JPH10287239A - Stone flying accident-preventing rolling stock - Google Patents

Stone flying accident-preventing rolling stock

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Publication number
JPH10287239A
JPH10287239A JP9113481A JP11348197A JPH10287239A JP H10287239 A JPH10287239 A JP H10287239A JP 9113481 A JP9113481 A JP 9113481A JP 11348197 A JP11348197 A JP 11348197A JP H10287239 A JPH10287239 A JP H10287239A
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JP
Japan
Prior art keywords
photocatalyst
water
surface layer
layer
railway vehicle
Prior art date
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Application number
JP9113481A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Makoto Hayakawa
信 早川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toto Ltd
Original Assignee
Toto Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Toto Ltd filed Critical Toto Ltd
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Publication of JPH10287239A publication Critical patent/JPH10287239A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make the snow adhered to a body hard to fall by providing a surface layer containing a photocatalytic particle on the outer surface of a rolling stock, and making the surface of the layer hydrophilic according to the light excitation of the photocatalyst. SOLUTION: In the outer surface of a rolling stock, a layer containing a photocatalyst is formed on the surface of a base. When the surface layer consists of only the photocatalyst, the photocatalyst preferably consists of an oxide. Since the oxide is hydrophilic in the state where the environmental contaminant is not adsorbed, the contaminant is eliminated by light exciting effect to form an adsorptive water layer, whereby an uniform water membrane apt to show hydrophilic property can be formed. The high hydrophilic property means the property extremely familiar with water when it is dropped on the surface, and more specifically, the state where water wet angle is about 10 deg. or less, more preferably, about 5 deg. or less.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、車体着雪の落下に
よる飛石事故を防止することを可能とする鉄道車両に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a railway vehicle capable of preventing a stepping stone accident caused by falling snow on a vehicle body.

【0002】[0002]

【従来の技術】雪や氷による被害は、交通機関において
深刻な問題である。とりわけ、車体着雪の落下による飛
石事故は、例えば、東海道新幹線では砕石軌道(有道床
軌道)であるため、冬季に車体着雪の落下による飛石事
故が発生しやすく、その防止対策としての徐行運転が列
車の遅延を招き、利用者に多大な迷惑を与えている(Ma
terials Life Vol.3,No.1(1991),p.48)。
BACKGROUND OF THE INVENTION Snow and ice damage is a serious problem in transportation. In particular, a stepping stone accident caused by falling snow on a car body is, for example, a crushed stone track (tracked track) on the Tokaido Shinkansen. Has caused delays in trains, causing a great deal of inconvenience to passengers (Ma
terials Life Vol.3, No.1 (1991), p.48).

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明では、
車体着雪の落下の生じにくい表面を有し、かつその性質
を長期にわたり維持可能な鉄道車両を提供することを目
的とする。
Therefore, in the present invention,
It is an object of the present invention to provide a railway vehicle having a surface on which snowfall of a vehicle body does not easily fall and capable of maintaining its properties for a long period of time.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明は、光触媒を含有
する表面層を形成した部材において、光触媒を光励起す
ると、部材の表面が高度に親水化されるという発見に基
づく。この現象は以下に示す機構により進行すると考え
られる。すなわち、光触媒の価電子帯上端と伝導帯下端
とのエネルギ−ギャップ以上のエネルギ−を有する光が
光触媒に照射されると、光触媒の価電子帯中の電子が励
起されて伝導電子と正孔が生成し、そのいずれかまたは
双方の作用により、おそらく表面に極性が付与され、水
や水酸基等の極性成分が集められる。そして伝導電子と
正孔のいずれかまたは双方と、上記極性成分との協調的
な作用により、表面に化学吸着水が吸着し、さらに物理
吸着水層がその上に形成されるのである。また、一旦部
材表面が高度に親水化されたならば、部材を暗所に保持
しても、表面の親水性はある程度の期間持続する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is based on the discovery that, in a member having a surface layer containing a photocatalyst formed thereon, when the photocatalyst is photoexcited, the surface of the member is highly hydrophilized. This phenomenon is considered to proceed by the following mechanism. That is, when light having energy equal to or more than the energy gap between the upper end of the valence band and the lower end of the conduction band of the photocatalyst is irradiated on the photocatalyst, the electrons in the valence band of the photocatalyst are excited, and the conduction electrons and holes are generated. Produced, either or both of these actions, presumably polarize the surface, collecting polar components such as water and hydroxyl groups. Then, due to the coordinated action of one or both of the conduction electrons and holes and the polar component, the chemically adsorbed water is adsorbed on the surface, and a physically adsorbed water layer is formed thereon. Further, once the surface of the member is highly hydrophilized, the hydrophilicity of the surface is maintained for a certain period even if the member is kept in a dark place.

【0005】本発明では、車両の外表面に、光触媒粒子
を含有する表面層を備え、前記光触媒の光励起に応じ
て、前記層の表面は親水性を呈するようになることを特
徴とする飛石事故防止性鉄道車両を提供する。ところ
で、車両外表面への着雪は付着した雪が一部融解しなが
ら固着し、その過程が繰り返されながら堆積していくこ
とにより生じると考えられ、また飛石状のものが落下す
るのは、氷核が場所により不均一に成長しながら堆積す
るために、表面に凸凹が生じ、列車走行時に凸部に遠心
力、振動等による力が余計に加わるために生じると考え
られる。光触媒を含有する表面層を備えることにより、
光触媒の光励起に応じて、表面層の表面は親水性を呈す
るので、付着した雪が一部融解する際に一様化されてし
まい、従って氷核が形成されにくく、そのため少なくと
も表面に凸凹に着雪することがない。従って、飛石状の
着雪の飛散が有効に防止される。本発明の好ましい態様
においては、鉄道車両外表面は凸凹がない方が好まし
い。表面の平均粗さRaが10μm以下だと好ましく、
Raが1μm以下だとより好ましい。
According to the present invention, a stepping stone accident is provided in which a surface layer containing photocatalyst particles is provided on the outer surface of a vehicle, and the surface of the layer becomes hydrophilic in response to photoexcitation of the photocatalyst. Provide an anti-railroad vehicle. By the way, it is considered that snow accretion on the outer surface of the vehicle is caused by the fact that the attached snow solidifies while melting partly and accumulates while the process is repeated. It is conceivable that the nuclei are deposited while growing non-uniformly in some places, so that irregularities are generated on the surface, and extra force due to centrifugal force, vibration, etc. is applied to the convex parts when the train is running. By providing a surface layer containing a photocatalyst,
Since the surface of the surface layer becomes hydrophilic in response to the photoexcitation of the photocatalyst, the attached snow is uniform when a part of the snow melts, and therefore ice nuclei are hardly formed, so that at least the surface is unevenly snowed. Never do. Therefore, the scattering of the stepped snow is effectively prevented. In a preferred embodiment of the present invention, it is preferable that the outer surface of the railway vehicle has no irregularities. It is preferable that the average roughness Ra of the surface is 10 μm or less,
More preferably, Ra is 1 μm or less.

【0006】本発明の好ましい態様においては、表面層
には、さらにシリカが含有されているようにする。シリ
カが含有されることにより、表面が水濡れ角0゜に近い
高度の親水性を呈しやすくなると共に、暗所に保持した
ときの親水維持性が向上する。その理由はシリカは構造
中に水を蓄えることができることと関係していると思わ
れる。
In a preferred embodiment of the present invention, the surface layer further contains silica. By containing silica, the surface is likely to exhibit a high degree of hydrophilicity near a water wetting angle of 0 °, and the hydrophilicity retention when held in a dark place is improved. The reason seems to be related to the fact that silica can store water in its structure.

【0007】本発明の好ましい態様においては、表面層
には、さらに固体酸が含有されているようにする。固体
酸が含有されることにより、表面が水濡れ角0゜に近い
高度の親水性を呈しやすくなると共に、暗所に保持した
ときの親水維持性が向上する。その理由は表面層に固体
酸が含有されると、表面の極性が、光の有無にかかわら
ず大きな状態にあるために、疎水性分子よりも極性分子
である水分子を選択的に吸着させやすい。そのため安定
な物理吸着水層が形成されやすく、暗所に保持しても、
表面の親水性をかなり長期にわたり高度に維持できる。
In a preferred embodiment of the present invention, the surface layer further contains a solid acid. When the solid acid is contained, the surface is likely to exhibit a high degree of hydrophilicity near a water wetting angle of 0 °, and the hydrophilicity retention when kept in a dark place is improved. The reason is that when a solid acid is contained in the surface layer, the polarity of the surface is large regardless of the presence or absence of light, so it is easier to selectively adsorb water molecules that are polar molecules than hydrophobic molecules. . Therefore, a stable physical adsorption water layer is easily formed, and even if it is kept in a dark place,
Surface hydrophilicity can be maintained at a high level for a fairly long time.

【0008】本発明の好ましい態様においては、表面層
には、さらにシリコ−ンが含有されているようにする。
シリコ−ンが含有されることにより、光触媒の光励起に
よって、シリコ−ン中のシリコン原子に結合する有機基
の少なくとも一部が水酸基に置換され、さらにその上に
物理吸着水層が形成されることにより、表面が水濡れ角
0゜に近い高度の親水性を呈するようになると共に、暗
所に保持したときの親水維持性が向上する。
In a preferred embodiment of the present invention, the surface layer further contains silicon.
When silicon is contained, at least a part of the organic group bonded to the silicon atom in the silicon is replaced by a hydroxyl group by photoexcitation of the photocatalyst, and a physical adsorption water layer is formed thereon. As a result, the surface exhibits a high degree of hydrophilicity close to the water wetting angle of 0 °, and the hydrophilicity retention when held in a dark place is improved.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】次に、本発明の具体的な構成につ
いて説明する。本発明における鉄道車両の外表面には、
図1又は図2に示すように、基材の表面に光触媒を含む
層が形成されている。
Next, a specific configuration of the present invention will be described. On the outer surface of the railway vehicle in the present invention,
As shown in FIG. 1 or FIG. 2, a layer containing a photocatalyst is formed on the surface of the substrate.

【0010】図1においては、表面層が光触媒のみから
なる場合には、光触媒は酸化物であることが好ましい。
そうすることにより、酸化物は環境中の汚染物質が吸着
していない状態では親水性を示すので、光励起作用によ
りその汚染物質を排斥させ、吸着水層を形成させること
で、親水性を呈しやすく、一様な水膜が形成できる。図
2において、Mは金属元素を示す。従って、図2の場
合、最表面は一般の無機酸化物からなる。この場合も、
酸化物は環境中の汚染物質が吸着していない状態では親
水性を示すので、上記無機酸化物以外に表面層に混入す
る光触媒の光励起作用によりその汚染物質を排斥させ、
吸着水層を形成させることで、一様な水膜が形成でき
る。
In FIG. 1, when the surface layer comprises only a photocatalyst, the photocatalyst is preferably an oxide.
By doing so, the oxide shows hydrophilicity in the state where the pollutants in the environment are not adsorbed, so that the pollutants are rejected by the photoexcitation action and the adsorbed water layer is formed, so that the oxides easily exhibit hydrophilicity. A uniform water film can be formed. In FIG. 2, M represents a metal element. Therefore, in the case of FIG. 2, the outermost surface is made of a general inorganic oxide. Again,
Since the oxide shows hydrophilicity in a state where the pollutant in the environment is not adsorbed, the pollutant is rejected by a photoexcitation effect of a photocatalyst mixed into the surface layer other than the inorganic oxide,
By forming the adsorbed water layer, a uniform water film can be formed.

【0011】光触媒とは、その結晶の伝導帯と価電子帯
との間のエネルギ−ギャップよりも大きなエネルギ−
(すなわち短い波長)の光(励起光)を照射したとき
に、価電子帯中の電子の励起(光励起)が生じて、伝導
電子と正孔を生成しうる物質をいい、例えば、アナタ−
ゼ型酸化チタン、ルチル型酸化チタン、酸化錫、酸化亜
鉛、三酸化二ビスマス、三酸化タングステン、酸化第二
鉄、チタン酸ストロンチウム等が好適に利用できる。こ
こで光触媒の光励起に用いる光源としては、太陽光;街
灯、常夜灯等の環境にある光源;専用の照射光源等が利
用できる。専用の照射光源としてはメタルハライドラン
プ、ブラックライトランプ、キセノンランプ、水銀灯な
どが好適に利用できる。光触媒の光励起により、基材表
面が高度に親水化されるためには、励起光の照度は、
0.001mW/cm2以上あればよいが、0.01m
W/cm2以上だと好ましく、0.1mW/cm2以上だ
とより好ましい。
A photocatalyst has an energy larger than the energy gap between the conduction band and the valence band of the crystal.
A substance capable of generating conduction electrons and holes by excitation of electrons in the valence band (photoexcitation) when irradiated with light (excitation light) having a short wavelength (excitation light).
Ze-type titanium oxide, rutile-type titanium oxide, tin oxide, zinc oxide, bismuth trioxide, tungsten trioxide, ferric oxide, strontium titanate and the like can be suitably used. Here, as a light source used for photoexcitation of the photocatalyst, there can be used sunlight; a light source in an environment such as a streetlight or a nightlight; As a dedicated irradiation light source, a metal halide lamp, a black light lamp, a xenon lamp, a mercury lamp and the like can be suitably used. In order for the substrate surface to be highly hydrophilic by photoexcitation of the photocatalyst, the illuminance of the excitation light must be
0.001 mW / cm 2 or more is sufficient,
It is preferably at least W / cm 2, more preferably at least 0.1 mW / cm 2 .

【0012】光触媒を含有する表面層の膜厚は、0.4
μm以下にするのが好ましい。そうすれば、光の乱反射
による白濁を防止することができ、表面層は実質的に透
明となる。さらに、光触媒を含有する表面層の膜厚を
0.2μm以下にすると一層好ましい。そうすれば、光
の干渉による表面層の発色を防止することができる。ま
た、表面層が薄ければ薄いほどその透明度は向上する。
更に、膜厚を薄くすれば、表面層の耐摩耗性が向上す
る。上記表面層の表面に、更に、親水化可能な耐摩耗性
又は耐食性の保護層や他の機能膜を設けても良い。
The thickness of the surface layer containing the photocatalyst is 0.4
It is preferable that the thickness be not more than μm. Then, cloudiness due to irregular reflection of light can be prevented, and the surface layer becomes substantially transparent. More preferably, the thickness of the surface layer containing the photocatalyst is 0.2 μm or less. Then, it is possible to prevent the surface layer from being colored by light interference. Also, the thinner the surface layer, the better its transparency.
Further, when the film thickness is reduced, the wear resistance of the surface layer is improved. The surface of the surface layer may be further provided with a wear-resistant or corrosion-resistant protective layer capable of being made hydrophilic and other functional films.

【0013】上記表面層には、Ag、Cu、Znのよう
な金属を添加することができる。前記金属を添加した表
面層は、表面に付着した細菌や黴を暗所でも死滅させる
ことができる。
A metal such as Ag, Cu, or Zn can be added to the surface layer. The surface layer to which the metal is added can kill bacteria and fungi attached to the surface even in a dark place.

【0014】上記表面層には、Pt、Pd、Ru、R
h、Ir、Osのような白金族金属を添加することがで
きる。前記金属を添加した表面層は、光触媒の酸化還元
活性を増強でき、脱臭浄化作用等が向上する。また、光
触媒以外に固体酸を添加した場合には、白金族金属の添
加により固体酸の酸度が向上するので、親水維持性も向
上し、付着水の水膜化がより促進されると共に、ある程
度長期間光触媒に励起光が照射されない場合の親水維持
性も向上する。上記表面層には、Moが添加されていて
もよい。この場合も光触媒以外に固体酸を添加した場合
に、固体酸の酸度が向上するので、親水維持性も向上
し、付着水の水膜化がより促進されると共に、ある程度
長期間光触媒に励起光が照射されない場合の親水維持性
も向上する。
The surface layer includes Pt, Pd, Ru, R
A platinum group metal such as h, Ir, Os can be added. The surface layer to which the metal is added can enhance the oxidation-reduction activity of the photocatalyst and improve the deodorizing and purifying action and the like. In addition, when a solid acid is added in addition to the photocatalyst, the acidity of the solid acid is improved by the addition of a platinum group metal, so that the hydrophilicity is also improved, and the formation of a water film on the attached water is further promoted. The hydrophilicity when the excitation light is not irradiated to the photocatalyst for a long period of time is also improved. Mo may be added to the surface layer. Also in this case, when a solid acid is added in addition to the photocatalyst, the acidity of the solid acid is improved, so that the hydrophilicity retention property is also improved, the water film of the attached water is further promoted, and the photocatalyst is excited for a long period of time. Is also improved when not irradiated.

【0015】基材がナトリウムのようなアルカリ網目修
飾イオンを含むガラス(ソ−ダライムガラス、並板ガラ
ス等)の場合には、基材と表面層との間にシリカ等の中
間層を形成してもよい。そうすれば、焼成中にアルカリ
網目修飾イオンが基材から表面層へ拡散するのが防止さ
れ、光触媒機能がよりよく発揮される。
When the substrate is a glass containing alkali network modifying ions such as sodium (soda lime glass, side-by-side glass, etc.), an intermediate layer such as silica is formed between the substrate and the surface layer. You may. Then, the diffusion of the alkali network modifying ions from the base material to the surface layer during the firing is prevented, and the photocatalytic function is more effectively exhibited.

【0016】親水性とは、表面に水を滴下したときにな
じみやすい性質をいい、一般に水濡れ角が90゜未満の
状態をいう。本発明における高度の親水性とは、表面に
水を滴下したときに非常になじみやすい性質をいい、よ
り具体的には水濡れ角が20゜以下、好ましくは10゜
以下程度、より好ましくは5゜以下程度になる状態をい
う。
The term "hydrophilic" refers to the property of being easily conformed when water is dropped on the surface, and generally refers to a state where the water wetting angle is less than 90 °. The high hydrophilicity in the present invention refers to a property that is very compatible when water is dropped on the surface, and more specifically, a water wetting angle is 20 ° or less, preferably about 10 ° or less, more preferably 5 ° or less.状態 Refers to the state of being below.

【0017】本発明における固体酸とは、固体酸化物を
構成要素に含む酸をいい、具体的には、硫酸担持Al2
3、硫酸担持TiO2、硫酸担持ZrO2、硫酸担持S
nO2、硫酸担持Fe23、硫酸担持SiO2、硫酸担持
HfO2、TiO2/WO3、WO3/SnO2、WO3/Z
rO2、WO3/Fe23、SiO2・Al23、TiO2
/SiO2、TiO2/Al23、TiO2/ZrO2等が
好適に利用できる。
[0017] The solid acid of the present invention refers to acid comprising the components of the solid oxide, specifically, sulfuric acid supported Al 2
O 3 , sulfuric acid supported TiO 2 , sulfuric acid supported ZrO 2 , sulfuric acid supported S
nO 2 , sulfuric acid supported Fe 2 O 3 , sulfuric acid supported SiO 2 , sulfuric acid supported HfO 2 , TiO 2 / WO 3 , WO 3 / SnO 2 , WO 3 / Z
rO 2, WO 3 / Fe 2 O 3, SiO 2 · Al 2 O 3, TiO 2
/ SiO 2 , TiO 2 / Al 2 O 3 , TiO 2 / ZrO 2 and the like can be suitably used.

【0018】次に、表面層の形成方法について説明す
る。まず表面層が光触媒のみからなる場合の製法につい
て、光触媒がアナタ−ゼ型酸化チタンの場合を例にとり
説明する。この場合の方法は、大別して3つの方法があ
る。1つの方法はゾル塗布焼成法であり、他の方法は有
機チタネ−ト法であり、他の方法は電子ビ−ム蒸着法で
ある。 (1)ゾル塗布焼成法 アナタ−ゼ型酸化チタンゾルを、基材表面に、スプレ−
コ−ティング法、ディップコ−ティング法、フロ−コ−
ティング法、スピンコ−ティング法、ロ−ルコ−ティン
グ法等の方法で塗布し、焼成する。 (2)有機チタネ−ト法 チタンアルコキシド(テトラエトキシチタン、テトラメ
トキシチタン、テトラプロポキシチタン、テトラブトキ
シチタン等)、チタンアセテ−ト、チタンキレ−ト等の
有機チタネ−トに加水分解抑制剤(塩酸、エチルアミン
等)を添加し、アルコ−ル(エタノ−ル、プロパノ−
ル、ブタノ−ル等)などの非水溶媒で希釈した後、部分
的に加水分解を進行させながら又は完全に加水分解を進
行させた後、混合物をスプレ−コ−ティング法、ディッ
プコ−ティング法、フロ−コ−ティング法、スピンコ−
ティング法、ロ−ルコ−ティング法等の方法で塗布し、
乾燥させる。乾燥により、有機チタネ−トの加水分解が
完遂して水酸化チタンが生成し、水酸化チタンの脱水縮
重合により無定型酸化チタンの層が基材表面に形成され
る。その後、アナタ−ゼの結晶化温度以上の温度で焼成
して、無定型酸化チタンをアナタ−ゼ型酸化チタンに相
転移させる。 (3)電子ビ−ム蒸着法 酸化チタンのタ−ゲットに電子ビ−ムを照射することに
より、基材表面に無定型酸化チタンの層を形成する。そ
の後、アナタ−ゼの結晶化温度以上の温度で焼成して、
無定型酸化チタンをアナタ−ゼ型酸化チタンに相転移さ
せる。
Next, a method for forming the surface layer will be described. First, a production method in the case where the surface layer is made of only a photocatalyst will be described with reference to an example where the photocatalyst is an anatase type titanium oxide. In this case, there are roughly three methods. One method is a sol coating and baking method, the other method is an organic titanate method, and the other method is an electron beam evaporation method. (1) Sol coating and baking method An anatase type titanium oxide sol is sprayed on the surface of a substrate.
Coating method, dip coating method, flow coating
It is applied by a coating method, a spin coating method, a roll coating method, or the like, and baked. (2) Organic titanate method Titanium alkoxides (tetraethoxytitanium, tetramethoxytitanium, tetrapropoxytitanium, tetrabutoxytitanium, etc.), titanium acetate, titanium chelate, and other organic titanates are treated with a hydrolysis inhibitor (hydrochloric acid, Ethylamine, etc.), and alcohol (ethanol, propanol)
, Butanol, etc.), and after partially or completely proceeding the hydrolysis, the mixture is spray-coated, dip-coated. , Flow coating method, Spin coating
Coating method, roll coating method, etc.
dry. By drying, hydrolysis of the organic titanate is completed to produce titanium hydroxide, and a layer of amorphous titanium oxide is formed on the surface of the base material by dehydration-condensation polymerization of the titanium hydroxide. Thereafter, the amorphous titanium oxide is calcined at a temperature higher than the crystallization temperature of the anatase to cause a phase transition from the amorphous titanium oxide to the anatase titanium oxide. (3) Electron beam evaporation method An amorphous titanium oxide layer is formed on the surface of a substrate by irradiating a target of titanium oxide with an electron beam. After that, firing at a temperature higher than the crystallization temperature of the anatase,
Amorphous titanium oxide undergoes a phase transition to an anatase type titanium oxide.

【0019】次に、表面層が光触媒とシリカからなる場
合について、光触媒がアナタ−ゼ型酸化チタンの場合を
例にとり説明する。この場合の方法は、例えば、以下の
3つの方法がある。1つの方法はゾル塗布焼成法であ
り、他の方法は有機チタネ−ト法であり、他の方法は4
官能性シラン法である。 (1)ゾル塗布焼成法 アナタ−ゼ型酸化チタンゾルとシリカゾルとの混合液
を、基材表面にスプレ−コ−ティング法、ディップコ−
ティング法、フロ−コ−ティング法、スピンコ−ティン
グ法、ロ−ルコ−ティング法等の方法で塗布し、焼成す
る。 (2)有機チタネ−ト法 チタンアルコキシド(テトラエトキシチタン、テトラメ
トキシチタン、テトラプロポキシチタン、テトラブトキ
シチタン等)、チタンアセテ−ト、チタンキレ−ト等の
有機チタネ−トに加水分解抑制剤(塩酸、エチルアミン
等)とシリカゾルを添加し、アルコ−ル(エタノ−ル、
プロパノ−ル、ブタノ−ル等)などの非水溶媒で希釈し
た後、部分的に加水分解を進行させながら又は完全に加
水分解を進行させた後、混合物をスプレ−コ−ティング
法、ディップコ−ティング法、フロ−コ−ティング法、
スピンコ−ティング法、ロ−ルコ−ティング法等の方法
で塗布し、乾燥させる。乾燥により、有機チタネ−トの
加水分解が完遂して水酸化チタンが生成し、水酸化チタ
ンの脱水縮重合により無定型酸化チタンの層が基材表面
に形成される。その後、アナタ−ゼの結晶化温度以上の
温度で焼成して、無定型酸化チタンをアナタ−ゼ型酸化
チタンに相転移させる。 (3)4官能性シラン法 テトラアルコキシシラン(テトラエトキシシラン、テト
ラプロポキシシラン、テトラブトキシシラン、テトラメ
トキシシラン等)とアナタ−ゼ型酸化チタンゾルとの混
合物を基材の表面にスプレ−コ−ティング法、ディップ
コ−ティング法、フロ−コ−ティング法、スピンコ−テ
ィング法、ロ−ルコ−ティング法等の方法で塗布し、必
要に応じて加水分解させてシラノ−ルを形成した後、加
熱等の方法でシラノ−ルを脱水縮重合に付す。
Next, the case where the surface layer is composed of a photocatalyst and silica will be described with reference to the case where the photocatalyst is an anatase type titanium oxide. In this case, for example, there are the following three methods. One method is a sol coating and baking method, the other method is an organic titanate method, and the other method is a 4 method.
This is a functional silane method. (1) Sol coating and firing method A mixture of an anatase-type titanium oxide sol and silica sol is applied to the surface of a substrate by spray coating, dip coating, or the like.
It is applied by a coating method, a flow coating method, a spin coating method, a roll coating method, or the like, and baked. (2) Organic titanate method Titanium alkoxides (tetraethoxytitanium, tetramethoxytitanium, tetrapropoxytitanium, tetrabutoxytitanium, etc.), titanium acetate, titanium chelate, and other organic titanates are treated with a hydrolysis inhibitor (hydrochloric acid, Ethylamine, etc.) and silica sol are added, and alcohol (ethanol,
After diluting with a non-aqueous solvent such as propanol or butanol, etc. and then partially or completely allowing the hydrolysis to proceed, the mixture is spray-coated, dip-coated. Method, floating coating method,
It is applied by a method such as spin coating or roll coating, and dried. By drying, hydrolysis of the organic titanate is completed to produce titanium hydroxide, and a layer of amorphous titanium oxide is formed on the surface of the base material by dehydration-condensation polymerization of the titanium hydroxide. Thereafter, the amorphous titanium oxide is calcined at a temperature higher than the crystallization temperature of the anatase to cause a phase transition from the amorphous titanium oxide to the anatase titanium oxide. (3) Tetrafunctional silane method A mixture of tetraalkoxysilane (tetraethoxysilane, tetrapropoxysilane, tetrabutoxysilane, tetramethoxysilane, etc.) and an anatase type titanium oxide sol is spray-coated on the surface of the substrate. Method, dip coating method, flow coating method, spin coating method, roll coating method, and the like, and if necessary, hydrolyze to form a silanol, and then heat, etc. The silanol is subjected to dehydration polycondensation by the method described above.

【0020】次に、表面層が光触媒と固体酸からなる場
合について、光触媒がアナタ−ゼ型酸化チタン、固体酸
がTiO2/WO3の場合を例にとり説明する。この場合
の方法は、タングステン酸のアンモニア溶解液とアナタ
−ゼ型酸化チタンゾルとを混合し、必要に応じて希釈液
(水、エタノ−ル等)で希釈した混合物を基材の表面に
スプレ−コ−ティング法、ディップコ−ティング法、フ
ロ−コ−ティング法、スピンコ−ティング法、ロ−ルコ
−ティング法等の方法で塗布し、焼成する。
Next, the case where the surface layer is composed of a photocatalyst and a solid acid will be described with reference to the case where the photocatalyst is an anatase type titanium oxide and the solid acid is TiO 2 / WO 3 . In this case, a method of mixing an ammonia-dissolving solution of tungstic acid with an anatase-type titanium oxide sol and, if necessary, diluting the mixture with a diluting solution (water, ethanol, etc.) on the surface of the substrate is sprayed. Coating, dip coating, flow coating, spin coating, roll coating, etc. are applied and baked.

【0021】次に、表面層が光触媒とシリコ−ンからな
る場合について、光触媒がアナタ−ゼ型酸化チタンの場
合を例にとり説明する。この場合の方法は、未硬化の若
しくは部分的に硬化したシリコ−ン又はシリコ−ンの前
駆体からなる塗料とアナタ−ゼ型酸化チタンゾルとを混
合し、シリコ−ンの前駆体を必要に応じて加水分解させ
た後、混合物を基材の表面にスプレ−コ−ティング法、
ディップコ−ティング法、フロ−コ−ティング法、スピ
ンコ−ティング法、ロ−ルコ−ティング法等の方法で塗
布し、加熱等の方法でシリコ−ンの前駆体の加水分解物
を脱水縮重合に付して、アナタ−ゼ型酸化チタン粒子と
シリコ−ンからなる表面層を形成する。形成された表面
層は、紫外線を含む光の照射によりアナタ−ゼ型酸化チ
タンが光励起されることにより、シリコ−ン分子中のケ
イ素原子に結合した有機基の少なくとも一部を水酸基に
置換され、さらにその上に物理吸着水層が形成されて、
高度の親水性を呈する。ここでシリコ−ンの前駆体に
は、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシ
ラン、メチルトリブトキシシラン、メチルトリプロポキ
シシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエト
キシシラン、エチルトリブトキシシラン、エチルトリプ
ロポキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニ
ルトリエトキシシラン、フェニルトリブトキシシラン、
フェニルトリプロポキシシラン、ジメチルジメトキシシ
ラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチルジブトキシ
シラン、ジメチルジプロポキシシラン、ジエチルジメト
キシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジエチルジブ
トキシシラン、ジエチルジプロポキシシラン、フェニル
メチルジメトキシシラン、フェニルメチルジエトキシシ
ラン、フェニルメチルジブトキシシラン、フェニルメチ
ルジプロポキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリ
メトキシシラン、及びそれらの加水分解物、それらの混
合物が好適に利用できる。
Next, the case where the surface layer is composed of a photocatalyst and a silicon oxide will be described by taking as an example the case where the photocatalyst is an anatase type titanium oxide. The method in this case is to mix an uncured or partially cured silicone or a silicone precursor paint with an anatase type titanium oxide sol, and to prepare the silicone precursor as necessary. After the hydrolysis, the mixture is sprayed on the surface of the substrate,
It is applied by a dip coating method, a flow coating method, a spin coating method, a roll coating method, or the like, and a hydrolysis product of a silicone precursor is subjected to dehydration condensation polymerization by a method such as heating. Then, a surface layer composed of anatase type titanium oxide particles and silicone is formed. In the formed surface layer, at least a part of the organic group bonded to the silicon atom in the silicone molecule is replaced with a hydroxyl group by photoexcitation of the anatase type titanium oxide by irradiation with light including ultraviolet rays, Furthermore, a physisorption water layer is formed on it,
It exhibits a high degree of hydrophilicity. Here, the precursors of silicone include methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, methyltributoxysilane, methyltripropoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, ethyltributoxysilane, and ethyltripropoxysilane. , Phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, phenyltributoxysilane,
Phenyltripropoxysilane, dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, dimethyldibutoxysilane, dimethyldipropoxysilane, diethyldimethoxysilane, diethyldiethoxysilane, diethyldibutoxysilane, diethyldipropoxysilane, phenylmethyldimethoxysilane, phenylmethyl Diethoxysilane, phenylmethyldibutoxysilane, phenylmethyldipropoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, a hydrolyzate thereof, and a mixture thereof can be suitably used.

【0022】[0022]

【実施例】まず、10cm角の塗装鋼板表面に、プライ
マ−塗料(東芝シリコ−ン、PH93をトルエン溶媒で
6倍に希釈した塗料)をスプレ−コ−ティング法にて塗
布後室温で乾燥させて、基板をプライマ−樹脂層で被覆
した。次に、シリコ−ン系ハ−ドコ−ティング剤(東芝
シリコ−ン、トスガ−ド)をフロ−コ−ティング法にて
塗布し、90℃で3時間乾燥し、プライマ−樹脂層の上
にハ−ドコ−ト層を形成した。さらにハ−ドコ−ト層表
面を、コロナ表面処理装置(春日電機)により、電極に
ワイヤ−電極を用い、電極先端と試料表面とのギャップ
2mm、電圧26kV、周波数39kHz、試料送り速
度4.2m/分の条件で、高周波コロナ放電処理して#
1試料を得た。一方、アナタ−ゼ型酸化チタンゾル56
重量部(日産化学、TA−15、平均粒径12nm)と
シリカゾル33重量部(日本合成ゴム、グラスカA液)
を混合し、エタノ−ルで希釈後、更にメチルトリメトキ
シシラン11重量部(日本合成ゴム、グラスカB液)を
添加し、酸化チタン含有塗料組成物を調整した。上記塗
料組成物を、#1試料に、フロ−コ−ティング法にて塗
布し、90℃で3時間熱処理して硬化させ、#2試料を
得た。この#2試料を、紫外線光源(三共電気、ブラッ
クライトブル−(BLB)蛍光灯)を用いて試料の表面
に0.6mW/cm2の紫外線照度で約48時間紫外線
を照射し、#3試料を得た。比較のため、10cm角の
ステンレス鋼板試料も準備した。まず、#3試料とステ
ンレス鋼板試料に水滴を滴下し、滴下後の様子の観察及
び水との接触角の測定を行った。ここで水との接触角は
接触角測定器(協和界面科学、CA−X150)を用
い、滴下後30秒後の水との接触角で評価した。その結
果#3試料はマイクロシリンジから試料表面に水滴を滴
下されると、水滴が一様に水膜状に試料表面を拡がる様
子が観察された。また30秒後の水との接触角は約0゜
まで高度に親水化されていた。それに対し、ステンレス
鋼板試料ではマイクロシリンジから試料表面に水滴を滴
下されると、水滴は表面にややなじむものの、一様に水
膜状になるまでには至らなかった。また30秒後の水と
の接触角は70゜であった。
EXAMPLE First, a primer paint (Toshiba Silicone, a paint obtained by diluting PH93 6 times with a toluene solvent) was applied to a 10 cm square painted steel sheet surface by a spray coating method and then dried at room temperature. Then, the substrate was covered with a primer-resin layer. Next, a silicone-based hard coating agent (Toshiba Silicone, Tosgard) is applied by a flow coating method, dried at 90 ° C. for 3 hours, and placed on the primer resin layer. A hard coat layer was formed. Further, the surface of the hard coat layer was treated with a corona surface treatment device (Kasuga Electric) using a wire electrode as an electrode, a gap of 2 mm between the electrode tip and the sample surface, a voltage of 26 kV, a frequency of 39 kHz, and a sample feed speed of 4.2 m. / Min under high frequency corona discharge treatment #
One sample was obtained. On the other hand, an anatase type titanium oxide sol 56
Parts by weight (Nissan Chemical, TA-15, average particle size 12 nm) and 33 parts by weight of silica sol (Nippon Synthetic Rubber, Glasca A liquid)
Was mixed and diluted with ethanol, and 11 parts by weight of methyltrimethoxysilane (Nippon Synthetic Rubber, Glasca B liquid) was further added to prepare a titanium oxide-containing coating composition. The above coating composition was applied to the # 1 sample by a flow coating method, heat-treated at 90 ° C. for 3 hours, and cured to obtain a # 2 sample. This # 2 sample was irradiated with ultraviolet light at an ultraviolet illuminance of 0.6 mW / cm 2 for about 48 hours using an ultraviolet light source (Sankyo Electric Co., Ltd., Black Light Blue (BLB) fluorescent lamp) at an ultraviolet illuminance of 0.6 mW / cm 2. I got For comparison, a 10 cm square stainless steel plate sample was also prepared. First, a water drop was dropped on the # 3 sample and the stainless steel plate sample, and the state after the drop was observed and the contact angle with water was measured. Here, the contact angle with water was evaluated using a contact angle measuring device (Kyowa Interface Science, CA-X150) based on the contact angle with water 30 seconds after dropping. As a result, when a water drop was dropped on the sample surface from the microsyringe in the # 3 sample, it was observed that the water droplet spread uniformly on the sample surface in the form of a water film. Further, the contact angle with water after 30 seconds was highly hydrophilized to about 0 °. On the other hand, in the case of a stainless steel plate sample, when a water drop was dropped on the sample surface from the microsyringe, the water droplet slightly adapted to the surface, but did not reach a uniform water film state. The contact angle with water after 30 seconds was 70 °.

【0023】[0023]

【発明の効果】本発明では、鉄道車両において、恒久的
に車体着雪が不均一に生じにくくなるので、通常の高速
走行においても、車体着雪の落下による飛石事故を防止
するのが可能となる。
According to the present invention, in a railway vehicle, snow on the vehicle body is less likely to be permanently and non-uniformly generated, so that even in normal high-speed running, a falling stone caused by falling snow on the vehicle body can be prevented. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る鉄道車両の外表面の表面構造を示
す図。
FIG. 1 is a diagram showing a surface structure of an outer surface of a railway vehicle according to the present invention.

【図2】本発明に係る鉄道車両の外表面の他の表面構造
を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing another surface structure of the outer surface of the railway vehicle according to the present invention.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C09D 7/12 C09D 7/12 Z // B60S 1/00 B60S 1/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification symbol FI C09D 7/12 C09D 7/12 Z // B60S 1/00 B60S 1/00

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 車両の外表面に、光触媒粒子を含有する
表面層を備え、前記光触媒の光励起に応じて、前記層の
表面は親水性を呈するようになることを特徴とする飛石
事故防止性鉄道車両。
1. A stepping stone accident prevention property comprising: a surface layer containing photocatalyst particles on an outer surface of a vehicle, wherein the surface of the layer becomes hydrophilic in response to photoexcitation of the photocatalyst. Railway vehicles.
【請求項2】 前記表面層には、さらにシリカが含有さ
れていることを特徴とする請求項1に記載の飛石事故防
止性鉄道車両。
2. The stepping stone accident preventing railway vehicle according to claim 1, wherein the surface layer further contains silica.
【請求項3】 前記表面層には、さらに固体酸が含有さ
れていることを特徴とする請求項1に記載の飛石事故防
止性鉄道車両。
3. The stepping stone accident preventing railway vehicle according to claim 1, wherein the surface layer further contains a solid acid.
【請求項4】 前記表面層には、さらにシリコ−ンが含
有されていることを特徴とする請求項1に記載の飛石事
故防止性鉄道車両。
4. The stepping stone accident preventing railway vehicle according to claim 1, wherein the surface layer further contains silicon.
【請求項5】 前記表面層の表面は、前記光触媒の光励
起に応じて、水との接触角に換算して10゜以下の親水
性を呈することを特徴とする請求項1〜4に記載の飛石
事故防止性鉄道車両。
5. The surface according to claim 1, wherein the surface of the surface layer exhibits hydrophilicity of 10 ° or less in terms of a contact angle with water in response to photoexcitation of the photocatalyst. Stepping stone accident prevention railway vehicle.
【請求項6】 前記表面層の表面は、前記光触媒の光励
起に応じて、水との接触角に換算して5゜以下の親水性
を呈することを特徴とする請求項1〜4に記載の飛石事
故防止性鉄道車両。
6. The surface according to claim 1, wherein the surface of the surface layer exhibits a hydrophilicity of 5 ° or less in terms of a contact angle with water in response to photoexcitation of the photocatalyst. Stepping stone accident prevention railway vehicle.
【請求項7】 前記表面層の表面に、さらに親水化可能
な保護層が設けられていることを特徴とする請求項1〜
6に記載の飛石事故防止性鉄道車両。
7. The method according to claim 1, wherein a protective layer capable of being made hydrophilic is further provided on the surface of the surface layer.
6. The stepping stone accident prevention railway vehicle according to 6.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006347364A (en) * 2005-06-16 2006-12-28 Railway Technical Res Inst Coating agent for railway rolling stock, its applying method, its manufacturing method, and railway rolling stock

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006347364A (en) * 2005-06-16 2006-12-28 Railway Technical Res Inst Coating agent for railway rolling stock, its applying method, its manufacturing method, and railway rolling stock

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