(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
石川県の能登において堆積層として存在する多孔質の珪藻土を切り出したブロックを天然のまま焼成し、その切出し素焼き珪藻土を切断した珪藻土板の表面に、光触媒として酸化チタンを塗布して成ることを特徴とする珪藻土による環境浄化機能基材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、住環境において有害物質を分解し無害化するために使用する珪藻土による環境浄化機能基材に関する。
【背景技術】
【０００２】
光触媒は、光を吸収してエネルギーの高い状態となり、そのエネルギーを反応物質に与えて化学反応を起こす触媒であって、この性質を利用して、有害有機化合物を吸着し二酸化炭素や水などの無害な物質に分解する環境浄化に使用される。光触媒として用いられるのは半導体で、これには、ガリウムリン（ＧａＰ）、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）、酸化タングステン（ＷＯ３）などがある。現在、光触媒として用いられているものはほとんどが酸化チタンである。
【０００３】
光触媒は、反応物質との接触面積や光が当たる面積を広げて効率を高めるために、普通には超微粒子化することにより表面積を多くして使用される。この場合、粉末の光触媒は取り扱いの難しさがあるので、それをバインダーや溶剤で溶いて合板やプラスチック板等の基材に塗布して使用される。さらに、これらの基材自体にも有害物質の吸着分解能を有する多孔質粉粒体を構成成分とする成形板状体を用いる提案もなされる（特開２００１−９０２１４号公報）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光触媒を塗布する基材としては、前記のように有害物質を吸着する多孔質材が使用されるが、それは、自然に存在するゼオライトや珪藻土、セピオライト等の鉱物を粉状にしセメントや水で練り固めて成形し、それを自然乾燥または焼成してなる多孔質の成形物であって、これに光触媒を塗布または含浸させて製品が製造されるが、製造工程中においては、さらに、高温活性化処理や養生処理を必要とする等、基材の製造には多くの工数がかかるという問題があった。また、有害物質の吸着という点でも、未だ充分に満足できるものではなかった。
【０００５】
つまり、多孔質材料を使用する従来の光触媒による環境浄化機能基材は、多孔質の基材によって有害物質の吸着が望めても、鉱物を超微粒子の粉粒体とする必要があることと、それをバインダーなどを用いて練り固めて成形し、乾燥や焼成をなすなど、非常に手数を要すると共に、有害物質の吸着性能という点でもマイナスであった。
【０００６】
この発明は、上記のような実情に鑑みて、切り出した天然鉱物をそのまま焼成するだけで従来製品よりも格段に優れた有害物質の吸着面積を有する多孔質の基材として利用でき、その優れた吸着能により光触媒の機能がより発揮されやすい珪藻土による環境浄化機能基材を提供することを目的とした。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、この発明は、石川県の能登において堆積層として存在する多孔質の珪藻土を切り出したブロックを天然のまま焼成し、その切出し素焼き珪藻土を切断した珪藻土板の表面に、光触媒として酸化チタンを塗布して成ることを特徴とする珪藻土による環境浄化機能基材を提供する。
【０００８】
珪藻土による環境浄化機能基材を上記のように構成したから、珪藻土の多孔質の空隙の表面により有害物質を吸着し、加えて、吸着した有害物質を光触媒が分解して無害な物質に変える。この空隙は、天然物の時点において従来製品のものよりも既に多量に存在し、その多量の空隙は、切り出した時点で既に固定化されており、珪藻土素材に活性が付与されるため、有害物質の吸着能が非常に高まると同時に安定化する。
【０００９】
特に、本発明に係る珪藻土による環境浄化機能基材は、脱臭材（消臭材）としても極めて有効であることが分かった。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように、この発明は、切出した天然鉱物としての珪藻土をそのまま焼成するだけで従来製品と比較して３倍近くの有害物質の吸着面積を有する多孔質の基材として利用するため、珪藻土による環境浄化機能基材を安価に提供でき、しかも、切出し素焼き珪藻土素材の優れた吸着性により、光触媒の機能がより有効に発揮されやすく、相乗効果で有害物質の除去材、脱臭材、消臭材、除菌材、殺菌材などとして極めて優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
この発明は、堆積岩として存在する珪藻土を切り出し、基本的にはそのまま焼成した切出し素焼き珪藻土がその多孔質において有害物質の吸着能が非常に優れていることを見い出したことによるもので、これと光触媒との相乗効果により有害物質の高い分解能が得られる。
【００１２】
珪藻土は、珪藻の遺体が湖沼や池等に沈積して形成された白色または灰白色の白亜状の珪酸堆積物である。本発明においては、石川県能登産の珪藻土が好ましい。能登産のうち例えば珠洲市の飯塚層珪藻土の化学組成（％）は〔表１〕に示す通りである。
【００１３】
【表１】
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【００１４】
能登産珪藻土は、含珪藻泥岩と称されるもので、その成因上、粘土物質、火山灰、細砂、鉄化合物、有機物、可溶性塩類、化石珪藻以外の微化石など多種類の物質を含むため、〔表１〕に示されるように、ＳｉＯ２の含有量が低く、Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３などの含有量が多い。また、強熱減量は他産のもの（５〜９．４％）と比較してかなり多い。
【００１５】
化学組成において、ＳｉＯ２が多いものは、化石珪藻または石英を多く含むことを意味し、Ａｌ２Ｏ３の多いものは粘土物質が多いことを意味する。強熱減量の多いものは、有機物、炭酸塩、硫化物、化合水を含む物質などの多いことを意味する。このことは、それ自体に成形性が有り、且つ燃焼によりさらに多孔性が大なることを意味する。
【００１６】
このように石川県能登産の珪藻土は、粘土分が多く吸着性が大きく、且つ粒子の大きさに大小が有り、珪藻殻の多孔性が大きいことが特徴である。本発明では、この能登産の珪藻土を切出し素焼き珪藻土とした。
【００１７】
一方、これまでは、例えば断熱レンガやタイルを製造する場合は、自然に存在する珪藻土などの多孔質の鉱物を粉状にし、バインダーなどと共に練り固めて成形し、それを自然乾燥または焼成して製造していた。
【００１８】
以下に、上記した切出し素焼き珪藻土と、珪藻土を粉状にしそれを主な素材とし、さらに、孔隙率を上げるため「おがくず」などの植物繊維材を充填し、粘土と共に練り固めて焼成して成る「珪藻土れんが（Ｂ類１種）」とを比較して説明する。
【００１９】
（切出し素焼き珪藻土の製造方法）
使用材料；石川県珠洲市内の坑道よりブロック状に切り出した天然の珪藻土
焼成方法；重油窯で６５０°Ｃ〜８００°Ｃで４８時間焼成
加工方法；焼成した珪藻土を所定のサイズに切断砥石で加工
【００２０】
（単位体積当たり重量）
切出し素焼き珪藻土              ０．６１ｇ／ｃｍ３
珪藻土れんが（Ｂ類１種）        ０．５８ｇ／ｃｍ３
測定方法；１００°Ｃで７時間乾燥した後の重量を体積で除した。
【００２１】
（単位重量当たり表面積）
切出し素焼き珪藻土              ２２ｍ２／ｇ
珪藻土れんが（Ｂ類１種）        ８ｍ２／ｇ
測定方法；富山県工業技術センターへ依頼（ガス流通式の一点法）
【００２２】
（単位体積当たり吸水量）
切出し素焼き珪藻土              ０．６７ｇ／ｃｍ３
珪藻土れんが（Ｂ類１種）        ０．６３ｇ／ｃｍ３
測定方法；一晩水につけた試験片の増加重量を体積で除した。
【００２３】
以上の記載から、珪藻土れんが（Ｂ類1種）（以下略して（Ｂ類１種）ともする）と比較すると、単位体積当たりの重量は（Ｂ類１種）が軽いのに対して、単位重量当たりの表面積では切出し素焼き珪藻土が３倍弱もの表面積を有している。この点から、切出し素焼き珪藻土の方が、（Ｂ類１種）に比べ吸着に有利な条件を備えているものと考えられる。
【００２４】
使用される光触媒には、酸化チタン（ＴｉＯ２）を挙げることができ、これの超微粒子の粉末においてバインダーと／又は溶剤に溶かして切出し素焼き珪藻土の表面に塗布する。塗布については、刷毛やスプレーガンを使用し、あるいは、どぶ漬けする。そして、必要によっては塗布後に焼成して仕上げる。
【実施例１】
【００２５】
この発明による環境浄化機能基材Ｃ及びＤの製造においては、石川県珠洲市内の坑道の珪藻土を使用し、それをブロック状に切り出してから、窯に入れて約７００°Ｃで２昼夜焼成した。それから、これを所定サイズのタイル状に切断砥石で加工し、その表面に二酸化チタンの光触媒を塗布した（以下「本発明品」とする）。光触媒には、（株）光触媒研究所製の（ＰＳＡ−０１５）を使用し、１６４ｍｌ／ｍ２の割合でスプレーにて塗布後、８０°Ｃで１０分間乾燥した後、５００°Ｃで１時間焼成した。
【００２６】
次に、上記本発明実施例タイル基材Ｃ及びＤの室内環境を他の環境浄化機能基材Ａ，Ｂ，Ｅ，Ｆによる室内環境と比較した吸着・分解試験例を示す。
【００２７】
〔実験１（アセトアルデヒド濃度の推移）（図１及び図２参照）〕
（実験方法）
住環境を想定して、容積１，２４７リットル（０．７７×１．８×０．９ｍ）、内面の面積７．４ｍ２の箱を用意し、上記の各基材を内面に張り合わせる。また、内部には、ＵＶ灯４０Ｗ（ＦＬ４０Ｓ・ＢＬＢ東芝ライテック）２本と送風機を入れ密閉する。箱にシリコン製の注入用チューブからアセトアルデヒド０．５ｇ（試薬１級９０％）（計量  エーアンドディ製ＨＬ−２００最小目盛０．１ｇ）を入れ、送風機で空気を攪拌する。以後、時間毎に吸引用チューブから検知管（ガステックＧＶ−１００  ９２Ｍ）で吸引し、濃度の測定を行う。
【００２８】
（Ａ）全面ビニールクロス貼り；面積７．４０ｍ２
（Ｂ）全面ビニールクロス貼りの上へ珪藻土れんが（Ｂ類１種）貼り；面積３．０４ｍ２  ｔ＝２０ｍｍ（珪藻土れんが（Ｂ類１種）の面積割合４１％）体積０．０６ｍ３（珪藻土れんが（Ｂ類１種）の体積割合５％）
（Ｃ）全面ビニールクロス貼りの上へ切出し素焼き珪藻土板貼り；面積３．０４ｍ２  ｔ＝２０ｍｍ（珪藻土板の面積割合４１％）  体積０．０６ｍ３（珪藻土板の体積割合５％）
（Ｄ）本発明品（切出し素焼き珪藻土板（Ｃ）に光触媒を塗布したもの）；
光触媒；（株）光触媒研究所製ＰＳＡ−０１５を１６４ｍｌ／ｍ２の割合でスプレーにて塗布後、８０℃で１０分間乾燥後、５００℃で１時間焼成
（Ｅ）プラスチック板に光触媒を塗布したもの；面積３．０４ｍ２（プラスチック板の面積割合４１％）
（Ｆ）ケーソーコート（素焼きの珪藻土粉末を主原料とした左官材料）；面積３．０４ｍ２  ｔ＝３ｍｍ（塗り壁の面積割合４１％）
【００２９】
（実験結果）
図１では９６時間（４日間）経過のアセトアルデヒドの濃度推移を示し、図２はその最初４．５時間の推移を示す。
【００３０】
・Ａでは、９６時間経過後、濃度が５５ｐｐｍにまで減少した。よって、９６時間で８５ｐｐｍ消失したことになる。
・Ｂでは、３０分経過後、濃度が８５ｐｐｍに減少して、その後、徐々に減少した。よって、Ａとの差異により、６０ｐｐｍは確実に吸着したと考えられる。
・Ｃでは、４．５時間経過後、濃度が２０ｐｐｍにまで減少して、その後ほぼ一定濃度を維持した。よって、今回の実験条件の約９割程度のアセトアルデヒドを短時間で急速に吸着したと考えられる。
・Ｄの本発明品では、４．５時間経過後、濃度が１５ｐｐｍにまで減少し、２４時間後には１０ｐｐｍ、９６時間後には、０ｐｐｍを示した。よって、短時間で急速にアセトアルデヒドを吸着しながら、光触媒により徐々に分解されたと思われる。
・Ｅでは、２４時間経過後、濃度が６０ｐｐｍに減少した。よって、Ａとの差異により２４時間で４０ｐｐｍ分解したと思われる。
・Ｆでは、３０分経過後、濃度が１２０ｐｐｍに減少し、その後徐々に減少した。よって、Ａとの差異により２０ｐｐｍは確実に吸着したと考えられる。
【００３１】
〔実験２（アンモニア濃度の推移）（図３参照）〕
（実験方法）
前記と同じ箱において、シリコン製の注入用チューブからアンモニア１．０ｇ（９．５〜１０．５Ｗ／Ｖ％）を入れ、送風機で空気を攪拌する。以後、時間毎に吸引用チューブから検知管（ガステックＧＶ−１００  ３Ｌ）で吸引し、前記と同様に濃度の測定を行う。
【００３２】
（実験結果）
・Ａは、ほぼ一定の値を示した。
・Ｂは５分後には１６ｐｐｍまで減少し、３０分で１.５ｐｐｍにまで減少した。これにより、消臭効果の高さが確認できる。
・Ｃは、急速に吸着し、１０分後１ｐｐｍまで減少して２５分ではアンモニアは検出されなくなった。これにより、優れた消臭効果が確認でき、脱臭材として有効に利用できることが分かった。
・Ｄの本発明品は、Ｃとほぼ同様な値を示した。濃度５０ｐｐｍ程度では短時間で吸着してしまい、光触媒による分解の差を確認できなかった。飽和状態となる以上の濃度で測定を開始しなければ、光触媒効果の判定が不可能であると思われる。当然に脱臭材として有効であることが分かる。
・ＥはＡとの差異により３０分で２ｐｐｍ程度光触媒により分解したと見られる。（ちなみに、２４時間後で４ｐｐｍにまで減少した。）
・Ｆは、５分後に１８ｐｐｍまで減少し、３０分で７ｐｐｍにまで減少した。 これにより、消臭効果の高さが確認できる。
【００３３】
以上の実験により、切出し素焼き珪藻土素材の優れた吸着性により有害物質等を短時間で吸着・包含するため、飛散による人体への影響が最小限に抑えられ、さらに、光触媒と組み合わせることによって、太陽光や照明等からの紫外線により包含させながら分解してしまう、非常に効果的な組合せであることが分かり、有害化学物質の除去材・脱臭材・消臭材・除菌材・殺菌材など様々な使途が考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】この発明の一実施例に係る環境浄化機能基材について、アセトアルデヒドの吸着・分解能を、幾つかの他の環境浄化機能基材との比較において示す試験グラフ図である。
【図２】同グラフ図における初期段階のみを抽出して示す図である。
【図３】同実施例に係る環境浄化機能基材について、アンモニアの吸着・分解能を幾つかの他の環境浄化機能基材との比較において示す試験グラフ図である。
【符号の説明】
【００３５】
Ａ  ビニールクロスのみ
Ｂ  珪藻土れんが（Ｂ類１種）
Ｃ  切出し素焼き珪藻土板
Ｄ  本発明品（光触媒塗布珪藻土板）
Ｅ  光触媒塗布プラスチック板
Ｆ  ケーソーコート左官材
【図１】
0003716850.tif 000003
【図２】
0003716850.tif 000004
【図３】
0003716850.tif 000005