(57)【要約】【課題】耐熱性の低い基材の上に光触媒作用に優れた光触媒膜が形成された光触媒機能材料を製造できる光触媒機能材料の製造方法等を提供することにある。【解決手段】光触媒粉体を含む原料を、光触媒作用が低下しない温度でプレス成形してなる光触媒膜形成用スパッタリングターゲットを準備する工程と、その光触媒膜形成用スパッタリングターゲットを用いて、耐熱性の低い基材１が変形しない温度でスパッタリング法により前記基材１の上に光触媒膜２を形成する工程とを含む光触媒機能材料の製造方法により上記課題を解決した。このとき、光触媒粉体は、アナターゼ型酸化チタン又は酸化タングステンの粉体であることが好ましく、耐熱性の低い基材１が、有機材料によって構成されていることが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光触媒粉体を含む原料を光触媒作用が低下しない温度でプレス成形してなる光触媒膜形成用スパッタリングターゲットを準備する工程と、
前記光触媒膜形成用スパッタリングターゲットを用いて、耐熱性の低い基材が変形しない温度でスパッタリング法により前記基材の上に光触媒膜を形成する工程と、を含むことを特徴とする光触媒機能材料の製造方法。
【請求項２】
前記原料は、抗菌材料を含む、請求項１に記載の光触媒機能材料の製造方法。
【請求項３】
前記抗菌材料が、銀、銅、白金、錫若しくは鉛又はそれらを含む合金若しくはそれらの混合物である、請求項１又は２に記載の光触媒機能材料の製造方法。
【請求項４】
前記光触媒粉体が、アナターゼ型酸化チタン又は酸化タングステンの粉体である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光触媒機能材料の製造方法。
【請求項５】
前記耐熱性の低い基材が、有機材料によって構成される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光触媒機能材料の製造方法。
【請求項６】
光触媒粉末を含む原料を、光触媒作用が低下しない温度でプレス成形する工程を含むことを特徴とする光触媒膜形成用スパッタリングターゲットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光触媒機能材料の製造方法、及び光触媒機能材料の製造方法に用いられる光触媒膜形成用スパッタリングターゲットの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光触媒は、その光触媒作用により各種の効果を発揮する。例えば、有機物を分解したり、表面を親水化したり、表面を防汚、抗菌又は脱臭等したりすることができる。そのため、様々な基材の表面に光触媒膜を成膜する方法が提案されている。例えば、特許文献１〜３には、ドライコーティング法により基材上に光触媒膜を成膜する方法が提案されている。
【０００３】
特許文献１には、４００〜９００℃に基材を加熱して、ガスフロースパッタリングにより酸化タングステンの結晶性薄膜を基材上に成膜するか、あるいは、基材を加熱しないで基材上に成膜した酸化タングステンのアモルファス薄膜を４００〜９００℃で焼成して酸化タングステンの結晶性薄膜を成膜し、その後、成膜したそれらの酸化タングステンの結晶性薄膜の表面に２Ｐａ〜１５Ｐａの下で真空蒸着によりＰｔ等の金属を担持させて酸化タングステン光触媒体を製造する方法が提案されている。この技術によれば、光触媒の機能を高いレベルで発揮できる酸化タングステン光触媒体を提供できるとされている。
【０００４】
特許文献２には、ターゲットとして金属チタン又は導電性酸化チタンを用い、酸素ガスを導入する反応性スパッタリングで、ナノ結晶構造よりなる酸化チタン膜を成膜する技術が提案されている。この技術によれば、光触媒の機能に優れた光触媒酸化チタン膜を提供できるとされている。
【０００５】
特許文献３には、チタン及び酸素の含有割合の合計が９９．０質量％以上である酸化チタンから構成されるスパッタターゲットを用いて、スパッタリング法により酸化チタン膜を形成し、次いで酸化チタン膜を２００〜６５０℃で焼成し、アナターゼ型の結晶構造を有する酸化チタン膜を形成する方法が提案されている。この技術によれば、光触媒の機能を示す酸化チタン膜を高速に成膜する方法を提供できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２０１１／０３０５５３８号
【特許文献２】特開２００９−６６４９７号公報
【特許文献３】特開２００３−２９３１１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１で提案された技術では、酸化タングステンの結晶性薄膜を基材上に成膜するために、基材を４００〜９００℃に加熱するか、あるいは、基材上に成膜した酸化タングステンのアモルファス薄膜を４００〜９００℃で焼成しなければならない。
【０００８】
特許文献２で提案された技術では、成膜した酸化チタン膜においてアナターゼ型の結晶割合が満足できるものではない場合、結晶構造をアナターゼ型に転移させるために、成膜した酸化チタン膜を２００〜５００℃で焼成しなければならない。
【０００９】
特許文献３で提案された技術では、形成した酸化チタン膜における結晶構造をアナターゼ型に転移させるために、形成した酸化チタン膜を２００〜６５０℃で焼成しなければならない。
【００１０】
したがって、特許文献１〜３で提案された技術では、フィルム、樹脂、不織布等のような耐熱性が低い基材の上に光触媒作用に優れた光触媒膜を形成することができない場合がある。
【００１１】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、耐熱性の低い基材の上に光触媒作用に優れた光触媒膜が形成された光触媒機能材料を製造できる光触媒機能材料の製造方法を提供することにある。また、光触媒機能材料の製造方法に用いられる光触媒膜形成用スパッタリングターゲットの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
（１）上記課題を解決するための本発明に係る光触媒機能材料の製造方法は、光触媒粉体を含む原料を光触媒作用が低下しない温度でプレス成形してなる光触媒膜形成用スパッタリングターゲットを準備する工程と、前記光触媒膜形成用スパッタリングターゲットを用いて、耐熱性の低い基材が変形しない温度でスパッタリング法により前記基材の上に光触媒膜を形成する工程とを含むことを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る光触媒機能材料の製造方法において、前記原料は、抗菌材料を含んでいてもよい。
【００１４】
本発明に係る光触媒機能材料の製造方法において、前記抗菌材料は、銀、銅、白金、錫若しくは鉛又はそれらを含む合金若しくはそれらの混合物であってもよい。
【００１５】
本発明に係る光触媒機能材料の製造方法において、前記光触媒粉体は、アナターゼ型酸化チタン又は酸化タングステンの粉体であってもよい。
【００１６】
本発明に係る光触媒機能材料の製造方法において、前記耐熱性の低い基材は、有機材料によって構成されているものであってもよい。
【００１７】
（２）上記課題を解決するための本発明に係る光触媒膜形成用スパッタリングターゲットの製造方法は、光触媒粉末を含む原料を、光触媒作用が低下しない温度でプレス成形する工程を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、耐熱性の低い基材の上に光触媒作用に優れた光触媒膜が形成された光触媒機能材料を製造できる光触媒機能材料の製造方法を提供することができる。また、光触媒機能材料の製造方法に用いられる光触媒膜形成用スパッタリングターゲットの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る製造方法で製造された光触媒機能材料の一例を示す模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係る光触媒機能材料の製造方法、及び光触媒膜形成用スパッタリングターゲットの製造方法について、図面を参照しつつ説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。
【００２１】
［光触媒機能材料の製造方法］
本発明に係る光触媒機能材料１０の製造方法は、図１に示すように、耐熱性の低い基材１の上に光触媒膜２が形成された光触媒機能材料１０を製造する方法である。すなわち、その製造方法は、光触媒粉体を含む原料を、光触媒作用が低下しない温度でプレス成形してなる光触媒膜形成用スパッタリングターゲットを準備する工程（スパッタリングターゲット準備工程）と、その光触媒膜形成用スパッタリングターゲットを用いて、耐熱性の低い基材１が変形しない温度でスパッタリング法により基材１の上に光触媒膜２を形成する工程（光触媒膜形成工程）とを含んでいる。
【００２２】
こうした光触媒機能材料１０の製造方法によれば、光触媒作用に優れた光触媒粉体を含む原料を、光触媒作用が低下しない温度でプレス成形してなる光触媒膜形成用スパッタリングターゲットを準備する工程を有するので、光触媒作用に優れた光触媒を含んで構成される光触媒膜形成用スパッタリングターゲットを準備することができる。その結果、準備された光触媒膜形成用スパッタリングターゲットを用いることにより、耐熱性の低い基材１であってもその基材１に熱ダメージを与えることなく、スパッタリング法によりその基材１が変形しない温度でその基材１の上に光触媒作用に優れた光触媒膜２を形成することができる。例えば、フィルム状基材、シート状基材、板状基材、繊維状基材等の耐熱性の低い基材１の上に光触媒作用に優れた光触媒膜２が形成された光触媒機能材料１０を提供することができる。また、光触媒作用に優れた光触媒を含んで構成される光触媒膜形成用スパッタリングターゲットを用いて、光触媒作用に優れた光触媒膜２を形成することができるので、光触媒膜２を焼成する工程が不要となり、作業効率の向上を図ることができる。
【００２３】
光触媒機能材料１０の製造方法によって製造される光触媒機能材料は、耐熱性の低い基材１がフィルム状基材又はシート状基材である場合はフィルム部材を意味し、耐熱性の低い基材１がそれ以外の板状基材、繊維状基材等である場合は構造体を意味する。
【００２４】
以下、光触媒機能材料１０の製造方法について詳細に説明する。
【００２５】
（基材の準備）
基材１は、被スパッタリング材料であり、予め準備される。基材１としては、例えば、樹脂材料又は有機ガラス材料によって構成された耐熱性の低いフィルム状基材、シート状基材、板状基材又は繊維状基材等の基材を挙げることができる。こうした基材上には、保護層が設けられていてもよい。なお、本発明に係る光触媒機能材料１０の製造方法は、例えば、ガラス、ウエハー等のような耐熱性を有する基材に対して適用しても構わない。
【００２６】
基材１の構成材料は特に限定されず、既存の各種の樹脂材料や有機ガラス材料を挙げることができる。樹脂材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、これらの共重合体、及びポリシクロヘキサンジメチレンテレフタレート（ＰＣＴ）等のポリエステル系樹脂を挙げることができる。これらのうちでも、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、及びこれらの共重合体が好ましく、ポリエチレンナフタレート及びポリエチレンテレフタレートが特に好ましい。また、ノルボルネン系ポリマー、シクロペンテン系ポリマー、シクロブテン系ポリマー等のシクロオレフィン系ポリマーであってもよい。有機ガラス材料としては、ポリメチルメタクリレート、ポリジエチレングリコールビスアリルカーボネート、アリルジグリコールカーボネート、ポリブチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル等の各種の有機ガラス材料を挙げることができる。
【００２７】
こうした基材１は、入手が容易であり、公知の方法で得ることもできる。基材１の厚さは特に制限されず、用途に応じて任意に設計できる。
【００２８】
基材１として、耐熱性の低い有機繊維で構成された繊維状基材を用いてもよい。有機繊維としては、例えば、ポリエステル、アクリル樹脂、アクリル系樹脂、アクリル酸エステル系樹脂、ポリアミド樹脂、ビニロン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、ビニリデン樹脂、ポリウレタン樹脂、アラミド樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリパラフェニレンオキサゾール（ＰＢＯ）樹脂、エチレンビニルグリコール樹脂、及びポリ乳酸樹脂等で形成される合成繊維；レーヨン、ポリノジック、キュブラ、及びリヨセル等の再生繊維；アセテート、トリアセテート、及びプロミックス等の半合成繊維；ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系炭素繊維、パラ系アラミド繊維、ポリパラフェニレンオキサゾール（ＰＢＯ）繊維、超高分子量ポリエチレン繊維、ポリアリレート繊維、高強度ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）繊維、及び高強度ポリプロピレン（ＰＰ）繊維等の高強度、高弾性繊維；ポリイミド（ＰＩ）繊維、ポリフェニルサルファイド（ＰＰＳ）繊維、メタ型アラミド繊維、ＰＡＮ系炭素繊維、及びポリエーテルエーテルケトン繊維等の高耐熱性、難燃性繊維；ポリ乳酸繊維、ポリカプトラクトン繊維、及びポリブチレンサクシネート繊維等の生分解性繊維；ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）繊維、エチレン−四フッ化エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）繊維等のフッ素系繊維；ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）繊維；セルロース繊維；等を挙げることができる。これらの繊維材料は１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００２９】
繊維状基材も、入手が容易であり、従来公知の製造方法で得ることもできる。なお、繊維材料の繊維径は、光触媒機能材料の用途によって任意に設計されるが、例えば５μｍ以上５００μｍ以下の範囲内であることが好ましい。
【００３０】
基材１は、その表面積が広いことが好ましい。基材１の表面積を大きくすることで、その上に形成する光触媒膜２の表面積が大きくなり、光触媒効果が得やすくなるという利点がある。基材１の表面積を大きくする方法としては、プレス成形、エンボス加工、マット加工の他、薬液処理、コロナ処理、プラズマ処理、ブラスト処理等の表面を粗面化する方法を挙げることができる。また、基材１の表面に形状加工用の樹脂層を設け、外観変化を与えない程度で、印刷法、転写法、インプリント法等によって凹凸形状、プリズム形状、レンズ形状、モスアイ形状等の形状を樹脂層に形成する方法等も挙げることができる。なお、基材１には、洗浄処理、表面改質等の前処理が施されていてもよい。
【００３１】
基材１の上に保護層が形成されている場合、その保護層は、光触媒膜の光触媒活性によって基材１に含まれる有機材料が劣化するのを防ぐように作用することが好ましい。そうした保護層は、基材１と光触媒膜２との間に配置される。保護層は、耐熱性の低い基材１と光触媒膜２との密着性を高めるために設けてもよい。なお、保護層は、基材１の表面の全体を覆うように設けられていてもよいし、基材１の表面の一部分に設けられていてもよい。
【００３２】
保護層の形成材料は特に限定されないが、酸化物、酸窒化物、窒化物等の化合物を挙げることができ、例えば、ケイ素化合物、亜鉛化合物、ジルコニウム化合物、インジウム化合物、錫化合物、クロム化合物、アルムニウム化合物、チタン化合物等を挙げることができる。保護層の形成方法としては、上記した保護層を基材１上に形成できれば、特に限定されない。例えば、ＣＶＤ法、スパッタリング法、蒸着法、イオンプレーティング法等の方法を挙げることができる。保護層の厚さは特に限定されないが、例えば１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の範囲内であることが好ましい。
【００３３】
なお、保護層を形成した後においては、光触媒膜形成工程での光触媒膜２のコーティング適性や、光触媒膜２の密着性を高めるための後処理を行ってもよい。後処理としては、コロナ処理、プラズマ処理、オゾン照射、光照射、電子線照射等、従来公知の方法を適用できる。これらの処理は、化学的に表面物性を変化させたり官能基を導入させたりすることで濡れ性を向上させたり、物理的に表面形状に変化を与え、表面積を増加させることで密着性を高めることが可能となる。各種の後処理は、組みあわて用いてもよい。また、保護層を減圧下で形成することから、そのまま大気開放することなく、連続して後処理してもよい。
【００３４】
（スパッタリングターゲット準備工程）
スパッタリングターゲット準備工程は、耐熱性の低い上記基材１の上にスパッタリング法で光触媒膜２を形成するための光触媒膜形成用スパッタリングターゲットを準備する工程である。すなわち、光触媒作用に優れた光触媒粉体を含む原料を、光触媒作用が低下しない温度でプレス成形してなる光触媒膜形成用スパッタリングターゲットを準備する工程である。
【００３５】
この工程により、光触媒作用に優れた光触媒を含んで構成される光触媒膜形成用スパッタリングターゲットを準備することができる。その結果、その光触媒膜形成用スパッタリングターゲットを用いることにより、耐熱性の低い基材１であってもその基材１に熱ダメージを与えることなく、スパッタリング法によりその基材１が変形しない温度でその基材１の上に光触媒作用に優れた光触媒膜２を形成することができる。そのため、例えば、フィルム状基材、シート状基材、板状基材、繊維状基材等の耐熱性の低い基材１の上に光触媒作用に優れた光触媒膜２を形成でき、光触媒機能材料１０を製造することができる。また、光触媒作用に優れた光触媒を含んで構成される光触媒膜形成用スパッタリングターゲットを用いて、光触媒作用に優れた光触媒膜２を形成することができるので、光触媒膜２を焼成する工程が不要となり、作業効率の向上を図ることができる。
【００３６】
光触媒膜形成用スパッタリングターゲットは、光触媒粉体を含む原料を用いて製造することができる。光触媒粉体としては、例えば、アナターゼ型酸化チタン粉体、酸化タングステン粉体等を挙げることができる。なお、光触媒粉体としては、酸素が化学量論数に満たない酸素欠損酸化物の粉体、例えば、酸化チタン（ＴｉＯｘ，ｘは０より大きく２未満である。）、酸化タングステン（ＷＯｙ，ｙは０より大きく３未満である。）等の粉体を用いることもできるが、光触媒作用が優れている点で酸素欠損酸化物の粉体ではなく、通常の光触媒粉体を用いることが好ましい。
【００３７】
光触媒粉体の粒子径としては、特に限定されないが、なるべく小さいものが好ましく、例えば、２００ｎｍ以下のものが好ましい。光触媒粉体の平均粒子径がなるべく小さいものを用いることで、より緻密な光触媒膜形成用スパッタリングターゲットを製造することができる。その結果、高出力でのスパッタリングが可能となり、スパッタリング法による成膜速度を向上させ、効率よく緻密な光触媒膜２を形成することができる点で有利である。光触媒粉末の平均粒子径の下限値としては、１０ｎｍ程度であることが好ましい。なお、この平均粒子径は、例えば、透過型電子顕微鏡による測長や散乱式粒子計分布測定装置によって測定された値で評価することができる。
【００３８】
光触媒膜形成用スパッタリングターゲットを製造するための原料（ターゲット原料ともいう。）は、光触媒膜形成用スパッタリングターゲットによって形成される光触媒膜２に求められる機能、例えば光触媒活性効率、可視光応答性、抗菌作用等の機能に応じて、金属、合金、酸化金属等の微粒子を含んでいてもよい。光触媒活性効率を向上させるものとしては、例えば、銀、銅、白金、錫若しくは鉛又はそれらを含む合金若しくはそれらの混合物、又は酸化銅（ＣｕＯ）等の微粒子を挙げることができる。可視光応答性を付与するものとしては、光触媒粉体が酸化タングステンである場合、例えば、酸化銅等の微粒子を挙げることができる。抗菌作用を付与するものとしては、銀、銅、白金、錫、鉛又はそれらを含む合金若しくはそれらの混合物等の微粒子を挙げることができる。
【００３９】
ターゲット原料は、導電性を有する光触媒膜形成用スパッタリングターゲットを製造するために、金属、合金等の微粒子を含んでいてもよいし、キャリアを生じさせるリンやボロンがドープされていてもよい。このようにして製造された導電性を有する光触媒膜形成用スパッタリングターゲットを用いることにより、スパッタリング法で成膜する際に直流（ＤＣ）放電による成膜が可能となり、高速で生産性よく光触媒膜２を形成することができる。ターゲット原料に含まれる金属又は合金としては、例えば、銀、銅、白金、錫、鉛、その他の金属又はそれらを含む合金若しくはそれらの混合物等を挙げることができる。
【００４０】
ターゲット原料は、形成される光触媒膜２の屈折率、ヘーズ、色調等の光学特性を調整することができる粉体を任意に含んでいてもよい。屈折率を調整することができる粉体としては、例えば、酸化ジルコニウム、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化イットイリウム、酸化ニオブ、酸化亜鉛、酸化アルミニウム等の微粒子を挙げることができる。ヘーズを調整することができる粉体としては、例えば、酸化ケイ素、酸化ニッケル、酸化アルミニウム、酸化亜鉛等の微粒子を挙げることができる。色調を調整することができる粉体としては、例えば、粉体インキ、色素等の微粒子を挙げることができる。なお、光触媒膜２のヘーズにおいては、光触媒膜形成用スパッタリングターゲットを製造するための原料として、適度な粒子径の粉体を用いることにより調整することもできる。
【００４１】
ターゲット原料は、耐熱性の低い基材１との密着性を高めたり、形成される光触媒膜２の膜硬度を高めたりすることができる化合物微粒子を任意に含んでいてもよい。その他、光触媒膜形成用スパッタリングターゲットは、光触媒粉体を含む原料以外に、化合物微粒子を適宜含んでいてもよい。化合物微粒子としては、例えば、酸化ケイ素、酸化炭化ケイ素、酸化窒化ケイ素、酸化炭化窒化ケイ素、酸化クロム、酸化炭化クロム、酸化窒化クロム、酸化炭化窒化クロム、酸化ジルコニウム、酸化炭化ジルコニウム、酸化窒化ジルコニウム、酸化炭化窒化ジルコニウム等を挙げることができる。
【００４２】
光触媒粉体を含む原料や化合物微粒子等の成形は、セラミックスの成形で用いられる通常のバインダーを用いることにより行うことができる。バインダーとしては、例えば、有機系バインダー、無機系バインダー、有機無機ハイブリッド系バインダー等を挙げることができる。
【００４３】
光触媒粉体を含む原料や化合物微粒子等をプレス成形する方法としては、例えば、金属プレス、冷間等方圧加工法（ＣＩＰ法）、熱間等法圧加圧法（ＨＩＰ法）のいずれか単独又はこれらの２以上の組み合わせを挙げることができる。
【００４４】
光触媒粉体を含む原料や化合物微粒子等をプレス成形する温度は、光触媒作用が低下しない温度であれば特に制限されるものではない。光触媒粉体として酸化チタンを用いる場合には、結晶構造がアナターゼ型からルチル型に変化しない温度、例えば、６５０℃以下であることが望ましい。光触媒粉体として酸化タングステンを用いる場合には、例えば、１０００℃以下であることが望ましい。なお、光触媒粉体を含む原料と化合物微粒子とを別々にプレス成形した後、これらをプレスして一体化する場合には、化合物微粒子の温度は、化合物微粒子の機能が阻害されない温度であれば特に制限されるものではない。プレス成形温度の下限は特に限定されず、１０℃程度である。
【００４５】
上記温度範囲でプレス成形して製造された光触媒膜形成用スパッタリングターゲットは、必要に応じて焼成してもよい。焼成温度としては、光触媒作用が低下しない温度であれば特に制限されるものではない。光触媒粉体として酸化チタンを用いる場合には、結晶構造がアナターゼ型からルチル型に変化しない温度、例えば、６５０℃以下であることが望ましい。光触媒粉体として酸化タングステンを用いる場合には、例えば、１０００℃以下である。焼成温度の下限は特に限定されず、３００℃程度である。
【００４６】
以上のようにして製造された光触媒膜形成用スパッタリングターゲットは、その相対密度が３０％以上であることが好ましい。相対密度が３０％未満の場合、割れが発生しやすくなることがある。
【００４７】
光触媒膜形成用スパッタリングターゲットを後述する光触媒膜形成工程において用いる際には、バッキングプレートにボンディングされる。ボンディングは、通常のインジウムを用いてもよいし、より低温で固定するために銀ペーストや導電性テープ等を用いて固定してもよい。また、バッキングプレートは、通常の無酸素銅を用いてもよいが、光触媒膜形成用スパッタリングターゲットの割れを防ぐ目的で、光触媒膜形成用スパッタリングターゲットと熱膨張係数（線膨張係数）が同程度の導電性材料、例えば、チタン等を用いてもよい。
【００４８】
（光触媒膜形成工程）
光触媒膜形成工程は、耐熱性の低い基材１の上に光触媒作用に優れた光触媒膜２を形成する工程である。すなわち、光触媒膜形成用スパッタリングターゲットを用いて、耐熱性の低い基材１が変形しない温度でスパッタリング法により、耐熱性の低い基材１の上に光触媒膜２を形成する工程である。
【００４９】
本願でいう光触媒作用を有する光触媒膜は、後述する実施例の水接触角の測定による光触媒膜の光触媒性能評価で示すように、光触媒機能材料の光触媒膜の光照射による水接触角の経時変化を測定したときに、紫外線照射１時間後の水接触角が１０度以下となった場合には光触媒効果を有するといえ、紫外線照射１時間後の水接触角が５度以下となった場合に高い光触媒効果を有するといえる。
【００５０】
光触媒膜形成用スパッタリングターゲットを用いてスパッタリング法を行う温度は、光触媒膜２を形成する基材１の種類によって異なるが、耐熱性の低い基材１が変形しない温度であれば特に制限されない。例えば、５℃以上、耐熱性の低い基材が変形しない温度以下の範囲内であることが好ましい。５℃未満である場合、基材表面で水分の吸着が起こり、形成される光触媒膜の組成が変化したり、耐熱性の低い基材１と光触媒膜２との間の密着性が低下したりすることがある。また、耐熱性の低い基材１が変形する温度である場合、熱によって耐熱性の低い基材１が変形し、その基材本来の性能が維持できなくなることがある。なお、耐熱性の低い基材１が変形しない温度とは、その基材１の種類によって異なるが、通常２００℃以下、又は、１２０℃以下である。
【００５１】
光触媒膜形成用スパッタリングターゲットを用いて光触媒膜２を形成する方法は、スパッタリング法であれば特に制限されるものではなく、例えば、マグネトロンスパッタリング、デュアルマグネトロンスパッタリング、対向ターゲットスパッタリング、ガスフロースパッタリング等の任意の方法を用いることができる。また、スパッタリング時における放電方式も、ＲＦ放電（交流周波数１３．５６ＭＨｚ）、ＭＦ放電（低周波放電５０〜５００ｋＨｚ）ＤＣ（直流）放電、パルスＤＣ放電等の任意の放電方式を適用することができる。
【００５２】
スパッタリング法による光触媒膜２の成膜は、例えば、真空成膜チャンバー内に耐熱性の低い基材１をセットし、真空排気ポンプを用いてチャンバー内の圧力を１０−５Ｐａ以上１０−４Ｐａ以下の範囲内まで低下した後、スパッタ放電用ガスとしてアルゴンを導入し、また必要に応じて反応性ガス（例えば、酸素、窒素等）を導入し、チャンバー内の圧力を０．１Ｐａから１０Ｐａの範囲に調整し、スパッタ電極に電力を印加してプラズマ放電を発生させることにより行うことができる。
【００５３】
光触媒膜２の厚さは、特に限定されないが、通常、３０ｎｍ以上１μｍ以下の範囲内であり、好ましくは５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲内である。厚さが３０ｎｍ未満である場合、光触媒機能が発現しないことがあり、厚さが１μｍを超えると、成膜時間を要し、生産性が低下してしまうことがある。
【００５４】
なお、形成される光触媒膜２は、光の反射率が高いため、その反射を防止するために、光触媒膜２の上に、反射防止膜や、高屈折率膜と低屈折率膜との積層体等を形成してもよい。反射防止膜の形成材料としては、例えば、酸化ケイ素、フッ化マグネシウム、酸化亜鉛等を挙げることができる。高屈折率膜の形成材料としては、例えば、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、チッ化ケイ素等を挙げることができる。低屈折率膜の形成材料としては、例えば、酸化ケイ素、フッ化マグネシウム、酸化亜鉛等を挙げることができる。
【００５５】
（その他の工程）
その他の工程として、活性化処理等を挙げることができる。光触媒膜２への活性化処理は、耐熱性の低い基材１の上に光触媒膜２を形成した後に行う。この活性化処理は必須の工程ではないが、光触媒膜中の不必要なバインダー成分等の添加成分を除去し、光触媒膜２を活性化させるために好ましく設けられる。光触媒膜２を活性化するための活性化処理方法としては、例えば、紫外線照射処理やプラズマ処理等を挙げることができる。中でも、プラズマ処理は処理の度合いを制御しやすいので好ましく適用でき、光触媒膜２の光触媒機能を高めることができる。
【００５６】
紫外線照射処理の条件としては、例えば、有機物の除去に効果的な高いエネルギーを有する光を好ましく用いることができる。そうした光の照射は、例えば、４００ｎｍ以下の波長の光を発生できる太陽光、高圧水銀灯、キセノンランプ、ブラックライト、発光ダイオード（ＬＥＤ）ランプ等を用いることができる。照射条件の一例としては、例えば、１５Ｗ／ｃｍ２以上の照度で１６時間以上照射することにより行われる。
【００５７】
プラズマ処理の条件としては、例えば、酸素プラズマ処理により、放電圧力３０Ｐａ、放電電力１ｋＷ／ｍ２以上で、１０分以上処理することにより行われる。また、酸素ガス以外の、アルゴンガス、二酸化炭素ガス、一酸化炭素、窒素ガス、アンモニアガス、四フッ化炭素、六フッ化硫黄、又はそれらを含む混合ガス、又は酸素と混合した混合ガスを用いて発生させたプラズマを用いたプラズマ処理であってもよい。
【００５８】
プラズマ処理方法としては、イオン打ち込み効果が得られる電力印加方式が用いられる。そうした電力印加方式としては、プラズマ処理時のイオン衝撃（打ち込み効果）を利用する電力印加方式Ａと、少なくとも２つの電極を基材に対して同じ側に設置し、その電極間に電力を投入してプラズマ放電を形成する電力印加方式Ｂとを好ましく挙げることができる。
【００５９】
前者の方式Ａは、例えば表面凹凸の大きい繊維状基材であっても、その細部にまで効率よく、均一にプラズマ処理を施すことができ、活性化処理の効果を高めることができる。また、後者の方式Ｂは、プラズマ処理条件によって起こる可能性のある異常放電を防ぐことができ、プラズマ放電が安定するので、例えば表面凹凸の大きい繊維状基材であっても、その細部にまで効率よく均一にプラズマ処理を施すことができる。その理由は、繊維状基材のような表面凹凸の大きい基材は凹凸空間があるため、基材の両側に電極を設置して処理する場合は、処理圧力等の条件によっては、電極間をある程度さえぎるものがない状態となり、インピーダンス（電圧と電流とのバランス）が一定とならず、異常放電を引き起こし、安定して処理できなくなることがある。こうした各種の電力印加方式により、効率的なプラズマ処理を行って、光触媒材料膜から光触媒膜２に変化させることができる。なお、電極の配置構造は、平板型電極、筒形のホロカソード型電極、ホロアノード型電極、又はそれらの組み合わせのいずれを用いることもできる。
【００６０】
［光触媒機能材料］
光触媒機能材料１０は、上記した方法によって製造することができる。製造された光触媒機能材料１０は、耐熱性の低い基材１と、その基材１の上に設けられた光触媒膜２とを含んでいる。光触媒膜２は、有機物による汚れを分解し、さらに水分と接する場合に親水性効果により、汚染分解物質を洗い流し、清浄化するといった作用を有する。
【００６１】
光触媒機能材料１０は、光触媒作用に優れた光触媒を含んで構成される光触媒膜形成用スパッタリングターゲットを用いて、耐熱性の低い基材１が変形しない温度でスパッタリング法により耐熱性の低い基材１の上に光触媒膜２が形成されているので、耐熱性の低い基材１が熱ダメージを受けておらず、光触媒作用に優れている。なお、光触媒機能材料１０を構成する耐熱性の低い基材１、光触媒膜２等の各構成要素は、既述した「光触媒機能材料の製造方法」の説明欄で詳しく説明したとおりであるので、ここでは同じ符号を用いてその説明を省略する。
【００６２】
光触媒機能材料１０は、各種の用途に利用でき、例えば、医療用資材、家庭用資材、浄化資材、農業用資材、各種表面保護フィルム、建築用資材等に好ましく適用できる。
【００６３】
医療用資材の用途としては、例えば、医療器具、薬剤容器、感染防止用個人防護具（マスク等を含む）、包帯、創傷用ドレッシングフィルム、及び絆創膏等に用いることができる。
【００６４】
家庭用資材の用途としては、例えば、食品、飲料水、生活用水及び花卉用等の保存容器又は包装資材；まな板や食品塵芥捕集用資材等の台所用資材；洗面器及び腰掛等の浴室用資材；手巾、布巾及び雑巾等の清拭用資材；衣服、履物及び鞄等の服飾装飾用資材；カーテン、敷物、寝具及び寝装品等の住宅用資材；マスク、簡易便器、便座用シート、紙おむつ及び生理用品等の衛生用資材等に用いることができる。
【００６５】
浄化資材の用途としては、例えば、気体浄化フィルターや液体浄化フィルター等に用いることができる。
【００６６】
農業用資材の用途としては、例えば、マルチシート、水耕栽培用フィルター、育苗箱用シート、果実掛袋及び果実色付け用光反射シート等に用いることができる。
【００６７】
表面保護フィルムの用途としては、例えば、表示装置のタッチパネル画面の表面に貼り付けられるタッチパネル用保護フィルム等に用いることができる。
【００６８】
建築用資材の用途としては、例えば、各種施設の洗面所、便所、浴室、シャワー室、洗濯室及び給湯室；食品を扱う事業所の厨房；医療施設における一般病棟と隔離病棟の境界部、集中治療室の前室、及び医療用機器；半導体製造工場のクリーンルーム前室；各種建造物のエントランスや下足室等の建造物、あるいは建造物の壁面、床面、建具表面又はこれらに設置された扉、窓、手すり、電気スイッチ、調理台、流し台、水栓、浴槽、便器、家具や什器等の表面に貼り付けられる建築用資材等に用いることができる。
【００６９】
［光触媒膜形成用スパッタリングターゲットの製造方法］
本発明に係る光触媒膜形成用スパッタリングターゲットの製造方法は、光触媒粉末を含む原料を、光触媒作用が低下しない温度でプレス成形する工程を含んでいる。こうした光触媒膜形成用スパッタリングターゲットの製造方法によれば、光触媒作用に優れた光触媒を含んで構成される光触媒膜形成用スパッタリングターゲットを提供できる。その結果、その光触媒膜形成用スパッタリングターゲットを用いることにより、耐熱性の低い基材１であってもその基材に熱ダメージを与えることなく、スパッタリング法によりその基材１が変形しない温度でその基材１の上に光触媒膜２を形成することができる。また、光触媒作用に優れた光触媒を含んで構成される光触媒膜形成用スパッタリングターゲットを用いることにより、光触媒作用に優れた光触媒膜２を形成することができるので、光触媒膜２を焼成する工程が不要となり、作業効率の向上を図ることができる。
【００７０】
この光触媒膜形成用スパッタリングターゲットの製造については、既述した「光触媒機能材料の製造方法」における（スパッタリングターゲット準備工程）の説明欄で詳しく説明したとおりであるので、ここではその説明を省略する。
【実施例】
【００７１】
以下、実施例により、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの記載に何ら制限を受けるものではない。
【００７２】
［実施例１］
（光触媒膜形成用スパッタリングターゲットの準備）
結晶構造がアナターゼ型の酸化チタン粉末材料（石原産業株式会社製、商品名：ＳＴ−０１）を光触媒粉体として用いて、金型プレスにより１ｔ／ｃｍ２で成形して光触媒膜形成用スパッタリングターゲットを作製して準備した。この光触媒膜形成用スパッタリングターゲットを、冷間等方圧加工法により５ｔで加圧し、直径４インチ、厚さ５ｍｍになるよう成形した。
【００７３】
（光触媒機能材料の作製）
冷間等方圧加工法により成形した光触媒膜形成用スパッタリングターゲットを、スパッタ用銅バッキングプレートにインジウムを用いてボンディングし、ＲＦスパッタリング成膜装置（キャノンアネルバ株式会社製、商品名：Ｅ−４００型）に取り付けた。
【００７４】
成膜基材としてポリエチレンテレフタレートフィルム（東洋紡株式会社製、商品名：ＰＥＴＡ４１００、厚さ１００μｍの平滑面をＲＦスパッタリング成膜装置にセットし、成膜チャンバー内の到達圧力を２×１０−４Ｐａとした。次いで成膜チャンバー内にＡｒガスを２０ｓｃｃｍ導入し、圧力を１Ｐａとなるように調整した。その後、基材温度を室温に保持しつつ、ＲＦ電力２００Ｗを投入して成膜を行い、ポリエチレンテレフタレートフィルム上に厚さ２０１ｎｍの酸化チタン膜を形成した光触媒機能材料を作製した。
【００７５】
［実施例２］
実施例１において、形成した酸化チタン膜の厚さを５２ｎｍとした以外は実施例１と同様にして実施例２の光触媒機能材料を作製した。
【００７６】
［実施例３］
実施例１において、形成した酸化チタン膜の厚さを５０２ｎｍとした以外は実施例１と同様にして実施例３の光触媒機能材料を作製した。
【００７７】
［実施例４］
実施例１において、冷間等方圧加工法により成形した光触媒膜形成用スパッタリングターゲットを６００℃で１２時間焼成したこと、及び形成した酸化チタン膜の厚さを２０３ｎｍとしたこと以外は実施例１と同様にして実施例４の光触媒機能材料を作製した。
【００７８】
［実施例５］
実施例１において、結晶構造がアナターゼ型の酸化チタン粉末材料にＣｕ微粒子を１０質量％添加したこと、及び形成した酸化チタン膜の厚さを１９８ｎｍとしたこと以外は実施例１と同様にして実施例５の光触媒機能材料を作製した。
【００７９】
［実施例６］
実施例１において、成膜基材の表面に樹脂を用いてインプリント法により凹凸を形成し、実表面積を投影表面積の２倍にした成膜基材を用いたこと、及び形成した酸化チタン膜の厚さを５１ｎｍとしたこと以外は実施例１と同様にして実施例６の光触媒機能材料を作製した。
【００８０】
［実施例７］
実施例１において、冷間等方圧加工法の代わりに熱間等法圧加圧法（設定温度６００℃）で成形した光触媒膜形成用スパッタリングターゲットを用いたこと、及び形成した酸化チタン膜の厚さを２０５ｎｍとしたこと以外は実施例１と同様にして実施例７の光触媒機能材料を作製した。
【００８１】
［比較例１］
酸化チタン膜を設けないポリエチレンテレフタレートフィルム単体を比較例１の材料として準備した。
【００８２】
［比較例２］
実施例４において、冷間等方圧加工法により成形した光触媒膜形成用スパッタリングターゲットを７００℃で１２時間焼成したこと、及び形成した酸化チタン膜の厚さを２０５ｎｍとしたこと以外は実施例４と同様にして比較例２の光触媒機能材料を作製した。
【００８３】
［比較例３］
実施例１において、冷間等方圧加工法の代わりに熱間等法圧加圧法（設定温度７００℃）で成形した光触媒膜形成用スパッタリングターゲットを用いたこと、及び形成した酸化チタン膜の厚さを２０２ｎｍとしたこと以外は実施例１と同様にして比較例３の光触媒機能材料を作製した。
【００８４】
［比較例４］
光触媒膜形成用スパッタリングターゲットとして、導電性ＴｉＯｙ（ｙ＝１．６〜１．９９）を、スパッタ用銅バッキングプレートにインジウムを用いてボンディングし、ＲＦスパッタリング成膜装置に取り付けた。成膜基材としてポリエチレンテレフタレートフィルムの平滑面をＲＦスパッタリング成膜装置にセットし、成膜チャンバー内の到達圧力を２×１０−４Ｐａとした。次いで成膜チャンバー内にスパッタ放電用ガスとしてＡｒガスを、また反応性ガスとして酸素ガスをそれぞれ１０ｓｃｃｍ、１０ｓｃｃｍで導入し、圧力を１Ｐａとなるように調整した。その後、基材温度を室温に保持しつつ、ＲＦ電力２００Ｗを投入して成膜を行い、ポリエチレンテレフタレートフィルム上に厚さ２０１ｎｍの酸化チタン膜を形成した光触媒機能材料を作製した。
【００８５】
（水接触角の測定による光触媒膜の光触媒性能評価）
光触媒作用を有する膜は、光照射により親水化することが知られている。そこで、実施例１〜７及び比較例２〜４で作製した光触媒機能材料の光触媒膜、並びに比較例１のポリエチレンテレフタレートフィルム単体に、紫外線蛍光ランプ（東芝ライテック株式会社製、商品名：ブラックライト蛍光ランプＦＬ２ＯＳ・ＢＬＢ）を用いて紫外線照射（放射照度２ｍＷ／ｃｍ２）を行い、光触媒膜の紫外線照射による水接触角の経時変化を室温（２３℃）で測定した。測定は、光触媒膜の面内の５点に対して行い、その平均値を算出した。その結果を表１に示す。なお、表１中の「○」は水接触角が１０度以下の超親水性を示し、光触媒効果を有することを意味する。また、表１中の「◎」は水接触角が５度以下であり、光触媒効果に優れていることを示す。表１中の「×」は水接触角が１０度を超えており、光触媒効果が低いこと又は無いことを示す。その結果を表１に示す。
【００８６】
【表１】
2015112524.tif 000003
【００８７】
表１の結果から、比較例２及び３の光触媒機能材料の膜は、光触媒作用を有していないことが確認できた。これに対して、実施例１〜７の光触媒機能材料の光触媒膜は、超親水性能（セルフクリーニング性能）を有することが確認できた。このことから、光触媒膜形成用スパッタリングターゲットを焼成する場合には、光触媒の結晶構造がアナターゼ型からルチル型に変化しない温度、例えば、６５０℃以下で行うことが必要であることが示された。また、光触媒膜形成用スパッタリングターゲットを熱間等法圧加圧法で成形する場合、同様に、光触媒の結晶構造がアナターゼ型からルチル型に変化しない温度、例えば、６５０℃以下で行うことが必要であることが示された。
【符号の説明】
【００８８】
１  耐熱性の低い基材
２  光触媒膜
１０  光触媒機能材料
【図１】
2015112524.tif 000004