JPH06329989A

JPH06329989A - 紫外線吸収性コーティング液とコーティングガラス

Info

Publication number: JPH06329989A
Application number: JP5120240A
Authority: JP
Inventors: Mitsumasa Saito; 光正斉藤; Yoshihiko Ishizuka; 善彦石塚
Original assignee: Sumitomo Cement Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Cement Co Ltd
Priority date: 1993-05-21
Filing date: 1993-05-21
Publication date: 1994-11-29

Abstract

(57)【要約】【目的】高い耐久性の皮膜が形成可能なコーティング
液を提供する。【構成】酸化亜鉛微粒子を紫外線吸収剤としたコーテ
ィング液において、粒径０．１μｍ以下の酸化亜鉛微粒
子を、該酸化亜鉛微粒子のバインダーとなるポリシラザ
ンを含む溶液に均一に分散させる。このポリシラザン
は、構造式が（ＳｉＨ_aＮ_b）_nで表され、ａ＝１〜３、
ｂ＝０または１とする。【効果】酸化亜鉛微粒子がポリシラザンをバインダー
として結びつけられるから、コーティング液を成膜焼成
することにより、高い耐磨耗性を有するポリシラザンの
化合物の皮膜を形成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、紫外線吸収性能を有す
る紫外線吸収性コーティング液と、このコーティング液
を塗布成膜したコーティングガラスに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、紫外線吸収剤として酸化亜鉛を用
いた透明塗料としては、本出願人等により特開平２ー２
６５９７６号公報、特開平３ー１３４０６９号公報に開
示されているものがある。これらで開示されている塗料
は、有機樹脂またはポリシロキサン樹脂に粒径が０．１
μｍ以下の酸化亜鉛を分散させたものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】かかる塗料を成膜した
場合、塗料の膜硬度が鉛筆硬度でＨ〜６Ｈ程度と低く、
塗料の膜の耐磨耗性も低かった。このため、該塗料をガ
ラス板に塗布成膜し、このガラス板上に皮膜を形した場
合、このガラス板上の皮膜の耐久性が不十分であった。
したがって、耐久性が要求される建物用ガラスまたは乗
り物用ガラス等の用途として、前記塗料をガラス基板上
に成膜した場合、これら建物用または乗り物用のガラス
基板と同等な耐久性を塗料の皮膜に要求されるが、この
塗料の皮膜で十分な耐久性を満足させるのは困難であっ
た。

【０００４】本発明は前記課題を有効に解決するもの
で、建物または乗り物等の用途として十分な耐久性を有
する紫外線吸収膜を製造するための紫外線吸収性コーテ
ィング液と、この紫外線吸収性コーティング液で成膜し
たコーティングガラスを提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の紫外線吸
収性コーティング液は、酸化亜鉛微粒子を紫外線吸収剤
としたコーティング液において、粒径０．１μｍ以下の
酸化亜鉛微粒子が、該酸化亜鉛微粒子のバインダーとな
るポリシラザンを含む溶液に均一に分散され、該ポリシ
ラザンは、構造式が（ＳｉＨ_aＮ_b）_nで表され、ａ＝１
〜３、ｂ＝０または１としたことを特徴とするものであ
る。

【０００６】請求項２記載のコーティングガラスは、請
求項１記載の紫外線吸収性コーティング液をガラス板上
に成膜して焼成された第一皮膜を有することを特徴とす
るものである。請求項３記載のコーティングガラスは、
上記第一皮膜と、該第一皮膜上に成膜され、構造式が
（ＳｉＨ_aＮ_b）_nで表され、ａ＝１〜３、ｂ＝０または
１としたポリシラザンを含む溶液を成膜して焼成された
第二皮膜とを有することを特徴とするものである。

【０００７】ここで、紫外線吸収剤として用いられる酸
化亜鉛は、粒径が０．１μｍ以下で、９割以上が０．０
０５〜０．０５μｍに形成されることが望ましい。酸化
亜鉛を微粒子状に形成することにより、この酸化亜鉛を
バインダーになるポリシラザンに均一分散させてコーテ
ィング液とし、このコーティング液をガラス板に塗布し
て皮膜を形成させた場合、この皮膜は、紫外線を幅広く
吸収するとともに、可視光の全域にわたって高い透過率
を示す。その理由は、酸化亜鉛の粒径が光の波長（０．
３８μｍ〜０．８μｍ）の１／４より小さく形成する
と、粒子によって光が散乱・吸収されずに透過するため
である。このため、光の透過率を向上させるためには、
酸化亜鉛の粒径を微小に形成するのが望ましい。

【０００８】酸化亜鉛の微粒子の製造方法には特に制限
はないが、例えば、本出願人等が先に特許出願している
特開平２ー３１１３１４号公報に述べられている方法に
より製造することができる。また、酸化亜鉛の微粒子の
表面は親水性であり、酸化亜鉛を溶液中に均一分散させ
たときに、酸化亜鉛の微粒子の表面に水酸基が多く吸着
する。このため、水酸基が表面に多く吸着された酸化亜
鉛をポリシラザン溶液に分散したときに、このポリシラ
ザンは水分と反応し易いため、このポリシラザンと酸化
亜鉛に吸着した水酸基とが反応してアンモニアとケイ素
化合物とに分解する恐れがある。

【０００９】そこで、酸化亜鉛の表面の水酸基を加熱に
より取り除くか、表面処理により酸化亜鉛の水酸基の反
応性を抑さえることが望ましい。この酸化亜鉛表面の水
酸基の表面処理方法としては、界面活性剤を用いる方
法、シラン、チタン、アルミニウム等のカップリング剤
を用いる方法、高分子化合物により表面を被覆する方法
等がある。

【００１０】一方、ポリシラザンは、酸化亜鉛の各微粒
子を結ぶバインダーとなり、構造式が（ＳｉＨ
_aＮ_b）_n、ａ＝１〜３、ｂ＝０または１で表される。こ
のポリシラザンを含むコーティング溶液をガラス板上に
成膜し焼成することにより得られる皮膜は、ガラスと同
等の膜硬度に形成される。このポリシラザンは、平均分
子量が１００〜５００，０００の範囲であり、環状また
は鎖状の分子構造を有する。このポリシラザンの製造方
法としては、例えば、ジクロロシラン（Ｒ₂ＳｉＣｌ₂：
Ｒ＝Ｈまたはアルキル）のアンモノリシス又はアミノリ
シスにより生成する環状三量体及び四量体のジクロロシ
ラザンをアンモニア圧力下の反応又はジアミン化合物と
の高温反応により得ることができる。

【００１１】本発明の紫外線吸収性のコーティング液
は、前記酸化亜鉛微粒子をポリシラザンを含む溶液に均
一分散することにより得られる。酸化亜鉛とポリシラザ
ンとの配合比率は、３：７〜９：１が適している。酸化
亜鉛が３０％よりも少ないと、十分な紫外線吸収性を得
るために皮膜の厚みを大きく形成する必要があり、好ま
しくない。一方、酸化亜鉛が９０％より多いと、バイン
ダー成分が少なく、コーティング液から得られる皮膜の
強度が不十分になり、好ましくない。酸化亜鉛の分散方
法としては、サンドミル、アトライター、ボールミル等
のメジア型分散機、または、ホモジナイザー、超音波分
散機等が用いられる。

【００１２】次に、前記コーティング液を利用した紫外
線吸収性のコーティングガラスについて説明すると、こ
のコーティングガラスは、ガラス板の片面または両面に
前記コーティング液を塗布して焼成することにより得ら
れる。ここで、ガラス板の種類としては各種のガラスを
用いることができ、このガラス板へのコーティング液の
コーティング方法としては、スプレー法、ディップ法、
スピン法等の通常のコーティング方法を用いることがで
きる。

【００１３】このコーティング液を焼成する場合にあっ
ては、大気中、真空下、または窒素、アルゴン等の不活
性ガスや、アンモニア、水素、あるいはこれらの混合物
からなる気体の雰囲気下において行われる。大気中で焼
成する場合には、ポリシラザンは、一部が酸化される酸
窒化硅素皮膜と、酸化硅素皮膜となる。また、真空下、
または不活性ガスやアンモニア、水素雰囲気下で行われ
た場合は、ポリシラザンは、窒化硅素皮膜となる。本発
明では、どちらの焼成雰囲気を採用してもよく、どちら
の焼成雰囲気にあっても同等の皮膜特性を得ることがで
きる。

【００１４】焼成温度は、ガラス板の軟化温度以下であ
れば特に制限はなく、高温であるほど固い皮膜が得ら
れ、ガラスの種類により２００〜１０００℃の範囲に設
定される。焼成時間は、１分〜３時間の範囲に設定され
る。焼成時間を３時間以上としても、皮膜特性に悪影響
を与えないが、焼成によるエネルギー消費の点から３時
間以内に焼成時間を設定するのが好ましい。

【００１５】本発明のコーティング皮膜がガラスと同等
の高い硬度に形成される理由として、ポリシラザンは無
機物のみからなり焼成時の重量減少がほとんどないこ
と、そして、皮膜が緻密に形成されているためである。

【００１６】さらに、酸化亜鉛は酸及びアルカリに溶解
するため、ガラス板上の皮膜（第一皮膜）のみでは酸及
びアルカリに対する耐久性が十分ではない。そこで、耐
酸・耐アルカリ性が要求される用途には、皮膜上に保護
膜（第二皮膜）が必要になる。この保護膜は、ポリシラ
ザンの溶液を皮膜上に成膜・焼成して形成される。保護
膜の膜厚は、０．０５〜３μｍに形成されるのが好まし
い。保護膜の膜厚が０．０５μｍより少ないと、耐酸・
耐アルカリ性が不十分になり、保護膜の膜厚が３μｍを
越えると、焼成時に保護膜にクラックが発生するおそれ
がある。

【００１７】保護膜のコーティング方法と焼成方法と
は、皮膜の形成方法と同様の方法を行う。すなわち、ス
プレー法、ディップ法、スピン法等によりガラス板上の
皮膜に成膜し、２００〜１０００℃で１分〜３時間焼成
することにより、保護膜がガラス板上の皮膜に成膜され
る。

【００１８】

【作用】本発明の紫外線吸収性コーティング液とコーテ
ィングガラスでは、このコーティング液から得られる第
一皮膜はガラス板と同等の硬度、耐久性に形成される。
このため、コーティングガラスを、乗り物用または建物
用のガラス板として好適に用いることが可能になる。ま
た特に、ガラス板上の皮膜で紫外線が吸収され、この皮
膜上が酸やアルカリで腐食されるのを保護膜で防止す
る。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の紫外線吸収性コーティング液
とコーティングガラスの実施例を説明する。（実施例１）粒径０．００５〜０．０１５μｍの微粒子
状酸化亜鉛（住友セメント（株）製）が１００重量部
と、ノニオン系界面活性剤が７．５重量部と、溶媒をな
すキシレンが３００重量部とを混合し、これらをサンド
ミルで２時間分散し、酸化亜鉛の分散液を得た。この分
散液に、ポリシラザンが５０重量部と、キシレンが１４
２．５重量部とを加え、さらに、１時間サンドミルで分
散し、固形分が２５％の紫外線吸収性コーティング液を
得た。

【００２０】このコーティング液を厚さ３ｍｍの青板ガ
ラスの片面にスピンコートにより６５０回転で塗布成膜
した。これらコーティング液と青板ガラスとを５００℃
で１時間大気中で焼成し、青板ガラスに皮膜を形成し、
コーティングガラスを得た。このコーティングガラスの
皮膜の膜厚は、０．８μｍに形成された。このコーティ
ングガラスの一般的特性を表１に示し、分光透過特性を
図１に示す。

【００２１】

【表１】

【００２２】表１における耐磨耗性は、テーバー磨耗試
験機を用い、ＣＳー１０Ｆの磨耗論で、５００ｇ加重で
１０００回の磨耗によるヘーズの変化により示した。ま
た、耐酸性及び耐アルカリ性は、それぞれ０．１ＮのＨ
₂ＳＯ₄およびＮａＯＨ溶液に４０℃で２００時間浸漬し
たときの３５０ｎｍの波長の透過率の変化で示した。一
方、図１に示すように、コーティングガラスの紫外線透
過率は、３５０ｎｍの波長で０％であった。また、コー
ティングガラスの透明性を示すヘーズ値は、０．２％で
ほとんど透明であった。

【００２３】（実施例２）実施例１のコーティングガラ
スにポリシラザンの７．５％キシレン溶液をスピンコー
トにより１０００回転で塗布し、大気中５００℃で焼成
し、青板ガラス上の皮膜に保護膜を形成してコーティン
グガラスを得た。この保護膜の膜厚は、０．３５μｍに
形成された。このコーティングガラスの一般的特性を表
１に示す。また、このコーティングガラスの分光透過特
性は、実施例１のガラスと同様であった。

【００２４】（比較例１）実施例１のポリシラザンの代
わりにポリシロキサンを用いて同様にコーティング液を
作成した。このポリシロキサンは、一般式が以下の化学
式で表される。

【００２５】

【化１】

【００２６】このコーティング液を厚さ３ｍｍの青板ガ
ラスにスピンコートで６５０回転で塗布し、５００℃及
び５８０℃で焼成した。この比較例１で得られたガラス
の一般的特性を表１に示す。このガラスの分光透過特性
は、実施例１と同じであった。

【００２７】これら実施例１、２、比較例１の結果を表
１に示し、この表１から明らかなように、実施例１、２
のコーティングガラスは、比較例１に比べ、耐磨耗性に
優れ、ガラス基板と同等以上の耐磨耗性を示した。比較
例１で示すように、ポリシロキサンを用いた場合、５０
０℃の焼成では青板ガラス上の皮膜の磨耗性が低く、ガ
ラス基板と同等以上の耐磨耗性を得るには、５８０℃以
上の焼成が必要になり、皮膜の焼成温度を高くする必要
がある。すなわち、実施例１、２では、比較例１に比
べ、焼成温度を低くすることができ、皮膜、保護膜の焼
成に必要な焼成エネルギーを低減させることができる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の紫外線吸
収性コーティング液とコーティングガラスによれば、以
下の効果を奏することができる。請求項１記載の紫外線
吸収性コーティング液によれば、酸化亜鉛微粒子を紫外
線吸収剤としたコーティング液において、粒径０．１μ
ｍ以下の酸化亜鉛微粒子が、該酸化亜鉛微粒子のバイン
ダーとなるポリシラザンを含む溶液に均一に分散され、
該ポリシラザンは、構造式が（ＳｉＨ_aＮ_b）_nで表さ
れ、ａ＝１〜３、ｂ＝０または１としたので、該コーテ
ィング液を基板等の上に成膜することにより、酸化亜鉛
微粒子とポリシラザンとが基板等の上に成膜される。か
かるコーティング液を焼成することで、酸化亜鉛微粒子
を基板等の上に成膜できるから、この酸化亜鉛の皮膜で
紫外線を吸収できる。そして、ポリシラザンが焼成され
ることにより、このポリシラザンで各酸化亜鉛微粒子が
結びつけられる。このため、ポリシラザンを酸化亜鉛微
粒子のバインダーとすることができるから、ポリシロキ
サンをバインダーとして用いた場合に比べ、コーティン
グ液によって得られる皮膜の耐磨耗性を向上させること
ができ、コーティング液の焼成温度を下げることができ
る。

【００２９】請求項２記載のコーティングガラスによれ
ば、請求項１記載の紫外線吸収性コーティング液をガラ
ス板上に成膜して焼成された第一皮膜を有するので、こ
の第一皮膜の酸化亜鉛で紫外線が吸収され、この酸化亜
鉛の微粒子がポリシラザンをバインダーとして結びつけ
られる。このため、バインダーとしてポリシロキサンを
用いた場合に比べ、第一皮膜の耐磨耗性を向上させるこ
とができ、第一皮膜の焼成温度を下げることができる。
したがって、コーティングガラスの耐久性を向上させる
ことができ、このコーティングガラスを建物や乗り物等
の用途に使用することができ、コーティングガラスの用
途を広げることができる。

【００３０】請求項３記載のコーティングガラスによれ
ば、上記第一皮膜と、該第一皮膜上に成膜され、構造式
が（ＳｉＨ_aＮ_b）_nで表され、ａ＝１〜３、ｂ＝０また
は１としたポリシラザンを含む溶液を成膜して焼成され
た第二皮膜とを有するので、酸化亜鉛を含む第一皮膜上
に第二皮膜が成膜される。このため、酸化亜鉛が第二皮
膜でコーティング処理され、この第二皮膜はポリシラザ
ンを含むので、酸化亜鉛が酸やアルカリに侵食されるの
を防止でき、コーティングガラスの耐酸、耐アルカリ性
を向上させることができる。したがって、酸性またはア
ルカリ性雰囲気中にコーティングガラスを使用できるか
ら、このコーティングガラスの用途を広げることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の紫外線吸収性コーティング液によっ
て得られた実施例１におけるコーティングガラスの透過
率と波長との関係を示す分光透過特性のブロック図であ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】酸化亜鉛微粒子を紫外線吸収剤としたコ
ーティング液において、粒径０．１μｍ以下の酸化亜鉛
微粒子が、該酸化亜鉛微粒子のバインダーとなるポリシ
ラザンを含む溶液に均一に分散され、該ポリシラザン
は、構造式が（ＳｉＨ_aＮ_b）_nで表され、ａ＝１〜３、
ｂ＝０または１としたことを特徴とする紫外線吸収性コ
ーティング液。
【請求項２】請求項１記載の紫外線吸収性コーティン
グ液をガラス板上に成膜して焼成された第一皮膜を有す
ることを特徴とするコーティングガラス。
【請求項３】上記第一皮膜と、該第一皮膜上に成膜さ
れ、構造式が（ＳｉＨ_aＮ_b）_nで表され、ａ＝１〜３、
ｂ＝０または１としたポリシラザンを含む溶液を成膜し
て焼成された第二皮膜とを有することを特徴とする請求
項２記載のコーティングガラス。