JPH1161708A - 触媒効果を用いて大気中のｎｏｘ を除去するコンクリート製品、及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】効率よくＮＯｘを除去し、経済性が高く、光触
媒反応で生成した硝酸を効率よく処理できるコンクリー
ト製品及びその製造方法の提供。 【解決手段】本発明のコンクリート製品は、図３に示さ
れる如くコンクリート部材の路面に露出する部分に、表
面６に光触媒効果のある酸化チタンをコーティングした
無機材料部材４が埋め込まれており、該表面部分が露出
していることを特徴とし、無機材料部材が、タイル、煉
瓦、セラミックス、ガラス、ゼオライト又は高炉スラグ
から選ばれた人工材又は、珪石系、粘板岩系、安山岩
系、火山れき系等の自然石である。また本発明の製造方
法は、コンクリート部材の路面に露出する部分に、少な
くとも酸化チタン被覆部分が露出するように、光触媒効
果のある酸化チタンをコーティングした無機材料部材を
埋め込む方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、大気中のＮＯ_X 、
その他の有害ガスを除去するコンクリート製品並びにそ
の製造方法に関する。更に詳細には本発明は、装飾部材
の表面に大気中のＮＯ_X 、その他の有害ガスを除去する
材料を埋め込んだコンクリート製品並びにその製造方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、大気中のＮＯ_X を除去する方法と
して、酸化チタンの光触媒効果が注目されている。コン
クリート製品において、光（主に太陽光）が当たる部分
を形成するコンクリートに酸化チタン粉末を混ぜ込む方
法がある（例、三菱マテリアル建材製歩道用ブロックな
ど）。

【０００３】光触媒効果のある酸化チタンを用いる従来
の方法について、大別すると、次の３つの方法がある。
１．上記のように酸化チタン粉末を直接コンクリートな
どの担持体に混ぜ込む方法。２．酸化チタンの微粉末を
含んだ液体原料（酸化チタンゾル）を表面に塗布し、焼
成する方法。３．有機チタンゾル（チタンアルコキシ
ド）を表面に塗布し熱処理してゾルゲル法により酸化チ
タンを形成する方法。

【０００４】１．の方法は、上記の歩道用ブロックなど
に用いられており、２．や３．の方法は、抗菌や防汚の
目的でタイルやガラスなどの表面に酸化チタンをコーテ
ィングするために用いられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】光触媒効果を発揮する
ためには、酸化チタンは大気中のＮＯ_X に接触し、しか
も紫外線に当たる必要があるため、上記１の方法におい
て有効な酸化チタンはコンクリート製品の表面に露出し
たものに限られるため、非常に反応効率が悪く、したが
って経済効率も悪いという問題があった。

【０００６】一方、上記の２や３の方法により表面に酸
化チタンをコーティングされたタイルやガラス等を屋外
に施工すれば、原理的にはＮＯｘの除去も可能である
が、酸化チタンの光触媒効果によりＮＯｘが酸化し硝酸
が生じるため、何らかの方法で硝酸を処理する必要があ
り、それらの無機材料部材をそのままＮＯｘ除去に用い
るのは問題がある。

【０００７】そこで、本発明が解決しようとする課題
は、酸化チタンの光触媒効果により効率よくＮＯｘを除
去し、したがって経済性が高く、しかも酸化チタンの光
触媒反応の結果、生成した硝酸を効率よく処理できるコ
ンクリート製品及びその製造方法を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そこで、発明者等は、上
記の課題を解決するために鋭意検討した結果、上記の２
及び３の方法により酸化チタンをコーティングしたタイ
ルやガラス等の無機材料部材をコンクリート部材の表面
に埋め込んだコンクリート製品及びその製造方法を発明
するに至った。このような方法で製造されたコンクリー
ト製品は、１の方法を用いて製造されたものに比べてコ
ンクリート部材を覆う酸化チタンの面密度が増し、光触
媒効果が向上する。さらに、反応生成物の硝酸は、雨水
によって無機材料部材の表面から取り除かれると同時
に、周りのコンクリートにより速やかに中和されるた
め、特に新たな硝酸の除去乃至処理手段を施す必要がな
いという利点がある。

【０００９】本発明において、請求項１に記載の発明
は、コンクリート部材の路面に露出する部分に、表面に
光触媒効果のある酸化チタンをコーティングした無機材
料部材が埋め込まれており、該表面部分が露出している
ことを特徴とするコンクリート製品である。また請求項
２に記載の発明は、無機材料部材が、タイル、煉瓦、セ
ラミックス、ガラス、ゼオライト又は高炉スラグから選
ばれた人工材又は、珪石系、粘板岩系、安山岩系、火山
れき系等の自然石であることを特徴とするものである。

【００１０】更に、請求項３に記載の発明は、コンクリ
ート部材の路面に露出する部分に、少なくとも酸化チタ
ン被覆部分が露出するように、光触媒効果のある酸化チ
タンをコーティングした無機材料部材を埋め込むことを
特徴とするコンクリート製品の製造方法である。ここで
酸化チタンをコーティングした無機材料部材の製造方法
は、無機材料部材の表面に酸化チタンを被覆含浸させた
後、１００〜１０００℃の焼成温度で焼成することがで
きる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明に用いられる用語を、以下
の如く定義する。本発明において、コンクリート製品と
は、特に限定させる意味において使用するものではない
が、コンクリート製品中、特に道路に施工される要素の
一部であって、コンクリート側溝、側溝蓋、雨水桝、雨
水桝蓋、歩車道境界ブロック、歩道用平板などを含むも
のである。

【００１２】本発明に用いられる酸化チタンは、酸化チ
タン粉末、酸化チタンゾル、有機チタンゾルのいずれで
もよいが、好ましくはこれらのゾルである。これは市販
されているものでよく、酸化チタンゾルの一例を挙げれ
ば、ＳＴＳ−２１（商品名、酸化チタンゾル、石原テク
ノ株式会社製）がある。有機チタンゾルを用いる場合、
膜厚を薄く、かつ、透明にできるため、無機材料部材の
表面の色を損なうことがないという特徴がある。

【００１３】本発明において、酸化チタンをコーティン
グする無機材料部材として、多孔質材料又は非多孔質材
料のいずれも用いることができるが、好ましくは多孔質
材料である。この多孔質材料としては、煉瓦、ゼオライ
ト、高炉スラグから選ばれた人工材又は、珪石系、粘板
岩系、安山岩系、火山れき系等の岩石からなる自然石が
挙げられる。これらの自然石は高温で焼成する際には、
耐熱性の高いものが得られるので望ましい。これらの多
孔質材料は、用途に応じて各種の形状にしてから、酸化
チタンをコーティングする。この形状としては、ブロッ
ク状、板状、棒状等の形状、角状、球状、楕円状等の砂
利状の骨材の形状とすることができる。また、無機材料
部材として石の板や砂利などの石材を用いた場合、セラ
ミックス等と比較し、経済的に安価である。しかも、石
材の表面はポーラスであり、ガラスなどに比べると高温
（＞５００℃）で焼成することができるため、酸化チタ
ンとの結合を強くし、取れにくくすることができる。

【００１４】本発明では、煉瓦などの多孔質材料に酸化
チタンゾルをコーティングする場合、酸化チタンゾルを
表面にコーティングすると、表面から酸化チタンが含浸
され、酸化チタンゾルを数ミリから数ｃｍの深さまで含
侵させることができる。またこのような自然含浸だけで
なく強制的に含浸させることもできる。この含浸した無
機質材料を焼成すれば、酸化チタンは煉瓦表面の微細な
孔に入り込むため取れにくいばかりでなく、表面が人や
自動車などの通行により摩耗しても、内部に浸透した酸
化チタンが順次露出してくるため、酸化チタンの光触媒
効果を持続させることができる。また、表面が多孔質の
場合、ＮＯ_X を吸着しやすいため、酸化チタンとＮＯ_X
の接触確率が高くなり、ＮＯ_X 分解効果を高める働きも
ある。ここで酸化チタン又は酸化チタンゾルをコーティ
ングした無機材料部材の製造方法は、無機材料部材の表
面に酸化チタンを被覆含浸させた後、１００〜１０００
℃の焼成温度で焼成する。この焼成温度は、好ましくは
３００〜８００℃であり、更に好ましくは４００〜６０
０℃である。

【００１５】また、本発明において、酸化チタンをコー
ティングする無機材料部材として、非多孔質材料を用い
ることもでき、この材料には、非多孔質タイル、セラミ
ックス、ガラス、陶器質材料等が挙げられる。

【００１６】本発明に用いられるコンクリート製品に
は、コンクリート側溝、側溝蓋、雨水桝、雨水桝蓋、歩
車道境界ブロック、歩道用平板などが挙げられる。これ
らのうちでは、側溝及び側溝蓋、雨水枡及びその蓋など
の排水機能のあるコンクリート部材の場合、雨水により
無機材料部材上から取り除かれた硝酸は、排水口より速
やかに側溝内に取り込まれ、多量のコンクリートに接触
するため、歩道用ブロックなどに比べ硝酸を中和する上
で特に適した構造となっている。また歩車道境界ブロッ
クやヨウ壁など、直接その上を人や自動車が通行しない
コンクリート部材の場合には、無機材料部材にコーティ
ングされた酸化チタンが取れにくく、かつ汚れにくいと
いう利点がある。

【００１７】また本発明のコンクリート製品の製造方法
では、コンクリート製品に凹部を形成し、接着剤と供に
埋め込む方法、予め埋め込み部分に酸化チタンをコーテ
ィングした無機材料部材を配置し成形する方法などがあ
る。好ましくは後者の方法が簡単に形成されるので、製
造効率がよく量産性を有する。

【００１８】以下に、本発明のコンクリート製品及びそ
の製造方法について、更に詳しく説明すると、図１は、
とろ漏れ防止シートを示す斜視図である。図２は、とろ
漏れ防止シートにセラミックスタイルを配置したところ
を示す斜視図である。図３は、セラミックスタイルを有
する側溝蓋を示す斜視図である。図１〜図３において、
とろ漏れ防止シート１には、目地構成部３とタイルの埋
め込み部である凹部２が形成されている。図２におい
て、このとろ漏れ防止シート１の凹部２に表面６に酸化
チタン被覆を有するセラミックスタイル４を下側にして
埋め込んだ（上側がタイルの裏面５となる）後、これを
型枠の底に敷く。ついでコンクリートを流し込んで成形
する。養生後、型枠から取り出す。図３において、コン
クリート側溝蓋７には、表面６に酸化チタン被覆を有す
るセラミックスタイル４が埋め込まれている。

【００１９】また本発明の別の実施の形態が図４に示さ
れている。図４は、歩車道境界ブロックに適用する場合
の玉砂利を有する合成樹脂シートを示す斜視図である。
図５は、図４に示されるシートを用いて作られた歩車道
境界ブロックの斜視図である。図４において、合成樹脂
シート８の表面に酸化チタンを被覆した玉砂利９、１０
を付着させた後、該合成樹脂シート８面が底側になるよ
うに配置し、コンクリートを流し込む。養生後脱型し、
合成樹脂シートと接着剤を取り除くと、図５に示される
如き表面に玉砂利９、１０を有する歩車道境界ブロック
１１が得られる。

【００２０】

【実施例】以下に本発明の具体的な製造方法について、
実施例で詳しい説明を行うが、本発明はこれらに限定さ
れるものではない。

【００２１】〔実施例１〕ここでは、酸化チタンゾルを
用いて、酸化チタンをセラミックスタイルにコーティン
グして、それを道路用側溝の側溝蓋の表面に埋め込む場
合について説明する。

【００２２】〔１〕酸化チタンゾル（石原テクノ株式会
社製、ＳＴＳ−２１）を大きさ９２×９２×７ｍｍのセ
ラミックスタイルに塗布し、電気炉で５５０℃で１時間
焼成した。酸化チタンゾルは、通常３００℃以下で焼付
けないと酸化チタン粒子の焼結により光触媒効果が劣化
すると考えられている。しかしながら、本発明のコンク
リート製品は、主に野外で使用するため、酸化チタンを
無機材料部材にできるだけ強固に焼付ける必要があり、
そのため５５０℃で焼き付けたところ、３００℃の場合
に比べ強固に焼付けることができ、実用上遜色なく使用
することができた。

【００２３】〔２〕これを、ポリカーボネイト製密閉容
器内に設置し、ＮＯガス５０ｐｐｍを注入し、３０Ｗの
ブラックライトをタイル表面から約２０ｃｍ離して点灯
し、所定時間毎のＮＯガス濃度の変化を測定した結果、
表１のような結果を得た。

【００２４】

【表１】

【００２５】表１の結果から、光を遮断した状態で得ら
れる吸着によるＮＯ濃度の減少分を補正することによ
り、ＮＯの分解速度定数は、約０．０１／ｍｉｎとなっ
た。また試験結果から明らかなように、５５０℃で焼き
付けた酸化チタンでも十分光触媒効果が発揮されている
ことがわかる。この試験による紫外線の強度は、１．０
ｍＷ／ｃｍ² と野外で太陽光線により得られる紫外線強
度に近いものである。したがって、５５０℃で焼き付け
た酸化チタンは、野外において実用上遜色のない光触媒
効果が得られる。

【００２６】〔３〕図１に示されるような、ゴム製のシ
ート（トロ漏れ防止シート）に図２のように、前記の
〔１〕で作製したセラミックスタイルを埋め込み、コン
クリート側溝蓋の型枠の底に敷く。トロ漏れ防止シート
の材質はゴムに限られるものではなく、例えば、金属製
のものを用いることにより、トロ漏れ防止シートの耐久
性が優れている。

【００２７】〔４〕前記の〔３〕に鉄筋を配置し、コン
クリートを流し込む。この際、コンクリートを着色する
ことにより、セラミックスタイルのデザインに対応して
目地の部分の色を変えることができる。〔５〕養生後、
脱型する。〔６〕側溝蓋の表面から、トロ漏れ防止シー
トを取り外すと、図３のような側溝蓋ができる。

【００２８】〔実施例２〕ここでは、酸化チタンゾルを
煉瓦にコーティングして、それを道路用側溝の側溝蓋の
表面に埋め込む場合について説明する。

【００２９】〔１〕酸化チタンゾル（石原テクノ株式会
社製、ＳＴＳ−２１）を水で４倍に希釈し、大きさ１９
０×６０×１５ｍｍのレンガに塗布し、含侵させる。こ
の際、酸化チタンゾルの濃度が高過ぎ、粘度が大きすぎ
ると、煉瓦に含侵しないため、適当に希釈して用いる必
要がある。また、あまり多量に塗布すると、煉瓦表面が
酸化チタン微粒子に覆われ白くなってしまい、煉瓦独特
の色と風合いが損なわれるので、表面の白さが目立たな
い範囲で、できるだけ多く塗布することが望ましい。

【００３０】〔２〕前記の〔１〕を４００℃で１時間焼
成する。ついで、〔３〕この煉瓦を１０ｃｍ×１０ｃｍ
×２ｃｍの大きさに切り、実施例１と同様の方法で、Ｎ
Ｏの分解速度定数を求めたところ、約０．００５／ｍｉ
ｎとなった。〔４〕実施例１と同様に、ゴム製のシート
（トロ漏れ防止シート）に〔１〕の煉瓦を埋め込み、コ
ンクリート側溝蓋の型枠の底に敷く。〔５〕鉄筋を設置
し、コンクリートを流し込み、養生後、脱型し、とろ漏
れ防止シートをとりはずす。この実施例２の〔１〕に記
載される如く既に焼き上がった煉瓦に酸化チタンゾルを
含侵させたが、煉瓦製造工程の乾燥工程後、表面に酸化
チタンゾルを含侵させ、焼き上げれば、１回の焼き上げ
で酸化チタンゾルを煉瓦に坦持することができる。

【００３１】〔実施例３〕ここでは、化粧用自然石の表
面に酸化チタンをコーティングして、それを歩車道境界
ブロックの表面に埋め込む場合について説明する。酸化
チタンをコーティングするためには、化粧用自然石の色
を損なわないように、有機チタンゾルを用いた。

【００３２】〔１〕粘板岩系の玉砂利を（径８〜１５ｍ
ｍ）を有機チタンゾルに浸し、取り出した後、５５０℃
で１時間焼成する。この操作を５回繰り返し、ゾルゲル
法により玉砂利の表面に透明酸化チタン膜を形成した。

【００３３】〔２〕この玉砂利を面積１０ｃｍ×１０ｃ
ｍの枠に１層敷き詰め、実施例１と同様の方法で、ＮＯ
の分解速度定数を求めたところ、約０．００７／ｍｉｎ
となった。

【００３４】〔３〕歩車道境界ブロックの、路面に露出
する面と同じ面積の合成樹脂フィルム（本実施例では、
厚さ０．３ｍｍのポリエチレンフィルムを用いたが、そ
れに限るものではない）に適当な充填材（本実施例で
は、シリコンゴム系充填材を用いたが、それに限るもの
ではない）を塗布し、そこに〔１〕の五色石玉砂利を埋
め込む。

【００３５】〔４〕充填材が硬化した後、前記の〔２〕
の合成樹脂フィルムを、合成樹脂フィルムの面が型枠側
になるように歩車道境界ブロックの型枠に設置し、コン
クリートを流し込み、養生後脱型する。〔５〕脱型した
歩車道境界ブロック表面から、合成樹脂フィルムと充填
材を取り除くと、前記の酸化チタンを被覆した粘板岩系
の玉砂利を、その表面に有する歩車道境界ブロック１１
が得られる。なお、〔３〕〜〔５〕のプロセスは、いわ
ゆる洗い出し法などの他の方法を用いて、玉砂利をコン
クリート表面に露出させても構わない。

【００３６】

【発明の効果】本発明のコンクリート製品は、コンクリ
ート製品の表面に露出する部分にのみ、酸化チタン被覆
を有する支持部材を埋め込んでいるので、装飾性に優れ
ているばかりか効果的に光触媒効果を発揮させ効率よく
ＮＯｘ、その他の有害ガスを除去するとともに装飾性に
も優れている。また本発明のコンクリート製品の製造方
法は、酸化チタン被覆を有する支持部材を埋め込み、そ
の一部が埋め込み表面から露出するように作られるの
で、効果的に光触媒効果を発揮させ効率よくＮＯｘ、そ
の他の有害ガスを除去することができる。

【００３７】更に本発明では、コンクリート部材として
コンクリート製品を用いていることにより、ＮＯを除去
した結果生成した硝酸を効率よく中和処理することがで
きるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に用いられるトロ漏れ防止シートの斜視
図である。

【図２】本発明に用いられるセラミックスタイルを有す
るトロ漏れ防止シートの斜視図である。

【図３】本発明の側溝蓋の斜視図である。

【図４】本発明に用いられる玉砂利を有する合成樹脂シ
ートの斜視図である。

【図５】図４を用いて得られた境界ブロックの斜視図で
ある。

【符号の説明】

１ トロ漏れ防止シート ２ 凹部 ３ 目地部 ４ セラミックスタイル ５ タイル裏面 ６ 酸化チタン被覆 ７ 側溝蓋 ８ 合成樹脂シート ９、１０ 砂利 １１ 歩車道境界ブロック部材

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】コンクリート部材の路面に露出する部分
   に、表面に光触媒効果のある酸化チタンをコーティング
   した無機材料部材が埋め込まれており、該表面部分が露
   出していることを特徴とするコンクリート製品。
2. 【請求項２】無機材料部材が、タイル、煉瓦、セラミッ
   クス、ガラス、ゼオライト又は高炉スラグから選ばれた
   人工材又は、珪石系、粘板岩系、安山岩系、火山れき系
   等の自然石であることを特徴とする請求項１に記載のコ
   ンクリート製品。
3. 【請求項３】コンクリート部材の路面に露出する部分
   に、少なくとも酸化チタン被覆部分が露出するように、
   光触媒効果のある酸化チタンをコーティングした無機材
   料部材を埋め込むことを特徴とするコンクリート製品の
   製造方法。