JP2001089189A - 再循環可能な黒色ガラスエナメルを製造するためのガラス着色剤、印刷ペースト、転写体および黒色エナメルの製造法、ならびにエナメル化されたガラス支持体 - Google Patents
再循環可能な黒色ガラスエナメルを製造するためのガラス着色剤、印刷ペースト、転写体および黒色エナメルの製造法、ならびにエナメル化されたガラス支持体Info
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Abstract
が、しかし、クロム、コバルト、ニッケルおよび/また
は銅は含有していない、再循環可能な黒色ガラスエナメ
ルを製造するための他のガラス着色剤を提示する。 【解決手段】 1つ以上のガラスフリットを含むガラス
フラックスおよびマンガン含有顔料を含有する再循環可
能な黒色ガラスエナメルを製造するためのガラス着色剤
の場合に、該ガラス着色剤がビックスバイアイト構造の
系(Fe、Mn) 2O3の褐色顔料を顔料として含有し、
ガラスフリットが本質的にアルカリ金属−Bi−硼珪酸
塩および/またはカリウム−Ti−硼珪酸塩を基礎とす
るPb不含およびZn不含の一連のガラスフリットから
本質的に選択されたものである。
Description
よびマンガン含有顔料を含有する再循環可能な黒色ガラ
スエナメルを製造するためのガラス着色剤に関する。他
の対象は、このガラス着色剤を含有する印刷ペーストな
らびに装飾層がガラス着色剤を含有する転写板に向けら
れている。また、最後に本発明は、ガラス着色剤を含有
する組成物を用いてガラス支持体を直接印刷または間接
印刷することによって、再循環可能な黒色ガラスエナメ
ルを製造する方法ならびに再循環可能な黒色ガラスエナ
メルを有する処理により得ることができるガラス支持体
にも関する。
ーンは、その縁部に黒色のセラミック着色剤からの印刷
物を有し、この印刷物は、一面で審美的目的、即ち窓ガ
ラスの装着により車体内に生じる接着個所を覆うために
使用されており、他面、接着剤のためのUV保護に使用
されている。自動車用窓ガラスの装飾のため黒色ガラス
エナメルを製造するためのガラス着色剤は、主成分とし
て通常1つ以上のガラスフリットの形のガラスフラック
スおよび1つ以上の黒色顔料を含有する。場合によって
は、このガラス着色剤は、付加的にガラスエナメルの性
質を調節するための添加剤、例えば部分的結晶化のため
の添加剤および/または着色剤を変性するための添加剤
を含有することができる。ガラス着色剤の適用のため
に、このガラス着色剤は、通常、有機媒体中に懸濁さ
れ、直接印刷法または間接印刷法によりガラス円板上に
塗布され、引続き焼き付けられる。
鉛−硼珪酸塩を基礎とするガラスフリットを含有してい
てもよいが、早期には、アルカリ金属−亜鉛−硼珪酸塩
を基礎とする鉛不含のガラスフリット(例えば、欧州特
許出願公開第0728710号明細書参照)およびアル
カリ金属−蒼鉛−硼珪酸塩を基礎とする鉛不含のガラス
フリット(例えば、欧州特許出願公開第0370683
号明細書)は、ガラスエナメル中のガラスフラックスと
して重要であった。また、付加的に硫黄および/または
酸化鉄を含有していてもよいカリウム−チタン−硼珪酸
塩を基礎とするガラスフリットは、記載された目的に適
している(欧州特許出願公開第0723941号明細書
および欧州特許出願公開第0790220号明細書参
照)。ガラス着色剤に顔料を含有させるために、通常、
黒色のセラミック顔料が使用され、これは、主に系Cu
−Cr、Co−Mn−CrおよびMn−Ni−Fe−C
rのスピネルまたはその混合物に基づいて形成されてい
る。顔料の選択および使用量は、焼き付けられたエナメ
ルの層厚が約15〜20μmである場合に最高の乳白度
および黒の色調を達成することに左右される。
結後にできるだけ多くの部材を再使用に供することがで
きるような努力が為されている。また、それによれば、
ガラスエナメルを備えた自動車用窓ガラスも形成されて
よく、再び溶融されてよい。フロートガラスから製造さ
れた窓ガラスは、一般に問題なしに再び溶融されてもよ
いけれども、印刷されたガラスエナメルは、多くの場合
に窓ガラスに対する異質物質と見なすことができる。ガ
ラスエナメルは、ガラスと一緒に固体の溶融結合体を形
成するので、着色剤の除去は、困難であり、費用が掛か
る。標準のフロートガラスを溶融する際に強力に着色す
るイオン、例えばクロム、マンガン、鉄、コバルトおよ
びニッケルのイオンは、特に支障を来す。従って、この
イオンの搬入は、破片の再循環により制限されなければ
ならない。着色されたフロートガラス、例えば生ガラス
または灰色ガラスからなる熱保護ガラスは、或る程度の
量の酸化鉄および/または酸化マンガン(約0.5〜1
質量%)を許容することができる。それというのも、こ
れらの酸化物は、混合物にさらに添加されるからであ
る。Glass Production Technology International (199
7), 第21〜25頁の記載によれば、当業界では、ガラ
ス溶融液中に、本質的に鉛、カドミウム、亜鉛、クロ
ム、コバルト、ニッケルおよび銅を含有しない物質のみ
を使用することに努力している。それによって、前記の
黒色スピネル顔料以外にアルカリ金属−亜鉛−硼珪酸塩
の使用可能性も制限される。
657号明細書には、顔料として本質的にマグネタイ
ト、Fe3O4、を含有し、ひいては生の平面状ガラスの
製造のために後の再循環を可能にする黒色ないし黒みが
かったガラスエナメルが教示されている。マグネタイト
の欠点は、このマグネタイトが600℃を上廻る通常の
焼付け条件の際に十分に安定化されることができず、し
たがって赤色Fe2O3および黄色FeOへの分解が生
じ、ひいては不十分な黒の色調が達成されることであ
る。
5658号明細書の記載から、低融点のガラス成分、無
機有色顔料および有機結合剤成分および/または無機結
合剤成分を基礎とする焼付け可能な印刷ペーストが公知
であり、一連のマグネタイト、窒化チタンおよび炭素か
らなる、前記印刷ペーストの再循環可能な黒色顔料は、
ガラス組成物で被覆されている。被覆に使用されるゾル
−ゲル法は、費用が掛かり、顔料の価格を上昇させる。
その上、顔料−容積濃度は、減少され、このことは、色
の乳白度に不利に作用する。
ットおよび少なくとも1つのマンガン化合物を含有しか
つ750℃未満で溶融する、ガラスのためのエナメル組
成物が記載されている。この組成物は、1つ以上のマン
ガン化合物10〜50質量%を含有する。マンガン顔料
は、フリット化されたガラスフラックスに混入されてよ
い。また、このためにガラス溶融液中でのマンガン化合
物の含量が十分に高い場合には、Mn顔料は、次の温度
処理で形成されてよい。この刊行物に記載されたL*値
は、後処理の際に見い出された値を若干下廻る。
することは、公知である(Weyl, Coloured Glasses (19
51), 第121頁以降参照)。ガラスを形成する原料と
WO98/25864の方法にも使用されるマンガン化
合物、例えば褐石または炭酸マンガンとからなる混合物
の欠点は、この混合物がガラス溶融液中で著しく発泡す
る傾向にあることである。もう1つの欠点は、一般に種
々の無色のフリットの製造のためにも使用される溶融炉
が着色剤の溶融によって著しく汚染されることにある。
ガラスフリットおよびセラミック焼成の間に顔料を形成
するマンガン化合物を基礎とするガラス着色剤の欠点
は、このガラス着色剤が焼付けの際に気泡性エナメル層
を形成させ、十分な引掻強度を示さないことにある。
する顔料を含有するエナメルおよび釉薬が望ましくない
褐色の色調を示すことも公知である。
の課題は、その顔料が実際にマンガンを含有している
が、しかし、クロム、コバルト、ニッケルおよび/また
は銅は含有していない、再循環可能な黒色ガラスエナメ
ルを製造するための他のガラス着色剤を提示することで
ある。ガラス着色剤は、簡単に入手可能であり、ガラス
溶融液中でのマンガン化合物の使用を回避させる。ガラ
ス着色剤は、ガラス上に殆んど細孔を含まないように焼
き付けることができるはずである。
ックスバイアイト(Bixbyite)構造中に存在させ、一定
のガラスフリットの存在下で焼き付けることにより、系
Fe2O3−Mn2O3の褐色顔料それ自体、以下(Fe、
Mn)2O3と呼称される、を用いて黒色ガラスエナメル
を製造することができることが見い出された。
スフリットを含むガラスフラックスおよびマンガン含有
顔料を含有する再循環可能な黒色ガラスエナメルを製造
するためのガラス着色剤であり、このガラス着色剤は、
ビックスバイアイト構造の系(Fe、Mn)2O3の褐色
顔料を顔料として含有し、ガラスフリットが本質的にア
ルカリ金属−Bi−硼珪酸塩および/またはカリウム−
Ti−硼珪酸塩を基礎とするPb不含およびZn不含の
一連のガラスフリットから本質的に選択されたものであ
ることによって特徴付けられている。
クスバイアイト構造の形成を可能にするにも拘わらず、
好ましいガラス着色剤は、鉄およびマンガンを5対1な
いし1対5の範囲内、有利に1.5対1ないし0.5対
1の範囲内で含有する。好ましい原子比Fe対Mnは、
CIELAB-系中の僅かなL*値(DIN 5033, 第3部)に相応
して、改善された黒の色調を生じる。
クスバイアイト構造の(Fe、Mn)2O3の顔料10〜
30質量%および前記の上記概念の1つ以上のガラスフ
リット50〜90質量%を含有する。ガラス着色剤は、
1つ以上の顔料および1つ以上のガラスフリット以外に
付加的に添加剤0〜30質量%を含有していてもよい均
質な粉末混合物であり、それによってガラス着色剤およ
び/またはガラスエナメルの性質は、変性されていても
よい。このような添加剤は、例えば粉砕助剤、無機粉末
状結合剤、充填剤、ガラスエナメルの部分結晶を促進さ
せるための芽晶および付着抑制剤である。
2O3を基礎とする褐色顔料それ自体がガラス上での焼付
けの際に濃黒色を生じるガラスフリットは、アルカリ金
属−蒼鉛−硼珪酸塩および/またはカリウム−チタン−
硼珪酸塩に基づくものである。記載された上位概念のガ
ラスフリットは、副成分として付加的に若干の別の酸化
物を含有することができ、この場合副成分は、一緒にな
って有利にガラスフリットに対して30質量%未満、特
に15質量%未満の含量になる。ガラスフリットの原理
的な適合に影響を及ぼさないかまたは殆んど影響を及ぼ
さない、副成分として存在する酸化物は、殊に一連のB
aO、Al2O3、ZrO2、La2O3、ランタニド酸化
物および酸化鉄からなる酸化物である。副成分として存
在する酸化物は、それぞれ5質量%までの量で存在して
いてよい。
5質量%までのBi2O3および5質量%までのアルカリ
金属−Bi−硼珪酸塩フリットを含有することができ
る。付加的に、基礎フリット、殊にK−Ti−硼珪酸塩
フリットを基礎とする基礎フリットは、5質量%までの
硫黄を含有することができる。K−Ti−硼珪酸塩フリ
ットを基礎とする特に好ましいガラスフリットは、欧州
特許出願公開第0723941号明細書および欧州特許
出願公開第0790220号明細書に記載されかつそれ
によって開示されたものである。
フリットは、高いBi2O3含量を有するZnO貧有のガ
ラスフリット、有利にZnO不含のガラスフリット、例
えば米国特許第5714420号明細書および有利に欧
州特許出願公開第0895969号明細書に記載のもの
であり、この場合には、この欧州特許出願公開第089
5969号明細書に記載のものは、45〜67質量%の
Bi2O3含量を有する。
実施態様によれば、このガラス着色剤は、上位概念に記
載されたガラスフリットおよびビックスバイアイト構造
の上位概念に記載された顔料以外に付加的に粒状の珪酸
蒼鉛または珪酸亜鉛をガラス着色剤に対して30質量%
までの量で含有する。珪酸蒼鉛または珪酸亜鉛は、ガラ
スエナメルを焼付けの際に部分的に結晶化し、ひいては
成形の際に金型へのガラスエナメルの付着を回避させる
ようにするために、種晶材料である。記載された珪酸蒼
鉛種晶材料および珪酸亜鉛種晶材料の代わりに、ガラス
着色剤は、付着を阻止するための当業者に公知の別の薬
剤を含有していてよく、この種の薬剤は、先に記載され
た米国特許第5714420号明細書および欧州特許出
願公開第0895969号明細書中に開示されており、
このことに関しては、本願発明の開示の中に取り込まれ
ている。このような物質は、殊に一連の珪酸蒼鉛、例え
ばBi12SiO20、Bi4(SiO4)3およびBi2S
iO5からの接種材料であり;また、珪酸亜鉛ならびに
一連の鉄、銀、硼素および炭素からの元素の添加剤も同
じ目的のために使用される。
法、例えば静電噴霧により、ガラス上に施こされるとし
ても、一般にガラス着色剤を印刷ペーストの形で使用す
ることは通常のことである。このような印刷ペーストに
おいては、ガラス着色剤は、通常の有機媒体中で均一に
懸濁され、媒体は、焼付けの間に完全に気泡なしに焼き
付けられる。典型的な媒体は、有機性であり、パイン
油、植物油、鉱油、低分子量の鉱油留分、トリデシルア
ルコール、合成樹脂および天然樹脂、例えば殊にアルキ
ド樹脂およびアクリル樹脂を基礎とする別の組成を有す
る。付加的に、ペーストには、表面活性剤および/また
は別の被膜形成変性剤が有効量で添加されてよい。適当
な媒体は、UV硬化剤でもある。このような媒体は、当
業者に公知であり、一般にアクリレート官能基または/
およびメタクリレート官能基を含有する重合可能な単量
体および/またはオリゴマーならびに光開始剤および重
合抑制剤からなる。この種の代表的な系は、米国特許第
4306012号明細書および米国特許第464906
2号明細書に開示されている。UV硬化性系を含有する
印刷ペーストは、周知のようにUV線で硬化される。
は、組成物の特殊な成分および望ましい粘度を考慮しな
がら選択される。一般に、印刷ペーストは、ガラス着色
剤50〜90質量%および媒体10〜50質量%を含有
する。特に好ましいのは、15〜40質量%の範囲内の
媒体の含量である。印刷ペーストは、多くの場合に粘稠
であり、この場合粘度は、塗布法および生成物の所定の
使用に依存する。スクリーン印刷の目的のためには、2
0rpmでNo.7のスピンドルを有するB型粘度計を
用いて20℃で測定された10〜80Pa.s、有利に
35〜65Pa.sの範囲内の粘度が特に好適である。
て充填剤、例えば珪酸、酸化アルミニウム、珪灰石、珪
酸カルシウム化合物、硼珪酸アルミニウム、ナトリウム
−カルシウム−珪酸アルミニウム化合物、長石および二
酸化チタンを含有していてよい。
ら、通常の方法で、その側で再循環可能な黒色ガラスエ
ナメルをガラス支持体上に製造するために採用すること
ができる転写体を製造することもできる。このような転
写体は、平面上の担体材料上、殊に厚紙上に水活性可能
かまたは熱活性可能な分離層およびその上に、本発明に
よるガラス着色剤を含有しかつ有利に本発明による印刷
ペーストを使用しながら、例えばスクリーン印刷により
施こされた装飾層を有する。装飾層は、通常の被膜層で
覆われている。この種の転写体の製造および使用は、一
般に公知であり、本発明による転写体は、公知技術水準
のものと、装飾層中に含有されているガラス着色剤の選
択によって区別される。
製造する方法も見い出された:この場合には、ガラス支
持体上に直接印刷または間接印刷により、装飾形成層中
で本発明によるガラス着色剤を含有する組成物がガラス
支持体の少なくとも一部の上に施こされる。印刷ペース
トは、常法により、例えばスクリーン印刷、剥離法、噴
霧法、刷毛塗り、ロール被覆法等により支持体上に塗布
されてよい。スクリーン印刷は、組成物をガラス支持体
上、殊にガラス板上に施こす場合に有利である。ガラス
エナメルを湾曲した面上に施こすために、殊に転写技術
が適している。組成物が無機媒体を含有する印刷ペース
トである場合には、塗布に続いて、通常の印刷技術、例
えばスクリーン印刷技術およびタンポン転写技術を用い
て乾燥工程および/または硬化工程が接続され、この場
合には、溶剤の大部分が蒸発しおよび/または存在する
結合剤が硬化する。ガラス支持体上に施こされたエナメ
ル層は、500〜750℃、特に520〜650℃の範
囲内、殊に530〜620℃で焼き付けられる。本方法
の特性は、装飾形成層が装飾形成成分として本発明によ
るガラス着色剤を含有することにある。ガラス板の場合
には、焼付け工程は、しばしば形状付与と関連してい
る。
によりガラス支持体上、殊にガラス板上にガラスエナメ
ルを施こすことができる。本発明による転写に含まれる
ガラス着色剤は、焼付けの際に再循環可能な黒色ガラス
エナメルの形成を生じさせる。
エナメルを備えたガラス支持体、殊に少なくとも部分的
にエナメル化された自動車用窓ガラスに関し、この場合
このガラスエナメルは、本発明によるガラス着色剤から
形成されたものである。ガラス支持体、例えば窓ガラス
および建築用ガラスならびにガラスからなる道具および
飲み物用容器の代わりに、本発明による黒色ガラスエナ
メルは、セラミック支持体上および多孔質の材料からな
る他の焼付け可能な支持体上に施こすことができる。
ガラス着色剤を簡単な方法で、本質的に上位概念による
ガラスフリットを、ビックスバイアイト構造を有する上
位概念によるマンガン顔料および存在する場合に添加剤
と均質に混合することにより、製造することができる。
このガラス着色剤は、公知方法で存在することができ、
焼付けの場合にガラスエナメル層中に全く気泡を形成し
ない。意外なことに、褐色顔料の使用にも拘わらず、濃
黒色の装飾が得られる。
る。
リウム−チタン−硼珪酸塩を基礎とするガラスフリット
を、種々の有色顔料それぞれ20質量%と混合し、比較
可能な条件下で印刷可能なスクリーン印刷用ペーストに
加工する。ガラスフリットは、次のものから成り立って
いた(質量%での記載):SiO239.0、TiO21
8.8、K2O19.5、Fe2O34.5、B2O31
7.3、Al2O30.2、SO30.8。それぞれのガ
ラス着色剤を通常のスクリーン印刷媒体(Cerdec AGのN
o.80893)中で混合装置および三本ロール機を用いてペ
ースト化した。ペーストを簡単な条件下で24μmの湿
式層厚で4mmのガラス板上に印刷し、急速焼成炉中で
660℃で4分間焼き付けた。焼き付けた有色層につい
て、測定種D65/10゜でCIELAB色測定装置を用いて
ガラスを通しL*値を黒に対する尺度として測定した。
第1表は、使用された顔料ならびにL*値を含む。
B3との比較により、選択されたフリット系をビックス
バイアイト構造の顔料と一緒に使用しながら、本質的に
再循環不可能なスピネルを基礎とする標準顔料を使用し
た場合と同様の大きさの程度のL*値が得られることが
示される。更に、ビックスバイアイト構造および1対1
のFe/Mn比を有する(Fe、Mn)2O3の顔料が鉄
の僅かな含量のみを有する顔料よりも明らかに濃い黒色
を生じることを認めることができる。
構造の(Fe、Mn) 2O3の顔料25質量%(Cerdec A
GのFK260742)とからなるガラス着色剤を均質化して1
つのガラス着色剤にし、引続きペースト化し、前記と同
様に試験した。ガラスフリットとして、次のものを使用
した:比較例4においては、欧州特許出願公開第037
0683号明細書の実施例1に記載のガラスフリット、
実施例3においては、WO 98/25864の実施例
1に記載の蒼鉛含有ガラスフリット、しかし、実施例4
においては、酸化マンガンなしで実施例1および2に記
載のK−Ti−硼珪酸塩。
を使用しながら、本発明によらない亜鉛含有ガラスフリ
ットを使用する場合よりも低いL値が達成されることが
示される。その上、VB4に記載のガラスエナメルは、
純粋な黒ではなく、褐色の色調を示した。
スは、(Fe、Mn) 2O3 4gの量に相当する実施例
1に記載のガラスエナメルを含有していた。0.06質
量%の顔料含量は、フロートガラス溶融液に対して許容
し得る量を下廻っていた。
Claims (12)
- 【請求項1】 1つ以上のガラスフリットを含むガラス
フラックスおよびマンガン含有顔料を含有する再循環可
能な黒色ガラスエナメルを製造するためのガラス着色剤
において、該ガラス着色剤がビックスバイアイト構造の
系(Fe、Mn)2O3の褐色顔料を顔料として含有し、
ガラスフリットが本質的にアルカリ金属−Bi−硼珪酸
塩および/またはカリウム−Ti−硼珪酸塩を基礎とす
るPb不含およびZn不含の一連のガラスフリットから
本質的に選択されたものであることを特徴とする、再循
環可能な黒色ガラスエナメルを製造するためのガラス着
色剤。 - 【請求項2】 ビックスバイアイト構造の(Fe、M
n)2O3の顔料が1.5対1ないし0.5対1のFe対
Mnの原子比を有する、請求項1記載のガラス着色剤。 - 【請求項3】 ビックスバイアイト構造の(Fe、M
n)2O3の顔料10〜30質量%を含有する、請求項1
または2記載のガラス着色剤。 - 【請求項4】 付加的に一連の充填剤、ガラスエナメル
の部分結晶化のための核、付着抑制剤および無機結合剤
からの1つ以上の無機添加剤を含有する、請求項1から
3までのいずれか1項に記載のガラス着色剤。 - 【請求項5】 本質的にビックスバイアイト構造の1つ
以上の(Fe、Mn)2O3の顔料10〜30質量%およ
びアルカリ金属−Bi−硼珪酸塩および/またはカリウ
ム−Ti−硼珪酸塩を基礎とする1つ以上のガラスフリ
ット50〜90質量%および1つ以上の添加剤0〜30
質量%からなる、請求項1から4までのいずれか1項に
記載のガラス着色剤。 - 【請求項6】 ガラスフリットが付加的に一連のBa
O、Al2O3、ZrO 2、La2O3およびランタニド酸
化物、ならびに酸化鉄および/または硫黄からの1つ以
上の酸化物をそれぞれ0〜5質量%の量で含有する、請
求項1から5までのいずれか1項に記載のガラス着色
剤。 - 【請求項7】 K−Ti−硼珪酸塩を基礎とするガラス
フリットが本質的に(モル%で)K2O 10〜17、
B2O3 10〜25、TiO2 15〜30、SiO2
30〜55、Al2O3 0〜5、Bi2O3 0〜5、F
e2O3 0〜3、殊に0.05〜3およびS 0〜3、
殊に0.1〜3からなる、請求項1から6までのいずれ
か1項に記載のガラス着色剤。 - 【請求項8】 液状有機媒体または熱可塑性有機媒体中
に懸濁されたガラス着色剤を含有する黒色ガラスエナメ
ルを製造するための印刷ペーストにおいて、請求項1か
ら7までのいずれか1項に記載のガラス着色剤15〜4
0質量%を含有することを特徴とする、印刷ペースト。 - 【請求項9】 水活性化可能または熱活性化可能な分離
層を備えた支持体と、この分離層上の装飾層と、この装
飾層上の被膜層を含む黒色ガラスエナメルを製造するた
めの転写板において、該装飾層が請求項1から7までの
いずれか1項に記載のガラス着色剤を含有することを特
徴とする、転写板。 - 【請求項10】 ガラス着色剤を含有する組成物を装飾
形成層中でガラス支持体の少なくとも一部の上にもたら
し、500〜750℃の範囲内の温度で焼き付けること
を含む、再循環可能な黒色ガラスエナメルを製造する方
法において、請求項1から7までのいずれか1項に記載
のガラス着色剤を含有する組成物を直接印刷または間接
印刷によりもたらすことを特徴とする、再循環可能な黒
色ガラスエナメルを製造する方法。 - 【請求項11】 請求項8記載の組成物または請求項9
記載の転写板をガラス支持体、殊にガラス板上にもたら
す、請求項10記載の方法。 - 【請求項12】 再循環可能な黒色ガラスエナメルを有
するガラス支持体、殊に少なくとも部分的にエナメル化
された自動車用窓ガラスにおいて、ガラスエナメルが請
求項1から7までのいずれか1項に記載のガラス着色剤
からなることを特徴とする、再循環可能な黒色ガラスエ
ナメルを有するガラス支持体。
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