JP2001089872A - 光輝着色処理された材料およびその製造方法 - Google Patents
光輝着色処理された材料およびその製造方法Info
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Abstract
水処理の必要がない乾式メッキ法で得ることができる、
光輝着色処理された金属材料および樹脂材料(第1発
明)、並びにこれら材料の製造方法(第2発明)を提供
する。 【解決手段】 第1発明は、(1)金属材料または樹脂
材料の上に樹脂塗膜が形成され、(2)該樹脂塗膜の上
に表面が平滑な金属薄膜が形成され、および(3)顔料
または染料が添加されて着色した透明性着色保護膜が該
金属薄膜の上に形成されてなる。第2発明は、第1発明
の製造方法であり、表面が平滑な金属薄膜を形成するた
めに樹脂塗膜の表面を平滑にする。
Description
た金属材料および樹脂材料、並びにこれら材料の製造方
法に関する。
処理するために、電気クロムメッキ法などの電気メッキ
法が一般に用いられてきた。そして、この方法により、
高い反射率や、高級感のある光沢・深み・色調が外観に
出た材料が供給されてきた。上記金属材料の例には、自
動車用のアルミニウムホイールが挙げられ、上記樹脂材
料の例には、フロントグリル、ガーニュシュ、エンブレ
ムなどの部材を軽量化するために用いられるABS樹脂
が挙げられる。
環境対策が必要なため、最近、電気メッキ法に代わる方
法が種々検討されている。
キ法によらないで光輝化処理するために、該アルミニウ
ムホイールの表面を研磨して平滑化する方法が行われて
いた。しかし、この方法では、工程が複雑で費用もかか
るだけでなく、平面部以外は研磨できないので全面にわ
たる光輝化は困難であった。
ば、特開平4−131232号公報や特開平10−13
0822号公報で提案されている。
載の方法 金属表面に下地処理を施した後、(a)アンダーコー
ト、(b)スパッタリング法によるクロム薄膜および
(c)トップコートを形成する。このクロム薄膜の表面
が反射面となる。
ト加工した後、その加工面にクリアー樹脂を粉体塗装す
る。アンダーコートとしては、クリアー樹脂層を施す。
クロム薄膜は、クロム金属を用いて形成する。トップコ
ートは、クロム薄膜の光輝面を保護するためクリアー樹
脂層を施す。
記載の方法 アルミニウム鍛造品に粉体塗装した後、(a)アンダー
コート、(b)スパッタリング法によるアルミニウム薄
膜および(c)トップコートを形成する。アルミニウム
薄膜は、アルミニウム金属を用いて形成する。このアル
ミニウム薄膜の表面が反射面となる。
用いた部材に意匠性をより豊かにもたせるために、種々
に着色された該金属材料・樹脂材料に対する要請が強く
なってきている。
2号公報や上記特開平10−130822号公報に記載
の方法は、クロム色やアルミニウム色の金属外観を得る
ための工法であり、所望の種々の色を表面に付けること
ができない。
して、(1)電気メッキでメッキ液を選んだり真空工法
で雰囲気ガスを導入したりなどして金属薄膜に着色する
方法や、(2)金を直接蒸着する方法は知られている。
しかし、これらの方法は、(1)色が特定の金色、黒
色、紫色などで色の選択幅が小さく限定される、(2)
大きな製品では色むらなどが発生しやすくて、生産性に
劣る、(3)貴金属を使用するとコストが上昇するとい
う問題がある。また、通常の不透明な着色塗装方法は、
反射率が低くなってしまうか、金属薄膜が隠蔽される
(金属外観が損なわれる)かして、表面が光輝化されな
いという問題があった。
事情に鑑み、金属外観および所望の色が出るとともに、
排水処理の必要がない乾式メッキ法で得ることができ
る、光輝着色処理された金属材料および樹脂材料、並び
にこれら材料の製造方法を提供することにある。
に、本発明の第1(第1発明)の光輝着色処理された材
料は、(1)金属材料または樹脂材料の上に樹脂塗膜が
形成され、(2)該樹脂塗膜の上に表面が平滑な金属薄
膜が形成され、および(3)該金属薄膜の上に透明性着
色保護膜が形成されてなる。
りである。
ン、クロム、チタン合金、ニッケル合金またはステンレ
ス鋼からなる。
タンの含有量が20〜80重量%である、(b)アルミ
ニウムの含有量が20〜80重量%である。
ニッケルの含有量が30〜80重量%である、(b)ク
ロムの含有量が15〜25重量%である。
ナイト系である。
μmである。
顔料、染料が添加されている。
ル系、ウレタン系、エポキシ系である。
クロム酸鉛系、フェロシアン化第二鉄系、コバルト系、
酸化クロム系である。
ナクリドン系、イソインドリノン系、金属錯体である。
媒染染料、塩基性染料、分散染料、食用染料、皮革用染
料、直接染料、硫化染料、油溶性である。
〜40μmである。
色処理された材料の製造方法は、第1発明の製造方法で
あり、金属材料または樹脂材料の上に表面が平滑な樹脂
塗膜を形成する第1工程、該樹脂塗膜の上に表面が平滑
な金属薄膜を形成する第2工程、および該金属薄膜の上
に透明性着色保護膜を形成する第3工程からなる。
1発明における他に、次の通りである。
する。
テンレス鋼からなる金属薄膜は、カソードアーク式イオ
ンプレーティング法またはスパッタリング法により形成
する。
れた材料) (a)樹脂塗膜 金属材料および樹脂材料の上に形成される樹脂塗膜は、
(イ)基材との密着性が良いこと、(ロ)基材からのガ
ス発生などを抑制すること、(ハ)樹脂塗膜の上に形成
される金属薄膜の表面を平滑にして、金属薄膜表面に高
い反射率をもたせ、ひいては金属材料・樹脂材料を光輝
あらしめること、および(ニ)金属薄膜との密着性が良
いことが必要である。樹脂塗膜の色は特に制限はなく、
どんな色でもよい。樹脂塗膜の形成に用いる樹脂塗料
は、ポリエステル系、エポキシ系、アクリル系、ウレタ
ン系などがある。樹脂塗膜の膜厚は、上記(ロ)、
(ハ)などの事項を満たすに十分な量が必要である。
を出す。金属薄膜の材質は、アルミニウム、チタン、ク
ロム、チタン合金、ニッケル合金、ステンレス鋼が好ま
しい。何故なら、高い反射率や、高級感のある光沢・深
み・色調が外観に出るからである。中でも、チタン合
金、ニッケル合金、ステンレス鋼は、優れた延性(耐ク
ラック性)・耐食性・耐摩耗性をもつのでより好まし
い。
〜80重量%が好ましい。チタン含有量が20重量%未
満では、金属薄膜の耐食性が低下する。一方、80重量
%を超えると、金属薄膜は、温水に浸すと表面に酸化膜
が形成され干渉色が発生する。また、アルミニウムを2
0〜80重量%含んだものが好ましい。含まれるアルミ
ニウムは、チタン合金の延性・反射率をより高くする金
属である。
30重量%以上が好ましい。ニッケル含有量が30重量
%未満では、金属薄膜は、硬くなって耐クラック性が低
下する。また、ニッケルを30重量%以上、クロムを1
5〜25重量%含んだニッケル−クロム合金が好まし
い。
しい。マルテンサイト系、フェライト系、2相系などに
比べて、上記外観や、延性・耐食性などの特性が優れる
からである。
る。膜厚が0.03μmより薄いと下地(樹脂塗膜)が
透けて見え、金属外観に乏しい黒味を帯びるため高い反
射率が得られない。一方、0.5μmを超えると膜の応
力でクラックが入りやすくなり、また成膜時間が長くな
り、経済性・量産性が低下する。
薄膜の外観を保持するために、金属薄膜の上に形成する
保護膜を透明性にする。従って、保護膜は、金属薄膜と
密着力が強く、耐摩耗性、および長期にわたり透明性を
維持する耐候性に優れることが必要である。保護膜の形
成に用いる塗料には、アクリル系、ウレタン系、エポキ
シ系などがある。
属材料および樹脂材料にもたせるために、上記塗料に顔
料や染料を添加する。
機顔料は、天然や人工の無機化合物であり、変色しにく
く安定である。カーボン系で黒色、クロム酸鉛系で黄
色、フェロシアン化第二鉄系およびコバルト系で青色、
酸化クロム系で緑色などが出せる。有機顔料は染料から
作られ、スレン系(赤、青、橙、紫)、キナクリドン系
(赤、マゼンタ、紫、黄)、イソインドリノン系(黄、
赤)、金属錯体(黄、緑)などの種別がある。
料、分散染料、食用染料、皮革用染料、直接染料、硫化
染料、油溶性染料などに分類され、黄、橙、赤、紫、
青、緑、茶、黒などの色に分けられる。また、化学構造
で分類すると、ニトロ、アゾ、ジフェニル、トリフェニ
ルメタン、キサンテン、アジン、インジゴ、アントラキ
ノンに大別される。
反射率をより生かすのに適している。
は、顔料や染料の反射率、粒子径、屈折率、添加量で決
まる。粒子が微細なほど隠蔽力は増すが、粒子径は通常
0.1〜30μmである。
ように、該保護膜は膜厚20〜40μmに形成される。
の製造方法) (a)樹脂塗膜の形成(第1工程) 樹脂塗膜を形成する前の金属材料および樹脂材料は、製
造法や仕上げ法が様々であるため表面粗度などの表面状
態も様々である。表面粗度は、例えば鏡面から梨地状に
亘っている。そのため、このような金属材料および樹脂
材料を洗浄、脱脂し、材料によっては化成処理により酸
化膜を形成した後、表面が平滑な樹脂塗膜を形成する。
樹脂塗料を溶剤に溶かした溶剤塗料や、水性塗料とし、
浸漬法、エアーの圧力による吹き付け法、粉体塗装法な
どにより樹脂塗膜を形成する。100〜200μmの凹
凸がある鋳物などの基材には粉体塗装法が適している。
粉体塗装法では、数μmある塗料粒を静電気で基材に付
着させ、積み重ねていき、100℃以上で乾燥する。従
って、大きな凹凸がある表面でも平滑にすることができ
る。粉体塗装の後に、さらに溶剤塗料をスプレーで吹き
付けて平滑面を得ることも行われる。
イオンプレーティング法、スパッタリング法などを用い
ることができる。
よびスパッタリング法により、チタン合金、ニッケル合
金、ステンレス鋼などの合金薄膜がターゲット組成通り
に形成できる。つまり、所望の合金薄膜組成と同じ組成
のターゲットを用いることができる。なお、カソードア
ーク式イオンプレーティング法は、真空中でアーク放電
を起こし、ターゲット組成の成分を局所的に瞬時に蒸発
させる方法である。また、スパッタリング法は、真空中
でアルゴンイオンをターゲットにぶつけてエネルギーを
与え、該ターゲットを構成する原子を飛び出させる方法
である。ターゲットは溶解法や焼結法で作製する。
金属薄膜は、ほとんどのコーティング装置で成膜でき
る。また、タングステン、タンタル、モリブデンなどの
高融点金属の成膜に、電子ビーム式イオンプレーティン
グ法を用いることができる。なお、電子式イオンプレー
ティング法は、電子銃を用いて集めた熱電子を材料に照
射して、材料を蒸発させる方法である。
程) 透明性着色保護膜を形成するには、所望の色を有する前
記顔料や染料を選択し、アクリル系、ウレタン系、エポ
キシ系の溶剤塗料に添加し、均一に分散させ溶け込ませ
るように攪拌して混合した後、得られた塗料をエアーで
吹き付け塗装する。
系)を基材に用いた。この基材は鋳物材なので表面は1
00〜200μmの凹凸がある。
を向上させた。次に、40〜60kVの電圧条件で厚さ
約120μmに静電エポキシ粉体塗装し、乾燥温度17
0℃で60分乾燥した。さらにその上に、より平滑な面
を得るために、溶剤タイプのアクリル樹脂のアンダーコ
ートを厚さ約25μmに塗布し、145℃で60分乾燥
した。
8.5重量%、モリブデンを9重量%、その他タングス
テン、コバルトなどを含むハステロイXの溶解ターゲッ
トを用い、直流マグネトロンスパッタリングで膜厚約
0.05μmに金属薄膜を形成した。成膜条件は、ター
ゲット電流3A、成膜圧力2.5×10-3Torrで2
0秒間コーティングした。
に20μm吹き付け塗布し、80℃で60分乾燥した。
なお、吹き付けたアクリルシリコン系樹脂は、硫化染料
である青色染料(Sulphur Blue 4R)を
1重量%混入し、100rpmで5分間攪拌したもので
ある。
験 (a)外観観察 ニッケル合金薄膜にクラックは発生せず、金属反射を有
し、青色を呈していた。
変化がなかった。また、表面にテープを付着させ引っ張
っても、金属薄膜と透明性着色保護膜との剥離はなかっ
た。
を1000時間行った。その結果、クロスカット部から
のニッケル合金薄膜の腐食は見られなかった。また、割
れ・欠けの発生も見られなかった。
後、透明性着色保護膜を形成しなかった以外は、実施例
1と同様にして光輝化処理した。その後、実施例1と同
様に耐食性試験を行った。その結果、ニッケル合金薄膜
に割れ・欠け・腐食の発生は見られなかった。
30重量%、アルミニウム70重量%の組成を有するタ
ーゲットを用いた以外は、実施例1と同様の試験を行っ
た。外観観察、温水浸漬試験および耐食性試験の結果は
実施例1と同様であった。
8.0重量%、その他マンガン、シリコン、カーボンな
どを含むインコネル600の溶解ターゲットとカソード
アーク式イオンプレーティング装置を用い、膜厚約0.
5μmに金属薄膜を形成した。成膜条件は、成膜圧力が
30mTorrになるようにArガスを導入し、カソー
ド電流50Aで20分間コーティングした。なお、すで
に形成されている樹脂塗膜の乾燥温度を成膜温度が超え
ないように、赤外線放射温度計で基材の温度を監視し、
成膜条件を制御した。
に20μm吹き付け塗布し、80℃で60分乾燥した。
なお、吹き付けたアクリルシリコン系樹脂は、媒染染料
である黄色染料を2重量%混入し攪拌したものである。
また、上記黄色染料は、クロム、鉄などを含む膜との密
着性が高い。
験 実施例1と同様に行った。その結果、外観観察が次の通
りであった以外は、実施例1と同様であった。すなわ
ち、ニッケル合金薄膜にクラックは発生せず、金属反射
を有するとともに、該金属反射と保護膜の黄色とで金色
を呈していた。
なので表面はほぼ平滑である。
ルコールで洗浄、脱脂し、ポリエステル系の樹脂塗膜を
15〜25μmの膜厚に吹き付け塗装した。乾燥は、基
材が変形しないように乾燥温度75℃で1時間行った。
8.0重量%、その他マンガン、シリコン、カーボンな
どを含むインコネル600の溶解ターゲットを用い、直
流マグネトロンスパッタリングで膜厚約0.05μmに
金属薄膜を形成した。成膜条件は、ターゲット電流3
A、成膜圧力2.5×10-3Torrで20秒間コーテ
ィングした。
に20μm吹き付け塗布し、80℃で60分乾燥した。
なお、吹き付けたアクリルシリコン系樹脂は、硫化染料
である黄色染料(Sulphur Yellow G
G)を2重量%混入し、5分間攪拌したものである。
実施例3と同様であった。
トロンスパッタリングで膜厚0.08μmにアルミニウ
ム薄膜を膜厚0.08μmに形成した。
実施例3と同様であった。
に20μm吹き付け塗布し、80℃で60分乾燥した。
なお、吹き付けたアクリルシリコン系樹脂は、黄色のク
ロム酸鉛系無機顔料を5重量%混入し、200rpmで
攪拌して、均一に分散させたものである。
りであった以外は、実施例5と同様であった。すなわ
ち、アルミニウム薄膜にクラックは発生せず、金属反射
を有するとともに、該金属反射と保護膜の黄色とで金色
を呈していた。また、実施例5では見られなかった粒模
様が確認でき、実施例5と相違する意匠性を有する外観
になった。
色が出るとともに、排水処理の必要がない乾式メッキ法
で得ることができる、光輝着色処理された金属材料およ
び樹脂材料、並びにこれら材料の製造方法を提供するこ
とができる。
Claims (30)
- 【請求項1】 (1)金属材料または樹脂材料の上に樹
脂塗膜が形成され、(2)該樹脂塗膜の上に表面が平滑
な金属薄膜が形成され、および(3)該金属薄膜の上に
透明性着色保護膜が形成されてなる光輝着色処理された
材料。 - 【請求項2】 金属薄膜は、アルミニウム、チタン、ク
ロム、チタン合金、ニッケル合金またはステンレス鋼か
らなる請求項1に記載の光輝着色処理された材料。 - 【請求項3】 チタン合金は、チタンの含有量が20〜
80重量%である請求項2に記載の光輝着色処理された
材料。 - 【請求項4】 チタン合金は、アルミニウムの含有量が
20〜80重量%である請求項2または3に記載の光輝
着色処理された材料。 - 【請求項5】 ニッケル合金は、ニッケルの含有量が3
0〜80重量%である請求項2に記載の光輝着色処理さ
れた材料。 - 【請求項6】 ニッケル合金は、クロムの含有量が15
〜25重量%である請求項2または5に記載の光輝着色
処理された材料。 - 【請求項7】 ステンレス鋼はオーステナイト系である
請求項2に記載の光輝着色処理された材料。 - 【請求項8】 金属薄膜は、膜厚が0.03〜0.5μ
mである請求項1または2に記載の光輝着色処理された
材料。 - 【請求項9】 透明性着色保護膜は、透明性塗料に顔料
または染料が添加された請求項1に記載の光輝着色処理
された材料。 - 【請求項10】 透明性塗料は、アクリル系、ウレタン
系またはエポキシ系である請求項9に記載の光輝着色処
理された材料。 - 【請求項11】 顔料は、カーボン系、クロム酸鉛系、
フェロシアン化第二鉄系、コバルト系または酸化クロム
系である請求項9に記載の光輝着色処理された材料。 - 【請求項12】 顔料は、スレン系、キナクリドン系、
イソインドリノン系または金属錯体である請求項9に記
載の光輝着色処理された材料。 - 【請求項13】 染料は、酸性染料、媒染染料、塩基性
染料、分散染料、食用染料、皮革用染料、直接染料、硫
化染料または油溶性である請求項9に記載の光輝着色処
理された材料。 - 【請求項14】 透明性着色保護膜は、膜厚が20〜4
0μmである請求項1または9に記載の光輝着色処理さ
れた材料。 - 【請求項15】 金属材料または樹脂材料の上に表面が
平滑な樹脂塗膜を形成する第1工程、該樹脂塗膜の上に
表面が平滑な金属薄膜を形成する第2工程、および該金
属薄膜の上に透明性着色保護膜を形成する第3工程から
なる光輝着色処理された材料の製造方法。 - 【請求項16】 樹脂塗膜は、粉体塗装法により形成す
る請求項15に記載の光輝着色処理された材料の製造方
法。 - 【請求項17】 金属薄膜は、アルミニウム、チタン、
クロム、チタン合金、ニッケル合金またはステンレス鋼
からなる請求項15に記載の光輝着色処理された材料の
製造方法。 - 【請求項18】 チタン合金は、チタンの含有量が20
〜80重量%である請求項17に記載の光輝着色処理さ
れた材料の製造方法。 - 【請求項19】 チタン合金は、アルミニウムの含有量
が20〜80重量%である請求項17または18に記載
の光輝着色処理された材料の製造方法。 - 【請求項20】 ニッケル合金は、ニッケルの含有量が
30〜80重量%である請求項17に記載の光輝着色処
理された材料の製造方法。 - 【請求項21】 ニッケル合金は、クロムの含有量が1
5〜25重量%である請求項17または20に記載の光
輝着色処理された材料の製造方法。 - 【請求項22】 ステンレス鋼はオーステナイト系であ
る請求項17に記載の光輝着色処理された材料の製造方
法。 - 【請求項23】 金属薄膜は、チタン合金、ニッケル合
金またはステンレス鋼からなり、カソードアーク式イオ
ンプレーティング法またはスパッタリング法により形成
する請求項15に記載の光輝着色処理された材料の製造
方法。 - 【請求項24】 金属薄膜は、膜厚0.03〜0.5μ
mに形成する請求項15または23に記載の光輝着色処
理された材料の製造方法。 - 【請求項25】 透明性着色保護膜は、透明性塗料に顔
料または染料が添加された請求項15に記載の光輝着色
処理された材料の製造方法。 - 【請求項26】 透明性塗料は、アクリル系、ウレタン
系またはエポキシ系である請求項25に記載の光輝着色
処理された材料の製造方法。 - 【請求項27】 顔料は、カーボン系、クロム酸鉛系、
フェロシアン化第二鉄系、コバルト系または酸化クロム
系である請求項25に記載の光輝着色処理された材料の
製造方法。 - 【請求項28】 顔料は、スレン系、キナクリドン系、
イソインドリノン系または金属錯体である請求項25に
記載の光輝着色処理された材料の製造方法。 - 【請求項29】 染料は、酸性染料、媒染染料、塩基性
染料、分散染料、食用染料、皮革用染料、直接染料、硫
化染料または油溶性である請求項25に記載の光輝着色
処理された材料の製造方法。 - 【請求項30】 透明性着色保護膜は、膜厚20〜40
μmに形成する請求項15に記載の光輝着色処理された
材料の製造方法。
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