專利名稱：附有防污層的基材的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及附有防污層的基材，特別涉及用于建筑物外壁施工時能夠長期防污的具有自我清潔功能的附有防污層的基材。
背景技術(shù)：
眾所周知，如果在瓷磚等基材表面形成超親水性被膜，則基材表面有水附著時水會在被膜表面擴(kuò)散，污垢和雨水等一起擴(kuò)散在被膜表面流落，這樣污垢很難在基材表面附著，且不顯眼。
作為具有自我清潔功能的超親水性被膜被廣泛使用的是氧化鈦(TiO2)被膜。
日本專利公開公報2000-297272號記載了在瓷磚等基材表面涂布包含膠體二氧化硅和水玻璃的涂料，然后在120℃以上的溫度下加熱，在基材表面形成二氧化硅系防污層的技術(shù)。
在建筑物的窗戶的窗玻璃板和支撐該玻璃板的窗架(Sash)間充填入硅系密封材料。此外，在瓷磚的接縫處也充填入硅系密封材料。
使用了上述硅系密封材料的外壁表面在淋雨時，會有少量硅油從硅系密封材料溶出，溶出的硅油附著在瓷磚表面。由于這種硅油和有機(jī)物質(zhì)的親和性較高，所以當(dāng)硅油附著在瓷磚表面時，也容易使有機(jī)類污垢附著在瓷磚表面。此外，由于硅油具有斥水性，所以包含塵土等無機(jī)類污垢的水會被排斥在硅油附著的區(qū)域之外，并沿硅油附著的區(qū)域邊緣流下，這樣就在外沿部位附著了大量污垢。這種情況下，無機(jī)類污垢在硅油附著區(qū)域內(nèi)的附著量減少，但在邊緣部位的附著量增加，兩者的對比變得明顯，反而使建筑物外壁表面的污染變得嚴(yán)重。
本發(fā)明者經(jīng)過各種反復(fù)研究后發(fā)現(xiàn)，氧化鈦系超親水性被膜和硅油具有較高親和性，因此，建筑物外壁使用氧化鈦系超親水瓷磚施工，雖然在最初階段會因光催化劑作用而使有機(jī)物分解，發(fā)揮出防污效果，但長期使用后分解效果逐漸變差，和普通瓷磚的防污性能并無較大差別。
此外，由于氧化鈦系超親水性被膜利用了TiO2的光催化劑作用，所以，在沒有光線照射的夜間等時段，并不能夠利用其親水性來發(fā)揮防污的效果。
日本專利公開公報2000-297272號中記載的防污層雖然具有良好的防污特性，但由于其質(zhì)地為二氧化硅，所以耐堿性，特別是耐溫?zé)釅A性較低。
發(fā)明的內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供具備良好防污特性和耐化學(xué)藥品性的附有防污層的基材。
本發(fā)明的附有防污層的基材是表面具有防污層的基材，其特征是，所述防污層為選自氧化鋁、富鋁紅柱石及尖晶石中的至少1種的微粒燒結(jié)層。
經(jīng)過各種試驗(yàn)后可確認(rèn)，所述附有防污層的基材的防污層具有顯著的親水性，具備良好的防污性。即，因?yàn)樵摲牢蹖泳哂杏H水性，所以使其在表面形成薄薄的水膜，由此就能夠極大程度地防止污垢的附著。
該防污層由選自氧化鋁(Al2O3)、富鋁紅柱石(3Al2O3·2SiO2)及尖晶石(Al2O3·MgO)中的至少1種組成，和二氧化硅質(zhì)地的防污層相比，其耐化學(xué)藥品性，特別是耐堿性優(yōu)異。


圖1為表示實(shí)施例1的附有防污層的瓷磚的表面粒子結(jié)構(gòu)的SEM照片。
圖2為表示實(shí)施例1的附有防污層的瓷磚表面附近的截面的粒子結(jié)構(gòu)的SEM照片。
具體實(shí)施例方式
以下，對本發(fā)明進(jìn)行更為詳細(xì)的說明。
本發(fā)明的附有防污層的基材的表面具有選自氧化鋁、富鋁紅柱石及尖晶石中的至少1種的微粒燒結(jié)層組成的防污層。該微粒的平均粒徑在3μm以下，特別好的是在5nm～3μm的范圍內(nèi)。微粒的平均粒徑如果大于3μm，則防污層的防污特性有劣化的傾向。微粒的平均粒徑如果過小，不僅成本較高，而且會使防污層致密化后，其親水性下降，這樣就有可能導(dǎo)致防污特性劣化。
防污層的量較好為1.9～6.4g/m2。如果超過6.4g/m2，則防污層的白色增強(qiáng)，基板表面可能會泛白。防污層的量如果少于1.9g/m2，則防污特性容易劣化。
按照以上量范圍形成的防污層的厚度也和微粒粒徑有關(guān)，一般為0.5～2μm左右。
利用滾筒涂布法、旋轉(zhuǎn)涂布法、噴涂法或幕涂法等方法，將分散有選自氧化鋁、富鋁紅柱石及尖晶石中的至少1種的微粒的淤漿涂布在基材表面，再根據(jù)需要干燥后燒結(jié)就可形成防污層。
上述微?？梢允茄趸镂⒘＃部墒侵辽俨糠炙系难趸镂⒘?。氧化鋁較好為α-氧化鋁和γ-氧化鋁。氧化鋁溶膠為水鋁礦。
上述淤漿中還可包含為使微粒穩(wěn)定分散而添加的分散劑。此外，只要在不影響防污層的防污特性的前提下，還可包含其他物質(zhì)(例如，氧化物)。
燒結(jié)溫度高于基材表面的軟化溫度。
利用隧道式窯、滾柱爐膛式窯等各種爐子就可進(jìn)行燒結(jié)。
本發(fā)明中的基材適用于建筑物外壁，特別是鋪設(shè)在窗戶下側(cè)的瓷磚，也可用于便器、浴缸、浴池壁、洗臉盆、水龍頭、鏡子和玻璃制品等。瓷磚可以施釉也可以不施釉。
實(shí)施例1在陶瓷質(zhì)地的瓷磚表面涂附防污處理用涂料，制得本發(fā)明的附有防污層的基材(瓷磚)。
防污處理用涂料是分散了平均粒徑為33nm的γ-氧化鋁的淤漿，其γ-氧化鋁濃度為10wt％。以6.4g/m2的比例作為氧化鋁重量在基材(45×95×7mm的施釉瓷磚)上涂布上述氧化鋁淤漿后干燥，再用最高溫度為1300℃的隧道式窯進(jìn)行30分鐘的燒結(jié)處理，由此在瓷磚表面形成平均厚度為0.9μm的燒結(jié)層，即構(gòu)成燒結(jié)層的微粒的平均粒徑為60nm的防污層。圖1為該防污層表面的電子顯微鏡(SEM)照片。圖2是表示該防污層及其下側(cè)的瓷磚表面的截面的SEM照片。由圖2可確認(rèn)，該防污層的厚度約為0.9μm。
對以上制得的附有防污層的瓷磚進(jìn)行以下親水性試驗(yàn)。
即，在上述附有防污層的瓷磚表面滴下0.5cc含有硅油的水(濃度為0.1ppm)，擦去后，目視觀察是否在表面形成了水膜。計數(shù)未形成水膜的次數(shù)，10次以上用◎表示，5～9次用○表示，2～4次用△表示，1次用×表示。其結(jié)果如表1所示。
此外，按照以下方法進(jìn)行室外暴露試驗(yàn)，評估瓷磚的防污性。
以約5mm的間隔，將12塊45×95×7mm的瓷磚貼在活動板上，在瓷磚和瓷磚的接縫中用硅系密封材料密封。
將上述接縫經(jīng)過硅系密封材料密封的試樣(活動板)放置在室外，進(jìn)行300天的暴露試驗(yàn)，試驗(yàn)期間有90天是雨天。
300天后的瓷磚表面污垢情況分以下3個標(biāo)準(zhǔn)評估。
○污染基本不明顯，△污垢較少，較明顯×污垢較多，很明顯其結(jié)果如表1所示。
實(shí)施例2和3除了γ-氧化鋁的涂布量為3.2g/m2(實(shí)施例2)或1.9g/m2(實(shí)施例3)之外，其他都和實(shí)施例1相同操作，制得附有防污層的瓷磚，并對其進(jìn)行同樣的特性評估，結(jié)果如表1所示。
實(shí)施例4和5除了用平均粒徑為66nm的富鋁紅柱石(實(shí)施例4)或平均粒徑為30nm的尖晶石(實(shí)施例5)代替γ-氧化鋁之外，其他都和實(shí)施例1相同操作，制得附有防污層的瓷磚，并對其進(jìn)行特性評估，結(jié)果如表1所示。
比較例1～4除了用二氧化硅(比較例1)、氧化鈰(比較例2)、氧化錫(比較例3)或氧化鈦(比較例4)代替γ-氧化鋁之外，其他都和實(shí)施例1相同操作，制得附有防污層的瓷磚，并對其進(jìn)行特性評估，結(jié)果入表1所示。
比較例5對未設(shè)置防污層的瓷磚進(jìn)行同樣的特性評估。
表1

從表1可看出，本發(fā)明提供了具備非常好的防污特性的瓷磚。本發(fā)明的瓷磚即使長期用于室外也可顯現(xiàn)出優(yōu)異的防污特性。
從以上實(shí)施例及比較例可明顯看出，本發(fā)明提供了即使長期暴露在室外也具有優(yōu)異防污性能的瓷磚等基材。
權(quán)利要求
1.附有防污層的基材，所述基材表面具有防污層，其特征在于，所述防污層由選自氧化鋁、富鋁紅柱石和尖晶石中的至少1種微粒的燒結(jié)層構(gòu)成。
2.如權(quán)利要求1所述的附有防污層的基材，其中，所述防污層以1.9～6.4g/m2的量設(shè)置于基材表面。
3.如權(quán)利要求1或2所述的附有防污層的基材，其中，防污層的厚度為0.5～2μm。
4.如權(quán)利要求1～3的任一項所述的附有防污層的基材，其中，所述微粒的平均粒徑為5nm～3μm。
全文摘要
本發(fā)明提供了即使長期暴露在室外也具有優(yōu)異防污性的基材。該附有防污層的基材的特征是,由選自氧化鋁、富鋁紅柱石和尖晶石中的至少1種微粒的燒結(jié)層構(gòu)成。將氧化鋁、富鋁紅柱石或尖晶石的淤漿涂布在基材上后通過燒結(jié)就可制得該附有防污層的基材。
文檔編號C04B41/52GK1354157SQ0113307
公開日2002年6月19日 申請日期2001年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月20日
發(fā)明者渡辺修, 川合秀治, 市川由香里, 馬場俊明 申請人:株式會社伊奈