JP2000126608A

JP2000126608A - 光触媒部材の製造方法

Info

Publication number: JP2000126608A
Application number: JP10305940A
Authority: JP
Inventors: Kazuhide Ota; 和秀太田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1998-10-27
Filing date: 1998-10-27
Publication date: 2000-05-09

Abstract

(57)【要約】【課題】光触媒物質の性能を確保するのに有利な防曇ミ
ラー等の光触媒部材の製造方法を提供すること。【解決手段】本方法は、光触媒機能をもつ光触媒物質４
（一般的には、酸化チタン粒子）または光触媒物質４と
なる物質を含む液状物を用いる。その液状物を基材の被
覆面に被覆して被覆層３を形成し、被覆層３を固化す
る。その後、被覆層３の表面を研磨処理またはエッチン
グ処理し、光触媒物質４を被覆層３の表面に表出させ
る。親水性が要請される防曇ミラーに好適である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光触媒部材の製造方
法に関する。本発明は例えばミラー、ステアリングホィ
ール、操作ノブの製造に利用できる。

【０００２】

【従来の技術】光触媒部材の代表例である防曇性をもつ
ミラーを例にとって従来技術について説明する。特開平
９−２３０１１８号公報には、光が照射されると触媒活
性が増加する光触媒機能をもつ酸化チタン粒子を含有す
る被覆層を積層したミラーが開示されている。

【０００３】このミラーによれば、ミラー視界性を低下
させ得る水滴がミラー表面に付着しても、酸化チタン粒
子の光触媒機能によりミラー表面が親水化しているた
め、水滴が表面に一様に広がり易くなる。この結果、ミ
ラー表面が曇ることを抑えることができ、防曇機能をも
つミラーを提供できる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、防曇機能を
もつミラー等の光触媒部材における性能を一層確保する
ことが産業界では要請されている。本発明は上記した実
情に鑑みなされたものであり、防曇ミラーなどの光触媒
部材の性能を一層効果的に確保するのに有利な光触媒部
材を提供することを共通課題とするにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る光触媒部
材の製造方法は、光触媒機能をもつ光触媒物質または光
触媒物質となる物質を含む液状物を用い、液状物を基材
の被覆面に被覆して被覆層を形成し、被覆層を固化し、
その後、被覆層の表面を研磨処理またはエッチング処理
し、光触媒物質を被覆層の表面に表出させることを特徴
とするものである。

【０００６】請求項２に係る光触媒部材の製造方法は、
光触媒機能をもつ光触媒物質または光触媒物質となる物
質を含む液状物を用い、液状物を基材の被覆面に被覆し
て被覆層を形成し、その後、光触媒物質・寄せ操作を行
い、被覆層の表面側に光触媒物質を寄せることを特徴と
するものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明方法で用いる液状物は、光
触媒機能をもつ光触媒物質、または、その後の反応によ
り光触媒物質となる物質を含む。即ち、液状物は、光触
媒物質を予め含んでいても良いし、あるいは、その後の
反応で光触媒物質となる物質を含んでいても良い。光触
媒機能は、光励起によって得られる機能をいう。これに
よりセルフクリーニング性、殺菌性、有機物分解性、消
臭性、防汚性、防曇性、親水性などが得られる。

【０００８】光触媒物質としては、酸化チタン等のよう
な金属酸化物が代表的なものである。酸化チタンとして
は、特に、光触媒活性が良好なアナターゼ型の酸化チタ
ンが好ましいが、場合によっては光触媒活性がアナター
ゼ型よりも少ないルチル型やブルクカイト（brookite）
型やアモルファスの酸化チタンでも良い。酸化チタンの
形態は通常、粒子である。酸化チタンの粒子の平均粒径
は０．０１〜１０μｍ程度、なかでも０．０５〜０．４
０μｍ程度にできる。場合によっては、光触媒物質とし
ては、酸化錫、酸化亜鉛、酸化タングステンなどでも良
い。

【０００９】その後の反応により光触媒物質となる物質
を含む液状物を用いる場合には、有機チタン化合物（例
えばチタンアルコキシド）等の有機化合物の溶液を用
い、その溶液を基材の被覆面に被覆した後に、焼成する
ことによって酸化チタン等の光触媒物質とする方式を採
用することもできる。一般的には、液状物にはバインダ
構成成分、アルコール等の溶媒を添加しておく。バイン
ダとしては無機系またはフッ素樹脂系が好ましい。液状
物を基材の被覆面に被覆して被覆層を形成するにあたっ
ては、スプレー法、ディッピング法、スピンコーティン
グ法などの公知の方式を採用できる。

【００１０】本発明方法で用いる基材としては、平面状
の被覆面をもつもの、曲面状の被覆面をもつもの、異形
状の被覆面をもつ異形物でも良い。基材の材質としては
ガラス、金属、樹脂などを適宜採用できる。被覆層の表
面を研磨処理するにあたっては、ラッピング紙などの研
磨紙、あるいは、極微小研磨剤を含む研磨液を用いるこ
とができる。ラッピング紙は、表面粗さが細かいほうが
好ましい。研磨処理により、光触媒物質が被覆層の表面
に表出する。これにより光触媒物質が被覆層の表面に表
出する面積割合が大きくなり、光触媒性能の向上を図り
得る。

【００１１】被覆層の表面をエッチング処理するにあた
っては、エッチング液を用いることができる。エッチン
グ液としては、被覆層を構成する成分の種類に応じて相
違するものの、一般的には、被覆層がＳｉＯ₂系である
ときには、重量比で、HF:NH₄F水溶液（４０ｗｔ％）=
１：６のものを採用できる。エッチング処理の時間は適
宜選択できるが、酸化チタン粒子を表出させることを考
慮する必要がある。

【００１２】光触媒物質・寄せ操作としては、被覆層を
被覆した基材を用い、被覆層を基材の下に向けて配置す
る操作を採用できる。この場合には重力により、被覆層
に含まれている光触媒物質が沈降する。あるいは光触媒
物質・寄せ操作としては、被覆層を被覆した基材と、基
材を回転させる回転手段を用い、被覆層に含まれている
光触媒物質に回転の起因する遠心力を作用させる操作を
採用できる。この場合には遠心力により被覆層の表面側
に光触媒物質を寄せることができる。光触媒部材として
は、ミラー、ステアリングホィール、操作ノブ、ウィン
ドシール、窓ガラス、メータ、ディスプレイカバー、ヘ
ッドランプ、自動車外板などがある。ミラーとしては、
車両に搭載されるミラー、道路に据え付けられる道路ミ
ラー、バスルームに据え付けられるミラーを採用でき
る。

【００１３】本発明方法によれば、液状物を基材の被覆
面に被覆して被覆層を形成し、その後、光触媒物質・寄
せ操作を行なうことにより、被覆層の表面側に光触媒物
質を寄せ、その後において、被覆層の表面を研磨処理ま
たはエッチング処理し、光触媒物質を被覆層の表面に表
出させることもできる。

【００１４】

【実施例】（実施例１）以下、本発明の実施例１を図面
を参照して説明する。本実施例は、防曇機能をもつミラ
ーに適用した場合である。図１〜図５は本発明の概念を
示す。本実施例においては、光触媒機能をもつ光触媒物
質として微小な酸化チタン粒子４（ＴｉＯ_2,平均粒径：
０．１〜０．４μｍ）を含む液状物Ｌを用いる。この液
状物Ｌには酸化チタン粒子４のほかに、バインダを構成
できるシリコンアルコキシド、溶媒としてのアルコール
が添加されている。基材１は平板状であり、その材質は
ソーダ石灰ガラスである。

【００１５】まず被覆工程では、図１に示すように、基
材１の被覆面２を下向きにした状態で、基材１の下方に
配置されたスプレー手段を利用してスプレーコート法に
より、液状物を基材１の被覆面２に被覆する。これによ
り液状膜で形成された被覆層３を形成する。次の沈降工
程では、図２に示すように、被覆層３が基材１の下側に
配置された状態で、所定時間保持する。即ち、粒子・寄
せ操作（光触媒物質・寄せ操作）を行う。これにより被
覆層３の膜の平滑化と、被覆層３における酸化チタン粒
子４の沈降とが行われる。よって、被覆層３の表面側に
おいて、酸化チタン粒子４の密度が高くなる。なお被覆
層３のうち基材１の被覆面２の側では、酸化チタン粒子
４の密度が低くくなる。

【００１６】次の乾燥・焼成工程では、図３に示すよう
に、被覆層３が基材１の下側に配置された状態で、大気
雰囲気において、１２０℃で３０分間加熱保持する。こ
れにより被覆層３に含まれている溶媒が蒸発する。これ
により被覆層３が焼成されて固化する。焼成後の被覆層
３の厚みは１００μｍ以下であり、具体的には約０．４
〜０．８μｍである。

【００１７】次のラッピング工程では、極微小の研磨粒
子をもつラッピング紙５（＃１００００）と水とアルコ
ールとを用い、基材１の被覆層３の表面を研磨処理す
る。これにより図４に示すように酸化チタン粒子４を被
覆層３の表面に積極的に表出させる。ラッピング工程を
経た被覆層３の表面状態を図５に模式的に且つ拡大して
示す。図５から理解できるように、酸化チタン粒子４は
表面に露出状態に表出している。また酸化チタン粒子４
の周囲に、バインダとして機能するシリカ層４５（Ｓｉ
Ｏ₂）が存在している。シリカ層４５は多孔質であり、
多数のポアを含む。

【００１８】本実施例では、被覆層３の厚み方向におい
て、基材１側に向かうにつれて酸化チタン粒子４の密度
が低くなり、被覆層３の表層に向かうにつれて酸化チタ
ン粒子４の密度が高くなる。以上説明したように本実施
例によれば、ラッピング工程を実施しない場合に比較し
て、酸化チタン粒子４が被覆層３の表面において露出状
態に表出するため、酸化チタン粒子４の表出密度が高く
なる。そのため酸化チタン粒子４による光触媒機能が効
果的に発揮できるようになる。これにより基材１の被覆
層３におけるセルフクりーニング性、殺菌性、親水性、
有機物分解性、消臭性、防汚性、防曇性なとが得られ
る。

【００１９】更に本実施例によれば、前記したように、
酸化チタン粒子４が露出状態に表出する表出する面積の
割合が大きくなるため、酸化チタン粒子４による光触媒
機能を確保しながらも、酸化チタン粒子４の消費量をで
きるだけ低減するのに有利となる。また本実施例によれ
ば、硬い酸化チタン粒子４が露出して表面に露出する面
積の割合が大きくなるため、基材１に被覆した被覆層３
に傷がつくことを抑制するのに有利となる。

【００２０】一般的には上記した被覆層３を焼成したと
きには、気孔をもたない緻密なスキン層が被覆層３の表
層に生成することが多い。この場合には、有機系の汚れ
は光触媒に触れにくくなり、被覆層３の内部に埋設され
ている酸化チタン粒子４による光触媒機能が発揮しにく
くなる。この点本実施例によれば、ラッピング紙５を用
いて基材１の被覆層３の表面を研磨処理するため、表層
の緻密なスキン層が除去され、多孔質のシリカ層４５を
表出させるのに有利となる。故に本実施例によれば、シ
リカ層４５の材質がもつ本来の親水性と、シリカ層４５
の気孔の毛細管現象に基づく吸水性とにより、被覆層３
における親水性を一層発揮できる。そのため被覆層３に
付着した水滴を水膜化する防曇機能をもつミラーに適す
る。

【００２１】更に酸化チタン粒子４が表出する本実施例
においては、表出した酸化チタン粒子４により被覆層３
の表面に微細な凹凸が生成する。この凹凸により水滴が
凸部を中心として蒸発することから、汚れが酸化チタン
粒子４付近に集まり易くなる効果を期待できる。この場
合には、酸化チタン粒子４による光触媒機能を効率よく
発揮させ得る。（実施例２）本発明の実施例２を説明する。本実施例は
前記した実施例１と基本的には同様の構成であり、同様
の作用効果を奏する。本実施例では、前記した実時例と
基本的には同様であり、被覆工程→沈降工程→乾燥・焼
成工程が順に実行される。

【００２２】即ち、図３に示すように、被覆層３が基材
１の下側に配置された状態で保持し、粒子・寄せ操作を
行う。これにより重力に基づく酸化チタン粒子４の沈降
が行われる。その後に、乾燥・焼成工程が行われ、多孔
質のシリカ層４５が酸化チタン粒子４の周囲に生成され
る。本実施例においては、被覆層３の表面側において
は、被覆層３のうち基材１の被覆面２側よりも、酸化チ
タン粒子４の密度を高くできる。そのため酸化チタン粒
子４による光触媒機能が良好に発揮できるようになる。
なお本実施例ではラッピング工程は実行されないため、
ラッピングコストの低減に貢献できる。

【００２３】（実施例３）図６および図７はミラーに適
用した実施例を示す。本実施例は前記した実施例１と基
本的には同様の構成であり、同様の作用効果を奏する。
図６および図７に示すように、防曇機能をもつミラー
は、ミラーホルダー７０とミラー７２とを備えている。
図６に示すように、ミラー７２は、ガラス製の曲板状を
なす基材１Ｂと、基材１Ｂの曲面状の被覆面２側に積層
された親水性光触媒機能をもつ被覆層３Ｂと、基材１の
裏面側に積層されたアルミ系の反射膜６０と、反射膜６
０の上に積層された保護膜６２とを備えている。焼成後
の被覆層３Ｂの厚みは１００μｍ以下であり、具体的に
は約０．４〜０．８μｍである。

【００２４】上記した実施例方法で製造すれば、光触媒
機能をもつ酸化チタン粒子４における光励起に基づい
て、被覆層３Ｂの表面における親水性が増加する。その
ため、湿分凝縮水や水滴によって曇りが生じることが抑
制され、ミラーの視界性が確保される。従って防曇性を
もつミラーとして適する。本実施例によれば、親水性光
触媒機能をもつ被覆層３Ｂを低温プロセスで形成できる
ため、反射膜６０と、耐熱性が低い有機系材料を用いた
保護膜６２とを基材１Ｂに積層した状態で、被覆層３Ｂ
を形成できる。

【００２５】（実施例４,実施例５）図８は、車両にお
いて運転者が操作するシフトノブとして使用される操作
ノブ９０に適用した実施例４を示す。操作ノブ９０の表
面である被覆面２Ｃに、光触媒機能をもつ微小な酸化チ
タン粒子４を含む被覆層３Ｃが積層されている。図９
は、車両の運転席のステアリングホィール９５に適用し
た実施例５を示す。ステアリングホィール９５の表面で
ある被覆面２Ｄに、光触媒機能をもつ微小な酸化チタン
粒子４を含む被覆層３Ｄが積層されている。

【００２６】実施例４においては、アナターゼ型の酸化
チタン粒子４を含む液状物を用い、操作ノブ９０を液状
物に浸漬するディッピングにより、操作ノブ９０の被覆
面２Ｃに被覆層３Ｃを積層する。また実施例５において
は、ステアリングホィール９５を上記液状物に浸漬する
ディッピングにより、ステアリングホィール９５の被覆
面２Ｄに被覆層３Ｄを積層する。その後、被覆層３Ｄを
乾燥、焼成する。

【００２７】次に、エッチング処理を実行し、エッチン
グ液と被覆層３Ｄとを接触させる。これにより酸化チタ
ン粒子４を被覆層３Ｄの表面側に表出させる。エッチン
グ処理としては次のように行なう。即ち、エッチング液
として、重量比で、ＨＦ：ＮＨ₄Ｆ水溶液（４０ｗｔ
％）=１：６の溶液を用い、ＳｉＯ₂を溶かすことによ
り、酸化チタン粒子４を被覆層３Ｄの表面側に表出させ
る。

【００２８】操作ノブ９０やステアリングホィール９５
に適用した実施例によれば、光触媒機能による抗菌、制
菌機能を発揮するのに有利となる。更に操作ノブ９０や
ステアリングホィール９５の表面やシボなどにおける汚
れ付着防止を図るのに有利となる。また親水性付与によ
り手触り感の向上を図り得る。加えて上記した実施例に
よれば、硬い酸化チタン粒子４が露出状態に表出する表
出密度が高くなるため、被覆層３Ｃ，３Ｄに傷がつくこ
とを抑制するのに有利となる。

【００２９】（実施例６）図１０は、円柱状の外周面を
もつ基材１Ｆに適用した実施例を示す。本実施例は前記
した実施例１と基本的には同様の構成であり、同様の作
用効果を奏する。まず被覆工程では、ディッピング法に
より、液状物を基材１Ｆの被覆面２Ｆに被覆する。これ
により液状膜で形成された被覆層３Ｆを形成する。

【００３０】次の基材１Ｆを回転駆動部１００にセット
し、基材１Ｆをこれの中心軸線Ｐ１を中心として所定の
回転速度領域において回転させる。即ち、粒子・寄せ操
作（光触媒物質・寄せ操作）を行う。回転に伴なう遠心
力により、未焼成のため未固化状態の被覆層３Ｆにおい
て酸化チタン粒子４が外周方向に移行する。よって、被
覆層３Ｆの表面側において、酸化チタン粒子４の密度が
高くなる。

【００３１】次の乾燥・焼成工程では、大気雰囲気にお
いて、１２０℃で３０分間加熱保持する。これにより被
覆層３Ｆに含まれている溶媒が蒸発する。これにより被
覆層３Ｆが焼成されて固化する。次のエッチング工程で
は、エッチング液と被覆層３Ｆとを接触させ、これによ
り酸化チタン粒子４を被覆層３Ｆの表面側に表出させ
る。

【００３２】本実施例では、遠心力を利用して酸化チタ
ン粒子４を外周方向に寄せる。そのため、酸化チタン粒
子４が極微小のときであっても、酸化チタン粒子４を外
周方向に寄せるのに有利である。なお、酸化チタン粒子
４を保持するシリカ層における気孔を利用できる場合に
は、形態によっては、エッチング工程を省くこともでき
る。

【００３３】（付記）上記した実施例から次の技術的思
想も把握できる。光触媒機能をもつ光触媒物質または光触媒物質となる
物質を含む液状物を用い、液状物を基材の被覆面に被覆
して被覆層を形成し、その後、光触媒物質・寄せ操作を
行い、被覆層の表面側に光触媒物質を寄せ、その後、被
覆層の表面を研磨処理またはエッチング処理し、光触媒
物質を被覆層の表面に表出させることを特徴とする光触
媒部材の製造方法。光触媒機能をもつ光触媒物質または光触媒物質となる
物質を含む液状物を用い、液状物をミラー基材の被覆面
に被覆して被覆層を形成し、被覆層を固化し、その後、
被覆層の表面を研磨処理またはエッチング処理し、光触
媒物質を被覆層の表面に表出させることを特徴とする光
触媒機能をもつミラー部材の製造方法。光触媒機能をもつ光触媒物質または光触媒物質となる
物質を含む液状物を用い、ミラー基材の被覆面に被覆し
て被覆層を形成し、その後、光触媒物質・寄せ操作を行
い、被覆層の表面側に光触媒物質を寄せることを特徴と
する光触媒機能をもつミラー部材の製造方法。

【００３４】

【発明の効果】請求項１に係る方法によれば、被覆層を
固化した後に、被覆層の表面を研磨処理し、光触媒物質
を被覆層の表面に表出させるため、光触媒物質が被覆層
で表出する表出密度を高めるのに有利となる。故に、光
触媒機能を発揮させるのに有利となる。

【００３５】請求項２に係る方法によれば、基材の被覆
面に被覆して被覆層を形成した後に、光触媒物質・寄せ
操作を行い、被覆層の表面側に光触媒物質を寄せるた
め、光触媒物質が被覆層の表面に存在する密度を高める
のに有利となる。故に、光触媒機能を発揮させるのに有
利となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】スプレーコート法により、被覆層を基材の被覆
面に被覆している状態を模式的に示す断面図である。

【図２】基材の被覆面に被覆した被覆層において酸化チ
タン粒子を沈降させている状態を模式的に示す断面図で
ある。

【図３】基材の被覆面に被覆した被覆層において酸化チ
タン粒子を沈降させた後に乾燥・焼成している状態を模
式的に示す断面図である。

【図４】基材の被覆面に被覆した被覆層をラッピング処
理して酸化チタン粒子の表出度を高めている状態を模式
的に示す断面図である。

【図５】基材の被覆面に被覆した被覆層をラッピング処
理して酸化チタン粒子の表出度を高めた状態を拡大して
示す断面図である。

【図６】ミラーを模式的に示す断面図である。

【図７】ミラーを模式的に示す斜視図である。

【図８】操作ノブを模式的に示す斜視図である。

【図９】ステアリングホィールを模式的に示す平面図で
ある。

【図１０】他の形態を模式的に示す構成図である。

【符号の説明】

図中、１は基材、２は被覆面、３は被覆層、４は酸化チ
タン粒子、５はラッピング紙を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4G047 CA02 CB06 CC03 CD03 CD07 4G059 AA01 AB09 AB13 AC21 EA04 EA05 EB05 EB06 EB07 GA04 GA12 4G069 AA02 AA08 AA09 AA12 BA02B BA02C BA04B BA04C BA48A BA48C BB04B BB04C CA07 CD10 DA05 DA06 EA08 EB03 EB16X EB16Y EB18Y FA03 FA06 FB14 FB15 FB23 FB24 FC05 FC10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光触媒機能をもつ光触媒物質または光触媒
物質となる物質を含む液状物を用い、前記液状物を前記
基材の被覆面に被覆して被覆層を形成し、前記被覆層を
固化し、その後、前記被覆層の表面を研磨処理またはエ
ッチング処理し、前記光触媒物質を前記被覆層の表面に
表出させることを特徴とする光触媒部材の製造方法。
【請求項２】光触媒機能をもつ光触媒物質または光触媒
物質となる物質を含む液状物を用い、前記液状物を前記
基材の被覆面に被覆して被覆層を形成し、その後、光触
媒物質・寄せ操作を行い、前記被覆層の表面側に光触媒
物質を寄せることを特徴とする光触媒部材の製造方法。