 チタンとはどんなものか |
| 大別すると |
◎金属チタン（Ti) |
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ゴルフクラブヘッド・チタンホイール（車） |
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航空機外板・ジェットエンジンなど |
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** 特徴 ： 軽い、強い、錆びない |
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** 欠点 ： 工作し難い（溶融、切削など） |
| ◎酸化チタン（TiO2） |
◆ルチル型 |
塗料・化粧品材料など |
| ◆アナターゼ型 |
光触媒用 |
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| ルチル型 |
◆ 塗料の顔料（色粉）に使われている理由
① アナターゼより触媒力（分解力）が弱く、塗料のバインダーを分解しにくい。
② アナターゼより屈折力が強く、光を通しにくいので、下地を見えにくくする。
◆ 化粧品に使われている理由
① 光を屈折させUVが直接皮膚に当たりにくいようにしている。
② 屈折力で下地（皮膚）を見えにくくするとともに酸化チタンが白っぽいので・・・・。
③ その他、糸のつや消し（ダル）、プラスチックの不透明化、入浴剤（白濁り湯、・・・温泉の元）
食品添加物（ホワイトチョコレートなど） |
＊＊参考＊＊
屈折力の強さ 順位
① ルチル ：2.76 ② アナターゼ ：2.52 ③ ダイヤモンド ：2.42 |
| アナターゼ型 |
| 光触媒分解力が強く、バインダー（接着剤）や素材を分解するので使い難く、ルチルが主力（90％以上）になっていたが、その分解力を利用して諸有害物質の分解や人畜無害での殺菌に活用すべく研究開発が始められた（約30年前）。東大生産研の本田氏、野崎氏、村澤氏、藤嶋氏を始とする諸先生が始祖とされ、世界に先駆け日本が起点であり、また、先進国としてリードし現在に至る。 |
| ＊＊参考＊＊ルチルにも多少の触媒力があり、UV起動で塗料（白色）のバインダーを劣化させ表面を粉吹き状にする。・・・チョーキング現象（白墨粉状）。 |
| チョーキングになっているもの・・・ |
自動車塗料（白色）の古くなったもの。 |
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ガードレール、手摺、門扉。 |
| ＊ チョーキング防止対策：ルチル結晶をアルミシリカで包む。 |
| ＊注：アナターゼを800℃～900℃に熱するとルチルに変わる。（加熱加工タイプはこれに注意が必要。） |
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| 酸化チタンはなにから作られるのか？ |
チタン鉱石（TiO2を90％以上含むイルメナイト鉱石）から生成して作られる。
原料鉱石（イルミナイト）を硫酸と反応させ、硫酸チタニル（Tioso4)を作りその後、水に加えて、沈殿物質（含水酸化チタン＝｛TIO(OH)2｝に加熱焼成し酸化チタン粒子（Tio2)になる。
＊ イルメナイト鉱石はブラジル、オーストラリア、インドで多く産出する。 |
| 酸化チタン結晶一粒の大きさは？ |
光チタンに使われるものの平均粒径（直径）は２ナノメーター（nm）～２０ナノメーター(nm)の極小の粒。
＊ １nm＝１ナノメーター＝10億分の１ｍ＝100万分の１ｍｍ
＊ 光チタンは通常１０nm前後。佐賀県特許品は２～３nmと小さい。 |
| 触媒とは |
| その物質はまったく変化せず、他の物質同士の結合を促し、促進させる物質。 |
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| COが白金に触れるとCO2になり無害化。 |
| 光触媒とは |
酸化チタン（Tio2)に代表されるもので、光が当たることにより触媒の働きをする。
つまり光のエネルギー（UV)を使って触媒の作用をする、光励起である。 |
＊参考＊
酸化チタンの他に酸化亜鉛やガリウムリン・ガリウム砒素のどの光触媒があるが、水に入れて光を当てると溶ける（酸化亜鉛）とか、毒素が強いとか、著しく高価だったり実用できるものが、現在酸化チタン以外にない。 |
| 光触媒はどういう仕組みなっているか？ |
| 酸化チタンは半導体。 |
| 半導体とは何か？ |
通常は電気を通さないと不導体だが、あるきっかけを与えると電気を通す状態になる物質。
構造は下記のように三層になっている。 |
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＊参考＊
電子部品として使われる半導体（パソコン、テレビ、携帯電話、他）は「熱のエネルギー」がバンドギャップを埋めると通電、熱が切れると電流が切れる。＜シリコン、ゲルマニウム＞
＊参考＊
良導体（銅、銀、アルミ、鉄など）はBGに約半分電子が詰まっていてVB→CBは電子が自由に移行、常時通電可能。 |
| 酸化チタンは光半導体！ |
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電子がギッシリ詰まっているVB（バンドギャップは空） |
| ↓ |
| そこに光が当たりUVのエネルギーがVbを埋める。 |
| ↓ |
| VBの電子がCBに跳び上がり通電状態になる。 |
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| その時（VB→CB)電子の抜けた穴（正孔と呼ぶ）から、OH基が盛んに出て、これが強い「酸化力」を示す（+の電荷を帯びる）。一方飛び上がった電子はCBでO2（スーパーオキサイドアニオン）になり還元力を発揮する。（-の負荷を帯びる。） |
＊参考＊
VBの電子がCBに移行した瞬間に抜け穴（正孔）は元通りになる。この一回に要する時間は数10ピコ秒（数千億秒の1秒）つまり1秒間に数千億回この仕事していることになる。 |
| 光チタンの酸化分解力 |
1位 光チタン ３（3.2V)
2位 オゾン ２（2.07V)
3位 塩素 １（1.36V)
参考 過酸化水素 1.7V（1.77V) 過酸化水素（H2O2、オキシフル）
以上から、光チタンの酸化分解力は塩素の3倍、オゾンの1.5倍。 |
| 光チタンＯＨ基の分解力のすごさ |
光チタンのモル当りのエネルギーは120キロカロリー
炭素と水素の結合エネルギーは89キロカロリー
CH：炭化水素＝石油系VS光チタンは89VS120でこの結合を簡単に切断して、H2O（水）とCO2（炭酸ガス）に変えてしまう。
＊参考＊他の結合エネルギー O*H 111Kcal/mol
C*CL 89Kcal/mol
C*C 83Kcal/mol
このことから光チタンは全ての有害物質（石油系）に有効といえる。
＜CとHを分断と共に全てのCがCO2にまるまで分解。＞ |
| 分解例 |
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＊参考＊
光チタンの触媒分解力には光（UV)と水（H2O)が必要。 |
| 光チタンが、これほど酸化分解力が強いのに、なぜ人間に無害なのか？ |
| 理由 １ |
発生したOHは光チタン結晶の表面極めて薄く付着した状態を保ち空気中には、全く発散しない。（活性酸素にならない。）
人間で分解されるものは、唯一アカ（皮膚老化物）のみであることが医学界では検証済み。
諸有害物質の分解は光チタンの表面に触れたときに起こる。「接触分解」
チターナルに使用されているものは、１ｇ当たり３００㎡（約90坪）もの表面積がありその「接触面積と接触機会」は大である。 |
| 理由 ２ |
光チタンは科学的に超安定で人体とは全く反応しない、③、アルカリ、溶剤に不溶。
このため食品添加物に認定されている。 |
| ＊参考：アクティブとパッシブ |
完全密閉された８畳の間でその中央に光チタン処理されたカーテンが吊ってある状態で、壁からVOC（ホルムアルデヒド、トルエン、など）が出ているがカーテンに届いて分解が始まるのに６～８時間を要する。この状態を「パッシブ」という。
ここに人は入って少し動くとわずか５分で分解が始まる。つまり空気が動いたからで、この状態を「アクティブ」という。エアコンなどでアクティブ度を上げれば更に有効である。「接触分解」光チタンを生かすには、アクティブにして接触機会を増すことが、有効である。 |
| 光チタンの驚くべき３つの働き！ |
| ① 有害VOCの分解無害化 |
| 新建材、接着剤、塗料などから出るシックハウスガスでアトピー・喘息・不健康を引き起こし身体はじわじわ侵されていく。密閉型住宅（マンションなど）は室内空気をエアコンでグルグル廻しつつ濃縮されたVOCを吸うことになる。光チタンはこれらのVOCを分解し、炭酸ガスと水に分解無害化する。 |
| ② 菌を破壊（抗菌）する。 |
従来の抗菌の方法ではなく、細胞膜（ウイルス菌）を分解・破壊してしまう。MRSA・VRE・その他の菌にも効果あり。
塗布しておくだけでノーメンテ、あわてて消毒剤を散布しなくて良い。
院内感染・家庭内感染に対応。 |
| ③ 毒素を分解無害化 |
| 死に際に毒素を出す伝染病原菌がある（O-157・黄色ブドウ球菌）毒素は菌ではなく、物質なので熱湯や消毒剤では全く効果がない。これが口に入れば・・・・。光チタンはこの毒素を分解し、水と炭酸ガスにしてしまう。 |
| 光チタンの抗菌メカニズム |
| 光チタンは菌の細胞膜を破壊・分解（殺す） |
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| 消毒・紫外線・医薬品、などは全て遺伝子を殺す方法をとる。 |
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菌もDNAを組み替えて薬の強くなる。
菌→抗生物質→耐性菌→新しい抗生物質→その耐性菌→終わりなき戦い→抗生物質が効かないMRSA菌
唯一MRSA菌に効くヴァンコマイシンを作った。
ヴァンコマイシンが効かないVRE菌の出現。
光チタンはMRSA・VRE関係なく破壊する。 |
| 毒素について |
O-157・・・・ベロ毒素 黄色ブドウ球菌・・・エンテロトキシン
光チタンはこの恐ろしい毒素を分解、水と炭酸ガスに無害化。 |
| この救世主のような物質がなぜ３０年も広く活用されなかったか？ |
理由は光チタン粒を接着するバインダーにあった。
光チタンは強力な分解力があるので、バインダー自身が分解されない材質が必要、そのため、無機物となった。無機物は有機物に接着しない。そこで無機物であるコンクリート・セラミック（タイル）・金属などに対称が限られた。
有機物：石油化学製品（プラスチック、合成繊維など多数）に光チタンを接着するためには、有機バインダーを要する。
光チタンで分解されない有機バインダーと同時に接着相手も光チタン分解力から保護する。この相反し、矛盾する難解な問題が解けなかったので、長い間光チタンの休眠期となった。
この難題に取り組み光チタンの新しい道（有機バインダー接着剤・保護）に光明を見出したのが、光チタンパイオニアで世界的権威者の村澤貞夫と伏見株式会社のスタッフが共同開発したチターナルのバインダーである。（１液タイプ） |
| ＊参考＊ |
無機物：C（炭素）を含まないもの多し、石、金属、陶器、など
＜生物に源を発しないもの＞
有機物：C（炭素）を含む、石油、石炭の化学品など
＜生物に源を発するもの＞ |
