JP2871032B2 - 着色被覆物 - Google Patents

着色被覆物

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JP2871032B2 JP2208863A JP20886390A JP2871032B2 JP 2871032 B2 JP2871032 B2 JP 2871032B2 JP 2208863 A JP2208863 A JP 2208863A JP 20886390 A JP20886390 A JP 20886390A JP 2871032 B2 JP2871032 B2 JP 2871032B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は基体表面に着色層を形成して成る着色被覆物
に関し、更に詳しくは有機着色剤を含有する二酸化珪素
被膜で被覆された粉粒体を、透明な分散媒中に分散した
後、基体表面に塗布して成る着色被覆物に関する。
〔従来の技術〕
今日、ガラス、セラミックス、プラスチック、金属な
ど、あらゆる材料分野で着色処理は極めて重要な要素技
術となりつつある。これらの多くは着色による基体の装
飾効果の向上、情報表示、フィルターまたはミラーなど
の光学部品、あるいは感熱、感光などの機能性材料等へ
の応用を目的としたもので、その着色処理技術も極めて
多岐にわたっている。
例えば、ガラスを見てもガラスの原料への無機着色剤
への添加、ガラス表面層に金属コロイドを分散したも
の、低融点着色ガラスの塗布、酸化物あるいは金属の薄
膜の吸収、反射を利用したもの、セラミックカラーペイ
ントなど極めて多くの着色技術が試みられてきた。しか
しながら、これら、無機材料を用いた着色技術には、色
の種類が少ない、色の鮮さに欠けるなどの問題があり、
特に色の特質を重要視する用途では有機着色剤に依らざ
るを得ない場合が少くなかった。
これに対し有機顔料は色の種類の豊富さ、色彩などの
特徴はあるものの、多くがタール色素であり、皮膚障
害、発ガン性、変異原性など人体への安全面の問題か
ら、その使用については法律的に厳しい規制が設けら
れ、実用上大きな制約があった。
一方、プラスチック材料の着色処理においても、基体
中に無機顔料、有機色素を混入する方法が試みられてき
たが、ガラス基体の場合と同様の問題が見られ、実用上
少なからぬ制約となっていた。
かかる着色技術の問題点を考え、本発明者らは先願特
許にて、有機着色剤を含む二酸化珪素膜で基体表面を被
覆する方法を提供した。この方法は二酸化珪素の過飽和
状態となった珪弗化水素酸水溶液に有機着色剤を添加し
て成る処理液と基体を接触させることで、その基体表面
に有機着色剤を含む二酸化珪素膜を形成させることから
成る。
この改良された方法によれば、有機着色剤の色の種類
の豊富さ、色の鮮さを利用しつつ、二酸化珪素マトリッ
クスにより有機着色剤の耐久性、安全性の問題が大巾に
改善される。
しかしながら、この方法に於いても特に着色度の濃い
用途、カラーフィルター、レーザーシールドガラスなど
では厚い膜厚が必要となり、膜形成に長時間を有すると
の欠点があった。例えば、マラカイトグリーンを含む二
酸化珪素被膜をガラス表面に形成する場合、吸収極大波
長615nmでの透過率を20%にするためには、マラカイト
グリーンを最大濃度10-1mol/l含む二酸化珪素膜におい
ても、2.4ミクロンの膜厚が必要で、成膜速度500Å/Hを
考えると48時間もの膜形成時間が必要であった。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明者らは、かかる着色技術の問題点に鑑み、鋭意
研究の結果、有機着色剤を含有する二酸化珪素被覆で被
覆された粉粒体を、透明な分散媒中に分散した後、基体
表面に塗布することで、有機着色剤の特徴すなわち豊富
な色の種類、色の鮮やかさ等を維持しつつ無機顔料並の
安定性、安全性が確保でき、かつ膜厚形成も容易な着色
技術が実現できることを見出した。
〔問題点を解決する手段〕
本発明では、先ず有機染料、顔料などの有機着色剤を
含む二酸化珪素被覆で粉粒体表面を被覆することから始
める。
被覆の方法としては、二酸化珪素を過飽和に含む珪弗
化水素酸の水溶液に染料、顔料などの有機着色剤を添加
して成る処理液と粉粒体を接触させることで、該粉粒体
表面に有機着色剤を含有する二酸化珪素被膜を形成させ
ることを利用するものである。この場合、二酸化珪素を
過飽和に含む珪弗化水素酸の水溶液は、珪弗化水素酸の
水溶液に二酸化珪素を飽和した溶液にホウ酸、アンモニ
ア水、金属ハライドあるいは水素よりもイオン化傾向の
大きい金属を添加することによって得られる。あるいは
低温の珪弗化水素酸の水溶液に二酸化珪素を添加した
後、該溶液の温度を上昇させること(温度差法)によっ
ても得られる。有機着色剤の添加は、水溶性のものであ
れば、直接処理液に添加することができ、水に不溶のも
のであってもエタノールなど水溶性有機溶媒中に溶解さ
せた後、処理液に添加することもできる。また、添加の
仕方は、珪弗化水素酸の二酸化珪素飽和溶液に有機着色
剤を加えてもよく、二酸化珪素を過飽和に含む状態とし
た後の溶液に添加してもよい。
条件的には珪弗化水素酸の濃度は1.0モル/l以上、望
ましくは1.5〜3.0モル/lが使われる。また、粉粒体を接
触させる時の処理液の温度は15〜60℃望ましくは25〜40
℃であり、温度差法では通常10℃以下の温度で二酸化珪
素を飽和させ、20℃以上、好ましくは40〜60℃の温度で
処理液と粉粒体を接触させる。接触の方法は、一般的に
は処理液の中に粉粒体を分散、攪拌する方法がとられ
る。
第1図は、本発明で使用した着色剤含有被膜付粉粒体
の製造装置を示す概要図である。着色剤を含み、かつ二
酸化珪素の過飽和状態にある珪弗化水素酸の水溶液5が
内槽4に満たされている。
その外側に外槽1が設けられ、外槽内には水2が満た
され、電熱ヒーター3にて一定温度が維持される。これ
によって、内槽4中の処理液5も所定温度が保たれる。
攪拌機7により温度分布の均一がはかられる。処理液中
に粉粒体を分散せしめ、一定時間経過後に取出して着色
剤含有二酸化珪素被膜を持つ粉粒体を得ることができ
る。
有機着色剤としては、染料、顔料などがあげられ例え
ば、マラカイト グリーン、ビクトリア ブルー BH、
ビクトリア ピュアー ブルー BOH、メチル バイオ
レット ピュアー SP、カチロン レッド T−BLH、
カチロン レッド GTLH、カチロン ブルー T−BL
H、カチロン イエロー T−RLH、カチロン イエロー
7GLH、カチロン ブリリアント フラビン 10GFH、
カチロン ブラック MH、カチロン ブラック CD−BL
H、カチロン ブラック SH(以上 保土谷化学製)。
アリザリン アストール、ローダミン 6G、ローダミン
B、スルホローダミン B、アクリジン レッド、フ
ルオレセイン、2,5−ジフェニルオキサゾール、1,4−ビ
ス[2−(5−フェニルオキサゾリル)]ベンゼン(以
上 東京化成製)。カヤシル イエロー GG、カヤシル
ローダミン FB、ブルー 5P、レッド 21P、レッド
3P、グリーン 10P、TG−21(以上 日本化薬製)。N
H−125、NK−78、NK−123、NK−683、NK−1144、NK−13
31(以上 日本感光色素研究所製)。クマリン 504、
クマリン 521、 クマリン 523、クマリン 525、ク
マリン 535、クマリン 540A、フルオロール 555(以
上EXCITON CHEMICAL製)。ローダミン 123、ローダミ
ン 116、ローダミン110、ローダミン19、クマリン 6
(以上 コダック製)。PSD−HR、PSD−O(以上 日本
曹達製)。ダイヤセリトン ファスト レッド R(三
菱化成製)。TPP(同仁化学研究所製)。2−(1−ナ
フチル)−5−フェニルオキサゾール(Lancaster Synt
hesis製)。
一方、粉粒体としては、酸化チタン、酸化第二鉄、硫
酸バリウム、雲母など無機結晶から成るものでもよく、
ガラスビーズ、ガラスバルーン、フレークなど非晶質無
機材料から成るものでもよい。更には、ポリカーボネー
ト樹脂、アクリル樹脂など有機材料から成る粉粒体でも
よい。この場合、密着力のよい着色層を形成するために
は、有機粉粒体の表面をシランカップリング剤から成る
有機珪素化合物、それらの加水分解物およびコロイダル
シリカ等から成る群より選ばれた少なくとも1種の珪素
化合物で被覆した後、処理液中に浸漬、分散させ有機着
色剤含有二酸化珪素被膜を形成することが望ましい。
透明な分散媒としてはSi,Al,Ti,Zr,Sn,In,Zn,Niを含
む化合物の一群から選ばれた1種を含む、あるいは2種
以上を混合して含む、溶液あるいは硬化性プラスチック
液が用いられる。前者の金属化合物の溶液としては、一
般的には金属アルコール、金属アシレート、金属錯体な
どの有機金属化合物や、これらを加水分解して得られる
金属水酸化物あるいは金属酸化物の水和物などのコロイ
ドを含む溶液が用いられる。これらの分散媒に先の有機
着色剤を含む二酸化珪素被膜被覆粉粒体を分散した溶液
を、ガラス、プラスチック、セラミックス、金属などの
基体に塗布した後、乾燥することで一般には着色被覆が
できる。塗布方法としてはディッピング、スピンコー
ト、ロールコート、フローコート、スクリーンプリント
など極く一般的な方法が適用できる。
一方、硬化性プラスチックの場合も、先の塗布方法で
塗布した後、添加剤による硬化あるいは熱硬化、紫外線
硬化などで硬化させ得るような溶液が用いられる。
透明分散媒への着色粉粒体の濃度や塗布後の膜厚は、
用途によって適当に決めればよい。この場合、粉粒体の
大きさによっては、先の塗膜の外観が乱反射したり、正
反射になったりするため、用途によって適当な大きさを
選ぶ必要がある。クリヤーな外観とするためには、粉粒
体の大きさは一般には0.1ミクロン以下の大きさがよ
く、乱反射の外観が必要な場合は、その程度に応じ、0.
2ミクロン以上の大きさの粉粒体を使い分けることが望
ましい。以下に本発明の実施例をもって説明する。
〔実施例1〕 第1図に示す装置により、平均径0.2ミクロンのSiO2
微粒子の表面にローダミンBを含む厚さ1800ÅのSiO2
を形成し、赤色のSiO2微粒子を得た。
この時のSiO2膜中のローダミンBの濃度は、モル吸光
係数の値から、10-1mol/lであった。次いでこの微粒子
をSiO2被膜用液(東京応化製商品名OCD,SiO211%)中に
重量比で10%添加、混合、撹拌した後、スピンコート法
で5cm×10cm(厚さ1.1mm)のガラス表面に塗布し、150
℃で30分間焼成した。焼成後の膜厚はタリステップの測
定では6200Åであった。このようにして赤色に着色した
ガラスを得た。第2図にその分光スペクトルを示す。こ
の時の膜硬度は鉛筆硬度で7Hであり、充分実用に耐える
ものであった。
〔実施例2〕 第1図に示す装置により、平均径0.2ミクロンのTiO2
微粒子の表面にマラカイトグリーンを含む厚さ3100Åの
SiO2膜を形成し、緑色の着色TiO2微粒子を得た。
この時のSiO2膜中のマラカイトグリーンの濃度は1 mo
l/lであった。次いでこの微粒子をTiO2被膜用液(日板
研究製)に10%(重量比)添加、混合、攪拌した後、デ
ィッピング法で5cm×10cm(厚さ1.1mm)のガラス表面に
塗布し、120℃で30分間焼成した。焼成後の膜厚は1.0ミ
クロンであった。このようにして緑色に着色したガラス
を得た。この時の膜硬度は鉛筆硬度で5Hであり、充分実
用に耐えるものであった。
〔実施例3〕 第1図に示す装置により、厚さ1.0ミクロン、大きさ
5.5ミクロンのガラスフレーク表面にブルー5Pを含む厚
さ3400ÅのSiO2膜を形成し、青色のガラスフレークを得
た。
この時のSiO2膜中のブルー5Pの濃度は10-2mol/lであ
った。次いでこの着色ガラスフレークをアクリル樹脂
(PMMA)液中に重量比で2%添加、混合、攪拌した後、
アプリケータで5cm×10cm(厚さ1.1mm)のガラス表面に
塗布し、70℃で30分間焼成した。焼成後の膜厚は36ミク
ロンであった。このようにして青色のガラスを得た。第
3図にその吸収スペクトルを示す。
この時の膜硬度は鉛筆硬度で1Hであり、ほぼ実用に耐
えるものであった。
【図面の簡単な説明】
第1図は着色剤含有被膜付くの粉粒体を製造する装置の
概要図である。第2図はローダミンB含有SiO2膜が被覆
されたSiO2微粒子を用いた実施例の分光スペクトルを示
す。第3図はブルー5P含有SiO2膜が被覆されたガラスフ
レークを用いた実施例の分光スペクトルを示す。 1……外槽 2……水 3……電熱ヒーター 4……内槽 5……処理液 6……粉粒体 7……攪拌機
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C09D 7/12 C09D 7/12 A 133/12 133/12 // C03C 17/02 C03C 17/02 17/32 17/32 Z (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C09D 7/12 C09D 3/00 - 3/08

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】有機着色剤を含有する二酸化珪素被膜で被
    覆された粉粒体を、透明な分散媒中に分散した後、基体
    上に塗布して成る着色被覆物。
  2. 【請求項2】有機着色剤が染料・顔料であることを特徴
    とする特許請求の範囲第一項に記載の着色被覆物。
  3. 【請求項3】有機着色剤を含有する二酸化珪素被膜が二
    酸化珪素の過飽和状態となった珪弗化水素酸水溶液に染
    料・顔料など有機着色剤を添加して成る処理液と、粉粒
    体を接触させることで該粉粒体表面に形成されることを
    特徴とする特許請求の範囲第1項乃至第2項に記載の着
    色被覆物。
  4. 【請求項4】粉粒体が結晶質または非晶質の無機材料で
    あることを特徴とする特許請求の範囲第1項乃至第3項
    に記載の着色被覆物。
  5. 【請求項5】粉粒体が有機材料から成ることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項乃至第3項に記載の着色被覆
    物。
  6. 【請求項6】透明な分散媒がSi,Al,Ti,Zr,Sn,In,Zn,Ni
    を含む化合物の一群から選ばれた1種を含む、あるいは
    2種以上を混合して含む、溶液から成る特許請求の範囲
    第1項乃至第5項に記載の着色被覆物。
  7. 【請求項7】透明な分散媒が添加剤、熱、光により硬化
    するプラスチックであることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項乃至第5項に記載の着色被覆物。
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WO2005075369A1 (ja) * 2004-02-09 2005-08-18 Nippon Sheet Glass Co., Ltd. ガラス物品及びガラス物品表面の表示形成方法
DE102006017109A1 (de) * 2006-04-10 2007-10-11 Lanxess Deutschland Gmbh Verfahren zur Herstellung von Pigmentgranulaten und deren Verwendung

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