JPH11244708A

JPH11244708A - 光触媒部材

Info

Publication number: JPH11244708A
Application number: JP10054647A
Authority: JP
Inventors: Shinya Hioki; 信也火置; Katsushi Ogami; 勝志大上
Original assignee: Mitsubishi Paper Mills Ltd
Current assignee: Mitsubishi Paper Mills Ltd
Priority date: 1998-03-06
Filing date: 1998-03-06
Publication date: 1999-09-14

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明の課題は、光触媒の光酸化分解作用によ
り、悪臭や細菌などの有害物質を分解除去するための光
触媒部材において、励起光の有効利用および高度の通気
性を具備させた光触媒部材を提供することにある。【解決手段】本発明の光触媒を担持し、且つ、セルの開
口面に対してライナ面が斜めの角度を有することを特徴
とするコルゲート状光触媒部材または該コルゲート状光
触媒部材を構成要素の一部として含む光触媒部材は、従
来の光触媒部材と比較して、通気性はほとんど差がない
にも係わらず、励起光の有効利用がよくなされ、脱臭性
能が優れた光触媒部材が得られる。特に、上記のコルゲ
ート状光触媒部材を２枚以上積層した複層光触媒部材
は、励起光の有効利用が極めてよくなされ、脱臭性能は
一段と優れた光触媒部材が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光触媒部材に関し、
さらに詳しくは、光反応性半導体の光触媒作用により、
悪臭や細菌などの有害物質を分解除去可能であるばかり
でなく、励起光の有効利用および高度の通気性を具備す
る光触媒部材に関する。

【０００２】

【従来の技術】工場などにおける工業的に発生する悪臭
や有害化学物質、多量の廃棄物を排出する飲食店やホテ
ルなどのサービス産業における廃棄物に起因した悪臭な
どによる従来からの環境汚染の問題に加えて、最近のア
メニティ志向の高まりに伴い、一般生活空間、例えば室
内や自動車内の悪臭、有害化学物質などによる室内環境
汚染の問題がクローズアップされており、これら有害物
質の除去に対するニーズが急速に高まっている。

【０００３】悪臭や有害化学物質などの有害物質の除去
方法としては、活性炭やゼオライトなどの多孔性物質、
いわゆる吸着剤による吸着除去が一般的である。しかし
ながら、吸着剤は大部分の有害物質に対して吸着作用し
か示さず、一定量の有害物質を吸着すると除去性能が著
しく低下する、あるいは、周囲の温度や有害物質の濃度
如何では一度吸着した有害物質が離脱してしまうという
問題点があった。

【０００４】このような問題を解決するために、触媒を
用いて有害物質を分解除去する方法が考案されている。
有害物質の分解除去能を有する材料は各種知られている
が、中でも酸化チタンに代表される光触媒部材が近年大
きな注目を集めている。例えば、Ｃｕｎｄａｌｌらは、
Ｊ．Ｏｉｌ．Ｃｈｅｍ．Ａｓｓｏｃ．１９７８，６１，
３５１において、酸化チタンに紫外線を照射した場合、
水とアルコールの混合系でアルコールが分解されること
を報告している。さらに特開昭６１−１３５６６９号公
報においては、酸化亜鉛などの光触媒部材に紫外光を照
射すると、悪臭物質である硫黄化合物が分解されること
が報告されている。これら光触媒部材による分解反応に
おいては、反応の進行に伴って光触媒部材が消費される
ことはなく、光に曝露されている限りその分解能力は半
永久的である。このような光触媒反応は界面反応であ
り、光触媒部材と分解対象物との接触機会が多いほど効
率的に進行する。従って、光触媒部材の形状としては、
比表面積を大きくとれる粉体であることが好ましいが、
光触媒部材を粉体のまま使用することは難しく、何らか
の方法を用いて適当な支持体に担持固定する必要があ
る。

【０００５】これまでにも、例えば特開平１−１８９３
２２号公報や実開平２−４５１３０号公報に開示されて
いるような、単位体積当たりの光照射を受ける触媒量を
高めるために、ハニカム構造に光触媒を担持する方法が
なされている。

【０００６】これらのハニカム状光触媒部材において
は、圧損の問題は少なく、単位体積あたりの光照射を受
ける触媒量が大きいという特徴がある反面、光照射が触
媒面に対してほぼ平行に行われるため、触媒表面に照射
される光のエネルギーは小さくなり、効率が悪化すると
いう問題があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、光触
媒の光酸化分解作用により、悪臭や細菌などの有害物質
を分解除去するための光触媒部材において、上記の欠点
を克服した励起光の有効利用および高度の通気性を具備
させた光触媒部材を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するため、鋭意検討した結果、本発明に到達した
ものである。

【０００９】（１）光触媒を担持し、且つ、セルの開口
面に対してライナ面が斜めの角度を有することを特徴と
するコルゲート状光触媒部材。

【００１０】（２）光触媒を担持し、且つ、セルの開口
面に対してライナ面が斜めの角度を有するコルゲート状
光触媒部材を構成要素の一部として含む光触媒部材。

【００１１】（３）上記の発明（１）または（２）にお
いて、該コルゲート状光触媒部材の斜めの角度が３０°
〜６０°であることを特徴とする光触媒部材。

【００１２】（４）上記の発明（１）、（２）または
（３）において、該コルゲート状光触媒部材のセルの開
口面に対する斜めの角度（Ｘ）、ピッチ（Ｙ）および厚
（Ｚ）の３者の関係が、Ｙ≦ＺｃｏｓＸであることを特
徴とする光触媒部材。

【００１３】（５）上記の発明（２）、（３）または
（４）において、２枚以上のコルゲート状部材を積層し
てなることを特徴とする光触媒部材。

【００１４】（６）上記の発明（２）、（３）、（４）
または（５）において、同一形状のコルゲート状光触媒
部材を２枚表裏逆に積層してなることを特徴とする光触
媒部材。

【００１５】（７）上記の発明（１）、（２）、
（３）、（４）、（５）または（６）において、該光触
媒部材を構成するコルゲート状光触媒部材の少なくとも
一部が光触媒を担持した繊維状シートからなることを特
徴とする光触媒部材。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明は、光触媒を担持し、且
つ、セルの開口面に対してライナ面が斜めの角度を有す
ることを特徴とするコルゲート状光触媒部材または該コ
ルゲート状光触媒部材を構成要素の一部として含む光触
媒部材である。単位容積当たりの表面積が大きく、且つ
圧力損失が極めて少ないという従来のコルゲート状部材
の特徴を活かしながら、更に、受光面を増して光触媒励
起光を有効に利用することが可能である。

【００１７】本発明の光触媒部材において、コルゲート
状光触媒部材の斜めの角度が３０°〜６０°であること
が好ましい。３０°未満では、コルゲートのライナのセ
ル壁が空気の流れを阻害するため、十分な通気性が得ら
れ難いという問題がある。また、６０°を超えると、励
起光を有効に利用するために、光触媒部材を厚くする必
要があり、光触媒に対して励起光が不足するという問題
が生じる。従って、通気性と励起紫外光の有効利用を両
立させる目的から、セルの開口面に対するライナの斜め
角度は４５°付近であることがさらに好ましい。

【００１８】また、本発明の光触媒部材において、コル
ゲート状光触媒部材のセルの開口面に対する斜めの角度
（Ｘ）、ピッチ（Ｙ）および厚さ（Ｚ）の３者の関係
が、Ｙ≦ＺｃｏｓＸであることがさらに好ましい。この
条件を満たさない場合には、励起光が光触媒部材から洩
れてしまうため、励起光の有効利用が十分に達成できな
い。

【００１９】本発明の（２）、（３）または（４）の光
触媒部材は、２枚以上のコルゲート状光触媒部材を積層
してなる光触媒部材であることが一層好ましい。

【００２０】さらに、本発明の（２）、（３）、（４）
または（５）の光触媒部材は、同一形状のコルゲート状
光触媒部材を２枚表裏逆に積層してなる光触媒部材であ
ることがなお一層好ましい。

【００２１】本発明でいうピッチとは、図２に示すよう
に、ライナ間の距離を表す。また、本発明でいう厚さと
は、図２に示すように、コルゲートの厚さを表す。

【００２２】本発明の光触媒部材が２枚以上のコルゲー
ト状光触媒部材より構成される場合、重ね合わせてもよ
く、また、スペーサーなどを用いて若干の隙間を設けて
２枚以上のコルゲート状光触媒部材を積層してもよい。
このような隙間を設けた構成をとることによって、２層
間に空気の乱流が発生し、被分解物と光触媒の接触する
機会が増し、そのために一層効果が高められる場合もあ
る。

【００２３】本発明において用いられるコルゲート構造
体に担持される光触媒部材は、光の照射によってその触
媒反応を促進させるものである。その種類は限定される
ことはない。例えば、特開平２−２７３５１４号公報に
開示されているものを挙げることが可能であり、酸化亜
鉛、三酸化タングステン、酸化チタン、酸化セリウムな
どの金属酸化物が好ましく、これらの中でも、酸化チタ
ンは、構造安定性、光反応性半導体としての能力、取り
扱い上の安全性などを考慮した場合、特に好ましい材料
である。酸化チタンとしては、従来汎用の酸化チタンの
他、含水酸化チタン、メタチタン酸、オルソチタン酸、
水酸化チタンと呼称されているチタン酸化物または水酸
化物を全て包含する。酸化チタンの製造方法としては、
硫酸チタニル、塩化チタン、有機チタン化合物などを必
要に応じて核形成用種子の共存下で加水分解する方法
（加水分解法）、必要に応じて核形成用種子を共存させ
ながら、硫酸チタニル、塩化チタン、有機チタン化合物
などにアルカリ剤を添加して中和する方法（中和法）、
加水分解および中和法で得られた酸化チタンを焼成する
方法（焼成法）などが挙げられ、何れの製法によって得
られた酸化チタンでも用いることができる。

【００２４】上記の半導体に白金、酸化ルテニウムなど
の金属または金属酸化物を担持させるのは、半導体の光
触媒能をさらに高めるためである。これらは表面に担持
してもよいし、層中に混合してもよい。さらに層中へ導
入する半導体微粒子へ担持してもよい。なお、これらの
担持は、含浸法、イオン交換法、光電析法、混練法など
の従来よりの技術によって行われる。

【００２５】本発明の光触媒部材におけるコルゲート状
部材は、通常用いられる材料によって作製される。その
種類は限定されることはないが、例えば、各種の紙、不
織布、樹脂フィルムなどのシート、セラミック、ガラ
ス、金属、木材などを用いることができる。本発明にお
いては、光触媒を担持した繊維状シート、例えば紙、不
織布、布帛などは多孔質構造であり、光触媒と臭気物質
との接触の機会が多いため、特に好ましい。

【００２６】上記の各種材料に光触媒を担持させて、本
発明の光触媒部材とするには、例えば、各種の紙、不織
布、樹脂フィルムなどのシートは、光触媒を抄き込み、
含浸、練り込みなどの各種の方法により、担持させた
後、コルゲート状に加工して、光触媒部材とする。ま
た、酸化チタン、酸化亜鉛などの光触媒を、そのままコ
ルゲートの構成材料としてもよい。また、あらかじめコ
ルゲート状部材とした構造体に、各種の光触媒を担持さ
せてもよい。また、活性炭、活性炭素繊維、シリカゲル
などの吸着剤、二酸化マンガンなどの触媒をコルゲート
の構成材料として用いたり、もしくは光触媒と併用する
とさらに効果的である。

【００２７】本発明の光触媒部材に用いられるコルゲー
ト構造体は、ＪＩＳＺ１５１６−1995「外装用段ボ
ール」に準拠して作製される。例えば、ライナ上に中し
んを接合した片段ボールを順次接着剤で積層させてコル
ゲートブロックを作製する（図１参照）。このコルゲー
トブロックのライナ面に対して、一定の角度で斜めに切
断してコルゲート状光触媒部材とすればよい。

【００２８】本発明の光触媒部材においては、光触媒を
励起するための光源配置は、光触媒部材の風上、風下の
どちらでもよい。また、その両方でもよい。この他、光
源を取り囲むようにして、光触媒部材を配置してもよ
い。

【００２９】

【実施例】以下、本発明を実施例により説明するが、本
発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

【００３０】本発明の光触媒部材に使用される光触媒シ
ート（原反）および光触媒コルゲートの製造例について
述べる。

【００３１】「光触媒シート（原反）の製造」光触媒能
を有する酸化チタン１００重量部を水に添加し、ミキサ
ーを用いて分散させながら、この分散液に超高分子量ポ
リアクリルアミド０．１％溶液を添加して酸化チタンの
凝集体を形成させ、これを凝集体水分散液Ａとした。

【００３２】支持体形成成分として、０．５デニール×
５ｍｍのポリエステル繊維と２デニール×５ｍｍの芯鞘
構造を有する低融点熱融着性ポリエステル繊維とを等重
量ずつ水に添加し、撹拌、分散し、これを支持体形成成
分分散液Ｂとした。

【００３３】酸化チタン対支持体形成成分が固形分重量
比で１対９になるように分散液Ａ及び分散液Ｂを混合
し、全固形分量が０．２重量％となるよう調整した後、
円網抄紙機にてシート化し、１２０℃にて乾燥し、坪量
１００ｇ／m²の光触媒シート（原反）を作製とした。

【００３４】「コルゲートブロックの製造」上記のよう
にして作製した光触媒シート（原反）について、上述の
ＪＩＳＺ１５１６−1995「外装用段ボール」に準拠し
て、ライナと中しんを順次積層して、ピッチ２．５ｍ
ｍ、３．５ｍｍおよび５．８ｍｍの各コルゲートブロッ
ク（図１参照）を作製した。ピッチが小さい順番に各々
調製例１、２および３のコルゲートブロックとした。

【００３５】実施例１調製例１のコルゲートブロックのライナ面に対して４５
°の角度で斜め切りし、セルの開口面に対するライナの
斜め角度が４５°、厚さ３．５ｍｍ、長さ２００ｍｍ、
高さ１００ｍｍの光触媒部材を作製し、実施例１の光触
媒部材とした。

【００３６】実施例２〜６調製例２のコルゲートブロックのライナ面に対して７
０、６０、４５、３０および２０°の角度で斜め切り
し、セルの開口面に対するライナの斜め角度が各々２
０、３０、４５、６０および７０°、厚さ７ｍｍ、長さ
２００ｍｍ、高さ１００ｍｍの光触媒部材を作製した。
セルの開口面に対するライナの斜め角度が小さい順に実
施例２〜６の光触媒部材とした。

【００３７】実施例７および８調製例３のコルゲートブロックのライナ面に対して４５
°の角度で斜め切りし、セルの開口面に対するライナの
斜め角度が４５°、厚さ７ｍｍおよび８．５ｍｍ、長さ
２００ｍｍ、高さ１００ｍｍの光触媒部材を作製した。
厚さが小さい順に実施例７および８の光触媒部材とし
た。

【００３８】比較例１〜３調製例１〜３のコルゲートブロックのライナ面に対して
直角に切断し、厚さ７ｍｍ、長さ２００ｍｍ、高さ１０
０ｍｍの光触媒部材を作製した。この際のピッチは２．
５ｍｍ、３．５ｍｍおよび５．８ｍｍであった。ピッチ
の小さい順に比較例１〜３の光触媒部材とした。

【００３９】実施例９および１０実施例３および実施例５の光触媒部材を図３および４に
示すように、２通りの方法でセル開口面を接触させて積
層し、複合光触媒部材を作製した。図の番号が小さい順
に実施例９および１０の複層光触媒部材とした。

【００４０】実施例１１実施例１および比較例２の光触媒部材を図５に示すよう
に、ライナの位置を合わせて、且つセル開口面を接触さ
せて積層し、実施例１１の複層光触媒部材を作製した。

【００４１】実施例１２実施例１および比較例２の光触媒部材を図６に示すよう
に、ライナの位置を半ピッチずらして、且つセル開口面
を接触させて積層し、実施例１２の複層光触媒部材を作
製した。

【００４２】実施例１３実施例１および比較例１の光触媒部材を図７に示すよう
に、セル開口面を接触させて積層し、実施例１３の複層
光触媒部材を作製した。

【００４３】実施例１４実施例１の光触媒部材２枚を図８に示すように、ライナ
の位置を半ピッチずらして、且つセル開口面を接触させ
て積層し、実施例１４の複層光触媒部材を作製した。

【００４４】実施例１５実施例１の光触媒部材２枚を図９に示すように、表裏を
逆にしてライナの位置を合わせて、且つセル開口面を接
触させて積層し、実施例１５の複層光触媒部材を作製し
た。

【００４５】実施例１６実施例１の光触媒部材２枚を図１０に示すように、表裏
を逆にしてライナの位置を半ピッチずらして、且つセル
開口面を接触させて積層し、実施例１６の複層光触媒部
材を作製した。

【００４６】実施例１７実施例１の光触媒部材２枚を図１１に示すように、表裏
を逆にして、且つセル開口面の間隔を２ｍｍ空けて積層
し、実施例１７の複層光触媒部材を作製した。

【００４７】比較例４比較例２の光触媒部材２枚を図１２に示すように、ライ
ナの位置を半ピッチずらして、且つセル開口面を接触さ
せて積層し、比較例４の複層光触媒部材を作製した。

【００４８】比較例５比較例２の光触媒部材２枚を図１３に示すように、ライ
ナの位置を半ピッチずらして、且つセル開口面の間隔を
２ｍｍ空けて積層し、比較例５の複層光触媒部材を作製
した。

【００４９】比較例６比較例１および比較例２の光触媒部材を図１４に示すよ
うに、セル開口面を接触させて積層し、比較例６の複層
光触媒部材を作製した。

【００５０】以上、実施例および比較例で得られた光触
媒部材は、以下の方法で試験を行い、その性能を評価し
た。

【００５１】＜脱臭性能＞光触媒部材を６Ｗのブラック
ランプを備えた５．６リットルの密閉容器の底部にブラ
ックランプからの距離が２ｃｍとなるように静置した。
容器中にアセトアルデヒドを１００ｐｐｍ注入し、ブラ
ックランプを点灯して紫外線を照射し、紫外線照射２０
分後の容器中のアセトアルデヒド濃度（ｐｐｍ）をガス
クロマトグラフで測定した。

【００５２】＜励起光のもれ＞直管型のブラックライト
（消費電力６Ｗ、管径１５．５ｍｍφ）を光触媒部材の
長さ方向に延びるように、且つ高さ方向の中心部に設置
して点灯し、光触媒部材の反対側への紫外光のもれを紫
外線照度計で測定した。測定位置は高さ方向の中心部と
両端部付近の３箇所とした（図１５参照）。

【００５３】＜通気性＞ＪＩＳ−Ｂ−９９０８に準拠し
て、実施例および比較例の光触媒部材の圧力損失を測定
した。圧力損失が小さい方が通気性が優れる。

【００５４】上記の方法により試験を行い、その性能を
評価した結果について、表１および表２に記載する。

【００５５】

【表１】

【００５６】

【表２】

【００５７】表１および表２の結果から、以下のことが
解る。

【００５８】角度９０°、厚さ７ｍｍで、ピッチを２．
５ｍｍ、３．５ｍｍおよび５．８ｍｍにそれぞれ変化さ
せた比較例１〜３と比較して、角度２０°〜７０°、厚
さ３．５〜８．５ｍｍで、ピッチを２．５ｍｍ、３．５
ｍｍおよび５．８ｍｍにそれぞれ変化させた実施例１〜
８は、通気性はほとんど差がないにも係わらず、いずれ
も脱臭性能が優れた光触媒部材が得られることが解る。
また、紫外線強度が高い中央部の励起光のもれは、実施
例６および７を除いていずれもなく、励起光の有効利用
が良くなされていることが解る。上記の単層実施例を適
宜組み合わせた実施例９〜１７は、単層比較例を２枚積
層した比較例４〜６と比較して、いずれも脱臭性能は一
段と優れた光触媒部材が得られることが解る。また、紫
外線強度が高い中央部の励起光のもれは、いずれもな
く、励起光の有効利用が極めて良くなされていることが
解る。

【００５９】

【発明の効果】本発明の光触媒を担持し、且つ、セルの
開口面に対してライナ面が斜めの角度を有することを特
徴とするコルゲート状光触媒部材または該コルゲート状
光触媒部材を構成要素の一部として含む光触媒部材は、
従来の光触媒部材と比較して、通気性はほとんど差がな
いにも係わらず、励起光の有効利用がよくなされ、脱臭
性能が優れた光触媒部材が得られる。特に、上記のコル
ゲート状光触媒部材を２枚以上積層した複層光触媒部材
は、励起光の有効利用が極めてよくなされ、脱臭性能は
一段と優れた光触媒部材が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のコルゲート状光触媒部材の一実施例お
よびその元となるコルゲートブロックの一実施例を示す
斜視図である。

【図２】本発明のコルゲート状光触媒部材の一実施例を
示す正面図、側面図および下面図である。

【図３】本発明の実施例９の複層光触媒部材の側面図で
ある。

【図４】本発明の実施例１０の複層光触媒部材の側面図
である。

【図５】本発明の実施例１１の複層光触媒部材の側面図
である。

【図６】本発明の実施例１２の複層光触媒部材の側面図
である。

【図７】本発明の実施例１３の複層光触媒部材の側面図
である。

【図８】本発明の実施例１４の複層光触媒部材の側面図
である。

【図９】本発明の実施例１５の複層光触媒部材の側面図
である。

【図１０】本発明の実施例１６の複層光触媒部材の側面
図である。

【図１１】本発明の実施例１７の複層光触媒部材の側面
図である。

【図１２】本発明の比較例４の複層光触媒部材の側面図
である。

【図１３】本発明の比較例５の複層光触媒部材の側面図
である。

【図１４】本発明の比較例６の複層光触媒部材の側面図
である。

【図１５】本発明の実施例における励起光のもれの測定
法を説明する図である。

【符号の説明】

１コルゲートブロックのライナ面２セルの開口面に対してライナ面が斜めの角度を有す
るコルゲート状光触媒部材の一実施例３スペーサー４ブラックライト５実施例および比較例の光触媒部材６紫外線照度計の測定位置Ｘセルの開口面に対してライナが有する斜めの角度ＹピッチＺ厚さａ長さｂ高さ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光触媒を担持し、且つ、セルの開口面に
対してライナ面が斜めの角度を有することを特徴とする
コルゲート状光触媒部材。
【請求項２】光触媒を担持し、且つ、セルの開口面に
対してライナ面が斜めの角度を有するコルゲート状光触
媒部材を構成要素の一部として含む光触媒部材。
【請求項３】該コルゲート状光触媒部材の斜めの角度
が３０°〜６０°であることを特徴とする請求項１また
は２記載の光触媒部材。
【請求項４】該コルゲート状光触媒部材のセルの開口
面に対する斜めの角度（Ｘ）、ピッチ（Ｙ）および厚さ
（Ｚ）の３者の関係が、Ｙ≦ＺｃｏｓＸであることを特
徴とする請求項１、２または３記載の光触媒部材。
【請求項５】２枚以上のコルゲート状部材を積層して
なることを特徴とする請求項２、３または４記載の光触
媒部材。
【請求項６】同一形状のコルゲート状光触媒部材を２
枚表裏逆に積層してなることを特徴とする請求項２、
３、４または５記載の光触媒部材。
【請求項７】該光触媒部材を構成するコルゲート状光
触媒部材の少なくとも一部が光触媒を担持した繊維状シ
ートからなることを特徴とする請求項１、２、３、４、
５または６記載の光触媒部材。