JP2598521B2 - 着色鏡の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は透明基板の表面に着色層を形成して成る着色
鏡に関し、更に詳しくは透明基板表面に有機着色剤を含
有する二酸化ケイ素被膜を形成して成る化学的・機械的
耐久性にすぐれた着色鏡に関する。

〔従来の技術〕

古くから鏡の装飾効果を高めるため着色鏡が望まれて
きた。そして最近では、着色鏡のスペクトルに見られる
特定波長域での反射率増減効果を利用するフィルターミ
ラーへ応用することも考えられている。

ところで装飾用途の場合、着色方法としては透明基板
自身の着色、あるいは透明基板に着色層を形成する等の
方法がとられて来た。このうち透明基板自身の着色は基
板材料の種類によっても異なるが、基本的には基板材料
に着色剤を混入させる方法がとられ、例えばガラス基板
ではガラス製造工程で原料中に無機着色剤を混入させる
ことが試みられ、プラスチック基板ではプラスチック製
造工程で原料中に有機染料・有機顔料などの着色剤を混
入させる方法が採用されて来た。

しかしながら、ガラス基板に見られる無機着色剤によ
る方法は発色可能な色の種類が少ない、色の彩さに欠け
る等の他、基板の一部に着色を施すことが不可能といっ
た装飾効果を考えた上では多くの制約があった。この
点、有機着色剤を用いたプラスチックの着色は色の種類
・色の彩さは十分満足なものといわれているが、有機材
料に共通する問題すなわちプラスチック中に侵入して来
る水分・酸素などに対する化学的耐久性、紫外線に対す
る物理的耐久性等の難点があり、更には局部的な装飾が
できないこともあり、この方法でも実用上の制約は少な
かった。

このため、透明基板表面に着色層を形成し、しかる後
に金属膜を形成する方法が広く行われるようになった。
この方法であれば、局部的な着色も可能になった。しか
しながら、この方法においても例えばガラス基板の場
合、スティニング・ラスターに見られるように無機着色
層の形成が一般的であるが、前述着色ガラスの応用と同
様、色の種類・色の彩さに限界があった。このためプラ
スチック基板を中心に、表面に有機着色層を形成するこ
とも試みられているが、有機着色剤が基板表面層にある
ため、基板自身の着色以上に耐久性・耐候性の問題があ
った。

一方、フィルターミラーの場合、一般には３層以上の
多層膜を必要とし、膜厚制御の難しさから大面積への応
用が困難な他、プロセスの多さからくるコスト面での問
題もあった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明者等は、かかる着色鏡の問題点に鑑み、鋭意研
究の結果、透明基板の表面に有機着色剤を含有する二酸
化ケイ素被膜を用いることにより、色の種類・彩さ、局
部的着色が可能な高耐久性・高耐候性の着色鏡が得られ
ることを見出した。

〔問題点を解決する手段〕

本発明は、有機染料・顔料などの有機着色剤を含む二
酸化ケイ素被膜で透明基板表面を被覆することで実現さ
れる。このような方法としては、金属アルコキシドの加
水分解溶液中に有機着色剤を添加した溶液と透明基板を
接触させる、いわゆるゾル・ゲル法があげられる。

例えば、この製造方法に関する文献としては「J.Non
−Cryst.Solids,74（1985）395」があり、二酸化ケイ素
薄膜中に有機蛍光色素を導入しているが、得られた有機
物含有薄膜は多孔質であった。また、「セラミックス、
21,No.2（1986）111」では、ゾル・ゲル法によって有機
分子を非晶質石英にドープしているが、得られたガラス
構造には残留不純物やひずみ、欠陥等が含まれているこ
とが報告されている。

しかしながら、ゾル・ゲル法では、被膜を基材に固着
させるために最終工程で加熱する必要があり、有機物が
分解するような高い温度で加熱処理することはできない
ので、生成した膜はどうしても多孔質となる問題があっ
た。また、低い温度での加熱によっても分解してしまう
ような有機物は膜中に導入することができなかった。さ
らに、低い温度でしか加熱できないことは、ゾル・ゲル
法固有の問題をいっそう大きなものにし、膜中には未分
解の原料や溶媒等の不純物が残存していた。その他の問
題としては、出発原料として高価な金属アルコキシドを
用いるため、膜の製造コストが高くなることである。ま
た、コーティング方法としてはディップコート等が用い
られ、この方法では、複雑な形状を持った基材には適用
できなかった。

本願発明の方法では、二酸化ケイ素を過飽和に含む珪
弗化水素酸の水溶液に染料・顔料などの有機着色剤を添
加して成る処理液と透明基板を接触させることで、該基
板表面に有機着色剤を含有する二酸化ケイ素被膜を形成
させることを利用するものである。この場合、二酸化ケ
イ素を過飽和に含む珪弗化水素酸の水溶液は、珪弗化水
素酸の水溶液に二酸化ケイ素を飽和した溶液にホウ酸・
アンモニア水・金属ハライドあるいは水素よりもイオン
化傾向の大きい金属を添加することによって得られる。
あるいは低温の珪弗化水素酸の水溶液に二酸化ケイ素を
添加した後、該溶液の温度を上昇させること（温度差
法）によっても得られる。有機着色剤の添加は、水溶性
のものであれば、直接処理液に添加することができ、水
に不溶のものであってもアルコールなど水溶性有機溶媒
中に溶解させた後、処理液に添加することもできる。ま
た、添加の仕方は、珪弗化水素酸の二酸化ケイ素飽和溶
液に有機着色剤を加えてもよく、二酸化ケイ素を過飽和
に含む状態とした後の溶液に添加してもよい。条件的に
は珪弗化水素酸の濃度は1.0モル／以上、望ましくは
1.5〜3.0モル／が使われる。また、透明基板を接触さ
せる時の処理液の温度は15〜60℃、望ましくは25〜40℃
であり、温度差法では通常10℃以下の温度で二酸化ケイ
素を飽和させ、20℃以上好ましくは40〜60℃の温度で処
理液と透明基板を接触させる。接触の方法は、一般的に
は処理液の中に透明基板を浸漬する方法がとられる。

有機着色剤としては、染料・顔料などがあげられ、例
えば、ダイアセリトン フアスト レッドＲ［DIACELLI
TON FAST RED R］（三菱化成）、ブルー5P Ｒ−006［B
LUE 5P R−006］（東京化成）、ローダミン 6G［RHODA
MINE 6G］、フルオレセイン［FLUORESCEIN］、マラカイ
トグリーン［MALACHITE GREEN］（保土谷化学）、クマ
リン６［COUMARIN 6］、スルフォローダミン Ｂ［SULF
O−RHODAMINE B］、ローダミン 123、ローダミン110、
ローダミン116、ローダミン 19、カヤシル イエローG
G［KAYACYL YELLOW GG］（日本化薬）、レッド21P Ｓ
−011［RED 21P S−011］（東京化成）、アクリジン
レッド［ACRDIN RED］、カラシルローダミン FB［KAYA
CYL RHODAMINE FB］（日本化薬）、レッド 3P Ｔ−01
6［RED 3P T−016］（東京化成）、ビクトリア ブル
ー BH［VICTORIA BLUE BH］（保土谷化学）、アリザリ
ン アストール［ALIZARINE ASTOL］（東京化成）、メ
チル バイオレット ピュアーSP［METHYL VIOLET PURE
SP］（保土谷化学）、グリーン 10P Ｐ−005［GREEN
10P P−005］（東京化成）、などがあげられる。

一方、透明基板としては、ガラスの他透明な無機結晶
性基板でもよく、プラスチックなどの有機素材でもよ
い。また、本発明の方法では二酸化ケイ素膜が積層過程
を経て形成されるため、基板の面形状に関係なく均一な
厚味の層が得られるとの特徴から、透明基板は平板状に
限らず凹面・凸面あるいは複雑な表面形状のものでもよ
い。更には、ポリカーボネート樹脂・アクリル樹脂な
ど、有機材料から成る基板でもよい。この場合、密着力
のよい着色層を形成するためには、有機透明基板の表面
をシランカップリング剤から成る有機ケイ素化合物、そ
れらの加水分解物およびコロイダルシリカ等から成る群
より選ばれた少なくとも１種のケイ素化合物で被覆した
後、処理液中に浸漬させ有機着色剤含有二酸化ケイ素被
膜を形成することが望ましい。

また、本発明の方法では着色鏡中に着色部と非着色部
を設け、これらを文字・数字・絵・図形・模様・図柄状
に見せるため、有機着色剤含有二酸化ケイ素被膜の形成
に先だち、透明基板表面をマスキングしておき、該被膜
が図柄状に形成された後、金属膜を形成し、装飾効果を
高めることもできる。

この場合、図柄部が着色部、非着色部のいずれであっ
てもよい。更には、透明基板上全面に有機着色剤含有二
酸化ケイ素被膜を形成した後、該被膜上に図柄状にマス
キングし、非マスク部の被膜を化学的エッチングあるい
は機械的な研摩手段で除去することで、局部的に着色し
た着色鏡を形成することもできる。

以下に本発明の実施例を説明する。

〔実施例、１〕 第１図に示す装置により、1.1mm厚×25mm巾×50mm長
のガラス表面に第１表に示す有機色素含有二酸化ケイ素
被膜を形成し、着色ガラスを得た。この場合、２の外
槽１に満たしてある水２はヒーター３により35℃に維持
した。

この外槽中に500ccの内槽４を設け、この中にシリカ
ゲルを飽和に含む2.5モル／の珪弗化水素酸の水溶液2
50ccに0.5モル／のホウ酸水溶液15ccを添加した処理
液５を入れ、34℃に維持している。更に、処理液に着色
剤を添加するため、第１表に示す色素を水に室温にて溶
解させ５重量％または飽和の添加溶液とし珪弗化水素酸
水溶液100cc当り1ccを添加し、別表１に示す色素毎に着
色操作を行なった。着色操作は、試料ガラス板６を処理
液５中に16時間浸漬することで行なった。

このようにして得られた着色層は、Ｘ線光電子分光法
（ESCA）、二次イオン質量分析法（SIMS）、赤外線分光
法（IR）などにより分析した結果、第１表に示す色素が
膜中に均一に取り込まれていることが確認された。さら
に、二酸化ケイ素成膜後の着色ガラスを99.5％アルコー
ル溶液の中に24時間浸漬したが、有機染料の溶出はみら
れなかった。

このようにして得られた有機色素含有二酸化ケイ素被
覆ガラスのうちマラカイト グリーンについて、その片
面に真空蒸着法でアルミニウム（Al）薄膜を形成し、着
色鏡を作製した。第２図に着色鏡の反射スペクトルを示
す。

〔実施例、２〕 第１図に示す装置により厚味1.1mm×巾25mm×長さ50m
mのガラス表面に第２表に示す有機色素含有二酸化ケイ
素被膜を形成し、着色ガラスを得た。この場合、処理液
は−３℃の珪弗化水素酸の水溶液に約２時間かけてシリ
カゲルを飽和し、しかる後第２表に示す実施例と同様に
して、珪弗化水素酸水溶液100cc当り1cc添加して調整し
た。この後、該処理液を第１図に示す内槽へ移し、50℃
となるよう外槽中の水を加温しガラス板を浸漬した。

16時間着色操作を行ない第２表に示す結果が得られ
た。得られた着色ガラスを99.5％アルコール溶液中に24
時間浸漬したが、有機染料の溶出は見られなかった。

このようにして得られた有機色素含有二酸化ケイ素被
膜ガラスのうちブルー 5P Ｒ−006、ダイアセリトン
フアスト レッド Ｒについてその片面に真空蒸着法
でアルミニウム（Al）薄膜を形成し、着色鏡を作製し
た。第３図、第４図に着色鏡の反射スペクトルを示す。

これらの実施例から、本発明により耐久性のよい着色
鏡が得られることがわかる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例において使用した二酸化ケイ素被膜製
造装置である。 第２図〜第４図は、着色鏡の反射スペクトルである。 １……外槽、２……水、 ３……電熱ヒーター、４……内槽、 ５……処理液、６……透明基板、 ７……撹拌器

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透明基板表面に有機着色剤含有二酸化ケイ
   素被膜を形成した後、金属膜を形成してなる着色鏡の製
   造方法において、前記有機着色剤含有二酸化ケイ素被膜
   は、有機着色剤を含有しかつ二酸化ケイ素が過飽和状態
   となった珪弗化水素酸水溶液からなる処理液に前記透明
   基板を浸漬することにより形成することを特徴とする着
   色鏡の製造方法。
2. 【請求項２】前記処理液は二酸化ケイ素が過飽和状態と
   なった珪弗化水素酸水溶液に染料または顔料を添加した
   ものである請求項１記載の着色鏡の製造方法。
3. 【請求項３】前記基板が平板・凸面状あるいは凹面状の
   ガラスまたはプラスチックである請求項１または２に記
   載の着色鏡の製造方法。
4. 【請求項４】前記有機着色剤含有二酸化ケイ素被膜が前
   記基板上に、文字、図形、模様あるいは図柄状に形成さ
   れている請求項１〜３のいずれかに記載の着色鏡の製造
   方法。