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CN1668378A - 含有光催化剂的基材 - Google Patents

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Abstract

通过含有虫胶树脂的树脂粘结剂使光催化剂微粒附着于有机质基材的表面而形成的含有光催化剂的基材。该含有光催化剂的基材可适用于衣服、窗帘等室内装饰用纤维制品、床垫、汽车内部装饰材料等。

Description

含有光催化剂的基材
技术领域
本发明涉及含有光催化剂的基材。更详细地说，涉及适用于衣服、窗帘等室内装饰用纤维制品、床垫、汽车内部装饰材料等的含有光催化剂的基材。
背景技术
光催化剂因具有除臭性、抗菌性、防污性等性能，近年来被应用于各种领域。将光催化剂附着于基材上使用时，光催化剂并非直接这样使用，而是以混合物形式使用：例如用烷基硅烷水解得到的超微颗粒二氧化硅作为粘结剂，将其与光催化剂混合得到的混合物(日本特开平7-171408号公报)；或者用过氧化钛作为粘结剂，将其与光催化剂混合得到的混合物(日本专利第2875993号说明书)等。
但是，由于这些混合物中所用的粘结剂都是无机质的粘结剂，因此具有不能强力粘结于有机质基材表面的缺点。
作为消除所述缺点的手段，可考虑在将所述混合物涂布于有机质基材之前，预先在基材上进行底涂。
然而，在这样进行底涂时，不仅必然需要涂底剂，还因此需要进行烦杂的处理操作。
此外，即使通过底涂提高了上述混合物与有机质基材的粘结性，也会因为该混合物中含有无机质的粘结剂，而使在有机质基材表面上形成的上述混合物的涂膜缺乏韧性。所以，在具有挠性的有机质基材上使用上述混合物时，有时会因为有机质基材的挠性，而发生上述涂膜从有机基材上的剥离。例如，对于使该混合物附着于布帛上的情况，由于洗涤时混合物会从布帛上剥离脱落，因而无法使所需的除臭性等效果持续。
因此，作为传统的无机质粘结剂的替代品，有人提出了由三聚氰胺树脂、环氧树脂、氟树脂等固化性树脂形成的粘结剂(日本专利第3022192号说明书)或者由丙烯酸树脂乳剂形成的粘结剂。
但是，当将所述粘结剂用于具有挠性的基材例如布帛等时，由于在基材表面形成坚硬的涂膜，因而该基材所具有的手感将遭到损害，结果使所得制品的价值下降。
发明内容
本发明是鉴于上述现有技术而进行的，其课题在于提供一种含有光催化剂的基材，该基材可维持所述有机质基材所具有的手感和挠性，有机质基材与光催化剂的粘结性优良，可长期保持光催化剂所产生的效果。
本发明涉及含有光催化剂的基材，该基材通过含有虫胶树脂的树脂粘结剂使光催化剂微粒附着于有机质基材表面上而形成。
实施发明的最佳方式
用虫胶树脂作为树脂粘结剂，这是本发明的含有光催化剂的基材的一大特点。
正如所述，当使用虫胶树脂作为含有光催化剂的基材的树脂粘合剂时，令人吃惊的是不仅有机质基材所具有的手感和挠性基本上不受损害、有机质基材与光催化剂的粘结性优良，而且还发现具有可长期保持光催化剂所产生的除臭效果等优良效果。
此外，当使用传统的固化性树脂、丙烯酸树脂等粘结剂时，因为在由该粘结剂所形成的涂膜表面发生光催化剂引起的光催化反应，粘结剂自身氧化分解，会发生所谓叫做粉化的涂膜随时间的劣化。而本发明的含有光催化剂的基材中使用虫胶树脂作为树脂粘结剂，显示出可抑制涂膜劣化的优异效果。
本发明的含有光催化剂的基材解决了现有技术中存在的所有问题，有望广泛用于各种用途。
本发明中所用的虫胶树脂是由ラツクカイガラ分泌的树脂(树脂虫胶)提纯而成的天然树脂。通常认为虫胶树脂是以アリュリチン酸、ケロリン酸等为主要成分的羟酸与内酯结合而成的天然缩合产物，但其组成尚不完全清楚。
本发明中可优选使用的虫胶树脂有例如JIS K 5909中规定的提纯虫胶、JIS K 5911中规定的白虫胶等。
虫胶树脂本身是固体，可溶于例如乙醇等低级醇之类的有机溶剂中形成溶液使用，或作为水乳剂使用。
光催化剂的代表性例子有二氧化钛、氧化锌、二氧化钛与氧化锌的复合氧化物等，这些光催化剂可以分别单独使用，也可以两种以上结合使用。这些光催化剂中，因二氧化钛的催化剂活性高，因而优选使用。
从既能均匀分散于虫胶树脂中，又能提高催化剂活性的角度考虑，最好光催化剂为具有250nm以下、优选50nm以下的初级粒径的光催化剂微粒。
光催化剂除可以粉末状态使用外，还可以作为水凝胶使用。二氧化钛水凝胶例如石原产业(株)制造的商品名为STS-01S的产品等可通过商业途径购买到。
光催化剂的量随有机质基材的种类、其用途等不同而不同，不能一概规定，通常，从充分发挥催化剂活性且保持有机质基材所真有的挠性和手感考虑，每100重量份虫胶树脂最好使用10-500重量份，优选50-400重量份的光催化剂。
为了使光催化剂附着于有机质基材表面，将光催化剂与虫胶树脂混合。此时，为使光催化剂和虫胶树脂容易附着于有机质基材上，优选使用光催化剂的水溶胶和虫胶树脂乳剂混合而成的混合溶液。该混合溶液配制好后，可通过例如浸渍法、辊涂法、喷涂法等方法将该混合溶液附着于有机质基材上。
有机质基材上的光催化剂的附着量随有机质基材的种类、用途等而不同，不能一概规定，通常从充分发挥催化剂活性且保持有机质基材所具有的挠性和手感考虑，最好为1-20g/m2，优选3-15g/m2。
向有机质基材上附着上述混合溶液后，将该有机质基材干燥，从而可使光催化剂和虫胶树脂固定于该有机质基材上。
有机质基材可以是例如有机纤维质基材、树脂板、树脂片材、板状橡胶等，但本发明并不仅限于这些例子。其中从光催化剂和虫胶树脂的附着性的角度考虑，优选有机纤维质基材。
有机纤维质基材可以是由有机纤维制成的布帛等织造布、非织造布、毛毡、针织品等，但本发明并不仅限于这些物品。构成有机质纤维基材的纤维可以是例如棉、绢、麻、羊毛等天然纤维、人造丝等再生纤维、醋酯纤维等半合成纤维、聚酯纤维、丙烯腈纤维、尼龙、聚丙烯纤维等合成纤维等等。这些纤维中，从光催化剂和虫胶树脂的附着性考虑，优选棉、绢等天然纤维、聚酯纤维、尼龙等。
这样得到的本发明的含有光催化剂的基材，通过使用虫胶树脂作为树脂粘结剂，不会影响有机质基材的挠性和手感，并且光催化剂可以强力附着于有机质基材上。而且，本发明的含有光催化剂的基材受到光照射时，光催化剂显示出强效的氧化能力，但该氧化力基本上不会使虫胶树脂改性，可长期保持优异的催化活性。
因此，本发明的含有光催化剂的基材可用于衣服、室内装饰用纤维制品、用于易残留烟草味等气味的汽车内除臭的汽车用内部装饰材料等，还有望用于降低医院内感染的医院用床单、窗帘、隔扇、枕套、睡衣、浴衣等寝具、白衣、病室用床垫等广大领域。
下面，在实施例的基础上对本发明进行更为详细的说明，但本发明并仅限于这些实施例。
实施例1
将作为光催化剂的二氧化钛水溶胶[石原产业(株)制造，商品名：STS-01、二氧化钛的初级粒径：7nm]与作为树脂粘结剂的虫胶树脂水乳剂[日本虫胶工业(株)制造，商品名：SB-25]混合，制成二氧化钛含量(固体分量)为2.0％重量、虫胶树脂含量(树脂固体分量)为0.5％重量的混合溶液。
用均化器(IKA公司制造，商品名：ウルトラタツクスT-25)以11000rpm将500mL所得混合溶液混合10分钟。
另一方面，将由100％聚酯纤维制成的布帛(目付：650g/m2)裁切成10cm×10cm的大小，将所得基材在箱式电干燥机内于100℃干燥1小时，之后测定重量。结果基材重量为6.48g。
然后，将该基材浸渍于上述所得混合溶液中，静置5分钟后，从液体中取出，用力绞至基材内所含混合溶液的重量与基材的重量相等，得到含有光催化剂的基材。之后，将该含有光催化剂的基材在箱式电干燥机内于100℃干燥1小时，然后测定其重量。结果，含有光催化剂的基材重量为6.65g。
所得含有光催化剂的基材上所附着的光催化剂量为13.6g/m2，虫胶树脂的量为3.4g/m2。
随后，通过下述方法测评所得含有光催化剂的基材的物性：除臭性、洗涤坚牢性、手感和与基材的粘结性。结果如表1所示。
[除臭性]
将含有光催化剂的基材放入4.5L容量的透明丙烯酸树脂制容器内，容器内用含有100ppm氨气的空气充分置换，然后在容器的开口处设置透明的丙烯酸树脂板，使容器内为密闭状态。
然后，从容器上部通过紫外线灯[(株)东芝制造，ケミカルランプFL-10BL]照射紫外线，使容器内的含有光催化剂的基材得到紫外线强度为385μW/cm2的紫外线照射，紫外线照射开始30分钟、1小时和2小时时，用检测管[ガステツク社制造，No.3La]测定容器内的氨气浓度。
[洗涤坚牢性]
将所得含有光催化剂的基材放入装有10L水的容器内，在该容器中用手洗1分钟。然后，将洗净后的含有光催化剂的基材在箱式电干燥机内于100℃干燥1小时，之后与上述[除臭性]一样，照射紫外线，紫外线照射开始30分钟、1小时和2小时时，用检测管[ガステツク社制造，No.3La]测定容器内的氨气浓度。
[手感]
通过用手触摸，比较所得含有光催化剂的基材与其制造前的布帛的手感差异，当判断该差异较小时，则评定为“合格”，否则评定为“不合格”。
比较例1
将作为光催化剂的二氧化钛水溶胶[石原产业(株)制造，商品名：STS-01、二氧化钛的初级粒径：7nm]与作为粘结剂的纤维加工用丙烯酸树脂水乳剂[大日本油墨工业(株)制造，商品名：ボソコ-トR-3310]混合，制成二氧化钛含量(固体分量)为2.0％重量、虫胶树脂含量(树脂固体分量)为0.5％重量的混合溶液。
用均化器(IKA公司制造，商品名：ウルトラタツクスT-25)以11000rpm将500mL所得混合溶液混合10分钟。
另一方面，将由100％聚酯纤维制成的布帛(目付：650g/m2)裁切成10cm×10cm的大小，将所得基材在箱式电干燥机内于100℃干燥1小时，之后测定重量。结果，基材重量为6.36g。
然后，将该基材浸渍于上述所得混合溶液中，静置5分钟后，从液体中取出，用力绞至基材内所含混合溶液的重量与基材的重量相等，得到含有光催化剂的基材。之后，将该含有光催化剂的基材在箱式电干燥机内于100℃干燥1小时，然后测定其重量。结果，含有光催化剂的基材重量为6.49g。
所得含有光催化剂的基材上所附着的光催化剂量为10.4g/m2，丙烯酸树脂(树脂固体分量)的量为2.6g/m2。
随后，与实施例1一样测评所得含有光催化剂的基材的物性：除臭性、洗涤坚牢性、手感和与基材的粘结性。结果如表1所示。
                                表1
实施例                           含有光催化剂的基材的物性
          除臭性(ppm)        洗涤坚牢性(ppm)  手感
30分钟后 1小时后 2小时后 30分钟后 1小时后 2小时后
1     7   ＜5   ＜5     30     15    13  合格
比较例1     10   ＜5   ＜5     80     60    50  不合格
由表1的结果可知，实施例1中所得含有光催化剂的基材手感和除臭性都很好，即使进行洗涤，其除臭效果也仍能保持，由此可知光催化剂强力附着在含有光催化剂的基材上。
另一方面，比较例是使用传统粘结剂的例子，所得含有光催化剂的基材初期的除臭性良好，但手感差，而且洗涤后除臭性显著下降，由此可知基材与光催化剂的粘结强度不好。
实施例2
将虫胶树脂固体成分浓度为3.5％重量的乙醇溶液与二氧化钛水溶胶[石原产业(株)制造，商品名：STS-01、二氧化钛的初级粒径：7nm]混合，制成二氧化钛含量(固体分量)为2.0％重量、虫胶树脂含量为0.5％重量的混合溶液。
在所得聚酯树脂板上涂布所得混合溶液，使干燥后的涂布量为15g/m2，将所形成的涂膜充分干燥后，用切割小刀将该涂膜切割成棋盘格，每格1mm×1mm，纵横各10格，合计100格，在该涂膜上贴上玻璃纸胶粘带[(株)ニチバン制造，商品名：セロテ-プ(注册商标)]，按照JIS G 0202进行棋盘格试验。结果，从树脂板上剥离的棋盘格数为0个。
由此可知，所得含有光催化剂的基材的有机质基材与其表面上形成的涂膜的粘结性很好。
产业实用性
本发明的含有光催化剂的基材具有基于其有机质基材的适度挠性、光催化剂的粘结性优异，且可长期保持光催化剂的除臭效果，引进可适用于衣服、窗帘等室内装饰用纤维制品、床垫、汽车内部装饰材料等。

Claims (4)

1.含有光催化剂的基材，该基材是通过含有虫胶树脂的树脂粘结剂使光催化剂微粒附着于有机质基材的表面而形成的。
2.权利要求1的含有光催化剂的基材，其中所述光催化剂是具有250nm以下的初级粒子径的颗粒。
3.权利要求1或2的含有光催化剂的基材，其中所述光催化剂为至少一种选自二氧化钛、氧化锌和二氧化碳与氧化锌的复合氧化物的金属氧化物。
4.权利要求1-3中任一项的含有光催化剂的基材，其中所述有机质基材为有机纤维质基材。
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