JPH1094587A

JPH1094587A - 光触媒膜

Info

Publication number: JPH1094587A
Application number: JP8251119A
Authority: JP
Inventors: Toru Ariga; 徹有賀
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1996-09-24
Filing date: 1996-09-24
Publication date: 1998-04-14

Abstract

(57)【要約】【課題】光触媒と吸着剤と混ぜて光触媒膜を形成する
と、吸着剤が立体障害となり光触媒に照射される紫外線
を遮るため、光触媒に到達する紫外線の光量が低下し
て、光触媒の分解効率が低下するという問題が生じてい
た。【解決手段】基材Ｃ表面に、光触媒３と、吸着剤２
と、バインダー１と、膜強化材であるフィラー４とから
なる下触媒層Ａを形成する。さらに、該下触媒層Ａの表
面に、光触媒３と、バインダー２とからなる上触媒層Ｂ
を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気浄化に用いる
光触媒膜に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、光触媒膜を基材（金属シート等）
表面に形成する方法として、基材表面に光触媒を接着剤
（以下バインダー）にてコーティングする方法が―般的
である。しかし、基材に光触媒のみをコーティングし脱
臭を行う場合には、光触媒自体の臭気の分解速度が遅い
ために、光触媒に取り込まれた臭気が完全に分解されず
にそのまま放出されてしまう虞れがある。従って、この
ように光触媒とバインダーからなる光触媒膜を形成する
場合は、臭気成分が密閉系の中にあり循環させる場合の
みに用途が限定されていた。

【０００３】そこで、光触媒分解の効率を上げるため
に、光触媒に臭気吸着用の吸着剤を混合し、この混合物
をバインダーにより基材表面にコーティングする方法が
あり、これを図３に示して説明する。

【０００４】図３において、Ｃは光触媒膜がその表面に
形成される基材、１はバインダー、２は吸着剤、３は酸
化チタン（ＴｉＯ₂ ）等の光触媒である。なお、図中
で、バインダー１は〇、吸着剤２は△、光触媒は□で、
それぞれ示しているが、これはあくまで概念図であり、
それぞれの粒子が〇，△，□等の形状を取る訳ではな
い。

【０００５】上記のように光触媒膜中に吸着剤２を含ま
せると、紫外線が照射されていなくても、吸着剤２が臭
気を吸着するため脱臭効果があり、なおかつ、臭気の吸
着後に、光触媒膜に紫外線を照射することにより、吸着
剤２が吸着した臭気を光触媒３が分解して、吸着剤２の
吸着能力を再生することが可能となり、これによって、
繰り返し使用することができるメンテナンスフリーの脱
臭システムが作られていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記したように、光触
媒と吸着剤を混合してバインダーにより基材表面にコー
ティングする場合には、紫外線の照射により吸着剤２の
吸着能力の再生が可能となったが、光触媒膜の再生時間
は、予想した時間を上回る長い時間が必要であること
が、実験の結果判明した。この原因は光触媒３と吸着剤
２と混ぜて光触媒膜を形成した結果、吸着剤２が立体障
害となり光触媒３に照射される紫外線を遮るため、光触
媒３に到達する紫外線の光量が低下して、光触媒３の分
解効率が低下するためである。

【０００７】本発明は、吸着剤２による光触媒３の分解
効率の低下が押さえることができる光触媒膜を提供する
ことを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の光触媒膜は、上
記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、基
材表面に光触媒と吸着剤とバインダーとからなる下触媒
層を形成し、該下触媒層の表面に光触媒とバインダーと
からなる上触媒層を形成するものである。

【０００９】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明に加えて、上記下触媒層に膜強化材を含むもので
ある。

【００１０】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
の発明に加えて、上記膜強化材は、上記下触媒層の重量
に対して、重量比３％乃至３０％含むものである。

【００１１】請求項４に記載の発明は、請求項２に記載
の発明に加えて、上記膜強化材は、チタン酸カリウムを
用いるものである。

【００１２】請求項５に記載の発明は、請求項２に記載
の発明に加えて、上記膜強化繊維として、マイカを用い
るものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して、本発明を具
体化した実施の形態を説明し、本発明の理解に供する。
なお、従来例と同一部分には同一の符号を付して説明す
る。

【００１４】本発明の光触媒膜の第１の実施の形態を、
図１に示して説明する。図１において、Ｃは光触媒膜が
その表面に形成される基材、１はシリカ系の材料からな
るバインダー、２は合成ゼオライトからなる吸着剤、３
は酸化チタンからなる光触媒である。さらに、Ａはバイ
ンダー１と吸着剤２と光触媒３とからなる下触媒層、Ｂ
はバインダー１と光触媒３とからなる上触媒層である。

【００１５】なお、バインダー１としてはシリカ系を用
いるのは、シリカ系のバインダー１が光触媒３の活性を
損なわずに、かつ光触媒３との密着性が良いためであ
り、光触媒３に酸化チタン（ＴｉＯ₂ ）を用いるのは、
種々使用されている光触媒の中で―番安定しているため
であり、吸着剤２に合成ゼオライトを使用するのは、膜
形成（焼付）温度を５００℃に上げることができるから
である。さらに、光触媒膜の形成温度を常温で行うため
には、光触媒膜の塗液中に、常温で硬化可能な硬化剤を
添加すれば、常温で光触媒膜を形成できる。なお、膜形
成（焼付）を５００℃以上で行うと、酸化チタンの結晶
系がアナターゼ型からルチル型に変化して触媒活性が落
ちるため、膜形成（焼付）は５００℃以下が適切であ
る。

【００１６】本発明の光触媒膜の第２の実施の形態を、
図２に示して説明する。図２において、Ｃは光触媒膜が
その表面に形成される基材、１はシリカ系の材料からな
るバインダー、２は合成ゼオライトからなる吸着剤、３
は酸化チタンからなる光触媒、４は膜強化材として用い
るフィラーである。さらに、Ａはバインダー１と吸着剤
２と光触媒３とフィラー４とからなる下触媒層、Ｂはバ
インダー１と光触媒３とからなる上触媒層である。

【００１７】なお、光触媒膜中にフィラーを含ませるこ
とにより、膜強度が上昇する。具体的には、フィラー４
としては、繊維状のチタン酸カリウム、偏平粒子である
マイカを用いることにより、触媒活性を大きく低下させ
ずに光触媒膜の強度を上げることができた。

【００１８】

【実施例】以下本発明の各実施例及びその比較例の詳細
を説明する。

【００１９】（塗液の調整）始めに、光触媒膜の形成に
用いる塗液の成分について説明する。塗液の成分である
バインダー（シリカ）及び光触媒（酸化チタン）は、石
原産業（株）製のＳＴ―Ｋ０３を用いる。なお、ＳＴ―
Ｋ０３は、バインダーと酸化チタンが１：１の割合で含
有された液体である。また、吸着剤２としては、日産ガ
ードラー（株）製の合成ゼオライトを用いた。

【００２０】下触媒層Ａの塗液の成分は、表１に示す比
較例、実施例１、実施例２、実施例３についてそれぞれ
重量比で示した。

【００２１】

【表１】

【００２２】上触媒層Ｂの塗液の成分は、ＳＴ―Ｋ０３
を２―プロパノールにて３倍に希釈した物を使用した。
また、ＳＴ―Ｋ０３は常温でも硬化するが、焼付を行う
ことにより、より強い皮膜強度が得られることが分かっ
ており、最低でも１５０℃以上に焼付温度を上げるのが
望ましい。今回は３５０℃まで焼付温度を上げて試料を
作製した。

【００２３】（塗布方法）基材Ｃにはアルミ材シートを
使用し、６０ｍｍ×１６０ｍｍで０．１ｍｍ厚のもの
に、塗液を塗布した。膜形成には、浸積法を用いて塗液
の中に基材を浸積させ、乾燥を１００℃で１時間した後
に、３５０℃で１時間焼付を行った。この操作をくり返
し、下触媒層Ａの膜厚が４５μｍになるまで行った。ま
た、上触媒層Ｂは２回塗布を行い約３μｍ膜厚となるよ
う塗布を行った。

【００２４】（評価方法）上記のように光触媒膜を形成
したシートの密着性を、碁盤目テープ剥離試験を行って
調べた。なお、碁盤目テープ剥離試験とは、上記のよう
にして基材Ｃ表面に形成した光触媒膜の表面に碁盤目状
の切れ目を形成し、光触媒膜の表面にテープを貼付した
後、テープを光触媒膜から剥がして光触媒膜の基材Ｃか
らの剥離具合により、膜強度の評価を行った。

【００２５】さらに、光触媒特性については２７リット
ルの容積のボックスに臭気（被分解物）であるアセトア
ルデヒドを初期濃度１５０ｐｐｍとして、光触媒膜に吸
着させた後、光触媒膜に紫外線を照射して、アセトアル
デヒドの分解時間を評価した。

【００２６】（比較例）比較例としては、上記した方法
を用いて、６回塗布を繰返して膜厚４５μｍとして、下
触媒層のみからなる光触媒層のシートを２枚作製した。
比較例の碁盤目テープ剥離試験の結果は、光触媒膜（下
触媒層のみからなる）のテープ貼着面側が剥離し、光触
媒膜の基材Ｃとの界面側は、基材Ｃ側に残ることが判明
した。

【００２７】光触媒特性試験の結果は、アセトアルデヒ
ドの濃度が、ｌ０ｐｐｍから２ｐｐｍまで分解するに
は、１３．５時間かかることが判明した。

【００２８】（実施例１）上記比較例の膜上に、上触媒
層Ｂの塗布を３回繰返し、上触媒層Ｂが約ｌμｍの膜厚
となるように構成した２重層の光触媒膜を作製した。

【００２９】実施例１の碁盤目テープ剥離試験の結果
は、上触媒層Ｂ及び下触媒層Ｃの上触媒層に接する面側
の全体がテープと共に剥離し、下触媒層の基材Ｃとの界
面側は基材Ｃ側に残ることが判明した。光触媒特性試験
の結果は、アセトアルデヒドの濃度が、ｌ０ｐｐｍから
２ｐｐｍまで分解するには、８時間かかることが判明し
た。

【００３０】（実施例２）表１に示す組成の塗液を使用
し、上触媒層Ｂ、下触媒層Ｃの２層構造の光触媒膜を作
製した。実施例２の碁盤目テープ剥離試験の結果は、光
触媒膜の剥離は全く起こらなかった。これは、フィラー
４を添加したための効果と考えられる。なお、フィラー
が５％以下ではこのような結果は見られなかった。ま
た、光触媒特性試験では、アセトアルデヒドの濃度がｌ
０ｐｐｍから２ｐｐｍまでの分解時間が１０時間かかる
ことが判明した。これは、実施例２では、実施例１に比
較してフィラー４として用いるチタン酸カリウムが入っ
たために、光触媒特性が弱くなったためと思われる。

【００３１】（実施例３）表１に示す組成の塗液を使用
し、上触媒層Ｂ、下触媒層Ａの２層構造の光触媒膜を作
製した。実施例３の碁盤目テープ剥離試験の結果は、光
触媒膜の剥離は全く起こらなかった。また、光触媒特性
試験の結果は、アセトアルデヒドの濃度が、ｌ０ｐｐｍ
から２ｐｐｍまで分解するには、８．５時間かかること
が判明した。なお、実施例３は、実施例１に比較してフ
ィラー４が入ったために、実施例２と同様に光触媒特性
が低下したためと思われる。ただし、実施例２と比較し
て、実施例３の光触媒特性が改善されているのは、マイ
カからなるフィラー４の粒子か偏平なために、下触媒膜
Ａ中に空間が生じやすく、フィラー４の表面に光触媒
層、および吸着層が形成されることにより、光触媒膜の
比表面積が増えたためであると推測される。なお、上記
した比較例、実施例１乃至実施例３の密着性および光触
媒特性の結果を表２にまとめて示す。

【００３２】

【表２】

【００３３】

【発明の効果】請求項１によれば、基材表面に光触媒と
吸着剤とバインダーとからなる下触媒層を形成し、該下
触媒層の表面に光触媒とバインダーとからなる上触媒層
を形成するため、上触媒層では吸着剤が紫外線を遮るこ
とないため、光触媒の臭気分解効率を落とすことなく、
吸着剤が脱臭吸着することができ、紫外線照射により、
吸着剤が吸着した臭気成分を光触媒が効率よく分解する
ことができる。

【００３４】請求項２によれば、上記下触媒層に膜強化
材を含むため、光触媒膜の強度を高めることができる。

【００３５】請求項３によれば、上記膜強化材は、上記
下触媒層の重量に対して、重量比３％乃至３０％含むた
め、光触媒膜の臭気の分解効率及び吸着効率を低下する
ことなく、光触媒膜の強度を上げることができる。

【００３６】請求項４によれば、上記膜強化材にチタン
酸カリウムを用いるため、光触媒膜の強度を上げること
ができる。

【００３７】請求項５によれば、上記膜強化材にマイカ
を用いることにより、光触媒性能、吸着性能を落とすこ
となく光触媒膜の強度を上げることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態である光触媒膜の構
造を示す断面図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態である光触媒膜の構
造を示す断面図である。

【図３】従来の光触媒膜の構造を示す断面図である。

【符号の説明】

１バインダー（〇）２吸着剤（△）３光触媒（□）４フィラーＡ下触媒層Ｂ上触媒層Ｃ基材

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＢ０１Ｊ 35/02 Ｂ０１Ｊ 35/02 ＰＬ 37/02 ３０１ 37/02 ３０１Ｌ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基材表面に光触媒と吸着剤とバインダー
とからなる下触媒層を形成し、該下触媒層の表面に光触
媒とバインダーとからなる上触媒層を形成することを特
徴とする光触媒膜。
【請求項２】上記下触媒層に膜強化材を含むことを特
徴とする請求項１に記載の光触媒膜。
【請求項３】上記膜強化材は、上記下触媒層の重量に
対して、重量比３％乃至３０％含むことを特徴とする請
求項２に記載の光触媒膜。
【請求項４】上記膜強化材は、チタン酸カリウムを用
いることを特徴とする請求項２に記載の光触媒膜。徴と
する光触媒。
【請求項５】上記膜強化繊維として、マイカを用いる
ことを特徴とする請求項２に記載の光触媒膜。