JPH10286456A

JPH10286456A - 吸着機能体

Info

Publication number: JPH10286456A
Application number: JP9095788A
Authority: JP
Inventors: Shiro Ogata; 四郎緒方; Yoshimitsu Matsui; 義光松井
Original assignee: Tanaka Tenshiya KK; Tao Corp
Current assignee: Tanaka Tenshiya KK; Tao Corp
Priority date: 1997-04-14
Filing date: 1997-04-14
Publication date: 1998-10-27
Anticipated expiration: 2017-04-14
Also published as: JP3748978B2

Abstract

(57)【要約】【課題】吸着機能及び光触媒機能を阻害することな
く、しかも穏和な温度条件で、有機高分子材の樹脂（プ
ラスチック）や繊維、不織布等のどのような基体にも適
用が可能で、その上、光触媒の酸化還元反応によって基
体が分解劣化することのない実用的な吸着機能材等の固
定方法を提供すること。【解決手段】活性炭等の吸着機能材の微粒子と酸化チ
タン等の光触媒機能材の微粒子と、バインダーとしての
アモルファス型過酸化チタンゾル又は粘稠性アモルファ
ス型過酸化チタンとの混合物を基体にコーティングし、
その後で乾燥・焼成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気中や水中の汚
染物質等を吸着する吸着機能材や、この吸着機能材に吸
着された汚染物質等を分解する光触媒機能材を基体に固
定する方法に関し、特にその表面が撥水性を有する基体
であっても優れた接着性を有する粘稠性アモルファス型
過酸化チタンをバインダーとして用いる吸着機能材や光
触媒機能材を基体に固定する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、基体の表面に吸着機能を持つ活性
炭、カーボン、アルミノ、シリカ、フェノール樹脂、ポ
リアミドセルロース等の吸着機能材の微粉末を固定した
り、基体の表面に吸着機能材と光触媒機能材とを固定
し、空気及び水中の汚染物質を脱臭したり、汚染物質を
吸着・分解することが提案されていた（特開平１−１８
９３２１号公報、特開平１−２１８６３５号公報）。

【０００３】また、紫外線を放射するライトの放射ガラ
ス表面に、紫外線を吸収し、かつ遠赤外線放射特性に優
れた、光触媒と吸着剤とコロイダルシリカ系バインダー
からなる無機塗膜を形成してなる脱臭素子（特開平８−
１７３５１２号公報）や、活性炭前駆体有機物とチタン
含有溶液とを均一に混合処理した後、焼成により炭素化
し、賦活化処理することを特徴とする、酸化チタン担持
活性炭を主成分とする脱臭性光触媒活性炭が知られてい
る（特開平８−３３２３７８号公報）。

【０００４】その他、基体上に光触媒を担持させる方法
として、基体上で光触媒粒子を高温で焼結させ担持させ
る方法や、また、ある種のフッ素系のポリマーをバイン
ダーとして用い光触媒を基体に担持する方法も提案され
ている。例えば、光触媒粒子とフッ素系ポリマーとの混
合物を積層・圧着する方法（特開平４−２８４８５１号
公報）や、光触媒粒子をフッ素系ポリマーに熱融着する
方法（特開平４−３３４５５２号公報）や、水ガラス等
の無機系及びシリコン系ポリマー等の有機系からなる難
分解性結着剤を介して光触媒粒子を基体上に接着させる
方法並びに基体上に難分解性の結着剤を第一層として設
け、その第一層の上に難分解性の結着剤と光触媒粒子と
からなる第二層を設ける光触媒体の製造法（特開平７−
１７１４０８号公報）や、バインダーとして釉薬、無機
ガラス、熱可塑性樹脂、ハンダ等を使用する光触媒の固
定方法（特開平７−２３２０８０号公報）や、ＳｎＯ₂
を凝結材として利用基板に光触媒を固定する方法（特開
平７−１５５５９８号公報）や、光触媒粉末の担持固定
化材として、ゾルゲル法で採用されるような金属のアル
コキシド、アセチルアセトネート、カルボキシレートな
どの金属有機化合物や、四塩化チタンといった塩化物の
アルコール溶液を酸あるいはアルカリ触媒存在下加水分
解して得られる金属酸化物ゾルより生成する金属酸化物
を用いる方法（特開平５−３０９２６７号公報）や、半
導体光触媒化合物からなる成分と３２０〜４１０ｎｍの
波長域の光の吸収能が高い化合物からなる成分とを有す
る光触媒組成物（特開平８−３０９２０３号公報）が知
られている。

【０００５】しかし、上記の従来法において用いられて
いるスパッタリング法や蒸着法では、吸着機能材の微粒
子や光触媒機能材の微粒子を固定するためのコーティン
グ装置が大変コストの高いものとなり、転写印刷法で
は、吸着機能材の微粒子や光触媒機能材の微粒子を固定
するための熱加工条件により基板等にかかる熱的ストレ
スを考慮しなければならず、材料選定に制限があった。
また、吸着機能材の微粒子や光触媒機能材の微粒子をバ
インダーを用いて固定する方法では、その表面が撥水性
を有する基体の場合は、基体表面を界面活性剤や苛性ソ
ーダの溶液で前処理する必要があった。さらに、これら
吸着機能材の微粒子や光触媒機能材の微粒子が各種バイ
ンダー類に埋没して吸着作用や光触媒による酸化還元作
用を十分に機能させるのが難しかった。

【０００６】他方、過酸化チタンとしては、特開平７−
２８６１１４号公報に、ペルオキソチタン酸の重合物で
あるペルオキソポリチタン酸からなる被膜形成用塗布液
が記載されている。このペルオキソポリチタン酸は、酸
化チタン水和物のゲル、ゾル又はこれらの混合分散液に
過酸化水素を加え、常温で又は９０℃以下に加熱（実施
例１では８０℃で１時間加熱）すると得られる旨記載さ
れている。また、過酸化水素化チタン水溶液を縮合させ
た粘ちょう液乃至ゼリー状のものも知られている（特開
昭６２−２５２３１９号公報）。このものは、水素化チ
タンの微粉に過酸化水素水を加え、黄色の過酸化チタン
水溶液を得て、常温で放置し水の蒸発と溶質の縮合を徐
々に進めることにより、黄色の膜として得られる旨記載
されている。

【０００７】しかしながら、上記特開平７−２８６１１
４号公報記載のペルオキソポリチタン酸は、酸化チタン
水和物のゲル、ゾル又はこれらの混合分散液に過酸化水
素を加え、常温で又は９０℃以下に加熱して得られるも
のであり、他方、酸化チタン水和物に過酸化水素を加
え、１５℃以下で反応させて得られる本発明の「粘稠性
アモルファス型過酸化チタン」とは、その製造方法を異
にするばかりか、物性、特に粘性においても大きく相違
し、バインダーとしての機能に劣り、吸着機能材や光触
媒機能材の薄層の形成が困難であるという問題点があっ
た。

【０００８】また、上記特開昭６２−２５２３１９号公
報記載の過酸化水素化チタン水溶液を縮合させた粘ちょ
う液乃至ゼリー状のものは、水素化チタンの微粉に過酸
化水素水を加え、黄色の過酸化チタン水溶液から水の蒸
発により黄色の膜として得られるものであり、他方、酸
化チタン水和物に過酸化水素を加え、１５℃以下で反応
させ、粘稠なゼリー状物として生成させる本発明の「粘
稠性アモルファス型過酸化チタン」とは、その製造方法
を異にするばかりか、物性においても異なり、前記特開
平７−２８６１１４号公報（第２欄）にも記載されてい
るように、極めて希薄濃度でのみ安定で、しかも長期間
安定した状態で存在しえないものであり、基材上に形成
された被膜は、ヒビ、ハクリが生じやすく、また高温で
焼成した場合焼成後の被膜が多孔質になるというという
問題点があった。

【０００９】

【発明が解決すべき課題】吸着機能材が基体表面に固定
された吸着機能体は、積層成形品や多孔材と組合わせる
ことにより、トイレ用壁材、車内用装飾材、ユニットバ
ス等その用途は広く、かかる吸着機能に光触媒機能を併
せもつ吸着・分解機能体は、吸着された汚染物質等を分
解し得ることから半永久的な吸着能を有し、その実用化
が急がれているのが現状である。本発明の課題は、吸着
機能及び光触媒機能を阻害することなく、しかも穏和な
温度条件で、有機高分子材の樹脂（プラスチック）や繊
維、不織布等のどのような基体にも適用が可能で、その
上、光触媒の酸化還元反応によって基体が分解劣化する
ことのない実用的な吸着機能材等の固定方法を提供する
ことにある。

【００１０】また、本発明の課題は、より具体的には、
その表面が撥水性を有する基体や熱可塑性を有する基体
であっても、界面活性剤等による親水性処理をする必要
がなく、また基体の熱可塑性が制限とならない、吸着機
能材の微粒子や光触媒機能材の微粒子の固定方法を提供
し、また、吸着機能材や光触媒機能材の薄層の形成及び
その厚さ管理が容易で、吸着機能材の微粒子や光触媒機
能材の微粒子がバインダーによって埋没しない造膜・固
定方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決すべく鋭意研究した結果、基体に吸着機能材の微
粒子や光触媒機能材の微粒子を固定するバインダーとし
て粘稠性アモルファス型過酸化チタン等を用い、また、
吸着機能材の微粒子や光触媒機能材の微粒子を、気体中
均一散乱状態で該アモルファス型過酸化チタン層に付着
させることにより、さらに、吸着機能材のバインダーと
しての粘稠性アモルファス型過酸化チタン等を加熱焼成
して吸着機能及び光触媒能を有する吸着・分解機能体が
得られることを見出し本発明を完成した。

【００１２】すなわち本発明は、基体に吸着機能材の微
粒子を固定する方法であって、吸着機能材の微粒子とバ
インダーとしてのアモルファス型過酸化チタンゾルとの
混合物を基体にコーティングし、その後常温〜２５０℃
未満で乾燥・焼成することを特徴とする基体に吸着機能
材の微粒子を固定する方法（請求項１）、基体に吸着機
能材の微粒子を固定する方法であって、撥水性を有する
基体表面の親水性処理を行うことなく、吸着機能材の微
粒子とバインダーとしての粘稠性アモルファス型過酸化
チタンとの混合物を基体にコーティングし、その後常温
〜２５０℃未満で乾燥・焼成することを特徴とする基体
に吸着機能材の微粒子を固定する方法（請求項２）、基
体に吸着機能材の薄層を固定する方法であって、基体に
アモルファス型過酸化チタンゾルをコーティングし、ア
モルファス型過酸化チタン層を形成し、該アモルファス
型過酸化チタン層が付着性を有している間に、吸着機能
材の微粒子を、気体中均一散乱状態で該アモルファス型
過酸化チタン層に付着させることを特徴とする吸着機能
材の薄層を固定する方法（請求項３）、基体に吸着機能
材の薄層を固定する方法であって、撥水性を有する基体
表面の親水性処理を行うことなく、粘稠性アモルファス
型過酸化チタンをコーティングし、アモルファス型過酸
化チタン層を形成し、該アモルファス型過酸化チタン層
が付着性を有している間に、吸着機能材の微粒子を、気
体中均一散乱状態で該アモルファス型過酸化チタン層に
付着させることを特徴とする吸着機能材の薄層を固定す
る方法（請求項４）、請求項１〜４のいずれか記載の方
法により作られる吸着機能体（請求項５）、基体に吸着
機能材の微粒子を固定する方法であって、吸着機能材の
微粒子とバインダーとしてのアモルファス型過酸化チタ
ンゾルとの混合物を基体にコーティングし、その後２５
０℃以上で焼成することを特徴とする基体に吸着機能材
の微粒子を固定する方法（請求項６）、基体に吸着機能
材の微粒子を固定する方法であって、撥水性を有する基
体表面の親水性処理を行うことなく、吸着機能材の微粒
子とバインダーとしての粘稠性アモルファス型過酸化チ
タンとの混合物を基体にコーティングし、その後２５０
℃以上で焼成することを特徴とする基体に吸着機能材の
微粒子を固定する方法（請求項７）、基体に吸着機能材
の微粒子及び光触媒機能材の微粒子を固定する方法であ
って、吸着機能材の微粒子と光触媒機能材の微粒子とバ
インダーとしてのアモルファス型過酸化チタンゾルとの
混合物を基体にコーティングし、その後常温〜２５０℃
未満で乾燥・焼成することを特徴とする基体に吸着機能
材の微粒子及び光触媒機能材の微粒子を固定する方法
（請求項８）、基体に吸着機能材の微粒子及び光触媒機
能材の微粒子を固定する方法であって、撥水性を有する
基体表面の親水性処理を行うことなく、吸着機能材の微
粒子と光触媒機能材の微粒子とバインダーとしての粘稠
性アモルファス型過酸化チタンとの混合物を基体にコー
ティングし、その後常温〜２５０℃未満で乾燥・焼成す
ることを特徴とする基体に吸着機能材の微粒子及び光触
媒機能材の微粒子を固定する方法（請求項９）、基体に
吸着機能材及び光触媒機能材の薄層を固定する方法であ
って、基体にアモルファス型過酸化チタンゾルをコーテ
ィングし、アモルファス型過酸化チタン層を形成し、該
アモルファス型過酸化チタン層が付着性を有している間
に、吸着機能材の微粒子及び光触媒機能材の微粒子を、
気体中均一散乱状態で該アモルファス型過酸化チタン層
に付着させることを特徴とする吸着機能材及び光触媒機
能材の薄層を固定する方法（請求項１０）、基体に吸着
機能材及び光触媒機能材の薄層を固定する方法であっ
て、撥水性を有する基体表面の親水性処理を行うことな
く、粘稠性アモルファス型過酸化チタンをコーティング
し、アモルファス型過酸化チタン層を形成し、該アモル
ファス型過酸化チタン層が付着性を有している間に、吸
着機能材の微粒子及び光触媒機能材の微粒子を、気体中
均一散乱状態で該アモルファス型過酸化チタン層に付着
させることを特徴とする吸着機能材及び光触媒機能材の
薄層を固定する方法（請求項１１）、及び請求項６〜１
１のいずれか記載の方法により作られる吸着・分解機能
体（請求項１２）に関する。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明における基体としては、セ
ラミックス、ガラスなどの無機材質、プラスチック、ゴ
ム、木、紙などの有機材質、並びにアルミニウム、鋼な
どの金属材質のものを例示することができる。これらの
中でも特に、アクリロニトリル樹脂、塩化ビニル樹脂、
ポリカーボネイト樹脂、メチルメタクリレート樹脂（ア
クリル樹脂）、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂等
の有機高分子樹脂材への適用が優れた効果を発揮する。
また、その大きさや形には制限されず、フィルム状、ハ
ニカム状、ファイバー状、濾過シート状、ビーズ状、発
泡状やそれらが集積したものでもよい。さらに、紫外線
を通過する基体であれば光触媒機能材をその内面に適用
できるし、また塗装した物品にも適用しうる。

【００１４】本発明における吸着機能材としては、空気
中や水中の汚染物質等を吸着し得るものであればどのよ
うなものでも使用することができるが、光触媒の酸化還
元反応によって分解劣化することのないものが好まし
い。吸着機能材は、無機材と有機材の中から選択され、
無機材としては、ゼオライト、シリカ（二酸化ケイ
素）、アルミナ、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化チ
タン、リン酸ジルコニウム等を例示することができ、ま
た、有機材としては、セルロース、モミガラ、ヤシガ
ラ、木炭等の活性炭や多孔質のフェノール樹脂やメラミ
ン樹脂を例示することができる。

【００１５】これらの吸着機能材の１種又は２種以上を
組合せて、それぞれの吸着機能特性を併せもつ、例え
ば、酸性〜アルカリ性の幅広い汚染ガスの吸着特性に優
れた、吸着機能体を作ることができる。吸着機能材の微
粒子の粒径としては１ｎｍ〜１μｍ程度のものが好まし
い。そして、吸着・分解機能体の場合におけるように、
吸着機能材が光触媒機能材と隣接する場合は、できれ
ば、有機樹脂より繊維質の残る活性炭やブラックカーボ
ンを吸着機能材として用いることが望ましい。これら微
粒子状の吸着機能材は通常市販されているものを使用す
ることができる。また、場合によっては、２５０℃以上
の加熱により吸着機能が劣化しないものや、２５０℃以
上の加熱により吸着機能を発揮し得るような活性炭前駆
体有機物を使用することが有利なことがある。

【００１６】本発明において、「光触媒機能材」として
は、ＴｉＯ₂、ＺｎＯ、ＳｒＴｉＯ₃、ＣｄＳ、ＣｄＯ、
ＣａＰ、ＩｎＰ、Ｉｎ₂Ｏ₃、ＣａＡｓ、ＢａＴｉＯ₃、
Ｋ₂ＮｂＯ₃、Ｆｅ₂Ｏ₃、Ｔａ₂Ｏ₅、ＷＯ₃、ＳａＯ₂、Ｂ
ｉ₂Ｏ₃、ＮｉＯ、Ｃｕ₂Ｏ、ＳｉＣ、ＳｉＯ₂、Ｍｏ
Ｓ₂、ＭｏＳ₃、ＩｎＰｂ、ＲｕＯ₂、ＣｅＯ₂など光触媒
作用を有する物質を挙げることができるが、これらの中
でも酸化チタンＴｉＯ₂が好ましく、光触媒機能材は、
その直径が０．００１μｍ〜２０μｍ程度の微粒子状又
は微粉末状の形態で使用する。これらの光触媒機能材と
しては、市販の「ＳＴ−０１」（石原テクノ株式会社
製）や「ＳＴ−３１」（石原テクノ株式会社製）を例示
することができる。

【００１７】光触媒機能材と共に、自発型紫外線放射材
または蓄光型紫外線放射材の素材からなる粒子あるいは
これらの放射材を混入した粒子を混合しておくことがで
きる。自発型紫外線放射材（自発型発光セラミック）
は、内部のエネルギーを消費して自ら発光する物質から
なり、ラジウムやプロメチウムの放射崩壊を利用してお
り、発光に紫外線領域を有している。なお、現状ではこ
のような成分を含む岩石の精製粉末を固めたものを再度
粉砕した破砕粒子を利用する。蓄光型紫外線放射材（蓄
光型発光セラミック）は、外部のエネルギーを取り込
み、その分を放出しながら発光する物質からなり、発光
に紫外線領域を有している。「ルミノバ」（商品名株
式会社根本特殊化学）、「キプラス」（商品名株式会
社ネクスト・アイ）が市販されている。これらは、高純
度のアルミナ、炭酸ストロンチウム、ユウロピウム、ジ
スプロシウムなどの成分を含んだストロンチウムアルミ
ネート（ＳｒＡｌ₂Ｏ₄）を主成分とするものである。吸
収スペクトルの最大点は３６０ｎｍにあり、粒径は２０
μｍ〜５０μｍである。しかし、粉砕前の破砕した状態
のものをそのまま破砕粒子として得ることもできる。

【００１８】このような自発型発光セラミックや蓄光型
発光セラミックの粒子あるいはこれらセラミックの微粒
子を光触媒機能材と共に用いると、光触媒機能材に対す
る紫外線の照射が中断されても、自発型発光セラミック
粒子から放射される紫外線、あるいは、蓄光型発光セラ
ミックの粒子がそれまでに蓄積したエネルギーを消費し
て発する紫外線によって、光触媒機能材が励起され、光
触媒機能を持続し、紫外線照射がないときでも、吸着機
能材によって吸着されている汚染物質の分解が進行す
る。

【００１９】また、光触媒機能材は、その組成を調整
（無機顔料や金属の添加）したり、製造過程での熱処理
調整をすることによって、触媒機能の発揮に必要とする
紫外線の波長（吸収帯）、すなわち励起波長を変えるこ
とができる。例えば、ＴｉＯ₂にＣｒＯ₃を少量添加する
と長波長側に吸収帯が変位する。これによって光触媒機
能材側を自発型紫外線放射材または蓄光型紫外線放射材
の発光スペクトル特性に合わせることができ、供給され
る紫外線の波長に合わせた光触媒機能材を選択すること
ができる。

【００２０】他方、これとは逆に、自発型紫外線放射材
または蓄光型紫外線放射材の発光スペクトル特性を光触
媒機能材の励起波長に合わせることもできる。例えば、
酸化チタンの励起波長は１８０ｎｍ〜４００ｎｍである
が、それに見合う蓄光型紫外線放射材で現在市販されて
いるものはない。市販されている長時間残光する蓄光セ
ラミックとしては、根本特殊化学株式会社の「Ｎ夜光」
があり、残光時間は１０００分を超えるものもある。こ
れは炭酸ストロンチウムや炭酸カルシュウムを主原料に
アルミナを加え賦活剤としてユウロビウムやジスプロシ
ウムを加え、その中にランタン、セリウム、プラセオジ
ム、サマリウム、カドニュウム、テルビウム、ホルミウ
ム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウ
ム、マンガン、スズ、ビスマスのいづれかの元素と、フ
ラッキスとして硼酸を加えて１３００℃で加熱処理して
長時間残光の蓄光セラミックが生まれている。この混合
製法では最も短波長でも４４０ｎｍをピークとする青色
発光体である。これを、酸化チタンの励起波長である４
００ｎｍ以下の発光波長にするには、前述の「Ｎ夜光」
が有する、３６０ｎｍをピークとする吸収波長と、４４
０ｎｍをピークとする発光波長とを近づけるための添加
金属元素を加えるか、又は、ストロンチウムやカリウ
ム、硼砂など、鉱物のもつ元々の燐光波長特性である４
５０ｎｍ前後の青色発光によって４４０ｎｍ以下の発光
波長が生じないとすれば、燐光色は発光しないが、スト
ロンチウム等よりも、もっと短波長であり、発色はしな
い４００ｎｍ以下の発光波長をもつ鉱物元素を精製し
て、調合加工して蓄光型紫外線放射材を開発することが
できる。

【００２１】光触媒機能の補完用にＰｔ、Ａｇ、Ｒｈ、
ＲｕＯ₂、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｓｎ、ＮｉＯなどを添加剤とし
て用いることもできる。また、ＳｉＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅、Ｔ
ｉＯ₂、ＳｒＴｉＯ₃、ＢａＴｉＯ₃、Ｐｂ系ペロブスカ
イト化合物等の誘電体セラミックス材料や、銅、ニッケ
ル、クロム、チタン、アルミニウムなどの卑金属合金等
の導電性セラミックス材料を用いることができる。ま
た、抗菌金属や電子補足用の微粒子やイオンか水溶液を
添加・固定してもよい。そして、これらセラミックス材
料等は、その直径が０．００１μｍ〜２０μｍ程度の微
粒子状又は微粉末状の形態で使用する。このような粒径
の微粉末は、気体中均一・分散状態に浮遊させることが
できる。

【００２２】本発明におけるアモルファス型過酸化チタ
ンゾルは、例えば次のようにして製造することができ
る。四塩化チタンＴｉＣｌ₄のようなチタン塩水溶液
に、アンモニア水ないし水酸化ナトリウムのような水酸
化アルカリを加えｐＨ６〜７で反応させる。生じる淡青
味白色、無定形の水酸化チタンＴｉ（ＯＨ）₄（オルト
チタン酸Ｈ₄ＴｉＯ₄とも呼ばれる。）を洗浄・分離後、
過酸化水素水で処理すると、アモルファス形態の過酸化
チタンゾルが得られる。

【００２３】このようにして得られる本発明におけるア
モルファス型過酸化チタンゾルは、ｐＨ６〜７、粒子径
８〜２０ｎｍであり、その外観は黄色透明の液体であ
り、常温で長期間保存しても安定である。また、ゾル濃
度は通常１．４〜１．６重量％に調整されているが、必
要に応じてその濃度を調整することができ、低濃度で使
用する場合は、蒸留水等で希釈して使用する。

【００２４】また、このアモルファス型過酸化チタンゾ
ルは、常温ではアモルファスの状態で未だアナターゼ型
酸化チタンには結晶化しておらず、密着性に優れ、成膜
性が高く、均一でフラットな薄膜を作成することがで
き、かつ、乾燥被膜は水に溶けないという性質を有して
いる。なお、アモルファス型過酸化チタンゾルを１００
℃以上で数時間加熱すると、アナターゼ型酸化チタンゾ
ルになり、アモルファス型過酸化チタンゾルを基体にコ
ーティング後乾燥固定したものは、２５０℃〜９４０℃
の加熱によりアナターゼ型酸化チタンになる。

【００２５】本発明における粘稠性アモルファス型過酸
化チタンは、例えば次のようにして製造することができ
る。四塩化チタンＴｉＣｌ₄のようなチタン塩水溶液
に、アンモニア水ないし水酸化ナトリウムのような水酸
化アルカリを加え、ｐＨを酸性領域、望ましくはｐＨ２
〜６、特に望ましくはｐＨ２で反応させる。沈降する淡
青味白、無定形の水酸化チタンＴｉ（ＯＨ）₄（オルト
チタン酸Ｈ₄ＴｉＯ₄とも呼ばれる。）を洗浄・分離後、
過酸化水素水で処理し、低温下、望ましくは１５℃以
下、特に望ましくは５〜８℃で撹拌しながら反応せしめ
た後、常温で７〜１０日養生することにより得られる。

【００２６】このようにして得られる本発明における粘
稠性アモルファス型過酸化チタンは、ｐＨ２〜４、粒子
径８〜２０ｎｍ程度であり、その外観は黄色透明の少し
粘性のあるゾル〜半ゼリー状の、すなわち種々の粘性を
有するもので、大変強い付着力を有しており、常温で長
期間保存しても安定である。また、その固形分濃度は、
通常０．２〜０．６重量％、望ましくは０．３重量％に
調整されているが、必要に応じてその濃度を調整するこ
とができる。

【００２７】この本発明における粘稠性アモルファス型
過酸化チタンは、その製造過程において、四塩化チタン
ＴｉＣｌ₄のようなチタン塩水溶液と、アンモニア水な
いし水酸化ナトリウムのような水酸化アルカリとの反応
時のｐＨを酸性領域、望ましくはｐＨ２〜６の範囲内で
変えることにより、また、固形分濃度を０．２〜０．６
重量％の範囲内で変えることにより、種々の粘性を有す
るものが得られ、その粘性に応じて種々の用途が考えら
れるが、均一な膜厚の薄膜を形成するという目的から
は、均質な半ゼリー状程度の粘性を有するものが望まし
い。

【００２８】そして、上記反応のｐＨが６を越えると、
粘性が少ないアモルファス型過酸化チタンゾルとなり、
撥水性の強い金属及びプラスチック等の基体表面へのコ
ーティングに際しては界面活性剤等による親水性処理が
必要になり、ｐＨが２未満になるとオルトチタン酸の析
出が極端に少なくなるという不都合が生じる。また、固
形分濃度が、０．６重量％を越えると、不均質な半ゼリ
ー状となり均一な膜厚の薄膜の形成が困難となるという
問題が生じ、他方０．２重量％未満であると、基体表面
のコーティングに際しては界面活性等による親水性処理
が必要になってくるという不都合が生じる。

【００２９】このように、本発明における粘稠性アモル
ファス型過酸化チタンは、黄色透明で粘性を有する新規
物質であり、常温ではアモルファスの状態で未だアナタ
ーゼ型酸化チタンには結晶化しておらず、その密着・付
着性は、撥水性を有する基体をはじめとしてあらゆる材
種の基体において極めて優れている。また、成膜性が高
く、均一でフラットな薄膜を容易に作成することがで
き、かつ、乾燥被膜は水に溶けないという性質を有して
いる。

【００３０】そして、この粘稠性アモルファス型過酸化
チタンは、それを基体にコーティングして、常温〜２５
０℃未満で乾燥・焼成すると、大変強い付着力を有する
アモルファス型過酸化チタン層を形成する。また、２５
０℃〜９４０℃で加熱乾燥・焼成すると、アナターゼ型
酸化チタン層を形成し、９４０℃以上で加熱すると、ル
チル型酸化チタン層を形成し、光触媒の機能が極端に低
下する。

【００３１】本発明において、吸着機能材の微粒子や光
触媒機能材の微粒子を基体に固定する方法としては、吸
着機能材の微粒子や光触媒機能材の微粒子をバインダー
としてのアモルファス型過酸化チタンゾル又は粘稠性ア
モルファス型過酸化チタンと混合し、基体に、例えばデ
ィッピング、吹付スプレー等の公知の塗布方法によりコ
ーティングし、その後常温〜２５０℃未満で乾燥・焼成
する方法や、また、吸着機能材や光触媒機能材の薄膜を
基体に固定する方法としては、基体にアモルファス型過
酸化チタンゾル又は粘稠性アモルファス型過酸化チタン
をコーティングし、アモルファス型過酸化チタン層を形
成し、該アモルファス型過酸化チタン層が付着性を有し
ている間に、吸着機能材の微粒子や光触媒機能材の微粒
子を、気体中均一散乱状態で該アモルファス型過酸化チ
タン層に付着させる方法や、そしてまた、吸着機能材の
微粒子を基体に固定する方法としては、吸着機能材の微
粒子をバインダーとしてのアモルファス型過酸化チタン
ゾル又は粘稠性アモルファス型過酸化チタンと混合し、
基体に塗布してコーティングし、その後２５０℃以上で
焼成する方法がある。このようにして、吸着機能材の微
粒子や光触媒機能材の微粒子を基体に固定することによ
り、また、吸着機能材や光触媒機能材の薄膜を基体に固
定することにより、本発明の吸着機能体や吸着・分解機
能体を得ることができる。

【００３２】吸着機能材の微粒子とバインダーとしての
アモルファス型過酸化チタンゾル又は粘稠性アモルファ
ス型過酸化チタンとを混合する場合、その混合割合（重
量比）は、０．１〜４：１（チタン換算）が好ましく、
例えば１：１（チタン換算）のものが通常用いられる。
また、吸着機能材の微粒子と光触媒機能材の微粒子とバ
インダーとしてのアモルファス型過酸化チタンゾル又は
粘稠性アモルファス型過酸化チタンとを混合する場合、
その混合割合（重量比）は、０．１〜２：０．１〜２：
１（チタン換算）が好ましく、例えば１：１：１（チタ
ン換算）のものが通常用いられる。なお、バインダーと
してのアモルファス型過酸化チタンゾル又は粘稠性アモ
ルファス型過酸化チタンと混合される吸着機能材の微粒
子や光触媒機能材の微粒子は、粉体状に限らず、懸濁
状、ゾル状等の形態で混合してもよい。

【００３３】また、吸着機能材及び光触媒機能材の薄膜
を基体に固定する場合、あらかじめ吸着機能材の微粒子
と光触媒機能材の微粒子との混合し、この混合物を気体
中均一散乱状態で付着性を有しているアモルファス型過
酸化チタン層に付着させることができる。あるいは、ど
ちらかを先に付着させ、次いで他方を付着させることも
できるが、吸着機能材を表面に多く露出させるという観
点からは、まず光触媒機能材の微粒子を付着させ、次い
で吸着機能材の微粒子を付着させる方が好ましい。吸着
機能材の微粒子と光触媒機能材の微粒子とをあらかじめ
混合して用いる場合、その混合割合（重量比）は、０．
１〜４：０．１〜４が好ましく、例えば１：１のものが
通常用いられる。

【００３４】本発明における吸着機能材及び光触媒機能
材の薄層を固定する方法を、図１に基づいて説明する
と、界面活性剤等により親水性処理を施した基体４にア
モルファス型過酸化チタンゾルをコーティングするか、
又は親水性処理を施すことなく直接基体に粘稠性アモル
ファス型過酸化チタンをコーティングし、アモルファス
型過酸化チタン層３を形成し、該アモルファス型過酸化
チタン層が付着性を有している間（通常コーティング
後、常温で１〜１０分以内）に、上記吸着機能材の微粒
子２や光触媒機能材の微粒子１を、密閉・常圧容器を用
いて気体中に均一散乱状態とし、自然付着又は気流圧付
着によりアモルファス型過酸化チタン層に付着させ、余
剰の微粒子を除去する方法が挙げられる。また、吸着機
能材や光触媒機能材の薄層をアモルファス型過酸化チタ
ン層に固定した後、加圧することによって、各層間の付
着性が著しく向上する。

【００３５】このように、吸着機能材や光触媒機能材の
薄層をアモルファス型過酸化チタン層の表面に形成する
ことにより、優れた吸着機能及び吸着・分解機能を有す
る本発明の吸着機能体や吸着・分解機能体を得ることが
できる。

【００３６】本発明においては、上記のように、吸着機
能材の微粒子をバインダーとしてのアモルファス型過酸
化チタンゾル又は粘稠性アモルファス型過酸化チタンと
混合し、基体に塗布してコーティング後、２５０℃〜４
００℃前後で焼結してアナターゼ型酸化チタンを生成せ
しめることにより、吸着・分解機能体を製造することも
できる。かかる吸着・分解機能体は、あらかじめ光触媒
機能材の微粒子を混合していなくても、光触媒機能を有
することになるが、この場合併用する吸着機能材として
は、２５０℃〜４００℃前後で焼結しても劣化しない、
あるいは２５０℃〜４００℃前後で焼結したときに吸着
機能を発揮し得るような前駆体を用いる必要がある。な
お、基体として光触媒によって分解を受けやすい有機高
分子樹脂、高性能エンプラであるポリ四フッ化エチレン
（ＰＴＦＥ）、超耐熱性エンプラであるポリアミドイミ
ド（ＰＡＩ）やポリイミド（ＰＩ）等を用いるときは、
コーティングに先立って、水酸化ナトリウム溶液等ナト
リウムイオンを含有する物質で樹脂表面をクリーニング
する等してナトリウム源を存在させておき、酸化チタン
による光触媒機能を低下させておくことが好ましい。

【００３７】アモルファス型過酸化チタンゾル又は粘稠
性アモルファス型過酸化チタンからなるバインダーは、
１回のコーティングで所定の厚みの薄膜を得ることが出
来るという特色を持っている。そして、コーティングに
より形成される、これら過酸化チタン層又は２５０℃以
上の加熱焼成によって得られる酸化チタン層の薄膜の厚
さは、粘稠性アモルファス型過酸化チタンなどの中の過
酸化チタンの濃度（重量％）、粘度及び乾燥前のコーテ
ィング厚さによっても調節することができ、その結果、
これら薄膜の表層に吸着機能材の微粒子が多数露出し、
優れた吸着機能が発揮しうることになる。

【００３８】上記のバインダーとしてのアモルファス型
過酸化チタンゾル又は粘稠性アモルファス型過酸化チタ
ンから形成されるアモルファス型過酸化チタン層は、耐
候性に優れ、また高分子有機材料等よりなる基体を紫外
線等から保護し得る他、アモルファス型過酸化チタン層
の表面に光触媒機能材層を設けた場合、光触媒機能によ
り分解されやすい有機高分子材料等の基体を保護するこ
とができる。

【００３９】

【実施例】以下に、実施例を掲げてこの発明を更に具体
的に説明するが、この発明の技術的範囲はこれらの例示
に限定されるものではない。

【００４０】参考例１（アモルファス型過酸化チタンゾ
ルの製造）四塩化チタンＴｉＣｌ₄の５０％溶液（住友シティクス
株式会社）１００ｍｌを蒸留水で７０倍に希釈したもの
と、水酸化アンモニウムＮＨ₄ＯＨの２５％溶液（高杉
製薬株式会社）を蒸留水で１０倍に希釈したものを、ｐ
Ｈ６．５〜６．８に調整し反応を行う。反応後、しばら
く放置した後上澄液を捨てる。残ったＴｉ（ＯＨ）₄の
ゲル量の約４倍の蒸留水を加え十分に撹拌し放置する。
電導度計で電導度が２〜１０μＳになるまで水洗を繰り
返し、最後に上澄液を捨てて沈殿物のみを残す。場合に
よっては濃縮機により濃縮処理を行うことができる。こ
の淡青味白色のＴｉ（ＯＨ）₄３６００ｍｌに、３５％
過酸化水素水２１０ｍｌを３０分毎２回に分けて添加
し、約５℃で一晩撹拌すると黄色透明のアモルファス型
過酸化チタンゾル約３８００ｍｌが得られる。なお、上
記の工程において、発熱を抑えないとメタチタン酸等の
水に不溶な物質が析出する可能性があるので、すべての
工程は発熱を抑えて行うのが望ましい。

【００４１】参考例２（粘稠性アモルファス型過酸化チ
タンの製造）四塩化チタンＴｉＣｌ₄の５０％溶液（住友シティクス
株式会社）１００ｍｌを蒸留水で７０倍に希釈したもの
と、水酸化アンモニウムＮＨ₄ＯＨの２５％溶液（高杉
製薬株式会社）を蒸留水で１０倍に希釈したものを、ｐ
Ｈ２．０に調整し反応を行う。反応後、しばらく放置し
た後上澄液を捨てる。残ったオルトチタン酸Ｔｉ（Ｏ
Ｈ）₄のゲル量の約４倍の蒸留水を加え十分に撹拌し放
置する。電導度計で電導度が２〜１０μＳになるまで水
洗を繰り返し、最後に上澄液を捨てて沈殿物のみを残
す。場合によっては濃縮機により濃縮処理を行うことが
できる。この淡青味白色のオルトチタン酸Ｔｉ（ＯＨ）
₄水溶液２５５０ｍｌに、３５％過酸化水素水２００ｍ
ｌを３０分毎２回に分けて添加し、約５℃で一晩撹拌し
た後、７〜１０日常温で養生すると、黄色透明のゼリー
状のアモルファス型過酸化チタンゾル約２８００ｍｌが
得られた。

【００４２】参考例３（種々の粘性の粘稠性アモルファ
ス型過酸化チタンの製法）参考例２において、反応時のｐＨを３、４及び５とする
他は参考例２と同様に行ったところ、参考例２で得られ
た粘稠性アモルファス型過酸化チタンよりもｐＨが上昇
するにしたがって固いゼリー状のものが得られ、固形分
濃度も次第に増加していった。

【００４３】実施例１ガラスビーズ（東芝パロティーニ株式会社製；ＧＢ６０
２）１８０ｇを、１２０mm×８０mmの型に入れ、７２０
℃で３０分間焼成し、おこし状の基体を作成した。次
に、参考例１で調製した、バインダーとしてのアモルフ
ァス型過酸化チタンゾル０．８５重量％（チタン換算）
液２００mlに、吸着機能材としてのヤシガラ活性炭（キ
ャラクター工業株式会社製；ＢＦＧドライ）１．７ｇと
光触媒機能材としてのアナターゼ型ＴｉＯ₂（石原テク
ノ株式会社製；ＳＴ−０１）を１．７ｇ（チタン換算）
とを混合したものを、上記ガラスビーズ基体にディッピ
ングによりコーティングしたところ、該混合物の付着量
は含水状態で１５ｇ／１８０ｇであった。このものを１
００℃で３０分乾燥し吸着・分解機能体を得た。また、
この吸着・分解機能体をさらに３００℃で３０分焼成す
ることにより別の吸着・分解機能体を得た。この２つの
吸着・分解機能体は共に汚染物質の吸着能と吸着後の光
触媒作用による分解能において優れたものであった。

【００４４】実施例２基体として、アクリル樹脂板とメタクリル樹脂板とメチ
ルメタクリレート樹脂板を用いた。これら樹脂板の表面
を水洗後乾燥し、これら樹脂板に、参考例２で調製した
濃度１．８５重量％（チタン換算）の粘稠性過酸化チタ
ンをデッピングにて１回コーティングした。コーティン
グ表面が湿潤状態のときに、容器中において吸着機能材
としてのヤシガラ活性炭（キャラクター工業株式会社
製；ＢＦＧドライ）を気体均一浮遊状態で付着させ、５
０℃で乾燥後、加圧下２００℃で加熱し次いで洗浄し
て、吸着機能材の薄膜を固定した吸着機能体を作成し
た。この吸着機能体における吸着機能材層やアモルファ
ス型過酸化チタン層の薄膜の剥離の危険性はなく、また
吸着機能材の微粒子が表層を覆っていることから吸着能
において格段に優れていた。

【００４５】実施例３基体として、半磁器施釉タイル（ＩＮＡＸ株式会社製：
１００×１００×５ｍｍ）、セラミックコーティングス
チール板（２１０×２９６×０．８ｍｍ）ケラミット板
（施釉タイプ：１５７×２２３×４ｍｍ）を用いた。こ
れらの表面を洗浄し、常温で乾燥した後、参考例２で調
製した粘稠性過酸化チタン０．３重量％をスクイズ板に
て、半磁器施釉タイルには０．１〜０．２ｇ／枚、セラ
ミックコーティングスチール板には２．０〜２．３ｇ／
枚、ケラミット板には１．５〜１．８ｇ／枚、それぞれ
コーティングした。コーティング表面が湿潤状態のとき
に、容器中において、ヤシガラ活性炭（キャラクター工
業株式会社製；ＢＦＧドライ）とアナターゼ型酸化チタ
ン粉末ＳＴ−０１（石原テクノ株式会社製）との同量混
合物を気体均一浮遊状態で１分間付着させたところ、半
磁器施釉タイルには０．０１〜０．０２ｇ／枚、セラミ
ックコーティングスチール板には０．１〜０．２ｇ／
枚、ケラミット板には０．１ｇ／枚、それぞれヤシガラ
活性炭（キャラクター工業株式会社製；ＢＦＧドライ）
とアナターゼ型酸化チタン粉末との混合物が付着してお
り、これを５０℃で乾燥して、吸着・分解機能体を作成
した。

【００４６】実施例４基体として、ポリエステル・レーヨン系の不織布（３０
０×３００ｍｍ）を使用した。この不織布を水洗いした
後乾燥し、参考例２で作った濃度１．８５重量％（チタ
ン換算）の粘稠性過酸化チタンをデッピングにて付着さ
せ、次いでヤシガラ活性炭（キャラクター工業株式会社
製；ＢＦＧドライ）とアナターゼ型酸化チタン粉末ＳＴ
−０１（石原テクノ株式会社製）を気体均一浮遊状態で
付着させ５０℃で乾燥・固定した。その後、この乾燥品
を１２０〜１５０℃でアイロンにて加圧し、各層間の付
着性を一層向上せしめた。この吸着・分解機能体は、吸
着・分解性能ばかりでなく、化粧性においても優れたも
のであった。

【００４７】実施例５有機物質の分解試験を次のようにして行った。基体に
は、縦横２１０×２９６ｍｍのパラグラス（クラレ株式
会社製メタクリル樹脂）を使用した。この基体に参考例
２で作った粘稠性過酸化チタン０．３重量％をデッピン
グにて付着させ、次いでヤシガラ活性炭（キャラクター
工業株式会社製；ＢＦＧドライ）とアナターゼ型酸化チ
タン粉末ＳＴ−０１（石原産業株式会社製）との同量混
合物を気体均一浮遊状態で付着させ５０℃で乾燥・固定
した。その後、この乾燥品を１２０〜１５０℃でアイロ
ンにて加圧し、各層間の付着性を一層向上せしめること
により、吸着機能材及び光触媒機能材からなる薄膜を坦
持した吸着・分解機能体を得た。これら試験用の吸着・
分解機能体を５リットルの透明試験容器の中に入れ、次
いで、該容器内に被分解有機物質であるアンモニアガス
をその濃度が４０ppmとなるように注入・密閉した。励
起ランプＢＬ２０Ｗ１本を吸着・分解機能体からおよそ
７０cmの距離から照射し、検知管方式により容器中のア
ンモニアガス濃度を測定した。その結果、試験開始から
３０分後にアンモニアガス濃度は２ppmに激減した。こ
れに対して、吸着・分解機能体を入れていない対照のも
のにおける３０分後のアンモニアガス濃度は３８ppm で
あった。

【００４８】

【発明の効果】本発明において、吸着機能材の微粒子や
光触媒機能材の微粒子を基体に固定するためのバインダ
ーとして粘稠性アモルファス型過酸化チタンを用いる
と、あらゆる基体に界面活性剤等による親水性処理を施
すことなく、アモルファス型過酸化チタン層を形成する
ことができ、その優れた付着力により、吸着機能材や光
触媒機能材の薄層を固定することが可能となり、実用的
な吸着機能体や吸着・分解機能体が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】吸着機能材や光触媒機能材の薄層を固定する方
法を示した説明図である。

【符号の説明】

１光触媒機能材の微粒子２吸着機能材の微粒子３アモルファス型過酸化チタン層４基体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基体に吸着機能材の微粒子を固定する方
法であって、吸着機能材の微粒子とバインダーとしての
アモルファス型過酸化チタンゾルとの混合物を基体にコ
ーティングし、その後常温〜２５０℃未満で乾燥・焼成
することを特徴とする基体に吸着機能材の微粒子を固定
する方法。
【請求項２】基体に吸着機能材の微粒子を固定する方
法であって、撥水性を有する基体表面の親水性処理を行
うことなく、吸着機能材の微粒子とバインダーとしての
粘稠性アモルファス型過酸化チタンとの混合物を基体に
コーティングし、その後常温〜２５０℃未満で乾燥・焼
成することを特徴とする基体に吸着機能材の微粒子を固
定する方法。
【請求項３】基体に吸着機能材の薄層を固定する方法
であって、基体にアモルファス型過酸化チタンゾルをコ
ーティングし、アモルファス型過酸化チタン層を形成
し、該アモルファス型過酸化チタン層が付着性を有して
いる間に、吸着機能材の微粒子を、気体中均一散乱状態
で該アモルファス型過酸化チタン層に付着させることを
特徴とする吸着機能材の薄層を固定する方法。
【請求項４】基体に吸着機能材の薄層を固定する方法
であって、撥水性を有する基体表面の親水性処理を行う
ことなく、粘稠性アモルファス型過酸化チタンをコーテ
ィングし、アモルファス型過酸化チタン層を形成し、該
アモルファス型過酸化チタン層が付着性を有している間
に、吸着機能材の微粒子を、気体中均一散乱状態で該ア
モルファス型過酸化チタン層に付着させることを特徴と
する吸着機能材の薄層を固定する方法。
【請求項５】請求項１〜４のいずれか記載の方法によ
り作られる吸着機能体。
【請求項６】基体に吸着機能材の微粒子を固定する方
法であって、吸着機能材の微粒子とバインダーとしての
アモルファス型過酸化チタンゾルとの混合物を基体にコ
ーティングし、その後２５０℃以上で焼成することを特
徴とする基体に吸着機能材の微粒子を固定する方法。
【請求項７】基体に吸着機能材の微粒子を固定する方
法であって、撥水性を有する基体表面の親水性処理を行
うことなく、吸着機能材の微粒子とバインダーとしての
粘稠性アモルファス型過酸化チタンとの混合物を基体に
コーティングし、その後２５０℃以上で焼成することを
特徴とする基体に吸着機能材の微粒子を固定する方法。
【請求項８】基体に吸着機能材の微粒子及び光触媒機
能材の微粒子を固定する方法であって、吸着機能材の微
粒子と光触媒機能材の微粒子とバインダーとしてのアモ
ルファス型過酸化チタンゾルとの混合物を基体にコーテ
ィングし、その後常温〜２５０℃未満で乾燥・焼成する
ことを特徴とする基体に吸着機能材の微粒子及び光触媒
機能材の微粒子を固定する方法。
【請求項９】基体に吸着機能材の微粒子及び光触媒機
能材の微粒子を固定する方法であって、撥水性を有する
基体表面の親水性処理を行うことなく、吸着機能材の微
粒子と光触媒機能材の微粒子とバインダーとしての粘稠
性アモルファス型過酸化チタンとの混合物を基体にコー
ティングし、その後常温〜２５０℃未満で乾燥・焼成す
ることを特徴とする基体に吸着機能材の微粒子及び光触
媒機能材の微粒子を固定する方法。
【請求項１０】基体に吸着機能材及び光触媒機能材の
薄層を固定する方法であって、基体にアモルファス型過
酸化チタンゾルをコーティングし、アモルファス型過酸
化チタン層を形成し、該アモルファス型過酸化チタン層
が付着性を有している間に、吸着機能材の微粒子及び光
触媒機能材の微粒子を、気体中均一散乱状態で該アモル
ファス型過酸化チタン層に付着させることを特徴とする
吸着機能材及び光触媒機能材の薄層を固定する方法。
【請求項１１】基体に吸着機能材及び光触媒機能材の
薄層を固定する方法であって、撥水性を有する基体表面
の親水性処理を行うことなく、粘稠性アモルファス型過
酸化チタンをコーティングし、アモルファス型過酸化チ
タン層を形成し、該アモルファス型過酸化チタン層が付
着性を有している間に、吸着機能材の微粒子及び光触媒
機能材の微粒子を、気体中均一散乱状態で該アモルファ
ス型過酸化チタン層に付着させることを特徴とする吸着
機能材及び光触媒機能材の薄層を固定する方法。
【請求項１２】請求項６〜１１のいずれか記載の方法
により作られる吸着・分解機能体。