JP2000354768A

JP2000354768A - 光触媒含有グラファイト及び樹脂組成物

Info

Publication number: JP2000354768A
Application number: JP11169460A
Authority: JP
Inventors: Hisanori Shinohara; 久典篠原; Satoru Kasai; 覚笠井; Toshio Kadoi; 寿雄角井
Original assignee: Lion Corp
Current assignee: Lion Corp
Priority date: 1999-06-16
Filing date: 1999-06-16
Publication date: 2000-12-26

Abstract

(57)【要約】【解決手段】グラファイトの層間に光触媒微粒子を担
持させてなる光触媒含有グラファイト、及びこの光触媒
含有グラファイトを樹脂に混合してなる樹脂組成物。【効果】光触媒の持つ防汚性、抗菌性、消臭性、及び
グラファイトの持つ導電性を兼ね備えて、かつ、樹脂等
の母材の劣化を生じさせない新規な光触媒複合化グラフ
ァイトを提供することが可能となった。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光触媒の防汚性、
抗菌性、消臭性とグラファイトの導電性とを兼ね備える
と共に、樹脂等の母材の劣化を生じさせない新規な光触
媒含有グラファイト及び樹脂組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
「メンテナンスフリー」な家電製品等が望まれ、サラダ
オイルやタバコのヤニ等を光照射により分解する光触媒
が着目されている。この光触媒は、紫外線照射によりそ
の表面で電子と正孔が発生し、周囲の水や酸素から強力
な酸化力を有する活性酸素を発生させ、この活性酸素の
作用により有機物が分解され、防汚性、抗菌性、消臭性
等の優れた特性を発現し得るものである。

【０００３】しかしながら、光触媒を樹脂等の有機物に
混練した場合、光触媒そのものの特性、つまり有機物を
分解するという特性により、母材である樹脂等が劣化し
てしまうという問題があった。従って、光触媒を樹脂等
の有機物に混練させることは現在までのところ困難であ
った。

【０００４】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、光触媒を樹脂等の母材に混練させた際に樹脂等の母
材の劣化を抑制しながら光触媒の特性とグラファイトの
特性とを同時に付与し得る光触媒含有グラファイト及び
この光触媒含有グラファイトを樹脂に混合してなる樹脂
組成物を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】本
発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結
果、光触媒微粒子をグラファイトの層間に担持させてな
る光触媒含有グラファイトが、母材である樹脂等に混
合、分散させても母材の劣化を招くことなく、防汚性、
消臭性、導電性等の優れた特性を付与し得ることを知見
した。

【０００６】即ち、グラファイトとカチオン性有機化合
物とを含有する懸濁液に光触媒微粒子を混合するなどの
方法により、グラファイトの層間に光触媒微粒子を担持
させた光触媒含有グラファイトを樹脂等の母材に混合、
分散させた場合、直接樹脂等の母材と光触媒微粒子とが
接触しないので樹脂等の母材が劣化することを防止でき
る一方、紫外線照射により光触媒作用が有効に働いて、
防汚性、抗菌性、消臭性等の優れた特性を付与し得ると
同時に、グラファイトにより優れた導電性を付与するこ
とができることを見出し、本発明をなすに至った。

【０００７】以下、本発明について更に詳しく説明す
る。本発明の光触媒含有グラファイトは、グラファイト
の層間に光触媒微粒子を担持させてなるものである。

【０００８】ここで、上記グラファイトとしては、特に
制限されず、天然に産出したものであっても人工的に製
造したものであってもよく、中でも平均粒径０．１〜１
５μｍの層状、鱗片状、ウロコ状のものが好適である。

【０００９】上記光触媒微粒子は、紫外線照射によりそ
の表面で電子と正孔が発生し、周囲の水や酸素から強力
な酸化力を有する活性酸素を発生させる物質である。具
体的には、Ｓｅ、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ａ
ｌ、Ｓｎ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｃ、Ｃｄ、
Ｓ、Ｔｅ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｓｒ、Ｗ、
Ｃｒ、Ｂａ、Ｐｂ等の酸化物などの化合物であって水に
不溶の微粒子が挙げられる。これらの中でも酸化チタ
ン、酸化亜鉛及び酸化タングステンから選ばれる１種を
単独で又は２種以上を組み合わせたものが好適である。

【００１０】上記光触媒微粒子は、その一次粒子径が
０．００１〜０．３μｍ、好ましくは０．００３〜０．
２μｍの範囲である。光触媒微粒子の一次粒子径が大き
すぎると、光触媒の機能が発揮されにくい場合がある。

【００１１】本発明の光触媒含有グラファイトは、グラ
ファイトとカチオン性有機化合物とを含有する懸濁液に
光触媒微粒子を混合することにより得ることができる。
この方法によれば、グラファイトの層間にまずカチオン
性有機化合物が侵入し、次いでグラファイト層間のカチ
オン性有機化合物が光触媒微粒子と置換してグラファイ
トの層と層との間に光触媒微粒子が担持されるものであ
る。

【００１２】上記カチオン性有機化合物としては、アン
モニウム基、スルホニウム基、ホスホニウム基等のカチ
オン性基を有する有機化合物が挙げられ、特に、下記一
般式（１）で示されるカチオン界面活性剤が好ましい。

【００１３】

【化１】

【００１４】式（１）中、Ｒ¹は炭素数１０〜２４の水
酸基で置換されていてもよい直鎖状もしくは分岐鎖状の
飽和又は不飽和脂肪族炭化水素基であり、例えば水酸基
で置換されていてもよいアルキル基又はアルケニル基を
表す。なお、アルキル基、アルケニル基は混合アルキル
基、混合アルケニル基であってもよい。

【００１５】Ｒ²，Ｒ³，Ｒ⁴はそれぞれ同一又は異種の
上記Ｒ¹と同じ炭素数１０〜２４の水酸基で置換されて
いてもよい直鎖状もしくは分岐鎖状の飽和又は不飽和脂
肪族炭化水素基、下記一般式（２）で示される置換基、
又は炭素数１〜３のアルキル基（例えばメチル基、エチ
ル基）を表す。

【００１６】

【化２】（但し、式中、ｍは１〜５の整数であり、Ｙは水素原子
又はメチル基である。）

【００１７】上記式（１）中Ｘ^-は、フッ素イオン、塩
素イオン、臭素イオン等のハロゲン化物イオン、水酸化
物イオン、又はグリコール酸、酢酸、酒石酸、プロピオ
ン酸、乳酸、クエン酸、サリチル酸、コハク酸、リンゴ
酸、酪酸、ｐ−トルエンスルホン酸、高級脂肪酸、Ｌ又
はＤＬ−ピロリドンカルボン酸、酸性アミノ酸、ピログ
ルタミン酸等の有機酸陰イオンを表す。

【００１８】このようなカチオン界面活性剤としては、
ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド、ミリスチ
ルトリメチルアンモニウムクロライド、パルミチルトリ
メチルアンモニウムクロライド等が挙げられる。

【００１９】上記懸濁液を作成する際の分散媒として
は、特に制限されず種々のものを用いることができる
が、好ましくは水が用いられる。この懸濁液中の３成分
（水、グラファイト、カチオン性有機化合物）の混合比
率は重量比で水：グラファイト＝１００：１〜１：３、
より好ましくは水：グラファイト＝１００：１〜１：１
であり、グラファイト：カチオン性有機化合物＝１０
０：０．１〜１：１０、より好ましくはグラファイト：
カチオン性有機化合物＝１００：０．５〜１：３であ
る。

【００２０】なお、懸濁液中のｐＨは、特に制限されな
いが、効率よく光触媒微粒子をグラファイトの層間に担
持させるため、アンモニア水や塩酸等を用いてｐＨを調
整することもできる。

【００２１】上記懸濁液を攪拌しながら光触媒微粒子を
添加する。この場合、光触媒微粒子は、微粉状であって
も水などに分散したスラリー状であっても構わない。光
触媒微粒子の懸濁液への添加量は、光触媒含有グラファ
イト中の光触媒含有率で０．０１〜７０重量％、好まし
くは０．０２〜５０重量％、より好ましくは０．１〜５
０重量％、更に好ましくは０．２〜３０重量％である。
光触媒含有率が少なすぎると光触媒の性能が充分に発現
されない場合があり、一方、７０重量％を超えて添加し
ても光触媒効果の向上は得られにくく、経済的に不利と
なる場合がある。

【００２２】なお、懸濁液と光触媒微粒子との混合は常
温、常圧の条件で行うことができるが、必要に応じて、
加圧下や減圧下、又は加熱下や冷却下で行うことも可能
である。なお、混合時間は特に制限されず、通常１時間
程度である。

【００２３】このようにして得られる光触媒含有グラフ
ァイトは、濾過、遠心分離等の固液分離操作によって分
離回収し、回収されたケーキはそのまま乾燥して製品と
することができる。また、水やアルコールで洗浄した
後、自然乾燥又は加熱乾燥して製品とすることもでき
る。光触媒含有グラファイトの平均粒径は０．１〜１５
μｍ、好ましくは０．２〜１０μｍである。

【００２４】本発明の光触媒含有グラファイトは、種々
の樹脂に混練することができ、樹脂として例えばポリス
チレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、
アクリル樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂、ＭＳ樹脂、ポリ
カーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂等
が挙げられる。この場合、光触媒含有グラファイトの樹
脂への添加量は、樹脂全体に対して０．１〜３０重量
％、より好ましくは１〜２５重量％の範囲である。

【００２５】なお、樹脂に光触媒含有グラファイトを練
り込む方法としては、特に制限されず、普通に用いられ
る方法を採用することができ、例えば、樹脂と光触媒含
有グラファイトとを混合し、２軸同方向押出機などを用
いて混練する方法などを用いることができる。そして、
この樹脂コンパウンドを射出成型機などを用いて金型内
に注入することにより、良好な防汚性、抗菌性、消臭
性、導電性等の性能を有する「メンテナンスフリー」な
家電成型品を得ることができるものである。

【００２６】本発明の光触媒含有グラファイトは、樹脂
等の母材と混練して、周知の方法により、シート状、フ
ィルム状にも成形可能である。また、本発明の光触媒含
有グラファイトは、樹脂以外にも塗料、モルタル、コン
クリート等の建材にも配合可能であり、これらの母材に
光触媒の特性とグラファイトの特性を同時に付与し得る
ものである。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、光触媒の持つ防汚性、
抗菌性、消臭性とグラファイトの持つ導電性とを兼ね備
えると共に、樹脂等の母材の劣化を生じさせない新規な
光触媒含有グラファイトを得ることができ、特に、本発
明の光触媒含有グラファイトを混練した樹脂から成形さ
れた家電製品は「メンテナンスフリー」である点から極
めて有用なものである。

【００２８】

【実施例】以下、実施例と比較例を示し、本発明を更に
具体的に説明するが、本発明は下記実施例に限定される
ものではない。

【００２９】グラファイトの層間に１重量％の光触媒微
粒子を担持させた光触媒含有グラファイトを下記のよう
にして調製した。なお、グラファイトとしては中越黒鉛
株式会社製（粒子径６μｍ）を使用した。

【００３０】水５６３ｇにグラファイト１３９．６ｇと
カチオン界面活性剤（ラウリルトリメチルアンモニウム
クロライド）６．９７ｇを添加し、室温で１時間攪拌し
た。その後、光触媒微粒子として酸化チタン（石原テク
ノ株式会社製ＳＴ−０１平均粒子径７ｎｍ）を１．３
９５ｇ添加し、室温で１時間攪拌した。次に、遠心分離
器で固形分を取り出し、イソプロピルアルコール（ＩＰ
Ａ）で攪拌洗浄を行い、再度、遠心分離器で固形分を取
り出した後、８０℃で乾燥させて平均粒径４μｍの光触
媒含有グラファイト（光触媒１重量％含有）を得た。

【００３１】得られた光触媒含有グラファイトについ
て、下記方法により性能評価を行った。

【００３２】〔実施例１、比較例１〕（１）消臭性上記光触媒含有グラファイト０．２ｇを６００ｍｌのバ
イアル瓶に入れて密栓した。このバイアル瓶中に７０ｐ
ｐｍのアンモニアをシリンジを用いて添加し、０．５ｍ
Ｗ／ｃｍ²の紫外線を３時間照射した後、アンモニアガ
ス濃度を検知管を用いて測定した（実施例１）。また、
光触媒含有グラファイトの入っていないバイアル瓶を同
様に処理して、アンモニアガス濃度を測定した（比較例
１）。結果を表１に示す。

【００３３】

【表１】

【００３４】〔実施例２、比較例２，３〕（２）練り込み樹脂での性能評価透明ポリスチレン樹脂に対して上記光触媒含有グラファ
イトを１０重量％添加し、温度２００℃で２軸方向押出
し機を用いて混練した後、２００℃で５分間プレスし、
混練板を作成した（実施例２）。この実施例２の混練
板、光触媒を含有しないグラファイトを用いた以外は実
施例２と同様にして作成した混練板（比較例２）、グラ
ファイトを添加しない樹脂のみで作成した混練板（ブラ
ンク、比較例３）について、下記方法により、導電性、
防汚性及び樹脂劣化性を評価した。結果を表２に示す。

【００３５】導電性各混練板の表面抵抗値を三菱油化株式会社製「ハイレス
タＨ−２１０」を用いて測定した。防汚性１０ｃｍ四方に切断した各混練板上に市販のサラダオイ
ル０．２ｇを均一に塗布し、１．０ｍＷ／ｃｍ²の紫外
線を１０時間照射した後、サラダオイルの重量減少（分
解率）から下記基準により防汚性を評価した。 ○：防汚性良好 ×：防汚性無し樹脂劣化性各混練板を所定の大きさに切り、２．０ｍＷ／ｃｍ²の
紫外線を２４時間照射した後、紫外線照射前後の曲げ強
度を測定した。 ○：強度低下なし ×：強度低下あり

【００３６】

【表２】

【００３７】表１，２の結果から、本発明の光触媒含有
グラファイトは、優れた消臭性を有すること、また、本
発明の光触媒含有グラファイトを練り込んだ樹脂は、樹
脂劣化を生じることなく、良好な導電性、防汚性を備え
たものであることが確認できた。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者角井寿雄東京都墨田区本所１丁目３番７号ライオン株式会社内Ｆターム(参考） 4G046 EA05 EB07 EB13 EC03 EC05 4G069 AA03 AA08 AA09 BA04A BA04B BA08A BA08B BA21A BA21B BA48A BA48C BB04A BC35A BC60A CA17 CD10 EA02X EA02Y EB18Y ED04 ED10 FB05 FC03 4J002 BB031 BB121 BC031 BC061 BC071 BG031 BN151 CF061 CG001 DA027 DE066 DE096 DE106 DE116 DE126 DE136 DE146 DE156 DJ016 EN138 EV298 EW178 FD117 FD206 FD207 FD318 4J037 AA01 CA09 CB16 CB21 CB22 CC12 CC13 CC16 CC18 CC24 DD05 DD10 DD24 EE28 EE43 EE48 FF26 FF30

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】グラファイトの層間に光触媒微粒子を担
持させてなる光触媒含有グラファイト。
【請求項２】グラファイトとカチオン性有機化合物と
を含有する懸濁液に光触媒微粒子を混合することにより
得られる請求項１記載の光触媒含有グラファイト。
【請求項３】請求項１又は２記載の光触媒含有グラフ
ァイトを樹脂に混合してなる樹脂組成物。