(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体と；
Ａｌ、Ｚｒ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｙ、Ｉｎ、Ｓｎ、ＴａおよびＳｂのグループから選択された一種または複数種の金属の酸化物からなり、平均粒径が１０〜１００ｎｍの範囲内で、かつ平均粒径が２種以上に異なる金属酸化物微粒子が混合した状態でＳｉ化合物を主体とする結着材により結着してなり、基体の表面に配設された下地層と；
平均粒径が下地層の金属酸化物超微粒子の平均粒径より小さい酸化チタン超微粒子を主体とする光触媒性金属酸化物超微粒子を常温硬化性結着材により結着してなり、下地層上に配設された光触媒膜と；
を具備していることを特徴とする光触媒体。
【請求項２】
Ａｌ、Ｚｒ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｙ、Ｉｎ、Ｓｎ、ＴａおよびＳｂのグループから選択された一種または複数種の金属の酸化物からなり、平均粒径が１０〜１００ｎｍの範囲内で、かつ平均粒径が２種以上に異なる金属酸化物微粒子を、Ｓｉ化合物を主体とする結着材を形成する結着材形成材料および溶媒を含む液体中に分散してなる第１の塗布液を調整する第１の塗布液調整工程と；
第１の塗布液を基体の表面に塗布し、乾燥して少なくとも表面が多孔質な下地層を配設する下地層配設工程と；
平均粒径が下地層の金属酸化物微粒子の平均粒径より小さい酸化チタン超微粒子を主体とする光触媒性金属酸化物超微粒子、常温硬化性結着材を形成する結着材形成材料および溶媒を含む液体中に分散してなる第２の塗布液を調整する第２の塗布液調整工程と；
第２の塗布液を基体の下地層の上に塗布し、乾燥して光触媒膜を配設する光触媒膜配設工程と；
を具備していることを特徴とする光触媒体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、常温硬化性の光触媒膜を備えた光触媒体および光触媒体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
消臭、防汚およびまたは抗菌を行うために、光触媒膜を用いること知られている。
【０００３】
光触媒膜は、紫外線照射を受けて、その光エネルギーを吸収すると、光触媒膜を構成して光触媒作用を呈する半導体に電子とホールが生成する。電子とホールは、膜表面にある酸素や水と反応して活性酸素や他の活性なラジカルなどを生じ、有機物からなる汚れや臭いの成分を酸化還元して分解する。
【０００４】
光触媒作用のある物質のうち、現在最も有望視されているのは酸化チタンである。酸化チタンは、光触媒作用が顕著であるとともに、安全で工業的に合理的な価格で、しかも必要量を入手できる物質であるからである。
【０００５】
近時、光触媒膜の有用性に注目して、建材、照明器具およびランプなど幅広い物品に光触媒膜を形成しようとする動きが活発である。
【０００６】
光触媒膜の製造方法には種々あるが、ディップ法と超微粒子分散液コーティング法とが一般的に用いられている。
【０００７】
ディップ法は、基体に光触媒膜を構成する金属のアルコキシドたとえば光触媒膜が酸化チタンである場合には、チタンのアルコキシドを含む塗布液を塗布し、４００〜５００℃の温度で焼成して光触媒膜を形成する方法である。この製造方法により得られた光触媒膜は、膜強度に優れるために耐久性がある。
【０００８】
超微粒子分散液コーティング法は、酸化チタンなどの光触媒性の超微粒子を水やイソプロピルアルコールなどからなる溶媒中に分散させた分散液を基体に塗布し、焼成して光触媒膜を得る方法である。この製造方法により得られた光触媒膜は、結晶性が高く、光触媒性に優れている。
【０００９】
一方、常温硬化性の結着材を用いた光触媒体も開発され、非耐火性の基体に光触媒膜を比較的低温で形成できるようになった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ディップ法により得られた光触媒膜は、高温で長時間焼成しないと、膜表面における結晶性が十分でなく、光触媒性が低いという問題がある。また、基体がソーダライムガラスなどの軟質ガラスの場合には、ガラスの軟化温度が比較的低いので、所要の高温で焼成できないので、十分な光触媒性を得ることが困難である。
【００１１】
これに対して、超微粒子分散液コーティング法により得られた光触媒膜および常温硬化性の結着材を用いた光触媒膜においては、光触媒膜の基体との付着性を十分に得にくい。また、有機質の結着材を用いている場合には、その結着材にクラックが発生しやすい。さらに、下地層の乾燥が不十分であることによっても、光触媒膜にクラックが発生する。このようにクラックが発生すると、白濁などにより透過率の低下が発生するといった問題がある。
【００１２】
本発明は、付着強度、光触媒作用および光触媒膜強度が高い常温硬化性の光触媒体および光触媒体の製造方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を達成するための手段】
請求項１の発明の光触媒体は、基体と；Ａｌ、Ｚｒ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｙ、Ｉｎ、Ｓｎ、ＴａおよびＳｂのグループから選択された一種または複数種の金属の酸化物からなり、平均粒径が１０〜１００ｎｍの範囲内で、かつ平均粒径が２種以上に異なる金属酸化物微粒子が混合した状態でＳｉ化合物を主体とする結着材により結着してなり、基体の表面に配設された下地層と；
Ａｌ、Ｚｒ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｙ、Ｉｎ、Ｓｎ、ＴａおよびＳｂのグループから選択された一種または複数種の金属の酸化物からなる平均粒径１０〜１００ｎｍの金属酸化物超微粒子をＳｉ化合物を主体とする結着材により結着してなり、基体の表面に配設された少なくとも表面が多孔質な下地層と；平均粒径が下地層の金属酸化物長微粒子の平均粒径より小さい酸化チタン超微粒子を主体とする光触媒性金属酸化物超微粒子を常温硬化性結着材により結着してなり、下地層上に配設された光触媒膜と；を具備していることを特徴としている。
【００１４】
本発明および以下の各発明において、特に指定しない限り用語の定義および技術的意味は次による。
【００１５】
＜基体について＞
基体は、光触媒膜を担持するもので、専ら光触媒膜の担持を目的とする部材はもちろんのこと、元来光触媒膜の担持を目的としない他の機能のために形成されるもの（以下、「機能体」という。）であることを許容する。
【００１６】
機能体としては、たとえばタイル、窓ガラス、天井パネルなどの建築材、壁紙、カーテンなどの内装材や、厨房用および衛生用の器材、家電機器、照明用器材、消臭用または集塵用フィルター、などさまざまな任意所望の部材を基体とすることができる。
【００１７】
基体の材料としては、金属、ガラス、セラミックス（磁器を含む。）、陶器、石材などの耐火性の材料はもとより、常温硬化性の光触媒膜を用いるとともに、多孔質下地層をも常温硬化性にすることにより、合成樹脂、木材、紙および布地などの可燃性材料すなわち非耐火性の基体を用いることができる。
【００１８】
＜下地層について＞
下地層は、光触媒膜と基体との間に介在して光触媒膜の付着性を改善したり、光触媒体の光学特性を向上したりする目的で用いられる。したがって、下地層は、光触媒膜を形成する前に基体の表面に形成される。
【００１９】
本発明において用いる下地層は、少なくとも表面が多孔質であると、その下地層の上に光触媒膜を形成すると、多孔質のために下地層の表面に形成された凹凸内に光触媒膜が入り込んだ状態になる。
【００２０】
また、下地層は、Ａｌ、Ｚｒ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｙ、Ｉｎ、Ｓｎ、ＴａおよびＳｂのグループか選択された一種または複数種の金属の金属酸化物からなり、かつ平均粒径１０〜１００ｎｍ、好適には１０〜４０ｎｍの超微粒子をＳｉ化合物を主体とする結着材により結着することにより、好ましくは表面が多孔質に形成されている。この多孔性は、好適にはモル比が４０〜９０％の範囲に設定される。なお、金属酸化物超微粒子の平均粒径が１００ｎｍを超えると、下地層が白濁しやすくなるとともに、機械的強度が低下して脆くなる。
【００２１】
下地層中の金属酸化物微粒子は、平均粒径１０〜１００ｎｍの範囲内であるとともに、平均粒径が２種以上に異なっている。たとえば、平均粒径２０ｎｍの金属酸化物微粒子と、平均粒径６０ｎｍの金属酸化物微粒子とが混合している。金属酸化物微粒子の上記平均粒径中における粒径の分布は、平均粒径に対して半値幅で±５ｎｍ程度にすることができる場合が多いが、この場合には粒径２０ｎｍをピークとしてその前後１５〜２５ｎｍの範囲に半値幅が正規分布している第１の粒径グループと、粒径６０ｎｍをピークとしてその前後５５〜６５ｎｍの範囲に半値幅が正規分布している第２の粒径グループとからなる。しかし、本発明において、平均粒径中の半値幅の粒径分布範囲は、上記の例より幅が狭くてもよいし、広くてもよい。
【００２２】
下地層中の金属酸化物微粒子の種類は、一種および複数種のいずれでもよい。また、複数種の金属酸化物微粒子を用いる場合、平均粒径ごとに金属酸化物微粒子の種類を異ならせることができるし、それぞれの平均粒径ごとに複数種の金属酸化物微粒子を用いることができる。
【００２３】
本発明において、下地層中に含まれる金属酸化物微粒子の平均粒径を判定するには、以下の方法によるものとする。すなわち、光触媒体の断面を電子顕微鏡で５万倍に拡大して写真撮影し、得られた電子顕微鏡写真中の長さ５ｃｍの範囲内における金属酸化物微粒子の粒径を写真から測定して、粒度分布を求める。粒度分布中のピークの粒径をもって平均粒径とする。下地層中に複数種の平均粒径の金属酸化物微粒子が混合していれば、複数のピークが表れる。この方法は、得られる平均粒径が実際の平均粒径より若干小さくなる傾向があるが、概ねにおいて良好な相関を示す。
【００２４】
このように、下地層は、金属酸化物から構成されているため、一般的に透明性を備えていて、しかも後述する酸化チタン超微粒子を主成分とする光触媒膜との相性が良好であるため、光触媒膜を基体に強固に付着させることができる。
【００２５】
さらに、下地層の少なくとも表面を多孔質にして凹凸面を形成する場合には、どのような手段によってもよいが、金属酸化物微粒子の平均粒径が光触媒膜を構成する酸化チタンの超微粒子の平均粒径より大きいため、金属酸化物微粒子間に凹みや空隙が生じ、少なくともこれにより表面が多孔質になる。
【００２６】
次に、金属酸化物微粒子を結着するには、Ｓｉ化合物を主体とする結着材を用いる。そして、金属酸化物微粒子を結着材を形成する結着材形成材料を含む溶媒中に分散させた塗布液を調整して、これを期待の表面に塗布し、一般的には１５〜３００℃、好ましくは８０〜３００℃の範囲で焼成することにより、下地層を形成することができる。しかし、常温硬化性のＳｉ化合物を主体とする結着材を用いることもできる。常温硬化性のＳｉ化合物を主体とする結着材としては、たとえばメチル基を含むオルガノモノシランおよびメチル基を含むオルガノシランオリゴマーからなるグループから選択された少なくとも一種に硬化触媒を添加したものを用いることができる。なお、硬化触媒としては、たとえば酸、アルカリ、亜鉛化合物、チタン化合物およびジルコニウム化合物からなるグループから選択された少なくとも一種を用いることができる。また、ＯＨ基を有しない有機溶媒にポリシラザンと酸化触媒とを配合した組成物からなる結着材溶液に金属酸化物超微粒子を分散させてなる塗布液を調整し、下地層上に塗布し、乾燥して、下地層を形成することもできる。なお、下地層を上述したように常温硬化性の結着材を用いて形成する場合に、１５〜１００℃で硬化するように構成することができる。また、塗布液を基体に塗布する方法としては、スプレーコーティング法、ディップコーティング法、フローコーティング法、ロールコーティング法、スピンコーティング法、刷毛塗り法、スポンジ塗り法などを採用することができる。
【００２７】
さらに、下地層を構成する金属酸化物微粒子は、その屈折率が光触媒膜の屈折率より小さいことにより、たとえばソーダライムガラスのように屈折率の小さな基体と屈折率の大きな光触媒膜との中間の屈折率を有する下地層を形成して、屈折率の傾斜構造を実現することができる。傾斜構造にすることにより、互いに接触する基体、下地層および光触媒膜の間における屈折率の差を小さくして光干渉の発生を抑制することができる。
【００２８】
さらにまた、下地層は、任意所望の膜厚に形成することができる。たとえば、５０ｎｍ〜数μｍの下地層を容易に得ることができる。
【００２９】
＜光触媒膜について＞
光触媒物質は、酸化チタンＴｉＯ２の超微粒子を主体とする。酸化チタンは、光触媒作用が顕著であるとともに、安全で工業的に合理的な価格で、しかも必要量を入手できるので、光触媒物質として、現在最も有望視されている。
【００３０】
また、酸化チタンには、その結晶構造としてルチル形とアナターゼ形とがある。光触媒作用は、アナターゼ形の方が優れているといわれている。したがって、本発明においては、アナターゼ形の酸化チタンを用いるのが好適である。しかし、実際的にはアナターゼ形にルチル形が混合して形成される場合も多く、しかも、酸化チタンの超微粒子を用いる場合には、上記両結晶構造が混在していても実用的な光触媒作用を得ることができるから、本発明においては、両者の混合した態様を許容する。さらに、それらの混合比の如何によって有機物の分解性が変化する。
【００３１】
さらに、本発明においては、光触媒膜中に副成分として、酸化チタンの超微粒子以外の光触媒性金属酸化物超微粒子が添加されていてもよい。その他の光触媒物質としては、以下のものがある。ＷＯ３、ＬａＲｈＰ３、ＦｅＴｉＯ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＣｄＦｅ２Ｏ４、ＳｒＴｉＯ３、ＣｄＳｅ、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＲｕＯ２、ＺｎＯ、ＣｄＳ、ＭｏＳ３、ＬａＲｈＯ３、ＣｄＦｅＯ３、Ｂｉ２Ｏ３、ＭｏＳ２、Ｉｎ２Ｏ３、ＣｄＯ、ＳｎＯ２などである。これらの物質を１種または複数種を混合して用いることができる。
【００３２】
なお、ＴｉＯ２、ＷＯ３、ＳｒＴｉＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、ＣｄＳ、ＭｏＳ３、Ｂｉ２Ｏ３、ＭｏＳ２、Ｉｎ２Ｏ３、ＣｄＯなどは等価電子帯のレドックス・ポテンシャルの絶対値が伝導帯のレドックス・ポテンシャルの絶対値よりも大きいため、酸化力の方が還元力よりも大きく、有機化合物の分解による消臭作用、防汚作用または抗菌作用に優れている。また、上記各物質の中で原料コストの面においては、Ｆｅ２Ｏ３およびＺｎＯが優れている。
【００３３】
さらにまた、本発明において、酸化チタン超微粒子は、平均粒径が１０ｎｍ以下、好適には４〜１０ｎｍの微粒子の形で用いる。そして、上記超微粒子は、その形状がなるべく球形に近く、しかも粒径のばらつきが少なくて結晶性の良好な微粒子であることが好ましい。
【００３４】
さらにまた、光触媒膜は、上記した酸化チタン超微粒子を主体とする光触媒性金属酸化物超微粒子が常温硬化性の結着材により結着されて形成される。常温硬化性の結着材としては、たとえばメチル基を含むオルガノモノシランおよびメチル基を含むオルガノシランオリゴマーからなるグループから選択された少なくとも一種に硬化触媒を添加したものを用いることができる。なお、硬化触媒としては、たとえば酸、アルカリ、亜鉛化合物、チタン化合物およびジルコニウム化合物からなるグループから選択された少なくとも一種を用いることができる。また、ＯＨ基を有しない有機溶媒にポリシラザンと酸化触媒とを配合した組成物からなる結着材溶液に、酸化チタン超微粒子を分散した塗布液を調整して、下地層上に塗布し、乾燥して、光触媒膜を形成することもできる。また、光触媒膜を常温硬化性結着材を用いて形成する場合、１５〜１００℃で硬化するように構成することができる。さらに、光触媒性金属酸化物超微粒子、常温硬化性結着材を形成する結着材形成材料および溶媒からなる塗布液を調整して、これを下地層の上に塗布するには、下地層についての説明中で述べた各種方法のいずれかを採用することができる。
【００３５】
このようにして得られた光触媒膜は、その際に下地層の少なくとも表面が多孔質であることにより、下地層の表面の凹凸面内に入り込み、かつ密着している。この構造は、たとえば少なくとも表面が多孔質な下地層の上に光触媒膜の分散液を塗布し、乾燥すれば、容易に形成することができる。
【００３６】
さらにまた、酸化チタンの超微粒子を下地層の凹凸面内に確実に入り込ませるにために、機械的圧力による方法を加えることができる。この方法は、酸化チタンの超微粒子の塗布層の上から機械的圧力を加えて下地層中に押し込む。
【００３７】
さらにまた、光触媒膜は、その膜厚を１００〜５００ｎｍ、好適には１３０〜２００ｎｍの範囲、最適には約１５０ｎｍ程度に形成することにより、光触媒作用を所望に発揮するとともに、製造が容易で、かつクラックが生じにくくなる。
【００３８】
さらにまた、光触媒膜は、塗布液に有機系色素たとえばメチレンブルーなどを添加して形成することにより、光触媒膜が着色されるので、光触媒膜の有無および状態の判別が容易になる。これにより、光触媒膜の塗布状態が目視により容易に観察できるようになる。しかも、いったん紫外線を照射することにより、有機系色素は分解されて消失して透明になるので、光触媒体の商品性を低下させるようなことはない。
【００３９】
＜発明の作用について＞
本発明においては、下地層の金属酸化物微粒子が２種以上に異なる平均粒径が混合されているため、下地層の膜が緻密になり、下地層の膜強度が向上する。そして、少なくとも下地層の表面には、金属酸化物微粒子が露出して多孔質な凹凸が形成されるから、光触媒膜の付着は良好に行われる。したがって、光触媒膜の基体に対する付着強度が向上する。
【００４０】
光触媒膜は、酸化チタンの超微粒子を主体とする光触媒性金属酸化物超微粒子を常温硬化性結着材によって結着しているので、常温で硬化できるため、可燃性材質の基体を用いて光触媒体を得ることができる。
【００４１】
また、光触媒膜は、酸化チタンの超微粒子を主体としているから、強い光触媒作用が得られる。
【００４２】
さらに、光触媒膜は、クラックを生じにくいために、膜強度が向上するとともに、下地層に対する付着強度が強い。
【００４３】
さらにまた、酸化チタンを主体とする光触媒性金属酸化物超微粒子を分散させた塗布液を下地層上に被着させ、常温硬化性結着材の硬化により得られるので、製造が容易である。
【００４４】
さらにまた、下地層を構成する金属酸化物として、屈折率が光触媒膜のそれより小さい酸化ケイ素、酸化アルミニウムなどの金属酸化物を用いるので、屈折率が傾斜的に配置された光触媒体となり、光干渉の発生を防止することができる。このため、光触媒膜の透過率が向上して、透明性の高い光触媒体が得られる。
【００４５】
請求項２の発明の光触媒体の製造方法は、Ａｌ、Ｚｒ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｙ、Ｉｎ、Ｓｎ、ＴａおよびＳｂのグループから選択された一種または複数種の金属の酸化物からなり、平均粒径が１０〜１００ｎｍの範囲内で、かつ平均粒径が２種以上に異なる金属酸化物微粒子を、Ｓｉ化合物を主体とする結着材を形成する結着材形成材料および溶媒を含む液体中に分散してなる第１の塗布液を調整する第１の塗布液調整工程と；第１の塗布液を基体の表面に塗布し、乾燥して少なくとも表面が多孔質な下地層を配設する下地層配設工程と；平均粒径が下地層の金属酸化物微粒子の平均粒径より小さい酸化チタン超微粒子を主体とする光触媒性金属酸化物超微粒子、常温硬化性結着材を形成する結着材形成材料および溶媒を含む液体中に分散してなる第２の塗布液を調整する第２の塗布液調整工程と；第２の塗布液を基体の下地層の上に塗布し、乾燥して光触媒膜を配設する光触媒膜配設工程と；を具備していることを特徴としている。
【００４６】
本発明は、請求項１記載の光触媒体を製造するための製造方法を規定している。すなわち、平均粒径が２種以上に異なる金属酸化物微粒子を結着材形成材料および溶媒を含む液体中に分散するには、予め平均粒径が２種以上に異なる金属酸化物微粒子を混合してから結着材形成材料および溶媒を含む液体中に分散してもよいし、結着材形成材料および溶媒を含む液体中に順次分散させてもよい。
【００４７】
第１の塗布液における結着材形成材料は、下地層が形成されたときにＳｉ化合物を主体とする結着材を形成すれば、具体的な組成は問わない。常温硬化性結着材を形成する結着材形成材料としては、たとえば請求項１において説明したものを用いることができる。
【００４８】
第２の塗布液における結着材形成材料は、光触媒膜形成されたときに常温硬化性結着材を形成すれば、具体的な組成を問わない。たとえば、請求項１において説明したものを用いることができる。
【００４９】
また、基体は、光触媒膜を備えない機能体として製作したものに、後付けで下地層および光触媒膜を形成してもよいし、機能体製作の中間段階で下地層および光触媒膜を形成してから、機能体を完成した基体であってもよい。
【００５０】
本発明の光触媒体は、これを機能体に形成することができる。この場合、機能体本体の少なくとも一部を基体として形成することができる。
【００５１】
上記において、「機能体」とは、請求項１における説明のとおりである。そして、機能体は、何らかの機能を有する部材の全てに適応することができる。
【００５２】
また、「機能体本体」とは、機能体のうち光触媒膜を除く部分の一部または全体を意味する。たとえば、機能体がタイルである場合に、通常のタイルの部分を本発明においては、機能体本体といい、タイルの前面に光触媒膜を形成するのであれば、機能体本体の一部に光触媒膜を形成することになる。
【００５３】
機能体がランプである場合、光触媒膜はランプのガラスバルブの外表面に光触媒膜を形成することができる。ランプは、発光部をガラスバルブが包囲していて波長４００ｎｍ以下を含むのであれば、発光原理は問わない。たとえば、白熱電球、放電ランプなどであることを許容する。白熱電球の場合、色温度が高いハロゲン電球の方が一般照明用電球より、波長４００ｎｍ以下の発光割合が高い。放電ランプの場合、低圧放電ランプおよび高圧放電ランプのいずれでもよい。低圧放電ランプとしては、たとえば蛍光ランプがある。蛍光ランプの場合、要すれば用いる蛍光体を選択して４００ｎｍ以下の発光を適当に増加させることができる。このような蛍光ランプは、一般照明用の蛍光ランプに比較して、比較的可視光の減少が少なくて、しかも光触媒体を照射する紫外線量が多いので、分解力を大きくすることができる。このため、光触媒体活性化用のランプとして好適である。しかし、一般照明用として従来から多用されている３波長形発光の蛍光体やハロリン酸塩蛍光体を用いた蛍光ランプであってもよい。また、主として４００ｎｍ以下の発光を利用する目的の殺菌ランプやブラックライト、ケミカルランプなどであってもよい。一方、高圧放電ランプとしては、たとえば水銀ランプ、メタルハライドランプおよび高圧ナトリウムランプなどであってもよい。なお、ガラスバルブは、放電媒体を包囲している発光管であってもよいし、発光部を内包している発光管をさらに包囲する外管であってもよい。以上のように、ランプの発光により室内の照明を行いながら、発光中の紫外線により、光触媒膜を活性化して臭いガスを分解して脱臭を行うことができる。特に、ランプの場合には、紫外線強度が高い位置に光触媒膜が配設されるから、光触媒膜のほぼ全体を良好に活性化して強い消臭を行うことができる。
【００５４】
次に、機能体が照明器具である場合にも、照明器具は紫外線発生源であるランプに近接した位置で使用されるから、光触媒膜を強い紫外線強度で良好に活性化することができる。光触媒膜を形成する部位は、照明器具のうち制光手段の部分が好適である。制光手段は、反射体、グローブ、セード、透光性カバー、シャンデリア用ようらくおよびルーバなどの一または任意の数の組み合わせからなる複数であってもよい。制光手段は、所望の配光や見え方を得るために、ランプの発光を制御するものであるから、制光手段にはランプの紫外線も照射されるので、この部分に光触媒膜を形成しておくことにより、光触媒膜を所要に活性化することができ、したがって臭いガスを分解して脱臭するのに効果的である。しかも、臭いガスは光触媒膜によって分解されるから、室内の脱臭は効果的に行われる。さらに、照明器具をたとえば冷蔵庫、エアコンディショナー、空気清浄装置などに収納できる大きさおよび構造にして、これらの機器に配設することにより、機器内において脱臭ができる。
【００５５】
そうして、機能体を使用中に光触媒膜を形成している部位に汚れ、細菌または臭い物質が付着しても、光触媒膜が紫外線照射を受けることにより、これらは分解されて除去される。
【００５６】
また、光触媒膜を、さらに要すれば下地層をも、常温硬化により形成することができるので、カーテン、壁紙、木材などの可燃性材質の機能体に光触媒膜を形成することができる。したがって、機能体の光触媒膜を形成する部位の材質を選ばない。
【００５７】
さらに、使用中の機能体に対しても光触媒膜を、要すれば現場で形成することができるので、光触媒膜の応用範囲を飛躍的に高めることができる。
【００５８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００５９】
図１は、本発明の光触媒体の第１の実施形態における光触媒膜の断面を拡大して示す概念的要部拡大断面図である。
【００６０】
図において、１は基体、２は下地層、３は光触媒膜である。
【００６１】
＜基体１について＞
基体１は、ソーダライムガラスから構成されている。
【００６２】
＜下地層２について＞
下地層２は、Ｓｉ化合物を主体とする常温硬化性結着材２ｂで平均粒径４０ｎｍの酸化ケイ素微粒子２ａを結着してなる。結着材２ｂは、ＳｉＯ２換算で１５重量％であり、透明性で多孔性であるとともに、表面が平均深さ約２０ｎｍの凹凸面に形成された被膜である。
【００６３】
＜光触媒膜３について＞
光触媒膜３は、Ｓｉ化合物を主体とする常温硬化性結着材３ｂで平均粒径約７ｎｍのアナターゼ形を主体とする酸化チタンの超微粒子３ａを下地層２の上に結着させて形成されている。結着材３ｂは、ＳｉＯ２換算で１０重量％である。そして、光触媒膜３は、下地層２の表面に形成された凹凸面に入り込み、かつ下地層２に密着している。
【００６４】
図２は、本発明の光触媒体の第２の実施形態を示す概念的要部拡大断面図である。
【００６５】
図において、図１と同一部分については同一符号を付して説明は省略する。
【００６６】
本実施形態は、光触媒膜３に有機系色素４が分散している点で異なる。
【００６７】
図３は、本発明の光触媒体の第３の実施形態を示す概念的要部拡大断面図である。
【００６８】
図において、図１と同一部分については同一符号を付して説明は省略する。
【００６９】
本実施形態は、下地層２中の金属酸化物微粒子の平均粒径が２種類ある点で異なる。
【００７０】
すなわち、下地層２は、金属酸化物微粒子として平均粒径１５ｎｍのＡｌ２Ｏ３微粒子２ａ１と、平均粒径５５ｎｍのＡｌ２Ｏ３微粒子２ａ２とが混合した状態で、常温硬化性結着材２ｂにより結着して形成されている。いずれの平均粒径のＡｌ２Ｏ３微粒子２ａ１、２ａ２も粒度分布は半値幅が約±５ｎｍである。
【００７１】
図４は、本発明の機能体の第１の実施形態としての蛍光ランプを示す要部断面一部切欠正面図である。
【００７２】
図において、１１はガラスバルブ、１２は光触媒膜、１３は蛍光体層、１４はフィラメント電極、１５は口金である。
【００７３】
ガラスバルブ１１は、光触媒膜１２に対して基体として機能するとともに、内部に蛍光ランプとしての機能部分を気密に収納する。すなわち、ガラスバルブ１１の内部に放電媒体としての水銀およびアルゴンを主体とする希ガスを数百Ｐａ封入し、内面に蛍光体層１３を担持し、さらに両端に一対のフィラメント電極１４を封装している。
【００７４】
口金１５は、アルミニウム製のキャップ状の口金本体１５ａおよび口金本体１５ａに絶縁して取り付けられた一対の口金ピン１５ｂから構成され、ガラスバルブ１１の両端部に接着されている。フィラメント電極１４の両端はそれぞれ口金ピン１５ｂに接続されている。
【００７５】
そうして、本実施形態の機能体である蛍光ランプを用いて照明すると、光触媒膜１２の光触媒作用により、蛍光ランプの表面に付着した有機の汚れ物質が分解され、接触した空気中の臭い物質が分解されて周囲の消臭が行われる。
【００７６】
図５は、本発明の機能体の第２の実施形態としてのトンネル用照明器具を示す概念的断面図である。
【００７７】
図において、２１は照明器具本体、２２は前面枠、２３は透光性ガラスカバー、２４はランプソケット、２５は高圧放電ランプ、２６は反射板である。
【００７８】
照明器具本体２１は、ステンレス板を前面に開口部を備えた箱状に成形してなり、背面に図示しない取付金具を備えている。
【００７９】
前面枠２２は、ステンレス板を成形してなり、中央に投光開口、一側にヒンジ、他側にラッチ（いずれも図示しない。）を備えている。そして、ヒンジにより、照明器具本体２１の前面側の一側部に開閉自在に枢着され、ラッチにより閉止位置に固定されるように構成されている。
【００８０】
透光性ガラスカバー２３は、前面枠２２に図示しないシリコーンゴム製のパッキングを介して防水的に装着されている。この透光性ガラスカバー２３は、可視光を透過するとともに、波長４００ｎｍ以下の紫外領域の少なくとも一部に比較的高い透過率特性を有している。また、透光性ガラスカバー２３の前面には図１に示す光触媒膜が形成されている。
【００８１】
ランプソケット２４は、照明器具本体２１内に配設されている。
【００８２】
高圧放電ランプ２５は、３４０〜４００ｎｍの波長範囲内において、可視光の光束１０００ｌｍ当たり０．０５Ｗ以上の強度の紫外線を放射する。
【００８３】
反射板２６は、照明器具本体２１内に配設されて、上記高圧放電ランプ２５から放射された光が反射板２６で反射されて所要の配光特性を示すように構成され、かつ配置されている。
【００８４】
照明器具本体２１の反射板２６の背面側には、安定器、端子台などが配設されている。
【００８５】
そうして、本実施形態の機能体は、取付金具を介してトンネル内に設置されて使用に供され、トンネル内を照明する。
【００８６】
また、照明と同時に高圧放電ランプ２５から放射される主として３４０〜４００ｎｍの波長範囲内の紫外線も可視光と一緒に透光性ガラスカバー２３を通過して光触媒膜に入射するから、光触媒膜は紫外線により活性化され、付着するばい煙などの有機物の汚れを分解してセルフクリーニングを行う。
【００８７】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、平均粒径が２種以上に異なる金属酸化物微粒子が混合した状態で常温硬化性結着材によって結着していることにより、下地層の膜強度が向上し、これに伴い光触媒膜の付着強度が向上するとともに、常温で硬化して製造が容易で種々の基体に光触媒膜を形成できて、しかも高い光触媒性を備えた光触媒体を提供することができる。
【００８８】
請求項２の発明によれば、平均粒径が２種以上に異なる金属酸化物微粒子を結着材分散形成材料および溶液を含む液体中に分散させる第１の塗布液調整工程、下地層配設工程、第２の塗布液調整工程および光触媒膜配設工程を具備していることにより、請求項１の効果を有する光触媒体を容易に、しかも要すれば基体を機能体として使用している現場においてさえも製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の光触媒体の第１の実施形態における光触媒膜の断面を拡大して示す概念的要部拡大断面図
【図２】  本発明の光触媒体の第２の実施形態における光触媒膜の断面を拡大して示す概念的要部拡大断面図
【図３】  本発明の光触媒体の第３の実施形態における光触媒膜の断面を拡大して示す概念的要部拡大断面図
【図４】  本発明の機能体の第１の実施形態としての蛍光ランプを示す要部断面一部切欠正面図
【図５】  本発明の機能体の第２の実施形態としてのトンネル用照明器具を示す概念的断面図
【符号の説明】
１…基体
２…下地層
２ａ…酸化ケイ素微粒子
２ｂ…常温硬化性結着材
３…光触媒膜
３ａ…酸化チタンの超微粒子
３ｂ…常温硬化性結着材
【図１】
0003956598.tif 000002
【図２】
0003956598.tif 000003
【図３】
0003956598.tif 000004
【図４】
0003956598.tif 000005
【図５】
0003956598.tif 000006