JP6914927B2 - ＮＯｘを低減するコーティング及び当該コーティングによってＮＯｘを低減するための方法 - Google Patents
ＮＯｘを低減するコーティング及び当該コーティングによってＮＯｘを低減するための方法 Download PDFInfo
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Description
本発明は、環境中のＮＯｘの低減に関し、より特定すると、表面上にコーティングとして装着されたときにＮＯｘの低減のために有用な組成物に関する。
大気質は、特に都市部及び工業地帯において、懸念され続けている事柄である。空気汚染の課題は、大抵の場合、二酸化炭素（ＣＯ２）及び微粒子状物質のレベルに関連付けられるが、窒素酸化物（ＮＯｘ）もまた、大気汚染の有意な寄与因子である。
二酸化窒素（ＮＯ２）は、主に一酸化窒素（ＮＯ）の酸化によって形成される反応性の高い気体であり、高温燃焼工程（自動車エンジン及び発電所等）が、ＮＯｘ（すなわち、ＮＯとＮＯ２の合計）の主要な発生源である。ＮＯｘ型排出物質の過半数はＮＯの形態であるが、ＮＯ２の形態もかなりの量である。健康への悪影響は、ＮＯ２への短期間の曝露（例えば、感受性の高い集団群における肺機能の変化）及び長期間の曝露（例えば、呼吸器感染症の罹患しやすさの増大）と関連付けできることが公知である。大気中に窒素が過剰に蓄積されると、生態系において含窒素栄養素が余分になることがあり、この結果、陸域生態系及び水界生態系において富栄養化が起き得る。窒素酸化物は、オゾンの形成においても主要な役割を担い、二次的な無機エアロゾルの形成への寄与によって（すなわち、ニトレートの形成によって）、ＮＯｘは、大気中の微粒子状物質濃度にも寄与し得る。
ＮＯｘ汚染を低減するために、許容されるＮＯｘ型排出物質の制御を含む様々なステップが採用されてきた。導入されたＮＯｘ削減技術の１つは、光、水及び酸素の存在下で触媒を利用する、ＮＯｘの光触媒作用に関する。例えば、二酸化チタン（ＴｉＯ２）が紫外（ＵＶ）光に晒されると、電子正孔対が生成され、ＴｉＯ２表面上に吸着されたフリーラジカルの形成によって酸化還元反応が促進される。反応性が高いラジカル種は、ＴｉＯ２触媒を大量に消費することなく、汚染物質（窒素酸化物、硫黄酸化物及び揮発性有機化合物等）を分解して、比較的害の少ない物質（例えば、ＮＯｘの酸化によるニトレートの形成）に変えることができる。
光触媒塗料及び光触媒（ＴｉＯ２等）を組み込んだ同様のコーティング材料は、ＮＯｘ削減のための潜在的な媒体として開発されてきており、様々なレベルの成功を示してきた。しかしながら、大気中のＮＯｘの低減を増進するためのさらなる技術が、依然として必要とされている。
本開示は、空気からＮＯｘを除去するための改善を提供する。ある構造の付近の大気から、当該構造に光触媒コーティングを備え付けることによってＮＯｘを除去できるようにする、方法が提供される。特に、大気からＮＯｘを除去する光触媒コーティング材料の能力は、表面を覆ったコーティングに特定の特徴を付与することによって改善される。したがって、本開示は、光触媒作用のある二酸化チタン組成物によって少なくとも部分的にコーティングされた母材（例えば、立体駐車場、トンネル又は他の沿道における構造体等の構造体）を含む、構造体も提供する。本方法及び本構造体は、光触媒コーティング材料が、透明又は半透明であり、透明又は半透明なコーティングの下に位置する表面が、二酸化チタン光触媒の光触媒活性を増大させることが判明している光反射特性を備えるため、特に有用である。
いくつかの実施形態において、本開示は、積層構造体に関する。例えば、積層構造体は、基体、入射光の少なくとも約６０％を反射するようになされた基体上の第１のコーティング層、及び実質的に透明又は半透明であり、光触媒作用のある二酸化チタンを含む、第１のコーティング層を覆った第２のコーティング層を含み得る。例示的な実施形態が、複数の層と関連付けて記述されているが、いくつかの実施形態においては、基体の表面が、他の方法により、第１のコーティング層に関して本明細書において記述された光反射特性及び／又はさらなる特性を呈する限り、第１のコーティング層が存在しなくてもよいと理解されている。積層構造体は、下記の記載事項の１つ又は複数をさらに特徴とすることが可能であり、下記の記載事項は、本開示の範囲から逸脱することなく、任意の数のこれらの記載事項を組み合わせ、及び／又はこれらの記載事項の任意の組分けをなすように組み合わせることができる。
基体は、セメント質であってよい。
基体は、木材、金属、メーソンリー、プラスチック、紙又は石膏であってよい。
第１のコーティング層は、塗料であってよい。
第１のコーティング層は、白系の可視色を有し得る。
第１のコーティングの色は、約９０超のＬ＊値、及び／又は約−５〜＋５の間のａ＊値、及び／又は約−２〜約＋１０の間のｂ＊値によって規定することができる。
第２のコーティング層は、約０．１重量％〜約３０重量％の二酸化チタンを含み得る。
光触媒作用のある二酸化チタンは、１００ｎｍ未満の平均サイズを有する粒子の形態であってよい。
第１のコーティング層は、白色顔料を含み得る。
第２のコーティング層は、ＮＯｘの酸化を触媒するようになされることが可能である。
第１のコーティング層を覆う第２のコーティング層の組み合わせは、第２のコーティング層それ自体に比べて増加した速度にてＮＯｘの酸化を触媒するのに有効であり得る。
ＮＯｘの酸化の増加した速度は、第１のコーティング層と第２のコーティング層との相乗効果に起因し得る。
第１のコーティング層を覆う第２のコーティング層の組み合わせによるＮＯｘの酸化は、第２の層それ自体によるＮＯｘの酸化より少なくとも約１０％大きいことが可能である。
いくつかの実施形態において、本開示は、基体構造の付近にあるＮＯｘを除去する方法に関し得る。例えば、このような方法は、基体構造の表面の少なくとも一部に、入射光の少なくとも約６０％を反射するようになされた第１のコーティング材料の層を備え付けること及び実質的に透明又は半透明であり、基体構造の付近にあるＮＯｘの少なくとも一部の酸化を触媒するのに有効な量の光触媒作用のある二酸化チタンを含む、第２のコーティング材料の層を、第１のコーティング材料の層を覆うように設けることを含み得る。本方法は、下記の記載事項の１つ又は複数をさらに特徴とすることが可能であり、下記の記載事項は、本開示の範囲から逸脱することなく、任意の数のこれらの記載事項を組み合わせ、及び／又はこれらの記載事項の任意の組分けをなすように組み合わせることができる。
基体構造は、立体駐車場又は道路構造であってよい。
第１のコーティング材料は、白系の可視色を有し得る。
第１のコーティング材料の色は、約９０超のＬ＊値、及び／又は約−５〜＋５の間のａ＊値、及び／又は約−２〜約＋１０の間のｂ＊値によって規定することができる。
いくつかの実施形態において、本開示は、光触媒作用のあるＴｉＯ２材料によってＮＯｘの低減を改善する方法に関し得る。例えば、本方法は、光触媒作用のあるＴｉＯ２材料を含む透明又は半透明な層を、入射光の少なくとも約６０％を反射するようになされたある材料からできたさらなる層と、透明又は半透明な層がさらなる層の上に覆うように組み合わせることを含み得るが、このさらなる層を覆う透明又は半透明な層の組み合わせは、透明又は半透明な層それ自体に比べて増加した速度にてＮＯｘの酸化を触媒するのに有効である。本方法は、下記の記載事項の１つ又は複数をさらに特徴とすることが可能であり、下記の記載事項は、本開示の範囲から逸脱することなく、任意の数のこれらの記載事項を組み合わせ、及び／又はこれらの記載事項の任意の組分けをなすように組み合わせることができる。
ＮＯｘの酸化の増加した速度は、透明又は半透明な層と、さらなる層との相乗効果に起因する可能性がある。
前記さらなる層を覆う透明又は半透明な層の組み合わせによるＮＯｘの酸化は、透明又は半透明な層それ自体によるＮＯｘの酸化より少なくとも約１０％大きいことが可能である。
さらなる層は、白系の可視色を有し得る。
さらなる層の色は、約９０超のＬ＊値、及び／又は約−５〜＋５の間のａ＊値、及び／又は約−２〜約＋１０の間のｂ＊値によって規定することができる。
本開示の実施形態を理解するために、添付の図面を参照するが、これらの図面は、必ずしも原寸に比例して描かれておらず、例示的なものにすぎず、本開示を限定するものとして解釈すべきでない。
次に、下記において、本発明をより完全に記述する。しかしながら、本発明は、数多くの異なる形態で具体化することが可能であり、本明細書に記載の実施形態に限定されると解釈すべきでない。逆に、これらの実施形態は、本開示が網羅的で完全なものとなり、本発明の範囲を当業者に完全に伝達するように提供されている。本明細書及び特許請求の範囲において使用されているとき、「１つの」、「一」及び「この」という単数形は、そうではないと文脈により明確に述べられていない限り、複数の指示対象を含む。
本開示は、大気中から窒素酸化物（ＮＯｘ）を除去するようになされた構造体を提供する。本明細書において使用されているとき、「ＮＯｘ」という用語は、試料中（又は一般に、空気中）に存在するＮＯ、ＮＯ２又は窒素酸化物種（ＮＯ及びＮＯ２を含む。）の合計を指し得る。構造体は、透明又は半透明であり、光触媒作用のある二酸化チタン（ＴｉＯ２）を含む、材料の層によって少なくとも部分的にコーティングされた表面を有する、基体構造を含み得る。基体材料の表面は、本明細書において記述された特定の光反射特性を呈し得る。代替的には、基体は、異なる組成物からできた複数の層によってコーティングされていてもよく、少なくとも最も外側の層は、光触媒作用のある二酸化チタンを含む透明又は半透明な材料から形成される。透明又は半透明な、光触媒層は、ＮＯｘの除去を改善するように、（基体表面であろうが、さらなるコーティング層であろうが）光触媒層の下に位置する材料と相乗的に作用することできる。本開示は、ＮＯｘが存在し得る場所にこのような構造体を設けることによって、ＮＯｘを除去する方法をさらに提供する。特に、既存の構造体又は新たな構造体は、第２の組成物からできた少なくとも１個の層によって上塗りされた、第１の組成物からできた少なくとも１個の層によってコーティングされていてもよい。第２の組成物は、透明又は半透明であってよく、光触媒材料を含み得るが、第１の組成物は、光触媒材料のＮＯｘの低減効果を改善する特性を呈し得る。
したがって、いくつかの実施形態において、本開示は、基体、基体上の第１のコーティング層及び第１のコーティング層を覆った第２のコーティング層を含む、積層構造体を提供する。本明細書においてさらに詳細に論述されているように、構造体は、２種のコーティング層（又はコーティング層を形成するために使用された２種のコーティング材料）と関連付けて特徴付けることができるが、１個又は複数のさらなる層が、構造体中に含まれていてもよい。例えば、第１のコーティング材料からできた複数の層が装着されていてもよいし、及び／又は第２のコーティング材料からできた複数の層が装着されていてもよい。さらに、さらなる層が、第１のコーティング層と、基体との間に装着されていてもよい。
本開示の実施形態による積層構造体１００は、図１に示されている。図１に見受けられるように、基体１１０は、当該基体１１０の上に載った状態の（第１のコーティング材料から形成された）第１の層１２０を備え、（第２のコーティング材料から形成された）第２の層１３０が、第１の層を覆うように設けられている。第２の層１３０は、透明又は半透明である。
基体１１０は、ＮＯｘの低減が望ましい可能性がある領域に配置することができる、任意の構造体であってよい。基体は、当該構造体の上にコーティング層を装着することができる、既存の構造体であってよい。基体は、ＮＯｘの低減が望ましい可能性がある領域に意図的に配置され得る、新たな構造体であってよい。基体を形成する構造体のサイズに限定はないが、コーティング層によって被覆できる構造体の表面積の量が大きいほど、予想されるＮＯｘ低減のレベルが大きくなると理解されている。基体のすべて又は一部が、コーティング層によって被覆されていてもよい。好ましくは、基体は、コーティング層が、光触媒効果を開始するのに十分な光を吸収しやすいように配置されている。図１に示された例示的な実施形態において、コーティング層（１２０及び１３０）は、基体１１０の露出表面上にコーティングされていることが理解される。
基体は、住宅又は建築物等の構造体であってよい。基体は、工業用地、特に発電所又は自動車の往来がある領域等、特にＮＯｘ生成の増大が予想される領域に配置された構造体であってよい。例えば、基体は、立体駐車場又は道路構造を含み得る。道路構造は、道路との関連で配置された任意の構造を含み得ると理解されている。道路構造の非限定的な例には、路面、橋及び高架橋、トンネル、沿道用又は中央分離帯用防護柵、道路標識、料金徴収所及び他の建築物（例えば、ガソリンスタンド及びコンビニエンスストア等）が挙げられる。
基体は、１個又は複数の層によるコーティングに適した任意の材料から実質的に形成され得る。例えば、セメント質構造（例えば、コンクリート又は類似の材料を使用して形成されたもの）は、基体として特に適切であり得る。しかしながら、限定されるわけではないが木材、金属及びメーソンリー等の他の材料もまた、本開示によって包含される。このような材料は、太陽からの紫外線を受け、雨によって洗われる可能性がある構造体の外面においては、特に見受けられることがある。しかしながら、本開示の構造体は、住宅又は他の建築物の内部等、屋内での使用に適し得る。したがって、基体は、限定されるわけではないが、プラスチック、紙、テキスタイル及び石膏等の他の材料から実質的に形成されることが可能である。
第１のコーティング層１２０は、基体の表面上に層を形成するのに適した任意の材料、例えば成膜材料を含み得る。シート状の材料及び予備成形されたフィルム等も排除されないが、形成の容易さを理由として、第１のコーティング層は、実質的に液体状の形態で基体の表面に塗布し、すなわち、スプレー塗り、ロール塗り、ブラシがけ、浸し塗り又は同様の方法によって塗布し、乾燥又は別様に硬化させて、第１のコーティング層を形成することが可能である、塗料又は他の分散物、混合物若しくは溶液等の材料から形成されることが有用であり得る。
本明細書においてさらに記述されているように、第１のコーティング層は、第２のコーティング層の光触媒効果を改善する光散乱を発生させるために有益なものであり得る。したがって、第１のコーティング層は、光散乱特性と関連付けて規定することができる。好ましくは、第１のコーティング層は、第１のコーティング層の表面と接触した入射光の大部分を反射するように構成される。反射は、拡散反射（すべての角度における散乱）及び正反射（単一の角度における反射）を包含し得る。いくつかの実施形態において、第１のコーティング層は、すべての入射光の少なくとも約６０％、少なくとも約７０％、少なくとも約８０％、少なくとも約９０％、少なくとも約９５％又は少なくとも約９８％を反射するように構成されることが可能である。反射率は、電磁放射の特定の波長及び／又は電磁放射のバンドに関して特徴付けることができる。いくつかの実施形態において、第１のコーティング層によってもたらされる反射光の百分率は、可視スペクトル（約４００ｎｍ〜約７５０ｎｍの波長）の光と関連付けて評価することができる。いくつかの実施形態において、第１のコーティング層の反射率は、紫外バンド（例えば、約１００ｎｍ〜約４００ｎｍの範囲又は約２９０ｎｍ〜約４００ｎｍの範囲）の光と関連付けて規定することができる。好ましくは、第１のコーティング層は、約３５０ｎｍ〜約３８０ｎｍ、約３５５ｎｍ〜約３７５ｎｍ又は約３６０ｎｍ〜約３７０ｎｍの波長を有する光を反射するためになされることが可能である。反射率は、例えば、ＬＡＭＢＤＡ（商標）７５０ＵＶ／Ｖｉｓ／ＮＩＲ Ｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｅｒ（Ｐｅｒｋｉｎ Ｅｌｍｅｒから入手可能）等の分光光度計を利用して評価することができる。反射率又は材料に関する測定方法及びデータ解釈は、ＡＳＴＭ Ｅ１３３１−１５，Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ Ｆａｃｔｏｒ ａｎｄ Ｃｏｌｏｒ ｂｙ Ｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｒｙ Ｕｓｉｎｇ Ｈｅｍｉｓｐｈｅｒｉｃａｌ Ｇｅｏｍｅｔｒｙ、ＡＳＴＭ Ｅ１１７５−８７（２０１５），Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ Ｓｏｌａｒ ｏｒ Ｐｈｏｔｏｐｉｃ Ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ，Ｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅ，ａｎｄ Ａｂｓｏｒｐｔａｎｃｅ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｕｓｉｎｇ ａ Ｌａｒｇｅ Ｄｉａｍｅｔｅｒ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｎｇ Ｓｐｈｅｒｅ及びＡＳＴＭ Ｇ１７３−０３（２０１２）、Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔａｂｌｅｓ ｆｏｒ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｏｌａｒ Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ｉｒｒａｄｉａｎｃｅｓ：Ｄｉｒｅｃｔ Ｎｏｒｍａｌ ａｎｄ Ｈｅｍｉｓｐｈｅｒｉｃａｌ ｏｎ ３７°Ｔｉｌｔｅｄ Ｓｕｒｆａｃｅにおいて記述されている。
第１のコーティング層は、選択的には、白系の可視色を有する。材料の見かけの色は一般的に、可視光の反射率に起因すると理解されているため、一般的に視認可能な白色の材料によってもたらされる可視スペクトルの光のような、可視スペクトルのすべての光の実質的に大部分を反射するようになされたコーティング材料を利用することは、特に有用なことがあり得る。したがって、第１のコーティング層の形成に使用されるコーティング材料は、純白又はオフホワイトのコーティング層をもたらすようになされることが可能である。
いくつかの実施形態において、コーティング層の「白色度」の度合いは、Ｌ＊値、ａ＊値及びｂ＊値のいずれか又はすべてと関連付けて特徴付けることができる。これらの値は、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ ｏｎ Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ（ＣＩＥ）によって開発された公知のＣＩＥ Ｌ＊ａ＊ｂ＊（ＣＩＥＬＡＢ）尺度と関連付けて得ることができる。ＣＩＥＬＡＢは、網膜の色刺激が明暗の識別、赤色と緑色との識別及び青色と黄色との識別に変換されることに基づいた、反対色系である。ＣＩＥＬＡＢは、Ｌ＊、ａ＊及びｂ＊という３種の軸を用いて、上記Ｌ＊値、ａ＊値及びｂ＊値を示す。
Ｌ＊は、色の明度（０〜１００の尺度による。０が黒色であり、１００が拡散反射白色である（１００より大きい値も、正反射白色に関しては可能である。））を表し、ａ＊は、緑色からマゼンタの間の尺度（負の値が緑色を示し、正の値がマゼンタを示す。）を表し、ｂ＊は、黄色から青色の間の尺度（負の値が青色を示し、正の値が黄色を示す。）を表すと理解されている。第１のコーティング材料によって形成されたコーティング層は、約９０超、約９２超又は約９５超のＬ＊値を呈し得る（最大のＬ＊値は、１００であると理解されている。）。特定の実施形態において、Ｌ＊は、約９０〜１００又は約９２〜１００であってよい。さらなる実施形態において、Ｌ＊は、約９５〜約９７であってよく、又はより厳密には、９５．０〜９７．５又は９５．０〜９７．０であってよい。
第１のコーティング材料によって形成されたコーティング層は、約−５〜約＋５、約−４〜約＋４又は約−２〜約＋２のａ＊値を呈し得る。いくつかの実施形態において、ａ＊は、約−５から０未満まで、約−４から０未満まで、−３から０未満まで又は−２から０未満まで等、０未満であってよい。特に、ａ＊は、−１．５０〜−０．５０又は−１．００〜−０．４５であってよい。
第１のコーティング材料によって形成されたコーティング層は、約−２〜約＋１０、約−１〜約＋９又は約０〜約＋８のｂ＊値を呈し得る。いくつかの実施形態において、ｂ＊は、約１〜約５等、０超であってよく、又はより特定すると１．０〜４．０若しくは１．０〜２．５であってよい。
１つ又は複数の実施形態において、上記Ｌ＊、ａ＊及びｂ＊の値は、任意の方法により組み合わせることができる。言い換えると、コーティング層は、上記範囲のいずれかに含まれるＬ＊値を有する一方で、上記範囲のいずれかに含まれるａ＊値も有しながら、同時に、上記範囲のいずれかに含まれるｂ＊値をさらに有することが可能であり、当業者ならば、適切なコーティング層の色が、上記範囲からのＬ＊値、ａ＊値及びｂ＊値の選択によって達成され得ることを理解するであろう。いくつかの実施形態において、紫外光への曝露時間によっては、特定の値の組み合わせが所望されることもある。例えば、紫外光への１００時間の曝露後、コーティング層は、９５．０〜９７．０のＬ＊値、−１．５０〜−０．５０のａ＊値及び１．０〜４．０のｂ＊値を有し得る。別の例として、紫外光への１３００時間の曝露後、コーティング層は、９５．０〜９７．５のＬ＊値、−１．００〜−０．４５のａ＊値及び１．０〜２．５のｂ＊値を有し得る。
上記値は、第１のコーティング層が透明又は半透明な第２のコーティング層によって被覆された場合に呈されることが可能である。Ｌ＊値、ａ＊値及びｂ＊値は例えば、ｃｏｌｏｒ−ｖｉｅｗ（商標）Ｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｅｒ（ＢＹＫ−Ｇａｒｄｎｅｒ ＵＳＡ、Ｃｏｌｕｍｂｉａ、Ｍａｒｙｌａｎｄから入手可能）を使用して測定することができる。
いくつかの実施形態において、第１のコーティング層は、視認可能な白系の色を付与するようになされた１種又は複数の顔料を含み得る。例えば、ＴＩＯＮＡ（商標）５９５（Ｍｉｌｌｅｎｎｉｕｍ Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ｌｔｄ．から入手可能）等の二酸化チタン顔料が含まれ得る。
第２のコーティング層１３０は、光が第２のコーティング層１３０を通過して、第１の層（又は適切な基体表面）等の第２のコーティング層１３０の下に位置する材料によって反射されることが可能になるほど、十分に透明又は半透明な層を生じさせる材料から形成することができる。第２のコーティング層は、光触媒活性を第２のコーティング層に付与するのに適した形態の二酸化チタンを含む。したがって、第２の層は、光触媒作用のあるＴｉＯ２を含むものとして特徴付けることができる。光触媒作用のあるＴｉＯ２組成物の例には、ＣｒｉｓｔａｌからＣｒｉｓｔａｌＡＣＴｉＶ（商標）の名称で入手可能なＴｉＯ２組成物が挙げられる。二酸化チタンのコロイドゾルは特に、所望の光触媒活性も呈する透明なコーティング層を形成するために有用な材料であることが実証されてきた。
いくつかの実施形態において、光触媒作用のあるＴｉＯ２は、粒径、表面積及び結晶型の１つ又は複数と関連付けて規定することができる。例えば、本開示による有用な光触媒作用のあるＴｉＯ２は、約１００ｎｍ未満、約５０ｎｍ未満、約２５ｎｍ未満又は約１０ｎｍ未満（例えば、約１ｎｍ〜約５０ｎｍ、約１ｎｍ〜約４０ｎｍ又は約２ｎｍ〜約２０ｎｍ）の平均粒径を有し得る。表面積は好ましくは、約５０ｍ２／ｇ、少なくとも約１００ｍ２／ｇ、少なくとも約２００ｍ２／ｇ又は少なくとも約２５０ｍ２／ｇ（例えば、約５０ｍ２／ｇ〜約５００ｍ２／ｇ、約１００ｍ２／ｇ〜約４５０ｍ２／ｇ又は約１５０ｍ２／ｇ〜約４００ｍ２／ｇ）であり得る。結晶構造は、好ましくは、アナターゼ形態であってよい。粒子のキャラクタリゼーションは、透過型電子顕微鏡法（ＴＥＭ）、Ｘ線回折分光法（ＸＲＤ）又は光散乱法（Ｍａｌｖｅｒｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ Ｌｔｄ．、Ｕ．Ｋ．による動的光散乱法等）等の公知の技法を使用して実施することができる。
第２の層を形成する材料中のＴｉＯ２の濃度は、多様であり得る。例えば、ＴｉＯ２濃度は、約０．１重量％〜約９９重量％であり得る。いくつかの実施形態において、ＴｉＯ２濃度は、約０．１重量％〜約３０重量％、約１重量％〜約２０重量％又は約５重量％〜約１５重量％であってよい。
透明又は半透明なＴｉＯ２ゾルは、水性溶媒中、特に水中又はアルコール等の水混和性溶媒と合わせた水中で用意することができる。第２のコーティング層（ＴｉＯ２ゾルを含む。）の形成に使用される材料は、任意に、さらなる原材料を含んでもよいが、このようなさらなる原材料の添加が、測定可能な悪影響をゾルの透明度又は安定性に及ぼさないことを条件とする。ＴｉＯ２及び溶媒の他に存在してもよいさらなる材料の非限定的な例には、殺菌剤、有機溶媒（例えば、アルコール）、成膜助剤、金属イオン封鎖剤及びｐＨ調整剤を挙げることができる。ＴｉＯ２ゾルから形成された材料は、酸によって安定化されていてもよいし、塩基によって安定化されていてもよいし、又は実質的に中性であってもよい。
第２のコーティング層の形成に使用される材料は、得られる層が、必要なレベルの透明度又は半透明性をもたらし、必要な光触媒機能をもたらす場合、任意の形態であってよい。いくつかの実施形態において、第２のコーティング層は、ＴｉＯ２ゾル材料を使用して形成されることが可能である。第２のコーティング層の透明度は、第２のコーティング層を通過する可視光（すなわち、約４００ｎｍ〜約７００ｎｍの波長範囲）の量に対して特徴付けることができる。好ましくは、透明度は、第２のコーティング層に入射する可視スペクトルの光の少なくとも約５０％、少なくとも約６０％、少なくとも約７０％、少なくとも約８０％又は少なくとも約９０％（例えば、約５０％〜約９９％、約６０％〜約９８％又は約６５％〜約９５％）が、第２のコーティング層を通過するような透明度である。透明度の標準試験法は、ＡＳＴＭ Ｄ１００３−１３、Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｈａｚｅ ａｎｄ Ｌｕｍｉｎｏｕｓ Ｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅ ｏｆ Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ Ｐｌａｓｔｉｃｓにおいて記述されている。他の方法も利用されることが可能である。例えば、コーティング材料は、スプレー塗り又は引張棒の使用等の適切な方法によって、所望のコーティング厚さになるまで、透明なガラス基材（例えば、板ガラスのキュベット）に塗布した後、風乾することができる。このようにして形成された試料は、紫外可視分光計により、同じ基材（無コーティング）をブランクとして使用して試験することができる。透明度は、４００ｎｍ〜７００ｎｍの波長にわたる平均透過率％として記録することができる。本開示によるコーティングは好ましくは、４００ｎｍ〜７００ｎｍの波長にわたって、少なくとも約５０％、少なくとも約６０％、少なくとも約７０％、少なくとも約８０％又は少なくとも約９０％（例えば、約５０％〜約９９％、約６０％〜約９８％又は約６５％〜約９５％）の平均透過率を呈する。
光触媒作用のあるＴｉＯ２及び当該ＴｉＯ２の組成物（透明又は半透明なＴｉＯ２ゾルを含む。）並びにこのような材料を調製する方法は、Ｓａｋａｍｏｔｏらの米国特許第５，０４９，３０９号、Ｍｏｒｉらの米国特許第６，４２０，４３７号、Ｏｈｍｏｒｉらの米国特許第６，６７２，３３６号、Ａｍａｄｅｌｌｉらの米国特許第６，８２４，８２６号、Ｆｕらの米国特許第７，７６３，５６５号、Ｓｔｒａｔｔｏｎらの米国特許第７，７７６，９５４号、Ｆｕらの米国特許第７，９３２，２０８号、Ｉｍらの米国特許第７，９３５，３２９号、Ｇｏｏｄｗｉｎらの米国特許出願公開第２００７／０１５５６２２号、Ｌｅｅらの米国特許出願公開第２０１１／０１５９１０９号、Ｆｕらの米国特許出願公開第２０１１／０１８３８３８号及びＫｅｒｒｏｄらの米国特許出願公開第２０１３／０１２２０７４号において開示されており、これらの開示は、参照により本明細書に組み込む。このような材料は特に、本明細書において開示された第２のコーティング層の形成に利用することができる。
第２のコーティング層は、コーティングの形成に適した任意の方法によって、第１のコーティング層を覆うように設けられる。第２のコーティング層を形成する材料は、実質的に液体状の形態で基体の表面に塗布し、すなわち、スプレー塗り、ロール塗り、ブラシがけ、浸し塗り又は同様の方法によって塗布し、乾燥又は別様に硬化させて、第２のコーティング層を形成することが可能である、分散物、混合物又は溶液（コロイドゾルを含む。）として用意することができる。
本開示による積層構造体は、所与の領域中に存在するＮＯｘの低減に特に効果的であり得る。光触媒作用のあるＴｉＯ２を含む第２のコーティング層は、本積層構造体から影響を受けることなく、ＮＯｘ低減機能を呈し得る。しかしながら、本開示によれば、特定の反射特性を有する第１のコーティング層と、第２のコーティング層との組み合わせは、ＮＯｘを低減する効力を増大させる相乗効果をもたらすことができると判明した。特に、積層構造体によってもたらされるＮＯｘの低減は、第２のコーティング層単独によってもたらされるＮＯｘの低減を少なくとも約５％、少なくとも約１０％、少なくとも約１５％、少なくとも約２０％又は少なくとも約２５％上回り得る。
いくつかの実施形態において、第１のコーティング層は、光触媒塗料等の光触媒材料から形成されることが可能である。ＣｒｉｓｔａｌＡＣＴｉＶ（商標）ＴｉＯ２を含むＢＯＹＳＥＮ（Ｒ）ＫＮＯｘＯＵＴ（商標）塗料（Ｐａｃｉｆｉｃ Ｐａｉｎｔ（Ｂｏｙｓｅｎ）Ｐｈｉｌｉｐｐｉｎｅｓ，Ｉｎｃ．製）等、様々な光触媒塗料が、当技術分野において公知である。しかしながら、本開示によれば、（本明細書に記載の反射特性を示す場合の）第１のコーティング層と、（透明又は半透明であり、光触媒作用のあるＴｉＯ２を含む。）第２のコーティング層との組み合わせは、ＮＯｘを低減させる効力を増大させる相乗効果をもたらすことができることが判明した。このような効果は、第１のコーティング層それ自体が、ＮＯｘ低減特性を呈する光触媒材料である場合に見受けられる。特に、積層構造体によってもたらされるＮＯｘの低減は、第１のコーティング層単独によってもたらされるＮＯｘの低減を少なくとも約５％、少なくとも約１０％、少なくとも約１５％、少なくとも約２０％又は少なくとも約２５％上回り得る。
構造体の付近にあるＮＯｘの低減は、コーティング付き構造体を通り越しながら循環する空気が、大気中に存在するあらゆるＮＯｘを光触媒によって酸化するのに十分なほど外側コーティング層と接触できることを意味するように理解されている。さらに、このようにして影響された空気は、構造体から離れたところで循環することができ、この結果、時間が経過すると、大気の全体的なＮＯｘレベルが低下すると理解されている。本開示による評価を目的とした場合、本明細書に記載の構造体の付近におけるＮＯｘの低減は、コーティング付き基体構造から半径１００ｍ以内、半径１０ｍ以内、半径１ｍ以内又は半径０．５ｍ以内のＮＯｘの低減を意味し得る。ＮＯｘの低減のための試験法は、ＩＳＯ２２１９７−１：２００７、Ｆｉｎｅ ｃｅｒａｍｉｃｓ（ａｄｖａｎｃｅｄ ｃｅｒａｍｉｃｓ，ａｄｖａｎｃｅｄ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｃｅｒａｍｉｃｓ）−−Ｔｅｓｔ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ａｉｒ−ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌｓ−−Ｐａｒｔ １：Ｒｅｍｏｖａｌ ｏｆ ｎｉｔｒｉｃ ｏｘｉｄｅに記載の方法等、公知の方法に従って実施することができる。ＮＯｘの低減を試験するのに適したさらなる方法が、添付の実施例において記述されている。さらに、ＮＯｘ除去を測定するための方法が、Ｇｏｏｄｗｉｎらの米国特許出願公開第２００７／０１６７５５１号において記述されており、この開示は、全体を参照により本明細書に組み込む。
いくつかの実施形態において、本開示による構造体は、少なくとも約１０％、少なくとも約２０％、少なくとも約３０％、少なくとも約４０％又は少なくとも約５０％の低減である、周囲空気中のＮＯｘの量の低減をもたらすことができる。低減は、規定された期間の時間にわたってｐｐｍ（体積による）により測定された平均のＮＯｘ濃度に基づくことができる。例えば、１時間にわたって平均されたある場所におけるＮＯｘのベースライン濃度が１ｐｐｍ（体積による）である場合において、本開示による構造体を同じ場所に配置した後で１時間にわたって平均されたＮＯｘ濃度が０．５ｐｐｍ（体積による）であったならば、構造体の存在により、約５０％のＮＯｘの低減が達成されていたと理解されるであろう。
第１のコーティング層及び第２のコーティング層が、光触媒効果を伴うＮＯｘ低減特性を呈する場合でさえ、積層された組み合わせが相乗効果をもたらすことは予想されていない。これは、第２のコーティング層により、ＮＯｘ分子を含む空中浮遊物質が第１のコーティング層と接触して触媒作用を受けることがなくなるため、第２のコーティング層によって被覆された場合の第１のコーティング層は、何らかの触媒効果を実質的にもたらすと予想されていないことが理由である。逆に、本開示によれば、ＮＯｘの低減の改善は、積層構造体において、第１のコーティング層（第１のコーティング層の材料に関する何らかの独立した光触媒機能にも左右されず）が、透明又は半透明な第２のコーティング層を通過した入射光を受け取っているときに、本明細書において記述された光反射特性を呈する（例えば、実質的に白系色である。）場合に達成できることが判明した。
理論に拘束されることを望むわけではないが、上記層の組み合わせは、透明又は半透明な第２のコーティング層を通過した光が、第１のコーティング層によって反射され、及び／又は別様に散乱されるため、最も外側にある第２のコーティング層の光触媒活性を増大させるように思われる。光の散乱は、ＮＯｘの低減が、光を反射する下塗り層と光触媒作用のある透明又は半透明な外側コーティング層を組み合わせたこの多層構造体を有さない光触媒材料との比較で改善されるように、ＴｉＯ２ゾル（又は同様の光触媒材料）の活性を増大させると考えられている。
実験
下記の実施例によって本発明をより完全に説明するが、これらの例は、本発明を説明するために記載されたものであり、本発明を限定するものとして解釈すべきではない。そうではないとの記載がない限り、すべての部及び百分率は、重量によるものであり、すべての重量百分率は、無水ベースで表されているが、これは、そうではないと指摘されていない限り、含水量を排除していることを意味する。
下記の実施例によって本発明をより完全に説明するが、これらの例は、本発明を説明するために記載されたものであり、本発明を限定するものとして解釈すべきではない。そうではないとの記載がない限り、すべての部及び百分率は、重量によるものであり、すべての重量百分率は、無水ベースで表されているが、これは、そうではないと指摘されていない限り、含水量を排除していることを意味する。
［実施例１］
様々な組み合わせの様々なコーティング材料が、ＮＯｘ濃度を低減できる度合いを評価した。評価において使用されたコーティング材料は、表１に示されている。
様々な組み合わせの様々なコーティング材料が、ＮＯｘ濃度を低減できる度合いを評価した。評価において使用されたコーティング材料は、表１に示されている。
コーティング材料１及びコーティング材料２中に使用された塗料は、Ｍａｌｔｂｙら米国特許出願公開第２０１４／０３２２１１６号に記載の配合物であったが、この開示は、全体を参照により本明細書に組み込む。コーティング材料３中に使用された塗料は、ＳＩＧＭＡＣＡＲＥ（Ｒ）Ｃｌｅａｎａｉｒ Ｍａｔｔｅ（ＰＰＧ Ｃｏａｔｉｎｇｓから入手可能）として市販されている。
試験１及び８は、コンクリート上のコーティング材料１の層であった。
試験２及び９は、コンクリート上のコーティング材料２の層であった。
試験３及び１０は、コンクリート上のコーティング材料３の層であった。
試験４及び１１は、コンクリート上のコーティング材料４の層であった。
試験５及び１２は、コーティング材料４の層によって被覆されたコンクリート上のコーティング材料１の層であった。
試験６及び１３は、コーティング材料４の層によって被覆されたコンクリート上のコーティング材料２の層であった。
試験７及び１４は、コーティング材料４の層によって被覆されたコンクリート上のコーティング材料３の層であった。
各試験試料は、約１８ｃｍ２の表面積を有しており、試験法は、Ｓｕｎｔｅｓｔチャンバ（Ａｔｌａｓ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｔｅｓｔｉｎｇ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓから入手可能）を使用して実施された。最初の読取りを実施し、後続の読取りは、Ｓｕｎｔｅｓｔチャンバ内でエージングしてから２００時間経った後、５００時間経った後、８００時間経った後、１１００時間経った後、１４００時間経った後、１７００時間経った後ですすぎ前の時点及び１７００時間経った後ですすぎ後の時点において、実施された。Ｓｕｎｔｅｓｔチャンバ内でのエージング中、５５０ｗ／ｍ２において、２５０ｎｍ〜７６５ｎｍのスペクトルの光に試料を晒した。評価のために、約０．７Ｌ／ｍｉｎでＮＯが流れているＮＯｘ分析装置に試料を入れた。読取りは、７．２４Ｗ／ｍ２において蛍光（４００ｎｍ〜７５０ｎｍのスペクトル）を加えながら、６．６３Ｗ／ｍ２において紫外光（２９０ｎｍ〜４００ｎｍのスペクトル）の影響下で実施された。ＥｎｖｉｒｏＴｅｃｈ ＮＯｘ ＡｎａｌｙｚｅｒモデルＴ２００を使用した。さらなるＮＯｘ分析装置が、Ｔｅｌｅｄｙｎｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ、Ａｌｔｅｃｈ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ＵＳＡ及びＥｍｅｒｓｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ等から市販されている。ＮＯｘ分析装置は、密封された試験チャンバ（例えば、石英管）、試験チャンバを照明するために構成された光源、ＮＯガス供給源、ＮＯガスを試験チャンバに送達するための管、ＮＯｘの存在を検出するために構成された分析装置、試験チャンバから分析装置に気体を送達するための管、浄化された空気（ＮＯｘを不含）の供給源、浄化された空気を試験チャンバに送達するための管、水蒸気を試験チャンバに送達するための場合による加湿機、バルブ及びポンプからなる。少なくとも、試験チャンバは、「暗所」における読取りを可能にするために、遮光性容器に入っている。各試験においては、ＮＯｘ濃度の読取りが、光を加えることなく実施された後、やはり、光を加えて、光触媒条件下におけるＮＯｘの低減を評価した。
試験結果のデータは、下記の表２及び表３に提供されている。試験結果は、図２及び図３にグラフにより示されている。さらに、様々な試験試料のＬ＊値、ａ＊値及びｂ＊値が、表４〜表６に提供されている。ＮＯｘ低減率％は、式１
［（Ｄ−Ｌ）／Ｄ］×１００ 式１
に従って計算されており、式中、Ｄは、暗所条件下で測定されたＮＯ値とＮＯ２値との合計であり、Ｌは、光条件に晒されている間に測定されたＮＯ値とＮＯ２値との合計である。
［（Ｄ−Ｌ）／Ｄ］×１００ 式１
に従って計算されており、式中、Ｄは、暗所条件下で測定されたＮＯ値とＮＯ２値との合計であり、Ｌは、光条件に晒されている間に測定されたＮＯ値とＮＯ２値との合計である。
試験法により、白色コーティング層を覆う透明なＴｉＯ２ゾルの組み合わせは、平均して、改善されたＮＯｘの低減をもたらすことが示された。このような改善は一般に、白色層のみからできたコーティング又は透明なＴｉＯ２ゾルのみからできたコーティングとの比較で確認された。
［実施例２］
様々な組み合わせの様々なコーティング材料が、ＮＯｘ濃度を低減できる度合いを評価した。評価において使用されたコーティング材料は、表７に示されている。
様々な組み合わせの様々なコーティング材料が、ＮＯｘ濃度を低減できる度合いを評価した。評価において使用されたコーティング材料は、表７に示されている。
コーティング材料５、コーティング材料６及びコーティング材料７中に使用された塗料は、Ｍａｌｔｂｙらの米国特許出願公開第２０１４／０３２２１１６号に記載の配合物であった。コーティング材料５〜７中に使用されたＴＩＯＮＡ（商標）５９５は、Ｍｉｌｌｅｎｎｉｕｍ Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ｌｔｄ．から入手可能である。コーティング材料８〜１１は、ナノＴｉＯ２が添加された又は添加されていない、一般のスチレンアクリル酸塗料を使用した。
試験１５及び２９は、コンクリート上のコーティング材料５の層であった。
試験１６及び３０は、コンクリート上のコーティング材料６の層であった。
試験１７及び３１は、コンクリート上のコーティング材料７の層であった。
試験１８及び３２は、コンクリート上のコーティング材料８の層であった。
試験１９及び３３は、コンクリート上のコーティング材料９の層であった。
試験２０及び３４は、コンクリート上のコーティング材料１０の層であった。
試験２１及び３５は、コンクリート上のコーティング材料１１の層であった。
試験２２及び３６は、コーティング材料１２の層によって被覆されたコンクリート上のコーティング材料５の層であった。
試験２３及び３７は、コーティング材料１２の層によって被覆されたコンクリート上のコーティング材料６の層であった。
試験２４及び３８は、コーティング材料１２の層によって被覆されたコンクリート上のコーティング材料７の層であった。
試験２５及び３９は、コーティング材料１２の層によって被覆されたコンクリート上のコーティング材料８の層であった。
試験２６及び４０は、コーティング材料１２の層によって被覆されたコンクリート上のコーティング材料９の層であった。
試験２７及び４１は、コーティング材料１２の層によって被覆されたコンクリート上のコーティング材料１０の層であった。
試験２８及び４２は、コーティング材料１２の層によって被覆されたコンクリート上のコーティング材料１１の層であった。
各試験試料は、約１８ｃｍ２の表面積を有しており、試験法は、実施例１の場合と同様のＳｕｎｔｅｓｔ Ｃｈａｍｂｅｒ内で実施された。最初の読取りを実施し、後続の読取りは、Ｓｕｎｔｅｓｔチャンバ内でエージングしてから１００時間経った後、４００時間経った後、９００時間経った後ですすぎ前の時点、９００時間経った後ですすぎ後の時点及び１２００時間経った後において、実施された。Ｓｕｎｔｅｓｔチャンバ内でのエージング中、５５０ｗ／ｍ２において、２５０ｎｍ〜７６５ｎｍのスペクトルの光に試料を晒した。評価のために、約０．６Ｌ／ｍｉｎでＮＯが流れているＮＯｘ分析装置に試料を入れた。読取りは、７．２４Ｗ／ｍ２の蛍光（４００ｎｍ〜７５０ｎｍのスペクトル）を加えながら、７．１９Ｗ／ｍ２の紫外光（２９０ｎｍ〜４００ｎｍのスペクトル）の影響下で実施された。各試験においては、ＮＯｘ濃度の読取りが、光を加えることなく実施された後、やはり、光を加えて、光触媒条件下におけるＮＯｘの低減を評価した。
試験結果のデータは、下記の表８及び表９に提供されている。試験結果は、図４及び図５にグラフにより示されている。さらに、様々な試験試料のＬ＊値、ａ＊値及びｂ＊値が、表１０〜表１２に提供されている。ＮＯｘ低減率％を式１に従って計算した。試験法により、白色コーティング層を覆う透明なＴｉＯ２ゾルの組み合わせは、平均して、改善されたＮＯｘの低減をもたらすことが示された。このような改善は一般に、白色層のみからできたコーティングとの比較で確認された。
［実施例３］
様々な組み合わせの様々なコーティング材料が、ＮＯｘ濃度を低減できる度合いを評価した。評価において使用されたコーティング材料は、表１３に示されている。
様々な組み合わせの様々なコーティング材料が、ＮＯｘ濃度を低減できる度合いを評価した。評価において使用されたコーティング材料は、表１３に示されている。
コーティング材料１３及び１４中に使用された塗料は、一般のスチレンアクリル酸塗料であった。コーティング材料１５〜１７中に使用された塗料は、Ｍａｌｔｂｙらの米国特許出願公開第２０１４／０３２２１１６号に記載の配合物であった。コーティング材料１３及び１５において、ナノＴｉＯ２は、ナノＴｉＯ２粒子に担持された状態のシリカコーティングを備えていた。コーティング材料１４、１６及び１７において、ナノＴｉＯ２粒子を、スラリー形態の塗料に添加した。
試験４３及び６６は、コンクリート上のコーティング材料１３の層であった。
試験４４及び６７は、コーティング材料１８の層によって被覆されたコンクリート上のコーティング材料１３の層であった。
試験４５及び６８は、コーティング材料１９の層によって被覆されたコンクリート上のコーティング材料１３の層であった。
試験４６及び６９は、コーティング材料２０の層によって被覆されたコンクリート上のコーティング材料１３の層であった。
試験４７及び７０は、コンクリート上のコーティング材料１４の層であった。
試験４８及び７１は、コーティング材料１８の層によって被覆されたコンクリート上のコーティング材料１４の層であった。
試験４９及び７２は、コーティング材料１９の層によって被覆されたコンクリート上のコーティング材料１４の層であった。
試験５０及び７３は、コーティング材料２０の層によって被覆されたコンクリート上のコーティング材料１４の層であった。
試験５１及び７４は、コンクリート上のコーティング材料１５の層であった。
試験５２及び７５は、コーティング材料１８の層によって被覆されたコンクリート上のコーティング材料１５の層であった。
試験５３及び７６は、コーティング材料１９の層によって被覆されたコンクリート上のコーティング材料１５の層であった。
試験５４及び７７は、コーティング材料２０の層によって被覆されたコンクリート上のコーティング材料１５の層であった。
試験５５及び７８は、コンクリート上のコーティング材料１６の層であった。
試験５６及び７９は、コーティング材料１８の層によって被覆されたコンクリート上のコーティング材料１６の層であった。
試験５７及び８０は、コーティング材料１９の層によって被覆されたコンクリート上のコーティング材料１６の層であった。
試験５８及び８１は、コーティング材料２０の層によって被覆されたコンクリート上のコーティング材料１６の層であった。
試験５９及び８２は、コンクリート上のコーティング材料１７の層であった。
試験６０及び８３は、コーティング材料１８の層によって被覆されたコンクリート上のコーティング材料１７の層であった。
試験６４及び８４は、コーティング材料１９の層によって被覆されたコンクリート上のコーティング材料１７の層であった。
試験６２及び８５は、コーティング材料２０の層によって被覆されたコンクリート上のコーティング材料１７の層であった。
試験６３及び８６は、コンクリート上のコーティング材料１８のみからできたコーティング層であった。
試験６４及び８７は、コンクリート上のコーティング材料１９のみからできたコーティング層であった。
試験６５及び８８は、コンクリート上のコーティング材料２０のみからできたコーティング層であった。
各試験試料は、約１８ｃｍ２の表面積を有しており、試験法は、実施例１の場合と同様のＳｕｎｔｅｓｔ Ｃｈａｍｂｅｒ内で実施された。最初の読取りを実施し、後続の読取りは、Ｓｕｎｔｅｓｔチャンバ内でエージングしてから１００時間経った後、２５０時間経った後、４００時間経った後、７００時間経った後、１０００時間経った後及び１３００時間経った後に実施された。Ｓｕｎｔｅｓｔチャンバ内でのエージング中、５５０ｗ／ｍ２において、２５０ｎｍ〜７６５ｎｍのスペクトルの光に試料を晒した。評価のために、約０．６Ｌ／ｍｉｎでＮＯが流れている５０％の相対湿度のＮＯｘ分析装置に試料を入れた。読取りは、７．２２Ｗ／ｍ２の蛍光（４００ｎｍ〜７５０ｎｍのスペクトル）を加えながら、６．６３Ｗ／ｍ２の紫外光（２９０ｎｍ〜４００ｎｍのスペクトル）の影響下で実施された。各試験においては、ＮＯｘ濃度の読取りが、光を加えることなく実施された後、やはり、光を加えて、光触媒条件下におけるＮＯｘの低減を評価した。
試験結果のデータは、下記の表１４及び表１５に提供されている。試験結果は、図６〜図９にグラフにより示されている。ＮＯｘ低減率％を式１に従って計算した。試験試料の色の外観も、紫外光条件下の試験法の最中に評価した。試料の目視評価が、表１６に提供されている。さらに、様々な試験試料のＬ＊値、ａ＊値及びｂ＊値が、表１７〜表１９に提供されている。試験法により、白色コーティング層を覆う透明なＴｉＯ２ゾルの組み合わせは、平均して、改善されたＮＯｘの低減をもたらすことが示された。このような改善は一般に、白色層のみからできたコーティング又は透明なＴｉＯ２ゾルのみからできたコーティングとの比較で確認された。
本開示は以下の実施形態を含む。
［１］
基体、
入射光の少なくとも約６０％を反射するようになされた前記基体上の第１のコーティング層、及び
実質的に透明又は半透明であり、光触媒作用のある二酸化チタンを含む、前記第１のコーティング層を覆った第２のコーティング層を備える、積層構造体。
［２］
基体が、セメント質、木材、金属、メーソンリー、プラスチック、紙又は石膏である、［１］に記載の積層構造体。
［３］
第１のコーティング層が、塗料である、［１］に記載の積層構造体。
［４］
第１のコーティング層が、白系の可視色を有する、［１］に記載の積層構造体。
［５］
第１のコーティングの色が、約９０超のＬ ＊ 値、約−５〜約＋５のａ ＊ 値及び約−２及び約＋１０のｂ ＊ 値によって規定されている、［１］に記載の積層構造体。
［６］
紫外光への１００時間の曝露後、第１のコーティングの色が、９５．０〜９７．０のＬ ＊ 値、−１．５０〜−０．５０のａ ＊ 値及び１．０〜４．０のｂ ＊ 値によって規定されるという条件、及び
紫外光への１３００時間の曝露後、第１のコーティングの色が、９５．０〜９７．５のＬ ＊ 値、−１．００〜−０．４５のａ ＊ 値及び１．０〜２．５のｂ ＊ 値によって規定されるという条件
のうちの１つが、満たされている、［５］に記載の積層構造体。
［７］
第２のコーティング層が、約０．１重量％〜約３０重量％の二酸化チタンを含む、［１］に記載の積層構造体。
［８］
光触媒作用のある二酸化チタンが、１００ｎｍ未満の平均サイズを有する粒子の形態である、［１］に記載の積層構造体。
［９］
第１のコーティング層が、白色顔料を含む、［１］に記載の積層構造体。
［１０］
第２のコーティング層が、ＮＯｘの酸化を触媒するようになされている、［１］に記載の積層構造体。
［１１］
第１のコーティング層を覆う第２のコーティング層の組み合わせが、第２のコーティング層それ自体に比べて増加した速度にてＮＯｘの酸化を触媒するのに有効である、［１０］に記載の積層構造体。
［１２］
増加した速度が、相乗効果に起因する、［１１］に記載の積層構造体。
［１３］
第１のコーティング層を覆う第２のコーティング層の組み合わせによるＮＯｘの酸化が、第２の層それ自体によるＮＯ ｘ の酸化より少なくとも約１０％大きい、［１１］に記載の積層構造体。
［１４］
基体構造の付近にあるＮＯ ｘ を除去する方法であって、
前記基体構造の表面の少なくとも一部に、入射光の少なくとも約６０％を反射するようになされた第１のコーティング材料の層を備え付けること及び
実質的に透明又は半透明であり、前記基体構造の付近にあるＮＯｘの少なくとも一部の酸化を触媒するのに有効な量の光触媒作用のある二酸化チタンを含む、第２のコーティング材料の層を、前記第１のコーティング材料の前記層を覆うように設けること
を含む、方法。
［１５］
基体構造が、立体駐車場又は道路構造である、［１４］に記載の方法。
［１６］
光触媒作用のあるＴｉＯ ２ 材料によってＮＯｘの低減を改善する方法であって、
前記光触媒作用のあるＴｉＯ ２ 材料を含む透明又は半透明な層を、入射光の少なくとも約６０％を反射するようなされたある材料からできたさらなる層と、前記透明又は半透明な層が前記さらなる層の上に覆うように組み合わせることを含み、
前記さらなる層を覆う前記透明又は半透明な層の組み合わせが、前記透明又は半透明な層それ自体に比べて増加した速度にてＮＯｘの酸化を触媒するのに有効である、
方法。
［１７］
増加した速度が、相乗効果に起因する、［１６］に記載の方法。
［１８］
前記さらなる層を覆う透明又は半透明な層の組み合わせによるＮＯｘの酸化が、透明又は半透明な層それ自体によるＮＯｘの酸化より少なくとも約１０％大きい、［１６］に記載の方法。
［１９］
第１のコーティング層又はある材料からできたさらなる層が、白系の可視色を有する、［１４］又は［１６］に記載の方法。
［２０］
第１のコーティング層又はある材料からできたさらなる層が、約９０超のＬ ＊ 値、約−５〜約＋５のａ ＊ 値及び約−２〜約＋１０のｂ ＊ 値によって規定された色を有する、［１４］又は［１６］に記載の方法。
［２１］
紫外光への１００時間の曝露後、第１のコーティング層又はある材料からできたさらなる層の色が、９５．０〜９７．０のＬ ＊ 値、−１．５０〜−０．５０のａ ＊ 値及び１．０〜４．０のｂ ＊ 値によって規定されるという条件、及び
紫外光への１３００時間の曝露後、第１のコーティング層又はある材料からできたさらなる層の色が、９５．０〜９７．５のＬ ＊ 値、−１．００〜−０．４５のａ ＊ 値及び１．０〜２．５のｂ ＊ 値によって規定されるという条件
のうちの１つが、満たされている、［２０］に記載の方法。
数多くの本発明の修正形態及び他の実施形態が、上記の記述において提供された教示の利益を受ける、本発明が属する分野の当業者によって想到される。したがって、本発明は、開示された特定の実施形態に限定すべきでなく、修正形態及び他の実施形態は、添付の特許請求の範囲に含まれるように意図されていることを理解すべきである。本明細書において、特定の用語が採用されているが、これらの用語は、一般的な説明用の意味においてのみ使用されており、限定を目的として使用されているわけではない。
［１］
基体、
入射光の少なくとも約６０％を反射するようになされた前記基体上の第１のコーティング層、及び
実質的に透明又は半透明であり、光触媒作用のある二酸化チタンを含む、前記第１のコーティング層を覆った第２のコーティング層を備える、積層構造体。
［２］
基体が、セメント質、木材、金属、メーソンリー、プラスチック、紙又は石膏である、［１］に記載の積層構造体。
［３］
第１のコーティング層が、塗料である、［１］に記載の積層構造体。
［４］
第１のコーティング層が、白系の可視色を有する、［１］に記載の積層構造体。
［５］
第１のコーティングの色が、約９０超のＬ ＊ 値、約−５〜約＋５のａ ＊ 値及び約−２及び約＋１０のｂ ＊ 値によって規定されている、［１］に記載の積層構造体。
［６］
紫外光への１００時間の曝露後、第１のコーティングの色が、９５．０〜９７．０のＬ ＊ 値、−１．５０〜−０．５０のａ ＊ 値及び１．０〜４．０のｂ ＊ 値によって規定されるという条件、及び
紫外光への１３００時間の曝露後、第１のコーティングの色が、９５．０〜９７．５のＬ ＊ 値、−１．００〜−０．４５のａ ＊ 値及び１．０〜２．５のｂ ＊ 値によって規定されるという条件
のうちの１つが、満たされている、［５］に記載の積層構造体。
［７］
第２のコーティング層が、約０．１重量％〜約３０重量％の二酸化チタンを含む、［１］に記載の積層構造体。
［８］
光触媒作用のある二酸化チタンが、１００ｎｍ未満の平均サイズを有する粒子の形態である、［１］に記載の積層構造体。
［９］
第１のコーティング層が、白色顔料を含む、［１］に記載の積層構造体。
［１０］
第２のコーティング層が、ＮＯｘの酸化を触媒するようになされている、［１］に記載の積層構造体。
［１１］
第１のコーティング層を覆う第２のコーティング層の組み合わせが、第２のコーティング層それ自体に比べて増加した速度にてＮＯｘの酸化を触媒するのに有効である、［１０］に記載の積層構造体。
［１２］
増加した速度が、相乗効果に起因する、［１１］に記載の積層構造体。
［１３］
第１のコーティング層を覆う第２のコーティング層の組み合わせによるＮＯｘの酸化が、第２の層それ自体によるＮＯ ｘ の酸化より少なくとも約１０％大きい、［１１］に記載の積層構造体。
［１４］
基体構造の付近にあるＮＯ ｘ を除去する方法であって、
前記基体構造の表面の少なくとも一部に、入射光の少なくとも約６０％を反射するようになされた第１のコーティング材料の層を備え付けること及び
実質的に透明又は半透明であり、前記基体構造の付近にあるＮＯｘの少なくとも一部の酸化を触媒するのに有効な量の光触媒作用のある二酸化チタンを含む、第２のコーティング材料の層を、前記第１のコーティング材料の前記層を覆うように設けること
を含む、方法。
［１５］
基体構造が、立体駐車場又は道路構造である、［１４］に記載の方法。
［１６］
光触媒作用のあるＴｉＯ ２ 材料によってＮＯｘの低減を改善する方法であって、
前記光触媒作用のあるＴｉＯ ２ 材料を含む透明又は半透明な層を、入射光の少なくとも約６０％を反射するようなされたある材料からできたさらなる層と、前記透明又は半透明な層が前記さらなる層の上に覆うように組み合わせることを含み、
前記さらなる層を覆う前記透明又は半透明な層の組み合わせが、前記透明又は半透明な層それ自体に比べて増加した速度にてＮＯｘの酸化を触媒するのに有効である、
方法。
［１７］
増加した速度が、相乗効果に起因する、［１６］に記載の方法。
［１８］
前記さらなる層を覆う透明又は半透明な層の組み合わせによるＮＯｘの酸化が、透明又は半透明な層それ自体によるＮＯｘの酸化より少なくとも約１０％大きい、［１６］に記載の方法。
［１９］
第１のコーティング層又はある材料からできたさらなる層が、白系の可視色を有する、［１４］又は［１６］に記載の方法。
［２０］
第１のコーティング層又はある材料からできたさらなる層が、約９０超のＬ ＊ 値、約−５〜約＋５のａ ＊ 値及び約−２〜約＋１０のｂ ＊ 値によって規定された色を有する、［１４］又は［１６］に記載の方法。
［２１］
紫外光への１００時間の曝露後、第１のコーティング層又はある材料からできたさらなる層の色が、９５．０〜９７．０のＬ ＊ 値、−１．５０〜−０．５０のａ ＊ 値及び１．０〜４．０のｂ ＊ 値によって規定されるという条件、及び
紫外光への１３００時間の曝露後、第１のコーティング層又はある材料からできたさらなる層の色が、９５．０〜９７．５のＬ ＊ 値、−１．００〜−０．４５のａ ＊ 値及び１．０〜２．５のｂ ＊ 値によって規定されるという条件
のうちの１つが、満たされている、［２０］に記載の方法。
数多くの本発明の修正形態及び他の実施形態が、上記の記述において提供された教示の利益を受ける、本発明が属する分野の当業者によって想到される。したがって、本発明は、開示された特定の実施形態に限定すべきでなく、修正形態及び他の実施形態は、添付の特許請求の範囲に含まれるように意図されていることを理解すべきである。本明細書において、特定の用語が採用されているが、これらの用語は、一般的な説明用の意味においてのみ使用されており、限定を目的として使用されているわけではない。
Claims (11)
- 基体、
入射光の少なくとも６０％を反射するようになされた前記基体上の第１のコーティング層、及び
透明又は半透明であり、光触媒作用のある二酸化チタンを含む、前記第１のコーティング層を覆った第２のコーティング層
を備え、
前記第２のコーティング層が、０．１重量％〜３０重量％の二酸化チタンを含む、
ＮＯｘ低減用積層構造体。
- 基体が、セメント質、木材、金属、メーソンリー、プラスチック、紙又は石膏である、請求項１に記載の積層構造体。
- 第１のコーティング層が、塗料である、請求項１又は２に記載の積層構造体。
- 第１のコーティング層が、白系の可視色を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の積層構造体。
- 第１のコーティングの色が、９０超のＬ＊値、−５〜＋５のａ＊値、及び−２〜＋１０のｂ＊値によって規定されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の積層構造体。
- 紫外光への１００時間の曝露後、第１のコーティングの色が、９５．０〜９７．０のＬ＊値、−１．５０〜−０．５０のａ＊値及び１．０〜４．０のｂ＊値によって規定されるという条件、及び
紫外光への１３００時間の曝露後、第１のコーティングの色が、９５．０〜９７．５のＬ＊値、−１．００〜−０．４５のａ＊値及び１．０〜２．５のｂ＊値によって規定されるという条件
のうちの１つが、満たされている、請求項５に記載の積層構造体。 - 光触媒作用のある二酸化チタンが、１００ｎｍ未満の平均サイズを有する粒子の形態である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の積層構造体。
- 第１のコーティング層が、白色顔料を含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の積層構造体。
- 第１のコーティング層を覆う第２のコーティング層の組み合わせが、第２のコーティング層それ自体に比べて増加した速度にてＮＯｘの酸化を触媒するのに有効である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の積層構造体。
- 増加した速度が、第２のコーティング層と第１のコーティング層との間の相乗効果に起因する、請求項９に記載の積層構造体。
- 第１のコーティング層を覆う第２のコーティング層の組み合わせによるＮＯｘの酸化が、第２の層それ自体によるＮＯｘの酸化より少なくとも１０％大きい、請求項９又は１０に記載の積層構造体。
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