JPH10196229A - 窓 - Google Patents

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JPH10196229A
JPH10196229A JP9005275A JP527597A JPH10196229A JP H10196229 A JPH10196229 A JP H10196229A JP 9005275 A JP9005275 A JP 9005275A JP 527597 A JP527597 A JP 527597A JP H10196229 A JPH10196229 A JP H10196229A
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JP
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surface layer
organic
anatase type
formaldehyde
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JP9005275A
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English (en)
Inventor
Eiichiro Yokochi
英一郎 横地
Toshiyuki Origasa
利幸 折笠
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Dai Nippon Printing Co Ltd
Original Assignee
Dai Nippon Printing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 窓に油汚れ等の有機物、黴菌、或いはホルム
アルデヒド等の有機ガスを分解乃至は酸化によって除去
し、無害化する機能を持たせる。 【解決手段】 少なくとも外枠1,2,3の露出面、ウ
イングの棧4の露出面、窓ガラス5の内面側のいずれか
にアナターゼ型TiO2 を含む表面層を設ける。アナタ
ーゼ型TiO2 の作用により表面に付着する油汚れ、煙
草のヤニ等の有機物の汚れを分解し、また表面に付着し
た黴菌を殺菌するので、清潔な表面を保つことができ
る。さらに、床や壁から発生するホルムアルデヒド等の
有機ガスの室内での濃度を低減する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、建物等の窓に関す
るものである。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】一般に、窓は建物の採
光や換気を目的として壁や屋根などに開けた開口部に設
置される。このように窓は部屋内の汚れた空気を入れ替
えるため、窓枠や窓ガラスに油汚れ、煙草のヤニ等の汚
れが付着しやすいが、清掃を定期的に行わないと、汚れ
に伴って黴菌(細菌、黴の胞子等の微生物)が付着し、
衛生上も好ましくない。しかしながら、特に窓枠は形状
が複雑であるために清掃が困難で手間もかかる。また、
窓の設置場所によってはさらに清掃が困難な場合もあ
る。
【0003】一方、建物の内部には床材や壁装材が使用
されており、これらを構成する成分としての接着剤、或
いはこれら床材や壁装材を下地に貼り付けるための接着
剤として、低価格で接着力の強い尿素樹脂、フェノール
樹脂等が多く使用されているが、この接着剤は樹脂中に
含まれるホルムアルデヒドを空気中に発散する性質があ
る。そして建築完了後もホルムアルデヒドを発生し続け
るため、生活環境上好ましくない。そこで、接着剤を酢
酸ビニル系エマルジョン、レゾルシノール樹脂、エポキ
シ樹脂等のホルムアルデヒドを発散しないものに変更し
たり、接着剤中にホルムアルデヒド捕獲剤を混合する方
法も採られているが、前者の方法では、使用する接着剤
の価格が尿素・ホルマリン系等の接着剤に比べて高い上
に、仮接着性が悪く、製造時の良品数が低下するという
欠点があり、また後者の方法では、捕獲剤を使用するた
めに接着剤のコストが高くなる上、接着剤との組合せ如
何では接着特性が変わってしまうと言った欠点があり、
現実にはホルムアルデヒド発散性のものを使わざるを得
ない場合が多い。また、その他の室内に充満しやすい有
機ガスの例としては、燐酸トリクレジル、ジオクチルフ
タレート等の可塑剤、トルエン、キシレン等の有機溶剤
等がある。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決する
ため、本発明は、窓に油汚れ等の有機物、黴菌、或いは
ホルムアルデヒド等の有機ガスを分解乃至は酸化によっ
て除去し、無害化する機能を持たせることとしている。
すなわち、油汚れ等有機物系の汚れを分解する機能を持
たせておいて汚れを自然に除去乃至は容易に拭き取れる
ようにしたり、或いは付着した黴菌を殺菌する機能を付
与したり、ホルムアルデヒド等有機ガスの室内への充満
を抑制する機能を持たせておいて床や壁などから発散し
て室内に浮遊するホルムアルデヒドの濃度を低減するよ
うにしたものである。
【0005】
【発明の実施の形態】本発明の窓は、少なくとも外枠の
露出面、ウイングの棧の露出面、窓ガラスの内面側のい
ずれかにアナターゼ型TiO2 を含む表面層を設けるよ
うにしたものである。即ち、表面層を設ける部分は、外
枠の露出面のみ、ウイングの棧の露出面のみ、窓ガラス
の内面のみでもよいし、或いは外枠の露出面と窓ガラ
ス、ウイングの棧の露出面でもよいし、或いは外枠の露
出面とウイングの棧の露出面と窓ガラスの内面側の全て
に設けてもよい。
【0006】本発明で言う「窓」は周囲の外枠とそれを
塞ぐウイングとで構成される一般の窓であり、ウイング
としては引き戸、回転戸、はね上げ戸など任意のタイプ
のものが含まれる。ウイングが引き戸である窓を図1に
例示する。この例で言うと、窓の外枠は縦框1、上部横
框2(引き戸の場合は鴨居とも言う)、下部横框3(引
き戸の場合は敷居とも言う)で構成され、ウイングは棧
4と窓ガラス5とで構成されている。別タイプの窓も含
め、外枠や棧など窓ガラス以外の部分の材料としては、
(a)木材、(b)ポリ塩化ビニル、ポリカーボネー
ト、アクリル、ABS等の合成樹脂、(c)鉄、アルミ
ニウム、チタニウム等の金属、(d)その他が挙げられ
る。また窓ガラス部の材料としては、ソーダガラス、カ
リガラス等の無機物のセラミックス系ガラスの他、アク
リル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の有機物系のガラス
(所謂有機ガラス)が用いられる。
【0007】図2は溝を備えた木材製の下部横框である
敷居を切断状態で示す斜視図である。本発明では敷居1
1の溝11aが有る露出面にアナターゼ型TiO2 を含
む表面層10を設けている。なお、これに対向する鴨居
は図2が上下反転するのみで概略同じ形状である。
【0008】図3は下部横框の別の例を切断状態で示す
斜視図である。この例の下部横框12はアルミニウム押
出型材からなる。そして、この下部横框12の場合も露
出面にアナターゼ型TiO2 を含む表面層10を設けて
いるが、この図の例では溝12aの中には設け難いため
に省略してある(勿論、溝12aの中に表面層10を設
けることも可能である)。なお、これに対向する上部横
框は図3が上下反転するのみで概略同じ形状である。
【0009】図4は下部横框のさらに別の例を切断状態
で示す斜視図である。この例の下部横框13もアルミニ
ウム押出型材からなり、この下部横框13は戸当たり1
3aを有したタイプである。そして、この戸当たり13
aの出っ張りも含めて露出面にアナターゼ型TiO2
含む表面層10を設けている。なお、これに対向する上
部横框は図4が上下反転するのみで概略同じ形状であ
る。
【0010】図5は縦框とウイングを切断状態で示す斜
視図である。この例の縦框14及びウイングの棧15は
アルミニウム押出型材からなり、窓を閉じた時に縦框1
4の凹所14aに棧15が収納されるタイプである。そ
して、縦框14には凹所14aを形成するための凹凸面
も含めて露出面にアナターゼ型TiO2 を含む表面層1
0を設けており、棧15にはその表面全体にアナターゼ
型TiO2 を含む表面層10を設けてある。さらに、窓
ガラス16の内面側にアナターゼ型TiO2 を含む表面
層を設けるようにしてもよい。なお、窓ガラスの内面側
に該表面層を設ける場合には、所望の透明度、ヘイズ
(曇価)が確保されるように、膜厚等を加減する。
【0011】アナターゼ型TiO2 (二酸化チタン)
は、別名「鋭錐石」とも呼称され、結晶系は正方晶系を
なすものである。これは複数存在するTiO2 の結晶系
の一つであり、特にこの結晶系のものに光励起による油
汚れ、黴菌、ホルムアルデヒド等の有機物の分解乃至は
酸化作用が著しい。その有機物分解の機構は次のように
考えられる。すなわち、光(純粋なTiO2 の場合は3
80nm以下の波長。ただし分光増感剤を添加すればよ
り長い波長でも感光)により、エネルギーバンド中の価
電子帯の電子が伝導体に励起され、電子・正孔対を対創
生する。この対創生されたもののうち、電子は結晶表面
の酸素分子O2 を先ず還元して化学的に活性な活性酸素
種、酸素イオン等を生じ、また正孔は結晶表面の水分子
を酸化して水酸基ラジカル、水素イオン等を生じる。こ
のようにして生成した化学的に活性な水酸基ラジカル等
の作用によりそれらと接する有機物を酸化(或いは還
元)してこれを分解乃至は別の物質に変換するからだと
考えられる。例えば、ホルムアルデヒドの場合であれ
ば、酸化によって蟻酸、さらには水と炭酸ガスに変換さ
れる。このような電子・正孔対が結晶表面で水酸基ラジ
カルや活性酸素種を効率良く生成せしめるために、酸化
鉄(III)を添加することもできる。また、アナター
ゼ型TiO2 自体の感光波長帯の上限(吸収端)は38
0nmであるが、これをより長い波長側に延長するため
に、分光増感剤を添加することができる。このような分
光増感剤としては、可視光を吸収する色素が用いられ
る。代表的なものとしては、Ru(4,4’−ジカルボ
キシル−2,2’ビピリジン)2 (NCS)2 等のルテ
ニウム錯体が例示できる。
【0012】外枠や棧などの基材の材料として無機材料
を使用する場合は、図6に示すように、アナターゼ型T
iO2 を含む表面層10を基材17の表面に直接形成し
てもよいが、有機材料を使用する場合、或いは無機材料
を使用してもその表面に有機材料の塗膜や印刷層がある
場合は、図7に示すように、アナターゼ型TiO2 と反
応しない樹脂或いは無機材からなるバリア層18を間に
介在させる必要がある。このバリア層の樹脂としては、
ポリ弗化ビニリデン、ポリ4弗化エチレン等の弗素樹
脂、ポリシロキサン、シリコンゴム、シリコンアクリレ
ート等の硅素樹脂等があり、バリア層の無機材として
は、SiO2 、Al2 3 、酸化ハフニウム、酸化亜
鉛、酸化タンタル等の金属酸化物、アルミニウム、クロ
ム、ニッケル、真鍮、銅等の金属、セラミックス等があ
る。バリア層の厚みは10nm以上がよい。
【0013】アナターゼ型TiO2 を含む表面層を形成
するには、真空蒸着法、スパッタリング法、CVD法等
によればよい。或いは、水、アルコール等を溶媒とする
チタニアゾルを塗工し、加熱して乾燥、硬化させる方
法、或いは、四塩化チタン又はフッ化チタンに加熱水蒸
気を加える方法、チタン酸エステル水溶液を加水分解す
る方法を用いることもできる。十分な有機物の分解乃至
は酸化効果を考えると、アナターゼ型TiO2 を含む表
面層11の厚みは50nm以上がよい。
【0014】また、アナターゼ型TiO2 を樹脂バイン
ダー中に分散させて塗液とする場合は、TiO2 を励起
する波長帯の光を吸収しないものを選ぶが、それに加え
てバインダーの経時的な酸化、分解を防止するために特
別な工夫が必要である。具体的には、ポリシロキサン等
の有機物質を含まない(或いは僅かしか含まない)物
質、或いは前記硅素樹脂又は弗素樹脂等のアナターゼ型
TiO2 と反応しない樹脂をバインダーとすることであ
る。或いは、他の有効な手段としては、バインダーに分
散させるアナターゼ型TiO2 として、無機透明多孔質
体の孔中にアナターゼ型TiO2 を担持させたものを用
いる。アナターゼ型TiO2 は380nm以下の波長の
近紫外光で触媒活性が得られるから、無機透明多孔質体
には380nm以下の波長の近紫外光を透過するものが
用いられる。ただし、分光増感剤を添加した場合には、
延長された感光波長の上限(吸収端)以下の波長に対し
て透明なものを選ぶ。
【0015】上記の無機透明多孔質体としては、具体的
には、ゼオライト、シリカゲル、シリカアルミナ、セメ
ント、トライカルシウムシリケート、珪酸カルシウム、
多孔質硝子、水酸化アルミニウム、炭酸マグネシウム等
が例示できる。これらの中でも、光触媒の担持適性、光
触媒によって分解された生成物の吸着性等の点で、シリ
カゲル又はゼオライトを用いるのが好ましい。
【0016】これらの無機透明多孔質体に光触媒を担持
させる方法や、光触媒を担持させた光触媒担持体の具体
的な形態は特に問わないが、十分な光触媒機能が得られ
るようにするには、無機透明多孔質体100重量部に対
して10〜900重量部の光触媒を担持させるのが好ま
しい。また、この光触媒担持体に更に抗菌効果を付与す
るために、該担持体にAgイオンを吸着乃至担持させる
こともできる。
【0017】無機透明多孔質体の孔内への基材樹脂の侵
入を防ぎ、その一方で、分解対象物の侵入を許してこれ
を選択的に分解するようにするには、多孔質体の表面に
現れる孔の径が10nm〜10μmであるのが好まし
く、多孔質体の比表面積は10〜400m2 /gである
のが好ましい。また、無機透明多孔質体には平均粒径1
〜100μmのものを用いるのが好ましい。
【0018】バインダー樹脂は、バインダー樹脂分子間
に働く凝集力により集合体として振る舞い、また有機物
である樹脂と無機透明多孔質体とは馴染みが悪く、光触
媒担持体の孔内部、或いは光触媒担持体とバインダー樹
脂との間には空気が入り込んだりもしているので、バイ
ンダー樹脂は無機透明多孔質体の孔内に侵入し難く、光
触媒との接触によりバインダー樹脂が分解されるのを防
ぐことができる。また、たとえ無機透明多孔質体の孔内
にバインダーが侵入したとしても、そこに光触媒が存在
しなければバインダーは分解されず、また孔内に侵入し
たバインダー樹脂が光触媒によって分解されても、その
近傍のバインダー樹脂が局所的に分解されるに止まり、
光触媒の作用がバインダー樹脂の全体には及ばず、光触
媒担持体の脱落等により光触媒機能が失われてしまうに
は至らない。
【0019】一方、前述したような分解対象物(汚染物
質)の多くは、通常、分子状或いはコロイド(エアロゾ
ル)状で空気中に拡散しているので、拡散現象によって
容易に多孔質体の孔内に入り込み、光触媒と接触して分
解される。したがって、光触媒が無機透明多孔質体に担
持されているので、光触媒機能を損なうことなくバイン
ダー樹脂と光触媒との接触を避け、光触媒によってバイ
ンダー樹脂が分解されないようにして、分解対象物に対
して選択的に光触媒を作用させることが可能である。
【0020】なお、本発明の窓において、砂、泥土等の
無機物の汚れは一般に分解されず、また有機物の汚れも
その種類や付着量及び表面層のTiO2 の量如何によっ
ては、未分解のものが一部残ったり、分解生成物の残渣
が一部残る場合がある。その場合には、やはり或る程度
の拭取りや洗浄が必要となる。ただし一般には、アナタ
ーゼ型TiO2 の表面への水分の膜の形成、有機物の分
解残渣が離型層として働くため、拭取りや洗浄は容易と
なるが不便さは残る。その不便さをより軽減するための
工夫としては、特にアナターゼ型TiO2 粒子を樹脂バ
インダー中に分散させて塗工する方式の場合、バインダ
ーとして他の物質と接着し難い前記の如き弗素樹脂或い
は硅素樹脂を用いるようにする。或いは、樹脂バインダ
ー中に少量(0.5〜3重量%程度)の界面活性剤等の
帯電防止剤を添加して塗膜の体積固有抵抗を1010Ω・
cm以下となるようにする。これによって、特に空気中
に浮遊する塵埃、エアロゾル等を吸着することを防止す
るため、始めから汚れ難くなり好ましい。しかも、これ
はアナターゼ型TiO2 で分解できない塵埃等にも有効
である。帯電防止剤としては、陰イオン系、陽イオン
系、非イオン系等の界面活性剤が透明性が高く、TiO
2 の励起光を吸収し難いため好ましい。これら界面活性
剤の例としては、ポリオキシエチレンアルキルリン酸エ
ステル系の界面活性剤、ナフタレンスルホン酸ホルマリ
ン縮合物、特殊ポリカルボン酸型高分子界面活性剤、ポ
リオキシエチレン誘導体、オキシエチレン・オキシプロ
ピレンブロックコポリマー、ソルビタン脂肪酸エステ
ル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ポリオキシエ
チレンアルキルアミン、アルキルアルカノールアミド、
第4級アンモニウム塩、ピリジウム塩、アミノ硫酸エス
テル等がある。
【0021】このアナターゼ型TiO2 を含有する組成
物(塗料)をグラビアオフセット印刷、シルクスクリー
ン印刷等の印刷法、或いは、ロールコート、フローコー
ト、スプレーコート等の塗工法等により、基材の表面、
裏面、表裏表面、或いは表裏両面と側面を含む全表面の
少なくとも露出面に積層する。ただし、基材露出面の位
置や構造上、このような表面層を形成することが困難な
部分(例えば図3の溝12aの部分)或いはその他の理
由から表面層が設けられない部分については、表面層の
形成を省くことも可能である。その代わり、その場合に
は表面層の被覆面積が低下した分、表面層の効果は低下
する。
【0022】本発明の窓は様々の場所で使用できる。特
に、建材から発散されるホルムアルデヒド等の有機ガス
が充満しやすい密閉度の高い部屋、油蒸気が付着しやす
い厨房、煙草の煙が付着しやすい居室、衛生を要求され
る病室、浴室、便所等に設置する場合にその効果が大き
い。
【0023】
【実施例】
(実施例)アルミニウム押出型材からなる下部横框の露
出面に、水とアルコールとを溶媒とし、アナターゼ型T
iO2 :バインダー=80:20(重量比)、固形分1
0%重量のチタニアゾル(石原産業(株)製「ST−K
01(品番)」を膜厚1μm(乾燥時)となるように塗
布し、150℃、30分間の条件で加熱・乾燥して塗膜
を硬化せしめることでアナターゼ型TiO2 の表面層を
形成した。そして、同じ材料からなる上部横框、縦框、
棧にも同様にして表面層を形成し、これらの框部材と棧
をガラス板と共に組み立てて図1の如き構造の窓を作製
した。またこの場合の室内側の表面層の露出面積は累計
11,000cm2 となった。
【0024】(比較例)実施例1において、アナターゼ
型TiO2 の表面層を形成する代わりに、有機スルホン
酸系の硬化触媒を用いた不飽和ポリエステル樹脂塗料を
膜厚5μm(乾燥時)となるようにスプレー塗装し、2
20℃、120秒の条件で加熱硬化させて表面層を形成
した。
【0025】(評価−ホルムアルデヒド除去性能)表裏
面に紙を貼った石膏板を内壁材に用いて内容積10m3
の密室を作り、尿素樹脂接着剤を使用して壁紙をその密
室内の壁面のうち10m2 の広さに貼った。そして、そ
の室の壁紙のない部分に開けた壁孔に実施例で作製した
窓を取り付け、3日経過後のホルマリン濃度を測定し
た。またその間、密室内の気温を28℃に保ち、水銀灯
から光線の強度が0.1mW/cm2 の光を窓に向けて
照射した。比較例の窓についても同様のテストを行っ
た。その測定結果は表1に示すようである。
【0026】
【表1】
【0027】表1から分かるように、比較例の窓では室
内に浮遊しているホルムアルデヒドを低減させる効果は
認められなかったが、実施例の窓では、その中に含まれ
るアナターゼ型TiO2 粒子によって、室内に浮遊して
いるホルムアルデヒドを低減させる効果があった。
【0028】(評価−耐汚染性)実施例と比較例の各々
の框部材から表面層形成部の表面積が25cm2 となる
分だけ切り出して試験片とした。一方、容積1リットル
当たりの空気中に、煙草1/3分の煙を煙草用フィルタ
ーを通して抽出した煙を充満させた石英硝子製の試験槽
を用意した。この試験槽中に各試験片を入れ、槽外から
水銀灯を用いて光線の強度が0.1mW/cm2 となる
ように試験片を150時間照射した。そして、試験片に
付着したヤニ量を、表面の試験前後の色差ΔEの大きさ
で評価した(ΔEが大きい程、付着量が多い)。色差は
分光光度計を用いて測定し、CIE(国際照明委員会)
の色差式L* * * にて計算した。
【0029】
【表2】
【0030】表2から分かるように、比較例の框部材に
比べ実施例の框部材は煙草ヤニの付着量が少なく、付着
した煙草ヤニの分解除去効果があった。
【0031】(評価−抗菌性)実施例と比較例の各々の
框部材から表面層形成部の表面積が25cm2 となる分
だけ裁断して試験片とし、下記の方法で細菌に対する抑
制効果を試験した。 試験菌株 ・エッシェリシア・コリ(Escherichia coli IFO 3301)
(大腸菌) 試験菌液の調製 普通ブイヨン培地(栄研化学(株)製)で35℃、16
〜20時間振盪培養した試験菌の培養液を減菌リン酸緩
衝液で20,000倍に希釈して菌液とした。また、菌
液は別途生菌数を測定した。 抗菌性試験 検体(実施例と比較例の框部材)の表面層に菌液1ml
を滴下し、試験開始時及び25℃雰囲気中で水銀灯から
の光の強度が0.1mW/cm2 となるように表面層を
照射しつつ3時間保存後に菌数を測定して検体の抗菌性
能を判定した。なお、対照試料としてシャーレに菌液を
1ml滴下し、同様に試験した。 生菌数の測定 3時間保存した検体及び対照試料をSCDLP培地(日
本製薬(株)製)10mlで洗い流し、この洗い流し液
について標準寒天培地(栄研化学(株)製)を用いた混
釈平板培養法(35℃、2日間培養)により生菌数を測
定し、検体及び対照試料当たりの菌数を算出した。この
場合の検出限界は10個であった。
【0032】
【表3】
【0033】表3から分かるように、比較例の框部材は
事実上抗菌効果がないのに対し、実施例の框部材は付着
した菌を殺菌する効果がある。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の窓は、少
なくとも外枠の露出面、ウイングの棧の露出面、窓ガラ
スの内面側のいずれかにアナターゼ型TiO2 を含む表
面層を設けたことにより、表面に付着する油汚れ、煙草
のヤニ等の有機物の汚れを分解する作用があるので、汚
れの付着量自体も減少し、残留した汚れも拭取りや水洗
などにより容易に落とせ、また表面に付着した黴菌を殺
菌するので、清潔な表面を保つことができる。さらに、
床や壁から発生したホルムアルデヒド等の有機ガスの室
内での濃度を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】窓の一例としての引き戸を示す正面図である。
【図2】溝を備えた木材製の下部横框である敷居を切断
状態で示す斜視図である。
【図3】下部横框の別の例を切断状態で示す斜視図であ
る。
【図4】下部横框のさらに別の例を切断状態で示す斜視
図である。
【図5】縦框とウイングを切断状態で示す斜視図であ
る。
【図6】基材に表面層を設けた状態を示す断面図であ
る。
【図7】基材と表面層の間にバリア層を設けた断面図で
ある。
【符号の説明】
1 縦框 2 上部横框 3 下部横框 4 棧 5 窓ガラス 10 表面層 11 敷居 11a 溝 12 下部横框 12a 溝 13 下部横框 13a 戸当たり 14 縦框 14a 凹所 15 棧 16 窓ガラス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C01G 23/047 E06B 3/30 E06B 3/30 3/70 D 3/70 B01D 53/36 J

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外枠の露出面にアナターゼ型TiO2
    含む表面層を設けたことを特徴とする窓。
  2. 【請求項2】 ウイングの棧の露出面にアナターゼ型T
    iO2 を含む表面層を設けたことを特徴とする窓。
  3. 【請求項3】 窓ガラスの内面側にアナターゼ型TiO
    2 を含む表面層を設けたことを特徴とする窓。
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JP (1) JPH10196229A (ja)

Cited By (3)

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