JPH07309637A - ガラス基材用塗料組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ガラス基材表面に適用すると容易に遮光皮膜
が得られ、しかも皮膜が、耐熱性、化粧性、耐剥離性等
を有する塗料組成物を提供することにある。 【構成】 水溶性リン酸塩と着色顔料とに熱膨張率調整
剤を配合して成り、かつガラス表面に適用すると、形成
される皮膜の熱膨張率が、乾燥状態でガラス基材の熱膨
張率±４０×１０^-7／℃の範囲に入るように配合比を調
整して成ることを特徴とするガラス基材用塗料組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガラス用着色塗料組成
物に関し、さらに詳しくは遮光性、耐熱性、化粧性に優
れかつガラスへの付着性が良好なガラス基材用塗料組成
物に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、様々な目的でガラス表面に皮
膜を形成することが行われている。これらの目的は、ガ
ラス表面を着色すること、光の透過を遮断すること（遮
光）、反射度を調整すること、強度、耐久性を増大させ
ることなどである。このようなガラス基材用塗料に、有
機樹脂塗料およびシリコン樹脂塗料が使われてきた。し
かしながら、塗料の耐熱性に問題があり、低融点ガラス
を塗料と併用することが一般に行われている。一方、管
球の遮光皮膜を形成する塗料としても、前記の塗料やシ
リコンアルコキシド加水分解物を含む塗料が使われてい
る。シリコン樹脂塗料の欠点は、樹脂が４００〜５００
℃の温度で分解、ガスが発生し、密着性が低下すること
である。したがって、シリコン樹脂塗料を高温で使用す
ることは不利である。シリコン樹脂塗料の熱的特性の改
善のため、各種の無機化合物を添加する試みがなされて
いる。たとえば、特開昭６１−１６８８５７には、シリ
コンワニス樹脂にスピネル構造の耐熱顔料と低融点のガ
ラス粉末を配合した耐熱性遮光塗料が開示されている。
しかしながら、この塗料でも、シリコン樹脂を使用する
以上、樹脂中の有機成分が高温にて分解し、ガスが発生
することは避けられない。ガス発生は、微細なクラック
や、着色変化や、剥離等の劣化現象を伴う。また、皮膜
劣化防止のために低融点ガラス粉末を配合しているの
で、塗料を使用する際に、硬化温度よりも高いガラス粉
末軟化融着温度以上に加熱する必要があり、皮膜の強度
が低下する。さらにこれらの塗料は、遮光性、耐熱性を
改善するため、多量の金属粉末や金属酸化物を含有する
ことが多いので、ガラス基材との熱膨張率に大きな差が
発生する。したがって、熱膨張率の低いガラス基材（た
とえば、石英ガラス等）には、密着性が悪くなり使用で
きない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記の問題
点に鑑みてなされたものであり、熱膨張率の異なる様々
なガラス基材に適用した際、密着性、耐熱性、化粧性、
遮光性に優れたガラス基材用塗料組成物を提供すること
を目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、水溶性リン酸
塩、着色顔料および熱膨張率調整剤から成り、かつガラ
ス基材表面に適用すると形成される皮膜が、乾燥状態で
ガラス基材の熱膨張率に対して、予め定めた範囲内の熱
膨張率を有するガラス基材用塗料組成物を要旨とする。

【０００５】本発明によれば、水溶性リン酸塩、着色顔
料、および熱膨張率調整剤から成り、かつガラス基材表
面に適用すると形成される皮膜が乾燥状態で、ガラス基
材の熱膨張率±４０×１０^-7／℃の範囲の熱膨張率を有
することを特徴とするガラス基材用塗料組成物が提供さ
れる。

【０００６】また本発明によれば、水溶性リン酸塩と着
色顔料とに熱膨張率調整剤を配合して成り、かつガラス
基材表面に適用すると形成される皮膜の熱膨張率が、乾
燥状態でガラス基材の熱膨張率±４０×１０^-7／℃の範
囲に入るように配合比を調整して成ることを特徴とする
ガラス基材用塗料組成物が提供される。

【０００７】さらに本発明によれば、水溶性リン酸塩と
着色顔料とに熱膨張率調整剤を配合して成り、かつガラ
ス基材表面に適用すると形成される皮膜の熱膨張率が、
乾燥状態でガラス基材の熱膨張率±４０×１０^-7／℃の
範囲に入るように配合比を調整して成るガラス基材用塗
料組成物に、さらに界面活性剤を配合して成ることを特
徴とする改善されたガラス基材用塗料組成物が提供され
る。

【０００８】

【作用】本発明者等は、無機質材料を主成分とする組成
物を鋭意研究した結果、熱膨張率を考慮すると、ガラス
基材用塗料として特に密着性に優れた組成物が得られる
ことを見いだし、本発明を完成した。以下に、本発明を
さらに詳しく説明する。

【０００９】本発明のガラス基材用塗料組成物は少なく
とも水溶性リン酸塩、着色顔料および熱膨張率調整剤を
含有して成る。これらの基本成分に界面活性剤を配合し
て組成物としてもよい。

【００１０】本発明に用いる水溶性リン酸塩は、従来技
術で汎用されるシリコン樹脂と異なって高温で分解ガス
を発生しない。また、無機質であるのでガラス基材に対
して密着性が良好である。水溶性リン酸塩として、好ま
しくは、マグネシウム、カルシウム、亜鉛、アルミニウ
ム、および鉄から成る群より選ばれる金属のリン酸塩を
１種または２種以上使用する。使用量は、本発明の組成
物中の濃度が固形分換算で１〜４０重量％であることが
好ましい。使用量が１重量％以下では、得られる組成物
のガラス基材との密着性が悪く、また４０重量％を超え
ると他の成分（着色原料、熱膨張率調整剤等）の組成物
中の配合比を減少させ、遮光性および／または化粧性等
の機能面に問題が生じる。水溶性リン酸塩として、第１
リン酸アルミニウムまたは第１リン酸マグネシウムを使
用することが特に好ましい。

【００１１】本発明で使用する着色顔料としては、無機
質顔料であれば特に制限はない。無機質顔料として、金
属粉末、金属酸化物、金属の複合酸化物、炭素、炭化
物、層状構造鉱物、ほう化物等が列挙される。好ましく
は、金属酸化物あるいは金属の複合酸化物を使用する。
着色顔料は、本発明の組成物の遮光性、化粧性を向上す
るが、熱膨張率調整剤と併用することにより、これらの
効果が一層増す。着色顔料の使用量は、水溶性リン酸塩
の固形分換算で１重量部に対して０．０１〜１０重量部
が適している。使用量が０．０１重量部以下であると、
組成物の遮光性、化粧性が劣る。また、使用量が１０重
量部を超えると、組成物中の水溶性リン酸塩の配合比を
減少させ、密着性を低下させる。

【００１２】本発明の組成物に使用できる熱膨張率調整
剤は、溶融石英、ムライト、珪酸ジルコニア、コージラ
イト、黒鉛、窒化ホウ素、窒化珪素等が挙げられる。好
ましくは、前記の化合物から成る群から選ばれる１種ま
たは２種以上を使用する。特に好ましくは、溶融石英、
ムライト、珪酸ジルコニアから成る群から選ばれる。塗
料組成物に熱膨張率調整剤を配合する目的は、組成物を
ガラス基材表面に適用したとき形成する皮膜の熱膨張率
を減少させ、基材の熱膨張率に近づけるためである。熱
膨張率調整剤の使用量は、水溶性リン酸塩および着色顔
料各々の種類および使用量に基づいて決定するが、具体
的には、前記皮膜の乾燥状態での熱膨張率とガラス基材
の熱膨張率との差が±４０×１０^-7／℃の範囲となるよ
うに各成分を配合すればよい。好ましくは、使用量が水
溶性リン酸塩の固形分換算で１重量部に対して、０．３
〜２０重量部である。使用量が０．３重量部未満では皮
膜の熱膨張率を低下させる効果がなく、また２０重量部
を超えると、組成物中の水溶性リン酸塩の配合比を低下
させ、密着性を損なう。使用する熱膨張率調整剤自身の
熱膨張率は、適用するガラス基材の熱膨張率の近傍であ
ることが好ましく、特に４０×１０^-7／℃以下が適して
いる。

【００１３】本発明には、前記の諸成分を配合して成る
組成物に、さらに界面活性剤を加えて成ることを特徴と
する改善されたガラス基材用塗料組成物も含まれる。適
当な界面活性剤を使用する理由は、ガラス基材と本発明
組成物との濡れ性を改良するためである。使用できる界
面活性剤は、非イオン系、アニオン系、両性界面活性剤
である。たとえば、非イオン系界面活性剤としては、ポ
リオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレ
ンアルキルフェニールエーテル、ポリオキシエチレンポ
リオキシプロピレンブロックポリマー等のエーテル型
や、ポリオキシエチレングリセリン脂肪酸エステル、ポ
リオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル等のエーテ
ルエステル型や、ポリエチレングリコール脂肪酸エステ
ル、ポリグリセリン脂肪酸エステル等のエステル型や、
ポリオキシエチレン脂肪酸アミド、ポリオキシエチレン
アルキルアミン等の含窒素型や、フッ素系界面活性剤等
が挙げられる。アニオン活性剤としては、脂肪酸石鹸、
アルキルエーテルカルボン酸等のカルボン酸塩や、アル
キルナフタレンスルホン酸塩、ジアルキルスルホコハク
酸エステル塩等のスルホン酸塩や、高級アルコール硫酸
エステル塩、アルキルエーテル硫酸塩等の硫酸エステル
塩や、アルキルエーテルリン酸エステル塩、アルキルリ
ン酸エステル塩等のリン酸エステル塩や、フッ素系界面
活性剤などが挙げられる。両性界面活性剤としては、ベ
タイン型、アミノカルボン酸塩型、イミダゾリン誘導体
等が挙げられる。好適な界面活性剤は、前記の化合物か
ら成る群より選ばれる１種または２種以上のものであ
る。界面活性剤の使用量は、本発明の組成物５００重量
部に対して約５０重量部以下である。

【００１４】本発明の組成物をガラス基材表面に適用す
る際、各成分を所定量配合し、水を添加し、均一に混合
分散してスラリーを得る。このスラリーを常法に従い、
ガラス基材表面に適用する。たとえば、スプレー、は
け、ローラー、ロールコーターまたはディッピング法に
よって容易にガラス基材表面へ塗布できる。本発明の組
成物に添加する適当な水量は、前記の方法によって適用
するのに都合のいい粘性が得られるように調整する。好
適なスラリー組成物の粘度は、約１０〜約５，０００Ｃ
Ｐである。ガラス基材表面に適用すると、形成される皮
膜は、約１〜約１００μの厚さが好ましい。この皮膜を
通常、約１５０〜約５００℃の範囲の温度で硬化させ、
使用する。本発明の組成物をガラス基材に適用する方法
および得られた皮膜自体も本発明の範囲に含まれる。

【００１５】本発明に使用されるガラス基材は、特に限
定されない。たとえば、ソーダガラス、石英ガラス、高
珪酸ガラス、硬質ガラス、アルミの珪酸ガラス等が例示
される。前記ガラスの熱膨張率は、約１×１０^-7／℃〜
約１１０×１０^-7／℃の範囲にある。石英ガラス、硬質
ガラスの熱膨張率は、それぞれ約５〜約１０×１０^-7／
℃、約３０〜約５０×１０^-7／℃であり、ガラス基材と
して本発明において特に好適に使用される。

【００１６】本発明の好適な組成物は、第１リン酸アル
ミニウム（水溶性リン酸塩）、金属の酸化物や金属の複
合酸化物（着色顔料）、および溶融石英（熱膨張率調整
剤）からなる。この組成物は、石英ガラス、硬質ガラス
等のガラス基材への密着性が特に良好である。

【００１７】本発明の別の好適な組成物は、第１リン酸
マグネシウム（水溶性リン酸塩）、金属の酸化物や複合
酸化物（着色顔料）および溶融石英および／またはコー
ジライト（熱膨張率調整剤）からなる。この組成物も、
ガラス基材に対して密着性がよく、しかも硬度の高い皮
膜を形成する。

【００１８】本発明の塗料組成物は、水溶性リン酸塩、
着色顔料、熱膨張率調整剤、必要ならば界面活性剤から
なるものであるが、さらにその他の望ましい助剤を加え
ることもできる。望ましい助剤として、増粘剤、消泡
剤、熱膨張率調整剤以外の体質顔料などが挙げられる。

【００１９】

【実施例】以下に本発明を実施例および比較例によりさ
らに具体的に説明するが、本発明はその要旨を逸脱しな
い限り、以下の実施例に限定されるものではない。実施
例中「部」は重量部を表す。

【００２０】実施例１ 第１リン酸アルミニウム１００部、溶融石英２７０部、
鉄系顔料４０部、界面活性剤６部、添加剤２０部を水２
７０部に加え、ボールミルにて均一に混合分散して粘度
の高い塗料組成物を得た。かくして得られた塗料組成物
をガラス基材（石英ガラス管：熱膨張率５×１０^-7／
℃、硬質ガラス管：熱膨張率４０×１０^-7／℃）に塗布
し、乾燥後、焼付け炉に入れて４００℃で６分間焼付
け、硬化を行って、遮光皮膜を形成した。硬化後、セロ
ファンテープを用いて皮膜をガラス基材から剥離させ、
密着性テストを行った。また、塗料組成物をハロゲンラ
ンプの上部外面に塗布し、同様にして得られた皮膜を用
いてランプ点灯時の光線の漏れを肉眼で観察し、遮光性
の評価を行った。

【００２１】前記の皮膜についてハロゲンランプを１時
間点灯した後、ガス発生、臭気、皮膜の変色等を観察し
た。

【００２２】塗料組成物を硬質ガラス管（熱膨張率４０
×１０^-7／℃）に塗布し、前記と同様に硬化形成した皮
膜を電気炉に入れ、５００℃で１時間保ち、耐熱性試験
を行った。

【００２３】塗料組成物をハロゲンランプ（未洗浄）の
上部外面に塗布し、前記と同様に硬化形成した塗料の濡
れを評価した。

【００２４】本実施例の塗料組成物の組成と皮膜の熱膨
張率を表１に示す。得られた皮膜の各種性能試験結果を
表２に示す。

【００２５】実施例２〜７ 表１に示す各成分を用いて実施例１と同様に塗料組成物
を調製し、さらにガラス基材表面に皮膜を形成せしめ、
性能評価試験に供した。得られた塗料組成物の皮膜の熱
膨張率を表１に、試験結果を表２にそれぞれ示す。

【００２６】比較例１〜２ 表１に示す如く、各成分を配合し実施例１と同様に塗料
組成物を調製した。さらに、ガラス基材表面上に、皮膜
を形成せしめ性能評価試験に供した。得られた塗料組成
物の熱膨張率を表１に、試験結果を表２に示す。

【００２７】

【表１】

【００２８】

【表２】

【００２９】表１に示した結果から、実施例１〜４の塗
料組成物は熱膨張率において、硬質ガラス基材および石
英ガラス基材に対して膨張率の差が±４０×１０^-7／℃
の範囲であることが分かる。一方、実施例５〜６の組成
物は、熱膨張率において硬質ガラス基材との熱膨張率の
差が±４０×１０^-7／℃の範囲にあるが、石英ガラス基
材に対しては、前記の範囲外にあることが分かる。両実
施例の塗料組成物は、石英ガラス基材に対して密着性で
難点があった。実施例７の塗料組成物は、界面活性剤を
含まないが、ガラス基材表面（ハロゲンランプ）を中性
洗剤で洗浄後、塗布適用すると塗装性でも良好な結果を
示した。表２の試験結果から本発明の塗料組成物は、各
種性能試験において良好な結果を示すが、比較例の塗料
組成物は様々な難点があることがあきらかとなった。

【００３０】

【発明の効果】本発明のガラス基材用塗料組成物は、ガ
ラス基材表面との濡れ性、密着性がよくまた高温で使用
してもガス発生等がなく、皮膜の変色もなく、耐熱性に
優れる。また遮光性および化粧性も非常に良好である。
したがって、幅広いガラス基材に適用できる極めて価値
のあるガラス基材用塗料組成物である。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水溶性リン酸塩と、着色顔料とに熱膨張
   率調整剤を配合して成り、かつガラス基材表面に適用す
   ると形成される皮膜の熱膨張率が、乾燥状態でガラス基
   材の熱膨張率±４０×１０^-7／℃の範囲に入るように配
   合比を調整して成ることを特徴とするガラス基材用塗料
   組成物。
2. 【請求項２】 水溶性リン酸塩と、着色顔料とに熱膨張
   率調整剤を配合して成り、かつガラス基材表面に適用す
   ると形成される皮膜の熱膨張率が、乾燥状態でガラス基
   材の熱膨張率±４０×１０^-7／℃の範囲に入るように配
   合比を調整して成るガラス基材用塗料組成物に、さらに
   界面活性剤を配合して成ることを特徴とするガラス基材
   用塗料組成物。
3. 【請求項３】 水溶性リン酸塩がマグネシウム、カルシ
   ウム、亜鉛、アルミニウムおよび鉄から成る群より選ば
   れる金属のリン酸塩である請求項１または請求項２記載
   のガラス基材用塗料組成物。
4. 【請求項４】 熱膨張率調整剤が溶融石英、ムライト、
   珪酸ジルコニアおよびコージライトから成る群より選ば
   れる請求項１または請求項２記載のガラス基材用塗料組
   成物。
5. 【請求項５】 水溶性リン酸塩が第１リン酸アルミニウ
   ムであり、着色顔料が金属酸化物または金属複合酸化物
   であり、熱膨張率調整剤が溶融石英である請求項１また
   は請求項２記載のガラス基材用塗料組成物。
6. 【請求項６】 水溶性リン酸塩が第１リン酸マグネシウ
   ムであり、着色顔料が金属酸化物または金属複合酸化物
   であり、熱膨張率調整剤が溶融石英またはコージライト
   である請求項１または請求項２記載のガラス基材用塗料
   組成物。
7. 【請求項７】 ガラス基材表面が石英ガラスまたは硬質
   ガラスからなる請求項１または請求項２記載のガラス基
   材用塗料組成物。
8. 【請求項８】 水溶性リン酸塩を固形分換算で１〜４０
   重量％、着色顔料を水溶性リン酸塩１重量部に対して、
   ０．０１〜１０重量部、そして熱膨張率調整剤を水溶性
   リン酸塩１重量部に対して、０．３〜２０重量部含む請
   求項１，２，５〜７のいずれかに記載のガラス基材用塗
   料組成物。