JP3357090B2 - 紫外線吸収ガラスの製造方法 - Google Patents

紫外線吸収ガラスの製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は建築用、自動車用をはじ
めとするガラスの表面に膜を形成することによって紫外
線吸収性を具備させたガラスの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】室内または車内等へ入射する紫外線を遮
蔽することは、人体の日焼けを防ぐばかりでなく、室内
や車内の装飾品等の劣化を防できるという点で重要で
ある。従来より、紫外線吸収剤としては、ベンゾフェノ
ン、ベンゾトリアゾールなどの有機化合物が主に知られ
ているが、これらの有機化合物は紫外線の吸収にともな
って劣化が起りやすいという問題点があった。
【0003】また、無機化合物で紫外線吸収性能が高い
として知られている酸化亜鉛を用いた紫外線吸収膜も特
開平1−217084号公報などで提案されているが、
酸化亜鉛は化学的に耐久性に乏しく、ガラス表面処理用
としては使用が困難であった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は従来技術が有
していた前述の問題点を解消しようとするものであり、
表面に酸化セリウム、酸化チタンおよび酸化珪素の3成
分を主成分としてなる、劣化がなく高耐久性を有する紫
外線吸収膜を形成させた紫外線吸収ガラスの製造方法を
提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、キレート配位
子とセリウム塩とから形成される錯体と、珪素化合物
と、チタン化合物とを主成分として含み、Ti/Siの
モル比が1.0以上3.0以下であり、かつTi/Ce
のモル比が0.5以上1.5以下である塗布液をガラス
基体上に塗布した後、300℃以上に加熱することによ
って表面に紫外線吸収膜を形成する紫外線吸収ガラスの
製造方法を提供する。
【0006】リウム塩としては塩化セリウム、硝酸セ
リウム、硫酸セリウム等が使用できるが、アルコール等
の有機溶剤に溶解させやすいという点で塩化セリウム、
硝酸セリウムが比較的好適である
【0007】リウム塩は、キレート配位子と錯体を形
成させて使用することが重要である。セリウム無機塩を
そのまま用いると乾燥、加熱時に酸化セリウムの結晶が
析出しやすくなり、膜の透明性が損なわれるおそれがあ
。キレート配位子として、β−ジケトンの1種である
アセチルアセトン 5 8 2 を用いると、キレート環
の安定性ゆえに塗布後の乾燥時に酸化セリウムの結晶が
析出して白化するのを防止できる。配位させる配位子の
量としては、C582 /Ceのモル比で1以上3以
下とするとよい。アセチルアセトンがこれより少ないと
白化しやすくなり、またこれより多くてもセリウムと反
応できないため、無駄になる。
【0008】キレート配位子とセリウム塩とから形成さ
れる錯体は、セリウム塩とキレート配位子となる有機化
合物とを反応させることによって容易に得られる。この
ときに、無溶剤中で直接配位子とセリウム塩を反応させ
てもよく、生成物の溶媒となるアルコール等の有機溶剤
中で反応させてもい。また、反応が進みにくいとき
は、加熱するなどして反応を促進させることもできる。
【0009】珪素化合物としては、SiRm (OR’)
4-m (ただし、R、R’はアルキル基、m=0〜3)で
表される珪素化合物、およびこれらの重合物の中から選
ばれる少なくとも1種が挙げられる。これら珪素化合物
はそのまま用いてもよく、また酸触媒下等で加水分解し
て用いてもよい。
【0010】チタン化合物としては、TiLm (OR)
4-m (ただし、L=キレート配位子、R=アルキル基、
m=0〜2)で表されるチタンアルコキシド、チタンキ
レート化合物、およびこれらの重合物から選ばれる少な
くとも1種が挙げられる。
【0011】例として挙げれば、チタンテトライソプロ
ポキTi(OC374 、モノアセチルアセトナト
チタントリイソプロポキシドTi(C 5 72 )(O
373ビス(アセチルアセトナトチタンジイ
ソプロポキシドTi(C 5 722 (OC37
2ビス(エチルアセトアセタトチタンジイソプロポ
キシドTi(C69 3 2 (OC37 2 どで
ある。
【0012】これらの中でも、キレート配位子が少なく
とも1つ配位したものを用いると、製造される膜がより
白濁しにくくなり、また液の保存安定性もより良くなる
ので好ましい。チタン化合物はそのまま用いてもよく、
また加水分解して用いてもよい。
【0013】布液における、液中のTi/Siの存在
比は、モル比で1.0以上3.0以下である。Tiの存
在比がこれより低いと紫外線吸収能が低くなり、また膜
の透明性も悪化する。またこれより高いと、可視光の反
射率が非常に高くなり、可視光透過率が低下するととも
に、成膜性も悪化する。
【0014】また、塗布液における、液中のTi/Ce
存在比は、モル比で0.5以上1.5以下でる。Ti
の存在比がこれより低いと膜の透明性が損なわれやす
、紫外線吸収能も低下する。またこれより高くても
紫外線吸収能が低下し、また成膜性も低下する。好まし
くは0.5以上1.0以下である。
【0015】布液は、酸化物換算の総固形分量として
1.0%以上15.0%以下であることが好ましい。固
形分量がこれ未満では、1回の塗布で得られる膜の膜厚
が薄くなり、所望の紫外線吸収能を有する膜を得るため
には数回塗布を行わなくてはならず不便である。また固
形分量がこれより高いと塗布液の寿命が短くなりやす
い。希釈用の溶剤としては通常のアルコールや炭化水
素、エステル、エーテルアルコール、グリコール等の有
機溶剤が適宜使用できる。また、ガラスとの濡れ性を向
上させるために種々の界面活性剤を添加してもよい。
【0016】布液をガラス基体上へ塗布する際の塗布
方法としては、ディップコート法、スピンコート法、ス
プレーコート法、ロールコート法、メニスカスコート
法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法等が利用でき
る。
【0017】塗布された膜は乾燥の後、加熱することに
よって金属化合物が酸化物になり、緻密な透明酸化物
となるが、このときの加熱温度は300℃〜ガラスの軟
化点の間で選できる。温度がこれ未満では金属有機化
合物から酸化物への分解が充分に進行しないために、紫
外線吸収能が劣、膜の強度も不足する。
【0018】また、本発明の製造方法によって得られた
紫外線吸収ガラスには、さら紫外線吸収膜の上に酸化
珪素やフッ化マグネシウムのような低屈折率の透明膜を
形成て反射防止性能を持たせることもできる。
【0019】
【実施例】以下に本発明の実施例を挙げ更に説明を行う
が、本発明はこれらに限定されない。以下の実施例およ
び比較例において得られた膜付きガラスの評価は、外観
(目視)、紫外線透過率(Tuv:ISO9050、単
位:%)、可視光線透過率(Tv :JIS−R310
、単位:%)、耐摩耗性試験(テーバー試験:JIS
−R3221)、耐薬品試験(0.1N−NaOH、H
2 SO4 10日間浸漬)によって行った。なお、紫外線
透過率および可視光線透過率はガラス基板込みの値であ
る。
【0020】[実施例1および比較例1] 硝酸セリウム水和物150gにアセチルアセトン10
4gを加え、撹拌しながら90℃で1時間反応させ、濃
黄色粘ちょう液を得た(A液、アセチルアセトン/Ce
=3(モル比))。珪酸エチル重合物(エチルシリケー
ト40)50gに、イソプロパノール44g、0.2N
塩酸水溶液6gを加え、室温で12時間反応させた(B
液)。
【0021】チタンテトライソプロポキシド50gにア
セチルアセトン18gを加えて室温で12時間反応さ
せ、モノアセチルアセトナトチタントリイソプロポキシ
ドのイソプロパノール溶液を得た(C液)。A、B
、C液をそれぞれ金属が以下の表1の組成になるよう
に混合し、イソプロパノールで総固形分が8.3%にな
るように希釈した。
【0022】
【表1】
【0023】この塗布液を図1に示すようなディップコ
ート装置を用いて、片面をマスキングしたソーダライム
ガラス表面に引き上げ塗布し、150℃で5分乾燥させ
た後600℃の電気炉で5分間焼成を行った。形成され
た紫外線吸収膜の膜厚はいずれも200nmであった。
得られた膜付きガラスの特性を表2に示す。
【0024】
【表2】
【0025】ここで、耐摩耗性試験はテーバー試験30
0回転後の、耐薬品試験は10日間浸漬後の膜の状態を
示しており、○は試験後も膜の剥離がないことを示す。
また、外観の○は膜にクラックや白濁がなく透明である
ことを示す(以下同じ)
【0026】[実施例2および比較例2] 硝酸セリウム水和物150gにアセチルアセトン69
gを加え、撹拌しながら90℃で1時間反応させ、黄色
粘ちょう液を得た(D液、アセチルアセトン/Ce=2
(モル比))。
【0027】チタンテトライソプロポキシド50gにア
セチルアセトン36gを加えて室温で12時間反応さ
せ、ビス(アセチルアセトナトチタンジイソプロポキ
シドのイソプロパノール溶液を得た(E液)。D、E
および実施例1に示したB液をそれぞれ金属が以下の
表3の組成になるように混合し、エタノールで総固形分
が10.0%になるように希釈した。
【0028】
【表3】
【0029】この塗布液を図1に示すようなディップコ
ート装置で、ソーダライムガラスの両面に引き上げ塗布
し、150℃で5分乾燥させた後300℃で30分間焼
成を行った。試料を室温まで冷却した後、紫外線吸収膜
の上に、B液をイソプロパノールで酸化珪素換算固形分
4重量%に希釈した液を、同じディップコート装置で両
面に引き上げながら塗布し、150℃で5分乾燥した後
再度300℃で30分間焼成を行った。形成された下層
膜(紫外線吸収膜)の膜厚はいずれも200nm、上層
膜(酸化珪素膜)の膜厚はいずれも100nmであっ
た。得られた膜付きガラスの特性を表4に示す。
【0030】
【表4】
【0031】[実施例3および比較例3] 硝酸セリウム水和物150gにアセチルアセトン3
4.5gとヘキシレングリコール100gを加え、撹拌
しながら90℃で1時間反応させ、淡黄色粘ちょう液を
得た(F液、アセチルアセトン/Ce=1(モル
比))。
【0032】珪酸エチル重合物(エチルシリケート4
0)50gに、ヘキシレングリコール44g、0.2N
塩酸水溶液6gを加え、室温で12時間反応させた(G
液)。F、Gおよびチタンテトラn−ブトキシド
それぞれ金属が以下の表5の組成になるように混合し、
ヘキシレングリコールで総固形分が12%になるように
希釈した。
【0033】
【表5】
【0034】この塗布液をソーダライムガラス上にフレ
キソ印刷機を用いて印刷塗布し、150℃で5分乾燥さ
せた後500℃の電気炉で10分間焼成を行った。形成
された紫外線吸収膜の膜厚はいずれも160nmであっ
た。得られた膜付きガラスの特性を表6に示す。
【0035】
【表6】
【0036】[比較例4] 実施例1に示されるA液の代わりに、硝酸セリウムのエ
タノール溶液(CeO2 換算10重量%)を用いた。
1の実施例1bおよび実施例1dの組成と同じ組成と
なるように合成した塗布液を用い以外は実施例1と同
様に行った。得られた膜付きガラスの特性を表7に示
す。
【0037】
【表7】
【0038】
【発明の効果】本発明によれば、紫外線を90%以上遮
蔽でき、劣化がなく、外観も良好な紫外線吸収ガラスを
提供できる。また、耐久性も優れているので建築用や自
動車用の窓ガラスに使用できる
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1で用いたディップコート装置の概略斜
視図
【符号の説明】
1:ガラス基板 2:液だめ 3:塗布液 4:フード 5:プーリー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C03C 15/00 - 23/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】キレート配位子とセリウム塩とから形成さ
    れる錯体と、珪素化合物と、チタン化合物とを主成分と
    して含み、Ti/Siのモル比が1.0以上3.0以下
    であり、かつTi/Ceのモル比が0.5以上1.5以
    下である塗布液をガラス基体上に塗布した後、300℃
    以上に加熱することによって表面に紫外線吸収膜を形成
    る紫外線吸収ガラスの製造方法。
  2. 【請求項2】請求項1に記載製造方法で製造された紫
    外線吸収ガラスの紫外線吸収膜の上さらに酸化珪素を
    主成分とする低屈折率膜形成する、反射防止性が付与
    された紫外線吸収ガラスの製造方法
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