JPH0674517B2 - アルミニウム材の木目模様形成処理法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アルミニウム又はアル
ミニウム合金の板材及び押出形材など（以下単にアルミ
ニウム材という）の木目模様形成処理法に関し、特にア
ルミニウム材の表面に電気化学的手段によって木目模様
の着色皮膜を形成する場合において、該着色皮膜の皮膜
性状のより一層の向上を図ろうとするものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、サッシ、室内建具、室内ドア、玄
関引戸、玄関ドア、門扉、フェンス、バルコニー、カー
ゲート、階段手摺及び玄関柱などの建具、建材さらには
家具等の分野において、表面皮膜を種々の方法で黄色や
茶褐色に着色し、木材に似た感じを持たせたアルミニウ
ム材が、広範に利用されるようになった。しかしなが
ら、従来の木材調着色アルミニウム材は、その表面が一
様に着色されていたため、遠目の場合はともかく、近く
で見た場合には、木材の感触とは程遠い感触のものしか
得られなかった。

【０００３】そこで、アルミニウム材の表面に木目模様
などの模様付けを行うことについて種々研究が進めら
れ、これまでにも以下に述べるような数多くの提案がな
されている。 （Ａ）転圧ロール又はプレス成形型を使用してアルミニ
ウム材の表面に所定の刻線を圧刻する方法。 （Ｂ）写真製版の手法によりアルミニウム材の表面を薬
品でエッチングして原画を蝕刻する方法。 （Ｃ）アルミニウム材の表面を適当な保護材料で部分的
にマスキングして塗料の吹付け及び焼付け、あるいは化
学的な染色処理又は酸化皮膜の着色処理を行う方法。 （Ｄ）スクリーン印刷又は転写印刷などの手段によって
塗料その他の着色料をアルミニウム材の表面に印刷する
方法。 （Ｅ）木目模様を印刷してある模様紙又は模様フイルム
をアルミニウム材の表面に貼着する方法。

【０００４】しかしながら、（Ａ）のエンボス法は、一
対のダイス又は成形型でアルミニウム材を強く挟圧する
方法であるため、平板状のアルミニウム材にしか適用で
きないことは勿論、ダイスや成形型の製作に高額の経費
を要する難点があり、また、（Ｂ）の蝕刻法、（Ｃ）の
マスキング法及び（Ｄ）の印刷法は、マスキング加工及
び木目模様の製版に手間がかかるだけでなく、その後の
二次処理が非常に煩雑で、しかも模様形成皮膜の耐久性
にも問題があり、さらに（Ｅ）の模様紙貼着法をも含め
てこれらの各方法は、すべて特殊な機械設備が必要であ
るため、加工経費が非常に高くつき、しかも複雑な形状
を持つ建築材料や建具材料としてのアルミニウム押出形
材などには使用できないという問題があった。

【０００５】上記の問題を解決するものとして、出願人
会社は先に、通常の電気化学的処理を行うアルミニウム
材の表面処理ライン（脱脂−エッチング−デスマット−
陽極酸化処理−着色−封孔−塗装−乾燥）に組み込みが
可能で、しかも従来法とは全く異なる原理に基づいた電
気化学的処理によるアルミニウム材の木目模様形成処理
法を開発し（たとえば特公昭54-39224号、同55−9959号
及び同62-15640号各公報）、この処理法により、天然木
材の木目同様の自然さで、鮮明かつ耐食性に富む木目模
様をもつアルミニウム材を高生産性の下に得ることがで
きるようになった。

【０００６】しかしながら上記のような処理方法におい
て、長尺アルミニウム材を大型のアルミニウム表面処理
ラインで処理する場合、とくに複数本のアルミニウム材
を電解枠一枠に枠吊りした場合に、アルミニウム材相互
間で木目模様が不均一になったり、一本のアルミニウム
材内でも部位によっては模様が異なり不揃いとなること
が、時々見受けられた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】今日のような市場の情
勢から多品種小ロット生産の傾向が強まる中では、均一
で揃った木目模様の形成を安定して実現することが急務
とされる。本発明は、上記の要請に有利に応えるもの
で、多品種小ロット生産においても均一な木目模様を安
定して得ることができるアルミニウム材の木目模様形成
処理法を提案することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、アル
ミニウム材を、酸又はアルカリの水溶液を電解浴とし
て、交流又はこれと同等の効果をもつ電源波形により電
解処理し、該電解処理中に発生する水素ガスの気泡をア
ルミニウム材の表面に沿って上昇させることによって木
目模様を形成する方法において、電解開始時における浴
電圧を、最終到達浴電圧に至るまで10〜40 V／分の速度
で徐々に上昇させることからなるアルミニウム材の木目
模様形成処理法である。

【０００９】本発明において、木目模様形成のための電
解浴としては、前掲特公昭54-39224号公報等に開示され
た公知の浴いずれもが適合する。一例を示すと、硫酸、
りん酸、クロム酸、スルファミン酸、ほう酸、タングス
テン酸、亜セレン酸、りんモリブデン酸、ギ酸、酢酸、
プロピオン酸、ブタン酸、しゅう酸、こはく酸、アジピ
ン酸、マレイン酸、マロン酸、乳酸、りんご酸、くえん
酸、フタル酸、酒石酸、ベンゾールスルホン酸、フェノ
ールスルホン酸、スルホサリチル酸、クレゾールスルホ
ン酸及びチモールスルホン酸よりなる群から選ばれた一
種以上の酸の稀薄な水溶液、又はこの水溶液に、水酸化
ナトリウム、メタけい酸ナトリウム、りん酸三ナトリウ
ム、炭酸水素ナトリウム、メタほう酸ナトリウム、硫酸
ナトリウム、炭酸ナトリウム、ほう砂及び硫酸水素ナト
リウムもしくは上記各酸のアンモニウム塩、カルシウム
塩、バリウム塩、リチウム塩及びカリウム塩よりなる群
から選ばれたアルカリ性電解質いずれか一種を加えた水
溶液などである。

【００１０】また電解電流としては、交流又はこれと同
様の電源波形により水素ガスの発生を伴うような電流を
用いることが肝要である。ここに交流と同様の電源波形
をもつものとしては、パルスや不完全整流などが挙げら
れる。

【００１１】上記のような処理を行って、アルミニウム
材の表面で発生した水素ガスの気泡をそのまま表面に沿
って上昇させると、図１に示すように、該表面にはアル
ミニウム材の吊り下げ方向（上下方向）に延びる銀灰色
の木目模様が現出する。この処理によって銀灰色の美麗
な木目模様が現われるのは、電解処理中に発生する大小
多数の水素ガスの気泡がアルミニウム材の表面に沿って
左右に微妙に揺動しながら下方から水面に向けて上昇す
るとき、アルミニウム材の表面には、この気泡によって
トレースされた部分と他の部分との間に大きな電解作用
の差が生じ、気泡の通過部分には他の部分よりも遥かに
多くの細孔が生成して銀灰色に輝くためと考えられ、実
際に処理後のアルミニウム材を顕微鏡で観察した場合、
気泡でトレースされた部分には他の部分よりも細孔の数
が非常に多く発見され、しかも他の部分よりも表面から
明らかに凹んだ状態を呈している。

【００１２】

【作用】木目模様形成工程において、電解開始後、直ち
に所定の浴電圧（通常20〜40 V）を印加する、すなわち
急激に電圧を上げると、アルミニウム材の部位によって
電流密度が不均一となり、模様の形や密度が不揃いにな
る。すなわちアルミニウム材の局部に電流が集中し、焼
けが発生するだけでなく、他の部分の模様形成が不十分
となる。

【００１３】この点、本発明に従い、徐々に電圧を上げ
た場合には、均一でコントラストの良い美しい木目模様
が得られた。すなわち、同一のアルミニウム材の同一の
表面に相異なる構造をもった皮膜を形成して木目模様を
得る工程において、初期段階での皮膜形成に時間をかけ
て、ゆっくりと処理した方がバラツキを少なくし、しか
も皮膜構造の違いを際立たせることができたのである。

【００１４】図２に、従来法と本発明法に従う電流・電
圧−時間曲線を比較して示す。同図に示したとおり、本
発明法では印加電圧を、従来法よりも緩やかに上昇させ
ることによって、急速上昇の場合の弊害を解決したので
あり、このためには印加電圧の上昇速度を10〜40 V／分
の範囲に制御することが重要である。ここに電解開始後
の印加電圧の上昇速度が10 V／分に満たないと、皮膜成
形に十分な浴電圧（30 V前後）に到達するのに時間がか
かりすぎて好ましくなく、一方40 V／分を超えると従来
同様、焼けが発生したり、模様形成が不十分となるおそ
れが大きい。

【００１５】本発明による処理を施したアルミニウム材
は、その表面が前述のような不均一構造のものであるか
ら、これに電気化学的な着色酸化皮膜形成処理を施すと
おのずから木目状の濃淡着色模様が形成される。すなわ
ち、細孔が集中的に存在する銀灰色の凹部において、細
孔分布密度の低い他の部分よりも遥かに多くの金属塩や
染料などの着色剤が沈着又は付着するため、一様な電解
酸化処理及び着色処理を受けても着色に濃淡を生じ、鮮
明な木目状着色模様が形成されるのである。

【００１６】本発明による前処理を施したアルミニウム
材の表面特性を活かして着色木目模様を形成するのに適
した着色酸化皮膜形成処理は、次のとおりである。 （イ）被処理物を着色工程で金属塩を含有する無機着色
液中で交流電解する。 （ロ）脱膜工程で水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウムな
どのアルカリの水溶液を用いて軽くエッチングし、陽極
酸化工程で無機酸及び／又は有機酸を含有する電解液中
で陽極酸化処理したのち、さらに着色工程で金属塩を添
加した着色液中で交流電解する。 （ハ）陽極酸化工程で、無機酸及び／又は有機酸を含有
する電解液中で陽極酸化処理したのち、さらに着色工程
で金属塩を添加した無機着色液又は染料の溶液中に浸漬
する。

【００１７】図３に、本発明の木目模様形成工程を組み
込んだアルミニウム表面処理ラインを模式的に示す。図
中、番号１は枠付け場、２は脱脂槽、３はエッチング
槽、４はデスマット槽、そして５が木目模様形成のため
の交流電解槽である。また６は脱膜槽、７は陽極酸化
槽、８は電解着色槽、９は封孔処理槽、10は電着塗装
槽、11は焼付乾燥炉、そして12は枠外し場である。

【００１８】

【実施例】

実施例１ アルミニウム形材（６０６３Ｓ−Ｔ５）を、常法により
前処理したのち、メタほう酸ナトリウム 0.2 mol/l、ほ
う酸 3 g/lの浴中で、対極にステンレス鋼を用いて交流
電解をした。この際、電解開始時に電圧を 30 V/分の速
度で 25 V まで徐々に上げ、25 Vに７分間保持した。こ
の処理によって、アルミニウム形材の表面には均一な銀
灰色の木目模様が形成された。ついで、これを水酸化ナ
トリウム浴（１ g/l、液温60℃）中に１分間浸漬し、水
洗後、硫酸浴中で陽極酸化処理を施して約10μm の陽極
酸化皮膜を形成したのち、しゅう酸第二鉄アンモニウム
を含む無機着色浴（60℃）中に数分間浸漬し、最後に沸
騰水処理を行ったところ、淡黄色で、上記木目模様の木
目部分が特に濃く着色された白木模様の美麗なアルミニ
ウム形材が得られた。

【００１９】比較例１ 実施例１の条件で、同様に前処理し、その後交流電解を
した。この際、電解開始後直ちに浴電圧を印加したとこ
ろ、被処理物相互間で木目模様が不均一になったり、被
処理物内でも模様が不揃いになったり、さらには局部に
焼けを生じたところもあった。その後、着色処理を施し
ても、天然木とは程遠い仕上がりのものしか得られなか
った。

【００２０】実施例２ 実施例１で用いたのと同じアルミニウム形材を、常法に
より前処理し、くえん酸 0.3 mol/l、水酸化ナトリウム
10 g/l の浴中で、対極にステンレス鋼を用いて交流電
解をした。この際、電解開始時に電圧を 40 V/分の速度
で 35 V まで徐々に上げ、35 Vに５分間保持した。この
処理によって、アルミニウム形材の表面には均一な銀灰
色の木目模様が形成された。ついで、これを炭酸ナトリ
ウム浴（40 g/l、浴温45℃）中に２分間浸漬し、水洗
後、硫酸浴中で陽極酸化処理を施したのち、硫酸銅（30
g/l）、スルファミン酸（20 g/l）を含む浴中で交流電
解し、最後に沸騰水処理を行ったところ、木目部分が赤
銅色の美麗な木目模様の美麗なアルミニウム形材が得ら
れた。

【００２１】比較例２ 実施例１の条件で、同様に前処理し、その後交流電解を
した。この際、電解開始後直ちに浴電圧を印加したとこ
ろ、被処理物相互間に木目模様が不均一になったり、被
処理物内でも模様が不揃いになったり、さらには局部に
焼けを生じたところもあった。その後、着色処理を施し
ても、天然木とは程遠い仕上がりであった。

【００２２】実施例３ 実施例１で用いたのと同じアルミニウム形材を、常法に
より前処理し、りん酸三ナトリウム 0.3 mol/l、ブタン
酸５ g/lの浴中で、対極にステンレス鋼を用いて交流電
解をした。この際、電解開始時に電圧を 10V/分の速度
で 20 V まで徐々に上げ、20 Vに10分間保持した。この
処理によって、アルミニウム形材の表面には均一な銀色
の木目模様が形成された。ついで、これを水酸化ナトリ
ウム水溶液（３ g/l、60℃）中に１分間浸漬し、水洗
後、硫酸浴中で陽極酸化処理を施して約６μm の陽極酸
化皮膜を形成したのち、酢酸ニッケル（20 g/l）、ほう
酸（５ g/l）を含む浴中で交流電解し、最後に沸騰水処
理を行ったところ、茶褐色の美麗な木目模様のアルミニ
ウム形材が得られた。

【００２３】比較例３ 実施例３の条件で、同様に前処理し、その後交流電解を
した。この際、電解開始後直ちに浴電圧を印加したとこ
ろ、被処理物相互間で木目模様が不均一になったり、被
処理物内でも模様が不揃いになったり、局部に焼けが生
じた。その後、さらに着色処理を施しても、天然木とは
程遠い仕上がりのものしか得られなかった。

【００２４】実施例４ 実施例１で用いたのと同じアルミニウム形材を、常法に
より前処理し、酒石酸0.1 mol/l 、炭酸ナトリウム５ g
/lの浴中で、対極にカーボン板を用いて交流電解をし
た。この際、電解開始時に電圧を 35 V/分の速度で 40
V まで徐々に上げ、40 Vに５分間保持した。この処理に
よって、アルミニウム形材の表面には均一な銀色の木目
模様が形成された。ついで、これを水酸化ナトリウム浴
（５ g/l、60℃）中に１分間浸漬し、水洗後、硫酸浴中
で陽極酸化処理を施したのち、硫酸銀を含む無機着色浴
（60℃）中に数分間浸漬し、最後に沸騰水処理を行った
ところ、茶褐色の美麗な木目模様のアルミニウム形材が
得られた。

【００２５】比較例４ 実施例４の条件で、同様に前処理し、その後交流電解を
した。この際、電解開始後直ちに浴電圧を印加したとこ
ろ、被処理物相互間で木目模様が不均一になったり、被
処理物内でも模様が不揃いになったり、局部に焼けが生
じた。さらに着色処理を施しても、天然木とは程遠い仕
上がりであった。

【００２６】実施例５ アルミニウム板材（１０５０Ｐ−Ｈ１４）を、常法によ
り前処理したのち、アジピン酸 0.3 mol/l、りん酸三ア
ンモニウム10 g/lの浴中に吊り下げ、対極に白金板を用
いて交流電解をした。この際、電解開始時に電圧を 25
V/分速度で30 Vまで徐々に上げ、30 Vに７分間保持し
た。この処理によって、アルミニウム板材の表面には銀
灰色の木目模様が形成された。ついで、これを炭酸ナト
リウム浴（50 g/l、50℃）中に２分間浸漬し、水洗後、
硫酸浴で陽極酸化処理を施したのち、しゅう酸第二鉄ア
ンモニウムを含む無機着色浴（60℃）中に数分間浸漬
し、最後に沸騰水処理を行ったところ、白木模様の美麗
なアルミニウム板材が得られた。

【００２７】比較例５ 実施例５の条件で、同様に前処理し、その後交流電解を
した。この際、電解開始後直ちに浴電圧を印加したとこ
ろ、被処理物相互間で木目模様が不均一になったり、被
処理物内でも模様が不揃いになったり、局部に焼けが生
じた。その後、着色を施しても、天然木とは程遠い仕上
がりのものしか得られなかった。

【００２８】実施例６ 実施例１で用いたのと同じアルミニウム形材を、常法に
より前処理し、くえん酸 0.3 mol/l、水酸化ナトリウム
５ g/lの水溶液からなる浴中で、対極にステンレス鋼を
用いて交流電解をした。この際、電解開始時に電圧を 2
5 V/分の速度で35 Vまで徐々に上げ、35 Vに10分間保持
した。この処理によって、アルミニウム形材の表面には
均一な銀灰色の木目模様が形成された。ついで、これを
硫酸第一錫を含有する無機着色浴中で交流電解したとこ
ろ、木目部分だけが鮮明に着色された。その後、透明樹
脂の浸漬塗装を施して、美麗な木目模様を持つアルミニ
ウム形材を得た。

【００２９】比較例６ 実施例６の条件で、同様に前処理し、その後交流電解を
した。この際、電解開始後直ちに浴電圧を印加したとこ
ろ、被処理物相互間で木目模様が不均一になったり、局
部に焼けが生じた。さらに着色処理を施しても、天然木
とは程遠い仕上がりであった。

【００３０】

【発明の効果】本発明は、電気化学的処理法であるか
ら、通常の電気化学的処理を行うアルミニウム表面処理
ラインの着色酸化皮膜形成処理の前処理として組込むこ
とができ、しかもこの際、電解開始時に電圧を徐々に上
昇させることによって、急激上昇の場合に懸念された模
様の形や密度の不揃い及び焼けなどのおそれなしに、鮮
明かつ耐久性のある木目模様を形成することができる。

【００３１】また本発明により、多品種小ロット生産が
可能となり、従って、種々の建具、建材さらには家具等
に至るまで美麗な木目模様のあるアルミニウム材の適時
かつ安価な提供が実現される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る被処理物の表面反応状態の変化を
示す図である。

【図２】従来法と本発明法に従う電流・電圧−時間曲線
の比較グラフである。

【図３】本発明の木目模様形成工程を組み込んだアルミ
ニウム表面処理ラインを示す模式図である。

【符号の説明】

１ 枠付け場 ２ 脱脂槽 ３ エッチング槽 ４ デスマット槽 ５ 交流電解槽 ６ 脱膜槽 ７ 陽極酸化槽 ８ 電解着色槽 ９ 封孔処理槽 １０ 電着塗装槽 １１ 焼付乾燥炉 １２ 枠外し場

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルミニウム材を、酸又はアルカリの水
   溶液を電解浴として、交流又はこれと同等の効果をもつ
   電源波形により電解処理し、該電解処理中に発生する水
   素ガスの気泡をアルミニウム材の表面に沿って上昇させ
   ることによって木目模様を形成する方法において、電解
   開始時における浴電圧を、最終到達浴電圧に至るまで10
   〜40 V／分の速度で徐々に上昇させることを特徴とする
   アルミニウム材の木目模様形成処理法。