乳胶型涂料的制作方法
【专利摘要】本发明涉及乳胶型涂料。使用光催化剂的涂料一直被用于各种用途。但是，普通的光催化剂是通过紫外线激发的，仅依靠可见光时效果小。于是，本发明提供了一种涂料，其即使用可见光激发也能充分发挥作为氧化催化剂的效果，其由光催化剂、被铜离子改性的光催化剂粒子、氧化锌、有机系树脂、胶体二氧化硅和水构成。
【专利说明】乳胶型涂料
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及乳胶型涂料。
【背景技术】
[0002]近年来，由于建筑物、尤其是各个房间的气密性提高及使用化学物质的新建材(内饰材料)的广泛应用等，有时化学物质(气体)在室内扩散，因此往往会导致身体不适、健康受损害。即所谓病态建筑物综合征。另外，除此以外有时也有单纯的恶臭。无论哪一种对居住者来说都是很大的问题，迫切希望消除导致这些问题的化学物质。
[0003]另外，室内被尘埃以及香烟等污染的情况也很多。所以也迫切希望预防这些污染并简单地将其去除。
[0004]作为能够分解去除污染物质及恶臭物质的措施，熟知的是在涂料中混合光催化剂。通过光催化剂的催化作用，分解附着在表面的有机物等，使其向空气中逸散。
【发明内容】
[0005]但是，通常的光催化剂是通过光照射被活化(激发)的，相比较而言，通过短波长的紫外线活化，而通过可见光活化的效果小。因此，在室内等太阳光(紫外线)的照射少的地方，光催化剂难以发挥本来的效力。
[0006]因此，本发明提供一种涂料，其实现了空气净化、杀菌、除臭、隔热等目的，进而大大减少了树脂的 分解，且在可见光中也可有效地被活化。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1是涂覆了本发明的涂料的一例的部位的剖面图。
[0008]符号说明
[0009]I金属板
[0010]2丙烯酸树脂层
[0011]3 水相
[0012]4 球
[0013]5 二氧化硅粒子
【具体实施方式】
[0014]鉴于这种现状，本发明人进行了潜心研究，结果完成了本发明的乳胶型涂料，其特征在于，至少由光催化剂粒子、被铜离子改性的光催化剂粒子、氧化锌、有机系树脂、胶体二氧化硅和水构成。
[0015]本发明为乳胶型的涂料，其用水将树脂成分制成乳胶。乳胶是不溶于液体(在此为水)的其他液体(在此为树脂)以微细粒子的状态均匀分散、漂浮的液体，也称为乳浊液。[0016]有机树脂可以是任何树脂，为丙烯酸、乙酸乙烯酯、乙烯乙酸乙烯共聚物、氟树脂、
聚氨酯等。
[0017]本发明的特征在于，该树脂乳胶中至少混合了光催化剂、被铜离子改性的光催化齐?、氧化锌、胶体二氧化硅，下面，对该混合成分进行说明。
[0018]光催化剂是指通过光的照射而发挥作为氧化催化剂的功能的物质。熟知的光催化剂有二氧化钛的金红石型晶体、锐钛矿型晶体，但也可以是其他光催化剂。该催化剂的微粒的尺寸为数nm~数百nm、更优选数十nm~300nm。
[0019]另外，在本发明中，不仅混合了光催化剂，也混合了最近开发的被铜离子改性的光催化剂。这是因为被铜离子改性的光催化剂也可以被可见光活化。当然，并不认为与被紫外线活化、但未被铜改性的光催化剂相比，被铜离子改性的光催化剂通过紫外线产生的效果会减少。
[0020]通过添加铜改性的光催化剂，可见光下的光催化剂效果提高，即使在室内也能充分发挥各种功能。
[0021]在此所说的改性是指金属氧化物的氧原子与铜原子键合，而不是粉体或微粒的物理吸附。即，具有:在水中氧化物的结晶的末端部分为氧原子与两个金属原子键合而交联的结构和氧原子的一个键脱开而被置换为氢的结构的共振结构的部分。认为以该部分的氢被铜原子置换的方式进行键合。
[0022]铜原子覆盖二氧化钛原子的表面的程度为大约1%~10%，铜原子不必完全覆盖
二氧化钛。
[0023]键合(改性)铜·原子的方法一般是在二氧化钛等光催化剂的悬浮液中加入铜盐进行加热。这时，铜盐的添加量相对于二氧化钛100重量份，按铜离子换算计，优选为约
0.0001~I重量份。在小于该范围时，效果小，在大于该范围时，氧化催化剂的效果反而减小。作为所使用的铜盐，可以是氯化铜、硝酸铜等普通的铜盐。
[0024]对在悬浮液中反应生成的物质(水分少的情况下不进行过滤)进行过滤，之后进行干燥，得到光催化剂微粒。此时的光催化剂的尺寸虽然有时与前述尺寸相比几乎没有变化，但有时光催化剂彼此凝聚，变为约0.1~10 μ m。
[0025]最近，氧化锌被认为具有光催化剂效果，尤其推崇在可见光下的活化。该氧化锌为粉末状，也可以是市售的氧化锌。混合该氧化锌是本发明的主要特征。大多使用二氧化钛和氧化锌两者。进一步，也可以添加磷酸锌。磷酸锌也是粉末状。
[0026]胶体二氧化硅是指氧化硅或者其水合物的胶体，粒径为约10~300nm。作为制作方法的一个例子，有使稀盐酸与硅酸盐作用之后进行透析的方法。
[0027]本发明的各成分的混合比例没有特别限定，但相对于树脂成分100重量份，光催化剂为0.1~20重量份(更优选为5~15重量份)，用铜离子改性的光催化剂为0.1~20重量份(更优选为5~15重量份)，氧化锌为0.1~10重量份(更优选为0.2~3重量份)，胶体二氧化硅(作为固体含量换算)为10~100重量份(更优选为30~60重量份)，水为50~200重量份(更优选为80~150重量份)。
[0028]此外，考虑到减少室内的制冷、制热费用，也迫切希望涂料具有隔热效果。因此，本发明中，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气(接近真空)的球体,有玻璃球或Shirasu球等,可以是天然的也可以是人工的。Shirasu球是指将以火山喷发物即Shirasu中的二氧化硅、氧化铝为主成分的火山玻璃粒子通过在约1000°C进行煅烧使其加热膨胀后的物质，为具有独立气泡的中空状的粒子。
[0030]作为该球的尺寸，优选为10~100 μ m，更优选为30~60 μ m。
[0031]也可以在该中空球上粘着光催化剂。
[0032]光催化剂也可以与上述所说明的光催化剂一样。当然，也可以是与简单混合的光催化剂和粘着在中空球的表面的光催化剂(粘着的情况下)相同或不同的光催化剂。
[0033]在粘着该光催化剂时，可以使用硅烷偶联剂作为粘接剂。所谓硅烷偶联剂是由有机物和硅形成的化合物，其具有多个反应基，从而使两个物质键合。反应基有不同的种类，还有适于结合不同物质的反应基。其中，在实验中发现，称为TEOS的原硅酸四乙酯较适宜。
[0034]粘着有以往的光催化剂的骨材都是用通常的丙烯酸树脂、环氧树脂等粘接剂粘接在一起。当然，硅烷偶联剂也是某种粘接剂，但其粘接原理与以往的丙烯酸树脂、环氧树脂等通常的粘接完全不同。以往的树脂系粘接剂通过分子间牵拉的力(范德华力)进行粘接，硅烷偶联剂通过分子间的键合(反应)例如共价键或氢键等键合，其键合力非常强。另外，使用量也完全不同，可以非常少。
[0035]另外，通常的粘接剂在与骨材进行粘接时，作为整体包覆光催化剂微粒。但是，在采用硅烷偶联剂的情况下，不 必将光催化剂自身完全包覆。若光催化剂被完全包覆，则失去与空气的接触，当然会导致催化剂效果的降低。而本发明大幅减轻了这种情况。
[0036]中空球、光催化剂、硅烷偶联剂的合适的量比是，相对于中空球100重量份，光催化剂为3~20重量份，硅烷偶联剂为5~20重量份。
[0037]另外，该制造方法仅将这三种成分进行混合、搅拌即可。
[0038]在混合中空球的情况下，作为混合量，相对于树脂100重量份，优选混合中空球10~80重量份(更优选20~50重量份)。
[0039]作为本发明，只要不脱离本发明的宗旨，也可以添加其他成分。例如，涂料当然不必说，也可以是着色用的颜料。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联剂。这是为了使中空球和胶体二氧化硅的二氧化硅粒子键合。这样，二氧化硅粒子位于更表面侧，即中空球的正下方，使得树脂层的保护更彻底。此时的硅烷偶联剂的混合量相对于涂料成分100重量份为约I~5重量份。
[0041]另外，也可以混合金属粉末。例如，铬、铝、铁、铜等。其通过添加导电剂而防止带静电，防止由于静电而吸附污垢。该金属粉末的混合量相对于涂料成分100重量份为约5~15重量份。
[0042]本发明涂料的用途为室内的壁面、屋顶、其他地下街道的各种壁面或柱表面等等。当然，作为室外用也可以使用。
[0043]涂敷厚度是任意的厚度，但通常为约50~600 μ m。另外，在涂敷本发明涂料之前，也可以涂敷其它的隔热涂料等。
[0044]对本发明涂料的作用进行说明。本发明涂料为乳胶。乳胶树脂在涂敷后水分慢慢蒸发，剩余的树脂成分固化。因此，涂敷后，涂敷层立刻成为在表面侧富含水、而深层部富含树脂的两层的状态。这种状态不管涂敷是水平还是垂直都是一样的。
[0045]本发明中，胶体二氧化硅分散于水中，相较于树脂更靠水侧存在。因此，虽然不是那么明确，但从表面侧开始依次分为中空球(如果有)、胶体二氧化硅、树脂的各层。因此，阻断光催化剂的氧化分解效果由胶体二氧化硅层波及至树脂层。
[0046]发明效果
[0047]本发明具有如下效果。
[0048](I)由于混和了经铜改性的光催化剂及氧化锌，因此由可见光带来的活化显著。
[0049](2)成为室内的病态建筑物综合征的原因的化学物质的分解效果显著。
[0050](3)对引起恶臭的物质等的分解能力也较大。 [0051](4)由于使用了胶体二氧化硅，光催化剂的分解能力被阻断，下层树脂的寿命延长。
[0052](5)在使用中空球的情况下，仅进行涂敷即具有隔热效果，大大降低了房间制冷制热的费用。
[0053]实施例
[0054]下面，根据实施例对本发明进行更详细的说明。但并不限定于实施例。
[0055]首先，制备本发明中使用的光催化剂。在二氧化钛的金红石型晶体的粉末100重量份中加入水175重量份，搅拌得到悬浮液。并向其中加入0.268g(铜成分为0.127g)氯化铜。一边搅拌一边在90°C下保持一个小时。接着，进行加热干燥，得到微粒。由此，得到被铜改性的二氧化钛。
[0056]在实施例1中制备如下的涂料。
[0057]将下列成分按照如下重量份混合搅拌:
[0058]树脂成分:丙烯酸树脂:100重量份
[0059]中空球(Shirasu球):40重量份
[0060]中空球尺寸:35 μ m
[0061 ]光催化剂(经铜改性):8重量份
[0062]光催化剂(未经铜改性):5重量份
[0063]氧化锌:3重量份
[0064]胶体二氧化硅:24重量份(按固体含量换算)
[0065]水:128重量份。
[0066]在实施例2中制备如下的涂料。
[0067]将下列成分按照如下重量份混合搅拌:
[0068]树脂成分:丙烯酸树脂:100重量份
[0069]中空球(Shirasu球):30重量份
[0070]中空球尺寸:40μπι
[0071]光催化剂(经铜改性):5重量份
[0072]光催化剂(未经铜改性)-J重量份
[0073]氧化锌:5重量份
[0074]胶体二氧化硅:24重量份(按固体含量换算)
[0075]水:140重量份
[0076]硅烷偶联剂(追加部分):20重量份。
[0077]另外，作为比较例，制备如下3种涂料。[0078]比较例1:制备与实施例1相同的涂料，但未混合氧化锌。另外，比较例2与实施例I相同，但未使用经铜改性的光催化剂。另外，比较例3与实施例1相同，但未使用胶体
二氧化硅。
[0079]将实施例1的涂料涂敷于金属板上。涂敷厚度为400 μ m。图1为该涂敷膜的剖面图，为还未完全固化前的状态。
[0080]这是涂敷于水平面(金属板)I的部位，但即使涂敷于垂直面，基本上也不改变。在接近金属面I的部位有丙烯酸树脂层2，其上为水相(意味着水的浓度高)3。当然，没有如图所示的明显的层的区别。
[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胶体二氧化硅的二氧化硅粒子5。这样防止下层的树脂层的分解。
[0082]表1显示实施例1和2、比较例1、2和3的构成。
[0083]表1
【权利要求】
1.一种乳胶型涂料， 其特征在于，至少由光催化剂粒子、被铜离子改性的光催化剂粒子、氧化锌、有机系树脂、胶体二氧化硅和水构成。
【文档编号】C09D7/12GK103788739SQ201310702943
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2013年10月25日 优先权日:2012年10月26日
【发明者】高尾一美 申请人:宝荣产业株式会社