JP2003268945A - 内装材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】光触媒を直接バインダー層に接触させると、バ
インダーが分解し、劣化をはやめた。光不活性物質で構
成された光透過性マイクロカプセル中に光触媒が封入さ
れた光触媒マイクロカプセルが使用されたが、汚染物の
除去は完全でなかった。防汚層のみを従来の形成した内
装材では、汚れの取れ方が不十分であった。またホルム
アルデヒド等の室内有毒ガスを吸収分解しなかった。 【解決手段】防汚層で表面処理された内装材において、
壁部が光不活性物質で構成された光透過性マイクロカプ
セル中に光触媒が封入された光触媒マイクロカプセル
が、該防汚層上に露出した状態で分散していることを特
徴とする内装材、により内装材自体の防汚性が向上し、
室内に発生する有害ガスを分解することにより問題が解
決される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光触媒により、防
汚性と有毒ガス分解性が向上した内装材に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、二酸化チタンに代表される光触媒
能を有する材料を利用して、各種の消臭製品、抗菌製品
等が開発されている。これらの製品の多くは光触媒が汚
染物質と直接接触することにより、汚染物質が分解し、
機能を果たすものである。しかし、光触媒粒子を樹脂、
繊維等と複合化された製品において、光触媒粒子がバイ
ンダーに直接接触しているものは、光触媒そのものの特
性、即ち有機物を分解するという性質により、樹脂等が
分解あるいは劣化してしまうという問題がある。そのた
め、それら光触媒を無機物の中空多孔質のマイクロカプ
セルに内包して、バインダーの劣化を防止するが、マイ
クロカプセルだけでは汚染物が付着すると取れにくいと
いう問題があった。また特開平１０− ５５９８号
公報，再公表公報ＷＯ９８／４３７３３号の方法が提案
されたが、防汚性、光分解性ともに不完全であった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、光触媒
粒子を支持体に固着する前記の従来方法では、光触媒粒
子を加熱して固着する場合には、耐熱性を有する支持体
にしか用いることができないこと、光触媒粒子を有機バ
インダを用いて固着したり衣服や紙などに混ぜ込む場合
には、光触媒粒子の強力な光触媒機能により、有機バイ
ンダや原料繊維を分解してしまい、固着強度の低下や商
品の変質を招き、実用に耐えうる性能を維持できないこ
と、が問題である。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、防汚層で表面
処理された内装材において、壁部が光不活性物質で構成
された光透過性マイクロカプセル中に光触媒が封入され
た光防汚層で表面処理された内装材において、壁部が光
不活性物質で構成された光透過性マイクロカプセル中に
光触媒が封入された光触媒マイクロカプセルが、該防汚
層上に露出した状態で分散していることを特徴とする内
装材、をその要旨とする。本発明において、光触媒マイ
クロカプセルは光不活性物質壁部により構成された多孔
質の光透過性マイクロカプセル中に光触媒が封入された
ものである。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明の光触媒含有マイクロカプ
セルの概念図を「図１」に示す。従来壁紙の化粧層１上
に光で分解されない光不活性物質で構成された多孔質壁
部２で構成される光透過性マイクロカプセルが防汚層５
上に露出している。この光透過性マイクロカプセル中に
光触媒粒子３が封入されて光触媒マイクロカプセル４が
得られる。壁紙化粧層１との直接的な接触がない部分で
光触媒粒子３は固着され、且つ光不活性物質からなる多
孔質壁部２に存在する孔を通して有害物質が光触媒粒子
３と接触できるため、光触媒粒子表面にて、抗菌・脱臭
・有機物分解・防汚などの光触媒機能を発揮させること
ができる。上記光触媒マイクロカプセル４が壁紙化粧層
１上の防汚層５上に露出して、本発明内装材６を得る。
「図２」は本願内装材断面図であり、このようにして得
られた本願内装材６は、壁紙化粧層１上に防汚層５が形
成され、その防汚層上に光触媒マイクロカプセル４が露
出した構成の内装材である。

【０００６】即ち本発明は、その光触媒機能を十分発揮
でき、更には、その光触媒機能を損なうことなく、あら
ゆる支持体に強固に、且つ、長期間にわたって固着でき
る光触媒を利用して、壁紙の防汚性と室内有毒ガス除去
性能の向上した内装材を提供する。

【０００７】本発明は、光触媒粒子を光不活性物質から
なる多孔質壁部に封入した光触媒粒子を使用する。封入
した状態とは、光触媒粒子が光不活性物質壁部から流出
しない状態をいい、このような状態は、顕微鏡観察によ
り確認することができる。本発明の光触媒粉体の形状は
微小球であることが好ましく、その直径は用途に応じて
適宜設定することができるが、０．０５μｍ〜１０ｍｍ
の範囲が好ましく、より好ましくは０．１μｍ〜２ｍｍ
の範囲である。後述する好ましい第二の方法、すなわ
ち、Ｗ／Ｏ型乳濁液中に有機物質を含有させる方法で
は、直径が３０〜５００μｍの範囲の最適な、更には、
直径が５０〜２００μｍの範囲のより最適な光触媒粉体
が得られる。しかも、この好ましい第二の方法で得られ
た光触媒粉体を電子顕微鏡で観察すると、光触媒粉体の
表面には１〜１０μｍの細かい光触媒粉体が析出した状
態であることがわかった。このような形態をとることに
より、照射される光をより一層有効に利用できる。

【０００８】本発明において、封入される光触媒粒子と
はそのバンドギャップ以上のエネルギーを有する光を照
射すると光触媒機能を発現する粒子のことであり、光触
媒材料としては酸化チタン、酸化亜鉛、酸化タングステ
ン、酸化鉄、チタン酸ストロンチウムなどの公知の金属
化合物半導体を一種または二種以上用いることができ
る。特に、優れた光触媒機能を有し、化学的に安定で且
つ無害である酸化チタンが望ましい。酸化チタンとは、
酸化チタンの他、含水酸化チタン、水和酸化チタン、オ
ルソチタン酸、メタチタン酸、水酸化チタンと一般によ
ばれるものを含み、結晶型はなんら問わない。更に、光
触媒粒子の光触媒機能を向上させるために、その内部お
よび／またはその表面にＶ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、
Ｚｎ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｔ、ＰｄおよびＡｇからなる群よ
り選ばれる元素の少なくとも一種の金属および／または
その化合物を含有させても良い。内包される光触媒粒子
の粒径は、優れた光触媒機能を有することから微細なも
のが好ましく、より好ましくは５〜５００ｎｍの範囲、
更に好ましくは１０〜５００ｎｍの範囲、最も好ましく
は１０〜３００ｎｍの範囲である。従って、より好まし
い光触媒粒子は、微細な酸化チタン、すなわち、粒径が
５〜５００ｎｍの範囲の酸化チタンである。更に好まし
い光触媒粒子は、微細な酸化チタン、すなわち、粒径が
５〜５００ｎｍの範囲の酸化チタンであって、その内部
および／またはその表面にＶ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃ
ｕ、Ｚｎ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｔ、ＰｄおよびＡｇからなる
群より選ばれる元素の少なくとも一種の金属および／ま
たはその化合物を含有させたものである。

【０００９】光触媒カプセルに封入される上記「光触媒
能を有する微粒子」（以下、「光触媒微粒子」とい
う。）としては、紫外光あるいはこれと可視光を含む領
域の光が当たることによって触媒機能を発揮し、光触媒
カプセルの製造原料と反応しないものであれば特に限定
されない。その例としては、Ｔｉ，Ｗ，Ｚｎ等の酸化物
等の少なくとも１種以上、好ましくは光活性の高いアナ
ターゼ型の二酸化チタンからなる微粒子が好ましい。こ
の二酸化チタンと酸化タングステンの複合微粒子や、Ｃ
ｒ、Ｖをイオン注入された二酸化チタン微粒子等は可視
光領域でも利用が可能である。このように上記光触媒微
粒子の粒子径が非常に小さいので、比表面積が大きく、
有害ガス等をより多く吸着することができる。

【００１０】これらの光触媒を収納する光透過性マイク
ロカプセル壁部は、光触媒反応に用いる光によっては半
導性、触媒性を全くあるいはほとんど発現しない物質の
ことである。このような光不活性物質としては、珪素、
アルミニウム、ジルコニウム、カルシウム、バリウム、
ストロンチウムおよびマグネシウムからなる群より選ば
れる元素の少なくとも一種の化合物が好ましい。前記の
化合物としては、具体的には、酸化アルミニウム、酸化
珪素、酸化ジルコニウムなどの酸化物、水酸化アルミニ
ウム、水酸化ジルコニウムなどの水酸化物や含水酸化
物、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウ
ム、炭酸水素カリウム等のアルカリ金属、リン酸アルミ
ニウム、リン酸カルシウムなどのリン酸塩、珪酸カルシ
ウム、珪酸アルミニウム、珪酸ジルコニウム、珪酸バリ
ウム、珪酸ストロンチウム、珪酸マグネシウム珪酸リチ
ウム、珪酸ナトリウム、珪酸カリウム、珪酸ルビジウ
ム、などの珪酸塩、セメント、石灰、琺瑯用フリットな
どの珪酸塩含有物質、 モンモリロナイト、カオリン、
タルク、雲母、セピオライトなどの含水珪酸塩を挙げる
ことができ、塩化マグネシウム、塩化カルシウム、塩化
ストロンチウム、塩化バリウム、臭化マグネシウム、臭
化カルシウム、臭化ストロンチウム、臭化バリウム等の
アルカリ土類金属のハロゲン化物、、塩化珪素、オキシ
硝酸ジルコニウム、オキシ塩化ジルコニウム、更には、
メチルシロキサン、ポリメチルシロキサン等の有機シリ
ケートなどが挙げられ、これら化合物の一種または二種
以上を用いることができる。これらの化合物の一種また
は二種以上を用いることができる。光不活性物質として
は、珪酸カルシウム、珪酸バリウム、珪酸ストロンチウ
ム、珪酸マグネシウムの少なくとも一種がより好まし
い。

【００１１】疎水性有機溶媒としては、例えば、ヘキサ
ン、デカン、ヘキサデカン、イソヘキサン、イソヘプタ
ン等の脂肪族飽和炭化水素、ヘキセン、オクテン、等の
脂肪族不飽和炭化水素、シクロヘキサン、シクロヘキセ
ン、等の脂環式炭化水素などが挙げられ、これら疎水性
有機溶媒の一種または二種以上を用いることができる。
前記の光不活性物質となる化合物、光触媒粒子懸濁液お
よび疎水性有機溶媒とを混合してＷ／Ｏ型乳濁液を調製
する。得られたＷ／Ｏ型乳濁液と、その中に含有してい
る光不活性物質となる化合物と反応して水不溶性光不活
性沈殿を生成する物質の水溶液とを混合する。水不溶性
光不活性沈殿を生成する物質としては、例えば、塩酸、
硫酸等の酸、水酸化ナトリウム等の塩基、塩化カルシウ
ム、塩化マグネシウム等のアルカリ土類金属のハロゲン
化物などが挙げられ、使用する光不活性物質となる化合
物の種類に応じて適宜選択できる。次いで、混合して得
られた生成物を乾燥する。乾燥は、大気中、不活性雰囲
気中、還元性雰囲気中等任意の雰囲気で行うことがで
き、乾燥の温度は室温〜２００℃で行うことができる。

【００１２】光不活性物質の量は、前記の光触媒粉体の
重量に対して、０．５〜８０重量％の範囲が好ましく、
より好ましくは１．０〜８０重量％の範囲であり、最も
好ましくは１．５〜８０重量％の範囲である。光不活性
物質の量が前記範囲より少ないと光触媒粒子をうまく内
包することが困難で、光触媒粒子と支持体との接触によ
る支持体の劣化が起こりやすくなるため好ましくなく、
また、前記範囲より多いと内包された光触媒粒子まで光
が効率的に到達しにくくなり光触媒粉体の光触媒機能が
低下するため好ましくない。

【００１３】光触媒マイクロカプセルの製造方法として
は、公知技術である無機質マイクロカプセルの調製法を
用いて製造することができるが、その調製法の一つであ
る懸濁法（Ｗ／Ｏエマルション法）を用いると、微細な
光触媒粒子でも内包させることができ、しかも、強固な
多孔質壁を形成することができることから好ましい方法
である。すなわち、本発明の第一の方法は、光不活性物
質となる化合物、光触媒粒子懸濁液および疎水性有機溶
媒とを混合して得られたＷ／Ｏ型乳濁液と、該化合物と
反応して水不溶性光不活性沈殿を生成する物質の水溶液
とを混合して生成物を得、次いで該生成物を乾燥するこ
とを特徴とする光触媒粉体の製造方法である。本発明に
おいて、光触媒粒子は公知の方法で得られるものを用い
ることができる。例えば酸化チタン粒子を得る方法とし
ては、（１）硫酸チタン、硫酸チタニル、塩化チタンや
チタンアルコキシド等を、必要に応じて核形成用種子の
存在下で加熱加水分解する方法、（２）塩化チタンやチ
タンアルコキシド等を気相酸化する方法、（３）硫酸チ
タン、硫酸チタニル、塩化チタンやチタンアルコキシド
等にアルカリを添加して中和析出する方法などがある。
また、必要に応じて生成した酸化チタン粒子を焼成した
り水熱処理を行うこともできる。特に（１）で得られた
酸化チタン粒子を１００℃以上で水熱処理したものなど
は高い光触媒機能を有するものが得られるので好まし
い。

【００１４】前記光不活性物質壁部は多孔質状に形成さ
れ、有害物質などを含有した流体が通過する程度の大き
さが必要である。多孔質の孔径は０．５〜２ｎｍ程度の
マイクロ孔、２〜５０ｎｍ程度のメソ孔、５０ｎｍ以上
のマクロ孔であっても良いが、流体の圧力損失を低く抑
えるうえから、５０ｎｍ以上のマクロ孔が好ましい。一
方、内包された光触媒粒子が多孔質壁の外側に流失しな
いようにするうえから、多孔質の孔径は、光触媒粒子の
大きさの０．１〜０．８倍程度が好ましい。多孔質壁の
孔の全面積は、孔を含めた皮膜の全面積の５〜８０％で
あることが好ましく、より好ましくは２０〜７０％であ
る。孔の全面積が前記範囲より小さいと有害物質などの
侵入速度が遅く、しかも、圧力損失が大きくなるため好
ましくなく、また、前記範囲より大きいと光触媒粒子に
支持体が接触しやすくなるため好ましくない。

【００１５】上記光触媒カプセルを構成する「中空多孔
質シリカのマイクロカプセル」としては、カプセル内部
の少なくとも中空部分に貫通しているものであれば特に
限定されない。また、気孔の形状や気孔率等も特に限定
されない。本組成物中あるいは塗膜に含有する状態にお
いて、それ自身が劣化したり、変質したり、更には塗膜
を劣化させないものであれば、どのような方法によって
製造されたものでもよい。

【００１６】上記微粒子は、上記中空多孔質シリカのマ
イクロカプセルの内部にそれぞれ独立して自由に存在し
ていてもよいし、凝集して存在していてもよい。尚、上
記微粒子は、マイクロカプセルの中空部を満たす必要は
なく、マイクロカプセルの気孔を通して、カプセル外部
の空気と容易に接触できる程度の空間を備えることが好
ましい。上記光触媒カプセルを構成する上記マイクロカ
プセル及び上記光触媒微粒子の重量比は、上記マイクロ
カプセルを１００重量部とした場合、上記光触媒微粒子
は好ましくは１０〜１５０重量部、より好ましくは４０
〜１２０重量部である。また、上記光触媒微粒子の濃度
は、本組成物全体に対して好ましくは０．１〜２０重量
％、より好ましくは０．５〜１０重量％である。光触媒
微粒子の濃度が小さすぎると、十分な光触媒能を発揮で
きないことがある。

【００１７】本発明における防汚層に用いるバインダー
は、上記光触媒カプセルを基材上に保持できる程度の接
着性を有するものであれば、特に限定されない。この例
としては、有機バインダー又は無機バインダーを好まし
く用いることができる。有機バインダーの例としては、
アクリルースチレン系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、エポキ
シ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ＰＶ
Ａ、尿素樹脂、フェノール樹脂、フッ素樹脂等が挙げら
れる。これらは１種単独であるいは２種以上を組み合わ
せて用いることができる。また、水系でも溶剤系でもよ
く、水系の場合はエマルジョンが好ましい。 また、無
機バインダーの例としては、シリコーン系樹脂、セメン
ト、水ガラス、ホウロウ等が挙げられる。これらは１種
単独であるいは２種以上を組み合わせて用いることがで
きる。

【００１８】本発明の光触媒カプセル含有コーティング
組成物に含まれる上記光触媒カプセル及び上記バインダ
ーの含有割合は以下の通りである。即ち、上記光触媒カ
プセル及び該バインダーの含有量の合計を１００重量％
とした場合、上記バインダーの含有量は、好ましくは
０．１〜１０重量％、より好ましくは０．５〜８重量
％、更に好ましくは１〜５重量％である。上記バインダ
ーが多すぎると、塗工によって得られる膜に光触媒カプ
セルが埋没しやすく、一方、少なすぎると、基材への接
着性に劣る傾向がある。

【００１９】得られた光触媒マイクロカプセルは、上記
防汚性バインダーと混合されて、内装材表面に被覆され
る。被覆方法としては含浸法、ディップコーティング
法、スピナーコーティング法、ブレードコーティング
法、ローラーコーティング法、ワイヤバーコーティング
法、リバースロールコーティング法、スプレーコーティ
ング法などの通常の方法で吹き付け、乾燥は大気中、不
活性雰囲気中、還元性雰囲気中等任意の雰囲気下、室温
〜２００℃の温度で行う。

【００２０】次に、本発明において前記光触媒マイクロ
カプセルに光照射下、環境汚染物質を接触させることに
より室内を浄化する。前記の環境汚染物質としては、
油、有機物などの水質汚濁物質、アンモニア、メルカプ
タン、アルデヒド、アミン、硫化水素、炭化水素、硫黄
酸化物、窒素酸化物などの大気汚染物質、細菌、菌、微
生物、各種の汚れ成分などの環境悪化物質などを対象と
することができる。これらの環境汚染物質を、送風機や
送液機を用いたり、自然対流や移動を利用したりして、
光触媒粉体に接触させて、光触媒機能により浄化する。
このように上記マイクロカプセル中に入った有機物汚れ
も光触媒により完全に分解する。

【００２１】本発明の浄化方法に用いる光源としては、
光触媒粒子のバンドギャップ以上のエネルギーを有する
光を放射できる光源が必要であり、例えば、太陽などの
自然光源、紫外線ランプ、ブラックライト、水銀ラン
プ、キセノンランプ、蛍光灯、白熱灯などの人工光源を
用いることができる。光は、光不活性物質からなる多孔
質壁を透過したり、光不活性物質の粒子表面で散乱した
り、多孔質壁の孔から侵入したりして、内包された光触
媒粒子に到達する。

【００２２】従来の防汚樹脂層のみでは除去しきれなか
った有機物の汚れも、本発明により、マイクロカプセル
内の光触媒により完全に分解除去できた。また光触媒の
みでは除去できない汚れも、防汚層と組み合わせると除
去できた。

【００２３】本発明用途として、前記光触媒マイクロカ
プセルが、壁紙等の内装材表面に露出している。内装材
としては、セラミックス材料、ガラス繊維などの無機
物、ポリマ、布、紙その他有機物繊維原料を用いること
ができる。特に、支持体として紙を用いた光触媒体は障
子、ふすま、壁紙などの内装材に利用して室内の光脱
臭、防汚、抗菌を行うことができる。

【００２４】

【発明の作用】光触媒粒子を光不活性物質の多孔質壁に
封入した光触媒マイクロカプセルは、孔から侵入した有
害物質、汚れ等の有機物などを光触媒粒子に接触するこ
とができ、所望の光触媒機能が得られること、更には、
光触媒粒子の外側に形成した光不活性物質からなる多孔
質壁を介して内装材上に固着することができるため、酸
化力に耐性のない弱い内装材であっても、内装材は光触
媒粒子の酸化力の影響を受けることなく安定して光触媒
粒子を固着することが可能である。さらに本発明におい
て、防汚層で予め多くの汚れを防ぎ、防止できなかった
汚れを、マイクロカプセル中の光触媒で分解する構成で
ある。本発明により、より防汚性能と有毒ガス分解性が
付与された内装材が得られる。

【００２５】

【実施例】市販の壁紙表面に、アクリルースチレン系樹
脂防汚樹脂と光触媒マイクロカプセル混合物を、厚さ２
０μ塗布後、乾燥して本発明壁紙を得た。得られた壁紙
には、光触媒マイクロカプセルが露出した状態で、散布
された。酸化チタン光触媒は、珪酸ナトリウムの光触媒
不活性壁部に封入され、この壁部は多孔質で、光および
気体が透過することができた。

【００２６】（光触媒マイクロカプセルの製造方法）粒
径２０ｎｍの酸化チタン５ｇと、光不活性物質として珪
酸ナトリウム水溶液４．７ｍｌと、純水５．３ｍｌを混
合して、酸化チタンサスペンジョンを作製した。このサ
スニベンゼン１００ｇ界面活性剤として、ソルビタンモ
ノステアレート１ｇ、ポリオキシメチレンソルビタンモ
ノオレート２ｇ、さらに不活性壁材として塩化カルシウ
ム溶液２０ｍｌを混合して、濾過乾燥し、マイクロカプ
セルを得た。

【００２７】所定濃度の薬品を一時間に一定濃度ずつ追
加して、６時間後、ブランクと本発明壁紙の有毒ガス吸
着量を測定した。結果を「表１」に示す。

【００２８】

【表１】

【００２９】このように有毒ガス吸収分解性能に優れた
壁紙が得られた。また従来の防汚層だけでは除去しきれ
なかった有機物の汚れも本発明によりマイクロカプセル
中に入込んだ有機物を光触媒で分解する事により完全に
除去することができた。

【００３０】

【発明の効果】本発明は、光触媒粒子が光不活性物質か
らなる多孔質壁部に封入された光触媒マイクロカプセル
により、孔から有害物質などが侵入し、光触媒粒子に接
触することができ、所望の光触媒機能が得られること、
更には、光触媒粒子の外側に形成した光不活性物質から
なる多孔質壁を介して内装材上に固着することができる
ため、紙、繊維等の酸化力に対して弱い内装材にも光触
媒粒子を強固に且つ、長期間にわたって固着できる。ま
た、本発明は、前記光触媒粒子を支持体に固着してなる
ことを特徴とする光触媒体であって、所望の光触媒機能
を有し、処理系からの分離操作や取り扱いのしやすいも
ので且つ、安価に製造することができる。更に、本発明
では、前記光触媒含有マイクロカプセルを用いた内装材
は環境浄化され、ホルムアルデヒド等の環境汚染物質を
効率良く、且つ簡易に浄化することができる。このよう
に本発明は内装材の防汚性とともに、有害ガスの室内吸
収分解性が向上し、内装材が長期にわたり汚れなかっ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】光触媒マイクロカプセル概念図。

【図２】内装材断面図。

【符号の説明】

２… 多孔質壁部 ３… 光触媒粒子 ４… 光触媒マイクロカプセル ５… 防汚層 ６… 本発明内装材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2E110 AA64 AB04 AB23 BA02 BA12 BB03 GA32W GA33W GB12W 4G069 AA02 BA01A BA02A BA04A BA04B BA05A BA06A BA15A BA15B BA16A BA29A BA29B BA48A BB04A BB06A BB08A BB16A BC09A BC12A BC13A BC35A BC50A BC60A BC66A CA01 CA11 EE01

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】防汚層で表面処理された内装材において、
   壁部が光不活性物質で構成された光透過性マイクロカプ
   セル中に光触媒が封入された光触媒マイクロカプセル
   が、該防汚層上に露出した状態で分散していることを特
   徴とする内装材。
2. 【請求項２】光透過性マイクロカプセルが多孔質である
   請求項１の内装材。