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2007-02-27 Tue   未分類    Comment(2)  TrackBack(0)   

玉川高島屋

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高島屋

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東京都中野病院

病院施工
病院

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横浜ローズホテル施工例

ホテル消臭・抗菌施工例
横浜ローズホテル

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東京都羽田空港第一ビル施工例

空港施工例
中野病院

2007-02-27 Tue   未分類    Comment(0)  TrackBack(0)   

光触媒今後の展望

今後の展望

 以上のように、生体を模倣した環境に優しい材料製法プロセスを用いてアパタイトを二酸化チタンに被覆することができた。この材料は二酸化チタンの機能に加え、アパタイトの吸着能を付与することで、光の有無に関わらず細菌やウイルスを吸着し、従来不可能であった有機系の媒体(繊維、樹脂、プラスチックス、木材、紙など)に練り込んだり、コートすることが可能になった。二酸化チタンの応用範囲を飛躍的に拡大できる可能性がある。また多孔質セラミックス(図14)やセラミックスファイバーを基材としたものは、細菌や、臭気、有害化学物質を吸着・分解する空気清浄機や、水耕栽培、風呂、花瓶などの水の浄化に利用できるだろう。NOxその他有害物質も吸着除去できるため、高速道路の防音壁へのコーティングも効果 的である。

、アパタイトを被覆するプロセスは生体を模倣した、省エネルギーで低コストな新しい製造プロセスを用いた。従来のセラミックスの製造プロセスは高温もしくは高圧を必要とし、エネルギー消費型であり炭酸ガスの排出も多い。今回用いた製造プロセスは環境に優しい新しいセラミックスの製造プロセスとして他のセラミックスの製造へと展開する可能性がある。

、以上のように、アパタイトを被覆することによる光触媒の多機能化について紹介したが、今後は可視光でも機能する光触媒や、用途に合わせて物質を選別して効率的に機能する材料など、さらなる光触媒の高度化が期待される。
















2006-12-21 Thu   未分類    Comment(0)  TrackBack(0)   

アパタイトとは??

二酸化チタン薄膜へのアパタイトの被膜

、OCPが析出するように組成を調整し、体温に近い37℃に保った疑似体液に、チタン薄膜をコートしたガラスを浸漬すると、図7に示すように1時間以内で二酸化チタン膜の表面に微細なOCPの結晶が析出し、やがて表面を覆ってしまう。その後、OCP結晶は分解して、アパタイトに転化する。このアパタイトはカルシウムとリンからなり、疑似体液中に含まれるマグネシウムやナトリウムは検出できなかった。またカルシウムとリンのモル比は約1.5と化学量論組成の1.76にくらべるとカルシウム欠損のアパタイトであることが分かる。骨や生成初期のエナメル質のアパタイトもカルシウム欠損であると報告されている。

、試料の切断面を観察すると図8のように約0.3μ m厚の二酸化チタン膜上に約0.7μm厚のアパタイト膜が析出している。この膜中のアパタイトの占める相対密度は約40%である。結晶の形状は約0.1~0.5μm長で厚さ2~10nmの板状で二酸化チタン膜上から主に垂直方向に成長しており、その結果 、二酸化チタン膜表面の大部分は露出していながらアパタイト層が覆っている理想的な構造になっている。生成したアパタイトは低結晶性で表面積が大きいことから、タンパク質などの吸着能も優れていると考えられる。

、疑似体液の組成や浸漬条件(温度や時間など)によって、アパタイトの形状や大きさ、密度、厚さ、析出に要する時間を変えることができる。このように、OCPを経由することでアパタイトは約10時間以内で生成し、アパタイトを直接生成させるよりはるかに短時間でアパタイト結晶が得られる。

、ガラスのような透過性材料にアパタイトを被覆すると光透過性が劣化することも予想される。しかし、図9のように二酸化チタンおよびアパタイトの被覆による透過性の低下は少ない。

、二酸化チタン膜の表面をアパタイト層が覆うと、二酸化チタン表面まで物質が近づけないため、光触媒機能の劣化が懸念される。図10のようにメチルオレンジの水溶液を用いた実験では光照射するとアパタイトの有無にかかわらずメチルオレンジの濃度は減少しており、アパタイトを被覆することによる触媒能の劣化はほとんどない。これはアパタイトが二酸化チタン膜上にまばらに分散して析出しており、全体を覆い隠していないためであろう。

、二酸化チタン光触媒は、銀などの抗菌剤と異なり、光が当たらないと抗菌作用が生じない。しかしアパタイトを複合化した材料では遮光状態でも大腸菌などの細菌はアパタイトに吸着・除去される。抗菌試験後のアパタイトは遮光して実験したものでも図11のように表面に多数の菌を吸着している。

、セラミックスファイバーに二酸化チタン膜を形成し、さらにアパタイトを被覆した材料を用いてアセトアルデヒドの分解をおこなった。その結果、図12に示すように遮光状態でもアパタイトを被覆した材料は100ppm以上アセトアルデヒド濃度が減少しアパタイトがアルデヒド類を吸着する能力があることが示唆された。これに対して、二酸化チタンのみの試料ではブランクと同様にほとんど吸着していない。光を照射すると両者とも光触媒による分解にともない濃度は減少していく。

、以上のようにアパタイトを複合化した材料では、光を照射しなくてもアパタイトが菌やアルデヒド類を吸着する。したがって、夜間や光の当たらない場所ではアパタイトがそれらの物質を吸着・保持して、光が照射されると二酸化チタンがこれを分解するといった使い方ができ、今までのように光が当たらなければ作用しないという光触媒の欠点を補うことができる。

二酸化チタン粉末へのアパタイトの被膜

、次に粉末への被覆をおこなった。薄膜と同様に疑似体液中に粉末を浸漬すればよいのだが、ここでは粒子に均一に被覆するため、粉末が沈殿しないように37℃で1時間ゆっくりと攪拌しながら浸漬することで二酸化チタン粉末の表面をアパタイトが覆った試料を得た(図13)。

、この粉末を用いれば、いろいろな用途が広がる。たとえば今まで不可能であった有機塗料や繊維、木材、プラスチックスなどとの混合である。すなわち表面をアパタイトが覆っており、アパタイトがスペーサーとなり二酸化チタンが直接媒体と接触しないため、これら媒体を分解することがない。粒径の小さいナノメーターサイズの二酸化チタン粉末を用いた複合材料では繊維に練り混むことや紙にすき込むことも可能である。また紫外線から皮膚を守るために二酸化チタンを配合した化粧品が商品化されているが、光触媒作用による皮膚への影響が懸念されている。アパタイトは皮膚に対してもなじみがよいので、アパタイト被覆二酸化チタンは化粧品などにも使用できるだろう。

、実際にこのアパタイトを被覆した二酸化チタン粉末を用いて試作した塗料では、通常の塗料のようにコンクリート類、陶器はもちろん金属や木材、繊維、紙などへのコーティングが可能である。外壁や屋根に塗ればセルフクリーニング効果がある。また住宅室内では風呂場やキッチンのタイルの目地のカビ防止、トイレやゴミの防臭、建材や壁からのシックハウスの原因であるホルムアルデヒドなどの吸着・分解、病院の手術室のタイルに用いれば菌の吸着を昼夜問わずおこなう、24時間機能する抗菌材料となりうる。































2006-12-21 Thu   未分類    Comment(0)  TrackBack(0)   

アパタイトとは??

アパタイトとは

 アパタイトは一般にM10(ZO4)6X2の組成を持った鉱物群の総称であり、中でも骨や歯の無機成分の主成分として知られるいるのはCa10(PO4)6(OH)2で表されるハイドロキシアパタイトである。歯のエナメル質には約95%、骨には65%のアパタイトが含まれる。人工的に合成されたハイドロキシアパタイトは生体親和性が極めて良いことから人工骨用の材料として商品化されている。

、アパタイトの合成には水熱法、フラックス法、乾式法などいろいろあるが、大量に効率よく生産できることから低温度の水溶液反応を用いる場合が多い。たとえば湿式法ではCa2+の懸濁液にPO43-を含む水溶液を徐々に滴下して、反応後に熟成をおこなって低結晶性のアパタイトを合成する。ここまでで通常1週間程度必要だが、結晶性の良いアパタイトを得るにはさらにこれを約800℃で焼成する。

、アパタイトはタンパク質の吸着能があることが知られており、クロマトグラフィー用の充填材としてタンパク質や核酸の分離精製に用いられている。インフルエンザなどのウイルスや大腸菌などの細菌類を吸着することも報告されており、不織布にアパタイトを担持したフィルターが開発され、マスクなどとして販売されている。一度吸着したウイルスは普通の条件ではアパタイトから外れることなくいつまでも吸着している。アンモニアやNOxなどのガス吸着能も確認されている。
アパタイトの被覆方法(1)

・バイオミメティック材料プロセス

、アパタイトの被覆方法については焼結法、水溶液法などいろいろな方法が考えられるが、ここでは環境浄化材料を作ることが目的であるから、できるだけ環境に優しく低コストな製造方法を選択したい。前述したように湿式法などの水溶液を用いた方法ではアパタイトの作成に1週間以上の期間がかかり、コスト高となる。また、通常アパタイト結晶を得るには高温での焼成が不可欠であるが、これでは大量のエネルギーが必要となってしまう。

、そこで最近、人工骨の合成法として応用され始めている、バイオミメティック材料プロセスに注目した。この方法は生体をお手本にした環境調和型材料プロセスで、生体内でのミネラル化、たとえば歯や骨など生体内でできる無機成分の合成システムを模倣することで生体内と同じ常温・常圧でセラミックスを合成しようとする新しいセラミックスの合成プロセスである。生体内での無機成分の合成プロセスは環境への負荷が極めて小さいのが特徴で、理想的な環境調和型材料プロセスと言えよう。エネルギー使用量が少なく、有害な排出物がないプロセスであるのみならず、製品が環境に排出されても問題となりにくい。

、たとえば人工骨の研究ではアパタイトを合成するためにヒトの体液と同種・同濃度の無機イオンを含む、疑似体液の過飽和溶液を用いてガラスやシリカなどの表面にアパタイトを析出させる方法が試みられているが、アパタイト結晶を析出させるのに1~2週間以上の期間が必要である。人工骨などの生体材料は一般に高価なので製造に時間がかかりコスト高であってもそれほど障害とはならないが、環境材料はやはり低コストでなければならないし、生産性を考えればもっと短い時間、できれば数時間以内で合成したい。

、そこでバイオミメティック合成プロセスを応用する前に生体内のアパタイトの析出機構を調べ、アパタイトと二酸化チタンの複合化方法のヒントとすることにした。

アパタイトの被覆方法(2)

・生体内で生成するアパタイト

、生体内でのアパタイトの生成機構を調べるため、人工骨を動物生体内に埋入した場合に、材料の表面に生成するアパタイトの観察をおこなった。高分解能電子顕微鏡による観察結果 では生体内で人工骨表面に新生した結晶は図3のように一方向へ伸長した板状もしくはリボン状のアパタイトであった。アパタイト結晶は、結晶学的には六角柱状の自形を呈するが、ここで観察された結晶はc軸方向へ伸長した板状晶である。

、そこで、生体内でアパタイトが生成する機構を調べてみると、多くの場合、前駆体を経過すると報告されている。得られたアパタイトも前駆体の形状を受け継いでいるため板状を呈していると言えよう。前駆体としては表1に示すリン酸カルシウム化合物に属するOCP、TCP、ACPなどが考えられる。これらの前駆体と言われるリン酸カルシウム化合物のうち、板状の自形を持つ結晶はOCPとTCPである。OCPの自形はc軸方向へ伸長した板状であるが、TCPのそれはc軸に垂直な六角板状である。得られたアパタイトはc軸方向へ伸長した板状であるのでOCPのそれに近い。このことから板状のアパタイトはOCPを前駆体として生成したと考えるのが自然である。

、アパタイトの形成には高いアルカリ性と高温を必要とするので、生体内の環境はその点ではアパタイトの形成には適していない。一方OCPは生理条件下すなわち、約40℃、pH5.9~7.0の間に最適生成条件がある。この生成条件より高温、あるいはアルカリ性でアパタイトへの水解反応が起こりアパタイトへ変わる。

、OCPは図4のようにその結晶構造中にアパタイトの結晶構造を持つ。そのアパタイトの構造を取る部分は層を形成し、その層間に水を含んだ層が存在する。Brownらは、OCPの水の層が抜けてアパタイトへ変化すると報告している。OCPと生成したアパタイトの間には結晶学的な方位関係が存在し、この反応はトポタクティックな関係と呼ばれる。このように生体内でのアパタイトの生成に際してはOCPを前駆体として介することが予想される。

、疑似体液中ではリン酸カルシウムのクラスターCa9(PO4)6)が生成されていると言われている(図5)。このクラスターは骨の生成に関与している、すなわちアパタイトの前駆体と考えられる全てのリン酸カルシウム化合物の結晶構造中に存在する基本単位であることから、このクラスターが集合することでいずれのリン酸カルシウム化合物も生成可能であることがわかる。先に述べたように、OCPはアパタイトに比較して、生理的環境下では生成しやすいから、ここではアパタイトを直接析出させないでOCPを経由すれば短時間で合成できる可能性がある(図6)。

















































2006-12-21 Thu   未分類    Comment(0)  TrackBack(0)   

二酸化チタン光触媒とは

二酸化チタン光触媒

 二酸化チタン光触媒は有毒な薬品などを使用せずに、光を利用するだけで分解されにくい様々な化学物質を安全かつ容易に分解することができる(図2)。しかも、二酸化チタンは触媒として働くだけで自分は変化しないため、原理的には半永久的に使用できる。また、二酸化チタンは安全無害な物質で、チタンや重金属などの溶出はないため安全である。

、二酸化チタンには可視部の全波長光の吸収がなく屈折率が大きいので、反射率が高く、隠蔽力と着色力が優れていて、白色顔料として用いられている。また食品添加物としての利用も許可され、歯磨き粉などの原料としての使用も多い。

、光触媒作用は二酸化チタンが紫外線の光を吸収することで発現する。二酸化チタンは半導体であり、光照射されると電子が詰まった荷電子帯から空の伝導体へ電子が励起される。荷電子帯から伝導体へ電子を励起するためには、この2つのバンドのエネルギーレベルの差に相当する以上のエネルギーの光を照射することが必要であり、二酸化チタンでは390nmより短波長の光にあたる。このため太陽光や蛍光灯の光によっても光触媒機能は発現する。

、有害物質は主としてこの電子や荷電子帯の電子が抜けた跡の正孔と水や酸素が反応してできたOHラジカルによって分解される。このOHラジカルは消毒や殺菌に広く使われている塩素や次亜塩素酸、過酸化水素、オゾンなどより遙かに強い酸化力を持つ。有機物を構成する分子中の炭素-炭素結合、炭素-水素結合などの結合エネルギーよりも、このOHラジカルのエネルギー(120kcl/mol)の方が遙かに大きいため、これらの結合を簡単に切断して分解することができる。この光触媒作用を利用することで水中や空気中の有害化学物質の分解・無害化が可能となる。
















2006-12-21 Thu   未分類    Comment(0)  TrackBack(1)   

ブライトセラムの機能

 二酸化チタンは光を受けると、強い酸化力を発揮し有機物を水と炭酸ガスに分解しますが、『被膜したものまで分解してしまう』『二酸化チタン自身には物質を引き寄せる能力がない』『光が当たらなければ機能しない』などの問題点があり、用途が限られていました。

 そこで、歯や骨の成分である『アパタイト』と結合させることにより、これらの問題を解決することに成功しました。

これが光触媒塗料『ブライトセラム』です。

■不燃性



、『ブライトセラム』は、高い不燃性無機質で構成され、燃えやすい素材にも優れた耐火性能(不燃性・難燃性)を付与することができます。建物の安全性と保護性に役立ち、防災に貢献いたします。

(財)日本塗料検査協会JIS A 1321難燃1級のテストに合格

 

■耐候性



、常温セラミック化造膜機能を持つ『ブライトセラム』は紫外線・赤外線などによる劣化・変色(チョーキング)が10年以上ほとんど無く、促進耐候試験をクリアしております。従来の塗料と比較して光触媒が紫外線カット機能を持っていて、その上バインダーに常温セラミック化する無機高分子が使用されているため、建物を長期間安全に保護いたします。

 

■セルフクリーニング



、『ブライトセラム』は従来の塗料には無かった画期的な能動的機能を備えています。太陽光や蛍光灯などの光線によって『ブライトセラム』に組み込まれている光触媒を励起させ、表面 に付着した無機物を含んだカビ・藻類・排気ガス・埃などの有機物を分解し、残った無機物は雨によって洗い流され完全なセルフクリーニングをいたします。

 

■抗菌性



、『ブライトセラム』は光触媒によって酸化・還元作用が起こり、触媒が空気中の酸素と反応して過酸化水素を作る(還元反応)。触媒表面 の水分と反応して、酸化力に富むOHラジカルを生成する(酸化反応)。これらの作用によって殺菌される他、有機物は最終的には二酸化炭素と水に分解される。

 

■消臭性



、『ブライトセラム』は表面積が大きく臭気をよく吸着するアパタイトで覆われた光触媒を使用しているため、シックハウス症候群の要因となるアンモニア、アセトアルデヒド、ホルムアルデヒドなどの消臭分解に極めて効果 が大きい。

 

■防蝕性



、『ブライトセラム』は完全なセラミック塗膜のため酸にもアルカリにも侵されにくい。したがって、木材・金属・コンクリートなど下地を問わず極めて優れた保護力と安全性を持った塗料です。



















2006-12-21 Thu   未分類    Comment(0)  TrackBack(0)   

光触媒研究所

光触媒は、日本が唯一世界に誇れる最先端環境技術です。現状の数多い光触媒製品の中で 公的機関からも採用された【ブライトセラム】をご提案いたします。
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