JP3728331B2

JP3728331B2 - 空気浄化用シートおよびその製造方法

Info

Publication number: JP3728331B2
Application number: JP08634395A
Authority: JP
Inventors: 民雄荒川; 章二桜井
Original assignee: 株式会社アイワ
Priority date: 1995-03-16
Filing date: 1995-03-16
Publication date: 2005-12-21
Anticipated expiration: 2020-12-21
Also published as: JPH08252305A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
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であって、特にガラス繊維織物のガラス繊維の周囲にポリテトラフルオロエチレン微粒子が連通した隙間のある多孔質状に付着されているとともに、前記ポリテトラフルオロエチレン微粒子の隙間間に光触媒粒子が保持されていることを特徴とする空気浄化用シートおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、酸化チタンや酸化亜鉛の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や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に焼き付けたタイルやガラス板がある。
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に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。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
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であって、特にガラス繊維織物のガラス繊維の周囲にポリテトラフルオロエチレン微粒子が連通した隙間のある多孔質状に付着されているとともに、前記ポリテトラフルオロエチレン微粒子の隙間間に光触媒粒子が保持されていることを特徴とす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。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
ここで提案する発明は二つあり、第一の発明は、ガラス繊維織物のガラス繊維の周囲にポリテトラフルオロエチレン微粒子が連通した隙間のある多孔質状に付着されているとともに、前記ポリテトラフルオロエチレン微粒子の隙間間に光触媒粒子が保持されていることを特徴とする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、次いで乾燥して、前記水性分散液中の水分および界面活性剤を蒸発除去し、その後焼成して、前記ポリテトラフルオロエチレン微粒子を結合させて前記ガラス繊維織物を構成するガラス繊維の周囲に連通した隙間のある多孔質状に付着させるとともに、該ポリテトラフルオロエチレン微粒子の隙間間に光触媒粒子を保持させ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であって、特にガラス繊維織物のガラス繊維の周囲にポリテトラフルオロエチレン微粒子が連通した隙間のある多孔質状に付着されているとともに、前記ポリテトラフルオロエチレン微粒子の隙間間に光触媒粒子が保持されていることを特徴とする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を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、必要ならば超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の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】
【作用】
この発明の空気浄化用シートにあっては、ガラス繊維に多孔質状に付着したＰＴＦＥ微粒子が、その粒子間に微細な連通孔を形成し、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を活性化させる。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は例外で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多孔質状の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、多孔質状の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多孔質状に付着した前記ＰＴＦＥが、現存する合成高分子中でも最高の耐薬品性、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であって、特にガラス繊維織物のガラス繊維の周囲にポリテトラフルオロエチレン微粒子が連通した隙間のある多孔質状に付着されているとともに、前記ポリテトラフルオロエチレン微粒子の隙間間に光触媒粒子が保持されていることを特徴とする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】
【実施例】
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であって、特にガラス繊維織物のガラス繊維の周囲にポリテトラフルオロエチレン微粒子が連通した隙間のある多孔質状に付着されているとともに、前記ポリテトラフルオロエチレン微粒子の隙間間に光触媒粒子が保持されていることを特徴とする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であって、特にガラス繊維織物のガラス繊維の周囲にポリテトラフルオロエチレン微粒子が連通した隙間のある多孔質状に付着されているとともに、前記ポリテトラフルオロエチレン微粒子の隙間間に光触媒粒子が保持されていることを特徴とする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の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・ガンで噴霧塗布した後、２００℃で３０分乾燥させ、その後３８０℃で６０分焼成して空気浄化用のシートを得た。
【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多孔質状の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の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センチメートルの試料（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】
【表１】

【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を注射器で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、その結果をグラフにプロットして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】
【表２】

【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であって、特にガラス繊維織物のガラス繊維の周囲にポリテトラフルオロエチレン微粒子が連通した隙間のある多孔質状に付着されているとともに、前記ポリテトラフルオロエチレン微粒子の隙間間に光触媒粒子が保持されていることを特徴とする空気浄化用シートが得られる。
【００２８】
【発明の効果】
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であって、特にガラス繊維織物のガラス繊維の周囲にポリテトラフルオロエチレン微粒子が連通した隙間のある多孔質状に付着されているとともに、前記ポリテトラフルオロエチレン微粒子の隙間間に光触媒粒子が保持されていることを特徴とする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、電灯のカバー、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であって、特にガラス繊維織物のガラス繊維の周囲にポリテトラフルオロエチレン微粒子が連通した隙間のある多孔質状に付着されているとともに、前記ポリテトラフルオロエチレン微粒子の隙間間に光触媒粒子が保持されていることを特徴とする空気浄化用シートは、紫外線や薬品に強い多孔質状の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、空気浄化用シートであって、特にガラス繊維織物のガラス繊維の周囲にポリテトラフルオロエチレン微粒子が連通した隙間のある多孔質状に付着されているとともに、前記ポリテトラフルオロエチレン微粒子の隙間間に光触媒粒子が保持されていることを特徴とする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】
【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。
【符号の説明】
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

Claims

ガラス繊維織物のガラス繊維の周囲にポリテトラフルオロエチレン微粒子が連通した隙間のある多孔質状に付着されているとともに、前記ポリテトラフルオロエチレン微粒子の隙間間に光触媒粒子が保持されていることを特徴とする空気浄化用シート。
請求項１において、前記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。
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、次いで乾燥して、前記水性分散液中の水分および界面活性剤を蒸発除去し、その後焼成して、前記ポリテトラフルオロエチレン微粒子を結合させて前記ガラス繊維織物を構成するガラス繊維の周囲に連通した隙間のある多孔質状に付着させるとともに、該ポリテトラフルオロエチレン微粒子の隙間間に光触媒粒子を保持させ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３において、前記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の製造方法。