(57)【要約】【課題】本発明は、光によって励起状態になり、そのエネルギーを他に与えて光触媒反応を起こさせる酸化チタン等の金属酸化物半導体などの光触媒と、太陽が存在する限り永久に電極を持ち続け静電気（エネルギー）を発生し続ける極性結晶体であるトルマリン鉱石と、鉄を吸引する性質（磁性）を有しその磁気誘導の場が電荷の流れに力を及ぼす磁鉄鉱とを組合せて、相互に励起状態となして活性化し、反応物の化学反応を促進させ、反応に伴う作用効果を相乗的に活性化させる複合超微粒子触媒と、それを含有する組成物と、それらを加えた材料を提供せんとするものである。【解決手段】超微粒子光触媒と超微粒子トルマリンと必要に応じて超微粒子磁鉄鉱を混合し、相互に励起状態となしてその反応を活性化したことを特徴とする複合超微粒子触媒と、当該複合超微粒子触媒を含有する組成物と、それらを加えた機能性材料である。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超微粒子光触媒と超微粒子トルマリンとを混合し、相互に励起状態となしてその反応を活性化したことを特徴とする複合超微粒子触媒。
【請求項２】
超微粒子光触媒と超微粒子トルマリンに超微粒子磁鉄鉱とを混合し、相互に励起状態となして、その反応を活性化したことを特徴とする複合超微粒子触媒。
【請求項３】
粒径が５０ｎｍ以下の超微粒子光触媒であり、粒径が５μｍ以下の超微粒子トルマリンであり、粒径が５μｍ以下の超微粒子磁鉄鉱であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載した複合超微粒子触媒。
【請求項４】
超微粒子光触媒が、超微粒子酸化チタンである請求項１、請求項２または請求項３に記載する複合超微粒子触媒。
【請求項５】
超微粒子光触媒と超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合したうえ、これを担体に担持させたり、焼成したり、結合したり、接着させるなど、いづれかの手段により組み合わせ、相互に励起状態となして、その反応を活性化したことを特徴とする複合超微粒子触媒を含有する組成物。
【請求項６】
粒径が５０ｎｍ以下の超微粒子チタンと、粒径が５μｍ以下の超微粒子トルマリンと、必要に応じて粒径が５μｍ以下の超微粒子磁鉄鉱とを、混合したうえ、担体に担持させたり、焼成したり、結合したり、接着させるなど、いづれかの手段により組み合わせ、相互に励起状態となしてその反応を活性化したことを特徴とする複合超微粒子触媒を含有する組成物。
【請求項７】
超微粒子チタンと、超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合したうえ、担体に担持させたり、焼成したり、結合したり、接着させるなど、いづれかの手段により組み合わせ、相互に励起状態となして、その反応を活性化して成る複合超微粒子触媒を含有する有機化合物分解組成物。
【請求項８】
超微粒子酸化チタンと、超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合したうえ、担体に担持させたり、焼成したり、結合したり、接着させるなど、いづれかの手段により組み合わせ、相互に励起状態となして、その反応を活性化してなる複合超微粒子触媒を含有する汚れ防止組成物。
【請求項９】
超微粒子酸化チタンと、超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合したうえ、担体に担持させたり、焼成したり、結合したり、接着させるなど、いづれかの手段により組み合わせ、相互に励起状態となして、その反応を活性化してなる複合超微粒子触媒を含有するガス分解組成物。
【請求項１０】
超微粒子酸化チタンと、超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合したうえ、担体に担持させたり、焼成したり、結合したり、接着させるなど、いづれかの手段により組み合わせ、相互に励起状態となして、その反応を活性化してなる複合超微粒子触媒を含有する抗菌組成物。
【請求項１１】
超微粒子酸化チタン、と超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合したうえ、担体に担持させたり、焼成したり、結合したり、接着させるなど、いづれかの手段により組み合わせ、相互に励起状態となして、その反応を活性化してなる複合超微粒子触媒を含有する親水性向上組成物。
【請求項１２】
超微粒子酸化チタンと、超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合したうえ、担体に担持させたり、焼成したり、結合したり、接着させるなど、いづれかの手段により組み合わせ、相互に励起状態となして、その反応を活性化してなる複合超微粒子触媒を含有する撥水性向上組成物。
【請求項１３】
超微粒子酸化チタンと、超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合したうえ、担体に担持させたり、焼成したり、結合したり、接着させるなど、いづれかの手段により組み合わせ、相互に励起状態となして、その反応を活性化してなる複合超微粒子触媒を含有する水質浄化組成物。
【請求項１４】
超微粒子酸化チタンと、超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合したうえ、担体に担持させたり、焼成したり、結合したり、接着させるなど、いづれかの手段により組み合わせ、相互に励起状態となして、その反応を活性化してなる複合超微粒子触媒を含有する脱臭・消臭組成物。
【請求項１５】
超微粒子酸化チタンと、超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合したうえ、担体に担持させたり、焼成したり、結成したり、接着させるなど、いづれかの手段により組み合わせ、相互に励起状態となして、その反応を活性化してなる複合超微粒子触媒を含有する空気浄化組成物。
【請求項１６】
超微粒子酸化チタンと、超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合したうえ、担体に担持させたり、焼成したり、結合したり、接着させるなど、いづれかの手段により組み合わせ、相互に励起状態となして、その反応を活性化してなる複合超微粒子触媒を含有するマイナスイオン効果組成物。
【請求項１７】
超微粒子酸化チタンと、超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合したうえ、担体に担持させたり、焼成したり、結成したり、接着させるなど、いづれかの手段により組み合わせ、相互に励起状態となして、その反応を活性化してなる複合超微粒子触媒を含有する遠赤外線放射組成物。
【請求項１８】
粒径が５０ｎｍ以下の超微粒子光触媒であり、粒径が５μｍ以下の超微粒子トルマリンであり、粒径が５μｍ以下の超微粒子磁鉄鉱であることを特徴とする請求項５、請求項６、請求項７、請求項８、請求項９、請求項１０、請求項１１、請求項１２、請求項１３、請求項１４、請求項１５、請求項１６または請求項１７に記載する組成物。
【請求項１９】
超微粒子酸化チタンと、超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合し、相互に励起状態となして、その反応を活性化してなる複合超微粒子触媒を加えた防汚・抗菌・脱臭機能性紙。
【請求項２０】
超微粒子酸化チタンと、超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合し、相互に励起状態となして、その反応を活性化してなる複合超微粒子触媒を加えた防汚・抗菌・脱臭機能性合成樹脂材。
【請求項２１】
超微粒子酸化チタンと、超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合し、相互に励起状態となして、その反応を活性化してなる複合超微粒子触媒を加えた防汚・抗菌・脱臭機能性セラミックス。
【請求項２２】
超微粒子酸化チタン超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合し、相互に励起状態となして、その反応を活性化してなる複合超微粒子触媒を加えた防汚・抗菌・脱臭機能性繊維。
【請求項２３】
超微粒子酸化チタンと超微粒子トルマリンと必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合し、相互に励起状態となして、その反応を活性化してなる複合超微粒子触媒を加えた防汚・抗菌・脱臭・曇り防止機能性ガラス。
【請求項２４】
超微粒子酸化チタンと、超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合し、相互に励起状態となして、その反応を活性化してなる複合超微粒子触媒を加えた防汚・抗菌・脱臭機能性ゴム。
【請求項２５】
超微粒子酸化チタンと、超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合し、相互に励起状態となして、その反応を活性化してなる複合超微粒子触媒を加えた防汚・抗菌・脱臭機能性金属。
【請求項２６】
超微粒子酸化チタンと、超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合し、相互に励起状態となして、その反応を活性化してなる複合超微粒子触媒を加えた防汚・脱臭・有害物質除去機能性セメント。
【請求項２７】
超微粒子酸化チタンと、超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合し、相互に励起状態となして、その反応を活性化してなる複合超微粒子触媒を加えた防汚・脱臭・有害物質除去機能性アスファルト。
【請求項２８】
超微粒子酸化チタンと、超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合し、相互に励起状態となして、その反応を活性化してなる複合超微粒子触媒を加えた防汚・抗菌・脱臭・有害物質除去機能性塗料。
【請求項２９】
超微粒子酸化チタンと、超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合し、相互に励起状態となして、その反応を活性化してなる複合超微粒子触媒を加えた脱臭・有害物質除去機能性肥料。
【請求項３０】
超微粒子酸化チタンと、超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合し、相互に励起状態となして、その反応を活性化してなる複合超微粒子触媒を加えた防汚・抗菌・脱臭・有害物質除去機能性建材。
【請求項３１】
超微粒子酸化チタンと、超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合し、相互に励起状態となして、その反応を活性化してなる複合超微粒子触媒を加えた防汚・抗菌・脱臭機能性陶磁器。
【請求項３２】
超微粒子酸化チタンと、超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合し、相互に励起状態となして、その反応を活性化してなる複合超微粒子触媒を加えた消臭・脱臭剤。
【請求項３３】
超微粒子酸化チタンと、超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合し、相互に励起状態となして、その反応を活性化してなる複合超微粒子触媒を加えた結露防止剤。
【請求項３４】
超微粒子酸化チタンと、超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合し、相互に励起状態となして、その反応を活性化してなる複合超微粒子触媒を加えた土壌改良剤。
【請求項３５】
超微粒子酸化チタンと、超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合し、相互に励起状態となして、その反応を活性化してなる複合超微粒子触媒を加えたガラス・鏡の曇り防止剤。
【請求項３６】
超微粒子酸化チタンと、超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合し、相互に励起状態となして、その反応を活性化してなる複合超微粒子触媒を加えた防汚・抗菌・脱臭機能性カーテン。
【請求項３７】
超微粒子酸化チタンと、超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合し、相互に励起状態となして、その反応を活性化してなる複合超微粒子触媒を加えた防汚・抗菌・脱臭機能性敷物。
【請求項３８】
超微粒子酸化チタンと、超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合し、相互に励起状態となして、その反応を活性化してなる複合超微粒子触媒を加えた防汚・抗菌・脱臭機能性タイル。
【請求項３９】
超微粒子酸化チタンと、超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合し、相互に励起状態となして、その反応を活性化してなる複合超微粒子触媒を加えた化粧品。
【請求項４０】
超微粒子酸化チタンと、超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合し、相互に励起状態となして、その反応を活性化してなる複合超微粒子触媒を加えた石鹸・洗剤。
【請求項４１】
超微粒子酸化チタンと、超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合し、相互に励起状態となして、その反応を活性化してなる複合超微粒子触媒を加えた防汚・抗菌・脱臭機能性寝装具。
【請求項４２】
超微粒子酸化チタンと、超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合し、相互に励起状態となして、その反応を活性化してなる複合超微粒子触媒を加えた防汚・抗菌・脱臭機能性下着・衣類。
【請求項４３】
超微粒子酸化チタンと、超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合し、相互に励起状態となして、その反応を活性化してなる複合超微粒子触媒を加えた太陽電池。
【請求項４４】
超微粒子酸化チタンと、超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合し、相互に励起状態となして、その反応を活性化してなる複合超微粒子触媒を加えた防汚・抗菌・脱臭機能性食器。
【請求項４５】
粒径が５０ｎｍ以下の超微粒子光触媒であり、粒径が５μｍ以下の超微粒子トルマリンであり、粒径が５μｍ以下の超微粒子磁鉄鉱であることを特徴とする請求項１９、請求項２０、請求項２１、請求項２２、請求項２３、請求項２４、請求項２５、請求項２６、請求項２７、請求項２８、請求項２９、請求項３０、請求項３１、請求項３２、請求項３３、請求項３４、請求項３５、請求項３６、請求項３７、請求項３８、請求項３９、請求項４０、請求項４１、請求項４２、請求項４３または請求項４４に記載する材料。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光によって励起状態になり、そのエネルギーを他に与えて光触媒反応を起こさせる酸化チタン等の金属酸化物半導体などの光触媒と、太陽が存在する限り永久に電極を持ち続け静電気（エネルギー）を発生し続ける極性結晶体であるトルマリン鉱石と、鉄を吸引する性質（磁性）を有しその磁気誘導の場が電荷の流れに力を及ぼす磁鉄鉱とを組合せて、相互に励起状態となして活性化し、反応物の化学反応を促進させ、反応に伴う作用効果を相乗的に活性化させる複合超微粒子触媒と、それを含有する組成物と、それらを加えた材料を提供せんとするものである。その応用分野は広く、有機化合物分解、水や空気の分解・浄化、防汚・抗菌作用、脱臭と有害物質の除去など特に環境衛生の向上に関連した分野に利用するのに適している。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自らエネルギーを発生する物質として知られる光触媒の酸化チタンと電気石と称されるトルマリンとが起こす作用について注目が集まり、これを利用した新しい技術開発が盛んになっている。
【０００３】
光触媒とは、光によって励起状態になり、そのエネルギーを他に与えて光化学反応を起こさせる金属酸化物半導体等のことをいい、その代表的なものとして、酸化チタンが知られています。当該半導体光触媒の一般的機能は、脱臭機能、抗菌・殺菌機能、防汚機能、水質浄化機能、撥水機能、親水機能、ガス分解機能、有機化合物分解機能、有害物質除去機能、ガラス・鏡のくもり防止機能等があります。
【０００４】
このため近年、光触媒は、▲１▼空気清浄機、脱臭フィルター等、▲２▼外壁、外装、建材、テントなどの防汚、▲３▼抗菌・脱臭用繊維および紙、▲４▼蛍光ランプ、街路灯関連の防汚、▲５▼浄水・活水器、坊藻、▲６▼防汚・抗菌タイル（内装、外装）、▲７▼道路、コンクリート、セメント、▲８▼キッチン関連の防汚・抗菌、食器の防汚・抗菌、▲９▼自動車・機械の防汚コーティング等、その応用分野は多方面にわたっている。このような光触媒の発揮する機能は、光触媒が粉末であっても保持しており、その粒子が小さくなるほど活性化する。
【０００５】
光触媒反応は、まず光触媒が光を吸収して励起状態になり、その上に分子が吸着して活性化状態となって、反応する。従って、光触媒反応の基本的な推進力は、光ですが、熱エネルギーによる触媒作用も推進力の一部に含まれることもあることが解っている。
【０００６】
尚、光触媒反応において、使える光は、すべての光が使えるわけではなく、あるエネルギー以上の光しかつかえないとされている。光エネルギーは波長が短いほど高くなるが、光触媒のほとんどは、４００ｎｍより短い波長の紫外線領域で働くことが知られています。太陽光には、この紫外線がエネルギーとして約３％含くまれており、殆どの光触媒を活性化し触媒反応を起こさせることが出来る。
【０００７】
例えば、光触媒が酸化チタンの場合、波長が３９０ｎｍ以下の紫外線がなければ働きません。従って、戸外では太陽光が利用でき、たとえ日陰でも充分な紫外線量がえられるので、光触媒の効果は、顕著であるが、室内では、窓から入る太陽光を除けば蛍光灯のわずかな紫外線しかありません。そのため、一般には、室内における光触媒の利用は、シックスハウス症候群を起こす環境ホルモン物質やタバコの臭い除去など、微量物質の除去処理に限られているのが現状であり、台所の油汚れなどを取る為には、より強い紫外線を照射する光源が必要になる。
【０００８】
酸化チタンのような、金属酸化物半導体は、光の照射によりそのバンドギャップエネルギー以上の光を吸収すると、酸化チタンを構成している電子（価電子帯電子）が上のレベル（伝導帯）の電子になり、光励起状態となり、当該価電子帯には電子の抜け跡である正孔（ホール）ができる。これらの電子と正孔が光触媒反応をおこす。このような半導体上の光触媒反応としては、半導体上の酸素の光吸着、有機物の光酸化反応、有機物の光分解、光メタセシス、光異性化、光重合など多くの反応がある。この光触媒反応の速度は、光の波長と光量（光強度）によって変わる。したがって、光触媒の活性は、熱触媒活性の表し方（触媒量）とは異なり、量子収率（収量）によってあらわされる。
【０００９】
尚、光触媒となり得る金属酸化物半導体としては、例えば、TiO２、SrTiO３、BaTiO３、CaTiO３、Fe２TiO３、Fe２O３、Cu２O、In２O３、WO３、ZnO、PbO、V２O５、KTaO３、Bi２O３、SnO２、ZrO２、Nb２O３、等がある。
【００１０】
他方、トルマリン鉱石というのは、太陽が存在する限り永久に電極を持ち続け静電気（エネルギー）を発生し続ける極性結晶体であり、電気石と称されている。当該トルマリン鉱石は、誘電体であるが、電場の中におかなくても最初から電気分極している物質である。即ち、トルマリン鉱石には、電位があるためにマイナス電極からは絶えずプラス電極に向けて電子が流れている。この電子の流れが静電気にほかならず、自然状態では０．０６mmAの直流の静電気を永久に発生し続けている。その電極電荷は、約２eV〜１０eVである。その鉱物分類としては、珪酸塩類鉱物であり、ブラジル、インド、アフリカ、スリランカ、中国、アメリカ、ロシア、オーストラリア等が主なデイ産地である。その主な成分組成は、Na、Al、Cr、Fe、Li、Mg、Ca、Mn、Si、B、O、Ｈである。
【００１１】
当該トルマリンの物性は、人為的に砕いて微小な砕片にしても、その結晶片のひとつひとつが正負両極を持ち、絶えず微弱電流を両極に流し続ける特性がある。つまり、トルマリンは、電場を形成する素材であり、次のような作用を有していることが知られている。
【００１２】
第１に、トルマリンは、遠赤外線放射機能がある。トルマリンが発生させる４〜１４μｍの波長で０．０６mmAの電流は、「育成光線」とも呼ばれ私達人間を初めとした生物を活性化する働きがある有益な中間赤外線である。トルマリンは、電極からそのような有益な赤外線を放射される効果があるが、その赤外線放射率は、９３％と優れた特性がある。これにとって、人体を温め、血液循環や新陳代謝を促進して、細胞を活性化するなどの、いわゆる温熱効果があり、健康や美容に有益な効果がある。
【００１３】
第２に、トルマリンは、水の電気分解によりマイナスイオンを発生する機能がある。トルマリンは、電場を形成していることにより、常に、マイナス・イオンを生成しつづけるメカニズムがある。つまりトルマリンが水、あるいは空気中の水分と接触すると、瞬時に反応して、水を電気分解してマイナスイオンを生成するとともに還元力（抗酸化作用）を有する水にする。この水の還元力や抗酸化作用は水を弱アルカリ化したり、活性酸素を還元して無害化したり、ミネラルを溶出させたりするし、マイナスイオンは大気中の汚染物質や窒素酸化物やタバコの煙の粒子などの有害物質を分解して無害化するなどの効果がある。その結果、体液を弱アルカリ性にして体調を調整したり、抗酸化作用により老化防止するなど、健康に良い有益な作用を起こすことになる。空気中には、常に湿度何パーセントかの水分が水蒸気として漂っているので、このような空気中の湿気等に触れても、微量な水の分子と反応してマイナスイオンを放出し、上記と同様な作用効果を発揮する。また、このような水の電気分解にともなうマイナスイオン化は、水を活性化して、水のクラスターを分解して水質を変化させ、美味しい水にしたり、水道水の塩素を失活させて固定化して毒素を無害化したりする。
【００１４】
第３は、トルマリンには界面活性効果がある。トルマリンが水の電気分解をすると、マイナスイオンの（ＯＨ−）は、周囲の水分子と結合して、ヒドロキシルイオン分子（Ｈ３０２）を生成するが、これは界面活性物質であり、これが単分子膜をつくり、界面活性効果を発生させる。この界面活性効果により洗浄効果が向上したり、水回り道具により洗浄効果を向上するなどの防汚作用を発揮する。更に、電気分解により発生したイオンが、空気中の悪臭成分の微粒子を包み込み消臭する効果がある。
【００１５】
第４に、トルマリンには、焦電現象や圧電現象がある。トルマリンには、焦電現象や圧電現象があり、温度変化や湿度変化、圧力変化・摩擦や振動などの外的な変化に対応して、電荷を生じて帯電したり、遠赤外線（４〜１４μｍ）を放射したり、発生させる化学変化を大きく促進する。トルマリンは、焦電効果により熱によって帯電するので、風呂などの温かいお湯の中では人体に及ぼす遠赤外線の作用を飛躍的に高めることができる効果がある。
【００１６】
第５は、トルマリンには吸着・反発作用がある。トルマリンの吸着作用は、電極に帯することからおきるもので、反発作用は、帯電した電子が瞬間的に放電されることから起こる。この吸着・反発作用が、有害・悪臭成分（ホルムアルデヒド、アンモニア臭、カビ）を分解して脱臭したり無害化するし、抗菌、除菌効果や鮮度保持効果を発揮する。
【００１７】
叙上ように、トルマリンは、前記したような種々の作用があり、多くの有益な効果を発揮するが、このトルマリン効果の活用・応用分野について整理すると次のようになる。
【００１８】
a．繊維分野：（イオン効果、遠赤外線効果、消臭効果、防汚効果）
b．化粧品・雑貨分野：（イオン効果、美容効果、界面活性効果、消臭効果）
c．食品分野：（イオン効果、還元力効果、鮮度保持効果、酸化防止効果）
d．インテリア分野：（イオン効果、抗菌効果、遠赤外線効果、消臭効果、防汚効果）
e．セラミック分野：（イオン効果、抗菌効果、界面活性効果、消臭効果、防汚効果）
f．水処理分野：（水質浄化効果、還元力効果、ミネラル効果、弱アルカリ化）
g．建材分野：（イオン効果、抗菌効果、遠赤外線効果、消臭効果、防汚効果）
h．樹脂分野：（イオン効果、抗菌効果、界面活性効果、消臭効果、防汚効果）
ｉ．リネン分野：（イオン効果、消臭効果、防汚効果）
ｊ．農業分野：（鮮度保持効果、発育促進効果、土壌改良効果）
ｋ．畜産・水産分野（消臭効果、発育促進効果、水質調整効果、鮮度保持効果、）
【００１９】
以上のように、光触媒とトルマリンとは、その反応や作用の原理は異なるが、両者とも、人間の生活に多くの有益な効果をもたらすものであり、その利用分野の広さは共通している。そこで、近年は、光触媒の酸化チタンとトルマリンとを単独で利用するだけでなく、両者を組み合わせることを特徴とする発明もいくつか提案されている。
【００２０】
例えば、光触媒の酸化チタンとトルマリンとからなる新触媒及び新触媒を加えた材料（特開平１０‐１６５８１２号）、遠赤外線放射作用を有する組成物（特開平１０‐１６５８１２号）、有機化合物分解能力を有する微粒子を担持させた植物繊維加工品（特開２００２‐２６６２３４号）、抗菌材料（特開２００１‐１３９４０８号）等である。
【００２１】
しかし、これらの従来技術は、単にこれら公知物質であるトルマリンと酸化チタンとの両物質を一緒に用いることにより、両者の有する作用及び効果を有効に発揮させようとするものではあるが、いづれも両物質それぞれの作用を加えた以上のものではない。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者は、これら光触媒の酸化チタンとトルマリンの反応や作用効果が、ともに環境改善効果があることに興味を持ち、両者について研究してるうち、特に次のような性質に着目して、種々の実験を重ねた。
【００２３】
第１に、酸化チタンとトルマリンは、両者とも砕いて細かい粉末にしてもそれらの持つ性質や機能を変えないこと。
【００２４】
第２に、両者は、光と電気という相互に変換可能なエネルギーに反応したり、放射したりして、種々の化学反応を促進させる作用のある点で共通性がある。
【００２５】
第３に、酸化チタンの酸素による光酸化反応では、酸化チタンの粒径が小さいほど効率が高くなる。これは、酸素の酸化チタンへの吸着が粒径の小さい程起こり易くなるからであると考えられる。また、当該酸化チタンの粉末の粒径を小さくしていくと、その電子状態は、クラスターに近い電子状態に変わっていく。バンドギャップエネルギーが大きくなり、光吸収短波長側にシフト（ブルーシフト）する（量子サイズ効果）性質がある。このような現象が発現するのは、一般に粒径が０．１ミクロン以下の超微粒子になったときである。尚、酸化チタンの粒径とバンドギャップエネルギーの関係は、Brusの式で与えられる。しかし、このように酸化チタンを量子サイズ効果が生じる程超微粒子にした場合、その伝導体と価電子帯が粒径によって、どのように変わるのかの詳細はまだ解っていない。当該量子サイズ効果によって、半導体光触媒の活性の向上や新しい機能が期待されている。
【００２６】
尚、市販されている酸化チタンの超微粒子粉末として、商品名「Ｐ２５」というのがある。これは、Degussa社が塩化物の高温加水分解法（ＡＥＲＯＳＩＬ法）で製造された超微粒子粉末であり、一次粒子の平均粒径が３０ｎｍと小さく、表面積も約５０m２／ｇと大きいものである。その酸化チタンの超微粒子粉末の結晶型は主としてアナタース（７０％）であるが、ルチル型も混ざった超微粒子である。この超微粒子酸化チタンは、高い触媒活性を示すことが知られており、上記超微粒子にした場合の特性を実証している。
【００２７】
第４に、他方、トルマリンは、超微粒子にすることにより、超高電圧になり、高活性化することが知られている。当該トルマリンは、４〜１４μｍの波長で０．０６mmAの電流を永久に発生させているが、これを粉砕し、その粒径を小さくした場合、電圧は、結晶の距離の２乗に反半比例すると言われている。この静電圧の計算方式によると、理論上トルマリンを粉砕して、粒径を０．３μｍにすると１００万ボルトになり、当該トルマリンの粒径を、もしナノサイズまで超微粒子化した場合には、数千億ボルトになるとされている。このようにトルマリンを超微粒子にすれば、高電圧となり高い活性化を示すのである。尚、このようにトルマリンを超微粒子にした場合に、トルマリンの知られている性質がそのまま維持されるのか、新たな作用や効果が生じるのか、学問的にはいまだ不明な点が多い。本発明者は、この点にも注目して、トルマリンを超微粒子粉末に加工したものを用いて種々の実験をし、そこに現れる現象を観察した。
【００２８】
本発明者は、叙上のように、酸化チタン等の光触媒も、トルマリンもこれを超微粒子にした場合には、両者とも高活性化することに着目して、両者を混合し、組み合せた場合には、単独で使用した場合には見られない性質や作用を起こす可能性が高いと考えた。そこで本発明者は、酸化チタンとトルマリンとを超微粒子に加工したうえ、これを混合した粉末素材を用意し、これに基づいて種々の実験を行い、その特性の変化について観察した。その結果、超微粒子にした光触媒の酸化チタンもトルマリンも、それらを単独で使用した場合に比較して、より高い活性化を示して、その反応や作用効果が相乗的に発現することを確認した。
【００２９】
例えば，光触媒については、光エネルギーがなくとも高活性化して常時強い触媒反応を示す。つまり、紫外線が無かったり、弱かったりしても強い防汚、抗菌、脱臭作用を示すのである。従って、太陽光の照射される屋外は勿論、太陽光の届かない室内であっても、また、光が届きにくい構造や物質の内部であっても、強い防汚、抗菌、脱臭作用を発揮する。その結果、光エネルギーの存在という利用条件の制約が無くなり、実用性が広くなるとともに、光触媒とトルマリンの有する反応や作用効果が常時、相乗的に発現することとなって、安定的にセルフクリーニング機能を有する各種製品を簡単に実現できることとなった。
【００３０】
具体的には、酸化チタンとトルマリンの超微粒子を混合した粉末を担持させる処理をしたカーテン及びカーペットの抗菌性を確認したり、酸化チタンとトルマリンの超微粒子を混合した粉末を混入させた塗料を塗布した病院用スチールベットのスチール部分の抗菌性を確認した。また、酸化チタンとトルマリンの超微粒子を混合した粉末を混入させた塗料を塗布することにより、従来困難とされていたガラスの結露防止を実現した。更にまた、酸化チタンとトルマリンの超微粒子を混合する粉末を添加することにより、採取水の防藻性を確認したり、酸化チタンとトルマリンの超微粒子を混合する粉末を混入させて製造することにより融雪機能をもったコンクリートブロックや屋根瓦を実現した。しかも、これらの新たに開発した組成物や新材料を用いることにより、光触媒とトルマリンの有する反応や作用効果を相乗的に発現し、従来困難とされていた技術的課題を次々と解決して、実用性のある作用効果を実現させたのである。
【００３１】
更に、このような超微粒子にした光触媒とトルマリンの組み合わせによる相乗効果をより有効に発現するため、発明者は、超微粒子にした磁鉄鉱を助触媒として用いることを発想した。それは、磁鉄鉱が、磁性を持つことができる鉱物であり、磁場を形成する物質だからである。磁気は、電流に力を及ぼし、磁気誘導の場は、電荷へ働きかけることができるので、電場を形成する物質であるトルマリンの電荷を光触媒に伝えてエネルギーを与えて、紫外線を照射したと同様に電子を励起状態にするのを助けると思われる。即ち磁鉄鉱が助触媒となってトルマリンのエネルギーを光触媒に伝えてその光触媒反応を活性化させる効果があるのである。また光触媒が磁鉄鉱に接触すると、空間電荷層が形成され磁鉄鉱が磁化したり、光触媒作用の活性化により生じた熱エネルギーが磁鉄鉱を介してトルマリンに影響を与えてトルマリンの前記作用効果を活性化する。このように、磁鉄鉱は、光触媒とトルマリンの間のエネルギー伝達率を高め、両方の作用効果が効率良く発現できるようにする助材として機能しているものと思われる。
【００３２】
本発明は、このように超微粒子にした光触媒とトルマリンを混合し、必要に応じて磁鉄鉱を混合すると、互いに影響しあって高度に活性化し、磁鉄鉱がそれを助け、両者の反応や作用効果が相乗的に発現するという新しい技術的知見に基づいて、環境改善効果が顕著な素材や組成物や機能性材料を新たに開発したものである。
【００３３】
【課題を解決するための手段】
特許を受けようとする第１発明は、  超微粒子光触媒と超微粒子トルマリンとを混合し、相互に励起状態となしてその反応を活性化したことを特徴とする複合超微粒子触媒である。
【００３４】
特許を受けようとする第２発明は、超微粒子光触媒と超微粒子トルマリンに超微粒子磁鉄鉱とを混合し、相互に励起状態となして、その反応を活性化したことを特徴とする複合超微粒子触媒である。
【００３５】
特許を受けようとする第３発明は、粒径が５０ｎｍ以下の超微粒子光触媒であり、粒径が５μｍ以下の超微粒子トルマリンであり、粒径が５μｍ以下の超微粒子磁鉄鉱であることを特徴とする第１発明又は第２発明に記載した複合超微粒子触媒である。
【００３６】
特許を受けようとする第４発明は、超微粒子光触媒が、超微粒子酸化チタンである第１発明又は第２発明または第３発明に記載する複合超微粒子触媒である。
【００３７】
前記、第１発明から第４発明は、高活性化した超微粒子光触媒と超微粒子酸化チタンが互いにその発生させるエネルギーにより刺激しあって、両者の有する反応や作用効果を相乗的に発現させた複合超微粒子触媒であって、新しい環境改善型素材である。尚、超微粒子磁鉄鉱は、超微粒子光触媒と超微粒子酸化チタンとのエネルギーの交換を効率良くするための助触媒または助材であり、相乗的効果の安定的且つ効率的発現を図るものである。
【００３８】
特許を受けようとする第５発明は、超微粒子光触媒と超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合したうえ、担体に担持させたり、焼成したり、結合したり、接着させるなど、いづれかの手段により組み合わせ、相互に励起状態となして、その反応を活性化したことを特徴とする複合超微粒子触媒を含有する組成物である。
【００３９】
特許を受けようとする第６発明は、粒径が５０ｎｍ以下の超微粒子チタンと、粒径が５μｍ以下の超微粒子トルマリンと、必要に応じて粒径が５μｍ以下の超微粒子磁鉄鉱とを混合したうえ、担体に担持させたり、焼成したり、結合したり、接着させるなど、いづれかの手段により組み合わせ、相互に励起状態となしてその反応を活性化したことを特徴とする複合超微粒子触媒を含有する組成物である。
【００４０】
特許を受けようとする第７発明は、超微粒子チタンと、超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合したうえ、担体に担持させたり、焼成したり、結合したり、接着させるなど、いづれかの手段により組み合わせ、相互に励起状態となして、その反応を活性化して成る複合超微粒子触媒を含有する有機化合物分解組成物である。
【００４１】
特許を受けようとする第８発明は、超微粒子酸化チタンと、超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合したうえ、担体に担持させたり、焼成したり、結合したり、接着させるなど、いづれかの手段により組み合わせ、相互に励起状態となして、その反応を活性化してなる複合超微粒子触媒を含有する汚れ防止組成物である。
【００４２】
特許を受けようとする第９発明は、超微粒子酸化チタンと、超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合したうえ、担体に担持させたり、焼成したり、結合したり、接着させるなど、いづれかの手段により組み合わせ、相互に励起状態となして、その反応を活性化してなる複合超微粒子触媒を含有するガス分解組成物。
【００４３】
特許を受けようとする第１０発明は、超微粒子酸化チタンと、超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合したうえ、担体に担持させたり、焼成したり、結合したり、接着させるなど、いづれかの手段により組み合わせ、相互に励起状態となして、その反応を活性化してなる複合超微粒子触媒を含有する抗菌組成物である。
【００４４】
特許を受けようとする第１１発明は、超微粒子酸化チタン、と超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合したうえ、担体に担持させたり、焼成したり、結合したり、接着させるなど、いづれかの手段により組み合わせ、相互に励起状態となして、その反応を活性化してなる複合超微粒子触媒を含有する親水性向上組成物である。
【００４５】
特許を受けようとする第１２発明は、超微粒子酸化チタンと、超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合したうえ、担体に担持させたり、焼成したり、結合したり、接着させるなど、いづれかの手段により組み合わせ、相互に励起状態となして、その反応を活性化してなる複合超微粒子触媒を含有する撥水性向上組成物である。
【００４６】
特許を受けようとする第１３発明は、超微粒子酸化チタンと、超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合したうえ、担体に担持させたり、焼成したり、結合したり、接着させるなど、いづれかの手段により組み合わせ、相互に励起状態となして、その反応を活性化してなる複合超微粒子触媒を含有する水質浄化組成物である。
【００４７】
特許を受けようとする第１４発明は、超微粒子酸化チタンと、超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合したうえ、担体に担持させたり、焼成したり、結合したり、接着させるなど、いづれかの手段により組み合わせ、相互に励起状態となして、その反応を活性化してなる複合超微粒子触媒を含有する脱臭・消臭組成物である。
【００４８】
特許を受けようとする第１５発明は、超微粒子酸化チタンと、超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合したうえ、担体に担持させたり、焼成したり、結合したり、接着させるなど、いづれかの手段により組み合わせ、相互に励起状態となして、その反応を活性化してなる複合超微粒子触媒を含有する空気浄化組成物である。
【００４９】
特許を受けようとする第１６発明は、超微粒子酸化チタンと、超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合したうえ、担体に担持させたり、焼成したり、結合したり、接着させるなど、いづれかの手段により組み合わせ、相互に励起状態となして、その反応を活性化してなる複合超微粒子触媒を含有するマイナスイオン効果組成物である。
【００５０】
特許を受けようとする第１７発明は、超微粒子酸化チタンと、超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合したうえ、担体に担持させたり、焼成したり、結合したり、接着させるなど、いづれかの手段により組み合わせ、相互に励起状態となして、その反応を活性化してなる複合超微粒子触媒を含有する遠赤外線放射組成物である。
【００５１】
特許を受けようとする第１８発明は、粒径が５０ｎｍ以下の超微粒子光触媒であり、粒径が５μｍ以下の超微粒子トルマリンであり、粒径が５μｍ以下の超微粒子磁鉄鉱であることを特徴とする第５発明、第６発明、第７発明、第８発明、第９発明、第１０発明、第１１発明、第１２発明、第１３発明、第１４発明、第１５発明、第１６発明または第１７発明に記載する組成物である。
【００５２】
前記第５発明から第１８発明は、複合超微粒子触媒を含有する組成物である。複合超微粒子触媒を混合したうえ、担体に担持させたり、焼成したり、結合したり、接着させるなど、いづれかの手段により組み合わせたものである。複合超微粒子触媒を混合したものであれば、その組み合わせ方は、特に限られるものではなく、例えば、合成樹脂で一体成形してもよいし、接着剤で接着しても良いし、高温で焼結したり、陶磁製などの無機質ラシイリングやプラスチックライシングにより結合したり、アルコキシシランを主成分とする結合剤（バインダー）により縮合・結合させたり、繊維やセルロースにバインダーで担持させたり、顔料や塗料に複合超微粒子触媒を混入して塗布し乾燥硬化させて塗装したり、紙や不織布に漉き込んでもよい。超微粒子酸化チタンと超微粒子トルマリンとを組み合わせることにより、相互に影響し合って両者の作用効果が常時相乗効果となって発現している組成物である。即ち、その使用目的に応じて利用する作用効果が特に効率的に発現するように組合せ、一体化して組成物を構成していればよいのである。
【００５３】
特許を受けようとする第１９発明は、超微粒子酸化チタンと、超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合し、相互に励起状態となして、その反応を活性化してなる複合超微粒子触媒を加えた防汚・抗菌・脱臭機能性紙である。
【００５４】
特許を受けようとする第２０発明は、超微粒子酸化チタンと、超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合し、相互に励起状態となして、その反応を活性化してなる複合超微粒子触媒を加えた防汚・抗菌・脱臭機能性合成樹脂材である。
【００５５】
特許を受けようとする第２１発明は、超微粒子酸化チタンと、超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合し、相互に励起状態となして、その反応を活性化してなる複合超微粒子触媒を加えた防汚・抗菌・脱臭機能性セラミックスである。
【００５６】
特許を受けようとする第２２発明は、超微粒子酸化チタン超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合し、相互に励起状態となして、その反応を活性化してなる複合超微粒子触媒を加えた防汚・抗菌・脱臭機能性繊維である。
【００５７】
特許を受けようとする第２３発明は、超微粒子酸化チタンと超微粒子トルマリンと必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合し、相互に励起状態となして、その反応を活性化してなる複合超微粒子触媒を加えた防汚・抗菌・脱臭・曇り防止機能性ガラスである。
【００５８】
特許を受けようとする第２４発明は、超微粒子酸化チタンと、超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合し、相互に励起状態となして、その反応を活性化してなる複合超微粒子触媒を加えた防汚・抗菌・脱臭機能性ゴムである。
【００５９】
特許を受けようとする第２５発明は、超微粒子酸化チタンと、超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合し、相互に励起状態となして、その反応を活性化してなる複合超微粒子触媒を加えた防汚・抗菌・脱臭機能性金属である。
【００６０】
特許を受けようとする第２６発明は、超微粒子酸化チタンと、超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合し、相互に励起状態となして、その反応を活性化してなる複合超微粒子触媒を加えた防汚・脱臭・有害物質除去機能性セメントである。
【００６１】
特許を受けようとする第２７発明は、超微粒子酸化チタンと、超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合し、相互に励起状態となして、その反応を活性化してなる複合超微粒子触媒を加えた防汚・脱臭・有害物質除去機能性アスファルトである。
【００６２】
特許を受けようとする第２８発明は、超微粒子酸化チタンと、超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合し、相互に励起状態となして、その反応を活性化してなる複合超微粒子触媒を加えた防汚・抗菌・脱臭・有害物質除去機能性塗料である。
【００６３】
特許を受けようとする第２９発明は、超微粒子酸化チタンと、超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合し、相互に励起状態となして、その反応を活性化してなる複合超微粒子触媒を加えた脱臭・有害物質除去機能性肥料である。
【００６４】
特許を受けようとする第３０発明は、超微粒子酸化チタンと、超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合し、相互に励起状態となして、その反応を活性化してなる複合超微粒子触媒を加えた防汚・抗菌・脱臭・有害物質除去機能性建材である。
【００６５】
特許を受けようとする第３１発明は、超微粒子酸化チタンと、超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合し、相互に励起状態となして、その反応を活性化してなる複合超微粒子触媒を加えた防汚・抗菌・脱臭機能性陶磁器である。
【００６６】
特許を受けようとする第３２発明は、超微粒子酸化チタンと、超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合し、相互に励起状態となして、その反応を活性化してなる複合超微粒子触媒を加えた消臭・脱臭剤である。
【００６７】
特許を受けようとする第３３発明は、超微粒子酸化チタンと、超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合し、相互に励起状態となして、その反応を活性化してなる複合超微粒子触媒を加えた結露防止剤である。
【００６８】
特許を受けようとする第３４発明は、超微粒子酸化チタンと、超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合し、相互に励起状態となして、その反応を活性化してなる複合超微粒子触媒を加えた土壌改良剤である。
【００６９】
特許を受けようとする第３５発明は、超微粒子酸化チタンと、超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合し、相互に励起状態となして、その反応を活性化してなる複合超微粒子触媒を加えたガラス・鏡の曇り防止剤である。
【００７０】
特許を受けようとする第３６発明は、超微粒子酸化チタンと、超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合し、相互に励起状態となして、その反応を活性化してなる複合超微粒子触媒を加えた防汚・抗菌・脱臭機能性カーテンである。
【００７１】
特許を受けようとする第３７発明は、超微粒子酸化チタンと、超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合し、相互に励起状態となして、その反応を活性化してなる複合超微粒子触媒を加えた防汚・抗菌・脱臭機能性敷物である。
【００７２】
特許を受けようとする第３８発明は、超微粒子酸化チタンと、超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合し、相互に励起状態となして、その反応を活性化してなる複合超微粒子触媒を加えた防汚・抗菌・脱臭機能性タイルである。
【００７３】
特許を受けようとする第３９発明は、超微粒子酸化チタンと、超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合し、相互に励起状態となして、その反応を活性化してなる複合超微粒子触媒を加えた化粧品である。
【００７４】
特許を受けようとする第４０発明は、超微粒子酸化チタンと、超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合し、相互に励起状態となして、その反応を活性化してなる複合超微粒子触媒を加えた石鹸・洗剤である。
【００７５】
特許を受けようとする第４１発明は、超微粒子酸化チタンと、超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合し、相互に励起状態となして、その反応を活性化してなる複合超微粒子触媒を加えた防汚・抗菌・脱臭機能性寝装具である。
【００７６】
特許を受けようとする第４２発明は、超微粒子酸化チタンと、超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合し、相互に励起状態となして、その反応を活性化してなる複合超微粒子触媒を加えた防汚・抗菌・脱臭機能性下着・衣類である。
【００７７】
特許を受けようとする第４３発明は、超微粒子酸化チタンと、超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合し、相互に励起状態となして、その反応を活性化してなる複合超微粒子触媒を加えた太陽電池である。
【００７８】
特許を受けようとする第４４発明は、超微粒子酸化チタンと、超微粒子トルマリンと、必要に応じて超微粒子磁鉄鉱とを混合し、相互に励起状態となして、その反応を活性化してなる複合超微粒子触媒を加えた防汚・抗菌・脱臭機能性食器である。
【００７９】
特許を受けようとする第４５発明は、粒径が５０ｎｍ以下の超微粒子光触媒であり、粒径が５μｍ以下の超微粒子トルマリンであり、粒径が５μｍ以下の超微粒子磁鉄鉱であることを特徴とする第１９発明、第２０発明、第２１発明、第２２発明、第２３発明、第２４発明または第２５発明、第２６発明、第２７発明、第２８発明、第２９発明、第３０発明、第３１発明、第３２発明、第３３発明、第３４発明、第３５発明、第３６発明、第３７発明、第３８発明、第３９発明、第４０発明、第４１発明、第４２発明、第４３発明または第４４発明に記載する機能性材料である。
【００８０】
前記第１９発明から第４５発明までは、超微粒子酸化チタンと、超微粒子トルマリンとを活性化してなる複合超微粒子触媒を各種材料に付着したり加えたりして、その材料に必要な環境・衛生改善機能を付加して、高品質化したものである。
【００８１】
【実施例】
以下、本発明について、実施例に基づいて詳細に説明する。
【００８２】
＜実施例１＞  複合超微粒子触媒（試料１）
酸化チタンを粉砕して粒径を３０ｎｍにした超微粒子光触媒１０部と、トルマリン鉱石（チリ−産）１μｍに粉砕した超微粒子トルマリン１０部とを混合して複合超微粒子触媒となした。
【００８３】
＜実施例２＞  複合超微粒子触媒（試料２）
酸化チタンを粉砕して粒径を３０ｎｍにした超微粒子光触媒１０部と、トルマリン鉱石（チリ−産）を１００ｎｍに粉砕した超微粒子トルマリン１０部と、磁鉄鉱を粉砕して０.３μｍの微粒子磁鉄鉱２部を混合して複合超微粒子触媒となした。尚、上記各超微粒子粉末は、バッチ型の湿式媒体ミル（アクアマイザ）に複数回かけて製造した。
【００８４】
＜実施例３＞  複合超微粒子触媒（試料３）
酸化チタンを粉砕して粒径を５０ｎｍにした超微粒子光触媒１０部と、トルマリン鉱石（チリ−産）を１μｍに粉砕した超微粒子トルマリン１０部とを混合して複合超微粒子触媒となした。尚、上記各超微粒子粉末は、バッチ型の湿式媒体ミル（アクアマイザ）に複数回かけて製造した。
【００８５】
＜実施例４＞  カーテン布地の抗菌性試験
検体
前記試料１である複合超微粒子触媒をカーテン繊維に担持させたうえ、これをカーテン用布に織り上げてカーテン布地となし、当該カーテン布地を２８×２８ｍｍの正方形に切り、抗菌加工カーテン（検体A）とした。
また、複合超微粒子触媒で加工処理していないカーテン布地を２８×２８ｍｍの正方形に切り、これをオートクレープにて滅菌した後、抗菌未加工カーテン（検体B）とした。
【００８６】
（２）使用菌株
ａ）黄色ブドウ球菌（Staphylococcus aureus IFO１２７３２  発酵研究所より入手）
ｂ）肺炎桿菌（Klebsiella pneumoniae IFO１３２７７  発酵研究所より入手）
上記ａ）ｂ）を１白金耳取り、ブイヨン培地に接種、３７℃で２４時間前培養した。
【００８７】
（３）試験方法
方法はＪＩＳ  Ｌ  １９０２に準じて行った。
【００８８】
イ）平板の作成
オートクレープ滅菌した普通寒天培地を４５℃に保ち、前培養した黄色ブドウ球菌と肺炎桿菌とを最終濃度１０６個／ｍｌとなるように添加し、混和後、９０ｍｍの滅菌シャーレに入れ、平板とした。
同時に前培養した菌の濃度を測定し、培地中の菌濃度を算出した。
【００８９】
ロ）培養試験
前記平板を数時間乾燥させた後、その平板中央に抗菌加工カーテン（検体A）と抗菌未加工カーテン（検体Ｂ）を載せ、４種類の試験検体を調製し、上部から５００lxの光を当てながら、倒置はせずにそのまま３７℃で４８時間培養した。それぞれの菌株ごと、４種類の試験検体ごとに各シャーレ３枚を用意した。
【００９０】
ハ）ハローの測定
試験検体の周囲にハロー（菌の増殖が阻止されたところ：阻止帯）が有るか無いかと、そのハローの幅を測定した。
抗菌加工カーテン（検体A）の黄色ブドウ球菌培養シャーレには阻止帯がはっきりと認められた。従って、抗菌加工カーテン（検体A）は、黄色ブドウ球菌に対して強い抗菌効果がある（参考写真１参照）。これに対し、抗菌加工カーテン（検体A）の肺炎桿菌培養シャレーには阻止帯がみとめられなかった。因って、抗菌加工カーテン（検体A）は、肺炎桿菌に対しては抗菌性があまり強くない。
【００９１】
これに対し、抗菌加工カーテン（検体A）の肺炎桿菌培養シャレーには阻止帯がみとめられなかった。シャレーの培地には白い点状に肺炎桿菌が繁殖しているが、その中央部のカーテン上には白い点状の肺炎桿菌が減少しているのが認められた。従って、前記抗菌加工カーテンは、肺炎桿菌に対しても抗菌効果があることが解った。
【００９２】
（４）結果
複合超微粒子触媒を繊維に担持させた抗菌加工カーテンは、黄色ブドウ球菌に対しては強い抗菌力（殺菌力）の作用効果があるのに対し、肺炎桿菌に対しては少し弱いが抗菌力があることが確認された。尚、培養試験後の抗菌未加工カーテン（検体Ｂ）については、全体に細菌の繁殖が確認された。
カーテン布地の試験結果を表１に示す。
【００９３】
【表１】
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【００９４】
＜実施例５＞  カーペットパイルの抗菌性試験
（１）試験検体
前記試料１である複合超微粒子触媒をカーペットパイル繊維に担持させたうえ、これをカーペットパイルに織り上げてカーペットとなした。当該カーペットパイルを細かく切り取り、約０．２ｇを一様に広げ，加圧して、直径２８ｍｍの円形とした。これを抗菌加工カーペットパイル（検体Ｃ）とした。
また、複合超微粒子触媒で加工処理しないカーペットパイルを２８ｍｍの円形に切り、これをオートクレープにて滅菌した後、抗菌未加工カーペットパイル（検体Ｄ）とした。
【００９５】
（２）使用菌株
ａ）黄色ブドウ球菌（Staphylococcus aureus IFO１２７３２  発酵研究所より入手）
ｂ）肺炎桿菌（Klebsiella pneumoniae IFO１３２７７  発酵研究所より入手）
上記ａ．ｂ．を１白金耳取り、ブイヨン培地に接種、３７℃で２４時間前培養した。
【００９６】
（３）試験方法
方法はＪＩＳ  Ｌ  １９０２に準じて行った。
そのイ）平板の作成、ロ）培養試験は、実施例と同じなので、ここでの記載は省略する。
【００９７】
ハ）ハローの測定
検体繊維の周囲にできたハロー（菌の増殖が阻止されたところ：阻止帯）の有無と、その幅を測定した。その結果、抗菌加工カーペットパイル（検体Ｃ）の黄色ブドウ球菌培養シャーレには阻止帯がはっきりと認められた。これから、抗菌加工カーペットパイルは、黄色ブドウ球菌に対して強い抗菌効果があることが解った（参考写真２）。
これに対し、抗菌加工カーペットパイル（検体Ｃ）の肺炎桿菌培養シャレーには阻止帯が認められなかった。しかし、同シャレーの培地部分には白い点状の肺炎桿菌が繁殖しているが、カーペット上には白い点状の肺炎桿菌が消えているのが認められた。因って、抗菌加工カーペットパイルは、肺炎桿菌に対してはあまり強くないが抗菌性のあることが認められた。
【００９８】
（４）結果
複合超微粒子触媒を繊維に担持させた抗菌加工カーペットは、黄色ブドウ球菌に対して抗菌力というより、殺菌力に近い強い作用効果が発揮されるのに対し、肺炎桿菌に対しても抗菌力を有することが確認された。尚、培養試験後の抗菌未加工カーペット（検体Ｄ）については、全体に細菌の繁殖が確認された。
カーペットパイルの試験結果を、表２に示す。
【００９９】
【表２】
2004188397.tif 000004
【０１００】
＜実施例６＞  カーペットの消臭性試験
（１）試験方法
上記試料１である複合超微粒子触媒をウールカーペット繊維に担持させたうえ、これをウールカーペット織り上げてなるウールカーペットを５ｃｍ×５ｃｍに切取り、これをテドラーパック（５リットル）中に試料及びガス量（２リットル）を注入し、蛍光灯光（約５００ＬＵＸ）を当てながら各時間毎のガス濃度を検知管を用いて測定（繰り返し数２回）し、下記の式より脱臭率（％）を換算する。
脱臭率（％）＝｛（コントロールガス濃度−試料ガス濃度）／コントロールガス濃度｝×１００
【０１０１】
（２）試験結果
カーペットの消臭性は、アンモニア臭、ホルマリン臭、酢酸臭については１５分経過しただけで７０〜８０％以上が消臭し、１８０分経過後には９６〜９９％とほぼ完全に消臭する事が出来た。また、ピリジン臭については、１５分経過後には４８％の消臭が実現したが、１８０分経過後には８４．５％の消臭ができた。アセトアルデヒド臭については、１５分経過後した時点では消臭できないが、３０分経過した頃から少しづつ消臭が始まり、１８０分経過後には３５％の消臭ができた。このように、アセトアルデヒド臭の消臭率は不満足であるが、それ以外は本発明に係る複合超微粒子触媒の消臭作用だけで充分である。（図１、表３）
【０１０２】
【表３】
2004188397.tif 000005
【０１０３】
本実験では、室内であることを想定し、蛍光灯の光を照射しただけである。蛍光灯の光には紫外線がごく少量であるにもかかわらず、上記のようにアセトアルデヒド臭を除き充分な消臭作用を発揮している。このことから、充分な紫外線が無くとも、複合超微粒子触媒による加工処理しておけば、消臭効果が相乗的に発現することが確認された。
【０１０４】
＜実施例６＞  ウールカーペットの防ダニ試験
上記試料１である複合超微粒子触媒をウールカーペット繊維に担持させたうえ、これをウールカーペット織り上げてなるウールカーペットを１点を用いて、これに供試ダニとして、ヤケヒョウヒダニを用いてどれだけ侵入するかを調べる侵入阻止法により防ダニ性（忌避率）を試験した。その結果、加工カーペットの忌避率は２５．６％と優秀であり、実用的に充分であった（表４）。
【０１０５】
【表４】防ダニ試験結果（浸入阻止法）
2004188397.tif 000006
【０１０６】
＜実施例７＞  結露防止カーテン付きサッシの結露試験
（１）試験目的
本試験の目的は、ガラス窓の室内表面に試料２の複合超微粒子触媒を含有した塗料を塗布し、結露防止カーテンを室内側に装着したうえで、室の内外に冬季に相当する湿度と温度を与えた場合の、試験体各部の温度及びサッシの室内側表面での結露発生状況を把握することである。
【０１０７】
（２）試験体
試験体は、呼び寸法Ｗ１６００ｍｍ×Ｈ１６００ｍｍのアルミニウム合金製サッシを用い、依頼者製の結露防止カーテンを室内側表面に装着し、ガラスには試料２の複合超微粒子触媒を含有した塗料を塗布し、試験体周囲の仮想壁体には硬質ウレタンホーム（厚１５０ｍｍ）を用いた。
【０１０８】
（３）試験方法
試験に際しては、当試験所の第１熱実験室と第２熱実験室間の試験用既開口部（Ｗ２０５０ｍｍ×Ｈ２２５０ｍｍ）に試験体を装着し、試験体と開口部の隙間には、軟質ウレタンフォームを充填し、その上から粘着テープで覆った。
【０１０９】
試験は、空気温度を冷却側０℃、加熱側２０℃一定、加熱側空気の相対湿度を４０，６０及び７０％の３条件（第１〜第３測定条件）とした。各測定条件における温湿度の保持時間は、設定温湿度に到達してから１時間とし、各測定条件終了時の加熱側表面における結露発生状況を目視観察した。なお、第１測定条件の終了直前にのみ、（結露が発生していない条件）試験体各部の温度を測定した。
【０１１０】
試験体表面における風速及び風向は、加熱側では約０．３ｍ／sec（表面熱伝達抵抗：約０．１１ｍ２K/W）の下向き気流が、冷却側では試験体面の法線方面から約３．０ｍ／sec（表面熱伝達抵抗：約０．０４ｍ２K/W）の気流が流れるようにした。試験体各部の温度測定にはT熱電体（ψ０.２ｍｍ）を、湿度測定にはアスマン通風乾湿球湿度計を用いた。
【０１１１】
（４）結露目視観察結果
試験体の加熱側表面における結露の目視観察結果を測定条件毎に図２、図３、図４に示す。いずれの場合も、結露の目視観察において水滴は認められなかった。
本試験では、周囲の枠やガラス押し縁には大水滴の流れが発生しているのに、試料２のガラスには試料２の複合超微粒子触媒を含有した塗料を塗布したガラス部分には、結露が全くみられなかったことは画期的な結果であった。複合超微粒子触媒の作用効果が強く発現していることを示している。
【０１１２】
＜実施例８＞  病院用スチールベットのスチール部分の抗菌性能
（１）試験目的
病院用スチールベットのスチール部分についてバクテリア抵抗性試験（薄膜法）により、その抗菌性能を確認する。
【０１１３】
（２）供試料
＊試験検体A：グラインダーをかけ水洗いしたスチール製四角形状の小片に、試料３の複合超微粒子触媒粉体４０ｇを混入した塗料を塗布したものを試験検体Aとする。
＊試験検体B：スチール製四角形片に、試料３の複合超微粒子触媒粉体６０ｇを混入した塗料を塗布したものを試験検体Bとする。
【０１１４】
（３）試験方法
ａ）バクテリア抵抗性試験（薄膜法）
前記試験検体A,Bを大腸菌（Eschericia coli）及びTTC試薬（TTC；塩化２，３，５−トリフェニルテトラゾリウム）を添加した希薄普通寒天培地▲１▼（１/５NA培地）の中央にはりつけ、さらに同希薄普通寒天培地▲１▼（１/５NA培地）を試験検体A,B上面が覆われる程度に加える。
【０１１５】
又、試験検体A、試験検体Bを黄色ぶどう球菌（Staphylococcus aureus）を添加したマンニット食塩寒天培地▲２▼の中央にはりつけ、さらに同マンニット食塩寒天培地▲２▼を試験検体Ａ，試験検体Ｂが覆われる程度に加える。当該培地▲２▼が固化した後、２８±２℃、光量１０００ルクスに調整した恒温槽に入れ、２日間培養する。培養後、表５の判定基準に基づき，供試料の抗菌性を評価する。
【０１１６】
尚、希薄普通寒天培地▲１▼（１/５NA培地）は、ペプトン：２ｇ、塩化ナトリウム：１ｇ、肉エキス：０．６ｇ、寒天：１５ｇを１０００mlの蒸留水に溶解させ、１２１℃（圧力１０３kpa相当、）１５minのオートクレープにて滅菌したものである。これに大腸菌（Eschericia coli）（ブイヨン培養液３にて菌数を約１０５個／ｍｌに調整したもの）を１％、及びTTC試薬０．１ｇ（１ｍｌ以下のメタノ−ルに溶解させたもの）を接種する。TTC試薬を加えることにより、菌が生育すると赤く発色する。
【０１１７】
また、マンニット食塩培地▲２▼は、黄色ぶどう球菌（Staphylococcus aureus）検出用培地１１１gを１０００mlの蒸留水に溶解させ、１２１℃（圧力１０３kpa相当）、１５minのオートクレーブにて滅菌したものである。これに黄色ぶどう球菌（ブイヨン培養液にて菌数を約１０５個／mlに調整したもの）を１％接種する。マンニットを分解する黄色ぶどう球菌（Staphylococcus aureus）は、発育した集落周辺の培地を黄変する。
【０１１８】
更に、ブイヨン培養液は、ペプトン：１０g、塩化ナトリウム：５ｇ、肉エキス：３ｇを１０００ｍｌの蒸留水に溶解させ、１２１℃（圧力１０３kpa）、１５minのオートクレープにて滅菌したものである。
【０１１９】
【表５】
2004188397.tif 000007
【０１２０】
（４）試験結果
バクテリア抵抗性試験（薄膜法）の結果を表６に示す。
【０１２１】
【表６】
2004188397.tif 000008
【０１２２】
＊バクテリア抵抗性試験（薄膜法）の所見
試験検体Aと試験検体Ｂを光量１０００ルクスの条件下で２日間培養して、バクテリア抵抗性試験を判定した結果（薄膜法）、黄色ブドウ球菌（Syaphylococcusaureus）については、大きなハロー（阻止帯）を形成し、高い抗菌性を示している。これに対し、大腸菌（Escherichia coli）については、ハロー（阻止帯）を形成しておらず、抗菌性は低いと考えられる。
【０１２３】
＜実施例９＞    水の微生物検査及び藻の生育検査
（１）試験目的
霞ヶ浦から採取した水（試験検体Ｗ）と、当該霞ヶ浦から採取した水Ｗに複合超微粒子触媒（試料３）を投入した処理水（試験検体ＴＷ）とについて、微生物検査及び藻の生育試験を行う。
【０１２４】
（２）試験内容
Ａ）生菌数計測
試験検体Ｗと試験検体ＴＷとを１ml取り、生理食塩水を用いて１００〜１０７倍まで順次希釈し、シャーレに１mlずつ分注した後、培地を加え，攪拌し、放置する。培地が固化した後シャーレを倒置して、２８±２℃に調整した恒温槽に入れ、培養する。培地は、ＰＧＹ平板培地▲４▼を使用し、培養日数は５日間とする。なお培養後生育した菌のコロニー数を数えて生菌数を求める。
尚、ＰＧＹ平板培地は、ペプトン：１０ｇ、ブドウ糖：１０ｇ、酵母エキス：１０ｇ、寒天：１５ｇを１０００ｍｌの蒸留水に溶解させ、１２１℃、１５minのオートクレーブで滅菌したものである。
【０１２５】
Ｂ）藻生育試験
デットメル平板培地▲５▼を作製しておき、試験検体Ｗと試験検体ＴＷとを均一にデットメル平板培地▲５▼に１mlづつ撒き掛け、蓋をして２８±２℃、光量１５００〜２０００ルクスに調整した恒温槽に入れ、培養する。１、２、３、４週間後の藻の発育状態を肉眼で観察する。（参考写真３、４は、試験開始から４週間後に撮影したものである。）
【０１２６】
尚、当該デットメル平板培地▲５▼は、CaNO３・４H２O；１g、MgSO４・７H２O；O.２５g、KCl；０.２５g、KH２PO４；０.２５g、FeCl３；痕跡を蒸留水１０００mlに溶解させ、１２１℃（１０３kpa相当）、１５minのオートクレーブにて滅菌したものをシャーレに２０ml流し込み、１日静置し、固化したものである。
【０１２７】
（３）試験結果
Ａ）生菌数計測
試験結果を別紙表７に示す。
【０１２８】
【表７】
2004188397.tif 000009
【０１２９】
＊生菌数計測試験結果の所見
本試験結果より、試験検体Ｗにおいて１０４個／mlの細菌が確認されました。試験検体ＴＷにおいて１０５個／mlの細菌が確認されました。
【０１３０】
Ｂ）藻生育試験
試験結果を別紙表８に示す。
【０１３１】
【表８】
2004188397.tif 000010
【０１３２】
＊藻生育試験結果の所見
本試験結果より、試験検体Ｗと試験検体ＴＷを比較したところ、試験検体ＴＷの方が藻の生育が無く、明らかに試験検体ＴＷに防藻性が確認された。しかし、試験検体ＴＷについては、試験開始から３週間後には、若干の藻の生育が確認された。
【０１３３】
【発明の効果】
叙上のように、本発明は、超微粒子にした光触媒と超微粒子にしたトルマリンを組合せることにより両方を高度に活性化して、その反応や作用効果が相乗的に発現することができる。例えば、光触媒については、光エネルギーがなくとも高活性化して強い触媒反応をするし、紫外線が無かったり、弱かったりしても強い防汚、抗菌、脱臭作用を発揮する。
【０１３４】
また、酸化チタンとトルマリンの超微粒子を混合することにより、トルマリンの作用効果が相乗的に発現して結露しないガラスを実現したり、強い触媒反応や遠赤外線効果など実現が困難とされていた技術的課題を次々と解決することができた。
【０１３５】
更に、このような超微粒子にした光触媒とトルマリンの組み合わせによる相乗効果をより有効に発現するため、発明者は、超微粒子にした磁鉄鉱を助触媒となって、トルマリンのエネルギーを光触媒に伝えてその光触媒反応を活性化させる効果がある。また光触媒が磁鉄鉱に接触すると、光触媒作用の活性化により生じた熱エネルギーが磁鉄鉱を介してトルマリンに影響を与えて、トルマリンの前記作用効果を活性化する。このように、磁鉄鉱は、光触媒とトルマリンの間のエネルギー伝達率を高め、両方の作用効果が効率良く発現できるようにする助材としての役割がある。
【０１３６】
本発明は、このように超微粒子にした光触媒とトルマリンを混合し、必要に応じて磁鉄鉱を混合すると、互いに影響しあって高度に活性化し、磁鉄鉱がそれを助け、両者の反応や作用効果が相乗的に発現する。その結果、環境改善効果が顕著な素材や組成物や材料が新たに開発された。
【図面の簡単な説明】
【図１】カーペットの消臭性（５００Lux）の試験結果を示すグラフである。
【図２】第１測定条件における、ガラスの結露目視観察結果の結露発生状況を示す垂直断面図である。
【図３】第２測定条件における、ガラスの結露目視観察結果の結露発生状況を示す垂直断面図である。
【図４】第３測定条件における、ガラスの結露目視観察結果の結露発生状況を示す水平断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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