Czytaj także -

Aktualne wydanie

SS-09-2018-okladka

20180813-BANNER-160X600-V1-PL-GLASSTECEDG Swiat Szkla Skyscraper 160x600 BAU OK

EDG Swiat Szkla Skyscraper 160x600 BAU OK 

 

facebook12

czytaj newsy Świata Szkła

- więcej szklanej architektury

 

Baztech

Miesięcznik Świat Szkła

indeksowany jest w bazie

czasopism technicznych

 

 

konferencja 12 kwietnia 2018 1a

baner-2-krzywe

baner konferencja 12 2017

 

Wydanie Specjalne

 

Fasady przeszklone termika akustyka odpornosc ogniowa 2016

 

okna pasywne 2015a

 

Fotowoltaika w architekturze okladka

 

20140808Przegrody przeciwpozarowe

 

konstrukcje szklane

 

20140533 Konstrukcje przeszklone 2

 

katalog 2018 a

 RODO

 

25575923 

  

480x100px RFT18 engl

 

abs banner 480x120 English

 

glass2018 480x120  

 lisec SS FastLAne

 

20180817doe12 baner-480-100

 

 

 

O nowych gatunkach szkła w Japonii Część 2
Data dodania: 22.12.14

Z nawiązaniu do serii artykułów dotyczących nowej architektury szkła w Japonii [1-6], autorzy kontynuują tę tematykę prezentując aktualne tendencje w rozwoju nowoczesnych materiałów szklanych. W pierwszej części artykułu [7] został omówiony jeden z materiałów, określany jako tzw. „szkło inteligentne” (ang.: smart glass) – UMU Switchable Light Control Glass, a obecny artykuł jest poświęcony innemu szkłu z tego gatunku – Virus Clean Glass. W następnych artykułach zostanie omówione szkło próżniowe (ang.: vacuum glass).

 

Tło

 

Zgodnie z omówieniem w części 1, w którym przedstawiono nowoczesne gatunki szkła produkowanego przez firmę japońską Nippon Sheet Glass Co., Ltd. (NSG), szkło inteligentne jest takim typem szkła, w którym najczęściej pod wpływem energii elektrycznej (napięcia prądu), następuje zmiana jego właściwości dotyczących transmisji (przenikania) światła, czyli jego przezierności.

 

Wiodąca japońska firma NSG wyprodukowała także inny rodzaj szkła inteligentnego – Virus Clean Glass, czyli „Szkło Septyczne” – opatentowane pod nazwą VirusCleanTM, które zabezpiecza przed drobnoustrojami.

 

Informacje przedstawione w niniejszym artykule uzyskano podczas spotkania w siedzibie firmy w Tokio w dniu 23.07.2014 r. oraz z korespondencji z menedżerami. Niektóre informacje płynące z broszur NSG oraz ilustracje zostały zaprezentowane za zgodą tego przedsiębiorstwa.

 

Virus Clean Glass

 

Szkło NSG typu „Szkło Septyczne” (Virus Clean Glass), należy do grupy szkieł do zastosowań specjalnych (Special Applications) i charakteryzuje się odpornością na przenikanie drobnoustrojów, takich jak wirusy, bakterie i grzyby. 

 

Firma NSG uczestniczyła od 2007 r. przez pięć lat w projekcie badawczym pt. „New Energy and Industrial Technology Development Organization” (NEDO), prowadzonym przez organizację państwową, na którego czele stał prof. Kazuhito Hashimoto z Uniwersytetu Tokijskiego, odkrywca fenomenu wysokiej zwiżalnosci.

 

Prof. Hashimoto dostrzegł możliwości praktycznego wykorzystania specyficznych właściwości tytanu, u którego, kiedy występuje w postaci dwutlenku tytanu, zachodzą dwa zjawiska indukowane światłem. Pierwsze, to zjawisko fotokatalizy, które prowadzi do rozkładu wielu związków organicznych, a drugie związane jest z jego wysoką zwilżalnością, którą określa się jako superzwilżalność (superhydrophilicity). 

 

Właściwości fotokatalityczne tytanu zostały w istocie po raz pierwszy odkryte przez studenta Uniwersytetu Tokijskiego Akirę Fujishimę, pracującego pod kierunkiem prof. Kenichi Hondy. Zostały one nazwane Honda-Fujishima Effect i opisane w piśmie naukowym „Nature” w 1972 r.

 

Prof. Hashimoto z kolei opatentował metodę wykorzystania tych właściwości tytanu na skalę przemysłową. Jednakże, punktem zwrotnym było dokonane przez niego odkrycie superzwilżalności. Nowo odkryte zjawisko zostało opisane w piśmie „Nature” w 1997 r.

 

Powierzchnia powlekana dwutlenkiem tytanu jest bardzo podatna na zwilżanie, a woda na jego powierzchni przybiera formę cienkiej błony. Jest to wynik fotokatalizy, w której rozkładowi ulegają zanieczyszczenia na powierzchni, jak również wywoływana przez światło utrata tlenu z dwutlenku tytanu, który następnie reagując z wodą tworzy grupy hydroksylowe, zwiększając zwilżalność powierzchni. W ten sposób brud wypłukuje się i zostaje osiągnięty długotrwały efekt samooczyszczania. 

 

Powlekanie dwutlenkiem tytanu zostało wdrożone w wielu realizacjach budowlanych w Japonii. Przykładem może być konstrukcja dachowa w „Tokyo Midtown” w tokijskiej dzielnicy Roppongi (fot. 1) oraz konstrukcja zadaszenia budynku „Gran- Roof” zlokalizowanego po stronie Yaesu stacji tokijskiej Tokyo Station (fot. 2).

 

 

2014 12 41 1

Fot. 1. Zadaszenie w „Tokyo Midtown”, 2007, arch. Skidmore, Owings & Merrill LLP (SOM)

 

 

2014 12 41 2

Fot. 2. Zadaszenie „GranRoof”, Tokyo Station, 2013, arch. Helmuth Jahn

 

 (...)

 

Charakterystyka

 

Szkło VirusCleanTM reagujące fotokatalitycznie, jest zdolne zredukować, pod wpływem światła lamp fluoroscencyjnych oraz oświetlenia LED, w ciągu 60 minut 99% lub więcej wirusów znajdujących się na jego powierzchni (rys. 1). Taka zaleta czyni go idealnym do zastosowania tam, gdzie wymagana jest wysoka higiena, jak na przykład w obiektach opieki medycznej, szkołach, przedszkolach, w obiektach użyteczności publicznej, domach opieki, itp.

 

Ponieważ szkło VirusCleanTM zabezpiecza przed wirusami grypy, norowirusa oraz przed bakteriami legionelli, almonelli, gronkowca i in., oraz grzybami, pleśnią, itp., można je stosować w zakładach farmaceutycznych, tam gdzie produkuje się leki i środki aseptyczne. Nadaje się także na poręcze schodów, szklane szafki i witryny, drzwi i przegrody. 

 

 

2014 12 42 1

Rys. 1. Oznaczenie szkła VirusCleanTM, które redukuje 99% wirusów (symbol po lewej stronie), oraz schemat jego budowy

 

 

Nawet jeśli osłabnie zabezpieczenie przez powłokę z miedzi i dwutlenku tytanu, szkło jest także zabezpieczone dzięki działaniu światła. Chociaż szkło antybakteryjne jest produkowane także przez inne firmy, firma NSG jako jedyna produkuje szkło o zabezpieczeniu antywirusowym.

 

Nie widać gołym okiem różnicy w wyglądzie szyby ze szkła antywirusowego i szyby typu float i nie zmienia się przejrzystosć szkła z membraną fotokataliczną. Szkło antywirusowe ma jedynie większą refleksyjnosć (rys. 2).

 

2014 12 42 2

Rys. 2. Porównanie widoku szkła VirusCleanTM (po lewej) oraz szkła float (po prawej) – nie zmienia się przejrzystość szkła

 

Efektywnie działa na szkło z powłoką światło sztuczne i, nawet jeśli nie jest ono naświetlane zewnętrznym światłem dziennym zawierającym promienie ultrafioletowe, szkło VirusCleanTM zachowuje swoje właściwości pod wpływem zjawiska fotokatalizy (rys. 3). 

 

 

2014 12 42 3

Rys. 3. Porównanie czystości szkła antywirusowego VirusCleanTM i szkła float po 10, 20 i 60 min. (powyżej: szkło antywirusowe – redukcja wiruósw proporjonalna do upływu czasu –99%; poniżej: szkło float – brak redukcji wirusów)

 

Zastosowane warstwy dwutlenku tytanu oraz warstwy ze związków miedzi jako filtry antybakteryjne i antywirusowe powodują, że szkło uzyskuje właściwości antyseptyczne i samoczyszczące (rys. 4) [8]. Aktywne związki w dwutlenku tytanu TiO2 to O2 i grupy OH odpowiedzialne za fotokatalizę i hydrofilnosć, wraz z promieniowaniem UV.

 

Powodują one rozkład białek – w odniesieniu do bakterii i membran, a w odniesieniu do wirusów – HA (hemagglutinin) i NA (neuraminidase). Jeśli chodzi o związki miedzi, to tego typu warstwa zwiększa fotokatalizę i powoduje dezaktywację białka w ścianach komórek i błonie komórkowej bakterii, a w odniesieniu do wirusów – HA i NA [9].

  

2014 12 42 4

Rys. 4. Właściwości antybakteryjne i antywirusowe stosowanych związków tytanu i miedzi

 

Budowa

 

Zasadniczo szkło VirusCleanTM składa się z warstwy szkła ciągnionego (float) pokrytej warstwą fotokatalizatora z dwutlenku tytanu na kształt błony filmowej, oraz z wierzchniej wartwy powlekanej związkami miedzi (rys. 5). W rezultacie bakterie i wirusy mogą zetknąć się bezpośrednio z jedną z tych dwóch warstw. 

 

W efekcie, 99% ulega rozpadowi poprzez fotokatalizator, który jest przeciwbakteryjny i przeciwwirusowy, i który rozkłada substancje organiczne lub związki na bazie miedzi. Choć obie warstwy działają w świetle jarzeniówki, lampy LED, itp., tylko warstwa oparta na związku miedzi działa także w miejscach ciemnych. 

 

2014 12 42 5

Rys. 5. Budowa szkła VirusCleanTM

 

Szkło antywirusowe może występować także w zespoleniach, posiada wtedy doskonałe właściwości termoizolacyjne. Szkło typu warstwowego składa się z dwóch płyt szklanych, pomiędzy którymi znajduje się przestrzeń powietrzna.

 

Wtedy warstwę VirusCleanTM stosuje się dla płyty szklanej skierowanej do wnętrza pomieszczenia, a normalne tafle szkła typu float są używane jako płyta zwrócona na zewnątrz (rys. 6). Szyba zespolona może mieć także obustronne wykończenie ze szkła VirusCleanTM (rys. 7). 

 

 

2014 12 42 6

Rys. 6. Szkło warstwowe VirusCleanTM jednostronne

 

 

2014 12 42 7

Rys. 7. Szko warstwowe VirusCleanTM obustronne

 

Z kolei w wypadku szkła laminowanego, składa się ono z dwóch warstw zewnętrznych – szkla płaskiego typu float i jednej warstwy środkowej, która jest szkłem VirusCleanTM. Tego typu szkło warstwowe, które ma wysokie właściwości izolacyjne, zapobiega kondensacji i jest energooszczędne; stosowane jest na przykład do okien w pokojach pacjentów w ośrodkach medycznych.

 

Szkło laminowane, które nie ulega rozpryskowi w wypadku stłuczenia, może być szczególnie używane na przegrody w pomieszczeniach dla dzieci w przedszkolach i w szpitalach na salach dla noworodków (rys. 8).

 

 

2014 12 42 8

Rys. 8. Skuteczne tłumienie rozpraszania odłamków szkła za pomocą warstwy pośredniej w wypadku szkła warstwowwego, w por.wnaniu ze zwykłym szkłem VirusCleanTM (po lewej: szkło warstwowe; po prawej: szkło zwykłe VirusCleanTM)

 

Zastosowania

 

Efektywnym sposobem wykorzystania bakteriobójczych właściwości dwutlenku tytanu w wyniku naświetlania promieniowaniem UV jest fotokatalityczna sterylizacja pomieszczeń, co następuje w wyniku zastosowania Szkła Septycznego w pomieszczeniach szpitalnych i domowych. Z tego względu, szkło VirusCleanTM stosowane jest w środowisku, gdzie zależy nam na utrzymaniu sterylnej czystości i niedopuszczeniu do rozwoju wirusów, bakterii i innych drobnoustrojów. 

 

Stosuje się je do wydzielenia określonych lokalizacji od zewnątrz – jako przegrody i szyby zewnętrzne oraz do podziałów wewnątrz budynków i pomieszczeń. Szkło takie stosowane jest także w detalach budowlanych, z którymi bezpośrednio stykają się chorzy, dzieci, niemowlęta, itp., na przykład w balustradach, poręczach, drzwiach, przy ekspozycjach sklepowych, itp. (rys. 9).

 

2014 12 43 1

Rys. 9. Zastosowanie szkła VirusCleanTM

 

Specyfikacje techniczne

 

Zalety antywirusowe szkła ilustruje rys. 10. W ciągu 1 godziny szkło antywirusowe zostaje oczyszczone z wirusów w 99%, jeśli znajduje się pod działaniem światła fluoroscencyjnego lub słonecznego (promieni UV), a po 4,5 godzinie, jeśli takie szkło znajduje się w ciemności. 

 

2014 12 43 2

Rys. 10. Zalety antywirusowe szkła VirusCleanTM

 

Specyfikacje techniczne typowego szkła VirusCleanTM o numerze RSNFL5PC i o grubości 5 mm przedstawia rys. 11 [10]. Przepuszczalność światla widzialnego u tego typu szkła wynosi 84,5%. Produkowany asortyment są to płyty szklane o wym. 3200x2300 mm (rys. 12). 

 

2014 12 43 3

Rys. 11. Właściwości optyczne szkła VirusCleanTM o grubości 5 mm (światło widzialne, promieniowanie słoneczne, promieniowanie ultrafioletowe) oraz wydajność szkła (w zimie i w lecie)

 

2014 12 43 4

Rys. 12. Asortyment zwykłego szkła VirusCleanTM

 

 

 

Z kolei identyczną specyfikację szkła warstwowego VirusCleanTM o numerach FL5 o grubości 10,4 mm; RSNFL5PC o grubości 10,4 mm; FL5 o grubości 10,8 mm i RSNFL5PC o grubości 10,8 mm, oraz jego asortyment przedstawiają odpowiednio rys. 13 i rys. 14 [11]. Przepuszczalność światla widzialnego wynosi odpowiednio 82,2% oraz 78,2%. Produkowany asortyment są to płyty szklane o wym. 3000x2000 mm, oraz 100x100 mm (rys. 14).

 

 

2014 12 43 5

Rys. 13. Właściwości optyczne szkła warstwowego VirusCleanTM o grubościach 10,4 mm oraz 10,8 mm (światło widzialne, promieniowanie słoneczne, promieniowanie ultrafioletowe) oraz wydajność szkła (w zimie i w lecie)

 

 

2014 12 43 6

 

Rys. 14. Asortyment szkła warstwowego VirusCleanTM FL5 o grubości 15 mm oraz FL5 o grubości 30 mm

 

 

 

Uwagi końcowe

 

Firma NSG jest prekursorem w produkcji Szkła Septycznego i właścicielem patentu na szkło VirusCleanTM. To innowacyjne szkło ma bardzo istotne zalety i jest w Japonii szeroko stosowane. Może być zarówno stosowane wewnątrz, jak i na zewnątrz obiektów, które powinny mieć charakter antyseptyczny.

 

Oprócz efektów antywirusowych szkło takie jest bezpieczne, ponieważ nie rozpryskuje się i jego stosowanie może zapobiec katastrofom. Wydaje się, że w obecnym czasie szkło takie może cieszyć się dużym zapotrzebowaniem na świecie.

 

 

dr Ewa Maria Kido
CTI Engineering Co., Ltd., Tokio;
Tokyo City University, Tokio

 


prof. Zbigniew Cywiński
Politechnika Gdańska

 

 

Bibliografia

[1] Cywiński Z., Kido E.M.: Kulisy architektury szkła w Japonii. „Świat Szkła” 4/2012.
[2] Kido E.M., Cywiński Z.: Nowa architektura szkła w Japonii. Budynki komercyjne. „Świat Szkła”: 6/2012 – Część 1 i 7-8/2012 – Część 2.
[3] Kido E.M., Cywiński Z.: Nowa architektura szkła w Japonii. Budynki użyteczności publicznej. „Świat Szkła”: 11/2012 – Część 1 i 12/2012 – Część 2.
[4] Kido E.M., Cywiński Z.: Nowa architektura szkła w Japonii. Stacje kolejowe. „Świat Szkła”: 5/2013 – Część 1 i 11/2013 – Część 2.
[5] Kido E.M., Cywiński Z.: Nowa architektura szkła w Japonii. Terminale lotnicze. „Świat Szkła”: 12/2013.
[6] Kido E.M., Cywiński Z.: Nowa architektura szkła w Japonii. Miejsca obsługi podróżnych na autostradach. „Świat Szkła”: 6/2014 – Część 1 i 7-8/2014 – Część 2.
[7] Kido E.M., Cywiński Z.: O nowych gatunkach szkła w Japonii – Część 1. „Świat Szkła” 10/2014.
[8] Tomaszewski H., Jach K.: Wpływ warunków osadzania cienkich warstw dwutlenku tytanu metodą magnetronowego rozpylania jonowego na ich własciwości katalityczne, hydrofilne i bakteriobójcze. „Materiały Ceramiczne/ Ceramic Materials”: 1/2012.
[9] Nippon Sheet Glass: Anti-viral/-bacterial photocatalytic glass VirusCleanTM (Digest Version), 12/2012.
[10] http://glass-catalog.jp/pdf/k18-040.pdf
[11] http://glass-catalog.jp/pdf/k18-050.pdf

 

 

Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym 
Inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne 
Więcej informacji: Świat Szkła 12/2014

 

Czytaj także --

 

 

01 chik
01 chik