(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも基材の平面状の露出表面に、光触媒作用を示す物質を含む材料を、実質的に均一に分散するように平均分散間隔が１ｍｍ以内となるように不連続膜状に被着してなり、前記光触媒作用を示す物質を含む材料の表面被覆率が２〜９５％であることを特徴とする光触媒性機能部材。
【請求項２】
前記光触媒作用を示す物質を含む材料の表面被覆率が３〜８０％であることを特徴とする請求項１に記載の光触媒性機能部材。
【請求項３】
前記平均分散間隔が０．１〜１０００μｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の光触媒機能部材。
【請求項４】
前記光触媒作用を示す物質を含む材料が基材表面に島状に分散しており、個々の島の直径が５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光触媒性機能部材。
【請求項５】
前記島の平均直径が０．１〜１０００μｍであることを特徴とする請求項４に記載の光触媒性機能部材。
【請求項６】
前記光触媒作用を示す物質が、光触媒作用を有する半導体又は半導体微粒子からなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光触媒機能部材。
【請求項７】
前記基材と、光触媒作用を示す物質を含む材料との間に、光触媒作用によって侵されない材料層が介在していることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の光触媒性機能部材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、防汚、抗菌、防黴、脱臭、空気浄化などの作用を長期に亘って発揮できる光触媒性機能部材に関する。さらに詳しくは、基材表面に光触媒層が不連続膜状に形成され、意匠性、耐久性に優れ、特に気温変動、風や振動などにより基材が膨張・収縮し易い屋外などの過酷な使用環境下でも充分適用でき、長期に亘ってその機能を発揮できる光触媒性機能部材、特にその膜構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＴｉＯ2に代表される光触媒作用を有する半導体が、その光触媒作用により抗菌・防黴・防汚・防臭作用を有することは従来から知られており、最近ではこれらの作用を利用した様々な材料が研究、開発されている。
このような光触媒膜を種々の基材上にコーティングする場合、光触媒活性の程度、透光性、干渉発色などの観点から、従来、各用途に応じた光触媒膜の最適な膜厚範囲が教示されている。
【０００３】
例えば、国際公開ＷＯ９６／１３３２７号には、ガラス板等の透光性基体上に成膜する場合、膜厚０．０２〜０．２μｍ程度のＳｉＯ2薄膜からなるプレコート薄膜上に膜厚０．１〜５μｍ程度の酸化チタン薄膜を形成することが提案されている。また、特開平９−１９８９０７号には照明器具表面に形成する光触媒膜において、酸化チタン膜の膜厚を１００ｎｍ〜２μｍにすることが、特開平９−２５１８０３号には照明装置の透光性カバーに形成する光触媒膜において、酸化チタンを主成分とする光触媒膜の膜厚を０．０１〜０．５μｍにすべきことが、さらに特開平９−２３５１４０号にはガラス基板上に成膜する酸化チタン等の膜厚を１０〜２００ｎｍにすべきことがそれぞれ教示されている。ただし、これらに教示されている膜厚は、いずれも一般的な連続膜として提案されているにすぎない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記のように、従来提案されている光触媒膜の最適な膜厚範囲は、いずれも連続膜であることを前提としている。また、従来の光触媒膜は、連続的な極薄膜であることに加えて、その膜厚範囲が非常に狭いため、均一に膜厚制御することは極めて困難であった。そのため、安定な品質の製品を得るためには、成膜法もディップ法、スクリーン印刷法、ロールコート法などの一部の手法に限られ、大型の複雑形状部材の製品に対して応用するのは極めて困難であった。
さらに、連続膜の場合、光触媒膜形成段階の加熱硬化工程やその後の特に屋外での使用段階において、基材の伸縮や光触媒膜自身の収縮によって光触媒膜に亀裂が発生し、それが進行することによって外観上の光沢が変化するなど、意匠性に問題を生じる場合があった。こういった現象は、光触媒膜の膜厚を数十ｎｍ以下に極めて薄くすることによって防ぐことはできるが、耐摩耗性等の点で弱くなるといった問題もあった。
【０００５】
また従来、基材又はその表面部が有機材料からなる場合、この上に直に光触媒膜を形成すると光触媒作用により侵されるため、基材と光触媒膜との間に、光触媒作用により侵されない中間層（プレコート薄膜）を介在させることが行われている。しかしながら、前記したように光触媒膜に亀裂が発生し、それが進行した場合、それに追従して中間層にも亀裂が生じてしまう。このような亀裂が生じた場合、中間層の膜厚が多少厚く、例えば標準的な成膜法であるディップコーティング法で成膜できる１μｍ程度であっても、光触媒作用により発生した活性物質は有機基材表面部にまで到達し、その分解を防ぎきれない。このような有機基材表面部の分解が生じると、その上に存在している中間層、光触媒膜ともに足場を失うため、脱落する。またそれにより、光触媒作用を利用した目的の機能（防汚性や、抗菌性、脱臭性など）が失われるだけでなく、表面光沢が低下したり、粉吹き状態になるなど、本来の外観特性や意匠性も失われてしまうという問題が発生する。
【０００６】
従って、本発明の目的は、前記したような問題を解決し、スプレー法等により不連続膜状の光触媒層を容易に形成でき、意匠性や耐久性に優れ、しかも気温変動、風や振動などにより基材や光触媒層が膨張・収縮し易い屋外などの過酷な使用環境下でも充分適用でき、長期に亘って防汚、抗菌、防黴、脱臭、空気浄化などの作用を安定して発揮できる光触媒性機能部材を提供することにある。
さらに本発明の目的は、基材又はその表面部が光触媒作用により分解され易い有機材料からなる場合において、基材と光触媒層との間に光触媒作用により侵されない中間層（プレコート薄膜）を介在させても、製造段階やその後の使用段階で中間層に亀裂が発生することがなく、従って屋外など波長４００ｎｍ程度以下の光の存在する環境下での長期使用において、光触媒作用が下地の有機基材表面部にまで及ぶことがなく、いつまでも光触媒層が有機基材上に安定に保たれるような光触媒膜構造を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明によれば、すくなくとも基材の平面状の露出部分に、光触媒作用を示す物質を含む材料を、実質的に均一に分散するように平均分散間隔が１ｍｍ以内となるように不連続膜状に被覆してなり、前記光触媒作用を示す物質を含む材料の表面被覆率が２〜９５％であることを特徴とする光触媒性機能部材が提供される。
好適な態様においては、上記光触媒作用を示す物質を含む材料の表面被覆率は、好ましくは３〜８０％の範囲内に設定される。また、上記平均分散間隔は０．１〜１０００μｍであることが好ましい。
【０００８】
さらに好ましい態様は、前記光触媒作用を示す物質又は該物質を含む材料が基材表面に島状に分散しており、個々の島の直径が５ｍｍ以下、好ましくは島の平均直径が０．１〜１０００μｍの範囲内にある態様である。前記光触媒作用を示す物質としては、光触媒作用を有する半導体又は半導体微粒子を有利に用いることができる。
本発明の別の態様は、前記基材と、光触媒作用を示す物質又は該物質を含む材料との間に、光触媒作用によって侵されない材料層が介在していることを特徴としている。この態様は、基材又はその表面部が光触媒作用により侵され易い有機材料からなる場合に特に有利である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
前記のように、本発明に係る光触媒性機能部材の光触媒膜構造は、光触媒作用を示す物質又は該物質を含む材料を、基材表面に実質的に均一に分散するように不連続膜状に被着した構造を有し、例えば図１に示すように、基材１（もしくは中間層）の表面に島状光触媒膜２が比較的均一に分散して被着した構造を有する。このような光触媒膜構造であれば、連続膜のように厳密な膜厚制御が必要でないため、膜厚制御の難しいスプレー法等によるコーティングが採用でき、作業性を大幅に向上させることができる。また、光触媒膜自体が製膜段階の加熱乾燥工程の際又は経時的に体積収縮した場合、連続膜よりも不連続膜の方が収縮歪みによる機械的な応力集中を受けることがなく、下地との密着性は強く保たれる。さらに、連続な均一膜の場合、光沢値が上がる（艶が出る）傾向にあり、光沢を制御することは困難である。また、光触媒膜の膜厚が適正範囲より薄い場合、干渉発色が現われ易くなり、逆に厚くなりすぎると、膜の白色化、強度低下、密着不良といった問題が発生する。これに対して、本発明のように不連続膜、特に島状に分散した構造の場合、島状光触媒膜の平均直径や分散間隔、被覆率等を調整することにより、光沢（艶）を制御することが可能であり、またコーティング条件にバラツキがあっても、干渉発色、白色化などの外観上の問題、及び強度低下、密着不良といった耐久性の問題は生じ難い。
【００１０】
本発明に係る光触媒性機能部材は、前記したように不連続膜状、特に島状に分散した光触媒膜構造を有するが、平均分散間隔等のパラメーターを適正に調整することにより、優れた防汚性、防曇性、抗菌性、酸化分解活性、親水性を発揮する。
なお、本明細書中でいう分散間隔とは、不連続部の間隔、例えば図１に示す島状光触媒膜２同士の間の距離Ｌを意味し、平均分散間隔とはそれらの平均値を意味する。また、島の直径とは、図１に示すような分散した島状光触媒膜２の直径Ｄを意味する。さらに、光触媒の表面被覆率とは、基材（又は中間層）の面積に対する（島状）光触媒膜の面積の割合（百分率）を意味する。但し、図１は本発明による不連続光触媒膜の構造を概略的に示しており、実際の島状光触媒膜２は図示のような均一な円形ではない。実際に後述する実施例のようにスプレーコーティング法で成膜した島状光触媒膜２は、図２に示すようなランダムな形状を有する。いびつな粒子状形状の島状光触媒膜２の場合、その直径とは最大径を意味する。
【００１１】
前記したような効果を発揮する不連続光触媒膜の表面被覆率は、特に防汚性の観点からみて２〜９５％、好ましくは３〜８０％が適当である。
その理由としては、光触媒膜被覆率０〜１０％の範囲において、被覆率増加とともに光触媒膜をコーティングした表面は急激に親水化される。親水化されると表面に付着した汚れを水膜で洗い流す効果により、防汚性を発揮することが一般に知られている。すなわち、都市煤塵は親油性成分を多く含むため、表面を親水性にし、また付着した湿分凝縮水を水膜化することにより、汚れが付着し難くなり、また付着しても雨水で洗い流される自己浄化機能を発揮し、あるいは、洗浄水で容易に清掃することができる。通常の防汚塗料の性能を上回る優れた防汚性を発揮するには、水との接触角を概ね２０°以下にする必要があることから、表面被覆率は２％以上必要である。しかし、水との接触角が概ね１０°以下になると、さらに防汚性が増すため、好ましくは３％以上の被覆率が望ましい。
【００１２】
不連続光触媒膜の前記した効果、特に防汚性の観点からすると、島状光触媒膜が比較的均一に分散し、その平均分散間隔が１ｍｍ以内であることが必要である。
ここで平均分散間隔を１ｍｍ以下と限定した理由は、雨粒の直径は小さいもので１ｍｍ〜数ｍｍ程度であるため、島状光触媒膜２の平均分散間隔が１ｍｍ以下であれば、付着した全ての水滴３に島状光触媒膜２の親水性化作用が及び、図３に示すように水滴３が平坦な水膜状になるため、充分な防汚性、防曇性等を発揮できるからである。これに対して、島状光触媒膜の平均分散間隔が１ｍｍを超えて広がると、充分な親水性化効果を発揮できない。その理由は、島状光触媒膜２の分散間隔Ｌが１ｍｍを超えたり、また平均的には１ｍｍであっても、分散状態にムラがあり、分散間隔が１ｍｍを超える部分が多く存在すると、図４に示すように、雨水などの水滴３はその分散間隔が広い部分に付着し、弾いてしまうためである。このような理由から、島状光触媒膜の平均分散間隔は０．１〜１０００μｍの範囲内にあることが好ましい。
【００１３】
さらに、基材表面に島状に分散している個々の島状光触媒膜２の直径Ｄは、最大５ｍｍ以下であることが望ましく、好ましくは平均直径が０．１〜１０００μｍ、より好ましくは０．１〜１５０μｍである。
島状光触媒膜の直径が５ｍｍ以下であれば、屋外などの過酷な環境下で使用した場合の気温変動、風や振動などによる基材の膨張収縮による歪みに耐えることができる。連続膜であればあるほど、このような歪みに耐えることができず、膜が破壊され、クラックが生じるわけであるが、島の直径を５ｍｍ以下、好ましくは１ｍｍ以下にすることによって、歪みの伝播を抑えることができ、クラック発生など膜の破壊は起きなくなる。
下限のサイズについては特に制限は無いが、効率よく光触媒作用を働かせることを考慮すると１０ｎｍ以上にするのが好ましい。
【００１４】
光触媒作用を有する半導体としては、電子−正孔移動度が比較的大きく、光触媒作用を有する半導体であればいずれも使用可能であり、例えばＴｉＯ2、ＳｒＴｉＯ3、ＺｎＯ、ＣｄＳ、ＳｎＯ2等が挙げられるが、これらの中でも特にＴｉＯ2が好ましい。
また、このような光触媒作用を有する半導体と共に銀、銅、亜鉛等の抗菌性金属又は抗菌性金属化合物を共存させれば、例えば島状光触媒膜中に分散させたり、島状光触媒膜の表面に付着させたりすれば、夜間であっても抗菌・防黴性が維持されるようになる。
【００１５】
光触媒作用を有する半導体、抗菌性金属又は抗菌性金属化合物の形態としては、個々の微粒子の形態、光触媒作用を有する半導体微粒子（以下、光触媒微粒子という。）の表面に抗菌性金属又は抗菌性金属化合物が部分的に（又は一部の粒子は全体的でも構わない）付着している形態、光触媒微粒子の表面にシリカ等の無機質バインダー微粒子が部分的に付着している形態、光触媒微粒子の表面に無機質バインダー微粒子と抗菌性金属又は抗菌性金属化合物が部分的に付着している形態、抗菌性金属又は抗菌性金属化合物が付着している無機質バインダー微粒子が光触媒微粒子の表面に付着している形態など、種々の形態を採用できる。
【００１６】
光触媒作用を有する半導体のコーティング方法としては、厳密な膜厚制御が不要なため、スパッタ法、溶射法、スプレー法など種々の方法を用いることができるが、適当な塗料中に光触媒微粒子又はその前駆体、あるいはさらに必要に応じて抗菌性金属又は抗菌性金属化合物の微粒子を分散させ、これを基材にスプレー塗布・乾燥することによってコーティングし、加熱硬化する方法が好ましい。基材やその表面の被膜が高温に耐えられる場合には、上記の種々のコーティング方法で不連続光触媒膜の形成が可能であるが、耐熱性が劣る樹脂材料からなる場合は、高温に加熱することが難しくなる。その場合には、適当な塗料中に光触媒微粒子を分散させ、これを基材にスプレー塗布・乾燥することによってコーティングする方法を採用すればよい。また、光触媒微粒子を分散させた塗料の基剤（無機系バインダー）が後述するような中間層の塗料の被膜形成成分と同一の場合、中間層と不連続光触媒膜の密着性がより一層向上するという効果が得られる。
【００１７】
塗料中に光触媒微粒子を分散させ、これをスプレー塗布するコーティング方法の場合、混合される光触媒微粒子の割合は、塗料基剤に対し１〜１００重量％（ここで１００重量％は、光触媒微粒子の重量と塗料基剤の重量が等しいことに相当する。）の範囲にあることが好ましい。光触媒微粒子の割合が１重量％より少なくなると、光触媒作用を発揮する光触媒微粒子の量が不足し、ひいては充分な光触媒作用が得られなくなる。
【００１８】
使用する光触媒微粒子の粒径は、５ｎｍ〜１μｍ、好ましくは１０ｎｍ〜３００ｎｍが適当である。
粒径が５ｎｍよりも小さくなると、量子サイズ効果によりバンドギャップが大きくなり、高圧水銀灯等の短波長光を発生する照明下でないと光触媒作用が得られないといった問題がある。また、粒径があまりに小さ過ぎると、取り扱いが困難であったり、塗料中への分散性が悪くなるという問題も生じてくる。取り扱い性の点からは１０ｎｍ以上の粒径が好ましい。一方、粒径が１μｍを超えると、材料表面に比較的大きな光触媒微粒子が存在することになるため、表面の滑らかさが乏しくなり、また材料表面に露出した粒子が脱落し易くもなる。材料表面の平滑さ等を考慮すると３００ｎｍ以下の粒径が好ましい。
【００１９】
不連続光触媒膜上に抗菌性金属又は抗菌性金属化合物を析出させる方法は、硝酸銀や塩化銅などの銀や銅などの抗菌性金属を含む適当な化合物の溶液を調製し、一つの方法としては、（中間層及び）不連続光触媒膜をコーティングした基材を該溶液中に浸し、紫外線ランプやブラックライトなどで紫外線を照射すると、不連続光触媒膜の光触媒作用で生じた電子の作用により抗菌性金属イオン又は抗菌性金属化合物イオンが還元され、不連続光触媒膜表面に抗菌性金属又は抗菌性金属化合物が析出する。この場合、抗菌性金属又は抗菌性金属化合物の析出量は、溶液中の抗菌性金属イオンの量、すなわち調製した溶液の濃度や溶液中に添加するアルコールやＥＤＴＡ等の還元剤の濃度や紫外線照射時間によって制御できる。
【００２０】
また、別の方法としては、前記溶液を（中間層及び）不連続光触媒膜をコーティングした基材上にスプレー等の適当な方法で塗布した後、紫外線を照射する方法がある。この方法では、溶液中の抗菌性金属イオンの量、すなわち調製した溶液の濃度や溶液中に添加するアルコールやＥＤＴＡ等の還元剤の濃度や塗布量あるいは紫外線照射時間によって抗菌性金属又は抗菌性金属化合物の析出量が制御できる。
なお、上記のいずれの方法においても、抗菌性金属又は抗菌性金属化合物で不連続光触媒膜表面全体を被覆してしまうと、光触媒作用が発現できなくなるため、表面全体を被覆しない程度の析出量に制御する必要がある。
【００２１】
本発明に従って不連続光触媒膜を適用できる基材としては、アルミニウム、鉄等の各種金属もしくは陽極酸化処理等の表面処理を施した各種金属、コンクリート、タイル、陶磁器等の各種セラミックス、各種有機材料、ガラス、石材などが用いられ、特定のものに限定されない。
有機基材又は任意の基材表面に形成される有機被膜の材質としては、ＡＢＳ樹脂、スチレンアクリロニトリル共重合体（ＳＡＮ）、酢酸繊維素、酪酢酸繊維素、クレゾール樹脂、硝酸繊維素、カゼイン、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ポリアミド、ポリカーボネート、三フッ化エチレン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ポリエチレン、フェノール樹脂、アクリル樹脂、アセタール樹脂、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリウレタン、酢酸ビニル樹脂、塩化ビニル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、ケイ素樹脂、ユリア樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フッ素樹脂などにより構成される樹脂材料や塗装膜が挙げられる。また、セルロース等から構成される木材や紙、さらにはゴム材料などを用いることもできる。
また、基材の形態も、形材、パネル、シート、フィルム、各種形状の成形物などの製品、部品もしくは部材であってよく、特定のものに限定されない。
【００２２】
前記したように、有機基材を用いた場合、又は基材表面に有機被膜が形成されている場合、不連続光触媒膜の光触媒作用により侵され易いが、有機基材（有機被膜）の表面と不連続光触媒膜との間に、光触媒作用により侵されない材料からなる膜厚３．２μｍ以上の中間層を介在させることにより、長期間の使用によっても概ね有機基材の表面部が分解されることはなく、中間層及びその上の不連続光触媒膜を安定に保持でき、防汚、防曇、抗菌、防黴、脱臭、空気浄化などの作用を長期間に亘って安定的に発揮させることが可能となる。ただし、屋外での使用の場合、使用場所や使用形態により、日射量、降雨量、気温、湿度などの環境条件が最悪に重なり合う場合もあり、・ＯＨラジカルの移動距離も変動する可能性があるため、有機基材（有機被膜）の表面と不連続光触媒膜下端の間の距離は、より好ましくは約３．５μｍ以上とすることが望ましい。
一方、この距離の上限は特に限定されるものではなく、例えば数十μｍ程度、あるいは適用対象物によってはそれ以上でもよいが、生産性や経済性、さらには適用対象物がシート状物の場合にはその可撓性、などを考慮すると、約１０μｍ以下が適当である。
【００２３】
光触媒作用により空気中の水分が酸化されて発生した・ＯＨラジカルや、空気中の酸素が還元されて発生したＯ2-などの活性物質は、それらの移動可能距離範囲内にある有機物を分解する作用がある。その臨界的移動距離は、屋外使用環境下では、概ね３．２μｍ以下であることを本発明者らは既に確認している。ただし、ここでいう移動距離は必ずしも中間層の膜厚を意味しない。例えば、中間層の表面は凹凸状であってもよく、その場合には中間層の最低膜厚が３．２μｍ以上あればよい。また、中間層は光触媒作用により侵されない材料から形成する必要はあるが、有機基材の表面部が侵されるか否かはそれと光触媒層との間の距離に依存するものであるため、この距離を一定に保持できる構造の中間層であればよい。従って、中間層に多数の亀裂やピンホールがあってもよく、また多孔質構造のものでもよい。
【００２４】
光触媒作用により侵されない中間層としては、シリカ、アルミナ、酸化インジウム、酸化ジルコニウム、ＳｉＯ2＋ＭＯx（ＭＯxはＰ2Ｏ5、Ｂ2Ｏ3、ＺｒＯ2、Ｔａ2Ｏ5等の少なくとも１種の金属酸化物）あるいは窒化物、酸窒化物、硫化物、炭化物、カーボン等のセラミックス、金属などの各種無機材料の薄膜を好適に用いることができる。また、光触媒作用により侵されない、もしくは非常に侵され難いシリコーン樹脂、ポリテトラフルオロエチレンなどの有機材料の薄膜も用いることができる。なお、これらの材料は光触媒微粒子の分散塗料の基剤（バインダー）としても使用できる。
【００２５】
上記のような基材表面に中間層を形成する方法としては、従来公知の種々の方法が適用でき、特定の方法に限定されない。例えば、中間層をセラミックスから形成する場合には、有機溶剤中にセラミックス微粒子又はそれらの前駆体（金属アルコキシド、金属ハロゲン化物等）を分散させた塗料を、その粘度に応じてスプレーコーティング法、ロールコーティング法、ディップコーティング法、スピンコーティング法、フローコーティング法など適宜の方法で基材表面にコーティングし、加熱して溶剤を蒸散させると共に硬化させる方法が、生産性やコストの点から有利である。一方、中間層を金属から形成する場合には、金属箔のラミネート法やメッキ法などを採用でき、シリコーン樹脂、ポリテトラフルオロエチレンなどの有機材料の場合には種々の塗装方法を採用できる。
【００２６】
基材又は中間層の上にコーティングされる不連続光触媒膜の膜厚は、１０ｎｍ〜１０μｍが適当である。膜厚が厚いと光触媒活性を長期間に亘って高く維持できるなどの利点があるが、１０μｍを超える膜厚になると、不連続光触媒膜が基材から剥離し易くなり、また生産性やコストの面からも好ましくない。特に、不連続光触媒膜をコーティングした後、組立時や施工時に剥離が起き易くなる。なお、この程度の膜厚であれば、不連続光触媒膜に白化等の問題を生ずることなく充分に高い透明性を保持できる。特に屋外で使用する場合は、耐摩耗性も考慮し、平均膜厚を０．５μｍ以上とすることが好ましい。
【００２７】
【実施例】
以下、実施例及び比較例を示して本発明の効果について具体的に説明するが、本発明が下記実施例に限定されるものでないことはもとよりである。
【００２８】
実施例１〜１４及び比較例１〜４
膜厚３０μｍのフッ素樹脂塗膜を形成したアルミ板の表面に、シリコン系コーティング剤（日本曹達（株）製、ビストレーターＬ  ＮＳＣ−２００Ａ）をスプレー法でコーティングし、９０℃で３０分加熱して硬化させ、膜厚５μｍのシリコン系の中間層（連続膜）を形成した。この上に、光触媒酸化チタンコーティング剤（日本曹達（株）製、ビストレーターＬ  ＮＳＣ−２００Ｃ）をスプレー法により、種々のスプレー条件でコーティングし、１２０℃で３０分加熱して硬化させ、表１及び表２に示す種々の形態の光触媒膜を形成した。得られた試料の防汚性及び膜の外観変化、耐久性を以下の方法で調べた。
【００２９】
防汚性試験：
光触媒コーティングによる汚れ防止効果は、図５及び図６に示す屋外汚れ加速試験装置を用い、屋外暴露６ヵ月間の試料の汚れ方の程度で評価した。図５及び図６を参照すると、この装置は、図示の寸法の枠体１０の上に前方に傾斜した屋根１１を備え、該屋根１１の前縁の真下に多数の試料板１５（サイズ１４０×２００ｍｍ）が垂直に配設され、ボルト１４により枠体１０の前壁１３に固定されている。上記屋根１１は、多数の溝１２が並行に列設されたプレートからなり、集まった雨水が試料板１５の表面を筋状に流下するようになっている。
評価法は、色彩色差計（ミノルタカメラ（株）製ＣＲ−３００）を用い、暴露開始時と６ヵ月後の試料板表面の明度の差（△Ｌ値）で評価した。判定基準は以下のとおりである。
◎  ：  全く汚れ無し（△Ｌ  ≦  1）
○  ：  殆ど汚れ無し（１  < △Ｌ  ≦  ３）
△  ：  少し汚れ有り（３  < △Ｌ  ≦  ８）
×  ：  激しく汚れている（８  < △Ｌ）
【００３０】
劣化促進試験：
試料の劣化促進は、デューパネルウエザーメーター（スガ試験機（株）製、ＤＰＷＬ−５Ｒ）を用い、紫外線蛍光ランプの照射（６０℃、４時間、放射照度３０Ｗ／ｍ2 ｎｍ）及び結露（５０℃、４時間）を１，０００時間繰り返すことにより行った。
試験終了後の試料を電子顕微鏡や光学顕微鏡により観察することによって、膜の劣化（主にクラック発生や割れ）を観察した。また、目視観察により試験前後の膜の外観変化を調査した。
【００３１】
冷熱サイクル試験：
試料の温度変化により基材を伸縮させ、光触媒膜にダメージを与える試験評価は、沸騰水浸漬５時間と、−４０℃雰囲気下での放置５時間を５０サイクル繰り返すことにより行った。試験終了後の試料を電子顕微鏡や光学顕微鏡により観察することによって、膜の劣化（主にクラック発生や割れ）を観察した。
【００３２】
前記各試験で得られた結果を表１及び表２に示す。
【表１】
0003773087.tif 000002
【００３３】
【表２】
0003773087.tif 000003
上記表１及び表２に示されるように、本発明に従って島状に不連続光触媒膜を形成した各実施例の試料は、汚れ防止効果に優れ、また促進耐候試験でも全く異常が認められなかった。一方、冷熱サイクル試験では、光触媒被覆率が高い実施例１３及び１４ではわずかに亀裂が発生したが、他の実施例では全く異常はなかった。このことから、光触媒の表面被覆率は９０％未満が望ましいことがわかる。比較例４の試料のように、表面被覆率１００％の連続光触媒膜の場合、汚れ防止効果には優れているものの、促進耐候試験で干渉縞が発生し、また冷熱サイクル試験で亀裂が発生し、進行した。同じような結果は表面被覆率９８％でも得られる。一方、比較例１のように、光触媒膜を形成しなかった試料では、当然のことながら汚れ防止効果は得られなかった。表には示されてないが、表面被覆率が１％の場合、促進耐候試験及び冷熱サイクル試験では異常はなかったが、防汚性試験では少し汚れがあった（３<△Ｌ≦８）。これらの結果及び実施例１及び２の結果から、汚れ防止効果の点からは、光触媒の表面被覆率は３％以上が望ましいことがわかる。さらに、比較例２及び３の結果から、島状光触媒膜の平均分散間隔が１ｍｍを超えて広がりすぎると、汚れ防止効果が得られないことがわかる。さらに、実施例１、２と比較例２との対比から、表面被覆率が低いときには島状光触媒膜の直径を小さくすることにより、汚れ防止効果が改善されることがわかる。
【００３４】
また、屋外暴露４ヵ月後の光触媒被覆率と雨筋汚れ度（ΔＬ値）との関係を図７に示す。なお、試験方法は前記防汚性試験と同様である。
さらに、屋外暴露４ヵ月後の光触媒被覆率と水接触角との関係を調査した。その結果を図８に示す。
図７及び図８に示されるように、光触媒被覆率が数％で雨筋汚れ度及び水接触角が急激に小さくなり（親水性が急激に増大）、防汚性と親水化には密接な関係があることがわかる。
また、前記のようにして種々の光触媒被覆率で光触媒膜を形成した各試料にサラダ油を均一に塗布し、０．８ｍＷ／ｃｍ2の紫外線照射１７０時間後のサラダ油の分解量を調査した。得られた光触媒被覆率と酸化分解活性の関係を図９に示す。
【００３５】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る光触媒性機能部材は、前記したような不連続膜状、特に島状に分散した光触媒膜構造を有するが、平均分散間隔等のパラメーターを適正に調整することにより、優れた防汚性、防曇性、抗菌性、酸化分解活性、親水性を発揮する。このような不連続光触媒膜構造であれば、連続膜のように厳密な膜厚制御が必要でないため、膜厚制御の難しいスプレー法等によるコーティングが採用でき、作業性を大幅に向上させることができる。また、不連続光触媒膜自体が製膜段階の加熱乾燥工程の際又は経時的に体積収縮した場合でも、連続膜のように収縮歪みによる機械的な応力集中を受けることがなく、下地との密着性は強く保たれる。さらに、本発明のように不連続膜、特に島状に分散した構造の場合、島状光触媒膜の平均直径や分散間隔、被覆率等を調整することにより、光沢（艶）を制御することが可能であり、またコーティング条件にバラツキがあっても、干渉発色、白色化などの外観上の問題、及び強度低下、密着不良といった耐久性の問題は生じ難く、意匠性、耐久性の点でも優れている。
【００３６】
このような優れた特性を有する本発明の光触媒性機能部材は、防汚、防曇、抗菌、防黴、脱臭、空気浄化等を目的として、アルミ外装パネル、アルミサッシ、窓ガラス（天窓、ＦＩＸ窓、ショーケース）、アルミサイディング、外付けブラインド、ドア、門扉、門、車庫、フェンス、ポスト、外灯、ベンチ、ベランダ、サンルーム、屋根材、便器、浴槽、洗面台、台所用品、流し、換気扇、キッチンフード、照明器具など、太陽光や蛍光灯などの光が当たる部分であれば、屋内外を問わず全ゆる部品や製品に有利に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光触媒性機能部材の島状光触媒膜の概略構成を示す説明図である。
【図２】島状光触媒膜の電子顕微鏡写真の模写図である。
【図３】島状光触媒膜の分散間隔と親水性の関係を説明するための概略側面図である。
【図４】島状光触媒膜の分散間隔と親水性の関係を説明するための別の概略側面図である。
【図５】防汚性試験に用いた屋外汚れ加速試験装置の正面図である。
【図６】図５に示す屋外汚れ加速試験装置の側面図である。
【図７】光触媒被覆率と雨筋汚れ度の関係を示すグラフである。
【図８】光触媒被覆率と水接触角の関係を示すグラフである。
【図９】光触媒被覆率とサラダ油分解量の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１  基材（又は中間層）
２  島状光触媒膜
３  水滴
１０  枠体
１１  屋根
１５  試料板
【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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