JPH11117196A

JPH11117196A - 光触媒脱臭紙

Info

Publication number: JPH11117196A
Application number: JP9291682A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Tomotake; 義明友竹; Osamu Nakano; 修中野
Original assignee: Tokushu Paper Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Tokushu Paper Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1997-10-08
Filing date: 1997-10-08
Publication date: 1999-04-27

Abstract

(57)【要約】【課題】無機系バインダーのみを用
いた塗工層では基紙との接着強度が不足したり、折り曲
げによるひび割れが生じ、さらに有機系バインダーのみ
では光照射とともにバインダーが分解されてしまい粉落
ちが発生するため安定した光触媒脱臭紙が得られなかっ
た。【解決手段】光触媒のバインダーとして無
機系バインダーと有機系バインダーを併用することによ
って、光触媒作用による粉落ちが抑制でき、且つ折れな
どによるひび割れのない光触媒脱臭氏を得ることが可能
となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光触媒を用いた脱
臭紙及びその用途に関し、詳しくは脱臭、抗菌、ＶＯＣ
分解性能を持ち、光触媒含有層が光触媒の酸化作用によ
り分解されず、折れによりひび割れが生じにくい光触媒
脱臭紙に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

【従来の技術】最近、環境アセスメントをはじめとする
環境の見直しが地球規模で行われているなか、人々は生
活環境をさらに向上させるために、身の回りの環境を見
直そうという気運が高まっている。ここ数年で、「抗
菌」、「防かび」、「殺菌作用」等の言葉が日常生活を
送る上で頻繁に目にするようになった。例を挙げると、
シャープペン、ボールペン、ノート、自動車のハンド
ル、シーツ、プラスチック製の台所用品などの様に「抗
菌性」等の言葉が商品価値を高めるプラスアルファの機
能として付加されることが多くなっている。

【０００３】抗菌に関して特に世間の人々が関心を寄せ
た理由として、１９９６年の病原性大腸菌Ｏ−１５７の
発生により多数の死者を出したことが挙げられる。その
事件をきっかけとして、より多くの抗菌性製品が市場に
出回るようになった。一方、ＨＩＶやＭＲＳＡ院内感染
等は、２１世紀の高齢化社会を迎えるにあたって大きな
社会問題となることは避けて通れない問題であろう。従
って、このような問題を解決するための一つの手段とし
て、近年光触媒が脚光を浴びている。中でも、光触媒能
力に優れ、人体に安全な光触媒酸化チタンが多く使用さ
れ、様々な形での研究開発が行われている。

【０００４】光触媒の一つである酸化チタンは従来か
ら、白色顔料として製紙、プラスチック、塗料、化粧品
など広い範囲にわたって工業的に利用されている。その
理由として、酸化チタンは３００〜４００ｎｍの紫外光
をよく吸収するために紫外線吸収剤として働き、且つ安
価であるためである。

【０００５】酸化チタンそのものを紫外線吸収剤として
用いた場合、酸化チタンは紫外線を吸収すると共に電子
及び正孔対を生じ、その正孔対は表面の水分と反応し
て、強い酸化力を有するヒドロキシルラジカル等の活性
酸素種を生成する。そこで、従来は正孔対と水分の反応
を防ぎ、活性酸素種の生成を抑制するために表面処理を
行った酸化チタンを紫外線吸収剤として用いていた。

【０００６】近年、酸化チタンをはじめとする光触媒の
見直しがされ、従来欠点とされていた酸化力を積極的に
発揮させようとする動きが工業界で起きてきた。すなわ
ち、活性酸素種の酸化力は大部分の有機物やＮＯ_XやＳ
Ｏ_Xなどの無機物を分解する能力を持つことがわかって
おり、特開平７−１０２６７８号公報及び特開平８−１
７５８８７号公報には院内感染を予防するためのセラミ
ック又は陶磁質の構造体が、特開平８−１７３５２０号
公報には環境浄化用の装飾品が開示されている。

【０００７】この光触媒効果を有する光触媒が見直され
ている一つの理由として、脱臭剤としては活性炭等の吸
着脱臭剤とは異なり永続的であり、また、殺菌剤として
みた場合、塩素系、酸性、アルカリ性殺菌剤のように人
体に影響を及ぼすこともなく無害であることが挙げられ
る。

【０００８】光触媒の紙への応用は、光触媒により隣接
するセルロース繊維が分解されて強度低下が生じ、非常
に困難であった。しかし、その問題を解決するために、
予め光触媒酸化チタンを水中で凝集させてセルロース繊
維と接触する面積を低下させることで強度低下を抑える
ことが可能な酸化チタン内添紙が特開平８−２６６６０
２号公報に、同様に光触媒の歩留まりを向上させるため
に微細繊維と酸化チタンを凝集させてセルロース繊維の
水素結合を利用する留め方が特開平８−２６６６０１号
公報に提案されている。また、紙内部の光触媒を有効利
用するために紙全体の透明性を向上させて、内部の光触
媒まで光が透過する様に工夫した方法が特開平８−１２
０５９４号公報に提案されている。

【０００９】紙へ光触媒を担持させる方法としては、原
料に内添し、常法により抄造することによって得る内添
方法と光触媒を塗料化した材料を塗布する塗工方法があ
る。塗工方法としては、基紙に使用するセルロース繊維
を水溶性無機物質で処理した後に水不溶化させて基紙を
抄造した後に、その上に光触媒酸化チタン層を設ける方
法が特開平８−１７３８０５号公報に、さらに基紙と光
触媒を直接触する事を防止するために、基紙と光触媒層
の間に皮膜形成性無機物含有層を設けることにより強度
低下を抑制し、耐久性を向上させた方法が特開平８−１
７３７６２号公報に提案されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】紙へ光触媒を担持させ
る方法には、大きく分けて内添方法と塗工方法がある
が、光触媒は基本的に表面反応であるため、効率的に光
触媒反応を起こすためには光触媒に光が当たること、分
解する物質が光触媒に接触あるいは接近することが必要
不可欠である。このようなことを考慮すると、内添方法
は紙内部まで完全に光が透過しないため有効な方法でな
いことが分かる。従って、光が光触媒に到達しやすく、
分解する物質が接触あるいは接近しやすいことを考慮す
ると紙へ光触媒を塗工し、表面に光触媒塗工層として存
在させる塗工方法が優れていることは明らかである。

【００１１】しかし、上記した公報の内容では柔軟性の
ある紙に塗工した場合、有機系バインダーを用いた塗工
層では有機系バインダーが光照射とともに分解されてし
まい粉落ちの原因となり、無機系バインダーを用いた塗
工層では基紙との接着強度が不足したり、折り曲げによ
るひび割れが発生するためにコルゲート加工等の加工が
困難であった。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記した問
題を解決するために鋭意検討した結果、有機系バインダ
ーと無機系バインダーを併用することで有機バインダー
の長所である可塑性と無機バインダーの長所である酸化
分解されにくい特徴を生かし、上記課題を解決すること
がが可能となることを見いだした。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の光触媒脱臭紙は、少なく
とも片面に基紙と光触媒、有機系バインダー及び無機系
バインダーからなる光触媒含有層を順次設けることが必
要である。

【００１４】この発明の基紙に用いる製紙用繊維として
は、針葉樹未晒クラフトパルプ（ＮＵＫＰ），針葉樹晒
クラフトパルプ（ＮＢＫＰ），広葉樹未晒クラフトパル
プ（ＬＵＫＰ），広葉樹晒クラフトパルプ（ＬＢＫ
Ｐ），針葉樹晒サルファイトパルプ（ＮＢＳＰ）、サー
モメカニカルパルプ（ＴＭＰ）等の木材パルプ、楮，ミ
ツマタ，藁，麻，竹，ワラ，リンター，バガス，ケナフ
およびエスパルト等の非木材パルプや、ポリオレフィン
等の合成パルプ、レーヨン、ビニロン、ナイロン、ポリ
エステル等の合成繊維の単独若しくは混合したものが使
用できる。

【００１５】基紙の製造は、前記したごとき製紙用繊維
に、必要に応じて染料や顔料等の着色剤を添加し、さら
に必要に応じて、クレー、炭酸カルシウム等の各種の填
料、ロジン系、アルキルケテンダイマー等のサイズ剤、
デンプン系、ポリアクリルアミド等の乾燥紙力増強剤、
メラミン樹脂、ポリアミン・ポリアミド・エピクロルヒ
ドリン樹脂等の湿潤紙力増強剤、硫酸バンド、ポリアク
リルアミド等の定着剤等の慣用的な製紙用副資材を適宜
併用し、常法により長網抄紙機、円網抄紙機を用いて抄
造する。

【００１６】また基紙に難燃性、不燃性が必要なときは
抄造中あるいは抄造後に難燃処理を施す場合もある。難
燃剤としてはスルファミン酸グアニジン、リン酸グアニ
ジン、スルファミン酸アンモニウム、縮合リン酸アルキ
ルエステル誘導体、硫酸グアニジン、リン酸アンモニウ
ム、硫酸アンモニウム、塩化カルシウム、塩化マグネシ
ウム、ホウ砂、ホウ酸等の水溶液もしくは水に分散可能
なものが使用出来る。他の方法としては、粉体を６５重
量％以上混抄して難燃、不燃化を図る方法もある。

【００１７】更に、基紙表面の難燃性を向上させるため
に水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の結晶水
を持った物質を主成分とする塗料を塗工することもでき
る。

【００１８】本発明で使用できる基紙の種類としては、
一例として上記した難燃紙以外にアート紙、コート紙、
上質紙、クラフト紙等に代表される印刷情報用紙、包装
用紙、雑種紙、段ボール原紙などが挙げられる。

【００１９】本発明に用いられる光触媒としては、酸化
チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化タングステン、酸化
ニオブ、酸化ジルコニウム、酸化セリウム等の金属酸化
物、硫化カドミウム、硫化亜鉛、硫化鉛、硫化銅、硫化
モリブデンなどの金属硫化物などの公知の光触媒粒子を
少なくとも一種以上選択して用いることが出来る。中で
も、酸化チタンが優れた光触媒能を有し、化学的安定
性、人体に対して無害、比較的安価の面から好ましい。

【００２０】本発明において述べる、酸化チタンとはア
ナターゼ型酸化チタン、ルチル型酸化チタン、無定形酸
化チタン、メタチタン酸、オルソチタン酸等の各種の酸
化チタンあるいは水酸化チタン、含水水酸化チタンを意
味する。

【００２１】本発明の光触媒が光触媒反応により有害物
質等を分解するためには、光触媒にバンドギャップ以上
のエネルギーを持つ波長の光を照射する必要がある。そ
こで生じた活性酸素種（ＯＨ・、・Ｏ₂ ^-、Ｈ₂Ｏ₂など）
が有害物質を分解していき、最終的に二酸化炭素や水な
どの最終生成物へと分解する。このような作用により、
殺菌効果、抗菌効果が発生する。

【００２２】有害物質の例を挙げると、アルデヒド類、
アミン類、アルコール類等の炭化水素、トリハロメタ
ン、テトラクロロエチレン、フロン等の有機ハロゲン化
合物やＳＯ_X、ＮＯ_X等がある。このほか、分解可能なも
のとしては、ＢＯＤ、農薬、タンパク質、アミノ酸等が
あり、菌類、かび類などの殺菌も可能である。

【００２３】光触媒にバンドギャップ以上のエネルギー
を持つ波長の光、すなわち４００ｎｍ以下の光を照射す
るための光源としては、太陽光、蛍光灯、水銀灯、キセ
ノンランプ、ブラックライトなどの紫外光を含むものが
挙げられる。

【００２４】光触媒含有層に使用する光触媒のバインダ
ーとしては、ポリテトラフルオロエチレンエマルジョン
等のフッ素樹脂やシリコン樹脂など酸化劣化に強い有機
系バインダーを使用することが好ましいが、水に溶解ま
たは分散可能な有機系バインダーであれば何れも使用可
能である。例えば、スチレン−ブタジエンラテックス、
変性スチレン−ブタジエンラテックス、アクリロニトリ
ル−ブタジエンラテックス、メチルメタクリレート−ブ
タジエンラテックス、変性メチルメタクリレート−ブタ
ジエンラテックス、、クロロプレンラテックス、ブチル
ラテックス、ポリブテンラテックス、ポリウレタンラテ
ックス、チオコールラテックス、ポリエチレンエマルジ
ョン、エチレン酢酸ビニルエマルジョン、塩化ビニリデ
ンエマルジョン、塩化ビニルエマルジョン、ポリテトラ
フルオロエチレンエマルジョン等の水系ラテックスや水
系エマルジョンやポリビニルアルコール、カルボキシメ
チルセルロース、でんぷん、カゼイン等の合成および天
然高分子の単独或いは２種類以上を混合して使用する事
ができる。

【００２５】本発明に用いる無機系バインダーとして
は、コロイダルシリカ、アルミナゾル、サポナイト、ヘ
クトライト、スメクタイト、セピオライトなどの被膜形
成性の無機物が使用でき、バインダーとして作用するこ
とが可能な無機化合物は列挙した無機化合物に限定され
ることなく使用できる。

【００２６】本発明の光触媒含有層には、無機系バイン
ダーと有機系バインダーを併用することが必要不可欠で
ある。併用することによって、無機系バインダーのみの
場合に比較して、紙をコルゲート加工したときに応力が
加わっても塗工面が割れにくくなる。これは、無機系バ
インダーのみを用いると乾燥後はガラス状の塗工面とな
り、僅かな応力が加わっただけでひび割れが生じ、脱落
しやすくなる。しかし、有機系バインダーを併用すると
ひび割れ箇所の接着剤として有機系バインダーが働くた
めに割れが大きくならず、その結果割れにくくなるので
ある。

【００２７】

【実施例】実施例１不燃性基紙（商品名：「ＴＴ−１２０Ｃ」、特種製紙
（株）製造）に、光触媒酸化チタン（商品名：「ＰＣ−
１０１」、チタン工業（株）製造）５０重量部、無機系
バインダー（商品名：「スノーテックスＣ」、日産化学
（株）製造）１０重量部、有機系バインダー（商品名：
「ポリラック７５０」、三井東圧化学工業（株）製造）
５重量部を含んだ光触媒含有層を１０ｇ／ｍ²設け、脱
臭紙を得た。

【００２８】実施例２不燃性基紙（「ＴＴ−１２０Ｃ」）に光触媒酸化チタン
（「ＰＣ−１０１」）５０重量部、無機系バインダー
（「スノーテックスＣ」）３０重量部、有機系バインダ
ー（「ポリラック７５０」）２０重量部を含んだ光触媒
含有層を２０ｇ／ｍ²設け、脱臭紙を得た。

【００２９】実施例３不燃性基紙（「ＴＴ−１２０Ｃ」）に、光触媒酸化チタ
ン（商品名：「ＳＴ−０１」、石原産業（株）製造）７
０重量部、無機系バインダー（「スノーテックスＣ」）
２０重量部、有機系バインダー（商品名：「クリヤー
Ｅ」、恒和化学工業（株）製造）１０重量部を含んだ光
触媒含有層を１５ｇ／ｍ²設け、脱臭紙を得た。

【００３０】実施例４基紙（ＰＰＣ用紙）に、光触媒酸化チタン（「ＳＴ−２
１」）８０重量部、無機系バインダー（「スノーテック
ス」）１０重量部、有機系バインダー（「クリヤー
Ｅ」）１０重量部を含んだ光触媒含有層を１５ｇ／ｍ²
設け、脱臭紙を得た。

【００３１】実施例５基紙（ＰＰＣ用紙）に、光触媒酸化チタン（「ＳＴ−２
１」）６０重量部、無機系バインダー（「スノーテック
スＣ」）１０重量部、有機系バインダー（「クリヤー
Ｅ」）１０重量部を含んだ光触媒含有層を１５ｇ／ｍ²
設け、脱臭紙を得た。

【００３２】比較例１不燃性基紙（「ＴＴ−１２０Ｃ」）に光触媒酸化チタン
（「ＰＣ−１０１」）５０重量部、無機系バインダー
（「スノーテックスＣ」）１０重量部を含んだ光触媒含
有層を１０ｇ／ｍ²設け、脱臭紙を得た。

【００３３】比較例２基紙（ＰＰＣ用紙）に光触媒酸化チタン（「ＳＴ−２
１」）８０重量部、有機系バインダー（「クリヤー
Ｅ」）１０重量部を含んだ光触媒含有層を１５ｇ／ｍ²
設け、脱臭紙を得た。

【００３４】以上の実施例１〜５と比較例１〜２で得ら
れた各脱臭紙の評価結果を表１に示す。なお評価は下記
方法により行った。

【００３５】脱臭性能評価脱臭性能の評価は、図１に示す装置を用いて、下記条件
にて行い、光照射を開始して２時間後の実験装置内のホ
ルムアルデヒド濃度を測定した。有害ガス：ホルムアルデヒド初期ホルムアルデヒドガス濃度：２００ｐｐｍ試料サイズ：１０ｃｍ×２０ｃｍＵＶ強度：１ｍＷ／ｃｍ² 実験装置容積：３０Ｌ流速：１０Ｌ／ｍｉｎ

【００３６】折り曲げ時のひび割れ得られた脱臭紙を９０度に折り曲げひび割れが発生する
かを観察した。

【００３７】塗工性塗工時にハジキ、塗りムラ等が観察されるか否かを評価
した。

【００３８】光照射後の粉落ちスガ試験機製オートフェードメーター（型式：ＦＡＩ−
ＡＵ−Ｂ）にて、６時間光照射した後の粉落ちを観察し
た。

【００３９】

【表１】

【００４０】表１の結果から、以下のことが判明した。（１）脱臭性能の評価では、全ての脱臭紙において初期
濃度の５〜１０％までホルムアルデヒドが分解され、良
好な結果が得られた。

【００４１】（２）無機系バインダーのみを使用した比
較例１の脱臭紙では、折曲げ時のひび割れや塗工時には
じきが発生してしまい均一な塗工層が得られなかった。
このことは、分解能力が均一に得られないということに
もつながるので好ましくない。

【００４２】（３）有機系バインダーのみを使用した比
較例２の脱臭紙は、折曲げ時のひび割れや塗工時のはじ
きは観察されなかったものの、得られた脱臭紙に光照射
を行うと粉落ちが発生した。（４）無機系バインダーと有機系バインダーを併用する
ことで光触媒能を維持しながら均一な塗工層を持ち、は
じきが無く、光照射による粉落ちのない脱臭紙が得られ
た。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したごとく、この発明の光触媒
脱臭紙によれば、以下に記載する顕著な効果を奏する。

【００４４】（１）無機系バインダーを混合することで
光触媒の酸化作用による粉落ちを防止できる。（２）有機系バインダーを併用することで光触媒含有層
に柔軟性が発現し、折れによりひび割れが生じない光触
媒塗工層が得られる。（３）有機系バインダーを併用することで塗工適性が向
上するため均一な塗工層が得られ、なおかつ塗工機の洗
浄時に汚れを無機バインダー単独の場合に比較して速や
かに行える。

【００４５】以上のような特性を生かし、本発明で得ら
れた脱臭紙は空気清浄機、脱臭機、壁紙、抗菌紙、滅菌
紙、照明用反射板などに使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の脱臭紙の脱臭性能を評価するための
試験装置である。

【符号の説明】

１循環ポンプ２ホルムアルデヒド注入器３ホルムアルデヒド発生器４ホルムアルデヒド水溶液５ガスバッグ６反応器７光触媒脱臭紙８ＵＶランプ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基紙の少なくとも一方の面に光触媒、有
機系バインダー、無機系バインダーからなる光触媒含有
層を設けたことを特徴とする光触媒脱臭紙。
【請求項２】基紙の少なくとも一方の面に光触媒３０
〜８０重量部、有機系バインダー１〜３０重量部、無機
系バインダー１０〜５０重量部からなる光触媒含有層を
５〜２０ｇ／ｍ²設けたことを特徴とする光触媒脱臭
紙。
【請求項３】前記光触媒含有層に含まれる光触媒が酸
化チタンであることを特徴とする請求項１または２のい
ずれか一項記載の光触媒脱臭紙。
【請求項４】ＪＩＳＡ１３２２「建築用薄物材料
の難燃性試験方法」に規定する難燃性の種類で、防炎１
または２のいずれかに該当する基紙を用いたことを特徴
とする請求項１〜３のいずれか一項記載の光触媒脱臭
紙。