JPH0456786B2

JPH0456786B2 -

Info

Publication number: JPH0456786B2
Application number: JP61281228A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Oshu; Yoshasu Kashima
Original assignee: Nissan Chemical Corp
Current assignee: Nissan Chemical Corp
Priority date: 1986-11-26
Filing date: 1986-11-26
Publication date: 1992-09-09
Also published as: JPS63134553A

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野）本発明は、ガラスの表面に密着した遠赤外線放
射性被覆を設けてなる遠赤外線放射体に関する。遠赤外線は、可視光線より波長が長い、ほぼ
2.5〜25μの波長の電磁波であつて、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。（従来の技術）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
セラミツク物質等が古くから知られているが、一
般に硬い物質であることから、実用に便利な形態
に加工することは困難である。簡単な方法とし
て、これら遠赤外線放射材の粉末を焼結、容射等
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為に効率的で
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
られるようになつている。なかでも、基材に塗布
する方法は多様されているが、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。特公昭60−54888号公報には、ジルコニア粉末
100重量部と珪酸ナトリウム、シリカゾル、シリ
カゲルエマルジヨン等シリカ系結合剤をSiO₂と
して２〜５重量部含有する組成物を金属基体又は
セラミツク基体に塗布し、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
セラミツ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Fe₂O₃−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ツク粉末20〜
90重量部と、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、セラミツク等に塗
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
ルに重りん酸アルミニウムを組み合わせたもの、
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課題）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、
剥離を起こすに至り、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浸食が起こ
り、得られた塗膜は、高温で長期使用中にやはり
剥離を起こし易い。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
等が起こり易く、また、高温度から冷却されると
きに塗膜の剥離が起こり易い。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み合
わせバインダーを用いる塗料は、基体が金属又は
セラミツ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
ツク粉末であるジルコニア、チタニア、アルミナ
等を遠赤外線放射体とする限り、熱膨張率の差異
が尚過大であつて、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
ス面から被膜が剥がれ易い。かかる難点がなく、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。（課題を解決するための手段）本発明の遠赤外線放射体は、アルカリ金属を含
まない無機酸化物のゾルをその固形分として100
重量部と、アルカリ金属を含まない酸性りん酸塩
を20〜200重量部と、上記ゾルと上記酸性りん酸
塩の合量に対して粒径44μ以下の溶融石英粉末
100〜500重量部とを含有させた無機質組成物を、
ガラスの表面に塗布した後、乾燥し、そして加熱
硬化させることにより、当該ガラスの表面に、こ
れに密着した厚さ30〜150μの当該無機質組成物
の硬化被膜を設けてなることを特徴とする。本発明の無機質組成物に用いられる無機酸化物
のゾルは、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、二酸化錫等のコロイド粒子が安定に分散した
液である。このコロイド粒子の大きさは、２〜
250mμであり、これらゾルは、公知の方法により
容易に得られる。上記ゾル中の無機酸化物の濃度
としては、20〜50重量％程度が好ましい。また、このゾルとしては、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含まな
いものが好ましく、この様なアルカリ金属分を含
まない無機酸化物のゾルは、安定化処理された無
機酸化物のゾルを、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溶融石英粉末としては、
44μ以下のものが好ましく、通常0.5〜20μ程度の
ものが好適に用いられる。溶融石英は、天然産の
珪石の粉末を、電融法等により、溶融させた後、
ガラス状のまま冷却することにより得られ、通
常、粉砕によつて粉末品として生産されるが、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。溶融石英粉末に着色顔料として、Fe₂O₃，
MnO₂，CoO，Cr₂O₃，CuO等を溶融石英に対し
て40重量％以下混合して用いるのが好ましい。ま
た、体質顔料として、結晶性シリカ、アルミナ、
ジルコニア、ムライト、コージユライト、ペタラ
イト等を上記溶融石英粉末に対して40重量％程度
以下混合することもできる。本発明に用いられる無機質組成物は、上記アル
カリ金属を含まない無機酸化物のゾルと、上記ア
ルカリ金属を含まない酸性りん酸塩と、上記溶融
石英粉末とを充分に混合することによつて得られ
る。その好ましい無機質組成物は、上記アルカリ金
属を含まない無機酸化物のゾルを、その固形分と
して100重量部と、上記アルカリ金属を含まない
酸性りん酸塩20〜200重量部と、上記ゾルと酸性
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粉末とを含有す
る。また、本発明に用いられる無機質組成物として
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。これら無機質組成物の固形分濃
度としては50〜80重量％程度が好ましい。本発明の遠赤外線放射体は、上記無機質組成物
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つて得
られる。これに用いられるガラスとしては、耐熱
度400〜1000℃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。上記無機質組成物の塗布は、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
行なうことができる。また、乾燥も、常温乾燥で
よいが、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形成される
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、硬化被膜に変ぜしめることができる。この加
熱は高温で行なわれるが、通常450℃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アルカリ金属を含まない無
機酸化物のゾル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つて好ましい
バインダーを形成する。特にこのアルカリ金属分
を含まないバインダーは、基材のガラスと接触し
た際、ガラスを侵食しない。しかし、上記ゾルの固形分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
発泡が起こつたり、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粉末は、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、クラツ
ク発生又はガラス表面から剥離を起こさせない。
更に、この溶融石英粉末は、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、この溶融石英粉末の混入量が、上記ゾ
ルと酸性りん酸塩との混合物バインダー100重量
部に対して500重量部以上にも高いと、無機質組
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ない。また、溶
融石英粉末の混入量が余りに小さいと、被膜にク
ツラクが生じ易くなるので、上記バインダー100
重量部に対して溶融石英粉末は100重量部以上混
入するのがよい。溶融石英粉末に、その40重量部以下のFe₂O₃，
CoO，Cr₂O₃，CuO，MnO₂、等の着色顔料を混
じて用いると、上記溶融石英粉末の作用を妨げず
に、更に遠赤外線放射の効率を向上させることが
できる。また、溶融石英粉末のみを用いるときに
は白色の被膜が形成されるが、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粉末に対して40重量％以上
にも高いと、基材ガラスが石英ガラス等高耐熱ガ
ラスの場合にはその熱膨張率を著しく越えて、被
膜の熱膨張率が好ましくない範囲にまで大きくな
り、被膜に剥離が起こり易い。遠赤外線放射効率を大ならしめるには、本発明
の無機質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
ぺい性も不足する。しかし、その厚さが150μ以
上にも厚いと、800℃と言つた高温度から水冷等
急冷の際に、ヒートシヨツクによるクラツク、剥
離等が起こり易い。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）アルカリ金属を含まない無機酸化物のゾルとし
て市販品の下記A₁を、比較例に用いられる水ガ
ラスとして市販品の下記A₂を、アルカリ金属を
含まない酸性りん酸塩として市販品の下記B₁及
びB₂を、溶融石英粉末として市販品の下記C₁及
びC₂を、そして体質顔料として市販品の下記D₁，
D₂及びD₃を用意した。 A₁：粒子径60mμ、SiO₂濃度30重量％のシリカ
水性ゾル、 A₂：固形分40重量％のJIS3号ナトリウム水ガ
ラス、 B₁：濃度40重量％の第１りん酸アルミニウム B₂：第１りん酸カルシウム粉末、 C₁：平均粒子径10μの溶融石英粉末、 C₂：平均粒子径90μの溶融石英粉末、 D₁：体質顔料（大日精化社製ダイピロキサイ
ドカラー＃9510）、 D₂：体質顔料（バイエル社製303T）、 D₃：平均粒子径5μのアルミナ粉末。第１表記載の配合組成でこれら原料を混合する
ことにより、第１表記載の本発明の実施例に用い
られる無機質組成物Q₁〜Q₅と、比較例に用いら
れる無機質組成物R₁〜R₁₁とを調製した。次いで、これら無機質組成物を、透明石英製ガ
ラス板上にスプレー塗布した後、500℃で30分加
熱することにより、その塗膜の乾燥と、それに引
き続く加熱硬化とを行なつた。得られた被膜の厚
さは第２表に示されている。次いで、上記得られた被膜について、下記試験
法により、(イ)表面硬度、(ロ)耐温水性、(ハ)耐熱性及
び(ニ)耐ヒートシヨツク性を測定した。 (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、剥離もクラツクもないもの
を○印で、また、剥離又はクラツクが発生したも
のを×印で表す。 (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、剥離もクラツクのないものを○
印で、また、剥離又はクラツクが発生したものを
×印で表す。これらの試験結果は、第２表に示した。

【表】

【表】更に、上記Q₁の組成物から得られた被膜につ
いて、日本分光工業(株)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。なお、表中の組成物R₁とR₁₀は、シリカゾルを
含まない例であり、R₃は酸性りん酸塩の割合が
多過ぎる例であり、R₇は溶融石英粉末の粒度が
44μ以上である例であり、R₈は膜厚が150μ以上で
ある例であり、R₉は膜厚が30μ以下である例であ
る。これらR₁，R₃，R₇，R₈，R₉及びR₁₀を用い
て得られた被膜は、耐熱性は充分であつたが、耐
ヒートシヨツク性がいずれも不十分であつた。また、表中の組成物R₂とR₄は酸性りん酸塩が
欠如及び不足した例であり、R₅とR₆は溶融石英
粉末の割合が過大及び過少の例であり、R₁₁はシ
リカゾルの代わりに水ガラスを使用し、酸性りん
酸塩を含まない例である。これらR₂，R₄，R₅，
R₆及びR₁₁を用いて得られた被膜は、耐熱性及び
耐ヒートシヨツク性のいずれも不十分であつた。
更に、R₅を用いた例では、ガラスに塗布して乾
燥及び硬化させたときにクラツクも発生した。（発明の効果）本発明によると、ガラス基材と、その表面に強
固に密着した高い表面硬度、耐水性、耐熱性及び
耐ヒートシヨツク性を有する硬化被膜とからなる
遠赤外線放射体が得られる。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も高
い。本発明の遠赤外線放射体は、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アルカリ金属を含まない無機酸化物のゾルを
その固形分として100重量部と、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
ゾルと上記酸性りん酸塩の合量100重量部に対し
て粒径44μ以下の溶融石英粉末100〜500重量部と
を含有させた無機質組成物を、ガラスの表面に塗
布した後、乾燥し、そして加熱硬化させることに
より、当該ガラスの表面に、これに密着した厚さ
30〜150μの当該無機質組成物の硬化被膜を設け
てなる遠赤外線放射体。