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光触媒塗料

光触媒は日本が開発した夢の新技術です
塗料の中で最も使用量が多いのは白色ですが、その白の原料である酸化チタンが光(紫外線)にあたると活性酸素を生成します。この活性酸素は強力な酸化力で有機化合物を分解し水と炭酸ガスに変えます。これを光触媒効果と言い、原理は1967年、藤島昭教授(現、東京大学教授)によって発見されました。その後、光が当たると酸化チタン表面が水となじみが良い超親水状態(水玉にならない)になる事が見つかりました。
この2つのメカニズムを塗料に取り入れたのが光触媒塗料です。
外壁にこの光触媒塗料を塗装した場合、紫外線によって塗膜表面に付着する汚れ(有機化合物)を分解し、親水化された塗膜は雨が降ることによって、その汚れの下に水が入り込み汚れを洗い流すことができるのです。
タイル製品の専門メーカーTOTOが世界で初めて開発に成功した「ハイドロテクト技術」によって「光触媒塗料」が開発されました。太陽の光(紫外線)によって親水性が生み出され、汚れが付きにくく、付いた汚れも雨で流されます。「太陽が洗い、雨が流す」自然の力だけで綺麗になる塗料ができました。
光触媒塗料の特徴
・防汚(光によるセルフクリーニング作用)
・防カビ防藻(効果が持続)
・大気浄化
・超耐候性(20年/ECO-EX)
光触媒塗料~ハイドロテクトカラーコート
タイル製品の専門メーカー「TOTO」が開発しました
TOTOが世界で初めて開発に成功した「水をはじかず、物質の表面に水がなじむ状態」を形成する新技術。この技術と光触媒の有機分解技術とを総称して「ハイドロテクト」と呼んでいます。光触媒による親水性技術は日本が世界に誇る基本特許なのです。
特許に関してTOTOのホームページ内でも紹介されていますので、下記もご覧下さい。
TOTOの光触媒技術・特許関連について、こちらもご覧ください≫
光触媒効果
防汚
光触媒の分解力と親水性作用により、雨の力で汚れを洗い流します。
●有機物分解のメカニズム
紫外線によりO2-(スーパーオキサイドイオン)OH(水酸ラジカル)という活性酸素を発生させます。活性酸素が表面に付着した有機物汚れやカビ細菌を分解します。
●超親水性のメカニズム
水となじみの非常に良い親水基(-OH)で
おおわれます。
その結果、降雨によるセルフクリーニング効果が
発生します。
親水表面では水滴と物質表面の角度(接触角)が非常に小さくなるため水は一様の膜状に広がります。
●汚れ度合いと水の接触角との関係
接触角が小さいほど親水性が高いことになります。
接触角が小さければ水は濡れ広がり、セルフクリーニング効果を発揮します。また、大きければ水滴となり
汚れの原因となります。
●他の塗料とのちがい
一般的な塗料は接触角が大きく、最近よく市場に出ている「低汚染形」の塗料でもハイドロテクトの接触角と比較するとかなり違うことが分かります。
また、一般的塗料には汚れ分解能力はありません。
防カビ・防藻
防カビ剤や防藻剤を使わずに光触媒の働きによってカビや藻の繁殖を防止します。

▲一般的な「防カビ・防藻・低汚染」形の塗料と比べて
一般的な塗料は防藻剤を「添加」しているので経年で効力が失われていきます。
光触媒塗料は効力が持続します。
大気浄化
自動車の排気ガスに含まれるNOxなどの有害物質を分解除去する作用があります。
空気もキレイにしていきます
ポプラ1本あたりのNOx浄化力を
0.57g/日として試算すると
ECO-EXではポプラ95本分になります。
■光が当たらないと働きません
光触媒ハイドロテクトは日光(紫外線)に反応します。日陰部分、たとえばビルとビルの隙間など隣接する建物の距離が1m以下ですと効果が出難いです。
●雨水が当たりにくい壁は分解効果しか期待できません。
●無機質系の汚れは分解することができません。サビ汁やエフロ、土砂などの汚れ等。
●分解能力を超える多量の汚れには追従できません。
・樹液や鳥の糞による汚れ。
・カビや藻が過度に繁殖しやすい場所。
土留めなど塗装面の内部から染み出してくる汚れには効果を十分に発揮できません。
■弊社にも試験塗装してみました
弊社の調色工場の壁ですが
排気ダクトの周囲が雨スジ汚れで
掃除してもなかなか落ちませんし
すぐにまた汚れてしまいます。
ここに光触媒塗料の効果を
実証するため3つの塗料で
塗り分けてみます。
1.A社製
  /水性シリコン樹脂系
   「低汚染形塗料」
2.TOTOハイドロテクトカラーコート
  ECO-700/「光触媒塗料」
3.B社製
  /水性シリコン樹脂系
   「超低汚染形塗料」
この壁の3年後、5年後、7年後は
どうなってるでしょう…
▲平成15年3月28日施工
■経過実証
●経過3年後の状態はこちらです≫

ヒドロキシルラジカル (hydroxyl radical) はヒドロキシ基(水酸基)に対応するラジカルである。•OH と表される。いわゆる活性酸素と呼ばれる分子種のなかでは最も反応性が高く、最も酸化力が強い。糖質やタンパク質や脂質などあらゆる物質と反応する。しかし、その反応性の高さゆえ通常の環境下では長時間存在することはできず、生成後速やかに消滅する。

過酸化水素への紫外線の照射や、酸性条件で過酸化水素と二価の鉄化合物を触媒的に反応させる方法(フェントン反応)によって生成される。

人体からヒドロキシルラジカルを除去する物質にはベータカロチンビタミンE、尿酸、リノール酸システイン、フラボノイド、グルタチオンなど抗酸化物質がある。

OHラジカルは、パナソニックダイキン、シャープなど数社が各種空気清浄機などにおいて有害物質除去に働いていると主張している。[1][2][3]

ラジカル (radical) は、不対電子をもつ原子や分子、あるいはイオンのことを指す[1]。フリーラジカルまたは遊離基(ゆうりき)とも呼ばれる。[2]

また最近の傾向としては、C2, C3, CH2 など、不対電子を持たないがいわゆる オクテット則を満たさず、活性で短寿命の中間化学種一般の総称として「ラジカル(フリーラジカル)」と使う場合もある。[3][4]

通常、原子や分子の軌道電子は2つずつ対になって存在し、安定な物質やイオンを形成する。ここに熱や光などの形でエネルギーが加えられると、電子が励起されて移動したり、あるいは化学結合が二者に均一に解裂(ホモリティック解裂)することによって不対電子ができ、ラジカルが発生する。

ラジカルは通常、反応性が高いために、生成するとすぐに他の原子や分子との間で酸化還元反応を起こし安定な分子やイオンとなる。ただし、1,1-ジフェニル-2-ピクリルヒドラジル (DPPH) など、特殊な構造を持つ分子は安定なラジカルを形成することが知られている。

多くのラジカルは電子対を作らない電子を持つため、磁性など電子スピンに由来する特有の性質を示す。このため、ラジカルは電子スピン共鳴による分析が可能である。さらに、結晶制御により分子間でスピンをうまく整列させ、極低温であるが強磁性が報告されたラジカルも存在する。1991年、木下らにより報告されたp-Nitrophenyl nitronylnitroxide (NPNN)が、最初の有機強磁性体の例である(Tc=0.6K)。

ラジカルに1電子を奪われた分子が他の分子から電子を引き抜くと、その分子がさらにラジカルを形成するため、反応は連鎖的に進行する。反応はラジカル同士が反応して共有結合を生成するまで続く。このような反応をラジカル反応またはラジカル連鎖反応という。燃焼は最も良く知られたラジカル反応の1つであり、ハロゲン分子が炭化水素と反応しハロゲン化アルキルを生じるのもラジカル反応である。高分子合成においても過酸化ベンゾイル (BPO) やアゾビスイソブチロニトリル (AIBN) を開始剤とするラジカル重合が行われる。オゾンホールの原因となっているのは塩素原子のラジカルである。

塩素分子が光 (hν) または熱(⊿)でラジカル解裂することで塩素ラジカルが発生する(式1)。
塩素ラジカルはメタンの水素から1電子を引き抜き塩化水素になり、メタンはメチルラジカルとなる。メチルラジカルは sp2 型の配座をとりラジカルはp軌道上に存在する(式2)。
メチルラジカルは塩素分子1電子を引き抜きクロロメタンになり、再び塩素ラジカルが再生する(式3)。
塩素ラジカル同士で1電子授受するとラジカルは消滅し、塩素分子となる(式4)。
メチルラジカル同士で1電子授受するとラジカルは消滅し、エタンとなる(式5)。

酸素による空気酸化あるいは過酸化物などのラジカル開始剤が存在する場合、ラジカルが HBr から水素を引き抜き臭素ラジカルが発生する(式1)。
臭素ラジカルが炭素二重結合に付加する場合、生成する炭素ラジカルが安定な中間体が生成する。このラジカル付加の配向は、カルボカチオン中間体を経由する際のマルコフニコフ則と逆になる。その理由は炭素ラジカル近傍に置換基が多いほうがσ軌道の超共役による安定化の寄与が大になるためである(式2)。
炭素ラジカルが HBr から水素を引き抜き臭素ラジカルが再生する(式3)。
副生成物としてはラジカル終端反応によりオレフィンの2量体などが発生する(式4、5)。

アルケン(ドイツ語: Alken、英語: alkene)は化学式 CnH2n (n≧2) で表される有機化合物で、C-C間の二重結合を1つ持つ。すなわち、不飽和炭化水素の一種。エチレン系炭化水素、オレフィン (olefin)、オレフィン系炭化水素とも呼ばれる。C-C二重結合を構成している2つπ結合1つとσ結合1つから成り立っており、このうちπ結合の結合エネルギーはC-H結合のものよりも小さく、付加反応が起こりやすい。例えばエテン(エチレン)と塩素の混合物に熱を与えると 1,2-ジクロロエタンが生成する。