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日本建築学会大会学術講演梗概集（関東） 2006年 9 月

光触媒を利用した塗料のセルフクリーニング効果の持続性評価
正会員
正会員
光触媒
屋外暴露試験

塗料
光沢耐久性
セルフクリーニング

１． はじめに筆者らは、光触媒を利用した外装仕上げ材料のセルフクリーニング効果を屋外暴露試験や実験室試験により評価してきた。屋外暴露試験では屋外暴露場所、雨がかりの有無、方位等の影響を把握した １） 。更に、屋外暴露を実施した塗料の光触媒活性（メチレンブルー分解性、水接触角）を実験室で評価し、屋外暴露試験でのセルフクリーニング性能と関連付けを行った２），３）。
本報では、平成 12 年 2 月より約 5.5 年間屋外暴露した
光触媒塗装試験体の外観評価、明度・光沢測定、及び白亜化度測定を実施した結果について報告する。
２． 実験対象とした塗装仕様（基板：アルミニウム）の種類を
表 1 に示す。
表 1 対象とした塗装仕様
試験体
塗装仕様
記号
B21 アクリル樹脂エナメル＋光触媒クリアー
B22B31B32T11T12T13T15T16M31M32○犬飼達雄＊１、本橋健司＊２
栗原大典＊３、田村昌隆＊３

ポリウレタン樹脂エナメル＋光触媒クリアー
アクリル樹脂エナメル＋バリアー層＋光触媒クリアー
ポリウレタン樹脂エナメル＋バリアー層＋光触媒クリアー
溶剤形シリコーン系樹脂エナメル塗料（光触媒配合多い）
シリコーン系エマルション塗料（光触媒配合多い）
溶剤形シリコーン系樹脂エナメル塗料（光触媒配合少ない）
溶剤形ポリシロキサン焼付け塗料（光触媒配合少ない）
溶剤形ポリシロキサン焼付け塗料（光触媒配合多い）
ポリウレタン樹脂エナメル＋バリアー層＋光触媒クリアー
ポリウレタン樹脂エナメル＋バリアー層＋光触媒クリアー （光触媒配合多い）

X2＊ アクリル樹脂エナメル
X3＊ ポリウレタン樹脂エナメル
アクリル樹脂エナメル＋バリアー層＋光触媒クリアー
ポリウレタン樹脂エナメル＋バリアー層
NS31＋光触媒クリアー
NS21＊：比較用塗装仕様（光触媒未使用）

光触媒を利用した塗装試験体は既存塗装の上にバリアー層を介して透明な光触媒層を形成させるタイプ（透明塗装）と光触媒を含有するエナメル塗料（不透明塗装）に大別される。塗装試験体は、建築研究所屋外暴露試験場において、北面垂直及び南面垂直に約 5.5 年間暴露された。その後、明度差(ΔL)、60°鏡面光沢度及び白亜化度を測定した。
３．結果及び考察
屋外暴露約 5.5 年後の全ての試験体の光沢保持率、白亜化度及び明度差を表 2 に示す。更に、北面暴露した試験体の明度差の変化を図 1 に示す。約 2 年経過時点までは高頻度に明度差を測定した１）。約 5.5 年後の測定では、約2 年経過時点と比較して、明度差が大きく低下した試験体が認められた。表 2 に明らかなように北面暴露試験体の中では、4 種類の試験体（B31、B32、T13、X3）の明度差は-8.0 を下回っており、約 2 年経過時点の明度差と比較して大きく低下している。一方、その他の試験体は、全体として、約 2 年経過時点の明度差から大きく低下してはいない。
したがって、約 5.5 年経過した時点では光触媒によるセルフクリーニング効果が保持されているものと、大きく低下したもの（B31、B32、T13）に大別できた。
次に、南面と北面に暴露した全ての試験体を対象として、明度差と光沢保持率との関係を図 2 に、明度差と白亜化度の関係を図 3 に示す。図 2 においては光沢保持率と明度差との間に関係は殆ど認められないが、図 3 に示した白亜化度と明度差の関係からは次のようなことが明らかとなった。
①白亜化度が 4 または 5 のように大きい（白亜化が進行している）試験体においては、明度差が小さい。
②白亜化度が 1 または 2 のように小さい（白亜化が進行していない）試験体においては、明度差の大きい試験体と明度差の小さい試験体が混在している。
一般に、塗装試験体の白亜化が進行すれば表面の汚れが除去され、明度は上昇する。したがって、白亜化の進行はセルフクリーニング性の観点から有利であるが、塗膜の耐久性という観点からは好ましくない。
一方、白亜化の進行が少なく（白亜化度が 1 または 2）、

Self-Cleaning Performance over Time of Coating Materials towhich Photocatalyst Applies―1107―

INUKAI Tatsuo, MOTOHASHI Kenji,
KURIHARA Daisuke and TAMURA Masataka

表2

屋外暴露約 5.5 年後の光沢保持率・白亜化度及び明度差

北面暴露試験体
試験体記号

南面暴露試験体

初期の 60°
鏡面光沢度

5.5 年後の光沢保持率(%)

5.5 年後の白亜化度

5.5 年後の明度差

初期の 60°
鏡面光沢度

5.5 年後の光沢保持率(%)

5.5 年後の白亜化度

5.5 年後の明度差

B21118.892-2.37

122.8

62-2.96B22

83.7

62-4.1180.8

72-3.20

B31

127.4

62-10.77

133.5

32-7.44

B32

100.2

53-8.76

100.5

42-7.032.6

32

5-2.752.8

125-2.94

4.2

195-2.15

4.7

125-1.97

T13

60.5

40

1-11.2168.5

42

1-5.31

T15

48.5

135

0.68

45.3

115

0.26

T16

3.4

35

5

1.41

2.9

355

1.08

M31

100.0

61

1-2.8896.4

58

1-2.26

M32

92.0

57

1-1.6788.9

50

1-6.00X2

77.1

133-3.6176.3

103-4.05

X3NS2189.6

152-12.72

87.0

101-7.85

84.2

1.4

384.8

24-1.87

NS3177.9

3.3

2-2.88-2.18

77.8

33-2.8640%
光沢保持率（％）

60%

80%

ば く露 初 期 か らの 明 度 差 （Δ Ｌ）

T11
T12

6.00
4.00
明度差（ΔL*)

2.00
0.00
-2.00
-4.00
-6.00
-8.00
-10.00-12.00

5.00
0.00
-5.00
-10.00-15.000%-14.000200

400600

図2

図１ 北面暴露した塗装試験体の明度差の経時変化
明度差も小さい（明度差が-4.00 より低下していない）試験体は、セルフクリーニング性と耐久性が両立している試験体と判断できる。この条件を南面暴露及び北面暴露の両方で満足する試験体としては、B21 及び M31 が挙げられる。なお、同様の傾向は図 2 に示した光沢保持率と明度差との関係においても認められると予想したが、光触媒処理した塗装試験体の中には初期の 60°鏡面光沢度が 10％以下のものも含まれており、光沢保持率の値がバラついたため、そのような傾向は認められなかった。
今後は、試験体のメチレンブルー分解性、水接触角等を測定し、光触媒活性がどの程度維持されているかを評価する予定である。
４． 謝辞
本研究の一部は文部科学省科学研究補助金・特定領域研究「光機能界面の学理と技術」（領域番号：417、領域代表：藤嶋昭）によるものである。また、本研究の実施（財）ベターリビング 博士（工学）
独立行政法人建築研究所 博士（工学）
独立行政法人建築研究所 交流研究員

ばく露初期からの明度差（ΔＬ）

暴露期間(日)*1*2*320%

800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200

明度差と光沢保持率の関係5.00
0.00
-5.00
-10.00-15.00
012

345

白亜化度

図3

明度差と白亜化度の関係にあたっては（社）建築研究振興協会に設置された「機能性外装材委員会」及び「光触媒の建築への応用研究委員会」の協力を得た。

（参考文献）
１）犬飼達雄、本橋健司、小西敏正、今井誠弘、日本建築学
会構造系論文集、第 564 号、p.9-14 (2003)
２）犬飼達雄、本橋健司、小西敏正、日本建築学会構造系論
文集、第 578 号、p.21-26 (2004)
３）本橋健司、犬飼達雄、小西敏正、RILEM International
Symposium（Koriyama）p.25-32(2004)

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*3

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Center for Better Living, Dr. Eng.
Building Research Institute, Dr. Eng.
Building Research Institute, Cooperative Researcher