JP2007167814A

JP2007167814A - 機能性被膜形成ガラス基材の製法

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Publication number: JP2007167814A
Application number: JP2005372559A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Hirugawa; 雅浩晝河; Haruki Kuramasu; 春喜倉増
Original assignee: Central Glass Co Ltd
Current assignee: Central Glass Co Ltd
Priority date: 2005-12-26
Filing date: 2005-12-26
Publication date: 2007-07-05

Abstract

【課題】額縁状の黒枠部が形成されたガラス面側に流動性液体を塗布して機能性被膜を均質に形成するための製法を提供する。
【解決手段】５〜３５μｍの厚みを有する額縁状の黒枠部が形成されたガラス基材の黒枠部形成面側に粘性が２ｍＰａ・ｓ以上の流動性液体を塗布して、可視光透過性の機能性被膜を形成する工程を有する機能性被膜形成ガラス基材の製法であり、流動性液体を塗布する際に黒枠部にマスキングテープを貼付して黒枠部とマスキングテープとの合計厚みを得られる被膜の中心部厚みの３倍以下とし、マスキングテープ接触部に前記合計厚みの０．９倍〜１．１倍厚みの液溜りを生じせしめること。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用窓として使用されるガラス基材に被膜を形成する方法に関し、前記ガラス基材にセラミックプリント等によって額縁状の黒枠部が形成されている場合の該黒枠部形成面側に親水性被膜、吸水性被膜、低反射被膜等の機能性被膜を均質に形成するための方法に関する。

一般に自動車用窓ガラスであるウィンドシールド（以下、ＷＳともいう）の車内面側周縁には、特許文献１に開示されるように、セラミックプリントによる額縁状の黒枠部が形成されている。この黒枠部の一部においては、ＷＳを車両本体に取り付けるための、ウレタン系樹脂等のシーラント等が塗工され、接着されて取り付けられる。そして近年では上記ＷＳの車内面側の透視部域に流動性液体の塗布によって機能性被膜を形成させることが提案されている。

しかしながら、流動性液体を塗布する際、流動性液体が前記のシーラントを設ける黒枠部に付着すると、付着した流動性液体に起因してシーラントとＷＳとの接着が不十分となることがある。このため、従来、シーラントを塗工する領域には、マスキングテープを貼付することで、この領域に流動性液体が触れることを防止する方法がある。前記黒枠部はいわば流動性液体の塗布不要部である。そして、塗布不要部に対して、塗布しない方法として、例えば、特許文献２及び３のように塗布不要部をマスキングする方法が提案されている。
特開２００１−３５４４４７号公報特開２０００−１３８１８５号公報特開２００１−１４９８４５号公報

上記ような黒枠部、すなわち塗布不要部に沿ってマスキングテープを貼付し、機能性被膜を形成するために流動性液体をスピンコート法等によってガラス基材全域に該液体を塗り広げて被膜を形成すると、被膜の黒枠部近傍部に透視歪みが生じやすくなる。特に流動性液体の粘性が２ｍＰａ・ｓ以上の場合に顕著となる。この種の像歪みの発生は、製品上の欠陥であるから、品質の低下をもたらす。特に基材がＷＳ用途であった場合、良好な視界の確保のためには、前記像歪みの発生は回避されなければならない。

本発明では、上記問題を考慮し、額縁状の黒枠部が形成されたガラス面側に流動性液体を塗布して親水性被膜、吸水性被膜、低反射被膜等の機能性被膜を均質に形成するための製法を提供することを課題とする。

本発明では、課題を解決する手段を見出すために、まず粘性が２ｍＰａ・ｓ以上の比較的粘性の高い流動性液体を、セラミックプリントによる額縁状の黒枠部が形成されたガラス面側に塗布するとどのような現象が生じるかの機構の解明することとした。

黒枠部が形成された基材に流動性液体を塗布すると、黒枠部の端面部に液溜りが発生する。そして、この液溜りが生じたまま、塗布された液体が乾燥し、その後被膜が形成される。被膜中のこの部分が他の部分よりも膜厚の厚いものとなり、結果的に透視像の歪みをもたらすものであることが判明した。

前記黒枠部は、塗布不要部なので、塗布されないようにマスキングテープが貼付されてから流動性液体が塗布される。そうすると黒枠部の厚みに加え、マスキングテープの厚みも加わるので、流動性液体の塗布時に黒枠部の端面部で生じうる液溜り量が増加する。かくして、黒枠部の端面部近傍に形成される被膜の膜厚とそれ以外の部の被膜での膜厚差が大きくなり、黒枠部近傍で透視歪みが大きい被膜が形成される。

以上が黒枠部に形成された基材の黒枠部形成側面に流動性液体を塗布して機能性被膜を形成させたときに被膜の黒枠部近傍部に透視歪みが生じやすくなる機構であることが判明した。

かくして、本発明では、透視歪みの原因となる流動性液体塗布時の上記ような液溜りの発生量を少なくする塗布条件を見出せば、被膜の黒枠部近傍部の透視歪みが解消するとの技術思想にたち、鋭意検討した結果、本発明をなすに至った。

すなわち本発明の機能性被膜形成ガラス基材の製法は、５〜３５μｍの厚みを有する額縁状の黒枠部が形成されたガラス基材の黒枠部形成面側に粘性が２ｍＰａ・ｓ以上の流動性液体を塗布して、可視光透過性の機能性被膜を形成する工程を有する機能性被膜形成ガラス基材の製法であり、前記流動性液体を塗布する際に前記黒枠部にマスキングテープを貼付して黒枠部とマスキングテープとの合計厚みを得られる被膜の中心部厚みの４倍以下とし、マスキングテープ接触部に前記合計厚みの０．９倍〜１．１倍厚みの液溜りを生じせしめることで、形成される被膜の縁部から被膜の中心方向１００ｍｍ内の領域での透視歪みの発生を抑制することを特徴とする。

額縁状の黒枠部が形成されたガラス面側に流動性液体を塗布する以上、流動性液体塗布時に黒枠部の端面部に液溜りの発生を抑制することが難しい。特に黒枠部の厚みが５〜３５μｍの厚みを有する場合には極めて困難である。従って、本発明では、ある程度の液溜りの発生を許容し、この液溜りの発生を抑制する塗布条件を検討した。その結果、流動性液体の塗布時に、黒枠部とマスキングテープとの合計厚みを得られる被膜の中心部厚みの３倍以下とし、且つマスキングテープ接触部に前記合計厚みの０．９倍〜１．１倍厚みの液溜りを生じせしめることで、形成される被膜の縁部から被膜の中心方向１００ｍｍ内の領域での透視歪みの発生が抑制される。

又、該上記透視歪みの発生する問題は、被膜の厚みが黒枠部の厚みと近い場合に特に顕著となる問題であるから、本発明の特に奏功せしめるために、形成される機能性被膜の中心部の厚みは、黒枠部の厚みの３倍以下、特には２倍以下とすることが好ましい。さらには、透視歪みの発生をより抑制するためには、黒枠部とマスキングテープとの合計厚みを得られる被膜の中心部厚みの２．８倍以下とすることが好ましい。

本発明での透視歪みは、ＪＩＳＲ３２１２（１９９８年）「自動車用安全ガラス試験方法」に準拠した方法で測定される。図２に、該ＪＩＳで紹介されている測定機器等の配置図の引用図を紹介する。投影機より複数の円形体を描写された映像がスクリーンに投影される。そして供試体を移動させたときにスクリーン上に投影される円形体の最大変形量と最小変形量を測定すること透視歪みが測定される。尚、スクリーンに投影される円形体の直径は、供試体のないで場合で８ｍｍとなるように設定される。

本発明は、形成される被膜の縁部から被膜の中心方向１００ｍｍ内の領域に生じうる透視歪みを対象としているので、該領域内を測定し、スクリーンに投影された円形体の直径の最大変形量を測定することで透視歪みが評価される。そして本発明では、該変形量が±７ｍｍ内、好ましくは±６ｍｍ内の場合に被膜の周辺部の透視歪みが抑制された機能性被膜形成ガラス基材として評価される。

本発明の流動性液体の塗布による機能性被膜形成ガラス基材の製法によれば、ガラス基材上の黒枠部と黒枠部上に貼付されるマスキングテープとの合計厚みを調整するだけで、被膜の黒枠近傍部の透視歪みが抑制された機能性被膜形成ガラス基材を生産でき、機能性被膜形成ガラス基材の生産効率の向上に奏功する。又、該機能性被膜形成ガラス基材は、黒枠部近傍部の被膜の透視歪みが抑制されたものであるから、ウィンドシールドへの適用に好ましいものである。

本発明では、機能性被膜形成ガラス基材は、基材に流動性液体を塗布する際に、額縁状の黒枠部上にマスキングテープを貼付し、流動性液体は黒枠部形成面側に塗布される。

流動性液体が塗布されるガラス基材には、主に自動車用窓ガラスであるウィンドシールド、バックウィンド、サイドウィンド、フロントベンチ、リアクォーター等に汎用的に使用されているクリアガラス品、グリーン、ブロンズ等の各種着色ガラス品、ＵＶ又はＩＲカットガラス等の機能性ガラス品、強化ガラス、合わせガラス等の安全ガラス品等の好適にはフロート法で製造される無機系のソーダケイ酸塩ガラス種が使用されうる。又、無機系のガラス以外にも、有機系ガラスとして使用されるポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などのプラスティックガラス種も使用されうる。

前記額縁状の黒枠は、その厚みが５〜３５μｍであり、その材料としては好適にはセラミックプリントで形成される。該セラミックプリントは、顔料粉末、ガラスフリット粉末、樹脂及び溶剤が混練されることで得られるセラミックペーストをスクリーン印刷等の手段でガラス基材表面に塗布し、その後焼成することで形成される。

前記顔料粉末には、酸化鉄、酸化銅、酸化クロム、酸化コバルト、酸化マンガン、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、クロム酸鉛、硫酸鉛、モリブデン酸鉛等から選ばれる１種または複数の材料を混合したものを使用できる。又、ガラスフリット粉末には、ＰｂＯ−ＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃系ガラス、Ｂｉ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃系ガラス、ＺｎＯ−ＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃系ガラス等のガラス基材に融着する温度が５００〜６５０℃の範囲にあるもので、線膨張係数が５０〜８５×１０^-7の範囲にあるものが好適に使用される。

前記樹脂としては、セルロース樹脂、アクリル樹脂、メタアクリル樹脂、ブチラール樹脂、ビニールピロリドン樹脂等の熱分解性のよい樹脂が好ましく使用できる。又、前記溶剤としては、パインオイル、α−ターピネオール、ブチルカルビトール、ブチルカルビトールアセテート、プロピレングライコール等が使用できる。

上記セラミックプリントによる黒枠以外に、熱硬化性合成樹脂と、顔料、染料とを含む調合物を塗布し、乾燥、加熱等することで形成される有機インクによる黒枠部も本発明では使用されうる。前記熱硬化合成樹脂としては、エポキシ樹脂、アクリルシリコン樹脂、アルキッド樹脂、ポリアミド樹脂、フッ素樹脂等を用いされうる。又、前記顔料としては、酸化鉄、酸化銅、酸化クロム、酸化コバルト、酸化マンガン、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、クロム酸鉛、硫酸鉛、モリブデン酸鉛等から選ばれる１種または複数の材料を混合したもの等が使用されうる。

前記染料としてはジオキサジン系、フタロシアニン系、アントラキノン系の有機物等を用いることができる。塗布のためにこの混合物をペースト状にするための媒体としては、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルなどの溶剤を用いることができる。又硬化反応促進剤として変性脂肪族ポリアミン樹脂、Ｎ−ブタノールなどを混合してもよい。

本発明の機能性被膜形成基材を製造するために使用されるマスキングテープの厚さは、黒枠部＋マスキングテープの合計厚み、得られる被膜の中心部厚みの４倍以下値より黒枠部厚みを減算した値とされなければならない。流動性液体塗布時の液溜り厚みを小さくするためには、マスキングテープの厚みが薄くなるほど好ましいが、基材上の黒枠部上に貼付する作業性を考慮すると、２０μｍ以上の厚みを有するものとすることが好ましい。

前記マスキングテープには、ポリオレフィン系フィルム、ポリエチレン系フィルム、ポリ塩化ビニルフィルム等を支持体としたものであり、粘着剤には、アクリル系粘着剤、合成ゴム系粘着剤を使用したものを使用できる。
機能性被膜形成ガラス基材を製造するためにガラス基材に塗布される流動性液体は、形成される機能性被膜に応じて選択される。例えば、機能性被膜が、吸水することで、防曇性の機能をもたらすものである場合、その防曇性は、膜厚の依存する傾向があるために、５〜６０μｍ、好適には、１０〜５０μｍの膜厚の被膜が形成される。

上記ように比較的厚い膜を得るために使用される流動性液体は、比較的粘性の高い液体が使用される必要があるので、本発明では流動性液体は、粘性が２ｍＰａ・ｓ以上ものが使用される。他方、該粘性は、高くなりすぎると、塗布が困難となり、生産性を低下させやすくなることから、該粘性は、１０ｍＰａ・ｓ以下とすることが好ましい。そして、流動性液体は、スピンコーティング、ディップコーティング、スプレーコーティング、ノズルフローコーティング等一般的な塗布方法でガラス基材に塗布される。

図１に流動性液体をガラス基材に塗布中の状態を説明する図を示す。ガラス基材１に塗布された流動性液体５は、黒枠部２及びマスキングテープ３の影響より液溜り部４が生じる。黒枠部２とマスキングテープ３との合計厚みを得られる被膜の中心部厚み（図１中では、部位６に相当）の３倍以下とし、流動性液体塗布時に生じる液溜り部４の厚みを黒枠部２とマスキングテープ３との合計厚みの０．９倍〜１．１倍厚みとする。

ガラス基材に流動性液体が塗布された後、マスキングテープ接触部に生じた液溜りを保持した状態で、塗布された液体を乾燥させ、その後、加熱することで、塗布された液体を硬化させることで、機能性被膜形成基材が得られる。前記した加熱条件は、流動性液体種によるが、例えば、５０〜１５０℃で加熱する等の手段が取られる。

１．ガラス基材の準備
正面視で図３に示される形状を有し、凹面側に厚さ１０μｍの額縁状の黒枠部が形成された実車ＷＳ用のガラス基材（８４０ｍｍ×１,３１０ｍｍ）を用意した。黒枠部に、厚さ４５μｍのマスキングフィルム（商品名「ＳＰＶ−４００Ｘ」日東電工製）を貼付した。

２．流動性液体の準備
防曇性の機能性被膜を形成するために、次の手順で、粘性が７ｍＰａ・ｓの流動性液体を準備した。

イソシアネート基を有するイソシアネートとして、ヘキサメチレンジイソシアネートのビューレットタイプポリイソシアネート（商品名「Ｎ３２００」住友バイエルウレタン製）を塗布剤Ａとした。

平均分子量１０００のポリエチレングリコール、及び平均分子量３０００のアクリルポリオールを５０重量％有する溶液（「デスモフェンＡ４５０ＭＰＡ／Ｘ」；住化バイエルウレタン社製）を準備し、ポリエチレングリコールとアクリルポリオールの重量比が「ポリエチレングリコール：アクリルポリオール＝６０：４０」となるように混合し、これを塗布剤Ｂとした。

塗布剤Ａのイソシアネート成分に存在するイソシアネート基の数を、塗布剤Ｂ中のポリオール成分に存在する水酸基の数に対して、１．６倍量となるように、１００ｇの塗布剤Ｂに対し、３３ｇの塗布剤Ａを添加混合し、ウレタン成分総量が３５重量％となるように塗布剤Ａ及び塗布剤Ｂの混合物に希釈溶媒として酢酸イソブチルを添加混合し、防曇性の機能を発揮する機能性被膜を形成するための流動性液体を調製した。

３．機能性被膜形成ガラス基材の作製
上記で準備されたガラス基材に上記で準備された流動性液体をスピンコート法で、凹面側全域に塗り広げた後、遠赤外線ヒーターにてガラス基材の表面温度を１００℃まで加熱、５分間乾燥させ、被膜の中心部の厚みが２０μｍの吸水性を有する機能性被膜を形成させ、防曇性の機能を有する機能性被膜形成基材を作製した。本実施例では、黒枠部＋マスキングテープの厚みは、形成された被膜の中心部厚みの２．７５倍であった。

尚、前記した黒枠部、及び被膜中心部の厚みは、高精度微細形状測定器（ＳＵＲＥＦＣＯＲＤＥＲ ET ４０００Ａ、小坂研究所製）で測定されたものである。
４．機能性被膜形成ガラス基材の評価
ＪＩＳＲ３２１２（１９９８年）に準拠した方法で、形成された被膜の縁部から被膜の中心方向１００ｍｍ内の領域での透視歪みを測定した。スクリーンに投影された円形体の直径の最大変形量は、６ｍｍ内であり、車両用ＷＳの使用に十分に使用できるものであった。

比較例

マスキングフィルムを厚さ５５μｍのもの（商品名「ＳＰＶ−Ｖ−４２０」日東電工製）とした以外は、実施例と同様の手順で機能性被膜形成基材を作製した。本比較例では、黒枠部＋マスキングテープの厚みは、形成された被膜の中心部厚みの３．２５倍であった。

得られた基材の黒枠部近傍を実施例と同様に評価したところ、スクリーンに投影された円形体の直径の最大変形量は、８ｍｍと大きく、又、目視での検査でも被膜での像歪みが観察された。

流動性液体をガラス基材に塗布中の状態を説明する図である。本発明での像歪みの測定のためのＪＩＳＲ３２１２（１９９８年）に規定される方法の概略図である。本発明の実施例で機能性被膜が形成されたガラス基材の正面を示す図である。

符号の説明

１ガラス基材
２額縁状の黒枠部
３マスキングテープ
４液溜り部
５ガラス基材１に塗布された流動性液体
６被膜の中心部の厚みを計測する部位

Claims

５〜３５μｍの厚みを有する額縁状の黒枠部が形成されたガラス基材の黒枠部形成面側に粘性が２ｍＰａ・ｓ以上の流動性液体を塗布して、被膜中心部の厚みが黒枠部の厚み以上である可視光透過性の機能性被膜を形成する工程を有する機能性被膜形成ガラス基材の製法であり、前記流動性液体を塗布する際に前記黒枠部にマスキングテープを貼付して黒枠部とマスキングテープとの合計厚みを得られる被膜の中心部厚みの３倍以下とし、マスキングテープ接触部に前記合計厚みの０．９倍〜１．１倍厚みの液溜りを生じせしめることで、形成される被膜の縁部から被膜の中心方向１００ｍｍ内の領域での透視歪みの発生を抑制することを特徴とする機能性被膜形成ガラス基材の製法。