JP3818420B2

JP3818420B2 - 防曇性反射鏡及びその製造方法

Info

Publication number: JP3818420B2
Application number: JP33900799A
Authority: JP
Inventors: 崇志小出; 光男吉田
Original assignee: Sekisui Jushi Corp
Current assignee: Sekisui Jushi Corp
Priority date: 1999-11-30
Filing date: 1999-11-30
Publication date: 2006-09-06
Anticipated expiration: 2019-11-30
Also published as: JP2001152418A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、屋内においては浴室、洗面化粧台等に使用され、屋外においては交差点等の見通しの悪い地点に設置される道路反射鏡等として使用され、その他あらゆる場所に使用される防曇性反射鏡及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、屋内の浴室、洗面化粧台等には反射鏡が用いられているが、温水の湯気によって鏡面が結露し、特に冬場は結露しやすく反射鏡としての機能が低下することがある。又屋外においては、一般に道路の曲がり角や見通しの悪い所には、車両の走行及び歩行者の通行の安全を確保するために道路反射鏡等が設置されているが、この道路反射鏡においても、特に夜間や寒冷時において、外気温と鏡面との温度差により鏡面が結露しやすく、そのために鏡面に曇りが生じて反射鏡としての機能が低下することがあった。特にこの道路反射鏡については、前記結露のみならず、塵埃や車両の排気ガス等の汚染物質が鏡面に付着することによる曇りによっても反射鏡としての機能が低下することがあった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記の如き鏡面が曇る原因の一つとしての結露は、周囲の空気の露点より鏡面の温度が低くなることによって生じることから、鏡面の裏側に発熱体を付設し、該発熱体を商用電源や太陽電池等の電源装置により発熱させて鏡面を暖めることにより、結露による曇りを防止した反射鏡が提案されているが、発熱体を付設すると共に、その発熱体を電源装置により発熱させるには、構造的に複雑で高価になると共に設置工事等も大変であり、また発熱体や電源装置の寿命もあり、所定期間毎に交換や補修等のメンテナンスを行う必要があった。またかかる反射鏡においては、塵埃や車両の排気ガス等の汚染物質が鏡面に付着することによる曇りについては、何ら解決されていない。
【０００４】
そこで本発明は上記の如き問題を解決し、安価でしかもメンテナンスを行うことなく、結露や塵埃や車両の排気ガス等の汚染物質の付着による鏡面の曇りを長期にわたって防止することができ、且つ高反射率を備えた防曇性反射鏡及びその製造方法を提供せんとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は次のような構成としている。すなわち、本発明に係る防曇性反射鏡は、鏡面体の鏡面に光触媒含有層が形成され、前記鏡面体はステンレス板から形成されたものであり、光触媒含有層は層厚を３０〜２０００ｎｍの範囲としたチタニア層からなるものであって、前記チタニア層は、チタンを含む水溶液と塩基性物質とから作製した水酸化チタンゲルに過酸化水素を作用させることにより得られるチタンゾル溶液を、８０℃以上の加熱処理あるいはオートクレーブ処理することにより酸化チタン微粒子が生成されたチタニア膜形成用塗料組成物から形成されたものであることを特徴とするものである。
【０００６】
本発明によれば、鏡面の外面に二酸化チタン等の光触媒を含む光触媒含有層が形成されているので、その光触媒によって表面が親水化され、結露が生じにくく、また道路用として屋外に用いても結露が生じにくいと共に塵埃や車両の排気ガス等の汚染物質が付着しにくくなる。すなわち二酸化チタン等の光触媒は、紫外線を照射することにより活性化されて強い酸化力を発現すると共にその表面は親水化され、塵埃や車両の排気ガス等の汚染物質が表面に付着しても、強い酸化力によって汚染物質が分解されると共に、親水化された表面によって、表面に付着する汚染物質と表面との間に水が割り込んで汚染物質を浮かせるために付着しにくく、また付着しても降雨等により容易に洗い流されて除去されるため、汚染物質が堆積しにくくなる。さらに結露が生じる条件が満たされていても、親水化された表面によって、表面に付着する水分が一様に表面に拡散するために結露しにくくなる。
【０００７】
なお一般には鏡面に薄膜層を形成した場合に、鏡面と薄膜層において光の屈折と光路差や透過損失等によって、鏡面に干渉が生じたり反射率が低下する等の問題がある。本発明者らの研究によると、例えばステンレス板からなる鏡面上に、チタニア層からなる光触媒含有層を形成し、その層厚を変化させた場合の鏡面の反射率を測定すると、反射率は光触媒含有層の層厚に大きく影響され、光触媒含有層が特定の厚みで反射率が高くなることが見いだされた。すなわち反射鏡としての実用的な反射率は５０％以上が必要と考えられるが、光触媒含有層の層厚を範囲３０〜２０００ｎｍとすれば良好な反射率が得られた。光触媒含有層の層厚がこれより薄いと反射率が低く、又光触媒含有層の触媒性確保が難しくなり、反対にこれより厚いとクラックが入りやすくなり、また経済的にも不利となる。尚この光触媒含有層の層厚は範囲５０〜１０００ｎｍの場合には更に反射率が高く、より好ましかった。
【０００８】
そこで本発明においては、光触媒含有層の層厚が３０〜２０００ｎｍの範囲となされ、かかる範囲にすることにより、防曇性と共に、良好な反射率が得られ、且つ密着性も向上されている。特に光触媒含有層の層厚が５０〜１０００ｎｍの範囲となされていれば、極めて高い反射率が得られる。
【０００９】
光触媒含有層は、一般にはチタニア層であり、このチタニア層を形成するには、チタニア膜形成用塗料組成物を鏡面にスプレーコート、ディップコート、スピンコート、フローコート、ロールコート等の適宜方法で塗布し、チタニア層に転化すればよい。なお前記塗布は１回でもよいし、２回以上塗布してもよい。ディッピングやスプレー、フローコーター等により塗布することにより、均一且つ平滑な被膜が形成される。
【００１０】
なお鏡面体は、ガラス等であってもよいが、加工が容易であり、且つ発錆や損傷の少ないステンレス板から形成するのが好ましい。チタニア膜形成用塗料組成物を塗布した後、この塗膜をチタニア層に転化するには、高温で加熱して焼成することにより行ってもよいが、ステンレス板から形成する場合は、加熱温度に限界があり、出来るだけステンレス板の変形や劣化の生じない３００℃以下でチタニア層に転化する方法が好ましい。
【００１１】
例えば、チタンを含む水溶液と塩基性物質とから作製した水酸化チタンゲルに過酸化水素を作用させることにより得られるチタニア膜形成用塗料組成物、又はチタンを含む水溶液と塩基性物質とから作製した水酸化チタンゲルに過酸化水素を作用させることにより得られるチタンゾル溶液を、８０℃以上の加熱処理あるいはオートクレーブ処理することにより酸化チタン微粒子が生成されたチタニア膜形成用塗料組成物を用いてチタニア層を形成するのが好ましい。
【００１２】
すなわちこのチタニア膜形成用塗料組成物を、ステンレス板から形成された鏡面体の鏡面に塗布あるいは含浸させ、乾燥あるいは加熱処理をして層厚が３０〜２０００ｎｍの範囲であるチタニア層に転化するに際して、３００℃以下の低温でもチタニア層に転化することができる。
【００１３】
チタニア膜には光触媒としての活性な二酸化チタンと、バインダーとしての二酸化チタンが存在し、このうち活性な二酸化チタンに波長領域が３００〜４００ｎｍ付近の紫外光を照射することによって活性化され、その活性化によって強い酸化力が発現されて、表面に付着した汚染物質は分解されると共に、活性化によってその表面は水との接触角でほぼ０〜２０度程度まで親水化され、かかる親水化によって汚染物質は付着しにくくなり、例え付着しても降雨等によって容易に洗い流されるようになる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照し、具体的に説明する。
すなわち図１は本発明の実施の一形態を示し、（イ）は正面図、（ロ）は側面図であり、図２は主要部の断面図である。
【００１５】
図面における形態は道路反射鏡として用いられるものであって、道路の交差点等に立設される支柱１と、この支柱１に支持された反射鏡２とから構成されるものである。
【００１６】
反射鏡２は、本形態では、周囲の枠体２１内に、ステンレス板からなる表面が鏡面２２となされた鏡面体２３が設けられ、枠体２１の上部には庇２４が設けられているものであるが、特にその形態は限定されるものではない。そして鏡面体２３の鏡面２２には、チタニア層からなる光触媒含有層２５が形成されている。
【００１７】
前記光触媒含有層は、層厚が３０〜２０００ｎｍの範囲、好適には５０〜１０００ｎｍの範囲で形成されている。なお光触媒含有層２５は外面に形成されていれば、鏡面２２上に直接形成されていてもよいし、他の層を介して形成されていてもよい。
【００１８】
そしてこの光触媒含有層２５に紫外線を照射することにより光触媒が活性化されてその表面が親水化され、降雨等によって表面に付着した汚染物質が洗浄されると共に結露が防止される。
【００１９】
光触媒を活性化させる紫外線は、道路等の屋外に設置されて太陽光から受けるようになされていてもよいが、予め工場等において、ブラックライト等により紫外線を照射し、屋外に設置された際には、光触媒が活性化されて光触媒含有層２５の表面が親水化されているようにしておいてもよい。
【００２０】
なお上記形態は道路反射鏡であるが、本発明は道路反射鏡に限定されず、屋内の浴室、洗面化粧台等に使用される反射鏡、道路以外で屋外において使用される反射鏡、その他あらゆる場所に使用される反射鏡に適用されるものである。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明の実施例及びその性能評価を示す表１について説明する。
【００２２】
（実施例１〜３）
ステンレス板により表面が鏡面となされた鏡面体を作製し、その鏡面にチタニア膜形成用塗料組成物を塗布した。用いたチタニア膜形成用塗料組成物は、原料として四塩化チタン６０％溶液５ｃｃを蒸留水で５００ｃｃとした溶液に、アンモニア水（１：９）を滴下して水酸化チタンを沈殿させて水酸化チタンゲルを作製し、次いでこれを蒸留水で洗浄後、過酸化水素水３０％溶液を１０ｃｃ加えかき混ぜることにより得られる、チタンを含むゾル溶液である。過酸化水素を加えた直後は酸素が発生し発泡するが、余分な過酸化水素が分解した後は発泡はおさまり、常温常圧の下で６ヶ月たっても変化がなかった。ｐＨは６．４で中性であった。前記により得られたチタニア膜形成用塗料組成物をスピンコートにより鏡面上に塗装した。これを２５０℃で０．５時間加熱し、２時間徐冷することにより、鏡面上にチタニア層からなる光触媒含有層を形成し、光触媒含有層の層厚を表１に示された４５ｎｍ、１２０ｎｍ、２２０ｎｍの層厚とした実施例１〜３の本発明に係る反射鏡をそれぞれ作成した。
【００２３】
（比較例１〜３）
次に、上記実施例に対して、鏡面に光触媒含有層を形成しない比較例１、前記実施例と同様にして層厚２５ｎｍの光触媒含有層を形成した比較例２、層厚２５００ｎｍの光触媒含有層を形成した比較例３、としての各反射鏡をそれぞれ作成した。
【００２４】
次に、上記実施例及び比較例について、以下に示す性能評価を行い、その結果を表１に示した。
【００２５】
（反射率）
鏡面反射率計によって測定した。
【００２６】
（防曇性）
各サンプルの表面にブラックライトブルー蛍光灯を用いて１平方ｃｍ当たり１．５ｍＷの照度で４８時間紫外線を照射し、その後の表面の水に対する接触角を測定した。
【００２７】
（外観）
干渉色を目視により観察した。
【００２８】
（密着性）
ＪＩＳ−Ｋ５４００（塗料一般試験方法）に規定された耐沸騰水性試験を行い、その後に碁盤目試験（１ｍｍ角１００／１００）により、密着性を評価した。
【００２９】
【表１】

【００３０】
表１から判るように、実施例１〜３は、全て、反射率、防曇性及び密着性に優れ、特に光触媒含有層の層厚が５０〜１０００ｎｍの範囲である実施例２および実施例３は、それ以外の範囲である実施例１に比べて、外観においても干渉色が全く認められず、また反射率も良好であり、極めて優れていることが確認された。
【００３１】
これに対して光触媒含有層が形成されていない比較例１では防曇性は認められず、又光触媒含有層の層厚が薄い２５ｎｍである比較例２では反射率が低く、又干渉色が認められると共に防曇性も低い。さらに光触媒含有層の層厚が厚く２５００ｎｍの比較例３では、防曇性に優れるものの密着性に問題があった。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、鏡面の外面に二酸化チタン等の光触媒を含む光触媒含有層が形成されているので、その光触媒によって表面が親水化され、結露が生じにくく、また屋外で用いても結露が生じにくいと共に塵埃や車両の排気ガス等の汚染物質が付着しにくく、さらに従来の如く発熱体や電源装置等を使用するものではないので、メンテナンスも不要である。
【００３３】
また本発明においては、鏡面上に光触媒含有層が形成され、長期に渡って結露や塵埃や車両の排気ガス等の汚染物質の付着による鏡面の曇りを防止することができ、また鏡面を維持させることができる。
【００３４】
さらに本発明においては、光触媒含有層の層厚は３０〜２０００ｎｍの範囲となされているので、防曇性と共に、良好な反射率が得られ、特に光触媒含有層の層厚が５０〜１０００ｎｍの範囲となされていれば、極めて高い反射率が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態を示し、（イ）は正面図、（ロ）は側面図である。
【図２】図１における主要部の断面図である。
【符号の説明】
１支柱
２反射鏡
２１枠体
２２鏡面
２３鏡面体
２４庇
２５光触媒含有層

Claims

鏡面体の鏡面に光触媒含有層が形成され、前記鏡面体はステンレス板から形成されたものであり、光触媒含有層は層厚を３０〜２０００ｎｍの範囲としたチタニア層からなるものであって、前記チタニア層は、チタンを含む水溶液と塩基性物質とから作製した水酸化チタンゲルに過酸化水素を作用させることにより得られるチタンゾル溶液を、８０℃以上の加熱処理あるいはオートクレーブ処理することにより酸化チタン微粒子が生成されたチタニア膜形成用塗料組成物から形成されたものであることを特徴とする防曇性反射鏡。
チタンを含む水溶液と塩基性物質とから作製した水酸化チタンゲルに過酸化水素を作用させることにより得られるチタニア膜形成用塗料組成物、あるいはチタンを含む水溶液と塩基性物質とから作製した水酸化チタンゲルに過酸化水素を作用させることにより得られるチタンゾル溶液を、８０℃以上の加熱処理あるいはオートクレーブ処理することにより酸化チタン微粒子が生成されたチタニア膜形成用塗料組成物を、ステンレス板から形成された鏡面体の鏡面に塗布あるいは含浸させ、乾燥あるいは加熱処理をして層厚が３０〜２０００ｎｍの範囲である光触媒含有層としてのチタニア膜を形成することを特徴とする防曇性反射鏡の製造方法。