JP2001294446A - 表面コート剤及び表面コートされた着色ガラスの製造方法 - Google Patents

表面コート剤及び表面コートされた着色ガラスの製造方法

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JP2001294446A
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colored film
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Yoshiya Tsutsui
義也 筒井
Kazuo Goto
和生 後藤
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ガラス表面に付着した着色膜の耐摩耗性、耐
久性を向上させる表面コート剤とこの表面コートされた
着色ガラスの製造方法を提供する。 【構成】 ガラス表面に付着した着色膜の耐摩耗性を付
与する表面コート剤であり、珪酸ナトリウム、珪酸リチ
ウム、蒸留水、そして界面活性剤から構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は表面コート剤及び表
面コートされた着色ガラスの製造方法に係り、詳しくは
ガラス表面に付着した着色膜の耐摩耗性、耐久性を向上
させる表面コート剤とこの表面コートされた着色ガラス
製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ガラスの着色方法としては、
(1)エポキシ樹脂等に顔料を分散させた有機系塗料を
ガラス表面に塗布する方法、(2)ガラスフリット、無
機顔料を主成分とする無機系塗料をガラス表面に塗布、
焼き付ける方法、(3)スパッタリング、蒸着等の真空
製膜法により金属あるいは金属酸化物膜をガラス表面に
作製する方法、(4)有機金属化合物を焼き付け金属酸
化物膜をガラス表面に作製する方法、(5)イオン交換
法により銀、銅等のコロイドをガラス表面層に形成する
方法、そして(6)特開平11−228175号公報に
は、金微粒子、Si、Tiなどの特定有機金属化合物、
有機銀化合物、ガラスフリット、バインダー樹脂、有機
溶剤からガラス着色剤組成物をガラス材に塗布した後、
焼成して着色膜を形成する方法が開示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、有機系塗料を
使用する方法は、有機系材料で構成されているため、耐
熱性、耐候性、そして耐摩耗性が悪く、また無機系塗料
を使用する方法も、鉛ガラスの性質として耐薬品性に問
題があった。真空製膜法による方法は、バッチ式の製造
方法となり生産性が悪く、有機金属化合物を焼き付ける
方法は色調の自由度がなく、大がかりな設備を必要と
し、そして得られた着色膜の耐摩耗性も悪いという欠点
があった。
【0004】イオン交換法による方法も色調の自由度が
なく、着色に要する時間が比較的長く生産性が悪い。ガ
ラスに金属イオン、金属コロイドを混ぜ込んだ形で着色
する方法は色毎にバッチ生産しなければならず生産性
や、得られた着色膜の耐摩耗性を改善するところがあっ
た。
【0005】更には、特開平11−228175号公報
に示される着色ガラスの作製方法は耐薬品性、生産性が
良好だが、耐摩耗性に問題があった。
【0006】本発明はこのような問題点を改善するもの
であり、ガラス表面に付着した着色膜の耐摩耗性、耐久
性を向上させる表面コート剤とこの表面コートされた着
色ガラスの製造方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】即ち、本願の請求項1記
載の発明は、ガラス表面に付着した着色膜の耐摩耗性を
付与する表面コート剤であり、珪酸ナトリウム、珪酸リ
チウム、蒸留水、そして界面活性剤からなる表面コート
剤にある。
【0008】本願の請求項2記載の発明は、珪酸ナトリ
ウムと珪酸リチウムの重量比が4/6〜6/4の範囲で
ある表面コート剤にある。
【0009】本願の請求項3記載の発明は、ガラス表面
に着色剤組成物を塗布、焼成して着色膜を形成し、この
着色膜表面に、珪酸ナトリウム、珪酸リチウム、蒸留
水、そして界面活性剤からなる表面コート剤を塗布し、
200〜500℃で焼成させる表面コートされた着色ガ
ラスの製造方法にある。
【0010】本願の請求項4記載の発明は、珪酸ナトリ
ウムと珪酸リチウムの重量比が4/6〜6/4の範囲で
ある表面コートされた着色ガラスの製造方法にある。
【0011】本願の請求項5記載の発明は、着色剤組成
物が貴金属微粒子、有機金属化合物、そして有機溶剤か
らなる表面コートされた着色ガラスの製造方法にある。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明で使用する表面コート剤の
うち珪酸ナトリウムおよび珪酸リチウムは、JIS規格
3号もしくは4号に規定されているものを使用する。上
記珪酸ナトリウムと珪酸リチウムの重量比は、4/6〜
6/4の範囲であり、4/6未満の場合には耐摩耗性が
悪くなり、一方6/4を超えると、耐久性、耐薬品性が
悪くなる。
【0013】表面コート剤に配合する蒸留水の量は、コ
ートする基材、表面コート剤の塗布方法、表面コート剤
の膜厚等により適宜選択されるが、珪酸ナトリウム、珪
酸リチウム混合物重量(M)と蒸留水重量(N)がN/
M=0.1〜20の範囲になる用に配合することが望ま
しい。
【0014】N/Mが0.1より小さくなると表面コー
ト剤塗布時にコート膜が厚くなる。そのため焼成中に珪
素酸化物同士の応力が大きくなり、焼成後のコート膜に
ヒビわれが発生する。そのために本発明の目的である表
面コート剤としての機能を持たなくなる。N/Mが20
より大きくなると均一な塗布方法が難しくなり、本発明
の目的を達成できない。
【0015】また界面活性剤は、疎水基がジメチルポリ
シロキサン、親水基がポリアルキレンオキサイドから構
成される非イオン系の界面活性剤であり、具体的にはL
−7600、L−7607、L−5310、Y−700
6(日本ユニカー製)等の水溶性界面活性剤が挙げられ
る。この界面活性剤の添加量は珪酸ナトリウム、珪酸リ
チウム、蒸留水の混合物100重量部に対して0.01
〜3重量部が良く、好ましくは0.3〜0.7重量部の
添加量が良い。
【0016】作製された表面コート剤は、着色ガラス上
にスプレー、ディップ、ロールコ−ト、スピンコート等
の方法で塗布され、溶媒を乾燥させた後、200〜50
0℃の炉中で10〜50分間焼成し、冷却を経て耐摩耗
性を付与した着色ガラスが得られる。
【0017】焼成温度が200℃未満では十分な耐摩耗
性が得られない。一方、500℃を超えると短時間焼成
では耐摩耗性が十分でなく、長時間焼成を行うと膜に白
塊が発生し、コート膜としての機能を果たさなくなる。
【0018】また、ソーダライムガラス、石英ガラス、
無アルカリガラスからなるガラス表面に形成する着色膜
は、粒子径が1〜100nmで、金、銀、白金、そして
パラジウムから選ばれた1種以上の貴金属微粒子、
(2)チタン、ジルコニア、そして珪素から選ばれた1
種以上の有機金属化合物、および(3)有機溶剤からな
る着色剤組成物である。
【0019】上記貴金属微粒子は、貴金属化合物を溶媒
中に溶解した後、溶媒中の貴金属イオンを、高分子顔料
分散剤の存在下、還元させて得られる高分子顔料分散剤
で保護された、粒径が1〜100nmの金、銀、白金、
そしてパラジウムから選ばれた1種以上の貴金属微粒子
であり、特開平11−76800号公報に公開された発
明により作製することができる。
【0020】有機金属化合物は、有機チタン化合物の場
合、チタンのエトキシド、プロポキシド、ブトキシド等
のアルコキシド類、アセチルアセトナート、アミナート
等のキレート類、ステアレイト等の有機酸エステル類、
その他グリコレートやアルコキシドが重縮合化したオリ
ゴマーが挙げられる。
【0021】有機ジルコニア化合物の場合、有機チタン
化合物同様、アルコキシド類、キレート類、有機酸エス
テル類、グリコレート類、アルコキシドが重縮合したオ
リゴマー等が挙げられる。有機珪素化合物の場合、エト
キシド、プロポキシド、ブトキシド等のアルコキシド
類、ポリシロキサン骨格を持つ各種シリコンオイル、シ
リコンワニスを挙げることができる。
【0022】有機溶剤は、貴金属微粒子を凝集させずに
安定に分散でき、有機金属化合物を溶解できるものであ
れば特に制限はなく、着色剤組成物の塗布方法などによ
り適宜選択される。例えば、メタクレゾール、カルビト
ール、ジメチルホルムアミド、ジメチルイミダゾリジノ
ン、ターピノール、ジアセトンアルコール、エチレング
リコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノ
ブチルエーテルがある。
【0023】本発明で使用する着色膜は、上記のものに
限定されることなく、特開平11−228175号公報
に記載の(1)金微粒子、(2)Si、Ti、Zr、S
n、Fe、NiあるいはZnの金属からなる有機金属化
合物、具体的にはSi、Ti、Zr、Sn、Fe、Ni
あるいはZnの金属のエトキシド、プロポキシド等のア
ルコキシド、アセチルアセトン塩、(3)酢酸銀、シア
ン酸銀、チオシアン酸銀からなる有機銀化合物、(4)
ガラスフリット、(5)ニトロセルロース、エチルセル
ロース、酢酸セルロース、ブチルセルロース等のセルロ
ース類のバインダー樹脂、そして(6)メタクレゾー
ル、カルビトール、ジメチルホルムアミド、ジメチルイ
ミダゾリジノン、ターピノール、ジアセトンアルコー
ル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレン
グリコールモノブチルエーテル等の有機溶剤からなる着
色剤組成物を使用することができる。
【0024】他に、スパッタリング、蒸着等の真空製膜
法により金属、あるいは金属酸化物膜をガラス表面に作
製する方法、有機金属化合物を焼き付け金属酸化物膜を
ガラス表面に作製する方法、イオン交換法により銀、銅
等のコロイドをガラス表面層に形成する方法等によって
ガラス表面に着色膜を形成することができる。
【0025】
【実施例】次に、本発明を具体的な実施例により更に詳
細に説明する。尚、表面コート後の着色ガラスの評価方
法は、以下の通りである。
【0026】1.光学特性 分光光度計により、200〜800nmの波長域でUV−
VISスペクトル(透過率スペクトル)を測定した。
【0027】2.耐摩耗性 テーバ摩耗試験機(摩耗輪:CS−10F)で荷重50
0gf、500回転の条件で試験を行い、その試験前後
での透過率スペクトルを200〜800nmの波長域で
分光光度計を用いて測定した。
【0028】3.耐沸騰水性 表面コートを行った着色ガラスを沸騰水中に2時間浸漬
する前後の透過色調変化(△Eab)を色差計により、△
Eab=(L2 +a2 +b21/2 の式から算出した。
【0029】4.耐アルカリ性 表面コートを行った着色ガラスを0.1N NaOH水
溶液に24時間浸漬する前後での透過色調変化(ΔEa
b)を色差計により、△Eab=(L2 +a2 +b 21/2
の式から算出した。
【0030】実施例1〜2、比較例1 表1に示す配合で着色剤組成物を作製した。その着色剤
組成物を厚み5mmのソーダライムガラス板上に塗布
し、塗布後のガラス板を、150℃の熱風循環式オーブ
ンで5分間乾燥した後、640°Cのマッフル炉中で4
分間焼成して厚み100〜200nmの着色膜をもった
着色ガラスを作製した。また、表2に示す珪酸ナトリウ
ム、珪酸リチウム、蒸留水、界面活性剤の配合で実施例
1〜2に使用する表面コート剤を用意した。尚、比較例
1に関しては表面コート剤を塗布していない着色ガラス
を用いた。
【0031】この表面コート剤を上記の厚み100〜2
00nmの着色膜をもったガラス板上にディップコート
法により塗布した。引き上げ速度は0.2mm/sであ
った。表面コート剤を塗布した着色ガラス板を、室温で
5分間乾燥したのち、350℃のマッフル炉中で20分
間焼成し、試料を得た。
【0032】
【表1】
【0033】
【表2】
【0034】表2に示されるように、耐沸騰水、耐アル
カリ、耐酸性の各試験において、ΔEabの値は比較例
1よりも、着色ガラスに表面コートを行った実施例1、
実施例2が小さい値を示している。すなわち表面コート
を行った実施例1、実施例2が比較例1よりも耐久性が
良好な結果を示していることが判る。
【0035】図1に比較例1、図2および図3にそれぞ
れ実施例1と実施例2のテーバ摩耗試験前後での光学特
性である透過率スペクトルを示す。
【0036】比較例1のテーバ摩耗試験前は約610n
mに吸収が見られ、目視では透過色が薄い緑色を呈して
いる。しかし、テーバ摩耗試験後では、波長300〜7
00nmの範囲で、透過率が急激に大きくなり、目視で
着色膜が完全に剥離していることが確認される。これに
対して、実施例1および2では波長300〜800nm
でのテーバ摩耗試験前後での透過率変化が比較例1に比
べて小さく、目視で着色膜の残存が確認される。これは
表面コート剤を用いて表面をコートすることによって着
色ガラス表面に耐摩耗性が付与され、テーバ摩耗試験後
も着色膜の剥離が起こらなかったことを示している。
【発明の効果】以上のように本願請求項記載の発明によ
れば、ガラス表面に付着した着色膜の耐摩耗性、耐久性
を向上させる表面コート剤を得ることができ、また着色
膜に表面コート剤を塗布し、200〜500℃の温度で
焼成することによって、耐久性、耐摩耗性に優れた着色
ガラスが得ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】比較例1に係る試料のテーバ摩耗試験前後の透
過率スペクトルを示す。
【図2】実施例1に係る試料のテーバ摩耗試験前後の透
過率スペクトルを示す。
【図3】実施例2に係る試料のテーバ摩耗試験前後の透
過率スペクトルを示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4G059 AA01 AC08 CA01 CA08 CB04 EA16 EA18 EB05 4J038 AA011 DL031 DL152 HA066 HA156 HA451 JA18 JA23 JA26 JA33 JA47 JA64 JB13 JB32 JC32 JC38 KA06 KA08 KA09 MA02 MA07 MA08 MA09 MA10 MA14 NA01 NA03 NA11 PA07 PA08 PA19 PC03

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガラス表面に付着した着色膜の耐摩耗性
    を付与する表面コート剤であり、珪酸ナトリウム、珪酸
    リチウム、蒸留水、そして界面活性剤からなることを特
    徴とする表面コート剤。
  2. 【請求項2】 珪酸ナトリウムと珪酸リチウムの重量比
    が4/6〜6/4の範囲である請求項1記載の表面コー
    ト剤。
  3. 【請求項3】 ガラス表面に着色剤組成物を塗布、焼成
    して着色膜を形成し、この着色膜表面に、珪酸ナトリウ
    ム、珪酸リチウム、蒸留水、そして界面活性剤からなる
    表面コート剤を塗布し、200〜500℃で焼成させる
    ことを特徴とする表面コートされた着色ガラスの製造方
    法。
  4. 【請求項4】 珪酸ナトリウムと珪酸リチウムの重量比
    が4/6〜6/4の範囲である請求項3記載の表面コー
    トされた着色ガラスの製造方法。
  5. 【請求項5】 着色剤組成物が貴金属微粒子、有機金属
    化合物、そして有機溶剤からなる請求項3記載の表面コ
    ートされた着色ガラスの製造方法。
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