JP4404275B2 - 防曇ガラスおよびその製造方法 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は表面が曇り難い防曇ガラスの製造方法に関し、特に、加熱工程を比較的低温で行うことができる防曇ガラスの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ガラスの表面温度が露点以下になった場合には、ガラス表面に微小な水滴が付着して曇りを生じる。例えば、自動車の窓、浴室の鏡などのガラス面に曇りが生じると視野が妨げられるため、窓や鏡としての機能が損なわれ、不快に感じたり、事故につながることもある。
【０００３】
ガラスの防曇に対する要求はその他にも広範な技術分野で存在し、これまでにも種々の防曇技術が提案されてきた。ガラス基材の表面に親水性皮膜を形成する方法は、ガラス基材の表面温度を高くする方法とともに一般に用いられている。親水性防曇皮膜形成法においては、界面活性剤や高分子ポリマーなどの有機防曇材と酸化チタンなどの無機防曇材を用いた皮膜が防曇材として一般に用いられる。
【０００４】
ガラス表面に形成する防曇皮膜は、堅く傷がつき難く耐摩耗性に優れる無機性防曇材で形成されることが好ましい。無機性防曇材を用いてガラスの表面に防曇皮膜を形成する従来技術として、例えば、特開平２−２９６７５１号公報には、ガラス表面上にテトラエチルシリケートとソーダーメチレートとを溶かしたエタノール溶液を塗布し、高温で加熱することにより、Na2OとSiO2を含んで成る皮膜を形成する方法が記載されている。ＷＯ９６／２９３７５号公報には、ガラス表面上にテトラエトキシチタンと塩酸とを溶かしたエタノール／水の溶液を塗布し、高温で加熱することによりTiO2を含んで成る皮膜を形成する方法が記載されている。
【０００５】
しかしながら、ガラス表面に無機性防曇材で成る防曇皮膜を形成するためには、一般に５００℃前後の高温で加熱する工程が必要である。上述の従来技術においても、いずれも５００℃以上の高温処理工程が記載されている。
【０００６】
特開平７−８４０２９号公報には、ガラス表面上に水ガラスと珪酸リチウムの混合水溶液を塗布し、１２０〜１４０℃で加熱処理してNa2O、SiO2、Li2Oを含んで成る防曇皮膜を形成する方法が記載されている。しかし、耐水性については、さらなる改善が望まれる。
【０００７】
したがって、例えば背面をクロム処理した鏡など耐熱性に劣るガラス基材などへは、これら従来法によっては無機性防曇材の皮膜を形成することは困難である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
無機性防曇材の皮膜を形成するために高温での加熱が必要となる理由は、用いる無機性防曇材の成膜温度が高いことである。したがって、従来の無機性防曇材が有する防曇性、耐水性および耐摩耗性を保持しながら成膜温度が低い無機性防曇材を開発し、ガラス基材の表面上にこれを用いて無機性防曇材の皮膜を形成することが本発明の目的である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明はガラス基材の表面に水ガラス（ＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏモル比２．８〜３．４）とホウ酸と水とを含む防曇性コーティング水溶液を塗布して被覆層を形成する工程；および該被覆層を乾燥加熱する工程；を包含する防曇ガラスの製造方法を提供するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明で用いるのに特に好ましいガラス基材は比較的耐熱性に劣るガラス基材である。耐熱温度が、一般には１５０〜３００℃のガラス基材が好ましい。具体的には背面をクロム処理した鏡等が挙げられる。
【００１１】
本発明の方法では、まず、ガラス基材の表面に、水ガラスとホウ酸と水とを含む防曇性コーティング水溶液を塗布して被覆層を形成する。防曇性コーティング水溶液は、水中に水ガラス（ＳｉＯ２：２８〜３８％、Ｎａ２Ｏ：６〜１２％、ＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏモル比２．８〜３．４、残り水分）１〜４０重量％、好ましくは１０〜３０重量％、この水ガラスに対してホウ酸０．１〜１０重量％、好ましくは１〜３重量％を含有させて調製する。
【００１２】
防曇性コーティング水溶液中の水ガラスの量が４０重量％を上回ると、防曇皮膜の剥離が起こりやすくなる。ホウ酸の量が水ガラスに対して１５重量％を上回ると防曇性コーティング水溶液のゲル化が起こりやすく、塗布しにくくなる。ホウ酸の有無にかかわらず、ＳｉＯ２成分／Ｎａ２Ｏ成分のモル比が２.５以下の水ガラスを使用すると、防曇性コーティング水溶液の塗布後２５０℃以上で加熱しないと得られた防曇皮膜の耐水性が悪く、モル比が３以上であると塗布後１８０℃以上の加熱で防曇皮膜の耐水性は良好となる。
【００１３】
防曇性コーティング水溶液には、防曇性コーティング水溶液を調製する際に通常用いられる他の補助成分を含有させてもよい。そのような成分にはシリカ、アルミナ、セリア微粉末などが挙げられる。
【００１４】
塗布量は、形成される被覆層が乾燥加熱せられて防曇皮膜となった場合に、その膜厚が０.０１〜０.５μmとなるように調節する。防曇皮膜の膜厚が０.５μmを上回ると皮膜の剥離が起こりやすくなる。
【００１５】
一般に、加熱温度は１５０〜３００℃、特に１６０〜２２０℃とするのが好ましい。加熱時間は約１５分で十分である。加熱温度が１６０℃よりも低いと皮膜の耐水性が悪くなり、３００℃よりも高いと、ホウ酸の添加効果が消失し、ホウ酸を含有しないコーティング溶液から得られた皮膜と防曇性に差が無くなる。
【００１６】
【実施例】
以下の実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されない。
【００１７】
実施例１
水ガラス（SiO2：３０重量％、Na2O：１１重量％、SiO2/Na2Oモル比３.０）２０ｇを蒸留水２０ｍｌに溶かした溶液とホウ酸０．３ｇを蒸留水１０ｍｌに溶かした水溶液とを混合した。それをコーティング溶液として塗布法により板ガラス上に塗布した。この板ガラスを電気炉に入れ、１８０℃で１５分熱処理した後、取り出して室温に冷却した。形成された皮膜の膜厚を重量法で測定した結果、０．２μmであった。ただし、皮膜の比重を酸化珪素の２．３とした。防曇ガラス表面の防曇性の評価には水の接触角を用いた。接触角が１０度以下であれば、十分親水性が高いので防曇性が良好であるとした。耐水性の評価は室温で水中に１０日間浸した後、溶解せずに残った皮膜の残存重量％を用いた。耐摩耗性の評価はガーゼで強く１０回擦った後の残存重量％を用いた。耐久性の評価は２０日間室内に放置後の接触角を用いた。その結果、防曇性：５゜、耐水性：〜１００％、耐摩耗性：〜１００％、耐久性：９゜であった。
【００１８】
比較例１
水ガラス（SiO2：３０重量％、Na2O：１１重量％、SiO2/Na2Oモル比３.０）２０ｇを蒸留水３０ｍｌに溶かした水溶液を板ガラス上に塗布し、１８０℃で１５分熱処理した。その結果、防曇性：１１゜、耐水性：〜１００％、耐摩耗性：〜１００％、耐久性：１９゜であった。
【００１９】
比較例２
水ガラス（SiO2：３０重量％、Na2O：１１重量％、SiO2/Na2Oモル比３．０）２０ｇを蒸留水２０ｍｌに溶かした溶液とホウ酸０．３ｇを蒸留水１０ｍｌに溶かした水溶液とを混合した溶液を板ガラス上に塗布し、１６０゜で１５分熱処理した。その結果、防曇性：３゜、耐水性：８７％、耐摩耗性：９０％、耐久性：５゜であった。
【００２０】
比較例３
水ガラス（SiO2：３５重量％、Na2O：１６重量％、SiO2/Na2Oモル比２．３）２０ｇを蒸留水２０ｍｌに溶かした溶液とホウ酸０．３ｇを蒸留水１０ｍｌに溶かした水溶液とを混合した溶液を板ガラス上に塗布し、１８０℃で１５分熱処理した。その結果、防曇性：７゜、耐水性：１７％、耐摩耗性：〜１００％、耐久性：２３゜であった。

Claims (6)

  1. ガラス基材の表面に、珪酸ナトリウム（ＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏモル比２．８〜３．４の水ガラス）とホウ酸と水とを含む防曇性コーティング水溶液を塗布して被覆層を形成する工程；および該被覆層を１６０℃以上、３００℃以下の温度で乾燥加熱して成膜させる工程；を包含する防曇ガラスの製造方法。
  2. 前記防曇性コーティング水溶液が水中に水ガラス（ＳｉＯ２：２８〜３８％、Ｎａ２Ｏ：６〜１２％、ＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏモル比２．８〜３．４、残り水分）１〜４０重量％、この水ガラスに対してホウ酸０．１〜１０重量％を含有する請求項１記載の方法。
  3. 水中に、前記請求項１又は２に記載された水ガラス１〜４０重量％、及びこの水ガラスに対してホウ酸０.１〜１０重量％を含有するガラス基材用防曇性コーティング水溶液。
  4. ガラス基材と、そのガラス基材の表面上に、前記請求項１又は２に記載の方法で設けられた、珪素酸化物、ナトリウム酸化物およびホウ素酸化物を含んで成る防曇材の皮膜とを有する防曇ガラス。
  5. 前記ガラス基材が３００℃以下の耐熱温度を有するものである請求項４記載の防曇ガラス。
  6. 前記ガラス基材が、背面をクロム処理した鏡である請求項４記載の防曇ガラス。
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