JP3456587B2 - 脱臭部材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は浴室、トイレ、居間等の
壁面、天井、床、あるいは空気清浄機等に使用するに好
適な脱臭機能を備えた部材に関する。 【０００２】 【従来の技術】ある種のＴiＯ₂が光触媒として有効なこ
とは例えば日本化学会誌(1988,(8),p1232〜1234)に記載
されているようによく知られている。またＭn、Ｃu等の
金属化合物に脱臭作用があることも知られており、例え
ばＣu−アスコルビン酸の金属イオン錯体が脱臭用触媒
としてハニカム形式で、或いは建材その他へコーティン
グする形で使用されている。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかし上述の光触媒に
ついては、当然ながら光が当たらないと脱臭効果がない
ため、従来は例えばＴiＯ₂粉末をハニカム状に成形し、
ここへ悪臭発生物質を含む空気を吸込み、紫外線ランプ
等の光を照射することによって悪臭源を分解していた。
従って、紫外線ランプ等のための電源が必要であり、ま
た定期的な保守管理もしなくてはならなかったため、浴
室、トイレ、居間等で使用するには、使い勝手が悪かっ
た。また前記Ｃu−アスコルビン酸等の金属イオン錯体
は悪臭分解能力が低いため、トイレ等の脱臭には不向き
であった。 【０００４】本発明は、従来の技術が有するこのような
問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、光の有無に関わりなく強力な脱臭効果を発揮す
る脱臭部材を提供することにある。 【０００５】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく本
発明の脱臭部材は、基材表面に、アナターゼ型ＴｉＯ₂
１００重量部及び銅化合物１乃至３０重量部からなる組
成物の被膜が形成され、前記組成物は、前記銅化合物を
予めＴｉＯ ₂ ゾルに添加した後水熱処理を行ったことを
特徴とする脱臭部材。 【０００６】 【作用】アナターゼ型ＴiＯ₂と銅化合物とからなる組成
物で被覆された脱臭部材は、暗時にもメルカプタン、硫
化水素ガス等の硫黄系悪臭物質を分解することができ、
またアンモニア等の窒素系悪臭物質を吸着することがで
きる。そして光照射時には前記硫黄系及び窒素系悪臭物
質の両方を分解することができる。 【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。ここにおいて図１は本発明に係る脱臭部材を
用いた陶器性タイルの一例を示す断面図である。 【０００８】本発明の脱臭部材１は、図１のタイルの例
に示すように基材２の上にアナターゼ型ＴiＯ₂及び銅化
合物からなる組成物である脱臭被膜３を形成したもので
ある。基材２の材質としてはタイル等の陶材の他、アル
ミナ、ステンレス、ガラス等が挙げられる。 【０００９】また、本発明に係る脱臭被膜３は、ＴiＯ₂
１００重量部及び銅化合物１〜３０重量部からなる組成
物を基材２に塗布、浸漬等によってコーティングした
後、１１０〜９００℃、好ましくは１１０〜４００℃で
焼成して被膜としたものである。ＴiＯ₂はこの温度範囲
で焼成されることによってアナターゼ型の構造となる。 【００１０】上記ＴiＯ₂としては、微粒子状のものより
も更に粒径の小さいゾル状のものを用いることが好まし
い。このＴiＯ2ゾルは、例えば硝酸、塩酸等の酸性水溶
液中或いはアンモニア等の塩基性水溶液中に、平均粒径
0.01〜0.05μm程度のＴiＯ₂が数％〜数十％存在してい
るものである。このＴiＯ₂ゾルを用いて形成した脱臭被
膜３は、微粒子状ＴiＯ₂を用いて形成した被膜に比較し
て、格段に広い表面積を有するため光照射時の活性が非
常に高くなる。 【００１１】また銅化合物の例としては、硫酸銅、炭酸
銅、塩化銅、酢酸銅等の銅塩化物或いは銅酸化物が挙げ
られる。これらの銅化合物のうち非水溶性の物は、Ｔi
Ｏ₂ゾル中への添加を容易にするため微粉状とすること
が好ましい。また水を媒体としたＣuＳＯ₄ゾルを使用す
ることも好ましい。銅化合物の添加量はＴiＯ₂１００重
量部に対して１〜３０重量部であるが、好ましくは３〜
１０重量部、更に好ましくは３〜５重量部である。この
添加量が１重量部未満では暗時の悪臭除去率が低く、ま
た３０重量部を超えると光活性による悪臭分解能力が低
下する。 【００１２】上記銅化合物にＰtを０．１〜５．０重量
部、好ましくは３〜５重量部添加すると、光に対する活
性が更に高まり、例えば、硫黄系化合物であれば分解能
力が増し、ＳＯ₂を生成するのが明瞭に確認される。こ
の添加量が０．１重量部未満では効果がなく、また５重
量部を超える添加は光活性効果は高まるがコストの面で
好ましくない。 【００１３】本発明に基づく脱臭被膜３の製造法を詳述
すると、ビーカー中にＴiＯ₂ゾル及びこのＴiＯ₂ゾルの
固形分に対して５〜３０重量％のＣuＳＯ₄を入れて攪
拌、分散させ組成物を形成する。このとき、ゲル化を防
ぐためにＮＨ₃又はＨＣl等でｐＨを調整するとよい。更
にＰtを添加する場合は白金黒又は塩化白金酸を上記と
同時に混入する。なお、ＣuＳＯ₄ゾルはＴiＯ₂ゾルと混
合すると沈殿してしまうためこの段階では使用できな
い。 【００１４】また、他の製造法を説明すると、ＴiＣl₄
又はＴiのアルコキシドにＣuＣl₂、ＣuＳＯ₄溶液を添加
した後、オートクレーブにおいて２００℃〜４００℃で
水熱処理を行ってＣuを含むＴiＯ₂ゾル組成物を形成す
る。Ｐtを添加する場合は同じく白金黒又は塩化白金酸
を上記と同時に混入する。 【００１５】このようにして調製した組成物を基材２に
スプレー又はディッピングによってコーティングする。
このとき、ゲル化を防ぐために素速くコーティングする
する必要がある。基材２としてハニカム状の部材を用い
る場合にはディッピングで担持させる。このハニカムと
しては、白触媒（ＳiＯ₂−ＴiＯ₂系；日本触媒（株）
製）又はセラミックペーパーハニカム（日本アスベスト
（株）製）等が挙げられる。なお、ＣuＳＯ₄ゾルを使用
する場合は、ＴiＯ₂ゾルを乾燥させてからＣuＳＯ₄ゾル
のディッピングを行う。これらコーティング又はディッ
ピング後、１１０℃〜９００℃で熱処理して脱臭被膜３
を形成する。 【００１６】また白金酸を使用した場合には、熱処理後
に紫外線照射を行ってＰtを還元析出させる必要があ
る。 【００１７】次に、本発明に係る脱臭被膜３の活性を図
２乃至図８によって説明する。ここにおいて図２は硫酸
銅添加量に対する暗時の悪臭除去率Ｒ₃₀Ａ_D（ＣＨ₃Ｓ
Ｈ）を示したものである。なお、悪臭除去率Ｒ₃₀は、脱
臭開始３０分後の残存ガス濃度（ここではメチルメルカ
プタン濃度。試験前濃度は２ppmである。）の百分率
を、またＡ_Dは暗時（光の無い状態）であることを意味
する。なお図２〜図６において使用した試料は、１０×
１０cmのアルミナ基材２上にスプレーによってＴiＯ₂ゾ
ル及びＣuＳＯ₄からなる前記組成物を約４０mg担持さ
せ、大気中でマッフル炉によって１時間熱処理したもの
である。 【００１８】図２によれば、ＣuＳＯ₄添加量を３重量％
以上とすると、暗時、即ち光照射なしであってもメチル
メルカプタンは殆ど分解されることが分かる。但し熱処
理温度が９００℃になるとこのような効果はなくなる。 【００１９】図３は熱処理温度に対する暗時の悪臭除去
率Ｒ₃₀Ａ_D（ＣＨ₃ＳＨ）を示したものである。ＣuＳＯ₄
添加量が３．Ｏ重量％以上の場合は優秀なＲ₃₀を示す
が、上記のように熱処理温度が９００℃になるとこのよ
うな効果はなくなる。これは、９００℃以上では結晶形
がアナターゼからルチルに相変態することが原因であ
り、即ち、脱臭力が単なるＣu添加だけによる効果では
なく、ＴiＯ₂と組み合わされたことによって起こるもの
であることを示している。なお、暗時においてはＣuＳ
Ｏ₄無添加の場合は全く活性を示さない。 【００２０】図４は熱処理温度に対する光照射時の悪臭
除去率Ｒ₃₀Ａ_L（ＣＨ₃ＳＨ）を示したものである。Ｃu
ＳＯ₄添加量が３．０重量％未満であってもＲ₃₀は充分
な結果となっている。またＣuＳＯ₄無添加の場合であっ
ても熱処理温度が７００℃では充分な活性を示してい
る。 【００２１】図５は硫酸銅添加量を更に増加し、且つ最
も活性の高くなる７００℃で熱処理した試料を用いた光
照射時及び暗時の悪臭除去率Ｒ₃₀（ＣＨ₃ＳＨ）を示し
たものである。光照射時Ａ_LにおいてはＣu添加量が微量
でも活性は高いが、暗時Ａ_DにおいてはＣu添加量５重量
％程度から活性を示し始める。またＣu添加量が４０重
量％を超えると光照射時の活性が低下し始めるが、暗時
の活性は５０重量％を超えても低下しない。 【００２２】図６はＰtをＴiＯ₂固形分に対して５重量
％添加した以外は図５と同じ内容である。Ｐtを添加す
ることによってＣu添加量が少ない場合であっても暗時
の活性が高くなる（即ち、活性の立ち上がりが早くな
る）ことが分かる。なお、図中には示していないが、脱
臭被膜３用組成物を形成する際に、Ｃuを水熱処理前に
予めＴiＯ₂ゾル中に添加しておいたほうが、後で添加す
るよりも暗時の活性の立ち上がりが早くなる。 【００２３】図７は暗時の悪臭除去率Ｒ₃₀（Ｈ₂Ｓ使
用。但し、試験前濃度は２ppmである。）の経過時間に
対する活性低下の様子と、光照射による再活性化の様子
を示したものである。本図及び図８の試料はハニカム部
材（セラミックペーパ）に脱臭組成物を担持させて流通
式の試験を行ったものであり、試験ガスの流速ＳＶは５
００００hr_-1である。本図において各曲線は下記の内容
を表す。なお、組成物担持量はハニカム（ハニカム２１
０セル；５ｃｍ×５ｃｍ×５ｃｍ）に対して０．０１ｇ
であり、白触媒ハニカムについては０．００５ｇであ
る。また、上記ハニカム２１０セルは、１インチ×１イ
ンチ（２．５４ｃｍ×２．５４ｃｍ）の断面積あたり２
１０個のセルを有するハニカムを意味する。 【００２４】 ａ線…ＴiＯ₂ゾル＋ＣuＳＯ₄５重量％ ｂ線… 〃 ＋ 〃 ２０重量％ ｃ線… 〃 ＋ 〃 ２０重量％＋Ｐt５重量％ ｄ線… 〃 ＋ 〃 ２０重量％＋ＣuＳＯ₄ゾル
・ディッピング１０重量％ ｅ線… 〃 ＋ 〃 ２０重量％＋Ｐt５重量％
＋ＣuＳＯ₄ゾル・ディッピング１０重量％ ｆ線… 〃 ＋ 〃 ２０重量％＋Ｐt５重量％
（白触媒ハニカム） ｇ線…オゾン脱臭（参考例） ｈ線…活性炭脱臭（参考例） 【００２５】上記各曲線から次のことが明らかである。
即ち、ａ線及びｂ線からＣuＳＯ₄添加量が多いほうが暗
時の活性低下時間を遅らすことができる。またハニカム
端部からの光照射によって急激に活性が回復する（図中
にｈνで示した。）。ｂ線及びｃ線からＰt添加で更に
活性時間を延長することができる。ｄ線からＣuＳＯ₄ゾ
ル・ディッピングを行うと、暗時の活性維持時間が大幅
に伸び、ｅ線からＰtを添加すると更に良好となる。ｃB
R>線とｆ線との比較から、セラミックペーパよりも白触
媒ハニカムを用いたほうが高い効果を得ることができ
る。 【００２６】図８は悪臭発生ガスをＨ₂Ｓに代えてＮＨ₃
とした以外は図７と同様の線図であり、図７のｅ線、即
ちＴiＯ₂ゾル＋ＣuＳＯ₄２０重量％＋Ｐt５重量％＋Ｃu
ＳＯ₄ゾル・ディッピング１０重量％の条件で測定して
ある。本図から、本発明に係る脱臭組成物がＮＨ₃に対
しても有効であることが明白である。 【００２７】 【発明の効果】以上に説明した如く前記脱臭組成物をタ
イル等に塗布して焼成した本発明の脱臭部材は、日中或
いは点灯時には硫黄系及び窒素系の悪臭ガスを分解し、
夜間の非点灯時においても硫黄系ガスの分解及び窒素系
ガスの吸着を行えるため、電気等のエネルギーを消費す
ることなくトイレ、浴室、居間等の室内の臭気を消すこ
とが可能である。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明に係る脱臭部材を用いた陶器性タイルの
一例を示す断面図 【図２】悪臭除去率Ｒ₃₀Ａ_D（Ｃ1Ｈ₃ＳＨ）−硫酸銅添
加量線図 【図３】悪臭除去率Ｒ₃₀Ａ_D（ＣＨ₃ＳＨ）−熱処理温度
線図 【図４】悪臭除去率Ｒ₃₀Ａ_L（ＣＨ₃ＳＨ）−熱処理温度
線図 【図５】悪臭除去率Ｒ₃₀（ＣＨ₃ＳＨ）−硫酸銅添加量
線図 【図６】悪臭除去率Ｒ₃₀（ＣＨ₃ＳＨ）−Ｐt含有硫酸銅
添加量線図 【図７】悪臭除去率Ｒ₃₀Ａ_L（Ｈ₂Ｓ）−経過時間線図 【図８】悪臭除去率Ｒ₃₀Ａ_D（ＮＨ₃）−経過時間線図 【符号の説明】 １…脱臭部材、２…基材、３…脱臭被膜。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−202343（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−130468（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−130467（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−81150（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−75062（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−83027（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A61L 9/00 - 9/22

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 基材表面に、アナターゼ型ＴｉＯ₂１０
   ０重量部及び銅化合物１乃至３０重量部からなる組成物
   の被膜が形成され、前記組成物は、前記銅化合物を予め
   ＴｉＯ ₂ ゾルに添加した後水熱処理を行ったことを特徴
   とする脱臭部材。