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JP3676824B2

Photocatalytically-activated self-cleaning article and method of making same

Abstract

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JP3676824B2, drawing sheet 1
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Expired 12 March 2018, 8.5 years ago.

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43 claims: 36 independent, 7 dependent

  1. 1
    少なくとも結晶相を有する、二酸化チタン層を生成する方法であって、前記二酸化チタン層はフロート法ガラスリボン上に形成された光触媒作用により活性化可能な自浄性被覆であり、しかも、前記被覆が紫外線に露出されたときに少なくとも2×10 -3 cm -1 分 -1 の光触媒活性化自浄反応速度を有することができる層であり、錫浴の上方にまたは錫浴の下流側に被覆装置を配置し;前記被覆装置を通して、二酸化チタン前駆物質を少なくとも400°C(752°F)の温度を有する 介在する被覆層を全くもたない ガラスリボンの表面上に送り;そしてその後、ガラスをアニーリングする、諸工程を含む、それによって 表面粗さ(RMS)が13.13-23.08の範囲にある 二酸化チタン層を形成する方法。
  2. 2
    被覆を化学蒸着、噴霧熱分解またはマグネトロンスパッタリング真空蒸着から選択される方法により行う請求項1に記載の方法。
  3. 3
    被覆装置が化学蒸着装置である、請求項 2 に記載の方法。
  4. 4
    前記二酸化チタン前駆物質を送る工程が、キャリヤガス流中の四塩化チタン、チタンテトライソプロポキシド及びチタンテトラエトキシドからなる群から選択された金属酸化物前駆物質を化学蒸着装置によりフロート法リボンの表面上に送って行われる、請求項3に記載の方法。
  5. 5
    被覆装置が噴霧熱分解装置であり、前記二酸化チタン前駆物質を送る工程が、フロート法リボン製造中であってフロート法リボンが少なくとも400°C(742°F)の温度を有する時点で、フロート法リボンの少なくとも1つの主たる表面の上方に噴霧熱分解装置を配置し、チタニルアセチルアセトネートの濃度が水性懸濁物の5~40重量%の範囲にある水性媒体中のチタニルアセチルアセトネートと湿潤剤の水性懸濁物を前記噴霧熱分解装置によりフロート法リボンの表面上に送る工程を含み、次いで、そのフロート法リボンを空気中でアニーリングすることによって、結晶相の二酸化チタンをフロート法リボン上の光触媒作用により活性化可能な自浄性被覆として形成し、前記被覆が少なくとも2×10 -3 cm -1 分 -1 の光触媒活性化自浄反応速度を有することができる、請求項 2 に記載の方法。
  6. 6
    ガラスリボンの温度が少なくとも538°Cである請求項1~ 5 のいずれか1項に記載の方法。
  7. 7
    アニーリングされたガラスリボンからガラスシートが製造され、そのシートが酸化チタンの層を含んでいる請求項1~ 6 のいずれか1項に記載の方法。
  8. 8
    光触媒作用により活性化可能な自浄性被覆を紫外線に露出する工程をさらに含み、それにより光触媒活性化自浄性被覆が形成される請求項1~ 7 のいずれか1項に記載の方法。
  9. 9
    二酸化チタン層が少なくとも二酸化チタンのアナターゼ、ルチル、ブルッカイトから選択される少なくとも1つの結晶形態を有するが、二酸化チタンの無定形相が含まれていてもよい、請求項1~8のいずれか1項の方法。
  10. 10
    光触媒作用により活性化可能な自浄性被覆の厚みが 200 - 2100 Åである請求項1~10のいずれか1項に記載の方法。
  11. 11
    光触媒作用により活性化可能な自浄性被覆の厚みが 200 -400Åである請求項 10 に記載の方法。
  12. 12
    前記光触媒反応速度が、前記光触媒作用により活性化可能な自浄性被覆上に堆積した100~200Å厚の範囲のステアリン酸試験膜を除去する速度として決定され、然も、前記光触媒反応速度は、前記自浄性被覆の上方に配置した紫外線源によって与えられた300~400nmの範囲の周波数をもち前記自浄性被覆の表面で測定して20W/m 2 の強度を有する紫外線に前記自浄性被覆を露出した累積時間に対し、ステアリン酸試験膜の炭素-水素伸縮振動吸収帯の積分強度について複数のフーリエ変換赤外線分光光度計測定値をプロットすることにより得られた曲線の勾配として定量的に決定される、請求項1~ 11 のいずれか1項に記載の方法。
  13. 13
    光触媒作用により活性化可能な自浄性被覆が少なくとも5×10 -3 cm -1 分 - の光触媒活性化自浄反応速度を有することができる請求項 5~12 のいずれか1項に記載の方法。
  14. 14
    光触媒作用により活性化可能な自浄性被覆が少なくとも7.99×10 -3 cm -1 分 -1 の光触媒活性化自浄反応速度を有することができる請求項 13 に記載の方法。
  15. 15
    光触媒作用により活性化可能な自浄性被覆が少なくとも12.29×10 -3 cm -1 分 -1 の光触媒活性化自浄反応速度を有することができる請求項 14 に記載の方法。
  16. 16
    二酸化チタンの結晶形態が二酸化チタンのアナターゼである、請求項9~ 15 のいずれか1項に記載の方法。
  17. 17
    光触媒作用により活性化可能な自浄性被覆の堆積が、ガラスリボンが錫浴にある間に行われる、請求項1~ 16 のいずれか1項に記載の方法。
  18. 18
    光触媒作用により活性化可能な自浄性被覆の堆積が、ガラスリボンの湾曲及び強化からなる群から選択される前記ガラスシート修正工程中に行われる、請求項1~ 16 のいずれか1項に記載の方法。
  19. 19
    ガラスバッチ材料を炉の中で溶融し;その溶融ガラスを溶融錫浴上に送り;錫浴を横切って溶融ガラスを引張り、それによってガラスの大きさを定め、そして制御しながら冷却して形状が安定したフロート法ガラスリボンを形成し;錫浴からフロート法リボンを取り出し;フロート法リボンを搬送用ローラによって炉を通って移動させてフロート法リボンをアニーリングし;フロート法リボンを搬送ローラに乗せて切断位置へ移動させ、そこでリボンをガラスシートに切断する、諸工程を含むフロート法ガラスリボンを形成する方法において、一つの主表面と反対側の他の主表面を有する前記フロート法リボンの上に、フロート法リボンの形成中に、光触媒作用によって活性化可能な自浄性被覆を堆積し、ここで、前記錫浴と接触していた主表面はその中に拡散した錫を有し 、 拡散錫を有するこの主表面上に 介在する被覆層なしに 前記堆積を行う、方法。
  20. 20
    堆積工程が、噴霧熱分解または化学蒸着から選択される方法によってフロートリボン製造中にフロート法リボン上に結晶相の光触媒作用により活性化可能な自浄性被覆を形成する工程を含み、それにより前記被覆が少なくとも2×10 -3 cm -1 分 -1 の光触媒活性化自浄反応速度を有することができる、請求項 19 に記載の方法。
  21. 21
    堆積工程が化学蒸着により行われ、少なくとも400°C(752°F)の温度を有するフロート法リボン製造中のフロート法リボンの表面の上方に化学蒸着被覆装置を配置し、キャリヤガス流中の四塩化チタン、チタンテトライソプロポキシド及びチタンテトラエトキシドからなる群から選択された金属酸化物前駆物質を化学蒸着装置によりフロート法リボンの表面上に送り、フロート法リボンをアニーリングして、フロート法ガラスリボンの上に結晶相の二酸化チタン光触媒作用により活性化可能な自浄性被覆として形成する工程をさらに含む、請求項 19 または 20 に記載の方法。
  22. 22
    被覆装置が噴霧熱分解によって行われ、前記フロート法リボンが少なくとも400°C(742°F)の温度を有するフロート法リボン製造中に、フロート法リボンの表面の上方に噴霧熱分解装置を配置し、チタニルアセチルアセトネートの濃度が水性懸濁物の5~40重量%の範囲にある水性媒体中のチタニルアセチルアセトネートと湿潤剤の水性懸濁物を前記噴霧熱分解装置によりフロート法リボンの表面上に送り、そしてそのフロート法リボンを空気中でアニーリングすることによってフロート法リボンの上に結晶相の二酸化チタンを光触媒作用により活性化可能な自浄性被覆として形成し、前記被覆が少なくとも2×10 -3 cm -1 分 -1 の光触媒活性化自浄反応速度を有することができる、請求項 19 または請求項 20 に記載の方法。
  23. 23
    被覆が結晶相の二酸化チタンを有し、その厚さが少なくとも200Åであり、1μmよりも薄く、それにより、前記被覆が少なくとも2×10 -3 cm -1 分 -1 の光触媒活性化自浄反応速度を有することができる、請求項19~請求項22のいずれか1項に記載の方法。
  24. 24
    光触媒活性被覆物品であって、ナトリウムイオンをその中に有する空気側主表面と、その反対側の拡散された錫をその中有する錫側主表面と定義される主表面とを有するガラス基体;及び空気側主表面の上の被覆であって、第一表面と、ガラス基体の空気側主表面側の第二表面と定義される反対側の表面とを有する光触媒活性二酸化チタン層を含み、その層の第二表面はガラス基体の空気側主表面 に直接、接しており、ガラス基体の空気側主表面から その中に拡散してきたナトリウムイオンを有する場合もある前記被覆;を含み、光触媒活性二酸化チタン層は、二酸化チタンのアナターゼ相と無定形相の組合わせを含み、この層は 200 - 2100 Åの範囲の厚さと、少なくとも2×10 -3 cm -1 分 -1 の光触媒活性自浄反応速度 と、13.13-23.08の範囲にある表面粗さ(RMS) を有する、前記被覆物品。
  25. 25
    光触媒活性二酸化チタン層は、錫浴中での化学蒸着により堆積されたものである、請求項 24 に記載の被覆物品。
  26. 26
    光触媒活性化二酸化チタン層が、少なくとも7.99×10 -3 cm -1 分 -1 の光触媒活性化自浄反応速度を有することができる、請求項24または25に記載の被覆物品。
  27. 27
    光触媒活性化二酸化チタン層の自浄性は、紫外線への露出によるものである、請求項 24~26 のいずれか1項に記載の被覆物品。
  28. 28
    二酸化チタン層の相 が、ル チル及びブルッカイトの二酸化チタンの結晶相を含む、請求項 24~27 のいずれか1項に記載の被覆物品。
  29. 29
    光触媒活性二酸化チタン層が 200 ~1000Åの範囲の厚さを有する、請求項 24~28 のいずれか1項に記載の被覆物品。
  30. 30
    光触媒活性二酸化チタン層が 200 ~500Åの範囲の厚さを有する、請求項 29 に記載の被覆物品。
  31. 31
    二酸化チタン層が、538°Cから800°C未満までの範囲の温度でフロート法リボン上に形成される、請求項 24~30 のいずれか1項に記載の被覆物品。
  32. 32
    光触媒活性自浄反応速度が少なくとも9.95×10 -3 cm -1 分 -1 である、請求項26-31のいずれか1項に記載の被覆物品。
  33. 33
    光触媒作用によって活性化可能な自浄性の製造物品であって、第一主表面と、第二主表面として定義される反対側の主表面を有し、第一主表面は溶融ガラスを冷却しながらガラスリボンの形状に溶融錫浴を横切って引きながら形成するとき にそ の中に拡散した錫を有しているガラス基体;及び第二主表面上 に直接、接して存在する 少なくとも400~800°Cの範囲の温度で化学蒸着によって堆積された、少なくとも2×10 -3 cm -1 分 -1 の光触媒活性化自浄反応速度を有することができる、 13.13-23.08の範囲にある表面粗さ(RMS)を有する 光触媒作用によって活性化可能な自浄性金属酸化物被覆;を含む、前記製造物品。
  34. 34
    基体の第1の主表面の錫が酸化錫である、請求項 33 に記載の製造物品。
  35. 35
    光触媒作用によって活性化された自浄性物品であって、第1主表面と第2主表面と定義される反対側の主表面を有し、第1主表面は、溶融錫浴上でガラスリボンを形成するとき にそ の中に拡散した酸化錫を含む薄い層を有しているガラス基体であって、前記主表面の少なくとも1つはその上に堆積された 直接、接して存在する 光触媒作用により活性化された自浄性金属酸化物被覆を含み、前記金属酸化物被覆は、 200 ~ 2100 Åの範囲の厚さ 、13.13-23.08の範囲にある表面粗さ(RMS) を有し、少なくとも2×10 -3 cm -1 分 -1 の光触媒活性自浄反応速度を有する自浄性物品。
  36. 36
    光触媒作用によって活性された自浄性被覆が、酸化チタン、酸化鉄、酸化銀、酸化銅、酸化タングステン、酸化アルミニウム、酸化珪素、錫酸亜鉛、酸化モリブデン、酸化亜 鉛及 びそれらの混合物から選択される金属酸化物を含む、請求項 35 に記載の光触媒活性化自浄性物品。
  37. 37
    光触媒作用によって活性化された自浄性被覆がアナターゼ型二酸化チタン、ルチル型二酸化チタン及びブルッカイト型二酸化チタン及びこれらの混合物から選択される二酸酸化チタンを含む、請求項 35または36 に記載の光触媒活性化自浄性物品。
  38. 38
    光触媒作用によって活性化された自浄性被覆が少なくとも500Åの厚みを有する、請求項 35~37のいずれか1項 に記載の 光触媒活性化 自浄性物品。
  39. 39
    前記光触媒反応速度が、前記光触媒活性化自浄性被覆上に堆積した100~200Å厚の範囲のステアリン酸試験膜を除去する速度として決定され、然も、前記光触媒反応速度は、前記光触媒活性化自浄性被覆の上方に配置した紫外線源によって与えられた300~400nmの範囲の周波数をもち光触媒活性化自浄性被覆の表面で測定して20W/m 2 の強度を有する紫外線に前記光触媒活性化自浄性被覆を露出した累積時間に対し、ステアリン酸試験膜の炭素-水素伸縮振動吸収帯の積分強度について複数のフーリエ変換赤外線分光光度計測定値をプロットすることにより得られた曲線の勾配として定量的に決定される、請求項 35~38 のいずれか1項に記載の光触媒活性化自浄性物品。
  40. 40
    光触媒作用によって活性化された自浄性物品であって、第1主表面と第2主表面を有する基体と前記主表面の少なくとも1つの上に堆積された 基体の表面に直接、接して存在する 光触媒作用によって活性化された金属酸化物被覆を含み、前記金属酸化物被覆は、 200 ~ 2100 Åの範囲の厚さを有し、少なくとも2×10 -3 cm -1 分 -1 の光触媒活性自浄反応速度 と13.13-23.08の範囲にある表面粗さ(RMS) を有する自浄性物品。
  41. 41
    光触媒作用によって活性化された金属酸化物被覆が、基体上に堆積した被覆の多層積層体の一つの層であ る 請求項 40 に記載の自浄性物品。
  42. 42
    基体が、ガラス、プラスチック、金属、エナメル、及びそれらの混合物からなる群から選択される、請求項 40または41 に記載の自浄性物品。
  43. 43
    光触媒作用によって活性化された金属酸化物被覆が、ガラス基体の第1主表面に堆積され、ガラス基体が、ガラスシート及び連続フロートガラスリボンからなる群から選択される請求項 42 に記載の自浄性物品。
Independent claims43