(57)【要約】【課題】脱臭効果、抗菌効果、防汚効果等の光触媒機能を有し、充分な光が存在しなくても脱臭・消臭機能等を実現することができる新しい機能性部材を提供する。【解決手段】光触媒機能および吸着除去機能を有する機能性部材であって、基材表面に光触媒物質や多孔質吸着性物質を基材表面に固定するために用いるバインダーを塗布し、次いで光触媒物質を担持させた多孔質吸着性物質を散布し、バインダーを硬化させることにより基材の表面にバインダー、光触媒物質および多孔質吸着性物質を固着させる。【選択図】    図１
2004174312.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材表面に光触媒物質と多孔質吸着性物質とがバインダーを介して固着されていることを特徴とする光触媒機能および吸着除去機能とを有する機能性部材。
【請求項２】
光触媒物質は多孔質吸着性物質に担持されたものであることを特徴とする請求項１の機能性部材。
【請求項３】
建材であることを特徴とする請求項１または２の機能性部材。
【請求項４】
光触媒機能および吸着除去機能を有する機能性部材であって、基材表面に光触媒物質や多孔質吸着性物質を基材表面に固定するために用いるバインダーを塗布し、次いで光触媒物質を担持させた多孔質吸着性物質を散布し、バインダーを硬化させることにより基材の表面にバインダー、光触媒物質および多孔質吸着性物質を固着させることを特徴とする機能性部材の製造方法。
【請求項５】
光触媒機能および吸着除去機能を有する機能性部材であって、基材表面に光触媒物質や多孔質吸着性物質を基材表面に固定するために用いるバインダーに光触媒物質を配合し、これを塗布し、次いで多孔質吸着性物質を散布し、バインダーを硬化させることにより基材の表面にバインダー、光触媒物質および多孔質吸着性物質を固着させることを特徴とする機能性部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この出願の発明は、機能性部材とその製造方法に関するものであり、さらに詳しくは、光触媒作用による脱臭効果、抗菌効果、防汚効果等を有するとともに、室内の光が入りにくい空間等であっても脱臭効果等が実現される、建材等の新しい機能性部材とその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、紫外線の照射を受けて脱臭反応や防汚分解反応等を進行させる光触媒物質としてアナターゼ型ＴｉＯ２が知られている。そして、このような光触媒物質粒子をバインダーに混合し、建材等の部材の表面に塗布した後、焼成することによって、脱臭機能を持たせるようにした部材（たとえば、特許文献１）が提案されている。図５（Ａ）はその製造方法の工程を示し、また図５（Ｂ）は、その工程で得られたタイルの拡大断面を示しているが、図５（Ａ）に示したとおり、壁面等を構成する板状部材としてタイル素地（５）の表面に、光触媒粒子の作用によっては分解されにくい釉薬層（６）を塗布し、次にこの釉薬層（６）の表面にスプレー等を用いて、光触媒粒子としてアナターゼ型のＴｉＯ２粒子（７）をゾル状に吹き付けた後、釉薬層（６）を加熱溶融並びに、冷却してＴｉＯ２粒子（７）を固着させている。ＴｉＯ２粒子（７）は、図５（Ｂ）で示したように、その一部が釉薬層（６）内に入り込み、他の部分が露出した状態で釉薬層（６）に保持されている。その結果、ランプ等による紫外線（ｈｖ）をＴｉＯ２粒子（７）の露出した部分に直接照射すると、吸着水と光触媒の正孔とが反応して、水酸基ラジカル（ＯＨ＊）を生成して、脱臭効果が得られるとされている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−２００６８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ランプ等の光が入りにくい場所や光が当たりにくい箇所等では、紫外線の光触媒の機能とこれを利用した建材等の各種用途のための部材が注目されているところではあるが、光触媒への照射が不充分ないしは困難のため、光触媒作用が充分に発生せず、脱臭効果等が期待できないといった問題があった。
【０００５】
そこでこの出願の発明は、以上のとおりの事情に鑑みてなされたものであって、従来の問題点を解消し、脱臭効果、抗菌効果、防汚効果等の光触媒機能を有するとともに、空間配置の制約や天候条件等によって、充分な光が存在しなくても脱臭・消臭機能等を実現することができる新しい機能性部材を提供することを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この出願の発明は、上記の課題を解決する手段として、第１には、基材表面に光触媒物質と多孔質吸着性物質とがバインダーを介して固着されていることを特徴とする光触媒機能および吸着除去機能とを有する機能性部材を提供し、第２には、光触媒物質は多孔質吸着性物質に担持されたものであることを特徴とする機能性部材を、第３には、建材であることを特徴とする機能性部材を提供する。
【０００７】
そして、この出願の発明は、第４には、光触媒機能および吸着除去機能を有する機能性部材であって、基材表面に光触媒物質や多孔質吸着性物質を基材表面に固定するために用いるバインダーを塗布し、次いで光触媒物質を担持させた多孔質吸着性物質を散布し、バインダーを硬化させることにより基材の表面にバインダー、光触媒物質および多孔質吸着性物質を固着させることを特徴とする機能性部材の製造方法を提供する。
【０００８】
第５には、光触媒機能および吸着除去機能を有する機能性部材であって、基材表面に光触媒物質や多孔質吸着性物質を基材表面に固定するために用いるバインダーに光触媒物質を配合し、これを塗布し、次いで多孔質吸着性物質を散布し、バインダーを硬化させることにより基材の表面にバインダー、光触媒物質および多孔質吸着性物質を固着させることを特徴とする機能性部材の製造方法を提供する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
この出願の発明は上記のとおりの特徴をもつものであるが、以下にその実施の形態について詳しく説明する。
【００１０】
添付した図面は、この出願の発明の実施の形態について例示したものである。図面に沿って説明すると、図１は、この発明の機能性部材の製造工程を例示した模式図であり、図２はこの発明の別の製造工程を例示した模式図である。図１の製造工程では、床材や壁材等の部材を構成する基材（１）の表面にバインダー（２）を散布装置等を用いて塗布（点線矢印）し、次いで光触媒物質（３）を担持した多孔質吸着性物質（４）を散布（下図、点線矢印）する。そして、バインダー（２）を硬化させて、前記の光触媒物質（３）を担持させた多孔質吸着性物質（４）を基材（１）の表面に固着させる。
【００１１】
また、図２の製造方法では、まず、前記と同様のバインダー（２）に光触媒物質（３）を配合して、床材や壁材等の基材（１）の表面にゾル状で塗布（点線矢印）する。この場合の塗布は、散布でもよいし、浸漬や含浸させることもでき、あるいは光触媒物質をアルコキシドの形で含浸後、結晶化（たとえば、シリカゲルにチタンプポキシドを含浸後、加水分解させて内部に酸化チタンの結晶を生成させる等）させてもよい。次いで、多孔質吸着性物質（４）を散布（下図、点線矢印）して、バインダー（２）を硬化させ、多孔質吸着性物質（４）を基材（１）の表面に固着させる。
【００１２】
なお、用いる基材の材質によって、前記の方法には適宜に前処理工程を付加してもよい。たとえば、基材が木質材料やシート等の光触媒による劣化が生じやすい場合は、まず光触媒物質を含まないバインダーを塗布した後に、光触媒物質あるいは光触媒物質を含んだ塗料等を塗布することによって、光触媒物質による基材の劣化を防止することができる。
【００１３】
この出願における、光触媒物質や多孔質吸着性物質を基材表面に固定するために用いられる「バインダー」としては、無機系のバインダーが好ましい。なかでもシリカ系無機成分に有機成分をハイブリットさせたバインダーは、優れた塗膜性能を有するため特に好ましい。たとえば、アクリル樹脂にシリコン化合物を共重合したアクリルシリコン樹脂やアルコキシシリケート系化合物を加水分解させ重縮合させたもの、たとえば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン等の４官能性テトラアルコキシシラン等やメチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、メチルトリブトキシシラン、エチルトリブトキシシラン、メチルトリプロポキシシラン、エチルトリプロポキシシラン等の３官能性アルコキシシラン等が挙げられる。また、これらは１種類または２種類以上を用いてもよく、さらには水ガラス、リチウムシリケートやコロイダルシリカ等を添加してもよい。
【００１４】
また、光触媒物質をあらかじめ配合したバインダーでは、バインダー固形分全体に対して、３０〜８０ｗｔ％の範囲の光触媒物質を用いるのが好適である。
【００１５】
「光触媒物質」には各種のものが考慮されるが、なかでも、アナターゼ型またはルチル型の酸化チタン、酸化亜鉛、酸化タングステンの少なくとも１種類以上が好ましく用いられる。粒子径は、特に限定されないが、１次粒子径が１０〜５０ｎｍのものが好ましい。また、これらにＰｔ、Ｐｄ、ＲｕやＲｈ等の貴金属を担持させたものでもよい。貴金属を担持させることによって、光触媒物質の活性が向上させることができる。特に、室内用の建築物として利用する場合、光触媒物質は可視領域でも分解性能を有するものが好ましい。
【００１６】
「多孔質吸着性物質」としては、活性炭や木炭、有機物を原料とした炭化物、シリカゲル、珪藻土、活性白土、アロフェン、ゼオライト、活性アルミナ等を例示することができ、いずれも高い脱臭・消臭効果を有する。これらの多孔質吸着性物質は、それぞれ単独で用いてもよいし、もちろん２種類以上の組み合わせとして用いることもできる。粒径は、特に限定されないが、効果的な塗布を行うためには、３２メッシュ（約０．５ｍｍ）以上が好ましく、また外観性を考慮すると５メッシュ（約４ｍｍ）以下が好ましい。さらにまた、上記多孔質吸着性物質は、圧縮成形等の方法によって、粉末として成形し、粒子径を調整して用いることもできる。また、粒状活性炭やモレキュラーシーブ等のような粘土鉱物と混合して、バインダーとして成形して用いることもできる。
【００１７】
なお、光触媒物質を配合したバインダーあるいは光触媒物質を含まないバインダーの「塗布方法」としては、前記のとおり特に限定されないが、スプレー、フローコーターやディッピング等を用いる方法が例示できる。多孔質吸着性物質あるいは、光触媒物質担持の多孔質吸着性物質の「散布方法」としては、たとえば粉体散布装置（ＫＵＭＡ  エンジニアリング粉体散布機）が挙げられる。この装置は、粉体の供給フィーダー、散布ノズル、ふるいから構成されており、一定量の粉体を供給し、また均一に散布するものである。また、粉体の種類によって送りスピードや供給量を調整して均一に散布できる。散布は、前記のバインダーが塗布された直後に実施される。散布量は、特に限定されないが、１０〜１００ｇ／ｍ２の範囲が好ましい。また、これら多孔質吸着性物質を散布することによって、脱臭効果だけでなく外観性の向上も期待できる。
【００１８】
散布後のバインダーの硬化のためには、一般的には加熱乾燥が行われるが、この「加熱乾燥」には、たとえば熱風乾燥、赤外ヒータ、遠赤外ヒータ等が利用できる。乾燥温度は、表面温度が１０００℃以上となることが好ましい。
【００１９】
そして、この発明に用いられる「基材」は、木質材料、樹脂、無機系材料やバルク、シート等多くのものを利用対象にすることができる。無機系材料を用いる方が、光触媒物質による劣化の影響が少ないため好ましい。利用できる無機系材料として、ロックウールボード、珪酸カルシウム板、繊維セメント板、繊維スラグ板、繊維石膏板、木片セメント板、木毛セメント板、磁器タイル等が例示できる。
【００２０】
この出願の発明によって提供される機能性部材は、外装材やタイル、天井、壁、床等の内装材といった建材等として幅広く利用することができる。
【００２１】
以下、３種類の機能性部材と比較対照としての多孔質吸着性物質を散布していない部材を作製して比較評価した。実施例を示してこの出願の発明についてさらに詳細、かつ、具体的に説明する。もちろん、この出願の発明は以下の例によって限定されるものではない。
【００２２】
【実施例】
機能部材１：
天井用ロックウール吸音板にバインダーとしてフレッセラ（松下電工製）を５０ｇ／ｍ２塗布した後、酸化チタン担持粒状活性炭（８〜３０メッシュ）を５０ｇ／ｍ２散布し、加熱乾燥させて固着させ、機能性部材を作製した。
【００２３】
機能部材２：
天井用ロックウール吸音板にバインダーとしてフレッセラ（松下電工製）を５０ｇ／ｍ２の塗布した後、酸化チタン担持シリカゲル（新東Ｖセラックス製）を５０ｇ／ｍ２散布し、加熱乾燥させて固着させ、機能性部材を作製した。
機能部材３：
天井用ロックウール吸音板にバインダーとしてフレッセラＰ（松下電工製）を１００ｇ／ｍ２塗布した後、酸化チタン担持粒状活性炭（８〜３０メッシュ）を５０ｇ／ｍ２散布し、加熱乾燥させて固着させて、機能性部材を作製した。
比較対照部材：
フレッセラＰ（松下電工社製）をガラス板に所定量を塗布して機能部材を作製した。
【００２４】
上記部材について、アセトアルデヒドガスの分解性の評価実験を行った。ガス分解性評価方法は、テドラ−バック法（３リットル）で約１００ｐｐｍのアセトアルデヒドガスを１．８リットル封入し、暗室下での条件と蛍光灯（約５０００ｌｕｘ）照射下での条件との両者におけるガス濃度変化をガスクロマトグラフィー（シマズ１４Ａ、ＦＩＤ）で評価・比較検討をした。
【００２５】
結果は、図３および４に示したとおりであった。図３では、暗室下での条件における評価結果を、図４では蛍光灯下での評価結果である。図３では、比較部材が示されていないが、これは暗室条件下ではアセトアルデヒドガスの分解が実質的にほとんど認められないためである。
【００２６】
図３および図４の結果より、暗室の条件においても蛍光灯照射の条件の何れにおいても、この発明の機能部材は、比較対照の機能部材と比べて高い分解能が得られることが示された。特に図３に示したとおり、暗室下でのガス分解性評価は、多孔質吸着性物質による吸着除去作用のみを評価しているのにも関わらず、高い分解能が保持されていることが示された。
【００２７】
【発明の効果】
以上詳しく説明したとおり、この出願の発明によって、脱臭効果、抗菌効果、防汚効果等の光触媒機能を有し、しかも光を必要としない多孔質吸着性物質を用いることによって、多孔質吸着性物質の吸着作用等と光触媒粒子の触媒作用を兼ね備えることによって、充分な光が存在しなくてもより優れた脱臭・消臭機能等を発揮することができ、壁や床、天井、タイル等の建材等に幅広く利用することのできる新しい機能性部材が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この出願の発明の製造方法を模式的に例示した工程断面図である。
【図２】この出願の発明の別の製造方法を模式的に例示した工程断面図である。
【図３】暗室条件下での効果を例示した図である。
【図４】蛍光灯照射条件下での効果を例示した図である。
【図５】従来の機能部材の製造方法を示した工程断面図である。
【符号の簡単な説明】
１    基材
２    バインダー
３    光触媒物質
４    多孔質吸着性物質
５    タイル素地
６    釉薬層
７    ＴｉＯ２粒子
【図１】
2004174312.tif 000003
【図２】
2004174312.tif 000004
【図３】
2004174312.tif 000005
【図４】
2004174312.tif 000006
【図５】
2004174312.tif 000007