JP2004220997A

JP2004220997A - ステンレス鋼製光源用反射板

Info

Publication number: JP2004220997A
Application number: JP2003009094A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Sugita; 修一杉田; Kazumi Matsubara; 和美松原; Kenichi Okubo; 謙一大久保; Koji Mori; 浩治森
Original assignee: Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 2003-01-17
Filing date: 2003-01-17
Publication date: 2004-08-05
Anticipated expiration: 2023-01-17
Also published as: JP4102203B2

Abstract

【目的】白色反射板に匹敵する反射率をもち、独特な風合いの色調を呈する反射板を提供する。
【構成】金属光沢のあるステンレス鋼板を基材１とし、基材の少なくとも光源側表面にクリア塗膜２を設けている。クリア塗膜２には、透明又は半透明無機基質が透明又は半透明金属酸化物皮膜被覆された鱗片状発色顔料３が基材の沿面方向に配向して分散している。最大径：２５μｍ以下，厚み：１μｍ以下，アスペクト比：５〜２５０の鱗片状発色顔料３が好ましく、０．５〜２０質量％の割合でクリア塗膜２に分散される。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、光源からの光を高い反射率で反射させるステンレス鋼製光源用反射板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
省エネルギーの観点から、少ない消費電力で同じ明るさが得られる照明器具の開発が進められている。明るさの確保には節電型電球は勿論、電球からの光を高反射率で反射させる反射板の開発も重要である。この種の反射板としては、成形加工した製品が比較的反射率が高く安価でもあることから、白色塗装金属板が一部で使用されている。白色塗装鋼板では反射率を高めるため、白色度の高い塗膜が必要とされる。
【０００３】
白色塗装金属板は、シリカ，硫酸マグネシウム，炭酸マグネシウム，二酸化チタン等の白色顔料を配合したポリエステル系，ポリウレタン系，エポキシ系等の樹脂塗料で上塗り塗膜を形成している。本出願人等も、白色塗膜に光触媒粒子を分散させることにより長時間にわたる高反射率の維持を可能にした反射板用白色塗装鋼板を紹介している（特開２００２−１１８２７号公報）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
照明装置には、透光板を必要とせず、光源から室内等の周囲に光を直接出射するタイプがある。この種の照明装置では、室内等の雰囲気と調和することが要求されるが、白色塗装鋼板の色調が雰囲気との調和に欠ける場合がある。また、嗜好の多様化に伴い、白色と異なる色調の反射板が要求される場合もある。
【０００５】
しかも、本発明者等が白色塗装鋼板の反射率をＪＩＳＺ８７２２に準拠して調査したところ、反射率を左右する主たる因子は塗膜の白色度であり、無機質な金属反射光を得るために白色塗装鋼板に色調を付与すると、反射光が極端に低下し反射板としての機能が著しく阻害されることを見出した。ステンレス鋼無垢材の使用により無機質な金属反射光が得られるが、ステンレス鋼無垢材では成形加工時，照明器具への組立て時等の取扱いの際に素手で触ると指紋や汚れが付着しやすいことが欠点である。
【０００６】
指紋や汚れの付着を防止するため、ステンレス鋼をクリア塗装することも考えられるが、光源からの光の波長の一部がクリア塗膜に吸収されてしまい、白色度の低下に伴った反射率の低下が避けられない。また、得られる反射光に金属感はあるものの、暗く冷たい印象を与えがちになる。
シリカ，炭酸カルシウム，硫酸マグネシウム，炭酸マグネシウム，二酸化チタン等の白色顔料添加によってもクリア塗膜の反射率が上がるが、ステンレス鋼の表面仕上げが白色顔料で隠蔽され、高級感のある光源用反射板として使用できない。
嗜好の多様化に対応する上では、金属光沢感を保持しながらステンレス鋼の表面仕上げを損なわない高反射率の反射板が要求される。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような要求に応えるべく案出されたものであり、クリア塗膜を設けたステンレス鋼板を反射板基材に使用することにより、金属素地の外観を活かしながら反射率を高位に維持し、従来の白色塗装鋼板では得られない風合いをもつステンレス鋼製光源用反射板を提供することを目的とする。
【０００８】
本発明は、その目的を達成するため、金属光沢のあるステンレス鋼板を基材とし、基材の少なくとも光源側表面にクリア塗膜を設けている。クリア塗膜には、透明又は半透明無機基質が透明又は半透明金属酸化物皮膜被覆された鱗片状発色顔料が基材の沿面方向に配向して分散している。
【０００９】
鱗片状の無機基質にはマイカフレーク，アルミナフレーク，シリカフレーク，ガラスフレーク等があり、ＴｉＯ_２，ＳｉＯ_２，ＺｒＯ_２，ＳｎＯ_２，ＺｎＯ，Ａｌ_２Ｏ_３等の透明又は半透明金属酸化物皮膜で被覆することにより鱗片状発色顔料が得られる。最大径：２５μｍ以下，厚み：１μｍ以下，アスペクト比：５〜２５０の鱗片状発色顔料が好ましく、０．５〜２０質量％の割合でクリア塗膜に分散される。
【００１０】
【作用】
本発明に従ったステンレス鋼製光源用反射板では、金属光沢のある基材・ステンレス鋼板１の上にクリア塗膜２が設けられ、クリア塗膜２に鱗片状発色顔料３が分散している（図１）。発色顔料３は、鱗片状の透明又は半透明無機基質３ａを透明又は半透明金属酸化物皮膜３ｂで被覆している（図２ａ）。金属酸化物皮膜は、複層３ｂ，３ｃで設けても良い（図２ｂ）。クリア塗膜２に分散している発色顔料３は、鱗片状のため基材・ステンレス鋼板１の沿面方向に配向する。
【００１１】
光源からステンレス鋼製反射板に光が投影されると、入射光Ｌｉｎはクリア塗膜２を透過して基材・ステンレス鋼板１の表面で反射され、反射光Ｌ_０となって出射される。一部の入射光Ｌｉｎは、発色顔料３の無機基質３ａ，金属酸化物皮膜３ｂ，３ｃの表面で反射されて反射光Ｌ_１〜Ｌ_３となる。金属光沢の高い基材・ステンレス鋼板１の上に透明度の高いクリア塗膜２を形成しているので、反射光Ｌ_０〜Ｌ_３の合計光量が入射光Ｌｉｎにほぼ等しく、吸収に起因する明度低下を無視できる。また、無機基質３ａ，金属酸化物皮膜３ｂ，３ｃの表面で反射されて反射光Ｌ_１と反射光Ｌ_２，Ｌ_３との間で生じる光路差ΔＬに応じた干渉色が発現する。
【００１２】
基材・ステンレス鋼板１の表面における反射は、白色塗膜の表面における反射と異なり、電球から放射された光線の色調が大きく変わることなく、金属素地外観を活かした反射板が得られる。しかも、クリア塗膜２に配向分散している発色顔料３の無機基質３ａ，金属酸化物皮膜３ｂ，３ｃ表面における反射も加わるため、十分な光量のＬｏｕｔが得られる。
この点、発色顔料３を含んでいないクリア塗膜２を設けた反射板では、基材・ステンレス鋼板１の表面からの反射光Ｌ_０だけであるため明度が低下する。更に、無機基質３ａ，金属酸化物皮膜３ｂ，３ｃの材質，膜厚等によって反射光Ｌｏｕｔで得られる色調を高い自由度で変更できる。なかでも、透明又は半透明のシルバー色を呈する発色顔料３を分散させると、ＪＩＳＺ８７２２に準拠して色調測定した明度（Ｌ値）が上昇し、基材・ステンレス鋼板１の金属感，表面仕上げを損なうことなく白色度が上昇し、光線反射率が高くなる。
【００１３】
【実施の形態】
本発明に従ったステンレス鋼製光源用反射板は、金属光沢のあるステンレス鋼板を基材に使用し、発色顔料３が分散したクリア塗膜２を基材・ステンレス鋼板１の表面に設けている（図１）。基材・ステンレス鋼板１としては、ＪＩＳＺ８７４１に準拠した２０度鏡面光沢度が１００以上の光沢度をもつステンレス鋼板が使用される。
【００１４】
クリア塗膜２を形成するためのクリア塗料は、発色顔料３を含む限り塗料種に特段の制約が加わるものではないが、透明度の高いアクリル系，ポリエステル系，ウレタン系，ポリオレフィン系，フッ素系，エポキシ系，酢酸ビニル系，クロロプレン系等の有機樹脂や，或いはこれらの縮み模様を形成する樹脂や無機系ポリマーを配合した有機樹脂も使用できる。塗料樹脂に対して好ましくは０．２〜２０質量％の割合で発色顔料３が配合される。発色顔料３の分散による反射率の向上は０．２質量％以上の配合量でみられるが、過剰量の発色顔料３を配合すると基材・ステンレス鋼板１の金属素地外観が損なわれ、塗膜物性にも悪影響が現れる。クリア塗料には、透明性を損なわない範囲で、防錆顔料，着色顔料，染料等を必要に応じて添加しても良い。
【００１５】
発色顔料３を分散させたクリア塗膜２の形成に先立って、基材・ステンレス鋼板１に対する密着性を改善するため発色顔料３を含まないプライマクリア塗膜を形成しても良い。プライマクリア塗膜形成用の塗料は、塗料種に特段の制約が加わるものではなく、エポキシ樹脂，エポキシ変性ポリエステル樹脂，ウレタン樹脂，ウレタン変性エポキシ樹脂等が使用され、クロメート処理等の塗装前処理を施した基材・ステンレス鋼板１とクリア塗膜２との密着性が一層向上する。プライマクリア塗膜を形成する場合、１〜１０μｍの膜厚が好ましい。プライマクリア塗料には、透明感を損なわない範囲で防錆顔料，着色顔料，染料等を必要に応じて添加することも可能である。
【００１６】
クリア塗装鋼板はクリア塗膜２を形成した後で反射板形状に加工されることから、基材・ステンレス鋼板１に対する密着性，塗膜自体の柔軟性に富むことがクリア塗膜２に要求される。必要に応じてトップクリア塗膜を設け、加工性を向上させることもできる。また、柔軟性に相反する機能として耐疵付き性が要求されることもある。このような目的に応じた特性を考慮してクリア塗料の樹脂系が選択され、たとえばメラミン，イソシアネート等の硬化剤を適宜配合してクリア塗膜２を形成することも可能である。
【００１７】
クリア塗料に配合される発色顔料３は、マイカ，ガラスフレーク，アルミナフレーク，シリカフレーク等の透明又は半透明鱗片状無機基質３ａに湿式法，ＣＶＤ法，粉末スパッタリング法等で金属酸化物皮膜３ｂの単層又は複層被覆を形成することにより製造される。基材・ステンレス鋼板１の表面に沿った方向に鱗片状無機基質３ａを配向させるほど発色顔料３の表面で入射光Ｌ_ｉｎが反射する確率が高くなるので、鱗片状無機基質３ａのアスペクト比（厚みに対する最大径の比率）が大きなものほど好ましい。具体的には、アスペクト比が２０以上（好ましくは、５０以上）になると、大半の鱗片状無機基質３ａが基材・ステンレス鋼板１の表面と平行又はほぼ平行な配向性をもってクリア塗膜２に分散し、透明の金属酸化物皮膜３ｂの干渉色が強く発現して鮮やかな色調となり光輝感も強くなる。また、透明性を確保するため厚み１．０μｍ以下，顔料立ちを防止するため最大径２５μｍ以下の発色顔料３が好ましい。
【００１８】
マイカを鱗片状無機基質３ａとして使用し、湿式法でＴｉＯ_２被覆する場合、種々の方法を採用できる。たとえば、希薄なチタン酸水溶液にマイカを懸濁させて７０〜１００℃に加温し、チタン塩の加水分解生成物である水和酸化チタン粒子をマイカ表面に析出させた後、７００〜１０００℃で高温焼成することによりＴｉＯ_２被覆が形成される。ＴｉＯ_２被覆の膜厚は、チタン塩の濃度，懸濁液の温度，処理時間等の処理条件によって制御できる。
粉末スパッタリング法で発色顔料３を製造する場合、マイカ，ガラスフレーク等の鱗片状無機基質３ａを回転ドラムに入れ、Ｔｉをターゲットとする反応性雰囲気下でスパッタリングすることにより、鱗片状無機基質３ａの表面にＴｉＯ_２被覆が金属酸化物皮膜３ｂとして形成される。
【００１９】
屈折率が異なる複数の金属酸化物皮膜３ｂ，３ｃを鱗片状無機基質３ａの表面に設ける場合、一層目の金属酸化物皮膜３ｂを形成した後、被覆原料を代えて一層目と同じ方法又は異なる方法で２層目の金属酸化物皮膜３ｃを形成する。
たとえば、ＴｉＯ_２被覆にＦｅ_２Ｏ_３被覆を積層する場合、ＴｉＯ_２被覆顔料を懸濁させた水溶液を７０〜１００℃に加温し、鉄塩水溶液を添加して水酸化鉄を析出させた後、１５０〜２００℃で乾燥することによりＴｉＯ_２被覆にＦｅ_２Ｏ_３被覆が積層される。Ｆｅ_２Ｏ_３被覆の膜厚は、鉄塩水溶液の濃度，懸濁液の温度，処理時間等によって制御できる。
【００２０】
透明な金属酸化物皮膜３ｂで鱗片状無機基質３ａを被覆した発色顔料３は、そのままでクリア塗料用樹脂に添加することも可能であるが、必要に応じて適宜の表面処理を施すことができる。表面処理では、クロム酸系，リン酸系，アルミナ系，ジルコニア系，セリウム系等の無機質表面処理剤や各種シランカップリング剤，チタネートカップリング剤，有機モノマー系等の有機質表面処理剤が使用される。表面処理により、クリア塗料用樹脂に対する発色顔料３の分散性及び隣接樹脂層との層間密着性が改善される。
【００２１】
発色顔料３を配合したクリア塗料を塗装原板に塗布した後、クリア塗料の樹脂種や塗布量にもよるが２００〜４００℃で３０〜１２０秒加熱することによってクリア塗膜２が基材・ステンレス鋼板１に焼き付けられる。得られたクリア塗装鋼板を観察すると、基材・ステンレス鋼板１の金属光沢が活かされ、しかも無機質な冷たい感じを与える金属光沢がクリア塗膜２で和らげられるので、マイルドな色調の外観となる。安定した色調を得る上では、膜厚５〜２０μｍでクリア塗膜２を形成することが好ましい。
【００２２】
【実施例】
ヘアライン研磨した板厚０．４ｍｍのＳＵＳ４３０ステンレス鋼板から、デジタル光度計（ＧＭ−３Ｄ：株式会社村上色彩研究所製）を用いてＪＩＳＺ８７４１に準拠して測定した２０度鏡面光沢度が１３０のステンレス鋼板を選択し、塗装原板に使用した。
塗装原板を２％塩酸で酸洗し、酸系の表面処理を施した後、クロム換算付着量２０ｍｇ／ｍ^２の塗布型クロメート処理を施した。
【００２３】
クリア塗料としては、高分子ポリエステル系クリア樹脂塗料（ＰＭ５０００：日本ファインコーティングス株式会社製）に発色顔料３を２質量％配合することにより用意した。発色顔料３には、４種の発色顔料Ａ〜Ｄを使用した。

【００２４】
クリア塗料を塗装原板に塗布して乾燥した後、２３０℃に６０秒加熱することにより基材・ステンレス鋼板１に焼き付け、膜厚１０μｍのクリア塗膜２を形成した。
得られたクリア塗装ステンレス鋼板から試験片を切り出し、ＪＩＳＺ８７２２に準拠し、正面から見た物体の測色に積分球を用いる分光測色計（ＣＭ−３７００ｄ：ミノルタ株式会社製）及び正反射光に対して視角の相違に応じた物体の色調を測色するマルチアングル分光測色計（Ｘ−ＲｉｔｅＭａ６８ＩＩ：Ｘ−Ｒｉｔｅ社製）で測色した。積分球分光測色では、明度（Ｌ値），波長域３６０〜７４０ｎｍの１０ｎｍ刻みに平均反射率を求めた。マルチアングル分光測色では、４５度入射光に対する正反射光から１５度，２５度，４５度，７５度，１１０度と測色角度がずれたときの明度（Ｌ値）及び波長域４０〜７００ｎｍの１０ｎｍ刻みに平均反射率を求めた。
【００２５】
表１の調査結果にみられるように、積分球を用いた色調測定では、無垢のステンレス鋼がＬ値，光線反射率の何れも高く、光源の反射強度が強いといえる。ステンレス鋼にクリア塗装を施すと、Ｌ値，光線反射率の何れも低下するが、透明又は半透明の発色顔料を分散させたクリア塗膜ではＬ値，光線反射率が上昇していた。
マルチアングル分光測色の結果は、透明又は半透明の発色顔料をクリア塗膜に分散させることによりＬ値，光線反射率が飛躍的に向上することを示し、光源用反射板として使用した場合に正反射光だけでなく正反射光からずれた個所でも高い反射率が得られることが判る。
【００２６】

【００２７】
次いで、各クリア塗装ステンレス鋼板を長さ４００ｍｍ，幅２００ｍｍ，端面から幅方向中央部の高さが５０ｍｍの曲面状に成形し、蛍光灯の反射板４とした。加工後の鋼板表面を観察したところ、何れもクラックや剥離のない健全なクリア塗膜２を維持していた。作製された反射板４を暗室に入れ、反射板４から２０ｍｍ離れた位置に長さ３３０ｍｍ，出力１０Ｗの蛍光灯５を配置した（図３）。蛍光灯５を点灯し、デジタル照度計（ＦＬＸ−１３３２：Ｆｉｎｅ製）を用い蛍光灯５に直交する方向に沿って照度を測定した。比較のため、従来の白色塗装鋼板から作製された反射板（比較反射板）についても調査した。
【００２８】
表２の測定結果にみられるように、クリア塗膜に発色顔料Ａ〜Ｄを分散させたクリア塗装ステンレス鋼板から作製された反射板４は、比較反射板にほぼ匹敵する明るさで周囲を照らし、比較反射板と異なる淡い色調が付与していた。反射板自体も、ステンレス鋼特有の冷たい印象が抑制されたマイルドな外観を呈した。
他方、無垢ステンレス鋼や発色顔料のないクリア塗装ステンレス鋼板から作製された反射板を使用すると、照度が低下しており、反射板自体も冷たい外観を呈していた。
【００２９】

【００３０】
【発明の効果】
以上に説明したように、クリア塗膜に発色顔料を分散させたクリア塗装ステンレス鋼板をから作製された反射板は、従来の白色塗装反射板にほぼ匹敵する反射率を呈し、白色反射板では得られない風合いの色調を周囲に付与する。しかも、ステンレス鋼本来の冷たい外観が発色顔料分散クリア塗膜で抑えられているため、反射板自体も周囲との調和性が高くなる。このようにして、嗜好が多様化する傾向に対応して意匠性，識別性の高い光源用反射板が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】基材表面に設けられているクリア塗膜の模式図
【図２】発色顔料により干渉色が発現する説明図
【図３】蛍光灯で照明した実施例の説明図
【符号の説明】
１：基材・ステンレス鋼板２：クリア塗膜３：鱗片状発色顔料３ａ：無機基質３ｂ，３ｃ：金属酸化物皮膜４：反射板５：蛍光灯

Claims

金属光沢のあるステンレス鋼板・基材の少なくとも光源側表面にクリア塗膜が設けられ、該クリア塗膜に分散している透明又は半透明無機基質が透明又は半透明金属酸化物皮膜被覆された透明又は半透明鱗片状発色顔料が基材の沿面方向に配向していることを特徴とするステンレス鋼製光源用反射板。
最大径：２５μｍ以下，厚み：１μｍ以下，アスペクト比：５〜２５０の鱗片状発色顔料が膜厚５〜２０μｍのクリア塗膜に分散している請求項１記載のステンレス鋼製光源用反射板。