(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光触媒微粒子をシート表面に露出させたフッ素樹脂製の防汚シートであって、前記光触媒微粒子が酸化チタン微粒子であり、前記フッ素樹脂がポリテトラフルオロエチレンであり、前記光触媒微粒子及び前記フッ素樹脂を含む焼成体を切削加工して所望厚みに切り出された、前記切削面が表面となるシートであることを特徴とする防汚シート。
【請求項２】
光触媒微粒子の含有量がシート全体当たり１.５〜３０重量％である請求項１に記載の防汚シート。
【請求項３】
光触媒微粒子がアナターゼ型酸化チタン微粒子である請求項１または２に記載の防汚シート。
【請求項４】
厚みが０．０３〜０．５μｍである請求項１〜３のいずれかに記載の防汚シート。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はその表面が汚染されてはまずい、所謂、防汚シートに関し、特に、光触媒微粒子が表面露出したフッ素樹脂製の防汚シートに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、酸化チタン微粒子等の光触媒微粒子は光（波長４００ｎｍ以下の光）うを吸収して励起することににより生じた電子と正孔とによって、これに接近する有機物あるいは微生物等を酸化分解することが知られている。そして、かかる光触媒微粒子を基材表面に担持させて使用したり（特開平７−２６５７１４号公報）、光触媒微粒子を用いて光触媒微粒子を含有するシート状またはパネル状の成形材を得ること（特開平６−３１５６１４号公報）も知られている。
【０００３】
前記特開平６−３１５６１４号公報に提案された成形材は、酸化チタン微粒子（または酸化チタン微粒子及び活性炭微粒子）とフッ素樹脂粉末等の合成樹脂粉末との混合物を圧延することによりシート状またはパネル状に成形したものであり、前記特開平７−２６５７１４号公報に提案されている光触媒微粒子を基材表面に担持させた部材は、その表面の一部にフッ素樹脂を融着させた光触媒粒子を基材表面に塗布して加熱することによりフッ素樹脂をバインダーとして光触媒粒子を基材表面に固定したものであり、これらはいずれも大気中の汚染物質（有害ガスである窒素酸化物等）や水中の汚染物質（揮発性有機塩素化合物等）を分解除去するための浄化材として使用されるものである。なお、いずれの部材においても、バインダーとしてフッ素樹脂が用いられているが、これは光触媒微粒子の強い酸化力によってバインダー自身が酸化されて劣化する問題があるため、抗酸化力の高いフッ素樹脂を用いることによってバインダー自身の劣化を防止しているためである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記提案されたいずれの部材も、大気中または水中の汚染物質と光触媒微粒子との接触面積ができるだけ大きくなるように、光触媒微粒子表面のバインダーによって覆われる部分を少なくし、かつ、光触媒微粒子の周囲に空隙を有する構造になっている。従って、これらの部材は、大気中または水中の汚染物質を部材中の、特に部材表面にある光触媒微粒子に効率良く接触させることができるので浄化材として優れた性能を有している。
【０００５】
しかしながら、これらの部材を屋外に放置した場合、部材表面が光触媒微粒子の突出部や空隙による凹部を有する凸凹構造であり、また、フッ素樹脂が十分に露出せず十分な撥水性が得られないことから、空気中を浮遊するばい煙、埃、細砂等の有機物をバインダーにゴミや、このゴミが混入した水滴が部材表面に付着しやすく、また、たとえ光触媒微粒子への太陽光の照射によってゴミの有機物が分解されても部材表面からゴミが脱離せず、部材表面に蓄積されてしまうため、例えば、外装建材等に使用される、その表面が汚染されてはまずい、所謂、防汚シートとしては使用することができない。
【０００６】
本発明は前記のような課題に鑑みてなされたものであり、光触媒微粒子を含有するフッ素樹脂製の防汚シートであって、優れた防汚機能を有する防汚シートを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の防汚シートは、光触媒微粒子をシート表面に露出させたフッ素樹脂製の防汚シートであって、前記光触媒微粒子が酸化チタン微粒子であり、前記フッ素樹脂がポリテトラフルオロエチレンであり、前記光触媒微粒子及び前記フッ素樹脂を含む焼成体を切削加工して所望厚みに切り出された、前記切削面が表面となるシートであることを特徴とする。このような構成により、シートの表面はフッ素樹脂及び光触媒微粒子が緻密に詰まった焼成体の切削加工による切り出し面であることから、平滑でかつ光触媒微粒子（粒子表面及び粒子の切断面）が確実に露出したものとなる。従って、平滑なシート表面にはフッ素樹脂が有する非粘着性と撥水性が良好に発現して、空気中を浮遊するゴミや、ゴミが混入した水滴が付着しにくくなり、しかも、付着したとしても確実にシート表面に露出している光触媒微粒子が光（太陽光等）を受けて活性化して付着したゴミの有機物を酸化分解するため、水洗いすることによってゴミが容易に除去され、常にきれいな表面が維持されることになる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の防汚シートはフッ素樹脂粉末と光触媒微粒子とをヘンシェルミキサー等のそれ自体公知の粉体混合機によって均一に混合した後、この混合物を金属金型内に投入して加圧成形し、得られた成形体をフリーシンター法やホットコイニング法等によって前記フッ素樹脂粉末の融点以上に加熱して焼成し、この焼成体を切削旋盤等を用いて切削して焼成体から所望厚みのシートを切り出すことによって製造される。かかるシートの厚みは外装建材等に使用するに適当な厚み、すなわち、一般に０．０３〜０．５μｍ、好ましくは０．１〜０．３μｍにされる。このようにして得られたシートの表面は、フッ素樹脂及び光触媒微粒子が緻密に詰まった焼成体を切削加工により切り出した加工面であることから、フッ素樹脂及び光触媒微粒子が混在した平滑面になる。
【０００９】
シート全体当たりの光触媒微粒子の含有量（フッ素樹脂粉末と光触媒微粒子を粉体混合機により混合した混合物全体当たりの光触媒微粒子の配合量）は一般に１．５〜３０重量％、好ましくは５〜２０重量％である。光触媒微粒子の含有量をこの範囲（１．５〜３０重量％）にすることにより、シート全体の機械的強度及び伸縮性を損なうことなく、シート表面に光触媒微粒子とフッ素樹脂を適度な量比で混在させることができる。従って、シート表面は、水との接触角が１００°以上になる高い撥水力を示すとともに、光触媒微粒子による有機物の酸化分解が効率良く行われる表面となり、シート表面への水滴の付着が有効に防止され、かつ、シート表面に一旦付着したゴミが水洗いによって完全に除去されるようになる。なお、シート全体当たりの光触媒微粒子の含有量が１．５重量％よりも少なくなると、シート表面における光触媒微粒子の露出が少なくなり過ぎて、シート表面に付着したゴミを水洗いによって完全に除去することが困難になる傾向を示し、シート全体当たりの光触媒微粒子の含有量が３０重量％よりも多くなると、シート表面におけるフッ素樹脂の露出が少なくなり過ぎてシート表面の撥水力が低下し、かつ、シート表面に光触媒微粒子が脱落した凹部が生じ、シート表面にゴミ及びゴミの混入した水滴が付着しやすくなる傾向を示す。また、シート全体の機械的強度及び伸縮性が大きく低下する傾向を示す。
【００１０】
本発明において光触媒微粒子は、紫外光（波長：３１０ｎｍ〜４００ｎｍ）等の波長４００ｎｍ以下の光を受けて活性化してこれに近接する有機物を酸化分解する光触媒作用を有する微粒子であり、ＴｉＯ2 、ＺｎＯ、Ｆｅ2 Ｏ3 、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＳｒＴｉＯ3 等の微粒子を挙げることができる。これらのうちの１種または２種以上が使用されるが、他のものに比べて優れた光触媒作用を示す点からＴｉＯ2 （酸化チタン）微粒子を使用するのが好ましい。また、ＴｉＯ2 （酸化チタン）微粒子としてはアナターゼ型、ルチル型、含水型等の各種酸化チタン微粒子があるが、最も優れた光触媒作用を示すアナターゼ型の酸化チタン微粒子を使用するのが好ましい。かかる光触媒微粒子の粒子径は一般に０．００１〜１μｍ、好ましくは０．００７〜０．５μｍである。
【００１１】
また、フッ素樹脂粉末としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、ポリビニルフルオライド（ＰＶＦ）等の粉末を挙げることができ、これらのうちの１種または２種以上が使用される。ここで、ＥＴＦＥ、ＦＥＰ、ＰＦＡ、及びテトラフルオロエチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体等のテトラフルオロエチレンとテトラフルオロエチレンに共重合可能なテトラフルオロエチレン以外の他のモノマーとの共重合体の場合、共重合体中の他のモノマーの含有量は一般に２重量％以下である。なお、前記したフッ素樹脂粉末の内、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を使用するのが好ましい。これはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）は坑酸化力が強いために、光触媒微粒子によっても酸化されにくく、シートの特性劣化を生じさせにくくするためである。また、フッ素樹脂粉末の粒径は一般に２０〜８００μｍである。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明する。
（実施例１）
粒径２５μｍのポリテトラフルオロエチレンモールディングパウダー（ダイキン工業社製  ポリフロンＭ−１２（商品名））８０重量部に、粒径０．２μｍの光触媒酸化チタン微粒子（石原産業社製  ＳＴ−４１（商品名））を２０重量部加え、ヘンシルミキサーで攪拌して、均一に分散させた。
【００１３】
この混合粉末を金型に充填し、６００ｋｇ／ｃｍ2 で２０分加圧し予備成形体を得た。次にこの予備成形体を金型から取り出し、３７０℃で６時間加熱して肉厚３０ｍｍ、高さ２００ｍｍ焼成ブロックを得た。この焼成ブロックを切削旋盤により切削して、光触媒酸化チタン微粒子が表面に露出した厚み０．１ｍｍのポリテトラフルオロエチレン樹脂シートを得た。このシートの引張強さは１４０ｋｇｆ／ｃｍ2 、伸び率は７０％、また表面の水との接触角は１０４°であった。
【００１４】
また、このシートの表面を走査式電子顕微鏡で観察すると、光触媒酸化チタン微粒子が表面に露出した孔のない緻密な構造をしていた。このシートを屋外にて３カ月暴露試験を行ったところ、シート表面にやや汚染が認められたが、水洗すると汚染は認められなくなった。
【００１５】
なお、暴露試験は屋外にシートを南向き４５°に傾けて暴露し、３カ月後のシート表面の汚染度とシャワーによる水洗後のシート表面の汚染度を目視で観察することにより行った。また、シートの引張強さ及び伸び率は、試料をＪＩＳ  Ｋ６３０１に規定するダンベル１号型で打ち抜き、２５℃雰囲気中、テンシロン引張試験機を用いて、引張速度２００ｍｍ／ｍｉｎで引張って破断する時の引張強度と伸び率を、下記式（数１，数２）に基づいて算出した。また、シート表面の水との接触角は協和界面化学（株）製のＣＯＮＴＡＣＴ−ＡＮＧＬＥ  ＭＥＴＥＲ（型式ＣＡ−ＤＴ）を用いて測定した。
【００１６】
【数１】
Ｔ＝Ｐ／Ａ
Ｔ：引張強さ（ｋｇｆ／ｃｍ2 ）
Ｐ：試験片が破断した時点の荷重（ｋｇｆ）
Ａ：試験片の断面積（ｃｍ2 ）
【００１７】
【数２】
Ｅ＝（Ｌ2 −Ｌ1 ）／Ｌ1 ×１００
Ｅ  ：伸び（％）
Ｌ1 ：標線間隔（ｍｍ）
Ｌ2 ：試料破断時の標線間隔（ｍｍ）
（実施例２）
ポリテトラフルオロエチレンモールディングパウダー８５重量部、光触媒酸化チタン微粒子を１５重量部とする以外は実施例１と同様にして厚み０．１ｍｍのシートを得た。このシートの引張強さは２５０ｋｇｆ／ｃｍ2 、伸び率は１２０％、シート表面と水との接触角は１０６°であった。
【００１８】
このシートを屋外にて３カ月暴露試験を行ったところ、シート表面にやや汚染が認められたが、水洗すると汚染は認められなくなった。
（実施例３）
ポリテトラフルオロエチレンモールディングパウダー９７重量部、光触媒酸化チタン微粒子を３重量部とする以外は実施例１と同様にして、厚み０．１ｍｍのシートを得た。このシートの引張強さは２８０ｋｇｆ／ｃｍ2 、伸び率は１５０％、またシート表面と水との接触角は１０７°であった。
【００１９】
このシートを屋外にて３カ月暴露試験を行ったところ、シート表面にやや汚染が認められたが、水洗すると汚染は認められなくなった。
（実施例４）
ポリテトラフルオロエチレンモールディングパウダー９９重量部、光触媒酸化チタン微粒子を１重量部とする以外は実施例１と同様にして、厚み０．１ｍｍのシートを得た。このシートの引張強さは３２０ｋｇｆ／ｃｍ2 、伸び率は２００％、またシート表面と水との接触角は１０９°であった。
【００２０】
このシートを屋外にて３カ月暴露試験を行ったところ、シート表面にやや汚染が認められたが、水洗すると汚染は殆ど認められないレベルまで減少した。
（実施例５）
ポリテトラフルオロエチレンモールディングパウダー８３重量部、光触媒酸化チタン微粒子を２７重量部とする以外は実施例１と同様にして、厚み０．１ｍｍのシートを得た。このシートの引張強さは１００ｋｇｆ／ｃｍ2 、伸び率は４０％、シート表面と水との接触角は１０３°であった。
【００２１】
このシートを屋外にて３カ月暴露試験を行ったところ、シート表面に汚染が認められ、水洗すると汚染は殆ど認められないレベルまで減少したが、酸化チタン微粒子が脱落して生じた凹部に汚れが若干残存していた。
【００２２】
【発明の効果】
以上のように、本発明の防汚シートによれば、光触媒微粒子をシート表面に露出させたフッ素樹脂製の防汚シートであって、光触媒微粒子及びフッ素樹脂を含む焼成体を切削加工して所望厚みに切り出されたシートであることにより、シート表面がフッ素樹脂及び光触媒微粒子が混在した平滑面になって、非粘着性及び撥水性を有するとともに、優れた有機物の酸化分解作用を有する表面になる。従って、シート表面には空気中を浮遊するゴミやゴミの混入した水滴等が付着しにくく、また、たとえこれらが付着してもゴミ中の有機物が酸化分解されることから水洗によって容易に除去されることとなり、その結果、優れた防汚機能が得られるものとなる。