JP2002059503A - 触媒含有機能材およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 有害物質等を効率的に除去することが可能で
あり、かつ耐久性に優れた触媒含有機能材およびその製
造方法を提供すること。 【解決手段】 基材表面に、最大粒径が１μｍ以下であ
る触媒と、粘土鉱物よりなる層を有することを特徴とす
る触媒含有機能材。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有害物質等の除去
効率に優れた触媒含有機能材およびその製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】紙等の柔軟なシート状基材に触媒を固定
化し、触媒シートを作成しようという試みは以前より行
われてきた。

【０００３】このような方法としては、例えば、シート
内に触媒を混抄する方法、熱可塑性樹脂に練り込んで紡
糸したのち不織布にする方法、触媒に耐性のある物質
（無機多孔性物質）を触媒に結合させた後、混抄する方
法、塗工により触媒を固定化する方法等が知られてい
る。しかしながら、これらの方法には、以下のような欠
点がある。

【０００４】例えば、シート内に触媒を混抄する方法に
おける欠点としては、触媒が網抜けし、歩留まりが悪
い、シート内部に分散した触媒は水素結合を妨害して
シートの強度を低下させる上に、触媒が光触媒である場
合には、光が届き難いため、触媒作用がほとんど発揮さ
れないこと等が挙げられる。

【０００５】触媒を熱可塑性樹脂に練り込んで紡糸した
のち不織布にする方法における欠点としては、溶融押
出し装置等の特別な装置が必要である、天然繊維には
適用できない、樹脂内部に埋没した触媒は触媒作用が
発揮されないこと等が挙げられる。

【０００６】また、触媒に耐性のある物質（無機多孔性
物質）を触媒に結合させた後、混抄する方法における欠
点としては、結合させるために特別の操作が必要であ
る、無機多孔性物質には触媒作用が無いため、重量の
割には触媒作用が小さいこと等が挙げられる。

【０００７】これに対し、塗工により、例えば光触媒を
固定化する方法は、以下のような利点がある。光が当
たりやすい基材表面にのみ光触媒が分散し、基材内部や
裏面等の光が当たらない場所に分散することがほとんど
ないため光触媒の効率が高い、基材内部や裏面等には
光触媒が分散することがほとんどないため、この部分で
基材の強度を維持できる、板、ブロック等の形態の場
合でも光触媒を含有させることができる。このようなこ
とから、各種の光触媒コーティング剤が光触媒メーカー
各社より販売されている。

【０００８】市販の光触媒コーティング剤の多くは、粘
度が低く、高温で焼結させる必要があるため、タイルや
ガラス等の吸水性が小さく、熱に強い基材の塗工には適
している。しかしながら、紙や不織布等の吸水性が高
く、熱に弱い材料に塗工する場合、粘度が低いためバ
ーコータ法では塗工できない、ディップ法やスプレー
法では基材内部まで光触媒が浸透してしまう、光触媒
と基材との結合力が小さく、粉落ち（チョーキング）す
る等の問題がある。

【０００９】また、吸水性が高く、熱に弱い材料に塗工
するためには、光触媒と基材とを結合させ、かつコーテ
ィング剤の粘度を増加する適当な定着剤を加えることに
より、チョーキングを防止し、かつ塗工性を向上させる
必要があるが、この場合、光触媒が定着剤に埋没し、
光触媒作用の発現が妨げられる、光触媒作用により定
着剤が分解しチョーキングする、基材が高機能材の場
合、基材表面が定着剤に覆われてしまうため当該基材の
機能の発現が妨げられる等の問題が生じる。

【００１０】さらに、チョーキングを防止するために、
光触媒を塗工した塗工層の上に、もう一層塗工する方法
や通気性シートを貼り付ける方法が報告されているが、
加工に二度手間がかかる上に光触媒含有層に光が照射さ
れにくくなる問題がある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
従来のコーティング剤を塗工して得られる触媒含有機能
材における種々の問題、例えば触媒のチョーキング、触
媒による有機系担体（紙、不織布等）の強度低下、およ
び触媒が担体内部に埋没されることによる触媒反応効率
の低下等を克服したものであって、有害物質等の除去効
率に優れ、かつ耐久性にも優れた触媒含有機能材および
その製造方法を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく鋭意研究した結果、ゾル状触媒と粘土鉱物
とを含有する塗料を基材表面に塗工することで、有害物
質等の除去効率および耐久性に優れた機能材が得られる
ことを見出し、本発明を完成するに至った。

【００１３】すなわち、本発明は以下の通りである。 〔１〕 基材表面に、最大粒径が１μｍ以下である触媒
と、粘土鉱物よりなる層を有することを特徴とする触媒
含有機能材。 〔２〕 触媒と粘土鉱物との重量比が、２：１０〜３
０：１０である上記〔１〕の触媒含有機能材。 〔３〕 触媒が、光触媒である上記〔１〕または〔２〕
の触媒含有機能材。 〔４〕 粘土鉱物が、スメクタイトである上記〔１〕〜
〔３〕のいずれかの触媒含有機能材。 〔５〕 基材が、親水性高分子基材である上記〔１〕〜
〔４〕のいずれかの触媒含有機能材。 〔６〕 基材が、多孔性物質を含有する上記〔１〕〜
〔５〕のいずれかの触媒含有機能材。 〔７〕 多孔性物質が、ゼオライトである上記〔６〕の
触媒含有機能材。 〔８〕 ゾル状触媒と粘土鉱物とを含有することを特徴
とする触媒含有塗料。

〔９〕 触媒換算したゾル状触媒と、粘土鉱物との重量
比が、１：１０〜１５：１０である上記〔８〕の触媒含
有塗料。 〔１０〕 液温２０℃の条件下、Ｎｏ．３ ザーンカッ
プにより測定される粘度が、１０〜３０秒である上記
〔８〕または

〔９〕の触媒含有塗料。 〔１１〕 上記〔８〕〜〔１０〕のいずれかの触媒含有
塗料を基材表面に塗工し、乾燥させることを特徴とする
上記〔１〕の触媒含有機能材の製造方法。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の触媒含有機能材は、基材
表面に、最大粒径が１μｍ以下である触媒と、粘土鉱物
よりなる層を有することを特徴とする。この層は、ゾル
状触媒由来の最大粒径が１μｍ以下である触媒と、該触
媒を基材に定着する作用を有する粘土鉱物より形成され
る層であり、好ましくは、ゾル状触媒と粘土鉱物とを含
有する塗料を塗工し、乾燥させることにより得られる塗
工層である。

【００１５】本発明の触媒含有機能材における触媒とし
ては、酸化チタン、酸化鉄、酸化ビスマス、硫化カドミ
ウム、酸化亜鉛、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バ
リウム、酸化タングステン、酸化ジルコニウム等の光触
媒；オクタカルボン酸鉄（III）フタロシアニン、テト
ラカルボン酸鉄（III）フタロシアニン等の鉄−フタロ
シアニン誘導体；テトラカルボン酸コバルト（II）フタ
ロシアニン、モノスルホン酸コバルト（II）フタロシア
ニン等のコバルト−フタロシアニン誘導体；コバルト、
ニッケル、イリジウム等の金属触媒；酸化バナジウム、
酸化モリブデン等の金属酸化物触媒；白金黒等の白金触
媒；パラジウム黒、塩化パラジウム等のパラジウム触媒
等を挙げることができる。なかでも光触媒が好ましく、
特に酸化チタンが好ましい。また、これらの触媒は２種
以上併用してもよい。

【００１６】本発明の触媒含有機能材において、上記触
媒の最大粒径は、１μｍ以下、好ましくは０．５μｍ以
下、より好ましくは０．１μｍ以下である。すなわち、
本発明の触媒含有機能材中の触媒は、最大粒径が１μｍ
以下であればよく、それ以下の粒径であれば特に限定さ
れず、後記走査型電子顕微鏡による測定方法で測定する
ことができないような粒径のものが含まれていてもよ
い。実際、本発明の触媒含有機能材中の触媒は、大部分
が後記走査型電子顕微鏡による測定方法で測定できない
ような粒径である。触媒機能材中の触媒の最大粒径が１
μｍ以下であることで、除去対象物質との接触頻度に関
係する比表面積が十分に大きくなるので除去対象物質を
効率的に分解することができるばかりでなく、触媒含有
機能材におけるチョーキングの原因とはならない。ま
た、本発明の触媒含有機能材において、触媒の粒径を１
μｍ以下にするためには、原料の触媒としてゾル状触媒
を使用する必要がある。従来の触媒含有塗料において使
用される粉体状触媒は、塗料中で１μｍ以下であって
も、塗工の際にそれらが互いに結合した１０μｍを超え
る大きさのものが生じる。１０μｍを超える大きさのも
のは、除去対象物質の分解能力が不十分となる可能性が
あり、また触媒含有機能材におけるチョーキングの原因
となるので好ましくない。なお、ここでいう粒径とは、
走査型電子顕微鏡を用いて１０００〜３５００倍の倍率
で写真を撮り、各粒子を一定方向の２本の平行線ではさ
み、その平行線間の距離を測ることで測定した値である
（フェレー径）。また、当該測定方法において測定可能
な粒子の大きさは０．１μｍ以上である。

【００１７】本発明の触媒含有機能材において、触媒の
含有率は、好ましくは０．１〜８０重量％であり、より
好ましくは１〜３０重量％である。触媒の含有率が当該
範囲内であれば触媒反応の効率は充分なものとなり、か
つ製造も容易である。

【００１８】本発明の触媒含有機能材における粘土鉱物
としては、層状構造を有し、水に膨潤するものであれば
特に限定されず、非晶質であっても結晶質であってもよ
い。非晶質のものとしては、アロフェン、ヒシンゲル石
等が挙げられる。また、結晶質のものとしては、フィロ
ケイ酸塩およびイノケイ酸塩等が挙げられる。フィロケ
イ酸塩としては、２：１型（パイロフィライト、タル
ク、ウンモ、モンモリロン石群（スメクタイト）、ベン
トナイト、バーミキュル石等）、２：２型（リョクデイ
石群等）およひ１：１型（カオリン群等）が挙げられ、
イノケイ酸塩としては、パリゴルスカイト群等が挙げら
れる。好ましくは、水中の分散性、紙や不織布での塗工
性の点から、結晶質のもの、なかでもフィロケイ酸塩が
挙げられ、特に２：１型のもの、なかでもスメクタイト
が挙げられる。また、これらの粘土鉱物は、２種以上を
併用してもよい。

【００１９】本発明の触媒含有機能材において、触媒と
粘土鉱物との重量比は、好ましくは２：１０〜３０：１
０、より好ましくは３：１０〜２８：１０、特に好まし
くは４：１０〜１５：１０である。触媒と粘土鉱物との
重量比を当該範囲とすることで、触媒の基材への定着力
も十分に確保され、かつ触媒の機能も十分に発揮するこ
とができる。また、当該範囲より小さい場合、定着剤の
影響により触媒の機能が十分に発揮することができず、
逆に当該範囲より大きい場合には、触媒を基材に十分に
定着させることができない。

【００２０】本発明の触媒含有機能材において、上記触
媒と粘土鉱物よりなる層の厚みは特に制限はないが、通
気性、層の強度等の点から、好ましくは１〜５０μｍで
あり、より好ましくは５〜２０μｍである。

【００２１】本発明の触媒含有機能材における基材とし
ては、特に限定されないが、例えば、天然セルロース
（パルプ、ケナフ、木綿、麻等）、再生セルロース（セ
ロファン、セルロースビーズ、レーヨン、セルロースス
ポンジ等）、バクテリアセルロース、セルロース誘導体
（エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒ
ドロキシプロピルセルロース、メチルセルロース、エチ
ルヒドロキシエチルセルロースおよびカルボキシメチル
セルロース等）等の各種のセルロース、絹、羊毛、ポリ
ビニルアルコール、架橋型ポリビニルアルコール、キチ
ン、キトサン、エチレン酢酸ビニルコポリマー、ポリビ
ニルホルマール、ポリアクリルアミド、コラーゲン、お
よび木毛等の水に対して膨潤する高分子（親水性高分
子）に加え、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピ
レン、アクリル、アラミド、ポリ塩化ビニル、ポリアク
リロニトリル、ナイロン、ポリアミド、およびポリウレ
タン等の各種の有機高分子が挙げられる。なかでも、柔
軟であり、成形加工が容易である点から親水性高分子が
好ましく、実際の使用形態、価格および取り扱い易さの
点から、セルロースが特に好ましい。また、これらの基
材は２種以上を併用してもよく、芯さやの構造物でもよ
い。

【００２２】上記基材の形態としては、上記材質から形
成されるものであれば特に限定されないが、除去対象物
質が気体である場合、通気性、坪量の調節が容易で加工
性に優れ経済的である等の点から、紙や不織布が好まし
い。また、その形状も特に限定されず、用途に応じて、
粒子、立方体、シート等として使用することができる。

【００２３】上記基材において、好ましくは吸着能力を
有する多孔性物質を含有しているものが挙げられる。当
該基材より構成される触媒含有機能材は、当該多孔性物
質による吸着能力がさらに付与されるので、多孔性物質
を含有しないものに比べて除去対象物質をより効率的に
除去することができる。

【００２４】上記多孔性物質は、基材を溶解、分解また
は崩壊させないものであれば特に限定されないが、例え
ば、ゼオライト、シリカゲル、ハイドロタルサイト、ハ
イドロキシアパタイト、粘土鉱物類等が挙げられる。な
かでも、最も用途が広いという点からゼオライトが好ま
しい。また、これらの多孔性物質は、２種以上を併用し
てもよい。

【００２５】ゼオライトとしては、特に制限はなく、公
知のゼオライトを使用することができる。また、ゼオラ
イト骨格中のアルミニウム１分子に対するケイ素分子の
割合（Ｓｉ／Ａｌ比）についても種々の値を有するゼオ
ライトが使用できる。具体的には、Ａ型ゼオライト（Ｓ
ｉ／Ａｌ比：１）、Ｘ型ゼオライト（Ｓｉ／Ａｌ比：
１．０〜１．５）、Ｙ型ゼオライト（Ｓｉ／Ａｌ比：
１．５〜３．０）、ＺＳＭ−５型ゼオライト（Ｓｉ／Ａ
ｌ比：１０以上）、ＺＳＭ−１１型ゼオライト（Ｓｉ／
Ａｌ比：１０以上）、シリカライト（Ｓｉ／Ａｌ比：無
限大）、合成モルデナイト（Ｓｉ／Ａｌ比：４．５〜１
２）などの合成ゼオライトや、天然モルデナイト（Ｓｉ
／Ａｌ比：４．２〜５．０）、天然クリノプチロライト
（Ｓｉ／Ａｌ比：４．２５〜５．２５）などの天然ゼオ
ライトなどが挙げられる。また、これらの合成ゼオライ
トや天然ゼオライトの骨格内アルミニウムを脱離させた
ゼオライトも使用できる。例えば、骨格内アルミニウム
を脱離させたＹ型ゼオライト、骨格内アルミニウムを脱
離させたクリノプチロライト、および骨格内アルミニウ
ムを脱離させたモルデナイトなどが挙げられる。なかで
も、比較的合成が容易である点から４Ａゼオライト（Ｎ
ａ₁₂Ｓｉ₁₂Ａｌ ₁₂Ｏ₄₈・２７Ｈ₂Ｏ）が好ましい。

【００２６】上記多孔性物質の基材中の粒径としては、
好ましくは０．１〜１００μｍであり、より好ましくは
０．１〜２０μｍである。粒径が０．１μｍ未満である
と価格的に高価であり、また、空気中に舞い上がった
り、静電気により反応釜に付着したものが取れにくい等
の取り扱い上の問題が生じる。逆に１００μｍを超える
と比表面積が小さくなるので、十分な吸着能力が得られ
ない可能性がある。なお、ここでいう粒径とは、走査型
電子顕微鏡を用いて１０００〜３５００倍の倍率で写真
を撮り、各粒子を一定方向の２本の平行線ではさみ、そ
の平行線間の距離を測ることで測定した値である（フェ
レー径）。

【００２７】上記多孔性物質の基材中の含有率は、特に
制限されないが、好ましくは１〜７０重量％であり、特
に好ましくは１０〜５０重量％である。多孔性物質の含
有率が当該範囲内であれば十分な吸着能力が得られ、か
つ容易に製造することができる。

【００２８】上記多孔性物質を含有する基材は、製造方
法等に特に限定されず、多孔性物質が基材の表面および
内部を問わず、基材の間隙、内孔（特に基材が多孔質で
ある場合）、基材の実体内（すなわち、基材を構成して
いる高分子の内部）等に物理化学的に保持されているも
のであればよい。また、多孔性物質がバインダー等によ
って基材に保持されていてもよい。なかでも、耐久性の
点から、多孔性物質の少なくとも一部分が基材の実体内
に存在しているものが好ましい。このような基材は、特
開平１０−１２０９２３号公報等に記載される方法によ
り製造することができる。例えば、多孔性物質がゼオラ
イトであり、基材がパルプであるゼオライト−パルプ複
合体は、パルプを１０〜５０，０００ｍｍｏｌ／ｌの塩
基性物質の水溶液で膨潤させ、１〜１０，０００ｍｍｏ
ｌ／ｌのアルミニウム化合物の水溶液を混合し、次い
で、１〜１，０００ｍｍｏｌ／ｌのケイ素化合物の水溶
液を混合した後、２０〜１００℃で１時間〜２０日間処
理することにより製造することができる。

【００２９】上記多孔性物質には、さらに、銀、銅、亜
鉛、鉄、ニッケル、コバルト、パラジウム、白金等の金
属が担持されていることが好ましい。これにより、触媒
含有機能材にさらに吸着能力が付与される。例えば、銅
を担持した場合、銅はＳ基やＮ基と錯体を形成するの
で、硫化水素やアンモニア等のＳ基やＮ基を含有する物
質に対する吸着能力が格別に向上する。このような金属
を担持した多孔性物質を含有する基材は、特開平１０−
１２０９２３号公報等に記載される方法により製造する
ことができる。例えば、上記ゼオライト−パルプ複合体
のゼオライト部分に金属を担持させる場合、１〜１００
ｍｍｏｌ／ｌの金属塩の水溶液に該複合体を浸漬させれ
ばよい。

【００３０】また、上記基材は、必要に応じて、補強
材、フィブリル化セルロース、紙力増強剤、歩留向上剤
等の抄紙時に一般的に添加される添加物を含有していて
もよく、また、架橋や置換基導入等の化学修飾がされて
いてもよい。

【００３１】本発明の触媒含有機能材は、好ましくはゾ
ル状触媒と粘土鉱物とを含有する触媒含有塗料を基材表
面に塗工し、乾燥させる方法により製造することができ
る。

【００３２】上記触媒含有塗料におけるゾル状触媒と
は、上述したような触媒のゾル状態のものである。触媒
がゾル状態であることで、当該塗料の塗工性は良好とな
るばかりでなく、当該塗料の塗工後に得られる触媒含有
機能材においてチョーキングはほとんど発生しない。こ
れに対して、粉体状触媒を当該塗料に使用した場合、長
時間放置しておくと沈殿したり、また上述したように塗
工後に得られる触媒含有機能材においてチョーキングが
発生する等の問題がある。ゾル状触媒の例としては、例
えば、酸化チタンの場合、酸性ゾル〔ｐＨ１〜３のも
の：例えば、塩酸酸性ゾル；ＳＴＳ−０２（石原産業
（株））、ＴＫＳ−２０１（テイカ（株））等；および
硝酸酸性ゾル；ＳＴＳ−０１（石原産業（株））、ＴＫ
Ｓ−２０２（テイカ（株））等〕と中性ゾル〔ｐＨ６〜
８のもの；例えば、ＴＫＳ−２０３（テイカ（株））〕
が挙げられ、好ましくは中性ゾルが挙げられる。酸性ゾ
ルを使用する場合、塗料の粘度が低下して、バーコータ
塗工には不適となる恐れがあるからである。

【００３３】上記塗料中のゾル状触媒の濃度は、触媒に
換算して好ましくは０．１〜５．０重量％、より好まし
くは０．４〜２．０重量％、特に好ましくは０．７５〜
１．５重量％である。０．１重量％未満の濃度では、当
該塗料が塗工された触媒含有機能材において触媒機能の
発現が不十分になる傾向があり、一方、５．０重量％よ
り高い濃度としても触媒機能はさほど上昇しないからで
ある。

【００３４】上記塗料における粘土鉱物としては、上述
したようなものが挙げられる。当該塗料中の粘土鉱物の
濃度は、当該塗料中のゾル状触媒と粘土鉱物との重量比
が１：１０〜１５：１０、より好ましくは２：１０〜１
３：１０、特に好ましくは４：１０〜１０：１０となる
ように設定することが好ましい。ここでいうゾル状触媒
の重量は、触媒に換算した重量である。当該塗料におい
て触媒と粘土鉱物との重量比を当該範囲とすることで、
塗工層における触媒と粘土鉱物との重量比を上述した好
適な重量比とすることができる。

【００３５】上記塗料において、液温２０℃の条件下、
Ｎｏ．３ ザーンカップにより測定される粘度は、好ま
しくは１０〜３０秒、より好ましくは１５〜２５秒、特
に好ましくは１７〜１９秒である。粘度が当該範囲内で
あると、バーコータ塗工に好適となるので、紙や不織布
等の吸水性が高く、熱に弱い基材に対しても、一回の塗
工作業と乾燥作業で十分な量の触媒をその機能が十分に
発揮可能なように定着させることができる。一方、１０
秒未満の粘度であるとバーコータ塗工することができな
い可能性があり、また、基材内部に浸透しやすくなるた
め、触媒が基材内部に埋没され、その機能が十分に発揮
されない可能性がある。また、３０秒を超える粘度であ
ると、均一に塗工することが困難となる恐れがある。

【００３６】上記塗料において、触媒および粘土鉱物以
外の成分を添加して粘度を上記の好適な範囲になるよう
に調整してもよい。このような粘度調整剤としては、ア
ルギン酸塩、アルギン酸プロピレングリコールエステ
ル、デンプングリコール酸ナトリウム、デンプンリン酸
エステルナトリウム、メチルセルロース等の一般に増粘
剤として使用される物質、イソプロピルアルコール、エ
チルアルコール等のアルコール類が挙げられる。

【００３７】上記塗料は、必要に応じて、本発明の目的
が達成される限り、上記以外の成分を含有していてもよ
い。このようなものとしては、シリコーン樹脂等の消泡
剤、ナフテン酸金属塩等の防カビ・防腐剤等が挙げられ
る。

【００３８】上記塗料の基材表面への塗工方法は、特に
限定されず、塗料の塗工方法としては、バーコータ法、
ディップ法、スプレー法等の従来公知の方法を用いるこ
とができる。好ましくは塗料を均一に塗工することが可
能であること、塗料が基材内部に浸透しにくいこと、操
作が簡便であること等の点から、バーコータ法が挙げら
れる。

【００３９】上記塗工方法における塗工条件としては、
使用する基材、触媒、粘土鉱物に応じて適宜条件を設定
すればよい。例えば、紙や不織布等の熱に弱い基材より
なる１２×２４ｃｍのシートをバーコータ（例えばＲＤ
Ｓ０４型バーコータ；ウェブスター社製）を使用して３
ｍｌの塗料を塗工する場合、通常、温度は１０〜３０℃
であり、塗工時間は１〜２秒である。

【００４０】また、上記塗料の塗工後の乾燥も同様に、
使用する基材、触媒、粘土鉱物に応じて適宜条件を設定
すればよいが、例えば、紙や不織布等の熱に弱い基材の
場合、通常、温度は１００〜１１０℃であり、乾燥時間
は３時間である。

【００４１】上記のようにして得られる本発明の触媒含
有機能材において、触媒の定着剤として用いられる粘土
鉱物は、緻密な膜を形成せず、触媒の触媒作用、多孔性
物質の吸着能力を阻害しないので、触媒と除去対象物質
との接触は効率的に行われる。同様に、基材が多孔性物
質等の吸着剤を含有する高機能材である場合、当該吸着
剤と除去対象物質との接触も効率的に行われる。また、
触媒として光触媒を使用した場合、光触媒への光照射も
妨害されることが少ない。従って、本発明の触媒含有機
能材において、含有される触媒や吸着剤の能力が十分に
発揮されることから、有害物質等の除去対象物質を効率
的に除去することができる。

【００４２】本発明の触媒含有機能材は、必要に応じ
て、触媒の触媒反応および吸着剤の吸着作用に悪影響が
生じない範囲内で添加物を含有していてもよい。このよ
うな添加物としては、触媒が光触媒である場合、光照射
下において光を蓄え、非照射下においても光触媒反応を
実施可能にし得る硫化亜鉛等の蓄光物質、触媒の触媒反
応により除去対象物質から転換した転換物質により変色
し、該転換物質の存在量の目安を示すｐＨ指示薬等のイ
ンジケーター機能を付与する物質、多孔性物質に適当な
水分を付与し、多孔性物質の吸着能力を向上させるエチ
レングリコール等の保湿剤等が挙げられる。

【００４３】本発明の触媒含有機能材の除去対象となる
物質としては、触媒による触媒反応により除去される物
質であれば特に限定されないが、好ましくは、常温で気
体の無機化合物、または種々の有機化合物が挙げられ
る。特に、環境汚染等の原因物質および存在することで
動植物、機械、装置、物品等に何らかの悪影響を与える
物質と知られる様々な有害物質、例えば、ＮＯ_x（Ｎ
Ｏ、ＮＯ₂等）、ＳＯ_x（ＳＯ₂、ＳＯ₃等）、ＶＯＣ（ト
ルエン、キシレン、酢酸エチル、酢酸ブチル、ブタノー
ル等）、有機ハロゲン化合物（１，１−ジクロロエチレ
ン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、ｐ−
ジクロロベンゼン等）、悪臭物質（硫化水素、アンモニ
ア、メチルメルカプタン、アミン等）、タバコ臭（アセ
トアルデヒド、酢酸、アンモニア等）、ホルムアルデヒ
ド、脂肪酸、エチレン等が挙げられ、特に、ホルムアル
デヒド、ＮＯ_x、ＳＯ_xが挙げられる。

【００４４】上記除去対象物質と触媒含有機能材との接
触方法は、特に限定されない。例えば、触媒含有機能材
を含有する反応容器に除去対象物質をバッチ方式または
連続方式で導入して接触させてもよく、また、除去対象
物質の発生源（タバコ臭を対象とする場合における灰皿
等）の付近および／または通り路（ホルムアルデヒド等
を対象とする場合における室内のエアコンまたは空気清
浄機の吸入部分または吹出部分）に配置して接触させる
ようにしてもよい。

【００４５】本発明の触媒含有機能材において、触媒が
光触媒である場合、光触媒反応を発現させるために照射
される光としては、特に限定されず、太陽光でも人工光
でもよいが、光触媒反応の効率の点から、波長４００ｎ
ｍ以下の光が好ましい。また、人工光の光源としては、
特に限定されないが、ブラックライト、蛍光灯等が挙げ
られる。また、光触媒含有機能材への光の照射方法（使
用する光源および装置、光の強さ、照射時間および間
隔、光源と光触媒含有機能材との距離等）は、特に限定
されず、除去対象物質の種類およびその量（濃度）、光
触媒含有機能材の除去能力、周囲の環境（温度等）等に
応じて適宜決定すればよい。

【００４６】上記除去対象物質が触媒による触媒反応に
よって転換物質に転換される場合、該転換物質は、通
常、多孔性物質に保持されるが、その保持量が過度にな
ると除去対象物質の除去効率が悪化するので、上記イン
ジケーター機能を付与する物質等を予め含有させること
によりその保持量を確認し、水で洗い流したり、加熱し
て放散させたりすることによって、定期的に除去するこ
とが好ましい。

【００４７】本発明の触媒含有機能材は、有害物質除去
材として、例えば、室内のホルムアルデヒド、タバコ臭
等の除去剤、自動車道路沿道、トンネルおよび車内など
のＮＯ_x汚染が問題となっている空間におけるＮＯ_xの除
去剤、硫化水素、アンモニア、メチルメルカプタン等の
悪臭および刺激臭物質の脱臭剤、硫化水素等に起因する
金属の錆の防錆剤等として好適に使用することができ
る。

【００４８】また、触媒が鉄−フタロシアニン誘導体で
ある場合、鉄−フタロシアニン誘導体の消臭効果を生か
して寝装具、衣類、各種フィルター、建築資材として使
用することができる。

【００４９】

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を説明するが、
本発明はこれらの実施例に限定されない。また、実施例
および比較例における各特性値の測定方法を以下に示
す。

【００５０】（触媒含有塗料の粘度）液温２０℃の条件
下、Ｎｏ．３ ザーンカップにより測定した。

【００５１】（触媒含有機能材中の各無機成分の含有
率）蛍光Ｘ線装置（ＭＥＳＡ−５００；（株）堀場製作
所製）を使用して測定した試料中の各無機成分の比率
と、該試料を４００℃で３時間加熱処理することにより
基材成分を除去して得られた試料中の無機成分の含有率
より、触媒含有機能材中の各無機成分の含有率を算出し
た。

【００５２】（触媒含有シート中の触媒の粒径）走査型
電子顕微鏡（ＪＳＭ−５４００ＬＶ；日本電子社製）を
用いて１０００〜３５００倍の倍率で写真を撮り、各粒
子を一定方向の２本の平行線ではさみ、その平行線間の
距離を測ることで測定した（フェレー径）。また、当該
測定方法において測定可能な粒子の大きさは０．１μｍ
以上であった。

【００５３】（シートの塗工層の厚さ）シートの断面
を、エネルギー分散型Ｘ線解析装置を用いてチタンが何
μｍ分散しているか測定することにより塗工層の厚さを
算出した。

【００５４】（シートの裂断長）ＪＩＳ Ｐ ８１１３
「紙及び板紙の引張強さ試験方法」に基づいて引張強度
を測定し、シートの裂断長を算出した。

【００５５】（シートの変色の有無）ＪＩＳ Ｐ ８１
２３「紙及びパルプのハンター白色度試験方法」に基づ
いて白色度を測定することによりシートの変色の有無を
判定した。光照射処理前の試料と比較して白色度が減少
していた場合、変色ありと判定した。

【００５６】（シートのチョーキング（粉落ち）の有
無）ＪＩＳ Ｐ ８１３６「板紙の対摩擦強さ試験方
法」の定める試験装置を用いて、試料を１分間摩擦した
後、目視によりチョーキングの有無を判定した。

【００５７】以下の実施例において、叩解ＮＢＫＰと
は、針葉樹クラフトパルプ（ＮＢＫＰ；日本製紙（株）
製）を自動叩解機（三菱重工業（株）製）を使用してフ
リーネス値（ＣＳＦ）４００ｍｌに叩解したパルプであ
る。

【００５８】製造例１ Ａ型ゼオライト含有シート （１）針葉樹クラフトパルプ（１００ｇ；ＮＢＫＰ；日
本製紙（株）製）に４８重量％苛性ソーダ（１００ｇ；
旭硝子（株）製）を加え、よく混練した。パルプが膨潤
した後、５５重量％液状アルミン酸ソーダ（１３０ｇ；
浅田化学工業（株）製）を加えて混練した。次いで、さ
らに６５重量％液状ケイ酸ソーダ（１００ｇ；日本化学
工業（株）製）を加えて混練した後、該懸濁液を１００
℃で１時間加熱した。懸濁液中のパルプを水道水で充分
に水洗し、遠心分離機で含水率約６０重量％に脱水して
Ａ型ゼオライト含有パルプを得た。このＡ型ゼオライト
含有パルプのＡ型ゼオライト含有率は４３．１重量％で
あった。

【００５９】（２）上記（１）で得られたＡ型ゼオライ
ト含有パルプ（５．６ｇ；乾燥重量）と無処理の叩解Ｎ
ＢＫＰ（２．４ｇ；乾燥重量）を混合し、角型抄紙機
（熊谷理工機工業（株）製；条件８０メッシュ、自然水
使用、吸引なし、水量１５ｌ、サイズ２５×２５ｃｍ）
を使用して抄紙し、Ａ型ゼオライト含有シートを得た。

【００６０】実施例１ 中性チタニアゾルＴＫＳ−２０３（５ｍｌ；テイカ
（株）製）およびスメクトンＳＡ（１．５ｇ；クニミネ
工業（株）製）を水道水（９５ｍｌ）中に投入し、十分
に攪拌してスラリー状にした。このときの酸化チタンの
濃度は１．１重量％であり、スメクタイトの濃度は１．
５重量％であった。また、その粘度は１７秒であった。
次いで、上記製造例１で得られたＡ型ゼオライト含有シ
ート（１２×２４ｃｍ）にＲＤＳ０４型バーコータ（ウ
ェブスター社製）を使用して３ｍｌのスラリーを均一に
塗工し、１００℃、３時間乾燥させて酸化チタン・スメ
クタイト・Ａ型ゼオライト含有シートを得た。その塗工
層の厚みは１５μｍであった。当該シートの酸化チタン
の含有率は２．０重量％であり、スメクタイトの含有率
は１．５重量％であった。また、当該シート中の酸化チ
タンの最大粒径は０．１μｍ未満であった。得られたシ
ートの走査型電子顕微鏡写真を図１に示す。

【００６１】実施例２ 中性チタニアゾルＴＫＳ−２０３（２ｍｌ；テイカ
（株）製）およびスメクトンＳＡ（１．５ｇ；クニミネ
工業（株）製）を水道水（９８ｍｌ）中に投入し、十分
に攪拌してスラリー状にした。このときの酸化チタンの
濃度は０．４４重量％であり、スメクタイトの濃度は
１．５重量％であった。また、その粘度は１８秒であっ
た。次いで、上記製造例１で得られたＡ型ゼオライト含
有シートにＲＤＳ０４型バーコータ（ウェブスター社
製）を使用して上記実施例１と同様に塗工し、乾燥させ
て酸化チタン・スメクタイト・Ａ型ゼオライト含有シー
トを得た。その塗工層の厚みは１２μｍであった。当該
シートの酸化チタンの含有率は０．８重量％であり、ス
メクタイトの含有率は１．７重量％であった。また、当
該シート中の酸化チタンの最大粒径は０．１μｍ未満で
あった。

【００６２】実施例３ 中性チタニアゾルＴＫＳ−２０３（８ｍｌ；テイカ
（株）製）およびスメクトンＳＡ（１．５ｇ；クニミネ
工業（株）製）を水道水（９２ｍｌ）中に投入し、十分
に攪拌してスラリー状にした。このときの酸化チタンの
濃度は１．８重量％であり、スメクタイトの濃度は１．
５重量％であった。また、その粘度は１５秒であった。
次いで、上記製造例１で得られたＡ型ゼオライト含有シ
ートにＲＤＳ０４型バーコータ（ウェブスター社製）を
使用して上記実施例１と同様に塗工し、乾燥させて酸化
チタン・スメクタイト・Ａ型ゼオライト含有シートを得
た。その塗工層の厚みは１８μｍであった。当該シート
の酸化チタンの含有率は３．１重量％であり、スメクタ
イトの含有率は１．２重量％であった。また、当該シー
ト中の酸化チタンの最大粒径は０．１μｍ未満であっ
た。

【００６３】実施例４ 中性チタニアゾルＴＫＳ−２０３（５ｍｌ；テイカ
（株）製）およびベントナイト（１．５ｇ；水澤化学工
業（株）製）を水道水（９５ｍｌ）中に投入し、十分に
攪拌してスラリー状にした。このときの酸化チタンの濃
度は１．１重量％であり、ベントナイトの濃度は１．５
重量％であった。また、その粘度は１８秒であった。次
いで、上記製造例１で得られたＡ型ゼオライト含有シー
トにＲＤＳ０４型バーコータ（ウェブスター社製）を使
用して上記実施例１と同様に塗工し、乾燥させて酸化チ
タン・ベントナイト・Ａ型ゼオライト含有シートを得
た。その塗工層の厚みは１５μｍであった。当該シート
の酸化チタンの含有率は２．０重量％であり、ベントナ
イトの含有率は１．６重量％であった。また、当該シー
ト中の酸化チタンの最大粒径は０．１μｍ未満であっ
た。

【００６４】比較例１ 上記製造例１で得られたＡ型ゼオライト含有シート。

【００６５】比較例２ 上記製造例１（１）で得られたＡ型ゼオライト含有パル
プ（５．６ｇ；乾燥重量）、無処理の叩解ＮＢＫＰ
（２．４ｇ；乾燥重量）、および粉体状酸化チタンＳＴ
−０１（０．５ｇ；石原産業（株））を混合し、角型抄
紙機（熊谷理工機工業（株）製；条件８０メッシュ、自
然水使用、吸引なし、水量１５ｌ、サイズ２５×２５ｃ
ｍ）を使用して抄紙し、酸化チタン・Ａ型ゼオライト含
有シートを得た。当該シートの酸化チタンの含有率は
２．３重量％であった。また、当該シート中の酸化チタ
ンの粒径は最大１５μｍであった。得られたシートの走
査型電子顕微鏡写真を図２に示す。

【００６６】比較例３ 粉体状酸化チタンＳＴ−０１（１．５ｇ；石原産業
（株））およびスメクトンＳＡ（１．５ｇ；クニミネ工
業（株）製）を水道水（１００ｍｌ）中に投入し、十分
に攪拌してスラリー状にした。このときの酸化チタンの
濃度は１．５重量％であり、スメクタイトの濃度は１．
５重量％であった。また、その粘度は１８秒であった。
次いで、上記製造例１で得られたＡ型ゼオライト含有シ
ートにＲＤＳ０４型バーコータ（ウェブスター社製）を
使用して上記実施例１と同様に塗工し、乾燥させて酸化
チタン・スメクタイト・Ａ型ゼオライト含有シートを得
た。その塗工層の厚みは１８μｍであった。当該シート
の酸化チタンの含有率は２．１重量％であり、スメクタ
イトの含有率は１．５重量％であった。また、当該シー
ト中の酸化チタンの粒径は最大１８μｍであった。

【００６７】比較例４ 中性チタニアゾルＴＫＳ−２０３（５ｍｌ;テイカ
（株）製）をアクリル樹脂（９５ｍｌ）に投入し、十分
に攪拌した。このときの酸化チタン濃度は１．０重量％
であった。また、その粘度は１８秒であった。次いで、
該スラリーを上記製造例１で得られたＡ型ゼオライト含
有シートにＲＤＳ０４型バーコータ（ウェブスター社
製）を使用して上記実施例１と同様に塗工し、乾燥させ
て酸化チタン・アクリル樹脂・Ａ型ゼオライト含有シー
トを得た。その塗工層の厚みは１７μｍであった。当該
シートの酸化チタンの含有率は２．０重量％であり、そ
の最大粒径は０．１μｍ未満であった。

【００６８】実施例１〜３のスラリーは沈殿が生じなか
ったが、比較例３のスラリーは長時間放置すると粉体状
酸化チタンが沈殿した。

【００６９】また、図１から、ゾル状酸化チタンを使用
した実施例１のシートにおいて酸化チタンは粒子として
観察されないことがわかる（なお、図１中の直径２μｍ
程度の白〜灰色粒子として観察されるものはゼオライト
を示している）。これに対して、図２から、粉体状酸化
チタンを使用した比較例２のシートにおいて酸化チタン
は直径１０μｍ前後の粒子を含む白色粒子として観察さ
れ、基材中に分散していることがわかる。

【００７０】実験例１ ホルムアルデヒド除去試験 上記実施例および比較例の各シートを１０ｃｍ四方に裁
断し、ホルムアルデヒドガス（４ｌ；５０ｐｐｍ）と共
にテドラーバック中に封入した。室温下で２０Ｗのブラ
ックライト（ピーク波長３５２ｎｍ；東芝（株）製）を
点灯してテドラーバックの外から紫外線を照射した。各
シートとブラックライトとの距離は約３０ｃｍとした。
テドラーバック中のホルムアルデヒド濃度を一定時間毎
に検知管（ガステック（株）製）で測定した。その結果
を表１および図３に示す。

【００７１】

【表１】

【００７２】表１および図３から、実施例１のシートで
は、３時間でホルムアルデヒド濃度が０．５ｐｐｍまで
低下し、６時間でほぼ全てのホルムアルデヒドが吸着・
分解された。これは、該シートがゼオライトを含有し、
酸化チタンを塗工しているため、ゼオライトがホルムア
ルデヒドを吸着し、吸着されたホルムアルデヒドを酸化
チタンが効率よく光分解したことによると考えられる。

【００７３】実施例２および３の各シートは、実施例１
のシートと同様、Ａ型ゼオライト含有シートに酸化チタ
ンを塗工したシートであり、比較例１〜４の各シートに
比べホルムアルデヒドの吸着・分解効率は高いが、実施
例１のシートと比べると劣るものであった。実施例１の
シートと、実施例２および３の各シートとの違いは、塗
料中に含まれる酸化チタンの濃度であることから、塗料
中に含まれる酸化チタンの濃度は実施例１の濃度が好適
であると考えられる。

【００７４】実施例４のシートは、酸化チタンの定着剤
としてスメクトンの代わりにベントナイトを使用して酸
化チタンを塗工したものである。ホルムアルデヒドの吸
着・分解効率は高く、実施例１のシートにわずかに劣る
程度であった。実施例１のシートとの違いは、酸化チタ
ンの定着剤としてスメクトンの代わりにベントナイトを
使用したことであるので、定着剤としてはスメクトンの
ほうがベントナイトよりも優れていると考えられる。

【００７５】比較例１のシートでは、１時間でホルムア
ルデヒド濃度が１０ｐｐｍに減少し、その後ホルムアル
デヒド濃度の減少は見られなかった。これは、ホルムア
ルデヒド濃度はゼオライトの吸着作用により減少する
が、該シートには分解作用が無いので、吸着容量が飽和
に達してそれ以上は吸着しなかったためと考えられる。

【００７６】比較例２のシートは、混抄したため、紙の
内部や裏面等の紫外線が照射されない場所にも酸化チタ
ンが存在する。このため、実施例１のシートと比較して
吸着・分解効率が悪いと考えられる。

【００７７】比較例３のシートは、実施例１のシートと
同程度の吸着・分解効率を示した。

【００７８】比較例４のシートは、比較例１のシートよ
りホルムアルデヒドの吸着・分解効率が低い。これは、
該シートはバインダーとしてアクリル樹脂を使用してい
るため、酸化チタンおよびゼオライトが塗工層に埋没し
てしまい、光触媒作用および吸着作用が発現しなかった
ためと考えられる。

【００７９】実験例２ 耐久性試験 上記実施例１および比較例１〜４の各シートをサンシャ
インウェザーメーター（ＷＥＬ−ＳＵＮ−ＨＣ；スガ試
験機（株）製）を用いて７２時間連続光照射を行った。
これは屋外で太陽光線に６ヶ月間曝されたことに相当す
る。各シートの光照射前と光照射後の裂断長を上記のよ
うに算出した。また、各シートの変色、チョーキングの
有無を調べた。その結果を表２に示す。また、裂断長の
変化を図４に示す。

【００８０】

【表２】

【００８１】表２および図４から、実施例１のシート
は、光照射後に変色、チョーキング、裂断長の低下が見
られず、耐久性に優れたものであることがわかる。

【００８２】比較例１のシートは、光照射後も変色、チ
ョーキングおよび裂断長の低下は見られないが、これ
は、当該シートが酸化チタンを含有していないためと考
えられる。

【００８３】比較例２のシートは、光照射後に変色と裂
断長の低下を示した。これは、当該シートは、混抄によ
り酸化チタンを含有させたため、光照射後、酸化チタン
の触媒作用により基材であるパルプが分解したためと考
えられる。

【００８４】比較例３のシートは、光照射前後にチョー
キングを示した。これは粉体状の酸化チタンを使用した
ことにより、塗工後に粒径が２〜１５μｍ程度の酸化チ
タンが生じたためと考えられる。従って、当該シートは
実験例１に見られるようにホルムアルデヒドの吸着・分
解効率は高いもののチョーキングや耐久性の点で問題が
あることがわかる。

【００８５】比較例４のシートは、光照射後に変色、チ
ョーキングおよび裂断長の低下を示した。これは、酸化
チタンの触媒作用によりバインダーであるアクリル樹脂
が分解したためと考えられる。

【００８６】

【発明の効果】本発明の触媒含有機能材は、基材表面
に、最大粒径が１μｍ以下である触媒と、粘土鉱物より
なる層を有することで、有害物質等を効率的で除去でき
るばかりでなく、従来のものにはない優れた耐久性も有
する。また、本発明の触媒含有塗料は、バーコータ塗工
に好適な粘度となり得ることから、従来の塗料を使用し
た場合には触媒が埋没し、その機能を十分に発揮できな
い可能性がある紙や不織布等の吸水性が高く、熱に弱い
基材に対しても、触媒の機能を十分に発揮できるように
塗工することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１で得られたシートの走査型電子顕微鏡
写真（倍率：１０００倍）である。

【図２】比較例２で得られたシートの走査型電子顕微鏡
写真（倍率：１０００倍）である。

【図３】ホルムアルデヒド除去試験におけるホルムアル
デヒド濃度の変化を示すグラフである。

【図４】連続光照射前後における各シートの裂断長の変
化を示すグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｄ２１Ｈ 19/40 Ｄ２１Ｈ 19/40 19/76 19/76 21/14 21/14 Ｚ (72)発明者 岡辺 元臣 大阪府大阪市福島区大開４丁目１番186号 レンゴー株式会社中央研究所内 Ｆターム(参考） 4F100 AA21 AC03B AC04A AJ04 AT00A BA02 BA07 DJ10A GB07 GB56 GB72 GB90 JB05A JL00 JL08 JL08B YY00B 4G069 AA03 BA04B BA07A BA07B BA10A BA10B BA37 BA48A CA10 CA11 CA17 DA06 EA08 EA09 EA13 EB18X ZA02B 4J038 AA011 HA066 HA126 HA216 HA246 HA356 HA556 JC38 KA04 KA12 KA20 NA02 NA05 PC08 PC10 4L055 AA02 AC06 AF09 AF43 AF44 AG19 AG27 AH02 AH50 AJ04 BE07 BE08 EA16 EA25 EA32 FA12 FA13 FA20 FA30 GA23 GA50

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基材表面に、最大粒径が１μｍ以下であ
   る触媒と、粘土鉱物よりなる層を有することを特徴とす
   る触媒含有機能材。
2. 【請求項２】 触媒と粘土鉱物との重量比が、２：１０
   〜３０：１０である請求項１記載の触媒含有機能材。
3. 【請求項３】 触媒が、光触媒である請求項１または２
   記載の触媒含有機能材。
4. 【請求項４】 粘土鉱物が、スメクタイトである請求項
   １〜３のいずれかに記載の触媒含有機能材。
5. 【請求項５】 基材が、親水性高分子基材である請求項
   １〜４のいずれかに記載の触媒含有機能材。
6. 【請求項６】 基材が、多孔性物質を含有する請求項１
   〜５のいずれかに記載の触媒含有機能材。
7. 【請求項７】 多孔性物質が、ゼオライトである請求項
   ６記載の触媒含有機能材。
8. 【請求項８】 ゾル状触媒と粘土鉱物とを含有すること
   を特徴とする触媒含有塗料。
9. 【請求項９】 触媒換算したゾル状触媒と、粘土鉱物と
   の重量比が、１：１０〜１５：１０である請求項８記載
   の触媒含有塗料。
10. 【請求項１０】 液温２０℃の条件下、Ｎｏ．３ ザー
    ンカップにより測定される粘度が、１０〜３０秒である
    請求項８または９記載の触媒含有塗料。
11. 【請求項１１】 請求項８〜１０のいずれかに記載の触
    媒含有塗料を基材表面に塗工し、乾燥させることを特徴
    とする請求項１記載の触媒含有機能材の製造方法。