JP2001031483A - 光触媒機能を備えるセラミックス建材の製造方法 - Google Patents
光触媒機能を備えるセラミックス建材の製造方法Info
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-
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Abstract
(57)【要約】
【課題】窒素酸化物除去などの大気浄化、防汚、抗菌作
用等の光触媒機能を有するセラミックス建材を低コス
ト、効率的に製造できる方法を提供する。 【解決手段】セラミックス建材の製造工程において、焼
成直後冷却中の基材表面に光触媒液を直接吹き付けるこ
とによって光触媒層を形成する工程を加えることで、光
触媒機能を半永久的に有するセラミックス建材を製造す
る。
用等の光触媒機能を有するセラミックス建材を低コス
ト、効率的に製造できる方法を提供する。 【解決手段】セラミックス建材の製造工程において、焼
成直後冷却中の基材表面に光触媒液を直接吹き付けるこ
とによって光触媒層を形成する工程を加えることで、光
触媒機能を半永久的に有するセラミックス建材を製造す
る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は大気浄化、防汚、抗
菌などの光触媒機能を有するセラミックス建材の製造方
法に関する。
菌などの光触媒機能を有するセラミックス建材の製造方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】二酸化チタンに光を照射すると、光触媒
反応の強い酸化力によりほとんどの有機物と一部の無機
物を分解することができるため、NOx、SOxなど大
気汚染物質の無害化、付着した汚れの分解・除去、およ
び抗菌、防臭、防カビなどを目的とした建材に利用され
ている。
反応の強い酸化力によりほとんどの有機物と一部の無機
物を分解することができるため、NOx、SOxなど大
気汚染物質の無害化、付着した汚れの分解・除去、およ
び抗菌、防臭、防カビなどを目的とした建材に利用され
ている。
【0003】一方、セラミックス建材に光触媒機能を付
与するには、半永久的に効果を持続できる透明な光触媒
層を形成することが望まれている。既存の方法として、
ゾルーゲル法、高温焼結法、スパッタリング法、CVD
法、蒸着法、パイロゾル法などが知られている。ところ
が、ゾルーゲル法、高温焼結法については、セラミック
ス基材に光触媒層を強固に形成させる為に、あらためて
焼成処理が必要である。また、スパッタリング法、CV
D法、蒸着法、パイロゾル法等は高価な設備を要する。
従って、これらの方法は製造コストが高く、普及しにく
い状況にある。
与するには、半永久的に効果を持続できる透明な光触媒
層を形成することが望まれている。既存の方法として、
ゾルーゲル法、高温焼結法、スパッタリング法、CVD
法、蒸着法、パイロゾル法などが知られている。ところ
が、ゾルーゲル法、高温焼結法については、セラミック
ス基材に光触媒層を強固に形成させる為に、あらためて
焼成処理が必要である。また、スパッタリング法、CV
D法、蒸着法、パイロゾル法等は高価な設備を要する。
従って、これらの方法は製造コストが高く、普及しにく
い状況にある。
【0004】
【発明が解決しょうとする課題】本発明者は、このよう
な実状に鑑み、セラミックス基材に低コスト、効率的に
光触媒層を形成する方法について検討した結果、焼成直
後の余熱を利用することにより強固な光触媒層を形成す
る方法を考案するとともに、大気浄化、防汚、抗菌など
の優れた特性を有する本発明を完成したものである。即
ち、本発明はタイル、レンガ、陶板、瓦、舗装材などの
セラミックス建材に、光触媒層を簡単にかつ効率よく付
着することにより、光触媒機能を付与するセラミックス
建材の低コストの製造方法を提供しようとするものであ
る。
な実状に鑑み、セラミックス基材に低コスト、効率的に
光触媒層を形成する方法について検討した結果、焼成直
後の余熱を利用することにより強固な光触媒層を形成す
る方法を考案するとともに、大気浄化、防汚、抗菌など
の優れた特性を有する本発明を完成したものである。即
ち、本発明はタイル、レンガ、陶板、瓦、舗装材などの
セラミックス建材に、光触媒層を簡単にかつ効率よく付
着することにより、光触媒機能を付与するセラミックス
建材の低コストの製造方法を提供しようとするものであ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の課題は以下の手段
により達成される。
により達成される。
【0006】請求項1は焼成直後冷却中のセラミックス
基材に直接、光触媒液を吹き付けることにより光触媒層
を形成することを特徴とするセラミックス建材の製造方
法を提供するものである。
基材に直接、光触媒液を吹き付けることにより光触媒層
を形成することを特徴とするセラミックス建材の製造方
法を提供するものである。
【0007】請求項2はテッセラやスクラッチなどの粗
い多孔質面状のセラミックス基材に対し、アナターゼ型
TiO2ゾルとSiO2ゾルとの混合液を光触媒液とする
ことを特徴とする請求項1のセラミックス建材の製造方
法を提供するものである。
い多孔質面状のセラミックス基材に対し、アナターゼ型
TiO2ゾルとSiO2ゾルとの混合液を光触媒液とする
ことを特徴とする請求項1のセラミックス建材の製造方
法を提供するものである。
【0008】請求項3は平滑面状のセラミックス基材に
対し、ペルオキソチタン酸を含む光触媒液をもちいるこ
とを特徴とする請求項1のセラミックス建材の製造方法
を提供するものである。
対し、ペルオキソチタン酸を含む光触媒液をもちいるこ
とを特徴とする請求項1のセラミックス建材の製造方法
を提供するものである。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明において、セラミックス基
材はタイル、レンガ、陶板、瓦などの高温焼成を要する
セラミックス建材を意味する。
材はタイル、レンガ、陶板、瓦などの高温焼成を要する
セラミックス建材を意味する。
【0010】本願の請求項1では、焼成直後の温度、余
熱を利用することによってセラミックス基材表面に吹き
付けて形成した光触媒層を強固にさせる。この方法は、
あらためて焼成する必要がなく、通常のセラミックス製
造工程にて光触媒液の吹き付け工程を加えるだけで、光
触媒機能を有するセラミックス建材を製造でき、エネル
ギーや人件費を削減できる。この製造方法の工程フロー
を図1に示す。
熱を利用することによってセラミックス基材表面に吹き
付けて形成した光触媒層を強固にさせる。この方法は、
あらためて焼成する必要がなく、通常のセラミックス製
造工程にて光触媒液の吹き付け工程を加えるだけで、光
触媒機能を有するセラミックス建材を製造でき、エネル
ギーや人件費を削減できる。この製造方法の工程フロー
を図1に示す。
【0011】光触媒層の形成に適する基材表面温度は塗
布液の種類および吹き付け方法によって異なるが、35
0℃〜500℃が望ましい。300℃以下に冷却する
と、光触媒層は十分密着できず、優れた光触媒機能が得
られにくい。逆に500℃を越えると、急冷によりセラ
ミックス基材の亀裂が起きやすい。
布液の種類および吹き付け方法によって異なるが、35
0℃〜500℃が望ましい。300℃以下に冷却する
と、光触媒層は十分密着できず、優れた光触媒機能が得
られにくい。逆に500℃を越えると、急冷によりセラ
ミックス基材の亀裂が起きやすい。
【0012】十分な密着性および活性をもつ光触媒層が
形成できれば、光触媒液の種類およびその吹き付け方法
についてとくに制限することはないが、滑らかで緻密な
薄膜を必要とする場合は、成膜特性に優れた光触媒液と
細かい粒子の吹き付け方法が望ましい。
形成できれば、光触媒液の種類およびその吹き付け方法
についてとくに制限することはないが、滑らかで緻密な
薄膜を必要とする場合は、成膜特性に優れた光触媒液と
細かい粒子の吹き付け方法が望ましい。
【0013】窒素酸化物(NOx)などの大気汚染物を
効率よく除去できるセラミックス建材については、比表
面積が大きく多孔質な面に、厚い光触媒層の形成が望ま
れている。本発明者は、先願(特願平11−11157
8)では、テッセラやスクラッチなど粗い多孔質面状の
セラミックス基材に1〜10mg/cm2のTiO2を担持させ
た大気浄化型建材を提案した。
効率よく除去できるセラミックス建材については、比表
面積が大きく多孔質な面に、厚い光触媒層の形成が望ま
れている。本発明者は、先願(特願平11−11157
8)では、テッセラやスクラッチなど粗い多孔質面状の
セラミックス基材に1〜10mg/cm2のTiO2を担持させ
た大気浄化型建材を提案した。
【0014】本願の請求項2では、このような大気浄化
型セラミックス建材の低コスト製造方法として、 粗
い多孔質面状をもつ基材に安価な光触媒液としてアナタ
ーゼ型TiO2ゾルとSiO2ゾルとの混合液をもちいて
請求項1の方法により製造することを提案する。
型セラミックス建材の低コスト製造方法として、 粗
い多孔質面状をもつ基材に安価な光触媒液としてアナタ
ーゼ型TiO2ゾルとSiO2ゾルとの混合液をもちいて
請求項1の方法により製造することを提案する。
【0015】このような粗い多孔質面状の基材に形成さ
れた光触媒層はTiO2粒子が基材表面に存在するポー
ラス孔に固定されるため基材から剥離されにくく、優れ
た効果を半永久的に発揮することができる。
れた光触媒層はTiO2粒子が基材表面に存在するポー
ラス孔に固定されるため基材から剥離されにくく、優れ
た効果を半永久的に発揮することができる。
【0016】防汚、抗菌、脱臭などの光触媒機能付きセ
ラミックス建材は、平滑面状の基材に0.1〜1μmの
光触媒層を設けることによって、効果を十分発揮でき
る。しかしながら、平滑面状基材に対して上記のTiO
2ゾルとSiO2ゾルとを混合してなる光触媒液を塗布す
ることでは、十分に緻密な光触媒膜を形成することはで
きない。
ラミックス建材は、平滑面状の基材に0.1〜1μmの
光触媒層を設けることによって、効果を十分発揮でき
る。しかしながら、平滑面状基材に対して上記のTiO
2ゾルとSiO2ゾルとを混合してなる光触媒液を塗布す
ることでは、十分に緻密な光触媒膜を形成することはで
きない。
【0017】本願の請求項3では、施釉、又は無釉の平
滑面状セラミックス基材に対し、ペルオキソチタン酸を
含む光触媒液をもちい、請求項1の方法により、防汚、
抗菌、脱臭などの光触媒機能を有するセラミックス建材
を製造することを提案する。
滑面状セラミックス基材に対し、ペルオキソチタン酸を
含む光触媒液をもちい、請求項1の方法により、防汚、
抗菌、脱臭などの光触媒機能を有するセラミックス建材
を製造することを提案する。
【0018】ペルオキソチタン酸を含む光触媒液の製造
方法は、特開昭62−252319、特開平7−286
114などに開示されている。ペルオキソチタン酸水溶
液はアルコキシドチタン、チタン塩類化合物の加水分解
生成物である水酸化チタンと過酸化水素水溶液とを反応
させて製造することができ、基材に塗布し焼成すること
により、光触媒活性を有する高純度、緻密なアナターゼ
型薄膜を形成することができる。ペルオキソチタン酸水
溶液を予め加熱処理することによってアナターゼ型結晶
構造を有するTiO2粒子を形成させた後、低温焼成あ
るいは常温でコーティングしても、活性の優れた光触媒
薄膜を形成することができる。
方法は、特開昭62−252319、特開平7−286
114などに開示されている。ペルオキソチタン酸水溶
液はアルコキシドチタン、チタン塩類化合物の加水分解
生成物である水酸化チタンと過酸化水素水溶液とを反応
させて製造することができ、基材に塗布し焼成すること
により、光触媒活性を有する高純度、緻密なアナターゼ
型薄膜を形成することができる。ペルオキソチタン酸水
溶液を予め加熱処理することによってアナターゼ型結晶
構造を有するTiO2粒子を形成させた後、低温焼成あ
るいは常温でコーティングしても、活性の優れた光触媒
薄膜を形成することができる。
【0019】本願の方法では、ペルオキソチタン酸を含
む光触媒液は、活性の高い光触媒膜を形成するためにア
ナターゼ型TiO2微粒子を加熱処理によって形成させ
たものが望ましい。また、塗布時の基材温度を適当に高
くすることが望ましい。
む光触媒液は、活性の高い光触媒膜を形成するためにア
ナターゼ型TiO2微粒子を加熱処理によって形成させ
たものが望ましい。また、塗布時の基材温度を適当に高
くすることが望ましい。
【0020】施釉タイルなどの撥水性をもつ基材表面に
は、常温状態で水溶性光触媒液を均一に塗布することが
難しく、塗布前の洗浄・脱脂処理工程や表面活性剤の使
用が必要である。しかし、本願の方法では、光触媒液を
細かい粒子状態で高温の基材表面に付着した瞬間に乾燥
・硬化するので、均一で緻密な薄膜を形成しやすい。
は、常温状態で水溶性光触媒液を均一に塗布することが
難しく、塗布前の洗浄・脱脂処理工程や表面活性剤の使
用が必要である。しかし、本願の方法では、光触媒液を
細かい粒子状態で高温の基材表面に付着した瞬間に乾燥
・硬化するので、均一で緻密な薄膜を形成しやすい。
【0021】
【実施例1〜2】酸化チタンゾルSTS−01(石原産
業製、TiO230%、PH2)とシリカゾルST−A
K(日産化学製、SiO216%、PH4)を、Ti
O2:SiO2=80:20の割合で混合し30分攪拌し
た後、水で薄めてさらに30分攪拌することによって、
TiO26%、SiO21.5%、PH4の光触媒液を得
た。上記の光触媒液を、それぞれ表面温度が500℃
(実施例1)、350℃(実施例2)に加熱されたテッ
セラタイル(寸法60×117mm)にスプレーで吹き付
けることによって、TiO2担持量2mg/cm2の試料を得
た。
業製、TiO230%、PH2)とシリカゾルST−A
K(日産化学製、SiO216%、PH4)を、Ti
O2:SiO2=80:20の割合で混合し30分攪拌し
た後、水で薄めてさらに30分攪拌することによって、
TiO26%、SiO21.5%、PH4の光触媒液を得
た。上記の光触媒液を、それぞれ表面温度が500℃
(実施例1)、350℃(実施例2)に加熱されたテッ
セラタイル(寸法60×117mm)にスプレーで吹き付
けることによって、TiO2担持量2mg/cm2の試料を得
た。
【0022】
【比較例1】常温のテッセラタイル(寸法60×117
mm)に、上記の光触媒液をTiO2担持量が2mg/cm2に
なるよう塗布し乾燥した後、500℃で30分間焼成す
ることによって、試料を得た。
mm)に、上記の光触媒液をTiO2担持量が2mg/cm2に
なるよう塗布し乾燥した後、500℃で30分間焼成す
ることによって、試料を得た。
【0023】上記試料のNOx除去機能を電解電位式N
Ox濃度連続測定計によって評価した。測定条件は、U
V強度0.7mw/cm2、NO標準ガス1.5ppm、流量3
50ml/分、試料面積70cm2であった。測定結果を図
1に示す。実施例1〜2の試料は、いずれも比較例1と
ほぼ同程度のNOx浄化性能を得た。
Ox濃度連続測定計によって評価した。測定条件は、U
V強度0.7mw/cm2、NO標準ガス1.5ppm、流量3
50ml/分、試料面積70cm2であった。測定結果を図
1に示す。実施例1〜2の試料は、いずれも比較例1と
ほぼ同程度のNOx浄化性能を得た。
【0024】
【実施例3】ペルオキソチタン酸系のコーティング剤、
TKC−302(テイカ製、TiO22.5%、アナタ
ーゼ結晶型、PH7)を光触媒液として、500℃に加
熱された外装無釉タイル(100mm角)に、スプレーに
よって吹き付けることにより、光触媒膜厚0.5μm
(TiO2担持量0.2mg/cm2)の試料を得た。
TKC−302(テイカ製、TiO22.5%、アナタ
ーゼ結晶型、PH7)を光触媒液として、500℃に加
熱された外装無釉タイル(100mm角)に、スプレーに
よって吹き付けることにより、光触媒膜厚0.5μm
(TiO2担持量0.2mg/cm2)の試料を得た。
【0025】
【実施例4】実施例3のTKC−302のかわりに、T
KC−301 (テイカ製、TiO21.5%、無結晶
型、PH7)を光触媒液としてもちいた以外に、実施例
3と同じ方法で、光触媒膜厚0.5μmの試料を得た。
KC−301 (テイカ製、TiO21.5%、無結晶
型、PH7)を光触媒液としてもちいた以外に、実施例
3と同じ方法で、光触媒膜厚0.5μmの試料を得た。
【0026】
【実施例5】500℃に加熱された外装施釉タイル(6
0×217mm)に、スプレーによってTKC−302を
吹き付けることにより、光触媒膜厚0.3μm(TiO2
担持量0.1mg/cm2)の試料を得た。
0×217mm)に、スプレーによってTKC−302を
吹き付けることにより、光触媒膜厚0.3μm(TiO2
担持量0.1mg/cm2)の試料を得た。
【0027】
【比較例2】タイル表面温度を300℃に設定した以外
に、実施例4と同じ方法で、光触媒膜厚0.5μmの試
料を得た。
に、実施例4と同じ方法で、光触媒膜厚0.5μmの試
料を得た。
【0028】
【比較例3】TKC−302のかわりに、TKC−30
1をもちいた以外に、実施例5と同じ方法で光触媒膜厚
0.3μmの試料を得た。
1をもちいた以外に、実施例5と同じ方法で光触媒膜厚
0.3μmの試料を得た。
【0029】平滑面状試料の密着性を、JIS K54
00碁盤目テープ法に基き評価した。防汚、抗菌機能に
関わる光触媒活性はブラックライト照射によるNOx除
去とメチレンブルー分解能力で評価した。NO除去能力
はNO標準ガス濃度を1.0ppm、流量を200ml/分
に調節した以外に、実施例1〜2と同じ方法で評価し
た。メチレンブルー分解試験では0.5%のメチレンブ
ルー溶液(和光純薬製)を入れたマジックペンでタイル
全面に塗った後、ブラックライト(UV強度0.7mw/
cm2)を9時間照射した。これらの評価結果を表1に示
す。
00碁盤目テープ法に基き評価した。防汚、抗菌機能に
関わる光触媒活性はブラックライト照射によるNOx除
去とメチレンブルー分解能力で評価した。NO除去能力
はNO標準ガス濃度を1.0ppm、流量を200ml/分
に調節した以外に、実施例1〜2と同じ方法で評価し
た。メチレンブルー分解試験では0.5%のメチレンブ
ルー溶液(和光純薬製)を入れたマジックペンでタイル
全面に塗った後、ブラックライト(UV強度0.7mw/
cm2)を9時間照射した。これらの評価結果を表1に示
す。
【0030】
【表1】 *1)NO標準ガス:1ppm、流量:200ml/分、UV
強度:0.7mw/cm2 *2)色がほとんど無くなるまでに要する時間のランク
を表す ◎:3hr、○:6hr、△:9hr、×:9hr照射
で色変わらず
強度:0.7mw/cm2 *2)色がほとんど無くなるまでに要する時間のランク
を表す ◎:3hr、○:6hr、△:9hr、×:9hr照射
で色変わらず
【0031】
【発明の効果】本発明の方法により、大気浄化、防汚、
抗菌などの光触媒機能付きセラミックス建材を簡単かつ
低コストで製造することができる。
抗菌などの光触媒機能付きセラミックス建材を簡単かつ
低コストで製造することができる。
【図1】製造工程のフロー図
【図2】NO除去性能を比較するグラフ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田邊 幸雄 滋賀県栗太郡栗東町大字六地蔵145番地の 19 アルメタックス株式会社内 Fターム(参考) 2E001 DH00 DH23 GA06 GA08 HA14 HE09 2E110 AA64 AA65 BA13 BB05 GA26W GA34W GA44W GB28W 4D048 AA06 AB03 BA06X BA07X BB03 CA10 4G069 AA03 AA08 BA02A BA02B BA04A BA04B BA37 BA42A BA48A BB04A CA01 CA13 EA11 FB24
Claims (3)
- 【請求項1】焼成直後冷却中のセラミックス基材表面
に、光触媒液を直接吹き付けることにより光触媒層を形
成させることを特徴とする、セラミックス建材の製造方
法。 - 【請求項2】セラミックス基材が粗い多孔質面状をもつ
もので、光触媒液がアナターゼ型TiO2ゾルとSiO2ゾルと
の混合液であることを特徴とする請求項1のセラミック
ス建材の製造方法。 - 【請求項3】セラミックス基材が平滑面状をもつもの
で、光触媒液がペルオキソチタン酸を含むものであるこ
とを特徴とする請求項1のセラミックス建材の製造方
法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11206458A JP2001031483A (ja) | 1999-07-21 | 1999-07-21 | 光触媒機能を備えるセラミックス建材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11206458A JP2001031483A (ja) | 1999-07-21 | 1999-07-21 | 光触媒機能を備えるセラミックス建材の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001031483A true JP2001031483A (ja) | 2001-02-06 |
Family
ID=16523722
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11206458A Pending JP2001031483A (ja) | 1999-07-21 | 1999-07-21 | 光触媒機能を備えるセラミックス建材の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001031483A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005193118A (ja) * | 2004-01-06 | 2005-07-21 | Daiken Kagaku Kogyo Kk | 光触媒性粒子、光触媒性溶液、噴霧器、空気清浄器及び光触媒性基体 |
JP2007031967A (ja) * | 2005-07-22 | 2007-02-08 | Inax Corp | 建築材料及び建築構造体 |
JP2007083195A (ja) * | 2005-09-26 | 2007-04-05 | Taiheiyo Cement Corp | 光触媒体の製造方法 |
JP2008024565A (ja) * | 2006-07-24 | 2008-02-07 | Catalysts & Chem Ind Co Ltd | 改質酸化チタン粒子およびその製造方法、並びにこの改質酸化チタン粒子を使用した排ガス処理用触媒 |
KR101234609B1 (ko) * | 2010-11-30 | 2013-02-19 | 한국교통대학교산학협력단 | 오염 물질 분해 효과를 갖는 미세 다공질 세라믹 패널 및 그 제조 방법 |
CN106714964A (zh) * | 2014-09-24 | 2017-05-24 | 乐金华奥斯有限公司 | 可见光活性光催化瓷砖 |
-
1999
- 1999-07-21 JP JP11206458A patent/JP2001031483A/ja active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005193118A (ja) * | 2004-01-06 | 2005-07-21 | Daiken Kagaku Kogyo Kk | 光触媒性粒子、光触媒性溶液、噴霧器、空気清浄器及び光触媒性基体 |
JP2007031967A (ja) * | 2005-07-22 | 2007-02-08 | Inax Corp | 建築材料及び建築構造体 |
JP2007083195A (ja) * | 2005-09-26 | 2007-04-05 | Taiheiyo Cement Corp | 光触媒体の製造方法 |
JP4625742B2 (ja) * | 2005-09-26 | 2011-02-02 | 太平洋セメント株式会社 | 光触媒体の製造方法 |
JP2008024565A (ja) * | 2006-07-24 | 2008-02-07 | Catalysts & Chem Ind Co Ltd | 改質酸化チタン粒子およびその製造方法、並びにこの改質酸化チタン粒子を使用した排ガス処理用触媒 |
KR101234609B1 (ko) * | 2010-11-30 | 2013-02-19 | 한국교통대학교산학협력단 | 오염 물질 분해 효과를 갖는 미세 다공질 세라믹 패널 및 그 제조 방법 |
CN106714964A (zh) * | 2014-09-24 | 2017-05-24 | 乐金华奥斯有限公司 | 可见光活性光催化瓷砖 |
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