(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体基体の表面の変性方法であって、
少なくとも１回の酸化炎処理で該表面を変性する工程と、
少なくとも１回のケイ酸化炎処理で該表面を変性する工程と
を含む固体基体表面の変性方法。
【請求項２】
前記固体基体が、ガラス、ほうろう、ガラスセラミック、セラミックあるいはクリスタルガラスを主成分とする固体から成る表面層を有することを特徴とする請求項１に記載の固体基体表面の変性方法。
【請求項３】
前記固体基体が、ガラス、ほうろう、ガラスセラミック、セラミックあるいはクリスタルガラスを主成分とするものであることを特徴とする請求項１または２に記載の固体基体表面の変性方法。
【請求項４】
前記ガラスが、ソーダ石灰ガラス、ケイ酸塩ガラス、ケイ酸ホウ素ガラス、ケイ酸ナトリウムガラスまたはケイ酸非含有ガラスであることを特徴とする請求項２または３に記載の固体基体表面の変性方法。
【請求項５】
前記ガラスが、板ガラス、容器ガラス、中空ガラス、家庭用ガラス、白熱電球用ガラス、テレビジョン管用ガラス、実験用ガラス、鉛クリスタルガラス、繊維ガラス、装身ガラス、すりガラス、乳白ガラス、色ガラス、装飾ガラスまたは光学ガラスであることを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載の固体基体表面の変性方法。
【請求項６】
前記固体基体がプラスチック製品または金属製品であることを特徴とする請求項１または２に記載の固体基体表面の変性方法。
【請求項７】
前記プラスチック製品または金属製品が瓶状または管状であることを特徴とする請求項６に記載の変性方法。
【請求項８】
固体基体の表面の印刷方法であって、請求項１から７のいずれかに記載の変性方法により変性された固体基体表面に少なくとも一つの印刷インキまたは塗料を塗布する工程を含むことを特徴とする固体基体表面の印刷方法。
【請求項９】
前記印刷インキが液体、ペーストあるいは粉末であり、またはエアゾール状あるいはスプレー状であることを特徴とする請求項８に記載の固体基体表面の印刷方法。
【請求項１０】
前記印刷インキが、スクリーン印刷、平版印刷、凹版印刷、オフセット印刷、ローラ・フレキソ印刷または凸版印刷方法で固体基体表面に塗布されることを特徴とする請求項８または９に記載の固体基体表面の印刷方法。
【請求項１１】
前記印刷インキが、無機顔料、鉱物顔料、金属顔料、干渉顔料、炭酸顔料、有機顔料、可溶性有機染料またはＵＶ染料からなる群から選択されることを特徴とする請求項８から１０のいずれかに記載の固体基体表面の印刷方法。
【請求項１２】
前記有機顔料が、アゾ顔料、イソインダリン顔料、フタロシアニン顔料、特殊ポリ環状顔料、塩基性塩顔料、ルミネセンス顔料、昼光顔料または残光顔料を含む群から選択されることを特徴とする請求項１１に記載の固体基体表面の印刷方法。
【請求項１３】
前記印刷インキが、炭酸カルシウム、酸化アルミニウム水和物、硫酸バリウム、二酸化ケイ素、ケイ酸アルミニウムまたはケイ酸マグネシウムからなる群から選択される充填材を含むことを特徴とする請求項８から１２のいずれかに記載の固体基体表面の印刷方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス、セラミックまたは磁器などの固体基体の表面を変性し、さらにその表面にきれいに印刷する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
固体基体は家庭的、工業的分野にも、あるいは研究、開発分野にも使用されている。しかしながら、固体基体の表面はそのままでは表面の不均一構造または多孔性のために、多目的には使えない。
【０００３】
固体基体の表面を生物的、化学的または物理的に変性する方法はすでによく知られている。変性は例えば、オイル、ワックスやワニスで、あるいは放射線照射やサンドブラストで、または、生体分子の被膜によって実行できる。工業的あるいは工芸的には、特に化学的変性が広く使用される。ここで、無定形物質から成る基体の表面を化学的変性により処理する場合には液体、例えば強酸や強塩基を用いる。
【０００４】
この場合、変性方法は変性される層である上面層の物理、化学的構造により決定される。このため、用いられるよく知られた方法としては酸性浴、ワックス処理、火炎処理、例えば非極性プラスチックへのプラズマまたはコロナ前処理がある。表面は粘着増進層、例えば化成層の形成によっても変性できる。
【０００５】
ドイツ特許公報ＤＥ３５１１７２０号は、ガラス板に親水性のガラス面を生成するための多工程方法を開示している。ここでは、ガラス板は液体アルカリ性リン酸塩ガラス洗浄液で処理され、水で洗浄後さらにリン酸を含む溶液で処理される。
【０００６】
米特許公報ＵＳ５５８５１５号では、印刷インキがシラン系粘着増進剤と共にガラス表面に直接塗布される方法が開示されている。
【０００７】
しかし、表面がガラス、セラミック、磁器またはクリスタルガラスの場合、その表面エネルギーのため、液状物質を用いた表面の変性は限られたものであるか、あるいは全く不可能である。表面エネルギーと表面の極性は、液体による表面の湿潤性をもたらすために、これに引きつづく表面変性にとって重要な要因となり、変性された表面に塗布される印刷インクの接着性にとっても重要な要因となる。
【０００８】
ＥＰ０５９４１７１は、ケイ酸塩ガラス基体の界面活性を改良するための方法と装置を開示している。ケイ酸塩ガラス基体の親水性は、有機ケイ素基体の熱分解によるＳｉＯＸのようなケイ素含有層の被膜を形成することによって達成される。このようなケイ酸塩ガラスの変性方法は、例えばワニス層の形成といった、後に行う操作を容易にする。
【０００９】
ＡＴ−ＰＳ３８１６９３では、ケイ素塩ガラス基体表面上へスルホン酸塩−有機ケイ素化合物を塗布し、続いて乾燥させることによって、ケイ酸塩ガラス基体の表面に親水性を付与する方法が開示されている。
【００１０】
ＤＤ  ２３２  ４２９  Ｂ１及びＤＤ  ２３６  ７５８  Ａ１は、炎加水分解バーナを使用して、常温常圧下、金属性人工歯補装部品を酸化ケイ素で被膜する方法を開示している。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これら先行技術で明らかにされた固体基体、特にガラス、セラミック、磁器その他の表面の処理方法では、均一的な表面特性を高い再現精度で製造できない。これは主に、直接塗布される酸化ケイ素層は固体基体の表面構造に常に影響されるという事実に基づいている。基体表面は当然に局部的密度の変動や化学的変性の変動が起こるので、酸化ケイ素層の付着力にばらつきが生じる。この結果、不均一な被膜が生じてしまう。
【００１２】
印刷インキ及びシラン系接着増進剤の表面への直接塗布では、表面に初めから存在するＯＨ基とシラン接着増進剤との好ましくない相互作用が起こる。従って、表面が再現不能である不均一な特性を持つ場合には、表面への印刷インキや接着増進剤の接着は不満足なものとなる。
【００１３】
均一な構造と均質な表面を得る目的で実施されるガラス表面の化学的処理は、浸漬槽で浸漬するため、帯状ガラスを個々のガラス板へ分割した後のみ適用が可能であるので不利である。また、浸漬処理は大がかりな装置を必要とする。さらに、親水性被膜は有機化合物が極微量残留し、これらと後に形成される層との相互作用は望ましくないものである。処理される表面が容器の一部か管状物の一部である場合、容器に蓄えられた溶液や、管状物を通って流れる液体も後に形成される層と望ましくない相互作用を発生する。
【００１４】
ガラス様の固体基体では、表面に吸着している湿気のため別の問題が発生する。この湿気はゲル層の形で結びついており、形成される層の接着特性に負の影響を与える。ゲル層を均一にかつ再現可能に減少する方法は、本技術分野では知られていない。
【００１５】
塗布または生成される反応性基は、後に形成される層が強固に付着するためのベースとなるので、これらによっても表面変性の質は左右される。しかし、周知の方法ではケイ酸塩層において反応性のＯＨ基の密度を十分に得ることはできず、これは以後に形成される層の接着性を減少させる。
【００１６】
それゆえ、本発明で取り組む技術的課題は、固体基体のアモルファス表面を処理する方法を提供することにある。この方法では、反応性のＯＨ基を高密度で有する、再現可能でかつ均一な表面を生成し、同時にゲル層を減少させることにより、ミクロ的な保持力を有する表面を形成しうる。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は技術的課題を、無定形物質から成る基体の表面を変性する方法を提供することにより解決した。すなわち、本発明の要旨とするところは、少なくとも１回の酸化炎処理で表面を変性する工程と、少なくとも１回のケイ酸化炎処理で表面を変性する工程とを含む固体基体表面の変性方法であることにある。
【００１８】
前記固体基体は、ガラス、ほうろう、ガラスセラミック、セラミックあるいはクリスタルガラスを主成分とする固体から成る表面層を有しうる。
【００１９】
前記固体基体は、ガラス、ほうろう、ガラスセラミック、セラミックあるいはクリスタルガラスを主成分とするものでありうる。
【００２０】
前記ガラスは、ソーダ石灰ガラス、ケイ酸塩ガラス、ケイ酸ホウ素ガラス、ケイ酸ナトリウムガラスまたはケイ酸非含有ガラスでありうる。
【００２１】
前記ガラスは、板ガラス、容器ガラス、中空ガラス、家庭用ガラス、白熱電球用ガラス、テレビジョン管用ガラス、実験用ガラス、鉛クリスタルガラス、繊維ガラス、装身ガラス、すりガラス、乳白ガラス、色ガラス、装飾ガラスまたは光学ガラスでありうる。
【００２２】
前記固体基体は、プラスチック製品または金属製品でありうる。
【００２３】
前記プラスチック製品または金属製品は、瓶状または管状でありうる。
【００２４】
また、本発明の要旨とするところは、本発明に係る変性方法により変性された固体基体表面に、少なくとも一つの印刷インキまたは塗料を塗布する工程を含む固体基体表面の印刷方法であることにある。
【００２５】
前記印刷インキは液体、ペーストあるいは粉末であり、またはエアゾール状あるいはスプレー状でありうる。
【００２６】
前記印刷インキは、スクリーン印刷、平版印刷、凹版印刷、オフセット印刷、ローラ・フレキソ印刷または凸版印刷方法で固体基体表面に塗布されうる。
【００２７】
前記印刷インキは、無機顔料、鉱物顔料、金属顔料、干渉顔料、炭酸顔料、有機顔料、可溶性有機染料またはＵＶ染料からなる群から選択されうる。
【００２８】
前記有機顔料は、アゾ顔料、イソインダリン顔料、フタロシアニン顔料、特殊ポリ環状顔料、塩基性塩顔料、ルミネセンス顔料、昼光顔料または残光顔料を含む群から選択されうる。
【００２９】
前記印刷インキは、炭酸カルシウム、酸化アルミニウム水和物、硫酸バリウム、二酸化ケイ素、ケイ酸アルミニウムまたはケイ酸マグネシウムからなる群から選択される充填材を含みうる。
【００３０】
【作用】
表面を、少なくとも１回の酸化炎処理と少なくとも１回のケイ酸化炎処理を組み合わせて処理することによって、反応性基を高い密度で有する、均一的でかつミクロ的な保持力を有する表面が提供される。
【００３１】
本発明の方法では、固体基体のアモルファス表面に不均一なゲル層の形で吸着されている湿気が減少する、という利点を有する。
【００３２】
驚くべきことに、本発明による方法によって、ゲル層は高い再現性を持って減少する。ゲル層の特性は、ゲル層のその時々の無定形構造やエージング状態によって左右される。この方法では、第一工程として、酸化炎がゲル層とそれに介在する湿気を減少させる。ゲル層の減少は再現可能な、均一表面特性を生み出す。
【００３３】
次に第二工程として、このように発生した表面の上に、ケイ酸化炎によって、６０ｎｍ以下、好ましくは５〜５０ｎｍ、さらに好ましくは１０〜３０ｎｍの厚さの酸化ケイ素層が形成される。この層の特徴は、反応性ＯＨ基の密度が高いことにある。形成された酸化ケイ素層の均一性と良好な接着特性は、第一工程及び第二工程の処理工程の組み合わせによって得られる。
炎処理の回数は任意であり、１ないし５回の酸化炎処理及び１ないし５回のケイ酸化炎処理によって表面が変性されるが、この炎処理の回数は適宜選択しうる。酸化炎処理およびケイ酸化炎処理は、好ましくは、炎温度は９００〜１２００℃の範囲であり、固体基体は５０〜１００℃に加熱される。炎燃焼の継続時間は好ましくは０．１〜５秒、特に好ましくは０．１〜１秒である。
【００３４】
反応性基は、後に形成される表面を変性する層、例えばロウ、ワニスまたはインキの層を強固に化学的接着させるための化学的基礎となる。
【００３５】
無定形物質から成る基体が、例えばガラスである場合、本発明を用いて処理して得られる固体基体表面のＯＨ基の密度は、処理されていない表面と比較して２〜５倍高い。
【００３６】
第二工程の処理工程で形成される酸化ケイ素層やケイ酸塩層は、準顕微鏡的粗さを有する。この粗さは、次に形成される全ての層における接着性の向上を可能とする。酸化及びケイ酸化の処理工程によって、再現可能で均一的な、またミクロ保持力を有する表面が生成される。このように、両方の処理工程の組み合わせは、驚くべきことに、ゲル層の減少や、反応性ＯＨ基の密度の上昇及び均一な分布を引き起こす。
【００３７】
【発明の実施の形態】
本発明に係る固体基体表面の変性方法の態様を詳しく説明する。
本発明において、用語「酸化炎」とは、引火性ガス、混合ガス、エアゾールまたはスプレーのいずれかを基にした火炎であり、これらは過剰酸素を含み、および／または酸化作用を有する。
【００３８】
本発明において、用語「ケイ酸化炎」とは、ケイ素化合物を含む、引火性ガス、混合ガス、エアゾールまたはスプレーのいずれかを基にした火炎であり、炎熱分解によって基体の表面上に酸化ケイ素層を形成する。特にケイ素を含む層は殆んど炭素の存在なしに形成することができ、また炎熱分解の間、ケイ素化合物としてアルコキシシランを、空気や燃焼ガス、必要ならば酸素を含む混合ガスに加えることも可能である。引火性ガスは、例えばプロパンガス、ブタン、都市ガスおよび／または天然ガスを含む。
【００３９】
本発明の好ましい実施例では、無定形物質の表面上に少なくとも一層の印刷インキまたは塗料が塗布される。ケイ酸塩層の粗さと良好な接着特性が、印刷インキの良好な接着性をもたらす。基体表面への直接印刷は、連続加熱炉での焼付けを必要とするセラミックエナメルを用いた既存の印刷方法に比べて、エネルギーコストの低下をもたらす。ケイ酸層に塗布されたインキは引っかきや摩擦に対して耐性を有し、さらに水及び水蒸気に対し高い撥水性を有するので好ましい。このような均一なケイ酸塩層の存在によって、印刷インキを非常に薄い層で塗布することができる。
【００４０】
色相、インキ強度、メタメリズム（条件等色）、隠蔽力、透明度のような、印刷インキの特性は、本発明によって処理される表面に応じて自由に選択しうる。
【００４１】
本発明の他の好ましい実施例では、印刷インキは液状、ペースト状、粉末状、またはエアゾール状やスプレー状である。エアゾールは好ましくは、例えば塵挨状や煙状、あるいは霧状である。特に、変性処理した表面に付着させるためには、エアゾール粒子は帯電できるので好ましい。エアゾールは、噴射口からガスとともに噴射させる、いわゆるスプレーとしても処理すべき表面に塗布することができるので好ましい。
【００４２】
本発明の他の好ましい実施例では、印刷インキの塗布は、スクリーン印刷、平版印刷、凹版印刷、オフセット印刷、ローラ・フレキソ印刷または凸版印刷法で行われる。少なくとも一つの印刷インキの塗布は、直接的、あるいは間接的な塗布、または写真機械的、静電印刷法のいずれかによって行うことができる。印刷法は、好ましくは押し付け部分が隆起している版型によって行われたり、押し付け部分と押し付けられない部分が実際に同一平面内に置かれる版型によって行われたり、押し付け部分がくぼんでいる版型によって行われたり、また色透過性のステンシルや材質から成る版型によって行われる。また好ましくは、印刷されるパターンの部分が印刷インキ透過性を有するような印刷によってインキの塗布が行われる。印刷インキは、例えば、スクリーンから印刷されるべき表面に押し出される。本発明において、用語「直接印刷法」とはスクリーン印刷法や静電印刷法を含む。
【００４３】
本発明の他の好ましい実施例では、塗料の塗布はスプレー塗装や静電塗装、刷毛塗りなどによって行われる。
【００４４】
他の好ましい実施例では、印刷インキは、無機顔料、鉱物顔料、金属顔料、干渉顔料、有機顔料、有機溶解染料またはＵＶ染料を含むグループから選択される。顔料は好ましくは合成物や自然物、鉱物、有機物、植物性または動物性の顔料である。無機顔料は、主に酸化チタン（白）、酸化鉄またはクロム酸鉛あるいはモリブデン酸鉛を含む。金属顔料は、例えばアルミニウム、黄銅または青銅等を含む。本発明において、用語「干渉顔料」とは、例えば真珠層顔料、真珠光沢顔料、青銅顔料をいう。カーボンブラック顔料は、黒の印刷インキに使用される。有機顔料は好ましくは、ニス引きをした場合に、高い色強度、色相の鮮やかさ、透明度、光沢、高い湿潤性、色堅ろう度、耐熱性、及び耐薬品性を有するのがよい。有機可溶性染料は、好ましくは、非常に純粋で、高いインキ強度を有するのが好ましい。ＵＶインキは、ＵＶ線の下で非常に急速に硬化させることができるので比較的少ないエネルギーしか必要としない。さらに、ＵＶインキは速い印刷速度と高い鮮明度を可能にし、それ故に非常に効率的に表面印刷物を生産することができる。
【００４５】
本発明の特に好ましい実施例では、有機顔料は、アゾ顔料、イソインダリン顔料、フタロシアニン顔料、特殊ポリ環状顔料、塩基性塩染料、ルミネセンス顔料、昼光顔料または残光顔料からなる群から選択される。有機顔料の利点は、良好な色堅ろう度、光堅ろう度、耐久性、光沢、高い色強度、高い色集中性を有することであり、安価に使用されている。インキ顔料の使用は、色相を変化させるため、または商標として、広告のため、つや出し効果などを得るのに適している。
【００４６】
本発明の他の好ましい実施例は、印刷インキが充填材を含む場合であり、これは、炭酸カルシウム、酸化アルミニウム水和物、硫酸バリウム、二酸化ケイ素、ケイ酸アルミニウムまたはケイ酸マグネシウムからなる群から選択される。本発明において、用語「充填材」とは、粘着性は増加させることなく印刷インキの粘度を高める添加剤をいう。充填材は、例えば液体インキ中の顔料の沈降または多孔性表面へのインキの吸収を防止し、またその液体インキの層を際立たせる。また、本発明において、充填材は、結合剤、溶剤、希釈剤、添加剤も含まれる。結合剤、例えば樹脂や油は、分散の過程でインキ顔料を取り囲み、この取り囲みは染料の分散や溶解において最小の分子に対してすらおこる。結合剤は、例えば印刷機やインキ移転中の顔料の移動、また乾燥後の表面上の顔料固定に影響する。溶剤は、例えば炭化水素、石油、アルコール、グリコール、グリコールエーテル、エステル、ケトン、水、アセトン、ベンジン、ブタノン、シクロヘキサノン、トルエン、キシレン、ベンゾール、エタノールまたは植物油などが属する。この溶剤は、印刷インキ粘度に直接に影響する。また、この溶剤の蒸散速度がインキの乾燥性を決定し、特に凹版、フレキソ、スクリーン及びタンポン印刷インキ、またオフセットインキの場合の乾燥性を決める。好ましくは、この溶剤は印刷工程終了後の酸化によってインキを乾燥させるための乾燥オイル、及びインキ中の溶剤残留分の減少のための添加剤を加えうる。本発明において用語「添加剤」とは、目標とする特性に印刷インキを改質するために添加される全ての物質をいう。例えばロウは、摩擦の減少や、摩耗抵抗及び耐水性の向上のために利用できる。磨耗耐性、及び表面平滑さの向上は、脂肪酸アミドによって改善される。本発明の意味での添加剤として、例えば軟化剤、乾燥剤、乾燥遅延剤、湿潤剤、中和剤、重合剤、写真開始剤、泡立ち防止剤及び錯体形成剤がある。
【００４７】
本発明の他の好ましい実施例では、無定形物質がガラス、ほうろう、ガラスセラミック、セラミックあるいはクリスタルガラス、またはそれらを主成分とする固形材である。また、本発明の他の好ましい実施例では、ガラス、ほうろう、ガラスセラミック、セラミックあるいはクリスタルガラス、またはそれらを主成分とする無定形物質が、任意の固形材や材料の表面層となってもよい。本発明において用語「無定形物質」とは、構成分子あるいはイオンの秩序だった配置を広範囲にわたってとらない物質のことをいう。従って、結晶形態をもたないこれらの物質は構造が液体に類似しており、極端に高い粘度を有する液体または過冷却液体として解釈される。無定形物質には、例えば無定形金属、無定形ケイ素、ガラス、ほうろう、ガラスセラミックその他が属している。本発明において用語「ガラス」とは、全ての無機物質、特に凍結過程を経て固体状態に変化する酸化溶融物質を含む。また、本発明において、ガラスは有機ガラスでもあり、例えばアクリルガラスまたはセロファン及びその類似物をいう。溶融相成分が結晶構造をもたないということは、本発明の意味でのガラスに不可欠な特性ではない。本発明において用語「ガラスセラミック」とは、セラミック化によって製造される、部分的に結晶構造を有する固体をいう。これらの物質は、特定の化学組成からなるガラス前駆体が熱処理されて秩序だって結晶化されることにより成っている。結晶化は放射線照射によっても開始できる。ガラスセラミック物質やセラミック物質は、好ましくは、ガラスマトリックスに分散した結晶相を含む。本発明において用語「他のガラスセラミック」とは、多結晶の酸化物または酸化化合物であり、ケイ酸非含有物質をいう。これらは、製造を容易にするためまたは特定の特性を得るための、焼結補助材や安定剤を添加剤として含む。多結晶のケイ酸非含有物質は好ましくは、セラミック方法によって製造される。
【００４８】
無定形物質は、粘土鉱物質、カーバイト、窒化物、酸化物及びケイ化物から、粉末冶金の方法で製造される物質でもありうる。粘土鉱物質から製造された物質の製品は、例えばセラミック、実験装置用磁器、骨灰磁器、永久磁石材料、ケイ酸石及び／またはマグネシア石、壁タイル、製陶材料その他である。
【００４９】
本発明の他の好ましい実施例において、ガラス、ほうろう、ガラスセラミック、セラミックまたはクリスタルガラスが、任意の固形材や材料の被膜となりうる。
【００５０】
任意の固形材や材料あるいはガラス固体の表面は、ガラス様の凝固溶融物で形成できる。この溶融物の大部分は酸化物から成り立っている。このような、エナメルとも言われる溶融混合物は、化学的に、熱的に、また機械的に高い耐性を示す。
【００５１】
他の実施例では、瓶状または管状に成形されるプラスチック製品や金属製品の表面に対して本発明の処理がなされる。
【００５２】
ここで、このプラスチック製品に用いられるプラスチックとしては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＡＢＳ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン）、ポリエチレン、およびポリプロピレンなどが挙げられる。
【００５３】
また、この金属製品に用いられる金属としては、アルミニウム、スチール、ステンレススチール、マグネシウム合金などが挙げられる。
【００５４】
本発明の特に好ましい実施例では、無定形物質は、ソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス、ケイ酸ナトリウムガラス、ケイ酸ガラス及び／またはケイ酸非含有ガラス、特にリン酸塩ガラスである。好ましくは、無定形物質は二酸化ケイ素、酸化カルシウム、酸化ナトリウムの冷却溶融物からなり、三酸化ホウ素、酸化アルミニウム、酸化鉛、酸化マグネシウム、酸化バリウム、酸化カルシウムなども含む。
【００５５】
他の実施例では、ガラスは板ガラス、容器ガラス、中空ガラス、家庭用ガラス、白熱電球用ガラス、テレビジョン管用ガラス、実験用ガラス、鉛クリスタルガラス、繊維ガラス、装身ガラス、すりガラス、乳白ガラス、色ガラス、装飾ガラス及び／または光学ガラスである。
【００５６】
本発明を、図面によって以下に詳細に説明する。
【００５７】
図１は、１個のバーナ３と固体基体５を含む表面変性ユニット１を示す。バーナ３は、供給管（本図面には示されていない）を有し、矢印７で示すように、供給管を通って引火性ガス、空気、あるいは必要に応じて有機ケイ素物質が供給される。引火性ガスはプロパンガス、ブタンガス、都市ガスまたは天然ガスを含む。引火性ガス、空気及び他の物質は、噴出口９を通って、燃焼混合気体１１の形で固体基体５の表面１３へ供給される。第一工程の間、引火性ガス／空気混合気体は、矢印７に示すようにバーナ３に供給される。この引火性ガス／空気混合気体は、噴出口９から出る時燃焼ガスとなり、過剰の酸素とともに燃焼する。従って、燃焼混合気体１１は酸化作用をする。各々のバーナ３には１個の噴出口９を取り付けることが可能であるが、バーナ３に複数の噴出口９を一列に取り付けることもできる。酸化作用を有する燃焼混合気体１１は、表面１３上の有機不純物を酸化し、排除する。また表面１３に付着する湿度層を減少させる。固体基体５は回転軸に対して対称である。固体基体５は酸化炎燃焼過程中、回転している。バーナ３が固体基体５の周りを回転してもよい。表面１３は、７０ｍ／分の速度で、バーナ３の下を移動する。
【００５８】
第二工程の間、バーナ３にはテトラメトキシシランを含む空気燃焼混合ガスが供給される。テトラメトキシシランは、１０−２〜１０−６のモル分率で引火性ガス／空気混合気体に添加される。引火性ガスと空気の体積比率は、１：３〜１：８０の範囲である。この混合気体は、燃焼混合気体１１として、ケイ酸化炎の形で噴出口９を離れる。いわゆる炎熱分解のこのプロセス中で、表面１３上に酸化ケイ素が堆積する。炎熱分解の処理を複数繰り返すことによって、複数層あるいは少なくとも一層のＳｉＯＸ層が表面１３上に形成される。この場合、ケイ素を含む被膜は、層の数に応じて、１〜１００ｎｍの厚さである。固体基体の表面速度７０ｍ／分までのゆっくりとした回転運動によって、ケイ素を多く含む層をほぼ均等に形成でき、これによって、表面１３は均等に親水性にされる。ケイ酸塩層の最上面は、反応性ＯＨ基を多く含有していることを特徴とする。第一工程の酸化処理で、第二工程のための準備として表面が均質にされているので、ＯＨ基の分布は表面１３全体にわたってほぼ等しくなっている。
【００５９】
図２は、他の実施例に従う表面変性ユニット１を示す。これは基本的に、図１に従う表面変性ユニット１と同様な構造である。その限りで、説明は前述のとおりであり、異なる点のみ詳細に説明する。図１による実施例と比較して、図２で示す表面変性ユニット１は２個のバーナ３を含む。バーナ３は、固体基体５の中心を通る共通線上に配置されている。バーナ３は表面１３に対し等しい距離で配置される。噴出口９と表面１３との間の距離は、３０〜１５０ｍｍである。この場合、各々のバーナ３は、一方のバーナで酸化処理を行い、他方のバーナでケイ酸処理を行うようにすることもできる。また、両方のバーナ３で、第一工程の間は酸化炎、また第二工程の間はケイ酸化炎とすることにより変性することも可能である。無定形物質から成る固体基体５は、回転軸のまわりを７０ｍ／分までの表面速度で回転する。回転中、表面１３は均一に炎熱分解処理される。
【００６０】
図３は表面変性ユニット１の他の実施例を示す。これは図２の表面変性ユニット１とほぼ同様に構成されている。異なっている点は、２個のバーナ３の代わりに、３個のバーナ３が固体基体５の周囲に放射状に配置されている点である。バーナ３は、二つの隣接するバーナ３の中軸間の角度が各々１２０°になるように、固体基体５の周囲に配置されうるが、他の配置も可能である。
【００６１】
図４は、表面変性ユニット１の側面図を示しており、表面変性ユニット１と類似の構造である。固体基体５としては中空体１５である。バーナ３の噴出口９は、噴出口９が中空体１５の表面１３を全長にわたってほぼ完全に変性できるように、バーナ３の長手方向に沿って配置される。中空体１５の表面１３とバーナ３は相互に対応して移動し、第一工程を経る間に、酸化炎によって表面１３全体が変性され、表面１３上のゲル層が減少され、不純物が酸化、排除される。このように前処理され、清浄化され、かつ均質化された表面１３は、第二工程を経る間にケイ酸化炎で処理される。これによって、１０〜３０ｎｍの厚みのＳｉＯ２層が形成される。
【００６２】
【発明の効果】
本発明に係る固体基体表面の変性方法において、表面を少なくとも一回の酸化炎処理と少なくとも一回のケイ酸化炎処理を組み合わせて処理することによって、再現可能で均一的な、またミクロ保持力を有する表面が生成される。このように、両方の処理工程の組み合わせは、ゲル層の減少や、反応性ＯＨ基の密度の上昇及び均一な分布を引き起こす反応性基を高い密度で有する、均一的でかつミクロ的な保持力を有する表面を提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】１個のバーナで固体基体を処理する態様を示す略図である。
【図２】２個のバーナで固体基体を処理する態様を示す略図である。
【図３】３個のバーナで固体基体を処理する態様を示す略図である。
【図４】中空体を２組のバーナで処理する態様を示す略図である。
【符号の説明】
１：表面変性ユニット
３：バーナ
５：固体基体
７：矢印
９：噴出口
１１：燃焼混合気体
１３：表面
１５：中空体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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