サイディング外壁の光触媒コーティング

サイディング外壁に光触媒コーティングをする目的は？

住宅のサイディング外壁に光触媒コーティングをする目的は、次の2種類です。

• 防汚
• 苔防止・カビ防止（緑の汚れ防止）

光触媒コーティングを行うと、他の効果として「化学物質の分解」や「抗菌」、「消臭」といった効果もあります。しかし、サイディング外壁は家の外ですから、抗菌や消臭は関係がありません。

また、サイディング外壁に利用する光触媒コーティング剤を室内で利用しても、化学物質の分解や抗菌といった効果が出るとは限りませんので、ご注意ください。

室内の化学物質対策については「リフォーム後の化学物質対策！光触媒コーティングによるVOC対策のポイント」をご覧ください。

また、抗菌や消臭については「屋内でも抗菌・消臭効果のある酸化チタンコーティングとは？【メカニズムや効果の高さを解説】」をご参照ください。

そもそも光触媒とは？

光触媒（ひかりしょくばい）の意味や効果について解説します。

光触媒とは、光が当たると触媒効果を発揮する成分のことです。光触媒による効果は、触れるものを酸化分解したり、親水性と言って水と馴染む効果があります。

しかも、それらの効果が発揮されても、光触媒成分そのものは劣化しません。そのため、光が当たり続ける限り、半永久的に効果を発揮し続けます。それゆえに、光触媒と言われています。

光触媒の抗菌・消臭メカニズム

光触媒が、触れるものを酸化分解する性質が出る理由は、次の図をご覧ください。

光触媒に光が当たると、その表面に電子が発生します。その電子が空気中の酸素や水と反応して、OHラジカルに変化します。

OHラジカルは、強い酸化力を持つ活性酸素です。OHラジカルに細菌類やウイルスが触れると、それらの粘膜や突起、細胞壁などを酸化分解します。それによって細菌類やウイルスの活用が抑制され、死滅させることができます。

また、OHラジカルがアンモニアやトリメチルアミン、イソ吉草酸といった臭いに触れると、それらを酸化分解します。すると、臭いが水や二酸化炭素などの臭いが無い成分、もしくは臭いの弱い成分に分解され、消臭できます。

そして、光触媒はOHラジカルを発生しても、自らは分解されません。そのため、光が当たり続ける限りOHラジカルが発生し続け、抗菌や消臭（防臭）ができます。

光触媒の親水性メカニズム

光触媒は、光が当たると表面にOH基が発生します。OH基は水（H₂O）と同じ酸素と水素からできているので、水と馴染みやすい性質があります。つまり、光触媒に光が当たると、水と馴染む性質、親水性が起きます。親水性の反対は撥水性です。

親水性が求められる場面は、まさしくサイディング外壁です。次の図をご覧ください。

サイディング外壁が汚れる理由は、

1. 空気中の油分がサイディング外壁に付着
2. その油分の粘性で空気中の微細な塵などが付着

サイディング外壁に光触媒コーティングをしておくと、光触媒に触れた油分を酸化分解します。そして、雨が降ったときに親水性によって、サイディング外壁と汚れの間に雨水が入り込み、雨水の流れといっしょに汚れが自動的に落ちるようになります。

この効果のことを、セルフクリーニングといいます。

光触媒の苔防止・カビ防止（緑の汚れ防止）メカニズム

光触媒によるサイディングの苔防止・カビ防止メカニズムは、先ほどの抗菌と同じです。

苔は、胞子で増える小さな植物です。カビ類は細菌の一種です。これらは、OHラジカルによって酸化分解されるので、サイディング外壁に付着しても、繁殖が抑制されます。

この効果によって、サイディング外壁に緑の汚れが付着することを防いでくれます。

光触媒の種類とサイディング外壁の防汚効果の関係

光触媒には、いろいろな種類があります。弊社にて把握している、光触媒コーティングとして実用化されている光触媒の種類は、

• 酸化チタン
• 銅ドープ酸化チタン
• 窒素ドープ酸化チタン
• 鉄ドープ酸化チタン
• 酸化タングステン
• タングステン担持酸化チタン

これらの種類があります。

「サイディング外壁の防汚に、どれを選んだらいいのか？」ということですが、弊社がおすすめする種類は、酸化チタンと銅ドープ酸化チタンです。この2種類を、サイディング外壁の直射日光が当たる箇所と、北側などのそうでない箇所で使い分けます。

これらの種類について簡単に解説します。

酸化チタンの性質

酸化チタンは、チタン金属が酸化したナノサイズの微粒子を用います。

酸化チタンには結晶構造がいくつかありますが、その中でアナターゼ型と言われるものを利用します。

他の結晶構造には、ルチル型やブルッカイト型がありますが、それらは光触媒としては利用されません。

酸化チタンには、「紫外線が当たると高い酸化力を発揮する」という性質があります。つまり、紫外線が当たらない環境では効果がありません。

酸化チタンをサイディング外壁に利用するとどうでしょうか？

サイディング外壁で、直射日光が当たる箇所は、太陽光の紫外線が多く含まれるので、酸化チタンが高い効果を発揮し、防汚効果が高まります。

ところが、北側や隣の建物が隣接している箇所のサイディング外壁では、紫外線がほとんど当たりませんから、防汚効果が弱まります。そのため、光触媒コーティングをしても、緑の汚れが付着してしまいます。

そこで、直射日光が当たりにくいサイディング外壁では、紫外線でなくても効果のある光触媒の種類を選ぶことが大切です。

銅ドープ酸化チタンの性質

紫外線でなくても効果のある光触媒のことを、可視光応答型光触媒といいます。可視光応答型光触媒の中で、もっとも効果の高いものが、銅ドープ酸化チタンです。

銅ドープ酸化チタンとは、酸化チタン結晶の表面に、酸化銅を結合させた、ナノサイズの微粒子です。この製造方法と効果の高さを、世界で初めて提示し特許を取得したのは、実は弊社です。

名称の「ドープ」とは、「添加した」とか「結合させた」という意味です。別名「担持（たんじ）」ともいいます。

酸化チタン単体では、紫外線にしか反応しなかったものが、ナノサイズの酸化銅による補触媒の効果によって、可視光でも効果を発揮します。また、ナノサイズの酸化銅は、それ単体でも触媒効果を発揮するらしく、OHラジカルによる酸化分解を補佐するので、緑の汚れを分解する効果が高いです。

窒素ドープ酸化チタン・鉄ドープ酸化チタン・酸化タングステンの性質

窒素ドープ酸化チタンと鉄ドープ酸化チタンは、銅ドープ酸化チタンと同様に、酸化チタンを可視光でも効果を発揮するように、それぞれ窒素と鉄を担持させたものです。そのため、この2つも可視光応答型光触媒の一種です。

また、酸化タングステンは、それ単体で可視光応答型光触媒です。

これらの光触媒は、銅ドープ酸化チタンと比べて、圧倒的に効果が弱いです。日陰になるような薄暗い箇所では、銅ドープ酸化チタンの1/10～1/20ほどの効果しかありません。

弊社の認識不足かもしれませんが、サイディング外壁の緑の汚れを防止するために利用されるケースは、ほとんど聞いたことがありません。

タングステン担持酸化チタンの性質

最後に、タングステン担持酸化チタンですが、これは酸化チタンに酸化タングステンを結合させた成分です。

酸化チタンは、ガラスの防汚コーティングとしても利用されます。そのとき、酸化チタンによる光の屈折によって、塗布面が虹色に見えてしまうことがあります。酸化チタンは光の屈折率が高いためです。ガラス面が虹色になることを防ぐためには、酸化チタンを均一に塗布するという熟練の施工技術が求められます。

また、酸化チタンは親水性の効果が少し弱いため、酸化チタン単体では防汚力が落ちてしまいます。

それらのデメリットを克服するため、酸化チタンに酸化タングステンを結合させたタングステン担持酸化チタンが生まれました。

そういったことで、タングステン担持酸化チタンは、ガラスの防汚コーティング用として利用します。サイディング外壁に用いても良いのですが、値段が高くなるので、酸化チタンや銅ドープ酸化チタンを用いた方が良いです。

光触媒の利用方法

光触媒コーティング剤の利用

光触媒は、金属の微粒子です。それをサイディング外壁の表面に付着させるためには、光触媒コーティング剤を用います。

光触媒コーティング剤は、酸化チタンや銅ドープ酸化チタンといった光触媒成分に、接着成分、添加材が入った液剤です。

ペンキのような顔料の入った塗料に、光触媒を添加した、光触媒塗料とは異なります。

光触媒コーティングは、クリア塗装と言って、透明な塗装ができる液剤です。

接着成分と耐久性の関係

光触媒コーティング剤に用いられる接着成分は、次の2種類のうちのどちらかが利用されます。

• フッ素樹脂
• アモルファス酸化チタン

フッ素樹脂は、フッ素を含むプラスチックのことです。テフロンが有名です。フッ素樹脂は何でも弾く性質がありますが、光触媒のOHラジカルによって分解されにくいという性質もあります。そのため、光触媒コーティング剤の接着成分として、よく利用されます。

しかし、フッ素が環境に悪いということで、使用に規制がかかってきています。ISO14001認証やISO45001を取得している企業では、アモルファス酸化チタンを使った液剤を利用する方が望ましいと言えます。

アモルファス酸化チタンとは、非結晶の酸化チタンのことです。ゾルゲル法と言って、アモルファス酸化チタンと水が馴染むように製造し、そこに酸化チタンや銅ドープ酸化チタンを添加した液剤を使用します。

アモルファス酸化チタンは、水分が乾燥すると強固に固化し、光触媒を強固に固定化してくれます。

また、アモルファス酸化チタンはOHラジカルによって分解されない成分なので、耐久性がとても高いです。フッ素樹脂は効果が3～5年と言われていますが、アモルファス酸化チタンは5～10年と、2倍ほどあります。

光触媒塗料はどうか？

サイディング外壁の防汚に、光触媒塗料を利用するとどうでしょうか？

光触媒塗料には、次のようなデメリットがあります。

• 有機顔料が光触媒によって分解されて、早ければ半年ほどで色あせする
• 樹脂も分解されて2～3年ほどで、細かなヒビが発生する場合がある
• 光触媒に酸化チタンを用いているため、北側などの日陰になる箇所では苔が発生することがある

数年前に、大手塗料メーカーが大々的に光触媒塗料を販売したことがありました。ところが、全国で一斉に色あせが発生して撤退したという経緯があります。現在は、無機顔料のみを使って、一部光触媒塗料が販売されているようです。

ところが、とある大手工務店がその光触媒塗料を施工し、「北側の外壁に苔が発生してクレームになってしまった」とご相談がありました。

このように、光触媒塗料は酸化チタンしか利用できないことと、直射日光が当たる箇所は顔料や樹脂が劣化することがあります。

弊社では、クリア塗装ができる光触媒コーティング施工をおすすめしています。

光触媒コーティング剤の選び方まとめ

どのような成分の光触媒コーティング剤を選べば良いのかをまとめると、次のようになります。

直射日光が当たるサイディング外壁の防汚には、酸化チタンとアモルファス酸化チタンを使用した光触媒コーティング剤を選びます。

日陰になるサイディング外壁の緑の汚れを防止するには、銅ドープ酸化チタンとアモルファス酸化チタンを使用した光触媒コーティング剤を選びます。

イリス酸化チタンコーティング剤

イリスにて製造・販売している、酸化チタンを使った業務用光触媒コーティング剤は、屋外用光触媒コーティング剤（BX01）です。

イリス銅ドープ酸化チタンコーティング剤

イリスにて製造・販売している、銅ドープ酸化チタンを使った業務用光触媒コーティング剤は、屋内用光触媒コーティング剤（BX01-AB1）です。

品名には、「屋内用」と記載されていますが、サイディング外壁にも利用できます。

イリス光触媒コーティング剤の施工方法

屋外用光触媒コーティング剤（BX01）や屋内用光触媒コーティング剤（BX01-AB1）の施工方法について解説します。

専用のスプレー装置

イリス光触媒コーティング剤の塗布には、専用のスプレー装置を用います。弊社が推奨する装置は、ABAC（アバック）温風低圧塗装機です。次の写真は、ABAC温風低圧塗装機SG-91です。

ABACは、ドイツの塗装装置メーカーです。光触媒コーティング剤は、粘性の低い塗料なので、ノズル口径が0.5mmという小口径ノズルを用います。

このような小口径ノズルで、安定的に液剤をスプレーできる装置を探したところ、ABAC温風低圧塗装機のみが故障しないで塗布することができました。それ以来、弊社ではABAC温風低圧塗装機を専用のスプレー装置として使用し、この装置に合わせて液剤の成分を調整しています。

このような装置を用い、なおかつ施工技術を要するため、光触媒コーティング施工は弊社もしくは施工代理店にお任せください。

施工の流れ

施工の流れは、次のように行います。

• 荷物などの移動
• 足場の設置（必要に応じて）
• 養生
• サイディング外壁の清掃
• 下地保護剤の塗布（必要であれば2回塗布）
• 光触媒コーティング剤の塗布（2回塗布）
• 復旧

養生（ようじょう）とは、清掃時に水が掛かったり、光触媒コーティング剤がかかってはいけない箇所を、ビニールシートやビニールテープで保護する工程のことです。次のような箇所を養生します。

• 窓ガラス
• 街灯
• 屋外コンセント
• 植木
• 自動車

下地保護剤（プライマー）は、樹脂系サイディングに利用します。これについては、とても大事なところなので、後ほど詳しく解説します。

下地保護剤と光触媒コーティング剤の塗布には、ABAC温風低圧塗装機を用います。下地保護剤が必要なサイディング素材であれば2回塗布します。光触媒コーティング剤も2回塗布します。

乾燥時間は、どちらも夏では30分ほど、冬では2時間ほどです。1回目を塗布し、乾燥させてから2回目を塗布します。

風の強い日や雨の日は施工不可

サイディング外壁の光触媒コーティング施工は、風の強い日や雨の日には施工ができません。

風の強い日は、塗布した液剤が風で流されてしまい、規定量がサイディングに付着しにくいからです。また、雨の日は塗布した液剤が雨水で流れ落ちてしまいます。

光触媒コーティング施工は、風が無く、晴れた日が最適です。

樹脂系サイディングでの下地保護剤の利用について

下地保護剤の塗布が必要なのは樹脂系サイディング

下地保護剤とは、光触媒による劣化からサイディング外壁を守るための保護剤のことです。別名、プライマーといいます。光触媒は、触れるものを酸化分解する性質がありますが、サイディング外壁も同様です。

光触媒によって劣化するサイディング素材は、樹脂サイディングです。窯業系サイディングは劣化しません。

樹脂系サイディング外壁に、下地保護をしないで光触媒コーティングを直接行うと、光触媒の効果によって次のような現象が起こります。

• 色あせ
• チョーキング
• 防汚効果の低下

チョーキングとは、表面にチョークの白い粉のようなものが付着する現象のことです。

樹脂が劣化して、表面に粉を拭いたようになります。

日本の住宅に利用されているサイディングの材質は、窯業系が8割と言われています。

ほとんどのサイディング外壁には下地保護剤が必要ありませんが、一部、樹脂サイディングには下地保護が必要となります。

「下地保護剤は必要ない」とPRしている光触媒コーティング剤には要注意

外壁用光触媒コーティング剤を製造しているメーカーによっては、「下地保護剤は必要ない」とPRしている製品もあります。

実は、そういった製品は、「防汚効果が弱い」というデメリットがあります。その理由は、下地保護剤の開発は難しいからです。

なぜ開発が難しいのかと言いますと、それは下地保護剤が紫外線で劣化する恐れがあるからです。もし下地保護剤が劣化したら、光触媒の効果がサイディングに及んでしまい、サイディングの色あせなどが発生します。

下地保護剤が開発できていないメーカーでは、そのまま樹脂系サイディングに光触媒コーティング施工をするわけにはいきませんから、酸化チタンの含有量を減らした製品をリリースしました。つまり、酸化チタン含有量が少ない製品は、効果が弱いというデメリットがあります。

イリス下地保護剤

弊社では、運よく劣化しにくい下地保護剤の開発に成功しました。

製品名は、屋外用プライマー（ASS01）です。

屋外用プライマー（ASS01）の塗布は、ABAC温風低圧塗装機を用います。

乾燥時間は、夏は30分、冬は2時間ほどです。

サイディング外壁の光触媒コーティングまとめ

以上、サイディング外壁の光触媒コーティングについて、解説いたしました。まとめると、次のようになります。

• サイディング外壁の防汚は、直射日光が当たる箇所とそうでない箇所で、酸化チタンと銅ドープ酸化チタンを使い分ける
• 接着成分によって耐久性が異なり、アモルファス酸化チタンがもっとも耐久性が高い
• 施工は専用のスプレー装置を用いる
• 樹脂系サイディングには、あらかじめ下地保護剤を塗布する
• 下地保護剤を使用しなくても良い光触媒コーティング剤は、効果が弱い

サイディング外壁の光触媒コーティングなら、イリスまでお気軽にご相談ください。

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この記事の著者／責任者

株式会社イリス 代表取締役
島田 幸一 (Shimada Koichi)

私はもともと、地元農業のソリューション提供を事業としていたが、野菜や果物の劣化を促進させるエチレンガスの分解を研究したことで、光触媒の可能性を感じ起業いたしました。運よく可視光でも効果のある酸化チタン光触媒を世界で初めて開発して脚光を浴び、さまざまな業種のお客様から注文をいただける企業にまで成長できました。現在弊社は、可視光応答型光触媒を使ったコーティング剤を始め、外壁やガラス、石材、自動車の車内にクリア塗装ができる光触媒コーティング剤や、酸化チタンから下地を守るプライマーの開発。その後も、さまざまな材質に光触媒を定着するための研究を続け、多くの企業で採用されています。

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