JPH1068179A - 断熱材及び屋内空間の保温方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 外気と屋内空間を遮断し、屋内空間内に優れ
た保温性を実現しうる断熱材を提供すること。 【解決手段】 基材の表面に光半導体を含む層が形成さ
れ、前記光半導体は光励起に応じて前記層の表面を高度
な親水性になし、以て付着した湿分の凝縮水が前記層の
表面に広がり、断熱作用を発揮するようになることを特
徴とする断熱材

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、外気と屋内空間
（例えば、居住空間、乗物、サンルーム、温室、飼育室
等）を遮断し、屋内空間内に優れた保温性を提供しうる
断熱材、及び前記断熱材を利用した屋内空間の保温方法
に関する。さらに、太陽光による温熱効果を効果的に維
持しうる断熱材及び太陽光による温熱効果を効果的に維
持する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】水分子は赤外線を吸収する性質がある。
従って、外気より屋内空間の方が暖かい場合に、屋内空
間を形成する壁、天井、窓等の部材の内面に水膜が形成
されれば、内部から外部へ赤外線の放出を水膜が防止す
るので、保温効果が期待できる筈である。しかしなが
ら、従来は屋内空間を形成する壁、天井、窓等の部材の
内面に安定した水膜を形成する方法がなかった。

【０００３】

【発明の解決すべき課題】そこで、本発明では、内面に
安定した水膜を形成しうる断熱材を提供することを目的
とする。本発明ではさらにそれにより、外気と屋内空間
を遮断し、屋内空間内に優れた保温性を実現しうる断熱
材を提供することを目的とする。本発明ではさらに、太
陽光による温熱効果を効果的に維持しうる断熱材を提供
することを目的とする。本発明ではさらに上記断熱材を
利用した屋内空間の保温方法を提供することを目的とす
る。本発明ではさらに太陽光による温熱効果を効果的に
維持する方法を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明では、基材の表面
に光半導体を含む層が形成され、前記光半導体は光励起
に応じて前記層の表面を高度な親水性になし、以て付着
した湿分の凝縮水が前記層の表面に広がり、断熱作用を
発揮するようになることを特徴とする断熱材を提供す
る。光半導体含有層を設けることにより、部材表面は光
半導体の光励起に応じて高度に親水化されるようにな
る。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、光半導体の価電子帯上端と伝導帯下端
とのエネルギーギャップ以上のエネルギーを有する光が
光半導体に照射されると、光半導体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、表面と前記表面に化学的に吸着し
た汚染物質との化学結合を切断すると共に、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、上記断熱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。このようにして部材表面
が高度に親水化されると、空気中の湿分や湯気が結露し
た場合に、付着した凝縮水は個々の水滴を形成すること
なく、一様な水膜になる。以上の機構により光半導体含
有層を設けることにより、一様な水膜が形成される。こ
のようにして一様な水膜が形成されることによって、水
膜が赤外線を吸収するので、部材で仕切られた２つの空
間の間の熱の移動が起こりにくくなり、断熱効果が発揮
されるようになる。

【０００５】本発明の好ましい態様においては、光半導
体を含む層には、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に関係して
いると思われる。

【０００６】本発明の好ましい態様においては、光半導
体を含む層には、さらに固体超強酸が含有されているよ
うにする。固体超強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、表面層に固体超強酸が含有されると、表面の極
性が、光の有無にかかわらず極端に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。

【０００７】本発明の好ましい態様においては、光半導
体を含む層には、さらにシリコーン分子中のケイ素原子
に結合した有機基が少なくとも部分的に水酸基に置換さ
れたシリコーンが含有されているようにする。シリコー
ン分子中のケイ素原子に結合した有機基が少なくとも部
分的に水酸基に置換されたシリコーンが含有されること
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。

【０００８】本発明の好ましい態様においては、基材及
び層は、実質的に透明であるようにする。このようにす
ると太陽光が透過されるようになるので、屋内空間の太
陽光による温熱効果が発揮されるとともに、前記水膜形
成による放熱遮断効果が発揮され、太陽光による温熱効
果を効果的に維持しうるようになる。

【０００９】また、本発明では、基材の表面を光半導体
を含む表面層で被覆した断熱材を準備する工程、前記断
熱材を屋内空間と屋外とを仕切る位置の少なくとも一部
に、少なくとも屋内側表面に前記光半導体を含む表面層
で被覆された表面が存在するように配置する工程、前記
光半導体を含む表面層が設けられた断熱材表面に、前記
光半導体を光励起するための光を照射しうる位置にその
光源を配置する工程、を含むことを特徴とする屋内空間
の保温方法を提供する。断熱材の表面層に光半導体が存
在し、かつ光半導体に光半導体を励起する波長を含む光
が照射されるようにすることにより、例えば冬季のよう
に、屋内の温度が外気の温度よりも高い場合に、断熱材
の屋内側表面に空気中の湿分が結露し、かつその結露水
が、断熱材内側表面が高度に親水性を呈するために、一
様な水膜を形成するようになるので、屋内の熱が屋外へ
赤外線として放出されるのを抑制することができる。

【００１０】また、本発明では、実質的に透明な基材の
表面を、実質的に透明な光半導体を含む表面層で被覆し
た断熱材を準備する工程、前記断熱材を屋内空間と屋外
とを仕切る位置の少なくとも一部に、少なくとも屋内側
表面に前記光半導体を含む表面層で被覆された表面が存
在し、かつ太陽光が照射されるように配置する工程、を
含むことを特徴とする屋内空間内を保温する方法を提供
する。断熱材の表面層に光半導体が存在し、かつ光半導
体に太陽光が照射されるようにすることにより、例えば
冬季のように、屋内の温度が外気の温度よりも高い場合
に、断熱材の屋内側表面に空気中の湿分が結露し、かつ
その結露水が、断熱材内側表面が高度に親水性を呈する
ために、一様な水膜を形成するようになるので、屋内の
熱が屋外へ赤外線として放出されるのを抑制することが
できる。さらに、断熱材が実質的に透明なため、太陽光
が透過されるようになるので、屋内空間の太陽光による
温熱効果が発揮される。以上のことから上記構成にする
ことにより、屋内空間の太陽光による温熱効果を効果的
に維持することができるようになる。

【００１１】本発明の好ましい態様においては、光半導
体を含む表面層は、さらにシリカを含有するようにす
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。従って、断熱材
の表面層に光半導体が存在することにより、例えば冬季
のように、屋内の温度が外気の温度よりも高い場合に、
断熱材の屋内側表面に空気中の湿分が結露し、かつその
結露水が一様な水膜を形成するようになるが、その際の
一様な水膜を形成する能力が向上すると共に、ある程度
長期間屋内空間に光半導体を励起する波長を含む光が照
射されない場合でも、その能力は維持される。

【００１２】本発明の好ましい態様においては、光半導
体を含む表面層は、さらに固体超強酸を含有するように
する。固体超強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。従って、
断熱材の表面層に光半導体が存在することにより、例え
ば冬季のように、屋内の温度が外気の温度よりも高い場
合に、断熱材の屋内側表面に空気中の湿分が結露し、か
つその結露水が一様な水膜を形成するようになるが、そ
の際の一様な水膜を形成する能力が向上すると共に、あ
る程度長期間屋内空間に光半導体を励起する波長を含む
光が照射されない場合でも、その能力は維持される。

【００１３】本発明の好ましい態様においては、光半導
体を含む表面層は、さらにシリコーンを含有し、かつ前
記シリコーンは、シリコーン分子中のケイ素原子に結合
した有機基が少なくとも部分的に水酸基に置換されたシ
リコーンを含有するようにする。シリコーン分子中のケ
イ素原子に結合した有機基が少なくとも部分的に水酸基
に置換されたシリコーン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。従
って、断熱材の表面層に光半導体が存在することによ
り、例えば冬季のように、屋内の温度が外気の温度より
も高い場合に、断熱材の屋内側表面に空気中の湿分が結
露し、かつその結露水が一様な水膜を形成するようにな
るが、その際の一様な水膜を形成する能力が向上すると
共に、ある程度長期間屋内空間に光半導体を励起する波
長を含む光が照射されない場合でも、その能力は維持さ
れる。

【００１４】

【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。本発明における断熱材の構造は、図１又
は図２に示すように、基材の表面に結晶性酸化チタン等
の光半導体を含む層が形成されている。このような構造
をとることで、断熱材表面は、光半導体の光励起に応じ
て高度に親水化されるのである。 図１において、表面
層が光半導体粒子のみからなる場合には、光半導体は酸
化物であることが好ましい。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、一様な水膜が形成できるからである。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
光半導体粒子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。

【００１５】本発明において、屋内空間とは、例えば、
居住空間（居間、寝室、台所、洗面所、浴室等）、乗
物、サンルーム、温室、飼育室等を含む。

【００１６】本発明における基材は、内装建材、窓ガラ
ス、透明フィルム等であり、その材質は、例えば、金
属、セラミック、ガラス、プラスチック、木、石、セメ
ント、コンクリート、繊維、布帛、紙、フィルム、結晶
化ガラス、積層鋼板、塗装鋼板、マジックミラー、タイ
ル、それらの組合せ、それらの積層体等が好適に利用で
きる。また、本発明における実質的に透明な基材とは、
窓ガラス、透明フィルム等であり、その材質は、例え
ば、ガラス、プラスチック、それらの組合せ、それらの
積層体等が好適に利用できる。

【００１７】光半導体とは、その結晶の伝導電子帯と価
電子帯との間のエネルギーギャップよりも大きなエネル
ギー（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
ーゼ型酸化チタン、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。
ここで光半導体の光励起に用いる光源としては、蛍光
灯、白熱電灯、メタルハライドランプ、水銀ランプのよ
うな室内照明、太陽、それらの光源からの光を低損失の
ファイバーで誘導した光源等が好適に利用できる。光半
導体の光励起により、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／ｃｍ^２以上
あればよいが、０．０１ｍＷ／ｃｍ^２以上だと好まし
く、０．１ｍＷ／ｃｍ^２以上だとより好ましい。

【００１８】光半導体を含む表面層の膜厚は、０．４μ
ｍ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。さらに光半導体を含む表面層の膜厚を０．２μ
ｍ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よい。

【００１９】上記表面層は、基材と比較して屈折率があ
まり高くないのが好ましい。好ましくは表面層の屈折率
は２以下であるのがよい。そうすれば、基材と表面層と
の界面における光の反射を抑制できる。表面層の屈折率
を２以下にするには、光半導体に２以下の屈折率を有す
る物質を用いるか、或いは光半導体が屈折率２以上の場
合には、屈折率２以下の他の物質を表面層に添加する。
２以下の屈折率を有する光半導体としては、酸化錫（屈
折率１．９）等が利用できる。２以上の屈折率を有する
光半導体には、例えばアナターゼ型酸化チタン（屈折率
２．５）やルチル型酸化チタン（屈折率２．７）がある
が、この場合には屈折率２以下の他の物質、例えば、炭
酸カルシウム（屈折率１．６）、水酸化カルシウム（屈
折率１．６）、炭酸マグネシウム（屈折率１．５）、炭
酸ストロンチウム（屈折率１．５）、ドロマイト（屈折
率１．７）、フッ化カルシウム（屈折率１．４）、フッ
化マグネシウム（屈折率１．４）、シリカ（屈折率１．
５）、アルミナ（屈折率１．６）、ケイ砂（屈折率１．
６）、モンモリロナイト（屈折率１．５）、カオリン
（屈折率１．６）、セリサイト（屈折率１．６）、ゼオ
ライト（屈折率１．５）、酸化錫（屈折率１．９）等を
表面層に添加する。

【００２０】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を死滅させることができ
る。更に、この表面層は、黴、藻、苔のような微生物の
成長を抑制する。従って、微生物起因による断熱材の汚
れ付着が抑制される。

【００２１】上記表面層には、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒ
ｕ、Ｏｓ、Ｉｒ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、光半導体の光触媒
作用による酸化反応活性を増強させることができ、屋内
空気の脱臭浄化作用等が向上する。また、光半導体以外
に固体超強酸を添加した場合には、上記白金族金属の添
加により固体超強酸の酸度が向上するので、親水維持性
も向上し、一様な水膜を形成する能力が向上すると共
に、ある程度長期間屋内空間に光半導体を励起する波長
を含む光が照射されない場合の維持性が向上する。

【００２２】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や施釉タイルの場合には、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、光半導体による光触媒
機能がよりよく発揮される。

【００２３】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、一般的に水濡れ角が９０゜未満
の状態をいう。本発明における高度な親水性とは、表面
が水を滴下したときに非常になじみやすく、水滴を形成
せずにむしろ水膜化してしまう性質をいい、より具体的
には、水濡れ角が１０゜以下、好ましくは５゜以下とな
る状態をいう。

【００２４】本発明における固体超強酸とは、ハメット
の酸度関数Ｈｏ≦−１１．９３なる固体酸化物を構成要
素に含む強酸をいい、具体的には、硫酸担持Ａｌ
_２Ｏ_３、硫酸担持ＴｉＯ_２、硫酸担持ＺｒＯ_２、硫酸担
持ＳｎＯ_２、硫酸担持Ｆｅ_２Ｏ_３、硫酸担持ＳｉＯ_２、
硫酸担持ＨｆＯ_２、ＴｉＯ_２／ＷＯ_３、ＷＯ_３／ＳｎＯ
_２、ＷＯ_３／ＺｒＯ_２、ＷＯ_３／Ｆｅ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２
・Ａｌ_２Ｏ_３等が好適に利用できる。

【００２５】次に、本発明における基材上への表面層の
形成方法について説明する。まず表面層が光半導体のみ
からなる場合の製法について、光半導体がアナターゼ型
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ート法であり、他
の方法は電子ビーム蒸着法である。 （１）ゾル塗布焼成法 アナターゼ型酸化チタンゾルを、基材表面にスプレーコ
ーティング法、ディップコーティング法、フローコーテ
ィング法、スピンコーティング法、ロールコーティング
法等の方法で塗布し、焼成する。焼成温度は耐摩耗性を
考慮すると７００℃以上であることが好ましい。 （２）有機チタネート法 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等）、チタンア
セテート、チタンキレート等の有機チタネートに加水分
解抑制剤（塩酸、エチルアミン等）を添加し、アルコー
ル（エタノール、プロパノール等）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、混合物をスプレーコーティング法、ディッ
プコーティング法、フローコーティング法、スピンコー
ティング法、ロールコーティング法等の方法で塗布し、
常温から２００℃の温度で乾燥させる。乾燥により、有
機チタネー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、アナターゼの結
晶化温度以上の温度で焼成して、無定型酸化チタンをア
ナターゼ型酸化チタンに相転移させる。 （３）電子ビーム蒸着法 酸化チタンのターゲットに電子ビー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、アナター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ーゼ型酸化チタンに相転移さ
せる。

【００２６】次に表面層が光半導体とシリカからなる場
合について、光半導体がアナター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ート法であり、他の方法はテトラア
ルコキシシラン法である。 （１）ゾル塗布焼成法 アナターゼ型酸化チタンゾルとシリカゾルとの混合液
を、基材表面にスプレーコーティング法、ディップコー
ティング法、フローコーティング法、スピンコーティン
グ法、ロールコーティング法等の方法で塗布し、焼成す
る。焼成温度は耐摩耗性を考慮すると６００℃以上であ
ることが好ましい。 （２）有機チタネート法 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等）、チタンア
セテート、チタンキレート等の有機チタネートに加水分
解抑制剤（塩酸、エチルアミン等）とシリカゾルを添加
し、アルコール（エタノール、プロパノール等）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、混合物をスプレーコーティン
グ法、ディップコーティング法、フローコーティング
法、スピンコーティング法、ロールコーティング法等の
方法で塗布し、常温から２００℃の温度で乾燥させる。
乾燥により、有機チタネー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、
アナター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ーゼ型酸化チタンに相転移させる。 （３）テトラアルコキシシラン法 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、テトラメトキシシラン等）とアナ
ターゼ型酸化チタンゾルとの混合物を基材の表面にスプ
レーコーティング法、ディップコーティング法、フロー
コーティング法、スピンコーティング法、ロールコーテ
ィング法等の方法で塗布し、必要に応じて加水分解させ
てシラノールを形成した後、約１００℃以上の温度で加
熱してシラノールを脱水縮重合に付す。

【００２７】次に表面層が光半導体と固体超強酸からな
る場合について、光半導体がアナターゼ型酸化チタン、
固体超強酸がＴｉＯ_２／ＷＯ_３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
解液とアナターゼ型酸化チタンゾルとを混合し、必要に
応じて希釈液（水、エタノール等）で希釈した混合物を
基材上にスプレーコーティング法、ディップコーティン
グ法、フローコーティング法、スピンコーティング法、
ロールコーティング法等の方法で塗布し、焼成する。

【００２８】次に表面層が光半導体とシリコーン分子中
のケイ素原子に結合した有機基が少なくとも部分的に水
酸基に置換されたシリコーンからなる場合について、光
半導体がアナター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
化したシリコーン又はシリコーンの前駆体からなる塗料
とアナターゼ型酸化チタンゾルとを混合し、シリコーン
の前駆体を必要に応じて加水分解させた後、混合物を基
材の表面にスプレーコーティング法、ディップコーティ
ング法、フローコーティング法、スピンコーティング
法、ロールコーティング法等の方法で塗布し、常温から
２００℃程度の温度で加熱して、シリコーンの前駆体の
加水分解物を脱水縮重合に付して、アナターゼ型酸化チ
タン粒子とシリコーンからなる表面層をまず形成する。
その後、表面層に紫外線を含む光を照射して、アナター
ゼ型酸化チタンを光励起させて、それによりシリコーン
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
を水酸基に置換すると共に、その上に物理吸着水層を形
成する。ここでシリコーンの前駆体には、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
プロポキシシラン、メチルトリブトキシシラン、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
ルトリプロポキシシラン、エチルトリブトキシシラン、
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、フェニルトリプロポキシシラン、フェニルトリブ
トキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジ
エトキシシラン、ジメチルジプロポキシシラン、ジメチ
ルジブトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジエ
チルジプロポキシシラン、ジエチルジブトキシシラン、
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、フェニルメチルジプロポキシシラン、フ
ェニルメチルジブトキシシラン、及びそれらの加水分解
物、それらの混合物等が好適に利用できる。

【００２９】図３に本発明における断熱材の使用方法の
一例を示す。ここで屋内の温度は外気の温度より高いと
する。基材の表面を光半導体を含む表面層で被覆した壁
材を屋内と屋外を仕切る壁材とし、光半導体を含む表面
層が屋内側になるように設置する。壁材の内表面には室
内照明が照射されるようにする。屋内と屋外を仕切る壁
材の内表面には、内外温度差により凝縮水が付着する。
ここで室内照明が点灯されると、壁材の内表面層中の光
半導体が光励起し、壁材の内表面が高度に親水化され
る。それにより付着した凝縮水は一様な水膜を形成し、
壁材は断熱効果を有するようになる。

【００３０】図４に本発明における断熱材の使用方法の
他の一例を示す。基材の表面を透明な光半導体を含む表
面層で被覆した透明基材を屋内と屋外を仕切る壁材と
し、光半導体を含む表面層が屋内側になるように設置す
る。透明基材を通して太陽光が照射される。それにより
屋内空間は暖められる。それにより屋内の温度は外気の
温度より高くなる。そのため屋内と屋外を仕切る壁材の
内表面には、内外温度差により凝縮水が付着する。また
太陽光が照射されると、透明基材の内表面層中の光半導
体が光励起し、透明基材の内表面が高度に親水化され
る。それにより付着した凝縮水は一様な水膜を形成し、
透明基材は断熱効果を有するようになる。

【００３１】

【実施例】

実施例１．（酸化チタン単味、アルコキシド法） エタノールの溶媒８６重量部に、テトラエトキシシラン
（和光純薬）６重量部と純水６重量部とテトラエトキシ
シランの加水分解抑制剤として３６％塩酸２重量部を加
えて混合し、シリカコーティング溶液を調製した。この
溶液をフローコーティング法により１０ｃｍ四角のソー
ダライムガラス板の表面に塗布し、８０℃の温度で乾燥
させた。乾燥に伴い、テトラエトキシシランは加水分解
を受けてまずシラノールになり、続いてシラノールの脱
水縮重合により無定型シリカの薄膜がガラス板の表面に
形成された。次に、テトラエトキシチタン（Ｍｅｒｃ
ｋ）１重量部とエタノール９重量部との混合物に加水分
解抑制剤として３６％塩酸を０．１重量部添加して酸化
チタンコーティング溶液を調製し、この溶液を上記無定
型シリカの薄膜に乾燥空気中でフローコーティング法に
より塗布した。塗布量は酸化チタンに換算して４５μｇ
／ｃｍ２とした。テトラエトキシチタンの加水分解速度
は極めて早いので、塗布の段階でテトラエトキシチタン
の一部は加水分解され、水酸化チタンが生成し始めた。
次に、このガラス板を１〜１０分間約１５０℃の温度に
保持することにより、テトラエトキシチタンの加水分解
を完了させると共に、生成した水酸化チタンを脱水縮重
合に付し、無定型酸化チタンを生成させた。こうして、
無定型シリカの上に無定型酸化チタンがコーティングさ
れたガラス板を得た。この試料を５００℃の温度で焼成
して、無定型酸化チタンをアナターゼ型酸化チタンに結
晶化させて、＃１試料を得た。＃１試料を数日間暗所に
放置した後、紫外線光源（三共電気、ブラックライトブ
ルー（ＢＬＢ）蛍光灯、ＦＬ２０ＢＬＢ）を用いて試料
の表面に０．５ｍＷ／ｃｍ^２の紫外線照度で約１時間紫
外線を照射し、＃２試料を得た。比較のため、１０ｃｍ
四角のソーダライムガラス板を数日間暗所に放置した＃
３試料も準備した。＃２試料と＃３試料の水との接触角
を接触角測定器（協和界面科学、ＣＡ−Ｘ１５０）によ
り測定した。接触角は、マイクロシリンジから試料表面
に水滴を滴下した後３０秒後に測定した。その結果＃２
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、水滴は一様に水膜状に試料表面を拡がる様子が観
察され、３０秒後に測定した水との接触角は０゜となっ
た。それに対し、＃３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、水滴は表面になじんでい
くものの、一様に水膜状になるまでには至らず、３０秒
後に測定した水との接触角も３０゜〜４０゜に止まっ
た。

【００３２】実施例２．（シリカ添加） １０ｃｍ四角のソーダライムガラス板の表面に実施例１
と同様の方法で無定型シリカの薄膜を形成した。次に、
テトラエトキシシラン（和光純薬）０．６９ｇとアナタ
ーゼ型酸化チタンゾル（日産化学、ＴＡ−１５、平均粒
径０．０１μｍ）１．０７ｇとエタノール２９．８８ｇ
と純水０．３６ｇを混合し、コーティング溶液を調製し
た。このコーティング溶液をスプレーコーティング法に
より上記ガラス板の無定型シリカの薄膜上に塗布した。
このガラス板を約２０分間約１５０℃の温度に保持する
ことにより、テトラエトキシシランを加水分解と脱水縮
重合に付し、アナターゼ型酸化チタン粒子が無定型シリ
カのバインダーで結着されたコーティングをガラス板表
面に形成した。このコーティング中の、酸化チタンとシ
リカの重量比は１であった。このガラス板を数日間暗所
に放置した後、ＢＬＢ蛍光灯を用いて試料の表面に０．
５ｍＷ／ｃｍ２の紫外線照度で約１時間紫外線を照射
し、＃１試料を得た。比較のため、１０ｃｍ四角のソー
ダライムガラス板を数日間暗所に放置した＃２試料も準
備した。＃１試料と＃２試料の水との接触角を接触角測
定器により測定した。その結果＃１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、水滴は一様に
水膜状に試料表面を拡がる様子が観察され、３０秒後に
測定した水との接触角は０゜となった。それに対し、＃
２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、水滴は表面になじんでいくものの、一様に水
膜状になるまでには至らず、３０秒後に測定した水との
接触角も３０゜〜４０゜に止まった。さらに、＃１試料
を、その後３日間暗所に放置し、＃３試料を得た。そし
て＃３試料について、同様に水との接触角を接触角測定
器により測定した。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、＃１試料と同様
に、水滴は一様に水膜状に試料表面を拡がる様子が観察
され、３０秒後に測定した水との接触角は３゜程度であ
った。このことから、表面層にシリカが添加された試料
においては、一旦表面を高度に親水化した後はかなり長
期間にわたり、水滴を一様に水膜状に試料表面を拡げる
効果を示すことがわかる。

【００３３】実施例３．（超強酸添加） アンモニア解膠アナターゼ型酸化チタンゾル（石原産
業、ＳＴＳ−１１）１ｇと、２ｇの２５％アンモニア水
に溶解させたタングステン酸を混合し、さらに２ｇの蒸
留水を加えてコーティング液を得た。ここでコーティン
グ液中の酸化チタン粒子とタングステン酸のモル比は
９：１となるようにした。次いで５×１０ｃｍ四角の施
釉タイル（東陶機器、ＡＢ０２Ｅ１１）に上記コーティ
ング液を塗布し、７００℃の温度で３０分焼成して、ア
ナターゼ型酸化チタンとＴｉＯ_２／ＷＯ_３からなる＃１
試料を得た。なお、表面層による発色は認められなかっ
た。比較のため、５×１０ｃｍ四角の施釉タイルを数日
間暗所に放置した＃２試料も準備した。＃１試料と＃２
試料の水との接触角を接触角測定器により測定した。そ
の結果＃１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、水滴は一様に水膜状に試料表面を拡が
る様子が観察され、３０秒後に測定した水との接触角は
１゜となった。それに対し、＃２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
なじんでいくものの、一様に水膜状になるまでには至ら
ず、３０秒後に測定した水との接触角も３０゜〜４０゜
に止まった。次に、＃１試料表面にオレイン酸を塗布
し、中性洗剤（ママレモン）でこすり、 水道水及び蒸
留水で濯いだ後、乾燥器により５０℃で３０分乾燥させ
ることにより、表面を故意に汚染させた。その結果、水
との接触角は３０゜〜４０゜まで上昇した。次に、ＢＬ
Ｂ蛍光灯を用い、照度０．３ｍＷ／ｃｍ^２の紫外線を約
４時間＃１試料表面に照射して＃３試料を得た。＃３試
料について、同様に水との接触角を接触角測定器により
測定した。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、＃１試料と同様に、水滴
は一様に水膜状に試料表面を拡がる様子が観察され、３
０秒後に測定した水との接触角は０゜であった。さらに
＃３試料を、その後１週間暗所に放置し、＃４試料を得
た。そして＃４試料について、同様に水との接触角を接
触角測定器により測定した。その結果＃４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、＃３試
料と同様に、水滴は一様に水膜状に試料表面を拡がる様
子が観察され、３０秒後に測定した水との接触角は３゜
程度であった。このことから、表面層にシリカが添加さ
れた試料においては、一旦表面を高度に親水化した後は
かなり長期間にわたり、水滴を一様に水膜状に試料表面
を拡げる効果を示すことがわかる。

【００３４】実施例４．（シリコーン、ＰＣＴ実施例１
３、１４） １０ｃｍ四角のアルミニウム基板の表面を平滑化するた
め、まずシリコーン層で表面を被覆した。このため、シ
リカゾル３重量部（日本合成ゴム、グラスカＡ液）とメ
チルトリメトキシシラン１重量部（日本合成ゴム、グラ
スカＢ液）を混合し、この混合液をアルミニウム基板に
塗布し、１５０℃の温度で硬化させ、膜厚３μｍのシリ
コーンのベースコートで被覆されたアルミニウム基板
（＃１試料）を得た。＃１試料において、表面の水との
接触角は７０゜であった。次にその上に酸化チタンとシ
リコーンの混合層を形成した。より詳しくは、アナター
ゼ型酸化チタンゾル５６重量部（日産化学、ＴＡ−１
５）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、エタノールで希釈後、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）を添加することにより得たコーティング液をフロー
コーティング法により＃１試料表面に塗布し、１５０℃
の温度で硬化させて＃２試料を得た。＃２試料におい
て、表面の水との接触角は９０゜であった。次に、＃２
試料にＢＬＢ蛍光灯を用いて０．５ｍＷ／ｃｍ^２の照度
で２日間紫外線を照射し、＃３試料を得た。＃３試料に
ついて、同様に水との接触角を接触角測定器により測定
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、水滴は一様に水膜状に試料表
面を拡がる様子が観察され、３０秒後に測定した水との
接触角は０゜であった。さらに＃３試料を、その後１週
間暗所に放置し、＃４試料を得た。そして＃４試料につ
いて、同様に水との接触角を接触角測定器により測定し
た。その結果＃４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、＃３試料と同様に、水滴は一様
に水膜状に試料表面を拡がる様子が観察され、３０秒後
に測定した水との接触角は３゜程度であった。このこと
から、表面層にシリカが添加された試料においては、一
旦表面を高度に親水化した後はかなり長期間にわたり、
水滴を一様に水膜状に試料表面を拡げる効果を示すこと
がわかる。

【００３５】

【発明の効果】本発明では、基材の表面に光半導体を含
む層が形成したことにより、光半導体の光励起に応じて
表面層が高度に親水化され、付着した湿分の凝縮水が表
面層に一様に広がって水膜を形成するようになるので、
その水膜の赤外線吸収作用により基材は断熱作用を発揮
するようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る断熱材の表面構造を示す図。

【図２】本発明に係る断熱材の他の表面構造を示す図。

【図３】本発明に係る屋内空間の保温方法の一例を示す
図。

【図４】本発明に係る屋内空間の保温方法の他の一例を
示す図。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基材の表面に光半導体を含む層が形成さ
   れ、前記光半導体は光励起に応じて前記層の表面を高度
   な親水性になし、以て付着した湿分の凝縮水が前記層の
   表面に広がり、断熱作用を発揮するようになることを特
   徴とする断熱材。
2. 【請求項２】 前記光半導体を含む層には、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
   断熱材。
3. 【請求項３】 前記光半導体を含む層には、さらに固体
   超強酸が含有されていることを特徴とする請求項１に記
   載の断熱材。
4. 【請求項４】 前記光半導体を含む層には、さらにシリ
   コーンを含有し、かつ前記シリコーンは、シリコーン分
   子中のケイ素原子に結合した有機基が少なくとも部分的
   に水酸基に置換されたシリコーンが含有されていること
   を特徴とする請求項１に記載の断熱材。
5. 【請求項５】 前記基材及び層は、実質的に透明である
   ことを特徴とする請求項１〜４に記載の断熱材。
6. 【請求項６】 基材の表面を光半導体を含む表面層で被
   覆した断熱材を準備する工程、前記断熱材を屋内空間と
   屋外とを仕切る位置の少なくとも一部に、少なくとも屋
   内側表面に前記光半導体を含む表面層で被覆された表面
   が存在するように配置する工程、前記光半導体を含む表
   面層が設けられた断熱材表面に、前記光半導体を光励起
   するための光を照射しうる位置にその光源を配置する工
   程、を含むことを特徴とする屋内空間の保温方法。
7. 【請求項７】 実質的に透明な基材の表面を、実質的に
   透明な光半導体を含む表面層で被覆した断熱材を準備す
   る工程、前記断熱材を屋内空間と屋外とを仕切る位置の
   少なくとも一部に、少なくとも屋内側表面に前記光半導
   体を含む表面層で被覆された表面が存在し、かつ太陽光
   が照射されるように配置する工程、を含むことを特徴と
   する屋内空間の保温方法。
8. 【請求項８】 前記光半導体を含む表面層は、さらにシ
   リカを含有することを特徴とする請求項６、７に記載の
   屋内空間の保温方法。
9. 【請求項９】 前記光半導体を含む表面層は、さらに固
   体超強酸を含有することを特徴とする請求項６、７に記
   載の屋内空間の保温方法。
10. 【請求項１０】 前記光半導体を含む表面層は、さらに
    シリコーンを含有し、 かつ前記シリコーンは、シリコ
    ーン分子中のケイ素原子に結合した有機基が少なくとも
    部分的に水酸基に置換されたシリコーンであることを特
    徴とする請求項６、７に記載の屋内空間の保温方法。