JP2005515148A - 無機基材の有機汚染の処理 - Google Patents

Abstract

本発明は、ガラス、酸化物もしくは任意のその他の本質的に鉱物性もしくは金属の材料からなる基材であって、１つもしくはそれ以上の積層された層からなること及び（又は）特定の表面形態学を有することに基づいて機能を呈する基材において有機汚染を処理する方法に関する。この方法は、電気的処理、オゾンＵＶ処理又は火炎処理からなり、任意に洗浄操作が後続するという事実によって区別される。
本発明はまた、この方法を実施するための装置、親水性及び（又は）親油性のガラスに対するこの方法の適用、この方法によって処理されるものであって、対象が輸送機関、建造物、市街地設備、屋内又は屋外の装飾物品あるいは家庭用電化製品であるガラスに関する。

Description

本発明は、１つもしくはそれ以上の積層された層からなり、そしてそれぞれの層が可能なことには例えば１０ｎｍのごとくに小さな厚さをもっていること及び（又は）特定の表面形態学を有することに由来して特に機能を呈示するタイプの、無機の基材において有機汚染を処理することに関する。

無機の基材は、金属、金属合金、セラミック、ガラス、酸化物又は本質的に鉱物性の材料からなっており、特に後者の２種類の材料の場合、薄膜コーティングの形態を採用している。本発明は、基材が透明であり、かつ高い光学的性質を必要とする場合にとりわけ有利であり、また、そのようなものは、ガラスからなるか、さもなければ１もしくはそれ以上の機能性コーティング層を備えているガラスからなる基材である。

ソーダ石灰ガラス、特にフロートガラス、例えば輸送機関、建造物あるいは平板ガラスのその他の用途において使用されているもの、あるいはビン又はフラスコタイプのガラス、パイレックス（Pyrex^TM）タイプのホウケイ酸ガラス、補綴物又は光学ガラスとして使用することのできるリン酸塩ガラス、鉛（クリスタル）ガラス、アルミノケイ酸塩ガラス、例えばガラスセラミック、又はシリカフリーの無定形固体材料を使用することができる。

公知なガラスにおいて、機能性層のコーティングとしては、低放射性の層、太陽光保護層、反射防止コーティング、装飾層（例えば、酸艶消し処理、スクリーン印刷、ラッカー塗布、エナメル塗布、ローラー間における圧延やその他の同等なプロセスによるテクスチャー加工を施されたもの）、あるいは疎水性及び（又は）疎油性又は親水性及び（又は）親油性の層を挙げることができる。ここで、これらの層の特定のものの場合、ガラスユニットの１つの面に配置することが不可能であり、すなわち、その面が外部雰囲気と接触するように（そして、例えば、建造物の内部の雰囲気あるいは車両と接触しないように）設計するのが常法であると言うことができる。これらの層のあるものは、それぞれの番号を参照することで本願明細書に内容を記載したことにするのであるが、次のような特許出願、ＷＯ０２／０２４７２、ＷＯ９７／１０１８６、ＷＯ９７／１０１８５及びＷＯ０１／３２５７８に記載されている。

有機汚染には様々な発生源がある。ここで挙げることができるものとして、輸送機関の排気ガスに由来する炭化水素類、あるいは大気中に懸濁した状態の種々の燃焼生成物、あるいはより一層地域的な発生源がある。したがって、多層ガラスの周辺部で使用されるかもしくは窓溝あるいはドアリベートにおいてガラスのシーラントとして使用されるシリコーンの場合、マイグレーションを生じる傾向が非常に大きく、その結果、ガラスにおいて周縁部から１５〜２０ｃｍの距離までの領域が汚染される恐れがある。また、ガラス、特に多層ガラスユニットの構成の一部をなすことができるか、さもなければガラスを窓枠やドア枠に取り付けるために使用されるポリスルフィドやネオプレンもまた、潜在的な汚染発生源である。

ところで、上記したタイプの基材において有機汚染が発生した場合には、基材について所望とされる挙動が低下せしめられる可能性がある。非常に敏感な官能性をもった基材の場合には、有機汚染がスクリーンを形成可能である。このスクリーンが比較的にしぶとい痕跡を生成し、透明な基材を介した視認性を低下させる。

さらに、基材が上記したように薄い複数の層からなる場合、あるいはテクスチャ加工を施されていて寸法が１０〜２００ｎｍのオーダーの凹凸を有する場合、基材を破壊することなく有機汚染の負の影響をなくすることができ、一方では、場合によってその表面形態学を維持し、その品質及び耐久性に関してその初期の機能を回復させ、汚染が発生する前のレベルとなすことができる手段を見い出すという課題が発生する。

上述のような課題に鑑みて、本発明の主題は、ガラス、酸化物もしくは任意のその他の本質的に鉱物性もしくは金属の材料からなる基材であって、１つもしくはそれ以上の積層された層からなること及び（又は）特定の表面形態学を有することに基づいて機能を呈する基材において有機汚染を処理する方法にあり、また、この本発明方法は、電気的処理、オゾンＵＶ処理又は火炎処理からなり、任意に洗浄操作が後続するということを特徴とする。この方法によれば、有機汚染の影響をなくして、種々の基材を有機汚染発生前のそれらの状態にまで再生するのに適当であり、その際に基材の明らかな弱体化が生じることはなく、また、非常に微細な凹凸（テクスチャリング）を有するものであってさえも、その表面形態学が破壊されることもない。

本発明のある特定の実施形態において、電気的処理は、コロナ放電タイプの処理、真空下もしくは大気圧下のプラズマ処理、あるいは電界の作用から選ばれる。

ある用途において、基材は、親水性及び（又は）親油性である。実際に、有機汚染は、それが沈着せしめられる基材に対して、その基材に強力に付着する一方で、顕著な疎水性を付与するのが一般的であり、その結果、有機汚染を基材から分離することは困難である。この特定の困難は、初期の親水性及び（又は）親油性を回復させるという目的に関して、本発明のおかげで克服することができる。本発明方法をこの手法で実施する場合には、２つの主たる変更例を採用することができる。

第１の変更例によると、基材は、二酸化ケイ素あるいはケイ素の酸素欠乏型不足当量酸化物、オキシ炭化ケイ素又はオキシ窒化ケイ素から選ばれる、少なくとも部分的に酸化されたシリコン誘導体を主体とする層を含むように構成される。ゾル−ゲル法又は熱分解法、特にＣＶＤ法（化学的気相成長法）によって沈着せしめられるこの層は、特許出願ＷＯ０１／３２５７８に記載されており、また、水の接触角が低いことを特徴としている。したがって、薄い液体膜の形成が促進され、特にガラスを介した視認性が低下せしめられることがなく、そして凝縮液滴の形成が防止され、これはまた、毛細管効果をもたらす球の形をした表面幾何学によってももたらされる。この基材は、その水クリーニング性に関して注目に値すべきものであり、すなわち、薄くて均一な液体の薄膜の中にいかなるほこりも取り込み、同伴することが可能であると、言うことができる。他方において、比較的にしつこく、かつ（また）比較的に多量である有機汚染を好ましくは球の表面形態学を破壊することなく取り除かなければならないけれども、重要なことに本発明方法はこれが可能である。

好ましい実施形態の第２の変更例は、基材が、アナターゼの形、ルチルの形又はアナターゼ／ルチル混合物の形で少なくとも部分的に結晶化された酸化チタンの層を含むということからなっている。好ましくは溶液中で少なくとも１種類のチタン前駆体から液相熱分解、ゾル−ゲル法、さもなければ化学的気相成長法によって形成されるこの層は、特に、特許出願、ＷＯ９７／１０１８５、ＷＯ９７／１０１８６及びＷＯ９９／４４９５４から公知である。この層は、光に曝露した後において親水性であり、有機物由来のほこりをラジアル酸化プロセスによって減成させることが可能である。しかし、この変形例の場合にもまた、しつこい有機汚染や、多量であり、光とＴｉＯ_２の間でスクリーンを形成可能である有機汚染を取り除くため、後者を不活性化することが適当である。

本発明の主題は、また、モノリスもしくは積層ガラスを含む単層又は多層ガラスユニットについて上記した方法を実施するための装置にある。この装置は、
ガラス製造ラインの近傍に配設されたかもしくはそれに組み込まれているか、さもなければ
ガラスが取り付けられる部位において起動され得、但し、その部位は、当該装置がエネルギーに関して自立的でない限り、エネルギー源を入手可能である。

コロナ放電タイプの処理の場合、特に、これらの２つの選択肢のそれぞれを比較的に軽量かつ小形の器具を使用して実施可能である。使用する器具は、携帯可能であり、本体に簡単に接続することによって操作可能である。

有利なことには、上記の方法を実施するための装置は、基材の表面の上、あるいはその近傍を移動できるターミナル・ツール、特にガラスを備えている。

本発明のもう１つの主題は、モノリスもしくは積層ガラスを含む単層又は多層ガラスユニットに対して上記の方法を適用することにある。この方法の場合、上述の基材は、二酸化ケイ素あるいはケイ素の酸素欠乏型不足当量酸化物、オキシ炭化ケイ素又はオキシ窒化ケイ素から選ばれる、少なくとも部分的に酸化されたシリコン誘導体を主体とする層及び（又は）ＴｉＯ_２を含有する層を有している。

本発明のもう１つの主題は、航空、水上又は陸上の輸送機関、特に自動車、建造物（窓、ドア、衛生器具又は任意のその他の部材、例えばシャワーユニット、テーブル、トレイ等）、市街地設備（バスシェルター等）、屋内装飾物品、例えば水槽、又は屋外の装飾物品、あるいは家庭用電化製品（オーブンのドア、冷蔵庫のトレイ等）での使用を目的としたものであって、上述の処理方法に供されている、モノリスもしくは積層ガラスを含む単層又は多層ガラスユニットにある。

ここで、下記の実施例を参照して本発明を説明することにする。

実施例１
公知の方法を使用して、ソーダ石灰シリカガラスのシートを２つ一組で一緒に接合するとともに、それらのシートの間に中空の金属ストリップを接合し、かつ周縁部の溝にシリコーン製のシーリング樹脂を使用することによって、複層ガラスユニットを製造した。

上記のようにして製造したガラスユニットのあるものを、組み立てラインに組み込まれた装置を使用して、コロナ放電によって処理した。このコロナ放電処理装置は、それぞれが本体に接続されたアノード／カソード対によって形成され、かつ被処理表面からそれに平行な面において０．５〜２ｃｍの距離で配置された処理ヘッドを備えていた。それぞれのアノードとそれに対応するカソードの間で電界を発生させ、そしてガラスに対して、その２枚の中間に空気を吹き付けた。それぞれの処理ヘッドは、約６ｃｍのガラス幅に関して使用可能であり、したがって、処理されるべきガラスの幅に応じて複数個の処理ヘッドを並列に配置することができた。なお、処理ヘッドは、ガラスに沿って同時に移動させた。

本例で処理を行った表面は、上記した特許出願ＷＯ０１／３２５７８の教示内容を使用して製造されたものであり、片面がＳｉＯ_２層で他面がオキシ炭化ケイ素層からなり、かつ厚さが５０ｎｍであった。

処理を行わなかったガラスユニットの場合、その周縁領域のあちこちにおいて痕跡を示し、端部から約２０ｃｍまでの視認性に悪影響を及ぼした。これとは対照的に、処理を行ったガラスユニットは、すぐれた品質、均一性及び親水性寿命を呈示し、それらの性質は、同一の層をコーティングして作製した対照のモノリスガラスシートのそれに同じであった。

実施例２
前記実施例１を繰り返したが、本例の場合、ガラスユニットについて、特許出願、ＷＯ９７／１０１８５、ＷＯ９７／１０１８６及びＷＯ９９／４４９５４の教示内容を使用して形成された光触媒ＴｉＯ_２からなる２０ｎｍ厚の層をＳｉＯ_２層にコーティングすることを唯一の相違点とした。
観察結果は、実施例１のそれに同じであった。

実施例３
前記実施例１のガラスユニットを建物の開口部にシリコーンをシーラントとして使用して嵌め込み、次いで上記と同一の原理を使用して処理した。但し、本例の場合、携帯式の装置を使用した。
観察結果は、実施例１のそれに同じであった。

実施例４
前記実施例１のものと同じ複層ガラスユニットをプロパン／酸素の火炎で処理した。被処理面から４〜５ｃｍの距離のところにバーナーを配置し、バーナーからの火炎がガラスを簡単になめ、ガラスの表面は非常に熱くなるけれども深さ方向には熱くはならないように調整を行った。蒸留水で簡単に洗浄したところ、対照のモノリスシートによって呈示されたものと同程度に永続性のある親水性が復活し、かつそのものと同じ品質が得られた。

Claims (10)

1. ガラス、酸化物もしくは任意のその他の本質的に鉱物性もしくは金属の材料からなり、そして１つもしくはそれ以上の積層された層からなること及び（又は）特定の表面形態学を呈することの事実に基づいて機能を奏する基材において有機汚染を処理する方法であって、
   電気的処理、オゾンＵＶ処理又は火炎処理からなり、任意に洗浄操作が後続することを特徴とする有機汚染を処理する方法。
2. 前記電気的処理が、コロナ放電タイプの処理、プラズマ処理又は電界の作用から選ばれることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記基材が、親水性及び（又は）親油性を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記基材が、二酸化ケイ素あるいはケイ素の酸素欠乏型不足当量酸化物、オキシ炭化ケイ素又はオキシ窒化ケイ素から選ばれる、少なくとも部分的に酸化されたシリコン誘導体を主体とする層を含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 前記基材が、アナターゼの形、ルチルの形又はアナターゼ／ルチル混合物の形で少なくとも部分的に結晶化された酸化チタンの層を含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
6. モノリスもしくは積層ガラスを含む単層又は多層ガラスユニットについて請求項１に記載の方法を実施するための装置であって、ガラス製造ラインの近傍に配設されたかもしくはそれに組み込まれた装置。
7. モノリスもしくは積層ガラスを含む単層又は多層ガラスユニットについて請求項１に記載の方法を実施するための装置であって、ガラスが取り付けられる部位において起動され得る装置。
8. 請求項１に記載の方法を実施するための装置であって、基材の表面の上、あるいはその近傍を移動可能なターミナル・ツール、特にガラスを含むことを特徴とする装置。
9. モノリスもしくは積層ガラスを含む単層又は多層ガラスユニットに対して請求項１に記載の方法を適用する方法であって、前記基材が、二酸化ケイ素あるいはケイ素の酸素欠乏型不足当量酸化物、オキシ炭化ケイ素又はオキシ窒化ケイ素から選ばれる、少なくとも部分的に酸化されたシリコン誘導体を主体とする層及び（又は）ＴｉＯ_２を含有する層を含む、適用方法。
10. 航空、水上又は陸上の輸送機関、建造物、市街地設備、屋内又は屋外の装飾物品あるいは家庭用電化製品のために設計されたものであって、請求項１に記載の処理方法に供されている、モノリスもしくは積層ガラスを含む単層又は多層ガラスユニット。