CN110591135A - 保护表面免受uv辐射的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及保护表面免受UV辐射的系统和方法。保护聚合物免受UV降解的方法包括将来自人造UV光源的紫外线(“UV”)辐射照射到内部物体上,该内部物体包括:i)聚合物基底;和ii)在聚合物基底上的连续的无机膜。连续的无机膜保护聚合物基底免受紫外线辐射。
Description
技术领域
本公开内容涉及保护包括聚合物的物体免受UV降解的系统和方法。
背景技术
众所周知,来自太阳的UV辐射会导致许多材料降解,包括由聚合物制成的物体。为了保护这些物体,通常采用UV防护剂。大多数常规UV防护剂被设计成保护在约275nm和约400nm之间的陆地UV辐射。目前的UV防护途径包括将UV防护剂并入待保护的表面,或者在表面上施加具有UV防护剂或吸收剂的聚合物涂层。
人造UV辐射有时用于消毒目的。然而,用于消毒应用的UV辐射在小于或等于280nm时最有效,这对应于紫外C谱(“UVC”)。如以下所更详细讨论,常规的UV防护剂技术可能对防止UVC辐射无效。
对于其中UV吸收剂并入塑料或聚合物表面的常规系统,吸收剂是:1)与受阻胺结合的有机UV吸收分子,或2)用于防晒乳液中或者用于以汽车的陶瓷窗户着色销售的聚合物膜中的氧化锌或二氧化钛纳米颗粒,或3)吸收UV辐射的无机颜料。然而,这种UV防护层不含有连续的UV防护剂层。相反,在这些系统中使用的吸收剂、纳米颗粒和颜料被设计为筛选出较低强度的基于太阳的UV辐射而不是用于消毒或杀菌的高强度UV辐射。因而,不知道这些类型的有机UV吸收剂是否在<275nm下起作用。此外,如果任何较高强度的UVC辐射穿过吸收剂或被吸收剂分子、纳米颗粒或颜料之间的聚合物/塑料吸收,那么下面的塑料或聚合物将被损坏。最后,增加聚合物或塑料中防护剂的量并不总是可行的,因为1)有机分子将相分离1-2wt%以上并且改变表面外观,2)纳米颗粒将聚集20-30wt%以上并且由于光散射而改变表面的外观,并且3)随着颜料水平增加颜料将改变所感知的聚合物颜色,这通常是不可取的。高水平的填料也会使聚合物非常易碎且破裂。
在其他常规UV防护系统中,可以在表面上施加包括UV吸收分子或聚合物基质材料中的颗粒的透明UV保护膜。该膜/涂层通过使用例如与上述受阻胺或氧化锌或氧化钛纳米颗粒结合的有机UV吸收分子吸收所有UV辐射来保护表面免受UV损害。然而,这种途径只有在聚合物基质材料是UV透明的且不吸收UV辐射和光暗化(photodarken)的情况下才有效。不幸的是,许多聚合物在UVC区域吸收UV辐射,并且因而如果暴露在UVC辐射下会因曝光而光暗化。
在通常与UV防护无关的领域,透明、连续的无机涂层应用于工具、家用电器(龙头、器具前端、手柄)、手术工具和移动机械部件(齿轮、气缸盖)的防腐蚀和耐磨性。例如,已知在金属龙头上物理地气相沉积氮化物层,比如TiN膜,以防止腐蚀和水斑。然而,这些涂层通常不以聚合物材料的UV防护而被了解。此外,TiN对可见光不透明。
因而,在消毒中使用的保护含有聚合物的物体免受UV辐射——其具有小于或等于280nm的波长——的新型膜,将被认为是本领域的一个进步。
发明内容
本公开内容涉及保护聚合物免受UV降解的方法。该方法包括将来自人造UV光源的紫外线(“UV”)辐射照射到内部物体上,内部物体包括:i)聚合物基底;ii)聚合物基底上的连续无机膜。连续无机膜保护聚合物基底免受UV辐射。
本公开内容还涉及UV辐射杀菌系统。UV辐射杀菌系统包括:内部物体,该内部物体包括:i)聚合物基底;ii)聚合物基底上的连续无机膜。UV辐射杀菌系统还包括人造UV光源,该人造UV光源方向为当人造UV光源通电时将紫外线(“UV”)辐射照射到内部物体上。人造UV光源设计为发出适合杀菌的UVC波长的辐射。连续无机膜具有吸收UVC波长下的UV辐射的性质。
本公开内容还涉及内部物体。内部物体包括聚合物基底和聚合物基底上的连续无机膜。连续无机膜具有吸收适合杀菌的UVC波长下的UV辐射的性质。
本公开内容还涉及一种方法,其包括在聚合物基底上涂布连续的无机膜。该连续的无机膜具有吸收适合杀菌的UVC波长下的UV辐射的性质。
应当理解的是,前述一般性描述和以下详细描述都仅是示例性和说明性的,并不会限制如要求保护的本教导。
附图说明
并入并构成本说明书的一部分的附图图解本教导的方面并且与说明书一起用于解释本教导的原理。
图1图解了根据本公开内容的UV辐射杀菌系统。
图2图解了根据本公开内容的方法,其包括将来自人造UV光源的紫外线(“UV”)辐射,例如用于消毒表面的UVC辐射,照射到内部物体上。
图3图解了根据本公开内容的方法,其包括将连续的无机膜涂布在聚合物基底上。
应当注意的是,附图的一些细节已经被简化并且被绘制以便于理解而不是保持严格的结构精确度、细节和比例。
具体实施方式
现在将详细参考本教导,其实例在附图中示出。在附图中,始终使用相同的附图标记来表示相同的元件。在以下描述中,参考形成其一部分的附图,并且其中通过图解的方式显示了实践本教导的具体实例。因此,以下描述仅是示例性的。
包括波长在180nm至280nm范围内的UVC辐射已被发现对于消毒存在细菌问题的表面非常有效,例如飞机上的厕所表面,或其他此类表面,其将在下文中描述。被消毒的表面通常包括聚合物。申请人已经发现,当重复用于消毒这些聚合物表面时,UVC辐射会使聚合物表面变得脱色并可能降解或破裂。本公开内容提供了这些问题的解决方案,其包括用连续的无机膜保护暴露于UVC辐射的聚合物表面。连续的无机膜吸收UVC辐射,从而减少或防止对下面的聚合物基底的降解。以下详细描述了该解决方案和其他技术效果。
参考图1,本公开内容涉及UV辐射杀菌系统10。该系统包括包含聚合物基底14的内部物体12。连续无机膜16布置在聚合物基底14上。当人造UV光源18通电时,人造UV光源18被引导以将紫外线(“UV”)辐射20照射到内部物体12上。人造UV光源18被设计成发出适合于杀菌的UVC波长的辐射,例如约180nm至约280nm的波长。连续的无机膜16具有吸收人造UV光源18被设计发出的UVC波长下的UV辐射的性质,从而保护聚合物基底14免受UV辐射。
内部物体12可以是包括可能暴露于UV辐射的聚合物基底14的任何物体。在本公开内容的实施中,内部物体12可以定位在结构21中。结构21可以在室内,例如,在UV辐射可以用于杀菌目的的建筑物或交通工具中,比如飞机,航天器,公共或私人建筑物,公共汽车,诸如游轮、潜水艇等的船只,轨道车或休闲交通工具中的任何一个中的厕所或食物准备区。内部物体12的实例可包括室内的任何物体,比如墙壁、柜台、水槽、手柄、水龙头、马桶、器具或地板或包括需要UV防护的聚合物表面的任何其他物体。聚合物基底14可以是内部物体12的任何部分,并且可以构成内部物体的任何重量百分比。例如,聚合物基底(包括聚合物基底中采用的任何无机或有机填料)可以占内部物体的按重量计1%至100%,其没有计算聚合物基底中的连续无机膜16或机械增强物的重量,例如金属丝网或金属棒。
聚合物基底14可包括吸收UVC辐射的任何适合的聚合物。出于本申请的目的,聚合物是由许多重复单体单元组成的有机大分子,例如多于10,000个重复单体单元,例如10,000至1E+100,或更多个单体单元,或100,000至100,000,000个单体单元。单体单元数的上限仅受聚合物基底的尺寸限制,因此可能实际上是无限的。聚合物的实例包括环氧树脂、聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚氯乙烯(PVC)、热塑性烯烃(TPO)、聚四氟乙烯(例如,特氟龙(Teflon))、聚氟乙烯(PVF)和硅氧烷,或其任何组合。PVF聚合物的商业实例是其由Wilmington,Delaware的E.I.du Pont de Nemours and Company制造。
如果不受保护,聚合物基底14吸收UVC辐射。光的吸收是光学激发聚合物中化学键的结果。UVC辐射的吸收可导致脱色(在本文中称为光暗化)和其他类型的降解,比如破裂。如果聚合物吸收例如入射的UVC辐射的1-2%至100%,比如10%至100%,那么这种对聚合物的降解可以随时发生。
为了减少或防止这种降解,在聚合物基底上使用连续的无机膜来阻挡UVC辐射。连续的无机膜可以是在人造UV光源18被设计发出的UVC波长下吸收UV辐射的任何半导体或绝缘体。如果半导体材料被用作连续的无机膜,那么半导体具有大于3.1eV的带隙并且将吸收能量高于该带隙的光。选择3.1eV最小值使得半导体层明显透明。半导体带隙的上限小于UV辐射光源的能量,比如小于或等于6.9eV,或约6.2eV。适合的半导体材料的实例可选自具有所需带隙的第IV族半导体、第II-VI族半导体、第III-V族半导体、金属磷化物半导体、金属氮化物半导体、金属硫化物半导体和金属氧化物半导体。具体实例包括金刚石、铌酸锂、二氧化锡、氧化镍(II)、硫化锌、砷化硼、氮化镓、碳化硅如4H-SiC、氧化锌、二氧化钛如锐钛矿、氟化氧化锡、氧化铟锡及其混合物。在一种实施中,半导体材料选自碳化硅如4H-SIC、硫化锌和氮化镓。
用作连续无机膜的绝缘材料可以是吸收UVC辐射的任何导电材料,包括在本文讨论的任何UVC范围内的波长的光。在连续无机膜是绝缘体的实施中,绝缘体可以选自例如类金刚石碳、氧化铟、氮化铬、硼硅酸盐玻璃和硼硅酸盐-石灰玻璃。可商业获得的玻璃包括例如Gorilla和Willow——其二者均由Corning,New York的Corning Inc.制造,以及(其是硼硅酸盐玻璃)。是一种铝硅酸盐玻璃,其包括二氧化硅、铝、镁和钠中的一种或多种,比如全部四种。是一种不含碱的硼硅酸盐玻璃。
短语“连续的无机膜”中的术语“连续的”表示该膜不是由离散的无机颗粒制成,而是一片覆盖暴露于UV辐射的内部物体的表面区域至少90%,比如90%至100%的材料。使用无机膜代替有机膜,因为如果使用的话,有机膜很可能会随着时间移而光暗化。
如本领域所熟知,膜的UV吸收通常可取决于膜的厚度。连续的无机膜可具有提供所需UV吸收的任何适合的厚度。适合的厚度的实例范围为约10nm至约2mm、或约30nm至约1mm、或约50nm至约500微米、或约100nm至约200微米。在这些厚度范围内的连续的无机膜可以吸收,例如,UV辐射的约50%至约100%,比如UV辐射的约70%至约100%,约80%至100%,或约90%至约100%,约100%,其中UV辐射的波长范围为约180nm至约280nm,比如约200nm至约280nm,或约200nm至约270nm,或约200nm至约250nm。另外,连续的无机膜可以透射可见光。例如,连续的无机膜在400nm至800nm的可见光谱中透射约60%或更多,比如约80%至100%的辐射。在一种实施中,连续的无机膜16看起来基本上清晰或透明的,使得当穿过连续的无机膜16观察时可以用人眼看到下面的聚合物基底14。连续的无机膜可以是光滑的,或者如果需要,可以变得粗糙以降低光泽度。用于测量由膜吸收的UV辐射量的技术是众所周知的。例如,标准技术是用双光束UV/VIS/NIR光谱仪测量透射率。首先收集光谱仪基线中没有样品的100%透射光谱。然后将样品放入样品架中,并在含有样品的光束和没有样品的光束之间比较透射量。这种相同的技术可用于测量材料在可见光谱中的辐射的透射率。
本公开内容的连续的无机膜可以提供以下的一种或多种:与暴露于相同的UV辐射而没有连续的无机膜的相同的下面的聚合物层相比,减少或防止对下面的聚合物层的UV损害;与暴露于相同的UV辐射而没有连续的无机膜的相同的下面的聚合物层相比,减少或防止由于UV损害引起的下层聚合物层的脱色;与没有连续的无机膜的相同的下面的聚合物层相比,改善了耐刮伤性。
在本公开内容的实施中,内部物体可以进一步包括在聚合物基底14和连续的无机膜16之间的任选的粘合层15。实例包括包含选自铬、钛或其混合物的材料的粘合层。粘合层15的厚度可以是任何适合的厚度,比如,例如,1nm至10nm。制造这种粘合层的实例技术包括溅射或本领域公知的其他沉积技术。
在本公开内容的实施方式中,内部物体进一步包括布置在连续的无机膜上的可选的阻挡层22。阻挡层22包括任何不透水或其他可能污染物的适合的材料。适合的材料的实例包括氧化硅玻璃、氮化铝、氮化硼及其任何组合。可以采用具有大于入射UV辐射的能量的带隙的任何其他无机材料。例如,带隙可以大于3.1eV,比如在3.1eV至约6.1eV,或约3.3eV至约5.9eV的范围内。虽然可以在上述任何连续的无机膜上采用阻挡层22,但是对于保护可能吸水的连续的无机膜,例如任何上述半导体材料,它可能特别有用。
人造UV光源18发出具有约180nm至约280nm范围内波长的辐射。例如,人造UV光源发出具有在约200nm至约280nm,或约200nm至约250nm,或约200nm至约230nm范围内的波长的辐射。在实例中,UV光源仅发出在约180nm到约280nm范围内的辐射。在实例中,UVC辐射是单色的或基本上是单色的,其中基本上单色被定义为其中至少85%的辐射在特定的波长(例如,对于KrClexcimer灯泡为222nm)下的辐射。单色和基本上单色的UV光源在本领域中是公知的,并且包括例如发出UV辐射的LED,准分子灯泡和一些Hg低压灯泡。约180nm至约280nm的波长范围可以提供某些益处。例如,280nm及以下的波长已知用于减少或消除微生物。例如,约260至约280nm的波长已知会损害微生物的DNA,而小于240nm的波长已知会损害微生物中的蛋白质。进一步地,通常被认为是不需要的臭氧是由能量小于200nm的光源制造,那么在某些情况下可能需要200nm及以上的光源。在约200nm至约230nm范围内的波长可以具有另外的益处。例如,哥伦比亚大学的研究显示,在这个范围内的波长(例如,在207nm和222nm)对人体细胞的影响小于254nmHg光源。
UV辐射在辐射照射到的表面上的辐射强度可以是可以提供所需杀菌的任何适合的强度。例如,辐射强度可以在约0.1至30毫瓦/cm2的范围内,比如0.5至约20毫瓦/cm2,比如约1至约10毫瓦/cm2,比如约2至约5毫瓦/cm2。以上列出的波长和强度下的光可以用于消除或减少表面上的微生物,比如细菌。
人造UV光源18可以是任何已知的或以后开发的UV光源,其以期望的波长发出UVC辐射。已知适合的光源的实例包括UVC LED和汞荧光灯泡(也称为Hg蒸汽灯)。LED具有低至约230nm且高至约280nm的波长。汞荧光灯泡在约254nm波长下发出辐射。还有其他的UVC光源及其相关的波长包括碘化氪(KrI)准分子灯(190nm)、氟化氩(ArF)准分子灯(193nm)、溴化氪(KrBr)准分子灯(207nm)、氯化氪(KrCl)准分子灯(222nm)、氟化氪(KrF)准分子灯(248nm)、碘化氙(XeI)准分子灯(253nm)、氯化物(Cl2)准分子灯(259nm)和溴化氙(XeBr)准分子灯(282nm)。以上讨论的与约180nm至约280nm的辐射波长相关的相同技术效果也与这些UVC辐射光源有关,所有这些UVC辐射源都发出该波长范围内的辐射。例如,发出约222nm的KrClexcimer灯和发出207nm的KrBrexcimer灯具有对人体细胞造成的损害小于引起癌症的254nm汞源的技术效果,如上所述,以及在不引起大量臭氧的情况下消除或减少微生物的益处(例如,如职业安全和健康标准国家研究所所阐述,臭氧小于0.1ppm)。
本公开内容还涉及制造连续的无机膜的方法。如图3所图解,该方法包括在聚合物基底上涂布连续的无机膜。本文所述的任何连续的无机膜可使用已知或以后开发的任何适合的涂布方法涂布。适合的涂布方法的实例包括气体或液体涂布技术,比如物理气相沉积、化学气相沉积、溅射、喷雾热解、等离子体涂布、浸涂和层压。连续的无机膜可以在聚合物基底上形成,或者可选地,连续的无机膜可以单独形成,并且然后附连至聚合物基底,比如通过预先形成玻璃层(例如,硼硅酸盐玻璃或任何在本文描述为适合的任何其他玻璃材料),并且然后将预先形成的玻璃层层压到聚合物基底上。所得的无机膜具有吸收适合杀菌的UVC波长下的UV辐射的性质,例如在本文所述的任何波长下。
本公开内容的方法可以是第一次将连续的无机膜施加到聚合物基底。可选地,制造无机膜的方法可以是这样的过程,其中涂层修补已经存在于聚合物基底上的连续的无机膜——其至少部分地磨损或以其他方式丧失其UV防护的有效性。例如,在将聚合物基底安装在交通工具比如本文所述的任何交通工具中之后,可以进行涂布以修补连续的无机膜。
本公开内容还涉及保护聚合物免受UV降解的方法。如图2所显示,该方法包括将来自人造UV光源的紫外线(“UV”)辐射,例如用于消毒表面的系统中所采用的UVC辐射,照射在内部物体上。内部物体包括布置在聚合物基底上的连续的无机膜,其中连续的无机膜用作保护聚合物基底免受UV辐射。内部物体可以是本文所述的任何内部物体。连续的无机膜可以是本文所述的任何连续的无机膜。
进一步地,本公开内容包括根据以下条款的实例:
条款1.一种保护聚合物免受UV降解的方法,该方法包括:将来自人造UV光源的紫外线(“UV”)辐射照射在内部物体上,该内部物体包括:i)聚合物基底;和ii)聚合物基底上的连续的无机膜,该连续的无机膜保护聚合物基底免受UV辐射。
条款2.条款1的方法,其中人造UV光源发出具有约180nm至约280nm范围内波长的辐射。
条款3.条款1的方法,其中人造UV光源仅发出约180nm至约280nm范围内的波长下的辐射。
条款4.条款1的方法,其中人造UV光源是UVC LED、Hg蒸汽灯或准分子灯。
条款5.条款1-4任一项的方法,其中内部物体是在室内并且是墙壁、柜台、水槽、手柄、水龙头、马桶、器具或地板。
条款6.条款1-5任一项的方法,其中聚合物基底包括选自环氧树脂、聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚氯乙烯(PVC)、热塑性烯烃(TPO)、聚四氟乙烯、聚氟乙烯(PVF)和硅氧烷,或其任何组合的聚合物。
条款7.条款1-6任一项的方法,其中连续的无机膜是具有大于3.1eV且小于或等于6.9eV的带隙的半导体。
条款8.条款7的方法,其中半导体包括选自金刚石、铌酸锂、二氧化锡、氧化镍(II)、硫化锌、砷化硼、氮化镓、碳化硅、4H-SiC、氧化锌、二氧化钛、锐钛矿、氟化氧化锡、氧化铟锡及其混合物的材料。
条款9.条款1-8任一项的方法,其中连续的无机膜是绝缘体。
条款10.条款9的方法,其中绝缘体选自类金刚石碳、氧化铟、氮化铬、铝硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃和硼硅酸盐-石灰玻璃。
条款11.条款1-10任一项的方法,其中连续的无机膜具有约10nm至约2mm范围内的厚度。
条款12.条款1-11任一项的方法,其中连续的无机膜吸收波长范围为约200nm至约280nm的UV辐射的90%至100%,并且透射波长范围为400nm至800nm的辐射的约80%至100%。
条款13.条款1-12任一项的方法,其中连续的无机膜覆盖暴露于UV辐射的内部物体的表面区域的至少90%。
条款14.条款1-13任一项的方法,其中内部物体进一步包括在连续的无机膜上的阻挡层。
条款15.条款1-14任一项的方法,其中内部物体进一步包括在聚合物基底和连续的无机膜之间的粘合层。
条款16.条款1的方法,其中内部物体定位在飞机、航天器、公共汽车、船只、轨道车、休闲交通工具和建筑物中的任何一个中。
条款17.UV辐射杀菌系统,其包括:内部物体,该内部物体包括:i)聚合物基底;和ii)聚合物基底上的连续的无机膜;和人造UV光源,其被引导以便当人造UV光源通电时将紫外线(“UV”)辐射照射到内部物体上,人造UV光源被设计成在适合杀菌的UVC波长下发出辐射,其中连续的无机膜具有吸收UVC波长下的UV辐射的性质。
条款18.条款17的系统,其中人造UV光源发出具有约180nm至约280nm范围内的波长的辐射。
条款19.条款17或18的系统,其中人造UV光源是UVC LED,Hg蒸汽灯或准分子灯。
条款20.条款17-19任一项的系统,其中内部物体是在室内并且是墙壁、柜台、水槽、手柄、水龙头、马桶、器具或地板。
条款21.条款17-20任一项的系统,其中聚合物基底包括选自环氧树脂、聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚氯乙烯(PVC)、热塑性烯烃(TPO)、聚四氟乙烯、聚氟乙烯(PVF)和硅氧烷,或其任何组合的聚合物。
条款22.条款17-22任一项的系统,其中连续的无机膜是具有大于3.1eV且小于或等于6.9eV的带隙的半导体。
条款23.条款22的系统,其中半导体包括选自金刚石、铌酸锂、二氧化锡、氧化镍(II)、硫化锌、砷化硼、氮化镓、碳化硅、4H-SiC、氧化锌、二氧化钛、锐钛矿、氟化氧化锡、氧化铟锡及其混合物的材料。
条款24.条款17-23任一项的系统,其中连续的无机膜是绝缘体。
条款25.条款24的系统,其中绝缘体选自类金刚石碳、氧化铟、氮化铬、铝硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃和硼硅酸盐-石灰玻璃。
条款26.条款17-25任一项的系统,其中内部物体进一步包括在连续的无机膜上的阻挡层。
条款27.条款17-26任一项的系统,其中内部物体定位在飞机、航天器、公共汽车、休闲交通工具、船只、轨道车和建筑物中的任何一个中。
条款28.一种内部物体,其包括:聚合物基底;和在聚合物基底上的连续的无机膜,该连续的无机膜具有吸收适合杀菌的UVC波长下的UV辐射的性质。
条款29.条款28的内部物体,其中内部物体是在室内并且是墙壁、柜台、水槽、手柄、水龙头、马桶、器具或地板。
条款30.条款28或29的内部物体,其中聚合物基底包括选自环氧树脂、聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚氯乙烯(PVC)、热塑性烯烃(TPO)、聚四氟乙烯、聚氟乙烯(PVF)和硅氧烷,或其任何组合的聚合物。
条款31.条款28-30任一项的内部物体,其中连续的无机膜是具有大于3.1eV且小于或等于6.9eV的带隙的半导体。
条款32.条款31的内部物体,其中半导体包括选自金刚石、铌酸锂、二氧化锡、氧化镍(II)、硫化锌、砷化硼、氮化镓、碳化硅、4H-SiC、氧化锌、二氧化钛、锐钛矿、氟化氧化锡、氧化铟锡及其混合物的材料。
条款33.条款28-32任一项的内部物体,其中连续的无机膜是绝缘体。
条款34.条款33的内部物体,其中绝缘体选自类金刚石碳、氧化铟、氮化铬、铝硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃和硼硅酸盐-石灰玻璃。
条款35.条款28-34任一项的内部物体,其中内部物体进一步包括在连续的无机膜上的阻挡层。
条款36.一种方法,其包括:将连续的无机膜涂布在聚合物基底上,该无机膜具有吸收适合杀菌的UVC波长下的UV辐射的性质。
条款37.条款36的方法,其中涂布修补在涂布之前存在于聚合物基底上的第一无机膜。
条款38.条款37的方法,其中在将聚合物基底安装在交通工具内之后进行涂布。
尽管阐明本公开内容的广泛范围的数值范围和参数是近似值,但具体实例中阐明的数值尽可能精确地报告。然而,任何数值固有地包含必然由其各自的测试测量中发现的标准偏差引起的某些误差。此外,本文公开的所有范围应理解为包括其中包含的任何和所有子范围。
虽然已经关于一个或多个实施说明了本教导,但是在不脱离所附权利要求的精神和范围的情况下,可以对所图解的实例进行改变和/或修改。另外,尽管可以仅关于若干实施中的一个实施公开了本教导的特定特征,但是如对于任何给定或特定的功能所期望和有利的是,这种特征可以与其他实施的一个或多个其他特征组合。此外,如果在详细描述和权利要求中使用术语“包括(including,includes)”、“具有(“having,has)”、“带有(with)”或其变体,则这些术语旨在以类似于术语“包括(comprising)”的方式是包含性的。此外,在本文的讨论和权利要求中,术语“约”表示列出的值可能会有所改变,只要改变不会导致过程或结构与本文所述的预期目的不一致。最后,“示例性的”表示该描述用作实例,而不是暗示它是理想的。
将领会的是,上述公开的变体和其他特征和功能或其替代方案可以组合到许多其他不同的系统或应用中。本领域技术人员随后可以进行各种目前无法预料或未预料到的其替代、修改、变化或改进,这些也旨在包含在所附权利要求中。
Claims (38)
1.一种保护聚合物免受UV降解的方法,所述方法包括:
将来自人造UV光源(18)的紫外线(“UV”)辐射照射到内部物体(12)上,所述内部物体(12)包括:i)聚合物基底(14);和ii)在所述聚合物基底(14)上的连续的无机膜(16),所述连续的无机膜(16)保护所述聚合物基底(14)免受所述紫外线辐射。
2.权利要求1所述的方法,其中所述人造UV光源(18)发出具有在约180nm至约280nm范围内的波长的辐射。
3.权利要求1所述的方法,其中所述人造UV光源(18)仅发出波长在约180nm至约280nm的辐射。
4.权利要求1所述的方法,其中所述人造UV光源(18)是UVC LED、Hg蒸汽灯或准分子灯。
5.权利要求1所述的方法,其中所述内部物体(12)是在室内并且是墙壁、柜台、水槽、手柄、水龙头、马桶、器具或地板。
6.权利要求1所述的方法,其中所述聚合物基底(14)包括选自环氧树脂、聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚氯乙烯(PVC)、热塑性烯烃(TPO)、聚四氟乙烯、聚氟乙烯(PVF)和硅氧烷,或其任何组合的聚合物。
7.权利要求1所述的方法,其中所述连续的无机膜(16)是具有大于3.1eV且小于或等于6.9eV的带隙的半导体。
8.权利要求7所述的方法,其中所述半导体包括选自金刚石、铌酸锂、二氧化锡、氧化镍(II)、硫化锌、砷化硼、氮化镓、碳化硅、4H-SiC、氧化锌、二氧化钛、锐钛矿、氟化氧化锡、氧化铟锡及其混合物的材料。
9.权利要求1所述的方法,其中所述连续的无机膜(16)是绝缘体。
10.权利要求9所述的方法,其中所述绝缘体选自类金刚石碳、氧化铟、氮化铬、铝硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃和硼硅酸盐-石灰玻璃。
11.权利要求1所述的方法,其中所述连续的无机膜(16)具有约10nm至约2mm范围内的厚度。
12.权利要求1所述的方法,其中所述连续的无机膜(16)吸收波长范围为约200nm至约280nm的所述UV辐射的90%至100%并且透射波长范围为400nm至800nm的辐射的约80%至100%。
13.权利要求1所述的方法,其中所述连续的无机膜(16)覆盖暴露于所述UV辐射的所述内部物(12)的表面区域的至少90%。
14.权利要求1所述的方法,其中所述内部物体(12)进一步包括在所述连续的无机膜(16)上的阻挡层(22)。
15.权利要求1所述的方法,其中所述内部物体(12)进一步包括在所述聚合物基底(14)和所述连续的无机膜(16)之间的粘合层(15)。
16.权利要求1所述的方法,其中所述内部物体(12)定位在飞机、航天器、公共汽车、船只、轨道车、休闲交通工具和建筑物中的任何一个中。
17.一种UV辐射杀菌系统(10),包括:
内部物体(12),其包括:i)聚合物基底(14);和ii)在所述聚合物基底(14)上的连续的无机膜(16);和
人造UV光源(18),其被引导以当所述人造UV光源(18)通电时将紫外线(“UV”)辐射照射到所述内部物体(12)上,所述人造UV光源(18)被设计成发出适合杀菌的UVC波长下的辐射,
其中所述连续的无机膜(16)具有吸收所述UVC波长下的UV辐射的性质。
18.权利要求17所述的系统,其中所述人造UV光源(18)发出具有约180nm至约280nm范围内波长的辐射。
19.权利要求17所述的系统,其中所述人造UV光源(18)是UVC LED、Hg蒸汽灯或准分子灯。
20.权利要求17所述的系统,其中所述内部物体(12)是在室内并且是墙壁、柜台、水槽、手柄、水龙头、马桶、器具或地板。
21.权利要求17所述的系统,其中所述聚合物基底(14)包括选自环氧树脂、聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚氯乙烯(PVC)、热塑性烯烃(TPO)、聚四氟乙烯、聚氟乙烯(PVF)和硅氧烷,或其任何组合的聚合物。
22.权利要求17所述的系统,其中所述连续的无机膜(16)是具有大于3.1eV且小于或等于6.9eV的带隙的半导体。
23.权利要求22所述的系统,其中所述半导体包括选自金刚石、铌酸锂、二氧化锡、氧化镍(II)、硫化锌、砷化硼、氮化镓、碳化硅、4H-SiC、氧化锌、二氧化钛、锐钛矿、氟化氧化锡、氧化铟锡及其混合物的材料。
24.权利要求17所述的系统,其中所述连续的无机膜(16)是绝缘体。
25.权利要求24所述的系统,其中所述绝缘体选自类金刚石碳、氧化铟、氮化铬、铝硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃和硼硅酸盐-石灰玻璃。
26.权利要求17所述的系统,其中所述内部物体(12)进一步包括在所述连续的无机膜(16)上的阻挡层(22)。
27.权利要求17所述的系统,其中所述内部物体(12)定位在飞机、航天器、公共汽车、休闲交通工具、船只、轨道车和建筑物中的任何一个中。
28.一种内部物体(12),其包括:
聚合物基底(14);和
在所述聚合物基底(14)上的连续的无机膜(16),所述连续的无机膜(16)具有吸收适合杀菌的UVC波长下的UV辐射的性质。
29.权利要求28所述的内部物体(12),其中所述内部物体(12)是在室内并且是墙壁、柜台、水槽、手柄、水龙头、马桶、器具或地板。
30.权利要求28所述的内部物体(12),其中所述聚合物基底(14)包括选自环氧树脂、聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚氯乙烯(PVC)、热塑性烯烃(TPO)、聚四氟乙烯、聚氟乙烯(PVF)和硅氧烷,或其任何组合的聚合物。
31.权利要求28所述的内部物体(12),其中所述连续的无机膜(16)是具有大于3.1eV并且小于或等于6.9eV的带隙的半导体。
32.权利要求31所述的内部物体(12),其中所述半导体包括选自金刚石、铌酸锂、二氧化锡、氧化镍(II)、硫化锌、砷化硼、氮化镓、碳化硅、4H-SiC、氧化锌、二氧化钛、锐钛矿、氟化氧化锡、氧化铟锡及其混合物的材料。
33.权利要求28所述的内部物体(12),其中所述连续的无机膜(16)是绝缘体。
34.权利要求33所述的内部物体(12),其中所述绝缘体选自类金刚石碳、氧化铟、氮化铬、铝硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃和硼硅酸盐-石灰玻璃。
35.权利要求28所述的内部物体(12),其中所述内部物体(12)进一步包括在所述连续的无机膜(16)上的阻挡层(22)。
36.一种方法,其包括:
将连续的无机膜(16)涂布在聚合物基底(14)上,所述无机膜具有吸收适合杀菌的UVC波长下的UV辐射的性质。
37.权利要求36所述的方法,其中所述涂布修补在所述涂布之前存在于所述聚合物基底(14)上的第一无机膜。
38.权利要求37所述的方法,其中在将所述聚合物基底(14)安装在交通工具内之后进行所述涂布。
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