JP2000291390A - トンネル用内装材及びその製造方法と洗浄方法 - Google Patents

トンネル用内装材及びその製造方法と洗浄方法

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JP2000291390A
JP2000291390A JP11072528A JP7252899A JP2000291390A JP 2000291390 A JP2000291390 A JP 2000291390A JP 11072528 A JP11072528 A JP 11072528A JP 7252899 A JP7252899 A JP 7252899A JP 2000291390 A JP2000291390 A JP 2000291390A
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tunnel
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interior
coating
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JP11072528A
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Hidenori Kobayashi
秀紀 小林
Kazuya Tsujimichi
万也 辻道
Tadahiko Koga
忠彦 古賀
Yasushi Nakajima
靖 中島
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Toto Ltd
Original Assignee
Toto Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 排気ガスなどで汚れることのない防汚性のト
ンネル内装材を提供する。また、トンネル内装材の防汚
方法を提供する。更に、実質的に交通規制を行うことな
く実施することの可能なトンネル内装材の洗浄方法を提
供する。 【解決手段】 トンネル内装材の表面はシリカゲル構造
体で被覆される。シリカゲル構造体の表面は水の接触角
が３０度以下で水中での油分の接触角が１００度以上に
なる程度に親水撥油化している。排気ガス中の煤煙のよ
うな疎水性の汚染物質は親水撥油化された表面には固着
しにくい。必要に応じて作業車から水を噴射すれば、汚
れを容易に洗い落とすことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、煤煙などで汚れに
くい防汚性のトンネル用内装材及びその製造方法と防汚
方法および洗浄方法と基材表面に形成してトンネル用内
装材とするコーティング材に関する。
【０００２】
【従来の技術】道路のトンネルの内装材は、現場打ちコ
ンクリートだけによって形成することもあるが、近年で
は、トンネル内の環境、特に景観を改善し、トンネル内
での交通事故を防止するため、少なくとも塗装を施す
か、トンネル用内装材２（ライニング）によって内張り
することが多い。トンネル用内装材２には、タイルや陶
板等のセラミック、ガラス、施釉セメント、アルミやス
テンレス鋼等の金属板、琺瑯板、メッキ鉄板、珪酸カル
シウム板、プラスチック、塗装やフィルム積層等の表面
加工がなされた金属板、コンクリート、セメントなどが
使用されている。また、非常電話用扉には、ポリカーボ
ネートなども使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】トンネルの内装材は自
動車７の排気ガス中の煤煙やタイヤの摩耗粉や路面から
舞い上がった煤塵によって汚れる。特に、交通量の多い
高速道路のトンネルでは汚れが激しい。また、高速道路
ではトンネルの長さは長くなる傾向にあり、換気が充分
でない場合には汚れるのが速い。トンネル用内装材が煤
煙などによって薄黒く汚れると、トンネルの景観が損な
われ、暗い印象を与えるので、トンネル内での運転を苦
痛に感じさせ、或いは運転者の注意力に悪影響を与え
る。また、照明６等が多数必要となり、消費電力量を高
めることとなる。故に、必要に応じてトンネル用内装材
を洗浄するのが望ましいとされている。
【０００４】従来、トンネルの内装材はブラシ洗浄によ
り洗浄されている。内装材の洗浄には、交通規制（車線
制限など）を要するので、円滑な交通を阻害すると共
に、かなりの危険を伴う。従って、充分な頻度で洗浄す
るのが困難である。更に、トンネル用内装材の洗浄は長
時間の交通規制を要するので、危険を伴う。また、珪酸
カルシウム板のようなトンネル用内装材２は表面に凹凸
があるので、汚れやすいだけでなく、ブラシ洗浄によっ
て汚れを完全に落とすのは不可能である。ブラシ洗浄を
しても付着した汚れの一部は残るので、洗浄回数を重ね
る度に汚れが蓄積する。
【０００５】本発明の目的は、汚れにくいトンネル用内
装材を提供することにある。他の観点においては、本発
明の目的は、トンネル用内装材の汚れを防止する方法を
提供することにある。他の目的として、実質的に交通規
制を行うことなく、或いは最小限の交通規制によりトン
ネル用内装材の洗浄を実施することが可能な、また、汚
れを効果的に除去することの可能なトンネル用内装材の
洗浄方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者は、基材表面温
度が１００℃から６００℃になる温度と時間での加熱ま
たは焼成により形成されたシリカゲル構造体（Ｍ1−Ｏ
−Ｍ2／Ｍ1−Ｏ−Ｍ1）が空気中の水分や洗浄水中の水
を吸着、吸湿するとシリカゲル構造体の表面がＭ−ＯＨ
になり、親水撥油化されることを発見した。シリカゲル
構造体の表面は水との接触角が３０度以下程度に親水化
されると同時に水中での油分の接触角は１００度以上の
高い角度を示す。
【０００７】このように親水撥油化された表面には、排
気ガス中の煤煙やタイヤの摩耗粉のような疎水性の物質
は付着しにくい。また、親水撥油化された表面は大気中
の湿分を吸着するので、静電気帯電しにくい（表面の帯
電半減期は極端に短くなり、１０秒以下を示す）。従っ
て、浮遊煤塵を静電気的に吸着しにくい。その結果、本
発明によればトンネル用内装材は汚れにくくなる。
【０００８】また、トンネル用内装材を、空気中の水分
と接触させて、空気中の水分を吸湿することによりトン
ネル用内装材の表面を親水撥油化させ、もって、疎水性
の汚染物質がトンネル用内装材の表面に付着するのを防
止できる。このように表面が親水撥油化されたトンネル
用内装材は、必要に応じシリカゲル構造体の表面に水を
供給することにより極めて簡単に洗浄することができ
る。即ち、親水撥油化された表面の水に対する親和力
は、燃焼生成物やタイヤの摩耗粉のような疎水性物質に
対する親和力よりも大きい（表面に形成された薄膜焼成
体の湿潤熱は、水に対する湿潤熱が油等の疎水性溶液に
対する湿潤熱よりも高い）ので、表面に水を供給する
と、表面に付着した汚れは水により表面から容易に釈放
され、水により洗い流される。走行中の作業車から水を
噴射することにより水の供給を行うことで、トンネル用
内装材の浄化が可能となり、交通規制をすることなく、
または交通規制を最小限にすることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１はトンネル１内の構成図、図
２は図１に示したトンネル１の内壁に配設されたトンネ
ル用内装材２の一部の拡大断面図である。図３はトンネ
ル用内装材２の洗浄方法の態様を示す模式的斜視図で、
トンネルは切欠いて示してある。図１に示すように、ト
ンネル１は例えば現場打ちコンクリートからなるアーチ
型の壁３によって周知の工法で構築することができる。
アーチ型の壁３は、基材４の表面にシリカゲル構造体５
で被覆されたトンネル用内装材２によって内張りしてあ
るが、壁３に直接シリカゲル構造体５を塗装してもよ
い。トンネル用内装材２には、従来から使用されている
耐熱性のあるセラミック製品、タイルや陶板、琺瑯板、
施釉セメント等の施釉製品、ガラス、アルミやステンレ
ス鋼等の金属板、メッキ鉄板、珪酸カルシウム板、プラ
スチック、塗装やフィルム積層等の表面加工がなされた
金属板、コンクリート、セメントなどを使用することが
できる。
【００１０】図２に示すように、トンネル１のトンネル
用内装材２の表面はシリカゲル構造体５を含有する透明
層によって被覆されている。勿論、シリカゲル構造体５
は、トンネル用内装材２の一部だけに設けてもよい。
【００１１】シリカゲル構造体５の膜厚は、０．１μｍ
〜１０μｍであればよく、１μｍ以下にするのが好まし
い。このような厚さにすれば、充分な透明性を確保する
ことができる。
【００１２】シリカゲル構造体５としては、アルカリ珪
酸塩の焼成体が最も好ましい。アルカリ珪酸塩として
は、珪酸カリウム、珪酸リチウム、珪酸ナトリウム、が
有効で、いずれも安価に入手可能である。アルカリ珪酸
塩含有溶液は、Ｍ２Ｏ・ｎＳｉＯ２で表されるもので、
濃度が０．１ｗｔ％〜３５ｗｔ％であれば好ましい。ま
た、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3・ｎＨ2Ｏ、Ａｌ（ＯＨ）3、Ａ
ｌ2Ｏ3、有機アルミニウム、アルミニウム塩、Ｐ2Ｏ5，
Ｂ2Ｏ3，ＺｒＯ2、ＴｉＯ2の群から選ばれた１種または
２種以上含むことによりＭ1−Ｏ−Ｍ2／Ｍ1−Ｏ−Ｍ1結
合が形成されやすく、空気中の水分及び水によりシリカ
ゲル構造体表面がＭ−ＯＨになり、親水撥油化される。
さらに、アルカリ珪酸塩含有溶液に含まれる物質がアル
カリ性イオンにより安定化されていることにより、各物
質がより結合しやすくなり、前記結合形成がより進行す
ることができる。トンネル用内装材２の表面温度が１０
０℃〜６００℃になるように加熱すること、より好まし
くは１００℃〜３００℃になるように加熱することで、
特に可逆性を持つ非架橋酸素を多く有するシリカゲル構
造体５が形成され、その結果、表面が親水撥油性になる
と考えられる。
【００１３】トンネル用内装材２の基材４が、アスベス
ト、セラミック、タイル、鋼板、ガラスのような耐熱性
の素材で形成されている場合には、アルカリ珪酸塩を含
有する溶液を基材４に直接塗布した後、表面温度が約１
００℃〜６００℃、好ましくは約１００℃〜３００℃に
なるように加熱または焼成することにより形成すること
ができる。このようにすれば、薄膜構造中に非架橋酸素
が多量に存在し、水との接触角が３０度以下、水中の油
の接触角が１００度以上になる程度にシリカゲル構造体
５の表面を親水撥油化することができる。また、直接基
材に塗布することで基材中へ溶液が浸透し、効果の持続
性を向上させたり、汚れを付着させる表面の気孔の穴を
コーティング液で覆い、染み込み汚れを防ぐ効果があ
る。また、製造上も中間層などが必要なく安価かつ容易
である。
【００１４】アルカリ珪酸塩を含有する溶液のコーティ
ング方法としては、水溶液をスプレーコーティング、フ
ローコーティング、スピンコーティング、ディップコー
ティング、ロールコーティングが利用できる。
【００１５】トンネル用内装材２の基材４が、プラスチ
ック、アスベスト、プレキャストコンクリート、若しく
はアルミニウムで形成されている場合、又は、現場打ち
コンクリートで形成されている場合、未硬化若しくは部
分的に硬化したシリコーン（オルガノポリシロキサ
ン）、又はシリコーンの前駆体からなる塗膜形成要素に
事前に２００℃〜５００℃に焼成したアルカリ珪酸塩の
微分粒子を分散させてなる塗料用組成物を用いることが
できる。この塗料用組成物を、基材４の表面に塗布させ
て、塗料の硬化させる。硬化後のトンネル用内装材２の
表面は親水撥油化する。
【００１６】この塗料用組成物の塗膜形成要素として
は、メチルトリクロルシラン、メチルトリブロムシラ
ン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシ
ラン、メチルトリイソプロポキシシラン、メチルトリｔ
−ブトキシシラン；エチルトリクロルシラン、エチルト
リブロムシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルト
リエトキシシラン、エチルトリイソプロポキシシラン、
エチルトリｔ−ブトキシシラン；ｎ−プロピルトリクロ
ルシラン、ｎ−プロピルトリブロムシラン、ｎ−プロピ
ルトリメトキシシラン、ｎ−プロピルトリエトキシシラ
ン、ｎ−プロピルトリイソプロポキシシラン、ｎ−プロ
ピルトリｔ−ブトキシシラン；ｎ−ヘキシルトリクロル
シラン、ｎ−ヘキシルトリブロムシラン、ｎ−ヘキシル
トリメトキシシラン、ｎ−ヘキシルトリエトキシシラ
ン、ｎ−ヘキシルトリイソプロポキシシラン、ｎ−ヘキ
シルトリｔ−ブトキシシラン；ｎ−デシルトリクロルシ
ラン、ｎ−デシルトリブロムシラン、ｎ−デシルトリメ
トキシシラン、ｎ−デシルトリエトキシシラン、ｎ−デ
シルトリイソプロポキシシラン、ｎ−デシルトリｔ−ブ
トキシシラン；ｎ−オクタデシルトリクロルシラン、ｎ
−オクタデシルトリブロムシラン、ｎ−オクタデシルト
リメトキシシラン、ｎ−オクタデシルトリエトキシシラ
ン、ｎ−オクタデシルトリイソプロポキシシラン、ｎ−
オクタデシルトリｔ−ブトキシシラン；フェニルトリク
ロルシラン、フェニルトリブロムシラン、フェニルトリ
メトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、フェニ
ルトリイソプロポキシシラン、フェニルトリｔ−ブトキ
シシラン；テトラクロルシラン、テトラブロムシラン、
テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラ
ブトキシシラン、ジメトキシジエトキシシラン；ジメチ
ルジクロルシラン、ジメチルジブロムシラン、ジメチル
ジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン；ジフェ
ニルジクロルシラン、ジフェニルジブロムシラン、ジフ
ェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラ
ン；フェニルメチルジクロルシラン、フェニルメチルジ
ブロムシラン、フェニルメチルジメトキシシラン、フェ
ニルメチルジエトキシシラン；トリクロルヒドロシラ
ン、トリブロムヒドロシラン、トリメトキシヒドロシラ
ン、トリエトキシヒドロシラン、トリイソプロポキシヒ
ドロシラン、トリｔ−ブトキシヒドロシラン；ビニルト
リクロルシラン、ビニルトリブロムシラン、ビニルトリ
メトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルト
リイソプロポキシシラン、ビニルトリｔ−ブトキシシラ
ン；トリフルオロプロピルトリクロルシラン、トリフル
オロプロピルトリブロムシラン、トリフルオロプロピル
トリメトキシシラン、トリフルオロプロピルトリエトキ
シシラン、トリフルオロプロピルトリイソプロポキシシ
ラン、トリフルオロプロピルトリｔ−ブトキシシラン；
γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ
−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−
グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシ
ドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシ
プロピルトリイソプロポキシシラン、γ−グリシドキシ
プロピルトリｔ−ブトキシシラン；γ−メタアクリロキ
シプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタアクリロ
キシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メタアクリ
ロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタアクリロ
キシプロピルトリエトキシシラン、γ−メタアクリロキ
シプロピルトリイソプロポキシシラン、γ−メタアクリ
ロキシプロピルトリｔ−ブトキシシラン；γ−アミノプ
ロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルメ
チルジエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキ
シシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ
−アミノプロピルトリイソプロポキシシラン、γ−アミ
ノプロピルトリｔ−ブトキシシラン；γ−メルカプトプ
ロピルメチルジメトキシシラン、γ−メルカプトプロピ
ルメチルジエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルト
リメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキ
シシラン、γ−メルカプトプロピルトリイソプロポキシ
シラン、γ−メルカプトプロピルトリｔ−ブトキシシラ
ン；β−（３、４−エポキシシクロヘキシル）エチルト
リメトキシシラン、β−（３、４−エポキシシクロヘキ
シル）エチルトリエトキシシラン；および、それらの部
分加水分解物；およびそれらの混合物を使用することが
できる。トンネル用内装材２の基材４は、前記のもの以
外にも、無機材料、有機材料、金属材料及びそれらの複
合材においても適用することができる。本発明が適用可
能な基材としては、上記防曇効果を期待する場合には透
明な部材であり、その材質はガラス、プラスチック等が
好適に利用できる。適用可能な基材を用途でいえば、車
両用バックミラー、浴室用鏡、洗面所用鏡、歯科用鏡、
道路鏡のような鏡；眼鏡レンズ、光学レンズ、写真機レ
ンズ、内視鏡レンズ、照明用レンズ、半導体用レンズ、
複写機用レンズのようなレンズ；プリズム；建物や監視
塔の窓ガラス；自動車、鉄道車両、航空機、船舶、潜水
艇、雪上車、ロープウエイのゴンドラ、遊園地のゴンド
ラ、宇宙船のような乗物の窓ガラス；自動車、鉄道車
両、航空機、船舶、潜水艇、雪上車、スノーモービル、
オートバイ、ロープウエイのゴンドラ、遊園地のゴンド
ラ、宇宙船のような乗物の風防ガラス；防護用ゴーグ
ル、スポーツ用ゴーグル、防護用マスクのシールド、ス
ポーツ用マスクのシールド、ヘルメットのシールド、冷
凍食品陳列ケースのガラス；計測機器のカバーガラス、
及び上記物品表面に貼付させる(4)特開平１０−８５６
０８ためのフィルムを含む。本発明が適用可能な基材と
しては、上記表面清浄化効果を期待する場合にはその材
質は、例えば、金属、セラミックス、ガラス、プラスチ
ック、木、石、セメント、コンクリート、繊維、布帛、
それらの組合せ、それらの積層体が好適に利用できる。
適用可能な基材を用途でいえば、建材、建物外装、建物
内装、窓枠、窓ガラス、構造部材、乗物の外装及び塗
装、機械装置や物品の外装、防塵カバー及び塗装、交通
標識、各種表示装置、広告塔、道路用防音壁、鉄道用防
音壁、橋梁、ガードレールの外装及び塗装、トンネル内
装及び塗装、碍子、太陽電池カバー、太陽熱温水器集熱
カバー、ビニールハウス、車両用照明灯のカバー、住宅
設備、便器、浴槽、洗面台、照明器具、照明カバー、台
所用品、食器、食器洗浄器、食器乾燥器、流し、調理レ
ンジ、キッチンフード、換気扇、及び上記物品表面に貼
付させるためのフィルムを含む。本発明が適用可能な基
材としては、上記帯電防止効果を期待する場合にはその
材質は、例えば、金属、セラミックス、ガラス、プラス
チック、木、石、セメント、コンクリート、繊維、布
帛、それらの組合せ、それらの積層体が好適に利用でき
る。適用可能な基材を用途でいえば、ブラウン管、磁気
記録メディア、光記録メディア、光磁気記録メディア、
オーディオテープ、ビデオテープ、アナログレコード、
家庭用電気製品のハウジングや部品や外装及び塗装、Ｏ
Ａ機器製品のハウジングや部品や外装及び塗装、建材、
建物外装、建物内装、窓枠、窓ガラス、構造部材、乗物
の外装及び塗装、機械装置や物品の外装、防塵カバー及
び塗装、及び上記物品表面に貼付させるためのフィルム
を含む。
【００１７】シリカゲル構造体５の表面は、水との接触
角が３０度以下、水中での油の接触角が１００度以上に
なる程度に親水撥油化される。カーボンブラックやディ
ーゼルパーティキュレートのような燃焼生成物やタイヤ
の摩耗粉は基本的に疎水性であるから、親水撥油化され
たトンネル用内装材２の表面に付着しにくい。また、親
水撥油化された表面は大気中の湿分を吸着するので、静
電気帯電しにくい。従って、浮遊煤塵を静電気的に吸着
しにくい。
【００１８】必要に応じ、図３に示したように走行中の
作業車８からトンネル用内装材に向けて水を噴射（０．
４リットル／ｍ2程度の流量）することによりトンネル
用内装材が前面水に濡れて、容易に洗浄することができ
る。親水撥油化されたトンネル用内装材２の表面の水に
対する親和力は、燃焼生成物のような疎水性物質に対す
る親和力よりも大きい（表面に形成された薄膜焼成体の
湿潤熱は、水に対する湿潤熱が油等の疎水性溶液に対す
る湿潤熱よりも高い）ので、水をかけると疎水性の汚れ
は表面から容易に釈放され、洗い流される。或いは、ト
ンネルの適宜箇所に設置したスプリンクラー（図示せ
ず）などにより連続的又は断続的にトンネル用内装材２
の表面に水を供給することにより表面を洗浄してもよ
い。
【００１９】（実施例１）アルカリ珪酸塩（日産化学
リチウムシリケイト３５）３％水溶液を、１５ｃｍ四角
の施釉タイル（東陶機器、ＡＢ０２Ｅ０１）の表面に直
接スプレーコーティング法により塗布し、８５０℃の雰
囲気温度で１０秒間焼成し、基材表面温度を３００℃と
した。リチウム珪酸塩からなる被膜で被覆された試料を
得た。被膜の膜厚は１μｍであった。焼成直後の試料の
水との接触角を接触角測定器（協和界面科学社製、形式
ＣＡ−Ｘ１５０、低角度側検出限界１度）により測定し
たところ、水との接触角は５度であった。接触角はマイ
クロシリンジから試料表面に水滴を滴下した後３０秒後
に測定した。試料を１週間暗所に放置した後の水との接
触角は依然５度であった。次に、このタイルにサラダオ
イルを１滴滴下し水中に浸漬した。３０秒後、水中での
油の接触角を測定した。測定器の読みは１４０度であ
り、試料の表面は親水撥油性を示した。また、このタイ
ル表面の帯電半減期は０．３秒であり、ｐＨ７における
ζ電位は−２０ｍＶであった。さらに、触針式の表面粗
さ測定機で計測した中心線平均粗さは１５ｎｍであっ
た。
【００２０】（実施例２）アルカリ珪酸塩（日本化学
１Ｋ珪酸カリ）０．２％、シリカゾル（日産化学スノー
テックスＯ）０．１％、アルミナゾル（日産化学 ＡＳ
５２０）０．００１％の混合溶液を１５ｃｍ四角の施釉
タイル（ＡＢ０２Ｅ０１）の表面にスプレーコーティン
グ法により塗布し、２００℃の温度で４０分間焼成し、
アルカリ珪酸塩からなる被膜で被覆された試料を得た。
被膜の膜厚は０．１μｍで、タイルの光沢は５０であっ
た。焼成直後の水との接触角は０度であった。試料を２
週間暗所に放置した後の水との接触角は３度であった。
また、サラダオイルの水中接触角は、１２０度であっ
た。
【００２１】（実施例３）この実施例では基材として１
０ｃｍ四角のステンレス基板を使用した。平滑なコーテ
ィングを行うために、基材の表面を加熱し、スプレー前
の基材表面温度を８０℃とした。次に加熱された基材上
に直接、アルカリ珪酸塩（日産化学 スノーテックス
Ｋ）０．３％水溶液を塗布し、雰囲気温度７００℃（基
材表面温度２５０℃）で１０秒間焼成し、試料を得た。
この試料の表面の水との接触角を接触角測定器（ＥＲＭ
Ａ社製、形式Ｇ−Ｉ−１０００、低角度側検出限界３
゜）で測定したところ、接触角の読みは３度未満であっ
た。また、サラダオイルの水中接触角は、１２０度であ
り、親水撥油化されることが認められた。 この時、基
材の光沢度は８０であった。
【００２２】（実施例４）基材として１０ｃｍ四角のポ
リカーボネート板（＃１試料）を使用した。シリコーン
ハードコートの接合性を上げるため、先ずポリカーボネ
ート板にシリコーン用プライマー塗料（信越シリコーン
製、ＰＣ−７Ａ）をスプレーコーティング法により塗布
した後、１２０℃で２０分乾燥させることにより、ポリ
カーボネート板をプライマー樹脂層で被覆し、＃２試料
を得た。次に、＃２試料にシリコーン系ハードコーティ
ング剤（信越シリコーン製、ＫＰ−８５）をスプレーコ
ーティング法により塗布した後、１２０℃で６０分乾燥
させて、＃３試料を得た。また、同様のポリカーボネー
ト板にプライマー塗料（東芝シリコーン製、ＰＨ−９
１）をスプレーコーティング法により塗布し、１２０℃
で２０分乾燥させることにより、ポリカーボネート板を
プライマー樹脂層で被覆した後、シリコーン系ハードコ
ーティング剤（東芝シリコーン製、“トスガード”）を
スプレーコーティング法により塗布し、１２０℃で６０
分乾燥させて、＃４試料を得た。
【００２３】次に、アルカリ珪酸塩含有シリコーン・ト
ップコートの接合性を向上させるため、コロナ表面処理
装置（春日電機製）を用いて、ワイヤー電極使用、電極
先端と試料表面とのギャップ２ｍｍ、電圧２６ｋＶ、周
波数３９ｋＨｚ、試料送り速度４．２ｍ／分の条件で高
周波コロナ放電処理することにより、＃１〜＃４試料の
表面を親水化し、＃５〜＃８試料を得た。
【００２４】次に、アルカリ珪酸塩（日産化学 珪酸リ
チウム３５）を１００℃で完全乾燥し、これを更に３０
０℃で３０分焼成し、固形物を作製した。これを、平均
粒径５μｍに微粉砕し、塗料と粉体を９０：１０の固形
分比で均一に混合した。出来上がったアルカリ珪酸塩含
有塗料用組成物をフローコーティング法により＃１、＃
５〜＃８試料に夫々塗布した後、１２０℃で３０分熱処
理して基材の表面温度が１２０℃で硬化させることによ
り、アルカリ珪酸塩含有シリコーン・トップコートで被
覆された＃９〜＃１３試料を得た。
【００２５】＃９〜＃１３試料について、アルカリ珪酸
塩含有シリコーン・トップコートの耐摩耗性（剥離対抗
性）と親水撥油化の程度を測定した。耐摩耗性は、夫々
の試料表面の一端から他端までセロファンテープを貼着
した後、素早く剥がした時に、トップコートが同時に剥
がれるか否かにより評価した。また、親水撥油化の程度
は、水の接触角、水中でのサラダオイルの接触角を接触
角測定器（ＣＡ−Ｘ１５０）で測定することにより評価
した。得られた接触角は、水が１０度、水中での油の接
触角が１１０度であった。
【００２６】（実施例５）アルカリ珪酸塩（日産化学
リチウムシリケート３５）１％、シリカゾル（日産化学
スノーテックスＯＵＰ）０．５％、チタニアゾル（多
木化学 Ａ−６）０．００１％の混合溶液を１５ｃｍ四
角の施釉タイル（ＡＢ０２Ｅ０１）の表面にスプレーコ
ーティング法により塗布し、２５０℃の温度で１０分間
焼成し、アルカリ珪酸塩含有材からなる被膜で被覆され
た試料を得た。被膜の膜厚は０．２μｍで、タイルの光
沢は７０であった。焼成直後の水との接触角は０度であ
った。試料を２週間暗所に放置した後の水との接触角は
３度であった。また、サラダオイルの水中接触角は、１
２０度であった。
【００２７】（実施例６）アルカリ珪酸塩（固形分濃度
ＳｉＯ２＝２３．４９、Ｌｉ２Ｏ＝２．０、Ｎａ２Ｏ＝
２．９７％、Ｂ２Ｏ３＝０．３７％）５％水溶液を、１
５ｃｍ四角の施釉タイル（東陶機器、ＡＢ０２Ｅ０１）
の表面に直接スプレーコーティング法により塗布し、８
５０℃の雰囲気温度で１０秒間焼成し、基材表面温度を
３００℃とした。 アルカリ珪酸塩からなる被膜で被覆
された試料を得た。被膜の膜厚は１．２μｍであった。
焼成直後の試料の水との接触角を接触角測定器（協和界
面科学社製、形式ＣＡ−Ｘ１５０、低角度側検出限界１
度）により測定したところ、水との接触角は５度であっ
た。接触角はマイクロシリンジから試料表面に水滴を滴
下した後３０秒後に測定した。試料を１週間暗所に放置
した後の水との接触角は依然５度であった。次に、この
タイルにサラダオイルを１滴滴下し水中に浸漬した。３
０秒後、水中での油の接触角を測定した。測定器の読み
は１４０度であり、試料の表面は親水撥油性を示した。
【０００２８】以下、メンテナンス性低減効果および評
価方法を述べる。高速道路のトンネル内装材の標準的な
清掃方法は、散水によるの洗浄（約1か月に1回）、散水
しながらモップによる洗浄（約半年に約1回）である。
また、汚れの激しいトンネル内の内装材には1か月で色
差（ΔE）の値で２０以上の汚れが付着する。以上の事
項を考慮し、実施例試験体に対するメンテナンス性評価
促進試験方法を以下のように決定した。なお、通常未加
工タイルを比較例試験体として用いた。
【０００２９】 各試験体の初期の拡散反射率及び色
値を測定する。 ボックスの内側の両側面に試験体を設置し、そのボ
ックス内にディーゼル車の排気ガスを直接噴射し、試験
体表面に色差の値で約２０となるよう排気ガス汚れを付
着させる。 排気ガスの付着した試験体表面を約０．４ｌ／ｍ2
の水量で散水洗浄を行う。（実際のトンネルにおける散
水洗浄の使用水量は約０．６ｌ／ｍ2） 表面の拡散反射率および色値を測定する。拡散反射
率の回復率（式（１）で定義）が７５％を下回った場合
のみ試験体表面を水とスポンジで完全に洗浄する。（実
際のトンネルにおける約半年に１回行う散水とモップに
よる洗浄を想定） 、、を１サイクル（トンネル内１ヶ月間の汚
れ付着と洗浄に相当）とし、これを複数回繰り返し行
う。
【００３０】ここで拡散反射率の回復率を式（１）で定
義する。 拡散反射率の回復率（％）＝ 散水洗浄後の拡散反射率
／初期の拡散反射率×１００…式（１）
【００３１】メンテナンス性低減の結果を図４および図
５に示す。図４は、拡散反射率の回復率の変化を示すも
のである。実施例試験体は散水洗浄後の拡散反射率の低
下が小さく、１５サイクル後においても回復率が８０％
以上の値を保っていた。一方、比較例試験体は、散水の
みの洗浄では回復率の低下が大きく、６か月相当後には
回復率が６０％を下回り、散水のみの洗浄では汚れが落
ちず、スポンジ拭きを併用した完全な洗浄が必要となっ
た。この結果より、散水にモップ等を併用した完全な洗
浄によるメンテナンス頻度は１／４〜１／６に低減可能
であると推定される。
【００３２】図５は色差の変化を示すものである。実施
例試験体は散水のみの洗浄により、５以下になりほぼ完
全に汚れが除去できているが、比較例試験体では時間の
経過とともに、散水のみの洗浄ではほとんど汚れが除去
できない状態となった。
【００３３】
【発明の効果】本発明によれば、トンネル用内装材（内
装材で内張りする場合は内装材、内張りしない場合には
現場打ちコンクリート壁）の表面は親水撥油化されるの
で、排気ガス中の煤煙やタイヤの摩耗粉が付着せず、ま
た、浮遊煤塵を静電気的に吸着しない。従って、特に洗
浄をしなくても、トンネルの景観が良好に維持され、快
適な環境が実現される。親水撥油化されたトンネル用内
装材に付着した汚れは水で容易に洗い流すことができる
ので、必要に応じトンネル用内装材を洗浄したい場合に
は、水を供給するだけで極めて簡単に洗浄することがで
きる。従って、従来ブラシ洗浄の度に実施されていたト
ンネル内交通規制は廃止するか最小限にすることがで
き、トンネル内交通の安全と能率を確保することができ
る。走行中の作業車から水を噴射することによりトンネ
ル用内装材を洗浄する場合には、迅速、容易かつ安全に
作業を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】トンネル内の構成図である。
【図２】図１に示したトンネル用内装材２の一部の拡大
断面図である。
【図３】トンネル用内装材の洗浄方法の態様を示す模式
的斜視図で、トンネルは切欠いて示してある。
【図４】拡散反射率の回復率の変化を示す図である。
【図５】色差の変化を示す図である。
【符号の説明】
１…トンネル ２…トンネル用内装材 ３…壁 ４…基材 ５…シリカゲル構造体
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｅ０１Ｈ 1/00 Ｅ０１Ｈ 1/00 Ｂ (72)発明者 中島 靖 福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１ 号 東陶機器株式会社内 Ｆターム(参考） 2D055 CA04 LA16 LA17 3B116 AA36 AB51 BB22 BB57 4J038 AA011 HA211 HA441 HA451 PB05 PC02 PC03

Claims (50)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基材と表層部からなり、加熱または焼成
    して得られるトンネル用内装材であって、前記表層部は
    シリカゲル構造を有し、非架橋酸素を有する酸化物を含
    み、前記酸化物は前記表層部の前記基材と接する部分か
    ら最表面にわたり存在していることを特徴とするトンネ
    ル用内装材。
  2. 【請求項２】 基材表面に、複数の金属種からなる酸化
    物を含む表層部が形成されており、かつ前記層の最表面
    にはＭ1−Ｏ−Ｍ2及び／またはＭ1−Ｏ−Ｍ1（Ｍ1，Ｍ2
    は異なる金属種）結合が形成されていることを特徴とす
    るトンネル用内装材。
  3. 【請求項３】 基材表面に、アルカリ珪酸塩を含む表層
    部が形成されていることを特徴とするトンネル用内装
    材。
  4. 【請求項４】 前記表層部は、表面温度１００〜６００
    ℃の熱処理により形成可能であることを特徴とする請求
    項１から請求項３のいずれかに記載のトンネル用内装
    材。
  5. 【請求項５】 基材と表層部からなり、加熱または焼成
    して得られるトンネル用内装材であって、アルカリ金属
    珪酸塩含有溶液を基材表面に適用し、前記トンネル用内
    装材の表面温度が１００℃〜６００℃になる温度で加熱
    または焼成することにより表層部が形成されていること
    を特徴とするトンネル用内装材。
  6. 【請求項６】 基材と表層部からなり、加熱または焼成
    して得られるトンネル用内装材であって、アルカリ金属
    珪酸塩含有溶液を基材表面に適用し、前記トンネル用内
    装材の表面温度が１００℃〜３００℃になる温度で加熱
    または焼成することにより表層部が形成されていること
    を特徴とするトンネル用内装材。
  7. 【請求項７】 請求項１から請求項６のいずれかに記載
    の基材は、耐熱性セラミック製品であることを特徴とす
    るトンネル用内装材。
  8. 【請求項８】 請求項１から請求項６のいずれかに記載
    の基材は、タイルや陶板、琺瑯板、施釉セメント等の施
    釉製品、ガラス、アルミやステンレス鋼等の金属板、メ
    ッキ鉄板であることを特徴とするトンネル用内装材。
  9. 【請求項９】 表面温度２４０〜６００℃の熱処理によ
    り形成可能である請求項８に記載のトンネル用内装材。
  10. 【請求項１０】 請求項１から請求項６のいずれかに記
    載の基材は、プラスチック、ポリカーボネート、珪酸カ
    ルシウム板、塗装やフィルム積層等の表面加工がなされ
    た金属板、コンクリート、セメントであることを特徴と
    するトンネル用内装材。
  11. 【請求項１１】 請求項５及び請求項６のいずれかに記
    載のアルカリ金属珪酸塩含有溶液は、前記基材上に直接
    適用されてなることを特徴とするトンネル用内装材。
  12. 【請求項１２】 請求項１から請求項１１のいずれかに
    記載のトンネル用内装材の表層部の膜厚は、０．１μｍ
    〜１０μｍであることを特徴とするトンネル用内装材。
  13. 【請求項１３】 請求項１から請求項１２のいずれかに
    記載のトンネル用内装材の表層部の表面には微細な凹凸
    が形成されていることを特徴とするトンネル用内装材。
  14. 【請求項１４】 前記表層部にはＳｉＯ2と、Ｌｉ，Ｎ
    ａ，Ｋ，Ｒｂ，Ｃｓのいずれか１種以上のアルカリ金属
    元素とが含有されていることを特徴とする請求項１から
    請求項１３のいずれかに記載のトンネル用内装材。
  15. 【請求項１５】 前記表層部にはＴｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3・
    ｎＨ2Ｏ，Ａｌ（ＯＨ）3のいずれか１種以上が含有され
    ていることを特徴とする請求項１から請求項１４のいず
    れかに記載のトンネル用内装材。
  16. 【請求項１６】 前記Ｍ1−Ｏ−Ｍ2結合及び／またはＭ
    1−Ｏ−Ｍ1結合が空気中の水分や、水と反応し、Ｍ−Ｏ
    Ｈの状態を形成し得ることを特徴とする請求項１から請
    求項１５のいずれかに記載のトンネル用内装材。
  17. 【請求項１７】 前記表層部にはＰ2Ｏ5，Ｂ2Ｏ3，Ｚｒ
    Ｏ2のいずれか１種以上が含有されていることを特徴と
    する請求項１から請求項１６のいずれかに記載のトンネ
    ル用内装材。
  18. 【請求項１８】 前記トンネル用内装材表面の水との接
    触角は、油との接触角よりも小さいことを特徴とする請
    求項１から請求項１７のいずれかに記載のトンネル用内
    装材。
  19. 【請求項１９】 前記トンネル用内装材表面の水との接
    触角は３０度以下で、水中での油との接触角は１００度
    以上であることを特徴とする請求項１から請求項１８の
    いずれかに記載のトンネル用内装材。
  20. 【請求項２０】 前記トンネル用内装材表面の帯電半減
    期が１０秒以下であることを特徴とする請求項１から請
    求項１９のいずれかに記載のトンネル用内装材。
  21. 【請求項２１】 前記トンネル用内装材表面のｐＨ７に
    おけるζ電位が負であることを特徴とする請求項１から
    請求項２０のいずれかに記載のトンネル用内装材。
  22. 【請求項２２】 アルカリ金属珪酸塩含有溶液を基材表
    面に適用する工程、基材の表面温度が１００℃〜６００
    ℃になる温度で加熱または焼成する工程を含むトンネル
    用内装材の製造方法。
  23. 【請求項２３】 請求項２２に記載のアルカリ金属珪酸
    塩含有溶液を基材表面にコーティングした後に、前記基
    材の表面温度と雰囲気温度とが略等しい温度で、１〜６
    ０分間加熱することにより、アルカリ金属珪酸塩含有物
    が基材表面に固定化されたことを特徴とするトンネル用
    内装材の製造方法。
  24. 【請求項２４】 請求項２２に記載のアルカリ金属珪酸
    塩含有溶液を基材表面にコーティングした後に、この表
    面温度が１００℃以上になるように、表面温度よりも高
    い雰囲気温度で５〜６０秒間急速に加熱することにより
    固定化されたことを特徴とするトンネル用内装材の製造
    方法。
  25. 【請求項２５】 アルカリ金属珪酸塩含有溶液を基材表
    面に適用する工程、基材の表面温度が１００℃〜３００
    ℃の温度で加熱または焼成する工程を含むトンネル用内
    装材の製造方法。
  26. 【請求項２６】 請求項２５に記載のアルカリ金属珪酸
    塩含有溶液を基材表面にコーティングした後に、前記基
    材の表面温度と雰囲気温度とが略等しい温度で、１〜６
    ０分間加熱することにより、アルカリ金属珪酸塩含有物
    が基材の表面に固定化されたことを特徴とするトンネル
    用内装材の製造方法。
  27. 【請求項２７】 請求項２５に記載のアルカリ金属珪酸
    塩含有溶液を基材表面にコーティングした後に、１００
    ℃〜３００℃の雰囲気下で５〜６０秒間急速に加熱する
    ことにより、アルカリ金属珪酸塩含有物が基材の表面に
    固定化されたことを特徴とするトンネル用内装材の製造
    方法。
  28. 【請求項２８】 前記アルカリ金属珪酸塩含有溶液に
    は、加熱または焼成後、水の湿潤熱が１００ｅｒｇ／ｃ
    ｍ2以上を有する材料を含むことを特徴とする請求項２
    １から請求項２７のいずれかに記載のトンネル用内装材
    の製造方法。
  29. 【請求項２９】 前記アルカリ金属珪酸塩含有溶液に
    は、加熱または焼成後の水との湿潤熱が、加熱または焼
    成前の湿潤熱よりも１ｅｒｇ／ｃｍ2以上高くなる材料
    を含むことを特徴とする請求項２１から請求項２８のい
    ずれかに記載のトンネル用内装材の製造方法。
  30. 【請求項３０】 前記アルカリ金属珪酸塩含有溶液にＳ
    ｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3・ｎＨ2Ｏ、Ａｌ（ＯＨ）3、Ａｌ
    2Ｏ3、有機アルミニウム、アルミニウム塩、Ｐ2Ｏ5，Ｂ
    2Ｏ3，ＺｒＯ2、ＴｉＯ2の群から選ばれた１種または２
    種以上含むことを特徴とする請求項２１から請求項２９
    のいずれかに記載のトンネル用内装材の製造方法。
  31. 【請求項３１】 前記アルカリ金属珪酸塩含有溶液に含
    まれるＳｉＯ2とＴｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3・ｎＨ2Ｏ、Ａｌ
    （ＯＨ）3、Ａｌ2Ｏ3、有機アルミニウム、アルミニウ
    ム塩、Ｐ2Ｏ5，Ｂ2Ｏ3，ＺｒＯ2の群から選ばれた１種
    または２種以上の物質はアルカリ性イオンで安定化され
    ていることを特徴とする請求項２１から請求項３０のい
    ずれかに記載のトンネル用内装材の製造方法。
  32. 【請求項３２】 請求項１から請求項２１のいずれかに
    記載のトンネル用内装材を、空気中の水分と接触させて
    空気中の水分を吸湿させることにより、前記トンネル用
    内装材の表面を親水撥油化させる工程を含むことを特徴
    とするトンネル用内装材の汚れ防止方法。
  33. 【請求項３３】 請求項１から請求項２１のいずれかに
    記載のトンネル用内装材の表層部の表面に水を供給する
    ことにより、前記表層部の表面に付着した汚染物質を洗
    い流すことからなるトンネル用内装材の洗浄方法。
  34. 【請求項３４】 前記水の供給は、トンネル用内装材の
    表層部の表面に水を噴射することにより行うことを特徴
    とする請求項３３に基づくトンネル用内装材の洗浄方
    法。
  35. 【請求項３５】 前記水の噴射は、走行中の作業車から
    行うことを特徴とする請求項３４に基づくトンネル用内
    装材の洗浄方法。
  36. 【請求項３６】 請求項１から請求項３５のいずれかに
    記載のトンネル用内装材は、親水、防汚、帯電防止のい
    ずれか１以上の機能を有することを特徴とするトンネル
    用内装材。
  37. 【請求項３７】 基材と表層部からなり、加熱または焼
    成して得られるトンネル用内装材の前記表層部を形成す
    るためのコーティング材であって、前記表層部はシリカ
    ゲル構造を有し、非架橋酸素を有する酸化物を含み、前
    記酸化物は前記表層部の前記基材と接する部分から最表
    面にわたり存在していることを特徴とするトンネル用内
    装材の前記表層部を形成するためのコーティング材。
  38. 【請求項３８】 基材表面に形成してトンネル用内装材
    とするコーティング材であって、前記基材表面に、複数
    の金属種からなる酸化物を含む表層部が形成されてお
    り、かつ前記表層部の最表面にはＭ1−Ｏ−Ｍ2及び／ま
    たはＭ1−Ｏ−Ｍ1 （Ｍ1，Ｍ2は異なる金属種）結合が
    形成されてなるトンネル用内装材とするコーティング
    材。
  39. 【請求項３９】 基材表面に形成してトンネル用内装材
    とするコーティング材であって、前記Ｍ1−Ｏ−Ｍ2及び
    ／またはＭ1−Ｏ−Ｍ1 結合が空気中の水分や、水と反
    応してＭ−ＯＨの状態を形成し得るトンネル用内装材と
    するコーティング材。
  40. 【請求項４０】 基材表面に形成してトンネル用内装材
    とするコーティング材であって、前記基材表面に、アル
    カリ珪酸塩を含む表層部が形成されてなるトンネル用内
    装材とするコーティング材。
  41. 【請求項４１】 基材と表層部からなるトンネル用内装
    材の前記表層部を形成するためのコーティング材であっ
    て、前記表層部は、表面温度１００〜６００℃の熱処理
    により形成可能であるトンネル用内装材とするコーティ
    ング材。
  42. 【請求項４２】 基材と表層部からなるトンネル用内装
    材の前記表層部を形成するためのコーティング材であっ
    て、前記表層部にはＳｉＯ2と、Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｒ
    ｂ，Ｃｓのいずれか１種以上のアルカリ金属元素とが含
    有されてなるトンネル用内装材とする請求項３７から請
    求項４１のいずれかに記載のコーティング材。
  43. 【請求項４３】 基材と表層部からなるトンネル用内装
    材の前記表層部を形成するためのコーティング材であっ
    て、前記表層部にはＴｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3・ｎＨ2Ｏ，Ａｌ
    （ＯＨ）3のいずれか１種以上が含有されてなるトンネ
    ル用内装材とする請求項３７から請求項４２のいずれか
    に記載のコーティング材。
  44. 【請求項４４】 基材と表層部からなるトンネル用内装
    材の前記表層部を形成するためのコーティング材であっ
    て、前記表層部にはＰ2Ｏ5，Ｂ2Ｏ3，ＺｒＯ 2のいずれ
    か１種以上が含有されてなるトンネル用内装材とする請
    求項３７から請求項４３のいずれかに記載のコーティン
    グ材。
  45. 【請求項４５】 基材と表層部からなるトンネル用内装
    材の前記表層部を形成するためのコーティング材であっ
    て、前記コーティング材にはアルカリ金属珪酸塩を含む
    ことを特徴とする請求項３７から請求項４４のいずれか
    に記載のコーティング材。
  46. 【請求項４６】 基材と表層部からなるトンネル用内装
    材の前記表層部を形成するためのコーティング材であっ
    て、前記コーティング材にはＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3・ｎＨ2
    Ｏ、Ａｌ（ＯＨ）3、Ａｌ2Ｏ3、有機アルミニウム、ア
    ルミニウム塩、Ｐ2Ｏ5、Ｂ2Ｏ3、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2の群
    から選ばれた１種または２種以上含むことを特徴とする
    請求項３７から請求項４５のいずれかに記載のコーティ
    ング材。
  47. 【請求項４７】 基材と表層部からなるトンネル用内装
    材の前記表層部を形成するためのコーティング材であっ
    て、前記コーティング材に含有する物質はアルカリ性イ
    オンで安定化されていることを特徴とする請求項３７か
    ら請求項４６のいずれかに記載のコーティング材。
  48. 【請求項４８】 基材と表層部からなるトンネル用内装
    材の前記表層部を形成するためのコーティング材であっ
    て、前記コーティング材には、加熱または焼成後の水の
    湿潤熱が１００ｅｒｇ／ｃｍ2以上を有する材料を含む
    ことを特徴とする請求項３７から請求項４７のいずれか
    に記載のコーティング材。
  49. 【請求項４９】 基材と表層部からなるトンネル用内装
    材の前記表層部を形成するためのコーティング材であっ
    て、前記コーティング材には、加熱または焼成後の水と
    の湿潤熱が、加熱または焼成前の湿潤熱よりも１ｅｒｇ
    ／ｃｍ2以上高くなる材料を含むことを特徴とする請求
    項３７から請求項４８のいずれかに記載のコーティング
    材。
  50. 【請求項５０】 基材と表層部からなるトンネル用内装
    材の前記表層部を形成するためのコーティング材であっ
    て、前記コーティング材は、無機材料、有機材料、金属
    材料およびそれらの複合からなる基材に適応可能である
    ことを特徴とする請求項３７から請求項４９のいずれか
    に記載のコーティング材。
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