上述したように、上記コーティング剤は、直接コーティング面に吸着することができ、プライマーコーティング液を不要とすることが可能になる。
なお、上記の説明において、光半導体粒子Ｂ３の平均粒径と、多孔質ゾル粒子Ｃ３の平均粒径とは、同じであるとして説明したが、アクリルシリコンエマルジョン粒子Ａ３の平均粒径よりも小さければ、光半導体粒子Ｂ３の平均粒径と多孔質ゾル粒子Ｃ３の平均粒径とが互いに異なる粒径であってもよい。なお、光半導体粒子Ｂ３の機能を損なわないためには、多孔質ゾル粒子Ｃ３の粒径が、光半導体粒子Ｂ３の粒径に対して、１〜１．５倍であるのが好ましい。
【００２０】
次に、第４実施例について説明する。本第４実施例のコーティング剤（光半導体コーティング液）を形成する光触媒複合体Ｈ４は、その構造としては第１１図に示すように、アクリルウレタンエマルジョン粒子（第１のコロイド状粒子）Ａ４の表面に、被覆複合光半導体粒子Ｂ４と、多孔質ゾル粒子（多孔質コロイド状粒子、第２のコロイド状粒子）Ｃ４とが多数吸着されている。つまり、本実施例のコーティング剤は、複数（具体的には、多数）の光触媒複合体Ｈ４を有し、本実施例のコーティング剤は、アクリルウレタンエマルジョン粒子Ａ４と、被覆複合光半導体粒子Ｂ４と、多孔質ゾル粒子Ｃ４とを有している。
このアクリルウレタンエマルジョン粒子Ａ４は、平均粒径２００ｎｍである。なお、アクリルウレタンエマルジョン粒子でなくても、他のコロイド状粒子でもよい。
また、被覆複合光半導体粒子（被覆光半導体粒子）Ｂ４は、光半導体粒子Ｂ４１と、その表面に被覆されたアパタイトＢ４２により形成されている。つまり、上記光半導体粒子Ｂ４１の表面は、吸着機能物質であるアパタイトＢ４２によって被覆されて複合化されている。この被覆複合光半導体粒子Ｂ４は、平均粒径５０ｎｍ、比表面積７０ｍ²／ｇである。従って、上記アクリルウレタンエマルジョン粒子Ａ４と上記被覆複合光半導体粒子Ｂ４の粒径の比は、４対１となっている。この被覆複合光半導体粒子Ｂ４は、上記被覆光半導体粒子として機能する。
この光半導体粒子Ｂ４１は、光触媒機能を有する半導体の粒子であり、例えば、二酸化チタン（より具体的には、アナターゼ型の二酸化チタンが好ましい）が用いられる。なお、上記光半導体粒子Ｂ４１としては、二酸化チタンを用いるが、カドミウムなど光触媒機能を有するものであれば適用可能である。
また、アパタイトＢ４２は、Ｍ₁₀（ＺＯ₄）₆Ｘ₂の組成を持った鉱物群の総称であり、中でも骨や歯の無機成分の主成分として知られているのはＣａ₁₀（ＰＯ₄）₆（ＯＨ）₂で表されるハイドロキシアパタイトである。また、上記アパタイトＢ４２は、タンパク質の吸着能があることが知られており、クロマトグラフィー用の充填材としてタンパク質や核酸の分離精製に用いられている。また、インフルエンザウィルスなどのウィルスや大腸菌などの細菌類を吸着する機能も有しており、一旦吸着したウィルスは普通の条件ではアパタイトから外れることなくいつまでも吸着している。また、アンモニアやＮＯ_Xなどのガス吸着能も有している。このアパタイトＢ４２としては、水酸アパタイト、炭酸アパタイト、フッ化アパタイト、ハイドロキシアパタイトの中から選ばれる少なくとも一種のリン酸カルシウムであることが好ましい。また、他の多孔質リン酸カルシウムであってもよい。
また、上記多孔質ゾル粒子Ｃ４は、多孔質のゾルの粒子であり、多孔質ゾルとしては、例えば、シリカゾルが用いられる。この多孔質ゾル粒子Ｃ４は、平均粒径５０ｎｍである。従って、上記被覆複合光半導体粒子Ｂ４の平均粒径と上記多孔質ゾル粒子Ｃ４の平均粒径は同一であり、個々の被覆複合光半導体粒子Ｂ４と多孔質ゾル粒子Ｃ４においても、ほぼ同一の粒径となっている。これにより、多孔質ゾル粒子Ｃ４が被覆複合光半導体粒子Ｂ４よりも大きい場合には、多孔質ゾル粒子Ｃ４が被覆複合光半導体粒子Ｂ４を覆ってしまい被覆複合光半導体粒子Ｂ４の機能を損なうおそれがあるが、本実施例の場合には、被覆複合光半導体粒子Ｂ４と多孔質ゾル粒子Ｃ４とはほぼ同一の大きさであるので、そのようなおそれがない。また、この多孔質ゾル粒子Ｃ４は、コーティング剤が基材に接着する際の接着機能を果たすとともに、上記アクリルウレタンエマルジョン粒子Ａ４と被覆複合光半導体粒子Ｂ４との接着を補助する機能をも有している。また、この多孔質ゾル粒子Ｃ４は、コーティング剤を多機能化させる機能を有している。つまり、この多孔質ゾル粒子Ｃ４における多孔質ゾルがシリカゾルの場合には、セルフクリーニング機能を果たし、多孔性酸化亜鉛の場合には、抗菌や紫外線カット機能を有したものとなる。
アクリルウレタンエマルジョン粒子Ａ４、被覆複合光半導体粒子Ｂ４、多孔質ゾルＣ４は上記のような大きさとなっているので、上記アクリルウレタンエマルジョン粒子Ａ４の球表面積５０２４００ｎｍ²、上記被覆複合光半導体粒子Ｂ４と多孔質ゾルＣ４の球断面積１９６２．５ｎｍ²となるため、理論上では上記アクリルウレタンエマルジョン粒子Ａ４の表面には上記被覆複合光半導体粒子Ｂ４と多孔質ゾルＣ４が２５６個（５０２４００÷１９６２．５）吸着できることになる。
なお、第１１図においては、被覆複合光半導体粒子Ｂ４と多孔質ゾル粒子Ｃ４の粒径が同じであることを表現するために、アパタイトＢ４２の厚みを勘案して、光半導体粒子Ｂ４１の径を多孔質ゾル粒子Ｃ４の径よりも小さく表現されているが、アパタイトＢ４２の厚みは極僅かであるので、実際には光半導体粒子Ｂ４１の径と多孔質ゾル粒子Ｃ４の径とはほとんど同じであるといえる。また、第１１図は、アパタイトＢ４２の存在を強調して表現しているが、アパタイトＢ４２の厚みは実際には極僅かである。また、上記被覆複合光半導体粒子Ｂ４の平均粒径と上記多孔質ゾル粒子Ｃ４の平均粒径は同一であると説明したが、上記光半導体粒子Ｂ４１の平均粒径と上記多孔質ゾル粒子Ｃ４の平均粒径が同一であるようにしてもよい。
【００２１】
次に、本第４実施例のコーティング剤の製造方法について説明する。まず、予め、上記光半導体粒子Ｂ４１に上記アパタイトＢ４２を被覆して複合化して、被覆複合光半導体粒子Ｂ４を生成する。この場合の上記アパタイトＢ４２の被覆方法としては、焼結法、水溶液法など多様な方法がある。この場合に、湿式法などの水溶液を用いた方法ではアパタイトの作製に１週間以上の期間がかかりコスト高となる。また、通常アパタイト結晶を得るには高温での焼成が不可欠であるが、これでは、大量のエネルギーが必要となってしまう。
そこで、近年人工骨の合成法として応用され始めている疑似体液を用いた生体内無機成分合成プロセスに基づいた方法であるバイオミメティック材料プロセスによって上記光半導体粒子Ｂ４１の表面に上記アパタイトＢ４２を生成させる手法を用いる。具体的には、ＯＣＰが析出するように組成を調整し、体温に近い３７℃に保った疑似体液に上記光半導体粒子Ｂ４１を浸漬する。具体的には、疑似体液を入れたタンクに光半導体粒子を分散させた上で、３７〜４０℃の水に入れておく。
このＯＣＰは、アパタイトを生成させる際の前駆体であり、構造式Ｃａ₈Ｈ₂（ＰＯ₄）₆５Ｈ₂Ｏで表されるものであり、他に、ＴＣＰ、ＡＣＰでもよい。また、疑似体液は、Ｃａ²⁺が０．５〜５０ｍＭ、ＨＰＯ₄ ^2-が１〜２０ｍＭ含有されており、具体的には、ＮａＣｌ、ＮａＨＣＯ₃、ＫＣｌ、Ｋ₂ＨＰＯ₄・３Ｈ₂Ｏ、ＭｇＣｌ₂・６Ｈ₂Ｏ、ＣａＣｌ₂とＮａ₂ＳＯ₄あるいはＮａＦなどを、水に溶かすことで調整される。またＨＣｌや（ＣＨ₂ＣＨ）₃ＣＮＨ₂等によりｐＨを７〜８、特に７．４に調整することが好ましい。特に、本発明に用いられる疑似体液の組成は、Ｎａ⁺（１２０〜１６０ｍＭ）、Ｋ⁺（１〜２０ｍＭ）、Ｃａ²⁺（０．５〜５０ｍＭ）、Ｍｇ²⁺（０．５〜５０ｍＭ）、Ｃｌ^-（８０〜２００ｍＭ）、ＨＣＯ^3-（０．５〜３０ｍＭ）、ＨＰＯ₄ ^2-（１〜２０ｍＭ）、ＳＯ₄ ^2-（０．１〜２０ｍＭ）、Ｆ^-（０〜５ｍＭ）が好ましい。これより濃度が薄いとリン酸カルシウムの生成に時間がかかり、これより濃度が高いとリン酸カルシウムの生成が急激に起こって多孔質度や膜厚の制御が難しくなる。
そして、上記タンク内の液体を撹拌し続けると、１時間以内で光半導体粒子Ｂ４１の表面に微細なＯＣＰの結晶が析出し、上記光半導体粒子Ｂ４１の表面を覆う。その後ＯＣＰ結晶は分解してアパタイトに転化する。
その後、上記タンクを疑似体液から引き上げて放置しておくと、アパタイトに被覆された光半導体粒子が沈殿するので、上澄みを流す。その後、該タンクに水を入れた後に該水を流す処理を数回繰り返す。タンク内の沈殿物を乾燥させれば、アパタイトに被覆された光半導体粒子、つまり、被覆複合半導体粒子の粉体が得られる。この被覆複合光半導体粒子が上記被覆半導体粒子に当たる。なお、被覆複合半導体粒子の粉体は、以下では、「被覆複合光半導体の粉体」又は「被覆複合光半導体粉」と呼ぶこともある。
このように本第４実施例では、上記光半導体粒子Ｂ４１に上記アパタイトＢ４２を被覆して複合化する方法として疑似体液を用いた生体内無機成分合成プロセスに基づいたものとしているため、他の方法に比較して合成時間を大幅に短縮することができるため、生産性の向上を図ることが可能になる。また、特に、ＯＣＰを経由することでアパタイトは約１０時間以内で生成され、アパタイトを直接生成させるよりはるかに短時間でアパタイト結晶を得ることが可能になる。
なお、上記光半導体粒子Ｂ４１である二酸化チタンに上記アパタイトＢ４２を被覆したことによる透光性の低下はなく、上記光半導体粒子Ｂ４１の光触媒機能を損なうことはないとともに、上記アパタイトＢ４２を被覆したことにより二酸化チタン表面まで物質が近ずけないために光触媒機能の劣化が起こることはない。これは、アパタイトが光半導体粒子Ｂ４１の表面にまばらに分散して析出しており、全体を覆い隠していないためと想定される。
そして、そのように上記光半導体粒子Ｂ４１の表面にアパタイトＢ４２を生成して被覆させた被覆複合光半導体粒子（被覆光半導体粒子）（平均粒径５０ｎｍ、比表面積７０ｍ²／ｇ）からなる粉体３０ｇを水８７５ｇに均一に分散して分散液を作る（分散液製造工程、第１４図参照）。
そして、その分散液に、上記多孔質ゾル粒子Ｃ４としてのシリカゾル粒子からなるシリカゾルの２０％水溶液６０ｇを混入して均一になるまで分散して混合液を作る（第１混入・分散工程、第１４図参照）。この場合、シリカゾルの水溶液が、上記第１のコロイド状溶液に当たる。また、該シリカゾル粒子が、上記「第１のコロイド状溶液におけるコロイド状粒子」に当たる。
そして、その混合液（つまり、第１混入・分散工程で製造された混合液）に、更に、平均粒径２００ｎｍのアクリルウレタンエマルジョン粒子からなるアクリルウレタンエマルジョン（固形分４２％）を３５ｇ混入して均一に分散させて、１０００ｇの上記コーティング液の製造が終了する（第２混入・分散工程、第１４図参照）。この場合、混入されるアクリルウレタンエマルジョンが、上記第２のコロイド状溶液に当たる。また、該アクリルウレタンエマルジョン粒子が、上記「第２のコロイド状溶液におけるコロイド状粒子」に当たる。また、上記第１混入・分散工程と第２混入・分散工程とで、上記及び請求の範囲における混合液製造工程が構成される。
なお、被覆複合光半導体粒子からなる粉体、すなわち、被覆複合光半導体粉を３０ｇとしたのは、全体重量を１０００ｇとする前提のもとで、濃度を３％にしようとしたことに基づく。
なお、上記第４実施例のコーティング剤の製造工程においては、水に、被覆光半導体粒子の粉体を分散し、その後、シリカゾルの水溶液を混入、分散し、その後、アクリルウレタンエマルジョンを混入、分散しているが、被覆光半導体粒子の粉体を分散する工程と、シリカゾルの水溶液を混入、分散する工程と、アクリルウレタンエマルジョンを混入、分散する工程の順序は任意である。
また、上記第３実施例と同様に、アクリルウレタンエマルジョン粒子Ａ４に対して、被覆複合光半導体Ｂ４及び多孔質ゾル粒子（多孔質コロイド状粒子）Ｃ４が１層〜２層吸着するのが最も良好である（なお、第９図では、１層のものを示している）。また、最大でも、５層とするのが好ましい。つまり、被覆複合光半導体粒子Ｂ４と多孔質ゾル粒子Ｃ４からなる層の層数は、１層〜５層程度とするのが好ましい。このように１層から５層程度とすることにより、被覆複合光半導体粒子の光触媒機能を十分果たすことができると同時に、添加剤等を投入しなくてもコロイド状態を維持してコーティング剤や塗料としての機能を持たせることができる。なお、１層分では、上記のように４００個の被覆複合光半導体粒子Ｂ４と多孔質ゾル粒子Ｃ４が吸着するので、５層とすると、計算上では、２０００個の被覆複合光半導体粒子Ｂ４が吸着することになる。
なお、実際の吸着に際しては、該層数は均一になっているわけではなく、ある部分では、２層になっていても、他の部分では、１層になっている等の現象が生じる。よって、「被覆複合光半導体粒子と多孔質コロイド状粒子（第２のコロイド状粒子）により構成される層が１層〜５層の範囲内で積層している層群が、コロイド状粒子の表面に吸着している」や「被覆複合光半導体粒子と多孔質コロイド状粒子（第２のコロイド状粒子）が、コロイド状粒子の表面に１層〜５層の範囲内で吸着している」や「被覆複合光半導体粒子と多孔質コロイド状粒子（第２のコロイド状粒子）により構成される層が、コロイド状粒子の表面に１層〜５層の範囲内で吸着している」と表現した場合には、１つのコロイド状粒子の表面の領域の全てに渉って１層〜５層のいずれかのみである場合（例えば、１つのコロイド状粒子の表面の領域の全てに渉って１層（２層、３層、４層、５層のいずれかでもよい）である場合）と、１つのコロイド状粒子の表面の領域の全てに渉って１層〜５層のうちのいずれかで、総数が複数種類存在する場合（例えば、１つのコロイド状粒子の表面の領域におけるある部分では２層で、他の部分では１層という場合や、１つのコロイド状粒子の表面の領域におけるある部分では４層で、他のある部分では３層で、残りの部分では２層という場合）とを含むことになる。
また、「被覆複合光半導体粒子と多孔質コロイド状粒子（第２のコロイド状粒子）により構成される層が１層〜２層の範囲内で積層している層群が、コロイド状粒子の表面に吸着している」状態（「被覆複合光半導体粒子と多孔質コロイド状粒子（第２のコロイド状粒子）により構成される層が、コロイド状粒子の表面に１層〜２層の範囲内で吸着している」状態としてもよい）や、「被覆複合光半導体粒子と多孔質コロイド状粒子（第２のコロイド状粒子）により構成される層が１層〜２層の範囲内で積層している層群が、コロイド状粒子の表面に吸着している」状態（「被覆複合光半導体粒子と多孔質コロイド状粒子（第２のコロイド状粒子）により構成される層が、コロイド状粒子の表面に１層〜３層の範囲内で吸着している」状態としてもよい）等がより好適であるといえる。
なお、上記の製造方法において、アクリルウレタンエマルジョン以外に他のコロイドを用いてもよい。
【００２２】
上記のように製造された本実施例のコーティング剤の使用方法について説明する。該コーティング剤は、プライマーコーティング液を使用することなく直接、コンクリート面、木材面等のコーティング面に塗布して使用する。すると、主として、コーティング剤における多孔質ゾル粒子Ｃ４の機能により、コーティング面に吸着する。
このように構成される本第４実施例によるコーティング剤によれば、上記光半導体粒子Ｂ４１に上記アパタイトＢ４２を被覆して複合化しているため、該アパタイトＢ４２によって細菌や有機物質の吸着能を向上させることができ、該アパタイトＢ４２によって吸着した細菌や有機物質等を上記光半導体粒子Ｂ４１が分解するため、細菌等の処理能力を向上させることができる。さらに、吸着した細菌等を光半導体粒子Ｂ４１が分解するため、上記アパタイトＢ４２の吸着面が吸着物で飽和するのを好適に防止でき、上記アパタイトＢ４２の吸着能が低下してしまうのを防止することができる。
また、上記アパタイトＢ４２がスペーサーとして機能するため、上記光半導体粒子Ｂ４１が他の基材等の粒子と直接接触しないことになる。そのため、光触媒体の触媒作用によってバインダーや基材そのものが分解されてしまうのを防止することができるため、本実施例のコーティング剤を有機樹脂に含有させることができ、また、繊維、木材、プラスチック等の有機体に使用することが可能となる。
また、本実施例のコーティング剤は、上記第３実施例のコーティング剤が有する効果も有している。
つまり、上記被覆複合光半導体粒子Ｂ４は上記アクリルウレタンエマルジョン粒子Ａ４の表面にて、効率よく光の照射を受けることができ、安定して光触媒機能を発揮することができる。さらに、上記被覆複合光半導体粒子Ｂ４は上記アクリルウレタンエマルジョン粒子Ａ４の表面で全体的に受光することができるため、上記被覆複合光半導体粒子Ｂ４を分散させた場合のように上記被覆複合光半導体粒子Ｂ４同士で光の照射を妨げあうことがないため、顕著に効率を高めることが可能になる。従って、薄い塗膜上においても光触媒体の有機物分解作用等の能力を十分に機能させることが可能になる。
また、上記アクリルウレタンエマルジョン粒子Ａ４と上記被覆複合光半導体粒子Ｂ４との粒径の比が２０対１となっているため、上記アクリルウレタンエマルジョン粒子Ａ４の表面に多数の上記被覆複合光半導体粒子Ｂ４が吸着することができ、従って、容積の小さい薄い塗膜上においても光触媒の有機物分解作用等の能力を十分に機能させることが可能になる。
また、上記被覆複合光半導体粒子Ｂ４の含有量が重量比３％（３０ｇ／１０００ｇ）と被覆複合光半導体粒子Ｂ４の含有量が低いためコロイド状態を維持するための増粘剤などの添加物を多く投入する必要がないため、それらの添加物によって被覆複合光半導体粒子Ｂ４が隠されてしまうのを抑制することができ、従って、上記被覆複合光半導体粒子Ｂ４に光が十分に照射されるため、十分に光触媒機能を発揮することができ、薄い塗膜上においても光触媒の有機物分解作用等の能力を十分に機能させることが可能になる。
また、アクリルウレタンエマルジョンの処方量も、被覆複合光半導体粒子がアクリルウレタンエマルジョン粒子に対して、１層〜２層吸着にするように調整されているので、コーティング剤として安定した性質を得ることが可能となる。
また、上記コーティング剤は、上述したように、上記アクリルウレタンエマルジョン粒子Ａ４と上記被覆複合光半導体粒子Ｂ４との粒径の比が４対１となっているため、上記被覆複合光半導体粒子Ｂ４の周囲に大きな空間部を形成することができる。そのため、上記コーティング剤は、十分な透光性を得ることができるとともに、十分な通気性、調湿性を備えたものとなっている。そのため、通気性が必要な木材などの天然素材へのコーティングも可能となるとともに、素材の吸湿、調湿効果も得ることができる。
さらに、上記アクリルウレタンエマルジョン粒子Ａ４の表面に上記多孔質ゾル粒子Ｃ４が吸着しているため、コーティング剤が基材、つまり、塗布面に接着する際の接着機能を果たすとともに、上記アクリルウレタンエマルジョン粒子Ａ４と被覆複合光半導体粒子Ｂ４との接着を補助する機能をも有している。また、この多孔質ゾル粒子Ｃ４は、上記のように、コーティング剤を多機能化させる機能を有している。
特に、上記アクリルウレタンエマルジョンと上記多孔質ゾルのバインダー機能によって、本実施例のコーティング剤は強い接着力を有したものとなるため、上述したように、上記コーティング剤は、直接コーティング面に吸着することができ、プライマーコーティング液を不要とすることが可能になる。
なお、上記の説明において、被覆複合光半導体粒子Ｂ４の平均粒径と、多孔質ゾル粒子Ｃ４の平均粒径とは、同じであるとして説明したが、アクリルウレタンエマルジョン粒子Ａ４の平均粒径よりも小さければ、被覆複合光半導体粒子Ｂ４の平均粒径と多孔質ゾル粒子Ｃ４の平均粒径とが互いに異なる粒径であってもよい。なお、被覆複合光半導体粒子Ｂ４の機能を損なわないためには、多孔質ゾル粒子Ｃ４の粒径が、被覆複合光半導体粒子Ｂ４の粒径に対して、１〜１．５倍であるのが好ましい。
【００２３】
次に、第５実施例について説明する。本第５実施例は、上記第４実施例に対して、後述するように、第２のコロイド状粒子としてアクリル超微粒エマルジョンを用いた点、第１のコロイド状粒子としてアクリルエマルジョンを用いた点が異なっている。その他の構成、作用、効果については、上記第４実施例と略同一であるため、重複する部分の記載は一部省略する。
本第５実施例のコーティング剤（光半導体コーティング液）を形成する光触媒複合体Ｈ５は、その構造としては第１２図に示すように、アクリルエマルジョン粒子（第１のコロイド状粒子）Ａ５の表面に、多数の被覆複合光半導体粒子Ｂ５と、アクリル超微粒エマルジョン粒子（第２のコロイド状粒子）Ｃ５が吸着されている。つまり、本実施例のコーティング剤は、複数（具体的には、多数）の光触媒複合体Ｈ５を有し、本実施例のコーティング剤は、アクリルエマルジョン粒子Ａ５と、被覆複合光半導体粒子Ｂ５と、アクリル超微粒エマルジョン粒子Ｃ５とを有している。
ここで、アクリルエマルジョン粒子Ａ５は、平均粒径５００ｎｍである。
また、被覆複合光半導体粒子（被覆光半導体粒子）Ｂ５は、上記第４実施例における被覆複合光半導体粒子と同様の構成であり、光半導体粒子Ｂ５１と、その表面に被覆されたアパタイトＢ５２により形成されている。つまり、上記光半導体粒子Ｂ５１の表面は、吸着機能物質であるアパタイトＢ５２によって被覆されて複合化されている。この被覆複合光半導体粒子Ｂ５は、平均粒径５０ｎｍ、比表面積７０ｍ²／ｇである。従って、上記アクリルエマルジョン粒子Ａ５と上記被覆複合光半導体粒子Ｂ５の粒径の比は、１０対１となっている。この被覆複合光半導体粒子Ｂ５は、上記被覆光半導体粒子として機能する。
この光半導体粒子Ｂ５１は、光触媒機能を有する半導体の粒子であり、例えば、二酸化チタンが用いられる。なお、上記光半導体粒子Ｂ５１としては、二酸化チタンを用いるが、カドミウムなど光触媒機能を有するものであれば適用可能である。
また、アパタイトＢ５２は、上記第４実施例と同様の構成であるので、その説明を省略する。
また、上記アクリル超微粒エマルジョン粒子Ｃ５は、平均粒径５０ｎｍ、固形分４０％である。従って、上記被覆複合光半導体粒子Ｂ５の平均粒径と上記アクリル超微粒エマルジョン粒子Ｃ５の平均粒径は同一であり、個々の被覆複合光半導体粒子Ｂ５とアクリル超微粒エマルジョン粒子Ｃ５においても、ほぼ同一の粒径となっている。これにより、アクリル超微粒エマルジョン粒子Ｃ５が被覆複合光半導体粒子Ｂ５よりも大きい場合には、アクリル超微粒エマルジョン粒子Ｃ５が被覆複合光半導体粒子Ｂ５を覆ってしまい被覆複合光半導体粒子Ｂ５の機能を損なうおそれがあるが、本実施例の場合には、被覆複合光半導体粒子Ｂ５とアクリル超微粒エマルジョン粒子Ｃ５とはほぼ同一の大きさであるので、そのようなおそれがない。また、このアクリル超微粒エマルジョン粒子Ｃ５は、コーティング剤が基材に接着する際の接着機能を果たすとともに、上記アクリルエマルジョン粒子Ａ５と被覆複合光半導体粒子Ｂ５との接着を補助する機能をも有している。また、このアクリル超微粒エマルジョン粒子Ｃ５は、コーティング剤を多機能化させる機能を有している。
アクリルエマルジョン粒子Ａ５、被覆複合光半導体粒子Ｂ５、アクリル超微粒エマルジョン粒子Ｃ５は上記のような大きさとなっているので、上記アクリルエマルジョン粒子Ａ５の球表面積３１４００００ｎｍ²、上記被覆複合光半導体粒子Ｂ５とアクリル超微粒エマルジョン粒子Ｃ５の球断面積１９６２．５ｎｍ²となるため、理論上では上記アクリルエマルジョン粒子Ａ５の表面には上記被覆複合光半導体粒子Ｂ５とアクリル超微粒エマルジョン粒子Ｃ５が計１６００個（３１４００００÷１９６２．５）吸着できることになる。
なお、第１２図においては、被覆複合光半導体粒子Ｂ５とアクリル超微粒エマルジョン粒子Ｃ５の粒径が同じであることを表現するために、アパタイトＢ５２の厚みを勘案して、光半導体粒子Ｂ５１の径をアクリル超微粒エマルジョン粒子Ｃ５の径よりも小さく表現されているが、アパタイトＢ５２の厚みは極僅かであるので、実際には光半導体粒子Ｂ５１の径とアクリル超微粒エマルジョン粒子Ｃ５の径とはほとんど同じであるといえる。また、第１２図は、アパタイトＢ５２の存在を強調して表現しているが、アパタイトＢ５２の厚みは実際には極僅かである。また、上記被覆複合光半導体粒子Ｂ５の平均粒径と上記アクリル超微粒エマルジョン粒子Ｃ５の平均粒径は同一であると説明したが、上記光半導体粒子Ｂ４１の平均粒径と上記アクリル超微粒エマルジョン粒子Ｃ５の平均粒径が同一であるようにしてもよい。
【００２４】
次に、本第５実施例のコーティング剤の製造方法について説明する。まず、予め、上記第４実施例に示した方法によって、上記光半導体粒子Ｂ５１に上記アパタイトＢ５２を被覆して複合化する。そして、そのように上記光半導体粒子Ｂ５１の表面にアパタイトＢ５２を生成して被覆させた被覆複合半導体粒子（被覆光半導体粒子）（平均粒径５０ｎｍ、比表面積７０ｍ²／ｇ）からなる粉体である被覆複合半導体粉１５ｇを水９２４ｇに、均一に分散して分散液を作る（分散液製造工程、第１４図参照）。
そして、その分散液に、上記アクリル超微粒エマルジョン粒子Ｃ５からなるアクリル超微粒エマルジョン２５ｇを混入、分散して混合液を作る（第１混入・分散工程、第１４図参照）。この場合、アクリル超微粒エマルジョンが、上記第１のコロイド状溶液に当たる。また、該アクリル超微粒エマルジョン粒子が、上記「第１のコロイド状溶液におけるコロイド状粒子」に当たる。
そして、その混合液（つまり、第１混入・分散工程で製造された混合液）に、更に、上記アクリルエマルジョン粒子Ａ５からなるアクリルエマルジョン（平均粒径５００ｎｍ、固形分４５％）を３６ｇを混合分散させて、１０００ｇの上記光半導体コーティング液の製造が終了する（第２混入・分散工程、第１４図参照）。この場合、混入されるアクリルエマルジョンが、上記第２のコロイド状溶液に当たる。また、該アクリルエマルジョン粒子が、上記「第２のコロイド状溶液におけるコロイド状粒子」に当たる。また、上記第１混入・分散工程と第２混入・分散工程とで、上記及び請求の範囲における混合液製造工程が構成される。
なお、被覆複合光半導体粒子からなる粉体、すなわち、被覆複合光半導体粉を１５ｇとしたのは、全体重量を１０００ｇとする前提のもとで、濃度を１．５％にしようとしたことに基づく。
なお、上記第５実施例のコーティング剤の製造工程においては、水に、被覆光半導体粒子の粉体を分散し、その後、アクリル超微粒エマルジョンを混入、分散し、その後、アクリルエマルジョンを混入、分散しているが、被覆光半導体粒子の粉体を分散する工程と、アクリル超微粒エマルジョンを混入、分散する工程と、アクリルエマルジョンを混入、分散する工程の順序は任意である。
また、上記第３実施例及び第４実施例と同様に、アクリルエマルジョン粒子Ａ５に対して、被覆複合光半導体Ｂ５及びアクリル超微粒エマルジョン粒子Ｃ５が１層〜２層吸着するのが最も良好である（なお、第９図では、１層のものを示している）。また、最大でも、５層とするのが好ましい。つまり、被覆複合光半導体粒子Ｂ５とアクリル超微粒エマルジョン粒子Ｃ５からなる層の層数は、１層〜５層程度とするのが好ましい。このように１層から５層程度とすることにより、被覆複合光半導体粒子の光触媒機能を十分果たすことができると同時に、添加剤等を投入しなくてもコロイド状態を維持してコーティング剤や塗料としての機能を持たせることができる。なお、１層分では、上記のように４００個の被覆複合光半導体粒子Ｂ５とアクリル超微粒エマルジョン粒子Ｃ５が吸着するので、５層とすると、計算上では、２０００個の被覆複合光半導体粒子Ｂ５が吸着することになる。
なお、実際の吸着に際しては、該層数は均一になっているわけではなく、ある部分では、２層になっていても、他の部分では、１層になっている等の現象が生じる。よって、「被覆複合光半導体粒子と第２のコロイド状粒子により構成される層が１層〜５層の範囲内で積層している層群が、第１のコロイド状粒子の表面に吸着している」や「被覆複合光半導体粒子と第２のコロイド状粒子が、第１のコロイド状粒子の表面に１層〜５層の範囲内で吸着している」や「被覆複合光半導体粒子と第２のコロイド状粒子により構成される層が、第１のコロイド状粒子の表面に１層〜５層の範囲内で吸着している」と表現した場合には、１つのコロイド状粒子（第１のコロイド状粒子）の表面の領域の全てに渉って１層〜５層のいずれかのみである場合（例えば、１つのコロイド状粒子（第１のコロイド状粒子）の表面の領域の全てに渉って１層（２層、３層、４層、５層のいずれかでもよい）である場合）と、１つのコロイド状粒子（第１のコロイド状粒子）の表面の領域の全てに渉って１層〜５層のうちのいずれかで、総数が複数種類存在する場合（例えば、１つのコロイド状粒子（第１のコロイド状粒子）の表面の領域におけるある部分では２層で、他の部分では１層という場合や、１つのコロイド状粒子（第１のコロイド状粒子）の表面の領域におけるある部分では４層で、他のある部分では３層で、残りの部分では２層という場合）とを含むことになる。
また、「被覆複合光半導体粒子と第２のコロイド状粒子により構成される層が１層〜２層の範囲内で積層している層群が、第１のコロイド状粒子の表面に吸着している」状態（「被覆複合光半導体粒子と第２のコロイド状粒子により構成される層が、第１のコロイド状粒子の表面に１層〜２層の範囲内で吸着している」状態としてもよい）や、「被覆複合光半導体粒子と第２のコロイド状粒子により構成される層が１層〜２層の範囲内で積層している層群が、第１のコロイド状粒子の表面に吸着している」状態（「被覆複合光半導体粒子と第２のコロイド状粒子により構成される層が、第１のコロイド状粒子の表面に１層〜３層の範囲内で吸着している」状態としてもよい）等がより好適であるといえる。
なお、上記の製造方法において、アクリルエマルジョン以外に他のコロイドを用いてもよい。
本実施例におけるコーティング剤の使用方法及び効果は、上記第４実施例と同様のであるので、その説明を省略する。
【００２５】
次に、第６実施例について説明する。第６実施例におけるコーティング剤（光半導体コーティング液）を形成する光触媒複合体Ｈ６においては、その構造としては第１３図に示すように、シリカゾル粒子（第１のコロイド状粒子）Ａ６の表面に、被覆複合光半導体粒子（被覆光半導体粒子）Ｂ６と、光半導体粒子Ｃ６と、シリカゾル粒子（第２のコロイド状粒子）Ｄ６が多数吸着されている。つまり、本実施例のコーティング剤は、複数（具体的には、多数）の光触媒複合体Ｈ６を有し、本実施例のコーティング剤は、シリカゾル粒子Ａ６と、被覆複合光半導体粒子Ｂ６と、光半導体粒子Ｃ６と、シリカゾル粒子Ｄ６とにより構成されているといえる。
このシリカゾル粒子Ａ６は、平均粒径５００ｎｍである。なお、シリカゾル粒子でなくても、他の多孔質のゾルの粒子でもよく、また、他のコロイド状粒子でもよい。
また、上記被覆複合光半導体粒子（被覆光半導体粒子）Ｂ６は、光半導体粒子Ｂ６１と、その表面に被覆されたアパタイトＢ６２により形成されている。つまり、上記光半導体粒子Ｂ６１の表面は、吸着機能物質であるアパタイトＢ６２によって被覆されて複合化されている。この被覆複合光半導体粒子Ｂ６は、平均粒径１０ｎｍ、比重約１．７である。従って、上記シリカゾル粒子Ａ６と上記被覆複合光半導体粒子Ｂ６の粒径の比は、５０対１となっている。この被覆複合光半導体粒子Ｂ６は、上記被覆光半導体粒子として機能する。なお、この被覆複合光半導体粒子Ｂ６は、上記第４実施例における被覆複合光半導体粒子Ｂ４と同様の構成であるので、その詳しい説明は省略する。
また、上記光半導体粒子Ｃ６は、アナターゼ型酸化チタンである。この光半導体粒子Ｃ６は、平均粒径１０ｎｍ、比重約１．７である。この光半導体粒子Ｃ６は、他の物質により被覆されてはいない。従って、上記シリカゾル粒子Ａ６と上記光半導体粒子Ｃ６の粒径の比は、５０対１となっている。なお、この光半導体粒子Ｃ６は、アナターゼ型酸化チタンでなく、他の光触媒機能を有する半導体の粒子であってもよい。
また、シリカゾル粒子Ｄ６は、平均粒径１０ｎｍである。従って、このシリカゾル粒子Ｄ６の平均粒径と、上記被覆複合光半導体粒子Ｂ６、光半導体粒子Ｃ６の平均粒径とは同一である。これにより、仮に、シリカゾルＤ６が被覆複合光半導体粒子Ｂ６や光半導体粒子Ｃ６よりも大きい場合には、シリカゾル粒子Ｄ６が被覆複合光半導体粒子Ｂ６や光半導体粒子Ｃ６を覆ってしまい、被覆複合光半導体粒子Ｂ６や光半導体粒子Ｃ６の機能を損なうおそれがあるが、本実施例の場合には、シリカゾル粒子Ｄ６と、被覆複合光半導体粒子Ｂ６、光半導体粒子Ｃ６とはほぼ同一の大きさであるので、そのようなおそれがない。また、このシリカゾル粒子Ｄ６は、コーティング剤が基材に接着する際の接着機能を果たすとともに、上記シリカゾル粒子Ａ６と被覆複合光半導体粒子Ｂ６との接着や、上記シリカゾル粒子Ａ６と光半導体粒子Ｃ６との接着を補助する機能をも有している。また、このシリカゾル粒子Ｄ６は、コーティング剤にセルフクリーニング機能を持たせることができる。このセルフクリーニング機能とは、シリカゾルの親水性を利用して、光半導体粒子により分解されたＮＯＸが水に洗い流されることにより、該コーティング剤を塗布した面に汚れが生じない機能をいう。なお、このシリカゾル粒子Ｄ６に限られず、他の多孔質ゾル粒子としてもよい。他の多孔質ゾル粒子としては、例えば、多孔性酸化亜鉛粒子が挙げられる。この多孔性酸化亜鉛粒子の場合には、抗菌や紫外線カット機能を得ることができる。シリカゾル粒子Ａ６、被覆複合光半導体粒子Ｂ６、光半導体粒子Ｃ６、シリカゾル粒子Ｄ６は上記のような大きさとなっているので、上記シリカゾル粒子Ａ６の球表面積７８５０００ｎｍ²、上記被覆複合光半導体粒子Ｂ６と光半導体粒子Ｃ６とシリカゾル粒子Ｄ６の球断面積７８．５ｎｍ²となるため、理論上では上記シリカゾル粒子Ａ６の表面には上記被覆複合光半導体粒子Ｂ６と光半導体粒子Ｃ６とシリカゾル粒子Ｄ６が計１００００個（７８５０００÷７８．５）吸着できることになる。
なお、第１３図においては、被覆複合光半導体粒子Ｂ６と光半導体粒子Ｃ６とシリカゾル粒子Ｄ６の粒径が同じであることを表現するために、アパタイトＢ６２の厚みを勘案して、光半導体粒子Ｂ６１の径を光半導体粒子Ｃ６やシリカゾル粒子Ｄ６の径よりも小さく表現されているが、アパタイトＢ６２の厚みは極僅かであるので、実際には光半導体粒子Ｂ６１の径と光半導体粒子Ｃ６、シリカゾル粒子Ｄ６の径とはほとんど同じであるといえる。また、第１３図は、アパタイトＢ６２の存在を強調して表現しているが、アパタイトＢ６２の厚みは実際には極僅かである。また、上記被覆複合光半導体粒子Ｂ６の平均粒径と上記光半導体粒子Ｃ６、シリカゾル粒子Ｄ６の平均粒径は同一であると説明したが、上記光半導体粒子Ｂ６１の平均粒径と上記光半導体粒子Ｃ６、シリカゾル粒子Ｄ６の平均粒径が同一であるようにしてもよい。
【００２６】
次に、本第６実施例のコーティング剤の製造方法について説明する。まず、予め、上記第４実施例に示した方法によって、上記光半導体粒子Ｂ６１に上記アパタイトＢ６２を被覆して複合化する。そして、そのように上記光半導体粒子Ｂ６１の表面にアパタイトＢ６２を生成して被覆させた被覆複合半導体粒子Ｂ６（平均粒径１０ｎｍ、比重約１．７）からなる粉体である被覆複合半導体粉０．５ｇと、アナターゼ型酸化チタン（平均粒径１０ｎｍ、比重約１．７）の粉体を水１５７ｇに、均一に分散して分散液を作る（分散液製造工程、第１４図参照）。
そして、その分散液に、上記シリカゾル粒子Ｄ６からなるシリカゾルの水溶液（平均粒径１０ｎｍ、比重約１．７、固形分２０％）２ｇを混入、分散して混合液を作る（第１混入・分散工程、第１４図参照）。この場合、混入されるシリカゾルの水溶液が、上記第１のコロイド状溶液に当たる。また、シリカゾル粒子Ｄ６が、上記「第１のコロイド状溶液におけるコロイド状粒子」に当たる。
そして、その混合液（つまり、第１混入・分散工程で製造された混合液）に、更に、上記シリカゾル粒子Ａ６からなるシリカゾルの水溶液（平均粒径５００ｎｍ、比重約１．７、固形分２０％）４０ｇを混入、分散して（第２混入・分散工程、第１４図参照）２００ｇのコーティング液が得られた。この場合、このシリカゾルの水溶液が、上記第２のコロイド状溶液に当たる。また、該シリカゾル粒子Ａ６が、上記「第１のコロイド状溶液におけるコロイド状粒子」に当たる。
なお、上記シリカゾル粒子Ｄ６からなるシリカゾルを混入、分散する工程（つまり、上記第１混入・分散工程）と、上記シリカゾル粒子Ａ６からなるシリカゾルを混入、分散する工程（つまり、第２混入・分散工程）とで、上記及び請求の範囲における混合液製造工程が構成される。
なお、被覆複合光半導体粒子からなる粉体、すなわち、被覆複合光半導体粉を０．５ｇとするとともに、アナターゼ型酸化チタンを０．５ｇとしたのは、全体重量を２００ｇとする前提のもとで、濃度を０．５（１／２００）％にしようとしたことに基づく。
なお、上記第６実施例のコーティング剤の製造工程においては、水に、被覆光半導体粒子の粉体とアナターゼ型酸化チタンの粉体を分散し、その後、シリカゾル粒子Ｄ６を有するシリカゾルの水溶液を混入、分散し、その後、シリカゾル粒子Ａ６を有するシリカゾルの水溶液を混入、分散しているが、被覆光半導体粒子の粉体とアナターゼ型酸化チタンの粉体を分散する工程と、シリカゾル粒子Ｄ６を有するシリカゾルの水溶液を混入、分散する工程と、シリカゾル粒子Ａ６を有するシリカゾルの水溶液を混入、分散する工程の順序は任意である。
また、シリカゾル粒子Ａ６に対して、被覆複合光半導体Ｂ６、光半導体粒子Ｃ６及びシリカゾル粒子Ｄ６が１層〜２層吸着するのが最も良好である（なお、第１３図では、１層のものを示している）。また、最大でも、５層とするのが好ましい。つまり、被覆複合光半導体粒子Ｂ６と光半導体粒子Ｃ６とシリカゾル粒子Ｄ６からなる層の層数は、１層〜５層程度とするのが好ましい。このように１層から５層程度とすることにより、被覆複合光半導体粒子や光半導体粒子の光触媒機能を十分果たすことができると同時に、添加剤等を投入しなくてもコロイド状態を維持してコーティング剤や塗料としての機能を持たせることができる。
なお、実際の吸着に際しては、該層数は均一になっているわけではなく、ある部分では、２層になっていても、他の部分では、１層になっている等の現象が生じる。よって、「被覆複合光半導体粒子と光半導体粒子と多孔質コロイド状粒子（第２のコロイド状粒子）により構成される層が１層〜５層の範囲内で積層している層群が、コロイド状粒子の表面に吸着している」や「被覆複合光半導体粒子と光半導体粒子と多孔質コロイド状粒子（第２のコロイド状粒子）が、コロイド状粒子の表面に１層〜５層の範囲内で吸着している」や「被覆複合光半導体粒子と光半導体粒子と多孔質コロイド状粒子（第２のコロイド状粒子）により構成される層が、コロイド状粒子の表面に１層〜５層の範囲内で吸着している」と表現した場合には、１つのコロイド状粒子の表面の領域の全てに渉って１層〜５層のいずれかのみである場合（例えば、１つのコロイド状粒子の表面の領域の全てに渉って１層（２層、３層、４層、５層のいずれかでもよい）である場合）と、１つのコロイド状粒子の表面の領域の全てに渉って１層〜５層のうちのいずれかで、総数が複数種類存在する場合（例えば、１つのコロイド状粒子の表面の領域におけるある部分では２層で、他の部分では１層という場合や、１つのコロイド状粒子の表面の領域におけるある部分では４層で、他のある部分では３層で、残りの部分では２層という場合）とを含むことになる。
また、「被覆複合光半導体粒子と光半導体粒子と多孔質コロイド状粒子（第２のコロイド状粒子）により構成される層が１層〜２層の範囲内で積層している層群が、コロイド状粒子の表面に吸着している」状態（「被覆複合光半導体粒子と光半導体粒子と多孔質コロイド状粒子（第２のコロイド状粒子）により構成される層が、コロイド状粒子の表面に１層〜２層の範囲内で吸着している」状態としてもよい）や、「被覆複合光半導体粒子と光半導体粒子と多孔質コロイド状粒子（第２のコロイド状粒子）により構成される層が１層〜２層の範囲内で積層している層群が、コロイド状粒子の表面に吸着している」状態（「被覆複合光半導体粒子と光半導体粒子と多孔質コロイド状粒子（第２のコロイド状粒子）により構成される層が、コロイド状粒子の表面に１層〜３層の範囲内で吸着している」状態としてもよい）等がより好適であるといえる。
【００２７】
上記のように製造された本実施例のコーティング剤の使用方法について説明する。この第６実施例のコーティング剤を使用するに当たっては、プライマーコーティング液、特に、無機プライマーコーティング液を用いる。この無機プライマーコーティング液としては、シリカのゾル・ゲル膜を形成するものが挙げられる。上記の無機プライマーコーティング液を塗布してプライマー層を形成した後に、該プライマー層に本実施例のコーティング剤を塗布する。
このように構成される本第６実施例によるコーティング液によれば、上記光半導体粒子Ｂ６１に上記アパタイトＢ６２を被覆して複合化しているため、該アパタイトＢ６２によって細菌や有機物質の吸着能を向上させることができ、該アパタイトＢ６２によって吸着した細菌や有機物質等を上記光半導体粒子Ｂ６１が分解するため、細菌等の処理能力を向上させることができる。さらに、吸着した細菌等を光半導体粒子Ｂ６１が分解するため、上記アパタイトＢ６２の吸着面が吸着物で飽和するのを好適に防止でき、上記アパタイトＢ６２の吸着能が低下してしまうのを防止することができる。
また、本実施例のコーティング剤は、上記第３実施例〜第５実施例のコーティング剤が有する効果も有している。つまり、上記被覆複合光半導体粒子Ｂ６は上記シリカゾル粒子Ａ６の表面にて、効率よく光の照射を受けることができ、安定して光触媒機能を発揮することができる。さらに、上記被覆複合光半導体粒子Ｂ６は上記シリカゾル粒子Ａ６の表面で全体的に受光することができるため、上記被覆複合光半導体粒子Ｂ６を分散させた場合のように上記被覆複合光半導体粒子Ｂ６同士で光の照射を妨げあうことがないため、顕著に効率を高めることが可能になる。従って、薄い塗膜上においても光触媒体の有機物分解作用等の能力を十分に機能させることが可能になる。
さらに、本実施例のコーティング剤においては、アパタイトに被覆されていない光半導体粒子Ｃ６をも有しているので、光半導体粒子の光触媒機能を十分得ることができ、薄い塗膜上においても、光触媒の有機物分解作用等の能力を十分に機能させることが可能となる。
また、上記シリカゾル粒子Ａ６と上記被覆複合光半導体粒子Ｂ６、光半導体粒子Ｃ６、シリカゾル粒子Ｄ６との粒径の比が５０対１となっているため、上記シリカゾル粒子Ａ６の表面に多数の上記被覆複合光半導体粒子Ｂ６や光半導体粒子Ｃ６やシリカゾル粒子Ｄ６が吸着することができ、従って、容積の小さい薄い塗膜上においても光触媒の有機物分解作用等の能力を十分に機能させることが可能になる。
また、上記被覆複合光半導体粒子Ｂ６と光半導体粒子Ｃ６の含有量が重量比０．５％と被覆複合光半導体粒子Ｂ６と光半導体粒子Ｃ６の含有量が低いためコロイド状態を維持するための増粘剤などの添加物を多く投入する必要がないため、それらの添加物によって被覆複合光半導体粒子Ｂ６や光半導体粒子Ｃ６が隠されてしまうのを抑制することができ、従って、上記被覆複合光半導体粒子Ｂ６や光半導体粒子Ｃ６に光が十分に照射されるため、十分に光触媒機能を発揮することができ、薄い塗膜上においても光触媒の有機物分解作用等の能力を十分に機能させることが可能になる。
また、シリカゾルの処方量も、被覆複合光半導体粒子や光半導体粒子やシリカゾルがシリカゾル粒子に対して、１層〜２層吸着にするように調整されているので、コーティング剤として安定した性質を得ることが可能となる。
また、上記コーティング剤は、上述したように、上記シリカゾル粒子Ａ６と上記被覆複合光半導体粒子Ｂ６、光半導体粒子Ｃ６、シリカゾル粒子Ｄ６との粒径の比が２０対１となっているため、上記被覆複合光半導体粒子Ｂ６や光半導体粒子Ｃ６の周囲に大きな空間部を形成することができる。そのため、上記コーティング剤は、十分な透光性を得ることができるとともに、十分な通気性、調湿性を備えたものとなっている。そのため、通気性が必要な木材などの天然素材へのコーティングも可能となるとともに、素材の吸湿、調湿効果も得ることができる。
さらに、上記シリカゾル粒子Ａ６の表面に上記シリカゾル粒子Ｄ６が吸着しているため、コーティング剤が基材、つまり、塗布面に接着する際の接着機能を果たすとともに、上記シリカゾル粒子Ａ６と被覆複合光半導体粒子Ｂ６との接着や、上記シリカゾル粒子Ａ６と光半導体粒子Ｃ６との接着を補助する機能をも有している。
特に、上記２種類のシリカゾルのバインダー機能によって、本実施例のコーティング剤は強い接着力を有したものとなるため、上述したように、上記コーティング剤は、直接コーティング面に吸着することができ、プライマーコーティング液を不要とすることが可能になる。
なお、上記の説明において、被覆複合光半導体粒子Ｂ６の平均粒径と、光半導体粒子Ｃ６の平均粒径と、シリカゾルＤ６の平均粒径とは、同じであるとして説明したが、シリカゾル粒子Ａ６の平均粒径よりも小さければ、被覆複合光半導体粒子Ｂ６の平均粒径と、光半導体粒子Ｃ６の平均粒径と、シリカゾル粒子Ｄ６の平均粒径とが互いに異なる粒径であってもよい。なお、被覆複合光半導体粒子Ｂ６や光半導体粒子Ｃ６の機能を損なわないためには、シリカゾル粒子Ｄ６の粒径が、被覆複合光半導体粒子Ｂ６や光半導体粒子Ｃ６の粒径に対して、１〜１．５倍であるのが好ましい。
なお、上記第６実施例の説明においては、コーティング剤には、シリカゾル粒子Ａ６と、被覆複合光半導体粒子Ｂ６と、光半導体粒子Ｃ６と、シリカゾル粒子Ｄ６とを有するとして説明したが、これには限られず、シリカゾル粒子Ｄ６を省略するようにしてもよい。この場合には、上記製造工程においても、平均粒径１０ｎｍのシリカゾルを混入する工程は省略されることになる。
【００２８】
なお、上記第３実施例から第６実施例においては、コロイド状粒子、つまり、第１のコロイド状粒子の粒径と光半導体粒子（又は被覆複合光半導体粒子）の粒径の比として、１０：１、２０：１等として説明したが、第１のコロイド状粒子の粒径が光半導体粒子（又は被覆複合光半導体粒子）の粒径の１倍以上であればよい。また、第１のコロイド状粒子の粒径と第２のコロイド状粒子の粒径の比として、１０：１、２０：１として説明したが、第１のコロイド状粒子の粒径が第２のコロイド状粒子の粒径の１倍以上であればよい。
ここで、第１のコロイド状粒子の粒径が光半導体粒子（又は被覆複合光半導体粒子）の粒径及び第２のコロイド状粒子の粒径の１倍であっても、球表面積（４πｒ²）／球断面積（πｒ²）＝４となり、第１のコロイド状粒子の回りに、計４個の光半導体粒子（又は被覆複合光半導体粒子）及び第２のコロイド状粒子が吸着できるのであり、多くの光半導体粒子（又は被覆複合光半導体粒子）及び第２のコロイド状粒子が吸着できるといえる。なお、第１のコロイド状粒子の粒径が光半導体粒子（又は被覆複合光半導体粒子）の粒径の１倍を越える場合がより好適であり、さらには、第１のコロイド状粒子の粒径が光半導体粒子（又は被覆複合光半導体粒子）の粒径の２倍以上である場合がより好適であり、さらには、第１のコロイド状粒子の粒径が光半導体粒子（又は被覆複合光半導体粒子）の粒径の１０倍以上である場合がより好適であるといえる。また、第１のコロイド状粒子の粒径が光半導体粒子（又は被覆複合光半導体粒子）の粒径の１〜１０００倍としてもよい。また、第２のコロイド状粒子についても、第１のコロイド状粒子の粒径が第２のコロイド状粒子の粒径の１倍を越える場合がより好適であり、さらには、第１のコロイド状粒子の粒径が第２のコロイド状粒子の粒径の２倍以上である場合がより好適であり、さらには、第１のコロイド状粒子の粒径が第２のコロイド状粒子の粒径の１０倍以上である場合がより好適であるといえる。また、第１のコロイド状粒子の粒径が第２のコロイド状粒子の粒径の１〜１０００倍としてもよい。
また、光半導体粒子や被覆複合光半導体粒子の濃度については、上記のように、５％、２．５％等であるとして説明したが、０．１〜１０％であればよい。
また、上記各実施例では、光触媒複合体をコーティング剤として用いた例を示しているが、塗料とする場合にあっては上記各コーティング剤に顔料を適宜混入させればよい。
また、本発明は、上記各実施例の態様のみに限定されるものではなく、例えば、光半導体粒子としては光半導体としての機能を有する粒子であれば全て含まれ、光半導体粒子の他に光触媒機能を有する粒子であってもよい。特に、上記請求項において、「光半導体粒子」の代わりに、「光触媒機能粒子」としてもよく、また、「被覆光半導体粒子」の代わりに、「被覆光触媒機能粒子」としてもよい。この光触媒機能粒子とは、光触媒機能を有する粒子を意味するものである。
また、上記各実施例においては、上記光触媒複合体をコーティング剤、或いは塗料に混入するものとしているが、それのみに限定されるものではなく、抗菌剤、防錆剤、浄化剤など、上記光触媒複合体が混入可能なものであればすべて含まれる。
また、第９図は、光半導体粒子Ｂ３が単層吸着している状態を図示しており、また、第１１図は、被覆複合光半導体粒子Ｂ４が単層吸着している状態を図示しているが、第９図及び第１１図は、単層吸着の理想的な状態を図示したものである。また、第９図や第１１図は光触媒複合体（又は被覆複合光半導体粒子）を模式的に示したものであり、実際には、コロイド状粒子の表面に吸着している粒子の数も第９図や第１１図や第１２図に示すものとは限らない。また、実際には、第９図や第１１図や第１２図に示すように隙間なく粒子が吸着しているとは限らない。
また、上記各実施例においては、１つの平均粒径のコロイド状粒子を含有させているが、平均粒径の異なる複数種類のコロイド状粒子を含有させてもよい。特に、第１のコロイド状粒子が、平均粒径の異なる複数種類のコロイド状粒子から構成されているようにすることにより、大径のコロイド状粒子の回りの隙間に小径のコロイド状粒子が入り込むため、空間が埋められてコーティング剤の密度を高めることができる。
なお、上記第３実施例から第６実施例の説明においては、コロイドとして、アクリルシリコンエマルジョン、アクリルウレタンエマルジョン、アクリルエマルジョン等を例に挙げて説明したが、他のコロイドを用いてもよい。
また、上記第３実施例及び第４実施例においては、第２のコロイド状粒子として、多孔質ゾル粒子を例に取って説明し、また、上記第５実施例においては、第２のコロイド状粒子として、アクリル超微粒エマルジョン粒子を例に取って説明したが、他のコロイド状粒子を用いてもよい。また、上記吸着機能物質として、アパタイトを例にとって説明したが、他の物質、つまり、他の吸着機能を有する物質を用いてもよい。
また、上記の説明で、「二酸化チタン」とあるのは「酸化チタン」としてもよく、また、「酸化チタン」とあるのは「二酸化チタン」としてもよい。
【００２９】
産業上の利用可能性
本発明に基づくコーティング剤によれば、第１のコロイド状粒子と、光半導体粒子及び／又は被覆光半導体粒子とを有することから、コロイド状粒子の表面に光半導体粒子及び／又は被覆光半導体粒子が吸着した状態となっているため、上記光半導体粒子及び／又は被覆光半導体粒子は上記コロイド状粒子の表面において効率よく光の照射を受けることができ、安定して光触媒機能を発揮することができる。さらに、上記光半導体粒子及び／又は被覆光半導体粒子は上記コロイド状粒子の表面で全体的に受光することができるため、上記光半導体粒子及び／又は被覆光半導体粒子を分散させた場合のように上記光半導体粒子及び／又は被覆光半導体粒子同士で光の照射を妨げあうことがないため、顕著に効率を高めることが可能になる。従って、容積の小さい薄い塗膜上においても光触媒体の有機物分解作用等の能力を十分に機能させることが可能になる。
また、特に、光半導体粒子を吸着機能物質で被覆してなる被覆光半導体粒子を用いた場合には、光半導体粒子は吸着機能物質により被覆されているので、有害物質の吸着能力を向上させることができ、また、光半導体粒子が他の基材等の粒子と直接接触しないので、光半導体の触媒作用によってバインダーや基材等が分解されてしまうのを防止することが可能となる。
また、特に、第２のコロイド状粒子や第１のコロイド状溶液におけるコロイド状粒子（以下単に「第２のコロイド状粒子等」とする）を有する場合には、上記第１のコロイド状粒子等の表面に、第２のコロイド状粒子等がさらに吸着された状態となっている。よって、上記コーティング剤が上記第２のコロイド状粒子等の機能をも有するものとなり、上記コーティング剤の多機能化を図ることができる。
また、上記第１のコロイド状粒子等の粒径が、上記光半導体粒子等の粒径の１倍以上の大きさとした場合には、上記コロイド状粒子の表面に多数の上記光半導体粒子等が付着することができる。従って、小さい容積中においても光触媒機能を有効に発揮可能な表面積を非常に大きいものとすることができるため、容積の小さい薄い塗膜上においても光触媒の有機物分解作用等の能力を十分に機能させることが可能になる。
また、上記第１のコロイド状粒子等の粒径が、上記第２のコロイド状粒子等の粒径の１倍以上の大きさとした場合には、第２のコロイド状粒子等も第１のコロイド状粒子等の表面に多数吸着することができ、この第２のコロイド状粒子等による多機能化を十分図ることが可能となる。
また、上記光半導体粒子等におけるコーティング剤全体の重量における含有量を、重量比０．１〜１０％とした場合には、光半導体粒子の含有量が低く抑制され、そのため、コロイド状態を維持するための増粘剤などの添加物を多く投入する必要がないため、それらの添加物によって光触媒半導体粒子が隠されてしまうのを抑制することができる。従って、上記光触媒複合体に光が十分に照射されるため、光触媒複合体が十分に光触媒機能を発揮することができ、薄い塗膜上においても光触媒の有機物分解作用等の能力を十分に機能させることが可能になる。
また、上記光半導体粒子等の粒径に対する上記第２のコロイド粒子等の粒径が、１〜１．５倍である場合には、上記光半導体粒子等の粒径と上記第２のコロイド状粒子等の粒径が同径又は近似したものとなる。そのため、上記光半導体の機能と上記第２のコロイド状粒子等の機能を良好にバランスよく発揮することができる。
また、上記光半導体粒子等と上記第２のコロイド状粒子等により構成される層が１層〜５層の範囲内で積層している層群が、上記第１のコロイド状粒子等の表面に吸着している場合には、光半導体粒子等の光触媒機能を十分果たすことができると同時に、添加剤等を投入しなくてもコロイド状態を維持してコーティング剤や塗料としての機能を持たせることができる。
【００３０】
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の第１実施例に基づくコーティング剤における光触媒複合体の構造を示す説明図である。
第２図は、本発明の第１実施例に基づくコーティング剤の使用状態を示す説明図である。
第３図は、単層吸着と多分子吸着とを説明するための説明図であり、（ａ）は単層吸着を説明する説明図であり、（ｂ）は多分子吸着を説明する説明図である。
第４図は、本発明の第２実施例に基づくコーティング剤における光触媒複合体の構造を示す説明図である。
第５図は、試験結果を示す説明図である。
第６図は、試験結果を示す説明図である。
第７図は、試験結果を示す説明図である。
第８図は、本発明の第１実施例と第２実施例のコーティング剤の製造工程の概略を示す説明図である。
第９図は、本発明の第３実施例に基づくコーティング剤における光触媒複合体の構造を示す説明図である。
第１０図は、本発明の第３実施例に基づくコーティング剤の使用状態を示す説明図である。
第１１図は、本発明の第４実施例に基づくコーティング剤における光触媒複合体の構造を示す説明図である。
第１２図は、本発明の第５実施例に基づくコーティング剤における光触媒複合体の構造を示す説明図である。
第１３図は、本発明の第６実施例に基づくコーティング剤における光触媒複合体の構造を示す説明図である。
第１４図は、本発明の第３実施例から第６実施例までのコーティング剤の製造工程の概略を示す説明図である。

Claims (33)

1. コーティング剤であって、
   コロイド状粒子と、
   上記コロイド状粒子の粒径の１／１０以下の粒径を有し、コロイド状粒子の表面に吸着した光半導体粒子と、
   を有することを特徴とするコーティング剤。
2. 上記コーティング剤全体における上記光半導体粒子の含有量を、重量比０．１〜１０％としたことを特徴とする請求項１に記載のコーティング剤。
3. 上記光半導体粒子が、コロイド状粒子の表面に１層〜５層の範囲で吸着していることを特徴とする請求項１又は２に記載のコーティング剤。
4. コーティング剤であって、
   コロイド状粒子と、
   上記コロイド状粒子の粒径の１／１０以下の粒径を有し、コロイド状粒子の表面に吸着した被覆光半導体粒子であって、光半導体粒子を吸着機能物質で被覆してなる被覆光半導体粒子と、
   を有することを特徴とするコーティング剤。
5. 上記コーティング剤全体における上記被覆光半導体粒子の含有量を、重量比０．１〜１０％としたことを特徴とする請求項４に記載のコーティング剤。
6. コーティング剤であって、
   コロイド状粒子と、
   上記コロイド状粒子の粒径の１／１０以下の粒径を有し、コロイド状粒子の表面に吸着した被覆光半導体粒子であって、光半導体粒子を吸着機能物質で被覆してなる被覆光半導体粒子と、
   上記コロイド状粒子の粒径の１／１０以下の粒径を有し、コロイド状粒子の表面に吸着した光半導体粒子と、
   を有することを特徴とするコーティング剤。
7. 上記コーティング剤全体における上記被覆光半導体粒子と光半導体粒子との合計含有量を、重量比０．１〜１０％としたことを特徴とする請求項６に記載のコーティング剤。
8. 上記吸着機能物質が、多孔質リン酸カルシウムであることを特徴とする請求項４又は５又は６又は７に記載のコーティング剤。
9. 上記多孔質リン酸カルシウムが、水酸アパタイト、炭酸アパタイト、フッ化アパタイトの内から選ばれた少なくとも一種のリン酸カルシウムであることを特徴とする請求項８に記載のコーティング剤。
10. 上記光半導体粒子に被覆された多孔質リン酸カルシウムは、光半導体粒子を疑似体液に浸積することにより、光半導体粒子の表面に多孔質リン酸カルシウムを被覆させたものであることを特徴とする請求項８又は９に記載のコーティング剤。
11. 上記被覆光半導体粒子が、コロイド状粒子の表面に１層〜５層の範囲で吸着していることを特徴とする請求項４又は５又は６又は７又は８又は９又は１０に記載のコーティング剤。
12. 上記コーティング剤には、粒径の異なる上記コロイド状粒子が含有されていることを特徴とする請求項１又は２又は３又は４又は５又は６又は７又は８又は９又は１０又は１１に記載のコーティング剤。
13. 上記コロイド状粒子が、フッ素エマルジョン粒子と、アクリルエマルジョン粒子と、アクリルシリコンエマルジョン粒子と、アクリルウレタンエマルジョン粒子における少なくともいずれかであることを特徴とする請求項１又は２又は３又は４又は５又は６又は７又は８又は９又は１０又は１１又は１２に記載のコーティング剤。
14. コーティング剤であって、
    第１のコロイド状粒子と、
    上記第１のコロイド状粒子の粒径の１／１０以下の粒径を有し、第１のコロイド状粒子の表面に吸着した光半導体粒子と、
    上記第１のコロイド状粒子の粒径の１／１０以下の粒径を有し、多孔質コロイド状粒子により形成され、第１のコロイド状粒子の表面に吸着した第２のコロイド状粒子と、
    を有することを特徴とするコーティング剤。
15. 上記多孔質コロイド状粒子が、多孔質ゾル粒子であることを特徴とする請求項１４に記載のコーティング剤。
16. 上記コーティング剤全体における上記光半導体粒子の含有量を、重量比０．１〜１０％としたことを特徴とする請求項１４又は１５に記載のコーティング剤。
17. 上記光半導体粒子の粒径に対する上記第２のコロイド粒子の粒径が、１〜１．５倍であることを特徴とする請求項１４又は１５又は１６に記載のコーティング剤。
18. 上記光半導体粒子と上記第２のコロイド状粒子により構成される層が１層〜５層の範囲内で積層している層群が、上記第１のコロイド状粒子の表面に吸着していることを特徴とする請求項１４又は１５又は１６又は１７に記載のコーティング剤。
19. コーティング剤であって、
    第１のコロイド状粒子と、
    上記第１のコロイド状粒子の粒径の１／１０以下の粒径を有し、第１のコロイド状粒子の表面に吸着した被覆光半導体粒子であって、光半導体粒子を吸着機能物質で被覆してなる被覆光半導体粒子と、
    上記第１のコロイド状粒子の粒径の１／１０以下の粒径を有し、多孔質コロイド状粒子により形成され、第１のコロイド状粒子の表面に吸着した第２のコロイド状粒子と、
    を有することを特徴とするコーティング剤。
20. 上記多孔質コロイド状粒子が、多孔質ゾル粒子であることを特徴とする請求項１９に記載のコーティング剤。
21. 上記コーティング剤全体における上記被覆光半導体粒子の含有量を、重量比０．１〜１０％としたことを特徴とする請求項１９又は２０に記載のコーティング剤。
22. 上記被覆光半導体粒子の粒径に対する上記第２のコロイド粒子の粒径が、１〜１．５倍であることを特徴とする請求項１９又は２０又は２１に記載のコーティング剤。
23. 上記被覆光半導体粒子と上記第２のコロイド状粒子により構成される層が１層〜５層の範囲内で積層している層群が、上記第１のコロイド状粒子の表面に吸着していることを特徴とする請求項１９又は２０又は２１又は２２に記載のコーティング剤。
24. コーティング剤であって、
    第１のコロイド状粒子と、
    上記第１のコロイド状粒子の粒径の１／１０以下の粒径を有し、第１のコロイド状粒子の表面に吸着した被覆光半導体粒子であって、光半導体粒子を吸着機能物質で被覆してなる被覆光半導体粒子と、
    上記第１のコロイド状粒子の粒径の１／１０以下の粒径を有し、第１のコロイド状粒子の表面に吸着した光半導体粒子と、
    上記第１のコロイド状粒子の粒径の１／１０以下の粒径を有し、多孔質コロイド状粒子により形成され、第１のコロイド状粒子の表面に吸着した第２のコロイド状粒子と、
    を有することを特徴とするコーティング剤。
25. 上記多孔質コロイド状粒子が、多孔質ゾル粒子であることを特徴とする請求項２４に記載のコーティング剤。
26. 上記コーティング剤全体における上記被覆光半導体粒子と光半導体粒子との合計含有量を、重量比０．１〜１０％としたことを特徴とする請求項２４又は２５に記載のコーティング剤。
27. 上記被覆光半導体粒子及び光半導体粒子の粒径に対する上記第２のコロイド粒子の粒径が、１〜１．５倍であることを特徴とする請求項２４又は２５又は２６に記載のコーティング剤。
28. 上記被覆光半導体粒子と上記光半導体粒子と上記第２のコロイド状粒子により構成される層が１層〜５層の範囲内で積層している層群が、上記第１のコロイド状粒子の表面に吸着していることを特徴とする請求項２４又は２５又は２６又は２７に記載のコーティング剤。
29. 上記吸着機能物質が、多孔質リン酸カルシウムであることを特徴とする請求項１９又は２０又は２１又は２２又は２３又は２４又は２５又は２６又は２７又は２８に記載のコーティング剤。
30. 上記多孔質リン酸カルシウムが、水酸アパタイト、炭酸アパタイト、フッ化アパタイトの内から選ばれた少なくとも一種のリン酸カルシウムであることを特徴とする請求項２９に記載のコーティング剤。
31. 上記光半導体粒子に被覆された多孔質リン酸カルシウムは、光半導体粒子を疑似体液に浸積することにより、光半導体粒子の表面に多孔質リン酸カルシウムを被覆させたものであることを特徴とする請求項２９又は３０に記載のコーティング剤。
32. 上記第１のコロイド状粒子は、粒径の異なるコロイド状粒子から構成されていることを特徴とする請求項１９又は２０又は２１又は２２又は２３又は２４又は２５又は２６又は２７又は２８又は２９又は３０又は３１に記載のコーティング剤。
33. 上記第１のコロイド状粒子が、フッ素エマルジョン粒子と、アクリルエマルジョン粒子と、アクリルシリコンエマルジョン粒子と、アクリルウレタンエマルジョン粒子における少なくともいずれかであることを特徴とする請求項１９又は２０又は２１又は２２又は２３又は２４又は２５又は２６又は２７又は２８又は２９又は３０又は３１又は３２に記載のコーティング剤。

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