JP2000143292A - 多孔質光触媒被膜ガラスおよびその被覆方法 - Google Patents
多孔質光触媒被膜ガラスおよびその被覆方法Info
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- C03C17/006—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with materials of composite character
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- C03C2217/70—Properties of coatings
- C03C2217/71—Photocatalytic coatings
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Abstract
(57)【要約】
【課題】フロートガラスのトップ面に、高品質且つ高耐
久性を有する光触媒膜を直接形成すること。 【解決手段】フロートガラスのトップ面に直接、塗布さ
れた有機チタン化合物を主成分として含む溶液に有機ポ
リマーと溶媒を添加した塗布液が焼成されることによ
り、該有機ポリマーの燃焼分解により形成された多孔質
金属酸化物からなる光触媒被膜が直接被覆されてなる多
孔質光触媒被膜ガラス。
久性を有する光触媒膜を直接形成すること。 【解決手段】フロートガラスのトップ面に直接、塗布さ
れた有機チタン化合物を主成分として含む溶液に有機ポ
リマーと溶媒を添加した塗布液が焼成されることによ
り、該有機ポリマーの燃焼分解により形成された多孔質
金属酸化物からなる光触媒被膜が直接被覆されてなる多
孔質光触媒被膜ガラス。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、建築用、自動車用
等の窓ガラス、さらには鏡等の各種の分野のガラス物品
において用いられる光触媒機能を有する多孔質光触媒被
膜ガラスおよびその被覆方法に関する。
等の窓ガラス、さらには鏡等の各種の分野のガラス物品
において用いられる光触媒機能を有する多孔質光触媒被
膜ガラスおよびその被覆方法に関する。
【0002】
【従来の技術】最近、防汚・消臭・抗菌・親水等のため
にガラスの表面に光触媒機能を有する被膜を形成するこ
とが行われている。例えば、特開平5ー253544号
公報に記載のアナターゼ型TiO2を主体とする光触媒微
粉末をその一部がバインダ層表面から露出するようにし
た板状部材、特開平7−232080号公報に記載の光
触媒微粒子がTiO2、ZnO、SrTiO2、Fe2O3、W
O3、FeTiO2、Bi2O3、SnO2等であり、光触媒粒
子の間隙充填粒子がSn、Ti、Ag、Cu、Zn、Fe、P
t、Co、Niの金属または酸化物である光触媒機能を有
する多機能材、特開平9−59042号公報記載の光触
媒性の平均結晶粒子径が約0.1μm以下のTiO2の粒子
を含有する防曇性被膜で覆われた透明基材等が知られて
いる。
にガラスの表面に光触媒機能を有する被膜を形成するこ
とが行われている。例えば、特開平5ー253544号
公報に記載のアナターゼ型TiO2を主体とする光触媒微
粉末をその一部がバインダ層表面から露出するようにし
た板状部材、特開平7−232080号公報に記載の光
触媒微粒子がTiO2、ZnO、SrTiO2、Fe2O3、W
O3、FeTiO2、Bi2O3、SnO2等であり、光触媒粒
子の間隙充填粒子がSn、Ti、Ag、Cu、Zn、Fe、P
t、Co、Niの金属または酸化物である光触媒機能を有
する多機能材、特開平9−59042号公報記載の光触
媒性の平均結晶粒子径が約0.1μm以下のTiO2の粒子
を含有する防曇性被膜で覆われた透明基材等が知られて
いる。
【0003】また従来、ガラス表面に各種の機能性膜を
被覆するに際し、ガラスから機能性膜へのナトリウムイ
オンの拡散を防止するために、該機能性膜の下層にアン
ダーコート膜を形成する事が知られている。例えば、特
開平4−18237号公報記載のZnOを含有した紫外
線吸収膜の下層にSiO2を主成分とする金属酸化物被膜
を設けた表面処理ガラス、特開平7−315880号公
報記載のガラス板表面にSiO2を主成分とする薄膜、T
iO2を主成分とする薄膜、SnO2を主成分とする薄膜を
順次被覆させた透明導電膜付きガラス板、特開平8−1
90088号公報記載のガラス基板からのアルカリ金属
イオンの拡散を防止する金属酸化物の障壁層と該障壁層
の上層の金属含有被覆からなるガラス物品等が知られて
いる。
被覆するに際し、ガラスから機能性膜へのナトリウムイ
オンの拡散を防止するために、該機能性膜の下層にアン
ダーコート膜を形成する事が知られている。例えば、特
開平4−18237号公報記載のZnOを含有した紫外
線吸収膜の下層にSiO2を主成分とする金属酸化物被膜
を設けた表面処理ガラス、特開平7−315880号公
報記載のガラス板表面にSiO2を主成分とする薄膜、T
iO2を主成分とする薄膜、SnO2を主成分とする薄膜を
順次被覆させた透明導電膜付きガラス板、特開平8−1
90088号公報記載のガラス基板からのアルカリ金属
イオンの拡散を防止する金属酸化物の障壁層と該障壁層
の上層の金属含有被覆からなるガラス物品等が知られて
いる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の光触媒被膜
をガラス上に形成した光触媒被覆ガラスにおいては、該
光触媒被膜をガラス表面に直接被覆する場合、高温で処
理するとガラス中に含まれるナトリウムイオンが該光触
媒膜に拡散し、光触媒膜のTiO2の酸化作用を促進する
電子を中和してしまい、上述の光触媒機能が損なわれて
しまう欠点があった。
をガラス上に形成した光触媒被覆ガラスにおいては、該
光触媒被膜をガラス表面に直接被覆する場合、高温で処
理するとガラス中に含まれるナトリウムイオンが該光触
媒膜に拡散し、光触媒膜のTiO2の酸化作用を促進する
電子を中和してしまい、上述の光触媒機能が損なわれて
しまう欠点があった。
【0005】また、前記ナトリウムイオンが光触媒被膜
に拡散するのを防止するために、光触媒被膜の下層に下
地層としてのSiO2等の膜を被覆した場合には光触媒被
膜と下地層との密着性を向上させることが難しく、耐久
性評価試験で光触媒被膜が剥離してしまう等の欠点が生
じた。
に拡散するのを防止するために、光触媒被膜の下層に下
地層としてのSiO2等の膜を被覆した場合には光触媒被
膜と下地層との密着性を向上させることが難しく、耐久
性評価試験で光触媒被膜が剥離してしまう等の欠点が生
じた。
【0006】さらにまた、従来の方法のように下地層を
設けることは、工程が煩雑となるばかりでなく、コスト
アップの要因となり、好ましいものではなかった。
設けることは、工程が煩雑となるばかりでなく、コスト
アップの要因となり、好ましいものではなかった。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、フロートガラ
スの表面にチタニアを主成分とする光触媒被膜を直接被
覆することが出来ないか検討した結果、フロートガラス
のトップ面に、有機チタン化合物を含む溶液中に有機ポ
リマーを添加した塗布液を直接塗布・焼成して得られる
光触媒被膜を多孔質化することにより、下地層を形成し
なくてもバラツキの小さい高品質で且つ高耐久性を有す
る光触媒被膜を被覆することが可能であることが判明し
た。
スの表面にチタニアを主成分とする光触媒被膜を直接被
覆することが出来ないか検討した結果、フロートガラス
のトップ面に、有機チタン化合物を含む溶液中に有機ポ
リマーを添加した塗布液を直接塗布・焼成して得られる
光触媒被膜を多孔質化することにより、下地層を形成し
なくてもバラツキの小さい高品質で且つ高耐久性を有す
る光触媒被膜を被覆することが可能であることが判明し
た。
【0008】本発明の多孔質光触媒被膜ガラスは、従来
のように二層の膜構成にする必要がないために製造工程
が単純であるとともに、下地層と光触媒層との密着性の
問題もなく、さらに薄膜の屈折率、膜厚を規定すること
で、刺激純度が小さくかつ色はニュートラル色に近く、
反射率が小さい光触媒被膜ガラスを得ることができると
いう利点を有する。
のように二層の膜構成にする必要がないために製造工程
が単純であるとともに、下地層と光触媒層との密着性の
問題もなく、さらに薄膜の屈折率、膜厚を規定すること
で、刺激純度が小さくかつ色はニュートラル色に近く、
反射率が小さい光触媒被膜ガラスを得ることができると
いう利点を有する。
【0009】すなわち、本発明は、フロートガラスのト
ップ面に、多孔質金属酸化物からなる光触媒被膜が直接
被覆されてなることを特徴とする多孔質光触媒被膜ガラ
スに関する。
ップ面に、多孔質金属酸化物からなる光触媒被膜が直接
被覆されてなることを特徴とする多孔質光触媒被膜ガラ
スに関する。
【0010】また、光触媒被膜は、光触媒機能を有する
チタニアが45〜90重量%、マトリックス形成用金属
酸化物が5〜30重量%、酸化物超微粒子が5〜25重
量%から形成されていることが好ましい。
チタニアが45〜90重量%、マトリックス形成用金属
酸化物が5〜30重量%、酸化物超微粒子が5〜25重
量%から形成されていることが好ましい。
【0011】さらに、多孔質金属酸化物は、有機チタン
化合物を主成分として含む溶液に添加された有機ポリマ
ーが塗布後焼成されることにより、該有機ポリマーの燃
焼分解により形成されたものであることが好ましい。
化合物を主成分として含む溶液に添加された有機ポリマ
ーが塗布後焼成されることにより、該有機ポリマーの燃
焼分解により形成されたものであることが好ましい。
【0012】また、本発明は、光触媒機能を有する有機
チタン化合物、マトリックス形成用有機金属化合物を含
む溶液に有機系ポリマーと溶媒を添加した塗布液を、フ
ロートガラスのトップ面に直接塗布したのち焼成するこ
とにより、該ガラス表面に多孔質の光触媒金属酸化物被
膜を直接被覆してなることを特徴とする多孔質光触媒被
膜ガラスの被覆方法に関する。
チタン化合物、マトリックス形成用有機金属化合物を含
む溶液に有機系ポリマーと溶媒を添加した塗布液を、フ
ロートガラスのトップ面に直接塗布したのち焼成するこ
とにより、該ガラス表面に多孔質の光触媒金属酸化物被
膜を直接被覆してなることを特徴とする多孔質光触媒被
膜ガラスの被覆方法に関する。
【0013】また、有機ポリマーは、増粘剤であること
が好ましく、さらに該増粘剤を塗布液に対して10〜2
0重量%添加することにより、塗布液の粘度を10〜1
00ポイズの範囲に調整することが好ましい。
が好ましく、さらに該増粘剤を塗布液に対して10〜2
0重量%添加することにより、塗布液の粘度を10〜1
00ポイズの範囲に調整することが好ましい。
【0014】さらに、塗布液をフロートガラスのトップ
面に、印刷法により直接塗布することが好ましい。
面に、印刷法により直接塗布することが好ましい。
【0015】塗布液中には、例えば増粘剤としてのニト
ロセルロース等の有機系ポリマーが含有されているた
め、焼成することにより、該有機系ポリマーが燃焼分解
し、得られた被膜は多孔質となる。該多孔質の被膜は、
比表面積が大きく、光触媒性能がより活性化するととも
に、フロートガラスとのトップ面に強固に固定化され
る。
ロセルロース等の有機系ポリマーが含有されているた
め、焼成することにより、該有機系ポリマーが燃焼分解
し、得られた被膜は多孔質となる。該多孔質の被膜は、
比表面積が大きく、光触媒性能がより活性化するととも
に、フロートガラスとのトップ面に強固に固定化され
る。
【0016】フロートガラスは、汎用の板ガラスを製造
する際のフロート法と一般に呼ばれている方法で製造さ
れる。この方法は、溶融・清澄の終わった溶融ガラスを
ティンバスと呼ばれる溶融錫が収容された室に導き、該
溶融ガラスを該溶融錫上に水平に浮遊させ製板すること
により、冷却されたガラスはその両表面が非常に平坦と
なる。該ガラスは、溶融錫と接触する表面(以下、ボト
ム面と呼ぶ)と溶融錫と接触しない面(以下、トップ面
と呼ぶ)の二面が形成される。本発明は、該フロートガ
ラスのトップ面に光触媒被膜を直接被覆させるものであ
る。トップ面に被覆した方がボトム面に被覆する場合に
比較して高性能の光触媒機能性等を有する理由は明白で
はないが、トップ面はボトム面に比較してガラス表面に
付着された酸化スズの量が極めて少なく、この酸化錫の
付着量がフロートガラスのトップ面に被覆した方がボト
ム面に被覆するよりも光触媒性能(例えば、親水性能)
がより良好になる原因と考えられる。
する際のフロート法と一般に呼ばれている方法で製造さ
れる。この方法は、溶融・清澄の終わった溶融ガラスを
ティンバスと呼ばれる溶融錫が収容された室に導き、該
溶融ガラスを該溶融錫上に水平に浮遊させ製板すること
により、冷却されたガラスはその両表面が非常に平坦と
なる。該ガラスは、溶融錫と接触する表面(以下、ボト
ム面と呼ぶ)と溶融錫と接触しない面(以下、トップ面
と呼ぶ)の二面が形成される。本発明は、該フロートガ
ラスのトップ面に光触媒被膜を直接被覆させるものであ
る。トップ面に被覆した方がボトム面に被覆する場合に
比較して高性能の光触媒機能性等を有する理由は明白で
はないが、トップ面はボトム面に比較してガラス表面に
付着された酸化スズの量が極めて少なく、この酸化錫の
付着量がフロートガラスのトップ面に被覆した方がボト
ム面に被覆するよりも光触媒性能(例えば、親水性能)
がより良好になる原因と考えられる。
【0017】
【発明の実施の形態】本発明の光触媒機能を有する酸化
物被膜は、チタニアを主成分とする膜からなり、そのチ
タニアの主な原料としては、金属アルコキド類である。
その具体例としてはテトライソプロポキシチタン、テト
ラノルマルブトキシチタン、トリイソプロポキシチタン
モノアセチルアセトナ−ト等が使用できる。TiO2前駆
体としては、前記Tiアルコキシド類に安定化剤を加え
た溶液やTiのアセチルアセトナート類に水を加えて加
水分解したTiO2ゾル、或いはTiアセチルアセトナー
ト類、TiCl4、Ti(SO4)2等を各種溶媒に溶解させた
溶液等である。また、TiO2を含有する混合ゾルは、前
記TiO2前駆体をTiO2以外のSiO2、Al2O3、P2O
5、B2O3、ZrO2、SnO2、Ta2O5等の金属酸化物の
内の少なくとも1種と混合したもの、或いは予めTiO2
の結晶性又は非晶質性のTiO2微粒子を前記金属酸化物
ゾルに分散剤等を用いて分散させたTiO2混合ゾル等で
ある。光触媒性能を有する酸化物被膜中のチタニアの含
有量は10〜100重量%の範囲で含有できるが、特に
45〜90重量%の範囲とすることが光触媒機能及び耐
久性等の点より好ましい。
物被膜は、チタニアを主成分とする膜からなり、そのチ
タニアの主な原料としては、金属アルコキド類である。
その具体例としてはテトライソプロポキシチタン、テト
ラノルマルブトキシチタン、トリイソプロポキシチタン
モノアセチルアセトナ−ト等が使用できる。TiO2前駆
体としては、前記Tiアルコキシド類に安定化剤を加え
た溶液やTiのアセチルアセトナート類に水を加えて加
水分解したTiO2ゾル、或いはTiアセチルアセトナー
ト類、TiCl4、Ti(SO4)2等を各種溶媒に溶解させた
溶液等である。また、TiO2を含有する混合ゾルは、前
記TiO2前駆体をTiO2以外のSiO2、Al2O3、P2O
5、B2O3、ZrO2、SnO2、Ta2O5等の金属酸化物の
内の少なくとも1種と混合したもの、或いは予めTiO2
の結晶性又は非晶質性のTiO2微粒子を前記金属酸化物
ゾルに分散剤等を用いて分散させたTiO2混合ゾル等で
ある。光触媒性能を有する酸化物被膜中のチタニアの含
有量は10〜100重量%の範囲で含有できるが、特に
45〜90重量%の範囲とすることが光触媒機能及び耐
久性等の点より好ましい。
【0018】TiO2以外の酸化物としては、マトリック
ス形成用金属酸化物としてのSiO2、Al2O3、P
2O5、B2O3、ZrO2、SnO2、Ta2O5等を添加する
ことができ、特にSiO2は膜強度を向上させる成分とし
て有効であり、さらに酸化物超微粒子を添加することが
好ましく、光触媒機能を有するチタニアが45〜90重
量%、シリカ等のマトリックス形成用酸化物が5〜30
重量%、酸化物超微粒子が5〜25重量%のものは特に
好ましい。なお、例えば、SiO2の主な原料としては、
前記金属アルコキド類であるが、具体例としては、Si
アルコキシド類が、テトラエトキシシラン、テトラメト
キシシラン、モノメチルトリエトキシシラン、モノメチ
ルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジ
メチルジエトキシシラン、その他のテトラアルコキシシ
ラン化合物、その他のアルキルアルコキシシラン化合物
等が使用でき、その他の酸化物も上記の酸化珪素の原料
と同様なものを用いることが出来る。
ス形成用金属酸化物としてのSiO2、Al2O3、P
2O5、B2O3、ZrO2、SnO2、Ta2O5等を添加する
ことができ、特にSiO2は膜強度を向上させる成分とし
て有効であり、さらに酸化物超微粒子を添加することが
好ましく、光触媒機能を有するチタニアが45〜90重
量%、シリカ等のマトリックス形成用酸化物が5〜30
重量%、酸化物超微粒子が5〜25重量%のものは特に
好ましい。なお、例えば、SiO2の主な原料としては、
前記金属アルコキド類であるが、具体例としては、Si
アルコキシド類が、テトラエトキシシラン、テトラメト
キシシラン、モノメチルトリエトキシシラン、モノメチ
ルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジ
メチルジエトキシシラン、その他のテトラアルコキシシ
ラン化合物、その他のアルキルアルコキシシラン化合物
等が使用でき、その他の酸化物も上記の酸化珪素の原料
と同様なものを用いることが出来る。
【0019】また、酸化物超微粒子としては、結晶性の
シリカ又は無定型、ガラス状の何れかであってもよい
が、TiO2、Al203の超微粒子なども使われる。特
に親水性機能を重視する被膜の場合には、保水性の大き
なSiO2、Al203の超微粒子が好ましく、さらにコ
ロイダルシリカは特に好ましい。
シリカ又は無定型、ガラス状の何れかであってもよい
が、TiO2、Al203の超微粒子なども使われる。特
に親水性機能を重視する被膜の場合には、保水性の大き
なSiO2、Al203の超微粒子が好ましく、さらにコ
ロイダルシリカは特に好ましい。
【0020】また、希釈溶媒としては、具体例として
は、メタノ−ル、エタノ−ル、プロパノ−ル、ブタノ−
ル、エチレングリコ−ル、ヘキシレングリコ−ル等のア
ルコール系溶媒、が好ましく、さらには酢酸エチル、酢
酸ブチル、酢酸アミルなどのエステル類、さらにはメチ
ルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブな
どのセロソルブ類及びこれらを混合した溶媒を用いるこ
とが出来る。
は、メタノ−ル、エタノ−ル、プロパノ−ル、ブタノ−
ル、エチレングリコ−ル、ヘキシレングリコ−ル等のア
ルコール系溶媒、が好ましく、さらには酢酸エチル、酢
酸ブチル、酢酸アミルなどのエステル類、さらにはメチ
ルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブな
どのセロソルブ類及びこれらを混合した溶媒を用いるこ
とが出来る。
【0021】有機チタン化合物を含む溶液中に添加され
る有機ポリマーは、例えば印刷法により塗布液を塗布す
る場合には、増粘剤としてのニトロセルロース、ポリエ
チレングリコ−ル(平均分子量200)、ポリプロピレ
ングリコ−ル(平均分子量400)等を加え、印刷法に
適した粘度に調整する。増粘剤の添加量は、塗布液に対
して10〜20重量%添加出来る。また、有機ポリマー
は増粘剤に限定されるものではなく、その添加量も塗布
液に対して10〜20重量%添加するのが好ましい。
る有機ポリマーは、例えば印刷法により塗布液を塗布す
る場合には、増粘剤としてのニトロセルロース、ポリエ
チレングリコ−ル(平均分子量200)、ポリプロピレ
ングリコ−ル(平均分子量400)等を加え、印刷法に
適した粘度に調整する。増粘剤の添加量は、塗布液に対
して10〜20重量%添加出来る。また、有機ポリマー
は増粘剤に限定されるものではなく、その添加量も塗布
液に対して10〜20重量%添加するのが好ましい。
【0022】なお、レベリング剤としてジメチルシリコ
ーンなどのメチルシリコーン類やフッ素系レベリング剤
を適量加えても良い。本来溶液中に含まれるアルコ−ル
系やセロソルブ系のもの単独または混合物を、該溶液の
蒸発速度や粘度を勘案して選択すればよい。
ーンなどのメチルシリコーン類やフッ素系レベリング剤
を適量加えても良い。本来溶液中に含まれるアルコ−ル
系やセロソルブ系のもの単独または混合物を、該溶液の
蒸発速度や粘度を勘案して選択すればよい。
【0023】塗布法としては、例えばスクリーン印刷、
グラビア印刷、凹版印刷等の印刷法が好ましく、これら
塗布法で塗布成膜する際の塗布液中の固形分濃度として
は約1〜30重量%程度で、塗布液粘度としては10〜
100ポイズにすることが出来る。10ポイズ未満では
印刷時に粘度が低すぎてスクリーン版上で溶液が広がり
易く、版上での溶液の乾燥を抑制し難く、良好なパター
ニングが得られなくなる。また100ポイズを超えると
印刷時の印刷性が著しく悪くなり、膜面の均質性が損な
われたり、膜の機械的、化学的耐久性が低下したりし易
くなるからである。
グラビア印刷、凹版印刷等の印刷法が好ましく、これら
塗布法で塗布成膜する際の塗布液中の固形分濃度として
は約1〜30重量%程度で、塗布液粘度としては10〜
100ポイズにすることが出来る。10ポイズ未満では
印刷時に粘度が低すぎてスクリーン版上で溶液が広がり
易く、版上での溶液の乾燥を抑制し難く、良好なパター
ニングが得られなくなる。また100ポイズを超えると
印刷時の印刷性が著しく悪くなり、膜面の均質性が損な
われたり、膜の機械的、化学的耐久性が低下したりし易
くなるからである。
【0024】またさらに、塗布後の乾燥処理としては、
乾燥温度が常温〜300℃程度で乾燥時間が0.5〜6
0分間程度が好ましく、より好ましくは前記乾燥温度が
100〜250℃程度で乾燥時間が 1〜30分間程度で
ある。
乾燥温度が常温〜300℃程度で乾燥時間が0.5〜6
0分間程度が好ましく、より好ましくは前記乾燥温度が
100〜250℃程度で乾燥時間が 1〜30分間程度で
ある。
【0025】また、乾燥後の焼成処理としては、焼成温
度はガラス中に含有されるナトリウムイオンの拡散温度
である510℃以上の温度であることが好ましく、その
510℃以上の加熱時間は1〜4分に制御するのがよ
い。また、該焼成時間までの昇温速度は70〜280℃
/分に制御すると良い。焼成温度が550℃〜700℃
の場合には、被膜の焼成とガラスの熱強化または/およ
び熱曲げ加工時とを同時に行うことも出来る。なお、焼
成後の得られた結晶は、アナターゼ型チタニアからなる
ものが光触媒性能が大きく好ましいが、これに限定され
るものではない。また、本発明の成膜条件に準じた工程
を得ることで、前記のような550℃以上の高温での熱
強化および/または熱曲げ加工を行っても、ガラス中に
含まれるアルカリイオンの拡散を光触媒性能に影響のな
い程度に止める利点を有する。
度はガラス中に含有されるナトリウムイオンの拡散温度
である510℃以上の温度であることが好ましく、その
510℃以上の加熱時間は1〜4分に制御するのがよ
い。また、該焼成時間までの昇温速度は70〜280℃
/分に制御すると良い。焼成温度が550℃〜700℃
の場合には、被膜の焼成とガラスの熱強化または/およ
び熱曲げ加工時とを同時に行うことも出来る。なお、焼
成後の得られた結晶は、アナターゼ型チタニアからなる
ものが光触媒性能が大きく好ましいが、これに限定され
るものではない。また、本発明の成膜条件に準じた工程
を得ることで、前記のような550℃以上の高温での熱
強化および/または熱曲げ加工を行っても、ガラス中に
含まれるアルカリイオンの拡散を光触媒性能に影響のな
い程度に止める利点を有する。
【0026】
【実施例1】ガラスの準備:フロート法で製造された
フロートガラスのトップ面を選択したのち、該ガラスを
水洗式ブラシ洗浄機により中性洗剤を用いて洗浄する。
フロートガラスのトップ面を選択したのち、該ガラスを
水洗式ブラシ洗浄機により中性洗剤を用いて洗浄する。
【0027】薬液の調整:チタニアゾル(CG−T、
日本曹達社製)とシリカゾル(コルコートP、コルコー
ト社製)とコロイダルシリカ(IPA−ST−S、日産
化学製)を用い、酸化物換算で50:30:20(重量
%)とした溶液に増粘剤としてニトロセルロースH7
(ダイセル製)を薬液全体の約16重量%添加し、該光
触媒膜形成用薬液の溶質濃度が酸化物換算で1.6重量
%となるよう、エチルカルビトールを溶媒として添加
し、良く混合攪拌し光触媒膜形成用印刷薬液とする。な
お、薬液の粘度は28ポイズで行った。
日本曹達社製)とシリカゾル(コルコートP、コルコー
ト社製)とコロイダルシリカ(IPA−ST−S、日産
化学製)を用い、酸化物換算で50:30:20(重量
%)とした溶液に増粘剤としてニトロセルロースH7
(ダイセル製)を薬液全体の約16重量%添加し、該光
触媒膜形成用薬液の溶質濃度が酸化物換算で1.6重量
%となるよう、エチルカルビトールを溶媒として添加
し、良く混合攪拌し光触媒膜形成用印刷薬液とする。な
お、薬液の粘度は28ポイズで行った。
【0028】薬液の塗布:上記の工程において洗浄
の終了したフロートガラスのトップ面上に、所定形状に
パターニングした350メッシュのテトロンスクリーン
をのせ、ショアー硬度HS61のスキージーを用いて前
記光触媒膜形成用印刷薬液でトップ面を選択してガラス
表面に直接スクリーン印刷する。
の終了したフロートガラスのトップ面上に、所定形状に
パターニングした350メッシュのテトロンスクリーン
をのせ、ショアー硬度HS61のスキージーを用いて前
記光触媒膜形成用印刷薬液でトップ面を選択してガラス
表面に直接スクリーン印刷する。
【0029】焼成:焼成炉において昇温速度70℃/
分で550℃まで昇温し、ガラス中に含まれるナトリウ
ムイオンの熱拡散温度である510℃以上の温度に1分
間加熱処理を行った。
分で550℃まで昇温し、ガラス中に含まれるナトリウ
ムイオンの熱拡散温度である510℃以上の温度に1分
間加熱処理を行った。
【0030】品質評価:焼成・固化した多孔質光触媒
被膜は、膜厚が120nmのものが得られた。得られた
光触媒被膜ガラスの光触媒活性を評価した結果、水の接
触角が照射前の54#から4時間後には6#になり、さら
に24時間後には2#以下となり、光触媒被膜ガラスが
非常に高い光触媒活性を有することが確認できた。
被膜は、膜厚が120nmのものが得られた。得られた
光触媒被膜ガラスの光触媒活性を評価した結果、水の接
触角が照射前の54#から4時間後には6#になり、さら
に24時間後には2#以下となり、光触媒被膜ガラスが
非常に高い光触媒活性を有することが確認できた。
【0031】なお、得られた光触媒被膜ガラスの光触媒
活性の評価は下記のように行った。
活性の評価は下記のように行った。
【0032】〔光触媒活性試験〕1重量%オレイン酸ア
セトン溶液を用いて光触媒膜表面にオレイン酸を均一に
付着させ人工的に汚れを形成した。これにブラックライ
トFL15BLB(東芝電気)で0.5mW/cm2(3
65nm)の紫外線を2時間照射した。照射後4時間お
よび24時間経過後の水の接触角変化で光活性を評価し
た。表1に品質評価の結果を示す。なお、表1の品質評
価の欄の光触媒活性の評価は、◎印(接触角:0〜5
°)、○印(接触角:6〜10°)、×印(接触角:3
0°以上)を示し、接触角5°以下を合格とした。さら
に、表1のフロート面の欄の、Tはフロートガラスのト
ップ面を示す。
セトン溶液を用いて光触媒膜表面にオレイン酸を均一に
付着させ人工的に汚れを形成した。これにブラックライ
トFL15BLB(東芝電気)で0.5mW/cm2(3
65nm)の紫外線を2時間照射した。照射後4時間お
よび24時間経過後の水の接触角変化で光活性を評価し
た。表1に品質評価の結果を示す。なお、表1の品質評
価の欄の光触媒活性の評価は、◎印(接触角:0〜5
°)、○印(接触角:6〜10°)、×印(接触角:3
0°以上)を示し、接触角5°以下を合格とした。さら
に、表1のフロート面の欄の、Tはフロートガラスのト
ップ面を示す。
【0033】
【表1】
【0034】
【実施例2】昇温速度280℃/分で550℃まで昇温
した以外は、実施例1と同じ方法で行った。光触媒活性
を評価した結果、水の接触角が照射前の59#から4時
間後には5#になり、該光触媒被膜ガラスが非常に高い
光触媒活性を有することが確認できた。
した以外は、実施例1と同じ方法で行った。光触媒活性
を評価した結果、水の接触角が照射前の59#から4時
間後には5#になり、該光触媒被膜ガラスが非常に高い
光触媒活性を有することが確認できた。
【0035】
【実施例3】510℃以上での加熱時間を4分間とした
以外は、実施例1と同じ方法で行った。光触媒活性を評
価した結果、水の接触角が照射前の56#から4時間後
には8#になり、さらに24時間後には2#以下となり、
非常に高い光触媒活性を有することが確認できた。
以外は、実施例1と同じ方法で行った。光触媒活性を評
価した結果、水の接触角が照射前の56#から4時間後
には8#になり、さらに24時間後には2#以下となり、
非常に高い光触媒活性を有することが確認できた。
【0036】
【実施例4】昇温速度を280℃/分で550℃まで昇
温し、510℃以上での加熱時間を4分間とした以外は
実施例1と同じ方法で行った。光触媒活性を評価した結
果、水の接触角が照射前の58#から4時間後には3#に
なり、非常に高い光触媒活性を有することが確認でき
た。
温し、510℃以上での加熱時間を4分間とした以外は
実施例1と同じ方法で行った。光触媒活性を評価した結
果、水の接触角が照射前の58#から4時間後には3#に
なり、非常に高い光触媒活性を有することが確認でき
た。
【0037】
【実施例5】溶液中のチタニアゾル(S−3043、帝
国化学社製)とシリカゾル(コルコートP、コルコート
社製)とコロイダルシリカ(IPA−ST−S、日産化
学製)を用い、酸化物換算で80:10:10(固形分
重量%)とした溶液に増粘剤としてニトロセルロースH
7(ダイセル製)を薬液全体の約16重量%添加し、該
光触媒膜形成用薬液の溶質濃度が酸化物換算で2.0重
量%となるよう、エチルカルビトールを溶媒として添加
した以外は実施例1と同じ方法で行った。結果、膜厚が
123nmの多孔質光触媒被膜ガラスが得られ、光触媒
活性を評価した結果、水の接触角が照射前の58#から
4時間後には2#以下になり、該光触媒被膜ガラスが非
常に高い光触媒活性を有することが確認できた。
国化学社製)とシリカゾル(コルコートP、コルコート
社製)とコロイダルシリカ(IPA−ST−S、日産化
学製)を用い、酸化物換算で80:10:10(固形分
重量%)とした溶液に増粘剤としてニトロセルロースH
7(ダイセル製)を薬液全体の約16重量%添加し、該
光触媒膜形成用薬液の溶質濃度が酸化物換算で2.0重
量%となるよう、エチルカルビトールを溶媒として添加
した以外は実施例1と同じ方法で行った。結果、膜厚が
123nmの多孔質光触媒被膜ガラスが得られ、光触媒
活性を評価した結果、水の接触角が照射前の58#から
4時間後には2#以下になり、該光触媒被膜ガラスが非
常に高い光触媒活性を有することが確認できた。
【0038】
【実施例6】昇温速度280℃/分で550℃まで昇温
した以外は実施例5と同じ方法で行った。光触媒活性を
評価した結果、水の接触角が照射前の55#から4時間
後には4#になり、該光触媒被膜ガラスが非常に高い光
触媒活性を有することが確認できた。
した以外は実施例5と同じ方法で行った。光触媒活性を
評価した結果、水の接触角が照射前の55#から4時間
後には4#になり、該光触媒被膜ガラスが非常に高い光
触媒活性を有することが確認できた。
【0039】
【実施例7】アルカリ拡散温度(510℃)以上の加熱
時間を4分とした以外は実施例5と同じ方法で行った。
光触媒活性を評価した結果、水の接触角が照射前の58
#から4時間後には4#になり、該光触媒被膜ガラスが非
常に高い光触媒活性を有することが確認できた。
時間を4分とした以外は実施例5と同じ方法で行った。
光触媒活性を評価した結果、水の接触角が照射前の58
#から4時間後には4#になり、該光触媒被膜ガラスが非
常に高い光触媒活性を有することが確認できた。
【0040】
【実施例8】昇温速度280℃/分で550℃まで昇温
し、510℃以上の加熱時間を4分とした以外は、実施
例5と同じ方法で行った。光触媒活性を評価した結果、
水の接触角が照射前の57#から4時間後には3#にな
り、該光触媒被膜ガラスが非常に高い光触媒活性を有す
ることが確認できた。
し、510℃以上の加熱時間を4分とした以外は、実施
例5と同じ方法で行った。光触媒活性を評価した結果、
水の接触角が照射前の57#から4時間後には3#にな
り、該光触媒被膜ガラスが非常に高い光触媒活性を有す
ることが確認できた。
【0041】
【比較例1】実施例1と同様に、チタニアゾル(CG−
T、日本曹達社製)とシリカゾル(コルコートP、コル
コート社製)とコロイダルシリカ(IPA−ST−S、
日産化学製)を用い、酸化物換算で50:30:20
(固形分重量%)とした溶液を、光触媒膜形成用薬液の
溶質濃度が酸化物換算で1.3重量%となるよう、エキ
ネンとn−ブタノールの混合溶媒(重量比1:1)を添
加し、良く混合攪拌し光触媒膜形成用スピンコート薬液
とする。なお、該溶液の粘度は、3センチポイズであっ
た。
T、日本曹達社製)とシリカゾル(コルコートP、コル
コート社製)とコロイダルシリカ(IPA−ST−S、
日産化学製)を用い、酸化物換算で50:30:20
(固形分重量%)とした溶液を、光触媒膜形成用薬液の
溶質濃度が酸化物換算で1.3重量%となるよう、エキ
ネンとn−ブタノールの混合溶媒(重量比1:1)を添
加し、良く混合攪拌し光触媒膜形成用スピンコート薬液
とする。なお、該溶液の粘度は、3センチポイズであっ
た。
【0042】スピンコート法を用いて該薬液をフロート
ガラスのトップ面を選択したガラス表面に回転速度19
0rpmで2分間回転させたところ、均質できれいな薄
膜が得られた。その後の工程は実施例1と同様に行い、
膜厚が117nmの光触媒被膜ガラスが得られた。光触
媒活性を評価した結果、接触角が照射前の54#から4
時間後には50#になり、さらに24時間後には49°
となり、実施例1のスクリーン法で印刷した場合に比較
して、光触媒活性に大きな差異を確認できた。
ガラスのトップ面を選択したガラス表面に回転速度19
0rpmで2分間回転させたところ、均質できれいな薄
膜が得られた。その後の工程は実施例1と同様に行い、
膜厚が117nmの光触媒被膜ガラスが得られた。光触
媒活性を評価した結果、接触角が照射前の54#から4
時間後には50#になり、さらに24時間後には49°
となり、実施例1のスクリーン法で印刷した場合に比較
して、光触媒活性に大きな差異を確認できた。
【0043】
【比較例2】実施例1と同様に、チタニアゾル(CG−
T、日本曹達社製)とシリカゾル(コルコートP、コル
コート社製)とコロイダルシリカ(IPA−ST−S、
日産化学製)を用い、酸化物換算で50:30:20
(固形分重量%)とした溶液を、光触媒膜形成用薬液の
溶質濃度が酸化物換算で4.0重量%となるよう、エキ
ネンとn−ブタノールの混合溶媒(重量比1:1)を添
加し、良く混合攪拌し光触媒膜形成用浸漬法用薬液とす
る。なお、該薬液の粘度は、8センチポイズであった。
T、日本曹達社製)とシリカゾル(コルコートP、コル
コート社製)とコロイダルシリカ(IPA−ST−S、
日産化学製)を用い、酸化物換算で50:30:20
(固形分重量%)とした溶液を、光触媒膜形成用薬液の
溶質濃度が酸化物換算で4.0重量%となるよう、エキ
ネンとn−ブタノールの混合溶媒(重量比1:1)を添
加し、良く混合攪拌し光触媒膜形成用浸漬法用薬液とす
る。なお、該薬液の粘度は、8センチポイズであった。
【0044】浸漬法を用いて該薬液をフロートガラスの
トップ面を選択したガラス表面に引き上げ速度4.0m
m/秒で成膜したところ、均質できれいな薄膜が得られ
た。その後の工程は実施例1と同様に行い、膜厚が12
1nmの光触媒被膜ガラスが得られた。光触媒活性を評
価した結果、接触角が照射前の56#から4時間後には
52#になり、さらに24時間後には48°となり、実
施例1のスクリーン法で印刷した場合に比較して、光触
媒活性に大きな差異を確認できた。
トップ面を選択したガラス表面に引き上げ速度4.0m
m/秒で成膜したところ、均質できれいな薄膜が得られ
た。その後の工程は実施例1と同様に行い、膜厚が12
1nmの光触媒被膜ガラスが得られた。光触媒活性を評
価した結果、接触角が照射前の56#から4時間後には
52#になり、さらに24時間後には48°となり、実
施例1のスクリーン法で印刷した場合に比較して、光触
媒活性に大きな差異を確認できた。
【0045】
【発明の効果】本発明は、フロートガラスのトップ面
に、多孔質の光触媒被膜を直接被覆するので、製造工程
が単純で安価に製造できるとともに、品質のバラツキの
少ない高品質且つ高耐久性の高性能光触媒被膜が形成出
来る。また下地層を有しないので刺激純度が小さく且つ
色がニュートラル色に近く、反射率が小さい高性能の光
学特性を有する多孔質光触媒被膜ガラスを得ることがで
きる効果も併せて有する。
に、多孔質の光触媒被膜を直接被覆するので、製造工程
が単純で安価に製造できるとともに、品質のバラツキの
少ない高品質且つ高耐久性の高性能光触媒被膜が形成出
来る。また下地層を有しないので刺激純度が小さく且つ
色がニュートラル色に近く、反射率が小さい高性能の光
学特性を有する多孔質光触媒被膜ガラスを得ることがで
きる効果も併せて有する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西田 佳弘 三重県松阪市大口町1510 セントラル硝子 株式会社硝子研究所内 (72)発明者 本城 啓司 三重県松阪市大口町1510 セントラル硝子 株式会社硝子研究所内 Fターム(参考) 4G059 AA01 AC21 AC22 EA01 EA04 EA05 EA07 EB05 EB07 4G069 AA03 AA08 AA09 BA02A BA02B BA02C BA04A BA04B BA04C BA14A BA14B BA22A BA22B BA22C BB04A BB04B BB04C BB06A BB06B BB06C BC50A BC50B BC50C BD05A BD05B BD05C CA10 CA11 CA17 DA05 EA08 FB23 FC05
Claims (7)
- 【請求項1】フロートガラスのトップ面に、多孔質金属
酸化物からなる光触媒被膜が直接被覆されてなることを
特徴とする多孔質光触媒被膜ガラス - 【請求項2】光触媒被膜は、光触媒機能を有するチタニ
アが45〜90重量%、マトリックス形成用金属酸化物
が5〜30重量%、酸化物超微粒子が5〜25重量%か
ら形成されていることを特徴とする請求項1記載の多孔
質光触媒被膜ガラス。 - 【請求項3】多孔質金属酸化物は、有機チタン化合物を
主成分として含む溶液に添加された有機ポリマーが塗布
後焼成されることにより、該有機ポリマーの燃焼分解に
より形成されたものであることを特徴とする請求項1ま
たは2記載の多孔質光触媒被膜ガラス - 【請求項4】光触媒機能を有する有機チタン化合物、マ
トリックス形成用有機金属化合物を含む溶液に有機系ポ
リマーと溶媒を添加した塗布液を、フロートガラスのト
ップ面に直接塗布したのち焼成することにより、該ガラ
ス表面に多孔質の光触媒金属酸化物被膜を直接被覆して
なることを特徴とする多孔質光触媒被膜ガラスの被覆方
法。 - 【請求項5】有機ポリマーが増粘剤であることを特徴と
する請求項4記載の多孔質光触媒被膜ガラスの被覆方
法。 - 【請求項6】増粘剤を塗布液に対して10〜20重量%
添加することにより、塗布液の粘度を10〜100ポイ
ズの範囲に調整することを特徴とする請求項5記載の多
孔質光触媒被膜ガラスの被覆方法。 - 【請求項7】塗布液をフロートガラスのトップ面に、印
刷法により直接塗布することを特徴とする請求項4乃至
6記載の多孔質光触媒被膜ガラスの被覆方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31524898A JP3649603B2 (ja) | 1998-11-06 | 1998-11-06 | 多孔質光触媒被膜ガラスおよびその被覆方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31524898A JP3649603B2 (ja) | 1998-11-06 | 1998-11-06 | 多孔質光触媒被膜ガラスおよびその被覆方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000143292A true JP2000143292A (ja) | 2000-05-23 |
JP3649603B2 JP3649603B2 (ja) | 2005-05-18 |
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---|---|---|---|
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---|---|
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003135972A (ja) * | 2001-10-31 | 2003-05-13 | Ube Nitto Kasei Co Ltd | 光触媒含有多孔性薄膜およびコーティング剤 |
JP2009023262A (ja) * | 2007-07-20 | 2009-02-05 | National Institute For Materials Science | 透明材とその製造方法 |
Citations (8)
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---|---|---|---|---|
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JPH10194780A (ja) * | 1996-12-26 | 1998-07-28 | Central Glass Co Ltd | 紫外線と熱線遮蔽性能及び防汚性能を有するガラス及びその製法 |
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JPH10236847A (ja) * | 1996-12-25 | 1998-09-08 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 光学薄膜、その形成用組成物およびそれを用いた紫外線吸収熱線反射ガラス |
-
1998
- 1998-11-06 JP JP31524898A patent/JP3649603B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JP2009023262A (ja) * | 2007-07-20 | 2009-02-05 | National Institute For Materials Science | 透明材とその製造方法 |
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