光触媒から無光触媒へ～進化するコーティング～


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従来のコーティング光触媒から無光触媒へ触媒作用
Ⅰ.従来のコーティング
コーティングとは、対象物の表面上に何らかの皮膜加工を施すモノの事を指し、その目的や仕様に応じて、多種多様のコーティング剤が存在します。近年、不衛生な環境を嫌う現代人にとって、汚れ・ニオイ・細菌等に敏感であり、防汚性、抗菌性、消臭性等の機能があるモノが好まれています。その為、それらの効果を目的とした、様々なコーティング剤が研究され、開発されてきました。下記の※【表１】は、主なコーティングの比較です。（※各評価は、当社独自による見解で、試験による比較データではありません。）
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【表１】主な従来のコーティング

成分	目的	機能	効果	持続性	安全性	万能性	加工性	主な対象
銀・銅・亜鉛系	抗菌・消臭	酸化性	◎	○	×	△	×	ガラス
樹脂系	抗菌・防汚	保護性	○	○	○	△	△	抗菌製品
セラミック系	防汚	保護性	○	○	◎	×	×	外壁材
フッ素系	防汚	撥水性	○	×	○	×	◎	車・ガラス
シラン系	防汚	撥水性	○	△	◎	×	◎	ガラス・防水
天然物系	抗菌・消臭	分解性	△	×	◎	△	○	室内の壁

例えば、

銀・銅・亜鉛系は、抗菌性が高く、塗料やガラスなどと混合させ利用されてきましたが、それぞれ人体への影響を指摘する声も多く、また、製造段階としての焼成や練り込み加工が必要とされている為、施工対象物が限られていました。

フッ素は、一般の方でも簡単に塗るだけで加工できる為、一番普及しています。ただ、車のボディーやガラスなど比較的表面が滑らかなものに限られ、効果の持続期間も短く、定期的な再加工やコストの問題があります。

シリコンやウレタン、エポキシ等の樹脂系は、防汚の他、防カビを目的とし、主に日常品等の商品化に利用されているようです。防水性、撥水性などの利用途は広がるものの、抗菌性の効果、持続性、加工性など秀でたモノが無いのが現状です。

等、一長一短があり、各分野それぞれの用途が限られていました。

また、防臭を目的としたコーティングは少なく、消臭に付きましては、機械での回収や消臭成分を配合した商品等での消臭を余儀なくされています。

【表２】その他、消臭を目的とした主な方法

方法	目的	機能	効果	持続性	安全性	万能性	方法	主な対象
オゾン	除菌・消臭	酸化性	◎	×	×	△	設置	室内
脱臭機	消臭	吸着性	△	△	◎	○	設置	喫煙室
消臭剤	消臭	吸着性	△	△	◎	○	設置	トイレ
消臭スプレー	消臭	吸着性	△	×	◎	◎	散布	全般
活性炭系	消臭	吸着性	△	△	◎	○	設置	庫内

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Ⅱ.光触媒から無光触媒へ

（１）画期的なコーティングの発明。それは、光触媒

前項で述べました通り、防汚性、抗菌性、消臭性の需要はあるものの、従来の方法では、持続性や万能性、加工性やコスト面など、一長一短があり、対象となるモノが限られていました。
そんな中、研究により、酸化チタンによる光触媒が誕生しました。
光（紫外線）との反応によって汚れ、ニオイ、細菌の元となる有機物を分解する光触媒は、これまでのコーティングの常識を超え、秀でたモノとして一躍注目を集めており、効果はもとより、安全性、持続性、加工性が高く、あらゆる利用途が可能な為、各分野でのサービス化や商品化が進んでいます。

【表３】酸化チタンの光触媒

成分	目的	機能	効果	持続性	安全性	万能性	加工性	主な対象
酸化チタン	防汚・抗菌・防臭	触媒反応	◎	◎	◎	○	○	ほぼ全般

しかし、（従来の）光触媒にも欠点がありました。それは、光を必要とする事です。
光（紫外線）量によって、効果の違いが生じる可能性がある為、外装などへのコーティングの需要は広がるものの、暗室下などへの問題がありました。

（２）無光触媒の誕生

光触媒の欠点が明らかになり、それらの問題を解消する為、酸化チタンの改良が研究されました。
その結果、誕生したのが無光触媒、新酸化チタンです。
光量によって影響を受けない無光触媒は、あらゆる状況下でも１００％の能力を発揮する為、光触媒以上の防汚性、防臭性、抗菌性を期待する事が出来るのです。

【表４】新酸化チタンの無光触媒

成分	目的	機能	効果	持続性	安全性	万能性	加工性	主な対象
新酸化チタン	防汚・抗菌・防臭	触媒反応	◎	◎	◎	◎	◎	全般

【表５】光触媒と無光触媒の比較

比較内容	従来の光触媒（酸化チタン）	無光触媒（新酸化チタン）
光（紫外線）	光を必要とする	光が無くても効果を発揮
透明度	若干白色	無色透明
変色	白色化する場合がある	変色しない
素材の損傷	バインダーと素材を損傷する可能性あり	保護膜として素材を損傷しない
主な施工対象	主に太陽光が直射する場所、外壁等	無制限
ガラスの施工	高度な技術を要する	高度な技術を要しない
繊維の施工	高度な技術を要する	高度な技術を要しない
安全性	高い安全性	高い安全性

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Ⅲ．触媒作用
（１）触媒作用とは
触媒とは、一言で言えば半導体の様なモノです。そのモノに何らかのエネルギーが加わる事により、物質変化や異なった作用を及ぼします。 ”e”コートの無光触媒（新酸化チタン）は、空気中に含まれている酸素や水分と反応を起こし、水酸基や活性酸素（-ＯＨ＜水酸ラジカル＞、Ｏ₂-＜スーパーオキサイドイオン＞）を生成します。これらが、有機物分解性と親水性作用を発揮し、防汚+防臭+抗菌の効果を生み出す訳です。
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（２）有機物分解性と親水性
有機物分解性
”e”コートの表面上（新酸化チタン）にＯ₂（酸素）とＨ₂Ｏ（水分）が触れることにより、e-（電子）とh+（正孔）が生じます。このe-（電子）はＯ₂と、h+（正孔）はＨ₂Ｏ（水分）とそれぞれ反応を起こし、Ｏ_２-（スーパーオキサイドイオン）、-ＯＨ（水酸ラジカル）となる２種の活性酸素を生成します。活性酸素は、酸化力がつよく、有機物の持つ電子を奪い分解します。有機物とは、ニオイ、汚れ、細菌の元といえる物質ですので、防汚効果、防臭効果、抗菌効果が発揮できるのです。

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親水性
活性酸素の他、Ｏ_２（酸素）とＨ_２Ｏ（水分）との反応により、-ＯＨ（水酸基）が生成されます。この水酸基は、空気中のＨ_２Ｏ（水分）を寄付け結合します。拡散された表面上の薄保護膜は、水と馴染み易い性質を持ち合わせ、基材と水の接触角度に変化が生じます。この結果、汚れにくく、また、汚れても落ち易い防汚効果が発揮できるのです。

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フッ素やワックスなどは、主には撥水性を高めたもので、基材と水の接触面積が小さく、接触角度が大きいのが特徴です。逆に親水性は、水との接触面積が大きく、接触角度が小さくなります。洗剤には、界面活性剤が含まれていますが、汚れの下側に水が流れ込むよう、親水性効果を期待したものです。

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