光触媒で抗菌防臭加工をしたカーペットを開発しようとされているメーカーご担当者様にぜひともご覧頂きたい記事です。
カーペットの施工業者様で、「抗菌防臭加工をサービスとして取り入れたい」とお考えの方もぜひご覧ください。
カーペットをご利用になられるお客様のことを考えると、「抗菌防臭効果の高いカーペットを開発したい」「効果の高い製品を利用したい」とお考えのことと思います。
効果の高い抗菌防臭加工を取り入れる際の注意点は、次の2点です。
- 抗菌防臭効果の高い光触媒を用いること（銅ドープ酸化チタンを用いること）
- 抗菌防臭効果の高い光触媒コーティング剤を利用すると、カーペットが色あせしやすくなるので、色あせ防止加工が必要であること
それぞれ、順次解説いたします。
光触媒による抗菌防臭メカニズム
光触媒は、光が当たると空気中の酸素や水と反応して、OHラジカルと言われる活性酸素を発生させます。OHラジカルが細菌類や臭い成分に触れると、それらを酸化分解するので、抗菌や防臭ができるわけです。
光触媒自らは、OHラジカルによって分解されませんから、カーペットの表面を光触媒加工しておけば、光触媒が落ちない限り半永久的に抗菌防臭をしてくれるわけです。
光触媒の種類と性質
光触媒と言っても、いろいろな種類があります。光触媒加工用コーティング剤として実用化されている光触媒の種類は、主に次のものがあります。
- 酸化チタン
- 銅ドープ酸化チタン
- 窒素ドープ酸化チタン
- 鉄ドープ酸化チタン
- 酸化タングステン
酸化チタンの性質
酸化チタンは、光触媒加工用コーティング剤としてもっとも利用されている成分です。酸化チタンは、紫外線が当たることで、抗菌や防臭が得られ、それらの効果も高いものです。
ですから、もしカーペットを紫外線が降り注ぐ場所で利用するのであれば、酸化チタンで光触媒加工することをおすすめします。アラジンと魔法のランプの空飛ぶ絨毯のように、外で利用する絨毯であれば酸化チタンを加工すると良いでしょう。
しかし、カーペットを室内で利用する場合には、室内の照明からはほとんど紫外線が出ていませんから、直射日光が当たる箇所のみ抗菌や防臭ができます。つまり、室内利用のカーペットでは、酸化チタンによる光触媒加工は効果がありません。
可視光応答型光触媒の種類
室内で利用するカーペットであれば、蛍光灯やLED照明といった室内の照明から出る光で抗菌や防臭ができる光触媒を選ぶことが大切です。
このような光触媒のことを総称して、可視光応答型光触媒といいます。「目で見える光に応答して抗菌や防臭といった効果を発揮する光触媒」という意味です。
可視光応答型光触媒で、光触媒加工用コーティング剤として実用化されている成分は、
- 銅ドープ酸化チタン
- 窒素ドープ酸化チタン
- 鉄ドープ酸化チタン
- 酸化タングステン
ただし、これらの成分の中で、どれを利用しても良いわけではなく、効果の高さに差があります。
もっとも効果の高いものは、銅ドープ酸化チタンです。銅ドープ酸化チタンの性質は、後ほど解説いたします。
例えば、窒素ドープ酸化チタンは効果が弱いので、それを利用する場合には、塗布面が真っ白になるくらいベタベタに塗装しないと抗菌や防臭ができません。真っ白のカーペットであれば良いかもしれません。カーペットメーカーとしては真っ白のカーペットだけを製造しているわけではありませんから、窒素ドープ酸化チタンは却下となります。
鉄ドープ酸化チタンは、窒素ドープ酸化チタンよりも効果が弱いと思われるので、これも却下となります。
酸化タングステンはどうでしょうか？
酸化タングステンは、500lx以上の強い光を当てないと抗菌や防臭といった効果がありません。500lxと言えば、明るい昼間のオフィスくらいの明るさです。酸化タングステンの抗菌試験を行っているデータを確認していると、1,000lxほどの手術室並みの光を照射している場合もあります。
酸化タングステンは、薄暗いリビングやトイレといった200lxほどの明るさで抗菌力や防臭力を発揮することはありませんから、ご家庭用のカーペットには却下となります。
残りは、銅ドープ酸化チタンのみとなります。
銅ドープ酸化チタンの性質
銅ドープ酸化チタンは、200lxといった薄暗い明かりの中でも、抗菌や防臭といった効果を発揮します。
その理由は、酸化チタンに結合されたナノサイズの酸化銅によって、酸化チタン単体では紫外線にしか反応しなかったものが、可視光を吸収して強く反応するようになるからです。それと、ナノサイズの酸化銅がそれ単体で触媒効果を発揮するので、酸化チタンとの相乗効果で高い抗菌力、高い防臭力を発揮します。
次の図は、銅ドープ酸化チタンの吸収スペクトルです。
紫外線はもちろんのこと、赤外線まで吸収していることがわかります。ただし、赤外線は光エネルギーが弱いことや吸収率が悪いことから、赤外線では抗菌や防臭の効果はほとんど得られません。
実質的に、紫外線や紫色、青色、シアン色の光までが効果を発揮します。
さらには、夜中の光が当たっていない時間帯は、200lxの薄暗い光の下よりも効果が半減しますが、ナノサイズの酸化銅の効果によって抗菌や防臭ができます。
銅ドープ酸化チタンをカーペットに加工する方法
銅ドープ酸化チタンをカーペットに加工する方法を解説いたします。
光触媒コーティング剤の塗布
まず加工用の液剤ですが、銅ドープ酸化チタンを使った光触媒コーティング剤と呼ばれる液剤を利用します。弊社製品は、屋内用光触媒コーティング剤（BX01-AB1）です。
この製品は、次の成分表が示す通り、無機成分のみで構成されています。そのため、防炎規制のあるホテルや介護施設などのカーペットにも、届出無しにご利用いただけます。
| 光触媒成分 | 銅ドープ酸化チタン |
|---|---|
| 接着成分（バインダー） | アモルファス酸化チタン |
| その他 | 水 |
屋内用光触媒コーティング剤（BX01-AB1）での試験結果
屋内用光触媒コーティング剤（BX01-AB1）で抗菌を確認したものは、次の種類です。
- ノロウイルス
- 黄色ブドウ球菌
- 大腸菌
- T4ファージ
- 新型コロナウイルス（SARS-CoV-2）
- カビ菌（真菌）
また臭い成分については、次の種類にて分解消臭ができることを確認しました。
- トイレの臭い
- 尿やアンモニアの臭い
- ペットの臭い
- カビ臭
- タバコの臭い
- 油の臭い
- 生ごみの臭い
- 揮発性有機化合物（VOC）の臭い
- 香水の臭い
- 加齢臭（2-ノネナール）
- ペットの臭い（体臭や尿など）
- 酢の匂い
- スパイスの臭い
- ブーツや下駄箱の臭い
- 火事の臭い
VOCや香水、スパイスの臭い、火事の臭いといった強い臭いの消臭ができる光触媒は、銅ドープ酸化チタンだけだと思います。
専用の塗装装置
カーペットに屋内用光触媒コーティング剤（BX01-AB1）を塗装する方法は、専用の塗装装置とスプレーガンを用います。
弊社がおすすめする塗装装置は、ABAC（アバック）温風低圧塗装機です。次の写真は、ABAC温風低圧塗装機SG-91です。
スプレーガンに使用するノズルには、口径0.3mmといった小口径のノズルを利用します。そういった小口径のノズルを用いても均一に液剤が噴霧できます。
カーペットの色あせを防止する方法
銅ドープ酸化チタンはとても抗菌力や防臭力の高い成分です。銅ドープ酸化チタンから発生するOHラジカルによって細菌類やウイルス、臭い成分などが酸化分解されるわけですが、OHラジカルはカーペットの染料をも分解する性質があります。
そのため、カーペットに直接加工すると、その部分に紫外線が当たり続けると、2～3年ほどしたら色あせが起こる場合があります。
劣化防止剤（プライマー）を用いる
それを防ぐために、銅ドープ酸化チタンをコーティング塗装する前に、劣化防止剤（プライマー）を塗布します。
弊社製品は、屋内用プライマー（AS01）です。
プライマーを塗布してから銅ドープ酸化チタンをコーティング塗装することで、銅ドープ酸化チタンがカーペットに直接触れることを防いでくれるため、カーペットの色あせを防止できるわけです。
銅ドープ酸化チタンやプライマーの開発は難しい
光触媒加工用液剤によっては、「プライマーは必要ありませんから、ワンコートで抗菌加工ができる」と謳っている製品もあります。そういった製品は、光触媒の効果が弱いので、色あせしにくい製品です。
もちろん、色あせしにくいということは、光触媒の効果が弱いわけですから、抗菌力や防臭力も弱くなります。
なぜ他社はそういった効果の弱い光触媒加工用液剤を扱っているのでしょうか？
それは、銅ドープ酸化チタンやプライマーの開発が難しいからです。
銅ドープ酸化チタンを開発できたとしてもプライマーの開発ができなければ、効果を弱めた製品を製造するしかありません。プライマーを開発できたとしても、銅ドープ酸化チタンの開発はさらに難易度が上がります。
銅ドープ酸化チタンはプライマーと併用することで、高い効果が期待できるわけです。
以上、カーペットに抗菌防臭加工をする場合に選ぶべき光触媒加工用液剤について解説いたしました。まとめると、銅ドープ酸化チタンを用いることと、色あせ防止加工が必要であることです。
弊社の製品をご利用になられたい企業様は、ぜひ弊社までご相談ください。
この記事の著者／責任者
株式会社イリス 代表取締役
島田 幸一 (Shimada Koichi)
私はもともと、地元農業のソリューション提供を事業としていたが、野菜や果物の劣化を促進させるエチレンガスの分解を研究したことで、光触媒の可能性を感じ起業いたしました。運よく可視光でも効果のある酸化チタン光触媒を世界で初めて開発して脚光を浴び、さまざまな業種のお客様から注文をいただける企業にまで成長できました。現在弊社は、可視光応答型光触媒を使ったコーティング剤を始め、外壁やガラス、石材、自動車の車内にクリア塗装ができる光触媒コーティング剤や、酸化チタンから下地を守るプライマーの開発。その後も、さまざまな材質に光触媒を定着するための研究を続け、多くの企業で採用されています。