JPH09255366A - 光機能性透明資材と同資材を用いた工業製品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 透明性をそこなうことなく二酸化チタンの光
触媒作用を得ると共に、人体に有害な紫外線を吸収さ
せ、この吸収した紫外線により上記光触媒作用を一層効
果的に発揮できるように、かつ、透明感をそこなうこと
なく着色効果をも得るようにする。 【解決手段】 板ガラス１の少なくとも片面にイオンプ
レーティング法によって非結晶二酸化チタン薄膜２を付
着させる。この二酸化チタン薄膜の下に彩色図柄３を形
成してあるものでもよい。また二酸化チタン薄膜を形成
する面が型板ガラスになっていてもよい。このような光
機能性透明ガラスは家庭用品、自動車用窓ガラス陳列ケ
ースおよび遊技器具などの工業製品に用いられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、光機能性透明資
材とこの資材を用いた工業製品に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より金属酸化物のうちで二酸化チタ
ンはもっとも効果的に光触媒作用を果たすものとして知
られている。光触媒とは、太陽光などの紫外線が当る
と、その表面にプラスの電荷を帯びた正孔とマイナスの
電荷を帯びた電子が発生し、このようにして生じた正孔
が表面の水酸化基や水と酸化反応し、強い酸化力をもつ
水酸ラジカルが生ずる。この強い酸化還元力によって酸
化還元反応を起こすが、このように光を吸収してその光
エネルギを反応物に与えて化学反応を起こさせる物質を
いう。すなわち、光触媒物質表面に生じた正孔、電子が
水を酸素と水素に分解したり、有機物を炭酸ガスと水に
分解する反応を起こすことになる。光触媒作用として
は、この他に、強い酸化力より、脱臭、抗菌、殺菌およ
び防汚等の機能を有している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような二酸化チタ
ンの有用性を積極的に取り入れる試みが最近ではなされ
はじめており、特に光触媒作用を効果的に利用するには
透明資材面に薄膜化するのがよい。二酸化チタン光触媒
の薄膜化としては、Ｔｉアルコキサイドを用いる方法と
か二酸化チタンゾルを用いる方法がある。前者は、チタ
ンテトラノソプロポキシドなどをディップコーティング
して焼成して二酸化チタン薄膜を得るのであるが、熱処
理が必要で、ガラス自体の変質がおきたり、プラスチッ
クにはできない問題がある。また、後者においても前者
ほどではないがやはり熱処理が必要である。すなわち、
透明資材自体を高温をさらさせないで薄膜化することが
できるようにする必要がある。一方、太陽光に含まれて
いる紫外線は功罪両方の機能をもっており、最近におい
ては、紫外線を直接多量に浴びると皮膚ガンが発生する
など社会的な問題が生じている。また、ガラスなどに彩
色した図柄、特に昇華インクなどでカラー印刷した装飾
資材は、太陽光線などに長期間さらすと、紫外線によっ
て脱変色してしまう問題がある。

【０００４】この発明の目的は、透明性をそこなうこと
なく二酸化チタンの光触媒作用を得ると共に、人体に有
害な紫外線を吸収させ、この吸収した紫外線により上記
光触媒作用を一層効果的に発揮できるようにすることに
あり、透明資材の透明感を損なうことなく着色効果をも
得るようにすることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明の上記課題は、
少なくとも片面に二酸化チタン薄膜を形成した。これに
より、光触媒作用による効果と紫外線吸収効果が得られ
る。

【０００６】

【発明の実施の形態】二酸化チタン薄膜はガラス板など
の透明資材の表面にイオンプレーティング法などにより
形成される。この二酸化チタン薄膜の下には彩色図柄を
印刷したものでもよい。また、この二酸化チタン薄膜の
有する面が型板ガラスなどのように凹凸になっているも
のでもよい。

【０００７】このような二酸化チタン薄膜を形成した光
機能性ガラスなどの透明資材はアルミサッシなどの工業
製品に採用するのがよい。このようなサッシは少なくと
も一方の内側に二酸化チタン薄膜を形成した二重ガラス
にするのがよい。そして、この二重ガラスの内側の空気
を換気するために空気の流出、流入口を設けたものがよ
い。この空気流出、流入口に温度によって自動開閉する
バイメタルのようなシャッタを設けたものがよい。

【０００８】上記のような二酸化チタン薄膜を形成した
光機能性透明資材としてのガラスは、書庫、カップボー
ド、絵画、掛時計などのインテリア家具などの家庭用品
に採用してもよい。

【０００９】また、上記光機能性ガラスなどの透明資材
の用途の一部に、自動車用窓ガラスに用いるのがよい。
また、このような光機能性透明資材は少なくとも内側に
二酸化チタン薄膜を形成してなる陳列ケースに用いるの
もよく、外面に二酸化チタン薄膜を形成して遊技器具に
用いるのがよい。

【００１０】上記のように二酸化チタン薄膜を形成する
と、ガラスなどの透明資材は光触媒作用や紫外線吸収効
果などの光機能性を有するようになる。ガラス板に印刷
した彩色図柄は紫外線に弱く、比較的短期問で脱色など
の品質悪化がおきやすいが、この二酸化チタン薄膜が紫
外線を吸収するため彩色部分に紫外線が到達しにくく、
長期にわたって高品質な彩色効果が維持できる。二酸化
チタン薄膜は比較的耐摩耗性を有するが、摩耗が皆無と
なるものではないため、ガラスなどの透明資材の表面を
凹凸にすると凸部の二酸化チタンは摩耗しても凹部が残
るため効果的である。

【００１１】このような二酸化チタン薄膜を蒸着した板
ガラスを備えた工業製品としてアルミサッシに用いる
と、人体に有害な紫外線が吸収されるので、健康上から
も、また熱線遮蔽効果上からも省エネルギ化が期待で
き、しかも吸収した紫外線の光触媒作用により、前述の
有機物分解作用がおきて手あかなどが付着しても分解さ
れる、すなわち防汚機能を有するものとなる。特に二重
ガラスの内側に二酸化チタン薄膜を形成したものでは、
耐摩耗性の問題を考慮しなくてよいので半永久的に機能
を発揮できる。この二重ガラスの内側の空気を換気させ
るために空気流出、流入口を上下に設ければ熱対流によ
って熱せられた空気は上方に配した流出口から室内へ、
又冷気は下方の流入口から入り込んで自動的に換気でき
る。したがって、二酸化チタンの光触媒作用により空気
自体の殺菌効果が得られるし、体臭、アンモニア臭など
生活臭が脱臭できる。また、空気流出、流入口に温度に
よって自動開閉するシャッタを配することにより昼間の
比較的高温時には内側の空気を換気させ夜間の低温時に
は二重ガラスの保温効果が得られる。

【００１２】このような二酸化チタン薄膜を形成した透
明資材としてのガラスは、カップボード、掛時計および
灰皿などの家庭用インテリア家具や家庭用晶に採用する
と、前述のように防汚、殺菌、脱臭等の機能を得ること
ができるほか、薄膜自体の彩色機能により美的感覚のす
ぐれたものが得られる。

【００１３】またこのような二酸化チタン薄膜を内側に
形成した自動車用窓ガラスは、エアコン臭やたばこから
発生するアセトアルデヒト臭、体臭などが除去できる
し、紫外線吸収により熱線遮蔽効果もある。また、光機
能性資材として博物館などの陳列戸棚や人形などケース
に用いると抗菌作用や紫外線カット作用により陳列物を
保護できる。遊技器具に用いれば人ごみのたばこ臭の消
臭や空気の殺菌に好都合となる。

【００１４】

【実施例】次に、この発明の光機能性透明資材の一実施
例の構成を図１に示す要部断面図で説明する。同図
（ａ）において、１は透明資材としての板ガラスで、真
空蒸着装置によって厚み０．０１〜０．２μｍ程度に非
結晶二酸化チタン薄膜２をイオンプレーティング法によ
って付着させている。このようにすると、透明な板ガラ
スに金属イオンによる着色効果が透明感を失うことなく
得られる。同図（ｂ）は型板ガラス１１にして表面を凹
凸にしたものである。このようにすると凹部に付着した
二酸化チタン薄膜２は容易に摩耗しなくなる。この発明
の非結晶二酸化チタン薄膜を形成させるイオンプレーテ
ィング法としては蒸発源としてタングステンの抵抗をヒ
ータとする高周波プラズマ放電方式が用いられる。すな
わち、真空蒸着槽に、純チタンと共に板ガラスをセット
して不活性ガスとしてアルゴンのプラズマを板ガラスに
負の高電圧を印加することにより発生させ、適量の酸素
を供給することにより純チタンの蒸気を二酸化チタンに
イオン化して板ガラスに付着させるのである。このと
き、アルゴンガスもイオン化しているので、二酸化チタ
ン蒸気と共に、板ガラスを衝撃することになり、常にガ
ラス面の清浄化が行われるため、二酸化チタンの薄膜の
付着性は非常に良いものとなる。

【００１５】図２に示すものは、同資材の他の実施例の
要部断面図で、板ガラス１に彩色図柄３を昇華インクな
どによって印刷し、この上に上記と同様に非結晶二酸化
チタン薄膜２を付着させてなるものである。このように
すれば、非結晶二酸化チタン薄膜２に紫外線が吸収され
るので、長期間にわたってその下地の彩色図柄の脱色を
防止できる。

【００１６】このような光機能性透明資材は図３に示す
ように高窓（らん間）用アルミサッシＳに用いるのがよ
い。高窓用なら常時手にふれないため、耐摩耗性の心配
はない。この場合、非結晶二酸化チタン薄膜は内側の片
面のみでも両面に形成したものでもよい。このような高
窓用ガラスに前述のように彩色図柄３入りにすればステ
ンドグラスとしての効果がある。もちろん、高窓用では
なく通常のサッシやはめごろしサッシなどにも用いるこ
とができる。このようにすれば、二酸化チタンの光触媒
作用により付着した手あか等の有機物が分解されること
による防汚機能の他に上述した殺菌、脱臭等の機能を発
揮できるし、紫外線、熱線吸収効果があるため、夏季の
エアコン省エネルギ効果が期待できる。

【００１７】図４に示すものは、上記の変形例であって
二重ガラス型サッシＳＳに採用した要部断面側面図であ
る。この場合、二重ガラス１、１の内側にそれぞれ二酸
化チタン薄膜２を形成し、この二重ガラス１、１の内側
の空気を換気するために下方に流入口４、その対角上方
に流出口５を配してある。この流入、流出口だけでも換
気は可能だが本例ではさらに、この流入、流出口にはそ
れぞれ形状記憶合金やバイメタルなどからなる温度変化
に応動するシャッタ４ａ、５ａが設けられている。この
ように構成してあると、二酸化チタン薄膜２の耐摩耗性
については全く考慮することなく、したがって銅膜など
で担持する必要ないために効率が高く得られる。空気の
流入、流出口を設けてあるので、二重ガラスの内側の空
気は適度に換気されるので、二酸化チタン薄膜による光
触媒作用を効果的に発揮でき、室内の空気の殺菌、脱臭
等や、ガラス面の防汚などの機能を果たすことができ
る。さらに、温度変化に応動するシャッタによって昼間
の高温時には換気し、夜間の低温時には保温効果が得ら
れる。

【００１８】図５に示すものは、二酸化チタン薄膜を形
成した光機能性透明資材（ガラス）を用いる工業製品と
してインテリア家具などの家庭用品の斜視図で、（ａ）
はカップボードなどの家具、（ｂ）は掛時計などの飾
物、（ｃ）は灰皿などの置物を示している。このような
用途に用いると、二酸化チタン薄膜による前述の光触媒
作用効果によって放置しているだけで室内の空気の殺
菌、たばこのアルデヒド臭、体臭、アンモニア臭などの
脱臭機能を発揮でき、しかも有機物分解作用により防汚
機能が得られるので清掃する手間が省ける。

【００１９】図６に示すものは、用途発明として自動車
のはめごろし窓である前部の窓ガラス上面や後部の窓ガ
ラスに採用したもので、このようにすると、二酸化チタ
ン薄膜２による紫外線吸収効果によって日よけになり、
光触媒によるエアコン臭、体臭、たばこ臭などの自動車
室内にこもる悪臭を脱臭させることができる。

【００２０】その他の用途について、上記実施例では主
に家庭用品について述べたが、光触媒に殺菌効果（菌の
細胞膜の分解による）を十分に発揮させるために、院内
感染が問題となっている病院や福祉施設などの建造物に
も用いると効果的である。さらに他の実施例としては博
物館の陳列戸棚や人形などの収納用としての陳列ケース
のガラスを内側に二酸化チタンの非結晶薄膜を形成して
なるものでもよい。このようにすると紫外線カットと抗
菌特性を利用して陳列物を保護できる。また消臭特性に
よって、陳列物の臭いを消し、防汚特性によって内側の
ガラス面の清掃が簡単となる。さらにまた、パチンコ等
の遊技器具など比較的機能的摩擦の要求しないガラス外
面に二酸化チタンの非結晶薄膜を形成しておくのでもよ
い。このようにすると、人ごみの中にたばこの煙を光触
媒作用で分解でき、たばこ臭を防止できる。なお、上記
実施例はいずれも透明資材としてガラスを用いるものを
示したが、透明なら比較的耐候性のあるプラスチックで
もよいのはもちろんである。

【００２１】

【発明の効果】この発明は、二酸化チタンのもつ様々な
光触媒機能を上述のように透明性を失うことなく、しか
も有害な紫外線吸収上から非結晶薄膜にすることによっ
て効果的に発揮できる。この発明の光機能性透明資材を
用いた工業製品は上述のように、有機物分解による防
汚、殺菌、脱臭や、有害な紫外線吸収効果があるので実
用上極めて有意義なものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光機能性透明資材の一実施例の要部断
面図である。

【図２】同他の実施例の要部断面図である。

【図３】本発明の光機能性透明資材を用いた工業製品と
しての一実施例の高窓用アルミサッシの平面図である。

【図４】同変形例の二重ガラスサッシの要部断面側面図
である。

【図５】本発明の光機能性透明資材を用いた工業製品と
して家庭用品の実施例斜視図で（ａ）はカップボード、
（ｂ）は掛時計、（ｃ）は灰皿である。

【図６】本発明の光機能性透明資材を用いた工業製品と
しての自動車用窓ガラスの要部断面図である。

【図７】本発明の光機能性透明資材を用いた工業製品と
しての陳列戸棚の要部断面図である。

【図８】本発明の光機能性透明資材を用いた工業製品と
してのパチンコなどの遊技器具の要部断面図である。

【符号の説明】

１ 板ガラス ２ 非結晶二酸化チタン薄膜 ３ 彩色図柄 Ｓ アルミサッシ ＳＳ 二重サッシ ４ 流入口 ５ 流出口 ４ａ シャッタ ５ａ シャッタ

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光触媒作用と紫外線吸収効果を得るため
   に少なくとも片面に二酸化チタン薄膜を形成した光機能
   性透明資材。
2. 【請求項２】 前記二酸化チタン薄膜の下方に彩色図柄
   が形成されている請求項１に記載の光機能性透明資材。
3. 【請求項３】 前記二酸化チタン薄膜の有する面が凹凸
   になっている請求項１に記載の光機能性透明資材。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれか一つに記載
   の光機能性透明資材としての板ガラスを用いたアルミサ
   ッシ。
5. 【請求項５】 前記板ガラスは少なくとも一方の内側に
   二酸化チタン薄膜を形成した二重ガラスからなる請求項
   ４に記載のアルミサッシ。
6. 【請求項６】 二重ガラスの内側の空気を換気するため
   に流出口を上方に、流出口を下方に設けた請求項５に記
   載のアルミサッシ。
7. 【請求項７】 前記流出口、流出日にそれぞれ温度によ
   って自動開閉するシャッタを設けた請求項６に記載のア
   ルミサッシ。
8. 【請求項８】 前記請求項１ないし３のいずれか一つに
   記載の光機能性資材を用いたインテリア家具などの家庭
   用品。
9. 【請求項９】 前記請求項１または２に記載の光機能性
   透明資材として内側に二酸化チタン薄膜を形成してなる
   自動車用窓ガラス。
10. 【請求項１０】 前記請求項１または２に記載の光機能
    性透明資材として少なくとも内側に二酸化チタン薄膜を
    形成したガラス板を備えた陳列ケース。
11. 【請求項１１】 前記請求項１または２に記載の光機能
    性透明資材を用いた遊技器具。