JP2003001115A

JP2003001115A - 光触媒機能材料

Info

Publication number: JP2003001115A
Application number: JP2001182272A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Shirakawa; 伴幸白川
Original assignee: Mitsubishi Plastics Inc
Current assignee: Mitsubishi Plastics Inc
Priority date: 2001-06-15
Filing date: 2001-06-15
Publication date: 2003-01-07

Abstract

(57)【要約】【課題】光が遮断されても、光触媒のもつ超親水性や
酸化分解活性といった諸活性を持続することが可能な材
料を提供する。【解決手段】ベースとなる基材１と光触媒層３との間
に蓄光材料層２を設ける。基材は金属材料により構成す
ることができる。蓄光材料層は、蓄光材料、アルコール
類、水、シラン系カップリング剤（及びＳｉＯ₂ ）を含
む混合液を塗布、乾燥させることにより形成することが
できる。蓄光材料層と光触媒層との間にプライマー層を
設けてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、暗い所でも光触媒
機能を発揮することのできる光触媒機能材料に関する。

【０００２】

【従来の技術】光触媒は、紫外線を照射することにより
有機物を分解したり、超親水性等の機能を発現する、光
触媒機能を有する物質である。抗菌、脱臭、防汚等の効
果を奏するので、種々の分野で利用されつつある。光触
媒としては、アナターゼ型二酸化チタン等が知られてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、光触媒は、光
が遮断されると活性を失ってしまい、抗菌、脱臭といっ
た効果を奏することができないという問題があった。

【０００４】本発明は、かかる問題を解決するためにな
されたもので、光が遮断されても、光触媒のもつ超親水
性や酸化分解活性といった諸活性を持続することが可能
な材料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】本発明は、ベースとなる
基材と光触媒層との間に蓄光材料層を設けた光触媒機能
材料である。また、前記基材は金属材料からなるものと
して構成した。また、前記蓄光材料層は、蓄光材料、ア
ルコール類、水を含む混合液を塗布、乾燥させることに
より形成されたものとした。また、蓄光材料層と光触媒
層との間にプライマー層を設けた。

【０００６】本発明は、鋼鈑等の金属板や樹脂その他の
ベース基材と光触媒層との間に蓄光材料層を設け、照明
や太陽光等の光源から照射される光を蓄光材料層に含ま
れる蓄光材料に蓄え、光が遮断されたときには、この蓄
光材料から蛍光により紫外光を発し、光触媒の活性を持
続するように構成したものである。これにより、光が遮
断された時や暗中においても活性を持続する光触媒機能
材料が得られる。また、これらの蓄光材料は、金属酸化
物により構成されるので、二酸化チタン等の光触媒材料
との親和力が高く、樹脂や鋼鈑等の基材（担体）との密
着強度も高くできる。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る光触媒機能
材料を模式的に示す断面図である。ベースとなる基材１
に、蓄光材料層２を介して光触媒層３が形成されてい
る。

【０００８】ベースとなる基材１は特に限定されるもの
ではないが、金属板、合成樹脂が好適に用いられる。金
属板としては、例えば、溶融亜鉛メッキ鋼板、電気亜鉛
メッキ鋼板、アルミ・亜鉛複合メッキ鋼板、アルミメッ
キ鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム系合金板等が挙
げられる。合成樹脂としては、塩化ビニル樹脂、ポリエ
チレン・ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、ポリ
スチレン、ポリエステル、アクリル樹脂、ポリカーボネ
ート、フッ素樹脂、ポリアミド、メタクリル樹脂、ポリ
イミド、等の熱可塑性樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポ
リエステル樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、メラミン
樹脂、ポリウレタン樹脂、ケイ素樹脂等の熱硬化性樹脂
が挙げられる。合成樹脂は、単層のみならず複数層で構
成してもよい。金属と合成樹脂の複合材を用いることも
できる。また、基材として、ポリ乳酸、脂肪族ポリエス
テルその他の生分解性プラスチックを用いることができ
る。

【０００９】蓄光材料層２は蓄光材料を含んでなる層で
ある。蓄光材料は、特に限定されないが、希土類元素の
１種又は２種以上を用いたものが代表的である。ユウロ
ピウム−イットリウムの酸化物〔Ｙ（Ｅｕ）〕₂ Ｏ₃ そ
の他の蓄光材料が挙げられる。その他の蓄光材料として
は、２価のユウロピウム、テルビウム及び（サマリウム
＋マンガン）からなる群から選ばれる少なくとも１種
（ただし、２価のユウロピウムを必須的に含み、テルビ
ウムを含むときはサマリウムとマンガンは少なくとも１
種を必須的に含む）含む酸化物や、酸化アルミナストロ
ンチウムから構成した蓄光材料等を用いることができ
る。

【００１０】光触媒層３は光触媒を含んでなる層であ
る。光触媒としては、アナターゼ型二酸化チタンが好適
に用いられる他、ルチル型二酸化チタン、ブルッカイト
型二酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化鉛、酸化第
二鉄、三酸化二ビスマス、三酸化タングステン、チタン
酸ストロンチウム等を用いることができる。これらの複
数種を適宜混合して用いてもよい。表面処理を施したも
のであってもよい。光触媒粒子の粒径は、特に限定され
るものではないが、０．１ｎｍ〜１０μｍの範囲が適し
ている。これより粒径が小さいと、光触媒としての性能
が十分に発揮されにくく、逆にこれより粒径が大きい
と、光触媒層（膜）の強度が得られにくい。

【００１１】本発明に係る光触媒機能材料の製造は、ベ
ースとなる基材に蓄光材料層を形成し、次いで、蓄光材
料層の上に光触媒層を形成することにより行われる。蓄
光材料層の形成は、蓄光材料を含む混合液（コーティン
グ剤）を塗布し、乾燥することにより行うのが好まし
い。

【００１２】蓄光材料を含む混合液は、特に限定される
ものではない。例えば、蓄光材料の他に、少なくとも有
機溶媒及び水を含む溶媒、好ましくはこれらにシリカ化
合物等のバインダー成分、さらにはＳｉＯ₂ とを含んで
構成される。混合液の配合割合は、特に限定されるもの
ではないが、好ましくは、有機溶媒５０〜６０重量％、
水２５〜４５重量％、バインダー成分５〜１５重量％で
構成された液に対し、蓄光材料を５〜２０重量％混合す
るとよい。

【００１３】有機溶媒としては、メチルアルコール、エ
チルアルコール、イソプロピルアルコール等の一価低級
アルコール、エチレングリコール、プロピレングリコー
ル等の多価アルコール類及びそれらのエステルであるセ
ルソルブ等を好適に使用できる。一価低級アルコール、
中でもイソプロピルアルコール及びエタノールを用いる
のが好ましい。

【００１４】上記バインダー成分としては、シラン系カ
ップリング剤等が挙げられる。例えば、アルコキシシラ
ン（シリコン１分子に１つ以上のアルコキシ基が結合し
ている化合物）類、及びアルコキシシラン類の縮合物等
が好適に用いられる。蓄光材料の金属、有機溶媒、水、
アルコキシシラン類等のバインダー成分、ＳｉＯ₂ とを
含む混合液を塗布し、乾燥することにより、脱水縮重合
反応が起こって基材表面上で金属アルコキシド結合が形
成される。

【００１５】光触媒層の形成は、光触媒を含む混合液
（コーティング剤）を塗布し、乾燥することにより行う
のが好ましい。光触媒を含む混合液は、特に限定される
ものではない。例えば、光触媒の他に、少なくとも有機
溶媒及び水を含む溶媒、好ましくはこれらにシリカ化合
物等のバインダー成分とを含んで構成される。光触媒を
除いた混合液の配合割合は、特に限定されるものではな
い。

【００１６】上記有機溶媒及びバインダー成分は、蓄光
材料を含む混合液についてそれぞれ述べたのと同様のも
のを用いることができる。上記光触媒を含む混合液の塗
布は、乾燥前のＷＥＴ状態で１〜１０ｇ／ｍ² 、乾燥後
の被膜の厚さで０．１〜１０μｍが望ましい。光触媒を
含む混合液の塗布は、一回のみならず、複数回行っても
よい。光触媒粒子を含有した混合液は、例えば、アナタ
ーゼ型二酸化チタンゾル８０重量部、エタノール１５０
重量部、イソプロピルアルコール１５０重量部、純水５
５０重量部、テトラエトキシシラン７０重量部といった
配合により構成される。

【００１７】また、蓄光材料層２と光触媒層３との間に
は、両層の密着強度を高めるため、適宜のプライマー層
を設けることができる。プライマー層としては、アクリ
ル樹脂を主成分とするものが好ましい例として挙げられ
る。シリカゾルやシリコーン樹脂、アルコキシシラン
類、アルコキシシラン類の縮合物（アルキルシリケー
ト）などの有機シリコン化合物をアクリル樹脂に混合し
て使用することもできる。また、アクリル樹脂に代えて
アクリル変性シリコン樹脂化合物、シリコン変性アクリ
ル樹脂化合物も使用できる。プライマー層は、通常、前
記樹脂化合物を含む溶液を塗布することにより形成す
る。溶液はトルエン、キシレン、ケトン、アルコールな
どの溶媒に樹脂を分散させたものでも、水系のエマルシ
ョンタイプでもよい。

【００１８】例えば、プライマー層は、固形分としてシ
リコン変性樹脂２０％、コロイダルシリカ３０％に溶媒
としてエタノール２０％、イソプロピルアルコール２０
％、純水１０％を配合したもの等が好ましく用いられ
る。ほぼ同様の組成からなる多木化学株式会社製商品
名：タイノックプライマーＡが好適に用いられる。

【００１９】前記した蓄光材料層２、光触媒層３及びプ
ライマー層の塗布形成方法は特に限定されず、刷毛塗
り、スプレー塗布、スピンコート、デイップコート、ロ
ールコート、グラビアコート、バーコートなど各種の塗
布方法を選択し得る。グラビアロールコーターを用いる
のが好ましい。

【００２０】蓄光材料層２、光触媒層３及びプライマー
層の各厚さは、特に限定されるものではないが、蓄光材
料層２：０．１〜１０μｍ、光触媒層３：０．１〜１０
μｍ、プライマー層：０．１〜１０μｍ程度であり、好
ましくは、蓄光材料層２：２〜５μｍ、光触媒層３：２
〜５μｍ、プライマー層：２〜５μｍである。

【００２１】

【実施例】＜実施例１＞ベースとなる基材：ＰＥＴ（ポ
リエチエレンテレフタレート）フィルム（厚さ１５０μ
ｍ）に、蓄光材料であるユウロピウム−イットリウムの
酸化物〔Ｙ（Ｅｕ）〕₂ Ｏ₃ を含む混合液を塗布して乾
燥した。この混合液は、その組成が、粉砕して得られた
平均粒径０．６μｍの上記蓄光材料５重量％、信越化学
工業株式会社製テトラメトキシシラン１０重量％、水２
５重量％、エタノール３０重量％、イソプロピルアルコ
ール３０重量％からなるように調製して得られたものと
した。

【００２２】次いで、蓄光材料層の上に、光触媒として
アナターゼ型二酸化チタン（平均粒子径０．１μｍ）を
含む混合液（多木化学株式会社製ＣＺＰ−２２１）を塗
布して乾燥し、本発明の光触媒機能材料を得た。蓄光材
料層の膜厚は約２μｍ、光触媒層の膜厚は２μｍであっ
た。上記混合液は、その組成が、アナターゼ型二酸化チ
タンゾル８０重量部、エタノール１５０重量部、イソプ
ロピルアルコール１５０重量部、純水５５０重量部、テ
トラエトキシシラン７０重量部からなるように調製して
得られたものとした。

【００２３】実施例１で得られたフィルム（大きさ５０
ｍｍ×５０ｍｍ）の上に、分解対象物として、油分（ｎ
−オクタデカン）を塗布し、上側からブラックライト
（λ＝３６５ｎｍの光量５ｍＷ）を照射した。照射して
から６０分経過後、光を遮断した。油の残存率を測定し
た。なお、蓄光材料層及び光触媒層を形成していないも
の、光触媒層のみを形成したもの、の両者を比較例とし
た。その結果を表１に示す。

【００２４】

【表１】

【００２５】表１に明らかなとおり、本発明の実施例に
よれば、光を遮断しても光触媒の活性が持続して発揮さ
れた。

【００２６】＜実施例２＞蓄光材料層の上に、プライマ
ー層を形成し、プライマー層の上に光触媒層を形成した
点を除き、実施例１と同様にして、本発明に係る光触媒
機能材料を得た。プライマー層は、多木化学株式会社製
商品名：タイノックプライマーＡを５ｇ／ｍ² 塗布し
て形成した。実施例１と同様の試験を行ったところ、光
を遮断しても光触媒の活性が持続して発揮されることが
確認された。

【００２７】以上、本発明の実施の形態を説明したが、
本発明は上記説明したものに限定されず、本発明の要旨
の範囲で適宜変更、付加等して実施し得るものである。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、光が照射されている場
合のみならず、光が遮断されても、光触媒のもつ超親水
性や酸化分解活性といった諸活性を持続することができ
る。また、所定の蓄光材料層となし、あるいは、金属や
ガラスその他の無機構造体及びプライマー双方と親和力
の高い蓄光材料層を、基材とプライマー層との間に設け
ることにより、層間の密着強度の高い光触媒機能材料が
得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光触媒機能材料を模式的に示す断面図
である。

【符号の説明】

１基材２蓄光材料層３光触媒層

フロントページの続きＦターム(参考） 4F100 AA17 AA21 AB01A AH06 AK42 AR00B AR00C AR00D AT00A BA03 BA04 BA07 BA10A BA10B EH46C EJ65D EJ86C GB90 JC00 JD14 JL06 JL08B JN13C JN30B 4G069 AA03 AA08 BA02B BA04B BA48A BC40B BC44B CA01 CA17 DA06 EA08 EB18Y EC22Y FB08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ベースとなる基材と光触媒層との間に蓄
光材料層を設けた光触媒機能材料。
【請求項２】前記基材は金属材料からなる請求項１に
記載の光触媒機能材料。
【請求項３】前記蓄光材料層は、蓄光材料、アルコー
ル類、水を含む混合液を塗布、乾燥させることにより形
成された請求項１又は２に記載の光触媒機能材料。
【請求項４】蓄光材料層と光触媒層との間にプライマ
ー層を設けた請求項１〜３のいずれかに記載の光触媒機
能材料。