JPH0534429B2 - - 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上
にアルカリ金属ケイ酸塩溶液によつて形成する保
護被膜の製造方法の改良に関し、特に保護被膜の
表面に汚れや水分が付着しにくく、仮に付着して
も容易に拭き取れるように撥水性を持たせること
ができる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上にアルカリ金
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、一般に、硬く、ガラス状
であり、密着した透明な被膜であつて、しかも化
学的にも非常に安定であつて、化学物質及び汚染
物質による浸食に極めて大きな耐性を有するとい
う大きなメリツトがある。 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
と腐食する現象があらわれ、特に水と塵埃とが付
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。このような現象が起こるのは
次のような理由によるものと考えられる。即ち、
保護被膜の表面はこれを微視的に見ると、基板上
の凹凸によつて生じる「ピンホール」と称する小
孔や、基板表面に付着している異物に起因する
「クラツク」の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
酸塩被膜の表面は下記のような理由によつて親水
性となつている。即ち、アルカリ金属ケイ酸塩の
分子は末端は化学式で書くと、

【式】（但しＭはカリウム、ナトリ ウム等のアルカリ金属）で表わされる。これを被
膜にして高温で焼付けて硬化させると水分がなく
なり全体的には、

【式】で表わされ るシロキサン結合が生じ三次元構造となり硬い被
膜となる。しかし、分子の末端は

【式】のままで、この中のアルカリ金 属Ｍが空気中の炭酸ガスと反応して曇りを生ずる
原因となる。そこで、被膜を硝酸等の酸で処理し
て被膜中のアルカリ金属を抽出してやると分子の
末端、つまり表面層が

【式】とイオン交 換され、親水基〔−OH〕が外側を向くようにな
り、全体として親水性の被膜となるわけである。
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になり、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、水とともに塵埃やガスが付着すると
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
アルミニウム等の水酸化物は親水性の被膜に強固
に付着し、拭き取つても容易にとれず、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被膜の表面に撥
水性の保護被膜を塗るか、又は、ピンホールやク
ラツクが生じる部分の膜厚を厚くすることにより
水と基板との接触を防ぐことが考えられる。前者
の一般的手段としては、完全した保護被膜の表面
に撥水性の樹脂、例えば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、撥水膜の密着性が劣り、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、前記後者の一般的手段としては、同種の
保護被膜を３回乃至５回程度コートする方法があ
るが、この方法によると、被膜の曇りなよる反射
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拭きとることがで
きる、優れた特性を有する保護被膜の製造方法を
提供することを目的とする。 かかる目的を達成するために、発明者等は種々
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、所期の目的を達成しうること
を確認した。上記のアルカリメチルシリコネート
は、例えば東レシリコン株式会社より「ドライシ
ールＥ」なる商品名で販売されており、コンクリ
ートの表面に塗布して凍害によるクラツクを防止
したり、スターチ、水ガラス等に添加して壁材や
断熱材などに撥水性を持たせる目的で使用され
る。アルカリ金属ケイ酸塩溶液も一種の水ガラス
ではあるが、これにより本発明のごとき歩保護被
膜を製造するためには、溶液のPHを適宜選択する
必要があるだけでなく、後述のごとき酸処理を必
要とし、ただ単にアルカリメチルシリコネートを
添加すればよいわけではない。また、本発明にお
いて、アルカリメチルシリコネートを添加剤とし
て選択したのは、水溶解する、PHが高くて安
心である、アルカリ金属ケイ酸塩溶液に添加し
ても安定である、金属板等に塗布した場合良好
な透明度が得られる、等の理由からである。 以下、本発明に係る保護被膜の製造方法を工程
に従つて説明する。 先ず、アルカリ金属ケイ酸塩溶液の原液を用意
し、これに所定量の水とアルカリメチルシリコネ
ートを添加する。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、アルカリメチルシリコネートとしては、
ナトリウムメチルシリコネートを使用した。これ
は先に述べたように、例えば「ドライシールＥ」
なる商品名で一般に市販されており、次のような
一般的特性を有する。 外 観 淡黄色透明 比重（25℃） 1.26〜1.27 固形分（％） 30 PH 13 カリウムケイ酸塩溶液の原液と水とナトリウム
メチル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
値より多いと透明度が低下するので、反射鏡の保
護被膜等を形成するうえで適当でなくなる。 また、本発明において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
合又は縮合反応を引き起し、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ためである。 上記のような混合液を用意したら、次に、混合
液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。これにより水が気散して、アルカ
リ金属ケイ酸塩がアルカリメチルシリコネートと
共に凝集し被膜を形成しはじめる。そこで、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脱水し
かつ被膜を硬化させる。この加熱によつて前記ア
ルカリ金属ケイ酸塩とアルカリメチルキリコネー
トの凝集体中で縮合反応がおこり、強いシロキサ
ン結合〔Si−Ｏ−Si〕が生じて水に溶けにくい強
固な被膜が形成される。 次に、加熱を終えた金属板を取り出して、約70
℃の温度を有する３％硝酸溶液に３分間浸漬して
酸処理を施した後、水洗いをする。この酸処理及
び水洗いによつて被膜中に存在するアルカリ金属
イオン、即ち実施例においてはカリウムイオン及
びナトリウムイオンが抽出除去されることとな
る。本発明において重要なのは、従来の一般的な
使用方法のように、ただ単にアルカリメチルシリ
コネートを添加するだけではなく、アルカリ金属
ケイ酸塩被膜中からアルカリ金属イオンを抽出除
去する工程を利用して、アルカリメチルシリコネ
ート中に存在するアルカリ分をも同時に抽出除去
する点である。そして、前記のように、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だけでなく、被膜
表面は強い撥水性となるという、想像以上に良好
な結果が得られた。このように、本発明によつて
製造した保護被膜が強い撥水性を示すのは、保護
被膜の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。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等に対して非粘着
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、仮に付着しても水等で容易に拭き
取ることができる。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ても、前記のごとき酸処
理を施さない場合には、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
膜におけるシロキサン結合や撥水性をもたらすメ
チル基をも侵す原因となる。 本発明に係る保護被膜の製造方法は製造工程の
点から見れば従来のアルカリ金属ケイ酸塩溶液を
用いた保護被膜と殆んど同じであり何ら付加的な
工程を要しない。即ち、溶液に対する金属板の
浸漬、乾燥、高温加熱、酸処理及び水洗い
という一連の工程により保護被膜を形成するもの
であり、従来の製造設備をそのまま流用できると
いうメリツトがある。そのうえ、本発明によつて
製造した保護被膜は従来の保護被膜に比べて極め
て優れた特性を有することは先に触れたとおりで
あり、又、後述する実験結果によつても裏づける
ことができる。 なお、前記一連の工程を１回だけ行うことによ
り形成した保護被膜の厚みは、通常１〜2u程度
であり、機械的強度の点で必ずしも満足できるも
のではない。そこで、被膜の機械的強度を増すた
めには、前記混合溶液に更にコロイダルシリカを
添加して被膜の付着性及び強度を改善するか、又
は、前記一連の工程を２回以上繰り返して被膜を
多層にすることが考えられる。ただし、後者の場
合、金属板の表面に形成される第一層目の保護被
膜が撥水性であると、第二層目の保護被膜を形成
するためのアルカリ金属ケイ酸塩溶液が殆んど付
着しないという問題が生じる。このような問題を
解決するためには、例えば第一層目の保護被膜は
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親水性の被膜とし、
第二層目の保護被膜はアルカリメチルシリコネー
トを添加して撥水性の被膜とすればよい。また、
本発明において、カリウムケイ酸塩溶液に代えて
ナトリウムケイ酸塩溶液又はこれとカリウムケイ
酸塩溶液との混合液を用いることも可能であり、
ナトリウムメチルシリコネートに代えてカリウム
メチルシリコネート又はこれとナトリウムメチル
シリコネートとの混合体を用いることもできる。 最後に、本発明の効果を実験データに基づいて
説明する。 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、乾燥し、焼
き付けた後処理及び水洗いする工程を一回だけ施
すことにより形成した保護被膜（試料１）と、上
記工程を二回繰り返すことにより形成した保護被
膜（試料２）と、アルカリメチルシリコネートを
添加したアルカリ金属ケイ酸塩溶液を用いて前記
工程を一回だけ施すことに形成した本発明に係る
保護被膜（試料３）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
鏡の反射列率について調べてみた。 その結果を第１表に示す。

【表】 第１表から明らかなように、本発明により製造
した保護被膜を備えた反射鏡（試料３）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製造した保護被膜を備え
たもの（試料１）に比較すると耐食性のうえで格
段に優れており、また従来工程を２回繰り返して
得られた保護被膜を備えたもの（試料２）に比較
してみても優れている。特に、孔食の程度は従来
方法により得られたものに比べて小さく、又試験
後の外観もきれいである。なお、試料３の反射率
が試料１、２に比べて殆んどそん色ないことは表
に示すとおりである。このように、本発明に係る
保護被膜の製造方法は、ただ１回の製造工程で、
同じ工程を２度繰り返す従来方法を用いた場合よ
り優れた性能を有する保護被膜を得ることがで
き、生産性のうえにおいても大きなメリツトがあ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ アルカリ金属ケイ酸塩及びアルカリメチルシ
   リコネートを含有し、PHを10以上に調節した溶液
   を、物品の表面に施与する工程、前記物品の表面
   に付着した溶液を乾燥及び加熱して、前記物品の
   固形表面に被膜を形成する工程、及び 前記物品の表面の被膜に含有されるアルカリ金
   属イオンを除去するための酸処理する工程からな
   ることを特徴とする保護被膜の製造方法。 ２ 前記アルカリ金属ケイ酸塩がカリウムケイ酸
   塩であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載の保護被膜の製造方法。 ３ 前記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及びカリウムメチルシリ
   コネートの一方、或は両方を含むことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載の保護被膜の製造
   方法。 ４ 前記溶液が更にコロダイルシリカを含有する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   保護被膜の製造方法。