JP2001162172A

JP2001162172A - 光触媒製品およびその製造方法

Info

Publication number: JP2001162172A
Application number: JP34752199A
Authority: JP
Inventors: Masaki Tomoya; 正樹友谷
Original assignee: Kurashiki Textile Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Kurashiki Textile Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1999-12-07
Filing date: 1999-12-07
Publication date: 2001-06-19

Abstract

(57)【要約】【課題】殺菌および消臭効果が高く且つその効果の持
続性の高い光触媒製品およびその製造方法を提供する。【解決手段】光触媒がバインダー樹脂により基材上に
固定されてなる光触媒製品において、光触媒活性を有す
る粉体の表面が樹脂外に露出した状態でバインダー樹脂
表面上に保持されている光触媒製品。光触媒が、光半導
体または光半導体と金属粉末および吸着剤の少なくとも
一方との混合物である上記の光触媒製品。基材上にバイ
ンダー樹脂を塗布し、塗布された樹脂が粘着性を有する
間に樹脂上から光触媒粉末を散布することにより、光触
媒をバインダー樹脂を介して基材上に固定する上記の光
触媒製品の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光半導体を用いて
有害物質を分解し、消臭や殺菌を行う光触媒製品および
その製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】健康問題、環境問題に対する関心の高ま
りに伴い、工業レベルでの有害物質除去だけでなく、日
常生活においても抗菌、悪臭除去の要求が増加してい
る。臭気成分や有害成分に、数多くの化合物、例えば、
アンモニア、アミン類（例えば、トリメチルアミン、ト
リエチルアミン等）などの窒素含有化合物、硫化水素、
メチルメルカプタンなどの硫黄含有化合物、ホルムアル
デヒド、アセトアルデヒドなどのアルデヒド類、ギ酸、
酢酸、吉草酸などの低級脂肪酸類などが含まれる。この
ような生活環境には低級脂肪酸などの酸性臭気成分、窒
素含有化合物などの塩基性成分、硫黄臭気成分、アルデ
ヒド類などの中性臭気成分など種々の臭気成分が存在す
る。しかし、種類の異なる複数の成分を除去することは
一般に困難である。

【０００３】これらの消臭源を除去するため、例えば消
臭剤を繊維に担持した消臭繊維が提案されている。消臭
剤としては、粉末、液状のものなど種々存在するが、繊
維状物にそれらを担持させるには、練りこみによる方
法、もしくは含浸などにより表面にコーティングする方
法を採らなければならない。このような方法では、樹脂
やバインダー等により消臭剤の表面が被覆され、添加量
の割には十分な効果が得られない。

【０００４】また活性炭、シリカ、アルミナなどの物理
吸着主体とする消臭剤には臭気成分を分解する能力はな
く、吸着容量に限界があり、臭気成分の吸着量が飽和吸
着容量に達すると消臭能力がなくなる。加えて、温度変
化等により吸着した臭気成分をそのままの形で放出して
しまうため、消臭の意味をなさない。更に臭気成分イオ
ンと結合する化学吸着によるものでも、臭気成分を分解
するわけでないので、時間経過とともに結合部位が減
少、消失という具合に、この場合でも自己消費型なので
結合部位の消失と同時に消臭できなくなる。

【０００５】抗菌剤についても、その表面が樹脂やバイ
ンダーで被覆されると効果が得られにくく、また現在使
用されている抗菌剤は溶出系であり、溶出とともに効果
が減衰し、効果の持続性に欠ける。

【０００６】上記のような消臭剤や抗菌剤に対し、近
年、光触媒作用を利用した光反応性半導体による有害物
質除去方法が注目を集めている。光反応性半導体は、前
記消臭剤に較べて吸着能力に乏しく、特に初期の有害物
質除去能力は、活性炭等に劣るものの、臭気成分を分解
するため、容量に飽和限界がなく、また、臭気成分の分
解除去に対して自己消費、および劣化を被らず、原理的
にも能力の低下はない。また分解物質の種類を問わず分
解が可能であるため、前記消臭剤に較べて大きな利点を
有するだけでなく、抗菌作用も兼ね備えている。

【０００７】このような光反応性半導体を含有する消
臭、抗菌シートとしては、例えば、特開平１０-２５６
９６号公報には、光触媒活性を有する無機微粒子をバイ
ンダーとともに分散した紙原料を抄紙する方法が開示さ
れている。この発明では光触媒は表面がバインダーによ
って被覆されている。光反応性半導体を利用した消臭、
抗菌シートにおける分解能力は、光反応性半導体の有害
物質との接触時間機会が多いほど向上するため、光反応
性半導体と有害物質との接触面積が広いほど、また両者
の接触時間が長いほど効果がある。

【０００８】特開平１０-２６３４１２号公報では、紙
または不織布に光触媒を内添または塗布し、その表面を
エッチングすることにより光触媒を露出させる方法が開
示されているが、エッチングの特殊な加工が必要であ
り、強度低下を招く恐れもあるため一般的な製造技術と
は言えない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、殺菌および
消臭効果が高く且つその効果の持続性の高い、殺菌や消
臭用途に有用な光触媒製品およびその製造方法を提供す
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、光触媒がバイ
ンダー樹脂により基材上に固定されてなる光触媒製品に
おいて、光触媒活性を有する粉体が樹脂外に露出した状
態でバインダー樹脂表面上に保持されていることを特徴
とする光触媒製品に関する。詳しくは、本発明は、光触
媒が光半導体または光半導体と金属粉末および吸着剤の
少なくとも一方との混合物である上記の光触媒製品に関
する。ひとつの態様として本発明は、光触媒およびそれ
を載せたバインダー樹脂が基材上にドット状、帯状また
は格子状に部分的に存在するかまたは全面的に存在する
上記の光触媒製品に関する。また、本発明は、基材上に
バインダー樹脂を塗布し、塗布された樹脂が粘着性を有
する間に樹脂上から光触媒粉末を散布することにより、
光触媒をバインダー樹脂を介して基材上に固定する上記
の光触媒製品の製造方法に関する。

【００１１】本発明では、光触媒がバインダー樹脂から
露出した状態で活性を保持しているため、光触媒と有害
物質との接触機会を十分に確保でき、そのため消臭や抗
菌作用が従来の技術に較べて極めて効率的に行われると
いう特徴がある。したがってまた、本発明の光触媒製品
は光触媒の表面を露出させるために、特殊な加工である
エッチング加工等の厄介で費用のかかる工程を加える必
要がないという特徴も有する。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の光触媒製品中に、バイン
ダー樹脂を介して基材上に担持される光触媒は、光半導
体または光半導体と金属粉末および吸着材の少なくとも
一方との組み合わせになる混合物である。光触媒は、上
記混合物を粉末混合物のまま使用してもよいし、または
粉末混合物を造粒して粒径を大きくして用いてもよい。
造粒して使用する場合、その粒径は好ましくは５０〜５
００μｍ、より好ましくは１００〜２００μｍである。
造粒は、例えば水に分散したスラリーを霧滴化し乾燥す
ることにより行なうことができる。光半導体としては、
ＴｉＯ₂、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＷＯ₃、Ｆｅ₂Ｏ₃、ＳｒＴ
ｉＯ₃、ＫＮｂＯ₃等の粉末を挙げることができる。特に
好ましいものはアナターゼ型結晶形態を持つＴｉＯ₂で
ある。これらの光半導体は粉末でありそのまま使用して
もよいし、取り扱い作業性を重視する場合にはこれら粉
末を造粒して使用してもよい。したがって光半導体の粒
径は、より大きい表面積を確保するとともに、良好な作
業性を確保するために０.０１〜５００μｍが好まし
く、０.３〜２００μｍが特に好ましい。

【００１３】金属粉末は、上記光半導体と組み合わされ
て光触媒作用を発現するものであり、金、銀、白金、銅
等の金属が好ましい。特に好ましい金属は銀である。銀
は水の存在下でも錆びず耐久性があり、且つ比較的安価
である。更に銀は無毒でありそれ自体殺菌性を有すると
いう特徴がある。これらの金属の粉末は好ましくは粒径
０.０１〜１.０μｍ、より好ましくは０.０５〜０.１μ
ｍで使用される。光半導体粉末と金属粉末の混合割合
は、光半導体１００重量部に対して金属粉末が１〜５５
重量部、好ましくは２０〜３０重量部である。

【００１４】吸着材は、悪臭物質および有害物質等を吸
着・保持するためのものであり、アパタイト（リン灰
石）、ゼオライトまたはセピオライト等のセラミックス
吸着材粉末、活性炭等の有機質吸着材等を用いることが
できる。これらは存在する悪臭源または有害物質の種類
によって２種類以上を混合して用いてもよい。吸着材の
粒径は好ましくは０.００１〜１.０μｍ、特に好ましく
は０.０１〜０.１μｍである。吸着材の混合割合は、光
半導体１００重量部に対して１〜５０重量部、好ましく
は１０〜３０重量部である。

【００１５】光半導体と、金属粉末および／または吸着
材粉末の混合物からなる上記光触媒を基材上に固定する
ために用いられるバインダー樹脂としてはアクリル樹
脂、ウレタン樹脂、アクリル／ウレタン樹脂等が挙げら
れ、特に自己架橋タイプのものが好ましい。バインダー
樹脂として高吸水性樹脂を単独または上記の樹脂と併用
して使用すると更に光触媒の効果が引き出せる。これら
のバインダー樹脂は、樹脂１００％の固体として使用し
てもよいし、ペースト、エマルジョン、濃厚溶液その他
の液体中に分散された状態のものであってもよい。これ
らバインダー樹脂は、基材上に全面コーティングしても
よいし、部分的に付着してもよい。部分的な付着とは、
例えばドット状、帯状、格子状である。

【００１６】部分的な付着の場合は、基材が部分的に露
出するため、基材に種々の機能を付与しておけば光触媒
機能以外にもそれらの性能も併せて発揮することができ
る。例えば基材として不織布を使用する場合、不織布に
付与できる機能としては、例えば（１）ある特定の臭気
成分を選択吸着できる繊維の混紡、または処理剤の表面
コーティングやスプレー塗布が可能である；（２）初期
消臭機能を向上させるために活性炭などを付着させるこ
とができる；（３）補助的に抗菌性を付与するために種
々の抗菌剤を使用できる；（４）各種金属のメッキを施
すことにより、抗菌性等を付与できる。部分的付着の場
合、付着面積は特に限定するものではないが、基材によ
る上記のような特性を効果的にするためには、付着面積
は好ましくは基材の５〜４０％、より好ましくは１０〜
２０％である。ドットの場合、個々のドットの大きさは
好ましくは０.０３〜１.２ｍｍ²、より好ましくは０.０
７〜０.５ｍｍ²である。

【００１７】基材は特に限定されず、シート状物、ブロ
ック状物、粒状物等用途に応じて選ぶことができる。ブ
ロック状物とは、板状物や発泡体ブロック等が含まれ、
また粒状物には１ｃｍ以下の球、多孔質体、円盤、その
他種々の形態のものが含まれる。特に好ましい基材はシ
ート状物である。シート状物は表面積が広く且つ可撓性
を有するため、その有する種々の性能をより効率的に発
揮しやすく、且つ適用範囲も広くなる。シート状物の基
材としては、不織布、編物、織物、ネット、紙、プラス
チック製フィルムまたはシート、あるいはこれらの複合
物が例示できる。特に不織布は、種々の繊維素材が使用
でき、組織や厚さなど形態面でも幅広く選択できるた
め、更には経済的な材料であるため、本発明の製品に使
用する基材として好ましい。不織布としては、繊維接着
不織布、接着剤結合性不織布、水流絡合不織布等いずれ
も使用できる。またフィラメント、ネット、編物、織物
と複合化した不織布も使用できる。

【００１８】本発明の光触媒製品を製造するにはつぎの
ような方法を用いて行う。基材上にバインダー樹脂を塗
布し、塗布された樹脂が粘着性を有する間に樹脂上から
光触媒を散布することにより、光触媒を樹脂表面に保持
させる。次いで、冷却または乾燥により樹脂を固化して
光触媒を樹脂表面に固定する。こうして光触媒をバイン
ダー樹脂を介して基材上に固定することにより光触媒製
品を製造することができる。ここで樹脂は、上記で記載
したように樹脂１００％あるいはペースト等の液体中に
分散した状態で使用される。樹脂１００％のものを塗布
する場合は溶融状態で行う。したがって「塗布された樹
脂が粘着性を有する間」とは、樹脂が溶融状態にある間
またはペースト等が未乾燥状態にあることを意味する。
またバインダー樹脂の塗布は、基材上に全面塗布しても
よいし、部分的に塗布してもよい。部分的塗布とは、例
えばドット状、帯状または格子状に塗布することを言
う。例えばドット状に塗布するにはロータリスクリーン
を用いて行なうことができる。

【００１９】

【実施例】以下、実施例により本発明をより具体的に、
且つより詳細に説明する。実施例１ＴｉＯ₂（粒径０.５〜５.０μｍ）１００重量部に対し
て、銀粉末（粒径０.０５〜０.１μｍ）２０重量部およ
びヒドロキシアパタイト（粒径０.０１〜０.０８μｍ）
１０重量部を混合して混合粉末である光触媒組成物を調
製した。次に、ポリエステル不織布（目付け４０ｇ／ｍ
²、熱融着品）にアクリル樹脂をペースト状態でロータ
リスクリーンによりドット状に設け（付着量１５ｇ／ｍ
²、ドット数３３０個／平方インチ）、アクリル樹脂ペ
ーストが粘着性を有する間に、上記光触媒組成物粉末を
ドット面に散布してアクリル樹脂ペースト表面に付着さ
せた。アクリル樹脂部分以外の不織布上に落下した粉末
を除去した後、１５０℃でペーストを乾燥して完全にア
クリル樹脂表面にのみ光触媒組成物を固定し、光触媒付
着量５ｇ／ｍ²の光触媒シート１を得た。

【００２０】実施例２予めアンモニア吸着剤（商品名「ＯＤＲ-Ｍ２０」；丸
菱油化工業株式会社製）をコーティングしたポリエステ
ル不織布（目付け４０ｇ／ｍ²、熱融着品）に高吸水性
樹脂「アクアリック」（日本触媒化学社製）をペースト
状態でロータリスクリーンによりドット状に設け（付着
量１５ｇ／ｍ²、ドット数３３０個／平方インチ）、高
吸水性樹脂（ペースト）が粘着性を有する間に、実施例
１と同じ配合の光触媒組成物粉末をドット面に散布して
アクリル樹脂ペースト表面に付着させた。アクリル樹脂
部分以外の不織布上に落下した粉末を除去した後、１５
０℃でペーストを乾燥して完全にアクリル樹脂表面にの
み光触媒組成物を固定し、光触媒付着量５ｇ／ｍ²の光
触媒シート２を得た。

【００２１】実施例３ＴｉＯ₂（粒径０.５〜５.０μｍ）１００重量部に対し
て、銀粉末（粒径０.０５〜０.１μｍ）３０重量部およ
びヒドロキシアパタイト（粒径０.０１〜０.０８μｍ）
１５重量部、シリカ（ＳｉＯ₂）（粒径０.０５〜０.１
μｍ）１５重量部を混合して光触媒組成物粉末を調製し
た。光触媒組成物粉末を造粒して、平均粒径１００μm
（粒径分布１０〜１２０μｍ）の造粒化光触媒を調製し
た。次にポリエステル不織布（目付け４０ｇ／ｍ²、熱
融着品）にアクリル樹脂をペースト状態で片面全面にコ
ーティング（付着量２０ｇ／ｍ²）し、アクリル樹脂ペ
ーストが粘着性を有する間に、上記造粒化光触媒をコー
ティング面に均一に散布してアクリル樹脂ペースト表面
に付着させた。余分な粉末を除去した後、１５０℃でペ
ーストを乾燥して完全にアクリル樹脂表面にのみ光触媒
を固定し、光触媒付着量１０ｇ／ｍ²の光触媒シート３
を得た。

【００２２】比較例１アクリル樹脂を４５重量％含有するアクリル樹脂エマル
ジョン１００重量部に、実施例１と同じ配合の光触媒組
成物粉末を混合した。このエマルジョンにポリエステル
不織布（目付け４０ｇ／ｍ²、熱融着品）を含浸し、１
５０℃で乾燥後の光触媒の付着量が１０ｇ／ｍ²の光触
媒シート３を得た。

【００２３】比較例２比較例１で得た光触媒シート３にアルカリ減量加工（１
００℃に加熱した５％水酸化ナトリウム水溶液中に浸漬
処理して１０％の減量を行った）を施し、表面に光触媒
組成物粉末を露出させた光触媒シート４を得た。

【００２４】実施例および比較例で得た各光触媒製品
（光触媒シート）について、抗菌性能および消臭性能を
評価した。評価結果を表１および表２に示した。抗菌性
能および消臭性能の評価は次の方法を用いて行った。〔抗菌性能評価方法〕試験菌：メチシリン耐性黄色ブドウ球菌（ＭＲＳＡ）、
大腸菌（Ｏ-１５７）および緑膿菌。方法：各種菌液を光触媒シートの表面に接種（接種菌
数は表に記載）し、室温（２０〜２５℃）に放置した。
この間室内蛍光灯以外の特別な光照射は行わなかった。
接種から１８時間後の生菌数を菌数測定法（繊維製品衛
生加工協会の試験マニュアルに準拠）により測定した。

【００２５】〔消臭性能評価方法〕試験ガス(臭気発生ガス)：アンモニア（汗、尿、タバコ臭などの刺激臭源）硫化水素（卵の腐敗臭源）メチルメルカプタン（野菜の腐敗臭などの源）トリメチルアミン（魚の腐敗臭などの源）酢酸（酢、タバコ臭などの源）方法：光触媒シートの入ったテドラーバックに上記各種
ガスを投入し、１時間、２時間、４時間および２４時間
経過後のテドラーバック内のガス濃度を検知管により測
定した。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【表２】

【００２８】〔本発明の光触媒製品の用途〕本発明の光
触媒製品は以下に例示する用途に極めて有効に使用する
ことができる。しかし、下記のものはその一例であっ
て、これらの用途に限定されるものではない。１）食品衛生関連分野（食品工場、飲食品提供施設、食
品販売施設等）食品加工（惣菜、弁当、その他）食中毒防止用（抗菌カバー、抗菌ふきん、その他）使用例：作業中は本発明の光触媒製品である抗菌処理ふ
きんを使用し、作業終了後は、まな板などの道具などに
抗菌処理カバーを被せておくことにより食中毒を防止す
る。飲食店内等抗菌テーブルクロス、抗菌お手拭（ドライ、ウェッ
ト）、その他使用例：レストラン等ではテーブルクロスの上に直接ナ
イフなどを置くので、テーブルクロスとして本発明の光
触媒製品を使用することにより衛生面の向上がはかれ
る。

【００２９】２）生活環境衛生分野（一般家庭、ホテル
等居住環境など）加湿器用加湿器には、加熱式、超音波式、気化式などがあるが、
いずれのタイプにおいても加湿のための水が必要であ
り、時間の経過とともに水の中に細菌が繁殖してしま
い、その結果、加湿と同時に細菌なども一緒に室内にば
ら撒かれることになる。加湿器内の水まわりに本発明の
光触媒製品を使用することにより、細菌の滅菌、抑制が
可能となり、室内の衛生状態を良好に保つことができ
る。トイレタリー用品（抗菌消臭便座カバー、抗菌消臭タ
オル等）衛生面で特に気になるトイレに本発明の光触媒製品であ
る抗菌消臭加工品を使用することにより、衛生面の向上
が計らえ、匂いも除去または軽減することができる。片
面に粘着加工を施すことにより、テープのように貼った
り剥がしたりすることもできる。

【００３０】３）レジャー（アウトドアなど）関連レジャーシート（フィールドシート）、テントシー
ト、その他これらのシート類は、表面（コットン）／中綿／防水シ
ートの構成をとるものが多く、この表面を本発明の光触
媒シートとすることにより、アウトドアで太陽の光が当
たれば当たるほど抗菌作用ができて衛生的なシートとす
ることができる。テーブルクロス、手拭、その他光が当たるだけで抗菌が可能となるため効果的に衛生機
能が働く。

【００３１】４）雑貨、その他自動車用品（トランクシート、シートカバーなど）室内のタバコ臭などの悪臭を分解、除去できる。太陽光
により効果は大きくなる。

【００３２】その他、本発明の光触媒製品の抗菌製品と
しての用途が期待される分野を表３および表４に示す。

【表３】

【００３３】

【表４】

【００３４】

【発明の効果】本発明の光触媒製品は、吸着材料による
吸着作用と、光触媒粉末および金属粉末による光触媒作
用により、優れた殺菌および消臭作用等の効果を、経時
的に減衰することなく、半永久的に持続することができ
る。また、本発明の製造方法により、不織布、織布、紙
などの種々の材料に種々の状態（面積、形状）で滅菌、
消臭効果を付与することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ０１Ｄ 53/36 ＨＦターム(参考） 4C080 AA07 BB02 BB05 CC01 HH05 JJ05 JJ06 KK08 MM01 MM02 MM04 MM07 4D048 AA22 AA30 AB03 BA06Y BA07Y BA34Y BA44Y BB02 BB03 BB06 BB07 BB08 EA01 4F100 AA04 AA21 AB01A AB24 AK24 AK41 AS00A AT00B BA02 DC15A DC22A DC30A DE01 DE01A DG10B DG12B DG13B DG15B EH46 EH76 JC00 JG10A JL08A JN30A 4G069 AA03 AA08 BA02B BA04B BA22A BA22B BA48A BB02B BC32B CA01 CA11 CA17 DA06 EA09 EA13 FA06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光触媒がバインダー樹脂により基材上に
固定されてなる光触媒製品において、光触媒が樹脂外に
露出した状態でバインダー樹脂表面上に保持されている
光触媒製品。
【請求項２】光触媒が、光半導体または光半導体と金
属粉末および吸着剤の少なくとも一方との混合物である
請求項１に記載の光触媒製品。
【請求項３】基材が不織布、編物、織物、ネット、
紙、プラスチック製フィルムまたはシート、あるいはこ
れらの複合物から選ばれるシート状物である請求項２に
記載の光触媒製品。
【請求項４】光触媒およびそれを載せたバインダー樹
脂が基材上にドット状、帯状または格子状に部分的に存
在するかまたは全面的に存在する請求項１〜３のいずれ
かに記載の光触媒製品。
【請求項５】基材上にバインダー樹脂を塗布し、塗布
された樹脂が粘着性を有する間に樹脂上から光触媒粉末
を散布することにより、光触媒をバインダー樹脂を介し
て基材上に固定する請求項１〜４のいずれかに記載の光
触媒製品の製造方法。
【請求項６】バインダー樹脂を基材上にドット状、帯
状または格子状に部分的に塗布するかまたは全面的に塗
布する請求項５に記載の製造方法。