DE3814603C2

DE3814603C2 -

Info

Publication number: DE3814603C2
Application number: DE3814603A
Authority: DE
Inventors: Susumu Nagareyama Chiba Jp Nakamaru; Ichiro Shibanai; Yuji Tokio/Tokyo Jp Noritake; Sakae Chigasaki Kanagawa Jp Shimizu
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1987-04-29
Filing date: 1988-04-29
Publication date: 1992-08-20
Also published as: FR2614553B1; FR2614553A1; DE3814603A1; GB2210607A; CA1331689C; GB8810280D0; GB2210607B

Description

Die Erfindung betrifft eine Materialkombination für die Ozonzersetzung und eine Ozonzersetzungsvorrichtung, in der diese Kombination Verwendung findet. Die Materialkombination und die Vorrichtung zum Zersetzen von Ozon können nicht nur in elektrophotographischen Kopierern, die mit einer Coronaentladungseinrichtung ausgestattet sind, und in Laserdruckern zur Anwendung kommen, sondern z. B. auch in Wasserwerken und Abwassersystemen, sowie in Vorrichtungen zum Aktivieren der Oberfläche von Kunstharzfolien, um deren Farbaufnahmefähigkeit und Haftfähigkeit zu verbessern.

Ozon wird beispielsweise in den genannten Vorrichtungen erzeugt und ist bei einem Gehalt von mehr als 0,1 ppm Ozon in der Atemluft und über einen langen Zeitraum eingeatmet für den Menschen giftig. Nach den Sicherheitsrichtlinien der Japanischen Gesellschaft für Gesundheit in der Industrie, der Amerikanischen Konferenz der Amts- und Industrieärzte (ACGIH) und des Amtes für Sicherheit und Gesundheit im Betrieb (OSHA) für Ozon im Hinblick auf dessen Wirkung auf den Menschen beträgt die erlaubte maximale Durchschnittskonzentration von Ozon in einer Luft, die 8 Stunden lang eingeatmet wird, 0,1 ppm. Zahlreiche Vorrichtungen, die in der Industrie Anwendung finden, werden unter Beachtung dieser Richtlinien hergestellt. Ozon verfügt über einen charakteristischen, durchdringenden Geruch, der selbst bei so niedrigen Konzentrationen wie 0,01 bis 0,02 ppm wahrnehmbar ist. Einige Anwender industrieller Vorrichtungen, die Ozon in einer derartigen Konzentration erzeugen, empfinden diesen Geruch als unangenehm. Steigt die Konzentration auf etwa 0,05 ppm, so kommt es zu einem üblen Geruch, und übersteigt die Konzentration 0,1 ppm, so werden die Schleimhäute der Augen und Atmungsorgane gereizt.

Daneben ist Ozon ein starkes Oxidationsmittel, das organische Materialien oxidiert und angreift. Es ist daher nicht nur für Menschen, sondern auch für industrielle Anlagen und Vorrichtungen wünschenswert, daß die Ozonkonzentration möglichst niedrig liegt.

Es wurden bisher zahlreiche Materialien und Vorrichtungen zur Zersetzung von Ozon entwickelt. Bei der Herstellung einer Vorrichtung zur Zersetzung von Ozon müssen verschiedene Punkte beachtet werden, wie z. B. der Druckverlust und die Strömungsgeschwindigkeit der Luft, aus der das Ozon entfernt wird, die Feuchtigkeitsbedingungen und die im Verlauf der Zeit auftretende Verschlechterung des Ozonzersetzungsmaterials. Es ist nun sehr schwierig, eine Vorrichtung und ein Material zur Zersetzung von Ozon herzustellen, welche allen angeführten Bedingungen genügen.

Elektrophotographische Kopierer mit Coronaentladungseinrichtung und Luftreiniger erzeugen geringe Konzentrationen an Ozon. Die meisten Kopierer sind mit einer Ozonzersetungsvorrichtung in Form eines Filters ausgestattet, in dem ein Ozon zersetzendes Bauteil verwendet wird, z. B. ein Aktivkohlefilter.

Die durch einen ununterbrochen arbeitenden Normalpapierkopierer erzeugte Ozonkonzentration beträgt jedoch etwa 1 ppm oder weniger und ein wabenförmiger Aktivkohlefilter zur Zersetzung des Ozons verschlechtert sich im Laufe der Zeit bei derartig niedrigen Konzentrationen in einem nicht zu vernachlässigenden Ausmaß und ist nur für mehrere Monate zu verwenden.

Die JP-A-61-64 315 (Chem. Abstr. Vol. 105, 1986, Nr. 26 525m) beschreibt, daß zur Entfernung von Ozon in der Umgebung eines elektrophotographischen Kopierers mit Coronaentladungseinrichtung ein Adsorptionsmittel wie z. B. poröses Kieselsäurepulver mit einer terpenoiden Verbindung infiltriert wird und das resultierende Produkt in einem Behälter in der Nähe der Coronaentladungseinrichtung angebracht wird. Die im Lauf der Zeit verdampfende terpenoide Verbindung reagiert mit dem Ozon in der Umgebungsluft und zersetzt diesen.

Große Coronaentladungseinrichtungen zur Aktivierung der Oberfläche von Kunstharzfolien, Sterilisationsvorrichtungen, die mit einer UV-Lichtquelle arbeiten, und Entfärbungsvorrichtungen erzeugen Ozon in hohen Konzentrationen. Für die Zersetzung von in hoher Konzentration vorliegendem Ozon werden große Mengen an granulierter Aktivkohle, Metallkatalysatoren, anorganische Verbindungen, z. B. Mangandioxid, und Mischungen davon verwendet. Die Ozonzersetzungswirkung dieser Mittel ist jedoch bisher nicht befriedigend.

Wenn mehrere Filter, z. B. ein Aktivkohlefilter und ein HOPCALITE-Filter, verwendet werden, muß die Ozon enthaltende Luft durch die entsprechenden Filter hindurchgeführt werden. Mit zunehmender Dichte des Filters wächst auch die Ozonabsorption und die Zersetzungswirkung. Die Luft kann jedoch nicht ohne weiteres durch den Filter geführt werden, da auch der Druckverlust wächst. Als Ergebnis beobachtet man ein unerwünschtes Ansteigen der Temperatur im Inneren der Vorrichtung, die den Ozon zersetzenden Filter enthält. Der Temperaturanstieg im Inneren der Vorrichtung kann schließlich die Lebenszeit der Vorrichtung verkürzen. Verringert man jedoch die Dichte des Filters, so verringert sich auch die Ozonabsorption und die Zersetzungswirksamkeit.

Auf jeden Fall ist es notwendig, zum Durchleiten der ozonhaltigen Luft durch den Filter eine kräftige Saug- oder Gebläsevorrichtung zu verwenden. Eine derartige Saug- oder Gebläsevorrichtung verursacht jedoch Lärm. Daneben ist zur Verringerung des Temperaturanstiegs innerhalb der Ozon erzeugenden Vorrichtung auch eine Kühlvorrichtung notwendig, so daß die Geräte mit einer üblichen Ozonzersetzungsvorrichtung als ganzes teuer sind. Darüber hinaus besteht Bedarf an einer kleinen, leistungsfähigen Ozonzersetzungsvorrichtung, die bei der Aktivierung von Oberflächen von Kunstharzfolien und in Sterilisationsvorrichtungen verwendet werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Bereitstellung einer verbesserten Materialkombination für die Ozonzersetzung mit längerer Gebrauchsdauer sowie einer Ozonzersetzungsvorrichtung, in der diese Materialkombination zur Anwendung kommt und in der die Zersetzungwirkung optimiert ist und der Druckverlust während des Durchleitens der Luft minimiert ist.

Der Gegenstand der Erfindung wird durch die Ansprüche definiert.

Das Trägermaterial für das Ozonzersetzungsmittel kann in granulierter, wabenförmiger, faseriger oder jeder anderen Form vorliegen und kann aus jedem beliebigen Material hergestellt sein, solange dieses Material selbst Ozon zersetzende Wirkung hat, wie beispielsweise Aktivkohle, Metallkatalysatoren und anorganische Materialien, welche das Ozonzersetzungsmittel auf ihrer Oberfläche oder in porösen Bereichen adsorbieren.

Vorzugsweise ist das Terpenoid-Ozonzersetzungsmittel eine der in den JP-A-61-64 315 und 61-202 268 beschriebenen terpenoiden Verbindungen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 ist eine graphische Darstellung zur Erklärung der Schritte, durch die die Ozonzersetzungswirkung von Aktivkohle während des Gebrauchs verringert wird.

Fig. 2 ist eine schematische graphische Darstellung einer erfindungsgemäßen Ozonzersetzungsvorrichtung (100).

Fig. 3 ist eine schematische perspektivische Darstellung der Hauptbestandteile der in Fig. 2 gezeigten Ozonzersetzungsvorrichtung.

Fig. 4 ist eine schematische perspektivische Darstellung eines Behälters für ein Ozonzersetzungsmittel in der in Fig. 2 dargestellten Ozonzersetzungsvorrichtung.

Fig. 5 ist eine schematische perspektivische Darstellung eines weiteren Behälters für ein Ozonzersetzungsmittel welches in der in Fig. 2 abgebildeten Ozonzersetzungsvorrichtung verwendbar ist.

Fig. 6 ist eine schematische graphische Darstellung einer erfindungsgemäßen Ozonzersetzungsvorrichtung (200).

Fig. 7 ist eine graphische Darstellung, welche die erfindungsgemäß erzielte Ozonzersetzungswirkung derjenigen einer bekannten Ozonzersetzungsvorrichtung gegenüberstellt.

Fig. 8 ist eine schematische perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Ozonzersetzungsvorrichtung (300).

Fig. 9 ist ein Querschnitt entlang der Linie X-X in Fig. 8.

Fig. 10 ist eine schematische perspektivische Darstellung eines Behälters für ein Ozonzersetzungsmittel in der in Fig. 9 dargestellten Ozonzersetzungsvorrichtung (300).

Die Fig. 11 bis 13 zeigen schematisch Anwendungsbeispiele der erfindungsgemäßen Ozonzersetzungsvorrichtung (300).

Erfindungsgemäß als Ozonzersetzungsmittel verwendbare Terpenoidverbindungen sind Terpenoide der allgemeinen Formel C_mH_2n+14O_p, worin m eine Zahl von 9 bis 15, n eine Zahl von 0 bis 4 und p eine Zahl von 0 bis 2 bedeuten. Derartige Terpenoide werden durch Ozon leicht oxidiert. Es wird angenommen, daß d-Limonen als stellvertretendes Beispiel der im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendbaren Terpenoidverbindungen, mit Ozon folgendermaßen reagiert:

Wenn - wie erfindungsgemäß - als Trägermaterial für das Ozonzersetzungsmittel ein Trägermaterial mit Ozonzersetzungswirkung, wie z. B. Aktivkohle, in Kombination mit irgendeiner der oben erwähnten Terpenoidverbindungen im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet wird, dann kann eine Verschlechterung des Ozonzersetzungsmaterials weitgehend unterdrückt werden.

Spezielle Beispiele der durch die oben angeführte allgemeine Formel wiedergegebenen Terpenoidverbindungen sind:

C₉H₁₄: Santen;
C₉H₁₄O: Crypton;
C₉H₁₆: Cyclogeraniolen;
C₁₀H₁₄O: Safranal, Perillaaldehyd, Carvon, Piperitenon, Myrtenal, Umbellulon, Verbenon und Pinocarvon;
C₁₀H₁₆: B-Myrcen, Ocimen, Limonen, Dipenten, Isolimonen, Terpinen, Phellandren, 2,8,(9)-p-Menthadien, Sylvestren, Caren, Pinen, Camphenen, Bornylen, Fenchen und Orthoden;
C₁₀H₁₆O: Citral, Tegeton, Artemisiaketon, Isoartemisiaketon, Cyclocitral, Perillylalkohol, Carveol, Phellandral, Piperiton, Pulegon, Isopulegon, Carvenon, Dihydrocarvon, Carvotanaceton, Pinol, Sabinol, Pinocarveol, Myrtenol, Vervenol und cis-3-Hexenol;
C₁₀H₁₆O₂: Diosphenol und Ascaridol;
C₁₀H₁₈O: Linalool, Geraniol, Cyclogeraniol, Nerol, Lavandulol, Citronellal, 2,6-Dimethyl-7- octen-4-on-dihydrocarveol, Pulegol, Isopulegol, Piperitol, Terpineol und Terpinenol;
C₁₀H₁₈: Menthen;
C₁₀H₂₀O: Citronellol;
C₁₁H₁₈O: Nopol;
C₁₃H₂₀O: Ionon und Parmon;
C₁₄H₂₂O: Iron;
C₁₅H₂₄: Bisabolen, Zingiberen, Curcumen, Cadinen, Isocadinen, Sesquibenihen, Selinen, Caryopyhyllen, Metrosideren, Aromadedren, Cedreen, Copaen, Longifolen und Santalen;
C₁₅H₂₄O: Lanceol, Sesquibenihiol, Partheniol und Santalol;
C₁₅H₂₆O: Farnesol, Nerolidol, Elemol, Cadinol, Eudesmol, Quaidol, Karotol und Cedrol;
C₁₅H₂₂O: Atlanton, Turmeron, Cyperon, Eremophilon und Vetivon.

Bezüglich der oben genannten Terpenoidverbindungen der allgemeinen Formel C_mH_2n+14O_p, worin m eine Zahl von 9 bis 15, n eine Zahl von 0 bis 4 und p eine Zahl von 0 bis 2 darstellen, ist festzustellen, daß Terpenoidverbindungen mit 8 oder weniger Kohlenstoffatomen bei Raumtemperatur dampfförmig sind und es daher sehr schwierig ist, derartige Terpenoidverbindungen bei niedriger Konzentration zu halten, so daß die Gefahr besteht, daß die Konzentration zunimmt. Darüber hinaus sind derartige Terpenoidverbindungen nicht nur leicht entflammbar, sondern verfügen auch über einen außergewöhnlich unangenehmen Geruch. Auf der anderen Seite können Terpenoidverbindungen mit mehr als 16 Kohlenstoffatomen nur schwer in die Dampfphase gebracht werden, weshalb nur eine geringfügige Ozonzersetzungswirkung erhalten wird.

Im Hinblick auf die oben angeführten Terpenoidverbindungen ist Limonen für die Verwendung gemäß der vorliegenden Erfindung besonders bevorzugt, da es die beste Ozonzersetzungswirkung aufweist.

Jede der oben angeführten Terpenoidverbindungen kann verwendet werden, indem die Verbindung in einen Behälter für ein Ozonzersetzungsmittel eingebracht wird. Vorzugsweise wird die Terpenoidverbindung so angewandt, daß sie in einem alkoholischen oder wasserlöslichen Gel enthalten ist, da auf diese Weise die Verdampfungsrate der Terpenoidverbindung gesteuert werden kann.

Ist die Terpenoidverbindung in dem erwähnten alkoholischen Gel enthalten, so enthält dieses pro 100 Gewichtsteile Ozonzersetzungsmittel vorzugsweise 1 bis 80, insbesondere 20 bis 50 Gewichtsteile einer Terpenoidverbindung, vorzugsweise 10 bis 97, insbesondere 40 bis 60 Gewichtsteile eines Alkohols und vorzugsweise 1 bis 10 Gewichtsteile einer gesättigten Lösung (etwa 25%) von Dibenzylidensorbit oder Phosphorsäurebis-(4-t- butylphenyl)-natrium in N-Methyl-2-pyrrolidon.

Als Hilfsgelatinisierungsmittel setzt man vorzugsweise dem angeführten Ozonzersetzungsmittel eine 2- bis 3%ige Benzylalkohollösung eines Cellulosederivates oder eine 2- bis 5%ige Benzylalkohollösung von Polyvinylpyrrolidon zu. Daneben können auch Glykole und Glycerin zur Steuerung der Gelbildungsgeschwindigkeit zugesetzt werden.

Als wasserlösliche Gelatinisierungsmittel sind z. B. Natriumpolyacrylat, Natriumalginat, Gelatine, Agar, Gelangummi und Succinoglucan verwendbar. Für derartige wasserlösliche Gelatinisierungsmittel sind Hilfs- Gelatinisierungsmittel wie z. B. Cellulosederivate verwendbar. Vorzugsweise liegt dann die Menge an Terpenoidverbindung im Bereich von etwa 20 bis 50 Gewichtsprozent.

Als erfindungsgemäß verwendbares Trägermaterial für das Ozonzersetzungsmittel sind alle zur Ozonzersetzung befähigten Filter geeignet, die einen Luftdurchtritt ermöglichen und in der Lage sind, auf ihrer Oberfläche ein Ozonzersetzungsmittel wie z. B. Terpenoidverbindungen zu tragen oder zu adsorbieren.

Unter diesen Trägermaterialien stellt Aktivkohle das am meisten bevorzugte Material dar. Sie nimmt nicht nur auf ihrer Oberfläche die Terpenoidverbindungen auf oder adsorbiert diese, sondern ist auch in der Lage, bis zu einem gewissen Grad Ozon zu zersetzen. Mit anderen Worten weist Aktivkohle nicht nur gegenüber dem Terpenoid- Ozonzersetzungsmittel, sondern auch gegenüber Ozon Adsorptionsvermögen auf. Für die erfindungsgemäße Verwendung ist im besonderen wabenförmiges Papier, dem im Verlauf der Papierherstellung wabenförmige Aktivkohle zugesetzt wurde, bevorzugt geeignet. Hat die Aktivkohle die Terpenoidverbindung adsorbiert, dann verstärkt sich aufgrund der synergistischen Wirkung der beiden Komponenten die Ozonzersetzungswirkung, wenn Ozon mit der von der Aktivkohle adsorbierten Terpenoidverbindung in Berührung kommt.

Aktivkohle, die für das beste Trägermaterial für die Terpenoidverbindungen gehalten wird, weist zahlreiche kleine Löcher mit einem Durchmesser von etwa 10 nm auf, von denen angenommen wird, daß sie Ozon adsorbieren und es zersetzen. Ozon ist jedoch ein so starkes Oxidationsmittel, daß die Oberfläche der Aktivkohle oder die Oberfläche der kleinen Löcher aufgrund der Adsorption von Ozon entsprechend den in Fig. 1 dargestellten Schritten oxidiert werden. Schließlich nimmt die Oxidationswirkung der Aktivkohle merklich ab.

Untersuchungen zur Klärung des Synergismus von Aktivkohle und Terpenoid bei der Zersetzung von Ozon werden im folgenden diskutiert.

Test 1

Auf einen Aktivkohlefilter, der 25 Stunden lang, d. h., über den Zeitraum hinweg, der für die Herstellung von etwa 10 000 Kopien in dem Kopierer erforderlich ist, in einem elektrophotographischen Kopierer verwendet wurde, wurden etwa 6 Gewichtsprozent Terpenoid (d-Limonen) adsorbiert und man führte dann einen Ozonzersetzungstest durch, indem man den Filter in einen Experimentalkopierer einbaute und ununterbrochen Kopien anfertigte. Die von dem Kopierer während des Kopierens abgegebene Menge an Ozon betrug 0,7 ml pro Stunde.

Test 2

Test 1 wurde wiederholt mit der Ausnahme, daß der in Test 1 verwendete Aktivkohlefilter durch einen Aktivkohlefilter ersetzt wurde, der 25 Stunden lang im Einsatz war, auf dem jedoch nicht das in Test 1 verwendete Terpenoid adsorbiert wurde. Während des Kopierens setzte der Kopierer 4,0 ml Ozon pro Stunde frei.

Test 3

Test 1 wurde wiederholt mit der Ausnahme, daß der in Test 1 verwendete Aktivkohlefilter entfernt wurde. Während des Kopierens setzte der Kopierer 13,4 ml Ozon pro Stunde frei.

Diese Ergebnisse zeigen, daß die Ozonzersetzungswirkung des verwendeten Aktivkohlefilters durch die Adsorption eines Terpenoids zurückgewonnen werden kann. Aufgrund der angeführten Ergebnisse wird angenommen, daß bei der Verwendung von Aktivkohle in der vorliegenden Erfindung das Terpenoid an die Oberfläche der kleinen Poren der Aktivkohle adsorbiert wird und daß bei Berührung des Ozons mit der Aktivkohle das Ozon zersetzt wird, bevor die Aktivkohle oxidiert wird. Wird das Terpenoid der Aktivkohle fortwährend zugeführt, so wird die Zersetzungsrate des Ozons gesteigert und es kann eine Verschlechterung der Aktivkohle verhindert werden.

Fig. 2 stellt ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Ozonzersetzungsvorrichtung (100) dar, in der das erfindungsgemäße Ozonzersetzungsmaterial verwendbar ist. In der Figur bedeutet (1) einen Luftkanal, in dem die Luft, aus der das Ozon entfernt werden soll, in Pfleilrichtung strömt. In dem Luftkanal (1) befindet sich Luftstrom-abwärts ein Behälter (2a) mit dem Terpenoid- Ozonzersetzungsmittel (3). (6a) bezeichnet ein Loch im Behälter (2), aus dem der Dampf des Terpenoid- Ozonzersetzungsmittels (3) austritt. Ein wabenförmiger Aktivkohlefilter (4), der nicht nur als Trägermaterial für das Ozonzersetzungsmittel, sondern auch als Ozon zersetzendes Element dient, ist Luftstrom-abwärts angeordnet. Zwischen dem Behälter (2a) und dem Aktivkohlefilter (4) befindet sich ein Ventilator (5). Aufgrund der Gebläsekraft des Ventilators (5) breitet sich der Dampf des Terpenoid-Ozonzersetzungsmittels (3), welcher aus dem Behälter (2a) kommt, aus und wird am gesamten Aktivkohlefilter (4) adsorbiert.

Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht des Hauptteils der in Fig. 2 dargestellten Ozonzersetzungsvorrichtung. Fig. 4 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht des Behälters (2). In diesen Figuren bezeichnet (7) ein Leitblech für die gleichmäßige Ausbreitung des Dampfes des Terpenoid-Ozonzersetzungsmittels (3).

Fig. 5 stellt eine weitere Ausführungsform des Behälters für das Terpenoid-Ozonzersetzungsmittel (3) dar, nämlich einen Behälter (2b), der eine Vielzahl von Löchern (6b) aufweist.

Liegt die Ozonkonzentration hoch, beispielsweise bei 100 ppm oder höher, wie in einer Vorrichtung zur Oberflächenaktivierung von Kunstharzfolien oder in einer Sterilisationsvorrichtung für Wasserwerke und Abwasserbehandlungssysteme, so werden vorzugsweise der Ozonzersetzungsfilter (4) (welcher granulierte Aktivkohle, wabenförmige Aktivkohle und/oder faserige Aktivkohle enthält) und der Behälter (2a) oder (2b) für das Terpenoid- Ozonzersetzungsmittel (3) abwechselnd hintereinander im Luftkanal (1) angeordnet, wobei die in Fig. 6 dargestellte Ozonzersetzungsvorrichtung (200) gebildet wird. Diese Ozonzersetzungsvorrichtung führt zu besseren Ergebnissen als herkömmliche Ozonzersetzungsvorrichtungen. Daneben ist diese Vorrichtung nicht nur billiger, sondern weist auch eine kleinere Größe als herkömmliche Ozonzersetzungsvorrichtungen auf.

Insbesondere wenn die Ozonkonzentration z. B. 500 ppm oder mehr beträgt und das Ozon nicht in einer einzigen Stufe bis zu einem Wert von 0,1 ppm zersetzt werden kann, ist die in Fig. 6 dargestellte Ozonzersetzungsvorrichtung wirksam, da dort Ozon schrittweise unter Verwendung einer Vielzahl von Kombinationen des Ozonzersetzungsmittels (3), enthalten in dem Behälter (2a) oder (2b), und dem Ozonzersetzungsfilter (4) zersetzt wird. Die Anzahl der Behälter (2a) oder (2b) und der Ozonzersetzungsfilter (4), die Länge des Luftkanals (1), die Stärke des Ventilators (5) und die Anzahl der Löcher in jedem der Behälter (2b) werden in Abhängigkeit von der gewünschten Ozonzersetzungsrate festgelegt.

Bei Anwendung in einem elektrophotographischen Kopierer wird vorzugsweise aufgrund der engen räumlichen Anordnung des Ozonzersetzungsfilters (4), des Ventilators (5) und des Terpenoidbehälters (2a), das Leitblech (7) zur Führung des Dampfes des Terpenoid-Ozonzersetzungsmittels (3) auf die gesamte Oberfläche des Ozonzersetzungsfilters (4) verwendet.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung. Alle Teile und Prozente beziehen sich auf das Gewicht, sofern nichts anderes angegeben ist.

Beispiel 1-1

Ein wabenförmiger Aktivkohlefilter, der in einem elektrophotographischen Kopierer über einen Zeitraum, der für die Herstellung von 15 000 Kopien in dieser Kopiermaschine erforderlich ist, verwendet wurde, wurde zusammen mit d-Limonen 2 Tage lang in einem Exsiccator aufbewahrt, wobei sich d-Limonen an diesem gebrauchten Aktivkohlefilter adsorbierte. Das Gewichtsverhältnis der adsorbierten Menge d-Limonen zu dem Aktivkohlegewicht betrug 1 : 17, d. h., 1 g d-Limonen wurde von 17 g Aktivkohle adsorbiert.

Messung 1

Man ließ Ozon enthaltende Luft ohne einen Aktivkohlefilter mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 1 m/s durch einen Luftkanal fließen und bestimmte die Menge an Ozon, die sich innerhalb einer Stunde am Auslaß des Kanals sammelte mit Hilfe eines Ozonanalysators. Es wurden 14,0 ml/h gemessen.

Messung 2

Messung 1 wurde wiederholt mit der Ausnahme, daß der bereits verwendete Aktivkohlefilter, den kein adsorbiertes d-Limonen enthielt, in den Lufkanal angeordnet war, wobei die Ozonmenge am Auslaß des Kanals mit dem gleichen Ozonanalysator gemessen wurde. Das Ergebnis betrug 5,0 ml/h.

Messung 3

Messung 1 wurde wiederholt mit der Ausnahme, daß ein Aktivkohlefilter mit adsorbiertem d-Limonen in dem Luftkanal angeordnet war, wobei die Ozonmenge am Auslaß des Kanals mit dem gleichen Ozonanalysator bestimmt wurde. Das Ergebnis betrug 1,0 ml/h.

Beispiel 1-2

3% Hydroxypropylcellulose wurden gereinigtem Benzylalkohol zugesetzt und die Mischung hochtourig gerührt, so daß sich die Hydroxypropylcellulose in Benzylalkohol löste.

40 Teile dieser Lösung, 40 Teile d-Limonen und 15 Teile Propylenglykol wurden gemischt und langsam gerührt. 5 Teile einer gesättigten Lösung von Dibenzylidensorbit in N-Methyl-2-pyrrolidon wurden tropfenweise der oben angeführten Mischung zugesetzt und 10 Minuten gerührt, um eine viskose Flüssigkeit zu erhalten. Diese viskose Flüssigkeit ließ man 1 Stunde bei Raumtemperatur stehen, wobei ein in den Gelzustand versetztes Terpenoid- Ozonzersetzungsmittel erhalten wurde.

In den Luftkanal wurden, wie in Fig. 2 dargestellt, der gleiche Aktivkohlefilter, der in Beispiel 1-1 verwendet wurde, der Ventilator (5) und der Behälter (2a), welcher im Inneren das oben hergestellte Terpenoid- Ozonzersetzungsmittel (3) enthielt, und eine Öffnung (6) mit einem Durchmesser von 2 mm hatte, angeordnet. Man ließ dann ozonhaltige Luft mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 1 m/s durch den Luftkanal strömen.

Unter Verwendung des gleichen Ozonanalysators, welcher in Beispiel 1-1 verwendet wurde, erfolgte am Ausgang des Kanals die Ozonkonzentrationsbestimmung. Anfangs betrug die Ozonkonzentration 0,02 ppm. Diese Konzentration wurde über einen Zeitraum von 5 Stunden aufrechterhalten.

Dieses Ergebnis zeigt, daß eine Verschlechterung des Aktivkohlefilters durch die Zufuhr von d-Limonen aus dem Behälter (2a) verhindert wurde.

Die verdampfte Menge an Terpenoid betrug bei 20°C und der oben angegebenen Strömungsgeschwindigkeit pro Stunde 0,1 g und die Menge des in dem Behälter enthaltenen Terpenoids betrug 100 g. Wird diese Vorrichtung in einen elektrophotographischen Kopierer, der täglich 5 Stunden lang betrieben wird, eingebaut, so ist die Menge an Ozonzersetzungsmittel ausreichend für etwa 200 Tage. Der durch den Aktivkohlefilter bedingte Druckverlust in dem Luftkanal betrug 19,5 Pa. Dieser Druckverlust wurde in keiner Weise geändert.

Beispiel 1-3

Die Gasaustrittsöffnung einer Vorrichtung für die Oberflächenaktivierung einer Kunstharzfolie (z. B. einer Polyester- und Polyethylenfolie) wurde mit dem Luftkanal der in Fig. 6 dargestellten Ozonzersetzungsapparatur verbunden.

Die Ozonkonzentration des aus der Gasaustrittsöffnung der Vorrichtung entnommenen Gases betrug 500 ppm. Der Durchmesser des Luftkanals betrug 100 ml und die Länge des Kanals 3 m. In diesem Luftkanal wurden 10 Aktivkohlefilter und 10 Behälter (50×50×50 mm) aus biegsamen, dünnem Aluminiumblech mit 3 Öffnungen von 2 mm Durchmesser unter Verwendung eines beidseitig klebenden Bandes, wie in Fig. 6 dargestellt, am Boden des Luftkanals befestigt.

Die Strömungsgeschwindigkeit der entnommenen Luft betrug am Auslaß des Luftkanals 0,5 m/s. Der Druckverlust belief sich bei jedem Filter auf 39 Pa.

Baute man nur die Aktivkohlefilter ein, so sank der Ozonzersetzungsgrad entsprechend der Kurve B in Fig. 7 in 25 Stunden auf 45% ab. Im Gegensatz dazu konnte der Ozonzersetzungsgrad entsprechend der Kurve A in Fig. 7 auf 95% gehalten werden, wenn die Behälter mit dem Terpenoid in Kombination mit den Aktivkohlefiltern eingebaut wurden. Es wird angenommen, daß diese über einen längeren Zeitraum anhaltende hohe Ozonzersetzungswirkung durch die Verdampfung des Terpenoids (d-Limonen) durch die Öffnungen der 10 Behälter und durch die Absorption des Dampfes durch die Aktivkohle bewirkt wird wobei das d-Limonen durch Ozon oxidiert wird, und dabei das Ozon zersetzt, bevor die Aktivkohle oxidiert wird.

Fig. 8 stellt eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform einer Ozonzersetzungsvorrichtung dar.

Die Ozonzersetzungsvorrichtung (300) umfaßt einen oberen Ozonzersetzungsmaterial-Halteteil A und einen unteren Ozonzersetzungsmittel-Halteteil B, die in einer äußeren Wandung (12) enthalten sind. Der Ozonzersetzungsmaterial- Haltebereich A umfaßt beispielsweise einen Aktivkohlefilter (13) mit einem Hohlraum (19) (wie in Fig. 9 dargestellt) und der Ozonzersetzungsmittel-Haltebereich B umfaßt einen Behälter (14), in dem beispielsweise ein geliertes Terpenoid-Ozonzersetzungsmittel (17) enthalten ist. Der Ozonzersetzungsmittel-Haltebereich B enthält eine Öffnung (11), durch welche der Terpenoiddampf des gelierten Terpenoid-Ozonzersetzungsmittels (17) entweicht und verbreitet wird. Der Terpenoiddampf wird im Hohlraum (19) fein verteilt und durch den Aktivkohlefilter (13) adsorbiert.

In dieser Ozonzersetzungsvorrichtung werden die Größe der Öffnung (11) des Behälters (14) und die Form des Hohlraumes (19) verändert, und zwar in Abhängigkeit z. B. von der Flüchtigkeit des Terpenoids und dem Ausmaß der Gelatinierung des gelierten Terpenoid- Ozonzersetzungsmittels in der Weise, daß Verbrauch und Zufuhr des Terpenoids gut ausgeglichen sind.

Der Behälter (14) weist ein Fester (20) mit einer Gebrauchsgrenzlinie (18) auf, durch welches die Menge an restlichem geliertem Ozonzersetzungsmittel (17) sichtbar ist. Wenn die Menge an geliertem Terpenoid (17) unterhalb die Markierung fällt, die durch die Gebrauchsgrenzlinie (18) bestimmt ist, dann wird das gelierte Terpenoid- Ozonzersetzungsmittel (17) verworfen.

Fig. 9 stellt einen Querschnitt entlang der Linie X-X in Fig. 8 dar. Wie in dieser Figur dargestellt ist, wird ein Durchstoßstab (16) von einer Stabhalterung (30) so festgehalten, daß er in Richtung des Pfeiles beweglich ist. Die Öffnung (11) des Behälters (14) ist mit einer Aluminiumfolie (15) verschlossen. Die äußere Wandung (12) besteht beispielsweise aus einer elastischen Kunststoffolie, einer Metallfolie oder einem Klebeband. Wird die äußere Wandung (12) in die Richtung des Pfeiles zusammengedrückt, so bewegt sich der Durchstoßstab (16) nach unten und verursacht in der Aluminiumfolie (15) ein Loch, wobei die geschlossene Öffnung (11) geöffnet wird. Als Ergebnis breitet sich der Dampf der Terpenoidverbindung, welcher aus dem gelierten Terpenoid stammt, über den Hohlraum (19) auf den gesamten Aktivkohlefilter (13) aus.

Fig. 10 ist eine perspektivische Ansicht des Behälters (14) für das gelierte Terpenoid. Wie bereits erwähnt, ist die Öffnung (11) in der oberen Oberfläche des Behälters (14) durch eine Aluminiumfolie (15) verschlossen. Wird der Durchstoßstab (16) in Pfeilrichtung gedrückt, so entsteht ein Loch in der Aluminiumfolie (15), so daß die verschlossene Öffnung (11) geöffnet wird. Selbstverständlich kann eine Vielzahl von Öffnungen in der oberen Oberfläche des Behälters (14) erforderlichenfalls ausgebildet sein. Im allgemeinen hängt das Ausmaß der Verteilung des Dampfes der Terpenoidverbindung, wenn keine Luft über die Öffnung (11) strömt, von dem Dampfdruck der Terpenoidverbindung ab, da der Durchmesser der Öffnung (11) klein ist und im Bereich von 1 bis 3 mm liegt. Strömt dagegen die Luft oberhalb der Öffnung (11), so steigt die Verteilungsrate des Dampfes der Terpenoidverbindung in Abhängigkeit von der Differenz des Druckes innerhalb bzw. außerhalb des Behälters (14) wesentlich an.

Fig. 11 ist eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Ozonzersetzungsvorrichtung (400), die für die Verwendung in einer Vorrichtung zur Oberflächenaktivierung einer Kunstharzfolie zur Verbesserung von deren Farbaufnahmefähigkeit und Haftfähigkeit und für eine Sterilisationsvorrichtung für Wasserwerke oder Abwasserbehandlungssysteme geeignet ist, die Ozon in einer Konzentration von 500 ppm oder mehr erzeugen. In dieser Ozonzersetzungsvorrichtung ist eine Vielzahl von in den Fig. 8 bis 10 dargestellten Ozonzersetzungsvorrichtungen im Luftkanal (1), wie in Fig. 11 dargestellt, angeordnet. Diese Vorrichtung hat daher im Vergleich zu herkömmlichen Ozonzersetzungssystemen für die oben beschriebenen Anwendungen einen viel einfacheren Aufbau.

Fig. 12 stellt eine graphische Darstellung einer Testvorrichtung zur Untersuchung der Ozonzersetzungswirkung der in Fig. 8 dargestellten Vorrichtung (300) dar. Dabei wird die Ozonzersetzungsvorrichtung (300) in Verbindung mit einer Coronaentladungsvorrichtung (115) eines elektrophotographischen Kopierers eingesetzt, wobei in dieser Testvorrichtung ein Ventilator (114) zwischen der Coronaentladungsvorrichtung (115) und der Ozonzersetzungsvorrichtung (300) vorgesehen ist.

Fig. 13 stellt schematisch einen elektrophotographischen Kopierer dar, in den die in Fig. 8 dargestellte Ozonzersetzungsvorrichtung eingebaut ist.

Der Zeitpunkt für das Auswechseln des verbrauchten gelierten Terpenoids gegen ein neues geliertes Terpenoid kann sowohl bei der in Fig. 11 dargestellten, in den elektrophotographischen Kopierer eingebauten Ozonzersetzungsvorrichtung (400) als auch bei der in Fig. 13 dargestellten, in den elektrophotographischen Kopierer eingebauten Ozonzersetzungsvorrichtung (300) anhand der bereits erwähnten Gebrauchsgrenzlinie (18) im Fenster (20) festgestellt werden.

Beispiel 2-1

Die in den Fig. 8 bis 10 dargestellte Ozonzersetzungsvorrichtung (300) wurde in folgender Weise aufgebaut: Mehrere wabenförmige Aktivkohlefilter (80×80×10 mm) wurden mit einem Zwischenabstand von 10 mm unter Verwendung eines Klebebandes an einem Behälter (80×80×30 mm) angebracht, der 50 g geliertes Terpenoid enthielt. Als geliertes Terpenoid-Ozonzersetzungsmittel wurde das gleiche Ozonzersetzungsmittel verwendet, welches in Beispiel 1-2 zur Anwendung kam.

Der Behälter bestand aus transparentem Polypropylen und wies auf seiner oberen Seite eine Öffnung mit einem Durchmesser von 2 mm auf. Diese Öffnung war mittels einer Aluminiumfolie verschlossen. Ein Durchstoßstab aus Holz mit einer Länge von 80 mm und einem Durchmesser von 1,8 mm an der Spitze wurde wie in Fig. 9 dargestellt unter Verwendung eines Klebebandes und eines Trägers für den Durchstoßstab gestützt.

Beispiel 2-2

Ein wabenförmiger Aktivkohlefilter wurde in einem herkömmlichen Kopierer über einen Zeitraum, der der Herstellung von etwa 15 000 Kopien in diesem elektrophotographischen Kopierer entspricht, verwendet, wodurch ein erster, gebrauchter wabenförmiger Aktivkohlefilter hergestellt wurde. In gleicher Weise wurde ein zweiter, gebrauchter wabenförmiger Aktivkohlefilter hergestellt. Dieser zweite gebrauchte wabenförmige Aktivkohlefilter wurde einen Tag lang zusammen mit dem in Beispiel 1-2 hergestellten, gelierten Terpenoid in einen Exsiccator gegeben, wobei das Terpenoid durch den zweiten wabenförmigen Aktivkohlefilter adsorbiert wurde.

Wie in Fig. 13 dargestellt, wurden der erste, terpenoidfreie Aktivkohlefilter und der zweite Aktivkohlefilter mit adsorbiertem Terpenoid aufeinanderfolgend in einen elektrophotographischen Testkopierer eingebaut.

Die Strömungsgeschwindigkeit an der Luftaustrittsöffnung des Testkopierers, in den jeder der erwähnten Aktivkohlefilter eingebaut war, betrug 1 m/s. Die von dem Testkopierer gebildete Ozonmenge wurde mittels eines Ozonanalysators bestimmt.

Test 4

Der Testkopierer arbeitete ohne eingebauten Aktivkohlefilter.

Test 5

Der Testkopierer arbeitete nach Einbau des ersten Aktivkohlefilters.

Test 6

Der Testkopierer arbeitete nach Einbau des zweiten Aktivkohlefilters.

Die während der angeführten Tests von dem Kopierer abgegebenen Ozonmengen sind nachfolgender Tabelle 1 zu entnehmen:

Tabelle 1

In diesen Tests wurden die Daten am ersten Tag 1 Stunde nach dem Einschalten des Kopierers ermittelt und anschließend betrieb man den Kopierer 5 Stunden. Am 2., 3. und 5. Tag wurden die Werte jeweils 10 Minuten nach dem Einschalten des Kopierers ermittelt und anschließend wurde der Kopierer 5 Stunden betrieben.

Der erste, terpenoidfreie Aktivkohlefilter zeigte bis zu einem gewissen Grad Ozonzersetzungswirkung. Wie aus der Tabelle ersichtlich, verringerte sich jedoch die Ozonzersetzungswirkung allmählich.

Im Gegensatz dazu hielt der zweite Aktivkohlefilter mit adsorbiertem Terpenoid lange Zeit seine hohe Ozonzersetzungswirkung aufrecht, vermutlich deswegen, weil das Terpenoid fortwährend dem Aktivkohlefilter zugeführt wurde.

Beispiel 2-3

Die folgenden zwei Arten von verwendeten Aktivkohlefiltern wurden mit der gleichen Form und dem gleichen Aufbau des in Beispiel 2-1 verwendeten Aktivkohlefilters hergestellt.

Aktivkohlefilter A

Auf Papierfasern aufgebrachter wabenförmiger Filter mit Aktivkohle.

Aktivkohlefilter B

In Keramik eingebrachter, wabenförmiger Filter mit Aktivkohle.

Die beiden angeführten Aktivkohlefilterarten A und B wurden einzeln und in Kombination mit dem in Beispiel 1-2 verwendeten gelierten Terpenoid angwandt, wobei die folgenden vier unterschiedlichen Ozonzersetzungsvorrichtungen aufgebaut und, wie in Fig. 12 dargestellt, in die Testvorrichtung eingebaut wurden. Dabei handelt es sich um die Ozonzersetzungsvorrichtung A (Aktivkohlefilter A und geliertes Terpenoid), die Ozonzersetzungsvorrichtung A′ (nur Aktivkohlefilter A), die Ozonzersetzungsvorrichtung B (Aktivkohlefilter B und geliertes Terpenoid) und die Ozonzersetzungsvorrichtung B′ (nur Aktivkohlefilter B′). Die Bedingungen für die Ozonzersetzung waren folgendermaßen:

Strömungsgeschwindigkeit an der Auslaßöffnung: 0,8 m/s Temperatur und Feuchtigkeit: 20 bis 25°C, 60 bis 80% rF

Druckverlust: 19,5 Pa
Ozonmeßgerät: Ozonanalysator

Meßort: Innerhalb eines Bereiches von 10 cm vom Luftaustritt
Gebildete Ozonmenge: 25 ml/h innerhalb eines Bereichs von 10 cm vom Luftaustritt ohne Ozonzersetzungsvorrichtung
Konzentration des gebildeten Ozons: 1,0 bis 1,2 ppm innerhalb eines Bereichs von 10 cm vom Luftaustritt ohne Vorrichtung zur Zersetzung von Ozon
Verfahren zur Bestimmung der Ozonkonzentration: wie in Beispiel 2-2
Verdampfungsgeschwindigkeit des Terpenoids: 0,1 g/h bei der oben angegebenen Strömungsgeschwindigkeit aus einer Öffnung mit einem Durchmesser von 2 mm und 0,01 g/h aus der gleichen Öffnung ohne Luftbewegung.

Die Ergebnisse der Messungen finden sich in der folgenden Tabelle 2:

Tabelle 2

Diese Ergebnisse zeigen, daß das aus der Öffnung des Behälters verdampfende Terpenoid von jedem der oben angeführten Aktivkohlefilter adsorbiert wird, unabhängig von dessen Art und Form, wobei die Ozonzersetzungswirkung sowohl des Aktivkohlefilters A als auch des Aktivkohlefilters B erhalten bleibt.

Claims

1. Materialkombination für die Ozonzersetzung, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine terpenoide Verbindung als Ozonzersetzungsmittel und einen zur Ozonzersetzung befähigten Filter als Trägermaterial zur adsorptiven Aufnahme der terpenoiden Verbindung umfaßt.

2. Materialkombination nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Filter Aktivkohle umfaßt.

3. Materialkombination nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivkohle in Kombination mit Keramik oder Papierfasern vorliegt.

4. Materialkombination nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die terpenoide Verbindung die allgemeine Formel C_mH_2n+14O_p hat, worin m eine Zahl von 9 bis 15, n eine Zahl von 0 bis 4 und p eine Zahl von 0 bis 2 darstellen.

5. Materialkombination nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die terpenoide Verbindung d-Limonen ist.

6. Materialkombination nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die terpenoide Verbindung in einem Gel enthalten ist.

7. Materialkombination nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gel ein alkoholisches oder wasserlösliches Gel ist.

8. Ozonzersetzungsvorrichtung, gekennzeichnet durch

(a) einen Luftablaßkanal, durch den eine Mischung aus Luft und Ozon geleitet werden kann;
(b) ein Ozonzersetzungsmittel, das verdampfbar ist und sich in dem Luftablaßkanal befindet; und
(c) ein zur adsorptiven Aufnahme des verdampften Ozonzersetzungsmittels und zur Ozonzersetzung befähigtes Trägermaterial, das sich im Luftablaßkanal und bezüglich der Strömungsrichtung der Luft/Ozon-Mischung stromabwärts von dem Ozonzersetzungsmittel befindet.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen Behälter mit mindestens einer Öffnung zur Aufnahme des Ozonzersetzungsmittels und zur Ermöglichung des Austritts des Ozonzersetzungsmitteldampfes durch diese Öffnung sowie eine Gebläseeinrichtung zum Transport der ozonhaltigen Luft zusammen mit dem Ozonzersetzungsmitteldampf zum Trägermaterial.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial in Form eines wabenförmigen Filters vorliegt, der den Durchtritt von Luft erlaubt.

11. Ozonzersetzungsvorrichtung, gekennzeichnet durch einen Bereich zur Aufnahme eines verdampfbaren Ozonzersetzungsmittels und einen unmittelbar daran anschließenden freien Raum, der zumindest teilweise von einem zur adsorptiven Aufnahme des verdampften Ozonzersetzungsmittels und zur Ozonzersetzung befähigten Trägermaterial begrenzt ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Ozonzersetzungsmittel-Aufnahmebereich außerdem ein Fenster umfaßt, durch welches die Menge an Ozonzersetzungsmittel sichtbar ist.