(57)【要約】【課題】太陽光と雨があたるところで使用されるキャノピーや、シェルター等の屋根材の表の面に光触媒層を備えた場合、雨水が表の面にあたれば、汚れを洗い流し、防汚性を発揮するが、建物の構造や風雨の条件によっては、雨水が屋根材の裏面に回りこみ、屋根材の裏面端部に雨滴がたまり、そのまま乾燥し、汚れが表面に析出し、裏面端部が汚れるという課題がある。【解決手段】表の面に光触媒層を備え、裏面の端部に、裏面への水滴の回りこみを防ぐための撥水層を備えていることを特徴とする屋根材を提供する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
屋根材であって、表の面に光触媒層を備え、裏面の端部に、裏面への水滴の回りこみを防ぐための撥水層を備えていることを特徴とする屋根材。
【請求項２】
屋根材であって、表の面に光触媒層を備え、側面に裏面への水滴の回りこみを防ぐための撥水層を備えていることを特徴とする屋根材。
【請求項３】
屋根材であって、表の面に光触媒層を備え、裏面の端部と側面両方に、裏面への水滴の回りこみを防ぐための撥水層を備えていることを特徴とする屋根材。
【請求項４】
前記基材が透明であるこを特徴とする請求項１から３いずれか一項に記載の屋根材。
【請求項５】
前記基材がガラスであるこを特徴とする請求項１から３いずれか一項に記載の屋根材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、キャノピーや、シェルター等の屋根材に関し、特に表の面に光触媒層を備え、防汚性を付与させた屋根材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光触媒による光励起親水化現象を利用した技術が注目を集めている。光触媒とは、光半導体材料のことであり、その材料固有の励起波長より短い波長の光を吸収することにより、様々な現象を発現する。特に光励起親水化現象は、材料表面が高度な親水状態になる現象であり、光触媒を含む層を基材表面に形成すれば、その高度な親水状態を利用し、雨水や散水等により基材表面に付着した汚れを容易に除去可能とする自己浄化性・易洗浄性や、水滴を形成することがないため、水滴による光の乱反射が原因となる曇りを防ぐ防曇性等の機能を付与することができる（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
一方、近代建築技術の進歩に伴い、建造物は、その意匠性を高めるために、ガラスやポリカーボネート板等の透明体を多用したものが多くなってきている。特に、建物や地下鉄、地下街等の出入口に利用されるキャノピーや庇、バス停やショッピングモール、建物間の連絡通路等に利用されるシェルター等の屋根材は、透明体を利用したものが多く見受けられる。このような透明体を利用した屋根材は、汚れが発生した場合、その透明性がゆえに汚れが非常に目立ちやすくなり、本来持つ光透過性や美観を損ねることになる。ゆえに、その屋根材の光透過性や美観を維持するための防汚技術は、非常に重要な技術であると考えられる。太陽光と雨があたるところで使用される屋根材であれば、前述した光触媒を、直接太陽光に曝される表面に備えさせ、光触媒機能を付与することは、効果的な防汚手段になると考えられる。なお、ここで、太陽光や雨に直接曝される上側の面を表の面、その反対側の下側の面を裏面と言う。さらには、屋根材の表の面だけでなく、裏面にも光触媒層や、撥水層、耐電防止層等の防汚を目的とした層を備えさせることもできると考える。基材両面に、被膜を備えた構造の例としては、一方に光触媒層を備え、他方に撥水層を備えた部材が提案されている（例えば特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特許第２７５６４７４号公報（第２−１０頁）
【特許文献２】
特開２００２−２１１９５６号公報（第９頁、第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
太陽光と雨があたるところで使用されるキャノピーや、シェルター等の屋根材の表面に光触媒層を備えた場合、雨水が表の面にあたれば、汚れを洗い流し、防汚性を発揮するが、建物の構造や風雨の条件によっては、雨水が屋根材の裏面に回りこみ、屋根材の裏面端部に雨滴がたまり、そのまま乾燥し、汚れが表面に析出し、裏面端部が汚れるという課題がある。そこで、特許文献２では、撥水層を屋外の雨が直接あたる表面に備え、親水層を屋内の雨が直接あたらない裏面に備えた構造体が開示されている。この構造体を撥水層を裏面になるように配置することも考えられる。しかしながら、裏面全体に撥水層を形成した場合、全体に結露が発生し、それが原因で汚れが発生するなど、決して好ましいとは言えない。また、裏面に光触媒層や、帯電防止層等、他の防汚性の被膜を形成しても裏面への水の回りこみは防ぐことができない。
【０００６】
そこで、発明者らが鋭意検討を重ねた結果、太陽光と雨があたるところで使用され、両面が外気にさらされているようなキャノピーや、シェルター等の屋根材において、直接太陽光にさらされる表の面には、光触媒層を設け、さらに裏面の端部、又は側面、あるいはその両方に撥水層を設けることにより、表の面からの裏面への水の回りこみを防ぎ、裏面端部に発生する汚れを防ぐことができることを見出した。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の一態様では、表の面に光触媒層を備え、裏面の端部に、裏面への水滴の回りこみを防ぐための撥水層を備えていることを特徴とする屋根材を提供する。裏面端部に撥水層を備えることにより、表の面から裏面への水の回りこみを防ぎ、効率的に裏面端部に発生する汚れを防ぐことができる。
【０００８】
本発明の他の態様においては、表の面に光触媒層を備え、側面に裏面への水滴の回りこみを防ぐための撥水層を備えていることを特徴とする屋根材を提供する。屋根材の側面の厚みが厚い場合、側面のみに撥水層を備えさせ、表の面から裏面への水の回りこみを防ぎ、効率的に裏面端部に発生する汚れを防ぐこともできる。
【０００９】
本発明の他の態様においては、表の面に光触媒層を備え、裏面の端部と側面両方に、裏面への水滴の回りこみを防ぐための撥水層を備えていることを特徴とする屋根材を提供する。屋根材の構造や立地条件においては、裏面の端部、側面の両方に撥水層を備えさせることも効果的である。
【００１０】
また、本発明の好ましい態様においては、基材が透明である。基材が透明であるものは、汚れが顕著に目立つため、防汚性が極めて効果的に現れるものと考えられる。
【００１１】
また、本発明の好ましい態様においては、基材がガラスである。基材がガラスである場合は、防汚性が極めて効果的であるだけでなく、耐久性のある光触媒層や撥水層を形成しやすく、好ましく利用できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を詳しく説明する。本発明は、太陽光と雨があたり、屋根材の両面が直接、外気に曝される構造をした屋根材に関して成されたものであり、太陽光に直接曝される表の面に光触媒層を備え、裏面の端部に、裏面への雨水の回りこみを防ぐ撥水層を備えた屋根材である。図１に、屋根材の実施形態の一態様を示す。屋根部１の表の面１ａ全体に光触媒層を備えることで、表の面に付着した汚れを光励起親水化作用により、雨水等により簡単に洗い流し、除去することができる。しかしながら、雨水や、水滴は、風雨等の外的影響や、表面エネルギーや重力等の影響から裏面１ｂに回りこみ、裏面１ｂの端部に水滴が溜り、そのまま、水滴が乾燥した場合、水滴の中に含まれる汚れ成分が基材に析出し、裏面端部に汚れを生じる。汚れ発生の原因となる水滴の回りこみは、裏面１ｂの端部、側面１ｃのどちらか片方、あるいは、両方に撥水層を備えることで、基材表面の表面エネルギーを低くし、水滴の回りこみを防ぐことができる。
屋根材の傾斜角と側面の厚みのから、撥水層を備えさせる個所を幾つか例示する。撥水層を屋根材の裏面端部のみに備えさせる例としては、傾斜角が緩く、厚みが小さい屋根材が挙げられる。この場合の傾斜角は、好ましくは３０°未満で、さらに好ましくは、２０°未満、さらに好ましくは１０°未満の傾斜角であり、さらに、厚みは、１５ｍｍ未満であることが好ましい。また、裏面端部に撥水層を施す幅としては、好ましくは、端から１０ｃｍ未満、さらに好ましくは、端から５ｃｍ未満である。撥水層の幅が端から１０ｃｍ以上であるような場合は、雨の回りこみは防げるものの、結露を招き易い場合があり、逆に汚れの原因となる可能性がある。
次に、撥水層を屋根材の裏面端部と側面両方に備えさせる例としては、傾斜角が緩く、厚みが厚い屋根材が挙げられる。この場合の傾斜角は、好ましくは３０°未満で、さらに好ましくは、２０°未満、さらに好ましくは１０°未満の傾斜角であり、さらに、厚みは、１５ｍｍ以上であることが好ましい。また、裏面端部に施す撥水層の幅に関しては、前述した例と同様である。側面の撥水層は、側面全体に施すことが好ましい。
次に、撥水層を屋根材の側面のみに備えさせる例としては、傾斜角が大きく、厚みが厚い屋根材が挙げられる。この場合の傾斜角は、３０°以上であることが好ましい。さらに、厚みは、１５ｍｍ以上であることが好ましい。側面の撥水層は、側面全体に施すことが好ましい。
ただし、これらの例示に限らず、屋根材の構造によって、最も効果が現れるように、裏面端部、側面、又はその両方に撥水層を備えさせることが望ましい。さらに、場合によっては、裏面の撥水層を施していない部分に、光触媒層や、帯電防止層等の撥水層以外の防汚層を備えさせることもできる。
【００１３】
屋根材表の面に備える光触媒層は、光触媒作用を有する半導体（光半導体）を含む層である。光半導体としては、いずれも利用可能であり、例えば、酸化チタン、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化錫、酸化タングステン等、及び、これらの表面に金属が坦持されたものも用いられる。坦持される金属としては、たとえば、銀、銅、鉄、ニッケル、亜鉛、白金、金、パラジウム、カドミウム、コバルト、ロジウム、ルテニウム等が、好ましい。担持される金属は、１種のみでも２種以上でもよい。これらのなかでも、特に、酸化チタンは、その光触媒性の高さや、入手の容易さ、安全性、コスト等、他の材料に比べて全体的に優れるため、好ましく利用できる。酸化チタン微粒子は、結晶型がアナターゼ型、ルチル型又は、工業的に作り出されているブルッカイト型が存在するが、アナターゼ型、ブルッカイト型が、光触媒活性が高く、長期にわたり性能を維持する特性を有しており、好ましく利用できる。
【００１４】
ここで、光触媒層は、光半導体の他、バインダー成分を含むことができる。バインダーとしては、シリカや酸化ジルコニウム等の無機酸化物の他、シリコーン、フッ素樹脂、アクリルシリコーン等のポリマーでも良い、特にシリカは、親水性に優れ、光半導体微粒子との相互作用で親水状態を高め、長期に維持させることができる。また、耐擦傷性や、耐化学薬品性にも優れ、好ましく利用できる。
【００１５】
裏面端部、側面のどちらか片方、又はその両方に備えさせる撥水層は、水と基材表面の水接触角を高くすることができる材料であれば良く、水接触角が８０°以上のものであれば好ましく、水接触角が９０°以上のものがより好ましく、水接触角が１００°以上の撥水性を発現するものがさらに好ましい。また、撥水層は、時間の経過とともに水接触角が低下することがないような撥水状態を保つものが望ましいが、コスト、使用環境、基材の種類等に応じて、最適なものを選択すれば良い。例えば、撥水層に含まれる材料としては、表面エネルギーの小さいフルオロアルキル基を含有するフルオロアルキルアルコキシシラン系化合物、フルオロアルキルハロゲン化化合物等があり、それらの化合物は、具体的には、ＣＦ３（ＣＦ２）１１ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＲ）３、ＣＦ３（ＣＦ２）９ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＲ）３、ＣＦ３（ＣＦ２）７ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＲ）３、ＣＦ３（ＣＦ２）５ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＲ）３、ＣＦ３（ＣＦ２）１１ＣＨ２ＣＨ２ＳｉＲ（ＯＲ）２、ＣＦ３（ＣＦ２）９ＣＨ２ＣＨ２ＳｉＲ（ＯＲ）２、ＣＦ３（ＣＦ２）７ＣＨ２ＣＨ２ＳｉＲ（ＯＲ）２、ＣＦ３（ＣＦ２）５ＣＨ２ＣＨ２ＳｉＲ（ＯＲ）２、ＣＦ３ＣＨ２ＣＨ２ＳｉＣｌ３、ＣＦ３（ＣＦ２）７ＣＨ２ＣＨ２ＳｉＣｌ３、ＣＦ３（ＣＦ２）７ＣＨ２ＣＨ２ＳｉＲＣｌ２、ＣＦ３（ＣＦ２）９ＣＨ２ＣＨ２ＳｉＣｌ３、ＣＦ３（ＣＦ２）９ＣＨ２ＣＨ２ＳｉＲＣｌ２等を用いることが出来る。なお、上記化学式におけるＲは、ＣＨ３、Ｃ２Ｈ５、Ｃ３Ｈ７を示す。
【００１６】
本発明の光触媒層、撥水層を基材に備えさせる方法としては、前述した成分を含む溶液を、スプレー方式、ディップ方式、フローコート方式、カーテンコート方式、スピンコート方式、ローラーコート方式、刷毛塗り等、公知の方法が利用でき、基材形状や、施工部位を考慮し、最適な手法を選択すれば良い。
【００１７】
基材としては、建物や地下鉄、地下街の出入り口のキャノピーや庇；バス停、ショッピングモール、建物間の連絡通路、公園ベンチ等のシェルター；東屋等の屋根材があげられる。特に基材が透明体である場合は、本発明の効果が顕著に発現されるものと考えらられる。また、屋根材の材質としては、アクリルやポリカーボネート等の樹脂材や、塗装鋼板、アルミパネル、ガラス、木材等があげられらる。ガラス製のものは、耐久性のある光触媒層や、撥水層を他の部材に比べ、比較的容易に形成しやすく、特に好ましく利用できる。
【００１８】
【実施例】
以下、実施例及び、比較例、試験例を示し、発明の効果についてさらに具体的に説明するが、本発明が下記実施例に限定されるものではない。
【００１９】
＜実施例１＞
まず、光触媒層を形成するための光触媒コーティング液を調整した。コーティング液には、光半導体微粒子として、Ｘ線結晶子径７ｎｍ、粒子径１０ｎｍのアナターゼ型結晶粒子である二酸化チタンゾルを用い、バインダーにアルキルシリケートの加水分解物を用い、それらを二酸化チタンと、アルキルシリケートの加水分解物が、重量比で、６５：３５になるように合成し、混合溶液を調整した。次にこの調整した液を、酸化物換算の固形分濃度が０．２重量％となるように、ｎ−プロパノールと、プロピレングリコールモノエチルエーテルと、ジプロピレングリコールの混合溶剤で希釈し、光触媒コーティング液を得た。
【００２０】
次に、撥水層を形成するための撥水コーティング液を調整した。コーティング液には、フルオロアルキル基含有シラン化合物として、ヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシランを用い、エチルアルコールで濃度が２重量％となるように希釈し、さらに、３５％の塩酸、水をヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシラン１００重量部に対して、それぞれ１０重量部づつ加え、最終的な撥水コーティング溶液を得た。
【００２１】
次に、２００ｍｍ×３００ｍｍ、厚さ３ｍｍのフロート板ガラスを準備し、中性洗剤を含ませたスポンジで水濡れ性が良くなるまで、十分に洗浄し、その後乾燥し試験基材とした。
【００２２】
次に、試験基材の片面に、先立って準備した光触媒コーティング液を塗装用ローラーに含浸させ、ローラーで基材全面に塗布した。その後、室温にて乾燥し、基材上に光触媒層を形成した。
【００２３】
次に、光触媒層を形成した面と反対の面に、撥水コーティング材を塗装用ローラーに含浸させ、基材端部に、約５ｃｍの幅で塗布し、乾燥後、表面を布でワイピングし、撥水層を形成した。
【００２４】
次に、光触媒層の面をＢＬＢランプ（東芝ライテック製  ブラックライトブルーランプ）で基材表面の紫外線強度が１ｍＷ／ｃｍ２になるようにし、約２４時間照射した後、水と基材との水接触角を接触角計（協和界面科学製  ＣＡ−Ｘ１５０）にて測定した結果、約３．２°であり、高度な親水状態であることがわかった。また、撥水層を形成した部位の水接触角は、約１０２°であり、撥水状態になっていた。
【００２５】
次に、試験片を、撥水層を施した部分が下になるように１５°の傾斜で、南向き屋外に設置し、天然暴露を行った。図２に、試験片の構成図を示す。２０日おきに、基材表面に黒いタイルを当て、基材裏面より基材端部の明度を、スペクトロフォトメーター（日本電色工業製  ＮＦ３３３）を用いて測定し、明度の暴露前と比較した差を汚れの指標とした。４０日後の測定結果を表１に示す。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
＜比較例１＞
裏面端部に撥水層を施さなかった以外は、実施例１と同様に試験基材を作製した。    光触媒層の面をＢＬＢランプ（東芝ライテック製  ブラックライトブルーランプ）で基材表面の紫外線強度が１ｍＷ／ｃｍ２になるようにし、約２４時間照射した照射した後、水と基材との水接触角を接触角計（協和界面科学製  ＣＡ−Ｘ１５０）にて測定した結果、約３．５°を示し、高度な親水状態であることがわかった。また、裏面端部の接触角は、約３０°であった。また、実施例１と同様に天然暴露を行い、明度の変化を測定した。測定結果を表１に示す。
【００２８】
表１より、実施例１は、比較例１に比べ、明度の変化が小さく、裏面端部に、撥水層を形成することによって、裏面への水滴の回りこみを防ぐことができ、裏面端部に発生する汚れを抑えることができた。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、光触媒層を備えた屋根材の裏面端部、又は側面、又はその両方に撥水層を備えることにより、水滴の裏面への回りこみを防ぐことができ、水滴が裏面端部に溜まることによって起こる汚れの発生を防ぐことのできる屋根材を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一態様を示す屋根材の構成図である。
【図２】光触媒層、撥水層を備えた基材の断面図である。
【符号の説明】
１…屋根材、  １ａ…屋根材の表の面  １ｂ…屋根材の裏面、  １ｃ…屋根材の側面  ２…基材、３…光触媒層、４…撥水層
【図１】
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【図２】
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