JP2004085375A - Evaluation method and evaluation apparatus for photocatalyst activity and layer including photocatalyst - Google Patents

Evaluation method and evaluation apparatus for photocatalyst activity and layer including photocatalyst Download PDF

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JP2004085375A JP2002247192A JP2002247192A JP2004085375A JP 2004085375 A JP2004085375 A JP 2004085375A JP 2002247192 A JP2002247192 A JP 2002247192A JP 2002247192 A JP2002247192 A JP 2002247192A JP 2004085375 A JP2004085375 A JP 2004085375A
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Yasuharu Suda
須田 康晴
Toyoo Ofuji
大藤 豊士
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To quickly evaluate photocatalyst activity in a manufacturing process of a layered structure by using an evaluation method and an evaluation apparatus for the photocatalyst activity of the layered structure having a photocatalyst layer disposed on a surface and including a photocatalyst. <P>SOLUTION: The evaluation method is provided with a process for dipping the layered structure 5 into an electrolyte after the layer having the photocatalyst (the photocatalyst layer) as a surface layer of the layered structure 5 has hydrophilic, bringing the electrolyte into contact with the surface of the photocatalyst layer, connecting an electrode of a potentiostat 39 to the layered structure 5 while a reference electrode 38 and the electrolyte are coupled through a salt bridge 37 and measuring a spontaneous potential, a process for radiating an active light having energy larger than band gap energy of the photocatalyst to the photocatalyst layer after the spontaneous potential is measured and measuring a surface potential generated during a radiation time of the active light and a process for evaluating the photocatalyst activity of the photocatalyst layer based on the maximum of an absolute value of a rise time (unit: V/sec) of the surface potential. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光触媒を含む光触媒層を表面に有する層状構造物の光触媒活性の評価方法及び評価装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
印刷技術一般として、昨今、印刷工程のデジタル化が進行しつつある。これは、パソコンで画像,原稿を作製したり、スキャナ等で画像を読み込んだりすることにより当該画像データをデジタル化し、このデジタルデータから直接印刷用版を作製するというものである。このことによって、印刷工程全体の省力化が図れるとともに、高精細な印刷を行なうことが容易になる。
【0003】
本発明者らは、上記のような印刷工程のデジタル化に対応しつつ再利用を可能とする印刷用版材及びその再生方法を提案した(特許文献1参照)。
すなわち、印刷用版材として基材上に酸化チタン光触媒を含むコート層を形成したものを利用し、版作製時の初期状態においては、コート層表面が疎水性を示す状態に調整しておき、この表面に、上記のデジタルデータに基づいて酸化チタン光触媒のバンドギャップエネルギーよりも高いエネルギーをもつ波長の光(活性光)を照射し、表面の一部を、親水性を示す表面に変換して疎水性の画線部と親水性の非画線部とからなる版を作製する。そして、印刷終了後には、エネルギー束の照射又は化成処理を複合あるいは単独で施すことにより、コート層表面の全面が再び疎水性を示す版作製時の初期状態となるように変換している。
【0004】
また、本発明者らは、上記の版材表面にオクタデシルトリメトシシラン等の化合物を塗布することにより、当該表面を、疎水性を示す状態に調整し、印刷終了後には、前記化合物を再び塗布し、コート層表面が再び疎水性を示す版作製時の初期状態となるように変換する技術も提案している(特許文献2参照)。
ところで、上述したような版の作製及び再生においては、特に光照射による画像書き込み及び画像履歴の消去を速やかに行なって、印刷工程に占める印刷準備時間をできるだけ短縮したいという要望がある。
【0005】
光照射による画像書き込み及び画像履歴の消去を速やかに行なうには、光触媒が高い光触媒活性を有していることが条件となるため、光触媒が高い光触媒活性を有しているか否かを見分けるため、その光触媒活性を評価する評価方法が必要とされる。
従来の光触媒活性を評価するための方法としては、例えば以下に示すような方法が知られている。すなわち、光触媒を含む光触媒層上に低級アルコールを有する有機層を形成し、有機層を介して光触媒層に紫外線を照射した後、水の接触角により光触媒層の活性を評価する方法(特許文献3参照)や、光触媒活性材料の光触媒活性面にメチレンブルー等の有機色素を付着又は吸着させた後、この有機色素の分解速度を測定し、光触媒活性を求める方法(特許文献4参照)、そして、不活性ガス雰囲気と酸素および水蒸気存在雰囲気とにおいて、光触媒膜に光照射を行ない、光触媒膜の表面電位の変化を比較する方法(特許文献5参照)などである。
【0006】
【特許文献1】
特開2000−62334号公報
【0007】
【特許文献2】
特開2000−62335号公報
【0008】
【特許文献3】
特開2001−183359号公報
【0009】
【特許文献4】
特開平11−83833号公報
【0010】
【特許文献5】
特開平11−258206号公報
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許公報3,4にかかる評価方法では、光触媒活性を評価するのに多大な時間を必要とする。また、特許公報5にかかる評価方法では、不活性ガス雰囲気における表面電位の測定と、酸素および水蒸気存在雰囲気における表面電位の測定との2つの工程が必要であり、1つの工程で且つ短時間で評価することはできない。
【0012】
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、光触媒を含む層を有する層状構成物の製造工程の中で、且つ短時間で光触媒活性を評価できるようにした、光触媒活性の評価方法及び評価装置を提供することを目的とする。
さらには、前記光触媒活性の評価方法により高い光触媒活性を示すと評価され得る、光触媒を含む層を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記の課題を解決するために以下の手段をとった。
すなわち、本発明の光触媒活性の評価方法(請求項1)は、光触媒を含む光触媒層を表面に有する層状構成物の光触媒活性を評価する方法であって、該光触媒層に該光触媒のバンドギャップエネルギーよりも大きなエネルギーをもつ活性光を照射して表面を水の接触角10°以下に親水化させた該層状構成物を電解液中に浸漬させて該層状構成物表面に電解液を接触させ、参照電極と該電解液とを塩橋で接続した状態で、ポテンショスタットの電極を該層状構成物に接続して該層状構成物表面の自然電位を測定する工程と、該自然電位測定後、該光触媒層に活性光を照射し、該活性光の照射時間に伴う該層状構成物の表面電位変化を測定する工程と、該表面電位の立ち上がり速度(単位:V/sec)の絶対値の最大値に基づいて該光触媒層の該光触媒活性を評価する工程とをそなえていることを特徴としている。なお、以後、本発明の光触媒に触媒活性を発現させる有効なエネルギーをもつ光を活性光と呼ぶこととする。
【0014】
該電解液は、NaSOであることが好ましい(請求項2)。
本発明の光触媒活性の評価装置(請求項3)は、光触媒を含む光触媒層を表面に有する層状構成物の光触媒活性を評価する装置であって、該層状構成物の表面電位を測定する表面電位測定装置と、該層状構成物表面に該光触媒のバンドギャップエネルギーよりも大きなエネルギーをもつ活性光を照射する活性光照射装置と、該活性光照射装置により該層状構成物表面に該活性光を照射し、該表面電位測定装置により測定された該表面電位と光照射時間から、該表面電位の立ち上がり速度(単位:V/sec)の絶対値の最大値を計算する計算装置とをそなえていることを特徴とする。
【0015】
該表面電位測定装置は、該層状構成物の裏面に密接して設けられた第1の絶縁板と、開口部を有し、該層状構成物の表面に密接して設けられた第2の絶縁板と、該開口部に注がれた電解液と、該電解液と参照電極とを接続する塩橋と、該層状構成物に電極を接続されたポテンショスタットとをそなえて構成されていることが好ましい(請求項4)。また、該電解液は、NaSOであることが好ましい(請求項5)。
【0016】
本発明の光触媒を含む層(請求項6)は、請求項2記載の評価方法を用いて測定され、該活性光を照射することにより誘起される表面電位を活性光照射時間に対してプロットした曲線の傾き、すなわち光起電力値の立ち上がり速度(単位:V/sec)の絶対値の最大値が、該活性光の照度10mW/cmの条件において0.2(単位:V/sec)以上であることを特徴としている。
【0017】
この光起電力値の立ち上がり速度(V/sec)の絶対値の最大値が0.2V/sec以上である光触媒を含む層(以下、光触媒層ともいう)では、活性光照射下において光触媒層表面に存在する有機系化合物の分解と光触媒自身の親水化が同時に、且つ速やかに起こる。
ここで、光起電力値は、少なくとも光触媒層を有する構成物(試料極)を0.1モルのNaSO水溶液中に入れ、対極である白金電極を光触媒層表面に近接させた状態で活性光を照射した時の飽和カロメル電極(SCEと略記)に対する試料極の電位である。
【0018】
本発明の光触媒を含む層(請求項7)は、請求項2記載の評価方法を用いて測定され、該活性光を照射することにより表面電位を活性光照射時間に対してプロットした曲線の傾き、すなわち光起電力値の立ち上がり速度(単位:V/sec)の絶対値の最大値を、該活性光の照度(W/cm)で除した値が20(単位:V・cm/sec・W)以上であることを特徴としている。
【0019】
すなわち、請求項6記載の本発明の光触媒層では活性光の照度を10mW/cmと固定したが、照度を変化させて求めた光起電力値の立ち上がり速度(単位:V/sec)の絶対値の最大値は、照度にほぼ比例することを見出した。従って、或る特定の光触媒層について活性光照度を変化させて求めた光起電力値の立ち上がり速度(単位:V/sec)の絶対値の最大値を照度(単位:W/cm)で除して規格化した値は、照度に係わらずほぼ一定であり、前記特定の光触媒層について触媒活性の指標と成ることを見出した。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
〔A〕層状構成物の説明
まず、本発明の光触媒活性の評価方法が適用される、光触媒を含む層を有する層状構成物(以下、単に構成物ともいう)について説明する。
【0021】
図1及び図2は、本発明の一実施形態にかかる構成物5を示すもので、図1はその表面が疎水性を示している(ここでは、水6が接触角50°以上である)場合の模式的な断面図、図2はその表面が親水性を示している(ここでは、水6が接触角10°以下である)場合の模式的な断面図である。
図1及び図2に示すように、この構成物5は、基材(あるいは支持体)1と、中間層2と、光触媒を含む層(以下、光触媒層という)3とから基本的に構成されている。
【0022】
基材1は、アルミニウムやステンレス等の金属、ポリマーフィルム等により構成されている。ただし、基材1は、アルミニウムやステンレス等の金属あるいはポリマーフィルムに限定されるものではなく、光触媒層3を実用に供する際に必要とされる特性、例えばこれに限るものではないが基材1の柔軟性(硬度と言っても良い),熱伝導性,電気伝導性,耐久性などの特性、に応じて選定すればよい。
【0023】
中間層2は、基材1表面上に形成され、基材1と後述する光触媒層3とを確実に付着させる、また、密着性を向上させるように機能している。ただし、基材1と光触媒層3との付着強度が十分に確保できる場合には、中間層2はなくても差し支えない。
また、中間層2には、後述する光触媒層3の形成のために加熱処理する際に、基材1から不純物が熱拡散して光触媒層3に混入し、光触媒活性を低下させることを防ぐ効果もある。さらに、中間層2は、基材1がポリマーフィルム等で形成されている場合には必要に応じて基材1の保護のために形成されることもある。
【0024】
中間層2としては、例えば、シリカ(SiO),シリコン樹脂,シリコンゴム等のシリコン系化合物がその材料として利用される。また、そのうち特に、シリコン樹脂としては、シリコンアルキド,シリコンウレタン,シリコンエポキシ,シリコンアクリル,シリコンポリエステル等が使用される。
なお、中間層2は、光触媒層3の光触媒の作用を高める働きをするものであることが好ましい。このような中間層2としては、酸化物半導体又は電気伝導体又は固体酸触媒を適用することができる。
【0025】
例えば、酸化物半導体を適用する場合には、酸化亜鉛ZnO,酸化錫SnO,酸化タングステンWO等の酸化物半導体が好ましい。なお、これらの酸化物半導体自体で中間層2を形成する方法が好ましいが、酸化物半導体微粒子を他のバインダ物質で成膜して中間層2としても良い。
また、電気伝導体を適用する場合には、ITO(インジウム・錫の酸化物)等の酸化物、あるいはアルミニウム,銀,銅等の金属、あるいはカーボンブラック、あるいは導電性ポリマー等が利用できる。なお、これらの電気伝導体自体で中間層2を形成するか、電気伝導体微粒子を他のバインダ物質で成膜して中間層2としても良い。
【0026】
また、固体酸触媒を適用する場合には、SiO/TiO,SiO/Ai,SiO/ZrO,TiO/ZrO,TiO/WO,WO/Fe,WO/ZrO,WO/SnO,WO/SiO等が利用できる。
このような酸化物半導体又は電気伝導体又は固体酸触媒を含む中間層2を設けることで、活性光照射下において、光触媒が有機物を分解する働きが促進されたり、光触媒自身が親水化する働きが促進されたりすることが確認されている。
【0027】
このように光触媒の作用を高めることにより、光触媒層3を有する構成物5を平版印刷用版材(単に版材ともいう)として用いた場合は、活性光による版への画像書き込み時の書き込み速度を早めて製版時間を短縮したり、画像書き込みに要する光エネルギーを低減させたりすることが可能となる。さらに、版の再生時に画像履歴を消去(解消)するために版材表面(版面)に照射する活性光の照射エネルギーを低減させることが可能となる。この理由は明確ではないが、中間層2を構成する半導体又は電気伝導体が、後述する光触媒層3に含まれる光触媒の機能を高めるためと推定される。
【0028】
中間層2上には、光触媒層3が形成されている。この光触媒層3表面は、光触媒のバンドギャップエネルギーよりも高いエネルギーをもつ活性光を照射することによって、光触媒層3に付着している有機系化合物を分解するのと同時に、光触媒自身が高い親水性を示すようになる。
本実施形態にかかる光触媒層3は、前記活性光が波長600nm以下の光である光触媒を用いて形成されている。このために、波長600nm以下の光を照射することで光触媒層3表面は、有機系化合物を分解するのと同時に、高い親水性を示すようになる。
【0029】
本来、光触媒はバンドギャップエネルギーよりも高いエネルギーをもつ光を照射しなければ光触媒活性を示さない。例えばアナターゼ型酸化チタン光触媒ではバンドギャップエネルギーが3.2eVもあるため、波長380nm以下の紫外線にしか応答しない。
本実施形態では、そのバンドギャップ間に新たな準位を形成することで、波長600nm以下の光に応答する光触媒を用いてもよい。なお、ここで言う波長600nm以下の光の中には紫外線も含まれるが、本実施形態にかかる光触媒においては活性光の中に紫外線が含まれていてもいなくても同様に作動するようになっている。
【0030】
このような波長600nm以下の光に応答する光触媒の製造方法としては、公知の方法を用いればよい。例えば、特開2001−207082号公報には、窒素原子をドーピングした可視光応答型光触媒、また特開2001−205104号公報には、クロム原子および窒素原子をドーピングした可視光応答型光触媒が開示されている。さらにまた、特開平11−197512号公報には、クロム等の金属イオンをイオン注入した可視光応答型光触媒が開示されている。この他にも、低温プラズマを利用した可視光応答型の光触媒や白金担持した可視光応答型の光触媒が公表されている。本実施形態にかかる光触媒層3を有する構成物5の製造にあたっては、これら公知の製法で製造された可視光応答型光触媒を使用すればよい。
【0031】
なお、この光触媒層3には、前記性質、即ち親水特性を維持する為、あるいは光触媒層3の強度や基材1との密着性を向上させることを目的として、次に示す様な物質を添加しても良い。
この物質とは、例えば、シリカ,シリカゾル,オルガノシラン,シリコン樹脂等のシリカ系化合物、また、ジルコニウム,アルミニウム,チタニウム等の金属酸化物又は金属水酸化物、さらにはフッ素系樹脂を挙げることができる。
【0032】
また、酸化チタン光触媒としては、ルチル型,アナターゼ型,ブルッカイト型があるが、本実施形態においてはいずれも利用可能であり、それらの混合物を用いてもよい。なお、光触媒としては酸化チタン光触媒が好適であるが、これに限定されるものではない。
また、光触媒層3の膜厚は、0.005〜1μmの範囲内にあることが好ましい。これは、膜厚があまりに小さければ、前記した性質を十分に生かすことが困難となるし、また、膜厚があまりに大きければ、光触媒層3がヒビ割れしやすくなり、耐刷性低下の要因となるためである。なお、このヒビ割れは膜厚が10μmを越えるようなときに顕著に観察されるため、前記範囲を緩和するとしても当該10μmをその上限として認識する必要がある。また、実際上は0.03〜0.5μm程度の膜厚とするのが、より好ましい。
【0033】
さらに、この光触媒層3の形成方法としては、ゾル塗布法,有機チタネート法,スパッタリング法,CVD法,PVD法等を適宜選択して形成すればよい。また、この中でも、特にゾルゲル法は工程が簡単な点で好ましく、スパッタリング法は膜強度が高く、この光触媒層3を有する構成物5を版材として用いる場合、高い耐刷性を得ることが可能であるという利点がある。
【0034】
例えば、ゾルゲル法を採用するのであれば、それに用いられるゾル中には、前記酸化チタン光触媒および光触媒層3の強度や基材1との密着性を向上させる前記各種の物質の他に、溶剤,架橋剤,界面活性剤等を添加しても良い。また前記ゾルは、常温乾燥タイプでも加熱乾燥タイプでも良いが、後者の方がより好ましい。これは、加熱により光触媒層3の強度を高めた方が、版の耐刷性を向上させるのに有利となるからである。
【0035】
また、波長600nm以下の光に応答する光触媒層3の上に、波長380nm以下の光に応答する光触媒層を保護層としてさらに設けたり、親水性を維持しやすくする目的でシリカ層を設けたりしても良い。なお、本実施形態でいう光触媒層3とは、上記のような層を含む場合もある。
なお、本実施形態においては基本的に前述の光触媒層3を有する構成物5を版材として用いても良いし、例えば基材1としてアルミニウムを用いる場合には、必要に応じて表面を陽極酸化するなどして荒らした、いわゆる砂目処理と呼ばれるような処理を施した基材1を用いてもよい。従って、前記光触媒層3を有する構成物5は、そのままで版材として使用することも可能であるし、前記砂目処理を施した基材1を使用するなどして、さらに印刷に適する機能を向上させたものであっても良い。
【0036】
さらにまた、本発明の構成物5は、有機系化合物の酸化分解性能と光触媒自身の親水化性能が伴に高いという特徴を有することから、版材以外にも、例えば、建物・構造物の外壁、室内の壁面、タイル、窓ガラスなどに用いれば、汚れが付着しにくくなるなどの効果がある。
また、層状構成物5を平版印刷用版材として用いた場合に、光触媒層3を疎水化させる有機系化合物としては、版面(光触媒層3表面)に供給され、必要に応じて乾燥や加熱乾燥されるだけで、版面と反応又は強く相互作用して版面を疎水化させるとともに、光触媒の作用で分解されて版面から除去されるタイプが好ましい。このような有機系化合物としては、具体的には、有機チタン化合物,有機シラン化合物,イソシアナート系化合物,エポキシド系化合物が好ましい。これらの化合物は、親水性の版面に存在する水酸基と反応して表面に固定化されるため、原理的に版面に単分子層的な有機系化合物層(図示省略)を形成する。このように単分子層で版面を疎水化するため、活性光照射下における有機系化合物の分解が容易なものとなる。
【0037】
〔B〕光触媒活性の評価方法の説明
次に、上記の光触媒層3を有する構成物5、あるいは平版印刷用版材(以後、構成物で代表する)に関して、本発明の特徴である光起電力値の立ち上がり速度の絶対値の最大値と触媒活性との関係について説明する。
まず、光起電力値の測定方法について、図3に示す測定装置(表面電位測定装置)の模式図を用いて説明する。テフロン(登録商標)板(ここでは厚さ10mm)2枚〔第1の絶縁板及び第2の絶縁板。上部の1枚(第2の絶縁板)は図3に示すようにくりぬいて開口部が形成されている〕で形成された測定セル36を用い、光触媒層3を活性光照射方向に向けて構成物5を前記2枚のテフロン(登録商標)板で挟んで測定セル36にセットする(図12に示すステップS10。以後、ステップのみ示す)。図3に示す測定セル36のくりぬき部分に電解質溶液(電解液)として濃度0.1モルのNaSO水溶液を満たす(即ち、電解質溶液の深さは約10mm)(ステップS20)。
【0038】
次に、参照電極〔飽和カロメル電極(SCE:Saturated Calomel Electrode)〕38の塩橋37を電解液に浸し(ステップS30)、ポテンショスタット39の電極を構成物5の端部につなぐ(ステップS40)。この状態でセル上部から活性光を照射すると、光触媒の作用で構成物5に電位が発生(この場合、マイナス電位が発生)する。なお、この光によって誘起された電位を、光起電力値と呼ぶ。この光起電力値をポテンショスタット39で測定する。
【0039】
また、光起電力値の立ち上がり速度は以下の様にして測定した。
図3に示すように、測定試料となる構成物5をセットし、活性光を照射しない状態で構成物5に発生する電位、詳しくは、構成物5表面と電解質溶液との界面電位(以下、自然電位と呼ぶ)が安定したことを確認した後(ステップS50)、照度10mW/cmの活性光を15秒間照射する。光誘起によって光触媒がマイナス電位を発生するため、光照射と同時に構成物5表面の電位の低下が観察される(ステップS60)。
【0040】
このようにして測定した、活性光照射時間(単位:sec)に対する光起電力値(単位:V)の変化を示すグラフの一例を図4に示す。
前記のようにマイナス電位が発生するため、コンピュータ(計算装置)40によりこの光照射時間に対する光起電力値変化のグラフの傾き(V/sec)を求めると、傾きはマイナスの値となる。そして、この傾きの絶対値をもって、光起電力値の立ち上がり速度の絶対値とし、この絶対値の最大値を求めた(ステップS70)。
【0041】
この測定では、波長254nmの活性光を照射したが、構成物5に含まれる光触媒が可視光に応答する光触媒である場合は、波長600nm以下の可視光を含む光を活性光として用いてよいことは言うまでも無い。
なお、構成物5の光触媒層3に活性光を照射し、接触角10°以下に親水化した状態で上記測定に供すると、再現性が高い測定結果が得られる。これは、光触媒層3表面が有機物などで汚染されていると、後述する自然電位や光起電力値に誤差が生じ易いためである。従って、測定開始前に活性光を照射して、光触媒層3表面を清浄にしておく必要があり、清浄であることの目安として接触角10°以下であれば、測定値が安定し、再現性が良いことを見出したものである。
【0042】
次に、光触媒活性の評価方法について説明する。
まず、光,電気等のエネルギー束が単独あるいは複数組み合わされて構成物5表面に照射されること、及び、摩擦等の機械的刺激が構成物5表面に加えられること、及び、構成物5表面と相互作用する有機系化合物が構成物5表面に供給されること、のいずれかの方法によって、構成物5表面(即ち、光触媒層3表面)を疎水化する。
【0043】
なお、疎水化の目安としては、例えば構成物5を版材として用いる場合は、水6の接触角50°以上が好ましく、さらに言えば接触角80°以上が好ましい。この疎水化された構成物5表面に活性光を照射し、構成物5の表面が接触角10°以下、すなわち表面が親水化するまでに要した活性光照射時間を測定し、活性光の照度×活性光の照射時間から、親水化に要するエネルギー(以下、親水化エネルギーという)を見積もった(図5参照)。
【0044】
活性光照射によって光触媒層3が疎水性から親水性に変換するのは、光触媒自身が親水化する作用と、光触媒層3の表面を有機系化合物で疎水化した場合には、前記有機系化合物を分解する作用が同時に起こったことを意味する。従って、より小さな親水化エネルギーで親水化した方が、光触媒作用は強いと言える。
本発明者らは、前記光起電力値の立ち上がり速度の絶対値の最大値が前記触媒の親水化エネルギーと関連があることを見出した。
【0045】
図6に示す点線は、光触媒の種類、中間層2の種類を変えて種々の光触媒層3を有する構成物5を調整し、その構成物5について前記の方法で測定した光起電力値の立ち上がり速度の絶対値の最大値と親水化エネルギーとを整理したグラフである。
なお、光起電力値の立ち上がり速度の絶対値の最大値、および親水化エネルギーは、いずれも活性光照度10mW/cmで測定したものである。また、この親水化エネルギーは、構成物5を原理的に単分子層で構成物5表面を疎水化できる有機系化合物によって疎水化した場合について測定している。
【0046】
活性光により版材へ画像書き込みする場合、書き込みに使用できる光エネルギーを最大500mJ/cmと想定すると、図6から、前記有機系化合物で疎水化した場合は、光起電力値の立ち上がり速度の最大値が約0.3V/sec以上の場合、親水化エネルギーは500mJ/cm以下となり、光触媒層3の光触媒活性が実用レベルにあることがわかる。すなわち、前記光触媒層3を有する構成物5を版材として用いる場合、光起電力値の立ち上がり速度の絶対値の最大値が0.3V/sec以上であれば、活性光による画像書き込みを実用レベルの許容できる限界の時間で完了する。
【0047】
版の再生工程の中の活性光照射による版の履歴消去においては、一度に広い面積に活性光を照射できることから書き込みの時ほど光照射条件に制約が無いため、上記活性光による書き込みができる版であれば、活性光照射による版の履歴解消は可能である。
さらに、有機系化合物が分子量が大きい場合、あるいは単分子層ではなく大量の有機系化合物で疎水化した場合などは、所定時間内に有機系化合物を分解し、構成物5表面が親水化するためには、光触媒の活性の尺度である光起電力値の立ち上がり速度の絶対値の最大値が0.3V/secよりも大きくなければならないことは言うまでも無い。
【0048】
また、図6に示す実線は、有機系化合物を用いないで疎水化した場合における光起電力値の立ち上がり速度の絶対値の最大値と親水化エネルギーとの測定結果を示している(個々の測定データは省略)。この場合、有機系化合物を分解しないで光触媒自身の親水化だけが起こればよいため、光起電力値の立ち上がり速度の絶対値の最大値が0.2V/secでも実用レベルの許容できる限界の時間で親水化が完了することがわかる。
以上の結果から、実用レベルで使用するためには、光起電力値の立ち上がり速度の絶対値の最大値が約0.2V/sec以上である必要があることがわかった。
【0049】
また、図7に示すように、活性光の照度を変えて光起電力値の立ち上がり速度の絶対値の最大値を測定した。
測定試料(サンプル)としての構成物5をセットし、自然電位が安定したことを確認した後、活性光を15秒間照射する。活性光の照度を3,10,20mW/cmの3段階に変更して、光起電力値の立ち上がり速度の絶対値の最大値を測定し、それぞれ0.29,0.93,1.88(V/sec)という結果を得た。
【0050】
このように、照度を変化させることで、光起電力値の立ち上がり速度の絶対値の最大値は変化するが、光起電力値の立ち上がり速度の絶対値の最大値を光の照度で除した値は、活性光の照度3,10,20mW/cmに対して、それぞれ96.7,93,94(単位:V・cm/sec・W)となった。
つまり、光起電力値の立ち上がり速度の絶対値の最大値を光の照度で除した値は、本発明の或る一つの光触媒層3を有する構成物5について、照度に関係なくほぼ一定の値となることを見出した。なお、この光起電力値の立ち上がり速度の絶対値の最大値を光の照度で除した値を“光触媒活性指標値(単位:V・cm/sec・W)”と呼ぶことにする。
【0051】
図6の測定に用いた種々の光触媒層3を有する構成物5について、図7と同様の方法で、活性光の照度を3,10,20mW/cmの3段階に変化させて測定した光触媒活性指標値の平均値を親水化エネルギーに対してプロットしたグラフを図8に示す。
【0052】
例えば上記のように、活性光の照度を3,10,20mW/cmと変化させた場合の光触媒活性指標値が、それぞれ96.7,93,94の場合は、この平均値は94.6となる。
親水化エネルギーは、図6の測定と同様に活性光の照度10mW/cmで測定した値を用いているが、活性光照度を変化させて親水化エネルギーを測定すると、活性光照度(mW/cm)×親水化するまでの照射時間(sec)で見積もられる親水化エネルギー(mJ/cm)は照度に係わらず一定であることを、照度1〜1000mW/cmの範囲で確認している。
【0053】
前述と同様に、活性光により版へ画像書き込みをする場合、書き込みに使用できる光エネルギーを最大500mJ/cmと想定すると、有機系化合物の単分子層で疎水化した場合は光触媒活性指標値が約30以上、有機系化合物を用いないで疎水化した場合は光触媒活性指標値が約20以上であることが実用レベルであることがわかる。従って、図8の結果から、実用レベルで使用するためには、光起電力値の立ち上がり速度の絶対値の最大値を光の照度で除した値、すなわち“光触媒活性指標値(単位:V・cm/sec・W)”が最低20以上必要であると結論される。
【0054】
なお、本実施形態では、NaSO電解液を用いて評価を行なっているが、他の電解液を用いても同様に評価を行なうことができることは言うまでもなく、その場合は、実用レベルで使用可能な光起電力値の立ち上がり速度の絶対値の最大値及び光触媒活性指標値は電解液によって変わる。
【0055】
〔C〕平版印刷版の作製方法および再生方法の説明
次に、本実施形態にかかる光触媒層3を有する構成物5を平版印刷用版材に用いた場合における平版印刷版(単に版ともいう)の作製方法と再生方法について説明する。
【0056】
まず、版の作製方法について説明する。なお、ここで、版とは、表面に印刷用の画線部を形成された版材のことをいう。また、以下において「版の作製」とは、版面を疎水化した後、前記版面の少なくとも一部をデジタルデータに基づいて可視光以下の波長の光を照射して親水性非画線部を形成し、可視光以下の波長の光が照射されなかった版面の疎水性部分と併せて、版面上に疎水性画線部と親水性非画線部からなる潜像を形成することを言うものとする。
【0057】
まず、光触媒層3表面に前記活性光を照射し、版材5の表面全体を水6の接触角が10°以下の親水性表面とし、図2に示すような状態を現出させる。これによって版面の履歴を解消する。
次に、光,電気等のエネルギー束を版面に照射する、あるいは摩擦等の機械的刺激を版面に加える、あるいは版面と相互作用する有機系化合物を版面に供給することで、光触媒特性を親水性から疎水性へ変換させて版材5の全面を疎水化させる。図9(a)は、版材5の全面を疎水化した状態を示している。ここでいう疎水性の版面とは水6の接触角が50°以上、好ましくは80°以上の版面であり、印刷用の疎水性インキが容易に付着し、一方、湿し水の付着は困難な状態になっている。
【0058】
光触媒層3表面のこの状態を「版作製時の初期状態」という。なお、上記でいう「版作製時の初期状態」とは、実際上の印刷工程におけるその開始時とみなしてよい。より具体的にいえば、任意の画像に関して、それをデジタル化したデータが既に用意されていて、これを版材上に書き込みしようとするときの状態を指すものとみなせる。
【0059】
上記疎水性状態となっている、版面に対して画像書き込み工程として、活性光で非画線部を書き込む。
この非画線部は、画像に関するデジタルデータに準拠して、そのデータに対応するように行われる。なお、ここでいう非画線部とは水6の接触角が10°以下の親水性の部分であり、湿し水が容易に付着し、一方、印刷用インキの付着は困難な状態になっている。
【0060】
この親水性の非画線部を画像データに基づいて現出させる方法として、光触媒層3に活性光を照射して、光触媒の作用で版面を親水化させる。一方、活性光が照射されなかった版面は疎水性のままであることから、版を作製することができる。
ここでは、図9(b)に示すように、可視光、例えば波長405nmのバイオレットレーザを用いた書き込みヘッドによって、非画線部を書き込み、疎水性の版面に非画線部を形成するようにしている。これで、図9(c)に示すように、版面への画線部と非画線部の形成が完了し、印刷可能な状態となる。
【0061】
なお、親水性の非画線部を画像データに基づいて現出させる方法としては、波長405nmのバイオレットレーザを用いた書き込みヘッド以外に、例えばベイシスプリント社(ドイツ)が発表しているUVセッター710に用いられているUV光源とマイクロミラーとを用いた書き込みヘッドなど、活性光を用いて画像を書き込めるものであれば良い。
【0062】
上記までの処理が終了したら、版面に湿し水および印刷用の疎水性インキと湿し水とを混合した、いわゆる乳化インキを塗布する。これにより、例えば図10に示すような版が作製されたことになる。
図10において、網掛けされた部分は、前記疎水性の画線部3bに疎水性インキが付着した状態を示している。残りの白地の部分、すなわち親水性の非画線部3aには湿し水が優先的に付着する一方、疎水性インキははじかれて付着しなかった状態を示している。このように絵柄が浮かび上がることにより、版材は、版としての機能を有することになる。この後、通常の印刷工程を実行し、これを終了させる。
【0063】
次に、版の再生方法について説明する。
なお、以下において、「版の再生」とは、少なくとも一部が疎水性を示し残りが親水性を示す版表面を、全面均一に親水化した後、この親水性の版面に、光,電気等のエネルギー束を単独あるいは複数組み合わせて版面に照射する、あるいは摩擦等の機械的刺激を版面に加える、あるいは版面と相互作用する有機系化合物を版表面に供給することで、光触媒層3表面の触媒特性を親水性から疎水性へ変換させることによって、再び「版作製時の初期状態」に復活させることをいうものとする。
【0064】
まず、インキ除去工程として、印刷終了後の版面に付着したインキ,湿し水,紙粉などを除去する。この方法としては、版面へのインキ供給を止めて刷り減らす方法、インキ拭き取り用の布状テープを巻き取る機構で版面のインキを拭き取る方法、インキ拭き取り用の布状物を巻きつけたローラで版面のインキを拭き取る方法、洗浄液をスプレーで版面に吹き付けてインキを洗浄する方法などを適宜用いればよい。
【0065】
その後、少なくとも一部が疎水性を示す版面全体に、活性光を照射する。こうすることで、画線部を親水化して、版面全体を水6の接触角が10°前後の親水性表面とする、すなわち図2に示す状態とすることが可能となる。
前記活性光を照射することによって、版面に存在する疎水性の画線部が高い親水性を有する表面に変換するという特性は、酸化チタン光触媒または可視光応答型酸化チタン光触媒を用いることにより達成することができる。ここでは、図9(e)に示すように、紫外線照射ランプ(UVランプ)を用いて、紫外線照射で疎水性画線部を親水性に変換し、版面を全面親水性にして、版の履歴を消去する場合を示している。
【0066】
紫外線照射により全面親水性に回復した版面に、光,電気等のエネルギー束を単独あるいは複数組み合わせて版面に照射する、あるいは摩擦等の機械的刺激を版面に加える、あるいは版面と相互作用する有機系化合物を版面に供給することで、版面、即ち、光触媒層3の触媒特性を親水性から疎水性へ変換させることによって、版作製時の初期状態に戻すことが可能である。
【0067】
また、図9(e)の工程は、版の履歴解消を完全に行なうために設けられているが、図9(d)の工程で版面に付着したインキの除去が、少なくとも次の印刷に影響しない程度に充分に除去される場合は、図9(e)の工程を飛ばして工程(d)から直ぐに工程(a)に移っても差し支えない。
【0068】
以上説明したことを、まとめて示しているのが図11に示したグラフである。これは、横軸に時間(あるいは操作)、縦軸に版面の水6の接触角をとったグラフであって、本実施形態における版に関して、その光触媒層3表面の接触角(すなわち、疎水、親水状態)が時間あるいは操作に伴ってどのように変化するかを示したものである。図11において、一点鎖線は光触媒層3の非画線部を、実線は画線部を、各々示している。
【0069】
まず、版面に活性光を照射して、版面の水6の接触角が10°以下の高い親水性を示すようにしておく。
最初に、疎水化処理工程(Aの工程)として、版面に、光、電気等のエネルギー束を単独あるいは複数組み合わせて版面に照射する、あるいは摩擦等の機械的刺激を版面に加える、あるいは版面と相互作用する有機系化合物を版面に供給することで、光触媒特性を親水性から疎水性へ変換させる。即ち、水6の接触角が50°以上、好ましくは80°以上になる。疎水化処理を開始した時点が(点a)、疎水化処理が終わった状態が、「版作製時の初期状態」である(点b)。
【0070】
次に、非画線部書き込み工程(Bの工程)として、疎水性の版面上に活性光で非画線部の書き込みを開始する(点b)。こうすることによって、活性光を照射された版面は光触媒の作用により疎水性から親水性へ変換する、即ち版面の水6の接触角が10°以下となる。
一方、活性光を照射してない版面は疎水性の状態を保つため、版面は、活性光未照射部分が疎水性の画線部となり、活性光照射部分が親水性の非画線部となるため、版として機能することができるようになる。
【0071】
非画線部の書き込みが完了した後、印刷工程(Cの工程)として、印刷を開始する(点c)。
印刷が終了すると、インキ除去工程(Dの工程)として、版面のインキ,汚れなどを除去する(点d〜e)。
インキ除去完了後に、画線部の親水化工程(Eの工程)として、版面への活性光照射を開始する(点e)。こうすることにより、光触媒の作用により疎水性画線部は親水性非画線部に変換し、版面全体は再び親水性に戻る。
【0072】
この後、次の疎水化処理工程(A′の工程)として、光,電気等のエネルギー束を単独あるいは複数組み合わせて版面に照射する、あるいは摩擦等の機械的刺激を版面に加える、あるいは版面と相互作用する有機系化合物を版面に供給する(点a′)ことにより、「版作製時の初期状態」に戻ることになり、この版は再利用に供されることになる。
【0073】
〔D〕実施例
以下、版材5の作製方法及び再生方法にかかわる、本発明者らが確認したより具体的な実施例について説明する。
〔触媒調製〕
原料の硫酸チタン(和光純薬)に攪拌しながらアンモニア水を加えて、硫酸チタンの加水分解物を得た。この加水分解物をヌッチェを用いて濾過し、濾液の電気伝導度が2μS/cm以下になるまでイオン交換水で洗浄した。洗浄後、加水分解物を室温乾燥し、その後大気中において400℃で2時間焼成した。この焼成物を、まず乳鉢で祖粉砕し光触媒粉末を得た。
【0074】
〔可視光活性の確認〕
前記光触媒粉末0.2gを採取し、密閉できるパイレックス(登録商標)ガラス製の円筒容器(容量500mL)の底に均一に広げた。ついで、反応容器内を脱気したあと、高純度空気で置換した。そして、アセトンを反応容器内濃度が500ppmになるように注入後、25℃で吸着平行に達するまで暗所で10時間吸着させた。その後、日亜化学製の青色LED(主波長470nm)を照射し、アセトン及びCO量を島津製ガスクロマトグラフで追跡した結果、青色LED照射20時間でアセトンは無くなり、代わりにアセトンの化学量論比に一致するCOの発生が確認された。すなわち、前期光触媒粉末が波長470nmの光で触媒活性を示すことが確認できた。
【0075】
〔版材作成〕
(1)光触媒分散液と基板の準備
前記光触媒粉末をイオン交換水中に分散させ固形分20重量%のスラリーとした。このスラリーにポリカルボン酸系分散剤を光触媒に対して1wt%添加した後、湿式ミル(商品名ダイノミルPILOT)で粉砕して光触媒分散液とした。大きさが280×204mm、厚さが0.1mmのステンレス(SUS301)製の基材1を用意し、アルカリ脱脂処理し、版材基板とした。
【0076】
(2)中間層形成
LiO含有水ガラスLSS−35(日産化学工業製)を蒸留水でSiO固形分5wt%まで稀釈してSiO溶液を調製した。次に、このSiO溶液にテイカ株式会社製の酸化チタンコーティング剤TKC−301をSiO/TiO=50/50の比率になるように添加して均一に混合し、SiO/TiOコーティング液とした。前記基材1にSiO/TiOコーティング液をディップコートし、風乾後、500℃で1時間焼成し、固体酸SiO/TiO層を形成した。SiO/TiO層の厚みは約0.10μmであった。
【0077】
(3)光触媒層形成
前記光触媒分散液とテイカ株式会社製の酸化チタンコーティング剤TKC−301をTiOとして重量比6:4の割合で混合した液を前記版材基板にディップコートし、風乾後350℃で1時間焼成して、光触媒を含む層を形成し、版材とした。光触媒層の厚みは約0.1μmであった。版材表面について、協和界面科学製のCA−W型接触角計で水の接触角を測定したところ、接触角は8°となり、十分な親水性を示した。
【0078】
〔版面の疎水化〕
次に、1,2−エポキシドデカン(和光純薬)をイソパラフィン(商品名アイソパーL。エクソンモービル製)に溶解し1wt%溶液とした。この1,2−エポキシドデカン溶液を版材表面にロールコートし60℃で10分乾燥した。その後、前記接触角計で水の接触角を測定したところ、接触角は83°となり、十分な疎水性を示し、前記版材が版作製時の初期状態になっていることを確認した。
【0079】
〔親水化エネルギー測定〕
前記疎水化された版材に波長360nm,照度10mW/cmの活性光を照射し、接触角が10°以下になるまでの活性光照射時間を測定すると15秒であった。従って、活性光照度と照射時間の積である親水化エネルギーは150mJ/cmであった。
【0080】
〔光起電力値の立ち上がり速度の絶対値の最大値の測定〕
前記版材の表面に活性光を照射して接触角10°以下になったことを確認した後、図3に示した測定セルに前記版材をセットして、活性光の波長360nm,照度10mW/cmの条件で、図4に示したような光照射時間vs.光起電力値の曲線を測定した。この曲線の傾き(絶対値)の最大値を求めたところ、0.51(V/sec)であった。
【0081】
〔光触媒活性指標値の測定〕
上記の光起電力値の立ち上がり速度の絶対値の最大値の測定と同じ方法で、活性光の照度を3mW/cm,20mW/cmに変えて、同様に光起電力値の立ち上がり速度の絶対値の最大値を測定したところ、それぞれ0.15,1.03V/secであった。
【0082】
前記活性光照度10mW/cmの場合も含めた活性光照度3,10,20mW/cmのそれぞれについて、光触媒活性指標値を求めると、50,51,51.5(V・cm/sec・W)となり、これらの平均値は50.8(V・cm/sec・W)であった。
【0083】
〔画像書き込み〕
次に、波長360〜450nmの紫外線光を露光して画像(非画線部)の書き込みが可能なベイシスプリント社(ドイツ)が発表しているUVセッター710を用いて、前記疎水化処理した版面に画線率10%から100%までの10%刻みの網点画像を書き込んだ。このUVセッター710の波長360nmの照度は200mW/cmであるため、前記親水化エネルギー測定結果から、1エリアの露光時間を0.75秒に設定して画像書き込みを行った。1エリアの大きさは17mm×13mmであるため、大きさが280×204mmの版面への画像書き込み(画像エリアは272mm×195mm)には4分を要した。書き込み終了後の版材表面の水の接触角を前記接触角計で測定したところ、書き込んだ部分について接触角は8°で親水性の非画線部となり、書き込んでいないところは接触角83°の疎水性を保った画線部となっていることを確認した。
【0084】
〔印刷〕
この版材を(株)アルファー技研の卓上オフセット印刷機ニューエースプロに取り付け、東洋インキ製のインキHYECOOB紅MZと三菱重工業製の湿し水リソフェロー1%溶液とを用いて、アイベスト紙に印刷速度3500枚/時にて印刷を開始した。印刷開始1枚目から紙面上には網点画像が印刷できた。
【0085】
〔再生〕
次に版材の再生に係わる実施例を説明する。
印刷終了後、版面上に付着したインキ,湿し水,紙粉などをきれいに拭き取った版全面に、低圧水銀ランプを用いて波長254nm,照度10mW/cmの紫外線を15秒照射した。その後、網点を書き込んでいた部分について直ちに前記接触角計で水の接触角を測定したところ、接触角は8°となり、十分な親水性を示した。次に、前記1,2−エポキシドデカン溶液を版材表面にロールコートし60℃で10分乾燥した後、前記接触角計で水の接触角を測定したところ、接触角は84°となり、十分な疎水性を示し、前記版材が版作製時の初期状態」に戻り、版再生ができたことを確認した。
【0086】
〔比較例〕
実施例の中間層を設けないで、ステンレス基材上に直接光触媒層を形成した以外は、前記実施例と同様にして版材を作製した(比較例1)。
比較例1の版材について上記実施例と同様にして測定した、親水化エネルギー,光起電力値の立ち上がり速度の絶対値の最大値,光触媒活性指標値はぞれぞれ、700mJ/cm,0.15V/sec,16.1(V・cm/sec・W)であった。
【0087】
この比較例1に前記UVセッター710を用いて、1エリアの露光時間0.75秒で画像書き込みを行った(画像書き込みのtotal時間は4分)。書き込み終了後の版材表面の水の接触角を前記接触角計で測定したところ、書き込んだ部分について接触角は37°で親水性が不十分であり、この版を前記実施例と同様に(株)アルファー技研の卓上オフセット印刷機ニューエースプロに取り付け、東洋インキ製のインキHYECOOB紅MZと三菱重工業製の湿し水リソフェロー1%溶液とを用いて、アイベスト紙に印刷速度3500枚/時にて印刷したところ、本来非画線となるべきところにインキが付着して、印刷物全面が汚れたような印刷しかできなかった。
【0088】
このように、本実施形態にかかる光触媒活性の評価方法及び評価装置によれば、光触媒層3を有する構成物5の製造工程の中で、且つ短時間で光触媒活性を評価することができる。
また、触媒活性の指標となる光起電力値の立ち上がりの傾きの絶対値の最大値に注目し、活性光の照度が10mW/cmの条件で求めた前記最大値が0.2V/sec以上である光触媒層3であれば、光触媒活性が実用レベルにあり、特に平版印刷版として実用レベルにあることを見出した。
【0089】
さらにまた、光起電力値の立ち上がりの傾きの絶対値の最大値を活性光の照度を変えて測定し、光起電力値の立ち上がりの傾きの絶対値の最大値を活性光の照度で除した値(光触媒活性指標値)は、活性光照度に係わらずほぼ一定値であることを見出し、光触媒活性指標値が20(単位:V・cm/sec・W)以上である光触媒層3であれば、光触媒活性が実用レベルにあり、特に平版印刷版として実用レベルにあることを見出した。
【0090】
したがって、本実施形態にかかる光触媒層3を有する構成物5を平版印刷用版材に適用した場合には、版材の再利用が可能であるという利点もさることながら、前記光起電力値の立ち上がりの傾きの絶対値の最大値あるいは光触媒活性指標値により表わされる高い光触媒活性のために、版作製および版再生のサイクルを迅速化できる利点を備えている。すなわち、光触媒層3表面の特性を疎水性から親水性にスイッチングさせることで、版を作製するにも、印刷後に版の再生工程で版の履歴を消去するにも、いずれにしても、それらを実現するための作業に時間がかからないこととなっている。従って、印刷工程全体を極めて速やかに完了させることが可能である。
【0091】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光触媒活性の評価方法及び評価装置によれば、光触媒を含む層を有する層状構成物の製造工程の中で、且つ短時間で光触媒活性を評価することが可能である。
また、本発明の光触媒を含む層によれば、高い光触媒活性を発現することができるので、前記光触媒を含む層を有する層状構成物を平版印刷用版材に用いれば、画像書き込み時間と版材の履歴消去時間を短縮でき、印刷工程に占める印刷準備時間の短縮ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態にかかる層状構成物の表面を示す断面図である。また、この図は光触媒層表面が疎水性を示している状態も同時に示している。
【図2】本発明の一実施形態にかかる層状構成物の表面を示す断面図である。また、この図は光触媒層表面親水性を示している状態も同時に示している。
【図3】本発明の一実施形態にかかる層状構成物の光触媒活性を評価するための評価装置を模式的に示す概略図である。
【図4】本発明の一実施形態にかかる層状構成物の光触媒層に活性光を照射した場合の電位変化を示すグラフである。
【図5】本発明の一実施形態にかかる層状構成物におけるUV照射エネルギーに対する水の接触角の変化を示すグラフである。
【図6】本発明の一実施形態にかかる層状構成物における親水化エネルギーと光起電力値の立ち上がり速度の絶対値の最大値との関係を示すグラフであり、有機系化合物を用いて疎水化した場合と有機系化合物を用いないで疎水化した場合とを示している。
【図7】本発明の一実施形態にかかる層状構成物の活性光照度を変化させた場合の光起電力値の立ち上がり速度の絶対値の最大値の変化を示すグラフである。
【図8】本発明の一実施形態にかかる層状構成物の親水化エネルギーと光触媒活性指標値との関係を示すグラフであり、有機系化合物を用いて疎水化した場合と有機系化合物を用いないで疎水化した場合とを示している。
【図9】本発明の一実施形態にかかる層状構成物を平版印刷用版材として用いた場合の版の作製及び再生の手順を示す概念図である。
【図10】版材表面に形成された画線部及び非画線部の一例を示す斜視図である。
【図11】版材表面の水の接触角(即ち、疎水,親水状態)が時間或いは操作に伴ってどのように変化するかを示したグラフである。
【図12】本発明の一実施形態にかかる光触媒活性の評価方法を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
1 基材
2 中間層
3 光触媒を含む層(光触媒層)
3a 光触媒層(非画線部)
3b 光触媒層(画線部)
5 層状構成物
6 水
36 測定セル
37 塩橋
38 飽和カロメル電極(SCE)
39 ポテンショスタット
40 コンピュータ(計算装置)
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and an apparatus for evaluating the photocatalytic activity of a layered structure having a photocatalyst layer containing a photocatalyst on the surface.
[0002]
[Prior art]
As a general printing technique, digitization of a printing process is in progress. In this method, an image and a document are produced by a personal computer, or an image is read by a scanner or the like to digitize the image data, and a printing plate is produced directly from the digital data. This can save labor in the entire printing process and facilitate high-definition printing.
[0003]
The present inventors have proposed a printing plate material that can be reused while coping with the digitization of the printing process as described above, and a method of reproducing the printing plate material (see Patent Document 1).
That is, using a coating material containing a titanium oxide photocatalyst formed on a substrate as a printing plate material, in the initial state at the time of plate production, the surface of the coating layer is adjusted to show a hydrophobic state, This surface is irradiated with light (active light) having a wavelength higher than the band gap energy of the titanium oxide photocatalyst based on the above digital data, and a part of the surface is converted into a hydrophilic surface. A plate comprising a hydrophobic image portion and a hydrophilic non-image portion is prepared. After the printing is completed, the irradiation of the energy flux or the chemical conversion treatment is performed in combination or alone to convert the entire surface of the coat layer to the initial state at the time of producing the hydrophobic plate again.
[0004]
In addition, the present inventors apply a compound such as octadecyltrimethosisilane to the surface of the plate material to adjust the surface to a hydrophobic state, and then apply the compound again after printing. In addition, a technique has been proposed in which the surface of the coating layer is converted so as to be in an initial state at the time of producing a plate exhibiting hydrophobicity again (see Patent Document 2).
By the way, in the production and reproduction of the printing plate as described above, there is a demand that the writing of the image and the erasing of the image history by the light irradiation should be performed promptly and the printing preparation time in the printing process should be reduced as much as possible.
[0005]
In order to quickly perform image writing and image history deletion by light irradiation, the photocatalyst must have high photocatalytic activity, so in order to determine whether the photocatalyst has high photocatalytic activity, An evaluation method for evaluating the photocatalytic activity is required.
As a conventional method for evaluating photocatalytic activity, for example, the following method is known. That is, a method of forming an organic layer having a lower alcohol on a photocatalyst layer containing a photocatalyst, irradiating the photocatalyst layer with ultraviolet rays through the organic layer, and evaluating the activity of the photocatalyst layer by the contact angle of water (Patent Document 3) And a method in which an organic dye such as methylene blue is attached or adsorbed on the photocatalytically active surface of the photocatalytically active material, and the decomposition rate of the organic dye is measured to determine the photocatalytic activity (see Patent Document 4). A method of irradiating the photocatalytic film with light in an active gas atmosphere and an atmosphere containing oxygen and water vapor and comparing changes in the surface potential of the photocatalytic film (see Patent Document 5).
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-2000-62334
[0007]
[Patent Document 2]
JP-A-2000-62335
[0008]
[Patent Document 3]
JP 2001-183359 A
[0009]
[Patent Document 4]
JP-A-11-83833
[0010]
[Patent Document 5]
JP-A-11-258206
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, the evaluation methods according to Patent Publications 3 and 4 require a great deal of time to evaluate the photocatalytic activity. Further, the evaluation method according to Patent Document 5 requires two steps of measuring the surface potential in an inert gas atmosphere and measuring the surface potential in an atmosphere containing oxygen and water vapor. It cannot be evaluated.
[0012]
The present invention has been made in view of such a problem, and is a method for evaluating a photocatalytic activity, in which a photocatalytic activity can be evaluated in a short time in a manufacturing process of a layered component having a layer containing a photocatalyst. And an evaluation device.
Still another object of the present invention is to provide a layer containing a photocatalyst, which can be evaluated as having high photocatalytic activity by the method for evaluating photocatalytic activity.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has taken the following means in order to solve the above-mentioned problems.
That is, the method for evaluating photocatalytic activity of the present invention (Claim 1) is a method for evaluating the photocatalytic activity of a layered composition having a photocatalyst layer containing a photocatalyst on its surface, wherein the photocatalyst layer has a bandgap energy of the photocatalyst. Irradiating the layered component having a surface hydrophilicized to a contact angle of water of 10 ° or less by irradiating an active light having a larger energy than the electrolyte to contact the electrolyte with the surface of the layered component, In a state where the reference electrode and the electrolytic solution are connected by a salt bridge, a step of connecting a potentiostat electrode to the layered structure to measure a natural potential on the surface of the layered structure, and after the measurement of the natural potential, Irradiating the photocatalytic layer with actinic light, measuring the change in surface potential of the layered component with the irradiation time of the actinic light, and the maximum value of the absolute value of the rising speed (unit: V / sec) of the surface potential Based on the photocatalyst layer It is characterized in that it includes a step of evaluating the photocatalytic activity. Hereinafter, light having effective energy for causing the photocatalyst of the present invention to exhibit catalytic activity will be referred to as active light.
[0014]
The electrolyte is Na 2 SO 4 (Claim 2).
An apparatus for evaluating photocatalytic activity of the present invention (claim 3) is an apparatus for evaluating the photocatalytic activity of a layered component having a photocatalyst layer containing a photocatalyst on its surface, and a surface potential for measuring the surface potential of the layered component. A measuring device, an active light irradiation device for irradiating the surface of the layered structure with active light having energy larger than the band gap energy of the photocatalyst, and irradiating the surface of the layered structure with the active light by the active light irradiation device And a calculating device for calculating the maximum value of the absolute value of the rising speed (unit: V / sec) of the surface potential from the surface potential measured by the surface potential measuring device and the light irradiation time. It is characterized by.
[0015]
The surface potential measuring device has a first insulating plate provided in close contact with the back surface of the layered structure, and a second insulating plate having an opening and provided in close contact with the surface of the layered structure. A plate, an electrolyte poured into the opening, a salt bridge connecting the electrolyte and the reference electrode, and a potentiostat having an electrode connected to the layered structure. Is preferable (claim 4). Further, the electrolyte is Na 2 SO 4 (Claim 5).
[0016]
The layer containing the photocatalyst of the present invention (claim 6) was measured using the evaluation method described in claim 2, and the surface potential induced by irradiating the active light was plotted against the active light irradiation time. The slope of the curve, that is, the maximum value of the absolute value of the rising speed (unit: V / sec) of the photovoltaic value is 10 mW / cm of the illuminance of the active light. 2 Is 0.2 (unit: V / sec) or more under the condition of (1).
[0017]
In a layer containing a photocatalyst in which the maximum value of the absolute value of the rising speed (V / sec) of the photovoltaic value is 0.2 V / sec or more (hereinafter, also referred to as a photocatalyst layer), the surface of the photocatalyst layer is irradiated with active light. The decomposition of the organic compound present in the photocatalyst and the hydrophilization of the photocatalyst itself occur simultaneously and promptly.
Here, the photovoltaic value is such that at least the component (sample electrode) having a photocatalyst layer is 0.1 mol Na 2 SO 4 The potential of the sample electrode with respect to the saturated calomel electrode (abbreviated as SCE) when the active electrode is irradiated with active light in a state where the electrode is placed in an aqueous solution and the platinum electrode as a counter electrode is brought close to the surface of the photocatalyst layer.
[0018]
The layer containing the photocatalyst of the present invention (claim 7) is measured by the evaluation method according to claim 2, and the slope of a curve in which the surface potential is plotted against the active light irradiation time by irradiating the active light. That is, the maximum value of the absolute value of the rising speed (unit: V / sec) of the photovoltaic value is determined by the illuminance (W / cm) of the active light. 2 ) Is 20 (unit: Vcm) 2 / Sec · W) or more.
[0019]
That is, in the photocatalyst layer of the present invention according to claim 6, the illuminance of the active light is set to 10 mW / cm. 2 It was found that the maximum value of the absolute value of the rising speed (unit: V / sec) of the photovoltaic value obtained by changing the illuminance was almost proportional to the illuminance. Therefore, the maximum value of the absolute value of the rising speed (unit: V / sec) of the photovoltaic value obtained by changing the illuminance of the active light for a specific photocatalytic layer is defined as the illuminance (unit: W / cm). 2 ) Was found to be almost constant irrespective of the illuminance, and to be an index of the catalytic activity for the specific photocatalytic layer.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[A] Description of layered component
First, a layered component having a layer containing a photocatalyst to which the method for evaluating photocatalytic activity of the present invention is applied (hereinafter, simply referred to as a component) will be described.
[0021]
FIGS. 1 and 2 show a composition 5 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1 shows that the surface thereof is hydrophobic (here, the water 6 has a contact angle of 50 ° or more). FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the case where the surface shows hydrophilicity (here, the contact angle of water 6 is 10 ° or less).
As shown in FIGS. 1 and 2, the composition 5 is basically composed of a base material (or support) 1, an intermediate layer 2, and a layer containing a photocatalyst (hereinafter, referred to as a photocatalyst layer) 3. ing.
[0022]
The substrate 1 is made of a metal such as aluminum or stainless steel, a polymer film, or the like. However, the substrate 1 is not limited to a metal such as aluminum or stainless steel, or a polymer film, and is not limited to the properties required when the photocatalyst layer 3 is put to practical use. The selection may be made according to characteristics such as flexibility (which may be called hardness), thermal conductivity, electrical conductivity, and durability.
[0023]
The intermediate layer 2 is formed on the surface of the substrate 1 and functions to securely adhere the substrate 1 and a photocatalyst layer 3 described later and to improve the adhesion. However, if the adhesion strength between the substrate 1 and the photocatalyst layer 3 can be sufficiently ensured, the intermediate layer 2 may be omitted.
Further, the effect of preventing the impurities from thermally diffusing from the base material 1 and mixing into the photocatalyst layer 3 to reduce the photocatalytic activity when the intermediate layer 2 is subjected to heat treatment for forming the photocatalyst layer 3 described later. There is also. Further, when the substrate 1 is formed of a polymer film or the like, the intermediate layer 2 may be formed for protecting the substrate 1 as necessary.
[0024]
As the intermediate layer 2, for example, silica (SiO 2 ), Silicon resin, silicon rubber, etc. are used as the material. Among them, silicon alkyd, silicone urethane, silicone epoxy, silicone acryl, silicone polyester, etc. are used as the silicone resin.
The intermediate layer 2 preferably functions to enhance the photocatalytic action of the photocatalyst layer 3. As such an intermediate layer 2, an oxide semiconductor, an electric conductor, or a solid acid catalyst can be applied.
[0025]
For example, when an oxide semiconductor is used, zinc oxide ZnO, tin oxide SnO 2 , Tungsten oxide WO 3 And the like are preferable. Note that it is preferable to form the intermediate layer 2 using these oxide semiconductors. However, the intermediate layer 2 may be formed by forming oxide semiconductor fine particles with another binder substance.
When an electric conductor is used, an oxide such as ITO (oxide of indium and tin), a metal such as aluminum, silver, and copper, carbon black, or a conductive polymer can be used. The intermediate layer 2 may be formed by using the electric conductor itself, or the electric conductor fine particles may be formed of another binder material to form the intermediate layer 2.
[0026]
Further, when a solid acid catalyst is applied, SiO 2 2 / TiO 2 , SiO 2 / Ai 2 O 3 , SiO 2 / ZrO 2 , TiO 2 / ZrO 2 , TiO 2 / WO 3 , WO 3 / Fe 2 O 3 , WO 3 / ZrO 2 , WO 3 / SnO 2 , WO 3 / SiO 2 Etc. are available.
By providing such an intermediate layer 2 containing an oxide semiconductor, an electric conductor, or a solid acid catalyst, under irradiation of active light, the action of the photocatalyst to decompose organic substances is promoted, or the action of the photocatalyst itself to become hydrophilic. Has been confirmed to be promoted.
[0027]
When the composition 5 having the photocatalyst layer 3 is used as a lithographic printing plate material (also simply referred to as a plate material) by enhancing the action of the photocatalyst in this manner, the writing speed at the time of writing an image on the plate by actinic light is improved. To shorten the plate making time and reduce the light energy required for image writing. Further, it is possible to reduce the irradiation energy of the active light applied to the plate material surface (plate surface) in order to erase (eliminate) the image history when the plate is reproduced. Although the reason is not clear, it is presumed that the semiconductor or the electric conductor constituting the intermediate layer 2 enhances the function of a photocatalyst included in the photocatalyst layer 3 described later.
[0028]
On the intermediate layer 2, a photocatalyst layer 3 is formed. By irradiating the surface of the photocatalyst layer 3 with active light having energy higher than the band gap energy of the photocatalyst, the organic compound attached to the photocatalyst layer 3 is decomposed, and at the same time, the photocatalyst itself has high hydrophilicity. Will be shown.
The photocatalyst layer 3 according to the present embodiment is formed using a photocatalyst in which the active light is light having a wavelength of 600 nm or less. Therefore, by irradiating light having a wavelength of 600 nm or less, the surface of the photocatalyst layer 3 shows high hydrophilicity at the same time as decomposing the organic compound.
[0029]
Essentially, a photocatalyst does not exhibit photocatalytic activity unless irradiated with light having an energy higher than the band gap energy. For example, an anatase-type titanium oxide photocatalyst has a bandgap energy of 3.2 eV, and therefore responds only to ultraviolet light having a wavelength of 380 nm or less.
In this embodiment, a photocatalyst that responds to light having a wavelength of 600 nm or less may be used by forming a new level between the band gaps. The light having a wavelength of 600 nm or less includes ultraviolet rays, but the photocatalyst according to the present embodiment operates similarly whether or not the active light contains ultraviolet rays. ing.
[0030]
As a method for producing such a photocatalyst that responds to light having a wavelength of 600 nm or less, a known method may be used. For example, JP-A-2001-207082 discloses a visible light responsive photocatalyst doped with a nitrogen atom, and JP-A-2001-205104 discloses a visible light responsive photocatalyst doped with a chromium atom and a nitrogen atom. ing. Furthermore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-197512 discloses a visible light responsive photocatalyst in which metal ions such as chromium are ion-implanted. In addition, a visible light responsive photocatalyst using low-temperature plasma and a visible light responsive photocatalyst carrying platinum have been published. In manufacturing the component 5 having the photocatalyst layer 3 according to the present embodiment, a visible light responsive photocatalyst manufactured by a known manufacturing method may be used.
[0031]
In order to maintain the above-mentioned property, that is, the hydrophilic property, or to improve the strength of the photocatalyst layer 3 and the adhesion to the substrate 1, the following substances are added to the photocatalyst layer 3. You may.
Examples of the substance include silica-based compounds such as silica, silica sol, organosilane, and silicon resin; metal oxides and hydroxides such as zirconium, aluminum, and titanium; and fluorine-based resins. .
[0032]
Further, as the titanium oxide photocatalyst, there are a rutile type, an anatase type and a brookite type. In the present embodiment, any of them can be used, and a mixture thereof may be used. In addition, as a photocatalyst, a titanium oxide photocatalyst is suitable, but it is not limited to this.
Further, the thickness of the photocatalyst layer 3 is preferably in the range of 0.005 to 1 μm. This is because, if the film thickness is too small, it is difficult to make full use of the above-mentioned properties, and if the film thickness is too large, the photocatalyst layer 3 is liable to crack, which causes a reduction in printing durability. It is because it becomes. Since the crack is remarkably observed when the film thickness exceeds 10 μm, it is necessary to recognize 10 μm as the upper limit even if the above range is relaxed. In practice, it is more preferable to set the thickness to about 0.03 to 0.5 μm.
[0033]
Furthermore, as a method for forming the photocatalyst layer 3, a sol coating method, an organic titanate method, a sputtering method, a CVD method, a PVD method, or the like may be appropriately selected and formed. Among them, the sol-gel method is particularly preferable in that the process is simple, and the sputtering method has high film strength. When the component 5 having the photocatalyst layer 3 is used as a plate material, high printing durability can be obtained. There is an advantage that is.
[0034]
For example, if the sol-gel method is used, the sol used in the sol includes, in addition to the above-mentioned various substances for improving the strength of the titanium oxide photocatalyst and the photocatalyst layer 3 and the adhesion to the substrate 1, a solvent, A crosslinking agent, a surfactant and the like may be added. The sol may be a room temperature drying type or a heat drying type, but the latter is more preferable. This is because increasing the strength of the photocatalytic layer 3 by heating is advantageous for improving the printing durability of the plate.
[0035]
Further, a photocatalyst layer responding to light having a wavelength of 380 nm or less is further provided as a protective layer on the photocatalyst layer 3 responding to light having a wavelength of 600 nm or less, or a silica layer is provided for the purpose of easily maintaining hydrophilicity. May be. In addition, the photocatalyst layer 3 in this embodiment may include the above layers.
In the present embodiment, basically, the composition 5 having the photocatalyst layer 3 may be used as a plate material. For example, when aluminum is used as the substrate 1, the surface may be anodized as necessary. The base material 1 which has been subjected to a treatment called a so-called graining treatment, which has been roughened by performing, for example, may be used. Therefore, the composition 5 having the photocatalyst layer 3 can be used as a plate material as it is, or has a function suitable for printing by using the substrate 1 subjected to the graining treatment. It may be an improved one.
[0036]
Furthermore, since the composition 5 of the present invention has the feature that the oxidative decomposition performance of the organic compound and the hydrophilization performance of the photocatalyst itself are both high, in addition to the plate material, for example, the outer wall of a building or a structure is used. When used for indoor wall surfaces, tiles, window glass, etc., there is an effect that dirt is hardly adhered.
When the layered component 5 is used as a lithographic printing plate material, the organic compound that renders the photocatalyst layer 3 hydrophobic is supplied to the plate surface (the surface of the photocatalyst layer 3), and is dried or heated and dried as necessary. It is preferable that the surface of the plate is made hydrophobic by reacting or strongly interacting with the plate, and decomposed and removed from the plate by the action of a photocatalyst. As such an organic compound, specifically, an organic titanium compound, an organic silane compound, an isocyanate compound, or an epoxide compound is preferable. These compounds react with hydroxyl groups present on the hydrophilic printing plate and are fixed to the surface, so that an organic compound layer (not shown) is formed on the printing plate in principle as a monomolecular layer. Since the plate surface is hydrophobized with the monomolecular layer in this manner, the organic compound can be easily decomposed under the irradiation of active light.
[0037]
[B] Description of evaluation method for photocatalytic activity
Next, the maximum value of the absolute value of the rising speed of the photovoltaic value, which is a feature of the present invention, for the composition 5 having the photocatalytic layer 3 or the planographic printing plate material (hereinafter, represented by the composition). The relationship between and the catalytic activity will be described.
First, a method for measuring a photovoltaic value will be described with reference to a schematic diagram of a measuring device (surface potential measuring device) shown in FIG. Two Teflon (registered trademark) plates (here, 10 mm thick) [a first insulating plate and a second insulating plate. The upper one (the second insulating plate) is hollowed out to form an opening as shown in FIG. 3), and the photocatalyst layer 3 is oriented in the active light irradiation direction. The object 5 is set between the two Teflon (registered trademark) plates in the measurement cell 36 (Step S10 shown in FIG. 12; only the steps are shown). In the hollow portion of the measurement cell 36 shown in FIG. 2 SO 4 Fill the aqueous solution (that is, the depth of the electrolyte solution is about 10 mm) (Step S20).
[0038]
Next, the salt bridge 37 of the reference electrode [Saturated Calomel Electrode (SCE)] 38 is immersed in the electrolytic solution (Step S30), and the electrode of the potentiostat 39 is connected to the end of the component 5 (Step S40). . When active light is irradiated from above the cell in this state, a potential is generated in the component 5 by the action of the photocatalyst (in this case, a negative potential is generated). Note that the potential induced by this light is called a photovoltaic value. This photovoltaic value is measured by the potentiostat 39.
[0039]
The rising speed of the photovoltaic value was measured as follows.
As shown in FIG. 3, the constituent 5 serving as a measurement sample is set, and a potential generated in the constituent 5 without irradiating the active light, more specifically, an interface potential between the surface of the constituent 5 and the electrolyte solution (hereinafter, referred to as “potential”) (Referred to as “self-potential”) is stable (step S50), and then the illuminance is 10 mW / cm. 2 Is irradiated for 15 seconds. Since the photocatalyst generates a negative potential by light induction, a decrease in the potential on the surface of the component 5 is observed simultaneously with the irradiation of light (step S60).
[0040]
FIG. 4 shows an example of a graph showing the change of the photovoltaic value (unit: V) with respect to the active light irradiation time (unit: sec) measured in this way.
Since a negative potential is generated as described above, when the slope (V / sec) of the graph of the change in the photovoltaic value with respect to the light irradiation time is obtained by the computer (calculation device) 40, the slope becomes a negative value. The absolute value of the slope was used as the absolute value of the rising speed of the photovoltaic value, and the maximum value of the absolute value was determined (step S70).
[0041]
In this measurement, active light having a wavelength of 254 nm was irradiated. However, if the photocatalyst contained in the constituent 5 is a photocatalyst that responds to visible light, light containing visible light having a wavelength of 600 nm or less may be used as the active light. Needless to say.
When the photocatalyst layer 3 of the composition 5 is irradiated with active light and subjected to the above measurement in a state where the photocatalyst layer 3 is hydrophilized to a contact angle of 10 ° or less, a measurement result with high reproducibility is obtained. This is because if the surface of the photocatalyst layer 3 is contaminated with an organic substance or the like, an error easily occurs in a later-described natural potential or photovoltaic value. Therefore, it is necessary to clean the surface of the photocatalyst layer 3 by irradiating with actinic light before the start of the measurement. If the contact angle is 10 ° or less as a measure of cleanliness, the measured value is stable and the reproducibility is low. Is a good thing.
[0042]
Next, a method for evaluating photocatalytic activity will be described.
First, the surface of the component 5 is irradiated with an energy flux such as light or electricity singly or in combination, and a mechanical stimulus such as friction is applied to the surface of the component 5. The surface of the composition 5 (that is, the surface of the photocatalyst layer 3) is hydrophobized by any of the methods of supplying an organic compound that interacts with the surface of the composition 5.
[0043]
In addition, as a standard of the hydrophobicity, for example, when the composition 5 is used as a plate material, the contact angle of the water 6 is preferably 50 ° or more, and more preferably, the contact angle is 80 ° or more. The surface of the hydrophobized component 5 is irradiated with active light, and the surface of the component 5 has a contact angle of 10 ° or less, that is, the active light irradiation time required until the surface becomes hydrophilic, and the illuminance of the active light is measured. X The energy required for hydrophilization (hereinafter referred to as hydrophilization energy) was estimated from the irradiation time of the active light (see FIG. 5).
[0044]
The conversion of the photocatalyst layer 3 from hydrophobic to hydrophilic by irradiation with actinic light is because the photocatalyst itself is hydrophilized, and when the surface of the photocatalyst layer 3 is hydrophobized by an organic compound, the organic compound is It means that the decomposing action occurred at the same time. Therefore, it can be said that the photocatalytic action is stronger when the surface is hydrophilized with a smaller hydrophilization energy.
The present inventors have found that the maximum value of the absolute value of the rising speed of the photovoltaic value is related to the hydrophilizing energy of the catalyst.
[0045]
The dotted line shown in FIG. 6 indicates that the type of the photocatalyst and the type of the intermediate layer 2 were changed to adjust the composition 5 having various photocatalyst layers 3, and the rise of the photovoltaic value of the composition 5 measured by the method described above. It is the graph which arranged the maximum value of the absolute value of the velocity and the hydrophilization energy.
Note that the maximum value of the absolute value of the rising speed of the photovoltaic value and the hydrophilizing energy were all 10 mW / cm of illuminance of active light. 2 It was measured in. In addition, this hydrophilizing energy is measured in the case where the constituent 5 is hydrophobized by an organic compound capable of hydrophobizing the surface of the constituent 5 with a monolayer in principle.
[0046]
When an image is written on a plate material using active light, the light energy that can be used for writing is up to 500 mJ / cm. 2 From FIG. 6, it can be seen from FIG. 6 that when the organic compound is hydrophobized, the hydrophilizing energy is 500 mJ / cm when the maximum value of the rising speed of the photovoltaic value is about 0.3 V / sec or more. 2 The results are as follows, and it is understood that the photocatalytic activity of the photocatalyst layer 3 is at a practical level. In other words, when the composition 5 having the photocatalyst layer 3 is used as a plate material, if the maximum value of the absolute value of the rising speed of the photovoltaic value is 0.3 V / sec or more, the image writing with the active light can be performed at a practical level. Complete in an acceptable limit of time.
[0047]
In erasing the history of a plate by irradiating with active light in the plate reproducing process, the active light can be irradiated to a large area at a time, so that the light irradiation conditions are not so limited as in writing. If so, it is possible to eliminate the history of the plate by irradiation with actinic light.
Further, when the organic compound has a large molecular weight, or when the organic compound is hydrophobized with a large amount of organic compound instead of a monolayer, the organic compound is decomposed within a predetermined time, and the surface of the component 5 becomes hydrophilic. Needless to say, the maximum value of the absolute value of the rising speed of the photovoltaic value, which is a measure of the activity of the photocatalyst, must be larger than 0.3 V / sec.
[0048]
Further, the solid line shown in FIG. 6 shows the measurement results of the maximum value of the absolute value of the rising speed of the photovoltaic value and the hydrophilization energy in the case where the hydrophobization was performed without using the organic compound (individual measurement). Data omitted). In this case, since only the photocatalyst itself needs to be hydrophilized without decomposing the organic compound, even if the maximum value of the absolute value of the rising speed of the photovoltaic value is 0.2 V / sec, it is a practically acceptable limit. It can be seen that hydrophilization is completed in time.
From the above results, it was found that the maximum value of the absolute value of the rising speed of the photovoltaic value needs to be about 0.2 V / sec or more in order to use it at a practical level.
[0049]
Further, as shown in FIG. 7, the maximum value of the absolute value of the rising speed of the photovoltaic value was measured while changing the illuminance of the active light.
The constituent 5 as a measurement sample (sample) is set, and after confirming that the spontaneous potential has stabilized, active light is irradiated for 15 seconds. The illuminance of the active light is 3, 10, 20 mW / cm 2 The maximum value of the absolute value of the rising speed of the photovoltaic value was measured, and the results were 0.29, 0.93, and 1.88 (V / sec), respectively.
[0050]
Thus, by changing the illuminance, the maximum value of the absolute value of the rising speed of the photovoltaic value changes, but the value obtained by dividing the maximum value of the absolute value of the rising speed of the photovoltaic value by the illuminance of light. Is the illuminance of the active light 3, 10, 20 mW / cm 2 Respectively, 96.7, 93, 94 (unit: Vcm) 2 / Sec · W).
That is, the value obtained by dividing the maximum value of the absolute value of the rising speed of the photovoltaic value by the illuminance of light is a substantially constant value regardless of the illuminance of the component 5 having one photocatalytic layer 3 of the present invention. I found that. The value obtained by dividing the maximum value of the absolute value of the rising speed of the photovoltaic value by the illuminance of light is referred to as a photocatalytic activity index value (unit: V · cm 2 / Sec · W) ”.
[0051]
Regarding the composition 5 having the various photocatalyst layers 3 used for the measurement in FIG. 6, the illuminance of the active light was adjusted to 3, 10, and 20 mW / cm in the same manner as in FIG. 2 FIG. 8 is a graph in which the average value of the photocatalytic activity index values measured in three stages is plotted against the hydrophilization energy.
[0052]
For example, as described above, the illuminance of the active light is set to 3, 10, 20 mW / cm. 2 When the photocatalytic activity index values when changed are 96.7, 93, and 94, respectively, the average value is 94.6.
The hydration energy was 10 mW / cm of illuminance of active light as in the measurement of FIG. 2 Is used, but when the hydrophilicity is measured by changing the illuminance of the active light, the illuminance of the active light (mW / cm 2 ) × Hydrophilic energy (mJ / cm) estimated by irradiation time (sec) until hydrophilization 2 ) Is constant regardless of the illuminance, and the illuminance is 1 to 1000 mW / cm. 2 Confirmed in the range.
[0053]
As described above, when an image is written on a plate using actinic light, the light energy that can be used for writing is up to 500 mJ / cm. 2 Assuming that the photocatalytic activity index value is about 30 or more when hydrophobized with a monolayer of an organic compound, and the photocatalytic activity index value is about 20 or more when hydrophobized without using an organic compound. It turns out that it is a practical level. Therefore, from the results of FIG. 8, in order to use the photocatalyst at a practical level, the value obtained by dividing the maximum value of the absolute value of the rising speed of the photovoltaic value by the illuminance of light, that is, the “photocatalytic activity index value (unit: V · cm 2 /Sec.W) "is required at least 20 or more.
[0054]
In the present embodiment, Na 2 SO 4 Although the evaluation is performed using the electrolytic solution, it is needless to say that the evaluation can be similarly performed using another electrolytic solution. In that case, the rising speed of the photovoltaic value usable at a practical level can be obtained. The maximum absolute value and the photocatalytic activity index value vary depending on the electrolyte.
[0055]
[C] Explanation of the method of preparing and regenerating a lithographic printing plate
Next, a method of producing a lithographic printing plate (also simply referred to as a plate) and a method of reproducing the same when the component 5 having the photocatalyst layer 3 according to the present embodiment is used as a lithographic printing plate material will be described.
[0056]
First, a method of manufacturing a plate will be described. Here, the plate refers to a plate material having an image area for printing formed on the surface. In the following, "preparation of a plate" means that after making the plate surface hydrophobic, at least a part of the plate surface is irradiated with light having a wavelength of visible light or less based on digital data to form a hydrophilic non-image area. In addition to forming a latent image consisting of a hydrophobic image portion and a hydrophilic non-image portion on the plate surface, together with the hydrophobic portion of the plate surface that has not been irradiated with light having a wavelength of visible light or less. I do.
[0057]
First, the surface of the photocatalyst layer 3 is irradiated with the active light to make the entire surface of the printing plate 5 a hydrophilic surface having a contact angle of water 6 of 10 ° or less, and the state as shown in FIG. This eliminates the history of the plate.
Next, the plate is irradiated with an energy flux such as light or electricity, mechanical stimulus such as friction is applied to the plate, or an organic compound interacting with the plate is supplied to the plate to make the photocatalytic property hydrophilic. Is converted to hydrophobic to make the entire surface of the plate material 5 hydrophobic. FIG. 9A shows a state in which the entire surface of the plate material 5 has been hydrophobized. The term "hydrophobic plate surface" as used herein means a plate surface having a contact angle of water 6 of 50 ° or more, preferably 80 ° or more, to which hydrophobic ink for printing easily adheres, while it is difficult to attach dampening water. It is in a state.
[0058]
This state on the surface of the photocatalyst layer 3 is referred to as an “initial state at the time of plate production”. The "initial state at the time of plate production" mentioned above may be regarded as the start of the actual printing process. More specifically, for an arbitrary image, it can be regarded as indicating a state where digitized data is already prepared and this is to be written on the plate material.
[0059]
As an image writing step, a non-image area is written with actinic light on the plate surface in the hydrophobic state.
This non-image portion is performed in accordance with digital data relating to an image so as to correspond to the data. Here, the non-image portion is a hydrophilic portion where the contact angle of water 6 is 10 ° or less, and the dampening solution easily adheres thereto, while the adhesion of the printing ink becomes difficult. ing.
[0060]
As a method for exposing the hydrophilic non-image area based on image data, the photocatalyst layer 3 is irradiated with active light, and the plate surface is hydrophilized by the action of the photocatalyst. On the other hand, the plate surface not irradiated with the active light remains hydrophobic, so that a plate can be manufactured.
Here, as shown in FIG. 9B, a non-image portion is written by a writing head using a violet laser having a wavelength of 405 nm, for example, and a non-image portion is formed on a hydrophobic printing plate. ing. Thus, as shown in FIG. 9C, the formation of the image portion and the non-image portion on the plate surface is completed, and the printable state is established.
[0061]
As a method for exposing a hydrophilic non-image area based on image data, besides a writing head using a violet laser having a wavelength of 405 nm, for example, a UV setter 710 published by Basis Print (Germany) is available. Any device capable of writing an image using active light, such as a writing head using a UV light source and a micro mirror used in the above-described method, may be used.
[0062]
After the above-mentioned processing is completed, a so-called emulsified ink obtained by mixing a dampening solution and a hydrophobic ink for printing with a dampening solution is applied to the plate surface. Thus, for example, a plate as shown in FIG. 10 is produced.
In FIG. 10, the shaded portion shows a state in which hydrophobic ink has adhered to the hydrophobic image portion 3b. This shows a state in which the dampening solution adheres preferentially to the remaining white background, that is, the hydrophilic non-image area 3a, while the hydrophobic ink is repelled and does not adhere. As the pattern emerges in this manner, the plate material has a function as a plate. Thereafter, a normal printing process is executed, and the process is terminated.
[0063]
Next, a method of reproducing a plate will be described.
In the following, “reproduction of a printing plate” refers to a method in which at least a portion of a printing plate surface is hydrophobic and the remaining portion is hydrophilic, and the entire printing plate surface is uniformly hydrophilized. By irradiating the plate with a single or a plurality of energy fluxes, applying a mechanical stimulus such as friction to the plate, or supplying an organic compound interacting with the plate to the plate surface, thereby forming a catalyst on the surface of the photocatalyst layer 3. By changing the characteristic from hydrophilic to hydrophobic, it means to restore the "initial state at the time of plate production" again.
[0064]
First, as an ink removing step, ink, fountain solution, paper dust and the like adhering to the plate surface after printing are removed. This method includes stopping the supply of ink to the plate surface to reduce printing, wiping the ink on the plate surface with a mechanism that winds up a cloth tape for wiping ink, and using a roller around which a cloth material for wiping ink is wrapped. The method of wiping the ink and the method of spraying the cleaning liquid onto the plate surface with a spray to wash the ink may be appropriately used.
[0065]
Thereafter, the entire surface of the plate, which is at least partially hydrophobic, is irradiated with active light. By doing so, it becomes possible to render the image area hydrophilic and make the entire plate surface a hydrophilic surface with a contact angle of water 6 of about 10 °, that is, the state shown in FIG.
By irradiating the actinic light, the characteristic that the hydrophobic image portion existing on the plate surface is converted into a surface having high hydrophilicity is achieved by using a titanium oxide photocatalyst or a visible light responsive titanium oxide photocatalyst. be able to. Here, as shown in FIG. 9 (e), using a UV irradiation lamp (UV lamp), the hydrophobic image portion is converted to hydrophilic by UV irradiation, the plate surface is made entirely hydrophilic, and the plate history is changed. Is erased.
[0066]
Irradiate the plate surface with a single or a combination of energy fluxes such as light and electricity, or apply mechanical stimuli such as friction to the plate surface, or interact with the plate surface to the plate surface that has been restored to full hydrophilicity by ultraviolet irradiation. By supplying the compound to the plate surface, it is possible to return the plate surface, that is, the catalytic properties of the photocatalyst layer 3 from hydrophilic to hydrophobic, to return to the initial state at the time of plate production.
[0067]
The step of FIG. 9E is provided to completely eliminate the history of the plate, but the removal of the ink attached to the plate surface in the step of FIG. 9D at least affects the next printing. If it is sufficiently removed to the extent that it does not occur, the process of FIG. 9E may be skipped and the process may immediately proceed to the process (a) from the process (d).
[0068]
What has been described above is shown collectively in the graph shown in FIG. This is a graph in which the horizontal axis represents time (or operation) and the vertical axis represents the contact angle of water 6 on the plate surface. With respect to the plate in this embodiment, the contact angle of the surface of the photocatalytic layer 3 (that is, hydrophobic, (Hydrophilic state) changes with time or operation. In FIG. 11, a dashed line indicates a non-image portion of the photocatalyst layer 3, and a solid line indicates an image portion.
[0069]
First, the plate surface is irradiated with actinic light so that the contact angle of water 6 on the plate surface shows high hydrophilicity of 10 ° or less.
First, as a hydrophobizing treatment step (step A), the plate surface is irradiated with an energy flux such as light or electricity, alone or in combination, or a mechanical stimulus such as friction is applied to the plate surface. By supplying the interacting organic compound to the printing plate, the photocatalytic properties are converted from hydrophilic to hydrophobic. That is, the contact angle of the water 6 becomes 50 ° or more, preferably 80 ° or more. The time when the hydrophobic treatment is started (point a) and the state after the hydrophobic treatment is the “initial state at the time of plate production” (point b).
[0070]
Next, as a non-image portion writing step (step B), writing of the non-image portion on the hydrophobic printing plate is started with active light (point b). In this way, the plate surface irradiated with the active light is converted from hydrophobic to hydrophilic by the action of the photocatalyst, that is, the contact angle of water 6 on the plate surface becomes 10 ° or less.
On the other hand, the plate surface that has not been irradiated with active light maintains a hydrophobic state, so that the plate surface becomes a non-image region where the active light-irradiated portion is hydrophilic and the active light-irradiated portion is a hydrophilic non-image region. Therefore, it can function as a plate.
[0071]
After the writing of the non-image area is completed, printing is started as a printing step (step C) (point c).
When printing is completed, ink, stains, and the like on the plate surface are removed as an ink removing step (step D) (points d to e).
After the completion of the ink removal, actinic light irradiation to the plate surface is started as a step of hydrophilizing the image area (step E) (point e). By doing so, the hydrophobic image portion is converted into a hydrophilic non-image portion by the action of the photocatalyst, and the entire printing plate returns to hydrophilic again.
[0072]
Thereafter, as a next hydrophobic treatment step (step A '), the plate is irradiated with an energy flux such as light or electricity, alone or in combination, or a mechanical stimulus such as friction is applied to the plate or By supplying the interacting organic compound to the plate surface (point a '), the plate returns to the "initial state at the time of plate preparation", and the plate is reused.
[0073]
[D] Example
Hereinafter, more specific examples which have been confirmed by the present inventors and related to the method of manufacturing and regenerating the plate material 5 will be described.
(Catalyst preparation)
Aqueous ammonia was added to the raw material titanium sulfate (Wako Pure Chemical) while stirring to obtain a hydrolyzate of titanium sulfate. This hydrolyzate was filtered using a Nutsche, and washed with ion-exchanged water until the electric conductivity of the filtrate became 2 μS / cm or less. After washing, the hydrolyzate was dried at room temperature and then calcined in the air at 400 ° C. for 2 hours. This calcined product was first ground in a mortar to obtain a photocatalyst powder.
[0074]
(Confirmation of visible light activity)
0.2 g of the photocatalyst powder was collected and uniformly spread on the bottom of a Pyrex (registered trademark) glass cylindrical container (capacity: 500 mL) which can be sealed. Next, the inside of the reaction vessel was evacuated and then replaced with high-purity air. Then, acetone was injected so that the concentration in the reaction vessel became 500 ppm, and the mixture was adsorbed at 25 ° C. for 10 hours in a dark place until the adsorption became parallel. Thereafter, irradiation was performed with a blue LED (main wavelength 470 nm) manufactured by Nichia Chemical Co., Ltd. 2 As a result of tracking the amount by a gas chromatograph made by Shimadzu, acetone disappeared after 20 hours of irradiation with the blue LED, and instead, CO2 corresponding to the stoichiometric ratio of acetone was used. 2 Occurrence was confirmed. That is, it was confirmed that the photocatalyst powder exhibited catalytic activity with light having a wavelength of 470 nm.
[0075]
[Plate material creation]
(1) Preparation of photocatalyst dispersion liquid and substrate
The photocatalyst powder was dispersed in ion-exchanged water to obtain a slurry having a solid content of 20% by weight. After adding 1% by weight of a polycarboxylic acid-based dispersing agent to the photocatalyst to this slurry, it was pulverized with a wet mill (trade name: Dino Mill PILOT) to obtain a photocatalyst dispersion liquid. A base material 1 made of stainless steel (SUS301) having a size of 280 × 204 mm and a thickness of 0.1 mm was prepared and subjected to alkali degreasing treatment to obtain a plate material substrate.
[0076]
(2) Intermediate layer formation
Li 2 O-containing water glass LSS-35 (manufactured by Nissan Chemical Industries) 2 Diluted to 5 wt% solids, SiO 2 A solution was prepared. Next, this SiO 2 Titanium oxide coating agent TKC-301 manufactured by Teica Co., Ltd. 2 / TiO 2 = 50/50 and uniformly mixed, 2 / TiO 2 The coating solution was used. The substrate 1 is made of SiO 2 / TiO 2 The coating solution is dip-coated, air-dried, and baked at 500 ° C. for 1 hour to obtain a solid acid SiO. 2 / TiO 2 A layer was formed. SiO 2 / TiO 2 The thickness of the layer was about 0.10 μm.
[0077]
(3) Photocatalyst layer formation
The photocatalyst dispersion liquid and a titanium oxide coating agent TKC-301 manufactured by Teika Co., Ltd. 2 A liquid mixed at a weight ratio of 6: 4 was dip-coated on the plate material substrate, air-dried, and baked at 350 ° C. for 1 hour to form a layer containing a photocatalyst, thereby obtaining a plate material. The thickness of the photocatalyst layer was about 0.1 μm. The plate material surface was measured for the contact angle of water with a CA-W type contact angle meter manufactured by Kyowa Interface Science. The contact angle was 8 °, indicating sufficient hydrophilicity.
[0078]
(Hydrophobicity of plate surface)
Next, 1,2-epoxide dodecane (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was dissolved in isoparaffin (trade name: Isopar L, manufactured by ExxonMobil) to obtain a 1 wt% solution. This 1,2-epoxide decane solution was roll-coated on the plate surface and dried at 60 ° C. for 10 minutes. Then, when the contact angle of the water was measured by the contact angle meter, the contact angle was 83 °, showing sufficient hydrophobicity, and it was confirmed that the plate material was in an initial state at the time of plate production.
[0079]
[Hydrophilic energy measurement]
A wavelength of 360 nm and an illuminance of 10 mW / cm are applied to the hydrophobized plate material. 2 Activated light was applied, and the active light irradiation time until the contact angle became 10 ° or less was measured to be 15 seconds. Therefore, the hydrophilization energy, which is the product of the illuminance of the active light and the irradiation time, is 150 mJ / cm. 2 Met.
[0080]
(Measurement of maximum value of absolute value of rising speed of photovoltaic value)
After irradiating the surface of the plate with actinic light and confirming that the contact angle became 10 ° or less, the plate was set in the measuring cell shown in FIG. / Cm 2 Under the condition, the light irradiation time vs. as shown in FIG. The curve of the photovoltaic value was measured. When the maximum value of the slope (absolute value) of this curve was determined, it was 0.51 (V / sec).
[0081]
(Measurement of photocatalytic activity index value)
In the same manner as the measurement of the maximum value of the absolute value of the rising speed of the photovoltaic value, the illuminance of the active light was set to 3 mW / cm. 2 , 20mW / cm 2 When the maximum value of the absolute value of the rising speed of the photovoltaic value was measured in the same manner, the values were 0.15 and 1.03 V / sec, respectively.
[0082]
Activated light illuminance 10 mW / cm 2 Activated light illuminance including the case of 3,10,20mW / cm 2 The photocatalytic activity index value is determined for each of 2 / Sec · W), and these average values are 50.8 (V · cm 2 / Sec · W).
[0083]
[Image writing]
Next, using the UV setter 710 published by Basis Print (Germany), which can write an image (non-image area) by exposing to ultraviolet light having a wavelength of 360 to 450 nm, the printing plate subjected to the hydrophobic treatment. A halftone dot image with an image ratio of 10% to 100% was written in 10%. The illuminance of this UV setter 710 at a wavelength of 360 nm is 200 mW / cm. 2 Therefore, the image writing was performed by setting the exposure time of one area to 0.75 seconds based on the measurement result of the hydrophilization energy. Since the size of one area is 17 mm × 13 mm, it took four minutes to write an image on a plate having a size of 280 × 204 mm (the image area was 272 mm × 195 mm). When the contact angle of water on the surface of the plate after the writing was completed was measured by the contact angle meter, the contact angle of the written portion was 8 °, which was a hydrophilic non-image portion, and the contact angle of 83 ° was the non-written portion. It was confirmed that the image area had hydrophobicity.
[0084]
〔printing〕
This plate material was installed on a New Ace Pro desktop offset printing machine of Alpha Giken Co., Ltd., and printed on iBest paper using the ink HYECOOB Beni MZ manufactured by Toyo Ink and a 1% solution of fountain solution lysoferro manufactured by Mitsubishi Heavy Industries. Printing was started at a speed of 3500 sheets / hour. A halftone dot image was printed on the paper from the first sheet of printing.
[0085]
〔Playback〕
Next, an embodiment relating to the reproduction of the plate material will be described.
After printing, apply a low-pressure mercury lamp at a wavelength of 254 nm and an illuminance of 10 mW / cm over the entire surface of the plate from which ink, dampening water, paper powder, etc. attached to the plate have been wiped clean. 2 For 15 seconds. Then, the contact angle of water was immediately measured with the contact angle meter on the portion where the halftone dot was written, and the contact angle was 8 °, indicating sufficient hydrophilicity. Next, the 1,2-epoxide dodecane solution was roll-coated on the plate material surface and dried at 60 ° C. for 10 minutes. After measuring the contact angle of water with the contact angle meter, the contact angle was 84 °. And the plate material returned to the "initial state at the time of plate production", and it was confirmed that the plate could be reproduced.
[0086]
(Comparative example)
A plate material was prepared in the same manner as in the above example, except that the photocatalyst layer was formed directly on the stainless steel substrate without providing the intermediate layer in the example (Comparative Example 1).
The hydrophilicity, the maximum value of the absolute value of the rising speed of the photovoltaic value, and the index value of the photocatalytic activity, which were measured for the plate material of Comparative Example 1 in the same manner as in the above example, were 700 mJ / cm. 2 , 0.15 V / sec, 16.1 (V · cm 2 / Sec · W).
[0087]
In Comparative Example 1, an image was written using the UV setter 710 with an exposure time of 0.75 seconds for one area (total time of image writing was 4 minutes). When the contact angle of water on the surface of the plate material after writing was measured by the contact angle meter, the contact angle of the written portion was 37 ° and the hydrophilicity was insufficient. Attach to a tabletop offset printing machine New Ace Pro of Alpha Giken Co., Ltd., and print at 3500 sheets / hour on ibest paper using Toyo Ink's HYECOOB Red MZ and Mitsubishi Heavy Industries' dampening solution lysoferro 1% solution. When printing was carried out, ink was attached to places that should originally be non-image lines, and only printing where the entire printed matter was soiled could be performed.
[0088]
As described above, according to the method and the apparatus for evaluating the photocatalytic activity according to the present embodiment, the photocatalytic activity can be evaluated in a short time in the manufacturing process of the component 5 having the photocatalytic layer 3.
Also, paying attention to the maximum value of the absolute value of the rising slope of the photovoltaic value, which is an index of the catalytic activity, the illuminance of the active light is 10 mW / cm. 2 It has been found that the photocatalytic activity of the photocatalyst layer 3 is at a practical level, especially at a practical level as a lithographic printing plate, when the maximum value obtained under the condition (1) is 0.2 V / sec or more.
[0089]
Furthermore, the maximum value of the absolute value of the rising slope of the photovoltaic value was measured by changing the illuminance of the active light, and the maximum value of the absolute value of the rising slope of the photovoltaic value was divided by the illuminance of the active light. The value (photocatalytic activity index value) was found to be substantially constant regardless of the illuminance of the active light, and the photocatalytic activity index value was 20 (unit: V · cm). 2 / Sec · W) or more, it was found that the photocatalytic activity was at a practical level, especially at a practical level as a lithographic printing plate.
[0090]
Therefore, when the composition 5 having the photocatalyst layer 3 according to the present embodiment is applied to a lithographic printing plate material, the plate material can be reused, and at the same time, the photovoltaic value can be reduced. The high photocatalytic activity represented by the maximum value of the absolute value of the rising slope or the photocatalytic activity index value has an advantage that the cycle of plate production and plate reproduction can be accelerated. That is, by switching the properties of the surface of the photocatalyst layer 3 from hydrophobic to hydrophilic, the plate can be prepared, or the history of the plate can be erased in the plate regenerating step after printing. The work to realize it will not take much time. Therefore, it is possible to complete the entire printing process very quickly.
[0091]
【The invention's effect】
As described above, according to the photocatalytic activity evaluation method and the evaluation apparatus of the present invention, it is possible to evaluate the photocatalytic activity in a short time in the process of manufacturing a layered component having a layer containing a photocatalyst. is there.
Further, according to the layer containing a photocatalyst of the present invention, high photocatalytic activity can be exhibited. Therefore, if the layered structure having the layer containing the photocatalyst is used for a lithographic printing plate, the image writing time and the plate Can be shortened, and the printing preparation time in the printing process can be shortened.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a surface of a layered structure according to one embodiment of the present invention. This figure also shows a state where the surface of the photocatalyst layer shows hydrophobicity.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a surface of a layered structure according to one embodiment of the present invention. This figure also shows a state in which the photocatalytic layer surface is hydrophilic.
FIG. 3 is a schematic diagram schematically showing an evaluation device for evaluating the photocatalytic activity of the layered composition according to one embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a graph showing a change in potential when a photocatalytic layer of a layered composition according to an embodiment of the present invention is irradiated with active light.
FIG. 5 is a graph showing a change in a contact angle of water with respect to UV irradiation energy in a layered composition according to one embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the hydrophilizing energy and the maximum value of the absolute value of the rising speed of the photovoltaic value in the layered composition according to one embodiment of the present invention. This shows a case where the treatment is performed and a case where the treatment is made hydrophobic without using an organic compound.
FIG. 7 is a graph showing a change in the maximum value of the absolute value of the rising speed of the photovoltaic value when the illuminance of active light of the layered structure according to the embodiment of the present invention is changed.
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the hydrophilizing energy and the photocatalytic activity index value of the layered composition according to one embodiment of the present invention, in which the layered component is hydrophobized using an organic compound and does not use an organic compound. And the case where it is made hydrophobic.
FIG. 9 is a conceptual diagram showing the steps of producing and reproducing a plate when the layered composition according to one embodiment of the present invention is used as a planographic printing plate material.
FIG. 10 is a perspective view showing an example of an image portion and a non-image portion formed on a plate material surface.
FIG. 11 is a graph showing how the contact angle of water (that is, hydrophobic or hydrophilic state) on the plate material surface changes with time or operation.
FIG. 12 is a flowchart illustrating a method for evaluating photocatalytic activity according to one embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Substrate
2 Middle layer
3 Layer containing photocatalyst (photocatalyst layer)
3a Photocatalyst layer (non-image area)
3b Photocatalyst layer (image area)
5 Layered components
6 water
36 measuring cell
37 Shiohashi
38 Saturated calomel electrode (SCE)
39 potentiostat
40 Computer (Computing device)

Claims (7)

光触媒を含む光触媒層を表面に有する層状構成物の光触媒活性を評価する方法であって、
該光触媒層に該光触媒のバンドギャップエネルギーよりも大きなエネルギーをもつ活性光を照射して表面を水の接触角10°以下に親水化させた該層状構成物を電解液中に浸漬させて該層状構成物表面に電解液を接触させ、参照電極と該電解液とを塩橋で接続した状態で、
ポテンショスタットの電極を該層状構成物に接続して該層状構成物表面の自然電位を測定する工程と、
該自然電位測定後、該光触媒層に活性光を照射し、該活性光の照射時間に伴う該層状構成物の表面電位変化を測定する工程と、
該表面電位の立ち上がり速度(単位:V/sec)の絶対値の最大値に基づいて該光触媒層の該光触媒活性を評価する工程とをそなえている
ことを特徴とする、光触媒活性の評価方法。
A method for evaluating the photocatalytic activity of a layered component having a photocatalyst layer containing a photocatalyst on the surface,
The photocatalyst layer is irradiated with active light having an energy larger than the band gap energy of the photocatalyst to immerse the layered composition in which the surface is hydrophilized to a contact angle of water of 10 ° or less in an electrolytic solution to form the layered product. In the state where the electrolyte is brought into contact with the surface of the component, and the reference electrode and the electrolyte are connected by a salt bridge,
Connecting an electrode of a potentiostat to the layered component and measuring the natural potential of the surface of the layered component,
After the measurement of the natural potential, irradiating the photocatalytic layer with active light, and measuring a change in the surface potential of the layered component with the irradiation time of the active light,
Evaluating the photocatalytic activity of the photocatalytic layer based on the maximum value of the absolute value of the rise rate of the surface potential (unit: V / sec).
該電解液は、NaSOである
ことを特徴とする、請求項1記載の光触媒活性の評価方法。
Electric Kaieki is characterized by a Na 2 SO 4, Evaluation of the photocatalytic activity according to claim 1, wherein.
光触媒を含む光触媒層を表面に有する層状構成物の光触媒活性を評価する装置であって、
該層状構成物の表面電位を測定する表面電位測定装置と、
該層状構成物表面に該光触媒のバンドギャップエネルギーよりも大きなエネルギーをもつ活性光を照射する活性光照射装置と、
該活性光照射装置により該層状構成物表面に該活性光を照射し、該表面電位測定装置により測定された該表面電位と光照射時間から、該表面電位の立ち上がり速度(単位:V/sec)の絶対値の最大値を計算する計算装置とをそなえている
ことを特徴とする、光触媒活性の評価装置。
An apparatus for evaluating the photocatalytic activity of a layered component having a photocatalyst layer containing a photocatalyst on its surface,
A surface potential measuring device for measuring the surface potential of the layered component,
An active light irradiation device that irradiates the surface of the layered structure with active light having energy larger than the band gap energy of the photocatalyst,
The active light irradiator irradiates the surface of the layered structure with the active light, and the surface potential rise rate (unit: V / sec) from the surface potential measured by the surface potential measuring device and the light irradiation time. An evaluation device for photocatalytic activity, comprising: a calculation device for calculating the maximum value of the absolute value of.
該表面電位測定装置は、
該層状構成物の裏面に密接して設けられた第1の絶縁板と、
開口部を有し、該層状構成物の表面に密接して設けられた第2の絶縁板と、
該開口部に注がれた電解液と、
該電解液と参照電極とを接続する塩橋と、
該層状構成物に電極を接続されたポテンショスタットとをそなえて構成されている
ことを特徴とする、請求項3記載の光触媒活性の評価装置。
The surface potential measuring device is
A first insulating plate provided in close contact with the back surface of the layered structure,
A second insulating plate having an opening and provided in close contact with the surface of the layered structure;
An electrolyte poured into the opening,
A salt bridge connecting the electrolyte and a reference electrode,
4. An apparatus for evaluating photocatalytic activity according to claim 3, wherein said layered structure is provided with a potentiostat connected to an electrode.
該電解液は、NaSOである
ことを特徴とする、請求項4記載の光触媒活性の評価装置。
Electric Kaieki is characterized by a Na 2 SO 4, apparatus for evaluating photocatalytic activity according to claim 4.
請求項2記載の評価方法を用いて測定され、該活性光を照射することにより誘起される表面電位の立ち上がり速度(単位:V/sec)の絶対値の最大値が、該活性光の照度10mW/cmの条件において0.2(単位:V/sec)以上である
ことを特徴とする、光触媒を含む層。
The maximum value of the absolute value of the rising speed (unit: V / sec) of the surface potential induced by irradiating the active light, which is measured using the evaluation method according to claim 2, is 10 mW of the illuminance of the active light. A layer containing a photocatalyst, which is 0.2 (unit: V / sec) or more under the condition of / cm 2 .
請求項2記載の評価方法を用いて測定され、該活性光を照射することにより誘起される表面電位の立ち上がり速度(単位:V/sec)の絶対値の最大値を、該活性光の照度(W/cm)で除した値が20(単位:V・cm/sec・W)以上である
ことを特徴とする、光触媒を含む層。
The maximum value of the absolute value of the rising speed (unit: V / sec) of the surface potential induced by irradiating the active light, which is measured using the evaluation method according to claim 2, is defined as the illuminance ( A layer containing a photocatalyst, wherein a value obtained by dividing by W / cm 2 ) is 20 (unit: V · cm 2 / sec · W) or more.
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