JP3744061B2

JP3744061B2 - 透水性舗装材

Info

Publication number: JP3744061B2
Application number: JP16864596A
Authority: JP
Inventors: 俊也渡部; 真千国; 厚北村; 信早川
Original assignee: 東陶機器株式会社
Priority date: 1995-07-08
Filing date: 1996-06-06
Publication date: 2006-02-08
Anticipated expiration: 2016-06-06
Also published as: JP3972081B2; JPH09228307A; JPH09230104A; JPH09225385A; JP3972080B2; JP3661814B2; JPH09225392A; JPH09228695A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多孔質セラミックからなる透水性舗装材に関する。より詳しくは、本発明は、汚れが付着しにくく、降雨により気孔が自己浄化されるようになった透水性舗装材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
歩道、ベランダ、ポーチ、プールサイドのように雨水のかかる場所の舗装には、多孔質セラミックからなる透水性の舗装材が使用されており、雨水を大地に滲み込ませて水はけを良くすることにより、滑りを防止し、或いは凍結を防止するようになっている。
例えば、特開昭60-171972号、特開昭63-260876号、特開昭64-42372号に開示されているように、この種の透水性舗装材は、抗火石、高炉スラグ、陶器廃材などの骨材の粒子をガラス、フリット、長石などの無機バインダーで結着することにより製造され、骨材粒子間には雨水の透過を可能にする微小な連続気孔が形成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
環境汚染に伴い、都市部では透水性舗装材の汚れが顕著になっている。透水性舗装材の気孔には都市煤塵中のカーボンブラックのような親油性の汚染物質が付着するので、舗装材の美観を損ねるだけでなく、気孔の目詰まりにより舗装材の透水性を低下させる。
本発明の目的は、優れた透水性を長期間にわたり維持することの可能な透水性舗装材を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、光触媒を光励起すると光触媒の表面が高度に親水化されることを発見した。
本発明は斯る発見に基づくもので、透水性舗装材の表面近傍に位置する気孔の内周面を半導体光触媒を含有する層によって被覆したことを特徴とするものである。
舗装材は昼間は太陽の照射を受け、舗装材の表面近傍に位置する光触媒は太陽光によって光励起される。光励起に伴い、光触媒含有層の表面は水との接触角が１０゜以下、より詳しくは５゜以下、特に約０゜になる程度に高度に親水化される。一旦高度に親水化されると、表面の親水性は夜間でも持続する。
【０００５】
このように高度に親水化された表面には、都市煤塵中のカーボンブラックのような親油性の汚染物質は付着しにくい。また、超親水性の表面は空気中の湿分を吸着しやすく、静電気的に帯電しないので、煤塵が付着しにくい。
更に、舗装材は時々降雨にさらされる。超親水化された表面の水に対する親和力は、カーボンブラックのような親油性の汚染物質に対する親和力よりも大きいので、気孔の内周面に付着した汚れは雨水により表面から容易に釈放され、降雨の都度雨水によって洗い流され、気孔の内周面は自己浄化（セルフクリーニング）される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１を参照するに、透水性舗装材１０は多孔質セラミックからなり、この多孔質セラミックは、抗火石、高炉スラグ、陶器廃材などの骨材の粒子１２をガラス、フリット、長石などの無機バインダー１４で結着することにより形成されている。骨材粒子１２間には微小な連続気孔１６が形成されており、舗装材１０に透水性を与えている。
【０００７】
図２の拡大図を参照するに、気孔１６の内周面は半導体光触媒の粒子を含有する層１８によってコーティングしてある。光触媒含有層１８の厚さは約０.１μｍ以下で充分である。
【０００８】
光触媒としては、チタニア（TiO₂）が最も好ましい。チタニアは、無害であり、かつ、化学的に安定である。アナターゼ型チタニアとルチル型チタニアのいづれも使用することができる。
光触媒性チタニアを紫外線によって光励起すると、光触媒作用によって水が水酸基（OH^-）の形で表面に化学吸着され、その結果、表面が超親水性になると考えられる。使用可能な他の光触媒としては、ZnO、SnO₂、SrTiO₃、WO₃、Bi₂O₃、Fe₂O₃のような金属酸化物がある。これらの金属酸化物は、チタニアと同様に、表面に金属元素と酸素が存在するので、表面水酸基（OH^-）を吸着しすいと考えられる。
【０００９】
本発明の第１実施態様においては、光触媒含有層１８はシリカ配合チタニアによって形成される。チタニアとシリカとの合計に対するシリカの割合は、５〜９０モル％、好ましくは１０〜７０モル％、より好ましくは１０〜５０モル％にすることができる。シリカ配合チタニアからなる光触媒含有層１８の形成には、次のいづれかの方法を採用することができる。
（１）アナターゼ型又はルチル型チタニアの粒子とシリカの粒子とを含む懸濁液をスプレーコーティング又はディップコーティングにより舗装材の表面と表面近傍の気孔１６の内周面に塗布し、約700℃の温度で焼成する。
【００１０】
（２）無定形シリカの前駆体（例えば、テトラエトキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラｎ−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、等のテトラアルコキシシラン；それらの加水分解物であるシラノール；又は平均分子量3000以下のポリシロキサン）と結晶性チタニアゾルとの混合物をスプレーコーティング又はディップコーティングにより舗装材の表面と表面近傍の気孔の内周面に塗布し、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ことにより、チタニアが無定形シリカで結着された光触媒含有層を形成する。特に、シラノールの脱水縮重合を約200℃以上の温度で行えば、シラノールの重合度を増し、光触媒含有層の耐アルカリ性能を向上させることができる。
【００１１】
（３）無定形チタニアの前駆体（チタンのアルコキシド、キレート、又はアセテートのような有機チタン化合物、又はTiCl₄又はTi(SO₄)₂のような無機チタン化合物）の溶液にシリカの粒子を分散させてなる懸濁液をスプレーコーティング又はディップコーティングにより舗装材の表面と表面近傍の気孔の内周面に塗布し、チタン化合物を常温から200℃の温度で加水分解と脱水縮重合に付すことにより、シリカ粒子が分散された無定形チタニアの薄膜を形成する。次いで、舗装材を約700℃の温度に加熱することにより、無定形チタニアを結晶性チタニアに相変化させる。
【００１２】
（４）無定形チタニアの前駆体（チタンのアルコキシド、キレート、又はアセテートのような有機チタン化合物、又はTiCl₄又はTi(SO₄)₂のような無機チタン化合物）の溶液に無定形シリカの前駆体（例えば、テトラエトキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラｎ−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、等のテトラアルコキシシラン；それらの加水分解物であるシラノール；又は平均分子量3000以下のポリシロキサン）を混合し、スプレーコーティング又はディップコーティングにより舗装材の表面と表面近傍の気孔の内周面に塗布する。次いで、これらの前駆体を加水分解と脱水縮重合に付すことにより、無定形チタニアと無定形シリカの混合物からなる薄膜を形成する。次いで、舗装材を約700℃の温度に加熱することにより、無定形チタニアを結晶性チタニアに相変化させる。
【００１３】
本発明の他の実施態様においては、光触媒含有層１８は、シリコーン（オルガノポリシロキサン）にアナターゼ型チタニアなどの光触媒の粒子を50重量％以下の割合で分散させることにより形成することができる。このため、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膜形成要素にチタニアの粒子を分散させてなる塗料用組成物を用いることができる。
【００１４】
塗膜形成要素としては、メチルトリクロルシラン、メチルトリブロムシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリイソプロポキシシラン、メチルトリｔ−ブトキシシラン；エチルトリクロルシラン、エチルトリブロムシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、エチルトリイソプロポキシシラン、エチルトリｔ−ブトキシシラン；ｎ−プロピルトリクロルシラン、ｎ−プロピルトリブロムシラン、ｎ−プロピルトリメトキシシラン、ｎ−プロピルトリエトキシシラン、ｎ−プロピルトリイソプロポキシシラン、ｎ−プロピルトリｔ−ブトキシシラン；ｎ−ヘキシルトリクロルシラン、ｎ−ヘキシルトリブロムシラン、ｎ−ヘキシルトリメトキシシラン、ｎ−ヘキシルトリエトキシシラン、ｎ−ヘキシルトリイソプロポキシシラン、ｎ−ヘキシルトリｔ−ブトキシシラン；ｎ−デシルトリクロルシラン、ｎ−デシルトリブロムシラン、ｎ−デシルトリメトキシシラン、ｎ−デシルトリエトキシシラン、ｎ−デシルトリイソプロポキシシラン、ｎ−デシルトリｔ−ブトキシシラン；ｎ−オクタデシルトリクロルシラン、ｎ−オクタデシルトリブロムシラン、ｎ−オクタデシルトリメトキシシラン、ｎ−オクタデシルトリエトキシシラン、ｎ−オクタデシルトリイソプロポキシシラン、ｎ−オクタデシルトリｔ−ブトキシシラン；フェニルトリクロルシラン、フェニルトリブロムシラン、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、フェニルトリイソプロポキシシラン、フェニルトリｔ−ブトキシシラン；テトラクロルシラン、テトラブロムシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラブトキシシラン、ジメトキシジエトキシシラン；ジメチルジクロルシラン、ジメチルジブロムシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン；ジフェニルジクロルシラン、ジフェニルジブロムシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン；フェニルメチルジクロルシラン、フェニルメチルジブロムシラン、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；トリクロルヒドロシラン、トリブロムヒドロシラン、トリメトキシヒドロシラン、トリエトキシヒドロシラン、トリイソプロポキシヒドロシラン、トリｔ−ブトキシヒドロシラン；ビニルトリクロルシラン、ビニルトリブロムシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリイソプロポキシシラン、ビニルトリｔ−ブトキシシラン；トリフルオロプロピルトリクロルシラン、トリフルオロプロピルトリブロムシラン、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、トリフルオロプロピルトリエトキシシラン、トリフルオロプロピルトリイソプロポキシシラン、トリフルオロプロピルトリｔ−ブトキシシラン；γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリイソプロポキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリｔ−ブトキシシラン；γ−メタアクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタアクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メタアクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタアクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ−メタアクリロキシプロピルトリイソプロポキシシラン、γ−メタアクリロキシプロピルトリｔ−ブトキシシラン；γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリイソプロポキシシラン、γ−アミノプロピルトリｔ−ブトキシシラン；γ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリイソプロポキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリｔ−ブトキシシラン；β−(３、４−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、β−(３、４−エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン；それらの部分加水分解物；およびそれらの混合物を使用することができる。
【００１５】
この塗料用組成物を舗装材の表面と表面近傍の気孔の内周面に塗布し、約100℃〜200℃の温度でシリコーンを硬化させる。この舗装材を用いて歩道などの舗装を施工すると、舗装材は昼間は太陽の照射を受け、舗装材の表面近傍に位置する光触媒は太陽光によって光励起される。光励起に伴い、光触媒の作用により光触媒含有シリコーン層１８の表面にはシリコーン分子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誘導体が形成され、シリコーン層の表面は水との接触角が約０゜になる程度に超親水化される。
【００１６】
このように高度に親水化された光触媒含有層１８の表面には、都市煤塵中のカーボンブラックのような親油性の汚染物質は付着しにくい。また、超親水化された光触媒含有層１８の表面は空気中の湿分を吸着し、静電気による帯電が生じないので、煤塵が静電気的に付着しにくい。更に、泥や土のような無機物質の水との接触角は２０゜から５０゜であるので、水との接触角が約０゜になる程度に超親水化された光触媒含有層１８には泥や土のような無機塵埃は付着しにくい。
超親水化された表面の水に対する親和力はカーボンブラックのような親油性の汚染物質に対する親和力よりも大きいので、舗装材が降雨にさらされると、気孔の内周面に付着した汚れは雨水により表面から釈放され、雨水によって洗い流され、気孔の内周面は自己浄化される。
その結果、気孔の目詰まりが防止され、舗装材は長期間にわたり優れた透水性を維持する。
【００１７】
本発明の更に他の実施態様においては、舗装材は、骨材の粒子１２を予め光触媒含有層１８で被覆し、ガラス、フリット、長石などの無機バインダーと混練した後成形し、約700℃の温度で焼成することにより形成することができる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば、透水性舗装材の気孔に汚れが付着するのが防止されると共に、気孔の内周面に付着した汚れは降雨の都度雨水によって洗い流され、気孔はセルフクリーニングされるので、舗装材の透水性を長期間にわたり維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の透水性舗装材の模式的拡大断面図である。
【図２】図１に示した舗装材の一部を更に拡大した断面図である。
【符号の説明】
１０：透水性舗装材
１６：気孔
１８：光触媒含有層

Claims

多孔質透水性舗装材の表面近傍に位置する気孔の内周面を半導体光触媒を含有する層によって被覆してなり、光触媒が太陽光によって光励起されるに伴い前記光触媒含有層の表面は水との接触角が１０°以下に親水化され、もって、舗装材が降雨にさらされた時に気孔に付着した汚れが雨水により洗い流されるようにしたことを特徴とする自己浄化性透水性舗装材。
前記光触媒含有層は光触媒粒子が分散されたシリカ層によって形成されている請求項１に基づく透水性舗装材。
前記光触媒含有層は光触媒粒子が分散されたシリコーン層によって形成されており、前記シリコーン層の表面はシリコーン分子のケイ素原子に結合した有機基が光触媒の作用により少なくとも部分的に水酸基に置換されたシリコーン誘導体で形成されている請求項１に基づく透水性舗装材。
前記光触媒はチタニアからなる請求項２又は３に基づく透水性舗装材。