JP3484470B2

JP3484470B2 - 光触媒機能を有するフィルム素材

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Publication number: JP3484470B2
Application number: JP2000221672A
Authority: JP
Inventors: 博史垰田; 久義森; 隆志森
Original assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 2000-07-24
Filing date: 2000-07-24
Publication date: 2004-01-06
Anticipated expiration: 2020-07-24
Also published as: JP2002036418A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光触媒粒子を担持
させたプラスチックフィルム素材に関するものであり、
特には、悪臭や空気中の有害物質の分解除去、抗菌・抗
かび等を目的に使用できる環境浄化素材として機能する
光触媒機能を有するフィルム素材に関するものである。

【０００２】

【従釆の技術】近年、居住空間や作業空間での悪臭や自
動車の排気ガス等の有害物質による環境汚染が深刻な問
題となっている。従来、悪臭防止法あるいは空気中の有
害物質の除去法として、酸やアルカリなどの吸収液や吸
着剤などに吸収あるいは吸着させる方法がある。この方
法は廃液や使用済みの吸着剤の処理が問題で、二次公害
を起こす恐れがある。また、芳香剤を使用して悪臭を隠
ぺいする方法もあるが芳香剤の臭いが食品に移ったりし
て芳香剤自体の臭いによる被害が出る恐れがあるなどの
欠点を持っている( 例えば、西田耕之助、平凡社「大百
科事典」１巻、p136(1984)) 。

【０００３】一方、チタニアに光を照射すると強い還元
作用を持つ電子と強い酸化作用を持つ正孔が生成し、接
触してくる分子種を酸化還元作用により分解することが
知られている。チタニアのかかる作用がいわゆる光触媒
作用であり、この作用を利用することによって、水中に
溶解している有機溶剤、農薬や界面活性剤などの環境汚
染物質、空気中の有害物質や悪臭などの分解除去を行う
ことができる。この方法はチタニアと光を利用するだけ
で繰り返し使用でき、反応生成物は無害な炭酸ガスなど
であり、微生物を用いる生物処理などの方法に比べて、
温度、ｐＨ、ガス雰囲気、毒性などの反応条件の制約が
少なく、しかも生物処理法では処理しにくい有機ハロゲ
ン化合物や有機リン化合物のようなものでも容易に分解
・除去できるという長所を持っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これま
で行われてきたチタニア光触媒による有機物の分解除去
の研究では、光触媒として粉末のものがそのまま用いら
れていた( 例えば、A.L.Pruden and D. F. 0LLis，Jour
nal of Catalysis，Vol.82. 404 (1983)、H.Hidaka，H.
Jou, K. Nohara, J. Zhao，Chemosphere ，Vol.25，15
89(1992)、久永輝明、原田賢二、田中啓一、工業用水、
第379 号、12(1990)) 。そのため、使用後の光触媒の回
収が困難など、取扱いや使用が難しく、なかなか実用化
できなかった。特に、プラスチックフィルムの表面に担
持させたり、プラスチック樹脂中に練り込むと、その強
力な光触媒作用によって有害有機物や環境汚染物質だけ
でなくプラスチック自身が分解されてしまうため、極め
て劣化しやすく、薄膜フィルムのような形状で使用する
ことは不可能であった。

【０００５】本発明は上記の点に鑑みなされたものであ
って、その目的とするところは、悪臭や空気中の有害物
質、汚れの分解除去あるいは抗菌・抗かびなど、環境の
浄化を効果的かつ経済的、安全に行うことのできる環境
浄化素材としての機能性フィルム素材を提供せんとする
ものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明が上記の目的を達
成するために採用した手段の要旨とするところは、叙上
の特許請求の範囲に記載のとおりである。

【０００７】すなわち、請求項１の発明は、プラスチッ
クフィルムの表面に、光触媒として不活性なセラミック
スで光触媒粒子の表面を部分的に被覆した光触媒粒子が
担持されており、該光触媒粒子として、マスクメロンの
ネット構造状で光触媒として不活性なセラミックスを有
する光触媒粒子、又は、バラの花形状で光触媒として不
活性なセラミックスを有する光触媒粒子のいずれかを含
むものを、その要旨とするものである。

【０００８】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、光触媒として不活性なセラミックスがアルミナ、シ
リカ、ジルコニア、マグネシア、カルシア、アパタイ
ト、及びアモルファスのチタニアのうちから選ばれた少
なくとも一種のセラミックスであることを、その要旨と
するものである。

【０００９】光触媒粒子は、光触媒の表面に光触媒とし
て不活性なセラミックスで部分的に被覆されているもの
であり、より具体的には、図１に示すように、光触媒
（チタニア粒子）１２の表面に、セラミックスがマスク
メロンのネット構造１４に形成されているものと、図２
に示すように、バラの花形状のセラミックス（アパタイ
ト結晶）１６が形成されているものの２種類のものであ
る。

【００１０】このような光触媒粒子の使用を必須の構成
要件とする請求項１乃至２の発明によると、プラスチッ
クフィルム基材の表面に光触媒粒子を担持させても、プ
ラスチックスと接触している部分が光触媒として不活性
なセラミックスであるため（プラスチック表面と光触媒
とが接触していないため）、プラスチックス自身の分解
が生じ難く、長期間その効果を持続させることができ
る。また、前記細孔などを介して、或いはバラの花形状
のアパタイト結晶の根部に光触媒（例えばチタニア粒
子）が露出した状態になっているため、光触媒を光励起
させることができる。すなわち、光触媒の光触媒作用で
生成した電子と正孔の酸化還元作用により、悪臭や空気
中の有害物質等の環境汚染物質を容易に分解除去できる
のである。

【００１１】請求項３の発明は、請求項１又は２記載の
発明において、前記光触媒粒子が、グラビア印刷用のイ
ンクとともに担持されていることを、その要旨とするも
のである。

【００１２】このような構成を採用した請求項３の発明
によると、請求項１又は２記載の発明が奏する作用に加
えて、プラスチックフィルムに担持させた光触媒粒子の
量が多くて最終製品たるフィルムの透明度が落ちたとし
ても、文字・図画がグラビア印刷用のインクにて印刷さ
れているから、全体の外観や美観にほとんど影響しな
い。すなわち、プラスチックフィルムに多量の光触媒粒
子を担持させることができる。

【００１３】請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれ
かに記載の発明において、光触媒粒子が、白金、ロジウ
ム、ルテニウム、パラジウム、銀、銅、鉄、亜鉛のうち
から選ばれた少なくとも一種の金属を表面に担持したも
のであることを、その要旨とするものである。

【００１４】このような構成を採用した請求項４の発明
によると、前記各請求項の発明が奏する作用に加えて、
光触媒の表面に、白金あるいはロジウム、ルテニウム、
パラジウム、銀、銅、鉄、亜鉛の金属が担持されている
ため、その触媒作用により、異臭や悪臭、環境汚染物等
の分解除去作用や抗菌・抗かび作用などの環境浄化作用
の一層の増大が図れる。

【００１５】請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれ
かに記載の発明において、プラスチックフィルムの表面
が、白金、ロジウム、ルテニウム、パラジウム、銀、
銅、鉄、亜鉛のうちより選択された少なくとも一種の金
属にてアンダーコートされていることを、その要旨とす
るものである。

【００１６】このような構成を採用した請求項５の発明
によると、前記各請求項の発明が奏する作用に加えて、
プラスチックフィルム面に光触媒粒子をきれいに担持さ
せることができ、より一層耐久性に優れかつ品質が均一
な光触媒機能フィルム素材として形成できるとともに、
電子と正孔の再結合を防止でき、これらが相まって、悪
臭等の分解除去作用を高度にかつ長期間持続させること
ができる。

【００１７】請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれ
かに記載の発明において、光触媒の結晶形がアナターゼ
であることを、その要旨とするものである。

【００１８】このような構成を採用した請求項６の発明
によると、前記各請求項の発明が奏する作用に加えて、
光触媒が高活性なアナターゼ型であるため、より一層の
分解除去作用の向上が図れる。

【００１９】請求項７の発明は、請求項１〜６のいずれ
かに記載の発明において、光触媒又は前記光触媒粒子
が、多孔質担体に固定した光触媒体として形成されてお
り、該光触媒体として当該プラスチックフィルム表面に
担持されていることを、その要旨とするものである。

【００２０】請求項８の発明は、請求項７の発明におい
て、多孔質担体が、ニッケル−カドミウム、ステンレス
鋼、バーマロイ、アルミニウム合金及び銅等に代表され
るの多孔質金属若しくは発泡金属類、活性炭、活性アル
ミナ、シリカゲル、発泡ガラス、粒状セラミックス焼結
体及び粘土焼結体等に代表される多孔質セラミックス類
のいずれかであることを、その要旨とするものである。

【００２１】このような構成を採用した請求項７、８の
発明によると、前記各請求項の発明が奏する作用に加え
て、多孔質担体の表面に光触媒粒子が固定されているた
め、悪臭や環境汚染物質、汚水中の有機溶剤や農薬など
の環境汚染物質等と接触可能な比表面積が大きくなり、
環境汚染物質等を効率良く吸着でき、迅速かつ連続的な
分解除去作用や抗菌・抗かび作用などの環境浄化作用の
一層の増大が図れる。

【００２２】請求項９の発明は、請求項１〜８のいずれ
かに記載の発明において、当該フィルム素材に、無数の
微孔が透設されていることを、その要旨とするものであ
り、通気性が確保できる。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明のプラスチックフィルム素
材の実施の形態を説明するが、これは代表的なものを示
したものであり、その要旨を越えない限り、以下の実施
例により本発明が限定されるものではない。

【００２４】本明細書において、光触媒とは、結晶の伝
導帯と価電子帯との間のエネルギーギャップよりも大き
なエネルギー（すなわち短い波長）の光（励起光）を照
射したときに荷電子帯中の電子の励起（光励起）が生じ
て、伝導電子と正孔を生成しうる物質のことであり、例
えば、酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛、酸化バナジウ
ム、三酸化二ビスマス、三酸化タングステン、酸化第二
鉄、チタン酸ストロンチウム、硫化カドミウムなどの各
粒子を例示することができ、これらのうち１種又は２種
以上を使用することができる。優れた光触媒作用を発揮
するという点では、酸化チタンを使用することが好まし
い。また、結晶性の酸化チタンとしては、アナターゼ
型、ルチル型、ブルッカイト型のものがあり、どれを使
用しても構わないが、このうち最も優れた光触媒作用を
発揮するという観点からは、アナターゼ型の酸化チタン
を使用することが極めて好ましい。

【００２５】より詳しくは、光触媒に対して紫外線を照
射してこれを光励起すると、光触媒の表面において電子
−正孔対が生じる。このうち電子は表面酸素を還元して
スーパーオキサイドイオン（Ｏ₂ ^-）を生成し、正孔は表
面水酸基を酸化して水酸ラジカル（・ＯＨ））を生成
し、これらの反応性に富んだ両活性種により悪臭や環境
汚染物質が極めて効率的にそして確実に酸化還元分解処
理できるのである。

【００２６】光触媒を励起するための光源としては、太
陽光、殺菌ランプ、ブラックライト、蛍光灯、白熱灯、
水銀灯、ＵＶライト、キセノンランプ、ハロゲンラン
プ、メタルハライドランプ、ケミカルライト等が使用で
きる。

【００２７】光触媒粒子としては、マスクメロンのネッ
ト構造状で光触媒として不活性なセラミックスを有する
光触媒粒子（図１）、又はバラの花形状で光触媒として
不活性なセラミックス（アパタイト結晶）を有する光触
媒粒子（図２）のいずれかを使用することが好ましい。

【００２８】光触媒粒子のうち、光触媒（チタニア粒
子）の表面に、不活性なセラミックスがマスクメロンの
ネット構造状に形成されているものは、有機高分子を添
加したセラミックスのゾル液で光触媒（例えばチタニア
粒子）表面をコーティングした後、噴霧乾燥などで乾燥
し、その後、加熱焼成することによって製造できる。よ
り詳しくは、焼成時に有機高分子が消失するため、セラ
ミックス膜の表面に細孔を形成できこの細孔の底部にチ
タニアが露出した状態となっているのである。

【００２９】セラミックスのゾル液は、超微粒子のセラ
ミックスを水に懸濁させたり、アルコールと金属塩や金
属との反応などによって得られる金属のアルコキシドを
加水分解したり、金属のアルコキシドに溶解した金属塩
を加水分解したりすることによって調製される。その
際、アルコールアミン類やグリコール類を添加すると均
一で透明な溶液が得られ、それを用いることによって高
性能の光触媒粒子を製造することができる。

【００３０】セラミックスのゾル溶液を調製するための
金属のアルコキシドとしては、アルミニウム、珪素、ジ
ルコニウム、マグネシウム、カルシウム、チタニウム等
のアルコキシド及びそれらの混合物のアルコキシドが挙
げられる。また、金属塩としては、それらの金属の酢酸
塩、蓚酸塩、２−エチルヘキサン酸塩、ステアリン酸
塩、乳酸塩、アセチル酢酸塩などの有機酸塩が挙げられ
る。

【００３１】光触媒粒子を製造する際の焼成温度は、ア
モルファスのチタニアを担持させる場合で４００℃以
下、それ以外のセラミックスを担持させる場合には６０
０℃以下、最大でも７００℃以下が好ましい。焼成温度
が高いとセラミックスの粒成長が起こり、島の高さが高
くなるが、焼成温度が７００℃より高い場合には、チタ
ニアが光触媒として低活性なルチルの結晶形に変わるた
め、好ましくない。

【００３２】セラミックスのゾル液に添加する有機高分
子としては、ポリエチレングリコールあるいはポリエチ
レンオキサイド、ポリビニルアルコール、セルロース、
セルロース誘導体などの水溶性ポリマーが挙げられる
が、特にポリエチレングリコール又はポリエチレンオキ
サイドが好ましく、そして、その分子量としては、１０
００以上のものが好ましい。分子量が１０００未満のも
のを用いた場合には、出来上がったセラミックス膜が基
板のチタニア粒子の表面から剥離しやすくなり、きれい
で丈夫な膜を形成させ難い傾向がある。また、有機高分
子の量は、その溶解度以下であることか好ましく、溶解
度以上に添加した場合には、丸いきれいな細孔になら
ず、また、きれいな膜を形成させ難い傾向がある。

【００３３】光触媒粒子の表面の細孔径の大きさや細孔
分布の密度は、セラミックスのゾル液への有機高分子の
添加量や分子量を変えることによって制御することがで
きる。添加量を少なくしたり、分子量の小さいものを使
用した場合には光触媒粒子の表面の細孔が小さなものに
なり、添加量を多くしたり、分子量の大きなものを使用
した場合には細孔が大きなものになる。そして、添加量
が少ない場合には細孔の分布の密度がまばらなものにな
るが、添加量が多い場合には細孔の分布が密なものが得
られる。また、分子量分布の広い有機高分子を添加した
場合には、表面に色々な孔径の細孔を持った光触媒粒子
が得られる。さらに、薄膜を積層することにより、特異
な三次元構造を持った光触媒粒子を得ることもできる。

【００３４】このようにして製造された光触媒粒子は、
チタニア粒子の表面が光触媒として不活性なセラミック
ス膜によって被覆され、しかもセラミックス膜表面が細
孔を有し、細孔の底に光触媒として活性なチタニアが露
出した状態となっているため、プラスチックス表面に担
持させた場合でも、プラスチックスと接触している部分
が光触媒として不活性なセラミックスであるから、プラ
スチックス自身の分解を生じることない。そのため、悪
臭やＮＯｘなどの空気中の有害物質あるいは水中に溶解
している有機溶剤や農薬などの環境を汚染している有機
化合物を吸着でき、光励起を受けてチタニア粒子表面に
生成した電子と正孔の酸化還元作用によって（光触媒作
用により）、これらを迅速にかつ連続的に分解除去する
ことができ、抗菌・抗かび用素材としても使用でき、し
かも、光を照射するだけで、低コスト・省エネルギー的
でかつメンテナンスフリーで使用できる。

【００３５】バラの花形状のセラミックス（アパタイト
結晶）を有する光触媒粒子は、カルシウムとリンを含む
溶液から析出させたアパタイトを、光触媒の表面で成長
させることによって製造されたものである。例えば光触
媒が酸化チタンである場合、チタニア粒子とアパタイト
の混合物やチタニア粒子を水酸化カルシウムとリン酸イ
オンの両方を含有する等張な疑似体液中に浸漬し、静置
することで、チタニア粒子の表面に水酸化カルシウムと
リン酸イオンとの反応で生成するアパタイトを析出さ
せ、これをチタニア粒子の表面にバラの花形状にて島状
に成長させてなる光触媒粒子、表面に例えばバラの花形
状のアパタイトにて島状に担持すチタニア粒子を水やバ
インダーに懸濁させたもの、アルコールと四塩化チタン
若しくは金属チタンとの反応等により得られるチタンの
アルコキシド等のチタン化合物を加水分解したもの、な
どが例示である。

【００３６】上記「アパタイト」とは、水酸アパタイ
ト、炭酸アパタイト、フッ化アパタイト、リン酸三カル
シウム、又はリン酸八カルシウムのいずれか１種又はこ
れら２種以上の混合物であっても構わない。チタニア粒
子に形成したアパタイトは多孔質で、しかも菌やカビな
どの生体構成成分である蛋白質や糖質などとの親和性
（生体親和性）が大きいため、菌やカビなどの微生物を
効率的に吸着でき、これらを上述した反応性に富んだ活
性種によって迅速且つ連続的に酸化還元分解することが
でき、最終的には炭酸ガスにまで分解処理できる。すな
わち、菌やカビなどの生命活動にて産生され菌体外に放
出される悪臭物質の発生を完全に防止できるのである。

【００３７】上記各光触媒粒子の表面に、さらに、白
金、ロジウム、ルテニウム、パラジウム、鉄、銀、銅、
亜鉛等の金属被膜を、光電着法やＣＶＤ法、スパッタリ
ングや真空蒸着法等のＰＶＤ法等で担持させることがで
き、これにより、電子と正孔の電荷分離を容易にして光
触媒作用による酸化還元分解を促進すると共に、前記金
属触媒による酸化分解や還元分解の補助的な手段として
導入することができ、有機化合物の分解除去効果や抗菌
抗かび効果などの環境浄化効果が一層増大する。

【００３８】光触媒粒子が、多孔質担体表面に光触媒
（チタニア粒子）を固着してなる多孔質光触媒体である
と、光触媒粒子の比表面積を大きくすることができ、よ
り一層効果的に光触媒作用を発現させることが期待でき
る。このような目的に使用する多孔質担体としては、ニ
ッケル−カドミウム、ステンレス鋼、バーマロイ、アル
ミニウム合金、銅等の代表される多孔質金属や発泡金属
と、活性炭、活性アルミナ、シリカゲル、発泡ガラス、
粒状セラミックス焼結体、粘土焼結体等に代表される多
孔質セラミックス等を例示することができる。比表面積
が大きいこととコストの観点から、活性炭、活性アルミ
ナ、シリカゲルなどの多孔質セラミックスを担体として
使用することが好ましい。多孔質担体の形状は、粒状、
板状、円筒状、角柱状、円錐状、球状、ラグビーボール
状等どのような形状であっても良い。

【００３９】以上述べた各光触媒粒子若しくは多孔質光
触媒体は、ポリエチレンやナイロン、ポリ塩化ビニル、
ポリ塩化ビニリデン、ポリエステル、ポリプロピレン、
ポリエチレンオキシド、ポリエチレングリコール、ボリ
エチレンテレフタレート、シリコン樹脂、ポリビニルア
ルコール、ビニルアセタール樹脂、ポリアセテート、Ａ
ＢＳ樹脂、エポキシ樹脂、酢酸ビニル樹脂、セルロー
ス、セルロース誘導体、ポリアミド、ポリウレタン、ポ
リカーボネート、ポリスチレン、尿素樹脂、フッ素樹
脂、ポリフッ化ビニリデン、フェノール樹脂、セルロイ
ド、キチン、デンプンフィルムなど、あらゆる種類のプ
ラスチックスフィルムあるいはこれらの共重合体フィル
ムの表面に、該フィルムが撥水特性を有するフィルムの
場合には、白金、ロジウム、ルテニウム、パラジウム、
銀、銅、鉄、亜鉛のうちより選択された少なくとも一種
の金属にてアンダーコートを施し、適用することができ
る。

【００４０】また、特には水性グラビアインク等のフィ
ルム印刷用インク中に光触媒粒子を加えてこれをプラス
チックフィルムに印刷することでフィルム表面に光触媒
粒子を担持させることができる。このフィルム素材によ
ると、フィルムの透明度が失われる程度の多量の光触媒
粒子を担持させても、文字・図画が印刷されているか
ら、その全体の外観や美観にほとんど影響を及ぼさな
い。すなわち、フィルム表面に、実質上フィルムが白濁
化してその透明度に影響する程度の多量の光触媒粒子を
担持させることができるから、好ましい。

【００４１】このようにして製造されたフィルム素材
に、多数の針状体を突出させた熱ローラーにより無数の
微孔を穿設することで、光触媒粒子若しくは多孔質光触
媒体を担持されたフィルム素材に無数の微孔を穿設した
り、フィルムに無数の微孔を穿設した後に、光触媒粒子
若しくは多孔質光触媒体を担持されることができる。熱
針状体を引き抜きする際にその部分のフィルムが引つ張
られるとともに硬化するので、一般的に各微孔外周縁に
大環状体と小環状体が形成される。

【００４２】

【実施例】以下、実施例に基づき、本発明をより詳しく
説明するが、その代表的なものを示したに過ぎず、本発
明の要旨の範囲内で設計変更可能である。

【００４３】図３は、光触媒機能を有するプラスチック
フィルム素材の一実施の態様を模式的に示す断面図であ
り、図４は、同光触媒機能を有するプラスチックフィル
ム素材の要部を模式的に示す断面図で、一部省略されて
いる。

【００４４】サカタインクス株式会社製の商品名「ポリ
ＳダイヤＤＸ−６０メジューム」と、同社製の商品
名「溶剤２」を混合したものをアンダーコート剤として
使用するとともに、光触媒粒子を混合してなるバインダ
ー剤としても使用した。この光触媒粒子１０は、チタニ
ア粒子１２の表面に、光触媒として不活性なセラミック
ス１６を島状に備えた光触媒用アパタイト複合酸化チタ
ン微粉末で、その平均粒子径は約３０ｎｍあり、厚さが
５０μｍの二軸延伸ポリプロピレンフィルムを基材１と
して使用した。

【００４５】二軸延伸ポリプロピレンフィルム１の表面
の全面に、「ポリＳダイヤＤＸ−６０メジューム」
７０〜５％重量と「溶剤２」３０〜９５重量％を混合し
てなるアンダーコート剤を被着してアンダーコート層３
を形成した後、各アンダーコート層３の上に、上記各濃
度のアンダーコート剤がバインダー剤５であり、この中
に「光触媒粒子」１０を０．１〜２５．０重量％の割合
に混合した混合物をそれぞれ塗着、乾燥して被検試料と
し、各被検試料を２０ｘ１５ｃｍの寸法に裁断して試験
片とした。

【００４６】各試験片のそれぞれを、同一形状に形成さ
れた発泡スチロール製容器の底面に沿って備え、１０ｐ
ｐｍのメチレンブルー溶液１００ｍｌを、試験片から漏
れたり溢れることのないように加えた。ついで、これら
を、直射日光下と、３６Ｗ蛍光灯４本を配備した天井の
下方１．５ｍの位置に置いて、メチレンブルーの経時的
な脱色度を測定した。

【００４７】実施例１二軸延伸ポリプロピレンフィルムの表面の全面に、「ポ
リＳダイヤＤＸ−６０メジューム」７０％重量と
「溶剤２」３０重量％の混合物をアンダーコート剤とし
てアンダーコート層を形成し、この層の上に、「ポリＳ
ダイヤＤＸ−６０メジューム」１５％重量と「溶剤
２」８５重量％の混合物をバインダー剤とし、この中に
光触媒粒子を、０．３、０．５、１、３、５、１０、１
５、２０重量％の割合に混合した混合物をそれぞれ塗着
し、上記と同様にして各試験片を作製し、メチレンブル
ー脱色度を指標として各試験片の光触媒作用を検討し
た。

【００４８】図５は直射日光を照射したときの実験結果
であり、図６は蛍光灯を照射したときの実験結果であ
る。図５および図６の中において、０．３重量％の割合
に光触媒粒子を混合したときの実験結果はで、０．５
重量％はで、１重量％はで、３重量％はで、５重
量％はで、１０重量％はで，１５重量％はで、２
０重量％はで、それぞれ示されている。

【００４９】図５から、光触媒粒子を５％以上の割合に
混合した混合物を塗着した試験片は、直射日光を一昼夜
（実質的には約１２時間）照射すると、すべてのメチレ
ンブルーを脱色することが解かり、０．３〜５％の混合
物を塗着した試験片の場合には、すべてのメチレンブル
ーを脱色するために、直射日光を一昼夜（実質的には約
２４時間）照射する必要があることが解る。

【００５０】図６から、光触媒粒子を１５重量％以上の
割合に混合した混合物を塗着した試験片によると、すべ
てのメチレンブルーを脱色するために、蛍光灯の光を５
日照射する必要があり、０．３重量％の混合物を塗着し
た試験片によると、すべてのメチレンブルーを脱色する
ために、蛍光灯の光を１４日程度照射する必要があるこ
とが解る。

【００５１】また、アンダーコート剤層上に光触媒粒子
の層を形成する際には、「メジューム」２０〜５％重量
と「溶媒２」８０〜９５重量％を混合してバインダーを
得、この中に光触媒粒子を０．１〜２０重量％、好適に
は３〜１０重量％の割合で均一に分散すると、良好な用
量−応答関係が得られることが解った。「光触媒粒子」
が０．１重量％以下であると、光触媒作用が十分に現出
しない。一方、１５重量％以上混合した場合の光触媒作
用は、１５重量％混合した場合の光触媒作用と大差なく
且つ悪臭を発することもないが、フィルムが白濁して不
透明化するとか、プラスチックフィルムの美観やセロテ
ープ（登録商標）引っ掻き強度（剥離強度）、コーティ
ング性などの点において、悪化する傾向のあることが解
った。

【００５２】

【発明の効果】以上の通り、本発明によると、チタニア
粒子表面が光触媒として不活性なセラミックス膜にて被
覆されているものの、セラミックス膜の表面に細孔が形
成されておりこの細孔の底部にチタニアが露出した状態
となっているため、プラスチックス表面に光触媒粒子を
担持させても基材フィルム）との接触部分が光触媒とし
て不活性なセラミックスであるため（基材プラスチック
表面と光触媒粒子が接触しないため）、プラスチック基
材自身の分解が起きず長期間その効果を持続させること
ができる。また、細孔を介してチタニアを光励起させる
ことができるため、悪臭や空気中の有害物質等の環境汚
染物質を容易に分解除去できる。

【００５３】特に、請求項３発明によると、プラスチッ
クフィルム表面の透明度を損なう程度の多量の光触媒粒
子を担持させても、光触媒粒子がグラビアインクととも
に文字・図画として印刷されているから、全体の外観や
美観に対してほとんど影響しない。すなわち、全体の外
観や美観を損なうことなく、より多くの光触媒機能粒子
を担持させることができる。

【００５４】請求項４の発明によると、前記各請求項の
発明が奏する作用に加えて、チタニア粒子としてその表
面に白金あるいはロジウム、ルテニウム、パラジウム、
銀、銅、鉄、亜鉛の金属が担持されており、これらの触
媒作用が相乗的に作用するから、異臭や悪臭、環境汚染
物等の分解除去作用や抗菌・抗かび作用などの環境浄化
作用の一層の増大が図れる。

【００５５】請求項５の発明によると、前記各請求項の
発明が奏する作用に加えて、プラスチックフィルム面に
光触媒粒子を綺麗に担持させることができ、より一層耐
久性に優れかつ品質が均一な光触媒機能フィルム素材が
形成できる。

【００５６】請求項６の発明によると、前記各請求項の
発明が奏する作用に加えて、チタニアが光触媒として高
活性なアナターゼ型であるため、より一層の分解除去作
用が向上する。

【００５７】請求項７、８の発明によると、前記各請求
項の発明が奏する作用に加えて、多孔質担体の表面に光
触媒粒子が固定されており、悪臭や環境汚染物質、汚水
中の有機溶剤や農薬などの環境汚染物質等と接触可能な
比表面積が広く、環境汚染物質等を効率良く吸着できる
ため、迅速かつ連続的な分解除去作用や抗菌・抗かび作
用などの環境浄化作用の一層の増大が図れる。

【００５８】請求項９の発明は、請求項１〜８のいずれ
かに記載の発明において、当該フィルム素材に、無数の
微孔が透設されているため、通気性が確保でき、且つ光
触媒粒子の露出比表面積を増大させ、より効果的な光触
媒作用を発揮させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の光触媒機能を有するフィルム
素材を構成する一光触媒粒子を模式的に示す部分斜視図
である。

【図２】図２は、本発明の光触媒機能を有するフィルム
素材を構成する他の光触媒粒子を模式的に示す部分斜視
図である。

【図３】図３は、本発明の光触媒機能を有するフィルム
素材の一実施の態様を模式的に示す断面図である。、

【図４】図４はフィルム素材の要部を模式的に示す断面
図で、一部省略されている。

【図５】図５は、本発明のフィルム素材に、直射日光を
照射した時の脱色度の変化を示す実験結果である。横軸
は直射日光の光照射時間（日）であり、縦軸はメチレン
ブルーの残存量の百分率（％）である。

【図６】図６は、本発明のフィルム素材に、蛍光灯を照
射した時の脱色度の変化を示す実験結果である。横軸は
蛍光灯の光照射した期間（日）であり、縦軸はメチレン
ブルーの残存量の百分率（％）である。

【符号の説明】

１ … プラスチックフィルム基材３ … アンダーコート層５ … バインダー剤１０ … 光触媒粒子１２ … 光触媒（二酸化チタン）１４ … マスクメロン形状のセラミックス（アパタイ
ト）１５ … 細孔１６ … バラの花状のアパタイト２０ … 光触媒機能を有するフィルム素材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者垰田博史愛知県名古屋市千種区清住町１丁目33番地 (72)発明者森久義愛知県名古屋市中川区富田町大字新家字永割1106 有限会社森製袋内 (72)発明者森隆志愛知県名古屋市中川区富田町大字新家字永割1106 有限会社森製袋内 (56)参考文献特開平11−198294（ＪＰ，Ａ) 特開平11−198293（ＪＰ，Ａ) 特開平11−58624（ＪＰ，Ａ) 特開2000−103003（ＪＰ，Ａ) 特開2000−183563（ＪＰ，Ａ) 特開2000−129018（ＪＰ，Ａ) 特開2000−25135（ＪＰ，Ａ) 特開2000−34465（ＪＰ，Ａ) 特公昭63−51974（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B32B 1/00 - 35/00 B01D 53/86 B01J 35/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】プラスチックフィルムの表面に、光触媒と
して不活性なセラミックスで光触媒の表面を部分的に被
覆した光触媒粒子が担持されている、光触媒機能を有す
るフィルム素材であって、前記光触媒粒子として、マスクメロンのネット構造状で
光触媒として不活性なセラミックスを有する光触媒粒
子、又は、バラの花形状で光触媒として不活性なセラミ
ックスを有する光触媒粒子のいずれかを含むことを特徴
とする、光触媒機能を有するフィルム素材。
【請求項２】前記光触媒機能を有するフィルム素材にお
いて、光触媒として不活性なセラミックスが、アルミナ、シリ
カ、ジルコニア、マグネシア、カルシア、アパタイト、
及びアモルファスチタニアからなる群から選ばれた少な
くとも１種のセラミックスであることを特徴とする請求
項１記載の、光触媒機能を有するフィルム素材。
【請求項３】前記光触媒機能を有するフィルム素材にお
いて、前記光触媒粒子が、グラビア印刷用のインクとともに担
持されていることを特徴とする請求項１又は２記載の、
光触媒機能を有するフィルム素材。
【請求項４】前記光触媒機能を有するフィルム素材に
おいて、前記光触媒粒子が、その表面に、白金、ロジウム、ルテ
ニウム、パラジウム、銀、銅、鉄、亜鉛のうちから選ば
れた少なくとも一種の金属を担持したものであることを
特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の、光触媒機
能を有するフィルム素材。
【請求項５】前記光触媒機能を有するフィルム素材にお
いて、前記プラスチックフィルムの表面が、白金、ロジウム、
ルテニウム、パラジウム、銀、銅、鉄、亜鉛のうちより
選択された少なくとも一種の金属にてアンダーコートさ
れていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記
載の、光触媒機能を有するフィルム素材。
【請求項６】前記光触媒機能を有するフィルム素材にお
いて、前記光触媒の結晶形がアナターゼであることを特徴とす
る請求項１〜５のいずれかに記載の、光触媒機能を有す
るフィルム素材。
【請求項７】前記光触媒機能を有するフィルム素材にお
いて、光触媒又は前記光触媒粒子が、多孔質担体に固定された
多孔質光触媒体として形成されており、該多孔質光触媒
体としてプラスチックフィルム表面に担持されているこ
とを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の、光触
媒機能を有するフィルム素材。
【請求項８】前記多孔質担体が、ニッケル−カドミウ
ム、ステンレス鋼、バーマロイ、アルミニウム合金及び
銅等に代表される多孔質金属若しくは発泡金属類、活性
炭、活性アルミナ、シリカゲル、発泡ガラス、粒状セラ
ミックス焼結体及び粘土焼結体等に代表される多孔質セ
ラミックス類のいずれかであることを特徴とする請求項
７記載の、光触媒機能を有するフィルム素材。
【請求項９】前記光触媒機能を有するフィルム素材に、
無数の微孔が透設されていることを特徴とする請求項１
〜８のいずれかに記載の、光触媒機能を有するフィルム
素材。