JP2005279403A - 大型構造物の汚れ防止方法、大型構造物、風車 - Google Patents

Abstract

【課題】大型構造物の保管時及び／または輸送時に、その表面に汚れが付着することを防止する汚れ防止方法を提供する。
【解決手段】本発明は、大型構造物の保管時及び／または輸送時に、前記大型構造物の表面に汚れが付着することを防止する汚れ防止方法であって、前記大型構造物の表面を光触媒を含有する光触媒含有層で被覆し、前記光触媒の光触媒作用により前記汚れを防止する汚れ防止方法である。
【選択図】図２

Description

本発明は、発電用風車、鉄道車両等の大型構造物の保管時及び／または輸送時にその表面に汚れが付着することを防止する汚れ防止方法および防汚性を備えた大型構造物に関する。

工場で製造された発電用風車、鉄道車両等の大型構造物は、出荷までたとえば工場敷地内等の屋外で保管されることが多く、この場合、工場で発生する粉塵、トラック等の排気ガス中の煤煙等によってその表面が汚れる。また、大型構造物を工場から納入場所まで海上及び／または陸上輸送する場合も、船舶及びトラック等の排気ガス中の煤煙、海水等によってその表面が汚れる。

したがって、大型構造物を出荷する際及び建設する際には、大型構造物の洗浄工程が必須であった。

大型構造物の保管時及び／または輸送時に付着する汚れは落としにくいものが多いこともあり、大型構造物の洗浄には大掛かりな作業や特殊な洗浄剤を要するのでコストが高くなる。また、洗浄工程を確保するために生じた納期の遅れによりコストが高くなってしまうこともある。さらに、洗浄液により洗浄現場周辺の環境が汚染されることも懸念される。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、大型構造物の保管時及び／または輸送時に、その表面に汚れが付着することを防止する汚れ防止方法、ならびにその表面に汚れが付着しにくい大型構造物を提供することを目的とする。

本発明は、大型構造物の保管時及び／または輸送時に、前記大型構造物の表面に汚れが付着することを防止する汚れ防止方法であって、前記大型構造物の表面を光触媒を含有する光触媒含有層で被覆し、前記光触媒の光触媒作用により前記汚れを防止する汚れ防止方法である。

光触媒は、太陽光などの光があたると酸化還元活性を示し、光触媒の表面に接している有機物を分解することができる。したがって、光触媒は、光があたると、防汚、抗菌・脱臭、有機物分解などの機能を示す。また、光触媒は、光があたることによりその表面が親水性を示す。大型構造物の表面に被覆された光触媒含有層に含有される光触媒の親水性により、たとえ表面に汚れが付着したとしても、雨水等によって汚れが容易に洗い流されことになる。したがって、本発明の方法によると、保管時及び／または輸送時に大型構造物の表面に汚れが付着することが防止され、またたとえ付着したとしても容易に洗い流される。

前記光触媒は、例えば、金属酸化物、金属錯体、金属硫化物のいずれか又はこれらの組み合わせである。好ましくは、前記金属酸化物はアモルファス型酸化チタン、アナターゼ型酸化チタン、ブルッカイト型酸化チタン、ルチル型酸化チタン、過酸化チタン、チタン酸ストロンチウム、アルミナ、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化ルテニウム、及びこれらの組み合わせからなる群から選択され、前記金属錯体はルテニウム錯体、レニウムなどを中心金属とするポリピリジル錯体、亜鉛やアルミニウムやマグネシウムなどのポルフィリン誘導体、金属フタロシアニン及びこれらの組み合わせからなる群から選択され、前記金属硫化物は硫化カドミウム、硫化亜鉛、硫化モリブデン及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。

前記汚れ防止方法は、例えば発電用風車、鉄道車両、橋梁、液化タンク等の大型構造物に適用しうる。

また、本発明は、光触媒を含有する光触媒含有層により表面が被覆された大型構造物であって、前記光触媒は光触媒作用により前記大型構造物の保管時及び／または輸送時に前記大型構造物の表面に汚れが付着することを防止する。このような構造物においては、光触媒の上述した光触媒作用により、長期間の保管及び／または輸送がなされても、その表面に汚れが付着しにくく、またたとえ付着したとしても容易に洗い流される。

また、本発明は、光触媒を含有する光触媒含有層により表面が被覆された風力発電設備に用いられる風車であって、前記光触媒は光触媒作用により前記風車の保管時及び／または輸送時に前記風車の表面に汚れが付着することを防止する。風力発電設備用の風車は、風の強い屋外で使用されるため、汚れが付着しやすい。本発明の風車は、保管時及び／または輸送時のみでなく、使用時にも汚れ防止作用を発揮するので、設置前に限られることなく設置後の風車の頻繁な洗浄が不要となる。

本発明の汚れ防止方法によると、大型構造物の表面に光触媒含有層を被覆することにより、保管時及び／または輸送時に汚れが付着することを防止し、またたとえ汚れが付着したとしても付着した汚れを容易に洗い流すことができる。したがって、保管期間、輸送期間が長くなっても洗浄工程を設ける必要がなく、または大掛かりな洗浄工程を設けることなく簡便な洗浄工程で十分である。

また、使用時に付着する汚れも防止されるので、洗浄工程を低減、簡便化することができる。

以下、本発明に係る大型構造物の汚れ防止方法の一つの実施形態について図１及び図２を参照して説明する。本実施形態は、風力発電設備などに用いられる風車の汚れ防止方法に関する。

図１は、本実施形態にかかる発電用風車を模式的に示す外観図である。図２は、風車の表面の一部の拡大断面図である。図１に示すように、風車１は、ブレード部２と、発電機等が格納されているナセル部３と、ナセル部３を支持すべく地上に立設されるタワー部４とからなる。ブレード部２、ナセル部３、及びタワー部４の表面には、図２に示すように、光触媒含有層５が被覆されている。図２においては、風車１の表面を符号１ａとして示す。なお、光触媒含有層５は風車１の機能を損なわない表面領域全体に形成されるが、汚れやすい表面領域のみに形成するようにしても良い。また、光触媒含有層５は、ブレード部２、ナセル部３、及びタワー部４毎に形成しても良いし、風車１を組み立ててから形成しても良い。なお、風車１の組み立てが設置段階でなされる場合は、光触媒含有層５は各部材毎に形成するようにする。光触媒含有層５の膜厚は、０．０１μｍ以上１μｍ以下、より好ましくは０．０５μｍ以上０．５μｍ以下にする。このような膜厚であれば、光触媒含有層５の十分な透明性を確保することができ、光触媒含有層５の被覆前の風車１表面の発色を損なうことがない。さらに、このような膜厚であれば光触媒含有層５の十分な光触媒作用、耐久性を確保することができる。

光触媒含有層５は、少なくとも光触媒、溶媒を含有する光触媒コーティング材を表面に塗布することにより形成する。光触媒コーティング材に含有される光触媒としては、光触媒作用を示す物質をいずれをも使用することができる。例えば、光触媒として、金属酸化物、金属錯体、金属硫化物のいずれか又はこれらの組み合わせを使用することができる。好ましくは、前記金属酸化物はアモルファス型酸化チタン、アナターゼ型酸化チタン、ブルッカイト型酸化チタン、ルチル型酸化チタン、過酸化チタン、チタン酸ストロンチウム、アルミナ、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化ルテニウム、及びこれらの組み合わせからなる群から選択され、前記金属錯体はルテニウム錯体、レニウムなどを中心金属とするポリピリジル錯体、亜鉛やアルミニウムやマグネシウムなどのポルフィリン誘導体、金属フタロシアニン及びこれらの組み合わせからなる群から選択され、前記金属硫化物は硫化カドミウム、硫化亜鉛、硫化モリブデン及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。光触媒としては、金属酸化物である酸化チタンが最も好ましく使用される。酸化チタンは、太陽光の紫外線を吸収し、化学的に安全で安価であり、無害であり、さらに無色透明のコーティングを可能にすることから好ましく使用される。光触媒として酸化チタンを用いる場合、光触媒コーティング材の光触媒濃度は、光触媒コーティング材を塗布する基材の材質や、塗布方法や、光触媒含有層５に要求される性能によるが、例えば０．１重量％以上、１０重量％以下で用いることができる。さらに溶剤で希釈して用いることもできる。また、白金、金、銀、銅、ナトリウム、マグネシウム、アルミニウム、カリウム、カルシウム、バナジウム、クロム、マンガン、コバルト、ニッケル、亜鉛、セレン、ジルコニウム、モリブデン、パラジウム、スズ、ハフニウム、タングステンなどの金属、シリカ、アルミナ、ゼオライトなどの無機物、ポリメタクリ酸樹脂、フッ素樹脂、芳香族系有機高分子などの少なくともいずれかを添加してもよい。

光触媒コーティング材に含有される溶媒は、上記光触媒粒子を安定に分散させ、また光触媒粒子の機能を損なわないものであれば限定されないが、例えば水もしくは有機溶媒またはそれらの混合溶媒を用いることができる。

光触媒含有層５の形成方法は、例えば、光触媒コーティング材を、風車１の表面にスプレーコーティング法、ディップコーティング法、刷毛塗り、ローラー塗り等の方法で塗布し、乾燥もしくは硬化させる。

光触媒含有層５を形成する際に、基材表面の材質によっては、光触媒コーティング材の基材表面への密着性が十分に確保できない場合がある。また、光触媒コーティング材により基材表面の劣化が引き起こされてしまう場合がある。このような場合、好ましくは、基材表面にアンダーコート層を形成し、その上に光触媒含有層５を形成するようにする。光触媒は、光励起によって酸化作用を奏することがあるので、例えば、基材表面が塗装表面または樹脂表面である場合には、光触媒コーティング材を直接塗布すると、光触媒の酸化作用によって表面の劣化を引き起こしてしまうおそれがある。したがって、基材と光触媒含有層５を強固に密着させる効果を有し、かつ光触媒含有層５と基材との間にあって、光触媒の酸化作用によって基材表面が侵されてしまうことを防止する材料を使用したアンダーコート層を形成することが好ましい。アンダーコート層は、例えばアルミニウム、亜鉛、ジルコニウム、ケイ素、タングステンなどの酸化物またはこれらの組み合わせを含有する。

本実施形態による風車は、たとえば工場で製造された後、工場の敷地内で一定期間保管され、その後船舶により海上輸送され、トラックにより陸上輸送され、納入場所に運ばれ設置される場合に、工場で発生する粉塵及び油分、トラックやフォークリフト等の排気ガス中の煤煙、部材固定のためのワイヤー等に付着している油分等による汚れが、風車表面に付着することが防止され、またたとえ付着しても容易に洗い流すことができる。

上記において、本発明を風車に適用した実施形態について示したが、汚れが付着しやすい環境で保管及び／または輸送がなされるその他の大型構造物にも、その表面に上記と同様の条件で光触媒含有層５を被覆することにより、本発明を好ましく適用することができる。このような大型構造物としては、例えば、鉄道車両、橋梁、液化タンク等が挙げられる。

塗装鋼板を用いて、大型構造物の工場での保管中、輸送中、建設後の条件を模擬した屋外曝露試験と塩水噴霧試験を行った。
（実施例１）
白色の塗装鋼板（ポリウレタン樹脂系塗装）に、フォリウム（登録商標）用アンダーコート材（川崎重工業（株）製）をエアースプレー塗布し、ドライヤーで乾燥させ、アンダーコート層を形成した。乾燥後、アンダーコート層の表面に光触媒コーティング材としてフォリウム（登録商標、川崎重工業（株）製、アナターゼ型酸化チタンを含有）をエアースプレー塗布し、ドライヤーで乾燥させ光触媒含有層を形成し、試験片１を作成した。また、アンダーコート層、光触媒含有層いずれをも形成しないものをブランクとし、比較試験片１とした。試験片１及び比較試験片１いずれにおいても、エアースプレーでの塗布条件を、スプレー噴出量が０．５ｇ／ｓ、塗布距離（塗布面からスプレー噴出口までの距離）が１８０ｍｍ、塗布速度が３４０ｍｍ／ｓ、エア圧力が０．２ＭＰａ、塗布ピッチが２０ｍｍ、塗布回数が２回とした。

作成した試験片１及び比較試験片１を川崎重工業（株）の播磨工場内の屋外製品置き場に３ヶ月放置し、屋外曝露試験を実施した。上記条件での曝露は、大型構造物の工場敷地内での屋外保管中の条件を模擬しているといえる。

表１に屋外曝露３ヶ月後の試験結果を示す。評価は目視観察と、色彩色差計（ＣＲ−３００、コニカミノルタセンシグ（株）製）による明度差（ΔＬ）によるものとした。相対的な明暗に関する色の属性を尺度化したものを明度といい、ここでは、初期（屋外曝露前）と経時後（屋外曝露３ヶ月後）の明度の差を明度差（ΔＬ）とした。したがって、明度差（ΔＬ）の絶対値が大きい程、経時後の汚れの程度が大きいことになる。

表１の結果から、光触媒含有層を被覆した試験片１では汚れの付着はほとんどなく、防汚効果が確認できた。
（実施例２）
白色の塗装鋼板（ポリウレタン樹脂系塗装）に、フォリウム（登録商標）用アンダーコート材（川崎重工業（株）製）をエアースプレー塗布し、ドライヤーで乾燥させ、アンダーコート層を形成した。乾燥後、アンダーコート層の表面に光触媒コーティング材としてフォリウム（登録商標、川崎重工業（株）製、アナターゼ型酸化チタンを含有）をエアースプレー塗布し、ドライヤーで乾燥させ光触媒含有層を形成し、試験片２を作成した。また、アンダーコート層、光触媒含有層いずれをも形成しないものをブランクとし、比較試験片２とした。試験片２及び比較試験片２いずれにおいても、エアースプレーでの塗布条件を、スプレー噴出量が０．５ｇ／ｓ、塗布距離（塗布面からスプレー噴出口までの距離）が１８０ｍｍ、塗布速度が３４０ｍｍ／ｓ、エア圧力が０．２ＭＰａ、塗布ピッチが２０ｍｍ、塗布回数が２回とした。

作成した試験片２及び比較試験片２に、模擬汚れとしてカーボンブラック（ＦＷ−２００、粒径の範囲が０．００２μｍ以上０．２８μｍ以下）を防汚Ｉ種試験（土木研究センター）に準拠して付着させ、屋外曝露試験を実施した。上記条件での曝露試験は、大型構造物の輸送中の条件を模擬しているといえる。

屋外曝露３ヶ月後のカーボンブラックの付着状況を目視で観察した結果、比較試験片２はカーボンブラックが付着したままであったが、光触媒を塗布した試験片２はカーボンブラックが除去されており、防汚効果が確認できた。
（実施例３）
白色の塗装鋼板（ポリウレタン樹脂系塗装）に、フォリウム（登録商標）用アンダーコート材（川崎重工業（株）製）をエアースプレー塗布し、ドライヤーで乾燥させ、アンダーコート層を形成した。乾燥後、アンダーコート層の表面に光触媒コーティング材としてフォリウム（登録商標、川崎重工業（株）製、アナターゼ型酸化チタンを含有）をエアースプレー塗布し、ドライヤーで乾燥させ光触媒含有層を形成し、試験片３を作成した。また、アンダーコート層、光触媒含有層を形成しないものをブランクとし、比較試験片３とした。試験片３及び比較試験片３いずれにおいても、エアースプレーでの塗布条件を、スプレー噴出量が０．５ｇ／ｓ、塗布距離（塗布面からスプレー噴出口までの距離）が１８０ｍｍ、塗布速度が３４０ｍｍ／ｓ、エア圧力が０．２ＭＰａ、塗布ピッチが２０ｍｍ、塗布回数が２回とした。

作成した試験片３及び比較試験片３を川崎重工業株式会社の明石工場内のビルの屋上に３ヶ月放置し、屋外曝露試験を実施した。上記条件での曝露は、大型構造物の設置場所での使用時の条件を模擬しているといえる。

表２に屋外曝露３ヶ月後の試験結果を示す。評価は目視観察と、色彩色差計（ＣＲ−３００、コニカミノルタセンシグ（株）製）の明度差（ΔＬ）によるものとした。

表２の結果から、光触媒含有層を被覆した試験片３では汚れの付着はほとんどなく、防汚効果が確認できた。
（実施例４）
白色の塗装鋼板（ポリウレタン樹脂系塗装）に、フォリウム（登録商標）用アンダーコート材（川崎重工業（株）製）をエアースプレー塗布し、ドライヤーで乾燥させ、アンダーコート層を形成した。乾燥後、アンダーコート層の表面に光触媒コーティング材としてフォリウム（登録商標、川崎重工業（株）製、アナターゼ型酸化チタンを含有）をエアースプレー塗布し、ドライヤーで乾燥させ光触媒含有層を形成し、試験片４を作成した。また、アンダーコート層、光触媒含有層いずれをも形成しないものをブランクとし、比較試験片４とした。試験片４及び比較試験片４いずれにおいても、エアースプレーでの塗布条件を、スプレー噴出量が０．５ｇ／ｓ、塗布距離（塗布面からスプレー噴出口までの距離）が１８０ｍｍ、塗布速度が３４０ｍｍ／ｓ、エア圧力が０．２ＭＰａ、塗布ピッチが２０ｍｍ、塗布回数が２回とした。

作成した試験片４、比較試験片４を塩水噴霧試験（ＪＩＳ Ｋ ５６００−７−１準拠、試験装置スガ試験機（株）製ＳＴ−ＩＳＯ−３）で評価した。試験は１０００時間とした。

塩水噴霧試験終了後、試験片４、比較試験片４の外観を目視観察したが、いずれにおいても塗膜（試験片４においては光触媒含有層を被覆する前の白色の鋼板の最表面、比較試験片４においては白色の鋼板の最表面）に剥がれ、割れ、色調変化はみられず、試験前後において変化はなかった。また、試験片４は比較試験片４に比べ、塩の付着が少なかった。

その後、試験片４について密着性（碁盤目テープ剥離試験、ＪＩＳ Ｋ ５４００−８−５準拠）を評価したところ、１００／１００の合格であった。

その後試験片４の光触媒機能をメチレンブルー分解試験（光触媒製品フォーラム、光触媒製品の湿式分解性能試験方法（2002年5月30日改訂）準拠）で評価したところ、メチレンブルーの分解を確認した。

これらの結果より、光触媒含有層を形成した試験片４では、塩水噴霧試験後においても塗装塗膜性能を維持し、また光触媒活性を有することを確認した。

本発明は、保管時及び／または輸送時に汚れが付着しやすい大型構造物の汚れ防止方法として有用である。また、洗浄コストが低い大型構造物を提供しうる。

本実施形態にかかる発電用風車を模式的に示す外観図である。 本実施形態にかかる風車の表面の一部の拡大断面図である。

符号の説明

１ 風車
２ ブレード部
３ ナセル部
４ タワー部
５ 光触媒含有層

Claims (8)

1. 大型構造物の保管時及び／または輸送時に、前記大型構造物の表面に汚れが付着することを防止する汚れ防止方法であって、
   前記大型構造物の表面を光触媒を含有する光触媒含有層で被覆し、前記光触媒の光触媒作用により前記汚れを防止する汚れ防止方法。
2. 前記光触媒が金属酸化物、金属錯体、金属硫化物のいずれか又はこれらの組み合わせである請求項１に記載の汚れ防止方法。
3. 前記金属酸化物はアモルファス型酸化チタン、アナターゼ型酸化チタン、ブルッカイト型酸化チタン、ルチル型酸化チタン、過酸化チタン、チタン酸ストロンチウム、アルミナ、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化ルテニウム、及びこれらの組み合わせからなる群から選択され、前記金属錯体はルテニウム錯体、レニウムなどを中心金属とするポリピリジル錯体、亜鉛やアルミニウムやマグネシウムなどのポルフィリン誘導体、金属フタロシアニン及びこれらの組み合わせからなる群から選択され、前記金属硫化物は硫化カドミウム、硫化亜鉛、硫化モリブデン及びこれらの組み合わせからなる群から選択される請求項２に記載の汚れ防止方法。
4. 前記大型構造物が、発電用風車、鉄道車両、橋梁、または液化タンクのいずれかである請求項１乃至３いずれかに記載の汚れ防止方法。
5. 光触媒を含有する光触媒含有層により表面が被覆された大型構造物であって、
   前記光触媒は、光触媒作用により前記大型構造物の保管時及び／または輸送時に前記大型構造物の表面に汚れが付着することを防止する、大型構造物。
6. 前記光触媒が酸化チタンである請求項５に記載の大型構造物。
7. 光触媒を含有する光触媒含有層により表面が被覆された風力発電設備に用いられる風車であって、
   前記光触媒は、光触媒作用により前記風車の保管時及び／または輸送時に前記風車の表面に汚れが付着することを防止する、風車。
8. 前記光触媒が酸化チタンである請求項７に記載の風車。

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