JP2000303663A

JP2000303663A - セルフクリーニング性を有するタイル

Info

Publication number: JP2000303663A
Application number: JP11113081A
Authority: JP
Inventors: Makoto Hayakawa; 信早川; Mitsuyoshi Machida; 町田　　光義
Original assignee: Toto Ltd
Current assignee: Toto Ltd
Priority date: 1999-04-21
Filing date: 1999-04-21
Publication date: 2000-10-31

Abstract

(57)【要約】【課題】付着汚れが雨や水洗により容易に除去可能な
タイルの提供。【解決手段】基材表面に、釉薬層又は印刷層が形成さ
れており、さらにその上に、ＳｉＯ２及び／又はアルカ
リシリケートを含有する透明な親水性層が形成されてい
るタイルであって、原子間力顕微鏡で測定した前記親水
性層表面の任意の位置における凹凸の平均高さおよび平
均幅が０．４ｎｍ以上２００ｎｍ以下であり、中心線平
均表面粗さＲａが０．１ｎｍ以上５０ｎｍ以下であるこ
とを特徴とするセルフクリーニング性を有するタイル。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、付着汚れが雨や水
洗により容易に除去可能なタイルに関する。

【０００２】

【従来の技術】タイル張り工法で建物の外壁を構築する
場合、その上に窓がある場合には、窓枠サッシュ等とパ
ネルとの間の隙間がシーリング材で充填される場合が多
い。この場合、シーリング材には耐候性が要求されるの
で、耐候性に優れたシリコーン系シーリング材が最も適
している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、シリコ
ーン系シーリング材の問題点は、施工後半年程度で目地
の周辺にうす黒い汚れが生じるということである。シリ
コーン系シーリング材によるこのようなうす黒い汚れ
は、業界では“撥水汚染”と呼ばれている。撥水汚染
は、シーリング材から遊離した未硬化のシリコーン前駆
体の分子が雨水によって持ち運ばれて目地の周辺部の建
材表面に拡散し、その結果、目地周辺部の建材表面が撥
水性（即ち、疎水性）になることに起因している。建物
外壁にうす黒い汚れが生じるのは、都市煤塵に多く含ま
れているカーボンブラックのような親油性（即ち疎水
性）の汚染物質がそこに付着することに因ると考えられ
ている（建築技術、1993年4月、90−93頁）。このよう
なうす黒い“撥水汚染”は建物の美観を著しく損ねる。
汚れが極端な場合には、建物の施工主は既存のシリコー
ン系シーリング材を除去し、目地を別の材料で施工し直
さなければならない。或いは、建物の所有者や管理者は
施工者に対して目地の施工をやり直すことを要求する。
撥水汚染の発生しにくいシーリング材としてはポリサル
ファイド系シーリング材などが知られているが、耐候性
に問題がある。

【０００４】本発明の目的は、シリコーン系シーリング
材による上記“撥水汚染”の生じにくいタイル建材を提
供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決すべく、基材表面に、釉薬層又は印刷層が形成されて
おり、さらにその上に、ＳｉＯ２及び／又はアルカリシ
リケートを含有する透明な親水性層が形成されているタ
イルであって、原子間力顕微鏡で測定した前記親水性層
表面の任意の位置における凹凸の平均高さおよび平均幅
が０．４ｎｍ以上２００ｎｍ以下であり、中心線平均表
面粗さＲａが０．１ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることを
特徴とするセルフクリーニング性を有するタイルを提供
する。このような親水性層を形成することによって、釉
薬層又は印刷層による意匠性をそこなうことなく、高度
な親水性を呈し、汚染物の付着や、雨水又は水洗いによ
る清浄性の向上したタイルの提供が可能になる。

【０００６】ここで、基材表面の凹凸の高さ、幅、表面
粗さは原子間力顕微鏡を用いて求めることができる。複
雑でかつ微細な凹凸表面を測定する際には、表面の吸着
水、表面に入り込んだ気体が邪魔をして、接触式の表面
粗さ計では正確な値を知ることができないため、原子間
力顕微鏡を用いて測定することが好ましい。凹凸の高さ
及び幅は可視光の波長の１／２、すなわち、２００ｎｍ
以下とすることが好ましい。光の干渉による表面層の発
色を防止することができ、釉薬層又は印刷層の質感をそ
こなうことがないからである。また、凹凸の高さ及び幅
は０．４ｎｍ以上であることが好ましい。そうすること
により、凹凸による親水性向上の効果を充分に享受でき
る。表面粗さは、主に凹凸の高さによって決まり、およ
そ、表面粗さ（Ｒａ）＝高さ／４となる。ここでは、凹
凸の高さは０．４ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることが
好ましいので、表面粗さは０．１ｎｍ以上５０ｎｍ以下
が好ましい。

【０００７】本発明の好ましい態様においては、前記凹
凸がフラクタル構造であるようにする。フラクタル構造
とは、大きい周期の凹凸構造とその構造の中に小さい周
期の凹凸構造を含む多段の凹凸構造である。フラクタル
構造、つまり凹凸の中に更に細かい凹凸がある複雑な構
造とすることで、親水性層の保水力を高め、さらに高度
な親水性を発現させることが可能となる。

【０００８】本発明の好ましい態様においては、前記親
水性層には、さらに親水性の無機酸化物粒子が含有され
ているようにする。微細な粒子状の無機酸化物を添加す
ることで、上記凹凸構造を形成しやすくなる。

【０００９】本発明の好ましい態様においては、ＳｉＯ
２層又はアルカリシリケート層の膜厚は０．５μｍ未満
にするのが好ましく、より好ましくは０．１μｍ以下で
あり、さらに好ましくは０．０１μｍ以下である。０．
５μｍ未満にすれば、光の干渉による発色を防止するこ
とができる。また、前記層が薄ければ薄いほど、前記層
の透明度と釉薬層または印刷層に基づく意匠性とを確保
することができる。更に、膜厚を薄くすれば前記層の耐
摩耗性が向上する。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明のタイルの好ましい製造法
の１つは、釉薬層または印刷層が形成されたタイルを準
備し、その表面を無定形シリカで被覆する。無定形シリ
カの形成には、次のいづれかの方法を採用することがで
きる。（１）シリコンのアルコキシド、例えば、テトラエトキ
シシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラｎ−プ
ロポキシシラン、テトラブトキシシラン、テトラメトキ
シシラン、アルキルシリケート等を、（部分）加水分解
させた後、スプレーコーティング、フローコーティン
グ、スピンコーティング、ディップコーティング、ロー
ルコーティングその他のコーティング法により、釉薬層
または印刷層が形成されたタイルの表面に塗布し、常温
から１０００℃程度の温度で焼成する。（２）コロイダルシリカをスプレーコーティング、フロ
ーコーティング、スピンコーティング、ディップコーテ
ィング、ロールコーティングその他のコーティング法に
より、釉薬層または印刷層が形成されたタイルの表面に
塗布し、常温から１０００℃程度の温度で焼成する。こ
こで、コロイダルシリカとしては、平均粒子径１〜１０
０ｎｍの粒状シリカ、平均径１〜５０ｎｍ、平均長さ１
０〜１０００ｎｍの鎖状シリカ等が好適に利用可能であ
る。（３）めっき法、ＣＶＤ法、スパッタリング、真空蒸着
法などよって、釉薬層または印刷層が形成されたタイル
の表面に無定形シリカ層を形成し、必要に応じて熱処理
する。

【００１１】本発明のタイルの他の好ましい製造法の１
つは、釉薬層または印刷層が形成されたタイルを準備
し、その表面をアルカリシリケートで被覆する。アルカ
リシリケートの形成には、例えば、けい酸リチウム、け
い酸ナトリウム、けい酸カリウム等のアルカリシリケー
トをスプレーコーティング、フローコーティング、スピ
ンコーティング、ディップコーティング、ロールコーテ
ィングその他のコーティング法により、釉薬層または印
刷層が形成されたタイルの表面に塗布し、１００℃から
１０００℃程度、好ましくは２００℃から６００℃程度
の温度で焼成する。

【００１２】上記方法により、原子間力顕微鏡で測定し
た前記親水性層表面の任意の位置における凹凸の平均高
さおよび平均幅が０．４ｎｍ以上２００ｎｍ以下であ
り、中心線平均表面粗さＲａが０．１ｎｍ以上５０ｎｍ
以下であるタイルが作製できる。

【００１３】目地のシリコーン・シーリング材から遊離
した未硬化のシリコーン前駆体は疎水性であるから、上
記のような良好な親水性を呈するタイル表面に付着しに
くい。また、都市煤塵に含まれるカーボンブラックのよ
うな燃焼生成物も基本的に疎水性であるから、上記タイ
ル表面に付着しにくい。

【００１４】建物の外壁タイルは時折降雨にさらされ
る。雨水には大気中に浮遊する煤塵が同伴されている
が、上記タイルの表面は優れた親水性であるので、雨が
サッシや外壁を流下する際に雨に同伴する煤塵が上記タ
イルの表面に付着することがない。

【００１５】更に、親水性の表面が降雨を受ける都度、
外装タイルの表面に付着した煤塵や汚染物質は雨により
洗い流され、表面は自己浄化される。親水性表面の水に
対する親和力は、燃焼生成物のような疎水性物質に対す
る親和力よりも大きいので、カーボンブラックのような
疎水性物質は表面から容易に釈放され、雨によって洗い
流される。このようにして上記タイルの表面は長期間に
わたり清浄に維持される。

【００１６】

【実施例】実施例１．５cmｘ１０ｃｍ四角の施釉タイル
の表面に、コロイダルシリカゾル（日産化学製、スノー
テックス）をスプレーコーティング法により塗布し、７
５０℃の温度で１０分間焼成し、＃１試料を得た。ま
た、５cmｘ１０ｃｍ四角の施釉タイルの表面に、けい酸
リチウムとけい酸カリウムを０．１重量％ずつ含有する
分散液をスプレーコーティング法により塗布し、３５０
℃の温度で１０分間焼成し、＃２試料を得た。＃１試
料、＃２試料ともに、施釉タイルの表面に形成された被
覆層は透明であった。

【００１７】建物の屋上に図１および図２に示す屋外汚
れ加速試験装置を設置し、＃１、＃２試料及び比較のた
め被覆処理していない施釉タイルをこの汚れ加速試験装
置に取り付けて屋外暴露汚れ加速試験に付した。図１お
よび図２を参照するに、この装置は、フレーム１０に支
持された傾斜した試料支持面１２を備え、試料１４を取
り付けるようになっている。フレームの頂部には前方に
傾斜した屋根１６が固定してある。この屋根は波形プラ
スチック板からなり、集まった雨が試料支持面１２に取
り付けた試料１４の表面に筋を成して流下するようにな
っている。波形屋根１６の直下で試料１４の上方には、
シリコーンゴム製のシーリング材１８（セメダイン社の
“バスコーク”）を帯状に塗布した。

【００１８】約１カ月間自然条件に暴露したところ、未
処理のタイルには黒色の汚れが観察された。これに対
し、＃１試料、＃２試料には目立った汚れは観察されな
かった。

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば、タイルの表面は良好な
親水性を呈するので、目地のシーリング材から遊離した
未硬化のシリコーン前駆体の分子や都市煤塵が付着せ
ず、外装タイルの表面は雨水によりセルフクリーニング
される。従って、シリコーン系シーリング材による“撥
水汚染”を長期間にわたり防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】屋外汚れ加速試験装置の正面図である。

【図２】図１に示した屋外汚れ加速試験装置の側面図で
ある。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基材表面に、釉薬層又は印刷層が形成さ
れており、さらにその上に、ＳｉＯ２及び／又はアルカ
リシリケートを含有する透明な親水性層が形成されてい
るタイルであって、原子間力顕微鏡で測定した前記親水
性層表面の任意の位置における凹凸の平均高さおよび平
均幅が０．４ｎｍ以上２００ｎｍ以下であり、中心線平
均表面粗さＲａが０．１ｎｍ以上５０ｎｍ以下であるこ
とを特徴とするセルフクリーニング性を有するタイル。
【請求項２】前記凹凸の平均高さが０．８ｎｍ以上４
０ｎｍ以下、平均幅が９ｎｍ以上１００ｎｍ以下、中心
線平均表面粗さＲａが０．１ｎｍ以上１０ｎｍ以下であ
ることを特徴とする請求項１に記載のセルフクリーニン
グ性を有するタイル。
【請求項３】前記凹凸はフラクタル構造であることを
特徴とする請求項１または２に記載のセルフクリーニン
グ性を有するタイル。
【請求項４】前記親水性層には、さらに親水性の無機
酸化物粒子が含有されていることを特徴とする請求項１
〜３に記載の親水性複合材。
【請求項５】前記層の厚みが０．５μｍ以下であるこ
とを特徴とする請求項１〜４に記載のセルフクリーニン
グ性を有するタイル。