防霧元件及其形成方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供了在基材表面上形成光催化反應(yīng)物膜，并在其上形成多孔質(zhì)親水性物質(zhì)膜的防霧元件及其形成方法，作為上述光催化反應(yīng)物膜的材料，采用將過氧化物作用于氫氧化鈦凝膠（原鈦酸）得到的物質(zhì)。當(dāng)通過采用過氧化鈦溶液形成光催化反應(yīng)物膜，在例如２００℃這樣的低處理溫度下可得到銳鈦礦型氧化鈦膜，在制作上述防霧元件時(shí)，玻璃基材中的堿成分不易擴(kuò)散到光催化反應(yīng)物膜中，因此，即使在基材采用堿石灰玻璃時(shí)，也不需要堿擴(kuò)散防止膜，所以，不設(shè)置堿擴(kuò)散防止膜也不會(huì)損害光催化性。由于是低溫處理，反射膜不易被氧化，反射率不受損害。進(jìn)而，由于是低處理溫度，可節(jié)約能源、縮短周期并減低成本。（*該技術(shù)在2021年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種，該防霧元件的構(gòu)成包括基材，在基材表面上形成的光催化反應(yīng)物膜，和在該光催化反應(yīng)物膜上形成的多孔質(zhì)親水性物質(zhì)膜的等。尤其涉及一種防霧元件，其中的玻璃基材中的堿成分不易在光催化反應(yīng)物膜中擴(kuò)散，并且作為反射膜的金屬膜也不易被氧化，這種金屬膜例如在200℃這樣的低處理溫度下，可以形成作為光催化反應(yīng)物膜的銳鈦礦型氧化鈦膜，及這種防霧元件的形成方法等。
技術(shù)介紹
在國際公開WO96/29375中，為了得到具有光催化性的銳鈦礦型TiO2膜，以例如醇鈦這樣的有機(jī)鈦化合物和TiCi4或Ti(SO4)2這樣的無機(jī)鈦化合物為起始原料，在400～500℃的溫度下燒結(jié)。更具體地，在醇鈦這樣的有機(jī)鈦化合物中加入鹽酸或者乙胺這樣的水解抑制劑，用乙醇或丙醇這樣的醇稀釋后，在進(jìn)行部分水解的同時(shí)或者進(jìn)行完全水解之后，通過各種涂覆法將混合物涂覆在基材的表面上，在常溫～200℃的溫度下干燥。通過將鈦的醇鹽水解并進(jìn)一步進(jìn)行脫水縮聚，在基材表面上形成無定形氧化鈦(二氧化鈦)層。通過將這種無定形氧化鈦層在400～500℃的溫度下燒結(jié)，得到銳鈦礦型TiO2膜。而且，通過各種涂覆法在基材表面上涂覆TiCi4和Ti(SO4)2這樣的無機(jī)鈦化合物的酸性水溶液。接著，通過將無機(jī)鈦化合物在約100℃～200℃的溫度下干燥，進(jìn)行水解和脫水縮聚，在基材表面上形成無定形氧化鈦層。通過將該無定形氧化鈦層在400～500℃的溫度燒結(jié)，得到銳鈦礦型TiO2膜。另一方面，通過在玻璃基板等基材的最外側(cè)表面上形成多孔質(zhì)狀的親水性物質(zhì)膜，并通過由孔產(chǎn)生的毛細(xì)管現(xiàn)象和由親水性物質(zhì)產(chǎn)生的親水性的復(fù)合作用，使表面為親水性并保持防霧性，同時(shí)，通過在親水性物質(zhì)膜之下形成光催化反應(yīng)物膜，防止親水性物質(zhì)膜親水性的降低，可長期保持防霧性。本專利技術(shù)的申請人在專利2901550號(hào)(特開平10-36144號(hào))中提出了這樣的防霧元件。但是，本申請人提出的上述防霧元件用于形成上述國際公開WO96/29375中公開的情況時(shí)，存在下面的問題。首先，如果在含有堿石灰玻璃等堿成分的玻璃上形成無定形氧化鈦層并在400～500℃的溫度下燒結(jié)，玻璃成分中的堿成分將擴(kuò)散到TiO2膜中，損害光催化性，因此，必須在TiO2和玻璃之間形成擴(kuò)散防止膜，存在與工序的復(fù)雜化和高成本化有關(guān)的問題。其次，在鏡(已經(jīng)有反射膜的基板)上成膜時(shí)，由于在400～500℃的高溫下燒結(jié)，因此存在作為反射膜的金屬膜發(fā)生氧化并且損害反射率的問題。專利技術(shù)概述根據(jù)本專利技術(shù)的，在基材表面上形成有光催化反應(yīng)物膜并在其上以多孔質(zhì)形成親水性物質(zhì)膜，作為上述光催化反應(yīng)物膜的材料，采用使氫氧化鈦凝膠(原鈦酸)作用于過氧化氫得到的過氧化鈦溶液。通過采用過氧化鈦溶液并形成光催化反應(yīng)物膜，可以在例如200℃的低處理溫度下得到銳鈦礦型氧化鈦膜，因此，在制造上述防霧元件時(shí)，玻璃基材中的堿成分不易在光催化反應(yīng)物膜中擴(kuò)散，即使基材采用堿石灰玻璃時(shí)，也不需要堿擴(kuò)散防止膜，因此，即使不設(shè)置堿擴(kuò)散防止膜也不損害光催化性。由于是低溫處理，反射膜不易被氧化，不損害反射率。更進(jìn)一步的是，低的處理溫度可以節(jié)約能源、縮短周期并降低成本。附圖簡述附圖說明圖1表示采用過氧化鈦溶液在各種加熱溫度下得到的TiO2膜的XRD(X射線衍射)圖譜。圖2表示采用醇鈦在各種加熱溫度下得到的TiO2膜的XRD圖譜。圖3是表示本專利技術(shù)一個(gè)實(shí)施方案的部分截面圖。圖4是圖3的放大截面圖，是多孔質(zhì)狀親水性物質(zhì)膜產(chǎn)生的防霧作用和光催化反應(yīng)物膜產(chǎn)生的有機(jī)物的分解作用的說明圖。圖5和圖6是本專利技術(shù)其他實(shí)施方案的部分截面圖。圖7～圖15是表示本專利技術(shù)適用于各種用途的實(shí)施例的截面圖。實(shí)施專利技術(shù)的最佳方案本專利技術(shù)提出了一種防霧元件，在其基材表面上形成有光催化反應(yīng)物膜，并在其上形成有多孔質(zhì)親水性物質(zhì)膜，特征在于在該防霧元件中，作為所述光催化反應(yīng)物膜的材料采用使氫氧化鈦凝膠(原鈦酸)作用于過氧化氫得到的過氧化鈦溶液。這里的過氧化鈦溶液優(yōu)選實(shí)際上不含有阻礙在低處理溫度下得到銳鈦礦型氧化鈦膜的成分(例如碳成分等)。過氧化鈦溶液實(shí)質(zhì)上特別優(yōu)選由鈦、氧和氫構(gòu)成。通常，被稱為過氧化鈦溶液的溶液通常是使氫氧化鈦凝膠(原鈦酸)作用于過氧化氫得到的無定形鈦氧化物的溶膠溶液。如果采用過氧化鈦溶液進(jìn)行成膜并在200℃以上進(jìn)行加熱處理，可得到銳鈦礦型TiO2膜(圖1)。在以醇鈦等為起始原料時(shí)，為了得到銳鈦礦型TiO2，必須進(jìn)行400～500℃的加熱處理(圖2)。其差異的詳細(xì)情況還不明了，但是，在采用醇鈦等時(shí)，在膜中殘留碳成分等，可認(rèn)為其阻礙了TiO2的結(jié)晶化。因此，為了除去這些物質(zhì)并進(jìn)行結(jié)晶化，可認(rèn)為必須進(jìn)行400℃以上的加熱處理，另一方面，在采用過氧化鈦溶液進(jìn)行成膜時(shí)，由于膜中只含鈦、氧、氫，因此，不存在阻礙結(jié)晶化的物質(zhì)，可認(rèn)為可以在低溫下得到銳鈦礦型TiO2膜。熱處理的溫度以低溫處理為目的時(shí)優(yōu)選為200～250℃(特別優(yōu)選200～220℃)，以高光催化反應(yīng)性和得到更致密的膜為目的時(shí)優(yōu)選為250～400℃(特別優(yōu)選350℃左右)。在不高于400℃的溫度進(jìn)行熱處理時(shí)，與在更高的溫度進(jìn)行熱處理的情況相比，玻璃中的堿成分不易擴(kuò)散，反射膜也不易被氧化。TiO2的結(jié)晶構(gòu)造是金紅石和銳鈦礦型，但是由于銳鈦礦型的光催化效果強(qiáng)，因此希望以銳鈦礦型成膜。作為采用過氧化鈦溶液進(jìn)行成膜的方法，可舉出旋轉(zhuǎn)涂覆、浸涂、噴涂、輥涂、流涂等涂覆方法。從過氧化鈦溶液開始，通過進(jìn)行干燥，進(jìn)行脫水縮聚，進(jìn)而形成無定形氧化鈦層。加熱處理可在形成該無定形氧化鈦層的工序中進(jìn)行，也可在形成無定形氧化鈦層之后進(jìn)行，也可以在形成無定形氧化鈦層的工序和形成無定形氧化鈦層之后進(jìn)行。在本專利技術(shù)中，通過采用過氧化鈦溶液形成膜，使成膜的厚度在40nm，并在200℃以上進(jìn)行處理，可以顯示作為光催化反應(yīng)物膜的性能。光催化反應(yīng)物膜的膜厚，從防止干涉色產(chǎn)生的帶色的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選為40～200nm的范圍。在本專利技術(shù)中，親水性物質(zhì)膜至少以表面呈多孔質(zhì)狀進(jìn)行成膜。親水性物質(zhì)膜優(yōu)選以親水性高的材料形成。親水性物質(zhì)膜采用含有親水性物質(zhì)的涂覆液，采用旋轉(zhuǎn)涂覆、浸涂、噴涂、輥涂、流涂等涂覆方法，以多孔質(zhì)狀成膜。而且，應(yīng)用離子鍍或?yàn)R射、真空蒸鍍等PVD法，將SiO2等親水性物質(zhì)膜以多孔質(zhì)狀進(jìn)行成膜。作為親水性物質(zhì)的材料，可以采用不易被光催化分解的例如SiO2、Al2O3等金屬氧化物。這些金屬氧化物由于在表面具有親水性的OH基，因此一般具有親水性。根據(jù)本專利技術(shù)人的試驗(yàn)，SiO2具有最佳的親水性。在本專利技術(shù)中，通過設(shè)置親水性物質(zhì)膜的厚度在100nm或更小，在光催化反應(yīng)物膜上產(chǎn)生的電子和空穴可以與親水性物質(zhì)膜表面的氧、水充分反應(yīng)。親水性物質(zhì)膜的膜厚，從保持未照射紫外線時(shí)的防霧效果出發(fā)，優(yōu)選為10～100nm。根據(jù)本專利技術(shù)，為了能夠在例如200℃的低處理溫度下得到銳鈦礦型TiO2膜，可以在低溫下制作防霧元件。為此，在基板采用堿石灰玻璃的情況下，不需要堿擴(kuò)散防止膜。而且，由于低溫處理，反射膜不易被氧化，不損害反射率。進(jìn)而，由于是低處理溫度，可以節(jié)約能源、縮短周期并降低成本。根據(jù)本專利技術(shù)，由于可以在低溫下并采用濕式法形成光催化反應(yīng)物膜和親水性物質(zhì)膜，因此，制造容易，并可降低成本。下面，對本專利技術(shù)的防霧元件的優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行說明。圖3表示采用過氧本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種防霧元件，包括有基材，基材表面上形成有光催化反應(yīng)物膜，并在其上形成有多孔質(zhì)親水性物質(zhì)膜的防霧元件中，作為上述光催化反應(yīng)物膜的材料，可采用使氫氧化鈦凝膠（原鈦酸）作用于過氧化氫得到的過氧化鈦溶液。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：小林正樹，葛谷典彥，
申請(專利權(quán))人：株式會(huì)社村上開明堂，
類型：發(fā)明
國別省市：JP[日本]