特開 2023-155688 酸化チタンの混合物、当該混合物を使用した光触媒酸化チタンボードの製法及び当該製法により製造された光触媒酸化チタンボード

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023155688

(43)【公開日】2023-10-23

(54)【発明の名称】酸化チタンの混合物、当該混合物を使用した光触媒酸化チタンボードの製法及び当該製法により製造された光触媒酸化チタンボード

(51)【国際特許分類】

   B01J 35/02 20060101AFI20231016BHJP

   B01J 37/02 20060101ALI20231016BHJP

   B01J 31/38 20060101ALI20231016BHJP

   A61L 9/00 20060101ALI20231016BHJP

   A61L 9/01 20060101ALI20231016BHJP

【ＦＩ】

B01J35/02 J

B01J35/02 311A

B01J35/02 311Z

B01J37/02 301Z

B01J31/38 M

B01J31/38 A

A61L9/00 C

A61L9/01 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022065164

(22)【出願日】2022-04-11

(71)【出願人】

【識別番号】506020492

【氏名又は名称】有限会社ヤマカツラボ

(74)【代理人】

【識別番号】110003395

【氏名又は名称】弁理士法人蔦田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】増田 亜沙美

(72)【発明者】

【氏名】澤井 美智子

(72)【発明者】

【氏名】山本 勝年

【テーマコード（参考）】

4C180

4G169

【Ｆターム（参考）】

4C180AA02

4C180AA07

4C180BB06

4C180BB08

4C180CC03

4C180CC12

4C180CC15

4C180CC16

4C180EA34X

4C180EB33Y

4G169AA02

4G169AA03

4G169AA08

4G169AA09

4G169BA04A

4G169BA04B

4G169BA04C

4G169BA17

4G169BA22A

4G169BA22B

4G169BA22C

4G169BA32A

4G169BA48A

4G169BD01A

4G169BD01B

4G169BD01C

4G169BD04A

4G169BD04B

4G169BD04C

4G169BD15A

4G169BD15B

4G169BD15C

4G169BE34A

4G169BE34B

4G169BE34C

4G169CA02

4G169CA10

4G169CA17

4G169DA06

4G169EA03X

4G169EA12

4G169EB01

4G169EB14Y

4G169EB15Y

4G169EB18Y

4G169EC02Y

4G169EC03Y

4G169EC22X

4G169EC22Y

4G169EC28

4G169EE06

4G169EE08

4G169FA01

4G169FA04

4G169FA06

4G169FB70

4G169FC02

4G169HA02

4G169HB02

4G169HC15

4G169HC17

4G169HD12

4G169HD19

4G169HE03

(57)【要約】      （修正有）

【課題】可視光でも触媒作用が起こり、また可視光でもＵＶ光でも触媒作用が起こる光触媒酸化チタンボードを提供する。
【解決手段】可視光応答型触媒に改質された酸化チタンと、アナターゼ型酸化チタンと、繊維化されたポリテトラフルオロエチレンとを含む酸化チタンの混合物を、中間層となる金属多孔板の表裏に配して圧縮成形することにより、金属多孔板に酸化チタンの混合物からなる表面層と裏面層とを形成する光触媒酸化チタンボードの製法、ならびに該光触媒酸化チタンボードを提供する。
【選択図】なし

【特許請求の範囲】

【請求項1】

可視光応答型触媒に改質された酸化チタンと、繊維化されたポリテトラフルオロエチレンとを含む
ことを特徴とする酸化チタンの混合物。

【請求項2】

可視光応答型触媒に改質された酸化チタンと、アナターゼ型酸化チタンと、繊維化されたポリテトラフルオロエチレンとを含む
ことを特徴とする酸化チタンの混合物。

【請求項3】

中間層となる金属多孔板の表裏に請求項１に記載の混合物を配して圧縮成形することにより、金属多孔板に請求項１に記載の混合物からなる表面層と裏面層とを形成する
ことを特徴とする光触媒酸化チタンボードの製法。

【請求項4】

前記中間層となる金属多孔板は、アナターゼ型酸化チタンと繊維化されたポリテトラフルオロエチレンとの混合物を配して圧縮成形したものである
ことを特徴とする請求項３に記載の光触媒酸化チタンボードの製法。

【請求項5】

中間層となる金属多孔板の表裏に、請求項２に記載の混合物を配して圧縮成形することにより、金属多孔板に請求項２に記載の混合物からなる表面層と裏面層とを形成する
ことを特徴とする光触媒酸化チタンボードの製法。

【請求項6】

中間層となる金属多孔板の表裏に、請求項２に記載の混合物を配した上に請求項１に記載の混合物を配して圧縮成形することにより、金属多孔板に請求項２に記載の混合物からなる第１層及びその外側に請求項１に記載の混合物からなる第２層の表面層と裏面層とを形成する
ことを特徴とする光触媒酸化チタンボードの製法。

【請求項7】

中間層となる金属多孔板に請求項１に記載の混合物からなる表面層と裏面層とが形成されてなる
ことを特徴とする光触媒酸化チタンボード。

【請求項8】

前記中間層となる金属多孔板は、アナターゼ型酸化チタンと繊維化されたポリテトラフルオロエチレンとの混合物を配して圧縮成形したものである
ことを特徴とする請求項７に記載の光触媒酸化チタンボード。

【請求項9】

中間層となる金属多孔板に請求項２に記載の混合物からなる表面層と裏面層とが形成されてなる
ことを特徴とする光触媒酸化チタンボード。

【請求項10】

中間層となる金属多孔板に請求項１に記載の混合物からなる第１層及び請求項２に記載の混合物からなる第２層の表面層と裏面層とが形成されてなる
ことを特徴とする光触媒酸化チタンボード。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、環境の浄化に優れた光触媒酸化チタンボードに関し、特に金属多孔板を中核とし、光触媒酸化チタン粒子と繊維化されたポリテトラフルオロエチレンとを混合して繊維化されたＰＴＦＥに光触媒酸化チタン粒子を担持させた混合物からなる層を形成した光触媒酸化チタンボードに関する。本明細書においては、「繊維化」を単に「フィブリル化」という場合がある。また、「ポリテトラフルオロエチレン」を単に「ＰＴＦＥ」という。また、「太陽光やその反射光あるいは蛍光灯等の紫外線」を単に「ＵＶ光」という場合がある。また、「約８１０ｎｍから３８０ｎｍまでの波長範囲の光線」を単に「可視光」という場合がある。また、「ＬＥＤ」は「発光ダイオード」のことである。また、「可視光応答型触媒に改質された酸化チタン」は、単に「可視光応答型酸化チタン」という場合がある。

【背景技術】

【0002】

アナターゼ型酸化チタン粒子には、ＵＶ光の作用による酸化作用により、優れた有機ガスの分解効果、抗菌効果、抗ウイルス効果を有することが知られており、実証もされている。その一例として本願出願人か発明した特許文献１に記載の光触媒担持ボードがある。

【0003】

当該光触媒担持ボードは、微粒子酸化チタンを大量に含有させることにより微粒子酸化チタンの光触媒作用を最大限に発揮させ、かつ、造形物として十分な強度を備えた光触媒担持ボードを提供することを目的とし、光触媒粒子９０重量％とＰＴＦＥ粒子１０重量％とを混合攪拌してＰＴＦＥ粒子を繊維化させた混合粉末Ａを、多数の孔部を有するエキスパンドメタルに、該孔部が閉塞するように充填加圧した後、ＰＴＦＥの融点以上で熱処理して焼結し、ステンレス製の補強枠体に挟持されるように内溝に嵌め込んで構成し、その表裏両面を光触媒作用面としたものである。ここで使用される微粒子酸化チタンはアナターゼ型酸化チタン粒子である。

【0004】

特許文献１に記載の光触媒担持ボードにおいて使用したアナターゼ型酸化チタン粒子は、光の波長が人間の目では見えない３７５ナノメートル（ｎｍ）付近の電子軌道のバンド帯で応答するものであった。ＵＶ光は、人間の目では見えない波長領域に含まれている。このアナターゼ型酸化チタンは、光の波長３７５ナノメートルのＵＶ光を照射することによって有効な光触媒作用を発揮する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００５－２５４１８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

近年、白色ＬＥＤ光の開発が進み、室内の光源が蛍光灯からＬＥＤ照明灯に置き換わりつつあり、室内の照明の主流がＬＥＤになりつつある。特許文献１に記載の光触媒担持ボードでは、粒径が小さく比表面積が大きいことによってガス吸着性能に優れるＵＶ光対応型のアナターゼ型酸化チタンを使用しているため、ＬＥＤ光のような可視光では触媒作用が起こらなくなるという課題が発生している。

【0007】

一方では既に白色ＬＥＤ光のような可視光に作用する可視光応答型酸化チタンが市販されている。

【0008】

しかしながら、可視光応答型酸化チタンは、粒径が大きく比表面積が小さいために有機ガス等の吸収・吸着性能が劣る問題がある。

【0009】

そこで、本発明者は、可視光応答型酸化チタンだけの使用、またはアナターゼ型酸化チタンと可視光応答型酸化チタンとを併用することにより、可視光でも触媒作用が起こり、また可視光でもＵＶ光でも触媒作用が起こる光触媒酸化チタンボードを考え出した。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明に係る光触媒酸化チタンボードは、表裏両面に可視光応答型酸化チタン配置し、内部に小さな粒径で比表面積の大きいアナターゼ型酸化チタンを配置することにより、可視光応答型酸化チタンの触媒作用とアナターゼ型酸化チタンの触媒作用とによりアンモニアなどの有機ガスの吸着効果の両特性を生かすものである。

【0011】

また、表裏両面を可視光応答型酸化チタンとＵＶ光応答型のアナターゼ型酸化チタンとの混合物により形成して、可視光に対してもＵＶ光に対しても触媒作用を発揮させるものである。

【0012】

本発明に係る第１の酸化チタンの混合物は、可視光応答型酸化チタンと、フィブリル化されたＰＴＦＥとを含むことを特徴とする。

【0013】

本発明に係る第２の酸化チタンの混合物は、可視光応答型酸化チタンと、アナターゼ型酸化チタンと、フィブリル化されたＰＴＦＥとを含むことを特徴とする。

【0014】

本発明に係る第１の光触媒酸化チタンボードの製法は、中間層となる金属多孔板の表裏に前記第１の酸化チタンの混合物を配して圧縮成形することにより、金属多孔板に前記第１の酸化チタンの混合物からなる表面層と裏面層とを形成することを特徴とする。当該第１の酸化チタンの混合物は、可視光応答型酸化チタンと、フィブリル化されたＰＴＦＥとを含む酸化チタンの混合物である。

【0015】

本発明に係る第２の光触媒酸化チタンボードの製法は、ゴムシート上に、前記第１の酸化チタンの混合物を配し、その上に中間層となる金属多孔板を載置し、その上に前記第１の酸化チタンの混合物を配し、その上にゴムシートを載置した後、上部に位置するゴムシートを上方から加圧して前記混合物を圧縮し、その後、上下のゴムシートを除去して金属多孔板に前記第１の酸化チタンの混合物からなる表面層と裏面層とを形成することを特徴とする。当該第１の酸化チタンの混合物は、可視光応答型酸化チタンと、フィブリル化されたＰＴＦＥとを含む酸化チタンの混合物である。

【0016】

本発明に係る第３の光触媒酸化チタンボードの製法は、前記第１又は第２の光触媒酸化チタンボードの製法において、前記中間層となる金属多孔板は、アナターゼ型酸化チタンとフィブリル化されたＰＴＦＥとの混合物を配して圧縮成形したものであることを特徴とする。

【0017】

本発明に係る第４の光触媒酸化チタンボードの製法は、中間層となる金属多孔板の表裏に、前記第２の酸化チタンの混合物を配して圧縮成形することにより、金属多孔板に前記第２の酸化チタンの混合物からなる表面層と裏面層とを形成することを特徴とする。当該第２の酸化チタンの混合物は、可視光応答型酸化チタンと、アナターゼ型酸化チタンと、フィブリル化されたＰＴＦＥとを含む酸化チタンの混合物である。

【0018】

本発明に係る第５の光触媒酸化チタンボードの製法は、ゴムシート上に、前記第２の酸化チタンの混合物を配し、その上に中間層となる金属多孔板を載置し、その上に前記第２の酸化チタンの混合物を配し、その上にゴムシートを載置した後、上部に位置するゴムシートを上方から加圧して前記混合物を圧縮し、その後、上下のゴムシートを除去して金属多孔板に前記第２の酸化チタンの混合物からなる表面層と裏面層とを形成することを特徴とする。当該第２の酸化チタンの混合物は、可視光応答型酸化チタンと、アナターゼ型酸化チタンと、フィブリル化されたＰＴＦＥとを含む酸化チタンの混合物である。

【0019】

本発明に係る第６の光触媒酸化チタンボードの製法は、中間層となる金属多孔板の表裏に、前記第２の酸化チタンの混合物を配した上に前記第１の酸化チタンの混合物を配して圧縮成形することにより、金属多孔板に前記第２の酸化チタンの混合物からなる第１層及びその外側に前記第１の酸化チタンの混合物からなる第２層の表面層と裏面層とを形成することを特徴とする。当該第１の酸化チタンの混合物は、可視光応答型酸化チタンと、フィブリル化されたＰＴＦＥとを含む酸化チタンの混合物である。当該第２の酸化チタンの混合物は、可視光応答型酸化チタンと、アナターゼ型酸化チタンと、フィブリル化されたＰＴＦＥとを含む酸化チタンの混合物である。

【0020】

本発明に係る第７の光触媒酸化チタンボードの製法は、ゴムシート上に、前記第２の酸化チタンの混合物を配し、その上に前記第１の酸化チタンの混合物を配し、その上に中間層となる金属多孔板を載置し、その上に前記第１の酸化チタンの混合物を配し、その上に前記第２の酸化チタンの混合物を配し、その上にゴムシートを載置した後、上部に位置するゴムシートを上方から加圧して前記２種類の混合物を圧縮し、その後、上下のゴムシートを除去して金属多孔板の表裏それぞれに前記第２の酸化チタンの混合物からなる第１層及びその外側に前記第１の酸化チタンの混合物からなる第２層を形成することを特徴とする。当該第１の酸化チタンの混合物は、可視光応答型酸化チタンと、フィブリル化されたＰＴＦＥとを含む酸化チタンの混合物である。当該第２の酸化チタンの混合物は、可視光応答型酸化チタンと、アナターゼ型酸化チタンと、フィブリル化されたＰＴＦＥとを含む酸化チタンの混合物である。

【0021】

本発明に係る第１の光触媒酸化チタンボードは、中間層となる金属多孔板に前記第１の酸化チタンの混合物からなる表面層と裏面層とが形成されてなることを特徴とする。当該第１の酸化チタンの混合物は、可視光応答型酸化チタンと、フィブリル化されたＰＴＦＥとを含む酸化チタンの混合物である。

【0022】

本発明に係る第２の光触媒酸化チタンボードは、前記第１の光触媒酸化チタンボードにおいて、前記中間層となる金属多孔板は、アナターゼ型酸化チタンとフィブリル化されたＰＴＦＥとの混合物を配して圧縮成形したものであることを特徴とする。

【0023】

本発明に係る第３の光触媒酸化チタンボードは、中間層となる金属多孔板に前記第２の酸化チタンの混合物からなる表面層と裏面層とが形成されてなることを特徴とする。当該第２の酸化チタンの混合物は、可視光応答型酸化チタンと、アナターゼ型酸化チタンと、フィブリル化されたＰＴＦＥとを含む酸化チタンの混合物である。

【0024】

本発明に係る第４の光触媒酸化チタンボードは、中間層となる金属多孔板に前記第１の酸化チタンの混合物からなる第１層及び前記第２の酸化チタンの混合物からなる第２層の表面層と裏面層とが形成されてなることを特徴とする。当該第１の酸化チタンの混合物は、可視光応答型酸化チタンと、フィブリル化されたＰＴＦＥとを含む酸化チタンの混合物である。当該第２の酸化チタンの混合物は、可視光応答型酸化チタンと、アナターゼ型酸化チタンと、フィブリル化されたＰＴＦＥとを含む酸化チタンの混合物である。

【0025】

なお、上記の各発明における可視光応答型酸化チタンは、白金修飾されたものを使用してもよい。

【0026】

また、上記の各発明における酸化チタンの粒子は７０重量％以上であり、ＰＴＦＥは３０重量％以下とするのが好適である。

【0027】

さらに、上記の各発明におけるアナターゼ型酸化チタンは、比表面積が２００ｍ^２／ｇ～３５０ｍ^２／ｇであり、粒径は５ｎｍ～１０ｎｍのものを採用するのが好適である。

【0028】

さらにまた、上記の各発明における表面層と中間層と裏面層との重量比率が１：１：１から１：４：１とすることが好適である。

【0029】

また、上記の各発明におけるアナターゼ型酸化チタンと可視光応答型酸化チタンとの混合比率は、それぞれ５０％±１０％の範囲とするのが好適である。

【0030】

さらにまた、上記の各発明における金属多孔板としては、アルミニウム製のエキスパンドメタルが好適である。

【発明の効果】

【0031】

上記の光触媒酸化チタンボードは、少なくとも可視光応答型の酸化チタンを使用しているので、白色ＬＥＤ光により触媒機能が発揮し、空間浄化に使用できる。また、可視光応答型の酸化チタンとアナターゼ型の酸化チタンとを併用する構成においては、太陽光、蛍光灯光、白色ＬＥＤ光及びＵＶ光の全波長領域で空間浄化に使用できる。

【図面の簡単な説明】

【0032】

【図1】実施例１の試験片の可視光によるアセトアルデヒド除去性能を示すグラフである。

【図2】実施例１の試験片のＵＶ光によるアセトアルデヒド除去性能を示すグラフである。

【図3】比較例１の試験片の可視光によるアセトアルデヒド除去性能を示すグラフである。

【図4】比較例１の試験片のＵＶ光によるアセトアルデヒド除去性能を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0033】

以下に発明を実施するための最良の形態について説明する。
［光によるアセトアルデヒドの除去性能の評価試験］
試験方法：下記実施例１及び比較例１において作製した試験片について、ＪＩＳ Ｒ１７５１に準じて可視光を光源とする除去性能を測定する試験と、ＪＩＳ Ｒ１７０１に準じてＵＶ光を光源とする除去性能を測定する試験とを行い、その試験結果の評価を行った。

【0034】

測定方法：可視光とＵＶ光によるアセトアルデヒドの除去性能の測定は、試験片の通路上にアセトアルデヒド供給濃度５ｐｐｍを１リットル／分を流し、光源からの光を照射してアセトアルデヒドの除去量を測定した。可視光の場合、光源は白色蛍光灯（ＦＬ１０Ｗ、東芝製）、紫外線（３８０ｎｍ）カットフィルター、照度６０００ルクスで行った。また、ＵＶ光の場合、光源はブラックライトブルー（ＦＬ１０ＢＬＢ、東芝製）、照度１０Ｗ／ｍ^２で行った。その結果を表１に示す。

【実施例0035】

１．酸化チタンとＰＴＦＥとの混合粉末の作製（本発明に係る第２の酸化チタンの混合物）
下記ａ及びｂの２種類の酸化チタンと、ｃのフィブリル化ＰＴＦＥとを、ヘンシェルミキサーＦＭ３（３リットル）５０００回転／分で１０分間撹拌し混合粉末を得た。

【0036】

ａ：可視光応答型酸化チタン（石原産業株式会社製ＭＰＴ－６２３（粒径１８ｎｍ、比表面積６０ｍ^２／ｇ））粉末５００ｇ
ｂ：アナターゼ型酸化チタン（テイカ株式会社製ＡＭＴ－１００（粒径６ｎｍ、比表面積２８０ｍ^２／ｇ））粉末５００ｇ
ｃ：フィブリル化ＰＴＦＥ（ダイキン工業株式会社製ポリフロンＦ－１０４）２００ｇ
２．試験片の作製
上記１において作製された可視光応答型酸化チタン及びアナターゼ型酸化チタンとＰＴＦＥとの混合粉末を、耐水性紙ヤスリ１００番を使用して作製したサイズ５０ｍｍ×１００ｍｍの基板の上に配置し、５０ｋｇ／ｃｍ^２で加圧して厚さ０．３ｍｍの試験片を作製した。

【比較例１】

【0037】

１．酸化チタンとＰＴＦＥとの混合粉末の作製
下記ｄの酸化チタン（重量は実施例１におけるａ及びｂの酸化チタンの合計重量と同重量）と、実施例１におけるｃと同種同量のフィブリル化ＰＴＦＥとを、ヘンシェルミキサーＦＭ３（３リットル）５０００回転／分で１０分間撹拌し混合粉末を得た。

【0038】

ｄ：アナターゼ型酸化チタン（テイカ株式会社製ＡＭＴ－１００（粒径６ｎｍ、比表面積２８０ｍ^２／ｇ））粉末１０００ｇ
ｃ：フィブリル化ＰＴＦＥ（ダイキン工業株式会社製ポリフロンＦ－１０４）２００ｇ
２．試験片の作製
上記１において作製されたアナターゼ型酸化チタンとＰＴＦＥとの混合粉末を使用して、実施例１における「２．試験片の製作」と同様の要領で試験片を作製した。

【0039】

【表1】

【0040】

上記の試験結果としては、上記表１及び図１～図４から明らかなように、実施例１における可視光応答型酸化チタンとアナターゼ型酸化チタンとを併用した試験片については、可視光及びＵＶ光の双方の場合ともアセトアルデヒドの優れた除去性能が認められた。比較例１におけるアナターゼ型酸化チタンのみの試験片については、ＵＶ光の場合はアセトアルデヒドの優れた除去性能が認められたが、可視光の場合はアセトアルデヒドの除去性能はほとんど認められなかった。

【0041】

［アセトアルデヒド濃度の変化の測定］
測定方法：下記実施例２及び比較例２において作製した測定用ボードのアセトアルデヒドの分解速度を観察した。光源は蛍光灯で光量は５７００ルクス。反応容積２．８リットルの中間に測定用ボードを置いた。アセトアルデヒドの循環速度は３リットル／分、初期光源は暗時間３０分、露光照射時間６０分の条件でアセトアルデヒド濃度の変化を測定した。ガス濃度の測定はガスクロマトグラフで行った。その結果を表２に示す。

【実施例0042】

１．酸化チタンとＰＴＦＥとの混合粉末の作製（本発明に係る第１の酸化チタンの混合物）
以下ｅの可視光応答型酸化チタン（重量は実施例１におけるａ及びｂの合計重量と同重量）と、実施例１におけるｃと同種同量のフィブリル化ＰＴＦＥとを、ヘンシェルミキサーＦＭ３（３リットル）５０００回転／分で１０分間撹拌し混合粉末を得た。

【0043】

ｅ：可視光応答型酸化チタン（石原産業株式会社製ＭＰＴ－６２３（粒径１８ｎｍ、比表面積６０ｍ^２／ｇ））粉末１０００ｇ
ｃ：フィブリル化ＰＴＦＥ（ダイキン工業株式会社製ポリフロンＦ－１０４）２００ｇ
２．中間層（金属多孔板）の作製
金属多孔板として、関西鉄工株式会社のアルミニウム製エキスパンドメタル３ｍｍ（メッシュ短目方向の中心間距離）×６ｍｍ（メッシュ長目方向の中心間距離）×０．８ｍｍ（板厚）×０．８ｍｍ（刻み巾）をシャーリング切断し、サイズ５０ｍｍ×５０ｍｍ、重量２．５ｇを作製した。

【0044】

３．測定用ボードの作製
上記１の可視光応答型酸化チタンとフィブリル化ＰＴＦＥとの混合粉末１０ｇを、５０ｍｍ角のエキスパンドメタルの上下に配置し、ゴムシートで挟んで５０ｋｇ／ｃｍ^２の圧力で圧縮成形し、表裏両面に可視光応答型酸化チタンを含む層を有するボードＡを作製した。