JP4074833B2 - 光触媒塗料の製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、光触媒塗料の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、光触媒機能を有する光触媒体を、ガラスやセラミックス、プラスティックス等の基材にコーティングしたり、或いは塗料や染料等に分散させて建物の外壁や繊維などの表層で光触媒機能を作用させる技術が研究、開発されている。
【0003】
そして、その光触媒体の酸化還元作用による有機物分解機能に起因する殺菌、脱臭、浄化などの効果を利用した「NOxを除去する大気浄化機能」、「汚れを付きにくくするセルフクリーニング機能」などの作用を、高レベルで効率よく発揮することが可能な光触媒体の開発が希望されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、そのような光触媒体においては、状態がゾル状で焼き付けが必要な未結晶であり、光触媒体をバインダーなどに高濃度に分散させることが困難で、しかも、高価な光触媒体だけで構成されるため高価で普及性がないものであった。また、上記光触媒体の光触媒粒子が大きいため全体としての比表面積が低く、表面に露出していない部分の割合が高いため、光触媒活性が弱く光触媒機能を効率良く発揮することができず、しかも、光触媒機能を得るのに高純度で粒径を超微粒化した光触媒体が必要となり、高価で普及性がないものとなっていた。
【0005】
そこで、本発明は、超微粒の光触媒粒子を多孔質粉体と接合させた光触媒体とするとともに、比表面積が高い超微粒の光触媒粉体を、汎用の酸化チタン表面に接合させることによって、光触媒活性を高めて光触媒機能を効率良く発揮することができ、安価で普及性があるものとすることが可能な光触媒体を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記問題点を解決するために創作されたものであって、第1には、光触媒塗料の製造方法であって、平均粒子径1nm〜0.1μmの第1の光触媒粒子により表面が被覆された多孔質粉体を製造する工程と、該第1の光触媒粒子よりも粒度の大きい第2の光触媒粒子と、顔料とを分散した分散液を製造する工程と、該多孔質粉体を該分散液に分散した第2の分散液を製造する工程と、を有することを特徴とする。
【0007】
上記第1の構成の製造方法により製造された光触媒塗料においては、第1の光触媒粒子を多孔質粉体に被覆しているため、比表面積が高く光触媒の活性を向上させることができ、光触媒機能を効率良く発揮することができる。そのため、高価な超微粒の光触媒の使用量を全体として大幅に減らすことができ、安価で普及性があるものとすることができる。また、多孔質粉体が粒径の大きい粉体であるため、該多孔質粉体をバインダーなどに高濃度に分散させることができる。
【0008】
また、第2には、上記第1の構成において、上記第2の光触媒粒子が酸化チタンであり、該酸化チタンの結晶形がアナターゼであることを特徴とする。
【0009】
また、第3には、上記第1又は第2の構成において、上記光触媒塗料の製造方法が、さらに、製造された上記第2の分散液にフッ素樹脂エマルジョンを分散する工程を有することを特徴とする。
【0010】
また、第4には、上記第1から第3までのいずれかの構成において、上記第2の光触媒粒子が、平均粒子径0.3〜0.5μmであることを特徴とする。
【0011】
また、第5には、上記第1から第4までのいずれかの構成において、上記多孔質粉体が、リン酸カルシウム又はシリカ粉体又はゼオライト又はカーボン又はパーライト又は発泡ガラスであることを特徴とする。
【0012】
また、第6には、上記第1から第5までのいずれかの構成において、上記第1の光触媒粒子が、酸化チタンであることを特徴とする。
【0013】
また、上記以外の構成として以下の構成としてもよい。すなわち、第7には、平均粒子径1nm〜0.1μmである超微粒の光触媒粒子を、多孔質粉体に被覆したことを特徴とする。
【0014】
上記第7の構成の光触媒体においては、平均粒子径1nm〜0.1μmである超微粒の光触媒粒子を多孔質粉体に被覆しているため、比表面積が高く光触媒の活性を向上させることができ、光触媒機能を効率良く発揮することができる。そのため、高価な超微粒の光触媒の使用量を全体として大幅に減らすことができ、安価で普及性があるものとすることができる。また、粒径の大きい粉体であるため、該光触媒体をバインダーなどに高濃度に分散させることができる。
【0015】
また、第8には、平均粒子径1nm〜0.1μmである超微粒の光触媒粒子を、多孔質粉体の細孔内に嵌着したことを特徴とする。
【0016】
上記第8の構成の光触媒体においては、平均粒子径1nm〜0.1μmである超微粒の光触媒粒子を多孔質粉体の細孔内に嵌着しているため、比表面積が高く光触媒の活性を向上させることができ、光触媒機能を効率良く発揮することができる。そのため、高価な超微粒の光触媒の使用量を全体として大幅に減らすことができ、安価で普及性があるものとすることができる。また、粒径の大きい粉体であるため、該光触媒体をバインダーなどに高濃度に分散させることができる。特に光触媒塗料として用いた場合に、色素、染料、顔料を混入しても触媒機能を低下させることがなく、しかも隠蔽力が高いため高密度なカラー光触媒塗料とすることができる。さらに、多孔質粉体の細孔内に光触媒粒子を嵌着しているため、該光触媒粒子と色素、染料、顔料とが直接接触しないため、有機系の色素、染料、顔料の使用が可能になる。
【0017】
また、第9には、平均粒子径1nm〜0.1μmである超微粒の光触媒粒子のうち、一部が多孔質粉体の細孔内に嵌着され、残部が粒度の大きい光触媒粒子或いは色素、染料、顔料に被覆することを特徴とする。また、第10には、上記第9の構成において、上記粒度の大きい光触媒粒子が、平均粒子径0.15〜10μmである酸化チタンであることを特徴とする。
【0018】
上記第9又は10の構成の光触媒体においては、平均粒子径1nm〜0.1μmである超微粒の光触媒粒子のうち、少なくとも一部が多孔質粉体の細孔内に嵌着されているため、上記第2の構成の効果を得ることができるとともに、加えて、残りの粒子の少なくとも一部が、光触媒活性の弱い粒度の大きい光触媒粒子或いは色素、染料、顔料に被覆するため、さらに光触媒の活性を向上させることができ光触媒機能を効率良く発揮することができる。
【0019】
また、第11には、上記第7又は8又は9又は10の構成において、上記多孔質粉体が、リン酸カルシウム又はシリカ粉体又はゼオライト又はカーボン又はパーライト又は発泡ガラスであることを特徴とする。よって、より安価で、入手が容易な構成とすることができる。
【0020】
また、第12には、上記第7又は8又は9又は10又は11の構成において、上記光触媒粒子が酸化チタンであることを特徴とする。よって、安定した光触媒機能を有する光触媒体とすることができる。
【0021】
また、第13には、上記第12の構成において、上記酸化チタンの結晶形がアナターゼであることを特徴とする。よって、より強い光触媒機能を有したものとすることができる。
【0022】
また、第14には、上記第12の構成において、上記酸化チタンの結晶形がルチルであることを特徴とする。よって、赤外線にも反応することが可能な光触媒機能を有したものとすることができる。
【0023】
また、第15には、光触媒機能を有する光触媒塗料であって、上記第7又は8又は9又は10又は11又は12又は13又は14の構成の光触媒体を含有することを特徴とする。
【0024】
上記第15の構成の光触媒塗料においては、上記第7又は8又は9又は10又は11又は12又は13又は14の構成に記載の光触媒体の特性を有した光触媒塗料とすることができる。
【0025】
また、第16には、光触媒機能を有する光触媒塗料であって、上記第7又は8又は9又は10又は11又は12又は13又は14の構成に記載の光触媒体を含有するとともに、上記多孔質体の細孔に上記光触媒とともに、或いは単独で、色素、染料、顔料をも嵌着することを特徴とする。
【0026】
上記第16の構成の光触媒塗料においては、上記多孔質体の細孔に上記光触媒とともに、或いは単独で、色素、染料、顔料をも嵌着することができるため、光触媒の機能性を損なわない着色したカラー光触媒塗料とすることができる。特に、上記多孔質体の細孔に単独で色素、染料、顔料を嵌着して光触媒体と混入した場合には、直接に色素、染料、顔料と光触媒が接触しないため、有機系のものを使用しても、有機物が分解されないため、光触媒機能を妨げることなく有機系の色素、染料、顔料の使用を可能にすることができる。
【0027】
また、第17には、光触媒機能を有する光触媒タイルであって、上記第7又は8又は9又は10又は11又は12又は13又は14の構成に記載の光触媒体を含有することを特徴とする。
【0028】
上記第17の構成の光触媒タイルにおいては、上記第7又は8又は9又は10又は11又は12又は13又は14の構成に記載の光触媒体の特性を有した光触媒タイルとすることができる。
【0029】
また、第18には、光触媒粉体と多孔質粉体を大気圧以下に減圧して攪拌することによって、上記多孔質粉体の細孔内に、光触媒粒子を嵌着することを特徴とする。また、第19には、チタニアゾルと多孔質粉体を大気圧以下に減圧して攪拌することによって、上記多孔質粉体の細孔内に、酸化チタン粒子を嵌着することを特徴とする。
【0030】
上記第18又は19の構成の光触媒体の製造方法においては、簡略な方法で上記多孔質粉体の細孔内に、光触媒粒子を嵌着することができ、安価で光触媒の活性の高い光触媒体を容易に製造することが可能になる。
【0031】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態としての実施例を、各実施例毎に分けて説明する。なお、第1実施例、第1参考例〜第5参考例は光触媒塗料の例を示しており、また、第6参考例〜第9参考例は光触媒タイルの例を示している。また、各実施例や参考例において酸化チタンという場合には、特に示す場合を除いてアナターゼ型の二酸化チタン(TiO2)を示すものである。
【0032】
[第1実施例]
本第1実施例は、光触媒塗料P1の例を示しており、特に上記請求項1等に対応しているものである。以下、本第1実施例の製造方法、作用、及び効果について説明する。
(第一工程)光触媒(酸化チタン粉体:平均粒径20nm)の濃度が10%である分散液(スラリー)3000gを生成する。
(第二工程)多孔質粉体たるシリカ粉体(平均粒径1〜3μm、細孔の口径12nm)500gを、上記分散液に混入、分散して、光触媒体H1を生成する。
(第三工程)汎用のアナターゼ型酸化チタン(粒径0.3〜0.5μm)を50%液にして分散液10000gを生成する。
(第四工程)その分散液10000gに、顔料(弁柄黄色80gと弁柄赤色20g)100gを混入、分散する。
(第五工程)そして、上記顔料を混入した分散液10100gに、上記第二工程によって得られたシリカ粉体を分散した上記光触媒体H1を3500g混入分散する。
(第六工程)更に、上記第五工程で得られた分散液に、バインダーとしてフッ素樹脂エマルジョン1750gを混入、分散することによって、光触媒塗料P1が生成される。
【0033】
このような第一〜第六工程を経て生成された上記光触媒塗料P1は、超微粒の酸化チタン粒子が平均粒径20nmであり、シリカ粉体の細孔の口径12nmより大きいため、上記酸化チタン粒子は上記シリカ粉体の細孔内に入り込むことはなく、上記シリカ粉体に被覆した上記光触媒体H1となる。そのため、比表面積が高く上記酸化チタン粒子の光触媒の活性を向上させることができ光触媒機能を効率良く発揮することができる。従って、上記酸化チタン粒子の使用量を全体として大幅に減らすことができるため、安価で普及性があるものとすることができる。
【0034】
また、上記酸化チタン粒子は、汎用の比較的粒径の大きい粉体であるため、上記酸化チタン粒子をバインダーなどに高濃度に分散させることができ、より安価なものとすることができる。具体的には、チタニアゾルを用いる場合に比較して、2割弱程度の価格で購入することができ、大幅に安価な構成とすることができる。
【0035】
[第1参考例]
本第1参考例は、カラー光触媒塗料P2の例を示している。以下、本第1参考例の製造方法、作用、及び効果について説明する。
(第一工程)光触媒(酸化チタン粉体:平均粒径6nm)の濃度が7.5%である分散液3000gを、タンクに注入する。
(第二工程)上記分散液に多孔質粉体たるシリカ粉体(平均粒径1〜3μm、細孔の口径12nm)500gを混入して攪拌しつつ、上記タンク内部を真空ポンプによって真空度10-4〜10-10Torr程度の真空状態として、その状態を5分〜10分間継続する。そのため、上記シリカ粉体の口径12nmの細孔内に、平均粒径6nmの上記酸化チタンが入り込んで嵌着し光触媒体H2となる。
(第三工程)また、別途、粒径0.3〜0.5μmの汎用のアナターゼ型酸化チタンの50%分散液を10000gを生成する。
(第四工程)上記第三工程による分散液に、粒径325メッシュを通過可能な弁柄、黄色の顔料を、100g混入して分散する。
(第五工程)上記第四工程による分散液に、上記第二工程による上記光触媒体H2を3500g混入して分散させる。従って、上記第二工程で上記シリカ粉体の細孔内に嵌着しなかった残りの上記酸化チタンが、上記第三工程で投入された粒径の大きい汎用の酸化チタン、或いは上記第四工程で投入された上記顔料に被覆する。
(第六工程)上記第五工程による分散液に、フッ素樹脂エマルジョン(固形分50%)を1750g混入分散することによって、高密度なカラー光触媒塗料P2が生成される。
【0036】
このような第一工程〜第六工程を経て形成された本第1参考例のカラー光触媒塗料P2においては、平均粒子径6nmである超微粒の酸化チタン粒子を、細孔の口径が12nmであるシリカ粉体の細孔内に嵌着した上記光触媒体H2を含有しているため、比表面積が高く光触媒の活性を向上させることができ、光触媒機能を効率良く発揮することができる。そのため、高価な超微粒の光触媒の使用量を全体として大幅に減らすことができ、安価で普及性があるものとすることができる。また、粒径の大きい粉体であるため、該光触媒体H2を高濃度に分散させることができる。
【0037】
更に、上記第二工程で上記シリカ粉体の細孔内に嵌着しなかった残りの上記酸化チタンが、光触媒活性の弱い上記第三工程で投入された粒径の大きい酸化チタン、或いは上記第四工程で投入された上記顔料に被覆するため、さらに光触媒の活性を向上させることができ光触媒機能を効率良く発揮することができる。また、顔料を混入しても触媒機能を低下させることがなく、しかも隠蔽力が高いため高密度なカラー光触媒塗料とすることができ、さらに、有機性顔料を使用することも可能になる。
【0038】
[第2参考例]
本第2参考例は、カラー光触媒塗料P3の例を示している。また、本第2参考例は、上記第1参考例の酸化チタンの結晶形がアナターゼであるのに対してルチルとしたものである。以下、本第2参考例の製造方法、作用、及び効果について説明する。
(第一工程)光触媒(酸化チタン粉体:平均粒径6nm)の濃度が7.5%である分散液3000gを、タンクに注入する。
(第二工程)上記分散液に多孔質粉体たるシリカ粉体(平均粒径1〜3μm、細孔の口径12nm)500gを混入して攪拌しつつ、上記タンク内部を真空ポンプによって真空度10-4〜10-10Torr程度の真空状態として、その状態を5分〜10分間継続する。そのため、上記シリカ粉体の口径12nmの細孔内に、平均粒径6nmの上記酸化チタンが入り込んで嵌着し光触媒体H3となる。
(第三工程)また、別途、粒径0.4μmの汎用のルチル型酸化チタンの50%分散液を10000gを生成する。
(第四工程)上記第三工程による分散液に、光触媒の電荷分離を促進させるべく銀(Ag)のコロイド溶液(平均粒径10nm)を、3000g計量して混入分散する。そのため、上記ルチル型酸化チタンに上記銀が担持されたものとなる。
(第五工程)上記第四工程による分散液に、粒径325メッシュを通過可能な弁柄、黄色の顔料を、100g混入して分散する。
(第六工程)上記第五工程による分散液に、上記第二工程による上記光触媒体H3を3500g混入して分散させる。従って、上記第二工程で上記シリカ粉体の細孔内に嵌着しなかった残りの上記酸化チタンが、上記第三工程で投入された粒径の大きい汎用の酸化チタン、或いは上記第五工程で投入された上記顔料に被覆する。
(第七工程)上記第六工程による分散液16600gに、フッ素樹脂エマルジョン(固形分50%)を2000g混入分散することによって、高密度なカラー光触媒塗料P3が生成される。
【0039】
このような第一工程〜第七工程を経て形成された本第2参考例のカラー光触媒塗料P3においては、上記第1参考例における効果に加えて、上記酸化チタンをルチル型としている。そのため、上記光触媒塗料P3は、紫外線ばかりでなく波長の長い赤外線にも反応する光触媒機能を有したものとなる。
【0040】
更に、上記酸化チタンに銀を担持させた構成としているため、光触媒の電荷分離がより促進されて、高機能で安価な高密度カラー光触媒塗料P3とすることが可能になる。
【0041】
[第3参考例]
本第3参考例は、カラー光触媒塗料P4の例を示している。以下、本第3参考例の製造方法、作用、及び効果について説明する。
(第一工程)光触媒(酸化チタン粉体:平均粒径6nm)の粉体225gと、多孔質粉体たるシリカ粉体(平均粒径1〜3μm、細孔の口径12nm)500gを混合する。
(第二工程)溶媒4775gに、上記第一工程で混合した粉体725gを混入して、攪拌分散しつつ真空ポンプによって真空度を高めながら(20分間)、上記シリカ粉体の口径12nmの細孔内に、平均粒径6nmの上記酸化チタンが入り込んで嵌着した分散液である光触媒体H4を、5500g生成する。
(第三工程)また、別途、汎用である粒径0.3〜0.5μmのアナターゼ型酸化チタンの50%分散液を10000gを生成する。
(第四工程)上記第三工程による分散液に、粒径325メッシュを通過可能な弁柄、黄色の顔料を、100g混入して分散する。
(第五工程)上記第四工程による分散液に、上記第二工程による上記光触媒体H4を3500g混入して分散させる。従って、上記第二工程で上記シリカ粉体の細孔内に嵌着しなかった残りの上記酸化チタンが、上記第三工程で投入された粒径の大きい酸化チタン、或いは上記第四工程で投入された上記顔料に被覆する。
(第六工程)上記第五工程による分散液に、フッ素樹脂エマルジョン(固形分50%)を1750g混入分散することによって、上記第1参考例と略同等な高密度なカラー光触媒塗料P4が、17350g生成される。
【0042】
このような第一工程〜第六工程を経て形成された本第3参考例のカラー光触媒塗料P4においては、平均粒子径6nmである超微粒の酸化チタン粒子を、細孔の口径が12nmであるシリカ粉体の細孔内に嵌着した上記光触媒体H4を含有しているため、比表面積が高く光触媒の活性を向上させることができ、光触媒機能を効率良く発揮することができる。そのため、高価な超微粒の光触媒の使用量を全体として大幅に減らすことができ、安価で普及性があるものとすることができる。また、粒径の大きい粉体であるため、該光触媒体H4を高濃度に分散させることができる。
【0043】
更に、上記第二工程で上記シリカ粉体の細孔内に嵌着しなかった残りの上記酸化チタンが、光触媒活性の弱い上記第三工程で投入された粒径の大きい酸化チタン、或いは上記第四工程で投入された上記顔料に被覆するため、さらに光触媒の活性を向上させることができ光触媒機能を効率良く発揮することができる。また、顔料を混入しても触媒機能を低下させることがなく、しかも隠蔽力が高いため高密度なカラー光触媒塗料とすることができる。
【0044】
さらに、シリカ粉体の細孔内に酸化チタン粒子を嵌着しているため、該酸化チタン粒子と色素或いは顔料とが直接接触しないため、有機系の色素、染料、顔料の使用が可能になる。
【0045】
[第4参考例]
本第4参考例は、カラー光触媒塗料P5の例を示している。以下、本第4参考例の製造方法、作用、及び効果について説明する。
(第一工程)無機顔料(平均粒径10nm)の濃度が0.7%である2500gの分散液を容器に注入する。
(第二工程)上記分散液に、多孔質粉体たるシリカ粉体(平均粒径1〜3μm、細孔の口径12nm)250gを混入し、攪拌分散しつつ容器内部を真空にして(真空度10-4〜10-10Torr)、その状態を約20分間継続することによって、上記平均粒径が10nmである無機顔料が上記シリカ粉体の口径12nmの細孔内に入り込んで嵌着させる。
(第三工程)平均粒径30nmのアナターゼ型酸化チタンの15%分散液を10000g生成し、上記第二工程で生成した分散液を2750g混入、分散して、光触媒体H5を生成する。
(第四工程)上記第三工程で得た上記光触媒体H5に、シリコン(アルコールタイプ)500gを混入、分散して、上記光触媒塗料P5が生成される。
【0046】
このような第一工程〜第四工程を経て形成された本第4参考例の光触媒塗料P5においては、上記シリカ粉体の細孔に上記酸化チタンとともに、無機顔料をも嵌着することができるため、光触媒の機能性を損なわない着色したカラー光触媒塗料P5とすることができる。また、簡略な方法で上記シリカ粉体の細孔内に、無機顔料をも嵌着することができ、安価で光触媒の活性の高いカラー光触媒塗料P5を容易に製造することが可能になる。さらに、クリスタルで透明感のある独特な光触媒塗料P5とすることができる。
【0047】
[第5参考例]
本第5参考例は、カラー光触媒塗料P6の例を示している。また、上記第4参考例が無機顔料を用いたものであるのに対して本第5参考例は有機顔料を用いた例を示している。以下、本第5参考例の製造方法、作用、及び効果について説明する。
(第一工程)有機顔料(平均粒径10nm)の濃度が0.8%である2500gの分散液を容器に注入する。
(第二工程)上記分散液に、多孔質粉体たるシリカ粉体(平均粒径1〜3μm、細孔の口径12nm)500gを混入し、攪拌分散しつつ容器内部を真空にして(真空度10-4〜10-10Torr)、その状態を約5分間継続することによって、上記平均粒径が10nmである有機顔料が上記シリカ粉体の口径12nmの細孔内に入り込んで嵌着させる。
(第三工程)上記第二工程で得られた光触媒体H6に、超音波機によって超音波を照射して、上記有機顔料が粉体の細孔に嵌着した粉体と、その外部にある嵌着しなかった上記有機顔料とを分離させる。
(第四工程)上記第三工程で分離した分散液の溶媒を、80℃の雰囲気内で3日間蒸発乾燥させて、上記有機顔料を上記シリカ粉体の細孔内に入り込ませて嵌着させた新たな顔料510gを生成する。
(第五工程)平均粒径30nmのアナターゼ型酸化チタンの15%分散液を10000g生成し、上記第四工程で生成した新たな顔料を510gを混入、分散して、光触媒体P6を生成する。
(第六工程)上記第五工程で得た分散液に、シリコン(アルコールタイプ)500gを混入、分散して、上記光触媒塗料P6が生成される。
【0048】
このような第一工程〜第六工程を経て形成された本第5参考例の光触媒塗料P6においては、上記シリカ粉体の細孔に有機顔料を嵌着しているため、直接に顔料と光触媒が接触しないため、有機色素或いは有機顔料などの有機系のものを使用しても、有機物が分解されないため、光触媒機能を妨げることなく有機系の色素、染料、顔料の使用を可能にすることができる。
【0049】
そのため、光触媒の機能性を損なわないとともに、独特な鮮やかな色合いを有する着色したカラー光触媒塗料P6とすることができる。また、簡略な方法で上記シリカ粉体の細孔内に、顔料をも嵌着することができ、安価で光触媒の活性の高いカラー光触媒塗料P6を容易に製造することが可能になる。
【0050】
[第6参考例]
本第6参考例は、光触媒タイルT7の例を示している。以下、本第6参考例の製造方法、作用、及び効果について説明する。
(第一工程)光触媒(酸化チタン粉体:平均粒径6nm)の濃度が5%である分散液15000gを、タンクに注入する。
(第二工程)上記分散液に多孔質粉体たるシリカ粉体(平均粒径1〜3μm、細孔の口径12nm)2500gを混入して攪拌しつつ、上記タンク内部を真空ポンプによって真空度10-4〜10-10Torr程度の真空状態として、その状態を約30分間継続する。そのため、上記シリカ粉体の口径12nmの細孔内に、平均粒径6nmの上記酸化チタンが入り込んで嵌着して、光触媒体H7となる。
(第三工程)バインダーとして低融フラッキス(融点500℃、粒径325メッシュ通過)粉体150gを計量する。
(第四工程)上記第二工程で得た17500gの上記光触媒体H7に、上記第三工程で計量したフラッキス粉体150gを混入、分散する。
(第五工程)上記第四工程で得た分散液17650gの溶媒を、80℃の雰囲気内で3日間蒸発乾燥させて、上記酸化チタン、上記シリカ粉体、及びバインダーとしての上記フラッキス粉体が完全に混合された3400gの粉体が得られた。
(第六工程)上記第五工程で得た粉体を、ラバープレスでプレス成形する。
(第七工程)上記第六工程で作成した成型物を、530℃で焼成して、多孔質の上記光触媒タイルT7が得られた。
【0051】
このような第一工程〜第七工程を経て形成された本第6参考例の光触媒タイルT7においては、壁材として用いた場合に、太陽光によって好適に光触媒機能を発揮することができる光触媒タイルT7となる。また、平均粒子径6nmである超微粒の酸化チタン粒子を、細孔の口径が12nmであるシリカ粉体の細孔内に嵌着した上記光触媒体H7を含有しているため、比表面積が高く光触媒の活性を向上させることができ、光触媒機能を効率良く発揮することができる。そのため、高価な超微粒の光触媒の使用量を全体として大幅に減らすことができ、安価で普及性があるものとすることができる。
【0052】
[第7参考例]
本第7参考例は、光触媒タイルT8の例を示している。また、本第7参考例は、上記第6参考例がプレス成形による例を示すものであるのに対して、鋳込み成型による例を示すものである。以下本第7参考例の製造方法、作用、及び効果について説明する。
(第一工程)光触媒(酸化チタン粉体:平均粒径6nm)の濃度が5%である分散液15000gを、タンクに注入する。
(第二工程)上記分散液に多孔質粉体たるシリカ粉体(平均粒径1〜3μm、細孔の口径12nm)2500gを混入して攪拌しつつ、上記タンク内部を真空ポンプによって真空度10-4〜10-10Torr程度の真空状態として、その状態を約7分間継続する。そのため、上記シリカ粉体の口径12nmの細孔内に、平均粒径6nmの上記酸化チタンが入り込んで嵌着して、光触媒体H8となる。
(第三工程)バインダーとして低融フラッキス(融点500℃、粒径325メッシュ通過)粉体150gを計量する。
(第四工程)上記第二工程で生成した17500gの光触媒体H8に、上記第三工程で計量したフラッキス粉体150gを混入、分散する。
(第五工程)上記第四工程で得た分散液19000gを、石膏型に注入して、鋳込み成型する。
(第六工程)上記第五工程で鋳込み成型されたものを乾燥させて、脱型してタイル素体を成型する。
(第七工程)上記第六工程で成型した上記タイル素体を、530℃で焼成して、多孔質の上記光触媒タイルT8が得られた。
【0053】
このような第一工程〜第七工程を経て形成された本第7参考例の光触媒タイルT8においては、壁材として用いた場合に、太陽光によって好適に光触媒機能を発揮することができる光触媒タイルT8となる。また、平均粒子径6nmである超微粒の酸化チタン粒子を、細孔の口径が12nmであるシリカ粉体の細孔内に嵌着した上記光触媒体H8を含有しているため、比表面積が高く光触媒の活性を向上させることができ、光触媒機能を効率良く発揮することができる。そのため、高価な超微粒の光触媒の使用量を全体として大幅に減らすことができ、安価で普及性があるものとすることができる。
【0054】
なお、上記第三工程及び第四工程におけるバインダーとしての低融フラッキス粉体150gに換えて、無機高分子であるシリコンアルコールタイプ300gを混入、分散するとともに、上記第七工程における530℃での焼成に換えて150℃で30分焼き付けをしても、上記光触媒タイルT8と略同一な光触媒タイルを形成することが可能である。
【0055】
[第8参考例]
本第8参考例は、光触媒タイルT9の例を示している。また、本第8参考例は、上記第7参考例が光触媒として酸化チタン粉体による例を示すものであるのに対して、チタニアゾルを用いた例を示すものである。以下本第8参考例の製造方法、作用、及び効果について説明する。
(第一工程)光触媒(チタニアゾル:平均粒径6nm)の濃度が15%である分散液5000gのゾル液に、調整溶媒7500gを加えて攪拌した後に調整ゾル液を、タンクに注入する。
(第二工程)上記ゾル液に多孔質粉体たるシリカ粉体(平均粒径1〜3μm、細孔の口径12nm)2500gを混入して攪拌しつつ、上記タンク内部を真空ポンプによって真空度10-4〜10-10Torr程度の真空状態として、その状態を約30分間継続する。そのため、上記シリカ粉体の口径12nmの細孔内に、平均粒径6nmの上記チタニアゾルが入り込んで嵌着して、光触媒体H9となる。
(第三工程)バインダーとして低融フラッキス(融点500℃、粒径325メッシュ通過)粉体150gを計量する。
(第四工程)上記第二工程で生成した12500gの上記光触媒体H9に、上記低融フラッキス粉体150gを混入、分散する。
(第五工程)上記第四工程で生成した分散液12600gを、石膏型に注入して、鋳込み成型する。
(第六工程)上記第五工程で鋳込み成型されたものを乾燥させて、脱型してタイル素体を成型する。
(第七工程)上記第六工程で成型した上記タイル素体を、530℃で焼成して、多孔質の上記光触媒タイルT9が得られた。
【0056】
このような第一工程〜第七工程を経て形成された本第8参考例の光触媒タイルT9においては、壁材として用いた場合に、太陽光によって好適に光触媒機能を発揮することができる光触媒タイルT9となる。また、平均粒子径6nmである超微粒のチタニアゾルを、細孔の口径が12nmであるシリカ粉体の細孔内に嵌着した上記光触媒体H9を含有しているため、比表面積が高く光触媒の活性を向上させることができ、光触媒機能を効率良く発揮することができる。そのため、高価な超微粒の光触媒の使用量を全体として大幅に減らすことができ、安価で普及性があるものとすることができる。
【0057】
[第9参考例]
本第9参考例は、光触媒タイルT10の例を示している。また、本第9参考例は、上記第6参考例が光触媒として酸化チタン粉体を用いてプレス成形する例を示すものであるのに対して、チタニアゾルを用いてプレス成形する例を示すものである。以下本第9参考例の製造方法、作用、及び効果について説明する。
(第一工程)光触媒(チタニアゾル:平均粒径6nm)の濃度が15%である分散液5000gのゾル液に、調整溶媒7500gを加えて攪拌した後に調整ゾル液を、タンクに注入する。
(第二工程)上記ゾル液に多孔質粉体たるシリカ粉体(平均粒径1〜3μm、細孔の口径12nm)2500gを混入して攪拌しつつ、上記タンク内部を真空ポンプによって真空度10-4〜10-10Torr程度の真空状態として、その状態を約30分間継続する。そのため、上記シリカ粉体の口径12nmの細孔内に、平均粒径6nmのチタニアゾルが入り込んで嵌着して、光触媒体H10となる。
(第三工程)バインダーとして低融フラッキス(融点500℃、粒径325メッシュ通過)粉体150gを計量する。
(第四工程)上記第二工程で生成した12500gの上記光触媒体H10に、上記低融フラッキス粉体150gを混入、分散する。
(第五工程)上記第四工程で生成した分散液12650gの溶媒を、80℃の雰囲気内で3日間蒸発乾燥させて、上記チタニアゾル、上記シリカ粉体、及びバインダーとしての上記フラッキス粉体が完全に混合された3400gの粉体が得られた。
(第六工程)上記第五工程で得た粉体を、ラバープレスでプレス成形する。
(第七工程)上記第六工程で作成した成型物を、530℃で焼成して、多孔質の上記光触媒タイルT10が得られた。
【0058】
このような第一工程〜第七工程を経て形成された本第9参考例の光触媒タイルT10においては、壁材として用いた場合に、太陽光によって好適に光触媒機能を発揮することができる光触媒タイルT10となる。また、平均粒子径6nmである超微粒のチタニアゾルを、細孔の口径が12nmであるシリカ粉体の細孔内に嵌着した上記光触媒体H10を含有しているため、比表面積が高く光触媒の活性を向上させることができ、光触媒機能を効率良く発揮することができる。そのため、高価な超微粒の光触媒の使用量を全体として大幅に減らすことができ、安価で普及性があるものとすることができる。
【0059】
以上述べたように、本発明に基づく上記第1実施例、第1〜第9参考例の構成によれば、超微粒の光触媒体を多孔質体と接合させた光触媒体とするとともに、比表面積が高い超微粒の光触媒体を、汎用の酸化チタン表面に接合させることによって、光触媒活性を高めて光触媒機能を効率良く発揮することができ、安価で普及性があるものとすることが可能となる。
【0060】
なお、本発明は、上記第1実施例、第1参考例〜第9参考例の構成のみに限定されるものではなく多様な態様が可能である。例えば、上記第1実施例、第1参考例〜第9参考例においては光触媒として酸化チタン粉体、チタニアゾルを用いているが、それのみに限定されるものではなく、例えば、酸化亜鉛、酸化錫、酸化ジルコニウム、酸化タングステン、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化鉄、酸化ニッケル、酸化ルテニウム、酸化コバルト、酸化銅及び酸化マンガンなど、光触媒機能を有するものであれば、全て含まれる。
【0061】
また、上記多孔質粉体としても、上記第1実施例、第1参考例〜第9参考例においてはシリカ粉体を用いているがそれのみに限定されるものではなく、例えば、リン酸カルシウム、ゼオライト、カーボン、パーライト又は発泡ガラスなど、光触媒との接合が可能な多孔質粉体であれば全て含まれる。
【0062】
また、上記第2参考例では、酸化チタンに銀を担持させて光触媒の電荷分離をより促進させているが、それのみに限定されるものではなく担持させる金属としては、例えば、金、銅、鉄、亜鉛、ニッケル、コバルト、白金、ルテニウム、パラジウム、ロジウムなど、光触媒に担持可能な金属であれば全て含まれる。
【0063】
また、本発明における光触媒体の使用態様においても、上記第1実施例、第1参考例〜第9参考例に示した光触媒塗料、光触媒タイルの構成のみに限定されるものではなく、例えば、環境浄化装置、脱臭装置、有機物分解装置、浄水装置、抗菌或いは抗カビ装置、建築用外装材、建築用内装材、食品容器類、化粧品や歯磨き粉の色素、繊維の染料、陶磁器の顔料、或いはそれらの原材料、部品など、上記光触媒体の含有が可能なものであれば全て含まれる。
【0064】
【発明の効果】
本発明の光触媒塗料の製造方法により製造された光触媒塗料においては、第1の光触媒粒子を多孔質粉体に被覆しているため、比表面積が高く光触媒の活性を向上させることができ、光触媒機能を効率良く発揮することができる。そのため、高価な超微粒の光触媒の使用量を全体として大幅に減らすことができ、安価で普及性があるものとすることができる。また、多孔質粉体が粒径の大きい粉体であるため、該多孔質粉体をバインダーなどに高濃度に分散させることができる。
Claims (6)
- 光触媒塗料の製造方法であって、
平均粒子径1nm〜0.1μmの第1の光触媒粒子により表面が被覆された多孔質粉体を製造する工程と、
該第1の光触媒粒子よりも粒度の大きい第2の光触媒粒子と、顔料とを分散した分散液を製造する工程と、
該多孔質粉体を該分散液に分散した第2の分散液を製造する工程と、
を有することを特徴とする光触媒塗料の製造方法。 - 上記第2の光触媒粒子が酸化チタンであり、該酸化チタン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に記載の光触媒塗料の製造方法。
- 上記光触媒塗料の製造方法が、さらに、
製造された上記第2の分散液にフッ素樹脂エマルジョンを分散する工程を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の光触媒塗料の製造方法。 - 上記第2の光触媒粒子が、平均粒子径0.3〜0.5μmであることを特徴とする請求項1又は2又は3に記載の光触媒塗料の製造方法。
- 上記多孔質粉体が、リン酸カルシウム又はシリカ粉体又はゼオライト又はカーボン又はパーライト又は発泡ガラスであることを特徴とする請求項1又は2又は3又は4に記載の光触媒塗料の製造方法。
- 上記第1の光触媒粒子が、酸化チタンであることを特徴とする請求項1又は2又は3又は4又は5に記載の光触媒塗料の製造方法。
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---|---|---|---|
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