説明

光吸収コーティングを備えられる光透過性基板、光吸収コーティング、及び光吸収コーティングを作る方法

本発明は、光吸収コーティング(3)を少なくとも備えられる光透過性基板(1)に係る。光吸収コーティングは、ゾル−ゲルマトリクスにおいて組み込まれる安定化顔料を有する。光吸収コーティングは、5乃至100ナノメートルの寸法を有するシリカ粒子、及び5乃至50ナノメートルの寸法を有するアルミナ粒子を有する。光吸収コーティングにおける顔料、シリカ、及びアルミナの総体積濃度は、20乃至65パーセントである。シリカ粒子の体積濃度は、5乃至40パーセントであり、アルミナ粒子の体積濃度は、1乃至15パーセントである。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、少なくとも部分的に光吸収コーティングを備えられる光透過性基板に係る。該光吸収コーティングは、ゾル−ゲルマトリクスにおいて組み込まれる安定化顔料(stabilized pigment)を有する。
【0002】
本発明は更に、光源を収容する光透過性ランプベッセルを有する電球に係る。該ランプベッセルは、前記光透過性基板を有する。
【0003】
更には、本発明は、光吸収コーティング自体、及び該光吸収コーティングを作る方法に係る。
【0004】
本発明は、自動車の用途に対して使用される電球において、その適用を見つけられる。
【背景技術】
【0005】
光吸収コーティングを備えられる光透過性基板は、一般的な照明目的に対するランプ上又該ランプの前方において、カラー層として使用され得る。当該基板は、例えば、一片のガラスを有して作られる色フィルタを有し得る。該色フィルタは、平坦又は非平坦であり、ランプによって生成される光の軌道上に置かれるよう割り当てられる。かかる適用は、屋外照明においてしばしば使用される。光透過性基板の他の例は、電球の光源にわたって置かれるランプベッセルである。かかる電球は、主に自動車における指示灯として、例えば自動車の赤色のテールライト及びブレーキライトにおける赤色光源として、使用される。かかる電球はまた、信号機において使用され得る。
【0006】
上述された種類の電球は、WO01/20641(特許文献1)より既知である。
【0007】
特許文献1に従った電球は、光学的に透明である非散乱性の光吸収コーティングを備えられ、該コーティングにおいて顔料は、ゾル−ゲルマトリクスにおいて組み込まれる。また、該コーティングは、400℃までの温度に耐え得る。顔料が組み込まれるところのゾル−ゲルマトリクスは、テトラエトキシシラン(TEOS)がゾル−ゲル前駆体として使用される際に、約500乃至800nmの最大層厚さに達し得、メチルトリメトキシシラン(MTMS)がゾル−ゲル前駆体として使用される際に、約2乃至3μmの最大層厚さに達し得る。光吸収コーティングの厚さ、特にはその臨界層厚さは、重要である。実際に、臨界層厚さが薄い場合、光吸収コーティングは破損し得、故に剥がれ得る。特許文献1から既知であるのは、光吸収コーティングにおけるナノ寸法のシリカ粒子の追加によって、ランプベッセルによく接着するより厚いコーティングを得ることが可能となる、ことである。
【0008】
しかしながら、特許文献1中の光吸収コーティングは、比較的低い引っかき抵抗性を示す。結果としてコーティングは、ランプの製造工程中、例えばランプベッセルをそのキャップ上でクリックする際、引っかかれ得る。コーティングはまた、ランプのパッキング中、又はランプを発光体において取り付ける間に損傷し得る。これは、不適合な製品に繋がる色ポイントの変化をもたらす。
【特許文献1】WO01/20641
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明は、光吸収コーティングを備えられる光透過性基板を与える、ことを目的とする。当該光吸収コーティングは、比較的大きな臨界層厚さを有し、増大された引っかき抵抗性を示す。
【課題を解決するための手段】
【0010】
このため、本発明は、光吸収コーティングを少なくとも備えられる光透過性基板を提案する。当該光吸収コーティングは、ゾル−ゲルマトリクスにおいて組み込まれる安定化顔料を有する。該光吸収コーティングは、5乃至100ナノメートルの寸法を有するシリカ粒子、及び5乃至50ナノメートルの寸法を有するアルミナ粒子を有する。光吸収コーティングにおける顔料、シリカ、及びアルミナの総体積濃度は、20乃至65パーセントであり、シリカ粒子の体積濃度は5乃至40パーセント、アルミナ粒子の体積濃度は1乃至15パーセントである。
【0011】
本発明によれば、光吸収コーティングは、シリカ粒子を有する。これによって、臨界層厚さは増大される。光吸収コーティングは更に、アルミナ粒子を有する。このことは、引っかき抵抗性を強化する。アルミナ及びシリカ粒子の寸法が上述された範囲にあることは、必須である。実際には、光透過性基板に対して適切である光吸収コーティングは、かかる範囲における粒子寸法のみを有し得る。さもなければ、光吸収コーティングは光を散乱すが、かかる光の散乱は、自動車の用途等において使用される光透過性基板においては避けられるべきものである。
【0012】
かかる適用に対して適切である光吸収コーティングもまた、顔料及び粒子の体積濃度が上述された範囲において選択される場合にのみ得られ得る。さもなければ、コーティングの引っかき抵抗性は低すぎ、粒子が光吸収コーティングにおいて沈殿するため、コーティングは不透明になる。
【0013】
望ましくは、シリカ粒子の寸法は、10乃至30ナノメートルである。これは、臨界層厚さのより優れた増大に繋がる。
【0014】
有利には、アルミナ粒子の寸法は、10乃至30ナノメートルである。これは、引っかき抵抗性のより優れた向上に繋がる。
【0015】
望ましくは、光吸収コーティングにおける顔料、シリカ、及びアルミナ粒子の総体積濃度は、35乃至55パーセントである。これは、臨界層厚さ及び引っかき抵抗性のよりすぐれた増大に繋がる。
【0016】
有利には、光吸収コーティングにおけるシリカ粒子の体積濃度は、10乃至20パーセントである。これは、臨界層厚さのより優れた増大に繋がる。
【0017】
望ましくは、光吸収コーティングにおけるアルミナ粒子の体積濃度は、5乃至10パーセントである。これは、引っかき抵抗性のより優れた増大に繋がる。
【0018】
有利には、シリカ粒子は、疎水性シリカ粒子である。これは、光吸収コーティングの散乱を最低限に抑える。
【0019】
本発明はまた、光吸収コーティング自体と、光源を収容し、上述された光透過性基板を有する光透過性ランプベッセルを有する電球と、ランプベッセル自体と、光吸収コーティングを作る方法とに係る。当該方法は、以下の、
・ 顔料をアルコールを含有する液体と混ぜ合わせることによって、ペースト顔料を作る段階、
・ ゾル−ゲル工程を受けるシランを有し、更には5乃至100ナノメートルの寸法を有するシリカ粒子と、5乃至50ナノメートルの寸法を有するアルミナ粒子とを有する、
加水分解混合物を作る段階、及び、
・ 光吸収コーティングにおける顔料、シリカ、及びアルミナの総体積濃度が20乃至65パーセントであり、シリカ粒子の体積濃度が5乃至40パーセントであり、アルミナ粒子の体積濃度が1乃至15パーセントであるよう、ペースト顔料と加水分解混合物とを混ぜ合わせる段階、
を有する。
【0020】
有利には、シリカ粒子は、シリカゾルの形状において加水分解混合物に組み込まれる。これは、臨界層厚さのより優れた増大に繋がる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0021】
本発明のこれらの及び他の態様は、以下に説明される実施例を参照して明らかに説明される。
【0022】
本発明はこれより、一例として、添付の図面を参照してより詳細に説明される。
【0023】
図1は、本発明に従った電球を図示し、その一部を切断された側面図として、他の部分を断面で示す。電球は、ガラス等を有して作られ、気密に封鎖される透過性ランプベッセル1を有する。また、該ランプベッセル内部において、中心4を有するタングステン白熱体である電気素子2が軸5上において軸方向に位置付けられ、また、ランプベッセルから外部まで出る電流電導体6に対して接続される。図示されるランプは、5バールを僅かに上回る充填圧力を有するAr/Ne混合物等の不活性ガスの充填を有する。
【0024】
ランプキャップ10は、ランプベッセル1に対して堅固に接続される。ランプキャップ10は、合成樹脂の筐体11を有する。筐体11は、軸5に対して少なくとも実質的に垂直である平坦な基部7を有する。ランプベッセル1は、絶縁材料を有する板8を用いて気密に封鎖される。該板は、軸5に対して少なくとも実質的に垂直な平面に置かれる。電気素子2は、ランプの製造中、板8に対して以前に定義付けられた位置において取付けられる。ランプベッセル1の板8は、リッジ等のロッキング手段9によって基部に対して押されるため、電気素子2は、スタッド等の基準手段12に対して以前に定義付けられた位置へと入る。スタッド12は、ランプキャップの一部を形成し、図2中において見られる通り、反射体等の支持体30を終端とするよう設計される。
【0025】
ランプキャップはまた、接触部材14を有し、該部材は、スクリーン13を備え、且つランプベッセル1の電流導電体が接続される。弾性の中間部15は、結合手段17を備え、筐体11と一体的である全体を(integral whole)形成する。中間部の弾性作用は、中間部が中空となるよう作られるため得られ、単に壁のみが中間部として残り、壁の大部分は、軸5に対して垂直にわたる2つの溝18を用いて取り除かれる。壁の残りの部分は、次の溝の近くにおいて、例えば軸5の周囲に180°の角度を介して回転されるブリッジ19を形成する。
【0026】
電球のランプベッセル1は、約22mmという比較的小さい軸方向寸法を有し、例えば5乃至25Wである比較的高い電力を消費するよう適切である。電球は、この場合、約6000時間の寿命を有する。
【0027】
本発明によれば、ランプベッセル1の少なくとも一部分は、後に詳細に説明される光吸収コーティング3を有して覆われる。
【0028】
図2は、図中透明な板33を有する反射体である支持体30、及びアダプタ25を備えられる電球を示す。アダプタ及び反射体を有するランプのこの構成において、反射体は溝32において保持されるラバーリング31を備えられる。該ラバーリングは、ランプキャップと反射体との間の開口26を気密に封鎖する。アダプタは、気密にアダプタの底板28を通される標準接触点27を備えられ、また、ランプキャップ10の接触部材14に対して接続される。
【0029】
図中、ランプキャップ10が円錐36内に実質的に全体的に収まる、ことは可視である。該円錐は、電気素子2の中心4においてその頂点35を有し、25°の頂点半角を有する。電気素子2から発生する光は、実質的に妨害されることなく反射表面34に達し得、そこで透明な板33の方向において少なくとも実質的に軸方向に反射される。
【0030】
光吸収コーティング及びかかる光吸収コーティングを作る方法の例は、以下に説明される。
【0031】
(例1)
5.6gのBindzil(登録商標)CAT220、2gのMTMS、及び1.09gのエタノールを、30分間混ぜ合わせる。Bindzil CAT220は、Akzo Nobel社が販売する製品であり、50nmより小さい寸法を有するアルミナ粒子及びシリカ粒子を有する。アルミナ粒子及びシリカ粒子は、ゾルにおいて組み込まれる。
【0032】
水4.12gによって完成される8gのMTMS及び0.21gのTEOSは、合わせられて、3時間混ぜられる。続いて、該混合物は、熟成するよう冷蔵庫に1週間より長く格納される。
【0033】
別個に、4.33gのPV Fast red B、及び4.63gのFe2O3 Sicotrans L2816は、夫々同一量のDisperbyk(登録商標)190と混合される。各ペースト顔料において、前の顔料の量は、水9g及びエタノール12.78gに対して加えられる。2つの溶液は、2mmの小さいイットリウム安定化ジルコニアフライスビーズ(milling beads)を用いて、ローラベンチ上で12時間より長い間圧延される(milled)。
【0034】
回転塗布の直前に、加水分解混合物の1つの部分は、ペースト顔料の3つの部分と混合され、ジアセトンアルコール(回転塗布に対する溶液)の0.4の部分(0.4 part)を有して完成される。基板は、5分間250℃で対流式オーブンにおいて乾燥及び硬化される。
【0035】
故に55%の最終コーティングにおける総粒子体積濃度を有する溶液が作られる。該溶液は、10体積%のアルミナ/シリカ粒子及び45体積%の顔料を有する。当該光吸収コーティングにおいて、アルミナ粒子の体積濃度は1%であり、シリカ粒子の体積濃度は9%である。
【0036】
測定された臨界層厚さは、最大7.1mmであり、臨界層厚さが3.6mmであるシリカ及びアルミナ粒子を有さない同様の光吸収コーティングにおけるより更に優れている。測定により、引っかき抵抗性は、シリカ及びアルミナ粒子を有さない同様の光吸収コーティングに対してミクロ圧痕によって測定された臨界亀裂力(cracks force)に関して因数4を増加される、ことを示す。
【0037】
(例2)
加水分解混合物に対して、10gのMTMS、0.21gのTEOS、及び、寸法20nmを有するシリカ粒子を有するNano Technologiesからの2gのDP 5820は、脱塩水8.08gを有して加水分解される。30分かき混ぜた後、Nano TechnologiesからのDP5820が2.16g加えられる。溶液は、3時間かき混ぜられ、pHは、水において標準的なNH3を約1%有して4.5−5に調整される。続いて、混合物は、熟成するために冷蔵庫に1週間より長く保存される。
【0038】
他方では、ペースト顔料も作られ、顔料体積濃度40%及び総粒子濃度55%を有する最終コーティングを有するようにされる。Clariant社からの3.85gのPV Fast red B、BASF社からのSicotrans L2816からの4.11gのFe2O3、及び、20nmの寸法を有するアルミニウム粒子を有するBaikowski社からの1.33gのCR 125は、Byk−Chemie社からの8.96gのDisperbyk−190と混ぜ合わされる。脱塩水18g、その次に純エタノール25.56gは、加えられる。溶液は、散布され、1mmの小ささのイットリウム安定化ジルコニアフライスビーズを用いてディスパーマットにおいて6時間より長くグラインドされる。
【0039】
回転塗布の直前に、加水分解混合物及びペースト顔料は、混ぜ合わされ99.4重量%のブチルジグリコール(吹付け塗布に対して使用される高沸点溶液)及びWacker社からの0.6重量%のL050を有する所謂湿潤剤7.44gによって完成される。続いて、該混合物は、使用前に5mmのフィルタを介して濾過される。
【0040】
測定される臨界層厚さは、最大6.8mmであり、臨界層厚さが3.6mmであるシリカ及びアルミナ粒子を有さない同様の光吸収コーティングにおけるより、更に優れている。測定により、引っかき抵抗性は、シリカ及びアルミナ粒子を有さない同様の光吸収コーティングに対してミクロ圧痕によって測定される臨界亀裂力に関して因数4を増大される。
【0041】
添付の請求項中の参照符号は、請求項を制限するものとして解釈されるべきではない。「有する」という語及びその活用形の使用が、請求項中に定義付けられた要素のほかの要素の存在を除外するものではない、ことは明らかである。単数形で示される要素は、かかる要素の複数の存在を除外するものではない。
【図面の簡単な説明】
【0042】
【図1】ランプキャップを有する本発明に従った電球の、部分的に切断され部分的に断面である、側面図である。
【図2】反射体及びアダプタを備えられる電球を図示する。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
光吸収コーティングを少なくとも備えられる光透過性基板であって、
前記光吸収コーティングは、ゾル−ゲルマトリクスにおいて組み込まれる安定化顔料を有し、前記光吸収コーティングは、5乃至100ナノメートルの寸法を有するシリカ粒子と、5乃至50ナノメートルの寸法を有するアルミナ粒子とを有し、
前記光吸収コーティングにおける顔料、シリカ、及びアルミナの総体積濃度は、20乃至65パーセントであり、シリカ粒子の体積濃度は5乃至40パーセントであり、アルミナ粒子の体積濃度は1乃至15パーセントである、
光透過性基板。
【請求項2】
前記シリカ粒子の前記寸法は、10乃至30ナノメートルである、
請求項1記載の光透過性基板。
【請求項3】
前記アルミナ粒子の前記寸法は、10乃至30ナノメートルである、
請求項1記載の光透過性基板。
【請求項4】
前記光吸収コーティングにおける顔料、シリカ、及びアルミナ粒子の前記総体積濃度は、35乃至55パーセントである、
請求項1記載の光透過性基板。
【請求項5】
前記光吸収コーティングにおけるシリカ粒子の前記体積濃度は、10乃至20パーセントである、
請求項1記載の光透過性基板。
【請求項6】
前記光吸収コーティングにおけるアルミナ粒子の前記体積濃度は、5乃至10パーセントである、
請求項1記載の光透過性基板。
【請求項7】
前記シリカ粒子は、疎水性シリカ粒子である、
請求項1記載の光透過性基板。
【請求項8】
ゾル−ゲルマトリクスにおいて組み込まれる安定化顔料を有する光吸収コーティングであって、
前記光吸収コーティングは、5乃至100ナノメートルの寸法を有するシリカ粒子と、5乃至50ナノメートルの寸法を有するアルミナ粒子とを有し、
前記光吸収コーティングにおける顔料、シリカ、及びアルミナの総体積濃度は、20乃至65パーセントであり、シリカ粒子の体積濃度は5乃至40パーセントであり、アルミナ粒子の体積濃度は1乃至15パーセントである、
光吸収コーティング。
【請求項9】
光源を収容する光透過性ランプベッセルを有する電球であって、
前記ランプベッセルは、請求項1記載の光透過性基板を有する、
電球。
【請求項10】
請求項8記載の光吸収コーティングを備えられる、
ランプベッセル。
【請求項11】
光吸収コーティングを作る方法であって、
・ 顔料をアルコールを含有する液体と混ぜ合わせることによってペースト顔料を作る段階と、
・ ゾル−ゲル工程を受けるシランを有し、また5乃至100ナノメートルの寸法を有するシリカ粒子と、5乃至50ナノメートルの寸法を有するアルミナ粒子とを更に有する、
加水分解混合物を作る段階と、
・ 前記光吸収コーティングにおける顔料、シリカ、及びアルミナの総体積濃度が20乃至65パーセントであり、シリカ粒子の体積濃度が5乃至40パーセントであり、アルミナ粒子の体積濃度が1乃至15パーセントであるよう、前記ペースト顔料と前記加水分解混合物とを混ぜ合わせる段階と、
を少なくとも有する、
方法。
【請求項12】
前記シリカ粒子は、シリカゾルの形状において前記加水分解混合物に組み込まれる、
請求項11記載の方法。

【図1】
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【図2】
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【公表番号】特表2008−516265(P2008−516265A)
【公表日】平成20年5月15日(2008.5.15)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−531904(P2007−531904)
【出願日】平成17年9月12日(2005.9.12)
【国際出願番号】PCT/IB2005/052974
【国際公開番号】WO2006/030369
【国際公開日】平成18年3月23日(2006.3.23)
【出願人】(590000248)コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ (12,071)
【Fターム(参考)】