JPH0920533A

JPH0920533A - コーティング方法

Info

Publication number: JPH0920533A
Application number: JP19115795A
Authority: JP
Inventors: Tatsuaki Oda; 達明小田
Original assignee: Ishizuka Glass Co Ltd
Current assignee: Ishizuka Glass Co Ltd
Priority date: 1995-07-04
Filing date: 1995-07-04
Publication date: 1997-01-21

Abstract

(57)【要約】【目的】正確な機械的制御なしで、均一に塗布するこ
とができる方法を提供することである。また、本発明に
より、簡単に素早く均一に塗布することができるもので
ある。【構成】被塗布材料を固定するとともに、３０〜１０
００ｒｐｍで回転させ、前記被塗布材料の表面の少なく
とも一部にゾルゲル溶液を塗布した後で焼成するコーテ
ィング方法であり、また、第２の発明としてチタン原子
０．０１〜０．３ｍｏｌ／ｌを含むゾルゲル溶液中に被
塗布材料を浸漬させた後で焼成することを特徴とするコ
ーティング方法に関するもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、材料表面に例えば、耐
加傷性、耐アルカリ性、耐熱性を向上させる目的で行う
コーティング方法に関するものであって、特には、材料
表面に均一なコーティングを施すことができる方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、ガラス、陶器等の耐熱性基材
の製品本来の強度を更に向上させるため、あるいは前記
製品の表面に直接傷が付くのを防止するために、表面に
コーティング処理を施すことが広く行われている。それ
に加えて、耐熱性基材は様々な分野で利用されているた
め、その表面処理技術は重要であって、膜表面の平滑度
とともに膜厚の均一性が求められている。

【０００３】コーティング方法として一番多く行われて
いるのは、四塩化スズ、有機スズ、四塩化チタン、有機
チタンを主成分とする溶液を、成形直後のまだ高温状態
にあるガラス、陶器等の耐熱性基材に吹き付け、前記溶
液成分を加熱蒸発させて得られる蒸気を表面に接触さ
せ、加熱分解反応により耐加傷性、耐アルカリ性を有す
る物質としては優れた酸化スズ、酸化チタン膜を形成す
るＣＶＤ法と呼ばれるものがある。

【０００４】しかし、この方法では、膜の厚みが工程時
の被塗布材料温度に左右されやすく不安定であり、ま
た、工程が高温での反応であるために、気体の原料しか
利用できず、その上、成形直後にしか工程を組み込めな
いという欠点を有していた。また、コーティング工程に
おける副生成物として、ＨＣｌ等の発生があり、そのた
めに装置等の腐食が起こりやすいという欠点を有してい
た。

【０００５】この他に蒸着法としては、ＰＶＤ法も行わ
れているが、コーティング膜の均一塗布が困難であっ
た。

【０００６】また、手塗りによる塗布方法などがある
が、上記の方法も含めこれら従来の方法は、いずれもコ
ーティング液を塗布する際、塗布材質や塗布液量に左右
されやすく、均一性を保つことが非常に難しかった。

【０００７】そこで、低温で被塗布材料と原料物質とを
接触させることを可能にし、更に均一な温度雰囲気で焼
成することで膜厚制御が容易に行うことができるゾルゲ
ルコーティングによる方法が近年、注目されている。ゾ
ルゲル溶液によるコーティング方法には、ディッピング
法、スピナー法等を挙げることができるが、それぞれ引
き上げスピードや回転数等、均一な膜を成膜するのに、
正確な機械的制御が必要であって、特に、ディッピング
法ではわずかな引き上げスピードの差でかなりの膜厚の
差がでていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明では、液の持つ
自重落下作用により、正確な機械的制御なしで、均一に
塗布することができる方法を提供することである。ま
た、本発明により、簡単に素早く均一に塗布することが
できるものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のコーティング方
法は、被塗布材料を固定するとともに、３０〜１０００
ｒｐｍで回転させ、前記被塗布材料の表面の少なくとも
一部にゾルゲル溶液を塗布した後で焼成することを特徴
とするものであり、さらにゾルゲル溶液がチタン原子
０．０１〜０．３ｍｏｌ／ｌを含む事を特徴とするもの
である。

【００１０】なお、中空容器の外面にゾルゲル溶液を塗
布するとともに、該中空容器内面に向かって圧縮空気を
吹きつけることを特徴とし、中空容器を逆向きに保持す
る場合には、容器内面にゾルゲル溶液を噴射することを
特徴とするものである。

【００１１】第２の発明としてチタン原子０．０１〜
０．３ｍｏｌ／ｌを含むゾルゲル溶液中に被塗布材料を
浸漬させた後で焼成することを特徴とするものである。
そして、被塗布材料を固定するとともに、３０〜１００
０ｒｐｍで回転させながらゾルゲル溶液中に被塗布材料
を浸漬させた後で焼成することを特徴とするものであ
る。

【００１２】また、１回の塗布操作で焼成後、５０〜２
０００Åの膜厚を得ることを特徴とするものである。

【００１３】本発明では、回転を３０〜１０００ｒｐｍ
にする必要がある。３０ｒｐｍより遅いと、塗布ムラが
生じやすく、逆に１０００ｒｐｍより速いと、固定手段
にもよるが、回転時における被塗布材料自体の振れが大
きくなってしまい塗布ムラとなってしまうからである。
好ましくは、２００〜３００ｒｐｍにするのがよい。

【００１４】さらにゾルゲル溶液がチタン原子０．０１
〜０．３ｍｏｌ／ｌを含む必要がある。これは従来のも
のと比較して非常に濃度が薄いものであるが、コーティ
ング液自体の自重作用を利用しているためこの範囲が好
ましい。チタン原子０．０１ｍｏｌ／ｌ以下では、十分
なコーティング膜自体ができにくく、耐加傷性、耐アル
カリ性、耐熱性を向上させることが十分にできないため
である。逆に０．３ｍｏｌ／ｌ以上では、膜の厚みにバ
ラツキがでるとともに、膜の剥離が起きやすいためであ
る。より好ましくは０．０５〜０．２ｍｏｌ／ｌである
とよい。

【００１５】固定手段は特に限定するものではないが回
転時により確実に被塗布材料を保持しているという点で
真空チャック又は弾性体チャックにより、固定するのが
好ましい。特に真空チャックが可能なら、塗布対象物の
形状の影響が少ない。

【００１６】また、塗布用具としての吸湿材料は海綿の
他、スポンジ、筆等でもよい。

【００１７】中空容器の外面にコーティングする場合に
は、ゾルゲル溶液を塗布するとともに、該中空容器内面
に向かって圧縮空気を吹きつけることによって、内面に
コーティング液が付いてしまうことを防止することがで
きる。

【００１８】中空容器を逆向きに保持する場合には、容
器内面にゾルゲル溶液を噴射することによって、均一性
を更に増すことができる。

【００１９】また第２の発明の方法によれば、コーティ
ング溶液が従来のものに比べて非常に薄い濃度であるた
め、液が垂れ落ちる以上であれば、ゾルゲル溶液の塗布
量が一定のものとなり、引き上げスピード等によらず均
一性が保たれるものである。さらに前記の回転速度で回
転させつつコーティング溶液中に浸漬させることによっ
て、均一性がより高められる。

【００２０】そして、塗布された被塗布材料を常法の方
法で焼成することにより、硬い透光性薄膜を得ることが
できる。この時の焼成温度は、コーティングされる被塗
布材料の材料及びコーティング溶液の組成によっても異
なるが、２００℃以上が適しており、２００℃〜６００
℃がよい。６００℃以上であると、被塗布材料と膜との
反応により膜質が低下し、チタン酸化物の結晶化の進行
及び硼素酸化物成分の表面析出が起こってしまい、被塗
布材料と膜の密着性が低下し、その結果として耐アルカ
リ性の低下及びＳＦ値の低下が起こるためである。反対
に２００℃以下であると、有機成分が消失しにくくな
り、これがコーティング膜中に残り、耐アルカリ性の向
上が見られないからである。より好ましくは、３５０℃
〜５００℃がよい。

【００２１】また、焼成時間は、５分〜６０分がよい。
これは、焼成時間が５分より短いと焼成温度が低い場合
の理由と同様に有機成分が消失しにくくなるためであ
り、６０分より長い場合には、焼成温度が６００℃以上
と高くした場合と同様の不都合を生じるためである。よ
り好ましくは、１０分〜２０分行うのが適している。

【００２２】被塗布材料は、ガラスが一番好ましく、ガ
ラス以外にも陶器、磁器、その他金属酸化物であるセラ
ミックス等の無機材料に応用可能である。また、無機材
料以外にも焼成温度で熱分解や溶液と反応を起こさない
材料ならば全てに適用できるものである。

【００２３】以上の方法により形成された膜厚は、５０
〜２０００Åであることが望まれる。膜厚が、５０Å以
下ではコーティング液の持つ膜特性が十分に得られない
からであり、逆に２０００Å以上であると、均一な膜と
なりにくいことと、本発明で使うコーティング溶液が比
較的低濃度のものであるため、これ以上の厚みを増すこ
とが実質的に困難であるからである。

【００２４】

【実施例】

（実施例１）チタンを主成分とするゾルゲルコーティン
グ液を任意の濃度に調整する。図１に示すように真空チ
ャックターンテーブルにガラスコップをのせ、吸引固定
とともにテーブルを回転させ、吸湿材料として海綿を用
いてコーティング液を全面に塗布した。５分間乾燥させ
た後、５００℃で２０分間焼成し、その時の膜厚を測定
した。この工程をそれぞれの濃度の溶液につき１０００
個のコップについて行い、その膜厚及び耐アルカリ試験
として２％ＮａＯＨ溶液に８０℃で５時間保持した結果
を表１に示した。なお、アルカリ試験は目視でその様子
を確認し、○が膜に変化なし、△がわずかに剥離（白
化）、×が完全に剥離（白化）の３段階で表した。

【００２５】

【表１】

【００２６】この方法で塗布、成膜したＴｉＯ₂膜は従
来のディッピング装置を用いて作成した場合と外観及び
耐擦傷性、耐アルカリ性等の特性は全く同じであり、デ
ィッピング装置での全面塗布が難しいガラスコップにも
口天部から底部まで均一に塗布することができた。

【００２７】（実施例２）実施例１のコーティング溶液
を用い、図２に示すようにガラスコップを逆向きに吸引
固定し、ターンテーブルを回転させ、コーティング液を
上部から垂れ流すことにより全面に塗布した。必要に応
じて、コップ内部への液の巻き込みを防ぐにはコンプレ
ッサーで空気をコップ内に吹きつけることにより行っ
た。また、本装置では、コーティング液はポンプを用い
て循環させるので、液の損失が少ない。任意濃度のコー
ティング液で塗布後、５分間乾燥し、５００℃で２０分
間焼成し、その時の膜厚を測定した。この工程をそれぞ
れの濃度の溶液につき１０００個のコップについて行
い、その膜厚の結果を表２に示した。

【００２８】

【表２】

【００２９】（実施例３）実施例１のコーティング液を
用い、そこにガラスコップを直接浸し、液がたれるぐら
いに素早く引き上げ、溶液の自重によってコーティング
処理を施した。それから塗布したものを５分間乾燥し、
５００℃で２０分間焼成し、その時の膜厚を測定した。
この工程をそれぞれの濃度の溶液につき１０００個のコ
ップについて行い、その膜厚の結果を表３に示した。

【００３０】

【表３】

【００３１】精密なディップコート装置を用いて引き上
げスピードを制御するのと対照的に溶液の自重によって
均一コーティングを行うことができた。膜厚は、液が垂
れ落ちる以上の引き上げ速さなら一定でＴｉ濃度に依存
することが判った。

【００３２】（実施例４）ガラスコップを逆向きにター
ンテーブルに吸引固定し、そのターンテーブルを回転さ
せる。チタンを主成分とするチタン原子０．１ｍｏｌ／
ｌのゾルゲルコーティング液をコップ内部に噴出し、内
面に塗布した。乾燥後、焼成し、ＴｉＯ₂コートを施し
たところ、従来のディッピング法で膜厚の均一性にかか
わる因子を制御して得られた膜厚と同様に均一なコーテ
ィング膜を得ることができた。

【００３３】（実施例５）チタンを主成分としたチタン
原子０．１ｍｏｌ／ｌのゾルゲルコーティング液を図３
に示すように容器にためておき、そこを斜めに設置した
コップを、弾性チャックであるゴム製チャックをエアー
で膨らますことによりコップ内面壁に確実に接触、保持
させてそのコップを回転させながら通過させることによ
りコップ外面に塗布した。その後、実施例４と同様の後
処理をしたところ、従来のディッピング法で膜厚の均一
性にかかわる因子を制御して得られた膜厚と同様に均一
なコーティング膜を得ることができた。

【００３４】（実施例６）チタンを主成分とするゾルゲ
ルコーティング液を排水用コック付き容器に入れ、そこ
にガラスコップを浸漬した後、コックを開き、液を排出
することにより、コーティング処理を行った。コーティ
ング液の排出速度により膜厚を制御した。コーティング
液の損失をなくすため、排出した液はもう一つの容器に
入れ、コーティングを繰り返した。それによって均一な
コーティング膜を得ることができた。また、この方法に
よれば大きな容器を用意することにより、一度に大量の
コーティングが可能となる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のコーティ
ング溶液によって形成された膜は、液の持つ自重落下作
用により、ガラス、陶器等の耐熱性製品の表面に均一に
塗布することができるものである。即ち、均一性を有す
るコーティング膜を形成するために従来のディッピング
法で行っていた引き上げスピード等の機械的制御をする
ことなしに得ることができるため、簡単に素早く均一に
塗布することができるものである。よって、従来の問題
点を解決したコーティング方法として産業の発達に寄与
するところは極めて大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１におけるコーティング装置の概略図で
ある。

【図２】実施例２におけるコーティング装置の概略図で
ある。

【図３】実施例５におけるコーティング装置の概略図で
ある。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被塗布材料を固定するとともに、３０〜
１０００ｒｐｍで回転させ、前記被塗布材料の表面の少
なくとも一部にゾルゲル溶液を塗布した後で焼成するこ
とを特徴とするコーティング方法。
【請求項２】ゾルゲル溶液がチタン原子０．０１〜
０．３ｍｏｌ／ｌを含む事を特徴とする請求項１に記載
のコーティング方法。
【請求項３】中空容器の外面にゾルゲル溶液を塗布す
るとともに、該中空容器内面に向かって圧縮空気を吹き
つけることを特徴とする請求項１または２に記載のコー
ティング方法。
【請求項４】中空容器を逆向きに保持し、容器内面に
ゾルゲル溶液を噴射することを特徴とする請求項１また
は２に記載のコーティング方法。
【請求項５】チタン原子０．０１〜０．３ｍｏｌ／ｌ
を含むゾルゲル溶液中に被塗布材料を浸漬させた後で焼
成することを特徴とするコーティング方法。
【請求項６】被塗布材料を固定するとともに、３０〜
１０００ｒｐｍで回転させながらゾルゲル溶液中に被塗
布材料を浸漬させた後で焼成することを特徴とする請求
項５に記載のコーティング方法。
【請求項７】１回の塗布操作で焼成後、５０〜２００
０Åの膜厚を得ることを特徴とする請求項１、２、３、
４、５、６または７に記載のコーティング方法。