JPH1076597A - 高機能光触媒フィルム - Google Patents

高機能光触媒フィルム

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JPH1076597A
JPH1076597A JP8233851A JP23385196A JPH1076597A JP H1076597 A JPH1076597 A JP H1076597A JP 8233851 A JP8233851 A JP 8233851A JP 23385196 A JP23385196 A JP 23385196A JP H1076597 A JPH1076597 A JP H1076597A
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JP
Japan
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film
antibacterial
thin film
inorganic
inorganic thin
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Pending
Application number
JP8233851A
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English (en)
Inventor
Tomoji Oishi
知司 大石
Takao Ishikawa
敬郎 石川
Daigoro Kamoto
大五郎 嘉本
千佳子 ▲吉▼岡
Chikako Yoshioka
Ken Takahashi
高橋  研
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】従来、フィルムなどのような耐熱性の無い基板
上への機能性無機薄膜の形成は、簡便な低温成膜技術が
開発されていなかったために、困難であった。このた
め、抗菌効果を持つ光触媒薄膜などの高機能性なフィル
ムの開発は困難であった。 【解決手段】光照射を利用したゾルゲル法による機能性
セラミック薄膜の低温成膜技術により、抗菌フィルムな
どの高機能性なフィルムを作製した。これらの高機能性
フィルムを形成した冷蔵庫,クーラーを作製した。これ
により高機能,高付加価値な製品が提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、通常の有機フィル
ムに無機系薄膜をコーティングして作製した高機能フィ
ルム特に光触媒効能を有する高機能光触媒フィルム及び
その簡便な製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】有機フィルム上に無機系薄膜をコーティ
ングし、機能性を付与してフィルムの機能を高めたもの
としては、透明導電フィルムが知られている(New Glas
s, Vo113,No.3,P.25(1989))。これら
の成膜方法としては、スパッタ法が知られている。ま
た、酸化チタンゾルをガラス基板,タイルなどの耐熱性
のある基板上に成膜して数百℃で熱処理し、酸化チタン
薄膜を形成し、光触媒機能による抗菌効果を有するタイ
ルなどが知られている(FCレポート,Vol13,No.
7,P.195(1995))。冷蔵庫中のにおいを分
解するオゾン脱臭装置を備えたものなどが知られてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】スパッタ法によりフィ
ルム上に無機膜を形成したものがあるが、これらは大掛
かりな真空装置が必要なうえに、大面積成膜に適さな
い。また、成膜コストが高いなどの問題点がある。スパ
ッタ法の場合、アルゴンプラズマ中での成膜のため、ア
ルゴンプラズマによるフィルムの逆スパッタによりフィ
ルムが破壊されるという問題点もある。
【0004】他の成膜法としてはCVD法や真空蒸着法
が知られているが、成膜温度が高いためフィルム上への
無機膜の成膜は困難であった。これらの方法は、いずれ
も成膜温度が高いうえに大面積基板上への成膜が困難な
どの欠点がある。特に、フィルム上への成膜は、フィル
ムの耐熱温度が極めて低いため、通常の手法による成膜
は困難である。
【0005】光触媒機能を有する酸化チタンを成膜した
タイルなどが知られているが、これらは、酸化チタンゾ
ル溶液をスプレー法などにより吹き付け、次いで数百℃
の熱処理をして形成されたものであり、耐熱性の無い有
機フィルム上への成膜は困難である。
【0006】光触媒機能を有する抗菌効果があるフィル
ムを形成した壁紙,建材やクーラー,冷蔵庫などは知ら
れていない。
【0007】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたものである。すなわち、高機能性を発揮する無
機薄膜を低温で耐熱性の無い有機フィルム上に形成し
て、汎用性の高い光触媒機能を持つ便利な高機能性フィ
ルムを提供しようとするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】有機フィルム上に機能性
無機薄膜を形成するためには、低温成膜技術の開発が最
大の問題となる。この問題点を解決するために我々の開
発した光照射を利用したゾルゲル法を使用した。これ
は、光エネルギによりゾルゲル反応を促進することによ
り、低温で無機薄膜を形成する手法である。この手法を
利用することにより耐熱性の無い有機フィルム上にも機
能性無機薄膜を形成することが可能となる。
【0009】このゾル溶液中に各種機能性の無機粒子を
分散させておけば、ゾルが光照射により無機薄膜に変換
される際に機能性の無機粒子が固定される。これにより
機能性を持つ無機薄膜を有機フィルム上に作製すること
が可能となる。
【0010】また、無機粒子を分散したゾル溶液を用い
なくても分散させたい無機粒子の原料となる金属アルコ
キシドのゾル溶液を用いることにより目的とする無機薄
膜を得ることもできる。この際に照射する光の波長は通
常の金属アルコキシドが吸収波長を有する紫外線領域の
光が効果的である。
【0011】このような紫外線により、ゾルゲル反応の
基本反応である加水分解反応及び縮合反応を効率的に進
行させることができ、目的とする無機薄膜を得ることが
できる。この膜を形成する際、使用するフィルムの表面
をシランカップリング剤などで処理し、フィルム表面に
無機の介在層を存在させておくと密着強度が向上し、実
用の際に好適なものが得られる。
【0012】この成膜手法は、スパッタ法,CVD法,
真空蒸着法などのように大掛かりな真空装置を必要とし
ない極めて簡便な手法である。
【0013】本発明は、上記した手法により耐熱温度3
00℃以下の基板上に、粒子径が500Å以下の無機粒
子を含有する無機薄膜を形成したことを特徴とする高機
能フィルムを提供するものである。また、耐熱温度30
0℃以下の基板上に形成された無機薄膜において、粒子
径が500Å以下の無機粒子を含有する膜と基板とのあ
いだに無機接着層を介在させたことを特徴とする高機能
フィルムを提供するものである。無機粒子が光触媒機能
を有することを特徴とする高機能フィルムを提供するも
のである。この光触媒機能により各種雑菌やにおいなど
の有機成分を分解させることができる。この膜は抗菌作
用を有する。この光触媒機能を有する無機粒子としては
酸化チタンが好適であるが、酸化ニオブなどでも良い。
また、この膜中にAg,Pt,Au,Rh,Pd,R
u,Cuなどの貴金属を含有させることにより、これら
の貴金属の触媒効果と酸化物の光触媒能が重畳され、よ
り高い効果が得られる。酸化チタンの結晶系としてはア
ナターゼ型が光電流特性が良好なため抗菌効果が高い。
しかし、ルチル型でも貴金属を含有させることにより、
効果を高めることが出来るため、その使用については可
能である。
【0014】この抗菌フィルムを応用して様々な新規な
機能を持つ製品を提供する。すなわち、抗菌フィルムを
使用した壁紙を提供するものである。抗菌フィルムを使
用した冷蔵庫を提供するものである。抗菌フィルムを使
用したクーラーを提供するものである。抗菌フィルムを
使用した建材を提供するものである。
【0015】
【発明の実施の形態】
〔実施例1〕テトラエトキシシラン,水,エタノール,
硝酸をモル比で1:12:45:0.25の割合で混合
してSiO2ゾル溶液とした。この溶液100mlにTi
2超微粒子(粒径70〜500Å)を酸性度を調節し
ながら分散して7wt%の分散溶液とした。
【0016】このTiO2 分散溶液をPET(ポリエチ
レンテレフタレート)フィルム上に浸潰法により成膜し
て、50℃で2分間乾燥した。次いで、254nm,1
84nmの紫外線を3分間照射した。この光照射の際の
基板フィルムの温度は、50℃とした。
【0017】また、PET(ポリエチレンテレフタレー
ト)フィルム上をシランカップリング剤で処理してフィ
ルム上にシリカの薄層を形成し、この上層にTiO2
散溶液を成膜すると濡れ性も良好で成膜状態のより良い
光機能性フィルムが得られた。このフィルムは、TiO
2 膜との密着性がより向上しシランカップリング剤で処
理しないものと比較して密着強度は1.6 倍強固なもの
となった。
【0018】このフィルムは、光触媒機能を持つTiO
2 超微粒子が膜上に形成されている。この膜の上に大腸
菌をたらし、紫外線照射時におけるTiO2 膜の抗菌効
果について調べた。
【0019】比較対照として、TiO2 膜を形成してい
ないフィルム上へも大腸菌をたらし増殖の程度を比べ
た。この結果、TiO2 膜を形成したものでは、大腸菌
の増殖は抑えられるとともに最初の菌は光分解されその
存在は観察されなかった。これに対して、TiO2 膜を
形成していないフィルム上では、一日後、大腸菌は最初
の状態の100倍にまで増殖していた。
【0020】また、TiO2 分散液の代わりにNb23
分散液を使用しても同様な効果が得られた。
【0021】〔実施例2〕冷暖房用クーラーに空気中の
カビ,ダニ,においなどを分解して、清潔な空気を作り
出す機能を持たせることができる。実施例1で作製した
光触媒効果を有するTiO2膜付フィルムをクーラーの
排風口フィンに接着させた。図1は、クーラーの断面図
である。図中、1は吸入口、2は排風口、3はフィン、
4は抗菌フィルムである。
【0022】このクーラーより排出される冷風または暖
風は、光触媒フィルムを付けていないものと比較して排
出空気中に含まれるカビ,ダニ,においなどの有機物は
1/10以下に抑えられていた。
【0023】〔実施例3〕実施例1で作製した光触媒効
果を有するTiO2 膜付フィルムを冷蔵庫の側面に付着
して設置した。また、冷蔵庫内に光強度の弱い水銀灯を
フィルムの近辺に設置した。
【0024】図2は抗菌フィルム付き冷蔵庫の断面構造
図である。図中、5は抗菌フィルム、6は紫外線ラン
プ、7はドア、8は野菜室、9は冷蔵庫である。
【0025】この光触媒機能を持つフィルムは、冷蔵庫
内に発生する各種においを分解するため、悪臭が冷蔵庫
内に充満することはなかった。この光触媒機能を持つフ
ァイルは、効果がなくなれば簡単に装着変換可能なた
め、効率良く冷蔵庫内の悪臭防止効果を存続させること
ができる。
【0026】〔実施例4〕実施例1で作製した光触媒効
果を有するTiO2 膜付フィルムを各種建材の表面に接
着させた。この建材を使用してビルディングの壁面に利
用したところ、自動車などから排出されるNOxなどの
有害ガスを分解することができた。環境浄化触媒として
有効であることを確認した。
【0027】〔実施例5〕実施例1でTiO2 粒子を分
散させる際にAgNO3を0.1wt%加えた。これによ
りAgが添加されたTiO2膜を形成したフィルムを得
ることができた。この膜の抗菌効果について調べるとA
gを添加しない場合と比較してその効果は約1.3 倍に
増加した。Ag以外ではAu,Pt,Cu,Rh,Ru
などでも同様な効果得られた。
【0028】
【発明の効果】本発明により、低温でフィルム上に光触
媒機能を有した抗菌効果を有する抗菌フィルムなどを作
製した。抗菌効果を有する抗菌フィルムを装着した冷蔵
庫,クーラーでは、におい,カビなどを除去できる。こ
のため、高機能,高付加価値な電機製品が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】抗菌フィルム付きクーラーのフィンの模式断面
図。
【図2】抗菌フィルム付き冷蔵庫模式斜視図。
【符号の説明】
1…吸入口、2…排風口、3…フィン、4,5…抗菌フ
ィルム、6…紫外線ランプ、7…ドア、8…野菜室、9
…冷蔵庫。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B01J 19/00 B01J 19/00 K 21/06 21/06 M 21/08 21/08 M 23/20 23/20 M 35/02 35/02 J E04F 13/18 0231−2E E04F 13/18 A F24F 1/00 401 F24F 1/00 401B F25D 23/00 302 F25D 23/00 302M (72)発明者 ▲吉▼岡 千佳子 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 高橋 研 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】耐熱温度300℃以下の有機フィルム基板
    上に無機薄膜を形成した高機能光触媒フィルムにおい
    て、無機薄膜中に粒子径が500Å以下の無機粒子を含
    有することを特徴とする高機能光触媒フィルム。
  2. 【請求項2】耐熱温度300℃以下の基板上に無機薄膜
    を形成した高機能光触媒フィルムにおいて、無機薄膜中
    に粒子径が500Å以下の無機粒子を含有し、該無機薄
    膜と基板とのあいだに無機接着層を介在させたことを特
    徴とする高機能光触媒フィルム。
  3. 【請求項3】請求項1に記載の無機粒子が光触媒機能を
    有することを特徴とする高機能光触媒フィルム。
  4. 【請求項4】請求項1に記載の無機粒子は、TiO2
    SiO2,Nb23の中から選ばれた少なくとも一種を
    含むことを特徴とする高機能光触媒フィルム。
  5. 【請求項5】耐熱温度300℃以下の基板上に無機薄膜
    を形成した抗菌フィルムにおいて、無機薄膜に粒子径が
    500Å以下の酸化チタンを含むことを特徴とする抗菌
    フィルム。
  6. 【請求項6】請求項5に記載の酸化チタンがアナターゼ
    型であることを特徴とする抗菌フィルム。
  7. 【請求項7】請求項5に記載の抗菌フィルムにおいて、
    Ag,Au,Pt,Cu,Rh,Ruの中から選ばれた
    少なくとも一種の金属を含むことを特徴とする抗菌フィ
    ルム。
  8. 【請求項8】請求項5に記載の抗菌フィルムを使用した
    壁紙。
  9. 【請求項9】請求項5に記載の抗菌フィルムを使用した
    冷蔵庫。
  10. 【請求項10】請求項5に記載の抗菌フィルムを使用し
    たクーラー。
  11. 【請求項11】請求項5に記載の抗菌フィルムを使用し
    た建材。
  12. 【請求項12】粒子径が500Å以下の無機粒子をゾル
    溶液中に分散させた溶液をフィルム上に成膜し、光処理
    して成膜することを特徴とする高機能光触媒フィルムの
    作製方法。
  13. 【請求項13】請求項12に記載のゾル溶液として、金
    属錯体を原料とする溶液に光処理して作製することを特
    徴とする高機能光触媒フィルムの作製方法。
JP8233851A 1996-06-28 1996-09-04 高機能光触媒フィルム Pending JPH1076597A (ja)

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US08/880,655 US5935717A (en) 1996-06-28 1997-06-23 Functional film having inorganic thin on surface of organic film article using the same and process for producing the same

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