KR20120024606A - 광투과성 기체의 투과 가시광량 증가제 및 그것을 이용한 고광투과성 기체의 제조 방법 - Google Patents

광투과성 기체의 투과 가시광량 증가제 및 그것을 이용한 고광투과성 기체의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20120024606A
KR20120024606A KR20117027086A KR20117027086A KR20120024606A KR 20120024606 A KR20120024606 A KR 20120024606A KR 20117027086 A KR20117027086 A KR 20117027086A KR 20117027086 A KR20117027086 A KR 20117027086A KR 20120024606 A KR20120024606 A KR 20120024606A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
visible light
increasing agent
titanium
gas
compound
Prior art date
Application number
KR20117027086A
Other languages
English (en)
Inventor
시로 오가타
요시미츠 마츠이
Original Assignee
사스티나부르 . 테크노로지 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 사스티나부르 . 테크노로지 가부시키가이샤 filed Critical 사스티나부르 . 테크노로지 가부시키가이샤
Publication of KR20120024606A publication Critical patent/KR20120024606A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/10—Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/10—Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
    • G02B1/11—Anti-reflection coatings
    • G02B1/113—Anti-reflection coatings using inorganic layer materials only
    • G02B1/115—Multilayers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D1/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, based on inorganic substances
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D105/00—Coating compositions based on polysaccharides or on their derivatives, not provided for in groups C09D101/00 or C09D103/00
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D183/00—Coating compositions based on macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon, with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D183/04—Polysiloxanes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40—Additives
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/10—Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
    • G02B1/11—Anti-reflection coatings
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/10—Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
    • G02B1/11—Anti-reflection coatings
    • G02B1/111—Anti-reflection coatings using layers comprising organic materials
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/31504—Composite [nonstructural laminate]
    • Y10T428/31652—Of asbestos
    • Y10T428/31663—As siloxane, silicone or silane

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Surface Treatment Of Optical Elements (AREA)
  • Surface Treatment Of Glass (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)

Abstract

본 발명은, 유기 규소 화합물 및 무기 규소 화합물을 포함하는 광투과성 기체의 투과 가시광량 증가제, 및 해당 투과 가시광량 증가제를 사용하는 고광투과성 기체의 제조 방법, 및 유기 규소 화합물, 및 무기 규소 화합물을 포함하는 층을 광투과성 기체 표면에 형성하는 것을 특징으로 하는, 광투과성 기체의 투과 가시광량 증가 방법에 관한 것이다. 상기 투과 가시광량 증가제 및 상기 층은, 산화티탄을 더 포함하는 것이 바람직하고, 해당 산화티탄은 금속 도핑 산화티탄인 것이 바람직하다. 본 발명에 의해, 기체의 재질 및 형상에 관계없이 적용 가능한 간이한 방법에 의해, 기체의 반사율을 저감시키고 투과율이 증대하여 광학 특성이 향상된 기체를 제공할 수 있다.

Description

광투과성 기체의 투과 가시광량 증가제 및 그것을 이용한 고광투과성 기체의 제조 방법{AGENT FOR INCREASING AMOUNT OF VISIBLE LIGHT TRANSMITTED BY LIGHT-TRANSMITTING BASE AND PROCESS FOR PRODUCING HIGHLY LIGHT-TRANSMITTING BASE WITH THE SAME}
본 발명은, 광투과성 기체의 투과 가시광량을 증대시키는 투과 가시광량 증가제, 및 해당 투과 가시광량 증가제로 표면 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 고광투과성 기체(基體)의 제조 방법, 및 광투과성 기체를 투과하는 가시광량을 증가시키는 방법에 관한 것이다.
종래부터, 광을 투과하는 기능을 갖는 광학 소자의 기능성 향상을 위해, 해당 소자의 광투과성의 향상이 요구되고 있다. 예컨대, 렌즈 등의 광학 소자에서는, 기체로서 투명도가 높은 유리를 사용하거나, 반사율을 저감시키기 위한 유기 고분자 필름을 기체 표면에 적용하는 것이 행해지고 있다. 그러나, 고투명도의 유리의 사용은 경제성에 문제가 있고, 또한, 유기 고분자 필름의 적용에서는 매우 얇은 필름의 두께를 렌즈 등의 광학 특성에 영향을 부여하지 않을 정도로 균일하게 제어하는 것이 곤란했다. 또한, 태양광 발전용 셀 등의 광학 부재, 및 각종 영상 장치의 발광 소자 등의 광학 소자에서는, 투과광량에 의해 기능 특성이 좌우되는 것이 있고, 보다 많은 투과광량을 얻을 수 있도록 광투과 성능을 향상시켜야 하지만, 투과광량을 증대하는 것은 곤란했다.
또한, 일본 공개 특허 공보 소화50-70040호에는, 반사율 저감을 위해 렌즈 기체의 표면에 에칭 처리를 행하여 정해진 패턴을 갖는 미세한 요철을 형성하는 것이 기재되어 있지만, 에칭 처리에 레이저광 간섭을 이용하기 위해서 처리 장치가 대규모가 되고, 또한, 렌즈 기체가 곡면을 갖는 경우는, 해당 곡면 상에서의 요철의 형성이 곤란했다. 또한, 이 방법에서는, 반사광의 저감량 이상으로 투과광량을 증대시킬 수는 없었다.
일본 공개 특허 공보 소화50-70040호
본 발명은, 상기 종래 기술을 감안하여 이루어진 것으로, 기체의 재질 및 형상에 상관없이 적용 가능한 간이한 방법에 의해 기체의 가시광 투과량을 증대시키는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 목적은, 유기 규소 화합물 및 무기 규소 화합물을 포함하는 층을 광투과성 기체의 표면에 형성함으로써 달성된다. 상기 층은 유기 규소 화합물 및 무기 규소 화합물을 포함하는 광투과성 기체의 투과 가시광량 증가제를 광투과성 기체에 도포하고 가열 처리 또는 비가열 처리를 행함으로써 형성할 수 있다. 여기서「가열 처리」란, 상온(20 내지 30℃, 바람직하게는 25℃)을 초과하는 온도로 가열하는 것을 의미하고, 옥외에 있어서 태양광에 일정 시간 노출(예컨대 50 내지 100℃에 도달하는 경우가 있음)하는 것도 포함한다. 한편, 「비가열 처리」란, 상온으로 일정 시간 유지하는 것을 의미한다.
상기 층 및 상기 투과 가시광량 증가제는 산화티탄을 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 산화티탄은 금속 도핑 산화티탄인 것이 바람직하다. 상기 산화티탄은 과산화티탄이어도 좋다. 그리고, 상기 기체는 적어도 일부가 수지, 금속 또는 유리제(製)인 것이 바람직하다.
상기 투과 가시광량 증가제는 열분해성 유기 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 이 경우, 가열 처리는, 400℃ 이상의 온도에서 행해지는 것이 바람직하다.
상기 열분해성 유기 화합물은 당 또는 당알코올일 수 있고, 당은, 단당류 및 이당류를 포함하는 군에서 선택되는 적어도 하나일 수 있다. 한편, 상기 열분해성 유기 화합물은 수용성 유기 고분자라도 좋다.
상기 투과 가시광량 증가제는, (1) 양이온; (2) 플러스 전하를 갖는 도전체 또는 유전체; 및 (3) 플러스 전하를 갖는 도전체, 및 유전체 또는 반도체의 복합체를 포함하는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의, 플러스 전하 물질을 함유할 수 있다.
상기 투과 가시광량 증가제는, (4) 음이온; (5) 마이너스 전하를 갖는 도전체 또는 유전체; (6) 마이너스 전하를 갖는 도전체, 및 유전체 또는 반도체의 복합체; (7) 광촉매 기능을 갖는 물질을 포함하는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의, 마이너스 전하 물질을 더 함유할 수 있다.
상기 투과 가시광량 증가제는, 상기 플러스 전하 물질 및 상기 마이너스 전하 물질을 함께 함유할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 「광」이란, 자외선, 가시광, 적외선 등의 전자파를 의미하고 있고, 여기서「가시광」이란 380 ㎚ 내지 780 ㎚의 파장을 갖는 전자파를 의미한다.
본 발명에 따르면, 기체의 재질 및 형상에 상관없이, 간이한 방법에 의해, 광투과성 기체의 투과 가시광량을 증대시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 의해, 고광투과성 기체를 간편하고, 또한, 경제적으로 제조할 수 있다. 본 발명에 의해 얻어진 기체는, 광 등의 전자파의 고투과성이 요구되는, 광학 소자, 광학 부재로서 특히 바람직하다.
또한, 유기 규소 화합물 및 무기 규소 화합물, 바람직하게는 산화티탄, 특히 금속 도핑 산화티탄을 더 포함하는 투과 가시광량 증가제를 광투과성 기체에 도포하고, 가열 처리 또는 비가열 처리를 행하며, 유기 규소 화합물 및 무기 규소 화합물(바람직하게는, 또한 산화티탄, 특히 금속 도핑 산화티탄)을 포함하는 층을 광투과성 기체 표면에 형성함에 있어서, 해당 투과 가시광량 증가제가 열분해성 유기 화합물을 더 포함하는 경우는, 가열 후, 미세한 요철 구조가 상기 층의 표면에 형성되어 표면적이 증대하고, 광의 비산이 저감되기 때문에, 가시광량이 보다 증대하고, 광투과성 기체의 반사율이 저감되어, 광투과성 기체의 투과광량을 더 증대시킬 수 있다.
그리고, 상기 투과 가시광량 증가제가 플러스 전하 물질 및/또는 마이너스 전하 물질을 포함하는 경우는, 광투과성 기체의 표면의 오염이 방지되기 때문에, 투과광량의 증대 효과를 장기간에 걸쳐 유지할 수 있다.
도 1은 금속 도핑 과산화티탄의 제1 제조 방법의 일례의 개략을 도시하는 도면.
도 2는 복합체에 의한 플러스 전하 부여 기구를 도시하는 개념도.
도 3은 플러스 전하를 띠는 기체 표면으로부터 오염 물질이 제거되는 기구를 도시하는 개념도.
도 4는 본 발명에 있어서의 플러스 전하 및 마이너스 전하 부여 기구의 일례를 도시하는 개념도.
도 5는 본 발명에 있어서의 플러스 전하 및 마이너스 전하 부여 기구의 다른 예를 도시하는 개념도.
도 6은 플러스 전하 및 마이너스 전하를 띠는 기체 표면으로부터 오염 물질이 제거되는 기구를 도시하는 개념도.
일반적으로, 광투과성 기체를 통과하는 광의 양은, 기체에 의한 광의 흡수를 제외하면, 광투과성 기체에 입사하는 광의 양으로부터 광투과성 기체 표면에서 반사되는 광의 양을 뺀 것이다.
바꾸어 말하면, 광투과성 기체의 투과광량 ＝ 광투과성 기체로의 입사광량 ? 투과성 기체의 반사광량의 식이 성립한다.
본 발명자들은, 유기 규소 화합물과 무기 규소 화합물을 포함하는 층을 광투과성 기체 표면에 형성함으로써, 해당 광투과성 기체의 투과 가시광량이, 예상 외로, 광투과성 기체로의 입사광량으로부터 광투과성 기체의 반사광량(및 기체에 의한 흡수광량)을 뺀 것을 상회하는 것을 발견하여, 본 발명을 완성하였다. 또한, 상기 층에 산화티탄을 배합하면, 투과 가시광량은 더욱 증대하고, 상기 산화티탄으로서 금속 도핑 산화티탄을 사용하면 투과 가시광량은 더욱 증대한다.
즉, 본 발명을 실시함으로써, 광투과성 기체의 투과 가시광량이 증대하고, 광투과성 기체의 투과 가시광량 ＞ 광투과성 기체로의 입사 가시광량 ? (투과성 기체의 반사 가시광량 ＋ 기판의 흡수광량)의 관계가 성립한다.
광투과성 기체의 투과 가시광량이 증대하는 것은, 유기 규소 화합물 및 무기 규소 화합물을 포함하는 층, 유기 규소 화합물, 무기 규소 화합물 및 산화티탄을 포함하는 층, 또는 유기 규소 화합물, 무기 규소 화합물 및 금속 도핑 산화티탄을 포함하는 층 자체가 가시광을 방사하기 때문이라고 생각된다. 상기 층이 가시광을 방사하는 이유로서는, 상기 층 내의 원자 또는 분자가 자외선 등의 가시광 영역 밖의 전자파에 의해 여기 상태가 되고, 여기 상태로부터 기저 상태로 되돌아갈 때에 가시광을 방출하는 것이 생각된다. 이와 같이, 자외선 등의 단파장(에너지가 더 높음) 전자파에 의해서 여기된 분자가 예컨대 형광으로서 가시광 등의 장파장(에너지가 더 낮음) 전자파를 방출하는 원리는, 예컨대, 의료나 제지 분야에서 범용되는 형광 증백제의 분야에서는 이미 확립되어 있다. 어떻든, 본 발명은, 유기 규소 화합물 및 무기 규소 화합물을 포함하는 층, 유기 규소 화합물, 무기 규소 화합물 및 산화티탄을 포함하는 층, 또는 유기 규소 화합물, 무기 규소 화합물 및 금속 도핑 산화티탄을 포함하는 층이 관여하는 가시광 방사 현상을 이용하는 것이다. 또한, 이 가시광 방사 현상에는 플러스 전하 물질 및/또는 마이너스 전하 물질이 어떠한 형태로 기여한다고 생각되기 때문에, 플러스 전하 물질이나 마이너스 전하 물질을 함유하는 것이 바람직하다.
본 발명에서는, (a) 유기 규소 화합물 및 무기 규소 화합물, (b) 유기 규소 화합물, 무기 규소 화합물 및 산화티탄, 또는, (c) 유기 규소 화합물, 무기 규소 화합물 및 금속 도핑 산화티탄을 포함하는, 광투과성 기체의 투과 가시광량 증가제를 광투과성 기체에 도포하고, 가열 처리 또는 비가열 처리함으로써, 유기 규소 화합물 및 무기 규소 화합물, 유기 규소 화합물, 무기 규소 화합물 및 산화티탄, 또는 유기 규소 화합물, 무기 규소 화합물 및 금속 도핑 산화티탄을 포함하는 층을 광투과성 기체 상에 형성하고, 그 투과 가시광량을 증대시킨다. 즉, 본 발명은, 상기 투과 가시광량 증가제를 사용하는 광고투과성 기체의 제조 방법, 또는 상기 투과 가시광량 증가제를 이용한 광투과성 기체의 투과 가시광량 증가 방법이기도 하다.
본 발명에 의해 표면 처리되는 기체로서는, 각종의 광투과성 기체를 사용할 수 있다. 기체의 재질로서는, 특별히 한정되지 않고, 친수성 또는 소수성의 무기계 기체 및 유기계 기체, 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다.
무기계 기체로서는, 예컨대, 소다 라임 유리, 석영 유리, 내열 유리 등의 투명 혹은 반투명 유리, 또는, 인듐주석 산화물(ITO) 등의 금속 산화물을 포함하는 기체, 및 실리콘 혹은 금속 등을 들 수 있다. 또한, 유기계 기체로서는, 예컨대, 플라스틱을 포함하는 기체를 들 수 있다. 플라스틱을 보다 구체적으로 예시하면, 예컨대, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리카보네이트, 아크릴 수지, PET 등의 폴리에스테르, 폴리아미드, ABS 수지, 폴리염화비닐 등의 열가소성 수지, 및 폴리우레탄, 멜라민 수지, 요소 수지, 실리콘 수지, 불소 수지, 에폭시 수지 등의 열경화성 수지를 들 수 있다. 내열성의 점에서는 무기계 기체가 바람직하고, 특히, 적어도 일부 또는 바람직하게 전부는, 수지, 금속 또는 유리제의 기체가 바람직하다. 한편, 유기계 기체의 재질로서는 열경화성 수지가 바람직하다.
기체의 형상은 특별히 한정되지 않으며, 입방체, 직방체, 구형, 방추 형상, 시트형, 필름형, 섬유형 등의 임의의 형상을 들 수 있다. 기체 표면은 코로나 방전 처리 또는 자외선 조사 처리 등에 의해서 친수성화 또는 소수성화되어 있어도 좋다. 기체 표면은 평면 및/또는 곡면을 구비하고 있어도 좋고, 또한, 엠보스 가공되어 있어도 좋지만, 평활성을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서 사용되는 투과 가시광량 증가제는, 적어도, 유기 규소 화합물 및 무기 규소 화합물을 포함하는, 액상(液狀)의 조성물이다. 상기 투과 가시광량 증가제는 산화티탄, 특히, 금속 도핑 산화티탄을 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 사용되는 산화티탄이란, 티탄의 산화물의 의미이며, 예컨대, TiO, TiO2, TiO3, TiO3/nH2O 등의 각종 일산화티탄, 이산화티탄, 과산화티탄 등을 들 수 있지만, 퍼옥소기를 갖는 과산화티탄이 바람직하다. 또한, 산화티탄은 미립자형인 것이 바람직하다. 산화티탄은 비정질형, 또는, 비정질형, 아나타제형, 브루카이트형, 루틸형 중 어느 결정형이어도 좋지만, 비정질형이 바람직하고, 특히 비정질형과 아나타제형과의 혼합물이 바람직하다. 산화티탄으로서, 본 발명에서는, 시판되는 각종 결정형의 산화티탄의 졸액을 사용할 수 있다.
금속 도핑 산화티탄에 포함되는 금속으로서는, 금, 은, 백금, 구리, 지르코늄, 망간, 니켈, 코발트, 주석, 철, 아연, 게르마늄, 하프늄, 이트륨, 란탄, 세륨, 팔라듐, 바나듐, 니오븀, 칼슘, 및 탄탈로 이루어지는 군에서 선택된 금속 원소 중 적어도 하나가 바람직하다. 금속 도핑 산화티탄으로서는, 시판되는 각종 결정형의 산화티탄의 졸액과 각종 금속의 졸액을 혼합한 것을 사용할 수 있다.
금속 도핑 산화티탄으로서는, 특히, 금속 도핑 과산화티탄이 바람직하다. 금속 도핑 과산화티탄의 제조 방법으로서는, 일반적인 이산화티탄 분말의 제조 방법인 염산법 또는 황산법을 베이스로 하는 제조 방법을 채용해도 좋고, 각종의 액체 분산 티타니아 용액의 제조 방법을 채용해도 좋다. 그리고, 상기 금속은, 제조 단계의 여하를 막론하고 과산화티탄과 복합화될 수 있다.
본 발명에서 사용되는 과산화티탄은 비정질형이 바람직하고, 특히, 비정질형 과산화티탄과 아나타제형 과산화티탄의 혼합물이 바람직하다.
상기 금속 도핑 과산화티탄의 제조 방법으로서는, 일반적인 이산화티탄 분말의 제조 방법인 염산법 또는 황산법을 베이스로 하는 제조 방법을 채용해도 좋고, 각종의 액체 분산 티타니아 용액의 제조 방법을 채용해도 좋다. 그리고, 상기 금속은, 제조 단계의 여하를 막론하고 과산화티탄과 복합화될 수 있다.
예컨대, 상기 금속 도핑 과산화티탄의 구체적인 제조 방법으로서는, 이하의 제1 내지 제3 제조 방법, 및 종래부터 알려져 있는 졸-겔법을 들 수 있다.
제1 제조 방법
우선, 4염화티탄 등의 4가 티탄의 화합물과 암모니아 등의 염기를 반응시켜 수산화티탄을 형성한다. 다음에, 이 수산화티탄을 산화제로 퍼옥소화하고, 초미세 입자의 비정질형 과산화티탄을 형성한다. 이 반응은 바람직하게는 수성 매체 내에서 행해진다. 또한, 임의로 가열 처리함으로써 아나타제형 과산화티탄으로 전이시키는 것도 가능하다. 상기 각 공정 중 어느 하나에 있어서 금, 은, 백금, 구리, 지르코늄, 망간, 니켈, 코발트, 주석, 철, 아연, 게르마늄, 하프늄, 이트륨, 란탄, 세륨, 팔라듐, 바나듐, 니오븀, 칼슘, 및 탄탈로부터 또는 이들의 화합물의 적어도 하나가 혼합된다.
퍼옥소화용 산화제는 특별히 한정되지 않고, 티탄의 퍼옥소화물, 즉 과산화티탄을 형성할 수 있는 것이면 각종의 것을 사용할 수 있지만, 과산화수소가 바람직하다. 산화제로서 과산화수소수를 사용하는 경우는, 과산화수소의 농도는 특별히 제한되지 않지만, 30 내지 40%의 것이 적합하다. 퍼옥소화 전에는 수산화티탄을 냉각시키는 것이 바람직하다. 그때의 냉각 온도는 1 내지 5℃가 바람직하다.
도 1에 상기 제1 제조 방법의 일례를 도시한다. 도시되는 제조 방법에서는, 4염화티탄 수용액과 암모니아수를 금, 은, 백금, 구리, 지르코늄, 망간, 니켈, 코발트, 철, 주석, 아연, 게르마늄, 하프늄, 이트륨, 란탄, 세륨, 팔라듐, 바나듐, 니오븀, 칼슘, 및 탄탈로부터 또는 이들의 화합물의 적어도 하나의 존재 하에서 혼합하고, 해당 금속의 수산화물 및 티탄의 수산화물의 혼합물을 생성시킨다. 그때의 반응 혼합액의 농도 및 온도에 관해서는, 특별히 한정되지 않지만, 희박 그리고 상온으로 하는 것이 바람직하다. 이 반응은 중화 반응이며, 반응 혼합액의 pH는 최종적으로 7 전후로 조정되는 것이 바람직하다.
이렇게 하여 얻어진 금속 및 티탄의 수산화물은 순수로 세정한 후, 5℃ 전후로 냉각된 후, 과산화수소수로 퍼옥소화된다. 이에 따라, 금속이 도핑된, 비정질형의 퍼옥소기를 갖는 티탄과산화물 미세 입자를 함유하는 수성 분산액, 즉 금속 도핑 과산화티탄을 함유하는 수성 분산액을 제조할 수 있다.
제2 제조 방법
4염화티탄 등의 4가티탄의 화합물을 산화제로 퍼옥소화하고, 이것과 암모니아 등의 염기를 반응시켜 초미세 입자의 비정질형 과산화티탄을 형성한다. 이 반응은 바람직하게는 수성 매체 내에서 행해진다. 또한, 임의로 가열 처리함으로써 아나타제형 과산화티탄으로 전이시키는 것도 가능하다. 상기 각 공정 중 어느 하나에 있어서 금, 은, 백금, 구리, 지르코늄, 망간, 니켈, 코발트, 주석, 철, 아연, 게르마늄, 하프늄, 이트륨, 란탄, 세륨, 팔라듐, 바나듐, 니오븀, 칼슘, 및 탄탈로부터 또는 이들의 화합물의 적어도 하나가 혼합된다.
제3 제조 방법
4염화티탄 등의 4가티탄의 화합물을, 산화제 및 염기와 동시에 반응시켜 수산화티탄 형성과 그 퍼옥소화를 동시에 행하고, 초미세 입자의 비정질형 과산화티탄을 형성한다. 이 반응은 바람직하게는 수성 매체 내에서 행해진다. 또한, 임의로 가열 처리함으로써 아나타제형 과산화티탄으로 전이시키는 것도 가능하다. 상기 각 공정 중 어느 하나에 있어서 금, 은, 백금, 구리, 지르코늄, 망간, 니켈, 코발트, 주석, 철, 아연, 게르마늄, 하프늄, 이트륨, 란탄, 세륨, 팔라듐, 바나듐, 니오븀, 칼슘, 및 탄탈로부터 또는 이들의 화합물의 적어도 하나가 혼합된다.
또한, 제1 내지 제3 제조 방법에 있어서, 비정질형 과산화티탄과, 이것을 가열하여 얻어지는 아나타제형 과산화티탄과의 혼합물을 금속 도핑 과산화티탄으로서 사용할 수 있는 것은 물론이다.
졸-겔법에 의한 제조 방법
티탄알콕시드에 물, 알코올 등의 용매, 산 또는 염기 촉매를 혼합 교반하고, 티탄알콕시드를 가수분해시켜, 초미립자의 티탄과산화물의 졸 용액을 생성한다. 이 가수분해의 전후 중 어느 하나에 금, 은, 백금, 구리, 지르코늄, 망간, 니켈, 코발트, 주석, 철, 아연, 게르마늄, 하프늄, 이트륨, 란탄, 세륨, 팔라듐, 바나듐, 니오븀, 칼슘, 및 탄탈로부터 또는 이들의 화합물의 적어도 하나가 혼합된다. 또한, 이렇게 하여 얻어지는 티탄과산화물은 퍼옥소기를 갖는 비정질형이다.
상기 티탄알콕시드로서는, 일반식: Ti(OR')4(단, R'은 알킬기)로 표시되는 화합물, 또는 상기 일반식 중 1개 또는 2개의 알콕시드기(OR')가 카르복실기 또는 β-디카르보닐기로 치환된 화합물, 혹은 이들의 혼합물이 바람직하다.
상기 티탄알콕시드의 구체예로서는, Ti(O-isoC3H7)4, Ti(O-nC4H9)4, Ti(O-CH2CH(C2H5)C4H9)4, Ti(O-C17H35)4, Ti(O-isoC3H7)2[CO(CH3)CHCOCH3]2, Ti(O-nC4H9)2[OC2H4N(C2H4OH)2]2, Ti(OH)2[OCH(CH3)COOH]2, Ti(OCH2CH(C2H5)CH(OH)C3H7)4, Ti(O-nC4H9)2(OCOC17H35) 등을 들 수 있다.
4가티탄의 화합물
금속 도핑 티탄 과산화물의 제조에 사용하는 4가티탄의 화합물로서는, 염기와 반응시켰을 때에, 오르토티탄산(H4TiO4)이라고도 불리는 수산화티탄을 형성할 수 있는 것이면 각종의 티탄 화합물을 사용할 수 있고, 예컨대 4염화티탄, 황산티탄, 질산티탄, 인산티탄 등의 티탄의 수용성 무기산염이 있다. 그 이외에도 옥살산티탄 등의 티탄의 수용성 유기산염도 사용할 수 있다. 또한, 이들의 각종 티탄 화합물 중에서는, 수용성이 특히 우수하고, 또한 금속 도핑 과산화티탄의 분산액 중에 티탄 이외의 성분이 잔류하지 않는 점에서 4염화티탄이 바람직하다.
또한, 4가티탄의 화합물의 용액을 사용하는 경우에는, 해당 용액의 농도는, 수산화티탄의 겔을 형성할 수 있는 범위라면 특별히 제한되지 않지만, 비교적 희박한 용액이 바람직하다. 구체적으로는, 4가티탄의 화합물의 용액 농도는 5 내지 0.01 중량%가 바람직하고, 0.9 내지 0.3 중량%가 보다 바람직하다.
염기
상기 4가티탄의 화합물과 반응시키는 염기는, 4가티탄의 화합물과 반응하여 수산화티탄을 형성할 수 있는 것이면, 각종의 것이 사용 가능하고, 거기에는 암모니아, 가성 소다, 탄산 소다, 가성 알칼리 등을 예시할 수 있지만, 암모니아가 바람직하다.
또한, 상기 염기의 용액을 사용하는 경우는, 해당 용액의 농도는, 수산화티탄의 겔을 형성할 수 있는 범위라면 특별히 제한되는 것이 아니지만, 비교적 희박한 용액이 바람직하다.
구체적으로는, 염기 용액의 농도는, 10 내지 0.01 중량%가 바람직하고, 1.0 내지 0.1 중량%가 보다 바람직하다. 특히, 염기 용액으로서 암모니아수를 사용한 경우의 암모니아의 농도는 10 내지 0.01 중량%가 바람직하고, 1.0 내지 0.1 중량%가 보다 바람직하다.
금속 화합물
금, 은, 백금, 구리, 지르코늄, 망간, 니켈, 코발트, 주석, 철, 아연, 게르마늄, 하프늄, 이트륨, 란탄, 세륨, 팔라듐, 바나듐, 니오븀, 칼슘, 및 탄탈부터의 화합물로서는, 각각 이하의 것을 예시할 수 있다.
Au 화합물: AuCl, AuCl3, AuOH, Au(OH)2, Au2O, Au2O3
Ag 화합물: AgNO3, AgF, AgClO3, AgOH, Ag(NH3)OH, Ag2SO4
Pt 화합물: PtCl2, PtO, Pt(NH3)Cl2, PtO2, PtCl4,〔Pt(OH)6〕2-
Ni 화합물: Ni(OH)2, NiCl2
Co 화합물: Co(OH) NO3, Co(OH)2, CoSO4, CoCl2
Cu 화합물: Cu(OH)2, Cu(NO3)2, CuSO4, CuCl2, Cu(CH3COO)2
Zr 화합물: Zr(OH)3, ZrCl2, ZrCl4
Mn 화합물: MnNO3, MnSO4, MnCl2
Sn 화합물: SnCl2, SnCl4, [Sn(OH)]+
Fe 화합물: Fe(OH)2, Fe(OH)3, FeCl3
Zn 화합물: Zn(NO3)2, ZnSO4, ZnCl2
Ge 화합물: GeO, Ge(OH)2, GeCl2, GeH4, GeFe, GeCl4
Hf 화합물: HfCl2, HfO2, Hf(OH)3+, HfCl4
Y 화합물: Y2O3, Y(OH)3, YCl3
La 화합물: La2O3, LaCl3, La(OH)3
Ce 화합물: CeO3, Ce(OH)3, CeCl3
Pd 화합물:〔Pd(H2O)4〕2+, PdCl2, PdO2
V 화합물: VCl2, VCl4, VOSO4
Nb 화합물: NbO2, NbF4, NbCl4
Ca 화합물: Ca(OH)2, CaCl2, CaSO4
Ta 화합물: TaF3, TaCl3, TaCl4, TaO2
제1 내지 제3 제조 방법에서 얻어지는 수성 분산액 내의 과산화티탄 농도(공존하는 금, 은, 백금, 구리, 지르코늄, 망간, 니켈, 코발트, 주석, 철, 아연, 게르마늄, 하프늄, 이트륨, 란탄, 세륨, 팔라듐, 바나듐, 니오븀, 칼슘, 및 탄탈로부터를 포함하는 합계량)은, 0.05 내지 15 중량%가 바람직하고, 0.1 내지 5 중량%가 보다 바람직하다. 또한, 금, 은, 백금, 구리, 지르코늄, 망간, 니켈, 코발트, 주석, 철, 아연, 게르마늄, 하프늄, 이트륨, 란탄, 세륨, 팔라듐, 바나듐, 니오븀, 칼슘, 및 탄탈로부터의 배합량에 관해서는, 티탄과 금속 성분과의 몰비로, 본 발명으로부터는 1:1이 바람직하지만, 수성 분산액의 안정성으로부터 1:0.01 내지 1:0.5가 바람직하고, 1:0.03 내지 1:0.1이 보다 바람직하다.
시판되는 과산화티탄으로서는, 예컨대, 비정질형과 산화티탄 수분산액 SP185, 실리카 도핑 비정질형 과산화티탄 수분산액 SPS185, 구리 및 지르코늄 도핑 티타니아 수분산액 Z18-1000 SuperA, 은 도핑 티타니아 수분산액 SP-10(사스티나부르 테크노로지(주))를 예로 들 수 있다.
본 발명에서 사용되는 투과 가시광량 증가제는, 전술한 바와 같이 하여 얻어진 금속 도핑 비정질형 과산화티탄과 함께, 아나타제형 과산화티탄을 포함하는 것이 바람직하다. 아나타제형 과산화티탄으로서는, 비정질형 과산화티탄이 가열(전형적으로는 후술하는 광투과성 기체 표면 도포 후)에 의해 전이한 것이어도 좋지만, 비정질형 과산화티탄이 가열에 의해 전이한 것이 아닌 아나타제형 과산화티탄이 바람직하다. 즉, 투과 가시광량 증가제에 포함되는 아나타제형 과산화티탄은 비정질형 과산화티탄의 일부가 가열에 의해 전이하여 in-situ로 형성된 것이어도 좋지만, 그 적어도 일부(바람직하게는 전부)는 외부에서 별도 첨가된 것이 바람직하다.
상기 투과 가시광량 증가제에 포함되는 경우의 과산화티탄의 농도는, 기체의 표면 처리의 정도에 따라서 적절하게 변경할 수 있지만, 전형적으로는 0.01 내지 90 중량%이며, 바람직하게는 0.1 내지 50 중량%이고, 보다 바람직하게는 1 내지 20 중량%이다.
상기 투과 가시광량 증가제는, 내열성 무기계 기체나 열경화성 수지제 기체에 적용되는 경우는 열분해성 유기 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 열분해성 유기 화합물은, 가열에 의해 분해하는 유기 화합물이면 특별히 한정되지 않지만, 가열에 의해 분해하여 CO2 등의 가스를 방출하는 것이 바람직하다. 가열 온도로서는, 300℃ 이상이 바람직하고, 400℃ 이상이 보다 바람직하며, 450℃ 이상이 한층 더 바람직하다. 열분해성 유기 화합물로서는, 예컨대, 당 또는 당알코올, 수용성 유기 고분자, 및 이들의 혼합물을 들 수 있지만, 당 또는 당알코올이 바람직하고, 당이 더욱 바람직하다.
여기서, 「당」이란, 다수의 히드록시기와 카르보닐기를 갖는 탄수화물이며, 단당류, 이당류, 올리고당류, 다당류 등을 들 수 있다. 단당류로서는 글루코스, 프럭토스, 갈락토스, 만노스, 리보스, 에리트로스 등을 들 수 있다. 이당류로서는, 말토스, 락토스, 수크로스(자당) 등을 들 수 있다. 올리고당류로서는, 프럭토올리고당, 갈락토올리고당 등을 들 수 있다. 다당류로서는, 전분, 셀룰로스, 펙틴 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용되어도 좋고, 혼합물이어도 좋다. 사용성의 관점에서는, 당으로서는 고수용성의 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명에 있어서는, 단당류 및 이당류로 이루어지는 군에서 선택되는 1 또는 2종 이상의 혼합물이 적합하게 사용된다.
「당알코올」이란, 당의 카르보닐기가 환원된 것이다. 당알코올로서는, 구체적으로는, 에리스리톨, 트레이톨, 아라비니톨, 자일리톨, 리비톨, 만니톨, 솔비톨, 말티토이노시톨 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용되어도 좋고, 또한 2종류 이상의 혼합물로서 사용되어도 좋다.
「수용성 유기 고분자」로서는, 수용성인 한 임의의 열분해성 유기 고분자를 사용할 수 있지만, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜-폴리프로필렌글리콜 블록 공중합체 등의 폴리에테르; 폴리비닐알코올; 폴리아크릴산(알칼리 금속염, 암모늄염 등의 염을 포함함), 폴리메타크릴산(알칼리 금속염, 암모늄염 등의 염을 포함함), 폴리아크릴산-폴리메타크릴산(알칼리 금속염, 암모늄염 등의 염을 포함함) 공중합체; 폴리아크릴아미드; 폴리비닐피롤리돈 등을 예로 들 수 있다.
상기 수용성 유기 고분자는, 단독으로 사용해도 좋지만, 당 또는 당알코올의 용해조제(溶解助劑)로서도 기능할 수 있기 때문에, 당 또는 당알코올과 함께 배합할 수 있다. 이에 따라 당 또는 당알코올을 투과 가시광량 증가제에 양호하게 용해시킬 수 있다.
상기 투과 가시광량 증가제에 포함되는 경우의 열분해성 유기 화합물의 농도는, 기체의 표면 처리의 정도에 따라서 적절하게 변경할 수 있지만, 전형적으로는 0.01 내지 20 중량%이며, 바람직하게는 0.05 내지 15 중량%이고, 보다 바람직하게는 0.1 내지 10 중량%이다.
상기 유기 규소 화합물로서는, 예컨대, 각종 유기 실란 화합물과, 실리콘오일, 실리콘고무 및 실리콘레진 등의 실리콘을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용되어도 좋고, 혼합물이어도 좋다. 실리콘으로서는, 분자 내에 알킬실리케이트 구조 혹은 폴리에테르 구조를 갖는 것, 또는 알킬실리케이트 구조 및 폴리에테르 구조 양쪽 모두를 갖는 것이 바람직하다. 여기서, 알킬실리케이트 구조란, 실록산 골격의 규소 원자에 알킬기가 결합한 구조를 가리킨다. 한편, 폴리에테르 구조란, 에테르 결합을 갖는 구조를 가리키고, 이들에 한정되지 않지만, 구체적으로는, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리프로필렌옥사이드, 폴리테트라메틸렌옥사이드, 폴리에틸렌옥사이드-폴리프로필렌옥사이드 블록 공중합체, 폴리에틸렌폴리테트라메틸렌글리콜 공중합체, 폴리테트라메틸렌글리콜-폴리프로필렌옥사이드 공중합체 등의 분자 구조를 들 수 있다. 그 중에서도, 폴리에틸렌옥사이드-폴리프로필렌옥사이드 블록 공중합체는, 그 블록도 및 분자량에 의해, 기체 표면에 있어서의 습윤성을 제어할 수 있는 관점에서 적합하다.
유기 규소 화합물로서는, 분자 내에 알킬실리케이트 구조 및 폴리에테르 구조 모두를 갖는 실리콘이 특히 바람직하다. 구체적으로는, 폴리에테르 변성 폴리디메틸실록산 등의 폴리에테르 변성 실리콘이 적합하다. 이것은 공지의 방법으로 제조할 수 있고, 예컨대, 일본 공개 특허 공보 평4-242499호의 합성예 1, 2, 3, 4나, 일본 공개 특허 공보 평9-165318호의 참고예 기재의 방법 등에 의해 제조할 수 있다. 특히, 양쪽 말단 메타릴폴리에틸렌록사이드-폴리프로필렌옥사이드 블록 공중합체와 디히드로폴리디메틸실록산을 반응시켜 얻어지는 폴리에틸렌옥사이드-폴리프로필렌옥사이드 블록 공중합체 변성 폴리디메틸실록산이 적합하다. 구체적으로는, TSF4445, TSF4446(GE 도시바 실리콘(주)), KP 시리즈(신에츠가가꾸고교(주)), 및 SH 200, SH3746M, DC3PA, ST869A(도오레?다우코닝(주)) 등을 이용할 수 있다.
상기 투과 가시광량 증가제 내의 유기 규소 화합물의 농도는, 기체의 표면 처리의 정도에 따라서 적절하게 변경할 수 있지만, 전형적으로는 0.01 내지 5.0 중량%이며, 바람직하게는 0.05 내지 2.0 중량%이고, 보다 바람직하게는 0.1 내지 1.0 중량%이다.
무기 규소 화합물로서는, 실리카(이산화규소), 질화규소, 탄화규소, 실란 등을 들 수 있지만, 실리카가 바람직하다. 실리카로서는, 훈증 실리카, 콜로이달 실리카, 침강 실리카 등을 사용할 수 있지만 콜로이달 실리카가 바람직하다. 시판되는 콜로이달 실리카로서는, 예컨대, PL-1, PL-3(후소가가꾸고교(주)), 폴리실리케이트로서, WM-12(타마가가꾸고교(주) 제조), 실리카졸 51(콜코트(주) 제조) 등을 이용할 수 있다.
상기 투과 가시광량 증가제 내의 무기 규소 화합물의 농도는, 기체의 표면 처리의 정도에 따라서 적절하게 변경할 수 있지만, 전형적으로는 0.01 내지 98 중량%이고, 바람직하게는 0.1 내지 90 중량%이며, 보다 바람직하게는 10.0 내지 80 중량%이다.
상기 투과 가시광량 증가제는, 물, 알코올 또는 이들의 혼합물인 수성 매체, 혹은, 유기 용매 등의 비수성 매체를 포함하는 것이 바람직하다. 열분해성 유기 화합물의 용해성의 점에서는, 본 발명의 투과 가시광량 증가제는 수성 매체를 포함하는 것이 바람직하다. 이들의 매체의 농도는 전형적으로는 50 내지 99.9 중량%이고, 바람직하게는 60 내지 99 중량%이며, 보다 바람직하게는 70 내지 97 중량%이다.
상기 투과 가시광량 증가제는, 광투과 기체의 표면에 도포되어 비가열 처리 또는 가열 처리를 받는다. 이에 따라, 광투과성 기체 표면에 유기 규소 화합물 및 무기 규소 화합물을 포함하는 층이 형성되고, 광투과성 기체의 가시광 투과량이 증대한다. 투과 가시광량 증가제의 도포 수단 및 도포 방법은 특별히 한정되지 않고 임의의 수단 및 방법을 사용할 수 있고, 예컨대, 딥 공법, 스프레이 공법, 롤코터 공법, 스핀코터 공법, 스폰지 시트 공법 등의 임의의 도포 방법을 사용할 수 있다.
가열하는 경우의 온도는 특별히 한정되지 않고, 예컨대, 30℃ 이상의 임의의 온도로 가열할 수 있다. 열분해성 유기물을 함유하는 경우는 300℃ 이상이 보다 바람직하고, 400℃ 이상이 보다 바람직하며, 450℃ 이상이 보다 더 바람직하다. 가열 온도의 상한에 관해서는 특별히 한정되지 않지만, 기체의 각종 특성에 대한 영향의 점에서는 1000℃ 이하로 하는 것이 바람직하고, 850℃ 이하가 보다 바람직하며, 800℃ 이하가 보다 더 바람직하다. 가열 시간도 열분해성 유기 화합물의 탄화를 충분히 행할 수 있는 한 특별히 한정되지 않지만, 1분 내지 3시간이 바람직하고, 1분 내지 1시간이 보다 바람직하며, 1분 내지 30분이 보다 더 바람직하다.
가열에 의해, 투과 가시광량 증가제 내에 과산화티탄이 포함되는 경우는, 해당 과산화티탄은 산화티탄(이산화티탄)으로 변화된다. 이 때, 또한, 비정질형 산화티탄은 아나타제형 산화티탄으로 전이한다(일반적으로, 비정질형 산화티탄은, 100℃에서 2시간 이상 가열함으로써 아나타제형으로 전이함). 따라서, 투과 가시광량 증가제 내에 비정질형 과산화티탄이 포함되는 경우는, 비정질형 과산화티탄→비정질형 산화티탄→아나타제형 산화티탄의 프로세스에 의해 얻어진 아나타제형 산화티탄이 기체 표면 상에 존재한다. 또한, 상기 투과 가시광량 증가제 내에 아나타제형 과산화티탄이 이미 포함되어 있는 경우는, 가열에 의해, 그대로 아나타제형 산화티탄으로 변화된다.
상기 투과 가시광량 증가제가 열분해성 유기 화합물을 포함하는 경우는, 가열 처리된 기체의 표면에, 투과 가시광량 증가제 내의 열분해성 유기 화합물 유래의 분해물(탄산 가스 등)의 분출에 의해, 다수의 미세한 요철을 표면에 갖는 다공질층이 형성된다. 이 미세한 요철에 의해 기체 표면의 반사율이 저감되고, 결과적으로, 기체의 광투과율이 더욱 향상된다. 상기 다공질층의 평균층 두께는 기체의 투과율이 향상되는 한 특별히 한정되지 않지만, 0.1 내지 3 ㎛가 바람직하고, 0.5 내지 1 ㎛가 보다 바람직하며, 0.1 내지 0.5 ㎛가 보다 더 바람직하고, 0.05 내지 0.3 ㎛(50 내지 300 ㎚)가 보다 더 바람직하며, 80 내지 250 ㎚가 보다 더 바람직하고, 130 내지 250 ㎚가 보다 더 바람직하며, 130 내지 180 ㎚가 특히 바람직하다.
상기 다공질층의 표면은 최대 높이(Rmax) 50 ㎚ 이하의 표면 거칠기를 갖는 것이 바람직하고, 최대 높이는 보다 바람직하게는 30 ㎚ 이하이다. 다공질층에 포함되는 산화티탄의 입자 지름은 1 ㎚ 내지 100 ㎚가 바람직하고, 1 ㎚ 내지 50 ㎚가 보다 바람직하며, 1 ㎚ 내지 20 ㎚가 보다 더 바람직하다.
본 발명에서는, 기체 자체의 표면에 에칭 처리 등에 의해서 미세한 요철을 형성하지는 않고, 그 표면에 얇은 다공질층을 형성함으로써 기체 표면에 미세한 요철을 형성하기 때문에, 기체 자체에의 미세 가공이 불필요하고 요철 형성이 용이하다. 또한, 다공질층의 전구체인 투과 가시광량 증가제는 도포에 의해 기체 표면에 적용되기 때문에, 광범위에 걸쳐 기체 표면을 처리할 수 있고, 또한, 렌즈와 같이 곡면을 갖는 기체라도 용이하게 요철을 형성할 수 있다.
따라서, 본 발명에서는, 기체의 재질 및 형상에 상관없이 적용 가능한 간이한 방법에 의해 기체의 투과 가시광량을 증대시키고, 또한, 반사율을 저감시키는 것이 가능하며, 이에 따라, 투과율이 증대하여 광학 특성이 향상된 고광투과성 기체를 제공할 수 있다.
본 발명의 투과 가시광량 증가제에는, 상기 성분 이외에, 각종의 플러스 전하 물질, 마이너스 전하 물질, 또는 이들의 혼합물을 배합할 수 있다. 이에 따라, 기체 표면의 오염이 회피 또는 저감되는 동시에 아나타제형 산화티탄 및/또는 규소 화합물로부터의 전자의 튀어나옴에 의해 여기 상태가 된 산소?수소?질소 등의 라디칼 분자를 기저 상태로 복귀시키는 역할과 맞추어, 각 라디칼과 상기 층 근방의 유기물 등의 흡착에 의한 광투과의 저하를 막을 수 있기 때문에, 장기간에 걸쳐 고광투과성을 유지할 수 있다.
플러스 전하 물질로서는, 예컨대, 양이온; 플러스 전하를 갖는 도전체 또는 유전체; 플러스 전하를 갖는 도전체와 유전체 또는 반도체와의 복합체;또는 이들의 혼합물을 들 수 있다.
상기 양이온으로서는, 특별히 한정되지는 않지만, 나트륨, 칼륨 등의 알칼리 금속의 이온; 칼슘 등의 알칼리 토류 금속의 이온; 알루미늄, 주석, 세슘, 인듐, 세륨, 셀레늄, 크롬, 니켈, 안티몬, 철, 구리, 망간, 텅스텐, 지르코늄, 아연 등의 금속 원소의 이온이 바람직하고, 특히 구리 이온이 바람직하다. 또한, 메틸바이올렛, 비스마르크브라운, 메틸렌블루, 말라카이트그린 등의 양이온성 염료, 제4급 질소 원자 함유기에 의해 변성된 실리콘 등의 양이온기를 구비한 유기 분자도 사용 가능하다. 이온의 가수도 특별히 한정되는 것이 아니라, 예컨대, 1 내지 4가의 양이온이 사용 가능하다.
상기 금속 이온의 공급원으로서, 금속염을 사용하는 것도 가능하다. 구체적으로는, 염화알루미늄, 염화 제1 및 제2 주석, 염화크롬, 염화니켈, 염화 제1 및 제2 안티몬, 염화 제1 및 제2철, 염화세슘, 삼염화인듐, 염화 제1 세륨, 사염화셀레늄, 염화 제2 구리, 염화망간, 사염화텅스텐, 옥시이염화텅스텐, 텅스텐산칼륨, 옥시염화지르코늄, 염화아연, 탄산바륨 등의 각종의 금속염을 들 수 있다. 또한, 수산화알루미늄, 수산화철, 수산화크롬, 수산화인듐 등의 금속 수산화물, 규소텅스텐산 등의 수산화물, 또는, 유지 산화물 등의 산화물도 사용 가능하다.
플러스 전하를 갖는 도전체 또는 유전체로서는, 상기 양이온 이외의, 플러스 전하가 발생한 도전체 또는 유전체를 예로 들 수 있고, 예컨대, 사용되는 도전체는 내구성의 점에서 금속이 바람직하고, 알루미늄, 주석, 세슘, 인듐, 세륨, 셀레늄, 크롬, 니켈, 안티몬, 철, 은, 구리, 망간, 백금, 텅스텐, 지르코늄, 아연 등의 금속이나 산화금속을 들 수 있다. 또한, 이들의 금속의 복합체 또는 합금도 사용할 수 있다. 도전체의 형상은 특별히 한정되지 않고, 입자 형상, 박편 형상, 섬유 형상 등의 임의의 형상을 취할 수 있다.
도전체로서는, 일부의 금속의 금속염도 사용 가능하다. 구체적으로는, 염화알루미늄, 염화 제1 및 제2 주석, 염화크롬, 염화니켈, 염화 제1 및 제2 안티몬, 염화 제1 및 제2철, 질산은, 염화세슘, 삼염화인듐, 염화 제1 세륨, 사염화셀레늄, 염화 제2 구리, 염화망간, 염화 제2 백금, 사염화텅스텐, 옥시이염화텅스텐, 텅스텐산칼륨, 염화 제2 금, 옥시염화지르코늄, 염화아연 등의 각종의 금속염을 예시할 수 있다. 또한, 수산화인듐, 규소텅스텐산 등의 수산화물 또는 산화물 등도 사용 가능하다.
플러스 전하를 갖는 유전체로서는, 예컨대, 마찰에 의해 플러스에 대전한 양모, 나일론 등의 유전체를 들 수 있다.
다음에, 상기 복합체에 의해서 플러스 전하를 부여하는 원리를 도 2에 도시한다. 도 2는 도시를 생략하는 기체의 표면상 또는 표면층 내에, 도전체-유전체 또는 반도체-도전체의 조합을 배열한 개념도이다. 도전체는, 내부에 자유롭게 이동할 수 있는 자유 전자가 높은 농도로 존재함으로써, 표면에 플러스 전하 상태를 가질 수 있다. 또한, 도전체로서 양이온을 포함하는 도전성 물질을 사용하는 것도 가능하다.
한편, 도전체에 인접하는 유전체 또는 반도체는, 도전체의 표면 전하 상태의 영향에 의해 유전 분극된다. 이 결과, 도전체에 인접하는 측에는 마이너스 전하가, 또한, 비인접측에는 플러스 전하가 유전체 또는 반도체에 발생한다. 이들의 작용에 의해 도전체-유전체 또는 반도체-도전체의 조합의 표면은 플러스 전하를 띠게 되고, 기체 표면에 플러스 전하가 부여된다. 상기 복합체의 사이즈(복합체를 통과하는 최장축의 길이를 말함)는 1 ㎚ 부터 100 ㎛, 바람직하게는 1 ㎚ 부터 10 ㎛, 보다 바람직하게는 1 ㎚ 부터 1 ㎛, 보다 바람직하게는 1 ㎚ 부터 100 ㎚의 범위로 할 수 있다.
본 발명에 있어서 사용되는 복합체를 구성하는 도전체는 내구성의 관점에서 금속이 바람직하고, 알루미늄, 주석, 세슘, 인듐, 세륨, 셀레늄, 크롬, 니켈, 안티몬, 철, 은, 구리, 망간, 백금, 텅스텐, 지르코늄, 아연, 등의 금속을 들 수 있다. 또한, 이들의 금속의 산화물이나 복합체 또는 합금도 사용할 수 있다. 도전체의 형상은 특별히 한정되지 않고, 입자 형상, 박편 형상, 섬유 형상 등의 임의의 형상을 들 수 있다.
도전체로서는, 일부의 금속의 금속염도 사용 가능하다. 구체적으로는, 염화알루미늄, 염화 제1 및 제2 주석, 염화크롬, 염화니켈, 염화 제1 및 제2 안티몬, 염화 제1 및 제2 철, 질산은, 염화세슘, 삼염화인듐, 염화 제1 세륨, 사염화셀레늄, 염화 제2 구리, 염화망간, 염화 제2 백금, 사염화텅스텐, 옥시이염화텅스텐, 텅스텐산칼륨, 염화 제2 금, 옥시염화지르코늄, 염화아연, 인산철리튬 등의 각종 금속염을 예시할 수 있다. 또한, 수산화알루미늄, 수산화철, 수산화크롬 등의 상기 도전체 금속의 수산화물, 및 산화 아연 등의 상기 도전체 금속의 산화물도 사용 가능하다.
도전체로서는, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜, 폴리티오펜비닐론, 폴리이소티아나프텐, 폴리아세틸렌, 폴리알킬피롤, 폴리알킬티오펜, 폴리-p-페닐렌, 폴리페닐렌비닐론, 폴리메톡시페닐렌, 폴리페닐렌설파이드, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리안트라센, 폴리나프탈렌, 폴리피렌, 폴리아줄렌 등의 도전성 고분자도 사용 가능하다.
반도체로서는, 예컨대, C, Si, Ge, Sn, GaAs, Inp, GeN, ZnSe, PbSnTe 등이 있고, 반도체 산화금속이나 광반도체 금속, 광반도체 산화금속도 사용 가능하다. 바람직하게는, 산화티탄(TiO2)의 외에, ZnO, SrTiOP3, CdS, CdO, CaP, InP, In2O3, CaAs, BaTiO3, K2NbO3, Fe2O3, Ta2O3, WO3, NiO, Cu2O, SiC, SiO2, MoS3, InSb, RuO2, CeO2 등이 사용되지만, Na 등으로 광촉매능을 불활성화한 것이 바람직하다.
유전체로서는, 강유전체인 티탄산바륨(PZT) 소위 SBT, BLT나 다음에 예를 드는 PZT, PLZT-(Pb, La)(Zr, Ti)O3, SBT, SBTN-SrBi2(Ta, Nb)2O9, BST-(Ba, Sr) TiO3, LSCO-(La, Sr)CoO3, BLT, BIT-(Bi, La)4Ti3O12, BSO-Bi2SiO5 등의 복합 금속이 사용 가능하다. 또한, 유기 규소 화합물인 실란 화합물, 실리콘 화합물, 소위 유기 변성 실리카 화합물, 또한, 유기 폴리머 절연막 알릴렌에테르계 폴리머, 벤조시클로부텐, 불소계 폴리머 파릴렌N, 또는 F, 불소화 비정질 탄소 등의 각종 저유전 재료도 사용 가능하다.
다음에, 플러스 전하를 띠는 기체 표면으로부터 오염 물질이 제거되는 기구를 도 3에 도시한다.
우선, 기체 표면에 플러스 전하가 부여된다(도 3의 (1)).
기체 표면에 오염 물질이 퇴적하여, 태양광 등의 전자파의 작용에 의해 광산화된다. 광산화 반응이란, 태양광을 비롯한 전자파의 작용에 의해, 유기물 또는 무기물 표면의 수분(H2O), 산소(O2)로부터 히드록실라디칼(?OH)이나 일중항산소(1O2)가 생성될 때에 해당 유기물 또는 무기물로부터 전자(e-)가 방출되어 산화되는 현상을 말한다. 이 산화에 의해, 유기물에서는 분자 구조가 변화되고, 열화라고 칭해지는 변색 또는 취화 현상이 보이며, 무기물, 특히 금속에서는 녹이 발생한다. 이들「산화」된 유기물 또는 무기물의 표면은, 전자(e-)의 방출에 의해, 플러스로 대전된다. 이렇게 해서 오염 물질에도 플러스 전하가 부여된다(도 3의 (2)).
기체 표면과 오염 물질 사이에 플러스 전하끼리의 정전 반발이 발생하고, 반발 이탈력이 오염 물질에 발생한다. 이에 따라, 기체 표면에의 오염 물질의 고착력이 저감된다(도 3의 (3)).
풍우 등의 물리적인 작용에 의해, 오염 물질은 기체로부터 용이하게 제거된다(도 3의 (4)).
이에 따라, 기체는 셀프 클리닝된다.
전술한 바와 같이 플러스 전하를 기체 표면의 유기 규소 화합물 및 무기 규소 화합물을 포함하는 층에 부여함으로써, 플러스 전하를 띤 오염 물질의 기체 표면으로의 부착을 회피할 수 있다. 그러나, 한편으로, 오염 물질 중에는 수돗물 내의 염화물이온 등과 같이 마이너스 전하를 띤 것, 플러스 전하를 당초 갖고 있었지만 다른 물체와의 상호 작용(마찰 등)에 의해 마이너스 전하를 띠게 된 것 등이 존재한다. 이러한 마이너스 전하를 띤 오염 물질은 플러스 전하만을 띤 기체 표면에 용이하게 흡착된다. 따라서, 상기 층은 마이너스 전하를 함께 갖고 있어도 좋다. 이에 따라, 마이너스 전하를 갖는 오염 물질이 기체 표면에 부착하는 것을 방지할 수 있다.
마이너스 전하 물질로서는, 예컨대, 음이온; 마이너스 전하를 갖는 도전체 또는 유전체; 마이너스 전하를 갖는 도전체와 유전체 또는 반도체와의 복합체; 광촉매 기능을 갖는 물질, 혹은 이들의 혼합물을 들 수 있다.
상기 음이온으로서는, 특별히 한정되지 않지만, 불화물 이온, 염화물 이온, 요오드화물 이온 등의 할로겐화물 이온; 수산화물 이온, 황산 이온, 질산 이온, 탄산 이온 등의 무기계 이온; 아세트산 이온 등의 유기계 이온을 들 수 있다. 이온의 가수도 특별히 한정되지 않고, 예컨대, 1 내지 4가의 음이온이 사용 가능하다.
마이너스 전하를 갖는 도전체 또는 유전체로서는, 상기 음이온 이외의, 마이너스 전하가 발생한 도전체 또는 유전체를 예로 들 수 있고, 예컨대, 금, 은, 백금 등의 금속; 흑연, 유황, 셀레늄, 텔루늄 등의 원소; 황화 비소, 황화 안티몬, 황화 수은 등의 황화물; 점토, 유리가루, 석영가루, 석면, 전분, 목면, 비단, 양모 등; 감청, 인디고, 아닐린블루, 에오신, 나프톨옐로우 등의 염료의 콜로이드를 들 수 있다. 이들의 중에서도 금, 은, 백금 등의 금속의 콜로이드가 바람직하고, 특히 은 콜로이드가 보다 바람직하다. 이밖에, 이미 전술한 각종의 도전체로 이루어지는 전지의 마이너스 전극, 및 마이너스로 대전한 테플론(등록상표), 염화비닐, 폴리에틸렌, 폴리에스테르 등의 유전체를 들 수 있다.
반도체로서는 이미 전술한 것을 사용할 수 있다.
광촉매 기능을 갖는 물질로서는, 특정한 금속 화합물을 포함하고 있고, 광여기에 의해 해당 층 표면의 유기 및/또는 무기 화합물을 산화 분해하는 기능을 갖는 것을 사용할 수 있다. 광촉매의 원리는, 특정한 금속 화합물이 광여기에 의해, 공기 중의 물 또는 산소로부터 OH-나 O2 -의 라디칼종을 발생시키고, 이 라디칼종이 유기 및/또는 무기 화합물을 산화 환원 분해하는 것으로 일반적으로 이해되고 있다.
상기 금속 화합물로서는, 대표적인 산화티탄(TiO2) 이외에, ZnO, SrTiOP3, CdS, CdO, CaP, InP, In2O3, CaAs, BaTiO3, K2NbO3, Fe2O3, Ta2O5, WO3, NiO, Cu2O, SiC, SiO2, MoS3, InSb, RuO2, CeO2 등이 알려져 있다.
광촉매 기능을 갖는 물질은 광촉매 성능이 향상되는 금속(Ag, Pt)을 포함하고 있어도 좋다. 또한, 금속염 등의 각종 물질을, 광촉매 기능을 실활(失活)시키지 않을 정도의 범위에서 포함할 수 있다. 상기 금속염으로서는, 예컨대, 알루미늄, 주석, 크롬, 니켈, 안티몬, 철, 은, 세슘, 인듐, 세륨, 셀레늄, 구리, 망간, 칼슘, 백금, 텅스텐, 지르코늄, 아연 등의 금속염이 있고, 그 외에도 일부의 금속 혹은 비금속 등에 관해서는 수산화물 또는 산화물도 사용 가능하다. 구체적으로는, 염화알루미늄, 염화 제1 및 제2 주석, 염화크롬, 염화니켈, 염화 제1 및 제2 안티몬, 염화 제1 및 제2 철, 질산은, 염화세슘, 삼염화인듐, 염화 제1 세륨, 사염화셀레늄, 염화 제2 구리, 염화망간, 염화칼슘, 염화 제2 백금, 사염화텅스텐, 옥시이염화텅스텐, 텅스텐산칼륨, 염화 제2 금, 옥시염화지르코늄, 염화아연 등의 각종 금속염을 예시할 수 있다. 또한, 금속염 이외의 화합물로서는, 수산화인듐, 규소텅스텐산, 실리카졸, 수산화칼슘 등을 예시할 수 있다.
상기 광촉매 기능을 갖는 물질은, 여기 상태에 있어서는 그 물질 표면의 물리적 흡착수나 산소로부터 OH-(수산화라디칼), O2 -(산소화라디칼)을 흡착시키고, 그 표면은 음이온의 특성을 갖고 있지만, 거기에 플러스 전하 물질을 공존시키면, 그 농도비에 맞추어, 소위 광촉매 활성은 저하 혹은 상실된다. 그러나, 본 발명에서는, 광촉매 기능을 갖는 물질이 오염 물질에 대하여 산화 분해 작용을 할 필요는 없기 때문에, 마이너스 전하 물질로서 사용할 수 있다.
마이너스 전하를 띤 기체 표면은, 도 3에 도시한 플러스 전하를 띤 기체의 경우와 동일하게, 마이너스의 전하를 띤 오염 물질과 정전적으로 반발하기 때문에, 해당 오염 물질의 기체 표면으로의 부착을 회피할 수 있다.
한편, 오염 물질 중에는, 플러스 전하를 당초 갖고 있었지만 다른 물체와의 상호 작용(마찰 등)에 의해 마이너스 전하를 띠게 된 것 등이 존재한다. 이러한 플러스 및 마이너스 모두의 전하를 띤 오염 물질은 단일의 전하만을 띤 기체 표면에 용이하게 흡착된다. 그래서, 그 경우에는 플러스 및 마이너스 모두의 전하를 기체에 부여함으로써, 이들 오염 물질이 기체 표면에 부착되는 것을 방지할 수 있다.
예컨대, 꽃가루 등의 플러스 전하 및 마이너스 전하 모두를 갖는 오염 물질에는, 본 발명의 투과 가시광량 증가제에 플러스 전하 물질과 마이너스 전하 물질의 양자를 배합함으로써, 이들의 기체에의 부착을 회피 또는 저감시킬 수 있다. 예컨대, 플러스 전하와 마이너스 전하를 갖는 기체의 표면에서는, 황사나 카리온 점토 미분말, 조균류나 꽃가루, 수돗물 내의 염화물이온 등과 같이 마이너스 전하나 양성 전하를 갖는 오염 유인 물질도 정전적으로 반발하여, 기체 표면에의 부착이 방해된다. 따라서, 그러한 불순물의 부착에 의한 기체 표면 특성의 변화를 방지하여, 기체 표면을 청정하게 유지하는 것이 가능해진다. 또한, 플러스 전하량 또는 마이너스 전하량의 한쪽이 너무 크면, 마이너스 전하를 갖는 불순물 또는 광산화에 의해 플러스 전하를 띤 오염 물질을 흡착하는 경향이 강해지고, 결과적으로 기체 표면이 오염될 우려가 있기 때문에, 기체 표면에서는 외관상, 플러스 전하량 및 마이너스 전하량이 균형을 이루는 상태가 바람직하고, 구체적으로는, 기체 표면의 대전압이 -50 V에서 50 V의 범위 내인 것이 적합하다.
또한, 플러스 전하 또는 마이너스 전하의 대전량이 비교적 적은 절연물(예컨대, 실리콘 오일)을 포함하는 오염 물질은, 해당 물질의 종류에 따라서는, 기체 표면에 강한 플러스 전하 또는 마이너스 전하만이 존재하면, 오염 물질의 표면 전하가 반전되고, 결과적으로 해당 기체 표면에 해당 오염 물질이 흡착할 우려가 있기 때문에, 플러스 전하 물질 및 마이너스 전하 물질의 양자를 공존시킴에 따라, 그러한 흡착을 회피 또는 저감함으로써 투과율의 저하를 막을 수 있다.
도 4는 기체 표면 상의 층에 플러스 전하 및 마이너스 전하 모두를 부여하는 하나의 양태를 도시하는 개념도이며, 유전체 또는 반도체-마이너스 전하를 갖는 도전체-유전체 또는 반도체-플러스 전하를 갖는 도전체의 조합을 층으로 한 예이다. 도 4에 도시하는 마이너스 전하를 갖는 도전체 및 플러스 전하를 갖는 도전체로서는, 이미 전술한 것을 사용할 수 있다.
도 4에 도시하는 바와 같이, 마이너스 전하를 갖는 도전체에 인접하는 유전체 또는 반도체는, 도전체의 표면 전하 상태의 영향에 의해 유전 분극된다. 이 결과, 마이너스 전하를 갖는 도전체에 인접하는 쪽에는 플러스 전하가, 또한, 플러스 전하를 갖는 도전체에 인접하는 쪽에는 마이너스 전하가 유전체 또는 반도체에 발생한다. 이들의 작용에 의해 도 4에 도시하는 유전체 또는 반도체-도전체-유전체 또는 반도체-도전체의 조합의 표면은 플러스 전하 또는 마이너스 전하를 띠게 된다. 상기 도전체와 유전체 또는 반도체와의 복합체의 사이즈(복합체를 통과하는 최장축의 길이를 말함)는 1 ㎚ 부터 100 ㎛, 바람직하게는 1 ㎚ 부터 10 ㎛, 보다 바람직하게는 1 ㎚ 부터 1 ㎛, 보다 바람직하게는 1 ㎚ 부터 100 ㎚의 범위로 할 수 있다.
도 5는 상기 층에 플러스 전하 및 마이너스 전하를 부여하는 다른 양태를 도시하는 개념도이다.
도 5에서는, 마이너스 전하를 갖는 도전체와 플러스 전하를 갖는 도전체가 인접하고, 플러스 전하 및 마이너스 전하가 접촉 소멸 등을 하여 적은 상태이다. 또한, 마이너스 전하를 갖는 도전체 및 플러스 전하를 갖는 도전체로서는, 이미 전술한 것을 사용할 수 있다.
다음에, 플러스 전하 및 마이너스 전하를 띠는 층표면으로부터 오염 물질이 제거되는 기구를 도 6에 도시한다.
이 양태에서는, 음이온; 마이너스 전하를 갖는 도전체 또는 유전체; 마이너스 전하를 갖는 도전체와 유전체 또는 반도체와의 복합체; 광촉매 기능을 갖는 물질, 혹은 이들의 혼합물로부터 선택되는 마이너스 전하 물질을 배치함으로써, 층에 플러스 전하 및 마이너스 전하를 부여한다(도 6의 (1)).
층표면에 오염 물질이 퇴적하고, 태양광 등의 전자파의 작용에 의해 광산화된다. 이렇게 해서 오염 물질에도 플러스 전하가 부여된다(도 6의 (2)).
층표면과 오염 물질과의 사이에 플러스 전하끼리의 정전 반발이 발생하고 반발 이탈력이 오염 물질에 발생한다. 이에 따라, 층표면에 대한 오염 물질의 고착력이 저감된다(도 6의 (3)).
풍우 등의 물리적인 작용에 의해, 오염 물질은 층으로부터 용이하게 제거된다(도 6의 (4)). 이에 따라, 기체는 셀프 클리닝된다.
그리고, 층표면에는 마이너스 전하도 존재하기 때문에, 카리온 점토 미분말, 염화물이온 등과 같은 마이너스 전하를 갖는 오염 물질 또는 오염 유인 물질도 마찬가지로 반발되어 층표면으로의 고착력이 저감된다.
상기 투과 가시광량 증가제는, 각종 금속(Ag, Pt)을 포함하고 있어도 좋다. 또한, 금속염 등의 각종 물질을, 기능을 실활시키지 않을 정도의 범위에서 포함할 수 있다. 상기 금속염으로서는, 예컨대, 알루미늄, 주석, 크롬, 니켈, 안티몬, 철, 은, 세슘, 인듐, 세륨, 셀레늄, 구리, 망간, 칼슘, 백금, 텅스텐, 지르코늄, 아연 등의 금속염이 있고, 그 이외에도 일부의 금속 혹은 비금속 등에 관해서는 수산화물 또는 산화물도 사용 가능하다. 구체적으로는, 염화알루미늄, 염화 제1 및 제2 주석, 염화크롬, 염화니켈, 염화 제1 및 제2 안티몬, 염화 제1 및 제2철, 질산은, 염화세슘, 삼염화인듐, 염화 제1 세륨, 사염화셀레늄, 염화 제2 구리, 염화망간, 염화칼슘, 염화 제2 백금, 사염화텅스텐, 옥시이염화텅스텐, 텅스텐산칼륨, 염화 제2 금, 옥시염화지르코늄, 염화아연 등의 각종 금속염을 예시할 수 있다. 또한, 금속염 이외의 화합물로서는, 수산화인듐, 규소텅스텐산, 실리카졸, 수산화칼슘 등을 예시할 수 있다.
그런데, 이들의 플러스 전하 물질, 마이너스 전하 물질 또는 이들의 조합은, 기체 표면을 친수성으로 하기 때문에, 기체 표면에 있어서의 물방울의 형성이 방지 또는 저감된다. 따라서, 기체 표면의 물방울에 의한 굴절 및 난반사에 의해서 광투과성이 저하되는 것을 회피할 수 있다.
본 발명에서는, 상기 유기 규소 화합물 및 무기 규소 화합물을 포함하는 층과 기체 표면과의 사이에 중간층이 존재해도 좋다. 상기 중간층은, 예컨대, 기체에 친수성 혹은 소수성 또는 발수성 혹은 발유성을 부여할 수 있는 각종 유기 또는 무기 물질을 포함할 수 있다.
본 발명에 의해 얻어진 기체는 임의의 분야에 사용할 수 있고, 특히, 광의 투과성 향상, 반사율 저감이 요구되는 기기의 부품으로서 유효하다. 예컨대, 태양 전지 등의 광전지의 페이스 유리, 발전 소자인 실리콘 셀, 액정 디스플레이, 플라즈마 디스플레이, 유기 EL 디스플레이, 브라운관 텔레비전 등의 각종 디스플레이의 페이스 유리; 렌즈 등의 광학 소자; 창유리 등의 건축 부재; 및 각종 수광체, 발광체, 프로젝터, 편광 유리, 광학 유리 등에 사용할 수 있다. 특히, 옥외에서 사용되는 태양 전지 등의 광전지의 페이스 유리나 발전체 셀 표면에 사용하는 경우는, 고광투과성에 의해 발전 효율의 향상에 기여할 수 있다.
또한, 플러스 전하 물질, 마이너스 전하 물질 또는 이들의 혼합물을 포함하는 투과 가시광량 증가제를 사용하여 기체를 표면 처리한 경우는, 기체 표면의 친수화에 의한 물방울의 형성 방지 효과와 더불어, 기체 표면에 있어서의 정전 반발에 의해서 장기간에 걸쳐 오염 물질의 부착이 회피 또는 저감되기 때문에, 기체의 고광투과성을 시간 경과적으로 유지할 수 있고, 예컨대, 해당 기체를 페이스 유리로서 사용한 광전지는 옥외에 있어서 고효율의 발전을 계속적으로 행할 수 있다.
실시예
이하, 실시예에 의해 본 발명을 보다 상세하게 예증하지만, 본 발명은 실시예로 한정되지 않는다.
[평가 1]
(평가액 1)
실리카졸액 WM-12(타마가가꾸고교(주)), 구리 및 지르코늄 도핑 티타니아 수분산액: Z18-1000 SuperA(사스티나부르 테크노로지(주)), 및 은 도핑 티타니아 수분산액 SP-2(사스티나부르 테크노로지(주))를, 각각 0.6 중량%로 순수에 의해 조정한 후, 8:1:1의 중량비로 혼합하고, 이 혼합물에, 시판되는 상백당(上白糖)을 2 중량%와, 유기 규소 계면 활성제: Z-B(사스티나부르 테크노로지(주))를 20 중량% 첨가하여 평가액 1로 하였다.
(평가액 2)
실리카졸액 WM-12(타마가가꾸고교(주)), 주석 및 구리 도핑 티타니아 수분산액: SnZ18-1000A(사스티나부르 테크노로지(주)), 하기의 방법에 의해 조제한 철 도핑 티타니아 수분산액을 각각 0.6 중량%로 순수에 의해 조정한 후, 8:1:1의 중량비로 혼합하고, 이 혼합물에, 시판되는 상백당을 2 중량%와, 유기 규소 계면 활성제: Z-B(사스티나부르 테크노로지(주))를 20 중량% 첨가하여 평가액 2로 하였다.
(철 도핑 티타니아 수분산액)
순수 500 ㎖에 FeCl3?6H2O, 0.712 g을 완전히 녹인 용액에, 다시 50% 4염화티탄 용액(스미토모시틱스(주) 제조) 10 g을 첨가하고, 순수을 더하여 1000 ㎖로 한 용액을 준비한다. 여기에 25% 암모니아수(다카스기세이야쿠(주) 제조)를 10배 희석한 암모니아수를 적하하여 pH 7.0으로 조정하여 수산화철과 수산화티탄과의 혼합물을 침전시켰다. 이 침전물을 순수로 상청액 내의 도전율이 0.8 mS/m 이하가 되도록 세정을 계속하고, 도전율이 0.744 mS/m이 된 시점에서 세정을 종료하면, 0.47 wt% 농도의 수산화물의 함유액이 420 g 제작되었다. 계속해서, 이 수산화물 함유액을 1 내지 5℃로 냉각하면서 35% 과산화수소(타이키야쿠힝고교(주) 제조)를 25 g 첨가하여 16시간 교반하면 진한 황갈색의 투명한 철이 도핑된 0.44 중량%의 비정질형 과산화티탄의 분산액 440 g이 얻어졌다. 이것을 한외 여과 농축 장치로 농축하고, 농도를 0.85 중량%로 한 상기 분산액을 220 g 조제하였다.
(평가액 3)
실리카졸액 WM-12(타마가가꾸고교(주)), 및 구리 및 지르코늄 도핑 티타니아 수분산액: Z18-1000 SuperA(사스티나부르 테크노로지(주))를, 각각 0.6 중량%로 순수에 의해 조정한 후, 9:1의 중량비로 혼합하고, 이 혼합물에, 시판되는 상백당을 2 중량%와, 유기 규소 계면 활성제: Z-B(사스티나부르 테크노로지(주))를 20 중량% 첨가하여 평가액 3으로 하였다.
(평가액 4)
실리카졸액 WM-12(타마가가꾸고교(주))를 0.6 중량%로 순수에 의해 조정하고, 여기에 시판되는 백당을 2 중량%와 유기 규소 계면 활성제: Z-B(사스티나부르 테크노로지(주))를 20 중량% 첨가하여 평가액 4로 하였다.
(평가액 5)
평가액 4에, 아나타제형 티타니아 수분산액: STi-560B(사스티나부르 테크노로지(주))를 10 중량% 첨가하여, 평가액 5로 하였다.
(비교액 1)
실리카졸액 WM-12(타마가가꾸고교(주))를 0.6 중량%로 순수에 의해 조정하고, 여기에 시판되는 백당을 2 중량% 첨가하여 비교액 1로 하였다.
(평가 기판의 제작)
시판되는 투명 플로트 유리(두께 3 ㎜)를 50 ㎜×50 ㎜의 사이즈의 각 유리 기판에, 평가액 1 내지 5 및 비교액 1을, 스프레이 코팅으로 20 g/㎡의 비율로 도포하여 자연 건조한 후, 580℃에서 30분 소성(고온 가열 처리)하여, 평가 기판 1 내지 5 및 비교 기판 1로 하였다.
또한, 미처리의 유리 기판을 대조 기판으로 하였다.
[평가 방법]
평가 기판 1 내지 5, 비교 기판 1 및 대조 기판의 각각에 관하여, 자외선?가시광 광도계 V-550DS(니혼분코(주))를 이용하여, 이하의 조건으로 가시광선의 투과율 및 반사율을 측정하였다. 측광 모드:%T, %R, 응답: Medium, 주사 속도 100 ㎚/분, 개시 파장 780 ㎚, 종료 파장 380 ㎚, 데이터 취득 간격 1.0 ㎚. 결과를 표 1에 나타낸다.
Figure pct00001
표 1의 결과로부터, 대조 기판과 비교하여, 평가 기판 1 내지 5 및 비교 기판 1은, 유의하게 광투과성이 향상되는 것을 알 수 있다. 또한, 일반적으로는, 가시광 투과율(A)와 가시광 반사율(B)과 기판의 가시광 흡수율의 합은 100(%) 이하가 되는 것이지만, 평가 기판 1 내지 5에 관해서는, 가시광 투과율(A)과 가시광 반사율(B)과 기판 가시광 흡수율의 합은 100(%)을 초과하고 있고, 가시광 파장 영역에 있어서, 기판을 투과하는 광의 양이 증대한 것을 나타낸다. 투과광량의 많음은, 평가 기판 2> 평가 기판 1> 평가 기판 3> 평가 기판 5> 평가 기판 4>비교 기판 1이었다.
[평가 2]
(평가액 6 내지 10 및, 비교액 2)
열분해성 유기물인 시판되는 상백당을 첨가하지 않은 것 이외에는 평가액 1 내지 5 및 비교액 1과 동일하게 조제한 것을 평가액 6 내지 10 및 비교액 2로 하였다.
(평가 기판의 제작)
평가액 6 내지 10 및 비교액 2를 평가 1에 있어서의 평가 기판의 제작과 동일한 방법으로 도포하여 80℃에서 15분 가열하여, 건조 후, 순수로 세정하고, 다시 건조(비가열 처리)시켜 평가 기판 6 내지 10 및 비교 기판 2로 하였다. 또한, 미처리 유리 기판을 대조 기판으로 하였다.
[평가 방법]
평가 1에 있어서의 평가 방법과 동일하게 하여, 평가 기판 6 내지 10, 비교 기판 2 및 대조 기판의 각각에 관하여, 가시광선의 투과율 및 반사율을 측정하였다. 결과를 표 2에 도시한다.
Figure pct00002
표 2의 결과로부터, 열분해성 유기 화합물을 사용하지 않은 경우도 동일한 경향을 나타내는 것을 알 수 있다.

Claims (17)

  1. 유기 규소 화합물 및 무기 규소 화합물을 포함하는 광투과성 기체의 투과 가시광량 증가제.
  2. 제1항에 있어서, 산화티탄을 더 포함하는 투과 가시광량 증가제.
  3. 제2항에 있어서, 상기 산화티탄은 금속 도핑 산화티탄인 것인 투과 가시광량 증가제.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 산화티탄은 과산화티탄인 것인 투과 가시광량 증가제.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 열분해성 유기 화합물을 더 포함하는 투과 가시광량 증가제.
  6. 제5항에 있어서, 상기 열분해성 유기 화합물은 당 또는 당알코올인 것인 투과 가시광량 증가제.
  7. 제6항에 있어서, 상기 당은 단당류 및 이당류를 포함하는 군에서 선택되는 하나 이상인 것인 투과 가시광량 증가제.
  8. 제5항에 있어서, 상기 열분해성 유기 화합물은 수용성 유기 고분자인 것인 투과 가시광량 증가제.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, (1) 양이온; (2) 플러스 전하를 갖는 도전체 또는 유전체; 및 (3) 플러스 전하를 갖는 도전체, 및 유전체 또는 반도체의 복합체를 포함하는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의, 플러스 전하 물질을 더 함유하는 투과 가시광량 증가제.
  10. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, (4) 음이온; (5) 마이너스 전하를 갖는 도전체 또는 유전체; (6) 마이너스 전하를 갖는 도전체, 및 유전체 또는 반도체의 복합체; (7) 광촉매 기능을 갖는 물질을 포함하는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의, 마이너스 전하 물질을 더 함유하는 투과 가시광량 증가제.
  11. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, (1) 양이온; (2) 플러스 전하를 갖는 도전체 또는 유전체; 및 (3) 플러스 전하를 갖는 도전체, 및 유전체 또는 반도체의 복합체를 포함하는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의, 플러스 전하 물질 및 (4) 음이온; (5) 마이너스 전하를 갖는 도전체 또는 유전체; (6) 마이너스 전하를 갖는 도전체, 및 유전체 또는 반도체의 복합체; (7) 광촉매 기능을 갖는 물질을 포함하는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의, 마이너스 전하 물질을 더 함유하는 투과 가시광량 증가제.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 기재된 투과 가시광량 증가제를 광투과성 기체에 도포하여 가열 처리 또는 비가열 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 고광투과성 기체의 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 기체의 적어도 일부는 수지, 금속 또는 유리제(製)인 것인 고광투과성 기체의 제조 방법.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 가열 처리를 400℃ 이상의 온도에서 행하는 고광투과성 기체의 제조 방법.
  15. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 기재된 제조 방법에 의해 얻어진 고광투과성 기체.
  16. 제15항에 기재된 고광투과성 기체를 구비하는 광학 부재 또는 광학 소자.
  17. 유기 규소 화합물 및 무기 규소 화합물을 포함하는 층을 광투과성 기체 표면에 형성하는 것을 특징으로 하는 광투과성 기체의 투과 가시광량 증가 방법.
KR20117027086A 2009-05-01 2009-05-01 광투과성 기체의 투과 가시광량 증가제 및 그것을 이용한 고광투과성 기체의 제조 방법 KR20120024606A (ko)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2009/058575 WO2010125690A1 (ja) 2009-05-01 2009-05-01 光透過性基体の透過可視光量増加剤及びそれを用いた高光透過性基体の製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20120024606A true KR20120024606A (ko) 2012-03-14

Family

ID=43031852

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR20117027086A KR20120024606A (ko) 2009-05-01 2009-05-01 광투과성 기체의 투과 가시광량 증가제 및 그것을 이용한 고광투과성 기체의 제조 방법

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20120070675A1 (ko)
EP (1) EP2426519A1 (ko)
JP (1) JPWO2010125690A1 (ko)
KR (1) KR20120024606A (ko)
CN (1) CN102422183A (ko)
WO (1) WO2010125690A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160071420A (ko) * 2013-10-16 2016-06-21 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 산화티탄·산화텅스텐 복합 광촉매 미립자 분산액, 그 제조 방법 및 광촉매 박막을 표면에 가지는 부재

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5655827B2 (ja) * 2011-11-14 2015-01-21 信越化学工業株式会社 可視光応答型酸化チタン微粒子分散液、その製造方法及び該分散液を用いて形成される光触媒薄膜を表面に有する部材
US10725207B2 (en) * 2015-08-19 2020-07-28 Young Optics Inc. Optical apparatus having organic-inorganic composite material
KR102657977B1 (ko) * 2023-05-08 2024-04-17 (주)그린광학 황화아연 광학 소재 및 이의 제조 방법

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1462618A (en) 1973-05-10 1977-01-26 Secretary Industry Brit Reducing the reflectance of surfaces to radiation
JPH04242499A (ja) 1991-01-16 1992-08-31 Omron Corp 防犯センサ
JP2999959B2 (ja) 1995-10-12 2000-01-17 日本ユニカー株式会社 精製されたポリエーテル変性ポリシロキサン組成物を含有する毛髪化粧料
US6340711B1 (en) * 1996-08-30 2002-01-22 Showa Denko K.K. Particles aqueous dispersion and film of titanium oxide and preparation thereof
US5891548A (en) * 1996-10-03 1999-04-06 Dow Corning Corporation Encapsulated silica nanoparticles
JP3493959B2 (ja) * 1996-10-30 2004-02-03 Ｊｓｒ株式会社 コーティング用組成物
JP3131631B2 (ja) * 1999-03-09 2001-02-05 工業技術院長 画像表示装置
CA2408113C (en) * 2001-10-25 2005-10-04 Hoya Corporation Optical element having antireflection film
JP4408702B2 (ja) * 2002-02-27 2010-02-03 サスティナブル・テクノロジー株式会社 超親水性光触媒被膜形成液、並びに該被膜を備える構造体、及びその製造方法
TWI285566B (en) * 2004-05-06 2007-08-21 Sustainable Titania Technology Method for protecting substrate
JP4738367B2 (ja) * 2007-03-14 2011-08-03 旭化成イーマテリアルズ株式会社 水系有機・無機複合組成物
JPWO2009008419A1 (ja) * 2007-07-09 2010-09-09 サスティナブル・テクノロジー株式会社 基体の反射率低減剤及びそれを用いた低反射性基体の製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160071420A (ko) * 2013-10-16 2016-06-21 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 산화티탄·산화텅스텐 복합 광촉매 미립자 분산액, 그 제조 방법 및 광촉매 박막을 표면에 가지는 부재

Also Published As

Publication number Publication date
US20120070675A1 (en) 2012-03-22
JPWO2010125690A1 (ja) 2012-10-25
CN102422183A (zh) 2012-04-18
WO2010125690A1 (ja) 2010-11-04
EP2426519A1 (en) 2012-03-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2010137337A1 (ja) 気体の除去又は無害化方法
JPWO2009008419A1 (ja) 基体の反射率低減剤及びそれを用いた低反射性基体の製造方法
JP5280708B2 (ja) 太陽電池モジュール
US20090196791A1 (en) Method For Protecting Substrate
US20210324573A1 (en) Self-cleaning coating, self-cleaning fiber, self-cleaning carpet and uses thereof
JP4439515B2 (ja) 基体の保護方法
JP5427359B2 (ja) 光透過性基体の透過可視光量増加剤及びそれを用いた高光透過性基体の製造方法
JP6069750B2 (ja) 光透過性基体の透過光量増加
KR20120024606A (ko) 광투과성 기체의 투과 가시광량 증가제 및 그것을 이용한 고광투과성 기체의 제조 방법
US8906298B2 (en) Method for protecting substrate
JP2010113158A (ja) 基体の反射率向上剤及びそれを用いた高反射性基体の製造方法
TWI540334B (zh) 透光性基體之穿透可見光量增加劑及使用其之高透光性基體之製造方法
JP4112691B2 (ja) 表面親水性基体
JP5358729B2 (ja) 低反射性基体の製造方法及び基体の反射率低減方法
JP6124276B2 (ja) 基体表面の親水性維持方法
JP6436462B2 (ja) 基体の表面保護膜及び基体の表面保護膜の造膜方法
JP2012240851A (ja) 基体表面におけるアルカリ金属の溶出防止又は低減方法
WO2017115637A1 (ja) 基体表面電荷形成用粒子状積層物及び基体表面電荷形成用造膜液
TW201249642A (en) Method for protecting substrate
JP2017196874A (ja) 基体の表面保護用構造体及び基体の表面保護方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application