JPH10180116A - 光触媒担持組成物の製造方法および光触媒の担持方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水硬性無機化合物を用いた光触媒担持組成
物において、光触媒材料の混合量を高めつつ水分量を抑
制して流動性の良い組成物を得る。 【解決手段】水硬性無機化合物１００重量部と光触媒材
料１１〜１００重量部と水６０〜２００重量部を混練
し、モルタルフロー値が１５０未満の混合物を再度練り
返して上記フロー値を１５０以上とすることを特徴とす
る光触媒担持組成物の製造方法、好ましくは混合物を練
り返す際に、該混合物中の水硬性無機化合物１００重量
部に対して５０重量部以下の水を再添加して練り返す製
造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は光触媒担持組成物の
製造方法および光触媒の担持方法に関する。より詳しく
は、光触媒材料を比較的多く含有しながら施工性に優れ
た光触媒担持組成物の製造方法を提供するものであり、
更にはセメントスレート板、野地板、コンクリートなど
の対象基体に光触媒材料を担持させるに際し、水硬性化
合物を用いた施工性の良い担持方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】光触媒は、太陽光あるいは蛍光灯などの
身近な光の照射により強い酸化力を生じ、その酸化力は
有機物の分解、大気および水質汚染物質の浄化、抗菌、
殺菌作用をもたらす。近年、二酸化チタンを中心に光触
媒の基礎研究とその応用化研究には著しい発展が見ら
れ、二酸化チタンの薄膜をコートしたガラス板やタイル
などの製品が開発されている。

【０００３】通常、光触媒を基体の上に固定させるに
は、(イ)基体上で光触媒粒子を４００℃以上の温度で焼
結させる方法や、(ロ)加熱分解して光触媒粒子となる物
質を４００℃程度の温度に加熱した基体上に吹き付ける
方法が採られている。しかしこれらの方法では焼結に必
要な温度を要する為、製造には相当のプラントを必要と
しコスト高になる欠点がある。また、(ハ)光触媒の担持
媒体として有機系のバインダーを用いて光触媒を基体に
固定化する方法も提案されている。一例として高分子ポ
リマーが挙げられるが、長期的な耐久性や光触媒の持つ
酸化作用による変性、変質という問題が生じる。この他
に、(ニ)担持媒体としてセメント等の水硬性無機化合物
を用いる方法も知られており、この担持手段は水硬性無
機化合物の持つ長期的な耐久性、安定性、経済性の点で
優れている。

【０００４】従来、水硬性無機化合物と光触媒および水
との混合物からなる光触媒担持組成物は、水硬性無機化
合物に対する光触媒の混合量が少ない場合は、製造が容
易であった。しかし光触媒の機能をさらに高める為に光
触媒の混合量を増やすと担持組成物の流動性が低下して
施工性を損なう問題があった。具体的には、水硬性無機
化合物であるセメントに光触媒の二酸化チタンを混合
し、水を加えて混練すると、注水後数分で凝結して流動
性が乏しくなり、対象基体への吹き付けや塗布等の作業
性が著しく低下する。作業性を改善するには水量を過剰
に増加したり分散剤を加えるなどの対策が講じられる
が、水量の過剰な増加はセメント自身の耐久性を低下さ
せ、分散剤を使用すると光触媒の持つ酸化作用による変
性、変質の問題を生じている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の光触
媒担持体および担持方法における上記問題を解決したも
のであって、光触媒材料の含有量が比較的多くても流動
性に優れ、塗布や吹き付けなどの作業性の良い光触媒担
持組成物を製造する方法および担持方法を提供するもの
である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、光触媒材
料と光触媒担持媒体としての水硬性無機化合物との混合
物を水で混練して光触媒担持組成物を製造する過程にお
いて、一度混練した混合物を練り返し、再混練すること
により該混合物中の光触媒配合量を高めることができ、
かつ分散剤を必要としない作業性の良い光触媒担持組成
物を製造できることを見い出した。本発明はかかる知見
に基づくものである。

【０００７】すなわち本発明は、(１)水硬性無機化合物
１００重量部と光触媒材料１１〜１００重量部と水６０
〜２００重量部を混練し、モルタルフロー値が１５０未
満の混合物を再度練り返して上記フロー値を１５０以上
とすることを特徴とする光触媒担持組成物の製造方法に
関するものである。本発明の上記製造方法は、(２)混合
物を練り返す際に、該混合物中の水硬性無機化合物１０
０重量部に対して５０重量部以下の水を再添加して練り
返す方法を含む。さらに上記製造方法は、(３)光触媒材
料がアナターゼ型二酸化チタンである方法を含む。

【０００８】また本発明は、(４)水硬性無機化合物１０
０重量部と光触媒材料１１〜１００重量部と水６０〜２
００重量部を混練してなるモルタルフロー値が１５０以
上の光触媒担持組成物を対象基体に塗布または吹き付け
て固着させることを特徴とする光触媒の担持方法に関す
るものである。

【０００９】本発明の上記担持方法は、(５)水硬性無機
化合物１００重量部と光触媒材料１１〜１００重量部と
水６０〜２００重量部を混練したモルタルフロー値が１
５０未満の混合物を再度練り返し、上記フロー値を１５
０以上とした光触媒担持組成物を用いる方法を含む。さ
らに上記担持方法は、(６)光触媒材料がアナターゼ型二
酸化チタンである方法を含む。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明に用いられる水硬性無機化
合物とは、水と反応して硬化する性質を有する無機化合
物を云う。一般的には、硫酸カルシウム、ケイ酸化合
物、アルミン酸化合物、鉄アルミン酸化合物などが挙げ
られる。さらにこれらを原料として得られる普通ポルト
ランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポ
ルトランドセメント、アルミナセメント、フライアッシ
ュセメント、高炉セメント、シリカセメント、白色セメ
ント、各種混合セメント、焼石膏が挙げられる。

【００１１】光触媒材料とは紫外線を照射することによ
り光酸化還元反応を促進する酸化物半導体が挙げられ、
具体例としては、二酸化チタン、二酸化スズ、酸化亜
鉛、三酸化タングステン、酸化セリウム、チタン酸バリ
ウムおよび酸化第二鉄が挙げられる。特に本発明におい
ては二酸化チタンが好ましく、なかでも光触媒としての
活性の高いアナターゼ型二酸化チタンが好ましい。通
常、光触媒材料は粉末で使用され、望ましくはＢＥＴ法
による比表面積が３２０m²/gの粉末アナターゼ型二酸化
チタンが使用される。

【００１２】本発明における光触媒担持組成物は、上記
光触媒材料と光触媒担持媒体である水硬性無機化合物と
水との混合物であって、水硬性無機化合物中に光触媒材
料が分散したものである。具体的には、水硬性無機化合
物１００重量部に対して１１〜１００重量部であり、好
ましくは３３〜８２重量部、さらに好ましくは４２〜６
７重量部の光触媒材料および水を混合したものである。
光触媒材料が１１重量部未満では光触媒としての機能の
効果が小さく、また１００重量部以上ではバインダーで
ある水硬性無機化合物の量が相対的に少なくなるので該
光触媒担持組成物を基体上に固定化した際に著しい強度
低下を招き、また上記混合量を超えて光触媒量を増して
も増加量に比例した光触媒の効果が得られない。

【００１３】本発明に用いられる水は、水硬性無機化合
物１００重量部に対して６０〜２００重量部である。１
次混練水の添加量が６０重量部未満では水和反応に供さ
ない水硬性無機化合物が残存し易く、混練物の流動性も
低下する。一方、一次混練水の添加量が２００重量部を
上回ると、該組成物が固化した際に著しい強度低下を招
き、また剥離や亀裂を生じ易い。光触媒材料の量が少な
ければ上記水分量も減少できるが、上記混合量の光触媒
材料を用いるには上記水分量の範囲が適当である。

【００１４】本発明における光触媒担持組成物はモルタ
ルフロー値が１５０以上のものである。なお、本発明に
おいてモルタルフロー値とは日本工業規格JIS R 5201に
定める方法によって測定された値を云う。水硬性無機化
合物と光触媒材料の混合物に水を加え、混練して上記光
触媒担持組成物を製造する場合、光触媒材料の量が多い
と該組成物の流動性が低下し、塗布や吹き付け作業が困
難になる。一般的にはモルタルフロー値が１５０未満の
混合物はこのような作業に適さない。本発明の製造方法
は、このような流動性が低い混合物でも、水硬性無機化
合物と光触媒材料および水の混合量が上記範囲内である
ものについて、この１次混合物を再度練り返すことによ
り、モルタルフロー値が１５０以上のものを製造する方
法である。

【００１５】本発明の上記製造方法においては、１次混
合物を練り返す際に、該混合物中の水硬性無機化合物１
００重量部に対して５０重量部以下の水を再添加して練
り返すことが好ましい。この２次混練水の添加量は５０
重量部を上限とし、３０重量部以下が好ましく、２０重
量部以下がより好ましい。この水分量が５０重量部を上
回ると水硬性無機化合物に対する水量が過剰となり、セ
メント自身の耐久性を低下させ、著しい強度低下を招
く。なお、再混練は、１次混練物に直ちに水を再添加し
て混練するよりも、１次混合物を練り返した後に水を再
添加して混練するのが良い。練り返した後に水を再添加
することにより、混練物と水との馴染みが良くなり、よ
り少ない水分量で流動性を高めることができる。

【００１６】本発明において混練方法ないし手段は特に
限定されず、一般的な混練機を用いることができる。好
ましくは、コンクリートミキサー、モルタルミキサー、
ハンドミキサー、スターラー等の撹拌手段を有する強制
混練機を使用することができる。

【００１７】本発明の製造方法によれば、水硬性無機化
合物を用いた光触媒担持組成物であって、光触媒材料の
混合量が多く、しかも水分量を抑制しても流動性の良い
組成物が得られる。従って、光触媒を対象基体に担持さ
せる際の作業性に優れ、また組成物が固化した後にも剥
離や亀裂を殆ど生じない。

【００１８】本発明の光触媒担持方法は上記組成物を用
いたものである。具体的には、水硬性無機化合物１００
重量部と光触媒材料１１〜１００重量部と水６０〜２０
０重量部を混練してなる混合物であって、(イ)モルタル
フロー値が１５０以上のものはこれを光触媒担持組成物
とし、(ロ)モルタルフロー値が１５０未満のものはこの
１次混合物を再度練り返し、上記フロー値を１５０以上
とした２次混合物を光触媒担持組成物とし、これらを対
象基体に塗布または吹き付ける方法である。

【００１９】上記光触媒担持方法においては、吹き付け
工法、ローラーやこてによる塗り付け工法等の一般的な
建築仕上げ材工法を使用できる。これらの方法のうち、
光触媒の機能を効果的に発揮させるには上記組成物を薄
膜に形成して担持させるのが良く、このためには塗料用
吹き付けガンを用いた吹き付け工法が好ましい。

【００２０】

【作用】本発明の製造方法および担持方法においては、
一時的に凝集し凝結した光触媒担持組成物を再度練り返
し、さらには所定量以下の水を再添加することにより流
動性の高い担持組成物が得られる。この担持組成物は塗
布作業や吹き付け作業に適し、作業性が大幅に改善され
ると共に剥離や亀裂を殆ど生じないので基体上に光触媒
を長期間安定に担持することができる。

【００２１】

【実施例および比較例】本発明の実施例を比較例と共に
以下に示す。なお、これらは例示であり本発明の範囲を
限定するものではない。

【００２２】実施例１ 白色セメント(秩父小野田社製)１０kgとアナターゼ型二
酸化チタン(石原産業株式会社製:ST-01)５.４kgを混合
し、これに一次水１１.７kgを徐々に添加しながらハン
ドミキサーを用いて２分間混練を行い混合物を得た。３
分間静置した後、再びハンドミキサーを用いて１分間練
り返しを行い、二次水２.９kgを添加し２分間混練を行
い、光触媒担持組成物を得た。

【００２３】実施例２ 上記白色セメント１０kgとアナターゼ型二酸化チタン
５.４kgを混合し、これに水１４.６kgを徐々に添加しな
がらハンドミキサーを用いて２分間混練を行い混合物を
得た。３分間静置した後、再びハンドミキサーを用いて
２分間練り返しを行い、光触媒担持組成物を得た。

【００２４】実施例３ 実施例１においてアナターゼ型二酸化チタンの量を１０
kg、一次水の量を１５.０kg、二次水の量を５.０kgにそ
れぞれ変えた他は実施例１と同様にして光触媒担持組成
物を得た。

【００２５】実施例４ 実施例３において一次水の量を２０kg、二次水の量を
２.０kgにそれぞれ変えた他は実施例１と同様にして光
触媒担持組成物を得た。

【００２６】実施例５ 実施例１においてアナターゼ型二酸化チタンの量を３.
３kg、一次水の量を１０.０kg、二次水の量を２.７kgに
それぞれ変えた他は実施例１と同様にして光触媒担持組
成物を得た。

【００２７】実施例６ 白色セメント１０kgとアナターゼ型二酸化チタン３.３k
gを混合し、水１２.７kgを徐々に添加しながらハンドミ
キサーを用いて２分間混練を行い光触媒担持組成物を得
た。実施例 ７ 白色セメント１０kgとアナターゼ型二酸化チタン１.１k
gを混合し、水６.０kgを徐々に添加しながらハンドミキ
サーを用いて２分間混練を行い光触媒担持組成物を得
た。

【００２８】比較例１ 実施例６においてアナターゼ型二酸化チタンの量を５.
４kg、水の量を１４.６kgにそれぞれ変えた他は実施例
６と同様にして光触媒担持組成物を得た。

【００２９】比較例２ 実施例１において一次水の量を５.０kg、二次水の量を
５.０kgにそれぞれ変えた他は実施例１と同様にして光
触媒担持組成物を得た。

【００３０】比較例３ 実施例１において一次水の量を３０.０kg、二次水の量
を１０.０kgにそれぞれ変えた他は実施例１と同様にし
て光触媒担持組成物を得た。

【００３１】評価試験 上記実施例および比較例の光触媒担持組成物について、
流動性、吹き付けおよび塗り付けの評価試験を行った。
これらの結果を表１に示した。 (1)流動性の評価は日本工業規格(JIS R 5201)に定める
フロー試験に準じて行った。 (2)吹き付けの評価は塗料用高粘性吹き付けガンを用い
てガンの閉塞性を確認する為の吹き付けによって行い、
基体として地表面に垂直に設置したセメントスレート板
に対して吹き付けた。評価基準は以下の通りである。 ○：連続して１分以上閉塞しない △：閉塞と吹き付けを繰り返す ×：閉塞により吹き付けが行えない (3)塗り付けの評価は、基体として地表面に垂直に設置
したセメントスレート板に対し、アプリケーターを用い
て所定量を塗布して行った。評価基準は以下の通りであ
る。 ○：表面が平滑となる。 △：表面に凹凸がある。 ×：塗布不可（液たれを含む）

【００３２】

【表１】

【００３３】表１の結果に示すように、実施例１〜５に
おいて、一次混合物に、該混合物中のセメント１００重
量部に対して５０重量部以下の水を添加して再混練する
ことにより流動性が改善されることが確認された。な
お、実施例２では再混練時に２次混練水を添加しなくて
も流動性が向上している。これは光触媒の混合量がやや
少なく、１次混練水量が十分であるためと考えられる。
また実施例６および７は光触媒量がさらに少ないので１
次混練水量が比較的少量でも１次混練物のフロー値は１
５０を超えている。これらの光触媒担持組成物はいずれ
も吹き付けガンの閉塞は起こらず、また吹き付け後のセ
メントスレート板への固着も良好であった。

【００３４】一方、比較例１は実施例１と総水量が同じ
であるにも拘らず流動性が著しく低かった。またアプリ
ケーターによる塗布では凹凸が生じ、吹き付けにおいて
は閉塞が起こり吹き付けガンから噴出されなかった。ま
た、比較例２は添加水分量が少ないために混合物が流動
性を失い、フロー値を測定することができなかった。さ
らに、比較例３は流動性が著しく高く、吹き付けガンの
閉塞は生じないが固着性に劣り、地表面に対し垂直に設
置されたセメントスレート板への吹き付け後に液たれが
起こる。また、アプリケーターによる塗布を同様に設置
したセメントスレート板に対して行ったところ、この傾
向がより一層顕著になり、何れの場合にも光触媒の固定
が十分できなかった。

【００３５】

【発明の効果】本発明により、光触媒の配合量を高めた
場合でも、総水量を増やすことなく、かつ他の分散剤な
どを使用することなく、施工性、作業性の改善された光
触媒担持組成物を容易に得ることができる。この光触媒
担持組成物は、光触媒の機能による有機物の分解、大気
および水質汚染物質の浄化、抗菌、殺菌などの工業的用
途に限らず、一般家庭の殺菌体、浄化体としても有用で
ある。さらに本発明の製造方法および担持方法は、汎用
なセメントを用い、また基体の材質や設置角度にも制約
されないので幅広く適用することができる。さらには塗
布手段も一般的な建築仕上げ材工法のローラー、吹き付
けを用いることができるので、安価で容易に実施するこ
とができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金子 勝 千葉県佐倉市大作２丁目４番２号 秩父小 野田株式会社中央研究所内 (72)発明者 松久 真人 千葉県佐倉市大作２丁目４番２号 秩父小 野田株式会社中央研究所内 (72)発明者 金田 由久 千葉県佐倉市大作２丁目４番２号 秩父小 野田株式会社中央研究所内 (72)発明者 副田 考一 千葉県佐倉市大作２丁目４番２号 秩父小 野田株式会社中央研究所内 (72)発明者 山口 浩市 滋賀県草津市西渋川２丁目３番１号 石原 産業株式会社応用研究所内 (72)発明者 指宿 尭嗣 茨城県つくば市小野川16番３ 工業技術院 資源環境技術総合研究所内 (72)発明者 竹内 浩士 茨城県つくば市小野川16番３ 工業技術院 資源環境技術総合研究所内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水硬性無機化合物１００重量部と光触媒材
   料１１〜１００重量部と水６０〜２００重量部を混練
   し、モルタルフロー値が１５０未満の混合物を再度練り
   返して上記フロー値を１５０以上とすることを特徴とす
   る光触媒担持組成物の製造方法。
2. 【請求項２】混合物を練り返す際に、該混合物中の水硬
   性無機化合物１００重量部に対して５０重量部以下の水
   を再添加して練り返す請求項１に記載の製造方法。
3. 【請求項３】光触媒材料がアナターゼ型二酸化チタンで
   ある請求項１または２に記載の製造方法
4. 【請求項４】水硬性無機化合物１００重量部と光触媒材
   料１１〜１００重量部と水６０〜２００重量部を混練し
   てなるモルタルフロー値が１５０以上の光触媒担持組成
   物を対象基体に塗布または吹き付けて固着させることを
   特徴とする光触媒の担持方法。
5. 【請求項５】水硬性無機化合物１００重量部と光触媒材
   料１１〜１００重量部と水６０〜２００重量部を混練し
   たモルタルフロー値が１５０未満の混合物を再度練り返
   し、上記フロー値を１５０以上とした光触媒担持組成物
   を用いる請求項４に記載の担持方法。
6. 【請求項６】光触媒材料がアナターゼ型二酸化チタンで
   ある請求項４または５に記載の担持方法。