KR19990063369A - 광 촉매체, 램프 및 조명 기구 - Google Patents

Abstract

본원 발명의 광 촉매체는 기체(基體)와, 기체에 형성되어 표면에 요철면을 구비한 금속 산화물 또는 산화 규소중 적어도 한쪽으로 이루어지는 부산화물을 주체로 한 기초층과, 기초층의 요철면 내로 들어가서 밀착하여 형성된 산화 티탄 초미립자를 주체로 하는 광 촉매막을 구비하고 있어 기초층에 대한 부착성이 양호하고 가시광의 투과율이 높다.

Description

광 촉매체, 램프 및 조명 기구

본 발명은 광 촉매체와 이를 이용한 램프 및 조명 기구에 관한 것이다.

냄새 제거(消臭), 오염 방지 및/또는 항균을 행하기 위해 광 촉매막을 이용하는 것이 알려져 있다.

광 촉매막은 자외선 조사를 받아서 그 광 에너지를 흡수하면, 광 촉매막을 구성하여 광 촉매 작용을 보이는 반도체에 전자와 홀이 생성된다. 전자와 홀은 막표면에 있는 산소나 물과 반응하여 활성 산소나 다른 활성인 래디컬 등을 일으키고, 유기물로 이루어지는 오염 물질이나 냄새의 성분을 산화 환원하여 분해한다.

광 촉매 작용이 있는 물질중, 현재 가장 유망시되고 있는 것은 산화 티탄이다. 산화 티탄은 광 촉매 작용이 현저함과 동시에, 안전하고 공업적으로 합리적인 가격이며, 또한 필요량을 입수할 수 있는 물질이기 때문이다.

최근, 광 촉매막의 유용성에 주목하여 건재(建材), 조명 기구 및 램프 등 폭넓은 물품에 광 촉매막을 형성하고자 하는 움직임이 활발하다.

광 촉매막의 제조 방법에는 여러가지 있지만, 소위 딥법(dip method)과 초미립자 분산액 코팅법이 일반적으로 이용되고 있다.

소위 딥법은 기체(基體)에 광 촉매막을 구성하는 금속 알콕시드 예컨대, 광 촉매막이 산화 티탄인 경우에는, 티탄 알콕시드를 함유하는 도포액을 도포하고, 400∼500℃의 온도에서 소성하여 광 촉매막을 형성하는 방법이다. 이 제조 방법에 의해 얻어진 광 촉매막은 막강도가 우수하기 때문에 내구성이 있다.

초미립자 분산액 코팅법은 산화 티탄등의 광 촉매성 초미립자를 물 및 이소프로필 알콜 등으로 이루어지는 용액중에 분산시킨 수용성 분산액을 기체에 도포하고, 소성하여 광 촉매막을 얻는 방법이다. 이 제조 방법에 의해 얻어진 광 촉매막은 결정성이 높고, 광 촉매성이 우수하다.

딥법에 의해 얻어진 광 촉매막은 고온에서 장시간 소성하지 않으면, 막표면에 있어서의 결정성이 충분하지 않고, 광 촉매성이 낮다고 하는 문제가 있다. 기체가 소다석회 유리 등의 연질 유리인 경우에는 유리의 연화 온도가 비교적 낮으므로, 필요한 고온에서 소성할 수 없기 때문에, 충분한 광 촉매성을 얻기가 곤란하다.

또한, 상기 제조 방법에 의해 광 촉매막을 형성하면, 유리의 굴절률에 비하여 산화 티탄을 주체로 하는 광 촉매막의 굴절률이 크기 때문에, 양쪽의 굴절률차에의해 생기는 광 간섭 작용에 의해, 가시광 투과율이 저하한다고 하는 문제도 있다.

출원인은 이들 문제를 해결하기 위해서, 미리 광 촉매막중에 실리카 등의 산화물을 첨가하여 광 촉매막의 굴절률을 작게 하여 기체의 유리와 거의 동등하게 하는 것을 일본 특허 출원 평성 9-140372호에서 제안하였다. 이 출원에 있어서는 산화물의 첨가에 의해 광 촉매막의 굴절률을 저하시킴으로써, 광 투과율의 저하를 방지하는 동시에, 간섭 색이 생기지 않도록 할 수 있었지만, 이것에 따른 광 촉매 작용도 다소 저하한다고 하는 문제가 있는 것을 알았다.

한편, 초미립자 분산액 코팅법에 있어서는 기체와의 부착성을 충분히 얻기 어려운 동시에, 유기질의 결착재(結着材)를 이용하고 있는 경우에, 그 결착재에 균열이 발생하기 쉽다. 결착재에 균열이 발생하면, 백탁(白濁) 등에 의해 투과율 저하가 발생한다고 하는 문제가 있다.

따라서, 본 발명의 주 목적은 딥법 또는 초미립자 분산액 코팅법에 의한 광 촉매막 형성을 개선함으로써, 광 촉매막의 기체에 대한 부착성을 향상시키는 동시에 광 촉매막의 광 촉매 작용이 크고, 간섭 색이 쉽게 생기지 않아 광 투과율이 양호한 광 촉매체, 이것을 이용한 램프 및 조명 기구를 제공함에 있다.

도 1은 본 발명의 광 촉매체의 제1 실시 형태에 있어서의 광 촉매막의 단면을 확대하여 나타낸 전자 현미경 사진.

도 2는 동 개념적 주요부의 확대 단면도.

도 3은 본 발명의 광 촉매체의 제1 실시 형태에 있어서의 광 촉매막의 분광 투과율 특성을 나타낸 그래프.

도 4는 본 발명의 광 촉매체의 제1 실시 형태에 있어서의 잉크의 분해성에 대한 측정 결과를 나타낸 그래프.

도 5는 본 발명의 광 촉매체의 제2 실시 형태를 나타낸 개념적 주요부의 확대 단면도.

도 6은 동 개념적 주요부의 확대 평면도.

도 7은 본 발명의 광 촉매체의 제2 실시 형태에 있어서의 분광 투과율 특성을 비교예의 그것과 함께 나타낸 그래프.

도 8은 본 발명의 광 촉매체의 제2 실시 형태에 있어서의 잉크의 분해성에 대한 측정 결과를 비교예의 그것과 함께 나타낸 그래프.

도 9는 본 발명의 광 촉매체의 제3 실시 형태를 나타낸 개념적 주요부의 확대 단면도.

도 10은 본 발명의 광 촉매체의 제4 실시 형태를 나타낸 개념적 주요부의 확대 단면도.

도 11은 동 개념적 주요부의 확대 평면도.

도 12는 본 발명의 광 촉매체의 제4 실시 형태에 있어서의 잉크의 분해성에 대한 측정 결과를 비교예의 그것과 함께 나타낸 그래프.

도 13은 본 발명의 광 촉매체의 제5 실시 형태를 나타낸 개념적 주요부의 확대 단면도.

도 14는 본 발명의 광 촉매체의 제5 실시 형태에 있어서의 막두께 방향의 굴절률의 변화를 개념적으로 나타낸 그래프.

도 15는 본 발명의 광 촉매체의 제5 실시 형태에 있어서의 광 촉매막의 분광 투과율 특성을 종래의 그것과 함께 나타낸 그래프.

도 16은 본 발명의 광 촉매체의 제6 실시 형태에 있어서의 잉크의 분해성에 대한 측정 결과를 종래예의 그것과 함께 나타낸 그래프.

도 17은 본 발명의 광 촉매체의 제6 실시 형태에 있어서의 광 촉매막의 분광 투과율 특성을 종래예의 그것과 함께 나타낸 그래프.

도 18은 본 발명의 광 촉매체의 제7 실시 형태를 나타낸 개념적 주요부의 확대 단면도.

도 19는 본 발명의 광 촉매체의 제7 실시 형태에 있어서의 잉크 분해성을 비교예의 그것과 함께 나타낸 그래프.

도 20은 본 발명의 램프의 일실시 형태에 있어서의 형광 램프를 나타낸 주요부의 단면 정면도.

도 21은 본 발명의 조명 기구의 일실시 형태에 있어서의 터널용 조명 기구를 나타낸 사시도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1: 기체

2, 30: 기초층

2a: 요철면

3, 20: 광 촉매막

4: 부산화물 구조체층

청구범위 제1항 발명의 광 촉매체는 기체와, 기체에 형성되어 표면에 요철면을 구비한 금속 산화물 또는 산화 규소중 적어도 한쪽으로 이루어지는 부산화물을 주체(主體)로 한 기초층과, 기초층의 요철면의 오목부 내로 들어가서 밀착하여 형성된 산화 티탄 미립자를 주체로 하는 광 촉매막을 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명 및 이하의 각 발명에 있어서, 특별히 지정하지 않는 한 용어의 정의 및 기술적 의미는 다음에 의거한다.

(기체에 대해서)

기체(基體)는 광 촉매막을 가지는 것으로, 오로지 광 촉매막을 가지는 것을 목적으로 하는 부재는 물론이고, 원래 광 촉매를 가지는 것을 목적으로 하지 않는 다른 기능 때문에 형성되는 것(이하, 「기능재」라 함)임을 허용한다.

기능재로서는 예컨대, 타일, 창유리, 천정 패널 등의 건축재나 주방용 및 위생용 기재, 가전 기기, 조명용 기재, 소취용 또는 먼지 수집용 필터 등 다양한 임의의 원하는 부재를 기체로 할 수 있다.

기체의 재료로서는 금속, 유리, 세라믹스(자기를 포함), 도기, 석재, 합성 수지 및 목재 등인 것을 허용한다.

기체는 광 촉매막을 고온에서 소성하여 형성하는 경우에는 그 소성에 견딜 수 있는 내열성을 구비하고 있을 필요가 있다.

(기초층에 대해서)

본 발명에 있어서는 광 촉매막을 직접 기체 표면에 피착시키지 않고, 기초층을 통해 기체에 형성한다. 기초층은 금속 산화물 또는 산화 규소 중에서 적어도 한쪽으로 이루어지는 부산화물을 주체로 하고 있고, 그 표면에 요철면을 구비하고 있다. 기초층은 금속 산화물 또는 산화 규소중 적어도 한쪽으로 이루어지는 부산화물로 구성되어 있기 때문에, 일반적으로 투명성을 구비하여 산화 티탄을 주성분으로 하는 광 촉매막과의 호환성이 양호하고, 또한 소성에 의해 기체에 강고(强固)하게 결착(結着)시킬 수 있다.

부산화물로서 적합한 것은 투광성이 높고, 막표면에 요철면을 형성할 수 있는 재질이다. 예컨대, 산화 규소, 알루미나, 실리카, 산화 주석, 산화 마그네슘, 산화 이트륨 등을 들 수 있다.

또한, 기초층의 표면에 요철면을 형성하기 위해서는, 어떠한 수단에 의해서도 좋지만, 적합한 수단은 부산화물의 평균 입자 직경이 광 촉매막을 구성하는 초미립자의 평균 입자 직경보다 큰 입자가 분산(分散)한 부산화물을 이용하여 기초층을 형성하는 것이다. 예컨대, 평균 입자 직경 30∼200 ㎚의 부산화물 입자를 혼재시킨 분산액을 기체에 도포하여 80∼300℃의 범위에서 소성함으로써 형성할 수 있다.

더욱이, 기초층을 구성하는 부산화물의 재질을 광 촉매막의 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는 것을 선택할 수 있다.

그렇게 하면, 예컨대 소다석회 유리와 같이 굴절률이 작은 기체와 굴절률이 큰 광 촉매막의 중간 굴절률을 갖는 기초층을 형성하여 굴절률의 경사 구조를 실현할 수 있다. 경사 구조로 함으로써, 서로 접촉하는 층간의 굴절률의 차를 작게 하여 광 간섭의 발생을 억제할 수 있다.

(광 촉매막에 대해서)

광 촉매 물질은 산화 티탄 TiO₂를 주성분으로 한다. 산화 티탄은 광 촉매 작용이 현저함과 동시에 안전하고 공업적으로 합리적인 가격이며, 또한 필요량을 입수할 수 있기 때문에, 광 촉매 물질로서, 현재 가장 유망시되고 있다.

또한, 산화 티탄에는 그 결정 구조로서 루틸형과 아나타제(anatase)형이 있다. 광 촉매 작용은 아나타제형 쪽이 우수하다고 말해지고 있다.

따라서, 본 발명에 있어서는 아나타제형의 산화 티탄을 이용하는 것이 적합하다. 그러나, 실제적으로는 아나타제형에 루틸형이 혼합하여 형성되는 경우도 많고, 또한, 산화 티탄 초미립자를 이용하는 경우에는 그래도 실용적인 광 촉매 작용을 얻을 수 있기 때문에, 본 발명에 있어서는 양쪽을 혼합한 양태를 허용한다. 더욱이, 그들 혼합비의 여하에 따라 유기물의 분해성이 변화한다.

더욱이, 본 발명에 있어서는 광 촉매막중 부성분으로서, 산화 티탄 이외의 광 촉매 물질이 첨가되어 있어도 좋다. 기타 광 촉매 물질로서는 다음과 같은 것이 있다. WO₃, LaRhP₃, FeTiO₃, Fe₂O₃, CdFe₂O₄, SrTiO₃, CdSe, GaAs, GaP, RuO₂, ZnO, CdS, MoS₃, LaRhO₃, CdFeO₃, Bi₂O₃, MoS₂, In₂O₃, CdO, SnO₂등이다. 이들 물질을 1종 또는 복수종을 혼합하여 이용할 수 있다.

또, TiO₂, WO₃, SrTiO₂, Fe₂O₃, CdS, MoS₃, Bi₂O₃, MoS₂, In₂O₃, CdO 등은 등가 전자대(electronic band)의 레독스 전위의 절대치가 전도대의 레독스 전위의 절대치보다도 크기 때문에, 산화력 쪽이 환원력보다도 크고, 유기 화합물의 분해에 따른 소취 작용, 오염 방지 작용 또는 항균 작용이 우수하다.

또한, 상기 각 물질중에서 원료 비용면에 있어서는 Fe₂O₃및 ZnO가 우수하다.

더욱이, 본 발명에 있어서, 산화 티탄은 초미립자의 형으로 이용한다. 초미립자란 평균 입자 직경이 20 ㎚ 이하 가능한 한 7∼10 ㎚의 아주 미세한 미립자를 말하고, 바람직하게는 미립자의 형상이 가능한 한 구형에 가까우며, 또한 입자 직경의 격차가 적어서 결정성이 양호한 미립자이다.

더욱이, 본 발명에 있어서, 광 촉매막은 기초층의 요철면 내로 들어가서 밀착하고 있다. 이러한 구조는 예컨대, 기초층의 표면에 요철면을 형성하여 기초층 위에 광 촉매막의 분산액을 도포하고, 건조하여 소성하면, 용이하게 형성할 수 있다.

또, 소성은 200℃ 이상 예컨대, 300∼600℃의 범위에서 행할 수 있다.

더욱이, 산화 티탄 초미립자를 기초층의 요철면 내에 확실하게 들어가게 하기 위해서는 열에 의한 방법과 기계적 압력에 의한 방법중 어느 한쪽 또는 양쪽을 가할 수 있다. 전자의 방법의 경우는 광 촉매막을 위로 하여 약 650℃에서 소성하면, 기초층이 연화하기 시작하여 산화 티탄 초미립자가 자중(自重)에 의해 침하하여 기초층 안으로 들어간다. 후자의 방법의 경우는 산화 티탄 초미립자의 도포층 위에서부터 기계적 압력을 가하여 기초층 안으로 밀어 넣는다.

더욱이, 광 촉매막중에 이산화규소를 미량 첨가시킬 수 있다. 이산화규소는 결착재로서 작용한다.

(본 발명의 작용에 대해서)

본 발명에 있어서는 기초층의 표면에 요철면이 형성되고, 광 촉매막이 요철면으로 들어가서 밀착하고 있기 때문에, 광 촉매막의 부착 강도가 커진다.

광 촉매막은 산화 티탄 초미립자를 주체로 하고 있기 때문에, 종래의 초미립자 산화 티탄을 이용한 광 촉매막과 동일하게 광 촉매 작용이 강하다.

기초층을 구성하는 부산화물로서, 굴절률이 광 촉매막의 그것보다 작은 부산화물 예컨대, 산화 알루미늄 또는 산화 규소 등을 이용하면, 굴절률이 경사하여 광 간섭의 발생을 방지할 수 있다. 이 때문에, 광 촉매막의 투과율이 향상되어 투명성이 높은 광 촉매체를 얻을 수 있다.

청구범위 제2항 발명의 광 촉매체는 청구범위 제1항 기재의 광 촉매체에 있어서, 기초층은 요철면의 평균 깊이가 20∼150 ㎚이고, 광 촉매막은 산화 티탄 초미립자의 평균 입자 직경이 1∼20 ㎚임과 동시에 요철면의 평균 깊이보다 작은 것을 특징으로 한다.

본 발명은 기초층의 요철면의 평균 깊이 및 산화 티탄 초미립자의 평균 입자 직경의 사이즈와 사이즈 상호의 관계를 규정하고 있다.

요철면의 평균 깊이란 요철의 꼭대기부(頂部)와 골부(谷部) 사이의 거리를 말한다.

그렇게 하여, 요철면의 평균 깊이가 산화 티탄 초미립자의 평균 입자 직경보다 큰 것에 의해, 광 촉매막을 구성하고 있는 산화 티탄 초미립자의 최하층의 초미립자는 기초층의 요철면 내로 충분히 들어가고, 밀착하기 때문에, 광 촉매막은 기초층에 강고하게 부착한다.

청구범위 제3항 발명의 광 촉매막은 청구범위 제1항 또는 제2항 기재의 광 촉매체에 있어서, 기초층은 그 오목부가 기체의 표면까지 관통하고 있고, 광 촉매막은 적어도 그 일부가 오목부 내에 매설되어 있는 것을 특징으로 한다.

(기초층에 대해서)

본 발명에 있어서, 기초층에 기체의 표면까지 관통하고 있는 오목부를 형성하는 수단은 문제삼지 않는다. 예컨대, 기초층의 부산화물을 형성하는 금속 알콕시드와 같은 화합물액에 고체의 유기 화합물 입자를 첨가하고, 적당한 용제로 희석한 도포액을 조정하여 기체에 도포하며, 소성함으로써, 유기 화합물 입자가 분해한 흔적에 상기의 구성을 구비한 오목부를 형성할 수 있다. 또, 상기 화합물액에 부산화물 입자를 첨가하여도 좋다.

또한, 오목부의 횡단면 형상은 원형, 벌집형, 타원형 등 어떠한 형상이어도 좋다.

더욱이, 오목부의 종단면 형상은 원주형, 역원추형, 만곡한 형상, 굴곡한 형상 등 어떠한 형상이어도 좋다.

(광 촉매막에 대해서)

광 촉매막은 산화 티탄 초미립자를 이용하여 선행하는 청구범위에서와 동일하게 형성하면 된다.

또한, 광 촉매막은 그 거의 전체가 기초층의 오목부 내에 매설되고, 따라서 기초층의 볼록부가 광 촉매막의 표면에 노출된 상태이어도 좋다. 그러나, 광 촉매막의 주로 기체에 가까운 하층 부분이 기초층에 매설되고, 상층 부분은 기초층 위에 연속한 층을 형성하고 있어도 좋다.

(본 발명의 작용에 대해서)

본 발명의 광 촉매체는 상기의 구성을 구비함으로써, 다음과 같은 작용을 발휘한다.

(1) 광 촉매 작용이 양호하다.

결정성이 양호한 초미립자에 의해, 높은 광 촉매 작용을 얻을 수 있다.

(2) 광 촉매막의 강도가 크다.

부착성이 양호한 부산화물로 이루어지는 기초층에 기체의 표면까지 관통하는 오목부가 형성되고, 그 오목부 내에 산화 티탄 초미립자가 매설되어 있기 때문에, 광 촉매막의 부착성이 양호하며, 광 촉매막은 고강도가 된다.

(3) 광 촉매막이 고투과율이다.

기체의 표면으로부터 광 촉매막의 표면에 걸쳐서 굴절률이 경사적으로 변화하기 때문에, 유리의 기체와 광 촉매막 사이에 광의 반사가 감소되고, 가시광의 투과율이 향상되며, 기체에 유리를 이용한 경우, 본 바탕의 유리보다 큰 가시광 투과율을 얻을 수 있다. 청구범위 제4항 발명의 광 촉매체는 기체와, 기체에 형성된 금속 산화물 또는 산화 규소중 적어도 한쪽으로 이루어지는 부산화물을 주체로 한 다공질의 기초층과, 기초층에 밀착하여 형성된 산화 티탄 초미립자를 주체로 하는 광 촉매막을 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

다공질이란 기공률이 30% 이상이고, 바람직하게는 70% 이하인 것을 말한다. 기공은 연속성으로서, 기초층의 표면으로부터 기체의 표면까지 연통하고 있어도 좋고, 기초층의 중간까지 연속하여도 좋다. 또, 기공률이 70%를 넘으면, 기초층의 강도의 저하가 현저해지기 때문에, 되도록이면 70% 이하로 하는 것이 바람직하다.

그렇게 하여, 기초층이 다공질이면, 표면도 요철면이 되기 때문에, 광 촉매막의 산화 티탄 초미립자가 요철면 내로 들어가서 밀착하기 쉬워진다.

또한, 기초층이 다공질이면, 물을 함유하기 쉬워져서 습성이 양호해지기 때문에 광 촉매막의 부착성이 향상된다.

청구범위 제5항 발명의 광 촉매체는 청구범위 제1항 내지 제4항중 어느 한 항 기재의 광 촉매체에 있어서, 다수의 관통공을 가진 부산화물 구조체층을 표면에 구비하는 것을 특징으로 한다.

부산화물 구조체층은 광 촉매막의 표면에 설치되고, 그 관통공에 의해 그물코와 같은 틈을 형성하면서 광 촉매막을 덮는다. 부산화물 구조체층에 다수의 관통공을 형성하는 수단은 문제삼지 않는다. 예컨대, 청구범위 제3항 있어서의 기초층을 형성하는 것과 동일하게, 부산화물을 형성하는 알콕시드와 같은 화합물액에 고체의 유기 화합물 입자를 첨가하고, 적당한 용제로 희석한 도포액을 조정하여 기체에 도포하며, 소성함으로써, 유기 화합물 입자가 분해한 흔적에 상기의 구성을 구비한 오목부를 형성할 수 있다. 또한, 상기 화합물액에 부산화물 입자를 첨가하여도 좋다.

또한, 관통공의 횡단면 형상 및 종단면 형상에 대해서도 청구범위 제3항에서와 같이 여러가지 형상인 것을 허용한다.

더욱이, 기초층과 표면의 부산화물 구조체층이 직접 또는 광 촉매막의 초미립자 사이에 침투함으로써 부분적으로 접속하고 있도록 구성할 수 있다.

더욱이, 관통공 안에 산화 티탄 초미립자를 들어가게 하기 위해서는 청구범위 제1항에 있어서 기술한 방법을 가함으로써 한층 더 확실하게 행하게 할 수 있다.

그렇게 하여, 본 발명에 있어서는 산화 티탄 초미립자로 이루어지는 광 촉매막 위에 부산화물 구조체층이 초미립자 사이에 침투하면서 형성되기 때문에, 광 촉매막의 막강도가 향상된다. 더욱이, 부산화물 구조체층과 기초층이 접속하고 있으면, 더욱 더 막강도가 향상된다.

또한, 부산화물 구조체층에는 다수의 관통공이 형성되어 있기 때문에, 냄새 물질, 오염 물질 및 세균 등의 유기 물질은 상기 관통공을 통과하여 광 촉매막에 접촉하기 때문에 광 촉매 작용은 저해되는 일은 없다.

더욱이, 관통공의 공극 사이즈를 제어함으로써, 입자 사이즈가 큰 오염 물질을 통과시키지 않도록 구성할 수도 있다.

더욱이, 부산화물 구조층에 다수의 관통공이 형성되어 있기 때문에, 등가적인 굴절률이 작아져서 반사 방지막으로서 작용한다. 따라서, 기체에 유리를 이용한 경우, 본 바탕의 유리보다 가시광 등가율이 최대 6∼8% 정도 향상된다.

또한, 부산화물 구조체층이 광 촉매막의 표면을 보호하여 쉽게 흠집이 나지 않게 한다.

청구범위 제6항 발명의 광 촉매체는 청구범위 제1항 내지 제5항중 어느 한 항에 기재한 광 촉매체에 있어서, 기초층은 티탄(Ti), 규소(Si) 및 알루미늄(Al)중 적어도 한 종류의 산화물로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서 규정하는 산화물은 모두 투명성이 양호한 기초층을 형성할 수 있다.

또한, 규소 및 알루미늄의 산화물은 광 촉매막의 굴절률보다 굴절률이 작기 때문에 기체의 굴절률과의 차를 작게 하여 광 간섭을 쉽게 일으키지 않게 한다.

청구범위 제7항 발명의 광 촉매체는 청구범위 제1항 내지 제6항중 어느 한 항에 기재한 광 촉매체에 있어서, 기초층은 산화 규소 및 산화 티탄이 중량비 40:60∼80:20의 비율로 혼합하여 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

산화 규소 및 산화 티탄을 상기 범위로 함으로써, 굴절률을 원하는대로 조정할 수 있는 동시에 더욱 강고한 부착성을 얻을 수 있다.

또한, 산화 티탄 미립자를 산화 규소에 혼합하여 소성하면, 산화 규소를 결착재로서 작용시킬 수 있고, 기체에 대한 부착성이 양호한 기초층을 형성할 수 있다.

또한, 산화 티탄의 입자 사이즈를 광 촉매막의 산화 티탄 미립자의 그것보다 큰 예컨대 평균 입자 직경 30∼200 ㎚인 것을 이용함으로써, 표면에 평균 깊이 20∼150 ㎚의 요철면을 용이하게 형성할 수 있다.

이러한 구성의 기초층을 형성하기 위해서는 예컨대 산화 규소를 폴리실록산 등의 규소 화합물을 유기 용제로 희석한 도포액을 조정하여 기체에 도포하고, 소성한다. 그 때, 원하는 입자 직경의 산화 티탄을 도포액에 분산시킨다.

청구범위 제8항 발명의 광 촉매체는 기체와, 산화 티탄을 주성분으로 하는 광 촉매 물질에 금속 산화물 또는 산화 규소중 적어도 한쪽으로 이루어지는 부산화물이 첨가되어 기체에 피착되고, 기체측의 부산화물의 함유량이 표면측의 그것보다 많아진 광 촉매막을 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

광 촉매막은 티탄 알콕시드를 함유하는 도포액을 기체에 도포하고 소성하여 소결에 의해 형성할 수 있지만, 이와 같이 소성 공정을 거치는 제조 방법에 따를 때에는 기체는 소성 온도에 견디는 물질일 필요가 있다.

그런데, 본 발명에 있어서는 광 촉매막중에 부산화물을 첨가하고 있어, 더욱 기체측의 광 촉매막중의 부산화물의 함유량이 표면측의 그것보다 많다고 하는 구성을 구비하는 것을 요건으로 하는 것이지만, 이 구성을 실현하는 방법은 여러가지 있다. 예컨대, 광 촉매막을 적어도 2층 이상의 다층으로 형성하여 기체측의 광 촉매막중의 부산화물의 함유량을 많게 하고, 표면측의 광 촉매막의 부산화물의 함유량을 적게 하면 좋다.

또한, 광 촉매막이 1층으로 형성되는 경우에도, 층 안의 부산화물 함유량의 막두께 방향의 분포를 변화시켜 본 발명의 광 촉매체를 구성할 수 있다. 이 경우의 적합한 제조 방법으로는 다음과 같은 방법이 있다.

즉, 티탄 알콕시드를 함유하는 도포액에 첨가하고자 하는 부화합물(금속 화합물 또는 규소 합물중 적어도 한쪽을 첨가하여 도포하고, 소성하여 공기중의 수분에 의해 도포액중의 티탄 화합물 및 부화합물을 가수분해시켜 산화 티탄 및 부산화물을 생성하는 방법을 이용한다. 그리고, 막두께 방향으로 부산화물의 함유량을 변화시키기 위해서는 부화합물의 분해성을 티탄 화합물의 분해성보다 빠르게 하는 동시에, 겔 상태의 티탄 가수분해물 및 부화합물의 가수분해물의 용제로의 용해성을 적게 한다. 또, 부산화물의 첨가량은 첨가 형태와 용제 등에 따라 다소 변화하지만, 광 촉매막중의 산화 티탄에 대하여 10∼50 중량%이 적당하다. 첨가량이 10 중량% 미만이면, 나트륨의 침출(浸出) 방지 작용이 충분하지 않고, 50 중량%를 넘으면, 가시광 투과율이 저하한다.

또한, 산화 티탄은 티탄 알콕시드 대신에 용제에 대한 분산성이 양호한 산화 티탄 초미립자를 이용하여 이것을 직접 용제중에 분산시켜 도포액을 얻을 수 있다.

그렇게 하여, 본 발명의 광 촉매체는 광 촉매막의 표면측이 부산화물(예컨대, 실리카 또는 알루미나)의 함유량이 적기 때문에, 광 촉매 작용이 부산화물에 의해 감소하게 되는 경우가 없고, 따라서 원하는 광 촉매 작용을 얻을 수 있다. 이것에 대하여, 기체측은 부산화물의 함유량이 상대적으로 많기 때문에, 기체가 나트륨을 함유하는 유리와 같이 굴절률이 상대적으로 작은 것이라고 해도, 이 유리의 굴절률에 가깝게 할 수 있기 때문에, 기체와 광 촉매막과의 계면에 있어서의 반사가 감소하고, 광 투과율의 감소가 적어지며, 간섭 색도 적어진다. 이것과 함께, 계면측의 부산화물이 많음으로써, 나트륨의 침출을 억제하기 때문에, 산화 티탄의 결정 구조가 침해되는 일은 없다.

광 촉매막중에 첨가하는 부산화물에는 실리카 및 알루미나 양쪽을 이용할 수 있다.

청구범위 제9항 발명의 광 촉매체는 청구범위 제8항 기재의 광 촉매체에 있어서, 광 촉매막은 티탄 알콕시드를 함유하는 도포액을 기체에 도포하고, 소성하여 형성되며, 알루미늄(Al), 주석(Sn) 및 탄탈(Ta)의 그룹으로부터 선택된 적어도 한 종류의 금속 산화물이 첨가되어 있는 것을 특징으로 한다.

티탄 알콕시드가 소성시에 공기중의 물과 가수분해하여 산화 티탄을 생성하지만, 도포액중의 유기 화합물은 미반응물, 중간 생성물 및 광 촉매막중에 잔류하기 쉽고, 소성시의 온도 상승 과정에서 완전히 증발하지 않으며, 열분해하여 탄화수소 등의 중간 생성물을 거쳐 비산하기 때문에, 탄소 등의 불순물이 많아져서 환원 기미를 보인다. 그 때문에, 막이 부분적으로 루틸형 결정이 되기 쉽다.

그러나, 본 발명에 있어서는 첨가되어 있는 부산화물이 산화 티탄의 결정화를 저지하는 작용이 있어, 소성시에 부분적인 루틸형 결정화를 방지한다. 따라서, 얻어진 광 촉매막은 아나타제형 결정의 산화 티탄을 보다 많이 함유하기 때문에, 광 촉매 작용이 우수하게 된다.

또한, 본 발명의 실시에 있어서, 광 촉매막을 형성하기 전에 미리 기체의 표면에 OH를 함유하는 부산화물을 주체로 하는 기초층을 형성할 수 있다.

즉, 티탄 알콕시드를 함유하는 도포액을 도포하고, 소성하여 광 촉매막을 형성하는 경우, 티탄 알콕시드와 공기중의 수분이 가수분해하는 것은 상기한 바와 같지만, 도막의 외면으로부터 미리 반응하기 때문에, 기체와의 계면 부근에서는 공기중의 수분이 도달하기 어렵고, 따라서 가수분해가 불충분해지기 쉽다. 그 때문에, 계면 부근에서는 탄소 등의 불순물이 많아지고, 이것에 따라 그 위의 광 촉매막의 상태가 나빠져서 광 촉매 작용이 악화된다. 또한, 분위기의 습도의 변화에 의해 상기한 문제의 정도가 크게 변하기 때문에, 얻어지는 광 촉매막의 격차가 커진다.

그래서, 상술한 바와 같은 구성의 기초층을 설치함으로써, 도막의 기체측의 계면 부근은 기초층으로부터 OH가 공급되어 가수분해에 기여하기 때문에, 계면 부근의 미반응이 개선되고, 이것에 따라 그 위의 막질이 향상되기 때문에, 높은 광 촉매성을 얻을 수 있다. 또한, 분위기중의 습도의 영향을 쉽게 받지 않게 되어 광 촉매막의 격차도 작아진다.

바람직한 기초층으로는 실리카(SiO₂)를 주성분으로 하는 것을 들 수 있고, OH의 함유량이 산화물에 대하여 3∼30 중량%이며, 또한 막두께는 10∼300 ㎚이다.

청구범위 제10항 발명의 광 촉매체는 청구범위 제8항 또는 제9항에 기재한 광 촉매체에 있어서, 광 촉매막은 파장 550 ㎚에 있어서의 굴절률이 2.0 이하인 것을 특징으로 한다.

본 발명은 광 촉매막의 굴절률을 규정하여 더욱 가시광 투과율이 저하하기 어려운 동시에, 간섭 색을 쉽게 생기지 않게 한 것이다.

또한, 본 발명의 실시에 있어서, 유리의 기체에 광 촉매막을 형성하는 경우에, 광 촉매막의 기체측의 굴절률을 유리의 굴절률과 거의 같게 하는 동시에, 표면측의 굴절률을 상기 범위 내에서 가능한 한 크게 함으로써, 보다 더 광 투과율이 양호하고, 간섭 색을 쉽게 생기게 하지 않는 광 촉매체를 얻을 수 있다.

청구범위 제11항 발명의 램프는 발광부를 유리 벌브가 포위하고 있어 파장 400 ㎚ 이하를 포함하는 발광을 행하는 램프 본체와, 유리 벌브를 기체로 하여 그 적어도 외면에 피착된 청구범위 제1항 내지 제10항중 어느 한 항에 기재한 광 촉매체를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 램프는 발광 원리는 문제삼지 않는다. 예컨대, 백열전구, 방전 램프 등인 것을 허용한다.

백열전구의 경우, 광온도가 높은 할로겐 전구 쪽이 일반 조명용 전구보다 파장 400 ㎚ 이하의 발광 비율이 높지만, 일반 조명용 백열전구이어도 좋다. 방전 램프의 경우, 저압 방전 램프 및 고압 방저 램프중 어느것이라도 좋다.

저압 방전 램프로는 예컨대 형광 램프가 있다. 형광 램프에 이용하는 형광체를 선택하여 400 ㎚ 이하의 발광을 적당히 증가시킬 수 있다. 이러한 형광 램프는 비교적 가시광의 저하가 적고, 또한 광 촉매체의 활성화 작용이 일반 조명용 형광 램프에 비하여 양호하기 때문에, 광 촉매체 활성화용 램프로서 적합하다. 그러나, 본 발명은 일반 조명용으로 종래부터 다용되고 있는 3파장 형발광의 형광체나 칼슘 할로 인산염 형광체를 이용한 형광 램프인 것을 허용하는 것이다.

또한, 주로 400 ㎚ 이하의 발광을 이용하는 목적의 살균 램프나 블랙 라이트, 케미컬 램프 등도 허용한다.

한편, 고압 방전 램프로는, 예컨대 수은 램프, 메탈 할로겐 램프 및 고압 나트륨 램프 등임을 허용한다.

또, 유리 벌브는 방전 매체를 포위하고 있는 양태이어도 좋고, 발광부를 내포하고 있는 발광관을 다시 포위하는 외관이어도 좋다.

본 발명에 있어서는, 램프의 유리 벌브를 기체로 하여 광 촉매막을 형성하고 있기 때문에, 가령 램프가 발생하는 400 ㎚ 이하의 발광량이 적어도 광 촉매막을 충분히 활성화할 수 있다.

또한, 본 발명의 램프를 이용하면, 광 촉매 작용에 의해 유리 벌브에 부착하는 담배의 기름이나 매연 등의 유기질 오염 물질이 분해되기 때문에, 유리 벌브의 오염에 의한 광속 저하가 적어진다. 이 때문에, 장기간에 걸쳐 양호한 조명을 행할 수 있는 동시에 램프의 청소 간격을 길게 할 수 있다.

더욱이, 램프가 점등하는데 수반하여 생기는 발열에 의해, 램프의 주위에 열 대류가 발생하여 실내의 공기가 대류한다. 램프에 접촉한 공기의 소취, 살균이 행해진다. 따라서, 본 발명의 램프를 이용함으로써, 실내 공기를 소취, 살균할 수 있다.

청구범위 제12항 발명의 조명 기구는 광 제어 수단을 구비한 조명 기구 본체와, 조명 기구 본체의 광 제어 수단중 적어도 일부를 기체로 하여 형성된 청구범위 제1항 내지 제10항중 어느 한 항에 기재한 광 촉매체를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 조명 기구는 옥외용 및 옥내용중 어느것이어도 좋다.

광 제어 수단은 반사체, 글로브, 셰이드, 투광성 커버 및 루버 등의 한 종류 또는 임의의 복수 종류의 조합으로 이용되고 있는 것을 허용한다. 또한, 광 제어 수단의 전체에 광 촉매막을 형성해도 좋지만, 그 일부분에 형성하여도 좋다.

광 제어 수단은 사용에 따라 매연이나 담배의 기름 등의 유기물로 이루어지는 오염 물질이 거기에 부착되면, 조명 기구로서의 광학 성능이 저하하지만, 광 촉매막을 형성해 둠으로써, 오염 물질이 분해되기 때문에, 광학 성능의 저하를 억제할 수 있다.

또한, 광 제어 수단에 접촉한 공기중의 냄새 물질을 분해하거나 살균함으로써, 실내의 탈취, 살균을 행할 수도 있다.

더욱이, 조명 기구를 예컨대 냉장고, 에어컨디셔너, 공기 청정 장치 등에 수납할 수 있는 크기 및 구조로 하여 이들 기기에 설치함으로써, 탈취 또는 살균 수단으로 할 수도 있다.

이상의 설명으로부터 이해할 수 있는 바와 같이, 광 제어 수단에 광 촉매막을 형성하기 때문에, 광 촉매막은 투명성이 양호한 것이 적합하다.

이하, 본 발명의 실시 형태를 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명 광 촉매체의 제1 실시 형태에 있어서의 광 촉매막의 단면을 확대하여 나타낸 전자 현미경 사진이다.

도 2는 동 개념적 주요부 확대 단면도이다.

각 도에 있어서, 1은 기체, 2는 기초층, 3은 광 촉매막이다.

기체(1)는 소다석회 유리로 구성되어 있다.

(기초층에 대해서)

기초층(2)은 부산화물로서 산화 규소 및 산화 티탄이 중량비 60:40의 비율로 혼합하여 구성되어 있고, 투명성이고 다공성인 동시에, 표면이 평균 깊이 약 30 ㎚의 요철면(2a)에 형성된 피막이다.

이 기초층(2)은 폴리실록산을 에탄올에 용해시킨 용액에 평균 입자 직경 약 30 ㎚의 산화 티탄 입자를 분산시킨 도포액을 조정하여 기체(1)의 표면에 도포하고, 건조시켜서, 약 200℃에서 소성하여 형성한 것이다.

(광 촉매막에 대해서)

광 촉매막(2)은 평균 입자 직경 약 7 ㎚의 산화 티탄 초미립자를 기초층(2) 위에 결착시켜서 형성되어 있다. 이 광 촉매막(3)은 기초층(2)의 표면에 형성된 요철면(2a)으로 들어 가서 기초층(2)에 밀착하고 있다.

도 3은 본 발명 광 촉매체의 제1 실시 형태에 있어서의 광 촉매막의 분광 투과율 특성을 나타낸 그래프이다.

도면에 있어서, 횡축은 파장(㎚)을 나타내고, 종축은 투과율(%)을 나타낸다.

곡선은 본 실시 형태에 의한 광 촉매막의 분광 투과율 특성을 나타낸다.

도면에서 밝혀진 바와 같이, 본 실시 형태에 따르면, 가시광 및 자외 영역에 있어서 투과율이 향상되고 있다.

도 4는 본 발명 광 촉매체의 제1 실시 형태에 있어서의 잉크의 분해성에 대한 측정 결과를 나타낸 그래프이다.

도면에 있어서, 횡축은 경과 시간(분)을 나타내고, 종축은 분해성을 나타낸다.

곡선은 본 실시 형태에 의한 잉크의 분해성을 나타낸다.

도면에서 밝혀진 바와 같이, 본 실시 형태에 따르면, 광 촉매 작용이 우수한 것을 알 수 있다.

이어서, 본 실시 형태의 광 촉매체에 있어서의 광 촉매막의 연필법(鉛筆法)에 의한 경도 테스트를 행한 결과, 6∼7H였다. 이것은 본 발명에 따르면, 충분히 높은 강도의 광 촉매막을 얻을 수 있는 것을 나타내고 있다.

도 5는 본 발명 광 촉매체의 제2 실시 형태를 나타낸 개념적 주요부의 확대 단면도이다.

도 6은 동 개념적 주요부의 확대 평면도이다.

각 도면에 있어서, 도 2와 동일 부분에 대해서는 동일 부호를 붙여서 설명은 생략한다.

본 실시 형태는 기초층(2)의 요철면(2a)에 의해 형성되는 오목부(2b)가 기체(1)의 표면까지 관통하고 있는 점에서 다르다.

즉, 기초층(2)은 다음과 같은 수단에 의해 제작한다.

폴리실록산 등의 규소 화합물에 목표의 막두께 이상의 입자 직경을 갖춘 에폭시 수지 입자를 첨가한 도포액을 조정하여 유리로 이루어지는 기체(1)의 표면에 도포한다.

이어서, 기체(1)를 400℃ 이상의 온도에서 소성한다. 이 공정에서 에폭시 수지 입자는 분해하여 소실된다.

그렇게 하여, 얻어진 기초층(2)에는 에폭시 수지가 소실되어 생긴 빈 구멍이 기체의 표면까지 관통한 오목부(2b)를 구성한다. 이 오목부(2b)의 횡단면 형상 및 종단면 형상은 도면에 있어서는 원주형으로 그려져 있지만, 에폭시 수지 입자의 형상, 첨가량 등에 따라 다양한 것이 되고, 모두 본 발명의 작용, 효과를 얻을 수 있기 때문에, 지장을 초래하지 않는다.

그런데, 기체(1)의 기초층(2)을 형성하면, 다음에 아나타제형 산화 티탄 초미립자(입자 직경 약 10 ㎚)를 물과 이소프로필 알콜의 용액에 분산한 분산액을 조정하여 기초층(2) 위에서부터 도포한다.

다음에, 기체(1)를 300∼600℃에서 소성하여 산화 티탄이 기초층(2)의 오목부(2b) 내로 매설하여 광 촉매막(3)을 형성한다.

이상과 같이 하여 형성된 광 촉매막(3)은 경도 8H 내지 9H의 매우 단단한 막인 동시에, 이하에 나타낸 높은 가시광 투과율 및 우수한 광 촉매 작용을 나타내었다.

도 7은 본 발명 광 촉매체의 제2 실시 형태에 있어서의 분광 투과율 특성을 비교예의 그것과 함께 나타낸 그래프이다.

도면에 있어서, 횡축은 파장(㎚)을 나타내고, 종축은 투과율(%)을 나타낸다.

또한, 곡선 A는 본 실시 형태의 투과율 특성을 나타내고, 곡선 B는 비교예의 투과율 특성을 나타낸다. 또, 비교예는 유리의 기체만이다.

도면에서 밝혀진 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서는 특히 가시광 영역에 있어서 비교예의 유리의 기체보다 6∼8% 높은 투과율을 얻을 수 있다.

도 8은 본 발명 광 촉매체의 제2 실시 형태에 있어서의 잉크의 분해성에 대한 측정 결과를 비교예의 그것과 함께 나타낸 그래프이다.

도면에 있어서, 횡축은 경과 시간(분)을 나타내고, 종축은 분해성을 나타낸다. 또한, 곡선 C는 본 실시 형태의 잉크의 분해 특성을 나타내고, 곡선 D는 비교예의 잉크의 분해 특성을 나타낸다. 또, 비교예는 종래의 산화 티탄 초미립자를 이용한 광 촉매체이다.

도면에서 밝혀진 바와 같이, 본 실시 형태의 광 촉매체는 종래의 산화 티탄초미립자를 이용한 광 촉매체와 거의 변함 없는 광 촉매 작용을 구비하는 것을 이해할 수 있다.

다음에, 도 4 및 도 5에 나타낸 구조의 광 촉매체와 동일한 구성이면서, 다른 수단에 의해 제작하는 제3 실시 형태에 대해서 다음에 설명한다.

즉, 폴리실록산을 에탄올에 용해시킨 용액에 입자 직경 50 ㎚ 전후의 산화 티탄을 중량비 50:50의 비율로 혼합한 도포액을 조정하여 기체(1)에 도포한다.

이어서, 기체(1)를 80∼300℃에서 소성하면, 막두께가 약 100 ㎚의 기초층(2)이 형성된다.

기초층(2)의 표면에는 깊이 20 이상의 요철면(2a)이 형성되고, 상당한 비율로 기체(1)의 표면에 이르는 오목부 즉, 기체(1)의 표면까지 관통하는 오목부(2b)가 형성된다.

더욱이, 아나타제형을 주체로 하는 약 10 ㎚의 입자 직경의 산화 티탄 초미립자를 물 및 이소프로필 알콜의 혼합액에 분산시킨 도포액을 기초층(2) 위에서부터 도포하고, 300∼600℃에서 소성하여 광 촉매막(3)을 형성한다.

그렇게 하여, 기초층(2)의 기체의 표면까지 관통한 오목부(2b) 내에 광 촉매막이 진입한 광 촉매체를 얻을 수 있다.

도 9는 본 발명 광 촉매체의 제3 실시 형태를 나타낸 개념적 주요부의 확대 단면도이다.

도면에 있어서, 도 5와 동일 부분에 대해서는 동일 부호를 붙여서 설명은 생략한다.

본 실시 형태는 광 촉매막(3)이 기초층(2)의 오목부(2b) 내 뿐만 아니라, 오목부(2b) 위에 연속한 막형부(3a)를 형성하고 있는 점에서 다르다.

도 10은 본 발명 광 촉매체의 제4 실시 형태를 나타낸 개념적 주요부의 확대 단면도이다.

도 11은 동 개념적 주요부의 확대 평면도이다.

각 도면에 있어서, 도 5와 동일 부분에 대해서는 동일 부호를 붙여서 설명은 생략한다.

본 실시 형태는 광 촉매막(3) 위에 추가로 부산화물 구조체층(4)을 형성하고 있는 점에서 다르다.

즉, 부산화물 구조체층(4)은 기초층(2)과 동일하게 관통한 오목부(4a)를 구비하고 있고, 광 촉매막(3)은 오목부(4a)를 통해 외부 공기에 접촉할 수 있다.

또한, 부산화물 구조체층(4)은 광 촉매막(3)을 형성한 후, 기초층(2)과 동일한 수단에 의해 형성할 수 있다.

그렇게 하여, 광 촉매막(3)은 기초층(2) 및 부산화물 구조체층(4)에 의해 사이에 끼워지기 때문에 부착 강도가 향상된다. 이 때에, 기초층(2)과 부산화물 구조체층(4)이 부분적으로 접착하면, 부착 강도가 더욱 향상된다.

도 12는 본 발명 광 촉매체의 제4 실시 형태에 있어서의 잉크의 분해 특성에 대한 측정 결과를 비교예의 그것과 함께 나타낸 그래프이다.

도면에 있어서, 횡축은 경과 시간(분)을 나타내고, 종축은 분해성을 나타낸다. 또한, 곡선 E는 본 실시 형태를 나타내고, 곡선 F는 종래의 광 촉매체를 나타낸다. 또, 비교예는 산화 티탄 초미립자의 광 촉매막을 구비한 종래의 광 촉매체이다.

도면에서 밝혀진 바와 같이, 본 실시 형태는 광 촉매 작용이 종래와 거의 동일하다.

도 13은 본 발명 광 촉매체의 제5 실시 형태를 나타낸 개념적 주요부의 확대 단면도이다.

도면에 있어서, 1은 기체, 20은 광 촉매막이다.

기체(1)는 석영 유리로 구성되어 있다.

광 촉매막(20)은 산화 티탄을 주성분으로 하는 광 촉매 물질에 부산화물로서 실리카가 첨가되어 구성되어 있다.

이어서, 광 촉매막(20)의 제조 방법에 대해서 설명한다.

티탄 알콕시드 및 아세틸아세톤 등의 킬레이트제의 반응액과 폴리실록산 등의 실리콘 화합물을 에탄올 등의 유기 용제로 희석한 액체를 중량비 9:1∼5:5의 비율로 혼합하여 도포액을 조정한다. 단, 도포액은 실리콘 화합물의 가수분해 속도가 티탄 알콕시드의 가수분해 속도보다 빠른 동시에, 실리콘 화합물의 겔 상태에 있어서의 용제로의 용해성이 낮다고 하는 조건을 만족하는 것으로 한다.

이어서, 도포액중에 기체를 담그고나서 끌어올린다. 끌어올린 후 기체를 400∼600℃의 온도에서 소성한다.

이상의 공정의 결과, 기체의 표면에 얻어지는 광 촉매막은 기체측의 영역이 실리카의 함유량이 많아지고, 표면측의 영역이 실리카의 함유량이 적어진다.

도 14는 본 발명 광 촉매체의 제5 실시 형태에 있어서의 막두께 방향의 굴절률의 변화를 개념적으로 나타낸 그래프이다.

도면에 있어서, 횡축은 굴절률을 나타내고, 종축은 막두께를 나타낸다. 그리고, 막두께가 t0의 위치는 기체와의 계면을 나타내고, t1의 위치는 광 촉매막의 표면을 나타낸다. 또한, 굴절률 n1은 계면 위치의 광 촉매막의 굴절률을 나타내고, n2는 표면의 굴절률을 나타내며, 굴절률 n2는 n1보다 크다.

이 도 14는 상기 제조 방법에 의해 얻어진 광 촉매막의 굴절률의 막두께 방향에 있어서의 변화를 개념적으로 설명하는 것으로, 굴절률은 연속적으로 변화하고 있다.

도 15는 본 발명 광 촉매체의 제5 실시 형태에 있어서의 광 촉매막의 분광 투과율 특성을 종래예의 그것과 함께 나타낸 그래프이다.

도면에 있어서, 횡축은 파장(㎚)을 나타내고, 종축은 투과율(%)을 나타낸다.

곡선 C는 본 실시 형태에 의한 광 촉매막의 분광 투과율 특성을 나타낸다. 곡선 H는 종래예의 동일 특성을 나타낸다.

양 곡선 G, H를 비교하여 밝혀진 바와 같이, 제5 실시 형태에 의하면, 가시광 및 자외 영역에 있어서 투과율이 향상되고 있다.

이어서, 본 발명의 제6 실시 형태에 대해서 설명한다.

본 실시 형태에 있어서, 광 촉매막은 티탄 알콕시드를 함유하는 도포액을 석영 유리로 이루어지는 기체에 도포하고, 소성하여 형성한 광 촉매막중에 알루미늄(Al), 주석(Sn) 및 탄탈(Ta)의 그룹으로부터 선택한 금속 산화물을 첨가하여 구성되어 있다. 그리고, 광 촉매막을 형성하기 위해서는 티탄 알콕시드를 아세틸아세톤 및 에탄올의 혼합용제중에 중량비로 3∼10% 용해하고, 또 금속 화합물로서 주석 이소프록시드를 중량비로 2% 첨가하여 도포액을 조정한다.

이어서, 기체에 도포액을 도포하고, 500∼600℃ 전후의 습도로 소성하여 막두께 약 150 ㎚의 광 촉매막을 형성한다.

얻어진 광 촉매체의 파장 550 ㎚에 있어서의 굴절률(n)을 측정한 결과, 약 1. 95였다. 또, 종래의 광 촉매막은 약 2.2이다.

이어서, 얻어진 광 촉매체의 잉크 분해성을 측정한 결과를 도 16에 나타낸다.

도 16은 본 발명 광 촉매체의 제6 실시 형태에 있어서의 잉크의 분해성에 대한 측정 결과를 종래예의 그것과 함께 나타낸 그래프이다.

도면에 있어서, 횡축은 경과 시간(분)을 나타내고, 종축은 분해성을 나타낸다.

곡선 I는 본 실시 형태의 분해 특성을 나타낸다. 곡선 J는 종래예의 분해 특성을 나타낸다.

또, 종래예는 금속 산화물을 함유하지 않는 이외에는 본 실시 형태와 동일 조건에 의해 제조하였다.

양 곡선 I, J의 비교에 의해 밝혀진 바와 같이, 본 실시 형태에 따르면, 광 촉매 작용이 매우 우수하다는 것을 알 수 있다.

도 17은 본 발명 광 촉매체의 제6 실시 형태에 있어서의 광 촉매막의 분광 투과율 특성을 종래예의 그것과 함께 나타낸 그래프이다.

도면에 있어서, 횡축은 파장(㎚)을 나타내고, 종축은 투과율(%)을 나타낸다.

곡선 K는 본 실시 형태에 의한 광 촉매막의 분광 투과율 특성을 나타낸다. 곡선 L은 종래예의 동일 특성을 나타낸다.

양 곡선 K, L을 비교하여 밝혀진 바와 같이, 본 실시 형태에 따르면, 주로 자외 영역 및 단파장 가시광 영역에 있어서 투과율이 향상되고 있다.

도 18은 본 발명 광 촉매체의 제7 실시 형태를 나타낸 개념적 주요부의 확대 단면도이다.

도면에 있어서, 1은 기체, 20은 광 촉매막, 30은 기초층이다.

기체(1) 및 광 촉매막(2)에 대해서는 제5 실시 형태와 유사한 규정이다.

기초층(3)은 실리카를 주성분으로 하여, 실리카에 대하여 OH를 함유하여 이루어진다.

기초층(3)을 다음과 같은 방법으로 제조하였다.

즉, 실리콘 에톡시드를 에탄올에 3 중량% 용해한 용액에 물을 첨가하여 도포액을 얻는다. 기체에 도포액을 약 200 ㎚ 도포하고, 그 후 주석의 산화물 대신에 탄탈의 산화물을 2 중량% 첨가한 제6 실시 형태와 유사한 도포액을 더욱 도포하며, 500∼600℃ 전후에서 소성하여 약 150 ㎚의 막두께를 갖춘 광 촉매막을 형성하였다.

또한, 비교예로서 기초층의 도포액을 도포후 약 1000℃에서 소성하고나서 같은 광 촉매막의 도포액을 도포하고, 동일 조건에서 소성하여 얻은 광 촉매체를 제작하였다.

도 19는 본 발명 광 촉매체의 제7 실시 형태에 있어서의 잉크 분해성을 비교예의 그것과 함께 나타낸 그래프이다.

도면에 있어서, 횡축은 경과 시간(분)을 나타내고, 종축은 분해성을 나타낸다.

곡선 M은 본 실시 형태의 분해성을 나타낸다. 곡선 N은 비교예의 분해성을 나타낸다.

양 곡선 M, N을 비교하여 밝혀진 바와 같이, 본 실시 형태에 따르면, 우수한 광 촉매성을 나타낸다.

도 20은 본 발명 램프의 일실시 형태에 있어서의 형광 램프를 도시하는 주요부의 단면 정면도이다.

도면에 있어서, 11은 유리 벌브, 12는 상기 각 실시 형태중 어느 한쪽 광 촉매막, 13은 형광체층, 14는 필라멘트 전극, 15는 마우스피스이다.

유리 벌브(11)는 광 촉매막(12)에 대하여 기체로서 기능하는 동시에 내부에 형광 램프로서의 기능 부분을 기밀하게 수납한다. 즉, 유리 벌브(11)의 내부에 방전 매체로서의 수은 및 아르곤을 주체로 하는 희석 가스를 수 torr 봉입하고, 내면에 형광체층(13)을 가지며, 또 양단에 한 쌍의 필라멘트 전극(14)을 봉하여 만들고 있다.

마우스피스(15)는 알루미늄제의 캡형의 마우스피스 본체(15a) 및 마우스피스 본체(15a)에 절연하여 장착된 한 쌍의 마우스피스 핀(15b)으로 구성되고, 유리 벌브(11)의 양단부에 접착되어 있다. 필라멘트 전극(14)의 양단은 각각 마우스피스 핀(15b)에 접속되어 있다.

그렇게 하여, 본 실시 형태의 형광 램프를 이용하여 조명하면, 광 촉매막(12)의 광 촉매 작용에 의해, 형광 램프의 표면에 부착한 유기의 오염 물질이 분해되고, 접촉한 공기중의 냄새 물질이 분해되어 주위의 소취가 행해진다.

도 21은 본 발명 조명 기구의 일실시 형태에 있어서의 터널용 조명 기구를 도시하는 사시도이다.

도면에 있어서, 21은 조명 기구 본체, 22는 전면 틀, 23은 투광성 유리 바, 24는 램프 소켓, 25는 고압 방전 램프, 26은 반사판이다.

조명 기구 본체(21)는 스테인레스판을 전면에 개구부를 구비한 상자형으로 성형하여 이루어지고, 배면에 장착 금속 이음구(21a)를 구비하고 있다.

전면 틀(22)은 스테인레스판을 성형하여 이루어지고, 중앙에 투광 개구(22a), 한쪽에 힌지(22b), 다른쪽에 래치(도시하지 않음)를 구비하고 있다. 그리고, 힌지(2a)에 의해, 조명 기구 본체(21)의 전면측의 한쪽부에 개폐자유롭게 원추형 접합되고, 래치에 의해 폐지 위치에 고정되도록 구성되어 있다.

투광성 유리 커버(23)는 전면 틀(22)에 실리콘 고무로 된 패킹(2a)을 통해 방수적으로 장착되어 있다. 이 투광성 유리 커버(23)는 가시광을 투과하는 동시에, 파장 400 ㎚ 이하의 자외 영역중 적어도 일부에 비교적 높은 투과율 특성을 가지고 있다. 또한, 투광성 유리 커버(23)의 전면에는 상기 각 실시 형태중 어느 한쪽의 광 촉매막이 형성되어 있다.

램프 소켓(24)은 조명 기구 본체(21) 내에 설치되어 있다.

고압 방전 램프(25)는 340∼400 ㎚의 파장 범위 내에 있어서, 가시광의 광속 1000 lm당 0.05 W 이상의 강도의 자외선을 방사한다.

반사판(26)은 조명 기구 본체(21) 내에 설치되고, 상기 고압 방전 램프(25)로부터 방사된 광이 반사판(26)으로 반사되어 소요의 배광 특성을 나타낸 바와 같이 구성되며, 또한 배치되어 있다.

조명 기구 본체(21)의 반사판(26)의 배면측에는 안줴, 단자대 등이 설치되어 있다.

그렇게 하여, 본 실시 형태의 조명 기구는 장착 금속 이음구(21a)를 통해 터널 내에 설치되어 사용에 제공되며, 터널 내를 조명한다.

또한, 조명과 동시에 고압 방전 램프(25)로부터 방사되는 주로 340∼400 ㎚의 파장 범위 내의 자외선도 가시광과 함께 투광성 유리 커버(23)를 통과하여 광 촉매막에 입사하기 때문에, 광 촉매막은 자외선에 의해 활성화되고, 부착하는 매연 등의 유기물 오염을 분해하여 셀프 클리닝을 행한다.

청구범위 제1항 내지 제7항의 각 발명에 의하면, 표면이 요철면을 구비한 부산화물로 이루어지는 기초층을 기체에 형성하여 산화 티탄 초미립자를 주체로 하는 광 촉매막이 기초층의 요철면으로 들어가서 밀착하여 형성되어 있음으로써, 높은 광 촉매성과 높은 막강도를 구비하고 있으면서, 굴절률이 막두께 방향으로 경사하여 분포하기 때문에, 기초층에 대한 부착성이 양호하고 가시광 투과율이 높은 광 촉매체를 제공할 수 있다.

청구범위 제2항의 발명에 따르면, 덧붙여서 기초층의 요철면의 평균 깊이가 20∼150 ㎚인 동시에, 광 촉매막을 구성하는 산화 티탄 초미립자의 평균 입자 직경이 1∼20 ㎚이고, 또한 기초층의 요철면의 평균 깊이보다 작게 함으로써, 광 촉매막이 기초층의 요철면으로 들어가기 쉬우며, 또한 밀착하기 쉬운 광 촉매체를 제공할 수 있다.

청구범위 제3항의 발명에 따르면, 덧붙여서 기초층의 오목부가 기체의 표면까지 관통하고 있고, 광 촉매막이 오목부 내에 매설되어 있음으로써, 광 촉매막의 강도가 높은 동시에, 굴절률이 막두께 방향으로 양호하게 경사 분포하기 때문에, 광 촉매막을 형성하지 않는 본 바탕의 유리 기체보다 높은 가시광 투과율을 구비한 광 촉매체를 제공할 수 있다.

청구범위 제4항의 발명에 따르면, 기체에 부산화물로 이루어지는 다공질의 기초층을 형성하고, 기초층 위에 산화 티탄 초미립자를 주체로 하는 광 촉매막을 형성함으로써, 기초층의 기공 안에 광 촉매막이 진입하는 동시에, 습성이 양호하고 광 촉매막의 부착성이 양호한 광 촉매체를 제공할 수 있다.

청구범위 제5항의 발명에 따르면, 덧붙여서 다수의 관통공을 지닌 부산화물 구조체층을 광 촉매막 위에 형성함으로써, 부산화물 구조체층이 광 촉매막으로 진입하여 한층 막강도가 향상된 광 촉매체를 제공할 수 있다.

청구범위 제6항의 발명에 따르면, 덧붙여서 기초층을 티탄, 규소 및 알루미늄의 산화물중 적어도 일종으로 형성함으로써, 투과율이 높고, 간섭 색이 쉽게 생기지 않는 광 촉매체를 제공할 수 있다.

청구범위 제7항의 발명에 따르면, 덧붙여서 기초층이 산화 규소 및 산화 티탄이 중량비 40:60∼80:20의 비율로 혼합하여 형성되어 있음으로써 산화 규소가 결착재로서 작용하여 기체에 대한 부착성이 양호한 광 촉매체를 제공할 수 있다.

청구범위 제8항의 발명에 따르면, 산화 티탄을 주성분으로 하는 광 촉매 물질에 부산화물이 첨가되어 있는 동시에, 기체측의 부산화물의 함유량이 표면측의 그것보다 많아짐으로써, 광 투과율이 양호하고 간섭 색이 쉽게 생기지 않는 동시에 광 촉매 작용이 우수한 광 촉매체를 제공할 수 있다.

청구범위 제9항의 발명에 따르면, 청구범위 제8항의 효과에 덧붙여서, 알루미늄(Al), 주석(Sn) 및 탄탈(Ta)의 그룹으로부터 선택한 금속산화물을 첨가함으로써, 아나타제형 결정화를 방지하는 동시에 내구성이 우수한 광 촉매체를 제공할 수 있다.

청구범위 제10항의 발명에 따르면, 청구범위 제8항 또는 제9항의 효과에 덧붙여서, 굴절률을 파장 550 ㎚에 있어서 2.0 이하로 규정함으로써, 광 투과율의 저하가 적고, 간섭 색이 쉽게 생기지 않는 광 촉매체를 제공할 수 있다.

청구범위 제11항의 발명에 따르면, 청구범위 제1항 내지 제10항의 효과를 갖는 램프를 제공할 수 있다.

청구범위 제12항의 발명에 따르면, 청구범위 제1항 내지 제10항의 효과를 갖는 조명 기구를 제공할 수 있다.

Claims (12)

1. 기체(基體)와;

   기체에 형성되어 표면에 요철(凹凸)면을 구비한 금속 산화물 또는 산화 규소중 적어도 하나로 이루어지는 부산화물을 주체로 한 기초층과;

   상기 기초층의 요철면 내로 들어가서 밀착하여 형성된 산화 티탄 초미립자를 주체로 하는 광 촉매막을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 광 촉매체.
2. 제1항에 있어서, 상기 기초층은 요철면의 평균 깊이가 20∼150 ㎚이고;

   상기 광 촉매막은 상기 산화 티탄 초미립자의 평균 입자 직경이 1∼20 ㎚인 동시에 요철면의 평균 깊이보다 작은 것을 특징으로 하는 광 촉매체.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기초층은 그 오목부(凹)가 기체의 표면까지 관통하고 있고;

   상기 광 촉매막은 적어도 그 일부가 오목부 내에 매설되어 있는 것을 특징으로 하는 광 촉매체.
4. 기체와;

   상기 기체에 형성된 금속 산화물 또는 산화 규소중 적어도 하나로 이루어지는 부산화물을 주체로 한 다공질의 기초층과;

   상기 기초층에 밀착하여 형성된 산화 티탄 초미립자를 주체로 하는 광 촉매막을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 광 촉매체.
5. 제1항, 제2항 및 제4항중 어느 한 항에 있어서, 다수의 관통공을 가진 부산화물 구조체층을 표면에 구비하는 것을 특징으로 하는 광 촉매체.
6. 제1항, 제2항 및 제4항중 어느 한 항에 있어서, 상기 기초층은 티탄(Ti), 규소(Si) 및 알루미늄(Al)중 적어도 한 종류의 산화물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광 촉매체.
7. 제1항, 제2항 및 제4항중 어느 한 항에 있어서, 상기 기초층은 산화 규소 및 산화 티탄이 중량비 40:60∼80:20의 비율로 혼합하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광 촉매체.
8. 기체와;

   산화 티탄을 주성분으로 하는 광 촉매 물질에 금속 산화물 또는 산화 규소중 적어도 하나로 이루어지는 부산화물이 첨가되어 상기 기체에 피착(被着)되고, 상기 기체측의 부산화물의 함유량이 표면측의 그 함유량보다 많아진 광 촉매막을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 광 촉매체.
9. 제8항에 있어서, 상기 광 촉매막은 티탄 알콕시드를 함유하는 도포액을 상기 기체에 도포하고, 소성하여 형성되며, 알루미늄(Al), 주석(Sn) 및 탄탈(Ta)의 그룹으로부터 선택된 적어도 한 종류의 금속 산화물이 첨가되어 있는 것을 특징으로 하는 광 촉매체.
10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 광 촉매막은 파장 550 ㎚에 있어서의 굴절률이 2.0 이하인 것을 특징으로 하는 광 촉매체.
11. 발광부를 유리 벌브가 포위하여 파장 400 ㎚ 이하를 포함하는 발광을 행하는 램프 본체와;

    상기 유리 벌브를 기체로 하여 그 적어도 외면에 피착된 제1항, 제2항, 제4항, 제8항 및 제9항중 어느 한 항에 기재한 광 촉매체를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 램프.
12. 광 제어 수단을 구비한 조명 기구 본체와;

    조명 기구 본체의 광 제어 수단중 적어도 일부를 기체로 하여 형성된 제1항, 제2항, 제4항, 제8항 및 제9항중 어느 한 항에 기재한 광 촉매체를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 조명 기구.