室内用の光触媒コーティング剤のメーカーは、いろいろあります。
どのメーカーの製品も、「自社のものは室内でも効果がある」と述べていますが、弊社製品と比べると、効果があまり無いものもあります。
各社メーカーのホームページを確認していると、室内での効果の高さを試験結果のグラフと共にPRしているところもありますが、さも効果が高そうに装っている場合もあります。あたかも効果が高いように見せているものさえあります。
それゆえに、消費者から「光触媒コーティングは本当に効果があるのだろうか？」「光触媒塗料を使用しても意味が無いのでは？」という疑問の声も聴かれます。
この記事では、室内用光触媒コーティング剤に求められる効果や、その効果を最大限発揮する光触媒成分とは何かをご説明しつつ、その成分を使った光触媒コーティング剤を、業界の本音トークを交えて解説いたします。
室内用光触媒コーティング剤の効果とは？
室内用光触媒コーティングの効果は、主に次のことです。
- 除菌・防カビ
- 消臭
- 揮発性有機化合物の分解
効果の高い光触媒コーティング剤であれば、これらの効果が得られます。光触媒コーティングの利用者にとっては、すべての効果を求めるわけではありませんが、多くのご家庭で求められるのは、防カビと消臭になります。
室内の光は、蛍光灯や白色LEDです。これらの照明で光触媒の効果が出ることが、室内用光触媒コーティング剤に求められる機能です。
ここで、「室内の光で効果のあること」という条件を覚えておいていただき、以下の記事をご覧ください。
酸化チタンの室内用光触媒コーティング剤は効果なし
光触媒コーティング剤を室内に塗装したときに、光触媒成分によっては、上記の効果が得られない場合があります。室内で効果のない光触媒成分の代表例は、「酸化チタン光触媒」です。
その理由は簡単で、「酸化チタンは紫外線だけに反応する」ということです。室内の光は、紫外線が極端に少ないので、酸化チタン光触媒では上記の効果が得られないのです。
室内の光は、蛍光灯やLED照明が利用されています。次の図は、一般的な白色LEDから出ている光のスペクトル分布イメージになります。
白色LEDからは、400nmから730nmほどまでの光が出ていることが分かります。光の波長の単位であるnmとは、「ナノメートル」と呼びます。この波長の違いによって、見える光の色が異なります。目に見える光のことを、「可視光」といいます。
400nmよりも波長の短い光の色は色紫色ですが、それよりも短い波長ですと、人の目に見えない光になります。そのような紫色よりも外の波長ということで、「紫外線」と呼んでいます。よく、紫外線で日焼けすることや、化粧品にUVカットといった言葉を耳にしますが、その紫外線のことです。UVとは、ウルトラバイオレットの略で、日本語では紫外線を意味します。
酸化チタン光触媒はUVに反応して、光触媒の効果を発揮し、除菌や防カビ、消臭ができるのです。
ところが、室内のLED照明からは、ほとんど紫外線が出ていません。蛍光灯でも同様です。人は室内では日焼けしないことからも分かります。そのような環境では、酸化チタンがほとんど効果を発揮しないのです。
白色LEDで光触媒活性する成分とは？
では、「室内の光でも効果のある光触媒はあるのか？」ということですが、ございます。室内の光でも効果のある光触媒のことを、「可視光応答型光触媒」といいます。
白色LEDで光触媒活性する成分
白色LEDで光触媒の活性を示し、光触媒コーティング剤として販売されている成分は、次のようなものがあります。
- 酸化タングステン
- 窒素ドープ酸化チタン
他にもいろいろな種類のものがリリースされています。これらの成分は、確かに可視光でも光触媒活性を示すのですが、実は室内では効果が弱い成分が多いのです。
各社メーカーの試験結果にご注意
どの光触媒メーカーでも、室内での効果の高さを謳いたいものです。弊社も同様です。自社製品の性能評価として、高い抗ウイルスや抗菌効果があるようなグラフを見かけることがあります。
そのグラフをプロの目で確認すれば、「本当に効果があるのだろうか？」と言えるものもあります。その一例をご紹介したいと思います。
酸化チタンとの性能比較
先ほど、酸化チタンは紫外線がないとほとんど効果がないことを述べました。それを引き合いに出して、可視光でも効果があることを述べることは良いと思います。
しかし、とあるメーカー品では、可視光でもあたかも効果が高いように見せかけている試験結果を見たことがあります。
確かに、紫外線にしか反応しない光触媒成分と比べたら、効果があるように見えて当然のことと思います。可視光での効果の高さが大事なのですが、弊社製品とは比較はなされていませんでした。
他にも、酸化タングステンを使った光触媒コーティング剤の試験で、「蛍光灯の光で、ウイルスが4時間ほどでほとんど消えた」という試験結果を見たことがあります。弊社製品は同様の試験で、30分ほどで検出限界以下に除菌できることと比べたら、室内での抗菌効果が弊社製品の1/10ほどと言えます。
ともあれ、この比較は同じ環境での試験結果でありませんし、酸化タングステンでもウイルスが消えたことは事実だと思います。どのデータを信用するかは、消費者の方々にお任せするとしても、他にもっと効果の高い光触媒成分が存在するのにも関わらず、それと比較しないことが多いです。
手術室の光よりも数倍強い光での試験結果を掲載
とあるメーカーの試験結果を見て、「消費者を騙しているのではないか？」と感じた試験結果もありました。
その試験で使用している光の強さを確認すると、なんとLED照明の5倍～10倍もの明るさの光を照射していました。その光の強さは、手術室よりも数倍強い光だったのです。
光触媒の効果の高さは、光の強度も関係していて、照射する光の強度が高いと、それだけ除菌や消臭の効果も高くなるのです。
室内の光の強度と比べて、5倍～10倍の強さで光触媒の性能を試したわけですから、効果の弱い光触媒を用いたとしても、抗菌力が出て当然だと思います。「室内の光は、その光の強さの1/5～1/10程度ですよ」と言いたくなります。
このように、光触媒成分の効果の高さを示す試験結果には、眉唾ものも存在します。
室内の光でも効果の高い光触媒成分とは？
では、「室内の光でも効果の高い光触媒成分はあるのか？」ということですが、ございます。市販されている光触媒コーティングでは、「銅ドープ酸化チタン」が最も効果が高いと言われています。
この成分を世界で初めて発見したところは、研究機関でも大手メーカーでもなく、弊社です。
銅ドープ酸化チタンが発見された経緯
先ほどご説明したように、酸化チタンは紫外線下ではとても高い光触媒活性を示しますが、室内の光ではほとんど効果がありません。
20年以上前のことです。弊社で光触媒の可能性を感じ、製品を開発していたとき、「光触媒活性が強い酸化チタンが、可視光でも活性化しないだろうか？」と考えました。
海外の文献に「何かを加える」という一言を発見
酸化チタンを可視光活性させられないか、知り合いの光触媒メーカーに相談しました。すると、「そのようなことは不可能だ」とか「開発できるわけがない」と一蹴されてしまいました。そこで、自社で開発することにしました。
さまざまな文献を調べていると、すでに窒素を添加すると酸化チタンが可視光活性することが知られており、亜鉛や銀、白金、ニッケルなど、いろいろな成分を加えて試験してみることにしました。
何かを加えると言っても、何を加えたらいいのかわかりませんし、単に成分を入れるだけでなく、酸化チタンゾルに溶けて光触媒コーティング剤として成り立たないといけません。成分の安定性も考慮しないといけません。
加えいる成分は、無限と言っていいくらい存在します。
ふと「銅を入れたらいいのでは？」と思い試験したところ・・・
「必ず方法はあるはずだ」と信じて、闇雲のようにたくさんの成分で試験をして、失敗の山を築きました。
それから2年ほど経過し、半ば開発を諦めかけていたときに、ふと「銅を加えたらいいのではないか」と思い至りました。
銅は抗菌効果があり、触媒としても利用されている成分だからです。そして銅を加えて試験をしたところ、なんとそれが可視光活性を示したのです。世界初の銅を担持させた可視光応答型酸化チタン光触媒が生まれた瞬間でした。
すぐさま特許を出願し、その成分の効果をいろいろな研究機関にて調べていただいたところ、室内の光や暗所であっても、高い抗菌力を示したのです。また、紫外線下での試験では、酸化チタンでは分解できないVOC成分をも分解できました。
さまざまな研究機関で効果の高さやメカニズムが解明
2002年にこの成分を発表したところ、光触媒メーカーや研究機関から、多くの反響をいただきました。
この成分はさまざまな研究機関で追試され、「銅ドープ酸化チタン」や「銅担持酸化チタン」などといった名称で呼ばれるようになりました。2007年にはNEDOのプロジェクトが立ち上がり、効果の高さやメカニズムが解明されていきました。この研究の経緯は、東京大学の「光触媒の新世界 市場との対話が生んだブレークスルー」が参考になります。
とある研究者の方が、「これ以上の効果のある光触媒は存在しないかもしれない」とまで言われました。
銅ドープ酸化チタンの暗所での効果
実は、銅ドープ酸化チタンは室内の光だけでなく、暗所でも抗菌効果や消臭効果があるようなのです。光触媒ですから、光が無いと効果を発揮しないものと思い込んでいたのですが、暗所でも効果があることは、開発した張本人も驚きでした。
その理由はおそらく、酸化チタンに添加したナノサイズの酸化銅が、暗所でも高い効率で触媒反応を示すからだと思われます。
2020年2月7日の東工大ニュースに、東京工業大学の研究で、ナノサイズの酸化銅が炭化水素を酸化させる高効率触媒反応を示すことが発見されました。東工大ニュース、2020年2月7日「貴金属に匹敵する触媒活性を示す安価な錆びた銅」をご参照ください。
この研究と銅ドープ酸化チタンは関係がありませんが、銅ドープ酸化チタンに添加された銅は、ナノサイズの酸化銅として存在するので、それによって暗所でも触媒の効果が得られたのだと推測します。
理由はともかく、佐賀大学農学部の研究室にて暗所での黄色ブドウ球菌や大腸菌の抗菌性を試験してもらったところ、それらの抗菌効果が確認されました。
それらの試験結果は、こちらのページをご覧ください。
可視光でも効果の高さが実証され、なおかつ暗所でも効果のある光触媒成分は、弊社の調査では今のところ他には存在していません。
一般的な可視光応答型光触媒は、光が当たっているときにしか効果を発揮しないのですが、銅ドープ酸化チタンは暗所でも効果を発揮するのです。室内は、LED照明や蛍光灯を常に点灯しているわけではありませんので、光がなくても効果を発揮することを考えると、銅ドープ酸化チタンとその他の可視光応答型光触媒の違いは、とても大きいと思います。
銅ドープ酸化チタンの室内での応用例
室内の光だけでなく、光がなくても効果のある銅ドープ酸化チタンの応用はとても幅広いものになります。
例えば、次のような場所では、一般的な可視光応答型光触媒では効果が低いのですが、銅ドープ酸化チタンであれば、効果を発揮します。
- 間接照明の部屋の除菌・消臭
- 普段利用しない別荘の室内の防カビ・消臭
- 光の弱いバスルームの防カビ・消臭
- 光が届きにくいエアコンや空調機内部の防カビ
- 照明をほとんど点灯させない地下室やゴミ置き場、倉庫の除菌・消臭
このような光の弱い場所、あまり明かりを点灯させない場所、そもそも光がない場所には、一般的な可視光応答型光触媒では効果はほとんど無いと思いますが、銅ドープ酸化チタンなら効果があります。
銅ドープ酸化チタンを使った室内用光触媒コーティング剤
銅ドープ酸化チタンを使い、室内用光触媒コーティング剤として開発した弊社製品は、屋内用光触媒コーティング剤（BX01-AB1）です。
この製品は、完全な無機塗料ですので耐久性が高く、身体への安全性も第三者機関で確認しています。消防法にも抵触する可燃性成分は使用していないので、ホテルなどの防炎・防火の材質にも届出をしないで塗装ができます。
クリア塗装ができるので、壁紙や天井などの室内の装飾に塗装しても、塗装面の見栄えを損ねることもありません。
この製品は業務用製品ですので、弊社の施工代理店や販売代理店のみに卸している製品です。ちなみに、他社でも銅ドープ酸化チタンを使った光触媒コーティング剤を販売しているところもありますが、弊社製品を仕入れて販売しているところも多いので、その製品であれば高い効果が得られます。
屋内用光触媒コーティング剤（BX01-AB1）の塗装方法は、専用の塗装機械とスプレーガンを用いて行います。ご家庭にて自分で塗装ができない製品となるので、弊社製品を扱う施工代理店にご依頼いただくことになります。
屋内用光触媒コーティング剤（BX01-AB1）をご自宅の室内に塗装して、室内を強力に除菌・消臭したい方は、弊社もしくは弊社の施工代理店に直接ご連絡ください。施工代理店の一覧はこちらのページです。
ハウスメーカー様からのご依頼も承っています。効果の高い光触媒をお探しの方は、弊社までお気軽にご相談ください。
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。