JPH10502166A - 汚染除去方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 レーザービームを有機物質に照射して有機物質の化学変化を生じせしめ、又はレーザーにより発生する化学変化により直接に有機物質を除去することを含む、対象物の表面上の有機物質に埋没している汚染物質を対象物の表面から除去する方法。

Description

【発明の詳細な説明】 汚染除去方法 本発明は建物、構造物、工業プラント、船、キャビンその他の同種類のものの 表面から汚染物質を除去する方法に関する。 本発明によれば、対象物の表面上の有機物質内に埋没した汚染物質を対象物の 表面から除去する方法が提供され、その方法は、レーザービームを有機物質に照 射してその有機物質の化学変化を起こさせるか、又はレーザーにより発生された 化学変化により有機物質を直接除去することを含む。 前記の対象物としては、建物、構造物、工業プラント、船、キャビン、その他 の同種類のもの等が挙げられる。 前記の汚染物質としては、放射性、生物学的あるいは化学的に汚染したものが 挙げられる。 前記の汚染物が埋没した有機物質は、一または複数の塗料、エポキシ樹脂、密 封材、粘着材、プラスチック、布、こけ、地衣類植物、菌類、その他の植物等を 含む。 前記の処理される表面には、コンクリート、モルタル、下塗り、セメント、煉 瓦、タイル、しっくい、ステンレススチール、軟鉄、合金、その他の類似の建築 材を含む壁の支持層の表面が挙げられる。 前記のレーザービームは、紫外線、可視光線または赤外線のいずれかの波長を 有するものが挙げられる。 レーザービームは、例えばＣＯ₂ガスレーザーまたはＣＯガスレーザーのよう なガスレーザーや、Ｎｄ−ＹＡＧ（Ｎｅｏｄｙｍｉｕｍ−Ｙｔｔｒｉｕｍ−Ａｌ ｕｍｉｎｉｕｍ−Ｇａｒｎｅｔ）レーザーまたはＴｉ−Ｓａｐｐｈｉｒｅレーザ ーのような固体レーザー、エキシマ（Ｅｘｃｉｍｅｒ）レーザー、色素レーザー 、自由電子レーザー、または半導体レーザー等のレーザー発振器により発 生させることができる。 レーザービームは、パルス状あるいは連続的なもののいずれでもよい。 高出力をより好ましく発生するレーザービームは、処理される表面において光 熱エネルギーを発生するのに使用される。そのようなエネルギーが有機物質によ り吸収されると、以下の温度範囲において有機物質内に連続して化学変化が生ず る。 ２００−７００℃においては、有機物質内の水及び水力学的結合が飛散あるい は破壊され、Ｃ−Ｈ結合が分解し、炭素であるところのチャーコール物質が形成 される。 ７００−１０００℃においては、炭素質の物質は燃焼する過程で酸化してＣＯ₂ ガスやＣＯガスを形成し、灰塵や他の酸化物を残す。この段階では、もし他の ガスを供給するような制御をしなければ炎が観測される。工業都市の多くの建物 の表面に見られる煤煙のような炭素を多く含む汚染物質はこの方法により除去で きる。 これらの適用温度範囲においては、支持層は溶融したり損傷することはないが 、ある程度の熱の影響は生じる。 この支持層に生じる影響は、レーザーのパラメーターを注意して制御すること により、許容範囲の最小限に抑えることができる。 レーザービームの波長が紫外線領域の場合、結合破壊のような光子誘導型の直 接の化学変化が有機物質に起き、その結果、溶発する。 代表的な操作条件と手順は以下に述べる実施例において説明する。 この発明は、例えば建物や工業プラント施設に対して行なう環境汚染防護処置 においてなされるような汚染した表面を処理するための効率的かつ効果的な方法 を提供するものである。 処理される表面の処置領域に少なくとも一種類のガスを供給することが好まし い。このガスは圧縮ガスが望ましい。ガスは形成された灰塵を表面から吹き飛ば したり、化学反応により生じる炎を制御したり、あるいは化学反応が起きること を助けるために処理領域へ 酸素を供給することにもなる。 レーザービームは、シュラウドの内側ノズルを通して処理部に供給され、形成 された廃棄物質はシュラウドの外側ノズルからなる排出装置により引き出される 。廃棄物質は吸引により排出することができる。 レーザービームは、例えばトローリーのように使用現場に移動できる可動運搬 手段に設置されたレーザー源により供給されるようにすると便利である。 ガスの供給と廃棄物質の排出に使用するポンプは、共に例えはトローリーのよ うな可動運搬車によって移動できるようにすることができる。 レーザービームは、処理されるべき表面の必要とされる部分にビームを案内す るために人手又は機械的に動かすことができる操作部を経てレーザー源より処理 されるべき表面の処理領域に供給するようにすることができる。ビームは、レー ザー源より、例えば１又は複数のオプティカルファイバーの案内管あるいはケー ブルのような、フレキシブルなビーム伝達システムや、ビームを反射する光学的 ミラー、あるいは導波管のような良く知られている方法により伝達することがで きる。操作部は、レーザービームを制御された走査スピードとパターンと強度で 処理される表面上を走査する走査手段を含むことができる。 レーザービームのレーザー出力密度は処理される材料により２００−２５０Ｗ ／ｃｍ²の範囲とすることができるが、特に紫外線領域のレーザー運転によるよ り高出力密度ものも使用することができる。 従って、レーザービームのフォーカシングは、ビーム源の直径により必要とな ったり、あるいは不必要となったりする。 塗料とエポキシ樹脂は容易に除去することができるが、湿ったこけは、エネル ギーの一部がこけによって保持された拘束されていな い水分を蒸発するのに費やされるために、除去することが最も困難である。 非金属の支持層上の汚染された有機物質を除去するのに必要とするエネルギー は、金属の支持層上の場合と比べより少なくてすむが、これは金属の支持層上の 場合には伝導性のある金属によって高い熱損失が生じることによる。 レーザービームの走査速度は、材料の厚さと特性により、１−１０００ｍｍ／ ｓｅｃの範囲とすることができる。 以下に、本発明の具体的な実施例を添付した図面を参照して述べる。 図１は、表面に汚染した有機物質を有する建物の壁を処理する装置の側面図を 示す。 レーザー源１はレーザービーム２を供給する。レーザービーム２はレーザー源 １のレーザー出力窓１ａより出射し、可撓性のあるビーム伝達システム３により 操作部４に案内される。 操作部４においてレーザービーム３はレンズ４ａにより焦点が合わされ、ビー ム走査手段５により図１の符号１２で示される処理されるべき壁の表面に向けら れる。 走査手段５はレーザービームの走査速度、走査パターン及び強度を制御する。 レーザービーム２に対して透明な窓６は下流側に相当する環境からレーザー光学 系を隔離するために使用される。長方形のような適当な出口形状を備えた内側ノ ズル７は、レーザービーム２と、ガス供給源８から表面１２の反応区域９に向け られるガスを通過させるのに使用される。内側ノズル７と同様な出口形状を有す る外側ノズル１０が内側ノズルを取り囲んでいる。排出ユニット１１は除去した 廃棄物を回収するために外側ノズル１０に接続されている。操作ハンドル１４は 操作部４に連結している。制御用スイッチや調整装置は、トローリー１６上の操 作者の近くの操作用制御ボックス１５に設けられている。レーザー発生装置１、 廃棄物回収 装置１１及びガス供給ユニット８もトローリー１６上に設置することができる。 殆どの有機材料に対する材料回収率は２０００乃至５０００ｃｍ²／ｋＷｈｒ の範囲である。除去される深さはレーザーの出力密度に応じて増加し、走査速度 が増加するにつれて減少する。 主な本発明の方法による効果は、格別な損傷を与えることなく表面や入り込ん だ汚染物を除去することができ、また、大きい強度のレーザービームを必要とす るけれども、適正な条件下で、さらに、次の封止のために下層の面を溶融したり 磨いてつや出しをしたりすることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ Ｃ０８Ｊ 3/28 9543−4Ｆ Ｃ０８Ｊ 3/28 Ｇ２１Ｆ 9/28 ＺＡＢ 9216−2Ｇ Ｇ２１Ｆ 9/28 ＺＡＢ // Ａ０１Ｇ 7/00 ６０４ 9318−2Ｂ Ａ０１Ｇ 7/00 ６０４ Ａ４７Ｌ 11/38 7535−3Ｂ Ａ４７Ｌ 11/38 (72)発明者 スペンサー，ジュリアン ティモシー イギリス国，プレストン ピーアール４ ０エックスジェイ，サルウィック，スプリ ングフィールズ・ワークス，ブリティッシ ュ・ヌークリア・フューエルズ・ピーエル シー内 （番地なし)

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．レーザービームを有機物質に照射し、前記有機物質に化学変化を生じせしめ 、又はレーザーによって生じる化学変化により有機物質を直接除去することを含 む、対象物の表面上の有機物質に埋没した汚染物質を対象物の表面から除去する 方法。 ２．前記対象物は、建物、構造物、工業プラント、船、キャビン、その他の類似 のものの表面である第１項記載の方法。 ３．前記汚染物質は、放射性、生物学的あるいは化学的な汚染物質である第１項 又は第２項記載の方法。 ４．前記の汚染物が入り込んだ有機物質は、一または複数の塗料、エポキシ樹脂 、密封材、粘着材、プラスチック、布、こけ、地衣類植物、菌類、その他の植物 である第１項乃至第３項のいずれかに記載の方法。 ５．前記の処理される表面は、コンクリート、モルタル、下塗り、セメント、煉 瓦、タイル、しっくい、ステンレススチール、軟鉄、合金、その他の類似のもの を含む建築材からなる支持層の表面である第１項乃至第４項のいずれかに記載の 方法。 ６．レーザービームは、紫外線、可視光線または赤外線のいずれかの波長を有す るものである第１項乃至第５項のいずれかに記載の方法。 ７．レーザービームは、ガスレーザー、固体レーザー、エキシマレーザー、色素 レーザー、自由電子レーザー又は半導体レーザーから選択されるレーザー発振器 より発生されるものである第１項乃至第６項のいずれかに記載の方法。 ８．レーザービームは、パルス状あるいは連続的なものである第１項乃至第７項 のいずれかに記載の方法。 ９．レーザービームのレーザー出力密度は２００Ｗ／ｃｍ²乃至２５０Ｗ／ｃｍ² の範囲であり、レーザービーム強度は１５０Ｗ／ｃｍ²乃至１０ＫＷ／ｃｍ²の範 囲であり、ビームは走査速度１ｍｍ ／ｓｅｃ乃至１０００ｍｍ／ｓｅｃの範囲で走査される第１項乃至第８項のいず れかに記載の方法。 １０．少なくとも１種類のガスが処理されるべき表面の処理領域に供給される第 １項乃至第９項のいずれかに記載の方法。 １１．ガスは圧縮ガスである第１０項記載の方法。 １２．レーザービーム及びガスは内側ノズル又は内側シュラウドにより処理領域 に供給され、形成された廃棄物は外側ノズル又は外側シュラウドからなる排出装 置により排出される第１０項又は第１１項記載の方法。 １３．レーザービームは、使用現場に移送可能なトローリーを含む可動搬送手段 に設置されたレーザー源より供給される第１項乃至第１２項のいずれかに記載の 方法。 １４．ガス供給手段と廃棄物を排出するための吸引ポンプは共に前記可動運搬手 段に設置されている第１０項乃至第１３項のいずれかに記載の方法。 １５．レーザービームは、処理されるべき表面の必要とされる部分にビームを案 内するために人手又は機械的に動かすことができる操作部を経てレーザー源より 処理されるべき表面の処理領域に供給され、ビームは、レーザー源より、フレキ シブルなビーム伝達システムにより伝達され、操作部は、レーザービームを制御 された走査スピードとパターンと強度で処理される表面上を走査する走査手段を 含む第１項乃至第１４項のいずれかに記載の方法。 １６．ビーム伝達手段は１又は複数のオプティカルファイバー又はケーブルから なる第１５項記載の方法。 １７．ビーム伝達手段はビームを反射するミラーからなる第１５項記載の方法。 １８．ビーム伝達手段は導波管からなる第１５項記載の方法。