JP2004071239A - Color lamp and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、乗り物の照明とくに自動車の照明に用いられているヘッドランプ、テールランプ、方向ランプ等のランプ及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、自動車の証明に用いられているランプは、キセノンランプ、ハロゲンランプ、白熱球であり、電流を流すと黄色味を帯びた白色光であり、色温度等をコントロールするために酸化コバルト膜をコーティングしたり、また自動車の安全を確保するために、ストップランプは赤色、また方向ランプはオレンジ色等の顔料をコーティングして、各機能色をもったランプを装着していた。
しかし、近年自動車ランプの灯具が透明レンズになって来たため、赤色、青色、オレンジ色等の電球を灯具に装着した場合、特に昼間にランプを見ると一点だけが、赤色、青色、オレンジ色等に見えるためでデザイン性損なっていたのが現状である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
従来は、透明レンズの灯具に、カラー電球を装着した場合、一点だけが着色されたように見えるため、自動車のデザイン性を損ねていた。
本発明は、光の透過率が高く、点灯前は透明レンズの灯具の色に溶け込む金属色であり、点灯時に多種多様な真珠色の光を出す高級感のあるカラー電球及びその製造方法を提供する。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明は、点灯しているときには白色、青色、赤色などの真珠色の光を放ち、消灯すると金属色の着色ランプを得るべく鋭意研究した結果、ガラス管表面に金属コロイド層と透明保護被膜を設けてなる着色ランプが目的を達成することを見出した。
すなわち、ガラス管表面に金属コロイドを含有する透明保護被膜を設けてなる着色ランプであり、または、ガラス管表面に金属コロイド層、その上に透明保護被膜を設けてなる着色ランプとすると良いことが判明した。
ランプのガラス管表面に金属コロイド層を浸漬法により形成し、約150℃〜350℃で焼成すると、ガラス管表面に金属色の薄膜が得られが、この金属薄膜は弱くてはがれ易いことが判明した。そこで、本発明者は金属薄膜を透明保護膜で補強したところ、丈夫な着色ランプが得られることがわかった。
透明保護被膜としては、シリカ前駆体、シリカ系複合酸化物前駆体、ジルコニア前駆体アルミ前駆体、チタニア前駆体、ホウ素前駆体から選ばれるマトリックスと溶剤からなるゾルを、ランプのガラス管表面に塗布し、溶剤を蒸発させることによりゲル化させ、次いで加熱焼成する。すなわち、
▲1▼ランプのガラス管の表面を金属コロイドに浸漬する工程、▲2▼150℃〜350℃で焼成し金属被膜とする工程、▲3▼シリカ前駆体、シリカ系複合酸化物前駆体、ジルコニア前駆体、アルミ前駆体、チタニア前駆体、ホウ素前駆体から選ばれるマトリックスと溶剤からなるゾルを金属被膜の上に塗布し、次いで溶剤を除去してゲル化する工程、▲4▼150℃〜350℃で焼成する工程を経て目的の着色ランプを得ることができた。
【0005】
【発明の実施の形態】
本発明において用いられる金属コロイドは、粒子径が10nm〜50nm
程度の金属微粒子を櫛型ブロックコポリマーと溶剤に分散させたものであり(化学工業2001年3月号、41〜46頁参照)、よく知られた材料である。最近では10nm以下の金属コロイドも市販されるようになってきている。金属コロイドは、通常金属単体であるが、金属酸化物、金属水酸化物等であっても良い。
金属コロイドの種類としては、金コロイド、銀コロイド、白金コロイド、ニッケルコロイド、銅コロイド、コバルトコロイド、パラジウムコロイド、スズコロイド、ロジウムコロイド、インジウムコロイド、ルテニウムコロイドなどがあり、これらのうちの1種または2種以上を用いても良い。
金属コロイドを塗布焼き付けた被膜は、薄いほど光の透過率がよいので望ましいが、あまり薄いと点灯時に光の着色ができない。
通常、0.001〜0.3μmであることが望ましく、0.005〜0.05μmがとくに好ましい。
【0006】
本発明において用いられる透明保護膜は、シリカ前駆体、シリカ系複合酸化物前駆体、ジルコニア前駆体、アルミ前駆体、チタニア前駆体、ホウ素前駆体から選ばれるマトリックスと溶剤からなるゾルをゲル化させたものである。
Siアルコキシド、Zrアルコキシド、Tiアルコキシド、Alアルコキシド、ホウ素アルコキシド及びこれらの2種以上を用いることが出来る。
ジルコニア前駆体は低温焼成ができ、硬い保護膜を形成するので酸化されやすい金属に対しては、特に保護作用が大きい。
溶剤としては、水、メタノール、エタノール、プロパノール、エチレングリコール、酢酸メチルエステル、酢酸エチルエステル、エチレングリコールメチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、アセトン、アセチルアセトン等が用いられる。
シリカ前駆体、シリカ系複合酸化物前駆体、ジルコニア前駆体、アルミ前駆体、チタニア前駆体、ホウ素前駆体から選ばれるマトリックスに対する溶剤の質量比は、約1〜5%:99〜95%が好ましく、とくに1〜3%:99〜97%がより好ましい。
透明保護膜の厚さを溶剤の量で調節することが出来る。
また、干渉縞が出るような場合は透明保護被膜を、複数層設けることができる。例えば、ジルコニアゾルを塗布後焼成し、さらにシリカーアルミナゾルを塗布しても良いし、シリカーアルミナゾルを塗布後焼成し、さらにジルコニアゾルを塗布しても良い。さらにこの場合、透明保護被膜は異種であっても同種であっても良い。
また、金属コロイド層と透明保護被膜の組み合わせ層を、複数層設けることができる。
【0007】
金属コロイドのうち、酸化され易い銀などのコロイドは、ランプのガラス管の表面を金属コロイドに浸漬したあと、150℃〜350℃で焼成すると、一部が酸化されて黒ずんだ色を呈する。
この場合に、次工程で用いるシリカ前駆体、シリカ系複合酸化物前駆体、ジルコニア前駆体、アルミ前駆体、チタニア前駆体、ホウ素前駆体から選ばれるマトリックスと溶剤からなるゾル中に、アルカリ金属、アルカリ土類金属、3価金属より選ばれた1種若しくは2種以上を質量比でゾルに対して1〜20%添加したゾルを用いると、黒ずんだ色を金属色に還元することが出来る。これらの金属の中でAlとZnは水素ガスをゆるやかに発生させるので取扱いが容易である。水素気流中で還元を試みたが、黒ずんだ色を金属色に還元することはできなかった。
【0008】
発明の実施の形態を挙げれば、以下のとおりである。
(1) ガラス管表面に金属コロイドを含有する透明保護被膜を設けてなる着色ランプ。
(2)ガラス管表面に金属コロイド層、その上に透明保護被膜を設けてなる着色ランプ。
(3)透明保護膜が、シリカ前駆体、シリカ系複合酸化物前駆体、ジルコニア前駆体、アルミ前駆体、チタニア前駆体、ホウ素前駆体から選ばれるマトリックスと溶剤からなるゾルをゲル化させたものである上記1又は2に記載した着色ランプ。
(4)透明保護膜が、ジルコニア前駆体を必須成分として含むゾルをゲル化させたものである上記1〜3のいずれかひとつに記載した着色ランプ。
(5)透明保護被膜がアルカリ金属、アルカリ土類金属、3価金属より選ばれた1種若しくは2種以上を被膜形成組成物に対して5wt%以下含む上記1〜4のいずれはひとつに記載した着色ランプ。
(6)3価金属がAl粉末又はZn粉末であることを特徴とする上記5に記載した着色ランプ。
(7) 金属コロイドが、金コロイド、銀コロイド、白金コロイド、ニッケルコロイド、銅コロイド、コバルトコロイド、パラジウムコロイド、スズコロイド、ロジウムコロイド、インジウムコロイド、ルテニウムコロイドから選ばれる1種若しくは2種以上である上記1〜6のいずれかひとつに記載した着色ランプ。
(8)金属コロイド層と透明保護被膜の組み合わせ層を、複数層設ける上記1ないし7のいずれかひとつに記載した着色ランプ。
(9) ▲1▼ランプのガラス管の表面を金属コロイドに浸漬する工程、▲2▼150℃〜350℃で焼成し、金属被膜とする工程、▲3▼シリカ前駆体、シリカ系複合酸化物前駆体、ジルコニア前駆体、アルミ前駆体、チタニア前駆体、ホウ素前駆体から選ばれるマトリックスと溶剤からなるゾルを金属被膜の上に塗布し、次いで溶剤を除去してゲル化する工程、▲4▼150℃〜350℃で焼成する工程からなる着色ランプの製造方法。
【0009】
本発明の具体例を示す。
(実施例1)
(実施例1)
自動車のサイドランプのガラス管表面を、イソプロピルアルコール脱脂した。乾燥後、ランプのガラス管表面を、アクリル系の櫛形ブロックポリマー、アルカノールアミン(三級アミン)、粒子径約10nmの銀、アルコール系溶剤からなる銀コロイド(AgE−001、Ag濃度17%、日本ペイント(株)製)に、浸漬し乾燥させた後、温度300℃で焼成し、表面が少し黒ずんでいるが厚さ0.02μmの銀層を得た。
次いで、シリカ(SiO2)−ジルコニア(ZrO2)前駆体となるジルコニア変性オルガノシロキサン縮合物20wt%、2−プロパノール55wt%、メタノール15wt%、プロピレングリコールメチルエーテル10wt%からなるゾルを、前記0.02μmの銀層の上に塗布し、溶剤を蒸発させてゲル状とし、300℃で焼結して厚さ0.1μmの透明保護被膜を形成した。
ガラス管表面に薄い銀層及び透明保護被膜が形成された。電流を流してランプを点灯したところ、白に近い灰色の真珠色の発色が見られた。
100時間後、500時間後も殆ど変色しなかった。
【0010】
(実施例2)
自動車のサイドランプのガラス管表面を、イソプロピルアルコール脱脂した。乾燥後、ランプのガラス管表面を、アクリル系の櫛形ブロックポリマー、アルカノールアミン、粒子径約10nmの金、アルコール系溶剤からなる金コロイド(エタノール系金コロイド、Au濃度20%、日本ペイント(株)製)に浸漬し、乾燥させた後、温度300℃で焼成し、厚さ0.02μmの金層を得た。
次いで、シリカ(SiO2)前駆体となるオルガノシロキサン縮合物20wt%、2−プロパノール55wt%、メタノール15wt%、プロピレングリコールメチルエーテル10wt%からなるゾルを、前記0.02μmの金層の上に塗布し、溶剤を蒸発させてゲル状とし、300℃で焼結して厚さ0.1μmの透明保護被膜を形成した。
ガラス管表面に薄い金層及び透明保護被膜が形成された。電流を流してランプを点灯したところ、赤系統の真珠色の発色が見られた。
100時間後、500時間後も殆ど変色しなかった。
【0011】
(実施例3)
自動車のサイドランプのガラス管表面を、イソプロピルアルコール脱脂した。乾燥後、ランプのガラス管表面を、アクリル系の櫛形ブロックポリマー、アルカノールアミン、粒子径約10nmの銀、アルコール系溶剤からなる銀コロイド(AgE−001、Ag濃度17%、日本ペイント(株)製)に、浸漬し乾燥させた後、温度300℃で焼成し、表面が少し黒ずんでいるが厚さ0.02μmの銀層を得た。
次いで、シリカ(SiO2)−ジルコニア(ZrO2)前駆体となるジルコニア変性オルガノシロキサン縮合物20wt%、2−プロパノール55wt%、メタノール15wt%、プロピレングリコールメチルエーテル10wt%からなるゾルにAl粉末(53−150μm、和光純薬工業(株)製)をゾルの質量に対して2%加えて均一に撹拌した。Al粉末添加ゾルを、前記0.02μmの銀層の上に塗布し、溶剤を蒸発させてゲル状とし、300℃で焼結して厚さ0.1μmの透明保護被膜を形成したところ、少し黒ずんでいた表面が銀白色になった。
電流を流してランプを点灯したところ、白銀系統の真珠色の発色が見られた。
100時間後、500時間後も殆ど変色しなかった。
【0012】
【発明の効果】
本発明の着色ランプは、大量に製造できるばかりか、金属コロイドを変えることにより、点灯時に多種多様な真珠光を放ち、しかも長時間使用しても、変色することがなく、消灯時には高級感がある金属色の着色ランプが得られた。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to lamps such as headlamps, tail lamps, and directional lamps used for vehicle lighting, particularly for automobile lighting, and to a method of manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, lamps used for automobile certification are xenon lamps, halogen lamps, and incandescent lamps, which are white light with a yellow tint when an electric current is applied.Cobalt oxide films are used to control color temperature and the like. For the purpose of coating and ensuring the safety of automobiles, the stop lamps are coated with pigments such as red and the direction lamps are coated with pigments such as orange, and lamps having various functional colors are mounted.
However, since the lamps of automobile lamps have become transparent lenses in recent years, when light bulbs of red, blue, orange, etc. are attached to the lamps, especially when looking at the lamp during the day, only one point is red, blue, orange, etc. At present, the design has been impaired due to the appearance.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Conventionally, when a color bulb is attached to a lamp with a transparent lens, only one point appears to be colored, thus impairing the design of the automobile.
The present invention provides a high-quality color light bulb which has a high light transmittance, is a metallic color that melts into the color of the lamp of a transparent lens before lighting, and emits a variety of pearlescent lights when lighting, and a method of manufacturing the same. I do.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The present invention emits pearlescent light such as white, blue, and red when lit, and as a result of intensive research to obtain a metal-colored lamp when turned off, as a result of forming a metal colloid layer and a transparent protective coating on the glass tube surface. It has been found that the provided colored lamp achieves the object.
That is, a colored lamp in which a transparent protective film containing a metal colloid is provided on the surface of a glass tube, or a colored lamp in which a metal colloid layer is provided on the surface of a glass tube and a transparent protective film is provided thereon. found.
When a metal colloid layer is formed on the glass tube surface of the lamp by an immersion method and fired at about 150 ° C. to 350 ° C., a metal-colored thin film is obtained on the glass tube surface, but this metal thin film is found to be weak and easy to peel off. did. Then, the present inventor found that a strong colored lamp was obtained when the metal thin film was reinforced with a transparent protective film.
As the transparent protective coating, a sol consisting of a matrix and a solvent selected from a silica precursor, a silica-based composite oxide precursor, a zirconia precursor aluminum precursor, a titania precursor, and a boron precursor is applied to the surface of the glass tube of the lamp. Then, the solvent is evaporated to form a gel, and then heated and fired. That is,
(1) a step of immersing the surface of the glass tube of the lamp in a metal colloid; (2) a step of firing at 150 ° C. to 350 ° C. to form a metal film; (3) a silica precursor, a silica-based composite oxide precursor, and zirconia A step of applying a sol comprising a matrix selected from a precursor, an aluminum precursor, a titania precursor, and a boron precursor and a solvent on the metal film, and then removing the solvent to gel, (4) 150 ° C. to 350 ° C. The desired colored lamp could be obtained through the step of baking at ℃.
[0005]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The metal colloid used in the present invention has a particle diameter of 10 nm to 50 nm.
This is a well-known material obtained by dispersing a small amount of metal fine particles in a comb block copolymer and a solvent (see Chemical Industry, March 2001, pages 41 to 46). Recently, metal colloids of 10 nm or less have also become commercially available. The metal colloid is usually a simple metal, but may be a metal oxide, a metal hydroxide, or the like.
The types of metal colloids include gold colloid, silver colloid, platinum colloid, nickel colloid, copper colloid, cobalt colloid, palladium colloid, tin colloid, rhodium colloid, indium colloid, ruthenium colloid, and one or more of these. More than one species may be used.
A thin film formed by applying and baking a metal colloid is desirable because the light transmittance is better as the film is thinner. However, if the film is too thin, light cannot be colored during lighting.
Usually, the thickness is preferably 0.001 to 0.3 μm, and particularly preferably 0.005 to 0.05 μm.
[0006]
The transparent protective film used in the present invention is a silica precursor, a silica-based composite oxide precursor, a zirconia precursor, an aluminum precursor, a titania precursor, and a sol comprising a matrix and a solvent selected from a boron precursor are gelled. It is something.
Si alkoxide, Zr alkoxide, Ti alkoxide, Al alkoxide, boron alkoxide and two or more of these can be used.
Since the zirconia precursor can be fired at a low temperature and forms a hard protective film, the zirconia precursor has a particularly large protective effect on metals that are easily oxidized.
As the solvent, water, methanol, ethanol, propanol, ethylene glycol, methyl acetate, ethyl acetate, ethylene glycol methyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol methyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, acetone, acetylacetone and the like are used. .
The mass ratio of the solvent to the matrix selected from a silica precursor, a silica-based composite oxide precursor, a zirconia precursor, an aluminum precursor, a titania precursor, and a boron precursor is preferably about 1 to 5%: 99 to 95%. In particular, 1 to 3%: 99 to 97% is more preferable.
The thickness of the transparent protective film can be adjusted by the amount of the solvent.
When interference fringes appear, a plurality of transparent protective films can be provided. For example, a zirconia sol may be applied and fired, and then a silica-alumina sol may be applied. Alternatively, a silica-alumina sol may be applied and fired, and then a zirconia sol is applied. Further, in this case, the transparent protective films may be of different types or of the same type.
Further, a plurality of combination layers of a metal colloid layer and a transparent protective film can be provided.
[0007]
Among the metal colloids, colloids such as silver which are easily oxidized, when the surface of the glass tube of the lamp is immersed in the metal colloid and fired at 150 ° C. to 350 ° C., a part thereof is oxidized to have a dark color.
In this case, a silica precursor used in the next step, a silica-based composite oxide precursor, a zirconia precursor, an aluminum precursor, a titania precursor, a sol comprising a matrix selected from a boron precursor and a solvent, an alkali metal, When a sol in which one or more selected from alkaline earth metals and trivalent metals are added in a mass ratio of 1 to 20% with respect to the sol is used, a dark color can be reduced to a metal color. Among these metals, Al and Zn generate hydrogen gas slowly and are easy to handle. An attempt was made to reduce in a stream of hydrogen, but the darkened color could not be reduced to a metallic color.
[0008]
Embodiments of the invention are as follows.
(1) A colored lamp having a glass tube surface provided with a transparent protective coating containing a metal colloid.
(2) A colored lamp having a metal colloid layer on the surface of a glass tube and a transparent protective coating thereon.
(3) A transparent protective film obtained by gelling a sol comprising a matrix and a solvent selected from a silica precursor, a silica-based composite oxide precursor, a zirconia precursor, an aluminum precursor, a titania precursor, and a boron precursor. 3. The colored lamp according to 1 or 2, above.
(4) The colored lamp according to any one of (1) to (3) above, wherein the transparent protective film is obtained by gelling a sol containing a zirconia precursor as an essential component.
(5) Any one of the above items 1 to 4, wherein the transparent protective film contains one or more selected from alkali metals, alkaline earth metals and trivalent metals in an amount of 5 wt% or less based on the film forming composition. Colored lamp.
(6) The colored lamp as described in (5) above, wherein the trivalent metal is Al powder or Zn powder.
(7) The metal colloid is one or more selected from gold colloid, silver colloid, platinum colloid, nickel colloid, copper colloid, cobalt colloid, palladium colloid, tin colloid, rhodium colloid, indium colloid, and ruthenium colloid. The colored lamp described in any one of 1 to 6.
(8) The colored lamp according to any one of (1) to (7) above, wherein a plurality of combination layers of a metal colloid layer and a transparent protective film are provided.
(9) (1) Step of immersing the surface of the glass tube of the lamp in a metal colloid, (2) Step of firing at 150 ° C. to 350 ° C. to form a metal film, (3) Silica precursor, silica-based composite oxide A step of applying a sol comprising a matrix selected from a precursor, a zirconia precursor, an aluminum precursor, a titania precursor and a boron precursor and a solvent on the metal film, and then removing the solvent to form a gel, (4) A method for producing a colored lamp, comprising a step of firing at 150 ° C to 350 ° C.
[0009]
1 shows a specific example of the present invention.
(Example 1)
(Example 1)
The surface of the glass tube of the side lamp of the automobile was degreased with isopropyl alcohol. After drying, the surface of the glass tube of the lamp was treated with an acrylic comb-shaped block polymer, alkanolamine (tertiary amine), silver having a particle diameter of about 10 nm, and a silver colloid (AgE-001, Ag concentration 17%, Japan) Paint Co., Ltd.), dried, and fired at a temperature of 300 ° C. to obtain a silver layer having a slightly darkened surface but a thickness of 0.02 μm.
Next, a sol composed of 20 wt% of a zirconia-modified organosiloxane condensate serving as a silica (SiO 2 ) -zirconia (ZrO 2 ) precursor, 55 wt% of 2-propanol, 15 wt% of methanol, and 10 wt% of propylene glycol methyl ether was prepared in the same manner as described above. The composition was applied on a silver layer having a thickness of 02 μm, the solvent was evaporated to form a gel, and the mixture was sintered at 300 ° C. to form a 0.1 μm-thick transparent protective film.
A thin silver layer and a transparent protective coating were formed on the surface of the glass tube. When the lamp was turned on by passing an electric current, a gray pearl color near white was observed.
Almost no discoloration after 100 hours and after 500 hours.
[0010]
(Example 2)
The surface of the glass tube of the side lamp of the automobile was degreased with isopropyl alcohol. After drying, the surface of the glass tube of the lamp was coated with an acrylic comb block polymer, an alkanolamine, gold having a particle diameter of about 10 nm, and a gold colloid comprising an alcohol solvent (ethanol colloid, Au concentration 20%, Nippon Paint Co., Ltd.) And dried, and then fired at a temperature of 300 ° C. to obtain a gold layer having a thickness of 0.02 μm.
Next, a sol composed of 20 wt% of an organosiloxane condensate serving as a silica (SiO 2 ) precursor, 55 wt% of 2-propanol, 15 wt% of methanol, and 10 wt% of propylene glycol methyl ether is applied on the 0.02 μm gold layer. Then, the solvent was evaporated to form a gel, which was then sintered at 300 ° C. to form a 0.1 μm thick transparent protective film.
A thin gold layer and a transparent protective coating were formed on the surface of the glass tube. When the lamp was turned on by passing an electric current, a reddish pearl color was observed.
Almost no discoloration after 100 hours and after 500 hours.
[0011]
(Example 3)
The surface of the glass tube of the side lamp of the automobile was degreased with isopropyl alcohol. After drying, the surface of the glass tube of the lamp was treated with a silver colloid (AgE-001, Ag concentration 17%, manufactured by Nippon Paint Co., Ltd.) composed of an acrylic comb block polymer, alkanolamine, silver having a particle diameter of about 10 nm, and an alcohol solvent. ), Dried and then calcined at a temperature of 300 ° C. to obtain a silver layer having a slightly darkened surface but a thickness of 0.02 μm.
Next, Al powder (53%) was added to a sol composed of 20% by weight of a zirconia-modified organosiloxane condensate serving as a silica (SiO 2 ) -zirconia (ZrO 2 ) precursor, 55% by weight of 2-propanol, 15% by weight of methanol, and 10% by weight of propylene glycol methyl ether. -150 μm, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added at 2% based on the mass of the sol, and the mixture was stirred uniformly. The Al powder-added sol was applied on the 0.02 μm silver layer, the solvent was evaporated to a gel, and sintered at 300 ° C. to form a 0.1 μm thick transparent protective film. The darkened surface became silvery white.
When the lamp was turned on by passing an electric current, a pearl color of a silver-white color was observed.
Almost no discoloration after 100 hours and after 500 hours.
[0012]
【The invention's effect】
The colored lamp of the present invention not only can be manufactured in large quantities, but also emits a variety of pearlescent lights at the time of lighting by changing the metal colloid. A metal-colored lamp was obtained.
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