JPH08119673A - ガラスの親水化処理方法 - Google Patents

ガラスの親水化処理方法

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JPH08119673A
JPH08119673A JP28287194A JP28287194A JPH08119673A JP H08119673 A JPH08119673 A JP H08119673A JP 28287194 A JP28287194 A JP 28287194A JP 28287194 A JP28287194 A JP 28287194A JP H08119673 A JPH08119673 A JP H08119673A
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glass
glass substrate
metal oxide
coating
silicone resin
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Atsushi Akiyama
厚 秋山
Takeshi Tomiyama
猛 富山
Sadaaki Hashimoto
定明 橋本
Naozumi Iwazawa
直純 岩沢
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Kansai Paint Co Ltd
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Kansai Paint Co Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C17/00Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/006Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with materials of composite character
    • C03C17/007Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with materials of composite character containing a dispersed phase, e.g. particles, fibres or flakes, in a continuous phase
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2217/00Coatings on glass
    • C03C2217/40Coatings comprising at least one inhomogeneous layer
    • C03C2217/43Coatings comprising at least one inhomogeneous layer consisting of a dispersed phase in a continuous phase

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Abstract

(57)【要約】 【構成】 硬化性珪素樹脂溶液に、金属酸化物を配合し
てなるガラス用親水化処理剤を、ガラス基材表面に塗布
し、次いで530〜700℃の温度で焼付硬化させてな
るガラスの親水化処理方法。 【効果】 形成された被膜は、ガラス基材との密着性が
優れる、水との接触角が小さく親水性に優れること及び
耐久性(耐水性等)が優れるといった効果を発揮する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、新規なガラスの親水化
処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術及びその課題】従来、ガラス表面を親水化
させる方法として、例えば、ガラス表面に、ポリビニル
アルコールのような親水性有機樹脂を塗布する方法が行
われている。しかしながら、親水性有機樹脂によって形
成された有機樹脂被膜は、それ自体膜の強度が弱く、且
つ、素材に対する密着性が悪いため、物が接触し擦れた
際に容易に剥がれたりするといった欠点がある。また、
この有機樹脂被膜は水に溶解、分散する性質があるため
に水などによって洗い流されガラス表面を長期間親水性
に保持することは困難である。
【0003】また、上記した方法以外にアルコキシシラ
ン基含有珪素樹脂をガラス基材に塗布し、硬化させる方
法も考えられるが、この方法ではガラス基材に対する密
着性は優れるが親水性の被膜が得られないといった欠点
がある。
【0004】本発明は、ガラス基材に対して密着性が優
れ、且つ、耐久性のある親水性被膜が形成できる親水化
処理方法を提供することを目的としてなされたものであ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記した
問題点を解決するために鋭意研究を重ねた結果、特定の
ガラス用親水化処理剤を、ガラス基材表面に塗布し、次
いで特定範囲の温度で焼付硬化させることによって、ガ
ラス基材に対して密着性が優れ、且つ、耐久性のある親
水性被膜が提供できる方法であることを見出し、本発明
を完成するに至った。
【0006】即ち、本発明は、硬化性珪素樹脂溶液に、
金属酸化物を配合してなるガラス用親水化処理剤を、ガ
ラス基材表面に塗布し、次いで530〜700℃の温度
で焼付硬化させることを特徴とするガラスの親水化処理
方法に係わる。
【0007】本発明において、「親水性」なる語句は、
被膜表面に水が接触した際に水が被膜表面を濡らすこと
を意味するものであり、具体的には、下記の方法で測定
した水滴と被膜表面との接触角が30°以下、特に20
°以下のものを表す。
【0008】接触角の測定方法 被膜表面に脱イオン水0.03ml滴下した後、3分間放
置後の水滴と被膜表面の接触角を接触角計(例えば、協
和化学社製)で測定(雰囲気温度20℃及び湿度20%
の条件)する。
【0009】本発明方法で使用するガラス用親水化処理
剤の硬化性珪素樹脂溶液は、樹脂成分として平均分子量
約2,000〜200,000(平均縮合度約20以
上)で、且つ、1分子中にシラノール基及びアルコキシ
シリル基の少なくとも1種の基を約2個以上含有するも
のである。
【0010】硬化性珪素樹脂溶液として、一般式Si
(OR1)4 (R1 は同一もしくは異なって炭素数1〜4
のアルキル基を示す。)で表されるテトラアルコキシシ
ラン及び/又は一般式R2 Si(OR1)3 (R1 は上記
と同様の意味を示し、また、R 2 は炭素数1〜24の1
価炭化水素基を示す。)で表されるトリアルコキシシラ
ンのモノマー又はそれらの低縮合物(平均縮合度約2〜
10)を縮合反応させたものを使用することが好まし
い。
【0011】上記一般式において、炭素数1〜4のアル
キル基としては、例えば、メチル、エチル、n−プロピ
ル、iso −プロピル、n−ブチル、iso −ブチル、tert
−ブチル等が挙げられる。
【0012】また、炭素数1〜24の1価炭化水素基と
しては、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アリ
ール基、アラルキル基等が挙げられる。アルキル基とし
ては、上記したアルキル基以外に、例えば、n−ペンチ
ル、iso −ペンチル、tert−ペンチル、neo −ペンチ
ル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ドデシル、
トリデシル等が挙げられる。シクロアルキル基として
は、例えば、シクロプロピル、シクロヘキシル、シクロ
ヘプチル等が挙げられる。アリール基としては、例え
ば、フェニル、メチルフェニル、ジメチルフェニル、ト
ルイル、キシリル等が挙げられる。また、アラルキル基
としては、例えば、ベンジル、フェネチル等が挙げられ
る。
【0013】テトラアルコキシシランの具体例として
は、例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシ
ラン、テトラプロポキシシラン、ジエトキシジブトキシ
シラン等が挙げられる。
【0014】トリアルコキシシランの具体例としては、
例えば、トリメトキシメチルシラン、トリエトキシメチ
ルシラン、トリプロポキシプロピルシラン、トリメトキ
シエチルシラン、トリエトキシフェニルシラン等が挙げ
られる。
【0015】上記したテトラアルコキシシラン及びトリ
アルコキシシラン以外に必要に応じて、例えば、ジメト
キシジメチルシラン、ジエトキシジフェニルシラン、ジ
プロポキシジメチルシラン、ジメトキシジエトキシシラ
ン等のジアルコキシシランが使用できる。該ジアルコキ
シシランは、テトラアルコキシシラン及びトリアルコキ
シシラン100重量部当たり約50重量部以下の範囲で
使用することが好ましい。
【0016】低縮合物の具体例としては、例えば、日本
コルコート株社製の商品名として、メチルシリケート5
1(テトラエチルシリケートの平均縮合度約4)、エチ
ルシリケート40(テトラエチルシリケートの平均縮合
度約6)、エチルシリケート48(テトラエチルシリケ
ートの平均縮合度約9)等が挙げられる。
【0017】縮合反応は、例えば、上記したアルコキシ
シランモノマー、低縮合物をアルコール(例えばメタノ
ール、エタノール、プロパノール等)に溶解した溶液に
水及び酸性触媒(例えば塩酸、硝酸、ギ酸等)を添加
し、約20〜200℃で約30分〜10時間縮合反応さ
せ、必要に応じて塩基性触媒(例えばアンモニア、トリ
エチルアミン、水酸化ナトリウム等)を配合しpH7以上
にして、更に縮合反応させる方法が好ましい。
【0018】本発明方法で使用するガラス用親水化処理
剤の金属酸化物の種類としては、例えば、酸化スズ、酸
化アンチモン、酸化チタン、酸化亜鉛及びこれらを組合
わせたもの等の金属の酸化物が好適なものとして挙げら
れる。これらの金属酸化物の組合わせにおいて、金属酸
化物が2種以上の混合物でも、また、例えば、酸化アン
チモンがドープされた酸化スズの形(例えば、三菱マテ
リアル(株)社製のT−1(商品名)等が挙げられる)
であってもかまわない。
【0019】金属酸化物は、1次粒子径が約0.1μm
以下、好ましくは約0.1〜0.001μm 、更に好ま
しくは約0.01〜0.05μm の粉末が好適である。
【0020】金属酸化物の配合割合は、硬化性珪素樹脂
溶液の樹脂固形分100重量部当たり約3〜300重量
部、好ましくは約50〜200重量部の範囲が好適であ
る。金属酸化物の配合割合が、約3重量部を下回ると被
膜の親水性が低下し、一方、約300重量部を上回ると
ガラス基材に対する密着性が低下し、また、被膜の耐久
性も低下するので好ましくない。
【0021】本発明方法で使用するガラス用親水化処理
剤において、上記した成分以外にも有機溶剤、レベリン
グ剤、ハジキ防止剤、硬化触媒、着色剤、充填剤等が必
要に応じて使用できる。
【0022】本発明方法は、上記したガラス用親水化処
理剤をガラス基材表面に塗布し、次いで530〜700
℃、好ましくは550〜650℃の温度で、約5分間〜
約24時間、好ましくは約10分間〜10時間の硬化条
件でおこなうことができる。
【0023】ガラス用親水化処理剤を塗布するガラス基
材としては、特に限定されることなく従来から公知のガ
ラス基材を選択して使用することができる。従来のガラ
ス基材の中でも、特に板ガラスを使用することが好まし
い。
【0024】ガラス用親水化処理剤をガラス基材表面に
塗布する方法としては、従来から知られた塗装手段、例
えば、吹付け塗装、ローラー塗装、刷毛塗装、流し塗
り、浸漬塗装等の方法で塗装できる。ガラス用親水化処
理剤の塗布膜厚は、乾燥膜厚で約1〜50μm 、好まし
くは約2〜10μm の範囲が好適である。
【0025】塗布されたガラス用親水化処理剤の焼付
は、530〜700℃の温度の範囲で行う必要がある。
焼付温度が530℃を下回ると被膜の親水性が低下し、
一方、700℃を上回るとガラス基材が軟化するために
ガラス用親水化処理被膜の仕上がり外観が悪くなるので
好ましくない。ガラス用親水化処理剤を焼付けする前に
予め室温〜100℃程度の温度で予備乾燥して有機溶剤
を揮発させておくことが好ましい。
【0026】
【実施例】本発明について、実施例を掲げて、本発明を
更に詳細に説明する。
【0027】珪素樹脂溶液の製造例 テトラエトキシシラン208g、エチルアルコール20
8g及び0.2N 塩酸水を配合し、40℃で2時間反応
させた。次いで、反応させたものにトリエチルアミン5
0g を添加してpHを7以上に上げて、縮合反応を行った
後、ベンゼン50gを添加し、更に70℃で脱溶剤し
て、樹脂固形分22重量%の珪素樹脂溶液を得た。
【0028】珪素樹脂溶液の製造例 エチルシリケート40(日本コルコート社製、テトラエ
トキシシランの平均縮合度約6)427g、トリエトキ
シエチルシラン58g 、エチルアルコール300g及び
0.2N 塩酸142gを配合し、80℃で30分間反応
させた。次いで反応させたものに水酸化カリウム5gを
添加してpHを7以上に上げて80℃で2時間縮合反応を
おこなった後、ベンゼン200gを添加し、更に70℃
で脱溶剤して、樹脂固形分22重量%の珪素樹脂溶液を
得た。
【0029】処理剤A 上記した珪素樹脂溶液82g(固形分18g)に粉末
T−1(三菱マテリアル株式会社製、SnO2 酸化Sb
ドープ、1次粒子径0.02μm 、商品名)12gを配
合した後、分散をおこなって固形分30重量%の処理剤
Aのものを製造した。
【0030】処理剤B 上記した珪素樹脂溶液82g(固形分18g)に酸化
亜鉛(1次粒子径0.02μm )18gを配合した後、
分散をおこなって固形分30重量%の処理剤Bのものを
製造した。
【0031】処理剤C 処理剤Aにおいて、珪素樹脂溶液に代えて珪素樹脂溶
液を使用した以外は処理剤Aと同様にして製造して、
固形分30重量%の処理剤をCを得た。
【0032】処理剤D 処理剤Bにおいて、珪素樹脂溶液に代えて珪素樹脂溶
液を使用した以外は処理剤Bと同様にして製造して、
固形分30重量%の処理剤をDを得た。
【0033】処理剤E 処理剤Aにおいて、粉末T−1に代えてMT−500H
D〔テイカ(株)社製、商品名、酸化チタン、1次粒子
径0.03μm 〕を使用した以外は処理剤Aと同様に製
造して、固形分30重量%の処理剤Eを得た。
【0034】処理剤F 珪素樹脂溶液を使用した。
【0035】処理剤G 珪素樹脂溶液を使用した。
【0036】実施例1〜10 板ガラス(厚さ3mm)に処理剤A〜Gを乾燥膜厚が約3
μm になるように吹付け塗装を行った後、室温(20
℃)で30分間セッテングし、次いで表1に記載の温度
で20分間焼付をおこなって実施例1〜10の処理被膜
を形成した。
【0037】比較例1〜6 表1に記載の処理剤を用いて表1に記載の温度で焼付を
行って比較例の処理被膜を形成した。その他の条件は実
施例と同様にして実施した。実施例及び比較例の処理被
膜の性能結果を表1にまとめて示す。
【0038】表1において処理被膜の性能試験は、次の
ような条件で行った。 被膜外観:被膜の透明性、変色、ワレ、ハガレ等を目視
で観察した。欠陥のないものを良好とした。 接触角:20℃、湿度20%の条件で水と被膜との接触
角を測定した。 密着性:被膜表面をコインの角で強く引っ掻いた後、被
膜の密着状態を次の基準で評価した。○:良好、△:コ
インの角に沿って大きく剥がれる、×:コインの角以外
の箇所も大きく剥がれる。 耐水性:被膜を形成したガラス板を40℃の水に10日
間浸漬した後、密着性及び接触角を試験した。
【0039】
【表1】
【0040】
【発明の効果】本発明方法によってガラス表面に形成さ
れた被膜は、ガラス基材との密着性が優れる、水と
の接触角が小さく親水性に優れる、及び耐久性(耐水
性等)が優れるといった効果を発揮するものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩沢 直純 神奈川県平塚市東八幡4丁目17番1号 関 西ペイント株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 硬化性珪素樹脂溶液に、金属酸化物を配
    合してなるガラス用親水化処理剤を、ガラス基材表面に
    塗布し、次いで530〜700℃の温度で焼付硬化させ
    ることを特徴とするガラスの親水化処理方法。
  2. 【請求項2】 金属酸化物が、酸化スズ及び酸化アンチ
    モンを主成分とする粉末、酸化亜鉛粉末及び酸化チタン
    粉末から選ばれる1種以上の金属酸化物粉末であること
    を特徴とする請求項1記載のガラスの親水化処理方法。
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