JPH08117596A

JPH08117596A - 二酸化チタン粒子の担持方法

Info

Publication number: JPH08117596A
Application number: JP6263595A
Authority: JP
Inventors: Kenji Kato; 健司加藤; Takuya Murayama; 拓也村山
Original assignee: Matsushita Seiko Co Ltd
Current assignee: Panasonic Ecology Systems Co Ltd
Priority date: 1994-10-27
Filing date: 1994-10-27
Publication date: 1996-05-14
Anticipated expiration: 2020-12-21
Also published as: JP3729880B2

Abstract

(57)【要約】【目的】基材表面に光触媒としての活性を損なうこと
なく、耐久性があり、かつ作業性良く、基材を腐食させ
ずに光触媒層を形成することができる二酸化チタン粒子
の担持方法を提供することを目的とする。【構成】光触媒層４を形成する二酸化チタン粒子の担
持方法は、二酸化チタン粒子１に水３を含浸し、エポキ
シ樹脂６を含んだ塗料に分散後、基材７に塗装する。そ
して、３０〜５０℃で１次乾燥し、シンナーを蒸発させ
た後、１６０〜２００℃で２次乾燥し、光触媒層４を形
成する担持方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、汚れ物質、臭い成分、
有機物等を、分解、浄化、無害化、あるいは殺菌する光
触媒層を形成する二酸化チタン粒子の担持方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、二酸化チタン粒子の使用、応用範
囲が拡大するにつれ、二酸化チタン粒子はあらゆる基材
表面に、光触媒としての活性を損なうことなく耐久性を
もたせ、かつ作業性よくすることが求められている。

【０００３】従来、この種の光触媒層を形成する二酸化
チタン粒子の担持方法は、特開昭５７−１２２９５０号
公報に示す様な構成が一般的であった。以下、その構成
について図１４を参照しながら説明する。

【０００４】図に示すように、基材１０２の上に水ガラ
ス１０３を塗布後、水ガラス１０３を生乾きの状態とす
る。さらに生乾きの前記水ガラス１０３の上に、二酸化
チタン粒子１０１を均一に分散付着させ、３００℃３０
分間焼成して、光触媒層を形成する二酸化チタン粒子の
担時方法が一般的であった。

【０００５】上記構成において、二酸化チタン粒子１０
１は水ガラス１０３を介して基材１０２表面に接着、コ
ーティングされ、汚れ成分である有機物が二酸化チタン
粒子表面に付着した際、波長が３００〜４００ｎｍの近
紫外光を照射すると、二酸化チタン粒子１０１が励起
し、汚れ成分である有機物を分解、浄化することにな
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の光触
媒層を形成する二酸化チタン粒子の担持方法では、十分
な注意を払っても、水ガラス１０３の乾燥が不十分であ
ると、二酸化チタン粒子１０１の均一付着工程時に、水
ガラス１０３中に、二酸化チタン粒子１０１が埋没し、
その部分の光触媒としての活性が損なわれるという問題
があった。

【０００７】また、水ガラス１０３の乾燥が進行しすぎ
ると、二酸化チタン粒子１０１が水ガラス１０３に接着
されないので、強度の弱い光触媒層しか形成できないと
いう問題があった。

【０００８】また、塗装工程が、水ガラス１０３の塗布
および乾燥制御、そして、その後の二酸化チタン粒子１
０１の均一付着および焼成と、２段工程の複雑な作業に
なるという問題があった。

【０００９】また、無機系バインダとして水ガラス１０
３を用いた場合、相手材料がアルミ等腐食性のある材質
の基材１０２に対しては事実上使用できないという問題
があった。

【００１０】本発明は上記課題を解決するもので、光触
媒としての活性が損なわれることなく、光触媒層を形成
することができる二酸化チタン粒子の担持方法を提供す
ることを第１の目的とする。

【００１１】第２の目的は、二酸化チタン粒子がバイン
ダを介して基材に強固に保持され、強度の大きい光触媒
層を形成することができる二酸化チタン粒子の担持方法
を提供することにある。

【００１２】第３の目的は、二酸化チタン粒子を分散お
よび塗料化して塗装するという簡便な方法で、光触媒層
を形成することができる二酸化チタン粒子の担持方法を
提供することにある。

【００１３】第４の目的は、基材を腐食させることなく
光触媒層を形成することができる二酸化チタン粒子の担
持方法を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の光触媒層を形成
する二酸化チタン粒子の担持方法は上記した第１〜第４
の目的を達成するために、第１の手段は、二酸化チタン
粒子を水で含浸させ、溶剤系塗料と共に基材に塗布およ
び加熱して、光触媒層を形成し担持してなる構成とす
る。

【００１５】また、第１〜第３の目的を達成するための
第２の手段は、二酸化チタン粒子を有機溶剤で含浸さ
せ、無機系バインダと共に基材に塗布および加熱して、
光触媒層を形成し担持してなる構成とする。

【００１６】また、第１〜第３の目的を達成するための
第３の手段は、二酸化チタン粒子を、昇華性有機化合物
と無機系バインダと共に基材に塗布および加熱して、光
触媒層を形成し担持してなる構成とする。

【００１７】また、第１〜第４の目的を達成するための
第４の手段は、二酸化チタン粒子を、硬化剤を含むポリ
シロキサン樹脂と共に基材に塗布および加熱して、造膜
後さらに加熱し光触媒層を形成し担持してなる構成とす
る。

【００１８】また、第１、第２、および第４の目的を達
成するための第５の手段は、二酸化チタン粒子を、基材
に塗布し、透明な微多孔膜で覆い光触媒層を形成し担持
してなる構成とする。

【００１９】また、第１、第２、および第４の目的を達
成するための第６の手段は、二酸化チタン粒子を、鏡面
状に加工した基材の鏡面処理面に塗布し、光触媒層を形
成し担持してなる構成とする。

【００２０】また、第１および第２の目的を達成するた
めの第７の手段は、二酸化チタン粒子を、高速気流中に
乗せて、加熱した熱可塑性樹脂の表面に、吹き付け光触
媒層を形成し担持してなる構成とする。

【００２１】

【作用】本発明は上記した第１の手段の構成により、光
触媒としての活性を損なうことなく、また、十分な強度
を持つ光触媒層を形成することができ、また、二酸化チ
タン粒子を塗料化し、塗装という簡便な方法で光触媒層
を形成することができ、さらに、溶剤系塗料を使用する
ため、アルミ等の基材を腐食させずに光触媒層を形成す
ることができる。

【００２２】また、第２の手段の構成により、光触媒と
しての活性を損なうことなく、また、十分な強度を持つ
光触媒層を形成することができ、また、二酸化チタン粒
子を塗料化し、塗装という簡便な方法で光触媒層を形成
することができる。

【００２３】また、第３の手段の構成により、光触媒と
しての活性を損なうことなく、また、十分な強度を持つ
光触媒層を形成することができ、また、二酸化チタン粒
子を塗料化し、塗装という簡便な方法で光触媒層を形成
することができる。

【００２４】また、第４の手段の構成により、光触媒と
しての活性を損なうことなく、また、十分な強度を持つ
光触媒層を形成することができ、また、二酸化チタン粒
子を塗料化し、塗装という簡便な方法で光触媒層を形成
することができ、さらに、ポリシロキサン樹脂を使用す
るため、アルミ等の基材を腐食させずに光触媒層を形成
することができる。

【００２５】また、第５の手段の構成により、光触媒と
しての活性を損なうことなく、また、十分な強度を持つ
光触媒層を形成することができ、さらに、ポリシロキサ
ン樹脂を使用するため、アルミ等の基材を腐食させずに
光触媒層を形成することができる。

【００２６】また、第６の手段の構成により、光触媒と
しての活性を高め、また、十分な強度を持つ光触媒層を
形成することができ、さらに、アルミ等の基材を腐食さ
せずに光触媒層を形成することができる。

【００２７】また、第７の手段の構成により、光触媒と
しての活性を損なうことなく、また、十分な強度を持つ
光触媒層を形成することができる。

【００２８】

【実施例】以下、本発明の第１実施例について、図１〜
図３を参照しながら説明する。

【００２９】図に示すように、二酸化チタン粒子１は、
略Φ１０〜３０ｎｍの１次粒子２が凝集した構成をして
おり、二酸化チタン粒子１はアナターゼ化するため５０
０〜８００℃で焼成している。そして、前記二酸化チタ
ン粒子１に水３を含浸し、１次粒子２の間に水３を充満
する。また、前記光触媒層４を形成する二酸化チタン粒
子の担持方法は、二酸化チタン粒子１に水３を含浸し、
エポキシ樹脂５を含んだ溶剤系塗料２４に分散後、基材
６に塗装する。そして、３０〜５０℃で１次乾燥し、シ
ンナーを蒸発させた後、１６０〜２００℃で２次乾燥
し、光触媒層４を形成するものである。

【００３０】上記構成により、２次乾燥時に前記水３が
蒸発する時、バインダとなるエポキシ樹脂５に細孔Ａ７
を形成するため、二酸化チタン粒子１の表面の一部は、
エポキシ樹脂５で覆われず、露出するため、波長が３０
０〜４００ｎｍの近紫外光２１を照射した時に、光触媒
としての活性の低下が少ない。また、二酸化チタン粒子
１がエポキシ樹脂５で保持され、光触媒層４は、密着性
が良く、充分な強度を持つことができる。

【００３１】また、二酸化チタン粒子１を溶剤系塗料２
４中に分散し塗料化するので塗装という簡便な方法で光
触媒層を形成することができ、さらに、溶剤系塗料２４
を使用するため、アルミ等の基材６を腐食させずに光触
媒層を形成することができる。

【００３２】このように本発明の第１実施例の二酸化チ
タン粒子の担持方法によれば、光触媒としての活性を損
なうことなく、また、十分な強度を持つ光触媒層を形成
することができ、また、二酸化チタン粒子を塗料化し、
塗装という簡便な方法で光触媒層を形成することがで
き、さらに、溶剤系塗料を使用するため、アルミ等の基
材を腐食させずに光触媒層を形成することができる。

【００３３】なお、二酸化チタン粒子として、アナター
ゼ化した二酸化チタン粒子で説明したが、含水酸化チタ
ンやルチル化した二酸化チタン粒子でもよく、また、表
面に、白金、ルテニウム、パラジウム、ロジウム、タン
タル、銀、ニッケル、銅、ジルコニウム、クロム、バナ
ジウム、酸化鉄、酸化錫、酸化マンガン、酸化ニッケ
ル、酸化ルテニウム等の触媒金属を担持した二酸化チタ
ン粒子でもよく、また、ニオブ、タンタル、タングステ
ン、アンチモン、ジルコニウム、クロム、バナジウム、
モリブデン等のドナー金属を二酸化チタン粒子にドープ
してもよく、また、二酸化チタン粒子の一部、または全
部を硫化処理してもよく、その作用効果に差異は生じな
い。さらに、溶剤系塗料は、エポキシ樹脂の代わりにウ
レタン樹脂、アクリル樹脂、ポリシロキサン樹脂、フッ
素樹脂の各樹脂塗料を用いてもよく、その作用効果に差
異は生じない。

【００３４】つぎに本発明の第２実施例について図４〜
図６を参照しながら説明する。なお第１実施例と同一箇
所には同一番号を付し、その詳細な説明は省略する。

【００３５】図に示すように、二酸化チタン粒子１に有
機溶剤８であるアニリンを含浸させ、１次粒子２の間に
有機溶剤８を充満する。また、光触媒層４を形成する二
酸化チタン粒子の担持方法は、二酸化チタン粒子１を有
機溶剤８で含浸後、無機系バインダ溶液２５である金属
アルコラート９の溶液中に分散して、基材６に塗布す
る。そして、１００〜１５０℃で１次乾燥し、低沸点溶
剤を蒸発させた後、１５０〜３００℃で２次乾燥し、光
触媒層４を形成するものである。

【００３６】上記構成により、２次乾燥時に前記有機溶
剤８が蒸発する時、バインダである金属アルコラート９
に細孔Ｂ１０を形成する。さらに、前記金属アルコラー
ト９の有機成分が蒸発する時も、細孔Ｃ１１を形成する
ため二酸化チタン粒子１の表面の一部は、金属アルコラ
ート９で覆われず、露出するため、波長が３００〜４０
０ｎｍの近紫外光２１を照射した時、光触媒としての活
性の低下が少ない。

【００３７】また、二酸化チタン粒子１が金属アルコラ
ート９で保持され、光触媒層４は、密着性が良く、十分
な強度を持つことができる。

【００３８】また、二酸化チタン粒子１を無機系バイン
ダ溶液中２５に分散し塗料化するので、塗装という簡便
な方法で光触媒層を形成することができる。

【００３９】また、２次乾燥時に金属アルコラート９の
有機成分が分解蒸発し、金属アルコラート９は二酸化ケ
イ素となるため、波長が３００〜４００ｎｍの近紫外光
２１を照射した時にバインダが分解しない、十分な強度
を持つ光触媒層を形成することができる。

【００４０】このように本発明の第２実施例の二酸化チ
タン粒子の担持方法によれば、光触媒としての活性を損
なうことなく、また、十分な強度を持つ光触媒層を形成
することができ、また、二酸化チタン粒子を塗料化し、
塗装という簡便な方法で光触媒層を形成することができ
る。

【００４１】なお、無機系バインダである金属アルコラ
ートの代わりに、シリカゾル、アルミナゾル、ジルコニ
アゾル、チタニアゾル、水ガラスを用いてもよく、ま
た、アニリンの代わりに沸点が１５０〜２５０℃の有機
溶剤（例えば、アセトフェノン）を用いてもよく、その
作用効果に差異は生じない。

【００４２】つぎに本発明の第３実施例について図７お
よび図８を参照しながら説明する。なお第２実施例と同
一箇所には同一番号を付し、その詳細な説明は省略す
る。

【００４３】図に示すように、光触媒層４を形成する二
酸化チタン粒子の担持方法は、無機系バインダ溶液２５
である金属アルコラート９の溶液中に、有機溶剤８を含
浸した二酸化チタン粒子１と昇華性有機化合物１２であ
るイソフタロニトリルを分散し、基材６に塗装する。そ
して、１００〜１５０℃で１次乾燥し、低沸点溶剤を蒸
発させた後、１５０〜３００℃で２次乾燥し、光触媒層
４を形成するものである。

【００４４】上記構成により、２次乾燥時に前記有機溶
剤８が蒸発する時、バインダとなる金属アルコラート９
に細孔Ｂ１０を形成する。さらに、前記昇華性有機化合
物１２が昇華する時も、金属アルコラート９に細孔Ｄ１
３を形成するため二酸化チタン粒子１の表面の一部は、
金属アルコラート９で覆われず、露出するため、波長が
３００〜４００ｎｍの近紫外光２１を照射した時に、光
触媒としての活性の低下が少ない。

【００４５】このように本発明の第３実施例の二酸化チ
タン粒子の担持方法によれば、光触媒としての活性を持
つ二酸化チタン粒子の表面の一部が、バインダとなる金
属アルコラートで覆われず、露出するため、光触媒とし
ての活性を損なうことなく、波長が３００〜４００ｎｍ
の近紫外光を照射してもバインダが分解しない、強度の
大きい光触媒層を形成することができる。

【００４６】なお、イソフタロニトリルの代わりに沸点
が１５０〜２５０℃の昇華性有機化合物（例えば、キニ
ーネ）を用いてもよく、その作用効果に差異は生じな
い。

【００４７】つぎに本発明の第４実施例について図９お
よび図１０を参照しながら説明する。なお第１実施例と
同一箇所には同一番号を付し、その詳細な説明は省略す
る。

【００４８】図に示すように、光触媒層４を形成する二
酸化チタン粒子の担持方法は、二酸化チタン粒子１を、
硬化剤２６を添加したポリシロキサン樹脂１４のポリシ
ロキサン樹脂塗料２７中に分散し、基材６に塗装する。
そして、８０〜２００℃で１次乾燥し、前記ポリシロキ
サン樹脂１４を硬化した後、１００〜４００℃で２次乾
燥し、光触媒層４を形成するものである。

【００４９】上記構成により、２次乾燥時に前記ポリシ
ロキサン樹脂１４中のメチル基、フェニル基が分解蒸発
する時、バインダとなるポリシロキサン樹脂１４に細孔
Ｅ１５を形成するため、二酸化チタン粒子１の表面の一
部は、ポリシロキサン樹脂１４で覆われず、露出するた
め、波長が３００〜４００ｎｍの近紫外光２１を照射し
た時、光触媒としての活性の低下が少ない。

【００５０】また、２次乾燥時に、前記ポリシロキサン
樹脂１４は、メチル基、フェニル基の有機成分がほとん
ど蒸発して二酸化ケイ素となるため、波長が３００〜４
００ｎｍの近紫外光２１を照射した時に、バインダが分
解せず、充分な強度を持つことができる。

【００５１】このように本発明の第４実施例の二酸化チ
タン粒子の担持方法によれば、光触媒としての活性を持
つ二酸化チタン粒子の表面の一部が、バインダとなるポ
リシロキサン樹脂で覆われず、露出するため、光触媒と
しての活性を損なうことなく、波長が３００〜４００ｎ
ｍの近紫外光を照射してもバインダが分解しない、強度
の大きい光触媒層を形成することができる。

【００５２】つぎに本発明の第５実施例について図１１
を参照しながら説明する。なお第１実施例と同一箇所に
は同一番号を付し、その詳細な説明は省略する。

【００５３】図に示すように、光触媒層４を形成する二
酸化チタン粒子の担持方法は、二酸化チタン粒子１を水
に分散し、凹面１７を持った基材１６に塗布し、４０〜
１５０℃で乾燥する。そして、前記基材１６の凸面１８
の二酸化チタン粒子１を取り除いた後、凸面１８に接着
剤２３を塗布し、波長が３００〜４００ｎｍの近紫外光
２１を透過し、油成分を浸透する微多孔膜１９を貼り合
わせ、触媒層４を形成するものである。

【００５４】上記構成により、前記基材１６の凹面１７
内に保持された二酸化チタン粒子１は、その周りをバイ
ンダで囲まれることなく、また、微多孔膜１９が、波長
が３００〜４００ｎｍの近紫外光２１を透過し、油成分
を浸透するため、波長が３００〜４００ｎｍの近紫外光
２１を照射した時、光触媒としての活性の低下を少なく
することができる。

【００５５】このように本発明の第５実施例の二酸化チ
タン粒子の担持方法によれば、微多孔膜自体が透明で、
３００〜４００ｎｍの近紫外光を透過させ易く、光触媒
としての活性が損なわれてしまうことがない光触媒層を
形成することができる。

【００５６】なお、接着剤を用いる代わりに、微多孔膜
が熱可塑性であり、微多孔膜を基材の凸部に熱融着して
もよく、その作用効果に差異は生じない。

【００５７】つぎに本発明の第６実施例について図１２
を参照しながら説明する。なお第５実施例と同一箇所に
は同一番号を付し、その詳細な説明は省略する。

【００５８】図に示すように、光触媒層４を形成する二
酸化チタン粒子の担持方法は、凹面１７に鏡面処理２０
し、二酸化チタン粒子１を塗布し、微多孔膜１９を貼り
合わせ、触媒層４を形成するものである。

【００５９】上記構成により、波長が３００〜４００ｎ
ｍの近紫外光２１は、凹面１７内に保持された二酸化チ
タン粒子１に到達し、一部は通過してしまうが、鏡面処
理２０により反射し、再度、二酸化チタン粒子１に到達
し、効率よく二酸化チタン粒子１に照射することができ
る。

【００６０】このように本発明の第６実施例の二酸化チ
タン粒子の担持方法によれば、波長が３００〜４００ｎ
ｍの近紫外光を有効に利用し、光触媒としての活性を高
める光触媒層を形成することができる。

【００６１】つぎに本発明の第７実施例について図１３
を参照しながら説明する。なお第１実施例と同一箇所に
は同一番号を付し、その詳細な説明は省略する。

【００６２】図に示すように、光触媒層４を形成する二
酸化チタン粒子の担持方法は、基材となる、熱可塑性樹
脂２２であるフッ素樹脂を、その軟化温度である３００
〜３８０℃に加熱し、二酸化チタン粒子１を３００〜３
８０℃の高温気流中にインジェクションし、高速でフッ
素樹脂に衝突して光触媒層４を形成するものである。

【００６３】上記構成により、フッ素樹脂は、軟化温度
に達しているため、二酸化チタン粒子１の結合する部分
のみが、フッ素樹脂にめり込み、二酸化チタン粒子１が
表面に露出するため、二酸化チタン粒子１の光触媒とし
ての活性を低下させることなくできる。

【００６４】このように本発明の第７実施例の二酸化チ
タン粒子の担持方法によれば、光触媒としての活性が損
なわれることなく、可塑性を持つ光触媒層を形成するこ
とができる。

【００６５】なお、熱可塑性樹脂であるフッ素樹脂の代
わりに、塩化ビニール樹脂、ポリエステル樹脂、ＦＲＰ
を用いてもよく、その作用効果に差異は生じない。

【００６６】

【発明の効果】以上の実施例から明らかなように、本発
明によれば、光触媒としての活性を損なうことなく、ま
た、十分な強度を持つ光触媒層を形成することができ、
また、二酸化チタン粒子を塗料化し、塗装という簡便な
方法で光触媒層を形成することができ、さらに、溶剤系
塗料を使用するため、アルミ等の基材を腐食させずに光
触媒層を形成することができる二酸化チタン粒子の担持
方法が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の光触媒層の塗装時の断面
図

【図２】同二酸化チタン粒子の断面図

【図３】同光触媒層の形成後の断面図

【図４】同第２実施例の光触媒層の塗装時の断面図

【図５】同二酸化チタン粒子の断面図

【図６】同光触媒層の形成後の断面図

【図７】同第３実施例の光触媒層の塗装時の断面図

【図８】同形成後の断面図

【図９】同第４実施例の光触媒層の塗装時の断面図

【図１０】同形成後の断面図

【図１１】同第５実施例の光触媒層の断面図

【図１２】同第６実施例の光触媒層の断面図

【図１３】同第７実施例の光触媒層の断面図

【図１４】従来の光触媒層の断面図

【符号の説明】１二酸化チタン粒子３水４光触媒層６基材８有機溶剤１２昇華性有機化合物１４ポリシロキサン樹脂１６基材１９微多孔膜２０鏡面処理面２２熱可塑性樹脂２４溶剤系塗料２５無機系バインダ溶液２６硬化剤

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】二酸化チタン粒子を水で含浸させ、溶剤系
塗料と共に基材に塗布および加熱して、光触媒層を形成
する二酸化チタン粒子の担持方法。
【請求項２】二酸化チタン粒子を有機溶剤で含浸させ、
無機系バインダと共に基材に塗布および加熱して、光触
媒層を形成する二酸化チタン粒子の担持方法。
【請求項３】二酸化チタン粒子を、昇華性有機化合物と
無機系バインダと共に基材に塗布および加熱して、光触
媒層を形成する請求項２記載の二酸化チタン粒子の担持
方法。
【請求項４】二酸化チタン粒子を、硬化剤を含むポリシ
ロキサン樹脂と共に、基材に塗布および加熱して造膜
後、さらに加熱し光触媒層を形成する二酸化チタン粒子
の担持方法。
【請求項５】二酸化チタン粒子を基材に塗布し、その上
を透明な微多孔膜で覆い光触媒層を形成する二酸化チタ
ン粒子の担持方法。
【請求項６】二酸化チタン粒子を、鏡面状に加工した基
材の鏡面処理面に塗布する請求項５記載の二酸化チタン
粒子の担持方法。
【請求項７】二酸化チタン粒子を、高速気流中に乗せ、
加熱した熱可塑性樹脂基材の表面に吹き付け、光触媒層
を形成する二酸化チタン粒子の担持方法。