(57)【要約】【目的】バインダー成分を使用せず粘土に光触媒酸化チタンを直接練り込むことによって、光触媒としての防汚効果、抗菌効果を向上させると共に、その効果を長期に渡って持続させ耐久性に優れた防汚、抗菌粘土を提供することを目的としている。【解決手段】光触媒酸化チタン及びガラスマイクロバルーン又はプラスチックマイクロバルーンを主成分とし、これに繊維粉と糊剤及び水を主構成材としてなるものである。上記主構成材の他に収縮防止用充填材、顔料、体質顔料、界面活性剤、防腐剤等を添加配合してもよい。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
光触媒酸化チタン及びガラスマイクロバルーン又はプラスチックマイクロバルーンを主成分とし、これに繊維粉と糊剤及び水を主構成材としてなることを特徴とする防汚、抗菌粘土。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は手工芸用等に使用する光触媒を保持した防汚、抗菌粘土で、光触媒が担持されることにより、防汚効果、抗菌効果が発揮される粘土に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の手工芸用等に使用される粘土自身に直接光触媒を担持させたものは存在していなかった。粘土により制作された造形品、例えば造花、人形等に光触媒をバインダー成分と混合してスプレー或いはコーティングする方法があるが、光触媒の分散性を向上させるため、光触媒の径をできるだけ小さい微粒子を採用するため、バインダー成分の樹脂は低分子量のもの使用していた。このため粘土により制作された造形品と光触媒との密着性は確保できるが、光触媒の活性力によってバインダー成分に使用される樹脂の劣化が早く、光触媒としての防汚効果、抗菌効果が十分に発揮することができなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上の従来技術における問題点を解決して、バインダー成分を使用せず粘土に光触媒酸化チタンを直接練り込むことによって、光触媒としての防汚効果、抗菌効果を向上させると共に、その効果を長期に渡って持続させ耐久性に優れた防汚、抗菌粘土を提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、光触媒酸化チタン及びガラスマイクロバルーン又はプラスチックマイクロバルーンを主成分とし、これに繊維粉と糊剤及び水を主構成材としてなるものである。上記主構成材の他に収縮防止用充填材、顔料、体質顔料、界面活性剤、防腐剤等を添加配合してもよい。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明の光触媒酸化チタンとして使用するのは二酸化チタン（ＴｉＯ２）で、その特性は、光エネルギーを吸収することによって触媒反応を起こして、環境浄化が可能な素材であり、汚染物質の分解、防汚、抗菌、防臭等の効果に優れ、強力な光触媒作用、物理的・化学的安定性、無害等の特性を有しているものである。
【０００６】
光触媒酸化チタンに使用する二酸化チタンは、電気的性質に於て半導体の性質を有している。二酸化チタンに光（３８０ｎｍ以下）があたり、そのエネルギー（光子）を受けると電子が荷電子帯という安定軌道から移動可能な伝導帯に飛び出す。その電子が抜けた部分はホール（正孔）と呼ばれ、これ等のホールや電子は水酸基や酸素と結びついて共に化学的ラジカルな状態となる。このように二酸化チタンに光を当てると水や溶存酸素等との反応でＯＨラジカル等の活性酸素が生じる。ＯＨラジカルは、強力な酸化力を持ち種々の有害な化学物質や悪臭のような空気中の化学物質を完全に分解して、炭酸ガスや水などの無害な物質に変えることができる。
【０００７】
光触媒酸化チタンに使用する二酸化チタンは、ほぼ全ての有害有機物を分解して、無害化することのできる優れた性能を有しているが、光触媒反応は表面反応であり、対象の物質が表面近くにあり、且つ光があたっていなければ反応は生じない。しかし光触媒は、太陽光等の光エネルギーを利用するだけで、触媒として働くためそれ自身は変化することなく化学反応を促進する物質であり、半永久的に使用することができる。しかもそれ自身は安全無害で、廃棄しても二次公害の恐れはない。
【０００８】
本発明に使用するガラスマイクロバルーンは、溶剤や水に不溶性で化学的に安定なソーダ石灰硼珪酸ガラスを主原料として、短時間の焼成によって溶解し発泡形成したものである。このガラスマイクロバルーンは、気体を内包した微細中空粒子で粒径は１００μｍ以下が好適である。
【０００９】
本発明に使用するプラスチックマイクロバルーンの組成は、フェノール樹脂系マイクロバルーン、ナイロン樹脂系マイクロバルーン、エポキシ樹脂系マイクロバルーン、塩化ビニリデン・アクリロニトリル共重合樹脂系マイクロバルーン、酢酸ビニル・アクリロニトリル共重合樹脂系マイクロバルーン、ボリオレフィン樹脂系マイクロバルーン、メチルメタアクリル樹脂系マイクロバルーン等が使用できるが、塩化ビニリデン・アクリロニトリル共重合樹脂系マイクロバルーンが適しており、その粒径はガラスバルーンと同様１００μｍ以下が好適である。
【００１０】
ガラスマイクロバルーン及びプラスチックマイクロバルーン共に１００μｍ以下が好適であるのは、二酸化チタンや繊維粉等に混合した場合、二酸化チタンや繊維粉だけの場合と比較して粘度の上昇を最も低く押えて充填率を上げることができるからである。その理由は、表面面積対体積比が小さく、微少中空粒子の充填率が高く、微少中空粒子の表面が滑らかで均一であり、表面の多孔度が低く、微少中空粒子の表面が濡れやすいからである。
【００１１】
防汚、抗菌粘土の構成組成物としてガラスマイクロバルーンやプラスチックマイクロバルーンを使用することにより、防汚、抗菌粘土の木目が細かくなり伸展性が向上し、微少中空粒子の充填率が高いにも係わらず粘度の上昇を押さえることができ、更に微少中空粒子と繊維粉と糊剤との馴染みが良いので、手に粘土が付着したり、粉状のものが手に付着し手が白くなる等、手への付着はなくなる。極めて軽量である微少中空粒子を使用しているため、防汚、抗菌粘土は当然軽量なものとなり保形性も良くなる。防汚、抗菌粘土は微少中空粒子が密実に充填されているため、作品の表面は非常に美麗で平滑となり、しかも優れた白色を呈しているため絵の具等により奇麗に着色することができる。防汚、抗菌粘土の構成組成物として、ガラスマイクロバルーンやプラスチックマイクロバルーンを使用する場合、その軟度を示す最大荷重は、１５０〜１０００ｇの範囲が好適である。
【００１２】
光触媒酸化チタンとして使用する二酸化チタンを主成分とした粘土の環境に対する主要な効能としては、次の様なことが挙げられる。光触媒の表面に吸着した有機物が空気中の酸素によって酸化、分解されて除去され、これにより防汚、抗菌粘土による造形物の表面に付着する汚染物質からの防汚効果、いろいろな健康障害を起こす細菌やウイルスの付着に対する抗菌及び殺菌効果等が主であるが、この他脱臭、公害物質の除去等も期待できる。
【００１３】
防汚、抗菌粘土に使用する光触媒酸化チタンの粒子径は、１００ｎｍ以下の範囲とするが、より好適なのは２０ｎｍ以下である。この粒子径の範囲とするのは、防汚、抗菌粘土に混入した光触媒酸化チタンの活性が高く、分散性に優れ、且つ粘土の物性として必要条件である手への付着性、粘土の伸展性、表面の平滑性、保形性、着色性等について性能を確保するためである。
【００１４】
本発明に使用する繊維粉は、粘土成形後におけるひび割れを防止するもので、天然パルプ粉、天然シートパルプ、合成繊維等が使用できる。繊維粉の繊維長は０．５〜５．５ｍｍの範囲で特に１．０〜３．０ｍｍの繊維長が好適である。繊維粉の配合量は光触媒酸化チタン１００重量部に対して５〜５０重量部が好ましい、５重量部以下では粘土成形後にひび割れを起こす恐れがあり、５０重量部を超えると防汚、抗菌粘土の平滑性が無くなり造形性が損なわれる。
【００１５】
本発明に使用する糊剤は、カルボキシルメチルセルローズ、ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール、α澱粉、ポリエチレンオキサイド、ポリアクリル酸ソーダ、ボバール、ヒドロキシメチルセルローズ等で、糊剤の配合量は光触媒酸化チタン１００重量部に対して５〜５０重量部が望ましい。５重量部以下では防汚、抗菌粘土同士のまとまりがなく造形性が悪くなり、５０重量部を超えるとやはり造形性が損なわれる。
【００１６】
本発明になる防汚、抗菌粘土に添加配合する水の量は、光触媒酸化チタン１００重量部に対して８０〜３００重量部が望ましく、特に１６０〜３００重量部が好適である。８０重量部以下では防汚、抗菌粘土が固くなり造形性が損なわれる恐れがあり、３００重量部を超えると手にべとつきが出て保形性がなくなり造形性が損なわれる。
【００１７】
本発明に使用する収縮防止用充填剤は、防汚、抗菌粘土造形時における収縮を防止し粘土の油分を吸収するもので、例えばタルク、炭酸カルシウム、クレー、ステアリン酸カルシウム、シリカ粉末、澱粉質粉末等が挙げられる。収縮防止用充填剤の配合量は、光触媒酸化チタン１００重量部に対して１〜１００重量部が好適である。
【００１８】
本発明においては、必要に応じて顔料又は顔料と体質顔料を加えて、防汚、抗菌粘土に着色しあるいは可塑性を調節することが出来る。顔料としてはセルリアン青、群青、紺青、酸化チタン、ベンガラ、黄鉛、黄色酸化鉄、カーボンブラック等が例示出来る。体質顔料としては、シリカ、アルミナ等の通常の体質顔料の他、脂肪酸のマグネシウム塩、カルシウム塩等の金属石鹸あるい粉末硫黄等が例示出来る。
【００１９】
【実施例】
本発明の実施例について詳述する。
【００２０】
実施例１  粒子径１０ｎｍ以下の光触媒酸化チタンを７０重量部に、粒度が１００μｍ以下のガラスマイクロバルーン［東海工業株式会社製『セルスターＺ−２５』］５５重量部、水で解砕した粉末パルプ［日本製紙株式会社製『ＮＳＰ−Ｐ』］固形分換算１５重量部、カルボキシルメチルセルローズ［信越化学工業株式会社製］２０重量部、水１９０重量部、その他界面活性剤等若干量を加えた配合を、ＢＥＮＣＨ  ＫＮＥＡＤＥＲ  Ｍｏｄｅｌ  ＰＮＶ−１  １００ｖ  ２００ｗにて常温で均一混練りして防汚、抗菌粘土を作製した。
【００２１】
実施例２  粒子径１００ｎｍ以下の光触媒酸化チタンを７０重量部に、粒度が１００μｍ以下のガラスマイクロバルーン［東海工業株式会社製『セルスターＺ−２５』］５５重量部、水で解砕した粉末パルプ［日本製紙株式会社製『ＮＳＰ−Ｐ』］固形分換算１５重量部、カルボキシルメチルセルローズ［信越化学工業株式会社製］２０重量部、水１９０重量部、その他界面活性剤等若干量を加えた配合を、ＢＥＮＣＨＫＮＥＡＤＥＲ  Ｍｏｄｅｌ  ＰＮＶ−１  １００ｖ  ２００ｗにて常温で均一混練りして防汚、抗菌粘土を作製した。
【００２２】
実施例３  粒子径１０ｎｍ以下の光触媒酸化チタンを７０重量部に、粒度が１００μｍ以下のプラスチックマイクロバルーン［松本油脂製薬株式会社製『マツモトマイクロスェアー』］５．５重量部、水で解砕した粉末パルプ［日本製紙株式会社製『ＮＳＰ−Ｐ』］固形分換算１５重量部、カルボキシルメチルセルローズ［信越化学工業株式会社製］２０重量部、水１９０重量部、その他界面活性剤等若干量を加えた配合を、ＢＥＮＣＨＫＮＥＡＤＥＲ  Ｍｏｄｅｌ  ＰＮＶ−１
１００ｖ  ２００ｗにて常温で均一混練りして防汚、抗菌粘土を作製した。
【００２３】
比較例１  粒度が１００μｍ以下のガラスマイクロバルーン［東海工業株式会社製『セルスターＺ−２５』］５５重量部、水で解砕した粉末パルプ［日本製紙株式会社製『ＮＳＰ−Ｐ』］固形分換算２０重量部、カルボキシルメチルセルローズ［信越化学工業株式会社製］２０重量部、水２００重量部、その他界面活性剤等若干量の配合を、ＢＥＮＣＨ  ＫＮＥＡＤＥＲ  Ｍｏｄｅｌ  ＰＮＶ−１  １００ｖ  ２００ｗにて常温で均一混練りして光触媒酸化チタンの入っていない粘土を作製した。
【００２４】
実施例１、２、３及び比較例１配合の各粘土を、直径６０ｍｍ×厚さ３ｍｍの円盤状に成形して、充分乾燥させて試験サンプルを作製した。これ等の試験サンプルの表面に煙草の溶出液を塗布し、太陽光を照射して、下記の条件の基に試験を行ない８４時間毎にその表面の状態を観察した。
【００２５】
試験の条件は、光源：太陽光（６：００〜１８：００）、塗布試料：煙草の溶出液（煙草の葉１ｇ＋水２０ｍｌ）、試験表面積：２８．２６ｃｍｌ２、塗布面積：煙草溶出液約１０ｃｍ２、気温：平均２０℃、湿度：平均４５％、以上の試験条件によって光触媒酸化チタン使用粘土、及び不使用粘土の表面状態の観察を行なった結果を第１表に示した。
【００２６】
2005017999.tif 000002
【００２７】
【発明の効果】
以上の如く本発明に成る防汚、抗菌粘土は、光触媒の表面に吸着した有機物が空気中の酸素によって酸化、分解されて除去され、これにより防汚、抗菌粘土による造形物の表面に付着する汚染物質からの防汚効果、いろいろな健康障害を起こす細菌やウイルスの付着に対する抗菌及び殺菌効果に極めて優れていることが立証され、更にガラスマイクロバルーン又はプラスチックマイクロバルーンを主成分としているため、手への付着性、粘土の伸展性、表面の平滑性、保形性、着色性等いずれも極めて優れた特性を示していた。