七大技術突破

七大技術突破

早在1990年時,ARC-FLASH的研發人員便已深切了解到,要推出具有市場競爭力的優質光觸媒,非在光觸媒的每一個技術環節上都取得重大的突破不可。從那時起到現在的數十年間,ARC-FLASH靠著優秀的研發人員不斷挑戰光觸媒技術「不可能的任務」,不僅在二氧化鈦製備和光觸媒原料製程上,取得重大的技術進展,在光觸媒紡織品加工及光觸媒噴塗兩方面,也都發展出完備的固定化技術。這些技術上的重大突破,就是ARC-FLASH光觸媒在日本市佔率超過90%的背後秘密。

優良的光觸媒,必須打通二氧化鈦製程、光觸媒製程,以及光觸媒固定技術的層層關卡。ARC-FLASH自1992年推出織品加工應用的光觸媒,1995年推出直接噴塗應用的光觸媒,此後經過多次改良,目前在市場上施作的噴塗及織品加工服務,使用的是第七代ARC-FLASH光觸媒原料,具有二氧化鈦粒徑小、含量高、可見光應答、可直接加工在任何織品穩定耐洗及噴塗在任何基材表面且速乾固著的多種優點,這些都是ARC-FLASH自1990年開始研發後,在漫長的二十多年間不斷努力所獲致的成果。

 

二氧化鈦製程技術
光觸媒進行反應需要取得能量,而能量的來源就是光。何種光對光觸媒有效,取決於反應材─也就是二氧化鈦─的能量距(價電帶與導電帶之間的距離)。不同的半導體二氧化鈦,激發反應所需的能量有別,因此在商業應用上,如何製造出能量距「適當」的半導體二氧化鈦,就成為關鍵技術之一。能量距愈長,所需的光波長愈短,也就是說,此種光觸媒需要較大的能量(例如紫外光)才能被激發。而要製造出光應答能力較強的半導體二氧化鈦,牽涉到二氧化鈦粒徑、結晶型態與製程中的材料添加物等許多因素。透過精密的製程設計與管理,若是成功將誤差控制在極小的範圍內,便可以製造出能量距符合需求的二氧化鈦,使其能受波長較長的光,甚至可見光的激發。但是這至今依然是一項困難的技術,因此「可見光應答型」的光觸媒還是非常少見。

光觸媒原料製程技術
如何將二氧化鈦製成可資運用的光觸媒原料,與其後的應用有密不可分的關係,商業用光觸媒都製成液態,就是由於液態光觸媒較易運用的緣故。液態光觸媒的化學成分雖然各有不同,但還是以水和二氧化鈦為主。
光觸媒原料製造的困難,大體上有兩者:
(1) 由於二氧化鈦是固體,比重較大,在水中會沉澱,粒子間還會相互結合。要保持二氧化鈦在水中不會凝結,就必須發展良好的分散技術。 (2) 在實際運用時,光觸媒勢必要被固定在物體的表面(即最外層),才能接受到光而受激發,因此原料中必須添加黏合劑。但是光觸媒分解有機物質的特性,又使得黏合劑的選擇變成非常棘手的問題,因為一般的黏合劑本身都是有機質,也會被光觸媒所分解。

光觸媒固定化技術
光觸媒原料除了水和二氧化鈦以外,黏合劑配方是重要的技術門檻,即使在光觸媒學術能力與產業發展都領先全球的日本,也只有少數的光觸媒業者能夠突破這項技術瓶頸,而不得不捨棄黏合劑的使用。欠缺黏合劑的光觸媒,便要用繁複的工法才能將光觸媒固定在物體表面上,最常見的固定工法就是燒鍍法,也就是先將要加工處理的物體以一定方式浸漬在光觸媒原料中,使其表面覆蓋一層光觸媒薄膜,再加以高溫燒結將之固定。這種工法的缺點是複雜、昂貴,而且不是所有的基材都經得起高溫窯燒,不過其優點是可以製造出光滑的表面。在日本,光觸媒的燒鍍加工法被廣泛應用在磁器或石材加工上,例如知名的衛浴設備大廠東陶(TOTO)便有光觸媒馬桶、浴缸等產品。 

固定化技術是光觸媒應用最大的技術困難,早期光觸媒都無法像殺蟲劑或消毒水一樣製成簡便的噴罐來使用,就是因為光觸媒非經固定在物體表面無法產生作用。這項技術有多困難,從全球光觸媒技術領域中,擁有噴塗固定化技術者不到3%可見一斑。

ARC-FLASH光觸媒經過多年研發,自2009年起,將專用噴槍技術移植到噴罐上,順利將光觸媒的應用技術推向更便利的新里程。

二氧化鈦粒徑達7nm以下
二氧化鈦要小到奈米等級,才能夠在微觀上取得足夠大的比表面積而發揮作用,2002年美國科學人雜誌(Scientific American)的報導便指出,一般二氧化鈦的結晶在20~250nm之間,如此大的粒徑無法發揮效用,二氧化鈦的粒徑必須要小到7nm以下才能產生效果。
可見光應答
可見光應答的光觸媒,一直是光觸媒研究的尖端項目,就一個需要光激發的產品而言,能不用光就可以作用,當然是最夢幻的目標,但就像汽車要加油,家電產品要插電一樣,光觸媒也需要光來做為產生效果的動力來源,因此儘管市場上不斷的有某種不用光就可以發揮觸媒功效的產品,但事實上那都只是紙上談兵,或者說是幻想中的產物。 如何讓光觸媒的可見光應答,能夠更進一步,讓光的應答範圍更廣,讓應答後光觸媒效能更高,才是更實際的研發方向。
分散技術 / 含量 / 黏合劑
光觸媒品質的良窳(即產品效能),很大部分取決於原料中二氧化鈦含量的多寡,二氧化鈦含量愈高,光觸媒品質愈佳,反應效能愈強......
直接噴塗→速乾堅固
ARC-FLASH光觸媒可以直接噴塗在包括有機材料在內的任何基材表面,固定化技術的突破是最大功臣。ARC-FLASH光觸媒並不直接接觸到基材,因此巧妙迴避了光觸媒分解有機基材的問題,於是不必像其它光觸媒一樣,在加工有機基材時,必須先進行一次無機材的保護處理,才能施作光觸媒。簡化工法並擴大應用範圍,就是ARC-FLASH光觸媒固定化技術的成果。
織品加工→穩定耐洗
ARC-FLASH光觸媒加工織品,是第一家通過紡拓會醫療級紡織品認證的產品,經過AATCC-135號標準洗滌50次後,在日光燈照射下仍保有99.9%的殺菌率,更經過日本厚生省指定檢查機關驗証(Y-02518-038號証書),可耐機器洗滌最高達150次後,殺菌率依然高達99.9%,亦不會因為浸泡漂白水或衣物柔軟精而失去功效,是目前無人能及的高度技術,具有長效、穩定、多元機能及效果強大等優勢。