JPS63134553A

JPS63134553A - 遠赤外線放射体

Info

Publication number: JPS63134553A
Application number: JP61281228A
Authority: JP
Inventors: 尾首　憲一; 吉恭鹿島
Original assignee: Nissan Chemical Corp
Current assignee: Nissan Chemical Corp
Priority date: 1986-11-26
Filing date: 1986-11-26
Publication date: 1988-06-07
Also published as: JPH0456786B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、ガラスの表面に固着した遠赤外線放射性被覆
を設けてなる遠赤外線放射体の改良に関する。

遠赤外線は二可視光線より波長が長い、はぼ２．５〜２
５μの波長の電磁波であって、低温の物体に到達すると
、一般にその物体を加熱する性質を有する。これを利用
して、種々の分野に、例えば、乾燥、治療、暖房、その
他一般に加熱等に実用されている。

遠赤外線を放射する物質は、遠赤外線放射材とも呼ばれ
、シリカ、チタニア、アルミナ、その他セラミック物質
等が古くから知られているが、−最に硬い物質であるか
ら、実用に便利な形態に加工することは困難である。節
易な方法として、これら遠赤外線放射材の粉末を焼結、
溶射等の方法で成形することは、かなり以前から行われ
ていたが、特別の装置を要すのみならず、熱エネルギー
量及び長い処理時間を要するために効率的でない。

そこで、遠赤外線放射材の粉末をバインダー中に分散さ
せて、スラリー又はペースト状にしたものを成形したり
、基材の上に塗布する方法が用いられるようになってい
る。なかでも、基材に塗布する方法は多用されているが
、被膜と基材との熱膨張率の差異が著しいときには、被
覆が剥離し易い。

かかる難点がな（、しかも熱効率の高い遠赤外線放射体
又はそれをつくるためのスラリー、ペースト等の改良さ
れた塗料の提供が望まれている。

（従来の技術）特公昭６０−５４８８８号公報には、ジルコニア粉末１
００ｍ！ｉｔ部と珪酸ナトリウム、シリカゾル、シリカ
ゲルエマルジョン等シリカ系結合剤をＳｉｎｇとして２
〜５重量部含有する組成物を金属基体又はセラミック基
体に塗布し、加熱することにより得られる遠赤外線放射
体が開示されている。

また、特開昭６０−２５１３２２号公報には、金属又は
セラミックの表面に有機シリコーン樹脂と炭化珪素又は
チタニア粉末とからなる硬化被膜と、更にその上に有機
シリコーン樹脂とＦｅ２Ｏ＋−ＭｎＯ−ＣｕＯ複合酸化
物粉末とシリカ又はアルミナの粉末とからなる硬化被膜
を設けた赤外線放射体が示されている。

更に、特開昭６１−１１７１５１号公報には、ジルコニ
ア、アルミナ、チタニア等のセラミック粉末２０〜９０
重量部を、重りん酸アルミニウム５〜２０重量部と水ガ
ラス、アルミナゾル等を固形分として５〜２５重量部と
この他に骨材をも含有するペースト又はスラリー、或い
はこれに更にコロイダルシリカ希釈剤をも加えたものを
金属、セラミック等に塗布し、硬化させてなる遠赤外線
放射体が示されている。

上記の如く、珪酸ナトリウム等水ガラス、シリカゾル、
アルミナゾル、水ガラス又はアルミナゾルに重１りん酸
アルミニウムを組合せたもの、有機シリコーン樹脂等が
既に遠赤外線放射材のバインダーとして用いられること
が示されている。

（発明が解決しようとする問題点）有機シリコーン樹脂をバインダーとするものでは、遠赤
外線放射体を４００℃以上の温度で長期に、或いは繰り
返し使用すると塗膜の劣化が著しく、剥離を起すに到り
、このような長期使用に耐え得ない。

水ガラスをバインダーとするものでは、スラリー又はペ
ーストは強アルカリ性を示し、ガラス上に塗布し、硬化
させる際にガラスの侵食が起り、得られた塗膜は、高温
で長期使用中にやはり剥離を起し易い。

また、シリカゾル、アルミナゾル等をバインダーとする
ものも、塗膜とガラス面との結合力は充分でないから、
密着性に乏しく、更に塗膜の硬度不足をもたらす。重り
ん酸塩をバインダーとするものは、ガラス上に塗布し、
硬化させる際に発泡等が起り易く、また、高温度から冷
却されるときに塗膜の剥離が起り易い。

上記特開昭６１−１１７１５１号に示された重りん酸ア
ルミニウムと水ガラス又はアルミナゾルの組合せバイン
ダーを用いる塗料は、基体が金属又はセラミックスであ
るときには、比較的好ましいが、基体がガラスであると
きには、通常のセラミック粉末であるジルコニア、チタ
ニア、アルミナ等を遠赤外線放射材とする限り、熱膨張
率の差異が尚過大であって、８００℃程度の高温から常
温へ冷却される際、特に繰り返し使用する間に、ガラス
面から被膜が剥れ易い。

（問題点を解決するための手段）本発明は、ガラスの表面にＩＡ離の起らない遠赤外線放
射性の被膜を形成させ得る塗料タイプの組成物、或いは
、例えば、発熱体を内蔵したガラス管、球等ガラスの表
面にかかる組成物から形成させた被膜を設けることによ
る遠赤外線放射体を提供しようとするものであって、そ
の組成物は、膠質無機酸化物の分散液に、アルカリ金属
を含まない酸性りん酸塩と主成分が溶融石英である耐火
性無機微粉末を含有させたことを特徴とする。また、本
発明の遠赤外線放射体は、ガラスの表面に、上記組成物
を塗布した後乾燥し、更に加熱硬化させてなることを特
徴とする特本発明の組成物に用いられる膠質無機酸化物の分散液は
、水、水溶性有機溶媒又はこれらの混合物中に、シリカ
、チタニア、ジルコニア、アルミナ、二酸化錫等の微粒
子がコロイド状に分散した液である。この微粒子の大き
さは、２〜２５０ｍμであり、かかる微粒子の上記分散
液は、公知の方法により容易に得られる。上記分散液中
の膠質無機酸化物の濃度としては、２０〜５０重景％程
度が好ましい。また、この分散液としては、ナトリウム
、カリウム、リチウム、その他アルカリ金属を極力台ま
ないものが好ましい。このような、アルカリ金属分含有
量の少ない膠質無機酸化物の分散液は、安定化処理され
た膠質無機酸化物の分散液を、公知の方法、例えば、陽
イオン交換樹脂で処理することにより容易に得られる。

好ましい例としては、酸性の水性シリカゾル、水性アル
ミナゾル等が挙げられる。

本発明に用いられるアルカリ金属を含まない酸性りん酸
塩としては公知のものでよいが、結合力の高いアルミニ
ウム塩、カルシウム塩等が好ましく、その例としては、
第１りん酸カルシウム、第１りん酸アルミニウム等が挙
げられる。

本発明に用いられる主成分が溶融石英である耐火性無機
微粉末は、８０μ以下の粒度のものが好ましく、通常、
４４μ以下のものでよい。この耐火性無機微粉末は、成
分として溶融石英のみでもよいが、着色顔料として、Ｆ
ｅｚＯ１，ＭｎＯ２＋ＣｏＯ，ＣｒｚＯｚ＋ＣｕＯ等を
溶経石英に対して４０重量％以下混合したものが好まし
い。また、体ＩＩＲ料として、結晶性シリカ、アルミナ
、ジルコニア、ムライト、コージェライト、ペタライト
等を溶融石英に対して４０重量％程度以下混合すること
もできる。主成分の溶融石英は、天然産の珪石の粉末を
、電融法等により、溶解させた後、ガラス状のまま冷却
することにより得られ、通常、粉砕によって粉末品とし
て用いられるが、その他の方法で得られる非晶質シリカ
も用いることができる。

本発明の組成物は、上記膠質無機酸化物の分散液と、上
記アルカリ金属を含まない酸性りん酸塩と、上記溶融石
英を主成分とする耐火性無機微粉末とを充分に混合する
ことによって得られる。その好ましい組成物としては、
上記膠質無機酸化物の分散液を、その固形分として１０
０重量部と上記アルカリ金属を含まない酸性りん酸塩を
２０〜２００重量部と、上記膠質無機酸化物の分散液と
アルカリ金属を含まない酸性りん酸塩との混合物１００
重量部に対して１００〜５００重量部となる量の上記溶
融石英を主成分とする耐火性無機微粉末とを、混合する
ことにより得られる。

また、本発明の組成物としては、本発明の目的が達成さ
れる限り、上記の他に更に任意の成分、例えば、分散剤
、界面活性剤、消泡剤、粘度調節剤、水、水溶性有機溶
媒等を混入させてもよい。

本発明の遠赤外線放射体は、上記組成物をガラス基材の
表面に塗布した後乾燥し、更にその得られた塗膜を加熱
硬化させることによって得られる。

これに用いられるガラスとしては、耐熱度４００〜１０
００÷の通常のものでよいが、石英ガラス、結晶化ガラ
ス、バイコールガラス等低膨張性ガラスが好ましい。

上記組成物の塗布は、通常の方法、例えば、スプレー、
刷毛塗り、浸漬等の方法で容易に行うことができる。ま
た、乾燥も、常温乾燥でよいが、要すれば、塗膜の一様
性が保たれる範囲で、強制乾燥、例えば、温度を高めて
乾燥してもよい。この乾燥により、ガラスの表面には塗
膜が得られるが、その膜厚としては、３０〜１５０μ程
度が好ましい。次いで、この乾燥塗膜を加熱することに
より、硬化被膜に変せしめることができる。この加熱は
高温で行われるが、通常４５０”Ｃ以下、好ましくは、
３００〜４００℃程度に、０．２５〜１時間保持するこ
とにより、ガラスの表面に遠赤外線放射性の硬化被膜を
形成させることができる。

（作　用）本発明に用いられる膠質無機酸化物の分散液とアルカリ
金属を含まない酸性りん酸塩とは、それらの相乗作用に
よって好ましいバインダーを形成する。特に、アルカリ
金属分の含有量が少ない酸性の膠質無機酸化物の分散液
とアルカリ金属を含まない酸性りん酸塩との混合物は、
基材のガラスと接触した際、ガラスを侵食しない、しか
し、上記膠質無機酸化物の分散液の固形分１００重量部
に対して、上記酸性りん酸塩が２０重量部以下の割合で
は、被膜の硬度が不足したり、ガラスへの被膜の密着性
に乏しくなり易い。逆に、酸性りん酸塩が２００重量部
以上にも高い割合となると、塗膜の乾燥時に発泡が起っ
たり、被膜が８００℃から水冷等急冷された際にガラス
表面から剥離し易くなる。

加えられる溶融石英は、熱膨張率が非常に小さく、特に
石英ガラス上に形成された被膜に、熱膨張差による応力
の発生が少ないため、クランク発生又はガラス表面から
剥離等が起らない。更に、この溶融石英の微粉末は、遠
赤外線放射効果が大きいので、遠赤外線放射体の熱効率
を向上させる。

しかし、この熔融石英微粉末の混入量が、上記膠質無機
酸化物の分散液と酸性りん酸塩との混合物バインダー１
００重量部に対して５００重量部以上にも高いと、組成
物の粘度が上昇し、通常の塗布法、例えば、スプレー、
刷毛塗り、浸漬等による塗布作業を困難ならしめると共
に、バインダーの相対濃度の低下のために、好ましい被
膜が得られ難い。また、溶融石英微粉の混入量が余りに
小さいと、被膜にクラックが生じ易くなるので、上記バ
インダー１００重量部に対し溶融石英微粉末は１００重
量部以上混入するのがよい。

溶融石英微粉末に、その４０重量部以下のＦｅ、Ｏ，。

Ｃｏｏ、　ＣｒｚＯｚ＋ＣｕＯ，Ｍｎ０ｚ、等の着色顔
料を混じて用いると、上記溶融石英微粉末の作用を妨げ
ずに、更に赤外線放射の効率を向上させることができる
。

また、溶融石英微粉末のみを用いるときには白色の被膜
となるが、上記顔料の混入により着色被膜を得ることが
できる。しかし、この顔料混入率が溶融石英微粉末に対
して４０重量％以上にも高いと、石英ガラス等高耐熱ガ
ラスの場合には被膜の熱膨張率が好ましくない範囲にま
で大きくなり、被膜に剥離が起り易い。

遠赤外線放射効率を大ならしめるには、本発明の組成物
による被膜の厚さとして３０μ以上は必要であり、また
、この厚さが３０μ以下では隠べい性も不足するが、１
５０μ以上にも厚いと、８００℃と言った高温度から水
冷等急冷の際に、ヒートショックによるクラック、剥離
等が起り易い。石英ガラス、結晶化ガラス、バイコール
ガラス等低膨張性の基材は、高温加熱から急冷する際の
耐ヒートシヨツク性を良好ならしめる。

（実施例）膠質無機酸化物の分散液として、代表的に、粒子径６０
ｍμで、アルカリ金属を殆ど含まない、ＳｉＯ□濃度３
０重量％の市販の水性シリカゾルを用い、また、アルカ
リ金属を含まない酸性りん酸塩として、濃度４０重量％
の第１りん酸アルミニウムと粉末の第１りん酸カルシウ
ムを用い、更に、溶融石英としては、平均粒子径１０μ
の微粉末品を使用し、第１表に記載の−１〜５の本発明
の組成物を調製した。

また、比較対照用には、第１表階６〜８の組成物を調製
し、これら１ｌｈｌ〜８の組成物を同一条件で、遇明石
英ガラス板上にスプレーを用いて夫々塗布した後、５０
０℃に３０分間保って加熱乾燥に引きつづき加熱硬化を
行なった。得られた被膜の厚さは約８０μであった。

次いで、得られた被膜について、下記試験法により、表
面硬度、耐温水性、耐熱性、耐ヒートシヨツク性等を測
定した。

（イ）表面硬度ＪＩＳ　Ｋ−５４００に準じて鉛筆硬度を測定する。

（ロ）耐温水性６０℃の温水中に１週間浸漬した後、とり出してＪＩＳ
　Ｋ−５４００に準じて鉛筆硬度を測定する。

（ハ）耐熱性８００℃の炉中に８時間放置後、とり出し、被膜の状態
を眼視観察し、剥離もクランクもないものを○印で、ま
た、剥離又はクラックが発生したものを×印で表わす。

（ニ）耐ヒートシヨツク性８００℃の炉中からとり出し、直ちに室温の水中に投入
することを１０回繰り返したときの被膜の状態を眼視観
察し、剥離もクラックもないものをＯ印で、また、剥離
又はクラックの発生したものを×印で表わす。

これらの試験結果も、一括第１表に示した。

更に、上記階１の組成物から得られた被膜について、日
本分光工業■製の放射特性測定装置ＥＭ−１０１を用い
て、波長２〜３０μの遠赤外線放射率のスペクトルを測
定したところ、２．７μ以上で９５〜１００％の放射率
を示すスペクトルが得られ、極めて高い遠赤外線放射率
を示すことを認めた。

上記第１表２こ記載の結果は、やはり従来のバインダー
を用いることによっては、好ましい遠赤外線放射性被膜
をガラス表面に形成させ得ないが、本発明の組成物によ
ると、表面硬度、耐温水性、耐熱性、耐ヒートシヨツク
性のいずれにも優れる被膜をガラス上に形成させ得るこ
とを示している。

（発明の効果）本発明の組成物によると、ガラスの表面に強固に付着し
た高い表面硬度、耐水性、耐熱性及び耐ヒートショッ゛
り性を有する遠赤外線放射性被膜を形成させることがで
きる。更に、この組成物は流体であって、従来法と同様
に、通常の塗布法によってガラス上に容易に塗布するこ
とができる。

特に、ガラス上に厚さ３０〜１５０μ程度に被膜を形成
させると、耐ヒートシヨツク性に優れる遠赤外線放射体
が得られ、その遠赤外線放射率が高いので、熱効率の高
い乾燥器、治療具、暖房装置、その他加熱器等に有用で
ある。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）膠質無機酸化物の分散液に、アルカリ金属を含ま
ない酸性りん酸塩と、主成分が溶融石英である耐火性無
機微粉末とを含有させたことを特徴とする遠赤外線放射
体形成用組成物。
（２）膠質無機酸化物の分散液に、アルカリ金属を含ま
ない酸性りん酸塩と主成分が溶融石英である耐火性無機
微粉末とを含有させた組成物を、ガラスの表面に塗布し
た後乾燥し、更に加熱硬化させてなる遠赤外線放射体。
（３）組成物中の膠質無機酸化物と酸性りん酸塩の固形
分比率が、膠質無機酸化物１００重量部に対し酸性りん
酸塩２０〜２００重量部である特許請求の範囲第（２）
項に記載の遠赤外線放射体。
（４）組成物中の溶融石英の含有率が、膠質無機酸化物
の分散液と酸性りん酸塩の合量１００重量部に対し、１
００〜５００重量部である特許請求の範囲第（２）項又
は第（３）項に記載の遠赤外線放射体。