(57)【要約】【課題】  ガラスの鱗状痕など強固な固着物汚れを、素地に傷を付けることなく機械的な方法で簡便容易に除去できる用具と研掃方法を提供する。【解決手段】  軟弾性材によって裏打ちされた砥粒保持板のおもてを作用面とし、これに砥粒ペーストを塗布して研掃用具とする。固着汚れと作用面との間に形成される砥粒層の厚さを、砥粒粒子が流動しない程度のごく薄い厚さとなるようにして摺擦すれば、砥粒はその突出部のカドが弾性体の作用面に押し込まれて、その位置が保持され、隣合う砥粒同士が絡み合って、個々の砥粒の姿勢も拘束されるので、砥粒は逃げ場がなく固着物を削る。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
砥粒が侵入し得る空隙を有さない平坦な砥粒保持板の片面を作用面とし、他方の面を軟弾性材によって裏打ちするとともに、
砥粒を液体媒質に分散した砥粒ペーストを作用面に塗布して研掃用具とし、
前記研掃用具によってガラス面の固着汚れを研掃するに際して、
固着汚れと作用面との間に形成される砥粒層の厚さが、砥粒層の中で砥粒粒子が流動しない厚さとなるように、砥粒ペーストの組成および研掃用具への押圧力を調整して作業することを特徴とするガラス面の固着物研掃用具および研掃方法。
【請求項２】
砥粒保持板の鉛筆硬度が、研掃対象のガラス地板より１度以上低く、６Ｂ以上であるとともに、
砥粒保持板の作用面が、使用する砥粒の平均粒子径を越える凹凸を有しない平滑度であることを特徴とする請求項１記載のガラス面の固着物研掃用具および研掃方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、ガラスや磁器タイルなど非金属無機質の硬い平滑な表面に生じる固着物、とくに鱗状痕に代表される除去の困難な付着汚れを機械的に除去する研掃用具、およびそれを用いた研掃方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  建造物や交通機関の窓ガラスには様々な汚れが付着し、これらの清掃は大きな市場を形成している。その付着汚れの中で鱗状痕は一般に「ウロコ汚れ」と称され、適した洗剤が無いので多大な労力を費やして研掃除去を行なっている。しかし、強い研掃作業によるガラス地板の損傷が避けられず、美観を損なう、あるいは透視に支障を来すようになると取替えや再生処理などが必要となって、大きな経済的損失を生じている。【０００３】  鱗状痕は、単なる水溶成分の乾燥残渣とは異なり、水溶液飛沫が乾燥してミネラル分が析出し、これに空気中の酸素、炭酸ガスなどが作用して水に溶けにくい無機塩を生成したものである。生成当初は視認できない大きさであるが、その上に飛沫が重なって乾燥することを繰り返すうちに成長して視認可能な大きさとなり、ガラス板の機能を損なう状況に至る。水溶液からの結晶の析出は、既に存在する結晶の先端に集中するので、点状の飛沫痕の周縁が成長して斑点となり、ついには鱗状を呈するようになる。【０００４】  したがって、鱗状痕はミネラル分を含まない雨水では生成せず、地下水や河川水とりわけミネラル濃度の高い硬水で発生しやすい。雨水においても、地面を濡らしたあとで飛散するシブキ（飛沫）にはミネラル分を含むので、車両の窓ガラスにも生成する。また、食品工場や調理場では頻繁に建物内を水洗するので、飛沫による鱗状痕が見学者のためのガラス窓を曇らせるなどの不都合を生じている。【０００５】  鱗状痕の組成成分はガラスに似ており、高い親和性によってガラスに強く固着しているので、汎用の洗剤はほとんど効果がない。フッ化水素を使用すれば溶解除去できるが、ガラス地をも溶損し、その上フッ素を含む廃液の処理が必要となるので実用性に乏しい。残された手段は機械的に削り取る方法であり、これについて種々提案がなされており、たとえば特許文献１及び特許文献２では鱗状痕を含むあらゆる付着汚れを対象として、火山灰を焼成して得られるシラスバルーンの粉砕物を、固化材とともに成形した垢落し具と研磨剤、および使用方法が提案されている。たしかにシラスはガラスを傷つけるおそれは少ないものの、石膏などで固形化した研掃用具では頑固な鱗状痕を擦り取るには多大な労力を必要とする。【０００６】  また特許文献３では、成長した鱗状痕の除去にはある程度の擦り傷が避けられないとの前提で、除去後にガラス面全面に特殊な高分子フイルムを貼り付けることによって美観を回復する方法が提案されている。このように多くの提案はあるが、商業的に成立する鱗状痕の除去方法は未だない。現在実用化されているものは、ガラス研磨用の砥粒ペーストを用いて細心の注意を払いつつ鱗状痕を研掃除去するというものである。しかしながら、鱗状痕を削ると同時にガラス地をも幾らかは削ることとなり、除去跡がツヤ消し状態となることは避けられない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−２４５１６８号公報
【特許文献２】特許４２３１８９２号公報
【特許文献３】特開２０１０−１４４３５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】  本発明は、このような従来の問題を解決し、ガラス表面に強固に付着した鱗状痕などの汚れを、ガラス地を損傷することなく機械的な手段で除去しようとするものである。どのようなガラスの設置場所においても、軽便な用具をもって容易に作業できる方法によって、高価なガラス板の換装を減らして省資源に資することが本発明の課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】  上記課題を解決するための手段として、軟弾性材によって裏打ちされた砥粒保持板のおもてを作用面とし、これに砥粒ペーストを塗布して研掃用具とする。それによってガラス面の固着汚れを研掃するに際して、固着汚れと作用面との間に形成される砥粒層の厚さが、砥粒粒子が流動しない程度の薄い厚さとなるように、砥粒ペーストの組成と研掃用具への押圧力とを調整して作業する。砥粒保持板には砥粒が侵入し得るような空隙がなく、ガラス板に均等に当接するように平坦なものを使用する。なお、粉粒状の研磨材を総称して以下「砥粒」と表記する。【００１０】  その研掃用具に使用できる砥粒保持板は、鉛筆硬度が、研掃対象のガラス地板より１度以上低く、６Ｂ以上であるとともに、研掃用具としての作用面が、使用する砥粒の平均粒子径を越える凹凸を有しない平滑度でなければならない。
【発明の効果】
【００１１】  本発明の研掃用具と研掃方法によれば、砥粒を研掃工具の作用面と研掃対象の間に薄い層状に拘束しつつ摺擦させるので、ガラス地を傷つけることなく固着汚れを選択的に削り取ることができる。軽便な道具立てで、どのようなガラス設置場所においても、従来法に比べてはるかに少ない労力で処理することが可能となった。建築物の機能と美観を守り、さらにガラス板の廃棄を軽減することによって省資源に大きく貢献している。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の１実施形態を示す研掃用具の斜視図である。
【図２】鱗状痕が研掃除去される状況の模式図である。
【図３】この発明に好適な砥粒形状の１例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】  本発明が対象とするガラス固着汚れの代表である鱗状痕を例として本発明を詳しく説明する。従来より広く行われている鱗状痕のポリシング（磨き）について、その構成と作用効果を根本から見直した結果、下記の重要な現象を見出した。すなわち、ポリシングでは一般にフェルトやスポンジなどの砥粒保持材に砥粒を保持させた研磨用具が使用されている。この保持材である紙、不織布、織布、スポンジ、などが有する空隙は砥粒の大きさに比して充分に大きく、かつ深い。すなわち、研磨中に砥粒が消耗しても、研磨作業が継続できる程度に十分な量の砥粒を含浸できる構造となっている。
【００１４】  これを鱗状痕の付着したガラス面に押し付けて摺擦したときに、砥粒は比較的に自由に流動しながら対象の鱗状痕に接触していると考えられる。含浸されている砥粒の層厚は、１ｍｍ以下の薄いものであるが、砥粒の大きさに比べるとその数倍ないし数十倍の厚さとなる。この状態では、砥粒は保持材の含浸層の中で流動しつつ研掃対象物に接触することとなる。
【００１５】  このとき、研掃対象物に接する砥粒は背後からほぼ均等な圧力を受けており、かつ砥粒に流動性があるので、研掃対象の凹凸に沿ってほぼその全面が砥粒に接触する。鱗状痕の先端に当たった砥粒は高い接触圧によって鱗状痕先端を僅かに削る。しかしながら、その背後は砥粒の流動層であるので、接触した鱗状痕に直ちに押し戻されて流動層の中に後退して、研削を続けることはない。
【００１６】  このようにして研掃が進行するので、砥粒に強く接触する付着物の出っ張りは他よりも幾分減肉が多く、また付着物の無いガラス地の表面は平滑度が高いので砥粒に削られる量は少ない。とはいうものの、基本的には元の凹凸にそって減肉するので、鱗状痕はなかなか消失せず、完全に消し去るには大きな労力を要する。また完全に除去できたとしても、削り過ぎとなる部分がスポット状にツヤ消し状態となって、ガラス面の均質性が損なわれる。
【００１７】  以上、従来の研掃機構そのものを見直した結果、砥粒層が厚く、個々の砥粒粒子に対する拘束が充分でないために、砥粒が鱗状痕の研掃に活用されていないとの結論に達した。それであれば、砥粒粒子を強く拘束して鱗状痕に作用させればよいのであるが、そのような研掃具は研磨紙として公知である。ところが研磨紙で鱗状痕を削ると、確かに出っ張っている鱗状痕は削ることはできるが、同時にガラス地をもいくらか削ってしまう。また削り取りの反作用によって砥粒が台紙から引き剥がされるので、研磨紙の消耗が激しく、コストに課題が残る。
【００１８】  そこで、研磨紙とは異なる方式で砥粒を有効に拘束する方法を追求し、従来の常識にとらわれない方法を試みた結果、本発明を完成するに至った。本発明ではまず研掃用具を、図１に示すようにスポンジなどの軟弾性材によって裏打ちされた、砥粒保持板のおもてを作用面とする構造とした。この構造は汎用のスポンジたわし、すなわち砥粒をスポンジに含浸させる形式の裏返しとなる。そうして作用面を平坦な平面とし、これの弾性によって砥粒を保持させた。すなわち、砥粒を含浸させることなく、ペースト状の砥粒を平坦な面に薄く塗布してガラス面を摺擦することによって、鱗状痕を選択的に削り取ることに成功した。
【００１９】  砥粒を工具の作用面に固着するのでなく、また含浸させるのでもなく、弾性体の作用面にペースト状で薄く塗布する。これをガラス面に押し付けると、砥粒はその突出部のカドが弾性体の作用面に押し込まれて、その位置が保持される。加えて、砥粒層を充分に薄くすると、隣合う砥粒同士が絡み合って、個々の砥粒の姿勢も拘束される。これが本発明の基本原理である。この状態で研掃用具をガラス面に平行に擦ると、鱗状痕の先端（縁）に当たった砥粒は、逃げ場がないので研磨紙の砥粒のように作用して鱗状痕を削り取る。この状況を模式的に表したものが図２である。
【００２０】  本発明で使用する砥粒はガラス地板を損傷しないように、ガラス研磨用の研磨材よりも１段階低い硬度の研磨材を使用するのが良い。従来法よりも弱い研磨材を用いても、鱗状痕を研掃除去できることが本法の特徴である。それゆえに、鱗状痕が、ガラス面に島状に点在する場合には、砥粒は平坦なガラス面を素通りし、鱗状痕の縁に引っ掛かって縁を削るように作用する。そうして鱗状痕が消失するまで、砥粒は専ら鱗状痕に作用し、それを消失させる。
【００２１】  この作用効果が得られるのは、砥粒に対するガラス地と鱗状痕の強度に明瞭な差があるためと考えられる。すなわち、ガラスは溶融状態から非結晶で凝固させて成形するので、内部に空隙を有さず緻密である。それに比べて鱗状痕は、飛沫が乾燥濃縮されて析出するミネラル塩などの結晶である。さらに酸素や炭酸ガスと反応して体積を増やす。これが繰り返されて増殖するように成長したものであって、内部に空隙を多く抱える多結晶体である。単一の結晶としてはガラスに匹敵する強度を有するものの、空隙をもって積み重なった状態では見かけ比重は小さく、破壊されやすい。
【００２２】  砥粒の粒子は角張った形状であることが必要である。具体的には「鋭利なカド（角）をもつ多面体」が望ましい。その立体を構成する面の中には曲面があっても良いが、作用面にめり込んで充分に「引っ掛かり」となるカドないし稜を必要とする。このカドは、同時に鱗状痕を削る刃先として作用する。また、ごく薄い層厚に圧密されたとき、粒子相互にからみ合って、流動しなくなる程度に「非球型」であることも重要である。粒子の非球型の程度、すなわち長さと厚さの比が大きく、比表面積が大きいほど有利である。このような形状の粒子は、一般に「破砕」によって容易に製造できる。
【００２３】  研掃用具の作用面は、砥粒を自由に潜り込ませることなく適度に保持するとともに、その姿勢を拘束して鱗状痕に作用させる機能が必要である。この条件を満足させるには、作用面に砥粒の形状寸法に見合った微細な凸凹を設けるか、あるいは平坦な作用面に適度の弾性を持たせて、研掃作業の押圧力によって砥粒のカドがめり込む効果を利用するかの２つの方法がある。いずれの方法も可能であるが、後者の方が経済性、作業性ともに有利である。また作用面の平坦とは、ガラス面に沿うようなマクロ的な平面形状を言い、砥粒径レベルでのミクロ的な凹凸は差し支えない。
【００２４】  作用面となる砥粒保持板の押込み硬度としては、鉛筆硬度（ＪＩＳ−Ｋ５６００）が６Ｂ以上で、研掃される素地のガラスより１度以上低いことが必要である。これによって、ガラスと作用面が砥粒層を挟んだときに、砥粒は作用面側に押し込まれて保持され、研掃用具とともに摺動する。作用面の柔軟性は、砥粒保持板の材質と厚さで決まるので、研掃対象物と砥粒の組み合わせに応じて、適宜選択すれば良い。砥粒保持板の材質は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）など、汎用の硬質高分子フイルムが適合する。
【００２５】  研掃作業中に流動し難い程度の砥粒層の厚さは、通常は粒子径の１ないし３倍であるとみられる。これは非常に薄い層であるので、ガラス裏面から視認できる砥粒ペーストの色合いによって、その厚さを確認できる。したがって、ペーストの流動性を管理しておけば、作業者は押圧力によってその厚さを容易に制御できる。ここで、砥粒層の厚さが粒子径の１倍とは、砥粒がその頭尾で研掃対象と作用面に接していることを意味し、砥粒が強く拘束されて対象を研削し得る状態である。これが３倍を越えると、砥粒層全体に流動性が現れて、研削対象に当たった粒子が後退して砥粒層に潜り込むという従来法の現象が起こる。
【実施例】
【００２６】  次に、実際のガラス鱗状痕を研掃除去した事例において、研掃用具の条件を種々変化させて本発明の有効性を比較検証した結果とともに、具体的な作業条件を説明する。供試材は給食工場のガラス仕切り壁であり、５年間の稼働により透視に支障を来す程度に鱗状痕のまだら模様が成長していたものである。【００２７】  研掃用具は図１に示す構造で、作用面１を有する砥粒保持板２と、これに接着された裏当て軟弾性材３から構成される。砥粒保持板２は鉛筆硬度２Ｈで、厚さ０．２ｍｍのポリエチレンテレフタレートフイルムであり、汎用品をそのままで使用した。裏当て軟弾性材３は、厚さ２０ｍｍのポリエチレンフォームで、２５％圧縮応力が３５０ｋＰａである。両者を接着し、手作業に適合させて縦１００ｍｍ、横６０ｍｍの平面形状に裁断して研掃用具とした。研掃試験用として、これから縦１０ｍｍ、横１０ｍｍの角柱状に切り出して使用した。研掃用具の比較例として、市販の研磨用不織布（厚さ５ｍｍ）に取っ手として実施例と同一のポリエチレンフォームを接着し、実施例と同じく作用面を縦１０ｍｍ、横１０ｍｍとする角柱形に切り出して試験に供した。【００２８】  実施例用の研磨材は、汎用の市販品の中から、酸化アルミニウム４０重量％と珪酸ジルコニウム６０重量％の混合物を使用した。この研磨材の乾燥重量で１００グラムと、清水１００グラムとを混合し、沈殿防止のために汎用の増粘剤を添加して砥粒ペーストとした。この調合は研磨材の組成を異ならせて、各種の鱗状痕に適用した結果から導かれたものである。比較例としては、ガラスの鱗状痕研掃用として市販されている酸化セリウム系の砥粒ペーストをそのままで使用した。【００２９】  上記の研掃用具と砥粒ペーストのそれぞれ２種類を組み合わせて表１に示す４つ作業条件を設定した。砥粒ペーストの塗布量は、研掃時の押圧力５ｋｇのもとで１０ｍｍ平方の作用面全域に砥粒ペーストが行き渡って、余剰が僅かにはみ出す量とした。研掃作業はすべて５ｋｇの押圧力のもとに、毎秒１００ｍｍの速度にて往復摺擦させ、１０往復ごとに研掃の結果を観察した。【００３０】  試験の結果をまとめて表１に示す。まず実施例では、摺擦回数５０回で鱗状痕が完全に消失し、６０回でもガラス地に異常は認められなかった。比較例１は本発明の研掃用具に強力なガラス研磨材を組み合わせたものであり、鱗状痕の消失とともにガラス地に研磨傷が発生している。鱗状痕が完全に消失した４０回ではガラス地の研磨傷も進行して、５０回ではツヤ消し状態となった。これにより、鱗状痕を選択的に除去するには研磨材の選定が重要であることがわかる。すなわちガラス地を削ることのない研磨材の中で出来るだけ硬いものを使用すれば良い結果が得られる。【００３１】
【表１】
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【００３２】  比較例２は本発明に適した砥粒ペーストを従来法の研掃用具に適用したものであり、鱗状痕はほとんど除去されていない。比較例３は従来法の研掃用具および砥粒ペーストによるものであり、鱗状痕の消失とともにガラス地の研磨傷も許容できない程度に進行している。ここで、同一の砥粒ペーストを使用した比較例１と比較例３に着目すると、本発明の研掃用具を使用すれば、従来法の用具によるよりも研掃能率が高い。これは鱗状痕のみならずガラス地においても同様であるので、本発明法は砥粒ペーストを選択すれば、ガラス地さえも効果的に研削できることが明らかになった。
【産業上の利用可能性】
【００３３】  以上に詳述したように本発明によれば、これまで機械的な方法ではきれいに除去できないとされていた頑固な鱗状痕を、新しい発想による方法で除去できるようになった。従来のガラス地に研磨傷を伴う方法に比べて、はるかに少ない労力と時間であるにもかかわらず、ガラス地には殆ど損傷を与えずきれいにガラス面を復元する画期的な方法である。この方法はガラスに限らず、タイル壁や陶板画、あるいは琺瑯など、同類の材料表面に適用できるので、産業上広く利用される可能性を有している。【００３４】  なお、実施例は手作業を例示したが、摺擦作業は単純な動きであるのでこれを機械化することは容易であり、制御に関しても既存の技術で間に合う。例えばビルのガラス隔壁、太陽光発電パネル、あるいは交通機関の窓ガラスなどのように、同じ形状寸法のものが大量にあれば、それぞれの対象物に合わせて専用の動力機械を製作することが経済的に可能となる。それによってガラス窓などの研掃の周期が短縮され都市環境の美化にも貢献すると期待される。
【符号の説明】
【００３５】１  作用面
２  砥粒保持板
３  裏当て軟弾性材
４  ガラス地
５  砥粒粒子
６  鱗状痕
７  砥粒のカド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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