JP2000266902A - 光触媒タイルの製造方法及び装置 - Google Patents

光触媒タイルの製造方法及び装置

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JP2000266902A
JP2000266902A JP11074055A JP7405599A JP2000266902A JP 2000266902 A JP2000266902 A JP 2000266902A JP 11074055 A JP11074055 A JP 11074055A JP 7405599 A JP7405599 A JP 7405599A JP 2000266902 A JP2000266902 A JP 2000266902A
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tio
vapor deposition
tile
deposition chamber
photocatalytic
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Toshiaki Baba
俊明 馬場
Hiromichi Kato
博道 加藤
Seiji Shinkai
誠司 新開
Hideyuki Nishiyama
英之 西山
Toshikatsu Mori
稔勝 森
Toru Onuki
徹 大貫
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Inax Corp
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Inax Corp
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    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
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    • C04B41/50Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 タイル表面に膜厚の大きな高活性光触媒性被
膜を高成膜速度にて形成する。 【解決手段】 タイル2を加熱ゾーン3で加熱した後、
TiCl4蒸気発生炉5で発生させたTiCl4蒸気が導
入される蒸着室4にて、TiCl4蒸気の加水分解で生
じたTiO2をタイル表面に蒸着させることにより、タ
イル表面にTiO2被膜を形成する。この蒸着室4へエ
アポンプ11によって空気を供給する。必要に応じ、水
蒸気発生器15を作動させて水蒸気を空気に添加する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は光触媒タイル及びそ
の製造方法に係り、特に、タイル表面に光触媒機能を有
する被膜(以下「光触媒性被膜」と称す場合がある。)
を化学的蒸着法(CVD)により製造する方法及び装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、鏡やレンズ、板ガラス等の透明基
材の表面を高度に親水化することにより、基材の曇りや
水滴形成を防止することを目的として、或いは、建材や
機械装置或いは各種物品の表面を高度に親水化すること
により、表面の汚れを防止し、表面の自己浄化(セルフ
クリーニング)機能を付与すると共に、汚れを落とし易
くして清掃を容易にするために、基材表面に光触媒性チ
タニア(TiO2)等の光触媒性被膜を形成することが
行われている(特開平9−241038号公報、国際公
開WO96/29375、特開昭61−83106号公
報)。光触媒性チタニア等の光触媒機能を有する物質
は、光励起による親水化効果で基材表面を高度に親水化
し、水滴の形成を防止して、光の散乱による曇りを防止
する。また、親油性成分を多く含む汚れが付着し難くな
ると共に、表面の自己浄化及び作用が得られ、付着した
汚れも落ち易くなる。また、光触媒効果でNOxやSO
x或いは有機物の分解が促進されることによっても上記
効果が高められる。
【0003】従来においてはTiO2等の光触媒性被膜
は、100〜800nm(特開平9−241038号公
報)或いは、約0.2μm以下(国際公開WO96/2
9375)といった薄膜に形成されている。このような
光触媒機能を有する膜の形成方法として、特開平9−2
41038号公報及び国際公開WO96/29375に
は、TiO2粒子を含む懸濁液の塗布、焼成によるゾル
ゲル法が記載されている。
【0004】また、特開昭61−83106号公報に
は、被膜形成法としてCVDが記載されている。タイル
表面にCVDによりTiO2被膜を形成する場合、一般
的には、図2に示す如く、タイル搬送ベルト1上にタイ
ル2を載せ、加熱ゾーン3に搬送して加熱した後、Ti
Cl4(四塩化チタン)蒸気発生炉5で発生させたTi
Cl4蒸気が導入される蒸着室4に搬送し、蒸着室4内
で下記式の加水分解反応で生じたTiO2をタイル表面
に蒸着させ、その後、冷却ゾーン6で冷却することによ
り成膜が行われる。
【0005】TiCl4+2H2O→TiO2+4HCl このようなCVDによるTiO2被膜の形成に当り、従
来では加熱ゾーンの温度は300〜500℃、TiCl
4蒸気発生炉の温度は35℃程度とされ、0.08μm
程度の厚さのTiO2被膜が形成されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来のゾルゲル法によ
る成膜では均一な膜を形成することが困難である。CV
D法によれば均一な膜を形成することができるが、従来
のCVD条件では被膜を目的厚さに形成できないことが
あった。
【0007】即ち、上記の反応式の左辺のH2Oは空気
(大気)中の水分であるが、冬期など空気が乾燥してい
るときにはH2Oの供給が不十分となり、TiO2の生成
速度が小さくなりがちである。また、要求厚さのTiO
2被膜を得るために、高濃度のTiCl4ガスを導入した
り、蒸着室滞留時間を長くしたりすると、生成したTi
2被膜の光触媒活性は低下してしまいがちであった。
【0008】本発明は上記従来の問題を解決し、タイル
表面に所定厚さの高活性な光触媒性被膜を形成すること
ができる光触媒タイルのCVD法による製造方法とその
ための装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の光触媒タイルの
製造方法は、TiCl4蒸気が導入される蒸着室にて、
該TiCl4蒸気の加水分解で生じたTiO2をタイル表
面に蒸着させることにより、タイル表面にTiO2を含
む被膜を形成する光触媒タイルの製造方法において、該
蒸着室内に空気を供給するものである。
【0010】また、本発明の光触媒タイルの製造装置
は、TiCl4蒸気の発生手段と、該手段からTiCl4
が導入される蒸着室とを有する光触媒タイルの製造装置
において、該蒸着室内に空気を供給する手段を設けたも
のである。
【0011】かかる光触媒タイルの製造方法及び装置に
よると、蒸着室内に空気を供給することにより該空気中
の水分を蒸着室内においてTiCl4の加水分解反応に
関与させることができ、TiO2の生成速度を大きく
し、TiO2をより高活性にすることができる。この場
合、必要に応じ、この空気に水蒸気を添加することによ
り、TiO2の生成速度をさらに大きく、さらに高活性
にすることができる。
【0012】なお、蒸着により形成されたTiO2被膜
を500〜900℃で焼成(結晶化アニール)すること
により、被膜中のTiO2結晶相を更に増加させること
により、光触媒性能をより一層高めることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を詳細
に説明する。
【0014】本発明において、タイル表面に形成する光
触媒性被膜の光触媒機能を有するTiO2は、ZrO2
ZnO、SnO2、WO3、Bi23、SrTiO3、F
23、V25等の金属酸化物を含有していても良い。
【0015】本発明においては、このような光触媒性被
膜を0.8μmより厚い被膜に形成するのが好ましい。
光触媒性被膜の厚みが0.8μm以下では干渉による虹
彩の問題があり、また、十分な光触媒効果を得ることが
できない。この光触媒性被膜が過度に厚いと被膜形成コ
ストが高騰するため、光触媒性被膜の厚みは0.8μm
より大きく2μm以下、特に0.8〜1.2μmとする
のが好ましい。
【0016】本発明では、下記のような好適なCVD条
件を採用することが好ましい。
【0017】 加熱ゾーン3の温度 従来法では加熱ゾーン3の温度は300〜500℃とさ
れていたが、本発明では、0.8μmより厚い厚膜のT
iO2被膜を形成するために、この加熱ゾーン3の温度
を500〜700℃とするのが好ましい。このように、
タイル2の予熱温度を高めることにより、厚膜のTiO
2被膜を形成することが可能となる。
【0018】 TiCl4蒸気発生炉5の温度 従来法では、TiCl4蒸気発生炉5の温度は35℃程
度とされているが、本発明では、0.8μmより厚い厚
膜のTiO2被膜を形成するために、このTiCl4蒸気
発生炉5の温度は45℃以上、特に50〜70℃とする
のが好ましい。このように、TiCl4蒸気発生炉5の
温度を高めることにより、大量のTiCl4蒸気を発生
させて膜厚の厚いTiO2被膜を形成することができ
る。
【0019】 蒸着室4内への空気供給 蒸着室4では、雰囲気中の湿気により加水分解が進行す
るが、この蒸着室の湿度が低く、加水分解のための水分
が不足する場合には、蒸着室内に空気を供給する。この
ためには、図1のように、エアポンプ11、流量調節弁
12、流量計13、ダクト14等よりなる空気供給装置
10を設置すれば良い。また、このダクト14に水蒸気
発生器15からの水蒸気を導くダクト16を接続し、蒸
着室4への供給空気に水蒸気を添加するようにしても良
い。
【0020】大気中の湿度を計測し、エアポンプ11や
水蒸気発生器15を制御しても良い。
【0021】形成されるTiO2蒸着膜の膜厚は、蒸着
室4の滞留時間を調節したり、TiCl4蒸気発生炉5
の温度を調節してTiCl4蒸着量を増減することによ
っても調節することができる。
【0022】なお、その他のCVD条件は次のような条
件を採用するのが好ましい。
【0023】 加熱ゾーンの滞留時間 :15〜30分 蒸着室の雰囲気圧力 :大気圧 蒸着室の温度 :150〜250℃ 冷却ゾーンの冷却速度 :30〜40℃/分 このようなCVD法によりTiO2蒸着膜を形成した後
は、形成されたTiO2蒸着膜を500〜900℃で焼
成して結晶化アニール処理するのが好ましい。このよう
な結晶化アニール処理を行うことにより、TiO2結晶
相を更に増加させてTiO2光触媒性被膜の光触媒性能
を高めることができる。
【0024】なお、CVD法によるTiO2蒸着膜の形
成に当り、TiCl4と共に、SiCl4(四塩化珪素)
やSnCl4(四塩化錫)等の他の蒸着原料を併用する
ことにより、TiO2−SiO2又はTiO2−SnO2
の複合光触媒性被膜を形成することができる。
【0025】
【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明する。
【0026】実施例1〜3 図1に示すCVD法により、下記CVD条件でタイル表
面にTiO2蒸着膜を形成し、形成されたTiO2蒸着膜
を600℃で1時間焼成して結晶化アニール処理するこ
とにより、表1に示す厚さのTiO2光触媒性被膜を形
成した。なお、蒸着室滞留時間は、実施例1では40
秒、実施例2では60秒、実施例3では80秒とした。
【0027】 加熱ゾーン3の滞留時間 :20分 蒸着室4の容積 :2m3 蒸着室4の雰囲気 :大気 蒸着室4の雰囲気圧力 :大気圧 蒸着室4の温度 :200℃ TiCl4蒸気発生炉5の温度:60℃ TiCl4の供給速度 :1kg/Hr 大気温度 :20℃ 大気湿度 :50RH% 空気供給量 :20Nm3/Hr 冷却ゾーン6の冷却速度 :30℃/秒 実施例4〜6 蒸着室4へ供給される空気に対し0.4kg/Hrの割
合で水蒸気を添加したこと以外は実施例1〜3と同様に
してTiO2被膜を形成した。被膜の膜厚を表1に示
す。
【0028】比較例1〜3 蒸着室4への空気供給を行わなかったこと以外は実施例
1〜3と同様にしてTiO2被膜を形成した。被膜の膜
厚を表1に示す。
【0029】また、これらの光触媒タイルについて、メ
チレンブルーを付着させ、このメチレンブルーの分解量
を次の方法により測定することにより光触媒効果を調
べ、結果を表1に示した。
【0030】<メチレンブルー分解試験方法>タイルに
2×2cmの開口部を持つマスクを置き、0.01%濃
度のメチレンブルー・エタノール溶液を5マイクロリッ
トル滴下し、乾燥させる。乾燥後、タイルを照明室に入
れ、光を照射する。光源はBLBランプを用い、光の照
射量は、試験片表面で2.0mW/cm2のUV強度と
する。タイル表面のメチレンブルー残存量を、分光光度
計を用い青色光の反射率として経時的に計測し、初期量
の1/2となるまでの時間をメチレンブルー半減期とし
て求める。
【0031】
【表1】
【0032】表1の通り、本発明例によると膜厚の大き
な光触媒活性の高いTiO2被膜を高成膜速度にて形成
することができる。
【0033】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の光触媒タイ
ルの製造方法及び装置によれば、光触媒性能に優れ、汚
れ防止ないし自己浄化作用等に優れた十分な膜厚の光触
媒被膜を有したタイルを効率良く製造することができ
る。
【0034】このような本発明の光触媒タイルは、各種
内外装用建材として有効に利用することができ、その表
面を長期に亘り、清浄かつ美麗に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るCVDによるTiO2蒸着膜の形
成方法を説明する系統図である。
【図2】従来例に係るCVDによるTiO2蒸着膜の形
成方法を説明する系統図である。
【符号の説明】
1 タイル搬送ベルト 2 タイル 3 加熱ゾーン 4 蒸着室 5 TiCl4蒸気発生炉 6 冷却ゾーン 10 空気供給装置 11 エアポンプ 12 流量調節弁 13 流量計 14,16 ダクト 15 水蒸気発生器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新開 誠司 愛知県常滑市鯉江本町5丁目1番地 株式 会社イナックス内 (72)発明者 西山 英之 愛知県常滑市鯉江本町5丁目1番地 株式 会社イナックス内 (72)発明者 森 稔勝 愛知県常滑市鯉江本町5丁目1番地 株式 会社イナックス内 (72)発明者 大貫 徹 愛知県常滑市鯉江本町5丁目1番地 株式 会社イナックス内 Fターム(参考) 2K009 BB02 CC03 DD03 DD09 EE02

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 TiCl4蒸気が導入される蒸着室に
    て、該TiCl4蒸気の加水分解で生じたTiO2をタイ
    ル表面に蒸着させることにより、タイル表面にTiO2
    を含む被膜を形成する光触媒タイルの製造方法におい
    て、 該蒸着室内に空気を供給することを特徴とする光触媒タ
    イルの製造方法。
  2. 【請求項2】 請求項1において、該蒸着室内に供給さ
    れる空気に水蒸気を添加することを特徴とする光触媒タ
    イルの製造方法。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2において、蒸着により形
    成されたTiO2被膜を更に500〜900℃で焼成す
    ることを特徴とする光触媒タイルの製造方法。
  4. 【請求項4】 TiCl4蒸気の発生手段と、該手段か
    らTiCl4が導入される蒸着室とを有する光触媒タイ
    ルの製造装置において、 該蒸着室内に空気を供給する手段を設けたことを特徴と
    する光触媒タイルの製造装置。
  5. 【請求項5】 請求項4において、前記空気供給手段か
    ら蒸着室に供給される空気に水蒸気を添加する手段を設
    けたことを特徴とする光触媒タイルの製造装置。
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WO2005005686A1 (ja) * 2003-07-10 2005-01-20 Sumitomo Titanium Corporation 金属酸化物被膜の成膜方法および蒸着装置

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WO2005005686A1 (ja) * 2003-07-10 2005-01-20 Sumitomo Titanium Corporation 金属酸化物被膜の成膜方法および蒸着装置
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