JP3338627B2

JP3338627B2 - 車体または車体取付部品の外表面処理方法

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Publication number: JP3338627B2
Application number: JP10536097A
Authority: JP
Inventors: 誠也松島
Original assignee: Honda Access Corp
Current assignee: Honda Access Corp
Priority date: 1997-04-09
Filing date: 1997-04-09
Publication date: 2002-10-28
Anticipated expiration: 2017-04-09
Also published as: JPH10277477A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光触媒のセルフ・
クリーニング効果により、車体や車体取付部品の外表面
の汚れを防止して、車体や車体取付部品の撥水性や光沢
性を長期にわたって維持できる車体または車体取付部品
の外表面処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車用の車体の表面は、耽美性が求め
られる反面、大気中の排気ガス、酸性雨、水垢、埃およ
び煤煙に、直接、晒されるので、非常に汚れ易い。そこ
で、車体の表面に撥水性のワックスを塗布したりして、
汚れの防止を図っている。以下、従来の車体の外表面処
理方法を図６の従来手段に係る車体または車体取付部品
の外表面処理方法が適用された車体の模式断面図を参照
して説明する。

【０００３】図６に示すように、車体１００は、その表
面に、車体１００に光沢を与えるアクリル系樹脂を主成
分としたクリア層１０１が塗装されている。しかも近年
では、車体１００に撥水性を与えて汚れが付着し難いよ
うに、アクリル系樹脂とフッ素系樹脂とを混ぜたフッ素
系樹脂用の下塗り層１０２を介して、外表面層となるフ
ッ素系樹脂コーティング層１０３が形成される場合もあ
る。

【０００４】また、自動車のアルミホイールの場合も同
様で、耽美性が求められる反面、ホイール表面に路面か
らの泥水がかったり、飛散したブレーキパッドの摩耗粉
が付着したりして汚れ易い。そこで、従来においてはア
ルミホイールの表面に直接、クリア層だけ、クロムメッ
キ層だけ、または着色塗装層だけを積層していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たように従来の車体１００においては、フッ素系樹脂コ
ーティング層１０３による撥水性、クリア層１０１によ
る光沢性は、通常、人工的に除去されなければ、長期間
にわたって施行時のコンディションが保持されるはずで
ある。ところが実際においては、車体１００を被覆して
いるフッ素系樹脂コーティング層１０３上に、例えば前
述した大気中の排気ガス、酸性雨、埃および煤煙などの
汚染物質が、成分中に含まれる有機物をバインダにして
徐々に付着し、この結果、フッ素系樹脂コーティング層
１０３の撥水性は約３ケ月、クリア層１０１の光沢は約
６ケ月でその効果がなくなっている。このため、一般的
には、６ケ月毎にポリマー加工表面の洗浄（汚れ除去）
後、モンタンろうを含有したアクリル系樹脂のポリマー
剤を補充して、クリア層１０１を再コーティングしてい
る。さらに、撥水性を高めるために、クリア層１０１の
表面上に、前記下塗り層１０２を介して、フッ素系樹脂
コーティング層１０３を再コーティングしている。

【０００６】また、前記自動車のアルミホイールの場合
も同様である。すなわち、アルミホイール上に積層され
たアクリル系樹脂のクリア層、クロムメッキ層または着
色塗装層の表面に、前記有機物をバインダとして汚染物
質が付着する。これにより、光沢などがなくなるので、
一定期間経過後に層表面の汚れを除去し、クリア層など
を再コーティングしていた。

【０００７】そこで、本発明者らは、近年話題になって
いる、表面に付着した大気汚染物質（有機物）を分解す
る光触媒のセルフ・クリーニング効果に着目し、この発
明を完成するに到った。光触媒とは、バンドギャップ以
上のエネルギーを持つ４００ｎｍ以下の紫外線の吸収に
より励起される光半導体のことである。この励起によ
り、発生した電子や正孔が、光触媒の層表面上に付着し
ている大気汚染物質と電子授受を行って、大気汚染物質
中の有機物を酸化したり還元したりして分解する。な
お、光触媒のうちでも、最も光触媒性の高い物質の一つ
が酸化チタンである。

【０００８】本発明は、このような従来技術を背景にな
されたもので、光触媒のセルフ・クリーニング効果によ
り、表面の汚れを防止でき、これにより耽美性を長期間
にわたって維持でき、さらに大気汚染の浄化が可能な車
体または車体取付部品の外表面処理方法を提供すること
を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、車体および／または車体取付部品の表面上に、フッ
素系樹脂用の下塗り層とフッ素系樹脂コーティング層と
を、順次、積層したバリヤ層を積層し、次いで前記バリ
ヤ層の表面に、酸化チタンを含有するフッ素系ワックス
の光触媒層を設けることを特徴とする車体または車体取
付部品の外表面処理方法である。

【００１０】

【発明の実施の形態】ここでいう車体とは、自動車、二
輪車、列車など車両のボディである。また、ここでいう
車体取付部品としては、例えばアルミホイール、鉄ホイ
ール、チタンホイールなどの車両用ホイールのほか、ス
ポイラー、バンパーガード、サイドパイプなどが挙げら
れる。光触媒層が積層されるものは、車体だけでも、車
体取付部品だけでも、またはこれらの両者でもよい。

【００１１】車体または車体取付部品の表面上に施され
るコーティングとしては、車体を例にすると、車体の表
面上に、光沢性を与えるアクリル系樹脂製のクリア層を
設けたものや、さらにこのクリア層の上に、バリヤ層、
すなわちアクリル系樹脂およびフッ素系樹脂を混ぜたフ
ッ素系樹脂用の下塗り層と、撥水性を与えるフッ素系樹
脂コーティング層とを、順次、積層したものなど挙げら
れる。ただし、外表面層である光触媒層の光触媒のバリ
ヤ性や耽美性が損なわなければ、これらコーティング剤
の素材や構造を変更してもよい。また、車体の表面に、
直接、フッ素系樹脂用の下塗り層とフッ素系樹脂コーテ
ィング層を積層した後、外表面層である光触媒層を形成
してもよい。一方、車体取付部品の例として、車両用ホ
イールの一種で、表面がクロムメッキ層で被われたアル
ミホイールの場合には、ホイール側への光触媒の浸食性
がないので、クロムメッキ層の表面に、直接、光触媒層
を設けてもよい。

【００１２】フッ素系樹脂用の下塗り層の素材は、上層
であるフッ素系樹脂と、下層の各種素材に合わせて変更
される。例えば、フッ素系樹脂を含有したアクリル系樹
脂ポリマー、カルナバろうを含有したアクリル系樹脂ポ
リマーなどが挙げられる。この下塗り層の厚さは、通
常、０．５〜３．０μｍ、好ましくは１．０〜２．０μ
ｍであり、０．５μｍ未満では、下塗り層にムラが出や
すくなり、一方、３．０μｍを超えると、過剰品質とな
る。また、フッ素系樹脂コーティング層の素材は、例え
ば旭硝子（株）製、ルミフロンなどが挙げられる。フッ
素系樹脂コーティング層の厚さは、通常、０．５〜３．
０μｍ、好ましくは１．０〜２．０μｍであり、０．５
μｍ未満では、フッ素系樹脂コーティング層にムラが出
やすくなり、一方、３．０μｍを超えると、過剰品質と
なる。

【００１３】光触媒反応に寄与する４００ｎｍ以下の紫
外線を含む光エネルギーとしては、太陽光の自然光光
源、水銀灯の光、蛍光灯の光、ハロゲンランプ系のフィ
ラメントランプの光、ショートアークキセノン光、レー
ザー光などの人工光源から発せられる光などが挙げられ
る。光触媒層は、車体や車体取付部品の外表面に設けら
れるものであるので、透明度の高いものが好ましい。た
だし、含有する酸化チタン自体は、ｎｍ単位の非常に細
かい粒径のものであるので、主成分の合成樹脂に添加し
ても光を透過してしまう。

【００１４】光触媒層の主成分の合成樹脂であって、か
つその下層にあるフッ素系樹脂コーティング層を構成す
るフッ素系ワックスは、車体や車体取付部品の表面に撥
水性を与える。しかも、このフッ素系ワックスは、不活
性度が大きくて耐酸化性に優れているので、約３０，０
００Ｋと非常に酸化力がある酸化チタンの酸化にも対抗
できる。酸化チタンの調製法としては、例えば焼成法、
電解酸化法、化学的蒸着法、真空蒸着法、共沈法、金属
ハロゲン化法などの蒸発酸化法、無機金属塩の中和や加
水分解、金属アルコキシドの加水分解、ゾルゲル法など
により調製できる。なお、酸化チタンの光触媒機能を高
めるために、酸化チタンの表面に白金、金、銀、銅、パ
ラジウム、ロジウム、ルテニウムなどの金属、酸化ルテ
ニウム、酸化ニッケルなどの金属酸化物を付着してもよ
い。

【００１５】光触媒層が含有する酸化チタンの粒径は、
５〜５０ｎｍ、特に７〜３５ｎｍが好ましく、５ｎｍ未
満では、光触媒自体の製造が難しく、一方５０ｎｍを超
えると、光触媒の活性が劣る。光触媒層中の酸化チタン
の含有率は、通常、１０〜９０重量％、好ましくは２０
〜８０重量％であり、１０重量％未満では、酸化チタン
が埋没してしまい、光触媒の機能が発揮し難くなり、一
方９０重量％を超えると、光触媒が脱落し易くなる。

【００１６】光触媒層の厚さは、通常、０．５〜３．０
μｍ、好ましくは１．０〜２．０μｍであり、０．５μ
ｍ未満では、光触媒としての活性が低下し、一方３．０
μｍを超えると、透明感が低下する。光触媒層のコーテ
ィング方法としては、例えばスプレーコーティング法、
ディップコーティング法、スピンコーティング法、塗り
込み法などが挙げられる。

【００１７】本発明の車体または車体取付部品の外表面
処理方法では、車体や車体取付部品の最表面に酸化チタ
ンを有する光触媒層が積層されている。従って、大気汚
染物質は光触媒層の表面に付着することになる。光触媒
層は、セルフ・クリーニング機能を持つ酸化チタンを有
しており、この酸化チタンは太陽光に含まれる４００ｎ
ｍ以下の紫外線を吸収することで励起される。この励起
により、光触媒層内で電子および正孔が発生し、これが
層表面に付着している大気汚染物質と電子授受を行うこ
とにより、大気汚染物質中の有機物を酸化または還元し
てこれを分解する。

【００１８】有機物の分解は、主に酸化により行われ
る。これを詳細に説明すると、励起正孔がもつ酸化力は
励起電子の還元力よりも大きく、触媒表面には吸着水と
呼ばれる水が存在し、これが正孔によって酸化される
と、酸化力の高いヒドロキシラジカル（・ＯＨ）が生じ
る。そして、このヒドロキシラジカルが大気汚染物質中
の有機物と反応する。酸素が存在する場合には、この過
程で有機物の中間体のラジカルと酸素分子とがラジカル
連鎖反応を起こし、酸素が消費される。やがて、有機物
は分解されて、最終的には二酸化炭素と水になる。この
結果、層表面に残るのは、大気汚染物質中の無機物質だ
けとなる。バインダ役の有機物が除去されたことによ
り、人手や清掃機械を介することなく、雨などの自然現
象により簡単に流れ落ちる。よって、耽美性を長期間に
わたって維持できる。

【００１９】なお、ここで対となる還元反応を説明する
と、この還元反応は空気中の酸素の還元である。すなわ
ち、酸素は還元され易い性質を有しているので、酸素が
ある場合には、水素の発生が起こる代わりに酸素の還元
反応が進行する。酸素が還元されるとスーパーオキサイ
ドアニオン（・Ｏ₂ ^-）が作られる。このスーパーオキ
サイドアニオンは、酸化反応の中間体に付いて過酸化物
を形成したり、過酸化水素（Ｈ₂Ｏ₂）を経て水になる
と考えられている。これとは別に、空気中では、・Ｏが
生成して有機物の炭素−炭素結合に直接作用するとの考
え方もある。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。なお、本発明は以下に示す実施例に限定さ
れないのはいうまでもない。図１は本発明の第１実施例
に係る車体または車体取付部品の外表面処理方法が適用
された車体の斜視図である。図２は同模式断面図であ
る。図３（ａ）は同光触媒層上への大気汚染物質の付着
状態を示す模式断面図であり、また図３（ｂ）は同大気
汚染物質の分解状態を示す模式断面図である。図１、図
２に示すように、１０は自動車の車体であり、塗装済み
車体１０の表面面に光沢を与えるアクリル系樹脂を主成
分としたクリア層１１が３０μｍの厚さで塗装されてい
る。

【００２１】このクリア層１１の表面上には、アクリル
系樹脂とフッ素系樹脂とを重量比７０：３０の割合で混
ぜ合わせたフッ素系樹脂用の下塗り層１２が厚さ１．５
μｍでコーティングされており、さらにこの下塗り層１
２上に撥水性を有する厚さ１．５μｍのフッ素系樹脂コ
ーティング層１３がコーティングされている。これらの
下塗り層１２およびフッ素系樹脂コーティング層１３に
よりバリヤ層が形成されている。そして、このフッ素系
樹脂コーティング層１３の表面上に、厚さ１．５ｍの光
触媒層１４がスプレーコーティング法により形成されて
いる。光触媒層１４は、フッ素系ワックスに６０重量％
の割合で平均粒径３５ｎｍの酸化チタンが練り込まれた
ものである。

【００２２】このように、車体１０の最表面に光触媒層
１４を形成して自動車を運転していると、光触媒層１４
の表面に大気汚染物質１５が付着する〔図３（ａ）参
照〕。光触媒層１４には、セルフ・クリーニング機能を
持つ酸化チタンが分散されている。従って、屋外にある
車体１０に太陽光があたると、太陽光に含まれる４００
ｎｍ以下の紫外線が光触媒層１４中の酸化チタンに吸収
されて、これを励起する。この結果、光触媒層１４内で
電子および正孔が発生し、これが層表面に付着している
大気汚染物質１５と電子授受を行う。これにより、大気
汚染物質１５中の有機物を酸化または還元して分解する
〔図３（ｂ）参照〕。

【００２３】有機物の分解は、主に励起正孔がもつ強力
な酸化力により行われる。すなわち、触媒表面には吸着
水と呼ばれる水が存在し、これが正孔によって酸化され
ると、酸化力の高いヒドロキシラジカル（・ＯＨ）が生
じる。そして、このヒドロキシラジカルが大気汚染物質
中の有機物と反応し、これにより有機物が分解される。
なお、酸素が存在する場合には、有機物の中間体である
ラジカルと酸素分子とがラジカル連鎖反応を起こして酸
素が消費され、最終的に二酸化炭素と水になる。この結
果、層表面に残るのは大気汚染物質中の無機物質だけと
なる。これにより人手や清掃機械を介することなく、雨
などの自然現象により簡単に汚れが流れ落とされる。従
って、車体１０の耽美性を長期間にわたって維持でき
る。また、前記励起電子による有機物の還元反応によ
り、大気の汚染を浄化する働きもある。

【００２４】ここで、実際にこの車体１０と、表面に光
触媒層１４のない従来型の車体とを対比して、大気汚染
物質１５による車体表面の汚染度合いを目視により評価
してみた。晴天時に３０日間だけ自動車を運転し、雨が
降った翌日に実験を終了した。その結果、従来型では実
験開始日以上の大気汚染物質が付着していたのに対し
て、実施例の車体１０では、光触媒層１４のセルフ・ク
リーニング効果により大気汚染物質１５は、前日の雨に
よって綺麗に洗い流されていた。

【００２５】次に、本発明の第２実施例に係る車体また
は車体取付部品の外表面処理方法について説明する。図
４は本発明の第２実施例に係る車体または車体取付部品
の外表面処理方法が適用された車両用ホイールの正面図
である。図５は同模式断面図である。図４、図５に示す
ように、車体取付部品の一種である硬質アルミニウム製
のアルミホイール２０の表面に、アルミホイール２０に
光沢を与えるアクリル系樹脂を主成分としたクリア層２
１が４０μｍの厚さで塗装されている。

【００２６】このクリア層２１の表面上には、アクリル
系樹脂とフッ素系樹脂とを重量比８：２の割合で混ぜ合
わせたフッ素系樹脂用の下塗り層２２が厚さ１．０μｍ
でコーティングされており、さらにこの下塗り層２２上
に撥水性を有する厚さ１．０μｍのフッ素系樹脂コーテ
ィング層２３がコーティングされている。これらの下塗
り層２２およびフッ素系樹脂コーティング層２３により
バリヤ層が構成されている。そして、このフッ素系樹脂
コーティング層２３の表面上に、厚さ１μｍの光触媒層
２４がスプレーコーティング法により形成されている。
光触媒層２４は、フッ素系ワックスに６０重量％の割合
で平均粒径３５ｎｍの酸化チタンが練り込まれたもので
ある。なお、アルミホイール２０の表面にクロムメッキ
層がある場合には、このクロムメッキ層に直接光触媒層
２４を積層してもよい。

【００２７】このように、アルミホイール２０の最表面
に光触媒層２４を形成したので、光触媒層２４に付着し
た汚れを分解して、雨などによりこの汚れを自然に除去
できる。その他の構成および作用は、第１実施例と同様
であるので説明を省略する。

【００２８】

【発明の効果】本発明にあっては、このように車体また
は車体取付部品の最表面に酸化チタンを有する光触媒層
を積層したので、光触媒層の表面に付着した大気汚染物
質は、その物質中の有機物が光触媒反応により分解さ
れ、従ってこの層表面に残るのは大気汚染物質中の無機
物質だけとなる。これにより人手や清掃機械を介するこ
となく、雨などの自然現象により簡単に大気汚染物質を
除去できる。この結果、製造時に設定された車体または
車体取付部品の受光効率を長期にわたって維持でき、ま
た励起電子による有機物の酸化・還元反応により、大気
の汚染を浄化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る車体または車体取付
部品の外表面処理方法が適用された車体の斜視図であ
る。

【図２】同模式断面図である。

【図３】（ａ）同光触媒層上への大気汚染物質の付着状
態を示す模式断面図である。（ｂ）同大気汚染物質の分解状態を示す模式断面図であ
る。

【図４】本発明の第２実施例に係る車体または車体取付
部品の外表面処理方法が適用された車両用ホイールの正
面図である。

【図５】同模式断面図である。

【図６】従来手段に係る車体または車体取付部品の外表
面処理方法が適用された車体の模式断面図である。

【符号の説明】

１０車体１１クリア層１２下塗り層１３フッ素系樹脂コーティング層１４光触媒層２０アルミホイール（車体取付部品）２１クリア層２２下塗り層２３フッ素系樹脂コーティング層２４光触媒層

フロントページの続き (56)参考文献特開平７−331120（ＪＰ，Ａ) 特開平６−39350（ＪＰ，Ａ) 特開平８−131842（ＪＰ，Ａ) 特開平８−72209（ＪＰ，Ａ) 特開平９−99219（ＪＰ，Ａ) 特開平９−313780（ＪＰ，Ａ) 特開平７−171408（ＪＰ，Ａ) 特開平７−308634（ＪＰ，Ａ) 特開平８−283453（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B05D 5/00 - 5/12 B05D 1/36,7/24 B01J 21/06,35/02 B08B 17/02 B32B 15/08 B60R 27/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】車体および／または車体取付部品の表面
上に、フッ素系樹脂用の下塗り層とフッ素系樹脂コーテ
ィング層とを、順次、積層したバリヤ層を積層し、次い
で前記バリヤ層の表面に、酸化チタンを含有するフッ素
系ワックスの光触媒層を設けることを特徴とする車体ま
たは車体取付部品の外表面処理方法。