发明名称 防污性材料及其制造方法、以及用于此材料之涂覆组成物
摘要 本发明揭示一种对于表面之防污性,尤其是对于含有油性成分之污秽之防污性优异之防污性材料及其制造方法,以及用于此材料之涂覆组成物及装置。此种防污性材料具有基材与实质上由非晶质金属氧化物所制成之无机被膜,该无机被膜含有利用流水之洗净力能将附着于该表面之排气污秽恢复其表面之扩散反射率到75%以上之有效量之硷金属及非交联氧,且该无机被膜黏着于该防染性材料之最外层。
申请公布号 TWI230186 申请公布日期 2005.04.01
申请号 TW088118069 申请日期 1999.10.19
申请人 东陶机器股份有限公司 发明人 佐伯义光;小林秀纪;真弓祯隆;道万也;藤井宽之;龟岛顺次;森川智章;田中伸二;中岛靖;久我辰彦
分类号 C09D1/00;C09D5/00;C09K3/00 主分类号 C09D1/00
代理机构 代理人 恽轶群 台北市松山区南京东路3段248号7楼;陈文郎 台北市松山区南京东路3段248号7楼
主权项 1.一种防污性材料,系具有基材及以硷性矽酸盐作 为主成分之无机被膜,该无机被膜固着在该防污性 材料之最表层上; 该无机被膜中,自其表层部以X光电子分光法所测 定之由锂、钠及钾所构成之群中所选出之硷金属 含量系为10重量%以上,并且所包含之非交联氧的含 量可以达到自该无机被膜之硷金属溶出率为0.001 至80%;且该硷金属及非交联氧之含量系为使附着于 该无机被膜之表面的排气污秽仅需藉着流水洗净 即可使其表面之起始扩散反射率恢复至75%的有效 量,而且 该无机被膜的表面之中心线平均粗度(Ra)为Ra<500nm, 且厚度为5m以下。 2.如申请专利范围第1项之防污性材料,其中该扩散 反射率之恢复率为80%以上。 3.如申请专利范围第2项之防污性材料,其中该扩散 反射率之恢复率为90%以上。 4.如申请专利范围第1至3项中任一项之防污性材料 ,其中该无机被膜中之硷金属浓度系比该无机被膜 坚固附着之下一层中之硷金属浓度为高。 5.如申请专利范围第1至3项中任一项之防污性材料 ,其中该无机被膜在水中之油酸之接触角为100以 上。 6.如申请专利范围第5项之防污性材料,其中该接触 角大于120。 7.如申请专利范围第6项之防污性材料,其中该接触 角大于140。 8.如申请专利范围第1至3项中任一项之防污性材料 ,其中在50℃之温水中浸渍6小时之后,在水中之无 机被膜之被膜面之油酸之接触角大于120。 9.如申请专利范围第1至3项中任一项之防污性材料 ,其中该无机被膜对油之浸渍热比对水之浸渍热小 。 10.如申请专利范围第1至3项中任一项之防污性材 料,其中该无机被膜之厚度为0.01m至5m。 11.如申请专利范围第1至3项中任一项之防污性材 料,其中该中心线平均粗度(Ra)为Ra<100nm。 12.如申请专利范围第1至3项中任一项之防污性材 料,其中该无机被膜表面之带电半衰期为10秒以下 。 13.如申请专利范围第1至3项中任一项之防污性材 料,其中该无机被膜浸渍于pH7之水中时之电位为 负値。 14.如申请专利范围第1至3项中任一项之防污性材 料,其中该无机被膜之表面之pH超过7。 15.如申请专利范围第1至3项中任一项之防污性材 料,其中该非晶质金属氧化物系由氧化矽、氧化铝 、氧化锆、氧化硼以及氧化磷所构成之群所选出 之一种以上。 16.如申请专利范围第1至3项中任一项之防污性材 料,其中该无机被膜中添加抗菌成分。 17.如申请专利范围第1至3项中任一项之防污性材 料,其中该基材系在底子上形成含有粒子状物质之 釉药层及/或透明薄膜层者。 18.如申请专利范围第1至3项中任一项之防污性材 料,其中该基材表面含有粒子状物质。 19.如申请专利范围第17项之防污性材料,其中该粒 子状物质系由矽、铝、铁、钛、镁、钙、锆、锌 、钴、锰、铬、铜、银、铅及镍所构成之群所选 出之一种以上之元素。 20.如申请专利范围第1至3项中任一项之防污性材 料,其中该无机被膜另含有具光触媒功能之金属氧 化物,且其一部分露出。 21.如申请专利范围第1至3项中任一项之防污性材 料,其中该基材系由包含砖、卫生陶器、食器、陶 瓷器之陶瓷、玻璃、天然石、水泥、混凝土、金 属、纤维、塑胶所构成之群选出之一种以上,或该 等之层叠体所构成者。 22.一种涂覆组成物,系用于制造申请专利范围第1 项之防污性材料及在基材表面形成防污性无机被 膜者,该涂覆组成物系含有溶媒与溶质,该溶质含 有由硷性矽酸盐、硷性铝酸盐、硷性锆酸盐、硷 性硼酸盐、硷性磷酸盐以及硷性膦酸盐所构成之 群中选出之一种以上为主成分。 23.如申请专利范围第22项之涂覆组成物,其中该溶 质之10重量%以上系由硷金属所构成。 24.如申请专利范围第22或23项之涂覆组成物,其中 该溶质实质上由硷性矽酸盐所构成。 25.如申请专利范围第22项之涂覆组成物,其中该溶 质含有由铝、钛、矽、锆、锌、铈、锡、锑、锶 、铁、铬、磷、硼、钴、锰、铜、银、铂、金、 钒、钽及铋所构成之金属以及该等金属化合物所 选出之至少一种以上做为第2成分。 26.如申请专利范围第22项之涂覆组成物,其中该涂 覆组成物中之硷性矽酸盐之浓度在固体成分浓度 上为0.001至35重量%。 27.如申请专利范围第25至26项之涂覆组成物,其中 对该硷性矽酸盐1重量分含有0.001至100重量分之第 二成分。 28.如申请专利范围第27项之涂覆组成物,其中该硷 性矽酸盐1重量分含有0.1至5重量分之第二成分。 29.一种防污性材料之制造方法,系用以制造如申请 专利范围第1项之防污性材料的方法,其包含: 在基材表面涂覆如申请专利范围第22项之涂覆组 成物;以及 加热处理该基材,并将该涂覆组成物之涂覆层固定 于该基材表面做为防污性无机被膜。 30.如申请专利范围第29项之方法,其中该加热处理 是以快速加热进行。 31.如申请专利范围第29项之方法,其中该加热处理 是以100℃至800℃进行对该基材表面温度之加热。 32.如申请专利范围第31项之方法,其中该加热处理 是以150℃至600℃进行对该基材表面温度之加热。 33.如申请专利范围第32项之方法,其中该加热处理 是以150℃至500℃进行对该基材表面温度之加热。 34.如申请专利范围第33项之方法,其中该加热处理 是以200℃至500℃进行对该基材表面温度之加热。 35.如申请专利范围第31项之方法,其中该加热处理 中之基材所放置之气氛温度是以100℃至1000℃加热 。 36.如申请专利范围第35项之方法,其中该气氛温度 是以200℃至1000℃加热。 37.如申请专利范围第30项之方法,其中该加热处理 时间为2至60秒。 38.如申请专利范围第37项之方法,其中该加热处理 时间为5至60秒。 39.如申请专利范围第29项之方法,其中该气氛温度 为150℃至700℃,而该加热处理时间为1至6分钟。 40.如申请专利范围第29项之方法,其中该加热处理 中,加热温度实质上保持恒定。 41.如申请专利范围第29项之方法,其中涂覆该涂覆 组成物之前,预热该基材。 42.如申请专利范围第41项之方法,其中该预热系将 该基材表面加热至20℃至400℃来进行。 43.如申请专利范围第29项之方法,其中该加热处理 系仅对该基材之表面集中赋予热量来进行。 44.如申请专利范围第29项之方法,其中该加热处理 系以单位面积之发热量为120MJ/m2.h以上之发热装置 进行。 45.如申请专利范围第29项之方法,其中涂覆有该涂 覆组成物之基材是在加热处理之前被乾燥。 46.如申请专利范围第29项之方法,其中交付该加热 处理之基材,接着被快速冷却。 47.如申请专利范围第29项之方法,其中该涂覆组成 系使用组成相同或不同者,并将该等以层叠状或多 层状涂覆于该基材表面。 48.如申请专利范围第29项之方法,其中该基材系由 金属,无机材料,有机材料或其复合材料所构成。 49.如申请专利范围第29项之方法,其中所制造之防 污性材料为瓷砖、卫生陶器、食器、矽酸钙板、 建材、陶瓷基材、半导体材料、绝缘体、玻璃或 镜子。 50.如申请专利范围第49项之方法,其中该瓷砖为内 装瓷砖、外装瓷砖、铺装瓷砖或堕道内装瓷砖。 51.如申请专利范围第29项之方法,其中该加热处理 后之无机被膜对水之浸渍热比该无机被膜形成前 之基材对水之浸渍热大。 52.如申请专利范围第29项之方法,其中该加热处理 后之无机被膜对水之浸渍热比该无机被膜形成前 之基材对水之浸渍热高出lerg/cm2以上。 图式简单说明: 第1图为本发明之一实施形态有关之无机被膜之概 略图。 第2图为本发明之防污性材料之制造方法之说明图 。(a)为加热处理前之状态,(b)为加热处理后之状态 。涂覆于基材1之涂覆组成物之层2a经由加热而成 为对基材1赋予多功能之薄膜2b。 第3图为本发明之防污性材料之制造方法之说明图 。(a)为加热处理前之状态,(b)为加热处理后之状态 。涂覆于基材1之涂覆组成物之层2a及层4a具有非 交联氧而成为对亲水性之发挥有益之层4b。 第4图为本发明之防污性材料之制造装置之说明图 。图示之装置之基本设备首先包括制造陶器之成 形装置5,施釉装置6,以及烧装置7所构成之装置, 以及涂覆组成物之涂覆装置8,快速加热装置9以及 冷却装置10所构成之本发明之装置连接安装,又在 各装置内各装置之间具备可以连续搬运基材之搬 运装置16。 第5图系以标准剖面表示第4图中之快速加热装置9 之构造图。快速加热装置9系由发热体21,覆盖发热 体且形成加热空间之耐热材料22,将要加热之基材 23保持于上述加热空间内且将基材搬运至图中之 箭头A方向之搬运装置16,以及将基材搬进搬出上述 加热空间之搬入口24与搬出口25。 第6图表示装设有涂覆涂覆组成物之前,预热基材 之预热装置11以及用于乾燥已涂覆上述涂覆组成 物之基材之乾燥装置12之装置之图。 第7图为本发明之实施形态之无机被膜在水中进行 生菜油之接触角之测定之概略图。 第8图为表示实施例C-1之结果的图表,系表示以150 ℃、350℃或550℃热处理之适用矽酸钾之瓷砖之钾 离子洗提试验者。 第9图为表示实施例C-2及C-3以及比较例C-1之结果的 图表。系表示实施例C-2及C-3以及比较例C-1之结果 的图表。系表示以150℃、350℃、450℃、550℃或800 ℃热处理之适用矽酸钾之瓷砖在水中进行生菜油 之接触角测定与矽酸钾之热重量分析之热重量分 析之结果图。
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