乳膠型涂料的制作方法
【專利摘要】本發明涉及乳膠型涂料。使用光催化劑的涂料一直被用于各種用途。但是，普通的光催化劑是通過紫外線激發的，僅依靠可見光時效果小。于是，本發明提供了一種涂料，其即使用可見光激發也能充分發揮作為氧化催化劑的效果，其由光催化劑、被銅離子改性的光催化劑粒子、氧化鋅、有機系樹脂、膠體二氧化硅和水構成。
【專利說明】乳膠型涂料
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及乳膠型涂料。
【背景技術】
[0002]近年來，由于建筑物、尤其是各個房間的氣密性提高及使用化學物質的新建材(內飾材料)的廣泛應用等，有時化學物質(氣體)在室內擴散，因此往往會導致身體不適、健康受損害。即所謂病態建筑物綜合征。另外，除此以外有時也有單純的惡臭。無論哪一種對居住者來說都是很大的問題，迫切希望消除導致這些問題的化學物質。
[0003]另外，室內被塵埃以及香煙等污染的情況也很多。所以也迫切希望預防這些污染并簡單地將其去除。
[0004]作為能夠分解去除污染物質及惡臭物質的措施，熟知的是在涂料中混合光催化劑。通過光催化劑的催化作用，分解附著在表面的有機物等，使其向空氣中逸散。

【發明內容】

[0005]但是，通常的光催化劑是通過光照射被活化(激發)的，相比較而言，通過短波長的紫外線活化，而通過可見光活化的效果小。因此，在室內等太陽光(紫外線)的照射少的地方，光催化劑難以發揮本來的效力。
[0006]因此，本發明提供一種涂料，其實現了空氣凈化、殺菌、除臭、隔熱等目的，進而大大減少了樹脂的 分解，且在可見光中也可有效地被活化。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1是涂覆了本發明的涂料的一例的部位的剖面圖。
[0008]符號說明
[0009]I金屬板
[0010]2丙烯酸樹脂層
[0011]3 水相
[0012]4 球
[0013]5 二氧化硅粒子
【具體實施方式】
[0014]鑒于這種現狀，本發明人進行了潛心研究，結果完成了本發明的乳膠型涂料，其特征在于，至少由光催化劑粒子、被銅離子改性的光催化劑粒子、氧化鋅、有機系樹脂、膠體二氧化硅和水構成。
[0015]本發明為乳膠型的涂料，其用水將樹脂成分制成乳膠。乳膠是不溶于液體(在此為水)的其他液體(在此為樹脂)以微細粒子的狀態均勻分散、漂浮的液體，也稱為乳濁液。[0016]有機樹脂可以是任何樹脂，為丙烯酸、乙酸乙烯酯、乙烯乙酸乙烯共聚物、氟樹脂、
聚氨酯等。
[0017]本發明的特征在于，該樹脂乳膠中至少混合了光催化劑、被銅離子改性的光催化齊?、氧化鋅、膠體二氧化硅，下面，對該混合成分進行說明。
[0018]光催化劑是指通過光的照射而發揮作為氧化催化劑的功能的物質。熟知的光催化劑有二氧化鈦的金紅石型晶體、銳鈦礦型晶體，但也可以是其他光催化劑。該催化劑的微粒的尺寸為數nm~數百nm、更優選數十nm~300nm。
[0019]另外，在本發明中，不僅混合了光催化劑，也混合了最近開發的被銅離子改性的光催化劑。這是因為被銅離子改性的光催化劑也可以被可見光活化。當然，并不認為與被紫外線活化、但未被銅改性的光催化劑相比，被銅離子改性的光催化劑通過紫外線產生的效果會減少。
[0020]通過添加銅改性的光催化劑，可見光下的光催化劑效果提高，即使在室內也能充分發揮各種功能。
[0021]在此所說的改性是指金屬氧化物的氧原子與銅原子鍵合，而不是粉體或微粒的物理吸附。即，具有:在水中氧化物的結晶的末端部分為氧原子與兩個金屬原子鍵合而交聯的結構和氧原子的一個鍵脫開而被置換為氫的結構的共振結構的部分。認為以該部分的氫被銅原子置換的方式進行鍵合。
[0022]銅原子覆蓋二氧化鈦原子的表面的程度為大約1%~10%，銅原子不必完全覆蓋
二氧化鈦。
[0023]鍵合(改性)銅·原子的方法一般是在二氧化鈦等光催化劑的懸浮液中加入銅鹽進行加熱。這時，銅鹽的添加量相對于二氧化鈦100重量份，按銅離子換算計，優選為約
0.0001~I重量份。在小于該范圍時，效果小，在大于該范圍時，氧化催化劑的效果反而減小。作為所使用的銅鹽，可以是氯化銅、硝酸銅等普通的銅鹽。
[0024]對在懸浮液中反應生成的物質(水分少的情況下不進行過濾)進行過濾，之后進行干燥，得到光催化劑微粒。此時的光催化劑的尺寸雖然有時與前述尺寸相比幾乎沒有變化，但有時光催化劑彼此凝聚，變為約0.1~10 μ m。
[0025]最近，氧化鋅被認為具有光催化劑效果，尤其推崇在可見光下的活化。該氧化鋅為粉末狀，也可以是市售的氧化鋅。混合該氧化鋅是本發明的主要特征。大多使用二氧化鈦和氧化鋅兩者。進一步，也可以添加磷酸鋅。磷酸鋅也是粉末狀。
[0026]膠體二氧化硅是指氧化硅或者其水合物的膠體，粒徑為約10~300nm。作為制作方法的一個例子，有使稀鹽酸與硅酸鹽作用之后進行透析的方法。
[0027]本發明的各成分的混合比例沒有特別限定，但相對于樹脂成分100重量份，光催化劑為0.1~20重量份(更優選為5~15重量份)，用銅離子改性的光催化劑為0.1~20重量份(更優選為5~15重量份)，氧化鋅為0.1~10重量份(更優選為0.2~3重量份)，膠體二氧化硅(作為固體含量換算)為10~100重量份(更優選為30~60重量份)，水為50~200重量份(更優選為80~150重量份)。
[0028]此外，考慮到減少室內的制冷、制熱費用，也迫切希望涂料具有隔熱效果。因此，本發明中，也可以在上述成分中混合中空球。
[0029]中空球是指其中具有空氣(接近真空)的球體,有玻璃球或Shirasu球等,可以是天然的也可以是人工的。Shirasu球是指將以火山噴發物即Shirasu中的二氧化硅、氧化鋁為主成分的火山玻璃粒子通過在約1000°C進行煅燒使其加熱膨脹后的物質，為具有獨立氣泡的中空狀的粒子。
[0030]作為該球的尺寸，優選為10~100 μ m，更優選為30~60 μ m。
[0031]也可以在該中空球上粘著光催化劑。
[0032]光催化劑也可以與上述所說明的光催化劑一樣。當然，也可以是與簡單混合的光催化劑和粘著在中空球的表面的光催化劑(粘著的情況下)相同或不同的光催化劑。
[0033]在粘著該光催化劑時，可以使用硅烷偶聯劑作為粘接劑。所謂硅烷偶聯劑是由有機物和硅形成的化合物，其具有多個反應基，從而使兩個物質鍵合。反應基有不同的種類，還有適于結合不同物質的反應基。其中，在實驗中發現，稱為TEOS的原硅酸四乙酯較適宜。
[0034]粘著有以往的光催化劑的骨材都是用通常的丙烯酸樹脂、環氧樹脂等粘接劑粘接在一起。當然，硅烷偶聯劑也是某種粘接劑，但其粘接原理與以往的丙烯酸樹脂、環氧樹脂等通常的粘接完全不同。以往的樹脂系粘接劑通過分子間牽拉的力(范德華力)進行粘接，硅烷偶聯劑通過分子間的鍵合(反應)例如共價鍵或氫鍵等鍵合，其鍵合力非常強。另外，使用量也完全不同，可以非常少。
[0035]另外，通常的粘接劑在與骨材進行粘接時，作為整體包覆光催化劑微粒。但是，在采用硅烷偶聯劑的情況下，不 必將光催化劑自身完全包覆。若光催化劑被完全包覆，則失去與空氣的接觸，當然會導致催化劑效果的降低。而本發明大幅減輕了這種情況。
[0036]中空球、光催化劑、硅烷偶聯劑的合適的量比是，相對于中空球100重量份，光催化劑為3~20重量份，硅烷偶聯劑為5~20重量份。
[0037]另外，該制造方法僅將這三種成分進行混合、攪拌即可。
[0038]在混合中空球的情況下，作為混合量，相對于樹脂100重量份，優選混合中空球10~80重量份(更優選20~50重量份)。
[0039]作為本發明，只要不脫離本發明的宗旨，也可以添加其他成分。例如，涂料當然不必說，也可以是著色用的顏料。另外，也可以混合其它的通常的涂料中所混合的成分。
[0040]尤其是，也可以另行混合上述硅烷偶聯劑。這是為了使中空球和膠體二氧化硅的二氧化硅粒子鍵合。這樣，二氧化硅粒子位于更表面側，即中空球的正下方，使得樹脂層的保護更徹底。此時的硅烷偶聯劑的混合量相對于涂料成分100重量份為約I~5重量份。
[0041]另外，也可以混合金屬粉末。例如，鉻、鋁、鐵、銅等。其通過添加導電劑而防止帶靜電，防止由于靜電而吸附污垢。該金屬粉末的混合量相對于涂料成分100重量份為約5~15重量份。
[0042]本發明涂料的用途為室內的壁面、屋頂、其他地下街道的各種壁面或柱表面等等。當然，作為室外用也可以使用。
[0043]涂敷厚度是任意的厚度，但通常為約50~600 μ m。另外，在涂敷本發明涂料之前，也可以涂敷其它的隔熱涂料等。
[0044]對本發明涂料的作用進行說明。本發明涂料為乳膠。乳膠樹脂在涂敷后水分慢慢蒸發，剩余的樹脂成分固化。因此，涂敷后，涂敷層立刻成為在表面側富含水、而深層部富含樹脂的兩層的狀態。這種狀態不管涂敷是水平還是垂直都是一樣的。
[0045]本發明中，膠體二氧化硅分散于水中，相較于樹脂更靠水側存在。因此，雖然不是那么明確，但從表面側開始依次分為中空球(如果有)、膠體二氧化硅、樹脂的各層。因此，阻斷光催化劑的氧化分解效果由膠體二氧化硅層波及至樹脂層。
[0046]發明效果
[0047]本發明具有如下效果。
[0048](I)由于混和了經銅改性的光催化劑及氧化鋅，因此由可見光帶來的活化顯著。
[0049](2)成為室內的病態建筑物綜合征的原因的化學物質的分解效果顯著。
[0050](3)對引起惡臭的物質等的分解能力也較大。 [0051](4)由于使用了膠體二氧化硅，光催化劑的分解能力被阻斷，下層樹脂的壽命延長。
[0052](5)在使用中空球的情況下，僅進行涂敷即具有隔熱效果，大大降低了房間制冷制熱的費用。
[0053]實施例
[0054]下面，根據實施例對本發明進行更詳細的說明。但并不限定于實施例。
[0055]首先，制備本發明中使用的光催化劑。在二氧化鈦的金紅石型晶體的粉末100重量份中加入水175重量份，攪拌得到懸浮液。并向其中加入0.268g(銅成分為0.127g)氯化銅。一邊攪拌一邊在90°C下保持一個小時。接著，進行加熱干燥，得到微粒。由此，得到被銅改性的二氧化鈦。
[0056]在實施例1中制備如下的涂料。
[0057]將下列成分按照如下重量份混合攪拌:
[0058]樹脂成分:丙烯酸樹脂:100重量份
[0059]中空球(Shirasu球):40重量份
[0060]中空球尺寸:35 μ m
[0061 ]光催化劑(經銅改性):8重量份
[0062]光催化劑(未經銅改性):5重量份
[0063]氧化鋅:3重量份
[0064]膠體二氧化硅:24重量份(按固體含量換算)
[0065]水:128重量份。
[0066]在實施例2中制備如下的涂料。
[0067]將下列成分按照如下重量份混合攪拌:
[0068]樹脂成分:丙烯酸樹脂:100重量份
[0069]中空球(Shirasu球):30重量份
[0070]中空球尺寸:40μπι
[0071]光催化劑(經銅改性):5重量份
[0072]光催化劑(未經銅改性)-J重量份
[0073]氧化鋅:5重量份
[0074]膠體二氧化硅:24重量份(按固體含量換算)
[0075]水:140重量份
[0076]硅烷偶聯劑(追加部分):20重量份。
[0077]另外，作為比較例，制備如下3種涂料。[0078]比較例1:制備與實施例1相同的涂料，但未混合氧化鋅。另外，比較例2與實施例I相同，但未使用經銅改性的光催化劑。另外，比較例3與實施例1相同，但未使用膠體
二氧化硅。
[0079]將實施例1的涂料涂敷于金屬板上。涂敷厚度為400 μ m。圖1為該涂敷膜的剖面圖，為還未完全固化前的狀態。
[0080]這是涂敷于水平面(金屬板)I的部位，但即使涂敷于垂直面，基本上也不改變。在接近金屬面I的部位有丙烯酸樹脂層2，其上為水相(意味著水的濃度高)3。當然，沒有如圖所示的明顯的層的區別。
[0081]在水相的表面部浮出中空球4。另外，在其正下方的部分聚集有膠體二氧化硅的二氧化硅粒子5。這樣防止下層的樹脂層的分解。
[0082]表1顯示實施例1和2、比較例1、2和3的構成。
[0083]表1
【權利要求】
1.一種乳膠型涂料， 其特征在于，至少由光催化劑粒子、被銅離子改性的光催化劑粒子、氧化鋅、有機系樹脂、膠體二氧化硅和水構成。
【文檔編號】C09D7/12GK103788739SQ201310702943
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2013年10月25日 優先權日:2012年10月26日
【發明者】高尾一美 申請人:寶榮產業株式會社