JPH03111065A - フロンガスの分解方法及びフッ素樹脂膜の形成方法 - Google Patents

フロンガスの分解方法及びフッ素樹脂膜の形成方法

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JPH03111065A
JPH03111065A JP1248170A JP24817089A JPH03111065A JP H03111065 A JPH03111065 A JP H03111065A JP 1248170 A JP1248170 A JP 1248170A JP 24817089 A JP24817089 A JP 24817089A JP H03111065 A JPH03111065 A JP H03111065A
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fluorocarbon
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正隆 村原
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米川 勝
Koichi Shirakawa
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  • Fire-Extinguishing Compositions (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はフロンガスを分解して回収可能な状態とする方
法及びフロンガスを分解して基板上にフッ素樹脂膜を形
成する方法に関する。
〔従来技術及び発明の解決しようとする課題〕フロンは
太陽光の強い紫外線を受けて光分解し、ここで生成され
た塩素CCQ2)はオゾンと反応して大気圏を取り巻く
オゾン層を破壊し始めている。オゾンの中でも最も破壊
力の強いフロン−12(cm2F、)を例にとって説明
すると、オゾン12は大気中で非常に安定であるが、太
陽の紫外光を受けるとC−CDが切れて、発生したCD
がオゾンを分解し、o2を発生しつづける。これがO1
破壊のメカニズムである。このため従来オゾン層が吸収
して地球に届かないようにしていた200〜300nm
の光、即ち生物体のDNAが光分解する波長域の光が地
上に降り注ぐ危険性が問題となっている。
このため最近ではフロンの使用が禁止されつつあり、さ
らにフロンを分解して回収しようとする試みがなされて
いるが、いまだ画期的な提案はなされていないのが現状
である。
本発明は前記従来技術の問題点に鑑みなされたもので、
その第1の目的はフロンガスを分解して回収可能な状態
とすることであり、第2の目的はフロンガスを分解して
C,F4として析出させる方法を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
発明者等は、フロンの光分解に効果的な紫外線の波長を
特定するために、CQxF2ガスを反応セルに満たし、
193nmのArFエキシマレーザ−光を照射し、その
UV及びIRスペクトルの変化を測定した。このときの
実験結果を第5図において示し、図の横軸は光の波長を
、縦軸は光透過率を示している。但し、図中、符号Aは
まったくレーザーを照射しないガスの場合(0シヨツト
)、符号Bは1000シヨツトの場合、符号Cは500
oシヨツトの場合、符号りは10000シヨツトの場合
、符号Eは15000シ巨ツトの場合、符号Fは200
00シヨツトの場合、符号Gは25000シヨツトの場
合、符号Hは30000シヨツトの場合をそれぞれ示し
ている。
この第5図かられかるように、生ガスの場合は。
A曲線に示されるように230nm以下に吸収を示す、
またCm、Ftは光エネルギーを受けて、CQ、F2→
CF、+CQ、と分解され、330nmと190nmに
cn、が、245nmに非常に安定なCF、ラジカルが
観測される。さらにレーザーを照射しつづけると、24
5nmの吸収が減少する。ところがIRスペクトルから
はそれまで見られなかった1850(!l−’付近の吸
収の増加が見られるようになる。これはCF、が重合し
てC,F、が生成されたものと考えられる。
このような実験結果から、前記目的を達成するために次
のような構成を採用した。
即ち、請求項(1)に係るフロンガスの分解方法におい
ては、フロンガスを耐ハロゲン性反応容器内に入れ、波
長域170〜220nmの紫外線を照射することにより
CF、又はCF2の重合体であるC、F4を生成するよ
うにしたものである。
請求項(2)に係るフッ素樹脂膜の形成方法においては
、内部に析出基板の収容された耐ハロゲン性反応容器内
にフロンガスを入れ、波長域170〜220nmの紫外
線を照射することによりCF2ラジカルを生成し、さら
に波長域220〜270nmの紫外線をフロンガス及び
析出基板に照射して基板表面の紫外線照射領域にフッ素
樹脂を析出させるようにしたものである。
フロンガスが光分解されるために必要な紫外線の波長域
は、第5図に示す発明者等の実験及び種々の公知文献か
ら170〜220nmであり、光分解によってCF、ラ
ジカルを生成するための紫外線の波長域は第5図に示さ
れるように220〜270nmの波長の紫外線である。
またフロンガスが分解されて中間生成物であるCCQF
、が生成されるが、このCCQF、は還元性が非常に強
いことから、このCC11F、をさらに分解するために
は、CCQF、と反応容器とが反応しないようにする必
要がある。従って反応容器を耐ハロゲン性反応容器、即
ち、ハロゲン化物。
サファイヤ、テフロンよJなる容器、あるいは内周面が
テフロンコーティングされた反応容器、ステンレス製容
器等によって構成した。
〔作用〕
フロンガスは波長域170〜220nmの紫外線の光エ
ネルギーを受けて、 CCQ、F2−*CCQF、+Cn−4CF、+CQ2
と光分解する。このときわずかではあるがCQF。
(IIF、、Cの存在も認められる。なおCF、の生成
過程における中間生成物であるCCQF、は非常に還元
性が強いが、反応容器のCCQF、との界面は耐ハロゲ
ン性であり、CCQF、と反応しない、さらにCF2ラ
ジカルは光エネルギーを受けて重合体であるC、F4を
生成する。特に220〜270nmの紫外線の光エネル
ギーによってCF2の生成及びCF、の重合反応が活性
化される。
そしてこの安定したCF、+CQ2のガス状態又はC,
F4+(12という粉体とガスの混合状態として回収で
きる。
また反応容器内の基板界面は紫外線の照射により励起さ
れており、CF、ラジカルはこの基板の紫外線照射領域
にCzF*(フッ素樹脂)となって析出する。
C実施例〕 次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第1図は本発明方法を実施するための装置の一実施例を
示している。
この図において、符号10は、内部にステンレス製の析
出基板11が収容され、上方に紫外光入射用の窓12が
形成された反応容器であるチャンバーで、上方に開口す
る円筒容器形状のテフロン製チャンバー本体13と、こ
のチャンバー本体13の開口部に密閉状態に固着された
MgF、製の透明な窓材14と、リング状の窓材締結部
材16とから構成されている。チャンバー本体13の側
方には5図示しないフロンガス供給機に接続されて、フ
ロンガスをチャンバー10内に供給するガス流入口18
と、図示しない処理ガス収容タンクに接続されて、チャ
ンバー10内のガスを外部に排出するガス排出口19と
が形成されている。チャンバーの窓12の上方には、A
rFエキシマレーザ−20AとKrFエキシマレーザ−
20Bとがレーザー光照射方向を直交させて配置されて
おり、それぞれのレーザー光はハーフミラ−24を介し
てチャンバー10内に照射されるようになっている。ハ
ーフミラ−24下方のレーザー光の光路には所定形状の
マスク板26が配置されている。
マスク板26には所定形状のパターン(図では所定ピッ
チのスリット27)が形成されており、レーザー光はス
リット27を透過してチャンバー10に入射する。チャ
ンバー10内には、入射するレーザー光に対し基板11
が直交配置されており、この基板11の表面にはスリッ
ト形状に対応する領域だけにレーザー光が照射されて、
基板表面のレーザー光照射領域だけが励起状態となる。
このため光分解により生成されたCF2は励起状態の基
板表面においてC,F4として析出する。
そしてチャンバー内に20To r rのフロン−12
(Cfi、F、)を封入した後、60 m J / a
l、パルス幅10 n’ sのArFエキシマレーザ−
光(波長193nm)を入射させ、100シヨツト照射
によってCF、ラジカルが検出された。さらに同レーザ
ー光を照射しつづけると、CF、ラジカル量が増加した
6次にKrFエキシマレーザ−光(波長249nm)を
入射させ、looショット照射によって、CF、が重合
してC,F4が形成され、析出基板11上にこれが析出
してスリット模様のフッ素樹脂(C2F4)膜が形成さ
れた。そして排出口19からチャンバー10内のcQz
を吸引し、バブリングによりCΩ3を水に吸収させてC
F、を回収する。
なおCF、ラジカルをフロン樹脂として基板に析出させ
ず、CF2十CQ、のガス状態、あるいはC,F4+C
Ω2の粉体とガスとの混合状態のまま排出口19から吸
引しCR2やC,F4を水に吸収させて、CF、だけを
図示しない収容タンクに収容することもできる。
第2図は本発明方法を実施するための装置の第2の実施
例を示している。
前記第1の実施例では、ハーフミラ−24を使ってAr
Fエキシマレーザ−2OAおよびKrFエキシマレーザ
−20Bのレーザー光を同一経路にて入射させるように
構成されていたが5本実施例では、チャンバー本体13
の側面に第2の窓12Aを設け、この第2の窓12Aを
介してArFエキシマレーザ−20Aのレーザー光を入
射させるようになっている。この第2のg12Aから入
射するレーザー光は、析出基板11と平行に基板上に照
射されるようになっている。符号25は反射鏡、その他
は前記第1の実施例と同一であり。
重複した説明は省略する。
この実施例では、析出基板11に対し平行に入射したA
rFエキシマレーザ−光(波長193 nm)がフロン
を光分解するエネルギーを付与し、KrFエキシマレー
ザ−光(波長249nm)がCF、及びC,F、の生成
を活性化するとともに、基板11の界面を励起させるの
で、C,F4の基板11上への析出速度を速める。
第3図及び第4図は本発明方法を実施するための装置の
第3の実施例を示すものである。
前記第1及び第2の実施例では、レーザー光を用いてフ
ロン−12を光分解させるようになっているが、本実施
例では低圧水銀ランプを用いるようにしたものである。
即ち、符号30は、放電部である内筒32の周りに外筒
34が一体に形成された2重管構造の低圧水銀ランプで
ある。外筒34にはガス流入口38とガス排出口39と
が形成されており、フロンガスの流入及び排出ができる
またランプ3oの外筒内周面及び内筒外周面はテフロン
コーティング33が施されており、フロン−12の光分
解による中間生成物であるCCQF2と反応しないよう
になっている。また符号35は放電部である対向電極で
あり、放電部からの185nm及び254nmの紫外線
によってフロンガスが光分解されて、CF2ラジカル、
さらにCF2ラジカルの重合体であるC、F4が生成さ
れる。
なお前記第1〜第3の実施例では、何れも反応容器であ
るチャンバー10又は低圧水銀ランプ30の放電管外周
にフロンガスを封入した状態として紫外線を照射して光
分解するようになっているが、反応容器内にフロンガス
を所定速度で連続して流す状態として光分解させるよう
にしてもよい6特に第3の実施例においては、水銀ラン
プを放電状態のまま放置すれば、自動的にフロンが光分
解さ九でCF、(又はC2F4)が得られる。
また前記第1.第2の実施例では、レーザー光をマスク
板26のスリット27を透過させることによって、基板
11上にスリット状のフッ素樹脂(c x F 4 )
膜を形成するようになっているが、マスク板26に形成
するレーザー光透過パターンは自由であり、基板状には
任意のパターンのフッ素樹脂膜を形成することができる
また本発明の改良として、オゾン層より下層の大気中に
微量混存するフロンガスに、20Onm付近の紫外線を
照射し、フロンを光分解によって還元力の強いCF2O
とCl22ガスとにし、フロンガスのオゾン層への拡散
を阻止するようにすることもできる。
一般にCF、ラジカルは非常に安定で、酸素とも反応し
ない。そこでCF、に至る前の還元性の強いCCQF、
の状態で積極的に酸素と結合させるようにしたものであ
る。このときの反応式は。
ccn□F2+%03→CCQF2+ルO,+CΩ→C
F、O+CQ、である。
このCCl2.F、を酸素と結合させる実験例としては
次のとおりである。
即ち、前記第1実施例と同様のテフロン製チャンバー1
0の中に、フロン−12ガス30Torr、酸素730
Torrを入れ、そこにArFエキシマレーザ−光(4
0m J /aJ)を入射させる。
そして第6図に示されるようにレーザーパルスを重ねる
と、CCQ、F、は光分解され、330nmにCa2の
吸収増加が見られるが、第5図のように250mn付近
にはCF、の吸収は見られず。
しかも赤外線分光分析によってCF、Oが形成されたこ
とがわかる。
〔発明の効果〕
以上の説明から明かなように、本発明によればフロンガ
スを光分解して安定したCF、ラジカル(又はC5FJ
として回収できるようになる。さらに反応容器内の析出
基板上にCF、の重合体である02F、を析出させて所
定形状のフッ素樹脂膜を形成することもできる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法を実施するための装置の第1の実施
例の概要図、第2図は本発明方法を実施するための装置
の第2の実施例の概要図、第3図は本発明方法を実施す
るための装置の第3の実施例の縦断面図、第4図は第3
図に示す線IV−IVに沿う断面図、第5図はフロン−
12ガスにレーザー光を照射した場合におけるUVスペ
クトルを示す図、第6図はフロン−12ガスを酸素の存
在下でレーザー光を照射した場合におけるUVスペクト
ルを示す図である。 10・・・反応容器であるチャンバー 11・・・析出基板であるステンレス板、2OA・・・
ArFエキシマレーザ− 20B・・・KrFエキシマレーザ− 18,38・・・ガス流入口、 19.39・・・ガス排出口。 26・・・マスク板。 30・・・反応容器である低圧水銀ランプ、32・・・
紫外線照射部である内筒。 第2図 1ソ 第 図 jと 塑嘴外

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)フロンガスを耐ハロゲン性反応容器内に入れ、波
    長域170〜220nmの紫外線を照射することにより
    CF_2又はCF_2の重合体であるC_2F_4を生
    成することを特徴とするフロンガスの分解方法。
  2. (2)内部に析出基板の収容された耐ハロゲン性反応容
    器内にフロンガスを入れ、波長域170〜220nmの
    紫外線を照射することによりCF_2ラジカルを生成し
    、さらに波長域220〜270nmの紫外線をフロンガ
    ス及び析出基板に照射して基板表面の紫外線照射領域に
    フッ素樹脂を析出させることを特徴とするフッ素樹脂膜
    の形成方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03221121A (ja) * 1990-01-24 1991-09-30 Central Glass Co Ltd ハロゲン化炭化水素類の分解方法
JPH067474A (ja) * 1992-06-27 1994-01-18 Makoto Ogose ハロゲン化化合物の分解方法及びその分解装置
JPH06190243A (ja) * 1992-12-25 1994-07-12 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd ガス体への光照射方法

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JPH06190243A (ja) * 1992-12-25 1994-07-12 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd ガス体への光照射方法

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