JP4438976B2

JP4438976B2 - 水滴付着防止性及び熱線遮断性を有するガラス板

Info

Publication number: JP4438976B2
Application number: JP2000325541A
Authority: JP
Inventors: 理加安藤; 淑子藤田
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2000-10-25
Filing date: 2000-10-25
Publication date: 2010-03-24
Anticipated expiration: 2020-10-25
Also published as: JP2002127310A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水滴付着防止性と熱線反射性を兼備したガラス板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より家屋の窓部にガラスが使用されている。しかしながらこのガラスは寒冷時や雨天に曇ったり、降雨や水しぶきで窓の視界がぼやけたりする。また、水分が乾燥する際に水分やガラス表面の汚れが斑模様に残る。いずれにしろ、窓の視界を悪化させる要因となる。
【０００３】
また熱線を透過するため、ガラス窓部が冷暖房効果を低下させる要因となる。
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、水滴付着防止性と熱線反射性を兼備したガラス板を提供することを提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、上記のガラス板に関する課題を解決するもので、透明なガラス基材の少なくとも片面にアルミ粉末及び紫外線吸収剤を含む樹脂層からなる熱線反射性層を設け、前記ガラス基材の片面に光触媒粒子とシリコーン又は無定形シリカと撥水性フッ素樹脂とを含有する実質的に透明な表面層を積層し、前記表面層の表面は水との接触角が９０°以上であることを特徴とする。
【０００５】
光触媒が光励起し、光触媒作用によりシリコーン分子中の珪素原子に結合した有機基が少なくとも部分的に水酸基に置換されて親水性を呈するようになり、シリコーンが外気に露出した撥水性を呈する部分と、撥水性フッ素樹脂が外気に露出した撥水性を呈する部分の双方が表面に微視的に分散された構造となり、光触媒が存在することにより、光触媒の光励起に応じてシリコーン分子中の珪素原子に結合した有機基が少なくとも部分的に水酸基に置換されたシリコーンは恒久的に親水性を維持するので、上記親水性を呈する部分と撥水性を呈する部分の双方が表面に微視的に分散された構造が維持される。このような構造では、親水性表面と撥水性表面が隣接するため、親水性表面になじみやすい親水性の付着物は隣接する撥水性部分になじまない。逆に撥水性表面になじまない疎水性の付着物も隣接する親水性部分になじまない。そのため、親水性付着物は疎水性付着物も表面層の表面に固着されることはなく、表面は清浄な状態に維持される。
【０００６】
更に、シリコーンの代りに無定形シリカを使用する場合においても、無定形シリカが外気に露出した撥水性を呈する部分と、撥水性フッ素樹脂が外気に露出した撥水性を呈する部分の双方が表面に微視的に分散された構造となり、光触媒が存在することにより、光触媒の光励起に応じて無定形シリカは恒久的に親水性を維持するので、上記親水性を呈する部分と撥水性を呈する部分の双方が表面に微視的に分散された構造が維持される。このような構造では、親水性表面と撥水性表面が隣接するため、親水性表面になじみやすい親水性の付着物は隣接する撥水性部分になじまない。逆に撥水性表面になじまない疎水性の付着物も隣接する親水性部分になじまない。そのため、親水性付着物は疎水性付着物も表面層の表面に固着されることはなく、表面は清浄な状態に維持される。
【０００７】
上記のように、ガラス板の表面での水との接触角が９０°以上であり、水が非常に付着しにくく、寒冷時や雨天の結露による曇りや、降雨や水しぶきなど視界の喪失を有効に防止することができる。また水分が乾燥する際に残存する汚れを軽減することが可能となる。またガラス表面に水を流すか又は雨が降ることでガラス表面の汚れを落とすことができるので高い位置など掃除の手が届かない場所の汚れも落とすことができる。
【０００８】
ガラス板上に熱線反射性層を積層することにより保温性は良くなり、しかもガラス板を通して射し込まれる光線のギラツキ感もなくなる。しかし、熱線反射性層の上にほこりや汚れが付着したとき、熱線反射性層中に含まれるアルミ粉末からの反射光がほこりや汚れにあたることによりそれらの存在が強調され、美観は損なわれる。これに対して、本発明のガラス板においては熱線反射性層の上に光触媒粒子とシリコーン又は無定形シリカと撥水性フッ素樹脂とを含有する実質的に透明な表面層が設けられ、表面は清浄な状態に維持されるので、ほこりの付着により美観が損なわれることはない。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明のガラス板の第１の実施態様の断面図である。
ガラス基材１の片面にアルミ粉末及び紫外線吸収剤を含む樹脂層からなる熱線反射性層２を介して光触媒３、撥水性フッ素樹脂４を含むシリコーン又は無定形シリカの塗膜からなる実質的に透明な表面層５が積層されている。
【００１０】
図２は、本発明のガラス板の第２の実施態様の断面図を示す。
ガラス基材１の下側面にアルミ粉末及び紫外線吸収剤を含む樹脂層からなる熱線反射性層２が被着されており、上側面に光触媒３、撥水性フッ素樹脂４を含むシリコーン又は無定形シリカの塗膜からなる実質的に透明な表面層５が積層されている。
【００１１】
図３は、本発明のガラス板の第３の実施態様の断面図を示す。
ガラス基材１の両面にアルミ粉末及び紫外線吸収剤を含む熱線反射性層２ａ，２ｂが被着され、上側の熱線反射性層２ｂの上に光触媒３、撥水性フッ素樹脂４を含むシリコーン又は無定形の塗膜からなる実質的に透明な表面層５が積層されている。
【００１２】
上記の第１乃至第３の実施態様において、ガラス基材１として、ソーダ石灰ガラス、強化ガラス、アクリルガラス、ポリカーボネート樹脂板、ポリメチルメタアクリレート樹脂板などを使用することができる。また、ガラス基材１と熱線反射層２の間に密着性向上のためシリカやシリコーン等からなる透明な中間層を設けてもよい。
【００１３】
次に熱線反射性層２として、ガラス基材１の片面もしくは両面に、熱硬化型アクリル樹脂に紫外線吸収剤と厚みが０．０５〜２．０μm で平均直径が５〜５０m の麟片状のアルミ箔粉末を添加分散した熱線反射紫外吸収能を持つ塗料を１〜１０μm になるように塗布して乾燥塗膜を形成してなるものをを適用することができる。この熱線反射性層は表面層のプライマーとして形成してもよいし、或いはガラス基材の反対面にコート層として形成してもよい。またガラス基材の反対面には熱線反射性層を含むフィルムを貼り合わせてもよい。
【００１４】
前記熱硬化型アクリル樹脂塗料は、メチルメタクリレート、ブチルメタクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレートなどのアルキルメタクリレート類、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ブチルアクリレートなどのアルキルアクリレート類、グリシジルメタクリレート、アクリルアミド、アクリルニトリル、酢酸ビニル、エチルビニルエーテル、ブチルビニルエーテル、ヘキシルビニルエーテルなどのビニルエーテル類、スチレン、エチレングリコールジメタクリレートで例示されるビニル単量体の少なくとも１種と、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス（β−メトキシエトキシ）シラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、N −β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリエトキシシランなどのシランカップリング剤の少なくとも１種とから誘導されるものであって、このシランカップリング剤を２〜５０重量％含有することが必要である。
【００１５】
そして、熱硬化型アクリル樹脂は、上記単量体及びシランカップリング剤を含有する溶液にジクミルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイドなどのパーオキサイド類またはアゾビスイソブチロニトリルなどのアゾ化合物から選択されるラジカル重合用触媒を加え加熱下に反応させることにより容易に得ることができる。
【００１６】
上記熱硬化型アクリル樹脂塗料用の溶剤としては、ジアセトンアルコール、プロピレンビグリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、イソブチルアルコール、イソブチルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール、ｎ−プロピルアルコール、キシレン、トルエンなどがあげられる。
【００１７】
紫外線紫外線吸収剤としては、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、シアノアクレート系、トリアジン系或いはサリシレート系などがあげられる。特に好ましくは、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤であり、具体的には、２ヒドロキシ− 4−ｎ−オクトキシベンゾフェノン、２−ヒドロキシ−４−メトキシベンゾフェノン、２，２’−ジヒドロキシベンゾフェノン、２，２’，４，４’−テトラヒドロキシベンゾフェノン、２，２’−ジヒドロキシ−４，４’−ジメトキシベンゾフェノン、２，２’−ジヒドロキシ−４，４’−ジエトキシベンゾフェノン、２，２’−ジヒドロキシ−４，４’−ジプロポキシベンゾフェノン、２，２’−ジヒドロキシ−４，４’−ジブトキシベンゾフェノン、２，２’−ジヒドロキシ−４−メトキシ−４’−エトキシベンゾフェノン、２，２’−ジヒドロキシ−４−メトキシ−４’−ブトキシフェノン、２，４−ジヒドロキシベンゾフェノン等があげられる。
【００１８】
尚、第１及び第２の実施態様におけるように光線反射性層を層表面が裸出するように積層する場合には、耐候性及び耐擦傷性を改善するために、オルガノトリアルコキシシラン、コロイダルシリカ及び溶媒からなるコロイダルシリカ含有オルガノシロキサン塗料を塗布し、加熱硬化して保護膜を形成するのが望ましい。
【００１９】
次に、光触媒として、結晶の伝導帯と価電子帯との間のエネルギーギャップよりも大きなエネルギー（即ち短い波長）の光（励起光）を照射したときに価電子帯の電子の励起（光励起）が生じて、伝導電子と正孔を生成し得る物質をいい、例えば、アナターゼ型酸化チタン、ルチル型酸化チタン、酸化亜鉛、酸化錫、酸化第二鉄、三酸化二ビスマス、三酸化タングステン。チタン酸ストロンチウム等の酸化物が好適に利用できる。
【００２０】
シリコーンには、平均式
Ｒ_pＳｉＯ_(4-p)/2
（式中、Ｒは一価の有機基の１種又は２種以上からなる官能基、又は一価の有機基と水酸基から選ばれた２種以上からなる官能基であり、ｐは０＜ｐ＜２を満足する数である）で表される樹脂を適用できる。
【００２１】
次に撥水性フッ素樹脂として、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリヘキサフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレンコポリマー等を適用し得る。
【００２２】
光触媒粒子とシリコーンまたは無定形シリカと撥水性フッ素樹脂を含む実質的に透明な表面層において、表面層が水との接触角を９０°以上にするには、表面層における光触媒とフッ素樹脂または無定形シリカの合計量に対するフッ素樹脂の配合比を５０重量％以上、より好ましくは６０重量％以上配合するようにするとよい。
【００２３】
次に表面層の膜厚は、０．４μm 以下にするのが好ましい。膜厚を０．４μm 以下にすることにより光の乱反射による白濁を防止することができ、表面層は実質的に透明となる。０．２μm 以下にすると一層好ましい。光の干渉による表面層の発色を防止することができる。また、表面層が薄ければ薄いほどその透明度は向上する。更に、膜厚を薄くすれば、表面層の耐摩耗性は向上する。
【００２４】
上記の表面層は少なくとも片面に熱線反射性層を設けた透明なガラス基材の片面に、光触媒粒子、撥水性フッ素樹脂の他にシリコーンの前駆体を必要条件とし、その他に水、エタノール、プロパノール等の溶媒や、塩酸、硝酸、硫酸、酢酸、マレイン酸等のシリコーンの前駆体の加水分解を促進する触媒や、トリブチルアミン、ヘキシルアミンなどの塩基性化合物類、アルミニウムトリイソプロポキシド、テトライソプロピルチタネートなどの酸性化合物類等のシリコーン前駆体を硬化させる触媒や、シランカップリング剤等のコーティング液の分散性を向上させる界面活性剤などを添加してなるコーティング組成物を、スプレーコーティング法、デイップコーティング法、フローコーティング法、スピンコーティング法、ロールコーティング法、刷毛塗り、スポンジ塗り等の方法により塗布し、熱処理、室温放置、紫外線照射等のより重合硬化させることにより形成することができる。
【００２５】
（実施例１）
（熱線反射性層形成用プライマー塗料の調整）ジムロート型コンデンサー付き５００mlセパラブルフラスコにγ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン４０部、メチルメタクリレート４０部、エチルアクリトレート５部、酢酸ビニル５部、グリシジルメタクリレート１０部、エチレングリコールジメタクリレート０．２部及び重合触媒としてアゾビスイソブチルニトリルを０．５部並びに溶剤としてジアセトンアルコール２０部、エチレングリコールモノメチルエーテル８０部を仕込み窒素気流下にて８０〜９０℃で５時間攪拌した。得られた熱硬化型アクリル樹脂溶液の粘度は３８５００ｃｓｔ、またこの共重合体中のアルコキシシリル基含有量は４０重量％であった。次に、得られた樹脂溶液を不揮発分１０％になる様、ジアセトンアルコールとエチレングリコールモノメチルエーテルの比率を２０／８０とした混合溶剤にて調整した。この調整して得られたプライマー塗料の粘度は２０〜４０ｃｓｔであった。
【００２６】
上記のようにして得たプライマー塗料に、紫外線吸収剤として２，４−ジヒドロキシベンゾフェノンを熱硬化型アクリル塗料中の固形分１００重量部に対して１３重量部添加して溶解し、ノンリーフィングタイプのアルミペースト（シルバーライン社製、商品名：ＳＳ−６２４６ＡＲ、平均厚さ０．２μm 、平均直径１６．０μm 、色相シルバー、アルミ粉末量６４重量％）を塗料中の固形分量に対し、５０重量部添加分散したコーティング液をソーダ石灰ガラス板に乾燥塗膜５μm になるようにフロー方法を用いて塗布し、約１２０℃にて約３０分間硬化させて熱線反射性層を形成した。
【００２７】
次いで前記熱線反射性層上に、光触媒粒子とシリコーンと撥水性フッ素樹脂とを含有する実質的に透明な表面層を下記のようにして形成した。
【００２８】
前記熱線反射性層の上に、アナターゼ型酸化チタンゾル（日産化学、ＴＡ−１５）と、シリカゾル（日本合成ゴム、グラスカＡ液）と、メチルトリメチルメトキシシラン（日本合成ゴム、グラスカＢ液）とポリテトロフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）粒子（ダイキン工業、ルブロンＬ−５）とエタノールを混合し、２〜３時間攪拌して得たコーティング液を、スプレーコーティング法にて１０cm角のソーダライムガラス板上に塗布し、２００℃で１５分間処理して、アナターゼ型酸化チタン粒子３３重量部、ポリテトラフルオロエチレン粒子６６重量部、シリカ６重量部、シリコーン５重量部からなる塗膜を形成した。前記塗膜の表面に紫外線光源を用いて０．３ mＷ/cm²の紫外線照度で１日照射し、光触媒粒子とシリコーンと撥水性フッ素樹脂とを含有する実質的に透明な表面層を得た。この表面層の水との接触角は9 ７．２°であり、ガラス板を傾けると水滴は転がりながら落下した。
【００２９】
このガラス板はガラスの片面に熱線反射性層を設け、前記熱線反射性層上に光触媒粒子とシリコーンと撥水性フッ素樹脂とを含有する実質的に透明な表面層を積層し、前記表面層の表面は水との接触角は９０°以上であるので、これを窓ガラスとして使用し、熱線を遮断し、保温性に優れ、しかもギラツキ感がなく、且つ表面は清浄な状態に維持されるので、ほこりの付着により美観が損なわれることはない透明感の高い窓を形成することができた。
【００３０】
（実施例２）
ソーダ石灰ガラス板の片面に実施例１と同様にして熱線反射性層を形成し、更にその上にオルガノトリアルコキシシラン、コロイダルシリカ及び溶媒からなるコロイダルシリカ含有オルガノポリシロキサン塗料を形成し加熱硬化して保護膜を形成した。更に前記ガラス板のもう一方の面に実施例１と同様にして光触媒粒子とシリコーンと撥水性フッ素樹脂とを含有する実質的に透明な表面層を形成した。
【００３１】
この得られたガラス板を家屋の窓ガラスとして使用し、熱線を遮断し、保温性に優れ、しかもギラツキ感がなく、且つ表面は清浄な状態に維持されるので、ほこりの付着により美観が損なわれることはない透明感の高い窓を形成することができた。
【００３２】
（実施例３）
ソーダ石灰ガラス板の両面に実施例１と同様にして熱線反射性層及び光触媒粒子とシリコーンと撥水性フッ素樹脂を含有する実質的に透明な表面層を形成した。次いで前記ガラス板のもう一方の面に熱線反射性層を形成し、更にこの熱線反射性層の上にオルガノトリアルコキシシラン、コロイダルシリカ及び溶媒からなるコロイダルシリカ含有オルガノポリシロキサン塗料を形成し加熱硬化して保護膜を形成した。
【００３３】
この得られたガラス板をを窓ガラスとして使用し、熱線を遮断し、保温性に優れ、しかもギラツキ感がなく、且つ表面は清浄な状態に維持されるので、ほこりの付着により美観が損なわれることはない透明感の高い窓を形成することができた。
【００３４】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明のガラス板は、透明なガラス基材の少なくとも片面に熱線反射性層を設け、前記ガラス基材の片面に光触媒粒子とシリコーン又は無定形シリカと撥水性フッ素樹脂とを含有する実質的に透明な表面層を積層し、前記表面層の表面は水との接触角が９０°以上であるものであるので、熱線を遮断し、保温性に優れ、しかもぎらつき感がなく、且つ表面は清浄な状態に維持されるので、ほこりの付着により美観が損なわれることはないという利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のガラス板の第１の実施態様の断面図である。
【図２】本発明のガラス板の第２の実施態様の断面図である。
【図３】本発明のガラス板の第３の実施態様の断面図である。
【符号の説明】
１ガラス基材
２熱線反射性層
３光触媒
４撥水性フッ素樹脂
５表面層

Claims

透明なガラス基材の少なくとも片面にアルミ粉末及び紫外線吸収剤を含む樹脂層からなる熱線反射性層を設け、前記ガラス基材の片面に光触媒粒子とシリコーン又は無定形シリカと撥水性フッ素樹脂とを含有する実質的に透明な表面層を積層し、前記表面層の表面は水との接触角が９０°以上であることを特徴とする水滴付着防止性及び熱線遮断性を有するガラス板。