(57)【要約】  基材と、基材と固着した、少なくとも光触媒を含有する光触媒層とを備える光触媒シートが提供される。一実施形態では、基材と、エアロゾルデポジション法によって基材の少なくとも一方の表面上に形成された、少なくとも光触媒を含有する光触媒層とを備える光触媒シートが提供される。この光触媒シートは、優れた光触媒活性と優れた密着を有する。
2016528029.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、基材に固着した、少なくとも光触媒を含有する光触媒層とを備える光触媒シート。
【請求項２】
基材と、エアロゾルデポジション法によって基材の少なくとも一方の表面上に形成された、少なくとも光触媒を含有する光触媒層とを備える光触媒シート。
【請求項３】
前記基材が多孔質膜である、請求項２に記載の光触媒シート。
【請求項４】
前記基材が、樹脂から形成されている、請求項２又は３に記載の光触媒シート。
【請求項５】
前記樹脂が、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、紫外線硬化型樹脂及び電子線硬化型樹脂からなる群から選択される少なくとも１種を含む、請求項４に記載の光触媒シート。
【請求項６】
前記光触媒が、可視光応答性を示す、請求項２から５のいずれか一項に記載の光触媒シート。
【請求項７】
前記光触媒層が、助触媒をさらに含有する、請求項２から６のいずれか一項に記載の光触媒シート。
【請求項８】
前記光触媒が酸化チタン（ＩＶ）又は酸化スズ（ＩＶ）を含有し、かつ、前記助触媒が酸化銅（Ｉ）及び／又は酸化銅（ＩＩ）を含有し、前記助触媒が前記光触媒に担持されている、請求項７に記載の光触媒シート。
【請求項９】
前記光触媒が酸化タングステン（ＶＩ）を含有し、かつ、前記助触媒が酸化セリウム（ＩＶ）を含有する、請求項７に記載の光触媒シート。
【請求項１０】
請求項２から９のいずれか一項に記載の光触媒シートを製造する方法であって、エアロゾルデポジション法によって基材の少なくとも一方の表面上に、少なくとも光触媒を含有する光触媒層を形成する工程を含む、方法。
【請求項１１】
熱可塑性基材上にナノ粒子によって修飾された表面を作製する方法であって、
溶媒中に前記ナノ粒子を懸濁する工程と、
懸濁液を溶媒可溶性熱可塑性エレメントに塗布する工程と、
前記ナノ粒子が、前記熱可塑性基材のエッチングされた表面中に少なくとも部分的に埋め込まれるように、前記溶媒で前記基材の表面を十分な量エッチングする工程と、
前記溶媒を前記基材表面との接触から除去する工程と
を含む、方法。
【請求項１２】
粒子を熱可塑性エレメント中に埋め込む方法であって、
溶媒と前記粒子とを含むスラリーでドナーシートをコーティングする工程（ここで、ドナーシート材料は、少なくともＴｅｍｂｅｄの温度まで熱的に安定であり、前記ドナーシート材料及び前記粒子は、スラリー溶媒に実質的に不溶性である）と、
前記ドナーシートを焼成して、前記溶媒の実質的にすべてを蒸発させ、前記粒子を前記ドナーシートに緩く密着させておく工程と、
実質的に乾燥した前記ドナーシートを、前記熱可塑性エレメントと接触させる工程（ここで、緩く密着している前記粒子を含む前記ドナーシートの表面は、前記熱可塑性エレメントと直接接触している）と、
Ｔｅｍｂｅｄの温度を達成するのに十分な熱をかける工程（ここで、Ｔｅｍｂｅｄは前記熱可塑性エレメントが、前記粒子の埋込が生じるよう十分に柔らかい温度である）と、
前記粒子を前記熱可塑性エレメント中に埋め込むのに十分な圧力をかける工程と、
前記粒子が埋め込まれた前記熱可塑性エレメントを冷却する工程と、
前記粒子が埋め込まれた前記熱可塑性エレメントを、前記ドナーシートから分離する工程と、
を含む、方法。
【請求項１３】
光触媒エレメント上に光触媒表面を作製するための方法であって、
前記光触媒エレメントに表面を提供する工程（ここで、前記エレメントは、光触媒ナノ粒子と、光分解性ポリマーマトリックスとを含み、前記光触媒ナノ粒子の少なくとも一部は、前記ポリマーマトリックスの表面に隣接し、また、前記ポリマーマトリックスによって被覆されている）と、
前記ポリマーマトリックスの表面に、少なくとも一部の前記光触媒ナノ粒子を露出させるのに十分な量の放射エネルギーを照射する工程と
を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光触媒シートに関する。
【背景技術】
【０００２】
防汚、除菌、脱臭などを目的として、光触媒シートが利用されている。
【０００３】
光触媒シートは、一般的に、酸化チタンなどの酸化物半導体からなる光触媒層が、プラスチックフィルムの表面に、積層されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
ところで、光触媒シートの防汚性などの触媒機能を向上させるためには、光触媒層の表面積を向上させることが知られている。
【０００５】
そのような光触媒シートとして、例えば、特許文献２に、光触媒と吸着剤と不織布とから構成され、光触媒層が不織布によって被覆されている光触媒シートが開示されている。
【０００６】
特許文献２では、光触媒粉体を含有する分散液を不織布に塗布したり、不織布にその分散液を含浸することにより、光触媒シートを製造している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−３３８８５４号公報
【特許文献２】特開２００３−９３４８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかるに、特許文献２の光触媒シートでは、光触媒と不織布との密着性が低いため、光触媒層が不織布から剥離し、脱落する不具合が生じる。その結果、所望の光触媒機能を発揮することが困難となる。
【０００９】
上記を鑑みて、本発明は、基材と、前記基材に固着した、少なくとも光触媒を含有する光触媒層とを備える光触媒シートを提供する。
【００１０】
本明細書において、望ましい光触媒活性と、光触媒層の基材との優れた密着性を有する光触媒シートを提供することを目的とした一実施形態では、基材と、エアロゾルデポジション法によって前記基材の少なくとも一方の表面上に形成された、少なくとも光触媒を含有する光触媒層とを備える光触媒シートが提供される。
【００１１】
本実施形態の光触媒シートは、基材の表面に、エアロゾルデポジション法により光触媒層が形成されている。したがって、該光触媒シートは、光触媒活性が良好であり、光触媒層の基材表面に対する密着性が良好である。よって、該光触媒シートは、防汚性などの光触媒機能を良好にかつ長時間発揮することができる。
【００１２】
なお、光触媒層を不織布などの基材に積層させる方法として、例えば、溶射法などが知られているが、この方法では、基材が高温にさらされるため、基材が劣化または溶融し、光触媒層の密着性が低下する。
【００１３】
他にスパッタ法も知られているが、この方法で積層される光触媒層は、光触媒機能を発現するために必要な結晶性を備えず、光触媒層としての機能を発揮することができない不具合が生じる。また、この場合、スパッタ後に光触媒層に対して高温処理が必要となり、その結果、基材が劣化または溶融する。
【００１４】
また、基材に光触媒を塗布する場合において、バインダー樹脂を用いて光触媒粒子を基材に接着することも考えられるが、光触媒の表面をバインダー樹脂で包埋してしまうと、光触媒活性が低下してしまう。また、光触媒活性を保持するためにバインダー量を低減すると、基材との密着性が低下するといった不具合が生じてしまう。
【００１５】
光触媒シートが、基材と、エアロゾルデポジション法によって基材の少なくとも一方の表面上に形成された、少なくとも光触媒を含有する光触媒層とを備えた上記の実施形態では、前記基材は、多孔質膜であることが好ましい。
【００１６】
上記の実施形態では、前記基材は、樹脂から形成されていることが好ましい。
【００１７】
さらに、前記樹脂が、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、紫外線硬化型樹脂及び電子線硬化型樹脂からなる群から選択される少なくとも１種を含むことが好ましい。
【００１８】
上記の実施形態では、前記光触媒が、可視光応答性を示すことが好ましい。
【００１９】
上記の実施形態では、前記光触媒層は、助触媒をさらに含有してもよい。
【００２０】
上記の実施形態では、前記光触媒が、酸化チタン（ＩＶ）又は酸化スズ（ＩＶ）を含有し、かつ、前記助触媒が、酸化銅（Ｉ）及び／又は酸化銅（ＩＩ）を含有し、前記助触媒が、前記光触媒上に担持されていることが好ましい。
【００２１】
上記の実施形態では、前記光触媒が、酸化タングステン（ＶＩ）を含有し、前記助触媒が、酸化セリウム（ＩＶ）を含有することが好ましい。
【００２２】
加えて、上記の実施形態に係る光触媒シートの製造方法であって、エアロゾルデポジション法によって、少なくとも光触媒を含有する光触媒層を、基材の少なくとも一方の表面上に形成する工程を含む方法も提供される。
【００２３】
さらに、基材と、前記基材に固着した、少なくとも光触媒を含有する光触媒層とを含む光触媒シートの一実施形態では、光触媒は、少なくとも部分的に基材中に埋め込まれていてもよい。
【００２４】
このような状態を形成する方法の例として、以下の方法Ａ〜Ｃが挙げられる。
【００２５】
方法Ａ：熱可塑性基材上にナノ粒子によって修飾された表面を作製する方法であって、
溶媒中に前記ナノ粒子を懸濁する工程と、
懸濁液を溶媒可溶性熱可塑性エレメントに塗布する工程と、
前記ナノ粒子が、前記熱可塑性基材のエッチングされた表面中に少なくとも部分的に埋め込まれるように、前記溶媒で前記基材の表面を十分な量エッチングする工程と、
前記溶媒を前記基材表面との接触から除去する工程と
を含む、方法。
【００２６】
方法Ｂ：粒子を熱可塑性エレメント中に埋め込む方法であって、
溶媒と前記粒子とを含むスラリーでドナーシートをコーティングする工程（ここで、ドナーシート材料は、少なくともＴｅｍｂｅｄの温度まで熱的に安定であり、前記ドナーシート材料及び前記粒子は、スラリー溶媒に実質的に不溶性である）と、
前記ドナーシートを焼成して、前記溶媒の実質的にすべてを蒸発させ、前記粒子を前記ドナーシートに緩く密着させておく工程と、
実質的に乾燥した前記ドナーシートを、前記熱可塑性エレメントと接触させる工程（ここで、緩く密着している前記粒子を含む前記ドナーシートの表面は、前記熱可塑性エレメントと直接接触している）と、
Ｔｅｍｂｅｄの温度を達成するのに十分な熱をかける工程（ここで、Ｔｅｍｂｅｄは前記熱可塑性エレメントが、前記粒子の埋込が生じるよう十分に柔らかい温度である）と、
前記粒子を前記熱可塑性エレメント中に埋め込むのに十分な圧力をかける工程と、
前記粒子が埋め込まれた前記熱可塑性エレメントを冷却する工程と、
前記粒子が埋め込まれた前記熱可塑性エレメントを、前記ドナーシートから分離する工程と、
を含む、方法。
【００２７】
方法Ｃ：光触媒エレメント上に光触媒表面を作製するための方法であって、
前記光触媒エレメントに表面を提供する工程（ここで、前記エレメントは、光触媒ナノ粒子と、光分解性ポリマーマトリックスとを含み、前記光触媒ナノ粒子の少なくとも一部は、前記ポリマーマトリックスの表面に隣接し、また、前記ポリマーマトリックスによって被覆されている）と、
前記ポリマーマトリックスの表面に、少なくとも一部の前記光触媒ナノ粒子を露出させるのに十分な量の放射エネルギーを照射する工程と
を含む、方法。
【００２８】
さらに、光触媒シートが、基材と、少なくとも光触媒を含有し、エアロゾルデポジション法によって前記基材の少なくとも一方の表面上に形成された、少なくとも光触媒層とを含む上記の実施形態では、光触媒は、特定の条件において、少なくとも部分的に基材中に埋め込まれている。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、本発明の光触媒シートの一実施形態の断面図である。
【図２】図２は、図１に示す光触媒シートの製造方法に用いられるエアロゾルデポジション装置の概略構成図である。
【図３】図３は、本発明の光触媒シートの他の実施形態（助触媒層を備えた光触媒シート）の断面図である。
【図４】図４は、要素実施形態の概略図である。
【図５】図５は、要素実施形態の概略図である。
【図６】図６は、要素実施形態の概略図である。
【図７】図７は、要素実施形態の概略図である。
【図８】図８は、要素実施形態の概略図である。
【図９】図９は、熱可塑性エレメント中へ粒子を埋め込む方法の実施形態を示す図である。
【図１０】図１０は、熱可塑性エレメント中へ粒子を埋め込む方法の実施形態を示す図である。
【図１１】図１１は、熱可塑性エレメント中へ粒子を埋め込む方法の実施形態を示す図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、光エッチング前の光触媒エレメントの断面図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、光エッチング前の光触媒エレメントの断面図である。
【図１２Ｃ】図１２Ｃは、光エッチング前の光触媒エレメントの断面図である。
【図１３Ａ】図１３Ａは、光エッチング後の光触媒エレメントの断面図である。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、光エッチング後の光触媒エレメントの上面図である。
【図１４Ａ】図１４Ａは、実施例１に記載したように作製した実施形態の表面の走査電子顕微鏡像である。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、実施例５に記載したように作製した実施形態の表面の走査電子顕微鏡像である。
【図１４Ｃ】図１４Ｃは、実施例６に記載したように作製した実施形態の表面の走査電子顕微鏡像である。
【図１５】図１５は、本明細書において記載された光触媒エレメントの実施形態の抗菌活性のグラフである。
【図１６】図１６は、本明細書において記載された光触媒エレメントの実施形態の抗菌活性のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
まず、光触媒シートが、基材と、エアロゾルデポジション法によって基材の少なくとも一方の表面上に形成された、少なくとも光触媒を含有する光触媒層とを備えた一部の実施形態を以下に説明する。
【００３１】
図１に示すように、本発明の一実施形態としての光触媒シート１は、基材２と、基材２の一方面に積層される光触媒層３とを備える。
【００３２】
基材２としては、特に限定されるものではなく、非多孔性の基材や、多孔質膜等を用いることができる。ここで、積層される光触媒層の表面積を向上させ、光触媒活性をより向上させるためには、基材２として多孔質膜を用いることが好ましい。
【００３３】
多孔質膜としては、例えば、不織布、穿孔膜、微孔膜、多孔性体などが挙げられる。好ましくは、光触媒層の密着性、光触媒シートの靭性および表面積の向上の観点から、不織布が挙げられる。
【００３４】
基材２を構成する材料としては、樹脂、セラミック、金属などが挙げられる。好ましくは、光触媒シートの可撓性、軽量性の観点から、樹脂が挙げられる。すなわち、基材２は、好ましくは、樹脂から形成される。基材２として、より好ましくは、樹脂から形成された多孔質膜を用いることができる。
【００３５】
樹脂としては、例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、紫外線硬化型樹脂、電子線硬化型樹脂などが挙げられ、好ましくは、熱可塑性樹脂が挙げられる。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのオレフィン系樹脂、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのポリエステル系樹脂、例えば、ナイロンなどのポリアミド系樹脂、セルロース繊維、などが挙げられる。好ましくは、ポリエステル系樹脂が挙げられる。
熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂（ユリア樹脂）、アルキド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン、熱硬化性ポリイミド、シリコーン樹脂、及びジアリルフタレート樹脂などが挙げられる。
紫外線硬化型樹脂としては、エポキシアクリレート樹脂やウレタンアクリレート樹脂等が挙げられる。
また、電子線硬化型樹脂としては、ポリエステルアクリレート樹脂等が挙げられる。
【００３６】
金属としては、例えば、銅、鉄、アルミニウムなどが挙げられる。
【００３７】
セラミックとしては、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニアまたはこれらの混合物などが挙げられる。
【００３８】
これらは、単独使用または２種類以上を併用することができる。
【００３９】
基材２としての多孔質膜が不織布である場合、その製法は限定されず、例えば、乾式法、湿式法、スパンボンド法、サーマルボンド法、ケミカルボンド法、ステッチボンド法、ニードルパンチ法、メルトブロー法、スパンレース法、スチームジェット法などが挙げられる。
【００４０】
多孔質膜の目付は、例えば、０．１ｇ／ｍ２以上、好ましくは、０．５ｇ／ｍ２以上、より好ましくは、２ｇ／ｍ２以上であり、また、例えば、１０００ｇ／ｍ２以下、好ましくは、５００ｇ／ｍ２以下、より好ましくは、１００ｇ／ｍ２以下である。
【００４１】
基材２の厚みは、例えば、０．１μｍ以上、好ましくは、０．５μｍ以上、より好ましくは、１０μｍ以上であり、また、例えば、１００００μｍ以下、好ましくは、１０００μｍ以下、より好ましくは、３００μｍ以下である。
【００４２】
光触媒層
光触媒層３は、基材２の上に設けられる。なお、図１においては、光触媒層３は、基材２の一方の面の全体上に形成されている。しかしながら、本発明の実施形態はこれに限定されず、光触媒層３は、基材２の一方の面の一部のみの上に形成されてもよい。
【００４３】
光触媒層３は、少なくとも光触媒を含有する。また、光触媒層３は、光触媒に加えて、所望により助触媒を含有してもよい。以下、光触媒層３に含まれる光触媒と、光触媒層３に所望により含まれる助触媒について説明する。
【００４４】
光触媒
光触媒は、特定の波長域にある光（光触媒の価電子帯と導電帯の間のバンドギャップ以上のエネルギーを有する励起光）を照射されることにより光触媒活性を示す物質である。光触媒は、当該光触媒活性を示すことにより、抗菌作用、消臭・脱臭作用、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）等の有害物質分解作用等の種々の作用を発揮することができる。
【００４５】
光触媒としては、例えば、アナターゼ型又はルチル型の酸化チタン（ＩＶ）（ＴｉＯ２）、酸化タングステン（ＩＩＩ）（Ｗ２Ｏ３）、酸化タングステン（ＩＶ）（ＷＯ２）、酸化タングステン（ＶＩ）（ＷＯ３）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化鉄（ＩＩＩ）（Ｆｅ２Ｏ３）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）、酸化ビスマス（ＩＩＩ）（Ｂｉ２Ｏ３）、バナジン酸ビスマス（ＢｉＶＯ４）、酸化スズ（ＩＩ）（ＳｎＯ）、酸化スズ（ＩＶ）（ＳｎＯ２）、酸化スズ（ＶＩ）（ＳｎＯ３）、酸化ジルコニム（ＺｒＯ２）、酸化セリウム（ＩＩ）（ＣｅＯ）、酸化セリウム（ＩＶ）（ＣｅＯ２）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、酸化インジウム（ＩＩＩ）（Ｉｎ２Ｏ３）、酸化銅（Ｉ）（Ｃｕ２Ｏ）、酸化銅（ＩＩ）（ＣｕＯ）、タンタル酸カリウム（ＫＴａＯ３）、ニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ３）などの金属酸化物；硫化カドミウム（ＣｄＳ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、硫化インジウム（ＩｎＳ）などの金属硫化物；セレン酸カドミウム（ＣｄＳｅＯ４）、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）などの金属セレン化物；窒化ガリウム（ＧａＮ）などの金属窒化物などがある。
【００４６】
上記に例示した光触媒は、例えば、固相反応法、燃焼合成法、ソルボサーマル合成法、熱分解法、プラズマ合成法などによって得ることができる。好ましくは、光触媒は、高周波誘導結合プラズマ法（ＲＦ−ＩＣＰ）によって得られる。ＲＦ−ＩＣＰ法は製造効率が高く、且つ純度の高い光触媒を得ることができる。光触媒は、例えば、米国特許第８，００３，５６３号公報に記載されたＲＦ−ＩＣＰの条件によって得ることができる。
【００４７】
また、光触媒に、ある種の元素をドープすることで、その活性を改善することができる。そのような元素は「ドーパント」とも呼ばれ、例えば、上記光触媒に、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、セシウム（Ｃｓ）などのアルカリ金属；マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）などのアルカリ土類金属；金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）、パラジウム（Ｐｄ）、ルテニウム（Ｒｕ）などの貴金属；鉄（Ｆｅ）、チタン（Ｔｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、銅（Ｃｕ）、タングステン（Ｗ）、マンガン（Ｍｎ）、ニオブ（Ｎｂ）、ニッケル（Ｎｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、セリウム（Ｃｅ）などの遷移金属；スズ（Ｓｎ）、アルミニウム（Ａｌ）などのその他の金属、ホウ素（Ｂ）やヒ素（Ａｓ）などの半金属；窒素（Ｎ）、炭素（Ｃ）、硫黄（Ｓ）、フッ素（Ｆ）、セレン（Ｓｅ）などの非金属やこれらの金属又は非金属を含む化合物が挙げられる。本明細書では、ドーパントがドーピングされた光触媒を、「ドーピング型光触媒」という。
【００４８】
なお、「ドーピング」とは、光触媒の基本結晶構造が殆ど変わらない範囲で任意の元素（ドーパント）をホスト化合物結晶中に入れることを表す。光触媒がドーピングされているか否かは、例えば、ＸＰＳ（Ｘ線高電子分光法）でのピークのシフトにより確認できる。ドーピング型光触媒を形成する方法は特に限定されず、ゾルゲル法、固相反応法、又はイオン注入法などが用いられる。
光触媒が、ドーピング型光触媒である場合、光触媒内において、ホスト化合物（ドーピングされる化合物）とドーパントのモル比は、特に限定されないが、好ましくは９９．９：０．１〜８０：２０であり、より好ましくは９９．９：０．１〜８５：１５であり、さらに好ましくは９９．９：０．１〜８７：１３である。
【００４９】
ドーピング型光触媒は、好ましくは、炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）、硫黄（Ｓ）、フッ素（Ｆ）、スズ（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、マンガン（Ｍｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、セレン（Ｓｅ）、ニオブ（Ｎｂ）、ニッケル（Ｎｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、セリウム（Ｃｅ）、及び鉄（Ｆｅ）から選ばれる少なくとも１つによってドーピングされていることが好ましい。
【００５０】
また、光触媒は、ｐ型であってもよくｎ型であってもよい。ｐ型の光触媒は、例えば、上記紫外光応答性光触媒に価数の多い元素（例えば、ヒ素（Ａｓ）など）をドーピングすることによって得ることができる。ｎ型の光触媒は、例えば、上記紫外光応答性光触媒に価数の少ない元素（例えば、ホウ素（Ｂ））をドーピングすることによって得ることができる。
【００５１】
光触媒は、金属化合物（酸化物、窒化酸化物、酸化窒化炭化物、ハロゲン化物等）を含むことが好ましく、より好ましくはチタン化合物、スズ化合物又はタングステン化合物を含む。
チタン化合物におけるチタンの平均酸化数又は形式電荷は、好ましくは＋１〜＋６であり、より好ましくは＋２〜＋４であり、さらに好ましくは＋１〜＋３である。また、スズ化合物におけるスズの平均酸化数又は形式電荷は、好ましくは＋２〜＋８であり、より好ましくは＋１〜＋６であり、さらに好ましくは＋１〜＋４である。また、タングステン化合物におけるタングステンの平均酸化数又は形式電荷は、好ましくは＋１〜＋８であり、より好ましくは＋１〜＋６であり、さらに好ましくは＋１〜＋４である。
より、具体的には、光触媒は、好ましくは酸化チタン（ＩＶ）（ＴｉＯ２）、酸化スズ（ＩＶ）（ＳｎＯ２）、酸化タングステン（ＩＩＩ）（Ｗ２Ｏ３）、酸化タングステン（ＩＶ）（ＷＯ２）、及び酸化タングステン（ＶＩ）（ＷＯ３）から選ばれる少なくとも１種を含む。なお、酸化チタン（ＩＶ）（ＴｉＯ２）としては、アナターゼ型の酸化チタン（ＩＶ）（ＴｉＯ２）が好ましい。
【００５２】
なお、本明細書において、たとえば、「光触媒が酸化タングステン（ＶＩ）（ＷＯ３）を含む」とは、光触媒が純粋な酸化タングステン（ＶＩ）（ＷＯ３）である場合だけでなく、酸化タングステン（ＶＩ）（ＷＯ３）が他の元素や化合物によってドーピングされているものを含む（酸化タングステン以外の光触媒及び助触媒についても同様）。
特に、光触媒が、酸化タングステン（ＶＩ）（ＷＯ３）を含んでいれば、可視光で十分な光活性を示す光触媒層を形成することができるため好ましい。
【００５３】
光触媒は、波長５８９ｎｍにおける屈折率（Ｒ１）が、１．０〜４．０であることが好ましく、より好ましくは、１．０〜３．０であり、特に好ましくは１．５〜２．５である。光触媒の屈折率（Ｒ１）が１．０〜４．０の範囲内であれば、助触媒との屈折率差を小さくし易くなり、透光性に優れた光触媒層を形成し易くなる。なお、光触媒の屈折率は、ＪＩＳ  Ｋ  ００６２に規定された「固体試料の測定方法」に準じてアッベ屈折計を用いて測定される値である。
【００５４】
光触媒の形状は特に限定されないが、好ましくは、光触媒は粒子状である。なお、粒子状の光触媒（光触媒粒子）を用いる場合において、光触媒層を形成するための材料を、「光触媒組成物粉末」ということがある。
【００５５】
光触媒粒子の平均粒子径（メジアン径）は、特に限定されるものではないが、例えば、０．０５μｍ以上、好ましくは、０．１μｍ以上であり、また、例えば、５０μｍ以下、好ましくは、２０μｍ以下、より好ましくは、１０μｍ以下である。この範囲とすることにより、光触媒層３の基材２への密着性に優れる。
【００５６】
なお、平均粒子径（メジアン径）は、例えば、動的光散乱法による粒度分布測定装置によって測定される。
【００５７】
光触媒粒子の比表面積（ＢＥＴ法）は、例えば、０．０２ｍ２／ｇ以上、好ましくは、０．０５ｍ２／ｇ以上、より好ましくは、０．５ｍ２／ｇ以上であり、また、例えば、１６．４ｍ２／ｇ以下、好ましくは、８．２ｍ２／ｇ以下、より好ましくは、４．１ｍ２／ｇ以下である。
【００５８】
光触媒組成物粉末中における光触媒粒子の含有割合は、例えば、５質量％以上、好ましくは、１０質量％以上、より好ましくは、３０質量％以上であり、また、例えば、１００質量％以下、好ましくは、９５質量％以下、より好ましくは、９０質量％以下、最も好ましくは、７０質量％以下である。
【００５９】
助触媒
助触媒は、光触媒の光触媒活性を促進させる物質である。本発明の光触媒層は、光触媒に加えて、所望により、助触媒をさらに含有してもよい。助触媒は、それ単体が光触媒活性を示すものであってもよく、それ単体では光触媒活性を示さないものであってもよい。助触媒は、光触媒と協働することで、光触媒単体を用いた時に比して、その光触媒の反応速度を１．２倍以上にすることができる物質であり、好ましくは１．５倍以上にすることができ、さらに好ましくは２．０倍以上にすることができ、特に好ましくは３．０倍以上にすることができる。なお、光触媒の反応速度は、例えば、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）の一種であるアセトアルデヒドの分解速度を基準にすることができる。
【００６０】
具体的には、一定量の圧縮空気及びアセトアルデヒド（校正用ガス）で満たされた閉鎖空間に光触媒、又は、助触媒を配合あるいは担持した光触媒を入れ、可視光（波長４５５ｎｍ、照射強度２００ｍＷ／ｃｍ２）の光を１時間照射する。そして、照射前後の閉鎖空間内におけるアセトアルデヒド濃度を比較することで光触媒の反応速度が何倍になったかを算出することができる。例えば、光照射前のアセトアルデヒド濃度が８０ｐｐｍである閉鎖空間内に光触媒だけを入れ、光照射後のアセトアルデヒド濃度が６０ｐｐｍである（即ち、２０ｐｐｍのアセトアルデヒドが分解された）場合と、光照射前のアセトアルデヒド濃度が８０ｐｐｍである閉鎖空間内に助触媒を配合あるいは担持した光触媒を入れ、光照射後のアセトアルデヒド濃度が２０ｐｐｍである（即ち、６０ｐｐｍのアセトアルデヒドが分解された）場合を比較すると、アセトアルデヒドの分解速度が、３倍になった（即ち、光触媒活性が３倍になった）と言える。
【００６１】
助触媒は、例えば、酸化銅（Ｉ）（Ｃｕ２Ｏ）、酸化銅（ＩＩ）（ＣｕＯ）、酸化イットリウム（ＩＩＩ）（Ｙ２Ｏ３）、酸化モリブデン（ＶＩ）（ＭｏＯ３）、酸化マンガン（ＩＩＩ）（Ｍｎ２Ｏ３）、酸化ガドリニウム（ＩＩＩ）（Ｇｄ２Ｏ３）、アナターゼ型又はルチル型の酸化チタン（ＩＶ）（ＴｉＯ２）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）、タンタル酸カリウム（ＫＴａＯ３）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、ニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ３）、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化スズ（ＩＶ）（ＳｎＯ２）、酸化アルミニウム（ＩＩＩ）（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化鉄（ＩＩＩ）（Ｆｅ２Ｏ３）、酸化鉄（ＩＩ，ＩＩＩ）（Ｆｅ３Ｏ４）、酸化ニッケル（ＩＩ）（ＮｉＯ）、酸化ニオブ（Ｖ）（Ｎｂ２Ｏ５）、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ５）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化セリウム（ＩＩ）（ＣｅＯ）、酸化セリウム（ＩＶ）（ＣｅＯ２）、ＡｒＸｔＯｓ（Ａは、希土類元素であり、Ｘは希土類元素以外の元素やその組み合わせであり、ｒは１〜２であり、ｔは０〜３であり、ｓは２〜３）、りんモリブデン酸アンモニウム三水和物（（ＮＨ４）３［ＰＭｏ１２Ｏ４０］）、１２タングストリン酸（ＰＷ１２Ｏ４０）、ケイ化タングステン酸（Ｈ４［ＳｉＷ１２Ｏ４０］）、りんモリブデン酸（１２ＭｏＯ３・Ｈ３ＰＯ４）、セリウム−ジルコニウム複合酸化物（ＣｅｘＺｒｙＯ２）（ｙ／ｘ＝０．００１〜０．９９９）などが挙げられる。
【００６２】
また、助触媒は、光触媒と単純に配合されてもよいし、助触媒は、光触媒に担持されてもよい。本明細書では、助触媒が担持された光触媒を、「担持型光触媒」という。好ましくは、助触媒は、光触媒に担持されている。これにより、より一層高い触媒活性を発揮する。「担持」とは、光触媒の表面に該光触媒とは異なる物質が付着している状態を表す。このような付着状態は、例えば、走査型電子顕微鏡などにより観察できる。担持型光触媒を形成する方法は特に限定されず、含浸法、光還元法、スパッタリング、粉末添加法、共沈法などが用いられる。担持型光触媒は、例えば、米国特許２００８／０２４１５４２号公開公報に記載された方法によって形成することができる。なお、助触媒にドーパントがドーピングされていてもよい。ドーパントがドーピングされた助触媒を、ドーピング型助触媒という。助触媒にドーピングされる化合物や元素は、上欄で説明した光触媒にドーピングされる元素や化合物と同様である。
【００６３】
助触媒は、好ましくは、セリウム化合物、銅化合物、カリウム化合物、ストロンチウム化合物、タンタル化合物、ニオブ化合物、及びチタン化合物から選ばれる少なくとも１種を含んでおり、より好ましくは、セリウム化合物、または銅化合物を含んでいる。セリウム化合物におけるセリウムの平均酸化数又は形式電荷は、好ましくは＋２〜＋４であり、銅化合物における銅の平均酸化数又は形式電荷は、好ましくは＋１〜＋２である。
【００６４】
一つの実施態様では、助触媒は、酸化セリウムを含んでおり、さらに好ましくは酸化セリウム（ＩＶ）（ＣｅＯ２）を含んでいる。この実施態様は、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）の分解用途に適している。助触媒が酸化セリウム（ＩＶ）（ＣｅＯ２）を含んでいる場合、酸化セリウム（ＩＶ）は、ドーピングされていることが好ましく、好ましくはスズ（Ｓｎ）によってドーピングされている。スズ（Ｓｎ）がドーピングされた酸化セリウム（ＩＶ）（ＣｅＯ２：Ｓｎ）において、スズ（Ｓｎ）は好ましくは助触媒（ＣｅＯ２：Ｓｎ）全体の１モル％〜５０モル％を占め、より好ましくは１．５モル％〜１０モル％を占め、さらに好ましくは１．５モル％〜１０モル％を占め、特に好ましくは、１．５モル％〜４．５モル％を占める。
他の実施態様では、助触媒は、酸化銅を含んでおり、さらに好ましくは酸化銅（Ｉ）（Ｃｕ２Ｏ）及び／又は酸化銅（ＩＩ）（ＣｕＯ）を含んでいる。この実施態様は、抗菌用途に適している。助触媒が酸化銅（Ｉ）（Ｃｕ２Ｏ）及び／又は酸化銅（ＩＩ）（ＣｕＯ）を含んでいる場合、酸化銅（Ｉ）（Ｃｕ２Ｏ）及び／又は酸化銅（ＩＩ）（ＣｕＯ）は、光触媒に担持されていることが好ましい。
【００６５】
助触媒の形状は特に限定されないが、上記光触媒と同様の理由により、助触媒は粒子状であることが好ましい。助触媒が粒子状である場合、助触媒粒子の平均粒子径（メジアン径）は特に限定されないが、例えば、０．００１μｍ以上、好ましくは、０．０５μｍ以上、より好ましくは、０．１μｍ以上であり、また、例えば、５０μｍ以下、好ましくは、１０μｍ以下、より好ましくは、５μｍ以下である。
【００６６】
助触媒粒子の比表面積（ＢＥＴ法）は、例えば、０．０２ｍ２／ｇ以上、好ましくは、０．１ｍ２／ｇ以上、より好ましくは、０．５ｍ２／ｇ以上であり、また、例えば、１６．４ｍ２／ｇ以下、好ましくは、８．２ｍ２／ｇ以下、より好ましくは、４．１ｍ２／ｇ以下である。
【００６７】
光触媒組成物粉末が助触媒粒子を含有する場合、光触媒組成物粉末中における助触媒粒子の含有割合は、例えば、５質量％以上、好ましくは、１０質量％以上、より好ましくは、３０質量％以上であり、また、例えば、９５質量％以下、好ましくは、９０質量％以下、より好ましくは、７０質量％以下である。
【００６８】
助触媒は、波長５８９ｎｍにおける屈折率（Ｒ２）が、１．０〜４．０であることが好ましく、より好ましくは、１．０〜３．０であり、特に好ましくは１．５〜２．５である。助触媒の屈折率（Ｒ２）が１．０〜４．０の範囲内であれば、光触媒との屈折率差を小さくし易くなり、透光性に優れた光触媒層を形成し易くなる。
【００６９】
上述したような光触媒としては、波長３８０ｎｍ未満の紫外光でしか光触媒活性を示さない紫外光応答性光触媒、及び、波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの可視光でも光触媒活性を示す可視光応答性光触媒が挙げられる。本発明では、光触媒層に含まれる光触媒は、紫外光応答性光触媒であってもよく、可視光応答性光触媒であってもよいが、好ましくは可視光応答性光触媒が用いられる。可視光応答性光触媒は、助触媒がなくとも可視光においてある程度の光活性を示す。そのため、可視光応答性光触媒は、助触媒と協働することで可視光において更に高い光活性を示すことが可能となる。光触媒が可視光応答性光触媒である場合、そのバンドギャップは、例えば、１．５ｅＶ〜３．５ｅＶであり、好ましくは、１．７ｅＶ〜３．３ｅＶであり、より好ましくは１．７７ｅＶ〜３．２７ｅＶである。なお、光触媒が紫外光応答性光触媒である場合においても、光触媒と助触媒の組み合わせによっては、光触媒が可視光応答性を示すようになることがある。
【００７０】
本発明においては、光触媒が可視光応答性を示すものであることが好ましい。可視光応答性を示す光触媒であると、蛍光灯やＬＥＤ光源といった可視光を発光する光源を用いた場合でも光触媒活性を示すことができる。したがって、可視光応答性を示す光触媒を用いた光触媒シートは室内用建材、脱臭材といったより幅広い場面においても使用可能である。
光触媒は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。なお、２種以上の光触媒を混合して用いた場合、一方の光触媒が他方の光触媒の助触媒として機能する場合がある。また、助触媒も、１種単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。
【００７１】
光触媒層は、上述した光触媒、あるいは、光触媒と助触媒に加えて、他の化合物（例えば、バインダー樹脂等）を含んでいてもよい。もっとも、他の化合物が光触媒層に含まれていると、この他の化合物と光触媒又は助触媒との屈折率差が大きくなる可能性があり、そうすると、光触媒層の透光性を十分に担保できない虞がある。
したがって、光触媒層は実質的に光触媒のみ、あるいは、光触媒と助触媒のみで構成されていることが好ましい。なお、光触媒層が実質的に光触媒のみ、あるいは、光触媒と助触媒のみで構成されているとは、光触媒、あるいは、光触媒と助触媒が、光触媒層全体の８０質量％以上を占めることをいい、好ましくは９０質量％以上を占めることをいう。
【００７２】
光触媒層が光触媒と助触媒を含有する場合において、全光触媒と全助触媒の比率（モル比）は、好ましくは、９９．５：０．５〜１６．７：８３．３であり、より好ましくは９９．５：０．５〜２０：８０であり、さらに好ましくは９９．５：０．５〜５０：５０である。
光触媒の含有量が前記範囲の下限値未満である場合、光触媒の量に比して助触媒が過多であるため、光触媒層が十分な光触媒活性を示すことができない虞がある。他方、光触媒の含有量が前記範囲の上限値を超える場合、光触媒の量に比して助触媒が過少であるため、光触媒層が十分な光触媒活性を示すことができない虞がある。
【００７３】
また、光触媒層が光触媒と助触媒を含有する場合において、波長５８９ｎｍにおける光触媒の屈折率（Ｒ１）と助触媒の屈折率（Ｒ２）の差の絶対値（｜Ｒ１−Ｒ２｜）は、好ましくは０〜０．３５であり、より好ましくは、０〜０．３０であり、さらに好ましくは０〜０．２０であり、特に好ましくは０〜０．１６である。なお、｜Ｒ１−Ｒ２｜＝０とは、光触媒の屈折率（Ｒ１）と助触媒の屈折率（Ｒ２）が同じであることを意味する。
光触媒と助触媒の屈折率差が上記範囲内であれば、光が光触媒層内で屈折し難いため、光が透過し易い（即ち、光触媒層の透光性が高くなる）。したがって、透光性に優れた光触媒層を形成することができる。
【００７４】
本発明では、光触媒層が光触媒と助触媒を含有する場合において、光触媒層に含まれる光触媒と助触媒の組み合わせは特に限定されない。
好ましい一つの実施態様では、光触媒は、酸化チタン（ＩＶ）（ＴｉＯ２）または酸化スズ（ＩＶ）（ＳｎＯ２）を含んでおり、助触媒は、酸化銅（Ｉ）（Ｃｕ２Ｏ）及び／又は酸化銅（ＩＩ）（ＣｕＯ）を含んでいる。この場合において、酸化銅（Ｉ）（Ｃｕ２Ｏ）及び／又は酸化銅（ＩＩ）（ＣｕＯ）を含む助触媒は、酸化チタン（ＩＶ）（ＴｉＯ２）または酸化スズ（ＩＶ）（ＳｎＯ２）を含む光触媒に担持されていることが好ましい。光触媒として酸化チタン（ＩＶ）（ＴｉＯ２）を用い、助触媒として、酸化銅（Ｉ）（Ｃｕ２Ｏ）及び／又は酸化銅（ＩＩ）（ＣｕＯ）を用いることで、可視光応答性及び光触媒活性に優れ、抗菌性に特に優れた光触媒層を形成することができる。なお、本明細書においては、助触媒としてのＣｕｘＯが光触媒としてのＴｉＯ２に担持された助触媒担持型光触媒を、ＣｕｘＯ−ＴｉＯ２と表すことがある。同様に、助触媒としてのＣｕｘＯが光触媒としてのＳｎＯ２に担持された助触媒担持型光触媒を、ＣｕｘＯ−ＳｎＯ２と表すことがある。ここで、「ＣｕｘＯ」とは、ＣｕＯ（Ｘ＝１、酸化銅（ＩＩ））及びＣｕ２Ｏ（Ｘ＝２、酸化銅（Ｉ））の２種類の酸化銅が混在していることを表す。
好ましい他の実施態様では、光触媒は、酸化タングステン（ＶＩ）（ＷＯ３）を含んでおり、助触媒は、酸化セリウム（ＩＶ）（ＣｅＯ２）を含んでいる。光触媒として酸化タングステン（ＶＩ）（ＷＯ３）を用い、助触媒として酸化セリウム（ＩＶ）（ＣｅＯ２）を用いることで、可視光応答性及び光触媒活性に優れ、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）分解性に特に優れた光触媒層を形成することができる。
【００７５】
光触媒層の可視光透過率は、好ましくは７０％以上であり、より好ましくは８０％以上であり、特に好ましくは９０％以上である。特に、光触媒層の波長５８９ｎｍにおける光線透過率は好ましくは８０％以上であり、より好ましくは９０％以上である。
なお、可視光透過率は、ＪＩＳ  Ｒ  ３１０６に準じて測定される値である。
【００７６】
次いで、光触媒シート１の製造方法について、詳述する。
【００７７】
まず、この方法では、上述の基材２を用意する。
【００７８】
そして、基材２の一方面（表面）に、エアロゾルデポジション法（ＡＤ法）によって光触媒層３を形成する。
【００７９】
エアロゾルデポジション法（ＡＤ法・ガスデポジション法（気体堆積法））によって光触媒層３を形成するには、例えば、図２に示すエアロゾルデポジション装置１０が用いられる。
【００８０】
エアロゾルデポジション装置１０は、成膜チャンバー１１、エアロゾルチャンバー１２およびキャリアガス輸送装置１３を備えている。
【００８１】
成膜チャンバー１１は、基材２の表面に、光触媒層３を形成するための成膜室であって、基材ホルダー１４、成膜チャンバー１１内の温度を測定するための温度計（図示せず）、および、成膜チャンバー１１内の圧力を測定するための圧力計（図示せず）を備えている。
【００８２】
基材ホルダー１４は、支柱１５、台座１６およびステージ１７を備えている。
【００８３】
支柱１５は、台座１６およびステージ１７を連結させるために、成膜チャンバー１１の天井壁を貫通して下方（鉛直方向下方）に突出するように設けられている。
【００８４】
台座１６は、基材２を成膜チャンバー１１内に保持および固定するために、支柱１５の長手方向一端部（下端部）に設けられている。
【００８５】
ステージ１７は、光触媒層３の形成時において、基材２を任意の方向（ｘ方向（前後方向）、ｙ方向（左右方向）、ｚ方向（上下方向）およびθ方向（回転方向））に移動可能とするために、成膜チャンバー１１の天井壁の上面に設けられ、支柱１５の長手方向他端部（上端部）に接続されている。
【００８６】
これにより、ステージ１７は、支柱１５を介して台座１６に接続され、ステージ１７により、台座１６を移動可能としている。
【００８７】
また、成膜チャンバー１１には、メカニカルブースターポンプ１８およびロータリーポンプ１９が接続されている。
【００８８】
メカニカルブースターポンプ１８およびロータリーポンプ１９は、成膜チャンバー１１内を減圧するとともに、成膜チャンバー１１に連結管２０（後述）を介して連通されるエアロゾルチャンバー１２内を減圧するため、成膜チャンバー１１に、順次接続されている。
【００８９】
エアロゾルチャンバー１２は、光触媒層３の材料（たとえば、光触媒組成物粉末）を貯留する貯留槽であって、振動装置２１、および、エアロゾルチャンバー１２内の圧力を測定するための圧力計（図示せず）を備えている。
【００９０】
振動装置２１は、エアロゾルチャンバー１２、および、エアロゾルチャンバー１２内の光触媒層３の材料を振動させるための装置であって、公知の振盪器が用いられる。
【００９１】
また、エアロゾルチャンバー１２には、連結管２０が接続されている。
【００９２】
連結管２０は、エアロゾル化された材料（以下、「エアロゾル」）を、エアロゾルチャンバー１２から成膜チャンバー１１に輸送するための配管であって、その一方側端部（上流側端部）がエアロゾルチャンバー１２に接続されるとともに、他方側が成膜チャンバー１１の底壁を貫通して台座１６に向かって延びるように配置されている。また、成膜チャンバー１１内において、連結管２０の他方側端部（下流側端部）には、成膜ノズル２２が接続されている。
【００９３】
成膜ノズル２２は、エアロゾルを基材２の表面に噴き付けるための噴射装置であって、成膜チャンバー１１内において、噴射口が鉛直方向上側の台座１６に向かうように、配置されている。具体的には、成膜ノズル２２は、その噴射口が台座１６と所定間隔（例えば、１ｍｍ以上、好ましくは、３ｍｍ以上であり、また、例えば、１００ｍｍ以下、好ましくは、５０ｍｍ以下）を隔てるように上下方向において対向配置されており、これにより、エアロゾルチャンバー１２から供給されるエアロゾルを、基材２の表面に噴き付け可能としている。
【００９４】
なお、成膜ノズル２２の噴射口形状としては、特に制限されず、エアロゾルの噴射量、噴射範囲などに応じて、適宜設定される。
【００９５】
また、連結管２０の流れ方向途中には、連結管開閉弁２３が介在されている。連結管開閉弁２３としては、例えば、電磁弁など、公知の開閉弁が用いられる。
【００９６】
キャリアガス輸送装置１３は、キャリアガスボンベ２５を備えている。
【００９７】
キャリアガスボンベ２５は、例えば、酸素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガス、窒素ガス、空気などのキャリアガスを貯留するボンベであって、ガス管２６を介して、エアロゾルチャンバー１２に接続されている。
【００９８】
ガス管２６は、キャリアガスをキャリアガスボンベ２５からエアロゾルチャンバー１２に輸送するための配管であって、その上流側端部がキャリアガスボンベ２５に接続されるとともに、下流側端部がエアロゾルチャンバー１２に接続されている。
【００９９】
また、ガス管２６の流れ方向途中には、ガス流量計２７が介在されている。ガス流量計２７は、ガス管２６内のガスの流量を調整するとともに、その流量を検知するための装置であって、特に制限されず、公知の流量計が用いられる。
【０１００】
さらに、ガス管２６の流れ方向途中には、ガス流量計２７よりも下流側において、ガス管開閉弁２８が介在されている。ガス管開閉弁２８としては、例えば、電磁弁など、公知の開閉弁が用いられる。
【０１０１】
このようなエアロゾルデポジション装置１０により光触媒層３を形成するためには、まず、成膜ノズル２２と、多孔質膜２とを間隔を隔てて対向配置する（配置工程）。具体的には、台座１６に、基材２を、光触媒層３を形成させる表面が成膜ノズル２２側（下側）に向かうように配置する。
【０１０２】
一方、エアロゾルチャンバー１２には、上記した光触媒層３の材料（光触媒組成物粉末）を投入する。
【０１０３】
なお、投入の前に、光触媒層３の材料を予め乾燥させることもできる。
【０１０４】
乾燥温度としては、例えば、５０〜１５０℃であり、乾燥時間としては、例えば、１〜２４時間である。
【０１０５】
次いで、この方法では、ガス管開閉弁２８を閉とし、また、連結管開閉弁２３を開とするとともに、メカニカルブースターポンプ１８およびロータリーポンプ１９を駆動させることにより、成膜チャンバー１１内およびエアロゾルチャンバー１２内を減圧する。
【０１０６】
成膜チャンバー１１内の圧力は、例えば、５〜８０Ｐａであり、エアロゾルチャンバー１２内の圧力は、例えば、５〜８０Ｐａである。
【０１０７】
次いで、この方法では、光触媒層３の材料を、エアロゾルチャンバー１２内において、振動装置２１により振動させるとともに、ガス管開閉弁２８を開として、キャリアガスボンベ２５からキャリアガスをエアロゾルチャンバー１２に供給する。これにより、光触媒層３の材料をエアロゾル化させるとともに、発生したエアロゾルを、連結管２０を介して成膜ノズル２２に輸送することができる。このとき、エアロゾルは、成膜ノズル２２の内壁に衝突して破砕され、より粒径の小さな粒子となる。
【０１０８】
また、ガス流量計２７により調整されるキャリアガスの流量は、例えば、０．１Ｌ／分以上、好ましくは、０．５Ｌ／分以上であり、また、例えば、２０Ｌ／分以下、好ましくは、１８Ｌ／分以下である。
【０１０９】
次いで、この方法では、破砕された材料の粒子を、成膜ノズル２２の噴射口から基材２の表面に向けて噴射する（噴射工程）。
【０１１０】
エアロゾル噴射中のエアロゾルチャンバー１２内の圧力は、例えば、５０Ｐａ以上、好ましくは、１０００Ｐａ以上であり、また、例えば、８００００Ｐａ以下、好ましくは、５００００Ｐａ以下である。また、成膜チャンバー１１内の圧力は、例えば、１０Ｐａ以上、好ましくは、３０Ｐａ以上であり、また、例えば、１０００Ｐａ以下、好ましくは、８００Ｐａ以下である。
【０１１１】
また、エアロゾル噴射中のエアロゾルチャンバー１２内の温度は、例えば、０〜５０℃℃である。
【０１１２】
また、エアロゾル噴射中、好ましくは、ステージ１７を適宜移動させることにより、基材２の表面に均等にエアロゾルを噴き付ける。
【０１１３】
このような場合において、ステージ１７の移動速度（すなわち、成膜ノズル２２の移動速度）は、例えば、０．１ｍｍ／秒以上、好ましくは、０．２ｍｍ／秒以上であり、また例えば、３０ｍｍ／秒以下、好ましくは、２８ｍｍ／秒以下である。
【０１１４】
これにより、基材２の表面（鉛直方向下側）に、光触媒層３を形成することができる。その結果、基材２および光触媒層３を備える光触媒シート１を得ることができる（図１参照）。
【０１１５】
なお、上記では、噴射工程において、ステージ１７を移動させていたが、エアロゾルデポジション装置１０に応じて、成膜ノズル２２を移動させて、基材２と成膜ノズル２２との相対速度を０．１〜３０ｍｍ／秒とさせることもできる。
【０１１６】
また、相対速度や光触媒層３の厚みに応じて、上記噴射工程を複数回繰り返して実施してもよい。繰り返し回数は、好ましくは、２〜１０層である。
【０１１７】
光触媒層の厚みは特に限定されない。もっとも、光触媒層の厚みが厚すぎると、励起光が届かない虞がある。他方、光触媒層の厚みが薄すぎると、光触媒層が十分な光触媒活性を示さない虞がある。
これらを考慮すると、光触媒層３の厚みは、例えば、０．０１μｍ以上、好ましくは、０．０５μｍ以上、より好ましくは、０．１μｍ以上であり、また、例えば、５０μｍ以下、好ましくは、３０μｍ以下、より好ましくは、５μｍ以下である。
【０１１８】
光触媒層３の厚みは、光触媒シート１の側断面図をＳＥＭ写真にて観察した場合における厚み方向の平均長さである。
【０１１９】
そして、この光触媒シート１によれば、基材２の表面に、エアロゾルデポジション法により光触媒層３が形成されているため、基材２の表面に光触媒粒子が密に確実に固着している。また、基材２を高温処理せずに光触媒層３を設けることができるため、基材２の損傷が防止されている。そのため、光触媒層３の光触媒活性を良好にしており、かつ、光触媒層３の基材２の表面に対する密着性を良好にしている。よって、この光触媒シート１は、防汚性などの光触媒機能を良好に長時間発揮することができる。特に、基材２が多孔質膜であると、光触媒層３の比表面積が向上することで光触媒活性がさらに向上し、かつ、光触媒層３の基材２（多孔質膜）に対する密着性も良好である。よって、基材２として多孔質膜を用いた光触媒シート１は、防汚性などの光触媒機能をより良好に長時間発揮することができる。
【０１２０】
よって、この光触媒シート１は、防汚性、脱臭、除菌などを必要とする種々の用途に好適に用いることができる。例えば、建物の壁面、脱臭器、空気清浄器、殺菌器、包装容器などに好適に使用できる。
【０１２１】
なお、助触媒粒子は、光触媒層３を形成する光触媒組成物粉末に含有されていてもよいが、例えば、図３に示すように、助触媒粒子から形成される助触媒層４を光触媒層３の一方面に形成することもできる。
【０１２２】
助触媒層４は、助触媒粒子から形成されている。
【０１２３】
助触媒層４は、例えば、助触媒粒子を水などの分散媒に分散させた助触媒分散液を、光触媒層の一方面に塗布および乾燥させることにより得ることができる。
【０１２４】
乾燥温度は、例えば、４０℃以上、好ましくは、５０℃以上であり、また、例えば、１２０℃未満、好ましくは、１００℃以下である。また、乾燥時間は、例えば、０．５時間以上、好ましくは、１時間以上であり、また、例えば、２４時間以下、好ましくは、１２時間以下である。
【０１２５】
助触媒層４の厚みは、例えば、０．０１μｍ以上、好ましくは、０．０２μｍ以上、より好ましくは、０．０５μｍ以上であり、また、例えば、５０μｍ以下、好ましくは、３０μｍ以下、より好ましくは、１０μｍ以下である。
【０１２６】
図３の実施形態も、図１の実施形態と同様の作用効果を奏する。
【０１２７】
なお、本発明の光触媒シートは、本発明の目的を阻害しない範囲において、必要に応じて、基材および光触媒層以外の層（以下、その他の層ともいう）がさらに積層されていてもよい。例えば、基材と光触媒層とは、直接的に積層されていてもよいが、シリカからなる層やアルミナからなる層等の、その他の層を介して積層されていてもよい。
【０１２８】
なお、図１に示される本発明の一実施形態に係る光触媒シート１においては、基材２の片面のみに光触媒層３が形成されている。ただし、本発明の実施形態はこれに限られず、例えば、基材の両面に光触媒層が形成されていてもよい。
【０１２９】
また、本発明の光触媒シートは、本発明の目的を阻害しない範囲において、複数の基材を備えていてもよく、また、複数の光触媒層を備えていてもよい。この場合、光を照射することにより光触媒層の光触媒活性をより有効に発揮するためには、光触媒シートの最外層の少なくとも一方は光触媒層であることが好ましい。
【０１３０】
以下では、上記の「方法Ａ」に関する実施形態を説明する。
【０１３１】
可視光によって活性化される光触媒は、自浄化、空気及び水の精製並びに通常、配置後再生不能エネルギーコストを全く伴わない多数のその他の興味深い適用のために配置することができる。これは、光触媒が、太陽放射又は室内及び屋外照明のような周囲で利用可能な光を使用して汚染物質（染料、揮発性有機化合物及びＮＯｘのような）を分解できるためである。ＵＶを含まない室内照明（ＬＥＤ及びＯＬＥＤのような）の予想される迅速な採用に伴って、室内適用において、例えば、家庭内の、公共の及び商業的空間の室内空気の、特に、航空機、公共建築物などのような密閉された領域中の室内空気の清浄において、可視光によって活性化される光触媒を配置する方法を見出すことは必要不可欠である。さらに、抗菌表面及び自浄化材料のさらなる適用は、飲食物の提供サービス、輸送、健康管理及びホスピタリティー部門において広い適用性を有し得る。
【０１３２】
したがって、表面に光触媒エレメントが埋め込まれた種々の熱可塑性物体を製造し、光触媒エレメントの量及び有効性が、物体の通常の使用及び清浄にかかわらず十分な期間維持され得るよう、光触媒エレメントが熱可塑物と十分に結合している方法が必要である。
【０１３３】
上記の観点から、本明細書において、熱可塑性基材上にナノ粒子によって修飾された表面を作製する方法であって、溶媒中にナノ粒子を懸濁する工程と、懸濁液を溶媒可溶性熱可塑性エレメント又は基材に塗布する工程と、ナノ粒子が、熱可塑性基材のエッチングされた表面中に少なくとも部分的に埋め込まれるよう、溶媒が、基材の表面を十分な量エッチングすることを可能にする工程と、溶媒を基材表面との接触から除去する工程とを含む、方法（方法Ａ）を提供し、説明する。一部の実施形態では、当該方法は、熱可塑物を冷却する工程をさらに含む。一部の実施形態では、溶媒を、基材表面との接触から除去する工程は、コーティングされた熱可塑性基材を、熱可塑性基材の融解温度及び／又はガラス転移温度未満の温度で加熱する工程であり得る。一部の実施形態では、溶媒を除去する工程は、コーティングされた熱可塑性基材を、基材のガラス転移温度未満の温度で加熱する工程を含む。一部の実施形態では、溶媒は、シクロペンタノンを含む。一部の実施形態では、溶媒は、ジクロロメタンを含む。一部の実施形態では、溶媒は、トルエンを含む。一部の実施形態では、熱可塑性基材は、ポリエーテルスルホンを含む。一部の実施形態では、熱可塑性基材は、エチレン酢酸ビニルを含む。
【０１３４】
これら及びその他の実施形態を、以下で詳細に説明する。
【０１３５】
現在の検討事項は、中に粒子が埋め込まれた熱可塑性エレメント及びこれを作製する方法を提供するためであり得る。特に、光触媒粒子を熱可塑性エレメント中に埋め込むための方法は有用であり得る。熱可塑物が比較的高温及び／又は高圧に曝される必要がない場合があり、製造費用を低減する、本明細書に記載される方法は、熱可塑物の表面に埋め込まれた粒子の使用に関与する。本方法により、熱可塑性基材内での粒子保持の改善を可能にすることができ、摩耗及び粒子特性の変質を低減することができる。光触媒粒子特性として、細菌、藻類、真菌、カビ及びウドンコ病菌を分解し、迅速に変質させる能力が挙げられる。したがって、一部の実施形態では、本明細書に記載される方法を、除菌可能な機器にとって有用である、広範囲の光触媒が埋め込まれた熱可塑性材料を製造するために使用することができる。本明細書に記載される本発明は、熱及び／又は圧力に対する熱可塑物の曝露を必要としない、粒子が埋め込まれた熱可塑性材料を製造する安価な方法を提供する。この新規方法を以下に説明する。
【０１３６】
一部の実施形態では、熱可塑性基材上にナノ粒子によって修飾された表面を作製する方法を説明し、この方法は、ナノ粒子を溶媒に懸濁する工程と、懸濁液を溶媒可溶性熱可塑性エレメントに塗布する工程と、ナノ粒子が、熱可塑性基材のエッチングされた表面中に少なくとも部分的に埋め込まれるよう、溶媒が、基材の表面を十分な量エッチングすることを可能にする工程と、溶媒を基材表面との接触から除去する工程とを含む。一部の実施形態では、当該方法は、熱可塑物を冷却する工程をさらに含む。一部の実施形態では、溶媒を基材表面との接触から除去する工程は、コーティングされた熱可塑性基材を、溶媒の除去を促進するよう十分に低いが、熱可塑性基材に実質的に影響を及ぼすことのない／分解しない／変質しない温度の温度（Ｔｈｅａｔｉｎｇ）で加熱する工程であり得る。
【０１３７】
結果は、中に埋め込まれたナノ粒子によって修飾された表面を含む熱可塑性エレメントである。
【０１３８】
一部の実施形態では、上記方法は、ナノ粒子を溶媒に懸濁する工程を含み得る。任意の適した溶媒を使用してよい。溶媒を選択するための検討事項として、それへの熱可塑性樹脂の溶解度、溶媒の揮発性及び溶媒でのナノ粒子の不溶性が挙げられる。
【０１３９】
一部の実施形態では、熱可塑性樹脂は、選択された溶媒において可溶性である、例えば、溶媒可溶性熱可塑物であり得る。一部の実施形態では、合計して、熱可塑性材料の少なくとも０．０１重量％、少なくとも０．１重量％、少なくとも０．２５重量％、少なくとも０．５重量％、少なくとも１重量％、少なくとも２重量％が、室温で選択された溶媒に溶解され得る。
【０１４０】
一部の実施形態では、選択された溶媒は、比較的揮発性の溶媒であり得る。
【０１４１】
一部の実施形態では、溶媒は、１４０℃未満の、１５０℃未満の、１６０℃未満の沸点（ｂｐ）を有する。例えば、シクロペンタノンは、約１３０℃、メチルエチルケトンは、約８０℃、トルエンは、約１１１℃、ジクロロメタンは、約３９℃を有する。
【０１４２】
一部の実施形態では、選択された溶媒に懸濁されるべきナノ粒子材料は、選択された溶媒に比較的不溶性であってもよい。一部の実施形態では、選択されたナノ粒子材料は、溶媒において０．００１重量％未満、選択された溶媒において０．０１重量％未満、選択された溶媒において０．１重量％未満の溶解度を有し得る。
【０１４３】
一部の実施形態では、溶媒は、水である。一部の実施形態では、溶媒は、有機溶媒である。一部の実施形態では、溶媒は酸性である。一部の実施形態では、溶媒は、アルカリ性である。一部の実施形態では、溶媒は、中性のｐＨを有する。一部の実施形態では、有機溶媒は、Ｃ１〜Ｃ４アルコール、Ｃ２〜Ｃ５ケトン、Ｃ２〜Ｃ５エステル、エーテル、アミド、芳香族炭化水素、複素環及びそれらの任意の組合せからなる群から選択される。一部の実施形態では、溶媒は、イソプロパノール、メタノール、エタノール、シクロペンタノン、ｎ−ブタノール、メチルエチルケトン、アセトン、トルエン、キシレン、ジクロロメタン、ヘキサン、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、Ｎ−メチルピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ν，Ν−ジメチルアセトアミド、ピリジン及びそれらの任意の組合せからなる群から選択される。粒子は、ある溶媒において、別のものに対してよりも容易に分散され得る。粒子の良好な分散物とは、粒子が凝集していない、また、粒子が数時間又は数日内にスラリーの底に沈殿しないものであり得る。これは、熱可塑性材料における粒子の均一なコーティングの形成に役立ち得るので、粒子が良好に分散され得る溶媒の選択における検討事項である。一部の実施形態では、溶媒は、溶媒における粒子の安定な分散物を提供するよう選択され得る。
【０１４４】
粒子はまた、特定の溶媒を用いた場合、いくつかの方法で、分解、酸化又は反応することもある。したがって、粒子の完全性を損なわない適当な溶媒が選択されなければならない。一部の実施形態では、溶媒は、粒子との所望の化学的適合性に基づいて選択される。一部の実施形態では、溶媒は、粒子と決して反応しない。一部の実施形態では、溶媒は、熱可塑性エレメントとの所望の化学的適合性に基づいて選択される。一部の実施形態では、溶媒は、熱可塑性エレメントと反応する。一部の実施形態では、溶媒は、熱可塑性エレメントをエッチングする。エッチングとは、表面での溶媒の効果を指す。溶媒は、ポリマー鎖を部分的にほぐし、熱可塑物の層を効果的に部分的に溶解することによって表面に影響を及ぼす。
【０１４５】
一部の実施形態では、粒子は、熱可塑性エレメント中に埋め込まれるよう選択される。一部の実施形態では、粒子は、金属又は金属酸化物材料を含む。一部の実施形態では、粒子は、触媒又は光触媒であり得る。一部の実施形態では、粒子は、光触媒化合物を含む金属酸化物であり得る。適した光触媒化合物は、ドーピングされた又はドーピングされていないＴｉＯｘ、ドーピングされた又はドーピングされていないＷＯｘ、ドーピングされた又はドーピングされていないＳｎＯｘ、ドーピングされた又はドーピングされていないＣｕｘＯ、ドーピングされた又はドーピングされていないＣｅＯｘ、ドーピングされた又はドーピングされていないＺｎＯ又はそれらの任意の組合せであり得る。一部の実施形態では、ドーピングされたＴｉＯｘ化合物は、参照によりその全文が援用される、２０１３年１月１４日に出願された米国特許出願第１３／７４１，１９１号明細書（２０１３年８月１日に公開された米国特許出願公開第２０１３／０１９２９７６号明細書）に記載されるようにＴｉＳｎ（ＣＮＯ）２であり得る。一部の実施形態では、光触媒化合物は、参照によりその全文が援用される、２０１３年３月１５日に出願された米国特許出願第１３／８４０，８５９号及び／又は２０１３年６月１４日に出願された米国特許仮出願第６１／８３５，３９９号に記載されるように、ＣｕｘＯが付加された光触媒複合体であり得る。一部の実施形態では、光触媒化合物は、付加されたＴｉＯｘ、付加されたＷＯｘ、付加されたＳｎＯｘ、付加されたＣｕｘＯ、付加されたＣｅＯｘ、付加されたＺｎＯ又はそれらの任意の組合せを含む。一部の実施形態では、選択された粒子は、選択された溶媒に実質的に不溶性であり得る。
【０１４６】
さらに、上記した光触媒及び助触媒は、一部の実施形態では粒子としても使用することができる。
【０１４７】
一部の実施形態では、選択されたナノ粒子は、約０．１重量％から１０重量％の間で溶媒に添加してスラリーを作製することができる。一部の実施形態では、スラリーは、約０．１重量％のナノ粒子、約０．２５重量％のナノ粒子、約０．５重量％のナノ粒子、約０．７５重量％のナノ粒子、約１重量％のナノ粒子、約２重量％のナノ粒子、約３重量％のナノ粒子、約４重量％のナノ粒子、約５重量％のナノ粒子、約６重量％のナノ粒子、約７重量％のナノ粒子、約８重量％のナノ粒子、約９重量％のナノ粒子、約１０重量％のナノ粒子であり得る。一部の実施形態では、スラリーは、前記の範囲内の任意の割合、最大約１０重量％でナノ粒子を含むことができる。一部の実施形態では、スラリーは、超音波手段によって混合することができる。例えば、一部の実施形態では、溶媒中のナノ粒子のスラリーは、ＶＷＲ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  ＰｒｏｄｕｃｔｓによるＡｑｕａｓｏｎｉｃモデル７５ＨＴなどの超音波処理器に１時間入れることによって混合される。
【０１４８】
一部の実施形態では、上記方法は、図４におけるように、光触媒材料３０を含む懸濁液２０を、溶媒可溶性熱可塑性エレメント１０に塗布する工程を含み得る。種々の熱可塑性材料を使用してもよい。一部の実施形態では、熱可塑性エレメントは、アクリル、ナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリスルホン、ポリエーテル、ポリエステル、ポリ乳酸、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラル、エチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）、エチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）及びそれらの組合せからなる群から選択される。一部の実施形態では、熱可塑性エレメントは、Ｄｕ  Ｐｏｎｔからテフロンとして市販されているＰＴＦＥを含む。一部の実施形態では、熱可塑性エレメントは、Ｕｎｉｏｎ  ＣａｒｂｉｄｅからＵｄｅｌとして市販されているＰＥＳを含む。一部の実施形態では、熱可塑物は、Ｔｅｆｚｅｌとして市販されているＥＴＦＥを含む。一部の実施形態では、熱可塑性エレメントは、ポリカーボネート、ＰＥＳ、ＥＴＦＥ、ＥＶＡ及びそれらの任意の組合せを含む。
【０１４９】
一部の実施形態では、熱可塑性エレメントを、本明細書に開示される方法によって修飾する前に、所望の形態又は形状に加熱し、成形することもできる。
【０１５０】
図５に表わすように、光触媒材料２０を含むスラリー３０を、熱可塑性基材１０に塗布した後、基材１０にコーティングしてもよい。熱可塑性エレメント上にスラリーをコーティングするために、種々のコーティング法を使用してもよい。一部の実施形態では、熱可塑性エレメント上にスラリーをコーティングする方法は、固体基材上に液体物質をコーティングするために使用される公知の方法から適宜選択され得る。その特定の例として、ディップコーティング、スピンコーティング、ドロップキャスティング、ロールコーティング、キスロールコーティング、グラビアコーティング、リバースコーティング、ロールブラシコーティング、スプレーコーティング、ディップロールコーティング、バーコーティング、ナイフコーティング及びエアナイフコーティングが挙げられる。一部の実施形態では、スラリーを、以下の方法：ディップコーティング、スピンコーティング、ドロップキャスティング、ロールコーティング、キスロールコーティング、グラビアコーティング、リバースコーティング、ロールブラシコーティング、スプレーコーティング、ディップロールコーティング、バーコーティング、ナイフコーティング及びエアナイフコーティングのうちいずれか１種によって熱可塑性エレメント上にコーティングする。一部の実施形態では、コーティングの厚みは、１０ｎｍから１ｍｍの間である。一部の実施形態では、コーティングの厚みは、１００ｎｍから５００ミクロンの間である。一部の実施形態では、コーティングの厚みは、１ミクロンから３００ミクロンの間である。一部の実施形態では、コーティングの厚みは、１０ミクロンから１００ミクロンの間である。
【０１５１】
熱可塑性エレメント中に埋め込まれた粒子の均一性及び密度は、スラリー組成及びコーティングプロセスによって制御することができる。スラリー中の高濃度の粒子によって、高密度の粒子が熱可塑性エレメント中に埋め込まれることが可能となる。同様に、スラリーの分散特性が、熱可塑性エレメントに埋め込まれる粒子の均一性を左右し得る。良好に分散された粒子を有する、すなわち、凝集のないスラリーは、十分に分散されていないスラリーと比較して、熱可塑性エレメントに埋め込まれた粒子の、より均一な表面をもたらすことができる。一部の実施形態では、熱可塑性エレメント中に埋め込まれた粒子の所望の均一性及び密度をもたらすよう、スラリー中の粒子の濃度を最適化する。一部の実施形態では、熱可塑性エレメント中に埋め込まれた粒子の所望の均一性及び密度をもたらすよう、スラリー中の粒子の分散を最適化する。さらに、熱可塑性エレメント上にスラリーをコーティングするために使用するコーティングプロセス及びコーティングプロセスにおいて使用する条件も、熱可塑性エレメント中に埋め込まれた粒子の均一性及び密度に影響を及ぼすことがある。一部の実施形態では、熱可塑性エレメント中に埋め込まれた粒子の所望の均一性及び密度をもたらすようコーティングプロセスを最適化する。
【０１５２】
エッチング／混合
一部の実施形態では、懸濁液２０は、光触媒材料３０及び溶媒を含む。一部の実施形態では、溶媒は、ナノ粒子３０が、図６に示すように、熱可塑性基材１０のエッチングされた表面中に少なくとも部分的に埋め込まれるよう、基材１０の表面を十分な量エッチングする。一部の実施形態では、スラリーは、可塑物をエッチングする。エッチングプロセスは、溶媒が熱可塑物のポリマー鎖をほぐすので、熱可塑性エレメントの層の軟化、実質的に溶解をもたらし得る。熱可塑物がエッチングされるとき、溶媒及び粒子のスラリーは、溶解した熱可塑性ポリマー層と混合し、粒子を混合物中に分配する。一部の実施形態では、溶媒は、粒子を熱可塑性エレメント内の異なる深さに分配することができる。粒子が、熱可塑性エレメント中に埋め込まれるようになり得る深さは、それだけには限らないが、熱可塑性のスラリーの溶媒成分との反応性、スラリーの溶媒成分中の熱可塑性ポリマーの相対溶解度、熱可塑性表面がスラリーに曝露される時間の長さ又はスラリー中の粒子の相対濃度を含めた、種々のパラメータに応じて変わる。より反応性の組合せ、熱可塑性ポリマー表面のスラリー溶媒に対するより長い曝露時間又はより攻撃的なスラリー溶媒が、粒子が熱可塑性エレメントの表面内により深く埋め込まれるようになることをもたらすことができる。例えば、溶媒がシクロペタノンであり、熱可塑性エレメントが、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）及び／又はエチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）である場合には、スラリー溶媒を、熱可塑性表面に３分間未満、５分間未満、７分間未満及び／又は１０分間未満曝露させればよい。例えば、溶媒がジクロロメタンであり、熱可塑性エレメントがポリエーテルスルホン、エチレン酢酸ビニル及び／又はポリカーボネート（ＰＣ）である場合には、スラリー溶媒を、熱可塑性表面に、３分間未満、５分間未満、７分間未満及び／又は１０分間未満曝露させればよい。例えば、溶媒がトルエンであり、熱可塑性エレメントが、ポリエーテルスルホン、エチレン酢酸ビニル及び／又はポリカーボネート（ＰＣ）である場合には、スラリー溶媒を熱可塑性表面に、３分間未満、５分間未満、７分間未満及び／又は１０分間未満曝露させればよい。例えば、溶媒がメチルエチルケトンであり、熱可塑性エレメントが、ポリエーテルスルホン、エチレン酢酸ビニル及び／又はポリカーボネート（ＰＣ）である場合には、スラリー溶媒を、熱可塑性表面に、３分間未満、５分間未満、７分間未満及び／又は１０分間未満曝露させればよい。
【０１５３】
一部の実施形態では、接触される基材の厚みの２５％未満、１０％未満、５％未満が軟化され、中にナノ粒子を受け入れることができる。接触された表面が軟化されたという指標は、硬化した熱可塑物中のナノ粒子材料の存在又はその深さによって示され得る。一部の実施形態では、ナノ粒子は、接触された基材の深さ又は厚みの２５％未満、１０％未満、５％未満に存在する。例えば、熱可塑性エレメントが、１ミクロンの厚みを有する場合には、熱可塑性材料の電子顕微鏡検査によって、厚み全体の２５％未満の深さにナノ粒子が示される。
【０１５４】
一部の実施形態では、埋め込まれた粒子３０は、図７に表すように、熱可塑性エレメントの表面に実質的にあることがあり、粒子は、粒子の１／２以下が露出し、その他の粒子は、熱可塑性エレメント内に完全に埋め込まれている。一部の実施形態では、図８に示すように、粒子３０は、熱可塑性エレメントの表面下、約１ｎｍから約１ｍｍの間の深さに埋め込まれ得る。一部の実施形態では、粒子が、熱可塑性エレメントの表面下、約ｌｎｍ、約２ｎｍ、約３ｎｍ、約４ｎｍ、約５ｎｍ、約１０ｎｍ、約２０ｎｍ、約３０ｎｍ、約４０ｎｍ、約５０ｎｍ約１００ｎｍ、約２００ｎｍ、約３００ｎｍ、約４００ｎｍ、約５００ｎｍ、約１ミクロン、約２ミクロン、約３ミクロン、約４ミクロン、約５ミクロン、約１０ミクロン、約２０ミクロン、約３０ミクロン、約４０ミクロン、約５０ミクロン、約１００ミクロン、約２００ミクロン、約３００ミクロン、約４００ミクロン、約５００ミクロンの最大深さに存在する場合もある。一部の実施形態では、粒子は、前記の測定値の任意の組合せ、最大約１ｍｍの深さに熱可塑性エレメント内に埋め込まれ得る。一部の実施形態では、粒子は、実質的に均一な分布で前記の深さに埋め込まれる。一部の実施形態では、粒子は、最大前記の深さに埋め込まれる。埋め込まれた粒子の深さは、硬化した熱可塑性エレメントの表面から、埋め込まれた粒子が、粒子間の実質的に均一な間隔で分布している点までの距離を指すこともある。粒子は、熱可塑性エレメント内により深く埋め込まれることもあるが、その深さを超えるとますますまばらになる。埋め込まれた粒子の深さは、硬化した熱可塑性エレメントの表面から埋め込まれた粒子が熱可塑性エレメント中に存在する点までの最大距離を指すこともある。
【０１５５】
溶媒の乾燥／除去
一部の実施形態では、上記方法は、溶媒を熱可塑性表面との接触から除去する工程を含む。スラリーが熱可塑性エレメントをエッチングし、部分的に溶解した熱可塑物とスラリーを混合し、混合物中に粒子を分配した後、溶媒を、任意の適当な手段によって熱可塑性エレメントから除去することができる。当技術分野で公知の標準的な方法を使用して、溶媒を除去することができる。一部の実施形態では、熱可塑性エレメントを加熱する工程は、熱可塑性エレメントをさらに軟化又は変形することなく、溶媒の実質的にすべてを実質的に除去するのに十分な温度（Ｔｈｅａｔｉｎｇ）及び／又は時間でである。加熱法、温度及び時間は、溶媒及び粒子に基づいて適宜選択することができる。一部の実施形態では、溶媒は、特定の期間の後に、室温で蒸発することもあり、従って、加熱又は焼成温度は、室温に等しいものであり得る。例えば、エタノール又はアセトンなどの高度に揮発性の溶媒は、前記溶媒のすべてを実質的に蒸発させるために適した期間が許される限り、室温より高い温度で焼成される必要がない場合もある。一部の実施形態では、例えば、溶媒が水である場合には、焼成温度は、１００℃である場合もある。一部の実施形態では、焼成温度は、使用される溶媒に基づいて必要に応じて調整される。別の検討事項は、加熱温度の増大が、溶媒が熱可塑性エレメントに曝露される時間を増大させるという点である。加熱時間は、熱可塑性材料の所望の量及び／又はその深さが達成されることを維持しながら、使用される溶媒のすべてを実質的に除去するのに十分なものであればよい。
【０１５６】
スラリーを形成すると、前記スラリーを基材の表面にコーティングすることができ、基材は、少なくともＴｈｅａｔｉｎｇの温度まで熱的に安定であり得、例えば、基材は、Ｔｈｅａｔｉｎｇよりも高い融解温度及び／又はガラス転移温度を有する。方法の一部の実施形態では、Ｔｈｅａｔｉｎｇは、熱可塑性エレメントのガラス転移温度（Ｔｇ）と少なくとも等しいかそれ以下であり得る。一部の実施形態では、Ｔｈｅａｔｉｎｇは、熱可塑性エレメントの融解温度（Ｔｍ）と少なくとも同等又はそれ以下であり得る。一部の実施形態では、Ｔｈｅａｔｉｎｇは、熱可塑物のＴｍか、その付近であり得る。一部の実施形態では、Ｔｈｅａｔｉｎｇは、熱可塑性エレメントのＴｍより少なくとも１００℃低いものであり得る。一部の実施形態では、Ｔｈｅａｔｉｎｇは、熱可塑性エレメントのＴｍより少なくとも８０℃低いものであり得る。一部の実施形態では、Ｔｈｅａｔｉｎｇは、熱可塑性エレメントのＴｍより少なくとも６０℃低いものであり得る。一部の実施形態では、Ｔｈｅａｔｉｎｇは、熱可塑性エレメントのＴｍより少なくとも４０℃低いものであり得る。一部の実施形態では、Ｔｈｅａｔｉｎｇは、熱可塑性エレメントのＴｍより少なくとも３０℃低いものであり得る。一部の実施形態では、Ｔｈｅａｔｉｎｇは、熱可塑性エレメントのＴｍより少なくとも２０℃低いものであり得る。一部の実施形態では、Ｔｈｅａｔｉｎｇは、熱可塑性エレメントのＴｍより少なくとも１０℃低いものであり得る。一部の実施形態では、Ｔｈｅａｔｉｎｇは、熱可塑性エレメントのＴｍより少なくとも５℃低いものであり得る。一部の実施形態では、Ｔｈｅａｔｉｎｇは、Ｔｇに対して前記の温度差よりも低い。一部の実施形態では、Ｔｈｅａｔｉｎｇは、約５０から約３００℃の間である。一部の実施形態では、ポリエーテルスルホン基材上に配置されたシクロペンタノンを含有する懸濁液のＴｈｅａｔｉｎｇ、加熱温度は、約１１０℃及び／又は約１２０℃とした。
【０１５７】
一部の実施形態では、加熱時間は、前記溶媒の実質的にすべてを蒸発させるために必要なように調整することができる。熱可塑性エレメントが存在する環境の圧力を調整することも、溶媒を蒸発させるために使用できる。例えば、溶媒の実質的にすべてを蒸発させるために、熱可塑性エレメントを室温で一定期間真空チャンバー中に入れることで十分である場合もある。一部の実施形態では、溶媒を蒸発させるために、熱可塑性エレメントの周囲の環境の圧力を調整してもよい。一部の実施形態では、溶媒を蒸発させるために熱可塑性エレメントをオーブンに入れてもよい。一部の実施形態では、溶媒を蒸発させるために熱可塑性エレメントをホットプレート上に置いてもよい。一部の実施形態では、溶媒を蒸発させるために熱可塑性エレメントを真空炉に入れてもよい。一部の実施形態では、溶媒の実質的にすべてを蒸発させるために熱可塑性エレメントを、十分な期間、室温及び圧力に静置してもよい。一部の実施形態では、熱可塑物を硬化するために、得られた熱可塑性エレメントを低温に冷却してもよい。コーティングの硬度は、ＡＳＴＭ−３３６３に記載される手順に従うことによって評価することができる。別の検討事項として、加熱時間の増大が、溶媒が熱可塑性エレメントに曝露される時間を増大させるという点がある。加熱時間は、熱可塑性材料の所望の達成される量及び／又はその深さを維持しながら使用される溶媒のすべてを実質的に除去するのに十分であり得る。
【０１５８】
得られた要素ｗ／埋め込まれた粒子
一部の実施形態では、得られた熱可塑性エレメントは、要素内に埋め込まれた粒子を有し、その結果、摩耗、引っ掻くこと又はすり減ることによって除去される要素の部分は、粒子が中に埋め込まれた熱可塑性エレメントの新たな層を露出させるだけであり、表面上の粒子の存在は、摩耗、引っ掻くこと又はすり減ることによって影響を受けない。
【０１５９】
一部の実施形態では、光触媒コーティングは、約少なくとも３５％の密着、少なくとも４５％、少なくとも５５％、少なくとも６５％、少なくとも７５％、少なくとも８０％、少なくとも９０％、少なくとも９５％、少なくとも９７％、少なくとも９９％の密着を特徴とする。一部の実施形態では、表面修飾された熱可塑性材料の表面からのナノ粒子の除去可能なパーセンテージは、６５％超の除去されるパーセンテージ（０Ｂ）；３５〜６５％の除去されるパーセンテージ（１Ｂ）；１５〜３５％の除去されるパーセンテージ（２Ｂ）；５〜１５％の除去されるパーセンテージ（３Ｂ）；５％未満の除去されるパーセンテージ（４Ｂ）；及び／又は０％の除去されるパーセンテージ（５Ｂ）であり得る。密着とは、密着を測定するための標準的なテープ除去試験法後の基材上に残るコーティングのパーセンテージを指す。密着を確認する１つの方法は、ＡＳＴＭ−Ｄ３３５９に記載される手順によってである。
【０１６０】
一部の実施形態では、前記の方法によって作製した光触媒エレメントを説明する。一部の実施形態では、光触媒ナノ粒子及び熱可塑性基材を含む光触媒エレメントを説明し、光触媒ナノ粒子は、基材表面の前記の距離内に配置される。
【０１６１】
次いで、上記の「方法Ｂ」に関する実施形態を以下に説明する。
【０１６２】
熱可塑物とは、指定の温度を超えると柔軟になるか、又は成形できるようになり、冷却すると固体状態に戻るポリマーである。熱可塑物の利益は、材料に損傷を引き起こすことなく反復的に加熱され、冷却され得るという点である。さらに、熱可塑物は、瓶から、椅子、照明、自動車の内装、警官の盾及び電話など、広い範囲の適用において使用することができる。
【０１６３】
最近、光触媒によってコーティングされた熱可塑性表面の使用は、除菌可能な機器として使用するための可能性のために注目されるものとなった。光触媒は、抗微生物、抗菌、防汚及び脱臭特性を提供することができ、光触媒で処理される表面は、自浄性／汚れにくいものであり得る。熱可塑物から形成することができる種々の有用な物体の多くは、光触媒の特性によって改善され、そのため、光触媒エレメントが表面に配置される熱可塑性物体を形成することが望ましい。
【０１６４】
光触媒によってコーティングされた熱可塑性材料を除菌可能な機器に作製する方法は、改善の必要がある。熱可塑物上に光触媒をコーティングする方法として、ゾル−ゲル法及び光触媒を含有するバインダーを使用することを挙げることができる。これらの方法の両方とも、光触媒と熱可塑性表面の間の結合が、機器の通常の使用の間、光触媒を適所に保持するのに十分なほど強力ではないので、除菌可能な機器として長期間使用するには有効ではない。その他の方法は、高価な機器を必要とし、大容量製造のためにプロセスをスケールアップすることが困難である場合がある。
【０１６５】
当技術分野における１つの課題は、コーティングされた粒子又は埋め込まれた粒子が、配置されている表面と十分に結合していないという点であり、物体が使用されるにつれ、光触媒エレメントが離れ落ちる。結果として、光触媒エレメントを有する熱可塑性物体は、光触媒エレメントの量が減少するにつれ、光触媒有効性を失う傾向がある。
【０１６６】
したがって、種々の、光触媒エレメントがその表面に埋め込まれ、光触媒エレメントの量及び有効性が、正常な使用及び物体の清浄に関わらず十分な期間維持され得るよう、光触媒エレメントが熱可塑物と十分に結合している熱可塑性物体を製造するための拡張可能な方法が必要である。
【０１６７】
上記を考慮して、粒子を熱可塑性エレメント中に埋め込むために使用できる方法が本明細書において開示される。特に、当該方法は、金属酸化物粒子を熱可塑性エレメント中に埋め込むために有用である。一部の実施形態では、とうがい方法は、光触媒粒子を熱可塑性エレメント中に埋め込むために有用である。光触媒粒子を熱可塑性表面に塗布するための先行技術の方法は、高価な機器を必要としたか、又は熱可塑性材料に対する溶媒曝露の使用を必要とした。本発明者らは、選択される溶媒に対して化学的に非反応性であり、かつ、熱可塑性エレメントの融解温度まで熱的に安定であるドナーシートを使用する、光触媒粒子を熱可塑性表面中に埋め込むための方法を発見した。この方法を使用して、溶媒を蒸発させた後に粒子をドナーシートから移すことができる。この新規方法を用いると、光触媒粒子を熱可塑物に埋め込む能力は、方法が、溶媒の、光触媒粒子及び熱可塑性表面両方との適合性によって制限されないのでより多様になる。したがって、本明細書において記載される方法を使用して、広範な光触媒が埋め込まれた熱可塑性材料を製造することができる。
【０１６８】
一部の実施形態では、粒子を熱可塑性エレメント中に埋め込む方法は、ドナーシートに溶媒と粒子を含むスラリーをコーティングする工程（ここで、ドナーシート材料は、少なくともＴｅｍｂｅｄの温度まで熱的に安定であり、ドナーシート材料及び粒子は、スラリー溶媒に実質的に不溶性である）と、次いで、ドナーシートを焼成して、溶媒の実質的にすべてを蒸発させ、粒子をドナーシートに緩く密着させておく工程と、次いで、実質的に乾燥したドナーシートを熱可塑性エレメントと接触させる工程（ここで、緩く密着している粒子を含むドナーシートの表面は、熱可塑性エレメントと直接接触している）と、次いで、Ｔｅｍｂｅｄの温度に到達するために十分な熱をかける工程（ここで、Ｔｅｍｂｅｄは、熱可塑性エレメントが、粒子の埋め込みが始まるよう十分に柔らかい温度である）と、次いで、粒子を熱可塑性エレメント中に埋め込むよう十分な圧力をかける工程と、次いで、粒子が埋め込まれた熱可塑性エレメントを冷却する工程と、粒子が埋め込まれた熱可塑性エレメントをドナーシートから分離する工程を含む（方法Ｂ）。
【０１６９】
方法の一部の実施形態では、Ｔｅｍｂｅｄは、熱可塑性エレメントのＴｇと等しいかそれを超えるが、熱可塑性エレメントのＴｍと等しいかそれ未満である。一部の実施形態では、Ｔｅｍｂｅｄは、熱可塑物のＴｍであるか、又はその付近である。一部の実施形態では、Ｔｅｍｂｅｄは、熱可塑性エレメントのＴｍの１００℃内である。一部の実施形態では、Ｔｅｍｂｅｄは、熱可塑性エレメントのＴｍの８０℃内である。一部の実施形態では、Ｔｅｍｂｅｄは、熱可塑性エレメントのＴｍの６０℃内である。一部の実施形態では、Ｔｅｍｂｅｄは、熱可塑性エレメントのＴｍの４０℃内である。一部の実施形態では、Ｔｅｍｂｅｄは、熱可塑性エレメントのＴｍの３０℃内である。一部の実施形態では、Ｔｅｍｂｅｄは、熱可塑性エレメントのＴｍの２０℃内である。一部の実施形態では、Ｔｅｍｂｅｄは、熱可塑性エレメントのＴｍの１０℃内である。一部の実施形態では、Ｔｅｍｂｅｄは、熱可塑性エレメントのＴｍの５℃内である。一部の実施形態では、Ｔｅｍｂｅｄは、約５０から約３００℃の間である。
【０１７０】
方法の一部の実施形態では、同時に、熱可塑性エレメントをＴｅｍｂｅｄの温度まで加熱し、十分な圧力をかけて、粒子を熱可塑性エレメント中に埋め込むために、加熱加圧手段を使用する。一部の実施形態では、加熱加圧手段の温度Ｔｅｍｂｅｄ、加熱加圧手段によってかけられる圧力並びに熱可塑性エレメント及びドナーシートが、加熱加圧手段によって一緒に加熱及び加圧される時間の長さは、熱可塑性基材の厚み及び材料の種類に基づいて最適化しなければならない変数である。
【０１７１】
方法の一部の実施形態では、さらなる熱的に安定である層、スペーサー又はそれらの任意の組合せを使用してもよい。例えば、粒子の埋め込みの深さを制御するために、スペーサー及びさらなる熱的に安定である層を使用してもよい。これらのさらなる層又はスペーサーを、熱可塑性エレメントが加圧の間に損傷を受けないことを確実にするために使用できる。例えば、スペーサーを伴わない場合には、加圧手段の圧力は、その軟化温度以上の温度でありながら、熱可塑性エレメントの厚みを低減するよう十分に高いものであり得る。
【０１７２】
一部の実施形態では、ドナーシートは、金属、セラミック、可塑物又はそれらの任意の組合せを含む。一部の実施形態では、ドナーシートは、ポリイミドを含む。一部の実施形態では、ドナーシートは、ポリエチレンテレフタレートである。
【０１７３】
一部の実施形態では、溶媒は、水である。一部の実施形態では、溶媒は、有機溶媒である。一部の実施形態では、有機溶媒は、Ｃ１〜Ｃ４アルコール、Ｃ２〜Ｃ５ケトン、Ｃ２〜Ｃ５エステル、エーテル及びそれらの任意の組合せからなる群から選択される。一部の実施形態では、溶媒は、イソプロパノール、メタノール、エタノール、シクロペンタノン、ｎ−ブタノール、メチルエチルケトン、アセトン、トルエン、ジクロロメタン、ヘキサン、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート及びそれらの任意の組合せからなる群から選択される。一部の実施形態では、溶媒は、メタノール又はメタノール：ｎ−ブタノールの１：４混合物である。
【０１７４】
一部の実施形態では、熱可塑性エレメントは、アクリル、ナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリエーテル、ポリエステル、ポリ乳酸、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラル、エチレン酢酸ビニル、エチレンテトラフルオロエチレン、ポリテトラフルオロエチレン及びそれらの組合せからなる群から選択される。
【０１７５】
一部の実施形態では、加圧手段は、平方インチあたり約１０から約６０００ポンドの圧力をかける。
【０１７６】
一部の実施形態では、熱可塑性エレメントは、約５０から約３００℃の間のＴｅｍｂｅｄに加熱される。
【０１７７】
一部の実施形態では、粒子は、金属又は金属酸化物材料を含む。一部の実施形態では、粒子は、光触媒化合物を含む。一部の実施形態では、粒子は、ドーピングされた又はドーピングされていない酸化チタン、ドーピングされた又はドーピングされていない酸化タングステン、ドーピングされた又はドーピングされていない酸化スズ、ドーピングされた又はドーピングされていない酸化セリウム  ドーピングされた又はドーピングされていない酸化銅、ドーピングされた又はドーピングされていない酸化ケイ素、ドーピングされた又はドーピングされていない酸化アルミニウム、ドーピングされた又はドーピングされていない酸化ニッケル及びそれらの任意の組合せから選択される物質を含む。
【０１７８】
一部の実施形態では、粒子は、５μｍ未満の一次粒径を有する。
【０１７９】
一部の実施形態では、スラリーは、スピンコーティング、ドロップキャスティング、ロールコーティング、キスロールコーティング、グラビアコーティング、リバースコーティング、ロールブラシコーティング、スプレーコーティング、ディップロールコーティング、バーコーティング、ナイフコーティング及びエアナイフコーティングによってドナーシート上にコーティングされる。一部の実施形態では、コーティングの厚みは、１０ｎｍから１０μｍの間である。
【０１８０】
一部の実施形態では、ドナーシートの厚みは、約１０ｎｍ〜１０ｍｍである。
【０１８１】
一部の実施形態では、熱可塑性エレメントの厚みは、約１０ｎｍ〜約１０ｍｍである。
【０１８２】
一部の実施形態では、ドナーシートは、ポリイミドであり、熱可塑性エレメントは、ポリエーテルスルホンである。一部の実施形態では、ポリエーテルスルホンを含む熱可塑性エレメントを、約２５０℃〜約３００℃の間のＴｅｍｂｅｄに加熱する。一部の実施形態では、粒子を熱可塑性エレメント中に埋め込むのに十分な圧力は、約３０００ｐｓｉである。
【０１８３】
一部の実施形態では、ドナーシートは、ポリエチレンテレフタレートであり、熱可塑性基材は、エチレン酢酸ビニルである。一部の実施形態では、エチレン酢酸ビニルを含む熱可塑性基材を、約５０℃〜約１００℃の間のＴｅｍｂｅｄに加熱する。
【０１８４】
一部の実施形態の態様及び関連技術を上回って達成される利点を要約する目的で、一部の実施形態の特定の目的及び利点を、本開示において説明する。もちろん、必ずしもすべてではないが、このような目的又は利点は、任意の特定の実施形態に従って達成され得るということは理解されるべきである。したがって、例えば、当業者ならば、一実施形態は、本明細書において教示又は示唆されるように、必ずしもその他の目的又は利点を達成せずに、本明細書において教示されるような１つの利点又は利点の群を達成又は最適化する方法で具体化又は実施され得るということは認識するであろう。
【０１８５】
これら及びその他の実施形態を、以下により詳細に説明する。
【０１８６】
一部の実施形態は、粒子を熱可塑性エレメント中に埋め込む方法を含む。特に、当該方法は、光触媒粒子を熱可塑性エレメント中に埋め込むために有用である。熱可塑物で作られた除菌可能な機器を提供するために光触媒粒子を使用することができる。しかし、粒子を熱可塑性表面に塗布する方法は、改善を必要としており、広範な安定な粒子が埋め込まれた熱可塑性材料を製造するために有用である安価な方法を依然必要としている。先行技術の方法は、高価な機器を必要とし、拡大可能ではないか、又は熱可塑物に対する溶媒の曝露が必要であるために、使用できる熱可塑物及び粒子の種類に制限される。本明細書において記載される方法は、熱可塑物の表面に埋め込まれた粒子の使用を含み、熱可塑物が溶媒に曝露されることを必要としない。方法は、粒子が、熱可塑性基材内に永久に留まることを可能にし、これが、粒子特性の摩耗及び変質を防ぐ。
【０１８７】
光触媒粒子特性として、細菌、藻類、真菌、カビ及びウドンコ病菌を分解し、迅速に変質させる能力が挙げられる。したがって、一部の実施形態では、本明細書に記載される方法を、除菌可能な機器にとって有用である、広範囲の光触媒が埋め込まれた熱可塑性材料を製造するために使用することができる。
【０１８８】
損傷を与える可能性のある溶媒に対する熱可塑物の曝露を必要としない、粒子が埋め込まれた熱可塑性材料を製造するための安価な方法を本明細書において記載する。以下、この新規方法を説明する。
【０１８９】
まず、溶媒と粒子を混合してスラリーを形成する。任意の適した溶媒を使用することができる。一部の実施形態では、ドナーシート及び粒子は、溶媒に実質的に不溶性である。一部の実施形態では、溶媒は水である。一部の実施形態では、溶媒は、有機溶媒である。一部の実施形態では、有機溶媒は、Ｃ１〜Ｃ４アルコール、Ｃ２〜Ｃ５ケトン、Ｃ２〜Ｃ５エステル、エーテル及びそれらの任意の組合せからなる群から選択される。一部の実施形態では、溶媒は、イソプロパノール、メタノール、エタノール、シクロペンタノン、ｎ−ブタノール、メチルエチルケトン、アセトン、トルエン、ジクロロメタン、ヘキサン、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート及びそれらの任意の組合せからなる群から選択される。一部の実施形態では、溶媒は、メタノール又はメタノール：ｎ−ブタノールの１：４混合物である。粒子は、ある溶媒において、別のものに対してよりも容易に分散され得る。粒子の良好な分散物とは、粒子が凝集していない、また、粒子があまりにも迅速にスラリーの底に沈殿しないものであり得る。粒子が十分に分散され得る溶媒を選択することが重要であるが、これは、熱可塑性材料における粒子の均一なコーティングの形成に役立つからである。一部の実施形態では、溶媒は、溶媒における粒子の安定な分散物を提供するよう選択される。粒子はまた分解、酸化又は一部の方法で特定の溶媒と反応する場合がある。したがって、粒子の完全性を損なわない適当な溶媒を、選択しなくてはならない。一部の実施形態では、溶媒は、粒子との所望の化学的適合性に基づいて選択される。一部の実施形態では、溶媒は、決して粒子と反応しない。
【０１９０】
スラリーを形成すると、前記スラリーをドナーシートの表面にコーティングし、ここで、ドナーシートは、少なくともＴｅｍｂｅｄの温度まで熱的に安定である。一部の実施形態では、ドナーシートはまた、選択される溶媒に対して化学的に耐性である。方法の一部の実施形態では、Ｔｅｍｂｅｄは、熱可塑性エレメントのＴｇと同等又はそれを超えるが、熱可塑性エレメントのＴｍと同等であるか、又はそれ以下である。一部の実施形態では、Ｔｅｍｂｅｄは、熱可塑物のＴｍか、又はその付近である。一部の実施形態では、Ｔｅｍｂｅｄは、熱可塑性エレメントのＴｍの１００℃内である。一部の実施形態では、Ｔｅｍｂｅｄは、熱可塑性エレメントのＴｍの８０℃内である。一部の実施形態では、Ｔｅｍｂｅｄは、熱可塑性エレメントのＴｍの６０℃内である。一部の実施形態では、Ｔｅｍｂｅｄは、熱可塑性エレメントのＴｍの４０℃内である。一部の実施形態では、Ｔｅｍｂｅｄは、熱可塑性エレメントのＴｍの３０℃内である。一部の実施形態では、Ｔｅｍｂｅｄは、熱可塑性エレメントのＴｍの２０℃内である。一部の実施形態では、Ｔｅｍｂｅｄは、熱可塑性エレメントのＴｍの１０℃内である。一部の実施形態では、Ｔｅｍｂｅｄは、熱可塑性エレメントのＴｍの５℃内である。一部の実施形態では、Ｔｅｍｂｅｄは、約５０から約３００℃の間である。
【０１９１】
ドナーシートは、任意の適した材料であってよい。一部の実施形態では、ドナーシートは、金属、セラミック、可塑物又はそれらの任意の組合せを含む。ドナーシートは、少なくともＴｅｍｂｅｄの温度まで熱的に安定でなければならない。本明細書において「熱的に安定である」とは、Ｔｅｍｂｅｄの温度まで熱がかけられた場合に、材料が、分解、融解又はそうでなければ、崩壊しないことを意味する。材料がＴｅｍｂｅｄの温度に上げられ、圧力がかけられた場合に、粒子がドナーシート材料を貫通することを可能としないドナーシート材料を選択するよう注意を払われなければならない。一部の実施形態では、ドナーシート材料は、Ｔｅｍｂｅｄの温度に上げられた場合に硬く、強固なままである。なお、ポリマー材料について、ドナーシートとして使用するための材料の可能性を決定するのに、材料のＴｇが有用である場合も有用でない場合もあるということは留意しなければならない。例えば、ポリイミドのＴｇは、３６０℃であると想定されているが、４００℃の温度まで熱的に安定なままである。したがって、ポリイミドは、最大約３８０℃のＴｅｍｂｅｄを必要とする熱可塑性エレメントのドナーシートとして有用である。一部の実施形態では、高温下でのその熱的安定性に基づいて、ドナーシートとして使用するために、その他のポリマー材料もまた選択することができる。さらに、ドナーシートはまた、ひとたび、粒子が埋め込まれると熱可塑性エレメントから除去されるその能力に基づいて選択することもある。一部の材料は、加熱及び加圧後に一緒に密着され、分離することが困難になる場合もある。したがって、加熱及び加圧後に熱可塑性エレメントから容易に分離され得るドナーシート材料を選択することが望ましい場合がある。また、スラリーによって容易にコーティングできるようなドナーシートが選択されることもある。
【０１９２】
一般に、ほとんどの可塑物が、少なくとも一部の特定の化学物質又は溶媒に合理的に又は完全に耐えることができる。耐性とは、所与の化学物質との接触又はそれに対する曝露によって、可塑物が完全に影響を受けず、変更されないことを意味する。例えば、ポリ（エチレンテレフタレート）瓶は、水に対して耐性であり、水との直接接触に対して無期限にわたって安定である。可塑物が耐性である化学物質の一覧は、各可塑物に独特であり、可塑物の化学構造及びその固有の物理的特性に応じて変わる。すべての熱可塑物は、化学的耐性に加えて、定義により、それを超えるとポリマーが大気圧で液体として存在する融点（Ｔｍ）を有する。しかし、高温で寸法的には変化しないか、又は大幅にゆがまないポリイミド（カプトン（Ｋａｐｔｏｎ））などの可塑物がある。カプトン（Ｋａｐｔｏｎ）ポリイミドは、既知溶媒がなく、最大４００℃で融解せず、寸法的に安定である。一部の実施形態では、ドナーシートは、ポリイミドを含む。ポリイミドは、最大４００℃の温度で変形又は分解せず、エタノールに実質的に不溶性である熱硬化性可塑物である。熱硬化性ポリイミドは、４００℃の温度まで熱的に安定なままであるということは、留意しなければならない。一部の実施形態では、ポリイミドは、とりわけ、ＤｕＰｏｎｔからアピカル（Ａｐｉｃａｌ）、カプトン（Ｋａｐｔｏｎ）、ＵＰＩＬＥＸ、ＶＴＥＣ  ＰＩ、ノートン（Ｎｏｒｔｏｎ）ＴＨ及び／又はカプトレックス（Ｋａｐｔｒｅｘ）ポリイミドとして商業的に入手できる。一部の実施形態では、ポリイミドは、ポリ（４，４’−オキシジフェニレン−ピロメリチミド）であり得る。一部の実施形態では、ドナーシートは、カプトン（Ｋａｐｔｏｎ）ポリイミドを含む。一部の実施形態では、ドナーシートは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を含む。
【０１９３】
ドナーシートの厚みは、粒子が埋め込まれた熱可塑性エレメントの所望の大きさに応じて変わり得る。一部の実施形態では、熱可塑性エレメントを加熱するための加圧手段及び熱供給源の大きさが、使用できるドナーシートの大きさを制限する。また、ドナーシートとして使用されている材料の種類も、大きさ及び厚みを決定する場合に考慮される必要があることがある。容易に破壊される脆性材料は、より厚いものである必要があり得る。一部の実施形態では、ドナーシートの厚みは、約１０ｎｍ〜約１０ｍｍである。
【０１９４】
ドナーシート上にスラリーをコーティングするために、種々のコーティング法を使用してもよい。一部の実施形態では、ドナーシート上にスラリーをコーティングする方法は、固体基材上に液体物質をコーティングするために使用される既知方法から適宜選択され得る。その具体例として、スピンコーティング、ドロップキャスティング、ロールコーティング、キスロールコーティング、グラビアコーティング、リバースコーティング、ロールブラシコーティング、スプレーコーティング、ディップロールコーティング、バーコーティング、ナイフコーティング及びエアナイフコーティングが挙げられる。一部の実施形態では、以下の方法：スピンコーティング、ドロップキャスティング、ロールコーティング、キスロールコーティング、グラビアコーティング、リバースコーティング、ロールブラシコーティング、スプレーコーティング、ディップロールコーティング、バーコーティング、ナイフコーティング及びエアナイフコーティングのいずれか１種によって、スラリーをドナーシート上にコーティングする。一部の実施形態では、コーティングの厚みは、１０ｎｍから１ｍｍの間である。一部の実施形態では、コーティングの厚みは、１００ｎｍから５００μｍの間である。一部の実施形態では、コーティングの厚みは、１μｍから３００μｍの間である。一部の実施形態では、コーティングの厚みは、１０μｍから１００μｍの間である。
【０１９５】
熱可塑性エレメント中に埋め込まれる粒子の均一性及び密度は、スラリー組成及びコーティングプロセスによって制御することができる。スラリー中の高濃度の粒子によって、高密度の粒子が熱可塑性エレメント中に埋め込まれることが可能となる。同様に、スラリーの分散特性が、熱可塑性エレメント上の埋め込まれた粒子の均一性を左右し得る。良好に分散された粒子を有する、すなわち、凝集のないスラリーは、十分に分散されていないスラリーと比較して、熱可塑性エレメント上の埋め込まれた粒子のより均一な表面をもたらすことができる。一部の実施形態では、熱可塑性エレメント中に埋め込まれた粒子の所望の均一性及び密度をもたらすよう、スラリー中の粒子の濃度を最適化する。一部の実施形態では、熱可塑性エレメント中に埋め込まれた粒子の所望の均一性及び密度をもたらすよう、スラリー中の粒子の分散を最適化する。さらに、ドナーシート上にスラリーをコーティングするために使用されるコーティングプロセス及びコーティングプロセスにおいて使用される条件も、熱可塑性エレメント中に埋め込まれた粒子の均一性及び密度に影響を及ぼすことがある。一部の実施形態では、熱可塑性エレメント中に埋め込まれた粒子の所望の均一性及び密度をもたらすようコーティングプロセスを最適化する。
【０１９６】
ひとたび、ドナーシートをスラリーでコーティングすると、コーティングされたドナーシートを焼成して、溶媒の実質的にすべてを蒸発させ、粒子をドナーシートに緩く密着させておく。当技術分野で公知の標準法を使用して、溶媒を蒸発させることができる。一部の実施形態では、ドナーシートを加熱する工程は、ドナーシートを軟化又は変形することなく、溶媒のすべてを実質的に除去するのに十分な温度及び／又は時間でである。焼成温度及び時間は、溶媒及び粒子に基づいて適宜選択することができる。一部の実施形態では、溶媒は、特定の期間の後に、室温で蒸発することもあり、従って、焼成温度は、室温に等しいものであり得る。例えば、エタノール又はアセトンなどの高度に揮発性の溶媒は、前記溶媒のすべてを実質的に蒸発させるために適した期間が許される限り、室温より高い温度で焼成される必要がない場合もある。一部の実施形態では、例えば、溶媒が水である場合には、焼成温度は、１００℃である場合もある。一部の実施形態では、焼成温度は、使用される溶媒に基づいて必要に応じて調整される。一部の実施形態では、焼成時間は、前記溶媒の実質的にすべてを蒸発させるために必要に応じて調整される。ドナーシートが存在する環境の圧力を調整することも、溶媒を蒸発させるために使用できる。例えば、溶媒の実質的にすべてを蒸発させるために、ドナーシートを室温で一定期間真空チャンバー中に入れることで十分である場合もある。一部の実施形態では、溶媒を蒸発させるために、ドナーシートの周囲の環境の圧力を調整してもよい。一部の実施形態では、溶媒を蒸発させるためにドナーシートをオーブンに入れる。一部の実施形態では、溶媒を蒸発させるためにドナーシートをホットプレート上に置いてもよい。一部の実施形態では、溶媒を蒸発させるためにドナーシートを真空炉に入れてもよい。一部の実施形態では、溶媒の実質的にすべてを蒸発させるためにドナーシートを、十分な期間、室温及び圧力に残してもよい。
【０１９７】
ひとたびドナーシートから溶媒を蒸発させると、粒子は、ドナーシートと緩く密着したまま残る。本明細書において、「緩く密着している」とは、粒子が共有結合によって結合していない、イオン結合していない、又はドナーシート中に埋め込まれていないことを意味する。一部の実施形態では、粒子のドナーシートとの密着強度は、ＡＴＳＭ標準によっておよそ１Ｂであり得る。一部の実施形態では、粒子のドナーシートとの緩い密着は、静的引力、ファンデルワールス引力又は双極性間引力を含めた引力から生じる。一部の実施形態では、粒子のドナーシートとの緩い密着は、Ｈ結合形成に起因する。溶媒の蒸発後の粒子の緩い密着は、コーティングされた場合に、粒子が密着したままであり、その元の位置のままであるよう十分に強力でなくてはならない。一部の実施形態では、緩い密着の強度は、粒子を保持するドナーシートの表面が下に向けられる場合には、粒子を適所に保持するのに十分である必要がない。方法の一部の実施形態では、緩い密着の強度は、表面が下に向けられる場合には、ドナーシート表面上に粒子を保持するよう十分に高くなくてはならない。この密着機序の強度を最適にするよう、ドナーシート材料を選択できる。一部の実施形態では、ドナーシート表面と密着している粒子を維持するのに役立つよう、粒子とドナーシート間の静電結合機序を提供するドナーシートとしてセラミック又は金属材料を使用してもよい。一部の実施形態では、粒子を保持するドナーシート表面が下に向けられ、粒子が離れ落ちないことを可能にする粒子の十分に良好な密着を提供するドナーシートとして、ポリマー又は可塑性材料を選択することができる。一部の実施形態では、ドナーシートとしてポリイミド材料が使用される。
【０１９８】
ドナーシートと緩く密着している粒子の密着強度は、当技術分野で公知の方法によって測定することができる。一部の実施形態では、ドナー基材上の緩く密着している粒子の密着強度は、緩く密着している粒子を保持するドナー基材表面へテープを適用する工程及びテープを除去する工程及びドナー基材から除去される粒子のパーセンテージを決定する工程によって定量化できる。一部の実施形態では、テープの適用後に除去される量は、６５％超（０Ｂ）（最低密着を示す）、約３５％〜約６５％（１Ｂ）、約１５％〜約３５％（２Ｂ）、約５％〜約１５％、５％未満、約５％〜実質的に除去されない（最高密着を示す）（５Ｂ）であり得る。当業者ならば、密着、例えば、基材上の材料の除去されたパーセンテージを評価するための適した方法は、それだけには限らないが、ＡＳＴＭ  Ｄ３３６３によってであり得るということは認識するであろう。
【０１９９】
粒子の一次粒径は変わり得る。一部の実施形態では、粒子は、１０μｍ未満の一次粒径を有する。一部の実施形態では、粒子は、５μｍ未満の一次粒径を有する。一部の実施形態では、粒子は、１μｍ未満の一次粒径を有する。一部の実施形態では、粒子は、５００ｎｍ未満の一次粒径を有する。一部の実施形態では、ドナーシート表面と緩く密着している粒子を保持する密着機序の必要な強度は、使用できる粒子の大きさを制限することがある。例えば、より大きな粒子が動かずにドナーシート表面に緩く密着されることは、特に、ドナーシート表面が下向きである必要がある場合には、より困難であり得、一方で、より小さい粒子は、下向きである場合も落ちずに、ドナーシート表面に容易に固着することができる。
【０２００】
ひとたび、ドナーシート表面から溶媒を除去すると、実質的に乾燥したドナーシートを熱可塑性エレメントと接触させ、その結果、緩く密着している粒子を保持するドナーシート表面が、熱可塑性エレメントと直接接触する。一部の実施形態では、熱可塑性エレメントは、ドナーシートの下部にあり、緩く密着している粒子を保持するドナーシート表面は下向きであり、熱可塑性エレメントの頂部と直接接触している。一部の実施形態では、熱可塑性エレメントは、ドナーシートの頂部にあり、緩く密着している粒子を保持するドナーシート表面は、上向きであり、熱可塑性エレメントの底部と直接接触している。一部の実施形態では、熱可塑性エレメント及び緩く密着している粒子を保持するドナーシート表面は、緩く密着している粒子を保持するドナーシート表面が、天地方向であるよう隣り合ってはりあわされる。
【０２０１】
一部の実施形態では、溶媒を蒸発させた後であるが、熱可塑性エレメントとの接触の前に、粒子の特定の部分が、ドナーシートから離れて落ちることがある。一部の実施形態では、溶媒を蒸発させた後であるが、熱可塑性エレメントとの接触の前に、ドナーシートから離れて落ちる緩く密着している粒子のパーセンテージは、約５０〜１００％の間、約２５〜７５％の間、約５〜２５％の間、約０．５〜５％の間及び／又は約０％である。
【０２０２】
ひとたび、ドナーシートが熱可塑性エレメントと接触していると、ドナーシートと接触している熱可塑性エレメントの表面の温度が、Ｔｅｍｂｅｄの温度に達するよう、熱可塑性エレメントに熱をかけ、ここで、Ｔｅｍｂｅｄは、熱可塑性エレメントが、粒子の埋め込みが始まるために十分に柔らかい温度である。
【０２０３】
種々の熱可塑性材料を使用してもよい。一部の実施形態では、熱可塑性エレメントは、アクリル、ナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリスルホン、ポリエーテル、ポリエステル、ポリ乳酸、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラル，エチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）、エチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）及びそれらの組合せからなる群から選択される。一部の実施形態では、熱可塑性エレメントは、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を含む。一部の実施形態では、熱可塑性エレメントは、Ｄｕ  Ｐｏｎｔからテフロンとして市販されているＰＴＦＥを含む。一部の実施形態では、熱可塑性エレメントは、Ｕｎｉｏｎ  ＣａｒｂｉｄｅからＵｄｅｌとして市販されているＰＥＳを含む。一部の実施形態では、熱可塑物は、Ｔｅｆｚｅｌとして市販されているＥＴＦＥを含む。一部の実施形態では、熱可塑性エレメントは、ポリカーボネート、ＰＥＳ、ＥＴＦＥ、ＥＶＡ及びそれらの任意の組合せを含む。
【０２０４】
熱可塑性材料を最大加熱するＴｅｍｂｅｄ温度は、材料自体に応じて変わる。すべての熱可塑物は、定義により、それを超えるとポリマーが大気圧で液体として存在する融点（Ｔｍ）を有する。多数の熱可塑物はまた、それを超えると、温度が増大するにつれ、ポリマーがますます柔らかく、又は柔軟になるガラス転移温度Ｔｇ（軟化点と呼ばれることもある）も示す。この方法では、熱可塑性エレメントの温度が、熱可塑性エレメントが、その中に粒子が埋め込まれるのに十分に柔らかい点に達するように、かけられる圧力を考えて、熱可塑性エレメントに熱をかける。一部の実施形態では、Ｔｅｍｂｅｄは、熱可塑性エレメントのＴｇに等しいか、それを超えるが、熱可塑性エレメントのＴｍに等しいか、それ未満である。一部の実施形態では、Ｔｅｍｂｅｄは、熱可塑物のＴｍか、その付近である。一部の実施形態では、Ｔｅｍｂｅｄは、熱可塑性エレメントのＴｍの１００℃内である。一部の実施形態では、Ｔｅｍｂｅｄは、熱可塑性エレメントのＴｍの８０℃内である。一部の実施形態では、Ｔｅｍｂｅｄは、熱可塑性エレメントのＴｍの６０℃内である。一部の実施形態では、Ｔｅｍｂｅｄは、熱可塑性エレメントのＴｍの４０℃内である。一部の実施形態では、Ｔｅｍｂｅｄは、熱可塑性エレメントのＴｍの３０℃内である。一部の実施形態では、Ｔｅｍｂｅｄは、熱可塑性エレメントのＴｍの２０℃内である。一部の実施形態では、Ｔｅｍｂｅｄは、熱可塑性エレメントのＴｍの１０℃内である。一部の実施形態では、Ｔｅｍｂｅｄは、熱可塑性エレメントのＴｍの５℃内である。一部の実施形態では、Ｔｅｍｂｅｄは、約５０から約３００℃の間である。
【０２０５】
熱可塑性エレメントに熱をかけるためにいくつかの方法を使用してもよい。一部の実施形態では、ドナーシート及び熱可塑性エレメントをオーブンに入れてもよく、これでは、成分がオーブン中にある間、すべての成分がオーブン中で一緒に加熱され、圧力もかけられる。一部の実施形態では、ホットプレートを使用してもよく、これでは、熱可塑性エレメントをホットプレートの頂部に置き、ホットプレートを所望の温度に設定する。一部の実施形態では、熱可塑性エレメントに熱を供給するために加熱加圧手段を使用してもよい。熱可塑性エレメントに熱をかけるために、当技術分野で公知であるその他の加熱方法も使用してよい。
【０２０６】
ひとたび、熱可塑性エレメントが、所望のＴｅｍｂｅｄ温度に達すると、粒子を熱可塑性エレメント中に埋め込むのに十分な圧力をかける。熱可塑性エレメントの温度を、その軟化温度と同等か、それを超えて上げる場合には、材料は柔らかく、柔軟になり、ドナーシート表面上の粒子が、熱可塑性エレメントの軟化表面中に押し込まれる、埋め込まれることが可能となる。粒子を熱可塑性エレメント中に埋め込むのに必要である圧力は、使用されている材料及び処理条件に基づいて適宜最適化されなければならない。一部の実施形態では、かけられる十分な圧力は、平方１インチあたり約１０〜約６０００ポンドである。
【０２０７】
粒子を熱可塑性エレメント中に埋め込むために十分な圧力をかけながら、同時に熱可塑性エレメントに熱をかける加熱加圧手段を使用することが、望ましいことであり得る。方法の一部の実施形態では、積み重ねたものを一緒に同時に加熱及び加圧するために、加熱加圧手段を使用する。一部の実施形態では、加熱加圧手段の温度、加熱加圧手段によってかけられる圧力並びに熱可塑性エレメント及びドナーシートが、加熱加圧手段によって一緒に加熱及び加圧される時間の長さは、熱可塑性基材の厚み及び材料の種類に基づいて最適化しなければならない変数である。ドナーシート表面と直接接触しているところの反対側の熱可塑性エレメントに熱をかけるので、熱可塑性エレメントの熱供給源に対する曝露時間は、熱可塑性エレメントの厚みに基づいて調整される必要がある。厚みのある熱可塑性エレメントには、ドナーシートと接触している熱可塑性エレメント表面が所望の軟化温度Ｔｅｍｂｅｄに達するために長期間の熱供給源に対する曝露が必要となる。一部の実施形態では、２５４μｍの厚みである熱可塑性エレメントを、所望の温度に達するよう、加熱加圧手段に１分間曝露する。
【０２０８】
一部の実施形態では、ドナーシートは、ポリイミドであり、熱可塑性エレメントは、ポリエーテルスルホンである。一部の実施形態では、ポリエーテルスルホンを含む熱可塑性エレメントを、約２５０℃から約３００℃の間のＴｅｍｂｅｄに加熱する。一部の実施形態では、粒子を熱可塑性エレメント中に埋め込むための十分な圧力は、約３０００ｐｓｉである。
【０２０９】
一部の実施形態では、ドナーシートは、ポリエチレンテレフタレートであり、熱可塑性基材は、エチレン酢酸ビニルである。一部の実施形態では、エチレン酢酸ビニルを含む熱可塑性基材を、約５０℃から約１００℃の間のＴｅｍｂｅｄに加熱する。
【０２１０】
ひとたび、粒子を熱可塑性エレメント中に埋め込むと、熱可塑性エレメントが、粒子が熱可塑性エレメントの表面中に永久的に埋め込まれた、硬く、強固な状態に戻るよう、熱可塑性エレメントを放冷させる。熱可塑性エレメントの冷却は、単に、熱供給源を止めるか、それを除去することによって達成できる。熱可塑性エレメントを冷蔵庫に入れる工程などの当技術分野で公知のその他の標準法も使用できる。しかし、熱可塑性エレメントを冷却する前に取り扱う場合には、この軟化状態では容易に損傷を受け得るので、注意を払わなければならない。一部の実施形態では、熱供給源を止め、室温に戻させることによって熱可塑性エレメントを冷却する。
【０２１１】
ひとたび、熱可塑性エレメントが室温に戻ると、ドナーシートから分離し、粒子は、熱可塑性エレメント中に永久に埋め込まれたままであり、粒子が埋め込まれた熱可塑性エレメントが提供される。
【０２１２】
上記方法の一部の実施形態では、さらなる熱的に安定である層、スペーサー又はそれらの任意の組合せを使用してもよい。例えば、粒子の埋め込みの深さを制御するために、スペーサー及びさらなる熱的に安定である層を使用してもよい。これらのさらなる層又はスペーサーはまた、熱可塑性エレメントが加圧の間に損傷を受けないことを確実にするために使用できる。例えば、スペーサーを伴わない場合には、加圧手段の圧力は、その軟化温度以上の温度であるＴｅｍｂｅｄでありながら、熱可塑性基材の厚みを低減するよう十分に高いものであり得る。
【０２１３】
一部の実施形態では、金属酸化物粒子を使用する。一部の実施形態では、金属酸化物ナノ粒子を使用する。一部の実施形態では、金属酸化物ナノ粒子は、光触媒化合物を含む。光触媒は、光触媒反応を引き起こすのに役立ち、有害生物を分解する、死滅させる、脱臭する、その成長を阻害するよう機能する物質として当業者に周知である。種々の光触媒を使用してもよい。適した光触媒化合物は、ドーピングされた又はドーピングされていないＴｉＯｘ、ドーピングされた又はドーピングされていないＷＯｘ、ドーピングされた又はドーピングされていないＳｎＯｘ、ドーピングされた又はドーピングされていないＣｅＯｘ又はそれらの任意の組合せであり得る。一部の実施形態では、ドーピングされたＴｉＯｘ化合物は、参照によりその全文が援用される２０１３年１月１４日に出願された米国特許出願第１３／７４１，１９１号明細書（２０１３年８月１日に公開された米国特許出願公開第２０１３／０１９２９７６号明細書）に記載されるようにＴｉＳｎ（ＣＮＯ）２であり得る。一部の実施形態では、光触媒化合物は、参照によりその全文が援用される、２０１３年３月１５日に出願された米国特許出願第１３／８４０，８５９号及び／又は２０１３年６月１４日に出願された米国特許仮出願第６１／８３５，３９９号に記載されるように、ＣｕｘＯが付加された光触媒複合体であり得る。光触媒粒子は、粉末形態であることが多い。一部の実施形態では、光触媒粒子は、粉末形態である。
【０２１４】
さらに、一部の実施形態では、上記の光触媒及び助触媒をまた、粒子として使用してもよい。
【０２１５】
一部の実施形態では、上記方法は、熱可塑性エレメントがドナーシートから粒子を受け取りやすくするよう、熱可塑性エレメントのＴｍに密接に近づくか、又はそれを超えるが、ドナーシートの分解温度未満のままであるよう、十分な熱をかける工程を含む。熱は、熱可塑性エレメントを軟化し、その結果、粒子が、熱可塑性エレメントの表面中に埋め込まれることができるのに十分である。加熱レベル、Ｔｅｍｂｅｄを決定するための検討事項として、個々のドナーシート材料及びそのそれぞれの軟化特徴又はパラメータが挙げられる。例えば、ドナー材料が、ポリイミドであり、レシピエント材料が、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）である場合には、かけられるべき温度、Ｔｅｍｂｅｄは、２４０℃から約２８０℃の間であり得る。この温度範囲は、約１８５℃であるＰＥＳのＴｇを超えるが、ポリイミドシートの変形温度、例えば、４００℃超より低くとどまる。別の例では、ドナーシートがＰＥＴであり、熱可塑性エレメントが、エチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）を含む場合には、かけられるべき温度は、５０℃から約１００℃の間、例えば、約８０℃であり得る。この温度範囲は、約−１５℃で始まるＥＶＡのＴｇを超えるが、ＰＥＴシートの変形温度、１２０℃超より低く留まる。一部の実施形態では、ドナーシートは、ポリイミドを含み、熱可塑性エレメントは、ＰＥＳであり、溶媒はメタノールであり、これでは、ドナーシートを約２５０℃から約３００℃に加熱する。一部の実施形態では、ナノ粒子を熱可塑物中に埋め込むのに十分な圧力は、約３０００ｐｓｉである。一部の実施形態では、ドナーシートは、ＰＥＴを含み、熱可塑性エレメントは、ＥＶＡであり、溶媒は、メタノールであり、これでは、熱可塑性エレメントを、約５０℃から約１００℃の間に加熱する。
【０２１６】
一部の実施形態では、上記方法は、ナノ粒子を熱可塑性エレメント中に埋め込むために、積み重ねられたドナー及び熱可塑性エレメントに十分な圧力をかける工程を含み得る。圧力は、ナノ粒子材料を軟化熱可塑性エレメントに埋め込むのに十分であり、その結果、ナノ粒子は、熱可塑性エレメントの表面中に挿入されることができる。圧力レベルを決定するための検討事項として、個々のドナー材料、熱可塑性材料、そのそれぞれの軟化特徴又はパラメータ、適用時間及び適用される温度が挙げられる。例えば、ドナー材料がポリイミドであり、熱可塑性材料が、ＰＥＳである場合には、かけられるべき圧力は、平方インチあたり１０ポンド（ＰＳＩ）から平方インチあたり約６０００ポンド（ＰＳＩ）の間であり得る。別の例では、ドナー材料がＰＥＴであり、熱可塑性材料がＥＶＡである場合には、かけられている温度Ｔｅｍｂｅｄは、５０℃から約１００℃の間であり、適した圧力は、約３０００ＰＳＩであり得る。別の例では、ドナー材料がポリイミドであり、熱可塑性材料がポリカーボネートであり、かけられている温度Ｔｅｍｂｅｄは、２００℃から約２７０℃の間であり、適した圧力は、約１０ＰＳＩから約６０００ＰＳＩの間であり得る。別の例では、ドナー材料がポリイミドであり、レシピエント材料がＥＴＦＥであり、かけられている温度Ｔｅｍｂｅｄが、２００℃から約２７０℃の間である場合には、適した圧力は、約１０ＰＳＩ及び約６０００ＰＳＩの間であり得る。
【０２１７】
一部の実施形態では、粒子を熱可塑性エレメントに埋め込む方法を、図９に示すが、ここでは、当該方法は、ドナーシート１００を、溶媒及び粒子１０１を含むスラリーと接触させる工程（ここで、ドナーシート材料は、少なくともＴｅｍｂｅｄの温度まで熱的に安定であり、ドナーシート材料及び粒子は、スラリー溶媒に実質的に不溶性である）と、次いで、ドナーシートを焼成して、溶媒の実質的にすべてを蒸発させ、ドナーシートと緩く密着している粒子が残る工程と、次いで、実質的に乾燥したドナーシートを、熱可塑性エレメント１０２と接触させる工程（ここで、緩く密着している粒子を含むドナーシートの表面は、熱可塑性エレメントと直接接触している）と、次いで、Ｔｅｍｂｅｄの温度に達するよう十分な熱をかける工程（ここで、Ｔｅｍｂｅｄは、粒子の埋め込みが起こるよう熱可塑性エレメントが十分に柔らかい温度である）と、次いで、粒子を熱可塑性エレメント中に埋め込むのに十分な圧力をかける工程（ここで、熱及び圧力は加熱加圧板１０３によって供給される）と、次いで、粒子が埋め込まれた熱可塑性エレメント１０４を冷却する工程と、粒子が埋め込まれた熱可塑性エレメントをドナーシートから分離する工程とを含む。
【０２１８】
一部の実施形態では、粒子を熱可塑性エレメント中に埋め込む方法を、図１０に示すが、ここでは、当該方法は、ドナーシート１００を、溶媒及び粒子１０１を含むスラリーでコーティングする工程（ここで、ドナーシート材料は、少なくともＴｅｍｂｅｄの温度まで熱的に安定であり、ドナーシート材料及び粒子は、スラリー溶媒に実質的に不溶性である）と、次いで、ドナーシートを焼成して、溶媒の実質的にすべてを蒸発させ、ドナーシートと緩く密着している粒子が残る工程と、次いで、実質的に乾燥したドナーシートを、熱可塑性エレメント１０２と接触させる工程（ここで、緩く密着している粒子を含むドナーシートの表面は、熱可塑性エレメントと直接接触している）と、次いで、Ｔｅｍｂｅｄの温度に達するよう十分な熱をかける工程（ここで、Ｔｅｍｂｅｄは、粒子の埋め込みが起こるよう熱可塑性エレメントが十分に柔らかい温度である）と、次いで、粒子を熱可塑性エレメント中に埋め込むのに十分な圧力をかける工程（ここで、熱及び圧力は加熱加圧板１０３によって供給され、さらなる熱的に安定であるシート１０５は、加熱加圧板において使用される）と、次いで、粒子が埋め込まれた熱可塑性エレメント１０４を冷却する工程と、粒子が埋め込まれた熱可塑性エレメントをドナーシートから分離する工程とを含む。
【０２１９】
一部の実施形態では、粒子を熱可塑性エレメント中に埋め込む方法を、図１１に示すが、ここでは、当該方法は、ドナーシート１００を、溶媒及び粒子１０１を含むスラリーでコーティングする工程（ここで、ドナーシート材料は、少なくともＴｅｍｂｅｄの温度まで熱的に安定であり、ドナーシート材料及び粒子は、スラリー溶媒に実質的に不溶性である）と、次いで、ドナーシートを焼成して、溶媒の実質的にすべてを蒸発させ、ドナーシートと緩く密着している粒子が残る工程と、次いで、実質的に乾燥したドナーシートを、熱可塑性エレメント１０２と接触させる工程（ここで、緩く密着している粒子を含むドナーシートの表面は、熱可塑性エレメントと直接接触している）と、次いで、Ｔｅｍｂｅｄの温度に達するよう十分な熱をかける工程（ここで、Ｔｅｍｂｅｄは、熱可塑性エレメントが、粒子の埋め込みが起こるよう十分に柔らかい温度である）と、次いで、粒子を熱可塑性エレメント中に埋め込むのに十分な圧力をかける工程（ここで、熱及び圧力は加熱加圧板１０３によって供給され、さらなる熱的に安定であるシート１０５及びスペーサー１０６は、加熱加圧板において使用される）と、次いで、粒子が埋め込まれた熱可塑性エレメント１０４を冷却する工程と、粒子が埋め込まれた熱可塑性エレメントをドナーシートから分離する工程とを含む。
【０２２０】
次いで、上記の「方法Ｃ」に関する実施形態を以下に説明する。
【０２２１】
可視光によって活性化される光触媒は、自浄化、空気及び水の精製並びに通常、配置後再生不能エネルギーコストを全く伴わない多数のその他の興味深い適用のために配置することができる。これは、光触媒が、太陽放射又は室内及び屋外照明のような周囲で利用可能な光を使用して汚染物質（染料、揮発性有機化合物及びＮＯｘのような）を分解できるためである。ＵＶを含まない室内照明（ＬＥＤ及びＯＬＥＤのような）の予想される迅速な採用に伴って、室内適用において、例えば、家庭内の、公共の及び商業的空間の室内空気の、特に、航空機、公共建築物などのような密閉された領域中の室内空気の清浄において、可視光によって活性化される光触媒を配置する方法を見出すことは必要不可欠である。さらに、抗菌表面及び自浄化材料のさらなる適用は、飲食物の提供サービス、輸送、健康管理及びホスピタリティー部門において広い適用性を有し得る。酸化チタンを固定化するための種々方法が提案されている。例えば、米国特許第５，８９７，９５８号明細書；同６，２２８，４８０号明細書；同６，４０７，０３３号明細書；同７，５１０，５９５号明細書及び再発行米国特許第ＲＥ３８，８５０号を参照のこと。したがって、酸化チタンの基材表面への固定(affixation)が必要である。
【０２２２】
一部の実施形態では、光触媒エレメント上に光触媒表面を作製する方法を説明するが、当該方法は、光触媒エレメントに、表面を提供する工程（ここで、エレメントは、光触媒ナノ粒子と光分解性ポリマーマトリックスとを含み、光触媒ナノ粒子の少なくとも一部は、ポリマーマトリックス面の表面に隣接し、また、ポリマーマトリックスによって被覆される）と、ポリマーマトリックスの表面に、少なくとも一部の光触媒ナノ粒子を露出させるのに十分な量を照射する工程とを含む。一部の実施形態では、分解されるポリマーマトリックスの厚みは、約１００ｎｍ未満である。一部の実施形態では、放射エネルギーの量は、少なくとも約４０Ｗ／ｍ２で少なくとも約０．２５時間である。一部の実施形態では、ポリマーマトリックスは、ウレタンポリマーを含む。一部の実施形態では、ウレタンポリマーは、ウレタンアクリレートポリマーを含む。一部の実施形態では、十分な量の放射エネルギーは、少なくとも約５０ＫＪ／ｍ２を含む。
【０２２３】
これらの及びその他の実施形態を、以下により詳細に説明する。
【０２２４】
一部の実施形態では、光触媒エレメント上に光触媒表面を作製、修飾及び／又は改善する方法を提供することができ、当該方法は、光触媒組成物と光分解性ポリマーマトリックスとを含む光触媒エレメントに、表面を提供する工程と、エレメントに十分な量の放射エネルギーを照射して、一定量のポリマーマトリックスを分解することによって表面を光エッチングし、表面上にさらなる光触媒組成物を露出させる工程とを含む。分解するとは、一定量のポリマーマトリックス材料が、最初のポリマー層から除去されることを意味する。一部の実施形態では、分解されるポリマーマトリックスの量及び／又は厚みは、約１００ｎｍ未満であり得る。一部の実施形態では、分解されるポリマーマトリックスの量は、最初の厚み全体の約１０％である。一部の実施形態では、放射エネルギーの量は、少なくとも約４０Ｗ／ｍ２、少なくとも５０Ｗ／ｍ２及び／又は少なくとも６０Ｗ／ｍ２で、少なくとも約５分、１０分、１５分、３０分、４５分、１時間、２時間、３時間及び／又は４時間である（ストリップの表面での露出計読み取り値）。一部の実施形態では、適用される放射エネルギーの量は、少なくとも約１．０Ｊ／ｃｍ２、２．５Ｊ／ｃｍ２、５．０Ｊ／ｃｍ、７．５Ｊ／ｃｍ２、１０．０Ｊ／ｃｍ２、２０Ｊ／ｃｍ２から約９０．０Ｊ／ｃｍ２、８５．０Ｊ／ｃｍ２、８０．０Ｊ／ｃｍ２、７５．０Ｊ／ｃｍ２、７０．０Ｊ／ｃｍ２、６５．０Ｊ／ｃｍ２、６０．０Ｊ／ｃｍ２及び／又は５０Ｊ／ｃｍ２未満又は前記の値の任意の組合せであり得る。一部の実施形態では、ポリマー材料は、ウレタンポリマーを含む。一部の実施形態では、ウレタンポリマーは、ウレタンアクリレートポリマーを含む。一部の実施形態では、十分な量の放射エネルギーは、少なくとも約６０Ｗ／ｍ２で、少なくとも約１５分間を含む。
【０２２５】
図１２Ａ〜１２Ｃは、光分解性ポリマーマトリックス１３０内に配置される、光触媒材料１２０、例えば、光触媒ナノ粒子を有する光触媒エレメント１１０の断面を示す。図１２Ａは、ポリマーマトリックス１３０の表面の下に配置される光触媒材料を示す。図１２Ｂは、ポリマーマトリックス１３０の表面の下に部分的に配置される光触媒材料を示す。エレメント１１０は、曝露前表面を有する。一部の実施形態では、図１２Ｃに示すように、エレメント１１０の表面は、上に、配置され、上に広がるか、又は膨らんでいるポリマーマトリックス材料１３０の泡又は薄層１４０を有することもある。
【０２２６】
図１３Ａ及び１３Ｂは、本明細書に記載される光分解及び／又は光エッチング法の後の光触媒エレメント１１０を示す。光触媒材料１２０、例えば、ナノ粒子は、光分解されたポリマーマトリックス１３０内に配置されることができる。ポリマーマトリックス１３０の表面１１４を十分な量、照射することで、光触媒ナノ粒子１２０の一部の少なくとも一部が露出される。ポリマーマトリックス１３０の最初の表面１１４は、部分又は量「ｄ」が分解され、第２の表面レベル１１６となり得る。一部の実施形態では、分解「ｄ」の量は、ナノ粒子１２０を露出するが、マトリックス１３０内にナノ粒子を保持するのに十分であり得る。一部の実施形態では、量ｄは、分解及び／又は浸食され得るポリマーマトリックスの天地方向の厚みであり得る。一部の実施形態では、量ｄは、約１００ｎｍ未満であり得る。一部の実施形態では、量は９０ｎｍ未満、８０ｎｍ未満、７０ｎｍ未満、６０ｎｍ未満、５０ｎｍ未満であり得る。一部の実施形態では、量ｄは、マトリックス１３０の厚み全体の約１０％未満、２０％未満、約３０％未満及び／又は約４０％未満であり得る。一部の実施形態では、分解「ｄ」の量は、ナノ粒子１２０を露出するが、ナノ粒子をマトリックス１３０内に保持するのに十分である。例えば、一部の実施形態では、距離「ｅ」、環状空洞とナノ粒子の底部の深さの差は、０ｎｍ超、少なくとも約５ｎｍ、少なくとも約７ｎｍ、少なくとも約１０ｎｍである。一部の実施形態では、量ｄは、約１００ｎｍ未満である。
【０２２７】
一部の実施形態では、環状空隙１５０は、近くの、及び隣接するナノ粒子及び光分解性ポリマーマトリックスによって幾分か規定され得る。一部の実施形態では、環状空隙の深さは、約５ｎｍ、約１０ｎｍ、約１５ｎｍ、約２０ｎｍ、約３０ｎｍ及び又は約４０ｎｍであり得る。一部の実施形態では、環状空隙の深さは、約５ｎｍ、約１０ｎｍ、約１５ｎｍ、約２０ｎｍ、約３０ｎｍ及び又は約４０ｎｍであり得る。一部の実施形態では、光触媒マトリックスの少なくとも一部又は量「ｅ」は、中に光触媒材料１２０を保持する。「ｅ」は、表面１１６の下の環状空隙の深さと、ナノ粒子の深さの差であり得る。
【０２２８】
一部の実施形態では、光触媒エレメントの光触媒活性を増大する方法を提供する。一部の実施形態では、光触媒活性の増大は、光触媒エレメントの表面での光触媒組成物の露出の増大に起因し得る。一部の実施形態では、光触媒エレメントは、光触媒組成物と光分解性ポリマーマトリックスとを含むことができ、光触媒組成物、例えば、光触媒ナノ粒子の少なくとも一部は、ポリマーマトリックス面の表面に隣接し、また、ポリマーマトリックスによって被覆される。一部の実施形態では、光触媒組成物をエレメントの表面に配置することができる。一部の実施形態では、光触媒組成物を、光触媒エレメント中いたるところに埋め込み、配置することができる。一部の実施形態では、光触媒組成物は、記載した方法による処理の前には光触媒エレメントの表面に存在しないこともある。光触媒活性は、光触媒エレメントの表面に露出される光触媒組成物の量を増大することによって増大され得る。光分解性ポリマーマトリックスは、電磁照射に対する曝露によって浸食され得、それによって、中に埋め込まれているより多くの光触媒組成物が露出する。
【０２２９】
一部の実施形態では、上記方法は、光触媒ナノ粒子と光分解性ポリマーマトリックスとを含む光触媒エレメントに表面を提供する工程であって、光触媒ナノ粒子の少なくとも一部は、ポリマーマトリックス面の表面と隣接し、また、ポリマーマトリックスによって被覆される工程を含む場合がある。一部の実施形態では、光触媒エレメントを提供する工程は、ポリマーバインダーを第１の有機溶媒と混合して、ポリマー溶液を作製する工程を含み得る。一部の実施形態では、光触媒エレメントを提供する工程は、分散剤を有機バインダー及び第１の有機溶媒と混合する工程を含み得る。一部の実施形態では、光触媒材料をポリマー溶液と混合する。一部の実施形態では、光触媒材料を、第２の有機溶媒に懸濁して、光触媒懸濁液を作製する。一部の実施形態では、第２の有機溶媒は、第１の有機溶媒と同一である。一部の実施形態では、第２の有機溶媒は、第１の有機溶媒とは異なる。
【０２３０】
光触媒エレメントは、光触媒組成物を含むことができる。一部の実施形態では、光触媒組成物を、光触媒エレメント中いたるところに配置させることができる。一部の実施形態では、光触媒組成物は、酸化チタン、タングステン、タンタル、スズ、亜鉛又はストロンチウムであり得るエレメントを含む酸化物であり得る。一部の実施形態では、酸化物は、ドーピングされていても、ドーピングされていなくても、添加されていても、添加されていなくてもよい。一部の実施形態では、酸化物は、銅添加材料の価電子帯のものよりも深い価電子帯を有し得る。一部の実施形態では、光触媒組成物は、光触媒組成物の複相複合体であり得る。一部の実施形態では、光触媒組成物は、アナターゼ、ルチル、ウルツ鉱、スピネル、ペロブスカイト、パイロクロア、ガーネット、ジルコン及び／又はチアライト相材料又はそれらの混合物であり得る。これらの選択肢の各々は、半導体技術の当業者によって理解されるような通常の意味が与えられる。所与の標準サンプルと製造したサンプルのＸ線回折パターンの比較は、サンプルが特定の相を含むかどうかを調べるために使用できるいくつかの方法のうち１つである。例示的標準として、米国標準技術局（Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）（ＮＩＳＴ）（米国メリーランド州ゲイザーバーグ）及び／又は国際回析データセンター（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｅｎｔｒｅ  ｆｏｒ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ  Ｄａｔａ）（ＩＣＤＤ、以前は、Ｊｏｉｎｔ  Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ  ｏｎ  Ｐｏｗｄｅｒ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ［ＪＣＰＤＳ］）（米国ペンシルバニア州ニュータウンスクエア）によって提供されるＸＲＤスペクトルが挙げられる。
【０２３１】
一部の実施形態では、複相光触媒組成物は、アナターゼ相及びルチル相化合物を含む。一部の実施形態では、複相光触媒材料は、酸化チタンであり得る。一部の実施形態では、アナターゼ相は、２．５％〜約９７．５％、５％〜約９５％及び／又は約１０％〜約９０％であり得、ルチル相は、９７．５％〜約２．５％、９５％〜約５％及び／又は約１０％〜約９０％であり得る。適した材料の限定されない例として、Ｅｖｏｎｉｋ（米国ニュージャージー州パーシッパニー）によって販売される商標Ｐ２５（８３％アナターゼＴｉＯ２＋１７％ルチルＴｉＯ２）の下で販売されるＴｉＯ２混合物が挙げられる。
【０２３２】
一部の実施形態では、光触媒組成物は、ナノ粒子を含み得る。一部の実施形態では、光触媒組成物は、約１０〜１００ｎｍの間の平均粒径を有する化合物を含む。一部の実施形態では、平均粒径は、約２０ｎｍ〜約６０ｎｍの間であり得る。
【０２３３】
一部の実施形態では、光触媒材料は、２０１３年３月１５日に出願された米国特許出願第１３／８４０，８５９号明細書及び／又は２０１３年６月１４日に出願された米国特許仮出願第６１／８３５，３９９号及び２０１３年１月１４日に出願された米国特許出願第１３／７４１，１９１号明細書（２０１３年８月１日に公開された米国特許出願公開第２０１３／０１９２９７６号明細書）に記載されたようなＣｕｘＯが添加された光触媒複合体であり得る。
【０２３４】
さらに、一部の実施形態では、上記した光触媒及び助触媒はまた、光触媒ナノ粒子として使用できる。
【０２３５】
一部の実施形態では、光触媒組成物は、バインダー材料を含み得る。一部の実施形態では、バインダー材料は、ＵＶ硬化性樹脂であり得る。一部の実施形態では、ＵＶ硬化性樹脂は、ウレタン樹脂である。一部の実施形態では、ウレタン樹脂は、ウレタンアクリレート樹脂である。一部の実施形態では、ウレタンアクリレート樹脂は、反復基あたり、少なくとも２つ、少なくとも３つ及び／又は少なくとも５つのアクリロイル基を含む。一部の実施形態では、適したウレタン樹脂は、市販の製品、例えば、ＵＮＩＤＩＣ１７８０６（８０重量％の非揮発性内容物；ＤＩＣ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  （ＵＳＡ）、ＬＬＣ、米国ニュージャージー州パーシッパニーによる多官能性ウレタンアクリレート）；Ｅｂｅｃｒｙｌ８７０１、Ｅｂｅｃｒｙｌ８３０１、Ｅｂｅｃｒｙｌ８４０５（Ａｌｌｎｅｘ  ＵＳＡ、Ｓｍｙｒｎａ、ＧＡ、ＵＳＡ／Ｃｙｔｅｃ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ、Ｉｎｃ．、米国ニュージャージー州ウッドランド））、ＯＣ−３０２１、ＯＣ−４０２１、ＯＣ−４１２２  （Ｄｙｍａｘ  Ｏｌｉｇｏｍｅｒｓ  ａｎｄ  Ｃｏａｔｉｎｇｓ、Ｔｏｒｒｉｎｇｔｏｎ、ＣＴ、ＵＳＡ）；ＨＣ−５６１９（Ａｄｄｉｓｏｎ  Ｃｌｅａｒｗａｖｅ  Ｃｏａｔｉｎｇｓ、Ｉｎｃ．、Ｓｔ．  Ｃｈａｒｌｅｓ、ＩＬ、ＵＳＡ）；及びＳｉｌｆｏｒｔ  ＵＶＨＣ３０００（Ｍｏｍｅｎｔｉｖｅ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ、Ｉｎｃ．、米国ニューヨーク州オールバニー）であり得る。
【０２３６】
一部の実施形態では、組成物は、光開始剤をさらに含み得る。一部の実施形態では、光開始剤は、フリーラジカル光開始剤であってもよい。一部の実施形態では、光開始剤は、αアミノケトン、ビスアシルホスフィン（ＢＡＰＯ）、αヒドロキシルケトン及び／又はそれらの組合せ及び／又は混合物であり得る。一部の実施形態では、適した光開始剤は、２−メチル−１−［４−（メチルチオ）フェニル］−２−（４−モルホリニル）−１−プロパノン（Ｉｒｇａｃｕｒｅ  ９０７、ＢＡＳＦ  Ｃｏｒｐ．、米国ニュージャージー州フローラム）、ホスフィンオキシド（フェニルビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）［Ｉｒｇａｃｕｒｅ８１９］）及び／又は２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−１−プロパノン［ｄａｒｏｃｕｒ１１７３］であり得る。一部の実施形態では、適した光開始剤は、市販の製品、例えば、Ｉｒｇａｃｕｒｅ  ９０７、Ｉｒｇａｃｕｒｅ２０２２（２０重量％  Ｉｒｇａｃｕｒｅ８１９／８０％  Ｄａｒｏｃｕｒ１１７３］）であり得る。
【０２３７】
一部の実施形態では、バインダーを有機溶媒に溶解することができる。一部の実施形態では、光触媒材料は、有機溶媒に実質的に不溶性である。一部の実施形態では、有機溶媒は、例えば、炭化水素、ケトン、エステル、エーテル又はアルコールであり得る。
【０２３８】
上記の炭化水素の例として、トルエン及びキシレンが挙げられ、上記のケトンの例として、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルｎ−アミルケトン、ジエチルケトン及びシクロヘキサノンが挙げられ；上記のエステルの例として、酢酸エチル、ｎ−酢酸ブチル、ｉ−酢酸アミル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、３−メトキシブチルアセテート及び乳酸エチルが挙げられ；上記のエーテルの例として、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、テトラヒドロフラン及びジオキサンが挙げられ；上記のアルコールの例として、１−ヘキサノール、４−メチル−２−ペンタノール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノ−ｎ−プロピルエーテル、エチレングリコールモノ−ｎ−ブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル及びプロピレングリコールモノ−ｎ−プロピルエーテルが挙げられる。一部の実施形態では、有機溶媒は、Ｃ１〜Ｃ７アルコールであり得る。一部の実施形態では、有機溶媒は、Ｃ１〜Ｃ７ケトンであり得る。一部の実施形態では、有機溶媒は、シクロペンタノン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、トルエン、酢酸エチル及び／又は酢酸ブチルであり得る。一部の実施形態では、バインダー及び光触媒材料懸濁液を提供する工程は、ウレタン樹脂をシクロペンタノン溶媒に溶解する工程をさらに含む。これらの有機溶媒は、単独で使用しても、２種以上組み合わせて使用してもよい。
【０２３９】
一部の実施形態では、光触媒エレメントを提供する工程は、分散剤を、有機バインダー及び第１の有機溶媒と混合する工程を含み得る。一部の実施形態では、分散剤は、カチオン性、アニオン性及び／又は非イオン性であり得る。一部の実施形態では、分散剤は、Ａｄｄｉｔｏｌ  ｘｌ２０３（シリコン含有カチオン性分散剤）（Ａｌｌｎｅｘ  ＵＳＡ、米国ジョージア州スマーナ）、Ａｄｄｉｔｏｌ  ｘｌ２５１（酸性、アニオン性分散剤）、Ａｄｄｉｔｏｌ  ｘｌ６２０８／６０（高分子非イオン性分散剤）、Ｆｌｏｗｅｎ  Ｇ７００（ポリカルボン酸ベースの、分子量Ｍｗ＝２３０）（共栄社化学株式会社、日本、大阪）及び／又はそれらの混合物又は組み合わせであり得る。
【０２４０】
一部の実施形態では、光触媒／バインダー材料（光触媒材料／バインダー懸濁液）を基材に適用し、コーティングされた表面を提供することができる。一部の実施形態では、基材は、熱可塑性ポリマーであり得る。一部の実施形態では、基材は、熱硬化性ポリマーであり得る。一部の実施形態では、基材は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリアクリレート、ポリアクリロニトリル、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリビニルクロリド（ＰＶＣ）及び／又はそれらの混合物のうちいずれかであり得る。一部の実施形態では、基材は、ポリエステルを含み得る。一部の実施形態では、ポリエステルは、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）であり得る。
【０２４１】
一部の実施形態では、上記方法は、一定量のポリマーマトリックスを分解するのに十分な量の放射エネルギーをエレメントに照射することによって、コーティングされた表面を光エッチングして、表面にさらなる光触媒組成物を露出させる工程を含む。理論に制限されようとは思わないが、特定の時間量を超える継続照射は、望ましくない量の光触媒ナノ粒子が、ポリマーマトリックス表面から放出されることをもたらし得ると考えられる。したがって、一部の実施形態では、所望の量の光エッチングを達成する所望の量／時間の照射があり得る。
【０２４２】
エレメントの光触媒効果を増強するために、光触媒エレメントの表面を、電磁照射によって修飾及び／又は分解することができる。一部の実施形態では、エレメントの表面を分解するために照射を使用することができる。一部の実施形態では、ポリマーマトリックスの表面の少なくとも一部が分解され、表面の約１％〜約４０％（例えば、天地方向の厚み）が除去され、それによって、いっそう多くの、中に埋め込まれている光触媒組成物が露出する。一部の実施形態では、表面の約１％が分解され、表面の約２％が分解され、表面の約３％が分解され、表面の約４％が分解され、表面の約５％が分解され、表面の約１０％が分解され、表面の約１５％が分解され、表面の約２０％が分解され、表面の約２５％が分解され、表面の約３０％が分解され、表面の約３５％が分解され、表面の約４０％が分解される。一部の実施形態では、光触媒エレメントから除去されるポリマーマトリックスの量は、上記の量の任意の組合せ、最大約４０％であり得る。
【０２４３】
一部の実施形態では、電磁照射によって光分解性表面を、修飾及び／又は分解できる。一部の実施形態では、照射を使用して、エレメントのポリマー表面を分解できる。一部の実施形態では、ポリマーマトリックスの表面を分解し、表面の約０．０１ｎｍから約１ｍｍを除去し、それによって、いっそう多くの、中に埋め込まれた光触媒組成物を露出させることができる。一部の実施形態では、表面の約０．０１ｎｍを分解でき、表面の約０．０２ｎｍを分解でき、表面の約０．０３ｎｍを分解でき、表面の約０．０４ｎｍを分解でき、表面の約０．０５ｎｍを分解でき、表面の約０．１ｎｍを分解でき、表面の約０．２ｎｍを分解でき、表面の約０．３ｎｍを分解でき、表面の約０．４ｎｍを分解でき、表面の約０．５ｎｍを分解でき、表面の約１ｎｍを分解でき、表面の約２ｎｍを分解でき、表面の約３ｎｍを分解でき、表面の約４ｎｍを分解でき、表面の約５ｎｍを分解でき、表面の約１０ｎｍを分解でき、表面の約２０ｎｍを分解でき約、表面の約３０ｎｍを分解でき、表面の約４０ｎｍを分解でき、表面の約５０ｎｍを分解でき、表面の約１００ｎｍを分解でき、表面の約２００ｎｍを分解でき、表面の約３００ｎｍを分解でき、表面の約４００ｎｍを分解でき、表面の約５００ｎｍを分解でき、表面の約１ミクロンを分解でき、表面の約２ミクロンを分解でき、表面の約３ミクロンを分解でき、表面の約４ミクロンを分解でき、表面の約５ミクロンを分解でき、表面の約１０ミクロンを分解でき、表面の約２０ミクロンを分解でき、表面の約３０ミクロンを分解でき、表面の約４０ミクロンを分解でき、表面の約５０ミクロンを分解でき、表面の１００ミクロンを分解でき、表面の約２００ミクロンを分解でき、表面の約３００ミクロンを分解でき、表面の約４００ミクロンを分解でき、表面の約５００ミクロンを分解でき、表面の約１ｍｍを分解できる。一部の実施形態では、光触媒エレメントの表面を、前記の範囲の任意の組合せ、最大約１ｍｍで分解できる。
【０２４４】
一部の実施形態では、上記方法は、少なくとも一部の光触媒ナノ粒子を露出させるのに十分な量の放射エネルギーをポリマーマトリックスの表面に照射する工程を含む。一部の実施形態では、分解されるポリマーマトリックスの厚みは、約１００ｎｍ未満である。一部の実施形態では、十分な量の放射エネルギーは、少なくとも約２．５Ｊ／ｃｍ２である。
【０２４５】
一部の実施形態では、放射エネルギーの量を提供して、マトリックスの十分な量を光エッチング又は分解し、光触媒組成物を露わにし、組成物を、光触媒的に達成されるべき所望の材料と接触させる。表面に適用される放射エネルギー量の決定において考慮する因子として、選択された触媒材料、マトリックス材料が挙げられる。例えば、ウレタンアクリル系樹脂（Ｕｎｉｄｉｃ  １７−８０６）中の２０重量％の光触媒材料に対しては、少なくとも約２５Ｗ／ｍ２、３０Ｗ／ｍ２、４０Ｗ／ｍ２、５０Ｗ／ｍ２で、少なくとも約１時間、２時間及び／又は約３時間（ストリップの表面での露出計読み取り値）が、光触媒エレメントの光触媒活性を増強するのに十分である。例えば、ウレタンアクリル系樹脂（Ｕｎｉｄｉｃ  １７−８０６）中の２０重量％の光触媒材料に対しては、少なくとも約２．５Ｊ／ｃｍ２〜約９０Ｊ／ｃｍ２が、光触媒エレメントの光触媒活性を増強するのに十分であり得る。一部の実施形態では、十分な量の放射エネルギーは、少なくとも約５９Ｗ／ｍ２で、少なくとも約０．２５〜約２時間を含む。
【０２４６】
一部の実施形態では、基材は、コーティングと基材の間の密着を増大するための前処理に付すことができるポリマー膜を含む。一部の実施形態では、前処理された膜及び又は基材を、コーティングと基材の密着を増大するよう化学的処理、コロナ処理又は加熱処理してもよい。適宜化学的に処理された膜の市販の製品として、それだけには限らないが、３ＳＡＢ／３ＳＡＣ、３ＬＤ４、４４０７／４５０７、  ２ＳＡＢＮ／２ＳＡＣＮ（Ｍｉｔｓｕｂｉｓｈｉ  Ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ  Ｆｉｌｍｓ、米国サウスカロライナ州グリア）が挙げられる。一部の実施形態では、ポリマーバインダーと基材間の密着を促進するよう基材を、カップリング剤で前処理することもできる。一部の実施形態では、カップリング剤は、アミノプロピルトリエトキシシラン、アリルトリメトキシシラン、（３−アミノプロピル）トリエトキシシラン、３−アミノプロピル（ジエトキシ）メチルシラン及び／又は（３−アミノ）トリメトキシシランであり得る。
【０２４７】
一部の実施形態では、放射エネルギーを提供して、少なくとも約１０％の相対湿度、少なくとも約２０％の相対湿度、少なくとも約３０％の相対湿度、少なくとも約４０％の相対湿度、少なくとも約５０％の相対湿度の下、十分な量のマトリックスを光エッチング又は分解できる。一部の実施形態では、少なくとも約少なくとも約２０％〜約８０の相対湿度、３０％〜約７０％の相対湿度、少なくとも約４０％〜約６０％の相対湿度、例えば、約５４．５％の相対湿度及び／又は上記の上限及び／又は下限の任意の組合せの下、放射エネルギーを提供して、十分な量のマトリックスを光エッチング又は分解できる。
【０２４８】
一部の実施形態では、混合物を基材に塗布する工程は、混合物を基材上に鋳造する工程をさらに含むことができる。適した鋳造手順は、その全文が本明細書に援用される２０１２年１０月９日に発行された米国特許第８，２８３，８４３号明細書に記載されたものであり得る。一部の実施形態では、ブレードギャップは、０．５ミルから約５０ミルの間、約２．０ミルから約３５ミルの間、約３．５ミルから約２０ミルの間であり得る。一部の実施形態では、０．００３〜０．０２０インチの範囲のワイヤサイズを用いるワイヤが巻かれた実験室ロッド（Ｐａｕｌ  Ｎ．  Ｇａｒｄｎｅｒ  Ｉｎｃ．）によって光触媒懸濁液を基材上に塗布することによって、光触媒コーティングを形成できる。
【実施例】
【０２４９】
以下に、実施例及び比較例を挙げて実施形態をさらに詳しく説明する。しかし、それらの実施形態は、決して以下によって制限されない。以下の実施例において使用される種々の数値は、上記の実施形態において示される値（上限値又は下限値）に代替することができる。
【０２５０】
まず、光触媒シートが、基材と、エアロゾルデポジション法によって基材の少なくとも一方の表面上に形成された、少なくとも光触媒を含有する光触媒層とを含む、一実施形態の実施例を、以下に説明する。
【０２５１】
（実施例１）
まず、多孔質膜である基材として、ＰＥＴ不織布（東洋紡社製、厚み１５０μｍ、目付２０ｇ／ｍ２）を用意した。
【０２５２】
そして、エアロゾルデポジション装置（キャリアガス：酸素ガス）を用意し、その成膜チャンバー（２２℃）内において、基材ホルダーの台座に、ＰＥＴ不織布を設置した。
【０２５３】
なお、このとき、成膜ノズルの噴射口とＰＥＴ不織布の表面との間隔が、２０ｍｍとなるように調節した。
【０２５４】
一方、酸化タングステン（ＶＩ）（ＷＯ３）粉末（光触媒粒子、メジアン径０．５μｍ、ＢＥＴ法比表面積１．６４ｍ２／ｇ、Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ（ＪＡＰＡＮ）製）１００質量部および酸化セリウム（ＩＶ）（ＣｅＯ２）粉末（助触媒粒子、メジアン径０．２μｍ、ＢＥＴ法比表面積４．１ｍ２／ｇ、Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ（ＪＡＰＡＮ）製）５０質量部を配合した光触媒組成物粉末を１５０ｍＬ用意し、５００ｍＬのガラス製エアロゾルチャンバーに投入した。
【０２５５】
その後、ガス管開閉弁を閉とし、また、連結管開閉弁を開とするとともに、メカニカルブースターポンプおよびロータリーポンプを駆動させることにより、成膜チャンバー内およびエアロゾルチャンバー内を、５０Ｐａまで減圧した。
【０２５６】
次いで、酸素ガスの流量が７Ｌ／分となるようにガス流量計により調整し、また、エアロゾルチャンバーを振盪器により振動させながら、ガス管開閉弁を開とした。これによって、エアロゾルチャンバー内において、光触媒組成物粉末をエアロゾル化し、得られたエアロゾルを、成膜ノズルから噴射させた。
【０２５７】
なお、このときのエアロゾルチャンバー内の圧力は、約５００００Ｐａであり、成膜チャンバー内の圧力は、約２８０Ｐａであった。また、成膜チャンバー内の温度は、２５℃であった。
【０２５８】
そして、基材ホルダーのステージによって、ＰＥＴ不織布が固定された台座を移動速度（相対速度）４ｍｍ／秒でｘ−ｙ方向に移動させるとともに、成膜ノズルから噴射されるエアロゾルを、ＰＥＴ不織布の表面に噴き付けた。
【０２５９】
上記噴き付けを５回数繰り返し重ねて実施することにより、ＰＥＴ不織布の表面に、厚み１μｍの光触媒層を積層した。これにより、実施例１の光触媒シートを製造した。
【０２６０】
（実施例２）
酸化タングステン（ＶＩ）粉末のみからなる光触媒組成物粉末を用いた以外は、実施例１と同様にして、ＰＥＴ不織布の表面に、厚み１μｍの光触媒層を積層した。
【０２６１】
次いで、酸化セリウム（ＩＶ）粉末を水に分散させた酸化セリウム分散液（固形分８５質量％）を、光触媒層の表面にアプリケータで塗布し、６０℃、７２０分の条件にて乾燥させ、助触媒層（厚み０．５μｍ）を積層した。これにより、実施例２の光触媒シートを製造した。
【０２６２】
（実施例３）
酸化タングステン（ＶＩ）粉末５０質量部および酸化セリウム（ＩＶ）粉末５０質量部を配合した光触媒組成物粉末を、水に分散させ、光触媒分散液（固形分８５質量％）を得た、そして、その分散液を、乾燥させることにより、酸化セリウム（ＩＶ）と酸化タングステン（ＶＩ）が均一に混合された粉末を得た。
【０２６３】
光触媒組成物粉末として、この酸化セリウム（ＩＶ）と酸化タングステン（ＶＩ）が均一に混合された粉末を用いた以外は実施例１と同様にして、実施例３の光触媒シートを製造した。
【０２６４】
（実施例４）
実施例４においては、まず、ナスフラスコ５００ｍｌ中に、ＴｉＯ２粉末（光触媒、平均粒径０．０３μｍ、日本アエロジル株式会社製）２５ｇ、及びイオン交換水２５０ｍｌを加え、室温で撹拌を行い、粒子を均一に分散させて、ＴｉＯ２粉末の水分散液を作製した。
次に、塩化銅（ＩＩ）二水和物（和光純薬工業株式会社製）０．６８ｇをイオン交換水５ｍｌに溶解させ、塩化銅（ＩＩ）水溶液をＴｉＯ２粉末の水分散液に加えた。次に、９０℃で加熱しながら撹拌を１時間行い、Ａ液を作製した。
次に、水酸化ナトリウム１．２５５ｇをイオン交換水２５ｍｌに溶解した水酸化ナトリウム水溶液をＡ液に加え、溶液のｐＨを３から１１に増加させ、Ｂ液を作製した。
次に、グルコース（和光純薬工業株式会社製）６．２７５ｇをイオン交換水３７．５ｍｌに溶解したグルコース水溶液をＢ液に加え、さらに９０℃で加熱しながら１時間撹拌し、酸化チタン粒子の表面上に、酸化銅（Ｉ）及び酸化銅（ＩＩ）の粒子を析出させた。
次に、反応後の粒子を濾過後、十分に水洗浄を行い、１００℃で粒子を乾燥させた。以上より、ＣｕｘＯ担持型ＴｉＯ２粉末（助触媒担持型光触媒）を作製した。得られた粉末のＩＣＰ分析結果により、酸化チタン１００重量部に対して、１．０重量部の酸化銅粒子が担持していることを確認した。
【０２６５】
そして、上記のように作製した光触媒組成物粉末を用い、また、基材として多孔質膜ではないＰＥＴ製シート（東レ株式会社製、厚み１００μｍ）を用いた以外は実施例１と同様にして、ＰＥＴ製シートの表面に、厚み１μｍの光触媒層を積層した。これにより、実施例４の光触媒シートを製造した。なお、実施例４の光触媒シートにおける光触媒層においては、光触媒としてのＴｉＯ２粒子に、助触媒としてのＣｕｘＯ粒子が担持されていることが、走査型電子顕微鏡により確認された。
【０２６６】
（実施例５）
実施例４においては、まず、ＴｉＯ２粉末の代わりにＳｎＯ２粉末（光触媒、平均粒径０．０１５μｍ、関東化学株式会社製）を用いた以外は実施例３と同様にして、光触媒組成物粉末としてのＣｕｘＯ担持型ＳｎＯ２粉末を作製した。なお、得られた粉末のＩＣＰ分析結果により、酸化スズ１００重量部に対して、１．０重量部の酸化銅粒子が担持していることを確認した
【０２６７】
そして、上記のように作製した光触媒組成物粉末を用い、また、基材として多孔質膜ではないＰＥＴ製シート（東レ株式会社製、厚み１００μｍ）を用いた以外は実施例１と同様にして、ＰＥＴ製シートの表面に、厚み１μｍの光触媒層を積層した。これにより、実施例５の光触媒シートを製造した。なお、実施例５の光触媒シートにおける光触媒層においては、光触媒としてのＳｎＯ２粒子に、助触媒としてのＣｕｘＯ粒子が担持されていることが、走査型電子顕微鏡により確認された。
【０２６８】
（実施例６）
光触媒組成物粉末として、酸化タングステン（ＶＩ）（ＷＯ３）１００質量部（光触媒粒子、メジアン径０．２５μｍ、株式会社高純度化学研究所製）と、酸化セリウム（ＩＶ）（ＣｅＯ２）１００質量部（助触媒粒子、メジアン径０．０２５μｍ、Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ（ＪＡＰＡＮ）製）を配合した光触媒組成物粉末を用い、また、基材として多孔質膜ではないＰＥＴ製シート（東レ株式会社製、厚み１００μｍ）を用いた以外は実施例１と同様にして、ＰＥＴ製シートの表面に、厚み１μｍの光触媒層を積層した。これにより、実施例６の光触媒シートを製造した。
【０２６９】
（比較例１）
酸化タングステン（ＶＩ）粉末５０質量部および酸化セリウム（ＩＶ）粉末５０質量部を配合した光触媒組成物粉末を、水に分散させ、光触媒分散液（固形分８５質量％）を得た。
【０２７０】
この光触媒分散液をアプリケータにて、ＰＥＴ不織布に塗布し、６０℃、７２０分の条件にて乾燥させることにより、ＰＥＴ不織布の表面に、厚み１μｍの光触媒層を積層した。これにより、比較例１の光触媒シートを製造した。
【０２７１】
（比較例２）
酸化タングステン（ＶＩ）粉末のみを水に分散させ、光触媒分散液（固形分８５質量％）を得た。
【０２７２】
この光触媒分散液をアプリケータにて、ＰＥＴ不織布に塗布し、６０℃、７２０分の条件にて乾燥させることにより、ＰＥＴ不織布の表面に、厚み１μｍの光触媒層を積層した。
【０２７３】
次いで、実施例２と同様にして、光触媒層の表面に助触媒層（厚み０．５μｍ）を積層した。これにより、比較例２の光触媒シートを製造した。
【０２７４】
（比較例３）
実施例３で得た酸化タングステン（ＶＩ）と酸化セリウム（ＩＶ）の混合粉末を光触媒組成物粉末として用いた以外は比較例１と同様にして、ＰＥＴ不織布の表面に、厚み１μｍの光触媒層を積層した。これにより、比較例３の光触媒シートを製造した。
【０２７５】
（比較例４）
実施例４で得た光触媒組成物粉末を用い、かつ、実施例４で使用したＰＥＴ製シートを用いた以外は比較例１と同様にして、ＰＥＴ製シートの表面に、厚み１μｍの光触媒層を積層した。これにより、比較例４の光触媒シートを製造した。
【０２７６】
（評価）
光触媒層の密着性
各実施例および各比較例の光触媒シートを、水中に配置し、２８Ｈｚで３秒、４５Ｈｚで３秒、１００Ｈｚで３秒を１サイクル（９秒）として３３サイクル（約５分間）繰り返し超音波洗浄器を作動させた。
【０２７７】
その後、各実施例および各比較例の光触媒シートを、デジタル・プルオフアドヒージョン（Ｄｅｆｅｌｓｋｏ社製、ポジテストＡＴ−Ａ）にて、光触媒層側の表面（実施例２および比較例２の光触媒シートでは、助触媒層側の表面）を厚み方向に引っ張った。
【０２７８】
その後、基材から光触媒層が剥離しているか否かを目視にて確認した。その結果、実施例１〜６の光触媒シートでは、剥離を確認できず、密着性が良好であった。一方、比較例１〜４の光触媒シートでは、剥離が確認され、密着性が不良であった。
【０２７９】
ＸＲＤ測定
各実施例で得られた光触媒シートの光触媒層の結晶性ＸＲＤ測定により評価したところ、光触媒層の結晶性を確認できた。よって、光触媒活性を十分発揮することが判明した。
【０２８０】
光触媒活性の測定
各実施例及び比較例の光触媒シートについて、ＶＯＣ分解性を以下のようにして測定することで、光触媒活性を評価した。
【０２８１】
５Ｌのテドラーバッグに光触媒活性の測定対象である光触媒シートを入れて、封をし、バッグ内の空気を抜き、真空状態にした。その後、同テドラーバッグに、３Ｌの圧縮空気と校正用アセトアルデヒドを入れ、アセトアルデヒドの濃度が１００ｐｐｍとなるように調整した。アセトアルデヒドの濃度は、高感度水素炎イオン化型検出器を備えた校正用ガスクロマトグラフィ（ＧＣ−ＦＩＤ）（（株）島津製作所製、製品名「ＧＣ−２０１０  ｐｌｕｓ」）を用いて測定した。
テドラーバッグを１時間暗所に置き、アセトアルデヒド濃度を安定（平衡状態）させた。その後、単色の青色光を発するダイオードアレイ（波長４５５ｎｍ、照射強度１０ｍＷ／ｃｍ２）をテドラーバッグに照射した。光を１時間照射した後にテドラーバッグ内の気体を回収し、アセトアルデヒドの残留濃度をＧＣ−ＦＩＤを用いて分析した。
そして、アセトアルデヒドの分解率（％）を、以下の式Ａによって算出した。
式Ａ：アセトアルデヒドの分解率（％）＝（Ｘ−Ｙ）／Ｘ×１００。
但し、Ｘは、光照射前のアセトアルデヒド濃度（１００ｐｐｍ）であり、Ｙは、光照射後のアセトアルデヒド濃度である。
アセトアルデヒドの分解率が高いほどＶＯＣ分解性が高く、すなわち、光触媒活性が高いといえる。逆に、アセトアルデヒドの分解率が低いほどＶＯＣ分解性が低く、光触媒活性が低いといえる。
分解率は、実施例１では９０％、実施例２では１００％、実施例３では１００％、実施例４では６０％、実施例５では６０％、実施例６では７０％であった。一方、比較例１では５％、比較例２では８０％、比較例３では８０％、比較例４では６０％であった。
【０２８２】
各実施例及び各比較例の光触媒シートにおける光触媒層の密着性及びアセトアルデヒドの分解率を、以下の表１にまとめて示す。
【０２８３】
【表１】
2016528029.tif 000003
【０２８４】
表１に示す結果によれば、光触媒層をエアロゾルデポジション法により形成した実施例１〜６の光触媒シートは、比較例の光触媒シートに比較して光触媒活性が良好である傾向にあるとともに、光触媒層の基材表面に対する密着性が良好であった。一方、光触媒分散液を塗布することにより光触媒層を形成した比較例１〜４の光触媒シートは、光触媒層の基材表面に対する密着力に劣り、また、実施例の光触媒シートに比較して、光触媒活性が低い傾向にあった。
【０２８５】
次いで、方法Ａに関する実施例を以下に説明する。
【０２８６】
（実施例Ａ）
シンチレーションバイアル中で１０ｍｌのシクロペンタノンに１００ｍｇのＰＥＳ粉末を混合し、超音波に約２０分間付した。サンプルを超音波供給源から回収し、残存する粉末について調べた。
【０２８７】
（実施例Ｂ〜Ｇ）
実施例Ｂ〜Ｇは、ＰＥＳの代わりに同量（約１００ｍｇ）の種々の熱可塑性材料（エチレン酢酸ビニル［ＥＶＡ］；ポリカーボネート［ＰＣ］）を、シクロペンタノンの代わりに種々の溶媒（ジクロロメタン［ＤＣＭ］；メチルエチルケトン［ＭＥＫ］）に付した点を除いて、上記の実施例Ａにおいて記載されものと同様の方法でスクリーニングした。結果を、以下の表２に示す。
【０２８８】
【表２】
2016528029.tif 000004
【０２８９】
＊＊＊銅添加Ｐ２５：酸化銅ナノ粒子の含浸を、以下の手順によって達成した：「Ｐ２５」［ＥｖｏｎｉＫ  Ｄｅｇｕｓｓａ、ＮＪ、ＵＳＡ］）の商標の下で販売された銅対複相ｎ−型半導体（８７％アナターゼ相ＴｉＯ２／１３％ルチル相ＴｉＯ２［ＢＥＴ  ＳＳＡ約４５ｍ２／ｇ］の重量分率は、０．０１とした。ＣｕＣｌ２−２Ｈ２Ｏ（２６．８ｍｇ）の１０ｍＬの水溶液を、１ｇの処理したＰ２５  ＴｉＯ２とともに、９０℃で約１時間撹拌した。次いで、ＮａＯＨ（５０ｍｇ）及びグルコース（２５０ｍｇ）を含有する１．５ｍｌの水溶液を、撹拌しながら９０℃で反応混合物に添加した。グルコース及びＮａＯＨの水溶液を添加した後、混合物を、さらに約１時間撹拌し、次いで、室温に冷却し、続いて、０．２ミクロンのメンブレンを通して濾過し、１００〜１５０ｍＬのＤＩ水で洗浄し、最後に、エアオーブン中１１０℃で一晩（１０〜１５時間）乾燥させた。
【０２９０】
実施例Ａ−１：シンチレーションバイアル中で、１０ｇのシクロペンタノンに５００ｍｇの銅添加Ｐ２５を混合することによって銅添加Ｐ２５のスラリーを調製し、次いで、これを超音波に１時間付した。次いで、乳濁した懸濁液を、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）のシート上にスピンコーティングした。スピンコーティングは、以下の通りとした：工程１）４００ｒｐｍへの約１０秒の傾斜、約２０秒間の滞留；工程２）１２００ｒｐｍへの約１０秒の傾斜、約４０秒の滞留。スピンコーティング後に、コーティングされたシートを直ちにホットプレート上に、１２０℃で約１０分間置き、次いで、１１０℃の空気循環オーブン中に約１時間入れた。熱可塑性材料の溶媒に対する曝露を約２分とし、その後加熱した。
【０２９１】
実施例Ａ２〜Ａ８：実施例１に概説される正確に同一の手順に従って、すべての実施例を調製し、熱処理した。このシリーズのすべての実施例が、８００１ｘで２時間の照射後に大腸菌（Ｅ．  ｃｏｌｉ）の９９．９％の死滅をもたらした。
【０２９２】
Ａ−２）ＰＥＳ上にコーティングされた、ジクロロメタン中、２重量％の銅添加Ｐ２５
【０２９３】
Ａ−３）ＰＥＳ上にコーティングされた、ジクロロメタン中、５重量％の銅添加Ｐ２５
【０２９４】
Ａ−４）ＰＥＳ上にコーティングされた、シクロペンタノン中、２重量％の銅添加Ｐ２５
【０２９５】
Ａ−５）エチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）上にコーティングされた、トルエン中、５重量％の銅添加Ｐ２５
【０２９６】
Ａ−６）ＥＶＡ上にコーティングされた、シクロペンタノン中、２重量％の銅添加Ｐ２５
【０２９７】
Ａ−７）ＥＶＡ上にコーティングされた、トルエン中、２重量％の銅添加Ｐ２５
【０２９８】
Ａ−８）ポリカーボネート（ＰＣ）上にコーティングされた、シクロペンタノン中、５重量％の銅添加Ｐ２５
【０２９９】
実施例Ａ９〜Ａ１１：８００ｌｘの照射下で２時間後に１％から９９．８％の死滅性能を示した。
【０３００】
Ａ−９）ＰＣ上にコーティングされた、メチルエチルケトン中、２重量％の銅添加Ｐ２５
【０３０１】
Ａ−１０）ＥＶＡ上にコーティングされた、メチルエチルケトン中、２重量％の銅添加Ｐ２５
【０３０２】
Ａ−１１）ＥＶＡ上にコーティングされた、メチルエチルケトン中、５重量％の銅添加Ｐ２５
【０３０３】
次いで、方法Ｂに関する実施形態を、特定の実施例に関して説明するが、これは、本発明を制限するものではない。さらに、条件及び／又は構造が特定されていない本開示では、当業者は、本明細書における教示を鑑みて、日常的な実験の問題として、このような条件及び／又は構造を容易に提供できる。
【０３０４】
光触媒粒子の合成
銅添加Ｐ２５
８３％アナターゼ及び１７％ルチルＴｉＯ２（この混合物は、Ａｅｒｏｘｉｄｅ  ＴｉＯ２と呼ばれることが多い）の混合物は、Ｅｖｏｎｉｋから製品番号Ａｅｒｏｘｉｄｅ（登録商標）ＴｉＯ２  Ｐ２５として購入した。４５ｍ２／ｇの平均ＢＥＴ  ＳＳＡを有するナノ粉末である。以下の手順を使用してＴｉＯ２粒子に１重量％酸化銅ナノ粒子をさらに添加した：処理したＰ２５  ＴｉＯ２（１ｇ）に対する銅の重量分率は０．０１とした。ＣｕＣｌ２−２Ｈ２Ｏ（２６．８ｍｇ）の１０ｍＬの水溶液を、１ｇの処理したＰ２５  ＴｉＯ２とともに、９０℃で１時間撹拌した。次いで、ＮａＯＨ（５０ｍｇ）及びグルコース（２５０ｍｇ）を含有する１．５ｍｌの水溶液を、撹拌しながら９０℃で反応混合物に添加した。グルコース及びＮａＯＨの水溶液を添加した後、混合物を、さらに約１時間撹拌し、次いで、室温に冷却し、続いて、０．２ミクロンのメンブレンを通して濾過し、１００〜１５０ｍＬのＤＩ水で洗浄し、最後に、エアオーブン中１１０℃で一晩（１０〜１５時間）乾燥させた。
【０３０５】
ドナーシート
カプトン（Ｋａｐｔｏｎ）ポリイミドシートは、ＣＳ  Ｈｙｄｅ  Ｃｏｍｐａｎｙからカプトン（Ｋａｐｔｏｎ）（ポリイミド）膜型ＨＮ品番１８−３Ｆ−２４として購入し、ドナーシートとして使用した。
【０３０６】
熱可塑性エレメント
２５４μｍの厚みのＰＥＳ  ＵＬＴＲＡＳＯＮ（ポリエーテルスルホン樹脂）シートを、ＣＳ  Ｈｙｄｅ  Ｃｏｍｐａｎｙから製品膜品番３５−１０Ｆ−２４として購入し、熱可塑性エレメントとして使用した。
【０３０７】
２５４μｍの厚みの光起電等級（高分子量）ポリカーボネート（ＰＣ）シートを、ＣＳ  Ｈｙｄｅ  Ｃｏｍｐａｎｙから製品膜品番３８−１０Ｆ−ＧＧとして購入し、熱可塑性基材として使用した。
【０３０８】
実施例Ｂ１
粒子が埋め込まれた熱可塑性エレメントを、以下の手順に従って調製した。銅添加Ｐ２５のスラリーは、シンチレーションバイアル中で、１０ｇのメタノールに１００ｍｇの銅添加Ｐ２５を混合することによって調製し、次いで、これを超音波に１時間付した。次いで、乳濁した懸濁液を、カプトン（Ｋａｐｔｏｎ）ポリイミドのシート上にスピンコーティングした。スピンコーターレシピは、以下の通りとした：工程１）４００ｒｐｍへの１０秒の傾斜、２０秒間の滞留；工程２）１２００ｒｐｍへの１０秒の傾斜、４０秒の滞留。コーティングされたカプトン（Ｋａｐｔｏｎ）ポリイミドのシートを、溶媒のすべての痕跡が除去されるまで、１２０℃で１０分間ホットプレート上に置いた。次いで、得られた、緩く密着した粒子を有するカプトン（Ｋａｐｔｏｎ）ポリイミドシートを、コーティングされた側を下にして、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）シートの表面に置いた。図１１に示す設定と同様に、別のコーティングされていないカプトン（Ｋａｐｔｏｎ）ポリイミドシートをＰＥＳシートの反対側の上に置き、これを、２５０ミクロンのスペーサーとともに、２８０℃（ＰＥＳの軟化温度である）に加熱したＣａｒｖｅｒ加熱加圧手段の下部プラテン上に置いた。ひとたび、Ｃａｒｖｅｒ加熱加圧手段が２８０℃の温度に到達すると、カプトン（Ｋａｐｔｏｎ）でサンドイッチされたＰＥＳ及びスペーサーを、２８０℃で３，０００ｐｓｉの圧力及び温度に同時に付した。光触媒粒子がＰＥＳシート中に埋め込まれることを確実にするのに十分な時間量が経過した後、圧力を開放し、熱を除去した。ひとたび、ＰＥＳの温度が低下すると、シートをプレス機から回収し、別々に剥がし、その結果、その表面に永久的に埋め込まれた光触媒粒子を有するＰＥＳシートが得られた。
【０３０９】
実施例Ｂ２
粒子が埋め込まれた熱可塑性エレメントを、熱可塑性エレメントとしてポリカーボネート（ＰＣ）シートを使用した点を除いて実施例Ｂ１において使用した手順と同様に調製した。
【０３１０】
実施例Ｂ３
粒子が埋め込まれた熱可塑性エレメントを、１重量％の銅添加Ｐ２５の代わりに２重量％の銅添加Ｐ２５粒子を使用した点を除いて、実施例Ｂ２において使用した手順と同様に調製した。
【０３１１】
実施例Ｂ４
粒子が埋め込まれた熱可塑性エレメントを、１重量％の銅添加Ｐ２５の代わりに２重量％の銅添加Ｐ２５粒子を使用した点を除いて、実施例Ｂ１において使用した手順と同様に調製した。
【０３１２】
実施例Ｂ５
粒子が埋め込まれた熱可塑性エレメントを、以下の手順に従って調製した。銅添加Ｐ２５のスラリーを、シンチレーションバイアル中で、１０ｇの１：４メタノール：ｎ−ブタノールに１００ｍｇの銅添加Ｐ２５を混合することによって調製し、次いで、これを超音波処理に１時間付した。次いで、乳濁した懸濁液を、カプトン（Ｋａｐｔｏｎ）ポリイミドのシート上に、ブレード高さ約１〜３ｍｍでブレードコーティングした。コーティングされたカプトン（Ｋａｐｔｏｎ）ポリイミドシートを、溶媒のすべての痕跡が除去されるまで、１２０℃で１０分間ホットプレート上に置いた。次いで、得られた、緩く密着した粒子を有するカプトン（Ｋａｐｔｏｎ）ポリイミドシートを、コーティングされた側を下にして、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）シートの表面に置いた。図１０に示す設定と同様に、別のコーティングされていないカプトン（Ｋａｐｔｏｎ）ポリイミドシートをＰＥＳシートの反対側の上に置き、これを、２８０℃（ＰＥＳの軟化温度である）に加熱したＣａｒｖｅｒ加熱加圧手段の下部プラテン上に置いた。ひとたび、Ｃａｒｖｅｒ加熱加圧手段が２８０℃の温度に到達すると、カプトン（Ｋａｐｔｏｎ）でサンドイッチされたＰＥＳを、２８０℃で３，０００ｐｓｉの圧力及び温度に同時に付した。光触媒粒子がＰＥＳシート中に埋め込まれることを確実にするのに十分な時間量が経過した後、圧力を開放し、熱を除去した。ひとたび、ＰＥＳの温度が低下すると、シートをプレス機から回収し、別々に剥がし、その結果、その表面に永久的に埋め込まれた光触媒粒子を有するＰＥＳシートが得られた。
【０３１３】
次いで、方法Ｃに関する実施例を以下に説明する。
【０３１４】
本明細書に記載される光学エレメントの実施形態は、色覚異常の個人の、第１の色を、異なる波長を有する第２の色と区別する能力を改善する。これらの利益を以下の実施例によってさらに示し、これは、本開示の実施形態を示すものであって、根底にある原理を決して制限するものではない。
【０３１５】
実施例Ｃ１
実施例（Ａ）（ＰＥＴ基材のＰ−ＣＡＴ（ＣｕｘＯ／ＴｉＯ２）コーティング）
約１２０マイクロメートル（ミクロン）の厚みの市販のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）膜（Ｅｐｌａｓｔｉｃｓ  Ｉｎｃ．  米国カリフォルニア州サンディエゴ）を、光触媒コーティングの基材として使用した。基材を用紙サイズ、例えば、約５ｃｍ×７．５ｃｍに切断した。切断されたＰＥＴ基材を、アセトンで洗浄し、乾燥させた。
【０３１６】
約１．０ｇｍのｕｖ硬化性ウレタンアクリレートバインダー（ＤＩＣ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  （ＵＳＡ）、ＬＬＣ、米国ニュージャージー州パーシッパニーによってＵｎｉｄｉｃ  １７８０６のブランド名の下で販売される）を、約５ｇｍのシクロペンタノン（試薬＞９９．５％、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ、米国ミズーリ州セントルイス）及び約２４ｍｇのＩｒ  ９０７光開始剤と混合することによって、１０重量％のポリマーマトリックスを含有するバインダー溶液を製造した。混合は、自転公転式ミキサー（ΤΗINKY  ＡＲ−３１０）を用いて、混合のために約２０００ｒｐｍで２分間、次いで消泡のために約２２００ｒｐｍで約１分間実施した。
【０３１７】
コーティング懸濁液を作製するために、１重量部のＣｕｘＯ／Ｐ２５光触媒粉末（約０．２ｇｍ）、１０ｍｇの分散剤（Ｆｌｏｗｅｎ  Ｇ７００）を、５重量部（約５ｇ）の上記のバインダー溶液（シクロペンタノンに溶解した１０重量％のウレタンアクリレート）と混合した。光触媒粉末は、２０１３年３月１５日に出願された米国特許出願第１３／８４０，８５９号明細書及び２０１３年６月１４日に出願された米国特許仮出願第６１／８３５，３９９号明細書及び２０１３年１月１４日に出願された米国特許出願第１３／７４１，１９１号明細書（２０１３年８月１日に公開された米国特許出願公開第２０１３／０１９２９７６号明細書）に記載されたものに従って作製した。光触媒−ｃａｔ粉末は、可視光範囲で光吸収を増大するよう、炭素、窒素及びスズがドーピングされた酸化銅付加酸化チタンを含む。Ｐ−ｃａｔ中の名目上の銅含量は、１重量％であった。混合物を含有するガラスバイアルを超音波処理浴中に約半時間維持することと、続いて、２０分間プローブ超音波処理することによって、０．２ｇｍの光触媒粉末をバインダー溶液に分散させた。得られた懸濁液を、５マイクロメートルの開口を有するフィルターに通した。
【０３１８】
コーティングに先立って、コーティング懸濁液の良好な水和性のために基材表面の親水性を増大するよう、清浄化されたＰＥＴ基材を、コロナ放電処理に付した。コロナ処理装置（ＴＥＷＣ−４ＡＸ、春日電機株式会社、日本）を１００Ｗの放電出力及び０．５ｍ／秒のスキャン速度で２スキャンの間、使用した。
【０３１９】
２０１１年１月２８日に出願され、２０１２年１０月９日に発行された米国特許第８，２８３，８４３号明細書に記載された方法によって、ドクターブレード及びテープ成形機（ＡＦＡ−ＩＩ、ＭＴＩ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）を使用し、テープ成形によって準備したＰＥＴ基材で基材（Ｅｘ−Ｃ１）のコーティングを実施した。ドクターブレードのギャップは、３ミル〜２０ミルの範囲で維持した（１ミルは、１／１０００インチ又は２５．４マイクロメートルに等しい）。光触媒コーティングを有するＰＥＴ基材を、周囲雰囲気で乾燥するまで１０分間乾燥し、約９０〜１００℃で約２分間加熱し、次いで、Ｌｏｃｔｉｔｅ（登録商標）Ｚｅｔａ（登録商標）７４１１ＵＶ  Ｆｌｏｏｄ  Ｃｕｒｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ下でｕｖ硬化した。約２０ｍｗ／ｃｍ２のエネルギー強度でＺＥＴＡ  ７０１１−Ａ  Ｄｏｓｉｍｅｔｅｒ−ＲａｄｉｏｍｅｔｅｒによってＵＶ光エネルギーをモニタリングした。
【０３２０】
比較例Ｃ１（ＣＥ−Ｃ１）ＰＣａｔコーティングされたスライド
２０ｍｇの上記の光触媒材料（ＣｕｘＯ／Ｐ２５）を、１０ｍＬの１００％エタノール（Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ、米国ミズーリ州セントルイス）に混合し、約２０分間超音波処理した。スライドに、５×１００マイクロリットルサンプル（合計約１ｍｇの光触媒材料）の光触媒材料／エタノール懸濁液を蒸着させ、室温で乾燥させた。
【０３２１】
膜
１４枚の膜（約５×７．５ｃｍ）は、上記のＥｘ−Ｃ１と同様の方法で調製した膜であった。２枚の膜サンプルは、キセノン光に曝露しなかった（Ｅｘ−Ｃ１Ａ１、Ｅｘ−Ｃ１Ａ２）。以下の設定を用いてコーティングされたＰＥＴ実施例を光分解するために、残りの膜サンプルのうち各２枚をキセノンフラットベッド中に入れた（モデル：Ａｔｌａｓ  ＳＵＮＴＥＳＴ  ＸＸＬ＋、Ａｔｌａｓ  Ｍａｔｅｒｉａｌ  Ｔｅｓｔｉｎｇ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ＬＬＣ、Ｃｈｉｃａｇｏ、ＩＬ、ＵＳＡ）：
照射量［Ｗ／ｍ２］：５９．９
チャンバー温度［℃］：３８．６
ブラックパネル温度［℃］：６１．５
相対湿度［％］：５４．５
【０３２２】
チャンバー内に最初に挿入した後、０．２５時間（Ｅｘ−Ｃ１Ｂ１及びＥｘ−Ｃ１Ｂ２）、１時間（Ｅｘ−Ｃ１Ｃ１及びＥｘ−Ｃ１Ｃ２）、２時間（Ｅｘ−Ｃ１Ｄ１及びＥｘ−Ｃ１Ｄ２）、４時間（Ｅｘ−Ｃ１Ｅ１及びＥｘ−Ｃ１Ｅ２）、８時間（Ｅｘ−Ｃ１Ｆ１及びＥｘ−Ｃ１Ｆ２）、２４時間（Ｅｘ−Ｃ１Ｇ１及びＥｘ−Ｃ１Ｇ２）で２片を各々取り出し、各時間間隔に由来する１つのサンプルのＳＥＭ、濁度、ｔ％、硬度、密着データを記録した。Ｔ％及び濁度は、８時間後に顕著な変化を示した。サンプルの硬度は、約８時間まで同一のままであると思われた。密着は、約１時間後には悪くなった。ＳＥＭ形態学（ＳＥＭ  ３Ａ、３Ｂ及び３Ｃは、それぞれ、実施例Ｃ１Ａ、Ｃ１Ｅ及びＣ１ＦのＳＥＭである）は、約４時間までは明確な空洞がなく、約８時間には多数の空洞の出現を示した。ＳＥＭ像はまた、光分解が徐々に現れることを示した。本発明者らは、バインダーの最上層が実質的に均一にエッチングされ、その結果、Ｐｃａｔ粒子が露出して抗菌性能の増大を提供すると予測した。驚くべきことに、分解は、Ｐｃａｔ粒子付近に隣接して最初に始まり、粒子に隣接する環状空洞を形成した。抗菌データは、光エッチング後に、約２時間の光エッチング曝露まで死滅性能が改善されることを示した。予備データは、約２時間のエッチングまでの化学的（ＩＰＡ／漂白剤）許容耐久性試験を示した。結果を、以下の表３に示す。
【０３２３】
【表３】
2016528029.tif 000005
【０３２４】
抗菌性能は、以下の手順によって評価した。
【０３２５】
上記のように作製した１つのＣＥ−Ｃ１サンプル（キセノンフラッドベッドに対する曝露なし）及びコーティングされた基材の各１つのサンプル（合計７）（実施例Ｃ１Ａ、Ｃ１Ｂ、Ｃ１Ｃ、Ｃ１Ｄ、Ｃ１Ｅ、Ｃ１Ｆ及びＣ１Ｇ）を、上記のようなそれぞれの時間間隔でチャンバーから取り出し、水分維持のために水に浸した濾紙を入れたガラスディッシュ中に入れ、それらを分離するために基材と濾紙の間にガラススペーサーを挿入した。
【０３２６】
大腸菌（Ｅ．  ｃｏｌｉ）（ＡＴＣＣ８７３９）を、約２０ｍｌのＬＢ（溶原培養液／ルリア培養液）寒天を含有する１０ｃｍ径のペトリ皿上に画線し、約３７℃で一晩インキュベートした。各実験について、単一コロニーを選び取り、約３ｍＬの栄養培養液に播種し、播種培養物を約３７℃で約１６時間インキュベートして、一晩培養物（約１０９個細胞／ｍＬ）を作製した。一晩培養物を×１００希釈することによって一晩培養物の新鮮な対数期培養物を得、ＬＢ寒天とともに別の５ｃｍペトリ皿に播種し、約３７℃で約２．５時間インキュベートした。新鮮な培養物を、０．８５％生理食塩水で５０×希釈し、これにより、約２×１０６個細胞／ｍＬの細胞懸濁液が得られた。５０μＬの細胞懸濁液を、各々蒸着されたガラス基材上にピペットで移した。滅菌された（７０％、次いで、１００％のＥｔＯＨ）プラスチック膜（２０ｍｍ×４０ｍｍ）を懸濁液の上に置いて、膜の下に均一に広げた。試料は、暗所（ＣｕｘＯ２−暗）で維持し、次いで、青色ＬＥＤ光（４５５ｎｍ、１０ｍＷ／ｃｍ２）下で照射した（ＣｕＯ２−明）。選択された時点、例えば、３０分／６０分の増加で、試料を１０ｍＬの０．８５％の生理食塩水に入れ、細菌を洗浄除去するためにボルテックス処理した。洗浄した懸濁液を保持し、次いで、０．８５％の生理食塩水を使用して段階希釈し、次いで、ＬＢ寒天上にプレーティングし、約３７℃で一晩インキュベートして、ＣＦＵ／試料として生細胞数を決定した。
【０３２７】
図１５は、キセノンフラッドベッド機器内の放射エネルギーに対する曝露時間を変えた、上記の実施形態（実施例Ｃ１Ａ［０時間］、Ｃ１Ｂ［０．２５時間］、Ｃ１Ｃ［１時間］、ＣＥ−Ｃ１（ポリマー／曝露を伴わない光触媒材料））の抗菌（大腸菌（Ｅ．  Ｃｏｌｉ））性能を示す。
【０３２８】
図１６は、本明細書に記載される実施形態（実施例Ｃ１Ａ［０時間］、Ｃ１Ｄ［２時間］、Ｃ１Ｅ［４時間］、Ｃ１Ｆ［８時間］）及び光の下でのＣＥ−Ｃ１の抗菌（大腸菌（Ｅ．  Ｃｏｌｉ））活性を示す。
【０３２９】
化学耐久性試験
上記の実施例Ｃ８Ａ、Ｃ８Ｄ、Ｃ８Ｅ及びＣ８Ｆに従って作製した膜に、それぞれ、漂白剤又はＩＰＡに浸したコットンスワブで各々塗布し、次いで、清潔な／浸漬していないコットンスワブで２０回ふき取った。次いで、各膜をそれぞれの化学物質に、特定の指定の時間浸漬した。浸漬した後、再度、各膜を清潔な／浸漬していないコットンスワブで２０回ふき取った。
【０３３０】
各サンプルを視覚的に調べた。明らかな引っ掻き傷、損傷がない場合には、外観の変化もなく、試験は通過と考えた。耐久性試験の結果を以下の表４に示す。
【０３３１】
【表４】
2016528029.tif 000006
【０３３２】
別段の指示がない限り、本明細書及び請求項の中で用いる成分、特性、例えば分子量、反応条件などの量を表すすべての数は、すべての場合、用語「約」によって修飾されていると解さなければならない。したがって、相反する指示がない限り、本明細書及び添付の請求項の中で示す数値パラメータは、得ようと努める所望の特性に依存して変わることがある近似値である。最低でも、及び請求項の範囲への均等論の適用を制限する試みとしてではなく、各数値パラメータを、少なくとも、報告する有効数字の数に照らして及び通常の丸め法を適用することによって、解釈すべきである。
【０３３３】
本発明を説明する文脈で（特に、後続の請求項の文脈で）用いる用語「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」及び類似の指示対象は、本明細書の中で別段の指示がない限り、又は文脈との明らかな矛盾がない限り、単数形と複数形の両方を包含すると解釈すべきである。本明細書に記載するすべての方法は、本明細書の中で別段の指示がない限り、又は文脈との明らかな矛盾がない限り、任意の適する順序で行うことができる。本明細書に提供する任意の及びすべての例又は例示的な言葉（例えば、「などの」）の使用は、単に本発明をより十分に明らかにすることを意図したものであり、いずれの請求項の範囲に対しても制限を課さない。本明細書には、本発明の実施に不可欠な何らかの請求項不記載要素を示すと解釈すべき言葉はない。
【０３３４】
本明細書に開示する代替要素又は実施形態の群化は、限定と解釈すべきでない。個々に、又は本明細書中で見つけられる他の群構成単位又は他の要素との任意の組み合わせで、各群構成単位に言及すること及び各群構成単位を請求項に記載することがある。ある群の１つ以上の構成単位が、便宜及び／又は特許性の理由で、ある群に含まれることもあり、又はある群から削除されることもあると思われる。いずれかのかかる包含又は削除があるとき、本明細書は、添付の請求項で用いるすべてのマーカッシュ群の記述説明を満たすように修飾してその群を含有すると考えられる。
【０３３５】
本発明を実施するための本発明者らが知る最良の様式を含む一定の実施形態を本明細書に記載する。もちろん、記載するこれらの実施形態に対する変形実施形態は、上述の説明を読むことで当業者には明らかになるだろう。本発明者らは、かかる変形形態を適宜用いることを当業者に期待し、及び本発明者らは、本明細書に具体的に記載するのとは別様に本発明が実施されることを意図している。したがって、本請求項は、特許法によって許される、本請求項の中で列挙する主題のすべての改変実施形態及び等価物を含む。さらに、本明細書の中で別段の指示がない限り、又は文脈との明らかな矛盾がない限り、上記要素の、それらのすべての可能な変形形態での、任意の組み合わせを企図している。
【０３３６】
締めくくりに、本明細書に開示する実施形態は、本請求項の原理の例証となるものであることを理解しなければならない。用いることができる他の改変実施形態は、本請求項の範囲内である。それ故、限定としてではなく例として、代替実施形態を本明細書における教示に従って用いることができる。したがって、本請求項は、示す及び記載するまさにその通りの実施形態に限定されない。
【０３３７】
本願は、その全体が参照により本明細書に援用される、２０１３年７月５日に出願された米国仮出願第６１／８４３，２６７号、２０１３年１０月２２日に出願された特願２０１３−２１８８７５号、２０１３年１１月１日に出願された米国仮出願第６１／８９８，９８０号、２０１３年１１月４日に出願された米国仮出願第６１／８９９，７９９号、２０１３年１１月４日に出願された米国仮出願第６１／８９９，８０４号、２０１４年２月２６日に出願された米国仮出願第６１／９４４，８７９号、２０１４年２月２８日に出願された米国仮出願第６１／９４６，６１１号、２０１４年３月１９日に出願された米国仮出願第６１／９５５，４６６号及び２０１４年５月３０日に出願された特願２０１４−１１３００３号に基づく。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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