JPH059406A - 着色ガラスゲル薄膜形成用コーテイング液組成物および着色物 - Google Patents

着色ガラスゲル薄膜形成用コーテイング液組成物および着色物

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JPH059406A
JPH059406A JP3261489A JP26148991A JPH059406A JP H059406 A JPH059406 A JP H059406A JP 3261489 A JP3261489 A JP 3261489A JP 26148991 A JP26148991 A JP 26148991A JP H059406 A JPH059406 A JP H059406A
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colored
glass
dye
metal
thin film
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JP3261489A
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Kazuo Sakai
和夫 坂井
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 染料や顔料で着色されたガラスゲル薄膜形成
用のコーティング液組成物を作成すること、および該組
成物でコーティングした物を作ること。 【構成】 本発明は、金属アルコキシド、色素、アルコ
ール溶剤と、分散剤とで作成された、ガラスゲル薄膜形
成用のコーティング液組成物に関するものであり、さら
に色素の粒径が300〜20,000nmであることを
特徴としたものである。コーティングされる物として、
ガラス、金属、プラスチックスなどがある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、金属アルコキシド、色
素からなる着色ガラスゲル薄膜形成用コーティング液組
成物、およびそれを適用した着色ガラス、着色金属およ
び着色プラスチックスに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、ガラスの着色はガラス内部に金属
イオンや色素を練り込んで行われており、ガラスを加工
する際の1000℃以上にもなる高温がネックとなり、
使用出来る色素に大きな制約があった。そのため有機染
料や有機顔料を使うことが出来ず、シャープな色相やバ
ラエティに富んだ着色が困難であった。これ以外にもガ
ラスの着色法としてガラス表面を塗料やインキで印刷し
たり、貼る塗料と称する印刷されたプラスティックフィ
ルムをガラス表面に貼ることなども良く行われている。
しかしながら、塗料、インキでの印刷の場合は膜の強度
に問題があり、貼る塗料の場合は製品の品位が落ちると
いう欠点がある。金属の着色についても全く同様のこと
が言える。即ち、現在最も一般的に行われている金属の
着色は塗料による着色であるが、密着性を良くするため
に高温での焼き付けを余儀なくされている。そのため使
用できる色素が限られ、色彩に富んだ製品が得られ難い
現状にある。プラスチックスの着色の場合はその着色膜
の強度が問題となっているケースが多い。該コーティン
グ液による着色では、強度の優れた被膜で着色すること
が可能である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記、着色物の欠点で
ある、色の不鮮明さ色相の種類の少なさ、製品の品位の
劣るところなどを解決するものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は金属アルコキシドおよび金属アルコキシド
の縮合多量体のいずれかまたはその両方と、色素と、ア
ルコール溶媒と、前記色素に対し吸着作用を有しかつア
ルコールに可溶で金属アルコキシドと相溶性のある分散
剤を含み、前記色素の平均粒径が300nm〜2000
0nmであることを特徴とする着色ガラスゲル薄膜形成
用コーティング液組成物および該コーティング液で着色
された着色ガラス、着色金属および着色プラスチックス
である。
【0005】以前より低温でガラスのような非晶質金属
酸化物を得る方法としては、ゾル・ゲル法がよく知られ
ている。このゾル・ゲル法は、金属の有機または無機化
合物の溶液を加水分解、重縮合させゾルを形成し、さら
に反応を進めることによりゲルとして、このゲルを加熱
することにより金属酸化物の固体を得るものである。出
発物質となる金属酸化物として最もよく知られているも
のはアルコキシドである。シリカガラス膜のゾル・ゲル
による一般的な形成過程を以下に述ベる。金属化合物と
してSiのアルコキシド、例えば、テトラエトキシシラ
ンを用いた場合、このアルコキシドをアルコール等の溶
媒に溶解し、酸、水を少量加えることにより溶液中で反
応させゾルを形成する。このゾル溶液を基板に塗布、乾
燥する過程において、基板に塗布されたゾルはゲル体へ
と変化する。このとき、ゾル粒子同士はシロキサン結合
を行い、ゾル粒子同士が結合することによってゲル体の
骨格構造を形成する。さらに、この得られたガラス・ゲ
ル膜を焼成することにより、粒子同士のシロキサン結合
の数を増やし、強度の強いガラスゲル薄膜を得ることが
できる。本発明によるガラスゲル薄膜は、上述のゾル・
ゲル法において含有させる色素の分解温度以下で焼成す
ることにより得られるガラスゲル薄膜であり、この場合
のガラスとは非晶質金属酸化物のことをさす。
【0006】ガラスや金属やプラスチックスの着色にこ
のようなガラスゲル薄膜を利用する理由は、工程上の簡
便さと並んで、色素の耐熱性の問題が大きい。すなわ
ち、色素、特に染料や有機色素等は、ほとんどのものが
300℃以上の高温では分解してしまう。また、無機の
材料においてもモリブデンオレンジや群青のように耐熱
性に問題のある色素が多い。そこで色素ごとに決まって
いる分解温度以下で焼成すればよいが、300℃以下の
温度で形成される場合にはかなりの種類の色素が有機、
無機を問わず利用可能となり、色相の選択幅がぐっと広
がり好ましい結果が得られる。
【0007】前述のような、ゾル・ゲル法による着色物
を形成するためには、金属アルコキシドを溶解したアル
コール溶液に、色素を分散したコーティング液が必要で
ある。色素として耐候性にすぐれた顔料を選んだ場合、
該顔料を金属アルコキシド溶液に均一に分散させるには
選ばれた分散剤の助けを必要とする。そこで、本発明に
用いられる色素に対し、色素を金属アルコキシド溶液に
均一に分散させる分散剤について鋭意研究を進めた結果
アルコールに可溶性の樹脂であっても、それが色素に吸
着されず、いわゆる分散力がない場合には、色素が凝集
して均一な分散液が得られず、形成されたゲル膜は不透
明で半鮮明なものになってしまう。
【0008】ロジン樹脂、ケトン樹脂、シェラック等が
そのような挙動を示した。また、アルコールに可溶で色
素の分散力もある樹脂でもそれが金属アルコキシドを含
むアルコール溶液と相溶性がなければやはりゲル膜は不
透明で半鮮明になってしまう。ビニルピロリドンがその
ような挙動を示した。すなわち、以下の条件を満足する
分散剤を用いることにより、色素の分散性を大幅に向上
させるとともに、形成された膜の強度も大幅に向上させ
ることができる。つまり、色素に吸着作用があり、かつ
金属アルコキシドおよびその加水分解物と親和性の強い
物質についてさらに研究を続けた結果これらの物質がア
ルコール可溶性である場合、ガラスゲルコーティング液
に添加する色素の分散性が大幅に向上することが分かっ
た。
【0009】このように、発明者は鋭意研究の結果、色
素としての顔料分散の手段として、アルコールに可溶で
ありしかも金属アルコキシドと相溶性があり、かつ顔料
に対して吸着作用(分散力)を有する物質を用いれば、
優れた分散液が得られることを見出した。また、このよ
うに色素に対し吸着作用があり、かつ金属アルコキシド
およびその加水分解物と親和性の強い物質を添加すると
色素粒子によるガラスゲル膜の硬度劣化をも防止できる
ことも発見した。
【0010】分散剤につき種々探索した結果、次に掲げ
るものが有効であることが明らかとなった。 1)ポリビニルブチラール樹脂。例えば、エスレックB
L−1、エスレックBLS(商品名) 2)ポリビニルアルコール樹脂。例えば、ゴーセランL
−0301(商品名) 3)アクリル樹脂。例えば、ハイテック532(商品
名) 4)エチルセルロース。例えば、エトセル(商品名) 5)不飽和ポリカルボン酸。例えば、ビック104S
(商品名) 6)リン酸エステル系活性剤。例えば、デスコールA−
200(商品名) 7)ポリエステル樹脂。例えば、ポリエスターWR−9
01(商品名) 8)シランカップリング剤。例えば、KBM−502、
BBM−902(商品名) 9)チタンカップリング剤。例えば、B−1(TBT)
(商品名) 10)アルミニウムカップリング剤。例えば、アルミキ
レートM(商品名)
【0011】これらの分散剤の添加量は色素に対して5
wt%〜100wt%が好ましい。また、金属アルコキ
シドは一般的にM(OR)で表される。ここで、Mは
金属元素、ORはアルコキシル基、nは金属の酸化数で
ある。この金属アルコキシドとしては、Si(OR)
が代表的であるがSi以外にもZn、Ti、Al、F
e、Co、Ni等のものをそれぞれの目的によって単独
または混合して用いることができる。例えば、反射率を
高くしたい場合にはTiやZn、強度、耐アルカリ性の
向上が必要な場合にはZr、耐候性をより向上させたい
場合にはNi等を混合することが有益である。これらの
場合にもほぼ同様の手法により色素の分散が可能であ
る。そしてSi(OR)の分解物であるSiOは、
基板と色素の間隙に入り込むためバインダーとしての役
割もある。また、M(OR)のRとしては一般に炭素
数1〜5のアルキル基が望ましい。さらに、金属アルコ
キシドを溶解させるアルコールは、上記炭素数の増加と
ともにM(OR)のアルコール溶液の粘度が高くなる
ので、この点を考慮して適宜選択すればよい。一般的に
使用可能なアルコールとしては、炭素数1〜5のものが
挙げられる。
【0012】色素としては、ほとんどすべての有機顔料
やレーキ化し粉末化した染料を用いて、本発明のコーテ
ィング液をつくることが可能であり、例えば、ベンジジ
ンエロー、カーミンFB等のアゾ系顔料、ペリレン、ジ
オキサジン、チオインジゴ、イソインドリノン、キノフ
タロン、キナクリドン等の縮合顔料、フタロシアニン系
顔料、またチタン白、ベンガラ、黄鉛、コバルトブル
ー、カーボンブラック等の無機顔料がある。色素の添加
量は最低でも0.01wt%以上であることが望まし
い。実用レベルとしては鉛筆硬度で最低6H以上の膜強
度が必要となるので、色素の添加量は200wt以下に
することが望ましい。色素の粒径としては、請求項1に
述べたように、300nm〜20,000nmが望まし
い。粒径が小さくなると透明性が増し、逆に粒径が大き
くなると隠蔽性が増す。色素の粒径が大きくなれば耐候
性が向上することは一般の塗料の場合と同様である。し
かし20,000nmを越えるような大きな粒子になる
とガラスゲル膜の強度に悪影響を及ぼす。また色素の発
色性も悪くなり、不鮮明な膜となってしまう。着色の目
的によって使用する色素の量を加減する。隠蔽性を必要
とする場合には、粒径の大きなものを多く使用し、逆に
透明性を必要とする場合には粒径の小さなものを使用す
る。
【0013】本発明の請求項2の着色ガラス、着色金属
および着色プラスチックスは上記コーティング液組成物
を、ガラスあるいは金属の基板上に塗布し、ゾル・ゲル
法で作製するものである。ガラス上に形成されたガラス
ゲル膜はSiOを主成分とする無機質の中に、所望の
色相を有する色素を含有させたものであり、その色素の
平均粒径を300nm〜20,000nmとしたもので
ある。この際色素に対して吸着作用がありかつ金属アル
コキシドおよびその加水分解物と親和性の強い物質を添
加してあるので、色素粒子によるガラスゲル膜の硬化劣
化を防止できる。すなわち、色素と金属酸化物、水酸化
物微粒子同士の結合を強くし、色素粒子を含んだガラス
ゲル膜の骨格構造の充分な強度を保持することが出来る
ため、膜の強度劣化を引き起こさない。
【0014】該着色ガラスの用途としては、自動車の着
色ウインドウ、クリスタルガラスの着色、住宅の窓ガラ
スの着色、メガネの着色レンズ、ガラス容器の印刷着色
等が考えられる。つまりガラス製品のファッション性を
高めたり、品位を高めたりすることが可能なのである。
又着色金属の用途としては、カラーステンレスや建材の
付属品などが考えられる。着色プラスチックスの用途
は、着色高分子フィルムやあらゆるプラスチックの着色
製品が挙げられる。
【0015】
【実施例】以下、本発明について実施例を挙げて説明す
る。
【0016】(実施例1) シンカッシャレッドB(顔料) 2.5wt% TSL8311(シランカップリング剤〕 0.1wt% エトセル7CP(エチルセルロース) 0.5wt% イソプロピルアルコール 96.9wt% まず上記材料をSGミル(分散機)で0.5mmジルコ
ンビーズを用いて5時間分散し、顔料分散液(顔料分散
液1)を作成する。ついで、以下の配合でプロペラ型撹
拌機にて混合し、色素の平均粒径が約500nmのコー
ティング液組成物を得た。 Si(OC 7.0wt% 硝酸 1.3wt% 水 1.5wt% 顔料分散液1 10.0wt% イソプロピルアルコール 80.2wt%
【0017】本実施例のコーティング液組成物をスピン
コート法でガラス表面に塗布し、150℃の温度で20
分間焼成し、着色ガラスを得た。該着色ガラスについ
て、耐水性評価のため、洗剤によるこすり試験を行った
ところ、脱色の発生はなく、さらに耐候性特性も良好で
あった。また、膜の強度は鉛筆硬度で8Hとなり、実用
的に充分な強度を持っていた。また、上記コーティング
液のポットライフも1カ月程度あり、良好な特性を示し
た。
【0018】(実施例2) フジファストレッド7R330(顔料) 2.5wt% コーセランL−0301(ポリビニルアルコール樹脂) 0.5wt% イソプロピルアルコール 97.5wt% 上記の材料を実施例1と同様の手段で分散し、顔料分散
液(顔料分散液2)を作成した。分散時間は4時間と
し、顔料の粒子径を大きめにした。次いで下記の材料を
同様の手段で分散し、顔料分散液(顔料分散液3)を作
成した。分散時間は4時間とした。 リオノールフルーFG7330(顔料) 2.5wt% フレンアクトKR44(チタンカップリング剤) 0.1wt% ハイテック532(アクリル樹脂) 0.5wt% n−フチルアルコール 96.9wt%
【0019】次いで以下の配合でプロペラ型攪拌機にて
混合し顔料の平均粒径が約1,000nmのコーティン
グ液組成物を得た。 Si〔OC 5.0wt% Zr〔OC 2.0wt% 硝酸 0.5wt% 水 0.5wt% 顔料分散液2 8.0wt% 顔料分散液3 2.0wt% イソプロピルアルコール 82.0wt%
【0020】上記コーティング液を着色しようとするガ
ラス製品の表面にディッピング法で塗布し、150℃で
20分間の焼成を行った。耐水性評価のため洗剤による
こすり試験を行ったところ、脱色の発生はなく、さらに
膜強度も8Hであり実用的に充分であった。
【0021】(実施例3) ベンガラ〔顔料〕 2.5wt% エスレックBLS(ポリビリルブチラール樹脂) 0.5wt% KBM−502(シランカップリング剤) 0.1wt% イソプロピルアルコール 96.9wt% 上記材料を実施例1と同様の手段で分散し顔料分散液
(顔料分散液4)を作成した。分散時間は2時間とし
た。次いで以下の配合でプロペラ型撹拌機にて混合し顔
料の平均粒径が約2,000nmのコーティング液組成
物を得た。
【0021】 Si〔OC 5.0wt% Si〔OC 2.0wt% 硝酸 1.3wt% 水 1.5wt% 顔料分散液4 10.0wt% イソロピルアルコール 80.2wt% これを金属板に塗布し、150℃で20分間の焼成を行
い、着色金属板を得た。ガラスゲル膜の強度は実施例2
と同じく、充分に実用に耐えるものであった。
【0022】以上の実施例はガラスや金属の表面をスピ
ンコート法やディッピング法により着色することによる
ガラスゲル膜の作成について説明したが、本発明はそう
した画一的な着色のみならず、印刷物のように文字や図
柄をいれたりすることも充分に可能である。
【0023】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、着色の自
由度が極めて大きく、かつ耐水性、耐候性に優れ、また
充分な強度を持った薄膜をガラスや金属板やプラスチッ
クスの表面に付けることが出来る。低温焼成でガラスゲ
ル膜が得られるので、ほとんどあらゆる種類の染料や顔
料が使用できるため、色相の種類が豊富で高品位な製品
が得られる。また色素の粒径をコントロールすること
で、膜の隠蔽性の強弱も自由に選べ、用途に応じた着色
膜の作成が可能となった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C09B 67/46 7306−4H C09D 183/06 PMT 6939−4J 185/00 PMW 7167−4J

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属アルコキシドおよび金属アルコキシ
    ドの縮合多量体のいずれかまたはその両方と、色素とア
    ルコール溶媒と、前記色素に対し吸着作用を有し、かつ
    アルコールに可溶で金属アルコキシドと相溶性のある分
    散剤を含有し、前記色素の平均粒径が300nm〜20
    000nmであることを特徴とする着色ガラスゲル薄膜
    形成用コーティング液組成物。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の着色ガラスゲル薄膜形成
    用コーティング液組成物をガラス、金属あるいはプラス
    チックス基板上に塗布し、低温焼成により着色ガラスゲ
    ル薄膜を付与された着色ガラス、着色金属および着色プ
    ラスチックス。
JP3261489A 1991-07-04 1991-07-04 着色ガラスゲル薄膜形成用コーテイング液組成物および着色物 Pending JPH059406A (ja)

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