(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二酸化チタン粒子を有機溶剤で含浸させ、昇華性有機化合物と無機系バインダと共に基材に塗布および加熱して、光触媒層を形成する二酸化チタン粒子の担持方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、汚れ物質、臭い成分、有機物等を、分解、浄化、無害化、あるいは殺菌する光触媒層を形成する二酸化チタン粒子の担持方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、二酸化チタン粒子の使用、応用範囲が拡大するにつれ、二酸化チタン粒子はあらゆる基材表面に、光触媒としての活性を損なうことなく耐久性をもたせ、かつ作業性よくすることが求められている。
【０００３】
従来、この種の光触媒層を形成する二酸化チタン粒子の担持方法は、特開昭５７−１２２９５０号公報に示す様な構成が一般的であった。以下、その構成について図１４を参照しながら説明する。
【０００４】
図に示すように、基材１０２の上に水ガラス１０３を塗布後、水ガラス１０３を生乾きの状態とする。さらに生乾きの前記水ガラス１０３の上に、二酸化チタン粒子１０１を均一に分散付着させ、３００℃３０分間焼成して、光触媒層を形成する二酸化チタン粒子の担時方法が一般的であった。
【０００５】
上記構成において、二酸化チタン粒子１０１は水ガラス１０３を介して基材１０２表面に接着、コーティングされ、汚れ成分である有機物が二酸化チタン粒子表面に付着した際、波長が３００〜４００ｎｍの近紫外光を照射すると、二酸化チタン粒子１０１が励起し、汚れ成分である有機物を分解、浄化することになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の光触媒層を形成する二酸化チタン粒子の担持方法では、十分な注意を払っても、水ガラス１０３の乾燥が不十分であると、二酸化チタン粒子１０１の均一付着工程時に、水ガラス１０３中に、二酸化チタン粒子１０１が埋没し、その部分の光触媒としての活性が損なわれるという問題があった。
【０００７】
また、水ガラス１０３の乾燥が進行しすぎると、二酸化チタン粒子１０１が水ガラス１０３に接着されないので、強度の弱い光触媒層しか形成できないという問題があった。
【０００８】
また、塗装工程が、水ガラス１０３の塗布および乾燥制御、そして、その後の二酸化チタン粒子１０１の均一付着および焼成と、２段工程の複雑な作業になるという問題があった。
【０００９】
また、無機系バインダとして水ガラス１０３を用いた場合、相手材料がアルミ等腐食性のある材質の基材１０２に対しては事実上使用できないという問題があった。
【００１０】
本発明は上記課題を解決するもので、光触媒としての活性が損なわれることなく、光触媒層を形成することができる二酸化チタン粒子の担持方法を提供することを第１の目的とする。
【００１１】
第２の目的は、二酸化チタン粒子がバインダを介して基材に強固に保持され、強度の大きい光触媒層を形成することができる二酸化チタン粒子の担持方法を提供することにある。
【００１２】
第３の目的は、二酸化チタン粒子を分散および塗料化して塗装するという簡便な方法で、光触媒層を形成することができる二酸化チタン粒子の担持方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の光触媒層を形成する二酸化チタン粒子の担持方法は、上記した第１〜第３の目的を達成するために、第１の手段は、二酸化チタン粒子を有機溶剤で含浸させ、昇華性有機化合物と無機系バインダと共に基材に塗布および加熱して、光触媒層を形成し担持してなる構成とする。
【００１４】
【作用】
本発明は上記した第１の手段の構成により、光触媒としての活性を損なうことなく、また、十分な強度を持つ光触媒層を形成することができ、また、二酸化チタン粒子を塗料化し、塗装という簡便な方法で光触媒層を形成することができる。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明の第１参考例について、図１〜図３を参照しながら説明する。
【００１６】
図に示すように、二酸化チタン粒子１は、略Φ１０〜３０ｎｍの１次粒子２が凝集した構成をしており、二酸化チタン粒子１はアナターゼ化するため５００〜８００℃で焼成している。そして、前記二酸化チタン粒子１に水３を含浸し、１次粒子２の間に水３を充満する。また、前記光触媒層４を形成する二酸化チタン粒子の担持方法は、二酸化チタン粒子１に水３を含浸し、エポキシ樹脂５を含んだ溶剤系塗料２４に分散後、基材６に塗装する。そして、３０〜５０℃で１次乾燥し、シンナーを蒸発させた後、１６０〜２００℃で２次乾燥し、光触媒層４を形成するものである。
【００１７】
上記構成により、２次乾燥時に前記水３が蒸発する時、バインダとなるエポキシ樹脂５に細孔Ａ７を形成するため、二酸化チタン粒子１の表面の一部は、エポキシ樹脂５で覆われず、露出するため、波長が３００〜４００ｎｍの近紫外光２１を照射した時に、光触媒としての活性の低下が少ない。また、二酸化チタン粒子１がエポキシ樹脂５で保持され、光触媒層４は、密着性が良く、充分な強度を持つことができる。
【００１８】
また、二酸化チタン粒子１を溶剤系塗料２４中に分散し塗料化するので塗装という簡便な方法で光触媒層を形成することができ、さらに、溶剤系塗料２４を使用するため、アルミ等の基材６を腐食させずに光触媒層を形成することができる。
【００１９】
このように本発明の第１参考例の二酸化チタン粒子の担持方法によれば、光触媒としての活性を損なうことなく、また、十分な強度を持つ光触媒層を形成することができ、また、二酸化チタン粒子を塗料化し、塗装という簡便な方法で光触媒層を形成することができ、さらに、溶剤系塗料を使用するため、アルミ等の基材を腐食させずに光触媒層を形成することができる。
【００２０】
なお、二酸化チタン粒子として、アナターゼ化した二酸化チタン粒子で説明したが、含水酸化チタンやルチル化した二酸化チタン粒子でもよく、また、表面に、白金、ルテニウム、パラジウム、ロジウム、タンタル、銀、ニッケル、銅、ジルコニウム、クロム、バナジウム、酸化鉄、酸化錫、酸化マンガン、酸化ニッケル、酸化ルテニウム等の触媒金属を担持した二酸化チタン粒子でもよく、また、ニオブ、タンタル、タングステン、アンチモン、ジルコニウム、クロム、バナジウム、モリブデン等のドナー金属を二酸化チタン粒子にドープしてもよく、また、二酸化チタン粒子の一部、または全部を硫化処理してもよく、その作用効果に差異は生じない。さらに、溶剤系塗料は、エポキシ樹脂の代わりにウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリシロキサン樹脂、フッ素樹脂の各樹脂塗料を用いてもよく、その作用効果に差異は生じない。
【００２１】
つぎに本発明の第２参考例について図４〜図６を参照しながら説明する。なお第１参考例と同一箇所には同一番号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００２２】
図に示すように、二酸化チタン粒子１に有機溶剤８であるアニリンを含浸させ、１次粒子２の間に有機溶剤８を充満する。また、光触媒層４を形成する二酸化チタン粒子の担持方法は、二酸化チタン粒子１を有機溶剤８で含浸後、無機系バインダ溶液２５である金属アルコラート９の溶液中に分散して、基材６に塗布する。そして、１００〜１５０℃で１次乾燥し、低沸点溶剤を蒸発させた後、１５０〜３００℃で２次乾燥し、光触媒層４を形成するものである。
【００２３】
上記構成により、２次乾燥時に前記有機溶剤８が蒸発する時、バインダである金属アルコラート９に細孔Ｂ１０を形成する。さらに、前記金属アルコラート９の有機成分が蒸発する時も、細孔Ｃ１１を形成するため二酸化チタン粒子１の表面の一部は、金属アルコラート９で覆われず、露出するため、波長が３００〜４００ｎｍの近紫外光２１を照射した時、光触媒としての活性の低下が少ない。
【００２４】
また、二酸化チタン粒子１が金属アルコラート９で保持され、光触媒層４は、密着性が良く、十分な強度を持つことができる。
【００２５】
また、二酸化チタン粒子１を無機系バインダ溶液中２５に分散し塗料化するので、塗装という簡便な方法で光触媒層を形成することができる。
【００２６】
また、２次乾燥時に金属アルコラート９の有機成分が分解蒸発し、金属アルコラート９は二酸化ケイ素となるため、波長が３００〜４００ｎｍの近紫外光２１を照射した時にバインダが分解しない、十分な強度を持つ光触媒層を形成することができる。
【００２７】
このように本発明の第２参考例の二酸化チタン粒子の担持方法によれば、光触媒としての活性を損なうことなく、また、十分な強度を持つ光触媒層を形成することができ、また、二酸化チタン粒子を塗料化し、塗装という簡便な方法で光触媒層を形成することができる。
【００２８】
なお、無機系バインダである金属アルコラートの代わりに、シリカゾル、アルミナゾル、ジルコニアゾル、チタニアゾル、水ガラスを用いてもよく、また、アニリンの代わりに沸点が１５０〜２５０℃の有機溶剤（例えば、アセトフェノン）を用いてもよく、その作用効果に差異は生じない。
【００２９】
つぎに本発明の第１実施例について図７および図８を参照しながら説明する。なお第２参考例と同一箇所には同一番号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００３０】
図に示すように、光触媒層４を形成する二酸化チタン粒子の担持方法は、無機系バインダ溶液２５である金属アルコラート９の溶液中に、有機溶剤８を含浸した二酸化チタン粒子１と昇華性有機化合物１２であるイソフタロニトリルを分散し、基材６に塗装する。そして、１００〜１５０℃で１次乾燥し、低沸点溶剤を蒸発させた後、１５０〜３００℃で２次乾燥し、光触媒層４を形成するものである。
【００３１】
上記構成により、２次乾燥時に前記有機溶剤８が蒸発する時、バインダとなる金属アルコラート９に細孔Ｂ１０を形成する。さらに、前記昇華性有機化合物１２が昇華する時も、金属アルコラート９に細孔Ｄ１３を形成するため二酸化チタン粒子１の表面の一部は、金属アルコラート９で覆われず、露出するため、波長が３００〜４００ｎｍの近紫外光２１を照射した時に、光触媒としての活性の低下が少ない。
【００３２】
このように本発明の第１実施例の二酸化チタン粒子の担持方法によれば、光触媒としての活性を持つ二酸化チタン粒子の表面の一部が、バインダとなる金属アルコラートで覆われず、露出するため、光触媒としての活性を損なうことなく、波長が３００〜４００ｎｍの近紫外光を照射してもバインダが分解しない、強度の大きい光触媒層を形成することができる。
【００３３】
なお、イソフタロニトリルの代わりに沸点が１５０〜２５０℃の昇華性有機化合物（例えば、キニーネ）を用いてもよく、その作用効果に差異は生じない。
【００３４】
つぎに本発明の第３参考例について図９および図１０を参照しながら説明する。なお第１参考例と同一箇所には同一番号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００３５】
図に示すように、光触媒層４を形成する二酸化チタン粒子の担持方法は、二酸化チタン粒子１を、硬化剤２６を添加したポリシロキサン樹脂１４のポリシロキサン樹脂塗料２７中に分散し、基材６に塗装する。そして、８０〜２００℃で１次乾燥し、前記ポリシロキサン樹脂１４を硬化した後、１００〜４００℃で２次乾燥し、光触媒層４を形成するものである。
【００３６】
上記構成により、２次乾燥時に前記ポリシロキサン樹脂１４中のメチル基、フェニル基が分解蒸発する時、バインダとなるポリシロキサン樹脂１４に細孔Ｅ１５を形成するため、二酸化チタン粒子１の表面の一部は、ポリシロキサン樹脂１４で覆われず、露出するため、波長が３００〜４００ｎｍの近紫外光２１を照射した時、光触媒としての活性の低下が少ない。
【００３７】
また、２次乾燥時に、前記ポリシロキサン樹脂１４は、メチル基、フェニル基の有機成分がほとんど蒸発して二酸化ケイ素となるため、波長が３００〜４００ｎｍの近紫外光２１を照射した時に、バインダが分解せず、充分な強度を持つことができる。
【００３８】
このように本発明の第３参考例の二酸化チタン粒子の担持方法によれば、光触媒としての活性を持つ二酸化チタン粒子の表面の一部が、バインダとなるポリシロキサン樹脂で覆われず、露出するため、光触媒としての活性を損なうことなく、波長が３００〜４００ｎｍの近紫外光を照射してもバインダが分解しない、強度の大きい光触媒層を形成することができる。
【００３９】
つぎに本発明の第４参考例について図１１を参照しながら説明する。なお第１参考例と同一箇所には同一番号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００４０】
図に示すように、光触媒層４を形成する二酸化チタン粒子の担持方法は、二酸化チタン粒子１を水に分散し、凹面１７を持った基材１６に塗布し、４０〜１５０℃で乾燥する。そして、前記基材１６の凸面１８の二酸化チタン粒子１を取り除いた後、凸面１８に接着剤２３を塗布し、波長が３００〜４００ｎｍの近紫外光２１を透過し、油成分を浸透する微多孔膜１９を貼り合わせ、触媒層４を形成するものである。
【００４１】
上記構成により、前記基材１６の凹面１７内に保持された二酸化チタン粒子１は、その周りをバインダで囲まれることなく、また、微多孔膜１９が、波長が３００〜４００ｎｍの近紫外光２１を透過し、油成分を浸透するため、波長が３００〜４００ｎｍの近紫外光２１を照射した時、光触媒としての活性の低下を少なくすることができる。
【００４２】
このように本発明の第４参考例の二酸化チタン粒子の担持方法によれば、微多孔膜自体が透明で、３００〜４００ｎｍの近紫外光を透過させ易く、光触媒としての活性が損なわれてしまうことがない光触媒層を形成することができる。
【００４３】
なお、接着剤を用いる代わりに、微多孔膜が熱可塑性であり、微多孔膜を基材の凸部に熱融着してもよく、その作用効果に差異は生じない。
【００４４】
つぎに本発明の第５参考例について図１２を参照しながら説明する。なお第４参考例と同一箇所には同一番号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００４５】
図に示すように、光触媒層４を形成する二酸化チタン粒子の担持方法は、凹面１７に鏡面処理２０し、二酸化チタン粒子１を塗布し、微多孔膜１９を貼り合わせ、触媒層４を形成するものである。
【００４６】
上記構成により、波長が３００〜４００ｎｍの近紫外光２１は、凹面１７内に保持された二酸化チタン粒子１に到達し、一部は通過してしまうが、鏡面処理２０により反射し、再度、二酸化チタン粒子１に到達し、効率よく二酸化チタン粒子１に照射することができる。
【００４７】
このように本発明の第５参考例の二酸化チタン粒子の担持方法によれば、波長が３００〜４００ｎｍの近紫外光を有効に利用し、光触媒としての活性を高める光触媒層を形成することができる。
【００４８】
つぎに本発明の第６参考例について図１３を参照しながら説明する。なお第１参考例と同一箇所には同一番号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００４９】
図に示すように、光触媒層４を形成する二酸化チタン粒子の担持方法は、基材となる、熱可塑性樹脂２２であるフッ素樹脂を、その軟化温度である３００〜３８０℃に加熱し、二酸化チタン粒子１を３００〜３８０℃の高温気流中にインジェクションし、高速でフッ素樹脂に衝突して光触媒層４を形成するものである。
【００５０】
上記構成により、フッ素樹脂は、軟化温度に達しているため、二酸化チタン粒子１の結合する部分のみが、フッ素樹脂にめり込み、二酸化チタン粒子１が表面に露出するため、二酸化チタン粒子１の光触媒としての活性を低下させることなくできる。
【００５１】
このように本発明の第６参考例の二酸化チタン粒子の担持方法によれば、光触媒としての活性が損なわれることなく、可塑性を持つ光触媒層を形成することができる。
【００５２】
なお、熱可塑性樹脂であるフッ素樹脂の代わりに、塩化ビニール樹脂、ポリエステル樹脂、ＦＲＰを用いてもよく、その作用効果に差異は生じない。
【００５３】
【発明の効果】
以上の実施例から明らかなように、本発明によれば、光触媒としての活性を損なうことなく、また、十分な強度を持つ光触媒層を形成することができ、また、二酸化チタン粒子を塗料化し、塗装という簡便な方法で光触媒層を形成することができる二酸化チタン粒子の担持方法が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１参考例の光触媒層の塗装時の断面図
【図２】  同二酸化チタン粒子の断面図
【図３】  同光触媒層の形成後の断面図
【図４】  同第２参考例の光触媒層の塗装時の断面図
【図５】  同二酸化チタン粒子の断面図
【図６】  同光触媒層の形成後の断面図
【図７】  同第１実施例の光触媒層の塗装時の断面図
【図８】  同形成後の断面図
【図９】  同第３参考例の光触媒層の塗装時の断面図
【図１０】  同形成後の断面図
【図１１】  同第４参考例の光触媒層の断面図
【図１２】  同第５参考例の光触媒層の断面図
【図１３】  同第６参考例の光触媒層の断面図
【図１４】  従来の光触媒層の断面図
【符号の説明】
１      二酸化チタン粒子
３      水
４      光触媒層
６      基材
８      有機溶剤
１２    昇華性有機化合物
１４    ポリシロキサン樹脂
１６    基材
１９    微多孔膜
２０    鏡面処理面
２２    熱可塑性樹脂
２４    溶剤系塗料
２５    無機系バインダ溶液
２６    硬化剤
【図１】
0003729880.tif 000002
【図２】
0003729880.tif 000003
【図３】
0003729880.tif 000004
【図４】
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【図５】
0003729880.tif 000006
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
0003729880.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
0003729880.tif 000012
【図１２】
0003729880.tif 000013
【図１３】
0003729880.tif 000014
【図１４】
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