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この項目の情報は公開日時点(1996年10月1日)のものです。
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図面 (2)

目的

耐久性に優れ、しかも室内用品あるいはその他の物品幅広く利用できる空気浄化用シートを得る。

構成

光触媒微粒子およびポリテトラフルオロエチレン微粒子を含む水性分散液ガラス繊維織物に塗布し、乾燥させ、焼成して空気浄化用シートを製造する。

概要

背景

近年、酸化チタン酸化亜鉛微粒子が持つ光触媒作用を利用して空気中の窒素酸化物臭気などの不純物を分解し、あるいは細菌を殺菌することが研究されている。例えば、光触媒微粒子を直接表面焼き付けタイルガラス板がある。しかし、前記光触媒微粒子をタイル表面などに直接高温で焼き付ける方法は、コストが高い問題がある。しかも光触媒微粒子を焼き付けたタイルなどを既存の室内に導入するには、タイルの貼り直しなどが必要となるため、多額の施工費用を必要とする問題がある。

また、酸化チタンを多層構造の紙の層間に充填した、酸化チタン内添紙も知られているが、酸化チタンの光触媒作用によって紙自体が除々に分解し、長期使用に適しない問題がある。その他、光分解し難い室温硬化型弗素系塗料酸化チタン微粒子を分散させたものを、種々の物品の表面に塗布することも提案されている。しかし、この場合は、塗料が物品の表面に連続した塗膜を形成し、酸化チタン微粒子が外気と接触するのが妨げられるため、そのままでは十分な光触媒作用が得られない。そこで、塗膜の表面を削って酸化チタン微粒子を露出させることが考えられるが、そうすると酸化チタン微粒子が脱落し易くなり、実用性に劣る問題がある。さらに、市販の弗素系塗料は高価であるとともに、酸化チタン微粒子の光触媒反応で徐々に分解し耐久性が十分とはいえない問題がある。

概要

耐久性に優れ、しかも室内用品あるいはその他の物品に幅広く利用できる空気浄化用シートを得る。

光触媒微粒子およびポリテトラフルオロエチレン微粒子を含む水性分散液ガラス繊維織物に塗布し、乾燥させ、焼成して空気浄化用シートを製造する。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
4件
牽制数
10件

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請求項1

ガラス繊維織物ガラス繊維周囲にポリテトラフルオロエチレン微粒子が付着し、該ポリテトラフルオロエチレン微粒子間に光触媒微粒子が保持された空気浄化用シート

請求項2

請求項1において、光触媒微粒子が酸化チタン微粒子または酸化亜鉛微粒子である空気浄化用シート。

請求項3

光触媒微粒子およびポリテトラフルオロエチレン微粒子を含む水性分散液をガラス繊維織物に塗布し、乾燥させ、焼成することを特徴とする空気浄化用シートの製造方法。

請求項4

請求項3において、光触媒微粒子が酸化チタン微粒子または酸化亜鉛微粒子であることを特徴とする空気浄化用シートの製造方法。

技術分野

0001

この発明は、光の存在下で空気中の不純物や細菌などを分解あるいは殺菌することのできる空気浄化用シートおよびその製造方法に関する。

背景技術

0002

近年、酸化チタン酸化亜鉛微粒子が持つ光触媒作用を利用して空気中の窒素酸化物臭気などの不純物を分解し、あるいは細菌を殺菌することが研究されている。例えば、光触媒微粒子を直接表面焼き付けタイルガラス板がある。しかし、前記光触媒微粒子をタイル表面などに直接高温で焼き付ける方法は、コストが高い問題がある。しかも光触媒微粒子を焼き付けたタイルなどを既存の室内に導入するには、タイルの貼り直しなどが必要となるため、多額の施工費用を必要とする問題がある。

0003

また、酸化チタンを多層構造の紙の層間に充填した、酸化チタン内添紙も知られているが、酸化チタンの光触媒作用によって紙自体が除々に分解し、長期使用に適しない問題がある。その他、光分解し難い室温硬化型弗素系塗料酸化チタン微粒子を分散させたものを、種々の物品の表面に塗布することも提案されている。しかし、この場合は、塗料が物品の表面に連続した塗膜を形成し、酸化チタン微粒子が外気と接触するのが妨げられるため、そのままでは十分な光触媒作用が得られない。そこで、塗膜の表面を削って酸化チタン微粒子を露出させることが考えられるが、そうすると酸化チタン微粒子が脱落し易くなり、実用性に劣る問題がある。さらに、市販の弗素系塗料は高価であるとともに、酸化チタン微粒子の光触媒反応で徐々に分解し耐久性が十分とはいえない問題がある。

発明が解決しようとする課題

0004

そこでこの発明は、耐久性に優れ、しかも室内用品あるいはその他の物品に幅広く利用できる空気浄化用シートおよびその簡単な製造方法を提供しようとするものである。

課題を解決するための手段

0005

ここで提案する発明は二つあり、第一の発明は、ガラス繊維織物ガラス繊維周囲にポリテトラフルオロエチレン微粒子が付着し、該ポリテトラフルオロエチレン微粒子間に光触媒微粒子が保持された空気浄化用シートに係る。

0006

また、第二の発明は、光触媒微粒子およびポリテトラフルオロエチレン微粒子を含む水性分散液をガラス繊維織物に塗布し、乾燥させ、焼成することを特徴とする空気浄化用シートの製造方法に係る。前記第一および第二発明における光触媒微粒子としては、酸化チタン微粒子または酸化亜鉛微粒子、特にはアナターゼ型の酸化チタン微粒子が好適である。

0007

まず、この発明の空気浄化用シートおよびその製造方法に用いられる材料および製造工程などについて説明する。この発明で使用される光触媒微粒子の粒度は、粉末を含むもので、適宜決定される。特には、水性分散液(ディスパージョン)の塗布工程中に、水性分散液中の光触媒微粒子が重力により急速に沈降しないよう、0.5ミクロン以下のものが望ましい。なお、市販の光触媒活性酸化チタン微粒子は、この条件を十分に満足する。

0008

また、この発明で使用される水性分散液中のポリテトラフルオロエチレン(以下PTFEと記す。)微粒子の粒度は、特に限定されるものではないが、前記水性分散液中での分散が良好になされ、しかも塗布後の焼成により、前記光触媒微粒子をPTFE微粒子間に保持できるよう、通常0.3ミクロン以下のもの、特には0.2ミクロン程度が好適である。

0009

この発明の製造方法で使用される、前記光触媒微粒子とPFTE微粒子とを含む水性分散液(以下塗布用分散液とも記す。)には、光触媒微粒子およびPTFE微粒子の分散を容易かつ均一にするための界面活性剤が適宜含まれる。この塗布用分散液の調製は、テトラフルオロエチレン乳化重合して得られた市販のPTFE分散液に所定量の光触媒微粒子を添加し、攪拌してもよいが、次のようにして調製するのが好ましい。まず所定量の光触媒微粒子、界面活性剤および水を激しく攪拌し、必要ならば音波などの攪拌手段を用いて分散度を高め、次いでこの分散液とPTFE分散液を混合すれば、過度の攪拌によるPTFE微粒子の凝集もなく、高品質の塗布用分散液が得られる。

0010

前記塗布用分散液中の光触媒微粒子の量は、この空気浄化用シートの用途などに応じて適宜決定されるものであるが、PTFE微粒子100重量部に対して光触媒微粒子5〜100重量部が好ましい。この光触媒微粒子の比率がこれよりも多くなると、塗布後のPTFE微粒子間に光触媒微粒子が多く介在してPTFE微粒子どうしが直接接触せず、焼成後に光触媒微粒子が空気浄化用シートの表面の擦れなどにより脱落し易くなる。なお、前記塗布用分散液には、この空気浄化用シートの用途などに応じ適宜耐熱性顔料を加えて、空気浄化用シートを所望の色に着色してもよい。

0011

この発明で使用されるガラス繊維織物は、ガラス繊維を織って布地にされた公知のもので、この空気浄化用シートの用途に応じて単繊維デニール織り方目付けなどが適宜選択使用される。なお、このガラス繊維織物は、後記する塗布工程を行なう前に、400℃以上の高温で処理してガラス繊維表面有機物を除去しておくのが好ましい。

0012

前記ガラス繊維織物に対する塗布用分散液の塗布は、ガラス繊維織物を塗布用分散液に浸す浸漬法スプレーによるスプレー法あるいはロールによるロールコート法など公知の塗布手段の中から、ガラス繊維織物の厚み、大きさなどに応じて選択される。

0013

塗布後の乾燥は、塗布された水性分散液中の水分および界面活性剤を蒸発除去するためのもので、通常150〜250℃程度で行なわれる。また、その後の焼成は、前記PTFE微粒子を結合させてガラス繊維周囲に多孔質状に付着させるとともに、そのPTFE微粒子間に前記光触媒微粒子を保持するためになされる。この焼成温度は、ガラス繊維が溶融する温度以下で、かつPTFE微粒子どうしが結合する温度とされ、通常350〜450℃程度でなされる。この焼成工程の終了により、所望の空気浄化用シートが得られる。なお、その空気浄化用シートは、使用するガラス繊維織物の厚み、PTFEの付着量などによって、柔らかさが調節される。

0014

なお、前記塗布、乾燥および焼成の一連の工程は、一回に限られず適宜の回数繰り返してもよい。特に光触媒微粒子をたくさん保持させて光触媒作用をより高めたい場合には複数回繰り返すのが好ましい。また、複数回繰り返す場合には、その回数毎に前記塗布用分散液の光触媒微粒子の配合比率を変えてもよい。特に、その最終回の塗布工程で用いる塗布用分散液は、光触媒の配合比率をそれまでの塗布工程で用いた塗布用分散液における光触媒の配合比率よりも低くするのが好ましい。そうすれば、空気浄化用シートの屈曲および摩擦などによっても光触媒微粒子が脱落しなくなり、使用感が良好となるばかりか長期に渡って優れた光触媒反応を発揮することができる。

0015

この発明の空気浄化用シートにあっては、ガラス繊維に付着したPTFE微粒子が、その粒子間に微細連通孔を形成し、その粒子間に光触媒微粒子が保持される。そのため、前記空気浄化用シートに当たる光はPTFE微粒子間を通って光触媒微粒子に至り、その光触媒微粒子の光分解反応活性化させる。また前記空気浄化用シート付近の空気も自然対流などにより前記PTFE微粒子間を通って光触媒微粒子に至り、その光分解反応により悪臭などが分解される。

0016

さらに、一般の有機材料は、光触媒作用の強い酸化チタン微粒子などと接触した状態で光が当たると、光分解作用によって短期間に劣化する。しかし、PTFEは例外紫外線によっても分解しない。そのため、PTFE微粒子と無機材料であるガラス織物とを組み合わせたこの発明の空気浄化用シートにあっては、酸化チタン微粒子がPTFE微粒子間に存在しても長期間に渡って劣化するおそれがない。加えて、この発明の空気浄化用シートは、酸化チタン微粒子などの光触媒微粒子が、PTFE微粒子間に保持されていて、空気浄化用シートから脱落するおそれが少ないので、長期に渡って良好な光分解作用が得られる。

0017

しかも、この発明の空気浄化用シートは、難燃性に優れるガラス繊維の周囲に付着した前記PTFEが、現存する合成高分子中でも最高耐薬品性耐熱性および難燃性を備えるため、この発明の空気浄化用シートについても優れた耐薬品性、耐熱性および難燃性が得られる。

0018

以下この発明の実施例について説明する。図1はこの発明の空気浄化用シートの一例について、そのガラス繊維周囲のPTFE微粒子結合状態および光触媒微粒子の保持状態を概略的に示す拡大断面図である。なお、この図は概略図であって、ガラス繊維12、PTFE微粒子13および光触媒微粒子14の大きさおよび数も正確なものではない。また、ガラス繊維12は、単繊維のみならず、複数本が束になった場合もある。

0019

この図に示すように、この発明の空気浄化用シートは、ガラス繊維織物11を構成するガラス繊維12の周囲にPTFE微粒子13が付着している。そのPTFE微粒子13は互いに結合して、PTFE微粒子13間に連通した隙間のある多孔質状となっており、前記隙間に酸化チタン微粒子または酸化亜鉛微粒子からなる光触媒微粒子14が保持されている。

0020

次にこの発明の空気浄化用シートの製造方法の実施例について説明する。
<実施例1>まず、純水5リットルに界面活性剤(パーフルオロオクタノイック酸アンモニウム)150グラムを溶解した水溶液を調製した。その水溶液をプロペラ型攪拌機で激しく攪拌しながら、光触媒活性酸化チタン(商品名:P25、会社名:日本アエロジル株式会社)を750グラム添加し、分散させた。そして、その分散液に、PTFE分散液(商品名:AD−1、会社名:旭−アイシーアイフルオロポリマーズ株式会社)を、固形分(酸化チタンおよびPTFE)中の酸化チタン含有率が5%,10%,20%,40%,60%となるように添加して混合し、前記酸化チタン含有率からなる5種類の塗布用分散液を調製した。

0021

一方、市販のガラス繊維織物(平織、目付け50g/m2 、経緯共に50本/インチ)を400℃の熱風中で8時間熱処理して、糊剤を除去した。そしてそのガラス繊維織物に、前記塗布用分散液をスプレイガン噴霧塗布した後、200℃で30分乾燥させ、その後380℃で60分焼成して空気浄化用シートを得た。

0022

このようにして得られた空気浄化用シートは、前記固形分がガラス繊維織物1m2 あたり25〜35グラムであった。また、その空気浄化用シートは何れの場合も、酸化チタン微粒子がPTFEによってガラス繊維織物のガラス繊維に保持されており、前記固形分中の酸化チタン含有率が40%までのものについては、曲げたり表面を擦ったりしても酸化チタン微粒子が脱落しなかった。ただ、前記固形分中の酸化チタン含有率が60%のものについては、酸化チタンに対する保持力が弱く、空気浄化用シートを軽く擦った程度でも酸化チタン微粒子の脱落が見られた。そのため、以下の測定については、固形分中の酸化チタン含有率が40%以下のものについて行なった。

0023

<測定1>前記で得られた空気浄化用シートについて、ニオイセンサーによりタバコニオイ測定を行なった。その測定は、図2に示すように、内容積150リットルのプラスチック製密閉容器21内に、33×30センチメートル試料(前記で得られた空気浄化用シート)22を、消灯状態の10ワット水銀灯23から20センチメートル離して容器21天井から吊り下げ、その状態でタバコの煙を5秒吹き込み、攪拌用ブロアー24で容器21内を1時間攪拌してタバコの煙が容器21内に満遍なく充満した後、前記水銀灯23を点灯し、さらに前記攪拌を続けながら、ニオイセンサー(新コスモス電気製、XP329)25でタバコのニオイを測定し、水銀灯23点灯後の時間経過とニオイの関係をニオイセンサー用記録計26で記録した。その結果は表1に示す通り、固形分中の酸化チタンの含有率が大であるほどニオイセンサーの数値が短時間で小さくなり、タバコの煙が速く分解されているのがわかる。

0024

0025

<測定2>また、アセトアルデヒドの分解についても、次のようにして測定した。内容積3リットルのステンレス容器に、攪拌翼と10ワット水銀灯を配置し、その水銀灯から10センチメートル離した位置に10×10センチメートルの試料を配置した。そして、その容器内にアセトアルデヒドの蒸気注射器注入して容器中のアセトアルデヒド濃度が約250ppmとなるようにした。そして、前記水銀灯を点灯して攪拌翼を回転させながら、5分ごとに容器内のアセトアルデヒド濃度をガスクロマトグラフで測定した。その結果、水銀灯の点灯とともに、アセトアルデヒド濃度の急速な低下が認められた。また、その結果をグラフプロットして200ppmから100ppmまで低下するのに要する時間をグラフから読み取ったところ、表2に示すように、固形分中の酸化チタンの含有率が大であるほど短時間で低下することがわかった。

0026

0027

なお、前記光触媒微粒子として酸化亜鉛微粒子を用いる場合については詳しく示さないが、前記と同様にすれば容易に空気浄化用シートが得られる。

発明の効果

0028

以上図示し説明したように、この発明の空気浄化用シートによれば、光があたる場所に置くだけでその周囲の空気中に含まれる悪臭の除去、細菌などの分解などを行なうことができる。しかも、布のようなシート状であるため、カーテン仕切りなどのスクリーン電灯カバー自動車座席などの表皮材など、種々の物品に利用することができる。

0029

さらに、この発明の空気浄化用シートは、紫外線や薬品に強いPTFEによって光触媒微粒子が保持されているため、紫外線に対する耐久性が高く、長期使用によってもPTFEの劣化がなく光触媒微粒子の脱落がなく、長期に渡ってすぐれた空気浄化作用が得られる。さらにPTFEは難燃性にすぐれ、しかもそのPTFEが付着するガラス繊維も難燃性に優れるため、難燃性が要求される物品にも好適である。

0030

また、この発明の製造方法によれば、タイルなどの表面に光触媒微粒子を焼き付けるのに比べ、低温で焼成できるため、空気浄化用シートを容易に製造することができる。

図面の簡単な説明

0031

図1この発明の空気浄化用シートの一例について、そのガラス繊維周囲のPTFE微粒子および光触媒微粒子の状態を概略的に示す拡大断面図である。
図2タバコのニオイを測定する装置の概略を示す図である。

--

0032

11ガラス繊維織物
12ガラス繊維
13PTFE微粒子
14 光触媒微粒子

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