專利名稱：涂料組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具備室內(nèi)建筑物的醛類或氨臭等的除臭作用和抗菌作用的建材用等的涂料組合物。
背景技術(shù)：
近年來，為了提高人們的生活環(huán)境，要求室內(nèi)的除臭性、抗菌性，出現(xiàn)了諸如使用電暈放電或電子束的負(fù)離子空氣凈化器、產(chǎn)生抗菌作用的材料、乃至混入了產(chǎn)生負(fù)離子的粉末的涂料等諸多發(fā)明。
在專利文獻(xiàn)1中，記載了一種建材用涂覆膜，其特征在于它是一種分散了具光觸媒活性的氧化鈦微粒的二氧化硅膜，且具備多孔結(jié)構(gòu)。專利文獻(xiàn)1中記載了該涂覆膜具有抗菌、防污、除臭功能。
此外，專利文獻(xiàn)2中，記載了一種液狀組合物，其特征在于將包含石榴石和礦物燒結(jié)氧化物的混合微細(xì)粉末的、產(chǎn)生陰離子的礦物微粉化，使其混合到具有導(dǎo)電性的粘合劑中而成，在涂層的狀態(tài)下恒定地放出陰離子。專利文獻(xiàn)2中記載了該組合物具備空氣凈化效果、氣味改善效果、除臭效果等。
但是，專利文獻(xiàn)1中所述的使用氧化鈦的光觸媒作用，必須有包含太陽光或人工紫外線在內(nèi)的光線，因此在室內(nèi)的擋住的墻面或地板、夜間沒有光源的狀態(tài)下，不能充分發(fā)揮光觸媒效果。
此外，專利文獻(xiàn)2所述的使用石榴石和礦物燒結(jié)氧化物的混合微細(xì)粉末的液狀組合物，通過產(chǎn)生負(fù)離子而致的除臭效果差，并且很難實(shí)現(xiàn)抗菌性。
進(jìn)一步，利用電暈放電的空氣凈化器，不僅產(chǎn)生負(fù)離子，同時(shí)也產(chǎn)生臭氧或氮氧化物、活性氧等，因此對(duì)人體不好。
專利文獻(xiàn)1特開平11-246787號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2特許第3286298號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容發(fā)明所要解決的課題

本發(fā)明提供一種不依賴于人工空氣凈化器，晝夜且經(jīng)常大量產(chǎn)生陰離子，產(chǎn)生除臭效果、抗菌效果的建材用等的涂料組合物。
解決本發(fā)明課題的手段本發(fā)明的發(fā)明人，制成了在涂料用粘合層中含有混合微細(xì)粉末和光觸媒活性二氧化鈦的功能性涂料，將其涂覆到基材上，形成了涂層，其中所述的混合微細(xì)粉末為電石的微細(xì)粉末與包含鑭系稀土類元素的二氧化鋯原料礦砂的混合微細(xì)粉末。
而且，經(jīng)確認(rèn)發(fā)現(xiàn)不僅在明亮的地方，而且即使在暗處，該涂層的表面也能產(chǎn)生大量的負(fù)離子，具有較高的除臭作用、抗菌作用和防霉效果。
本發(fā)明的基本原理如下所述。首先，空氣中的水分激發(fā)包含鑭系稀土類元素的二氧化鋯原料礦砂，進(jìn)一步通過該激發(fā)作用，活化該電石的電解反應(yīng)。接著，進(jìn)一步通過二氧化鋯原料礦砂的激發(fā)作用和電石具備的遠(yuǎn)紅外線電磁波所致的協(xié)同效果，光觸媒活性二氧化鈦粒子的羥自由基(·OH)活性反應(yīng)加速了負(fù)離子的產(chǎn)生速度，從而產(chǎn)生量增加。
接著，對(duì)電石的電氣特性和遠(yuǎn)紅外線放射特性所致的電氣中的水分的活性離子化及光觸媒二氧化鈦的羥自由基(·OH)活化反應(yīng)進(jìn)行說明。
電石具備遠(yuǎn)紅外線放射特性和電氣特性，使得水活性離子化。關(guān)于電石的電解反應(yīng)，如《固體物理》Vol.24，No 12(1989)所示。
電石{通式Na1M23M26BO3Si6O18(OH·F)6}的電氣特性，具有被稱之為永久電極的特殊的極性結(jié)晶，即使是粉碎后的微粒，也是分別獨(dú)立的極性結(jié)晶，該結(jié)晶對(duì)稱兩極的一端變?yōu)檎龢O，相反一端變?yōu)樨?fù)極，該電極變?yōu)槌叵虏幌龅挠谰秒姌O。
本發(fā)明中，作為電石，優(yōu)選鐵電石{NaFe3Al6BO3Si6O18(OH·F)4}的微細(xì)粉末(平均粒度5μm以下占98％)。
該微細(xì)粉末與空氣中的水分接觸的話，水(H2O)立即被解離為氫離子(H+)和氫氧根離子(OH-)，氫氧根離子與水(H2O)水和，轉(zhuǎn)換為羥基負(fù)離子(H3O2-)。進(jìn)而，(H3O2-)遇到甲醛或氨等還原劑時(shí)，變?yōu)樾律鷳B(tài)(氧化力極強(qiáng))的氧(O2)，從而促進(jìn)氧化除臭。
式(1)、(2)顯示了羥基負(fù)離子的產(chǎn)生反應(yīng)。
……(1)……(2)(水)(羥基負(fù)離子)甲醛(HCHO)的除臭化過程很復(fù)雜，并不簡(jiǎn)單，一般認(rèn)為按照如下所述方式進(jìn)行。
羥基負(fù)離子(H3O2-)與作為還原劑的甲醛(HCHO)接觸后，如式(3)所示，立即分解，產(chǎn)生氧(O2)。
………(3)(羥基負(fù)離子)(新生態(tài)的氧)甲醛(HCHO)通過產(chǎn)生的新生態(tài)的氧(O2)，變成二氧化碳(CO2)和水(H2O)，從而除臭。如式(4)、(5)所示。
………(4)(甲醛)(新生態(tài)的氧)(二氧化碳)(水)由式(3)+(4)，變?yōu)槿缡?5)所示。
………(5)(甲醛)(負(fù)離子)(二氧化碳)經(jīng)過以上的階段，認(rèn)為甲醛被羥基負(fù)離子氧化，被除臭分解。
接著，對(duì)光觸媒活性二氧化鈦的羥自由基(·OH)活性作用進(jìn)行說明。
光觸媒活性二氧化鈦的反應(yīng)機(jī)制尚不明確，一般認(rèn)為其如下(參照“光觸媒のしくみ”日本實(shí)業(yè)出版社(2000.10))。
二氧化鈦(TiO2)吸收紫外線等光波(150μm以上)電磁波，在二氧化鈦內(nèi)部生成電子(e-)和空穴(h+)。將其表示為式(6)。
………(6)式(6)中的h+(空穴)與空氣中的水分(H2O)反應(yīng)，生成羥自由基(·OH)。將其表示為式(7)。
………(7)式(6)和式(7)中所示的二氧化鈦的催化反應(yīng)式，雖然是通過太陽光或紫外線進(jìn)行的反應(yīng)式，但是在本發(fā)明中，通過電石的遠(yuǎn)紅外線放射能(電磁波)連同包含鑭系稀土類元素的二氧化鋯原料礦砂具有的天然放射能(電磁波)而激發(fā)，空氣中的水分生成羥自由基(·OH)，其轉(zhuǎn)換為具備強(qiáng)氧化力的活性氧，因此即使在較暗的室內(nèi)中光照射不到的地方也能發(fā)揮強(qiáng)大的抗菌作用。
按照以往方法，光觸媒二氧化鈦主要是在室外的光線照射到的地方出現(xiàn)光觸媒活性反應(yīng)，在光線照射不到的地方，根本不能得到光觸媒活性。進(jìn)而，在利用與礦物燒結(jié)氧化物的混合微細(xì)粉末產(chǎn)生陰離子的方式時(shí)，除臭效果低，幾乎很難實(shí)現(xiàn)抗菌性。
根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明人的研究可知，通過使得電石與包含鑭系稀土類元素的二氧化鋯原料礦砂的混合微細(xì)粉末、以及光觸媒二氧化鈦包含在涂料組合物中，在涂層的狀態(tài)下，(1)電石的電氣特性，通過包含鑭系稀土類元素的二氧化鋯原料礦砂被激發(fā)，電解反應(yīng)提高；(2)通過電石的遠(yuǎn)紅外線放射能(電磁波)和包含鑭系稀土類元素的二氧化鋯原料礦砂的天然放射能(電磁波)而致的激發(fā)作用，光觸媒活性二氧化鈦的羥自由基(·OH)活性提高，活性離子化速度整體加快，負(fù)離子產(chǎn)生量增加，同時(shí)負(fù)離子的氧化力變強(qiáng)。
本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，光觸媒活性二氧化鈦的羥自由基表面活性，不僅能通過太陽光、紫外線等光能而激發(fā)，而且能通過電石具有的遠(yuǎn)紅外線放射能和包含鑭系稀土類元素的二氧化鋯原料礦砂的天然放射能(電磁波)而激發(fā)。并且，由此能夠使得活性離子化速度加快，負(fù)離子的氧化力加強(qiáng)，且增加離子產(chǎn)生量，解決了除去室內(nèi)的甲醛(HCHO)等的難聞氣味，并防止黑霉產(chǎn)生的問題，由此完成了本發(fā)明。本發(fā)明提供不僅在明亮的地方，而且在暗處也能經(jīng)常產(chǎn)生負(fù)離子，具備除臭性、抗菌性的涂料組合物。
本發(fā)明的包含鑭系稀土類元素的二氧化鋯原料礦砂的成分，為ZrO2、TiO2、Al2O3、P2O5、SiO2、Fe2O3、La2O3、CeO2、CaO、Nd2O3、Pr6O11、Y2O3、K2O、Gd2O3、Sm2O3、MoO3等，此外，還含有極少量的天然放射元素氧化釷。
其中，主要成分(重量組成比)如下。Fe2O320～30％，CeO2、P2O5、SiO210～20％，La2O3、Nd2O3、ZrO2、TiO2、Al2O3、CaO 2～10％。
此外，上述二氧化鋯原料礦砂，為采取自位于中國(guó)貴州省的曹渡河的河床礦區(qū)、在市場(chǎng)上銷售的礦砂。
另外，上述二氧化鋯原料礦砂的天然放射線濃度(電磁波)在文部科學(xué)省指導(dǎo)的安全標(biāo)準(zhǔn)以下，經(jīng)東京都立產(chǎn)業(yè)技術(shù)中心測(cè)定，確認(rèn)其在使用方面是安全的。
發(fā)明的效果通過使用本發(fā)明的涂料組合物制成形成了涂層的表面，能夠經(jīng)常大量地產(chǎn)生負(fù)離子，發(fā)揮去除建筑物室內(nèi)空間的氨臭作用、起到去除作為建筑物綜合癥的1大原因的甲醛的除臭作用等，有助于公寓、醫(yī)院、學(xué)校等針對(duì)化學(xué)物質(zhì)導(dǎo)致的環(huán)境污染作出的對(duì)策，能夠獲得極大的效果。
具體實(shí)施例方式
對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。
本發(fā)明的具有除臭性、抗菌性的建材用等的涂料組合物，包含混合微細(xì)粉末1～40重量份、光觸媒二氧化鈦0.5～15重量份以及涂料用粘合劑100重量份，其中所述的混合微細(xì)粉末含有1～20重量％的電石的微細(xì)粉末與99～80重量％的包含鑭系稀土類元素的二氧化鋯原料礦砂。涂覆在建筑物的室內(nèi)的天花板和/或墻面等上，形成涂層。此外，各成分所占比例超出這些數(shù)值的范圍時(shí)，不能充分發(fā)揮效果。
形成涂層時(shí)，優(yōu)選將建材用涂料組合物直接涂覆到天花板和/或墻面上，但是也可以通過紙質(zhì)、布質(zhì)、樹脂質(zhì)、金屬質(zhì)等，或者使用涂覆或擔(dān)載在其他介質(zhì)表面的材料。
本發(fā)明的涂料，以各種形態(tài)適用于發(fā)揮除臭性和抗菌性的所有的場(chǎng)所、材料、部件，除上述建材外，還能廣泛應(yīng)用于冰箱或冰箱的內(nèi)部、空調(diào)或冷氣的排氣部分或風(fēng)扇表面、電風(fēng)扇的風(fēng)扇表面、電車·汽車等的車內(nèi)，電梯的內(nèi)部等。
空氣中的水分，與形成了涂層的表面接觸的話，馬上大量生成負(fù)離子，轉(zhuǎn)化為活性氧，發(fā)揮除臭作用、抗菌作用。
在本發(fā)明中，為了使得作為空氣中的濕氣成分的水分活性離子化，大量產(chǎn)生負(fù)離子而必需的上述混合微細(xì)粉末，相對(duì)于涂料用粘合劑100重量份，為1～40重量份。
本發(fā)明所用的光觸媒活性二氧化鈦，其晶型不限，可以使用銳鈦礦型、金紅石型、板鈦礦型、無定形型的二氧化鈦，本發(fā)明中使用的是銳鈦礦型的二氧化鈦。此外，優(yōu)選粒徑為0.0001～0.2微米。這些光觸媒，其表面可以擔(dān)載鉑、銠、釕、銀、銅、鋅等金屬。
作為本發(fā)明的建材用功能性涂料組合物的粘合劑樹脂，可以使用天然橡膠乳膠、丙烯酸樹脂、硅樹脂、硅橡膠、乳膠、環(huán)氧乙酸乙烯酯樹脂、丙烯酸氟樹脂等，但優(yōu)選丙烯酸類樹脂。
進(jìn)一步，優(yōu)選樹脂作為水性涂料的粘合劑、水性樹脂乳液使用。
以水性樹脂乳液的方式使用時(shí)，稀釋材料為水，因此與有機(jī)溶劑相比，發(fā)生火災(zāi)的可能性小，毒性低且少有有機(jī)溶劑那樣的難聞氣味，干燥快。適于它的樹脂可舉出乙烯-醋酸乙烯共聚體、氯乙烯-醋酸乙烯共聚體等的醋酸乙烯乳液、苯乙烯-丁二烯類乳液、丙烯酸類乳液等，可從其中適當(dāng)選用。
進(jìn)而，作為本發(fā)明中的建材用功能性涂料組合物，通?？梢砸匀我獾谋壤砑幽芗尤氲酵苛现械奶砑游铮珙伭?、著色顏料、粘度調(diào)整劑、流平劑、防沉淀劑、增塑劑、表面活性劑、防銹劑等。
此外，本發(fā)明除上述水性涂料外，還能以油性涂料、酒精涂料、纖維素涂料的方式廣泛應(yīng)用。
以下，通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。特別是針對(duì)本發(fā)明的涂料具備除臭性和抗菌性這一點(diǎn)進(jìn)行了試驗(yàn)，確認(rèn)了其有效性。
實(shí)施例1相對(duì)于丙烯酸樹脂乳液(固形成分30％、水分70％)100重量份，混入混合微細(xì)粉末5重量份、以及光觸媒活性二氧化鈦5重量份，得到涂料組合物，其中所述的混合微細(xì)粉末含有10重量％的電石的微細(xì)粉末與90重量％的包含鑭系稀土類元素的二氧化鋯原料礦砂。
為了確認(rèn)使用該涂料產(chǎn)生了有效的除臭性，如下所示，實(shí)施了甲醛的衰減試驗(yàn)。
1.目的進(jìn)行本發(fā)明的負(fù)離子涂料的甲醛去除性能試驗(yàn)。
2.試樣和試樣數(shù)涂覆在日本紙上的負(fù)離子涂料(以ビツグ10為基礎(chǔ)混合了添加劑的涂料)涂覆在日本紙上的丙烯酸樹脂類涂料ビツグ10(普通涂料)アサヒペン公司制日本紙(空白試樣) …………共3種試樣3.試驗(yàn)方法將涂覆了試驗(yàn)涂料的試樣，制成3cm×10cm的長(zhǎng)方塊后，封住兩端，得到35枚環(huán)圈。將試樣放入100L(升)的聚乙烯制三角錐形袋中，使用泵除去袋內(nèi)的空氣。接著，放入調(diào)濕為50％的凈化空氣100L，添加甲醛，使其變?yōu)榧s0.3ppm(約400μg/m3)。分別在添加后、1小時(shí)后、以后每隔1小時(shí)到4小時(shí)為止，取樣10L袋內(nèi)空氣。在放置期間，每隔約1小時(shí)旋轉(zhuǎn)三角錐形袋，攪拌其中的空氣。
甲醛收集方法DNPH濾筒收集測(cè)定方法乙腈洗脫后，采用高效液相色譜法4.試驗(yàn)結(jié)果表1顯示甲醛的氣中濃度(記為ppm)的經(jīng)時(shí)變化。
離子涂料經(jīng)過約1個(gè)小時(shí)，低于室內(nèi)的甲醛濃度標(biāo)線值0.08ppm。
甲醛去除率的經(jīng)時(shí)變化和曲線如表2-1、表2-2所示。
由離子涂料的試樣可知，3小時(shí)后甲醛的93％被去除。
5.考察因?yàn)樽鳛榛牡娜毡炯埍旧砭褪嵌嗫椎模虼怂性嚇泳@示出甲醛去除性能，但是能夠看到離子涂料的試樣中，減少速度(去除速度)與其他試樣相比要快。
使用本發(fā)明的物質(zhì)時(shí)，添加后1小時(shí)甲醛變?yōu)?.07ppm，2小時(shí)后變?yōu)?.04ppm。
該值低于WHO(世界衛(wèi)生組織)規(guī)定的甲醛濃度(100μg/m3＝0.08ppm)。
表1表1 甲醛的氣中濃度的經(jīng)時(shí)變化(用ppm表示)

表2表2-1 甲醛去除率的經(jīng)時(shí)變化(％)

表3表2-2 實(shí)施例2使用在實(shí)施例1中制成的本發(fā)明的涂料，將金槍魚的生魚片制成試樣，對(duì)本發(fā)明的抗菌性進(jìn)行試驗(yàn)，確認(rèn)其有效性。根據(jù)設(shè)備情況委托外部機(jī)構(gòu)進(jìn)行試驗(yàn)。
表4試驗(yàn)委托日平成16年9月3日結(jié)果答復(fù)日平成16年9月10日試驗(yàn)機(jī)構(gòu)財(cái)團(tuán)法人“食品環(huán)境檢查協(xié)會(huì)”清水市日出町1-39試驗(yàn)成績(jī)證書編號(hào)No.BCA020424 01號(hào)試驗(yàn)方法根據(jù)食品衛(wèi)生檢查指針(微生物篇)(在室溫24℃～26℃下實(shí)施試驗(yàn))試驗(yàn)結(jié)果


**1根據(jù)食品衛(wèi)生檢查方針(微生物篇)由試驗(yàn)結(jié)果確認(rèn)，本發(fā)明的涂料，與未使用抗菌性涂料時(shí)相比，顯示出顯著的抗菌性。
實(shí)施例3為了明確有無電石、激發(fā)材料(二氧化鋯原料礦砂)、光觸媒時(shí)的效果上的差異，進(jìn)而明確本發(fā)明的涂料在暗處也有效，進(jìn)行明暗差下的比較試驗(yàn)。
試驗(yàn)對(duì)本發(fā)明涂料中用于發(fā)揮抗菌性、除臭性的負(fù)離子產(chǎn)生量(每1立方厘米的負(fù)離子的產(chǎn)生個(gè)數(shù))進(jìn)行測(cè)定，就試樣而言，為相對(duì)于丙烯酸樹脂乳液100重量份，按照如下表所示，分別混合各成分，進(jìn)行試驗(yàn)。
此外，用于測(cè)定負(fù)離子的產(chǎn)生量的測(cè)量?jī)x，使用(株)シゲマテツク公司制離子測(cè)定器SC-50。
表5“涂料的明暗比較試驗(yàn)—離子產(chǎn)生測(cè)定值”(單位個(gè)/1cm3)


由該試驗(yàn)可知，包含本發(fā)明的3成分的物質(zhì)，與除去其中1成分的物質(zhì)相比較，多產(chǎn)生2～3倍的負(fù)離子，而且不僅在光照射到的明亮的狀態(tài)，就是在昏暗的狀態(tài)下，也能有效產(chǎn)生負(fù)離子。
權(quán)利要求
1.建材用涂料組合物，其特征在于含有混合微細(xì)粉末1～40重量份、光觸媒活性二氧化鈦0.5～15重量份、以及涂料用粘合劑100重量份，涂覆而成的涂層產(chǎn)生負(fù)離子，具有除臭性、抗菌性，其中，所述的混合微細(xì)粉末含有1～20重量％的電石的微細(xì)粉末與99～80重量％的包含鑭系稀土類元素的二氧化鋯原料礦砂。
2.如權(quán)利要求1所述的建材用涂料組合物，其特征在于，包含鑭系稀土類元素的二氧化鋯原料礦砂的主成分為Fe2O320～30％、CeO2、P2O5、SiO210～20％、La2O3、Nd2O3、ZrO2、TiO2、Al2O3、CaO 2～10％。
3.如權(quán)利要求1或2所述的涂料組合物，其特征在于含有混合微細(xì)粉末1～40重量份、光觸媒活性二氧化鈦0.5～15重量份、以及涂料用粘合劑100重量份，涂覆而成的涂層產(chǎn)生負(fù)離子，具有除臭性、抗菌性，其中，所述的混合微細(xì)粉末含有1～20重量％的電石的微細(xì)粉末與99～80重量％的包含鑭系稀土類元素的二氧化鋯原料礦砂。
4.如權(quán)利要求1～3任一項(xiàng)所述的涂料組合物，其特征在于，包含鑭系稀土類元素的二氧化鋯原料礦砂的主成分為Fe2O320～30％，CeO2、P2O5、SiO210～20％，La2O3、Nd2O3、ZrO2、TiO2、Al2O3、CaO 2～10％。
全文摘要
本發(fā)明提供在晝夜、尤其是在夜間也能持續(xù)大量產(chǎn)生負(fù)離子來除臭分解氨臭或甲醛等，且防止霉菌產(chǎn)生的建材用等的功能性涂料組合物。使用建材用涂料組合物，通過即使在暗處也能加快負(fù)離子的產(chǎn)生速度，增大產(chǎn)生量，由此得到除臭效果和抗菌效果，其中，該建材用涂料組合物包含由電石的微細(xì)粉末與包含鑭系稀土類元素的二氧化鋯原料礦砂所組成的混合微細(xì)粉末、以及光觸媒活性二氧化鈦。
文檔編號(hào)C09D7/12GK1827709SQ200510108700
公開日2006年9月6日 申請(qǐng)日期2005年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月20日
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