JP2022013546A - 送風機、オゾン分解性塗膜付き物品、空調システム、オゾン分解方法、及びオゾン分解性膜の形成方法 - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、米国のカリフォルニア州等の一部の地域では、オゾンを分解する触媒が担持されたラジエータを車両に搭載し、その車両を走行させることにより、大気の改善を図る大気浄化システムが検討されており、直接オゾン還元技術(DOR;Direct Ozone Reduction)を使用した自動車、例えば、大気中のオゾンをオゾン分解触媒(オゾン浄化触媒)により分解することができる車両用大気浄化装置を備えた自動車が実用化されている。特に、米国のカリフォルニア州等では、このような直接オゾン還元技術(DOR)を導入した車両やその車両を販売しているメーカーに対して、光化学スモッグの原因物質である非メタン有機ガス(NMOG;Non-Methane Organic Gases)の排出量を削減したとみなす所定の特典(NMOGクレジット認定)を付与している。
また、特許文献3には、金属酸化物の触媒だけでなく、オゾンを浄化する機能を備える活性炭を使用した車両用大気浄化装置が提案されている。
例えば、農作物および園芸作物の中には、オゾンに対する感受性が高い作物が多く、オゾンにより作物に様々な被害症状を及ぼし、成長及び収量の減少を引き起こす。そのため、大気中のオゾンを分解する機能を有する送風機により、室内、屋外等の施設において、農作物および園芸作物のオゾン被害が軽減できる。
また、例えば、オゾンは人体への影響も報告されていることから、大気中のオゾンを分解する機能を有する送風機により、室内、屋外等の施設において、オゾンによる人体への影響も軽減できる。
また、他の本発明の課題は、オゾン濃度が低減された環境が実現できる、オゾン分解性塗膜付き物品、空調システム、オゾン分解方法、及びオゾン分解性膜の形成方法を提供することである。
空気を吸込み、送風する送風部と、
前記送風部から送風される空気が接触する位置、及び前記送風部に吸込まれる空気が接触する位置の少なくとも一方に設けられ、酸化マンガン系触媒、活性炭、ポリアクリレート系分散剤、及び樹脂を含むオゾン分解性塗膜と、
を備える送風機である。
請求項1に係る発明によれば、上記成分を含むオゾン分解性塗膜が高いオゾン分解性能を有するため、送風部から送風される空気がオゾン分解性塗膜と接触したとき、空気中に含まれるオゾンが分解される。また、送風部に吸込まれる空気がオゾン分解性塗膜と接触したとき、空気中に含まれるオゾンが分解される。そのため、オゾン濃度が低減された空気を送風可能となる。
前記送風部から送風される空気が通気する第一通気孔を有し、前記第一通気孔の壁面に前記オゾン分解性塗膜が設けられた第一通気部材、並びに、前記送風部に吸込まれる空気が通気する第二通気孔を有し、前記第二通気孔の壁面に前記オゾン分解性塗膜が設けられた第二通気部材の少なくとも一方と、
を備える請求項1に記載の送風機である。
請求項2に記載の発明によれば、上記成分を含むオゾン分解性塗膜が高いオゾン分解性能を有するため、送風部から送風された空気が第一通気部材の通気孔を通気し、オゾン分解性塗膜と接触したとき、空気中に含まれるオゾンが分解される。また、送風部に吸込まれる空気が第二通気部材の第二通気孔を通気し、オゾン分解性塗膜と接触したとき、空気中に含まれるオゾンが分解される。そのため、オゾン濃度が低減された空気を送風可能となる。
請求項3に記載の発明によれば、第一通気部材として、空気が通気する貫通孔の壁面の面積が大きいハニカム構造部材を採用することで、空気がオゾン分解性塗膜と接触する面積が増え、さらに、オゾン濃度が低減された空気を送風可能となる。
請求項4に記載の発明によれば、第二通気部材として、空気が通気する貫通孔の壁面の面積が大きいハニカム構造部材を採用することで、空気がオゾン分解性塗膜と接触する面積が増え、さらに、オゾン濃度が低減された空気を送風可能となる。
請求項5に記載の発明によれば、第一通気部材として、空気が通気するメッシュ孔の壁面の面積が大きいフィルター部材を採用することで、空気がオゾン分解性塗膜と接触する面積が増え、さらに、オゾン濃度が低減された空気を送風可能となる。
請求項6に記載の発明によれば、第二通気部材として、空気が通気するメッシュ孔の壁面の面積が大きいフィルター部材を採用することで、空気がオゾン分解性塗膜と接触する面積が増え、さらに、オゾン濃度が低減された空気を送風可能となる。
請求項7に記載の発明によれば、回転羽根の回転により、空気が吸込み及び送風されるとき、空気がオゾン分解性塗膜と接触することで、さらに、オゾン濃度が低減された空気を送風可能となる。
請求項8に記載の発明によれば、案内部材により空気が第一通気部材の第一通気孔を通気する通気量を増加させ、さらに、オゾン濃度が低減された空気を送風可能となる。
前記酸化マンガン系触媒は、二酸化マンガン系触媒である請求項1~請求項8のいずれか1項に記載の送風機である。
請求項9に記載の発明によれば、二酸化マンガン系触媒は触媒活性能が高く、オゾン分解性塗膜のオゾン分解能が向上し、さらに、オゾン濃度が低減された空気を送風可能となる。
請求項10に記載の発明によれば、酸化マンガン系触媒と活性炭の組み合わせによるオゾン分解性の相乗効果により、オゾン分解性塗膜のオゾン分解能が向上し、さらに、オゾン濃度が低減された空気を送風可能となる。
請求項11に記載の発明によれば、オゾン分解性塗膜の付着性を損なうことなく、オゾン分解性塗膜に高いオゾン分解性能が付与され、継続して、オゾン濃度が低減された空気を送風可能となる。
請求項12に記載の発明によれば、オゾン分解性塗膜の付着性を損なうことなく、オゾン分解性塗膜に高いオゾン分解性能が付与され、継続して、オゾン濃度が低減された空気を送風可能となる。
請求項13に記載の発明によれば、オゾン分解性塗膜に高いオゾン分解性能が付与され、さらにオゾン濃度が低減された空気を送風可能となる。
請求項14に記載の発明によれば、金属に対する付着性に優れる(メタ)アクリル樹脂を採用すると、金属製の部材(通気部材、回転羽根、案内部材等)に対するオゾン分解性塗膜の付着性が高まり、継続して、オゾン濃度が低減された空気を送風可能となる。また、金属及び樹脂に対する付着性に優れるポリプロピレン樹脂を採用すると、金属製及び樹脂製の部材(通気部材、回転羽根、案内部材等)の部材に対するオゾン分解性塗膜の付着性が高まり、継続して、オゾン濃度が低減された空気を送風可能となる。
請求項15に記載の発明によれば、VOCの排出量を抑え、環境対策に貢献しつつ、オゾン濃度が低減された空気を送風可能となる。
請求項16に記載の発明によれば、上記成分を含むオゾン分解性塗膜が高いオゾン分解性能を有するため、物品本体に設けられたオゾン分解性塗膜に大気が接触することで、大気中に含まれるオゾンが分解される。そのため、オゾン濃度が低減された環境が実現できる。
請求項17に記載の発明によれば、ハニカム構造部材、フィルター部材、ダクト、又は建築用資材により、オゾン濃度が低減された環境が実現できる。
請求項18に記載の発明によれば、高いオゾン分解性能を有するオゾン分解性塗膜により大気中に含まれるオゾンが分解されるため、オゾン濃度が低減された環境が実現できる。
請求項19に記載の発明は、上記成分を含むオゾン分解性塗膜が高いオゾン分解性能を有するため、オゾン分解性塗膜に大気が接触することで、大気中に含まれるオゾンが分解される。そのため、オゾン濃度が低減された環境が実現できる。
請求項20に記載の発明によれば、上記成分を含む水性塗料組成物により形成するオゾン分解性塗膜が高いオゾン分解性能を有する。そのため、オゾン濃度が低減された環境が実現できる。
また、本発明によれば、オゾン濃度が低減された環境が実現できる、オゾン分解性塗膜付き物品、空調システム、オゾン分解方法、及びオゾン分解性膜の形成方法を提供できる。
なお、本明細書において、実質的に同一の機能を有する部材には全図面を通して同じ符号を付与し、重複する説明は省略する場合がある。
「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
段階的に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値に置き換えてもよい。また、段階的に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の下限値に置き換えてもよい。
数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
各成分は該当する物質を複数種含んでいてもよい。各成分に該当する物質が複数種存在する場合、各成分の含有率又は含有量は、特に断らない限り、当該複数種の物質の合計の含有率又は含有量を意味する。
図1は、本実施形態に係る送風機の一例を示す概略分解斜視図である。図2は、本実施形態に係る送風機の送風部周辺を示す概略断面図である。
案内部材18は、送風部10から送風される空気を第一通気部材14に案内する。案内部材は、第二通気部材16の第二通気孔16Aを通気した空気を送風部10に案内する案内部材を兼ねている。
案内部材18の内壁面には、オゾン分解性塗膜22が設けられている。
支持部材20は、例えば、三脚で構成されている。支持部材20は、三脚に限られず、台座と、台座から延び、一端が案内部材を可動可能に固定する一つ又は複数の柱状体又は板状体とを備える周知の支持部材で構成されていてもよい。
オゾン分解性塗膜22は、少なくとも、第一通気部材14の第一通気孔14Aの壁面、第二通気部材16の第二通気孔16Aの壁面、及び回転羽根12の羽根表面に設けられている。
ただし、よりオゾン濃度が低減された空気を送風する観点からは、送風機100は、オゾン分解性塗膜22を設けた第一通気部材14を少なくとも備えた態様がよい。
同様に、第二通気部材16も、例えば、図3に示すように、送風部10に吸込まれる空気が通気する第二通気孔16Aとして、メッシュ孔を有するフィルター部材で構成されてもよい。
フィルター部材は、目的に応じて、粗塵用フィルタ-、中性能エアフィルタ-、HEPA(High Efficiency Particulate Air Filter)フィルタ-、ULPA(Ultra Low Penetration Air Filter)フィルタ-のいずれを採用してもよい。
フィルター部材は、異なる機能の複数のフィルターで構成されていてもよい。
ただし、ハニカム構造部材は、フィルター部材に比べ、通気する空気の圧力損失が少ない。そのため、第一通気部材14及び第二通気部材16としてハニカム構造部材を備えた送風機100は、圧損を低減して、効率良く、オゾン濃度が低減された空気を送風可能となる。
案内部材18は、送風される空気が第一通気部材14の周囲から抜けるのを抑制し、空気が第一通気部材14の第一通気孔14Aを通気する通気量を増加させることができる。
そのため、効率良く、オゾン濃度が低減された空気を送風可能となる。
また、案内部材18の内壁にも、オゾン分解性塗膜22が設けられている。そのため、送風機100は、さらに、オゾン濃度が低減された空気を送風可能となる。
送風機100は、設置方式にも制限はなく、床置き型、卓上型、天井固定型、側壁固定型、屋外設置型等の周知の設置方式の送風機が採用される。
そして、送風機100において、第一通気部材14は、送風部10から空気が排出されるまでの経路に介在させればよい。一方、第二通気部材16は、空気が送風部10に空気が吸込まれる経路に介在させればよい。
オゾン分解性塗膜22は、送風部10から送風される空気が接触する位置、及び送風部10に吸込まれる空気が接触する位置の少なくとも一方に設けられていればよい。具体的には、例えば、オゾン分解性塗膜22は、送風機100の空気吸引路を構成する部品、及び送風機100の空気排気路を構成する部品の少なくとも一方に設けられていてもよい。
それにより、送風機100は、オゾン濃度が低減された空気を送風可能となる。
本実施形態に係るオゾン分解性塗膜付き物品は、物品本体と、物品本体に設けられ、酸化マンガン系触媒、活性炭、ポリアクリレート系分散剤、及び樹脂を含むオゾン分解性塗膜と、を有する。
一方、オゾン分解性塗膜を設ける対象の物品本体としては、ハニカム構造部材、フィルター部材、ダクト、建築用資材等が代表的に挙げられる。
フィルター部材としては、上記本実施形態に係る送風機で説明したフィルター部材が例示される。そして、フィルター部材のメッシュ孔の壁面に、少なくともオゾン分解性塗膜が設けられる。
オゾン分解性塗膜付きの、ハニカム構造部材およびフィルター部材は、例えば、送風機(扇風機、サーキュレータ、エアコン、空気清浄機、ラジエータファン、換気扇等の周知の送風機)の空気吸引部、送風機の空気排出部、エアコンの室外機、オゾンによるウイルス除去装置の空気排出部、複写機の空気排出部、プリンターの空気排出部等に、装着する。
オゾン分解性塗膜付きダクトは、例えば、空調システムの、給気ダクト、排気ダクト、空気循環ダクト等として配置する。
オゾンによるウイルス除去装置、複写機、プリンターの部品としては、空気排出部を構成する部品などが例示できる。
送風機の部品としては、上記実施形態に係る送風機で説明した、通気部材、回転羽根(ファン)、案内部材、送風機の空気吸引路を構成する部品、送風機の空気排気路、エアコンの室外機を構成する部品などが例示できる。
農業用資材としては、除草用、害虫忌避用、光合成促進用、防風用、保温用等の、シート又はネット;袋(野菜袋、果実袋等)などが例示される。
図6は、本実施形態に係る空調システムを有する建物の一例を示す概略構成図である。
建物300は、例えば、区画壁302A,302Bによって区画された、天井部屋304Aと、第一部屋304Bと、第二部屋304Cと、を有している。
給気ダクト32Aは、例えば、建物300の外部から第一部屋304Bに給気するための給気ダクトであり、換気装置30に連結されている。
排気ダクト32Bは、第二部屋304Cから建物300の外部に排気するためのダクトであり、換気装置30と連結されている。
給気用フィルター部材34は、給気ダクト32Aから給気される空気を浄化するフィルターであり、給気ダクト32Aの経路途中に介在している。
換気装置30は、給気ダクト32Aにより、建物300の外部から第一部屋304Bに給気し、排気ダクト32Bにより、第二部屋304Cから建物300の外部に排気し、建物300の各部屋を空調する。
建物300に有する空調システムは、例えば、第二部屋304Cに設けられた、壁紙38と、天井材40とを備える。
また、エアコン36によって送風される空気は、フィルター部材の表面に設けられたオゾン分解性塗膜に接触し、オゾン濃度が低減される。
また、第一部屋304Bおよび第二部屋304Cに存在する空気は、壁紙38の表面、および天井材40の表面に設けられたオゾン分解性塗膜に接触し、オゾン濃度が低減される。また、例えば第一部屋304Bにオゾンによるウイルス除去装置等を配置した場合には、ウィルス除去時に発生したオゾンを効果的に分解することができる。
※※実際には、オゾンによるウィルス除去装置によって手術用のメスなどの医療用器具を除菌します。この場合、部屋内またはメス自体に残存オゾンにより異臭が発生することが問題視されています。この残存オゾンを分解する為に、クリーンルームのような除菌室または除菌後の器具保管室をつくり、その除菌室、保管室に対し、本オゾン分解塗料を利用した空調システムを適用できないか考えています。必要に応じて追加ください。※※
具体的には、例えば、ビニールハウスに有する、上記本実施形態に係る送風機と、ビニールハウス用のオゾン分解性塗膜付きビニールシートとを備える空調システムも例示できる。
また、手術用のメスなどの医療用器具をオゾンよりウィルスを除菌するウィルス除去装置を備える除菌室に有する上記本実施形態に係る物品(例えば、ウイルス除去装置における空気排出部を構成する部品(フィルター部材等)、除菌室の壁材)を備える空調システムも例示できる。
また、除菌室で除菌した医療用器具を保管する保管室に有する、上記本実施形態に係る物品(例えば、上記本実施形態に係る送風機、保管室の壁材)を備える空調システムも例示できる。
本実施形態に係るオゾン分解方法は、酸化マンガン系触媒、活性炭、ポリアクリレート系分散剤、及び樹脂を含むオゾン分解性塗膜と、大気とを接触させ、大気中のオゾンを分解する方法である。
具体的には、本実施形態に係るオゾン分解方法では、例えば、上記本実施形態に係る送風機、および上記本実施形態に係るオゾン分解性塗膜付き物品から選択される一つを用いて、オゾン分解性塗膜と大気とを接触させて、大気中のオゾンを分解する。より具体的には、例えば、上記本実施形態に係る空調システムを利用して、オゾン分解性塗膜と大気とを接触させて、大気中のオゾンを分解する。そのため、本実施形態に係るオゾン分解方法は、オゾン濃度が低減された環境が実現できる。
以下、オゾン分解性塗膜22(以下「塗膜」とも称する)について説明する。ただし、符号は省略して説明する。
オゾン分解能を有する成分として、酸化マンガン系触媒と活性炭を併用した場合、それらを単独で用いた場合と比較して、高いオゾン分解性能を得ることができる。この理由については必ずしも明らかではないが、例えば、次の(1)~(4)の理由により、酸化マンガン系触媒または活性炭の何れか一方のみを使用した場合と比較してオゾン分解能が向上したことが考えられる。
(1)活性炭とオゾンとの反応熱により酸化マンガン系触媒のオゾン触媒反応が促進される。
(2)酸化マンガン系触媒と活性炭との併用により広範囲の温度帯でオゾン分解性能が得られる。
(3)活性炭の細孔内に酸化マンガン系触媒が入り込み、活性炭及び酸化マンガン系触媒がオゾンと効率良く接触する。
(4)酸化マンガン系触媒によって、活性酸素等による活性炭の酸化及び消費が防止される。
オゾン分解能を有する成分として活性炭のみを単独で用いた場合には、活性炭の吸着特性により、活性炭は、塗料の樹脂分(有機物)を吸着して凝集することから、所望のオゾン分解性能を得るための活性炭の所定の配合量では、塗料の安定性を確保することが困難である。
また、酸化マンガン系触媒は高価であり、酸化マンガン系触媒のみを単独で用いた場合には、コスト高となってしまうところ、活性炭は安価に入手できるから、酸化マンガン系触媒及び活性炭を併用することにより、コストも抑えられる
しかし、オゾンを多く吸着できる表面積の大きな酸化マンガン系触媒及び活性炭は、凝集しやすい。特に、活性炭は、細孔を有することから、その細孔に塗料組成物の成分である樹脂(有機物)及び酸化マンガン系触媒が付着する。それにより、凝集が生じやすい状態にある。
酸化マンガン系触媒及び活性炭の分散性が低くて凝集が多いと、凝集ゲル化及び粘度の上昇が生じ塗料化が困難となる。また、塗装時において塗装装置の配管、ポンプ等の目詰まりを生じさせたりする。また、塗料化できたとしても、塗膜にブツ及びざらつきが生じ、素地を覆い隠すまでに塗装するとなるとその塗膜の膜厚は厚くなり、塗膜の成膜性及び付着性に欠け、外観性も悪い塗膜となる。
酸化マンガン系触媒及び活性炭の分散性が低くて凝集が多いと、オゾンを吸着できる量も少なく、塗膜が高いオゾン分解性能を得ることができない。当然、酸化マンガン系触媒及び活性炭の分散性が低くて凝集が多いと、凝集ゲル化及び粘度の上昇により、塗料組成物の貯蔵安定性にも欠け、長期保存も困難である。
したがって、粉末状の酸化マンガン系触媒及び活性炭を塗料化するにあたっては、酸化マンガン系触媒及び活性炭の凝集を防止するため高分散化することが好ましい。
ポリアクリレート系分散剤による酸化マンガン系触媒及び活性炭の高分散及び分散安定性の付与は、例えば、(1)ポリアクリレート系分散剤の酸化マンガン系触媒及び活性炭に対する電気的反発による吸着、(2)ポリアクリレートのアンカー基やポリマー鎖等による立体障害等により生じると考えられる。つまり、ポリアクリレート系分散剤による吸着及び立体障害等により、酸化マンガン系触媒及び活性炭の凝集を阻止(脱凝集)し、酸化マンガン系触媒及び活性炭を細かい粒子サイズで安定させていること等が考えられる。
特に、ポリアクリレート系分散剤は、高分子量体であり、複数の吸着サイトを有する。そのため、ポリアクリレート系分散剤は、低濃度の使用量でも、酸化マンガン系触媒及び活性炭に吸着して、酸化マンガン系触媒及び活性炭の高分散を可能とし、高濃度の使用を必要としない。それにより、ポリアクリレート系分散剤は、酸化マンガン系触媒及び活性炭へのオゾンの吸着を阻害し難い。
例えば、塗料組成物中の酸化マンガン系触媒及び活性炭における、グラインドゲージ(具体的にはJISK 5600及びJISK 5400(1990)に準拠したグラインドゲージ)により測定される分散度を、線状法で、最大粒子径(Dmax)20μm以下にすることができる。
また、塗料組成物中の酸化マンガン系触媒及び活性炭における、レーザー解析法(具体的にはレーザー回折式粒度分布測定装置を用いたレーザー解析法)による体積基準の90%の累積粒子径(D90)を、10μm以下にすることができる。
そして、このように細かい粒度に酸化マンガン系触媒及び活性炭が高分散された塗料組成物から形成された塗膜は、分散性良く酸化マンガン系触媒及び活性炭が配合され、酸化マンガン系触媒及び活性炭によるオゾン吸着量が高くなることで高いオゾン分解性能が発揮される。また、塗膜のブツ及びざらつきが抑制され、優れた成膜性及び基材対する付着性が確保される。さらに、塗膜の平滑性が良く、良好な塗膜外観性も得られる。
なお、ポリアクリレート系分散剤を用いた塗料組成物は、酸化マンガン系触媒及び活性炭の分散安定性も高くて再凝集しないため、貯蔵安定性も高く長期の保存が可能となる。
酸化マンガン系触媒は、(1)オゾンの吸着、(2)オゾンの自己分解反応の活性エネルギーの低下、及び(3)オゾンの分解及び脱離反応により、オゾンを分解して酸素へと変換する。これよりオゾンを浄化及び無害化することができる。
特に、酸化マンガン系触媒が高温域(例えば、80℃付近)で最も活性が高いのに対して、活性炭は、常温(15~25℃)を含む広い温度域及び高い湿度環境においても活性が高い。
酸化マンガン(MnxOy)系触媒としては、例えば、一酸化マンガン(MnO)系触媒、二酸化マンガン(酸化マンガン(IV))系触媒、スピネル型マンガン酸金属系触媒等が挙げられる。
これらの中でも、特に、酸化マンガン系触媒としては、触媒活性の高く、塗膜のオゾン分解能が向上する、二酸化マンガン(MnO2)系触媒が好ましい。なお、一般的に、二酸化マンガンと呼ばれるマンガンの酸化物は、不定比化合物であることから、実際には、MnOx(x=1.93~2)程度の組成である。
ここで、二酸化マンガンは、天然の二酸化マンガン、電解法又は化学合成法により製造された二酸化マンガン、非晶質の二酸化マンガン、結晶構造を含む二酸化マンガンのいずれであってもよい。二酸化マンガンの結晶構造としては、例えば、アルファ型、ベータ型、ガンマ型、デルタ型があるが、より好ましくは、α-二酸化マンガン(クリプトメレン(cryptomelane)形態の二酸化マンガン)である。また、二酸化マンガンは、アモルファス構造を有するものであってもよい。
酸化マンガン系触媒は、水分を吸着する酸化カルシウム等を含む触媒であってもよい。
ただし、酸化マンガン系触媒は、好ましくは酸化マンガンの含有率が70%以上、より好ましくは、80%以上の触媒とする。
比表面積が400m2/g以下であると、触媒の凝集が抑制され、塗料組成物中での触媒の分散性及び分散安定性が向上する。触媒の分散性及び分散安定性が向上すると、塗膜中に分散性良く触媒が、塗膜のオゾン分解性能が高まる。また、触媒の分散性が向上すると、塗料組成物の塗装装置の目詰まり、及び、塗膜の表面に塗料ブツ(凝集物)が生じ難く、塗膜の成膜性及び付着性が高まる。また、塗膜の欠落及び剥離、並びに触媒の脱落が抑制される。また、触媒の分散安定性が向上すると、塗料組成物の貯蔵安定性が高くなる。
一方、比表面積が100m2/g以上であると、さらに塗膜のオゾン分解性能が高くなる。
酸化マンガン系触媒の比表面積は、より好ましくは、150m2/g~350m2/gであり、さらに好ましくは180m2/g~300m2/gである。
中位径が20μm以下であると、触媒の比表面積が大きく、さらに塗膜のオゾン分解性能が高くなる。また、塗膜の成膜性及び付着性も向上し、塗膜剥がれ及び触媒の脱落が生じ難くなる。
一方で、中位径が1μm以上であると、塗料組成物中での触媒の分散性及び分散安定性が向上する。触媒の分散性及び分散安定性が向上すると、塗膜中での分散性良く触媒が配合され、塗膜のオゾン分解性能が高まる。また、触媒の分散性が向上すると、塗料組成物の塗装装置の目詰まり、及び、塗膜の表面に塗料ブツ(凝集物)が生じ難く、塗膜の成膜性及び付着性が高まる。また、塗膜の欠落及び剥離、並びに触媒の脱落が抑制される。また、触媒の分散安定性が向上すると、塗料組成物の貯蔵安定性が高くなる。
酸化マンガン系触媒の中位径(平均粒子径)は、より好ましくは、3μm~18μmであり、更に好ましくは、5μm~15μmである。
活性炭としては、大鋸屑、木材チップ、木炭、竹炭、石炭(亜炭、褐炭、瀝青炭)、石油系(石油ピッチ、オイルカーボン等)、胡桃殻炭、椰子殻炭、樹脂(フェノール樹脂、エポキシ樹脂等)、レーヨン等を原料した活性炭が挙げられる。
活性炭は、例えば、コバルト、鉄等を中心金属とする有機金属錯体等を担持する活性炭であってもよい。
これらの中でも、活性炭としては、オゾン吸着比表面積が非常に高い椰子殻活性炭、石油ピッチ系活性炭、木質系活性炭等が好ましく、その炭素率が90%以上であり、炭素成分が多いココヤシ、油ヤシ、サゴヤシ等を原料とした椰子殻活性炭が好ましい。
比表面積が3000m2/g以下であると、活性炭の凝集が抑制され、塗料組成物中での活性炭の分散性及び分散安定性が向上する。活性炭の分散性及び分散安定性が向上すると、塗膜中に分散性良く活性炭が配合され、塗膜のオゾン分解性能が高まる。また、活性炭の分散性が向上すると、塗料組成物の塗装装置の目詰まり、及び、塗膜の表面に塗料ブツ(凝集物)が生じ難く、塗膜の成膜性及び付着性が高まる。また、塗膜の欠落及び剥離、並びに活性炭の脱落が抑制される。また、活性炭の分散安定性が向上すると、塗料組成物の貯蔵安定性が高くなる。
一方、比表面積を500m2/g以上であると、さらに塗膜のオゾン分解性能が高くなる。
活性炭の比表面積は、より好ましくは600m2/g~2500m2/g以下であり、m、更に好ましくは900m2/g~2000m2/g以下である。
また、活性炭の平均細孔径(全細孔容積/BET比表面積×4で算出される平均細孔径)は、オゾンの吸着能と大気中の粒子状物質等による目詰まりを防止する観点から、0.3~10nmが好ましく、0.5~5nmがより好ましい。
中位径が20μm以下であると、活性炭の比表面積が大きく、さらに塗膜のオゾン分解性能が高くなる。また、塗膜の成膜性及び付着性も向上し、塗膜剥がれ及び活性炭の脱落が生じ難くなる。
一方で、中位径が1μm以上であると、塗料組成物中での活性炭の分散性及び分散安定性が向上する。触媒の分散性及び分散安定性が向上すると、塗膜中での分散性良く活性炭が配合され、塗膜のオゾン分解性能が高まる。また、活性炭の分散性が向上すると、塗料組成物の塗装装置の目詰まり、及び、塗膜の表面に塗料ブツ(凝集物)が生じ難く、塗膜の成膜性及び付着性が高まる。また、塗膜の欠落及び剥離、並びに活性炭の脱落が抑制される。また、活性炭の分散安定性が向上すると、塗料組成物の貯蔵安定性が高くなる。
活性炭の中位径(平均粒子径)は、より好ましくは、3μm~18μmであり、更に好ましくは、5μm~15μmである。
「比表面積」は、N2吸着のBET法によって測定される比表面積である。BET(Brunauer-Emmett-Teller)法とは、粒子表面に吸着占有面積の分かった分子を液体窒素の温度で吸着させ、その量から試料の比表面積を求める方法であって、窒素の低温物理吸着により比表面積を求める方法である。
「中位径」とは、JIS Z 8901「試験用粉体及び試験用粒子」の本文及び解説の用語の定義によれば、粉体の粒径分布において、ある粒子径より大きい個数(または質量)が、全粉体のそれの50%を占めるときの粒子径(直径)、即ち、オーバサイズ50%の粒径であり、通常、メディアン径または50%粒子径といいD50と表わされる。
定義的には、平均粒子径と中位径で粒子群のサイズを表現されるが、本明細書では、「中位径」は、商品説明の表示、又はレーザ回折・散乱法によって測定した値とする。そして、この「レーザ回折・散乱法によって測定した中位径」とは、レーザ回折式粒度分布測定装置を用いてレーザ回折・散乱法によって得られた粒度分布において積算重量が50%となる粒子径(D50)をいう。
なお、上記数値は、厳格なものでなく、製品毎の誤差があり、測定等による誤差を含むと1割程度以下の誤差の混入を否定するものではない。この誤差の観点から見ると、正規分布を呈しており、粒径は正規分布を示すものであるから、中位径≒平均粒子径と見做しても両者の違いは数パーセント内であり、誤差と見做される程度である。
酸化マンガン系触媒と活性炭の配合比率は、質量比で、20/80≦活性炭/酸化マンガン系触媒≦80/20が好ましく、30/70≦活性炭/酸化マンガン系触媒≦70/30がより好ましい。
酸化マンガン系触媒と活性炭の配合比率が上記範囲であると、特に、酸化マンガン系触媒と活性炭の組み合わせによるオゾン分解性の相乗効果が得られ、高いオゾン分解性能を得ることができる。
酸化マンガン系触媒及び活性炭の合計量が上記範囲であると、特に、塗膜の付着性を損なうことなく、高いオゾン分解性能を得ることができる。
ポリアクリレート系分散剤は、酸化マンガン系触媒及び活性炭の高分散を可能とする分散剤である。
ポリアクリレート系分散剤は、例えば、ポリアクリレートの塩、アクリル骨格または変性アクリル骨格をベースとする分散剤である。なお、ポリアクリレート系分散剤には、変性ポリアクリレート系分散剤も含まれる。
ポリアクリレート系分散剤は、分子量が高いほど、分子内に複数の吸着サイトを有するので、分散剤の濃度が低濃度からでも酸化マンガン系触媒及び活性炭を多点に吸着して凝集を阻止できる。
ポリアクリレート系分散剤の重量平均分子量が5000以上であると、分子内に上記複数の吸着サイトを十分有するため、吸着点が増え、さらに酸化マンガン系触媒及び活性炭の分散性が高まる。それにより、さらに塗膜のオゾン分解性能が高まる。
一方、ポリアクリレート系分散剤の重量平均分子量が30000以下であると、分散剤と塗料組成物の成分塗料成分との相溶性及び親和性の低下を抑え、酸化マンガン系触媒及び活性炭の分散性の低下を防ぐことができる。それにより、塗膜のオゾン分解性能の低下が抑制できる。
ポリアクリレート系分散剤の重量平均分子量は、より好ましくは6000~28000であり、さらに好ましくは7000~25000である。
ポリアクリレート系分散剤の酸価は、より好ましくは3~48であり、更に好ましくは、5~45である。
なお、ポリアクリレート系分散剤の酸価は、JIS K0070に準じた中和滴定法を用いて測定される値である。
ポリアクリレート系分散剤の水素イオン指数は、より好ましくはpH4.5~pH8.5であり、更に好ましくはpH5~pH8である。
ポリアクリレート系分散剤の水素イオン指数は、液温25℃で、樹脂濃度が約1%~99%の樹脂希釈液(エマルジョン、ディスパージョン、水溶液)を測定した値である。
ポリアクリレート系分散剤の含有量が上記範囲であると、塗膜の高いオゾン分解性が付与できる。また、塗膜の高いオゾン分解性と塗料組成物の高い貯蔵安定性とも両立させることができる。
樹脂としては、塗膜中で、酸化マンガン系触媒及び活性炭を結着する樹脂である。樹脂としては、水性樹脂が好ましい。水性樹脂としては、水に溶解可能な水溶性樹脂、水に分散可能な水分散性樹脂のいずれであってもよい。
樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、エポキシエステル樹脂、ポリエステル樹脂、(メタ)アクリル樹脂(メタクリル樹脂を含む)、アクリルシリ-コン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、アルキド樹脂、ウレタン樹脂、ビニル樹脂、ウレア系樹脂、スチレン-ブタジエン-ラテックス(SBR)、アクリロニトリル・ブタジエンゴム(NBR)等が挙げられる。樹脂は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いることも可能である。
そのため、(メタ)アクリル樹脂を含む塗膜は、金属製の部材(通気部材、回転羽根、案内部材等)に対する付着性が高くなる。また、ポリプロピレン樹脂を含む塗膜は、金属製又は樹脂製の部材(通気部材、回転羽根、案内部材等)に対する付着性が高くなる。
アクリル樹脂は、(メタ)アクリル酸(アクリル酸またはメタクリル酸を意味する。以下、同様。)及び(メタ)アクリル酸エステル(アクリル酸エステルまたはメタクリル酸エステルを意味する。以下、同様。)から選択される(メタ)アクリル系単量体の単独重合体若しくは共重合体、又は、(メタ)アクリル系単量体と(メタ)アクリル系単量体と共重合可能な単量体との共重合体を意味する。
(メタ)アクリル樹脂の水素イオン指数は、液温25℃で、樹脂濃度が約1%~99%の樹脂希釈液(エマルジョン、ディスパージョン、水溶液)を測定した値である。
(メタ)アクリル樹脂の中位径(平均粒子径)は、より好ましくは、60nm~140nmであり、さらに好ましくは70nm~130nmである。
ポリプロピレン樹脂の水素イオン指数は、液温25℃で、樹脂濃度が約1%~99%の樹脂希釈液(エマルジョン、ディスパージョン、水溶液)を測定した値である。
弱アルカリ性ポリプロピレン樹脂の中位径(平均粒子径)は、より好ましくは、60nm~140nmであり、さらに好ましくは70nm~130nmである。
樹脂の含有量が5質量%以上であると、基材に対して良好な付着性が得られ易くなり、塗膜の剥離及び欠落、並びに、酸化マンガン系触媒及び活性炭の脱落がさらに抑制できる。
一方で、樹脂の含有量が100質量部以下であると、塗膜のオゾン分解能の低下がさらに抑制できる。
そのため、上記樹脂の含有量は、塗膜の付着性とオゾン分解性を両立でき易くなり、好ましい。
pH調整剤は、中和することで塗料組成物の粘度低下による、酸化マンガン系触媒及び活性炭の沈降を抑制する。それにより、塗料組成物中で、高い酸化マンガン系触媒及び活性炭の高分散性が維持され易くなる。
pH調整剤は、塗膜を形成するための塗料組成物の水素イオン指数をpH7~pH12、より好ましくはpH8~pH11.5、更に好ましくはpH9.5~pH11の範囲内に調整する化合物である。pH調整剤は、中和剤も含む概念の化合物である。
pH調整剤としては、例えば、トリエチルアミン(TEA)等の低沸点アミン;アンモニア;ジメチルアミノエタノール等が挙げられる。
塗膜は、上記成分以外の、各種添加剤を含んでいてもよい。
例えば、塗膜は、防錆及び耐チッピング等の向上を図るための、着色顔料、防錆顔料、体質顔料、機能性顔料等の顔料を含んでもよい。また、塗膜は、塗膜を形成するための塗料組成物の塗装性及び塗膜性能の向上を図るための添加剤を含んでもよい。
防錆顔料としては、環境保護の観点から、クロム系防錆等の、有害重金属を含まない防錆顔料が好ましい。
防錆顔料の含有量は、塗膜に対して30質量%以下が好ましく、20質量%以下がより好ましい。防錆顔料の含有量が上記範囲であれば、塗料組成物の安定性も良い。
特に、体質顔料としては、タルクが好ましい。タルクは、塗膜内に多くの層の積み重なりを形成し、タルクの配列により形成される層の緻密性によって腐食因子の塗膜侵入を防止することができる。
消泡剤としては、例えば、シリコン系消泡剤、アクリル系消泡剤等が挙げられる。これらの消泡剤、塗料組成物を調製する混合時に細かい泡が発生して塗料組成物が不均一になるのを防止し、粘度及び流動性を調整することができる。また、消泡により、塗膜に気泡が抑制される。それより、気泡から侵入する水分による錆の発生を防止でき、塗膜の防錆性の向上を図ることができる。
ドライヤ(乾燥剤)としては、例えば、ナフテン酸コバルト、ナフテン酸鉛等の金属ドライヤ(金属乾燥剤)が挙げられる。ドライヤは、塗料組成物が塗装されて塗膜が形成される段階において、乾燥の促進を図り、水性樹脂が更に重合して緻密な塗膜となるのを促進できる。
安定剤としては、例えば、アルカノールアミン誘導体(ジイソプロパノールアミン、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、トリエタノールアミン等)等が挙げられる、安定剤は、流動性、粘度、分散性等を調製して塗料組成物の安定化を図ることができる。また、アルカノールアミン誘導体は、初期錆防止剤として機能することもある。
塗料組成物の製造方法の一例を説明するが、これに限定されるわけではない。
塗料組成物の製造方法では、例えば、まず、水を主成分とする溶媒、酸化マンガン系触媒、活性炭、及びポリアクリレート系分散剤を混合し、混合物を分散機により撹拌し、触媒及び活性炭を分散させる分散工程を実施する。
ここで、水を主成分とする溶媒は、全溶媒に対して水を50質量%以上、75質量%以上、90質量%以上、95質量%以上、又は100質量%で含む溶媒である。
分散機としては、ビーズミルまたはロールミルが好ましい。ビーズミルまたはロールミルは、少ないエネルギー量で、酸化マンガン系触媒及び活性炭を所定の細かいサイズまで分散できる。
中和工程では、pH調整剤により、塗料組成物の水素イオン指数をpH7~pH12、より好ましくはpH8~pH11.5、更に好ましくは、pH9.5~pH11の範囲内に調整することが好ましい。塗料組成物の粘度の低下による塗料成分の沈降を防止し、均一な分散及び塗料組成物の安定化を可能として塗装後の均一な塗膜性能を確保でき易くなるためである。
塗膜の形成方法は、特に制限はなく、塗料組成物を塗装対象物に塗装後、硬化する方法が採用される。
塗装方法は、公知の塗装方法が採用できる。
公知の塗装方法としては、例えば、エアスプレー法、シャワー法、スプレー法、ロールコート法、カーテンフローコート法、ダイコート法、刷毛塗り法、浸漬法、シボリ(シゴキ)法、ナイフコーター法、バーコート法、静電塗装法等が挙げられる。
公知の塗装方法により、塗装対象物における所定の塗装部位に任意の塗装量、厚さ及び塗装形態で塗装する。
ここで、オゾン分解能を有する塗膜、及び塗膜を形成する水性塗料組成物について、試験例を示しつつ、さらに具体的に説明する。
まず、塗膜を形成するための水性塗料組成物の試験例の配合組成を表1に示す。
試験例2及び試験例3に係る水性塗料組成物は、樹脂として試験例1のポリプロピレン樹脂に代えてアクリル樹脂を含む水分散液を使用した例である。その他の材料は、試験例1と同一としている。
なお、表1において、活性炭は固形分換算量であり、分散工程における水は、溶媒として添加したイオン交換水に加え、活性炭材料の商品に予め含まれていた溶媒としての水分量を含めた値である。
このときのビーズミルは、メディアとして1.5mmジルコン(ジルコニアビーズミル)を用い、回転数1500rpm×90分の条件で混合材料を分散した。
これにより、試験例1~試験例3では、分散後の混合物中の粒子(活性炭及び二酸化マンガン系触媒)の粒度は、JISK 5600及びJISK 5400(1990)に準拠したグラインドゲージによる線状法の測定で、最大粒子径(Dmax)が20μm以下となった。また、レーザー回折式粒度分布測定装置を用いたレーザー解析法による測定で、体積基準の90%の累積粒子径(D90)が10μm以下となった。
次に、中和された混合物に対し、表1の配合にしたがって、樹脂としてのポリプロピレン樹脂(固形分30質量%)またはアクリル樹脂(固形分40質量%)を混合した後、更に、添加剤(粘度調整剤、増粘助剤)を混合して、ディスパーで5分~10分間攪拌することにより、各材料を混合分散させる塗料化工程を実施した。
比較例1は、分散剤を使用しない例である。
比較例2は、試験例で用いたポリアクリレート系分散剤に代えて、分散剤としてポリカルボン酸アンモニウム塩(アニオン)を使用した例である。
比較例3及び比較例6は、試験例で用いたポリアクリレート系分散剤に代えて、分散剤としてポリカルボン酸ナトリウム塩(アニオン)を使用した例である。
比較例4は、試験例で用いたポリアクリレート系分散剤に代えて、分散剤として燐酸エステルを使用した例である。
比較例5は、試験例で用いたポリアクリレート系分散剤に代えて、分散剤としてポリウレタンを使用した例である。
なお、これら比較例に係る水性塗料組成物においても、上記試験例と同じ手順で作製した。
なお、塗料組成物は、PP材220に対し、その素地が覆い隠れるまでに塗装を行っている。
なお、オゾンセンサー232と硬化塗膜220Aとの間隔距離xは2mmとした。また、評価試験は、約25℃の室温(常温)下で行った。
そして、オゾンセンサー231で測定したオゾン濃度b1及びオゾンセンサー232で測定したオゾン濃度b2から硬化塗膜1によるオゾン分解率(={(b1-b2)/b1}×100)(%)を算出した。このときのオゾン分解除去率が24%以上であった場合をAとし、18%以上24%未満であった場合をBとし、18%未満であった場合をCとした。
また、試験例1~試験例3に係る水性塗料組成物で形成された硬化塗膜には、ブツやざらつきが少なかった。また、その硬化塗膜は、乾燥膜厚が約5μmの薄膜で素地を十分に覆い隠すことができる優れた成膜性を有し、そして、オゾン分解性能にも優れていた。
分散剤としてポリカルボン酸アンモニウム塩を用いた比較例2においても、活性炭と二酸化マンガン系触媒が分散されずに凝集ゲル化し、塗料化することができなかった。
これに対し、本試験例においては、ポリアクリレート系分散剤の使用によって、活性炭と二酸化マンガン系触媒が細かく分散されたことで、形成された硬化塗膜にブツ及びざらつきが少なく、成膜性及び外観性も良好であった。
また、樹脂としてポリプロピレン樹脂及びアクリル樹脂を用いた試験例1~試験例3では、金属製の基材に対し、後述する付着性試験を行った際でも、剥離した枡目の個数が2個以下であり、金属製の基材に対し高い付着性、接着性を得ることができた。
特に、樹脂としてポリプロピレン樹脂を用いた試験例2及び試験例3では、金属製の基材のみならず、樹脂製の基材に対しても、後述する付着性試験で、剥離した枡目の個数が2個以下であり、樹脂製の基材に対しても高い付着性、接着性を得ることができた。
よって、樹脂としてポリプロピレン樹脂を用いた場合では、金属製及び樹脂製の基材に対して、塗膜の高い付着性を確保できる。そして、塗膜の付着に特別な処理設備を必要としないことで、低コスト化が可能である。
一方、樹脂としてアクリル樹脂を用いた場合では、金属製の基材に対する接着性、付着性が良好であるが、樹脂製の基材に対して塗膜の高い付着性を確保するためには、基材に対し前処理を施した後、塗装を行うのが好ましい。
本発明者らは、ポリアクリレート系分散剤の最適な配合量について、表2に示すように、詳細に検討した。
即ち、表1に示した試験例2の配合組成のうち、ポリアクリレート系分散剤の配合量(g)のみを変化させ、ポリアクリレート系分散剤以外の配合材料は全て試験例2と同じに統一し、ポリアクリレート系分散剤の濃度が異なる各種水性塗料組成物を作製した。
ここでも上記表1のときと同じ材料を使用し、同じ手順で作製した。
そして、ポリアクリレート系分散剤の濃度を変化させた水性塗料組成物についても、上記表1のときと同様、貯蔵安定性の試験評価及びオゾン分解性の試験評価を行った。
一方で、試験例2-8は、水性塗料組成物中にポリアクリレート系分散剤が9.1質量%濃度の含有により、二酸化マンガン系触媒と活性炭(固形分)の合計量100質量部に対し、ポリアクリレート系分散剤の配合量が86.2質量部の例である。本例では、試験例2-2~2-7に比べ、オゾン分解率が低かった。
これは、分散剤の量が多いことで、活性炭と二酸化マンガン系触媒に吸着しようとするオゾンが分散剤により阻害されたためと考えられる。
本発明者らは、二酸化マンガン系触媒と活性炭の最適な配合について、以下の表3及び表4に示すように、詳細に検討した。
まず、オゾン分解能を有する活性炭と二酸化マンガン系触媒の配合割合(比率)による水性塗料組成物及びそれから形成される塗膜性能への影響を調べた。具体的には、以下の表3に示すように、活性炭と二酸化マンガンの配合割合(比率)を変化させて各種塗料組成物を作製した。ここでも上記表1のときと同じ材料を使用し、同じ手順で作製した。また、作製した塗料組成物について、貯蔵安定性とオゾン分解性の試験を行った。
次に、マイラーバック250内にエアブローで空気を封入後、オゾン発生機で発生させたオゾンを注入して、バック50内のオゾン濃度を0.2ppm(体積基準)に調整してから、マイラーバック250をヒートシールで密閉した。そして、30分経過後にオゾンセンサー233によって、マイラーバック250内のオゾン濃度を測定することにより、初期のオゾン濃度との比較で、オゾン分解率を算出した。
なお、このときの評価試験は、25℃の室温(常温)下で行いった。また、各種塗料組成物は、PP材220に対し、その素地が覆い隠れるまでに塗装を行っている。
作製した各種塗料組成物の配合組成を表3の上段に示し、評価試験の結果を表3の下段に示す。なお、表3においても、活性炭は固形分換算量であり、分散工程における水は、溶媒として添加したイオン交換水に加え、活性炭材料の商品に予め含まれていた溶媒としての水分量を含めた値である。
また、二酸化マンガン系触媒を配合せず、活性炭のみを配合した比較例8も、オゾン分解率が50%であり、試験例と比較して大きく劣っていた。更には、貯蔵安定性も極めて低いものであった。
これは、活性炭が、その吸着特性から塗膜成分である樹脂分(有機物)を多く吸着することで凝集するためである。活性炭のみの配合では、塗料安定性、即ち、貯蔵安定性を確保できないことが分かる。
一方で、活性炭の配合比率が小さくても、活性炭によるオゾン浄化特性の効果が生かされず、活性炭及び二酸化マンガン系触媒の組み合わせによるオゾン分解能の向上効果が小さくて、高いオゾン分解性能を得難くなることがある。
特に、二酸化マンガン系触媒は、水分、塩化物、並びに、大気中のSOx及びMOxの影響を受け易く、それらによってオゾン分解性が低下しやすいことから、長期間の高いオゾン分解性を確保するためには、活性炭に対して所定量の配合割合とするのが好ましい。
特に、試験例5~試験例7に示したように、活性炭(固形分)と二酸化マンガン系触媒の比率を、より好ましくは30/70≦活性炭/二酸化マンガン系触媒≦70/30とすることで、優れたオゾン分解率と貯蔵安定性が得られ、長期間の極めて高いオゾン分解性と塗料安定性を確保でき易くなる。
なお、水性塗料組成物中における活性炭(固形分)と二酸化マンガン系触媒の比率(質量比)は、その水性塗料組成物から形成される塗膜成分中の活性炭と二酸化マンガン系触媒の比率に一致する。即ち、水性塗料組成物中における活性炭(固形分)と二酸化マンガン系触媒の比率が、20/80≦活性炭/二酸化マンガン系触媒≦80/20であると、水性塗料組成物から得られる硬化塗膜中においても、活性炭と二酸化マンガン系触媒が、20/80≦活性炭/二酸化マンガン系触媒≦80/20の比率で含まれることになる。
更に、本発明者らは、オゾン分解性能を有する活性炭及び二酸化マンガン系触媒の配合量と塗膜性能への影響を調べるために、次の試験を実施した。表3に示した試験例7の配合組成のうち、水性塗料組成物中(塗膜成分中)における活性炭(固形分)と二酸化マンガン系触媒の配合割合(重量比率)は活性炭/二酸化マンガン系触媒=70/30で一定とするも、活性炭及び二酸化マンガン系触媒の配合量を増減させる試験を実施した。具体的には、表4に示すように、水性塗料組成物から形成される塗膜における活性炭及び二酸化マンガン系触媒の濃度が33質量%~83質量%となる活性炭及び二酸化マンガン系触媒の配合で各種塗料組成物を作製した。
活性炭と二酸化マンガン系触媒以外の配合組成、材料は、全て試験例7ときの同一に統一し、上記と同じ手順で作製した。即ち、活性炭及び二酸化マンガン系触媒以外の配合材料の配合量(g)は、全て試験例7ときと同じに統一し、活性炭及び二酸化マンガン系触媒の配合量(g)のみを変化させ、上記と同じ手順で作製した。
そして、作製した塗料組成物について、オゾン分解性及び基材に対する付着性の試験を行った。
付着性試験については、PP基材に水性塗料組成物をエアースプレー塗装し、100℃×10分で乾燥させることにより、PP基材上に硬化塗膜が形成された供試体を用いた。
そして、供試体について、JIS-K5600-5-6:1999に準拠して、付着性(クロスカット法)の評価を行った。具体的には、供試体の硬化塗膜にカッターナイフで縦横に1mm間隔で11本ずつの平行な切れ目を入れて、合計100個の1mm×1mmの桝目を形成した。次に、これら100個の桝目形成部分上に粘着テープ(マスキングテープ)を強く圧着させて貼り付け、そして一気に引き剥がし、100個の升目のうち何個剥がれたかを測定した。剥離した枡目の個数が2個以下であればAと表記し、3個以上の剥がれが見られた場合にはBと表記した。
作製した各種塗料組成物中の活性炭及び二酸化マンガン系触媒の濃度を表4の上段に示し、評価試験の結果を表4の下段に示す。
特に、試験例7-3~7-5に示すように、水性塗料組成物から形成された塗膜中の、活性炭と二酸化マンガン系触媒の濃度が63%以上で、高いオゾン分解性を得ることができた。
なお、試験例7-4~7-5に示すように、塗膜成分中の触媒濃度が73%以上では、触媒濃度を高めても、所定の分散剤の量では分散性に限度があるため、オゾン分解能の上昇が少なかったものと推測される。
一方で、試験例7-5で示すように、活性炭と二酸化マンガン系触媒の濃度が高くなり過ぎると、付着性能が低下した。基材への付着性能が低いと、塗膜剥がれ及び塗膜成分の脱落が生じやすくなり、持続的に高いオゾン分解性能を得ることができなくなる恐れがある。
なお、水性塗料組成物から形成された塗膜中における活性炭及び二酸化マンガンの合計量(質量%)は、活性炭及び二酸化マンガンの合計固形分量/塗膜成分となる水性塗料組成物中の全体の固形分量比×100で算出したものである。
活性炭としては、中位径(平均粒子径)が1~20μmの範囲内にあり、BET比表面積が500~3000m2/gの範囲内にある活性炭を用いるのが好ましい。この特性を有する活性炭によれば、特に、塗料組成物の分散性及び分散安定性が高く、オゾン分解性が高い塗膜が得られる。
ポリアクリレート系分散剤の含有量は、二酸化マンガン系触媒及び活性炭の合計量を100質量部に対し、1.5質量部~70質量部の範囲内であることが好ましい。これにより、特に、高いオゾン分解性と貯蔵安定性を両立できる。また、水性塗料組成物中に、ポリアクリレート系分散剤を0.3質量%~5質量%の範囲内で含有されることにより、特に、高いオゾン分解性と貯蔵安定性を両立できる。
酸化マンガン系触媒及び活性炭は、塗膜中に酸化マンガン系触媒及び活性炭の合計量が60質量%~90質量%の範囲内となるように配合されるのが好ましい。これにより、特に、基材に対する塗膜の付着性を損なうことなく、高いオゾン分解性能を得ることができる。
そのため、このオゾン分解性塗膜を有する送風機は、オゾン濃度が低減された空気を送風可能となることがわかる。
12 回転羽根
14 第一通気部材
14A 第一通気孔
16 第二通気部材
16A 第二通気孔
18 案内部材
20 支持部材
22 塗膜
100 送風機
Claims (20)
- 空気を吸込み、送風する送風部と、
前記送風部から送風される空気が接触する位置、及び前記送風部に吸込まれる空気が接触する位置の少なくとも一方に設けられ、酸化マンガン系触媒、活性炭、ポリアクリレート系分散剤、及び樹脂を含むオゾン分解性塗膜と、
を備える送風機。 - 前記送風部から送風される空気が通気する第一通気孔を有し、前記第一通気孔の壁面に前記オゾン分解性塗膜が設けられた第一通気部材、並びに、前記送風部に吸込まれる空気が通気する第二通気孔を有し、前記第二通気孔の壁面に前記オゾン分解性塗膜が設けられた第二通気部材の少なくとも一方と、
を備える請求項1に記載の送風機。 - 前記第一通気部材が、前記第一通気孔として貫通孔を有するハニカム構造部材である請求項2に記載の送風機。
- 前記第二通気部材が、前記第二通気孔として貫通孔を有するハニカム構造部材である請求項2又は請求項3に記載の送風機。
- 前記第一通気部材が、前記第一通気孔としてメッシュ孔を有するフィルター部材である請求項2~請求項4のいずれか1項に記載の送風機。
- 前記第二通気部材が、前記第二通気孔としてメッシュ孔を有するフィルター部材である請求項2~請求項5のいずれか1項に記載の送風機。
- 前記送風部が、羽根表面に前記オゾン分解性塗膜に設けられた回転羽根を有する請求項2~請求項6のいずれか1項に記載の送風機。
- 前記送風部から送風される空気を、前記第一通気部材に案内する案内部材を備える請求項2~請求項7のいずれか1項に記載の送風機。
- 前記酸化マンガン系触媒は、二酸化マンガン系触媒である請求項1~請求項8のいずれか1項に記載の送風機。
- 前記酸化マンガン系触媒と前記活性炭の配合比率は、質量比で、20/80≦活性炭/酸化マンガン系触媒≦80/20である請求項1~請求項9のいずれか1項に記載の送風機。
- 前記酸化マンガン系触媒及び前記活性炭の合計量は、前記オゾン分解性塗膜に対して60質量%~90質量%である請求項1~請求項10のいずれか1項に記載の送風機。
- 前記ポリアクリレート系分散剤は、重量平均分子量が5000~30000の範囲内、酸価が1~50の範囲内、水素イオン指数がpH4~pH9の範囲内の分散剤である請求項1~請求項11のいずれか1項に記載の送風機。
- 前記ポリアクリレート系分散剤の含有量は、前記酸化マンガン系触媒及び前記活性炭の合計量100質量部に対し、1.5質量部~75質量部の範囲内である請求項1~請求項12のいずれか1項に記載の送風機。
- 前記樹脂は、(メタ)アクリル樹脂、及びポリプロピレン樹脂から選択される少なくとも1種である請求項1~請求項13のいずれか1項に記載の送風機。
- 前記オゾン分解性塗膜は、前記酸化マンガン系触媒、前記活性炭、前記ポリアクリレート系分散剤、及び前記樹脂と共に、水を主成分とする溶媒とPH調整剤とを含む水性塗料組成物の硬化塗膜からなる請求項1~請求項14のいずれか1項に記載の送風機。
- 物品本体と、前記物品本体に設けられ、酸化マンガン系触媒、活性炭、ポリアクリレート系分散剤、及び樹脂を含むオゾン分解性塗膜と、を有するオゾン分解性塗膜付き物品。
- 前記物品本体が、ハニカム構造部材、フィルター部材、ダクト、又は建築用資材である請求項16に記載のオゾン分解性塗膜付き物品。
- 請求項1~請求項15のいずれか1項に記載の送風機、および請求項16又は請求項17に記載のオゾン分解性塗膜付き物品から選択される一つ以上を備えた空調システム。
- 酸化マンガン系触媒、活性炭、ポリアクリレート系分散剤、及び樹脂を含むオゾン分解性塗膜と、大気とを接触させ、前記大気中のオゾンを分解するオゾン分解方法。
- 酸化マンガン系触媒、活性炭、ポリアクリレート系分散剤、及び樹脂と共に、水を主成分とする溶媒とPH調整剤とを含む水性塗料組成物を塗装対象物に塗装後、硬化するオゾン分解性膜の形成方法。
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