JPS5829157B2 - ヒヨウメントマク - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、低温で形成できるガラス質の表面塗膜に関す
る。

元来、プラスチックス、木材、セメント系製品、石膏、
金属類はガラス類物質にくらべ表面硬度が低く、光沢が
ない、きずがつきやすい、化学的に弱い、耐久性がない
などの欠点があり、これらにガラス類物質の美麗さ、光
沢、高硬度、化学的強さ、不燃、耐熱、耐候、耐久等の
長所が付与できれば、材料的な著しい発展になる。

・ところがガラスには機械的な衝撃強さや熱的な衝撃強
さが低いこと、ガラス形成に高渦を要し且つまた徐冷に
長時間を要する等の問題がある。

このうち、衝撃強さの低さや徐冷に長時間を要する問題
は、ガラス質材料を表面釉薬類として用いた場合には大
きな問題ではない。

したがって、ガラス質の釉薬の焼成が低温で行なえるな
らば、上記したような耐熱温度の低い産業材料の表面を
すべてガラス質にすることができるし、また、耐熱温度
が高い材料に関してもそのプロセスが簡単で短時間です
み、しかもエネルギ消費量が少なくてすむなどの多くの
利点がある。

特に、前者の耐熱温度の低い材料に対するガラス質釉薬
による処理ができるならば、上記したガラスの多くの特
長の付与によって、その用途が拡大されるばかりか、ガ
ラス質材料の用途も拡大されることになる。

本発明者らは、低温でガラス質の表面塗膜を各種材料に
付与する方法について、鋭意、研究努力し、本発明に到
達した。

すなわち、本発明の目的は、低温で各種材料の表面にガ
ラス質の表面塗膜を形成させることにある。

上記目的は、被塗物表面にケイ酸アルカリ水溶液もしく
はケイ酸アルカリ水性分散液を塗布し、ついでこれをア
ンモニウム塩の水溶液と接触せしめ、これを乾燥させる
ことにより達成される。

本発明において、ケイ酸アルカリとは、ケイ酸リチウム
、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、ケイ酸ルビジウ
ム、ケイ酸セシウム、ケイ酸フランシウムのことである
。

これらのうち、前３者が経済的であり、特に有利である
。

本発明において、ケイ酸アルカリの絶対乾燥時の組成Ｓ
、１ ｏ２／ Ｒ２０（Ｒはアルカリ金属）のモル比
率は、０．２５〜４０、好ましくは１〜２０の範囲がよ
い。

この比率が上記範囲以下であること、後の処理に長時間
を要し、耐水性のよい塗膜が形成されず、好ましくなく
、逆に上記範囲以上であると強度の高い表面塗膜が形成
されにくく好ましくない。

本発明において、水溶液もしくは水性分散液は流動性も
しくは少なくとも粘着性がある程度であればよく、塗布
時の作業性の問題がないことが最大の決定要因になるが
、強いて述べれば水分率は１５〜９８饅、好ましくは３
０〜９５％の範囲がよい。

本件水溶液もしくは水性分散液中に、顔料、添料などの
他の添加物が混入されていてもよいが、好ましくは、少
なくとも固形成分中の５φ以上はケイ酸アルカリが水溶
液状態になっていることがよい。

固形成分中のケイ酸アルカリの溶解外が５多以下である
と最終的に得られる塗膜に表面光沢がなく好ましくない
。

本発明において、ケイ酸アルカルの水溶液もしくは水性
分散液を塗布後、必要に応じては乾燥することがよい。

特に塗布物中の水分率を８０％以下好ましくは７０％以
下にしておくことがよい。

水分率が上記範囲をこえると後の処理の際に一部が流動
したり、欠落したりすることがあるので好ましくない。

本発明において、塗布の方法は、スプレー、ロール、は
け、浸漬、捺染、など通常の塗装や染色などで使用して
いる方法すべてが使用できる。

本発明において、有効なアンモニウム塩には、炭酸アン
モニウム、リン酸アンモニウム、ケイ酸アンモニウム、
硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、炭酸水素アンモ
ニウムなどその他多くの水溶性の無機質のアンモニウム
塩や、酢酸アンモニウム、カルバニン酸アンモニウム、
マレイン酸アンモニウムなどその他多くの水溶性の有機
系のアンモニウム塩があり、水溶性のアンモニウム塩で
あれば実質的にすべて用いることができる。

これらは異種のアンモニウム塩を併用しても単独で用い
てもよく、またｐＨ調節その他の目的で、他の化合物を
添加してもよい。

アンモニウム塩の濃度は、その他の処置にも関係するの
で一部には決定できないが、０．１モルφ以上好ましく
は０．５モルφ以上であることがよい。

アンモニウム塩の濃度がこの範囲以下であると、塗布物
との接触時間を長時間とらないと、最終的に良好な塗膜
が形成されず好ましくない。

アンモニウム塩の濃度には上限がなく、必要に応じては
不溶部分の沈殿物が存在している状態であってもよい。

・本発明において、アンモニウム塩の水溶液と塗布物と
の接触方法は、塗布物上でのアンモニウム塩水溶液のス
プレーやロールなどによるコート、あるいはアンモニウ
ム塩水溶液中への塗布物の浸漬など各種手段を採ること
ができる。

アンモニウム塩の水溶液と、塗布物との接触は室温でも
、また一方もしくは両方が加熱されていてもよい。

本発明において、アンモニウム塩と塗布物との必要なだ
けの接触を行なった後、乾燥にいたるまでに、水洗や温
熱水洗、あるいは蒸気による洗浄を行なった方がより好
ましい。

十分な洗浄が行なえなかったために上記接触時の反応物
と考えられるものが、最終製品の表面に異物として付着
している場合があり、各種方式による洗浄を行なうこと
がより好ましい。

本発明において、乾燥は、室温で長時間放置する程度の
乾燥であってもよいが、好ましくは３０℃以上、特に好
ましくは６０℃以上であることがよい。

乾燥温度が高い方が乾燥時間が短時になるだけでなく。

塗膜の各種強度が高くなり、より好ましい。

ただし、２５０℃以上に上げても特に差はなく、乾燥温
度を上げる程良好になるということはない。

むしろ３０℃以上であれば実質的に差がないくらいであ
る。

この意味で、上記した従来の釉薬系の表面塗膜の製法と
温度的に格段の差がある。

すなわち、従来の釉薬系のものでは、焼成に一般には１
，０００℃以上、低いものでも６００℃以上、特殊なも
ので他の性能を大きく犠性にしたものでも４００℃以上
の加熱が最低必要である。

本発明において、被塗物に対してケイ酸アルカリ水溶液
もしくはケイ酸アルカリ水性分散液を塗布する際に、あ
らかじめ、被塗物表面に、プライマー類を塗布したり、
顔料、着色料、染色料を塗布その他の処理したり、ある
いはその他の物理的化学的処理を行なっておいてもよい
。

特に本発明は、被塗物の有機、無機の差や、極性の大小
に関係なく有効であるが、これらの差は被塗物表面と形
成される表面塗膜の接着もしくは密着強度に関係するこ
とがあり、目的被塗物および本発明の塗布物に合せたプ
ライマー類あるいは、それに合せた接着もしくは密着強
度向上剤を本発明の塗布物に添加して用いるなどすると
、本発明の目的がさらに有効に広い範囲で用いることが
できる。

また被塗物表面を上記物理的、化学的処理をしておくこ
とにより、ガラスやガラス系セラミックスの持つ美麗さ
、光沢など多くの特長をさらに有効に発揮させることが
できる。

本発明において、単なるケイ酸アルカリの水溶液や水性
分散液の塗布では、かりにそれを乾燥して形成される表
面塗膜でも、耐熱水性が悪く、簡単に溶解してしまうが
、本発明のようにアンモニウム塩との接触を行なわしめ
ると、耐熱水性のみならず、あらゆる性質がガラス的に
向上し、本発明の目的達成にいたっている。

本発明の方法を採ると、上記のように低温でガラス質の
表面塗膜を形成させることができる。

しかも形成される表面塗膜は完全に無機質であり、実質
的にケイ酸質からなっているためか、各種性質が非常に
すぐれている。

このようにすぐれた性能を有するガラス質の塗膜がかく
も低温で形成できることは、本発明の目的とするものを
完全に達成したといえるものであり、鉄鋼で代表される
金属のホウロウ化や、各種陶磁器類の釉薬処理が極端に
低温で行なえるのみならず、従来、釉薬の焼成温度にく
らべて耐熱温度が低くて表面にガラス質の塗膜を形成さ
せることのできなかったプラスチック、木材、フィルム
、繊維、布、紙、皮革などの有機物、セメント系製品（
コンクリート類製品）、石膏などの窯業系製品、鉛、亜
鉛、錫、アルミニウムなどの金属類など実質的に有形の
ものすべてにわたり可能である。

さらにもちろんガラスなどの表面あるいは本発明もしく
は従来の方法でなされたガラス質の釉薬表面への処理が
可能である。

その結果、従来とうてい考えられなかった各種物質の表
面を美麗さ、光沢、高硬度、化学的強さ、不燃、耐候、
耐久などを特長とするガラス質の膜で被うことができ、
それらの物質の利用範囲を拡大でき、強いては産業材料
に一種の革命をおこすものと考えられる。

はんの−例を上げるとたとえば、現在では考古物や歴史
的文化財の保護に有機高分子系の塗料がしばしば用いら
れているが、それらよりも本発明のものの方がその目的
にはるかに有効である。

また建築物関係で基材構造物をせっかく不燃材、耐火材
にしても表面の塗装はどうしても有機高分子（したがっ
て燃焼性）の塗料にせざるを得なかったため不燃性、耐
火性の効果が十分に発揮し得なかったが、本発明によれ
ばその効果は完全になるばかりか、それ以外の耐候、耐
久性、表面硬度、美麗さなどの効果を合せもたせること
ができる。

また従来の釉薬類は、焼成温度を低温化する目的で、酸
化鉛、酸化ホウ素、場合によっては酸化ヒ素や酸化アン
チモンなど耐久性、耐水性が悪かったり、毒性があった
りするものを用いざるを得なかったが、本発明によるも
のは、耐久性、耐水性がすぐれ毒性のないケイ酸質であ
るのでこの種の問題に対する懸念がいっさい不要である
。

本発明の何よりも大きい効果は、従来完全無機のガラス
質で表面を被覆することができなかった材料にガラス質
表面が形成できるようになったことであり、ガラス側か
らみれば、耐衝撃化や軽量化、省エネルギー化ができた
ことになり、基材側からみれば、ガラスの持つ上記多く
の特長が付与されたことになったことである。

この結果、理想的な産業材料の誕生が期待できる。

以下実施例について述べる。

実施例 １ 磁器タイル基板の表面に、酸化鉄粉末を分散させた３号
水ガラス（Ｓｉ０２ ／ Ｎ ａ ２０のモル比３１で
水分率６２φ）を水で３倍に希釈したものを塗布した。

このものを７０℃で１時間乾燥した後２ｍｏ１％の酢酸
アンモニウム水溶液中に約５時間浸漬した。

ついで水洗後このものを１４０℃の熱風乾燥機中で２時
間乾燥させたところ、赤褐色で光沢のある表面を有する
タイルが得られた。

このものは沸騰水中で３時間加熱しても表面の状態には
変化が見られず、良好な釉薬を施したタイルの状態を保
持していた。

実施例 ２ 実施例１の方法において、磁器タイルを用いるかわりに
フレキシブルスレートを用い、それ以外すべて実施例１
と同様にした。

その結果、見かけ上、実施例１で得られたものと同様に
完全にタイル調のものが得られた。

しかも表面はガラス質の光沢、硬さ、耐久性を有してお
り、実質上でもタイルとして使用しうるものであった。

比較例 １ 実施例１の方法において、７０℃で１時間乾燥しただけ
の状態のものを沸騰水中で３時間加熱したところ、表面
は完全に溶けてしまい、磁器タイル基板のみしかのこら
なかった。

比較例 ２ 実施例１の方法において、７０℃で１時間乾燥したもの
を、ついで１４０°Ｃで２時間乾燥したところ、表面に
気泡が多数形成され（むしろ表面が発泡体状になって）
てしまい、いわゆる光沢面を形成しなかった。

このものを沸騰水中で３時間加熱したところ、表面は完
全に溶けてしまい、磁器タイル基板のみしかのこらなか
った。

実施例 ３ ＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏのモル比が約９で一部がケイ酸ソー
ダとなって溶解し一部の８１０２が分散状になっている
もの（全体の重量比Ｎａ２Ｏ：ＳｉＯ２：Ｈ２Ｏ３，３
部＝３０部：６６．７部）をつくり、さらにこのもの１
００部に対して酸化チタンの微粉末１．５部を添加混合
した液ａをつくった。

このａを無色透明な並板ガラス表面に塗布し、以後実施
例１とまったく同じ方法で処理した。

その結果、板ガラス表面に乳半色をした光沢があり、硬
度が高く耐久性のある表面膜が形成されていた。

このものは従来からある曇ガラスと同様な色調であるが
、曇ガラスのように表面が粗くなくむしろ光沢を有して
いて、はこりなどのつき方がはるかに少ない。

実施例 ４ 鉛板の表面を磨き、光沢のある銀鏡面を出し、ここへＳ
ｉＯ２／に２０のモル比が４で一部の８１０２がケイ酸
カリウムになり、一部のＳ ｉ０２が分散している水溶
液を塗布した。

このものを実施例１と同じ方法で処理したところ、鉛板
表面にホウロウ調で透明なガラス質の光沢膜が形成され
た。

その結果鉛板の銀鏡面は長時間変化することなく保持さ
れた。

これに対して、表面に伺も塗布されていないものは、簡
単に灰黒色の粗い表面に変化してしまった。

実施例 ５ ポリカーボネートの射出形品表面に５ｉ０２／Ｌ１２０
のモル比が１２で水分率が９０咎の水溶液（住友スリー
エム社製フロラード４３０がｏ、ｉ％添加されている）
を塗布した。

このものを４０℃の熱風炉中で２４時間乾燥した後、炭
酸アンモニウムの４ｍｏ１％水溶液中に８時間浸漬した
。

ついで水洗後１２０℃で３時間乾燥した。

その結果ポリカーボネート表面にガラス質の透明被膜が
形成され、簡単にきずがつかない状態になっていること
が明らかになった。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 被塗物表面にケイ酸アルカリ水溶液もしくはケイ酸
   アルカリ水性分散液を塗布し、ついでこれをアンモニウ
   ム塩水溶液と接触せしめ、これを乾燥させてなる表面塗
   膜。