JPH11116266A - ガラス組成物、ガラスフリット、ガラスエナメル組成物、およびそのエナメル組成物を被覆した非多孔性基体 - Google Patents
ガラス組成物、ガラスフリット、ガラスエナメル組成物、およびそのエナメル組成物を被覆した非多孔性基体Info
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Abstract
物からなるガラスフリット及び該ガラスフリットから製
造されるガラス、特に自動車用ガラス被覆用ガラスエナ
メル。 【解決手段】 Bi2O345〜67重量%、SiO22
4〜39重量%、B2O38〜10重量%、Na2O1〜
7重量%、Al2O30.5重量%、TiO20〜4重量
%、K2O0.3重量%、Li2O0.3重量%、F
-10.4重量%からなる組成物。 【効果】 このガラス組成物は、化学的耐久性及び抗粘
着性が高く、融着エナメルの応力が防がれ、環境的にも
安全である。
Description
含まないガラス組成物に関する。
は公知である。例として、下記の明細書が挙げられる。
ルらの米国特許(USP)第4,446,241号、フ
ランセルらの米国特許(USP)第4,537,862
号、リード(Reade) の米国特許(USP)第4,22
4,074号、エップラー(Eppler)の米国特許(US
P)第4,312,951号、エップラーの米国特許
(USP)第4,376,169号、エムレディ(Emle
mdi)の米国特許(USP)第5,504,045号、マ
ナベ(Manabe)らの米国特許(USP)第5,578,5
33号、およびエヴァンズ(Evans) らの国際出願 PC
T/EP94/00403の各明細書である。
れた方法で、ガラスフリットの製造に用いられ、これは
さらにガラスエナメル組成物の配合に使用される。これ
らのガラス(またはセラミック)エナメル組成物は、ガ
ラス器、陶器、建築用ガラスなどの装飾的被覆の製造に
有用なことが知られている。これらは、自動車の風防ガ
ラス、車幅灯、後退灯に使用されるガラスシートの周囲
の着色縁の形成に特に有用である。これらの着色縁は、
外観を向上すると同時に、その下にある接着剤の紫外線
劣化を防止する。
してガラスフリット、着色料および有機ビヒクルから成
る。これらは希望する基体上に適用され、引き続き有機
ビヒクルを焼却除去し、フリットを溶融し、これにより
エナメル被覆を基体に結合させるために焼結される。
ックエナメル組成物により被覆され、次いで高温におけ
る成形プロセスで処理する。この処理の間に、エナメル
が溶融し、ガラス基体に融着し、ガラスは希望する最終
形状に成形される。しかし、多くの従来の技術の被覆で
は、これらの従来のエナメルが溶融の後に低い粘度を有
し、高温で他の材料に粘着するので、成形ダイを覆って
いる材料、例えばファイバーグラスまたは金属繊維被覆
ダイに接着する傾向がある。従って、これらの材料は、
エナメルで被覆した加熱ガラスが材料で覆われた成形ダ
イと接触するガラス成形プロセスの用途には適しない。
ラスシートの成形を容易にし、高い曲げまたは成形温
度、成形ダイにエナメルが接着することなくガラスシー
トと被覆した成形ダイとの反復する接触に耐えるため
に、種々の方法が提案されている。例えば、米国特許
(USP)第4,596,590号および第4,77
0,685号(ボアス(Boaz)に交付)および欧州特許
(EP)第201241号の各明細書では、低原子価金
属酸化物粉末、例えば酸化第一銅を塗料組成物に加え
て、被覆とファイバーグラス被覆成形ダイとの間の非粘
着性バリヤーとすることを提案している。米国特許(U
SP)第4,684,389号、第4,857,096
号および第5,037,783号(ボアス(Boaz)に交
付)の各明細書では、同様の効果のために微細に細分し
た亜鉛金属粉末の添加を提案している。鉄金属粉末の使
用は、米国特許(USP)第4,983,196号(ス
トツカ(Stotka)に交付)明細書に提案されている。
酸化物粉末の使用は、米国特許(USP)第4,02
9,605号(コシオレク(Kosiorek)に交付)、米国特
許(USP)第4,098,949号(コシオレクに交
付)、米国特許(USP)第4,892,847号(ラ
インヘルツに交付)、米国特許(USP)第4,95
9,090号(ラインヘルツに交付)、米国特許(US
P)第4,970,178号(クリマズらに交付)、米
国特許(USP)第5,093,285号(マーケンズ
に交付)、米国特許(USP)第5,203,902号
(マーケンズに交付)、および欧州特許第370,69
3号の各明細書に提案されている。
えばリチウムが存在する場合は、弱いガラスを生成し、
不良なシルバー表面にじみ性(silver bleed through)
、ならびに不十分な抗粘着性を有する。
号明細書では、硫化銅または硫酸銅をセラミックエナメ
ル組成物中に抗粘着剤として導入することを提案してい
る。その他の金属の硫化物または硫酸塩は、米国特許
(USP)第4,822,396号(ラインヘルツに交
付)明細書中に抗粘着剤として提案されている。
ックエナメル組成物は、米国特許(USP)第5,15
3,150号および第5,208,191号(ルーデラ
ー(Ruderer) らに交付)明細書に提案されており、これ
らによると、Zn2 SiO4を含む種粉末を、ビスマス
が存在、または存在しない酸化物組成物中に導入する。
エナメルシステムは、鉛を含有するガラスフリットを使
用している。環境の観点から、いかなる鉛含有システム
の使用も避けることが望ましい。
従来のガラス成形プロセスでかなり良好に機能するけれ
でも、一部のものは、最近開発された自動車ガラスのた
めの「深絞り」プロセスへの使用には満足ではない。
特定の化学薬品に対して適当な耐性を有することは重要
であるが、多くの従来技術の組成物は、この点で不満足
である。
ナメル組成物も、上記の欠点の一種またはそれ以上を有
しており、これらの短所を除いた組成物の提供が望まし
い。
ナメル組成物、これを使用する方法およびこれを被覆し
た基体を提供する。
された化学的耐久性を有するエナメルを製造するために
使用できるガラス組成物およびこれから製造されるガラ
スフリットを提供する。最近、例えば日本で要求されて
いる硫酸耐久性仕様に合格する自動車エナメル用途のた
めに適した唯一の鉛を含まないガラスフリットは、リチ
ウムイオンを用いている。しかし、注意深く制御しない
と、リチウムの使用は望ましくないストレスおよび基体
破壊を起こすことがある。本発明の新規のガラス組成物
は、この問題を避けている。これらの組成物は優れた抗
粘着性も与える。
は高い酸化ホウ素含有量を有するホウ珪酸ビスマス含有
ガラスが得られる新規のガラス組成物を提供する。これ
らのシステムは、組成物の範囲内に酸化ジルコニウム、
酸化チタンまたは酸化リチウムを使用する必要がない。
本発明のガラス組成物は下記である:
ば既知の出発材料を混合し、温度約1000〜3000
℃、約40分間で溶融させて、希望する組成を有する溶
融ガラスを形成するように製造する。次いで、形成され
た溶融ガラスを公知の方法で水クエンチしてフリットを
形成させる。次いで、通常の粉砕方法を用いてこのフリ
ットを有利には2〜6μmの微細な粒子となるまで粉砕
する。
物を用いるガラス(セラミック)エナメル組成物も提供
する。これらの組成物は、ガラスフリット成分の固体約
25〜90重量%から成る。
成物を含む。このガラスフリット成分は、本発明の単一
の組成物であるか、またはこれらのフリットの混合物で
あってもよい。また、本発明による少なくとも1種のフ
リットは、本発明の組成の範囲外にある組成を有する別
の低融点フリットと、この別のフリットが得られるエナ
メルの品質を劣化させない程度に混合していてもよい。
は、下記の組成を有するものである: 酸化物 重量%範囲 Si O2 20〜35重量% Bi2 O3 10〜50重量% ZnO 5〜45重量% B2 O3 5〜15重量% Na2 O 1〜7重量% CaO 0〜10重量% TiO2 0〜2重量% Al2 O3 0〜5重量% ZrO2 0〜2重量% F2 0〜1重量% このようなフリットを製造する方法は、米国特許(US
P)第5,346,651号明細書に開示されている。
これらのフリットは、基体への適当な接着を確保するた
めに十分に低い焼成温度を有し、また低密度の性質を有
している。
は酸化物顔料の混合物の固体10〜37%を含んでい
る。このような顔料は、技術的には公知であり、市場で
入手できる。これらの例は、CuCr2 O4 、(Co,
Fe)(Fe,Cr)2 O4 などである。その例は、セ
ルデック社(Cerdec Corporation)
から、亜クロム酸銅黒色顔料である*2991顔料、コ
バルト・クロム・鉄黒色顔料である*2980顔料、お
よびニッケル・マンガン・鉄・クロム黒色顔料である*
2987顔料として入手できる顔料である。
る。組成物に使用されるビヒクルは、その最終用途に基
づいて選択される。ビヒクルが適当に粒子を懸濁し、基
体上の組成物を焼結する際に完全に燃焼して消失するこ
とが重要である。ビヒクルは、代表的には有機物であ
り、パイン油、植物油、鉱油、低分子量石油留分、トリ
デシルアルコール、合成および天然樹脂に基づく組成物
を含む。界面活性剤および/またはその他の皮膜形成剤
も含めることができる。
用に同様に適用できる。このようなUVベースビヒクル
は、技術的には公知であり、一般に、例えばアクリレー
トまたはメタクリレート官能基を有する重合性モノマー
および/またはオリゴマーと光開始剤および重合抑制剤
から成る。代表的なシステムは、米国特許(USP)第
4,306,012号および米国特許(USP)第4,
649,062号の各明細書中に開示されている。これ
から分かるように、このシステムは、基体に適用した後
に、紫外線照射を用いて硬化させる。
成物の特定の成分および希望する粘度に基づいて選択さ
れる。一般に、ビヒクルの量は、エナメル組成物の総重
量に対して約10〜約40重量%である。
度が高く、使用する適用方法および最終用途により定ま
る粘度を有する。スクリーン印刷の目的には、ブルック
フィールド粘度計、#7スピンドル油、20rpmで測
定して、20℃における粘度10000〜80000、
有利には35000〜65000センチポイズが適当で
ある。
量%以下の通常使用される充填剤、例えばシリカおよび
アルミナ、およびその他の通常の添加剤、例えば鉄、シ
リコン、亜鉛などを含み、希望する性質、例えばシルバ
ー表面にじみ性に対する耐性を向上させる。また、充填
剤は、耐火性酸化物充填剤、例えばウォラストナイトお
よびアルミナ−ケイ酸塩材料、ケイ酸カルシウム配合
物、ホウ素−アルミナ−ケイ酸塩配合物、ソーダ−カル
シア−アルミナ−ケイ酸塩配合物、長石配合物、チタニ
アおよびこれらの酸化物の組合せの材料であってもよ
い。
重量%以下の結晶性種材料、例えばケイ酸ビスマスを含
んでいてもよく、これは本出願人の同時係属米国特許、
出願番号08/569,905(1995年12月8日
出願)中に開示されており、これは引用文献として本明
細書に含まれる。ケイ酸ビスマス種材料としては、Bi
12SiO20、Bi4 (SiO4 )3 およびBi2 SiO
5 が含まれるが、これに限定はされない。
体約85〜約60重量%、および好適な有機ビヒクル約
15〜約40重量%を含む。組成物の粘度は、これが希
望する基体上にスクリーン印刷、ロール被覆または噴霧
できるように調整される。
成物をその上に焼結した基体も提供する。このような基
体は、例えばガラス、セラミックまたはその他の多孔性
でない基体および特には自動車ガラス基体である。その
他の基体には、建築用ガラス、家電器具および飲料容器
が含まれる。
めに、通常の手段を用いて必要なフリットを微粉に粉砕
する。フリット成分をその他の固体成分と混合し、固体
を必要なビヒクルと混合する。粘度は必要があれば調整
する。
法、例えばスクリーン印刷、転写、噴霧、ブラッシン
グ、ローラー被覆などにより、基体に適用できる。組成
物をガラス基体に適用する場合には、スクリーン印刷が
有利である。希望するパターンで組成物を基体に適用し
た後に、適用した被覆を焼結してエナメルを基体に結合
させる。焼結温度は、一般にフリット熟成温度により決
定され、広い温度範囲が有利である。典型的には、製造
直後の組成物の焼結温度は、約500℃〜750℃であ
り、さらに有利には520℃〜650℃、最も有利には
530〜620℃である。
当業者に公知の方法を用いて低融点ガラスフリット組成
物を製造する。次いで、十分に混合した原料バッチ組成
物を温度1000〜1300℃で溶融し、次いで専門家
には公知の方法を用いて急冷する。次いでガラス組成物
を有利にはボールミルを用いて2〜6μmの微粉に粉砕
する。次いで、微粉に粉砕された粉末フリットをガラス
エナメル組成物を形成するために使用する。
属酸化物顔料と混合する。
応じて選択されたビヒクル中に分散および懸濁させる。
を顕微鏡スライドまたは自動車ガラス基体上にスクリー
ン印刷して試験する。次いで、スライドまたは自動車ガ
ラス基体を種々の温度で焼結して、「焼結温度」FTま
たは「最低焼結温度」MFを決定する。FTは、ガラス
が流れるために十分な時間を有し、15分以内の焼結に
より融着し、光沢がある平滑な表面となる温度である。
MFは、エナメルが流れるために十分な時間を有し、4
分以内の焼結により融着し、連続孔がないエナメルを生
成する温度である。余熱時間は、FTおよびMFに対し
て427℃においてそれぞれ10および6分である。
い、ASTM C−724−91を用いて評価する。焼
結した試験体を溶液に15分間暴露し、下記により評価
した:グレード1−明らかな浸食なし グレード2−角度45°から見て、暴露面上に真珠光沢
またはしみが認められるが、角度30°以下では認めら
れない。
反射像を不鮮明にはせず、角度30°以下でも認められ
る。
しい変色または強い真珠光沢面を伴う明確なしみが認め
られ、これは反射像を不鮮明にする。
で、チョーク書が可能である。
明瞭なピンホールがある。
はく離している。
を用いて製造した黒色自動車エナメル配合である。
─────────────────────────────────────────────────────
よび有機ビヒクルから成るガラスエナメル組成物におい
て、ガラスフリット組成物が、実質的に、 Bi2O3 45〜67重量% SiO2 24〜39重量% B2O3 8〜18重量% Na 2 O 1〜7重量% か ら成るガラス組成物から製造される少なくとも1種の
ガラスフリットを含むことを特徴とするガラスエナメル
組成物。
求項7記載のガラスエナメル組成物。
も含む、請求項7記載のガラスエナメル組成物。
る、請求項10記載のガラスエナメル組成物。
をその上に焼結した非多孔性基体。
よび有機ビヒクルから成るガラスエナメル組成物におい
て、ガラスフリット成分が、実質的に、 Bi2O3 45〜67重量% SiO2 24〜39重量% B2O3 8〜18重量% Na 2 O 1〜7重量% か ら成るガラス組成物から製造される少なくとも1種の
ガラスフリットを含むことを特徴とするガラスエナメル
組成物。
求項7記載のガラスエナメル組成物。
も含む、請求項7記載のガラスエナメル組成物。
る、請求項10記載のガラスエナメル組成物。
をその上に焼結した非多孔性基体。
Claims (17)
- 【請求項1】 Bi2 O3 45〜67重量%、Si O2
24〜39重量%、B2 O3 8〜18重量%およびNa
2 O1〜7重量%から成るガラス組成物。 - 【請求項2】 実質的に、 Bi2 O3 45〜67重量% Si O2 24〜39重量% B2 O3 8〜18重量% Na2 O 1〜7重量% および Al2 O3 5重量%以下 TiO2 4重量%以下 K2 O 3重量%以下 F- 4重量%以下 から選択されている化合物1種またはそれ以上から成
る、請求項1記載のガラス組成物。 - 【請求項3】 実質的に、 Bi2 O3 48〜62重量% Si O2 25〜33重量% B2 O3 8〜12重量% Al2 O3 0.1〜0.5重量% TiO2 1〜2重量% Na2 O 3.2〜5.2重量% K2 O 0.2〜0.7重量% から成るガラス組成物。
- 【請求項4】 実質的に、 Bi2 O3 45〜67重量% Si O2 24〜39重量% B2 O3 8〜18重量% Al2 O3 0〜5重量% TiO2 0〜4重量% Na2 O 1〜7重量% K2 O 0〜3重量% Li2 O 0〜3重量% F-1 0〜4重量% から成るガラス組成物から製造されたガラスフリット。
- 【請求項5】 ガラス組成物が実質的に、 Bi2 O3 45〜67重量% Si O2 24〜34重量% B2 O3 8〜13重量% Al2 O3 0〜2重量% TiO2 0〜3重量% Na2 O 3〜6重量% K2 O 0〜1.5重量% Li2 O 0〜1重量% F-1 0〜2重量% から成る、請求項4記載のガラスフリット。
- 【請求項6】 ガラス組成物が実質的に、 Bi2 O3 48〜62重量% Si O2 25〜33重量% B2 O3 8〜12重量% Al2 O3 0.1〜0.5重量% TiO2 1〜2重量% Na2 O 3.2〜5.2重量% K2 O 0.2〜0.7重量% Li2 O 0重量% F-1 0重量% から成る、請求項4記載のガラスフリット。
- 【請求項7】 ガラス組成物が実質的に、 Bi2 O3 51.3重量% Si O2 31.2重量% B2 O3 10.9重量% Al2 O3 0.3重量% TiO2 1.4重量% Na2 O 4.3重量% K2 O 0.6重量% から成る、請求項4記載のガラスフリット。
- 【請求項8】 ガラスフリット成分、酸化物顔料成分お
よび有機ビヒクルから成るガラスエナメル組成物におい
て、ガラスフリット組成物が、実質的に、 Bi2 O3 45〜67重量% Si O2 24〜39重量% B2 O3 8〜18重量% Al2 O3 0〜5重量% TiO2 0〜4重量% Na2 O 1〜7重量% K2 O 0〜3重量% Li2 O 0〜3重量% F-1 0〜4重量% から成るガラス組成物から製造される少なくとも1種の
ガラスフリットを含むことを特徴とするガラスエナメル
組成物。 - 【請求項9】 ガラス組成物が実質的に、 Bi2 O3 45〜67重量% Si O2 24〜34重量% B2 O3 8〜13重量% Al2 O3 0〜2重量% TiO2 0〜3重量% Na2 O 3〜6重量% K2 O 0〜1.5重量% Li2 O 0〜1重量% F-1 0〜2重量% から成る、請求項8記載のガラスエナメル組成物。
- 【請求項10】 ガラス組成物が実質的に、 Bi2 O3 48〜62重量% Si O2 25〜33重量% B2 O3 8〜12重量% Al2 O3 0.1〜0.5重量% TiO2 1〜2重量% Na2 O 3.2〜5.2重量% K2 O 0.2〜0.7重量% Li2 O 0重量% F-1 0重量% から成る、請求項8記載のガラスエナメル組成物。
- 【請求項11】 ガラス組成物が実質的に、 Bi2 O3 51.3重量% Si O2 31.2重量% B2 O3 10.9重量% Al2 O3 0.3重量% TiO2 1.4重量% Na2 O 4.3重量% K2 O 0.6重量% から成る、請求項8記載のガラスエナメル組成物。
- 【請求項12】 固体含有量が約85〜約60重量%で
ある、請求項8記載のガラスエナメル組成物。 - 【請求項13】 ガラスフリット成分が、1種またはそ
れ以上のその他の低温溶融ガラスフリットも含む、請求
項8記載のガラスエナメル組成物。 - 【請求項14】 結晶性種物質の固体約20重量%以下
も含む、請求項8記載のガラスエナメル組成物。 - 【請求項15】 結晶性種物質がケイ酸ビスマスであ
る、請求項14記載のガラスエナメル組成物。 - 【請求項16】 請求項8記載のガラスエナメル組成物
をその上に焼結した非多孔性基体。 - 【請求項17】 基体が自動車用ガラスである、請求項
16記載の基体。
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