説明

無機皮膜付き製品並びにそのための無機塗料及びその製造方法

【課題】無機皮膜付き製品について、光沢のある表面性状を呈し、かつ優れた親水性によって油汚れに対する優れた耐汚染性を発揮するとともに、製造コストの低廉化を実現する。
【解決手段】無機塗料は下塗り用塗料2と上塗り用塗料3とからなる。下塗り用塗料2は、水ガラス6と水ガラス用硬化剤4と骨材とを含む。上塗り用塗料3は、水ガラス6とシリカ微粒子7とを含み、水ガラス用硬化剤4を含まない。第1工程において、基材1上に下塗り用塗料2を塗布し、下塗り層2aを形成する。第2工程において、下塗り層2a上に上塗り用塗料3を塗布し、上塗り層3aを形成する。第3工程において、下塗り層2a及び上塗り層3aを常温以上、400°C以下の温度に加熱し、脱アルカリ処理を行わないで無機皮膜付き製品10を得る。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は無機皮膜付き製品並びにそのための無機塗料及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、基材上にガラス質の無機皮膜が形成された無機皮膜付き製品としては、無機塗料を施した製品や琺瑯製品が知られている。これら無機皮膜付き製品は、無機皮膜がガラス質であることから、皮膜が有機物からなる製品と比べ、耐候性、耐薬品性等に優れるという特質を有している。
【0003】
これらのうち、無機塗料を施した製品は、基材として、珪酸カルシウム板、セメント板、スレート板等の無機質の基材が用いられ、水ガラスを含む無機塗料が用いられていた。この無機塗料を用いて製品を製造する場合、まず第1工程として、基材上に無機塗料を塗布し、基材上に塗り層を形成する。そして、第2工程として、基材と塗り層とを例えば140°Cに加熱するとともに、塗り層の脱アルカリ処理を行う。こうして、無機塗料を施した製品が得られる。
【0004】
特に、特許文献1には、水ガラスと水ガラス用硬化剤と骨材とを含む下塗り用塗料と、水ガラスとシリカ微粒子と水ガラス用硬化剤とを含む上塗り用塗料とからなる無機塗料が開示されている。特許文献1では、下塗り用塗料及び上塗り用塗料の水ガラス用硬化剤として、亜鉛華が用いられている。この無機塗料を用いて製品を製造する場合、まず第1工程として、基材上に下塗り用塗料を塗布し、基材上に下塗り層を形成する。この後、第2工程として、下塗り層上に上塗り用塗料を塗布し、下塗り層上に上塗り層を形成する。そして、第3工程として、基材と下塗り層及び上塗り層とを例えば140°Cに加熱するとともに、下塗り層及び上塗り層の脱アルカリ処理を行う。こうして、無機塗料を施した製品が得られる。
【0005】
他方、琺瑯製品は、基材として、鋼板等の金属質の基材が用いられ、琺瑯釉薬が用いられていた。琺瑯釉薬は、通常、硼珪酸フリットを水や粘土とともにスリップ状にしたものである。この琺瑯釉薬を用いて琺瑯製品を製造する場合、まず第1工程として、基材上に琺瑯釉薬を塗布し、基材上に釉薬層を形成する。そして、第2工程として、基材と釉薬層とを通常600°C程度以上の温度に加熱する。こうして、琺瑯製品が得られる。
【0006】
【特許文献1】特開2000−327949号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかし、上記特許文献1開示の無機塗料等、水ガラスを含む従来の無機塗料を用いた無機皮膜付き製品は、無機皮膜の表面が凹凸を有するものとなっており、光沢のある表面性状を呈しない。特に、その製品は、例えばレンジフィルタ等のように、油汚れに対する耐汚染性が要求されるものに使用される場合、油汚れが表面から落ち難くなってしまっている。
【0008】
また、脱アルカリ処理した場合、無機皮膜は、耐水性は向上するものの、親水性が低下し、表面に水ガラスの収縮に伴うクラックが成長するため、耐汚染性が低下する。また、この場合、工程や製造時間が増えるため、コストが上昇する。
【0009】
一方、琺瑯製品である無機皮膜付き製品は、光沢のある表面性状を呈し、かつガラス質に基づく親水性によってある程度の油汚れに対する耐汚染性を発揮するものの、600°C程度以上の温度に加熱される必要性があり、製造コストの低廉化が困難である。
【0010】
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、無機皮膜付き製品について、光沢のある表面性状を呈し、かつ優れた親水性によって油汚れに対する優れた耐汚染性を発揮するとともに、製造コストの低廉化を実現することを解決すべき課題としている。
【課題を解決するための手段】
【0011】
発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を行なった。そして、本発明の課題解決のためには、上記特許文献1開示の無機塗料における上塗り用塗料から水ガラス用硬化剤を排除し、かつシリカ微粒子を加えることが有効であることを発見し、本発明を完成させるに至った。
【0012】
本発明の無機塗料は、水ガラスと水ガラス用硬化剤と骨材とを含む下塗り用塗料と、
水ガラスとシリカ微粒子とを含み、水ガラス用硬化剤を含まない上塗り用塗料とからなることを特徴とする。
【0013】
本発明の無機塗料は以下の本発明の無機皮膜付き製品の製造方法に用いられる。すなわち、本発明の製造方法は、基材上に水ガラスと水ガラス用硬化剤と骨材とを含む下塗り用塗料を塗布し、該基材上に下塗り層を形成する第1工程と、
該下塗り層上に水ガラスとシリカ微粒子とを含み、水ガラス用硬化剤を含まない上塗り用塗料を塗布し、該下塗り層上に上塗り層を形成する第2工程と、
該下塗り層及び該上塗り層を常温以上、400°C以下の温度に加熱し、脱アルカリ処理を行わないで無機皮膜付き製品を得る第3工程とからなることを特徴とする。
【0014】
本発明の無機塗料の下塗り用塗料は水ガラス用硬化剤を含むものの、上塗り用塗料は水ガラス用硬化剤を含まない。水ガラス用硬化剤を含まない上塗り用塗料からなる上塗り層は、第3工程において、加熱により水ガラス中の水分が除去されるのであるが、下塗り用塗料のみから形成した無機皮膜と、この下塗り用塗料及びシリカ微粒子以外の水ガラス用硬化剤を加えた上塗り用塗料から形成した無機皮膜とは、水ガラス用硬化剤が溶出したり、化学変化したりするので、耐水性、耐候性が低い。すなわち、水ガラス用硬化剤が表面に露出していないことが無機皮膜の耐候性を保証するために重要である。
【0015】
発明者らの試験によれば、この際、上塗り層は、自身が水ガラス用硬化剤を有していなくても、下方の下塗り用塗料からなる下塗り層中の水ガラス用硬化剤の影響によって硬化される。第3工程中に下塗り層中の水ガラス用硬化剤が上塗り層内部に突出すると考えられるからである。また、上塗り層は、シリカ微粒子を含んでいるため、水ガラスの水酸基がシリカ微粒子の水酸基と脱水反応を生じることによっても硬化する。このシリカ微粒子は下塗り層中の水ガラス用硬化剤の役割を補うと考えられる。また、この際、脱アルカリ処理も行わないため、上塗り層の表面が荒らされることもない。
【0016】
このため、得られる無機皮膜付き製品は、光沢のある表面性状を呈し、平滑かつ親水性に優れた無機皮膜によって油汚れに対する優れた耐汚染性を発揮することができる。
【0017】
なお、特開2000−109722号公報には、水ガラスとシリカ微粒子とを含み、水ガラス用硬化剤を含まない無機塗料が開示されている。この無機塗料は、水ガラスの水酸基がシリカ微粒子の水酸基と脱水反応を生じることによって硬化する点は本発明の無機塗料と同様である。しかしながら、この無機塗料によって得られた無機皮膜は、発明者らの試験結果によれば、水に溶解してしまうおそれがあるのである。シリカ微粒子のみでは水ガラスの硬化が不充分であり、耐水性、耐候性が著しく劣る。水ガラスの硬化を充分に行なわせ、耐水性、耐候性を向上させるためには、水ガラス用硬化剤を含む下塗り層上に水ガラスとシリカ微粒子とを含む上塗り層を施す必要がある。
【0018】
また、本発明の製造方法では、第3工程において400°C以下の温度に加熱するだけであり、エネルギーの消費量が琺瑯製品を製造するよりも少ない。また、本発明の製造方法においては、脱アルカリ処理を行わないため、それに伴う洗浄、乾燥等も行う必要がない。さらに、本発明の製造方法においては、上塗り用塗料が高価な水ガラス用硬化剤を含まない点においてもコストダウンが実現されている。
【0019】
したがって、本発明の無機塗料や製造方法によれば、無機皮膜付き製品について、光沢のある表面性状を呈し、かつ優れた親水性によって油汚れに対する優れた耐汚染性を発揮するとともに、製造コストの低廉化を実現することができる。
【0020】
また、第1工程及び第2工程において、基材を40〜150°Cに予熱して塗布することにより、下塗り用塗料や上塗り用塗料がよりよく定着する。
【0021】
こうして、以下の本発明の無機皮膜付き製品が得られる。この無機皮膜付き製品は、基材と、該基材上に形成された無機皮膜とからなる無機皮膜付き製品において、
前記無機皮膜は、前記基材上に形成され、水ガラス用硬化剤が残留された状態で、骨材と硬化された水ガラスとを含む下層と、
該下層上に形成され、水ガラス用硬化剤を有さない状態で、硬化された水ガラスを含む上層とからなることを特徴とする。
【0022】
この無機皮膜付き製品は無機皮膜が水に溶解し難くなっている。そして、この無機皮膜付き製品は、光沢のある表面性状を呈し、かつ優れた親水性によって油汚れに対する優れた耐汚染性を発揮することができる。また、この無機皮膜付き製品は、安価に製造可能である。
【0023】
下塗り用塗料に含まれる水ガラス用硬化剤としては、トリポリリン酸アルミニウム、リン酸アルミニウム、リン酸水素アルミニウム、メタリン酸アルミニウム、オルソリン酸アルミニウム、第一リン酸アルミニウム、第二リン酸アルミニウム、リン酸ジルコニウム、リン酸マグネシウム、リン酸亜鉛、リン酸亜鉛カルシウム、リン酸アンモニウム、リン酸鉄、リン酸チタニウム、リン酸硼素、亜鉛華(酸化亜鉛)、活性亜鉛華、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、金属アルミニウム粉末、カオリナイト、スポジュメン粉末、珪弗化カリウム、珪弗化ナトリウム、珪弗化カルシウム、珪弗化鉛、珪弗化銅、珪弗化亜鉛、珪酸アルミニウム、珪酸カルシウム、珪酸二石灰、珪酸マグネシウム、水酸化アルミ二ウム、塩化アルミニウム、フェロシリコン、マンガンシリコン、シリコンナイトライト、シリコンカーバイト、シリコンボライト、シリコンホスフェート、第一リン酸カリウム、第二リン酸カリウム、ゼオライト、Na人工ゼオライト、Fe人工ゼオライト、ベントナイト(雲母)、セピオライト、鹿沼土、珪藻土、アロフェン、メタカオリン、硼酸ジルコニウム、硼酸ナトリウム、硼酸カリウム、硼酸珪素、硼酸カルシウム、酢酸、酢酸アンモニウム、酢酸バリウム、酢酸マグネシウム、酢酸アルミニウム、酢酸マンガン、酢酸亜鉛、蓚酸アルミニウム、蓚酸アンモニウム、蓚酸カルシウム、蓚酸マグネシウム、蓚酸鉄(II)、蓚酸マンガン(II)、蓚酸チタンカリウム、蓚酸カリウムチタン、蓚酸亜鉛、メタノール、エタノール、プロパノール、焼石膏、フリット等であるリン酸化合物、水酸化物、酸化物等を採用することができる。
【0024】
発明者らの試験結果によれば、下塗り用塗料に含まれる水ガラス用硬化剤のうち、トリポリリン酸アルミニウム、リン酸アルミニウム、メタリン酸アルミニウム、オルソリン酸アルミニウム、リン酸ジルコニウム、リン酸亜鉛、酸化マグネシウム、珪弗化カリウム及び珪弗化カルシウムが極めて好ましい。特に、トリポリリン酸アルミニウムを含む場合とこれを含まない場合とにおいては、無機皮膜の耐水性、密着性及び耐久性に大きな差があり、トリポリリン酸アルミニウムを含む場合には、これらの性能において特段の効果を奏することが確認された。このため、水ガラス用硬化剤の少なくとも一部はトリポリリン酸アルミニウムであることが好ましい。
【0025】
下塗り用塗料が骨材を含むことにより、耐水性及び耐候性のある無機皮膜が得られる。下塗り用塗料に含まれる骨材としては、シリカ微粒子よりも大径であるシリカ(二酸化珪素)、ジルコニア(酸化ジルコニウム)、ジルコン(珪酸ジルコニウム)、マグネシア(酸化マグネシウム)、スピネル、炭化珪素、酸化チタン、アルミナ(酸化アルミニウム)、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、酸化カルシウム等の酸化物、炭酸化物、炭化物、窒化物、金属粉末、珪酸系鉱物等を採用することができる。
【0026】
上塗り用塗料に含まれるシリカ微粒子としては、アエロジル、シリカフューム、コロイダルシリカ、マイクロシリカ等を採用することができる。
【0027】
シリカ微粒子は平均粒径が1μm以下であることが好ましい。発明者らの試験結果によれば、シリカ微粒子の平均粒径を1μm以下として得られた無機皮膜付き製品は光沢のある表面性状を呈し、かつ優れた親水性によって油汚れに対する優れた耐汚染性と耐水性とを発揮することが特に確認されたからである。
【0028】
上塗り塗料に顔料を含ませる場合、その顔料は無機顔料であることが好ましい。これにより皮膜の無機性を維持できるからである。下塗り塗料が有色のガラス質を形成するものであれば、上塗り塗料が透明なガラス質を形成するものであっても、鮮やかな有色の無機皮膜付き製品となる。また、塗料調合の際に分散剤を添加することもできる。分散剤を添加することで、分散性の向上や粘性の調整が可能となり、下塗り用塗料や上塗り用塗料を取り扱い易くなる。分散剤としては、ピロリン酸ナトリウム、トリポリリン酸ナトリウム等の無機分散剤を採用することができる。
【0029】
下塗り用塗料が顔料を含む場合、その顔料も無機顔料であることが好ましい。これにより皮膜の無機性を維持できるからである。また、塗料調合の際に分散剤を添加することもできる。分散剤を添加することで、分散性の向上や粘性の調整が可能となり、下塗り用塗料や上塗り用塗料を取り扱い易くなる。分散剤としては、ピロリン酸ナトリウム、トリポリリン酸ナトリウム等の無機分散剤を採用することができる。
【0030】
発明者らの試験結果によれば、上塗り用塗料は、水ガラスのSiO2分の質量部:シリカ微粒子の質量部:水の質量部が0.5〜10:1:10〜40であることが好ましい。この範囲により無機皮膜付き製品が光沢のある表面性状を呈し、かつ優れた親水性によって油汚れに対する優れた耐汚染性を発揮することが特に確認されたからである。
【0031】
上塗り用塗料は、下方の下塗り層中の水ガラス用硬化剤の影響で硬化される必要性から、薄い上塗り層とされることが好ましい。具体的には、水ガラスのSiO2分の質量部:シリカ微粒子の質量部:水の質量部が0.5〜10:1:10〜40である場合、上塗り層の厚みは2〜5000nmであることが好ましい。上塗り層が2nmより薄いと、表面性状の光沢が損なわれる。また、上塗り層が5000nmより厚いと、硬化が不十分になって水に溶解し易くなってしまう。
【0032】
基材としては、珪酸カルシウム板、セメント板、スレート板等の無機質のものばかりでなく、鋼板、アルミニウム板、ステンレス板、亜鉛メッキ鋼板等の金属質のものの他、木材等の耐熱温度の低いものも採用することができる。ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリル、FRP等の樹脂材料を基材として採用することもできる。また、プライマー層、釉薬層等を塗布した基材も採用することができる。
【0033】
本発明の製造方法は、第3工程において、100°C以上の温度に加熱することが好ましい。発明者らの試験結果によれば、これにより無機塗料から水をより確実に蒸発させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0034】
以下、本発明をレンジフィルタ等に具体化した実施例1〜4を図面を参照しつつ説明する。
【実施例1】
【0035】
まず、図1(a)に示すように、基材1として、アルミニウム製のレンジフィルタ本体を用意した。また、無機塗料として、下塗り用塗料2及び上塗り用塗料3(図1(b)、(c)参照)を調合した。
【0036】
下塗り用塗料2の原料として、水ガラス6(図3参照)としての3号ソーダ水ガラスと、水ガラス用硬化剤4(図2参照)としてのトリポリリン酸アルミニウム、珪酸ジルコニウム及び亜鉛華と、骨材としての珪石粉末(雪印珪石粉;SP−20、平均粒径5μm)と、水とを用意した。
【0037】
また、上塗り用塗料3の原料として、水ガラス6としての3号ソーダ水ガラスと、平均粒径が12nmであるシリカ微粒子7(図3参照)としてのアエロジル(日本アエロジル(株)製;AEROSIL200)と、水とを用意した。
【0038】
これら原料を表1に示す質量部で混合し、下塗り用塗料2及び上塗り用塗料3を調合した。
【0039】
【表1】

【0040】
そして、第1工程として、図1(b)に示すように、基材1を100°Cに予熱しつつ、基材1上に下塗り用塗料2を塗布し、基材1上に下塗り層2aを形成した。下塗り層2aの厚みは、塗布量から換算した場合、10000nmである。
【0041】
次いで、第2工程として、図1(c)に示すように、基材1を100°Cに予熱しつつ、下塗り層2a上に上塗り用塗料3を塗布し、下塗り層2a上に上塗り層3aを形成した。上塗り層3aの厚みは、塗布量から換算した場合、100nmである。
【0042】
その後、第3工程として、基材1とともに下塗り層2a及び上塗り層3aを150°Cで60分間加熱した。この間、図2に示すように、水ガラス用硬化剤4を含まない上塗り層3aは、加熱により水ガラス6中の水分が除去されるとともに、下方の下塗り層2a中の水ガラス用硬化剤4の影響によって硬化する。下塗り層2a中の水ガラス用硬化剤4が上塗り層3a内部に突出しているからであると考えられる。また、上塗り層3aは、シリカ微粒子7を含んでいるため、図3に示すように、水ガラス6の水酸基がシリカ微粒子7の水酸基と脱水反応を生じることによっても硬化する。こうして、上塗り層3aは、水ガラス及びシリカ微粒子のみで形成されているため、表面が平滑になる。また、この際、脱アルカリ処理も行わないため、上塗り層3aの表面が荒らされることもない。
【0043】
こうして、図2に示すように、無機皮膜付き製品10としてのレンジフィルタが得られる。このレンジフィルタは、基材1と、基材1上に形成されたガラス質の無機皮膜5bとからなる。無機皮膜5bは、下塗り層2aがガラス質とされた下層2bと、上塗り層3aがガラス質とされた上層3bとからなる。下層2bには水ガラス用硬化剤4が残留されており、上層3bは水ガラス用硬化剤4を有さない。
【0044】
得られたレンジフィルタは、付着した油汚れを水又は少量の中性洗剤のみで容易に除去することができた。
【0045】
この製造方法では、第3工程において150°Cに加熱するだけであり、エネルギーの消費量が琺瑯製品を製造するよりも少ない。また、この製造方法においては、脱アルカリ処理を行わないため、それに伴う洗浄、乾燥等も行う必要がない。さらに、上塗り用塗料3が高価な水ガラス用硬化剤4を含まない点においてもコストダウンが実現されている。
【0046】
したがって、実施例1の無機塗料及び製造方法によれば、光沢のある表面性状を呈し、かつ優れた親水性によって油汚れに対する優れた耐汚染性を発揮するレンジフィルタを安価に製造できることがわかる。
【実施例2】
【0047】
まず、基材1として、樹脂製の換気扇のファン本体を用意した。また、無機塗料として、実施例1と同様に3号ソーダ水ガラスを用いて、表1に示す質量部で混合した下塗り用塗料2及び上塗り用塗料3を用意した。
【0048】
そして、実施例1と同様の第1〜3工程を行なった。但し、基材1にプライマ(大日本塗料製;プラニット#543)を塗布し、その上にシーラー(大橋化学製;シーラーHXM−133)を塗布した後、下塗り用塗料2及び上塗り用塗料3を塗布した。また、第3工程は、加熱を輻射熱によって行い、表面のみが100°Cになるようにして5分間維持した。
【0049】
こうして、無機皮膜付き製品10としてのファンが得られる。このファンも付着した油汚れを水又は少量の中性洗剤のみで容易に除去することができた。他の作用効果は実施例1と同様である。
【実施例3】
【0050】
まず、基材1として、1800mm×900mm×3mmのアルミニウム板1を用意した。また、無機塗料として、実施例1、2と同様、2Kカリウム水ガラスを用い、表1に示す質量部で混合した下塗り用塗料2及び上塗り用塗料3を用意した。
【0051】
そして、実施例1と同様の第1〜3工程を行なった。但し、第3工程の加熱の条件は、180°Cで15分間とした。
【0052】
こうして、無機皮膜付き製品10としてのキッチンバック材が得られる。このキッチンバック材も付着した油を水で容易に除去することができた。特に、このキッチンバック材は油性インキの汚れを水で容易に除去することができた。このキッチンバック材は同一の構成によりホワイトボード等ともされ得る。他の作用効果は実施例1、2と同様である。
【実施例4】
【0053】
まず、基材1として、1200mm×300mm×10mmのセメント板1を用意した。また、実施例1〜3と同様、表1に示す質量部で混合した下塗り用塗料2及び上塗り用塗料3を用意した。但し、下塗り用塗料2には3号ソーダ水ガラスを用い、上塗り用塗料3には2Kカリウム水ガラスを用いた。
【0054】
そして、実施例1と同様の第1〜3工程を行なった。但し、第3工程の加熱の条件は、150°Cで120分間とした。
【0055】
こうして、無機皮膜付き製品10としての建材が得られる。この建材は、付着した油、土砂及び埃を水で容易に除去することができた。他の作用効果は実施例1〜3と同様である。
【0056】
次に、評価1〜3を説明する。以下の評価1〜3では、実施例4と同様の基材1としてセメント板を用いた。
【0057】
(評価1)
評価1においては、実施品1〜3及び比較品1〜5を製造した。まず、図1(a)に示すように、基材1として、100mm×100mm×10mmのセメント板を用意した。また、無機塗料(図1(b)、(c)参照)として、上記実施例1〜4と同様の原料により、実施品1〜3及び比較品1の下塗り用塗料2及び上塗り用塗料3と、比較品2〜5の無機塗料とを調合した。各実施品及び比較品に用いるこれら原料の質量部を表2に示す。各比較品に用いるこれらの原料の質量部を表3に示す。全て水ガラスとしては3号ソーダ水ガラスを用いた。
【0058】
【表2】

【0059】
【表3】

【0060】
そして、実施例1〜4と同様、実施品1〜3及び比較品1を製造した。但し、第3工程の加熱の条件は、135°Cで2時間とした。こうして、図2に示すように、実施品1〜3及び比較品1の無機皮膜付き製品10を得た。
【0061】
また、比較品2〜5を以下のように製造した。まず第1工程として、基材1上に無機塗料を塗布し、基材1上に塗り層を形成する。そして、第2工程として、基材1と塗り層とを135°Cで2時間加熱した。こうして、無機皮膜5bが一層である比較品2〜5の無機皮膜付き製品を得た。
【0062】
これら実施品1〜3及び比較品1〜5に対し、耐水性、密着性、耐候性及び耐汚染性を検討するための試験を行なった。
【0063】
(耐水性試験)
各品を40°Cの温水に100時間浸し、浸水前後の重さを計測することで、その無機皮膜5bの質量減率(wt%)を算出した。また、各品を90°Cの温水に8時間浸し、浸水前後の重さを計測することで、その無機皮膜5bの質量減率(wt%)も算出した。
【0064】
(密着性試験)
各品の無機皮膜5bに1cm四方で10cm角の切れ込みを入れ、その上にガムテープを密着させ、勢いよく引き剥がした後に残留する無機皮膜5bの割合(%)を測定した。
【0065】
(耐候性試験)
各品を屋外に3月曝露し、無機皮膜5bの色及び剥離を目視により確認した。
【0066】
(耐汚染性試験)
各品の無機皮膜5bの表面に水滴を噴きつけて水接触角を測定した。また、常温の水の入った水槽中に各品を浸水させて水槽中の上方で固定し、油の入った水槽外のタンクに繋がるチューブによって各品の下方から、油滴を浮き上がらせた。そして、各品の無機皮膜5bの表面に付着した油滴の水中油接触角を測定した。
【0067】
耐水性、密着性、耐候性及び耐汚染性の結果を表4に示す。表4において、○は変化がなかったことを示し、△はガムテープの面積に対して、0〜3%の面積の無機皮膜5bが剥がれたことを示し、×はガムテープの面積に対して、3〜100%の面積の無機皮膜5bが剥がれたことを示す。
【0068】
【表4】

【0069】
表4より、実施品1は、耐水性、密着性及び耐候性において最も優れていることがわかる。また、各実施品は、高い親水性を有し、水中で油を除去しやすいことがわかる。これにより、各実施品は油汚れに対する耐汚染性においても極めて優れていることがわかる。
【0070】
また、実施品1、3に関して、下塗り用塗料2にトリポリリン酸アルミニウムを含む場合は、トリポリリン酸アルミニウムを含まない場合よりも、耐水性、密着性及び耐候性に極めて優れていることがわかる。また、実施品1、2に関して、下塗り用塗料2に亜鉛華を含む場合は、亜鉛華を含まない場合よりも、耐水性及び耐候性に優れていることがわかる。
【0071】
さらに、実施品1と比較品1とを比較すると、珪石粉末等の骨材を含む無機皮膜5bは、それを含まない無機皮膜5bよりも、耐水性及び耐候性が勝ることがわかる。
【0072】
(評価2)
評価2においては、試験品1〜6を製造した。まず、評価1と同様に、図1(a)に示すように、基材1として、セメント板を用意した。また、無機塗料(図1(b)、(c)参照)として、上記実施例1〜4と同様の原料及び3号ソーダ水ガラスを用い、下塗り用塗料2及び上塗り用塗料3を調合した。各試験品に用いるこれら原料の質量部を表5に示す。
【0073】
【表5】

【0074】
そして、評価1の実施品1〜3と同様、各試験品を製造した。
【0075】
これら各試験品に対し、耐汚染性及び耐水性を検討するための試験を行なった。
【0076】
(耐汚染性試験)
各試験品の表面に油性インキで線を引いた。そして、各試験品の表面に噴霧器で水を噴きつけ、布により、一回でこの表面の全てを拭き取った。
【0077】
(耐水性試験)
各試験品を90°Cの温水に8時間浸し、その後の各試験品の無機皮膜5bの状態を確認した。
【0078】
耐汚染性及び耐水性の結果を表6に示す。表6において、○は各試験前後において差がなかったことを示す。×は無機皮膜5bの表面に粉が現れたため、試験を行なっていないものを示す。
【0079】
【表6】

【0080】
表6より、試験品2〜4は、耐汚染性及び耐水性において優れていることがわかる。逆にいえば、試験品2〜4のような無機塗料であれば、優れた耐汚染性及び耐水性を有した無機皮膜5bを得られることがわかる。
【0081】
特に、試験品1は、上塗り層3a中のアエロジルの含有量が少なすぎるため、下塗り層2a中の水ガラス用硬化剤4の役割を十分に補うことができないことがわかる。
【0082】
また、試験品5、6は、上塗り層3a中のアエロジルの含有量が多すぎるため、上層2b中に水ガラスと反応しないアエロジルが多く存在し、密着性が損なわれてしまっている。
【0083】
したがって、上塗り用塗料3は、水ガラスのSiO2分の質量部:アエロジルの質量部:水の質量部が0.5〜10:1:10〜40であることが好ましいことがわかる。
【0084】
(評価3)
評価3においては、試験品7〜61を製造した。まず、評価1と同様に、図1(a)に示すように、基材1として、セメント板1を用意した。また、無機塗料(図1(b)、(c)参照)として、上記実施例1〜4と同様の原料により、下塗り用塗料2及び上塗り用塗料3を調合した。但し、水ガラス用硬化剤4として、トリポリリン酸アルミニウム、リン酸アルミニウム、メタリン酸アルミニウム、オルソリン酸アルミニウム、第一リン酸アルミニウム、第二リン酸アルミニウム、リン酸ジルコニウム、リン酸マグネシウム、リン酸亜鉛、リン酸鉄、リン酸チタニウム、リン酸硼素、亜鉛華(酸化亜鉛)、活性亜鉛華、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、金属アルミニウム粉末、カオリナイト、スポジュメン粉末、珪弗化カリウム、珪弗化ナトリウム、珪弗化カルシウム、珪弗化鉛、珪弗化銅、珪弗化亜鉛、珪酸アルミニウム、珪酸カルシウム、珪酸二石灰、珪酸マグネシウム、水酸化アルミ二ウム、塩化アルミニウム、フェロシリコン、マンガンシリコン、シリコンナイトライト、シリコンカーバイト、シリコンボライト、シリコンホスフェート、第一リン酸カリウム、第二リン酸カリウム、ゼオライト、Na人工ゼオライト、Fe人工ゼオライト、ベントナイト(雲母)、セピオライト、鹿沼土、珪藻土、アロフェン、メタカオリン、硼酸ジルコニウム、硼酸ナトリウム、硼酸カリウム、硼酸珪素、硼酸カルシウム、焼石膏及びフリットを用いた。
【0085】
各試験品に用いるこれら原料の質量部を表7に示す。各試験品における各水ガラス用硬化剤4を表8及び表9に示す。
【0086】
【表7】

【0087】
【表8】

【0088】
【表9】

【0089】
そして、評価1の実施品1〜3と同様、各試験品を製造した。その後、これら各試験品に対し、耐汚染性、耐水性及び密着性を検討するための試験を行い、併せて硬度を計測した。
【0090】
(耐汚染性試験)
評価1と同様、各試験品の無機皮膜5bの表面に水滴を噴きつけて水接触角を測定した。また、評価2と同様、各試験品の無機皮膜5bの表面に油性インキで線を引き、水を噴きつけてこれを拭き取った。
【0091】
(耐水性試験)
各試験品を40°Cの温水に100時間浸し、その後の各試験品の無機皮膜5bの状態を確認した。また、各試験品を90°Cの温水に8時間浸し、その後の各試験品の無機皮膜5bの状態を確認した。
【0092】
(密着性試験)
評価1と同様、各試験品の無機皮膜5bに切れ込みを入れ、その上にガムテープを密着させ、勢いよく引き剥がした後に残留する無機皮膜5bの割合(%)を測定した。
【0093】
(硬度試験)
各試験品の無機皮膜5bに硬度がB、HB又はH〜9Hである鉛筆の芯によって線を引き、無機皮膜5bに傷を付けた芯の最低硬度を確認した。
【0094】
耐汚染性、耐水性、密着性及び硬度の結果も表8及び表9に示す。表8及び表9において、耐汚染性試験について、○は油性インキの線が完全に除去できたことを示し、×は油性インキの線が残っていることを示す。また、耐水性試験について、○は変化がなかったことを示し、△は無機皮膜5bが変色したことを示し、×は無機皮膜5bが剥離したことを示す。
【0095】
表8及び表9より、試験品7〜61は、耐汚染性及び硬度において優れていることがわかる。特に、リン酸アルミニウム系の水ガラス用硬化剤4は、優れた耐水性及び密着性を向き皮膜5bに付与できることがわかる。特に、水ガラス用硬化剤4をトリポリリン酸アルミニウム、リン酸アルミニウム、メタリン酸アルミニウム、オルソリン酸アルミニウム、リン酸ジルコニウム、リン酸亜鉛、酸化マグネシウム、珪弗化カリウム及び珪弗化カルシウムとしたものが極めて好ましい。
【0096】
以上において、本発明を実施例1〜4及び評価1〜3に即して説明したが、本発明は実施例1〜4等に制限されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【0097】
本発明は、レンジフィルタ、レンジフード、換気扇のファン、キッチンバック、ホワイトボード、建材等に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【0098】
【図1】実施例1〜4及び評価1〜3に係り、図(a)は基板の断面図、図(b)は第1工程における基板及び下塗り用塗料の断面図、図(c)は第2工程における基板、下塗り層、及び上塗り用塗料又は上塗り層の断面図である。
【図2】実施例1〜4及び評価1〜3に係り、無機皮膜付き製品の略式断面図である。
【図3】実施例1〜4及び評価1〜3に係り、水ガラスとシリカ微粒子との模式図である。
【符号の説明】
【0099】
5b…無機皮膜
10…無機皮膜付き製品
1…基材
6…水ガラス
4…水ガラス用硬化剤
2…下塗り用塗料
2a…下塗り層
7…シリカ微粒子
3…上塗り用塗料
3a…上塗り層
2b…下層
3b…上層

【特許請求の範囲】
【請求項1】
水ガラスと水ガラス用硬化剤と骨材とを含む下塗り用塗料と、
水ガラスとシリカ微粒子とを含み、水ガラス用硬化剤を含まない上塗り用塗料とからなることを特徴とする無機塗料。
【請求項2】
前記シリカ微粒子は平均粒径が1μm以下であることを特徴とする請求項1記載の無機塗料。
【請求項3】
前記水ガラス用硬化剤の少なくとも一部はトリポリリン酸アルミニウムであることを特徴とする請求項1又は2記載の無機塗料。
【請求項4】
前記下塗り用塗料は無機顔料を含むことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載の無機塗料。
【請求項5】
前記上塗り用塗料は、前記水ガラスのSiO2分の質量部:シリカ微粒子の質量部:水の質量部が0.5〜10:1:10〜40であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項記載の無機塗料。
【請求項6】
基材上に水ガラスと水ガラス用硬化剤と骨材とを含む下塗り用塗料を塗布し、該基材上に下塗り層を形成する第1工程と、
該下塗り層上に水ガラスとシリカ微粒子とを含み、水ガラス用硬化剤を含まない上塗り用塗料を塗布し、該下塗り層上に上塗り層を形成する第2工程と、
該下塗り層及び該上塗り層を常温以上、400°C以下の温度で加熱し、脱アルカリ処理を行わないで無機皮膜付き製品を得る第3工程とからなることを特徴とする無機皮膜付き製品の製造方法。
【請求項7】
前記上塗り用塗料は、前記水ガラスのSiO2分の質量部:シリカ微粒子の質量部:水の質量部が0.5〜10:1:10〜40であり、
前記上塗り層は厚みが2〜5000nmであることを特徴とする請求項6記載の無機皮膜付き製品の製造方法。
【請求項8】
前記第3工程は100°C以上の温度に加熱することを特徴とする請求項6又は7記載の無機皮膜付き製品の製造方法。
【請求項9】
前記第1工程及び前記第2工程において、前記基材を40〜150°Cに予熱して塗布することを特徴とする請求項6乃至8のいずれか1項記載の無機皮膜付き製品の製造方法。
【請求項10】
基材と、該基材上に形成された無機皮膜とからなる無機皮膜付き製品において、
前記無機皮膜は、前記基材上に形成され、水ガラス用硬化剤が残留された状態で、骨材と硬化された水ガラスとを含む下層と、
該下層上に形成され、水ガラス用硬化剤を有さない状態で、硬化された水ガラスを含む上層とからなることを特徴とする無機皮膜付き製品。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2006−152221(P2006−152221A)
【公開日】平成18年6月15日(2006.6.15)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2004−348979(P2004−348979)
【出願日】平成16年12月1日(2004.12.1)
【出願人】(000000479)株式会社INAX (1,429)
【Fターム(参考)】