JP2020157289A - 光触媒製品 - Google Patents
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Abstract
Description
前記多孔質基材上に設けられ、スメクタイトを含む粘土鉱物、及び酸化タングステンを含有する光触媒を含む表面処理部とを備えた光触媒製品が提供される。
実施形態によれば、表面処理部に、スメクタイトを含む粘土鉱物、または炭酸ジルコニウムアンモニウムのうち少なくとも1つを用いることにより、多孔質基材として例えば有機基材を用いる場合、有機基材からのガス放出を防止することができる。また、光触媒と有機基材中の有機物成分が接触して光触媒反応することにより発生する例えばアルデヒド系のガス放出を防ぐことができる。これにより、光触媒の周囲雰囲気に対する触媒作用が良好な状態が得られる。また、多孔質基材として有機多孔質基材、特に不織布壁紙や布製品を用いた場合の光触媒作用に対して有効である。
第1実施形態にかかる光触媒製品は、多孔質基材と、多孔質基材上に設けられ、スメクタイトを含む粘土鉱物、及び酸化タングステンを含有する光触媒を含む表面処理部とを備える。
スメクタイトは、層状の結晶構造を有するケイ酸塩鉱物である。実施形態に使用できるスメクタイトとして、例えば、サポナイト、ヘクトナイト、モンモリロナイト、及びスティブンサイト等があげられる。高アスペクト比で、薄膜状の結晶が積層した形状を有するもの、透明性が高いものを使用できる。
図示するように、第1実施形態にかかる光触媒製品10は、例えば多孔質基材1と、多孔質基材1上に設けられた表面処理部4とを含む。表面処理部4は、多孔質基材1上に順に形成された粘土鉱物層2及び光触媒層3を含む。多孔質基材1として不織布など表面が不均一な基材を使用した場合、粘土鉱物層2は、一様な層である必要はなく、基材表面に点在し得る。同様に、光触媒層3も一様な層である必要はなく、基材表面に点在し得る。なお、多孔質基材1が粘土鉱物を吸収する場合には、粘土鉱物層2は基材に染み込んでいても構わない。
多孔質基材としては、布製品、不織布、織物、樹脂フィルム、樹脂シート等の有機基材、また、有機物を含む塗料または染料、顔料、バインダー、糊、油剤等が含まれる有機物基材及びそれらのうち少なくとも1つを用いた製品などを使用することができる。
多孔質基材に対するスメクタイトの使用量は、固形分として1.0〜6.0g/m2にすることができる。6.0g/m2を超えると、基材の質感や、柔軟性が失われる状態となったり、その上に固定化する光触媒粒子が取れやすくなり、1.0g/m2未満であると、不均一塗布となることにより十分に効果が出なくなる傾向があるが、多孔質基材の目付や表面積、製造履歴等により異なり、多孔質基材に応じて適切な範囲が決定される。
光触媒層3は、例えば、光触媒を含むスラリーをディップコート、グラビアコート、スピンコート、バーコート、あるいはロータリースクリーンコート等の塗付方法を用いて塗付することにより、形成することができる。
炭酸ジルコニウムアンモニウムは、多孔質基材に含まれる有機物を架橋させる架橋剤として使用されると考えられる。炭酸ジルコニウムアンモニウムを多孔質基材例えば不織布のような有機基材中の水溶性高分子のカルボキシル基や水酸基と反応させて、不溶化(固定化)することにより、不必要なガスの放出やブリードを防止することができる。実施形態によれば、表面処理部に炭酸ジルコニウムアンモニウムをさらに含むことにより、周囲雰囲気に対する触媒作用がより良好な光触媒製品が得られる。
なお、ここでは、ZrO2換算とは、まず、炭酸ジルコニウムアンモニウム溶液を秤量したのち完全蒸発乾固し、蒸発乾固した重量を(NH4)2[Zr(CO3)2(OH)2]の分子量281.33で除し、ZrO2の分子量123.22で乗することにより、蒸発乾固した炭酸ジルコニウムアンモニウムのZrO2への重量換算値を求めることをいう。この重量換算値を固形分の重量として、単位面積当たりの固着量(固形分量)を算出することができる。
多孔質基材に対するアジピン酸ジヒドラジドの使用量は、固形分として0.5〜15.0g/m2にすることができる。15.0g/m2を超えると、粉状物の発生原因となり、0.1g/m2未満であると、十分な効果が得られない状態となる傾向があるが、多孔質基材の目付や表面積、製造履歴等により異なり、好ましい範囲は限定されるものではない。
炭酸ジルコニウムアンモニウムを適用する場合、例えば、図2に示すように、多孔質基材1上に粘土鉱物層2を形成する前に、炭酸ジルコニウムアンモニウムを含む架橋剤層5を形成することができる。得られた光触媒製品20は、表面処理部4−1として、多孔質基材1上に順に形成された、架橋剤層5、粘土鉱物層2、及び光触媒層3を含む。
なお、多孔質基材1が架橋剤や粘土鉱物を吸収する場合には、架橋剤層5や粘土鉱物層2は多孔質基材に染み込んでいても構わない。
架橋剤層と吸着剤層の両方を適用する場合には、例えば、図4に示すように、多孔質基材1上に、粘土鉱物層を形成する前に、架橋剤層5、及び吸着剤層6の順、あるいは吸着剤層6、架橋剤層5の順に形成することができる。得られた光触媒製品40は、多孔質基材1上に、表面処理部4−3として、架橋剤層5、吸着剤層6、粘土鉱物層2、及び光触媒層3が順に積層されている。なお、多孔質基材1が架橋剤、吸着剤や粘土鉱物を吸収する場合には、架橋剤層5や吸着剤層6、粘土鉱物層2は多孔質基材に染み込んでいても構わない。
第2実施形態にかかる光触媒製品50は、多孔質基材1と、多孔質基材1上に設けられた表面処理部4−4として、架橋剤層5、及び酸化タングステンを含有する光触媒層3が順に積層されている。多孔質基材1として不織布など表面が不均一な基材を使用した場合、架橋剤層5は、一様な層である必要はなく、基材表面に点在し得る。同様に、光触媒層3も一様な層である必要はなく、基材表面に点在し得る。なお、多孔質基材が架橋剤を吸収する場合には、架橋剤層5は多孔質基材に染み込んでいても構わない。
表面処理部4には炭酸ジルコニウムアンモニウムが豊富な領域、光触媒が豊富な領域、及び炭酸ジルコニウムアンモニウムと光触媒の両方が混在する領域が存在し得る。触媒作用を示すのは、表面処理部4上に露出している光触媒である。
第3実施形態に使用される多孔質基材、及び表面処理部の部材は、各々、第1実施形態に使用される部材と同様である。また、多孔質基材に対する光触媒層等の使用量は、第1実施形態と同様である。
実施形態にかかる光触媒製品は、いずれも、光触媒、アジピン酸ジヒドラジド、炭酸ジルコニウムアンモニウム、あるいはスメクタイトなどの部材を含む粘土鉱物を含有する塗付液を多孔質基材に塗布することにより、作製することができる。塗付液の塗布により多孔質基材に固着する部材の状態は、多孔質基材の材質に影響される。例えば多孔質基材が樹脂フィルム、あるいは樹脂シートである場合には、塗布液が染み込みにくく、塗布液中の部材は、多孔質基材表面を覆うように固着され得る。一方、多孔質基材が、布製品、不織布、あるいは織物である場合には、塗布液が染み込みやすく、塗布液中の部材は、多孔質基材を構成する1本1本の繊維を覆うように固着され得る。このようなことから、実施形態にかかる光触媒製品の製造工程において、塗布液の濃度、及び塗付量は、使用される多孔質基材のそれぞれについて、塗付液の染み込みやすさを考慮して調整することができる。
FW=K/100×WA×C/100×(D/D0)…(1)
FW:固形分の固着量(g/m2)
K:0を超え100以下の任意の値
WA:純水を吸水できる最大吸水量(g/m2)
C:塗付液の固形分濃度(重量%)
D:塗布液の比重(g/cm3)
D0:水の比重(g/cm3)
式中、WAは、多孔質基材が単位面積あたりに純水を吸水できる最大吸水量(g/m2)、Kは、塗布の方法や塗布液の塗布状態によって選択される、0を超え100以下の任意の値、Cは、塗付液の固形分濃度(重量%)、Dは、塗布液の比重(g/cm3)、D0は水の比重(g/cm3)である。
固形分濃度Cは、好ましくは、スメクタイトの場合1~3重量%、炭酸ジルコニウムアンモニウムの場合ZrO2換算で0.1~10重量%、アジピン酸ジヒドラジドの場合0.1~8重量%にすることができる。
粘土鉱物塗付液1の調製
スターラーで撹拌した純水にスメクタイト粉末を2.8重量%となるように投入し5分間撹拌した後、ホモジナイザーで15分間処理し24時間放置した。これを再度スターラーで撹拌し均一化させ、粘土鉱物層塗付液1としてのスラリーを得た。
10重量%WO3および10重量%TiO2を含むスラリーを用意し、純水で総固形分が2.5重量%となるように希釈した。
50×100mmに切り出した不織布壁紙について、純水を吸水できる最大吸水量を測定したところ0.964gであったことから、1m2当たりの最大吸水量WAを192.8g/m2と見積もった。
この不織布壁紙に、粘土鉱物塗布液1を、ディップコートにより、199g/m2(このとき、Kが100,塗布液の比重Dは1.03g/cm3)塗布し、150℃で5分間乾燥させ、不織布壁紙基材に5.6g/m2のスメクタイトを固着した。
更に、1.25重量%WO3、および1.25重量%TiO2を含む光触媒塗布液1をディップコートで40g/m2塗布し、150℃で5分間乾燥し、光触媒を1.0g/m2固着させて、光触媒製品としての不織布壁紙を得た。
作製した不織布壁紙は、20W/m2となるように調整した紫外線ランプFL20SBLで、24時間の前処理を行い、サンプルとした。また、別途、紫外線による前処理を行わないサンプルも用意した。
アセトアルデヒドガス除去試験は、5L容積のチャンバーにサンプルを入れ、25℃、湿度20%となるように予め換気し調整した後、アセトアルデヒドガスを、濃度が10ppmとなるように、チャンバーにシリンジで注入した。除去試験には、紫外線シャープカットフィルター(クラレックスUVカットフィルターN−169)を灯具とチャンバーの間に挟み込み、380nm以下のUV光をカットしながら白色蛍光灯FL20SWを用いてサンプル面上で6000lxとなるように光照射を行い、アセトアルデヒドガスの濃度測定を、光音響マルチガスモニターINNOVA1412i(LumaSense Technologies社製)を用いて、2時間行った。
図7は、実施形態にかかる光触媒製品の他のサンプルの触媒作用を示すグラフ図であり、光の照射時間とアセトアルデヒド残存率との関係を示す。
実施例1の結果を図6にグラフ101として示す。
また、紫外線による前処理を行わないサンプルについて同様にアセトアルデヒドガス除去試験を行った結果を図7にグラフ506として示す。
図6及び図7より、表面処理部にスメクタイトと光触媒を適用した場合、紫外線による前処理を行なったサンプルでは、アセトアルデヒドガス残存率が2時間で10%以下となり、良好な触媒作用があることがわかった。しかしながら、紫外線による前処理を行なわないサンプルでは、アセトアルデヒドガス残存率が2時間で70%以上となり、十分な触媒作用は確認できなかった。
架橋剤塗付液1の調製
架橋剤塗付液は、ZrO2換算で19%炭酸ジルコニウムアンモニウム水溶液を純水で1.9重量%に希釈し、スターラーで撹拌して作製した。
粘土鉱物塗付液1の調製
実施例1と同様にして、粘土鉱物層塗付液1のスラリーを得た。
光触媒塗付液1の調製
実施例1と同様にして、光触媒塗付液1のスラリーを得た。
50×100mmに切り出した不織布壁紙について、純水を吸水できる最大吸水量を測定したところ0.964gであったことから、1m2当たりの最大吸水量WAを192.8g/m2と見積もった。
この不織布壁紙に、架橋剤塗布液1を、ディップコートにより、199g/m2(このとき、Kが100、塗付液の比重Dは1.033g/cm3)を塗布し、150℃で5分間乾燥させ、炭酸ジルコニウムアンモニウムを固定化した。このようにして、不織布壁紙基材に、炭酸ジルコニウムアンモニウムの固形分量(ZrO2換算)として、3.8g/m2を固着させた。
作製した不織布壁紙は、20W/m2となるように調整した紫外線ランプFL20SBLで、24時間の前処理を行い、サンプルとした。また、別途、前処理を行わないサンプルも用意した。
実施例1と同様にして、アセトアルデヒドガスの濃度測定を2時間行った。
得られた結果を図6にグラフ102として示す。
また、紫外線による前処理を行わないサンプルについて同様にアセトアルデヒドガス除去試験を行った結果を図7にグラフ503として示す。
図6及び図7より、表面処理部にスメクタイトと光触媒と架橋剤を使用した場合、紫外線による前処理を行なったサンプルでは、アセトアルデヒドガス残存率が2時間で10%以下となり、良好な触媒作用があることがわかった。紫外線による前処理を行なわないサンプルでは、アセトアルデヒドガス残存率が2時間で20%以下となり、触媒効果があることが確認できた。
吸着剤塗付液1の調製
吸着剤塗付液1は、純水中にアジピン酸ジヒドラジド粉末を添加してスターラーで撹拌して作製した。この時の濃度は0.4重量%とした。
粘土鉱物塗付液1の調製
実施例1と同様にして、粘土鉱物層塗付液1のスラリーを得た。
光触媒塗付液1の調製
実施例1と同様にして、光触媒塗付液1のスラリーを得た。
50×100mmに切り出した不織布壁紙について、純水を吸水できる最大吸水量を測定したところ0.964gであったことから、1m2当たりの最大吸水量WAを192.8g/m2と見積もった。
この不織布壁紙に、吸着剤塗付液1を、ディップコートにより、192.8g/m2(このとき、Kが100、塗布液の比重Dは1.000g/cm3)を塗布し、150℃で5分間乾燥させ、アジピン酸ジヒドラジドを固定化した。このようにして、不織布壁紙基材に、アジピン酸ジヒドラジドの固形分量として、0.8g/m2を固着させた。
更に、1.25重量%WO3、および1.25重量%TiO2を含む光触媒塗布液1をディップコートで40g/m2塗布し、150℃で5分間乾燥し、光触媒を1.0g/m2固着させて、光触媒製品としての不織布壁紙を得た。
作製した不織布壁紙は、20W/m2となるように調整した紫外線ランプFL20SBLで、24時間の前処理を行い、サンプルとした。また、別途、前処理を行わないサンプルも用意した。
実施例1と同様にして、アセトアルデヒドガスの濃度測定を2時間行った。
得られた結果を図6にグラフ103として示す。
また、紫外線による前処理を行わないサンプルについて同様にアセトアルデヒドガス除去試験を行った結果を図7にグラフ502として示す。
図6及び図7より、表面処理部にスメクタイトと光触媒と吸着剤を使用した場合、紫外線による前処理を行なったサンプルでは、アセトアルデヒドガス残存率が2時間で10%以下となり、良好な触媒作用があることがわかった。紫外線による前処理を行なわないサンプルでも、アセトアルデヒドガス残存率が2時間で10%以下となり、十分な触媒効果があることが確認できた。
吸着剤塗付液1の調製
実施例3と同様にして吸着剤塗付液1を調製した。
架橋剤塗付液1の調製
実施例2と同様にして架橋剤塗付液を調製した。
粘土鉱物塗付液1の調製
実施例1と同様にして、粘土鉱物層塗付液1のスラリーを得た。
光触媒塗付液1の調製
実施例1と同様にして、光触媒塗付液1のスラリーを得た。
50×100mmに切り出した不織布壁紙について、純水を吸水できる最大吸水量を測定したところ0.964gであったことから、1m2当たりの最大吸水量WAを192.8g/m2と見積もった。
この不織布壁紙に、吸着剤塗付液1を、ディップコートにより、192.8g/m2(このとき、Kが100、塗布液の比重Dは1.000g/cm3)を塗布し、150℃で5分間乾燥させ、アジピン酸ジヒドラジドを固定化した。このようにして、不織布壁紙基材に、アジピン酸ジヒドラジドの固形分量として、0.8g/m2を固着させた。
続いて、実施例1と同様の粘土鉱物塗布液1を、ディップコートにより、199g/m2(このとき、比率Kが100,塗布液の比重Dは1.04g/cm3)を塗布し、150℃で5分間乾燥させ、不織布壁紙基材に5.6g/m2のスメクタイトを固着した。
作製した不織布壁紙は、20W/m2となるように調整した紫外線ランプFL20SBLで、24時間の前処理を行い、サンプルとした。また、別途、前処理を行わないサンプルも用意した。
実施例1と同様にして、アセトアルデヒドガスの濃度測定を2時間行った。
得られた結果を図6にグラフ104として示す。
また、紫外線による前処理を行わないサンプルについて同様にアセトアルデヒドガス除去試験を行った結果を図7にグラフ504として示す。
図6及び図7より、表面処理部にスメクタイトと光触媒と架橋剤と吸着剤を使用した場合、紫外線による前処理を行なったサンプルでは、アセトアルデヒドガス残存率が2時間で10%以下となった。紫外線による前処理を行なわないサンプルでは、アセトアルデヒドガス残存率が2時間で10%以下となり、良好な触媒効果があることが確認できた。
架橋剤塗付液1の調製
実施例2と同様にして架橋剤塗付液を調製した。
光触媒塗付液1の調製
実施例1と同様にして、光触媒塗付液1のスラリーを得た。
50×100mmに切り出した不織布壁紙について、純水を吸水できる最大吸水量を測定したところ0.964gであったことから、1m2当たりの最大吸水量WAを192.8g/m2と見積もった。
この不織布壁紙に、架橋剤塗布液1を、ディップコートにより、199g/m2(このとき、Kが100、塗布液の比重Dは1.033g/cm3)を塗布し、150℃で5分間乾燥させ、炭酸ジルコニウムアンモニウムを固定化した。このようにして、不織布壁紙基材に、炭酸ジルコニウムアンモニウムの固形分量(ZrO2換算)として、3.8g/m2を固着させた。
作製した不織布壁紙は、20W/m2となるように調整した紫外線ランプFL20SBLで、24時間の前処理を行い、サンプルとした。
実施例1と同様にして、アセトアルデヒドガスの濃度測定を2時間行った。
得られた結果を図6にグラフ105として示す。
架橋剤と吸着剤の混合塗付液1の調製
19%炭酸ジルコニウムアンモニウム水溶液を純水で希釈し、アジピン酸ジヒドラジド粉末を添加してスターラーで撹拌して作製した。この時の濃度は、それぞれ1.9重量%、0.4重量%とした。
粘土鉱物塗付液1の調製
実施例1と同様にして、粘土鉱物層塗付液1のスラリーを得た。
光触媒塗付液1の調製
実施例1と同様にして、光触媒塗付液1のスラリーを得た。
基材として不織布壁紙を用意した。使用した多孔質基材のSEM写真を図11に示す。図11は、不織布壁紙基材表面を観察したものであり、図示するように、天然繊維にポリエステル繊維を含有した不織布基材に、フィラー(鱗片状の片)を含む染料が装飾のために施されている。
50×100mmに切り出した不織布壁紙について、純水を吸水できる最大吸水量を測定したところ0.964gであったことから、1m2当たりの最大吸水量WAを192.8g/m2と見積もった。
更に、1.25重量%WO3、および1.25重量%TiO2を含む光触媒塗布液1をディップコートで40g/m2塗布し、150℃で5分間乾燥し、光触媒を1.0g/m2固着させて、光触媒製品としての不織布壁紙を得た。
作製した不織布壁紙は、20W/m2となるように調整した紫外線ランプFL20SBLで、24時間の前処理を行い、サンプルとした。また、別途、前処理を行わないサンプルも用意した。
実施例1と同様にして、アセトアルデヒドガスの濃度測定を2時間行った。
得られた結果を図6にグラフ106として示す。
また、紫外線による前処理を行わないサンプルについて同様にアセトアルデヒドガス除去試験を行った結果を図7にグラフ501として示す。
図6及び図7より、表面処理部にスメクタイトと光触媒と架橋剤と吸着剤を使用した場合、紫外線による前処理を行なったサンプルでは、アセトアルデヒドガス残存率が2時間で10%以下となった。紫外線による前処理を行なわないサンプルでは、アセトアルデヒドガス残存率が2時間で10%以下となり、良好な触媒効果があることが確認できた。
ホルムアルデヒド除去試験として、アセトアルデヒドガスの代わりにホルムアルデヒドガスを注入すること、および5Lのガスバックと使うこと以外は実施例1の試験方法と同様にして、紫外線前処理を行ったサンプルについて、ホルムアルデヒドガスの濃度測定を、48時間行った。
その結果、48時間後のホルムアルデヒド残存率が10%未満であり、良好な触媒効果があることが確認できた。
トルエン除去試験として、アセトアルデヒドガスの代わりにトルエンガスを注入すること、および5Lのガスバックを使うこと以外は実施例1の試験方法と同様にして、紫外線前処理を行ったサンプルについて、トルエンガスの濃度測定を、48時間行った。
その結果、48時間後のトルエン残存率が59%であった。トルエンの分解に関しては、残存率が65%以下であり、触媒作用があると認められる。
光触媒塗付液1の調製
実施例1と同様にして、光触媒塗付液1のスラリーを得た。
サンプル作製
50×100mmに切り出した不織布壁紙に、光触媒塗付液1を固形分が1.0g/m2となるようにディップコートにより塗布し、120℃の乾燥炉中で5分間乾燥させる。作製した不織布壁紙は、20W/m2となるように調整した紫外線ランプFL20SBLで、24時間の前処理を行い、サンプルとした。また、別途、前処理を行わないサンプルも用意した。
実施例1と同様にして、アセトアルデヒドガスの濃度測定を2時間行った。
得られた結果を図6に、グラフ107として示す。
また、紫外線による前処理を行わないサンプルについて同様にアセトアルデヒドガス除去試験を行った結果を図7にグラフ505として示す。
図6及び図7より、表面処理部に光触媒のみを適用した場合、紫外線による前処理を行なったサンプルでは、アセトアルデヒド残存率が2時間で25%程度であるが、紫外線による前処理を行なわないサンプルでは、アセトアルデヒドガス残存率が2時間で80%程度であり、十分な触媒効果が得られないことが確認できた。
実施例6の試験方法2と同様にして、ホルムアルデヒド除去試験を48時間行なった。
その結果、48時間後のホルムアルデヒド残存率が250%以上に増加した。
ホルムアルデヒドの増加は有機基材から発生したものと考えられる。有機基材上に光触媒層を塗布しただけでは、有機基材から発生するホルムアルデヒドを抑制することができないことから、十分な触媒作用が得られないものと考えられる。
実施例6の試験方法3と同様にして、トルエン除去試験を48時間行なった。
その結果、48時間後のトルエン残存率が95%であった。
トルエンは殆ど分解しなかったものと考えられる。有機基材上に光触媒層を塗布しただけでは、トルエンを減少させることができないことから、十分な触媒作用が得られないものと考えられる。
光触媒塗付液1の調製
実施例1と同様にして、光触媒塗付液1のスラリーを得た。
サンプル作製
50×100mmに切り出した不織布壁紙の代わりに、多孔質基材ではない50×100mmのガラスを使用すること以外は、比較例1と同様にしてサンプルを作製した。また、別途、前処理を行わないサンプルも用意した。
実施例1と同様にして、アセトアルデヒドガスの濃度測定を2時間行った。
得られた結果を図8にグラフ108として示す。
また、紫外線による前処理を行わないサンプルについて同様にアセトアルデヒドガス除去試験を行った結果を図7にグラフ507として示す。
図6及び図7より、表面処理部に光触媒のみを適用した場合、紫外線による前処理を行なったサンプルでも、紫外線による前処理を行なわないサンプルでも、アセトアルデヒドガス残存率が2時間で10%程度であり、ガラス基材では光触媒塗付液1のみであっても十分な触媒効果が得られる。
図8に示すように、有機基材上に直接光触媒を適用すると、有機基材からの有害有機分子を多く吸着して分解するため、グラフ107に示すように、周囲雰囲気に対する見かけの触媒作用が低下する。これに対し、ガラス基材上に直接光触媒を適用しても、グラフ108に示すようにガラス基材からは有害有機分子が発生しないので、周囲雰囲気に対する触媒作用が低下しない。また、グラフ108は、実施例1〜6とほぼ同等であることから、実施例1〜6の光触媒製品においては、有機基材における有害有機分子の発生を、有害有機分子が発生しないガラス基材並みに低減できると考えられる。
実施例7
架橋剤と吸着剤の混合塗付液2の調製
19%炭酸ジルコニウムアンモニウム水溶液を純水で希釈し、アジピン酸ジヒドラジド粉末を添加してスターラーで撹拌して作製した。この時の濃度は、それぞれ3.5重量%、5重量%とした。
粘土鉱物塗付液1の調製
実施例1と同様にして、粘土鉱物層塗付液1のスラリーを得た。
光触媒塗付液1の調製
実施例1と同様にして、光触媒塗付液1のスラリーを得た。
50×100mmに切り出した不織布壁紙について、純水を吸水できる最大吸水量を測定したところ0.964gであったことから、1m2当たりの最大吸水量WAを192.8g/m2と見積もった。
この不織布壁紙に、架橋剤と吸着剤の混合塗布液2を、ディップコートにより、199.2g/m2(このとき、Kが100、塗布液の比重Dは1.033g/cm3)を塗布し、150℃で5分間乾燥させ、炭酸ジルコニウムアンモニウムと、アジピン酸ジヒドラジドを固定化した。このようにして、不織布壁紙基材に、炭酸ジルコニウムアンモニウムの固形分量(ZrO2換算)として、7.0g/m2、アジピン酸ジヒドラジドの固形分量として、10.0g/m2を固着させた。
更に、1.25重量%WO3、および1.25重量%TiO2を含む光触媒塗布液1をディップコートで40g/m2塗布し、150℃で5分間乾燥し、光触媒を1.0g/m2固着させて、光触媒製品としての不織布壁紙を得た。
実施例1と同様にして、アセトアルデヒドガスの濃度測定を2時間行った。
図9は、実施形態にかかる光触媒製品の触媒作用を示すグラフ図であり、光の照射時間とアセトアルデヒド残存率との関係を示す。
得られた結果を図9にグラフ301として示す。
試験方法2(7日間後)
初期値を測定したサンプルを、白色蛍光灯が設置された人の出入りのある事務所内の机上に7日間放置し、実空間試験とした。サンプル面上の照度は約350lxであり、夜間・休日は消灯した。アセトアルデヒドガス除去試験は試験法1と同じ条件で実施し、7日間実空間放置後データーとした。
得られた結果を図9にグラフ302として示す。
試験方法3(15日間後)
7日間実空間放置試験を実施したサンプルを、試験方法2と同条件で、更に8日間放置して、アセトアルデヒドガス除去試験は試験法1と同じ条件で実施し、15日間実空間放置後データーとした。
比較例1−2
比較例1−1と同様のサンプルを用意し、実施例7と同様にして、初期、7日間後、15日間後についてアセトアルデヒドガス除去試験を行った。
図10は、比較の光触媒製品の触媒作用を示すグラフ図であり、光の照射時間とアセトアルデヒド残存率との関係を示す。
初期値をグラフ401、7日間後をグラフ402、15日間後をグラフ403に示す。
図9に示すように、実施例7にかかる光触媒製品は、7日間後、15日間後であっても、いずれも2時間後にアセトアルデヒドガスの残存率が30%以下となり、周囲雰囲気に対する触媒作用が十分であり、ライフ特性が良好であることがわかった。
これに対し、図10に示すように、比較例1にかかる光触媒製品では、7日間後、15日間後は、いずれも2時間後にアセトアルデヒドガスの残存率が80%を超え、周囲雰囲気に対する触媒作用が低下し、ライフ特性が悪いことがわかった。
架橋剤と吸着剤の混合塗付液3の調製
19%炭酸ジルコニウムアンモニウム水溶液を純水で希釈し、アジピン酸ジヒドラジド粉末を添加してスターラーで撹拌して作製した。この時の濃度は、それぞれ5重量%(ZrO2換算)、7.5重量%とした。
粘土鉱物塗付液2の調製
スターラーで撹拌した純水にスメクタイト粉末を4重量%となるように投入し、5分間撹拌した後、ホモジナイザーで15分間処理し24時間放置した。これを再度スターラーで撹拌し均一化させ、粘土鉱物層塗付液2としてのスラリーを得た。
純水にWO3を10重量%含むスラリーを用意し、スラリーの重量に対し、TiO2光触媒を10重量%添加した。これを純水で総固形分量が4.5重量%になるように希釈して光触媒塗付液2を調製した。
50×100mmに切り出した不織布壁紙について、この基材の純水を吸水できる最大吸水量を予め測定したところ0.964gであったことから、1m2当たりの基材吸水量WAは192.8g/m2と見積もった。
この不織布壁紙に、混合塗布液3を、ディップコートにより、28.9g/m2(このとき、Kが14.3、塗布液の比重Dは1.049g/cm3)を塗布し、170℃で3分間乾燥させ炭酸ジルコニウムアンモニウムと、アジピン酸ジヒドラジドを固定化した。不織布壁紙基材には、炭酸ジルコニウムアンモニウムの固形分量(ZrO2換算)として、1.45g/m2、アジピン酸ジヒドラジドの固形分量として、2.17g/m2を固着させた。
更に、上記不織布壁紙に光触媒塗付液2をスキージで26.5g/m2塗布し、120℃で3分間乾燥させ、光触媒を1.2g/m2固着させて実施例8−1の不織布壁紙を作製した。
実施例8−1及び実施例8−2の不織布壁紙について、20W/m2となるように調整した紫外線ランプFL20SBLで、24時間の前処理を行い、サンプルを得た。
アセトアルデヒドガス除去試験
実施例1と同様にして、アセトアルデヒドガスの濃度測定を2時間行った。実施例8−1では、アセトアルデヒドガス残存率が10%以下、実施例8−2では5%以下であり、いずれも良好な触媒作用があることがわかった。
上記サンプル作製と同様にして別途作製した不織布壁紙の表面を、羊毛の黒い布で擦り、黒布に転着する色を観察した。平板上に置いた不織布壁紙の上に、黒布を置き、その上から直径17mmの円形の面上に3kgfの荷重をかけて、そのまま10cm移動させることにより、不織布壁紙と黒布を擦った。この時の圧力は13.2g/mm2であった。
架橋剤塗付液2の調製
19重量%(ZrO2換算)炭酸ジルコニウムアンモニウム水溶液を純水で希釈し、0.75重量%濃度(ZrO2換算)の水溶液を作製した。
光触媒塗付液3の調製
10重量%のWO3を分散させたスラリーを純水で希釈し、固形分量が0.5重量%wになるように調整した。
50×100mmに切り出したモケット生地について、純水を吸水できる最大吸水量を測定したところ7.94gであったことから、1m2当たりの基材吸水量WAは1588g/m2と見積もった。
このモケット生地に、架橋剤塗付液2を、ディップコートにより、200g/m2(このとき、Kが12.4、塗布液の比重Dは1.013g/cm3)を塗布し、150℃で3分間乾燥させ炭酸ジルコニウムアンモニウムを固定化した。モケット生地には、炭酸ジルコニウムアンモニウムの固形分量(ZrO2換算)として、1.5g/m2が固着された。
また、比較例3として、架橋剤塗付液2を塗布しないこと以外は実施例9と同様にして、モケット生地を作製した。
実施例9と比較例3のモケット生地、および全く処理をしていないBlank用のモケット生地について、20W/m2となるように調整した紫外線ランプFL20SBLで、12時間の前処理を行い、サンプルを作製した。
アセトアルデヒドガス除去試験は、1.5L容積のチャンバーにサンプルを入れ、25℃、湿度20%となるように予め換気し調整した後、アセトアルデヒドガスを、濃度が10ppmとなるように、チャンバーにシリンジで注入した。除去試験には、紫外線シャープカットフィルター(クラレックスUVカットフィルターN−169)を灯具とチャンバーの間に挟み込み、380nm以下のUV光をカットしながら白色蛍光灯FL20SWを用いてサンプル面上で6000lxとなるように光照射を行い、アセトアルデヒドガスの濃度測定を、光音響マルチガスモニターINNOVA1412i(LumaSense Technologies社製)を用いて1時間行った。得られた結果を図15に示す。
図中、501はブランク用のモケット生地、502は比較例3、503は実施例9の結果を各々示す。502に示すように、光触媒のみを塗布した比較例3のモケット生地は、アセトアルデヒド残存率が90%以上であり、触媒作用はなかったが、503に示すように、炭酸ジルコニウムアンモニウムと光触媒を塗布した実施例9のモケット生地は、アセトアルデヒドガス残存率が50%以下であり、炭酸ジルコニウムアンモニウムで処理したことにより、良好な触媒作用があることがわかった。
また、上記表1−1及び表1−2には、実施例7,8−1,8−2,9、比較例3についても、表面処理部の塗布液濃度と固着量と、アセトアルデヒドガスの濃度測定の評価を示した。
Claims (9)
- 多孔質基材と、
前記多孔質基材上に設けられ、スメクタイトを含む粘土鉱物、及び酸化タングステンを含有する光触媒を含む表面処理部とを備えた光触媒製品。 - 前記表面処理部は、少なくとも炭酸ジルコニウムアンモニウムまたはアジピン酸ジヒドラジドのうち1つをさらに含む請求項1に記載の光触媒製品。
- 前記表面処理部は、前記多孔質基材上に設けられた前記粘土鉱物を含む粘土鉱物層と、
前記粘土鉱物層上に設けられた、前記光触媒を含む光触媒層とを含む請求項1または2に記載の光触媒製品。 - 前記表面処理部と前記多孔質基材との間に、炭酸ジルコニウムアンモニウムを含む層、またはアジピン酸ジヒドラジドを含む層をさらに含む請求項3に記載の光触媒製品。
- 多孔質基材と、
前記多孔質基材上に設けられ、炭酸ジルコニウムアンモニウム、及び酸化タングステンを含有する光触媒を含む表面処理部とを備えた光触媒製品。 - 多孔質基材と、前記多孔質基材上に設けられ、スメクタイトを含む粘土鉱物、及び酸化タングステンを含有する光触媒を含む表面処理部とを備え、
10ppmの濃度のアセトアルデヒドを導入した容積0.5lのチャンバー内で、白色蛍光灯FL20SWを用い、紫外線カットフィルターにより380nm以下の光をカットしながら、6000ルクスの照度で光照射され、常温、常圧、湿度20%で2時間放置されたとき、60%以上のアセトアルデヒドを削減する光触媒製品。 - 前記多孔質基材は、不織布である請求項1ないし6のいずれか1項に記載の光触媒製品。
- 前記多孔質基材は、壁紙である請求項1ないし7のいずれか1項に記載の光触媒製品。
- 前記多孔質基材は、壁布である請求項1ないし6のいずれか1項に記載の光触媒製品。
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