JP2006305402A

JP2006305402A - 酸化チタン分散液の塗布方法

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Publication number: JP2006305402A
Application number: JP2005127329A
Authority: JP
Inventors: Tokifusa Kuroyama; 時房黒山; Tetsuya Inaba; 哲也因幡
Original assignee: Mitsui Mining Co Ltd
Current assignee: Mitsui Mining Co Ltd
Priority date: 2005-04-26
Filing date: 2005-04-26
Publication date: 2006-11-09

Abstract

【課題】建造物の窓ガラス等に、薄く均一に塗布できる酸化チタン分散液の塗布方法を提供する。
【解決手段】板状弾性体からなる塗布部材５と、塗布部材を被覆する超極細繊維で形成された吸水体７とを備えた塗布具１を使用する酸化チタン分散液の塗布方法であって、吸水体に酸化チタン分散液を含浸させた後、吸水体を介して塗布部材を塗布面に押し当てながら移動させることにより吸水体に含浸させた酸化チタン分散液を吸水体からしみ出させて塗布面に塗布する酸化チタン分散液の塗布方法。吸水体７を形成する超極細繊維の繊度は１デニール以下とする。吸水体７にはポリエステル繊維を使用することが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、所定の塗布具を使用して建造物の外壁、窓ガラス等の塗布面へ酸化チタン分散液を塗布する方法に関する。

ガラスの曇りは、ガラスの表面温度が周囲に比べ低い場合に、周囲の空気に含まれている水分がガラス表面に結露して水滴となり光が乱反射する為に起こる現象である。

ガラスの曇り止め対策には、大きく分けて、結露自体を防止する方法と、付着した水滴の乱反射を防ぐ方法の２つの対処法がある。

ガラス表面の結露を防止するにはガラスの表面温度を周囲温度より高くすれば良い。ガラスの表面温度を高くするには、ガラスにヒーターを入れて暖めたり熱い空気を吹き掛ければ良いが、設備費やエネルギーコストが高価になる。

一方、付着した水滴の乱反射を防ぐ方法としては、水滴が球状にならないようにガラス表面の濡れを良くする方法がある。酸化チタン等の光触媒処理を施したガラス表面は、全く水を弾かなくなる（超親水化）という特徴を有しており、光の乱反射が改善されて曇り止め効果を得ることができる。

近年、既設建造物の屋外ガラスや外壁等に酸化チタンのコーティングを施すことが行われている。コーティングされた酸化チタンは太陽光の紫外線により活性化され、大気汚染物質である有機塩素化合物や窒素酸化物を分解する光触媒として作用する。酸化チタンのコーティングにより外壁等の表面に親水性が付与されるので、分解された汚染物質を含む汚れは雨水等で容易に洗い流すことができる。このように、酸化チタンでコーティングした建造物は、汚染物質の分解と除去が自然に行われるセルフクリーニング効果を有している。建造物に酸化チタンのコーティングを施すことにより外観を容易にきれいに保つことができるので、酸化チタンのコーティングを行う建造物は増加している。

オフィスビル、公共の建物（空港、駅舎、学校、美術館）、ホテル、デパート、病院、マンション等の屋外壁や屋根面は、採光のため多数のガラスが使用されている。また建物自体が高層化し、外壁タイルやガラス等の清掃は危険な作業となっている。最近ではガラスやタイル等の建築材料に予め酸化チタン等の光触媒のコーティングを施した材料が使われているが、既設建造物の多くは酸化チタンによるコーティングが施されていない。

従来、建築部材に酸化チタンをコーティングするには、酸化チタン微粒子を含有する酸化チタン分散液を建築部材へ塗布した後、乾燥、焼成する方法が用いられている（特許文献１参照）。

建築部材への酸化チタンのコーティングに際しては、建築部材の材質等により種々の粘度の分散液が使用されるが、特に低粘度の酸化チタン分散液を塗布する場合に、薄く均一に塗布することが困難である。また、ガラス面へ酸化チタンをコーティングする場合、酸化チタン塗膜の厚みが厚く不均一になると窓ガラス等に虹彩や部分的な反射（いわゆる「テカリ」）が生じるので、より一層薄く均一に塗布することが要求されている。

酸化チタン分散液の塗布方法としては、スプレーガンを使用して塗布面に吹き付けたり、ローラーブラシを使用する方法等が採用されている。スプレーガンを使用する方法は、低粘度の酸化チタンの吹きつけ能率は良いものの、均一な厚みで滑らかな塗布を行うには熟練を要し、広い面を均一に仕上げることは困難を伴う。ローラーブラシを使用する方法は、取扱が簡単であるが低粘度の酸化チタン分散液ではガラス表面にたれを生じたり、抜け毛の付着やローラーに含浸している酸化チタン分散液がローラーの遠心力により飛沫となって塗布面に付着する現象（いわゆる「はね」）があり、薄く均一に塗布することが困難である。

特許文献２には、建築材料に溶液を塗布する塗布具が記載されている。この塗布具は、へら状に形成され、その先端側が折り返された弾性体と、弾性体を被覆する布状の塗布部材とを有している。

特許文献２に記載の塗布具は、たれやはねなどを生じることなく容易に広いガラス壁面に塗布することはできるが、酸化チタン分散液を薄く均一に塗布することは困難である。
特許第２８７５９９３号公報（段落番号（０００３））特開２００４−２１６２７１号公報（特許請求の範囲）

本発明の目的は、虹彩やテカリを生じることなく、建造物の窓ガラス等に酸化チタン分散液を薄く均一に塗布できる酸化チタン分散液の塗布方法を提供することにある。

本発明者は、上記の課題を解決するため検討を行った結果、超極細繊維で形成された吸水体を使用して酸化チタン分散液を塗布することにより良好な結果が得られることを知得した。更に、超極細繊維で形成した吸水体と様々な塗布具を組み合わせて酸化チタン分散液の塗布方法を試験した。超極細繊維で形成された吸水体で被覆したローラーは全体として薄く均一で滑らかな仕上げとなったが、ローラーによるはねが避けられなかった。そこで、板状弾性体を超極細繊維で形成された吸水体で被覆して酸化チタン分散液の塗布を行ったところ、厚さが薄く均一で、表面が滑らかな酸化チタン塗膜を形成できる知見を得て、本発明の完成に到った。

上記課題を解決する本発明は、以下に記載するものである。

〔１〕板状弾性体と、前記板状弾性体の少なくとも一部を被覆する超極細繊維で形成された吸水体とを備えた塗布具を使用する酸化チタン分散液の塗布方法であって、吸水体に酸化チタン分散液を含浸させた後、吸水体を介して板状弾性体を塗布面に押し当てながら移動させることにより酸化チタン分散液を吸水体からしみ出させて塗布面に塗布する酸化チタン分散液の塗布方法。

〔２〕一端側に折り返し部が形成された板状弾性体と、前記板状弾性体の少なくとも折り返し部外側面を被覆する超極細繊維で形成された吸水体とを備えた塗布具を使用する酸化チタン分散液の塗布方法であって、吸水体に酸化チタン分散液を含浸させた後、吸水体を介して板状弾性体に形成された折り返し部の外側面を塗布面に押し当てながら板状弾性体を移動させることにより酸化チタン分散液を吸水体からしみ出させて塗布面に塗布する酸化チタン分散液の塗布方法。

〔３〕折り返し部の折り曲げ角度が可変である〔２〕に記載の酸化チタン分散液の塗布方法。

〔４〕吸水体を形成する超極細繊維の繊度が１デニール以下である〔１〕又は〔２〕に記載の酸化チタン分散液の塗布方法。

〔５〕吸水体が超極細ポリエステル繊維で形成された織物、編物、又は不織布である〔１〕又は〔２〕に記載の酸化チタン分散液の塗布方法。

〔６〕酸化チタン分散液が、表面をペルオキソ基で修飾したアナターゼ型の酸化チタン微粒子を水中に分散させたものである〔１〕又は〔２〕に記載の酸化チタン分散液の塗布方法。

本発明の塗布方法によれば、酸化チタン分散液の塗布に使用する塗布具の塗布部材が超極細繊維で形成された吸水体で被覆されているので、窓ガラス等に虹彩やテカリを生じない厚さ０．１〜１μｍの薄く均一な酸化チタン塗膜を形成することができる。また、建造物の外壁や屋外ガラス等に酸化チタン分散液を塗布した場合には、セルフクリーニング効果、抗菌効果により衛生的で汚れの少ない外装を維持することができ、美観の確保及びメンテナンス費用の削減に寄与できる。

本発明において使用する塗布具の一例の平面図を図１（ａ）に、側面図を図１（ｂ）に示す。

図１中、１は塗布具である。塗布具１は、長方形の板状弾性体で形成された塗布部材５を有している。塗布部材５は、一端側中央部が棒状の把持部材３の一端側に形成された挿入溝４に差し込まれて把持部材３と固定されている。塗布部材５は、把持部材３側から他端に向かうに従って除々に厚さを減少させて形成されている。この塗布部材５は、その全体が袋状に形成された吸水体７で被覆されている。吸水体７は、把持部材３側が開口しており、塗布部材５から取り外すことが可能となっている。

塗布具１を使用して酸化チタン分散液を塗布するに際しては以下の手順で行う。まず、吸水体７に酸化チタン分散液を含浸させる。把持部材３を握り、塗布部材５の厚さが薄く形成された他端側９を覆う吸水体７を塗布面に押し当て、塗布面に沿って移動させる。塗布部材５を塗布面に押し当てて移動させる際には、塗布部材５が撓んで塗布面に密着するとともに、吸水体７に含浸させた酸化チタン分散液が徐々に吸水体７からしみ出して塗布面に酸化チタン分散液が塗布される。

吸水体７の材料には、繊度１デニール以下、好ましくは０．１〜０．６デニールの超極細繊維を使用する。

吸水体７を形成する超極細繊維の材質は上記範囲の繊維径に形成できる繊維であれば特に限定されないが、例えば、木綿、麻などの天然繊維；ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、芳香族ポリアミド繊維、アクリル繊維、ポリ塩化ビニル繊維、ポリオレフィン繊維、ポリアクリロニトリル繊維などの合成繊維等を挙げることができる。これらの繊維の中でも、ポリエステル繊維を使用することが好ましい。超極細ポリエステル繊維は耐久性が強い長繊維であるため、切れ毛や繊維の脱落が少なく塗布面がきれいである。

吸水体７を形成する超極細繊維の形態としては特に限定されず、織物、編物、不織布などのシート状に形成した繊維製品のいずれも使用することができるが、パール編みの編物を使用することが好ましい。パール編みの編物は、繊維間に酸化チタン分散液の保持に適した空間を有し、編織物全体の表面積が大きいので酸化チタン分散液を大量に含ませることができる。

吸水体７の形状は袋状に限定されず、酸化チタン分散液を塗布する際に塗布部材５の塗布面に押し当てられる部分を被覆できる種々の形状のものを使用することができる。

吸水体７は全体が超極細繊維で形成されている必要はなく、少なくとも酸化チタン分散液を塗布する際に塗布面に接触する部分が超極細繊維で形成されていればよい。例えば袋状に形成された吸水体７の内側は超極細繊維以外の繊維で形成されていてもよい。また、超極細繊維からなる織物、不織布等の片面に補強用の織物、不織布等を形成した繊維シートを使用することもできる。かかる繊維シートとしては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなる不織布の表面に、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）の超極細繊維を吹き付けたものが周知となっている。

塗布部材５の材質としては、合成ゴム、合成樹脂、金属等を挙げることができる。

本発明において使用する塗布具の他の例の平面図を図２（ａ）に、側面図を図２（ｂ）に示す。

図２中、１１は塗布具を示し、塗布具１１は塗布部材１５、把持部材１３、吸水体１７を有している。

塗布部材１５の一端側は、その中央部で把持部材１３の一端に把持部材１３の長さ方向に沿って差し込まれている。塗布部材１５は、他端側が折り返され、折り返し部１９を形成している。塗布部材１５は、袋状に形成された吸水体１７により全体が被覆されている。吸水体１７は、把持部材１３側が開口しており、塗布部材１５から取り外して交換することが可能である。

塗布具１１を使用して酸化チタン分散液を塗布するに際しては、吸水体１７に酸化チタン分散液を含浸させた後、塗布具の折り返し部１９の外側面２１を吸水体１７の内側から塗布面に押し当てて塗布面に沿って移動させる。

塗布部材１５の折り返し部１９は弾性を有しているので塗布面に沿って折り返し角度αが変化する。被塗布部材が曲面や凹凸を有していても、折り返し部１９の折り返し角度αが変化するので外側面２１を被塗布部材の表面に追随させることができる。このため、塗布具１１は酸化チタン分散液を均一に塗布する効果に優れている。

なお、折り返し部１９は、折り返し部に蝶番を取り付けて折り返し角度αを可変にしたり、折り返し内部にバネを取り付けて弾性力を与えるようにしてもよい。また、折り返し部１９には折り返し部の外側面２１と内側面とを貫通する貫通孔が形成されていてもよい。

塗布具としては、図３に示すように、簡易的に直方体状に形成された塗布部材３５に吸水体３７を巻き付けた塗布具３１を使用することもできる。直方体状の塗布部材３５には、発泡ゴム、発泡プラスチック等の発泡体を用いることが好ましく、メラミンフォームを用いることが特に好ましい。

本発明の塗布方法において使用する酸化チタン分散液には、平均粒子径１０〜５０ｎｍ程度、好ましくは１０〜２０ｎｍの酸化チタン微粒子を水に分散させた酸化チタン分散液を使用することが可能である。

酸化チタンは、必要により表面の水酸基が修飾されていてもよい。また、その結晶系は特に限定されず、アナターゼ、ルチル等のいずれの結晶系も使用できる。

酸化チタン分散液に含まれる酸化チタンの濃度は、塗布面の材質等により異なるが、概ね０．５〜１．２質量％とすることが好ましく、０．７〜１．０質量％とすることがより好ましい。酸化チタン分散液には、他の成分、例えば珪酸化合物、アルコール類等が含まれていてもよい。

本発明で使用する酸化チタン分散液としては、特許第２８７５９９３号公報記載の表面をペルオキソ基で修飾したアナターゼ微粒子が水中に分散している分散液を使用することが好ましい。この分散液は常温で非常に安定で、腐食を受けやすい金属や建材等の材料にも利用できる。さらに、建築材料に対する密着性が高く、乾燥のみでも十分実用に耐える酸化チタン皮膜を形成することができる。

酸化チタン分散液を実際に既設建造物等に塗布する際には、以下の手順により行う。

下地処理として、屋外ガラスなどの塗布面に付着している汚れや付着物等を必要により洗剤等を使用して拭き取り除去する。

次に、塗布具の吸水体全体に、酸化チタン分散液を含浸させ、下地処理を行った塗布面に塗布具で酸化チタン分散液を塗布する。

塗布具は、板状弾性体からなる塗布部材を有しているので、塗布面が曲面や凹凸を有していても塗布部材を塗布面の表面に追随させて塗布することができる。

塗布具に装着した吸水体は着脱自在であるので、汚れたり傷んだりした場合には、吸水体のみを取り替えて使用することができる。

酸化チタン分散液を塗布した後、塗布面から溶媒の水を自然乾燥等により除去し、酸化チタンの塗膜を形成する。

本発明の塗布方法は、金属、プラスチック、ガラス、セラミックス、石材等の材質で形成された塗布面に適用できる。また、塗布面には塗料が塗布されていてもよい。

ガラス面に形成する酸化チタン塗膜の膜厚は、０．１〜１μｍとすることが好ましく、０．１〜０．５μｍとすることがより好ましい。膜厚が１μｍを超えるとガラス面に虹彩やテカリが生じやすくなり、０．１μｍ未満では酸化チタン塗膜を均一に形成することが困難である。

実施例１
透明ガラスに、酸化チタン分散液（三井鉱山社製、ミラクルチタンガラスコートＭＧ溶液）を、図２に示す塗布具を使用して塗布した。塗布具の吸水体には、超極細ポリエステル繊維（繊度０．６デニール）で作られた編物（パール編み）を使用した。塗布具に吸水体を装着した後、吸水体全体に酸化チタン分散液を含浸させ、汚れや付着物を除去したガラス板に塗布した。その後２４時間自然乾燥し窓ガラスの透過率を紫外可視分光光度計で測定した。測定結果を図４に示す。可視光線領域（光の波長４００ｎｍ〜７００ｎｍ）での平均透過率は９５．２％であった。また酸化チタン塗膜厚さは０．４μｍであった。

比較例１
ポリエステル繊維（繊度１．２デニール）で形成された織物（パイル織り）を吸水体に使用した以外は、実施例１と同じ塗布具、同じ方法を使用して透明ガラスに酸化チタン分散液を塗布した。酸化チタン分散液を塗布した窓ガラスの透過率を測定した結果を図４に示す。可視光線領域（光の波長４００ｎｍ〜７００ｎｍ）での平均透過率は５４．８％であった。また酸化チタン塗膜厚さは２μｍであった。

本発明で使用する塗布具の一例を示す平面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。本発明で使用する塗布具の他の例を示す平面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。本発明で使用する塗布具の他の例を示す斜視図である。実施例１及び比較例１で測定した窓ガラスの透過率を示すグラフである。

符号の説明

１、１１、３１塗布具
３、１３把持部材
４挿入溝
５、１５、３５塗布部材
７、１７、３７吸水体
９他端側
１９折り返し部
２１外側面
α 折り返し角度

Claims

板状弾性体と、前記板状弾性体の少なくとも一部を被覆する超極細繊維で形成された吸水体とを備えた塗布具を使用する酸化チタン分散液の塗布方法であって、吸水体に酸化チタン分散液を含浸させた後、吸水体を介して板状弾性体を塗布面に押し当てながら移動させることにより酸化チタン分散液を吸水体からしみ出させて塗布面に塗布する酸化チタン分散液の塗布方法。
一端側に折り返し部が形成された板状弾性体と、前記板状弾性体の少なくとも折り返し部外側面を被覆する超極細繊維で形成された吸水体とを備えた塗布具を使用する酸化チタン分散液の塗布方法であって、吸水体に酸化チタン分散液を含浸させた後、吸水体を介して板状弾性体に形成された折り返し部の外側面を塗布面に押し当てながら板状弾性体を移動させることにより酸化チタン分散液を吸水体からしみ出させて塗布面に塗布する酸化チタン分散液の塗布方法。
折り返し部の折り曲げ角度が可変である請求項２に記載の酸化チタン分散液の塗布方法。
吸水体を形成する超極細繊維の繊度が１デニール以下である請求項１又は２に記載の酸化チタン分散液の塗布方法。
吸水体が超極細ポリエステル繊維で形成された織物、編物、又は不織布である請求項１又は２に記載の酸化チタン分散液の塗布方法。
酸化チタン分散液が、表面をペルオキソ基で修飾したアナターゼ型の酸化チタン微粒子を水中に分散させたものである請求項１又は２に記載の酸化チタン分散液の塗布方法。