JP5404270B2 - 空気浄化機能を備えた塗布材、該塗布材を用いてなる舗装工法並びに該舗装工法により施工された道路 - Google Patents

Description

本発明は、空気浄化機能を備えた塗布材、該塗布材を用いてなる舗装工法並びに該舗装工法により施工された道路に関し、詳しくは、大気中のＮＯｘおよび揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を効率的に除去することのできる、空気浄化機能を備えた塗布材、該塗布材を用いてなる舗装工法並びに該舗装工法により施工された道路、空気浄化機能を備えた塗布材が塗布された道路側壁に関する。

車から排出される排気ガスは、窒素酸化物（ＮＯｘ）等の汚染物質を多量に含んでおり、大気を汚染している。地球環境の保護が叫ばれている今日、このような汚染空気はなるべく浄化されるべきである。また、特に都市部では、浮遊粒子状物質（ＳＰＭ）および光化学スモッグ等が多量に発生し、大気汚染の改善が進んでいない状況であり、健康への影響が懸念されている。そのため、浮遊粒子状物質および光化学スモッグの原因物質の一つであるＶＯＣが新たに大気汚染防止法の改正(H16年)により追加規制された。また、環境省、各自治体などによりＶＯＣ発生抑制のための各種対策が講じられている。

ＶＯＣとは揮発性有機化合物（volatile organic compounds）の略称であり、揮発性を有し大気中で気体状となる有機化合物の総称であって、アセトアルデヒド、トルエン、キシレンなど多種多様な物質が含まれる。
ＶＯＣ発生源としては工場等の固定発生源および自動車等の移動発生源がありそれぞれ対策が検討されている。

なお、下記特許文献１には、路盤の上に排水性舗装が施された道路において、前記排水性舗装の表面から無数の小粒径骨材が突出し前記表面に無数の凹凸が形成され、前記排水性舗装の表面に、二酸化チタンと、この二酸化チタンを保持する保持材からなる二酸化チタン層が固定材により固定され、前記排水性舗装の表面が前記無数の凹凸に追従した凹凸が形成された二酸化チタン層により覆われている、ことを特徴とする空気浄化機能を備えた道路が開示されている。
この道路は、舗装表面で太陽光エネルギー（太陽光中のＵＶ：波長３９０ｎｍ程度）を受けて光触媒によりＮＯｘを処理することができる。ＮＯｘは二酸化チタンの作用により酸化して硝酸となり、二酸化チタン層の主要成分であるカルシウムと化合して無害な硝酸カルシウムとなる。硝酸カルシウムは降雨時硝酸イオンおよびカルシウムイオンとして洗い流される。
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、二酸化チタンが太陽光エネルギーを受けている昼間だけＮＯｘが処理されるものであり、夜間における処理は期待できない。また、特許文献１に記載の技術は、ＮＯｘ処理能力は非常に高いものの、ＶＯＣに関してはさらに高い処理能力が望まれていた。

特許第３７４０５９７号公報

本発明の目的は、大気中のＮＯｘおよび揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を効率的に除去することのできる、空気浄化機能を備えた塗布材、該塗布材を用いてなる舗装工法並びに該舗装工法により施工された道路を提供することにある。

本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、セメント、光触媒、充填材および水を含有する空気浄化機能を備えた塗布材において、揮発性有機化合物吸着剤を特定量でもって配合した場合に、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成することができた。

請求項１に記載の発明は、セメント、二酸化チタン、珪砂を含む充填材、活性炭およびゼオライトから選択された少なくとも１種である揮発性有機化合物吸着剤、アクリルポリマーのエマルジョンを含む付着増強材および水を含有してなり、舗装道路の表面に塗布される空気浄化機能を備えた塗布材であって、
前記揮発性有機化合物吸着剤が前記塗布材中、２〜１５質量％の範囲で配合され、かつ
前記揮発性有機化合物吸着剤の平均粒径が、０．０２〜０．５ｍｍの範囲にある
ことを特徴とする塗布材である。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の塗布材を、舗装道路表面に塗布する工程を有することを特徴とする舗装工法である。
請求項３に記載の発明は、前記舗装道路が、密粒アスファルト舗装、排水性舗装または半たわみ性舗装の施された道路であることを特徴とする請求項２に記載の舗装工法である。
請求項４に記載の発明は、請求項２または３に記載の舗装工法により施工された道路である。
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の塗布材が塗布された道路側壁である。

一般に活性炭やゼオライト等の吸着剤はＶＯＣを吸着するが、ＶＯＣの吸着量が飽和に達すると吸着能力が失われる。そのため、飽和に達した吸着剤は廃棄するか８００℃程度に加熱する等の再生処理が必要であった。
本発明の塗布材は、昼間及び夜間（太陽光を遮断した状態）においても吸着剤が吸着したＶＯＣを、昼間、太陽光を受けた状態で光触媒が酸化分解するので、吸着剤の吸着量が飽和に達することがなく、繰り返しＶＯＣの吸着を行うことができる。またこの事実は本発明者らの試験によって確認されている。
したがって本発明の塗布材は、セメント、光触媒、充填材および水を含有する空気浄化機能を備えた塗布材において、揮発性有機化合物吸着剤を特定量でもって配合したので、大気中のＮＯｘおよび揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を効率的に除去することができる。また、該塗布材を用いてなる舗装工法並びに該舗装工法により施工された道路、道路側壁においても、大気中のＮＯｘおよび揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を効率的に除去することができる。

空気浄化機能を備えた道路の要部断面図である。 実施例の結果を示すグラフである。

以下、本発明をさらに詳細に説明する。
本発明で使用される光触媒は、とくに制限されないが、入手性、安全性、反応性の点から二酸化チタンが最も好ましい。
二酸化チタンの使用量は、本発明の塗布材中、１０〜２０質量％が好ましい。

また、本発明で使用される揮発性有機化合物吸着剤としては、ＶＯＣを吸着する多孔性材料が挙げられ、中でも本発明の効果の点から、活性炭およびゼオライトが好適である。
とくに活性炭およびゼオライトの平均粒径が、０．０２〜０．５ｍｍの範囲にあれば、吸着したＶＯＣが光触媒により良好に酸化分解され、結果として大気中のＮＯｘおよびＶＯＣの除去の効率性が一層高まる。
揮発性有機化合物吸着剤の使用量は、本発明の塗布材中、２〜１５質量％である必要がある。この範囲を外れると大気中のＮＯｘおよび揮発性有機化合物（ＶＯＣ）の効率的な除去が達成できない。さらに好ましい揮発性有機化合物吸着剤の使用量は、本発明の塗布材中、５〜１０質量％である。

また本発明の塗布材は、上記以外の成分としてセメント、充填材、水を含有してなる。セメントとしては、とくに制限されず、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、混合セメント等から適宜選択することができる。また充填材としてもとくに制限されず、従来から一般的に用いられている充填材を適宜利用することができ、例えば珪砂、ガラス粒子、セラミックス粒子等が挙げられるが、本発明ではその効果の観点から珪砂を使用するのが好ましい。
セメントの使用量は、本発明の塗布材中、２０〜４０質量％が好ましい。
充填材の使用量は、本発明の塗布材中、４０〜６０質量％が好ましい。
水セメント比は、５０〜７０％が好ましい。
また、本発明の塗布材は、被塗布物に対する付着性を高めるために、塗布材中に例えば数質量％〜１０質量％程度の割合で、有機ポリマー（例えばアクリルポリマー等のエマルジョン等）を含む付着増強材や、１〜３質量％程度の割合で凝結遅延剤（例えば酒石酸等）を添加してもよい。

本発明の舗装工法は、本発明の塗布材を舗装道路表面に塗布する工程を有する。該塗布工程の手段は問わず任意であるが、例えば、従来から公知の塗布手段による塗布あるいは吹付け等により行なうことができる。なお、本発明の塗布材の塗布量は、例えば１ｍ^２あたり０．８〜１．０ｋｇ程度（水は含まない量として換算）であれば、大気中のＮＯｘおよびＶＯＣの除去には十分である。
また舗装道路としては、密粒アスファルト舗装、排水性舗装、半たわみ性舗装等の施された道路が挙げられる。ここで、排水性舗装とは、空隙率の高い多孔質なアスファルト混合物を表層に用い、下に不透水性の層を設けることにより排水機能を有する舗装であり、半たわみ性舗装とは、開粒度アスファルト混合物に浸透用セメントミルクを充填させて得られる舗装で、アスファルト舗装のたわみ性とコンクリート舗装の剛性を併せ持った舗装である。

また本発明の塗布材は、前記特許文献１に記載の道路においても好適に利用できる。
図１はこのような空気浄化機能を備えた道路の要部断面図を示す。
図１において、本実施の形態に係る道路１２は、表面が本発明の舗装工法により、本発明の塗布材の層２０により覆われている。
道路１２は排水性舗装が施された道路であり、騒音低減効果を有している。すなわち、路盤１４の上に基層１６が設けられ、基層１６の上に表層１８が設けられ、表層１８は透水性を有し、降雨時に、雨水が表層１８を通過し基層１６の上に沿って流れ、排出されるように構成されている。
表層１８は、無数の小粒径骨材１８０２が表層１８の表面全域から突出しており、小粒径骨材１８０２の粒径は最大で５〜１３ｍｍ程度であり、これにより表層１８の表面には無数の凹凸が形成されていることになる。

本発明の塗布材の層２０は、前記表層１８の表面全域に薄く吹き付けることにより形成され、透水性を有している。このような混合物を表層１８の表面に薄く吹き付けることで、本発明の塗布材の層２０の表面は、表層１８の表面の無数の凹凸に追従した凹凸が形成される。

このような構成からなる道路１２は、昼間及び夜間（太陽光を遮断した状態）においても吸着剤が吸着したＶＯＣを、昼間、太陽光を受けた状態で光触媒が酸化分解するので、吸着剤の吸着量が飽和に達することがなく、繰り返しＶＯＣの吸着を行うことができる。また、昼間は光触媒が太陽光を受け、例えば、ＮＯｘを分解することができる。分解物は降雨時に雨により洗い流されて除去される。これにより、本発明の塗布材の層２０では再び上記分解反応が活発になされる状態となる。

本実施の形態によれば、スペース的にも美観的にも問題を生じることなく、また、排水性機能や騒音低減機能を損なうことなく、汚染空気が拡散される前に道路の表面により汚染空気が浄化される。
そして、道路の表面は元々広大な表面積を有し、また、本発明の塗布材の層２０の表面には表層１８の表面の無数の凹凸に追従した凹凸が形成されていることから、大気と接触する本発明の塗布材の層２０の面積が大幅に拡大され、汚染空気の浄化が効果的になされる。
そして、車の走行により本発明の塗布材の層２０が摩耗してきても、表層１８の表面は無数の小粒径骨材１８０２からなる無数の凹凸が形成されているので、これら小粒径骨材１８０２の間の凹部に本発明の塗布材の層２０が残存し、本発明の塗布材の層２０の摩耗を低減する上でも有利となる。
なお、本発明の塗布材が道路側壁に塗布されることで、汚染空気の浄化については同様な効果が奏される。

以下、本発明を実施例によりさらに説明するが、本発明は下記例に制限されるものではない。

以下の処方により、本発明の塗布材を調製した。
普通ポルトランドセメント：３０質量％
二酸化チタン：１５質量％
珪砂：５０質量％
活性炭：５質量％
水：上記固形物の混合物に対して約２０％

上記の本発明の塗布材をガラス板に硬化後の厚さ１ｍｍとして塗布し、得られた供試体をポリテトラフルオロエチレン製の袋（商品名テドラーバッグ：空気等ガス分析のためのサンプリング用の袋）に入れ、アセトアルデヒドを含む空気をさらに該袋に充填後、紫外線(UV)ランプ照射下および暗室(UV照射無)に設置して一定時間後のアセトアルデビドの濃度を測定した。

試験条件の詳細を下記表１に示す。

試験結果を下記表２および図２に示す。

表２の結果から、５．NO.2試料[UV照射無]は、アセトアルデヒド濃度40ppmで平衡状態となり時間が経過してもアセトアルデヒド濃度の低減は見られなかった。また、再度アセトアルデヒドを充填しても暗室に設置した状態では濃度の低減は見られなかったことから、活性炭のアセトアルデヒド吸着能力が飽和状態であることが明確となった。
また表２の結果から、４．NO.2試料[UV照射]は、アセトアルデヒドが分解され、かつ１０時間経過後、２０時間経過後であってもアセトアルデヒドの分解処理性能が高まっているため、活性炭に吸着したアセトアルデヒドが二酸化チタンにより分解されていることが確認できた。
これに対し、２．NO.１試料[UV照射]は、アセトアルデヒドの分解処理性能を有しているものの、活性炭を添加していないので、その分解処理性能は、４．NO.2試料[UV照射]に比べて低いものであった。

１２ 道路
１４ 路盤
１６ 基層
１８ 表層
２０ 本発明の塗布材の層

Claims (5)

1. セメント、二酸化チタン、珪砂を含む充填材、活性炭およびゼオライトから選択された少なくとも１種である揮発性有機化合物吸着剤、アクリルポリマーのエマルジョンを含む付着増強材および水を含有してなり、舗装道路の表面に塗布される空気浄化機能を備えた塗布材であって、
   前記揮発性有機化合物吸着剤が前記塗布材中、２〜１５質量％の範囲で配合され、かつ
   前記揮発性有機化合物吸着剤の平均粒径が、０．０２〜０．５ｍｍの範囲にある
   ことを特徴とする塗布材。
2. 請求項１に記載の塗布材を、舗装道路表面に塗布する工程を有することを特徴とする舗装工法。
3. 前記舗装道路が、密粒アスファルト舗装、排水性舗装または半たわみ性舗装の施された道路であることを特徴とする請求項２に記載の舗装工法。
4. 請求項２または３に記載の舗装工法により施工された道路。
5. 請求項１に記載の塗布材が塗布された道路側壁。

Images