【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、大気中に存在する有害物質を光触媒組成物によって除去する光触媒機能を有するコンクリート等のセメント系硬化材よりなる成形物及びその成形物の製造方法に関するもので、特に成形物の表面に光触媒機能を有する材料を脱落させることなく大量、且つ強固に被着してなるセメント系成形物及び該セメント系成形物の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のセメント系成形物においては、当該成形物の使用場所により、その表面が大気汚染や細菌類の繁殖等により汚染され、また、これらの汚染で当該セメント系成形物から悪臭が発生していた。上記現象を防止する手段としては大気を浄化すること、水質を浄化すること等の手段が考えられている。当該手段の有効なものとしては、酸化チタンの光触媒機能を利用するものがある。当該材料を利用するものとしては特開平９ー１５７５４９号公報、特開平１１ー９３１３４号公報、特開平１１ー２６３６５３号公報、特開平１１ー１９３６２９号公報、特開平１１ー３２３１９０号公報、特開平１１ー３２３１９１号公報及び特開平１１ー３２３２５７号公報等で汚染浄化手段が提案されている。
【０００３】
上記手段は、いずれにおいてもセメント系成形物に光触媒機能を有する酸化チタンを組み込ませるもので、これによりセメント系成形物の表面に現れる汚染や悪臭の発生を防止している。
【０００４】
上記汚染や悪臭発生の防止手段として上記公報で開示されている内容は下記の通りである。
１）特開平９ー１５７５４９号公報で提案されているものは、酸化チタンを有機樹脂のエマルジョンに混合してセメント系成形物の表面に塗布するものである。
２）特開平１１ー９３１３４号公報で提案されている防止手段は、セメントと酸化チタンを水を介して混練して酸化チタン含有セメントをセメント系成形物として適用するものである。
３）特開平１１ー２６３６５３号公報で提案されているものは、酸化チタン粉末とセメントとの混和物をセメント系成形物の表面に吹き付けるものである。
４）特開平１１ー１９３６２９号公報で提案されている防止手段は、合成樹脂発泡体からなる型枠にバインダー層を介して酸化チタンを付着し、この型枠にセメントを打ち込んで成形するものである。
５）特開平１１ー３２３１９０号公報、特開平１１ー３２３１９１号公報及び特開平１１ー３２３２５７号公報等で提案されている防止手段は、有機溶剤に分散させた酸化チタンと光触媒作用では分解されないバインダーとを混合した光触媒塗料をセメント系成形物に塗布して乾燥定着させたものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の防止手段は、１）にあっては、有機樹脂自体が光触媒作用により分解されるので、有機樹脂を介してセメント系成形物の表面に定着している酸化チタンは定着状態が不安定となり早期に該セメント系成形物の表面より脱落する欠点があった。
【０００６】
また、上記２）の防止手段にあっては、セメントと酸化チタンとを混練してセメント系コンクリート成形物を成形しているので、光触媒作用を発揮する成形物表面の酸化チタンの量は、酸化チタンの総使用量に対して極めて少なく、該光触媒作用を達成する使用効率が低く、且つ、該酸化チタンはセメントと比較して高価であり大幅なコスト上昇となり非経済的であった。
【０００７】
更に、上記３）の防止手段にあっては、セメント系成形物に吹き付けているので均等に付着させのは困難で、所定の効果を得るには所定厚になるまでの吹き付けが必要となり、酸化チタンのバラツキに問題があり、且つ、セメント系成形物の表面の平滑性を損ない、並びにセメント系成形物が基層と表面層の二層構造となり、光触媒機能を有する表層が剥離し易い欠点があった。
【０００８】
また、上記４）の防止手段にあっては、発泡スチロール等の合成樹脂発泡体からなる型枠にバインダー層を介して酸化チタンの粉末を付着し、該型枠にセメントを打ち込んで成形しているので、成形後に該合成樹脂発泡体の型枠を破損して脱型することになり、型枠の反復使用ができず非経済的であり、且つ、当該型枠を廃棄物として処理しなければならなかった。更に、該酸化チタンを安定的に型枠に保持させるにはバインダーの量を多くする必要があり、該バインダーは成形後に流出するとはいえ、多くの量が成形物の表面に残留し、残留したバインダーは酸化チタンがセメント系成形物の表面に良好に定着することの妨げとなっていた。
【０００９】
また、上記５）の防止手段にあっては、有機溶剤に分散させた酸化チタンと光触媒作用では分解されないバインダーを混合した光触媒塗料を塗布しているが、光触媒塗料に分解されないバインダーはフッ素系のみであり作業環境の汚染、人体への影響、危険性、塗布作業の煩雑さ等々の問題点があった。
【００１０】
上記従来例の内、酸化チタンを吹き付ける方法が好ましい手段であるが、該酸化チタンは比重が大きいため、粘度の小さい溶液を使用して吹き付けているので、表面に塗布する酸化チタンの膜厚は１０ミクロン以下と薄くなってしまい、大気に充分に触れるほどの量を吹き付けることは困難であった。
【００１１】
また、溶液の粘度が小さいため、流れ落ちる「タレ」現象が発生し、表面にムラが生じて均一に酸化チタンが分散被着される表面とはならなかった。表面にムラがあれば、触媒反応がそれだけ低下することになる。
更に、コンクリートやモルタル等のセメント系硬化材が硬化した後の塗布であるため、該硬化材と酸化チタンとの接着力は硬化材の凹凸に頼らざるを得ず、酸化チタンが表面から剥がれる「ハガレ」の危険性が非常に高という問題点があった。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記様々な課題を解決するために成されたもので、身体に悪影響を及ぼすことなく、空気の浄化や悪臭発生の防止を達成することができ、特にＮＯｘ量の数値を下げることにより当該環境基準を達成することが可能で、セメント系成形物の表面に光触媒機能を有する材料を所定量、強固に被着してなるセメント系成形物及び該セメント系成形物の製造方法に関する。
【００１３】
その具体的手段として、光触媒機能を有する材料を含有したシートを型枠より転移被着してセメント系硬化材の表面に光触媒層を形成してなる光触媒機能を有するセメント系成形物を特徴とする。
【００１４】
上記光触媒機能を有する材料を、酸化チタン或いはアパタイト被覆酸化チタンとした光触媒機能を有するセメント系成形物を特徴とする。
【００１５】
上記シートを、水溶性、水解性又はアルカリ崩壊性の紙或いは繊維製とした光触媒機能を有するセメント系成形物を特徴とする。
【００１６】
また、型枠の内側面に離型剤を塗布し、該離型剤の塗布面に光触媒機能を有する材料を含有したシートを被着し、該型枠のシート面を覆うようにセメント系硬化材を流し込んで硬化させ、該セメント系硬化材の表面に該シートを型枠より転移被着してなるセメント系成形物の製造方法を特徴とする。
【００１７】
更に、型枠の内側面に離型剤を塗布し、該離型剤の表面にセメント系硬化材とは異なる消滅色素を有する材料を被着し、該着色材料の表面側に光触媒機能を有する材料を含有したシートを被着し、該型枠のシート面を覆うようにセメント系硬化材を流し込んで硬化させてなる光触媒機能を有するセメント系成形物の製造方法を特徴とする。
【００１８】
上記光触媒機能を有する材料は、酸化チタン或いはアパタイト被覆酸化チタンとした光触媒機能を有するセメント系成形物の製造方法を特徴とする。
【００１９】
更に、上記シートを、水溶性、水解性又はアルカリ崩壊性の紙或いは繊維製とした光触媒機能を有するセメント系成形物の製造方法を特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、実施例に基づいて本発明を詳述する。
【実施例１】
本実施例の光触媒機能を有するセメント系硬化材を製造する方法は、まず、予め型枠内に光触媒材料を均等に分散配置するために、型枠の該セメント系硬化材が打設される側に、界面活性剤や油分を主成分とする油性或いは水溶性の離型剤を吹き付け、或いは塗布し、該離型剤の表面側に光触媒材料を有するシートを被着させる。
【００２１】
上記型枠としては、鋼製型枠、木製型枠、ゴム製型枠等のものを採用することにより反復使用しながら各種セメント系成形物を製造することができ、且つそれら型枠の様々な形状により異なった形状の成形物を得ることができる。
【００２２】
上記セメント系成形物を成形する型枠内に打設するセメント材料としては、スランプの大小に関係なく、ポルトランドセメント、早強セメント、高炉セメント等の一般的な材料である。
また、上記によって成形されるセメント系成形物としては、縁石等の小型成形物からＬ字型擁壁や大型積みブロック等の大型成形物まで様々な用途及び形状のものに採用できる。
【００２３】
上記光触媒材料としては、酸化チタン（チタニア）を使用する。該酸化チタンは、光が当たると触媒機能を発揮し、大気中の有害物質である窒素酸化物（ＮＯｘ）等を除去する無機材料であることが知られている。光触媒材料としては多数存在するが、該酸化チタンは他の材料に比較して化学的に安定性があり、毒性が無く、触媒性能が高く、低価格で且つ酸・アルカリに対して安定である等の優れた物質で、工業的にも広く使用されている。この酸化チタンを屋外の構造物や屋外の壁、天井の材料中に混入しておけば光に反応して空気中の有害物質を自動的に除去することが可能である。例えば車が多数行き来する道路脇の建築物や構造物の壁面にこの酸化チタンが含まれていれば、大気中の有害物質と触れて光触媒作用によりこれを除去することが可能となり、大気汚染の問題点を緩和でき、非常に好ましい効果が期待できる。
【００２４】
しかし、上記酸化チタンは、触媒性能が高いので、例えばプラスチックに塗布すると該プラスチックが分解し、ぼろぼろになる欠点があり、当該材料を適用する基盤の選択には限られたものがあり、現在のところセメント系が最も適している。
上記酸化チタンは、粉体のまま撒いてもよいが、小量の水や固着材料としてセメント等を混入して溶いてからセメント系成形物に使用するのが好適である。
配合割合は、酸化チタン５〜８０重量部、好ましくは６０〜８０重量部に対し、水が２０〜４０重量部程度である。
【００２５】
固着材料としては、コンクリートやモルタル等と熱膨張率がほとんど等しいシリカ粉末、セメント粉末、針状結晶粉末の例えばフライアッシュ等を１又は複数材料を選択して採用することができる。当該固着材料の重量部としては、前記重量比に対して０〜３０重量部程度である。
【００２６】
従来の一般的な塗料では、バインダー等を混入させるが、該バインダー等は光触媒としての特性を阻害するため本実施例では採用しない。
【００２７】
該光触媒材料を分散配置させる手段としては、シート状の材料を使用する。該シート状材料としては、紙製のものを採用する。
該紙としては、水溶紙、水解紙、アルカリ崩壊性の紙等が使用される。例えば水溶性ポリビニルアルコールを基材としたものがある。
上記紙に、酸化チタンを塗料として吹き付ける。吹き付け塗布量は、１００ｃｃ以下／ｍ２、望ましくは５０〜７０ｃｃ／ｍ２とした。
【００２８】
上記紙に代わり、繊維シートを使用することができる。該繊維シートとしては、繊維状カルボキシメチルセルロース、繊維状カルボキシエチルセルロース、繊維状カルボキシエチルメチルセルロース等の繊維状カルボキシアルキルセルロースの塩であり、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、カルシウム塩、マグネシウム塩、アンモニウム塩或いはメチルアミン、エタノールアミン等とのアミン塩である。
【００２９】
また、上記シートとして、アルカリ崩壊性シートを使用することも可能である。上記材料としてはポリプロピレン繊維と水不溶性或いは水難溶性のカルボキシメチルセルロース又はカルボキシエチルセルロースを構成するものがある。上記材料にかかわらず、セメントと接することによりそのアルカリにより溶解或いは解砕されて崩壊するシートであればよい。
【００３０】
図１に示すように、型枠の内側面に離型剤を塗布し、該離型剤の表面に光触媒機能を有する材料を含有したシート１を被着し、該型枠を組み込んだ後、該シート１面を覆うようにしてセメント、細骨材、粗骨材等を混入して水で混練したコンクリート２を流し込む。該コンクリート２が硬化する前にバイブレーターにより振動を与えることも効果的である。所定時間の蒸気養生及び型枠の脱型後、硬化したセメント系成形物を完成させる。
【００３１】
型枠の内側表面に離型剤が塗布されているので、脱型前にはコンクリートの表面側にシートが転移し、セメント系成形物の表面に該シートが被着されることになる。
コンクリートの硬化前に転移した該シートは、水溶性、水解性或いはアルカリ崩壊性のため、該シートを構成する紙や繊維はセメント系成形物の表面において溶け或いは崩壊することになる。しかし該シート中に含まれた光触媒材料はそのまま残り、コンクリートの表面に強固に被着されることになる。
該シートの材料は、上記に示した材料を含めセメント系成形物が硬化する前に溶けたり、崩壊する材料であれば良い。
【００３２】
【実施例２】
上記実施例１で示した水溶性、水解性或いはアルカリ崩壊性等のシート状の材料に、光触媒材料としてアパタイト被覆酸化チタンを塗着使用する。該アパタイト被覆酸化チタンは上記実施例１と同様、粉体のまま撒いてもよいが、小量の水や固着材料としてセメント等を混入して溶いてから該シートに散布させる。
配合割合は、アパタイト被覆酸化チタン５〜８０重量部、好ましくは５〜４０重量部に対し、水が４０〜８０重量部程度である。
【００３３】
上記アパタイトは、タンパク質や物質の吸着機能に優れた材料で、大量の細菌やウイルス、アンモニアや窒素酸化物、アルデヒド類等を吸着することができる環境浄化材料である。
該アパタイトがＮＯｘを吸着し、その吸着したＮＯｘを酸化チタンが分解除去することにより除去量の向上を図ることが可能となる。
【００３４】
図２に示すように、型枠のセメント系硬化材と接する面に離型剤を塗布し、該離型剤の表面に光触媒機能を有する材料であるアパタイト被覆酸化チタンを含有したシート３を被着し、該型枠を組み込んだ後、該シート３面を覆うようにしてセメント、細骨材、粗骨材等を混入して水で混練したコンクリート４を流し込む。該コンクリート４が硬化する前にバイブレーターにより振動を与えることも効果的である。型枠の脱型後、所定時間の蒸気養生を行い、硬化したセメント系製品を完成させる。
【００３５】
型枠の表面に離型剤が塗布されているので、脱型前にはセメント系硬化材の表面側にシートが転移し、その表面にシートが被着されることになる。
該シートは水溶性、水解性或いはアルカリ崩壊性のため、該シートを構成する紙や繊維はセメント系成形物の表面において溶け或いは崩壊することになる。しかし該シート中に含まれた光触媒材料はそのまま残り、コンクリートの表面に強固に被着されることになる。
なお、アパタイトを被覆した酸化チタンの粒子は、少なくともその一部が塗膜の表面に露出している必要がある。
【００３６】
アパタイト被覆酸化チタンの表面電荷は、周りの水溶液のｐＨにより変化し、中性領域では非常に小さいことから粉体は凝集状態となるが、アルカリ領域では大きくなることから粉体は分散状態となるため塗料の分散状態は良好となる。更に、塗料のｐＨをアルカリ性とすることによりフレッシュコンクリートのｐＨとほぼ同様になることから塗料の成分がコンクリート表面に含浸する。
また、必要に応じて分散剤を使用するが、該分散剤としては一般的な材料が使用される。該分散剤の量は１〜１０重量部、望ましくは１〜３重量部で良い。添加の順番は一般的な方法である。
【００３７】
上記実施例１、２に係る製造方法によって製造したサンプルを使用して窒素酸化物の除去性能試験を行った。紫外線照射条件は、２リットルの密封容積中に１０ｃｍ×１０ｃｍの大きさのサンプルを置き、流量１リットル／ｍｉｎで窒素酸化物をサンプルに平行に流し、紫外線をサンプルに垂直に照射した場合の値である。
この方法では反応に寄与しない窒素酸化物が大半であるにも関わらず、紫外線照射なしの場合、窒素酸化物濃度が０．９２ｐｐｍであったものが、紫外線を照射すると０．８６ｐｐｍへと低下した。ＮＯｘは、呼吸器疾病等の健康害を与え、光化学スモックや酸性雨の原因物質となっており、通常、比較的交通量の多い道路では０．５ｐｐｍ程度であり、高速道路では０．８ｐｐｍ程度と言われている。紫外線照射によって有害な窒素酸化物（ＮＯｘ）がＨＮＯ３へと変化したものである。上記０．８６ｐｐｍという数値は、従来の有機結着剤を使用して酸化チタンを吹き付けたものなどでは決して得られなかった数値であった。これは酸化チタンの表面を有機結着剤が覆うことがなく、大気とチタンが触れ易くて触媒性能がより有効に引き出された結果であると考えられる。
【００３８】
また、図３に示すように、表面フロー式試験の結果、アパタイト被覆酸化チタンを設けた多孔質コンクリートは、模擬汚染ガス中の１ｐｐｍの窒素酸化物濃度を０．３ｐｐｍまで浄化したのに対し、酸化チタンを単体で使用したものは０．９ｐｐｍ程度までの浄化であった。
【００３９】
これはアパタイトがＮＯｘを吸着し、酸化チタンの表面近傍にＮＯｘが固定化することから反応が容易となったものと推察される。コンクリートをミクロ的に考えると多孔質であることからＮＯｘの吸着反応としては理想的であると考えられる。
【００４０】
アパタイトを被覆した酸化チタンを屋外での効果を確認する目的で屋外で試験を行った。アパタイトを被覆した酸化チタンのシートを転写法でＳＰブロック；２ｍ３の表面に固定化した。アパタイトを被覆した酸化チタンのＳＰブロックを縦２個、横２個に積み、比較用として通常ＳＰブロック（酸化チタン無し）をその横に設置した。ＮＯｘ源としては１０トントラックのエンジンをＯＮにして供給し、ブロックとの距離は１２ｍ離した。
予備試験としてトラックとブロックとの距離を近くしてみたが、数値が高くなり測定することはできなかった。
【００４１】
測定は、ブロック表面の空気２４０１を約３時間吸い取り、そのガスについてはＪＩＳ ｋ０１０４（排ガス中の窒素酸化物分析方法）に準じ５４７ｎｍの吸光度を分析した。データの信頼度を上昇させるため空気分析量を通常の約１．５倍とし信頼数字は小数点３桁とした。
本試験の結果、ＮＯｘ量は光触媒が無い場合、１回目；０．０２５ｐｐｍ、２回目；０．０２４ｐｐｍとなり、通常道路と高速道路との中間値程度のレベルであった。アパタイトを被覆した酸化チタンを採用したブロックの場合の数値は、１回目；０．０２１ｐｐｍ、２回目；０．０１８ｐｐｍとなり、通常ブロックの数値と比較すると約２０％程度減少することが判った。
【００４２】
上記本試験では酸化チタンの表面にアパタイトを被覆しているため吸着性能によりＮＯｘが固定化されるため酸化チタンとＮＯｘとの反応が進行した結果と考えられる。但し、本試験のアパタイトを被覆した酸化チタンでも風の影響を受け強い風では反応が進まず、風が納まってから反応するものと考えられる。
【００４３】
【実施例３】
上記実施例１、２で示した型枠の内側における離型剤の表面側に、所定時間経過後に消滅する色素を有する材料を全面に被着し、更に、該色素の表面側に光触媒機能を有する材料を含有したシートを被着する。色素としては、カロテン色素、食用赤色１０６号、アナトー色素、カラメル色素、クチナシ色素、コチニール色素、スピルリナ色素、パプリカ色素、ベニコウジ色素、紅花色素、アカキャベツ色素等が選定される。
【００４４】
その後、当該シートに面する箇所にセメント系硬化材を打設するため、硬化前には該シートはセメント系成形物側へ転移することになるが、離型剤の表面側に被着されてなる色素もセメント系硬化材側へ移行することになる。
【００４５】
当該色素において、該セメント系硬化材と区別可能な色を選定すれば、光触媒機能を有する材料が型枠側からセメント系硬化材側へと移行したことの確認を判別することが可能となる。また、当該色素は所定時間後に消滅することになるので、確認後のセメント系成形物に上記色素が残る問題は生じない。
【００４６】
【発明の効果】
上記構成より成る本発明の光触媒機能を有するセメント系成形物は、光触媒機能を有する材料を含有したシートを介して該光触媒材料をセメント系成形物の表面に被着しているので、従来の成形物の表面側に光触媒機能を有する材料を吹き付けた場合、或いは塗布により被着した場合等における層の薄さやムラが生じていたものと比較し、光触媒機能層を厚くし、且つ均一に分布させて当該層を保持することができ、光触媒機能が有効に作用する量を多量に確保することが可能となり、長期にわたって大気中に存在する有害物質を除去することが可能となり汚染処理量が増大した。
【００４７】
更に、本発明の該セメント系成形物の製造方法により、型枠内側面に離型剤を介して光触媒機能を有するシートを予め被着し、当該シートに面する箇所にセメント系硬化材を打設するため、硬化前には該シートは確実にセメント系成形物側へ転移し、当該箇所においてシートは溶け或いは崩壊し、該シート中に含有されていた光触媒材料はセメント系成形物の表面に大量に且つ強固に固着されることになる。
その結果、該セメント系成形物に熱膨張や収縮が生じても該触媒層にハガレ現象が生じることがない。
【００４８】
また、一般的なエポキシ系、アクリル系、フッ素系、シリコン系等の有機系バインダーを使用しないで、セメント系硬化材の硬化力によってのみ光触媒材料をセメント系成形物の表面側に転写付着させるため、それら有機系材料による劣化がなく、酸化チタン或いはアパタイト被覆酸化チタンによる触媒性能が長期にわたり充分に発揮されることになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のセメント系硬化材の表面に酸化チタンを被着したセメント系成形物の断面図。
【図２】本発明のセメント系硬化材の表面にアパタイト被覆酸化チタンを被着したセメント系成形物の断面図。
【図３】本発明の光触媒機能を有するセメント系硬化材の表面フロー式試験のＮＯｘ濃度／ｐｐｍ変化を現したグラフ。
【符号の説明】
１・・・光触媒機能を有する材料を含有したシート
２・・・コンクリート
３・・・光触媒機能を有する材料を含有したシート
４・・・コンクリート[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a molded article made of a cement-based hardening material such as concrete having a photocatalytic function for removing harmful substances present in the atmosphere by a photocatalyst composition and a method for producing the molded article, and particularly to a surface of the molded article. The present invention relates to a cement-based molded product in which a material having a photocatalytic function is strongly and strongly applied without falling off, and a method for producing the cement-based molded product.
[0002]
[Prior art]
In a conventional cement-based molded product, depending on the place where the molded product is used, the surface is contaminated by air pollution, propagation of bacteria, and the like, and the smell is generated from the cement-based molded product due to the contamination. . As means for preventing the above phenomenon, means for purifying the atmosphere, purifying water quality, and the like have been considered. As an effective one of the means, there is one utilizing a photocatalytic function of titanium oxide. Examples of the materials utilizing such materials include JP-A-9-157549, JP-A-11-93134, JP-A-11-263655, JP-A-11-193629, JP-A-11-323190, and JP-A-11-323190. Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-323191 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-323257 have proposed a pollution purifying means.
[0003]
In any of the above-mentioned means, titanium oxide having a photocatalytic function is incorporated into a cement-based molded product, thereby preventing the occurrence of contamination and odor appearing on the surface of the cement-based molded product.
[0004]
The contents disclosed in the above-mentioned publication as means for preventing the above-mentioned contamination and generation of offensive odor are as follows.
1) Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-157549 proposes a method in which titanium oxide is mixed with an emulsion of an organic resin and applied to the surface of a cement-based molded product.
2) The prevention means proposed in JP-A-11-93134 is to knead cement and titanium oxide via water and apply the titanium oxide-containing cement as a cement-based molded product.
3) Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 11-263653 proposes to spray a mixture of titanium oxide powder and cement onto the surface of a cement-based molded product.
4) The prevention means proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-193629 is to attach titanium oxide to a mold made of a synthetic resin foam via a binder layer, and drive the cement into the mold to form the mold. is there.
5) The prevention means proposed in JP-A-11-323190, JP-A-11-323191 and JP-A-11-323257 is based on titanium oxide dispersed in an organic solvent and a binder which is not decomposed by photocatalysis. Is applied to a cement-based molded product and dried and fixed.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-mentioned conventional prevention means, in the case of 1), since the organic resin itself is decomposed by photocatalysis, the fixing state of the titanium oxide fixed on the surface of the cement-based molded product via the organic resin is unstable. And there was a defect that the cement-based molded product fell off from the surface of the molded product at an early stage.
[0006]
Further, in the prevention means of the above 2), since cement and titanium oxide are kneaded to form a cement-based concrete molded product, the amount of titanium oxide on the surface of the molded product exhibiting a photocatalytic action is reduced by oxidation. The amount of titanium used was extremely small, the use efficiency for achieving the photocatalytic action was low, and the titanium oxide was expensive and significantly increased in cost as compared with cement, which was uneconomical.
[0007]
Further, in the prevention means of the above 3), since it is sprayed on the cement-based molded product, it is difficult to evenly adhere the cement-based molded product. In order to obtain a predetermined effect, it is necessary to spray until a predetermined thickness is obtained. There is a problem in that there is a problem in the dispersion of titanium, the smoothness of the surface of the cement-based molded product is impaired, and the cement-based molded product has a two-layer structure of a base layer and a surface layer, and the surface layer having a photocatalytic function is easily peeled off. Was.
[0008]
In the prevention means of the above 4), titanium oxide powder is adhered to a mold made of a synthetic resin foam such as styrene foam via a binder layer, and cement is driven into the mold to form the mold. Therefore, after molding, the mold of the synthetic resin foam is damaged and the mold is removed, and the mold cannot be used repeatedly, which is uneconomical, and the mold must be treated as waste. did not become. Further, in order to stably hold the titanium oxide in the mold, it is necessary to increase the amount of the binder, and although the binder flows out after molding, a large amount remains on the surface of the molded product and remains. The binder hindered titanium oxide from satisfactorily fixing on the surface of the cement molding.
[0009]
Further, in the prevention means of the above 5), a photocatalytic paint in which titanium oxide dispersed in an organic solvent is mixed with a binder which is not decomposed by photocatalysis is applied, but only a fluorine-based binder which is not decomposed into a photocatalytic paint is applied. However, there are problems such as contamination of the working environment, influence on human bodies, danger, and complicated application work.
[0010]
Of the above conventional examples, a method of spraying titanium oxide is a preferable means, but since titanium oxide has a large specific gravity, it is sprayed using a solution having a small viscosity, so that the thickness of titanium oxide applied to the surface is small. It was as thin as 10 microns or less, and it was difficult to spray an amount sufficient to sufficiently touch the atmosphere.
[0011]
Further, since the viscosity of the solution was small, a "sagging" phenomenon of flowing down occurred, and the surface was uneven, and the surface was not uniformly coated with titanium oxide. If the surface is uneven, the catalytic reaction will decrease accordingly.
Furthermore, since the application is performed after the cement-based hardening material such as concrete or mortar is hardened, the adhesive force between the hardened material and titanium oxide has to rely on the unevenness of the hardened material, and the titanium oxide is peeled off from the surface. There was a problem that the danger of "Hagare" was very high.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made to solve the above-described various problems, and can achieve air purification and prevention of offensive odor without adversely affecting the body. Accordingly, the present invention relates to a cement-based molded product obtained by firmly applying a predetermined amount of a material having a photocatalytic function to the surface of a cement-based molded product, and a method for producing the cement-based molded product.
[0013]
As a specific means thereof, a cement-based molded article having a photocatalytic function obtained by forming a photocatalyst layer on the surface of a cement-based hardened material by transferring and applying a sheet containing a material having a photocatalytic function from a mold frame. .
[0014]
The present invention is characterized by a cement-based molded product having a photocatalytic function, wherein the material having the photocatalytic function is titanium oxide or apatite-coated titanium oxide.
[0015]
The sheet is characterized by a cement-based molded product having a photocatalytic function, which is made of water-soluble, water-disintegrable or alkali-disintegrable paper or fiber.
[0016]
In addition, a mold release agent is applied to the inner surface of the mold, a sheet containing a material having a photocatalytic function is applied to the application surface of the mold release agent, and cement-based curing is performed so as to cover the sheet surface of the mold. The method is characterized by a method of producing a cement-based molded product by pouring and curing a material, and transferring and applying the sheet from a mold to the surface of the cement-based cured material.
[0017]
Further, a mold release agent is applied to the inner surface of the mold, and a material having an extinguishing dye different from the cement-based hardening material is applied to the surface of the mold release agent, and the surface side of the coloring material has a photocatalytic function. The method is characterized by a method of manufacturing a cement-based molded article having a photocatalytic function, in which a sheet containing the material is applied, and a cement-based hardening material is poured and cured so as to cover the sheet surface of the mold.
[0018]
The material having a photocatalytic function is characterized by a method for producing a cement-based molded product having a photocatalytic function, which is titanium oxide or apatite-coated titanium oxide.
[0019]
Further, the present invention is characterized by a method for producing a cement-based molded product having a photocatalytic function, wherein the sheet is made of water-soluble, water-disintegrable or alkali-disintegrable paper or fiber.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples.
Embodiment 1
The method for producing a cement-based hardening material having a photocatalytic function according to the present embodiment is as follows. First, in order to uniformly disperse the photocatalyst material in a mold, the side of the mold where the cement-based hardening material is cast. Then, an oil-based or water-soluble release agent containing a surfactant or oil as a main component is sprayed or applied, and a sheet having a photocatalytic material is adhered to the surface side of the release agent.
[0021]
As the mold, steel molds, wooden molds, rubber molds, and the like can be used to produce various cement-based molded products while repeatedly using the molds, and various of these molds can be manufactured. Moldings having different shapes can be obtained depending on the shape.
[0022]
The cement material to be cast into the mold for molding the cement-based molded product is a general material such as Portland cement, early-strength cement, and blast furnace cement, regardless of the size of the slump.
Further, as the cement-based molded article formed as described above, it can be used for various uses and shapes from small-sized molded articles such as curbs to large-sized molded articles such as L-shaped retaining walls and large-sized building blocks.
[0023]
As the photocatalyst material, titanium oxide (titania) is used. It is known that the titanium oxide is an inorganic material that exhibits a catalytic function when exposed to light and removes nitrogen oxides (NOx), which are harmful substances in the atmosphere. Although there are many photocatalytic materials, the titanium oxide is chemically stable, has no toxicity, has high catalytic performance, is inexpensive, and is stable against acids and alkalis as compared with other materials. It is widely used industrially. If this titanium oxide is mixed in an outdoor structure, an outdoor wall, or a ceiling material, it is possible to automatically remove harmful substances in the air in response to light. For example, if titanium oxide is contained in the walls of buildings and structures beside roads where many cars come and go, it will be possible to remove harmful substances from the air by contacting them with photocatalysis, Problems can be alleviated, and a very favorable effect can be expected.
[0024]
However, since the titanium oxide has a high catalytic performance, for example, when applied to plastics, the plastics are decomposed and have a drawback that they become ragged. However, cement is the most suitable.
The above-mentioned titanium oxide may be scattered as a powder, but it is preferable that a small amount of water or cement or the like as a fixing material is mixed and dissolved before use in a cement-based molded product.
The mixing ratio is about 20 to 40 parts by weight of water to 5 to 80 parts by weight, preferably 60 to 80 parts by weight of titanium oxide.
[0025]
As the fixing material, one or a plurality of materials such as silica powder, cement powder, and needle-like crystal powder such as fly ash, which have almost the same coefficient of thermal expansion as concrete or mortar, can be used. The weight part of the fixing material is about 0 to 30 parts by weight based on the weight ratio.
[0026]
In a conventional general paint, a binder or the like is mixed, but the binder or the like is not used in the present embodiment because it impairs the characteristics as a photocatalyst.
[0027]
As a means for dispersing the photocatalyst material, a sheet-like material is used. As the sheet material, a paper material is used.
As the paper, water-soluble paper, hydrolyzed paper, alkali-disintegrable paper and the like are used. For example, there is one using a water-soluble polyvinyl alcohol as a base material.
The paper is sprayed with titanium oxide as a paint. Spray coating amount, 100 cc or less / m 2, preferably has a 50~70cc / m 2.
[0028]
Instead of the paper, a fiber sheet can be used. Examples of the fiber sheet include fibrous carboxymethylcellulose, fibrous carboxyethylcellulose, fibrous carboxyalkylcellulose salts such as fibrous carboxyethylmethylcellulose, lithium salt, sodium salt, potassium salt, calcium salt, magnesium salt, ammonium salt. Alternatively, it is an amine salt with methylamine, ethanolamine or the like.
[0029]
Further, an alkali-disintegrable sheet can be used as the sheet. As the above-mentioned material, there is a material constituting carboxymethylcellulose or carboxyethylcellulose which is insoluble or hardly water-soluble with polypropylene fiber. Regardless of the material, any sheet may be used as long as it is dissolved or crushed by the alkali upon contact with the cement and collapses.
[0030]
As shown in FIG. 1, a mold release agent is applied to the inner surface of a mold, a sheet 1 containing a material having a photocatalytic function is applied to the surface of the mold release agent, and after incorporating the mold, Concrete 2 mixed with water by mixing cement, fine aggregate, coarse aggregate and the like is poured so as to cover the sheet 1 surface. It is also effective to apply vibration by a vibrator before the concrete 2 hardens. After steam curing and mold release for a predetermined time, a hardened cement-based molded product is completed.
[0031]
Since the release agent is applied to the inner surface of the mold, the sheet is transferred to the surface of the concrete before demolding, and the sheet is adhered to the surface of the cement-based molded product.
The sheet transferred before the concrete hardens is water-soluble, water-decomposable or alkali-disintegrating, so that the paper and fibers constituting the sheet dissolve or disintegrate on the surface of the cement-based molded product. However, the photocatalytic material contained in the sheet remains as it is and is firmly adhered to the concrete surface.
The material of the sheet may be any material that dissolves or collapses before the cement-based molded product is hardened, including the materials described above.
[0032]
Embodiment 2
Apatite-coated titanium oxide is applied as a photocatalytic material to the water-soluble, water-decomposable, or alkali-disintegratable sheet-like material shown in Example 1 above. The apatite-coated titanium oxide may be scattered as a powder as in the first embodiment. However, a small amount of water or cement or the like as a fixing material is mixed and dissolved, and then dispersed on the sheet.
The mixing ratio is about 40 to 80 parts by weight of water with respect to 5 to 80 parts by weight, preferably 5 to 40 parts by weight of apatite-coated titanium oxide.
[0033]
The apatite is a material having an excellent function of adsorbing proteins and substances, and is an environmental purification material capable of adsorbing a large amount of bacteria, viruses, ammonia, nitrogen oxides, aldehydes, and the like.
The apatite adsorbs NOx, and the adsorbed NOx is decomposed and removed by titanium oxide, whereby the removal amount can be improved.
[0034]
As shown in FIG. 2, a mold release agent is applied to the surface of the mold in contact with the cement-based hardening material, and a sheet 3 containing apatite-coated titanium oxide, which is a material having a photocatalytic function, is coated on the surface of the mold release agent. After the mold is assembled and the formwork is incorporated, concrete 4, which is mixed with cement, fine aggregate, coarse aggregate and the like and is kneaded with water, is poured so as to cover the surface of the sheet 3. It is also effective to apply vibration by a vibrator before the concrete 4 hardens. After the mold is released, steam curing is performed for a predetermined time to complete a hardened cement-based product.
[0035]
Since the release agent is applied to the surface of the mold, the sheet is transferred to the surface side of the cement-based hardening material before demolding, and the sheet is adhered to the surface.
Since the sheet is water-soluble, hydrolyzable, or alkali-disintegrable, the paper and fibers constituting the sheet are dissolved or disintegrated on the surface of the cement-based molded product. However, the photocatalytic material contained in the sheet remains as it is and is firmly adhered to the concrete surface.
It is necessary that at least a part of the titanium oxide particles coated with apatite be exposed on the surface of the coating film.
[0036]
The surface charge of the apatite-coated titanium oxide changes depending on the pH of the surrounding aqueous solution. In the neutral region, the powder is in an agglomerated state because it is very small, but in the alkaline region, it is in a dispersed state because it is large. Therefore, the dispersion state of the paint becomes good. Further, by making the pH of the paint alkaline, it becomes almost the same as that of fresh concrete, so that the components of the paint impregnate the concrete surface.
In addition, a dispersant is used as needed, and a general material is used as the dispersant. The amount of the dispersant may be 1 to 10 parts by weight, preferably 1 to 3 parts by weight. The order of addition is a general method.
[0037]
Using the samples manufactured by the manufacturing methods according to Examples 1 and 2, a nitrogen oxide removal performance test was performed. The ultraviolet irradiation conditions are the values when a sample of 10 cm × 10 cm is placed in a sealed volume of 2 liters, nitrogen oxides are flowed in parallel to the sample at a flow rate of 1 liter / min, and the sample is irradiated with ultraviolet light vertically. It is.
In this method, the nitrogen oxide concentration was 0.92 ppm in the absence of ultraviolet irradiation, but decreased to 0.86 ppm by ultraviolet irradiation, despite the fact that most of the nitrogen oxides did not contribute to the reaction. . NOx causes health hazards such as respiratory illness and is a causative substance of photochemical smock and acid rain. Normally, it is about 0.5 ppm on relatively heavy traffic roads and about 0.8 ppm on expressways. It is said that. Harmful nitrogen oxides by UV irradiation (NOx) are those that vary to HNO 3. The value of 0.86 ppm was a value that could not be obtained by spraying titanium oxide using a conventional organic binder. This is considered to be the result that the surface of the titanium oxide was not covered with the organic binder, the titanium was easily brought into contact with the atmosphere, and the catalytic performance was more effectively brought out.
[0038]
Further, as shown in FIG. 3, as a result of the surface flow test, the porous concrete provided with the apatite-coated titanium oxide purified the nitrogen oxide concentration of 1 ppm in the simulated pollutant gas to 0.3 ppm, In the case of using titanium oxide alone, purification was performed to about 0.9 ppm.
[0039]
This is presumably because the apatite adsorbed NOx and the NOx was fixed near the surface of the titanium oxide, facilitating the reaction. When concrete is considered microscopically, it is considered to be ideal for NOx adsorption reaction because it is porous.
[0040]
An apatite-coated titanium oxide was tested outdoors in order to confirm its effect outdoors. A titanium oxide sheet coated with apatite was immobilized on the surface of an SP block; 2 m 3 by a transfer method. Two apatite-coated titanium oxide SP blocks were stacked vertically and two horizontally, and a normal SP block (without titanium oxide) was set on the side for comparison. As a NOx source, a 10-ton truck engine was turned on and supplied, and the distance from the block was 12 m.
As a preliminary test, the distance between the truck and the block was reduced, but the numerical value was increased and measurement was not possible.
[0041]
In the measurement, air 2401 on the block surface was sucked out for about 3 hours, and the gas was analyzed for absorbance at 547 nm according to JIS k0104 (a method for analyzing nitrogen oxides in exhaust gas). In order to increase the reliability of the data, the amount of air analysis was set to about 1.5 times the normal amount, and the reliability figure was set to three decimal places.
As a result of this test, the amount of NOx was 0.025 ppm for the first time and 0.024 ppm for the second time when no photocatalyst was used, and was about the intermediate value between a normal road and an expressway. The numerical value in the case of the block using titanium oxide coated with apatite was 0.021 ppm for the first time, and 0.018 ppm for the second time, and was found to be reduced by about 20% as compared with the numerical value of the normal block.
[0042]
In this test, it is considered that the reaction between titanium oxide and NOx progressed because NOx was fixed by the adsorption performance because the surface of titanium oxide was coated with apatite. However, it is considered that even in the titanium oxide coated with apatite in the present test, the reaction does not proceed in a strong wind affected by the wind, and the reaction occurs after the wind stops.
[0043]
Embodiment 3
A material having a dye that disappears after a lapse of a predetermined time is applied to the entire surface of the mold release agent inside the mold shown in Examples 1 and 2, and a photocatalytic function is provided on the surface of the dye. The sheet containing the material having is applied. As the coloring matter, a carotene coloring matter, edible red No. 106, annatto coloring matter, caramel coloring matter, gardenia coloring matter, cochineal coloring matter, spirulina coloring matter, paprika coloring matter, Benikouji coloring matter, safflower coloring matter, red cabbage coloring matter and the like are selected.
[0044]
Thereafter, in order to cast a cement-based hardening material at a location facing the sheet, the sheet is transferred to the cement-based molded product side before hardening, but is applied to the surface side of the release agent. The coloring matter also moves to the cement-based hardening material side.
[0045]
If a color that can be distinguished from the cement-based hardening material is selected for the pigment, it is possible to determine whether the material having the photocatalytic function has migrated from the mold side to the cement-based hardening material side. In addition, since the pigment disappears after a predetermined time, there is no problem that the pigment remains in the cement-based molded product after confirmation.
[0046]
【The invention's effect】
Since the cement-based molded article having a photocatalytic function of the present invention having the above-described structure has the photocatalytic material adhered to the surface of the cement-based molded article via a sheet containing a material having a photocatalytic function, the conventional molding method can be used. When the material having a photocatalytic function is sprayed on the surface side of the object or when the layer is thin or uneven when applied by coating or the like, the photocatalytic function layer is thickened and uniformly distributed. The layer can be held by the above method, and a large amount of the photocatalytic function can be effectively secured, the harmful substances present in the air can be removed for a long time, and the amount of the pollution treatment has increased. .
[0047]
Further, according to the method for producing a cement-based molded product of the present invention, a sheet having a photocatalytic function is previously applied to the inner surface of the mold via a release agent, and a cement-based hardening material is applied to a portion facing the sheet. Therefore, before curing, the sheet is surely transferred to the cement-based molded product side, the sheet is melted or collapsed at the relevant location, and the photocatalytic material contained in the sheet is applied to the surface of the cement-based molded product. It will be firmly fixed in a large amount.
As a result, even if thermal expansion or contraction occurs in the cement-based molded product, no peeling phenomenon occurs in the catalyst layer.
[0048]
Also, without using a general epoxy-based, acrylic-based, fluorine-based, or silicon-based organic binder, the photocatalytic material is transferred and adhered to the surface of the cement-based molded product only by the curing force of the cement-based curing agent. The catalyst performance of titanium oxide or apatite-coated titanium oxide was sufficiently exhibited for a long period of time without deterioration due to the organic materials.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a cement-based molded product in which titanium oxide is adhered to the surface of a cement-based hardened material of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a cement-based molded product obtained by applying apatite-coated titanium oxide to the surface of a cement-based hardened material of the present invention.
FIG. 3 is a graph showing a change in NOx concentration / ppm in a surface flow type test of a cement-based hardening material having a photocatalytic function according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Sheet containing material having photocatalytic function 2 ... Concrete 3 ... Sheet containing material having photocatalytic function 4 ... Concrete
