JPWO2002053369A1 - 防汚性透明積層体とその製造方法、照明装置用透光性カバーおよび照明装置 - Google Patents
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Abstract
少なくとも２枚の透明基板の間に樹脂製の中間膜を介在させて一体化させてなる、可視光透過率は８０％以上であり、かつ波長３８０ｎｍでの光透過率が１０％以上である積層構造体と、該積層構造体の外表面に光触媒膜が形成された付着物が分解・除去され、汚れがつき難い防汚性透明積層体、およびその防汚性透明積層体を透光性カバーに用いる照明装置。
Description
技術分野
本発明は、防汚性透明積層体および照明装置に関し、特に、付着物が分解・除去され、汚れがつき難い防汚性透明積層体、およびその防汚性透明積層体を透光性カバーとして用い、維持管理が容易な照明装置に関する。
背景技術
近年、大気中には各種の汚染物質が放出され、屋外、屋内を問わず、各種設備に付着して、その機能を阻害し、また、外観、景観等を損ねる汚れの原因となっている。例えば、屋外に設置される道路灯、投光器等の照明装置は、大気中に浮遊する塵埃、粉塵、油、ゴム、繊維、煙草のヤニ、タール状物、カーボン粒子、オイルミスト、あるいはアセトアルデヒド、メチルメルカプタン、硫化水素、アンモニア等の各種の化学物質などに基づく種々の汚染物質に曝され、これらが表面に付着して、その機能が阻害され、外観が汚損される。また、屋内に設置される照明装置においても、油、繊維、煙草のヤニ、タール状物等によって汚損される。例えば、近年では、道路、トンネル等の車両が頻繁に往来する場所に設置される照明装置に、自動車の排気ガス中に含まれるカーボン粒子、ディーゼルエンジン車から排出される不完全燃焼のオイルミスト等が外表面、特に、光源からの光を透過する透光性カバーに付着した場合には、照射光の透過が妨げられ、所期の照明効率を得ることができず、外観も汚損される。特に、トンネル内に設置される照明装置は、汚損物質の付着による照明光量の低下が激しい。
また、これらの照明装置の中でも、道路上の高所あるいはトンネル内に設置されている照明装置は、塵埃、ゴミ等が付着した場合、表面に付着した汚れを除去するため、定期的に清掃する必要がある。しかし、これらの照明装置は、高所あるいはトンネル内の暗所に取り付けられているため、その清掃作業に多大な労力と費用を要する問題がある。
そこで、特開平９−２５１８０４号公報、特開平９−２３７５１１号公報、特開平９−１７１７０７号公報、特開平９−２１３１０９号公報等には、光源を覆う透光性カバーまたはグローブの外面に二酸化チタンからなる光触媒膜を設けた照明装置が提案されている。
これらの照明装置によれば、表面に付着した汚染物質を、光触媒作用により分解・除去して、汚れによる照明効率の低下を抑制し、清掃作業の頻度を軽減し、維持管理の費用の削減を図ることができると考えられる。
一方、道路やトンネル等に設置された照明装置には、光源を覆う透光性カバーは強化ガラスが用いられているが、通行する車両のタイヤによる小石、砂利、路面落下物の破片等のはね上げ、あるいは強風などによる小石等の飛来、また、車両からの落下物等の種々の原因によって、各種の物体が衝突し、透光性カバーが破損して破片が飛散するという問題がある。
そこで、これらの照明装置の透光性カバーとして、各種物体の衝突によって破損しても、破片が飛散しない合わせガラスを用いることが検討されている。しかし、従来の合わせガラスは、２枚のガラスの間にポリビニルブチラール（以下、「ＰＶＢ」と略す）からなる中間膜を介して一体的に積層したものである。このＰＶＢは耐紫外線性に劣るため、紫外線吸収剤を必須の成分として含む。そのため、ＰＶＢを中間膜とする合わせガラスを、透光性カバーに用いた場合、光源からの紫外線が中間膜において吸収されて、外表面に光触媒膜を設けても、その光触媒膜に十分な紫外線が照射されず、光触媒の光触媒作用が十分に発揮させることができない問題がある。
そこで、本発明の第１の目的は、表面に付着する汚染物質等が分解・除去され、汚れがつき難く、かつ飛散物の衝突によって一部が破損しても破片が飛散しない防汚性透明積層体を提供することにある。
また、本発明の第２の目的は、耐久性にも優れる前記防汚性透明積層体を提供することにある。
また、本発明の第３の目的は、前記防汚性透明積層体を透光性カバーとして用い、汚れがつきにくいため、清掃作業等に要する費用が低減されるとともに、飛散物等の衝突による破損によっても破片が飛散しないため、維持管理が容易で、道路、トンネルにおける照明に好適な照明装置を提供することにある。
発明の開示
本発明は、少なくとも２枚の透明基板の間に樹脂製の中間膜を介在させて一体化させてなる積層構造体と、該積層構造体の少なくとも１つの外表面に形成された光触媒膜とを有する防汚性透明積層体であって、前記積層構造体は、可視光透過率が８０％以上であり、かつ波長３８０ｎｍでの光透過率が１０％以上である防汚性透明積層体を提供する。本発明における可視光透過率はＪＩＳ Ｒ３１０６に規定される可視光透過率である。
発明を実施するための最良の形態
本発明における積層構造体の可視光透過率は８５％以上（実生産上は９０％以下）であることが好ましい。本発明における波長３８０ｎｍでの光透過率は、ＩＳＯ９０５０に準拠して測定され、５０％以上（実生産上は６０％以下）であることが好ましい。
樹脂製の中間膜（以下、単に「中間膜」という）は、エチレン−酢酸ビニル共重合体のトリイソシアヌレート重合架橋物を主成分とする透明膜であることが好ましい。
また、本発明は、波長３００ｎｍ以上の光線を照射する光源と、該光源を覆う透光性カバーとを有する照明装置であって、
前記透光性カバーが、外側に光触媒膜が配置された防汚性透明積層体からなる照明装置を提供する。
本発明において、積層構造体は、中間膜を挟んで少なくとも２枚、あるいは３枚以上の透明基板が、それぞれ隣接する透明基板同士が中間膜を介して接着一体化されているものであり、該積層構造体の少なくとも１つの外表面に光触媒膜が配設されている。光触媒膜は、積層構造体の外表面の両面または片面にのみ配設されていてもよい。
透明基板は、中間膜とともに積層構造体を形成して、可視光線透過率および波長３８０ｎｍの透過率が前記範囲になるものであれば、いずれの透明材料からなるものでもよく、特に限定されない。また、少なくとも２枚以上の透明基板は、１種の透明材料からなるものでもよく、２種以上の透明材料からなるものでもよい。透明基板の具体例として、ソーダライムガラス、無アルカリガラス等のガラス、あるいはそれを強化処理した強化ガラスなどからなる無機質透明基板、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂等からなる有機質透明基板などが挙げられる。特に、本発明の防汚性透明積層体をトンネル内に設置される照明装置に使用する場合には、ソーダライムガラス、無アルカリガラスからなるガラス基板、またはそれを強化処理してなる強化ガラスなどからなる無機質透明基板が好ましい。また、軽量化の観点からは、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂等からなる有機質透明基板が好ましい。
中間膜は、透明基板の間に介在して、透明基板同士を接着するとともに、積層構造体全体として、波長３８０ｎｍにおける光の透過率が１０％以上である積層構造体を形成できる透明膜であれば、いずれの素材からなるものでもよく、特に限定されないが、耐紫外線に優れるため、紫外線吸収剤を配合しなくても、透明基板の間に介在して所望の接着強度で透明基板同士を接着することができるとともに、波長４００ｎｍ以下における透過率が大きいことから、エチレン−酢酸ビニル共重合体のトリイソシアヌレート重合架橋物（以下「ＥＶＡＴ」と略す）が好ましい。
このＥＶＡＴは、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）からなる分子鎖の間を、トリアリルイソシアヌレートの重合体が架橋している構造を有するものと考えられ、エチレン−酢酸ビニル共重合体と、トリアリルイソシアヌレートとを、重合開始剤の存在下、または電子線、α線の照射等により反応させ、トリアリルイソシアヌレートがラジカル重合をすると同時に、トリアリルイソシアヌレートによるエチレン−酢酸ビニル共重合体の分子鎖と反応し、エチレン−酢酸ビニル共重合体の分子鎖にトリアリルイソシアヌレートの重合体が複雑にからみ合った構造を有するものである。
ＥＶＡＴはＥＶＡと比較し、透明基板（特にガラス基板）との接着性に優れ、したがって、剥離しにくく、耐久性に優れた防汚性透明積層体が得られる。
ＥＶＡＴの成分であるエチレン−酢酸ビニル共重合体は、エチレン−酢酸ビニル共重合体に対する酢酸ビニル含有率が１５〜５０質量％であるものが好ましく、特に好ましくは１９〜４０質量％である。酢酸ビニル含有率が１５質量％未満であるエチレン−酢酸ビニル共重合体を用いると、高温時に架橋硬化させると十分な透明度が得られず、５０質量％を超えるエチレン−酢酸ビニル共重合体を用いると、良好な透明度が得られるが、モジュラスが低下しかつ粘着性が増してフィルムを形成することができない。したがって酢酸ビニル含有率が２２〜３０質量％であるのが最も好ましく、弾性率が高く、互に粘着しない透明度の高いＥＶＡＴのフィルムが得られる。
ＥＶＡＴにおいて、エチレン−酢酸ビニル共重合体におけるトリアリルイソシアヌレートの割合は、エチレン−酢酸ビニル共重合体１００質量部に対してトリアリルイソシアヌレートが０．５〜２０質量部であるのが好ましく、さらに好ましくは１〜５質量部である。トリアリルイソシアヌレートが０．５質量部未満で透明度が低下し、２０質量部を超える場合は伸びが低下して好ましくない。
また、ＥＶＡＴを主成分とする中間膜と透明基板との接着力を向上させるために、中間膜にシランカップリング剤を添加することが好ましい。用いられるシランカップリング剤としては、公知のもの、例えば、γ−クロロプロピルメトキシシラン、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニル−トリス（β−メトキシエトキシ）シラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、β−（３，４−エトキシシクロヘキシル）エチル−トリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン等を挙げることができる。
これらのシランカップリング剤の配合量はエチレン酢酸ビニル共重合体とトリアリルイソシアヌレートの両者合計１００質量部に対し５質量部以下で充分である。
また、中間膜には、必要に応じて，安定性を向上する目的でハイドロキノン、ハイドロキノンメチルエーテル、ｐ−ベンゾキノン、メチルハイドロキノン等の重合抑制剤を上記シランカップリング剤と同様に５質量部以下添加することができる。
さらに、着色剤、紫外線吸収剤、老化防止剤、変色防止剤等を可視光透過率が８０％未満とならない範囲で添加することができる。
中間膜の厚さは、透明基板同士を所定の強度で接着し、合せガラスが破損した場合に脱落・飛散防止に十分な厚さとするのが好ましい。
光触媒膜は、光触媒作用を有する物質を主成分とする膜、あるいは、該物質からなる微粒子が分散した形態の膜である。本発明において、光触媒作用を有する物質とは、紫外線照射を受けて、そのエネルギーを吸収して、電離して電子とホールが生成し、酸化または還元作用を行う半導体物質をいう。
光触媒として用いられる物質としては、例えば、ＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、ＷＯ３、ＬａＲｈＯ３、Ｂｉ２Ｏ３、ＦｅＴｉＯ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＣｄＦｅ２Ｏ４、ＳｒＴｉＯ３、ＣｄＳｅ、ＧａＡｓ、ＣａＰ、ＣｅＯ２、ＴｂＯ２、ＭｇＯ、Ｅｒ２Ｏ３、ＲｕＯ２等が挙げられる。これらは１種単独でも２種以上を組み合わせて用いてもよい。また、これらの物質に、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｓｎ、ＮｉＯ等の金属もしくは金属酸化物を添加したものでもよい。
中でも、酸化チタン（特に、アナターゼ型の酸化チタン）を主成分とする透明膜は、高い光触媒活性を有する点で、好ましい。
光触媒膜は、ゾルーゲル法、ＣＶＤ法、ＰＶＤ法等のいかなる方法によって形成してもよく、これら以外の方法によっても形成可能である。また、光触媒膜は、積層構造体の片側の外面にのみ形成してもよいし、両外面に形成してもよい。例えば、有機チタン化合物を主成分とアルコール等の溶剤に溶解してチタンアルコレート溶液を調整した後、これを透明基板の表面に塗布し焼成して形成することができる。
光触媒膜の厚さは、特に制限されず、通常、０．００５〜０．５μｍ程度である。
また、光触媒膜と透明基板の間に、ＳｉＯ２を主成分とする中間接着層を有すると、ソーダライムガラスのＮａの拡散を防止する点で、好ましい。この接着中間層は、例えば、ヘキサメチルジシラザン、ヘキサメチルシクロトリシラザン等を用いて形成することができる。また、光触媒作用向上の観点から、光触媒膜と透明基板との間にＳｎＯ２膜やＩＴＯ（スズとインジウムとの酸化物）膜を形成することもできる。
本発明の防汚性透明積層体の製造は、予め、光触媒膜を、１枚の透明基板の表面に形成し、その透明基板を、光触媒膜を外側にして、中間膜を間にして他の透明基板を積層する工程により行ってもよいし、積層構造体を形成した後、光触媒膜を外側の透明基板の表面に形成する工程により行ってもよい。
例えば、２枚の透明基板（ａ）および（ｂ）を、中間膜（ｃ）を介して接着一体化させた３層構造の積層構造体の一表面に光触媒膜を有する防汚性透明積層体を例にとると、まず、透明基板を所定の形状に成形した後、洗浄等の前処理を施した後、下記の方法で積層体を製造することができる。
（１）１枚の透明基板（ａ）の表面に光触媒膜を形成した後、この透明基板（ａ）を、もう１枚の透明基板（ｂ）の上に中間膜（ｃ）を介して前記光触媒膜が外側になるように積層し、圧着処理により、透明基板（ａ）および（ｂ）を中間膜を介して接着して一体化させる方法。
（２）予め、透明基板（ｂ）、中間膜（ｃ）および透明基板（ａ）を積層一体化させて積層構造体を形成した後、透明基板（ａ）の上に光触媒膜を形成する方法。
特に、透明基板として、ガラス基板を用いる合せガラスを積層構造体とする防汚性透明積層体においては、まず、下記の工程にしたがって、合せガラスを製造する工程の途中または最後において、ガラス基板の表面に光触媒膜を形成することにより、２枚のガラス基板を、中間膜を介して接着一体化させた３層構造の積層構造体の一表面に光触媒膜を有する防汚性透明積層体を製造することができる。
（ａ）ガラス素板を所定の形状および寸法に切断し、面取りした後、温水、洗剤等を用いてロールブラシで表面を洗浄してガラス基板を製造する。
（ｂ）２枚のガラス基板に中間膜、および必要に応じて配設する他のフィルムまたは層を挟み込む。
（ｃ）加熱しながら中間膜とガラスの間の空気を脱気しながら密着させる予備圧着を行う。
（ｄ）加熱および加圧しながら、中間膜とガラス基板との間を接着させる本圧着を行う。
例えば、（ａ）の工程で得られた１枚のガラス基板の表面に光触媒膜を形成し、これを（ｂ）以降の工程において、他のガラス基板の上に中間膜を挟んで予備圧着および本圧着を行うことにより、２枚のガラス基板を、中間膜を介して前記光触媒膜が外側になるように接着一体化させた３層構造の積層構造体の一表面に光触媒膜を有する防汚性透明積層体を得ることができる。この方法においては、光触媒膜の形成における焼付処理と、ガラス基板の強化ガラス化処理を同時に行うことができ、光触媒膜が形成されるガラス基板（光触媒膜に接するガラス基板）が強化ガラスである防汚性透明積層体を製造する場合には、有効である。
また、予め、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）の工程により、２枚のガラス基板を、中間膜を介して接着一体化させた３層構造の積層構造体を製造し、ガラス基板の一表面に光触媒膜を形成することによっても、防汚性透明積層体を得ることができる。この方法においては、光触媒膜は常温または常温に近い温度で形成され、製造が容易である。
予備圧着および本圧着の工程は、それぞれ独立した工程で行う二段圧着法、両工程を一段で行う一段圧着法のいずれの方法で行ってもよく、中間膜の種類、ガラス基板の種類等に応じて適宜選択される。
二段圧着法としては、下記の方法が挙げられる。
（１）第１ロール（押圧力：１．８×１０５Ｐａ）、加熱オーブン（６０℃）、第２ロール（押圧力：１．８×１０５Ｐａ）、加熱オーブン（１００℃）および第３ロール（押圧力：１．８×１０５Ｐａ）の順で、中間膜を挟んだガラス基板を加熱圧着して予備圧着を行った後、オートクレーブ（１３０℃、１．２７×１０６Ｐａ）において、本圧着を行う方法（ニッパロール法）。
（２）真空袋に中間膜を挟んだガラス基板を入れ、減圧しながら加熱（９０℃、８．３８×１０４Ｐａ）してガラス基板と中間膜の間に存在する空気を脱気し、予備圧着を行った後、オートクレーブ（１３０℃、１．２７×１０６Ｐａ）において、本圧着を行う方法（真空袋法）。
一段圧着法としては、真空袋内で、中間膜を挟んだガラス基板を入れ、減圧しながら加熱（９０℃、８．３８×１０４Ｐａ）してガラス基板と中間膜の間に存在する空気を脱気する予備圧着と、さらに高い温度に加熱しながら、減圧する本圧着を連続して行う方法である。
本発明の防汚性透明積層体の実施の一形態を、図面を参照して説明する。
図１に模式断面図を示す防汚性透明積層体１は、透明基板２と、透明基板３の間に中間膜４が介在して接着一体化された３層構造の積層構造体を有し、さらに、透明基板２の外表面に、光触媒膜５を有するものである。
この防汚性透明積層体１において、光触媒膜５が形成された透明基板２は、例えば、３ｍｍ厚の強化処理が施されたソーダライムガラスからなり、透明基板３は、例えば、３ｍｍ厚の通常のソーダライムガラスからなる。中間膜４は、例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体のトリイソシアヌレート重合架橋物を主成分とする透明膜であり、光触媒膜５は、例えば、アナターゼ型酸化チタンからなる透明膜である。
本発明の防汚性透明積層体の製造方法の具体例としては例えば以下のとおりである。
ガラス基板上に、光触媒膜形成用塗布液を塗布した後、焼成して光触媒膜を形成する工程と、エチレン−酢酸ビニル共重合体のトリイソシアヌレート重合架橋物を主成分とする透明膜を介して前記ガラス基板と別のガラス基板とを前記光触媒膜が露出するように積層して合せガラスにする工程と、を含み、可視光透過率が８０％以上であり、かつ波長３８０ｎｍでの光透過率が１０％以上である防汚性透明積層体を製造する。
光触媒膜形成用塗布液としては、酸化チタン微粒子が分散された塗布液、加水分解性を有するチタン化合物（例えばチタンアルコキシド）と有機溶媒（例えばアルコール系溶媒や芳香族化合物溶媒など）からなる二酸化チタン前駆体溶液、などが挙げられる。加水分解性を有するチタン化合物と芳香族化合物溶媒からなる二酸化チタン前駆体溶液としては、電気化学会 技術・教育研究論文誌 ｖｏｌ．９ Ｎｏ．１（２０００）２９〜３３や特開２００１−３４０７５７などに記載されるものを用いることができる。
前記塗布液の塗布後、必要に応じて乾燥させる。乾燥は、例えば、大気雰囲気下、約１００〜４００℃、１０〜５０分間、の条件で行われる。
光触媒膜形成のための焼成は、例えば、大気雰囲気下、２００〜６８０℃、４〜１０分間、の条件で行われる。６００〜６８０℃の高温で焼成で行う場合は、ガラス基板の曲げ形成および／またはガラス基板の強化処理を同時に行うこともできる。
本発明においては、乾燥後に光触媒膜に対して紫外線を照射してもよい。
合せガラスにするために用いる別のガラス基板としては、通常は、光触媒膜が形成されたガラス基板と同形状（厚さは異なっていてもよい）のガラス基板を用いる。
この図１に示す防汚性透明積層体１では、透明基板３側（図１の紙面上の下側）に配置した光源から放射された光が、透明基板３、中間膜４および透明基板２からなる積層構造体を透過して光触媒膜５に到達し、可視光透過率が８０％以上であり、かつ波長３８０ｎｍでの光透過率が１０％以上である。可視光線は光触媒膜５を透過して積層体の外側（図１の紙面上の上側）に出射して、照明光となり、また、波長３８０ｎｍ付近を中心とする紫外線は光触媒膜５の光触媒作用を発現させ、表面に付着する汚染物質を酸化、分解して除去する。また、飛散物の衝突によって一部が破損しても破片が飛散しない。
そのため、本発明の防汚性透明積層体は、照明装置の透光性カバーとして好適であり、特に、積層構造体を合せガラスとすれば、道路、トンネルにおける照明装置の透光性カバーとして好適である。
本発明は、本発明の防汚性透明積層体を用いてなる照明装置用透光性カバーを提供する。
本発明の防汚性透明積層体を透光性カバーとして用いる照明装置は、光源と、該光源を覆う透光性カバーとを有する。透光性カバーは、照明装置の形状等に応じて、種々の形状、寸法等とすることができる。
光源は、照明光源として有効な可視光線と、光触媒作用の発現に有効な波長３００〜４００ｎｍの紫外線を放出できるものであれば、特に制限されない。光源の具体例として、高圧ナトリウムランプ、水銀ランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプ、白熱電球、蛍光ランプ等が挙げられる。また、光源は、直管形のランプだけでなく、環状形あるいはコンパクト形のランプを用いてもよい。
照明の明るさおよび光触媒活性の観点からは、高圧ナトリウムランプを用いることが好ましい。
また、透光性カバーおよび光源以外の部材または装置などは、この種の照明装置に用いられるものでよく、特に限定されない。例えば、光源に発光用電力を供給する電源装置、その電力の電圧安定化装置、装置筐体、枠体、取付部材、光源の背後に設置される反射板等は、従来の照明装置と同様のものを用いることができる。
次に、本発明の照明装置の実施の形態を、図２に示すトンネル用照明装置を例に採り、説明する。
図２に示すトンネル用照明装置２１は、耐食性筺体からなる装置本体２２と、該装置本体２２の前面に開閉可能に取り付けられた蓋体２４とを有し、装置本体２２の背面２５上部には、トンネルの壁面などに固定するための取付金具２６が装着されている。
蓋体２４の前面中央部には照射用窓部２７が開口され、この照射用窓部２７には、透光性カバー２８がシール部材２９を介して液密に嵌め込まれている。透光性カバー２８は、板状の本発明の防汚性透明積層体で形成され、外面（ランプ３０とは反対側の面）に光触媒膜を有する。
装置本体２１には、高圧ナトリウムランプ３０が、透光性カバー２８に対向して、ランプソケット（図示せず）に着脱自在に取り付けられている。高圧ナトリウムランプ３０は、可視光線および３００ｎｍ〜４００ｎｍの波長領域の紫外線を含む光線を照射する。
さらに、装置本体２１内には、高圧ナトリウムランプ３０に光学的に対向して、高圧ナトリウムランプ３０から照射される光線を照射用窓部２７に向けて反射させる反射体３１が配設されている。
この照明装置において、電源を供給して装置本体内２１内に設けられた始動点灯用安定器（図示せず）の作動により、高圧ナトリウムランプ３０を点灯させると、高圧ナトリウムランプ３０から、可視光線および３００ｎｍ〜４００ｎｍの波長領域内の紫外線を含む光線が照射される。
高圧ナトリウムランプ３０から放出された光線は、直接または反射体３１で反射されて透光性カバー２８に達し、可視光線は透光性カバー２８を透過して、また、紫外線は光触媒膜に一部を吸収されて、トンネル内に照射される。このとき、透光性カバー２８の積層構造体および光触媒膜は、可視光線を８０％以上透過するので、十分な明るさでトンネル内が照射される。
また、トンネル内に設置された照明装置は、埃や自動車の排気ガスなどの影響を受け、透光性カバー２８の外面に塵埃や、例えば、カーボン、オイルミスト、アセトアルデヒド、メチルメルカプタン、硫化水素、アンモニア等の汚染物質が付着する。しかし、透光性カバー２８の外面には光触媒膜が形成されているため、これら光触媒膜の光触媒作用により透光性カバー２８の外面が汚れるのを低減し、汚れを付き難くし、あるいは一度付いた汚れを落としやすくなる効果が得られ、透光性カバー２８の汚れによる光透過率の低下を抑制できる。
したがって、透光性カバー２８の外面に前記のような物質が付着するのを効果的に防止して、透光性カバー２８を介して照射される光束の低下を防止でき、省エネルギー効果を有し、透光性カバー２８を拭くなどの掃除を頻繁に行なわずに済み、メンテナンスを容易にできる。また、飛散物の衝突によって一部が破損しても破片が飛散しない。
また、透光性カバーの内面に光触媒膜をさらに形成した場合、排気ガスが器具内に進入したり、器具内のプラスチックやゴムから発生するガスや水カビなどにより透光性カバー２８の内面に前記物質が付着するのを防止できる利点がある。
さらに、装置本体２１および蓋体２４の周囲や反射体３１などにも光触媒層を形成すれば、透光性カバー２８と同様に掃除を頻繁に行なわずに済み、メインテナンスを容易にできる利点がある。
また、本発明は、図２に示す照明装置に限定されず、例えば、トンネル内の非常駐車帯に配設される照明装置、自動車のヘッドライトの前面カバー、信号機のランプ用前面カバー等の各種の照明装置に適用できる。
以下、実施例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（例１）
厚さ３ｍｍ、縦３５０ｍｍ×横１５００ｍｍの寸法のソーダライムガラス基板（可視光透過率：９０．４％）を２枚用意し、面取りした後、４０℃の温水および中性洗剤を用いてロールブラシで表面を洗浄した。
１枚のガラス基板の表面に、アナターゼ型酸化チタン粒子を含む塗布液を塗布し、大気雰囲気下、約２００℃で熱風乾燥し、大気雰囲気下、６３０〜６５０℃に加熱した後、急冷して、アナターゼ型酸化チタンからなる光触媒膜（厚さ：０．０１μｍ）を片面に有する強化ガラス基板を得た。
もう１枚のガラス基板の上にＥＶＡＴ（エチレン−酢酸ビニル共重合体の酢酸ビニル含有率：２６％、トリイソシアヌレート含有率：５％）のフィルム（厚さ：０．４ｍｍ）を載せ、そのＥＶＡＴ膜の上に、光触媒膜が上側になるように前記の強化ガラス基板を載せて、両基板の間にＥＶＡＴ膜を挟み込み、予備積層体を作製した。この予備積層体を、第１ロール（押圧力：１．８５×１０５Ｐａ）、加熱オーブン（６０℃）、第２ロール（押圧力：１．８×１０５Ｐａ）、加熱オーブン（１００℃）および第３ロール（押圧力：１．８×１０５Ｐａ）の順で、予備圧着を行った後、オートクレーブ（１３０℃、１．２７×１０６Ｐａ）において、本圧着を行ってガラス積層構造体を製造した。
（例２）
例１と同様にして、ガラス基板、ＥＶＡＴ膜、光触媒付き強化ガラス基板の順で積層した予備積層体を作製し、この予備積層体を真空袋に入れ、減圧しながら加熱（９０℃、８．３８×１０４Ｐａ）してガラス基板と中間膜の間に存在する空気を脱気し、予備圧着を行った後、オートクレーブ（１３０℃、１．２７×１０６Ｐａ）において、本圧着を行って、ガラス積層構造体を製造した。
（例３）
例１における光触媒膜の形成方法を以下のように変更した以外は例１と同様にして、ガラス積層構造体を製造した。
すなわち、１枚のガラス基板の表面に、Ｓｉターゲットを用いた反応性スパッタリングによりＳｉＯ２膜を５０ｎｍの膜厚で形成した後に、チタンブトキシドをベンゼン溶媒に溶解させた二酸化チタン前駆体溶液（電気化学会 技術・教育研究論文誌 ｖｏｌ．９ Ｎｏ．１（２０００）２９〜３３）を前記ＳｉＯ２膜面に塗布し、大気雰囲気下、約３５０℃で３０分間乾燥し、次いで、大気雰囲気下、６３０℃で２０分間に焼成、急冷して、アナターゼ型酸化チタンからなる光触媒膜（膜厚：１２０ｎｍ）を片面に有する強化ガラス基板を得た。
（例４（比較例））
ＥＶＡＴ膜の代わりに、ＰＶＢ膜（厚さ：約０．３８ｍｍ）を形成した以外は、例１と同様にして、ガラス積層構造体を製造した。
例１および４で得られたガラス積層構造体について、紫外可視分光光度計（日本分光（株）製、Ｖ５７０）を用いて、波長３００〜１８００ｎｍの領域における分光透過率を測定した。測定した分光透過特性図をそれぞれ図３および図４に示す。例１で得られたガラス積層構造体の波長３８０ｎｍでの光透過率は７７％、４００ｎｍでの光透過率は８４．５％、可視光透過率は８７．５％であった。なお、例２で得られたガラス積層構造体でも、図３に示したような分光透過特性が得られた。また、例１において、光触媒膜の形成前にシリカゾルを塗布、乾燥してＳｉＯ２膜となる塗膜を形成し、以下、例１と同様にして光触媒膜（厚さ：０．０１μｍ）を片面に有する強化ガラス基板を得てガラス積層構造体を作成したところ、図３に示したような分光透過特性が得られた。
例３で得られたガラス積層構造体について上記同様に分光透過率を測定した結果、波長３８０ｎｍでの光透過率は５８．５％、４００ｎｍでの光透過率は６３％、可視光線透過率は８６％であった。
産業上の利用の可能性
本発明の防汚性透明積層体は、表面に付着する汚染物質等が分解・除去され、汚れがつき難く、かつ飛散物の衝突によって一部が破損しても破片が飛散しない。そのため、本発明の防汚性透明積層体は、道路やトンネル等に設置される照明装置の透光性カバーとして好適である。
また、本発明の方法によれば、前記防汚性透明積層体を効率よく製造することができる。
また、本発明の照明装置は、その防汚性透明積層体を透光性カバーとして用い、汚れがつきにくいため、清掃作業等に要する費用が低減されるとともに、飛散物等の衝突による破損によっても破片が飛散しないため、維持管理が容易で、道路、トンネルにおける照明に好適である。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の防汚性透明積層体の一実施態様を示す模式断面図である。
図２は、本発明の照明装置の一実施態様を示す斜視図である。
図３は、本発明の例１に係る分光透過特性を示す図である。
図４は、比較例の例４に係る分光透過特性を示す図である。
符号の説明
１ 防汚性透明積層体
２ 透明基板
３ 透明基板
４ 中間膜
５ 光触媒膜
２１ トンネル用照明装置
２２ 装置本体
２４ 蓋体
２５ 背面
２６ 取付金具
２７ 照射用窓部
２８ 透光性カバー
２９ シール部材
３０ 高圧ナトリウムランプ
３１ 反射体
本発明は、防汚性透明積層体および照明装置に関し、特に、付着物が分解・除去され、汚れがつき難い防汚性透明積層体、およびその防汚性透明積層体を透光性カバーとして用い、維持管理が容易な照明装置に関する。
背景技術
近年、大気中には各種の汚染物質が放出され、屋外、屋内を問わず、各種設備に付着して、その機能を阻害し、また、外観、景観等を損ねる汚れの原因となっている。例えば、屋外に設置される道路灯、投光器等の照明装置は、大気中に浮遊する塵埃、粉塵、油、ゴム、繊維、煙草のヤニ、タール状物、カーボン粒子、オイルミスト、あるいはアセトアルデヒド、メチルメルカプタン、硫化水素、アンモニア等の各種の化学物質などに基づく種々の汚染物質に曝され、これらが表面に付着して、その機能が阻害され、外観が汚損される。また、屋内に設置される照明装置においても、油、繊維、煙草のヤニ、タール状物等によって汚損される。例えば、近年では、道路、トンネル等の車両が頻繁に往来する場所に設置される照明装置に、自動車の排気ガス中に含まれるカーボン粒子、ディーゼルエンジン車から排出される不完全燃焼のオイルミスト等が外表面、特に、光源からの光を透過する透光性カバーに付着した場合には、照射光の透過が妨げられ、所期の照明効率を得ることができず、外観も汚損される。特に、トンネル内に設置される照明装置は、汚損物質の付着による照明光量の低下が激しい。
また、これらの照明装置の中でも、道路上の高所あるいはトンネル内に設置されている照明装置は、塵埃、ゴミ等が付着した場合、表面に付着した汚れを除去するため、定期的に清掃する必要がある。しかし、これらの照明装置は、高所あるいはトンネル内の暗所に取り付けられているため、その清掃作業に多大な労力と費用を要する問題がある。
そこで、特開平９−２５１８０４号公報、特開平９−２３７５１１号公報、特開平９−１７１７０７号公報、特開平９−２１３１０９号公報等には、光源を覆う透光性カバーまたはグローブの外面に二酸化チタンからなる光触媒膜を設けた照明装置が提案されている。
これらの照明装置によれば、表面に付着した汚染物質を、光触媒作用により分解・除去して、汚れによる照明効率の低下を抑制し、清掃作業の頻度を軽減し、維持管理の費用の削減を図ることができると考えられる。
一方、道路やトンネル等に設置された照明装置には、光源を覆う透光性カバーは強化ガラスが用いられているが、通行する車両のタイヤによる小石、砂利、路面落下物の破片等のはね上げ、あるいは強風などによる小石等の飛来、また、車両からの落下物等の種々の原因によって、各種の物体が衝突し、透光性カバーが破損して破片が飛散するという問題がある。
そこで、これらの照明装置の透光性カバーとして、各種物体の衝突によって破損しても、破片が飛散しない合わせガラスを用いることが検討されている。しかし、従来の合わせガラスは、２枚のガラスの間にポリビニルブチラール（以下、「ＰＶＢ」と略す）からなる中間膜を介して一体的に積層したものである。このＰＶＢは耐紫外線性に劣るため、紫外線吸収剤を必須の成分として含む。そのため、ＰＶＢを中間膜とする合わせガラスを、透光性カバーに用いた場合、光源からの紫外線が中間膜において吸収されて、外表面に光触媒膜を設けても、その光触媒膜に十分な紫外線が照射されず、光触媒の光触媒作用が十分に発揮させることができない問題がある。
そこで、本発明の第１の目的は、表面に付着する汚染物質等が分解・除去され、汚れがつき難く、かつ飛散物の衝突によって一部が破損しても破片が飛散しない防汚性透明積層体を提供することにある。
また、本発明の第２の目的は、耐久性にも優れる前記防汚性透明積層体を提供することにある。
また、本発明の第３の目的は、前記防汚性透明積層体を透光性カバーとして用い、汚れがつきにくいため、清掃作業等に要する費用が低減されるとともに、飛散物等の衝突による破損によっても破片が飛散しないため、維持管理が容易で、道路、トンネルにおける照明に好適な照明装置を提供することにある。
発明の開示
本発明は、少なくとも２枚の透明基板の間に樹脂製の中間膜を介在させて一体化させてなる積層構造体と、該積層構造体の少なくとも１つの外表面に形成された光触媒膜とを有する防汚性透明積層体であって、前記積層構造体は、可視光透過率が８０％以上であり、かつ波長３８０ｎｍでの光透過率が１０％以上である防汚性透明積層体を提供する。本発明における可視光透過率はＪＩＳ Ｒ３１０６に規定される可視光透過率である。
発明を実施するための最良の形態
本発明における積層構造体の可視光透過率は８５％以上（実生産上は９０％以下）であることが好ましい。本発明における波長３８０ｎｍでの光透過率は、ＩＳＯ９０５０に準拠して測定され、５０％以上（実生産上は６０％以下）であることが好ましい。
樹脂製の中間膜（以下、単に「中間膜」という）は、エチレン−酢酸ビニル共重合体のトリイソシアヌレート重合架橋物を主成分とする透明膜であることが好ましい。
また、本発明は、波長３００ｎｍ以上の光線を照射する光源と、該光源を覆う透光性カバーとを有する照明装置であって、
前記透光性カバーが、外側に光触媒膜が配置された防汚性透明積層体からなる照明装置を提供する。
本発明において、積層構造体は、中間膜を挟んで少なくとも２枚、あるいは３枚以上の透明基板が、それぞれ隣接する透明基板同士が中間膜を介して接着一体化されているものであり、該積層構造体の少なくとも１つの外表面に光触媒膜が配設されている。光触媒膜は、積層構造体の外表面の両面または片面にのみ配設されていてもよい。
透明基板は、中間膜とともに積層構造体を形成して、可視光線透過率および波長３８０ｎｍの透過率が前記範囲になるものであれば、いずれの透明材料からなるものでもよく、特に限定されない。また、少なくとも２枚以上の透明基板は、１種の透明材料からなるものでもよく、２種以上の透明材料からなるものでもよい。透明基板の具体例として、ソーダライムガラス、無アルカリガラス等のガラス、あるいはそれを強化処理した強化ガラスなどからなる無機質透明基板、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂等からなる有機質透明基板などが挙げられる。特に、本発明の防汚性透明積層体をトンネル内に設置される照明装置に使用する場合には、ソーダライムガラス、無アルカリガラスからなるガラス基板、またはそれを強化処理してなる強化ガラスなどからなる無機質透明基板が好ましい。また、軽量化の観点からは、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂等からなる有機質透明基板が好ましい。
中間膜は、透明基板の間に介在して、透明基板同士を接着するとともに、積層構造体全体として、波長３８０ｎｍにおける光の透過率が１０％以上である積層構造体を形成できる透明膜であれば、いずれの素材からなるものでもよく、特に限定されないが、耐紫外線に優れるため、紫外線吸収剤を配合しなくても、透明基板の間に介在して所望の接着強度で透明基板同士を接着することができるとともに、波長４００ｎｍ以下における透過率が大きいことから、エチレン−酢酸ビニル共重合体のトリイソシアヌレート重合架橋物（以下「ＥＶＡＴ」と略す）が好ましい。
このＥＶＡＴは、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）からなる分子鎖の間を、トリアリルイソシアヌレートの重合体が架橋している構造を有するものと考えられ、エチレン−酢酸ビニル共重合体と、トリアリルイソシアヌレートとを、重合開始剤の存在下、または電子線、α線の照射等により反応させ、トリアリルイソシアヌレートがラジカル重合をすると同時に、トリアリルイソシアヌレートによるエチレン−酢酸ビニル共重合体の分子鎖と反応し、エチレン−酢酸ビニル共重合体の分子鎖にトリアリルイソシアヌレートの重合体が複雑にからみ合った構造を有するものである。
ＥＶＡＴはＥＶＡと比較し、透明基板（特にガラス基板）との接着性に優れ、したがって、剥離しにくく、耐久性に優れた防汚性透明積層体が得られる。
ＥＶＡＴの成分であるエチレン−酢酸ビニル共重合体は、エチレン−酢酸ビニル共重合体に対する酢酸ビニル含有率が１５〜５０質量％であるものが好ましく、特に好ましくは１９〜４０質量％である。酢酸ビニル含有率が１５質量％未満であるエチレン−酢酸ビニル共重合体を用いると、高温時に架橋硬化させると十分な透明度が得られず、５０質量％を超えるエチレン−酢酸ビニル共重合体を用いると、良好な透明度が得られるが、モジュラスが低下しかつ粘着性が増してフィルムを形成することができない。したがって酢酸ビニル含有率が２２〜３０質量％であるのが最も好ましく、弾性率が高く、互に粘着しない透明度の高いＥＶＡＴのフィルムが得られる。
ＥＶＡＴにおいて、エチレン−酢酸ビニル共重合体におけるトリアリルイソシアヌレートの割合は、エチレン−酢酸ビニル共重合体１００質量部に対してトリアリルイソシアヌレートが０．５〜２０質量部であるのが好ましく、さらに好ましくは１〜５質量部である。トリアリルイソシアヌレートが０．５質量部未満で透明度が低下し、２０質量部を超える場合は伸びが低下して好ましくない。
また、ＥＶＡＴを主成分とする中間膜と透明基板との接着力を向上させるために、中間膜にシランカップリング剤を添加することが好ましい。用いられるシランカップリング剤としては、公知のもの、例えば、γ−クロロプロピルメトキシシラン、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニル−トリス（β−メトキシエトキシ）シラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、β−（３，４−エトキシシクロヘキシル）エチル−トリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン等を挙げることができる。
これらのシランカップリング剤の配合量はエチレン酢酸ビニル共重合体とトリアリルイソシアヌレートの両者合計１００質量部に対し５質量部以下で充分である。
また、中間膜には、必要に応じて，安定性を向上する目的でハイドロキノン、ハイドロキノンメチルエーテル、ｐ−ベンゾキノン、メチルハイドロキノン等の重合抑制剤を上記シランカップリング剤と同様に５質量部以下添加することができる。
さらに、着色剤、紫外線吸収剤、老化防止剤、変色防止剤等を可視光透過率が８０％未満とならない範囲で添加することができる。
中間膜の厚さは、透明基板同士を所定の強度で接着し、合せガラスが破損した場合に脱落・飛散防止に十分な厚さとするのが好ましい。
光触媒膜は、光触媒作用を有する物質を主成分とする膜、あるいは、該物質からなる微粒子が分散した形態の膜である。本発明において、光触媒作用を有する物質とは、紫外線照射を受けて、そのエネルギーを吸収して、電離して電子とホールが生成し、酸化または還元作用を行う半導体物質をいう。
光触媒として用いられる物質としては、例えば、ＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、ＷＯ３、ＬａＲｈＯ３、Ｂｉ２Ｏ３、ＦｅＴｉＯ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＣｄＦｅ２Ｏ４、ＳｒＴｉＯ３、ＣｄＳｅ、ＧａＡｓ、ＣａＰ、ＣｅＯ２、ＴｂＯ２、ＭｇＯ、Ｅｒ２Ｏ３、ＲｕＯ２等が挙げられる。これらは１種単独でも２種以上を組み合わせて用いてもよい。また、これらの物質に、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｓｎ、ＮｉＯ等の金属もしくは金属酸化物を添加したものでもよい。
中でも、酸化チタン（特に、アナターゼ型の酸化チタン）を主成分とする透明膜は、高い光触媒活性を有する点で、好ましい。
光触媒膜は、ゾルーゲル法、ＣＶＤ法、ＰＶＤ法等のいかなる方法によって形成してもよく、これら以外の方法によっても形成可能である。また、光触媒膜は、積層構造体の片側の外面にのみ形成してもよいし、両外面に形成してもよい。例えば、有機チタン化合物を主成分とアルコール等の溶剤に溶解してチタンアルコレート溶液を調整した後、これを透明基板の表面に塗布し焼成して形成することができる。
光触媒膜の厚さは、特に制限されず、通常、０．００５〜０．５μｍ程度である。
また、光触媒膜と透明基板の間に、ＳｉＯ２を主成分とする中間接着層を有すると、ソーダライムガラスのＮａの拡散を防止する点で、好ましい。この接着中間層は、例えば、ヘキサメチルジシラザン、ヘキサメチルシクロトリシラザン等を用いて形成することができる。また、光触媒作用向上の観点から、光触媒膜と透明基板との間にＳｎＯ２膜やＩＴＯ（スズとインジウムとの酸化物）膜を形成することもできる。
本発明の防汚性透明積層体の製造は、予め、光触媒膜を、１枚の透明基板の表面に形成し、その透明基板を、光触媒膜を外側にして、中間膜を間にして他の透明基板を積層する工程により行ってもよいし、積層構造体を形成した後、光触媒膜を外側の透明基板の表面に形成する工程により行ってもよい。
例えば、２枚の透明基板（ａ）および（ｂ）を、中間膜（ｃ）を介して接着一体化させた３層構造の積層構造体の一表面に光触媒膜を有する防汚性透明積層体を例にとると、まず、透明基板を所定の形状に成形した後、洗浄等の前処理を施した後、下記の方法で積層体を製造することができる。
（１）１枚の透明基板（ａ）の表面に光触媒膜を形成した後、この透明基板（ａ）を、もう１枚の透明基板（ｂ）の上に中間膜（ｃ）を介して前記光触媒膜が外側になるように積層し、圧着処理により、透明基板（ａ）および（ｂ）を中間膜を介して接着して一体化させる方法。
（２）予め、透明基板（ｂ）、中間膜（ｃ）および透明基板（ａ）を積層一体化させて積層構造体を形成した後、透明基板（ａ）の上に光触媒膜を形成する方法。
特に、透明基板として、ガラス基板を用いる合せガラスを積層構造体とする防汚性透明積層体においては、まず、下記の工程にしたがって、合せガラスを製造する工程の途中または最後において、ガラス基板の表面に光触媒膜を形成することにより、２枚のガラス基板を、中間膜を介して接着一体化させた３層構造の積層構造体の一表面に光触媒膜を有する防汚性透明積層体を製造することができる。
（ａ）ガラス素板を所定の形状および寸法に切断し、面取りした後、温水、洗剤等を用いてロールブラシで表面を洗浄してガラス基板を製造する。
（ｂ）２枚のガラス基板に中間膜、および必要に応じて配設する他のフィルムまたは層を挟み込む。
（ｃ）加熱しながら中間膜とガラスの間の空気を脱気しながら密着させる予備圧着を行う。
（ｄ）加熱および加圧しながら、中間膜とガラス基板との間を接着させる本圧着を行う。
例えば、（ａ）の工程で得られた１枚のガラス基板の表面に光触媒膜を形成し、これを（ｂ）以降の工程において、他のガラス基板の上に中間膜を挟んで予備圧着および本圧着を行うことにより、２枚のガラス基板を、中間膜を介して前記光触媒膜が外側になるように接着一体化させた３層構造の積層構造体の一表面に光触媒膜を有する防汚性透明積層体を得ることができる。この方法においては、光触媒膜の形成における焼付処理と、ガラス基板の強化ガラス化処理を同時に行うことができ、光触媒膜が形成されるガラス基板（光触媒膜に接するガラス基板）が強化ガラスである防汚性透明積層体を製造する場合には、有効である。
また、予め、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）の工程により、２枚のガラス基板を、中間膜を介して接着一体化させた３層構造の積層構造体を製造し、ガラス基板の一表面に光触媒膜を形成することによっても、防汚性透明積層体を得ることができる。この方法においては、光触媒膜は常温または常温に近い温度で形成され、製造が容易である。
予備圧着および本圧着の工程は、それぞれ独立した工程で行う二段圧着法、両工程を一段で行う一段圧着法のいずれの方法で行ってもよく、中間膜の種類、ガラス基板の種類等に応じて適宜選択される。
二段圧着法としては、下記の方法が挙げられる。
（１）第１ロール（押圧力：１．８×１０５Ｐａ）、加熱オーブン（６０℃）、第２ロール（押圧力：１．８×１０５Ｐａ）、加熱オーブン（１００℃）および第３ロール（押圧力：１．８×１０５Ｐａ）の順で、中間膜を挟んだガラス基板を加熱圧着して予備圧着を行った後、オートクレーブ（１３０℃、１．２７×１０６Ｐａ）において、本圧着を行う方法（ニッパロール法）。
（２）真空袋に中間膜を挟んだガラス基板を入れ、減圧しながら加熱（９０℃、８．３８×１０４Ｐａ）してガラス基板と中間膜の間に存在する空気を脱気し、予備圧着を行った後、オートクレーブ（１３０℃、１．２７×１０６Ｐａ）において、本圧着を行う方法（真空袋法）。
一段圧着法としては、真空袋内で、中間膜を挟んだガラス基板を入れ、減圧しながら加熱（９０℃、８．３８×１０４Ｐａ）してガラス基板と中間膜の間に存在する空気を脱気する予備圧着と、さらに高い温度に加熱しながら、減圧する本圧着を連続して行う方法である。
本発明の防汚性透明積層体の実施の一形態を、図面を参照して説明する。
図１に模式断面図を示す防汚性透明積層体１は、透明基板２と、透明基板３の間に中間膜４が介在して接着一体化された３層構造の積層構造体を有し、さらに、透明基板２の外表面に、光触媒膜５を有するものである。
この防汚性透明積層体１において、光触媒膜５が形成された透明基板２は、例えば、３ｍｍ厚の強化処理が施されたソーダライムガラスからなり、透明基板３は、例えば、３ｍｍ厚の通常のソーダライムガラスからなる。中間膜４は、例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体のトリイソシアヌレート重合架橋物を主成分とする透明膜であり、光触媒膜５は、例えば、アナターゼ型酸化チタンからなる透明膜である。
本発明の防汚性透明積層体の製造方法の具体例としては例えば以下のとおりである。
ガラス基板上に、光触媒膜形成用塗布液を塗布した後、焼成して光触媒膜を形成する工程と、エチレン−酢酸ビニル共重合体のトリイソシアヌレート重合架橋物を主成分とする透明膜を介して前記ガラス基板と別のガラス基板とを前記光触媒膜が露出するように積層して合せガラスにする工程と、を含み、可視光透過率が８０％以上であり、かつ波長３８０ｎｍでの光透過率が１０％以上である防汚性透明積層体を製造する。
光触媒膜形成用塗布液としては、酸化チタン微粒子が分散された塗布液、加水分解性を有するチタン化合物（例えばチタンアルコキシド）と有機溶媒（例えばアルコール系溶媒や芳香族化合物溶媒など）からなる二酸化チタン前駆体溶液、などが挙げられる。加水分解性を有するチタン化合物と芳香族化合物溶媒からなる二酸化チタン前駆体溶液としては、電気化学会 技術・教育研究論文誌 ｖｏｌ．９ Ｎｏ．１（２０００）２９〜３３や特開２００１−３４０７５７などに記載されるものを用いることができる。
前記塗布液の塗布後、必要に応じて乾燥させる。乾燥は、例えば、大気雰囲気下、約１００〜４００℃、１０〜５０分間、の条件で行われる。
光触媒膜形成のための焼成は、例えば、大気雰囲気下、２００〜６８０℃、４〜１０分間、の条件で行われる。６００〜６８０℃の高温で焼成で行う場合は、ガラス基板の曲げ形成および／またはガラス基板の強化処理を同時に行うこともできる。
本発明においては、乾燥後に光触媒膜に対して紫外線を照射してもよい。
合せガラスにするために用いる別のガラス基板としては、通常は、光触媒膜が形成されたガラス基板と同形状（厚さは異なっていてもよい）のガラス基板を用いる。
この図１に示す防汚性透明積層体１では、透明基板３側（図１の紙面上の下側）に配置した光源から放射された光が、透明基板３、中間膜４および透明基板２からなる積層構造体を透過して光触媒膜５に到達し、可視光透過率が８０％以上であり、かつ波長３８０ｎｍでの光透過率が１０％以上である。可視光線は光触媒膜５を透過して積層体の外側（図１の紙面上の上側）に出射して、照明光となり、また、波長３８０ｎｍ付近を中心とする紫外線は光触媒膜５の光触媒作用を発現させ、表面に付着する汚染物質を酸化、分解して除去する。また、飛散物の衝突によって一部が破損しても破片が飛散しない。
そのため、本発明の防汚性透明積層体は、照明装置の透光性カバーとして好適であり、特に、積層構造体を合せガラスとすれば、道路、トンネルにおける照明装置の透光性カバーとして好適である。
本発明は、本発明の防汚性透明積層体を用いてなる照明装置用透光性カバーを提供する。
本発明の防汚性透明積層体を透光性カバーとして用いる照明装置は、光源と、該光源を覆う透光性カバーとを有する。透光性カバーは、照明装置の形状等に応じて、種々の形状、寸法等とすることができる。
光源は、照明光源として有効な可視光線と、光触媒作用の発現に有効な波長３００〜４００ｎｍの紫外線を放出できるものであれば、特に制限されない。光源の具体例として、高圧ナトリウムランプ、水銀ランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプ、白熱電球、蛍光ランプ等が挙げられる。また、光源は、直管形のランプだけでなく、環状形あるいはコンパクト形のランプを用いてもよい。
照明の明るさおよび光触媒活性の観点からは、高圧ナトリウムランプを用いることが好ましい。
また、透光性カバーおよび光源以外の部材または装置などは、この種の照明装置に用いられるものでよく、特に限定されない。例えば、光源に発光用電力を供給する電源装置、その電力の電圧安定化装置、装置筐体、枠体、取付部材、光源の背後に設置される反射板等は、従来の照明装置と同様のものを用いることができる。
次に、本発明の照明装置の実施の形態を、図２に示すトンネル用照明装置を例に採り、説明する。
図２に示すトンネル用照明装置２１は、耐食性筺体からなる装置本体２２と、該装置本体２２の前面に開閉可能に取り付けられた蓋体２４とを有し、装置本体２２の背面２５上部には、トンネルの壁面などに固定するための取付金具２６が装着されている。
蓋体２４の前面中央部には照射用窓部２７が開口され、この照射用窓部２７には、透光性カバー２８がシール部材２９を介して液密に嵌め込まれている。透光性カバー２８は、板状の本発明の防汚性透明積層体で形成され、外面（ランプ３０とは反対側の面）に光触媒膜を有する。
装置本体２１には、高圧ナトリウムランプ３０が、透光性カバー２８に対向して、ランプソケット（図示せず）に着脱自在に取り付けられている。高圧ナトリウムランプ３０は、可視光線および３００ｎｍ〜４００ｎｍの波長領域の紫外線を含む光線を照射する。
さらに、装置本体２１内には、高圧ナトリウムランプ３０に光学的に対向して、高圧ナトリウムランプ３０から照射される光線を照射用窓部２７に向けて反射させる反射体３１が配設されている。
この照明装置において、電源を供給して装置本体内２１内に設けられた始動点灯用安定器（図示せず）の作動により、高圧ナトリウムランプ３０を点灯させると、高圧ナトリウムランプ３０から、可視光線および３００ｎｍ〜４００ｎｍの波長領域内の紫外線を含む光線が照射される。
高圧ナトリウムランプ３０から放出された光線は、直接または反射体３１で反射されて透光性カバー２８に達し、可視光線は透光性カバー２８を透過して、また、紫外線は光触媒膜に一部を吸収されて、トンネル内に照射される。このとき、透光性カバー２８の積層構造体および光触媒膜は、可視光線を８０％以上透過するので、十分な明るさでトンネル内が照射される。
また、トンネル内に設置された照明装置は、埃や自動車の排気ガスなどの影響を受け、透光性カバー２８の外面に塵埃や、例えば、カーボン、オイルミスト、アセトアルデヒド、メチルメルカプタン、硫化水素、アンモニア等の汚染物質が付着する。しかし、透光性カバー２８の外面には光触媒膜が形成されているため、これら光触媒膜の光触媒作用により透光性カバー２８の外面が汚れるのを低減し、汚れを付き難くし、あるいは一度付いた汚れを落としやすくなる効果が得られ、透光性カバー２８の汚れによる光透過率の低下を抑制できる。
したがって、透光性カバー２８の外面に前記のような物質が付着するのを効果的に防止して、透光性カバー２８を介して照射される光束の低下を防止でき、省エネルギー効果を有し、透光性カバー２８を拭くなどの掃除を頻繁に行なわずに済み、メンテナンスを容易にできる。また、飛散物の衝突によって一部が破損しても破片が飛散しない。
また、透光性カバーの内面に光触媒膜をさらに形成した場合、排気ガスが器具内に進入したり、器具内のプラスチックやゴムから発生するガスや水カビなどにより透光性カバー２８の内面に前記物質が付着するのを防止できる利点がある。
さらに、装置本体２１および蓋体２４の周囲や反射体３１などにも光触媒層を形成すれば、透光性カバー２８と同様に掃除を頻繁に行なわずに済み、メインテナンスを容易にできる利点がある。
また、本発明は、図２に示す照明装置に限定されず、例えば、トンネル内の非常駐車帯に配設される照明装置、自動車のヘッドライトの前面カバー、信号機のランプ用前面カバー等の各種の照明装置に適用できる。
以下、実施例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（例１）
厚さ３ｍｍ、縦３５０ｍｍ×横１５００ｍｍの寸法のソーダライムガラス基板（可視光透過率：９０．４％）を２枚用意し、面取りした後、４０℃の温水および中性洗剤を用いてロールブラシで表面を洗浄した。
１枚のガラス基板の表面に、アナターゼ型酸化チタン粒子を含む塗布液を塗布し、大気雰囲気下、約２００℃で熱風乾燥し、大気雰囲気下、６３０〜６５０℃に加熱した後、急冷して、アナターゼ型酸化チタンからなる光触媒膜（厚さ：０．０１μｍ）を片面に有する強化ガラス基板を得た。
もう１枚のガラス基板の上にＥＶＡＴ（エチレン−酢酸ビニル共重合体の酢酸ビニル含有率：２６％、トリイソシアヌレート含有率：５％）のフィルム（厚さ：０．４ｍｍ）を載せ、そのＥＶＡＴ膜の上に、光触媒膜が上側になるように前記の強化ガラス基板を載せて、両基板の間にＥＶＡＴ膜を挟み込み、予備積層体を作製した。この予備積層体を、第１ロール（押圧力：１．８５×１０５Ｐａ）、加熱オーブン（６０℃）、第２ロール（押圧力：１．８×１０５Ｐａ）、加熱オーブン（１００℃）および第３ロール（押圧力：１．８×１０５Ｐａ）の順で、予備圧着を行った後、オートクレーブ（１３０℃、１．２７×１０６Ｐａ）において、本圧着を行ってガラス積層構造体を製造した。
（例２）
例１と同様にして、ガラス基板、ＥＶＡＴ膜、光触媒付き強化ガラス基板の順で積層した予備積層体を作製し、この予備積層体を真空袋に入れ、減圧しながら加熱（９０℃、８．３８×１０４Ｐａ）してガラス基板と中間膜の間に存在する空気を脱気し、予備圧着を行った後、オートクレーブ（１３０℃、１．２７×１０６Ｐａ）において、本圧着を行って、ガラス積層構造体を製造した。
（例３）
例１における光触媒膜の形成方法を以下のように変更した以外は例１と同様にして、ガラス積層構造体を製造した。
すなわち、１枚のガラス基板の表面に、Ｓｉターゲットを用いた反応性スパッタリングによりＳｉＯ２膜を５０ｎｍの膜厚で形成した後に、チタンブトキシドをベンゼン溶媒に溶解させた二酸化チタン前駆体溶液（電気化学会 技術・教育研究論文誌 ｖｏｌ．９ Ｎｏ．１（２０００）２９〜３３）を前記ＳｉＯ２膜面に塗布し、大気雰囲気下、約３５０℃で３０分間乾燥し、次いで、大気雰囲気下、６３０℃で２０分間に焼成、急冷して、アナターゼ型酸化チタンからなる光触媒膜（膜厚：１２０ｎｍ）を片面に有する強化ガラス基板を得た。
（例４（比較例））
ＥＶＡＴ膜の代わりに、ＰＶＢ膜（厚さ：約０．３８ｍｍ）を形成した以外は、例１と同様にして、ガラス積層構造体を製造した。
例１および４で得られたガラス積層構造体について、紫外可視分光光度計（日本分光（株）製、Ｖ５７０）を用いて、波長３００〜１８００ｎｍの領域における分光透過率を測定した。測定した分光透過特性図をそれぞれ図３および図４に示す。例１で得られたガラス積層構造体の波長３８０ｎｍでの光透過率は７７％、４００ｎｍでの光透過率は８４．５％、可視光透過率は８７．５％であった。なお、例２で得られたガラス積層構造体でも、図３に示したような分光透過特性が得られた。また、例１において、光触媒膜の形成前にシリカゾルを塗布、乾燥してＳｉＯ２膜となる塗膜を形成し、以下、例１と同様にして光触媒膜（厚さ：０．０１μｍ）を片面に有する強化ガラス基板を得てガラス積層構造体を作成したところ、図３に示したような分光透過特性が得られた。
例３で得られたガラス積層構造体について上記同様に分光透過率を測定した結果、波長３８０ｎｍでの光透過率は５８．５％、４００ｎｍでの光透過率は６３％、可視光線透過率は８６％であった。
産業上の利用の可能性
本発明の防汚性透明積層体は、表面に付着する汚染物質等が分解・除去され、汚れがつき難く、かつ飛散物の衝突によって一部が破損しても破片が飛散しない。そのため、本発明の防汚性透明積層体は、道路やトンネル等に設置される照明装置の透光性カバーとして好適である。
また、本発明の方法によれば、前記防汚性透明積層体を効率よく製造することができる。
また、本発明の照明装置は、その防汚性透明積層体を透光性カバーとして用い、汚れがつきにくいため、清掃作業等に要する費用が低減されるとともに、飛散物等の衝突による破損によっても破片が飛散しないため、維持管理が容易で、道路、トンネルにおける照明に好適である。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の防汚性透明積層体の一実施態様を示す模式断面図である。
図２は、本発明の照明装置の一実施態様を示す斜視図である。
図３は、本発明の例１に係る分光透過特性を示す図である。
図４は、比較例の例４に係る分光透過特性を示す図である。
符号の説明
１ 防汚性透明積層体
２ 透明基板
３ 透明基板
４ 中間膜
５ 光触媒膜
２１ トンネル用照明装置
２２ 装置本体
２４ 蓋体
２５ 背面
２６ 取付金具
２７ 照射用窓部
２８ 透光性カバー
２９ シール部材
３０ 高圧ナトリウムランプ
３１ 反射体
Claims (7)
- 少なくとも２枚の透明基板の間に樹脂製の中間膜を介在させて一体化させてなる積層構造体と、該積層構造体の少なくとも１つの外表面に形成された光触媒膜とを有する防汚性透明積層体であって、前記積層構造体は、可視光透過率が８０％以上であり、かつ波長３８０ｎｍでの光透過率が１０％以上である防汚性透明積層体。
- 樹脂製の中間膜が、エチレン−酢酸ビニル共重合体のトリイソシアヌレート重合架橋物を主成分とする透明膜である請求項１に記載の防汚性透明積層体。
- 前記光触媒膜が、酸化チタンを主成分とする透明膜である請求項１に記載の防汚性透明積層体。
- 前記積層構造体が、光触媒膜に接する透明基板が強化ガラスからなる３層構造の合せガラスである請求項１〜３のいずれかに記載の防汚性透明積層体。
- ガラス基板上に、光触媒膜形成用塗布液を塗布した後、焼成して光触媒膜を形成する工程と、エチレン−酢酸ビニル共重合体のトリイソシアヌレート重合架橋物を主成分とする透明膜を介して前記ガラス基板と別のガラス基板とを前記光触媒膜が露出するように積層して合せガラスにする工程と、を含み、可視光透過率が８０％以上であり、かつ波長３８０ｎｍでの光透過率が１０％以上である防汚性透明積層体を製造する方法。
- 請求項１〜４のいずれかに記載の防汚性透明積層体を用いてなる照明装置用透光性カバー。
- 波長３００ｎｍ以上の光線を照射する光源と、該光源を覆う透光性カバーとを有する照明装置であって、
前記透光性カバーが、外側に光触媒膜が配置された請求項１〜４のいずれかに記載の防汚性透明積層体からなることを特徴とする照明装置。
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