JPH0325515B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、アルミニウム反射鏡等の金属板の表
面にアルカリ金属ケイ酸塩溶液を用いて形成する
保護被膜の製造方法に関し、特に、耐食性に秀れ
ているばかりでなく保護被膜の表面に水分や塵埃
等が付着しにくく、仮に付着しても容易にふきと
ることができるばかりでなく、耐摩耗性や耐スク
ラツチ性も秀れている等の特長を備えた保護被膜
の製造方法に関する。 アルミニウム反射鏡等の金属板の表面にアルカ
リ金属ケイ酸塩溶液を用いて保護被膜を形成する
方法は既に公知であり、例えば特公昭56−30521
号公報等に詳細に記載されている。かかる方法に
より製造された保護被膜は、一般的にガラス状の
密着した透明な被膜であつて、化学的にも安定し
ており、従来の陽極酸化被膜などに比べて化学物
質や汚染物質による浸食に対して極めて大きな耐
性を有するという特長を有する。ところが、この
ような方法によつて製造された被膜の厚みは、通
常１〜2μ程度と極めて薄いため、耐摩耗性や耐
スクラツチ性に劣るという弱点があつた。このよ
うな弱点をカバーするために、例えば特許昭57−
43634号公報に記載されているような製造方法が
提案された。即ち、金属板の表面にアルカリ金属
ケイ酸塩溶液を塗布し乾燥させ高温で焼き付けて
第一の保護被膜を形成し、該被膜を酸処理して被
膜中のアリカリ金属イオンを抽出除去した後、同
じ工程を再度繰り返すことにより前記第一の保護
被膜の上に第二の保護被膜を強固に形成する方法
である。これにより被膜の耐摩耗性や耐スクラツ
チ性も改善され、アルカリ金属ケイ酸塩被膜の特
長を大いに生かすことができるようになつた。 ところが、上記のような方法により製造した保
護被膜を有する物体も、これを長年使用している
と、従来の陽極酸化被膜に比べれば著しく少ない
とはいうものの、徐々に腐食する現象があらわ
れ、特に水と塵埃や汚染物質が付着しやすい場所
で使用した場合にこの傾向が著しいことがわかつ
た。その原因を徹底的に追求した結果、腐食が生
ずるのは、主として保護被膜の表面に存在する欠
陥部分と、被膜表面が親水性であることに起因す
ることが判明した。即ち、保護被膜の表面はこれ
を微視的に見ると、製造条件や製造環境に起因す
ると考えられる「ピンホール」と称する小孔や
「クラツク」と称する微小亀裂等の欠陥が部分的
に存在している。一方、従来のアルカリ金属ケイ
酸塩被膜は、高温で焼き付けた後、「曇り」が発
生するのを防止するため酸で処理して被膜中のア
ルカリ金属イオンを抽出除去することに起因して
表面層に親水性の水酸基〔−OH〕が存在してお
り、全体として親水性の強い被膜となつている。
従つて、保護被膜の表面に水が付着すると被膜全
体が広く水で覆われることとなり、先に述べた被
膜の欠陥部分も水の侵入を受け、しかも親水性の
ために水が流れ落ちにくい状態となる。かかる状
態において水とともに塵埃や汚染物質が付着する
と化学反応が起り、被膜の欠陥部分から腐食が発
生し、孔食へと発展する。この孔食部から生成し
たアルミニウム水酸化物等は親水性の被膜に強固
に付着し、ふきとつても容易にとれず、腐食をま
すます進行させるのみならず金属板の表面外観を
著しく汚損させる。 このような問題を解決するためには、腐食の原
因となる水が付着しにくいように保護被膜の表面
に更に撥水性の被膜を形成するか、又は保護被膜
の膜厚を極めて厚くすることによりピンホールや
クラツクを通して水が基板と接触するのを防ぐこ
とが考えられる。前者の具体的手段としては、完
成した保護被膜の表面にシリコーンオイルやワニ
スを塗布する方法がある。ところが、かかる方法
によると、撥水性の被膜の密着性が悪く、耐久性
も低いうえ、光線透過率も低いので、反射鏡等に
適用した場合に反射率が低下するという大きな欠
点がある。又、前記後者の具体的手段としては、
同種の保護被膜を３回〜５回程度重ねて塗る方法
があるが、この方法によると、被膜の曇りによる
反射率の低下や熱的衝撃による被膜のひび割れが
発生しやすいという欠点がある。 本発明は、以上の点に鑑みてなされたもので、
従来のアルカリ金属ケイ酸塩被膜に比べて大きな
撥水性を有し、腐食される度合が極めて少なく、
腐食生成物が付着しても容易にふきとることがで
きるばかりでなく、耐摩耗性や耐スクラツチ性に
おいても優れている保護被膜の製造方法を提供す
ることを目的とする。 発明者（等）は先に述べたような腐食の問題を
根本的に解決するために種々実験検討を加えた結
果、アルカリ金属ケイ酸塩溶液中に水溶性シリコ
ーン、殊にアルカリメチルシリコネートを混合し
たものを使用して一定の処理を施すことにより耐
食性を大巾に向上しうることを確認した。即ち、
アルカリ金属ケイ酸塩とアルカリメチルシリコネ
ートの混合溶液を金属板に塗布し、乾燥させ、高
温で焼き付けた後に酸処理及び水洗いをすること
により、表面が撥水性に富んでおり、従つて水や
塵埃等がが付着しにくく、仮に付着しても水で容
易にふきとることができる保護被膜を得ることが
できた。なお、上記のアルカリメチルシリコネー
トとしては、例えば東レシリコン株式会社から
「ドライシールＥ」なる商品名で市販されている
ものを使用すればよい。 上記のような保護被膜は、先に述べたような、
溶液の塗布、乾燥、焼付、酸処理という一連の工
程をただ一回だけ行うことにより形成したもので
あつても、アルカリメチルシリコネートを添加し
ないアルカリ金属ケイ酸塩溶液を用いて形成した
保護被膜に比べると秀れた耐食性を有するが、被
膜の厚みは１〜2μ程度であるため、耐摩耗性及
び耐スクラツチ性の点においては必ずしも満足で
きるものではない。この問題を解決するために
は、従来方法と同様、上記工程を最低二回繰り返
せばよいが、それを実施してみたところ、第一回
目の工程で形成された被膜が撥水性であるため、
第二回目の工程で前記被膜のうえに溶液が全く付
着しないという新たな問題が生じた。発明者
（等）は、アルカリメチルシリコネートを添加し
ない従来の保護被膜が親水性であるという点に着
目して、第一回目の工程ではアルカリメチルシリ
コネートを添加しない溶液を用いて保護被膜を形
成し、第２回目の工程でアルカリメチルシリコネ
ートを添加した溶液を用いて保護被膜を形成した
ところ、極めて満足できる結果を得ることができ
た。 以下、本発明に係る保護被膜の製造方法を工程
に基づいて説明する。 先ず、アルカリ金属ケイ酸塩溶液の原液を用意
し、これを水で薄めて浸漬用溶液とする。実験に
用いたアルカリ金属ケイ酸塩溶液はカリウムケイ
酸塩溶液で、その原液は重量％においておおむね
次のような組成を有する。 カリウム酸化物 K₂O 8.3％ シリカ SiO₂ 20.8％ 水 70.9％ また希釈用の水との混合比は次のとおりであ
る。 カリウムケイ酸塩溶液原液 26％ 水 74％ 上記のような溶液を用意したらその中にアルミ
ニウム反射鏡等の金属板をデイプし、その表面に
溶液を十分に付着させた後、金属板を引き上げて
これを乾燥室で約32℃の温度で10分間乾燥させ
る。 次に、上記金属板を加熱炉に入れて250〜320℃
の温度で10分間加熱して被膜中の水分をほぼ完全
に取り除き被膜を硬化させる。 次いで、加熱を終えた金属板を取り出して、約
70℃の３％硝酸液に３分間浸漬して酸処理を施
す。この酸処理によつて曇りの原因となる被膜中
のアルカリ金属イオンが抽出除去される。 酸処理を終えたら、次に被膜表面を水洗いし乾
燥させて第一回目の工程を終了する。なお、この
工程は必要に応じて複数回繰り返してもよい。 次に、第二回目の工程に移るわけであるが、今
度は、アルカリ金属ケイ酸塩溶液原液に所定量の
水とアルカリメチルシリコネートを加えた溶液を
用意する。 実験に用いたアルカリメチルシリコネートはナ
トリウムメチルシリコネートで、これは先にも述
べたように、「ドライシールＥ」なる商品名で市
販されているものである。その一般的特性は次の
とおりである。 外 観 淡黄色透明 比重（25℃） 1.26〜1.27 固形分（％） 30 PH 13 また、カリウムケイ酸塩溶液の原液と水とナト
リウムシリコネートの混合比は容量％において次
のとおりである。 カリウムケイ酸塩溶液原液 26％ 水 73％ ナトリウムメチルシリコネート １％ この場合、ナトリウムメチルシリコネートの混
合比は、0.5〜10重量％の範囲内であれば適宜選
択することができる。もし、この下限値より少な
いと十分な撥水性をうることができなくなり、逆
に上限値より多いと被膜の透明度が低下する。 また、本発明で注意しなければならないのは、
上記混合液のPHを10以上に維持しなければならな
いことである。これは、PHが10未満、特に８〜９
以下になると、アルカリ金属ケイ酸塩溶液が重合
又は縮合反応を起し、これによつて生じた遊離ケ
イ酸の沈殿及びゲル化によつて溶液が不透明とな
り、被膜を構成できなくなるからである。 上記のような混合液を用意したら、これに第一
回目の工程を終えた金属板をデイプしてその表面
に溶液を付着させる。この後は第一回目の工程と
同じ条件で、乾燥、焼付及び酸処理を行ない、水
洗に並に乾燥をして第二回目の工程を終了する。
先にも述べたように、アルカリ金属ケイ酸塩溶液
のみを用いて形成した被膜中から酸処理によつて
アルカリ金属イオンを抽出除去すると被膜表面は
強い親水性となるにもかかわらず、アルカリメチ
ルシリコネートを添加した混合溶液を用いて形成
した被膜中からアルカリ金属イオンを抽出除去し
ても何ら悪影響が見られないばかりでなく、被膜
表面は強い撥水性を示す。これは被膜表面に撥水
性をもたらすメチル基をもつたメチルシリコネー
トが存在するためであると考えられる。そして、
この撥水性のために金属板の表面には腐食の原因
となる水や塵埃などがたまりにくくなる。のみな
らず、メチルシリコネートのメチル基は不活性
で、腐食生成物たるアルミニウムの水酸化物に対
して非粘着性であるため、保護被膜の表面には腐
食生成物が付着しにくく、仮に付着しても水など
で容易にふきとることができるのである。また、
親水性の被膜の水酸基〔−OH〕は、金属板との
密着性を良くし、さらに撥水性の被膜との密着性
をもよくするプライマー効果を有するので被膜全
体の機械的強度が高まるという大きな利点もあ
る。 なお、アルカリ金属ケイ酸塩溶液とアルカリメ
チルシリコネートの混合溶液を用いて保護被膜を
形成した場合、前記のごとき酸処理によつて被膜
中のアルカリ金属を抽出除去しないと、短期間の
うちに被膜に曇りが発生することは勿論、被膜中
の残留アルカリ金属イオンと水分とが化合して水
酸化カリウムや水酸化ナトリウム等の腐食性溶液
となり、これが被膜中のシロキサン結合を破壊
し、撥水性をもたらすメチル基をも侵す原因とな
る。 最後に、本発明の効果を実験データによつて示
す。 実験は、アルカリメチルシリコネートを添加し
ないアルカリ金属ケイ酸塩溶液を用いて、これを
アルミニウム反射鏡の表面に塗布し、乾燥させ、
焼き付けた後、酸処理及び水洗いする工程をただ
一回だけ行うことによつて形成した保護被膜（試
料１）と、アルカリメチルシリコネートを添加し
た溶液を用いて上記工程を一回だけ行つて形成し
た保護被膜（試料２）と、アルカリメチルシリコ
ネートを添加しない溶液のみを用いて前記工程を
二回繰り返すことにより得られた保護被膜（試料
３）と、第一回目の工程ではアルカリメチルシリ
コネートを添加しない溶液を用い、第二回目の工
程ではそれを添加した溶液を用いた本発明に係る
保護被膜（試料４）とを、それぞれキヤス耐食試
験（JIS H8681）により試験し、レイテイングナ
ンバー（R.N.）による耐食度、孔食の程度、試
験後の外観、腐食部分の水のふきとり性、及び反
射鏡の反射率について調べてみた。また、耐摩耗
性、耐スクラツチ性及び耐沸酸性についてもそれ
ぞれ試験をしてみた。耐摩耗性試験は、試料を
45゜の角度で設置しその上に230mm上方より定量の
砂を落下させた後、表面をプローブで電流の導通
度をあたつた。耐スクラツプ性は約３Kgの荷重の
表面にガーゼをあて、その部分で試料の表面をこ
すつて表面状態を目視判定した。さらに耐沸酸試
験は１％沸酸溶液を試料の表面に滴下し規定時間
放置して侵食されるまでの時間をはかつた。これ
らの試験の結果を第１表に示す。これらの結果か
ら本発明に係る製造方法により製造した保護被膜
は、耐食性、耐摩耗性、耐スクラチ性の何れにお
いても、従来の保護被膜より秀れていることは容
易に判断できるであろう。

【表】

【表】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 金属板の表面にアルカリ金属ケイ酸塩溶液を
   塗布し乾燥させ高温で焼き付けて親水性の保護被
   膜を形成した後、該保護被膜の表面にアルカリ金
   属ケイ酸塩溶液とアルカリメチルシリコネートの
   混合溶液を塗布し乾燥させ高温で焼き付けてから
   酸処理することにより撥水性の保護被膜を形成す
   ることを特徴とする保護被膜の製造方法。 ２ アルカリ金属ケイ酸塩溶液がカリウムケイ酸
   塩溶液又はナトリウムケイ酸塩溶液もしくはこれ
   らの混合溶液であり、アルカリメチルシリコネー
   トがナトリウムメチルシリコネート又はカリウム
   メチルシリコネートもしくはこれらの混合体であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   保護被膜の製造方法。 ３ アルカリ金属ケイ酸塩溶液を塗布し乾燥させ
   高温で焼き付けた段階と、アルカリ金属ケイ酸塩
   溶液とアルカリメチルシリコネートの混合溶液を
   塗布し乾燥させ高温で焼き付けた段階とに分けて
   酸処理を施すことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の保護被膜の製造方法。