JP2000096212A - 光触媒膜被覆部材およびその製造方法 - Google Patents
光触媒膜被覆部材およびその製造方法Info
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Landscapes
- Catalysts (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 耐熱温度４００℃以下の基材上、あるいはソ
ーダライムガラス上に高硬度、高密着強度のアナターゼ
型二酸化チタン膜を形成した光触媒膜被覆部材を低コス
トで提供する。 【解決手段】 基材上に、真空アーク蒸着法により、基
材温度が４００℃以下のの低温で、少なくともＡｒとＯ
2を含む雰囲気ガス中で、Ｔｉターゲットをアーク蒸発
させることにより、アナターゼ型二酸化チタン膜を形成
させる。
ーダライムガラス上に高硬度、高密着強度のアナターゼ
型二酸化チタン膜を形成した光触媒膜被覆部材を低コス
トで提供する。 【解決手段】 基材上に、真空アーク蒸着法により、基
材温度が４００℃以下のの低温で、少なくともＡｒとＯ
2を含む雰囲気ガス中で、Ｔｉターゲットをアーク蒸発
させることにより、アナターゼ型二酸化チタン膜を形成
させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は抗菌部材、防汚部
材、大気や水の浄化部材などに用いられる、光触媒膜被
覆部材とその製造方法に関する。
材、大気や水の浄化部材などに用いられる、光触媒膜被
覆部材とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、空気浄化や汚水浄化などの環境浄
化に二酸化チタン（ＴｉＯ2）光触媒を利用する試みが
活発となっている。これは二酸化チタンにエネルギーギ
ャップ以上のエネルギーを持つ光を照射することにより
生じた電子と正孔の酸化、還元作用により、空気中や水
中の悪臭物質、有害物質などを分解、除去するものであ
る。また、二酸化チタンの超親水性を防汚、防滴防曇に
利用する試みも行われている。
化に二酸化チタン（ＴｉＯ2）光触媒を利用する試みが
活発となっている。これは二酸化チタンにエネルギーギ
ャップ以上のエネルギーを持つ光を照射することにより
生じた電子と正孔の酸化、還元作用により、空気中や水
中の悪臭物質、有害物質などを分解、除去するものであ
る。また、二酸化チタンの超親水性を防汚、防滴防曇に
利用する試みも行われている。
【０００３】これらの目的で二酸化チタンを利用する場
合、なんらかの基材の上に二酸化チタン膜を被覆した形
で用いられることが多い。基材上に二酸化チタン膜を被
覆する方法としては、二酸化チタン粉末をＳｉＯ2など
の無機バインダを用いて固定する方法、有機チタン化合
物の熱分解法、ゾルゲル法、あるいはスパッタリング
法、真空アーク蒸着法などのＰＶＤ法がある。
合、なんらかの基材の上に二酸化チタン膜を被覆した形
で用いられることが多い。基材上に二酸化チタン膜を被
覆する方法としては、二酸化チタン粉末をＳｉＯ2など
の無機バインダを用いて固定する方法、有機チタン化合
物の熱分解法、ゾルゲル法、あるいはスパッタリング
法、真空アーク蒸着法などのＰＶＤ法がある。
【０００４】真空アーク蒸着法は、Ｏ2を含む雰囲気中
でＴｉターゲットをアーク蒸発させることにより、基材
上に二酸化チタンを形成する方法であり、電学論Ａ、１
１７巻、８号（平成９年）第８６６頁〜第８７２頁に
は、真空アーク蒸着法により基材温度を室温で形成した
アモルファスの二酸化チタン膜を大気中あるいは真空中
において２５０℃以上で熱処理するか、あるいはアーク
電流の一部を基材固定台に流し、二酸化チタン成膜時の
基材固定台表面の温度を４５０℃とすることにより、光
触媒活性が高いことが知られているアナターゼ型結晶構
造の二酸化チタン膜を形成することが記載されている。
でＴｉターゲットをアーク蒸発させることにより、基材
上に二酸化チタンを形成する方法であり、電学論Ａ、１
１７巻、８号（平成９年）第８６６頁〜第８７２頁に
は、真空アーク蒸着法により基材温度を室温で形成した
アモルファスの二酸化チタン膜を大気中あるいは真空中
において２５０℃以上で熱処理するか、あるいはアーク
電流の一部を基材固定台に流し、二酸化チタン成膜時の
基材固定台表面の温度を４５０℃とすることにより、光
触媒活性が高いことが知られているアナターゼ型結晶構
造の二酸化チタン膜を形成することが記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】無機バインダを用いて
二酸化チタン粉末を固定する方法は、安価であり、バイ
ンダの量を増やすことにより、室温から１５０℃の低温
で光触媒膜を形成することが可能なため、耐熱性の低い
基材上を用いることができるという利点があるが、光触
媒膜の硬度、基材との密着強度が低いという課題があ
る。
二酸化チタン粉末を固定する方法は、安価であり、バイ
ンダの量を増やすことにより、室温から１５０℃の低温
で光触媒膜を形成することが可能なため、耐熱性の低い
基材上を用いることができるという利点があるが、光触
媒膜の硬度、基材との密着強度が低いという課題があ
る。
【０００６】有機チタン化合物の熱分解法は、光触媒膜
の形成に基材を４５０℃以上に加熱する必要があり、耐
熱性の低い基材を用いることができないという課題があ
る。
の形成に基材を４５０℃以上に加熱する必要があり、耐
熱性の低い基材を用いることができないという課題があ
る。
【０００７】ゾルゲル法も基材の温度を４５０℃以上に
する必要があり、耐熱性の低い基材が使えないという課
題があり、また１回のコーティングで形成可能な光触媒
膜の厚さが薄く、光触媒活性や膜強度が優れた厚さ０．
５μｍ以上の二酸化チタン膜を形成するには、何回もコ
ーティングを繰り返す必要があり、短時間、低コストで
光触媒膜を形成できないという課題がある。
する必要があり、耐熱性の低い基材が使えないという課
題があり、また１回のコーティングで形成可能な光触媒
膜の厚さが薄く、光触媒活性や膜強度が優れた厚さ０．
５μｍ以上の二酸化チタン膜を形成するには、何回もコ
ーティングを繰り返す必要があり、短時間、低コストで
光触媒膜を形成できないという課題がある。
【０００８】スパッタ法は、高硬度、高密着強度の光触
媒膜を形成可能であるが、光触媒膜の成膜速度が遅く、
短時間、低コストで光触媒膜を形成できないという課題
がある。
媒膜を形成可能であるが、光触媒膜の成膜速度が遅く、
短時間、低コストで光触媒膜を形成できないという課題
がある。
【０００９】真空アーク蒸着法も二酸化チタン膜を形成
可能であるが、光触媒活性の優れたアナターゼ型結晶構
造の二酸化チタン膜を得るためには、基材固定台の温度
を４５０℃以上にする必要があるため、４５０℃以上の
温度で耐熱性のある基材でないと使用できないという課
題がある。また、成膜速度が十分でなく、成膜に要する
時間が長くなり、高コストになるという課題がある。さ
らに、真空アーク蒸着法により基材温度を室温で形成し
たアモルファスの二酸化チタン膜を２５０℃以上で熱処
理することによっても、アナターゼ型二酸化チタン膜を
得ているが、この方法では工程が長時間かつ高コストに
なるという課題がある。
可能であるが、光触媒活性の優れたアナターゼ型結晶構
造の二酸化チタン膜を得るためには、基材固定台の温度
を４５０℃以上にする必要があるため、４５０℃以上の
温度で耐熱性のある基材でないと使用できないという課
題がある。また、成膜速度が十分でなく、成膜に要する
時間が長くなり、高コストになるという課題がある。さ
らに、真空アーク蒸着法により基材温度を室温で形成し
たアモルファスの二酸化チタン膜を２５０℃以上で熱処
理することによっても、アナターゼ型二酸化チタン膜を
得ているが、この方法では工程が長時間かつ高コストに
なるという課題がある。
【００１０】このように、従来は、耐熱温度４００℃以
下の基材上に高硬度、高密着強度の二酸化チタンの光触
媒膜を形成した光触媒膜被覆部材を低コストで実現する
ことができなかった。
下の基材上に高硬度、高密着強度の二酸化チタンの光触
媒膜を形成した光触媒膜被覆部材を低コストで実現する
ことができなかった。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、高硬
度、高密着強度の光触媒膜を被覆した部材を低コストで
提供することにある。
度、高密着強度の光触媒膜を被覆した部材を低コストで
提供することにある。
【００１２】本発明の請求項１における光触媒膜被覆部
材は、基材の耐熱温度が４００℃以下である基材上に、
直接あるいは中間層を介して、真空アーク蒸着法により
形成された光触媒膜が、アナターゼ型結晶構造を有する
二酸化チタンであることを特徴とする。
材は、基材の耐熱温度が４００℃以下である基材上に、
直接あるいは中間層を介して、真空アーク蒸着法により
形成された光触媒膜が、アナターゼ型結晶構造を有する
二酸化チタンであることを特徴とする。
【００１３】請求項２における光触媒膜被覆部材は、上
記した請求項１の構成において、耐熱温度が４００℃以
下である基材が高分子化合物であることを特徴とする。
記した請求項１の構成において、耐熱温度が４００℃以
下である基材が高分子化合物であることを特徴とする。
【００１４】請求項３における光触媒膜被覆部材は、基
材であるソーダライムガラス上に直接、真空アーク蒸着
法により形成された光触媒膜が、アナターゼ型結晶構造
を有する二酸化チタンであることを特徴とする。
材であるソーダライムガラス上に直接、真空アーク蒸着
法により形成された光触媒膜が、アナターゼ型結晶構造
を有する二酸化チタンであることを特徴とする。
【００１５】請求項４における光触媒膜被覆部材の製造
方法は、少なくともＡｒとＯ2を含む雰囲気ガス中で、
雰囲気ガスの全圧力が５〜１００ｍＴｏｒｒ、全圧力に
対するＯ2分圧の割合が５〜９５％、アーク電流が５５
〜１５０Ａ、基材温度が０〜４００℃にて、Ｔｉターゲ
ットをアーク蒸発させることにより、基材上にアナター
ゼ型二酸化チタン膜を形成させることを特徴とする。
方法は、少なくともＡｒとＯ2を含む雰囲気ガス中で、
雰囲気ガスの全圧力が５〜１００ｍＴｏｒｒ、全圧力に
対するＯ2分圧の割合が５〜９５％、アーク電流が５５
〜１５０Ａ、基材温度が０〜４００℃にて、Ｔｉターゲ
ットをアーク蒸発させることにより、基材上にアナター
ゼ型二酸化チタン膜を形成させることを特徴とする。
【００１６】
【作用】本発明の光触媒膜被覆部材は、耐熱温度４００
℃以下の基材上に直接あるいは、中間層を介して光触媒
膜が被覆された構造を有し、光触媒膜が真空アーク蒸着
法により形成されたアナターゼ型結晶構造を有する二酸
化チタンであることを特徴とする。我々は、真空アーク
蒸着法を用いて、耐熱温度４００℃以下の基材上におい
ても、アナターゼ型の結晶構造を有する二酸化チタン膜
を形成可能にすべく、実験と検討を重ねた結果、以下の
方法によれば実現可能なこと、及び高速成膜が可能なこ
とを見出した。
℃以下の基材上に直接あるいは、中間層を介して光触媒
膜が被覆された構造を有し、光触媒膜が真空アーク蒸着
法により形成されたアナターゼ型結晶構造を有する二酸
化チタンであることを特徴とする。我々は、真空アーク
蒸着法を用いて、耐熱温度４００℃以下の基材上におい
ても、アナターゼ型の結晶構造を有する二酸化チタン膜
を形成可能にすべく、実験と検討を重ねた結果、以下の
方法によれば実現可能なこと、及び高速成膜が可能なこ
とを見出した。
【００１７】まず、成膜時の雰囲気ガスとしては、少な
くともＡｒとＯ2を含むガスを用いる。雰囲気ガスの全
圧力は５〜１００ｍＴｏｒｒとする。全圧力がこれ以上
小さいと、アーク放電が不安定となり、これ以上大きい
と成膜速度が遅くなるため、望ましくない。全圧力が１
０〜５０ｍＴｏｒｒの範囲であれば、さらに望ましい。
全圧力に対するＯ2分圧の割合は５〜９５％とする。こ
れ以上Ｏ2分圧の割合が小さいと、形成された膜の酸素
の組成が化学量論比組成よりも小さくなりすぎ、これ以
上大きいと、成膜速度が低くなるため望ましくない。Ｏ
2分圧の割合が２０〜７５％の範囲であれば、さらに望
ましい。
くともＡｒとＯ2を含むガスを用いる。雰囲気ガスの全
圧力は５〜１００ｍＴｏｒｒとする。全圧力がこれ以上
小さいと、アーク放電が不安定となり、これ以上大きい
と成膜速度が遅くなるため、望ましくない。全圧力が１
０〜５０ｍＴｏｒｒの範囲であれば、さらに望ましい。
全圧力に対するＯ2分圧の割合は５〜９５％とする。こ
れ以上Ｏ2分圧の割合が小さいと、形成された膜の酸素
の組成が化学量論比組成よりも小さくなりすぎ、これ以
上大きいと、成膜速度が低くなるため望ましくない。Ｏ
2分圧の割合が２０〜７５％の範囲であれば、さらに望
ましい。
【００１８】ターゲットにはＴｉを使用し、アーク電流
が５５〜１５０Ａでアーク蒸発させて成膜を行う。アー
ク電流がこれ以上小さいと放電が不安定となり、また成
膜速度も低くなるため望ましくない。これ以上大きいと
形成された膜中にドロップレットと呼ばれるＴｉ粒子が
多く含まれるようになり、また基材の温度も上昇するた
め望ましくない。
が５５〜１５０Ａでアーク蒸発させて成膜を行う。アー
ク電流がこれ以上小さいと放電が不安定となり、また成
膜速度も低くなるため望ましくない。これ以上大きいと
形成された膜中にドロップレットと呼ばれるＴｉ粒子が
多く含まれるようになり、また基材の温度も上昇するた
め望ましくない。
【００１９】これらの条件範囲で成膜を行うことによ
り、基材の温度が０〜４００℃でもアナターゼ型の結晶
構造の二酸化チタン膜を形成することができるが、成膜
条件がこれらの範囲からはずれると、アナターゼ型の二
酸化チタン膜を合成することができなくなる。
り、基材の温度が０〜４００℃でもアナターゼ型の結晶
構造の二酸化チタン膜を形成することができるが、成膜
条件がこれらの範囲からはずれると、アナターゼ型の二
酸化チタン膜を合成することができなくなる。
【００２０】本発明では成膜中にヒーター等を用いて基
材を加熱する必要はないが、より結晶性の優れた膜を得
るために、基材の種類に応じて耐熱温度以下の範囲で基
材の加熱を行っても良い。基材を加熱せずに成膜を行っ
た場合においても、成膜中の基材へのイオンや中性粒子
の衝突により、基材の温度は室温から上昇するが、前記
の条件範囲で成膜を行えば、４００℃よりも基材温度が
上昇することはない。前記の条件範囲内で条件を最適化
すれば、基材の温度を１５０℃以下にすることも可能で
あり、このような温度範囲では使用可能な基材の種類が
大きく増えるため、さらに望ましい。また、基材固定台
を冷却水などを用いて冷却してもよい。
材を加熱する必要はないが、より結晶性の優れた膜を得
るために、基材の種類に応じて耐熱温度以下の範囲で基
材の加熱を行っても良い。基材を加熱せずに成膜を行っ
た場合においても、成膜中の基材へのイオンや中性粒子
の衝突により、基材の温度は室温から上昇するが、前記
の条件範囲で成膜を行えば、４００℃よりも基材温度が
上昇することはない。前記の条件範囲内で条件を最適化
すれば、基材の温度を１５０℃以下にすることも可能で
あり、このような温度範囲では使用可能な基材の種類が
大きく増えるため、さらに望ましい。また、基材固定台
を冷却水などを用いて冷却してもよい。
【００２１】本発明によると、アーク放電により生じた
イオンが加速されて基材上に入射することにより二酸化
チタン膜を形成するため、非常に密着強度の優れた膜が
得られる。基材との密着強度をさらに向上させる目的
で、基材に負電位のバイアスを印加して成膜を行っても
よい。また、緻密な多結晶膜となるため、非常に高い硬
度が得られる。さらに、２〜１０μｍ／ｈの非常に速い
速度で成膜が可能なため、低コストで光触媒膜胆持部材
を形成することができる。
イオンが加速されて基材上に入射することにより二酸化
チタン膜を形成するため、非常に密着強度の優れた膜が
得られる。基材との密着強度をさらに向上させる目的
で、基材に負電位のバイアスを印加して成膜を行っても
よい。また、緻密な多結晶膜となるため、非常に高い硬
度が得られる。さらに、２〜１０μｍ／ｈの非常に速い
速度で成膜が可能なため、低コストで光触媒膜胆持部材
を形成することができる。
【００２２】本発明においては、基材の温度４００℃以
下でも充分に結晶性の優れたアナターゼ型二酸化チタン
膜を得ることができるため、耐熱性の低い基材も使用す
ることが可能となる。ここで述べる耐熱温度とは、熱に
よる基材の変形、変質が生じない最高温度を示してい
る。本発明では、例えば、セルロース、ナイロン、ポリ
カーボネート、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエ
チレン、ポリウレタン、ポリイミド、フッ素樹脂などの
耐熱性の低い有機高分子化合物上、あるいはシリコーン
などの無機高分子化合物上にも光触媒膜を被覆すること
が可能である。これらの高分子化合物は、構造部材とし
てさまざまな用途に利用されており、これらを基材とし
て使用することにより、光触媒の用途を大幅に広げるこ
とができるため、特に望ましい。
下でも充分に結晶性の優れたアナターゼ型二酸化チタン
膜を得ることができるため、耐熱性の低い基材も使用す
ることが可能となる。ここで述べる耐熱温度とは、熱に
よる基材の変形、変質が生じない最高温度を示してい
る。本発明では、例えば、セルロース、ナイロン、ポリ
カーボネート、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエ
チレン、ポリウレタン、ポリイミド、フッ素樹脂などの
耐熱性の低い有機高分子化合物上、あるいはシリコーン
などの無機高分子化合物上にも光触媒膜を被覆すること
が可能である。これらの高分子化合物は、構造部材とし
てさまざまな用途に利用されており、これらを基材とし
て使用することにより、光触媒の用途を大幅に広げるこ
とができるため、特に望ましい。
【００２３】これらの高分子化合物を基材に用いる場合
は、これらの基材上に直接二酸化チタンを成膜すると、
フッ素樹脂など一部を除き、光触媒により基材が分解さ
れるため、基材上にＳｉＯ2や金属等の光触媒に分解さ
れない無機物質の中間層を形成し、中間層を介してその
上に二酸化チタンを成膜する。中間層はアモルファスで
も良いため、真空アーク蒸着法以外にも、スパッタ法、
真空蒸着法、イオンプレーティング法等の方法を用いる
ことができる。
は、これらの基材上に直接二酸化チタンを成膜すると、
フッ素樹脂など一部を除き、光触媒により基材が分解さ
れるため、基材上にＳｉＯ2や金属等の光触媒に分解さ
れない無機物質の中間層を形成し、中間層を介してその
上に二酸化チタンを成膜する。中間層はアモルファスで
も良いため、真空アーク蒸着法以外にも、スパッタ法、
真空蒸着法、イオンプレーティング法等の方法を用いる
ことができる。
【００２４】窓ガラスなどに一般に用いられているソー
ダライムガラス上に高温で二酸化チタンを形成すると、
基材中のＮａイオンが二酸化チタン膜に拡散して、触媒
活性が失われることが知られている。そのため、従来は
ソーダライムガラス上にＳｉＯ2などの中間層を形成
し、中間層上に二酸化チタン膜を形成していた。本発明
では低温で二酸化チタン膜が形成可能なため、ソーダラ
イムガラス上に直接、高硬度、高密着強度の二酸化チタ
ン膜を形成することができるため、短時間、低コストで
光触媒膜被覆部材を実現できる。
ダライムガラス上に高温で二酸化チタンを形成すると、
基材中のＮａイオンが二酸化チタン膜に拡散して、触媒
活性が失われることが知られている。そのため、従来は
ソーダライムガラス上にＳｉＯ2などの中間層を形成
し、中間層上に二酸化チタン膜を形成していた。本発明
では低温で二酸化チタン膜が形成可能なため、ソーダラ
イムガラス上に直接、高硬度、高密着強度の二酸化チタ
ン膜を形成することができるため、短時間、低コストで
光触媒膜被覆部材を実現できる。
【００２５】光触媒性能を向上させる目的で、二酸化チ
タンの表面にＰｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ａｇ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｆ
ｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎなどの金属あるいはこれら
の金属の酸化物を単独あるいは複数を組み合わせて担持
させても良い。特に二酸化チタンの表面にＰｔ、Ｐｄ、
Ａｕなどの貴金属の粒径１〜１００ｎｍの微粒子を担持
させたものは、光触媒性能が高いため特に望ましいこと
が知られている。二酸化チタンの表面にこれらの金属あ
るいは金属酸化物を担持させる方法としては、アークイ
オンプレーティング法以外に、含浸法、光析出法、化学
析出法、同時沈殿法、混練法、振り混ぜ法、金属粉添加
法、真空蒸着法、スパッタ法などの技術を用いることが
できる。
タンの表面にＰｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ａｇ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｆ
ｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎなどの金属あるいはこれら
の金属の酸化物を単独あるいは複数を組み合わせて担持
させても良い。特に二酸化チタンの表面にＰｔ、Ｐｄ、
Ａｕなどの貴金属の粒径１〜１００ｎｍの微粒子を担持
させたものは、光触媒性能が高いため特に望ましいこと
が知られている。二酸化チタンの表面にこれらの金属あ
るいは金属酸化物を担持させる方法としては、アークイ
オンプレーティング法以外に、含浸法、光析出法、化学
析出法、同時沈殿法、混練法、振り混ぜ法、金属粉添加
法、真空蒸着法、スパッタ法などの技術を用いることが
できる。
【００２６】
【発明の実施の形態】（実施例１） 真空アーク蒸着法
を用い、以下のようにしてソーダライムガラス上に直接
二酸化チタン膜を形成した。雰囲気ガスにＡｒ＋Ｏ2、
ターゲットにＴｉを用い、全圧力を５０ｍＴｏｒｒ、全
圧力に対するＯ2分圧の割合を５０％、アーク電流を１
２０Ａで、３０分間成膜を行った。基材の加熱および基
材へのバイアスの印加は行わなかった。成膜開始３０分
後の基材の温度は５０℃であった。
を用い、以下のようにしてソーダライムガラス上に直接
二酸化チタン膜を形成した。雰囲気ガスにＡｒ＋Ｏ2、
ターゲットにＴｉを用い、全圧力を５０ｍＴｏｒｒ、全
圧力に対するＯ2分圧の割合を５０％、アーク電流を１
２０Ａで、３０分間成膜を行った。基材の加熱および基
材へのバイアスの印加は行わなかった。成膜開始３０分
後の基材の温度は５０℃であった。
【００２７】成膜後のサンプルはＸ線回折により、アナ
ターゼ型結晶構造をもつことが確認された。膜厚は２μ
ｍであり、４μｍ／ｈの高速成膜ができていることが確
認された。ビッカーズ硬度計により膜の硬度を評価した
ところ、ビッカーズ硬度１１００の高硬度膜が得られて
いることが確認された。スクラッチ試験機を用い膜の密
着強度を評価したところ、荷重７０Ｎまで膜の剥離はみ
られず、優れた密着強度を示した。
ターゼ型結晶構造をもつことが確認された。膜厚は２μ
ｍであり、４μｍ／ｈの高速成膜ができていることが確
認された。ビッカーズ硬度計により膜の硬度を評価した
ところ、ビッカーズ硬度１１００の高硬度膜が得られて
いることが確認された。スクラッチ試験機を用い膜の密
着強度を評価したところ、荷重７０Ｎまで膜の剥離はみ
られず、優れた密着強度を示した。
【００２８】（実施例２） ポリエステルフィルム上
に、ＳｉＯ2中間層を介して二酸化チタン膜を形成し
た。まず、ポリエステルフィルム上にＲＦマグネトロン
スパッタ法を用いて、ＳｉＯ2中間層を形成した。雰囲
気ガスにＡｒ＋Ｏ2、ターゲットにＳｉを用い、全圧力
を５ｍＴｏｒｒ、全圧力に対するＯ2分圧の割合を５０
％、ＲＦ電力を２００Ｗで、基板加熱を行わずに３０分
間成膜を行った。成膜したＳｉＯ2膜はＸ線回折により
アモルファスであることが確認された。膜厚は０．１μ
ｍであった。
に、ＳｉＯ2中間層を介して二酸化チタン膜を形成し
た。まず、ポリエステルフィルム上にＲＦマグネトロン
スパッタ法を用いて、ＳｉＯ2中間層を形成した。雰囲
気ガスにＡｒ＋Ｏ2、ターゲットにＳｉを用い、全圧力
を５ｍＴｏｒｒ、全圧力に対するＯ2分圧の割合を５０
％、ＲＦ電力を２００Ｗで、基板加熱を行わずに３０分
間成膜を行った。成膜したＳｉＯ2膜はＸ線回折により
アモルファスであることが確認された。膜厚は０．１μ
ｍであった。
【００２９】次にこの中間層上に真空アーク蒸着法によ
り、実施例１と同じようにして、３０分間ＴｉＯ2膜を
成膜した。成膜開始３０分後の基材の温度は５０℃であ
った。
り、実施例１と同じようにして、３０分間ＴｉＯ2膜を
成膜した。成膜開始３０分後の基材の温度は５０℃であ
った。
【００３０】成膜後の二酸化チタン膜はＸ線回折によ
り、アナターゼ型結晶構造をもつことが確認された。二
酸化チタン膜の膜厚は２μｍであり、４μｍ／ｈの高速
成膜ができていることが確認された。同じようにしてシ
リコン基板上に作製した膜の硬度を、ビッカーズ硬度計
により評価したところ、ビッカーズ硬度１０２０の高硬
度膜が得られていることが確認された。碁盤目テープ法
により膜の密着強度を評価したところ、膜の剥離は全く
みられず、優れた密着強度を示した。
り、アナターゼ型結晶構造をもつことが確認された。二
酸化チタン膜の膜厚は２μｍであり、４μｍ／ｈの高速
成膜ができていることが確認された。同じようにしてシ
リコン基板上に作製した膜の硬度を、ビッカーズ硬度計
により評価したところ、ビッカーズ硬度１０２０の高硬
度膜が得られていることが確認された。碁盤目テープ法
により膜の密着強度を評価したところ、膜の剥離は全く
みられず、優れた密着強度を示した。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると耐
熱温度が４００℃以下の基材上、あるいはソーダライム
ガラス上に高硬度、高密着強度のアナターゼ型二酸化チ
タン膜を形成した光触媒膜被覆部材を低コストで実現す
ることができる。
熱温度が４００℃以下の基材上、あるいはソーダライム
ガラス上に高硬度、高密着強度のアナターゼ型二酸化チ
タン膜を形成した光触媒膜被覆部材を低コストで実現す
ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 辻岡 正憲 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号 住友 電気工業株式会社伊丹製作所内 Ｆターム(参考） 4G059 AA11 AC30 EA04 EB03 4G069 AA03 AA08 BA04A BA04B BA14A BA14B BA48A BA48C CA01 CD10 DA06 EA08 EC22X EC22Y FA03 FB02 4K029 AA09 BA48 BD00 CA04 EA03 EA05 EA08 EA09
Claims (4)
- 【請求項１】 基材上に直接あるいは中間層を介して光
触媒膜が被覆された部材であって、該基材の耐熱温度が
４００℃以下であり、該光触媒膜が真空アーク蒸着法に
より形成されたアナターゼ型結晶構造を有する二酸化チ
タンであることを特徴とする、光触媒膜被覆部材。 - 【請求項２】 前記基材が高分子化合物であることを特
徴とする、請求項１に記載の光触媒膜被覆部材。 - 【請求項３】 ソーダライムガラス上に直接光触媒膜が
被覆された部材であって、該光触媒膜が真空アーク蒸着
法により形成されたアナターゼ型結晶構造を有する二酸
化チタンであることを特徴とする、光触媒膜被覆部材。 - 【請求項４】 基材上に直接あるいは中間層を介して光
触媒膜が被覆された部材の製造方法であって、真空アー
ク蒸着法を用い、少なくともＡｒとＯ2を含む雰囲気ガ
ス中で、該雰囲気ガスの全圧力が５〜１００ｍＴｏｒ
ｒ、該全圧力に対するＯ2分圧の割合が５〜９５％、ア
ーク電流が５５〜１５０Ａ、基材温度が０〜４００℃に
て、Ｔｉターゲットをアーク蒸発させることにより、基
材上に二酸化チタン膜を形成させることを特徴とする、
光触媒膜被覆部材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10272664A JP2000096212A (ja) | 1998-09-28 | 1998-09-28 | 光触媒膜被覆部材およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10272664A JP2000096212A (ja) | 1998-09-28 | 1998-09-28 | 光触媒膜被覆部材およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000096212A true JP2000096212A (ja) | 2000-04-04 |
Family
ID=17517076
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10272664A Pending JP2000096212A (ja) | 1998-09-28 | 1998-09-28 | 光触媒膜被覆部材およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000096212A (ja) |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010082386A (ko) * | 2001-03-09 | 2001-08-30 | 김종학 | Ａｂｓ 수지로의 금속피막 형성방법 |
| JP2002047558A (ja) * | 2000-07-31 | 2002-02-15 | Nippon Steel Corp | 光触媒活性を有する金属板及びその製造方法 |
| JP2002186860A (ja) * | 2000-12-20 | 2002-07-02 | Nihon Tetra Pak Kk | 光触媒材料 |
| JP2002248355A (ja) * | 2001-02-27 | 2002-09-03 | Ulvac Japan Ltd | 光触媒装置 |
| KR20020077852A (ko) * | 2002-08-30 | 2002-10-14 | 주식회사 새롬원 | 김서림방지용 유리판 |
| JP2002348664A (ja) * | 2001-03-19 | 2002-12-04 | Fuji Xerox Co Ltd | 基材上に結晶性半導体薄膜を形成する方法、結晶性半導体薄膜を形成した積層体およびカラーフィルター |
| JP2003096556A (ja) * | 2001-09-20 | 2003-04-03 | Fuji Xerox Co Ltd | シート基材に結晶性化合物薄膜を形成する方法およびそのための装置 |
| JP2003268542A (ja) * | 2002-03-18 | 2003-09-25 | Ulvac Japan Ltd | 成膜装置及び成膜方法 |
| JP2005206890A (ja) * | 2004-01-23 | 2005-08-04 | Tohoku Univ | コバルトドープ二酸化チタン膜の作製方法、コバルトドープ二酸化チタン膜、及び多層膜構造 |
| WO2007139086A1 (ja) * | 2006-05-29 | 2007-12-06 | Ulvac, Inc. | カーボンナノチューブ成長用基板、カーボンナノチューブ成長方法、カーボンナノチューブ成長用触媒の粒径制御方法、及びカーボンナノチューブ径の制御方法 |
| JP2013532234A (ja) * | 2010-07-12 | 2013-08-15 | ドライステゲン ゲーエムベーハー | アーク放電による基材の被覆方法 |
| JP2013534968A (ja) * | 2010-06-11 | 2013-09-09 | ティッセンクルップ ウーデ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 基材の１つまたは複数の面のコーティング |
| JP2015112524A (ja) * | 2013-12-10 | 2015-06-22 | 大日本印刷株式会社 | 光触媒機能材料の製造方法、及び光触媒膜形成用スパッタリングターゲットの製造方法 |
| CN108479707A (zh) * | 2018-05-25 | 2018-09-04 | 黄智慧 | 一种空气净化材料的制备方法 |
| CN110767448A (zh) * | 2018-07-25 | 2020-02-07 | 浙江清华柔性电子技术研究院 | 柔性储能薄膜的制备方法 |
-
1998
- 1998-09-28 JP JP10272664A patent/JP2000096212A/ja active Pending
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002047558A (ja) * | 2000-07-31 | 2002-02-15 | Nippon Steel Corp | 光触媒活性を有する金属板及びその製造方法 |
| JP2002186860A (ja) * | 2000-12-20 | 2002-07-02 | Nihon Tetra Pak Kk | 光触媒材料 |
| JP2002248355A (ja) * | 2001-02-27 | 2002-09-03 | Ulvac Japan Ltd | 光触媒装置 |
| KR20010082386A (ko) * | 2001-03-09 | 2001-08-30 | 김종학 | Ａｂｓ 수지로의 금속피막 형성방법 |
| JP2002348664A (ja) * | 2001-03-19 | 2002-12-04 | Fuji Xerox Co Ltd | 基材上に結晶性半導体薄膜を形成する方法、結晶性半導体薄膜を形成した積層体およびカラーフィルター |
| JP2003096556A (ja) * | 2001-09-20 | 2003-04-03 | Fuji Xerox Co Ltd | シート基材に結晶性化合物薄膜を形成する方法およびそのための装置 |
| JP2003268542A (ja) * | 2002-03-18 | 2003-09-25 | Ulvac Japan Ltd | 成膜装置及び成膜方法 |
| KR20020077852A (ko) * | 2002-08-30 | 2002-10-14 | 주식회사 새롬원 | 김서림방지용 유리판 |
| JP2005206890A (ja) * | 2004-01-23 | 2005-08-04 | Tohoku Univ | コバルトドープ二酸化チタン膜の作製方法、コバルトドープ二酸化チタン膜、及び多層膜構造 |
| WO2007139086A1 (ja) * | 2006-05-29 | 2007-12-06 | Ulvac, Inc. | カーボンナノチューブ成長用基板、カーボンナノチューブ成長方法、カーボンナノチューブ成長用触媒の粒径制御方法、及びカーボンナノチューブ径の制御方法 |
| JP2013534968A (ja) * | 2010-06-11 | 2013-09-09 | ティッセンクルップ ウーデ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 基材の１つまたは複数の面のコーティング |
| JP2013532234A (ja) * | 2010-07-12 | 2013-08-15 | ドライステゲン ゲーエムベーハー | アーク放電による基材の被覆方法 |
| JP2015112524A (ja) * | 2013-12-10 | 2015-06-22 | 大日本印刷株式会社 | 光触媒機能材料の製造方法、及び光触媒膜形成用スパッタリングターゲットの製造方法 |
| CN108479707A (zh) * | 2018-05-25 | 2018-09-04 | 黄智慧 | 一种空气净化材料的制备方法 |
| CN110767448A (zh) * | 2018-07-25 | 2020-02-07 | 浙江清华柔性电子技术研究院 | 柔性储能薄膜的制备方法 |
| CN110767448B (zh) * | 2018-07-25 | 2022-04-26 | 浙江清华柔性电子技术研究院 | 柔性储能薄膜的制备方法 |
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