JP4672589B2 - 空気浄化機能を備えた道路及びその構築方法 - Google Patents

Description

本発明は空気浄化機能を備えた道路及びその構築方法に関し、特に運行車両からの排気ガス中に含まれるＮＯｘ除去機能を備え、さらに太陽光の照射による路面温度の上昇防止機能も備えた排水性舗装道路及びその構築方法に関する。

環境汚染は大きな社会問題の一つであり、特に都市部において、運行する自動車から排出される窒素酸化物（ＮＯｘ）の低減は解決すべき大きな社会的課題である。
その対策の一つとして道路表面に光触媒（特にチタン白）を付与する提案が種々なされている（特許文献１、特許文献２、特許文献３など）。

しかし従来対案された方法は光触媒の有効利用性に劣ると共に、その有効利用性を高めようとすると、経時的な摩損やそれに伴う外観変化等を伴いやすく、また光触媒性能が経時的に低下しやすいといった欠点をもつものであった。

特開２００２−２４２１１３号公報 特開２００２−３６３９１１号公報 特開２００３−９６７０７号公報

本発明の目的は上記した従来技術の問題点を解決することにあり、特により高いＮＯｘ除去性能と構造安定性をもち、遮熱性にも優れた排水性舗装道路及びその構築方法を提供することにある。

本発明は第１に、舗装道路において、その表面に、有機樹脂系下塗り層、無機系光触媒固定層及び最外層として隣接する光触媒微粒子どうしが相互に接触した状態の光触媒活性層を有することを特徴とする空気浄化機能を備えた道路である。

好ましい態様において、本発明の道路は、舗装道路が排水性舗装を施した道路からなる。
好ましい態様において、本発明の道路は、有機樹脂系下塗り層がメチルメタクリレート系樹脂からなる。
さらに好ましい態様において、本発明の道路は、無機系光触媒固定層がシリコーン硬化物からなる。

さらに好ましい態様において、本発明の道路は、シリコーン硬化物が水酸基含有シリコーン樹脂とアルコキシ化合物との反応硬化物からなる。
さらに好ましい態様において、本発明の道路は、光触媒微粒子が光触媒活性をもつ酸化チタン微粒子からなる。

さらに好ましい態様において、本発明の道路は、最外層の表面部が実質上光触媒微粒子だけで構成されている。
さらに好ましい態様において、本発明の道路は、有機樹脂系下塗り層及び／又は無機系光触媒固定層が遮熱性顔料を含有する。

本発明は第２に、舗装道路の表面に有機樹脂系下塗り層を付与し、その上に無機系光触媒固定層を付与し、該無機系光触媒固定層が軟化状態にある間に、揮発性液体に光触媒微粒子を分散させた分散液を付与し、揮発性液体を蒸発除去することを特徴とする空気浄化機能を備えた道路の構築方法である。

好ましい本発明の方法において、舗装道路は排水性舗装を施した道路である。
好ましい本発明の方法において、無機系光触媒固定層の付与が水酸基含有シリコーン樹脂含有液とアルコキシ化合物含有液とを付与することによって行われる。
さらに好ましい本発明の方法において、分散液として光触媒微粒子を水と水溶性アルコールとの混合液に分散させた分散液を用いる。

本発明に従うと、光触媒微粒子が表面に高密度でしかも強固に付着して存在する排水性舗装道路が提供されるので、高いＮＯｘ除去効果を長期間発現することができ、また優れた遮熱性も発現することができる。

本発明は排水性舗装が施された道路の表面に効果の高いＮＯｘ除去機能を付与するものである。排水性舗装としては、従来から一般的に知られた適宜の排水性舗装を利用しうる。たとえばアスファルト混合物を構成する粗骨材として最大粒径が１３もしくは２０ｍｍ級の排水性混合物が一般的だが、粗骨材の最大粒径が８ｍｍもしくは５ｍｍ級の排水性混合物を用いた排水性舗装等も用いうる。

本発明ではこの基材層の上にまず有機樹脂系下塗り層を塗布する。
下塗り層を構成する有機系樹脂としては、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、水系アクリル樹脂、メタクリル（ＭＭＡ）樹脂等従来から道路表面に塗布されていたものを適宜用いることができるが、本発明ではＭＭＡ樹脂が特に好ましく用いられる。

ＭＭＡ樹脂は、メチルメタクリレート樹脂のような種々の組成のアクリル樹脂等の熱可塑性樹脂をメチルメタクリレートに溶解した硬化性溶液であり、塗布し硬化させると熱可塑性樹脂分が島状態となった海島構造を形成する。混合樹脂中のＭＭＡの含有量は５０％以下が好ましい。

下塗り層は１層でもよいが、すべり止め性向上のため中間に砂を散布する２層構造とすることが好ましい。
本発明では、上記下塗り層の上に無機系光触媒固定層を付与する。この固定層としては耐熱セラミック塗料、特にシリコーン硬化物の層が好ましく用いられる。

シリコーン硬化物層は、無機質のシロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ）をもつ硬化体であり、硬化前の塗布時には溶剤系の主剤と硬化剤との２液系を用いることが好ましい。硬化体が最終的に無機質の特性を示せば原料段階または塗布段階の化合物中には比較的多くの有機基をもっていてもよい。通常は最終的にシロキサン結合を７０％以上、特に８０〜９０％程度含むものが好ましい。

一例はオルガノポリシロキサン（好ましくは有機基含量が３０％以下）、特に水酸基をもつオルガノポリシロキサン、と硬化剤、好ましくは無機系のアルコキシ化合物（たとえばエチルシリケート、ブチルチタネート等のチタンやケイ素のような無機元素にアルコキシ基が結合した化合物）とを２液系で塗布し常温硬化させることが好ましい。

次に固定層の上に光触媒活性層を最外層の隣接光触媒微粒子どうしが接触した高密度状態となるように塗布する。
本発明で用いる光触媒微粒子としては粒径がナノオーダーのアナタース系の酸化チタン（チタン白）が好ましく、光の透過性がよく透明な塗膜となるものが用いられる。

この種チタン白は通常水分散液もしくはアルコール分散液として入手可能である。本発明では水分散液もしくはアルコール分散液を用いて、それぞれの分散媒は水もしくはアルコールであり、バインダーを実質的に含まない１次粒子の分散体であることが好ましい。

本発明ではこの分散液を固定層の硬化が完了しない状態、即ち軟化状態で塗布する。こうすることにより固定層と分散液層の界面で両者が合体し一種の界面溶解が起こり、硬化反応及び分散液の蒸発過程でチタン白を典型例とする光触媒微粒子が固定層に強固に密着し、表面が実質的に光触媒微粒子の連続層即ち隣接する光触媒微粒子どうしが接触した状態（換言すれば樹脂バインダーが実質的に存在しない状態）の光触媒活性層が形成される。

このように最外層に光触媒微粒子が高密度で配置されることにより、触媒の有効利用性が大幅に高まり、そこにＮＯｘが効率的に吸着されて酸化され無害化される。
本発明では、下塗り層及び／又は固定層に遮熱性顔料を混入させることが好ましい。

遮熱性顔料としては従来知られた種々の遮熱性顔料を用いうる。その典型例は酸化チタン（チタン白）である。光触媒能があるチタン白を用いることも可能だが、経済性等を考慮すると、一般的なアナタース系やルチル系のチタン白を用いることが好ましい。これらの混入量は１０〜３０重量％程度が好ましい。

〔実施例〕
排水性アスファルト舗装（供試体）の上に、下記処方の有機樹脂系下塗り層、光触媒固定層及び光触媒活性層を付与し、評価した。
下塗り層の主剤と硬化剤の組成を表１に示す。

光触媒固定層の主剤の組成を表２に、またそれと２液型で組合せる硬化剤の組成を表３に示す。

光触媒微粒子として粒径９６Åのチタン白を用い、その１７％イソプロピルアルコールゾル（１００重量部）にノルマルブタノール（２０重量部）を加えて分散液とした。

（１）施工工程：
路面供試体上に、先端混合型スプレーを用いて下塗り層を４００ｇ／ｍ^２塗布し、１０分間放置した。
次いで砂を５００ｇ／ｍ^２散布し、その上に上記と同様に下塗り層を塗布し、１時間放置した。次にエアレススプレーを用いて光触媒固定層を２００ｇ／ｍ^２塗布し、１時間放置した。最後にエアレススプレーを用いて光触媒活性層用分散液を１２０ｇ／ｍ^２（固形分１７ｇ／ｍ^２）塗布し、３時間放置した。表面は全体が透明なチタン白層からなっていた。

（２）ＮＯｘ除去性能：
ＮＯｘ流入手段と紫外線照射手段を備えた化学発光式ＮＯｘ分析計を用い、供試体を、幅３０ｃｍ、長さ２０ｃｍ、厚さ５ｃｍとし、ＮＯ供給濃度：１ｐｐｍ（１，０００ＰＰＢ）、ＮＯ流量：１．５リットル／分、紫外線照度：６Ｗ／ｍ^２の条件下でＮＯｘ除去性能を評価した。

下塗り層だけの供試体のＮＯｘ除去率は０％であった。その上に光触媒固定層だけを塗布したもの（光触媒／全顔料が９．５％、１７％、２３％）のＮＯｘ除去率はそれぞれ４４．９％、５６．６％、７２．４％であった。その上に光触媒活性層を塗布したもののＮＯｘ除去率はそれぞれ９１．３％、９７．１％、９４．３％であった。これに対し光触媒微粒子をコンクリートに混入した表層をもつ舗装体のＮＯｘ除去率は２００ＰＰＢにすぎなかった。

（３）遮熱性能：
供試体を幅３０ｃｍ、長さ２０ｃｍ、厚さ５ｃｍとし、照射ランプ：５００Ｗ、照射距離：２０ｃｍ、照射時間：平衡温度に達する７分間の条件下に遮熱性能の評価試験を行った。

７分間照射後の昇温温度は、下塗り層のない舗装体が６０℃、その上に下塗り層だけを塗布した場合が５０℃、さらにその上に光触媒固定層を塗布した場合が５４℃、さらにその上に光触媒活性層を塗布した場合が４９℃であった。このことから本発明の光触媒活性層が遮熱性にも寄与していることが判る。

（４）耐摩耗性：
テーバー摩耗試験機を用い、摩耗輪：ＣＳ−１７及びＨ−２２、回転数：１，０００回輪の条件下に耐摩耗の評価試験を行った。

耐摩耗性（摩耗輪ＣＳ−１７及びＨ−２２）は、下塗り層だけの場合が０．０２ｇと０．２９ｇ、その上に光触媒固定層を塗布した場合が０．０８ｇと０．１０ｇ、さらにその上に光触媒活性層を塗布した場合が０．１１ｇと０．１７ｇであった。

（５）耐久性：
次に光触媒活性層をもつ供試体を屋外暴露し、触媒性能の経時持続能力を調べたところ６ヶ月後も光触媒作用を維持しており、表面の白亜化現象も認められなかった。白亜化現象は表面が劣化して粉末状化する現象であり、上記の結果は光触媒の作用による塗膜の劣化が起こっていないことも示している。

Claims (11)

1. 舗装道路において、その表面に、有機樹脂系下塗り層、シリコーン硬化物からなる無機系光触媒固定層及び最外層として隣接する光触媒微粒子どうしが相互に接触した状態の光触媒活性層を有することを特徴とする空気浄化機能を備えた道路。
2. 舗装道路が排水性舗装を施した道路である請求項１に記載の道路。
3. 有機樹脂系下塗り層がメチルメタクリレート系樹脂からなる請求項１又は２に記載の道路。
4. シリコーン硬化物が水酸基含有シリコーン樹脂とアルコキシ化合物との反応硬化物からなる請求項１〜３のいずれか１項に記載の道路。
5. 光触媒微粒子が光触媒活性をもつ酸化チタン微粒子からなる請求項１〜４のいずれか１項に記載の道路。
6. 最外層の表面部が実質上光触媒微粒子だけで構成されている請求項１〜５のいずれか１項に記載の道路。
7. 有機樹脂系下塗り層及び／又は無機系光触媒固定層が遮熱性顔料を含有する請求項１〜６のいずれか１項に記載の道路。
8. 舗装道路の表面に有機樹脂系下塗り層を付与し、その上に無機系光触媒固定層を付与し、該無機系光触媒固定層が軟化状態にある間に、揮発性液体に光触媒微粒子を分散させた分散液を付与し、揮発性液体を蒸発除去することを特徴とする空気浄化機能を備えた道路の構築方法。
9. 舗装道路が排水性舗装を施した道路である請求項８に記載の方法。
10. 無機系光触媒固定層の付与が水酸基含有シリコーン樹脂含有液とアルコキシ化合物含有液とを付与することによって行われる請求項８又は９に記載の方法。
11. 分散液が光触媒微粒子を水と水溶性アルコールとの混合液に分散させた分散液からなる請求項８〜１０のいずれか１項に記載の方法。