JP2002239398A - 大気浄化用組成物および大気浄化用物体 - Google Patents

大気浄化用組成物および大気浄化用物体

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Yoshihisa Kaneda
由久 金田
Kumiko Sano
久美子 佐野
Masaki Ishimori
正樹 石森
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    • C04B2111/2038Resistance against physical degradation
    • C04B2111/2061Materials containing photocatalysts, e.g. TiO2, for avoiding staining by air pollutants or the like

Abstract

(57)【要約】 【課題】浄化効果および経済性に優れた大気浄化用組成
物と大気浄化用物体の提供 【解決手段】セメントモルタルに光触媒粉体を配合した
水硬性の大気浄化用組成物であって、細骨材と光触媒粉
体の合計量に対するセメント量比(セメント粉体比)が
0.45以上、水セメント比が45〜200、水混練後
のフロー値が150mm以上であることを特徴とし、薄い
コーティング層を形成するのに適し、組成物中に光触媒
粉体が均一に分散し、光触媒効果を長期間維持し、経済
性に優れた大気浄化用組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、セメントモルタル
に光触媒粉体を配合した薄膜コーティングに適した大気
浄化用組成物と、この組成物からなる浄化用コーティン
グ層を有する大気浄化用物体に関する。
【0002】
【従来の技術】二酸化チタンなどの光触媒物質をセメン
ト系材料やその他の担持組成物に配合した光触媒組成物
が大気浄化用材料として提案されており、この光触媒組
成物からなるコーティング層を基体表面に設けた大気浄
化用構造物も提案されている。このような光触媒組成物
は大気に接触する表面部分の光触媒作用によって大気浄
化の効果が得られる。従って、光触媒物質を含有するコ
ーティング層の層厚が厚過ぎると下層に含まれる光触媒
物質が十分に利用されず、一方、コーティング層が薄過
ぎる場合やコーティング層の表面だけに光触媒物質が偏
在している場合には、コーティング層の摩耗などによっ
て短期間に光触媒作用が失われる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】具体的には、例えば光
触媒物質を担持する材料がセメント系材料であるとき、
このセメント系材料が好ましい流動性や固結性、粘性な
どを有していない場合には適切な層厚のコーティング層
を形成できず、あるいは光触媒物質の分散が不均一にな
ったり、付着強度が低く、耐久性が乏しいなどの問題を
生じる。
【0004】本発明は、セメント系材料を用いた光触媒
担持組成物について、このような従来の問題を解決した
ものであり、最適な層厚のコーティング層を形成するこ
とができ、経済性および耐久性に優れ、しかも施工の容
易な大気浄化用組成物および大気浄化用物体を提供す
る。
【0005】
【課題を解決する手段】すなわち、本発明は以下の構成
からなる大気浄化用組成物および大気浄化用物体に関す
る。 (1)セメントモルタルに光触媒粉体を配合した水硬性
の大気浄化用組成物であって、細骨材と光触媒粉体の合
計量に対するセメント量比(セメント粉体比)が0.45
以上、水セメント比が45〜200、水混練後のフロー
値が150mm以上であることを特徴とする大気浄化用組
成物。 (2)セメント100重量部に対して、光触媒粉体10
〜190重量部および細骨材10〜190重量部(ただ
し、光触媒粉体と細骨材の合計量220重量部以下)、
増粘保水剤ないし接着増強剤、およびカルシウム化合物
を含む上記(1)の大気浄化用組成物。 (3)光触媒粉体がアナターゼ型二酸化チタン粉である
上記(1)または(2)の大気浄化用組成物。 (4)上記(1)、(2)または(3)の大気浄化用組成物からな
る厚さ0.2〜1.0mmの浄化用コーティング層を有する
ことを特徴とする大気浄化用物体。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施形態に基づい
て詳細に説明する。本発明の大気浄化用組成物は、セメ
ントモルタルに光触媒粉体を配合した水硬性組成物であ
って、細骨材と光触媒粉体の合計量に対するセメント量
(セメント粉体比)が0.45以上、水セメント比が45
〜200、水混練後のフロー値が150mm以上であるこ
とを特徴とし、組成物中に光触媒粉体が均一に分散し、
かつ層厚1mm以下のコーティング層を形成するのに適し
たものである。
【0007】本発明に用いるセメントの種類は限定され
ない。普通ポルトランドセメントを始めとして各種の汎
用セメントを用いることができる。なお、施工上から普
通ポルトランドセメントが好適であり、なかでも白色セ
メントが好ましい。セメントに加える細骨材は一般のモ
ルタルに用いられている川砂や珪砂などの通常の細骨材
を用いることができる。
【0008】光触媒粉体は紫外線によって光酸化還元反
応を促進する粉体であり、具体例としては、二酸化チタ
ン、二酸化スズ、酸化亜鉛、三酸化タングステン、酸化
セリウム、チタン酸バリウムおよび酸化第二鉄の粉体が
用いられる。このうち二酸化チタンは優れた光触媒活性
を有し、なかでもアナターゼ型二酸化チタンは光触媒活
性が高い。二酸化チタンは比表面積(BET値)が20〜3
50m2/gの粉末が好ましい。
【0009】本発明の大気浄化用組成物は、セメントに
細骨材を配合したセメントモルタルをベースとし、この
セメントモルタルに上記光触媒粉体を配合したものであ
り、細骨材(S)と光触媒粉体(T)の合計量に対するセメ
ント量(C)の比〔C/(S+T):セメント粉体比と云
う〕が0.45以上、水セメント比が45〜200、水
混練直後のスラリーのフロー値が150mm以上のもので
ある。尚、スラリーのフロー値は、JAS(日本建築学
会)15M-103に準拠した方法で測定した。
【0010】セメント粉体比が0.45未満ではセメン
トによる固結力が不十分であり、この組成物からなるコ
ーティング層の基板に対する付着強度が低く、ひび割れ
などを生じやすい。また、水セメント比が45より低い
とスラリーの流動性が乏しくなり、150mm以上のフロ
ー値が得られ難く、層厚が1mm以下の薄いコーティング
層を得るのが難しくなる。この水セメント比は60以上
が好ましい。因みに、通常のセメントモルタルやコンク
リートの水セメント比は概ね45〜55程度であり、本
発明の組成物の水セメント比はこれよりかなり高い。本
発明の組成物はセメントの他に相当量の光触媒粉体を含
有しており、これが水を取り込むので、通常のセメント
モルタルやコンクリートの水セメント比の範囲では十分
な流動性が得られない。ただし、水セメント比が200
を上回るとコーティング層を形成したときに乾燥収縮が
大きく、亀裂を生じやすくなるので好ましくない。
【0011】上記組成物の具体的な配合量は、例えば、
セメント100重量部に対して、光触媒粉体10〜19
0重量部および細骨材10〜190重量部、ただし光触
媒粉体と細骨材の合計量220重量部以下の範囲が好ま
しい。なお、光触媒粉体の量が10重量部より少ないと
光触媒作用が乏しく、大気を浄化する効果が不十分にな
る。細骨材の量が10重量部より少ないとひび割れが発
生し易くなるので好ましくない。また、細骨材と光触媒
粉体の合計量が220重量より多いとセメント粉体比が
0.45より低くなるので適当ではない。
【0012】本発明の大気浄化用組成物は、セメントモ
ルタルと光触媒粉体の成分以外に、増粘保水剤や接着増
強剤、カルシウム化合物、消泡剤などを含むことができ
る。増粘保水剤は増粘性または保水性を与える添加剤で
あり、例えば、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセ
ルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、メチルヒド
ロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセ
ルロース等のセルロース系化合物、アクリルアミド等の
アクリル系化合物、ポリビニルアルコール等のビニル系
化合物を用いることができる。増粘保水剤の添加量は
0.05〜2重量部が適当である。増粘保水剤の量がこ
れより少ないと保水性が不足し、硬化後にヒビ割れを生
じやすくなる。一方、増粘保水剤がこの範囲より多いと
流動性が低下し、取り扱い難くなる。
【0013】接着増強剤は硬化後のヒビ割れや剥離等を
防止し、接着強度を高める添加剤である。例えば、エチ
レン酢酸ビニル系、アクリル系、スチレンブタジエンゴ
ム系等の高分子エマルジョン等を用いることができる。
接着増強剤の添加量は1〜200重量部が適当である。
添加量が1重量部未満では硬化後にヒビ割れや剥離を生
じやすくなり、接着強度が向上しない。この添加量が2
00重量部を上回ると粘性が高くなるため流動性が低下
して施工性が劣化する。なお、増粘保水剤と接着増強剤
の性質を兼用する水溶性高分子化合物を用いても良い。
【0014】また、炭酸カルシウムや水酸化カルシウム
を添加することによって流動性を長時間維持して施工性
を高めることができる。カルシウムイオンはセメント中
のアルミネート相に水と共に取り込まれ、添加した水の
一部が保持されるのでアルミネート相の急速な水和が抑
制され、この水の存在によって流動性が比較的長時間維
持される。なお、酸化カルシウム(生石灰)にはこのよう
な効果が少ないのでカルシウム化合物としては炭酸カル
シウムまたは水酸化カルシウムが適当である。この添加
量はセメント100重量部に対して1〜43重量部が好
ましい。この量が1重量部未満では流動性を高める効果
が殆どなく、一方、43重量部を上回っても流動性はそ
れほど変わらない。
【0015】本発明の大気浄化用物体は、上記大気浄化
用組成物を基材の表面に0.2〜1.0mmの厚さに設けて
浄化用コーティング層を形成したものである。このコー
ティング層は、吹き付け方法、またはローラー塗り、ハ
ケ塗りなど上記厚さに塗布できる方法によって形成する
のが好ましい。
【0016】
【実施例および比較例】本発明を実施例および比較例に
よって具体的に以下に示す。なお、NOxの分解性能は
次の条件に従って測定した。 〔測定条件〕 対象ガス:一酸化窒素、光源・光量:ブラ
ックライト1.0mW/cm2(サンプル表面上)、反応容器:
4.0リットル、ガス循環:4.0リットル/min、測定方法:NO
x用ガス検知管、温度・湿度:約20℃、約40〜60
【0017】〔実施例1〕表1に示す配合に従い、普通
ポルトランドセメント(太平洋セメント社製品,フ゛レーン比表面
積3400cm2/g)に、二酸化チタン(石原産業社製品:比表面
積250m2/g,平均粒径7nm)、炭酸カルシウム、消石灰、細
骨材(6〜8号硅砂)、消泡剤、増粘剤、酒石酸、接着増強
剤、高性能減水剤を適宜混合し、これに水を加えて約1
分間混練して大気浄化用組成物を調製した。この組成物
スラリーをリンシガンスプレーを用いてコンクリート系
基材に吹き付け、24時間乾燥して所定厚さのコーティ
ング層を形成した。このコーティング層の性状を表2に
示した。表2に示すように、本発明の組成範囲内の試料
(No.1〜11)は何れもスラリーのフロー値が150mm以
上であり、従って、吹付け状態が良好であり、コーティ
ング層の付着強度も高く、ひび割れも生じない。一方、
比較試料(No.B1〜B9)は全て1mm以下の層厚の安定なコ
ーティング層を形成することができず、しかも吹付けた
付着状況が不良であり、乾燥後には表面にひび割れが生
じている。このコーティング層を有する試料を屋外に暴
露してNOxの分解性能を調べた。この結果を表2に示
した。
【0018】〔実施例2〕本発明に係る大気浄化用組成
物〔セメント30wt%、砂50wt%、二酸化チタン15wt%〕
15kgに、接着増強剤(アクリルエマルシ゛ョン)1.5kg、水4.0k
gを混練した後、リンシガンスプレーで所定量を基材表
面に吹き付け、24時間乾燥してコーティング層を形成
した。この試料を屋外に暴露し、NOx分解性能を調べ
た。比較試料として、二酸化チタン粉末を含有する液状
の非セメント系スラリーを用いてコーティング層を形成
したものについて同様にNOx分解性能を調べた。この
結果を表3に示した。本発明の試料(No.A-21,A-22,A-2
3)は屋外暴露後6月経過しても高いNOx除去率を示し
たが、比較試料(No.B-10,B-11)は屋外暴露後3月経過後
からNOxの除去率が次第に低下し、6月経過するとN
Oxの除去率が大幅に低下している。
【0019】
【表1】
【0020】
【表2】
【0021】
【表3】
【0022】
【発明の効果】本発明の大気浄化用組成物は、層厚1mm
以下の薄いコーティング層を形成するのに適しており、
組成物中に光触媒粉体が均一に分散し、コーティング層
の摩耗に対しても十分な層厚を有するので光触媒効果を
長期間維持することができる。またコーティング層は適
切な層厚を有するので、従来のような厚いコーティング
層に見られたような下側に含まれる光触媒が利用されな
い等の問題を生じることがなく、経済性にも優れる。
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) B01J 37/02 301 C04B 111:00 C04B 14/30 B01D 53/36 ZABJ 28/04 C // C04B 111:00 102D (72)発明者 石森 正樹 千葉県佐倉市大作二丁目4番2号 太平洋 セメント株式会社中央研究所内 Fターム(参考) 4D048 AA06 AB03 BA07X BA12X BA41X EA01 4G012 PA04 PA11 PA14 PB03 PB08 PB28 PB29 PB30 PB31 PB40 PC01 PC08 PC11 4G069 AA03 AA08 BA04A BA04B BA16A BA16B BA16C BA48A CA01 CA10 CA13 DA06 EA01X EA01Y EB15X EB15Y EC22X EC22Y FA01 FA03 FB24 FC05 FC08

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 セメントモルタルに光触媒粉体を配合し
    た水硬性の大気浄化用組成物であって、細骨材と光触媒
    粉体の合計量に対するセメント量比(セメント粉体比)が
    0.45以上、水セメント比が45〜200、水混練後
    のフロー値が150mm以上であることを特徴とする大気
    浄化用組成物。
  2. 【請求項2】 セメント100重量部に対して、光触媒
    粉体10〜190重量部および細骨材10〜190重量
    部(ただし、光触媒粉体と細骨材の合計量220重量部
    以下)、増粘保水剤ないし接着増強剤、およびカルシウ
    ム化合物を含む請求項1の大気浄化用組成物。
  3. 【請求項3】 光触媒粉体がアナターゼ型二酸化チタン
    粉である請求項1または2の大気浄化用組成物。
  4. 【請求項4】 請求項1、2または3の大気浄化用組成
    物からなる厚さ0.2〜1.0mmの浄化用コーティング層
    を有することを特徴とする大気浄化用物体。
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