(57)【要約】【課題】光触媒を強固に繊維基材に固着するとともに、優れた脱臭性能を有し、かつ安価に製造することができる光触媒シートを提供する。またこの光触媒シートを使用することにより、優れた脱臭性能を有するとともに、安価に製造することができるエアーフィルタを提供する。【解決手段】本発明の光触媒シートは、光触媒とバインダの混合物が、繊維基材に投錨状態で固着されている。繊維基材の目付け重量は、５ｇ／ｍ２〜５００ｇ／ｍ２とするのが好ましい。前記繊維基材は不織布が好ましい。また、前記バインダは無機質バインダ、特にベントナイトが好ましい。また前記光触媒は、二酸化チタンが好ましく、二酸化チタンを無機質担体に担持させたものが好ましい。前記光触媒とバインダの混合物は、光触媒とバインダが、１〜２５：１の割合で含有していることが好ましい。このような光触媒シートは、空気清浄器のエアーフィルタとして好適である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
光触媒とバインダの混合物が、繊維基材に投錨状態で固着されていることを特徴とする光触媒シート。
【請求項２】
前記繊維基材は、目付け重量が５ｇ／ｍ２〜５００ｇ／ｍ２であることを特徴とする請求項１に記載の光触媒シート。
【請求項３】
前記繊維基材は、目付け重量が１５ｇ／ｍ２〜３５０ｇ／ｍ２であることを特徴とする請求項１に記載の光触媒シート。
【請求項４】
前記繊維基材は、目付け重量が５０ｇ／ｍ２〜２００ｇ／ｍ２であることを特徴とする請求項１に記載の光触媒シート。
【請求項５】
前記繊維基材は、不織布、織物、編物のいずれかであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光触媒シート。
【請求項６】
前記繊維基材は、有機質不織布であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光触媒シート。
【請求項７】
前記バインダは、無機質バインダであることを特徴とする請求項１〜６いずれかに記載の光触媒シート。
【請求項８】
前記無機質バインダは、粘土質鉱物であることを特徴とする請求項７に記載の光触媒シート。
【請求項９】
前記粘土質鉱物は、ベントナイトであることを特徴とする請求項８に記載の光触媒シート。
【請求項１０】
前記光触媒は、二酸化チタンであることを特徴とする請求項１〜９いずれかに記載の光触媒シート。
【請求項１１】
前記光触媒は、無機質担体に担持されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の光触媒シート。
【請求項１２】
前記無機質担体は、透光性多孔体のシリカゲルであり、前記光触媒は前記透光性多孔体の細孔内に担持されていることを特徴とする請求項１１に記載の光触媒シート。
【請求項１３】
前記光触媒の含有量が１ｇ／ｍ２〜５００ｇ／ｍ２であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の光触媒シート。
【請求項１４】
前記バインダの含有率が少なくとも１％であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の光触媒シート。
【請求項１５】
前記光触媒とバインダの混合物は、光触媒とバインダが、１〜２５：１の割合で含有していることを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載の光触媒シート。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれかに記載の触媒シートにより構成されていることを特徴とするエアーフィルタ。
【請求項１７】
前記エアーフィルタは、室内空気清浄器に装着されるエアーフィルタであることを特徴とする請求項１６に記載のエアーフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脱臭性等に優れた光触媒シートに関するものであり、さらには脱臭装置、空気清浄器、空調装置、廃ガス清浄器等に使用されるエアーフィルタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
室内でペットを飼うようになると、室内にペットの排泄物、ペット特有の体臭、ペットフードの臭い等が室内に臭散し、また雑菌、ホコリ、花粉等に混じってペットの毛、フケ等が室内に飛散するようになる。このため、脱臭性、除塵性に優れ、安価で簡易な空気清浄器が望まれている。
【０００３】
従来から、家庭内で使用される空気清浄器は種々知られている。例えば抗菌フィルタ、集塵用静電フィルタ、不織布、活性炭等の脱臭材で構成されたエアーフィルタを使用したもの（特許文献１）などが提案されている。しかしながら、活性炭フィルタは、臭気成分そのものを分解するのではなく、臭気成分を吸着するものであるため、吸着容量に限度があり、経時的に脱臭能力が低下するという問題がある。
【０００４】
また、臭気成分の分解能を有する光触媒を使用したフィルタも知られている（特許文献２）。光触媒は半永久的に活性作用があるが、空気中の窒素化合物、硫化化合物等の無機酸化物が光触媒表面を覆ってしまい、光触媒効果が低下するという問題がある。しかも、光触媒フィルタは高価であるため、頻繁に取り替えることは経済的にも負担である。
【０００５】
また、光触媒を基材に結着させる場合、有機系バインダでは、光触媒が同バインダを分解し、劣化させてしまうため、光触媒が基材に固定化されずに脱落することになる。このため、水ガラス等の無機系バインダを使用した場合、有機系バインダのような問題は解消されるが、水ガラスで光触媒表面が覆われた場合、光反応性が低下するという問題が生じることになる。
【０００６】
さらに、水ガラスの濃度を低下させ、光触媒表面が覆われないようにすると、水ガラスは結合力が弱く、基材表面に添着しているだけであるため、基材が繊維のようなものでは有機系バインダに比較して固着力が不充分である。このため、空気清浄器のエアーフィルタのように、所定の風圧を常時受けている状態で使用した場合、光触媒が脱落しやすいという問題がある。したがって、固着性を高めるためには、水ガラスにアクリル樹脂等の有機系バインダを混合して使用せざるを得ず、前述の有機系バインダ特有の問題点が解消されていないのが現状である。その他、従来技術には、光触媒の担持方法、光触媒の結着性、製造方法の複雑さ等の面で問題があり、コスト的にも高くなるという問題がある。
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−４６４７９号公報
【特許文献２】特許第３５２１７４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、このような現状に鑑みて提案されたものであり、光触媒を強固に繊維基材に固着するとともに、優れた脱臭性能を有し、かつ安価に製造することができる光触媒シートを提供することである。
また本発明は、前記光触媒シートを使用することにより、優れた脱臭性能を有するとともに、安価に製造することができるエアーフィルタを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の光触媒において、請求項１の発明にあっては、光触媒とバインダの混合物が、繊維基材に投錨状態で固着されていることを特徴とする。また請求項２の発明にあっては、請求項１に記載の前記繊維基材は、目付け重量が５ｇ／ｍ２〜５００ｇ／ｍ２であることを特徴とする。また請求項３の発明にあっては、請求項１に記載の前記繊維基材は、目付け重量が１５ｇ／ｍ２〜３５０ｇ／ｍ２であることを特徴とする。さらに請求項４の発明にあっては、請求項１に記載の前記繊維基材は、目付け重量が５０ｇ／ｍ２〜２００ｇ／ｍ２であることを特徴とする。
【００１０】
また請求項５の発明にあっては、請求項１〜４のいずれかに記載の前記繊維基材が、不織布、織物、編物のいずれかであることを特徴とする。また請求項６の発明にあっては、請求項１〜５のいずれかに記載の前記繊維基材が、有機質不織布であることを特徴とする。
【００１１】
また請求項７の発明にあっては、請求項１〜６のいずれかに記載の前記バインダが、無機質バインダであることを特徴とする。また請求項８の発明にあっては、請求項７に記載の前記無機質バインダが、粘土質鉱物であることを特徴とする。さらに請求項９の発明にあっては、請求項８に記載の前記粘土質鉱物が、ベントナイトであることを特徴とする。
【００１２】
また請求項１０の発明にあっては、請求項１〜９のいずれかに記載の前記光触媒が、二酸化チタンであることを特徴とする。また請求項１１の発明にあっては、請求項１〜１０のいずれかに記載の前記光触媒が、無機質担体に担持されていることを特徴とする。さらに請求項１２の発明にあっては、請求項１１に記載の前記無機質担体が、透光性多孔体のシリカゲルであり、前記光触媒は前記透光性多孔体の細孔内に担持されていることを特徴とする。
【００１３】
また請求項１３の発明にあっては、請求項１〜１２のいずれかに記載の前記光触媒の含有量が１ｇ／ｍ２〜５００ｇ／ｍ２であることを特徴とする。また請求項１４の発明にあっては、請求項１〜１３のいずれかに記載の前記バインダの含有率が少なくとも１％であることを特徴とする。さらに請求項１５の発明にあっては、請求項１〜１４のいずれかに記載の前記光触媒とバインダの混合物は、光触媒とバインダが、１〜２５：１の割合で含有していることを特徴とする。
【００１４】
また本発明のエアーフィルタにおいて、請求項１６の発明にあっては、請求項１〜１５のいずれかに記載の触媒シートにより構成されていることを特徴とする。さらに請求項１７の発明にあっては、請求項１６の発明のエアーフィルタは、室内空気清浄器に装着されるエアーフィルタであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の光触媒シートは、所定目付け重量の繊維基材シートに、光触媒とバインダの混合物を投錨状態で固着することにより、光触媒が繊維基材に強固に固着されるとともに、光触媒による優れた脱臭性能を有し、かつ安価に製造することができる。
また、同光触媒シートにより構成されたエアーフィルタは、優れた脱臭性能を有するとともに、安価に製造することができる、という効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、本発明の光触媒シートの実施形態について説明する。この光触媒シートは室内用空気清浄器の脱臭フィルタとして使用されるものであるが、除塵フィルタ、微粒子除去フィルタ等として使用してもかまわない。
【００１７】
光触媒シートの基材となる繊維は、不織布、織物、編物等のいずれの形態でもよい。繊維素材はポリエステル、ポリオレフィン、ナイロン、アクリルなどの合成繊維、綿、麻などのセルロース繊維、レーヨンなどの再生セルロース繊維、トリアセテートなどの酢酸セルロース繊維、羊毛、絹などのタンパク繊維などが使用できる。また、ガラス繊維、アルミナ繊維、炭素繊維、金属繊維などの無機質繊維も使用できる。ここでは、有機質不織布、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系繊維又はポリオレフィン系繊維の不織布が好ましい。
【００１８】
不織布としては、スパンポンド／メルトブロー複合不織布、スパンポンド不織布、サーマルポンド不織布、メルトブロー不織布などのいずれでもよい。
【００１９】
本発明は、前記繊維基材に光触媒とバインダの混合物が、投錨状態で固着されている。投錨状態とは、前記混合物の水溶液が基材となる繊維の目（繊維間の空隙部、繊維糸の表面凹部を含む）に浸入し、固化することにより、前記混合物と繊維基材がカギ作用のように機械的、物理的に結合する状態である。このため前記混合物は繊維基材に強固に固着されることになる。
【００２０】
前記混合物を繊維基材に投錨状態に固着させるためには、光触媒とバインダを水等の溶媒に混合し、その混合液をローラ方式、散布方式、その他の既知の方法により基材の表面に塗布することにより、又は前記混合液中に基材を浸漬させることにより、本発明の光触媒シートが得られる。混合液の粘性は、塗着する繊維により調整され、繊維目に充分浸入するとともに、繊維表面に所望厚の塗膜が形成されるような粘性が選定される。
【００２１】
また本発明は、前記光触媒とバインダの混合物が、目付け重量が５ｇ／ｍ２〜５００ｇ／ｍ２の繊維基材に固着される。目付け重量が５ｇ/ｍ2以下の繊維基材では、目が粗いため前記混合物が前述の投錨状態で良好に固着せず、また５００ｇ／ｍ２以上になるとコスト的に無駄である。好ましい繊維基材の目付け重量は、１５ｇ／ｍ２〜３５０ｇ／ｍ２であり、さらに好ましくは５０ｇ／ｍ２〜２００ｇ／ｍ２である。なお、目付け重量とは、繊維基材シート１ｍ2あたりの重量である。
【００２２】
前記混合物で使用されるバインダは無機質バインダが好ましい。無機質バインダとしては、粘土質鉱物である珪酸塩鉱物が使用できる。詳しくは、ベントナイト、ゼオライト、ジークライトなどの珪酸アルミニウム系、アタパルジャイント、セピオライトなどの珪酸マグネシウム系等が使用できるが、安価に入手できるベントナイトが好ましい。ベントナイトは水を含むと粘着性を示し、光触媒との結着性が良好である。また臭気成分の吸着性も有している。
【００２３】
無機質バインダには、少量の増粘剤を添加することもできる。増粘剤としては、アルギン酸ソーダ、ローカスビーンガム、グアーガム、デンプンなどの多糖類系増粘剤、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどのセルロース系増粘剤を使用することができるが、カルボキシメチルセルロースが適度の増粘性が得られるため好ましい。
【００２４】
光触媒としては、ＴｉＯ2、ＺｎＯ、ＳｒＴｉＯ3、ＣｄＳ、ＣａＰ、ＩｎＰ、ＣａＡｓ、ＢａＴｉＯ3、Ｆｅ2Ｏ3、ＮｉＯ、Ｃｕ2Ｏ、ＳｉＯ2、ＲｕＯ2、ＣｅＯ2など、及びこれらにＰｔ、Ｒｈ、ＲｕＯ2、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｆｅ等の金属類を添加したものが使用できる。なかでも二酸化チタンは酸化電位が高く光触媒作用に優れているため好ましい。二酸化チタンは、アナターゼ型、ルチル型、ブルッカイト型、アモルファス型のいずれでもよいが、ここではアナターゼ型が使用される。
【００２５】
光触媒は、２種以上の光触媒を使用してもよく、また光触媒単独で使用してもよいが、好ましくは無機質担持体に担持させた状態で使用する。光触媒を担持する方法には、ガラス、多孔性セラミック、金属酸化物などに担持する方法が知られているが、透光性多孔体であるシリカゲルに担持させた光触媒シリカゲルが好ましい。光触媒シリカゲルは、多数の細孔を有するシリカゲルと光触媒含有溶液を混合した後、乾燥、焼成して得られるものであり、細孔内に光触媒が侵入した状態となっている。製法によっては、シリカゲルの表層に高濃度の光触媒含有層を形成した、微粒子状（平均粒度１．７ｍｍ〜４．０ｍｍ）の光触媒シリカゲルとすることもできるが、ここでは、表面に光触媒含有層が存在しないものが好ましい。
【００２６】
このような光触媒シリカゲルは、表面に光触媒が存在しないことから、有機質基材に対してほとんど影響を及ぼさない。またシリカゲルは紫外線を透過するため、シリカゲル内部の光触媒も反応に関与し、光触媒作用による清浄効果に優れている。この光触媒シリカゲルは、微粉末（例えば、平均粒度３μｍ〜１０μｍ、比表面積３００2/ｇ）となっている。
【００２７】
本発明における光触媒シートの光触媒の含有量は１ｇ/ｍ2〜５００ｇ/ｍ2が好ましい。光触媒が１ｇ/ｍ2以下では、所定時間内で清浄効果（脱臭効果）が得られないため、実用的ではなく、また、５００ｇ/ｍ2以上含有させても所定時間内での清浄効果は変わらないため、コスト的に無駄となる。さらに好ましい光触媒含有量は１０ｇ/ｍ2〜３００ｇ/ｍ2である。
【００２８】
前記混合物における無機質バインダの含有量は少なくとも１％である。１％以下では光触媒の結着力及び基材との結着力が不足し、光触媒の脱落等の可能性がある。上限値は光触媒含有量との関係で定まり、上限値を９９％とすることも理論的には可能である。しかし、無機質バインダの含有量が多過ぎると相対的に光触媒含有量が少なくなり、また、光触媒の表面が無機質バインダで覆われて表面露出面積が小さくなるため、清浄能力が低下する。好ましい無機質バインダの含有率は１％〜９０％である。
【００２９】
前記混合物は、光触媒：無機質バインダが１〜２５：１の割合で含有されていることが好ましい。光触媒の清浄効果と、無機質バインダによる光触媒との結着性及び基材との結着性（所定風量条件下での結着性）のバランスを考慮すれば、無機質バインダに対して光触媒は１〜２５倍（重量）の含有量が必要である。好ましくは、光触媒：無機質バインダが３〜５：１の割合である。
【００３０】
本発明の光触媒シートを、室内の空気清浄器のエアーフィルタとして使用する場合、光触媒活性を高めるために、例えば波長が４００ｎｍ以下の紫外線を積極的に照射することができる。紫外線照射は連続的又は断続的に行うことができる。エアーフィルタに粉塵等が付着して清浄能力が低下したときは、紫外線照射量を高めて光触媒の活性力をさらに増大させ、付着物を分解処理して自浄再生することもできる。
【００３１】
なお、本発明のエアーフィルタは、これに限定されるものではないが、いわゆる接触型フィルタであり、エアーはフィルタ目を貫通せずに、フィルタ表面に接触するだけであり、これによりフィルタ表面に塗着された光触媒によってエアー中の有害物質を分解するものである。
【実施例１】
【００３２】
粉末状のシリカゲル担持光触媒（二酸化チタン）とベントナイトを４：１の割合で水に混合した。この混合液をポリエチレンテレフタレートの不織布基材（目付け重量７０ｇ／ｍ2、厚み０．４０ｍｍ）の表面にローラで塗布し、乾燥させて光触媒シートを得た。その光触媒シートを目視で観察したところ、光触媒シート表面全体に光触媒とベントナイトの混合物がほぼ均等に塗着している。また切断面を拡大観察すると、前記混合物が不織布の目（隙間）に浸入し、その一部は不織布裏面側に達しており、混合物の投錨状態の固着が確認された。
【００３３】
一方、前記光触媒シートを下記の実験条件で脱臭所要時間（臭気成分であるアセトアルデヒド１０ｐｐｍが１ｐｐｍに低下するまでに要した時間）を計ったところ、約９０ｍｉｎで臭気が消え、脱臭効果が確認された。また、実験中、前記混合物の脱落を目視で観察したが、脱落は認められなかった。
測定空間：１．０ｍ3（アクリル製ボックス）
臭気発生源：アセトアルデヒド  １０ｐｐｍ
測定方法：ガス検知管
測定条件：風量；２．７ｍ3/ｍｉｎ
光触媒シート；サイズ２５０×２００ｍｍ/枚  ２枚使用
組成比率；  光触媒：ベントナイト＝４：１
紫外線ランプ；波長３１０〜４００ｎｍ，
【実施例２】
【００３４】
実施例１と同じ条件で光触媒とベントナイトの混合液を、目付け量５０ｇ／ｍ2、２００ｇ／ｍ2のポリエチレンテレフタレートの不織布基材にそれぞれ塗着し、混合物の固着状態を観察するとともに、脱臭所要時間を計った。結果はどちらの目付け重量の繊維基材も実施例１と同等の結果が得られ、本発明の有効性が確認された。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明の光触媒シートは、上述したエアーフィルタとしての使用のほか、包装材料、衣料、衛生材料、インテリア材料等としても使用できる。また、室内外や車内等に設置される脱臭装置、廃ガス清浄装置、空調装置などのエアーフィルタとしても使用できる。