JP2003213610A

JP2003213610A - 光触媒担持セメント系組成物の施工方法

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Publication number: JP2003213610A
Application number: JP2002016453A
Authority: JP
Inventors: Yoshihisa Kaneda; 由久金田; Kumiko Sano; 久美子佐野; Masaki Ishimori; 正樹石森
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 2002-01-25
Filing date: 2002-01-25
Publication date: 2003-07-30

Abstract

(57)【要約】【解決手段】表面仕上げがなされた屋外構造物の表面
に、ポリマーセメントモルタル層を介して光触媒担持セ
メント系組成物を施工することを特徴とする光触媒担持
セメント系組成物の施工方法。【効果】本発明の施工方法によれば、構造物の表面仕
上げ材を削り取ることなく、光触媒担持セメント系組成
物を、簡便に、付着力強く塗布施工することができ、構
造物に対して、大気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）等の分解
などの光触媒の機能を、長期間にわたって付与すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、二酸化チタンなど
の光触媒を含有する光触媒担持セメント系組成物の屋外
構造物への施工方法、更に詳しくは、屋外構造物の表面
に塗装されている表面仕上げ材を削り取らずに、光触媒
担持セメント系組成物を塗装するのに適した施工方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、都市部の大気環境は、自動車排気
ガス中に含まれる窒素酸化物による汚染が深刻化してい
る。このため、この窒素酸化物を太陽エネルギーに含ま
れる紫外線を利用することにより分解できる光触媒が注
目されており、この光触媒を利用した様々な材料が提供
されている。特に、光触媒を含有した塗装系材料は、既
設の構造物に対して現場での塗装が容易である点などか
ら、その材料の普及が進んでいる（特開2000-23313
4）。

【０００３】このような既設の構造物には、周辺の環境
条件などにより、耐中性化性、耐酸性、耐アルカリ性、
耐塩分浸透性、凍結融解抵抗性などの耐久性が求めら
れ、数種類の下地調整材を塗装した後、最終的な表面仕
上げ材としてエポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂塗料など
に代表される有機系塗料などが表面に塗装される場合が
多い。しかしながら、光触媒を有機系塗料に担持した場
合、光触媒の作用により有機系塗料が劣化するため耐久
性が低下する。表面仕上げ材として用いられた有機系塗
料塗装面に対して光触媒を含有する光触媒担持組成物、
特にセメント系の光触媒担持組成物を直接塗装する場合
には、付着性が極めて小さく、剥離する可能性が高く、
表面仕上げ材を削り取るなどの前処理をしてから施工さ
れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような前
処理工程は、コストがかかる上に、施工期間が長くなる
欠点がある。そのため、既設構造物の表面に塗装されて
いる表面仕上げ材を削り取らずに、光触媒担持セメント
系組成物を、付着力強く施工する方法の確立が望まれて
いた。従って、本発明は、屋外構造物表面の表面仕上げ
材を削り取ることなく、光触媒担持セメント系組成物
を、安定に塗布施工することができる施工方法を提供す
ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、このよう
な課題を解決するために鋭意検討した結果、屋外構造物
表面の表面仕上げ材に、先ずポリマーセメントモルタル
を中間層として塗布施工し、次いで光触媒担持セメント
系組成物を塗装施工すると、当該構造物の表面に光触媒
を安定に担持でき、当該構造物に対して大気中の窒素酸
化物（ＮＯｘ）等の分解などの光触媒の機能を、長期間
にわたって付与できることを見出し、本発明を完成し
た。

【０００６】すなわち、本発明は、表面仕上げがなされ
ている屋外構造物の表面に、ポリマーセメントモルタル
層を介して光触媒担持セメント系組成物を施工すること
を特徴とする光触媒担持セメント系組成物の施工方法を
提供するものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の施工方法の対象となる屋
外構造物は、例えば舗装道路及び防音壁などの諸設備、
ダム、トンネル、煙突、電柱や支柱、ビル外壁、橋脚な
どが挙げられ、施工対象となる部材の材質は、モルタ
ル、コンクリート、鉄やアルミニウムなどの金属などで
ある。施工対象物に塗装されている表面仕上げ材の種類
は、フッ素樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウ
レタン樹脂などが挙げられるが、特に良好な付着性状が
得られる表面仕上げ材としては、アクリル樹脂、エポキ
シ樹脂、ポリウレタン樹脂が挙げられる。また、施工対
象は、既設の屋外構造物に限定されず、新しく構築され
る、表面仕上げがなされた屋外構造物の表面にも、本発
明の施工方法は有用である。

【０００８】本発明の施工方法においてポリマーセメン
トモルタル層（中間層）として使用されるポリマーセメ
ントモルタルは、セメント、骨材及び水に樹脂を加えた
もので、非弾性系ポリマーセメントモルタルが好まし
い。非弾性系ポリマーセメントモルタルは、施工後、外
部からの衝撃による塗布膜の剥離が、被衝撃部の局所に
とどまり、塗布膜全体の剥離が生じにくく好ましいが、
弾性系ポリマーセメントモルタルは、外部衝撃による剥
離が、被衝撃部から波及し塗布膜の全体に広がる場合が
あり好ましくない。

【０００９】ポリマーセメントモルタルに用いられる樹
脂としては、アクリル樹脂、エチレン酢酸ビニル樹脂、
エポキシ樹脂、スチレンブタジエンゴム、ポリプロピレ
ン、ポリ酢酸ビニルなどが挙げられ、このうちアクリル
樹脂、エチレン酢酸ビニル樹脂、エポキシ樹脂が好まし
い。樹脂としては、特に水溶性エポキシ樹脂が好まし
く、表面仕上げ材としてポリウレタン樹脂が使用されて
いる構造物の表面に使用すると、最も優れた付着状態と
なり好ましい。また、用いる樹脂のガラス転移温度（Ｔ
ｇ）を−１０〜６０℃とすることが好ましい。

【００１０】セメントとしては、普通ポルトランドセメ
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、ＧＲＣセメント、アルミナセメント、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、白
色ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメントな
どが挙げられる。

【００１１】骨材としては、川砂、海砂、砕砂、珪砂な
どが挙げられる。

【００１２】ポリマーセメントモルタル中には、セメン
ト１００重量部に対し、樹脂を５〜５０重量部、好まし
くは１０〜４０重量部、骨材を５０〜３００重量部、好
ましくは１００〜２００重量部、水を２０〜２００重量
部、好ましくは４０〜１００重量部を含有するのが好ま
しい。

【００１３】屋外構造物の表面仕上げ材の表面にポリマ
ーセメントモルタルを塗布施工するには、刷毛、ローラ
ー、コテ、吹き付けなどを用いるのが好ましい。中間層
としてのポリマーセメントモルタル層は、乾燥後の厚さ
が０．３〜２mm、好ましくは０．３〜１mmとなるように
塗布施工するのが好ましい。

【００１４】中間層のポリマーセメントモルタルは塗布
施工後、急激な水分の乾燥がしないように、また水など
がかからないようにして養生する。養生時間は用いるセ
メントの種類や施行時の気温などによって異なるが、３
〜７２時間、好ましくは５〜４８時間養生するのが好ま
しい。

【００１５】本発明の施工方法において使用する光触媒
担持セメント系組成物は、光触媒とセメント及び他のカ
ルシウム化合物、骨材、増粘剤、保水剤及び接着強度
剤、白華防止剤、水などと混合したものが好ましい。

【００１６】光触媒としては光触媒作用を有する金属酸
化物粉末、具体的には、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、酸化第二鉄などを用いることができる。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ので好ま
しい。二酸化チタンは比表面積（ＢＥＴ値）が２０〜３
５０m²／ｇ程度の粉末が適当である。光触媒の配合量は
セメント１００重量部に対して５〜２００重量部が適当
である。この配合量が５重量部未満では光触媒効果が乏
しく、２００重量部を上回ると組成物の流動性が大幅に
低下し、施工が難しくなる場合がある。

【００１７】光触媒の粒子表面及び／又は粒子内部に、
銅、銀、金、ランタン、セリウム、亜鉛、バナジウム、
鉄、コバルト、ニッケル、ルテニウム、ロジウム、パラ
ジウム、白金などの金属や金属化合物の少なくとも１種
を存在させると、優れた光触媒活性を有するため好まし
い。より好ましい光触媒は、二酸化チタンの粒子表面及
び／又は粒子内部に、銅、銀、金、ランタン、セリウ
ム、亜鉛、バナジウム、鉄、コバルト、ニッケル、ルテ
ニウム、ロジウム、パラジウム、白金などの金属や金属
化合物の少なくとも１種を存在させた光触媒であり、最
も好ましい光触媒は、二酸化チタンの粒子表面及び／又
は粒子内部に、ランタンの酸化物、水酸化物を存在させ
た光触媒である。ランタンの酸化物、水酸化物を存在さ
せると、大気中の窒素酸化物除去に特に有効である。

【００１８】この光触媒をセメントに担持させる場合、
セメントはカルシウム含有量が少ないものが望ましく、
具体的には、セメント中のカルシウム量が酸化物（Ｃａ
Ｏ）換算で５５重量％以下のセメントである。好ましく
は５０重量％以下のセメントが良い。セメント中のカル
シウム量が５５重量％を超えると、長期の使用期間中に
光触媒担持セメント系組成物の表面に炭酸カルシウム結
晶層が形成されやすく、窒素酸化物等に対する光分解能
が次第に低下する。光触媒の配合量にもよるが、上記カ
ルシウム量のセメントを用いることにより、光触媒担持
セメント系組成物中のカルシウム量を概ね１５重量％以
下に抑えれば、炭酸カルシウム結晶層の生成を十分に抑
制することができる。

【００１９】通常の普通ポルトランドセメント中に含有
されるカルシウム量は、酸化物（ＣａＯ）に換算して６
５重量％前後であるので、上記低カルシウムセメントに
は適さない。一方、高炉セメントやシリカセメントない
しフライアッシュセメントなどの混合セメント、及びＧ
ＲＣセメントやアルミナセメントの一部はカルシウム量
が本発明の上記範囲に適するので、これらを上記光触媒
担持セメント系組成物の低カルシウムセメントとして用
いることができる。

【００２０】光触媒担持セメント系組成物には、上記カ
ルシウム量の範囲内で、流動性を高めるために炭酸カル
シウム及び／又は水酸化カルシウムを含有することがで
きる。これらのカルシウム化合物を含有することによ
り、カルシウムイオンがセメント中のアルミネート相に
水と共に取り込まれ、アルミネート相の急速な水和を抑
制して流動性を長時間高く維持することができる。

【００２１】また、光触媒担持セメント系組成物には、
アルカリ金属硫酸塩及び／又はアルカリ土類金属硫酸塩
を含有しても良い。アルカリ金属硫酸塩及び／又はアル
カリ土類金属硫酸塩を含有することにより光触媒の光分
解性能をより高めることができる場合がある。アルカリ
金属硫酸塩及び／又はアルカリ土類金属硫酸塩として
は、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸マグネシウム
などを用いることができ、それらは水和物であっても良
い。アルカリ金属硫酸塩及び／又はアルカリ土類金属硫
酸塩の含有量は、光触媒１００重量部に対して、０．０
１〜１０重量部が適当であり、０．０５〜５重量部が好
ましい。

【００２２】更に、光触媒担持セメント系組成物には強
度を高めるために骨材を含有することができ、また、増
粘剤や保水剤あるいは接着強度増強剤の１種又は２種以
上を含有することができる。骨材は一般のモルタルやコ
ンクリートに配合されるものを用いることができる。増
粘剤や保水剤あるいは接着強度増強剤などの作用を有す
る添加剤としては、セルロース系化合物、アクリル系化
合物、ビニル系化合物、アクリル酸系増粘剤、植物性増
粘剤、エマルジョン・ラテックス系化合物などを用いる
ことができる。これら添加剤の使用量はセメント１００
重量部に対して０．０５〜２００重量部が適当である。
使用量がこれより少ないと、例えば保水性が不足して硬
化後にヒビ割れを生じやすくなる。一方、使用量が上記
範囲より多いと流動性が低下して取り扱い難くなる。ま
た、光触媒担持セメント系組成物は、必要に応じ、市販
の分散剤、消泡剤、減水剤、高性能減水剤、白華防止剤
などを適量添加することができる。

【００２３】光触媒担持セメント系組成物を中間層の表
面に塗布施工するには、刷毛、ローラー、コテ、吹き付
けなどを用いるのが好ましい。光触媒担持セメント系組
成物は、乾燥後の厚さが０．３〜３mm、好ましくは０．
５〜１mmとなるように塗布施工するのが好ましい。

【００２４】光触媒担持セメント系組成物は、例えば、
水に接着増強剤を分散し、次いでセメント、骨材などの
成分及び二酸化チタンなどの光触媒を徐々に投入し２〜
３分間程度混練（一次混練）し、次いで、好ましくは２
〜３分間静置後、３０秒間の混練を数回繰り返してか
ら、減水剤を投入し、１〜２分間程度混練（二次混練）
することにより製造される。減水剤の投入量は、モルタ
ルフロー値が１２０mm以上、好ましくは１２０〜１７０
mmとなるように調整するのが好ましい。なお、モルタル
フロー値は、ＪＡＳＳ１５Ｍ−１０３「セメントのセ
ルフレベリング材規格」に準拠した方法で測定した値を
いう。

【００２５】光触媒担持セメント系組成物の施工手順は
特に限定されないが、例えば次の施工手順が挙げられ
る。（ｉ）屋外構造物の表面に付着している汚れ、埃、油脂
類などを洗浄剤、水などで洗い流して表面を清浄にす
る。（ii）ポリマーセメントモルタルをローラーなどの塗工
具に付けて、施工面に塗布してから表面を均一にした後
に必要に応じて養生を行う。（iii）光触媒担持セメント系組成物を、ローラーなど
の塗工具に付けて、中間層の表面に塗布してから表面を
均一にする。

【００２６】

【実施例】次に実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明
するが、本発明は何らこれに限定されるものではない。光触媒担持セメント系組成物施工面の調製（１）ポリウレタン樹脂塗装面コンクリート又は鉄板に、下塗り層として変性エポキシ
樹脂（プリナインＮｏ．１０００：日本油脂（株））を
刷毛で６０μmの厚さに３回塗布し、中塗り層として変
性エポキシ樹脂（エピコマリン（ウレタン用中塗り）：
日本油脂（株））を刷毛で３０μmの厚さに塗布し、次
いで、上塗り層としてポリウレタン樹脂（ハイウレタン
Ｎｏ．５８００：日本油脂（株））を刷毛で３０μmの
厚さに塗布後、十分乾燥させて２４０μmの厚さの塗装
面を得た。

【００２７】（２）エポキシ樹脂塗装面コンクリートに、エポキシ樹脂（強力防水塗料：（株）
アサヒペン）を刷毛で３０μmの厚さに２回塗布した
後、十分乾燥させて６０μmの厚さの塗装面を得た。

【００２８】（３）アクリル樹脂塗装面コンクリートに、アクリル樹脂（油性フロアー用：
（株）カンペハピオ）を刷毛で３０μmの厚さに２回塗
布した後、十分乾燥させて６０μmの厚さの塗装面を得
た。

【００２９】実施例１次の組成のポリマーセメントモルタル及び光触媒担持セ
メント系組成物を調製した。（１）ポリマーセメントモルタル（ｉ）エポキシ樹脂モルタル水溶性エポキシ樹脂（Ｔｇ：５０℃）（EM-101-50：旭電化工業（株））２２（重量部）硬化剤（EH-4163：旭電化工業（株））９アーウィンセメント（太平洋セメント（株））１００珪砂１００水４５

【００３０】（ii）アクリル樹脂モルタルアクリル樹脂エマルジョン（Ｔｇ：−７℃）（固形分45重量部）（A-1600：旭化成工業(株)）３０（重量部）普通ポルトランドセメント（太平洋セメント（株））１００珪砂１００水４５

【００３１】（iii）エチレン酢酸ビニル樹脂モルタルエチレン酢酸ビニル樹脂（Ｔｇ：１４℃）（DM-200：クラリアントポリマー(株)）２０（重量部）普通ポルトランドセメント（太平洋セメント（株））１００珪砂１００水４５

【００３２】（２）光触媒担持セメント系組成物二酸化チタン光触媒担持セメント系混合物^* （STコート：太平洋セメント(株)）３３５（重量部）アクリル系接着増強剤（A-1600：旭化成工業(株)）３５水９０モルタルフロー値：１５０mm

【００３３】 * 二酸化チタン光触媒担持セメント系混合物の組成二酸化チタン光触媒４６（重量部）耐アルカリセメント（GRCセメント）１００珪砂１７５炭酸カルシウム５水酸化カルシウム５ポリカルボン酸系分散剤４

【００３４】モルタルフロー測定法：ＪＡＳＳ１５Ｍ−１０３「セルフレベリング材の品質
規準」準拠厚さ５mmのガラス板上に内径５０mm、高さ５１mmの塩化
ビニル製パイプ（内容積１００mL）を置き、モルタルを
充填した後、パイプを引き上げた。モルタルの広がりが
静止した後、直角２方向の直径を測定し、その平均値を
モルタルフロー値とした。

【００３５】表１に記載の表面仕上げ樹脂塗装をした下
地部材の表面に、ポリマーセメントモルタルを、ローラ
ーを用いて均一に塗布した後、急激な乾燥がおこらない
ように、また水などがかからないように１２時間養生し
た。ポリマーセメントモルタル中間層の乾燥後の厚さ
は、塗布重量及び比重から０．５mmとなるように調整し
た。次いで、光触媒担持セメント系組成物を、乾燥後の
厚さが０．５mmとなるようにローラーを用いて均一に塗
布した。

【００３６】施工した光触媒担持セメント系組成物の付
着強さを、ＪＩＳＡ６９０９「建築用仕上塗材の付着
強さ試験方法（建研式付着試験法）」に準拠して測定し
た。また光触媒担持セメント系組成物の施工時の塗布作
業性及び付着試験による塗布膜の剥離状況を目視観察し
た。付着強さ試験方法：下地に光触媒担持セメント系組成物
を塗布した後２８日間保管してから、その上にアタッチ
メントをエポキシボンドで接着した。ボンドが完全に硬
化した後、光触媒担持セメント系組成物が剥離するま
で、アタッチメントを上方に引っ張り、剥離時の最大引
っ張り強度を測定し付着強さとした。

【００３７】測定評価結果を表１に示す。

【００３８】

【表１】

【００３９】本発明１〜６は、いずれも光触媒担持組成
物の塗布膜の付着強さが０．５Ｎ／mm²以上であって、
更に塗布膜の剥離残存性もよく優れていた。

【００４０】

【発明の効果】本発明の施工方法によれば、屋外構造物
の表面仕上げ材を削り取ることなく、光触媒担持セメン
ト系組成物を、簡便に、付着力強く塗布施工することが
でき、構造物に対して、大気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）
等の分解などの光触媒の機能を、長期間にわたって付与
することができる。

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｃ０４Ｂ 28/02 Ｃ０４Ｂ 14:30 // Ｅ０１Ｄ 19/02 24:26 ＤＥ０２Ｂ 8/00 Ｃ (Ｃ０４Ｂ 28/02 24:28 Ａ 14:30 111:80 24:26 Ｂ０１Ｄ 53/36 Ｊ１０２Ｄ 24:28）ＺＡＢ 111:80 (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） 2D051 AA05 AF01 AF02 AG11 AG13 AG14 AG15 AG17 EA01 2D059 AA03 GG02 GG22 4D048 AA06 AB03 BA07X BA41X BB03 CA10 EA01 4G012 PA11 PB30 PB31 PB33 PC08 PC11 PE04 4G069 BA04A BA04B BA48A CA01 CA03 CA06 CA10 CA13 EC22X FA03 FB23 FB71

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面仕上げがなされている屋外構造物の
表面に、ポリマーセメントモルタル層を介して光触媒担
持セメント系組成物を施工することを特徴とする光触媒
担持セメント系組成物の施工方法。
【請求項２】屋外構造物の表面が、アクリル樹脂、エ
ポキシ樹脂又はポリウレタン樹脂で塗装したものである
請求項１記載の施工方法。
【請求項３】ポリマーセメントモルタルが、非弾性系
ポリマーセメントモルタルである請求項１又は２記載の
施工方法。
【請求項４】ポリマーセメントモルタルの樹脂が、ア
クリル樹脂、エチレン酢酸ビニル樹脂又はエポキシ樹脂
である請求項１〜３のいずれか１項に記載の施工方法。
【請求項５】ポリマーセメントモルタルの厚さが０．
３〜２mm（乾燥後）である請求項１〜３のいずれか１項
記載の施工方法。
【請求項６】光触媒担持セメント系組成物の厚さが
０．３〜３mm（乾燥後）である請求項１〜５のいずれか
１項記載の施工方法。