JP2000017456A - シリカ皮膜を有する金属製品及びその製造方法 - Google Patents

シリカ皮膜を有する金属製品及びその製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属製品体の表面に可撓性、耐傷性、耐食
性、耐火性及び抗菌性を付与して、傷が付き難く、損傷
や変質を防止できる金属製品、特に貴金属製品を得る。 【解決手段】 シリカアルコキシド、又はシリカを含
有するアルコール溶液で調整された超微粒体シリカゾル
に、銅又は銀を担持したアパタイトやゼオライト又は雲
母、或いは酸化チタンのいずれかを添加して金属製品体
の表面に塗装し、250゜C以下で加熱して厚み1.5μm
以内の硬化したシリカ皮膜を被着する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、無機質のシリカ皮
膜を有する金属製品及び超微粒体シリカゾルを用いたそ
の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から、金、白金、銀、銅、錫或いは
それらの合金やメッキによる金属を素材として装飾品、
工芸品、食器等の製品が製造され、美麗な造形や模様が
施されている。しかしながら、日常の使用過程で他の器
物との接触傷や液体気体による変色が必然的に発生して
いる。
【0003】こうした変質防止のために、表面に保護コ
ーティングとして有機質の樹脂膜が施されていたが、シ
リコン以外のアクリルやポリエステル等では軟質で傷が
付き易く、シリコン系も火気、タバコ等で焼損しチョー
キング(白粉末化)を生ずる等の問題点がある。
【0004】また、食器等とする場合に望まれる抗菌性
の付与については、樹脂質膜に酸化チタンのような光触
媒の添加が考えられたが、酸化チタンの強い化学特性に
より樹脂膜が経時的に分解される等の問題点があって適
当な方法が採用されなかったのである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、金属
製品体の表面に、又はその上面に施された模様面に、硬
質な無機質皮膜を形成して可撓性、耐傷性、耐食性、耐
火性を付与することで変質を防止できる金属製品及びそ
の製造方法を提供するものである。また、その無機質皮
膜に経時的に分解されない抗菌性を付与することを目的
とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】このため本発明の金属製
品は、超微粒体シリカによる硬化皮膜を装飾品や食器等
の金属製品体の表面に被着した構成としている。なお、
超微粒体シリカ中に無機質の抗菌剤粉末を含有してもよ
く、抗菌剤粉末が、銅又は銀を担持したアパタイトやゼ
オライト又は雲母、或いは酸化チタンのいずれかでもよ
い。
【0007】また、本発明の金属製品及びその製造方法
は、シリカアルコキシド、又はシリカを含有するアルコ
ール溶液で調整された超微粒体シリカゾルを、装飾品や
食器等の金属製品体の表面に塗装し、250゜C以下で
加熱して厚み1.5μm以内の硬化したシリカ皮膜を被着す
ることを特徴としている。なお、シリカアルコキシド、
又はシリカを含有するアルコール溶液のシリカ固形分1
00重量部に対し、無機質の抗菌剤粉末を15重量部以
内添加して超微粒体シリカゾルを形成してもよく、ま
た、抗菌剤粉末が、銅又は銀を担持したアパタイトやゼ
オライト又は雲母、或いは酸化チタンのいずれかでもよ
い。さらに、金属製品体の表面に施した樹脂、漆、ガラ
ス等から成る模様面上に、超微粒体シリカゾルによる硬
化皮膜を被着してもよい。
【0008】ここで、超微粒体シリカを用いるのは、可
撓性、耐傷性、耐食性、耐火性に優れた皮膜を形成する
ためである。本発明では超微粒体シリカ(SiO、 粒子
径が10nm以下)が分散したゾルを用いるのである。
【0009】近年、ゾルゲル法の発達により、アルコー
ルとの直接反応によって金属アルコキシド[一般式Mn
(OR)n M:金属、R:アルキル基]を塩酸等で加水分
解する方法により最終的に金属酸化物とアルコールを分
離し、1.7nm以下の分子レベルの粒径をもつ金属酸化物
粒子が得られる。こうしたゾルゲル法の過程で、金属酸
化物が安定したゾル、部分加水分解したゾルやキレート
剤を添加した含金属元素アルコール液等が調整されてお
り、本発明ではこのゾルゲル法によるシリカゾルを用い
るのである。
【0010】シリカゾルは、シリカ(SiO)が負に
帯電して水溶液中に分散しており、正に帯電する金属製
品に容易に塗着する。塗着方法は、常法の刷毛塗り、ス
プレー法、浸漬法等が全て利用でき、その微粒体効果に
よって常温で金属体に接着し、重合してシロキサン構造
を形成し、約80〜250゜Cで約20分の加熱で硬化
皮膜を形成するのである。
【0011】この硬化皮膜は、超微粒子が緻密に重合し
た薄膜であり、その肉厚は約1.5μm以下である。この薄
いシリカ皮膜は、無機質であるが超微粒体シリカのベア
リング作用により極めてフレシキブルであり、金属体を
反復して折り曲げても剥離することなく良好な可撓性を
保持するものである。
【0012】また、超微粒子の積層によって0.2〜1.5μ
mの膜厚で気体の透過を阻止できるのである。このよう
な薄膜特性は独特のもので従来のシリカゾル等では見ら
れなかったものである。
【0013】また、膨張係数の大きい金属製品では30
0゜C以上の高温で歪みが発生するが、本発明のシリカ
皮膜が約80〜250゜Cの低温で得られるため金属製
品の破損を防止でき、さらに金属体の表面に施された樹
脂質絵の具、漆、七宝等による模様装飾面の上にシリカ
皮膜を硬化形成できて、該装飾面の火焔、タバコ等によ
る損傷を阻止できるのである。
【0014】このシリカ皮膜は、透明性であり、硬度は
鉛筆硬度6H(硬化温度80゜C)〜9H(硬化温度2
00゜C)であり、他品との接触や摺動による傷の発生
や摩耗を防止している。さらにシリカ皮膜は、800〜
900゜Cの耐熱性を保持するもので火熱に接触しても
損傷を生ぜず、また、経時的に変質しないため半永久的
に金属の変色性を防止するのである。特に、銅、銀、
金、白金等の細工をした貴金属品を還元焔により加熱し
ても、気体不透過性のため金属の変色を完全に防止する
ことができるのである。
【0015】本発明に用いるシリカゾルには、その塗膜
の接着性及び硬化性に支障のない範囲で他の金属酸化物
のゾルや鉱物の微粒子を添加することができる。例え
ば、シリカを固形分換算で100重量部に対し、酸化チ
タン、酸化銅のゾルを固形分換算で15重量部以下、或
いは微粉末の銀又は銅を担持した抗菌剤(例えば、アバ
タイト、ゼオライト、雲母、モンモリナイト)の粉末を
添加してもよい。これらの金属酸化物や抗菌剤の抗菌作
用によりシリカ皮膜を施した金属製品が優れた抗菌機能
を呈し、食器や食料の容器として、或いは衛生材料の収
容容器として好適である。
【0016】
【実施例1】シリカゾルとして、富士化学株式会社製、
品番ハウトフォームES−Siを用いる。エタノール主体の
溶剤でSiO濃度5重量%、粘度1.48CP(25゜C)で
ある。試料片として、30×100×0.7(m/m)の銅板、銀
板及び金板を用い、これをエチルアルコールに浸漬し十
分に脱脂した後、風乾してシリカゾルを塗装し、表1に
示す温度で加熱しシリカ皮膜を硬化させた。そのシリカ
皮膜の膜厚、硬度及び接着性を表1に合わせて示す。
【0017】
【表1】
【0018】また、このシリカ皮膜の可撓性及び耐熱性
(耐炎性)の実験を行った。まず、表1の全試料を5R
の鋼棒に約360゜C巻き付ける操作を同一箇所で10
回繰り返したが、全試料とも該皮膜に損傷は見られず、
良好な可撓性が確認できた。
【0019】次に、表1の試料の銅板Aと銀板B及びシ
リカ皮膜を施さない同一寸法の銅板と銀板の試料につい
て、ブンゼンバーナー(酸化焔)に30秒挿入して変化
を調べた。無皮膜の銅板及び銀板の試料は酸化して黒色
に変色し、布で拭っても変色部はそのままであったのに
対し、試料の銅板Aと銀板Bは挿入部にスートが付着し
たが布で拭うと簡単にスートが除去され、他に変色は見
られず、シリカ皮膜も溶損せず、耐熱性に優れる結果と
なった。
【0020】
【実施例2】シリカゾルとして、富士化学株式会社製、
品番ハウトフォームMS−SIを用いる。テルピネオールの
キレート剤入り溶剤でSiO濃度5重量%、粘度1.8CP
(25゜C)である。試料片として、梨地仕上げの銀板1
50×150×0.7(m/m)の上面の中央に、漆で約70m直径の
花鳥模様(一部金蒔絵)を描いたものを2枚用いる。こ
の試料片を超音波洗浄器(AC50-60HZ)で1分間洗浄し
て風乾した後、シリカゾル中に1分間浸漬して取り出
し、十分風乾した後、100゜Cで10分、ついで20
0゜Cで15分間加熱してシリカ皮膜を硬化形成させ
た。
【0021】得られたシリカ皮膜は、透明で良好に接着
しており、良好な可撓性を保持し、硬度は鉛筆硬度9H
であった。これらの試料にタバコの着火部を接触させた
が何らの損点も生じなかったのである。このためシリカ
皮膜下の漆による模様部が充分保護されていたのであ
る。
【0022】
【実施例3(TiO抗菌剤添加)】実施例1のシリカゾ
ルを用い、固形分換算のシリカ100重量部について1
5重量部の酸化チタン(TiO粒径7nm、石原産業株式
会社製STS-01)を添加し、急速攪拌して均質に分散させ
た複合ゾルを調整する。
【0023】試料片として、50×50×0.7(m/m)の銀板
及び金板、50×50×0.2(m/m)の白金板を用い、この試
料をエチルアルコールに浸漬し、十分に脱脂して風乾
後、複合ゾル中に入れ浸漬法(引上げ速度15cm/分)
で塗装し、100゜Cで10分、ついで200゜Cで20
分間加熱してシリカ皮膜(膜厚約0.5μm)を硬化形成さ
せた。
【0024】その抗菌性の実験は、シェークフラスコ法
でブドウ球菌を測定、菌濃度約6.8×10Cfu/ml、振と
う条件は、温度37゜C、振とう幅4cm、振とう速度約
120回/分、振とう時間24時間とし、蛍光灯15W
(高さ20cm)1本を用い、試料と同寸法で抗菌剤塗膜
のない金、銀、白金板を対照区とする。ここで、菌液
(ブドウ状球菌n=3)を本例試料及び対照区にコーテ
ィングし、蛍光灯を24時間照射し、菌数の変化により
抗菌性を判定した。その結果を表2に示す。
【0025】
【表2】
【0026】
【実施例4(Ag-雲母添加)】実施例1のシリカゾルを
用い、固形分換算のシリカ100重量部について15重
量部のAg-雲母を添加し、急速攪拌して均質に分散させ
た複合ゾルを調整する。ここで、Ag-雲母は、膨潤性雲
母Na-テニオライトNa0.8Mg2.2Li0.8(SiO
10)FをAgNO(濃度10%溶液)中に浸漬しイオン交
換し、Ag0.8Mg 2.2Li0.8(SiO10)Fとし
たもので、粒径400メッシュのフレーク状としている。
【0027】試料片として、実施例3と同様に、50×50
×0.7(m/m)の銀板及び金板、50×50×0.2(m/m)の白
金板を用い、この試料をエチルアルコールに浸漬し、十
分に脱脂して風乾後、複合ゾル中に入れ浸漬法(引上げ
速度15cm/分)で塗装し、100゜Cで10分、つい
で200゜Cで20分間加熱してシリカ皮膜(膜厚約0.5
μm)を硬化形成させた。その抗菌性の実験も実施例3
と同様にして行い、その結果を表3に示す。
【0028】
【表3】
【0029】表2及び表3から、実施例3のTiO
菌剤を有するシリカ皮膜及び実施例4のAg-雲母を有す
るシリカ皮膜はいずれも良好な抗菌効果が認められた。
【0030】
【発明の効果】本発明の請求項1によると、硬質なシリ
カ皮膜の形成によって可撓性、耐傷性、耐食性、耐火性
に優れる金属製品となり、請求項2では抗菌性を付与で
きて食器や容器等の衛生器体しなり、請求項3では、そ
の抗菌性付与が簡単にできるのである。また、請求項4
では、低温焼成で容易にシリカ硬化皮膜を形成できて、
可撓性、耐傷性、耐食性、耐火性に優れる金属製品が得
られるのである。請求項5では、抗菌性を付与できるの
であり、請求項6では、その抗菌性付与が簡単にできる
のである。さらに請求項7では、金属製品体の表面に施
した樹脂、漆、ガラス等から成る模様面上にもシリカ硬
化皮膜を被着できるのである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3B001 AA40 CC07 CC36 3B114 AA02 BB07 CC17 4C058 AA06 BB02 CC01 4G072 AA28 AA35 AA37 BB09 CC11 CC13 FF04 GG01 GG03 HH18 HH30 JJ11 JJ38 LL06 LL11 MM01 MM02 NN21 PP01 PP17 RR05 RR12 UU30 4K044 AA01 AB05 AB06 BA11 BA12 BA14 BB01 BB11 BC00 BC02 BC05 BC06 BC09 BC11 CA21 CA27 CA29 CA53 CA62

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 超微粒体シリカによる硬化皮膜を、装飾
    品や食器等の金属製品体の表面に被着したことを特徴と
    するシリカ皮膜を有する金属製品。
  2. 【請求項2】 超微粒体シリカ中に無機質の抗菌剤粉末
    を含有した請求項1の金属製品。
  3. 【請求項3】 抗菌剤粉末が、酸化チタン、或いは銅又
    は銀を担持したアパタイトやゼオライト又は雲母のいず
    れかである請求項2の金属製品。
  4. 【請求項4】 シリカアルコキシド、又はシリカを含有
    するアルコール溶液で調整された超微粒体シリカゾル
    を、装飾品や食器等の金属製品体の表面に塗装し、25
    0゜C以下で加熱して厚み1.5μm以内の硬化したシリカ
    皮膜を被着することを特徴とするシリカ皮膜を有する金
    属製品の製造方法。
  5. 【請求項5】 シリカアルコキシド、又はシリカを含有
    するアルコール溶液のシリカ固形分100重量部に対
    し、無機質の抗菌剤粉末を15重量部以内添加して超微
    粒体シリカゾルを形成した請求項4の金属製品の製造方
    法。
  6. 【請求項6】 抗菌剤粉末が、酸化チタン、或いは銅又
    は銀を担持したアパタイトやゼオライト又は雲母のいず
    れかである請求項5の金属製品の製造方法。
  7. 【請求項7】 金属製品体の表面に施した樹脂、漆、ガ
    ラス等から成る模様面上に、超微粒体シリカゾルによる
    硬化皮膜を被着した請求項4又は請求項5又は請求項6
    の金属製品の製造方法。
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