JPH1085609A - Photocatalytic hydrophilic member and its production - Google Patents

Photocatalytic hydrophilic member and its production

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JPH1085609A
JPH1085609A JP8281219A JP28121996A JPH1085609A JP H1085609 A JPH1085609 A JP H1085609A JP 8281219 A JP8281219 A JP 8281219A JP 28121996 A JP28121996 A JP 28121996A JP H1085609 A JPH1085609 A JP H1085609A
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JP
Japan
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photocatalytic
titanium
yttrium
water
oxide
Prior art date
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Pending
Application number
JP8281219A
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Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Kitamura
厚 北村
Makoto Hayakawa
信 早川
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Toto Ltd
Original Assignee
Toto Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make the surface of a member hydrophilic and to effectively prevent the clouding of the member and the formation of drops of water by forming a surface layer contg. photocatalytic TiO2 and Y-Ti multiple oxide on the surface of a substrate of a windshield of an automobile, a spectacle lens, etc. SOLUTION: When the surface of a member such as a mirror or lens is made highly hydrophilic so as to prevent the clouding of the member and te formation of drops of water, a surface layer contg. photocatalytic TiO2 and Y-Ti multiple oxide is formed on the surface of the substrate. If the water wettability of the surface of the member is <=10 deg. (expressed in terms of contact angle to water), condensate becomes a water film without forming drops of water. The thickness of the surface layer is preferably >=10nm. The objective photocatalytic hydrophilic member is produced by coating the surface of a substrate with a layer contg. photocatalytic TiO2 particles and yttria particles or yttrium alkoxide and then forming Y-Ti multiple oxide by firing at 450-900 deg.C.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、部材表面を高度の
親水性になし、かつ維持する技術に関する。より詳しく
は、本発明は、鏡、レンズ、ガラス、プリズムその他の
透明部材の表面を高度に親水化することにより、部材の
曇りや水滴形成を防止する防曇技術に関する。本発明
は、また、建物や窓ガラスや機械装置や物品の表面を高
度に親水化することにより、表面が汚れるのを防止し、
又は表面を自己浄化(セルフクリーニング)し若しくは
容易に清掃する技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique for making a member surface highly hydrophilic and maintaining it. More specifically, the present invention relates to an anti-fog technology for preventing the fogging and water droplets from forming on a mirror, lens, glass, prism or other transparent member by making the surface of the member highly hydrophilic. The present invention also prevents the surface from being stained by highly hydrophilizing the surface of a building, a window glass, a mechanical device or an article,
Alternatively, the present invention relates to a technique for self-cleaning (self-cleaning) or easily cleaning a surface.

【0002】[0002]

【従来の技術】寒冷時に自動車その他の乗物の風防ガラ
スや窓ガラス、建物の窓ガラス、眼鏡のレンズ、および
各種計器盤のカバーガラスが凝縮湿分で曇るのはしばし
ば経験されることである。また、浴室や洗面所の鏡や眼
鏡のレンズが湯気で曇ることも良く遭遇される。更に、
車両の風防ガラスや窓ガラス、建物の窓ガラス、車両の
バックミラー、眼鏡のレンズ、マスクやヘルメットのシ
ールドが降雨や水しぶきを受け、離散した多数の水滴が
表面に付着すると、それらの表面は翳り、ぼやけ、斑模
様になり、或いは曇り、やはり可視性が失われる。言う
までもなく、上記“曇り”は安全性や種々の作業の能率
に深い影響を与える。例えば、車両の風防ガラスや窓ガ
ラス、車両のバックミラーが、寒冷時や雨天に翳り或い
は曇ると、視界の確保が困難となり、交通の安全性が損
なわれる。内視鏡レンズや歯科用歯鏡が曇ると、的確な
診断、手術、処置の障害となる。計器盤のカバーガラス
が曇るとデータの読みが困難となる。
2. Description of the Related Art It is often experienced that in cold weather, windshields and windows of automobiles and other vehicles, window glasses of buildings, lenses of glasses, and cover glasses of various instrument panels are fogged by condensed moisture. In addition, mirrors and eyeglass lenses in bathrooms and washrooms are often fogged by steam. Furthermore,
Vehicle windshields and windows, building windows, vehicle rearview mirrors, eyeglass lenses, masks and helmet shields are subjected to rainfall and splashes, and when a large number of discrete droplets of water adhere to the surface, their surfaces become shaded. , Blurred, mottled, or cloudy, again losing visibility. Needless to say, the above "clouding" has a profound effect on safety and efficiency of various operations. For example, if the windshield or window glass of the vehicle or the rearview mirror of the vehicle is overcast or cloudy in cold weather or rainy weather, it becomes difficult to secure a view, and traffic safety is impaired. Fogging of the endoscope lens and the dental dentoscope hinders accurate diagnosis, surgery, and treatment. When the cover glass of the instrument panel becomes cloudy, it becomes difficult to read the data.

【0003】上記“曇り”の解消のために、表面を親水
性にすることが提案されている。例えば、実開平3−1
29357号には、基材の表面にポリマー層を設け、こ
の層に紫外線を照射した後アルカリ水溶液により処理す
ることにより高密度の酸性基を生成し、これによりポリ
マー層の表面を親水性にすることからなる鏡の防曇方法
が開示されている。しかし、この方法で得られる程度の
酸性基では、表面極性が充分でなく、表面に付着する汚
染物質により時間が経つにつれて表面は親水性を失い、
防曇性能が次第に失われるものと考えられる。
It has been proposed to make the surface hydrophilic in order to eliminate the "clouding". For example, 3-1
No. 29357 discloses a method in which a polymer layer is provided on the surface of a base material, and this layer is irradiated with ultraviolet rays and then treated with an aqueous alkali solution to generate high-density acidic groups, thereby making the surface of the polymer layer hydrophilic. An anti-fogging method for a mirror is disclosed. However, with such acidic groups, the surface polarity is not sufficient and the surface loses hydrophilicity over time due to contaminants adhering to the surface,
It is considered that the anti-fog performance is gradually lost.

【0004】他方、建築及び塗料の分野においては、環
境汚染に伴い、建築外装材料や屋外建造物やその塗膜の
汚れが問題となっている。大気中に浮遊する煤塵や粒子
は晴天には建物の屋根や外壁に堆積する。堆積物は降雨
に伴い雨水により流され、建物の外壁を流下する。更
に、雨天には浮遊煤塵は雨によって持ち運ばれ、建物の
外壁や屋外建造物の表面を流下する。その結果、表面に
は、雨水の道筋に沿って汚染物質が付着する。表面が乾
燥すると、表面には縞状の汚れが現れる。建築外装材料
や塗膜の汚れは、カーボンブラックのような燃焼生成物
や、都市煤塵や、粘土粒子のような無機質物質の汚染物
質からなる。このような汚染物質の多様性が防汚対策を
複雑にしているものと考えられている(橘高義典著“外
壁仕上材料の汚染の促進試験方法”、日本建築学会構造
系論文報告集、第404号、1989年10月、p.1
5−24)。
[0004] On the other hand, in the fields of construction and paints, stains on building exterior materials, outdoor buildings and their coatings have become a problem with environmental pollution. Dust and particles suspended in the air accumulate on the roof and outer walls of buildings in fine weather. Sediment is washed away by rainwater as it rains and flows down the building's outer walls. Furthermore, in the rain, the floating dust is carried by the rain and flows down on the outer wall of the building or the surface of the outdoor building. As a result, pollutants adhere to the surface along the path of rainwater. When the surface dries, striped stains appear on the surface. Dirt on building exterior materials and coatings consists of combustion products such as carbon black, and inorganic pollutants such as urban dust and clay particles. It is thought that such a variety of contaminants complicates antifouling measures (Yoshinori Tachibana, "Method for Accelerated Testing of Contamination of Exterior Wall Finishing Materials", Proc. No., October 1989, p.
5-24).

【0005】従来の通念では、上記建築外装などの汚れ
を防止するためにはポリテトラフルオロエチレン(PT
FE)のような撥水性の塗料が好ましいと考えられてい
たが、最近では、疎水性成分を多く含む都市煤塵に対し
ては、塗膜の表面を出来るだけ親水性にするのが望まし
いと考えられている(高分子、44巻、1995年5月
号、p.307)。そこで、親水性のグラフトポリマー
で建物を塗装することが提案されている(新聞“化学工
業日報”、1995年1月30日)。報告によれば、こ
の塗膜は水との接触角に換算して30〜40゜の親水性
を呈する。しかしながら、粘土鉱物で代表される無機質
塵埃の水との接触角は20゜から50゜であり、水との
接触角が30〜40゜のグラフトポリマーに対して親和
性を有しその表面に付着しやすいので、このグラフトポ
リマーの塗膜は無機質塵埃による汚れを防止することが
できないと考えられる。
According to conventional wisdom, in order to prevent dirt on the building exterior and the like, polytetrafluoroethylene (PT) is used.
Although water-repellent paints such as FE) were considered preferable, recently it has been considered that it is desirable to make the surface of the paint film as hydrophilic as possible for urban dust containing a large amount of hydrophobic components. (Polymer, Vol. 44, May 1995, p. 307). Therefore, it has been proposed to paint a building with a hydrophilic graft polymer (newspaper "Chemical Industry Daily", January 30, 1995). According to reports, this coating exhibits a hydrophilicity of 30 to 40 ° in contact angle with water. However, the contact angle of inorganic dust represented by clay minerals with water is from 20 ° to 50 °, and has an affinity for the graft polymer having a contact angle with water of 30 to 40 ° and adheres to the surface. Therefore, it is considered that this graft polymer coating film cannot prevent contamination by inorganic dust.

【0006】[0006]

【発明の解決すべき課題】上記の如く、部材表面を親水
性にすることにより、部材の曇りや水滴形成を防止した
り、また、建物や窓ガラスや機械装置や物品の表面が汚
れるのを防止し、又は表面を自己浄化(セルフクリーニ
ング)し若しくは容易に清掃することができる提案は存
在するものの、表面を高度の親水性に長期にわたり維持
できないため、その効果は充分でなかった。そこで、本
発明では、上記事情に鑑み、表面を長期にわたり高度の
親水性に維持できる部材を提供することを目的とする。
As described above, by making the surface of the member hydrophilic, it is possible to prevent clouding and water droplet formation of the member, and to prevent the surfaces of buildings, window glasses, mechanical devices and articles from becoming dirty. Although there are proposals to prevent or to self-clean (self-clean) or easily clean the surface, the effect was not satisfactory because the surface could not be maintained at a high degree of hydrophilicity for a long time. In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a member capable of maintaining a surface with a high degree of hydrophilicity for a long period of time.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段、及び作用】本発明は、光
触媒を含有する表面層を形成した部材において、光触媒
を光励起すると、部材の表面が高度に親水化されるとい
う発見に基づく。この現象は以下に示す機構により進行
すると考えられる。すなわち、光触媒の価電子帯上端と
伝導電子帯下端とのエネルギーギャップ以上のエネルギ
ーを有する光が光触媒に照射されると、光触媒の価電子
帯中の電子が励起されて伝導電子と正孔が生成し、その
いずれかまたは双方の作用により、おそらく表面に極性
が付与され、水や水酸基等の極性成分が集められる。そ
して伝導電子と正孔のいずれかまたは双方と、上記極性
成分の協調的な作用により、吸着表面と表面に化学的に
吸着した汚染物質との化学結合を切断すると共に、表面
に化学吸着水が吸着し、さらに物理吸着水層がその上に
形成されるのである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is based on the discovery that, in a member having a surface layer containing a photocatalyst, the surface of the member is highly hydrophilized when the photocatalyst is photoexcited. This phenomenon is considered to proceed by the following mechanism. That is, when light having energy equal to or greater than the energy gap between the upper end of the valence band of the photocatalyst and the lower end of the conduction electron band is irradiated on the photocatalyst, the electrons in the valence band of the photocatalyst are excited to generate conduction electrons and holes. However, one or both of these actions probably imparts polarity to the surface and collects polar components such as water and hydroxyl groups. Then, one or both of the conduction electrons and holes and the above-mentioned polar components cooperate to cut the chemical bond between the adsorption surface and the contaminant chemically adsorbed on the surface, and the chemically adsorbed water on the surface. It adsorbs and a physisorbed water layer is formed on it.

【0008】本発明では、光触媒性酸化チタンと、イッ
トリウムとチタンの複合酸化物を含有する表面層が形成
されている、或いは光触媒性酸化チタン含有層が形成さ
れ、さらにその上にイットリウムとチタンの複合酸化物
を含有する表面層が形成されている、光触媒性親水性部
材を提供する。表面層にイットリウムとチタンの複合酸
化物が含有されると、前記複合酸化物表面は酸性を呈す
るため、表面の極性が光の有無にかかわらず極端に大き
な状態になる。そのために、疎水性分子よりも極性分子
である水分子を選択的に吸着させやすい。そのため安定
な物理吸着水層が形成されやすく、暗所に保持しても、
表面の親水性をかなり長期にわたり高度に維持できる。
さらに、表面層に光触媒性酸化物が含有されていること
により、長期の暗所放置などで表面の親水性が失われて
きた場合においても、光触媒性酸化物の光励起に応じて
超親水性を呈するようになる。
In the present invention, a surface layer containing a photocatalytic titanium oxide and a composite oxide of yttrium and titanium is formed, or a layer containing a photocatalytic titanium oxide is formed, and a layer of yttrium and titanium is further formed thereon. Provided is a photocatalytic hydrophilic member, on which a surface layer containing a composite oxide is formed. When the composite oxide of yttrium and titanium is contained in the surface layer, the surface of the composite oxide is acidic, and the polarity of the surface becomes extremely large regardless of the presence or absence of light. Therefore, it is easier to selectively adsorb a water molecule which is a polar molecule than a hydrophobic molecule. Therefore, a stable physical adsorption water layer is easily formed, and even if it is kept in a dark place,
Surface hydrophilicity can be maintained at a high level for a fairly long time.
Furthermore, since the photocatalytic oxide is contained in the surface layer, even when the hydrophilicity of the surface has been lost due to long-term storage in a dark place, etc., the superhydrophilicity is increased according to the photoexcitation of the photocatalytic oxide. Will be presented.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】本発明の第一実施態様において
は、図1に示すように、基材表面に、光触媒性酸化チタ
ンと、イットリウムとチタンの複合酸化物を含有する表
面層が形成されているようにする。本発明の第二実施態
様においては、図2に示すように、基材表面に、光触媒
性酸化チタン含有層が形成され、さらにその上にイット
リウムとチタンの複合酸化物を含有する表面層が形成さ
れているようにする。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In a first embodiment of the present invention, as shown in FIG. 1, a surface layer containing a photocatalytic titanium oxide and a composite oxide of yttrium and titanium is formed on the surface of a substrate. To be. In the second embodiment of the present invention, as shown in FIG. 2, a photocatalytic titanium oxide-containing layer is formed on a substrate surface, and a surface layer containing a composite oxide of yttrium and titanium is further formed thereon. To have been.

【0010】本発明における高度の親水性とは、水との
接触角に換算して10゜以下、好ましくは5゜以下の水
濡れ性を呈する状態をいう。PCT/JP96/007
33号に示したように、部材表面が水との接触角に換算
して10゜以下の状態であれば、空気中の湿分や湯気が
結露しても、凝縮水が個々の水滴を形成せずに一様な水
膜になる傾向が顕著になる。従って、表面に光散乱性の
曇りを生じない傾向が顕著になる。同様に、窓ガラスや
車両用バックミラーや車両用風防ガラスや眼鏡レンズや
ヘルメットのシールドが降雨や水しぶきを浴びた場合
に、離散した目障りな水滴が形成されずに、高度の視界
と可視性を確保し、車両や交通の安全性を保証し、種々
の作業や活動の能率を向上させる効果が飛躍的に向上す
る。また、同様にPCT/JP96/00733号に示
したように、部材表面が水との接触角に換算して10゜
以下、好ましくは5゜以下の状態であれば、都市煤塵、
自動車等の排気ガスに含有されるカーボンブラック等の
燃焼生成物、油脂、シーラント溶出成分等の疎水性汚染
物質、及び無機粘土質汚染物質双方が付着しにくく、付
着しても降雨や水洗により簡単に落せる状態になる。
The term “highly hydrophilic” in the present invention means a state exhibiting water wettability of 10 ° or less, preferably 5 ° or less in terms of a contact angle with water. PCT / JP96 / 007
As shown in No. 33, if the surface of the member is less than 10 ° in terms of the contact angle with water, condensed water forms individual water droplets even if moisture or steam in the air is dewed. Without this, the tendency to form a uniform water film becomes remarkable. Therefore, the tendency that light scattering fogging does not occur on the surface becomes remarkable. Similarly, when windowpanes, vehicle rearview mirrors, vehicle windshields, spectacle lenses, or helmet shields are exposed to rain or splashes, a high degree of visibility and visibility is achieved without discrete and unsightly water droplets. As a result, the effects of ensuring the safety of vehicles and traffic, and improving the efficiency of various tasks and activities are dramatically improved. Also, as shown in PCT / JP96 / 00733, if the surface of the member is in a state of 10 ° or less, preferably 5 ° or less in terms of a contact angle with water, urban dust,
Combustion products such as carbon black contained in exhaust gas from automobiles, hydrophobic contaminants such as oils and fats, and sealant eluting components, and inorganic clay contaminants are unlikely to adhere to each other. Can be dropped.

【0011】部材表面が上記高度の親水性を維持できれ
ば、上記防曇効果、表面清浄化効果の他、帯電防止効果
(ほこり付着防止効果)、断熱効果、水中での気泡付着
防止効果、熱交換器における効率向上効果、生体親和性
効果等が発揮されるようになる。
If the surface of the member can maintain the above-mentioned high degree of hydrophilicity, in addition to the above-mentioned anti-fogging effect and surface cleaning effect, it also has an anti-static effect (dust-preventing effect), a heat-insulating effect, an effect of preventing bubbles from adhering in water, heat exchange. The effect of improving the efficiency of the vessel, the effect of biocompatibility, and the like are exhibited.

【0012】本発明が適用可能な基材としては、上記防
曇効果を期待する場合には透明な部材であり、その材質
はガラス、プラスチック等が好適に利用できる。適用可
能な基材を用途でいえば、車両用バックミラー、浴室用
鏡、洗面所用鏡、歯科用鏡、道路鏡のような鏡;眼鏡レ
ンズ、光学レンズ、写真機レンズ、内視鏡レンズ、照明
用レンズ、半導体用レンズ、複写機用レンズのようなレ
ンズ;プリズム;建物や監視塔の窓ガラス;自動車、鉄
道車両、航空機、船舶、潜水艇、雪上車、ロープウエイ
のゴンドラ、遊園地のゴンドラ、宇宙船のような乗物の
窓ガラス;自動車、鉄道車両、航空機、船舶、潜水艇、
雪上車、スノーモービル、オートバイ、ロープウエイの
ゴンドラ、遊園地のゴンドラ、宇宙船のような乗物の風
防ガラス;防護用ゴーグル、スポーツ用ゴーグル、防護
用マスクのシールド、スポーツ用マスクのシールド、ヘ
ルメットのシールド、冷凍食品陳列ケースのガラス;計
測機器のカバーガラス、及び上記物品表面に貼付させる
ためのフィルムを含む。本発明が適用可能な基材として
は、上記表面清浄化効果を期待する場合にはその材質
は、例えば、金属、セラミックス、ガラス、プラスチッ
ク、木、石、セメント、コンクリート、繊維、布帛、そ
れらの組合せ、それらの積層体が好適に利用できる。適
用可能な基材を用途でいえば、建材、建物外装、建物内
装、窓枠、窓ガラス、構造部材、乗物の外装及び塗装、
機械装置や物品の外装、防塵カバー及び塗装、交通標
識、各種表示装置、広告塔、道路用防音壁、鉄道用防音
壁、橋梁、ガードレールの外装及び塗装、トンネル内装
及び塗装、碍子、太陽電池カバー、太陽熱温水器集熱カ
バー、ビニールハウス、車両用照明灯のカバー、住宅設
備、便器、浴槽、洗面台、照明器具、照明カバー、台所
用品、食器、食器洗浄器、食器乾燥器、流し、調理レン
ジ、キッチンフード、換気扇、及び上記物品表面に貼付
させるためのフィルムを含む。本発明が適用可能な基材
としては、上記帯電防止効果を期待する場合にはその材
質は、例えば、金属、セラミックス、ガラス、プラスチ
ック、木、石、セメントコンクリート、繊維、布帛、そ
れらの組合せ、それらの積層体が好適に利用できる。適
用可能な基材を用途でいえば、ブラウン管、磁気記録メ
ディア、光記録メディア、光磁気記録メディア、オーデ
ィオテープ、ビデオテープ、アナログレコード、家庭用
電気製品のハウジングや部品や外装及び塗装、OA機器
製品のハウジングや部品や外装及び塗装、建材、建物外
装、建物内装、窓枠、窓ガラス、構造部材、乗物の外装
及び塗装、機械装置や物品の外装、防塵カバー及び塗
装、及び上記物品表面に貼付させるためのフィルムを含
む。
The substrate to which the present invention can be applied is a transparent member in the case where the above antifogging effect is expected, and glass, plastic, or the like can be suitably used as the material. Speaking of applicable base materials, mirrors such as rearview mirrors for vehicles, mirrors for bathrooms, mirrors for toilets, dental mirrors, road mirrors; spectacle lenses, optical lenses, camera lenses, endoscope lenses, Lenses such as illumination lenses, semiconductor lenses, and copier lenses; prisms; windows of buildings and towers; automobiles, rail vehicles, aircraft, ships, submersibles, snowmobiles, ropeway gondolas, and amusement park gondolas. , Windowpanes for vehicles such as spacecraft; cars, railcars, aircraft, ships, submarines,
Windshields for vehicles such as snowmobiles, snowmobiles, motorcycles, ropeway gondola, amusement park gondola, spaceships; protective goggles, sports goggles, shields for protective masks, shields for sports masks, shields for helmets , A frozen food display case; a cover glass of a measuring instrument; and a film to be attached to the surface of the article. As a substrate to which the present invention can be applied, when the above surface cleaning effect is expected, the material is, for example, metal, ceramics, glass, plastic, wood, stone, cement, concrete, fiber, cloth, and the like. Combinations and their laminates can be suitably used. Speaking of applicable base materials, building materials, building exteriors, building interiors, window frames, window glasses, structural members, vehicle exteriors and coatings,
Exterior of machinery and equipment, dust cover and paint, traffic signs, various display devices, advertising towers, road noise barriers, railway noise barriers, bridges, guard rail exterior and paint, tunnel interior and paint, insulators, solar cell covers , Solar water heater heat collecting cover, greenhouse, vehicle lighting cover, housing equipment, toilet bowl, bathtub, wash basin, lighting equipment, lighting cover, kitchenware, tableware, dishwasher, dish dryer, sink, cooking It includes a range, a kitchen hood, a ventilation fan, and a film to be attached to the surface of the article. As a substrate to which the present invention can be applied, if the above antistatic effect is expected, the material is, for example, metal, ceramics, glass, plastic, wood, stone, cement concrete, fiber, cloth, a combination thereof, Those laminates can be suitably used. Speaking of applicable base materials, cathode ray tubes, magnetic recording media, optical recording media, magneto-optical recording media, audio tapes, video tapes, analog records, housing and parts for household electrical appliances, exterior and coating, OA equipment Product housing, parts, exterior and painting, building materials, building exterior, building interior, window frames, window glass, structural members, vehicle exterior and painting, machinery and articles exterior, dustproof cover and painting, and on the above article surface Includes film to be applied.

【0013】光触媒性酸化物とは、酸化物結晶の伝導電
子帯と価電子帯との間のエネルギーギャップよりも大き
なエネルギー(すなわち短い波長)の光(励起光)を照
射したときに、価電子帯中の電子の励起(光励起)によ
って、伝導電子と正孔を生成しうる酸化物をいい、アナ
ターゼ型酸化チタン、ルチル型酸化チタン、酸化錫、酸
化亜鉛、三酸化二ビスマス、三酸化タングステン、酸化
第二鉄、チタン酸ストロンチウム等が好適に利用でき
る。ここで光触媒性酸化物の光励起に用いる光源として
は、蛍光灯、白熱電灯、メタルハライドランプ、水銀ラ
ンプのような室内照明、太陽、それらの光源からの光を
低損失のファイバーで誘導した光源等が好適に利用でき
る。光触媒性酸化物の光励起により、基材表面が高度に
親水化されるためには、励起光の照度は、0.001m
W/cm以上あればよいが、0.01mW/cm
上だと好ましく、0.1mW/cm以上だとより好ま
しい。
A photocatalytic oxide is a material that emits light (excitation light) having an energy (ie, shorter wavelength) larger than the energy gap between the conduction electron band and the valence band of an oxide crystal. An oxide that can generate conduction electrons and holes by the excitation of electrons (photoexcitation) in the band. Anatase-type titanium oxide, rutile-type titanium oxide, tin oxide, zinc oxide, bismuth trioxide, tungsten trioxide, Ferric oxide, strontium titanate and the like can be suitably used. Here, as a light source used for photoexcitation of the photocatalytic oxide, indoor lighting such as a fluorescent lamp, an incandescent lamp, a metal halide lamp, and a mercury lamp, the sun, and a light source in which light from those light sources is guided by a low-loss fiber are used. It can be suitably used. In order for the substrate surface to be highly hydrophilized by photoexcitation of the photocatalytic oxide, the illuminance of the excitation light is 0.001 m
W suffices / cm 2 or more, but preferably that it 0.01 mW / cm 2 or more, and more preferably it 0.1 mW / cm 2 or more.

【0014】上記表面層の膜厚は0.2μm以下にする
のが好ましい。そうすれば、光の干渉による表面層の発
色を防止することができる。また表面層が薄ければ薄い
ほど部材の透明度を確保することができる。更に、膜厚
を薄くすれば表面層の耐摩耗性が向上する。上記表面層
の表面に、更に、親水化可能な耐摩耗性又は耐食性の保
護層や他の機能膜を設けてもよい。上記表面層は、基材
と比較して屈折率があまり高くないのが好ましい。好ま
しくは表面層の屈折率は2以下であるのがよい。そうす
れば、基材と表面層との界面における光の反射を抑制で
きる。基材がナトリウムのようなアルカリ網目修飾イオ
ンを含むガラスや施釉タイルの場合には、基材と上記表
面層との間にシリカ等の中間層を形成してもよい。そう
すれば、焼成中にアルカリ網目修飾イオンが基材から表
面層へ拡散するのが防止され、光触媒機能がよりよく発
揮される。上記表面層にはAg、Cu、Znのような金
属を添加することができる。前記金属を添加した表面層
は、表面に付着した細菌を死滅させることができる。更
に、この表面層は、黴、藻、苔のような微生物の成長を
抑制する。従って、微生物起因の部材表面の汚れ付着が
より有効に抑制されるようになる。上記表面層にはP
t、Pd、Rh、Ru、Os、Irのような白金族金属
を添加することができる。前記金属を添加した表面層
は、光触媒による酸化活性を増強させることができ、部
材表面に付着した汚染物質の分解を促進する。また、上
記白金族金属の添加により、イットリウムとチタンとの
複合酸化物の酸度が向上するので、親水維持性も向上す
る。上記表面層にMoを添加してもよい。この場合もイ
ットリウムとチタンとの複合酸化物の酸度が向上するの
で、親水維持性は向上する。
It is preferable that the thickness of the surface layer be 0.2 μm or less. Then, it is possible to prevent the surface layer from being colored by light interference. Also, the thinner the surface layer, the more transparent the member can be. Further, when the film thickness is reduced, the wear resistance of the surface layer is improved. The surface of the surface layer may be further provided with a wear-resistant or corrosion-resistant protective layer capable of being made hydrophilic and other functional films. Preferably, the surface layer does not have a very high refractive index as compared to the substrate. Preferably, the refractive index of the surface layer is 2 or less. Then, light reflection at the interface between the base material and the surface layer can be suppressed. When the substrate is a glass or glazed tile containing an alkali network modifying ion such as sodium, an intermediate layer such as silica may be formed between the substrate and the surface layer. Then, the diffusion of the alkali network modifying ions from the base material to the surface layer during the firing is prevented, and the photocatalytic function is more effectively exhibited. Metals such as Ag, Cu, and Zn can be added to the surface layer. The surface layer to which the metal is added can kill bacteria adhering to the surface. Furthermore, this surface layer inhibits the growth of microorganisms such as molds, algae and moss. Therefore, adhesion of dirt on the member surface due to microorganisms can be more effectively suppressed. The surface layer has P
Platinum group metals such as t, Pd, Rh, Ru, Os, Ir can be added. The surface layer to which the metal is added can enhance the oxidizing activity of the photocatalyst, and promote the decomposition of contaminants attached to the member surface. In addition, the addition of the platinum group metal improves the acidity of the composite oxide of yttrium and titanium, so that the hydrophilicity is also improved. Mo may be added to the surface layer. Also in this case, the acidity of the composite oxide of yttrium and titanium is improved, so that the hydrophilicity is improved.

【0015】図1の親水性部材の形成方法は、例えば光
触媒性酸化チタンゾルと、イットリアゾルとの混合物;
又は光触媒性酸化チタンゾルと、イットリウムプロポキ
シド、イットリウムエトキシド等のイットリウムアルコ
キシドとの混合物;を基材表面上に、スプレーコーティ
ング、フローコーティング、スピンコーティング、ディ
ップコーティング、ロールコーティング等の方法で塗布
後、アルミニウムとチタンとの複合酸化物が粒子間の粒
界に形成されうる450〜900℃の温度で焼成し、表
面層を基材に固定する。図1の親水性部材を形成する他
の方法においては、例えば、テトラエトキシチタン、テ
トラメトキシチタン、テトラプロポキシチタン、テトラ
ブトキシチタン等のテトラアルコキシチタン;チタンキ
レート、アセテートチタン;硫酸チタン、四塩化チタン
等の溶解性無機チタン化合物;水酸化チタン;無定型酸
化チタンなどの光触媒性酸化チタンの前駆体と、イット
リアゾルを基材表面上に、スプレーコーティング、フロ
ーコーティング、スピンコーティング、ディップコーテ
ィング、ロールコーティング等の方法で塗布後、イット
リウムとチタンとの複合酸化物が粒子間の粒界に形成さ
れうる450〜900℃の温度で焼成し、表面層を基材
に固定する。
The method for forming the hydrophilic member shown in FIG. 1 includes, for example, a mixture of a photocatalytic titanium oxide sol and a yttria sol;
Or a mixture of a photocatalytic titanium oxide sol and a mixture of yttrium alkoxide such as yttrium propoxide and yttrium ethoxide; on a substrate surface, after being applied by a method such as spray coating, flow coating, spin coating, dip coating, or roll coating, Firing is performed at a temperature of 450 to 900 ° C. at which a composite oxide of aluminum and titanium can be formed at a grain boundary between particles, and the surface layer is fixed to the base material. In another method for forming the hydrophilic member of FIG. 1, for example, tetraalkoxytitanium such as tetraethoxytitanium, tetramethoxytitanium, tetrapropoxytitanium, tetrabutoxytitanium; titanium chelate, acetate titanium; titanium sulfate, titanium tetrachloride Soluble inorganic titanium compounds such as; titanium hydroxide; a precursor of photocatalytic titanium oxide such as amorphous titanium oxide; and yttria sol on a substrate surface by spray coating, flow coating, spin coating, dip coating, roll coating After coating by such a method as above, firing is performed at a temperature of 450 to 900 ° C. at which a composite oxide of yttrium and titanium can be formed at the grain boundaries between particles, and the surface layer is fixed to the base material.

【0016】図2の親水性部材の形成方法は、例えば光
触媒性酸化チタン粒子を懸濁したゾルを基材表面上に、
スプレーコーティング、フローコーティング、スピンコ
ーティング、ディップコーティング、ロールコーティン
グ等の方法で塗布、乾燥後、イットリウムプロポキシ
ド、イットリウムエトキシド等のイットリウムアルコキ
シドをさらにその上に上記いずれかの方法で塗布し、イ
ットリウムとチタンとの複合酸化物が形成される450
〜900℃の温度で焼成し、表面層を基材に固定する。
図2の親水性部材を形成する他の方法においては、例え
ば、テトラエトキシチタン、テトラメトキシチタン、テ
トラプロポキシチタン、テトラブトキシチタン等のテト
ラアルコキシチタン;チタンキレート、アセテートチタ
ン;硫酸チタン、四塩化チタン等の溶解性無機チタン化
合物;水酸化チタン;無定型酸化チタンなどの光触媒性
酸化チタンの前駆体を基材表面上に、スプレーコーティ
ング、フローコーティング、スピンコーティング、ディ
ップコーティング、ロールコーティング、電子ビーム蒸
着等の方法で塗布、乾燥後、イットリウムプロポキシ
ド、イットリウムエトキシド等のイットリウムアルコキ
シドをさらにその上に上記いずれかの方法で塗布し、光
触媒性酸化チタンの上記前駆体が光触媒性酸化物に変化
する温度(アナターゼ型酸化チタンの結晶化温度)以上
であり、かつイットリウムとチタンとの複合酸化物が形
成される450〜900℃の温度で焼成し、表面層を基
材に固定する。図2の親水性部材においては、光触媒性
酸化物層の膜厚が10nm以上だと特に光触媒の光励起
による親水化性能に優れ、好ましい。
In the method of forming the hydrophilic member shown in FIG. 2, for example, a sol in which photocatalytic titanium oxide particles are
Spray coating, flow coating, spin coating, dip coating, application by a method such as roll coating, after drying, yttrium propoxide, yttrium alkoxide such as yttrium ethoxide further applied thereon by any one of the above methods, yttrium and 450 forming complex oxide with titanium
Firing at a temperature of 900900 ° C. to fix the surface layer to the substrate.
In another method of forming the hydrophilic member of FIG. 2, for example, tetraalkoxytitanium such as tetraethoxytitanium, tetramethoxytitanium, tetrapropoxytitanium, tetrabutoxytitanium; titanium chelate, acetate titanium; titanium sulfate, titanium tetrachloride Spray coating, flow coating, spin coating, dip coating, roll coating, electron beam evaporation of a photocatalytic titanium oxide precursor such as a soluble inorganic titanium compound such as titanium hydroxide; amorphous titanium oxide After coating and drying by such methods, yttrium propoxide, yttrium alkoxide such as yttrium ethoxide is further applied thereon by any one of the above methods, and the precursor of the photocatalytic titanium oxide is changed to a photocatalytic oxide. Temperature (Anata And the mold crystallization temperature of the titanium oxide) or more and then calcined at 450 to 900 ° C. of the temperature at which the composite oxide is formed between the yttrium and titanium, to fix the surface layer to the substrate. In the hydrophilic member shown in FIG. 2, it is preferable that the photocatalytic oxide layer has a thickness of 10 nm or more, because the photocatalytic oxide is particularly excellent in hydrophilicity by photoexcitation.

【0017】[0017]

【実施例】硝酸解膠アナターゼ型酸化チタンゾル(石原
産業、CS−N、固形分濃度30重量%)と、酢酸解膠
型酸化イットリウムゾル(多木化学、、固形分濃度15
重量%)を固形分のモル比で88:12になるように混
合して得た混合液を、5×10cm角の施釉タイル(東
陶機器、AB02E11)に、フローコーティング法に
より塗布し、800℃で1時間焼成し、アナターゼ型酸
化チタン粒子と、イットリア粒子と、その粒界に生成す
るイットリウムとチタンとの複合酸化物からなる被膜で
被覆された試料を得た。被膜の膜厚は0.3μm出会っ
た。焼成直後の水との接触角は21゜であった。ここで
水との接触角は、接触角測定器(協和界面科学、CA−
X150)により、マイクロシリンジから試料表面に水
滴を滴下した後30秒後に測定した。得られた試料を2
週間放置した後、紫外線光源(三共電気、ブラックライ
トブルー(BLB)蛍光灯)を用い、照度0.3mW/
cmの紫外線を約10日間#2試料表面に照射した。
その結果、水との接触角は2゜に回復した。その後、暗
所に3日放置したが、水との接触角は8゜程度に維持さ
れた。
EXAMPLES Nitrate peptized anatase type titanium oxide sol (Ishihara Sangyo, CS-N, solid content concentration 30% by weight) and acetate peptized yttrium oxide sol (Taki Kagaku, solid content concentration 15%)
% By weight) and a solid solution obtained by mixing the solids at a molar ratio of 88:12 to a 5 × 10 cm square glazed tile (TOTO Koki, AB02E11) by a flow coating method. Calcination was performed at 1 ° C. for 1 hour to obtain a sample coated with a film composed of anatase-type titanium oxide particles, yttria particles, and a composite oxide of yttrium and titanium generated at the grain boundaries. The film thickness of 0.3 μm was met. The contact angle with water immediately after firing was 21 °. Here, the contact angle with water is measured using a contact angle measuring instrument (Kyowa Interface Science, CA-
X150), the measurement was made 30 seconds after a water drop was dropped on the sample surface from the microsyringe. The obtained sample was
After standing for a week, the illuminance was 0.3 mW / using an ultraviolet light source (Sankyo Denki, black light blue (BLB) fluorescent lamp).
The # 2 sample surface was irradiated with UV light of cm 2 for about 10 days.
As a result, the contact angle with water was restored to 2 °. Thereafter, it was left in a dark place for 3 days, but the contact angle with water was maintained at about 8 °.

【0018】[0018]

【発明の効果】本発明では、光触媒性酸化チタンと、イ
ットリウムとチタンとの複合酸化物を含有する層が形成
されている、或いは光触媒性酸化チタン含有層が形成さ
れ、さらにその上にイットリウムとチタンとの複合酸化
物を含有する層が形成されているようにすることによ
り、光触媒の光励起に応じて表面が親水化されるように
なるので、表面を恒久的に高度の親水性に維持できるよ
うになるとともに、イットリウムとチタンとの複合酸化
物が酸性を示すことに基づく極性付与効果により、遮光
時の親水性も長期にわたり維持されるようになる。
According to the present invention, a layer containing a photocatalytic titanium oxide and a composite oxide of yttrium and titanium is formed, or a layer containing a photocatalytic titanium oxide is formed. By forming a layer containing a composite oxide with titanium, the surface becomes hydrophilic in response to photoexcitation of the photocatalyst, so that the surface can be permanently maintained at a high degree of hydrophilicity At the same time, the polarity imparting effect based on the fact that the composite oxide of yttrium and titanium exhibits acidity allows the hydrophilicity during light shielding to be maintained for a long time.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の一実施態様を示す図。FIG. 1 is a diagram showing one embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の他の実施態様を示す図。FIG. 2 is a diagram showing another embodiment of the present invention.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI B08B 17/00 B08B 17/00 C01G 23/00 C01G 23/00 C C03C 17/23 C03C 17/23 G02B 1/10 G02B 1/10 Z 27/00 27/00 A ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI B08B 17/00 B08B 17/00 C01G 23/00 C01G 23/00 C C03C 17/23 C03C 17/23 G02B 1/10 G02B 1 / 10 Z 27/00 27/00 A

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基材表面に、光触媒性酸化チタンと、イ
ットリウムとチタンからなる複合酸化物を含有する表面
層が形成されていることを特徴とする光触媒性親水性部
材。
1. A photocatalytic hydrophilic member, wherein a surface layer containing a photocatalytic titanium oxide and a composite oxide composed of yttrium and titanium is formed on a surface of a base material.
【請求項2】 基材表面に、光触媒性酸化チタン含有層
が形成され、さらにその上にイットリウムとチタンから
なる複合酸化物を含有する表面層が形成されていること
を特徴とする光触媒性親水性部材。
2. A photocatalytic hydrophilic material comprising: a photocatalytic titanium oxide-containing layer formed on a surface of a substrate; and a surface layer containing a composite oxide composed of yttrium and titanium is further formed thereon. Sex members.
【請求項3】 前記光触媒性酸化物含有層の膜厚は10
nm以上であることを特徴とする請求項2に記載の光触
媒性親水性部材。
3. The photocatalytic oxide-containing layer has a thickness of 10
The photocatalytic hydrophilic member according to claim 2, wherein the thickness is not less than nm.
【請求項4】 基材表面を、光触媒性酸化チタン粒子
と、イットリア粒子又はイットリウムアルコキシドを含
有する層で被覆する工程、450〜900℃の温度で焼
成してイットリウムとチタンからなる複合酸化物を形成
する工程、を含む光触媒性親水性部材の製造方法。
4. A step of coating the surface of the substrate with a layer containing photocatalytic titanium oxide particles and a layer containing yttria particles or yttrium alkoxide, and baking at a temperature of 450 to 900 ° C. to form a composite oxide comprising yttrium and titanium. Forming a photocatalytic hydrophilic member.
【請求項5】 基材表面を、無定型酸化チタンと粒子
と、イットリア粒子を含有する層で被覆する工程、45
0〜900℃の温度で焼成して無定型酸化チタンを結晶
化させるとともに、イットリウムとチタンからなる複合
酸化物を形成する工程、を含む光触媒性親水性部材の製
造方法。
5. A step of coating the surface of the base material with a layer containing amorphous titanium oxide, particles and yttria particles,
A method of crystallizing amorphous titanium oxide by firing at a temperature of 0 to 900 ° C. and forming a composite oxide composed of yttrium and titanium.
【請求項6】 基材表面を、光触媒性酸化チタン粒子を
含有する層で被覆する工程、さらにその上をイットリウ
ムアルコキシドを含有する層で被覆する工程、450〜
900℃の温度で焼成してイットリウムとチタンからな
る複合酸化物を形成する工程、を含む光触媒性親水性部
材の製造方法。
6. A step of coating the surface of the substrate with a layer containing photocatalytic titanium oxide particles, and further a step of coating the surface with a layer containing yttrium alkoxide,
Baking at a temperature of 900 ° C. to form a composite oxide composed of yttrium and titanium.
【請求項7】 基材表面を、無定型酸化チタンを含有す
る層で被覆する工程、さらにその上をイットリウムアル
コキシドを含有する層で被覆する工程、450〜900
℃の温度で焼成して無定型酸化チタンを結晶化させると
ともに、イットリウムとチタンからなる複合酸化物を形
成する工程、を含む光触媒性親水性部材の製造方法。
7. A step of coating the surface of the base material with a layer containing amorphous titanium oxide, and further a step of coating the surface with a layer containing yttrium alkoxide, 450 to 900.
A process of firing at a temperature of ° C. to crystallize amorphous titanium oxide and to form a composite oxide composed of yttrium and titanium.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2020094860A (en) * 2018-12-11 2020-06-18 イビデン株式会社 Cover for infrared detection elements and method for manufacturing cover for infrared detection elements

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