JPH08131524A - 光触媒機能を有する多機能材及びその製造方法 - Google Patents
光触媒機能を有する多機能材及びその製造方法Info
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- JPH08131524A JPH08131524A JP6271499A JP27149994A JPH08131524A JP H08131524 A JPH08131524 A JP H08131524A JP 6271499 A JP6271499 A JP 6271499A JP 27149994 A JP27149994 A JP 27149994A JP H08131524 A JPH08131524 A JP H08131524A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 脱臭機能、抗（殺）菌機能、防汚機能等に優
れた多機能材を提供する。 【構成】 熱可塑性基材１上に光触媒粒子からなる光触
媒層２を形成し、この後、前記熱可塑性基材１の軟化温
度よりも３０℃以上３００℃以下の範囲で高い雰囲気温
度で加熱処理する。
れた多機能材を提供する。 【構成】 熱可塑性基材１上に光触媒粒子からなる光触
媒層２を形成し、この後、前記熱可塑性基材１の軟化温
度よりも３０℃以上３００℃以下の範囲で高い雰囲気温
度で加熱処理する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は脱臭機能、抗（殺）菌機
能、防汚機能等の機能を発揮する多機能材とその製造方
法に関する。
能、防汚機能等の機能を発揮する多機能材とその製造方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】紫外線を照射することで、悪臭成分等の
有機化合物に対して酸素分子の吸着或いは脱着を起こさ
せ、分解（酸化）を促進する機能を発揮する物質とし
て、ＴiＯ2 、Ｖ2Ｏ5、ＺnＯ 、ＷＯ3 等が知られてお
り、特に結晶型がアナターゼ型のＴiＯ2粒子は光触媒と
しての効果が高いので、従来から壁材、タイル、ガラス
（鏡）、循環濾過装置或いは衛生陶器等の表面に光触媒
層を形成する提案がなされている。
有機化合物に対して酸素分子の吸着或いは脱着を起こさ
せ、分解（酸化）を促進する機能を発揮する物質とし
て、ＴiＯ2 、Ｖ2Ｏ5、ＺnＯ 、ＷＯ3 等が知られてお
り、特に結晶型がアナターゼ型のＴiＯ2粒子は光触媒と
しての効果が高いので、従来から壁材、タイル、ガラス
（鏡）、循環濾過装置或いは衛生陶器等の表面に光触媒
層を形成する提案がなされている。
【０００３】上記の光触媒層を形成する方法として、従
来から以下のような方法が行われている。光触媒粒子を
バインダーに混練してスプレー・コーティング法等によ
って基材表面に塗布したり、ディップ・コーティング法
により浸漬塗布した後に、熱処理する方法（特開平５−
２０１７４７号公報）。
来から以下のような方法が行われている。光触媒粒子を
バインダーに混練してスプレー・コーティング法等によ
って基材表面に塗布したり、ディップ・コーティング法
により浸漬塗布した後に、熱処理する方法（特開平５−
２０１７４７号公報）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ＴiＯ2粒子等の光触媒
粒子が光触媒としての効果を発揮するには、光触媒粒子
に紫外線が照射されることと、光触媒粒子が悪臭ガス等
の分解対象物質に接触することが必要であるが、特開平
５−２０１７４７号公報のように光触媒粒子をバインダ
ーに混練して基材に塗布していたのでは、多くの光触媒
粒子がバインダー層中に埋もれ、紫外線が届かなかった
り、悪臭ガス等に接触しないことになり、充分な触媒機
能を発揮することができない。
粒子が光触媒としての効果を発揮するには、光触媒粒子
に紫外線が照射されることと、光触媒粒子が悪臭ガス等
の分解対象物質に接触することが必要であるが、特開平
５−２０１７４７号公報のように光触媒粒子をバインダ
ーに混練して基材に塗布していたのでは、多くの光触媒
粒子がバインダー層中に埋もれ、紫外線が届かなかった
り、悪臭ガス等に接触しないことになり、充分な触媒機
能を発揮することができない。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく本
発明では以下に示す手段を施した。
発明では以下に示す手段を施した。
【０００６】熱可塑性基材表面に光触媒層が保持された
光触媒機能を有する多機能材において、前記光触媒層の
上層部は外気と接するように露出され、また前記光触媒
層の下層部はその一部が熱可塑性基材内に埋設されてお
り、前記光触媒層のうち少なくとも露出する表層を構成
する光触媒粒子は互いに結合されているようにした。こ
のような構成とすることにより、光触媒層の上層部は露
出しているので、触媒機能を充分に発揮でき、また光触
媒層の下層部はその一部が熱可塑性基材内に埋設されて
いるので光触媒粒子が熱可塑性基材から剥離しにくくな
る。そして、光触媒層のうち露出する部分を構成する光
触媒粒子は互いに結合されているので、光触媒層の耐摩
耗性を高めることができる。ここで熱可塑性基材とは、
加熱していくと軟化点以上の温度で可塑性を有するよう
になる基材のことであり、例えばガラス、熱可塑性樹
脂、半田等からなる基材や前記材質を基材表面に有する
複合物基材等があげられる。
光触媒機能を有する多機能材において、前記光触媒層の
上層部は外気と接するように露出され、また前記光触媒
層の下層部はその一部が熱可塑性基材内に埋設されてお
り、前記光触媒層のうち少なくとも露出する表層を構成
する光触媒粒子は互いに結合されているようにした。こ
のような構成とすることにより、光触媒層の上層部は露
出しているので、触媒機能を充分に発揮でき、また光触
媒層の下層部はその一部が熱可塑性基材内に埋設されて
いるので光触媒粒子が熱可塑性基材から剥離しにくくな
る。そして、光触媒層のうち露出する部分を構成する光
触媒粒子は互いに結合されているので、光触媒層の耐摩
耗性を高めることができる。ここで熱可塑性基材とは、
加熱していくと軟化点以上の温度で可塑性を有するよう
になる基材のことであり、例えばガラス、熱可塑性樹
脂、半田等からなる基材や前記材質を基材表面に有する
複合物基材等があげられる。
【０００７】光触媒粒子としては、ＴiＯ2、ＺnＯ 、Ｓ
rＴiＯ3 、Ｆe2Ｏ3 、ＣdＳ、ＣdＳe、ＷＯ3 、ＦeＴi
Ｏ3 、ＧaＰ 、ＧaＡs、ＲuＯ2、ＭoＳ3、ＬaＲhＯ3 、
ＣdＦeＯ3 、Ｂi2Ｏ3 、ＭoＳ2、Ｉn2Ｏ3 、ＣdＯ 、Ｓ
nＯ2等が挙げられ、これらのうちのいずれを用いてもよ
い。尚、ＴiＯ2、ＳrＴiＯ3 、Ｆe2Ｏ3 、ＣdＳ、ＷＯ3
、ＭoＳ3、Ｂi2Ｏ3 等は等価電子帯のレドックス・ポ
テンシャルの絶対値が伝導帯のレドックス・ポテンシャ
ルの絶対値よりも大きいため酸化力のほうが還元力より
も大きく、有機化合物の分解による防臭作用、防汚作用
あるいは抗菌作用に優れている。また原料コストの面で
はＴiＯ2、Ｆe2Ｏ3 、ＺnＯ が有利である。
rＴiＯ3 、Ｆe2Ｏ3 、ＣdＳ、ＣdＳe、ＷＯ3 、ＦeＴi
Ｏ3 、ＧaＰ 、ＧaＡs、ＲuＯ2、ＭoＳ3、ＬaＲhＯ3 、
ＣdＦeＯ3 、Ｂi2Ｏ3 、ＭoＳ2、Ｉn2Ｏ3 、ＣdＯ 、Ｓ
nＯ2等が挙げられ、これらのうちのいずれを用いてもよ
い。尚、ＴiＯ2、ＳrＴiＯ3 、Ｆe2Ｏ3 、ＣdＳ、ＷＯ3
、ＭoＳ3、Ｂi2Ｏ3 等は等価電子帯のレドックス・ポ
テンシャルの絶対値が伝導帯のレドックス・ポテンシャ
ルの絶対値よりも大きいため酸化力のほうが還元力より
も大きく、有機化合物の分解による防臭作用、防汚作用
あるいは抗菌作用に優れている。また原料コストの面で
はＴiＯ2、Ｆe2Ｏ3 、ＺnＯ が有利である。
【０００８】光触媒層のうち露出する部分を構成する光
触媒粒子を互いに結合させる方法としては、例えば、光
触媒粒子の間隙にその間隙よりも粒径の小さな粒子を充
填する。光触媒粒子のみで互いに結合する場合には、光
触媒粒子同士の吸着または焼結によるしかない。しかし
ながら光触媒粒子相互の焼結作用を利用する場合はかな
り高温で焼結しなければならず、基材の種類が制約され
る。一方吸着による場合には光触媒粒子の比表面積をよ
ほど大きくし且つ充填性をよくしなければ結合性は充分
にならず、光触媒粒子の活性点吸着分だけ消費する等、
充分な触媒活性と耐摩耗性を有する多機能材を製造する
には方法が制限されることになる。また、光触媒粒子の
結合を強化するために、光触媒粒子の間隙よりも大きな
粒子を用いると、充分な結合力を得られないのみなら
ず、多機能材表面に露出する光触媒粒子を部分的に覆っ
てしまうことになり、多機能材表面上触媒活性を発揮で
きない部分が生じ、その部分に菌が滞留することになる
ので、抗菌性が著しく悪化する。尚、ここでいう光触媒
粒子間の間隙とは、図３（ａ）に示すような、光触媒粒
子２ｂ，２ｂ間のネック部、図３（ｂ）に示すような、
光触媒粒子２ｂ，２ｂ間の気孔の双方を指す。したがっ
て、ここでいう光触媒粒子の間隙よりも粒径の小さな粒
子２ｃとは、光触媒粒子間のネック部、光触媒粒子間の
気孔のいずれの間隙よりも小さな粒子をいう。
触媒粒子を互いに結合させる方法としては、例えば、光
触媒粒子の間隙にその間隙よりも粒径の小さな粒子を充
填する。光触媒粒子のみで互いに結合する場合には、光
触媒粒子同士の吸着または焼結によるしかない。しかし
ながら光触媒粒子相互の焼結作用を利用する場合はかな
り高温で焼結しなければならず、基材の種類が制約され
る。一方吸着による場合には光触媒粒子の比表面積をよ
ほど大きくし且つ充填性をよくしなければ結合性は充分
にならず、光触媒粒子の活性点吸着分だけ消費する等、
充分な触媒活性と耐摩耗性を有する多機能材を製造する
には方法が制限されることになる。また、光触媒粒子の
結合を強化するために、光触媒粒子の間隙よりも大きな
粒子を用いると、充分な結合力を得られないのみなら
ず、多機能材表面に露出する光触媒粒子を部分的に覆っ
てしまうことになり、多機能材表面上触媒活性を発揮で
きない部分が生じ、その部分に菌が滞留することになる
ので、抗菌性が著しく悪化する。尚、ここでいう光触媒
粒子間の間隙とは、図３（ａ）に示すような、光触媒粒
子２ｂ，２ｂ間のネック部、図３（ｂ）に示すような、
光触媒粒子２ｂ，２ｂ間の気孔の双方を指す。したがっ
て、ここでいう光触媒粒子の間隙よりも粒径の小さな粒
子２ｃとは、光触媒粒子間のネック部、光触媒粒子間の
気孔のいずれの間隙よりも小さな粒子をいう。
【０００９】前記光触媒層を構成する光触媒粒子の平均
粒径は、比表面積を大きくして光触媒活性を高めるた
め、０．１μｍ未満とするのが好ましい。
粒径は、比表面積を大きくして光触媒活性を高めるた
め、０．１μｍ未満とするのが好ましい。
【００１０】また、前記光触媒粒子の間隙に充填される
粒子を構成する物質として、その蒸気圧が光触媒粒子を
構成する物質の蒸気圧よりも高いものを選定し、光触媒
粒子の間隙に充填される粒子を光触媒粒子間のネック部
に凝集せしめることが好ましい。これは、より強固な光
触媒粒子同士の結合を得、光触媒層の剥離強度を高める
ためには、充填させるだけでなく焼結させる方がよいか
らである。また、間隙を埋める粒子にこのような蒸気圧
の高い物質を選べば、焼結助剤としても機能し、焼結温
度を低下させることもできる。このような蒸気圧の高い
物質としては、酸化スズ、酸化ビスマス、酸化亜鉛等が
あるが、安全性の点で酸化スズが好ましい。
粒子を構成する物質として、その蒸気圧が光触媒粒子を
構成する物質の蒸気圧よりも高いものを選定し、光触媒
粒子の間隙に充填される粒子を光触媒粒子間のネック部
に凝集せしめることが好ましい。これは、より強固な光
触媒粒子同士の結合を得、光触媒層の剥離強度を高める
ためには、充填させるだけでなく焼結させる方がよいか
らである。また、間隙を埋める粒子にこのような蒸気圧
の高い物質を選べば、焼結助剤としても機能し、焼結温
度を低下させることもできる。このような蒸気圧の高い
物質としては、酸化スズ、酸化ビスマス、酸化亜鉛等が
あるが、安全性の点で酸化スズが好ましい。
【００１１】また、光触媒粒子の間隙に充填される小さ
な粒子としては、基本的には材質は制限されないが、吸
着力に優れたものがよい。吸着能が極端に弱い材質では
光触媒粒子同士を互いに結合せしめるという目的を達成
できず、また、吸着能が極端に強い材質では間隙に挿入
されるよりも、光触媒粒子表面の活性点を覆ってしまう
確率が大きくなってしまうからである。この点からみ
て、光触媒粒子の間隙に充填される粒子の材質として好
ましいのは、Ｓn 、Ｔi 、Ａg 、Ｃu 、Ｚn 、Ｆe 、Ｐ
t 、Ｃo 、Ｐd 、Ｎi 等の金属または酸化物であり、従
来から吸着担体として使用されているゼオライト、活性
炭、粘土等は好ましくない。上記の金属または酸化物の
うち、適度な吸着能を有する点で好ましいのは酸化スズ
であり、またＡg 、Ｃu 等の金属または酸化物は、光触
媒粒子同士を互いに結合せしめる以外に独自に抗菌性、
防臭性を有するので、この機能を活用する用途における
特に光の照射のないときの光触媒の作用を補助する機能
を合わせ持つ点で好ましい。
な粒子としては、基本的には材質は制限されないが、吸
着力に優れたものがよい。吸着能が極端に弱い材質では
光触媒粒子同士を互いに結合せしめるという目的を達成
できず、また、吸着能が極端に強い材質では間隙に挿入
されるよりも、光触媒粒子表面の活性点を覆ってしまう
確率が大きくなってしまうからである。この点からみ
て、光触媒粒子の間隙に充填される粒子の材質として好
ましいのは、Ｓn 、Ｔi 、Ａg 、Ｃu 、Ｚn 、Ｆe 、Ｐ
t 、Ｃo 、Ｐd 、Ｎi 等の金属または酸化物であり、従
来から吸着担体として使用されているゼオライト、活性
炭、粘土等は好ましくない。上記の金属または酸化物の
うち、適度な吸着能を有する点で好ましいのは酸化スズ
であり、またＡg 、Ｃu 等の金属または酸化物は、光触
媒粒子同士を互いに結合せしめる以外に独自に抗菌性、
防臭性を有するので、この機能を活用する用途における
特に光の照射のないときの光触媒の作用を補助する機能
を合わせ持つ点で好ましい。
【００１２】前記光触媒層の最下層を構成する光触媒粒
子は、光触媒粒子を熱可塑性基材から剥離しにくくする
ため、粒径の１／２以上で、かつ光触媒粒子と間隙を埋
める粒子を含む層の厚さ未満だけ熱可塑性基材内に埋設
されていることが好ましい。
子は、光触媒粒子を熱可塑性基材から剥離しにくくする
ため、粒径の１／２以上で、かつ光触媒粒子と間隙を埋
める粒子を含む層の厚さ未満だけ熱可塑性基材内に埋設
されていることが好ましい。
【００１３】更に、光触媒粒子の比重をδｔ、前記熱可
塑性基材の比重をδｂとした場合、０≦δｔ−δｂ≦
３．０であることが好ましい。比重差が小さすぎると、
熱可塑性基材に光触媒粒子が充分に埋設されず熱可塑性
基材と光触媒粒子が充分に結合せず、比重差が大きすぎ
ると、熱可塑性基材内に光触媒粒子が埋まってしまい、
それが局所的に生じると、そこに菌が滞留して抗菌性が
低下するためである。
塑性基材の比重をδｂとした場合、０≦δｔ−δｂ≦
３．０であることが好ましい。比重差が小さすぎると、
熱可塑性基材に光触媒粒子が充分に埋設されず熱可塑性
基材と光触媒粒子が充分に結合せず、比重差が大きすぎ
ると、熱可塑性基材内に光触媒粒子が埋まってしまい、
それが局所的に生じると、そこに菌が滞留して抗菌性が
低下するためである。
【００１４】前記光触媒層の厚さは０．１μｍ以上であ
ることが好ましい。０．１μｍ未満では局所的に光触媒
粒子が熱可塑性基材内に埋め込まれて、多機能材表面上
触媒活性を発揮できない部分が生じ、その部分に菌が滞
留するようになるので、特に抗菌性が悪化する。ここ
で、光触媒層の厚さとは、最表面から熱可塑性基材に埋
め込まれている部分までを含み、それぞれの凹凸を均し
た厚みである。
ることが好ましい。０．１μｍ未満では局所的に光触媒
粒子が熱可塑性基材内に埋め込まれて、多機能材表面上
触媒活性を発揮できない部分が生じ、その部分に菌が滞
留するようになるので、特に抗菌性が悪化する。ここ
で、光触媒層の厚さとは、最表面から熱可塑性基材に埋
め込まれている部分までを含み、それぞれの凹凸を均し
た厚みである。
【００１５】前記光触媒層の厚さは０．４μｍ以下であ
ることが好ましい。０．４μｍを越えると、表面が白っ
ぽくなり、透光性が悪くなるので、特に熱可塑性基材が
ガラスのときには好ましくない。
ることが好ましい。０．４μｍを越えると、表面が白っ
ぽくなり、透光性が悪くなるので、特に熱可塑性基材が
ガラスのときには好ましくない。
【００１６】前記光触媒層の厚さは０．１μｍ〜０．４
μｍであることが好ましい。０．１μｍ未満では局所的
に光触媒粒子が熱可塑性基材内に埋め込まれて、多機能
材表面上触媒活性を発揮できない部分が生じ、その部分
に菌が滞留するようになるので、特に抗菌性が悪化す
る。また０．４μｍを越えると、表面が白っぽくなり、
透光性が悪くなるので、特に熱可塑性基材がガラスのと
きには好ましくない。
μｍであることが好ましい。０．１μｍ未満では局所的
に光触媒粒子が熱可塑性基材内に埋め込まれて、多機能
材表面上触媒活性を発揮できない部分が生じ、その部分
に菌が滞留するようになるので、特に抗菌性が悪化す
る。また０．４μｍを越えると、表面が白っぽくなり、
透光性が悪くなるので、特に熱可塑性基材がガラスのと
きには好ましくない。
【００１７】前記光触媒層の厚さは０．１μｍ〜０．２
μｍであることが好ましい。０．１μｍ未満では局所的
に光触媒粒子が熱可塑性基材内に埋め込まれて、多機能
材表面上触媒活性を発揮できない部分が生じ、その部分
に菌が滞留するようになるので、特に抗菌性が悪化す
る。また０．２μｍを越えると、光触媒層膜厚部に対す
る光の干渉作用により虹彩色模様が付くので、外観上熱
可塑性基材の地の色、模様若しくはそれらの結合のみに
よる意匠的効果を充分に活用することができない。
μｍであることが好ましい。０．１μｍ未満では局所的
に光触媒粒子が熱可塑性基材内に埋め込まれて、多機能
材表面上触媒活性を発揮できない部分が生じ、その部分
に菌が滞留するようになるので、特に抗菌性が悪化す
る。また０．２μｍを越えると、光触媒層膜厚部に対す
る光の干渉作用により虹彩色模様が付くので、外観上熱
可塑性基材の地の色、模様若しくはそれらの結合のみに
よる意匠的効果を充分に活用することができない。
【００１８】また、前記光触媒粒子の間隙に充填される
粒子を含む層の厚さは、０．１μｍ以上あることが好ま
しい。この層の厚さが０．１μｍ未満では局所的に光触
媒粒子（及び製造方法によっては間隙を埋める粒子）が
熱可塑性基材内に埋め込まれて多機能材表面上触媒活性
を発揮できない部分が生じ、その部分に菌が滞留し得る
ようになるので、特に抗菌性が著しく悪化してしまう。
ここで、光触媒粒子の間隙に充填される粒子を含む層の
厚さとは最表面から熱可塑性基材に埋め込まれている部
分までを含み、それぞれの凹凸を均した厚みである。
粒子を含む層の厚さは、０．１μｍ以上あることが好ま
しい。この層の厚さが０．１μｍ未満では局所的に光触
媒粒子（及び製造方法によっては間隙を埋める粒子）が
熱可塑性基材内に埋め込まれて多機能材表面上触媒活性
を発揮できない部分が生じ、その部分に菌が滞留し得る
ようになるので、特に抗菌性が著しく悪化してしまう。
ここで、光触媒粒子の間隙に充填される粒子を含む層の
厚さとは最表面から熱可塑性基材に埋め込まれている部
分までを含み、それぞれの凹凸を均した厚みである。
【００１９】前記光触媒粒子の間隙に充填される粒子を
含む層の厚さは０．４μｍ以下であることが好ましい。
０．４μｍを越えると、表面が白っぽくなり、透光性が
悪くなるので、特に熱可塑性基材がガラスのときには好
ましくない。
含む層の厚さは０．４μｍ以下であることが好ましい。
０．４μｍを越えると、表面が白っぽくなり、透光性が
悪くなるので、特に熱可塑性基材がガラスのときには好
ましくない。
【００２０】前記光触媒粒子の間隙に充填される粒子を
含む層の厚さは０．１μｍ〜０．４μｍであることが好
ましい。０．１μｍ未満では局所的に光触媒粒子が熱可
塑性基材内に埋め込まれて、多機能材表面上触媒活性を
発揮できない部分が生じ、その部分に菌が滞留するよう
になるので、特に抗菌性が悪化する。また０．４μｍを
越えると、表面が白っぽくなり、透光性が悪くなるの
で、特に熱可塑性基材がガラスのときには好ましくな
い。
含む層の厚さは０．１μｍ〜０．４μｍであることが好
ましい。０．１μｍ未満では局所的に光触媒粒子が熱可
塑性基材内に埋め込まれて、多機能材表面上触媒活性を
発揮できない部分が生じ、その部分に菌が滞留するよう
になるので、特に抗菌性が悪化する。また０．４μｍを
越えると、表面が白っぽくなり、透光性が悪くなるの
で、特に熱可塑性基材がガラスのときには好ましくな
い。
【００２１】前記光触媒粒子の間隙に充填される粒子を
含む層の厚さは０．１μｍ〜０．２μｍであることが好
ましい。０．１μｍ未満では局所的に光触媒粒子が熱可
塑性基材内に埋め込まれて、多機能材表面上触媒活性を
発揮できない部分が生じ、その部分に菌が滞留するよう
になるので、特に抗菌性が悪化する。また０．２μｍを
越えると、光触媒層膜厚部に対する光の干渉作用により
虹彩色模様が付くので、外観上熱可塑性基材の地の色、
模様若しくはそれらの結合のみによる意匠的効果を充分
に活用することができない。
含む層の厚さは０．１μｍ〜０．２μｍであることが好
ましい。０．１μｍ未満では局所的に光触媒粒子が熱可
塑性基材内に埋め込まれて、多機能材表面上触媒活性を
発揮できない部分が生じ、その部分に菌が滞留するよう
になるので、特に抗菌性が悪化する。また０．２μｍを
越えると、光触媒層膜厚部に対する光の干渉作用により
虹彩色模様が付くので、外観上熱可塑性基材の地の色、
模様若しくはそれらの結合のみによる意匠的効果を充分
に活用することができない。
【００２２】前記光触媒層を構成する光触媒粒子は、ア
ナターゼ型ＴiＯ2がルチル型ＴiＯ2よりも抗菌性に関し
て光触媒活性に優れているため、アナターゼ型ＴiＯ2で
あることが好ましい。
ナターゼ型ＴiＯ2がルチル型ＴiＯ2よりも抗菌性に関し
て光触媒活性に優れているため、アナターゼ型ＴiＯ2で
あることが好ましい。
【００２３】また、前記熱可塑性基材は、透光性及び化
学的耐久性に優れているため、ガラスであることが好ま
しい。
学的耐久性に優れているため、ガラスであることが好ま
しい。
【００２４】また、本発明に係る光触媒機能を有する多
機能材の製造方法は、熱可塑性基材上に光触媒粒子から
なる光触媒層を形成し、この後、前記熱可塑性基材を軟
化させて光触媒層の下層の一部を熱可塑性基材に埋設
し、次いで固化する。ここで、熱可塑性基材の粘性が高
すぎると熱可塑性基材内に光触媒粒子が充分に埋設され
ず、熱可塑性基材と光触媒粒子の結合が弱くなる。逆に
粘性が低すぎると熱可塑性基材内に光触媒粒子が埋まっ
てしまい、それが局所的に生じると菌が滞留するように
なるので抗菌性が著しく悪化してしまう。これらを考慮
して熱可塑性基材の軟化の度合いを決定する。
機能材の製造方法は、熱可塑性基材上に光触媒粒子から
なる光触媒層を形成し、この後、前記熱可塑性基材を軟
化させて光触媒層の下層の一部を熱可塑性基材に埋設
し、次いで固化する。ここで、熱可塑性基材の粘性が高
すぎると熱可塑性基材内に光触媒粒子が充分に埋設され
ず、熱可塑性基材と光触媒粒子の結合が弱くなる。逆に
粘性が低すぎると熱可塑性基材内に光触媒粒子が埋まっ
てしまい、それが局所的に生じると菌が滞留するように
なるので抗菌性が著しく悪化してしまう。これらを考慮
して熱可塑性基材の軟化の度合いを決定する。
【００２５】また、本発明に係る光触媒機能を有する多
機能材の別の製造方法は、光触媒粒子の間隙にこの間隙
よりも粒径の小さな粒子が充填され、光触媒粒子同士が
互いに結合された光触媒機能を有する多機能材を製造す
る方法であって、この方法は、熱可塑性基材上に光触媒
粒子と前記粒径の小さな粒子をゾルまたは前駆体の状態
で混合した混合物を塗布して光触媒層を形成し、この
後、前記熱可塑性基材を軟化させて光触媒層の下層の一
部を熱可塑性基材に埋設し、次いで固化する。この方法
によれば、簡便であるとともに、予め間隙を埋める粒子
と光触媒粒子をゾルまたは前駆体の状態で混合した混合
物を塗布して光触媒層を形成するので、光触媒粒子と間
隙を埋める粒子の混合比率を制御するのに便利である。
機能材の別の製造方法は、光触媒粒子の間隙にこの間隙
よりも粒径の小さな粒子が充填され、光触媒粒子同士が
互いに結合された光触媒機能を有する多機能材を製造す
る方法であって、この方法は、熱可塑性基材上に光触媒
粒子と前記粒径の小さな粒子をゾルまたは前駆体の状態
で混合した混合物を塗布して光触媒層を形成し、この
後、前記熱可塑性基材を軟化させて光触媒層の下層の一
部を熱可塑性基材に埋設し、次いで固化する。この方法
によれば、簡便であるとともに、予め間隙を埋める粒子
と光触媒粒子をゾルまたは前駆体の状態で混合した混合
物を塗布して光触媒層を形成するので、光触媒粒子と間
隙を埋める粒子の混合比率を制御するのに便利である。
【００２６】また、前記光触媒粒子の間隙に充填される
粒子の平均粒径は、光触媒粒子の平均粒径の４／５以下
であることが好ましい。光触媒粒子の間隙を埋める粒子
は、現行の製造方法では光触媒粒子同士の間隙のみでな
く、光触媒粒子上にもある程度付着してしまう。そして
間隙を埋める粒子の粒径が光触媒粒子の平均粒径の４／
５を越えると、光触媒粒子の間隙よりも光触媒粒子表面
に付着する確率の方が高くなり、光触媒粒子同士の結合
強度が低下する。また間隙を埋める粒子が光触媒粒子よ
りも大きいと、光触媒粒子を部分的に覆ってしまうこと
になり、多機能材表面上触媒活性を発揮できない部分が
生じ、その部分に菌が滞留し得るようになるので、特に
抗菌性が著しく悪化してしまうおそれもある。
粒子の平均粒径は、光触媒粒子の平均粒径の４／５以下
であることが好ましい。光触媒粒子の間隙を埋める粒子
は、現行の製造方法では光触媒粒子同士の間隙のみでな
く、光触媒粒子上にもある程度付着してしまう。そして
間隙を埋める粒子の粒径が光触媒粒子の平均粒径の４／
５を越えると、光触媒粒子の間隙よりも光触媒粒子表面
に付着する確率の方が高くなり、光触媒粒子同士の結合
強度が低下する。また間隙を埋める粒子が光触媒粒子よ
りも大きいと、光触媒粒子を部分的に覆ってしまうこと
になり、多機能材表面上触媒活性を発揮できない部分が
生じ、その部分に菌が滞留し得るようになるので、特に
抗菌性が著しく悪化してしまうおそれもある。
【００２７】また、前記光触媒粒子の間隙に充填される
粒子の光触媒層全体に対する量は、モル比で１０％以上
６０％以下であることが好ましい。光触媒粒子同士の焼
結が生じない温度領域で熱処理して熱可塑性基材に光触
媒層を固定する場合、間隙を埋める粒子の量が少なすぎ
ると、光触媒粒子同士が強固に結合せず、一方間隙を埋
める粒子の量が多すぎると、光触媒粒子を覆う粒子の量
が多くなり、多機能材表面上触媒活性を発揮できない部
分が生じ、その部分に菌が滞留し得るようになるので、
特に抗菌性が著しく悪化するので上記範囲が好ましい。
粒子の光触媒層全体に対する量は、モル比で１０％以上
６０％以下であることが好ましい。光触媒粒子同士の焼
結が生じない温度領域で熱処理して熱可塑性基材に光触
媒層を固定する場合、間隙を埋める粒子の量が少なすぎ
ると、光触媒粒子同士が強固に結合せず、一方間隙を埋
める粒子の量が多すぎると、光触媒粒子を覆う粒子の量
が多くなり、多機能材表面上触媒活性を発揮できない部
分が生じ、その部分に菌が滞留し得るようになるので、
特に抗菌性が著しく悪化するので上記範囲が好ましい。
【００２８】また、本発明に係る光触媒機能を有する多
機能材の別の製造方法は、光触媒粒子の間隙にこの間隙
よりも粒径の小さな金属粒子が充填され、光触媒粒子同
士が互いに結合された光触媒機能を有する多機能材を製
造する方法であって、この方法は、熱可塑性基材上に光
触媒粒子からなる光触媒層を形成し、この後、前記熱可
塑性基材を軟化させて光触媒層の下層の一部を熱可塑性
基材に埋設し、次いで熱可塑性基材を固化せしめ、更に
光触媒層に前記粒径の小さな金属粒子を含む溶液を塗布
し、熱処理することで前記粒径の小さな金属粒子を光触
媒粒子に固定化する。この方法は間隙を埋める金属粒子
が酸化物である場合に比較的簡便に実施し得る方法であ
り、且つ比較的多孔質の光触媒層を作成した場合に間隙
を埋める金属粒子を多量に付着させることができる。
機能材の別の製造方法は、光触媒粒子の間隙にこの間隙
よりも粒径の小さな金属粒子が充填され、光触媒粒子同
士が互いに結合された光触媒機能を有する多機能材を製
造する方法であって、この方法は、熱可塑性基材上に光
触媒粒子からなる光触媒層を形成し、この後、前記熱可
塑性基材を軟化させて光触媒層の下層の一部を熱可塑性
基材に埋設し、次いで熱可塑性基材を固化せしめ、更に
光触媒層に前記粒径の小さな金属粒子を含む溶液を塗布
し、熱処理することで前記粒径の小さな金属粒子を光触
媒粒子に固定化する。この方法は間隙を埋める金属粒子
が酸化物である場合に比較的簡便に実施し得る方法であ
り、且つ比較的多孔質の光触媒層を作成した場合に間隙
を埋める金属粒子を多量に付着させることができる。
【００２９】また、本発明に係る光触媒機能を有する多
機能材の別の製造方法は、光触媒粒子の間隙にこの間隙
よりも粒径の小さな金属粒子が充填され、光触媒粒子同
士が互いに結合された光触媒機能を有する多機能材を製
造する方法であって、この方法は、熱可塑性基材上に光
触媒粒子からなる光触媒層を形成し、この後、前記熱可
塑性基材を軟化させて光触媒層の下層の一部を熱可塑性
基材に埋設し、次いで熱可塑性基材を固化せしめ、更に
光触媒層に前記粒径の小さな金属粒子のイオンを含む溶
液を塗布し、この後紫外線を含む光を照射して金属イオ
ンを還元して光触媒粒子に固定化する。この方法は、間
隙を埋める粒子が金属である場合に比較的簡便に実施し
得る方法であり、また金属の固定を極めて短時間（数
分）で行うことができる。また、紫外線照射に用いるラ
ンプは、紫外線ランプ、ＢＬＢランプ、キセノン水銀
灯、蛍光灯のいずれでもよい。
機能材の別の製造方法は、光触媒粒子の間隙にこの間隙
よりも粒径の小さな金属粒子が充填され、光触媒粒子同
士が互いに結合された光触媒機能を有する多機能材を製
造する方法であって、この方法は、熱可塑性基材上に光
触媒粒子からなる光触媒層を形成し、この後、前記熱可
塑性基材を軟化させて光触媒層の下層の一部を熱可塑性
基材に埋設し、次いで熱可塑性基材を固化せしめ、更に
光触媒層に前記粒径の小さな金属粒子のイオンを含む溶
液を塗布し、この後紫外線を含む光を照射して金属イオ
ンを還元して光触媒粒子に固定化する。この方法は、間
隙を埋める粒子が金属である場合に比較的簡便に実施し
得る方法であり、また金属の固定を極めて短時間（数
分）で行うことができる。また、紫外線照射に用いるラ
ンプは、紫外線ランプ、ＢＬＢランプ、キセノン水銀
灯、蛍光灯のいずれでもよい。
【００３０】また、本発明に係る光触媒機能を有する多
機能材の別の製造方法は、光触媒粒子の間隙にこの間隙
よりも粒径の小さな金属粒子が充填され、光触媒粒子同
士が互いに結合された光触媒機能を有する多機能材を製
造する方法であって、この方法は、熱可塑性基材上に光
触媒粒子からなる光触媒層を形成し、この光触媒層に前
記粒径の小さな金属粒子のイオンを含む溶液を塗布し、
この後紫外線を含む光を照射して金属イオンを還元して
光触媒粒子に固定化し、更に前記熱可塑性基材を軟化さ
せて光触媒層の下層の一部を熱可塑性基材に埋設し、次
いで熱可塑性基材を固化せしめる。この方法によれば加
熱処理工程を一回で済ますことができるので生産性が向
上する。
機能材の別の製造方法は、光触媒粒子の間隙にこの間隙
よりも粒径の小さな金属粒子が充填され、光触媒粒子同
士が互いに結合された光触媒機能を有する多機能材を製
造する方法であって、この方法は、熱可塑性基材上に光
触媒粒子からなる光触媒層を形成し、この光触媒層に前
記粒径の小さな金属粒子のイオンを含む溶液を塗布し、
この後紫外線を含む光を照射して金属イオンを還元して
光触媒粒子に固定化し、更に前記熱可塑性基材を軟化さ
せて光触媒層の下層の一部を熱可塑性基材に埋設し、次
いで熱可塑性基材を固化せしめる。この方法によれば加
熱処理工程を一回で済ますことができるので生産性が向
上する。
【００３１】前記光触媒粒子の間隙に充填される金属粒
子のイオンを含む溶液の金属種の少なくとも一種は、Ｂ
ＬＢランプ照射時のみならず、照射していない時も抗菌
性を＋＋（大腸菌の生存率１０％以上３０％未満）とす
るため、Ｃu とし、Ｃu 担持量を０．７μｇ／ｃｍ2 以
上、より好ましくは１．２μｇ／ｃｍ2 以上とすること
が好ましい。しかしＣu 担持量を１０μｇ／ｃｍ2 超と
すると表面が白っぽくなり透光性が悪くなるので、上限
を１０μｇ／ｃｍ2 とする。
子のイオンを含む溶液の金属種の少なくとも一種は、Ｂ
ＬＢランプ照射時のみならず、照射していない時も抗菌
性を＋＋（大腸菌の生存率１０％以上３０％未満）とす
るため、Ｃu とし、Ｃu 担持量を０．７μｇ／ｃｍ2 以
上、より好ましくは１．２μｇ／ｃｍ2 以上とすること
が好ましい。しかしＣu 担持量を１０μｇ／ｃｍ2 超と
すると表面が白っぽくなり透光性が悪くなるので、上限
を１０μｇ／ｃｍ2 とする。
【００３２】前記光触媒粒子の間隙に充填される金属粒
子のイオンを含む溶液の金属種の少なくとも一種は、Ｂ
ＬＢランプ照射時のみならず、照射していない時も抗菌
性を＋＋とするため、Ａg とし、Ａg 担持量を０．０５
μｇ／ｃｍ2 以上、より好ましくは０．１μｇ／ｃｍ2
以上とすることが好ましい。しかしＡg 担持量を１μｇ
／ｃｍ2 超とすると表面が白っぽくなり透光性が悪くな
るので、上限を１μｇ／ｃｍ2 とする。
子のイオンを含む溶液の金属種の少なくとも一種は、Ｂ
ＬＢランプ照射時のみならず、照射していない時も抗菌
性を＋＋とするため、Ａg とし、Ａg 担持量を０．０５
μｇ／ｃｍ2 以上、より好ましくは０．１μｇ／ｃｍ2
以上とすることが好ましい。しかしＡg 担持量を１μｇ
／ｃｍ2 超とすると表面が白っぽくなり透光性が悪くな
るので、上限を１μｇ／ｃｍ2 とする。
【００３３】また、Ｃu 金属粒子のイオンを含む溶液の
塗布量は、1wt%の酢酸銅水溶液を用いた場合、Ｃu 担持
量を０．７μｇ／ｃｍ2 以上とするため、０．２ｍｇ／
ｃｍ2 以上２．７ｍｇ／ｃｍ2 以下にすることが好まし
い。さらに、Ｃu 金属粒子のイオンを含む溶液の塗布量
は、Ｃu 担持量を１．２μｇ／ｃｍ2 以上とするため、
０．３ｍｇ／ｃｍ2 以上２．４ｍｇ／ｃｍ2 以下にする
ことが好ましい。
塗布量は、1wt%の酢酸銅水溶液を用いた場合、Ｃu 担持
量を０．７μｇ／ｃｍ2 以上とするため、０．２ｍｇ／
ｃｍ2 以上２．７ｍｇ／ｃｍ2 以下にすることが好まし
い。さらに、Ｃu 金属粒子のイオンを含む溶液の塗布量
は、Ｃu 担持量を１．２μｇ／ｃｍ2 以上とするため、
０．３ｍｇ／ｃｍ2 以上２．４ｍｇ／ｃｍ2 以下にする
ことが好ましい。
【００３４】前記紫外線を含む光を照射して金属イオン
を還元して光触媒粒子に固定化する前に、前記金属粒子
のイオンを含む溶液を塗布された光触媒層を乾燥するこ
とが好ましい。これは乾燥させた場合の方が光還元する
ときの金属イオン濃度が高くなり、塗布量に対する金属
の固定化率が向上し、生産性が向上するからである。
を還元して光触媒粒子に固定化する前に、前記金属粒子
のイオンを含む溶液を塗布された光触媒層を乾燥するこ
とが好ましい。これは乾燥させた場合の方が光還元する
ときの金属イオン濃度が高くなり、塗布量に対する金属
の固定化率が向上し、生産性が向上するからである。
【００３５】前記金属粒子のイオンを含む溶液の溶媒
は、エタノールが毒性がなく安全であること及びエタノ
ールを用いると水系の溶媒に比べて乾燥速度が大きくな
ること等により、エタノールであることが好ましい。
は、エタノールが毒性がなく安全であること及びエタノ
ールを用いると水系の溶媒に比べて乾燥速度が大きくな
ること等により、エタノールであることが好ましい。
【００３６】熱可塑性基材上に光触媒層を形成するため
に、光触媒粒子のゾルまたは前駆体をスプレー・コーテ
ィングする際の熱可塑性基材の温度は、２０℃超８０℃
未満、好ましくは４０℃以上６０℃以下とすることが好
ましい。熱可塑性基材の温度が２０℃を超えると、熱可
塑性基材上にスプレー・コーティングされた光触媒粒子
のゾルまたは前駆体の塗布濃度が大きくなり、光触媒層
のうち露出する部分を構成する光触媒粒子が良好に充填
され、光触媒粒子が互いに結合されて光触媒層の耐摩耗
性を大きくすることができる。しかし、熱可塑性基材の
温度が８０℃以上になると、熱可塑性基材上にスプレー
・コーティングされた光触媒粒子のゾルまたは前駆体の
塗布が不均一になり、光触媒層に凹凸が生じて、染みが
付着した際に汚れが落ちにくくなる。したがって、熱可
塑性基材の温度は、８０℃未満とする。
に、光触媒粒子のゾルまたは前駆体をスプレー・コーテ
ィングする際の熱可塑性基材の温度は、２０℃超８０℃
未満、好ましくは４０℃以上６０℃以下とすることが好
ましい。熱可塑性基材の温度が２０℃を超えると、熱可
塑性基材上にスプレー・コーティングされた光触媒粒子
のゾルまたは前駆体の塗布濃度が大きくなり、光触媒層
のうち露出する部分を構成する光触媒粒子が良好に充填
され、光触媒粒子が互いに結合されて光触媒層の耐摩耗
性を大きくすることができる。しかし、熱可塑性基材の
温度が８０℃以上になると、熱可塑性基材上にスプレー
・コーティングされた光触媒粒子のゾルまたは前駆体の
塗布が不均一になり、光触媒層に凹凸が生じて、染みが
付着した際に汚れが落ちにくくなる。したがって、熱可
塑性基材の温度は、８０℃未満とする。
【００３７】また、光触媒粒子を熱可塑性基材上に塗布
する工程の前工程として分散工程を備える場合には、こ
の分散工程における光触媒粒子となるべきゾルまたは前
駆体を溶液中に分散させるための分散剤には、熱可塑性
基材を軟化せしめるための熱処理温度より低温で気化す
る成分のみを使用することが好ましい。従来技術におい
て、３２０℃未満で防臭性がなかったのは、分散工程に
おいてＴiＯ2粒子表面に付着した分散剤が充分に気化、
蒸発せずに残留していたために、ＴiＯ2粒子表面が熱可
塑性基材最表面に充分に露出されず、光触媒機能が不充
分になったためである。尚、低温で気化する分散剤とし
ては、分子量が１万以下である有機分散剤、リン酸系分
散剤が好ましい。
する工程の前工程として分散工程を備える場合には、こ
の分散工程における光触媒粒子となるべきゾルまたは前
駆体を溶液中に分散させるための分散剤には、熱可塑性
基材を軟化せしめるための熱処理温度より低温で気化す
る成分のみを使用することが好ましい。従来技術におい
て、３２０℃未満で防臭性がなかったのは、分散工程に
おいてＴiＯ2粒子表面に付着した分散剤が充分に気化、
蒸発せずに残留していたために、ＴiＯ2粒子表面が熱可
塑性基材最表面に充分に露出されず、光触媒機能が不充
分になったためである。尚、低温で気化する分散剤とし
ては、分子量が１万以下である有機分散剤、リン酸系分
散剤が好ましい。
【００３８】
【作用】光触媒層を構成する光触媒粒子のうち熱可塑性
基材側の下層を構成する光触媒粒子はその一部が熱可塑
性基材内に埋まった状態で保持され、光触媒層のうち外
気に接する表層を構成する光触媒粒子は実質的にその表
面が外部に露出した状態で粒子同士が互いに結合してい
るので、光触媒効果を充分に発揮することになる。
基材側の下層を構成する光触媒粒子はその一部が熱可塑
性基材内に埋まった状態で保持され、光触媒層のうち外
気に接する表層を構成する光触媒粒子は実質的にその表
面が外部に露出した状態で粒子同士が互いに結合してい
るので、光触媒効果を充分に発揮することになる。
【００３９】
【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。ここで、図１は本発明に係る光触媒機能を有
する多機能材の製造方法を説明した図、図２は図１
（ｃ）の要部拡大図であり、本発明にあっては先ず同図
（ａ）に示すように、熱可塑性基材１を用意する。
説明する。ここで、図１は本発明に係る光触媒機能を有
する多機能材の製造方法を説明した図、図２は図１
（ｃ）の要部拡大図であり、本発明にあっては先ず同図
（ａ）に示すように、熱可塑性基材１を用意する。
【００４０】そして、同図（ｂ）に示すように熱可塑性
基材１の表面にＴiＯ2粒子等の光触媒粒子からなる光触
媒層２を形成する。この時、光触媒層２は後の焼成の際
に熱可塑性基材１から落ちない程度の結合力でもって熱
可塑性基材１に載っていればよい。
基材１の表面にＴiＯ2粒子等の光触媒粒子からなる光触
媒層２を形成する。この時、光触媒層２は後の焼成の際
に熱可塑性基材１から落ちない程度の結合力でもって熱
可塑性基材１に載っていればよい。
【００４１】この後、加熱処理することで、同図（ｃ）
及び図２に示すように、光触媒層２のうち前記熱可塑性
基材側の下層を構成する光触媒粒子２ａは溶融した熱可
塑性基材にその一部が沈降し熱可塑性基材が凝固するこ
とで当該一部が熱可塑性基材内に埋まり、強固に保持さ
れる。また、光触媒層２のうち外気に接する表層を構成
する光触媒粒子２ｂは相互間の分子間力や焼成による焼
結によって図３（ａ）に示すようにその一部は結合し、
また他の部分では図３（ｂ）に示すように離れている。
即ち、実質的に表層において光触媒粒子２ｂの表面は外
部に露出している。
及び図２に示すように、光触媒層２のうち前記熱可塑性
基材側の下層を構成する光触媒粒子２ａは溶融した熱可
塑性基材にその一部が沈降し熱可塑性基材が凝固するこ
とで当該一部が熱可塑性基材内に埋まり、強固に保持さ
れる。また、光触媒層２のうち外気に接する表層を構成
する光触媒粒子２ｂは相互間の分子間力や焼成による焼
結によって図３（ａ）に示すようにその一部は結合し、
また他の部分では図３（ｂ）に示すように離れている。
即ち、実質的に表層において光触媒粒子２ｂの表面は外
部に露出している。
【００４２】また、光触媒粒子の比重をδｔ、熱可塑性
基材１の比重をδｂとした場合、０≦δｔ−δｂ≦３．
０好ましくは０．５≦δｔ−δｂ≦２．０の関係になる
ようにする。これは、光触媒粒子と熱可塑性基材との比
重差があまり小さいと熱可塑性基材を溶融させた場合に
光触媒粒子の熱可塑性基材内での垂直方向の移動速度が
遅くなり焼成後に光触媒粒子が剥離しやすくなり、光触
媒粒子と熱可塑性基材との比重差が大きすぎると光触媒
粒子の垂直方向の移動速度が増し、殆どの光触媒粒子が
熱可塑性基材中に埋ってしまうそれがあるからである。
また、熱可塑性基材１から露出する部分を構成する光触
媒粒子の間隙、具体的には図３（ａ）に示す光触媒粒子
２ｂのネック部、或いは図３（ｂ）に示す光触媒粒子２
ｂの間に、当該間隙よりも粒径の小さな粒子２ｃ（Ｓn
、Ｔi 、Ａg 、Ｃu 、Ｚn 、Ｆe 、Ｐt 、Ｃo 、Ｐd
、Ｎi 等の金属または酸化物等）を光触媒粒子２ｂ同
士を結合するために充填してもよい。
基材１の比重をδｂとした場合、０≦δｔ−δｂ≦３．
０好ましくは０．５≦δｔ−δｂ≦２．０の関係になる
ようにする。これは、光触媒粒子と熱可塑性基材との比
重差があまり小さいと熱可塑性基材を溶融させた場合に
光触媒粒子の熱可塑性基材内での垂直方向の移動速度が
遅くなり焼成後に光触媒粒子が剥離しやすくなり、光触
媒粒子と熱可塑性基材との比重差が大きすぎると光触媒
粒子の垂直方向の移動速度が増し、殆どの光触媒粒子が
熱可塑性基材中に埋ってしまうそれがあるからである。
また、熱可塑性基材１から露出する部分を構成する光触
媒粒子の間隙、具体的には図３（ａ）に示す光触媒粒子
２ｂのネック部、或いは図３（ｂ）に示す光触媒粒子２
ｂの間に、当該間隙よりも粒径の小さな粒子２ｃ（Ｓn
、Ｔi 、Ａg 、Ｃu 、Ｚn 、Ｆe 、Ｐt 、Ｃo 、Ｐd
、Ｎi 等の金属または酸化物等）を光触媒粒子２ｂ同
士を結合するために充填してもよい。
【００４３】以下に具体的な実施例を挙げる。 （実施例１）１５０角のＳiＯ2−Ａl2Ｏ3−Ｎa／Ｋ2Ｏ
組成からなるガラス基材の表面に、１５％のＴiＯ2ゾル
水溶液をスプレー・コーティング法により塗布し、膜厚
が０．８μｍのＴiＯ2層を形成し、次いで、ＴiＯ2層が
積層されたガラス基材をセラミック製の離型性の良い型
の中に入れ、ローラーハースキルンにて雰囲気温度を実
施例毎に異ならせて加熱焼成した後、冷却固化して多機
能ガラスを得た。ここでＴiＯ2ゾル水溶液とは、例えば
ＴiＣl4 をオートクレーブ中１００〜２００℃の範囲の
水熱条件下で加水分解して得られた結晶子径０．００７
〜０．２μｍ程度のアナターゼ型ＴiＯ2をゾル状態で硝
酸、塩酸等の酸性水溶液またはアンモニア等の塩基性水
溶液中に、数％〜数十％分散させたもので、分散性を向
上させるために表面処理剤としてトリエタノールアミン
及びトリメチロールアミンの有機酸塩、ペンタエリトリ
ット、トリメチロールプロパン等を０．５％以下の範囲
で添加したものである。尚、ＴiＯ2ゾルの粒径はＳＥＭ
観察の画像処理により、結晶子径は粉末Ｘ線回析の積分
幅から計算した。また、塗布方法はスプレー・コーティ
ング法で行ったが、ディップ・コーティング法、スピン
・コーティング法でも同様な結果が得られると予想され
る。得られた多機能ガラスについて抗菌性及び耐摩耗性
についての評価を行った。抗菌性については大腸菌（Es
cherichia coli W3110株）に対する殺菌効果を試験し
た。予め、７０％エタノールで殺菌した多機能ガラスの
最表面に菌液０．１５ｍｌ（１〜５×１０4 ＣＦＵ）を
滴下し、ガラス板（１０×１０cm）に載せてガラス基材
最表面に密着させ、試料とした。白色灯（３５００ルクス
）を３０分間照射した後、照射した試料と遮光条件下
に維持した試料の菌液を滅菌ガーゼで拭いて生理食塩水
１０ｍｌに回収し、菌の生存率を求め、評価の指標とし
た。耐摩耗性についてはプラスチック消しゴムを用いた
摺動摩耗を行い、外観の変化を比較し評価した。以下の
（表１）にＳiＯ2−Ａl2Ｏ3−Ｎa／Ｋ2Ｏ 組成のガラス
基材を用いた時の焼成温度の変化に伴う抗菌性、耐摩耗
性の変化を示す。
組成からなるガラス基材の表面に、１５％のＴiＯ2ゾル
水溶液をスプレー・コーティング法により塗布し、膜厚
が０．８μｍのＴiＯ2層を形成し、次いで、ＴiＯ2層が
積層されたガラス基材をセラミック製の離型性の良い型
の中に入れ、ローラーハースキルンにて雰囲気温度を実
施例毎に異ならせて加熱焼成した後、冷却固化して多機
能ガラスを得た。ここでＴiＯ2ゾル水溶液とは、例えば
ＴiＣl4 をオートクレーブ中１００〜２００℃の範囲の
水熱条件下で加水分解して得られた結晶子径０．００７
〜０．２μｍ程度のアナターゼ型ＴiＯ2をゾル状態で硝
酸、塩酸等の酸性水溶液またはアンモニア等の塩基性水
溶液中に、数％〜数十％分散させたもので、分散性を向
上させるために表面処理剤としてトリエタノールアミン
及びトリメチロールアミンの有機酸塩、ペンタエリトリ
ット、トリメチロールプロパン等を０．５％以下の範囲
で添加したものである。尚、ＴiＯ2ゾルの粒径はＳＥＭ
観察の画像処理により、結晶子径は粉末Ｘ線回析の積分
幅から計算した。また、塗布方法はスプレー・コーティ
ング法で行ったが、ディップ・コーティング法、スピン
・コーティング法でも同様な結果が得られると予想され
る。得られた多機能ガラスについて抗菌性及び耐摩耗性
についての評価を行った。抗菌性については大腸菌（Es
cherichia coli W3110株）に対する殺菌効果を試験し
た。予め、７０％エタノールで殺菌した多機能ガラスの
最表面に菌液０．１５ｍｌ（１〜５×１０4 ＣＦＵ）を
滴下し、ガラス板（１０×１０cm）に載せてガラス基材
最表面に密着させ、試料とした。白色灯（３５００ルクス
）を３０分間照射した後、照射した試料と遮光条件下
に維持した試料の菌液を滅菌ガーゼで拭いて生理食塩水
１０ｍｌに回収し、菌の生存率を求め、評価の指標とし
た。耐摩耗性についてはプラスチック消しゴムを用いた
摺動摩耗を行い、外観の変化を比較し評価した。以下の
（表１）にＳiＯ2−Ａl2Ｏ3−Ｎa／Ｋ2Ｏ 組成のガラス
基材を用いた時の焼成温度の変化に伴う抗菌性、耐摩耗
性の変化を示す。
【００４４】
【表１】
【００４５】ここで、ＳiＯ2−Ａl2Ｏ3−Ｎa／Ｋ2Ｏ 組
成のガラス基材の比重は２．４、軟化温度は６８０℃で
あった。また（表１）において得られたＴiＯ2はNo. １
〜３についてはアナターゼ型であり、比重は３．９、N
o. ４，５についてはルチル型であり、比重は４．２で
あった。
成のガラス基材の比重は２．４、軟化温度は６８０℃で
あった。また（表１）において得られたＴiＯ2はNo. １
〜３についてはアナターゼ型であり、比重は３．９、N
o. ４，５についてはルチル型であり、比重は４．２で
あった。
【００４６】（表１）において、No. １は焼成温度がガ
ラス基材の軟化温度よりも２０℃しか高くなく、ガラス
基材の粘性が充分に低くならなかったために、光触媒層
の最下層を構成するアナターゼ型ＴiＯ2粒子がガラス基
材中に充分埋設されず、そのため耐摩耗性試験において
５〜１０回の摺動で傷が入り、剥離してしまった。また
抗菌性に関しては光触媒活性に優れるアナターゼ型であ
ること、および３００℃以上ではＴiＯ2ゾルのＴＧーＤ
ＴＡ観察上有機成分はほぼ分解、気化しており、ＴiＯ2
表面に付着した表面処理剤等の分散剤は気化していると
解されるが、焼成温度が７００℃でそれよりはるかに高
い処理温度であることより、＋＋という優れた値となっ
た。
ラス基材の軟化温度よりも２０℃しか高くなく、ガラス
基材の粘性が充分に低くならなかったために、光触媒層
の最下層を構成するアナターゼ型ＴiＯ2粒子がガラス基
材中に充分埋設されず、そのため耐摩耗性試験において
５〜１０回の摺動で傷が入り、剥離してしまった。また
抗菌性に関しては光触媒活性に優れるアナターゼ型であ
ること、および３００℃以上ではＴiＯ2ゾルのＴＧーＤ
ＴＡ観察上有機成分はほぼ分解、気化しており、ＴiＯ2
表面に付着した表面処理剤等の分散剤は気化していると
解されるが、焼成温度が７００℃でそれよりはるかに高
い処理温度であることより、＋＋という優れた値となっ
た。
【００４７】No. ３〜５は焼成温度が８００℃以上１０
００℃以下の場合であるが、いずれも耐久性は、４０回
以上の摺動試験でも変化なく、極めて優れたものとなっ
た。この原因としては、表面のＴiＯ2粒子の初期焼成に
伴うネック部の生成が考えられる。また１１００℃で処
理した場合は、冷却固化後ローラハースキルンより取り
出した多機能ガラス表面のＴiＯ2層にクラックが生じて
いた。これはＴiＯ2テストピースのＴＭＡ測定から判断
して、ＴiＯ2粒子の顕著な体積収縮を伴う中期焼結によ
るものと考えられる。
００℃以下の場合であるが、いずれも耐久性は、４０回
以上の摺動試験でも変化なく、極めて優れたものとなっ
た。この原因としては、表面のＴiＯ2粒子の初期焼成に
伴うネック部の生成が考えられる。また１１００℃で処
理した場合は、冷却固化後ローラハースキルンより取り
出した多機能ガラス表面のＴiＯ2層にクラックが生じて
いた。これはＴiＯ2テストピースのＴＭＡ測定から判断
して、ＴiＯ2粒子の顕著な体積収縮を伴う中期焼結によ
るものと考えられる。
【００４８】No. ４，５では抗菌性がいずれも−と悪く
なった。これには２つの原因が考えられる。１つはＴi
Ｏ2粒子がルチル型に相転移していることであり、もう
１つは焼成温度がガラス基材の軟化温度よりも３００℃
高く、ガラス基材の粘性が低くなりすぎて光触媒層を構
成するＴiＯ2粒子がガラス基材中に埋設されてしまった
ことが考えられる。ここで、ＴiＯ2粒子がルチル型に相
転移していることだけが原因だと考えることはできな
い。ルチル型ＴiＯ2においても、アナターゼ型ＴiＯ2に
は劣るものの、光触媒活性は若干あるからである。例え
ば多孔質アルミナ基材に直接ＴiＯ2ゾルをスプレーコー
トし、９５０℃で焼成後、冷却固化した資料の抗菌性は
＋であった。従って焼成温度がガラス基材の軟化温度よ
りも３００℃高く、ガラス基材の粘性が低くなりすぎ
て、光触媒層を構成するＴiＯ2粒子がガラス基材中に埋
設されてしまったことも一因をなしていると解される。
なった。これには２つの原因が考えられる。１つはＴi
Ｏ2粒子がルチル型に相転移していることであり、もう
１つは焼成温度がガラス基材の軟化温度よりも３００℃
高く、ガラス基材の粘性が低くなりすぎて光触媒層を構
成するＴiＯ2粒子がガラス基材中に埋設されてしまった
ことが考えられる。ここで、ＴiＯ2粒子がルチル型に相
転移していることだけが原因だと考えることはできな
い。ルチル型ＴiＯ2においても、アナターゼ型ＴiＯ2に
は劣るものの、光触媒活性は若干あるからである。例え
ば多孔質アルミナ基材に直接ＴiＯ2ゾルをスプレーコー
トし、９５０℃で焼成後、冷却固化した資料の抗菌性は
＋であった。従って焼成温度がガラス基材の軟化温度よ
りも３００℃高く、ガラス基材の粘性が低くなりすぎ
て、光触媒層を構成するＴiＯ2粒子がガラス基材中に埋
設されてしまったことも一因をなしていると解される。
【００４９】また、試料の断面方向のＥＰＭＡ等による
Ｔi およびＳi （ガラス基材の主成分）の元素分析によ
り、Ｔi とＳi の混在した層が観察され、光触媒粒子で
あるＴiＯ2が埋設されていることが確認された。
Ｔi およびＳi （ガラス基材の主成分）の元素分析によ
り、Ｔi とＳi の混在した層が観察され、光触媒粒子で
あるＴiＯ2が埋設されていることが確認された。
【００５０】以上の実施例１、つまり少なくとも光触媒
がＴiＯ2、ガラス基材がＳiＯ2−Ａl2Ｏ3−Ｎa／Ｋ2Ｏ
組成のときには以下のことが確認された。 ：焼成温度がガラス基材の軟化温度よりも２０℃を越
えて高く、３００℃以上に高くない条件で多機能ガラス
を製造した時、抗菌性も耐摩耗性もともに良好な多機能
ガラスを製作できる。その原因は前記温度範囲において
ガラス基材の粘性がＴiＯ2がガラス基材中に適度に埋設
され得る値に調整されるためと考えられる。 ：で作製した多機能ガラスは、ＴiＯ2粒子のガラス
基材への埋設が確認された。 ：焼成温度が８００℃以上１０００℃以下の場合に
は、いずれも耐摩耗性は、４０回以上の摺動試験でも変
化なく、極めて優れたものとなった。ＴiＯ2粒子間のネ
ック部生成に伴う強固な結合によると考えられる。
がＴiＯ2、ガラス基材がＳiＯ2−Ａl2Ｏ3−Ｎa／Ｋ2Ｏ
組成のときには以下のことが確認された。 ：焼成温度がガラス基材の軟化温度よりも２０℃を越
えて高く、３００℃以上に高くない条件で多機能ガラス
を製造した時、抗菌性も耐摩耗性もともに良好な多機能
ガラスを製作できる。その原因は前記温度範囲において
ガラス基材の粘性がＴiＯ2がガラス基材中に適度に埋設
され得る値に調整されるためと考えられる。 ：で作製した多機能ガラスは、ＴiＯ2粒子のガラス
基材への埋設が確認された。 ：焼成温度が８００℃以上１０００℃以下の場合に
は、いずれも耐摩耗性は、４０回以上の摺動試験でも変
化なく、極めて優れたものとなった。ＴiＯ2粒子間のネ
ック部生成に伴う強固な結合によると考えられる。
【００５１】（実施例２）１００×１００×５のＳiＯ2
−Ａl2Ｏ3−ＰbＯ組成からなるガラス基材の表面に、１
５％のＴiＯ2ゾル水溶液（実施例１と同じ）をスプレー
・コーティング法により塗布し、膜厚が０．８μｍのＴ
iＯ2層を形成し、次いで、ＴiＯ2層が積層されたガラス
基材をセラミック製の離型性の良い型の中に入れ、ロー
ラーハースキルンにて雰囲気温度を実施例毎に異ならせ
て加熱焼成した後、冷却固化して多機能ガラスを得た。
−Ａl2Ｏ3−ＰbＯ組成からなるガラス基材の表面に、１
５％のＴiＯ2ゾル水溶液（実施例１と同じ）をスプレー
・コーティング法により塗布し、膜厚が０．８μｍのＴ
iＯ2層を形成し、次いで、ＴiＯ2層が積層されたガラス
基材をセラミック製の離型性の良い型の中に入れ、ロー
ラーハースキルンにて雰囲気温度を実施例毎に異ならせ
て加熱焼成した後、冷却固化して多機能ガラスを得た。
【００５２】以下の（表２）にＳiＯ2−Ａl2Ｏ3−ＰbＯ
組成のガラス基材を用いた時の焼成温度の変化に伴う抗
菌性、耐摩耗性の変化を示す。
組成のガラス基材を用いた時の焼成温度の変化に伴う抗
菌性、耐摩耗性の変化を示す。
【００５３】
【表２】
【００５４】ここで、ＳiＯ2−Ａl2Ｏ3−ＰbＯ組成のガ
ラス基材の軟化温度は５４０℃、比重は３．８であっ
た。また得られたＴiＯ2の結晶型はすべてアナターゼ型
であった。
ラス基材の軟化温度は５４０℃、比重は３．８であっ
た。また得られたＴiＯ2の結晶型はすべてアナターゼ型
であった。
【００５５】（表２）の耐摩耗性試験において、No. ６
は１０回以下の摺動で傷が入り、剥離してしまったが、
No. ７，８は１０回以上の摺動でも傷が入らず、更に、
No.９，１０は４０回以上の摺動でも傷が入らないとい
う良好な結果が得られた。
は１０回以下の摺動で傷が入り、剥離してしまったが、
No. ７，８は１０回以上の摺動でも傷が入らず、更に、
No.９，１０は４０回以上の摺動でも傷が入らないとい
う良好な結果が得られた。
【００５６】No. ９，１０で４０回以上の摺動でも傷が
入らなかったのは、焼成温度が８００℃以上であるた
め、ＴiＯ2粒子間にネックが生成し、ＴiＯ2粒子同士が
強固に結合したためと考えられる。No. ６で１０回以下
の摺動で傷が入り、剥離してしまったのは、焼成温度が
ガラス基材の軟化温度よりも２０℃しか高くなく、ガラ
ス基材の粘性が充分に低くならなかったために、光触媒
層の最下層を構成するアナターゼ型ＴiＯ2粒子がガラス
基材中に充分埋設されなかったためと考えられる。それ
に対し、No. ７，８で１０回以上の摺動でも傷が入らな
かったのは、ネック部が生成される温度には至らないも
のの焼成温度とガラス基材の軟化温度との差が、ガラス
基材の粘性をＴiＯ2がガラス基材中に適度に埋設され得
る値に調整されたからと考えられる。一方、（表２）の
抗菌性試験において、No. ６〜９は＋＋＋または＋＋と
良好な結果を得たが、No. １０は＋になった。これは焼
成温度がガラス基材の軟化温度よりも３２０℃も高く、
ガラス基材の粘性が低くなりすぎて、光触媒層を構成す
るＴiＯ2粒子がガラス基材中に埋設されてしまったため
と考えられる。
入らなかったのは、焼成温度が８００℃以上であるた
め、ＴiＯ2粒子間にネックが生成し、ＴiＯ2粒子同士が
強固に結合したためと考えられる。No. ６で１０回以下
の摺動で傷が入り、剥離してしまったのは、焼成温度が
ガラス基材の軟化温度よりも２０℃しか高くなく、ガラ
ス基材の粘性が充分に低くならなかったために、光触媒
層の最下層を構成するアナターゼ型ＴiＯ2粒子がガラス
基材中に充分埋設されなかったためと考えられる。それ
に対し、No. ７，８で１０回以上の摺動でも傷が入らな
かったのは、ネック部が生成される温度には至らないも
のの焼成温度とガラス基材の軟化温度との差が、ガラス
基材の粘性をＴiＯ2がガラス基材中に適度に埋設され得
る値に調整されたからと考えられる。一方、（表２）の
抗菌性試験において、No. ６〜９は＋＋＋または＋＋と
良好な結果を得たが、No. １０は＋になった。これは焼
成温度がガラス基材の軟化温度よりも３２０℃も高く、
ガラス基材の粘性が低くなりすぎて、光触媒層を構成す
るＴiＯ2粒子がガラス基材中に埋設されてしまったため
と考えられる。
【００５７】（実施例３）ＳiＯ2−Ａl2Ｏ3−ＢaＯ組成
からなる１００×１００×５のガラス基材の上に１５％
のＴiＯ2ゾル水溶液（実施例１と同じ）をスプレー・コ
ーティング法により塗布し、膜厚が０．８μｍのＴiＯ2
層を形成した。その後、ＴiＯ2層が積層されたガラス基
材をセラミック製の離型性の良い型の中に入れ、シリコ
ニット炉で雰囲気温度を実施例毎に異ならせて加熱焼成
した後、冷却固化して多機能ガラスを得た。
からなる１００×１００×５のガラス基材の上に１５％
のＴiＯ2ゾル水溶液（実施例１と同じ）をスプレー・コ
ーティング法により塗布し、膜厚が０．８μｍのＴiＯ2
層を形成した。その後、ＴiＯ2層が積層されたガラス基
材をセラミック製の離型性の良い型の中に入れ、シリコ
ニット炉で雰囲気温度を実施例毎に異ならせて加熱焼成
した後、冷却固化して多機能ガラスを得た。
【００５８】以下の（表３）に上記の多機能ガラスの焼
成温度の変化に伴う抗菌性、耐摩耗性の変化を示す。
成温度の変化に伴う抗菌性、耐摩耗性の変化を示す。
【００５９】
【表３】
【００６０】ここで、ＳiＯ2−Ａl2Ｏ3−ＢaＯ組成のガ
ラス基材の軟化温度は６２０℃、比重は２．８、多機能
ガラス上のＴiＯ2の結晶型はNo. １１〜１３はアナター
ゼ型、No. １４はルチル型であった。
ラス基材の軟化温度は６２０℃、比重は２．８、多機能
ガラス上のＴiＯ2の結晶型はNo. １１〜１３はアナター
ゼ型、No. １４はルチル型であった。
【００６１】（表３）の耐摩耗性試験において、No. １
１は５回以下の摺動で傷が入り、剥離してしまったが、
No. １２は１０回以上の摺動でも傷が入らず、更に、N
o. １３，１４は４０回以上の摺動でも傷が入らないと
いう良好な結果が得られた。
１は５回以下の摺動で傷が入り、剥離してしまったが、
No. １２は１０回以上の摺動でも傷が入らず、更に、N
o. １３，１４は４０回以上の摺動でも傷が入らないと
いう良好な結果が得られた。
【００６２】No. １３，１４で４０回以上の摺動でも傷
が入らなかったのは、焼成温度が８００℃以上であるた
め、ＴiＯ2粒子間にネックが生成し、ＴiＯ2粒子同士が
強固に結合したためと考えられる。No. １１で１０回以
下の摺動で傷が入り、剥離してしまったのは、焼成温度
がガラス基材の軟化温度よりも２０℃しか高くなく、ガ
ラス基材の粘性が充分に低くならなかったために、光触
媒層の最下層を構成するアナターゼ型ＴiＯ2粒子がガラ
ス基材中に充分埋設されなかったためと考えられる。そ
れに対し、No. １２で１０回以上の摺動でも傷が入らな
かったのは、ネック部が生成される温度には至らないも
のの焼成温度とガラス基材の軟化温度との差が、ガラス
基材の粘性をＴiＯ2がガラス基材中に適度に埋設され得
る値に調整されたからと考えられる。一方、（表３）の
抗菌性試験において、No. １１〜１３は＋＋＋または＋
＋と良好な結果を得たが、No. １４は−になった。これ
はＴiＯ2がルチル型であることと、焼成温度がガラス基
材の軟化温度よりも３２０℃も高く、ガラス基材の粘性
が低くなりすぎて、光触媒層を構成するＴiＯ2粒子がガ
ラス基材中に埋設されてしまったことの２つの原因によ
ると考えられる。
が入らなかったのは、焼成温度が８００℃以上であるた
め、ＴiＯ2粒子間にネックが生成し、ＴiＯ2粒子同士が
強固に結合したためと考えられる。No. １１で１０回以
下の摺動で傷が入り、剥離してしまったのは、焼成温度
がガラス基材の軟化温度よりも２０℃しか高くなく、ガ
ラス基材の粘性が充分に低くならなかったために、光触
媒層の最下層を構成するアナターゼ型ＴiＯ2粒子がガラ
ス基材中に充分埋設されなかったためと考えられる。そ
れに対し、No. １２で１０回以上の摺動でも傷が入らな
かったのは、ネック部が生成される温度には至らないも
のの焼成温度とガラス基材の軟化温度との差が、ガラス
基材の粘性をＴiＯ2がガラス基材中に適度に埋設され得
る値に調整されたからと考えられる。一方、（表３）の
抗菌性試験において、No. １１〜１３は＋＋＋または＋
＋と良好な結果を得たが、No. １４は−になった。これ
はＴiＯ2がルチル型であることと、焼成温度がガラス基
材の軟化温度よりも３２０℃も高く、ガラス基材の粘性
が低くなりすぎて、光触媒層を構成するＴiＯ2粒子がガ
ラス基材中に埋設されてしまったことの２つの原因によ
ると考えられる。
【００６３】（実施例４）実施例毎に比重の異なる１０
０×１００×５のガラス基材の表面に、１５％のＴiＯ2
ゾル水溶液をスプレー・コーティング法により膜厚０．
８μｍのＴiＯ2層を形成し、次いで、ＴiＯ2が積層され
たガラス基材をセラミック製の離型性の良い型の中に入
れ、ローラーハースキルンにて雰囲気温度を７５０℃と
して加熱焼成後冷却固化して多機能ガラスを得た。
０×１００×５のガラス基材の表面に、１５％のＴiＯ2
ゾル水溶液をスプレー・コーティング法により膜厚０．
８μｍのＴiＯ2層を形成し、次いで、ＴiＯ2が積層され
たガラス基材をセラミック製の離型性の良い型の中に入
れ、ローラーハースキルンにて雰囲気温度を７５０℃と
して加熱焼成後冷却固化して多機能ガラスを得た。
【００６４】以下の（表４）に上記の多機能ガラスのガ
ラス基材比重の変化に伴う抗菌性、耐摩耗性の変化を示
す。
ラス基材比重の変化に伴う抗菌性、耐摩耗性の変化を示
す。
【００６５】
【表４】
【００６６】抗菌性試験に関してはNo. １５〜１８のい
ずれも＋＋＋と良好な結果を得た。いずれにおいても焼
成温度がガラス基材の軟化温度よりも３０℃以上３００
℃以下の範囲で高く、焼成温度とガラス基材の軟化温度
との差の範囲が、ガラス基材の粘性をＴiＯ2がガラス基
材中に適度に埋設され得る値に調整された値であったた
めと考えられる。
ずれも＋＋＋と良好な結果を得た。いずれにおいても焼
成温度がガラス基材の軟化温度よりも３０℃以上３００
℃以下の範囲で高く、焼成温度とガラス基材の軟化温度
との差の範囲が、ガラス基材の粘性をＴiＯ2がガラス基
材中に適度に埋設され得る値に調整された値であったた
めと考えられる。
【００６７】耐摩耗性に関しては、No. １５は、５回以
下の摺動で傷が入り、剥離してしまったが、No. １６〜
１８は１０回以上の摺動でも傷が入らなかった。その原
因としては、No. １５では他と異なり、ガラス基材の比
重の方がＴiＯ2の比重よりも大きいため、光触媒層の最
下層を構成するアナターゼ型ＴiＯ2粒子がガラス基材中
に充分埋設されなかったためと考えられる。したがっ
て、多機能ガラスの耐摩耗性には、ＴiＯ2とガラス基材
との比重も影響し、ガラス基材の比重の方がＴiＯ2の比
重よりも大きいと悪化することが判明した。
下の摺動で傷が入り、剥離してしまったが、No. １６〜
１８は１０回以上の摺動でも傷が入らなかった。その原
因としては、No. １５では他と異なり、ガラス基材の比
重の方がＴiＯ2の比重よりも大きいため、光触媒層の最
下層を構成するアナターゼ型ＴiＯ2粒子がガラス基材中
に充分埋設されなかったためと考えられる。したがっ
て、多機能ガラスの耐摩耗性には、ＴiＯ2とガラス基材
との比重も影響し、ガラス基材の比重の方がＴiＯ2の比
重よりも大きいと悪化することが判明した。
【００６８】（実施例５）１５０角のＳiＯ2−Ａl2Ｏ3
−ＢaＯ組成（軟化温度６２０℃）からなるガラス基材
の表面に、ＴiＯ2ゾルとＳnＯ2ゾルを混合、攪拌した水
溶液をスプレー・コーティング法にて塗布後、７５０℃
にて焼成し冷却固化して多機能ガラスを得た。なおＴi
Ｏ2ゾル濃度は４〜６ｗｔ％でＮＨ3 水溶液でｐＨ１１
に調整され、ＴiＯ2粒子の結晶子径は０．０１μｍであ
り、ＳnＯ2粒子の結晶子径は、０．００３５μｍであ
る。
−ＢaＯ組成（軟化温度６２０℃）からなるガラス基材
の表面に、ＴiＯ2ゾルとＳnＯ2ゾルを混合、攪拌した水
溶液をスプレー・コーティング法にて塗布後、７５０℃
にて焼成し冷却固化して多機能ガラスを得た。なおＴi
Ｏ2ゾル濃度は４〜６ｗｔ％でＮＨ3 水溶液でｐＨ１１
に調整され、ＴiＯ2粒子の結晶子径は０．０１μｍであ
り、ＳnＯ2粒子の結晶子径は、０．００３５μｍであ
る。
【００６９】こうして作製した多機能ガラスについてＴ
iＯ2とＳnＯ2の和に対するＳnＯ2量（モル比）を種々に
変化させたときの抗菌性試験および耐摩耗性試験を行っ
た結果を以下の（表５）に示す。
iＯ2とＳnＯ2の和に対するＳnＯ2量（モル比）を種々に
変化させたときの抗菌性試験および耐摩耗性試験を行っ
た結果を以下の（表５）に示す。
【００７０】
【表５】
【００７１】耐摩耗性試験についてはＳnＯ2の量の増加
に伴って向上し、１０％以上の添加により、４０回の摺
動試験においても傷が入ることもなく、変化も生じなく
なった。抗菌性試験については２０％までの範囲なら
ば、無添加のときと同様に＋＋＋であり、６０％までな
らば＋＋で止った。それ以上加えると、ガラス基材表面
のＴiＯ2粒子を覆う確率が高くなり、抗菌性は悪化し、
１００％では−となった。したがってＳnＯ2の添加量を
モル比でＴiＯ2とＳnＯ2の合計量の１０％以上６０％以
下、好ましくは１０％以上２０％以下にすれば抗菌性に
も耐摩耗性にも優れた多機能ガラスを提供できる。
に伴って向上し、１０％以上の添加により、４０回の摺
動試験においても傷が入ることもなく、変化も生じなく
なった。抗菌性試験については２０％までの範囲なら
ば、無添加のときと同様に＋＋＋であり、６０％までな
らば＋＋で止った。それ以上加えると、ガラス基材表面
のＴiＯ2粒子を覆う確率が高くなり、抗菌性は悪化し、
１００％では−となった。したがってＳnＯ2の添加量を
モル比でＴiＯ2とＳnＯ2の合計量の１０％以上６０％以
下、好ましくは１０％以上２０％以下にすれば抗菌性に
も耐摩耗性にも優れた多機能ガラスを提供できる。
【００７２】ここで耐摩耗性がＳnＯ2の量の増加に伴い
向上するのは以下に示す機構による。即ち、ＳnＯ2はＴ
iＯ2よりも６００℃以上の高温では蒸気圧が高いため、
焼結前にあってはＴiＯ2粒子２ｂの間隔は図４（ａ）に
示すようにＬO であるが、ＴiＯ2粒子２の正の曲率をも
つ表面では蒸気圧が高く、負の曲率をもつ表面、つまり
２つのＴiＯ2粒子２ｂが当接するネック部の表面は蒸気
圧が低くなる。その結果、図４（ｂ）に示すようにネッ
ク部にはＴiＯ2よりも蒸気圧が高いＳnＯ2が入り込み、
図４（ｃ）に示すように凝縮し、気化−凝縮機構によっ
て焼結が行われている。そして、気化−凝縮機構によっ
て焼結が行われると、焼結後のＴiＯ2粒子の間隔Ｌ2 は
焼結前の間隔ＬO と略等しいため、クラック等は発生し
ない。このようにガラス基材表面にガラス基材を介して
ＴiＯ2粒子層が保持された複合部材において、最表面に
露出しＴiＯ2粒子の間隙にＳnＯ2粒子を充填して６００
℃以上で焼成すれば、クラックを発生することなく、Ｔ
iＯ2粒子間のネック部を結合することができるので、耐
摩耗特性が向上する。
向上するのは以下に示す機構による。即ち、ＳnＯ2はＴ
iＯ2よりも６００℃以上の高温では蒸気圧が高いため、
焼結前にあってはＴiＯ2粒子２ｂの間隔は図４（ａ）に
示すようにＬO であるが、ＴiＯ2粒子２の正の曲率をも
つ表面では蒸気圧が高く、負の曲率をもつ表面、つまり
２つのＴiＯ2粒子２ｂが当接するネック部の表面は蒸気
圧が低くなる。その結果、図４（ｂ）に示すようにネッ
ク部にはＴiＯ2よりも蒸気圧が高いＳnＯ2が入り込み、
図４（ｃ）に示すように凝縮し、気化−凝縮機構によっ
て焼結が行われている。そして、気化−凝縮機構によっ
て焼結が行われると、焼結後のＴiＯ2粒子の間隔Ｌ2 は
焼結前の間隔ＬO と略等しいため、クラック等は発生し
ない。このようにガラス基材表面にガラス基材を介して
ＴiＯ2粒子層が保持された複合部材において、最表面に
露出しＴiＯ2粒子の間隙にＳnＯ2粒子を充填して６００
℃以上で焼成すれば、クラックを発生することなく、Ｔ
iＯ2粒子間のネック部を結合することができるので、耐
摩耗特性が向上する。
【００７３】（比較例６）実施例５と同様に１５０角の
ＳiＯ2−Ａl2Ｏ3−ＢaＯ組成（軟化温度６２０℃）から
なるガラス基材の表面に、ＴiＯ2ゾルとＳnＯ2ゾルを混
合、攪拌した水溶液をスプレー・コーティング法にて塗
布後、７５０℃にて焼成し冷却固化して多機能ガラスを
得た。なおＴiＯ2ゾル濃度は４〜６ｗｔ％でＮＨ3 水溶
液でｐＨ１１に調整され、粒子の結晶子径は実施例５と
同様に０．０１μｍであるが、ＳnＯ2粒子の結晶子径は
０．００８μｍとやや大きい粒子を用いた。
ＳiＯ2−Ａl2Ｏ3−ＢaＯ組成（軟化温度６２０℃）から
なるガラス基材の表面に、ＴiＯ2ゾルとＳnＯ2ゾルを混
合、攪拌した水溶液をスプレー・コーティング法にて塗
布後、７５０℃にて焼成し冷却固化して多機能ガラスを
得た。なおＴiＯ2ゾル濃度は４〜６ｗｔ％でＮＨ3 水溶
液でｐＨ１１に調整され、粒子の結晶子径は実施例５と
同様に０．０１μｍであるが、ＳnＯ2粒子の結晶子径は
０．００８μｍとやや大きい粒子を用いた。
【００７４】こうして作製した多機能ガラスについて抗
菌性試験および耐摩耗性試験を行い、実施例５と比較し
た結果を以下の（表６）に示す。
菌性試験および耐摩耗性試験を行い、実施例５と比較し
た結果を以下の（表６）に示す。
【００７５】
【表６】
【００７６】その結果、０．００８μｍのＳnＯ2粒子の
耐摩耗性向上の効果は、０．００３５μｍのＳnＯ2粒子
を用いた場合よりも弱く、ＴiＯ2粒子とＳnＯ2粒子の合
計に対するモル比が６０％以上でようやく４０回の摺動
試験においても傷が入ることもなく、変化も生じなくな
った。抗菌性試験については０．００３５μｍのＳnＯ2
粒子を用いた場合と同様に、２０％までの範囲ならば、
無添加のときと同様に＋＋＋であり、６０％以下ならば
＋＋で止った。それ以上加わると、ガラス基材表面のＴ
iＯ2粒子を覆う確率が高くなり、抗菌性は悪化し、１０
０％では−となった。
耐摩耗性向上の効果は、０．００３５μｍのＳnＯ2粒子
を用いた場合よりも弱く、ＴiＯ2粒子とＳnＯ2粒子の合
計に対するモル比が６０％以上でようやく４０回の摺動
試験においても傷が入ることもなく、変化も生じなくな
った。抗菌性試験については０．００３５μｍのＳnＯ2
粒子を用いた場合と同様に、２０％までの範囲ならば、
無添加のときと同様に＋＋＋であり、６０％以下ならば
＋＋で止った。それ以上加わると、ガラス基材表面のＴ
iＯ2粒子を覆う確率が高くなり、抗菌性は悪化し、１０
０％では−となった。
【００７７】したがって０．０１μｍのＴiＯ2粒子を用
いた場合には０．００８μｍのＳnO2 粒子を添加して抗
菌性にも耐摩耗性にも優れた多機能ガラスを提供するの
は困難である。この原因としてはＳnＯ2粒子の蒸気圧は
粒径が大きくなると小さくなること、気化せずに残存す
るＳnＯ2粒子が０．００３５μｍの場合はＴiＯ2粒子間
の間隙に存在し、結合強度を向上し得たのに対し、０．
００８μｍではＴiＯ2粒子間の間隙と比較してＳnＯ2粒
子が大きいために、ＳnＯ2粒子が間隙に入れず、むしろ
ＴiＯ2粒子上に来る確率が高くなっているためと考えら
れる。以上のことからＴiＯ2粒子の間隙を埋めるべきＳ
nＯ2粒子の大きさは、ＴiＯ2粒子径に対し、４／５未満
であることが好ましい。
いた場合には０．００８μｍのＳnO2 粒子を添加して抗
菌性にも耐摩耗性にも優れた多機能ガラスを提供するの
は困難である。この原因としてはＳnＯ2粒子の蒸気圧は
粒径が大きくなると小さくなること、気化せずに残存す
るＳnＯ2粒子が０．００３５μｍの場合はＴiＯ2粒子間
の間隙に存在し、結合強度を向上し得たのに対し、０．
００８μｍではＴiＯ2粒子間の間隙と比較してＳnＯ2粒
子が大きいために、ＳnＯ2粒子が間隙に入れず、むしろ
ＴiＯ2粒子上に来る確率が高くなっているためと考えら
れる。以上のことからＴiＯ2粒子の間隙を埋めるべきＳ
nＯ2粒子の大きさは、ＴiＯ2粒子径に対し、４／５未満
であることが好ましい。
【００７８】（実施例７）１５０角のＳnＯ2−Ａl2Ｏ3
−ＢaＯ組成（軟化温度６２０℃）からなるガラス基材
の表面に、ＴiＯ2ゾル水溶液をスプレー・コーティング
法にて塗布後、７５０℃にて焼成し冷却固化した複合部
材に、ＳnＯ2ゾル水溶液をスプレー・コーティング法に
て塗布後、１１０℃で熱処理し多機能ガラスを得た。こ
のときＴiＯ2ゾル水溶液には実施例５と同じものを用
い、ＳnＯ2ゾルには０．００３５μｍの方を用いた。
−ＢaＯ組成（軟化温度６２０℃）からなるガラス基材
の表面に、ＴiＯ2ゾル水溶液をスプレー・コーティング
法にて塗布後、７５０℃にて焼成し冷却固化した複合部
材に、ＳnＯ2ゾル水溶液をスプレー・コーティング法に
て塗布後、１１０℃で熱処理し多機能ガラスを得た。こ
のときＴiＯ2ゾル水溶液には実施例５と同じものを用
い、ＳnＯ2ゾルには０．００３５μｍの方を用いた。
【００７９】こうして作製した多機能ガラスについて抗
菌製試験および耐摩耗性試験を行った結果を以下の（表
７）に示す。
菌製試験および耐摩耗性試験を行った結果を以下の（表
７）に示す。
【００８０】
【表７】
【００８１】耐摩耗性試験についてはＳnＯ2の量の増加
に伴って向上し、モル比２０％以上の添加により、４０
回摺動試験においても傷が入ることもなく、変化も生じ
なくなった。抗菌性試験については２０％までの範囲な
らば、無添加のときと同様に＋＋＋であり、６０％まで
ならば＋＋で止った。それ以上加わると、ガラス基材表
面のＴiＯ2粒子を覆う確率が高くなり、抗菌性は悪化
し、１００％では−となった。本試験ではＳnＯ2ゾルは
１１０℃という低温で熱処理しているので、実施例５で
示した気化−凝縮機構による焼結は生じない。にもかか
わらず耐摩耗性が向上したが、これはＴiＯ2粒子よりも
粒径が小さい、すなわち比表面積が大きく吸着力に優れ
るＳnＯ2粒子がＴiＯ2粒子の間隙を埋めたことにより、
ＴiＯ2粒子同士の結合が強化されたためと考えられる。
に伴って向上し、モル比２０％以上の添加により、４０
回摺動試験においても傷が入ることもなく、変化も生じ
なくなった。抗菌性試験については２０％までの範囲な
らば、無添加のときと同様に＋＋＋であり、６０％まで
ならば＋＋で止った。それ以上加わると、ガラス基材表
面のＴiＯ2粒子を覆う確率が高くなり、抗菌性は悪化
し、１００％では−となった。本試験ではＳnＯ2ゾルは
１１０℃という低温で熱処理しているので、実施例５で
示した気化−凝縮機構による焼結は生じない。にもかか
わらず耐摩耗性が向上したが、これはＴiＯ2粒子よりも
粒径が小さい、すなわち比表面積が大きく吸着力に優れ
るＳnＯ2粒子がＴiＯ2粒子の間隙を埋めたことにより、
ＴiＯ2粒子同士の結合が強化されたためと考えられる。
【００８２】（実施例８）１５０角のＳiＯ2−Ａl2Ｏ3
−ＢaＯ組成（軟化温度６２０℃）からなるガラス基材
の表面に、ＴiＯ2ゾル水溶液をスプレー・コーティング
法にて塗布後、７５０℃にて焼成し冷却固化した複合部
材に、酢酸銅水溶液を塗布し乾燥させ、その後紫外線を
含む光を照射して銅イオンを還元しつつ光触媒層に固定
し、多機能ガラスを得た。ここで照射ランプには水銀灯
ランプを用いた。ここで光触媒層に固定されたＣu 粒子
の大きさは平均０．００４μｍ程度であった。
−ＢaＯ組成（軟化温度６２０℃）からなるガラス基材
の表面に、ＴiＯ2ゾル水溶液をスプレー・コーティング
法にて塗布後、７５０℃にて焼成し冷却固化した複合部
材に、酢酸銅水溶液を塗布し乾燥させ、その後紫外線を
含む光を照射して銅イオンを還元しつつ光触媒層に固定
し、多機能ガラスを得た。ここで照射ランプには水銀灯
ランプを用いた。ここで光触媒層に固定されたＣu 粒子
の大きさは平均０．００４μｍ程度であった。
【００８３】こうして作製した多機能ガラスについて抗
菌性試験および耐摩耗性試験を行った結果を（表８）に
示す。
菌性試験および耐摩耗性試験を行った結果を（表８）に
示す。
【００８４】
【表８】
【００８５】耐摩耗性試験についてはＣu 量の増加に伴
って向上し、モル比２０％以上の添加により、４０回の
摺動試験においても傷が入ることもなく、変化も生じな
くなった。抗菌性試験については２０％以上までの範囲
ならば、無添加のときと同様に＋＋＋であった。Ｃu の
場合はそれ自体抗菌力を有するので、多量添加すること
による抗菌性の悪化は認められなかった。しかしおそら
くＣu の添加量が少量のときはＴiＯ2粒子層による光触
媒作用が支配的であり、Ｃu の添加量が多量のときはＣ
u による作用が支配的であると考えてよいだろう。Ｃu
のみの作用に期待する場合、Ｃu は液体中で用いたとき
は徐々に溶出するので、光触媒のない場合と比較して寿
命が短いと考えられる。またＣu の添加量が多量になる
とその分コスト高にもなる。したがってＣu 量をあまり
多量に設定することは意味がないと思われる。この実施
例によりＳnＯ2のような酸化物だけでなく、Ｃu のよう
な金属もＴiＯ2 粒子層の間隙を埋める粒子となり得る
ことが確認された。
って向上し、モル比２０％以上の添加により、４０回の
摺動試験においても傷が入ることもなく、変化も生じな
くなった。抗菌性試験については２０％以上までの範囲
ならば、無添加のときと同様に＋＋＋であった。Ｃu の
場合はそれ自体抗菌力を有するので、多量添加すること
による抗菌性の悪化は認められなかった。しかしおそら
くＣu の添加量が少量のときはＴiＯ2粒子層による光触
媒作用が支配的であり、Ｃu の添加量が多量のときはＣ
u による作用が支配的であると考えてよいだろう。Ｃu
のみの作用に期待する場合、Ｃu は液体中で用いたとき
は徐々に溶出するので、光触媒のない場合と比較して寿
命が短いと考えられる。またＣu の添加量が多量になる
とその分コスト高にもなる。したがってＣu 量をあまり
多量に設定することは意味がないと思われる。この実施
例によりＳnＯ2のような酸化物だけでなく、Ｃu のよう
な金属もＴiＯ2 粒子層の間隙を埋める粒子となり得る
ことが確認された。
【００８６】（実施例９）１５０角のＳiＯ2−Ａl2Ｏ3
−ＢaＯ組成（軟化温度６２０℃）からなるガラス基材
の表面に、ＴiＯ2ゾル水溶液をスプレー・コーティング
法にて塗布後、９５０℃にて焼成し冷却固化した複合部
材に、酢酸銅水溶液を塗布し、その後紫外線を含む光を
照射して銅イオンを還元しつつ光触媒層に固定し多機能
ガラスを得た。このとき照射ランプにはＢＬＢランプを
用い、数分間照射した。ＴiＯ2は熱処理の工程でアナタ
ーゼからルチルに相転移した。ＴiＯ2の膜厚はスプレー
・コーティングの際に０．４μｍに調整した。
−ＢaＯ組成（軟化温度６２０℃）からなるガラス基材
の表面に、ＴiＯ2ゾル水溶液をスプレー・コーティング
法にて塗布後、９５０℃にて焼成し冷却固化した複合部
材に、酢酸銅水溶液を塗布し、その後紫外線を含む光を
照射して銅イオンを還元しつつ光触媒層に固定し多機能
ガラスを得た。このとき照射ランプにはＢＬＢランプを
用い、数分間照射した。ＴiＯ2は熱処理の工程でアナタ
ーゼからルチルに相転移した。ＴiＯ2の膜厚はスプレー
・コーティングの際に０．４μｍに調整した。
【００８７】こうして作製した多機能ガラスについて抗
菌性試験および耐摩耗性試験を行った。耐摩耗性試験に
ついては、無添加でもこの温度域では良好な結果を示
す。Ｃu を添加しても無添加のときと同様に４０回の摺
動試験においても傷が入ることもなく、変化を生じなか
った。抗菌性試験については図５に示す。無添加のとき
はＴiＯ2がルチルのため＋と悪い。それにＣu を添加し
ていくと抗菌性が増した。そしてＢＬＢランプ照射時の
みならず、照射していない時もＣu 担持量（消費量）が
０．７μｇ／ｃｍ2以上になれば抗菌活性が＋＋とな
り、Ｃu 担持量が１．２μｇ／ｃｍ2 以上になれば抗菌
活性が＋＋＋となる。以上のことから抗菌性にも耐摩耗
性にも優れた多機能ガラスを提供するには、Ｃu担持量
が０．７μｇ／ｃｍ2 以上がよく、より好ましくは１．
２μｇ／ｃｍ2以上がよい。
菌性試験および耐摩耗性試験を行った。耐摩耗性試験に
ついては、無添加でもこの温度域では良好な結果を示
す。Ｃu を添加しても無添加のときと同様に４０回の摺
動試験においても傷が入ることもなく、変化を生じなか
った。抗菌性試験については図５に示す。無添加のとき
はＴiＯ2がルチルのため＋と悪い。それにＣu を添加し
ていくと抗菌性が増した。そしてＢＬＢランプ照射時の
みならず、照射していない時もＣu 担持量（消費量）が
０．７μｇ／ｃｍ2以上になれば抗菌活性が＋＋とな
り、Ｃu 担持量が１．２μｇ／ｃｍ2 以上になれば抗菌
活性が＋＋＋となる。以上のことから抗菌性にも耐摩耗
性にも優れた多機能ガラスを提供するには、Ｃu担持量
が０．７μｇ／ｃｍ2 以上がよく、より好ましくは１．
２μｇ／ｃｍ2以上がよい。
【００８８】ところでＣu 担持量は酢酸銅水溶液塗布後
ＢＬＢランプ照射前に乾燥工程を入れると飛躍的に向上
する。その関係については図６に示す。これは乾燥させ
た場合の方が光還元するときの金属イオン濃度が高いか
らと考えられる。
ＢＬＢランプ照射前に乾燥工程を入れると飛躍的に向上
する。その関係については図６に示す。これは乾燥させ
た場合の方が光還元するときの金属イオン濃度が高いか
らと考えられる。
【００８９】またＣu 担持量はＣu 塗布量を最適にした
ときに最大となる（図７、図７はＣu 濃度１wt% の酢酸
銅の例）、この図７の場合、担持量を０．７μｇ／ｃｍ
2 以上にするには塗布量を０．２ｍｇ／ｃｍ2 以上２．
７ｍｇ／ｃｍ2 以下に、担持量を１．２μｇ／ｃｍ2 以
上にするには塗布量を０．３ｍｇ／ｃｍ2 以上２．４ｍ
ｇ／ｃｍ2 以下にすればよい。
ときに最大となる（図７、図７はＣu 濃度１wt% の酢酸
銅の例）、この図７の場合、担持量を０．７μｇ／ｃｍ
2 以上にするには塗布量を０．２ｍｇ／ｃｍ2 以上２．
７ｍｇ／ｃｍ2 以下に、担持量を１．２μｇ／ｃｍ2 以
上にするには塗布量を０．３ｍｇ／ｃｍ2 以上２．４ｍ
ｇ／ｃｍ2 以下にすればよい。
【００９０】（実施例１０）１５０角のＳiＯ2−Ａl2Ｏ
3−ＢaＯ組成（軟化温度６８０℃）からなるガラス基材
の表面に、ＴiＯ2ゾル水溶液をスプレー・コーティング
法にて塗布後、９５０℃にて焼成し冷却固化した複合部
材に、硝酸銀水溶液を塗布、乾燥し、その後紫外線を含
む光を照射して銀イオンを還元しつつ光触媒層に固定し
多機能ガラスを得た。このとき照射ランプにはＢＬＢラ
ンプを用い、数分間照射した。またＴiＯ2は熱処理の工
程でアナターゼからルチルに相転移した。ＴiＯ2の膜厚
はスプレー・コーティングの際に０．４μｍに調整し
た。
3−ＢaＯ組成（軟化温度６８０℃）からなるガラス基材
の表面に、ＴiＯ2ゾル水溶液をスプレー・コーティング
法にて塗布後、９５０℃にて焼成し冷却固化した複合部
材に、硝酸銀水溶液を塗布、乾燥し、その後紫外線を含
む光を照射して銀イオンを還元しつつ光触媒層に固定し
多機能ガラスを得た。このとき照射ランプにはＢＬＢラ
ンプを用い、数分間照射した。またＴiＯ2は熱処理の工
程でアナターゼからルチルに相転移した。ＴiＯ2の膜厚
はスプレー・コーティングの際に０．４μｍに調整し
た。
【００９１】こうして作製した多機能ガラスについて抗
菌性試験および耐摩耗性試験を行った。耐摩耗性試験に
ついては、無添加でもこの温度域では良好な結果を示
す。Ａg を添加しても無添加のときと同様に４０回の摺
動試験においても傷が入ることもなく、変化も生じなか
った。
菌性試験および耐摩耗性試験を行った。耐摩耗性試験に
ついては、無添加でもこの温度域では良好な結果を示
す。Ａg を添加しても無添加のときと同様に４０回の摺
動試験においても傷が入ることもなく、変化も生じなか
った。
【００９２】抗菌性試験について図８に示す。無添加の
ときはＴiＯ2がルチルのため＋と悪い。それにＡg を添
加していくと抗菌性が増した。そしてＢＬＢランプ照射
時のみならず、照射していない時もＡg 担持量が０．０
５μｇ／ｃｍ2 以上になれば抗菌活性が＋＋となり、Ａ
g 担持量が０．１μｇ／ｃｍ2 以上になれば抗菌活性が
＋＋＋となる。したがって抗菌性にも耐摩耗性にも優れ
た多機能ガラスを提供するには、Ａg担持量が０．０５
μｇ／ｃｍ2 以上がよく、より好ましくは０．１μｇ／
ｃｍ2以上がよい。ただしＡg 担持量が多いと茶色から
黒色に着色され、外観上見栄えが悪い。しかしＡg 担持
量が１μｇ／ｃｍ2 以下ならば着色はない。以上のこと
からＡg 担持量は０．０５μｇ／ｃｍ2 以上１μｇ／ｃ
ｍ2 以下がよく、より好ましくは０．１μｇ／ｃｍ2 以
上１μｇ／ｃｍ2 以下がよい。
ときはＴiＯ2がルチルのため＋と悪い。それにＡg を添
加していくと抗菌性が増した。そしてＢＬＢランプ照射
時のみならず、照射していない時もＡg 担持量が０．０
５μｇ／ｃｍ2 以上になれば抗菌活性が＋＋となり、Ａ
g 担持量が０．１μｇ／ｃｍ2 以上になれば抗菌活性が
＋＋＋となる。したがって抗菌性にも耐摩耗性にも優れ
た多機能ガラスを提供するには、Ａg担持量が０．０５
μｇ／ｃｍ2 以上がよく、より好ましくは０．１μｇ／
ｃｍ2以上がよい。ただしＡg 担持量が多いと茶色から
黒色に着色され、外観上見栄えが悪い。しかしＡg 担持
量が１μｇ／ｃｍ2 以下ならば着色はない。以上のこと
からＡg 担持量は０．０５μｇ／ｃｍ2 以上１μｇ／ｃ
ｍ2 以下がよく、より好ましくは０．１μｇ／ｃｍ2 以
上１μｇ／ｃｍ2 以下がよい。
【００９３】（実施例１１）１５０角のＳiＯ2−Ａl2Ｏ
3−ＢaＯ組成（軟化温度６８０℃）からなるガラス基材
の表面に、ＴiＯ2ゾル水溶液をスプレー・コーティング
法にて塗布後、９５０℃にて焼成し冷却固化した複合部
材に、硝酸銀水溶液を塗布、乾燥し、その後紫外線を含
む光を照射して銀イオンを還元しつつ光触媒層に固定し
多機能ガラスを得た。このとき照射ランプにはＢＬＢラ
ンプを用い、数分間照射した。またＴiＯ2は熱処理の工
程でアナターゼからルチルに相転移した。
3−ＢaＯ組成（軟化温度６８０℃）からなるガラス基材
の表面に、ＴiＯ2ゾル水溶液をスプレー・コーティング
法にて塗布後、９５０℃にて焼成し冷却固化した複合部
材に、硝酸銀水溶液を塗布、乾燥し、その後紫外線を含
む光を照射して銀イオンを還元しつつ光触媒層に固定し
多機能ガラスを得た。このとき照射ランプにはＢＬＢラ
ンプを用い、数分間照射した。またＴiＯ2は熱処理の工
程でアナターゼからルチルに相転移した。
【００９４】こうして作製した多機能ガラスについて、
ＴiＯ2の膜厚を種々の値に変化させて耐摩耗試験、抗菌
性試験および耐汚染性試験を行った。耐摩耗試験につい
ては今回試験した膜厚２μｍ以内の範囲ではいずれも良
好な結果を示し、４０回の摺動試験においても傷が入る
こともなく、変化も生じなかった。抗菌性試験について
は膜厚０．１μｍ以上で＋＋、０．２μｍ以上で＋＋＋
となる。したがってＴiＯ2の膜厚は０．１μｍ以上がよ
く、好ましくは０．２μｍ以上がよい。
ＴiＯ2の膜厚を種々の値に変化させて耐摩耗試験、抗菌
性試験および耐汚染性試験を行った。耐摩耗試験につい
ては今回試験した膜厚２μｍ以内の範囲ではいずれも良
好な結果を示し、４０回の摺動試験においても傷が入る
こともなく、変化も生じなかった。抗菌性試験について
は膜厚０．１μｍ以上で＋＋、０．２μｍ以上で＋＋＋
となる。したがってＴiＯ2の膜厚は０．１μｍ以上がよ
く、好ましくは０．２μｍ以上がよい。
【００９５】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、熱可塑性基材に光触媒粒子を固定するように
し、特に光触媒層の表層部を構成する光触媒粒子は熱可
塑性基材に埋もれないようにしたので、光触媒粒子は実
質的にその表面が外部に露出した状態となり、光触媒効
果を充分に発揮することができる。また、光触媒粒子の
うち光触媒層の下層を構成する粒子はその一部が熱可塑
性基材内に埋設されるので、光触媒層の保持力が大幅に
向上し、剥離等が生じにくくなる。
よれば、熱可塑性基材に光触媒粒子を固定するように
し、特に光触媒層の表層部を構成する光触媒粒子は熱可
塑性基材に埋もれないようにしたので、光触媒粒子は実
質的にその表面が外部に露出した状態となり、光触媒効
果を充分に発揮することができる。また、光触媒粒子の
うち光触媒層の下層を構成する粒子はその一部が熱可塑
性基材内に埋設されるので、光触媒層の保持力が大幅に
向上し、剥離等が生じにくくなる。
【図１】本発明に係る光触媒機能を有する多機能材の製
造方法を説明した図
造方法を説明した図
【図２】図１（ｃ）の要部拡大図
【図３】ＴiＯ2粒子間の拡大図
【図４】（ａ）〜（ｃ）はＴiＯ2粒子の焼結の機構を説
明した図
明した図
【図５】抗菌性試験についての試験結果を示すグラフ
【図６】ＢＬＢランプ照射前に乾燥工程を入れた場合の
Ｃu 担持量についての試験結果を示すグラフ
Ｃu 担持量についての試験結果を示すグラフ
【図７】Ｃu 担持量とＣu 塗布量との関係を示すグラフ
【図８】抗菌性試験についての試験結果を示すグラフ
１…熱可塑性基材、２…光触媒層、２ａ…光触媒層のう
熱可塑性基材側の下層を構成する光触媒粒子、２ｂ…光
触媒層のうち外気に接する表層を構成する光触媒粒子、
２ｃ…光触媒粒子同士を結合するために充填された粒
子。
熱可塑性基材側の下層を構成する光触媒粒子、２ｂ…光
触媒層のうち外気に接する表層を構成する光触媒粒子、
２ｃ…光触媒粒子同士を結合するために充填された粒
子。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ０１Ｊ 21/06 Ｍ 35/02 Ｊ
Claims (32)
- 【請求項１】 熱可塑性基材表面に光触媒層が保持され
た光触媒機能を有する多機能材において、前記光触媒層
の上層部は外気と接するように露出され、また前記光触
媒層の下層部はその一部が熱可塑性基材内に埋設されて
おり、前記光触媒層のうち少なくとも露出する表層を構
成する光触媒粒子は互いに結合されていることを特徴と
する光触媒機能を有する多機能材。 - 【請求項２】 請求項１に記載の多機能材において、前
記光触媒層のうち露出する表層を構成する光触媒粒子の
間隙に、当該間隙よりも粒径の小さな粒子が光触媒粒子
同士を結合するために充填されていることを特徴とする
光触媒機能を有する多機能材。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の多機能
材において、前記光触媒層を構成する光触媒粒子の平均
粒径は０．１μｍ未満であることを特徴とする光触媒機
能を有する多機能材。 - 【請求項４】 請求項２または請求項３に記載の多機能
材において、前記光触媒層のうち露出する表層を構成す
る光触媒粒子の間隙に、前記光触媒粒子よりも蒸気圧の
高い物質で構成される粒子が、光触媒粒子同士を結合す
るために光触媒粒子間のネック部に凝集して充填されて
いることを特徴とする光触媒機能を有する多機能材。 - 【請求項５】 請求項４に記載の多機能材において、前
記光触媒粒子の間隙に充填される粒子は酸化スズである
ことを特徴とする光触媒機能を有する多機能材。 - 【請求項６】 請求項２乃至請求項４に記載の多機能材
において、前記光触媒粒子の間隙に充填される粒子は、
Ａg 、Ａg2Ｏ、Ｃu 、Ｃu2Ｏ、Ｚn 、Ｆe、Ｐt 、Ｃo
、Ｐd 、Ｎi のうちの少なくとも一種を含むことを特
徴とする光触媒機能を有する多機能材。 - 【請求項７】 請求項６に記載の多機能材において、前
記光触媒粒子の間隙に充填される粒子は、光触媒活性を
有することを特徴とする光触媒機能を有する多機能材。 - 【請求項８】 請求項２乃至請求項７に記載の多機能材
において、前記光触媒層の最下層を構成する光触媒粒子
が、粒径の１／２以上で、かつ光触媒粒子と間隙を埋め
る粒子を含む層の厚さ未満だけ熱可塑性基材内に埋設さ
れていることを特徴とする光触媒機能を有する多機能
材。 - 【請求項９】 請求項１乃至請求項８に記載の多機能材
において、前記光触媒粒子の比重をδｔ、前記熱可塑性
基材の比重をδｂとした場合、０≦δｔ−δｂ≦３．０
であることを特徴とする光触媒機能を有する多機能材。 - 【請求項１０】 請求項１乃至請求項９に記載の多機能
材において、前記光触媒層の厚さが０．１μｍ以上であ
ることを特徴とする光触媒機能を有する多機能材。 - 【請求項１１】 請求項１乃至請求項１０に記載の多機
能材において、前記光触媒層の厚さが０．４μｍ以下で
あることを特徴とする光触媒機能を有する多機能材。 - 【請求項１２】 請求項１乃至請求項１１に記載の多機
能材において、前記光触媒層の厚さが０．１μｍ以上
０．４μｍ以下であることを特徴とする光触媒機能を有
する多機能材。 - 【請求項１３】 請求項１乃至請求項１２に記載の多機
能材において、前記光触媒層の厚さが０．１μｍ以上
０．２μｍ以下であることを特徴とする光触媒機能を有
する多機能材。 - 【請求項１４】 請求項２乃至請求項１３に記載の多機
能材において、光触媒粒子と間隙を埋める粒子を含む層
の厚さが０．１μｍ以上であることを特徴とする光触媒
機能を有する多機能材。 - 【請求項１５】 請求項２乃至請求項１４に記載の多機
能材において、光触媒粒子と間隙を埋める粒子を含む層
の厚さが０．４μｍ以下であることを特徴とする光触媒
機能を有する多機能材。 - 【請求項１６】 請求項２乃至請求項１５に記載の多機
能材において、光触媒粒子と間隙を埋める粒子を含む層
の厚さが０．１μｍ以上０．４μｍ以下であることを特
徴とする光触媒機能を有する多機能材。 - 【請求項１７】 請求項２乃至請求項１６に記載の多機
能材において、光触媒粒子と間隙を埋める粒子を含む層
の厚さが０．１μｍ以上０．２μｍ以下であることを特
徴とする光触媒機能を有する多機能材。 - 【請求項１８】 請求項１乃至請求項１７に記載の多機
能材において、前記光触媒層を構成する光触媒粒子が、
アナターゼ型ＴiＯ2であることを特徴とする光触媒機能
を有する多機能材。 - 【請求項１９】 請求項１乃至請求項１８に記載の多機
能材において、前記熱可塑性基材が、ガラスであること
を特徴とする光触媒機能を有する多機能材。 - 【請求項２０】 熱可塑性基材上に光触媒粒子からなる
光触媒層を形成し、この後、前記熱可塑性基材を軟化さ
せて光触媒層の下層の一部を熱可塑性基材に埋設し、次
いで固化することを特徴とする光触媒機能を有する多機
能材の製造方法。 - 【請求項２１】 光触媒粒子の間隙にこの間隙よりも粒
径の小さな粒子が充填され、光触媒粒子同士が互いに結
合された光触媒機能を有する多機能材を製造する方法で
あって、この方法は、熱可塑性基材上に光触媒粒子と前
記粒径の小さな粒子をゾルまたは前駆体の状態で混合し
た混合物を塗布して光触媒層を形成し、この後、前記熱
可塑性基材を軟化させて光触媒層の下層の一部を熱可塑
性基材に埋設し、次いで固化することを特徴とする光触
媒機能を有する多機能材の製造方法。 - 【請求項２２】 請求項２１に記載の多機能材の製造方
法において、前記光触媒粒子の間隙に充填される粒子の
平均粒径は、光触媒粒子の平均粒径の４／５以下である
ことを特徴とする光触媒機能を有する多機能材の製造方
法。 - 【請求項２３】 請求項２１または請求項２２に記載の
多機能材の製造方法において、前記光触媒粒子の間隙に
充填される粒子の光触媒層全体に対する量は、モル比で
１０％以上６０％以下であることを特徴とする光触媒機
能を有する多機能材の製造方法。 - 【請求項２４】 光触媒粒子の間隙にこの間隙よりも粒
径の小さな金属粒子が充填され、光触媒粒子同士が互い
に結合された光触媒機能を有する多機能材を製造する方
法であって、この方法は、熱可塑性基材上に光触媒粒子
からなる光触媒層を形成し、この後、前記熱可塑性基材
を軟化させて光触媒層の下層の一部を熱可塑性基材に埋
設し、次いで熱可塑性基材を固化せしめ、更に光触媒層
に前記粒径の小さな金属粒子を含む溶液を塗布し、熱処
理することで前記粒径の小さな金属粒子を光触媒粒子に
固定化することを特徴とする光触媒機能を有する多機能
材の製造方法。 - 【請求項２５】 光触媒粒子の間隙にこの間隙よりも粒
径の小さな金属粒子が充填され、光触媒粒子同士が互い
に結合された光触媒機能を有する多機能材を製造する方
法であって、この方法は、熱可塑性基材上に光触媒粒子
からなる光触媒層を形成し、この後、前記熱可塑性基材
を軟化させて光触媒層の下層の一部を熱可塑性基材に埋
設し、次いで熱可塑性基材を固化せしめ、更に光触媒層
に前記粒径の小さな金属粒子のイオンを含む溶液を塗布
し、この後紫外線を含む光を照射して金属イオンを還元
して光触媒粒子に固定化することを特徴とする光触媒機
能を有する多機能材の製造方法。 - 【請求項２６】 光触媒粒子の間隙にこの間隙よりも粒
径の小さな金属粒子が充填され、光触媒粒子同士が互い
に結合された光触媒機能を有する多機能材を製造する方
法であって、この方法は、熱可塑性基材上に光触媒粒子
からなる光触媒層を形成し、この光触媒層に前記粒径の
小さな金属粒子のイオンを含む溶液を塗布し、この後紫
外線を含む光を照射して金属イオンを還元して光触媒粒
子に固定化し、更に前記熱可塑性基材を軟化させて光触
媒層の下層の一部を熱可塑性基材に埋設し、次いで熱可
塑性基材を固化せしめることを特徴とする光触媒機能を
有する多機能材の製造方法。 - 【請求項２７】 請求項２５または請求項２６に記載の
多機能材の製造方法において、前記光触媒粒子の間隙に
充填される金属粒子のイオンを含む溶液の金属種の少な
くとも一種をＣu とし、Ｃu 担持量を０．７μｇ／ｃｍ
2 以上１０μｇ／ｃｍ2 以下とすることを特徴とする光
触媒機能を有する多機能材の製造方法。 - 【請求項２８】 請求項２５または請求項２６に記載の
多機能材の製造方法において、前記光触媒粒子の間隙に
充填される金属粒子のイオンを含む溶液の金属種の少な
くとも一種をＡg とし、Ａg 担持量を０．０５μｇ／ｃ
ｍ2 以上１μｇ／ｃｍ2 以下とすることを特徴とする光
触媒機能を有する多機能材の製造方法。 - 【請求項２９】 請求項２５乃至請求項２８に記載の多
機能材の製造方法において、前記紫外線を含む光を照射
して金属イオンを還元して光触媒粒子に固定化する前
に、前記金属粒子のイオンを含む溶液を塗布された光触
媒層を乾燥することを特徴とする光触媒機能を有する多
機能材の製造方法。 - 【請求項３０】 請求項２９に記載の多機能材の製造方
法において、前記金属粒子のイオンを含む溶液の溶媒が
エタノールであることを特徴とする光触媒機能を有する
多機能材の製造方法。 - 【請求項３１】 請求項２０乃至請求項３０に記載の多
機能材の製造方法において、熱可塑性基材上に光触媒層
を形成するために、光触媒粒子のゾルまたは前駆体をス
プレー・コーティングする際の熱可塑性基材の温度を２
０℃超８０℃未満とすることを特徴とする光触媒機能を
有する多機能材の製造方法。 - 【請求項３２】 請求項２０乃至請求項３１に記載の多
機能材の製造方法において、この製造方法は光触媒粒子
を熱可塑性基材上に塗布する工程の前工程として分散工
程を備え、この分散工程における光触媒粒子となるべき
ゾルまたは前駆体を溶液中に分散させるための分散剤に
は、熱可塑性基材を軟化せしめるための熱処理温度より
低温で気化する成分のみを使用することを特徴とする光
触媒機能を有する多機能材の製造方法。
Priority Applications (21)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6271499A JPH08131524A (ja) | 1994-11-04 | 1994-11-04 | 光触媒機能を有する多機能材及びその製造方法 |
| EP95902937A EP0684075B1 (en) | 1993-12-10 | 1994-12-09 | Multi-functional material having photo-catalytic function and production method therefor |
| CN94191730A CN1102445C (zh) | 1993-12-10 | 1994-12-09 | 具有光催化功能的多功能材料及其制造方法 |
| US08/501,110 US5853866A (en) | 1993-12-10 | 1994-12-09 | Multi-functional material with photocalytic functions and method of manufacturing same |
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