JP6856929B2 - Method of forming a protective layer on the surface of a structure - Google Patents
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Description
本発明は、構造物表面を保護するための保護層を形成する保護層形成方法に関する。 The present invention relates to a protective layer forming method for forming a protective layer for protecting the surface of a structure.
建物等の各種の構造物に、その表面を保護するための保護層を設けることがある。この保護層としては、例えば光触媒活性を有する光触媒層等が挙げられる。このような構造物表面に保護層を形成するための技術として種々のものが提案されている。 Various structures such as buildings may be provided with a protective layer to protect the surface thereof. Examples of this protective layer include a photocatalytic layer having photocatalytic activity. Various techniques have been proposed for forming a protective layer on the surface of such a structure.
例えば、特許文献１には、有機基材に対して、プライマー塗料を塗布してプライマー層を形成する工程（１）、前記工程（１）で得られたプライマー層上に、光触媒塗料を塗布
して光触媒層を形成する工程（２）を含んでいる光触媒構造物の形成方法が開示されている。この形成方法の場合、プライマー塗料は、数平均分子量が１０００〜５００００である水酸基を有するアクリル樹脂と、４官能シリコン化合物及び／又はその縮合物とを、固形分重量比が１０００／１〜１／３で含んでいる。このようなプライマー塗料から得られるプライマー層は、有機基材及び光触媒層に対して良好な密着性を有するため、この形成方法によれば、保護層としての光触媒層を容易に形成することができる。同様の技術は、特許文献２にも開示されている。
For example, in Patent Document 1, a primer coating is applied to an organic substrate to form a primer layer (1), and a photocatalytic coating is applied onto the primer layer obtained in the step (1). A method for forming a photocatalyst structure including the step (2) of forming a photocatalyst layer is disclosed. In the case of this forming method, the primer coating material is an acrylic resin having a hydroxyl group having a number average molecular weight of 1000 to 50,000 and a tetrafunctional silicone compound and / or a condensate thereof, and a solid content weight ratio of 1000/1 to 1/1. Included in 3. Since the primer layer obtained from such a primer coating material has good adhesion to the organic base material and the photocatalyst layer, the photocatalyst layer as a protective layer can be easily formed according to this forming method. .. A similar technique is also disclosed in Patent Document 2.
しかしながら、上述した従来技術のように、プライマー層がアクリル樹脂等の有機樹脂を含んでいる場合、紫外線により劣化してしまうため、その上に設けられた保護層も長期の使用に耐えられないという問題がある。 However, as in the conventional technique described above, when the primer layer contains an organic resin such as an acrylic resin, it is deteriorated by ultraviolet rays, so that the protective layer provided on the primer layer cannot withstand long-term use. There's a problem.
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、耐久性に優れた保護層を形成することができる構造物表面の保護層形成方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and a main object thereof is to provide a method for forming a protective layer on the surface of a structure capable of forming a protective layer having excellent durability.
上述した課題を解決するために、本発明の一の態様の構造物表面の保護層形成方法は、構造物表面を保護するための保護層を形成する保護層形成方法において、前記構造物表面には水酸基が含まれており、水酸基を含む無機金属錯体を有し、有機樹脂を有さない金属錯体の塗布液を、前記構造物表面に塗布して金属塗布膜を形成する工程と、紫外線による光化学反応によって前記構造物表面と前記金属塗布膜との接触面において生じる脱水縮合反応により、前記金属塗布膜を硬化させて前記構造物表面上に金属薄膜を形成する工程とを有することを特徴とする。金属錯体が光半導体金属錯体の場合は、より顕著に光脱水縮合が生起する。 In order to solve the above-mentioned problems, the method for forming a protective layer on the surface of a structure according to one aspect of the present invention is a method for forming a protective layer for protecting the surface of a structure, wherein the method for forming a protective layer is formed on the surface of the structure. Is a step of applying a coating liquid of a metal complex containing a hydroxyl group, having an inorganic metal complex containing a hydroxyl group, and not having an organic resin to the surface of the structure to form a metal coating film, and by ultraviolet rays. It is characterized by having a step of curing the metal coating film to form a metal thin film on the surface of the structure by a dehydration condensation reaction generated at a contact surface between the structure surface and the metal coating film by a photochemical reaction. To do. When the metal complex is a photosemiconductor metal complex, photodehydration condensation occurs more remarkably.
上記態様における前記金属薄膜を形成する工程において、前記脱水縮合反応に加えて、前記金属塗布膜の表面を５０℃以上７００℃以下に加熱して熱化学反応を生じさせることにより、前記金属塗布膜を硬化させてもよい。 In the step of forming the metal thin film in the above embodiment, in addition to the dehydration condensation reaction, the surface of the metal coating film is heated to 50 ° C. or higher and 700 ° C. or lower to cause a thermochemical reaction, thereby causing the metal coating film. May be cured.
また、上記態様における前記金属塗布膜を形成する工程において、前記金属塗布膜を、その厚みが０．１μｍ以上１．０μｍ以下となるように形成することが好ましい。 Further, in the step of forming the metal coating film in the above aspect, it is preferable to form the metal coating film so that the thickness thereof is 0.1 μm or more and 1.0 μm or less.
本発明の他の態様の構造物表面の保護層形成方法は、構造物表面を保護するための保護層を形成する保護層形成方法において、前記構造物表面には水酸基が含まれており、水酸基を含む無機金属錯体を有し、有機樹脂を有さない金属錯体の塗布液を、前記構造物表面に塗布して金属塗布膜を形成する工程と、水酸基を含む無機光触媒を有し、有機樹脂を有さない光触媒の塗布液を、前記金属塗布膜の表面に塗布して光触媒塗布膜を形成する工程と、紫外線による光化学反応によって前記構造物表面と前記金属塗布膜との接触面及び前記金属塗布膜と前記光触媒薄膜との接触面において生じる脱水縮合反応により、前記金属塗布膜及び前記光触媒塗布膜を硬化させて前記構造物表面上に金属薄膜及び光触媒薄膜を形成する工程とを有することを特徴とする。 The method for forming a protective layer on the surface of a structure according to another aspect of the present invention is a method for forming a protective layer for forming a protective layer for protecting the surface of the structure. An organic resin having a step of applying a coating liquid of a metal complex having an inorganic metal complex containing, and not having an organic resin to the surface of the structure to form a metal coating film, and an inorganic photocatalyst containing a hydroxyl group. A photocatalyst coating liquid that does not have a photocatalyst coating film is applied to the surface of the metal coating film to form a photocatalyst coating film, and a contact surface between the structure surface and the metal coating film and the metal by a photochemical reaction with ultraviolet rays. The present invention includes a step of curing the metal coating film and the photocatalyst coating film by a dehydration condensation reaction occurring on the contact surface between the coating film and the photocatalyst thin film to form a metal thin film and a photocatalyst thin film on the surface of the structure. It is a feature.
上記態様における前記金属薄膜及び光触媒薄膜を形成する工程において、前記脱水縮合反応に加えて、前記光触媒塗布膜の表面を５０℃以上７００℃以下に加熱して熱化学反応を生じさせることにより、前記金属塗布膜及び前記光触媒塗布膜を硬化させてもよい。 In the step of forming the metal thin film and the photocatalyst thin film in the above embodiment, in addition to the dehydration condensation reaction, the surface of the photocatalyst coating film is heated to 50 ° C. or higher and 700 ° C. or lower to cause a thermochemical reaction. The metal coating film and the photocatalyst coating film may be cured.
また、上記態様における前記金属塗布膜を形成する工程及び前記光触媒膜塗布膜を形成する工程において、前記金属塗布膜及び前記光触媒膜塗布膜を、それぞれの厚みの合計が０．１μｍ以上１．０μｍ以下となるように形成することが好ましい。 Further, in the step of forming the metal coating film and the step of forming the photocatalyst film coating film in the above embodiment, the total thickness of the metal coating film and the photocatalyst film coating film is 0.1 μm or more and 1.0 μm. It is preferable to form as follows.
また、上記態様において、前記無機金属錯体が無機チタン錯体であることが好ましい。 Further, in the above aspect, it is preferable that the inorganic metal complex is an inorganic titanium complex.
また、上記態様において、前記構造物表面がコンクリート構造物の表面であることが好ましい。 Further, in the above aspect, it is preferable that the surface of the structure is the surface of the concrete structure.
さらに、上記態様において、前記金属薄膜を形成する工程の前に、前記コンクリート構造物の表面に珪酸アルカリ化合物を含浸させることによって水酸基を含む薄膜を形成する工程をさらに有することが好ましい。 Further, in the above aspect, it is preferable to further have a step of forming a thin film containing a hydroxyl group by impregnating the surface of the concrete structure with an alkali silicate compound before the step of forming the metal thin film.
本発明によれば、耐久性に優れた構造物表面の保護層を形成することができる。 According to the present invention, it is possible to form a protective layer on the surface of a structure having excellent durability.
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下に示す各実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置及び方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は下記のものに限定されるわけではない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において種々の変更を加えることができる。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that each of the embodiments shown below exemplifies an apparatus and a method for embodying the technical idea of the present invention, and the technical idea of the present invention is not limited to the following. Absent. The technical idea of the present invention can be modified in various ways within the technical scope described in the claims.
以下の各実施の形態では、構造物表面を保護するための保護層を形成する。この構造物については特に限定はなく、建物、橋梁、塀、トンネルの内面、及び電柱等、様々な構造物を挙げることができる。また、構造物表面の材質についても様々なものを採用することができ、例えばコンクリート、石材、煉瓦、タイル、及び各種の塗料等を挙げることができる。但し、後述するように、その表面に水酸基が含まれている必要がある。 In each of the following embodiments, a protective layer is formed to protect the surface of the structure. This structure is not particularly limited, and various structures such as buildings, bridges, fences, inner surfaces of tunnels, and utility poles can be mentioned. Further, various materials for the surface of the structure can be adopted, and examples thereof include concrete, stone, brick, tile, and various paints. However, as will be described later, it is necessary that the surface thereof contains a hydroxyl group.
（実施の形態１）
実施の形態１では、構造物表面を保護するための保護層として、その表面上に無機金属錯体からなる金属薄膜を形成する。以下では、無機金属錯体として、光触媒活性を有するチタン錯体を用いる。
(Embodiment 1)
In the first embodiment, a metal thin film made of an inorganic metal complex is formed on the surface of the structure as a protective layer for protecting the surface of the structure. Hereinafter, as the inorganic metal complex, a titanium complex having photocatalytic activity is used.
図１は、本発明の実施の形態１に係る保護層形成方法の手順を示すフローチャートである。
（１）準備工程
図１に示すように、まずは構造物表面上に塗布される塗布液を準備する準備工程を実行する（Ｓ１０１）。この塗布液は、水溶性のチタン錯体を有しており、Ｔｉ含有量は０．１重量％乃至４．０重量％（ＴｉＯ２換算で０．１６重量％乃至６．７重量％）程度である。ここで、このチタン錯体は、水酸基を含んでいる。また、この塗布液は有機樹脂を有していない無機塗布液である。
FIG. 1 is a flowchart showing a procedure of a protective layer forming method according to a first embodiment of the present invention.
(1) Preparation Step As shown in FIG. 1, first, a preparation step of preparing a coating liquid to be applied on the surface of the structure is executed (S101). This coating liquid has a water-soluble titanium complex, and the Ti content is about 0.1% by weight to 4.0% by weight (0.16% by weight to 6.7% by weight in terms of TiO 2). is there. Here, this titanium complex contains a hydroxyl group. Further, this coating liquid is an inorganic coating liquid that does not have an organic resin.
（２）塗布工程
次に、上述したようにして準備された塗布液を構造物表面上に塗布する塗布工程を実行する（Ｓ１０２）。この塗布工程は、公知のスプレー・ローラー等を用いて行われる。これにより、チタン錯体の塗布膜が構造物表面上に形成される。
(2) Coating Step Next, a coating step of applying the coating liquid prepared as described above onto the surface of the structure is executed (S102). This coating step is performed using a known spray roller or the like. As a result, a coating film of the titanium complex is formed on the surface of the structure.
図２は、この塗布工程により形成されたチタン錯体の塗布膜を模式的に示す断面図である。図２において、符号１０は構造物の表面層を、２０はチタン錯体の塗布膜をそれぞれ示している。塗布工程においては、厚みａ１が０．４μｍ程度になるように塗布膜２０を表面層１０上に形成する。この塗布膜２０の厚みについては、構造物表面を保護する度合等に応じて様々な値をとり得るが、次の薄膜形成工程において紫外線を利用して塗布膜２０を硬化させるため、紫外線が確実に内部に到達する範囲である０．１μｍ以上１．０μｍ以下であることが好ましい。
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a coating film of a titanium complex formed by this coating step. In FIG. 2, reference numeral 10 indicates a surface layer of the structure, and 20 indicates a coating film of a titanium complex. In the coating process, the thickness a 1 is formed on the surface layer 10 a
（３）薄膜形成工程
次に、上述したようにして形成された塗布膜２０を硬化させて酸化チタン薄膜を形成する薄膜形成工程を実行する（Ｓ１０３）。この薄膜工程は、塗布膜２０の表面を紫外線に曝すことにより行われる。塗布膜２０が紫外線に曝されると、表面層１０と塗布膜２０との接触面において、その紫外線による光化学反応により、表面層１０に含まれる水酸基と塗布膜２０に含まれるチタン錯体の水酸基との間で脱水縮合が起きる。その結果、塗布膜２０が硬化し、表面層１０の表面上に固着される。これにより、構造物表面に保護層としての酸化チタン薄膜が形成される。なお、本実施の形態のように光触媒活性を有する金属錯体を用いた場合、そうではない金属錯体と比べてより顕著に脱水縮合反応が生起して構造物表面に強固に固着する効果が得られる。この点について詳述すると次のとおりとなる。光触媒活性を有する金属錯体（光半導体）は、紫外線暴露下ではラジカルを発生するため、空中の水分（H２O）からH+とOH-を、酸素からO-をそれぞれ発生させる。その結果、基材のOH-との反応、及び基材とチタン錯体との-O-結合の反応が促進される。これにより、基材側のOH-及び金属錯体側で生成されるOH-からH2O＋−O−活性種が生じ、この活性種と基材との脱水縮合の結果として＜基材−O−TiO＞＋＜TiO−O−基材＞＋…という光化学反応が形成され、チタン錯体（金属錯体）と基材との強固な固着が実現される。
(3) Thin Film Forming Step Next, a thin film forming step of curing the
このように、本実施の形態では、脱水縮合反応により、酸化チタン薄膜を構造物表面に容易に固着させて形成することができる。この酸化チタン薄膜は有機樹脂を含んでいないため、紫外線による劣化を防止することができる。そのため、この酸化チタン薄膜は、長期にわたって保護層としての機能を発揮することができる。 As described above, in the present embodiment, the titanium oxide thin film can be easily fixed to the surface of the structure by the dehydration condensation reaction. Since this titanium oxide thin film does not contain an organic resin, deterioration due to ultraviolet rays can be prevented. Therefore, this titanium oxide thin film can exert a function as a protective layer for a long period of time.
なお、上記のとおり、本実施の形態では構造物表面に含まれる水酸基を用いて脱水縮合反応を生じさせているため、構造物表面には水酸基が含まれている必要がある。そのため、構造物表面に水酸基が存在しない場合は、水酸基を含む薄膜を当該構造物の表面上に形成した上で、上記の酸化チタン薄膜の形成を行うことになる。 As described above, in the present embodiment, since the dehydration condensation reaction is caused by using the hydroxyl groups contained on the surface of the structure, it is necessary that the surface of the structure contains the hydroxyl groups. Therefore, when the hydroxyl group does not exist on the surface of the structure, the titanium oxide thin film is formed after forming the thin film containing the hydroxyl group on the surface of the structure.
なお、水酸基を含む薄膜を形成するために、コンクリート表面に例えば珪酸アルカリ化合物の含浸処理を施した場合、水酸基を均一に発生させるだけではなく、中性化したコンクリートにアルカリ性を付与することができる。このコンクリート表面に上述したようにして酸化チタン膜を形成することによって、中性化したコンクリートのアルカリ性回復及び耐久性向上を図ることができる。そのため、本実施の形態の保護層形成方法は、コンクリート構造物表面の保護層を形成する方法として優れている。なお、珪酸アルカリ加工物の代わりに、シラン・アルコキシシラン・シリコン等を用いてもよい。 When the concrete surface is impregnated with, for example, an alkali silicate compound in order to form a thin film containing hydroxyl groups, not only the hydroxyl groups can be uniformly generated, but also alkalinity can be imparted to the neutralized concrete. .. By forming the titanium oxide film on the concrete surface as described above, it is possible to recover the alkalinity and improve the durability of the neutralized concrete. Therefore, the protective layer forming method of the present embodiment is excellent as a method of forming a protective layer on the surface of the concrete structure. In addition, silane, alkoxysilane, silicon and the like may be used instead of the alkali silicate processed product.
上述したように、本実施の形態の場合、紫外線を利用すれば足りるため、太陽光が照射される屋外に設けられた構造物の表面に対して保護層を形成する場合は、酸化チタン薄膜を形成させるために特段の処理を行う必要はなく、一定期間放置すればよい。 As described above, in the case of the present embodiment, it is sufficient to use ultraviolet rays. Therefore, when forming a protective layer against the surface of a structure provided outdoors to be irradiated with sunlight, a titanium oxide thin film is used. It is not necessary to perform any special treatment to form the film, and it may be left for a certain period of time.
上述したように、本実施の形態では、常温下における脱水縮合反応を用いて酸化チタン薄膜を形成している。この場合、本実施の形態のように０.４μｍ程度の厚みの塗布膜であれば、２８日間程度の期間で硬化し、酸化チタン薄膜が形成される。この塗布膜の硬化に要する時間の短縮化を図るためには、脱水縮合反応に加えて、熱化学反応を利用することが好ましい。具体的には、上記の金属薄膜形成工程において、塗布膜の表面を紫外線に曝すとともに、当該表面を所定の温度に加熱することによって熱化学反応を生じさせ、これにより透過膜を硬化させる。この場合、本実施の形態のように０.４μｍ程度の厚みの塗布膜の表面を７０℃程度に加熱すると、４８時間程度で硬化する。同様に、１２０℃程度に加熱すると６時間程度で、４００℃程度に加熱すると１０分間程度で、それぞれ硬化する。この加熱温度については所望の硬化時間及び使用する加熱器具等に応じて適宜の値が採用されるが、常温下における脱水縮合反応のみによる場合と比べて硬化時間の短縮化を図るという観点からは５０℃以上であることが好ましい。また、光触媒機能を発現させるためには酸化チタンの結晶構造をアナタース型に保持する必要があるため、その上限は、アナタース型からルチル型への転換温度である７００℃であることが好ましい。すなわち、当該加熱温度は、５０℃以上７００℃以下であることが好ましい。 As described above, in the present embodiment, the titanium oxide thin film is formed by using the dehydration condensation reaction at room temperature. In this case, if the coating film has a thickness of about 0.4 μm as in the present embodiment, it is cured in a period of about 28 days to form a titanium oxide thin film. In order to shorten the time required for curing the coating film, it is preferable to use a thermochemical reaction in addition to the dehydration condensation reaction. Specifically, in the above-mentioned metal thin film forming step, the surface of the coating film is exposed to ultraviolet rays and the surface is heated to a predetermined temperature to cause a thermochemical reaction, whereby the permeable membrane is cured. In this case, when the surface of the coating film having a thickness of about 0.4 μm is heated to about 70 ° C. as in the present embodiment, it cures in about 48 hours. Similarly, when heated to about 120 ° C., it cures in about 6 hours, and when heated to about 400 ° C., it cures in about 10 minutes. An appropriate value is adopted for this heating temperature depending on the desired curing time and the heating equipment to be used, but from the viewpoint of shortening the curing time as compared with the case where only the dehydration condensation reaction at room temperature is performed. It is preferably 50 ° C. or higher. Further, since it is necessary to maintain the crystal structure of titanium oxide in the anatas type in order to exhibit the photocatalytic function, the upper limit thereof is preferably 700 ° C., which is the conversion temperature from the anatas type to the rutile type. That is, the heating temperature is preferably 50 ° C. or higher and 700 ° C. or lower.
（実施の形態２）
実施の形態２では、酸化チタン薄膜及び光触媒薄膜の積層構造からなる保護層を構造物表面上に形成する。これにより、保護層としての機能をさらに高めることができる。
(Embodiment 2)
In the second embodiment, a protective layer composed of a laminated structure of a titanium oxide thin film and a photocatalyst thin film is formed on the surface of the structure. Thereby, the function as a protective layer can be further enhanced.
図３は、本発明の実施の形態２に係る保護層形成方法の手順を示すフローチャートである。
（１）準備工程
図３に示すように、まずは構造物表面上に塗布される塗布液を準備する準備工程を実行する（Ｓ２０１）。この準備工程では、２種類の塗布液が準備される。第１の塗布液は、実施の形態１の場合と同様の液であって、水溶性のチタン錯体を有しており、Ｔｉ含有量は０．１重量％乃至４．０重量％（ＴｉＯ２換算で０．１６重量％乃至６．７重量％）程度である。ここで、このチタン錯体は、水酸基を含んでいる。また、第２の塗布液は、光触媒活性を持つ酸化チタンの分散液である。これらの第１及び第２の塗布液は、有機樹脂を有していない。
FIG. 3 is a flowchart showing the procedure of the protective layer forming method according to the second embodiment of the present invention.
(1) Preparation Step As shown in FIG. 3, first, a preparation step of preparing a coating liquid to be applied on the surface of the structure is executed (S201). In this preparatory step, two types of coating liquids are prepared. The first coating liquid is the same liquid as in the case of the first embodiment, has a water-soluble titanium complex, and has a Ti content of 0.1% by weight to 4.0% by weight (TiO 2). It is about 0.16% by weight to 6.7% by weight in conversion). Here, this titanium complex contains a hydroxyl group. The second coating liquid is a dispersion liquid of titanium oxide having photocatalytic activity. These first and second coating liquids do not have an organic resin.
（２）第１塗布工程
次に、上述したようにして準備された第１の塗布液を構造物表面上に塗布する第１塗布工程を実行する（Ｓ２０２）。この第１塗布工程は、実施の形態１の場合と同様にして公知のスプレー・ローラー等を用いて行われる。これにより、チタン錯体の塗布膜が構造物表面上に形成される。
(2) First Coating Step Next, a first coating step of applying the first coating liquid prepared as described above onto the surface of the structure is executed (S202). This first coating step is performed using a known spray roller or the like in the same manner as in the case of the first embodiment. As a result, a coating film of the titanium complex is formed on the surface of the structure.
（３）第２塗布工程
次に、Ｓ２０１にて準備された第２の塗布液を、チタン錯体の塗布膜の表面上に塗布する第２塗布工程を実行する（Ｓ２０３）。この第２塗布工程は、第１塗布工程の場合と同様に、公知のスプレー・ローラー等を用いて行われる。これにより、チタン錯体の塗布膜上に光触媒の塗布膜が形成される。
(3) Second Coating Step Next, the second coating step of applying the second coating liquid prepared in S201 onto the surface of the coating film of the titanium complex is executed (S203). This second coating step is performed using a known spray roller or the like, as in the case of the first coating step. As a result, a coating film of a photocatalyst is formed on the coating film of the titanium complex.
図４は、上記の第１塗布工程により形成されたチタン錯体の塗布膜、及び第２塗布工程により形成された光触媒の塗布膜を模式的に示す断面図である。図４において、符号１０は構造物の表面層を、２０はチタン錯体の塗布膜を、３０は光触媒の塗布膜をそれぞれ示している。第１塗布工程及び第２塗布工程においては、塗布膜２０及び塗布膜３０の厚みの合計ａ２が０．４μｍ程度になるように塗布膜２０及び塗布膜３０を形成する。これらの塗布膜２０及び３０の厚みの合計については、構造物表面を保護する度合等に応じて様々な値をとり得るが、次の薄膜形成工程において紫外線を利用して塗布膜２０及び塗布膜３０を硬化させるため、紫外線が確実に内部に到達する範囲である０．１μｍ以上１．０μｍ以下であることが好ましい。
FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a coating film of a titanium complex formed by the first coating step and a coating film of a photocatalyst formed by the second coating step. In FIG. 4, reference numeral 10 indicates a surface layer of the structure, 20 indicates a coating film of a titanium complex, and 30 indicates a coating film of a photocatalyst. In the first coating step and the second coating step, the total a 2 of the thickness of the
（４）薄膜形成工程
次に、上述したようにして形成されたチタン錯体の塗布膜２０及び光触媒の塗布膜３０を硬化させて酸化チタン薄膜及び光触媒薄膜を形成する薄膜形成工程を実行する（Ｓ２０４）。この薄膜形成工程は、光触媒の塗布膜３０の表面を紫外線に曝すことにより行われる。このようにして塗布膜３０が紫外線に曝されると、塗布膜２０と塗布膜３０との接触面において、その紫外線による光化学反応により、塗布膜２０に含まれる水酸基と塗布膜３０に含まれる水酸基との間で脱水縮合反応が起きる。また、この紫外線は、塗布膜３０を通過し、その下に形成されているチタン錯体の塗布膜２０にも到達する。このようにして塗布膜２０が紫外線に曝されると、表面層１０と塗布膜２０との接触面において、その紫外線による光化学反応により、表面層１０に含まれる水酸基と塗布膜２０に含まれるチタン錯体の水酸基との間で脱水縮合が起きる。その結果、塗布膜３０が硬化して塗布膜２０の表面上に固着するとともに、塗布膜２０が硬化して表面層１０の表面上に固着する。これにより、構造物表面に保護層としての酸化チタン薄膜及び光触媒薄膜が形成される。
(4) Thin Film Forming Step Next, a thin film forming step of curing the titanium
このように、本実施の形態では、常温下における脱水縮合反応により、酸化チタン薄膜及び光触媒薄膜からなる保護層を構造物表面に容易に固着させて形成することができる。これらの酸化チタン薄膜及び光触媒薄膜は有機樹脂を含んでいないため、紫外線による劣化を防止することができる。そのため、これらの酸化チタン薄膜及び光触媒薄膜は、長期にわたって保護層としての機能を発揮することができる。また、実施の形態１の場合と同様に、コンクリート表面に珪酸アルカリ化合物等の含浸処理を施して水酸基を含む薄膜を形成する場合、中性化したコンクリートのアルカリ性回復及び耐久性向上を図ることできる。 As described above, in the present embodiment, the protective layer made of the titanium oxide thin film and the photocatalyst thin film can be easily fixed to the surface of the structure by the dehydration condensation reaction at room temperature. Since these titanium oxide thin films and photocatalytic thin films do not contain an organic resin, deterioration due to ultraviolet rays can be prevented. Therefore, these titanium oxide thin films and photocatalytic thin films can exert a function as a protective layer for a long period of time. Further, as in the case of the first embodiment, when the concrete surface is impregnated with an alkali silicate compound or the like to form a thin film containing a hydroxyl group, the neutralized concrete can be restored to alkalinity and its durability can be improved. ..
なお、上記のとおり、本実施の形態では構造物表面に含まれる水酸基を用いて脱水縮合反応を生じさせているため、構造物表面に水酸基が存在しない場合は、実施の形態１の場合と同様に、水酸基を含む薄膜を形成した上で、上記の酸化チタン薄膜及び光触媒薄膜の形成を行うことになる。 As described above, in the present embodiment, the dehydration condensation reaction is caused by using the hydroxyl groups contained in the surface of the structure. Therefore, when the hydroxyl groups do not exist on the surface of the structure, the same as in the case of the first embodiment. After forming a thin film containing a hydroxyl group, the titanium oxide thin film and the photocatalyst thin film are formed.
実施の形態１の場合と同様に、太陽光が照射される屋外に設けられた構造物の表面に対して保護層を形成する場合は、酸化チタン薄膜及び光触媒薄膜を形成させるために特段の処理を行う必要はない。塗布膜の硬化に要する時間の短縮化を図るために、熱化学反応を併用してもよい点も、実施の形態１の場合と同様である。本実施の形態では、光触媒の塗布膜の表面上を加熱することになり、この場合でも実施の形態１の場合と同様にその加熱温度は５０℃以上７００℃以下であることが好ましい。 Similar to the case of the first embodiment, when the protective layer is formed on the surface of the structure provided outdoors to be irradiated with sunlight, a special treatment is performed to form the titanium oxide thin film and the photocatalyst thin film. There is no need to do. Similar to the case of the first embodiment, a thermochemical reaction may be used in combination in order to shorten the time required for curing the coating film. In the present embodiment, the surface of the coating film of the photocatalyst is heated, and even in this case, the heating temperature is preferably 50 ° C. or higher and 700 ° C. or lower as in the case of the first embodiment.
（その他の実施の形態）
上述した各実施の形態では、チタン錯体を含む塗布液を用いて金属薄膜を形成しているが、チタン錯体以外の金属錯体を含む塗布液を用いてもよい。ここで、「金属錯体」とは、錯体を構成する金属の析出ナノ粒子を含むものであって、重曹又はＮａＯＨなどの水溶性アルカリ成分も含むものである。具体的には、硅酸ナトリウム及び硅酸カリウム等の金属錯体を用いることが可能である。その他にも、Ｌｉ＋，Ｎａ＋，Ｋ＋，Ｃａ２＋，Ｓｒ２＋，Ｂａ２＋，Ｃｄ２＋，Ｃｕ２＋，Ｍｎ２＋，Ｚｎ２＋，Ｌａ３＋，Ｎｉ２＋，Ｍｇ２＋，Ｃｏ２＋，Ｆｅ２＋等の置換活性な金属錯体、及びＣｒ３＋，Ｃｏ３＋，Ｒｕ２＋，Ｒｈ３＋，Ｉｒ３＋，Ｐｔ２＋等の置換不活性な金属錯体を用いることができる。なお、置換活性な金属錯体は異性体を作らずに１種類の金属で錯体を作るため、安定しており、本発明に用いるのに好ましい。いずれの金属錯体を用いる場合であっても、水酸基を含んでいる必要がある。
(Other embodiments)
In each of the above-described embodiments, the metal thin film is formed by using a coating liquid containing a titanium complex, but a coating liquid containing a metal complex other than the titanium complex may be used. Here, the "metal complex" includes precipitated nanoparticles of metals constituting the complex, and also contains a water-soluble alkaline component such as baking soda or NaOH. Specifically, metal complexes such as sodium silicate and potassium silicate can be used. In addition, Li + , Na + , K + , Ca 2+ , Sr 2+ , Ba 2+ , Cd 2+ , Cu 2+ , Mn 2+ , Zn 2+ , La 3+ , Ni 2+ , Mg 2+ , Co 2+ , Fe 2+, etc. Substitution-active metal complexes and substitution-inert metal complexes such as Cr 3+ , Co 3+ , Ru 2+ , Rh 3+ , Ir 3+ , and Pt 2+ can be used. It should be noted that the substitutionally active metal complex is stable because it forms a complex with one kind of metal without forming an isomer, and is preferable for use in the present invention. Regardless of which metal complex is used, it is necessary to contain a hydroxyl group.
また、上述した実施の形態１では、コンクリート等の構造物の表面上を保護するための保護層を形成する例について説明したが、本発明は他の用途で金属薄膜を形成する場合にも適用することが可能である。例えば、導電性を有する金属材料で構成される基板を実施の形態１における構造物としてみなし、当該基板上に実施の形態１と同様にして金属薄膜を形成することにより、セラミック電極を製造することも可能である。この場合、メッシュ状の基板等を用いることにより、各種の水処理のフィルターに適用可能な電極を得ることができる。 Further, in the above-described first embodiment, an example of forming a protective layer for protecting the surface of a structure such as concrete has been described, but the present invention is also applicable to the case of forming a metal thin film for other purposes. It is possible to do. For example, a substrate made of a conductive metal material is regarded as a structure in the first embodiment, and a metal thin film is formed on the substrate in the same manner as in the first embodiment to manufacture a ceramic electrode. Is also possible. In this case, by using a mesh-shaped substrate or the like, electrodes applicable to various water treatment filters can be obtained.
本発明の構造物表面の保護層形成方法は、例えばコンクリート建造物の表面上を保護するための保護層を形成する方法などとして有用である。 The method for forming a protective layer on the surface of a structure of the present invention is useful as, for example, a method for forming a protective layer for protecting the surface of a concrete structure.
１０ 構造物の表面層
２０ 酸化チタン薄膜
３０ 光触媒薄膜
10 Surface layer of
Claims (5)
前記構造物表面には水酸基が含まれており、
水酸基を含むチタン錯体を有し、有機樹脂を有さない塗布液を、前記構造物表面に塗布してチタン錯体の塗布膜を形成する工程と、
紫外線による光化学反応によって前記構造物表面と前記塗布膜との接触面において生じる脱水縮合反応により、前記塗布膜を硬化させて前記構造物表面上に酸化チタン薄膜を形成する工程と
を有することを特徴とする、構造物表面の保護層形成方法。 In the method of forming a protective layer for forming a protective layer for protecting the surface of a structure,
The surface of the structure contains hydroxyl groups and
A titanium complex containing a hydroxyl group, a step of forming a coating film of titanium complex coating coating solution has a free of organic resin, it is applied to the structure surface,
The dehydration condensation reaction occurring at the contact surface between the structure surface and the front Kinuri fabric layer by photochemical reaction by ultraviolet, prior to cure the Kinuri fabric layer and the step of forming a titanium oxide thin film on the structure surface A method for forming a protective layer on the surface of a structure, which comprises having.
前記脱水縮合反応に加えて、前記塗布膜の表面を５０℃以上７００℃以下に加熱して熱化学反応を生じさせることにより、前記塗布膜を硬化させる、
請求項１に記載の構造物表面の保護層形成方法。 In the step of forming the titanium oxide thin film,
Wherein in addition to the dehydration condensation reaction, before by causing a thermochemical reaction surface was heated to 700 ° C. below 50 ° C. or more Kinuri fabric layer, is pre-cured Kinuri cloth film,
The method for forming a protective layer on the surface of a structure according to claim 1.
前記塗布膜を、その厚みが０．１μｍ以上１．０μｍ以下となるように形成する、
請求項１または２に記載の構造物表面の保護層形成方法。 In the step of pre-forming the Kinuri cloth film,
The pre Kinuri cloth film, is formed so that a thickness of 0.1μm or more 1.0μm or less,
The method for forming a protective layer on the surface of a structure according to claim 1 or 2.
請求項１乃至３の何れかに記載の構造物表面の保護層形成方法。 The surface of the structure is the surface of a concrete structure,
The method for forming a protective layer on the surface of a structure according to any one of claims 1 to 3.
前記コンクリート構造物の表面に珪酸アルカリ化合物を含浸させることによって水酸基を含む薄膜を形成する工程をさらに有する、
請求項４に記載の構造物表面の保護層形成方法。 Before the step of forming the coating film,
Further comprising a step of forming a thin film containing a hydroxyl group by impregnating the surface of the concrete structure with an alkali silicate compound.
The method for forming a protective layer on the surface of a structure according to claim 4.
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