JPH07232080A

Multifunctional material with photocatalyst function and its preparation

Abstract

[Purpose] Provide a multifunctional material having excellent deodorizing function, anti-bacterial (killing) function, antifouling function, etc. [Constitution] A binder layer 2 made of a material whose softening temperature is lower than the softening temperature of the base material is formed on a ceramic, resin or metal base material 1, and then a photocatalyst layer 3 made of photocatalyst particles is formed on the binder layer 2. After that, heat treatment is performed at an atmospheric temperature higher than the softening temperature of the binder layer in the range of 30 ° C. or higher and 300 ° C. or lower and lower than the softening temperature of the substrate.

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Projected expiry passed 22 September 2014, 12 years ago.

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32 claims: 19 independent, 13 dependent

  1. 1
    【特許請求の範囲】 【請求項1】 基材表面にバインダー層を介して光触媒層が保持された光触媒機能を有する多機能材において、前記光触媒層の上層部は外気と接するようにバインダー層から露出され、また前記光触媒層の下層部はその一部がバインダー層内に埋設されていることを特徴とする光触媒機能を有する多機能材。
  2. 2
    【請求項2】 請求項1に記載の多機能材において、前記バインダー層は、釉薬、無機ガラス、熱可塑性樹脂、半田等の熱可塑性材料からなることを特徴とする光触媒機能を有する多機能材。
  3. 3
    【請求項3】 熱可塑性材料からなるシート状バインダー層の上に光触媒粒子からなる光触媒層を積層またはその一部を埋設してなることを特徴とする光触媒機能を有する多機能材。
  4. 4
    【請求項4】 請求項1乃至請求項3に記載の多機能材において、前記光触媒層を構成する光触媒粒子の平均粒径は0.3μm未満であることを特徴とする光触媒機能を有する多機能材。
  5. 5
    【請求項5】 請求項1乃至請求項4に記載の多機能材において、前記光触媒層のうちバインダー層から露出する表層を構成する光触媒粒子は互いに結合されていることを特徴とする光触媒機能を有する多機能材。
  6. 6
    【請求項6】 請求項5に記載の多機能材において、前記光触媒層のうちバインダー層から露出する表層を構成する光触媒粒子の間隙に、当該間隙よりも粒径の小さな粒子が光触媒粒子同士を結合するために充填されていることを特徴とする光触媒機能を有する多機能材。
  7. 7
    【請求項7】 請求項6に記載の多機能材において、前記光触媒粒子の間隙に充填される粒子の平均粒径は、光触媒粒子の平均粒径の4/5以下であることを特徴とする光触媒機能を有する多機能材。
  8. 8
    【請求項8】 請求項6または請求項7に記載の多機能材において、前記光触媒粒子の間隙に充填される粒子の平均粒径は、0.008μm未満であることを特徴とする光触媒機能を有する多機能材。
  9. 9
    【請求項9】 請求項6乃至請求項8に記載の多機能材において、前記光触媒粒子の間隙に充填される粒子の光触媒粒子に対する量は、モル比で10%以上60%以下であることを特徴とする光触媒機能を有する多機能材。
  10. 10
    【請求項10】 請求項6乃至請求項9に記載の多機能材において、前記光触媒粒子の間隙に充填される粒子を構成する物質の蒸気圧は光触媒粒子を構成する物質の蒸気圧よりも高く、光触媒粒子の間隙に充填される粒子は光触媒粒子間のネック部に凝集していることを特徴とする光触媒機能を有する多機能材。
  11. 11
    【請求項11】 請求項10に記載の多機能材において、前記光触媒粒子の間隙に充填される粒子は酸化スズであることを特徴とする光触媒機能を有する多機能材。
  12. 12
    【請求項12】 請求項6乃至請求項9に記載の多機能材において、前記光触媒粒子の間隙に充填される粒子は、Ag、Ag 2 O、Cu、Cu 2 O、Zn、Fe、Pt、Co、Pd、Niのうちの少なくとも一種を含むことを特徴とする光触媒機能を有する多機能材。
  13. 13
    【請求項13】 請求項6乃至請求項12に記載の多機能材において、前記光触媒層の最下層を構成する光触媒粒子が、粒径の1/2以上で、かつ光触媒粒子と間隙を埋める粒子を含む層の厚さ未満だけバインダー層内に埋設されていることを特徴とする光触媒機能を有する多機能材。
  14. 14
    【請求項14】 請求項6乃至請求項13に記載の多機能材において、前記基材は、水循環方式の人工的な滝や噴水の敷石として用いられるタイル、石材であることを特徴とする光触媒機能を有する多機能材。
  15. 15
    【請求項15】 請求項6乃至請求項14に記載の多機能材において、前記基材は、洗面台等の住宅設備機器に用いられるとともに抗ウイルス性を有することを特徴とする光触媒機能を有する多機能材。
  16. 16
    【請求項16】 セラミック、樹脂或いは金属製等の基材上に熱可塑性材料からなるバインダー層を形成し、次いで、このバインダー層の上に光触媒粒子からなる光触媒層を形成し、この後、前記バインダー層を軟化させて光触媒層の下層の一部をバインダー層に埋設し、次いで固化することを特徴とする光触媒機能を有する多機能材の製造方法。
  17. 17
    【請求項17】 熱可塑性材料からなるシート状バインダー層の上に光触媒粒子からなる光触媒層を形成し、このシート状バインダー層をセラミック、樹脂或いは金属製等の基材上に載置または貼着し、この後、前記バインダー層を軟化させて光触媒層の下層の一部をバインダー層に埋設し、次いで固化することを特徴とする光触媒機能を有する多機能材の製造方法。
  18. 18
    【請求項18】 光触媒粒子の間隙にこの間隙よりも粒径の小さな粒子が充填され、光触媒粒子同士が互いに結合された光触媒機能を有する多機能材を製造する方法であって、この方法は、セラミック、樹脂或いは金属製等の基材上に熱可塑性材料からなるバインダー層を形成し、次いで、このバインダー層の上に光触媒粒子と前記粒径の小さな粒子をゾルまたは前駆体の状態で混合した混合物を塗布して光触媒層を形成し、この後、前記バインダー層を軟化させて光触媒層の下層の一部をバインダー層に埋設し、次いで固化することを特徴とする光触媒機能を有する多機能材の製造方法。
  19. 19
    【請求項19】 光触媒粒子の間隙にこの間隙よりも粒径の小さな粒子が充填され、光触媒粒子同士が互いに結合された光触媒機能を有する多機能材を製造する方法であって、この方法は、熱可塑性材料からなるシート状バインダー層の上に、光触媒粒子と前記粒径の小さな粒子をゾルまたは前駆体の状態で混合した混合物を塗布して光触媒層を形成し、この光触媒層を形成したシート状バインダー層をセラミック、樹脂或いは金属製等の基材上に載置または貼着し、この後、前記バインダー層を軟化させて光触媒層の下層の一部をバインダー層に埋設し、次いで固化することを特徴とする光触媒機能を有する多機能材の製造方法。
  20. 20
    【請求項20】 光触媒粒子の間隙にこの間隙よりも粒径の小さな粒子が充填され、光触媒粒子同士が互いに結合された光触媒機能を有する多機能材を製造する方法であって、この方法は、セラミック、樹脂或いは金属製等の基材上に熱可塑性材料からなるバインダー層を形成し、次いで、このバインダー層の上に光触媒粒子からなる光触媒層を形成し、この後、前記バインダー層を軟化させて光触媒層の下層の一部をバインダー層に埋設し、次いでバインダー層を固化せしめ、更に光触媒層に前記粒径の小さな粒子を含む溶液を塗布し、熱処理することで前記粒径の小さな粒子を光触媒粒子に固定化することを特徴とする光触媒機能を有する多機能材の製造方法。
  21. 21
    【請求項21】 光触媒粒子の間隙にこの間隙よりも粒径の小さな粒子が充填され、光触媒粒子同士が互いに結合された光触媒機能を有する多機能材を製造する方法であって、この方法は、熱可塑性材料からなるシート状バインダー層の上に光触媒粒子からなる光触媒層を形成し、次いでこの光触媒層を形成したシート状バインダー層をセラミック、樹脂或いは金属製等の基材上に載置または貼着し、この後、前記バインダー層を軟化させて光触媒層の下層の一部をバインダー層に埋設し、次いでバインダー層を固化せしめ、更に光触媒層に前記粒径の小さな粒子を含む溶液を塗布し、熱処理することで前記粒径の小さな粒子を光触媒粒子に固定化することを特徴とする光触媒機能を有する多機能材の製造方法。
  22. 22
    【請求項22】 光触媒粒子の間隙にこの間隙よりも粒径の小さな金属粒子が充填され、光触媒粒子同士が互いに結合された光触媒機能を有する多機能材を製造する方法であって、この方法は、セラミック、樹脂或いは金属製等の基材上に熱可塑性材料からなるバインダー層を形成し、次いで、このバインダー層の上に光触媒粒子からなる光触媒層を形成し、この後、前記バインダー層を軟化させて光触媒層の下層の一部をバインダー層に埋設し、次いでバインダー層を固化せしめ、更に光触媒層に前記粒径の小さな金属粒子のイオンを含む溶液を塗布し、この後紫外線を含む光を照射して金属イオンを還元して光触媒粒子に固定化することを特徴とする光触媒機能を有する多機能材の製造方法。
  23. 23
    【請求項23】 光触媒粒子の間隙にこの間隙よりも粒径の小さな金属粒子が充填され、光触媒粒子同士が互いに結合された光触媒機能を有する多機能材を製造する方法であって、この方法は、熱可塑性材料からなるシート状バインダー層の上に光触媒粒子からなる光触媒層を形成し、次いでこの光触媒層を形成したシート状バインダー層をセラミック、樹脂或いは金属製等の基材上に載置または貼着し、この後、前記バインダー層を軟化させて光触媒層の下層の一部をバインダー層に埋設し、次いでバインダー層を固化せしめ、更に光触媒層に前記粒径の小さな金属粒子のイオンを含む溶液を塗布し、この後紫外線を含む光を照射して金属イオンを還元して光触媒粒子に固定化することを特徴とする光触媒機能を有する多機能材の製造方法。
  24. 24
    【請求項24】 光触媒粒子の間隙にこの間隙よりも粒径の小さな金属粒子が充填され、光触媒粒子同士が互いに結合された光触媒機能を有する多機能材を製造する方法であって、この方法は、セラミック、樹脂或いは金属製等の基材上に熱可塑性材料からなるバインダー層を形成し、次いで、このバインダー層の上に光触媒粒子からなる光触媒層を形成し、この光触媒層に前記粒径の小さな金属粒子のイオンを含む溶液を塗布し、この後紫外線を含む光を照射して金属イオンを還元して光触媒粒子に固定化し、更に前記バインダー層を軟化させて光触媒層の下層の一部をバインダー層に埋設し、次いでバインダー層を固化せしめることを特徴とする光触媒機能を有する多機能材の製造方法。
  25. 25
    【請求項25】 光触媒粒子の間隙にこの間隙よりも粒径の小さな金属粒子が充填され、光触媒粒子同士が互いに結合された光触媒機能を有する多機能材を製造する方法であって、この方法は、熱可塑性材料からなるシート状バインダー層の上に光触媒粒子からなる光触媒層を形成し、この光触媒層に前記粒径の小さな金属粒子のイオンを含む溶液を塗布し、この後紫外線を含む光を照射して金属イオンを還元して光触媒粒子に固定化し、更に光触媒層を形成したシート状バインダー層をセラミック、樹脂或いは金属製等の基材上に載置または貼着し、この後、前記バインダー層を軟化させて光触媒層の下層の一部をバインダー層に埋設し、次いでバインダー層を固化せしめることを特徴とする光触媒機能を有する多機能材の製造方法。
  26. 26
    【請求項26】 請求項24または請求項25に記載の光触媒機能を有する多機能材の製造方法において、前記光触媒粒子はZnOであり、この光触媒粒子の間隙に充填される金属粒子はAgまたはAg 2 Oであることを特徴とする光触媒機能を有する多機能材の製造方法。
  27. 27
    【請求項27】 請求項18乃至請求項25に記載の光触媒機能を有する多機能材の製造方法において、前記光触媒粒子の間隙に充填される金属のイオンとの間で不溶性で無色または白色の塩を形成する塩類を含む溶液を、光触媒層に接触しせしめ、この後紫外線を含む光を照射するようにしたことを特徴とする光触媒機能を有する多機能材の製造方法。
  28. 28
    【請求項28】 請求項16乃至請求項25に記載の光触媒機能を有する多機能材の製造方法において、前記光触媒粒子はTiO 2 であり、バインダー層を軟化せしめるための熱処理温度は800°C以上1000°C以下であることを特徴とする光触媒機能を有する多機能材の製造方法。
  29. 29
    【請求項29】 請求項27に記載の光触媒機能を有する多機能材の製造方法において、前記光触媒粒子はTiO 2 であり、この光触媒粒子の間隙に充填される金属粒子はAgであり、この金属のイオンとの間で不溶性で無色または白色の塩を形成する塩類を含む溶液はKI、KCl、FeCl 3 等のハロゲン化物水溶液であることを特徴とする光触媒機能を有する多機能材の製造方法。
  30. 30
    【請求項30】 請求項16乃至請求項29に記載の光触媒機能を有する多機能材の製造方法において、前記バインダー層は基材の軟化温度よりも低い軟化温度を有するものを選定し、このバインダー層の軟化温度よりも20°Cを越え320°C未満の範囲で且つ基材の軟化温度よりも低い雰囲気温度で加熱処理することを特徴とする光触媒機能を有する多機能材の製造方法。
  31. 31
    【請求項31】 請求項16乃至請求項30に記載の光触媒機能を有する多機能材の製造方法において、この製造方法は光触媒粒子をバインダー層上に塗布する工程の前工程として分散工程を備え、この分散工程における光触媒粒子となるべきゾルまたは前駆体を溶液中に分散させるための分散剤には、バインダー層を軟化せしめるための熱処理温度より低温で気化する成分のみを使用することを特徴とする光触媒機能を有する多機能材の製造方法。
  32. 32
    【請求項32】 請求項16乃至請求項31に記載の光触媒機能を有する多機能材の製造方法において、前記光触媒粒子の比重をδt、前記バインダー層の比重をδbとした場合、0≦δt-δb≦3.0であることを特徴とする光触媒機能を有する多機能材の製造方法。
Independent claims32