光触媒ガラスおよびその製造方法
【課題】優れた光触媒活性を有するとともに、耐久性にも優れた光触媒機能性素材を提供する。
【解決手段】 ＴｉＯ２成分、ＷＯ３成分、ＺｎＯ成分、Ｎｂ２Ｏ５成分、及びＴａ２Ｏ５成分からなる群より選択される１種以上の成分を、酸化物換算組成の全物質量に対して、モル％で、１０〜７５％含有し、光触媒活性を有する光触媒ガラスが提供される。この光触媒ガラスは、透明性を有しており、ファイバー状、ビーズ状、基材との複合体、粉粒体、スラリー等の形態で提供され、特に窓ガラス、ミラーなどの用途に好ましく利用できる。
【解決手段】 ＴｉＯ２成分、ＷＯ３成分、ＺｎＯ成分、Ｎｂ２Ｏ５成分、及びＴａ２Ｏ５成分からなる群より選択される１種以上の成分を、酸化物換算組成の全物質量に対して、モル％で、１０〜７５％含有し、光触媒活性を有する光触媒ガラスが提供される。この光触媒ガラスは、透明性を有しており、ファイバー状、ビーズ状、基材との複合体、粉粒体、スラリー等の形態で提供され、特に窓ガラス、ミラーなどの用途に好ましく利用できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光触媒ガラスおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
酸化チタンや酸化タングステン等の金属酸化物は、高い光触媒活性を有することが知られている。これら光触媒活性を有する化合物（以下、単に「光触媒」と記すことがある）は、バンドギャップエネルギー以上のエネルギーの光が照射されると、電子や正孔を生成するため、光触媒を含む成形体の表面近傍において、酸化還元反応が強く促進される。また、光触媒を含む成形体の表面は、水に濡れ易い親水性を呈するため、雨等の水滴で洗浄される、いわゆるセルフクリーニング作用を有することが知られている。
【０００３】
ところで、光触媒を基材に担持させる手法として、基材の表面に光触媒を含む膜を成膜する技術や、光触媒を基材中に含ませる技術などが検討されている。基材の表面に光触媒を含む膜を成膜する方法としては、塗布によって塗布膜を形成する塗布法のほか、スパッタリング、蒸着、ゾルゲル、ＣＶＤ（化学気相成長）等の方法が知られている。例えば、特許文献１では、合成樹脂を分散相とする水性エマルジョンに高濃度の無機チタン化合物を含有する光触媒性塗布剤が提案されている。また、特許文献２では、基材の表面に金属タングステンを酸素雰囲気でスパッタリングして酸化タングステン膜を成膜する方法が提案されている。
【０００４】
一方、光触媒を基材中に含ませる技術として、酸化チタンに関するものであるが、例えば特許文献３では、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｂ２Ｏ３、ＺｒＯ２、及びＴｉＯ２の各成分を所定量含有する光触媒用ガラスが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−８１７１２号公報
【特許文献２】特開２００１−１５２１３０号公報
【特許文献３】特開平９−３１５８３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のとおり、多くの従来技術では、基材の表面に光触媒を含む膜を成膜することによって、光触媒を担持させるという考え方を採用している。しかし、このような考え方に立脚する手法に共通の課題として、基材と光触媒を含む膜との密着性および膜自体の耐久性を確保することが難しい点が挙げられる。つまり、これらの手法で製造された光触媒機能性製品は、光触媒を含む膜が基材から剥離したり、膜が劣化して光触媒機能が損なわれたりするおそれがある。例えば特許文献１のように、塗料を用いて塗布膜を形成した場合、塗布膜に残留している樹脂や有機バインダーが、紫外線等によって分解されたり、光触媒の触媒作用で酸化還元されたりする結果、塗布膜が経時的に劣化しやすく、耐久性が十分ではないという問題があった。また、膜中に担持させた光触媒の活性を十分に引き出すためには、光触媒をナノサイズの超微粒子に加工する必要があるが、ナノサイズの超微粒子は作製コストが高くなるとともに、表面エネルギーの増大によって凝集しやすくなり、取り扱いが難しいという問題点があった。
【０００７】
特許文献２のようにスパッタリングによって光触媒膜を形成する場合、微粒子化は必要でなく、基材と光触媒膜との密着性も多少改善されるが、成膜速度が遅いこと、スパッタリング装置などの大掛かりな設備が必要になること、適用できる基材の材質や形状が限定されること、などの問題があった。
【０００８】
一方、特許文献３で開示される光触媒用ガラスは、ガラス中に酸化チタンを含有させている点で他の従来技術とは考え方を異にしている。特許文献３の技術では、光触媒活性を付与するための成分として酸化チタンのみを利用しているが、単独で十分な光触媒活性を発揮させるには酸化チタンの含有量が十分でなく、また、酸化チタンの光触媒活性を十分に引き出すための他の成分との組み合わせについても考慮されていないため、その光触媒活性が弱く、不充分であった。
【０００９】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、優れた光触媒活性を有するとともに、耐久性にも優れた光触媒機能性素材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、ガラス中にＴｉＯ２成分、ＷＯ３成分、ＺｎＯ成分、Ｎｂ２Ｏ５成分、及びＴａ２Ｏ５成分からなる群より選ばれる１種以上の成分を含有させることにより、優れた光触媒機能を有する素材および製品を提供できることを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、以下の（１）〜（２０）に存する。
【００１１】
（１）ＴｉＯ２成分、ＷＯ３成分、ＺｎＯ成分、Ｎｂ２Ｏ５成分、及びＴａ２Ｏ５成分からなる群より選択される１種以上の成分を、酸化物換算組成の全物質量に対して、モル％で、１０〜７５％含有し、光触媒活性を有する光触媒ガラス。
【００１２】
（２）酸化物換算組成の全物質量に対して、モル％で、ＳｉＯ２成分、ＧｅＯ２成分、Ｂ２Ｏ３成分、及びＰ２Ｏ５成分からなる群より選択される１種以上の成分を２５〜７５％を、さらに含有する上記（１）に記載の光触媒ガラス。
【００１３】
（３）酸化物換算組成の全物質量に対して、モル％で
Ｌｉ２Ｏ成分 ０〜３０％、及び／又は
Ｎａ２Ｏ成分 ０〜３０％、及び／又は
Ｋ２Ｏ成分 ０〜３０％、及び／又は
Ｒｂ２Ｏ成分 ０〜２０％、及び／又は
Ｃｓ２Ｏ成分 ０〜２０％
の各成分をさらに含有する上記（１）〜（２）のいずれかに記載の光触媒ガラス。
【００１４】
（４）酸化物換算組成の全物質量に対して、モル％で
ＭｇＯ成分 ０〜３０％、及び／又は
ＣａＯ成分 ０〜３０％、及び／又は
ＳｒＯ成分 ０〜３０％、及び／又は
ＢａＯ成分 ０〜３０％
の各成分をさらに含有する上記（１）〜（３）のいずれかに記載の光触媒ガラス。
【００１５】
（５）酸化物換算組成の全物質量に対して、モル％で
Ａｌ２Ｏ３成分 ０〜３５％、及び／又は
Ｇａ２Ｏ３成分 ０〜３５％、及び／又は
Ｉｎ２Ｏ３成分 ０〜１０％
の各成分をさらに含有する上記（１）〜（４）のいずれかに記載の光触媒ガラス。
【００１６】
（６）酸化物換算組成の全物質量に対して、モル％で
ＺｒＯ２成分 ０〜２０％、及び／又は
ＳｎＯ成分 ０〜１０％
の各成分をさらに含有する上記（１）〜（５）のいずれかに記載の光触媒ガラス。
【００１７】
（７）酸化物換算組成の全物質量に対して、モル％で
Ｂｉ２Ｏ３成分 ０〜２０％、及び／又は
ＴｅＯ２成分 ０〜２０％、及び／又は
Ｌｎ２Ｏ３成分（式中、ＬｎはＳｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、及びＬｕからなる群より選択される１種以上とする） 合計で０〜１０％、及び／又は
ＭｘＯｙ成分（式中、ＭはＶ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉからなる群より選択される１種以上とし、ｘ及びｙは、それぞれｘ：ｙ＝２：Ｍの価数、を満たす最小の自然数とする） 合計で０〜５％、及び／又は
Ａｓ２Ｏ３成分及び／又はＳｂ２Ｏ３成分 合計で０〜５％
の各成分をさらに含有する上記（１）〜（６）のいずれかに記載の光触媒ガラス。
【００１８】
（８）Ｆ成分又はＣｌ成分が、全質量に対する外割り質量比で２０％以下含まれている上記（１）〜（７）のいずれかに記載の光触媒ガラス。
【００１９】
（９）Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、及びＰｔからなる群より選ばれる少なくとも１種の金属粒子が、全質量に対する外割り質量比で５％以下含まれている上記（１）〜（８）のいずれかに記載の光触媒ガラス。
【００２０】
（１０）紫外領域から可視領域までの波長の光によって触媒活性が発現される上記（１）〜（９）のいずれかに記載の光触媒ガラス。
【００２１】
（１１）紫外領域から可視領域までの波長の光を照射した表面と水滴との接触角が３０°以下である上記（１）〜（１０）のいずれかに記載の光触媒ガラス。
【００２２】
（１２）上記（１０）又は（１１）に記載の光触媒ガラスを含む光触媒部材。
【００２３】
（１３）ファイバー状又はビーズ状の形態を有する上記（１２）に記載の光触媒部材。
【００２４】
（１４）上記（１）〜（１１）のいずれかに記載の光触媒ガラスを含む窓ガラス。
【００２５】
（１５）上記（１）〜（１１）のいずれかに記載の光触媒ガラスを含むミラー。
【００２６】
（１６）基材と、この基材上に設けられた光触媒ガラス層とを有する光触媒ガラス複合体であって、
前記光触媒ガラス層が、上記（１）〜（１１）のいずれかに記載の光触媒ガラスを含むことを特徴とする光触媒ガラス複合体。
【００２７】
（１７）上記（１）〜（１１）のいずれかに記載の光触媒ガラスを含み、粉粒状をなす光触媒ガラス粉粒体。
【００２８】
（１８）上記（１７）に記載の光触媒ガラス粉粒体を含有するスラリー状混合物。
【００２９】
（１９）水、エタノール、メタノール、プロパノール、ブタノール、酢酸、ジメチルホルムアミド、アセトニトリル、及びアセトンからなる群より選ばれる１種以上の溶媒を含む上記（１８）に記載のスラリー状混合物。
【００３０】
（２０）さらに、無機バインダー、及び有機バインダーンダー選ばれる１つ以上のバインダーを含有する上記（１８）又は（１９）に記載のスラリー状混合物。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の光触媒ガラスは、ガラス中にＴｉＯ２成分、ＷＯ３成分、ＺｎＯ成分、Ｎｂ２Ｏ５成分及びＴａ２Ｏ５成分からなる群より選ばれる１種以上の成分を含有させることにより、優れた光触媒活性を有する。また、仮に表面が削られても性能の低下が少なく、極めて耐久性に優れたものである。また、本発明の光触媒ガラスは、透明性を有しており、大きさや形状などを加工する場合の自由度が高く、光触媒機能が要求される様々な物品に利用できる。従って、本発明の光触媒ガラスは、光触媒機能性素材として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施例１〜６の光触媒ガラス及び比較例のガラスに関する親水性の試験結果を示すグラフである。
【図２】本発明の実施例７〜１１の光触媒ガラス及び比較例のガラスに関する親水性の試験結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
［光触媒ガラス］
本発明の光触媒ガラスは、酸化物換算組成の全物質量に対して、モル％で、ＴｉＯ２成分、ＷＯ３成分、ＺｎＯ成分、Ｎｂ２Ｏ５成分、及びＴａ２Ｏ５成分からなる群より選ばれる１種以上の成分を１０〜７５％含有している。この光触媒ガラスは、上記成分を含有することによって、強い光触媒活性を有するものである。以下、本明細書において、上記成分を「光触媒活性を付与する成分」という。また、本発明の光触媒ガラスは、透明であるため、通常のガラスとほぼ同様の用途に利用できる。なお、本発明の光触媒ガラスは、特定波長の光を吸収する色付きの透明ガラスであってもよい。
【００３４】
次に、本発明の光触媒ガラスの成分及び物性について説明する。なお、本明細書中において、光触媒ガラスを構成する各成分の含有量は特に断りがない場合は、全て酸化物換算組成の全物質量に対するモル％で表示されるものとする。ここで、「酸化物換算組成」とは、本発明の光触媒ガラス構成成分の原料として使用される酸化物、複合塩、金属弗化物等が溶融時に全て分解され酸化物へ変化すると仮定した場合に、当該生成酸化物の総物質量を１００モル％として、ガラス中に含有される各成分を表記した組成である。
【００３５】
ＴｉＯ２成分は、ガラスに光触媒活性を付与する成分であり、本発明の光触媒ガラスにおける任意成分である。しかし、ＴｉＯ２成分の含有量が１０％未満であると、光触媒活性を付与する成分のうちＴｉＯ２を単独で配合する場合に十分な光触媒活性が得られず、７５％を超えるとガラス化が非常に難しくなる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するＴｉＯ２成分の含有量の下限は、１０％、より好ましくは１５％、最も好ましくは２０％とし、上限は、７５％、好ましくは７０％、より好ましくは６５％、最も好ましくは６０％とする。ＴｉＯ２成分は、原料として例えばＴｉＯ２等を用いてガラス内に導入することができる。
【００３６】
ＷＯ３成分は、ガラスの溶融性と安定性を高める成分であり、且つガラスに光触媒活性を付与する成分であり、本発明の光触媒ガラスにおける任意成分である。しかし、ＷＯ３成分の含有量が１０％未満であると、光触媒活性を付与する成分のうちＷＯ３を単独で配合する場合に十分な光触媒活性が得られず、７５％を超えるとガラスの安定性が著しく悪くなる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するＷＯ３成分の含有量は、好ましくは１０％、より好ましくは１２％、最も好ましくは１５％を下限とし、好ましくは７５％、より好ましくは７０％、最も好ましくは６５％を上限とする。ＷＯ３成分は、原料として例えばＷＯ３等を用いてガラス内に導入することができる。
【００３７】
ＺｎＯ成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上させる成分であり、且つガラスに光触媒活性を付与する成分であり、本発明の光触媒ガラスにおける任意成分である。しかし、ＺｎＯ成分の含有量の含有量が１０％未満であると、光触媒活性を付与する成分のうちＺｎＯを単独で配合する場合に十分な光触媒活性が得られず、７５％を超えるとガラスの安定性が著しく悪くなる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するＺｎＯ成分の含有量は、好ましくは１０％、より好ましくは１５％、最も好ましくは２０％を下限とし、好ましくは７５％、より好ましくは７０％、最も好ましくは６０％を上限とする。ＺｎＯ成分は、原料として例えばＺｎＯ、ＺｎＦ２等を用いてガラス内に導入することができる。
【００３８】
Ｎｂ２Ｏ５成分は、ガラスの溶融性と安定性を高める成分であり、且つガラスに光触媒活性を付与する成分であり、本発明の光触媒ガラスにおける任意成分である。しかし、Ｎｂ２Ｏ５成分の含有量が１０％未満であると、光触媒活性を付与する成分のうちＮｂ２Ｏ５を単独で配合する場合に十分な光触媒活性が得られず、７５％を超えるとガラスの安定性が著しく悪くなる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するＮｂ２Ｏ５成分の含有量は、好ましくは１０％、より好ましくは１２％、最も好ましくは１５％を下限とし、好ましくは７５％、より好ましくは６５％、最も好ましくは５５％を上限とする。Ｎｂ２Ｏ５成分は、原料として例えばＮｂ２Ｏ５等を用いてガラスに導入することができる。
【００３９】
Ｔａ２Ｏ５成分は、ガラスの安定性を高める成分であり、且つガラスに光触媒活性を付与する成分であり、本発明の光触媒ガラスにおける任意成分である。しかし、Ｔａ２Ｏ５成分の含有量が１０％未満であると、光触媒活性を付与する成分のうちＴａ２Ｏ５を単独で配合する場合に十分な光触媒活性が得られず、７５％を超えるとガラスの安定性が著しく悪くなる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するＴａ２Ｏ５成分の含有量は、好ましくは１０％、より好ましくは１２％、最も好ましくは１５％を下限とし、好ましくは７５％、より好ましくは６５％、最も好ましくは５５％を上限とする。Ｔａ２Ｏ５成分は、原料として例えばＴａ２Ｏ５等を用いてガラス内に導入することができる。
【００４０】
本発明の光触媒ガラスは、酸化物換算組成の全物質量に対して、モル％で、ＴｉＯ２成分、ＷＯ３成分、ＺｎＯ成分、Ｎｂ２Ｏ５成分、及びＴａ２Ｏ５成分からなる群より選ばれる１種以上の成分を合計で１０％以上７５％以下の範囲内で含有することが好ましい。特に、ＴｉＯ２成分、ＷＯ３成分、ＺｎＯ成分、Ｎｂ２Ｏ５成分、及びＴａ２Ｏ５成分の合計量を１０％以上にすることで、優れた光触媒活性を有する光触媒ガラスが得られる。一方で、ＴｉＯ２成分、ＷＯ３成分、ＺｎＯ成分、Ｎｂ２Ｏ５成分、及びＴａ２Ｏ５成分の合計量を７５％以下にすることで、ガラスの安定性が向上する。従って、酸化物換算組成の全物質量に対する合計量（ＴｉＯ２＋ＷＯ３＋ＺｎＯ＋Ｎｂ２Ｏ５＋Ｔａ２Ｏ５）は、好ましくは１０％、より好ましくは１５％、最も好ましくは２０％を下限とし、好ましくは７５％、より好ましくは７０％、最も好ましくは６５％を上限とする。ＴｉＯ２成分、ＷＯ３成分、ＺｎＯ成分、Ｎｂ２Ｏ５成分、及びＴａ２Ｏ５成分はそれぞれ単独で、または２種以上を組み合わせてガラス中に導入することができる。
【００４１】
ＳｉＯ２成分は、ガラスの網目構造を構成し、ガラスの安定性と化学的耐久性を高めるので、任意に添加できる成分である。これらの効果を引き出す目的で、酸化物換算組成の全物質量に対するＳｉＯ２成分の含有量は、好ましくは０．５％、より好ましくは１％を下限とし、好ましくは７５％、より好ましくは７０％を上限とすることができる。ＳｉＯ２成分は、原料として例えばＳｉＯ２、Ｋ２ＳｉＦ６、Ｎａ２ＳｉＦ６等を用いてガラス内に導入することができる。
【００４２】
ＧｅＯ２成分は、上記のＳｉＯ２と相似な働きを有する成分であり、任意に添加できる成分である。酸化物換算組成の全物質量に対するＧｅＯ２成分の含有量は、好ましくは０．５％、より好ましくは１％を下限とし、好ましくは７５％、より好ましくは７０％、最も好ましくは６０％を上限とする。ＧｅＯ２成分は、原料として例えばＧｅＯ２等を用いてガラス内に導入することができる。
【００４３】
Ｂ２Ｏ３成分は、ガラスの網目構造を構成し、ガラスの溶融性と安定性を高めるので、任意に添加できる成分である。酸化物換算組成の全物質量に対するＢ２Ｏ３成分の含有量は、好ましくは０．５％、より好ましくは１％を下限とし、好ましくは７５％、より好ましくは７０％、最も好ましくは６５％を上限とする。Ｂ２Ｏ３成分は、原料として例えばＨ３ＢＯ３、Ｎａ２Ｂ４Ｏ７、Ｎａ２Ｂ４Ｏ７・１０Ｈ２Ｏ、ＢＰＯ４等を用いてガラス内に導入することができる。
【００４４】
Ｐ２Ｏ５成分は、ガラスの網目構造を構成する成分であり、ＴｉＯ２やＷＯ３などの成分をより多く取り込ませる効果があるので、任意に添加できる成分である。Ｐ２Ｏ５成分を添加する場合、酸化物換算組成の全物質量に対するＰ２Ｏ５成分の含有量は、好ましくは０．５％、より好ましくは１％を下限とし、好ましくは７５％、より好ましくは６５％、最も好ましくは６０％を上限とする。Ｐ２Ｏ５成分は、原料として例えばＡｌ（ＰＯ３）３、Ｃａ（ＰＯ３）２、Ｂａ（ＰＯ３）２、ＮａＰＯ３、ＢＰＯ４、Ｈ３ＰＯ４、ＮＨ４Ｈ２ＰＯ４等を用いてガラス内に導入することができる。
【００４５】
本発明の光触媒ガラスは、ＳｉＯ２成分、ＧｅＯ２成分、Ｂ２Ｏ３成分、及びＰ２Ｏ５成分から選ばれる少なくとも１種以上の成分を２５％以上７５％以下の範囲内で含有することが好ましい。これらの成分の合計量を２５％以上７５％以下にすることで、ガラスの溶融性、安定性及び化学耐久性が向上するとともに、光触媒特性の高いガラスが簡単に得られる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対する合計量（ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２＋Ｂ２Ｏ３＋Ｐ２Ｏ５）は、好ましくは２５％、より好ましくは２６％、最も好ましくは２７％を下限とし、好ましくは７５％、より好ましくは７０％、最も好ましくは６５％を上限とする。
【００４６】
Ｌｉ２Ｏ成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上させる成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、Ｌｉ２Ｏ成分の含有量が３０％を超えると、かえってガラスの安定性が悪くなる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するＬｉ２Ｏ成分の含有量は、好ましくは３０％、より好ましくは２８％、最も好ましくは２５％を上限とする。Ｌｉ２Ｏ成分は、原料として例えばＬｉ２ＣＯ３、ＬｉＮＯ３、ＬｉＦ等を用いてガラス内に導入することができる。
【００４７】
Ｎａ２Ｏ成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上させる成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、Ｎａ２Ｏ成分の含有量が３０％を超えると、かえってガラスの安定性が悪くなる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するＮａ２Ｏ成分の含有量は、好ましくは３０％、より好ましくは２８％、最も好ましくは２５％を上限とする。Ｎａ２Ｏ成分は、原料として例えばＮａ２Ｏ、Ｎａ２ＣＯ３、ＮａＮＯ３、ＮａＦ、Ｎａ２Ｓ、Ｎａ２ＳｉＦ６等を用いてガラス内に導入することができる。
【００４８】
Ｋ２Ｏ成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上させる成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、Ｋ２Ｏ成分の含有量が３０％を超えると、かえってガラスの安定性が悪くなる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するＫ２Ｏ成分の含有量は、好ましくは３０％、より好ましくは２８％、最も好ましくは２５％を上限とする。Ｋ２Ｏ成分は、原料として例えばＫ２ＣＯ３、ＫＮＯ３、ＫＦ、ＫＨＦ２、Ｋ２ＳｉＦ６等を用いてガラス内に導入することができる。
【００４９】
Ｒｂ２Ｏ成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上させる成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、Ｒｂ２Ｏ成分の含有量が２０％を超えると、かえってガラスの安定性が悪くなる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するＲｂ２Ｏ成分の含有量は、好ましくは２０％、より好ましくは１０％、最も好ましくは５％を上限とする。Ｒｂ２Ｏ成分は、原料として例えばＲｂ２ＣＯ３、ＲｂＮＯ３等を用いてガラス内に導入することができる。
【００５０】
Ｃｓ２Ｏ成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上させる成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、Ｃｓ２Ｏ成分の含有量が２０％を超えると、かえってガラスの安定性が悪くなる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するＣｓ２Ｏ成分の含有量は、好ましくは２０％、より好ましくは１０％、最も好ましくは５％を上限とする。Ｃｓ２Ｏ成分は、原料として例えばＣｓ２ＣＯ３、ＣｓＮＯ３等を用いてガラス内に導入することができる。
【００５１】
本発明の光触媒ガラスは、Ｒｎ２Ｏ（式中、ＲｎはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、ＲｂおよびＣｓからなる群より選択される１種以上）成分から選ばれる少なくとも１種以上の成分を４０％以下含有することが好ましい。特に、Ｒｎ２Ｏ成分の合計量を４０％以下にすることで、ガラスの安定性が向上する。従って、酸化物換算組成の全物質量に対する、Ｒｎ２Ｏ成分の合計量は、好ましくは４０％、より好ましくは３５％、最も好ましくは３０％を上限とする。
【００５２】
ＭｇＯ成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上させる成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、ＭｇＯ成分の含有量が３０％を超えると、かえってガラスの安定性が悪くなる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するＭｇＯ成分の含有量は、好ましくは３０％、より好ましくは２５％、最も好ましくは２０％を上限とする。ＭｇＯ成分は、原料として例えばＭｇＣＯ３、ＭｇＦ２等を用いてガラス内に導入することができる。
【００５３】
ＣａＯ成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上させる成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、ＣａＯ成分の含有量が３０％を超えると、かえってガラスの安定性が悪くなる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するＣａＯ成分の含有量は、好ましくは３０％、より好ましくは２５％、最も好ましくは２０％を上限とする。ＣａＯ成分は、原料として例えばＣａＣＯ３、ＣａＦ２等を用いてガラス内に導入することができる。
【００５４】
ＳｒＯ成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上させる成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、ＳｒＯ成分の含有量が３０％を超えると、かえってガラスの安定性が悪くなる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するＳｒＯ成分の含有量は、好ましくは３０％、より好ましくは２５％、最も好ましくは２０％を上限とする。ＳｒＯ成分は、原料として例えばＳｒ（ＮＯ３）２、ＳｒＦ２等を用いてガラス内に導入することができる。
【００５５】
ＢａＯ成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上させる成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、ＢａＯ成分の含有量が３０％を超えると、かえってガラスの安定性が悪くなる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するＢａＯ成分の含有量は、好ましくは３０％、より好ましくは２５％、最も好ましくは２０％を上限とする。ＢａＯ成分は、原料として例えばＢａＣＯ３、Ｂａ（ＮＯ３）２、ＢａＦ２等を用いてガラス内に導入することができる。
【００５６】
本発明の光触媒ガラスは、ＲＯ（式中、ＲはＭｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａからなる群より選択される１種以上）成分から選ばれる少なくとも１種以上の成分を４０％以下含有することが好ましい。特に、ＲＯ成分の合計量を４０％以下にすることで、ガラスの安定性が向上する。従って、酸化物換算組成の全物質量に対する、ＲＯ成分の合計量は、好ましくは４０％、より好ましくは３５％、最も好ましくは３０％を上限とする。
【００５７】
また、本発明の光触媒ガラスは、ＲＯ（式中、ＲはＭｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａからなる群より選択される１種以上）成分及びＲｎ２Ｏ（式中、ＲｎはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓからなる群より選択される１種以上）成分から選ばれる少なくとも１種以上の成分を５０％以下含有することが好ましい。特に、ＲＯ成分及びＲｎ２Ｏ成分の合計量を５０％以下にすることで、ガラスの溶融性と安定性の高いガラスがより容易に得られる。一方で、ＲＯ成分及びＲｎ２Ｏ成分の合計量が５０％より多いと、ガラスの安定性が悪くなる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対する合計量（ＲＯ＋Ｒｎ２Ｏ）は、好ましくは５０％、より好ましくは４０％、最も好ましくは３５％を上限とする。
【００５８】
ここで、本発明の光触媒ガラスは、ＲＯ（式中、ＲはＭｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａからなる群より選択される１種以上）成分及びＲｎ２Ｏ（式中、ＲｎはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓからなる群より選択される１種以上）成分から選ばれる成分のうち２種類以上を含有することにより、ガラスの安定性が大幅に向上し、ガラスの機械強度がより高くなる。従って、本発明の光触媒ガラスは、ＲＯ成分及びＲｎ２Ｏ成分から選ばれる成分のうち２種類以上を含有することが好ましい。
【００５９】
Ａｌ２Ｏ３成分は、ガラスの化学的耐久性を高め、光触媒特性の向上に寄与する成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、その含有量が３５％を超えると、溶解温度が著しく上昇し、ガラス化し難くなる。従って、Ａｌ２Ｏ３成分を添加する場合、酸化物換算組成の全物質量に対するＡｌ２Ｏ３成分の含有量は、好ましくは３５％、より好ましくは２５％、最も好ましくは２０％を上限とする。Ａｌ２Ｏ３成分は、原料として例えばＡｌ２Ｏ３、Ａｌ（ＯＨ）３、ＡｌＦ３等を用いてガラス内に導入することができる。
【００６０】
Ｇａ２Ｏ３成分は、ガラスの安定性を高め、光触媒特性の向上に寄与する成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、その含有量が３５％を超えると、溶解温度が著しく上昇し、ガラス化し難くなる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するＧａ２Ｏ３成分の含有量は、好ましくは３５％、より好ましくは２０％、最も好ましくは１０％を上限とする。Ｇａ２Ｏ３成分は、原料として例えばＧａ２Ｏ３、ＧａＦ３等を用いてガラス内に導入することができる。
【００６１】
Ｉｎ２Ｏ３成分は、上記のＡｌ２Ｏ３及びＧａ２Ｏ３と相似な効果がある成分であり、任意に添加できる成分である。Ｉｎ２Ｏ３成分は高価なため、その含有量の上限は１０％にすることが好ましく、５％にすることがより好ましく、３％にすることが最も好ましい。Ｉｎ２Ｏ３成分は、原料として例えばＩｎ２Ｏ３、ＩｎＦ３等を用いてガラス内に導入することができる。
【００６２】
本発明の光触媒ガラスは、Ａｌ２Ｏ３成分、Ｇａ２Ｏ３成分、及びＩｎ２Ｏ３成分から選ばれる少なくとも１種以上の成分を３５％以下含有することが好ましい。安定性なガラスを得るために、酸化物換算組成の全物質量に対する合計量（Ａｌ２Ｏ３＋Ｇａ２Ｏ３＋Ｉｎ２Ｏ３）は、好ましくは３５％、より好ましくは３０％、最も好ましくは２０％を上限とする。なお、Ａｌ２Ｏ３成分、Ｇａ２Ｏ３成分、及びＩｎ２Ｏ３成分は、いずれも含有しなくとも高い光触媒特性を有するガラスを得ることは可能であるが、これらの成分の合計量を０．５％以上にすることで、ガラスの光触媒特性のさらなる向上に寄与することができる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対する合計量（Ａｌ２Ｏ３＋Ｇａ２Ｏ３＋Ｉｎ２Ｏ３）は、好ましくは０．５％、より好ましくは１％、最も好ましくは３％を下限とする。
【００６３】
ＺｒＯ２成分は、ガラスの化学的耐久性を高め、光触媒特性の向上に寄与する成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、ＺｒＯ２成分の含有量が２０％を超えると、ガラス化し難くなる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するＺｒＯ２成分の含有量は、好ましくは２０％、より好ましくは１５％、最も好ましくは１０％を上限とする。ＺｒＯ２成分は、原料として例えばＺｒＯ２、ＺｒＦ４等を用いてガラスに導入することができる。
【００６４】
ＳｎＯ成分は、光触媒特性の向上に効果がある成分であり、光触媒活性を高める作用のある後述のＡｇやＡｕやＰｔイオンと一緒に添加する場合は還元剤の役割を果たし、間接的に光触媒の活性の向上に寄与する成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、これらの成分の含有量が１０％を超えると、ガラスの安定性が悪くなり、光触媒特性も低下し易くなる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するＳｎＯ成分の含有量は、好ましくは１０％、より好ましくは５％、最も好ましくは３％を上限とする。ＳｎＯ成分は、原料として例えばＳｎＯ、ＳｎＯ２、ＳｎＯ３等を用いてガラス内に導入することができる。
【００６５】
本発明の光触媒ガラスは、ＺｒＯ２成分又はＳｎＯ成分から選ばれる少なくとも１種以上の成分を２０％以下含有することが好ましい。特に、これらの成分の合計量を２０％以下にすることで、ガラスの安定性が確保され、良好なガラスを形成することができる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対する合計量（ＺｒＯ２＋ＳｎＯ）は、好ましくは２０％、より好ましくは１５％、最も好ましくは１０％を上限とする。なお、ＺｒＯ２成分、ＳｎＯ成分は、いずれも含有しなくとも高い光触媒特性を有するガラスを得ることは可能であるが、これらの成分の合計量を０．５％以上にすることで、ガラスの光触媒特性をさらに向上させることができる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対する合計量（ＺｒＯ２＋ＳｎＯ）は、好ましくは０．５％、より好ましくは１％、最も好ましくは３％を下限とする。
【００６６】
Ｂｉ２Ｏ３成分は、ガラスの溶融性と安定性を高める成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、Ｂｉ２Ｏ３成分の含有量が２０％を超えると、ガラスの安定性が悪くなる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するＢｉ２Ｏ３成分の含有量は、好ましくは２０％、より好ましくは１５％、最も好ましくは１０％を上限とする。Ｂｉ２Ｏ３成分は、原料として例えばＢｉ２Ｏ３等を用いてガラス内に導入することができる。
【００６７】
ＴｅＯ２成分は、ガラスの溶融性と安定性を高める成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、ＴｅＯ２成分の含有量が２０％を超えると、ガラスの安定性が悪くなる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するＴｅＯ２成分の含有量は、好ましくは２０％、より好ましくは１５％、最も好ましくは１０％を上限とする。ＴｅＯ２成分は、原料として例えばＴｅＯ２等を用いてガラス内に導入することができる。
【００６８】
Ｌｎ２Ｏ３成分（式中、ＬｎはＳｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、及びＬｕからなる群より選択される１種以上とする）は、ガラスの化学的耐久性を高める成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、Ｌｎ２Ｏ３成分の含有量の合計が１０％を超えると、ガラスの安定性が著しく悪くなる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対する、Ｌｎ２Ｏ３成分の合計量は、好ましくは１０％、より好ましくは５％、最も好ましくは３％を上限とする。Ｌｎ２Ｏ３成分は、原料として例えばＬａ２Ｏ３、Ｌａ（ＮＯ３）３・ＸＨ２Ｏ（Ｘは任意の整数）、Ｇｄ２Ｏ３、ＧｄＦ３、Ｙ２Ｏ３、ＹＦ３、ＣｅＯ２、ＣｅＦ３、Ｎｄ２Ｏ３、Ｄｙ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、Ｌｕ２Ｏ３等を用いてガラス内に導入することができる。
【００６９】
ＭｘＯｙ成分（式中、ＭはＶ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉからなる群より選択される１種以上とし、ｘ及びｙはそれぞれｘ：ｙ＝２：Ｍの価数、を満たす最小の自然数とする）は、光触媒特性の向上に寄与し、且つ一部の波長の可視光を吸収してガラスに外観色を付与する成分であり、本発明の光触媒ガラス中の任意成分である。特に、ＭｘＯｙ成分の合計量を５％以下にすることで、ガラスの安定性を高め、ガラスの外観の色を容易に調節することができる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対する、ＭｘＯｙ成分の合計量は、好ましくは５％、より好ましくは４％、最も好ましくは３％を上限とする。
【００７０】
Ａｓ２Ｏ３成分及び／又はＳｂ２Ｏ３成分は、ガラスを清澄させ、脱泡させる成分であり、また、光触媒活性を高める作用のある後述のＡｇやＡｕやＰｔイオンと一緒に添加する場合は、還元剤の役割を果たすので、間接的に光触媒活性の向上に寄与する成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、これらの成分の含有量が合計で５％を超えると、ガラスの安定性が悪くなり、光触媒特性も低下し易くなる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するＡｓ２Ｏ３成分及び／又はＳｂ２Ｏ３成分の含有量の合計は、好ましくは５％、より好ましくは３％、最も好ましくは１％を上限とする。Ａｓ２Ｏ３成分及びＳｂ２Ｏ３成分は、原料として例えばＡｓ２Ｏ３、Ａｓ２Ｏ５、Ｓｂ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ５、Ｎａ２Ｈ２Ｓｂ２Ｏ７・５Ｈ２Ｏ等を用いてガラス内に導入することができる。
【００７１】
なお、ガラスを清澄させ、脱泡させる成分は、上記のＡｓ２Ｏ３成分及びＳｂ２Ｏ３成分に限定されるものではなく、例えばＣｅＯ２成分やＴｅＯ２成分等のような、ガラス製造の分野における公知の清澄剤や脱泡剤、或いはそれらの組み合わせを用いることができる。
【００７２】
本発明の光触媒ガラスには、Ｆ成分又はＣｌ成分からなる群より選ばれる少なくとも１種以上の非金属元素成分が含まれていてもよい。これらの成分は、光触媒特性を向上させる成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、これらの成分の含有量が合計で２０％を超えると、ガラスの安定性が著しく悪くなり、光触媒特性も低下し易くなる。従って、良好な特性を確保するために、酸化物換算組成の全質量に対する非金属元素成分の含有量の外割り質量比の合計は、好ましくは２０％、より好ましくは１５％、最も好ましくは１０％を上限とする。これらの非金属元素成分は、アルカリ金属又はアルカリ土類金属のフッ化物、塩化物等の形でガラス内に導入するのが好ましい。なお、本明細書における非金属元素成分の含有量は、光触媒ガラスを構成するカチオン成分全てが電荷の釣り合うだけの酸素と結合した酸化物でできていると仮定し、それら酸化物でできた光触媒ガラス全体の質量を１００％として、非金属元素成分の質量を質量％で表したもの（酸化物基準の質量に対する外割り質量％）である。非金属元素成分の原料は特に限定されないが、例えば、Ｆ成分の原料としてＺｒＦ４、ＡｌＦ３、ＮａＦ、ＣａＦ２等、Ｃｌ成分の原料としてＮａＣｌ、ＡｇＣｌ等を用いることで、ガラス内に導入することができる。なお、これらの原料は、２種以上を組み合わせて添加してもよいし、単独で添加してもよい。
【００７３】
本発明の光触媒ガラスには、Ｃｕ成分、Ａｇ成分、Ａｕ成分、Ｐｄ成分、及びＰｔ成分から選ばれる少なくとも１種の金属元素成分が含まれていてもよい。これらの金属元素成分は、光触媒活性を向上させる成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、これらの金属元素成分の含有量の合計が５％を超えるとガラスの安定性が著しく悪くなり、光触媒特性がかえって低下し易くなる。従って、酸化物換算組成の全質量に対する上記金属元素成分の含有量の外割り質量比合計は、好ましくは５％、より好ましくは３％、最も好ましくは１％を上限とする。これらの金属元素成分は、原料として例えばＣｕＯ、Ｃｕ２Ｏ、Ａｇ２Ｏ、ＡｕＣｌ３、ＰｔＣｌ２、ＰｔＣｌ４、Ｈ２ＰｔＣｌ６、ＰｄＣｌ２等を用いてガラス内に導入することができる。なお、本明細書における金属元素成分の含有量は、光触媒ガラスを構成するカチオン成分全てが電荷の釣り合うだけの酸素と結合した酸化物でできていると仮定し、それら酸化物でできた光触媒ガラス全体の質量を１００％として、金属元素成分の質量を質量％で表したもの（酸化物基準の質量に対する外割り質量％）である。
【００７４】
本発明の光触媒ガラスには、上記成分以外の成分をガラスの特性を損なわない範囲で必要に応じ、添加することができる。但し、ＰｂＯ等の鉛化合物、Ｔｈ、Ｃｄ、Ｔｌ、Ｏｓ、Ｓｅ、Ｈｇの各成分は、近年有害な化学物資として使用を控える傾向にあり、ガラスの製造工程のみならず、加工工程、及び製品化後の処分に至るまで環境対策上の措置が必要とされる。従って、環境上の影響を重視する場合には、不可避な混入を除き、これらを実質的に含有しないことが好ましい。これにより、ガラスに環境を汚染する物質が実質的に含まれなくなる。そのため、特別な環境対策上の措置を講じなくとも、このガラスを製造し、加工し、及び廃棄することができる。
【００７５】
本発明の光触媒ガラスは、その組成が酸化物換算組成の全物質量に対するモル％で表されているため直接的に質量％の記載に表せるものではないが、本発明において要求される諸特性を満たす組成物中に存在する各成分の質量％表示による組成は、酸化物換算組成で概ね以下の値をとる。
ＴｉＯ２成分 ０〜７０質量％及び／又は
ＷＯ３成分 ０〜９０質量％及び／又は
ＺｎＯ成分 ０〜７０質量％及び／又は
Ｎｂ２Ｏ５成分 ０〜８０質量％及び／又は
Ｔａ２Ｏ５成分 ０〜９０質量％及び／又は
ＳｉＯ２成分 ０〜６０質量％及び／又は
ＧｅＯ２成分 ０〜６０質量％及び／又は
Ｂ２Ｏ３成分 ０〜６０質量％及び／又は
Ｐ２Ｏ５成分 ０〜６０質量％及び／又は
Ｌｉ２Ｏ成分 ０〜２５質量％及び／又は
Ｎａ２Ｏ成分 ０〜２５質量％及び／又は
Ｋ２Ｏ成分 ０〜３０質量％及び／又は
Ｒｂ２Ｏ成分 ０〜２０質量％及び／又は
Ｃｓ２Ｏ成分 ０〜２０質量％及び／又は
ＭｇＯ成分 ０〜３０質量％及び／又は
ＣａＯ成分 ０〜４０質量％及び／又は
ＳｒＯ成分 ０〜４０質量％及び／又は
ＢａＯ成分 ０〜４０質量％及び／又は
Ａｌ２Ｏ３成分 ０〜３５質量％及び／又は
Ｇａ２Ｏ３成分 ０〜３５質量％及び／又は
Ｉｎ２Ｏ３成分 ０〜３５質量％及び／又は
ＺｒＯ２成分 ０〜２５質量％及び／又は
ＳｎＯ成分 ０〜２０質量％及び／又は
Ｂｉ２Ｏ３成分 ０〜３０質量％及び／又は
ＴｅＯ２成分 ０〜３０質量％及び／又は
Ｌｎ２Ｏ３成分 合計で０〜２０質量％及び／又は
ＭｘＯｙ成分 合計で０〜１０質量％及び／又は
Ａｓ２Ｏ３成分及び／又はＳｂ２Ｏ３成分 合計で０〜５質量％
さらに、
前記酸化物換算組成の全質量１００％に対して、
Ｆ成分又はＣｌ成分からなる群より選ばれる少なくとも１種以上の非金属元素成分０〜２０質量％及び／又は
Ｃｕ成分、Ａｇ成分、Ａｕ成分、Ｐｄ成分、及びＰｔ成分からなる群より選ばれる少なくとも１種の金属元素成分 ０〜５質量％
【００７６】
本発明の光触媒ガラスは、紫外領域から可視領域までの波長の光によって触媒活性が発現されることが好ましい。ここで、本発明でいう紫外領域の波長の光は、波長が可視光線より短く軟Ｘ線よりも長い不可視光線の電磁波のことであり、その波長はおよそ１０〜４００ｎｍの範囲にある。また、本発明でいう可視領域の波長の光は、電磁波のうち、ヒトの目で見える波長の電磁波のことであり、その波長はおよそ４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲にある。これら紫外領域から可視領域までのいずれかの波長の光、またはそれらが複合した波長の光がガラスの表面に照射されたときに触媒活性が発現されることにより、ガラスの表面に付着した汚れ物質や細菌等が酸化又は還元反応により分解されるため、ガラスを防汚用途や抗菌用途等に用いることができる。
【００７７】
また、本発明の光触媒ガラスは、紫外領域から可視領域までの波長の光を照射した表面と水滴との接触角が３０°以下であることが好ましい。これにより、ガラスの表面が親水性を呈し、セルフクリーニング作用を有するため、ガラスの表面を水で容易に洗浄することができ、汚れによる光触媒特性の低下を抑制することができる。光を照射したガラス表面と水滴との接触角は、３０°以下が好ましく、２５°以下がより好ましく、２０°以下が最も好ましい。
【００７８】
以上のように、本発明の光触媒ガラスは、ガラス中にＴｉＯ２成分、ＷＯ３成分、ＺｎＯ成分、Ｎｂ２Ｏ５成分及びＴａ２Ｏ５成分からなる群より選ばれる１種以上の成分を含有させることにより、優れた光触媒活性を有するとともに、耐久性にも優れている。従って、基材の表面にのみ光触媒層が設けられている従来技術の光触媒機能性部材のように、光触媒層が剥離して光触媒活性が失われる、ということがない。また、仮に表面が削られても内部にＴｉＯ２成分、ＷＯ３成分、ＺｎＯ成分、Ｎｂ２Ｏ５成分及びＴａ２Ｏ５成分からなる群より選ばれる１種以上の成分を含有させているため、光触媒活性が維持される。また、本発明の光触媒ガラスは、溶融ガラスの形態から製造できるので、大きさや形状などを加工する場合の自由度が高く、光触媒機能が要求される様々な物品に加工できる。
【００７９】
[光触媒ガラスの製造方法]
本発明の光触媒ガラスの製造方法は、原料の混合物を１１００℃以上の温度に保持して溶融し、その後冷却して固化させることにより行うことができる。ここで、溶融液は、２以上の種類の化合物が加わることによる溶融液の生成温度の低下も考慮することができる。従って、保持する温度は、混合する原料の種類及び量により適宜変更することが好ましいが、一般に１１００℃以上が好ましく、１２００℃以上がより好ましく、１２５０℃以上が最も好ましい。
【００８０】
より具体的には、所定の出発原料を均一に混合して白金又は耐火物などからなる容器に入れて、電気炉で１１００℃以上の所定温度で加熱し保持して、溶融液を作製する。その後、溶融液を金型に流し込み固化させて、目的の光触媒ガラスを得る。
【００８１】
[光触媒]
以上のようにして製造される光触媒ガラスは、そのまま、あるいは任意の形状に加工して光触媒として用いることができる。ここで「光触媒」は、例えば、バルクの状態、粉末状などその形状は問わない。また、光触媒は、紫外線等の光によって有機物を分解する作用と、水に対する接触角を小さくして親水性を付与する作用と、のいずれか片方または両方の活性を有するものであればよい。この光触媒は、透明性を有するため、例えば、光触媒材料、光触媒部材、親水性材料、親水性部材等として通常のガラスと同様の広範囲の用途に利用できる。より具体的には、この光触媒は、例えば水の浄化材、空気浄化材、窓ガラス、ミラー、パネル、タイルなどの用途に適している。さらに、例えば液晶表示装置やプラズマディスプレイなどのＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）用のガラス基板として、各種電子部品にも利用可能であり、例えば液晶表示装置のガラス基板として利用することによって表示画面の防汚性を高めることができる。
【００８２】
また、本発明の光触媒ガラス成形体は、用途に応じて、種々の形態に加工することができる。特に、例えばガラスビーズやガラス繊維（ガラスファイバー）の形態を採用することにより、表面積が増えるため、光触媒ガラス成形体の光触媒活性をより高めることができる。以下、光触媒ガラスの代表的な加工形態として、ガラスビーズ、ガラス繊維、ガラス複合体、ガラス粉粒体およびスラリー状混合物を例に挙げて説明する。
【００８３】
［光触媒ガラスビーズ］
本発明における光触媒ガラスビーズは、装飾用、手芸用のビーズではなく、工業用のビーズに関する。工業用のビーズは、耐久性などの利点から、主にガラスを用いて作られており、一般にガラス製の微小球（直径数μｍから数ｍｍ）をガラスビーズと呼んでいる。代表的な用途として例えば道路の標識板、路面表示ラインに使われる塗料、反射クロス、濾過材、ブラスト研磨材などがある。道路標識塗料、反射クロス等にガラスビーズを混入、分散させると、夜間、車のライト等から出た光がビーズを介して元のところへ反射（再帰反射）し、視認性が高くなる。ガラスビーズのこのような機能は、ジョギング用ウエアー、工事用チョッキ、バイクドライバー用ベスト等にも使用されている。塗料に本発明の光触媒ガラスビーズを混入すると、光触媒機能により、標識板やラインに付着した汚れが分解されたり、セルフクリーニング作用によって流れ落ち易くなるので、常に清潔な状態を維持でき、メンテナンスの手間を大幅に減少できる。なお、より再帰反射性の高いガラスビーズを得るためには、該ビーズを構成するガラスの屈折率が１．８〜２．１の範囲内であることが好ましく、特に１．９前後がより好ましい。
【００８４】
その他の用途として、工業用のガラスビーズは、濾過材として利用されている。ガラスビーズは砂や石等と異なり、すべて球形であるため充填率が高く間隙率も計算できるので、単独または、他の濾過材と組み合わせて、広く使用されている。本発明の光触媒ガラスビーズは、このようなガラスビーズ本来の機能に加え、光触媒機能を合わせ持つものである。特に、膜やコーティング層などを有さず、単体で光触媒特性を呈するので、剥離による触媒活性劣化がなく、交換やメンテナンスの手間が省け、例えばフィルタ及び浄化装置に好適に用いられる。また、光触媒機能を利用したフィルタ部材及び浄化部材は装置内で光源となる部材に隣接した構成である場合が多いが、光触媒ガラスのビーズは、装置内の容器などに簡単に納められるので好適に利用できる。
【００８５】
本発明の光触媒ガラスビーズの粒径は、その用途に応じて適宜決めることができる。例えば、塗料に配合する場合は、１００〜２５００μｍ、好ましくは１００〜２０００μｍの粒径とすることができる。反射クロスに使用する場合は、２０〜１００μｍ、好ましくは２０〜５０μｍの粒径とすることができる。濾過材に使用する場合は、３０〜８０００μｍ、好ましくは５０〜５０００μｍの粒径とすることができる。
【００８６】
次に、本発明の光触媒ガラスビーズの製造方法について説明する。本発明の光触媒ガラスビーズの製造方法は、原料を混合してその融液を得る溶融工程と、融液または融液から得られるガラスを用いてビーズ体に成形する成形工程と、を含むことができる。なお、光触媒ガラスの一般的な製造方法も矛盾しない範囲でこの具体例に適用できるため、それらを適宜援用して重複する記載を省略する。
【００８７】
（溶融工程）
上記光触媒ガラスの製造方法と同様に実施できる。
【００８８】
（成形工程）
その後、溶融工程で得られた融液から微粒状のビーズ体へ成形する。ビーズ体の成形方法には様々なものがあり、適宜選択すれば良いが、一般的に、ガラス融液又はガラス→粉砕→粒度調整→球状化のプロセスを辿って作ることができる。粉砕工程においては、冷却固化したガラスを粉砕したり、融液状のガラスを水に流し入れ水砕したり、さらにボールミルにて粉砕するなどして粒状ガラスを得る。その後篩等を使って粒度を調整し、再加熱して表面張力にて球状に成形したり、黒鉛などの粉末材料と一緒にドラムに入れ、回転させながら物理力で球状に成形する、などの方法がある。または、粉砕工程を経ることなく溶融ガラスから直接球状化させる方法を取ることもできる。例えば溶融ガラスを空気中に噴射して表面張力にて球状化する、流出ノズルから出る溶融ガラスを回転する刃物のような部材で細かく切り飛ばして球状化する、流体の中に滴下して落下中に球状化させる、などの方法がある。通常、成形後のビーズは再度粒度を調整した後に製品化される。成形温度におけるガラスの粘性や失透し易さなどを考慮し、これらの方法から最適なものを選べば良い。
【００８９】
光触媒ガラスビーズは、そのままの状態でも高い光触媒特性を奏することが可能であるが、この光触媒ガラスビーズに対してエッチング工程を行うことにより、比表面積が大きくなるため、光触媒ガラスビーズの光触媒特性をより高めることが可能である。また、エッチング工程に用いる溶液やエッチング時間をコントロールすることにより、多孔質体ビーズを得ることが可能である。エッチング工程は、上記と同様に実施できる。
【００９０】
［光触媒ガラス繊維］
本発明の光触媒ガラス繊維は、ガラス繊維の一般的な性質を有する。すなわち、通常の繊維に比べ引っ張り強度・比強度が大きい、弾性率・比弾性率が大きい、寸法安定性が良い、耐熱性が大きい、不燃性である、耐化学性が良いなどの物性上のメリットを有し、これらを活かした様々な用途に利用できる。また、繊維の内部及び表面に光触媒成分を有するので、前述したメリットに加え光触媒特性を有し、さらに幅広い分野に応用できる繊維構造体を提供できる。ここで繊維構造体とは、繊維が、織物、編制物、積層物、又はそれらの複合体として形成された三次元の構造体をいい、例えば不織布を挙げられる。
【００９１】
光触媒ガラス繊維の、耐熱性、不燃性を活かした用途としてカーテン、シート、壁貼クロス、防虫網、衣服類、又は断熱材等があるが、本発明の光触媒ガラス繊維を用いると、さらに前記用途における物品に光触媒作用による、消臭機能、汚れ分解機能、清浄化機能などを与え、掃除やメンテナンスの手間を大幅に減らすことができる。
【００９２】
また、光触媒ガラス繊維はその耐化学性から濾過材として用いられることが多いが、本発明の光触媒ガラス繊維は、単に濾過するだけでなく、光触媒反応によって被処理物中の悪臭物質、汚れ、菌などを分解するので、より積極的な浄化機能を有する浄化装置及びフィルタを提供できる。また、光触媒のセルフクリーニング作用によって汚れなどの付着も防止できるため、メンテナンスの手間と回数を削減できる。さらには、光触媒層の剥離・離脱による特性の劣化がほとんど生じないので、これらの製品の長寿命化に貢献する。
【００９３】
次に、本発明の光触媒ガラス繊維の製造方法について説明する。本発明の光触媒ガラス繊維の製造方法は、原料を混合してその融液を得る溶融工程と、融液または融液から得られるガラスを用いて繊維状に成形する紡糸工程と、を含むことができる。なお、上記光触媒ガラスの一般的な製造方法も矛盾しない範囲でこの具体例に適用できるため、それらを適宜援用して重複する記載を省略する。
【００９４】
（溶融工程）
上記と光触媒ガラスの製造方法と同様に実施できる。
【００９５】
（紡糸工程）
次に、溶融工程で得られた融液から光触媒ガラス繊維へ成形する。繊維体の成形方法は特に限定されず、公知の手法を用いて成形すれば良い。巻き取り機に連続的に巻き取れるタイプの繊維（長繊維）に成形する場合は、公知のＤＭ法（ダイレクトメルト法）またはＭＭ法（マーブルメルト法）で紡糸すれば良く、繊維長数十ｃｍ程度の短繊維に成形する場合は、遠心法を用いたり、もしくは前記長繊維をカットしても良い。繊維径は、用途によって適宜選択すれば良い。ただ、細いほど可撓性が高く、風合いの良い織物になるが、紡糸の生産効率が悪くなりコスト高になり、逆に太すぎると紡糸生産性は良くなるが、加工性や取り扱い性が悪くなる。織物などの繊維製品にする場合、繊維径を３〜２４μｍの範囲にすることが好ましく、浄化装置、フィルタなどの用途に適した積層構造体などにする場合は繊維径を９μｍ以上にすることが好ましい。その後、用途に応じて綿状にしたり、ロービング、クロスなどの繊維構造体を作ることができる。
【００９６】
光触媒ガラス繊維は、そのままの状態でも高い光触媒特性を奏することが可能であるが、この光触媒ガラス繊維に対してエッチング工程を行うことにより、比表面積が大きくなるため、光触媒ガラス繊維の光触媒特性をより高めることが可能である。また、エッチング工程に用いる溶液やエッチング時間をコントロールすることにより、多孔質体繊維を得ることが可能である。エッチング工程は、上記と同様に実施できる。
【００９７】
［光触媒ガラス複合体］
本発明において、光触媒ガラス複合体（以下「複合体」と記すことがある）とは、ガラス中にＴｉＯ２成分、ＷＯ３成分、ＺｎＯ成分、Ｎｂ２Ｏ５成分及びＴａ２Ｏ５成分から選ばれる１種以上の成分を含有させることにより得られる光触媒ガラス層と基材とを備えたものである。
【００９８】
＜光触媒ガラス複合体の製造方法＞
本発明に係る光触媒ガラス複合体の製造方法は、原料組成物から得られたガラス体を基材上に配置して、光触媒ガラス層を形成する工程を有する。本発明方法における好ましい態様では、原料組成物を溶融しガラス化することでガラス体を作成するガラス化工程、及びガラス体を基材上に配置することにより光触媒ガラス層を形成する工程を含むことができる。ここで、ガラス層を形成する工程では、ガラス体を粉砕して粉砕ガラスにしてから基材上に配置しても良い。
【００９９】
なお、本発明において「粉砕ガラス」とは、原料組成物から得られたガラス体を粉砕することにより得られるものであり、非晶質状態のガラスの粉砕物を意味する。
【０１００】
以下、各工程の詳細を説明する。
（ガラス化工程）
ガラス化工程では、所定の原料組成物を溶融し、固化させてガラス化することで、ガラス体を作製する。具体的には、白金又は耐火物からなる容器に原料組成物を投入し、原料組成物を高温に加熱することで溶融する。これにより得られる溶融ガラスを流出させ、適宜冷却することで、ガラス化されたガラス体を形成する。溶融及びガラス化の条件は、特に限定されず、原料組成物の組成及び量等に応じて、適宜設定することができる。また、ガラス体の形状は、特に限定されず、例えば板状、粒状等であってもよい。溶融する温度と時間は、ガラスの組成により異なるが、それぞれ例えば１２５０〜１６００℃、１〜２４時間の範囲であることが好ましい。
【０１０１】
（光触媒ガラス層を形成する工程）
本発明の製造方法では、ガラス体を基材上に配置することにより光触媒ガラス層を形成する。これにより、より幅広い基材に対して、光触媒特性及び親水性を付与することができる。ここで用いられる基材の材質は特に限定されないが、例えば、ガラス、セラミックス等の無機材料や金属等を用いることが好ましい。また、基材へ配置する場合には、ガラス体を、例えば板ガラスの形態、粉砕した粉砕ガラスの形態等の任意の形態で配置できる。
【０１０２】
基材へ配置するガラス体として、例えば板ガラスを用いる場合には、ガラス体を任意の厚みの板状に成形した後、基材上に配置して貼り合わせることができる。また、基材へ配置するガラス体として、粉砕ガラスを用いる場合は、粉砕工程を含むことができる。この場合の粉砕工程は、ガラス体を粉砕して粉砕ガラスを作製する任意工程である。粉砕ガラスを作製することにより、ガラス体が比較的に小粒径化されるため、基材上への適用が容易になる。また、粉砕ガラスとすることで他の成分を混合することが容易になる。粉砕ガラスの粒子径や形状は、基材の種類及び複合体に要される表面特性等に応じて適宜設定することができる。具体的には、粉砕ガラスの平均粒子径が大きすぎると基材上に所望形状のガラス層を形成するのが困難になるので、平均粒子径は出来るだけ小さい方が好ましい。そこで、粉砕ガラスの平均粒子径の上限は、好ましくは１００μｍ、より好ましくは５０μｍ、最も好ましくは１０μｍである。なお、粉砕ガラスの平均粒子径は、例えばレーザー回折散乱法によって測定した時のＤ５０（累積５０％径）の値を使用できる。具体的には日機装株式会社の粒度分布測定装置ＭＩＣＲＯＴＲＡＣ（ＭＴ３３００ＥＸII）よって測定した値を用いることができる。
【０１０３】
なお、ガラス体の粉砕方法は、特に限定されないが、例えばボールミル、ジェットミル等を用いて行うことができる。
【０１０４】
粉砕ガラスを基材上に配置する方法は、特に限定されるものではなく、例えば、粉砕ガラスの粉末を基材に直接載せてもよいし、粉砕ガラスをスラリーの状態にして基材上に塗布してもよい。また、粉砕ガラスを有機または無機バインダー成分と混合して、あるいはバインダー層を基材との間に介在させて配置することもできる。この場合、光触媒作用に対する耐久性の面で、無機バインダーを用いることが好ましい。
【０１０５】
粉砕ガラスを含有するスラリーの形態で基材上に適用する場合、該スラリーを所定の厚み・寸法で基材上に配置することが好ましい。これにより、光触媒特性を有するガラス層を容易に基材上に形成することができる。ここで、形成される光触媒ガラス層の厚さは、複合体の用途に応じて適宜設定できる。光触媒ガラス層の厚みを広範囲に設定できることも、本発明の特長の一つである。ガラス層が剥がれないように十分な耐久性を持たせる観点から、その厚みは例えば、５００μm以下であることが好ましく、２００μm以下であることがより好ましく、１００μｍ以下であることが最も好ましい。スラリーを基材上に配置する方法としては、例えばドクターブレード法やカレンダ法、スピンコートやディップコーティング等の塗布法、インクジェット、バブルジェット（登録商標）、オフセット等の印刷法、ダイコーター法、スプレー法、射出成型法、押し出し成形法、圧延法、プレス成形法、ロール成型法等が挙げられる。
【０１０６】
［光触媒ガラス粉粒体］
本発明に係る光触媒ガラス粉粒体は、原料組成物から得られた光触媒ガラスを粉砕することにより得られるものであり、光触媒特性を有するものである。光触媒ガラス粉粒体の製造方法は、特に限定されるものではないが、原料組成物を溶融しガラス化することで、ガラス体を作製するガラス化工程と、ガラス体を粉砕してガラス粉粒体を作製する粉砕工程と、を有することができる。なお、本発明の光触媒ガラス粉粒体の製造方法は、以下に説明する工程以外の任意の工程を含むことができる。
【０１０７】
（ガラス化工程）
ガラス化工程では、所定の原料組成物を溶融し、固化させてガラス化することで、ガラス体を作製する。ガラス化工程は、上記光触媒ガラス複合体の製造方法のガラス化工程と同様に実施できる。
【０１０８】
（粉砕工程）
粉砕工程では、ガラス体を粉砕してガラス粉粒体を作製する。粉砕工程は、上記光触媒ガラス複合体の製造方法で粉砕ガラスを用いる場合の粉砕工程と同様に実施できる。
【０１０９】
［スラリー状混合物］
以上のようにして得られる本発明の光触媒ガラス粉粒体を、任意の溶媒等と混合することによってスラリー状混合物を調製できる。これにより、例えば基材上への塗布等が容易になる。具体的には、光触媒ガラス粉粒体に、好ましくは無機もしくは有機バインダー及び／又は溶媒を添加することによりスラリーを調製できる。
【０１１０】
無機バインダーとしては、特に限定されるものではないが、紫外線や可視光線を透過する性質のものが好ましく、例えば、珪酸塩系バインダー、リン酸塩系バインダー、無機コロイド系バインダー、アルミナ、シリカ、ジルコニア等の微粒子等を挙げることができる。
【０１１１】
有機バインダーとしては、例えば、プレス成形やラバープレス、押出成形、射出成形用の成形助剤として汎用されている市販のバインダーが使用できる。具体的には、例えば、アクリル樹脂、エチルセルロース、ポリビニルブチラール、メタクリル樹脂、ウレタン樹脂、ブチルメタアクリレート、ビニル系の共重合物等が挙げられる。
【０１１２】
溶媒としては、例えば、水、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、酢酸、ジメチルホルムアミド、アセトニトリル、アセトン等の公知の溶媒が使用できるが、環境負荷を軽減できる点でアルコール又は水が好ましい。
【０１１３】
また、スラリーの均質化を図るために、適量の分散剤を併用してもよい。分散剤としては、特に限定されないが、例えば、トルエン、キシレン、ベンゼン、ヘキサン、シクロヘキサン等の炭化水素類、セロソルブ、カルビトール、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、ジオキソラン等のエーテル類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸−ｎ−ブチル、酢酸アミル等のエステル類等が挙げられ、これらは単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
【０１１４】
本発明のスラリー状混合物には、その用途に応じて、上記成分以外に例えば硬化速度、比重を調節するための添加剤成分等を配合することができる。
【０１１５】
本発明のスラリー状混合物における光触媒ガラス粉粒体の含有量は、その用途に応じて適宜設定できる。従って、スラリー状混合物における光触媒ガラス粉粒体の含有量は、特に限定されるものではないが、一例を挙げれば、十分な光触媒特性を発揮させる観点から、好ましくは２質量％、より好ましくは３質量％、最も好ましくは５質量％を下限とし、スラリーとしての流動性と機能性を確保する観点から、好ましくは８０質量％、より好ましくは７０質量％、最も好ましくは６５質量％を上限とすることができる。
【０１１６】
＜スラリー状混合物の製造方法＞
本発明のスラリー状混合物は、光触媒ガラス粉粒体を溶媒に分散させることによって製造できる。すなわち、本発明の製造方法は、光触媒ガラス粉粒体と溶媒とを含有するスラリー状混合物を製造する方法であり、原料組成物を溶融しガラス化することで、ガラス体を作製するガラス化工程と、ガラス体を粉砕して光触媒ガラス粉粒体を作製する粉砕工程と、光触媒ガラス粉粒体を溶媒に分散させる混合工程と、を有することができる。ここで、ガラス化工程と粉砕工程は、上記光触媒ガラス複合体の製造方法で粉砕ガラスを用いる場合と同様に実施できるので、各工程の詳細は説明を省略する。混合工程は、光触媒ガラス粉粒体を上記溶媒に分散させることにより行うことができる。
【０１１７】
（凝集体除去工程）
本発明のスラリー状混合物の製造方法は、さらに、光触媒ガラス粉粒体の凝集体を除去する工程を有することができる。光触媒ガラス粉粒体は、その粒径が小さくなるに従い、表面エネルギーが大きくなって凝集しやすくなる傾向がある。光触媒ガラス粉粒体が凝集していると、スラリー状混合物中での均一な分散ができず、所望の光触媒活性が得られないことがある。そのため、光触媒ガラス粉粒体の凝集体を除去する工程を設けることが好ましい。凝集体の除去は、例えば、スラリー状混合物を濾過することにより実施できる。スラリー状混合物の濾過は、例えば所定の目開きのメッシュなどの濾過材を用いて行うことができる。
【０１１８】
なお、本発明のスラリー状混合物の製造方法は、上記工程以外の任意の工程を含むことができる。また、上述したエッチング工程などの表面処理工程も含めることができる。
【０１１９】
以上の方法で得られる本発明の光触媒ガラス粉粒体及びこれを含有するスラリー状混合物は、光触媒機能性素材として、例えば塗料、成形／固化が可能な混練物などに配合して使用することができる。
【実施例】
【０１２０】
次に、実施例によって本発明をさらに詳しく説明するが、本発明は、以下の実施例に制約されるものではない。
【０１２１】
実施例１〜１１：
表１に、本発明の実施例１〜１１の光触媒ガラスの組成を示した。実施例１〜１１のガラスは、いずれも各成分の原料として各々相当する酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、弗化物、塩化物、メタ燐酸化合物等の通常のガラスに使用される高純度の原料を選定して用いた。これらの原料を、表１に示した各実施例の組成の割合になるように秤量して均一に混合した後、白金坩堝に投入し、ガラス組成の溶融難易度に応じて電気炉で１２５０℃〜１６００℃の温度範囲で１〜２４時間溶解し、攪拌均質化して泡切れ等を行った。その後、１５００℃以下に温度を下げて攪拌均質化してから金型に鋳込み、徐冷して光触媒ガラスを作製した。なお、表１には、比較例１の組成も併記した。
【０１２２】
【表１】
【０１２３】
また、実施例１〜１１の光触媒ガラスの親水性についてθ／２法によりサンプル表面と水滴との接触角を測定することにより評価した。すなわち、紫外線照射前および照射後のガラスの表面にそれぞれ水を滴下し、ガラスの表面から水滴の頂点までの高さｈと、水滴の試験片に接している面の半径ｒと、を協和界面科学社製の接触角計（ＤＭ５０１）を用いて測定し、θ＝２ｔａｎ−１(ｈ／ｒ）の関係式より、水との接触角θを求めた。なお、紫外線照射は、水銀ランプを用い、照度１０ｍＷ／ｃｍ２、照射時間０〜４時間で行った。
【０１２４】
実施例１〜１１のガラスについて親水性を評価したところ、図１、２に示すように、３〜４時間の紫外線の照射によって水との接触角が３０°以下となることが確認された。一方、比較例１のガラスは、紫外線照射を続けても、水との接触角に有意な変化は認められなかった。これにより、本発明の実施例の光触媒ガラスは、高い親水性を有することが明らかになった。
【０１２５】
以上の実験結果が示すように、ＴｉＯ２成分、ＷＯ３成分、ＺｎＯ成分、Ｎｂ２Ｏ５成分及びＴａ２Ｏ５成分からなる群より選択される１種以上の成分を、酸化物換算組成の全物質量に対して、モル％で、１０〜７５％含有する実施例１〜１１の光触媒ガラスは、光触媒活性として強い親水性を有していた。しかも、ガラス中に上記光触媒活性成分が均一に分散しているため、剥離による光触媒機能の損失がなく、耐久性に優れた光触媒機能性素材として利用できることが確認された。
【０１２６】
以上、本発明の実施の形態を例示の目的で詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に制約されることはない。当業者は本発明の思想及び範囲を逸脱することなく多くの改変を成し得、それらも本発明の範囲内に含まれる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光触媒ガラスおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
酸化チタンや酸化タングステン等の金属酸化物は、高い光触媒活性を有することが知られている。これら光触媒活性を有する化合物（以下、単に「光触媒」と記すことがある）は、バンドギャップエネルギー以上のエネルギーの光が照射されると、電子や正孔を生成するため、光触媒を含む成形体の表面近傍において、酸化還元反応が強く促進される。また、光触媒を含む成形体の表面は、水に濡れ易い親水性を呈するため、雨等の水滴で洗浄される、いわゆるセルフクリーニング作用を有することが知られている。
【０００３】
ところで、光触媒を基材に担持させる手法として、基材の表面に光触媒を含む膜を成膜する技術や、光触媒を基材中に含ませる技術などが検討されている。基材の表面に光触媒を含む膜を成膜する方法としては、塗布によって塗布膜を形成する塗布法のほか、スパッタリング、蒸着、ゾルゲル、ＣＶＤ（化学気相成長）等の方法が知られている。例えば、特許文献１では、合成樹脂を分散相とする水性エマルジョンに高濃度の無機チタン化合物を含有する光触媒性塗布剤が提案されている。また、特許文献２では、基材の表面に金属タングステンを酸素雰囲気でスパッタリングして酸化タングステン膜を成膜する方法が提案されている。
【０００４】
一方、光触媒を基材中に含ませる技術として、酸化チタンに関するものであるが、例えば特許文献３では、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｂ２Ｏ３、ＺｒＯ２、及びＴｉＯ２の各成分を所定量含有する光触媒用ガラスが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−８１７１２号公報
【特許文献２】特開２００１−１５２１３０号公報
【特許文献３】特開平９−３１５８３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のとおり、多くの従来技術では、基材の表面に光触媒を含む膜を成膜することによって、光触媒を担持させるという考え方を採用している。しかし、このような考え方に立脚する手法に共通の課題として、基材と光触媒を含む膜との密着性および膜自体の耐久性を確保することが難しい点が挙げられる。つまり、これらの手法で製造された光触媒機能性製品は、光触媒を含む膜が基材から剥離したり、膜が劣化して光触媒機能が損なわれたりするおそれがある。例えば特許文献１のように、塗料を用いて塗布膜を形成した場合、塗布膜に残留している樹脂や有機バインダーが、紫外線等によって分解されたり、光触媒の触媒作用で酸化還元されたりする結果、塗布膜が経時的に劣化しやすく、耐久性が十分ではないという問題があった。また、膜中に担持させた光触媒の活性を十分に引き出すためには、光触媒をナノサイズの超微粒子に加工する必要があるが、ナノサイズの超微粒子は作製コストが高くなるとともに、表面エネルギーの増大によって凝集しやすくなり、取り扱いが難しいという問題点があった。
【０００７】
特許文献２のようにスパッタリングによって光触媒膜を形成する場合、微粒子化は必要でなく、基材と光触媒膜との密着性も多少改善されるが、成膜速度が遅いこと、スパッタリング装置などの大掛かりな設備が必要になること、適用できる基材の材質や形状が限定されること、などの問題があった。
【０００８】
一方、特許文献３で開示される光触媒用ガラスは、ガラス中に酸化チタンを含有させている点で他の従来技術とは考え方を異にしている。特許文献３の技術では、光触媒活性を付与するための成分として酸化チタンのみを利用しているが、単独で十分な光触媒活性を発揮させるには酸化チタンの含有量が十分でなく、また、酸化チタンの光触媒活性を十分に引き出すための他の成分との組み合わせについても考慮されていないため、その光触媒活性が弱く、不充分であった。
【０００９】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、優れた光触媒活性を有するとともに、耐久性にも優れた光触媒機能性素材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、ガラス中にＴｉＯ２成分、ＷＯ３成分、ＺｎＯ成分、Ｎｂ２Ｏ５成分、及びＴａ２Ｏ５成分からなる群より選ばれる１種以上の成分を含有させることにより、優れた光触媒機能を有する素材および製品を提供できることを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、以下の（１）〜（２０）に存する。
【００１１】
（１）ＴｉＯ２成分、ＷＯ３成分、ＺｎＯ成分、Ｎｂ２Ｏ５成分、及びＴａ２Ｏ５成分からなる群より選択される１種以上の成分を、酸化物換算組成の全物質量に対して、モル％で、１０〜７５％含有し、光触媒活性を有する光触媒ガラス。
【００１２】
（２）酸化物換算組成の全物質量に対して、モル％で、ＳｉＯ２成分、ＧｅＯ２成分、Ｂ２Ｏ３成分、及びＰ２Ｏ５成分からなる群より選択される１種以上の成分を２５〜７５％を、さらに含有する上記（１）に記載の光触媒ガラス。
【００１３】
（３）酸化物換算組成の全物質量に対して、モル％で
Ｌｉ２Ｏ成分 ０〜３０％、及び／又は
Ｎａ２Ｏ成分 ０〜３０％、及び／又は
Ｋ２Ｏ成分 ０〜３０％、及び／又は
Ｒｂ２Ｏ成分 ０〜２０％、及び／又は
Ｃｓ２Ｏ成分 ０〜２０％
の各成分をさらに含有する上記（１）〜（２）のいずれかに記載の光触媒ガラス。
【００１４】
（４）酸化物換算組成の全物質量に対して、モル％で
ＭｇＯ成分 ０〜３０％、及び／又は
ＣａＯ成分 ０〜３０％、及び／又は
ＳｒＯ成分 ０〜３０％、及び／又は
ＢａＯ成分 ０〜３０％
の各成分をさらに含有する上記（１）〜（３）のいずれかに記載の光触媒ガラス。
【００１５】
（５）酸化物換算組成の全物質量に対して、モル％で
Ａｌ２Ｏ３成分 ０〜３５％、及び／又は
Ｇａ２Ｏ３成分 ０〜３５％、及び／又は
Ｉｎ２Ｏ３成分 ０〜１０％
の各成分をさらに含有する上記（１）〜（４）のいずれかに記載の光触媒ガラス。
【００１６】
（６）酸化物換算組成の全物質量に対して、モル％で
ＺｒＯ２成分 ０〜２０％、及び／又は
ＳｎＯ成分 ０〜１０％
の各成分をさらに含有する上記（１）〜（５）のいずれかに記載の光触媒ガラス。
【００１７】
（７）酸化物換算組成の全物質量に対して、モル％で
Ｂｉ２Ｏ３成分 ０〜２０％、及び／又は
ＴｅＯ２成分 ０〜２０％、及び／又は
Ｌｎ２Ｏ３成分（式中、ＬｎはＳｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、及びＬｕからなる群より選択される１種以上とする） 合計で０〜１０％、及び／又は
ＭｘＯｙ成分（式中、ＭはＶ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉからなる群より選択される１種以上とし、ｘ及びｙは、それぞれｘ：ｙ＝２：Ｍの価数、を満たす最小の自然数とする） 合計で０〜５％、及び／又は
Ａｓ２Ｏ３成分及び／又はＳｂ２Ｏ３成分 合計で０〜５％
の各成分をさらに含有する上記（１）〜（６）のいずれかに記載の光触媒ガラス。
【００１８】
（８）Ｆ成分又はＣｌ成分が、全質量に対する外割り質量比で２０％以下含まれている上記（１）〜（７）のいずれかに記載の光触媒ガラス。
【００１９】
（９）Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、及びＰｔからなる群より選ばれる少なくとも１種の金属粒子が、全質量に対する外割り質量比で５％以下含まれている上記（１）〜（８）のいずれかに記載の光触媒ガラス。
【００２０】
（１０）紫外領域から可視領域までの波長の光によって触媒活性が発現される上記（１）〜（９）のいずれかに記載の光触媒ガラス。
【００２１】
（１１）紫外領域から可視領域までの波長の光を照射した表面と水滴との接触角が３０°以下である上記（１）〜（１０）のいずれかに記載の光触媒ガラス。
【００２２】
（１２）上記（１０）又は（１１）に記載の光触媒ガラスを含む光触媒部材。
【００２３】
（１３）ファイバー状又はビーズ状の形態を有する上記（１２）に記載の光触媒部材。
【００２４】
（１４）上記（１）〜（１１）のいずれかに記載の光触媒ガラスを含む窓ガラス。
【００２５】
（１５）上記（１）〜（１１）のいずれかに記載の光触媒ガラスを含むミラー。
【００２６】
（１６）基材と、この基材上に設けられた光触媒ガラス層とを有する光触媒ガラス複合体であって、
前記光触媒ガラス層が、上記（１）〜（１１）のいずれかに記載の光触媒ガラスを含むことを特徴とする光触媒ガラス複合体。
【００２７】
（１７）上記（１）〜（１１）のいずれかに記載の光触媒ガラスを含み、粉粒状をなす光触媒ガラス粉粒体。
【００２８】
（１８）上記（１７）に記載の光触媒ガラス粉粒体を含有するスラリー状混合物。
【００２９】
（１９）水、エタノール、メタノール、プロパノール、ブタノール、酢酸、ジメチルホルムアミド、アセトニトリル、及びアセトンからなる群より選ばれる１種以上の溶媒を含む上記（１８）に記載のスラリー状混合物。
【００３０】
（２０）さらに、無機バインダー、及び有機バインダーンダー選ばれる１つ以上のバインダーを含有する上記（１８）又は（１９）に記載のスラリー状混合物。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の光触媒ガラスは、ガラス中にＴｉＯ２成分、ＷＯ３成分、ＺｎＯ成分、Ｎｂ２Ｏ５成分及びＴａ２Ｏ５成分からなる群より選ばれる１種以上の成分を含有させることにより、優れた光触媒活性を有する。また、仮に表面が削られても性能の低下が少なく、極めて耐久性に優れたものである。また、本発明の光触媒ガラスは、透明性を有しており、大きさや形状などを加工する場合の自由度が高く、光触媒機能が要求される様々な物品に利用できる。従って、本発明の光触媒ガラスは、光触媒機能性素材として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施例１〜６の光触媒ガラス及び比較例のガラスに関する親水性の試験結果を示すグラフである。
【図２】本発明の実施例７〜１１の光触媒ガラス及び比較例のガラスに関する親水性の試験結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
［光触媒ガラス］
本発明の光触媒ガラスは、酸化物換算組成の全物質量に対して、モル％で、ＴｉＯ２成分、ＷＯ３成分、ＺｎＯ成分、Ｎｂ２Ｏ５成分、及びＴａ２Ｏ５成分からなる群より選ばれる１種以上の成分を１０〜７５％含有している。この光触媒ガラスは、上記成分を含有することによって、強い光触媒活性を有するものである。以下、本明細書において、上記成分を「光触媒活性を付与する成分」という。また、本発明の光触媒ガラスは、透明であるため、通常のガラスとほぼ同様の用途に利用できる。なお、本発明の光触媒ガラスは、特定波長の光を吸収する色付きの透明ガラスであってもよい。
【００３４】
次に、本発明の光触媒ガラスの成分及び物性について説明する。なお、本明細書中において、光触媒ガラスを構成する各成分の含有量は特に断りがない場合は、全て酸化物換算組成の全物質量に対するモル％で表示されるものとする。ここで、「酸化物換算組成」とは、本発明の光触媒ガラス構成成分の原料として使用される酸化物、複合塩、金属弗化物等が溶融時に全て分解され酸化物へ変化すると仮定した場合に、当該生成酸化物の総物質量を１００モル％として、ガラス中に含有される各成分を表記した組成である。
【００３５】
ＴｉＯ２成分は、ガラスに光触媒活性を付与する成分であり、本発明の光触媒ガラスにおける任意成分である。しかし、ＴｉＯ２成分の含有量が１０％未満であると、光触媒活性を付与する成分のうちＴｉＯ２を単独で配合する場合に十分な光触媒活性が得られず、７５％を超えるとガラス化が非常に難しくなる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するＴｉＯ２成分の含有量の下限は、１０％、より好ましくは１５％、最も好ましくは２０％とし、上限は、７５％、好ましくは７０％、より好ましくは６５％、最も好ましくは６０％とする。ＴｉＯ２成分は、原料として例えばＴｉＯ２等を用いてガラス内に導入することができる。
【００３６】
ＷＯ３成分は、ガラスの溶融性と安定性を高める成分であり、且つガラスに光触媒活性を付与する成分であり、本発明の光触媒ガラスにおける任意成分である。しかし、ＷＯ３成分の含有量が１０％未満であると、光触媒活性を付与する成分のうちＷＯ３を単独で配合する場合に十分な光触媒活性が得られず、７５％を超えるとガラスの安定性が著しく悪くなる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するＷＯ３成分の含有量は、好ましくは１０％、より好ましくは１２％、最も好ましくは１５％を下限とし、好ましくは７５％、より好ましくは７０％、最も好ましくは６５％を上限とする。ＷＯ３成分は、原料として例えばＷＯ３等を用いてガラス内に導入することができる。
【００３７】
ＺｎＯ成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上させる成分であり、且つガラスに光触媒活性を付与する成分であり、本発明の光触媒ガラスにおける任意成分である。しかし、ＺｎＯ成分の含有量の含有量が１０％未満であると、光触媒活性を付与する成分のうちＺｎＯを単独で配合する場合に十分な光触媒活性が得られず、７５％を超えるとガラスの安定性が著しく悪くなる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するＺｎＯ成分の含有量は、好ましくは１０％、より好ましくは１５％、最も好ましくは２０％を下限とし、好ましくは７５％、より好ましくは７０％、最も好ましくは６０％を上限とする。ＺｎＯ成分は、原料として例えばＺｎＯ、ＺｎＦ２等を用いてガラス内に導入することができる。
【００３８】
Ｎｂ２Ｏ５成分は、ガラスの溶融性と安定性を高める成分であり、且つガラスに光触媒活性を付与する成分であり、本発明の光触媒ガラスにおける任意成分である。しかし、Ｎｂ２Ｏ５成分の含有量が１０％未満であると、光触媒活性を付与する成分のうちＮｂ２Ｏ５を単独で配合する場合に十分な光触媒活性が得られず、７５％を超えるとガラスの安定性が著しく悪くなる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するＮｂ２Ｏ５成分の含有量は、好ましくは１０％、より好ましくは１２％、最も好ましくは１５％を下限とし、好ましくは７５％、より好ましくは６５％、最も好ましくは５５％を上限とする。Ｎｂ２Ｏ５成分は、原料として例えばＮｂ２Ｏ５等を用いてガラスに導入することができる。
【００３９】
Ｔａ２Ｏ５成分は、ガラスの安定性を高める成分であり、且つガラスに光触媒活性を付与する成分であり、本発明の光触媒ガラスにおける任意成分である。しかし、Ｔａ２Ｏ５成分の含有量が１０％未満であると、光触媒活性を付与する成分のうちＴａ２Ｏ５を単独で配合する場合に十分な光触媒活性が得られず、７５％を超えるとガラスの安定性が著しく悪くなる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するＴａ２Ｏ５成分の含有量は、好ましくは１０％、より好ましくは１２％、最も好ましくは１５％を下限とし、好ましくは７５％、より好ましくは６５％、最も好ましくは５５％を上限とする。Ｔａ２Ｏ５成分は、原料として例えばＴａ２Ｏ５等を用いてガラス内に導入することができる。
【００４０】
本発明の光触媒ガラスは、酸化物換算組成の全物質量に対して、モル％で、ＴｉＯ２成分、ＷＯ３成分、ＺｎＯ成分、Ｎｂ２Ｏ５成分、及びＴａ２Ｏ５成分からなる群より選ばれる１種以上の成分を合計で１０％以上７５％以下の範囲内で含有することが好ましい。特に、ＴｉＯ２成分、ＷＯ３成分、ＺｎＯ成分、Ｎｂ２Ｏ５成分、及びＴａ２Ｏ５成分の合計量を１０％以上にすることで、優れた光触媒活性を有する光触媒ガラスが得られる。一方で、ＴｉＯ２成分、ＷＯ３成分、ＺｎＯ成分、Ｎｂ２Ｏ５成分、及びＴａ２Ｏ５成分の合計量を７５％以下にすることで、ガラスの安定性が向上する。従って、酸化物換算組成の全物質量に対する合計量（ＴｉＯ２＋ＷＯ３＋ＺｎＯ＋Ｎｂ２Ｏ５＋Ｔａ２Ｏ５）は、好ましくは１０％、より好ましくは１５％、最も好ましくは２０％を下限とし、好ましくは７５％、より好ましくは７０％、最も好ましくは６５％を上限とする。ＴｉＯ２成分、ＷＯ３成分、ＺｎＯ成分、Ｎｂ２Ｏ５成分、及びＴａ２Ｏ５成分はそれぞれ単独で、または２種以上を組み合わせてガラス中に導入することができる。
【００４１】
ＳｉＯ２成分は、ガラスの網目構造を構成し、ガラスの安定性と化学的耐久性を高めるので、任意に添加できる成分である。これらの効果を引き出す目的で、酸化物換算組成の全物質量に対するＳｉＯ２成分の含有量は、好ましくは０．５％、より好ましくは１％を下限とし、好ましくは７５％、より好ましくは７０％を上限とすることができる。ＳｉＯ２成分は、原料として例えばＳｉＯ２、Ｋ２ＳｉＦ６、Ｎａ２ＳｉＦ６等を用いてガラス内に導入することができる。
【００４２】
ＧｅＯ２成分は、上記のＳｉＯ２と相似な働きを有する成分であり、任意に添加できる成分である。酸化物換算組成の全物質量に対するＧｅＯ２成分の含有量は、好ましくは０．５％、より好ましくは１％を下限とし、好ましくは７５％、より好ましくは７０％、最も好ましくは６０％を上限とする。ＧｅＯ２成分は、原料として例えばＧｅＯ２等を用いてガラス内に導入することができる。
【００４３】
Ｂ２Ｏ３成分は、ガラスの網目構造を構成し、ガラスの溶融性と安定性を高めるので、任意に添加できる成分である。酸化物換算組成の全物質量に対するＢ２Ｏ３成分の含有量は、好ましくは０．５％、より好ましくは１％を下限とし、好ましくは７５％、より好ましくは７０％、最も好ましくは６５％を上限とする。Ｂ２Ｏ３成分は、原料として例えばＨ３ＢＯ３、Ｎａ２Ｂ４Ｏ７、Ｎａ２Ｂ４Ｏ７・１０Ｈ２Ｏ、ＢＰＯ４等を用いてガラス内に導入することができる。
【００４４】
Ｐ２Ｏ５成分は、ガラスの網目構造を構成する成分であり、ＴｉＯ２やＷＯ３などの成分をより多く取り込ませる効果があるので、任意に添加できる成分である。Ｐ２Ｏ５成分を添加する場合、酸化物換算組成の全物質量に対するＰ２Ｏ５成分の含有量は、好ましくは０．５％、より好ましくは１％を下限とし、好ましくは７５％、より好ましくは６５％、最も好ましくは６０％を上限とする。Ｐ２Ｏ５成分は、原料として例えばＡｌ（ＰＯ３）３、Ｃａ（ＰＯ３）２、Ｂａ（ＰＯ３）２、ＮａＰＯ３、ＢＰＯ４、Ｈ３ＰＯ４、ＮＨ４Ｈ２ＰＯ４等を用いてガラス内に導入することができる。
【００４５】
本発明の光触媒ガラスは、ＳｉＯ２成分、ＧｅＯ２成分、Ｂ２Ｏ３成分、及びＰ２Ｏ５成分から選ばれる少なくとも１種以上の成分を２５％以上７５％以下の範囲内で含有することが好ましい。これらの成分の合計量を２５％以上７５％以下にすることで、ガラスの溶融性、安定性及び化学耐久性が向上するとともに、光触媒特性の高いガラスが簡単に得られる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対する合計量（ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２＋Ｂ２Ｏ３＋Ｐ２Ｏ５）は、好ましくは２５％、より好ましくは２６％、最も好ましくは２７％を下限とし、好ましくは７５％、より好ましくは７０％、最も好ましくは６５％を上限とする。
【００４６】
Ｌｉ２Ｏ成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上させる成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、Ｌｉ２Ｏ成分の含有量が３０％を超えると、かえってガラスの安定性が悪くなる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するＬｉ２Ｏ成分の含有量は、好ましくは３０％、より好ましくは２８％、最も好ましくは２５％を上限とする。Ｌｉ２Ｏ成分は、原料として例えばＬｉ２ＣＯ３、ＬｉＮＯ３、ＬｉＦ等を用いてガラス内に導入することができる。
【００４７】
Ｎａ２Ｏ成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上させる成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、Ｎａ２Ｏ成分の含有量が３０％を超えると、かえってガラスの安定性が悪くなる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するＮａ２Ｏ成分の含有量は、好ましくは３０％、より好ましくは２８％、最も好ましくは２５％を上限とする。Ｎａ２Ｏ成分は、原料として例えばＮａ２Ｏ、Ｎａ２ＣＯ３、ＮａＮＯ３、ＮａＦ、Ｎａ２Ｓ、Ｎａ２ＳｉＦ６等を用いてガラス内に導入することができる。
【００４８】
Ｋ２Ｏ成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上させる成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、Ｋ２Ｏ成分の含有量が３０％を超えると、かえってガラスの安定性が悪くなる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するＫ２Ｏ成分の含有量は、好ましくは３０％、より好ましくは２８％、最も好ましくは２５％を上限とする。Ｋ２Ｏ成分は、原料として例えばＫ２ＣＯ３、ＫＮＯ３、ＫＦ、ＫＨＦ２、Ｋ２ＳｉＦ６等を用いてガラス内に導入することができる。
【００４９】
Ｒｂ２Ｏ成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上させる成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、Ｒｂ２Ｏ成分の含有量が２０％を超えると、かえってガラスの安定性が悪くなる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するＲｂ２Ｏ成分の含有量は、好ましくは２０％、より好ましくは１０％、最も好ましくは５％を上限とする。Ｒｂ２Ｏ成分は、原料として例えばＲｂ２ＣＯ３、ＲｂＮＯ３等を用いてガラス内に導入することができる。
【００５０】
Ｃｓ２Ｏ成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上させる成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、Ｃｓ２Ｏ成分の含有量が２０％を超えると、かえってガラスの安定性が悪くなる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するＣｓ２Ｏ成分の含有量は、好ましくは２０％、より好ましくは１０％、最も好ましくは５％を上限とする。Ｃｓ２Ｏ成分は、原料として例えばＣｓ２ＣＯ３、ＣｓＮＯ３等を用いてガラス内に導入することができる。
【００５１】
本発明の光触媒ガラスは、Ｒｎ２Ｏ（式中、ＲｎはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、ＲｂおよびＣｓからなる群より選択される１種以上）成分から選ばれる少なくとも１種以上の成分を４０％以下含有することが好ましい。特に、Ｒｎ２Ｏ成分の合計量を４０％以下にすることで、ガラスの安定性が向上する。従って、酸化物換算組成の全物質量に対する、Ｒｎ２Ｏ成分の合計量は、好ましくは４０％、より好ましくは３５％、最も好ましくは３０％を上限とする。
【００５２】
ＭｇＯ成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上させる成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、ＭｇＯ成分の含有量が３０％を超えると、かえってガラスの安定性が悪くなる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するＭｇＯ成分の含有量は、好ましくは３０％、より好ましくは２５％、最も好ましくは２０％を上限とする。ＭｇＯ成分は、原料として例えばＭｇＣＯ３、ＭｇＦ２等を用いてガラス内に導入することができる。
【００５３】
ＣａＯ成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上させる成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、ＣａＯ成分の含有量が３０％を超えると、かえってガラスの安定性が悪くなる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するＣａＯ成分の含有量は、好ましくは３０％、より好ましくは２５％、最も好ましくは２０％を上限とする。ＣａＯ成分は、原料として例えばＣａＣＯ３、ＣａＦ２等を用いてガラス内に導入することができる。
【００５４】
ＳｒＯ成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上させる成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、ＳｒＯ成分の含有量が３０％を超えると、かえってガラスの安定性が悪くなる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するＳｒＯ成分の含有量は、好ましくは３０％、より好ましくは２５％、最も好ましくは２０％を上限とする。ＳｒＯ成分は、原料として例えばＳｒ（ＮＯ３）２、ＳｒＦ２等を用いてガラス内に導入することができる。
【００５５】
ＢａＯ成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上させる成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、ＢａＯ成分の含有量が３０％を超えると、かえってガラスの安定性が悪くなる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するＢａＯ成分の含有量は、好ましくは３０％、より好ましくは２５％、最も好ましくは２０％を上限とする。ＢａＯ成分は、原料として例えばＢａＣＯ３、Ｂａ（ＮＯ３）２、ＢａＦ２等を用いてガラス内に導入することができる。
【００５６】
本発明の光触媒ガラスは、ＲＯ（式中、ＲはＭｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａからなる群より選択される１種以上）成分から選ばれる少なくとも１種以上の成分を４０％以下含有することが好ましい。特に、ＲＯ成分の合計量を４０％以下にすることで、ガラスの安定性が向上する。従って、酸化物換算組成の全物質量に対する、ＲＯ成分の合計量は、好ましくは４０％、より好ましくは３５％、最も好ましくは３０％を上限とする。
【００５７】
また、本発明の光触媒ガラスは、ＲＯ（式中、ＲはＭｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａからなる群より選択される１種以上）成分及びＲｎ２Ｏ（式中、ＲｎはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓからなる群より選択される１種以上）成分から選ばれる少なくとも１種以上の成分を５０％以下含有することが好ましい。特に、ＲＯ成分及びＲｎ２Ｏ成分の合計量を５０％以下にすることで、ガラスの溶融性と安定性の高いガラスがより容易に得られる。一方で、ＲＯ成分及びＲｎ２Ｏ成分の合計量が５０％より多いと、ガラスの安定性が悪くなる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対する合計量（ＲＯ＋Ｒｎ２Ｏ）は、好ましくは５０％、より好ましくは４０％、最も好ましくは３５％を上限とする。
【００５８】
ここで、本発明の光触媒ガラスは、ＲＯ（式中、ＲはＭｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａからなる群より選択される１種以上）成分及びＲｎ２Ｏ（式中、ＲｎはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓからなる群より選択される１種以上）成分から選ばれる成分のうち２種類以上を含有することにより、ガラスの安定性が大幅に向上し、ガラスの機械強度がより高くなる。従って、本発明の光触媒ガラスは、ＲＯ成分及びＲｎ２Ｏ成分から選ばれる成分のうち２種類以上を含有することが好ましい。
【００５９】
Ａｌ２Ｏ３成分は、ガラスの化学的耐久性を高め、光触媒特性の向上に寄与する成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、その含有量が３５％を超えると、溶解温度が著しく上昇し、ガラス化し難くなる。従って、Ａｌ２Ｏ３成分を添加する場合、酸化物換算組成の全物質量に対するＡｌ２Ｏ３成分の含有量は、好ましくは３５％、より好ましくは２５％、最も好ましくは２０％を上限とする。Ａｌ２Ｏ３成分は、原料として例えばＡｌ２Ｏ３、Ａｌ（ＯＨ）３、ＡｌＦ３等を用いてガラス内に導入することができる。
【００６０】
Ｇａ２Ｏ３成分は、ガラスの安定性を高め、光触媒特性の向上に寄与する成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、その含有量が３５％を超えると、溶解温度が著しく上昇し、ガラス化し難くなる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するＧａ２Ｏ３成分の含有量は、好ましくは３５％、より好ましくは２０％、最も好ましくは１０％を上限とする。Ｇａ２Ｏ３成分は、原料として例えばＧａ２Ｏ３、ＧａＦ３等を用いてガラス内に導入することができる。
【００６１】
Ｉｎ２Ｏ３成分は、上記のＡｌ２Ｏ３及びＧａ２Ｏ３と相似な効果がある成分であり、任意に添加できる成分である。Ｉｎ２Ｏ３成分は高価なため、その含有量の上限は１０％にすることが好ましく、５％にすることがより好ましく、３％にすることが最も好ましい。Ｉｎ２Ｏ３成分は、原料として例えばＩｎ２Ｏ３、ＩｎＦ３等を用いてガラス内に導入することができる。
【００６２】
本発明の光触媒ガラスは、Ａｌ２Ｏ３成分、Ｇａ２Ｏ３成分、及びＩｎ２Ｏ３成分から選ばれる少なくとも１種以上の成分を３５％以下含有することが好ましい。安定性なガラスを得るために、酸化物換算組成の全物質量に対する合計量（Ａｌ２Ｏ３＋Ｇａ２Ｏ３＋Ｉｎ２Ｏ３）は、好ましくは３５％、より好ましくは３０％、最も好ましくは２０％を上限とする。なお、Ａｌ２Ｏ３成分、Ｇａ２Ｏ３成分、及びＩｎ２Ｏ３成分は、いずれも含有しなくとも高い光触媒特性を有するガラスを得ることは可能であるが、これらの成分の合計量を０．５％以上にすることで、ガラスの光触媒特性のさらなる向上に寄与することができる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対する合計量（Ａｌ２Ｏ３＋Ｇａ２Ｏ３＋Ｉｎ２Ｏ３）は、好ましくは０．５％、より好ましくは１％、最も好ましくは３％を下限とする。
【００６３】
ＺｒＯ２成分は、ガラスの化学的耐久性を高め、光触媒特性の向上に寄与する成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、ＺｒＯ２成分の含有量が２０％を超えると、ガラス化し難くなる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するＺｒＯ２成分の含有量は、好ましくは２０％、より好ましくは１５％、最も好ましくは１０％を上限とする。ＺｒＯ２成分は、原料として例えばＺｒＯ２、ＺｒＦ４等を用いてガラスに導入することができる。
【００６４】
ＳｎＯ成分は、光触媒特性の向上に効果がある成分であり、光触媒活性を高める作用のある後述のＡｇやＡｕやＰｔイオンと一緒に添加する場合は還元剤の役割を果たし、間接的に光触媒の活性の向上に寄与する成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、これらの成分の含有量が１０％を超えると、ガラスの安定性が悪くなり、光触媒特性も低下し易くなる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するＳｎＯ成分の含有量は、好ましくは１０％、より好ましくは５％、最も好ましくは３％を上限とする。ＳｎＯ成分は、原料として例えばＳｎＯ、ＳｎＯ２、ＳｎＯ３等を用いてガラス内に導入することができる。
【００６５】
本発明の光触媒ガラスは、ＺｒＯ２成分又はＳｎＯ成分から選ばれる少なくとも１種以上の成分を２０％以下含有することが好ましい。特に、これらの成分の合計量を２０％以下にすることで、ガラスの安定性が確保され、良好なガラスを形成することができる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対する合計量（ＺｒＯ２＋ＳｎＯ）は、好ましくは２０％、より好ましくは１５％、最も好ましくは１０％を上限とする。なお、ＺｒＯ２成分、ＳｎＯ成分は、いずれも含有しなくとも高い光触媒特性を有するガラスを得ることは可能であるが、これらの成分の合計量を０．５％以上にすることで、ガラスの光触媒特性をさらに向上させることができる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対する合計量（ＺｒＯ２＋ＳｎＯ）は、好ましくは０．５％、より好ましくは１％、最も好ましくは３％を下限とする。
【００６６】
Ｂｉ２Ｏ３成分は、ガラスの溶融性と安定性を高める成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、Ｂｉ２Ｏ３成分の含有量が２０％を超えると、ガラスの安定性が悪くなる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するＢｉ２Ｏ３成分の含有量は、好ましくは２０％、より好ましくは１５％、最も好ましくは１０％を上限とする。Ｂｉ２Ｏ３成分は、原料として例えばＢｉ２Ｏ３等を用いてガラス内に導入することができる。
【００６７】
ＴｅＯ２成分は、ガラスの溶融性と安定性を高める成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、ＴｅＯ２成分の含有量が２０％を超えると、ガラスの安定性が悪くなる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するＴｅＯ２成分の含有量は、好ましくは２０％、より好ましくは１５％、最も好ましくは１０％を上限とする。ＴｅＯ２成分は、原料として例えばＴｅＯ２等を用いてガラス内に導入することができる。
【００６８】
Ｌｎ２Ｏ３成分（式中、ＬｎはＳｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、及びＬｕからなる群より選択される１種以上とする）は、ガラスの化学的耐久性を高める成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、Ｌｎ２Ｏ３成分の含有量の合計が１０％を超えると、ガラスの安定性が著しく悪くなる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対する、Ｌｎ２Ｏ３成分の合計量は、好ましくは１０％、より好ましくは５％、最も好ましくは３％を上限とする。Ｌｎ２Ｏ３成分は、原料として例えばＬａ２Ｏ３、Ｌａ（ＮＯ３）３・ＸＨ２Ｏ（Ｘは任意の整数）、Ｇｄ２Ｏ３、ＧｄＦ３、Ｙ２Ｏ３、ＹＦ３、ＣｅＯ２、ＣｅＦ３、Ｎｄ２Ｏ３、Ｄｙ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、Ｌｕ２Ｏ３等を用いてガラス内に導入することができる。
【００６９】
ＭｘＯｙ成分（式中、ＭはＶ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉからなる群より選択される１種以上とし、ｘ及びｙはそれぞれｘ：ｙ＝２：Ｍの価数、を満たす最小の自然数とする）は、光触媒特性の向上に寄与し、且つ一部の波長の可視光を吸収してガラスに外観色を付与する成分であり、本発明の光触媒ガラス中の任意成分である。特に、ＭｘＯｙ成分の合計量を５％以下にすることで、ガラスの安定性を高め、ガラスの外観の色を容易に調節することができる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対する、ＭｘＯｙ成分の合計量は、好ましくは５％、より好ましくは４％、最も好ましくは３％を上限とする。
【００７０】
Ａｓ２Ｏ３成分及び／又はＳｂ２Ｏ３成分は、ガラスを清澄させ、脱泡させる成分であり、また、光触媒活性を高める作用のある後述のＡｇやＡｕやＰｔイオンと一緒に添加する場合は、還元剤の役割を果たすので、間接的に光触媒活性の向上に寄与する成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、これらの成分の含有量が合計で５％を超えると、ガラスの安定性が悪くなり、光触媒特性も低下し易くなる。従って、酸化物換算組成の全物質量に対するＡｓ２Ｏ３成分及び／又はＳｂ２Ｏ３成分の含有量の合計は、好ましくは５％、より好ましくは３％、最も好ましくは１％を上限とする。Ａｓ２Ｏ３成分及びＳｂ２Ｏ３成分は、原料として例えばＡｓ２Ｏ３、Ａｓ２Ｏ５、Ｓｂ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ５、Ｎａ２Ｈ２Ｓｂ２Ｏ７・５Ｈ２Ｏ等を用いてガラス内に導入することができる。
【００７１】
なお、ガラスを清澄させ、脱泡させる成分は、上記のＡｓ２Ｏ３成分及びＳｂ２Ｏ３成分に限定されるものではなく、例えばＣｅＯ２成分やＴｅＯ２成分等のような、ガラス製造の分野における公知の清澄剤や脱泡剤、或いはそれらの組み合わせを用いることができる。
【００７２】
本発明の光触媒ガラスには、Ｆ成分又はＣｌ成分からなる群より選ばれる少なくとも１種以上の非金属元素成分が含まれていてもよい。これらの成分は、光触媒特性を向上させる成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、これらの成分の含有量が合計で２０％を超えると、ガラスの安定性が著しく悪くなり、光触媒特性も低下し易くなる。従って、良好な特性を確保するために、酸化物換算組成の全質量に対する非金属元素成分の含有量の外割り質量比の合計は、好ましくは２０％、より好ましくは１５％、最も好ましくは１０％を上限とする。これらの非金属元素成分は、アルカリ金属又はアルカリ土類金属のフッ化物、塩化物等の形でガラス内に導入するのが好ましい。なお、本明細書における非金属元素成分の含有量は、光触媒ガラスを構成するカチオン成分全てが電荷の釣り合うだけの酸素と結合した酸化物でできていると仮定し、それら酸化物でできた光触媒ガラス全体の質量を１００％として、非金属元素成分の質量を質量％で表したもの（酸化物基準の質量に対する外割り質量％）である。非金属元素成分の原料は特に限定されないが、例えば、Ｆ成分の原料としてＺｒＦ４、ＡｌＦ３、ＮａＦ、ＣａＦ２等、Ｃｌ成分の原料としてＮａＣｌ、ＡｇＣｌ等を用いることで、ガラス内に導入することができる。なお、これらの原料は、２種以上を組み合わせて添加してもよいし、単独で添加してもよい。
【００７３】
本発明の光触媒ガラスには、Ｃｕ成分、Ａｇ成分、Ａｕ成分、Ｐｄ成分、及びＰｔ成分から選ばれる少なくとも１種の金属元素成分が含まれていてもよい。これらの金属元素成分は、光触媒活性を向上させる成分であり、任意に添加できる成分である。しかし、これらの金属元素成分の含有量の合計が５％を超えるとガラスの安定性が著しく悪くなり、光触媒特性がかえって低下し易くなる。従って、酸化物換算組成の全質量に対する上記金属元素成分の含有量の外割り質量比合計は、好ましくは５％、より好ましくは３％、最も好ましくは１％を上限とする。これらの金属元素成分は、原料として例えばＣｕＯ、Ｃｕ２Ｏ、Ａｇ２Ｏ、ＡｕＣｌ３、ＰｔＣｌ２、ＰｔＣｌ４、Ｈ２ＰｔＣｌ６、ＰｄＣｌ２等を用いてガラス内に導入することができる。なお、本明細書における金属元素成分の含有量は、光触媒ガラスを構成するカチオン成分全てが電荷の釣り合うだけの酸素と結合した酸化物でできていると仮定し、それら酸化物でできた光触媒ガラス全体の質量を１００％として、金属元素成分の質量を質量％で表したもの（酸化物基準の質量に対する外割り質量％）である。
【００７４】
本発明の光触媒ガラスには、上記成分以外の成分をガラスの特性を損なわない範囲で必要に応じ、添加することができる。但し、ＰｂＯ等の鉛化合物、Ｔｈ、Ｃｄ、Ｔｌ、Ｏｓ、Ｓｅ、Ｈｇの各成分は、近年有害な化学物資として使用を控える傾向にあり、ガラスの製造工程のみならず、加工工程、及び製品化後の処分に至るまで環境対策上の措置が必要とされる。従って、環境上の影響を重視する場合には、不可避な混入を除き、これらを実質的に含有しないことが好ましい。これにより、ガラスに環境を汚染する物質が実質的に含まれなくなる。そのため、特別な環境対策上の措置を講じなくとも、このガラスを製造し、加工し、及び廃棄することができる。
【００７５】
本発明の光触媒ガラスは、その組成が酸化物換算組成の全物質量に対するモル％で表されているため直接的に質量％の記載に表せるものではないが、本発明において要求される諸特性を満たす組成物中に存在する各成分の質量％表示による組成は、酸化物換算組成で概ね以下の値をとる。
ＴｉＯ２成分 ０〜７０質量％及び／又は
ＷＯ３成分 ０〜９０質量％及び／又は
ＺｎＯ成分 ０〜７０質量％及び／又は
Ｎｂ２Ｏ５成分 ０〜８０質量％及び／又は
Ｔａ２Ｏ５成分 ０〜９０質量％及び／又は
ＳｉＯ２成分 ０〜６０質量％及び／又は
ＧｅＯ２成分 ０〜６０質量％及び／又は
Ｂ２Ｏ３成分 ０〜６０質量％及び／又は
Ｐ２Ｏ５成分 ０〜６０質量％及び／又は
Ｌｉ２Ｏ成分 ０〜２５質量％及び／又は
Ｎａ２Ｏ成分 ０〜２５質量％及び／又は
Ｋ２Ｏ成分 ０〜３０質量％及び／又は
Ｒｂ２Ｏ成分 ０〜２０質量％及び／又は
Ｃｓ２Ｏ成分 ０〜２０質量％及び／又は
ＭｇＯ成分 ０〜３０質量％及び／又は
ＣａＯ成分 ０〜４０質量％及び／又は
ＳｒＯ成分 ０〜４０質量％及び／又は
ＢａＯ成分 ０〜４０質量％及び／又は
Ａｌ２Ｏ３成分 ０〜３５質量％及び／又は
Ｇａ２Ｏ３成分 ０〜３５質量％及び／又は
Ｉｎ２Ｏ３成分 ０〜３５質量％及び／又は
ＺｒＯ２成分 ０〜２５質量％及び／又は
ＳｎＯ成分 ０〜２０質量％及び／又は
Ｂｉ２Ｏ３成分 ０〜３０質量％及び／又は
ＴｅＯ２成分 ０〜３０質量％及び／又は
Ｌｎ２Ｏ３成分 合計で０〜２０質量％及び／又は
ＭｘＯｙ成分 合計で０〜１０質量％及び／又は
Ａｓ２Ｏ３成分及び／又はＳｂ２Ｏ３成分 合計で０〜５質量％
さらに、
前記酸化物換算組成の全質量１００％に対して、
Ｆ成分又はＣｌ成分からなる群より選ばれる少なくとも１種以上の非金属元素成分０〜２０質量％及び／又は
Ｃｕ成分、Ａｇ成分、Ａｕ成分、Ｐｄ成分、及びＰｔ成分からなる群より選ばれる少なくとも１種の金属元素成分 ０〜５質量％
【００７６】
本発明の光触媒ガラスは、紫外領域から可視領域までの波長の光によって触媒活性が発現されることが好ましい。ここで、本発明でいう紫外領域の波長の光は、波長が可視光線より短く軟Ｘ線よりも長い不可視光線の電磁波のことであり、その波長はおよそ１０〜４００ｎｍの範囲にある。また、本発明でいう可視領域の波長の光は、電磁波のうち、ヒトの目で見える波長の電磁波のことであり、その波長はおよそ４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲にある。これら紫外領域から可視領域までのいずれかの波長の光、またはそれらが複合した波長の光がガラスの表面に照射されたときに触媒活性が発現されることにより、ガラスの表面に付着した汚れ物質や細菌等が酸化又は還元反応により分解されるため、ガラスを防汚用途や抗菌用途等に用いることができる。
【００７７】
また、本発明の光触媒ガラスは、紫外領域から可視領域までの波長の光を照射した表面と水滴との接触角が３０°以下であることが好ましい。これにより、ガラスの表面が親水性を呈し、セルフクリーニング作用を有するため、ガラスの表面を水で容易に洗浄することができ、汚れによる光触媒特性の低下を抑制することができる。光を照射したガラス表面と水滴との接触角は、３０°以下が好ましく、２５°以下がより好ましく、２０°以下が最も好ましい。
【００７８】
以上のように、本発明の光触媒ガラスは、ガラス中にＴｉＯ２成分、ＷＯ３成分、ＺｎＯ成分、Ｎｂ２Ｏ５成分及びＴａ２Ｏ５成分からなる群より選ばれる１種以上の成分を含有させることにより、優れた光触媒活性を有するとともに、耐久性にも優れている。従って、基材の表面にのみ光触媒層が設けられている従来技術の光触媒機能性部材のように、光触媒層が剥離して光触媒活性が失われる、ということがない。また、仮に表面が削られても内部にＴｉＯ２成分、ＷＯ３成分、ＺｎＯ成分、Ｎｂ２Ｏ５成分及びＴａ２Ｏ５成分からなる群より選ばれる１種以上の成分を含有させているため、光触媒活性が維持される。また、本発明の光触媒ガラスは、溶融ガラスの形態から製造できるので、大きさや形状などを加工する場合の自由度が高く、光触媒機能が要求される様々な物品に加工できる。
【００７９】
[光触媒ガラスの製造方法]
本発明の光触媒ガラスの製造方法は、原料の混合物を１１００℃以上の温度に保持して溶融し、その後冷却して固化させることにより行うことができる。ここで、溶融液は、２以上の種類の化合物が加わることによる溶融液の生成温度の低下も考慮することができる。従って、保持する温度は、混合する原料の種類及び量により適宜変更することが好ましいが、一般に１１００℃以上が好ましく、１２００℃以上がより好ましく、１２５０℃以上が最も好ましい。
【００８０】
より具体的には、所定の出発原料を均一に混合して白金又は耐火物などからなる容器に入れて、電気炉で１１００℃以上の所定温度で加熱し保持して、溶融液を作製する。その後、溶融液を金型に流し込み固化させて、目的の光触媒ガラスを得る。
【００８１】
[光触媒]
以上のようにして製造される光触媒ガラスは、そのまま、あるいは任意の形状に加工して光触媒として用いることができる。ここで「光触媒」は、例えば、バルクの状態、粉末状などその形状は問わない。また、光触媒は、紫外線等の光によって有機物を分解する作用と、水に対する接触角を小さくして親水性を付与する作用と、のいずれか片方または両方の活性を有するものであればよい。この光触媒は、透明性を有するため、例えば、光触媒材料、光触媒部材、親水性材料、親水性部材等として通常のガラスと同様の広範囲の用途に利用できる。より具体的には、この光触媒は、例えば水の浄化材、空気浄化材、窓ガラス、ミラー、パネル、タイルなどの用途に適している。さらに、例えば液晶表示装置やプラズマディスプレイなどのＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）用のガラス基板として、各種電子部品にも利用可能であり、例えば液晶表示装置のガラス基板として利用することによって表示画面の防汚性を高めることができる。
【００８２】
また、本発明の光触媒ガラス成形体は、用途に応じて、種々の形態に加工することができる。特に、例えばガラスビーズやガラス繊維（ガラスファイバー）の形態を採用することにより、表面積が増えるため、光触媒ガラス成形体の光触媒活性をより高めることができる。以下、光触媒ガラスの代表的な加工形態として、ガラスビーズ、ガラス繊維、ガラス複合体、ガラス粉粒体およびスラリー状混合物を例に挙げて説明する。
【００８３】
［光触媒ガラスビーズ］
本発明における光触媒ガラスビーズは、装飾用、手芸用のビーズではなく、工業用のビーズに関する。工業用のビーズは、耐久性などの利点から、主にガラスを用いて作られており、一般にガラス製の微小球（直径数μｍから数ｍｍ）をガラスビーズと呼んでいる。代表的な用途として例えば道路の標識板、路面表示ラインに使われる塗料、反射クロス、濾過材、ブラスト研磨材などがある。道路標識塗料、反射クロス等にガラスビーズを混入、分散させると、夜間、車のライト等から出た光がビーズを介して元のところへ反射（再帰反射）し、視認性が高くなる。ガラスビーズのこのような機能は、ジョギング用ウエアー、工事用チョッキ、バイクドライバー用ベスト等にも使用されている。塗料に本発明の光触媒ガラスビーズを混入すると、光触媒機能により、標識板やラインに付着した汚れが分解されたり、セルフクリーニング作用によって流れ落ち易くなるので、常に清潔な状態を維持でき、メンテナンスの手間を大幅に減少できる。なお、より再帰反射性の高いガラスビーズを得るためには、該ビーズを構成するガラスの屈折率が１．８〜２．１の範囲内であることが好ましく、特に１．９前後がより好ましい。
【００８４】
その他の用途として、工業用のガラスビーズは、濾過材として利用されている。ガラスビーズは砂や石等と異なり、すべて球形であるため充填率が高く間隙率も計算できるので、単独または、他の濾過材と組み合わせて、広く使用されている。本発明の光触媒ガラスビーズは、このようなガラスビーズ本来の機能に加え、光触媒機能を合わせ持つものである。特に、膜やコーティング層などを有さず、単体で光触媒特性を呈するので、剥離による触媒活性劣化がなく、交換やメンテナンスの手間が省け、例えばフィルタ及び浄化装置に好適に用いられる。また、光触媒機能を利用したフィルタ部材及び浄化部材は装置内で光源となる部材に隣接した構成である場合が多いが、光触媒ガラスのビーズは、装置内の容器などに簡単に納められるので好適に利用できる。
【００８５】
本発明の光触媒ガラスビーズの粒径は、その用途に応じて適宜決めることができる。例えば、塗料に配合する場合は、１００〜２５００μｍ、好ましくは１００〜２０００μｍの粒径とすることができる。反射クロスに使用する場合は、２０〜１００μｍ、好ましくは２０〜５０μｍの粒径とすることができる。濾過材に使用する場合は、３０〜８０００μｍ、好ましくは５０〜５０００μｍの粒径とすることができる。
【００８６】
次に、本発明の光触媒ガラスビーズの製造方法について説明する。本発明の光触媒ガラスビーズの製造方法は、原料を混合してその融液を得る溶融工程と、融液または融液から得られるガラスを用いてビーズ体に成形する成形工程と、を含むことができる。なお、光触媒ガラスの一般的な製造方法も矛盾しない範囲でこの具体例に適用できるため、それらを適宜援用して重複する記載を省略する。
【００８７】
（溶融工程）
上記光触媒ガラスの製造方法と同様に実施できる。
【００８８】
（成形工程）
その後、溶融工程で得られた融液から微粒状のビーズ体へ成形する。ビーズ体の成形方法には様々なものがあり、適宜選択すれば良いが、一般的に、ガラス融液又はガラス→粉砕→粒度調整→球状化のプロセスを辿って作ることができる。粉砕工程においては、冷却固化したガラスを粉砕したり、融液状のガラスを水に流し入れ水砕したり、さらにボールミルにて粉砕するなどして粒状ガラスを得る。その後篩等を使って粒度を調整し、再加熱して表面張力にて球状に成形したり、黒鉛などの粉末材料と一緒にドラムに入れ、回転させながら物理力で球状に成形する、などの方法がある。または、粉砕工程を経ることなく溶融ガラスから直接球状化させる方法を取ることもできる。例えば溶融ガラスを空気中に噴射して表面張力にて球状化する、流出ノズルから出る溶融ガラスを回転する刃物のような部材で細かく切り飛ばして球状化する、流体の中に滴下して落下中に球状化させる、などの方法がある。通常、成形後のビーズは再度粒度を調整した後に製品化される。成形温度におけるガラスの粘性や失透し易さなどを考慮し、これらの方法から最適なものを選べば良い。
【００８９】
光触媒ガラスビーズは、そのままの状態でも高い光触媒特性を奏することが可能であるが、この光触媒ガラスビーズに対してエッチング工程を行うことにより、比表面積が大きくなるため、光触媒ガラスビーズの光触媒特性をより高めることが可能である。また、エッチング工程に用いる溶液やエッチング時間をコントロールすることにより、多孔質体ビーズを得ることが可能である。エッチング工程は、上記と同様に実施できる。
【００９０】
［光触媒ガラス繊維］
本発明の光触媒ガラス繊維は、ガラス繊維の一般的な性質を有する。すなわち、通常の繊維に比べ引っ張り強度・比強度が大きい、弾性率・比弾性率が大きい、寸法安定性が良い、耐熱性が大きい、不燃性である、耐化学性が良いなどの物性上のメリットを有し、これらを活かした様々な用途に利用できる。また、繊維の内部及び表面に光触媒成分を有するので、前述したメリットに加え光触媒特性を有し、さらに幅広い分野に応用できる繊維構造体を提供できる。ここで繊維構造体とは、繊維が、織物、編制物、積層物、又はそれらの複合体として形成された三次元の構造体をいい、例えば不織布を挙げられる。
【００９１】
光触媒ガラス繊維の、耐熱性、不燃性を活かした用途としてカーテン、シート、壁貼クロス、防虫網、衣服類、又は断熱材等があるが、本発明の光触媒ガラス繊維を用いると、さらに前記用途における物品に光触媒作用による、消臭機能、汚れ分解機能、清浄化機能などを与え、掃除やメンテナンスの手間を大幅に減らすことができる。
【００９２】
また、光触媒ガラス繊維はその耐化学性から濾過材として用いられることが多いが、本発明の光触媒ガラス繊維は、単に濾過するだけでなく、光触媒反応によって被処理物中の悪臭物質、汚れ、菌などを分解するので、より積極的な浄化機能を有する浄化装置及びフィルタを提供できる。また、光触媒のセルフクリーニング作用によって汚れなどの付着も防止できるため、メンテナンスの手間と回数を削減できる。さらには、光触媒層の剥離・離脱による特性の劣化がほとんど生じないので、これらの製品の長寿命化に貢献する。
【００９３】
次に、本発明の光触媒ガラス繊維の製造方法について説明する。本発明の光触媒ガラス繊維の製造方法は、原料を混合してその融液を得る溶融工程と、融液または融液から得られるガラスを用いて繊維状に成形する紡糸工程と、を含むことができる。なお、上記光触媒ガラスの一般的な製造方法も矛盾しない範囲でこの具体例に適用できるため、それらを適宜援用して重複する記載を省略する。
【００９４】
（溶融工程）
上記と光触媒ガラスの製造方法と同様に実施できる。
【００９５】
（紡糸工程）
次に、溶融工程で得られた融液から光触媒ガラス繊維へ成形する。繊維体の成形方法は特に限定されず、公知の手法を用いて成形すれば良い。巻き取り機に連続的に巻き取れるタイプの繊維（長繊維）に成形する場合は、公知のＤＭ法（ダイレクトメルト法）またはＭＭ法（マーブルメルト法）で紡糸すれば良く、繊維長数十ｃｍ程度の短繊維に成形する場合は、遠心法を用いたり、もしくは前記長繊維をカットしても良い。繊維径は、用途によって適宜選択すれば良い。ただ、細いほど可撓性が高く、風合いの良い織物になるが、紡糸の生産効率が悪くなりコスト高になり、逆に太すぎると紡糸生産性は良くなるが、加工性や取り扱い性が悪くなる。織物などの繊維製品にする場合、繊維径を３〜２４μｍの範囲にすることが好ましく、浄化装置、フィルタなどの用途に適した積層構造体などにする場合は繊維径を９μｍ以上にすることが好ましい。その後、用途に応じて綿状にしたり、ロービング、クロスなどの繊維構造体を作ることができる。
【００９６】
光触媒ガラス繊維は、そのままの状態でも高い光触媒特性を奏することが可能であるが、この光触媒ガラス繊維に対してエッチング工程を行うことにより、比表面積が大きくなるため、光触媒ガラス繊維の光触媒特性をより高めることが可能である。また、エッチング工程に用いる溶液やエッチング時間をコントロールすることにより、多孔質体繊維を得ることが可能である。エッチング工程は、上記と同様に実施できる。
【００９７】
［光触媒ガラス複合体］
本発明において、光触媒ガラス複合体（以下「複合体」と記すことがある）とは、ガラス中にＴｉＯ２成分、ＷＯ３成分、ＺｎＯ成分、Ｎｂ２Ｏ５成分及びＴａ２Ｏ５成分から選ばれる１種以上の成分を含有させることにより得られる光触媒ガラス層と基材とを備えたものである。
【００９８】
＜光触媒ガラス複合体の製造方法＞
本発明に係る光触媒ガラス複合体の製造方法は、原料組成物から得られたガラス体を基材上に配置して、光触媒ガラス層を形成する工程を有する。本発明方法における好ましい態様では、原料組成物を溶融しガラス化することでガラス体を作成するガラス化工程、及びガラス体を基材上に配置することにより光触媒ガラス層を形成する工程を含むことができる。ここで、ガラス層を形成する工程では、ガラス体を粉砕して粉砕ガラスにしてから基材上に配置しても良い。
【００９９】
なお、本発明において「粉砕ガラス」とは、原料組成物から得られたガラス体を粉砕することにより得られるものであり、非晶質状態のガラスの粉砕物を意味する。
【０１００】
以下、各工程の詳細を説明する。
（ガラス化工程）
ガラス化工程では、所定の原料組成物を溶融し、固化させてガラス化することで、ガラス体を作製する。具体的には、白金又は耐火物からなる容器に原料組成物を投入し、原料組成物を高温に加熱することで溶融する。これにより得られる溶融ガラスを流出させ、適宜冷却することで、ガラス化されたガラス体を形成する。溶融及びガラス化の条件は、特に限定されず、原料組成物の組成及び量等に応じて、適宜設定することができる。また、ガラス体の形状は、特に限定されず、例えば板状、粒状等であってもよい。溶融する温度と時間は、ガラスの組成により異なるが、それぞれ例えば１２５０〜１６００℃、１〜２４時間の範囲であることが好ましい。
【０１０１】
（光触媒ガラス層を形成する工程）
本発明の製造方法では、ガラス体を基材上に配置することにより光触媒ガラス層を形成する。これにより、より幅広い基材に対して、光触媒特性及び親水性を付与することができる。ここで用いられる基材の材質は特に限定されないが、例えば、ガラス、セラミックス等の無機材料や金属等を用いることが好ましい。また、基材へ配置する場合には、ガラス体を、例えば板ガラスの形態、粉砕した粉砕ガラスの形態等の任意の形態で配置できる。
【０１０２】
基材へ配置するガラス体として、例えば板ガラスを用いる場合には、ガラス体を任意の厚みの板状に成形した後、基材上に配置して貼り合わせることができる。また、基材へ配置するガラス体として、粉砕ガラスを用いる場合は、粉砕工程を含むことができる。この場合の粉砕工程は、ガラス体を粉砕して粉砕ガラスを作製する任意工程である。粉砕ガラスを作製することにより、ガラス体が比較的に小粒径化されるため、基材上への適用が容易になる。また、粉砕ガラスとすることで他の成分を混合することが容易になる。粉砕ガラスの粒子径や形状は、基材の種類及び複合体に要される表面特性等に応じて適宜設定することができる。具体的には、粉砕ガラスの平均粒子径が大きすぎると基材上に所望形状のガラス層を形成するのが困難になるので、平均粒子径は出来るだけ小さい方が好ましい。そこで、粉砕ガラスの平均粒子径の上限は、好ましくは１００μｍ、より好ましくは５０μｍ、最も好ましくは１０μｍである。なお、粉砕ガラスの平均粒子径は、例えばレーザー回折散乱法によって測定した時のＤ５０（累積５０％径）の値を使用できる。具体的には日機装株式会社の粒度分布測定装置ＭＩＣＲＯＴＲＡＣ（ＭＴ３３００ＥＸII）よって測定した値を用いることができる。
【０１０３】
なお、ガラス体の粉砕方法は、特に限定されないが、例えばボールミル、ジェットミル等を用いて行うことができる。
【０１０４】
粉砕ガラスを基材上に配置する方法は、特に限定されるものではなく、例えば、粉砕ガラスの粉末を基材に直接載せてもよいし、粉砕ガラスをスラリーの状態にして基材上に塗布してもよい。また、粉砕ガラスを有機または無機バインダー成分と混合して、あるいはバインダー層を基材との間に介在させて配置することもできる。この場合、光触媒作用に対する耐久性の面で、無機バインダーを用いることが好ましい。
【０１０５】
粉砕ガラスを含有するスラリーの形態で基材上に適用する場合、該スラリーを所定の厚み・寸法で基材上に配置することが好ましい。これにより、光触媒特性を有するガラス層を容易に基材上に形成することができる。ここで、形成される光触媒ガラス層の厚さは、複合体の用途に応じて適宜設定できる。光触媒ガラス層の厚みを広範囲に設定できることも、本発明の特長の一つである。ガラス層が剥がれないように十分な耐久性を持たせる観点から、その厚みは例えば、５００μm以下であることが好ましく、２００μm以下であることがより好ましく、１００μｍ以下であることが最も好ましい。スラリーを基材上に配置する方法としては、例えばドクターブレード法やカレンダ法、スピンコートやディップコーティング等の塗布法、インクジェット、バブルジェット（登録商標）、オフセット等の印刷法、ダイコーター法、スプレー法、射出成型法、押し出し成形法、圧延法、プレス成形法、ロール成型法等が挙げられる。
【０１０６】
［光触媒ガラス粉粒体］
本発明に係る光触媒ガラス粉粒体は、原料組成物から得られた光触媒ガラスを粉砕することにより得られるものであり、光触媒特性を有するものである。光触媒ガラス粉粒体の製造方法は、特に限定されるものではないが、原料組成物を溶融しガラス化することで、ガラス体を作製するガラス化工程と、ガラス体を粉砕してガラス粉粒体を作製する粉砕工程と、を有することができる。なお、本発明の光触媒ガラス粉粒体の製造方法は、以下に説明する工程以外の任意の工程を含むことができる。
【０１０７】
（ガラス化工程）
ガラス化工程では、所定の原料組成物を溶融し、固化させてガラス化することで、ガラス体を作製する。ガラス化工程は、上記光触媒ガラス複合体の製造方法のガラス化工程と同様に実施できる。
【０１０８】
（粉砕工程）
粉砕工程では、ガラス体を粉砕してガラス粉粒体を作製する。粉砕工程は、上記光触媒ガラス複合体の製造方法で粉砕ガラスを用いる場合の粉砕工程と同様に実施できる。
【０１０９】
［スラリー状混合物］
以上のようにして得られる本発明の光触媒ガラス粉粒体を、任意の溶媒等と混合することによってスラリー状混合物を調製できる。これにより、例えば基材上への塗布等が容易になる。具体的には、光触媒ガラス粉粒体に、好ましくは無機もしくは有機バインダー及び／又は溶媒を添加することによりスラリーを調製できる。
【０１１０】
無機バインダーとしては、特に限定されるものではないが、紫外線や可視光線を透過する性質のものが好ましく、例えば、珪酸塩系バインダー、リン酸塩系バインダー、無機コロイド系バインダー、アルミナ、シリカ、ジルコニア等の微粒子等を挙げることができる。
【０１１１】
有機バインダーとしては、例えば、プレス成形やラバープレス、押出成形、射出成形用の成形助剤として汎用されている市販のバインダーが使用できる。具体的には、例えば、アクリル樹脂、エチルセルロース、ポリビニルブチラール、メタクリル樹脂、ウレタン樹脂、ブチルメタアクリレート、ビニル系の共重合物等が挙げられる。
【０１１２】
溶媒としては、例えば、水、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、酢酸、ジメチルホルムアミド、アセトニトリル、アセトン等の公知の溶媒が使用できるが、環境負荷を軽減できる点でアルコール又は水が好ましい。
【０１１３】
また、スラリーの均質化を図るために、適量の分散剤を併用してもよい。分散剤としては、特に限定されないが、例えば、トルエン、キシレン、ベンゼン、ヘキサン、シクロヘキサン等の炭化水素類、セロソルブ、カルビトール、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、ジオキソラン等のエーテル類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸−ｎ−ブチル、酢酸アミル等のエステル類等が挙げられ、これらは単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
【０１１４】
本発明のスラリー状混合物には、その用途に応じて、上記成分以外に例えば硬化速度、比重を調節するための添加剤成分等を配合することができる。
【０１１５】
本発明のスラリー状混合物における光触媒ガラス粉粒体の含有量は、その用途に応じて適宜設定できる。従って、スラリー状混合物における光触媒ガラス粉粒体の含有量は、特に限定されるものではないが、一例を挙げれば、十分な光触媒特性を発揮させる観点から、好ましくは２質量％、より好ましくは３質量％、最も好ましくは５質量％を下限とし、スラリーとしての流動性と機能性を確保する観点から、好ましくは８０質量％、より好ましくは７０質量％、最も好ましくは６５質量％を上限とすることができる。
【０１１６】
＜スラリー状混合物の製造方法＞
本発明のスラリー状混合物は、光触媒ガラス粉粒体を溶媒に分散させることによって製造できる。すなわち、本発明の製造方法は、光触媒ガラス粉粒体と溶媒とを含有するスラリー状混合物を製造する方法であり、原料組成物を溶融しガラス化することで、ガラス体を作製するガラス化工程と、ガラス体を粉砕して光触媒ガラス粉粒体を作製する粉砕工程と、光触媒ガラス粉粒体を溶媒に分散させる混合工程と、を有することができる。ここで、ガラス化工程と粉砕工程は、上記光触媒ガラス複合体の製造方法で粉砕ガラスを用いる場合と同様に実施できるので、各工程の詳細は説明を省略する。混合工程は、光触媒ガラス粉粒体を上記溶媒に分散させることにより行うことができる。
【０１１７】
（凝集体除去工程）
本発明のスラリー状混合物の製造方法は、さらに、光触媒ガラス粉粒体の凝集体を除去する工程を有することができる。光触媒ガラス粉粒体は、その粒径が小さくなるに従い、表面エネルギーが大きくなって凝集しやすくなる傾向がある。光触媒ガラス粉粒体が凝集していると、スラリー状混合物中での均一な分散ができず、所望の光触媒活性が得られないことがある。そのため、光触媒ガラス粉粒体の凝集体を除去する工程を設けることが好ましい。凝集体の除去は、例えば、スラリー状混合物を濾過することにより実施できる。スラリー状混合物の濾過は、例えば所定の目開きのメッシュなどの濾過材を用いて行うことができる。
【０１１８】
なお、本発明のスラリー状混合物の製造方法は、上記工程以外の任意の工程を含むことができる。また、上述したエッチング工程などの表面処理工程も含めることができる。
【０１１９】
以上の方法で得られる本発明の光触媒ガラス粉粒体及びこれを含有するスラリー状混合物は、光触媒機能性素材として、例えば塗料、成形／固化が可能な混練物などに配合して使用することができる。
【実施例】
【０１２０】
次に、実施例によって本発明をさらに詳しく説明するが、本発明は、以下の実施例に制約されるものではない。
【０１２１】
実施例１〜１１：
表１に、本発明の実施例１〜１１の光触媒ガラスの組成を示した。実施例１〜１１のガラスは、いずれも各成分の原料として各々相当する酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、弗化物、塩化物、メタ燐酸化合物等の通常のガラスに使用される高純度の原料を選定して用いた。これらの原料を、表１に示した各実施例の組成の割合になるように秤量して均一に混合した後、白金坩堝に投入し、ガラス組成の溶融難易度に応じて電気炉で１２５０℃〜１６００℃の温度範囲で１〜２４時間溶解し、攪拌均質化して泡切れ等を行った。その後、１５００℃以下に温度を下げて攪拌均質化してから金型に鋳込み、徐冷して光触媒ガラスを作製した。なお、表１には、比較例１の組成も併記した。
【０１２２】
【表１】
【０１２３】
また、実施例１〜１１の光触媒ガラスの親水性についてθ／２法によりサンプル表面と水滴との接触角を測定することにより評価した。すなわち、紫外線照射前および照射後のガラスの表面にそれぞれ水を滴下し、ガラスの表面から水滴の頂点までの高さｈと、水滴の試験片に接している面の半径ｒと、を協和界面科学社製の接触角計（ＤＭ５０１）を用いて測定し、θ＝２ｔａｎ−１(ｈ／ｒ）の関係式より、水との接触角θを求めた。なお、紫外線照射は、水銀ランプを用い、照度１０ｍＷ／ｃｍ２、照射時間０〜４時間で行った。
【０１２４】
実施例１〜１１のガラスについて親水性を評価したところ、図１、２に示すように、３〜４時間の紫外線の照射によって水との接触角が３０°以下となることが確認された。一方、比較例１のガラスは、紫外線照射を続けても、水との接触角に有意な変化は認められなかった。これにより、本発明の実施例の光触媒ガラスは、高い親水性を有することが明らかになった。
【０１２５】
以上の実験結果が示すように、ＴｉＯ２成分、ＷＯ３成分、ＺｎＯ成分、Ｎｂ２Ｏ５成分及びＴａ２Ｏ５成分からなる群より選択される１種以上の成分を、酸化物換算組成の全物質量に対して、モル％で、１０〜７５％含有する実施例１〜１１の光触媒ガラスは、光触媒活性として強い親水性を有していた。しかも、ガラス中に上記光触媒活性成分が均一に分散しているため、剥離による光触媒機能の損失がなく、耐久性に優れた光触媒機能性素材として利用できることが確認された。
【０１２６】
以上、本発明の実施の形態を例示の目的で詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に制約されることはない。当業者は本発明の思想及び範囲を逸脱することなく多くの改変を成し得、それらも本発明の範囲内に含まれる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＴｉＯ２成分、ＷＯ３成分、ＺｎＯ成分、Ｎｂ２Ｏ５成分及びＴａ２Ｏ５成分からなる群より選択される１種以上の成分を、酸化物換算組成の全物質量に対して、モル％で、１０〜７５％含有し、光触媒活性を有する光触媒ガラス。
【請求項２】
酸化物換算組成の全物質量に対して、モル％で、ＳｉＯ２成分、ＧｅＯ２成分、Ｂ２Ｏ３成分、及びＰ２Ｏ５成分からなる群より選択される１種以上の成分２５〜７５％を、さらに含有する請求項１に記載の光触媒ガラス。
【請求項３】
酸化物換算組成の全物質量に対して、モル％で
Ｌｉ２Ｏ成分 ０〜３０％、及び／又は
Ｎａ２Ｏ成分 ０〜３０％、及び／又は
Ｋ２Ｏ成分 ０〜３０％、及び／又は
Ｒｂ２Ｏ成分 ０〜２０％、及び／又は
Ｃｓ２Ｏ成分 ０〜２０％
の各成分をさらに含有する請求項１又は２に記載の光触媒ガラス。
【請求項４】
酸化物換算組成の全物質量に対して、モル％で
ＭｇＯ成分 ０〜３０％、及び／又は
ＣａＯ成分 ０〜３０％、及び／又は
ＳｒＯ成分 ０〜３０％、及び／又は
ＢａＯ成分 ０〜３０％
の各成分をさらに含有する請求項１から３のいずれかに記載の光触媒ガラス。
【請求項５】
酸化物換算組成の全物質量に対して、モル％で
Ａｌ２Ｏ３成分 ０〜３５％、及び／又は
Ｇａ２Ｏ３成分 ０〜３５％、及び／又は
Ｉｎ２Ｏ３成分 ０〜１０％
の各成分をさらに含有する請求項１から４のいずれかに記載の光触媒ガラス。
【請求項６】
酸化物換算組成の全物質量に対して、モル％で
ＺｒＯ２成分 ０〜２０％、及び／又は
ＳｎＯ成分 ０〜１０％
の各成分をさらに含有する請求項１から５のいずれかに記載の光触媒ガラス。
【請求項７】
酸化物換算組成の全物質量に対して、モル％で
Ｂｉ２Ｏ３成分 ０〜２０％、及び／又は
ＴｅＯ２成分 ０〜２０％、及び／又は
Ｌｎ２Ｏ３成分（式中、ＬｎはＳｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、及びＬｕからなる群より選択される１種以上とする） 合計で０〜１０％、及び／又は
ＭｘＯｙ成分（式中、ＭはＶ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉからなる群より選択される１種以上とし、ｘ及びｙは、それぞれｘ：ｙ＝２：Ｍの価数、を満たす最小の自然数とする） 合計で０〜５％、及び／又は
Ａｓ２Ｏ３成分及び／又はＳｂ２Ｏ３成分 合計で０〜５％
の各成分をさらに含有する請求項１から６のいずれかに記載の光触媒ガラス。
【請求項８】
Ｆ成分又はＣｌ成分が、ガラス全質量に対する外割り質量比で２０％以下含まれている請求項１から７のいずれかに記載の光触媒ガラス。
【請求項９】
Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、及びＰｔからなる群より選ばれる少なくとも１種の金属粒子が、ガラス全質量に対する外割り質量比で５％以下含まれている請求項１から８のいずれかに記載の光触媒ガラス。
【請求項１０】
紫外領域から可視領域までの波長の光によって触媒活性が発現される請求項１から９のいずれかに記載の光触媒ガラス。
【請求項１１】
紫外領域から可視領域までの波長の光を照射した表面と水滴との接触角が３０°以下である請求項１から１０のいずれかに記載の光触媒ガラス。
【請求項１２】
請求項１０又は１１に記載の光触媒ガラスを含む光触媒部材。
【請求項１３】
ファイバー状又はビーズ状の形態を有する請求項１２に記載の光触媒部材。
【請求項１４】
請求項１から１１のいずれかに記載の光触媒ガラスを含む窓ガラス。
【請求項１５】
請求項１から１１のいずれかに記載の光触媒ガラスを含むミラー。
【請求項１６】
基材と、この基材上に設けられた光触媒ガラス層とを有する光触媒ガラス複合体であって、
前記光触媒ガラス層が、請求項１から１１のいずれかに記載の光触媒ガラスを含むことを特徴とする光触媒ガラス複合体。
【請求項１７】
請求項１から１１のいずれかに記載の光触媒ガラスを含み、粉粒状をなす光触媒ガラス粉粒体。
【請求項１８】
請求項１７に記載の光触媒ガラス粉粒体を含有するスラリー状混合物。
【請求項１９】
水、エタノール、メタノール、プロパノール、ブタノール、酢酸、ジメチルホルムアミド、アセトニトリル、及びアセトンからなる群より選ばれる１種以上の溶媒を含む請求項１８に記載のスラリー状混合物。
【請求項２０】
さらに、無機バインダー、及び有機バインダーから選ばれる１つ以上のバインダーを含有する請求項１８又は１９に記載のスラリー状混合物。
【請求項１】
ＴｉＯ２成分、ＷＯ３成分、ＺｎＯ成分、Ｎｂ２Ｏ５成分及びＴａ２Ｏ５成分からなる群より選択される１種以上の成分を、酸化物換算組成の全物質量に対して、モル％で、１０〜７５％含有し、光触媒活性を有する光触媒ガラス。
【請求項２】
酸化物換算組成の全物質量に対して、モル％で、ＳｉＯ２成分、ＧｅＯ２成分、Ｂ２Ｏ３成分、及びＰ２Ｏ５成分からなる群より選択される１種以上の成分２５〜７５％を、さらに含有する請求項１に記載の光触媒ガラス。
【請求項３】
酸化物換算組成の全物質量に対して、モル％で
Ｌｉ２Ｏ成分 ０〜３０％、及び／又は
Ｎａ２Ｏ成分 ０〜３０％、及び／又は
Ｋ２Ｏ成分 ０〜３０％、及び／又は
Ｒｂ２Ｏ成分 ０〜２０％、及び／又は
Ｃｓ２Ｏ成分 ０〜２０％
の各成分をさらに含有する請求項１又は２に記載の光触媒ガラス。
【請求項４】
酸化物換算組成の全物質量に対して、モル％で
ＭｇＯ成分 ０〜３０％、及び／又は
ＣａＯ成分 ０〜３０％、及び／又は
ＳｒＯ成分 ０〜３０％、及び／又は
ＢａＯ成分 ０〜３０％
の各成分をさらに含有する請求項１から３のいずれかに記載の光触媒ガラス。
【請求項５】
酸化物換算組成の全物質量に対して、モル％で
Ａｌ２Ｏ３成分 ０〜３５％、及び／又は
Ｇａ２Ｏ３成分 ０〜３５％、及び／又は
Ｉｎ２Ｏ３成分 ０〜１０％
の各成分をさらに含有する請求項１から４のいずれかに記載の光触媒ガラス。
【請求項６】
酸化物換算組成の全物質量に対して、モル％で
ＺｒＯ２成分 ０〜２０％、及び／又は
ＳｎＯ成分 ０〜１０％
の各成分をさらに含有する請求項１から５のいずれかに記載の光触媒ガラス。
【請求項７】
酸化物換算組成の全物質量に対して、モル％で
Ｂｉ２Ｏ３成分 ０〜２０％、及び／又は
ＴｅＯ２成分 ０〜２０％、及び／又は
Ｌｎ２Ｏ３成分（式中、ＬｎはＳｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、及びＬｕからなる群より選択される１種以上とする） 合計で０〜１０％、及び／又は
ＭｘＯｙ成分（式中、ＭはＶ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉからなる群より選択される１種以上とし、ｘ及びｙは、それぞれｘ：ｙ＝２：Ｍの価数、を満たす最小の自然数とする） 合計で０〜５％、及び／又は
Ａｓ２Ｏ３成分及び／又はＳｂ２Ｏ３成分 合計で０〜５％
の各成分をさらに含有する請求項１から６のいずれかに記載の光触媒ガラス。
【請求項８】
Ｆ成分又はＣｌ成分が、ガラス全質量に対する外割り質量比で２０％以下含まれている請求項１から７のいずれかに記載の光触媒ガラス。
【請求項９】
Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、及びＰｔからなる群より選ばれる少なくとも１種の金属粒子が、ガラス全質量に対する外割り質量比で５％以下含まれている請求項１から８のいずれかに記載の光触媒ガラス。
【請求項１０】
紫外領域から可視領域までの波長の光によって触媒活性が発現される請求項１から９のいずれかに記載の光触媒ガラス。
【請求項１１】
紫外領域から可視領域までの波長の光を照射した表面と水滴との接触角が３０°以下である請求項１から１０のいずれかに記載の光触媒ガラス。
【請求項１２】
請求項１０又は１１に記載の光触媒ガラスを含む光触媒部材。
【請求項１３】
ファイバー状又はビーズ状の形態を有する請求項１２に記載の光触媒部材。
【請求項１４】
請求項１から１１のいずれかに記載の光触媒ガラスを含む窓ガラス。
【請求項１５】
請求項１から１１のいずれかに記載の光触媒ガラスを含むミラー。
【請求項１６】
基材と、この基材上に設けられた光触媒ガラス層とを有する光触媒ガラス複合体であって、
前記光触媒ガラス層が、請求項１から１１のいずれかに記載の光触媒ガラスを含むことを特徴とする光触媒ガラス複合体。
【請求項１７】
請求項１から１１のいずれかに記載の光触媒ガラスを含み、粉粒状をなす光触媒ガラス粉粒体。
【請求項１８】
請求項１７に記載の光触媒ガラス粉粒体を含有するスラリー状混合物。
【請求項１９】
水、エタノール、メタノール、プロパノール、ブタノール、酢酸、ジメチルホルムアミド、アセトニトリル、及びアセトンからなる群より選ばれる１種以上の溶媒を含む請求項１８に記載のスラリー状混合物。
【請求項２０】
さらに、無機バインダー、及び有機バインダーから選ばれる１つ以上のバインダーを含有する請求項１８又は１９に記載のスラリー状混合物。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１１−１７８５９７（Ｐ２０１１−１７８５９７Ａ）
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４３６２７（Ｐ２０１０−４３６２７）
【出願日】平成２２年２月２７日（２０１０．２．２７）
【出願人】（０００１２８７８４）株式会社オハラ (539)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月２７日（２０１０．２．２７）
【出願人】（０００１２８７８４）株式会社オハラ (539)
【Ｆターム（参考）】
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