JPH1150433A

JPH1150433A - 光触媒壁材

Info

Publication number: JPH1150433A
Application number: JP20804297A
Authority: JP
Inventors: Haruichi Kato; 晴一加藤; Norihiko Miyazaki; 典彦宮崎; Yutaka Hagiwara; 裕萩原
Original assignee: Kawai Musical Instrument Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Kawai Musical Instrument Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1997-08-01
Filing date: 1997-08-01
Publication date: 1999-02-23

Abstract

(57)【要約】【課題】水路等に用いられている天然石が配置された
壁材の汚染を防止して、環境の維持を図ること。【解決手段】コンクリート製壁材２の上面２ａには、
光触媒付き天然石４が張り付けられており、下面２ｂ側
はコンクリート層６のみとなっている。この光触媒付き
天然石４の表面４ａには、全面に光触媒層が形成されて
いる。このコンクリート製壁材２を河川の法面の内、水
面が接する部分に配置した場合、６週間後においても、
コンクリート製壁材２の天然石は、その外観が維持さ
れ、全体として自然な景観を保っていた。一方、天然石
に光触媒を担持させなかった場合は、水に浸かっていた
部分は藻に覆われて、非常に不潔で不快な景観を呈して
いた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水路等の壁面や底
面に用いられる壁材に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、排水路等の壁面や底面には、コン
クリート製壁材が用いられている。また、コンクリート
製の壁材によって殺風景となって自然な環境を破壊する
ものとなるのを避けるため、コンクリート製の壁材の表
面に天然石をほぼそのままの形で埋め込み、すこしでも
自然な雰囲気を醸し出して、環境を改善しようとする壁
材が存在する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような排
水路に用いられる壁材は、排水によりその天然石の表面
が栄養分で汚染されて、大量の苔、藻、水垢あるいは微
生物が付着する。このように大量の苔、藻、水垢あるい
は微生物が付着すると、それ自体は直接人体に影響が無
くとも不潔な感じを受ける。しかし、このような排水路
の清掃には大変な労力を要することから、通常、放置さ
れているのが一般的である。

【０００４】このような状態を放置することは、せっか
く天然石を利用して、環境を改善しようとしても、時間
と共に不潔な状態となるので、逆に雰囲気を悪くして環
境的に悪影響を及ぼしかねなかった。こうした環境上の
問題は、排水路ばかりでなく、富栄養化の進んだ河川、
湖、池、沼、堀または海等の堤防を構成する壁材も同じ
であり、その壁材の表面に天然石を配置しても、結局、
その不潔な汚れ具合が、社会環境的にも生活環境的にも
悪影響を及ぼすこことなった。

【０００５】本発明は、このような水路等に用いられて
いる天然石が配置された壁材の汚染を防止して、環境の
維持を図ることを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段及び発明の効果】本発明の
壁材は、光により汚染物質を分解する光触媒が天然石の
表面に担持されている光触媒付き天然石を、該天然石の
光触媒が担持されている面が壁材表面となるように配置
して固定したことを特徴とする光触媒壁材である。

【０００７】この壁材は、例えばコンクリート製であ
り、壁材の製造時に、表面に光触媒を担持させた天然石
を埋め込むことにより、光触媒を担持させた天然石を固
定した光触媒壁材が形成できる。このような光触媒とし
ては、酸化チタン、酸化亜鉛および酸化ジルコニウムか
ら選択された１つ以上が挙げられる。さらに、この光触
媒能を増加させるために鉄、クロム、銅等の成分を配合
しても良い。

【０００８】このように光触媒を天然石の表面に設けた
ことにより、苔、藻、水垢あるいは微生物が付着しよう
としてもそれらを分解して付着させないようにするの
で、水路等の汚染を防止して清潔に保ち、環境の維持を
図ることができる。また天然石には、光触媒と共に抗菌
剤または抗藻剤を担持しても良い。このような抗菌剤ま
たは抗藻剤としては、金、銀、銅、亜鉛あるいは錫の単
体または化合物を用いることができる。

【０００９】このように抗菌剤または抗藻剤を含む光触
媒を天然石の表面に設けたことにより、苔、藻、水垢あ
るいは微生物が付着しなかったり、付着した苔、藻、水
垢あるいは微生物が増殖しなくなるので、より一層、水
路等の汚染を防止して清潔に保ち、環境の維持を図るこ
とができる。

【００１０】光触媒付き天然石に用いられている光触媒
は、天然石に特に担持されやすいように微粒子とした光
触媒を用いて担持することが好ましい。この微粒子とし
ては、例えば、直径が３〜７０ｎｍのものが挙げられ
る。天然石としては、火成岩、堆積岩および変成岩のほ
ぼすべての岩石が使用可能であり、火成岩としては花崗
岩や安山岩が挙げられ、堆積岩としては那智黒等の粘板
岩、石灰岩あるいは砂岩が挙げられ、変成岩としては大
理石が挙げられる。このような微粒子としては、超微粒
子酸化チタンゾル（チタニアゾル：酸化チタンの超微粒
子を液状の分散媒中に分散したもの）が挙げられる。

【００１１】更に、光触媒自体、または加熱により光触
媒を生成する光触媒前駆体を、天然石の表面に塗布し加
熱処理することで、光触媒が天然石の表面に担持される
ようしても良い。このように加熱することで、天然石の
表面に光触媒が強固に担持される。

【００１２】天然石に、光触媒を担持させる一つの方法
として、バインダーを用いる方法がある。バインダーの
内、無機バインダーとしては、セメント、石膏、水ガラ
ス、粘土、ベントナイト、コロイダルシリカ、消石灰お
よび生石灰を用いることができる。バインダーの内、有
機バインダーとしては、有機シリコン（例えば、シラン
カップリング剤、シリコン樹脂、アクリルシリコン樹脂
等）が挙げられる。使用に際しては、これらのバインダ
ーから選ばれた１つを用いたり、あるいは２つ以上を組
み合わせて用いる。この他の有機バインダーとしては塗
料のバインダーとして用いられるアクリル樹脂、ポリウ
レタン樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。

【００１３】このようなバインダーは、光触媒と混合し
て塗料として用いても良いし、予めバインダーを塗料と
して天然石に塗布しておいて、その上から光触媒を塗布
することで、天然石に担持させても良い。このような塗
料としては、コロイダルシリカ系塗料、アクリルシリコ
ン樹脂系塗料、アクリル酸エステル系塗料、アクリル系
塗料、ポリウレタン樹脂系塗料、エポキシ樹脂系塗料等
が挙げられる。

【００１４】光触媒は、透明な膜を形成しているように
しても良い。通常、光触媒の膜は薄く、光触媒自体が透
明でなくとも天然石の地がほぼ透けて見えるので問題な
い。このように、ほぼ透明あるいは完全に透明な膜を形
成すれば、一層、天然石の自然らしさを維持でき、その
景観に及ぼす影響により一層の環境改善が達成される。
前記バインダーも同様な理由から透明であることが好ま
しい。例えば、水ガラスやシランカップリング剤は透明
な膜を形成することができる。

【００１５】なお、酸化チタンは、結晶の配向を揃えて
形成された酸化チタン膜として天然石の表面に担持され
るようにすることができる。このように酸化チタンの結
晶の配向を揃えれば、上述した透明な光触媒膜を形成で
きる。この透明な酸化チタン膜は、光触媒前駆体、例え
ば酸化雰囲気にて熱分解して酸化チタンとなることがで
きるチタン化合物、その溶液またはその分散液を、熱分
解可能な温度に熱した天然石上に、酸化雰囲気下にて塗
布することにより形成することができる。

【００１６】このようなチタン化合物としては、有機チ
タン化合物が挙げられる。この有機チタン化合物として
は、テトラ−イソ−プロポキシチタン、テトラ−ブトキ
シチタン、テトラキス（２−エチルヘキシルオキシ）チ
タン、テトラステアリルオキシチタン、ジ−イソ−プロ
ポキシ・ビス（アセチルアセトナト）チタン、ジ−ノー
マル−ブトキシ・ビス（トリエタノールアミナト）チタ
ン、チタニウムステアレート、チタニウム−イソ−プロ
ポキシオクチレングリコレート、テトラ−イソ−プロポ
キシチタン重合体、テトラ−ノーマル−ブトキシチタン
重合体、ジヒドロキシ・ビス（ラクタト）チタン、プロ
パンジオキシチタンビス（エチルアセトアセテート）、
オキソチタンビス（モノアンモニウムオキサレート）、
トリ−ノーマル−ブトキシチタンモノステアレート、ジ
−イソ−プロポキシチタンジステアレート、ジヒドロキ
シ・ビス（ラクタト）チタン・アンモニウム塩、および
テトラ−メトキシチタンの内から選ばれた１種以上から
なる化合物が用いられる。

【００１７】これ以外の、有機チタン化合物としては、
ジ−イソ−プロポキシ・ビス（アセチルアセトナト）チ
タン、テトラ−ノーマル−ブトキシチタン、テトラ−イ
ソ−プロポキシチタン、ジ−ノーマル−ブトキシ・ビス
（トリエタノールアミナト）チタン、およびチタニウム
−イソ−プロポキシオクチレングリコレートの内から選
ばれた１種以上からなる化合物が用いられる。

【００１８】また、チタン化合物としては、無機チタン
化合物が挙げられる。この無機チタン化合物としては、
塩化チタンが挙げられる。光触媒や光触媒前駆体の加熱
処理としては、３００〜６００℃に加熱する。このよう
に高温に加熱することにより、強固に光触媒を天然石の
表面に形成することができる。

【００１９】また、加熱処理は、３００℃以下でも良
い。この程度ならば、天然石の酸化や劣化を招かないの
で、天然石の色や強度等の状態を良好に維持することが
できる。特に、砂岩などは、熱に弱いので、室温放置や
６０〜１６０℃で処理することが好ましい。また、微粒
子状態の光触媒を担持する場合には、３００℃以下でも
十分に天然石の表面に担持できる。特に、前述した超微
粒子酸化チタンゾルを用いた場合は、天然石に塗布後に
６０〜３００℃に加熱して膜形成を行うことができる。

【００２０】また、加熱処理はチタン化合物を天然石に
塗布する前でも後でも良い。なお、このように加熱する
場合にも、バインダーを前述のごとく併用しても良い。
塗布方法としては、刷毛塗り法、ディッピング法、スプ
レー法、ＰＶＤ（物理蒸着）法、あるいはＣＶＤ（化学
蒸着）法が挙げられる。特に、加熱した天然石に、光触
媒前駆体をスプレーして、熱分解により光触媒膜を天然
石の表面に形成する熱分解スプレー法は、光触媒膜の密
着強度が優れ、光触媒膜を厚くしても剥がれにくい。

【００２１】形成される光触媒膜の厚さは１μｍ以下、
特に０．４μｍであることが、光触媒が天然石から剥が
れにくくする上で好ましい。光触媒膜と天然石との密着
度は、鉛筆硬度試験にてＨＢ以上あることが、天然石か
ら剥がれにくくする上で好ましく、４Ｈ以上あれば特に
剥がれにくくなる。

【００２２】また、光触媒前駆体としては、酸化雰囲気
にて熱分解して酸化チタンとなることができるチタン化
合物、その溶液またはその分散液を用いるが、このよう
なチタン化合物としては、前述した有機チタン化合物あ
るいは無機チタン化合物が用いられる。

【００２３】なお、天然石は、天然で採取された形状そ
のままで用いることが、最も自然な形状であり好ましい
が、部分的に加工されていても良い。更に、切り出した
岩石を自然な形状に加工し直したものでも良い。また、
前述したごとく、光触媒と共に抗菌性あるいは抗藻性金
属成分を用いても良い。このような抗菌性あるいは抗藻
性金属成分としては、金、銀、銅、亜鉛あるいは錫の単
体（すなわち金属金、金属銀、金属銅、金属亜鉛、金属
錫）または化合物から選択された１以上が用いられる。

【００２４】このような光触媒付き天然石を壁材に取り
付けるには、型に注入したコンクリートが硬化しない内
に、天然石の片面を埋め込むことにより行う。この他、
天然石を混合したコンクリートの表面をサンドブラスト
にて削ることにより、コンクリート内部の天然石の表面
を露出することにより行っても良い。

【００２５】この天然石にはコンクリートに埋め込む前
に表面に光触媒を担持しておいても良いし、コンクリー
トに埋め込んだ状態で、表面が露出している天然石に光
触媒を担持しても良い。なお、予め光触媒を担持させた
天然石を、コンクリートに混合して硬化させたものをサ
ンドブラストにて天然石の表面を露出させる方法では、
完全にコンクリートが硬化する前にサンドブラストを行
う。コンクリートが柔らかいので、天然石の表面の光触
媒まで削り落とされるおそれがない。

【００２６】サンドブラスト以外に、コンクリートの硬
化前に水でコンクリート表面を洗い流すことにより、コ
ンクリート内部の天然石の表面を露出させても良い。水
で洗い流すので、サンドブラストに比較して、天然石表
面の光触媒の剥落のおそれが少なく、また加工設備も簡
単で済み、好ましい。

【００２７】

【発明の実施の形態】図１は、上述した発明が適用され
たコンクリート製壁材２の断面図である。コンクリート
製壁材２の上面２ａには、光触媒付き天然石４が張り付
けられており、下面２ｂ側はコンクリート層６のみとな
っている。

【００２８】図２は、上述した発明が適用された別の例
であるコンクリート製溝型壁材１２の断面図であり、コ
ンクリート製溝型壁材１２は全体に、光触媒付き天然石
１４が分散して含まれているが、コンクリート製溝型壁
材１２の内壁面１２ａには、光触媒付き天然石１４が露
出しており、外壁面１２ｂはコンクリート１６が光触媒
付き天然石１４の間を平面状に埋めている。

【００２９】この光触媒付き天然石４，１４の表面４
ａ，１４ａには、全面に光触媒層が形成されている。［製造法］コンクリート製壁材２は次のようにして製造したもの
である。

【００３０】まず、天然石（ここでは、粘板岩である那
智黒）を４００℃に加熱して、有機チタン溶液に酢酸銀
を溶解した処理液をスプレーして、天然石表面で有機チ
タンを酸化して天然石表面に銀添加酸化チタン光触媒層
（鉛筆硬度で４Ｈ以上）を設ける。

【００３１】ここで用いた処理液は、ジ−イソ−プロポ
キシ・ビス（アセチルアセトナト）チタンの２０重量％
エタノール溶液（ゾル）に２０重量％酢酸銀エタノール
溶液（同濃度の乳酸銀、アミノ酸銀あるいは硝酸銀のエ
タノール溶液でも良い。）を、有機チタン化合物エタノ
ール溶液重量：酢酸銀エタノール溶液重量＝１０：３の
割合で混合したものである。

【００３２】次に、コンクリート製壁材２用の型にコン
クリートを注入し、コンクリートが硬化する前に、上述
のごとく製造した光触媒付き天然石４をコンクリートの
表面に配置し、上から圧力をかけて光触媒付き天然石４
をほぼ半分コンクリート中に埋め込む。そして、そのま
ま放置してコンクリートを完全に硬化させる。硬化後に
型から取り出すことにより、コンクリート製壁材２が完
成する。

【００３３】コンクリート製溝型壁材１２は次のよう
にして製造したものである。光触媒付き天然石１４は、
と同様にして製造する。次に、光触媒付き天然石１
４、セメント、砂および水を混合して、光触媒付き天然
石１４を骨材の一部とするコンクリートを製造する。

【００３４】このコンクリートを型に流し込んで放置し
て半硬化させる。半硬化状態で内面側の型を取り外し
て、半硬化状態のコンクリートの内壁面を水で洗う。こ
のことで、コンクリート内部に埋もれている光触媒付き
天然石１４の表面１４ａを、図２に示すごとく内面側に
露出させる。水洗いを適度なところで停止することによ
り、適度に光触媒付き天然石１４を露出させる。

【００３５】この後、完全に硬化させて、コンクリート
製溝型壁材１２が完成する。［汚染物質除去試験］（１）上述した製造法にて形成したコンクリート製壁
材２（試料１）、上述した製造法にて形成したコンク
リート製溝型壁材１２（試料２）、銀成分のみ含まない
他は同じ配合の処理液で処理して表面に光触媒を担持さ
せた天然石にて同様に作成したコンクリート製壁材（試
料３）、およびコンクリート製溝型壁材（試料４）にて
試験を行った。

【００３６】試料１，３については、河川の法面の内、
水面が接する部分に配置した。試料２，４については、
家庭用排水溝に用いた。比較試料１として、通常のコン
クリート製壁材およびコンクリート製溝型壁材を用い、
比較試料２として、コンクリートの表面に光触媒が担持
されていない天然石が露出しているコンクリート製壁材
およびコンクリート製溝型壁材を用いた。

【００３７】このまま放置して、表面の状態を観察し
た。その結果を次の表に示す。

【００３８】

【表１】

【００３９】 ◎：藻も汚れも付着していなかった。 ○：わずかに藻あるいは汚れが付着していた。 ×：藻が全面に付着した。なお、６週間後において、試料１，２，３，４は、天然
石としての外観が維持され、全体として自然な景観を保
っていた。一方、比較試料１，２は、水に浸かっていた
部分は藻に覆われて、非常に不潔で不快な景観を呈して
いた。

【００４０】［その他］前述した試料１〜４の担持処理
では、那智黒の表面は予め水で洗浄したのみであった
が、予め那智黒の表面に、セメント、石膏、水ガラス、
粘土、ベントナイト、消石灰、生石灰あるいは有機シリ
コン（シランカップリング剤等）等からなるバインダー
を塗布してバインダー膜を形成しておけば、酸化チタン
膜が一層強固に那智黒に担持され、使用に際して耐久性
が高くなり、より長期にわたって自然な景観の維持と水
質改善・維持に貢献できる。

【００４１】また、これらバインダーは、予め天然石に
膜を形成しておくばかりでなく、光触媒と混合状態にし
て、天然石に塗布しても良く、同様に、酸化チタンが強
固に天然石に担持される。この場合は加熱処理しなくて
も良い。光触媒を担持させた天然石に対する照射光は、
太陽光ばかりでなく、蛍光灯や紫外線ランプからの照射
光であっても良い。したがって屋内に存在する水路や
池、プール、水槽等においても、蛍光灯や紫外線ランプ
の光が存在する空間ならば、藻の発生を防止し、汚染物
質を除き、清潔な景観を維持することができる。なお、
光線として好ましいのは、紫外線ランプを用いることで
あり、次に太陽光、次に蛍光灯であり、必要に応じてこ
れらを組み合わせても良い。

【００４２】また光触媒としても、酸化チタンの代わり
に、酸化亜鉛あるいは酸化ジルコニウムを用いても良
く、または酸化チタン、酸化亜鉛および酸化ジルコニウ
ムから選択された２つ以上を共に用いても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態としてのコンクリート
製壁材を表す断面図である。

【図２】本発明の一実施の形態としてのコンクリート
製溝型壁材を表す断面図である。

【符号の説明】

２…コンクリート製壁材２ａ…上面２ｂ…
下面４…光触媒付き天然石４ａ…表面６…コン
クリート層１２…コンクリート製溝型壁材１２ａ…内壁面
１２ｂ…外壁面１４…光触媒付き天然石１４ａ…表面１６…コ
ンクリート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＣ０２Ｆ 1/32 Ｃ０２Ｆ 1/32 1/50 ５１０ 1/50 ５１０Ａ５１０Ｄ５２０５２０Ａ５３１５３１Ｄ５３１Ｅ５３１Ｆ５４０５４０Ｆ５５０５５０Ｂ５６０５６０ＣＣ０４Ｂ 41/50 Ｃ０４Ｂ 41/50 Ｅ０４Ｂ 1/62 Ｅ０４Ｂ 1/62 ＺＥ０４Ｃ 2/04 Ｅ０４Ｃ 2/04 Ｄ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光により汚染物質を分解する光触媒が天然
石の表面に担持されている光触媒付き天然石を、該天然
石の光触媒が担持されている面が壁材表面となるように
配置して固定したことを特徴とする光触媒壁材。
【請求項２】前記天然石を、コンクリートに埋め込むこ
とにより固定したことを特徴とする請求項１記載の光触
媒壁材。
【請求項３】前記光触媒は、酸化チタン、酸化亜鉛およ
び酸化ジルコニウムから選択された１つ以上であること
を特徴とする請求項１または２記載の光触媒壁材。
【請求項４】前記光触媒と共に抗菌剤または抗藻剤を担
持されている天然石を用いたことを特徴とする請求項１
〜３のいずれか記載の光触媒壁材。
【請求項５】前記抗菌剤または抗藻剤は、金、銀、銅、
亜鉛あるいは錫の単体または化合物であることを特徴と
する請求項４記載の光触媒壁材。
【請求項６】水路の壁を構成する壁材であることを特徴
とする請求項１〜５のいずれか記載の光触媒壁材。