JPH06322317A - 紫外線吸収用コーティング組成物及びその製造方法 - Google Patents
紫外線吸収用コーティング組成物及びその製造方法Info
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- JPH06322317A JPH06322317A JP6064847A JP6484794A JPH06322317A JP H06322317 A JPH06322317 A JP H06322317A JP 6064847 A JP6064847 A JP 6064847A JP 6484794 A JP6484794 A JP 6484794A JP H06322317 A JPH06322317 A JP H06322317A
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 紫外線（ＵＶ）に対する耐性及び耐磨耗性を
有するコーティング組成物及びその製造方法を提供す
る。 【構成】 紫外線吸収用コーティング組成物において、
一般式 【化１】ＲX Ｓｉ（ＯＲ’）4-X （式中、Ｒは有機ラジカルであり、Ｒ’は低分子量のア
ルキル基であり、Ｘは０〜４未満の数である。）で表さ
れる有機アルコキシシラン及びチタンアルコキシドまた
はコロイドチタニアの重合反応生成物からなり、しか
も、該反応生成物中のチタニア対シリカのモル比が０．
１〜０．５であり、かつ、３２０ナノメータでのコーテ
ィングの吸光度がコーティング厚み１ミクロン当たり少
なくとも０．５であることを特徴とする上記組成物。
有するコーティング組成物及びその製造方法を提供す
る。 【構成】 紫外線吸収用コーティング組成物において、
一般式 【化１】ＲX Ｓｉ（ＯＲ’）4-X （式中、Ｒは有機ラジカルであり、Ｒ’は低分子量のア
ルキル基であり、Ｘは０〜４未満の数である。）で表さ
れる有機アルコキシシラン及びチタンアルコキシドまた
はコロイドチタニアの重合反応生成物からなり、しか
も、該反応生成物中のチタニア対シリカのモル比が０．
１〜０．５であり、かつ、３２０ナノメータでのコーテ
ィングの吸光度がコーティング厚み１ミクロン当たり少
なくとも０．５であることを特徴とする上記組成物。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般に紫外線（ＵＶ）
に対する耐性及び耐磨耗性を有するコーティング（coat
ing,塗料）の技術、より詳細には、酸化セリウムを除く
ＵＶ減衰のために系統だてて表されたコーティングの技
術に関する。
に対する耐性及び耐磨耗性を有するコーティング（coat
ing,塗料）の技術、より詳細には、酸化セリウムを除く
ＵＶ減衰のために系統だてて表されたコーティングの技
術に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】ラフリ
ッジへの米国特許第３，５３１，６７７号明細書は、石
英に紫外線吸収釉薬を供給することによって、高圧の水
銀アークを含む電球の内表面から水素の放出を減少させ
ることを開示している。釉薬は、約２〜１０重量％の細
かく粉砕された酸化アルミニウム及び約０．５〜１０重
量％のＵＶを吸収するチタン、セリウム、クロムまたは
酸化鉄のような粉末物質を含む、細かく粉砕されたシリ
カフリットからなる。
ッジへの米国特許第３，５３１，６７７号明細書は、石
英に紫外線吸収釉薬を供給することによって、高圧の水
銀アークを含む電球の内表面から水素の放出を減少させ
ることを開示している。釉薬は、約２〜１０重量％の細
かく粉砕された酸化アルミニウム及び約０．５〜１０重
量％のＵＶを吸収するチタン、セリウム、クロムまたは
酸化鉄のような粉末物質を含む、細かく粉砕されたシリ
カフリットからなる。
【０００３】
【課題を解決するための手段】本発明は、ＴｉＯ2 のＵ
Ｖ吸収スペクトルはＴｉＯ2 の結晶の大きさ及びタイプ
に依存することを認めている。純ＴｉＯ2 からなるフィ
ルムは凝集して、大きな結晶を形成し、１０００℃では
不連続のコーティングとなることに気がついたので、本
発明は、ＵＶ吸収用の微小複合物であるＴｉＯ2 ／Ｓｉ
Ｏ2 のコーティング組成物及び温度処理サイクルを含む
それらの製造方法を含む。
Ｖ吸収スペクトルはＴｉＯ2 の結晶の大きさ及びタイプ
に依存することを認めている。純ＴｉＯ2 からなるフィ
ルムは凝集して、大きな結晶を形成し、１０００℃では
不連続のコーティングとなることに気がついたので、本
発明は、ＵＶ吸収用の微小複合物であるＴｉＯ2 ／Ｓｉ
Ｏ2 のコーティング組成物及び温度処理サイクルを含む
それらの製造方法を含む。
【０００４】シラン／チタニア組成物を生成するゾル−
ゲル系は以下のような方法で調製される。先ず、一般式
ＲX Ｓｉ（ＯＲ’）4-X （式中、Ｒは有機ラジカルであ
り、Ｒ’は低分子量のアルキル基であり、Ｘは０〜４未
満の数である。）で表されるアルコキシシランを部分的
に加水分解する。本発明のアルコキシシランは官能基を
も含有して良い。好ましくは、Ｒは低分子量の、好まし
くは炭素数１〜６のアルキル又はビニル、メトキシエチ
ル、フェニル、γ−グリシドキシプロピル又はγ−メタ
クリロキシプロピルからなる群から選ばれる有機ラジカ
ルであって、Ｒ’はメチル、エチル、プロピル及びブチ
ルからなる群から選ばれる。好ましい有機アルコキシシ
ランは、Ｒがメタクリロキシプロピルであり、Ｒ’がメ
チルであるものを含む。特に好ましい有機アルコキシシ
ランは、メタクリロキシプロピルトリメトキシシランで
ある。他の好ましい有機アルコキシシランは、γ−グリ
シドキシプロピルトリメトキシシランである。有機アル
コキシシランの混合物もまた好ましい。好ましいアルコ
キシシランはテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）であ
る。ゾル−ゲル組成物はまた、コロイドシリカ及び／又
はコロイドチタニアも含むことができる。
ゲル系は以下のような方法で調製される。先ず、一般式
ＲX Ｓｉ（ＯＲ’）4-X （式中、Ｒは有機ラジカルであ
り、Ｒ’は低分子量のアルキル基であり、Ｘは０〜４未
満の数である。）で表されるアルコキシシランを部分的
に加水分解する。本発明のアルコキシシランは官能基を
も含有して良い。好ましくは、Ｒは低分子量の、好まし
くは炭素数１〜６のアルキル又はビニル、メトキシエチ
ル、フェニル、γ−グリシドキシプロピル又はγ−メタ
クリロキシプロピルからなる群から選ばれる有機ラジカ
ルであって、Ｒ’はメチル、エチル、プロピル及びブチ
ルからなる群から選ばれる。好ましい有機アルコキシシ
ランは、Ｒがメタクリロキシプロピルであり、Ｒ’がメ
チルであるものを含む。特に好ましい有機アルコキシシ
ランは、メタクリロキシプロピルトリメトキシシランで
ある。他の好ましい有機アルコキシシランは、γ−グリ
シドキシプロピルトリメトキシシランである。有機アル
コキシシランの混合物もまた好ましい。好ましいアルコ
キシシランはテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）であ
る。ゾル−ゲル組成物はまた、コロイドシリカ及び／又
はコロイドチタニアも含むことができる。
【０００５】本発明の有機アルコキシシランは好ましく
は有機溶剤、好ましくはアルコールに溶解させられ、水
で部分的に以下の一般反応
は有機溶剤、好ましくはアルコールに溶解させられ、水
で部分的に以下の一般反応
【化３】RX Si(OR') 4-X ＋ yH2O → RX Si(OR')4-X-y
(OH) y ＋yR'OH （式中、ｙは４−Ｘ未満である。）によって加水分解さ
せられる。
(OH) y ＋yR'OH （式中、ｙは４−Ｘ未満である。）によって加水分解さ
せられる。
【０００６】有機アルコキシシランを部分的に加水分解
した後、一般式Ｔｉ（ＯＲ”）4 (式中、Ｒ”は低分子
量のアルキル基、好ましくはメチル、エチル、プロピ
ル、イソプロピル又はブチルである。) を有するチタン
アルコキシドを加える。チタンアルコキシドは、アルコ
キシ残基が部分的に加水分解された有機アルコキシシラ
ンのシラノール基と反応して共重合する限りは、二量体
若しくは高縮合形でも良い。チタンアルコキシドを、部
分的に加水分解した有機アルコキシシランと反応させ
て、ケイ素−酸素−チタンの結合の網目を以下の一般反
応によって形成させる。
した後、一般式Ｔｉ（ＯＲ”）4 (式中、Ｒ”は低分子
量のアルキル基、好ましくはメチル、エチル、プロピ
ル、イソプロピル又はブチルである。) を有するチタン
アルコキシドを加える。チタンアルコキシドは、アルコ
キシ残基が部分的に加水分解された有機アルコキシシラ
ンのシラノール基と反応して共重合する限りは、二量体
若しくは高縮合形でも良い。チタンアルコキシドを、部
分的に加水分解した有機アルコキシシランと反応させ
て、ケイ素−酸素−チタンの結合の網目を以下の一般反
応によって形成させる。
【化４】
【０００７】チタンアルコキシドが完全に部分的に加水
分解された有機アルコキシシランと反応したら、更に水
を添加し、更に該組成物を加水分解させる。即ち、アル
コキシシラン又は金属アルコキシドのどちらか一方の残
っているアルコキシ基を水酸基に、以下の一般反応によ
って変換する。
分解された有機アルコキシシランと反応したら、更に水
を添加し、更に該組成物を加水分解させる。即ち、アル
コキシシラン又は金属アルコキシドのどちらか一方の残
っているアルコキシ基を水酸基に、以下の一般反応によ
って変換する。
【化５】
【０００８】有機アルコキシシランとチタンアルコキシ
ドの反応は、ヨルダス等への米国特許第４，７５３，８
２７号及びリン等への同第４，８３９，４５４号明細書
で詳細に議論されており、それらの開示内容は本文中に
参照によって組み入れられている。
ドの反応は、ヨルダス等への米国特許第４，７５３，８
２７号及びリン等への同第４，８３９，４５４号明細書
で詳細に議論されており、それらの開示内容は本文中に
参照によって組み入れられている。
【０００９】好ましくは、加水分解された組成物は、吹
付け、浸漬又は流し塗りのような一般的な方法によって
下地表面に塗布される。コーティング組成物を乾燥し
て、アルコールや水溶媒を取り除き、次に加熱して組成
物の縮合重合を続いて促進させ、そして硬化させて、紫
外線を吸収する重ガラス質の耐磨耗性フィルムとする。
引き続いてフィルムに５００℃以上の熱処理を行い、有
機残査を取り除いて、完全にケイ素及び酸化チタンから
なるフィルムとする。
付け、浸漬又は流し塗りのような一般的な方法によって
下地表面に塗布される。コーティング組成物を乾燥し
て、アルコールや水溶媒を取り除き、次に加熱して組成
物の縮合重合を続いて促進させ、そして硬化させて、紫
外線を吸収する重ガラス質の耐磨耗性フィルムとする。
引き続いてフィルムに５００℃以上の熱処理を行い、有
機残査を取り除いて、完全にケイ素及び酸化チタンから
なるフィルムとする。
【００１０】
【発明の効果】得られたフィルムの特性は、酸化物組成
物並びに熱処理工程の温度及び時間に依存する。酸化ケ
イ素／酸化チタンの系における酸化チタンの濃度を５〜
１０モル％の間で変えると、熱処理の温度及び時間は一
定とした図１に示されるように固有のＵＶ吸収が増加す
る。
物並びに熱処理工程の温度及び時間に依存する。酸化ケ
イ素／酸化チタンの系における酸化チタンの濃度を５〜
１０モル％の間で変えると、熱処理の温度及び時間は一
定とした図１に示されるように固有のＵＶ吸収が増加す
る。
【００１１】また、酸化チタン３３モル％以上のフィル
ムは、１０００℃を越える温度では２４時間以内に目に
みえて不透明に変わる場合、高温耐久性は酸化チタンの
モル％が増加するにつれて減少することが判った。この
理由で、２０〜２５モル％濃度の酸化チタンは、運用中
にかなりの高温を受けやすい（＞１０００℃）石英下地
に最適である。より高濃度の酸化チタンは低めの運用温
度に適している。酸化チタン又はその他の高屈折率の酸
化物の濃度が増加するに連れて、フィルムはより反射性
になる。これは、この様なコーティングによってランプ
からの可視光の出力の減少を引き起こす。それゆえに、
コーティング中の酸化チタンの好ましい濃度は、ＵＶ吸
収を最大にし、拡散反射率特性を最小にする。２０〜２
５モル％濃度の酸化チタンはまたこの見地を充足する。
ムは、１０００℃を越える温度では２４時間以内に目に
みえて不透明に変わる場合、高温耐久性は酸化チタンの
モル％が増加するにつれて減少することが判った。この
理由で、２０〜２５モル％濃度の酸化チタンは、運用中
にかなりの高温を受けやすい（＞１０００℃）石英下地
に最適である。より高濃度の酸化チタンは低めの運用温
度に適している。酸化チタン又はその他の高屈折率の酸
化物の濃度が増加するに連れて、フィルムはより反射性
になる。これは、この様なコーティングによってランプ
からの可視光の出力の減少を引き起こす。それゆえに、
コーティング中の酸化チタンの好ましい濃度は、ＵＶ吸
収を最大にし、拡散反射率特性を最小にする。２０〜２
５モル％濃度の酸化チタンはまたこの見地を充足する。
【００１２】得られた酸化チタン／酸化ケイ素のＵＶ吸
収スペクトルは、熱処理温度及び時間に依存することが
分かる。図２は、５分間の熱処理温度を室温から１００
０℃まで昇温させたときの３００〜３４０ナノメータで
のコーティングの相対的な吸収の増加を示している。こ
の結果は、高温の場合より短い時間で、低めの温度では
より長い時間かかることで表され得る。それらは３１３
ナノメータに多量のＵＶを生じさせるので、この結果
は、石英放電灯に対し重要な暗示を持っている。
収スペクトルは、熱処理温度及び時間に依存することが
分かる。図２は、５分間の熱処理温度を室温から１００
０℃まで昇温させたときの３００〜３４０ナノメータで
のコーティングの相対的な吸収の増加を示している。こ
の結果は、高温の場合より短い時間で、低めの温度では
より長い時間かかることで表され得る。それらは３１３
ナノメータに多量のＵＶを生じさせるので、この結果
は、石英放電灯に対し重要な暗示を持っている。
【００１３】Ｘ線回折データーは、硬化の時間及び温度
の増加に伴って、コーティング中の結晶化アナターゼの
量が増加することを示している。このアナターゼの結晶
サイズは熱処理が熱くなればなるほど長くなればなるほ
ど大きくなる。得られた微小複合物は３００〜３４０ナ
ノメータの範囲でＵＶ吸収が増加するに連れて、１０〜
３０ナノメータの範囲でアナターゼの結晶サイズが成長
することを示している。それゆえに、この様な微小結晶
サイズの制御された増加はこの範囲における補ＵＶ吸収
活性の要因であると考えられている。
の増加に伴って、コーティング中の結晶化アナターゼの
量が増加することを示している。このアナターゼの結晶
サイズは熱処理が熱くなればなるほど長くなればなるほ
ど大きくなる。得られた微小複合物は３００〜３４０ナ
ノメータの範囲でＵＶ吸収が増加するに連れて、１０〜
３０ナノメータの範囲でアナターゼの結晶サイズが成長
することを示している。それゆえに、この様な微小結晶
サイズの制御された増加はこの範囲における補ＵＶ吸収
活性の要因であると考えられている。
【００１４】本発明は、硬化の初期段階の間に有機化合
物をトラップすることを妨げるのを助けるために、比較
的低温での予熱を行って又は行わずに、５〜１０秒間ガ
ス／酸素火炎により熱処理される高温の石英放電灯を含
む。この火炎は、処理時間を速くし、また、ランプの金
属リード線を犠牲にせずに高温をかけれるという利点を
有する。しかし、熱処理はまた、高温乾燥炉にランプ全
体を置くこと、高温空気を吹き付けること、電流を流し
次いでランプを作動させること、若しくはその他の方法
により行われ得る。
物をトラップすることを妨げるのを助けるために、比較
的低温での予熱を行って又は行わずに、５〜１０秒間ガ
ス／酸素火炎により熱処理される高温の石英放電灯を含
む。この火炎は、処理時間を速くし、また、ランプの金
属リード線を犠牲にせずに高温をかけれるという利点を
有する。しかし、熱処理はまた、高温乾燥炉にランプ全
体を置くこと、高温空気を吹き付けること、電流を流し
次いでランプを作動させること、若しくはその他の方法
により行われ得る。
【００１５】異なるコーティング処方は、酸化チタンの
濃度や、コーティング密度、又はその両方のせいで、単
位厚み当たりの吸光度を様々にしてしまう原因となる。
加えて、それぞれのコーティング塗布の最大厚みは、応
力き裂及び硬化化学により制限されるだろう。それゆえ
に、ランプに全コーティング系の高ＵＶ吸光度は多層膜
コーテイングを施工するこにより十分に成し遂げられ、
その数又はそれは塗布特性、及び、ランプのＵＶ放出特
性と同様、特別なコーティング処方の吸光度に依存して
いる。
濃度や、コーティング密度、又はその両方のせいで、単
位厚み当たりの吸光度を様々にしてしまう原因となる。
加えて、それぞれのコーティング塗布の最大厚みは、応
力き裂及び硬化化学により制限されるだろう。それゆえ
に、ランプに全コーティング系の高ＵＶ吸光度は多層膜
コーテイングを施工するこにより十分に成し遂げられ、
その数又はそれは塗布特性、及び、ランプのＵＶ放出特
性と同様、特別なコーティング処方の吸光度に依存して
いる。
【００１６】
【実施例】本発明は、以下の具体例の記述から更に理解
されるだろう。実施例１ 酢酸エチル15g 、脱イオン水1.8g及び硝酸１滴をメタク
リロキシプロピルトリメトキシシラン25g に添加し、30
分間攪拌した。次いで、チタン(IV)イソプロポキシド25
g を添加し、更に30分攪拌し、その後脱イオン水5.4gを
加えて更に30分攪拌した。最後に、絶え間なく攪拌しな
がら酢酸エチル50g を添加して、組成物を調製した。
されるだろう。実施例１ 酢酸エチル15g 、脱イオン水1.8g及び硝酸１滴をメタク
リロキシプロピルトリメトキシシラン25g に添加し、30
分間攪拌した。次いで、チタン(IV)イソプロポキシド25
g を添加し、更に30分攪拌し、その後脱イオン水5.4gを
加えて更に30分攪拌した。最後に、絶え間なく攪拌しな
がら酢酸エチル50g を添加して、組成物を調製した。
【００１７】実施例２ コロイドシリカ12.8g 、2-プロパノール25g 及び硝酸１
滴をメタクリロキシプロピルトリメトキシシラン25g に
添加し、30分間攪拌した。次いで、有機チタン酸塩50g
を添加し、更に30分攪拌し、その後絶え間なく攪拌しな
がら2-プロパノール25g を添加して、組成物を調製し
た。有機チタン酸塩は、タイゾール（Tyzor)( 登録商標
)GBA であって、メタノール、イソロパノール及びn-ブ
タノールからなる溶媒中でエステル複合体(ester compl
exes) にチタンを配した、デュポン社の特許に係る混合
物である。
滴をメタクリロキシプロピルトリメトキシシラン25g に
添加し、30分間攪拌した。次いで、有機チタン酸塩50g
を添加し、更に30分攪拌し、その後絶え間なく攪拌しな
がら2-プロパノール25g を添加して、組成物を調製し
た。有機チタン酸塩は、タイゾール（Tyzor)( 登録商標
)GBA であって、メタノール、イソロパノール及びn-ブ
タノールからなる溶媒中でエステル複合体(ester compl
exes) にチタンを配した、デュポン社の特許に係る混合
物である。
【００１８】実施例３ 実施例１及び実施例２の溶液は低紫外透過率を有するフ
ィルムを生じさせるのに使用される。石英スライド(qua
rtz slides) をそれぞれの溶液中に浸し、室温で１分間
乾燥させて透明フィルムを形成させた。次に、透明フィ
ルムを２インチ間隔をおいて20秒間高温の炎に晒すこと
によって焼く。フィルムは最初のうちは黒ずみ、次第に
透明になる。両方ともに紫外線の高吸光度を有する。32
0 オングストロームで、実施例１の組成物から形成させ
たフィルムの吸光度は1.1 であり、実施例２の組成物か
ら形成させたフィルムの吸光度は1.7 である。
ィルムを生じさせるのに使用される。石英スライド(qua
rtz slides) をそれぞれの溶液中に浸し、室温で１分間
乾燥させて透明フィルムを形成させた。次に、透明フィ
ルムを２インチ間隔をおいて20秒間高温の炎に晒すこと
によって焼く。フィルムは最初のうちは黒ずみ、次第に
透明になる。両方ともに紫外線の高吸光度を有する。32
0 オングストロームで、実施例１の組成物から形成させ
たフィルムの吸光度は1.1 であり、実施例２の組成物か
ら形成させたフィルムの吸光度は1.7 である。
【００１９】実施例４ 実施例１と同様の組成物を、浸すよりもむしろ吹き付け
塗装のために、該組成物50g にトリエチレングリコール
7.5gを加えて、室温で30分間攪拌し、次いで10分間真空
( 約400mmHG ) 下で脱ガスして変成する。変成された組
成物は、スプレーガン先端を閉塞することなく、空気圧
65ポンドを用いて吹き付けられる。コーティングは、ト
リエチレングリコールを用いないよりも、埃の生成や小
はがれが少なく乾燥する。
塗装のために、該組成物50g にトリエチレングリコール
7.5gを加えて、室温で30分間攪拌し、次いで10分間真空
( 約400mmHG ) 下で脱ガスして変成する。変成された組
成物は、スプレーガン先端を閉塞することなく、空気圧
65ポンドを用いて吹き付けられる。コーティングは、ト
リエチレングリコールを用いないよりも、埃の生成や小
はがれが少なく乾燥する。
【００２０】実施例５ テトラエトキシシラン51.54gを1-プロパノール52.04gに
添加し攪拌して、第１の組成物を調製する。水4.46g 及
び70％の硝酸0.215gを1-プロパノール52.04gに添加し少
なくとも５秒間攪拌して、第２組成物を調製する。次
に、これら２つの組成物を30分間絶え間なく攪拌しなが
ら、混合する。次いで、チタン(IV)イソプロポキシド2
4.69g及び1-プロパノール17.35gからなる第３組成物を
前記混合物に５分間絶え間なく攪拌しながら添加する。
最後に、水1.49g 及び1-プロパノール17.35gを絶え間な
く攪拌しながら添加する。最終組成物を、加圧エアース
プレーガンの溶液貯蔵器に入れる。噴霧空気圧は少なく
とも50ポンド/ 平方インチ(psi) である。溶液排出速度
は１分間当たり0.5 〜1.5 ミリリットルに調節されてい
る。ランプは被覆前に火炎清浄化され冷却される。ラン
プスピニング(lamp spinning) を１秒当たり約３回転に
設定して、スプレーガンをスピニングランプのノズルの
単一パスの往復運動をさせながら、６秒間作動させる。
次に、回転燈は９秒間火炎硬化させられ、被覆されたラ
ンプを橙色白熱状態にする。これは、800〜1000℃の温
度を示す。320 ナノメーターでのこのコーティングの典
型的な吸光度は、パーキン・エルマー・ラムダ９紫外可
視分光光度計で測定され、0.55である。被覆工程を４回
繰り返したため、４層のコーティングは320 ナノメータ
ーで、吸光度2.2 に達する。
添加し攪拌して、第１の組成物を調製する。水4.46g 及
び70％の硝酸0.215gを1-プロパノール52.04gに添加し少
なくとも５秒間攪拌して、第２組成物を調製する。次
に、これら２つの組成物を30分間絶え間なく攪拌しなが
ら、混合する。次いで、チタン(IV)イソプロポキシド2
4.69g及び1-プロパノール17.35gからなる第３組成物を
前記混合物に５分間絶え間なく攪拌しながら添加する。
最後に、水1.49g 及び1-プロパノール17.35gを絶え間な
く攪拌しながら添加する。最終組成物を、加圧エアース
プレーガンの溶液貯蔵器に入れる。噴霧空気圧は少なく
とも50ポンド/ 平方インチ(psi) である。溶液排出速度
は１分間当たり0.5 〜1.5 ミリリットルに調節されてい
る。ランプは被覆前に火炎清浄化され冷却される。ラン
プスピニング(lamp spinning) を１秒当たり約３回転に
設定して、スプレーガンをスピニングランプのノズルの
単一パスの往復運動をさせながら、６秒間作動させる。
次に、回転燈は９秒間火炎硬化させられ、被覆されたラ
ンプを橙色白熱状態にする。これは、800〜1000℃の温
度を示す。320 ナノメーターでのこのコーティングの典
型的な吸光度は、パーキン・エルマー・ラムダ９紫外可
視分光光度計で測定され、0.55である。被覆工程を４回
繰り返したため、４層のコーティングは320 ナノメータ
ーで、吸光度2.2 に達する。
【００２１】実施例６ γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン( γ−gl
ycidoxypropyltrimethoxysilane) 36.47g と、プロピレ
ングリコールモノメチルエーテル中の34％コロイドシリ
カの30.91gと、トリエチレングリコール7.7gと、1-プロ
パノール61.82gに攪拌しながら添加して、第１組成物を
調製する。別の混合物に、水2.78g 、トリエチレングリ
コール7.7g及び70％硝酸0.170gを攪拌しながら1-プロパ
ノール52.04gに添加する。その第２混合物を30分間絶え
間なく攪拌しながら第１組成物に加える。次に、チタン
(IV)イソプロポキシド30.8 g、トリエチレングリコール
2.6g及び1-プロパノール17.35gからなる他の混合物を５
分間絶え間なく攪拌しながら上記のものに加える。最後
に、水1.85g 、トリエチレングリコール2.6g及び1-プロ
パノール20.6 gからなる混合物を絶え間なく攪拌しなが
ら加える。最終組成物を、スプレーガンの貯蔵器に入
れ、ランプを実施例５のよう清浄化する。スプレーガン
のパラメータ(parameters,条件) は、石英管上のフィル
ムの吸光度が320 ナノメーターで0.75になるように設定
される。熱処理段階は、まず、スピニングランプから1/
4 インチのところに設置されたヒートガンから強制熱空
気処理(500℃) を30秒間行う。次に、熱空気を取り除
き、直ちに火炎を作動し、予熱されているコーティング
を６秒間焼く。次いで、ランプを25秒間冷却し、再び処
理する。３回塗布のため、最終コーティングの吸収は32
0 ナノメーターで2.25である。
ycidoxypropyltrimethoxysilane) 36.47g と、プロピレ
ングリコールモノメチルエーテル中の34％コロイドシリ
カの30.91gと、トリエチレングリコール7.7gと、1-プロ
パノール61.82gに攪拌しながら添加して、第１組成物を
調製する。別の混合物に、水2.78g 、トリエチレングリ
コール7.7g及び70％硝酸0.170gを攪拌しながら1-プロパ
ノール52.04gに添加する。その第２混合物を30分間絶え
間なく攪拌しながら第１組成物に加える。次に、チタン
(IV)イソプロポキシド30.8 g、トリエチレングリコール
2.6g及び1-プロパノール17.35gからなる他の混合物を５
分間絶え間なく攪拌しながら上記のものに加える。最後
に、水1.85g 、トリエチレングリコール2.6g及び1-プロ
パノール20.6 gからなる混合物を絶え間なく攪拌しなが
ら加える。最終組成物を、スプレーガンの貯蔵器に入
れ、ランプを実施例５のよう清浄化する。スプレーガン
のパラメータ(parameters,条件) は、石英管上のフィル
ムの吸光度が320 ナノメーターで0.75になるように設定
される。熱処理段階は、まず、スピニングランプから1/
4 インチのところに設置されたヒートガンから強制熱空
気処理(500℃) を30秒間行う。次に、熱空気を取り除
き、直ちに火炎を作動し、予熱されているコーティング
を６秒間焼く。次いで、ランプを25秒間冷却し、再び処
理する。３回塗布のため、最終コーティングの吸収は32
0 ナノメーターで2.25である。
【００２２】実施例７ テトラエトキシシラン111.8gを、1-プロパノール108.6
g、水14.52 g 及び70％硝酸0.174ml からなる混合物に
添加し攪拌して、第１組成物を調製する。別の混合物で
は、チタン(IV)イソプロポキシド40.2 gを1-プロパノー
ル162.8g、水3.63g 及び70％の硝酸0.044ml からなる混
合物に添加し、攪拌する。それぞれの溶液を１時間攪拌
した後、第２の溶液を第１の溶液に絶え間なく攪拌しな
がら加える。最後に、トリエチレングリコール27.17gを
絶え間なく攪拌しながら全混合物に加える。最終組成物
を、スプレーガンの貯蔵器に入れ、ランプは実施例５の
ように清浄化する。スプレーガンのパラメータは、石英
管上のフィルムの吸光度が320 ナノメーターで0.38にな
るように設定する。熱処理段階は、実施例６と同様の方
法で行う。６回塗布のため、最終コーティングの吸収は
320 ナノメーターで2.25である。
g、水14.52 g 及び70％硝酸0.174ml からなる混合物に
添加し攪拌して、第１組成物を調製する。別の混合物で
は、チタン(IV)イソプロポキシド40.2 gを1-プロパノー
ル162.8g、水3.63g 及び70％の硝酸0.044ml からなる混
合物に添加し、攪拌する。それぞれの溶液を１時間攪拌
した後、第２の溶液を第１の溶液に絶え間なく攪拌しな
がら加える。最後に、トリエチレングリコール27.17gを
絶え間なく攪拌しながら全混合物に加える。最終組成物
を、スプレーガンの貯蔵器に入れ、ランプは実施例５の
ように清浄化する。スプレーガンのパラメータは、石英
管上のフィルムの吸光度が320 ナノメーターで0.38にな
るように設定する。熱処理段階は、実施例６と同様の方
法で行う。６回塗布のため、最終コーティングの吸収は
320 ナノメーターで2.25である。
【００２３】実施例８ γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン35.4g を
攪拌し、1-プロパノール20g 、水13.5g 及び70％硝酸一
滴からなる混合物を30分間絶え間なく攪拌しながら添加
して、第１組成物を調製する。次に、コロイドチタニア
36g 及び水20gからなる第２混合物をゆっくりと第１混
合物に30分間高速で攪拌しながら加える。コロイドチタ
ニアは、pH 9.8、全固形分11.7％、公称粒径20ナノメー
ターである、ナルコ(Nalco) TX-2588tとして入手でき
る。最後に、混合物を1-プロパノール60g 、水40g 及び
ジアセトンアルコール40g 並びに界面活性剤0.4 g で希
釈する。最終組成物を、容器中に置き、平らな石英スラ
イドを溶液に浸し、１分当たり６インチで取り出す。濡
れたコーティングを石英スライドの第２表面から拭く。
第１表面上にコーティングを室温で２分間空気乾燥し、
500 ℃の乾燥炉で５分間予熱し、次いで1000℃の炉で５
分間加熱する。320 ナノメーターでの紫外線吸収は１回
塗布で0.8 である。
攪拌し、1-プロパノール20g 、水13.5g 及び70％硝酸一
滴からなる混合物を30分間絶え間なく攪拌しながら添加
して、第１組成物を調製する。次に、コロイドチタニア
36g 及び水20gからなる第２混合物をゆっくりと第１混
合物に30分間高速で攪拌しながら加える。コロイドチタ
ニアは、pH 9.8、全固形分11.7％、公称粒径20ナノメー
ターである、ナルコ(Nalco) TX-2588tとして入手でき
る。最後に、混合物を1-プロパノール60g 、水40g 及び
ジアセトンアルコール40g 並びに界面活性剤0.4 g で希
釈する。最終組成物を、容器中に置き、平らな石英スラ
イドを溶液に浸し、１分当たり６インチで取り出す。濡
れたコーティングを石英スライドの第２表面から拭く。
第１表面上にコーティングを室温で２分間空気乾燥し、
500 ℃の乾燥炉で５分間予熱し、次いで1000℃の炉で５
分間加熱する。320 ナノメーターでの紫外線吸収は１回
塗布で0.8 である。
【００２４】実施例９ テトラエトキシシラン13.64gを1-プロパノール27.54gに
攪拌しながら添加して、第１組成物を調製する。該組成
物に水1.180 g 続いて70％硝酸0.059ml を30分間絶え間
なく攪拌しながら加える。次に、チタン(IV)イソプロポ
キシド7.0g、ジルコニウム(IV)イソプロポキシド1.61 g
を絶え間なく攪拌しながら加える。最後に、1-プロパノ
ール11.8g 及び水0.505 からなる混合物を絶え間なく攪
拌しながら加える。最終組成物を、容器中に置き、平ら
な石英スライドをその溶液に浸し、１分当たり６インチ
で取り出す。濡れたコーティングを石英スライドの第２
表面から拭く。第１表面上のコーティングを室温で２分
間空気乾燥し、500 ℃の乾燥炉で５分間予熱し、次いで
1000℃の炉で５分間加熱する。320 ナノメーターでの紫
外線吸収は１回塗布で0.3 である。
攪拌しながら添加して、第１組成物を調製する。該組成
物に水1.180 g 続いて70％硝酸0.059ml を30分間絶え間
なく攪拌しながら加える。次に、チタン(IV)イソプロポ
キシド7.0g、ジルコニウム(IV)イソプロポキシド1.61 g
を絶え間なく攪拌しながら加える。最後に、1-プロパノ
ール11.8g 及び水0.505 からなる混合物を絶え間なく攪
拌しながら加える。最終組成物を、容器中に置き、平ら
な石英スライドをその溶液に浸し、１分当たり６インチ
で取り出す。濡れたコーティングを石英スライドの第２
表面から拭く。第１表面上のコーティングを室温で２分
間空気乾燥し、500 ℃の乾燥炉で５分間予熱し、次いで
1000℃の炉で５分間加熱する。320 ナノメーターでの紫
外線吸収は１回塗布で0.3 である。
【００２５】上記した実施例は本発明を説明するためだ
けに提供される。様々の他の有機アルコキシシラン、コ
ロイドTiO2のようなチタン化合物及びチタンアセチルア
セトネート(titanium acetylacetonate)のようなチタン
複合体(titanium complexes)は加水分解され、様々の濃
度及び溶剤中で反応させられ、本発明によるチタニア/
シリカのUV吸収用コーティング組成物を形成させ得る。
様々の他のグリコール又は同様の溶剤を様々な量で、特
に組成物を吹き付け塗装する際に加えることが出来る。
本発明のコーティング組成物は他の成分、具体的には酸
化スズ又はジルコニアのような他の金属酸化物を更に含
んでいても良い。
けに提供される。様々の他の有機アルコキシシラン、コ
ロイドTiO2のようなチタン化合物及びチタンアセチルア
セトネート(titanium acetylacetonate)のようなチタン
複合体(titanium complexes)は加水分解され、様々の濃
度及び溶剤中で反応させられ、本発明によるチタニア/
シリカのUV吸収用コーティング組成物を形成させ得る。
様々の他のグリコール又は同様の溶剤を様々な量で、特
に組成物を吹き付け塗装する際に加えることが出来る。
本発明のコーティング組成物は他の成分、具体的には酸
化スズ又はジルコニアのような他の金属酸化物を更に含
んでいても良い。
【図１】コーティング組成物中のチタニア対シリカのモ
ル比が０．１〜０．５であるコーティングの、２６０〜
３２０ナノメータの範囲でのコーティング厚み１ミクロ
ン当たりの紫外線の吸光度を示した図である。
ル比が０．１〜０．５であるコーティングの、２６０〜
３２０ナノメータの範囲でのコーティング厚み１ミクロ
ン当たりの紫外線の吸光度を示した図である。
【図２】５分間、２５〜１０００℃の温度で硬化させ
た、チタニア／シリカ比が０．２５のコーティング組成
物の２００〜４００ナノメーターの範囲での紫外線の吸
光度を波長の関数で示した図である。
た、チタニア／シリカ比が０．２５のコーティング組成
物の２００〜４００ナノメーターの範囲での紫外線の吸
光度を波長の関数で示した図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロバート マイクル フニア アメリカ合衆国ペンシルバニア州キッタン ニング，ピー．オー．ボックス 46，アー ル．ディー．７ (72)発明者 チア − チェング リン アメリカ合衆国ペンシルバニア州アリソン パーク，トール オウク ドライブ 3127
Claims (20)
- 【請求項１】 紫外線吸収用コーティング組成物におい
て、一般式 【化１】ＲX Ｓｉ（ＯＲ’）4-X （式中、Ｒは有機ラジカルであり、Ｒ’は低分子量のア
ルキル基であり、Ｘは０〜４未満の数である。）で表さ
れる有機アルコキシシラン及びチタンアルコキシドまた
はコロイドチタニアの重合反応生成物からなり、しか
も、該反応生成物中のチタニア対シリカのモル比が０．
１〜０．５であり、かつ、３２０ナノメータでのコーテ
ィングの吸光度がコーティング厚み１ミクロン当たり少
なくとも０．５であることを特徴とする上記組成物。 - 【請求項２】 Ｒが低級アルキル、ビニル、メトキシエ
チル、フェニル、γ−グリシドキシプロピル及びメタク
リロキシプロピルからなる群から選ばれる、請求項１記
載の組成物。 - 【請求項３】 Ｒ’がメチル、エチル、プロピル及びブ
チルからなる群から選ばれる、請求項１記載の組成物。 - 【請求項４】 Ｒがγ−グリシドキシプロピルであり、
Ｒ’がメチルである、請求項３記載の組成物。 - 【請求項５】 Ｘが０であり、Ｒ’がエチルである、請
求項３記載の組成物。 - 【請求項６】 金属アルコキシドが一般式Ｔｉ（Ｏ
Ｒ”）4 （式中、Ｒ”は低分子量のアルキル基であ
る。）を有する、請求項１記載の組成物。 - 【請求項７】 チタンアルコキシドがチタンイソプロポ
キシド、Ti(OC3H7)4である、請求項６記載の組成物。 - 【請求項８】 更に有機溶剤添加物を含有する、請求項
１記載の組成物。 - 【請求項９】 有機溶剤添加物がグリコールである、請
求項８記載の組成物。 - 【請求項１０】 有機溶剤添加物がトリエチレングリコ
ールである、請求項９記載の組成物。 - 【請求項１１】 紫外線吸収コーティング組成物を製造
する方法において、 ａ．有機溶液中で一般式 【化２】ＲX Ｓｉ（ＯＲ’）4-X （式中、Ｒは有機ラジカルであり、Ｒ’は低分子量のア
ルキル基であり、Ｘは０〜４未満の数である。）で表さ
れる有機アルコキシシランを部分的に加水分解する工程
と、 ｂ．前記の部分的に加水分解された有機アルコキシシラ
ンにチタンアルコキシドまたはコロイドチタニアを添加
する工程と、 ｃ．前記のチタンアルコキシドまたはコロイドチタニア
を前記の部分的に加水分解された有機アルコキシシラン
と反応させる工程と、 ｄ．更に水を添加して該組成物を加水分解する工程と、 ｅ．該組成物を乾燥する工程と、 ｆ．該組成物を少なくとも７５０℃まで加熱してコーテ
ィング厚み１ミクロン当たり少なくとも０．５の、３２
０ナノメータでの吸光度を生じさせる工程とからなる上
記製造方法。 - 【請求項１２】 有機アルコキシシランを部分的に加水
分解する工程をアルコール中で行う、請求項１１記載の
方法。 - 【請求項１３】 有機アルコキシシランを部分的に加水
分解する工程を２−プロパノール中で行う、請求項１２
記載の方法。 - 【請求項１４】 有機アルコキシシランを部分的に加水
分解する工程をエタノール中で行う、請求項１２記載の
方法。 - 【請求項１５】 金属アルコキシドがチタンイソプロポ
キシドである、請求項１２記載の方法。 - 【請求項１６】 組成物を乾燥して水とアルコールとを
除去する工程を更に含む、請求項１１記載の方法。 - 【請求項１７】 組成物を硬化させてケイ素−酸素−チ
タンの結合の縮合重合体網目を形成させる工程を更に含
む、請求項１６記載の方法。 - 【請求項１８】 下地表面に組成物を塗布する工程を更
に含み、しかも、該乾燥工程及び硬化工程を該下地上で
行い、その結果、該下地上にコーティングを形成させ
る、請求項１７記載の方法。 - 【請求項１９】 硬化工程を７５０℃〜１０００℃で行
う、請求項１８記載の方法。 - 【請求項２０】 ７５０℃〜１０００℃で行った硬化工
程によって１０〜３０ミクロンの粒径のチタニアを生成
する、請求項１９記載の方法。
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