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ピアレックスブログ

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2009年7月28日

酸化チタンは顔料なのか光触媒なのか?(その2)

酸化チタンに光線を当てると表面で電気化学反応が起こることは
1968年の「本多―藤嶋効果」の発見以来、よく知られるようになっていたのですが、
まあ要するに電気化学反応の一種なんですね。
だから電極で反応が起こります。電極をつぶすと反応が起こらなくなるので「耐候性の良い顔料」としては
非常にジャマなこの光触媒反応の電極をつぶすことに顔料メーカーは血眼になっているんです。
電極って、どこにあるのか?
別にヒラヒラ白金の箔が付いているわけではなくキンク位置
(さすがにこんなマニアックな専門用語はWikipediaにありません・・)
・・・という話をすると長くなるので、つまり酸化チタン粒子の表面に遍くあります。
だから電極をつぶすということは表面を不活性膜で薄く覆ってやるのが一番簡単な方法です。
ちょうど、リンゴの表面をその皮が覆っているように・・・

リンゴ

 

 

 

このリンゴの皮の材質には?シリカ?アルミナ?ジルコニア の3種類が有名ですね。
とくに?が古くからの耐候性実績もありよく用いられますが。
リンゴの皮の層は(ヘルムホルツ層といいますが、なんとこれはWikipediaにありました!
こんなん書くヒトいるんですねぇ・・・)
ラジカル等の過酸化物が直に湧いてきて一番反応が激しく起こるんですがそれによく耐えて、
しかも過酸化物が外に漏れないように抑え込んでしまいます。
あれれれれ???
シリカ(シリケートの硬化後の姿)って確か光触媒用のバインダーとして使われてきたんじゃあ??
という場外の声が聞こえてきそうな気がしたのは私だけでしょうか。
つまり、シリケートを光触媒のバインダーとして採用することにとてつもなく大きな矛盾を感じてしまったのは
私が運命のいたずらで塗料メーカーに入ってしまったからでもありました。
ちなみに「リン酸チタニア」とか称するこの世に存在しない物質で効果を謳う製品にも矛盾を感じていますが・・
まあ、こっちはあまり大きな問題ではないか・・・

2009年7月23日

酸化チタンは顔料なのか光触媒なのか?(その1)

学生時代に光触媒(その当時は光半導体と言っていたが・・・)の研究室にいた私としては
塗料(競合会社を刺激しないため金属インキと言っていたが・・・)会社のサラリーマンとなって
その貴重な酸化チタンが日々何百tザックザクと白色顔料に浪費されていた事実を知って愕然としました。
しかも、顔料として耐候性を向上させるために一所懸命その光触媒反応を殺す努力をしていたんですねぇ。
実際、写真のように光触媒酸化チタン(左)と顔料酸化チタン(右)の見かけの差は全くありませんが、
信じられないことに超精密な分析機器を駆使しても両者を区別することは殆んど不可能なんです。
まあ、ルチルとアナターゼの区別をするのが関の山ですね。

酸化チタン比較

 

 

 

ところで、「白く見える」って光学的に表現すると「光が全・乱反射している」となります。
何らかの光の波長成分を吸収しているわけではなく、すべて反射しているので白く見えるんですね。
屈折率の違う二つの物質の境界面では屈折と反射が起こるのですが、
この屈折率の差が大きいほど全反射する光の量が増えてくるのです。
これはスネルの法則として数式化されていますので
ご興味の方は(あんまりいないと思いますけど・・)詳細をWikipedia等で調べてください。

ガラス比較

 

 

 

 

 

例えば写真のようにガラスは通常、板状ですから透明ですが(左)それを細かい粉にすると白く見えます(右)。
これは、粉にすることで空気とガラスの境界面が増えて、
その屈折率の差(空気=1.0、工学ガラス=1.5)がそこそこあるので乱反射を起こして白く見えるんですね~~
もし、このガラス粉を油の中に浸漬したら透明になってしまうはずです。(油=1.5でガラスと同じですからね)
酸化チタン(=2.7)はあらゆる透明材料の中で最も高い屈折率を示すため「白色顔料」としては最も優秀な鉱物だったんですね。
ダイヤモンド(=2.4)よりも高いんです!!
チタニアを111面カットするとダイヤモンドより輝きは見事なはずですよ。
要するに他を凌駕する非常に高い屈折率のゆえに(紫外線や赤外線を含む)光を一番よく反射する顔料だということがいえます。

脱線しますが

・・・となると某遮熱塗料の謳い文句にある
「酸化チタンを超える反射率を示す中空バルーン顔料♪」
という表記が気になります。
どんな顔料なのか??私は個人的には不可能なことだと思っています・・(つづく)

2009年7月21日

2液型塗料について

あの、ここだけの内緒の話ですが・・・
他人には「2液型塗料の主剤/硬化剤配合はハカリを使って厳格に!」
と言っている私自身はたいてい目分量です。
某塗料メーカーのサラリーマン時代に
「どこまで主剤/硬化剤比率をずらせたら悪影響が出るか」という遊び実験をしたことがあるので・・・
平和でヒマな会社でしたねぇ。

ウレタン硬化性塗料だと主剤のOH基と硬化剤のイソシアネートNCO基の数を1:1にするのが基本ですが
最大20%ずらしても耐候性を含めて性能に大した影響はありませんでしたね。
(防水材料は粘弾性をつけるためにそもそもNCOの比率が下限なので注意してください!)
エポキシ系塗料に至っては主剤のグリシジル基と硬化剤の活性水素の比率を最大50%ずらしてもOKでした。

こんなことを述べて「だから2液型塗料の配合なんて目分量でいいんだ!」と唱えるのが今回の主旨ではなく
「計量作業って煩わしいからみんな嫌なんだよ、なんとか1液型にできないものか。」と提案したいのです。
メーカーの技術者は計量に電子天秤を使うので2kgと500gの混合なんてものも直ぐにできますが、
たとえば現場で上皿天秤を使った場合445gの風袋の缶に2kgの主剤を入れると2,445g・・・
とそれに500g足すと2,945g・・・
と・・・ってこれをいつも正確にできる自信のあるヒトは何人いることか。

2液型塗料B

 

 

 

 

「それならもう巷には1液ウレタンとか1液シリコンとかあるわな!」とおっしゃる方もいますが、
あれは、主剤の分子量を大きくして「乾いたように見せている」だけで
架橋硬化反応を起こす塗料ではないので性能はかなり落ちますよ!!

そこで提案なのですが!初めから主剤と硬化剤を混ぜておけばどうでしょう。
もちろんそんなことをすれば24時間以内に硬化してしまいます・・・常温ではね。
イソシアネートもエポキシも5℃以下の低温では反応が進行しないのでこれを逆手に取ればいいのです。

つまり主剤と硬化剤を混ぜた状態の塗料を使う直前まで5℃以下に冷やしておくと
理論上は「計量しないでいい(というか計量が終わった後の)2液性塗料」ができあがります。
あの頃は私も好奇心と探究心の固まりだったので
「ドライアイスポケットのついた1斗缶用ジャケット」なんかも試作してたんですが・・・

20年前です。特許は公知になっていますのでご興味の方はご自由にお使い下さい

2009年7月17日

大阪府建築士会 エコセミナー

こんにちは。管理部の松井です。

昨日、大阪府建築士会主催の「第31回 エコセミナー」で講演させていただきました。

第31回エコセミナー

 

 

 

 

今回は【建築士が考える遮熱・光触媒】と題し、
アーキヤマデ株式会社様の「普及が進む日射高反射率防水シート」と
弊社の「外壁・屋根への塗装でできる環境への取組み(光触媒の活用」の
2本立てで約1時間半の講演となりました。
30名以上ご参加いただき、和やかな雰囲気でご質問等もたくさん頂きました。

アーキヤマデ株式会社様の講演では、日射高反射防水シートのメリットや日本をはじめ、
各国の遮熱への取組み等、大変興味深く聞かせていただきました。

弊社は光触媒塗料が環境にどういう役割を果たせるのかを
遮熱塗料の上に施工することで遮熱効果が長く続くという話を中心に社長が講演しました。
冗談を交えながら話していましたが、隣で私はハラハラしながら聞いていました(^_^;)

またこんなイベントがある時は、ここでも案内致しますので是非可能であればご参加ください!

最後にご参加いただいた建築士の皆様、ご協力いただいた大阪府建築士会の賛助会委員会の皆様、
会議室をお貸しいただいたTOTO株式会社様、誠にありがとうございました。

2009年7月16日

室内用光触媒私見

室内用光触媒(可視光光触媒とも・・・)は今までムチャクチャ胡散臭いものばかりでしたので私は近づきませんでした。
励起波長が長いからって、みんな開発者はルチルへ、ルチルへと流れていますが、
あんなに反応性の低いものをどう処理したって活性なんか飛躍的に上がりませんよ!
曙がK-1をするようなものです。
アナターゼの結晶格子のサイズは水分子の大きさとピタッと同じ3.8Åだから
活性が高いのでルチルとは本質的に異なる・・・・という話しをすると長くなりますが
要するにアナターゼで長波長励起の光触媒がやっと登場しました!!やった~!

九州工大の横野教授が開発した「Sドープ型酸化チタン」です。
今、これの用途開発に取り組んでいます。

カビ試験

 

 

 

 

上の写真は2ヶ月ほど食パンの耳を使ってカビ培養試験をしているところです。
左のDドープ型酸化チタンを塗布したシャーレ(ちょっと黄色く見える)ではカビがパンの外には広がっていません。
「半永久的に作用する完全無害な防カビ剤」なんてPRにはどうでしょうか?

インフルエンザウイルスの不活性化効果もあることを最近、(財)日本食品分析センターで確認してもらったので
「インフルエンザ予防・電気の要らない(光は要るが・・・)空気清浄機」も試作しています。

スタンド

 

 

 

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by 北村

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