JP4546818B2

JP4546818B2 - 内装建材

Info

Publication number: JP4546818B2
Application number: JP2004372143A
Authority: JP
Inventors: 慎一郎三木; 浩之大村; 聖也井上
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2004-12-22
Filing date: 2004-12-22
Publication date: 2010-09-22
Anticipated expiration: 2024-12-22
Also published as: JP2006177067A

Description

本発明は、住宅等の室内に用いられる内装建材に関するものである。

近年、住宅用部材から放散されるホルムアルデヒド等の有機化合物が住宅の室内空気を汚染し、いわゆるシックハウス症候群等を引き起こす一因となると指摘されている。

そのため、室内のホルムアルデヒド等の有機化合物等濃度を低減する能力を有した内装建材が開発されている。これらの内装建材がホルムアルデヒド等の有機化合物濃度を低減する方法としては、ホルムアルデヒド等の有機化合物を物理的に吸着する物理吸着法、ホルムアルデヒド等の有機化合物と化学的に反応して固着、無害化する化学吸着法、さらにはホルムアルデヒド等の有機化合物を分解する作用を発現する触媒を建材表面に形成する触媒法等がある。これらは、アンモニア等の室内において不快な臭いを発する臭気物質の濃度低減についても同様である。

物理吸着法の代表的な例としては、珪藻土や活性炭等、微細な吸着孔を有する多孔質建材があげられる。

化学吸着法の代表的な例としては、尿素等に代表されるホルムアルデヒドキャッチャー剤等の有機化合物と反応して固着、無害化するような物質を塗布あるいは含浸したような建材があげられる。

また、触媒法の代表的な例としては、酸化チタン等の光触媒を含有する塗膜を表面に有する建材があげられる。

しかしながら、物理吸着法においては吸着量が増加すると吸着平衡に達し、それ以上のホルムアルデヒド等の有機化合物を吸着しなくなる。さらに、温度の上昇や周囲のホルムアルデヒド等の有機化合物濃度の低下により、吸着していたホルムアルデヒド等の有機化合物を気中に再放散するという問題がある。

化学吸着法においては、吸着されたホルムアルデヒド等の有機化合物はキャッチャー剤と化学反応を起こして固着、無害化するので再放散の問題はないが、キャッチャー剤が反応により消費されていくため、やはり飽和吸着容量が存在して、それ以上のホルムアルデヒド等の有機化合物を吸着できない。

触媒法では、ホルムアルデヒド等の有機化合物やアンモニア等の臭気物質を分解することによって触媒が変化することはないため、なんらかの原因で触媒の性能が低下しないかぎり、初期のホルムアルデヒド等の有機化合物やアンモニア等の臭気物質の濃度低減性能を保持することが可能である。しかし、光触媒として代表的な例としての酸化チタンを塗膜に含有させたとしても、触媒作用はホルムアルデヒド等の有機化合物やアンモニア等の異臭物質との接触によって実現されるため、塗膜内部に含有させただけでは触媒作用は充分に発現されず、触媒としては所期の作用を果たさないものが存在することになり、また塗膜内部に存在させた触媒では、光による活性化の効率もそれほど高くないという問題がある。

以上のような各々の方法の問題点を解消するために、これらの方法を複合化することが試みられている。たとえば光触媒による作用と物理的吸着とを組合わせ、ホルムアルデヒド等の有機化合物や異臭物質を吸着することのできる吸着剤と光触媒とを含有する通気性の塗膜を形成した化粧板が提案されている（特許文献１）。この化粧板においては、有機化合物や異臭物質を上記の吸着剤に吸着させ、吸着されたこれら有機化合物や異臭物質を光触媒により分解させるようにしている。また、この化粧板では、塗膜の通気性によって、湿気を鉱物質繊維板からなる基材に吸着させるようにもしている。

しかしながら、このように光触媒と化学吸着を複合化した場合でも、光触媒が塗膜中に分散されていることにおいてその光分解作用は必ずしも充分に発現されておらず、しかも、酸化チタン等の光触媒は、一般的に紫外線を吸収して触媒機能を発現するため、住宅やビルの外壁に適用する場合には、太陽光に含まれる紫外線により、光触媒作用による空気浄化性能や防汚性能を利用することが可能であるが、蛍光灯に代表される室内光に含まれる紫外線はごく微弱なため、充分なホルムアルデヒド等の有機化合物やアンモニア等の臭気物質の濃度低減作用を発現することが難しいという問題がある。また、上記のような機能複合化した化粧板においても、光触媒の作用によって塗膜そのものが分解劣化することへの対策や、さらには、ホルムアルデヒド等の有機化合物の分解により生成する有機酸、そしてアンモニアの酸化により生成する硝酸等の酸性物質による長期的な悪影響に対しての方策についてはほとんど考慮されていないという問題があった。
特開２００４−２９１４６８号公報

本発明は、以上のとおりの背景から、従来の問題点を解消し、光触媒によって室内の微弱な紫外線である蛍光灯等の室内光であってもアルデヒド等の有機化合物やアンモニア等の異臭物質を効率的に分解するとともに、光触媒による塗膜そのものの分解劣化を抑え、かつ、吸着によるホルムアルデヒド等の有機化合物やアンモニア等の臭気物質の濃度低減効果も良好に発現させることのできる、光触媒塗膜を有する新しい内装建材を提供することを課題としている。

また、本発明は、さらに加えて、光触媒の作用により生成する酸性物質の影響を抑制することもできる内装建材を提供することを課題としている。

本発明の内装建材は、上記の課題を解決するものとして以下のことを特徴としている。

第１：基材の表面に塗膜が配設された内装建材であって、塗膜の最表面には粒径１０〜２００ｎｍの可視光型光触媒を全固形分中の重量比率で３０〜９９％含有する厚み０．２〜２０μｍの無機系塗膜層が配置されているとともに、塗膜は、通気が基材にまで達し、針、パンチ、パンチドリルを含む物理的手段、レーザーを含む光手段、または電気的手段によって形成された内径０．２〜２ｍｍの微細通気孔を有し、基材が塩基性である。

第２：無機系塗膜層は、アルコキシシランの加水分解物あるいは部分加水分解物によるシリカ結合を主とした無機系レジンを含有する。

第３：最表面塗膜層と基材の中間に、少なくとも尿素およびヒドラジン誘導体のうちのいずれかが含有されている塗膜層を有している。

上記のとおりの第１の発明によれば、最表面に可視光型光触媒含有の無機系塗膜層を配置させることにより、蛍光灯に代表される室内光に含まれる微弱な紫外線および近傍の可視光領域を触媒反応発現のために利用することが可能となり、室内においても十分なホルムアルデヒド等の有機化合物やアンモニア等の臭気物質の濃度低減作用を有する。
さらに、通気が基材にまで達し、針、パンチ、パンチドリルを含む物理的手段、レーザーを含む光手段、または電気的手段によって形成された内径０．２〜２ｍｍの微細通気孔を塗膜が有しており、かつ、基材が塩基性であることにより、当該微細通気孔の高い通気性によって効率的に、最表面塗膜層の光触媒の作用によるアルデヒド類やアンモニアの酸化によって一部生成する酸性物質を塩基性の基材に到達させて接触させ、中和、無害化することができる。

そしてまた、基材に通気が達する微細通気孔を塗膜が有していることから、最表面塗膜層の下に位置する塗膜層や基材のホルムアルデヒド等の有機化合物やアンモニア等の臭気物質の吸着能力を利用することができ、ホルムアルデヒド等の有機化合物やアンモニア等の臭気物質の濃度低減作用がさらに強化される。

また、最表面塗膜層あるいは最表面塗膜層と基材の中間に位置する塗膜に塩基性物質としてのフィラー等を含有することにより、可視光型光触媒がアルデヒド類を酸化した際に一部生成する有機酸類やアンモニアを酸化した際に一部生成する硝酸等の酸性物質を中和、無害化する能力を有する。この際、基板に達する微細通気孔により、発生した酸性物質が中間の塗膜等に妨害されることなく基材あるいは塩基性物質を含有する中間の塗膜層に到達することが可能となる。
以上の効果に加えて、上記第２の発明によれば、光触媒が触媒作用を発現すると、光触媒を含有する塗膜そのものを分解する場合があるが、光触媒を含有する塗膜をシリカ結合を主とする無機系塗膜層とすることにより、塗膜の分解を防ぐことができる。

さらに、上記第３の発明のように、最表面塗膜層と基材の中間に、少なくとも尿素あるいはヒドラジン誘導体を含有する塗膜層を有することにより、尿素あるいはヒドラジン誘導体によるアルデヒド類化学吸着作用を利用することによって、より効果的に室内のホルムアルデヒド等のアルデヒド類濃度を低減することができる。

以下に、本発明の実施の形態を詳しく説明する。

最表面塗膜層である可視光型光触媒含有の無機系塗膜層に用いられる可視光型光触媒は、可視光領域の照射光で光触媒作用を発現するものであれば特にその種類は限定されるものではなく、公知の方法による調製で、あるいは市販品等として入手したものをはじめとする各種のものであってよい。例えば、酸素欠陥型酸化チタン、色素増感型酸化チタン、金属担持型酸化チタン等を用いることができる。

無機系塗膜層を構成する無機系レジンについては、光触媒作用により分解されないシリカ結合を主とした無機系レジンであれば特にその種類は限定されるものではない。

例えば無機系レジンとしては、アルコキシシランの加水分解物あるいは部分加水分解物として公知の方法等により調製することができる。上記の可視光型光触媒をこの無機系レンジに混合することで可視光型光触媒を含有する無機系塗料が調製可能とされる。その際の可視光型光触媒の含有割合は、本発明の内装建材の用途、使用条件等を考慮して定めることができる。塗料の塗布方法も、スプレー法、ロール法等の適宜な手段であってよく、塗布による膜厚も用途や条件を考慮して定めることができる。

無機系塗膜層中の可視光型光触媒の含有割合については、望ましくは、全固形分中の重量比率で３０〜９９％であることが考慮される。３０％未満では可視光型光触媒の大部分が無機系レジンに被覆された状態となり、塗膜表面における十分な触媒活性を発現しない。一方、９９％を超えると、塗膜強度が不十分となり、簡単なひっかき程度で塗膜が脱落する可能性があるため、内装建材として必要な表面塗膜性能を得ることが難しくなる。

可視光型光触媒の粒径については、１０〜２００ｎｍの範囲であることが望ましい。なお、下限の１０ｎｍ未満については特に限定はないが、２００ｎｍ越えると、比表面積が大きくなり、触媒活性が不十分になる傾向がある。

そして無機系塗膜層の厚みについては、０．２〜２０μｍの範囲であることが望ましい。

０．２μｍ未満の場合には、含有される可視光型光触媒の量が少なくなるため、触媒性能が不十分となる。また、無機系塗膜の下地にあたる有機系塗膜がある場合、無機系塗膜の膜厚が小さいと塗膜界面にまで光が透過し、界面において光触媒が分解反応を起こして有機系塗膜を分解する可能性がある。

一方、２０μｍ以上では、塗膜下部まで光が届かなくなり、塗膜下部に含まれる光触媒は性能を発揮することができず、コスト面で不利となる。

可視光型光触媒含有の無機系塗膜層は、基材に対して直接に塗布して配置してもよいが、基材との間に中間層としての塗膜を設けることが好ましい。このような中間の塗膜層としては、上記の無機レジンとの親和性が良く、密着強度の大きなものが望ましく、例えば、水性アクリルエマルジョン系塗料によって形成したものが好適なものとして考慮される。

この中間層については、化粧性・隠蔽性・封止性など、用途によって様々な性能が要求され、それらに対応することで仕様が決定される。そのため、厚みについては特に限定されることはない。そして中間層はこの理由からも、単層であってもよいし、複数の中間層が存在するようにしてもよい。すなわち、中間層が、２層、３層以上の多層構成とすることであってもよい。

基材については、塩基性であることが特に望ましい。内装建材に使用できる塩基性基材としては、たとえばセメントスレート板、繊維補強セメント板、ケイ酸カルシウム板、ロックウール板等を用いることができる。

基材表面の塗膜には、最表面塗膜層から基材まで通気が達する微細通気孔が多数形成される。通気孔のサイズおよび数は、建材強度や外観に悪影響を与えない範囲であれば特に限定されるものではない。

この微細通気孔については、例えば微小径の針やパンチ、パンチドリル等の物理的手段によって、あるいはレーザー等の光や電気的手段によって形成することができる。これらの微細通気孔としては、その内径が、例えば０．２〜２ｍｍ程度の範囲で、１ｃｍ²の単位面積あたり０．５〜５個程度の割合で分布させることが考慮される。

最表面塗膜層と基材の間には、内装建材としての意匠性を満足するような化粧塗膜等を有することができる。この際、また、最表面塗膜あるいは最表面塗膜と基材の中間に位置する塗膜層には、塩基性物質を含有することが特に望ましい。塗膜に含有される塩基性物質としては特に限定されるものではなく、炭酸カルシウム等の塩基性フィラーや、アミン類等の塩基性物質の他、塗膜を構成する樹脂がアミノ基等の塩基性官能基を有する形態などがあげられる。

さらには、最表面塗膜層と基材の中間に位置する塗膜層には、少なくとも尿素あるいはヒドラジン誘導体を含有することが特に望ましい。尿素あるいはヒドラジン誘導体を含有することにより、尿素あるいはヒドラジン誘導体のアルデヒド類化学吸着作用によって、より効率的に室内のホルムアルデヒド等のアルデヒド類濃度を低減することが可能となる。さらに、可視光型光触媒と尿素あるいはヒドラジン誘導体を異なる塗膜に含有することにより、可視光型光触媒による尿素あるいはヒドラジン誘導体の分解を防ぐことができるため、高いホルムアルデヒド等のアルデヒド類濃度低減作用を保持することが可能である。ヒドラジン誘導体としては、カルボン酸とヒドラジンの誘導体である酸ヒドラジドが安定性等の点から特に望ましい。分子中に１個の酸ヒドラジド基を有するモノヒドラジド類では、たとえば、ホルムヒドラジド、アセトヒドラジド、プロピオン酸ヒドラジド、安息香酸ヒドラジド等が挙げられる。分子中に２個の酸ヒドラジド基を有するジヒドラジド類では、たとえば、シュウ酸ジヒドラジド、マロン酸ジヒドラジド、コハク酸ジヒドラジド、アジピン酸ジヒドラジド、フマル酸ジヒドラジド、マレイン酸ジヒドラジド、テレフタル酸ジヒドラジド等が挙げられる。分子中に３個以上の酸ヒドラジド基を有するポリヒドラジドでは、たとえば、ポリアクリル酸ヒドラジド等があげられる。

たとえば以上のような塩基性物質や尿素等の含有割合については、選択した物質の種類によって、所期の目的、作用の実現の度合いと、塗料への影響と、塗膜となった以後の性能への影響等を考慮して定めることができる。

たとえば炭酸カルシウム等の無機系固体フィラーを用いる場合は、塗料への化学的な影響はほとんどないため、たとえば塗料固形分中の５０％程度含有させることも可能となる。一方、たとえば尿素の場合は、塗料溶媒となる水への飽和溶解量が配合量の上限となり、塗料溶液を塩基性にするため、塗料に用いる樹脂によっては配合量が多すぎると固化させるなどの悪影響を及ぼす場合があることも考慮することになる。

以下、実施例によって本発明を詳細に説明する。なお、本発明は、下記の実施例によって限定されることはない。

＜実施例１＞
さらしクラフトパルプ１部を９０部の水にて解繊した後、６部の普通ポルトランドセメントと３部の珪石粉を混合し、１０重量％の水性スラリーとした。この水性スラリーを手抄き抄造機にて抄造してグリーンシートを作成し、さらにこのグリーンシートをフィルタープレスにて余剰水を脱水しながら圧力１００ｋｇ／ｃｍ²、保持時間１０秒の条件でプレス成形して未硬化板を形成した。さらにこれを６０℃−４８時間の条件で湿熱養生した後、１７０℃−６時間の条件でオートクレーブ養生を行い、繊維補強セメント板基材を得た。

水性アクリルエマルジョン塗料を繊維補強セメント板基材にスプレーで１００ｇ／ｍ²塗布し、１５０℃−３分の条件で乾燥させ、化粧済み繊維補強セメント板基材を得た。

一方、硝酸クロム(III) ９水和物（Ｃｒ（ＮＯ₃）₃・９Ｈ₂Ｏ）０．４部を９４．６部の水にて溶解した後、紫外光型の光触媒であるアナターゼ型酸化チタン（商品名：ＳＴ−０１石原産業株式会社製）５部を加えてよく攪拌し、常温にて２４時間放置した。エバポレーターを用いて１００℃−２４時間の条件で水を蒸発させた後、固形分を５００℃−２４時間の条件で水を蒸発させた後、固形分を５００℃−２４時間の条件で焼成することによって、酸化チタン表面にクロムを担持した金属担持型可視光型光触媒を得た。

テトラエトキシシラン（商品名；エチルシリケート２８コルコート株式会社製）３４部にメタノール６０部を加え、さらに水３部及び０．０１Ｎの塩酸３部を混合し、ディスパーを用いてよく混合し、６０℃恒温槽中にて２時間加熱することにより、無機系塗膜層のレジンとなる有機ケイ素アルコキシドの加水分解物および部分加水分解物を得た。ここに金属担持型可視光型光触媒２０部を添加した後に全固形分が５％になるようメタノールで希釈することによって、可視光型光触媒含有無機系塗料を得た。

可視光型光触媒含有無機系塗料を前記の化粧済み繊維補強セメント板基材にスプレーで２０ｇ／ｍ²塗布し、１５０℃−１分の条件で乾燥させた後、最表面塗膜から基材まで貫通する直径１ｍｍの微細通気孔を１ｃｍ²あたり１ヶ所設けることにより、評価用サンプルを得た。
＜実施例２＞
水性アクリルエマルジョン塗料９５部に対して５部の尿素を加えて溶解させ、ホルムアルデヒドキャッチャー剤を含んだ塗料としたこと以外は実施例１と同様にして評価用サンプルを得た。
＜実施例３＞
水性アクリルエマルジョン塗料９５部に対して１５部のキトサン粉末を加えてホルムアルデヒドキャッチャー剤を含んだ塗料としたこと以外は実施例１と同様にして評価用サンプルを得た。
＜比較例１＞
可視光型光触媒含有無機系塗料を化粧済み繊維補強セメント板基材に塗布しなかったこと以外は実施例１と同様にして評価用サンプルを得た。
＜比較例２＞
最表面の無機系塗膜に含有される光触媒を紫外光型の光触媒であるアナターゼ型酸化チタン（商品名：ＳＴ−０１石原産業株式会社製）としたこと以外は実施例１と同様にして評価用サンプルを得た。
＜比較例３＞
最表面塗膜から基材まで貫通する微細通気孔を設けなかったこと以外は実施例１と同様にして評価用サンプルを得た。
＜性能の評価＞
（ホルムアルデヒド濃度低減性能）
ホルムアルデヒド濃度低減性能については、ＪＩＳＡ１９０１「建築材料の揮発性有機化合物（ＶＯＣ）、ホルムアルデヒド及び他のカルボニル化合物放散測定方法−小形チャンバー法」に準拠した容積２０リットルの小形チャンバーに評価用サンプルを設置して測定を行った。ただし、サンプル表面に光が照射されるようにチャンバーには強化ガラスによる透明部を設け、サンプル表面にて照度１０００ｌｘ、紫外線強度１．０μＷ／ｃｍ²となるよう蛍光灯を用いて光を連続照射した。ただし、紫外線強度は、ＴＯＰＣＯＮ社製紫外線強度計ＵＶＲ−２に同社製受光部ＵＤ−３６を装着した状態で測定した値である。チャンバーには一定濃度のホルムアルデヒドを含む空気供給した状態で、温度２８℃、相対湿度５０％、換気回数０．５回／ｈ、試料負荷率２．２ｍ²／ｍ³の条件において２４時間連続運転した後、チャンバー給気および排気の空気を捕集してホルムアルデヒド濃度の測定を行った。

ホルムアルデヒド濃度の測定方法については、ＪＩＳＡ１９０１に準拠した。

チャンバー給気のホルムアルデヒド濃度をＣin、排気のホルムアルデヒド濃度をＣout
とすると、サンプルのホルムアルデヒド濃度低減性能である換算換気量Ｑeは、
Ｑe＝ｎ／Ｌ・（Ｃout-Ｃin）／Ｃout
で表される。ただし、ｎは換気回数、Ｌは試料負荷率である。
（ギ酸発生量）
ギ酸発生量については、上記ホルムアルデヒド濃度低減性能試験において、ホルムアルデヒド濃度測定直後にチャンバー排気を純水を入れたインピンジャーに５時間通気し、純水中に捕集されたギ酸イオン濃度をイオンクロマトグラフ装置にて測定した。

これらの性能評価結果について、表１に示した。実施例１および２はいずれも比較例に比べて、大きなホルムアルデヒド濃度低減性能を示した。また、ギ酸発生量については、上記チャンバー試験条件における単位面積および単位時間あたりの発生量とした。実施例ではギ酸は検出限界以下であり、有害なギ酸が室内に放散される恐れがないことも確認された。

Claims

基材の表面に塗膜が配設された内装建材であって、塗膜の最表面には粒径１０〜２００ｎｍの可視光型光触媒を全固形分中の重量比率で３０〜９９％含有する厚み０．２〜２０μｍの無機系塗膜層が配置されているとともに、塗膜は、通気が基材にまで達し、針、パンチ、パンチドリルを含む物理的手段、レーザーを含む光手段、または電気的手段によって形成された内径０．２〜２ｍｍの微細通気孔を有し、基材が塩基性であることを特徴とする内装建材。
無機系塗膜層は、アルコキシシランの加水分解物あるいは部分加水分解物によるシリカ結合を主とした無機系レジンを含有することを特徴とする請求項１に記載の内装建材。
最表面塗膜層と基材の中間に、少なくとも尿素およびヒドラジン誘導体のうちのいずれかが含有されている塗膜層を有することを特徴とする請求項１または２に記載の内装建材。