日本建築学会大会学術講演梗概集（北海道） 2004年 8 月

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光触媒を利用した外装用塗料の分解性能に関する研究
正会員
同
光触媒
メチレンブルー

酸化分解
酸化チタン

○後藤
犬飼義和*1
達雄*3

同
同

小西
本橋敏正*2
健司*4

同
同

桝田
中村佳寛*2成春*5汚れ

１．はじめに近年、光触媒を利用して汚れ防止効果を高めた外装仕上材料の開発が活発に行われてきている。光触媒による汚れ防止効果は、酸化チタンによる有機系汚れの分解と強い親水性の発現によるものといわれている。
本報では、光触媒の有機化合物の分解作用に着目し、既報 1）で報告したメチレンブルーの分解性状より分解係数κを求めることにより、光触媒の分解性能を定量的に

表-1 試験体の種類
総塗布量
試験体
光触媒成分 塗装方法
仕様概要※1記号（g/ｍ2）
無処理（比較用）P-0 溶剤系ウレタン樹脂塗料
P-1 光触媒クリアー 既存塗膜：溶剤系
酸化チタン 常温乾燥 100（2層）
塗料
ポリウレタン樹脂塗料 酸化チタン 常温乾燥 40（2層）
P-2
P-3 光触媒含有塗料
酸化チタン 常温乾燥 180（2層）
P-4 （溶剤系シリコーン樹脂塗料）
酸化チタン 常温乾燥 140（2層）
P-5 光触媒含有塗料
酸化チタン
焼付120（1層）
P-6 （溶剤系ポリシロキサン樹脂塗料）
酸化チタン
焼付120（1層）
備考：※1 試験体の色は全て白色系を用いた評価する手法を用い、屋外曝露試験終了後の試験体につ取した試験片は、やわらかいスポンジを用いて軽く水でいて、実際の屋外で発現している分解性能と汚れの関係洗浄し試験片表面の汚れを除去し、室内に静置して自然について調べた結果について報告する。

乾燥させた。
試験方法は光触媒製品技術協議会の液相フィルム密着

２．実験概要法に準拠し、次の条件で行った。

２．１ 屋外曝露試験条件
屋外曝露試験は建築研究所曝露場（以下、曝露場）な試験片(3 個)の光触媒加工面を上にして置いた後、蒸留らびに自動車の排気ガスによる汚染環境を考慮し、常磐水 0.1ml を滴下し、その上に 30×30 ㎜の大きさの被覆

自動車道柏インター料金所アイランド（以下、アイランフィルム（低密度ポリエチレンフィルム）を被せ、色差ド）、および同料金所近傍の施設管理棟屋上（以下、管理計を用いて、各試験片の色差の初期値を求めた。
その後、棟）の 3 ヶ所で行った。2）

同じ試験片の上に、濃度 10mg/l のメチレンブルー水溶２．２ 試験体液を 0.1ml 滴下し、その上に被覆フィルムを被せた。さ

屋外暴露試験に用いた試験体は主として現在市販されらに、試薬の乾燥を防ぐ目的で、試薬部分を覆うようにている外装用塗料を対象とした。試験体の仕様概要を表プラスチックシャーレの蓋を被せた。次に、紫外線照射-1 に示す。基材は全てアルミニウム板とした。この上に用の試験体に対しては、紫外線はブラックライト蛍光ラ

既存塗膜として溶剤系ウレタン樹脂塗装（白色、塗布量ンプにより紫外線を照射し、照射強度は試験体と傾向ラ2300～350g/ｍ ）を施したものを比較用の無処理塗装試験

ンプとの距離によって調節し 1.0mW/cm2 とした。

体（試験体記号Ｐ-0）とし、既存塗膜の上に光触媒のク

紫外線照射時の色差の測定は、試験開始から 10 分後リアー塗料を塗布した試験体（Ｐ-1, Ｐ-2）２種類、アまでは 2 分ごとに、その後は 5 分ごとに測定を行い、初ルミニウム基材に酸化チタンを含有する光触媒含有塗料期値とメチレンブルーの分解による色差の経時変化を求を塗布した試験体（Ｐ-3～Ｐ-6）４種類の合計 7 試験体めた。

を対象とした。

３．実験結果及び考察

２．３ 試験方法

３．１ 汚れの測定結果（1）汚れの測定

屋外曝露試験における試験体の明度差の測定結果を図

試験体表面に発生した汚れは色彩色差計を用いて各試＊＊-1 に示す。管理棟、アイランドおよび曝露場の 3 ヶ所に

験体の明度（L ）を測り、曝露前との明度差（ΔL ）において実施した屋外曝露試験では、いずれの汚染環境により評価を行った。明度の測定箇所は、試験体の上部・おいても曝露期間とともに汚れが付着し、徐々に明度差中央部・下部 3 点とし、計測値の平均値を求めた。

が大きくなり、特に比較用に用いた無処理塗装試験体Ｐ（2）メチレンブルーの分解性能測定-0 の汚れの明度差が一番大きかった。光触媒処理を施しメチレンブルーの分解性能測定用試験片は、約 1 年間た試験体は製造所の仕様により防汚効果に差は認められの管理棟での曝露を終了した試験体の垂直部分より 80たものの、全て無処理試験体より汚れの程度が小さい状×80 ㎜の大きさの試験片を切り出したものを用いた。採況にあった。また、各曝露場所による汚染環境の違いに

Performance Evaluation of Decomposition Effect for Photocatalyst Applied Painting
GOTO Yoshikazu，KONISHI Toshimasa，MASUDA Yoshihiro, INUKAI Tatsuo, MOTOHASHI Kenji, NAKAMURA Shigeharu

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ついては、曝露前との明度差が約１年後の時点で管理棟
0

では-15～-20、アイランドでは-30～-40、曝露場では-5程度でありこの試験結果より、アイランド＞管理棟＞曝曝 露 場-1 0

露場の順で汚れやすい環境であることがわかる。
0３．２ 屋外曝露試験後の分解性能と明度差の関係

P-0

管理棟での曝露試験終了後の試験体を用いて、メチレンブルーの分解性能の測定を行った結果を図-2 に示す。
紫外線照射（紫外線強度 1.0mW/cm2）30 分後において、

-10

P-1

管 理 棟

-20

P-2
1 000

試験体記号Ｐ-1,Ｐ-3,Ｐ-5,Ｐ-6 の試験体はメチレンブルーの着色が消え、色差の値も 1 以下を示している。

- 2 0-2 に示す紫外線照射強度と色差の経時変化の挙動から、

P-4P-5-20P-6式(1)の解析式により各試験体の分解係数κを求めた結-30果を表-2 に示す。

-40アイランド･･･(1)0

本研究を実施するにあたっては、（社）建築研究振興協会内に設置された「機能性外装材委員会」の協力を得て行いました。また、本研究の一部は文部科学省科学研究費補助金・特定領域研究（Ａ）（417）「光機能界面の学理と技術」（領域代表：藤嶋昭（財）神奈川科学技術アカデミー理事長）によるものであり、関係者各位に深く感謝の意を表します。

*1(株)荒井設計*2 宇都宮大学工学部建設学科 教授・工博*3(財)ベターリビング 筑波建築試験センター 博士(工学)*4 独立行政法人建築研究所 材料研究グループ上席研究員・博士(工学)*5 宇都宮大学工学部建設学科 助教授・工博406080100

色差（ΔＥ ＊）

図-1 屋外曝露試験による明度差の変化
8765432105P-2
P-5P-1P-4P-0P-3P-60101520
紫外線照射時間（分）2530

図-2 屋外曝露試験体の紫外線照射による色差経時変化
表-2 屋外曝露試験後の分解係数κ(管理棟53週後)

試験体記号 P-0 P-1 P-2 P-3 P-4 P-5 P-6
分解係数κ 0.005 0.377 0.018 0.201 0.010 0.157 0.267
12∆E *：色差t ：紫外線照射時間（分）S ：紫外線照射強度（mW/cm2） κ ：分解係数
なお既報 1）の結果より、分解係数は、0.04 以上で十分な分解性能を有しているものと判断した。各試験体の分解係数κの値を表-2 に示す。Ｐ-1,Ｐ-3,Ｐ-5 及びＰ-6 において分解係数κは 0.04 以上になっており、有機物の分解に対し十分な分解性能をもっていると判断できる。
分解係数κと明度差を比較すると、κが大きいほど明度差が小さくなり、その相関関係は反比例の傾向にあることがわかる。そこで各曝露場所および曝露期間ごとに反比例の関係を回帰し、相関係数Ｒ2 を求め、その推移を図-3 に示す。曝露場所別に相関性を見ると、まずアイランド、管理棟の順に高くなり、また曝露期間とともに、相関性が高くなる傾向がみられた。
４．まとめ
本研究の範囲において光触媒処理を行った外装用塗料の有機物分解作用に関して以下のことが明らかになった。
1) 屋外曝露試験における汚れの明度差とメチレンブルーの分解性能の指標にあたる分解係数κとの間に、高い相関関係が認められ、分解係数κの値が大きいほど汚れにくい傾向が認められている。
2) 分解係数κは光触媒処理材料の防汚性を評価する指標の一つとして有効である。

20

曝露期間（週）

相関係数Ｒ

解析解： ∆E* = ∆E*0 e6 0-10

既報 1）で提案した分解係数κを求める手法を用い、図−κ S t

P-3- 1 0- 4 00.90.8

管理棟0.7

アイランド

0.6

曝露場

0.5
020406080

1 00

曝露試験期間（週）図-3 曝露試験体の分解係数κと明度差との相関係数推移
参考文献
1）後藤義和、小西敏正、桝田佳寛、犬飼達雄、本橋健司、中村成春：汚れ防止を対象とした光触媒機能を有する外装仕上げ材料の性能評価手法に関する研究
日本建築学会大会学術講演梗概集、A-1、ｐｐ381～382、2002｡82）犬飼達雄、本橋健司、小西敏正、今井誠弘：光触媒を利用した外装仕上材料の屋外暴露試験における防汚性評価、日本建築学会構造系論文集、No.564、pp9～14、2003.2

ARAI Architects and Engineers
Prof., Dept. of Architecture and Civil Eng., Faculty of Eng., Utsunomiya Univ., Dr. Eng.
Tsukuba building Test Laboratory, CBL, Dr. Eng.
Chief Research Engineer, Building Research Institute, Dr. Eng.
Assoc.Prof., Dept. of Architecture and Civil Eng., Faculty of Eng., Utsunomiya Univ., Dr. Eng.

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