JP2667331B2 - 光触媒機能を有する部材及びその製造方法 - Google Patents
光触媒機能を有する部材及びその製造方法Info
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
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- C04B41/009—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
-
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- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/52—Multiple coating or impregnating multiple coating or impregnating with the same composition or with compositions only differing in the concentration of the constituents, is classified as single coating or impregnation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/00017—Aspects relating to the protection of the environment
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、脱臭、抗菌、防汚等の
光触媒機能を有する部材とその製造方法に関する。
光触媒機能を有する部材とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】紫外線の照射を受けて脱臭反応を進行さ
せる光触媒としてアナターゼ型のＴiＯ2が知られてい
る。そして、光触媒粒子をバインダに混練した原料を居
住空間の壁面を構成する部材の表面に塗布した後に焼成
することで、居住空間の壁面に脱臭壁機能をもたせるよ
うにした提案を本出願人は先に行なっている。
せる光触媒としてアナターゼ型のＴiＯ2が知られてい
る。そして、光触媒粒子をバインダに混練した原料を居
住空間の壁面を構成する部材の表面に塗布した後に焼成
することで、居住空間の壁面に脱臭壁機能をもたせるよ
うにした提案を本出願人は先に行なっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】図１１は脱臭壁の一部
部分拡大断面図であり、壁材１００の表面にはバインダ
層１０１が形成され、このバインダ層１０１内に光触媒
粒子１０２が完全に埋まっている。このため、脱臭壁全
体としては、図のような部分の光触媒粒子１０２に直接
紫外線が照射されず、十分な触媒作用を発揮することが
できない。
部分拡大断面図であり、壁材１００の表面にはバインダ
層１０１が形成され、このバインダ層１０１内に光触媒
粒子１０２が完全に埋まっている。このため、脱臭壁全
体としては、図のような部分の光触媒粒子１０２に直接
紫外線が照射されず、十分な触媒作用を発揮することが
できない。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく本
願の第１発明は、基材表面に形成した釉薬層または印刷
層からその一部が露出するように光触媒粒子を配置し
た。
願の第１発明は、基材表面に形成した釉薬層または印刷
層からその一部が露出するように光触媒粒子を配置し
た。
【０００５】また、本願の第２発明は、基材表面に釉薬
層または印刷層を形成し、この釉薬層または印刷層の上
に光触媒粒子を付着させ、その後加熱により釉薬層また
は印刷層を軟化せしめた後、冷却することによって基材
表面に光触媒粒子の一部がバインダ層から露出するよう
に固着させた。また、本願の第３発明は、釉薬層または
印刷層表面に光触媒粒子を吹き付けてシートを形成し、
このシートを基材表面に貼着し、釉薬層または印刷層を
加熱により軟化せしめた後、冷却することによって基材
表面に光触媒粒子の一部が釉薬層または印刷層から露出
するように固着させた。
層または印刷層を形成し、この釉薬層または印刷層の上
に光触媒粒子を付着させ、その後加熱により釉薬層また
は印刷層を軟化せしめた後、冷却することによって基材
表面に光触媒粒子の一部がバインダ層から露出するよう
に固着させた。また、本願の第３発明は、釉薬層または
印刷層表面に光触媒粒子を吹き付けてシートを形成し、
このシートを基材表面に貼着し、釉薬層または印刷層を
加熱により軟化せしめた後、冷却することによって基材
表面に光触媒粒子の一部が釉薬層または印刷層から露出
するように固着させた。
【０００６】
【作用】未焼成の釉薬層または印刷層表面に光触媒粒子
をスプレー等で吹き付けると、光触媒微粉末は完全に釉
薬層または印刷層内に埋没せず、その一部が露出した状
態で付着する。また、一部が埋設していることで、光触
媒層の機械的強度が向上する。
をスプレー等で吹き付けると、光触媒微粉末は完全に釉
薬層または印刷層内に埋没せず、その一部が露出した状
態で付着する。また、一部が埋設していることで、光触
媒層の機械的強度が向上する。
【０００７】
【実施例】以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。ここで、図１は本発明に係るセラミック、陶
器、ガラス、金属等の基材表面に光触媒層を形成した光
触媒機能を有する部材の製造方法を工程順に示した図、
図２は同方法にて得られたタイルの拡大断面図であり、
本発明方法にあっては先ず図１（ａ）に示すように、壁
面、床面或いは天井面を構成する板状部材としてのタイ
ル素地１の表面に釉薬層２を塗布し、次いで図１（ｂ）
に示すように釉薬層２の表面にスプレー等を用いて光触
媒粒子としてのアナターゼ型ＴiＯ2粒子３をゾル状にし
て吹き付け、次いで図１（ｃ）に示すように釉薬層２を
加熱溶融せしめた後、冷却して固化せしめる。尚、Ｔi
Ｏ2ゾルにはＣuやＡg等を添加して殺菌効果をもたせる
ようにしてもよい。添加の方法としては例えばＣuＳＯ4
をＮＨ3溶液でｐＨ１１程度に調整したＴiＯ2ゾルに添
加する。
説明する。ここで、図１は本発明に係るセラミック、陶
器、ガラス、金属等の基材表面に光触媒層を形成した光
触媒機能を有する部材の製造方法を工程順に示した図、
図２は同方法にて得られたタイルの拡大断面図であり、
本発明方法にあっては先ず図１（ａ）に示すように、壁
面、床面或いは天井面を構成する板状部材としてのタイ
ル素地１の表面に釉薬層２を塗布し、次いで図１（ｂ）
に示すように釉薬層２の表面にスプレー等を用いて光触
媒粒子としてのアナターゼ型ＴiＯ2粒子３をゾル状にし
て吹き付け、次いで図１（ｃ）に示すように釉薬層２を
加熱溶融せしめた後、冷却して固化せしめる。尚、Ｔi
Ｏ2ゾルにはＣuやＡg等を添加して殺菌効果をもたせる
ようにしてもよい。添加の方法としては例えばＣuＳＯ4
をＮＨ3溶液でｐＨ１１程度に調整したＴiＯ2ゾルに添
加する。
【０００８】ところで、ＴiＯ2ゾルは前記したように釉
薬層２の表面に吹き付け、完全に埋没させないため、図
２に示すようにＴiＯ2粒子３はその一部が釉薬層２内に
入り込み、他の部分が露出した状態で釉薬層２に保持さ
れる。
薬層２の表面に吹き付け、完全に埋没させないため、図
２に示すようにＴiＯ2粒子３はその一部が釉薬層２内に
入り込み、他の部分が露出した状態で釉薬層２に保持さ
れる。
【０００９】その結果、図示しない壁面等に固定したラ
ンプからの紫外線をＴiＯ2粒子３の露出した部分に直接
照射することができる。そして紫外線がＴiＯ2粒子３に
照射されると、吸着水と光触媒の正孔とが反応して水酸
基ラジカル（ＯＨ*）を生成し、この水酸基ラジカルと
アンモニアとが下式（１）のように反応し、また水酸基
ラジカルとメチルメルカプタンとが下式（２）のように
反応して脱臭すると考えられる。
ンプからの紫外線をＴiＯ2粒子３の露出した部分に直接
照射することができる。そして紫外線がＴiＯ2粒子３に
照射されると、吸着水と光触媒の正孔とが反応して水酸
基ラジカル（ＯＨ*）を生成し、この水酸基ラジカルと
アンモニアとが下式（１）のように反応し、また水酸基
ラジカルとメチルメルカプタンとが下式（２）のように
反応して脱臭すると考えられる。
【００１０】 ＮＨ3＋３ＯＨ*→1/2Ｎ2＋３Ｈ2Ｏ・・・・・・・・・・・（１） ＣＨ3ＳＨ＋ＯＨ*→ＣＨ3Ｓ＋Ｈ2Ｏ ２ＣＨ3Ｓ＋２ＯＨ*＋５Ｏ2→２ＣＯ2＋４Ｈ2Ｏ＋２ＳＯ2 ・・（２）
【００１１】図３乃至図７は別実施例を示す図であり、
図３に示す実施例にあっては、釉薬層２の表面に印刷に
よってインク層４を形成し、このインク層４の表面にＴ
iＯ2粒子３をその一部が露出するように吹き付け、その
後は前記と同様に加熱し冷却する。
図３に示す実施例にあっては、釉薬層２の表面に印刷に
よってインク層４を形成し、このインク層４の表面にＴ
iＯ2粒子３をその一部が露出するように吹き付け、その
後は前記と同様に加熱し冷却する。
【００１２】図４に示す実施例は、離型紙５の表面に水
溶性バインダ６を介して釉薬層２を形成し、この釉薬層
２の表面にバインダ層７を形成し、このバインダ層７の
表面にＴiＯ2粒子３をその一部が露出するように吹き付
けてシートＳを得る。そして、離型紙５を剥離してシー
トＳをタイル素地１表面に貼着し、この後前記と同様に
して加熱し冷却する。このように光触媒機能を有するシ
ートＳを別体として用意しておけば、既存のタイル等に
も脱臭等の光触媒機能を簡単に付与することができる。
溶性バインダ６を介して釉薬層２を形成し、この釉薬層
２の表面にバインダ層７を形成し、このバインダ層７の
表面にＴiＯ2粒子３をその一部が露出するように吹き付
けてシートＳを得る。そして、離型紙５を剥離してシー
トＳをタイル素地１表面に貼着し、この後前記と同様に
して加熱し冷却する。このように光触媒機能を有するシ
ートＳを別体として用意しておけば、既存のタイル等に
も脱臭等の光触媒機能を簡単に付与することができる。
【００１３】図５に示す実施例は、インク層４の表面に
部分的にＴiＯ2粒子３を付着せしめて絵柄とし、装飾効
果を高めるようにしたものであり、ＴiＯ2粒子３を釉薬
層２の表面に形成してもよい。
部分的にＴiＯ2粒子３を付着せしめて絵柄とし、装飾効
果を高めるようにしたものであり、ＴiＯ2粒子３を釉薬
層２の表面に形成してもよい。
【００１４】図６（ａ）、（ｂ）に示す実施例は、タイ
ル素地１に滑り止め等の目的で形成した凹部に釉薬層２
を介してＴiＯ2粒子３を保持したものである。このよう
に凹部を形成した場合には凹部に汚れが入り込み汚れが
落ちにくいが、ＴiＯ2粒子３を保持することで、凹部内
の汚れが分解されるので汚れを簡単に除去できる。
ル素地１に滑り止め等の目的で形成した凹部に釉薬層２
を介してＴiＯ2粒子３を保持したものである。このよう
に凹部を形成した場合には凹部に汚れが入り込み汚れが
落ちにくいが、ＴiＯ2粒子３を保持することで、凹部内
の汚れが分解されるので汚れを簡単に除去できる。
【００１５】図７に示す実施例は、釉薬層２とＴiＯ2粒
子３との間に蒸着アルミニウム粉末やマグネシア等から
なる紫外線反射層８を介在させたものであり、このよう
な構成とすることで、一旦ＴiＯ2粒子３の層を透過した
紫外線を再びＴiＯ2粒子３に照射することができ、触媒
作用が向上する。
子３との間に蒸着アルミニウム粉末やマグネシア等から
なる紫外線反射層８を介在させたものであり、このよう
な構成とすることで、一旦ＴiＯ2粒子３の層を透過した
紫外線を再びＴiＯ2粒子３に照射することができ、触媒
作用が向上する。
【００１６】図８はＣＨ3ＳＨ濃度と経過時間との関係
を熱処理（焼成）温度毎に試験した結果を示すグラフで
あり、グラフ中τ1/10は濃度が１／１０になるまでの時
間を示し、点線は紫外線を照射しない場合を示す。また
アナターゼ型ＴiＯ2粒子は平均粒径１００Åのものを用
いた。また、図９は熱処理温度と３０分後の臭気除去率
との関係を実験した結果を示すグラフであり、図１０は
平均粒径５００Åのアナターゼ型ＴiＯ2を用いた場合の
ＣＨ3ＳＨ濃度と経過時間との関係（熱処理温度；７０
０℃）を示すグラフである。
を熱処理（焼成）温度毎に試験した結果を示すグラフで
あり、グラフ中τ1/10は濃度が１／１０になるまでの時
間を示し、点線は紫外線を照射しない場合を示す。また
アナターゼ型ＴiＯ2粒子は平均粒径１００Åのものを用
いた。また、図９は熱処理温度と３０分後の臭気除去率
との関係を実験した結果を示すグラフであり、図１０は
平均粒径５００Åのアナターゼ型ＴiＯ2を用いた場合の
ＣＨ3ＳＨ濃度と経過時間との関係（熱処理温度；７０
０℃）を示すグラフである。
【００１７】これら図８、図９及び図１０から以下のこ
とが言える。第１に紫外線の存在下においてアナターゼ
型ＴiＯ2は触媒作用を発揮する。第２に触媒作用は７０
０℃付近で最大値を示し、３０分後の臭気除去率を５０
％以上とするには３００℃以上で９００℃未満とする必
要がある。これは熱処理温度が３００℃未満では活性が
生じにくく９００℃を超えるとＴiＯ2の構造がアナター
ゼからルチルに変化するからと考えられる。第３に触媒
作用は、粒径のある程度小さなアナターゼがよいことが
分る。
とが言える。第１に紫外線の存在下においてアナターゼ
型ＴiＯ2は触媒作用を発揮する。第２に触媒作用は７０
０℃付近で最大値を示し、３０分後の臭気除去率を５０
％以上とするには３００℃以上で９００℃未満とする必
要がある。これは熱処理温度が３００℃未満では活性が
生じにくく９００℃を超えるとＴiＯ2の構造がアナター
ゼからルチルに変化するからと考えられる。第３に触媒
作用は、粒径のある程度小さなアナターゼがよいことが
分る。
【００１８】
【発明の効果】以上に説明した如く本発明によれば、光
触媒粒子が釉薬層または印刷層から一部露出した状態で
保持され、露出した部分に紫外線が直接当るので触媒作
用を十分に発揮することができ、また、この構造は、タ
イル等の表面の釉薬層または印刷層を加熱溶融せしめた
後、冷却して釉薬層または印刷層を固化せしめることに
より簡便に形成できる。
触媒粒子が釉薬層または印刷層から一部露出した状態で
保持され、露出した部分に紫外線が直接当るので触媒作
用を十分に発揮することができ、また、この構造は、タ
イル等の表面の釉薬層または印刷層を加熱溶融せしめた
後、冷却して釉薬層または印刷層を固化せしめることに
より簡便に形成できる。
【図１】本発明に係る光触媒機能を有する部材の製造方
法を工程順に示した図。
法を工程順に示した図。
【図２】同方法にて得られた部材の拡大断面図。
【図３】別実施例を示す部材の断面図。
【図４】別実施例を示す部材の断面図。
【図５】別実施例を示す部材の断面図。
【図６】別実施例を示す部材の断面図。
【図７】別実施例を示す部材の断面図。
【図８】平均粒径１００Åのアナターゼ型ＴiＯ2を用い
た場合の経過時間とＣＨ3ＳＨ濃度との関係を示すグラ
フ。
た場合の経過時間とＣＨ3ＳＨ濃度との関係を示すグラ
フ。
【図９】熱処理温度と３０分後の臭気除去率との関係を
示すグラフ。
示すグラフ。
【図１０】平均粒径５００Åのアナターゼ型ＴiＯ2を用
いた場合の経過時間とＣＨ3ＳＨ濃度との関係を示すグ
ラフ。
いた場合の経過時間とＣＨ3ＳＨ濃度との関係を示すグ
ラフ。
【図１１】従来の製造方法によって得られた光触媒機能
を有する部材の断面図。
を有する部材の断面図。
１…タイル素地、２…釉薬層、３…ＴiＯ2粒子、４…イ
ンク層、５…離型紙、６…水溶性バインダ、７…バイン
ダ層、８…紫外線反射層、Ｓ…シート、１００…壁材、
１０１…バインダ層、１０２…光触媒粒子。
ンク層、５…離型紙、６…水溶性バインダ、７…バイン
ダ層、８…紫外線反射層、Ｓ…シート、１００…壁材、
１０１…バインダ層、１０２…光触媒粒子。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ０５Ｄ 7/00 Ｂ３２Ｂ 9/00 Ａ Ｂ３２Ｂ 9/00 33/00 33/00 Ｅ０４Ｃ 2/02 Ｅ０４Ｃ 2/02 8913−2Ｅ Ｅ０４Ｆ 13/08 Ａ Ｅ０４Ｆ 13/08 Ｂ０１Ｄ 53/36 Ｈ (72)発明者 佐伯 義光 福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番 １号 東陶機器株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−157125（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−202343（ＪＰ，Ａ)
Claims (4)
- 【請求項１】 基材表面に形成した釉薬層または印刷層
からその一部が露出するように光触媒粒子を配置したこ
とを特徴とする光触媒機能を有する部材。 - 【請求項２】 基材表面に釉薬層または印刷層を形成
し、この釉薬層または印刷層の上に光触媒粒子を付着さ
せ、その後加熱により釉薬層または印刷層を軟化せしめ
た後、冷却することによって基材表面に光触媒粒子の一
部が釉薬層または印刷層から露出するように固着させた
ことを特徴とする光触媒機能を有する部材の製造方法。 - 【請求項３】 釉薬層または印刷層表面に光触媒粒子を
吹き付けてシートを形成し、このシートを基材表面に貼
着し、釉薬層または印刷層を加熱により軟化せしめた
後、冷却することによって基材表面に光触媒粒子の一部
が釉薬層または印刷層から露出するように固着させたこ
とを特徴とする光触媒機能を有する部材の製造方法。 - 【請求項４】 請求項２または請求項３に記載の光触媒
機能を有する部材の製造方法において、前記光触媒粒子
はアナターゼ型ＴiＯ2を主体とし、且つ前記加熱温度を
３００℃以上９００℃未満の範囲とすることを特徴とす
る光触媒機能を有する部材の製造方法。
Priority Applications (1)
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