JP2010047475A - Glass product having multifunctional film, and method for production thereof - Google Patents

Glass product having multifunctional film, and method for production thereof Download PDF

Info

Publication number
JP2010047475A
JP2010047475A JP2009266275A JP2009266275A JP2010047475A JP 2010047475 A JP2010047475 A JP 2010047475A JP 2009266275 A JP2009266275 A JP 2009266275A JP 2009266275 A JP2009266275 A JP 2009266275A JP 2010047475 A JP2010047475 A JP 2010047475A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
titanium
carbon
titanium oxide
doped
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2009266275A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5126855B2 (en
Inventor
Masahiro Furuya
正裕 古谷
Moriyasu Tokiwai
守泰 常磐井
Takeshi Takahashi
高橋  毅
Hirokazu Kobayashi
博和 小林
Nobuyuki Tanaka
伸幸 田中
Miki Mikami
己紀 三上
Masahiro Kuroda
昌宏 黒田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Central Research Institute of Electric Power Industry
Original Assignee
Central Research Institute of Electric Power Industry
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Central Research Institute of Electric Power Industry filed Critical Central Research Institute of Electric Power Industry
Priority to JP2009266275A priority Critical patent/JP5126855B2/en
Publication of JP2010047475A publication Critical patent/JP2010047475A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5126855B2 publication Critical patent/JP5126855B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Cookers (AREA)
  • Surface Treatment Of Glass (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a glass product having a multifunctional film which is excellent in durability (high hardness and resistance to abrasion, chemicals, heat or the like) as a surface layer, can express super-hydrophilicity and functions as a visible light-response type photocatalyst, and also to provide a method for production thereof. <P>SOLUTION: The glass product has the multifunctional film comprising a titanium oxide or titanium alloy oxide on at least a part of the surface of which carbon is doped in such a state as a Ti-C bond, or has the multifunctional film, on the surface of which bristles of fine poles comprising the titanium oxide or titanium alloy oxide are erected in which carbon is preferably doped in such a state as the Ti-C bond. The method for production of the glass product is also provided. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は多機能性皮膜を有するガラス製品及びその製造方法に関し、より詳しくは、可視光応答型光触媒として機能し、超親水性を発現することができ、耐久性(高硬度、耐スクラッチ性、耐磨耗性、耐薬品性、耐熱性)に優れている多機能性皮膜を有するガラス製品及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a glass product having a multifunctional film and a method for producing the same, and more specifically, functions as a visible light responsive photocatalyst, can exhibit super hydrophilicity, and has durability (high hardness, scratch resistance, The present invention relates to a glass product having a multifunctional film excellent in wear resistance, chemical resistance, and heat resistance, and a method for producing the same.

従来より、ガラス製品の表面に防汚性、親水性、防曇性、脱臭性、抗菌性等の特性を付与する目的で光触媒機能を呈する物質を塗布することが行われている(例えば、特許文献1〜3参照)。また、光触媒機能を呈する物質として二酸化チタンTiO2(本明細書、特許請求の範囲、要約書においては、単に、酸化チタンという)が知られている。 Conventionally, a substance exhibiting a photocatalytic function has been applied to the surface of a glass product for the purpose of imparting antifouling properties, hydrophilicity, antifogging properties, deodorizing properties, antibacterial properties, etc. (for example, patents) References 1-3). As a substance exhibiting a photocatalytic function, titanium dioxide TiO 2 (simply referred to as titanium oxide in the present specification, claims, and abstract) is known.

このような光触媒機能により消臭、抗菌、防曇や防汚の効果が得られる光触媒皮膜を形成する場合には、一般的には、酸化チタンゾルをスプレーコーティング、スピンコーティング、ディッピング等により基体上に付与して成膜している(例えば、特許文献4〜6参照)。しかし、そのように成膜された皮膜は剥離や摩耗が生じやすいので、長期に亘っての使用が困難であった。また、スパッタリング法によって光触媒皮膜を成膜する方法も知られている(例えば、特許文献7〜8参照)。   In the case of forming a photocatalytic film capable of deodorizing, antibacterial, anti-fogging and antifouling by such a photocatalytic function, in general, a titanium oxide sol is applied onto a substrate by spray coating, spin coating, dipping or the like. The film is formed by applying (see, for example, Patent Documents 4 to 6). However, since the film formed in this way is easily peeled off or worn, it has been difficult to use it for a long time. Moreover, the method of forming a photocatalyst membrane | film | coat by sputtering method is also known (for example, refer patent documents 7-8).

更に、CVD法またはPVD法などの各種製法により作製した結晶核を無機金属化合物又は有機金属化合物から成るゾル溶液中に入れるか、又は該結晶核にゾル溶液を塗布し、固化させ、熱処理して酸化チタン結晶を該結晶核より成長させることにより、その結晶核より成長させた酸化チタン結晶の結晶形状が柱状結晶を成すことで高活性な光触媒機能が得られることが報告されている(例えば、特許文献9〜11参照)。しかしながら、その場合には単に基体上に置かれた種結晶から柱状結晶が成長するだけであるので、形成された柱状結晶は基体への付着強度が充分ではなく、それでそのようにして作製された光触媒は耐摩耗性等の耐久性の点については必ずしも満足できるものではない。   Furthermore, crystal nuclei prepared by various production methods such as CVD or PVD are put into a sol solution composed of an inorganic metal compound or an organometallic compound, or the sol solution is applied to the crystal nuclei, solidified, and heat-treated. It has been reported that by growing a titanium oxide crystal from the crystal nucleus, the crystal shape of the titanium oxide crystal grown from the crystal nucleus forms a columnar crystal, thereby obtaining a highly active photocatalytic function (for example, (See Patent Documents 9 to 11). However, in that case, since the columnar crystal is merely grown from the seed crystal placed on the substrate, the formed columnar crystal has insufficient adhesion strength to the substrate, and thus was produced as such. The photocatalyst is not always satisfactory in terms of durability such as wear resistance.

また、酸化チタンを光触媒として機能させるためには波長が400nm以下の紫外線が必要であるが、種々の元素をドープして可視光により機能する酸化チタン光触媒の研究が数多く実施されている。例えば、F、N、C、S、P、Ni等をそれぞれドープした酸化チタンを比較して、窒素ドープ酸化チタンが可視光応答型光触媒として優れているという報告がある(非特許文献1参照)。   Further, in order to make titanium oxide function as a photocatalyst, ultraviolet rays having a wavelength of 400 nm or less are necessary. However, many studies of titanium oxide photocatalysts that function by visible light by doping various elements have been conducted. For example, there is a report that nitrogen-doped titanium oxide is superior as a visible light responsive photocatalyst as compared with titanium oxide doped with F, N, C, S, P, Ni or the like (see Non-Patent Document 1). .

また、このように他元素をドープした酸化チタン光触媒としては、酸化チタンの酸素サイトを窒素等の原子で置換してなるチタン化合物、酸化チタンの結晶の格子間に窒素等の原子をドーピングしてなるチタン化合物、或いは酸化チタン結晶の多結晶集合体の粒界に窒素等の原子を配してなるチタン化合物からなる光触媒が提案されている(例えば、特許文献12〜15等参照)。しかしながら、そのような光触媒からなる皮膜は耐摩耗性等の耐久性の点については必ずしも満足できるものではない。   In addition, titanium oxide photocatalysts doped with other elements in this way include titanium compounds in which the oxygen sites of titanium oxide are replaced with atoms such as nitrogen, and atoms such as nitrogen are doped between the lattices of titanium oxide crystals. There has been proposed a photocatalyst comprising a titanium compound or a titanium compound in which atoms such as nitrogen are arranged at grain boundaries of a polycrystalline aggregate of titanium oxide crystals (see, for example, Patent Documents 12 to 15). However, a film made of such a photocatalyst is not always satisfactory in terms of durability such as wear resistance.

特開平09−071437号公報JP 09-071437 A 特開2001−150586号公報JP 2001-150586 A 特開2001−246265号公報JP 2001-246265 A 特開平09−241038号公報JP 09-2441038 A 特開平09−262481号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 09-262481 特開平10−053437号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-053437 特開平11−012720号公報JP-A-11-012720 特開2001−205105号公報JP 2001-205105 A 特開2002−253975号公報JP 2002-253975 A 特開2002−370027号公報JP 2002-370027 A 特開2002−370034号公報JP 2002-370034 A 特開2001−205103号公報JP 2001-205103 A 特開2001−205094号公報JP 2001-205094 A 特開2002−95976号公報JP 2002-95976 A 国際公開第01/10553号パンフレットWO 01/10553 pamphlet

R. Asahi et al.、SCIENCE Vol. 293、2001年7月13日、p. 269-271R. Asahi et al., SCIENCE Vol. 293, July 13, 2001, p. 269-271

従来の酸化チタン系光触媒皮膜は、紫外線応答型のもの及び可視光応答型のものの何れも耐久性(高硬度、耐スクラッチ性、耐磨耗性、耐薬品性、耐熱性)に問題があり、実用化の面でのネックとなっていたり、或いは超親水性を発現することができ且つ可視光応答型光触媒として機能する多機能性皮膜として必ずしも満足できるものではなかった。   Conventional titanium oxide-based photocatalytic coatings have a problem in durability (high hardness, scratch resistance, abrasion resistance, chemical resistance, heat resistance) for both UV-responsive and visible-light-responsive types. It has not been satisfactory as a multifunctional film that has become a bottleneck in practical use or can exhibit super hydrophilicity and functions as a visible light responsive photocatalyst.

本発明の第一の目的は、表面層として耐久性(高硬度、耐スクラッチ性、耐磨耗性、耐薬品性、耐熱性)に優れ、超親水性を発現することができ且つ可視光応答型光触媒として機能する多機能性皮膜を有するガラス製品及びその製造方法を提供することである。   The first object of the present invention is excellent in durability (high hardness, scratch resistance, abrasion resistance, chemical resistance, heat resistance) as a surface layer, can exhibit super hydrophilicity, and has a visible light response. It is providing the glass product which has a multifunctional membrane | film | coat which functions as a type | mold photocatalyst, and its manufacturing method.

また、本発明の第二の目的は、表面積が大きく且つ炭素がTi−C結合の状態でドープされていて、光触媒としての活性が高く且つ可視光応答型光触媒として機能し、VOCも容易に吸着でき、また硬度も高く、耐剥離性、耐摩耗性、耐薬品性、耐熱性に優れた多機能性皮膜を有するガラス製品及びその製造方法を提供することである。   In addition, the second object of the present invention is that the surface area is large and carbon is doped in a Ti-C bond state, has high activity as a photocatalyst, functions as a visible light responsive photocatalyst, and easily absorbs VOC. Another object of the present invention is to provide a glass product having a multi-functional film that is high in hardness and excellent in peel resistance, abrasion resistance, chemical resistance, and heat resistance, and a method for producing the same.

本発明のその他の目的は、光触媒としての活性が高く且つ可視光応答型光触媒として機能し、また硬度も比較的高く、耐剥離性、耐摩耗性、耐薬品性、耐熱性に優れた多機能性皮膜を有するガラス製品及びその製造方法を提供することである。   Another object of the present invention is a multi-functionality that has high activity as a photocatalyst and functions as a visible light responsive photocatalyst, and also has a relatively high hardness, exfoliation resistance, abrasion resistance, chemical resistance, and heat resistance. It is providing the glass product which has a conductive film, and its manufacturing method.

本発明者らは上記の目的を達成するために鋭意検討した結果、ガラス成形品の少なくとも一部の表面に設けられたチタン、チタン合金、チタン合金酸化物又は酸化チタンからなる皮膜の表面を、不飽和炭化水素を主成分とするガスの燃焼炎を用いて高温で加熱処理することにより、炭素がTi−C結合の状態でドープされており、耐久性(高硬度、耐スクラッチ性、耐磨耗性、耐薬品性、耐熱性)に優れ且つ可視光応答型光触媒として機能する多機能性皮膜を形成し得ることを見出し、本発明を完成した。   As a result of intensive studies to achieve the above-mentioned object, the present inventors have determined the surface of a film made of titanium, titanium alloy, titanium alloy oxide, or titanium oxide provided on at least a part of the surface of the glass molded article. Carbon is doped with Ti-C bonds by heat treatment at a high temperature using a gas flame containing unsaturated hydrocarbons as the main component, and durability (high hardness, scratch resistance, abrasion resistance) The present invention was completed by finding that a multi-functional film excellent in wearability, chemical resistance, and heat resistance) and capable of functioning as a visible light responsive photocatalyst can be formed.

即ち、本発明のガラス製品は、表面の少なくとも一部に、炭素がTi−C結合の状態でドープされている酸化チタン又はチタン合金酸化物からなる多機能性皮膜を有することを特徴とする(以下、第一の態様とする)。   That is, the glass product of the present invention has a multifunctional film made of titanium oxide or a titanium alloy oxide in which carbon is doped in a Ti-C bond state on at least a part of the surface ( Hereinafter, it is set as the first aspect).

また、本発明のガラス製品の製造方法は、ガラス成形品の少なくとも一部の表面に設けられたチタン、チタン合金、チタン合金酸化物又は酸化チタンからなる皮膜の表面に炭化水素を主成分とするガスの燃焼炎を直接当てて該皮膜の表面温度が900〜1500℃となるように加熱処理するか、又は該皮膜の表面をその表面温度が900〜1500℃となるように不飽和炭化水素を主成分とするガスの燃焼ガス雰囲気中で加熱処理して、炭素がTi−C結合の状態でドープされている酸化チタン又はチタン合金酸化物からなる多機能性皮膜を形成することを特徴とする(以下、第一の製造態様とする)。   In the method for producing a glass product of the present invention, the surface of a film made of titanium, a titanium alloy, a titanium alloy oxide, or titanium oxide provided on at least a part of the surface of a glass molded product is mainly composed of hydrocarbon. Directly apply a gas combustion flame to heat the surface temperature of the coating to be 900-1500 ° C., or treat the surface of the coating with unsaturated hydrocarbons so that the surface temperature is 900-1500 ° C. Heat-treating in a combustion gas atmosphere of a gas as a main component to form a multifunctional film composed of titanium oxide or titanium alloy oxide in which carbon is doped in a Ti-C bond state (Hereinafter referred to as the first production mode).

また、本発明者らは上記の目的を達成するために別途検討した結果、ガラス成形品の少なくとも一部の表面に設けられたチタン、酸化チタン、チタン合金又はチタン合金酸化物からなる皮膜の表面に炭化水素、好ましくは不飽和炭化水素、特にアセチレンの燃焼炎を直接当てて特定の条件下で加熱処理するか、又は該皮膜の表面を特定の条件下で炭化水素、好ましくは不飽和炭化水素、特にアセチレンの燃焼排ガス雰囲気中で加熱処理することによって、該皮膜の内部に酸化チタン又はチタン合金酸化物からなる微細柱が林立している層が形成されること、該微細柱が林立している層を該皮膜の表面に沿う方向で切断させて微細柱を露出させることにより、表面積が大きく且つ炭素がドープされていて、好ましくは炭素がTi−C結合の状態でドープされていて、光触媒としての活性が高く且つ可視光応答型光触媒として機能し、VOCも容易に吸着でき、また硬度も高く、耐剥離性、耐摩耗性、耐薬品性、耐熱性に優れた多機能性皮膜を形成し得ることを見出し、本発明を完成した。   Further, as a result of separate investigations to achieve the above object, the present inventors have determined that the surface of the film made of titanium, titanium oxide, titanium alloy, or titanium alloy oxide provided on at least a part of the surface of the glass molded product. Or a hydrocarbon, preferably an unsaturated hydrocarbon, particularly an acetylene combustion flame, directly subjected to heat treatment under specific conditions, or the surface of the coating is hydrocarbon, preferably unsaturated hydrocarbon, under specific conditions In particular, by performing heat treatment in an acetylene combustion exhaust gas atmosphere, a layer in which fine columns made of titanium oxide or titanium alloy oxide are formed is formed inside the coating, and the fine columns are The layer is cut in a direction along the surface of the coating to expose the fine columns, so that the surface area is large and the carbon is doped, preferably the carbon is in a Ti-C bond state. It is doped, has high activity as a photocatalyst, functions as a visible light responsive photocatalyst, can easily adsorb VOC, has high hardness, and has excellent peeling resistance, abrasion resistance, chemical resistance, and heat resistance The present inventors have found that a multi-functional film can be formed and completed the present invention.

即ち、本発明のガラス製品は、表面の少なくとも一部に、炭素がTi−C結合の状態でドープされている酸化チタン又はチタン合金酸化物からなる多機能性皮膜を有し、該多機能性皮膜の表面に、炭素がドープされている酸化チタン又はチタン合金酸化物、好ましくは炭素がTi−C結合の状態でドープされている酸化チタン又はチタン合金酸化物からなる微細柱が林立していることを特徴とする(以下、第二の態様とする)。   That is, the glass product of the present invention has a multifunctional film made of titanium oxide or titanium alloy oxide in which carbon is doped in a Ti-C bond state on at least a part of the surface, and the multifunctional A fine column made of titanium oxide or titanium alloy oxide doped with carbon, preferably titanium oxide or titanium alloy oxide doped with carbon in a Ti-C bond state stands on the surface of the film. (Hereinafter, referred to as a second aspect).

また、本発明のガラス製品の製造方法は、ガラス成形品の少なくとも一部の表面に設けられたチタン、酸化チタン、チタン合金又はチタン合金酸化物からなる皮膜の表面に炭化水素、好ましくは不飽和炭化水素を主成分とするガスの燃焼炎を直接当てて該皮膜の表面層温度が600℃以上となるように加熱処理することによって、該皮膜の内部に酸化チタン又はチタン合金酸化物からなる微細柱が林立している層を形成させ、次いで該微細柱が林立している層を該皮膜の表面に沿う方向で切断させ、該微細柱を露出させて、炭素がドープされている、好ましくは炭素がTi−C結合の状態でドープされている酸化チタン又はチタン合金酸化物からなる多機能性皮膜を形成することを特徴とする(以下、第二の製造態様とする)。   Further, the method for producing a glass product of the present invention comprises a hydrocarbon, preferably unsaturated, on the surface of a film made of titanium, titanium oxide, titanium alloy or titanium alloy oxide provided on at least a part of the surface of the glass molded product. A fine flame made of titanium oxide or titanium alloy oxide is formed inside the coating by directly applying a combustion flame of a gas containing hydrocarbon as a main component and heat-treating the coating so that the surface layer temperature becomes 600 ° C. or higher. A layer in which the pillars are erected is formed, and then the layer in which the fine pillars are erected is cut in a direction along the surface of the coating to expose the fine pillars, and is preferably doped with carbon. A multi-functional film made of titanium oxide or titanium alloy oxide in which carbon is doped in a Ti—C bond state is formed (hereinafter referred to as a second production mode).

本発明のガラス製品の多機能性皮膜は、耐久性(高硬度、耐スクラッチ性、耐磨耗性、耐薬品性、耐熱性)に優れ、超親水性を発現することができ且つ可視光応答型光触媒として機能するか、または、表面積が大きく且つ炭素がドープされていて、好ましくは炭素がTi−C結合の状態でドープされていて、光触媒としての活性が高く且つ可視光応答型光触媒として機能し、VOCも容易に吸着でき、また硬度も高く、耐剥離性、耐摩耗性、耐薬品性、耐熱性に優れている。   The multi-functional film of the glass product of the present invention has excellent durability (high hardness, scratch resistance, abrasion resistance, chemical resistance, heat resistance), can exhibit super hydrophilicity, and has a visible light response. It functions as a type photocatalyst, or has a large surface area and is doped with carbon, preferably doped with carbon in a Ti-C bond state, and has a high activity as a photocatalyst and functions as a visible light responsive photocatalyst VOC can also be easily adsorbed, has high hardness, and is excellent in peel resistance, wear resistance, chemical resistance and heat resistance.

図1は試験例1の皮膜硬度試験の結果を示す図である。FIG. 1 is a view showing the results of the film hardness test of Test Example 1. FIG. 図2は試験例5のXPS分析の結果を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the results of XPS analysis in Test Example 5. 図3は試験例6の光電流密度の波長応答性を示す図である。FIG. 3 is a graph showing the wavelength response of the photocurrent density in Test Example 6. 図4は試験例7の光エネルギー変換効率の試験結果を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing test results of light energy conversion efficiency in Test Example 7. 図5は試験例8の消臭試験の結果を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the results of the deodorization test of Test Example 8. 図6は試験例9の防汚試験の結果を示す写真である。FIG. 6 is a photograph showing the results of the antifouling test of Test Example 9. 図7は試験例11の結果を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing the results of Test Example 11. 図8は実施例11及び12で得られた炭素ドープ酸化チタン層の光透過状態を示す写真である。FIG. 8 is a photograph showing the light transmission state of the carbon-doped titanium oxide layers obtained in Examples 11 and 12. 図9は実施例12で得られた炭素ドープ酸化チタン層の表面状態を示す写真である。FIG. 9 is a photograph showing the surface state of the carbon-doped titanium oxide layer obtained in Example 12. 図10は実施例13で得られた多機能材の状態を示す顕微鏡写真である。FIG. 10 is a photomicrograph showing the state of the multifunctional material obtained in Example 13. 図11は薄膜上に白色の酸化チタンからなる多数の連続した狭幅突起部及び突起部上に林立している微細柱が露出している小片部材3の薄膜側表面の状態を示す顕微鏡写真である。FIG. 11 is a photomicrograph showing the state of the surface on the thin film side of the small piece member 3 in which a large number of continuous narrow protrusions made of white titanium oxide on the thin film and fine columns standing on the protrusions are exposed. is there. 図12は薄膜上に白色の酸化チタンからなる多数の連続した狭幅突起部及び突起部上に林立している微細柱が露出している小片部材3の多数の連続した狭幅突起部及び該突起部上に林立している微細柱が露出している側の表面の状態示す顕微鏡写真である。FIG. 12 shows a number of continuous narrow-width protrusions made of white titanium oxide on a thin film and a number of continuous narrow-width protrusions of a small piece member 3 in which fine columns standing on the protrusions are exposed. It is a microscope picture which shows the state of the surface of the side where the fine pillar standing on the protrusion part is exposed. 図13は白色の酸化チタンからなる微細柱が林立している層2の状態を示す顕微鏡写真である。FIG. 13 is a photomicrograph showing the state of the layer 2 in which fine columns made of white titanium oxide stand. 図14は試験例15(防汚試験)の結果を示すグラフである。FIG. 14 is a graph showing the results of Test Example 15 (antifouling test). 図15は試験例16(結晶構造と結合状態)の結果を示すグラフである。FIG. 15 is a graph showing the results of Test Example 16 (crystal structure and bonding state).

本発明の多機能性皮膜を有するガラス製品の形状については特には制限はなく、例えば、窓ガラス等の板ガラス、耐熱性ガラス製ナベ等のガラス製調理器具、ガラス製保存容器、ガラス製食器、ガラス製調味料容器、ガラス製コップ、ビーカー等のガラス製実験器具、花ビン、鏡等であり得る。   The shape of the glass product having the multifunctional film of the present invention is not particularly limited, for example, plate glass such as window glass, glass cooking utensils such as heat-resistant glass pans, glass storage containers, glass tableware, It may be a glass seasoning container, a glass cup, a glass laboratory instrument such as a beaker, a flower bottle, a mirror or the like.

本発明の多機能性皮膜を有するガラス製品は、ガラス成形品の少なくとも一部の表面に、チタン、チタン合金、チタン合金酸化物又は酸化チタンからなる皮膜をスパッタリング、蒸着、溶射等の方法で形成するか、あるいは、市販の酸化チタンゾルをスプレーコーティング、スピンコーティングやディッピングにより付与して皮膜を形成した後、不飽和炭化水素を主成分とするガスの燃焼炎を用いて高温で加熱処理することにより製造することができる。   The glass product having a multifunctional film of the present invention is formed by sputtering, vapor deposition, thermal spraying, or the like, on a surface of at least a part of a glass molded product, a film made of titanium, titanium alloy, titanium alloy oxide, or titanium oxide. Or by applying a commercially available titanium oxide sol by spray coating, spin coating or dipping to form a film, followed by heat treatment at a high temperature using a combustion flame of a gas mainly composed of unsaturated hydrocarbons. Can be manufactured.

上記のチタン合金として公知の種々のチタン合金を用いることができ、特に制限されることはない。例えば、Ti−6Al−4V、Ti−6Al−6V−2Sn、Ti−6Al−2Sn−4Zr−6Mo、Ti−10V−2Fe−3Al、Ti−7Al−4Mo、Ti−5Al−2.5Sn、Ti−6Al−5Zr−0.5Mo−0.2Si、Ti−5.5Al−3.5Sn−3Zr−0.3Mo−1Nb−0.3Si、Ti−8Al−1Mo−1V、Ti−6Al−2Sn−4Zr−2Mo、Ti−5Al−2Sn−2Zr−4Mo−4Cr、Ti−11.5Mo−6Zr−4.5Sn、Ti−15V−3Cr−3Al−3Sn、Ti−15Mo−5Zr−3Al、Ti−15Mo−5Zr、Ti−13V−11Cr−3Al等を用いることができる。   Various known titanium alloys can be used as the titanium alloy, and are not particularly limited. For example, Ti-6Al-4V, Ti-6Al-6V-2Sn, Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo, Ti-10V-2Fe-3Al, Ti-7Al-4Mo, Ti-5Al-2.5Sn, Ti- 6Al-5Zr-0.5Mo-0.2Si, Ti-5.5Al-3.5Sn-3Zr-0.3Mo-1Nb-0.3Si, Ti-8Al-1Mo-1V, Ti-6Al-2Sn-4Zr- 2Mo, Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr, Ti-11.5Mo-6Zr-4.5Sn, Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn, Ti-15Mo-5Zr-3Al, Ti-15Mo-5Zr, Ti-13V-11Cr-3Al or the like can be used.

本発明の多機能性皮膜を有するガラス製品の製造においては、不飽和炭化水素、特にアセチレンを主成分とするガスの燃焼炎を用いることができ、特に還元炎を利用することが望ましい。本発明の多機能性皮膜を有するガラス製品の製造においては、この不飽和炭化水素を主成分とするガスとは不飽和炭化水素を少なくとも50容量%含有するガスを意味し、例えば、アセチレンを少なくとも50容量%含有し、適宜、空気、水素、酸素等を混合したガスを意味する。本発明の多機能性皮膜を有するガラス製品の製造においては、不飽和炭化水素を主成分とするガスがアセチレンを50容量%以上含有することが好ましく、不飽和炭化水素がアセチレン100%であることが最も好ましい。不飽和炭化水素、特に三重結合を有するアセチレンを用いた場合には、その燃焼の過程で、特に還元炎部分で、不飽和結合部分が分解して中間的なラジカル物質が形成され、このラジカル物質は活性が強いので炭素ドープが生じ易いと考えられる。   In the production of a glass product having a multifunctional film of the present invention, a combustion flame of a gas mainly containing an unsaturated hydrocarbon, particularly acetylene, can be used, and it is particularly desirable to use a reducing flame. In the production of a glass product having a multifunctional film of the present invention, the gas containing unsaturated hydrocarbon as a main component means a gas containing at least 50% by volume of unsaturated hydrocarbon, such as at least acetylene. It means a gas containing 50% by volume and appropriately mixed with air, hydrogen, oxygen and the like. In the production of a glass product having a multifunctional film of the present invention, the gas mainly containing an unsaturated hydrocarbon preferably contains 50% by volume or more of acetylene, and the unsaturated hydrocarbon is 100% acetylene. Is most preferred. When unsaturated hydrocarbons, especially acetylene having a triple bond, are used, in the process of combustion, especially in the reducing flame part, the unsaturated bond part decomposes to form an intermediate radical substance. It is considered that carbon doping is likely to occur because of its high activity.

本発明の多機能性皮膜を有するガラス製品の製造において、加熱処理する皮膜がチタン又はチタン合金である場合には、該チタン又はチタン合金を酸化する酸素が必要であり、その分だけ空気又は酸素を含んでいる必要がある。   In the production of a glass product having a multifunctional film according to the present invention, when the film to be heat-treated is titanium or a titanium alloy, oxygen that oxidizes the titanium or titanium alloy is necessary, and air or oxygen corresponding to that amount is required. Need to contain.

本発明の多機能性皮膜を有するガラス製品の製造においては、チタン、チタン合金、チタン合金酸化物又は酸化チタンからなる皮膜の表面を、不飽和炭化水素を主成分とするガスの燃焼炎を用いて高温で加熱処理するが、この場合に、皮膜の表面に不飽和炭化水素を主成分とするガスの燃焼炎を直接当てて高温で加熱処理しても、そのような皮膜の表面を不飽和炭化水素を主成分とするガスの燃焼ガス雰囲気中で高温で加熱処理してもよく、この加熱処理は例えば炉内で実施することができる。燃焼炎を直接当てて高温で加熱処理する場合には、上記のような燃料ガスを燃焼させ、その燃焼炎を該皮膜の表面に当てればよい。燃焼ガス雰囲気中で高温で加熱処理する場合には、上記のような燃料ガスを炉内で燃焼させ、その高温の燃焼ガス雰囲気を利用する。   In the production of the glass product having the multifunctional film of the present invention, the surface of the film made of titanium, titanium alloy, titanium alloy oxide or titanium oxide is used with a gas combustion flame mainly composed of unsaturated hydrocarbons. In this case, even if heat treatment is performed at a high temperature by directly applying a flame of unsaturated hydrocarbon as a main component to the surface of the film, the surface of such a film is unsaturated. Heat treatment may be performed at a high temperature in a combustion gas atmosphere of a gas containing hydrocarbon as a main component, and the heat treatment can be performed in a furnace, for example. When heat treatment is performed at a high temperature by directly applying a combustion flame, the above-described fuel gas is burned and the combustion flame is applied to the surface of the coating. When heat treatment is performed in a combustion gas atmosphere at a high temperature, the above fuel gas is burned in a furnace and the high-temperature combustion gas atmosphere is used.

第一の製造態様における加熱処理については、例えば、皮膜の表面温度が900〜1500℃、好ましくは1000〜1200℃となり、その加熱処理時間は該皮膜を炭素がTi−C結合の状態でドープされた多機能性皮膜とするのに十分な時間である。この加熱処理時間は加熱温度と相関関係にあるが、約400秒以下であることが好ましい。   Regarding the heat treatment in the first production mode, for example, the surface temperature of the film is 900 to 1500 ° C., preferably 1000 to 1200 ° C., and the heat treatment time is doped with carbon in a state of Ti—C bonds. The time is sufficient to obtain a multifunctional film. This heat treatment time is correlated with the heating temperature, but is preferably about 400 seconds or less.

本発明の多機能性皮膜を有するガラス製品の製造においては、加熱温度及び加熱処理時間を調整することにより炭素を0.3〜15at%、好ましくは1〜10at%含有する炭素がTi−C結合の状態でドープされた多機能性皮膜を比較的容易に得ることができる。第一の態様において炭素のドープ量が少ない場合には多機能性皮膜は透明であり、炭素のドープ量が増えるに従って多機能性皮膜は半透明、不透明となる。従って、ガラス成形品の表面上に透明な多機能性皮膜を形成することにより耐久性(高硬度、耐スクラッチ性、耐磨耗性、耐薬品性、耐熱性)に優れ且つ可視光応答型光触媒として機能する透明板を得ることができ、また、表面に有色模様を有するガラス成形品の表面上に透明な多機能性皮膜を形成することにより耐久性(高硬度、耐スクラッチ性、耐磨耗性、耐薬品性、耐熱性)に優れ且つ可視光応答型光触媒として機能する化粧ガラス板を得ることができる。なお、チタン、チタン合金、チタン合金酸化物又は酸化チタンからなる皮膜の厚さが500nm以下である場合には、その皮膜の融点近傍まで加熱すると、海に浮かぶ多数の小島状の起伏が表面に生じて半透明となる。   In the production of a glass product having a multifunctional film of the present invention, carbon containing 0.3 to 15 at%, preferably 1 to 10 at%, is contained in the Ti—C bond by adjusting the heating temperature and the heat treatment time. Thus, a multifunctional film doped in the above state can be obtained relatively easily. In the first embodiment, when the carbon doping amount is small, the multifunctional film is transparent, and as the carbon doping amount increases, the multifunctional film becomes translucent and opaque. Therefore, it is excellent in durability (high hardness, scratch resistance, abrasion resistance, chemical resistance, heat resistance) by forming a transparent multifunctional film on the surface of the glass molded article, and a visible light responsive photocatalyst. A transparent plate that functions as a glass can be obtained, and durability (high hardness, scratch resistance, abrasion resistance) can be obtained by forming a transparent multifunctional film on the surface of a glass molded product having a colored pattern on the surface. A decorative glass plate that is excellent in properties, chemical resistance, and heat resistance and functions as a visible light responsive photocatalyst. In addition, when the thickness of the film made of titanium, titanium alloy, titanium alloy oxide or titanium oxide is 500 nm or less, when heated to the vicinity of the melting point of the film, many small island-like undulations floating in the sea are formed on the surface. It is translucent.

第一の態様の本発明の多機能性皮膜を有するガラス製品においては、炭素がTi−C結合の状態でドープされている酸化チタン又はチタン合金酸化物からなる多機能性皮膜の厚さは10nm以上であることが好ましく、高硬度、耐スクラッチ性、耐摩耗性を達成するためには50nm以上であることが一層好ましい。多機能性皮膜の厚さが10nm未満である場合には、耐久性は不十分となる傾向がある。炭素ドープ酸化チタン層の厚さの上限については、コストと達成される効果とを考慮する必要があるが、特に制限されるものではない。   In the glass product having the multifunction film of the first aspect of the present invention, the thickness of the multifunction film made of titanium oxide or titanium alloy oxide in which carbon is doped in a Ti-C bond state is 10 nm. Preferably, the thickness is 50 nm or more in order to achieve high hardness, scratch resistance, and wear resistance. When the thickness of the multifunctional film is less than 10 nm, the durability tends to be insufficient. The upper limit of the thickness of the carbon-doped titanium oxide layer is not particularly limited, although it is necessary to consider the cost and the effect achieved.

本発明の多機能性皮膜を有するガラス製品においては、炭素を比較的多量に含有し、ドープされた炭素がTi−C結合の状態で含まれている。この結果として、耐スクラッチ性、耐磨耗性等の機械的強度が向上し、ビッカース硬度が著しく増大すると考えられる。また、耐熱性も向上する。   The glass product having the multifunctional film of the present invention contains a relatively large amount of carbon, and doped carbon is contained in a Ti-C bond state. As a result, it is considered that mechanical strength such as scratch resistance and abrasion resistance is improved, and the Vickers hardness is remarkably increased. Moreover, heat resistance is also improved.

第一の態様の本発明のガラス製品の多機能性皮膜は、300以上、好ましくは500以上、さらに好ましくは700以上、最も好ましくは1000以上のビッカース硬度を有している。1000以上のビッカース硬度は硬質クロムめっきの硬度よりも固いものである。   The multifunctional film of the glass product of the first aspect of the present invention has a Vickers hardness of 300 or more, preferably 500 or more, more preferably 700 or more, and most preferably 1000 or more. A Vickers hardness of 1000 or more is harder than that of hard chrome plating.

本発明のガラス製品の多機能性皮膜は、紫外線は勿論、400nm以上の波長の可視光にも応答し、光触媒として有効に作用するものである。従って、本発明のガラス製品の多機能性皮膜は可視光応答型光触媒として機能するので、室外は勿論、室内でも光触媒機能を発現する。また、本発明のガラス製品の多機能性皮膜は接触角3°以下の超親水性を示す。   The multifunctional film of the glass product of the present invention responds not only to ultraviolet rays but also visible light having a wavelength of 400 nm or more, and acts effectively as a photocatalyst. Therefore, since the multifunctional film of the glass product of the present invention functions as a visible light responsive photocatalyst, it exhibits a photocatalytic function not only outdoors but also indoors. Moreover, the multifunctional film of the glass product of the present invention exhibits super hydrophilicity with a contact angle of 3 ° or less.

更に、本発明のガラス製品の多機能性皮膜は耐薬品性にも優れており、1M硫酸及び1M水酸化ナトリウムのそれぞれの水溶液に一週間浸漬した後に、皮膜硬度、耐摩耗性及び光電流密度をそれぞれ測定し、処理前のそれらの測定値と比較したところ、有為な変化はみられなかった。因みに、市販の酸化チタン皮膜については、一般的にはバインダーはその種類によって酸又はアルカリに溶解するので膜が剥離してしまい、耐酸性、耐アルカリ性がほとんどない。   Furthermore, the multifunctional film of the glass product of the present invention is excellent in chemical resistance, and after being immersed in an aqueous solution of 1M sulfuric acid and 1M sodium hydroxide for one week, the film hardness, abrasion resistance, and photocurrent density. Were measured, and compared with those measured before treatment, no significant change was observed. Incidentally, with respect to commercially available titanium oxide films, generally, the binder dissolves in acid or alkali depending on the kind thereof, so that the film peels off, and there is almost no acid resistance and alkali resistance.

本発明の第二の製造態様においては、ガラス成形品の少なくとも一部の表面に設けられたチタン、酸化チタン、チタン合金又はチタン合金酸化物からなる皮膜の表面に炭化水素、好ましくは不飽和炭化水素を主成分とするガスの燃焼炎を直接当てて該皮膜の表面層温度が600℃以上となるように加熱処理することによって、該皮膜の内部に酸化チタン又はチタン合金酸化物からなる微細柱が林立している層を形成させ、次いで、例えば熱応力、剪断応力、引張力を与えて、該微細柱が林立している層を該皮膜の表面に沿う方向で切断させ、該微細柱を露出させて、炭素がドープされている酸化チタン又はチタン合金酸化物、好ましくは炭素がTi−C結合の状態でドープされている酸化チタン又はチタン合金酸化物からなる多機能性皮膜を形成する。   In the second production mode of the present invention, hydrocarbon, preferably unsaturated carbonization, is formed on the surface of the film made of titanium, titanium oxide, titanium alloy or titanium alloy oxide provided on at least a part of the surface of the glass molded product. A fine column made of titanium oxide or a titanium alloy oxide is formed inside the coating by directly applying a combustion flame of a gas containing hydrogen as a main component and heat-treating the coating so that the surface layer temperature becomes 600 ° C. or higher. Forming a forested layer, and then applying, for example, thermal stress, shear stress, and tensile force to cut the layer in which the microcolumns stand in a direction along the surface of the coating; A multifunctional coating comprising titanium oxide or titanium alloy oxide doped with carbon, preferably titanium oxide or titanium alloy oxide doped with carbon in a Ti-C bond state. It is formed.

本発明の第二の製造態様においては、ガラス成形品の表面上の皮膜の厚さ(量)は形成される酸化チタン又はチタン合金酸化物からなる微細柱が林立している層の量に匹敵する厚さであっても(即ち、その皮膜全体が酸化チタン又はチタン合金酸化物からなる微細柱が林立している層となる)、それより厚くてもよい(即ち、皮膜の厚さ方向の一部が酸化チタン又はチタン合金酸化物からなる微細柱が林立している層となり、残部が微細柱にならないで残る)。この皮膜の厚さについては好ましくは0.5μm以上、より好ましくは4μm以上である。   In the second production mode of the present invention, the thickness (amount) of the film on the surface of the glass molded article is comparable to the amount of the layer in which fine columns made of titanium oxide or titanium alloy oxide are formed. (I.e., the entire film becomes a layer in which fine columns made of titanium oxide or titanium alloy oxide stand) or thicker (i.e., in the thickness direction of the film). A fine column partly made of titanium oxide or titanium alloy oxide becomes a forested layer, and the rest remains without becoming a fine column). The thickness of this film is preferably 0.5 μm or more, more preferably 4 μm or more.

第二の製造態様における加熱処理については、チタン、酸化チタン、チタン合金又はチタン合金酸化物からなる皮膜の内部に酸化チタン又はチタン合金酸化物からなる微細柱が林立している層を形成させ、次いで、例えば熱応力、剪断応力、引張力を与えて、該微細柱が林立している層を該皮膜の表面に沿う方向で切断させて該微細柱を露出させることが可能なように、加熱温度、加熱処理時間を調整する必要がある。この加熱処理は600℃以上の温度で実施することが好ましい。   For the heat treatment in the second production mode, a layer in which fine columns made of titanium oxide or titanium alloy oxide are erected is formed inside the film made of titanium, titanium oxide, titanium alloy or titanium alloy oxide, Next, heat, shear stress, and tensile force are applied, for example, so that the layer in which the fine pillars are erected can be cut in a direction along the surface of the coating to expose the fine pillars. It is necessary to adjust temperature and heat treatment time. This heat treatment is preferably performed at a temperature of 600 ° C. or higher.

このような条件下で加熱処理することにより、微細柱が林立している層の高さが1〜20μm程度であり、その上の薄膜の厚さが0.1〜10μm程度であり、微細柱の平均太さが0.2〜3μm程度である中間体が形成される。その後に、例えば熱応力、剪断応力、引張力を与えて、該微細柱が林立している層を該皮膜の表面に沿う方向で切断させることにより、該微細柱を露出させることができる。   By performing the heat treatment under such conditions, the height of the layer in which the fine pillars stand is about 1 to 20 μm, and the thickness of the thin film thereon is about 0.1 to 10 μm. Intermediates having an average thickness of about 0.2 to 3 μm are formed. Thereafter, for example, by applying a thermal stress, a shear stress, or a tensile force, the layer in which the fine pillars are erected is cut in a direction along the surface of the coating, whereby the fine pillars can be exposed.

熱応力を与えて微細柱が林立している層を皮膜の表面に沿う方向で切断させる場合には、例えば、ガラス側(裏面)又は皮膜側(表面)を冷却するか、又は加熱することによりそれらの間に温度差を設ける。この冷却方法として例えば上記の熱い中間体の表面又は裏面の何れかを冷却用物体、例えばステンレスブロックと接触させるか、冷気(常温の空気)を上記の熱い中間体の表面又は裏面の何れかに吹き付ける。   When cutting a layer in which fine columns are erected by applying thermal stress in a direction along the surface of the film, for example, by cooling or heating the glass side (back surface) or the film side (front surface) A temperature difference is provided between them. As this cooling method, for example, either the surface or the back surface of the hot intermediate is brought into contact with a cooling object, such as a stainless steel block, or cold air (room temperature air) is applied to either the surface or the back surface of the hot intermediate. Spray.

剪断応力を与えて微細柱が林立している層を皮膜の表面に沿う方向で切断させる場合には、例えば、上記の中間体の表面及び裏面に摩擦力により相対的に逆方向の力を与える。また、引張力を与えて微細柱が林立している層を皮膜の表面に沿う方向で切断させる場合には、例えば、真空吸着盤等を用いて上記の中間体の表面及び裏面をそれらの面の垂直方向で逆方向に引張る。なお、研磨、スパッタリング等によっても微細柱を露出させることができる。   When shearing stress is applied to cut a layer in which fine columns are erected in a direction along the surface of the film, for example, a relatively reverse force is applied to the front and back surfaces of the intermediate by frictional forces. . Further, in the case where a layer in which fine columns are erected by applying a tensile force is cut in a direction along the surface of the film, for example, the surface and the back surface of the intermediate body described above are removed by using a vacuum suction disk or the like. Pull in the opposite direction in the vertical direction. The fine pillars can be exposed also by polishing, sputtering, or the like.

微細柱が林立している層を皮膜の表面に沿う方向で切断させる微細柱の高さ位置によって微細柱が林立している層の高さが変化するが、微細柱が林立している層の高さは一般的には1〜20μm程度であり、微細柱の平均太さが0.5〜3μm程度である。この多機能性皮膜はVOCを容易に吸着でき、表面積が大きいので光触媒としての活性が高く、更には皮膜硬度も高く、耐剥離性、耐摩耗性、耐薬品性、耐熱性にも優れた多機能材である。   The height of the layer where the fine column stands is changed depending on the height position of the fine column which cuts the layer where the fine column stands along the surface of the film. The height is generally about 1 to 20 μm, and the average thickness of the fine columns is about 0.5 to 3 μm. This multifunctional film can easily adsorb VOCs, has a large surface area, has high activity as a photocatalyst, and also has high film hardness, excellent peeling resistance, abrasion resistance, chemical resistance, and heat resistance. It is a functional material.

一方、上記のようにして得られた薄膜上に酸化チタン又はチタン合金酸化物からなる多数の連続した狭幅突起部及び該突起部上に林立している微細柱が露出している部材は小片状となり、各小片上の突起部の高さは2〜12μm程度であり、該微細柱の高さは微細柱が林立している層を皮膜の表面に沿う方向で切断させた微細柱の高さ位置によって変化するが、微細柱が林立している層の高さは一般的には1〜5μm程度であり、微細柱の平均太さが0.2〜0.5μm程度である。しかし、微細柱が林立している層を皮膜の表面に沿う方向で切断させる条件によっては微細柱が殆ど存在しないで多数の連続した狭幅突起部が露出している場合もある。これらの部材もVOCを吸着でき、表面積が大きいので光触媒としての活性が高い。この部材の粉砕物もVOCを容易に吸着でき、表面積が大きいので光触媒としての活性が高いので、無機バインダーを用いてガラス成形品の表面に固定して用いることができる。ここで、無機系バインダーとしては、例えば、エチルシリケートなどの アルコキシシラン、アルコキシシランの部分縮合物、シリカゾルなどを挙げることができる。   On the other hand, on the thin film obtained as described above, a large number of continuous narrow protrusions made of titanium oxide or titanium alloy oxide and members with exposed fine columns standing on the protrusions are small. The height of the protrusion on each small piece is about 2 to 12 μm, and the height of the fine column is a fine column obtained by cutting the layer in which the fine column stands in the direction along the surface of the film. Although it varies depending on the height position, the height of the layer in which the fine pillars stand is generally about 1 to 5 μm, and the average thickness of the fine pillars is about 0.2 to 0.5 μm. However, depending on the conditions for cutting the layer in which the fine pillars are erected in the direction along the surface of the film, there are cases where a large number of continuous narrow protrusions are exposed with almost no fine pillars. These members can also adsorb VOC and have a large surface area, so that they have high activity as a photocatalyst. The pulverized material of this member can easily adsorb VOC and has a large surface area, and therefore has high activity as a photocatalyst. Therefore, it can be used by fixing it to the surface of a glass molded product using an inorganic binder. Here, examples of the inorganic binder include alkoxy silanes such as ethyl silicate, partial condensates of alkoxy silanes, and silica sols.

酸化チタン又はチタン合金酸化物からなる微細柱が林立している層の各々の微細柱の形状については、図1、図4及び図6の顕微鏡写真から判断されるように、角柱状、円柱状、角錐状、円錐状、逆角錐状若しくは逆円錐状等で、基板の表面とは直角方向又は傾斜した方向に真っ直ぐ伸びているもの、湾曲又は屈曲しながら伸びているもの、枝状に分岐して伸びているもの、それらの複合体状のもの等がある。また、その全体形状としては、霜柱状、起毛カーペット状、珊瑚状、列柱状、積木で組み立てられた柱状等の種々の表現で示すことができる。また、それらの微細柱の太さ、高さ、その付け根(底面)の大きさ等は加熱条件等により変化する。   The shape of each fine column of the layer in which fine columns made of titanium oxide or titanium alloy oxide are erected, as judged from the micrographs of FIGS. 1, 4 and 6, are prismatic and cylindrical. , Pyramids, cones, inverted pyramids, inverted cones, etc., extending straight or perpendicular to the surface of the substrate, extending while curving or bending, branching into branches And those that are in the form of composites. Moreover, as the whole shape, it can show by various expressions, such as a frost column shape, a raising carpet shape, a basket shape, a row column shape, and the column shape assembled with blocks. In addition, the thickness and height of the fine columns, the size of the base (bottom surface), and the like vary depending on heating conditions and the like.

なお、少なくとも表面層がチタン、チタン合金、チタン合金酸化物又は酸化チタンからなる粉末を火炎中に導入し、火炎中に所定時間滞留させて加熱処理するか、或いはそのような粉末を流動状態の高温の燃焼ガス中に流動床状態に所定時間維持することにより粒子全体を炭素がTi−C結合の状態でドープされた炭素ドープ酸化チタンとするか、炭素がTi−C結合の状態でドープされた多機能性皮膜を有する粉末とすることができ、このような粉末も光触媒としての活性が高いので、無機バインダーを用いてガラス成形品の表面に固定して用いることができる。なお、粉末の粒径については何ら制限されることはない。しかし、加熱処理の容易性、製造の容易性を考慮すると15nm以上であることが好ましい。ここで、無機系バインダーとしては、例えば、エチルシリケートなどの アルコキシシラン、アルコキシシランの部分縮合物、シリカゾルなどを挙げること ができる。   It is to be noted that a powder having at least a surface layer made of titanium, titanium alloy, titanium alloy oxide or titanium oxide is introduced into a flame and is kept in the flame for a predetermined time to be heat-treated, or such powder is in a fluid state. By maintaining in a fluidized bed state in a high-temperature combustion gas for a predetermined time, the entire particle is made into carbon-doped titanium oxide doped with carbon in a Ti-C bond state, or carbon is doped in a Ti-C bond state. In addition, since such a powder also has high activity as a photocatalyst, it can be used by fixing it to the surface of a glass molded article using an inorganic binder. The particle size of the powder is not limited at all. However, considering the ease of heat treatment and the ease of production, it is preferably 15 nm or more. Here, examples of the inorganic binder include alkoxysilanes such as ethyl silicate, partial condensates of alkoxysilanes, and silica sols.

以下に、実施例、試験例及び比較例に基づいて本発明をさらに詳細に説明する。
実施例1〜3(参考例)
アセチレンの燃焼炎を用い、厚さ0.3mmのチタン板をその表面温度が約1100℃となるように加熱処理することにより、表面層として炭素がTi−C結合の状態でドープされた炭素ドープ酸化チタン層を有するチタン板を形成した。1100℃での加熱処理時間をそれぞれ5秒(実施例1)、3秒(実施例2)、1秒(実施例3)に調整することにより炭素ドープ量及び炭素ドープ酸化チタン層の厚さが異なる炭素ドープ酸化チタン層を有するチタン板を形成した。
Below, this invention is demonstrated further in detail based on an Example, a test example, and a comparative example.
Examples 1-3 (reference examples)
Carbon dope in which carbon is doped in a Ti—C bond state as a surface layer by heat-treating a titanium plate having a thickness of 0.3 mm using an acetylene combustion flame so that its surface temperature is about 1100 ° C. A titanium plate having a titanium oxide layer was formed. By adjusting the heat treatment time at 1100 ° C. to 5 seconds (Example 1), 3 seconds (Example 2), and 1 second (Example 3), respectively, the amount of carbon doping and the thickness of the carbon-doped titanium oxide layer were reduced. Titanium plates with different carbon doped titanium oxide layers were formed.

この実施例1〜3で形成された炭素がTi−C結合の状態でドープされた炭素ドープ酸化チタン層について蛍光X線分析装置で炭素含有量を求めた。その炭素含有量に基づいてTiO2-xxの分子構造を仮定すると、実施例1については炭素含有量8at%、TiO1.760.24、実施例2については炭素含有量約3.3at%、TiO1.900.10、実施例3については炭素含有量1.7at%、TiO1.950.05であった。また、実施例1〜3で形成された炭素がTi−C結合の状態でドープされた炭素ドープ酸化チタン層は、水滴との接触角が2°程度の超親水性であった。 The carbon content was calculated | required with the fluorescent-X-ray-analysis apparatus about the carbon dope titanium oxide layer with which the carbon formed in this Example 1-3 was doped in the state of Ti-C bond. Assuming a molecular structure of TiO 2-x C x based on the carbon content, carbon content 8at% for Example 1, TiO 1.76 C 0.24, carbon content of about 3.3At% for Examples 2, TiO 1.90 C 0.10 and Example 3 had a carbon content of 1.7 at% and TiO 1.95 C 0.05 . In addition, the carbon-doped titanium oxide layer in which the carbon formed in Examples 1 to 3 was doped in a Ti—C bond state was superhydrophilic with a contact angle of about 2 ° with water droplets.

比較例1
市販されている酸化チタンゾル(石原産業製STS−01)を厚さ0.3mmのチタン板にスピンコートした後、加熱して密着性を高めた酸化チタン皮膜を有するチタン板を形成した。
Comparative Example 1
A commercially available titanium oxide sol (STS-01 manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.) was spin-coated on a titanium plate having a thickness of 0.3 mm, and then a titanium plate having a titanium oxide film whose adhesion was improved by heating was formed.

比較例2
SUS板上に酸化チタンがスプレーコートされている市販品を比較例2の酸化チタン皮膜を有する基体とした。
Comparative Example 2
A commercially available product in which titanium oxide was spray-coated on a SUS plate was used as the substrate having the titanium oxide film of Comparative Example 2.

試験例1(ビッカース硬度)
実施例1で得られた炭素がTi−C結合の状態でドープされた炭素ドープ酸化チタン層及び比較例1の酸化チタン皮膜について、ナノハードネステスター(NHT)(スイスのCSM Instruments製)により、圧子:ベルコビッチタイプ、試験荷重:2mN、負荷除荷速度:4mN/minの条件下で皮膜硬度を測定したところ、実施例1の炭素がTi−C結合の状態でドープされた炭素ドープ酸化チタン層はビッカース硬度が1340と高い値であった。一方、比較例1の酸化チタン皮膜のビッカース硬度は160であった。
Test Example 1 (Vickers hardness)
For the carbon-doped titanium oxide layer in which the carbon obtained in Example 1 was doped in a Ti—C bond state and the titanium oxide film of Comparative Example 1, an indenter was formed using a nanohard nesting device (NHT) (manufactured by CSM Instruments, Switzerland) : Belkovic type, test load: 2 mN, load unloading speed: 4 mN / min. When film hardness was measured, carbon-doped titanium oxide layer doped with carbon in Example 1 in a Ti-C bond state Had a high Vickers hardness of 1340. On the other hand, the Vickers hardness of the titanium oxide film of Comparative Example 1 was 160.

これらの結果を図1に示す。なお、参考のため、硬質クロムメッキ層及びニッケルメッキ層のビッカース硬度の文献値(友野、「実用めっきマニュアル」、6章、オーム社(1971)から引用)を併せて示す。実施例1の炭素がTi−C結合の状態でドープされた炭素ドープ酸化チタン層は、ニッケルメッキ層や硬質クロムメッキ層よりも高硬度であることは明らかである。   These results are shown in FIG. For reference, the literature values of Vickers hardness of hard chrome plating layer and nickel plating layer (Tomono, “Practical Plating Manual”, Chapter 6, Ohmsha (1971)) are also shown. It is obvious that the carbon-doped titanium oxide layer in which the carbon of Example 1 is doped in a Ti—C bond state has higher hardness than the nickel plating layer and the hard chromium plating layer.

試験例2(耐スクラッチ性)
実施例1の炭素がTi−C結合の状態でドープされた炭素ドープ酸化チタン層及び比較例1の酸化チタン皮膜について、マイクロスクラッチテスター(MST)(スイスのCSM Instruments製)により、圧子:ロックウェル(ダイヤモンド)、先端半径200μm、初期荷重:0N、最終荷重:30N、負荷速度:50N/min、スクラッチ長:6mm、ステージ速度:10.5mm/minの条件下で耐スクラッチ性試験を実施した。スクラッチ痕内に小さな膜の剥離が起こる「剥離開始」荷重及びスクラッチ痕全体に膜の剥離が起こる「全面剥離」荷重を求めた。その結果は第1表に示す通りであった。
Test Example 2 (Scratch resistance)
For the carbon-doped titanium oxide layer doped with the carbon of Example 1 in a Ti—C bond state and the titanium oxide film of Comparative Example 1, a microscratch tester (MST) (manufactured by CSM Instruments, Switzerland) was used as an indenter: Rockwell. The scratch resistance test was performed under the conditions of (diamond), tip radius 200 μm, initial load: 0 N, final load: 30 N, load speed: 50 N / min, scratch length: 6 mm, stage speed: 10.5 mm / min. A “peeling start” load at which a small film peels off within the scratch mark and an “overall peel” load at which the film peels across the scratch mark were determined. The results were as shown in Table 1.

試験例3(耐摩耗性)
実施例1の炭素がTi−C結合の状態でドープされた炭素ドープ酸化チタン層及び比較例1の酸化チタン皮膜について、高温トライボメーター(HT−TRM)(スイスのCSM Instruments製)により、試験温度:室温及び470℃、ボール:直径12.4mmのSiC球、荷重:1N、摺動速度:20mm/sec、回転半径:1mm、試験回転数:1000回転の条件下で摩耗試験を実施した。
Test Example 3 (Abrasion resistance)
The carbon-doped titanium oxide layer doped with the carbon of Example 1 in a Ti—C bond state and the titanium oxide film of Comparative Example 1 were tested at a test temperature using a high-temperature tribometer (HT-TRM) (manufactured by CSM Instruments, Switzerland). A wear test was performed under the conditions of: room temperature and 470 ° C., ball: SiC sphere having a diameter of 12.4 mm, load: 1 N, sliding speed: 20 mm / sec, rotation radius: 1 mm, test rotation speed: 1000 rotations.

この結果、比較例1の酸化チタン皮膜については、室温及び470℃の両方について剥離が発生したが、実施例1の炭素がTi−C結合の状態でドープされた炭素ドープ酸化チタン層については、室温及び470℃の両方の条件下で有意なトレース摩耗は検出されなかった。   As a result, for the titanium oxide film of Comparative Example 1, peeling occurred at both room temperature and 470 ° C., but for the carbon-doped titanium oxide layer in which the carbon of Example 1 was doped in a Ti—C bond state, No significant trace wear was detected under both room temperature and 470 ° C conditions.

試験例4(耐薬品性)
実施例1の炭素がTi−C結合の状態でドープされた炭素ドープ酸化チタン層を有するチタン板を1M硫酸水溶液及び1M水酸化ナトリウム水溶液にそれぞれ室温で1週間浸漬した後、上記の皮膜硬度、耐摩耗性、及び後記する光電流密度を測定したところ、浸漬の前後で、結果に有意な差は認められなかった。即ち、実施例1の炭素がTi−C結合の状態でドープされた炭素ドープ酸化チタン層は高い耐薬品性を有することが認められた。
Test Example 4 (Chemical resistance)
After immersing the titanium plate having the carbon-doped titanium oxide layer doped with the carbon of Example 1 in a Ti—C bond state in a 1M sulfuric acid aqueous solution and a 1M sodium hydroxide aqueous solution for 1 week at room temperature, When the wear resistance and the photocurrent density described below were measured, no significant difference was observed in the results before and after immersion. That is, it was confirmed that the carbon-doped titanium oxide layer in which the carbon of Example 1 was doped in a Ti—C bond state had high chemical resistance.

試験例5(炭素がTi−C結合の状態でドープされた酸化チタン層の構造)
実施例1の炭素がTi−C結合の状態でドープされた酸化チタン層について、X線光電子分光分析装置(XPS)で、加速電圧:10kV、ターゲット:Alとし、2700秒間Arイオンスパッタリングを行い、分析を開始した。このスパッタ速度がSiO2膜相当の0.64Å/sとすると、深度は約173nmとなる。そのXPS分析の結果を図2に示す。結合エネルギーが284.6eVである時に最も高いピークが現れる。これはCls分析に一般的に見られるC−H(C)結合であると判断される。次に高いピークが結合エネルギー281.7eVである時に見られる。Ti−C結合の結合エネルギーが281.6eVであるので、実施例1の炭素ドープ酸化チタン層中ではCがTi−C結合としてドープされていると判断される。なお、炭素ドープ酸化チタン層の深さ方向の異なる位置の11点でXPS分析を行った結果、全ての点で281.6eV近傍に同様なピークが現れた。
Test Example 5 (Structure of titanium oxide layer doped with carbon in Ti-C bond state)
The titanium oxide layer doped with carbon in Example 1 in a Ti—C bond state was subjected to Ar ion sputtering for 2700 seconds using an X-ray photoelectron spectrometer (XPS) with an acceleration voltage of 10 kV and a target of Al. Analysis started. If this sputtering rate is 0.64 Å / s corresponding to the SiO 2 film, the depth is about 173 nm. The result of the XPS analysis is shown in FIG. The highest peak appears when the binding energy is 284.6 eV. This is judged to be a C—H (C) bond commonly found in Cls analysis. The next highest peak is seen when the binding energy is 281.7 eV. Since the bond energy of the Ti—C bond is 281.6 eV, it is determined that C is doped as a Ti—C bond in the carbon-doped titanium oxide layer of Example 1. As a result of XPS analysis at 11 points at different positions in the depth direction of the carbon-doped titanium oxide layer, similar peaks appeared in the vicinity of 281.6 eV at all points.

また、炭素ドープ酸化チタン層と基体との境界でもTi−C結合が確認された。従って、炭素ドープ酸化チタン層中のTi−C結合により硬度が高くなっており、また、炭素ドープ酸化チタン層と基体との境界でのTi−C結合により皮膜剥離強度が著しく大きくなっていることが予想される。   Ti-C bonds were also confirmed at the boundary between the carbon-doped titanium oxide layer and the substrate. Accordingly, the hardness is increased due to the Ti—C bond in the carbon-doped titanium oxide layer, and the film peeling strength is significantly increased due to the Ti—C bond at the boundary between the carbon-doped titanium oxide layer and the substrate. Is expected.

試験例6(波長応答性)
実施例1〜3の炭素がTi−C結合の状態でドープされた炭素ドープ酸化チタン層及び比較例1、2の酸化チタン皮膜の波長応答性をOriel社のモノクロメーターを用いて測定した。具体的には、それぞれの層、皮膜に対し、0.05M硫酸ナトリウム水溶液中で対極との間に電圧を0.3V印加し、光電流密度を測定した。
Test Example 6 (wavelength response)
The wavelength responsiveness of the carbon-doped titanium oxide layer in which the carbons of Examples 1 to 3 were doped in a Ti—C bond state and the titanium oxide films of Comparative Examples 1 and 2 were measured using an Oriel monochromator. Specifically, a voltage of 0.3 V was applied to each layer and film between the counter electrode in a 0.05 M aqueous sodium sulfate solution, and the photocurrent density was measured.

その結果を図3に示す。図3には、得られた光電流密度jpを照射波長に対して示してある。実施例1〜3の炭素がTi−C結合の状態でドープされた炭素ドープ酸化チタン層の波長吸収端は、490nmに及んでおり、炭素ドープ量の増大に伴って光電流密度が増大することが認められた。なお、ここには示していないが、炭素ドープ量が10at%を越えると電流密度が減少する傾向になり、さらに15at%を越えるとその傾向は顕著になることがわかった。よって、炭素ドープ量が1〜10at%程度に最適値があることが認められた。一方、比較例1、2の酸化チタン皮膜では、光電流密度が著しく小さく、且つ波長吸収端も410nm程度であることが認められた。 The result is shown in FIG. FIG. 3 shows the obtained photocurrent density j p with respect to the irradiation wavelength. The wavelength absorption edge of the carbon-doped titanium oxide layer in which the carbons of Examples 1 to 3 are doped in a Ti—C bond state extends to 490 nm, and the photocurrent density increases as the carbon doping amount increases. Was recognized. Although not shown here, it has been found that when the carbon doping amount exceeds 10 at%, the current density tends to decrease, and when the carbon doping amount exceeds 15 at%, the tendency becomes remarkable. Therefore, it was recognized that the carbon doping amount has an optimum value of about 1 to 10 at%. On the other hand, in the titanium oxide films of Comparative Examples 1 and 2, it was confirmed that the photocurrent density was extremely small and the wavelength absorption edge was about 410 nm.

試験例7(光エネルギー変換効率)
実施例1〜3の炭素がTi−C結合の状態でドープされた炭素ドープ酸化チタン層及び比較例1、2の酸化チタン皮膜について、式
η=jp(Ews−Eapp)/I
で定義される光エネルギー変換効率ηを求めた。ここで、Ewsは水の理論分解電圧(=1.23V)、Eappは印加電圧(=0.3V)、Iは照射光強度である。この結果を図4に示す。図4は光エネルギー変換効率ηを照射光波長に対して示してある。
Test example 7 (light energy conversion efficiency)
For the carbon-doped titanium oxide layer in which the carbons of Examples 1 to 3 are doped in a Ti—C bond state and the titanium oxide films of Comparative Examples 1 and 2, the formula η = j p (E ws −E app ) / I
The light energy conversion efficiency η defined by Here, E ws is the theoretical decomposition voltage of water (= 1.23 V), E app is the applied voltage (= 0.3 V), and I is the irradiation light intensity. The result is shown in FIG. FIG. 4 shows the light energy conversion efficiency η with respect to the irradiation light wavelength.

図4から明らかなように、実施例1〜3の炭素がTi−C結合の状態でドープされた炭素ドープ酸化チタン層の光エネルギー変換効率は著しく高く、波長450nm付近での変換効率が比較例1、2の酸化チタン皮膜の紫外線領域(200〜380nm)での変換効率より優れていることが認められた。また、実施例1の炭素がTi−C結合の状態でドープされた炭素ドープ酸化チタン層の水分解効率は、波長370nmで約8%であり、350nm以下では10%を越える効率が得られることがわかった。   As is clear from FIG. 4, the carbon-doped titanium oxide layer in which the carbons of Examples 1 to 3 are doped in a Ti—C bond state has extremely high light energy conversion efficiency, and the conversion efficiency in the vicinity of a wavelength of 450 nm is a comparative example. It was recognized that the conversion efficiency in the ultraviolet region (200 to 380 nm) of the 1 and 2 titanium oxide films was superior. Further, the water decomposition efficiency of the carbon-doped titanium oxide layer in which the carbon of Example 1 is doped in a Ti—C bond state is about 8% at a wavelength of 370 nm, and an efficiency exceeding 10% can be obtained at 350 nm or less. I understood.

試験例8(消臭試験)
実施例1及び2の炭素がTi−C結合の状態でドープされた炭素ドープ酸化チタン層及び比較例1の酸化チタン皮膜について、消臭試験を実施した。具体的には、消臭試験に一般的に用いられるアセトアルデヒドを炭素ドープ酸化チタン層を有する基体と共に1000mlのガラス容器に封入し、初期の吸着による濃度減少の影響が無視できるようになってから、UVカットフィルタ付き蛍光灯にて可視光を照射し、所定の照射時間毎にアセトアルデヒド濃度をガスクロマトグラフィーで測定した。なお、各皮膜の表面積は8.0cm2とした。
Test Example 8 (Deodorization test)
A deodorizing test was performed on the carbon-doped titanium oxide layer in which the carbons of Examples 1 and 2 were doped in a Ti-C bond state and the titanium oxide film of Comparative Example 1. Specifically, after acetaldehyde generally used in deodorization tests is enclosed in a 1000 ml glass container together with a substrate having a carbon-doped titanium oxide layer, the influence of concentration reduction due to initial adsorption can be ignored. Visible light was irradiated with a fluorescent lamp with a UV cut filter, and the acetaldehyde concentration was measured by gas chromatography at every predetermined irradiation time. The surface area of each film was 8.0 cm 2 .

この結果を図5に示す。図5には、アセトアルデヒド濃度を可視光照射後の経過時間に対して示してある。実施例1及び2の炭素ドープ酸化チタン層のアセトアルデヒド分解速度は、比較例1の酸化チタン皮膜のアセトアルデヒド分解速度の約2倍以上の高い値となっており、また、炭素ドープ量が多く、光エネルギー変換効率の高い実施例1の炭素ドープ酸化チタン層の方が、実施例2の炭素ドープ酸化チタン層と比較して分解速度が高いことがわかった。   The result is shown in FIG. FIG. 5 shows the acetaldehyde concentration with respect to the elapsed time after irradiation with visible light. The acetaldehyde decomposition rate of the carbon-doped titanium oxide layers of Examples 1 and 2 is higher than the acetaldehyde decomposition rate of the titanium oxide film of Comparative Example 1, and the carbon doping amount is large. It was found that the carbon-doped titanium oxide layer of Example 1 having a higher energy conversion efficiency has a higher decomposition rate than the carbon-doped titanium oxide layer of Example 2.

試験例9(防汚試験)
実施例1の炭素ドープ酸化チタン層及び比較例1の酸化チタン皮膜について、防汚試験を実施した。各皮膜を(財)電力中央研究所内の喫煙室内に設置し、145日後の表面の汚れを観察した。なお、この喫煙室内には太陽光の直接の入射はない。
Test example 9 (antifouling test)
An antifouling test was carried out on the carbon-doped titanium oxide layer of Example 1 and the titanium oxide film of Comparative Example 1. Each coating was placed in a smoking room in the Central Research Institute of Electric Power Co., Ltd., and surface contamination after 145 days was observed. There is no direct incidence of sunlight in the smoking room.

この結果を示す写真を図6に示す。比較例1の酸化チタン皮膜の表面には脂が付着し、薄い黄色を呈していたが、実施例1の炭素ドープ酸化チタン層の表面は特に変化がみられず、清浄に保たれており、防汚効果が十分に発揮されたことが認められた。   A photograph showing the results is shown in FIG. Fat was attached to the surface of the titanium oxide film of Comparative Example 1 and had a pale yellow color, but the surface of the carbon-doped titanium oxide layer of Example 1 was not particularly changed and was kept clean. It was confirmed that the antifouling effect was sufficiently exhibited.

実施例4〜7(参考例)
実施例1〜3と同様にアセチレンの燃焼炎を用い、厚さ0.3mmのチタン板を、第2表に示す表面温度で第2表に示す時間の間加熱処理することにより、表面層として炭素ドープ酸化チタン層を有するチタン板を形成した。
Examples 4 to 7 (reference examples)
By using an acetylene combustion flame in the same manner as in Examples 1 to 3, a titanium plate having a thickness of 0.3 mm was heated at the surface temperature shown in Table 2 for the time shown in Table 2, thereby forming a surface layer. A titanium plate having a carbon-doped titanium oxide layer was formed.

比較例3
天然ガスの燃焼炎を用い、厚さ0.3mmのチタン板を、第2表に示す表面温度で第2表に示す時間の間加熱処理した。
Comparative Example 3
Using a natural gas combustion flame, a 0.3 mm thick titanium plate was heat-treated at the surface temperature shown in Table 2 for the time shown in Table 2.

試験例10
実施例4〜7の炭素ドープ酸化チタン層及び比較例3の皮膜について、上記の試験例1と同様にしてビッカース硬度(HV)を測定した。それらの結果を第2表に示す。また、実施例4〜7で形成された炭素ドープ酸化チタン層は、水滴との接触角が2°程度の超親水性であった。
Test Example 10
The Vickers hardness (HV) of the carbon-doped titanium oxide layers of Examples 4 to 7 and the film of Comparative Example 3 was measured in the same manner as in Test Example 1 above. The results are shown in Table 2. Moreover, the carbon dope titanium oxide layer formed in Examples 4-7 was super hydrophilicity whose contact angle with a water droplet was about 2 degrees.

第2表に示すデータから明らかなように、天然ガスの燃焼ガスで表面温度が850℃になるように加熱処理した場合にはビッカース硬度160の皮膜しか得られなかったが、表面温度が1000℃以上になるようにアセチレンの燃焼ガスを用いて加熱処理した実施例4〜7の場合にはビッカース硬度1200の炭素ドープ酸化チタン層が得られた。   As is apparent from the data shown in Table 2, when the heat treatment was performed with the combustion gas of natural gas so that the surface temperature became 850 ° C., only a film having a Vickers hardness of 160 was obtained, but the surface temperature was 1000 ° C. In Examples 4 to 7 where heat treatment was performed using acetylene combustion gas as described above, a carbon-doped titanium oxide layer having a Vickers hardness of 1200 was obtained.

試験例11
実施例4〜7の炭素ドープ酸化チタン層及び比較例1及び3の酸化チタン皮膜について、試験例6と同様に、0.05M硫酸ナトリウム水溶液中で対極との間に電圧を0.3V印加し、300nm〜520nmの光を照射して光電流密度を測定した。その結果を図7に示す。図7には、得られた光電流密度jpを電位ECP(Vvs. SSE)に対して示してある。
Test Example 11
For the carbon-doped titanium oxide layers of Examples 4 to 7 and the titanium oxide films of Comparative Examples 1 and 3, as in Test Example 6, a voltage of 0.3 V was applied between the counter electrode in a 0.05 M sodium sulfate aqueous solution. The photocurrent density was measured by irradiating with light of 300 nm to 520 nm. The result is shown in FIG. Figure 7 shows the resulting photocurrent density j p with respect to the potential ECP (Vvs. SSE).

アセチレンの燃焼ガスを用いて表面温度が1000〜1200℃になるように加熱処理して得た実施例4〜6の炭素ドープ酸化チタン層は、相対的に光電流密度が大きく優れていることがわかった。一方、表面温度が850℃になるように加熱処理して得た比較例3の酸化チタン及び表面温度が1500℃になるように加熱処理して得た実施例7の炭素ドープ酸化チタン層は光電流密度が相対的に小さいことがわかった。   The carbon-doped titanium oxide layers of Examples 4 to 6 obtained by heat treatment using an acetylene combustion gas so that the surface temperature becomes 1000 to 1200 ° C. have relatively high photocurrent density and are excellent. all right. On the other hand, the titanium oxide of Comparative Example 3 obtained by heat treatment so that the surface temperature becomes 850 ° C. and the carbon-doped titanium oxide layer of Example 7 obtained by heat treatment so that the surface temperature becomes 1500 ° C. It was found that the current density was relatively small.

実施例8(参考例)
アセチレンの燃焼炎を用い、厚さ0.3mmのTi−6Al−4V合金板をその表面温度が約1100℃となるように加熱処理することにより、表面層が炭素ドープ酸化チタンを含有するチタン合金からなる合金板を形成した。1100℃での加熱処理時間を60秒とした。このようにして形成された炭素ドープ酸化チタンを含有する層は水滴との接触角が2°程度の超親水性であり、また実施例4で得られた炭素ドープ酸化チタン層と同様な光触媒活性を示した。
Example 8 (reference example)
A titanium alloy whose surface layer contains carbon-doped titanium oxide by heat treatment of a Ti-6Al-4V alloy plate having a thickness of 0.3 mm using an acetylene combustion flame so that its surface temperature is about 1100 ° C. An alloy plate made of The heat treatment time at 1100 ° C. was 60 seconds. The layer containing carbon-doped titanium oxide thus formed is superhydrophilic with a contact angle with water droplets of about 2 °, and has the same photocatalytic activity as that of the carbon-doped titanium oxide layer obtained in Example 4. showed that.

実施例9(参考例)
厚さ0.3mmのステンレス鋼板(SUS316)の表面にスパッタリングによって膜厚が約500nmのチタン薄膜を形成した。アセチレンの燃焼炎を用い、その表面温度が約900℃となるように加熱処理することにより、表面層として炭素ドープ酸化チタン層を有するステンレス鋼板を形成した。900℃での加熱処理時間を15秒とした。このようにして形成された炭素ドープ酸化チタン層は水滴との接触角が2°程度の超親水性であり、また、実施例4で得られた炭素ドープ酸化チタン層と同様な光触媒活性を示した。
Example 9 (reference example)
A titanium thin film having a thickness of about 500 nm was formed on the surface of a stainless steel plate (SUS316) having a thickness of 0.3 mm by sputtering. A stainless steel sheet having a carbon-doped titanium oxide layer as a surface layer was formed by heat treatment using an acetylene combustion flame so that the surface temperature was about 900 ° C. The heat treatment time at 900 ° C. was 15 seconds. The carbon-doped titanium oxide layer thus formed is superhydrophilic with a contact angle with water droplets of about 2 °, and exhibits the same photocatalytic activity as the carbon-doped titanium oxide layer obtained in Example 4. It was.

実施例10
粒径20μmの酸化チタン粉末をアセチレンの燃焼炎中に供給し、燃焼炎中に所定時間滞留させてその表面温度が約1000℃となるように加熱処理することにより、表面層として炭素ドープ酸化チタン層を有するチタン粉末を形成した。1000℃での加熱処理時間を4秒とした。このようにして形成された炭素ドープ酸化チタン層を有するチタン粉末、実施例4で得られた炭素ドープ酸化チタン層と同様な光触媒活性を示した。
Example 10
A titanium oxide powder having a particle size of 20 μm is supplied into an acetylene combustion flame, and is retained in the combustion flame for a predetermined time, and heat-treated so that the surface temperature is about 1000 ° C. A titanium powder having a layer was formed. The heat treatment time at 1000 ° C. was 4 seconds. The titanium powder having the carbon-doped titanium oxide layer formed as described above showed the same photocatalytic activity as that of the carbon-doped titanium oxide layer obtained in Example 4.

実施例11〜12
厚さ1mmのガラス板(パイレックス(登録商標))の表面にスパッタリングによって膜厚が約100nmのチタン薄膜を形成した。アセチレンの燃焼炎を用い、その表面温度が1100℃(実施例11)、又は1500℃(実施例12)となるように加熱処理することにより、表面層として炭素ドープ酸化チタン層を有するガラス板を形成した。1100℃、又は1500℃での加熱処理時間を10秒とした。このようにして形成された炭素ドープ酸化チタン層は表面温度が1100℃の場合には図8(a)に写真で示すように透明であったが、表面温度が1500℃の場合には図9に示すように海に浮かぶ多数の小島状の起伏が表面に生じており、図8(b)に示すように半透明となった。
Examples 11-12
A titanium thin film having a thickness of about 100 nm was formed by sputtering on the surface of a 1 mm thick glass plate (Pyrex (registered trademark)). A glass plate having a carbon-doped titanium oxide layer as a surface layer is obtained by heat treatment using an acetylene combustion flame so that the surface temperature is 1100 ° C. (Example 11) or 1500 ° C. (Example 12). Formed. The heat treatment time at 1100 ° C. or 1500 ° C. was 10 seconds. The carbon-doped titanium oxide layer thus formed was transparent as shown in the photograph in FIG. 8A when the surface temperature was 1100 ° C., but when the surface temperature was 1500 ° C., FIG. As shown in FIG. 8, many small island-like undulations floating in the sea are generated on the surface, and it became translucent as shown in FIG.

実施例13〜16(参考例)
厚さ0.3mmのチタン板の表面を、アセチレンの燃焼炎により、第3表に示す表面層温度で第3表に示す時間加熱処理した。その後その燃焼炎を当てた表面を厚さ30mmのステンレスブロックの平らな面と接触させて冷却すると、チタン板表面の大部分に白色の酸化チタンからなる微細柱が林立している層が露出している部材と、薄膜上に白色の酸化チタンからなる多数の連続した狭幅突起部及び該突起部上に林立している微細柱が露出している小片部材とに分離した。即ち、加熱処理で表面層内部に形成された酸化チタンからなる微細柱が林立している層がその後の冷却で該微細柱が林立している層が該表面層に沿う方向で切断された。このようにして実施例13〜16の多機能材を得た。
Examples 13 to 16 (reference examples)
The surface of the titanium plate having a thickness of 0.3 mm was subjected to heat treatment with an acetylene combustion flame at the surface layer temperature shown in Table 3 for the time shown in Table 3. After that, when the surface to which the flame is applied is brought into contact with a flat surface of a stainless steel block having a thickness of 30 mm and cooled, a layer in which fine columns made of white titanium oxide stand on the most part of the titanium plate surface is exposed. And a small piece member in which a large number of continuous narrow protrusions made of white titanium oxide on the thin film and fine columns standing on the protrusions are exposed. That is, the layer in which the fine columns made of titanium oxide formed in the surface layer by heat treatment are erected is cut in the direction along the surface layer by the subsequent cooling. Thus, the multifunctional material of Examples 13-16 was obtained.

図10は、実施例13で得られた多機能材の顕微鏡写真であり、チタン板表面1上に白色の酸化チタンからなる微細柱が林立している層2が露出しており、薄膜上に白色の酸化チタンからなる多数の連続した狭幅突起部及び該突起部上に林立している微細柱が露出している小片部材3がその層2上の一部に残っているの状態を示している。なお、実施例13〜16の製造法ではチタン板表面1は露出しないが、図10の顕微鏡写真は微細柱が林立している層2の一部を除去した状態を示している。図11は薄膜上に白色の酸化チタンからなる多数の連続した狭幅突起部及び該突起部上に林立している微細柱が露出している小片部材3の薄膜側表面の状態を示す顕微鏡写真であり、図12は薄膜上に白色の酸化チタンからなる多数の連続した狭幅突起部及び該突起部上に林立している微細柱が露出している小片部材3の多数の連続した狭幅突起部及び該突起部上に林立している微細柱が露出している側の表面の状態示す顕微鏡写真であり、図13は白色の酸化チタンからなる微細柱が林立している層2の状態を示す顕微鏡写真である。   FIG. 10 is a photomicrograph of the multifunctional material obtained in Example 13, in which a layer 2 in which fine columns made of white titanium oxide stand on the titanium plate surface 1 is exposed, and on the thin film. A state in which a plurality of continuous narrow protrusions made of white titanium oxide and small piece members 3 in which fine pillars standing on the protrusions are exposed remain in a part on the layer 2. ing. In addition, in the manufacturing method of Examples 13-16, although the titanium plate surface 1 is not exposed, the micrograph of FIG. 10 has shown the state which removed a part of layer 2 in which the fine pillar stands. FIG. 11 is a photomicrograph showing the state of the surface on the thin film side of the small piece member 3 in which a large number of continuous narrow protrusions made of white titanium oxide and thin columns standing on the protrusions are exposed on the thin film. FIG. 12 shows a number of continuous narrow widths of small piece members 3 in which a large number of continuous narrow-width projections made of white titanium oxide are exposed on a thin film and fine columns standing on the projections are exposed. FIG. 13 is a photomicrograph showing the state of the protrusion and the surface on the side where the fine pillars standing on the protrusion are exposed, and FIG. 13 shows the state of the layer 2 where the fine pillars made of white titanium oxide are standing FIG.

実施例17
厚さ0.3mmのTi−6Al−4V合金板の表面を、アセチレンの燃焼炎により、第3表に示す表面層温度で第3表に示す時間加熱処理した。その後その燃焼炎を当てた表面を厚さ30mmのステンレスブロックの平らな面と接触させて冷却すると、チタン合金板表面の大部分にチタン合金酸化物からなる微細柱が林立している層が露出している部材と、薄膜上にチタン合金酸化物からなる多数の連続した狭幅突起部及び該突起部上に林立している微細柱が露出している小片部材とに分離した。
Example 17
The surface of a Ti-6Al-4V alloy plate having a thickness of 0.3 mm was heat-treated with an acetylene combustion flame at the surface layer temperature shown in Table 3 for the time shown in Table 3. After that, when the surface to which the flame is applied is brought into contact with a flat surface of a stainless steel block having a thickness of 30 mm and cooled, a layer in which fine columns made of titanium alloy oxide stand on most of the surface of the titanium alloy plate is exposed. And a small piece member in which a number of continuous narrow protrusions made of titanium alloy oxide on the thin film and fine columns standing on the protrusions are exposed.

実施例18
厚さ0.3mmのステンレス鋼板(SUS316)の表面に電子ビーム蒸着によって膜厚が約3μmのチタン薄膜を形成した。その薄膜表面を、アセチレンの燃焼炎により、第3表に示す表面層温度で第3表に示す時間加熱処理した。その後その燃焼炎を当てた表面を厚さ30mmのステンレスブロックの平らな面と接触させて冷却すると、ステンレス鋼板表面の大部分に白色の酸化チタンからなる微細柱が林立している層が露出している部材と、薄膜上に白色の酸化チタンからなる多数の連続した狭幅突起部及び該突起部上に林立している微細柱が露出している小片部材とに分離した。
Example 18
A titanium thin film having a thickness of about 3 μm was formed on the surface of a stainless steel plate (SUS316) having a thickness of 0.3 mm by electron beam evaporation. The surface of the thin film was heat-treated with an acetylene combustion flame at the surface layer temperature shown in Table 3 for the time shown in Table 3. After that, when the surface to which the combustion flame is applied is brought into contact with a flat surface of a 30 mm thick stainless steel block and cooled, a layer in which fine columns made of white titanium oxide are forested is exposed on the majority of the surface of the stainless steel plate. And a small piece member in which a large number of continuous narrow protrusions made of white titanium oxide on the thin film and fine columns standing on the protrusions are exposed.

試験例12(引っかき硬度試験:鉛筆法)
実施例13〜18得られた基板表面に微細柱が林立している層が露出している部材の微細柱側表面について、JIS K 5600−5−4(1999)に基づき、三菱鉛筆株式会社製ユニ1H〜9H鉛筆を用いて鉛筆引っかき硬度試験を実施した。その結果は第3表に示す通りであった。即ち、全ての試験片について9Hの鉛筆を用いた場合にも損傷は認められなかった。
Test Example 12 (Scratch hardness test: pencil method)
Examples 13-18 About the fine column side surface of the member from which the layer which the fine column stands on the obtained board | substrate surface is exposed, based on JISK5600-5-4 (1999), Mitsubishi Pencil Co., Ltd. make A pencil scratch hardness test was performed using Uni 1H-9H pencils. The results were as shown in Table 3. That is, no damage was observed when a 9H pencil was used for all the test pieces.

試験例13(耐薬品性試験)
実施例13〜18で得られた基板表面に微細柱が林立している層が露出している部材を1M硫酸水溶液及び1M水酸化ナトリウム水溶液にそれぞれ室温で1週間浸漬し、水洗し、乾燥させた後、上記の引っかき硬度試験:鉛筆法を実施した。その結果は第3表に示す通りであった。即ち、全ての試験片について9Hの鉛筆を用いた場合にも損傷は認められず、高い耐薬品性を有することが認められた。
Test Example 13 (Chemical resistance test)
The members having exposed layers with fine pillars exposed on the substrate surfaces obtained in Examples 13 to 18 were immersed in 1M sulfuric acid aqueous solution and 1M sodium hydroxide aqueous solution for 1 week at room temperature, washed with water and dried. Then, the above scratch hardness test: the pencil method was carried out. The results were as shown in Table 3. That is, even when a 9H pencil was used for all the test pieces, no damage was observed, and it was confirmed that the test pieces had high chemical resistance.

試験例14(耐熱性試験)
実施例13〜18で得られた基板表面に微細柱が林立している層が露出している部材を管状炉内に入れ、大気雰囲気下で室温から1時間かけて500℃まで昇温させ、500℃の恒温で2時間保持し、更に1時間かけて室温まで静置冷却した後、上記の引っかき硬度試験:鉛筆法を実施した。その結果は第3表に示す通りであった。即ち、全ての試験片について9Hの鉛筆を用いた場合にも損傷は認められず、高い耐熱性をを有することが認められた。
Test example 14 (heat resistance test)
A member in which a layer in which fine columns are erected is exposed on the surface of the substrate obtained in Examples 13 to 18 is placed in a tubular furnace, and the temperature is raised from room temperature to 500 ° C. in an air atmosphere over 1 hour. After holding at a constant temperature of 500 ° C. for 2 hours and further allowing to cool to room temperature over 1 hour, the above-described scratch hardness test: pencil method was performed. The results were as shown in Table 3. That is, no damage was observed when 9H pencils were used for all the test pieces, and it was confirmed that the specimens had high heat resistance.

試験例15(防汚試験)
試料として、実施例16で得られた基板表面に微細柱が林立している層が露出している表面積8cm2の部材及び比較例1で得られた酸化チタン皮膜を有する表面積8cm2のチタン板を用いて消臭試験を実施した。具体的には、それらの試料をそれぞれ、約10μmol/Lの濃度に調整したメチレンブルー水溶液80mL中に浸漬し、初期の吸着による濃度減少の影響が無視できるようになってから、松下電器産業株式会社製のUVカットフィルター付き蛍光灯により可視光を照射し、所定の照射時間毎に波長660nmにおけるメチレンブルー水溶液の吸光度をHACH社製水質検査装置DR/2400で測定した。その結果は図14に示す通りであった。
Test Example 15 (Anti-fouling test)
As a sample, a titanium plate surface area 8 cm 2 having a titanium oxide film obtained in the member and Comparative Example 1 the surface area 8 cm 2 of the layer minute columns the resulting substrate surface in Example 16 is bristled is exposed A deodorization test was conducted using Specifically, each of these samples was immersed in 80 mL of an aqueous methylene blue solution adjusted to a concentration of about 10 μmol / L, and the influence of the decrease in concentration due to initial adsorption became negligible. Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Visible light was irradiated with a fluorescent lamp with a UV cut filter manufactured, and the absorbance of the aqueous methylene blue solution at a wavelength of 660 nm was measured with a water quality inspection apparatus DR / 2400 manufactured by HACH at every predetermined irradiation time. The result was as shown in FIG.

図14から、実施例16で得られた基板表面に微細柱が林立している層が露出している部材は、比較例1で得られた酸化チタン皮膜を有するチタン板に比較して、メチレンブルーの分解速度が速く、防汚効果が高いことが分かる。   From FIG. 14, the member in which the layer with the fine pillars exposed on the surface of the substrate obtained in Example 16 is exposed to methylene blue as compared with the titanium plate having the titanium oxide film obtained in Comparative Example 1. It can be seen that the decomposition speed of is high and the antifouling effect is high.

試験例16(結晶構造と結合状態)
実施例15で得られた基板表面に微細柱が林立している層が露出している部材の微細柱から得た試料についてX線回折(XRD)を行った結果、ルチル型の結晶構造を有することが判明した。
Test Example 16 (Crystal structure and bonding state)
As a result of performing X-ray diffraction (XRD) on the sample obtained from the fine column of the member in which the layer in which the fine column is erected on the substrate surface obtained in Example 15 is exposed, it has a rutile-type crystal structure. It has been found.

また、実施例15で得られた基板表面に微細柱が林立している層が露出している部材の微細柱部分について、X線光電子分光分析装置(XPS)で、加速電圧:10kV、ターゲット:Alとし、2700秒間Arイオンスパッタリングを行い、分析を開始した。このスパッタ速度がSiO2膜相当の0.64Å/sとすると、深度は約173nmとなる。そのXPS分析の結果は図15に示す通りであった。結合エネルギーが284.6eVである時に最も高いピークが現れる。これはCls分析に一般的に見られるC−H(C)結合であると判断される。次に高いピークが結合エネルギー281.6eVである時に見られる。Ti−C結合の結合エネルギーが281.6eVであるので、実施例15の微細柱中ではCがTi−C結合としてドープされていると判断される。なお、微細柱の高さ位置の異なる位置の14点でXPS分析を行った結果、全ての点で281.6eV近傍に同様なピークが現れた。 Further, with respect to the fine column portion of the member in which the layer with the fine columns grown on the surface of the substrate obtained in Example 15 is exposed, an X-ray photoelectron spectrometer (XPS) is used to accelerate voltage: 10 kV, target: Al was used for Ar sputtering for 2700 seconds, and analysis was started. If this sputtering rate is 0.64 Å / s corresponding to the SiO 2 film, the depth is about 173 nm. The result of the XPS analysis was as shown in FIG. The highest peak appears when the binding energy is 284.6 eV. This is judged to be a C—H (C) bond commonly found in Cls analysis. The next highest peak is seen when the binding energy is 281.6 eV. Since the bond energy of the Ti—C bond is 281.6 eV, it is determined that C is doped as a Ti—C bond in the fine column of Example 15. As a result of XPS analysis at 14 points at different heights of the fine columns, similar peaks appeared in the vicinity of 281.6 eV at all points.

本発明のガラス製品は上記したように耐久性(高硬度、耐スクラッチ性、耐磨耗性、耐薬品性、耐熱性)に優れ、超親水性を発現することができ且つ可視光応答型光触媒として機能する多機能性皮膜を有しているので、例えば、窓ガラスに設けることにより防汚性、消臭性、抗菌性、防曇性、環境浄化性等を達成することができ、耐熱性ガラスポット、ガラス製調味料容器に設けることにより耐熱性ガラスの欠点であるキズによる破損にも耐えることができ、ガラス製調味料容器に設けて付着物を分解させることにより衛生的に保つことができ。   As described above, the glass product of the present invention is excellent in durability (high hardness, scratch resistance, abrasion resistance, chemical resistance, heat resistance), can exhibit super hydrophilicity, and is a visible light responsive photocatalyst. Because it has a multifunctional film that functions as, for example, it can achieve antifouling properties, deodorizing properties, antibacterial properties, antifogging properties, environmental purification properties, etc. by providing it on window glass, and heat resistance It can withstand the damage caused by scratches, which is a drawback of heat-resistant glass, by providing it in glass pots and glass seasoning containers, and it can be kept hygienic by disposing deposits on glass seasoning containers. Yes.

Claims (16)

表面の少なくとも一部に、炭素がTi−C結合の状態でドープされている酸化チタン又はチタン合金酸化物からなる多機能性皮膜を有することを特徴とするガラス製品。   A glass product comprising a multifunctional film made of titanium oxide or titanium alloy oxide in which carbon is doped in a Ti-C bond state on at least a part of the surface. 多機能性皮膜のビッカース硬度が300以上であることを特徴とする請求項1記載のガラス製品。   The glass product according to claim 1, wherein the multifunctional film has a Vickers hardness of 300 or more. 多機能性皮膜のビッカース硬度が1000以上であることを特徴とする請求項2記載のガラス製品。   The glass product according to claim 2, wherein the multifunctional film has a Vickers hardness of 1000 or more. 表面の少なくとも一部に、炭素がドープされている酸化チタン又はチタン合金酸化物からなる多機能性皮膜を有し、該多機能性皮膜の表面に、炭素がドープされている酸化チタン又はチタン合金酸化物からなる微細柱が林立していることを特徴とする記載のガラス製品。   At least a part of the surface has a multifunctional film made of titanium oxide or titanium alloy oxide doped with carbon, and the surface of the multifunctional film is doped with carbon dioxide or titanium oxide The glass product according to claim, wherein fine pillars made of oxide stand. 炭素がTi−C結合の状態でドープされていることを特徴とする請求項4記載のガラス製品。   The glass product according to claim 4, wherein carbon is doped in a Ti-C bond state. 多機能性皮膜が炭素を0.3〜15at%含有していることを特徴とする請求項1〜5の何れかに記載のガラス製品。   The glass product according to any one of claims 1 to 5, wherein the multifunctional film contains 0.3 to 15 at% of carbon. 多機能性皮膜が可視光応答型光触媒として機能することを特徴とする請求項1〜6の何れかに記載のガラス製品。   The glass product according to claim 1, wherein the multifunctional film functions as a visible light responsive photocatalyst. 多機能性皮膜が超親水性を発現し得ることを特徴とする請求項1〜7の何れかに記載のガラス製品。   The glass product according to any one of claims 1 to 7, wherein the multifunctional film can exhibit super hydrophilicity. 多機能性皮膜が耐久性に優れていることを特徴とする請求項1〜8の何れかに記載のガラス製品。   The glass product according to claim 1, wherein the multifunctional film is excellent in durability. 多機能性皮膜が透明又は半透明であることを特徴とする請求項1〜9の何れかに記載のガラス製品。   The glass product according to claim 1, wherein the multifunctional film is transparent or translucent. チタン合金がTi−6Al−4V、Ti−6Al−6V−2Sn、Ti−6Al−2Sn−4Zr−6Mo、Ti−10V−2Fe−3Al、Ti−7Al−4Mo、Ti−5Al−2.5Sn、Ti−6Al−5Zr−0.5Mo−0.2Si、Ti−5.5Al−3.5Sn−3Zr−0.3Mo−1Nb−0.3Si、Ti−8Al−1Mo−1V、Ti−6Al−2Sn−4Zr−2Mo、Ti−5Al−2Sn−2Zr−4Mo−4Cr、Ti−11.5Mo−6Zr−4.5Sn、Ti−15V−3Cr−3Al−3Sn、Ti−15Mo−5Zr−3Al、Ti−15Mo−5Zr、又はTi−13V−11Cr−3Alであることを特徴とする請求項1〜10の何れかに記載のガラス製品。   Titanium alloys are Ti-6Al-4V, Ti-6Al-6V-2Sn, Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo, Ti-10V-2Fe-3Al, Ti-7Al-4Mo, Ti-5Al-2.5Sn, Ti -6Al-5Zr-0.5Mo-0.2Si, Ti-5.5Al-3.5Sn-3Zr-0.3Mo-1Nb-0.3Si, Ti-8Al-1Mo-1V, Ti-6Al-2Sn-4Zr -2Mo, Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr, Ti-11.5Mo-6Zr-4.5Sn, Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn, Ti-15Mo-5Zr-3Al, Ti-15Mo-5Zr The glass product according to claim 1, wherein the glass product is Ti-13V-11Cr-3Al. ガラス製品が板ガラス、ガラス製調理器具、ガラス製保存容器、ガラス製食器、ガラス製調味料容器、ガラス製コップ、ガラス製実験器具、花ビン又は鏡であることを特徴とする請求項1〜11の何れかに記載のガラス製品。   The glass product is a plate glass, a glass cooking utensil, a glass storage container, a glass tableware, a glass seasoning container, a glass cup, a glass laboratory utensil, a flower bottle, or a mirror. The glass product in any one of. ガラス成形品の少なくとも一部の表面に設けられたチタン、チタン合金、チタン合金酸化物又は酸化チタンからなる皮膜の表面に不飽和炭化水素を主成分とするガスの燃焼炎を直接当てて該皮膜の表面温度が900〜1500℃となるように加熱処理するか、又は該皮膜の表面をその表面温度が900〜1500℃となるように不飽和炭化水素を主成分とするガスの燃焼ガス雰囲気中で加熱処理して、炭素がTi−C結合の状態でドープされている酸化チタン又はチタン合金酸化物からなる多機能性皮膜を形成することを特徴とする請求項1〜3、6〜12の何れかに記載のガラス製品の製造方法。   The coating is obtained by directly applying a flame of unsaturated hydrocarbon as a main component to the surface of a coating made of titanium, titanium alloy, titanium alloy oxide or titanium oxide provided on at least a part of the surface of the glass molded article. In a combustion gas atmosphere of a gas mainly composed of unsaturated hydrocarbons so that the surface temperature of the coating film becomes 900 to 1500 ° C. A multi-functional film made of titanium oxide or titanium alloy oxide in which carbon is doped in a Ti-C bond state is formed by heat treatment at 1 to 6. The manufacturing method of the glass product in any one. ガラス成形品の少なくとも一部の表面に設けられたチタン、酸化チタン、チタン合金又はチタン合金酸化物からなる皮膜の表面に炭化水素を主成分とするガスの燃焼炎を直接当てて該皮膜の表面層温度が600℃以上となるように加熱処理することによって、該皮膜の内部に酸化チタン又はチタン合金酸化物からなる微細柱が林立している層を形成させ、次いで該微細柱が林立している層を該皮膜の表面に沿う方向で切断させ、該微細柱を露出させて、炭素がドープされている酸化チタン又はチタン合金酸化物からなる多機能性皮膜を形成することを特徴とする請求項4記載のガラス製品の製造方法。   The surface of the film is formed by directly applying a combustion flame of a gas mainly composed of hydrocarbon to the surface of the film made of titanium, titanium oxide, titanium alloy or titanium alloy oxide provided on at least a part of the surface of the glass molded article. By performing heat treatment so that the layer temperature is 600 ° C. or higher, a layer in which fine columns made of titanium oxide or titanium alloy oxide are erected is formed inside the film, and then the fine columns are erected. A multi-functional film made of titanium oxide or titanium alloy oxide doped with carbon is formed by cutting the layer in a direction along the surface of the film to expose the fine columns. Item 5. A method for producing a glass product according to Item 4. ガラス成形品の少なくとも一部の表面に設けられたチタン、酸化チタン、チタン合金又はチタン合金酸化物からなる皮膜の表面に不飽和炭化水素を主成分とするガスの燃焼炎を直接当てて該皮膜の表面層温度が600℃以上となるように加熱処理することによって、該皮膜の内部に酸化チタン又はチタン合金酸化物からなる微細柱が林立している層を形成させ、次いで該微細柱が林立している層を該皮膜の表面に沿う方向で切断させ、該微細柱を露出させて、炭素がTi−C結合の状態でドープされている酸化チタン又はチタン合金酸化物からなる多機能性皮膜を形成することを特徴とする請求項5記載のガラス製品の製造方法。   The coating is formed by directly applying a combustion flame of a gas mainly composed of an unsaturated hydrocarbon to the surface of a coating made of titanium, titanium oxide, a titanium alloy or a titanium alloy oxide provided on at least a part of the surface of the glass molded product. Heat treatment is performed so that the surface layer temperature of the film becomes 600 ° C. or more, thereby forming a layer in which fine columns made of titanium oxide or titanium alloy oxide stand in the film, and then the fine columns are A multi-functional film made of titanium oxide or a titanium alloy oxide in which carbon is doped in a Ti-C bond state by cutting the layer in a direction along the surface of the film, exposing the fine columns The method for producing a glass product according to claim 5, wherein: ガラス成形品の少なくとも一部の表面に、無機バインダーを用いて炭素がTi−C結合の状態でドープされている酸化チタン又はチタン合金酸化物からなる粒子を固定させて、炭素がTi−C結合の状態でドープされている酸化チタン又はチタン合金酸化物からなる多機能性皮膜を形成することを特徴とする請求項1〜3、5〜12の何れかに記載のガラス製品の製造方法。   At least a part of the surface of the glass molded article is fixed with particles made of titanium oxide or titanium alloy oxide in which carbon is doped in a Ti-C bond state using an inorganic binder, and the carbon is Ti-C bonded. The method for producing a glass product according to any one of claims 1 to 3 and 5 to 12, wherein a multifunctional film made of titanium oxide or titanium alloy oxide doped in the state of is formed.
JP2009266275A 2009-11-24 2009-11-24 Glass product having multifunctional film and method for producing the same Expired - Fee Related JP5126855B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009266275A JP5126855B2 (en) 2009-11-24 2009-11-24 Glass product having multifunctional film and method for producing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009266275A JP5126855B2 (en) 2009-11-24 2009-11-24 Glass product having multifunctional film and method for producing the same

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005054692A Division JP4555704B2 (en) 2005-02-28 2005-02-28 Glass product having multifunctional film and method for producing the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010047475A true JP2010047475A (en) 2010-03-04
JP5126855B2 JP5126855B2 (en) 2013-01-23

Family

ID=42064892

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009266275A Expired - Fee Related JP5126855B2 (en) 2009-11-24 2009-11-24 Glass product having multifunctional film and method for producing the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5126855B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006243081A (en) * 2005-02-28 2006-09-14 Central Res Inst Of Electric Power Ind Display material
JP2012124302A (en) * 2010-12-08 2012-06-28 Ricoh Co Ltd Electromechanical conversion membrane and manufacturing method thereof, electromechanical conversion element, liquid discharge head, and liquid discharge device

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998023374A1 (en) * 1996-11-25 1998-06-04 Ecodevice Laboratory Co., Ltd. Photocatalyst having visible light activity and uses thereof
JP2002095976A (en) * 2000-07-17 2002-04-02 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Photocatalyst
JP2002172333A (en) * 2000-09-29 2002-06-18 Toshiba Lighting & Technology Corp Photocatalyst body
JP2002253975A (en) * 2001-03-02 2002-09-10 Hachinohe National College Of Technology Oxide photocatalytic material using organometallic compound and its application article
JP2003267756A (en) * 2002-03-18 2003-09-25 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Glass substrate having both photocatalyst function and low emissivity characteristic and its manufacturing method
JP2003268306A (en) * 2002-03-18 2003-09-25 Toto Ltd Photocatalytic composite material and photocatalytic coating agent

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998023374A1 (en) * 1996-11-25 1998-06-04 Ecodevice Laboratory Co., Ltd. Photocatalyst having visible light activity and uses thereof
JP2002095976A (en) * 2000-07-17 2002-04-02 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Photocatalyst
JP2002172333A (en) * 2000-09-29 2002-06-18 Toshiba Lighting & Technology Corp Photocatalyst body
JP2002253975A (en) * 2001-03-02 2002-09-10 Hachinohe National College Of Technology Oxide photocatalytic material using organometallic compound and its application article
JP2003267756A (en) * 2002-03-18 2003-09-25 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Glass substrate having both photocatalyst function and low emissivity characteristic and its manufacturing method
JP2003268306A (en) * 2002-03-18 2003-09-25 Toto Ltd Photocatalytic composite material and photocatalytic coating agent

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JPN6009010178; 関陽一他: 'アナターゼ型酸化チタンへの窒素・炭素イオン注入による光触媒作用の可視光化' 第44回真空に関する連合講演会講演予稿集 , 20031112, 第97頁, 日本真空協会 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006243081A (en) * 2005-02-28 2006-09-14 Central Res Inst Of Electric Power Ind Display material
JP4716215B2 (en) * 2005-02-28 2011-07-06 財団法人電力中央研究所 Display material
JP2012124302A (en) * 2010-12-08 2012-06-28 Ricoh Co Ltd Electromechanical conversion membrane and manufacturing method thereof, electromechanical conversion element, liquid discharge head, and liquid discharge device

Also Published As

Publication number Publication date
JP5126855B2 (en) 2013-01-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4902125B2 (en) Multifunctional material with mirror surface
JP4623502B2 (en) Radiation resistant member and nuclear power generation system using the same
JP5126855B2 (en) Glass product having multifunctional film and method for producing the same
JP4010558B2 (en) Multifunctional material
JP4692987B2 (en) Antiseptic equipment
JP3980050B2 (en) Multifunctional material manufacturing method
JP4756575B2 (en) Cultivation medium container
JP4555704B2 (en) Glass product having multifunctional film and method for producing the same
JP4822245B2 (en) Power supply equipment
JP4853942B2 (en) Material storage
JP4843231B2 (en) Kitchen products
JP4587302B2 (en) Antibacterial products for doctors
JP4428706B2 (en) Cooking equipment
JP4392840B2 (en) Food and beverage components and dishwasher
JP4623503B2 (en) Multi-functional coating composition
JP4368315B2 (en) Industrial machinery
JP4502325B2 (en) Ultrasonic horn
JP4597713B2 (en) Metal container
JP4480014B2 (en) Rocket parts
JP2006238940A (en) Restroom utensil
JP4756574B2 (en) air conditioner
JP4578274B2 (en) Animal husbandry equipment
JP4807726B2 (en) Measuring instrument
JP4807723B2 (en) Manufacturing method of heat-resistant member
JP2006242401A (en) Cold air generator

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20091124

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20091124

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20111201

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120801

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120928

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20121024

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20121024

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151109

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees