JP4112995B2

JP4112995B2 - アクリル透明板及びアクリル透明板の製造方法

Info

Publication number: JP4112995B2
Application number: JP2003016041A
Authority: JP
Inventors: 宏典筒井
Original assignee: Sekisui Jushi Corp
Current assignee: Sekisui Jushi Corp
Priority date: 2003-01-24
Filing date: 2003-01-24
Publication date: 2008-07-02
Anticipated expiration: 2023-01-24
Also published as: JP2004225430A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、道路周辺に設置される透明遮音壁に用いられるアクリル透明板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両からの騒音の遮音を目的として、道路や鉄道の沿線等に沿って遮音板が設置されている。近年では特に、安全性や美観性を考え、透視性能を具備させるために透光性を有する透明板からなる遮音板が道路や鉄道の沿線等に多数設置されるようになっている。これらの透明板には、ポリカーボネート樹脂製やアクリル樹脂製などのものがある。
【０００３】
このような透明板は、車両から排出される排気ガスなどによって汚れるため、その透視性が低下する問題があった。そこで、その問題を解決すべく、ポリカーボネート製の透明板の表面に光触媒層を形成することによって、透明板に自己浄化性を持たせた透明板が製品化されている。自己浄化性をもつ透明板は、太陽光に含まれる紫外線によって、表面の光触媒が活性化されてその表面が親水化され、降雨等によって表面に付着した汚染物質が洗浄されるようになされている。（例えば特許文献１および２）
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−８１２５０公報
【特許文献２】
特開平１２−１７６１９公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年、ポリカーボネート製透明板に替わり、アクリル樹脂製の透明板が改めて脚光を浴びている。アクリル樹脂製の透明板は光の透過率が高いため、道路周辺の景色を損ないにくい。また、透明板の向こう側の様子も良く見えるため、街中などに設置される場合は、歩行者などを視認しやすく安全である。しかし、透明板にはポリカーボネート樹脂製やアクリル樹脂製のものがあるにもかかわらず、光触媒により自己浄化性が付与されているのは、ポリカーボネート樹脂の透明板のみである。
【０００６】
これは、アクリル樹脂からなる板材表面への塗膜の形成が困難であったためである。その要因の一つとして、アクリル樹脂の耐熱性が挙げられる。アクリル樹脂は一般に耐熱性が低く、表面に塗膜を形成させる際の焼付け温度をあまり高くできない。また他の要因として、アクリル透明板に用いられるアクリル樹脂板材は、キャスティング成形したものであることが挙げられる。押出し成形した樹脂板に比べ、キャスティング成形した樹脂板は平滑性が高いため透過率が高く、耐薬品・溶剤性が高い。これは透明板の性能としては好ましいが、溶剤によるエッチング効果が得られず、また、平滑であるため物理的なアンカー効果も期待できないため塗膜の十分な密着性が得られないのである。
【０００７】
そこで本発明は上記の如き問題点に鑑みてなされたものであり、材料を変えることなく、キャスティング成形により形成されたアクリル樹脂からなる板材上に十分な密着を有する光触媒含有層を形成する方法及び、その方法を用いて形成した光触媒含有層を有するアクリル透明板を提供せんとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明者は鋭意研究した結果、ゾルゲル反応により硬化するシリコーン塗膜上に、光触媒含有層を形成させればよく、さらには、シリコーン塗膜を形成させる際の塗装雰囲気を制御することにより十分な塗膜密着性と良好な外観を得るができることを知得し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は次のような構成としている。すなわち、アクリル樹脂からなる透明な板材上に、ゾルゲル反応により硬化するシリコーン系塗膜が形成され、該シリコーン系塗膜上に光触媒含有層が形成されたアクリル透明板であって、前記板材は分子量が５０万から３００万のアクリル樹脂を用いてキャスティング成形によって形成されると共に、このキャスティング成形によって形成されたアクリル樹脂からなる透明な板材とシリコーン系塗膜との密着性を高めるために、前記板材はプラズマ放電処理がなされ、このプラズマ放電処理がなされた板材上に、シリコーン系塗膜が、温度が２２℃から３０℃の間、相対湿度５０％から７０％の間の雰囲気でスプレー塗装により形成されたことを特徴とするものである。
【００１０】
光触媒は、紫外線の存在下で強力な酸化力を発揮し、有機材料を分解する性質があるため、直接光触媒層をアクリル樹脂板等の樹脂材料の上に形成させることは出来ない。そのため、樹脂材料と光触媒層との間に光触媒のもつ酸化力に侵されない保護層を形成させる必要がある。その代表的なものとして、シリコーン系の保護層がある。アクリル樹脂からなる板材の上にシリコーン系の塗膜を形成させ、該塗膜上に光触媒層を形成させるることで、光触媒のもつ分解力からアクリル樹脂からなる板材を保護することが出来る。
【００１１】
ゾルゲル反応により硬化するシリコーン塗膜は、塗料にシリコーンまたはその変成物にシリカゾル及び酸類を含むものである。一般的には、シリコーン又はその変成物にはシリコンアルコキシドが含まれており、酸の触媒効果によってシリコンアルコキシドが加水分解し、さらに縮合してシロキサン結合を形成して塗膜が硬化する。
【００１２】
また、アクリル樹脂からなる透明な板材は、分子量が５０万から３００万の樹脂を用いてキャスティング成形によって形成されたものであることを特徴とするものである。
【００１３】
アクリル樹脂からなる板材には、大きく分けて、キャスティング成形により形成されたもとの、押出成形により形成されたものがある。キャスティング成形により形成されたものは、押出成形品にくらべ、使用するアクリル樹脂の分子量を高くすることができ、強度や耐薬品性、耐溶剤性を高めることができるため、好んで使用される。また、押出成形では押出時の特有の表面の揺らぎが発生してしまい、透明性や光透過率という点でも、キャスティング成形された透明板が好まれる。ただし、耐溶剤性が高いため、塗装時において溶剤によるエッチング効果が少なく、塗膜の密着性が得られにくい場合がある。
【００１４】
また、シリコーン系塗膜は、スプレー塗装により形成されたことを特徴とするものである。
【００１５】
シリコーン塗膜の形成方法は、特に限定されるものではなく、スプレー塗装の他、フローコート、ディップコートなどにより、塗装することもできるが、フローコートやディップコートは専用の大規模な装置が必要であり、且つ基板の大きさや形状が限定されるため、エアスプレーによるスプレー塗装が、好ましい。道路に設置される透明板の場合、例えばＲ曲げ加工や曲げ加工が施してある場合も多く、このような場合、フローコートやディップコートでは塗装が困難であり、スプレーコートが適当である。
【００１６】
また、シリコーン系塗膜は、温度が２２℃から３０℃の間、相対湿度５０％から７０％の間の雰囲気で塗装されることを特徴とするものである。
【００１７】
ゾルゲル反応による塗膜硬化過程は、その反応過程に水が介在するメカニズム上、水分量や温度に大きく左右される。特にスプレー塗装を施す場合を考えると、塗料はスプレーから噴出されると、細かいミストとなってアクリル樹脂板へ付着するため、塗装雰囲気中の湿度や温度の影響を非常に受けやすいことは容易に想像できる。従って、この塗装雰囲気の温湿度を最適に制御することにより、ゾルゲル反応を制御し、アクリル樹脂板へのシリコーン塗膜の密着性を向上させることが可能となる。
【００１８】
アクリル樹脂板との密着性をあげるために、反応を促進させるには、水分が多い状態が好ましいため、湿度を高くすれば良い。具体的には相対湿度を５０％以上にすればよい。ただし、湿度が高すぎるとブラッシングを起こし、塗膜表面が白化するため、良好な外観が得られない。従って、相対湿度は５０％から７０％の間の雰囲気で塗装するのがよい。反応系の水分量を上げるために塗料中の水分量を増加させる方法もあるが、塗料成分のバランスを崩すことになり、好ましくない。また、水分は反応進行中に消費されてゆくため、反応を確実に進行させるには常に一定割合の水分を供給することが望ましい。従って、湿度を調整して、雰囲気中から水分を供給すれば、反応の進行を良好に促進できる。
【００１９】
また、塗装温度も塗膜硬化の重要な要素となる。温度によって、反応の進行速度が変化し、また、含まれる溶剤の揮発速度も異なるためである。従って、湿度と同様に温度も制御することが好ましく、好ましくは、２２℃から３０℃の間の雰囲気で塗装すると良い。
【００２０】
また、シリコーン系塗膜は、アクリル樹脂からなる透明な板材上に、プラズマ放電処理がなされた後に前記板材上に形成されたことを特徴とするものである。
【００２１】
プラズマ放電処理は、塗装する材料の表面を処理して、密着性を向上させる処理である。電極間でアーク放電させて、電離、イオン化させた大気を対象物に向かって放出することによって、表面が活性化する。対象材料の表面には、水酸基やカルボキシル基等の官能基が形成され、塗膜との結合点となる。また物理的な微細凹凸をも形成し、アンカー効果により密着性を向上させると言われている。
【００２２】
また、分子量が５０万から３００万のキャスティング成形によって形成されたアクリル樹脂からなる透明な板材上に、プラズマ放電処理を行い、ゾルゲル反応により硬化するシリコーン系塗膜を、温度２２℃から３０℃かつ湿度５０％から７０％の間の雰囲気下でスプレー塗装により形成し、前記塗膜の上に光触媒層を形成することを特徴とするものである。
【００２３】
上記のとおりに、アクリルからなる透明な板材上にシリコーン系塗膜を形成し、さらに前記シリコーン系塗膜上に光触媒層を形成すれば、密着性が得にくいキャスティング成形のアクリル透明板でも、良好に密着した塗膜を形成することができる。キャスティング成形アクリル樹脂板の利点である高い耐久性や透明性をそのまま有し、且つ、光触媒による自浄性を兼ね備えたアクリル透明板を得ることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、図面と実施例に基づき以下に具体的に説明する。図１は本発明による透明板が、道路に設置される場合の実施の一例を示した斜視図である。また、図２は本発明のアクリル透明板の断面図の一例である。
【００２５】
図１は、高速道路等の側縁に道路の長手方向に沿って所定間隔をおいて立設されたＨ型鋼からなる支柱２と、この支柱１間に支持された透明板１とから構成されるもので、道路騒音の遮音を主な目的としている。また、透明であるため、ドライバーが景色を楽しむことができ、心理的な圧迫感も和らげることができる。透明板１にはその外周縁にアルミニウム合金等からなる枠体３が適宜取付けられて補強されていてもよい。また、枠体がないもの、透明板にＲ曲げや折り曲げが施されているものであってもよい。
【００２６】
この透明板１の構成の一例として、図２に断面図を示す。キャスティング成形により形成されたアクリル樹脂からなる透明な板材１１上に、シリコーン系塗膜１２が形成され、さらにその上に光触媒含有層１３が形成されている。塗膜は透明板１の表裏両面に形成するのが好ましいが、いずれか一方の片面にのみ形成されていてもよい。なお、ここには図示していないが、アクリル透明板には、衝撃が加えられた際に、破片が飛散しないように、内部に樹脂等からなるワイヤーが埋設されている場合があるが、表面状態にかわりはないため、同様にアクリル樹脂板材上に光触媒層を形成することができる。
【００２７】
次に、アクリル樹脂からなる透明な板材上に、光触媒含有層を形成させた実施例を示す。また、実施例では、シリコーン系塗膜形成時の温度と湿度を変化させ、それぞれの温湿度で塗装を行ってサンプルを作成し、温湿度と塗膜密着性および外観の相関を調査、評価を行った。.
【００２８】
（実施例）平均分子量が１００万のアクリル樹脂をキャスティング成形することにより形成したアクリル樹脂からなる透明な板材上に、温湿度が制御できるクリーンルーム内で、塗装を行った。温湿度は、予め所定の数値になるように調整しておく。設定した温湿度は、その評価結果と共に表１に示し、記載したそれぞれの条件にて、塗装を行った。
【００２９】
まず、アクリル樹脂からなる透明な板材を、前記クリーンルーム内に設置されているスプレー塗装ラインに懸垂し、前処理として、表面に一様にプラズマ放電処理を行った。その後、除電エアガンを用いて、表面の電荷を取り除くと共に、表面の小さな埃などを除去した。次に、シリコーン変性物及びシリカゾル及び酸触媒を含み、ゾルゲル反応の進行により硬化するシリコーン系塗料を、エアースプレーにてアクリル樹脂からなる透明な板材に塗装した。このとき、相対湿度７５％以上の湿度が高い条件下では、ブラッシングが起こり、表面が白濁した。
【００３０】
シリコーン系塗料を塗装後、１５分以上セッティングを行ったのち、焼き付け乾燥を行った。乾燥温度は、アクリル樹脂の耐熱温度から考えて、８０℃１時間行った。その後、透明板が常温に戻ったのち、シリコーン系塗膜を形成したときと同様に、クリーンルーム内の塗装ラインで、シリコーン塗膜上に光触媒塗料をエアガンでスプレー塗装した。光触媒塗料は、光触媒として二酸化チタンを使用したものが好ましく適当であり、シリコーン系バインダーであるオルガノポリシロキサン又はテトラエトキシシラン等のアルコキシシランの加水分解物と、チタニアゾルとの混合物とからなるものを使用するとよい。塗装後、シリコーン系塗膜と同様に８０℃１時間焼付け乾燥を行った。
【００３１】
蒸気のようにして形成した光触媒層を有するアクリル透明板について、塗膜の密着性と外観の評価を行った。その結果を表１に示す。
【００３２】
（表１）

【００３３】
塗膜の密着性評価は、ＪＩＳＫ５６００に記載の塗料一般試験方法クロスカット法に基づいて行った。表１に示されるように、湿度が５５％以下では、十分な密着性が得られなかった。また、湿度が７５％を超えると、ブラッシングにより表面が白化し外観が不十分となった。
【００３４】
また、シリコーン系塗膜の塗装温度も、２１℃以下で極端に低下し、逆に３０℃以上になると、密着性の低下は少ないものの、塗装時に溶剤の揮発が早く好ましくない。これらの結果から、塗装雰囲気は、温度が２２℃から３０℃の間、且つ、相対湿度が５０％〜７０％の間が好ましい。
【００３５】
次に、上記の方法で作成された光触媒含有層を有するアクリル透明板について、自己浄化性について評価を行った。自己浄化性は、光触媒の酸化分解力と、超親水性によるものであり、特に親水性による効果が大きい。すなわち、塵埃や車両の排気ガス等の汚染物質が透明板の表面に付着しても、活性化された二酸化チタンの強い酸化力によって汚染物質が分解されると共に、親水化された表面によって、表面に付着する汚染物質と表面との間に水が割り込んで汚染物質を浮かせるために付着しにくく、また付着しても降雨等により容易に洗い流されて除去されるため、透光板の透視性能を長期にわたって良好な状態で維持できるものである。従って、自己浄化性能を評価するには、透明板の親水度合いを評価すればよく、すなわち対水接触角を測定すればよい。
【００３６】
（実施例２）前記のとおり、アクリル樹脂からなる透明な板材にシリコーン系塗膜を形成し、その上に光触媒含有層を形成したサンプルに、ＢＬＢランプ（３６５ｎｍｗをピークとする紫外線ランプ）を１．０ｍＷ／平方ｃｍの強さで１０時間照射し、対水接触角を測定した。なお、接触角は、常温において接触角計（協和界面科学社製商品名：ＣＡ−Ｘ１５０型）を用いて、液滴法で測定した。その結果、接触角は、２．１度であった。さらに、夜間や降雨時などの日照の無い期間が続いた場合自己浄化性能を評価するため、この透明板を光の全く当たらない暗所に４８時間放置した後、再度対水接触角を測定したところ、４．７度であった。また、比較として、何も塗装していないアクリル透明板の対水接触角を測定したところ、８７．６度であった。
【００３７】
このように、非常に良好な親水性を発現しており、さらに、日照が長期に渡り期待できない場合においても、十分に自己浄化効果が持続する。
【００３８】
【発明の効果】
上述の如く、アクリル樹脂からなる透明な板材上にゾルゲル反応により硬化するシリコーン系塗膜を形成してさらに光触媒層を形成することにより、良好な自己浄化性を有するアクリル透明板を提供することが出来る。また、シリコーン系塗膜を形成する際に、温度と湿度を制御することにより、通常では塗膜密着性を得られにくいキャスティング成形により形成されたアクリル樹脂板にも、良好に密着する塗膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の一形態の断面図である。
【符号の説明】
１アクリル透明板
２支柱
３枠体
１１アクリル樹脂からなる透明な板材
１２シリコーン系塗膜
１３光触媒含有層

Claims

アクリル樹脂からなる透明な板材上に、ゾルゲル反応により硬化するシリコーン系塗膜が形成され、該シリコーン系塗膜上に光触媒含有層が形成されたアクリル透明板であって、前記板材は分子量が５０万から３００万のアクリル樹脂を用いてキャスティング成形によって形成されると共に、このキャスティング成形によって形成されたアクリル樹脂からなる透明な板材とシリコーン系塗膜との密着性を高めるために、前記板材はプラズマ放電処理がなされ、このプラズマ放電処理がなされた板材上に、シリコーン系塗膜が、温度が２２℃から３０℃の間、相対湿度５０％から７０％の間の雰囲気でスプレー塗装により形成されたことを特徴とするアクリル透明板。
分子量が５０万から３００万のアクリル樹脂を用いてキャスティング成形によって形成されたアクリル樹脂からなる透明な板材上に、ゾルゲル反応により硬化するシリコーン系塗膜が形成され、この塗膜の上に光触媒層が形成されたアクリル透明板を製造するに際して、キャスティング成形によって形成されたアクリル樹脂からなる透明な板材とシリコーン系塗膜との密着性を高めるために、前記板材はプラズマ放電処理がなされ、このプラズマ放電処理がなされた板材上に、シリコーン系塗膜が、温度が２２℃から３０℃の間、相対湿度５０％から７０％の間の雰囲気でスプレー塗装により形成されたことを特徴とするアクリル透明板の製造方法。