JPH11342189A

JPH11342189A - 光触媒含有紙

Info

Publication number: JPH11342189A
Application number: JP10165828A
Authority: JP
Inventors: Fumihiro Yamazaki; 史博山崎; Kosaku Nagashima; 孝作永島
Original assignee: Lintec Corp
Current assignee: Lintec Corp
Priority date: 1998-06-01
Filing date: 1998-06-01
Publication date: 1999-12-14

Abstract

(57)【要約】【課題】耐久性に優れた光触媒含有紙を提供する。【解決手段】紙基材の表面に、無機変性樹脂からなる
バインダーと光触媒を含有したコート層を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光触媒含有紙に関
し、詳しくは耐久性に優れた光触媒含有紙に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】生活環境が多様化する中、有害物質の排
出規制や住宅中の空気浄化、除菌に対する関心が高まっ
ている。従来、有害物質の除去方法の一つである脱臭方
法としては、活性炭などの吸着剤を粉体や粒体のまま、
もしくはフィルターなどに含有させて有害物質を除去す
る方法が取られてきた。しかしながら、この方法では、
吸着剤は単に吸着作用しか示さず、脱臭効果が持続せ
ず、吸着剤の定期的な交換が必要であった。

【０００３】そこで、最近紫外線の照射により活性化
し、高い酸化分解能を有する光触媒が注目されている。
この光触媒を用いるものとしては、紙、樹脂、金属、セ
ラミックなどの物質からなる担持体に光触媒を含有させ
て、様々な抗菌、消臭効果を有する加工品が挙げられ
る。特に紙を担持体とした光触媒含有紙は、軽量であ
り、比較的強度を得やすいので、空気浄化装置などの素
材として利用されている。しかし、従来知られている紙
層内部に光触媒をすき込んだ内添型の光触媒含有紙は、
活性を得るために必要な紫外線が当たらない紙内部にも
光触媒が存在するため光触媒効果を有効に利用できない
問題があり、活性を得るためには大量の光触媒を添加し
なければならないという問題があった。また、自らの光
触媒活性によって、光照射された紙質部が劣化し、その
ため光触媒が脱落して光触媒活性が低下したり、紙強度
が低下することがあった。上記問題の解決のため、紙表
面にアクリル樹脂、ポリビニルアルコール等からなるバ
インダーと光触媒を含有したコート層を設けることが提
案されたが、バインダーにより光触媒活性の阻害やバイ
ンダーが光触媒作用により劣化し光触媒が脱落するとい
うことがあった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の状況に鑑みてなされたものであり、耐久性に優れた
光触媒含有紙を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために鋭意検討を行った結果、紙基材の表面
に無機変性樹脂からなるバインダーと光触媒を含有した
コート層を設けたことにより、紫外線を長期に亘り照射
しても、紙基材の劣化を防ぐことができ、耐久性に優れ
た光触媒含有紙を得ることができることを見い出し、こ
の知見に基づいて本発明を完成するに至った。

【０００６】すなわち、本発明は、紙基材の表面に、無
機変性樹脂からなるバインダーと光触媒を含有したコー
ト層が設けられていることを特徴とする光触媒含有紙を
提供するものである。また、本発明は、上記光触媒含有
紙において、バインダーと光触媒の含有割合が重量比で
９５：５〜５：９５である光触媒含有紙を提供するもの
である。また、本発明は、上記光触媒含有紙において、
紙基材が無機質紙である光触媒含有紙を提供するもので
ある。さらに、本発明は、上記光触媒含有紙において、
紙基材が吸着剤を含む光触媒含有紙を提供するものであ
る。以下、本発明を詳細に説明する。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明に使用される紙基材は、普
通紙や、無機質紙が挙げられ、好ましくは耐光性の面か
ら無機質紙である。無機質紙は、無機物質成分を３０重
量％以上含有するものが好ましく、紙基材の強度の点か
ら、有機繊維質物質と無機物質との混合物からなる紙が
特に好ましい。無機物質としては、特に制限ないが、例
えば水酸化アルミニウム、クレー、炭酸カルシウム、シ
リカ、セピオライト、ゼオライト、アルミナ、活性炭な
どの粉体状無機填料、ガラス繊維、アルミナ繊維、シリ
カ繊維、シリカ−アルミナ繊維、シリカ−アルミナ−マ
グネシウム繊維、ジルコニア繊維、チタニア繊維、石
綿、ロックウール、活性炭繊維などの無機繊維などが挙
げられる。これらの無機物質のうち、難燃効果に優れて
いる水酸化アルミニウムが好ましい。

【０００８】粉体状無機物質並びに無機繊維の粒径、繊
維径、繊維長については特に制限ないが、通常抄紙工程
で使用できるものであればよい。無機物質は、１種単独
で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよ
い。有機繊維質物質としては、例えば、セルロース繊維
や、ポリエステル繊維、ポリエチレン繊維、ポリ塩化ビ
ニル繊維、ポリアミド繊維などの合成繊維などが挙げら
れる。有機繊維質物質は、１種単独で用いてもよいし、
２種以上を組み合わせて用いてもよい。

【０００９】無機質紙に含有される有機繊維質物質と無
機物質との混合割合は、特に制限ないが、重量比で７
０：３０〜５：９５が好ましく、さらに６０：４０〜２
０：８０が好ましい。なお、本発明の光触媒含有紙を例
えば空気浄化装置に使用する場合より高い難燃性が要求
され、この場合より高い防炎性を付与するために難燃剤
を添加することが可能である。難燃剤としては、例えば
スルファミン酸グアニジン、リン酸グアニジン、テトラ
ホウ酸グアニジン、スルファミン酸アンモニウム、リン
酸アンモニウム、リン酸メラミンなどが挙げられる。難
燃剤は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を組み合
わせて用いてもよい。難燃剤の含有量は、特に制限ない
が、１〜１００ｇ／ｍ²が好ましく、特に２〜５０ｇ／
ｍ²が好ましい。

【００１０】紙基材には、吸着剤を含有させることが好
ましい。吸着剤は、脱臭、吸着能を有する物質であり、
その具体例としては、例えば、活性炭、ゼオライト、シ
リカ、並びに、アルミナ、酸化マグネシウム、酸化亜鉛
等の金属酸化物などが挙げられる。吸着剤の含有量は、
紙基材に対して５〜８０重量％が好ましく、特に１０〜
６０重量％が好ましい。吸着剤は、紙基材の内部に保持
させてもよいし、紙基材の表面に保持させてもよい。紙
基材の内部に吸着剤を保持させるには、紙基材原料と吸
着剤を一緒にすき込む方法が挙げられ、また、紙基材の
表面に吸着剤を保持させるには、紙基材の表面に吸着剤
とバインダーとの混合物を塗工する方法が挙げられる。

【００１１】吸着剤のバインダーは、紫外線による劣化
の少ない、耐光性に優れたもので、かつ光触媒による劣
化がほとんどないものが好ましく、例えば、珪酸ソー
ダ、ホスファゼンポリマー等の無機バインダー、アクリ
ル樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等の有機バインダ
ー、及び後述の無機変性樹脂からなるバインダーのいず
れでもよいが、無機変性樹脂からなるバインダーが好ま
しい。吸着剤のバインダーと吸着剤の混合割合は、特に
制限ないが、重量比で通常５：９５〜７０：３０の範囲
が好ましく、特に１０：９０〜６０：４０の範囲が好ま
しい。

【００１２】本発明におけるコート層は、無機変性樹脂
からなるバインダーと光触媒を含有する。無機変性樹脂
は、光触媒活性の阻害を少なくすることができ、また、
光触媒活性による劣化を防ぐことができる。無機変性樹
脂は、無機物質と樹脂が化学結合により結合されている
ものである。無機変性樹脂の具体例としては、無機物質
と樹脂の官能基が縮合して結合したものや、無機物質と
樹脂が硬化剤、架橋剤などの他の物質により結合された
ものなどが挙げられる。無機物質としては、例えば、コ
ロイダルシリカ、シリカ、アルキルシリケート、珪酸、
タルク、炭酸カルシウムなどが挙げられるが、好ましく
はコロイダルシリカである。樹脂としては、アクリル系
樹脂が好ましく、アクリル系単量体の重合物や他の共重
合可能な単量体との共重合物が好ましい。他の共重合可
能な単量体としては、例えば、エチレン、プロピレンな
どのオレフィン、スチレン、塩化ビニル、酢酸ビニルな
どが挙げられる。他の共重合可能な単量体は、１種単独
で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよ
い。無機変性樹脂中の無機物質の含有量は、５〜８０重
量％が好ましく、特に１０〜７０重量％が好ましい。

【００１３】光触媒は、光触媒活性を有する物質であれ
ば特に制限ないが、例えば二酸化チタン、三酸化ストロ
ンチウムチタン、三酸化タングステン、三酸化鉄、三酸
化ビスマス、硫化カドミウムなどが挙げられ、好ましく
は二酸化チタンである。これらの光触媒は、金、銀、
銅、亜鉛、鉄などの金属又は金属酸化物により修飾され
たものでもよい。光触媒の平均粒径は、特に制限ない
が、１μｍ以下が好ましく、特に５〜５０ｎｍが好まし
い。また、光触媒の比表面積は、特に制限ないが、１０
０ｍ²／ｇ以上が好ましく、特に、２００ｍ²／ｇ以上が
好ましい。光触媒の形態は、ゾルタイプ又は粉体タイプ
のどちらでもよい。光触媒は、１種単独で用いてもよい
し、２種以上を組み合わせて用いてもよい。上記無機変
性樹脂バインダーと光触媒の含有割合は、特に制限ない
が、重量比で５：９５〜９５：５が好ましく、特に３
０：７０〜８５：１５が好ましい。なお、より効果的な
脱臭および抗菌効果を期待するならば、光触媒含有紙か
ら光触媒が脱落しない程度のバインダー量にすることが
望ましい。コート層には、必要に応じて消泡剤、溶剤な
どの助剤を適宜添加することができる。

【００１４】コート層は、無機変性樹脂からなるバイン
ダーと光触媒を含有したコート剤を紙基材表面に塗工す
ることにより設けることができる。コート剤の紙基材表
面への塗工量は、特に制限ないが、１〜５０ｇ／ｍ²が
好ましく、より好ましくは３〜４０ｇ／ｍ²である。コ
ート剤を塗工する紙基材の表面は、片面でもよいし、両
面でもよく、用途に応じて適宜選択すればよい。コート
剤の紙基材表面への塗工方法は、特に制限なく種々の方
式を用いることができ、例えばエアーナイフコーター、
ブレードコーター、バーコーター、グラビアコーター、
ロールコーター、カーテンコーター、ダイコーター、コ
ンマコーター、サイズプレスなどが挙げられるが、エア
ーナイフコーター、ブレードコーター、サイズプレスが
好ましい。

【００１５】本発明の光触媒含有紙は、光が照射される
ことにより紙の表面に吸着されている物質や、紙の表面
近辺に存在する物質を化学的に変化させる作用を必要と
される種々の用途に使用できる。特に、紙基材として無
機質紙を使用する場合は、防炎性を有するので、防炎性
を要求される用途に使用できる。用途の具体例として
は、例えば、空気浄化装置用素材、壁紙などが挙げられ
る。光触媒含有紙に照射する光は、光触媒を活性にする
ものであれば特に制限ないが、紫外線が好ましい。本発
明の光触媒含有紙は、用途に応じて、種々の形状に変え
て用いることができる。例えば、空気浄化装置用素材に
用いる場合は、ハニカム構造やコルゲート構造にして用
いることが好ましい。

【００１６】

【実施例】次に、本発明を実施例及び比較例によりさら
に具体的に説明する。なお、本発明は、これらの例によ
って何ら制限されるものではない。

【００１７】実施例１〜１４パルプスラリーに、各種無機填料、無機繊維及び吸着剤
を表１に示す配合割合で混合し、分散させ、さらに、サ
イズ剤、紙力剤などを添加後、ポリアクリルアミドで凝
集させて湿式抄紙法により米秤量１００ｇ／ｍ²の紙基
材Ａ〜Ｄを得た。また、紙基材Ｅとして上質紙（米秤量
１００ｇ／ｍ²）を用意した。

【００１８】

【表１】

【００１９】続いて、これらの紙基材Ａ〜Ｅの両面に、
表２に示した光触媒の酸化チタンを含むコート剤１〜４
を両面に塗工しコート層を設けた。

【００２０】

【表２】

【００２１】比較例１〜３光触媒の酸化チタン（石原産業社製、ＳＴ−０１）と木
材パルプＮＢＫＰを水に分散させ、ポリアクリルアミド
で、凝集定着させて、湿式抄紙法により米秤量１００ｇ
／ｍ²の脱臭紙を得た。光触媒の酸化チタンと木材パル
プの割合は、重量比でそれぞれ１０：９０、２０：８
０、３０：７０である。

【００２２】比較例４、５上記の紙基材Ａの両面に、光触媒の酸化チタン（石原産
業社製、ＳＴ−０１）とアクリル樹脂（日信化学社製、
ビニブランＧＡ５８４８）、ポリビニルアルコール（ク
ラレ社製、ポバール１０５）をそれぞれ１：１で混合し
て２種のコート剤を調製し、これらのコート剤をそれぞ
れ片面当たり５ｇ／ｍ²となるように塗工し、比較例
４、５のシートを作成した。上記、紙基材と塗工液の組
合せ１４種類と比較例１〜５について、耐光試験後の劣
化状態、紫外線下での脱臭能、防炎性の評価を行った。
評価結果を表３に示した。なお、耐光試験条件、脱臭試
験条件、及び防炎性試験方法、並びにそれらの評価基準
は、下記のようである。

【００２３】（１）耐光試験ＥＹＥスーパーＵＶテスター（大日本プラスチック社
製）を用い、下記の条件で照射し、光触媒の脱落及び光
触媒含有紙の劣化状態を評価した。５０ｍＷ／ｃｍ²、６５℃、５０％ＲＨ、２４時間評価基準（ｉ）光触媒の脱落耐候試験後の光照射面を指で軽くこすり、光触媒の脱落
を下記の基準により評価した。 ○：脱落無し △：若干脱落 ×：脱落（ｉｉ）劣化状態（引裂強度：ＪＩＳＰ８１１６）光照射前後の光触媒含有紙の引裂強度（ＪＩＳＰ８１
１６）を測定し、下記の基準により評価した。 ○：耐光試験前の８０％以上保持 △：耐光試験前の５０％以上〜８０％未満 ×：耐光試験前の５０％未満

【００２４】（２）脱臭試験実施例１〜１４及び比較例１〜５で得た光触媒含有紙
（５０ｃｍ²）を５リットル容器に入れ初期濃度が１０
０ｐｐｍになるようにアセトアルデヒドを導入後、１ｍ
Ｗ／ｃｍ²の紫外線を照射し、所定時間放置した後、残
留濃度をガス検知管（北川式）で測定し下記の基準で脱
臭力を評価した。４Ｗブラックラライト２本、アセトアルデヒド（１０
０ｐｐｍ）サンプル寸法７ｃｍ×７ｃｍ評価基準 ○：３０分後の脱臭能７０％以上 △：３０分後の脱臭能４０％以上〜７０％未満 ×：３０分後の脱臭能４０％未満（３）防炎性試験方法：薄い材料の防炎性試験方法（Ｊ
ＩＳＺ２１５０）に準じて評価した。評価基準 ○：防災２級合格 ×：防災２級不合格

【００２５】

【表３】

【００２６】上記の結果より、比較例１〜３のような光
触媒の酸化チタンを内添したシートでは、触媒活性によ
る劣化から酸化チタンの脱落や引裂強度の低下が生じ
る。また、良好な脱臭能を得るためには、光触媒酸化チ
タンの内添量がかなり必要となってくることが分かる。
比較例４、５では、紙基材中の活性炭により若干脱臭能
が見られるが、コート剤のバインダーにより光触媒活性
を阻害したり、その活性により酸化チタンの脱落が見ら
れた。しかしながら、本発明の実施例１〜１４では、バ
インダーに無機変性樹脂を使用することにより、耐光性
及び光触媒活性阻害も少なく、さらに、活性炭を初めと
する各種脱臭剤を基材に内添することで、より高い脱臭
能が得られる。

【００２７】

【発明の効果】本発明の光触媒含有紙は、紙基材の劣化
や光触媒の脱落を防ぐことができ、長期に亘って光触媒
活性を維持することができる。また、紙基材の内部に光
触媒が存在する従来の光触媒含有紙と異なり、紙基材の
表面に光触媒がより多く存在するので、より効果的な脱
臭および抗菌効果が得られ、かつ光触媒の塗工量も少な
くすることができる。従って、本発明の光触媒含有紙
は、実用上極めて有用である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】紙基材の表面に、無機変性樹脂からなる
バインダーと光触媒を含有したコート層が設けられてい
ることを特徴とする光触媒含有紙。
【請求項２】バインダーと光触媒の含有割合が重量比
で９５：５〜５：９５である請求項１記載の光触媒含有
紙。
【請求項３】紙基材が無機質紙である請求項１または
２記載の光触媒含有紙。
【請求項４】紙基材が吸着剤を含む請求項１〜３のい
ずれかに記載の光触媒含有紙。