JP2002219761A - 光触媒加工物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光触媒機能体による殺菌性、有機物の分解性
（脱臭性）を有し、かつ、従来の光触媒加工物に比べ低
コストで、加工物自体の強度や耐久性も有する光触媒繊
維を提供することを主目的とする。 【解決手段】 芯部材と、表面部材とを有する加工物で
あって、その表面部材には、少なくとも光半導体粉末か
らなる光触媒機能体がバインダー樹脂を用いることなく
直接含有されているようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光触媒機能体を用
いた加工物に関し、例えば、表面に光触媒機能体を有し
ていることにより優れた殺菌性、有機物の分解性等を長
時間持続することができる光触媒加工繊維や、光触媒加
工フィルム等に関する。

【０００２】

【従来の技術】光半導体粉末を含有する光触媒機能体に
は優れた殺菌性、有機物の分解性があることが知られて
おり、本願出願人は以前からこの性質に着目し、様々な
研究開発をしてきた。例えば、化学繊維を製造する場合
には、光触媒機能体を原料中に混合して練り混み、この
光触媒機能体含有原料を用いて化学繊維を製造すること
で光触媒繊維を製造することができる。

【０００３】この方法によれば、繊維として形成された
後に加工をする必要がないため、光触媒繊維自体のコス
トダウンを図ることができ、また繊維中に含有される光
触媒機能体が脱落しにくいため、長期間にわたり光触媒
機能を発揮できるといった利益を得ることができる。

【０００４】しかしながら、この方法においては、原料
に混合した光触媒機能体のうちで、繊維表面に露出して
光触媒機能を発揮するのは極少量であり、混合した光触
媒機能体の殆どは繊維の内部に存在していることとな
り、高価な光触媒機能体を無駄にしていると言える。こ
れを解決するために、製造した繊維の表面を薬剤により
溶解することにより光触媒機能体を繊維表面に露出させ
ることが現在行われているが、根本的な解決法とは言い
難く、後加工をする分コスト高になる場合もある。

【０００５】また、光触媒機能体は、細菌類や臭いの原
因となる有機物を分解するのみならず繊維自体も分解す
る可能性があるため、繊維の全体に光触媒機能体が含有
されている場合には、従来からの繊維に比べ強度が低下
する場合もあった。

【０００６】また、上記の問題は、光触媒機能体を繊維
に加工する場合のみならず、例えばフィルム上に加工す
る場合等にも生じる場合がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点に
鑑みなされたものであり、光触媒機能体による殺菌性、
有機物の分解性（脱臭性）を有し、かつ、従来の光触媒
加工物に比べ低コストで、加工物自体の強度も有してい
る光触媒加工物を提供することを主目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、請求項１において、芯部材と、表面部材と
を有する加工物であって、前記表面部材には、少なくと
も光半導体粉末からなる光触媒機能体がバインダー樹脂
を用いることなく直接含有されていることを特徴とする
光触媒加工物を提供する。

【０００９】加工物を芯部材と表面部材とから構成し、
表面部材にバインダー樹脂を用いることなく直接に光触
媒機能体を含有させる、つまり光触媒機能体を埋め込む
ことにより本発明の加工物における芯部材は光触媒を加
工する以前からの材質と全く同質であり、さらに光触媒
機能体の影響を受けることがないため、強度・耐久性又
は柔軟性等を有している。

【００１０】一方表面部材においては、光触媒機能体が
バインダー樹脂を用いることなく表面部材に直接含有さ
れているため、バインダー樹脂を用いて光触媒機能体を
付着させた場合に生じていた様々な問題、例えばバイン
ダー樹脂の剥離による光触媒機能体の脱落や、バインダ
ー樹脂が加工物表面を覆うことによる風合や手触りの悪
化等を解消することができる。

【００１１】さらに、本発明の加工物は、前述のように
芯部材には光触媒機能体が一切含有されていないため、
従来の光触媒加工物（例えば繊維全体に光触媒機能体を
含有したもの）に比べ光触媒機能体自体の含有量を約１
／２〜１／３以下にすることができ、光触媒加工物のコ
ストダウンを実現できる。

【００１２】また、本発明の加工物は、前述したように
芯部材に光触媒機能体が含有されていないため、加工物
の芯部材が光触媒により侵されることがなく、したがっ
て長期間の使用にも耐え得る加工物であるといえる。

【００１３】前記請求項１に記載の発明においては、請
求項２に記載するように、前記表面部材の厚さよりも、
前記光触媒機能体の粒径の方が大きく、加工物表面に光
触媒機能体が露出していることが好ましい。

【００１４】本発明により、表面部材に含有される光触
媒機能体を加工物表面に露出させることができる。そし
て、この露出した光触媒機能体は、細菌類や悪臭の原因
となる有機物と直接接触できるため光触媒作用を充分に
発揮できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に本発明の光触媒加工物につ
いて詳しく説明する。本発明において光触媒加工物と
は、繊維のみならずフィルムやシート等の高分子ポリマ
ーを原料とするものであればいかなるものであってもよ
く、特に限定されるものではない。

【００１６】しかしながら、特に繊維やフィルム等にお
いては、従来からその表面に光触媒機能体を付着する
と、当該光触媒作用によりそれ自体が侵されてしまった
り、風合が損なわれたりする問題が生じていたため、本
発明の光触媒加工物としては、繊維やフィルム等が特に
好ましい。以下、光触媒加工物の一種である光触媒繊維
を例にあげて説明する。

【００１７】図１は、本発明の光触媒加工物としての光
触媒繊維を説明するための概略斜視図である。

【００１８】図１に示すように、光触媒繊維１は、繊維
の中心に位置する芯部材２と、その周囲を囲むように位
置する表面部材３とを有し、前記表面部材３には、少な
くとも光半導体粉末からなる光触媒機能体１０が直接に
含有されていることに特徴を有している。

【００１９】以下に、本発明の光触媒繊維１を構成する
それぞれについて説明する。

【００２０】（１）芯部材 本発明における芯部材とは、光触媒加工物に強度や耐久
性を付与するための部分、つまり光触媒機能体を加工す
る前の従来からの材質そのままの部分をいい、本発明の
加工物内において占める位置は任意に決定することが可
能である。

【００２１】例えば、図１に示すように本発明の光触媒
繊維１における芯部材２とは、本発明の繊維の中心に位
置する部材のことをいい、この芯部材２の材質について
は、本発明は特に限定するものではなく、従来から繊維
として用いられている材質の全てを用いて形成すること
が可能である。中でも、芯部材２としては強度のあるも
の、特に引っ張り強度のあるものが好ましい。芯部材２
に引っ張り強度のある材質を用いることにより、本発明
の光触媒繊維自体を引っ張り強度のある繊維とすること
ができるからである。

【００２２】本発明の芯部材２としては、具体的には、
ナイロン、ポリプロピレン等から形成されていることが
好ましい。これらは、引っ張り強度を有し、かつ入手や
加工が容易だからである。また、上記化学繊維以外にも
綿や毛等を芯部材として用いることもできる。

【００２３】芯部材の厚さ、つまり芯部材の直径につい
ても本発明は特に限定するものではなく、最終的に形成
する光触媒繊維の直径を考慮して任意に決定することが
できる。

【００２４】（２）表面部材 本発明の光触媒加工物における表面部材とは、加工物の
最表面に位置し、加工物に抗菌性・消臭性等の光触媒作
用を付与するために用いらる部材をいい、かつ光触媒機
能体がバインダー樹脂なしで含有されている、換言すれ
ば光触媒機能体が埋め込まれている部材のことをいう。

【００２５】以下、上記と同様に光触媒繊維１における
表面部材３について説明する。

【００２６】光触媒繊維１における表面部材３とは、繊
維の表面に位置する部材のことをいい、当該表面部材３
にバインダー樹脂を用いずに直接光触媒機能体が含有し
ていることに特徴を有している。このように、表面部材
３に光触媒機能体が直接含有されていることにより、光
触媒機能体は、加工物（ここでは繊維）の表面に付着し
ていると考えるよりは、むしろ加工物の表面に光触媒機
能体が埋め込まれていると考えることができ、したがっ
て光触媒機能体は表面から脱落する可能性が低く、また
従来のようにバインダー樹脂を用いて光触媒機能体を加
工物の表面に付着せしめた場合に生じていたバインダー
樹脂の剥離とともに光触媒機能体が脱落してしまうこと
もない。

【００２７】この表面部材３の材質についても、本発明
は特に限定するものではなく、従来から化学繊維として
用いられている高分子ポリマーの全てを用いて形成する
ことが可能であり、前記芯部材と同一材質により形成す
ることも可能である。

【００２８】中でも、表面部材は、本発明の光触媒繊維
を使用する者が直接触れる部分であるため肌触りの良い
ものが好ましく、また本発明の繊維をタオル等として使
用する場合には吸水性を有しているものが好ましい。

【００２９】本発明の表面部材３としては、具体的に
は、ポリエステル、ナイロン、ポリプロピレンなどから
形成されていることが好ましい。

【００３０】図２は、本発明の光触媒繊維の断面図であ
る。

【００３１】本発明の光触媒繊維１においては、表面部
材３の厚さについても、本発明は特に限定するものでは
ない。しかしながら、図２に示すように、表面部材３の
厚さは、含有させる光触媒機能体１０の粒径よりも薄く
することが好ましい。光触媒機能体１０の粒径よりも表
面部材３の厚さを薄くすることにより、光触媒機能体１
０が繊維表面に露出することとなり、細菌類や悪臭成分
と光触媒機能体とが接触し易くなるからである。

【００３２】したがって、本発明の光触媒繊維１におけ
る表面部材３の厚さは、そこに含有する光触媒機能体の
粒径を考慮して任意に決定することができる。なお、通
常の場合、光触媒機能体１０の粒径は、０．３〜２μｍ
である。

【００３３】また、図２に示すように、本発明の光触媒
繊維１においては、芯部材２および表面部材３を有して
いればよく、芯部材２と表面部材３との間には、中間層
２０を設けてもよい。例えば中間層２０としては、芯部
材２と表面部材３との密着性を向上させるための接着層
としてもよく、繊維に弾力性を持たせるために弾力性の
ある層としてもよい。

【００３４】次に前記の表面部材３に含有される光触媒
機能体１０について説明する。

【００３５】図３は、本発明の光触媒機能体１０を示す
正面図である。光触媒機能体１０は、少なくとも光半導
体粉末１０ａから形成されており、金属微粒子１０ｂが
含有せしめられていることが好ましい。以下に、それぞ
れについて説明する。

【００３６】上記光半導体粉末１０ａとしては、ＴｉＯ
₂の他、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＷＯ₃、Ｆｅ₂Ｏ₃、ＳｒＴｉ
Ｏ₃、ＫＮｂＯ₃等を挙げることができる。この中でも、
ＴｉＯ₂は、ほとんどの酸、塩基、有機溶媒には侵され
ず化学的に安定であり、また、ＴｉＯ₂は中毒を起こす
ことはなく、また発ガン性もないことが動物実験等で確
認されており、この様な点からＴｉＯ₂が最も好まし
い。

【００３７】また、上記金属粉末１０ｂは、光触媒機能
体中では電極として作用するが、この電極を形成する金
属粉末としては、銀の他、金、白金、銅等の種々の金属
粉末を用いることができる。光触媒が本来的な機能を発
揮するための不可欠な要素の一つとして水分が要求され
るため、電極を形成する金属粉末は、水の存在下で経時
変化が無く安定していることが必要となり、前記の金属
粉末の中でも白金が最も好ましいが、経済性を考慮し、
更に前記特性を具備しており、無毒でそれ自体も殺菌性
を有しているため銀が好ましい。

【００３８】また、本発明においては、図３に示すよう
に前記光半導体粉末１０ａと金属微粒子１０ｂに加え、
これらの周りに吸着材料１１を設けてもよい。

【００３９】前記吸着材料１１は、細菌、ウィルス、カ
ビの他、悪臭物質及び有害物質等の処理対象物を吸着、
保持するために用いられるものであり、本発明の光触媒
機能体に必ずしも必要なものではない。係る吸着材料と
しては、アパタイト（リン灰石）ゼオライト又はセピオ
ライト等のセラミック粉末、活性炭及び絹繊維含有物に
よりなる群から選ばれる１以上を挙げることができ、こ
れらは必要に応じて２以上を組み合わせて用いることが
できる。ここでアパタイトとしては、細菌、ウィルス、
カビ等の蛋白質を選択的に吸着するハイドロキシアパタ
イト［Ｃａ₁₀（ＰＯ₄）₆（ＯＨ）₂］が好ましい。ま
た、絹繊維含有物としては、絹繊維粉末の他、顆粒状に
成形したものやゲル状物等も含まれる。これらの吸着材
料（絹繊維含有物は粉末の場合）の粒径はより大きな表
面積を確保するとともに、良好な被着作業性を考慮する
と０．００１〜１０μｍが好ましく、特に０．０１〜
１．０μｍが好ましい。光半導体粉末と吸着材料の混合
割合は、光半導体粉末１００重量部に対して吸着材料は
１〜５０重量部が好ましく、特に１０〜３０重量部が好
ましい。

【００４０】次に、光触媒繊維を製造する方法について
説明する。本発明においては、その製造方法を特に限定
するものではなく、最終的に、芯部材２と表面部材３と
を有し、かつ表面部材３には、光触媒機能体が含有され
ている繊維とすることが可能であればいかなる方法より
形成されてもよい。

【００４１】例えば、繊維原料となるペレットに光触媒
を混合して繊維を製造する方法や、樹脂に光触媒機能体
を混合し、従来からの繊維を、前記光触媒機能体を混合
した樹脂により被覆することで、前記樹脂を表面部材と
することにより本発明の光触媒繊維を製造することがで
きる。

【００４２】また、表面部材における光触媒機能体を露
出させる手段としては、前述したように表面部材の厚さ
を光触媒機能体の粒径よりも薄くすることの他にも、例
えば、光触媒機能体を混合した樹脂を表面部材として繊
維に被覆した後、当該樹脂が完全に硬化する前の段階で
当該繊維全体を回転させることにより、遠心力を利用し
て前記樹脂中に含有する光触媒機能体を表面部材の表面
に引っ張り出す方法を用いることができる。また、光触
媒機能体を混合しない状態で樹脂を表面部材として繊維
に被覆し、その後で当該樹脂が完全に硬化する前に、粉
末状の光触媒機能体を当該樹脂に埋め込むことにより本
発明の光触媒繊維を形成することもできる。

【００４３】図４は、本発明の光触媒加工物としての光
触媒フィルムを示す概略断面図である。上記光触媒繊維
と同様の材料及び方法を用いることにより図４に示すよ
うな光触媒フィルム４０を形成することもできる。

【００４４】本発明の光触媒加工物を用いて様々な製品
を製造することにより、当該製品に光触媒作用、つまり
殺菌性、防臭性、有機物の分解性等を付与することがで
きる。例えば光触媒繊維を用いた繊維製品としては、例
えば、タオルやカーテン、カーペット、じゅうたん、ご
ざ、どん帳、ブラインド、暗幕、等をあげることがで
き、さらに光触媒フィルムを用いた製品としては、各種
建材、壁紙、合板、椅子、ベッド、マットレス、寝具等
のみならず、自動車、電車、船舶、航空機に使用される
内張り、椅子や床用のフィルム、工事等に使用されるシ
ート、テント地、等が挙げられる。

【００４５】

【発明の効果】本願発明によって、光触媒機能体の殺菌
性・有機物の分解性を有する光触媒加工物を提供するこ
とができる。また、本発明の加工物における芯部材は、
従来からの材質と同質であるため、強度、柔軟性等をそ
のまま有しており、一方表面部材には、光触媒機能体が
含有されているため、本発明の加工物に光触媒作用を付
与することができる。

【００４６】さらに、本発明の加工物は、その芯部材に
は光触媒機能体を含有することがないため、従来の光触
媒加工物（例えば、繊維全体に光触媒機能体を含有した
もの）に比べ光触媒機能体自体の含有量を約１／２〜１
／３以下にすることができ、光触媒加工物のコストダウ
ンを実現できる。また、本発明の芯部材は、繊維の中心
部分が光触媒により侵されることがなく、したがって長
期間の使用にも耐え得る加工物といえる。

【図面の簡単な説明】

【図１】光触媒繊維の概略斜視図である。

【図２】光触媒繊維の断面図である。

【図３】光触媒繊維に用いられる光触媒機能体を示す概
略正面図である。

【図４】光触媒フィルムの断面図である。

【符号の説明】

１…光触媒繊維 ２…芯部材 ３…表面部材 １０…光触媒機能体 １０ａ…光半導体粉末 １０ｂ…金属微粒子 １１…吸着材料 ４０…光触媒フィルム

───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｂ０１Ｊ 37/00 Ｂ０１Ｊ 37/00 Ａ Ｄ０１Ｆ 8/04 Ｄ０１Ｆ 8/04 Ｚ (72)発明者 有川 稔英 長野県木曽郡上松町大字荻原川向諸原1391 −３ 株式会社信州セラミックス内 Ｆターム(参考） 4C058 AA03 AA25 AA30 BB02 JJ03 JJ05 4C080 AA07 BB02 BB05 CC01 HH08 JJ03 KK08 LL03 MM02 MM07 NN01 4F100 AA09 AA21 AA23 AA33 AC04 AC10 AK07 AK41 AK48 AT00A BA02 DE01B DG06 DG12 GB08 GB33 GB72 GB81 JC00 JG01B JK06 JL08B YY00B 4G069 AA03 AA08 BA04A BA48A CA10 CA17 CD10 DA05 EA03X EA08 EB18X EB18Y FA03 FB23 FB80 4L041 BA02 BA03 BA05 BA06 BA09 BA21 BC06 BC10 BC20 BD08 BD09 BD20 CB05 CB25 CB28 DD22

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 芯部材と、表面部材とを有する加工物で
   あって、 前記表面部材には、少なくとも光半導体粉末からなる光
   触媒機能体がバインダー樹脂を用いることなく直接含有
   されていることを特徴とする光触媒加工物。
2. 【請求項２】 前記表面部材の厚さよりも、前記光触媒
   機能体の粒径の方が大きく、加工物表面に光触媒機能体
   が露出していることを特徴とする前記請求項１に記載の
   光触媒加工物。