JP2683568B2 - フロスト調着色ガラス用発色剤 - Google Patents

フロスト調着色ガラス用発色剤

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JP2683568B2 JP5228196A JP22819693A JP2683568B2 JP 2683568 B2 JP2683568 B2 JP 2683568B2 JP 5228196 A JP5228196 A JP 5228196A JP 22819693 A JP22819693 A JP 22819693A JP 2683568 B2 JP2683568 B2 JP 2683568B2
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    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はフロスト調着色ガラス用
発色剤に係り、詳しくはガラスの表面にすりガラス状の
着色ができるフロスト調着色ガラス用発色剤に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ガラス基板の表面を着色する場
合、ガラス粉と着色剤との混合物をガラス基板の表面に
印刷して塗布した後、これを焼成して着色する方法がよ
く行われていた。また、金コロイドによる発色を行うた
め、塩化金酸の水溶液をガラス粉と混合し、この混合し
た発色剤を800°C以上の温度で焼成して金イオンを
還元し、更にこれを800°C以上の温度で熱処理して
還元された金原子をコロイド粒子まで成長させることに
よって着色させていた。尚、この方法において800°
C以下の熱処理温度では、金を粒成長させることができ
ないため、金コロイド発色は困難であった。一方、ガラ
ス表面を酸処理あるいはサンドブラストによりエッチン
グしてフロスト調と呼ばれるすりガラス状に加工するこ
とは、従来よりよく行われている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の方法で
フロスト調の着色ガラスを得るためには、表面をエッチ
ングしなければならないためにデザインが限定され、ま
た非常に複雑な工程を必要としていた。また、ガラス発
色剤を用いてフロスト調を得る場合は、発色剤を塗布し
たガラス基材の軟化による変形を回避するために、現実
には800°C以下の温度で焼成し、更に着色後にエッ
チングが必要であった。このため、金コロイドによる発
色を得ることが実質的に困難であった。更に、金コロイ
ドを用いずに赤系統の色を出す場合には、使用する無機
顔料がCd,Crを含むために実用化できない問題があ
った。本発明はこのような問題点を改善するものであ
り、焼成温度を低温にして様々な色調のフロスト調着色
ガラスを得ることができる発色剤を提供することを目的
とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明の特徴とす
るところは、少なくとも超微粒子化したAu,Pt,P
d,Rh,Agから選ばれた貴金属の超微粒子を高分子
内に凝集させることなく分散させて得られた高分子複合
物と、セラミックス粉と、ガラス粉と、バインダー樹脂
と、そして有機溶剤とからなるフロスト調着色ガラス用
発色剤にある。そして、このフロスト調着色ガラス用発
色剤には、前記5成分以外に貴金属の超微粒子をガラス
中に固定する有機金属化合物からなる固定剤を含有して
もよい。更に、この発色剤には、上記セラミックス粉と
は異なるSiO2 を含有させてもよい。
【0005】ここで使用する高分子複合物は、熱力学的
に非平衡化した高分子層を作製し、この高分子層の表面
にAu,Pt,Pd,Rh,Agから選ばれた貴金属を
密着した後、上記高分子層を加熱して高分子層を安定化
させることで該貴金属から粒径が1〜50nmの超微粒
子化した貴金属を高分子内に凝集させることなく分散さ
せて得られたものである。
【0006】 即ち、本発明のフロスト調着色ガラス用
発色剤は、基本的に少なくとも貴金属を高分子内に凝集
させることなく分散させて得られた高分子複合物と、フ
ロストの色調を変えるSiOを含まないセラミックス
粉、ガラス粉、バインダー樹脂とが有機溶剤によって均
一に分散したペースト状のものである。また、貴金属の
超微粒子をガラス中に固定する有機金属化合物からなる
固定剤を含めることもできる。しかも、上記基本的な材
料に、着色した膜の強度を保持し、また膜の透明性を与
えるために、上記セラミックス粉とは異なるSiO
含めることもできる。
【0007】まず、上記高分子複合物を得る場合におい
て、高分子層を熱力学的に非平衡化した状態に成形する
必要がある。具体的には、これは高分子を真空中で加熱
して融解し蒸発させて基板の上に高分子層を固化する真
空蒸着方法、あるいは高分子を融解温度以上で融解し、
この状態のまま直ちに液体窒素等に投入して急冷し、基
板の上に高分子層を付着させる融解急冷固化方法などが
ある。
【0008】そのうち真空蒸着方法の場合には、通常の
真空蒸着装置を使用して10-4〜10-6Torrの真空
度、蒸着速度0.1〜100μm/分、好ましくは0.
5〜5μm/分で、ガラス等の基板の上に高分子層を得
ることができる。融解急冷固化方法では、高分子を融解
し、該高分子固有の臨界冷却速度以上の速度で冷却して
高分子層を得る。このようにして得られた高分子層は熱
力学的に不安定な非平衡化した状態におかれ、時間の経
過につれて平衡状態へ移行する。
【0009】本発明で使用する高分子は、例えばナイロ
ン6、ナイロン66、ナイロン11、ナイロン12、ナ
イロン69、ポリエチレンテレフタレート(PET)、
ポリビニルアルコール、ポリフェニレンスルフィド(P
PS)、ポリスチレン(PS)、ポリカーボネート、ポ
リメチルメタクリレート等であって、分子凝集エネルギ
ーとして2000cal/mol以上有するものが好ま
しい。この高分子は、通常言われている結晶性高分子や
非晶性高分子も含む。尚、分子凝集エネルギーについて
は、日本化学会編 化学便覧応用編(1974年発行)
の第890頁に詳細に定義されている。
【0010】続いて、前記熱力学的に非平衡化した高分
子層は、その表面に貴金属層を密着させる工程へと移さ
れる。この工程では真空蒸着装置によって貴金属を高分
子層に蒸着させるか、もしくは貴金属箔、貴金属板を直
接高分子層に密着させる等の方法で貴金属層を高分子層
に積層させる。その貴金属としてはAu(金)、Pt
(白金)、Pd(パラジウム)、Rh(ロジウム)、A
g(銀)等である。
【0011】上記貴金属層と高分子層とが密着した複合
物を、高分子のガラス転移点以上、流動温度以下の温度
で加熱して高分子層を安定状態へ移行させる。その結
果、貴金属層の金属は、100nm以下で、1〜10n
mの領域に粒子径分布の最大をもつ貴金属の超微粒子と
なって高分子層内へ拡散浸透し、この状態は高分子層が
完全に安定するまで続き、高分子層に付着している貴金
属層はその厚さも減少して最終的に無くなる。上記超微
粒子は凝集することなく高分子層内に分布している。こ
の場合、超微粒子の含有量は0.01〜80重量%であ
るが、この含有量は高分子層の作製条件を変えたり、貴
金属層の厚みを変えることによって調節ができる。
【0012】尚、本発明では、高分子複合物の製造方法
は上記の方法だけでなく、例えば溶融気化法に属する気
相法、沈殿法に属する液相法、固相法、分散法で貴金属
超微粒子を作製し、この超微粒子を溶液あるいは融液か
らなる高分子と機械的に混合する方法、あるいは高分子
と貴金属とを同時に蒸発させ、気相中で混合する方法等
がある。
【0013】得られた高分子複合物は、メタクレゾー
ル、ジメチルホルムアミド、シクロヘキサン、ギ酸等の
有機溶剤からなる溶媒に混合し溶解させ、超微粒子を均
一に分散させた超微粒子分散ペーストにする。超微粒子
は粒径が小さく高分子との相互作用が存在するためにペ
ースト中で高分子との分離、沈澱および超微粒子同志の
凝集が生じない。
【0014】本発明で使用するセラミックス粉は、Al
N,Al2 3 ,Si3 4 ,ZrO,Y2 3 ,B
N,あるいは特に紫外線や赤外線を遮断する場合にはC
uCl2 ,TiO2 ,ZnO,CuS等であり、その添
加量は0.01〜50重量%、好ましくは0.1〜30
重量%である。
【0015】上記ガラス粉は、軟化点が300°C以上
で、粉径はスクリーン印刷時のスクリーン孔径、パター
ン精度等の印刷条件によって決定され、特に制限はな
い。具体的には、硼硅酸ガラス、鉛ガラス、酸化スズ−
リン酸系ガラス等がある。上記ガラス粉は膜の強度を高
めるバインダーだけでなく、化学的な耐久性を向上させ
る。この添加量は20重量%以上であり、特に制限され
ない。
【0016】上記バインダー樹脂としては、比較的低温
で分解するもので、例えばニトロセルロース、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、ポリオキシメチレン等のポリエーテル類、ポ
リブタジエン、ポリイソプレン等のポリビニル類、ポリ
ブチルアクリレート、ポリメチルアクリレート等のアク
リレート類等である。
【0017】また、本発明で使用する固定剤は、例えば
Al,Si,Ti,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,C
u,Y,Zr,Nb,In,Sn,Sb等のエトキシ
ド、プロポキシド等のアルコキシド類、ナフテン酸塩、
酢酸塩等の有機酸塩類、アセチルアセトン錯塩、オキシ
ン錯塩等の有機錯塩類を用いること、また予めこれらの
元素を含めたガラス粉を用いることにより本発明の目的
は達成される。
【0018】特に、金の超微粒子を含む高分子複合物と
上記有機金属化合物とを組み合わせて得られた発色剤を
焼成すると、得られた色調はSiを含む有機金属化合物
において赤色、Cuを含む有機金属化合物においてピン
ク色、Tiを含む有機金属化合物において青色、Feを
含む有機金属化合物において緑色、Coを含む有機金属
化合物において灰色、Zrを含む有機金属化合物におい
て青色、Niを含む有機金属化合物において青色にな
る。この添加量は特に限定されないが、貴金属微粒子に
対するモル比で0.1以上を必要とする。
【0019】 また、本発明では、着色した膜の強度を
保持し、また膜の透明性を調整するために、上記セラミ
ックス粉とは異なるSiOの粉末を含めることもでき
る。その添加量は0.01〜50重量%、好ましくは
0.1〜20重量%である。
【0020】そして、本発明で使用する有機溶剤は、高
分子複合物、セラミックス粉、ガラス粉、バインダー樹
脂、あるいは固定剤の種類によって選択されるが、具体
的にはメタクレゾール、ジメチルホルムアミド、カルビ
トール、ターピノール、ジアセトンアルコール、トリエ
チレングリコール、パラキシレン等の高沸点溶剤が発色
剤をガラス基板上に印刷するうえで好ましい。
【0021】上記発色剤は高分子複合物に他の添加剤を
同時に有機溶剤と混合し、良く攪拌してペースト状にし
たり、また分離して有機溶剤と混合し、これを良く攪拌
してペースト状にすることも可能である。
【0022】このように作製されたペースト状の発色剤
は、例えばガラス板等の基板上にスクリーン印刷され
る。この印刷手順は、水平に置かれたスクリーン(例え
ば、ポリエステル平織物、255メッシュ)の下に、数
ミリメートルの間隔をもたせて印刷基板(ガラス)を設
置する。このスクリーンの上に上記発色剤をのせた後、
スキージーを用いてスクリーン全面に発色剤を広げる。
この時には、スクリーンと印刷基板とは間隔を有してい
る。続いて、スクリーンが印刷基板に接触する程度にス
キージーでスクリーンを押さえ付けて移動させ、印刷を
する。以後これを繰り返す。
【0023】
【作用】本発明の発色剤においては、Au,Pt,P
d,Rh,Agから選ばれた貴金属の超微粒子を分散さ
せて得られた高分子複合物、セラミックス粉、ガラス
粉、バインダー樹脂を有機溶剤と混合攪拌して得られた
ペースト状の物であり、これをガラス等の基板に付着さ
せて焼成すると、低温焼成が可能になってガラス基板や
焼成膜は内部歪みが発生しにくくなり、融解していない
セラミックス粉による光の散乱によってすりガラス状の
フロストを得ることができ、またセラミックス粉によっ
て種々の色調のフロスト調着色ガラスを得ることができ
る。また、本発明の発色剤では固定剤が超微粒子同志を
凝集させてその中に固定させるために目的とする着色が
可能になり、強度を有する焼成膜が形成される。そし
て、前記セラミックス粉とは異なるSiO2 を添加する
ことによって、着色した膜の強度を保持し、また膜の透
明性を与えることができる。
【0024】
【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。 実施例、比較例 真空蒸着装置を用いて、ナイロン11のポリマーペレッ
ト5gをタングステンボード中に入れ、10-6Torr
に減圧する。次いで、電圧を印加してタングステンボー
ドを真空中で加熱してポリマーを融解させ、取り付け台
の上部に設置した基板(ガラス板)上に、10-4〜10
-6Torrの真空度で約1μm/分の速度で厚さ約5μ
mの蒸着膜の高分子層を得た。この高分子層の分子量は
前記ポリマーペレットの1/2〜1/10程度になって
いる。
【0025】更に、金チップをタングステンボード中に
入れて加熱融解して10-4〜10-6Torrの真空度で
蒸着を行って高分子層の上に金蒸着膜を付着させた。こ
れを真空蒸着装置から取り出し、120°Cに保持した
恒温槽中に10分間放置して複合物を得た。その結果、
この高分子複合物には金が約25重量%含有し、その平
均粒径は5nmであった。得られた高分子複合物とメタ
クレゾールとを重量比1:2で混合して、高分子複合物
溶液を作製した。
【0026】次に、固定剤としてニッケルアセチルアセ
トンをメタクレゾールに重量比3:17で溶解した溶
液、ガラス粉(ソーダガラス)、セラミックス粉、Si
2 粉、印刷用バインダー樹脂としてエチルセルロース
とターピノールとを重量比3:37で混合した溶液を用
意した。
【0027】そして、前記高分子複合物溶液に、固定剤
溶液、ガラス粉、セラミックス粉、SiO2 粉、印刷用
バインダー樹脂溶液とを混合して発色剤を得た。これら
の発色剤の組成比は表1に示す。
【0028】上記発色剤を前述のスクリーン印刷によっ
てガラス基板上に印刷し、これを120°Cにて10分
間乾燥した後、650°Cで焼成し、焼成膜をもつガラ
ス基板を得た。焼成膜の特性を表1に示す。尚、フロス
ト調の評価は肉眼で行い、またヘーズ率(濁度)は工業
用水試験法JIS K0101に準じて算出した。
【0029】
【表1】
【0030】この結果、発色剤を用いたスクリーン印刷
により、低温焼成でしかもセラミックス粉の種類によっ
て様々な色調を有するフロスト調の着色ガラスを作製す
ることができた。更に、SiO2 粉を添加することによ
って、小さいヘーズ率の半透明になった着色ガラスも得
られることが判る。
【0031】
【発明の効果】以上のように本発明の発色剤では、貴金
属の超微粒子を分散させて得られた高分子複合物、セラ
ミックス粉、ガラス粉、バインダー樹脂を有機溶剤と混
合攪拌して得られたペースト状の物であり、これをガラ
ス等の基板に付着させて焼成すると、低温焼成が可能に
なってガラス基板や焼成膜は内部歪みが発生しにくくな
り、融解しないセラミックス粉による光の散乱によって
様々な色調を有するフロスト調着色ガラスを得ることが
できるばかりか、本発明の発色剤では固定剤が超微粒子
同志を凝集させてその中に固定させるために目的とする
着色が可能になり、強度を有する焼成膜を形成すること
ができる。また、スクリーン印刷が可能なために各種の
デザインをガラス上に描くことも可能となる。更に、前
記セラミックス粉とは異なるSiO2 を添加することに
よって、焼成膜の強度を保持し、また膜の透明性を与え
ることもできる。
フロントページの続き 審査官 雨宮 弘治 (56)参考文献 特開 平7−25642(JP,A) 特開 平7−25641(JP,A)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも超微粒子化したAu,Pt,
    Pd,Rh,Agから選ばれた貴金属の超微粒子を高分
    子内に凝集させることなく分散させて得られた高分子複
    合物と、セラミックス粉と、ガラス粉と、バインダー樹
    脂と、有機溶剤とからなることを特徴とするフロスト調
    着色ガラス用発色剤。
  2. 【請求項2】 上記貴金属の超微粒子をガラス中に固定
    する有機金属化合物からなる固定剤を含有させた請求項
    1記載のフロスト調着色ガラス用発色剤。
  3. 【請求項3】 上記セラミックス粉とは異なるSiO2
    を含有させた請求項1または請求項2記載のフロスト調
    着色ガラス用発色剤。
  4. 【請求項4】 高分子複合物が、熱力学的に非平衡化し
    た高分子層を作製し、この高分子層の表面にAu,P
    t,Pd,Rh,Agから選ばれた貴金属を密着した
    後、上記高分子層を加熱して高分子層を安定化させるこ
    とで該貴金属から超微粒子化した貴金属の超微粒子を高
    分子内に凝集させることなく分散させて得られたもので
    ある請求項1記載のフロスト調着色ガラス用発色剤。
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