JP2001181016A

JP2001181016A - 二酸化チタンの固定方法

Info

Publication number: JP2001181016A
Application number: JP36559099A
Authority: JP
Inventors: Yasuki Aoki; 泰樹青木
Original assignee: AOKI KENZAI KOGYO KK
Current assignee: AOKI KENZAI KOGYO KK
Priority date: 1999-12-22
Filing date: 1999-12-22
Publication date: 2001-07-03

Abstract

(57)【要約】【課題】二酸化チタンの分散性が良好であり、セッコ
ウボードとの親和性・密着性に優れる塗材を提供する。【解決手段】二酸化チタンの固定方法であって、二酸
化チタンと、石膏と、水と、石膏に対し３０重量％以下
のセメントとを混合させてｐＨ８以上のスラリーとした
塗材を壁面に塗布する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、二酸化チタンを建
築物の壁面等に固定させる方法に関する。より詳しく
は、二酸化チタンを均一に分散させることが可能であ
り、壁面等との親和性・密着性にも優れる塗材を壁面等
に塗布して二酸化チタンを固定させる方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】光触媒用二酸化チタン（ＴｉＯ_２）は、
光により有機化合物の酸化分解を引き起こすものであ
り、殺菌、脱臭、大気および水質の浄化、自己浄化（防
汚）等の分野において、近年多大な期待を集めている。
これらの優れた作用を活用するために、例えば道路の表
面や建築物の壁面等に二酸化チタンを固定させることが
有効であり、その固定方法が従来から研究されている。

【０００３】二酸化チタンの固定方法のひとつとして、
粉末状の二酸化チタンを固結材（バインダー）となる別
の物質に混合させて固定させる方法がある。例えば、バ
インダーとして塗材を使用する場合には、二酸化チタン
が混合された塗材をコテを使用して建築物の壁、天井や
床等に塗布して乾燥させることによって、その表面に二
酸化チタンを固定させることができる。従来から使用さ
れている塗材としては、消石灰、マグネシアセメント、
粘土、ポルトランドセメント、石膏等がある。

【０００４】ところで、近年、二水石膏（ＣａＳＯ_４・
２Ｈ_２Ｏ）の結晶水の防火性を利用したセッコウボード
が耐火建築材料として多く利用されている。このセッコ
ウボードに塗材を塗布する場合には、親和性・密着性の
観点から、石膏を使用することが好適である。

【０００５】しかしながら、石膏をバインダーとして二
酸化チタンを分散・固定させようとすると、二酸化チタ
ンを混入した際に二酸化チタンの凝集が起こり易く、バ
インダー中に均一に分散させることができない場合があ
るという問題がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本願発明は上記事情に
鑑みてなされたものであって、セッコウボードとの親和
性・密着性に優れ、かつ二酸化チタンの分散性が良好な
塗材を使用する二酸化チタンの固定方法を提供すること
を目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段・作用および効果】本発明
は、二酸化チタンの等電点に着目することによって解決
された。すなわち請求項１の発明は、二酸化チタンの固
定方法であって、二酸化チタンと、石膏と、水と、石膏
に対し３０重量％以下のセメントとを混合させてｐＨ８
以上のスラリーとした塗材を壁面に塗布するところに特
徴を有する。

【０００８】セメントの主成分であるエーライト（３Ｃ
ａＯ・ＳｉＯ_２）、およびビーライト（２ＣａＯ・Ｓｉ
Ｏ_２）は、水と接触すると水和反応を起こし、ケイ酸カ
ルシウム水和物（３ＣａＯ・２ＳｉＯ_２・３Ｈ_２Ｏ）と
水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）_２）を生成する。この
水酸化カルシウムは、水中でカルシウムイオンと水酸基
に電離するため、セメントは水と混合すると強アルカリ
性を呈する。

【０００９】一方、二酸化チタンの等電点はｐＨ６であ
るが、二酸化チタンと石膏と水のみを混合させたスラリ
ーは中性となり、ｐＨ値が二酸化チタンの等電点に近似
している。このため、二酸化チタンの凝集が起こり易
く、分散性が良好でない。

【００１０】そこで請求項1の発明は、上記問題に鑑
み、二酸化チタン、石膏、水の混合物に、水との接触に
より強アルカリ性を呈するセメントを配合することによ
り、ｐＨが８以上のスラリーを得る構成とした。スラリ
ーのｐＨが８以上であれば、二酸化チタンの等電点（ｐ
Ｈ６）から離れるため、スラリー中の二酸化チタンは凝
集することなく、良好な分散性を示すようになる。よっ
て、各成分の分散状態が均一な塗材を得ることができる
という優れた効果を奏する。

【００１１】また、セメントは石膏の３０重量％以下と
することが好ましい。３０重量％以上となると、塗材の
セッコウボードとの親和性・密着性が低下するととも
に、割れが生じ易くなるという問題が生じるためであ
る。

【００１２】ところで、セメントは水が加えられると、
上述したように水和物を生成する。この水和生成物は水
和反応の進行と共にセメント粒子の表面を覆い、水和生
成物同士が三次元的に結びついて徐々に凝結する。凝結
が急激に進行すると塗材の流動性が失われるため、施工
性が低下して好ましくない。

【００１３】よって、セメントの凝結速度を緩和させる
ために、上記スラリーに炭酸カルシウムを混合させても
よい。炭酸カルシウムは保湿性に優れるため、水を徐々
に放出してセメントと水との急激な水和反応を防止し、
塗材の流動性を比較的長い時間持続させることが可能と
なる。なお、炭酸カルシウムを混合する場合には、セメ
ントの混合割合を減らすことができる。

【００１４】また、二酸化チタンの平均粒径は、１０ｎ
ｍ以下であることが好ましい（請求項２の発明）。二酸
化チタンの平均粒径が１０ｎｍ以下であると、セメント
が水和反応によって凝結する過程で生成する針状あるい
は板状の水和生成物の微小な結晶群の間に取り込まれ易
くなり、この結果、セメント水和物による二酸化チタン
の保持力が高くなるためである。

【００１５】また、請求項３の発明は、請求項１または
請求項２に記載の二酸化チタンの固定方法であって、上
記スラリーに多孔質無機粉体を添加するところに特徴を
有する。多孔質無機粉体は、緻密なものではそれ自体の
約４倍の重量の水分を吸収保持することが可能である。
よって、請求項３の発明によれば、多孔質無機粉体を配
合することにより、塗材自体が調湿可能となる。このよ
うな塗材を内装材として使用すると、室内の湿度が高く
なった場合には塗材が水分を吸収するため結露が防止さ
れ、逆に乾燥した場合には水分を放出するため湿度が保
持されるという効果を奏する。

【００１６】また、近年、建築材料から発生するホルム
アルデヒド等の有機物質が人体に害を及ぼし、目、喉、
呼吸等の不具合を発生させる化学物質過敏症が問題とな
っているが、多孔質無機粉体はこれらの有機物質を吸着
する作用を有する。塗材中の多孔質無機粉体が有機物質
を吸着すると、吸着された有機物質は、同じく塗材中に
固定されている二酸化チタンによって分解される。ま
た、カビや大腸菌等が吸着された際にも、これらは二酸
化チタンによって分解されて水分と炭酸ガスになって揮
散し、再び多孔質無機粉体の吸着能力が回復する。多孔
質無機粉体による吸着と二酸化チタンによる分解は、永
続的に繰り返され、高い抗菌性を発揮する。このよう
に、請求項３の発明によれば、上記効果に加え、室内の
空気を浄化することができるという優れた効果を奏す
る。

【００１７】さらに、スラリーを下地にコテ塗りした後
に、アマ出し処理を行うことが好ましい（請求項４の発
明）。アマ出し処理が行われると、水分とともに二酸化
チタンの粒子が表面に浮かび上がり、表面の二酸化チタ
ンの濃度が高くなるためである。アマ出し処理の方法と
しては、ウールローラを転がしたり、コテを軽く当てが
って反復させたり、バイブレータを使用したりする方法
があが、ウールローラを使用する方法が最も好ましい。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明において使用する光触媒と
しての二酸化チタンは、アナターゼ型二酸化チタン、ル
チル型二酸化チタンのいずれも使用することが可能であ
るが、光触媒としての活性が高いアナターゼ型二酸化チ
タンを使用することがより好適である。

【００１９】本発明で使用する石膏は、砕いて粉末状に
した石膏原石（ＣａＳＯ_４・２Ｈ_２Ｏ）を１２０〜１５
０℃程度の温度で焼くことによって結合水の大部分を取
り除いた、建築物の分野において一般に使用されている
焼石膏（ＣａＳＯ_４・１／２Ｈ_２Ｏ）を使用することが
できる。

【００２０】また、本発明で使用するセメントとして
は、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメ
ント、超早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトラン
ドセメント、耐硫酸塩ポルトランドセメント、高炉セメ
ント、シリカセメント、フライアッシュセメント、アル
ミナセメント、マグネシアセメント、超速硬セメント、
膨張セメント、白色セメント等、一般に使用されている
セメントを使用することができる。

【００２１】本発明で使用される多孔質無機粉体として
は、例えば、珪藻土を８００〜１２００℃で焼成した焼
成シリカ、セピオライト、ゼオライト等が使用される
が、セピオライトが最も好ましい。また、必要に応じて
骨材や、ＡＥ剤、減水剤、流動化剤、ＡＥ減水剤、分離
低減剤、硬化促進剤、硬化遅延剤、早強剤、急結剤、減
水剤、発泡剤、膨張剤、防錆剤、防水剤等の混和材料を
配合してもよい。

【００２２】上記成分の混合方法は限定されないが、一
般に使用されているコンクリートミキサー、モルタルミ
キサー、ハンドミキサー、スターラー等を用いた混練機
を使用することができる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明を具体化した実施例について説
明する。＜実施例１＞各物質を次の割合で混合させたスラリー状
の塗材を作製した。アナターゼ型二酸化チタン２重量部（平均粒径６ｎｍ）石膏４０重量部白色ポルトランドセメント５〜１０重量部炭酸カルシウム５０重量部以内石膏用硬化遅延剤０．２重量部消泡剤０．７重量部顔料１重量部クラック防止剤５重量部水１０４〜１０９重量部

【００２４】なお、水は、水以外の混合物の合計重量部
と同重量部となる割合で混合させた。また、アナターゼ
型二酸化チタンはテイカ（株）社製ＡＭＴ−１００（商
品名）、石膏はサンエス石膏（株）社製焼石膏Ｐ型（商
品名）、白色ポルトランドセメントは太平洋セメント
（株）社製、炭酸カルシウムは清水工業（株）社製ＬＷ
２５０（商品名）を使用した。

【００２５】上記割合で混練したスラリー状の塗材のｐ
Ｈを測定したところ、ｐＨ８以上であった。また、塗材
を観察したところ、スラリー中の各成分の分散性は良好
であり、凝集は観察されなかった。上記スラリーを、セ
ッコウボードにコテを使用して約３mmの厚さで塗布した
後、その表面にウールローラを軽く当てて転がした。そ
の後、室温で放置・乾燥させたところ、塗材のセッコウ
ボードとの密着性は、良好であった。

【００２６】＜実施例２＞次の割合の各物質を混合させ
たスラリー状の塗材を作製した。アナターゼ型二酸化チタン２重量部（平均粒径６ｎｍ）石膏４０重量部白色ポルトランドセメント５〜１０重量部焼成シリカ５重量部炭酸カルシウム５０重量部以内セピオライト５〜１０重量部石膏用硬化遅延剤０．２重量部消泡剤０．７重量部顔料１重量部クラック防止剤５重量部水１１４〜１２４重量部

【００２７】なお、水は、水以外の混合物の合計重量部
と同重量部となる割合で混合させた。また、焼成シリカ
は中央シリカ（株）社製シリカ６００−Ｓ（商品名）、
セピオライトは水澤化学（株）社製エードプラスＭＬ−
５０Ｄ（商品名）を使用した。焼成シリカ、セピオライ
ト以外の各物質は、上記実施例１と同じものを使用し
た。

【００２８】上記割合で混練したスラリー状の塗材のｐ
Ｈを測定したところ、ｐＨ８以上であり、凝集は観察さ
れなかった。上記スラリーを、セッコウボードにコテを
使用して約３mmの厚さで塗布した後、その表面にウール
ローラを軽く当てて転がした。その後、室温で放置・乾
燥させたところ、塗材のセッコウボードとの密着性は、
良好であった。さらに、以下の評価を行った。

【００２９】（抗菌効果試験）実施例２の塗材をセッコ
ウボードに塗布・乾燥後、その表面を掻き取って粉末状
とし、１２１℃で約３０分間高圧蒸気滅菌を行った。普
通ブイヨン培地をリン酸緩衝液で５００倍とした後ｐＨ
７に調製し滅菌したものに、試験菌株Escherichia coli
(IFO3972)、Escherichia coli O157:H7(IID959)、Staph
ylococcus aureus(IFO12732)をそれぞれ均一に分散させ
た接種用菌液３種類を調製した。

【００３０】これら接種用菌液に上記粉末を加え、懸濁
液としたものを、滅菌シャーレ中に０．５ｍｌ添加し、
その上に被覆フィルムを被せ蓋をした後、３５℃、相対
湿度９０％以上の条件で５００ルクスの白色蛍光灯を照
射させながら２４時間保存した。また、ブランクとして
接種用菌液のみを滅菌シャーレ中に０．５ｍｌ添加し、
同様の操作を行った。

【００３１】２４時間保存後、シャーレ内およびフィル
ムに付着している菌を、リン酸緩衝液（１０ｍｌ）を用
いてシャーレ中に十分に洗い出し、この洗い出した液１
ｍｌ中の生菌数をデスオキシコレート寒天培地（S.aure
usは標準寒天培地）を用いて３５℃、２４時間（S.aure
usは４８時間）培養させ生菌数を求めた。試験結果を表
１に示す。

【００３２】

【表１】

【００３３】表１に示すように、いずれの菌株も、本発
明の塗材を添加したものでは２０／ｍｌ以下であり、初
期菌数と比較して飛躍的な減少が認められた。これは、
塗材表面に抗菌作用を有する二酸化チタンが良好な状態
で分散されていることを示しており、スラリー状の塗材
のｐＨを調整することによって二酸化チタンが凝集せず
に分散された結果と考えられる。

【００３４】（ガス吸着分解効果試験）実施例２の塗材
をセッコウボードに３ｍｍの厚さで塗布し、乾燥させ
た。この塗板を１０００ｍｌのガラスベセル中に設置し
たものを３つ用意し、それぞれのガラスベセル中に一酸
化窒素ガス、メチルメルカプタンガス、アセトアルデヒ
ドガスを、１０ｐｐｍ、６０ｐｐｍ、２０ｐｐｍの濃度
となるように入れた。また、ブランクとして、塗材を塗
布しないセッコウボードをガラスベセル中に設置したも
のを同じく３つ用意し、それぞれのガラスベセル中に上
記ガスを上記濃度となるように入れた。

【００３５】各サンプルおよびブランクをそのまま室温
で１２０分間放置させた後、ブラックライトを２ｍＷ／
ｃｍ^２の強さで照射し、ガラスベセル中のガスの濃度変
化を測定した。なお、ブラックライトの照射強度はTOPC
ON UVR-2 UD-36で測定した。また、各ガスの濃度は、そ
れぞれガス検知管 GASTEC 11L,71,92Lで測定した。測定
結果を表２ないし表４，および図１ないし図３に示す。

【００３６】

【表２】

【００３７】

【表３】

【００３８】

【表４】

【００３９】上記結果が示すように、本発明の実施例２
の塗材を塗布した塗板を入れたサンプルでは、いずれの
ガスの濃度も照射前放置間、照射後ともに初期値から大
きく低下した。これは、塗材中の焼成シリカが各種ガス
を効率よく吸着し、吸着されたガスが良好な状態で分散
された二酸化チタンの光触媒反応により分解されたため
と考えられる。

【００４０】なお、本発明は上記記述によって説明した
実施例に限定されるものではなく、例えばセメントの替
りにドロマイトプラスターや消石灰等を使用して、スラ
リーをｐＨ８以上にする構成としてもよい。また、塗材
の下地としては、セッコウボードに限定されるものでは
なく、例えばコンクリート体やセメントモルタル体等の
塗材にも適用可能である。さらに、混合させる水の割合
や塗材の厚み等は、適宜変更することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】一酸化窒素ガスの吸着分解効果試験結果のグラ
フ

【図２】メチルメルカプタンガスの吸着分解効果試験結
果のグラフ

【図３】アセトアルデヒドガスの吸着分解効果試験結果
のグラフ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０４Ｂ 14:30）Ｃ０４Ｂ 14:30）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】二酸化チタンと、石膏と、水と、石膏に
対し３０重量％以下のセメントとを混合させてｐＨ８以
上のスラリーとした塗材を壁面に塗布することを特徴と
する二酸化チタンの固定方法。
【請求項２】上記二酸化チタンの平均粒径が１０ｎｍ
以下であることを特徴とする請求項１に記載の二酸化チ
タンの固定方法。
【請求項３】上記スラリーに多孔質無機粉体を添加す
ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の二
酸化チタンの固定方法。
【請求項４】上記スラリーを下地にコテ塗りした後、
アマ出し処理を行うことを特徴とする請求項１ないし請
求項３のいずれかに記載の二酸化チタンの固定方法。