JP2004113908A

JP2004113908A - 変色チタン材の洗浄方法および洗浄剤、チタン材

Info

Publication number: JP2004113908A
Application number: JP2002279576A
Authority: JP
Inventors: Kazumi Yanagisawa; 柳澤　佳寿美; Eiichiro Yoshikawa; 吉川　英一郎; Takashi Yashiki; 屋敷　貴司
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2002-09-25
Filing date: 2002-09-25
Publication date: 2004-04-15
Anticipated expiration: 2022-09-25
Also published as: JP4072410B2

Abstract

【課題】表面が粗面化された変色チタン材に対し、表面の粗面を保持した上で、チタン材の表面変色部分を無くす、チタン材の洗浄方法および洗浄剤、洗浄を受けたチタン材を提供することである。
【解決手段】表面が粗面化された変色チタン材１　の表面酸化皮膜４　を除去して、チタン材の表面変色部分を無くすに際し、チタン材１　の表面酸化皮膜４　を研磨にて除去する際に、平均粒子径が５〜１００　μｍ　の砥粒５ａを含む洗剤を用いてチタン材１　表面を研磨することである。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面が粗面化されたチタン材の表面変色部分を無くす、チタン材の洗浄方法および洗浄剤、洗浄を受けたチタン材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
建材、構造材などに適用されるチタン材は、表面酸化膜（不動体）が溶解するｐＨが１以下であり、スーパーステンレス鋼よりも錆びにくいという優れた耐食性を有する。また、チタンの比重は４．５１と、銅の約５０％　、ステンレスの約６０％　であり、比較的軽く高所作業にも適している。更に、チタンの熱膨張係数も、ステンレスの１／２　、銅の１／３　と小さく、ガラスやコンクリートに近い。このため、チタン材とガラスやコンクリートといった異種の素材を組み合わせることが容易で、意匠性やデザインを重視した建造物を構成するのに適している。
【０００３】
そして、チタン材は、表面に、数十μｍ　程度（Ｒａで０．２　〜５．０　μｍ　程度）　の微細な凹凸　（各凹凸部の直径は２０〜５０μｍ　程度）　を造り込んで粗面化し、つや、光沢の少ない金属色　（シルバー色）　表面に仕上げることで、ステンレス材やアルミニウム合金材の光沢性表面に比して、高級感あふれる清浄な雰囲気を醸し出すことができる。このため、無塗装　（裸）　にて、建造物の屋根や外壁などの美観や意匠性、景観性が求められる用途に、外表面を粗面化して多く使用される。
【０００４】
しかし、このような優れた特性を持つチタン材であっても、経年使用による変色が生じる問題がある。チタン材の主成分である金属チタンの固有な色はシルバーであるが、チタン材を経年使用すると次第に褐色味を帯びて変色するようになり、まるで錆びたようにみえてしまうこともある。したがって、この変色が生じた場合にはチタン材の美観や意匠性を大きく損なう。
【０００５】
従来から、このチタン材の変色は、チタン材の防食機能自体が損なわれたものではなく、表面酸化膜の成長に伴う干渉色が主たる原因であることが判明している　（例えば、非特許文献１〜４参照）　。より具体的には、チタン材の変色は、チタン材表面に比較的安定した酸化膜が比較的ゆっくりと形成されて成長することに起因する。使用環境の条件にもよるが、通常は、チタン材表面には１乃至４年で５０乃至２００Åの酸化膜が形成される。このチタン材表面に形成される酸化膜そのもののは透明である。しかし、チタン材表面の酸化膜がある程度以上厚くなると、チタン素地と酸化膜表面から反射した光が干渉し、膜厚に応じた色がついて見えるようになり、変色して見える。
【０００６】
【非特許文献１】
金子道郎、高橋一浩、他３　名「チタンの変色に及ぼす酸性雨の影響」ＣＡＭＰ−ＩＳＩＪ　、　Ｖｏｌ．１４　（２００１）−１３３６　、（４１６）
【非特許文献２】
金子道郎、高橋一浩、他３　名、「チタンの変色に及ぼす炭化チタンの影響」、ＣＡＭＰ−ＩＳＩＪ　、　Ｖｏｌ．１４　（２００１）−１３３７　、（４１７）
【非特許文献３】
金子道郎、高橋一浩、他４　名「工業用純チタン板の耐変色性の改善」ＣＡＭＰ−ＩＳＩＪ　、　Ｖｏｌ．１４　（２００１）−１３３８　、（４１８）
【非特許文献４】
金子道郎、高橋一浩、他４　名、「硝フッ酸水溶液にて溶削した工業用純チタン板の変色挙動」　ＣＡＭＰ−ＩＳＩＪ、　Ｖｏｌ．１４　（２００１）−１３３９　、（４１９）
【０００７】
チタン材の表面酸化膜は、Ｔｉ酸化物＋（Ｆｅ　、Ｓｉ、Ａｌ、ＮａＣｌ）　のような組成を有し　（但し、ＮａＣｌは使用環境による）、膜厚は数十から数千Å　（オングストローム）　である。また、表面酸化膜の性質は、硬度は２．５ＧＰａから６ＧＰａ程度と硬く、チタン素地の５　倍以上硬いという特異な性質を有する。更に、化学的には非常に安定であり、ふっ酸と硝酸の混合物や熱濃硫酸のような強酸にのみ溶解する性質を有する。
【０００８】
しかし、チタン材の使用環境によっては、チタン材の変色が促進されてしまう。例えば、排気ガス（微粒子，油成分）にさらされた表面や、表面の雨だれの後が他の部分と異なる色調を示す場合がある。これは、チタン材表面に油や微粒子が付着すると、その部分で酸化膜の成長が他の部分に比べて著しく促進されるために起こる変色である。鉄粉や海水が付着しやすい海辺などの環境に数年おかれたチタン材の表面には、部分的に２０００Å以上の酸化膜が成長し、その部分だけ緑やピンク味を帯びて見えるようになることもある。更に、酸性雨によっても変色が助長される。また、建材などのデザインの影響もあり、水がたまりやすい構造や排気口の近くは、他の部分と比較して変色しやすい。
【０００９】
また、チタン材の製造工程による影響もあり、焼鈍のやり方によって、表面近傍に炭素分を多く含む場合、炭素分が多いほど変色しやすい。これは、チタンと炭素が炭化チタン（ＴｉＣ）を形成し、これが基点となって酸化膜が成長するためと考えられている。なお、これらの変色促進要因は、各々前記非特許文献１〜４などにも記載されている。
【００１０】
このようなチタン材の変色問題に対し、従来から、チタン材の変色を生じ難くするために、上記変色促進要因を除く対策が種々提案されている。例えば、上記炭素分の影響に対しては、チタン材料として、表面部分に炭素量やフッ素量の少ないチタン材を用いることが提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。また、表面酸化膜の表面粗度Ｒａを３　μｍ　以下に小さく、表面酸化膜の厚さを２０Å以下とすることも提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【００１１】
【特許文献１】
特開２００２−１２９６２号公報（第１、２頁）
【特許文献２】
特開２００２−４７５８９号公報（第１、２頁）
【特許文献３】
特開平１０−８２３４　号公報（第１、２頁）
【００１２】
しかし、チタン材の変色は、上記した通り、使用環境やデザイン、使用年数という他の要因によっても多く生じる。したがって、チタン材の変色は、材料側の改善で、ある程度発生しにくくすることや、ある程度発生を遅らせることは可能であるものの、時間が経過すれば、必然的に生じる問題とも言える。
【００１３】
このため、上記特許文献１　〜３　のような、チタンの材料側の改善だけで変色問題に対応することは不可能である。また、表面に微細な凹凸を造り込んで粗面化したチタン材に対しては、前記表面酸化膜の表面粗度を小さくするなどの調整はできない。更に、塗装や保護皮膜を設けるような手段も、前記した通り、無塗装使用　（無塗装仕様）　であるチタン材には適用できない。しかも、塗装や保護皮膜あるいは前記材料側の改善によって、変色を抑制することはできるが、すでに建材として建築物や構造物などに適用された上で、変色してしまったチタン材に対応することはできない。
【００１４】
したがって、このように建材として適用された上で、すでに変色してしまったチタン材に対しては、このチタン材変色部分を含めて洗浄、あるいは研磨して、表面変色部分を無くす以外に手段は無い。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、変色チタン材の確立された洗浄技術はこれまで無かった。即ち、変色チタン材の洗浄においては、チタン材採用の理由となっている前記光沢の少ない金属色表面（美観や意匠性表面）を保証するために、洗浄後も、表面の微細な凹凸からなる粗面を保持した上で、表面変色部分を無くす必要が有る。仮に、洗浄によって表面変色部分が無くなっても、表面の微細な凹凸からなる粗面が無くなった場合、前記光沢の少ない金属色表面が失われ、ステンレス材やアルミニウム合金材と同様の光沢性表面となってしまう。これは、前記したチタン材採用の理由や意義自体が失われることを意味する。
【００１６】
これまで汎用されている、種々の建材の洗浄（クリーニング）技術では、汚れの除去などの洗浄の対象物としては、勿論、建築物や構造物などに適用されたチタン材を含む。しかし、上記表面の粗面を保持した上で、課題となる表面変色部分を無くすことはできなかった。
【００１７】
この理由は、先ず、前記した通り、変色の直接の原因となっているのが、通常の洗浄での汚れに相当する、表面酸化膜乃至表面酸化膜の厚みであることによる。したがって、チタン材の表面変色部分を無くすためには、部分的あるいは全面的に変色している場合を問わず、この変色部分を含めて、表面酸化膜を除去して均一化する、あるいは、表面酸化膜を削って厚みを均一化する必要がある。しかし、チタン材の表面酸化膜は、前記した通り、硬度がチタン素地に比して著しく硬く、化学的に非常に安定であり、ふっ酸と硝酸の混合物のような強酸にのみ溶解するという他の金属の酸化膜には無い特異な性質を有する。
【００１８】
更に、粗面を構成する各凹凸部の直径は、前記した通り、２０〜５０μｍ　程度であり、表面酸化膜のÅレベルの厚みに比して著しく厚い。このため、表面酸化膜層にも２０〜５０μｍ　程度の凹凸が必然的についている。
【００１９】
この結果、物理的洗浄、化学的洗浄、あるいは、これらを組み合わせた洗浄にせよ、チタン材の表面酸化膜を除去しようとすれば、必然的に、チタン素地まで削られ、表面の微細な凹凸からなる粗面が失われることとなる。一方、チタン素地を保護しようとすれば、チタン材の表面酸化膜が除去できなくなる。
【００２０】
例えば、物理的洗浄の内、高圧水洗浄では、付着した粒子や油分の一部は除去できるが、表面酸化膜を除去することができず、適用できない。
【００２１】
これは、研磨粒子（砥粒）を含有した洗浄剤を用いた場合も同様である。砥粒を含有した洗浄剤は、例えばステンレス建材などの洗浄に汎用されている。しかし、ステンレス建材の洗浄の場合には、主にステンレス特有の金属光沢を回復させるために用いられており、チタン材にそのまま用いると、表面の微細な凹凸からなる粗面が失われ、かえって「汚れ感」を増すことになる。同様に、一般に「錆びおとし」や「金属磨き」として用いられている砥粒やサンドペーパーを用いても、黒ずみの発生や表面の微細な凹凸からなる粗面が失われる結果、著しい光沢の増加で「汚れ感」を増大させてしまう。
【００２２】
また、化学的洗浄の内、主に水や溶剤に、酸・アルカリや酵素、界面活性剤を含んだ薬剤で表面の汚れを溶解して落とす化学的洗浄剤タイプでは、チタン材の表面酸化膜が除去できない。また、チタン材の表面酸化膜が除去できる前記したフッ酸と硝酸の混合水溶液などでは、表面の微細な凹凸からなる粗面を保ったまま、酸化皮膜を除去することは可能である。しかし、これら化学的洗浄剤は人体や環境に有害であるなどの致命的問題があり、適用できない。
【００２３】
本発明はこの様な事情に着目してなされたものであって、その目的は、建築物や構造物などに適用されている、表面が粗面化された変色チタン材に対し、上記表面の粗面を保持した上で、チタン材の表面変色部分を無くす、チタン材の洗浄方法および洗浄剤、洗浄を受けたチタン材を提供しようとするものである。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明変色チタン材の洗浄方法の要旨は、表面が粗面化された変色チタン材の表面酸化皮膜を除去し、チタン材の表面変色部分を無くす洗浄方法であって、チタン材の表面酸化皮膜を研磨にて除去する際に、平均粒子径が５〜１００　μｍ　の砥粒を含む洗剤を用いてチタン材表面を研磨することである。
【００２５】
本発明は研磨後もチタン材表面の粗面を保持することを目的とする。したがって、本発明が対象とする表面が粗面化されたチタン材とは、前記したように、表面に微細な凹凸を意図的に造り込んで粗面化し、つや、光沢の少ない金属色表面に仕上げたチタン材である。この点、鏡面研磨仕上げして光沢性表面にしたような、凹凸の無いチタン材　（例えば、積雪防止や鏡面の美観を利用する等の用途）　は本発明の対象としない。チタン材の粗面化は、圧延　（粗面化ロール使用）　やスキンパス圧延やダル圧延等の軽圧延あるいは表面研磨、更には、酸洗　（化学的な表面処理）　や真空焼鈍などの適宜の手段によって可能である。また、本発明チタン材とは、例えば、圧延仕上げ材　（圧延まま材）　や、あるいは圧延材に対し、酸洗仕上げ、酸洗後の軽圧延仕上げ、真空焼鈍仕上げ、真空焼鈍後の軽圧延仕上げ、等を施したチタン材が適宜選択される。
【００２６】
表面が粗面化されたチタン材の変色の直接の原因となっているのは、前記した通り、表面酸化膜乃至表面酸化膜の厚みである。したがって、チタン材の表面変色部分を無くすためには、部分的あるいは全面的に変色している場合を問わず、この変色部分を含めて、表面酸化膜を研磨にて除去し表面を均一化する、あるいは、表面酸化膜を研磨にて削って表面酸化膜の厚みを均一化する必要がある。
【００２７】
このようにチタン材の表面酸化皮膜を研磨にて除去するに際し、本発明者らは、粗面を構成するチタン材表面の凹部と凸部の内、凸部の一部を除去するとともに、凹部の方は残留させるようにチタン材表面を研磨することで、チタン材表面の粗面化を保持しつつ、凸部表面と凹部表面との酸化皮膜を除去でき、チタン材の表面変色部分を無くすことができるのを知見した。
【００２８】
チタン材表面の粗面化を保持するためには、研磨によっても、チタン材表面の凹部と凸部とをそのまま残留させることが望ましい。しかし、粗面化されたチタン材１　表面の粗面を構成する数十〜千数百Å程度の薄膜である酸化膜層にも、凹凸部の直径に相当する程度のクレータ状の凹凸がついている。
【００２９】
表面が粗面化されたチタン材表面の断面図を図３　に模式的に示す。また、図４　に、実際の粗面化されたチタン材表面の、１５０　倍の電子顕微鏡（ＳＥＭ）　写真　（実際のチタン材表面の１５０　倍の表面写真を基に図面化したもの）　に示す。図３　に示す、粗面化されたチタン材１　表面の粗面を構成する数十〜千数百Å程度の薄膜である酸化膜層４　にも、図３　、４　の通り、凹凸部の直径に相当する２０〜５０μｍ　程度のクレータ状の凹凸がついている。
【００３０】
このため、チタン材表面の凹部３　と凸部２　とをそのまま残留させて、チタン材の表面酸化膜４　のみを除去することは不可能である。したがって、本発明では、表面酸化膜４　を除去するために、粗面を構成するチタン材表面の凹部と凸部の内、凸部の一部を除去する程度にチタン材表面を研磨する。と同時に、チタン材表面の粗面化を保持するために、凹部の方は残留させるようにチタン材表面を研磨する。
【００３１】
この概念が無い通常の研磨あるいは洗浄では、チタン材の表面酸化膜４　を除去しようとすれば、必然的に、チタン素地まで削られ、チタン材表面の凹部３　と凸部２　とからなる粗面が失われる。一方、通常の洗浄で、チタン材の粗面を保持しようとすれば、チタン材の表面酸化膜４　が除去できずに、変色をなくすことができない。
【００３２】
これに対し、図１（ａ）にチタン材表面の断面図を模式的に示す通り、例えば、適切な平均粒径を有する砥粒５ａなどを用いて研磨する際、粗面を構成するチタン材１　表面の凹部３　と凸部２　の内、凸部２　の一部を除去するとともに、凹部３　の方はできるだけ残留させるようにチタン材１　表面を研磨することで、図１（ａ）の研磨後の表面輪郭線６　に示す通り、また、後述する図２（ａ）に実際の研磨後のチタン材表面　（１５０　倍の表面写真を基に図面化したもの）　を示す通り、チタン材１　表面の凹部３　を基本的に保持しつつ、凸部２　表面と凹部３　表面との酸化皮膜４　を除去でき、チタン材１　の表面変色部分を無くすことができる。
【００３３】
ここで、チタン材１　表面の凹部３　を保持するためには、凹部３　の輪郭を構成する凸部２　の一部も当然残留させる必要がある。また、凹部３　の方も研磨によって、当然その一部が除去されるが、光沢の少ない金属色　（シルバー色）　表面を確保するための、粗面化　（凹凸）　が保持される程度までの、凹部３　の除去は許容される。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明変色チタン材の洗浄方法の実施態様を説明する。
【００３５】
本発明で使用する砥粒の平均粒子径は、前記した通り、表面が粗面化された変色チタン材に対し、表面の粗面を保持した上で、チタン材の表面変色部分を無くす効果に対し大きく影響する。本発明ではこの効果を発揮させるために、砥粒の平均粒子径範囲を、チタン材表面の凸部と凹部、特に残留させる凹部の大きさ（直径２０〜５０μｍ　）に対応させて、５〜１００　μｍ　の範囲とする。なお、通常、この種研磨に用いられる砥粒の平均粒子径は、用途によって異なるものの、１００ｎｍ　程度から数１００　μｍ　程度の広い範囲からなる。
【００３６】
砥粒の平均粒子径が５μｍ　未満と小さ過ぎる場合、例えば、酸化膜厚に対して著しく小さ過ぎる場合には、研磨速度が遅いため、実用的でない。また、例え、それより大きな研磨粉でも、砥粒の平均粒子径が５μｍ　未満の場合には、図１（ｂ）に示すチタン材表面の断面模式図の通り、チタン素地の凹部３　の大きさ（直径２０〜５０μｍ　）と比較して研磨粉５ｂが小さく、研磨後の表面輪郭線６　に示す通り、チタン材１　表面の凹部３　と凸部２　との両方を削ってしまい、凹部３　を残留させて粗面を保持することが困難となる。このため、後述する図２（ｂ）に実際の研磨後のチタン材表面　（１５０　倍の表面写真を基に図面化したもの）　を示す通り、表面変色部分を無くすことはできるものの、粗面を保持することができず、鏡面に近い表面となってしまう。また、表面に研磨による疵７　もつきやすくなる。更に、研磨後の水洗によっても、チタン材１　表面の凹部３　内部に研磨粉が残留しやすくなり、元の粗面素地よりも細かい凹凸をつけてしまい、この部分が逆に黒ずんで汚れのように見えることが生じる。
【００３７】
一方、砥粒の平均粒子径が１００　μｍ　を越えて大き過ぎる場合、図１（ｃ）に示すチタン材表面の断面模式図の通り、チタン素地の凹部３　の大きさ（直径２０〜５０μｍ　）と比較して研磨粉５ｂが大き過ぎ、研磨後の表面輪郭線６　に示す通り、やはり、チタン材１　表面の凹部３　と凸部２　との両方を削ってしまい、凹部３　を残留させて粗面を保持することが困難となる。また、後述する図２（ｃ）に実際の研磨後のチタン材表面　（１５０　倍の表面写真を基に図面化したもの）　を示す通り、目に見えるような大きな疵７　がつきやすくなる。これは、研磨したチタン材の商品価値を失わせる。
【００３８】
本発明で使用する砥粒の材質はシリカを含むものが好ましい。この砥粒としては、シリカ単体、アルミナ−　シリカの複合体などが例示される。シリカを含む砥粒は、砥粒中のＳｉがチタン材のＴｉ酸化物と化学結合を形成する、所謂「メカノケミカル研磨」と称される研磨効果があり、研磨効率　（速度）　が高い。建材化されたチタン材の洗浄に際しては、機械的な洗浄が難しい部分も有り、手作業による場合でも、研磨効率　（速度）　が高い方が実用的である。例えば、アルミナやジルコニアなどの他の材質の砥粒の場合には、研磨効率　（速度）　が低くなる。
【００３９】
また、砥粒の結晶系は石英であるものが好ましい。砥粒の材質が同じシリカ組成でも、結晶性が高い（＝石英）方が非晶質のものに比較して、硬度が高いので、素地よりも著しく硬いチタン酸化膜を研磨するのに適している。
【００４０】
砥粒　（研磨粉）　を分散させる研磨用の洗浄剤　（砥液、媒体）　は、水乃至粘度と保水効果のあるゲル、これらの混合物などが、用途に応じて、粘度と保水性を適宜調整して使用できる。例えば、縦壁状のチタン材に対しては、ある程度流下しない粘度と保水効果のあるゲルなどが好ましく、屋根などの広面積のチタン材に対しては、粘度の低い混合物などが好ましい。範囲中に洗剤成分であるさせておく。
【００４１】
また、この洗浄剤に、副成分として、蓚酸、酢酸などの弱酸を含有させれば、砥粒の研磨作用を助長する。即ち、研磨粉により化学的に非常に安定な表面酸化膜に傷を付けた部分からしみ込んだ弱酸がチタン金属素地を溶かす。その結果、活性なチタン金属側を弱酸により若干溶解させることができ、素地と酸化膜の間に剥離が生じ、酸化膜がより効率的に除去される。また、通常の汚れ落としのために中性洗剤などの洗剤を添加するなど、本発明の洗浄効果を損なわない程度に、他の目的や効果のために、適当な薬剤を添加することは許容される。
【００４２】
次に、本発明変色チタン材の洗浄方法の手順　（工程）　の一例を説明する。
先ず、対象となる変色チタン材の表面に砥粒を分散させた洗浄剤を塗布する。この際、変色部分のみを洗浄　（研磨）　すると、非洗浄　（非研磨）　部分とで酸化膜の厚みの差ができ、別の色調差や清浄度差が生じる可能性がある。したがって、変色チタン材の洗浄対象面はこの観点から、変色部分を含めて適宜選択する。
【００４３】
次に、変色チタン材の表面を研磨する。研磨は、通常の研磨手段である、布、スポンジ、ブラシ等を用いて行える。但し、砥粒を含有する洗浄剤を振動を加えながら　（バイブレーターを用いて）　洗浄面にこすりつけることが好ましい。一方方向のみ何度も研磨されるような洗浄の仕方（例えば回転式）は、表面の微細な凹凸からなる粗面が失われ、かえって「汚れ感」を増すことになったり、前記した疵　（傷）　がつく可能性があるため、好ましくない。したがって、洗浄剤をつけたスポンジなどに細かい振動を与えながら洗浄面を均一に動かすことが有効である。洗浄剤としてゲルなどを用いた場合、例えば夏場など、洗浄中に洗剤が乾燥しないように水を吹き付けることが好ましい。
【００４４】
変色チタン材の表面を研磨後は、過剰乃至残余の洗浄剤およびチタン表面からを研磨除去された微粒子を除去する洗浄工程に移る。この洗浄工程として、水洗は必須であるが、この前処理として、過剰乃至残余の洗浄剤およびチタン表面からを研磨除去された微粒子を拭き取る、こすり取るなどの物理的な洗浄剤の除去、中性洗剤などの薬剤を塗布したり薬剤洗浄する化学的な洗浄を、適宜行って良い。
【００４５】
水洗後のチタン材は乾燥されて仕上げられる。この際、後処理として、更に、再変色を抑制するために、酸化剤を塗布しても良い。即ち、研磨剤を含む洗剤で洗浄直後のチタン材表面には、一部活性なチタン素地または極薄い酸化膜しか有していないため、チタン材製造後にゆっくり養生した素地と比較して若干再変色が助長される傾向が認められる場合がある。したがって、この再変色を抑制するために、チタン材洗浄面を過酸化水素水等の薬剤を霧吹きするなどして軽く人工的に酸化を促進させることも有効である。
【００４６】
また、水洗後のチタン材も基本的には無塗装で使用されるが、この使用態様や表面の意匠性を阻害しない範囲で、後処理として、再変色抑制のために、再変色抑制剤として、カップリング剤を塗布して、洗浄後のチタン材表面に保護膜を形成し、再酸化を抑制しても良い。具体例としては、チタネート系カップリング剤やシラン系カップリング剤を表面に塗布し、化学反応させて形成した保護膜を付けておくのが有効である。無機系塗料、例えば、アルカリシリケート系や金属アルコキシド系塗料を塗工しておくのも有効である。
【００４７】
なお、本発明におけるこれら一連の洗浄作業は、壁や屋根などの建材として既に使用されている変色チタン材表面が主な対象となる。このため、チタン材表面の形状や使用環境によっては、自動などの洗浄機械などが使用できない場合も多く、基本的に研磨具や洗浄具を用いた人手による作業が主となる。ただ、可能であれば、洗浄作業によって、人手による作業と自動洗浄機械とを適宜組み合わせたり、一連の洗浄作業を自動洗浄機械により行っても勿論良い。
【００４８】
【実施例】
次に、本発明方法の実施例を説明する。
鉄粉や海水が付着しやすい海辺環境に建屋の屋根の前面壁建材として設置後、５　年経過して、部分的に変色が発生したチタン材であって、表面の凹部の大きさが直径２０〜５０μｍ　に粗面化されたチタン材の表面各１ｍ^２を、分散させた砥粒の平均粒径のみを変えた洗浄剤を用い、他の洗浄条件を同じとして洗浄した。なお、洗浄は、チタン材を建材としての使用状態のまま　（取り付けたまま）　で行った。
【００４９】
この洗浄後乾燥させたチタン材の変色していた表面について、ルーペを用いて観察するとともに、表面粗度（Ｒａ）、光沢度（Ｇｓ６０　°）　を測定した。また、参考のために、元の変色していない粗面化チタン材　（前記図４　相当材）　表面の同様に表面粗度（Ｒａ）、光沢度（Ｇｓ６０　°）　を測定した。更に、一部の発明例４　と比較例７　、８　については、チタン材の一部を試料として採取し、試料　（チタン材）　表面を１５０　倍の電子顕微鏡（ＳＥＭ）　写真をとって観察した。これらの結果を表１　と、図２（ａ）、（ｂ）　、（ｃ）　　（実際の研磨後のチタン材表面の１５０　倍の表面写真を基に図面化したもの）　に示す。
【００５０】
砥粒としては、シリカからなる結晶質石英を用いた。砥粒を分散させる研磨用の洗浄剤は、水を加えて粘度を調整したゲルを用い、洗浄剤に対し砥粒を２０ｗｔ％　分散させた。この洗浄剤をチタン材表面に均一に塗布後、小型のバイブレーターを用いて振動を加えながら　（圧力３ｋｇｆｍｍ^２）、布によりチタン材表面に洗浄剤をこすりつける処理を、チタン材表面全面に対して、各例とも同じ条件となるように行った。また、研磨後は、残余の洗浄剤をハケで拭き取った後、ホースを用いた水洗にて、洗浄剤を完全に除去し、その後自然乾燥した。
【００５１】
表１　から明らかな通り、平均粒子径が５〜１００　μｍ　の砥粒を含む洗剤を用いてチタン材表面を研磨した発明例２　〜６　は、元の変色していないチタン材例である参考例との表面粗度（Ｒａ）、光沢度（Ｇｓ６０　°）　とほぼ同じであり、表面状況もチタン材表面の凹部を基本的に保持しつつ、チタン材の表面変色部分を無くすことができている。この結果は、図２（ａ）と図４　との対比からも裏付けられる。
【００５２】
但し、砥粒の平均粒子径が５μｍ　と下限値の発明例２　は、表面の凹部の大きさに近い平均粒子径の砥粒を用いた発明例３　、４　、５　や参考例１　に比して、表面粗度（Ｒａ）が低く、参考例に比して光沢度（Ｇｓ６０　°）　が高い。また、砥粒の平均粒子径が１００　μｍ　と上限値の発明例６　は、表面の凹部の大きさに近い平均粒子径の砥粒を用いた発明例３　、４　、５　や参考例に比して、やはり、表面粗度（Ｒａ）が低く、参考例に比して光沢度（Ｇｓ６０　°）　が高い。
【００５３】
これに対し、砥粒の平均粒子径が５μｍ　未満と小さ過ぎる比較例７　の場合、表面変色部分を無くすことはできるものの、図２（ｂ）に示す通り、粗面を保持することができず、鏡面に近い表面となってしまう。これは、参考例１　に比して表面粗度（Ｒａ）が著しく低く、参考例に比して光沢度（Ｇｓ６０　°）　が著しく高いことや、図４　との対比からも裏付けられる。
【００５４】
一方、砥粒の平均粒子径が１００　μｍ　を越えて大き過ぎる比較例８　の場合、表面変色部分を無くすことはできるものの、図２（ｃ）に示す通り、目に見える大きな疵７　がついている。また、発明例に比して、粗面を保持することができていない。これは、参考例１　に比して表面粗度（Ｒａ）が低く、また、光沢度（Ｇｓ６０　°）　が高いことからも裏付けられる。したがって、これらの結果から、本発明洗浄方法の砥粒平均粒子径の条件の意義が分かる。
【００５５】
更に、発明例２　〜６　の洗浄後のチタン材に対し、後処理として、３ｗｔ％の過酸化水素水を酸化剤として塗布して人工的に酸化を促進した後、前記鉄粉や海水が付着しやすい海辺環境での建屋の屋根の前面壁建材としての使用を継続し、６　カ月間観察した結果、再変色は認められなかった。
【００５６】
【表１】

【００５７】
【発明の効果】
本発明によれば、建築物や構造物などに適用されている、表面が粗面化された変色チタン材に対し、上記表面の粗面を保持した上で、チタン材の表面変色部分を無くす、チタン材の洗浄方法および洗浄剤、洗浄を受けたチタン材を提供することができる。この結果、変色チタン材を簡便に再生できる点で工業的な価値が大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】チタン材表面の凹凸粗面と砥粒との大きさの関係とを模式的に示し、（ａ）　は発明例、（ｂ）　、（ｃ）　は比較例を各々示す断面図である。
【図２】実際の研磨後のチタン材表面　（１５０　倍の表面写真を基に図面化したもの）　を示し、（ａ）　は発明例、（ｂ）　、（ｃ）　は比較例を各々示す平面図である。
【図３】粗面化されたチタン材表面を模式的に示す断面図である。
【図４】粗面化されたチタン材表面を示す平面図である。
【符号の説明】
１：　チタン材、２　凸部、３：凹部、４：酸化皮膜、５：砥粒、６：研磨後の表面輪郭線、７：　疵

Claims

表面が粗面化された変色チタン材の表面酸化皮膜を除去し、チタン材の表面変色部分を無くす洗浄方法であって、チタン材の表面酸化皮膜を研磨にて除去する際に、平均粒子径が５〜１００　μｍ　の砥粒を含む洗剤を用いてチタン材表面を研磨することを特徴とする変色チタン材の洗浄方法。
前記チタン材表面の粗面を構成する凹部と凸部の内、凸部の一部を研磨にて除去する一方、凹部の方は残留させて前記表面の粗面化を保持する請求項１に記載の変色チタン材の洗浄方法。
前記研磨の際に振動を加えながらチタン材表面を研磨する請求項１または２に記載の変色チタン材の洗浄方法。
前記研磨後にチタン材の表面を水洗する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の変色チタン材の洗浄方法。
前記水洗後にチタン材の表面を人工的に再酸化させる請求項４に記載の変色チタン材の洗浄方法。
前記再酸化に際して酸化剤を使用する請求項５記載の変色チタン材の洗浄方法。
前記水洗後のチタン材の表面に保護膜を形成する請求項５または６に記載の変色チタン材の洗浄方法。
前記保護膜がカップリング剤を含むものである請求項７に記載の変色チタン材の洗浄方法。
前記変色チタン材が建材として使用されている請求項１乃至８のいずれか１項に記載の変色チタン材の洗浄方法。
表面が粗面化された変色チタン材の表面酸化皮膜を除去して、チタン材の表面変色部分を無くす洗浄剤であって、平均粒子径が５〜１００　μｍ　の砥粒を含有する洗剤からなる変色チタン材洗浄剤。
前記砥粒がシリカを含む請求項１０に記載の変色チタン材用洗浄剤。
前記砥粒の結晶系が石英である請求項１０または１１に記載の変色チタン材用洗浄剤。
前記洗浄剤の副成分として弱酸を含有する請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載の変色チタン材用洗浄剤。
前記洗剤が保水効果のあるゲルである請求項１０乃至１３のいずれか１項に記載の変色チタン材用洗浄剤。
請求項１乃至９のいずれかの洗浄方法によって洗浄を受けた、表面変色部分が無いチタン材。
請求項１０乃至１４のいずれかの洗浄剤によって洗浄を受けた、表面変色部分が無いチタン材。