JPH08215295A

JPH08215295A - シート状の消臭用光触媒

Info

Publication number: JPH08215295A
Application number: JP7053249A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Suzuki; 政幸鈴木; Toshikazu Suzuki; 敏和鈴木; Eigo Nakajima; 英吾中嶋
Original assignee: Suzutora KK
Current assignee: Suzutora KK
Priority date: 1995-02-17
Filing date: 1995-02-17
Publication date: 1996-08-27
Anticipated expiration: 2012-07-16
Also published as: JP2630575B2

Abstract

(57)【要約】【目的】光触媒の担体として可撓性の繊維シートを使
用したものにおいて、担体が繊維布帛としての風合いを
維持し、かつ発生時の活性酸素によって侵されることが
なく、カーテン、寝装品その他のインテリヤに加工する
ことができ、太陽や照明灯の光を受けて空気を効率的に
浄化することができる。【構成】繊維シートＦ上に耐食性金属からなるアモル
ファス構造の耐食性被膜１１がスパッタリングで積層さ
れ、この耐食性被膜１１の上に金属酸化物からなるアモ
ルファス構造の光触媒被膜１２がスパッタリングで積層
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、酸化亜鉛等の消臭用
光触媒の担体として織物、編物、不織布等の繊維シート
を用いてなるシート状の消臭用光触媒に関するものであ
り、太陽や蛍光灯の光を受けて周囲の酸素を活性化し、
この活性酸素で室内の臭気を消し、環境を清浄化するた
めに利用される。

【０００２】

【従来の技術】抗菌・防臭性の繊維製品として、合成繊
維の製造工程においてその原料に殺菌効果を有する薬剤
を練込んで紡糸し、得られた繊維で製造したソックス、
肌着、スポーツウエア、寝装品、インテリア等、また上
記の薬剤を含む樹脂塗料を繊維布帛にコーティングした
もの等が知られている。また、消臭製品としては、多孔
質カーボン等の吸着性物質粉末を不織布内に分散させた
もの等が知られている。しかしながら、これらの製品
は、防臭または消臭等の性能に永続性が無く、また外観
や風合い、透湿性、通気性等に問題があった。

【０００３】一方、酸化チタン（二酸化チタン）や酸化
亜鉛等の金属酸化物は、光触媒機能すなわち光を受ける
と活性酸素を発生させる機能を備えていることが発見さ
れ、最近になってこの光触媒機能を利用して活性酸素を
発生させ、この活性酸素で空気中の雑菌を分解し、悪臭
や汚れを除去することが種々試みられるようになってき
た。例えば、タイルの焼き付け時に酸化チタンを含ま
せ、得られた抗菌性タイルで病院等の床や壁を施工した
り、酸化チタンの粉末を包み込んだ不織布をランプシェ
ードに使用したり、窓ガラスや自動車のフロントガラス
に酸化チタンをコーティングしたりすることが試験的に
実施されている。

【０００４】また、上記酸化チタンの光触媒機能を利用
する方法として、光触媒である酸化チタンの担体として
ガラス繊維や炭素繊維からなる布帛を使用し、この布帛
上に酸化チタン被膜をスパッタリングによって形成する
ことが試みられたが、この場合は、担体のガラス繊維や
炭素繊維が折れ易いため、用途が限られていた。そこ
で、上記の担体としてポリエステル等の合成繊維布帛を
使用することが試みられたが、この場合は担体の合成繊
維布帛が活性酸素によって侵され、担体布帛が脆化する
という問題があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、光触媒の
担体として可撓性の繊維シートを使用したものにおい
て、担体が繊維布帛としての風合いを維持し、かつ発生
時の活性酸素によって侵されることがなく、しかもカー
テン、寝装品その他のインテリヤに加工することがで
き、太陽や照明灯の光を受けて空気を効率的に浄化する
ことができるシート状の消臭用光触媒を提供するもので
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明に係るシート状
の消臭用光触媒は、繊維シート上に耐食性金属からなる
アモルファス構造の耐食性被膜がスパッタリングにより
積層され、この耐食性被膜の上に金属酸化物からなるア
モルファス構造の光触媒被膜がスパッタリングにより積
層されていることを特徴とする。

【０００７】上記の繊維シートは、ナイロン繊維、ポリ
エステル繊維、ポリアクリロニトリル繊維、アラミド繊
維等の合成繊維からなる織物、編物、不織布等の可撓性
を有する繊維シートであり、上記の合成繊維は特にフィ
ラメントが好ましく、織物や編物ではモノフィラメント
糸またはマルチフィラメント糸の形で使用される。

【０００８】上記繊維シート上の耐食性被膜は、活性酸
素に対する耐食性に優れ、かつ光反射性を有する金属で
形成される。この耐食性金属としては、チタン・銀合
金、ニッケル・銅合金、ステンレススチール等の合金が
例示される。特にチタン・銀合金およびニッケル・銅合
金は、それぞれ水分の存在下において抗菌性の銅イオン
および銀イオンを発生するため、黴の発生やＭＲＳＡに
よる汚染を防ぐことができる点で好ましい。

【０００９】上記の耐食性被膜はスパッタリング加工に
よって形成される。すなわち、繊維シートを広げて密閉
チャンバ内に置き、その表面に対向してアノードおよび
耐食性金属からなるターゲットを、アノードが繊維シー
トとターゲットの間に位置するように配置し、上記の密
閉チャンバ内を減圧し、アルゴン等の不活性ガスを導入
して圧力１０^-3〜１０^-4Torr程度の不活性ガス雰囲気に
形成し、上記のアノードおよびターゲット間に５００〜
１０００Ｖの直流電圧を印加してグロー放電を起こさ
せ、生じたアルゴンイオンをターゲットに衝突させてタ
ーゲットから耐食性金属を飛散させ、これを上記の繊維
シート表面に付着させ、同時に急冷してアモルファス構
造の耐食性被膜を形成する。

【００１０】なお、上記の繊維シートは、裏面から水冷
シリンダ等で冷却して繊維シートの温度を耐食性金属
（ターゲット）の融点（絶対温度）の好ましくは１／２
以下、特に好ましくは１／３以下に維持される。繊維シ
ートの温度が耐食性金属の融点（絶対温度）の１／２を
超えると、耐食性被膜がアモルファス構造にならず、結
晶化し易く、金属結晶構造の薄膜となる。また、ターゲ
ットも水冷その他の冷却手段によって冷却したり、放熱
性を良好にしたりすることが好ましく、これによってア
モルファス被膜の形成が容易になる。また、上記の繊維
シートは、ロール状に巻いて所定の速度で前送りしなが
ら上記のスパッタリングを連続的に行うことができる。

【００１１】上記耐食性被膜の厚みは、スパッタリング
時間または繊維シートの送り速度を加減することによっ
て調節されるが、その好ましい厚みは、１００〜１００
００Åであり、この耐食性被膜の厚みが１００Å未満の
場合は、耐食性および光反射機能が不十分となり、繊維
シートが活性酸素によって侵され易くなり、反対に上記
厚みが１００００Åを超えた場合は、効果が向上せずに
加工コストのみが上昇し、経済的でない。

【００１２】上記耐食性被膜上の光触媒被膜は、光触媒
機能に優れ、太陽または照明灯の光を受けて空気中の酸
素を能率的に活性化させる金属酸化物をスパッタリング
して形成され、上記の金属酸化物としては酸化チタン
（二酸化チタン）、酸化亜鉛、酸化銅等、遷移金属の酸
化物が例示される。特に酸化チタンおよび酸化亜鉛は、
上記の光触媒機能に優れている点で好ましい。また、酸
化亜鉛系のセラミックスは、導電性を有しているため、
後記するように耐食性金属のスパッタ時と同様に直流ス
パッタが可能であり、しかもスパッタリングの際に酸素
ガスを必要としない点で特に好ましい。

【００１３】なお、上記金属酸化物のスパッタリング
は、金属酸化物をターゲットに使用して行うこともでき
るが、電気絶縁性を備えている場合は高周波スパッタの
使用が有利である。また、スパッタリング室内をアルゴ
ンと酸素の混合ガス雰囲気に保ち、チタンや亜鉛等の単
体金属をターゲットに使用してもよく、この場合は直流
スパッタが可能となり、ターゲットから飛散する金属が
酸化されて上記の耐食性被膜上に金属酸化物の被膜が形
成される。そして、酸化亜鉛系のセラミックスをターゲ
ットに使用した場合は、耐食性金属のスパッタ時と同様
のアルゴンガス雰囲気下で直流スパッタが可能になる。

【００１４】上記光触媒被膜の厚みは、前記耐食性被膜
の厚みと同様にスパッタリング時間または繊維シートの
送り速度を加減することによって調節されるが、その厚
みは１００〜５０００Åが好ましく、この厚みが１００
Å未満では所期の光触媒機能が不十分になり、反対に５
０００Åを超えると、酸素の活性化機能が向上すること
なくコストのみが嵩み、不経済である。

【００１５】

【作用】図１において、１０はこの発明のシート状の消
臭用光触媒、Ｆは繊維シート、１１は耐食性被膜、１２
は光触媒被膜であり、このシート状消臭用光触媒１０に
対し、その光触媒被膜１２の側に光Ｌが入ると、この光
Ｌの一部が光触媒被膜１２の作用で周囲の空気中の酸素
を活性化し、残りの光が透明な光触媒被膜１２を通過し
て耐食性被膜１１の表面に入射し、この耐食性被膜１１
の表面で反射した後、光触媒被膜１２を再び透過して空
気中の酸素を活性化する。すなわち、光Ｌの一部が光触
媒被膜１２で反射され、残りが耐食性被膜１１で反射さ
れ、その際に光触媒被膜１２を２度通過するため、光触
媒被膜１２がアモルファス構造であることと相まって活
性化が能率的に行われると共に、繊維シートＦに到達す
る光がほとんど無くなり、繊維シートＦが活性酸素で侵
されることがない。

【００１６】

【実施例】図２は、スパッタリング装置の一例を示す縦
断面図であり、密閉可能なチャンバ２０が水平方向の仕
切り板２１によって下側のスパッタ室２２と上側の織物
室２３とに分けられ、下側のスパッタ室２２の中央に耐
食性金属または遷移金属酸化物からなる平板状のターゲ
ット２４が表面を上にして中空のターゲットソース２５
上に固定され、このターゲットソース２５に通される冷
水によってターゲット２４が下面から冷却される。この
ターゲット２４の上方左右にアノード２６が水平に設置
され、このアノード２６およびターゲット２４間に直流
電源２７によって５００〜１０００Ｖの直流電圧が印加
される。

【００１７】一方、上側の織物室２３の下部寄りに水冷
シリンダー２８が水平に、かつ回転自在に設置され、そ
の下半部が仕切り板２１に形成した開口部２１ａからス
パッタ室２２内に突出する。そして、織物室２３の上部
右側に繊維シートＦの送り出し軸２９が、また上部左側
に繊維シートＦの巻取り軸３０がそれぞれ水平に、かつ
回転自在に設置され、送り出し軸２９に巻かれている繊
維シートＦが引出され、右上部のガイドローラ３１を経
て上記水冷シリンダー２８に巻回され、左上部のガイド
ローラ３１を経て巻取り軸３０に巻取られる。なお、ス
パッタ室２２には本引き用真空ポンプ３２が、また織物
室２３には荒引き用真空ポンプ３３がそれぞれ接続さ
れ、更に上記スパッタ室２２にアルゴンガス供給用のガ
スボンベ３４が接続される。

【００１８】ポリエステルのマルチフィラメント糸から
なるタフタ（平織物）を精錬し、セットした後、上記の
装置で加工した。すなわち、ターゲット２４にチタン・
銀合金（チタン９５％、銀５％）を使用し、ターゲット
ソース２５に固定した。そして、上記のタフタ（繊維シ
ート）Ｆの巻きロールを送出し軸２９に取付け、タフタ
Ｆの先端を引出して水冷シリンダー２８に巻掛けたのち
巻取り軸３０に巻付け、送出し軸２９、巻取り軸３０お
よび水冷シリンダー２８を回転し、タフタＦを時計方向
に１ｍ／分の速度で送りながら水冷シリンダー２８で冷
却し、タフタＦの表面温度を３２０〜３７０°Ｋ（チタ
ン・銀合金の融点の約１／７〜１／６）に維持した。な
お、チャンバ２０内は、最初に荒引き用真空ポンプ３３
を駆動して圧力を５×１０^-2Torr程度まで低下させ、し
かるのち本引き用真空ポンプ３２を駆動して圧力を５×
１０^-6Torr程度に下げ、ガスボンベ３４からアルゴンガ
スを導入してチャンバ２０内を圧力５×１０^-4Torrに調
整し、上記のアノード２６およびターゲット２４間に５
００Ｖ×１００Ａの直流電流を流して上記のタフタＦの
経糸および緯糸の表面に上記チタン・銀合金からなるア
モルファス構造の耐食性被膜（厚み１０００Å）を形成
した。

【００１９】上記の耐食性被膜１１を積層したタフタ
（試料１）および耐食性被膜１１を有しないタフタ（試
料２）について、紫外線透過量を測定した。その結果
は、図４のグラフに示すように、試料１では透過量がほ
とんど０であったのに対し、試料２では数％の透過率で
あった。また、上記の試料１、試料２および耐食性被膜
１１がステンレス鋼（ＳＵＳ３１６）で形成された試料
３についてフラスコ法による抗菌テストを行ったとこ
ろ、下記の表１の結果が得られた。

【００２０】表１耐食性被膜滅菌率（％）試料１チタン・銀合金（洗濯前）１００試料１チタン・銀合金（洗濯１０回後）９５試料２無し（洗濯前）０試料３ステンレス鋼（洗濯前）６

【００２１】すなわち、耐食性被膜を有する試料１、３
は、繊維シート上に水分が存在する抗菌テストにおいて
も、耐食性被膜を有しない試料２に比して良好な抗菌性
を示した。特にチタン・銀合金を使用した試料１は、銀
イオンの作用で顕著な抗菌性を示し、耐食性被膜がステ
ンレス鋼の試料３に比べ、抗菌性において著しく優れて
いた。

【００２２】次に、上記チャンバ２０内のターゲット２
４をチタン・銀合金から酸化亜鉛系セラミックスに変更
し、上記の耐食性被膜１１（図１参照）を有するタフタ
Ｆを送出し軸２９に取付ける以外は前記同様にして冷却
温度３２０〜３７０°Ｋ（酸化亜鉛の融点の約１／
８）、送り速度１ｍ／分、アルゴンガスの圧力５×１０
^-4Torrで上記のアノード２６およびターゲット２４間に
５００Ｖ×１００Ａの直流電流を流して上記耐食性被膜
１１の面に酸化亜鉛からなるアモルファス構造の光触媒
被膜１２（厚み１０００Å）を形成した。得られたシー
ト状の消臭用光触媒１０は、表面層の透明な光触媒被膜
１２の光干渉作用によって美しいゴールド色を呈した。

【００２３】上記シート状の消臭用光触媒１０につい
て、その消臭機能を試験した。すなわち、上記の消臭用
光触媒１０から所定の大きさの試料を切り取り、図３に
示す試験用チャンバ箱４０内に上記の試料Ｆａを吊下
げ、この試料Ｆａをチャンバ４０内のブラックライト４
１で照射しながら、チャンバ４０に封入した所定量のア
セトアルデヒドをポンプ４２および循環パイプ４３で循
環させ、ガス濃度計４４でアセトアルデヒドの濃度変化
を測定し、図５のグラフを得た。このグラフから明らか
なとおり、実施例の消臭用光触媒１０は、ブラックライ
トの照射によってチャンバ４０内の酸素を活性化し、こ
の活性酸素によってアセトアルデヒドを迅速に分解して
消臭した。なお、耐食性被膜１１のみを有するタフタお
よび何の被膜も有しないタフタを試料に使用した場合
は、ガス濃度の低下が全く認められなかった。

【００２４】

【発明の効果】請求項１に記載されたシート状の消臭用
光触媒は、繊維シート上に耐食性金属からなるアモルフ
ァス構造の耐食性被膜をスパッタリングによって形成
し、この耐食性被膜の上に金属酸化物からなるアモルフ
ァス構造の光触媒被膜をスパッタリングによって形成し
たものであるから、太陽や照明器具の光を表面の光触媒
被膜で受けて空中の酸素を活性化する機能に優れてお
り、この活性酸素の作用で空中の窒素酸化物、硫化物等
を分解し、悪臭を消すことができる。そして、入射光の
一部が入射直後に反射し、残りの一部が光触媒被膜を透
過して耐食性被膜で反射するため、光触媒被膜がアモル
ファス構造であることと相まって上記の分解効率が向上
し、しかも耐食性被膜が光を遮断し、この耐食性被膜自
体が活性酸素で侵されないため、繊維シートが活性酸素
で侵されることがなく、繊維シートが脆化することはな
く、光触媒機能が長期間維持され、耐久性に優れてい
る。また、光触媒の担体として繊維シートを使用するの
で、可撓性に富み、美しい色調を呈することと相まって
カーテン、ランプシェード、寝装品または医療品等の広
い範囲で使用することができる。

【００２５】請求項２に記載された発明は、請求項１に
記載されたシート状の消臭用光触媒において、その耐食
性被膜がチタン・銀合金、ニッケル・銅合金またはステ
ンレススチールのいずれかで形成されたものであるか
ら、加工性が良好で、かつ耐食性に優れている。特に、
チタン・銀合金およびニッケル・銅合金は、水分の存在
下において、銀イオンや銅イオンを発生するため、抗菌
性にも優れている。

【００２６】請求項３に記載された発明は、請求項１ま
たは２に記載されたシート状の消臭用光触媒において、
光触媒被膜が酸化亜鉛で形成されたものであるから、酸
化亜鉛をターゲットに使用し、かつ耐食性被膜の形成時
と同様にアルゴンガス雰囲気下で直流スパッタを行って
形成することができ、そのため酸化チタンをターゲット
に使用した場合のように高周波スパッタを使用する必要
がなく、また亜鉛をターゲットに使用して雰囲気ガスに
酸素を混入した場合に比べてガス圧のコントロールが容
易であり、そのため生産性が向上する。

【００２７】請求項４に記載された発明は、請求項１に
記載されたシート状の消臭用光触媒において、耐食性被
膜がチタン・銀合金で形成され、光触媒被膜が酸化亜鉛
で形成されたものであるから、特に抗菌性および光触媒
機能の双方に優れ、しかも耐食性被膜および光触媒被膜
の双方を、スパッタ装置のチャンバ内に酸素を導入する
ことなく、アルゴンガスのみの雰囲気下で、かつ直流ス
パッタで形成することができ、そのため生産性が特に良
好である。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の断面図である。

【図２】スパッタ装置の一例を示す縦断面である。

【図３】光触媒機能を試験する装置の断面図である。

【図４】耐食性被膜の紫外線透過率を示すグラフであ
る。

【図５】図３の装置で試験した結果を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

Ｆ：繊維シートＬ：光１０：シート状の消臭用光触媒１１：耐食性被
膜１２：光触媒被膜２０：密閉可能
なチャンバ２１：仕切り板２１ａ：開口部２２：スパッタ室２３：織物室２４：ターゲット２５：ターゲッ
トソース２６：アノード２７：直流電源２８：水冷シリンダー２９：送り出し
軸３０：巻取り軸３１：ガイドロ
ーラ３２：本引き用真空ポンプ３３：荒引き用
真空ポンプ３４：ガスボンベＦａ：試料４０：試験用チャンバ４１：ブラック
ライト４２：ポンプ４３：循環パイ
プ４４：ガス濃度計

───────────────────────────────────────────────────── 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 35/06 ＺＡＢＢ０１Ｄ 53/36 ＺＡＢＪ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】繊維シート上に耐食性金属からなるアモ
ルファス構造の耐食性被膜がスパッタリングによって形
成され、この耐食性被膜の上に金属酸化物からなるアモ
ルファス構造の光触媒被膜がスパッタリングによって形
成されていることを特徴とするシート状の消臭用光触
媒。
【請求項２】請求項１に記載されたシート状の消臭用
光触媒において、耐食性被膜がチタン・銀合金、ニッケ
ル・銅合金またはステンレススチールのいずれかで形成
されたシート状の消臭用光触媒。
【請求項３】請求項１または２に記載されたシート状
の消臭用光触媒において、光触媒被膜が酸化亜鉛で形成
されたシート状の消臭用光触媒。
【請求項４】請求項１に記載されたシート状の消臭用
光触媒において、耐食性被膜がチタン・銀合金で形成さ
れ、光触媒被膜が酸化亜鉛で形成されたシート状の消臭
用光触媒。