JP4120943B2 - Lighting equipment for tunnels or roads - Google Patents

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Description

本発明は、カバーガラスの清掃の容易なトンネル用又は道路用の照明装置に関する。   The present invention relates to a lighting device for a tunnel or road that can easily clean a cover glass.

トンネルや道路用照明装置のカバーガラスは排気ガス中の燃焼生成物や路面から舞い上がった煤塵によって汚れる。汚れに伴い照明装置の光出力は低下する。そこで、定期的に又は必要に応じてカバーガラスを清掃しなければならない。   The cover glass of a tunnel or road lighting device is contaminated by combustion products in exhaust gas and dust rising from the road surface. The light output of the lighting device decreases with the contamination. Therefore, the cover glass must be cleaned periodically or as necessary.

トンネルや道路用照明装置の清掃は交通規制を必要とすることが多く、円滑な道路交通を阻害する。特に、トンネル内では、照明装置の清掃のために交通規制をすることは困難であるだけでなく、かなりの危険を伴うので、充分な頻度で清掃を実施することができない。また、清掃は高所作業となり、作業に時間を要するので、交通規制の時間も長くなる傾向がある。
特開昭６３−１７８４０２号公報 Cleaning of tunnels and road lighting devices often requires traffic regulation, which hinders smooth road traffic. In particular, in a tunnel, it is not only difficult to regulate traffic for cleaning the lighting device, but also involves considerable danger, so that cleaning cannot be performed with sufficient frequency. Moreover, since cleaning is a work at a high place and requires time, the time for traffic regulation tends to be long.
JP 63-178402 A

本発明の目的は、実質的に交通規制を行うことなく、或いは最小限の交通規制によりカバーガラスの清掃を可能とするトンネル用又は道路用の照明装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a lighting device for tunnels or roads that allows the cover glass to be cleaned without substantially restricting traffic or with minimal traffic restrictions.

本発明者は、光触媒を光励起すると光触媒の表面が高度に親水化されることを発見した。驚ろくべきことに、光触媒性チタニアを紫外線で光励起したところ、水との接触角が１０゜以下、より詳しくは５゜以下、特に約０゜になる程度に表面が高度に親水化されることが発見された。   The inventor has discovered that photoexcitation of the photocatalyst results in a highly hydrophilic surface of the photocatalyst. Surprisingly, when photocatalytic titania is photoexcited with ultraviolet rays, the surface becomes highly hydrophilic so that the contact angle with water is 10 ° or less, more specifically 5 ° or less, especially about 0 °. Was discovered.

本発明は斯る発見に基づくもので、本発明によれば、トンネル又は道路用照明装置のカバーガラスの表面は半導体光触媒を含む透明層で被覆され、光触媒を光励起することにより光触媒層の表面は親水化される。このように親水化された表面には、排気ガス中の燃焼生成物のような疎水性の物質は付着しにくい。また、必要に応じて光触媒層の表面に水を供給すると、表面に付着した汚染物質は水により容易に洗い流される。   The present invention is based on such a discovery. According to the present invention, the surface of the cover glass of the tunnel or road lighting device is coated with a transparent layer containing a semiconductor photocatalyst, and the surface of the photocatalyst layer is formed by photoexcitation of the photocatalyst. Hydrophilized. Hydrophobic substances such as combustion products in the exhaust gas are unlikely to adhere to the hydrophilic surface. Further, when water is supplied to the surface of the photocatalyst layer as necessary, contaminants attached to the surface are easily washed away with water.

好ましくは、光触媒の光励起は照明装置自身から放射される光により行われる。好ましい実施態様においては、清掃はカバーガラスに水を噴射することにより行い、水の噴射は好ましくは走行中の作業車から行う。本発明の上記特徴や効果、ならびに、他の特徴や利点は、以下の実施例の記載に従い明らかとなろう。   Preferably, photoexcitation of the photocatalyst is performed by light emitted from the illumination device itself. In a preferred embodiment, the cleaning is performed by spraying water onto the cover glass, and the water spray is preferably performed from a traveling work vehicle. The above features and advantages of the present invention, as well as other features and advantages, will be apparent from the description of the following examples.

本発明によれば、トンネル・道路用照明装置のカバーガラスの清掃頻度を大幅に低減することができ、トンネル・道路用照明装置のメンテナンスを最小限にすることができる。また、トンネル・道路用照明装置の清掃は走行中の作業車から水を噴射するだけで行うことができるので、交通規制を最小限にすることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the cleaning frequency of the cover glass of the tunnel and road illuminating device can be reduced significantly, and the maintenance of the tunnel and road illuminating device can be minimized. In addition, since the tunnel / road lighting device can be cleaned simply by spraying water from a traveling work vehicle, traffic regulation can be minimized.

トンネル用照明装置の場合について説明するに、照明装置はトンネル構造に応じて埋込型或いは直付型にすることができる。図１に示した例では、照明装置１０は埋込型になっており、トンネルのコンクリート壁１２に埋設されたハウジング１４を有する。光源１６はカバーガラス１８によって覆われている。光源１６としては、低圧ナトリウムランプ、高圧ナトリウムランプ、蛍光灯、水銀灯、蛍光水銀灯、その他の電灯を使用することができる。   In the case of a tunnel illumination device, the illumination device can be embedded or directly attached depending on the tunnel structure. In the example shown in FIG. 1, the lighting device 10 is embedded, and has a housing 14 embedded in a concrete wall 12 of the tunnel. The light source 16 is covered with a cover glass 18. As the light source 16, a low-pressure sodium lamp, a high-pressure sodium lamp, a fluorescent lamp, a mercury lamp, a fluorescent mercury lamp, and other electric lamps can be used.

本発明に従い、カバーガラス１８の表面は光触媒を含む透明層２０によって被覆され、光触媒は光源１６から放射される光によって光励起される。光励起に伴い、光触媒層２０の表面は、水との接触角が１０゜以下、特に約０゜になる程度に親水化される。   According to the present invention, the surface of the cover glass 18 is covered with a transparent layer 20 containing a photocatalyst, and the photocatalyst is photoexcited by light emitted from the light source 16. Along with photoexcitation, the surface of the photocatalyst layer 20 is hydrophilized so that the contact angle with water is 10 ° or less, particularly about 0 °.

光触媒としては、TiO2、ZnO、SnO2、SrTiO3、WO3、Bi2O3、Fe2O3、CdTe、MoS2、CdS、又はそれらの混合物を使用することができ、光源１６の種類に応じ、光源からの光によって光励起されるようなバンドギャップエネルギを持ったものを選ぶことができる。例えば、光源１６が波長589nmの低圧ナトリウムランプの場合には、CdTe又はMoS2を使用することができる。光源１６が波長413nm以下の紫外線を含む場合にはルチル型TiO2、波長387nm以下の紫外線を含む場合にはアナターゼ型TiO2又はZnO、波長344nm以下の紫外線を含む場合にはSnO2を使用するのが好ましい。   As the photocatalyst, TiO2, ZnO, SnO2, SrTiO3, WO3, Bi2O3, Fe2O3, CdTe, MoS2, CdS, or a mixture thereof can be used. Those having such band gap energy can be selected. For example, when the light source 16 is a low pressure sodium lamp with a wavelength of 589 nm, CdTe or MoS2 can be used. It is preferable to use rutile type TiO2 when the light source 16 contains ultraviolet light with a wavelength of 413 nm or less, anatase TiO2 or ZnO when it contains ultraviolet light with a wavelength of 387 nm or less, and SnO2 when it contains ultraviolet light with a wavelength of 344 nm or less. .

光触媒層２０の膜厚は０.２μｍ以下にするのが好ましい。このようにすれば、充分な透明性を確保することができ、かつ、光の干渉による発色を防止することができる。   The film thickness of the photocatalyst layer 20 is preferably 0.2 μm or less. In this way, sufficient transparency can be ensured and color development due to light interference can be prevented.

光触媒層２０は、光触媒の粒子を含有するゾルをカバーガラス１８に塗布し、ガラスの軟化点以下の温度で焼結することにより形成することができる。この場合には、ガラス中のナトリウムのようなアルカリ網目修飾イオンがガラスから光触媒層中に拡散するのを防止するため、カバーガラス１８の表面を予めシリカ等の中間層で被覆しておくのが好ましい。また、光触媒がTiO2の場合には、光触媒層２０にはSiO2若しくはSnO2を配合するのが好ましい。このようにすれば、光励起時には水との接触角が０゜になる程度に光触媒層２０の表面を超親水化することができる。   The photocatalyst layer 20 can be formed by applying a sol containing photocatalyst particles to the cover glass 18 and sintering it at a temperature below the softening point of the glass. In this case, in order to prevent alkali network modifying ions such as sodium in the glass from diffusing from the glass into the photocatalyst layer, the surface of the cover glass 18 is previously coated with an intermediate layer such as silica. preferable. When the photocatalyst is TiO2, it is preferable to mix SiO2 or SnO2 in the photocatalyst layer 20. In this way, the surface of the photocatalyst layer 20 can be made superhydrophilic so that the contact angle with water becomes 0 ° during photoexcitation.

或いは、光触媒層２０は、無定形の光触媒前駆体の薄膜をカバーガラス１８の表面に形成し、無定形薄膜を加熱して結晶化させて光活性のある光触媒に変換することにより形成してもよい。例えば、光触媒がTiO2の場合には、カバーガラス１８の表面に無定形チタニアの薄膜を形成し、次いで400℃以上かつガラスの軟化点以下の温度で焼成することにより無定形チタニアを結晶性チタニア（アナターゼ又はルチル）に相変化させることができる。このように形成された光触媒層２０は、光励起時には水との接触角が０゜になる程度に超親水化される。   Alternatively, the photocatalyst layer 20 may be formed by forming a thin film of an amorphous photocatalyst precursor on the surface of the cover glass 18, and crystallizing the amorphous thin film by heating to convert it into a photoactive photocatalyst. Good. For example, when the photocatalyst is TiO 2, an amorphous titania thin film is formed on the surface of the cover glass 18 and then sintered at a temperature of 400 ° C. or more and below the softening point of the glass to convert amorphous titania into crystalline titania ( Anatase or rutile). The photocatalyst layer 20 thus formed is superhydrophilic to such an extent that the contact angle with water becomes 0 ° during photoexcitation.

無定形チタニアは、チタンのアルコキシド（例えば、テトラエトキシチタン、テトライソプロポキシチタン、テトラｎ−プロポキシチタン、テトラブトキシチタン、テトラメトキシチタン）に塩酸又はエチルアミンのような加水分解抑制剤を添加し、エタノールやプロパノールのようなアルコールで希釈した後、部分的に加水分解を進行させながら又は完全に加水分解を進行させた後、混合物をスプレーコーティング、フローコーティング、スピンコーティング、ディップコーティング、ロールコーティングその他のコーティング法により、カバーガラス１８の表面に塗布し、常温から200℃の温度で乾燥させることにより形成することができる。乾燥により、チタンのアルコキシドの加水分解が完遂して水酸化チタンが生成し、水酸化チタンの脱水縮重合により無定形チタニアの層が基材の表面に形成される。チタンのアルコキシドに代えて、チタンのキレート又はチタンのアセテートのような他の有機チタン化合物を用いてもよい。   Amorphous titania is obtained by adding a hydrolysis inhibitor such as hydrochloric acid or ethylamine to titanium alkoxide (for example, tetraethoxy titanium, tetraisopropoxy titanium, tetra n-propoxy titanium, tetrabutoxy titanium, tetramethoxy titanium), and ethanol. After dilution with alcohol such as propanol or propanol, with partial or full hydrolysis, the mixture is spray coated, flow coated, spin coated, dip coated, roll coated and other coatings It can be formed by applying to the surface of the cover glass 18 by a method and drying at a temperature of room temperature to 200 ° C. By drying, the hydrolysis of titanium alkoxide is completed to produce titanium hydroxide, and an amorphous titania layer is formed on the surface of the substrate by dehydration condensation polymerization of titanium hydroxide. Instead of the titanium alkoxide, other organic titanium compounds such as titanium chelate or titanium acetate may be used.

或いは、無定形チタニアは、無機チタン化合物、例えば、TiCl4又はTi(SO4)2の酸性水溶液をスプレーコーティング、フローコーティング、スピンコーティング、ディップコーティング、ロールコーティングにより、カバーガラス１８の表面に塗布し、次いで無機チタン化合物を約100℃〜200℃の温度で乾燥させて加水分解と脱水縮重合に付すことにより形成することができる。   Alternatively, amorphous titania is applied to the surface of the cover glass 18 by spray coating, flow coating, spin coating, dip coating, roll coating with an acidic aqueous solution of an inorganic titanium compound, for example, TiCl4 or Ti (SO4) 2. It can be formed by drying an inorganic titanium compound at a temperature of about 100 ° C. to 200 ° C. and subjecting it to hydrolysis and dehydration condensation polymerization.

光励起時に水との接触角が０゜になる程度の超親水性を呈する光触媒層２０を形成する他の好ましいやり方は、未硬化の若しくは部分的に硬化したシリコーン（オルガノポリシロキサン）又はシリコーンの前駆体からなる塗膜形成要素に光触媒の粒子を分散させてなる塗料用組成物を用いることである。この塗料用組成物をカバーガラス１８の表面に塗布し、塗膜形成要素を硬化させた後、光触媒を光励起すると、シリコーン分子のケイ素原子に結合した有機基は光触媒の光触媒作用により水酸基に置換され、光触媒層２０の表面は超親水化される。   Another preferred way of forming the photocatalyst layer 20 that exhibits superhydrophilicity with a water contact angle of 0 ° upon photoexcitation is uncured or partially cured silicone (organopolysiloxane) or a precursor of silicone. It is to use a coating composition in which photocatalyst particles are dispersed in a body-forming film-forming element. After this coating composition is applied to the surface of the cover glass 18 and the coating film forming element is cured, when the photocatalyst is photoexcited, the organic group bonded to the silicon atom of the silicone molecule is replaced with a hydroxyl group by the photocatalytic action of the photocatalyst. The surface of the photocatalyst layer 20 is superhydrophilic.

この塗料用組成物の塗膜形成要素としては、メチルトリクロルシラン、メチルトリブロムシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリイソプロポキシシラン、メチルトリｔ−ブトキシシラン；エチルトリクロルシラン、エチルトリブロムシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、エチルトリイソプロポキシシラン、エチルトリｔ−ブトキシシラン；ｎ−プロピルトリクロルシラン、ｎ−プロピルトリブロムシラン、ｎ−プロピルトリメトキシシラン、ｎ−プロピルトリエトキシシラン、ｎ−プロピルトリイソプロポキシシラン、ｎ−プロピルトリｔ−ブトキシシラン；ｎ−ヘキシルトリクロルシラン、ｎ−ヘキシルトリブロムシラン、ｎ−ヘキシルトリメトキシシラン、ｎ−ヘキシルトリエトキシシラン、ｎ−ヘキシルトリイソプロポキシシラン、ｎ−ヘキシルトリｔ−ブトキシシラン；ｎ−デシルトリクロルシラン、ｎ−デシルトリブロムシラン、ｎ−デシルトリメトキシシラン、ｎ−デシルトリエトキシシラン、ｎ−デシルトリイソプロポキシシラン、ｎ−デシルトリｔ−ブトキシシラン；ｎ−オクタデシルトリクロルシラン、ｎ−オクタデシルトリブロムシラン、ｎ−オクタデシルトリメトキシシラン、ｎ−オクタデシルトリエトキシシラン、ｎ−オクタデシルトリイソプロポキシシラン、ｎ−オクタデシルトリｔ−ブトキシシラン；フェニルトリクロルシラン、フェニルトリブロムシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、フェニルトリイソプロポキシシラン、フェニルトリｔ−ブトキシシラン；テトラクロルシラン、テトラブロムシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラブトキ
シシラン、ジメトキシジエトキシシラン；ジメチルジクロルシラン、ジメチルジブロムシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン；ジフェニルジクロルシラン、ジフェニルジブロムシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン；フェニルメチルジクロルシラン、フェニルメチルジブロムシラン、フェニルメチルジメトキシシラン、フェニルメチルジエトキシシラン；トリクロルヒドロシラン、トリブロムヒドロシラン、トリメトキシヒドロシラン、トリエトキシヒドロシラン、トリイソプロポキシヒドロシラン、トリｔ−ブトキシヒドロシラン；ビニルトリクロルシラン、ビニルトリブロムシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリイソプロポキシシラン、ビニルトリｔ−ブトキシシラン；トリフルオロプロピルトリクロルシラン、トリフルオロプロピルトリブロムシラン、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、トリフルオロプロピルトリエトキシシラン、トリフルオロプロピルトリイソプロポキシシラン、トリフルオロプロピルトリｔ−ブトキシシラン；γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリイソプロポキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリｔ−ブトキシシラン；γ−メタアクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタアクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メタアクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタアクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ−メタアクリロキシプロピルトリイソプロポキシシラン、γ−メタアクリロキシプロピルトリｔ−ブトキシシラン；γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、γ−アミノ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、γ−アミノプロピルトリイソプロポキシシラン、γ−アミノプロピルトリｔ−ブトキシシラン；γ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリイソプロポキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリｔ−ブトキシシラン；β−(３、４−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、β−(３、４−エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン；および、それらの部分加水分解物；およびそれらの混合物を使用することができる。 The coating film forming element of this coating composition includes methyltrichlorosilane, methyltribromosilane, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, methyltriisopropoxysilane, methyltri-t-butoxysilane; ethyltrichlorosilane, ethyltrichlorosilane. Bromosilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, ethyltriisopropoxysilane, ethyltri-t-butoxysilane; n-propyltrichlorosilane, n-propyltribromosilane, n-propyltrimethoxysilane, n-propyltriethoxy Silane, n-propyltriisopropoxysilane, n-propyltri-t-butoxysilane; n-hexyltrichlorosilane, n-hexyltribromosilane, n-hexyltrimethoxysilane, n-hexyl Riethoxysilane, n-hexyltriisopropoxysilane, n-hexyltri-t-butoxysilane; n-decyltrichlorosilane, n-decyltribromosilane, n-decyltrimethoxysilane, n-decyltriethoxysilane, n-decyl Triisopropoxysilane, n-decyltri-t-butoxysilane; n-octadecyltrichlorosilane, n-octadecyltribromosilane, n-octadecyltrimethoxysilane, n-octadecyltriethoxysilane, n-octadecyltriisopropoxysilane, n- Octadecyltri-t-butoxysilane; phenyltrichlorosilane, phenyltribromosilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, phenyltriisopropoxysilane, phenyltri-t-butoxy Silane: Tetrachlorosilane, Tetrabromosilane, Tetramethoxysilane, Tetraethoxysilane, Tetrabutoxysilane, Dimethoxydiethoxysilane; Dimethyldichlorosilane, Dimethyldibromosilane, Dimethyldimethoxysilane, Dimethyldiethoxysilane; Diphenyldichlorosilane , Diphenyldibromosilane, diphenyldimethoxysilane, diphenyldiethoxysilane; phenylmethyldichlorosilane, phenylmethyldibromosilane, phenylmethyldimethoxysilane, phenylmethyldiethoxysilane; trichlorohydrosilane, tribromohydrosilane, trimethoxyhydrosilane, trimethyl Ethoxyhydrosilane, triisopropoxyhydrosilane, tri-t-butoxyhydrosilane; vinyltrichlorosilane, vinyl Tribromosilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltriisopropoxysilane, vinyltri-t-butoxysilane; trifluoropropyltrichlorosilane, trifluoropropyltribromosilane, trifluoropropyltrimethoxysilane, trifluoropropyltri Ethoxysilane, trifluoropropyltriisopropoxysilane, trifluoropropyltri-t-butoxysilane; γ-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane , Γ-glycidoxypropyltriethoxysilane, γ-glycidoxypropyltriisopropoxysilane, γ-glycidoxypropyltri-t-butoxysilane; Liloxypropylmethyldimethoxysilane, γ-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, γ-methacryloxypropyltriethoxysilane, γ-methacryloxypropyltriisopropoxysilane, γ -Methacryloxypropyltri-t-butoxysilane; gamma-aminopropylmethyldimethoxysilane, gamma-aminopropylmethyldiethoxysilane, gamma-aminopropyltrimethoxysilane, gamma-aminopropyltriethoxysilane, gamma-aminopropyltriisosilane Propoxysilane, γ-aminopropyltri-t-butoxysilane; γ-mercaptopropylmethyldimethoxysilane, γ-mercaptopropylmethyldiethoxysilane, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, γ -Mercaptopropyltriethoxysilane, γ-mercaptopropyltriisopropoxysilane, γ-mercaptopropyltri-t-butoxysilane; β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, β- (3,4-epoxycyclohexyl) ) Ethyltriethoxysilane; and partial hydrolysates thereof; and mixtures thereof.

このようにカバーガラス１８の表面に形成された光触媒層２０は、光源１６を点灯すると、光源自体から放射される光によって光励起される。或いは、道路照明装置のように太陽光が当たる条件では、光触媒層２０は日中は太陽光により光励起される。光励起に伴い、光触媒層２０の表面は、水との接触角が１０゜以下、特に約０゜になる程度に親水化される。カーボンブラックやディーゼルパーティキュレートのような燃焼生成物は基本的に疎水性であるから、超親水化されたカバーガラス１８の表面に付着しにくい。同様に、泥や土のような無機物質の水との接触角は２０゜から５０゜であるので、水との接触角が約０゜になる程度に超親水化されたカバーガラス１８の表面には付着しにくい。従って、カバーガラス１８の表面は長期間にわたり清浄に維持されるので、清掃の頻度を大幅に低減することができる。   Thus, when the light source 16 is turned on, the photocatalyst layer 20 formed on the surface of the cover glass 18 is photoexcited by light emitted from the light source itself. Alternatively, the photocatalyst layer 20 is photoexcited by sunlight during the daytime under conditions where sunlight hits like a road lighting device. Along with photoexcitation, the surface of the photocatalyst layer 20 is hydrophilized so that the contact angle with water is 10 ° or less, particularly about 0 °. Since combustion products such as carbon black and diesel particulates are basically hydrophobic, they are difficult to adhere to the surface of the superhydrophilic cover glass 18. Similarly, since the contact angle with water of inorganic substances such as mud and soil is 20 ° to 50 °, the surface of the cover glass 18 that has been made superhydrophilic so that the contact angle with water becomes about 0 °. It is hard to adhere to. Accordingly, since the surface of the cover glass 18 is kept clean for a long period of time, the frequency of cleaning can be greatly reduced.

カバーガラス１８の表面が汚染物質で汚れた場合には、必要に応じてカバーガラス１８の表面に水を供給すれば、表面に付着した汚染物質は水により容易に洗い流される。超親水化された表面の水に対する親和力は、燃焼生成物のような疎水性物質に対する親和力よりも大きいので、カバーガラス１８の表面に水を供給すれば、燃焼生成物のような疎水性物質は表面から釈放され、水によって簡単に洗い流される。カバーガラス１８の清掃は低速又は高速で走行中の作業車から水を噴射することにより行うのが好ましい。このようにすれば、交通規制を最小限にすることができる。或いは、トンネルの壁や照明装置の近傍などに散水装置を設置し、随時カバーガラス１８に散水してもよい。   When the surface of the cover glass 18 is contaminated with contaminants, if the surface of the cover glass 18 is supplied with water as necessary, the contaminants attached to the surface are easily washed away with water. Since the affinity of the superhydrophilic surface for water is larger than the affinity for hydrophobic substances such as combustion products, if water is supplied to the surface of the cover glass 18, the hydrophobic substances such as combustion products are Released from the surface and easily washed away with water. Cleaning of the cover glass 18 is preferably performed by jetting water from a work vehicle that is traveling at a low speed or a high speed. In this way, traffic restrictions can be minimized. Alternatively, a watering device may be installed near the wall of the tunnel or the lighting device, and water may be sprayed onto the cover glass 18 as needed.

実施例１ エタノールの溶媒86重量部に、テトラエトキシシランSi(OC2H5)4（和光純薬）６重量部と純水６重量部とテトラエトキシシランの加水分解抑制剤として36％塩酸２重量部を加えて混合し、シリカコーティング溶液を調整した。混合により溶液は発熱するので、混合液を約１時間放置冷却した。この溶液をフローコーティング法により１０cm四角のソーダライムガラス板の表面に塗布し、80℃の温度で乾燥させた。乾燥に伴い、テトラエトキシシランは加水分解を受けて先ずシラノールSi(OH)4になり、続いてシラノールの脱水縮重合により無定形シリカの薄膜がガラス板の表面に形成された。   Example 1 To 86 parts by weight of ethanol solvent, 6 parts by weight of tetraethoxysilane Si (OC2H5) 4 (Wako Pure Chemical), 6 parts by weight of pure water, and 2 parts by weight of 36% hydrochloric acid as a hydrolysis inhibitor for tetraethoxysilane were added. In addition, mixing was performed to prepare a silica coating solution. Since the solution generated heat by mixing, the mixture was allowed to cool for about 1 hour. This solution was applied to the surface of a 10 cm square soda lime glass plate by a flow coating method and dried at a temperature of 80 ° C. With drying, tetraethoxysilane was first hydrolyzed to silanol Si (OH) 4, and then an amorphous silica thin film was formed on the surface of the glass plate by dehydration condensation polymerization of silanol.

次に、テトラエトキシチタンTi(OC2H5)4（Merck）１重量部とエタノール９重量部との混合物に加水分解抑制剤として36％塩酸を０.１重量部添加してチタニアコーティング溶液を調整し、この溶液を前記ガラス板の表面に乾燥空気中でフローコーティング法により塗布した。塗布量はチタニアに換算して45μｇ/cm2とした。テトラエトキシチタンの加水分解速度は極めて早いので、塗布の段階でテトラエトキシチタンの一部は加水分解され、水酸化チタンTi(OH)4が生成し始めた。   Next, 0.1 part by weight of 36% hydrochloric acid as a hydrolysis inhibitor was added to a mixture of 1 part by weight of tetraethoxytitanium Ti (OC2H5) 4 (Merck) and 9 parts by weight of ethanol to prepare a titania coating solution. This solution was applied to the surface of the glass plate by a flow coating method in dry air. The coating amount was 45 μg / cm 2 in terms of titania. Since the hydrolysis rate of tetraethoxytitanium is extremely fast, a part of tetraethoxytitanium was hydrolyzed at the application stage, and titanium hydroxide Ti (OH) 4 began to be produced.

次に、このガラス板を１〜１０分間約150℃の温度に保持することにより、テトラエトキシチタンの加水分解を完了させると共に、生成した水酸化チタンを脱水縮重合に付し、無定形チタニアを生成させた。こうして、無定形シリカの上に無定形チタニアがコーティングされたガラス板を得た。このガラス板を500℃の温度で焼成して、無定形チタニアをアナターゼ型チタニアに変換させた。   Next, the glass plate is kept at a temperature of about 150 ° C. for 1 to 10 minutes to complete the hydrolysis of tetraethoxytitanium, and the produced titanium hydroxide is subjected to dehydration condensation polymerization to form amorphous titania. Generated. Thus, a glass plate in which amorphous titania was coated on amorphous silica was obtained. This glass plate was baked at a temperature of 500 ° C. to convert amorphous titania into anatase titania.

この試料を数日間暗所に放置した後、20Wのブラックライトブルー（BLB）蛍光灯（三共電気、FL20BLB）を用いて試料の表面に０.５mW／cm2の紫外線照度（アナターゼ型チタニアのバンドギャップエネルギより高いエネルギの紫外線の照度）で約１時間紫外線を照射し、＃１試料を得た。比較のため、チタニアのコーティングを施さないガラス板を準備し、＃２試料とした。   After leaving this sample in a dark place for several days, using a 20 W black light blue (BLB) fluorescent lamp (Sankyo Electric, FL20BLB), an ultraviolet illuminance of 0.5 mW / cm2 on the surface of the sample (the band gap of anatase titania) A sample of # 1 was obtained by irradiating with ultraviolet rays for about 1 hour at an illuminance of ultraviolet rays with energy higher than energy. For comparison, a glass plate without a titania coating was prepared and used as a sample # 2.

＃１試料と＃２試料の水との接触角を接触角測定器（協和界面科学社製、形式CA-X150）により測定した。この接触角測定器の低角度側検出限界は１゜であった。接触角は、マイクロシリンジから試料表面に水滴を滴下した後30秒後に測定した。＃１試料の表面の水に対する測定器の読みは０゜であり、超親水性を示した。これに対し、＃２試料の水との接触角は30〜40゜であった。   The contact angle between the # 1 sample and the water of the # 2 sample was measured with a contact angle measuring device (manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd., model CA-X150). The detection limit of the low angle side of this contact angle measuring device was 1 °. The contact angle was measured 30 seconds after a water droplet was dropped from the microsyringe onto the sample surface. The reading of the measuring instrument relative to the water on the surface of the # 1 sample was 0 °, indicating super hydrophilicity. In contrast, the contact angle of the # 2 sample with water was 30 to 40 °.

このガラス板の表面にオレイン酸を塗布し、ガラス板表面を水平姿勢に保持しながらガラス板を水槽に満たした水の中に浸漬したところ、オレイン酸は丸まって油滴となり、ガラス板の表面から釈放されて浮上した。   When oleic acid was applied to the surface of this glass plate and the glass plate was immersed in water filled in a water tank while maintaining the glass plate surface in a horizontal position, the oleic acid curled up into oil droplets, and the surface of the glass plate Was released from and surfaced.

実施例２ １０cm四角のソーダライムガラス板の表面にチタンキレート含有液を塗布し、チタンキレートを加水分解と脱水縮重合に付すことにより、無定形チタニアをガラス板の表面に形成した。このガラス板を500℃の温度で焼成して、アナターゼ型チタニア結晶からなる表面層を形成した。表面層の膜厚は７nmであった。得られた試料の表面にBLB蛍光灯を用いて０.５mW／cm2の照度で約１時間紫外線を照射した。この試料の表面の水との接触角を接触角測定器（ERMA社製、形式G-I-1000、低角度側検出限界３゜）で測定したところ、接触角の読みは３゜未満であった。   Example 2 An amorphous titania was formed on the surface of a glass plate by applying a titanium chelate-containing liquid to the surface of a 10 cm square soda lime glass plate and subjecting the titanium chelate to hydrolysis and dehydration condensation polymerization. This glass plate was baked at a temperature of 500 ° C. to form a surface layer made of anatase-type titania crystals. The film thickness of the surface layer was 7 nm. The surface of the obtained sample was irradiated with ultraviolet rays at an illuminance of 0.5 mW / cm @ 2 for about 1 hour using a BLB fluorescent lamp. When the contact angle between the surface of the sample and water was measured with a contact angle measuring device (ERMA, model G-I-1000, low angle side detection limit 3 °), the contact angle reading was less than 3 °.

実施例３ この実施例では基材として１０cm四角のアルミニウム基板を使用した。基板の表面を平滑化するため、予めシリコーン層で被覆した。このため、日本合成ゴムの塗料用組成物“グラスカ”のＡ液（シリカゾル）とＢ液（トリメトキシメチルシラン）を、 Ａ液とＢ液との重量比が３：１になるように混合し、この混合液をアルミニウム基板に塗布し、150℃の温度で硬化させ、膜厚３μｍのシリコーンのベースコートで被覆された複数のアルミニウム基板（＃１試料）を得た。   Example 3 In this example, a 10 cm square aluminum substrate was used as a base material. In order to smooth the surface of the substrate, it was previously coated with a silicone layer. For this reason, the liquid A (silica sol) and the liquid B (trimethoxymethylsilane) of the paint composition “Glaska” of Japanese synthetic rubber are mixed so that the weight ratio of the liquid A and the liquid B is 3: 1. The mixed solution was applied to an aluminum substrate and cured at a temperature of 150 ° C. to obtain a plurality of aluminum substrates (# 1 sample) covered with a 3 μm-thick silicone base coat.

次に、チタニア含有塗料により＃１試料を被覆した。より詳しくは、アナターゼ型チタニアゾル（日産化学、TA-15）と前記“グラスカ”のＡ液（シリカゾル）を混合し、エタノールで希釈後、更に“グラスカ”の上記Ｂ液を添加し、チタニア含有塗料用組成物を調整した。この塗料用組成物の組成は、シリカ３９重量部、トリメトキシメチルシラン９７重量部、チタニア８７重量部であった。この塗料用組成物を＃１試料の表面に塗布し、150℃の温度で硬化させ、アナターゼ型チタニア粒子がシリコーン塗膜中に分散されたトップコートを形成し、＃２試料を得た。   The # 1 sample was then coated with a titania-containing paint. More specifically, anatase-type titania sol (Nissan Chemical, TA-15) and the above-mentioned “Glaska” solution A (silica sol) are mixed, diluted with ethanol, and further added with the above-mentioned “Glaska” solution B. The composition for preparation was prepared. The composition of this coating composition was 39 parts by weight of silica, 97 parts by weight of trimethoxymethylsilane, and 87 parts by weight of titania. This coating composition was applied to the surface of sample # 1 and cured at a temperature of 150 ° C. to form a topcoat in which anatase-type titania particles were dispersed in a silicone coating film, thereby obtaining sample # 2.

次に、＃２試料にBLB蛍光灯を用いて０.５mW／cm2の照度で５日間紫外線を照射し、＃３試料を得た。この試料の表面の水との接触角を接触角測定器（ERMA社製）で測定したところ、接触角の読みは３゜未満であった。紫外線照射前の＃２試料の接触角を測定したところ、７０゜であった。＃１試料の接触角を測定したところ、９０゜であった。更に、＃１試料に＃２試料と同じ条件で５日間紫外線を照射し、接触角を測定したところ、接触角は８５゜であった。   Next, the # 2 sample was irradiated with ultraviolet rays at an illuminance of 0.5 mW / cm @ 2 using a BLB fluorescent lamp for 5 days to obtain a # 3 sample. When the contact angle between the surface of the sample and water was measured with a contact angle measuring device (manufactured by ERMA), the reading of the contact angle was less than 3 °. The contact angle of sample # 2 before UV irradiation was measured and found to be 70 °. The contact angle of # 1 sample was measured and found to be 90 °. Furthermore, the # 1 sample was irradiated with ultraviolet rays for 5 days under the same conditions as the # 2 sample, and the contact angle was measured. The contact angle was 85 °.

このことから、シリコーンに光触媒を含有させ、光触媒を光励起した場合には、シリコーン塗膜が高度に親水化されることが分かる。シリコーンの分子のケイ素原子に結合した有機基が光触媒作用によって水酸基に置換され、親水性のシリコーン誘導体が表面に形成されているものと考えられる。   From this, it can be seen that when the photocatalyst is contained in silicone and the photocatalyst is photoexcited, the silicone coating is highly hydrophilized. It is considered that the organic group bonded to the silicon atom of the silicone molecule is replaced with a hydroxyl group by photocatalysis and a hydrophilic silicone derivative is formed on the surface.

本発明の照明装置の模式的断面図である。It is typical sectional drawing of the illuminating device of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１０： トンネル用照明装置
１８： カバーガラス
２０： 光触媒含有層


10: Tunnel lighting device 18: Cover glass 20: Photocatalyst containing layer


Claims (5)

トンネル又は道路用照明装置のカバーガラスの表面が、ＴｉＯ ２ である半導体光触媒がシリコーンに分散されてなる透明層で被覆されており、
前記光触媒を照明装置自身から放射される光により光励起することにより前記層の表面を水との接触角が１０°以下の親水性を呈するように親水化し、前記層の表面に水を供給することにより前記層の表面に付着した汚染物質を洗い流すことを可能とするトンネル用又は道路用の照明装置。 The surface of the cover glass of the tunnel or road lighting device is coated with a transparent layer in which a semiconductor photocatalyst made of TiO 2 is dispersed in silicone,
The surface of the layer is hydrophilized so that the contact angle with water is 10 ° or less by photoexcitation of the photocatalyst with light emitted from the lighting device itself, and water is supplied to the surface of the layer. A lighting device for tunnels or roads that makes it possible to wash away contaminants adhering to the surface of the layer. トンネル又は道路用照明装置のカバーガラスの表面が、ＴｉＯ ２ である半導体光触媒と、シリカ（ＳｉＯ２）もしくは酸化錫（ＳｎＯ２）とを含む透明層で被覆されており、
前記光触媒を照明装置自身から放射される光により光励起することにより前記層の表面を水との接触角が１０°以下の親水性を呈するように親水化し、前記層の表面に水を供給することにより前記層の表面に付着した汚染物質を洗い流すことを可能とするトンネル用又は道路用の照明装置。 The surface of the cover glass of the tunnel or road illumination device is covered with a transparent layer containing a semiconductor photocatalyst that is TiO 2 and silica (SiO 2 ) or tin oxide (SnO 2 ),
The surface of the layer is hydrophilized so that the contact angle with water is 10 ° or less by photoexcitation of the photocatalyst with light emitted from the lighting device itself, and water is supplied to the surface of the layer. A lighting device for tunnels or roads that makes it possible to wash away contaminants adhering to the surface of the layer. 前記層はさらにシリカ（ＳｉＯ２）を含む、請求項１に記載のトンネル用又は道路用の照明装置。 The lighting device for tunnel or road according to claim 1, wherein the layer further contains silica (SiO 2 ). 前記水の供給はカバーガラスに水を噴射することにより行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のトンネル用又は道路用の照明装置。 The lighting device for tunnel or road according to any one of claims 1 to 3 , wherein the water is supplied by spraying water onto a cover glass. 前記水の噴射は走行中の作業車から行うことを特徴とする請求項４に記載のトンネル用又は道路用の照明装置。 5. The tunnel or road lighting device according to claim 4 , wherein the water injection is performed from a traveling work vehicle.
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