JP2001105525A - 化粧性部材、その製造方法及び用途 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 長期間の使用においても表面を清浄に維持す
ることが可能な化粧性部材を提供する。 【解決手段】 表面に凹凸部３を有する金属基板２とそ
の上に形成された光触媒機能層４とを有し、光触媒機能
層４は光半導体金属微粒子からなり、光半導体金属微粒
子は凹部に充填されると共に凸部に薄層状に保持されて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光触媒機能を有す
る化粧性部材、その製造方法及びその用途に関する。

【０００２】

【従来の技術】建材あるいは各種機器・器具・容器又は
車両等の外装材として、美観を持たせるために金属板の
表面に、ヘアライン加工、梨地仕上げ、ダル加工、研磨
仕上げ等の手法により粗面化し、凹凸部を化粧した部材
が使用されている。例えば鉄道車両には、ステンレス鋼
板もしくはＡｌ又はその合金からなる金属板の表面にダ
ル加工を施した外板が使用されている。この種の外装材
の表面には、埃や手垢等の汚れが付着し、特に汚れに含
まれる油分が凹部に付着するとそれをバインダーとして
汚れが強固に付着・残留する。そこで外装材の表面を布
やブラシ等のクリーニング手段で摺擦することにより清
浄化することが行れる。しかしながらこのような清浄化
手段では、凸部に付着した汚れは除去できても、油分を
介して凹部に付着した汚れまでは除去できない。

【０００３】一方、外装材の表面にシリコーン系樹脂や
ポリウレタン系樹脂を塗装し、親水機能や撥水機能を有
する樹脂塗膜を形成することにより、表面の汚染を防止
することが行われているが、このような樹脂塗膜は耐候
性や耐食性の点で問題があり、長期間の使用には耐え得
ない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】二酸化チタンに代表さ
れる光触媒半導体粒子による酸化触媒作用により屋外で
使用される部材の表面に付着した汚れを分解することが
提案され、実用化されつつある。例えば、特開平９−２
２８３３２号には、道路用化粧板の表面に光触媒性酸化
チタン粒子を含有する親水性表面層を形成し、そこに付
着した堆積物や汚染物を洗い流すことが開示されてい
る。しかしこの化粧板はアルミ基板の表面にアクリル系
樹脂又はポリエステル系樹脂を塗装したり、または、溶
融亜鉛メッキ鋼板等の下地金属にフッ素樹脂フィルムを
ラミネートした構造なので、前記と同様に長期間の使用
に耐え得ない。

【０００５】したがって本発明の目的は、長期間の使用
においても表面を清浄に維持することが可能な化粧性部
材を提供することである。本発明の他の目的は、長期間
の使用においても表面を清浄に維持することが可能な化
粧性部材を得ることのできる製造方法を提供することで
ある。本発明の他の目的は、長期間の使用においても表
面が清浄な化粧部材の各種用途を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の発明においては、表面に凹凸部を有する金属
基板とその上に形成された光触媒機能層とを有し、前記
光触媒機能層は光半導体金属微粒子からなり、光半導体
微粒子は凹部に充填されると共に凸部に薄層状に保持さ
れる、という技術的手段を採用した。第１の発明におい
て、前記金属基板は、ステンレス鋼もしくは、Ａｌ、Ｃ
ｕ、Ｔｉのうちの１種の金属又はその合金からなり、凹
凸部の断面の山と谷との間隔は１００ｎｍ〜３ｍｍの範
囲にあり、光半導体金属微粒子は２〜６０ｎｍの粒径を
有することが好ましい。上記目的を達成するために、第
２の発明においては、表面に凹凸部を有する金属基板を
準備し、アナターゼ型酸化チタン又はそれとアモルファ
ス型過酸化チタンを含むゾル液を前記基板の表面に塗布
し、常温〜５００℃の範囲温度で乾燥及び/又は加熱す
るという技術的手段を採用した。第２の発明において、
前記金属基板の表面にアモルファス型過酸化チタンを含
むゾル液を塗布・乾燥してから前記ゾル液を塗布しても
よい。上記目的を達成するために、第３の発明において
は、鉄道車両用外板を表面に凹凸部を有するオーステナ
イト系ステンレス鋼板もしくはＡｌ又はその合金からな
る金属基板とその表面に成膜された粒径１０〜２０ｎｍ
のペルオキソ基を有するアナターゼ型酸化チタン粒子含
む光触媒機能膜とで構成する、という技術的手段を採用
した。上記目的を達成するために、第４の発明において
は、建材をＡｌ又はその合金からなる第１の発明の金属
基板により形成する、という技術的手段を採用した。第
１乃至第４の発明によれば、金属基板の表面が凸部と凹
部面に形成された光触媒機能層を有するので、埃や手垢
等の汚れが付着しても、光触媒機能の酸化分解作用によ
りその汚れが分解されて、基板の表面を清浄に保つこと
ができる。また光触媒機能層は、高い硬度を有するの
で、擦過に対して耐久性の高いものとなる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下本発明の詳細を図面により説
明する。図１は本発明の一実施例に係る化粧性部材の断
面図である。同図において、化粧性部材１は、オーステ
ナイト系ステンレス鋼、又は、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉのうち
の１種の金属又はその合金からなり、その表面に断面櫛
歯状(a)又は鋸歯状(b)の凹凸部３が規則的に形成された
金属基板２を有する。凹凸部３は、このように規則的に
形成されたのものに限らず、図２のように、ブラスト処
理によりランダムに形成されたものでもよい。凹凸部３
は、断面における山頂と谷底との間隔（ｈ）が１００ｎ
ｍ〜３ｍｍの範囲になるように形成される。また、高い
化粧性を確保するためには、凹凸部の山と山との間隔
（Ｐ）は２μｍ〜５ｍｍでかつ山の高さが０．５μｍ〜
２ｍｍの範囲にあることが好ましい。このような凹凸部
を得る手法としては、ヘアライン加工、梨地加工、ダル
加工、研磨加工等の公知の方法を用い得る。上記凹凸部
の表面には、透明もしくは半透明な光触媒機能膜４が形
成されている。光触媒機能とは、アナターゼ型酸化チタ
ンをはじめとした光触媒半導体金属を基板表面に造膜
し、その造膜表面に励起波長（ＴｉＯ_２の場合３６０〜
３８０ｎｍ以下）を含む電磁波が当たることで活性ラジ
カル種が発生し、有機化合物や無機ガスを酸化還元分解
して浄化機能を持つものである。これによって防汚機能
を有する化粧性部材が可能となる。本発明においては、
防汚機能を得るために、光触媒半導体金属微粒子が、凹
部に充填されかつ凸部に薄層状に成膜されていることが
好ましい。光触媒機能層４は、下地（金属基板）の化粧
性を隠蔽しないようにするため、透明もしくは半透明で
あることが望ましく、そのためには、光触媒機能層の膜
厚を１．５μｍ以下にして光の乱反射による白濁を防止
することが望ましい。本発明の化粧性部材は、建材や各
種機器・器具・容器の他に、例えば鉄道車両における外
装材にも適用することができる。

【０００８】本発明において、光触媒機能層４は、例え
ばペルオキソ基を有するアナターゼ型ＴｉＯ_２などの光
触媒半導体金属微粒子を混入しているゾル液を、基板の
表面にスプレーやディッピングで付着させ、乾燥させた
のち、常温〜５００℃未満の温度で焼き付けて形成する
ことができる。上記ゾル液の塗布量は、薄すぎると十分
な防汚効果が得られず、厚すぎると剥離し易くなるの
で、０．３〜１．２ｇ／１００ｃｍ^２（ｗｅｔ状態）の
範囲が好ましい。常温で乾燥する場合は、光触媒機能層
の硬度（鉛筆硬度）は、２Ｈ程度であるが、２〜３カ月
放置すると９Ｈにもなる。また２００〜３００℃で加熱
すると、９Ｈの硬度が得られる。光触媒半導体金属微粒
子は、通常、２〜６０ｎｍの粒度分布を有するが、実用
的には１０〜２０ｎｍの粒度分布を有するものが好まし
い。なお、光触媒半導体の代りにアモルファス型過酸化
チタンまたはそれとアナターゼ型酸化チタンを使用して
も比較的低い温度で光触媒半導体の粒子を基板の表面に
強固に担持させることができる。

【０００９】また、基板の表面にアモルファス型過酸化
チタン水溶液などの保護材をスプレーして保護被膜を形
成する下地処理を施してから光触媒機能層を形成するこ
とができる。いずれの場合もアモルファス型過酸化チタ
ン水溶液で事前に被膜を形成しておくとＴｉＯ_２ゾル液
の付着、展延性が改善されて濡れ易く、基板の表面に光
触機能層を均一に、かつ、広く形成することができる。
この過酸化チタン水溶液は基体の材質によらず展延性に
優れＴｉＯ_２ゾル液を広く均一に塗布するのに有効であ
る。アモルファス型過酸化チタンはバインダーとしても
又金属表面を光触媒機能による酸化分解から防ぐブロッ
ク材としても機能するが、組成的にセラミック系統のも
のを含まず、金属との相性が良いので金属の表面に形成
した光触媒機能層が、基板が撓んだり振動しても剥離す
ることが少ない。

【００１０】光触媒半導体としてはＴｉＯ_２の他にＺｎ
Ｏ、ＳｒＴｉＯ_３、ＣｄＳ、ＣｄＯ、ＣａＰ、ＩｎＰ、
Ｉｎ_２Ｏ_３、ＣａＡｓ、ＢａＴｉＯ_３、Ｋ_２ＮｂＯ_３、
Ｆｅ _２Ｏ_３、Ｔａ_２Ｏ_５、ＷＯ_３、ＳｎＯ_２、Ｂｉ_２Ｏ
_３、ＮｉＯ、Ｃｕ_２Ｏ、ＳｉＣ、ＳｉＯ_２、ＭｏＳ_２、
ＭｏＳ_３、ＩｎＰｂ、ＲｕＯ_２、ＣｅＯ_２などがある。
この中で酸化チタンＴｉＯ_２（アナターゼ型）が安価で
特性が安定しており、かつ、人体に無害であり、光触媒
として最も優れている。

【００１１】本発明において使用されるアモルファス型
過酸化チタンゾルは、例えば次のようにして調整するこ
とができる。四塩化チタンＴｉＣｌ_４の５０％溶液（住
友システィクス株式会社）を蒸留水で７０倍に希釈した
ものと、水酸化アンモニウムＮＨ_４ＯＨの２５％溶液
（高杉製薬株式会社）蒸留水で１０倍に希釈したものと
を、容量比７：１に混合し、中和反応を行う。中和反応
後ｐＨを６．５〜６．８に調整し、しばらく放置後上澄
液を捨てる。残ったＴｉ（ＯＨ）_４のゲル量の約４倍の
蒸留水を加え十分に攪拌し放置する。硝酸銀でチェック
し上澄液中の塩素イオンが検出されなくなるまで水洗を
繰り返し、最後に上澄液を捨ててゲルのみを残す。場合
によっては遠心分離により脱水処理を行うことができ
る。この淡青味白色のＴｉ（ＯＨ）_４３，６００ｍｌ
に、３５％過酸化水素水２１０ｍｌを３０分毎２回に分
けて添加し、約５℃で一晩攪拌すると黄色透明のアモル
ファス型過酸化チタンゾル約２，５００ｍｌが得られ
る。なお、上記の工程において、発熱を抑えないとメタ
チタン酸等の水に不溶な物質物質が析出する可能性があ
るので、全ての工程は発熱を抑えて行うのが望ましい。

【００１２】

【実験例】（例１）ダル加工を施した、図１(a)に示す
オーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）製基板
（Ｐ＝6.5 μｍ、ｈ＝4.5 μｍ）の表面に、アモルファ
ス型過酸化チタン水溶液（０．８５ｗｔ％）を１．２ｇ
／１００ｃｍ^２（ｗｅｔ状態）の吹き付けをする。そし
て常温乾燥の上、大気中で加熱（８０℃×１ｈｒ）し
た。

【００１３】（例２，３）加熱温度を１５０℃とした以
外は例１と同様の条件で加熱した（例２）。また加熱温
度を２００℃とした以外は例２と同様の条件でチタニア
膜を形成した（例３）。

【００１４】（例４）アルモファス型過酸化チタン水溶
液（０．８５ｗｔ％）：アナターゼ型酸化チタン水溶液
（０．８５ｗ％）：コロイダルシリカ水溶液（０．８４
ｗｔ％）を７：３：０．１の割合で混合して例１と同様
のＳＵＳ３０４製基板の表面に２ｇ／１００ｃｍ^２（ｗ
ｅｔ状態）の吹付けをする。そして、常温乾燥の上、大
気中で加熱乾燥（８０℃×３０ｍｉｎ）した。

【００１５】（例５，６）加熱温度を１５０℃とした以
外は例４と同様の条件で加熱した（例５）。また加熱温
度を２００℃とした以外は例４と同様の条件で加熱した
（例６）。

【００１６】（評価）上記６種類の化粧性部材の防汚性
を評価したところ、例１〜６のものはいずれも良好な防
汚性を示したが、加熱温度が高い程汚れ分解性能、表面
付着性、硬度が優れていた。また上記６種類の化粧性部
材の表面をティシュペーパで擦って摩擦・摩耗試験を行
った結果、いずれのものも光触媒機能膜の剥離は認めら
れなかった。

【００１７】

【発明の効果】本発明によれば、金属基板の表面に形成
された凹凸部の凹部と凸部面に透明な光触媒機能層が設
けられているので、防汚性が優れた化粧性部材を得るこ
とが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る化粧性部材の断面図で
ある。

【図２】本発明の他の実施例に係る化粧性部材の断面図
である。

【符号の説明】

１ 化粧性部材、２ 金属基板、３ 凹凸部、４ 光触
媒機能層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 緒方 四郎 東京都渋谷区富ヶ谷１−52−１ ＫＮビル ３階 (72)発明者 園元 和彦 埼玉県熊谷市三ヶ尻5200番地日立金属株式 会社磁性材料研究所内 Ｆターム(参考） 2E110 AA65 BA02 BA12 BB04 BB23 EA09 GA33X GB03X GB05X GB06X GB07X 4F100 AA21B AB01A AB01B AB04A AB10A AB12A AB17A AB31A BA02 DD01A DD09B DE01B EG002 EH112 EH462 EJ422 EJ862 GB07 GB08 GB16 GB31 HB00 HB21A JK12 JL06 JL08B JL11 JN01 YY00A YY00B 4G069 AA01 AA08 AA11 AA15 BA04A BA04B BA17 BA18 BA48A BA48C DA05 EA02X EA02Y EA11 EB18X EB18Y EC22X EC22Y EC26 ED04 FA04

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面に凹凸部を有する金属基板とその上
   に形成された光触媒機能層とを有し、前記光触媒機能層
   は光半導体金属微粒子からなり、光半導体金属微粒子は
   凹部に充填されると共に凸部に薄層状に保持されたこと
   を特徴とする化粧性部材。
2. 【請求項２】 前記金属基板は、ステンレス鋼もしく
   は、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉのうちの１種の金属又はその合金
   からなり、凹凸部の断面の山と谷との間隔は１００ｎｍ
   〜３ｍｍの範囲にあり、光半導体金属微粒子は２〜６０
   ｎｍの粒径を有する請求項１記載の化粧性部材。
3. 【請求項３】 表面に凹凸部を有する金属基板を準備
   し、アナターゼ型酸化チタン又はそれとアモルファス型
   過酸化チタンを含むゾル液を前記基板の表面に塗布し、
   常温〜５００℃の範囲温度で乾燥及び/又は加熱するこ
   とを特徴とする化粧性部材の製造方法。
4. 【請求項４】 前記金属基板の表面にアモルファス型過
   酸化チタンを含むゾル液を塗布・乾燥してから前記ゾル
   液を塗布することを特徴とする請求項３記載の化粧性部
   材の製造方法。
5. 【請求項５】 表面に凹凸部を有するオーステナイト系
   ステンレス鋼板もしくはＡｌ又はその合金からなる金属
   基板とその表面に成膜された粒径１０〜２０ｎｍのペル
   オキソ基を有するアナターゼ型酸化チタン粒子含む光触
   媒機能膜を有することを特徴とする鉄道車両用外板。
6. 【請求項６】 Ａｌ又はその合金からなる金属基板を有
   する請求項２記載の化粧性部材を表面に装着したことを
   特徴とする建材。