JP4081545B2

JP4081545B2 - 紫外・可視光活性触媒による入れ歯洗浄剤

Info

Publication number: JP4081545B2
Application number: JP2003052075A
Authority: JP
Inventors: 野浪　　亨
Original assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 2002-02-27
Filing date: 2003-02-27
Publication date: 2008-04-30
Anticipated expiration: 2023-02-27
Also published as: JP2003321334A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、新規な紫外・可視光活性触媒からなる人工歯洗浄剤に関するものであり、更に詳しくは、紫外及び可視光領域で光触媒活性を有する新しい二酸化チタン系光触媒複合材料を用いた紫外・可視光下で光触媒作用を有する人工歯洗浄剤に関するものである。
本発明は、紫外領域での光触媒活性が劣化せず、しかも、可視光領域でも優れた光触媒活性を示す新しいタイプの人工歯洗浄剤を提供するものとして有用である。
【０００２】
【従来の技術】
従来、二酸化チタンなどの光触媒に他の機能性材料を混合して光触媒機能と他の機能を複合化した複合光触媒材料に関する研究成果が種々報告されている。これらのうち、まず、アパタイトを被覆した二酸化チタン光触媒粒子に関するものとして、以下のものがあげられる。
１）特願平９−６３８６７「環境浄化材料およびその製造方法」
２）Ｔ．Ｎｏｎａｍｉ，，ＡｐａｔｉｔｉｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｎＴｉ０２ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｓｔｉｎａｐｓｅｕｄｅｂｏｄｙｓｏｌｕｔｉｏｎ，ＭａｔｅｒｉａｌＲｅｓｅｒｃｈＢｕｌｌｅｔｉｎ，３３，１２５−１３１（１９９８）
３）野浪亨、アパタイトを被覆した二酸化チタン光触媒、エコインダストリー、３、５−１３（２０００）
上記のものは、アパタイトを被覆した二酸化チタンに関するものであり、上記文献では、アパタイトの被覆方法や塗料化方法、更に、その抗菌性や防汚、空気清浄、水処理特性などについて提案されている。
【０００３】
また、上記複合化粒子を用いた抗菌及び歯の漂白に関するものとして、以下のものがあげられる。
４）特願平９−２７６５０「二酸化チタン光触媒による変色歯牙漂白法」
５）特願平１１−１５５４５３「ホームブリーチング用漂白剤」
６）野浪亨、石橋卓郎、近藤治、二酸化チタン光触媒によるホワイトニングと安全性試験、日本歯科審美学会、Ｖｏｌ．１３，Ｎｏ．２，４７−５１（２００１）
これらは、光触媒による歯の漂白に関するものであり、上記文献には、漂白溶液の組成や漂白方法、照射用ランプやシステム等について報告されており、４００ｎｍの光を照射すること等が提案されている。
【０００４】
更に、複合化材料を用いた物品の洗浄剤に関するものとして、本発明者らは、歯科用製品の脱臭汚染防止用組成物、洗浄材、コンタクトレンズ洗浄・消毒・保存剤組成物及び洗浄・消毒・保存容器、歯科補綴物洗浄システム、及び入浴剤組成物等を開発し、先に、特許出願をした。
上記のものは、光触媒による入れ歯やコンタクトレンズの洗浄、風呂の水浄化に関するものであり、上記文献では、抗菌剤としての利用も提案されている。しかし、過酸化物に関しては何も提案されていない。その他、光酸化活性のある化合物に関するものとして、本発明者らは、環境保全材料光活性を有する化合物及びその用途等を開発し、先に、特許出願をした。
【０００５】
このように、従来、二酸化チタンなどの光触媒を他の機能性物質と組み合わせて複合化した複合光触媒材料に関するものが種々提案されているが、従来技術の問題点として、以下の点が指摘される。まず、ａ）光触媒については、十分な有害有機物の吸着や分解能力がない、ｂ）強い紫外線を当ててもそれほど効果が得られない、ｃ）物質を吸着しない、ｄ）光が当たらないと効果がない、という問題がある。また、可視光型光触媒については、ｅ）可視光部の光活性は向上するが、紫外部の活性が劣化し、ほとんど活性がなくなってしまう、ｆ）紫外及び可視光のトータルではその活性は従来の光触媒と変わらない、ｇ）製法が難しく、しかもコストが高い、等の問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような状況の中で、本発明者は、上記従来技術に鑑みて、上記従来技術にみられる諸問題を確実に解消することが可能な新しい複合光触媒材料を開発することを目標として研究をスタートした。ここで、本発明の経緯について説明すると、本発明は、二酸化チタンに過酸化物を混合した複合材料を用いて有機物の分解実験を行ったことから始まったものであり、両者を混合することでそれらを単独で用いるよりも顕著な効果が得られることがわかったが、この段階では、活性化する光波長については全く不明であった。すなわち、上記複合材料は、３８０ｎｍ以下の紫外光には当然反応するが、驚くべきことに、意外にも、可視光を照射しても活性化することがわかった。通常、二酸化チタンは不純物が微量に混入していて、不純物電位により多少高波長側に反応域がシフトする。アナタース型の場合、理論値の３８０ｎｍが４００ｎｍ付近までシフトすることは現実に市販の二酸化チタンでは起こっている。更に、ルチル型の場合、もともとバンドギャップエネルギーがアナタース型よりも小さいため、４００ｎｍ付近の光には反応する。４００ｎｍ付近の光は可視光といえるので、一応、これも可視光で反応する光触媒といえる。
【０００７】
しかし、上記実験では、もっと高波長の４５０ｎｍ以上でも反応するように考えられた。そこで、分光照射装置（光を２０ｎｍ間隔で分光して照射する装置）を用いて、反応する波長を詳細に調べた結果、上記複合材料は、５００ｎｍ以上の波長にも反応することがわかった。太陽光や蛍光灯の光には４５０から５００ｎｍの波長の光は最も多く含まれているため、この複合材料は、従来の光触媒とは格段に高い光触媒効果が得られ、非常に有効に利用できることがわかった。本発明は、以上のような新たな知見に基づいて完成されたものである。
すなわち、本発明は、紫外及び可視光下で高い光触媒活性を有する新しい複合光触媒材料からなる人工歯洗浄剤を提供することを目的とするものである。
また、本発明は、４５０ｎｍ以上の波長にも反応し、しかも、紫外部の活性が劣化しない新しいタイプの人工歯洗浄剤を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明は、以下の技術的手段から構成される。
（１）可視光での光触媒活性が活性化された複合材料からなる人工歯洗浄剤であって、上記複合材料は、１）二酸化チタン光触媒と固体状の過酸化物を含む、２）二酸化チタンと過酸化物の粉末の混合物を当該混合物が黄色に着色するまで混合することによりそれらを複合化して４００から５００ｎｍの可視光での光触媒活性が活性化されている、ことを特徴とする紫外・可視光下で光触媒作用を有する人工歯洗浄剤。
（２）二酸化チタンが、ルチル型である前記（１）記載の人工歯洗浄剤。
（３）二酸化チタンの粒径が、５０ｎｍ以下のルチル結晶である前記（１）記載の人工歯洗浄剤。
（４）過酸化物が、粉末状の無機過酸化物である前記（１）記載の人工歯洗浄剤。
（５）過酸化物が、水難溶性である前記（１）記載の人工歯洗浄剤。
（６）二酸化チタンが、リン酸カルシウムで被覆されている前記（１）記載の人工歯洗浄剤。
（７）リン酸カルシウムが、光活性（光酸化機能）を有するものである前記（６）記載の人工歯洗浄剤。
（８）上記洗浄剤が、キレート成分を含む前記（１）記載の人工歯洗浄剤。
（９）キレート成分が、ケイ酸塩、リン酸塩、リン酸、クエン酸の群から選択される１種又は２種以上である前記（８）記載の人工歯洗浄剤。
（１０）前記（１）から（９）のいずれかに記載の洗浄剤を含むことを特徴とする人工歯洗浄用液剤。
（１１）前記（１）から（９）のいずれかに記載の洗浄剤を用いて、光照射下で有機物質を分解し、人工歯を洗浄することを特徴とする人工歯洗浄方法。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明について、更に詳細に説明する。
本発明は、二酸化チタンに代表される光触媒と過酸化物を混合し、それらを複合化してなる紫外及び可視光領域で光触媒活性を示す新規な複合光触媒材料からなる人工歯洗浄剤に係るものである。本発明においては、上記二酸化チタンに代表される光触媒として、二酸化チタン系光触媒、及び他の酸化物半導体系光触媒が用いられるが、好適には、二酸化チタン系光触媒が用いられる。この二酸化チタン系光触媒は、光触媒活性があればアナタース型でも可視光により反応するルチル型でも良く、ブルッカイト型でも良い。当該二酸化チタンとしては、通常の光触媒用の二酸化チタンで良いが、好ましくはルチル型や顔料用の二酸化チタンが用いられる。上記二酸化チタンの粒径は、好ましくは５０ｎｍ以下であり、更に好ましくは１ｎｍから数ｎｍである。また、上記光触媒としては、他の酸化物半導体で光触媒活性があるものでも良く、これらの例として、例えば、酸化亜鉛、炭化けい素、二硫化モリブデン、酸化第二鉄、酸化第二インジウム、三酸化タングステン等が例示される。
【００１０】
これらを更に詳細に説明すると、上記二酸化チタンの結晶系としては、アナタース型、ルチル型、ブルッカイト型、あるいは非晶質のいずれでも良いが、好ましくはルチル型である。その形状は、１０ミクロン以下、好ましくは５００ｎｍ以下、より好ましくは５０ｎｍ以下である。また、上記光触媒の形状は粉末でも薄膜でも良い。これらの光触媒は、最終的には、薄膜、ゾルゲル膜、スッパタ膜、塗料膜、あるいは焼結物など、適宜の形態で用いられる。二酸化チタンの配合量は、０．００１ｗｔ％−９９ｗｔ％、より好ましくは０．０１ｗｔ％−５ｗｔ％、更に好ましくは０．０１ｗｔ％−１ｗｔ％、である。
【００１１】
次に、本発明では、上記二酸化チタンにリン酸カルシウムを被覆することが好ましい。上記二酸化チタンにリン酸カルシウムを被覆する場合、リン酸カルシウムとして、例えば、アパタイト、リン酸８カルシウム、リン酸４カルシウム、リン酸３カルシウムなどが用いられる。しかし、これらに限らず、リン酸イオン及びカルシウムイオンからなるものであって、有機物吸着性を有するものであれば同様に使用することができる。上記アパタイトとしては、水酸アパタイト、炭酸アパタイト、フッ化アパタイトなどが用いられる。
【００１２】
更に、本発明では、光活性のあるリン酸カルシウムで二酸化チタンを被覆することができる。このようなリン酸カルシウムとして、光活性（光酸化機能）を有する、Ａｘ（ＢＯｙ）ｚＸで表される化合物（ＡはＣａ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｌａ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｇなどの各種の金属原子のうちの一つ以上，ＢはＰ、Ｓなどの原子のうち一つ以上、そしてＸは、ＯＨ、ハロゲン原子（例えば、Ｆ、Ｃｌ）、ＣＯ₃ などのうち一つ以上からなる）が一個以上からなる化合物が用いられる。この場合、好適には、Ａｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物が部分的に付着した二酸化チタンなどの光触媒が例示される。
【００１３】
上記リン酸カルシウムは、例えば、Ａｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物のみが集合して構成されていても良いし、結晶質でも良いし、非晶質でも良い。結晶質の場合は、アパタイト、リン酸３カルシウム、リン酸８カルシウム等のリン酸カルシウム結晶でも良い。上記Ａｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物については、Ａｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物の大きさは０．０１ｎｍから５０ミクロンが好ましく、更に好ましくは０．１ｎｍから１０ｎｍである。この場合、二酸化チタンの表面の１から９９％がＡｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物で覆われていることが好ましい。
【００１４】
上記Ａｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物は、擬似体液中に何も入れなければ溶液中に生成したクラスターＡｘ（ＢＯｙ）ｚＸが集合して生成する。この擬似体液は、例えば、ＮａＣｌ、ＮａＨＣＯ₃、ＫＣ１、Ｋ₂ ＨＰＯ₄ ・３Ｈ₂ Ｏ、ＭｇＣ１₂ ・６Ｈ₂ Ｏ、ＣａＣ１₂ とＮａ₂ ＳＯ₄ あるいはＮａＦ、ＦｅＳＯ₄ 、ＦｅＣ１₃ などを、水に溶かすことで調製される。また、ＨＣ１や（ＣＨ₂ＯＨ）₃ ＣＮＨ₂ 等によりｐＨを７〜８、特に７．４に調整することが好ましい。
【００１５】
本発明に用いられる擬似体液の組成としては、例えば、Ｎａ⁺ １２０〜１０００ｍＭ、Ｋ⁺ １〜２００ｍＭ、Ｃａ²⁺０．５〜１００ｍＭ、Ｍｇ²⁺０．５〜５０ｍＭ、Ｃ１^- ８０〜２０００ｍＭ、ＨＣＯ₃ ^- ０．５〜３００ｍＭ、ＨＰＯ₄ ^2- １〜２００ｍＭ、ＳＯ₄ ^2- ０．１〜２００ｍＭ、Ｆ^- ０〜５ｍＭ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ａｌ等の金属イオン一種以上が０．１〜２０ｍＭ、が例示されるが、上記のものに制限されるものではない。上記組成の場合、これより濃度が薄いとＡｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物の析出に時間がかかり、これより濃度が高いとＡｘ（ＢＯｙ）ｚＸが一個以上からなる化合物の析出が急激に起こって、形状や粒径の制御が難しくなる。
【００１６】
本発明は、二酸化チタンに代表される光触媒と固体状の過酸化物を含むことを最大の特徴としている。本発明において、過酸化物としては、好適には、過炭酸塩、過リン酸塩、過硫酸塩、過酸化カルシウム、過酸化マグネシウム、過酸化尿素などが例示される。これらは、好ましくは粉末の形態で用いられる。本発明では、好適には、上記二酸化チタンに代表される光触媒と上記過酸化物粉末を適宜混合することによりこれらを複合化することができる。上記過酸化物の配合割合は、０．１ｗｔ％−９９ｗｔ％、より好ましくは１０ｗｔ％−７０ｗｔ％である。本発明においては、好適には、キレート成分が配合される。それらの例として、ケイ酸塩、リン酸塩、リン酸、クエン酸が例示される。これらのうち、ケイ酸塩としては、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸マグネシウムナトリウムなどが例示される。これらの配合割合は、０．０１ｗｔ％−１０ｗｔ％、より好ましくは０．１ｗｔ％−５ｗｔ％である。
【００１７】
リン酸塩としては、リン酸塩、縮合リン酸塩が使用され、これらの例として、オルトリン酸、リン酸、ピロリン酸、トリポリリン酸などのナトリウム塩、カリウム塩、ピロリン酸４ナトリウムなどが例示される。リン酸としては、燐酸、ピロ燐酸塩、ポリ燐酸塩、トリポリ燐酸塩、酢酸、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸、ギ酸、グルコン酸、ケイ酸、コハク酸、シュウ酸、ソルビン酸、塩酸、硫酸、乳酸、葉酸、酪酸等が例示される。これらの混合割合は、０−９０ｗｔ％、より好ましくは５−５０ｗｔ％である。クエン酸の混合割合は、０−７０ｗｔ％、より好ましくは１０−５０ｗｔ％である。
【００１８】
本発明では、照射光は、使用しなくても良いが、照射光としては、好ましくは太陽光（窓越しでも可）、蛍光灯、ブラックライト、ＵＶ、キセノン、メタルハライド、ハロゲン等の５００ｎｍ以下の光を含むものが例示される。本発明において、好適に使用し得る光照射の光源としては、太陽光、蛍光灯、発光ダイオード、ＵＶライト、ブラックライト、半導体レーザ、白熱灯、石英ランプ、水銀灯、キセノンランプ、メタルハライトランプ、白熱灯、ハロゲンランプ、冷陰極ランプ等が例示される。
【００１９】
本発明は、通常、光触媒としてはその機能が十分でないと考えられているルチル型や顔料用の二酸化チタンと過酸化物の複合材料が４００から５００ｎｍの可視光で活性化するという新たな知見を基礎として更に研究を重ねて完成されたものである。この可視光下での活性化はアナタース型の二酸化チタンではルチル型に比べてその効果が小さい。４５０から５００ｎｍの可視光は太陽光や蛍光灯にも多く含まれており、本発明は、様々な分野での応用拡大が期待できる。特に、二酸化チタンにアパタイトなどのリン酸カルシウムが被覆されている場合には、その効果は顕著である。これは、リン酸カルシウムが表面に存在することにより二酸化チタンと過酸化物の接触が理想的に行われるためである。また、有害物質をリン酸カルシウムが吸着するた、この場合、特に、光活性を有する化合物、光活性のあるリン酸カルシウムを被覆すると高い効果が期待できる。本発明では、更に、上記複合材料の成分にケイ酸塩などのキレート剤を混合することで可視光下での活性化が促進される。
【００２０】
二酸化チタンと過酸化物の複合化は、過酸化物と二酸化チタンの表面に効率的に存在させることにより行う必要がある。そのため、粉末で提供できる過酸化物が好ましい。二酸化チタンと過酸化物、及びキレート成分の粉末をあらかじめ混合しておくことでより高活性な材料が得られる。これらの混合は、乳鉢や混合用のミル等により行えばよい。特に、過硼酸ナトリウムなど難溶性の粉末状の過酸化物は水溶液中で消費されると少しずつ溶解するため、その効果が持続するので好ましい。なお、過酸化水素水では水と酸素にすぐに分解してしまい、その可視光化の効果が持続しない。本発明では、過炭酸ナトリウムや過硼酸ナトリウム等を用いることができ、これらの過酸化物は、上記過酸化水素と異なり粉末で提供できるため、使用勝手が格段によくなり、応用範囲が大幅に広がることが期待できる。
【００２１】
二酸化チタンの可視光下での活性化は、過酸化物との反応により一時的に二酸化チタンに酸素欠陥ができることによる。従来の可視光反応光触媒は、酸素欠陥を永久的に作ってしまうため、可視光下で活性化されるが、同時に紫外光部の活性が劣化してしまう。一方、過酸化物と複合化した本発明の複合材料では、酸素欠陥は発生と消失を繰り返し移動するため、紫外及び可視光のトータルでは可視光部も紫外光部も活性が高いことになる。上記複合材料では、二酸化チタンや過酸化物を単独で用いる場合に比べて、有機物質の分解機能が大幅に向上する。上記二酸化チタンにリン酸カルシウムを被覆したものでは、この酸素欠陥の発生と消失が理想的に制御されるものと考えられる。更に、上記過酸化物は、単独でも物質の分解効果のある物質であるため、光を照射しなくても一定の効果が得られる。また、リン酸カルシウムは、例えば、光の有無にかかわらずアルデヒド類、窒素酸化物などを吸着する作用を有する。
【００２２】
本発明は、二酸化チタンに過酸化物を混合し、それらを複合化したことを最大の特徴とするものであり、それにより、有害有機物質や細菌、着色成分の分解、除去効果が大幅に向上する。また、紫外線部の活性が劣化せず、可視光での光触媒活性が活性化し、光を当てなくても光触媒効果がある複合材料が得られる。特に、光活性のあるアパタイトを被覆した二酸化チタンを用いることにより顕著で確実な光触媒効果が得られる。二酸化チタンと過酸化物を含む複合材料にキレート成分となるケイ酸塩等を混合することにより、高い光触媒活性を示す複合材料が得られる。
【００２３】
【作用】
本発明では、二酸化チタン、特に、ルチル型の二酸化チタンと過酸化物を混合して複合化することにより光反応性が相乗的に向上する。二酸化チタンや過酸化物のみでも微量の有害有機物質や細菌を分解、除去することはできるが、特に、着色物や汚れを分解、除去することはできない。しかし、両者を複合化することにより相乗効果が得られ、単独ではできなかったひどい汚れや臭いを短時間で効率的に分解、除去することができる。これらの効果は、ケイ酸塩化合物等のキレート成分を混合したときに更に増強される。また、二酸化チタンをリン酸カルシウムで被覆することにより、二酸化チタンと過酸化物の混合が理想的に、すなわち、二酸化チタン粒子表面への過酸化物の供給がスムースに、少しずつ行われるため、二酸化チタン単体を用いる場合よりも顕著な効果が得られる。
【００２４】
本発明の洗浄剤の有効成分の複合材料は、二酸化チタン単独では反応しない可視光を照射しても活性化し、４００から５００ｎｍの可視光で反応する。更に、従来の可視光反応型光触媒では活性が劣化してしまう紫外部の活性が全く劣化しない。また、上記複合材料に過酸化物や酸、リン酸カルシウムなどを配合することにより、光を照射しなくても有機物質を分解、除去することができる。この複合材料では、光を照射しなくても過酸化物やリン酸カルシウムの効果によりアルデヒド類やアンモニア等を吸着することができるが、その効果は、光照射時のおおよそ半分程度である。本発明では、固体状の過酸化物を使用できることにより、二酸化チタンを含めたすべての材料を粉末で提供することができる利点があり、また、粉末を用いることにより顕著な活性の向上が見られるとともにその活性が持続するという利点が期待できる。
【００２５】
【実施例】
次に、実施例に基づいて本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の実施例によって何ら限定されるものではない。
試験例
（二酸化チタンと過酸化物の併用）
（１）複合材料の調製
擬似体液２リットルに硝酸亜鉛１４ｍｇを添加し、これに二酸化チタン（テイカ（株）製、ＭＴ１５０Ａ，１５ｎｍ）を２ｇ加えた。擬似体液の組成は、Ｎａ⁺ １４５．０、Ｋ⁺ ４．２、Ｍｇ²⁺０．５、Ｃａ²⁺０．９、Ｃ^- １４１．０、ＨＣＯ₃ ^- ０、ＨＰＯ₄ ^2- ９．５、ＳＯ₄ ^2-０（ｍＭ）であった。３７℃に保持し、１時間熟成し、光活性のあるアパタイトを被覆した二酸化チタンを作製した。紫外可視光反射率を測定したところ、アパタイトは３００から２００ｎｍに吸収があり光活性があることが分かった。この活性アパタイト二酸化チタン０．０６ｇと過炭酸ナトリウム３ｇ、ケイ酸マギネシウム１ｇを混合した（活性アパタイト二酸化チタン）。これをシャーレに均等に延ばし、５リットルのテドラーバックにいれ、１００ＰＰＭのホルムアルデヒド（窒素中）を満たした。
比較として、活性アパタイト二酸化チタンの代わりに二酸化チタン、アパタイトを被覆した二酸化チタン（アパタイト二酸化チタン；硝酸亜鉛を加えない以外は、上記複合材料の作製法と同じ）を用いた。
【００２６】
（２）光触媒活性
ブラックライト（１ｍＷ／ｃｍ² ）を０〜５時間照射して、ホルムアルデヒドの濃度を測定した。その結果を以下に示す。

上記活性アパタイト二酸化チタンで、硝酸亜鉛の代わりに硫酸鉄を１４ｍｇ加えて活性アパタイト二酸化チタンを作製した他、クエン酸を１ｇ混合する以外は上記と同様にして、ブラックライトを照射して行ったところ、１０分後に０ｐｐｍに減少した。
また、暗所の場合のホルムアルデヒドの濃度を測定した結果を以下に示す。

【００２７】
試験例２
（混合方法に関する試験）
混合は基本的に二酸化チタンと過酸化物をまず混ぜて乳鉢等で行う。ルチル型の二酸化チタンでは混ぜた直後から黄色みを帯びはじめるが、１０分から１５分程度で更に変色が強くなり、黄色に変わる。アナタース型の場合や、最終的に活性が少ない二酸化チタンでは、混合後すぐには変色せず、混合を３０分程度続けるとようやく黄色に着色する。混合は、乳鉢の他にも、例えば、ボールミル、サンドミル、スターラー等の一般的に工業的に用いる混合装置で行うことができる。混合を十分行わない場合は、二酸化チタンと過酸化物の接触が不十分になり、グラフのような可視光化と活性化が起こらない。また、黄色への変色も十分起こらない。また、すべての試薬を一度に混合したり、順番を違えた場合は、ｐＨがアルカリ性に振れ、効果が少ない。混合は、水の存在下でも同様にできる。
【００２８】
本試験例では、二酸化チタンと過酸化物の混合方法による作用効果の違いを調べた。
Ａ：過ホウ酸ナトリウムを３ｇ；Ｂ：トリポリリン酸ナトリウムを２ｇ，メタケイ酸ナトリウムを０．５ｇ，ケイ酸マグネシウムを０．０４ｇ；Ｄ：クエン酸を２．５ｇ；Ｃ：ＭＴ−１５０Ａ（テイカ社、ルチル型二酸化チタン）を０．０３ｇ、準備し、まず、ＡとＣを粉末の状態で乳鉢でよく混合した。１５分程度混合すると黄色に着色し、可視光応答性及び活性化したことがわかった。これに、ＢとＤを加え、よく振り混ぜた。この粉末を水に溶かし、１リットルにした。このとき、ｐＨは４．３４であった。この水溶液を３ｃｃとり、１０ｐｐｍになるようにメチレンブルー粉末を加えた。次いで、ブラックライト６Ｗを照射した。その結果、メチレンブルーは、５分で２ｐｐｍに１０分で０ｐｐｍになった。
【００２９】
比較例として、Ａ〜Ｄを混合した。ｐＨは５．６であった。この水溶液を３ｃｃとり、１０ｐｐｍになるようにメチレンブルー粉末を加えた。次いで、ブラックライト６Ｗを照射した。その結果、メチレンブルーは、５分で６ｐｐｍに１０分で４ｐｐｍであり、上記成分の混合方法によって差があることがわかった。
【００３０】
試験例３
Ａ：過ホウ酸ナトリウムを２ｇ；Ｂ：トリポリリン酸ナトリウムを１ｇ，メタケイ酸ナトリウムを０．５ｇ，ケイ酸マグネシウムを０．０４ｇ；Ｄ：クエン酸を２ｇ；Ｃ：ＭＴ−１５０Ａを０．０３ｇ、準備し、まず、ＡとＣを粉末の状態で乳鉢でよく混合した。１５分程度混合すると黄色に着色し、可視光応答性及び活性化したことがわかった。これに、ＢとＤを加え、よく振り混ぜた。この粉末を水に溶かし、１リットルにした。このとき、ｐＨは４．４であった。この水溶液を３ｃｃとり、１０ｐｐｍになるようにメチレンブルー粉末を加えた。次いで、ブラックライト６Ｗを照射した。その結果、メチレンブルーは、５分で１ｐｐｍに８分で０ｐｐｍになった。
【００３１】
試験例４
Ａ：過ホウ酸ナトリウムを３ｇ；Ｂ：トリポリリン酸ナトリウムを２ｇ，メタケイ酸ナトリウムを０．５ｇ，ケイ酸マグネシウムを０．０４ｇ；Ｄ：クエン酸を２．５ｇ；Ｃ：ＡＭＴ−１００（テイカ社、アナターゼ型二酸化チタン）を０．０３ｇ、準備し、まず、ＡとＣを粉末の状態で乳鉢でよく混合した。１５分程度混合しても黄色くならないが、３０分程度で黄色に着色し、可視光応答性及び活性化したことがわかった。これにＢとＤを加え、よく振り混ぜた。この粉末を水にとかし、１リットルにした。このとき、ｐＨは４．４であった。この水溶液を３ｃｃとり、１０ｐｐｍになるようにメチレンブルー粉末を加えた。次いで、ブラックライト６Ｗを照射した。その結果、メチレンブルーは、５分で９ｐｐｍに、１０分で６ｐｐｍになった。
【００３２】
試験例５
Ａ：過ホウ酸ナトリウムを３ｇ；Ｂ：トリポリリン酸ナトリウムを２ｇ，メタケイ酸ナトリウムを０．５ｇ，ケイ酸マグネシウムを０．０４ｇ；Ｄ：クエン酸を２．５ｇ；Ｃ：ＭＴ−１５０Ａ（アパタイトを被覆したもの）を０．０３ｇ、準備し、まず、ＡとＣを粉末の状態で乳鉢でよく混合した。１０程度混合すると黄色に着色し、可視光応答性及び活性化したことがわかった。これにＢとＤを加え、よく振り混ぜた。この粉末を水に溶かし、１リットルにした。このとき、ｐＨは４．３４であった。この水溶液を３ｃｃとり、１０ｐｐｍになるようにメチレンブルー粉末を加えた。次いで、ブラックライト６Ｗを照射した。その結果、メチレンブルーは、３分で２ｐｐｍに７分で０ｐｐｍになった。
【００３３】
試験例６
Ａ：過ホウ酸ナトリウムを０．０１ｇ；Ｂ：トリポリリン酸ナトリウムを１ｇ，メタケイ酸ナトリウムを０．５ｇ，ケイ酸マグネシウムを０．０４ｇ；Ｄ：クエン酸を１ｇ；Ｃ：ＭＴ−１５０Ａを０．０３ｇ、準備し、ＡとＣに水５０ｃｃを加え、乳鉢でよく混合した。１５分程度混合すると黄色に着色し、可視光応答性及び活性化したことがわかった。これにＢとＤと水５０ｃｃを加え、よく振り混ぜた。このとき、ｐＨは１．９であった。この水溶液を３ｃｃとり、１０ｐｐｍになるようにメチレンブルー粉末を加えた。次いで、ブラックライト６Ｗを照射した。その結果、５分で３ｐｐｍに１０分で１ｐｐｍになった。
【００３４】
実施例１
（１）洗浄剤の調製
（洗浄剤１）
下記の成分を混合して複合化し、洗浄剤を調製した。
トリポリリン酸ナトリウム１ｇ
ケイ酸マグネシウムナトリウム１ｇ
リン酸２ｇ
二酸化チタン（ＭＴ−１５０Ａ）０．０２ｇ
過炭酸ナトリウム３ｇ
【００３５】
（洗浄剤２）
下記の成分を混合して複合化し、洗浄剤を調製した。
過ホウ酸ナトリウム３ｇ
トリポリリン酸ナトリウム２ｇ
メタケイ酸ナトリウム０．５ｇ
ケイ酸マグネシウム０．０４ｇ
二酸化チタン（ＭＴ−１５０Ａ）０．０３ｇ
クエン酸２．５ｇ
【００３６】
（２）評価方法
１）ヘマトポルフィリン染色試験紙の調製
ヘマトポルフィリン（Hematoporphyrin C₃₄H₃₈N₄O₆ FW598.7 SIGMA H5518）とスーパーファイン紙（エプソン製）を用いて、以下によりヘマトポルフィリン染色試験紙を調製した。
１．エタノール４００ｍｌにヘマトポルフィリン粉末０．４ｇを溶解して、０．１％のヘマトポルフィリンエタノール溶液を調製した。
２．上記溶液に、上記紙を３分間浸漬した。
３．溶液から紙を引き上げ、自然乾燥した。
４．これを９×５０ｍｍに切断し、色差計で測定し、Ｌ＊値を指標に平均的なサンプルを得た。
【００３７】
２）ヘマトポルフィリン染色試験紙の脱色試験方法
１．上記試験紙を色差計で測定した。
２．上記試験紙に上記洗浄剤１を水に溶かした脱色液を塗布した（約４０μｌ）。
３．メタルハライドランプ（ウシオ電機製）のケーブルの先に試験紙を張り付けた。
４．５分後に試験紙をランプからはずし、蒸留水で脱色液を流し、キムワイプでふき取った。
５．試験紙を色差計で測定した。
６．上記２〜５を繰り返し、測定をした。
【００３８】
３）たばこのヤニの試験紙の調製
セブンスター及びスーパーファイン紙（エプソン製）を用いて以下により試験紙を調製した。
１．デシケーターに紙を敷き、デシケーターの上部にも紙を貼った。
２．バイアル２本にたばこを各２本挿し、火を付けた。
３．バイアルを紙の中央に置き、デシケーターのふたを閉めた。
４．紙が茶色になるまで上記２−３を繰り返した。
５．これを９×５０ｍｍに切断し、色差計で測定し、Ｌ＊値を指標に平均的なサンプルを得た。
【００３９】
４）たばこのヤニの試験紙の脱色試験方法
１．試験紙を色差計で測定した。
２．試験紙に上記洗浄剤２を塗布した。
３．ブラックライト（９ｗ）に張り付けるように、石英セルを立て５分間照射した。
４．試験紙を石英セルから取り出し、蒸留水で洗浄剤を流し、キムワイプでふき取った。
５．色差計で測定した。
６．上記２〜５を繰り返し、測定をした。
【００４０】
（３）試験結果
１）上記ヘマトポルフィリン染色試験紙の場合については、Ｌ＊値は２６．４４であり、２０以上の上昇が認められ、高い光触媒活性（脱色作用）が得られることがわかった。
２）上記たばこのヤニの試験例の場合については、Ｌ＊値は０分で６４．０６であったものが、５分で７６．０８であり、１０以上の上昇が認められ、高い光触媒活性（脱色効果）が得られることがわかった。
【００４１】
（４）洗浄方法
１）過炭酸ナトリウム粉末３％、ケイ酸マグネシウムナトリウム粉末１％、トリポリリン酸ナトリウム１％、リン酸カルシウムを被覆した二酸化チタン（ルチル）粉末０．０２％（以下、％は全て重量％）を混合して洗浄剤を調製した。
上記洗浄剤を水に溶かし、これに歯石やヤニにより汚れている入れ歯を浸漬し、３０分間、１２Ｗのブラックライトを２０ｃｍはなして照射した。その結果、新品と同様の光沢表面が得られた。
【００４２】
２）過炭酸ナトリウム粉末３％、ケイ酸マグネシウムナトリウム粉末１％、トリポリリン酸ナトリウム１％、二酸化チタン（ルチル）粉末０．０２％を混合して洗浄剤を調製した。
上記洗浄剤を水に溶かし、これに使用して歯石やヤニにより汚れている入れ歯を浸漬し６０分間、１２Ｗのブラックライトを２０ｃｍはなして照射した。その結果、新品と同様の光沢表面が得られた。
【００４３】
３）過硼酸ナトリウム粉末３％、メタケイ酸マグネシウムナトリウム粉末０．５％、ケイ酸マグネシウム０．０４％、トリポリリン酸ナトリウム２％、リン酸カルシウムを被覆した二酸化チタン（ルチル）粉末（１５ｎｍ）０．０３％を混合して洗浄剤を調製した。
上記洗浄剤を水に溶かし、これに使用して歯石やヤニにより汚れている入れ歯を浸漬し、同様に１２Ｗのブラックライトを２０ｃｍはなして照射し浸漬したところ、１０分間で表面の汚れやにおいは全くなくなった。また、二酸化チタン（アナタース）粉末（６μｍ）を用いた以外は上記と同様にして試験した結果、３０分で同様の洗浄効果が得られた。
【００４４】
４）過硼酸ナトリウム粉末３％、メタケイ酸マグネシウムナトリウム粉末０．５％、ケイ酸マグネシウム０．０４％、トリポリリン酸ナトリウム２％、二酸化チタン（ルチル）粉末（５０ｎｍ）０．０３％を混合して洗浄剤を調製した。
上記洗浄剤を水に溶かし、これに使用して歯石やヤニにより汚れている入れ歯を浸漬し、同様に１２Ｗのブラックライトを２０ｃｍはなして照射したところ、３０分間で表面の汚れやにおいは全くなくなった。
【００４５】
５）過硼酸ナトリウム粉末３％、メタケイ酸マグネシウムナトリウム粉末０．５％、ケイ酸マグネシウム０．０４％、トリポリリン酸ナトリウム２％、二酸化チタン（ルチル）粉末（２０ｎｍ）０．０３％、クエン酸２．５％を混合して洗浄剤を調製した。
上記洗浄剤を水に溶かし、これに使用して歯石やヤニにより汚れている入れ歯に塗布し、ブラックライト（１ｍＷ／ｃｍ² ）を照射したところ、１８０分間でニオイや汚れは全くなくなった。
【００４６】
６）過炭酸ナトリウム粉末３％、メタケイ酸マグネシウムナトリウム粉末０．５％、ケイ酸マグネシウム０．０４％、トリポリリン酸ナトリウム２％、アパタイトを被覆した二酸化チタン（ルチル）粉末（１５ｎｍ）０．０３％、クエン酸２．５％を混合して洗浄剤を調製した。
上記洗浄剤歯石やヤニにより汚れている入れ歯に塗布し、蛍光灯を照射したところ、３０分間でニオイは全くなくなった。
【００４７】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明は、二酸化チタンに代表される光触媒と過酸化物を含む光触媒作用を有す複合材料を用いた人工歯洗浄剤に関するものであり、本発明により、１）紫外・可視光下で光触媒活性を有する新しい複合光触媒材料からなる人工歯洗浄剤を提供することができる、２）特に、４００から５００ｎｍの可視光で反応する光触媒からなる人工歯洗浄剤が得られる、３）上記複合材料を用いることにより紫外及び可視光領域で反応する紫外・可視光反応型光触媒からなる人工歯洗浄剤が得られる、４）上記複合材料の光触媒活性は優れた持続性を有する、５）光照射下で又は光を照射しなくても光触媒作用を有する、という格別の効果が奏される。

Claims

可視光での光触媒活性が活性化された複合材料からなる人工歯洗浄剤であって、上記複合材料は、（１）二酸化チタン光触媒と固体状の過酸化物を含む、（２）二酸化チタンと過酸化物の粉末の混合物を当該混合物が黄色に着色するまで混合することによりそれらを複合化して４００から５００ｎｍの可視光での光触媒活性が活性化されている、ことを特徴とする紫外・可視光下で光触媒作用を有する人工歯洗浄剤。
二酸化チタンが、ルチル型である請求項１記載の人工歯洗浄剤。
二酸化チタンの粒径が、５０ｎｍ以下のルチル結晶である請求項１記載の人工歯洗浄剤。
過酸化物が、粉末状の無機過酸化物である請求項１記載の人工歯洗浄剤。
過酸化物が、水難溶性である請求項１記載の人工歯洗浄剤。
二酸化チタンが、リン酸カルシウムで被覆されている請求項１記載の人工歯洗浄剤。
リン酸カルシウムが、光活性（光酸化機能）を有するものである請求項６記載の人工歯洗浄剤。
上記洗浄剤が、キレート成分を含む請求項１記載の人工歯洗浄剤。
キレート成分が、ケイ酸塩、リン酸塩、リン酸、クエン酸の群から選択される１種又は２種以上である請求項８記載の人工歯洗浄剤。
請求項１から９のいずれかに記載の洗浄剤を含むことを特徴とする人工歯洗浄用液剤。
請求項１から９のいずれかに記載の洗浄剤を用いて、光照射下で有機物質を分解し、人工歯を洗浄することを特徴とする人工歯洗浄方法。