(57)【要約】      （修正有）【課題】ポリマーを含む物体をＵＶ劣化から保護するためのシステム及び方法を提供する。【解決手段】ポリマーを紫外線（ＵＶ）劣化から保護する方法は、人工ＵＶ源１８からのＵＶ放射２０を内部物体１２に当てることを含み、内部物体１２はｉ）ポリマー基板１４、及びｉｉ）ポリマー基板１２上の連続無機膜１６を含む。連続無機膜１６がポリマー基板１４をＵＶ放射２０から保護する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリマーを紫外線（ＵＶ）劣化から保護する方法であって、
人工ＵＶ源（１８）からのＵＶ放射を内部物体（１２）に当てることを含み、前記内部物体（１２）が、ｉ）ポリマー基板（１４）、及びｉｉ）前記ポリマー基板（１４）を前記ＵＶ放射から保護する、前記ポリマー基板（１４）上の連続無機膜（１６）を含む方法。
【請求項２】
前記人工ＵＶ源（１８）が、約１８０ｎｍから約２８０ｎｍの範囲の波長を有する放射を発する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記人工ＵＶ源（１８）が、約１８０ｎｍから約２８０ｎｍの範囲の波長の放射のみを発する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記人工ＵＶ源（１８）が、ＵＶＣ  ＬＥＤ、水銀蒸気ランプ、又はエキシマランプである、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記内部物体（１２）が屋内にあり、かつ壁、カウンター、シンク、ハンドル、蛇口、トイレ、電化製品、又は床である、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記ポリマー基板（１４）が、エポキシ、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、熱可塑性オレフィン（ＴＰＯ）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、シリコーン、又はそれらの任意の組み合わせから選択されたポリマーを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記連続無機膜（１６）が、３．１ｅＶより大きく６．９ｅＶ以下のバンドギャップを有する半導体である、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記半導体が、ダイヤモンド、リチウムコロンバイト、二酸化スズ、酸化ニッケル（ＩＩ）、硫化亜鉛、ヒ化ホウ素、窒化ガリウム、炭化ケイ素、４Ｈ−ＳｉＣ、酸化亜鉛、二酸化チタン、アナターゼ、フッ素化酸化スズ、酸化インジウムスズ及びそれらの混合物から選択された材料を含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記連続無機膜（１６）が絶縁体である、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記絶縁体が、ダイヤモンド状炭素、酸化インジウム、窒化クロム、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、ホウケイ酸石灰ガラスから選択される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記連続無機膜（１６）が、約１０ｎｍから約２ｍｍの範囲の厚さを有する、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記連続無機膜（１６）が、約２００ｎｍから約２８０ｎｍの範囲の波長を有する前記ＵＶ放射の９０％から１００％を吸収し、４００ｎｍから８００ｎｍの範囲の波長を有する放射の約８０％から１００％を透過する、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記連続無機膜（１６）が、前記ＵＶ放射に曝露される前記内部物体（１２）の表面積の少なくとも９０％を覆う、請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記内部物体（１２）が、前記連続無機膜（１６）上にバリア層（２２）を更に含む、請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記内部物体（１２）が、前記ポリマー基板（１４）と前記連続無機膜（１６）との間に接着層（１５）を更に含む、請求項１から１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記内部物体（１２）が、航空機、宇宙船、バス、ボート、鉄道車両、レクリエーション用車両、及び建物のいずれか１つの中に配置される、請求項１から１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
ｉ）ポリマー基板（１４）、及びｉｉ）前記ポリマー基板（１４）上の連続無機膜（１６）を含む内部物体（１２）と、
人工ＵＶ源（１８）の電源がオンになると、ＵＶ放射を前記内部物体（１２）上に当てるように方向付けられた人工ＵＶ源（１８）であって、殺菌に適したＵＶＣ波長で放射を発するように設計されている人工ＵＶ源（１８）と
を含み、
前記連続無機膜（１６）が、前記ＵＶＣ波長でのＵＶ放射を吸収する特性を有する、ＵＶ放射殺菌システム（１０）。
【請求項１８】
前記人工ＵＶ源（１８）が、約１８０ｎｍから約２８０ｎｍの範囲の波長を有する放射を発する、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記人工ＵＶ源（１８）が、ＵＶＣ  ＬＥＤ、水銀蒸気ランプ、又はエキシマランプである、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２０】
前記内部物体（１２）が屋内にあり、かつ壁、カウンター、シンク、ハンドル、蛇口、トイレ、電化製品又は床である、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２１】
前記ポリマー基板（１４）が、エポキシ、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、熱可塑性オレフィン（ＴＰＯ）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、シリコーン、又はそれらの任意の組み合わせから選択されたポリマーを含む、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２２】
前記連続無機膜（１６）が、３．１ｅＶより大きく６．９ｅＶ以下のバンドギャップを有する半導体である、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２３】
前記半導体が、ダイヤモンド、リチウムコロンバイト、二酸化スズ、酸化ニッケル（ＩＩ）、硫化亜鉛、ヒ化ホウ素、窒化ガリウム、炭化ケイ素、４Ｈ−ＳｉＣ、酸化亜鉛、二酸化チタン、アナターゼ、フッ素化酸化スズ、酸化インジウムスズ及びそれらの混合物から選択された材料を含む、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
前記連続無機膜（１６）が絶縁体である、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２５】
前記絶縁体が、ダイヤモンド状炭素、酸化インジウム、窒化クロム、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、ホウケイ酸石灰ガラスから選択される、請求項２４に記載のシステム。
【請求項２６】
前記内部物体（１２）が、前記連続無機膜（１６）上にバリア層（２２）を更に含む、請求項１７から２５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２７】
前記内部物体（１２）が、航空機、宇宙船、バス、レクリエーション用車両、ボート、鉄道車両及び建物のいずれか１つの中に配置される、請求項１７から２６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２８】
ポリマー基板（１４）と、
殺菌に適したＵＶＣ波長でのＵＶ放射を吸収する特性を有する、前記ポリマー基板（１４）上の連続無機膜（１６）と
を含む内部物体（１２）。
【請求項２９】
屋内にあり、かつ壁、カウンター、シンク、ハンドル、蛇口、トイレ、電化製品、又は床である、請求項２８に記載の内部物体（１２）。
【請求項３０】
前記ポリマー基板（１４）が、エポキシ、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、熱可塑性オレフィン（ＴＰＯ）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、シリコーン、又はそれらの任意の組み合わせから選択されたポリマーを含む、請求項２８に記載の内部物体（１２）。
【請求項３１】
前記連続無機膜（１６）が、３．１ｅＶより大きく６．９ｅＶ以下のバンドギャップを有する半導体である、請求項２８に記載の内部物体（１２）。
【請求項３２】
前記半導体が、ダイヤモンド、リチウムコロンバイト、二酸化スズ、酸化ニッケル（ＩＩ）、硫化亜鉛、ヒ化ホウ素、窒化ガリウム、炭化ケイ素、４Ｈ−ＳｉＣ、酸化亜鉛、二酸化チタン、アナターゼ、フッ素化酸化スズ、酸化インジウムスズ及びそれらの混合物から選択された材料を含む、請求項３１に記載の内部物体（１２）。
【請求項３３】
前記連続無機膜（１６）が絶縁体である、請求項２８に記載の内部物体（１２）。
【請求項３４】
前記絶縁体が、ダイヤモンド状炭素、酸化インジウム、窒化クロム、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、ホウケイ酸石灰ガラスから選択される、請求項３３に記載の内部物体（１２）。
【請求項３５】
前記内部物体（１２）が、前記連続無機膜（１６）上にバリア層（２２）を更に含む、請求項２８から３４のいずれか一項に記載の内部物体（１２）。
【請求項３６】
殺菌に適したＵＶＣ波長でのＵＶ放射を吸収する特性を有する連続無機膜（１６）をポリマー基板（１４）上にコーティングすること
を含む方法。
【請求項３７】
前記コーティングすることが、前記コーティングすることの前に前記ポリマー基板（１４）上に存在する第１の無機膜を補充する、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
前記コーティングすることは、前記ポリマー基板（１４）が移動体に取り付けられた後に行われる、請求項３７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ポリマーを含む物体をＵＶ劣化から保護するためのシステム及び方法を対象とする。
【背景技術】
【０００２】
太陽からのＵＶ放射が、ポリマー製の物体を含む多くの材料の劣化を引き起こすことがよく知られている。このような物体を保護するために、ＵＶ保護剤がよく使用される。ほとんどの従来のＵＶ保護剤は、約２７５ｎｍから約４００ｎｍの地上のＵＶ放射から保護するように設計される。ＵＶ保護の現在の手法には、保護する表面にＵＶ保護剤を組み込むか、表面の上部にＵＶ保護剤又は吸収剤を含むポリマーコーティングを塗布することが含まれる。
【０００３】
殺菌目的で、人工ＵＶ放射が使用されることもある。ただし、殺菌用途のＵＶ放射は、紫外Ｃスペクトル（「ＵＶＣ」）に対応する２８０ｎｍ以下で最も効果的である。以下で詳しく考察するように、従来のＵＶ保護技術は、ＵＶＣ放射に対する保護に効果的ではない場合がある。
【０００４】
ＵＶ吸収剤がプラスチック又はポリマー表面に組み込まれる従来のシステムについて、吸収剤は、１）ヒンダードアミンと組み合わせた有機ＵＶ吸収分子、２）日焼け止めローション又は自動車用のセラミック窓の色合いとして市販されているポリマー膜に使用される酸化亜鉛又は二酸化チタンのナノ粒子、又は３）ＵＶ放射を吸収する無機顔料のいずれかである。ただし、このＵＶ保護層には、連続的なＵＶ保護層が含まれない。むしろ、これらのシステムで使用される吸収剤、ナノ粒子、及び顔料は、衛生化又は殺菌に使用される高強度のＵＶ放射ではなく、低強度の太陽光ベースのＵＶ放射を遮断するように設計される。したがって、これらの種類の有機ＵＶ吸収剤が２７５ｎｍ未満で機能するかどうかは不明である。更に、高強度のＵＶＣ放射のいずれかが吸収剤を透過するか、吸収剤分子、ナノ粒子又は顔料間のポリマー／プラスチックに吸収される場合、下にあるプラスチック又はポリマーが損傷することになる。最後に、１）有機分子が１−２重量％以上で相分離し、表面の外観が変化することになる、２）ナノ粒子が２０−３０重量％以上で凝集して、光の散乱により表面の外観を変化させることになる、及び３）顔料レベルが増加するにつれて、顔料が知覚されるポリマーの色を変化させることになる（これは望ましくないことが多い）ので、ポリマー又はプラスチックの保護剤の量を増やすことは、常に実現可能とは限らない。また、高レベルの充填剤は、ポリマーを非常に脆くして亀裂を生じさせることになる。
【０００５】
他の従来のＵＶ保護システムでは、ポリマーマトリックス材料中のＵＶ吸収分子又は粒子を含む透明なＵＶ保護膜が表面上に塗布されることがある。この膜／コーティングは、例えば、上記のヒンダードアミン又は酸化亜鉛又は酸化チタンのナノ粒子と組み合わせた有機ＵＶ吸収分子を使用して、すべてのＵＶ放射を吸収することにより、表面をＵＶ損傷から保護する。ただし、この手法は、ポリマーマトリックス材料がＵＶ透過性であり、ＵＶ放射を吸収せず、フォトダークニングされる（ｐｈｏｔｏｄａｒｋｅｎ）場合にのみ機能する。残念ながら、多くのポリマーは、ＵＶＣ領域のＵＶ放射を吸収するため、ＵＶＣ放射に曝露されると、露光によりフォトダークニングすることになる。
【０００６】
一般にＵＶ保護とは関係のない分野では、工具、家電製品（蛇口、電化製品の前面、ハンドル）、手術用具、及び可動機械部品（ギア、シリンダーヘッド）の腐食防止と耐摩耗性のために、透明な連続無機コーティングが塗布される。例えば、ＴｉＮ膜などの窒化物層を金属製の蛇口に物理的に蒸着して、腐食や水斑を防止することが知られている。ただし、これらのコーティングは、ポリマー材料のＵＶ保護については一般的に知られていない。更に、ＴｉＮは可視光に対して透明ではない。
【０００７】
したがって、２８０ｎｍ以下の波長を有する衛生化に使用されるＵＶ放射から物体を含むポリマーを保護するための新しい膜は、当該技術分野における一歩前進とみなされるだろう。
【発明の概要】
【０００８】
本開示は、ポリマーをＵＶ劣化から保護する方法を対象とする。方法は、人工紫外線（ＵＶ）源からのＵＶ放射を内部物体に当てることを含み、内部物体は、ｉ）ポリマー基板、及びｉｉ）ポリマー基板上の連続無機膜を含む。連続無機膜が、ポリマー基板を紫外線放射から保護する。
【０００９】
本開示はまた、ＵＶ放射殺菌システムも対象とする。ＵＶ放射殺菌システムは、ｉ）ポリマー基板、及びｉｉ）ポリマー基板上の連続無機膜を含む内部物体を含む。ＵＶ放射殺菌システムはまた、人工紫外線（ＵＶ）源の電源がオンになると、ＵＶ放射を内部物体上に当てるように方向付けられた人工ＵＶ源を含む。人工ＵＶ源は、殺菌に適したＵＶＣ波長で放射を発するように設計される。連続無機膜は、ＵＶＣ波長でのＵＶ放射を吸収する特性を有する。
【００１０】
本開示はまた、内部物体も対象とする。内部物体は、ポリマー基板、及びポリマー基板上の連続無機膜を含む。連続無機膜は、殺菌に適したＵＶＣ波長でのＵＶ放射を吸収する特性を有する。
【００１１】
本開示はまた、連続無機膜をポリマー基板上にコーティングすることを含む方法も対象とする。連続無機膜は、殺菌に適したＵＶＣ波長でのＵＶ放射を吸収する特性を有する。
【００１２】
先述の一般的な記載及び後述の詳細な説明は、例示及び説明に過ぎず、特許請求される本教示を制限するものでないと理解すべきである。
【００１３】
本明細書に組み込まれ、かつこの明細書の一部を構成する添付図面は、本教示の態様を例示しており、説明部分と共に、本教示の原理を説明する役割を果たしている。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本開示によるＵＶ放射殺菌システムを示す。
【図２】本開示による、表面を殺菌するためのシステムで使用されるＵＶＣ放射などの紫外線（ＵＶ）放射を、人工ＵＶ源から内部物体に当てることを含む方法を示す。
【図３】本開示による、ポリマー基板上に連続無機膜をコーティングすることを含む方法を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図面のいくつかの細部は、厳密な構造的精度、細部、及び縮尺を維持するよりむしろ、理解を促すために簡略化されて図示されていることに留意されたい。
【００１６】
以下、本教示について詳しく言及していくが、本教示の実施例は、添付図面に示されている。図面において、同一の要素を示すために、類似の参照番号が全体を通して使用されている。以下の説明において、添付図面を参照するが、添付図面は本明細書の一部を形成するものであり、本教示を実行する特定の例示的な実施例によって示されている。したがって、以下の説明は単なる例示にすぎない。
【００１７】
１８０ｎｍから２８０ｎｍの範囲の波長を含むＵＶＣ放射は、以下本明細書で説明するように、例えば航空機のトイレの表面、又は他のそのような表面など、細菌が問題となる表面の殺菌に非常に効果的であることが分かった。殺菌される表面は、ポリマーを含むことが多い。出願人は、これらのポリマー表面を殺菌するために繰り返し使用すると、ＵＶＣ放射がポリマー表面を変色させ、潜在的に劣化又は亀裂を引き起こす可能性があることを発見した。本開示は、これらの問題に対する解決策を提供し、これには、ＵＶＣ放射に曝露されたポリマー表面を連続無機膜で保護することが含まれる。連続無機膜は、ＵＶＣ放射を吸収し、それにより、下にあるポリマー基板の劣化を低減又は防止する。この解決策とその他の技術的効果については、以下で詳しく説明する。
【００１８】
図１を参照すると、本開示は、ＵＶ放射殺菌システム１０を対象とする。このシステムは、ポリマー基板１４を含む内部物体１２を含む。連続無機膜１６がポリマー基板１４上に配置される。人工ＵＶ源１８は、人工ＵＶ源１８の電源がオンになると、紫外線（「ＵＶ」）放射２０を内部物体１２に当てるように方向付けられる。人工ＵＶ源１８は、約１８０ｎｍ−約２８０ｎｍの範囲の波長など、殺菌に適したＵＶＣ波長で放射を発するように設計される。連続無機膜１６は、人工ＵＶ源１８が発するように設計されたＵＶＣ波長のＵＶ放射を吸収する特性を有し、それによりポリマー基板１４をＵＶ放射から保護する。
【００１９】
内部物体１２は、ＵＶ放射に曝露される可能性が高いポリマー基板１４を含む任意の物体とすることができる。本開示の実施態様において、内部物体１２は、構造体２１内に配置することができる。構造２１は、例えば、航空機、宇宙船、公共又は民間の建物、バス、クルーズ船などのボート、潜水艦など、鉄道車両またはレクリエーション用車両のいずれかのトイレ又は食品調理エリアなどの建物又は移動体の中といった、ＵＶ放射が殺菌目的で使用されうる屋内とすることができる。内部物体１２の例は、壁、カウンター、シンク、ハンドル、蛇口、トイレ、電化製品又は床などの屋内にある任意の物体、又はＵＶ保護が望まれるポリマー表面を含む他の物体を含むことができる。ポリマー基板１４は、内部物体１２の任意の部分とすることができ、内部物体の任意の重量％を構成することができる。例えば、ポリマー基板（ポリマー基板に使用される任意の無機又は有機充填剤を含む）は、連続無機膜１６又はポリマー基板内のワイヤメッシュ若しくは金属バーといった機械的補強材の重量をカウントせずに、内部物体の１重量％から１００重量％を含むことができる。
【００２０】
ポリマー基板１４は、ＵＶＣ放射を吸収する任意の適切なポリマーを含むことができる。この用途の目的では、ポリマーは、１０，０００を超える多くの繰り返しモノマー単位、例えば、１０，０００から１Ｅ＋１００以上のモノマー単位、又は１００，０００から１００，０００，０００のモノマー単位などで構成される有機高分子である。モノマー単位の数の上限は、ポリマー基板のサイズによってのみ制限されるため、実質的に無制限になる可能性があるだろう。ポリマーの例は、エポキシ、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、熱可塑性オレフィン（ＴＰＯ）、ポリテトラフルオロエチレン（例えば、テフロン）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）及びシリコーン、又はそれらの任意の組み合わせを含む。ＰＶＦポリマーの商業的な例は、デラウェア州ウィルミントンのＥ．Ｉ．ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐａｎｙによって製造されているＴＥＤＬＡＲ（登録商標）である。
【００２１】
保護されていない場合、ポリマー基板１４は、ＵＶＣ放射を吸収する。光の吸収は、ポリマーの化学結合を光学的に励起した結果である。ＵＶＣ放射の吸収は、変色（本明細書ではフォトダークニングと呼ばれる）及び亀裂などの他の種類の劣化をもたらす可能性がある。ポリマーが、例えば、入射ＵＶＣ放射の１−２％から１００％、例えば１０％から１００％を吸収する場合、そのようなポリマーの劣化は、時間の経過とともに生じることがある。
【００２２】
そのような劣化を低減又は防止するために、ポリマー基板上に連続無機膜を使用して、ＵＶＣ放射を遮断する。連続無機膜は、人工ＵＶ源１８が放出するように設計されたＵＶＣ波長のＵＶ放射を吸収する任意の半導体又は絶縁体とすることができる。半導体材料が連続無機膜として使用される場合、半導体は、３．１ｅＶを超えるバンドギャップを有し、そのバンドギャップを超えるエネルギーで光を吸収する。半導体層が透明に見えるように、３．１ｅＶの最小値が選択される。半導体バンドギャップの上限は、６．９ｅＶ以下又は約６．２ｅＶなど、ＵＶ放射源のエネルギーよりも小さくなる。適切な半導体材料の例は、所望のバンドギャップを有するＩＶ族半導体、ＩＩ−ＶＩ族半導体、ＩＩＩ−Ｖ族半導体、金属リン化物半導体、金属窒化物半導体、金属硫化物半導体、及び金属酸化物半導体から選択することができる。具体例は、ダイヤモンド、リチウムコロンバイト、二酸化スズ、酸化ニッケル（ＩＩ）、硫化亜鉛、ヒ化ホウ素、窒化ガリウム、４Ｈ−ＳｉＣなどの炭化ケイ素、酸化亜鉛、アナターゼなどの二酸化チタン、フッ素化酸化スズ、インジウム酸化スズ、及びそれらの混合物を含む。実施態様では、半導体材料は、４Ｈ−ＳＩＣなどの炭化ケイ素、硫化亜鉛及び窒化ガリウムから選択される。
【００２３】
連続無機膜として使用される絶縁材料は、本明細書で考察されるＵＶＣ範囲のいずれかの波長の光を含むＵＶＣ放射を吸収する任意の導電性材料とすることができる。連続無機膜が絶縁体である実施態様では、絶縁体は、例えば、ダイヤモンド状炭素、酸化インジウム、窒化クロム、ホウケイ酸ガラス、ホウケイ酸石灰ガラスから選択することができる。市販のガラスは、例えば、ニューヨーク州コーニングのコーニング社製のＧｏｒｉｌｌａ  Ｇｌａｓｓ（登録商標）及びＷｉｌｌｏｗ  Ｇｌａｓｓ（登録商標）、並びにＰｙｒｅｘ（登録商標）（ホウケイ酸ガラス）を含む。ＧｏｒｉｌｌａＧｌａｓｓ（登録商標）は、二酸化ケイ素、アルミニウム、マグネシウム、及びナトリウムの４つすべてといった、１つ又は複数を含むアルミノケイ酸塩ガラスである。ＷｉｌｌｏｗＧｌａｓｓ（登録商標）は、アルカリフリーのホウケイ酸ガラスである。
【００２４】
「連続無機膜」という語句の「連続」という用語は、膜が個別の無機粒子でできているのではなく、ＵＶ放射に曝露される内部物体の表面積の少なくとも９０％（９０％から１００％など）を覆う材料のシートであることを示す。使用する場合、有機膜は時間とともにフォトダークニングする可能性が高いため、有機膜の代わりに無機膜が使用される。
【００２５】
当技術分野でよく理解されているように、膜のＵＶ吸収は、一般に膜の厚さに依存する可能性がある。連続無機膜は、所望のＵＶ吸収を提供する任意の適切な厚さを有することができる。適切な厚さの例示的な範囲は、約１０ｎｍから約２ｍｍ、又は約３０ｎｍから約１ｍｍ、又は約５０ｎｍから約５００ミクロン、又は約１００ｎｍから約２００ミクロンである。これらの厚さの範囲内の連続無機膜は、ＵＶ放射の約５０％から約１００％、例えば、約７０％から約１００％、約８０％から１００％、又は約９０％から約１００％などを吸収することができ、ＵＶ放射の約１００％、ここで、ＵＶ放射は、約１８０ｎｍから約２８０ｎｍの範囲内の波長、例えば、約２００ｎｍから約２８０ｎｍ、又は約２００ｎｍから約２７０ｎｍ、又は約２００ｎｍから約２５０ｎｍの波長を有する。更に、連続無機膜は、可視光を透過することができる。例えば、連続無機膜は、４００ｎｍから８００ｎｍの可視スペクトルの放射の約８０％から１００％など、約６０％以上を透過させる。実施態様では、連続無機膜１６は、実質的に透き通って又は透明に見えるので、連続無機膜１６を通して見ると、下にあるポリマー基板１４を人が目視することができる。必要に応じて、連続無機膜を滑らかにするか、光沢を低減するために粗くすることができる。膜に吸収されるＵＶ放射の量を測定する技術がよく知られている。例えば、標準的な技術は、２ビームＵＶ／ＶＩＳ／ＮＩＲ分光計で透過率を測定することである。分光計のベースラインにサンプルがない１００％の透過スペクトルが、最初に収集される。次に、サンプルをサンプルホルダーに入れ、サンプルを含むビームとサンプルを含まないビームとの透過率を比較する。これと同じ技術は、可視スペクトルの放射に対する材料の透過率を測定するために使用することができる。
【００２６】
本開示の連続無機膜は、連続無機膜なしで同一のＵＶ放射に曝露された同一の下位のポリマー層と比較して、下位のポリマー層へのＵＶ損傷を低減又は防止すること、連続無機膜なしで同一のＵＶ放射に曝露された同一の下位のポリマー層と比較して、ＵＶ損傷による下位のポリマー層の変色を低減又は防止すること、連続無機膜なしで同一の下位のポリマー層と比較して耐スクラッチ性を改善することのうちの１つ又は複数を提供することができる。
【００２７】
本開示の実施態様において、内部物体は、ポリマー基板１４と連続無機膜１６との間に任意の接着層１５を更に含むことができる。実施例は、クロム、チタン、又はそれらの混合物から選択された材料を含む接着層を含む。接着層１５の厚さは、例えば１ｎｍから１０ｎｍなどの任意の適切な厚さとすることができる。そのような接着層を作るための例示的な技術は、当技術分野で周知のスパッタリング又は他の堆積技術を含む。
【００２８】
本開示の実施態様において、内部物体は、連続無機膜上に配置されたオプションのバリア層２２を更に含む。バリア層２２は、水又は他の潜在的な汚染物質を通さない任意の適切な材料を含む。適切な材料の例は、酸化ケイ素ガラス、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、及びそれらの任意の組み合わせを含む。入射ＵＶ放射のエネルギーより大きいバンドギャップを有する任意の他の無機材料を使用することができる。例えば、バンドギャップは、３．１ｅＶから約６．１ｅＶ、又は約３．３ｅＶから約５．９ｅＶの範囲など、３．１ｅＶより大きくてもよい。バリア層２２は、上記の任意の連続無機膜上で使用することができるが、上記の半導体材料のいずれかなど、水を潜在的に吸収する連続無機膜を保護するのに特に有用である場合がある。
【００２９】
人工ＵＶ源１８は、約１８０ｎｍから約２８０ｎｍの範囲の波長を有する放射を発する。例えば、人工ＵＶ光源は、約２００ｎｍから約２８０ｎｍ、又は約２００ｎｍから約２５０ｎｍ、又は約２００ｎｍから約２３０ｎｍの範囲の波長を有する放射を発する。実施例では、ＵＶ源は約１８０ｎｍから約２８０ｎｍの範囲の放射のみを発する。実施例では、ＵＶＣ放射は、単色又は実質的に単色であり、実質的に単色は、放射の少なくとも８５％が特定の波長（例えば、ＫｒＣｌエキシマ電球について２２２ｎｍ）にある放射として定義される。単色及び実質的に単色のＵＶ光源は、当技術分野で周知であり、例えば、ＵＶ放射を発するＬＥＤ、エキシマ電球、及びいくつかの水銀低圧電球を含む。約１８０ｎｍから約２８０ｎｍの波長の範囲は、特定の利点を提供することができる。例えば、２８０ｎｍ以下の波長で、微生物を減少させる又は除去することが知られている。例えば、約２６０−約２８０ｎｍの波長は、微生物のＤＮＡに損傷を与えることが知られているが、２４０ｎｍ未満の波長は、微生物のタンパク質に損傷を与えることが知られている。更に、オゾンは一般に望ましくないと考えられており、２００ｎｍ未満のエネルギーを有する源によって生成されるため、状況によっては２００ｎｍ以上の源が望ましい場合がある。約２００ｎｍから約２３０ｎｍの範囲の波長には、追加の利点がありうる。例えば、コロンビア大学の研究では、この範囲の波長（例えば、２０７ｎｍ及び２２２ｎｍ）が２５４ｎｍの水銀源よりもヒト細胞に与える影響が少ないことが示された。
【００３０】
放射が当たる表面でのＵＶ放射の放射強度は、所望の殺菌を提供できる任意の適切な強度とすることができる。例えば、放射強度は、約０．１−３０ミリワット／ｃｍ２、例えば０．５−約２０ミリワット／ｃｍ２、例えば約１−約１０ミリワット／ｃｍ２、例えば約２−約５ミリワット／ｃｍ２の範囲とすることができる。上記列挙の波長と強度での光は、表面の細菌などの微生物を除去又は低減するのに役立つ可能性がある。
【００３１】
人工ＵＶ源１８は、所望の波長でＵＶＣ放射を発する任意の既知の又は今後開発されるＵＶ源とすることができる。既知の適切な光源の例は、ＵＶＣ  ＬＥＤ及び水銀蛍光灯（水銀蒸気ランプとも呼ばれる）を含む。ＬＥＤの波長は、約２３０ｎｍから約２８０ｎｍまでと低い。水銀蛍光灯は、約２５４ｎｍの波長の放射を発する。更に他のＵＶＣ源及びそれらの関連する波長は、ヨウ化クリプトン（ＫｒＩ）エキシマランプ（１９０ｎｍ）、フッ化アルゴン（ＡｒＦ）エキシマランプ（１９３ｎｍ）、臭化クリプトン（ＫｒＢｒ）エキシマランプ（２０７ｎｍ）、臭化クリプトン（ＫｒＣｌ）エキシマランプ（２２２ｎｍ）、フッ化クリプトン（ＫｒＦ）エキシマランプ（２４８ｎｍ）ヨウ化キセノン（ＸｅＩ）エキシマランプ（２５３ｎｍ）、塩化物（Ｃｌ２）エキシマランプ（２５９ｎｍ）及び臭化キセノン（ＸｅＢｒ）エキシマランプ（２８２ｎｍ）を含む。約１８０ｎｍから約２８０ｎｍの放射波長に関連する上記の同じ技術的効果は、これらのＵＶＣ放射源にも関連し、これらはすべてこの波長範囲の放射を発する。例えば、約２２２ｎｍで放射するＫｒＣｌエキシマランプと、２０７ｎｍで放射するＫｒＢｒエキシマランプは、上記のように２５４ｎｍの水銀源を引き起こす癌よりもヒト細胞に与える損傷が少ないという技術的効果、更には、実質的な量のオゾン（例えば、国立労働安全衛生研究所で定められた分子オゾンで０．１ｐｐｍ未満）を発生させずに微生物を除去又は削減する利点がある。
【００３２】
本開示はまた、連続無機膜の製造方法も対象とする。図３に示されるように、この方法は、ポリマー基板上に連続無機膜をコーティングすることを含む。本明細書に記載の連続無機膜はいずれも、既知の又は今後開発される任意の適切なコーティング方法を使用して、コーティングすることができる。適切なコーティング方法の例は、物理蒸着、化学蒸着、スパッタリング、スプレー熱分解、プラズマコーティング、浸漬コーティング及びラミネーティングなどの気体又は液体コーティング技術を含む。連続無機膜は、ポリマー基板上に形成することができ、又は代替的には、ガラス層（例えば、ホウケイ酸ガラス又は本明細書で適切であると記載されている他のガラス材料のいずれか）を事前に形成し、次いで事前に形成されたガラス層をポリマー基板に積層することなどによって、連続無機膜を個別に形成し、ポリマー基板に取り付けることができる。得られた無機膜は、本明細書に記載の波長のいずれかなど、殺菌に適したＵＶＣ波長のＵＶ放射を吸収する特性を有する。
【００３３】
本開示の方法は、連続無機膜を初めてポリマー基板に塗布するためのものでありうる。代替的には、無機膜を作る方法は、コーティングが、少なくとも部分的に摩耗するか、そうでなければＵＶ保護に対する有効性を失ったポリマー基板上にすでに存在する連続的な無機膜を補充するプロセスとすることができる。例えば、連続無機膜を補充するためのコーティングは、ポリマー基板が本明細書に記載の移動体のいずれかのような移動体に設置された後に起こりうる。
【００３４】
本開示はまた、ポリマーをＵＶ劣化から保護する方法も対象とする。図２に示すように、この方法は、表面を殺菌するためのシステムで使用されるＵＶＣ放射などの紫外線（ＵＶ）放射を、人工ＵＶ源から内部物体に当てることを含む。内部物体は、ポリマー基板上に配置された連続無機膜を含み、連続無機膜は、紫外線放射からポリマー基板を保護するように作用する。内部物体は、本明細書に記載の内部物体のいずれかとすることができる。連続無機膜は、本明細書に記載の連続無機膜のいずれかとすることができる。
【００３５】
更に、本開示は、以下の条項による実施例を含む。
条項１．  ポリマーを紫外線（ＵＶ）劣化から保護する方法であって、人工ＵＶ源からのＵＶ放射を内部物体に当てることを含み、内部物体が、ｉ）ポリマー基板、及びｉｉ）ポリマー基板をＵＶ放射から保護する、ポリマー基板上の連続無機膜を含む方法。
条項２．  人工ＵＶ源が、約１８０ｎｍから約２８０ｎｍの範囲の波長を有する放射を発する、条項１に記載の方法。
条項３．  人工ＵＶ源が、約１８０ｎｍから約２８０ｎｍの範囲の波長の放射のみを発する、条項１に記載の方法。
条項４．  人工ＵＶ源が、ＵＶＣ  ＬＥＤ、水銀蒸気ランプ、又はエキシマランプである、条項１に記載の方法。
条項５．  内部物体が屋内にあり、かつ壁、カウンター、シンク、ハンドル、蛇口、トイレ、電化製品、又は床である、条項１から４のいずれか一項に記載の方法。
条項６．  ポリマー基板が、エポキシ、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、熱可塑性オレフィン（ＴＰＯ）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、シリコーン、又はそれらの任意の組み合わせから選択されたポリマーを含む、条項１から５のいずれか一項に記載の方法。
条項７．  連続無機膜が、３．１ｅＶより大きく６．９ｅＶ以下のバンドギャップを有する半導体である、条項１から６のいずれか一項に記載の方法。
条項８．  半導体が、ダイヤモンド、リチウムコロンバイト、二酸化スズ、酸化ニッケル（ＩＩ）、硫化亜鉛、ヒ化ホウ素、窒化ガリウム、炭化ケイ素、４Ｈ−ＳｉＣ、酸化亜鉛、二酸化チタン、アナターゼ、フッ素化酸化スズ、酸化インジウムスズ及びそれらの混合物から選択された材料を含む、条項７に記載の方法。
条項９．  連続無機膜が絶縁体である、条項１から８のいずれか一項に記載の方法。
条項１０．  絶縁体が、ダイヤモンド状炭素、酸化インジウム、窒化クロム、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、ホウケイ酸石灰ガラスから選択される、条項９に記載の方法。
条項１１．  連続無機膜が、約１０ｎｍから約２ｍｍの範囲の厚さを有する、条項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
条項１２．  連続無機膜が、約２００ｎｍから約２８０ｎｍの範囲の波長を有するＵＶ放射の９０％から１００％を吸収し、４００ｎｍから８００ｎｍの範囲の波長を有する放射の約８０％から１００％を透過する、条項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
条項１３．  連続無機膜が、ＵＶ放射に曝露される内部物体の表面積の少なくとも９０％を覆う、条項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
条項１４．  内部物体が、連続無機膜上にバリア層を更に含む、条項１から１３のいずれか一項に記載の方法。
条項１５．  内部物体が、ポリマー基板と連続無機膜との間に接着層を更に含む、条項１から１４のいずれか一項に記載の方法。
条項１６．  内部物体が、航空機、宇宙船、バス、ボート、鉄道車両、レクリエーション用車両、及び建物のいずれか１つの中に配置される、条項１に記載の方法。
条項１７．  ｉ）ポリマー基板、及びｉｉ）ポリマー基板上の連続無機膜を含む内部物体と、人工紫外線（ＵＶ）源の電源がオンになると、ＵＶ放射を内部物体上に当てるように方向付けられた人工ＵＶ源であって、殺菌に適したＵＶＣ波長で放射を発するように設計されている人工ＵＶ源とを含み、連続無機膜が、ＵＶＣ波長でのＵＶ放射を吸収する特性を有する、ＵＶ放射殺菌システム。
条項１８．  人工ＵＶ源が、約１８０ｎｍから約２８０ｎｍの範囲の波長を有する放射を発する、条項１７に記載のシステム。
条項１９．  人工ＵＶ源が、ＵＶＣ  ＬＥＤ、水銀蒸気ランプ、又はエキシマランプである、条項１７又は１８に記載のシステム。
条項２０．  内部物体が屋内にあり、かつ壁、カウンター、シンク、ハンドル、蛇口、トイレ、電化製品、又は床である、条項１７から１９のいずれか一項に記載のシステム。
条項２１．  ポリマー基板が、エポキシ、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、熱可塑性オレフィン（ＴＰＯ）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、シリコーン、又はそれらの任意の組み合わせから選択されたポリマーを含む、条項１７から２０のいずれか一項に記載のシステム。
条項２２．  連続無機膜が、３．１ｅＶより大きく６．９ｅＶ以下のバンドギャップを有する半導体である、条項１７から２１のいずれか一項に記載のシステム。
条項２３．  半導体が、ダイヤモンド、リチウムコロンバイト、二酸化スズ、酸化ニッケル（ＩＩ）、硫化亜鉛、ヒ化ホウ素、窒化ガリウム、炭化ケイ素、４Ｈ−ＳｉＣ、酸化亜鉛、二酸化チタン、アナターゼ、フッ素化酸化スズ、酸化インジウムスズ及びそれらの混合物から選択された材料を含む、条項２２に記載のシステム。
条項２４．  連続無機膜が絶縁体である、条項１７から２３のいずれか一項に記載のシステム。
条項２５．  絶縁体が、ダイヤモンド状炭素、酸化インジウム、窒化クロム、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、ホウケイ酸石灰ガラスから選択される、条項２４に記載のシステム。
条項２６．  内部物体が、連続無機膜上にバリア層を更に含む、条項１７から２５のいずれか一項に記載のシステム。
条項２７．  内部物体が、航空機、宇宙船、バス、レクリエーション用車両、ボート、鉄道車両及び建物のいずれか１つの中に配置される、条項１７から２６のいずれか一項に記載のシステム。
条項２８．  ポリマー基板と、殺菌に適したＵＶＣ波長でのＵＶ放射を吸収する特性を有する、ポリマー基板上の連続無機膜とを含む内部物体。
条項２９．  屋内にあり、かつ壁、カウンター、シンク、ハンドル、蛇口、トイレ、電化製品、又は床である、条項２８に記載の内部物体。
条項３０．  ポリマー基板が、エポキシ、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、熱可塑性オレフィン（ＴＰＯ）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、シリコーン、又はそれらの任意の組み合わせから選択されたポリマーを含む、条項２８又は２９に記載の内部物体。
条項３１．  連続無機膜が、３．１ｅＶより大きく６．９ｅＶ以下のバンドギャップを有する半導体である、条項２８から３０のいずれか一項に記載の内部物体。
条項３２．  半導体が、ダイヤモンド、リチウムコロンバイト、二酸化スズ、酸化ニッケル（ＩＩ）、硫化亜鉛、ヒ化ホウ素、窒化ガリウム、炭化ケイ素、４Ｈ−ＳｉＣ、酸化亜鉛、二酸化チタン、アナターゼ、フッ素化酸化スズ、酸化インジウムスズ及びそれらの混合物から選択された材料を含む、条項３１に記載の内部物体。
条項３３．  連続無機膜が絶縁体である、条項２８から３２のいずれか一項に記載の内部物体。
条項３４．  絶縁体が、ダイヤモンド状炭素、酸化インジウム、窒化クロム、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、ホウケイ酸石灰ガラスから選択される、条項３３に記載の内部物体。
条項３５．  連続無機膜上にバリア層を更に含む、条項２８から３４のいずれか一項に記載の内部物体。
条項３６．  殺菌に適したＵＶＣ波長でのＵＶ放射を吸収する特性を有する連続無機膜をポリマー基板上にコーティングすることを含む方法。
条項３７．  コーティングすることが、コーティングすることの前にポリマー基板上に存在する第１の無機膜を補充する、条項３６に記載の方法。
条項３８．  コーティングすることは、ポリマー基板が移動体に取り付けられた後に行われる、条項３７に記載の方法。
【００３６】
本開示の広い範囲を説明している数値の範囲及びパラメータは概算であるが、特定の実施例で説明されている数値は、可能な限り正確に記載されている。しかしながら、任意の数値は、それぞれの試験的測定に見られる標準偏差から必然的に生じる若干の誤差を本質的に含んでいる。更に、本明細書で開示されたすべての範囲が、本明細書内に包含される任意のすべての部分範囲を含むと理解すべきである。
【００３７】
本教示は１つ又は複数の実施態様に関して例示されてきたが、添付の特許請求の範囲の主旨及び範囲から逸脱することなく、示された例に対して変更及び／又は修正を行うことができる。また、本教示の特定の特徴が幾つかの実施態様のうちの１つのみに関して開示されてきたかもしれないが、こうした特徴は、任意の所与の機能若しくは特定の機能に関して所望かつ有利であり得るように、他の実施態様の１つ又は複数の特徴と組み合わせてもよい。また更に、「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」「有している（ｈａｖｉｎｇ）」「有する（ｈａｓ）」「伴う（ｗｉｔｈ）」又はそれらの変形の用語が詳細な説明及び特許請求の範囲のどちらにも使用される限りにおいては、そのような用語は、「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語と同様に包含されることを意図している。更に、本明細書における考察及び特許請求の範囲において、「約」という用語は、変更が本明細書に記載の意図された目的に対してプロセス又は構造の不適合を生じさせない限り、列挙された値がいくらか変更されてもよいことを示している。最後に、「例示的」は、記述が、理想的であることを示唆するというよりむしろ、例として使用されていることを示している。
【００３８】
先ほど開示された変形例並びに他の特性及び機能、若しくはそれらの代替例が、他の多くの異なるシステム又は用途に組み込まれてもよいことが理解されよう。現在予見できない若しくは予期しない様々な代替例、修正例、変形例、又はそれらの中での改良が、引き続き当業者により実行されるかもしれないが、それらもまた以下の特許請求の範囲によって包含されることになろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【外国語明細書】
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