JP2004291445A - 表面処理アルミニウム材及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム材の加工性、耐食性、塗膜硬度、塗膜密着性及び耐衝撃性において優れた性能を発揮する表面処理アルミニウム材及びその製造方法を提供する。
【解決手段】最外層として塗膜層を有する表面処理アルミニウム材であり、上記アルミニウム材の表面硬度が鉛筆硬度４Ｈ以上であって、上記塗膜層が、ガラス転移温度５０〜１５０℃、水酸基価１０〜１５０ｍｇＫＯＨ／ｇ、数平均分子量１，０００〜１５０，０００のアクリル樹脂を主成分として含有する有機塗料、又は、上記アクリル樹脂とオルガノポリシロキサンとを反応させて得られたシリコーンアクリル系樹脂を主成分として含有する有機無機複合塗料を塗布し、焼付乾燥して得られ、その表面硬度が鉛筆硬度４Ｈ以上である、表面処理アルミニウム材であり、また、その製造方法である。
【選択図】 なし
【解決手段】最外層として塗膜層を有する表面処理アルミニウム材であり、上記アルミニウム材の表面硬度が鉛筆硬度４Ｈ以上であって、上記塗膜層が、ガラス転移温度５０〜１５０℃、水酸基価１０〜１５０ｍｇＫＯＨ／ｇ、数平均分子量１，０００〜１５０，０００のアクリル樹脂を主成分として含有する有機塗料、又は、上記アクリル樹脂とオルガノポリシロキサンとを反応させて得られたシリコーンアクリル系樹脂を主成分として含有する有機無機複合塗料を塗布し、焼付乾燥して得られ、その表面硬度が鉛筆硬度４Ｈ以上である、表面処理アルミニウム材であり、また、その製造方法である。
【選択図】 なし
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム材の表面にその最外層として塗膜層を有する表面処理アルミニウム材及びその製造方法並びにこの表面処理アルミニウム材を用いて形成された鉄道車両用内装材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開２００２−６９，６６９号公報
【特許文献２】特開２００２−６９，６９４号公報
【特許文献３】特開２００２−６９，６９５号公報
【０００３】
アルミニウム材は、優れた耐食性や加工性を有することから、押出形材や板材等として鉄道車両内装、建物の窓や玄関建具等の建物の内外装、ビル外壁や内装等の各種建築部材、道路資材、各種キャビネット、冷凍車コンテナ内外装、冷凍ショーケース、各種家電製品、各種日用品等極めて多岐に亘って利用されている。
【０００４】
このようなアルミニウム材の押出形材や板材は、一般に、その表面に陽極酸化処理を施して陽極酸化皮膜層を形成したり、更にその上にアクリル電着塗装を施して複合皮膜層を形成したり、また、表面に化成処理を施して化成皮膜層を形成し、その後に通常の塗装を施して塗膜層を形成した表面処理アルミニウム材として使用されている。
【０００５】
ところで、これら表面に陽極酸化皮膜層や塗膜層が形成されたアルミニウム材は、長期に亘って美観と優れた耐食性を発揮するが、アルミニウム材が他の金属に比べて柔らかく、このアルミニウム材を表面処理して形成された陽極酸化皮膜層や塗膜層、特に最外層を形成する塗膜層は、その塗膜硬度や耐衝撃性等の物性において不足する場合があり、そのため、摺動部や人の出入りの激しい部位では、アルミニウム材表面の塗膜層が傷付き易く、また、塗膜割れし易く、長期間に亘って美観を維持し続けるのが困難であるという問題があった。
【０００６】
また、仮に表面に塗膜硬度の高い塗膜層を有するアルミニウム材が得られたとしても、一般に塗膜層はその塗膜硬度が高くなるにつれて塗膜密着性や耐衝撃性が低下する傾向にあり、高い塗膜硬度と優れた塗膜密着性及び耐衝撃性とを同時に満足する塗膜層を得るのは極めて困難であり、これまでは用途等に応じてそのいずれか一方の性能をある程度犠牲にせざるを得ないという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明者らは、これらアルミニウム材における特有の問題を解決するため、最外層として塗膜層を有する表面処理アルミニウム材について、そのアルミニウム材の表面を素地の硬度に応じた表面粗さＲｚを有する粗面化表面としたり、また、アルミニウム材の表面を素地の硬度に応じた膜厚の陽極酸化皮膜層を形成したり、更には、アルミニウム材の表面の一部又は全部に表面粗さＲｚ３〜７０μｍの粗面化表面を形成し、この粗面化表面を含むアルミニウム材の全面に素地の硬度に応じた膜厚の陽極酸化皮膜層を形成した表面処理アルミニウム材を提案した（特開２００２−６９，６６９号、特開２００２−６９，６９４号及び特開２００２−６９，６９５号の各公報）。
【０００８】
しかしながら、このような表面処理アルミニウム材においても、アルミニウム材の厚さが２．０ｍｍより薄くなると、素地の硬度の高い鋼板材等の他の金属材とは異なり、耐衝撃試験においてこのアルミニウム材の変形量が大きくなり、最外層の塗膜層に割れや剥離が不可避的に発生するという問題点があった。
【０００９】
【発明が解決すべき課題】
そこで、本発明者等は、仮に厚さが２．０ｍｍ以下のアルミニウム材であっても、優れた加工性及び耐食性だけでなく、互いに相反する性能の塗膜硬度と塗膜密着性及び耐衝撃性において共に優れた性能を発揮する表面処理アルミニウム材について鋭意研究した結果、表面硬度が鉛筆硬度４Ｈ以上のアルミニウム材の表面に特定の塗料を塗装し、焼付乾燥して最外層の塗膜層とすることにより、この塗膜層の塗膜硬度が鉛筆硬度４Ｈ以上であって優れた塗膜密着性及び耐衝撃性を発揮することを見出し、本発明を完成した。
【００１０】
従って、本発明の目的は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム材の表面に、たとえこのアルミニウム材の厚さが２．０ｍｍ以下という薄いものであっても、最外層として、単に塗膜硬度が高いというだけでなく、優れた塗膜密着性及び耐衝撃性をも発揮する塗膜層を有し、これによって加工性、耐食性、塗膜硬度、塗膜密着性及び耐衝撃性において優れた性能を発揮する表面処理アルミニウム材を提供することにある。
【００１１】
また、本発明の他の目的は、たとえアルミニウム材の厚さが２．０ｍｍ以下という薄いものであっても、このアルミニウム材の表面に高い塗膜硬度と優れた塗膜密着性及び耐衝撃性とを有する塗膜層を形成することができ、これによって加工性、耐食性、塗膜硬度、塗膜密着性及び耐衝撃性において優れた性能を発揮する表面処理アルミニウム材を製造することができる表面処理アルミニウム材の製造方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム材の表面に最外層として塗膜層を有する表面処理アルミニウム材であり、上記アルミニウム材の表面硬度が鉛筆硬度４Ｈ以上であって、上記塗膜層が、ガラス転移温度５０〜１５０℃、水酸基価１０〜１５０ｍｇＫＯＨ／ｇ、数平均分子量１，０００〜１５０，０００のアクリル樹脂を主成分として含有する有機塗料、又は、上記アクリル樹脂とオルガノポリシロキサンとを反応させて得られたシリコーンアクリル系樹脂を主成分として含有する有機無機複合塗料を塗布した後に焼付乾燥することにより得られ、その表面硬度が鉛筆硬度４Ｈ以上である、表面処理アルミニウム材を提供することにある。
【００１３】
また、本発明は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなり、鉛筆硬度４Ｈ以上のアルミニウム材の表面に、焼付乾燥により鉛筆硬度４Ｈ以上の塗膜層が得られる塗料を塗布し、次いで焼付乾燥して塗膜層を形成せしめる、表面処理アルミニウム材の製造方法である。
更に、本発明は、上記表面処理アルミニウム材で形成された鉄道車両用内装材である。
【００１４】
本発明において、アルミニウム材としては、アルミニウム又はアルミニウム合金の押出形材や、圧延加工された厚肉又は薄肉の板材、鍛造材、鋳物材、ダイカスト材、又はこれらの材料に適宜プレス、曲げ、穴あけ、絞り、溶接、接着等の加工を施して得られた加工材等が使用される。さらに具体的には、鉄道車両内装材で使われる壁材、床材、天井材、パネル材、仕切り板、窓枠等や電子機器等で使用される筐体、パネル、ディスプレー、カバー等が使用される。また、上記アルミニウム材の表面は、平坦面に限らず、湾曲面又は球状面も含まれ、かつ適宜のコーナー線を介して連続する複数の平坦面及び／又は湾曲（球状）面の組合せも含まれる。更に、加工されたアルミニウム材については、その表となる面が片面である場合と両面である場合とがあり、従って、アルミニウム材の表面については片面の場合と両面の場合とが含まれる。
【００１５】
そして、本発明の表面処理アルミニウム材の素地を構成するアルミニウム材についても、必ずしも１種のアルミニウム材である必要はなく、表面処理アルミニウム材の用途等に応じて、例えばプレス成形した板材と形材とを組み合わせて作られた窓枠の化粧カバー等のように、２種以上の複数のアルミニウム材を組み合わせて構成されたものでもよい。
【００１６】
本発明の表面処理アルミニウム材において、使用するアルミニウム材については、その表面硬度（ＪＩＳ Ｋ５４００−１９９０）が鉛筆硬度４Ｈ以上、好ましくは６Ｈ以上であれば、無処理のアルミニウム材であっても、また、表面に陽極酸化処理を施して陽極酸化皮膜を形成せしめたものであっても、更に、表面の一部又は全部に粗面化処理を施したものでも、更にまた、この表面の一部又は全部に粗面化処理を施した後に表面全面に陽極酸化処理を施して陽極酸化皮膜を形成せしめたものであってもよい。
【００１７】
アルミニウム材が陽極酸化皮膜を有するものである場合、その膜厚については０．１μｍ以上１５μｍ以下、好ましくは１μｍ以上１２μｍ以下であるのがよく、この陽極酸化皮膜の膜厚が０．１μｍ未満であると、陽極酸化処理の際に膜厚コントロールが難しく、また、１５μｍを超えると経済的でない。
【００１８】
また、アルミニウム材が粗面化処理により形成された粗面化表面を有する場合、表面粗さ（ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４；十点平均粗さ）Ｒｚについては３μｍ以上７０μｍ以下、好ましくは５μｍ以上５０μｍ以下であるのがよく、この表面粗さＲｚが３μｍ未満であると、アルミニウム材の表面硬度が鉛筆硬度４Ｈに達しない場合があり、また、７０μｍを超えるとアルミニウム材の表面の外観が悪くなる場合がある。
【００１９】
更に、アルミニウム材が粗面化処理後に陽極酸化処理される場合においても、粗面化処理時の表面粗さＲｚについては３μｍ以上７０μｍ以下、好ましくは５μｍ以上５０μｍ以下であり、また、陽極酸化皮膜の膜厚については０．１μｍ以上１５μｍ以下、好ましくは１μｍ以上１２μｍ以下であるのがよい。
【００２０】
本発明において、使用するアルミニウム材の厚さについては、特に制限されるものではないが、本発明の表面処理アルミニウム材は厚さが２．０ｍｍ以下、好ましくは０．３ｍｍ以上２．０ｍｍ以下である場合に顕著な作用効果を奏するものである。
【００２１】
また、本発明で使用するアルミニウム材については、その表面に塗膜層を形成せしめる前に、あるいは、その表面に粗面化処理や陽極酸化処理を施す前に、必要により脱脂処理や化成処理等の前処理をしてもよく、この際の脱脂処理としては、例えば、市販の脱脂剤や、酸やアルカリで処理することができ、また、化成処理としては、例えばアルカリ−クロメート系、クロメート系、燐酸−クロメート系、ノンクロム系、塗布型等の処理剤等を用いて行うことができる。
【００２２】
上記粗面化処理の具体的な方法としては、例えば、アルミナ等のセラミックス、砂、金属、プラスチック、ガラス、植物種子等の粒子を用いるブラスト処理、例えば酸やアルカリ等のエッチング液を用いるエッチング処理、例えば少なくとも一方のロール表面が粗面化された一対の圧延ロールを用いてこの粗面化表面を基材表面に転写させるエンボスロール圧延処理等の種々の方法を挙げることができる。
【００２３】
また、陽極酸化処理としては、酸性浴の建浴に硫酸、シュウ酸、クロム酸、ホウ酸等を用いる公知の方法が適用可能であり、また、低温で高い電解電圧を付与して皮膜の溶解を抑えた硬質アルマイト処理も適用することができる。
【００２４】
更に、上記陽極酸化皮膜については、この皮膜が、厚さ方向に沿って細径の通電孔が多数内包された多孔性であるため、陽極酸化皮膜が形成された後直ちに、公知の方法で封孔処理を行って通電孔を封孔してもよい。また、上記陽極酸化皮膜はその表面に着色が施されたものであってもよく、この着色が施された陽極酸化皮膜としては、例えば陽極酸化皮膜が電解着色された電解着色陽極酸化皮膜等が挙げられる。
【００２５】
本発明において、上記アルミニウム材の表面には塗料が塗布され、次いで焼付乾燥して最外層を構成する塗膜層が形成される。
この塗膜層を形成する塗料については、ガラス転移温度５０〜１５０℃、水酸基価１０〜１５０ｍｇＫＯＨ／ｇ、数平均分子量１，０００〜１５０，０００のアクリル樹脂を主成分として含有する有機塗料、又は、上記アクリル樹脂とオルガノポリシロキサンとを反応させて得られたシリコーンアクリル系樹脂を主成分として含有する有機無機複合塗料が適用可能であり、最外装の塗膜硬度が鉛筆硬度４Ｈ以上の塗膜層を得られるものであることが必要である。
【００２６】
有機塗料としては、ガラス転移温度５０〜１５０℃、水酸基価１０〜１５０ｍｇＫＯＨ／ｇ、数平均分子量１，０００〜１５０，０００のアクリル樹脂を主成分として含有する。
上記アクリル樹脂としては、α、β−不飽和若しくはそのエステル等のモノマーを重合反応して得られる。
このα、β−不飽和酸又はそのエステルとしては、アクリル酸、メタクリル酸、及びそれらのメチルエステル、エチルエステル、ブチルエステル、ステアリルエステル、２−エチルへキシルエステル、２−ヒドロキシエチルエステル、３−ヒドロキシプロピルエステル等を挙げることができる。
【００２７】
また、上記α、β−不飽和酸又はそのエステルと共重合させることのできるコモノマーとしては、マレイン酸、イタコン酸、フマル酸、スチレン、α−メチルスチレン、酢酸ビニル、プロピオンサンビニル等を挙げることができる。
なお、上記のアクリル酸又はアクリル酸エステル系重合体が共重合体である場合には、全共重合体中に占めるアクリル酸、メタクリル酸又はそのエステルの割合は、通常は、１０〜７５モル％、好ましくは２５〜６０モル％である。
【００２８】
上記アクリル樹脂は、ガラス転移温度５０℃以上１５０℃以下、好ましくは、７０℃以上１２０℃以下である。ガラス転移温度が５０℃以下では、鉛筆硬度が低下し、逆にガラス転移温度が１５０℃を超えると加工性に於いて塗膜にクラックが発生する等の不具合が生じるため好ましくない。
また、このアクリル樹脂の水酸基価は１０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上１５０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下、好ましくは３０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上１００ｍｇＫＯＨ／ｇ以下である。
更に、このアクリル樹脂の数平均分子量としては、１，０００以上１５０，０００以下、好ましくは５，０００以上１００，０００以下である。
【００２９】
本発明に使用される最外層の塗膜層としては、上記説明した有機塗料又は、上記説明したアクリル樹脂とオルガノポリシロキサンとを反応させて得られたシリコーンアクリル系樹脂を主成分として含有する有機無機複合塗料が挙げられる。
このオルガノポリシロキサンとしては、ＯＨ官能基を有する線状重合体が好ましく、例えば、下記の化学式で表される化合物を挙げることができる。
ＨＯ−Ｓｉ（Ｒ）２−Ｏ−［Ｓｉ（Ｒ）２−Ｏ］ｎ−Ｓｉ（Ｒ）２−ＯＨ
（但し、式中、Ｒはメチル基であるか、水素元素とメチル基との混合物であるか、又はそれらのメチル基の一部がエチル基、ビニル基又はフェニル基で置換されているものであり、ｎは１０〜５，０００の整数である。）
上記の化学式において、Ｒの５０〜１００モル％がメチル基で、０〜５０モル％が水素原子であるオルガノポリシロキサンが好ましく、そのメチル基の８０モル％までがエチル基、ビニル基又はフェニル基で置換されていてもよい。
【００３０】
シリコーンアクリル系樹脂としては、上記アクリル樹脂と上記オルガノポリシロキサンとを反応させることにより調整したブロック重合体又はグラフト重合体が好ましい。
本発明の最外層としての塗料組成物は、そのままで、あるいは必要に応じ、着色顔料、フィラー、溶剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、流動調整剤等の添加剤を配合することができる。
【００３１】
この最外層を構成する塗膜層の膜厚については、通常５μｍ以上８０μｍ以下、好ましくは５μｍ以上６０μｍ以下であるのがよく、この塗膜層の膜厚が５μｍ未満であると４Ｈ以上の塗膜硬度が得られず、また、塗膜層の厚さが８０μｍを超えると耐衝撃性が低下する。
【００３２】
上記アルミニウム材の表面に最外層を構成する塗膜層を設けるための塗装方法については、特に制限はなく、例えばスプレー塗装や刷毛塗り塗装等の公知の方法によって行うことができる。
【００３３】
また、本発明においては、上記アルミニウム材とその表面に形成される塗膜層との間に下塗り塗膜層を設けてもよく、この下塗り塗膜層を形成するための下塗り塗料としては、例えば、エポキシ樹脂系塗料、ポリエステル樹脂系塗料又はウレタン樹脂系塗料等の一般に公知の塗料を例示することができる。
【００３４】
そして、この下塗り塗料の塗装方法については、上記のスプレー塗装や刷毛塗り塗装等の他に、例えば電着塗装、プレコート塗装等の公知の方法によって行うことができる。
また。最外層を構成する塗膜層をこの下塗り塗膜層の上に設ける場合には、アルミニウム材の表面に下塗り塗料を塗布した後、ウエット状態のまま、又は、常温乾燥の後、若しくは焼き付け乾燥の後、最外層の塗膜層を形成する塗料を塗布し、焼付乾燥する。
なお、本発明において、最外層の塗膜層は、単一層構造であってもよいが、二層以上の多層構造であってもよい。
【００３５】
本発明の表面処理アルミニウム材は、そのアルミニウム材の厚さが２．０ｍｍ以下であっても、その最外層を形成する塗膜層は、少なくともその塗膜硬度が鉛筆硬度４Ｈ以上の値を示すと同時に、優れた塗膜密着性及び耐衝撃性を発揮する。
【００３６】
そして、この表面処理アルミニウム材は、軽量化と耐衝撃性とが要求される多くの用途、例えば鉄道車両内装、建物の窓や玄関建具等の建物の内外装、ビル外壁や内装等の各種建築部材、道路資材、各種キャビネット、冷凍車コンテナ内外装、冷凍ショーケース、各種家電製品、各種日用品等に用いられるものであるが、特に鉄道車両用内装材としての用途に好適に用いることができる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、実施例及び比較例に基づいて、本発明の好適な実施の形態を具体的に説明する。
【００３８】
実施例１〜１８及び比較例１〜１１
表１に示す各種のＪＩＳアルミニウム合金からなり、２００ｍｍ×３００ｍｍの大きさのアルミニウム片を用意し、また、塗料成分としてアクリル樹脂（三菱レイヨン社製商品名：ダイヤナールＡＲ５７０８；ガラス転移温度Ｔｇ：５５℃；数平均分子量Ｍｎ：２９，０００；水酸基価：８０；酸価：５．２；加熱算分（ＮＶ）：５３％）、メラミン樹脂（三井東圧化学社製商品名：ユーバン２０ＳＥ６０）、酸化チタン、メタリック顔料（東洋アルミニウム社製商品名：アルペースト７６２０ＮＳ；加熱算分（ＮＶ）：７０％）、１液型有機無機複合コーティング剤（常盤電機社製商品名：ＦＪ８０１Ｚ；成分：ポリイソシアネート、コロイダルシリカ、キシロール；固形分：３５ｗｔ％；外観：透明液状）、試作アクリル系樹脂（試作ワニスＨＴＧ−３１８；ガラス転移温度Ｔｇ：１５３℃；数平均分子量Ｍｎ：２５，０００；水酸基価：２以下）、及びキシレンを用い、最外層となる塗膜層を形成するための表１に示す塗料Ａ〜Ｇとして、下記の組成のものを用いた。
【００３９】
〔塗料Ａ〕
アクリル樹脂（ダイヤナールＡＲ５７０８） ５０重量部
メラミン樹脂（ユーバン２０ＳＥ６０） ５重量部
酸化チタン ２０重量部
キシレン ２５重量部
【００４０】
〔塗料Ｂ〕
アクリル樹脂（ダイヤナールＡＲ５７０８） ８０重量部
メラミン樹脂（ユーバン２０ＳＥ６０） ８重量部
キシレン １２重量部
【００４１】
〔塗料Ｃ〕
アクリル樹脂（ダイヤナールＡＲ５７０８） ７０重量部
メラミン樹脂（ユーバン２０ＳＥ６０） ７重量部
メタリック顔料（アルペースト７６２０ＮＳ） １０重量部
キシレン １３重量部
【００４２】
〔塗料Ｄ〕
有機無機複合コーティング剤（ＦＪ８０１Ｚ） ７０重量部
酸化チタン ２０重量部
キシレン １０重量部
【００４３】
〔塗料Ｅ〕
有機無機複合コーティング剤（ＦＪ８０１Ｚ） ９０重量部
キシレン １０重量部
【００４４】
〔塗料Ｆ〕
試作アクリル系樹脂（試作ワニスＨＴＧ−３１８） ５０重量部
メラミン樹脂（ユーバン２０ＳＥ６０） ５重量部
酸化チタン ２０重量部
キシレン ２５重量部
【００４５】
〔塗料Ｇ〕
試作アクリル系樹脂（試作ワニスＨＴＧ−３１８） ８０重量部
メラミン樹脂（ユーバン２０ＳＥ６０） ８重量部
キシレン １２重量部
【００４６】
各実施例１〜１８及び比較例１〜１１において、以下の処理を施した。
〔実施例１、２、１３、１５及び比較例１、５、６、９〕
２％−脱脂液（日本ペイント社製商品名：サーフクリーナー１５５）に１分間浸漬した後、水洗し、乾燥した。
【００４７】
〔実施例３〜５、７、１２、１６及び比較例３、１０〕
硫酸濃度１６０ｇ／Ｌの電解液を用い、温度２３℃及び電流密度１．５Ａ／ｄｍ２の条件で電解する陽極酸化処理を施し、表１に示す膜厚の陽極酸化皮膜を設けた。
【００４８】
〔実施例６、１０、１７及び比較例１１〕
先ず、平均粒径５０〜８００μｍのアルミナ粒子を用い、ショットブラスト処理を施し、各アルミニウム片の表面に表１に示す表面粗さ（Ｒｚ）を持つ粗面化表面を設け、次いで、上記の２％−脱脂液に１分間浸漬した後、水洗し、乾燥した。
【００４９】
〔実施例８、９、１１、１４、１８及び比較例２、４、７、８〕
先ず、各アルミニウム片の表面に対し、上記と同様のショットブラスト処理を施し、表１に示す表面粗さ（Ｒｚ）を持つ粗面化表面を設け、次いで、上記と同様の陽極酸化処理を施し、表１に示す膜厚の陽極酸化皮膜を設けた。
【００５０】
以上のようにして調製されたアルミニウム片の表面に、塗料を塗布し、次いで１８０℃、２０分の条件で焼付乾燥を行うことにより、塗膜硬度が鉛筆硬度で４Ｈ以上である塗膜層を形成させた表面処理アルミニウム材を得た。
【００５１】
〔塗装方法〕
上記実施例２、４〜８、１０、１２、１３、１５、１６及び１７並びに比較例１では、先ず、上記アルミニウム片に、エポキシ系プライマーをスプレー塗装により膜厚５μｍとなるように塗装し、１８０℃、１０分の条件で焼付処理を行い、次いで、その上にスプレー塗装により表１に示す塗料を塗布し、１８０℃、２０分の条件で焼付乾燥を行い、最外層として表１に示す膜厚の塗膜層を有する試験片を調製した。
【００５２】
また、実施例１、３、９、１１、１４及び１８並びに比較例２では、上記アルミニウム片に、表１に示す塗料をスプレー塗装により塗布し、１８０℃２０分の条件で焼付乾燥を行ない、最外層として表１に示す膜厚の塗膜層を有する試験片を調製した。
【００５３】
更に、比較例３〜７では、上記アルミニウム片に表１に示すセラミック系の有機・無機複合塗料をスプレー塗装により塗布し、１９０℃、３０分の条件で焼付乾燥を行ない、最外層として表１に示す膜厚の塗膜層を有する試験片を調製した。
また、比較例８〜１１では、上記アルミニウム片に表１に示すアクリル系塗料をスプレー塗装により塗布し、１８０℃、３０分の条件で焼付乾燥を行ない、最外層として表１に示す膜厚の塗膜層を有する試験片を調製した。
【００５４】
以上の実施例１〜１８及び比較例１〜１１の各試験片について、表面の塗膜層の塗膜硬度を鉛筆引っかき値（ＪＩＳ Ｋ５４００−１９９０に準拠）により測定すると共に、塗膜の耐衝撃性をデュポン衝撃試験法（ＪＩＳ Ｋ５４００−１９９０に準拠）により測定した。この際の衝撃荷重は５００ｇ（撃ち型及び受け台半径６．３５±０．０３ｍｍ）であり、落下高さは５０ｃｍである。耐衝撃性の判定基準は、衝撃による変形で、○：割れ・剥がれを認めない、×：割れ・剥がれが生じた、の２段階で評価した。
【００５５】
更に、上記の結果から表面処理アルミニウム材の総合評価を行い、塗膜硬度が４Ｈ以上であって、かつ、耐衝撃性が○と評価されたものを○：良好と評価し、１項目でも上記の基準を満たさないものを×：不良と判定した。結果を表１に示す。
【００５６】
【表１】
【００５７】
【発明の効果】
本発明の表面処理アルミニウム材は、仮にそのアルミニウム材の厚さが２．０ｍｍ以下であっても、優れた加工性及び耐食性だけでなく、互いに相反する性能の塗膜硬度と塗膜密着性及び耐衝撃性において共に優れた性能を発揮するものであり、軽量化と耐衝撃性とが要求される多くの用途、特に鉄道車両用内装材の用途に好適に使用できる。
【発明の属する技術分野】
この発明は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム材の表面にその最外層として塗膜層を有する表面処理アルミニウム材及びその製造方法並びにこの表面処理アルミニウム材を用いて形成された鉄道車両用内装材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開２００２−６９，６６９号公報
【特許文献２】特開２００２−６９，６９４号公報
【特許文献３】特開２００２−６９，６９５号公報
【０００３】
アルミニウム材は、優れた耐食性や加工性を有することから、押出形材や板材等として鉄道車両内装、建物の窓や玄関建具等の建物の内外装、ビル外壁や内装等の各種建築部材、道路資材、各種キャビネット、冷凍車コンテナ内外装、冷凍ショーケース、各種家電製品、各種日用品等極めて多岐に亘って利用されている。
【０００４】
このようなアルミニウム材の押出形材や板材は、一般に、その表面に陽極酸化処理を施して陽極酸化皮膜層を形成したり、更にその上にアクリル電着塗装を施して複合皮膜層を形成したり、また、表面に化成処理を施して化成皮膜層を形成し、その後に通常の塗装を施して塗膜層を形成した表面処理アルミニウム材として使用されている。
【０００５】
ところで、これら表面に陽極酸化皮膜層や塗膜層が形成されたアルミニウム材は、長期に亘って美観と優れた耐食性を発揮するが、アルミニウム材が他の金属に比べて柔らかく、このアルミニウム材を表面処理して形成された陽極酸化皮膜層や塗膜層、特に最外層を形成する塗膜層は、その塗膜硬度や耐衝撃性等の物性において不足する場合があり、そのため、摺動部や人の出入りの激しい部位では、アルミニウム材表面の塗膜層が傷付き易く、また、塗膜割れし易く、長期間に亘って美観を維持し続けるのが困難であるという問題があった。
【０００６】
また、仮に表面に塗膜硬度の高い塗膜層を有するアルミニウム材が得られたとしても、一般に塗膜層はその塗膜硬度が高くなるにつれて塗膜密着性や耐衝撃性が低下する傾向にあり、高い塗膜硬度と優れた塗膜密着性及び耐衝撃性とを同時に満足する塗膜層を得るのは極めて困難であり、これまでは用途等に応じてそのいずれか一方の性能をある程度犠牲にせざるを得ないという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明者らは、これらアルミニウム材における特有の問題を解決するため、最外層として塗膜層を有する表面処理アルミニウム材について、そのアルミニウム材の表面を素地の硬度に応じた表面粗さＲｚを有する粗面化表面としたり、また、アルミニウム材の表面を素地の硬度に応じた膜厚の陽極酸化皮膜層を形成したり、更には、アルミニウム材の表面の一部又は全部に表面粗さＲｚ３〜７０μｍの粗面化表面を形成し、この粗面化表面を含むアルミニウム材の全面に素地の硬度に応じた膜厚の陽極酸化皮膜層を形成した表面処理アルミニウム材を提案した（特開２００２−６９，６６９号、特開２００２−６９，６９４号及び特開２００２−６９，６９５号の各公報）。
【０００８】
しかしながら、このような表面処理アルミニウム材においても、アルミニウム材の厚さが２．０ｍｍより薄くなると、素地の硬度の高い鋼板材等の他の金属材とは異なり、耐衝撃試験においてこのアルミニウム材の変形量が大きくなり、最外層の塗膜層に割れや剥離が不可避的に発生するという問題点があった。
【０００９】
【発明が解決すべき課題】
そこで、本発明者等は、仮に厚さが２．０ｍｍ以下のアルミニウム材であっても、優れた加工性及び耐食性だけでなく、互いに相反する性能の塗膜硬度と塗膜密着性及び耐衝撃性において共に優れた性能を発揮する表面処理アルミニウム材について鋭意研究した結果、表面硬度が鉛筆硬度４Ｈ以上のアルミニウム材の表面に特定の塗料を塗装し、焼付乾燥して最外層の塗膜層とすることにより、この塗膜層の塗膜硬度が鉛筆硬度４Ｈ以上であって優れた塗膜密着性及び耐衝撃性を発揮することを見出し、本発明を完成した。
【００１０】
従って、本発明の目的は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム材の表面に、たとえこのアルミニウム材の厚さが２．０ｍｍ以下という薄いものであっても、最外層として、単に塗膜硬度が高いというだけでなく、優れた塗膜密着性及び耐衝撃性をも発揮する塗膜層を有し、これによって加工性、耐食性、塗膜硬度、塗膜密着性及び耐衝撃性において優れた性能を発揮する表面処理アルミニウム材を提供することにある。
【００１１】
また、本発明の他の目的は、たとえアルミニウム材の厚さが２．０ｍｍ以下という薄いものであっても、このアルミニウム材の表面に高い塗膜硬度と優れた塗膜密着性及び耐衝撃性とを有する塗膜層を形成することができ、これによって加工性、耐食性、塗膜硬度、塗膜密着性及び耐衝撃性において優れた性能を発揮する表面処理アルミニウム材を製造することができる表面処理アルミニウム材の製造方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム材の表面に最外層として塗膜層を有する表面処理アルミニウム材であり、上記アルミニウム材の表面硬度が鉛筆硬度４Ｈ以上であって、上記塗膜層が、ガラス転移温度５０〜１５０℃、水酸基価１０〜１５０ｍｇＫＯＨ／ｇ、数平均分子量１，０００〜１５０，０００のアクリル樹脂を主成分として含有する有機塗料、又は、上記アクリル樹脂とオルガノポリシロキサンとを反応させて得られたシリコーンアクリル系樹脂を主成分として含有する有機無機複合塗料を塗布した後に焼付乾燥することにより得られ、その表面硬度が鉛筆硬度４Ｈ以上である、表面処理アルミニウム材を提供することにある。
【００１３】
また、本発明は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなり、鉛筆硬度４Ｈ以上のアルミニウム材の表面に、焼付乾燥により鉛筆硬度４Ｈ以上の塗膜層が得られる塗料を塗布し、次いで焼付乾燥して塗膜層を形成せしめる、表面処理アルミニウム材の製造方法である。
更に、本発明は、上記表面処理アルミニウム材で形成された鉄道車両用内装材である。
【００１４】
本発明において、アルミニウム材としては、アルミニウム又はアルミニウム合金の押出形材や、圧延加工された厚肉又は薄肉の板材、鍛造材、鋳物材、ダイカスト材、又はこれらの材料に適宜プレス、曲げ、穴あけ、絞り、溶接、接着等の加工を施して得られた加工材等が使用される。さらに具体的には、鉄道車両内装材で使われる壁材、床材、天井材、パネル材、仕切り板、窓枠等や電子機器等で使用される筐体、パネル、ディスプレー、カバー等が使用される。また、上記アルミニウム材の表面は、平坦面に限らず、湾曲面又は球状面も含まれ、かつ適宜のコーナー線を介して連続する複数の平坦面及び／又は湾曲（球状）面の組合せも含まれる。更に、加工されたアルミニウム材については、その表となる面が片面である場合と両面である場合とがあり、従って、アルミニウム材の表面については片面の場合と両面の場合とが含まれる。
【００１５】
そして、本発明の表面処理アルミニウム材の素地を構成するアルミニウム材についても、必ずしも１種のアルミニウム材である必要はなく、表面処理アルミニウム材の用途等に応じて、例えばプレス成形した板材と形材とを組み合わせて作られた窓枠の化粧カバー等のように、２種以上の複数のアルミニウム材を組み合わせて構成されたものでもよい。
【００１６】
本発明の表面処理アルミニウム材において、使用するアルミニウム材については、その表面硬度（ＪＩＳ Ｋ５４００−１９９０）が鉛筆硬度４Ｈ以上、好ましくは６Ｈ以上であれば、無処理のアルミニウム材であっても、また、表面に陽極酸化処理を施して陽極酸化皮膜を形成せしめたものであっても、更に、表面の一部又は全部に粗面化処理を施したものでも、更にまた、この表面の一部又は全部に粗面化処理を施した後に表面全面に陽極酸化処理を施して陽極酸化皮膜を形成せしめたものであってもよい。
【００１７】
アルミニウム材が陽極酸化皮膜を有するものである場合、その膜厚については０．１μｍ以上１５μｍ以下、好ましくは１μｍ以上１２μｍ以下であるのがよく、この陽極酸化皮膜の膜厚が０．１μｍ未満であると、陽極酸化処理の際に膜厚コントロールが難しく、また、１５μｍを超えると経済的でない。
【００１８】
また、アルミニウム材が粗面化処理により形成された粗面化表面を有する場合、表面粗さ（ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４；十点平均粗さ）Ｒｚについては３μｍ以上７０μｍ以下、好ましくは５μｍ以上５０μｍ以下であるのがよく、この表面粗さＲｚが３μｍ未満であると、アルミニウム材の表面硬度が鉛筆硬度４Ｈに達しない場合があり、また、７０μｍを超えるとアルミニウム材の表面の外観が悪くなる場合がある。
【００１９】
更に、アルミニウム材が粗面化処理後に陽極酸化処理される場合においても、粗面化処理時の表面粗さＲｚについては３μｍ以上７０μｍ以下、好ましくは５μｍ以上５０μｍ以下であり、また、陽極酸化皮膜の膜厚については０．１μｍ以上１５μｍ以下、好ましくは１μｍ以上１２μｍ以下であるのがよい。
【００２０】
本発明において、使用するアルミニウム材の厚さについては、特に制限されるものではないが、本発明の表面処理アルミニウム材は厚さが２．０ｍｍ以下、好ましくは０．３ｍｍ以上２．０ｍｍ以下である場合に顕著な作用効果を奏するものである。
【００２１】
また、本発明で使用するアルミニウム材については、その表面に塗膜層を形成せしめる前に、あるいは、その表面に粗面化処理や陽極酸化処理を施す前に、必要により脱脂処理や化成処理等の前処理をしてもよく、この際の脱脂処理としては、例えば、市販の脱脂剤や、酸やアルカリで処理することができ、また、化成処理としては、例えばアルカリ−クロメート系、クロメート系、燐酸−クロメート系、ノンクロム系、塗布型等の処理剤等を用いて行うことができる。
【００２２】
上記粗面化処理の具体的な方法としては、例えば、アルミナ等のセラミックス、砂、金属、プラスチック、ガラス、植物種子等の粒子を用いるブラスト処理、例えば酸やアルカリ等のエッチング液を用いるエッチング処理、例えば少なくとも一方のロール表面が粗面化された一対の圧延ロールを用いてこの粗面化表面を基材表面に転写させるエンボスロール圧延処理等の種々の方法を挙げることができる。
【００２３】
また、陽極酸化処理としては、酸性浴の建浴に硫酸、シュウ酸、クロム酸、ホウ酸等を用いる公知の方法が適用可能であり、また、低温で高い電解電圧を付与して皮膜の溶解を抑えた硬質アルマイト処理も適用することができる。
【００２４】
更に、上記陽極酸化皮膜については、この皮膜が、厚さ方向に沿って細径の通電孔が多数内包された多孔性であるため、陽極酸化皮膜が形成された後直ちに、公知の方法で封孔処理を行って通電孔を封孔してもよい。また、上記陽極酸化皮膜はその表面に着色が施されたものであってもよく、この着色が施された陽極酸化皮膜としては、例えば陽極酸化皮膜が電解着色された電解着色陽極酸化皮膜等が挙げられる。
【００２５】
本発明において、上記アルミニウム材の表面には塗料が塗布され、次いで焼付乾燥して最外層を構成する塗膜層が形成される。
この塗膜層を形成する塗料については、ガラス転移温度５０〜１５０℃、水酸基価１０〜１５０ｍｇＫＯＨ／ｇ、数平均分子量１，０００〜１５０，０００のアクリル樹脂を主成分として含有する有機塗料、又は、上記アクリル樹脂とオルガノポリシロキサンとを反応させて得られたシリコーンアクリル系樹脂を主成分として含有する有機無機複合塗料が適用可能であり、最外装の塗膜硬度が鉛筆硬度４Ｈ以上の塗膜層を得られるものであることが必要である。
【００２６】
有機塗料としては、ガラス転移温度５０〜１５０℃、水酸基価１０〜１５０ｍｇＫＯＨ／ｇ、数平均分子量１，０００〜１５０，０００のアクリル樹脂を主成分として含有する。
上記アクリル樹脂としては、α、β−不飽和若しくはそのエステル等のモノマーを重合反応して得られる。
このα、β−不飽和酸又はそのエステルとしては、アクリル酸、メタクリル酸、及びそれらのメチルエステル、エチルエステル、ブチルエステル、ステアリルエステル、２−エチルへキシルエステル、２−ヒドロキシエチルエステル、３−ヒドロキシプロピルエステル等を挙げることができる。
【００２７】
また、上記α、β−不飽和酸又はそのエステルと共重合させることのできるコモノマーとしては、マレイン酸、イタコン酸、フマル酸、スチレン、α−メチルスチレン、酢酸ビニル、プロピオンサンビニル等を挙げることができる。
なお、上記のアクリル酸又はアクリル酸エステル系重合体が共重合体である場合には、全共重合体中に占めるアクリル酸、メタクリル酸又はそのエステルの割合は、通常は、１０〜７５モル％、好ましくは２５〜６０モル％である。
【００２８】
上記アクリル樹脂は、ガラス転移温度５０℃以上１５０℃以下、好ましくは、７０℃以上１２０℃以下である。ガラス転移温度が５０℃以下では、鉛筆硬度が低下し、逆にガラス転移温度が１５０℃を超えると加工性に於いて塗膜にクラックが発生する等の不具合が生じるため好ましくない。
また、このアクリル樹脂の水酸基価は１０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上１５０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下、好ましくは３０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上１００ｍｇＫＯＨ／ｇ以下である。
更に、このアクリル樹脂の数平均分子量としては、１，０００以上１５０，０００以下、好ましくは５，０００以上１００，０００以下である。
【００２９】
本発明に使用される最外層の塗膜層としては、上記説明した有機塗料又は、上記説明したアクリル樹脂とオルガノポリシロキサンとを反応させて得られたシリコーンアクリル系樹脂を主成分として含有する有機無機複合塗料が挙げられる。
このオルガノポリシロキサンとしては、ＯＨ官能基を有する線状重合体が好ましく、例えば、下記の化学式で表される化合物を挙げることができる。
ＨＯ−Ｓｉ（Ｒ）２−Ｏ−［Ｓｉ（Ｒ）２−Ｏ］ｎ−Ｓｉ（Ｒ）２−ＯＨ
（但し、式中、Ｒはメチル基であるか、水素元素とメチル基との混合物であるか、又はそれらのメチル基の一部がエチル基、ビニル基又はフェニル基で置換されているものであり、ｎは１０〜５，０００の整数である。）
上記の化学式において、Ｒの５０〜１００モル％がメチル基で、０〜５０モル％が水素原子であるオルガノポリシロキサンが好ましく、そのメチル基の８０モル％までがエチル基、ビニル基又はフェニル基で置換されていてもよい。
【００３０】
シリコーンアクリル系樹脂としては、上記アクリル樹脂と上記オルガノポリシロキサンとを反応させることにより調整したブロック重合体又はグラフト重合体が好ましい。
本発明の最外層としての塗料組成物は、そのままで、あるいは必要に応じ、着色顔料、フィラー、溶剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、流動調整剤等の添加剤を配合することができる。
【００３１】
この最外層を構成する塗膜層の膜厚については、通常５μｍ以上８０μｍ以下、好ましくは５μｍ以上６０μｍ以下であるのがよく、この塗膜層の膜厚が５μｍ未満であると４Ｈ以上の塗膜硬度が得られず、また、塗膜層の厚さが８０μｍを超えると耐衝撃性が低下する。
【００３２】
上記アルミニウム材の表面に最外層を構成する塗膜層を設けるための塗装方法については、特に制限はなく、例えばスプレー塗装や刷毛塗り塗装等の公知の方法によって行うことができる。
【００３３】
また、本発明においては、上記アルミニウム材とその表面に形成される塗膜層との間に下塗り塗膜層を設けてもよく、この下塗り塗膜層を形成するための下塗り塗料としては、例えば、エポキシ樹脂系塗料、ポリエステル樹脂系塗料又はウレタン樹脂系塗料等の一般に公知の塗料を例示することができる。
【００３４】
そして、この下塗り塗料の塗装方法については、上記のスプレー塗装や刷毛塗り塗装等の他に、例えば電着塗装、プレコート塗装等の公知の方法によって行うことができる。
また。最外層を構成する塗膜層をこの下塗り塗膜層の上に設ける場合には、アルミニウム材の表面に下塗り塗料を塗布した後、ウエット状態のまま、又は、常温乾燥の後、若しくは焼き付け乾燥の後、最外層の塗膜層を形成する塗料を塗布し、焼付乾燥する。
なお、本発明において、最外層の塗膜層は、単一層構造であってもよいが、二層以上の多層構造であってもよい。
【００３５】
本発明の表面処理アルミニウム材は、そのアルミニウム材の厚さが２．０ｍｍ以下であっても、その最外層を形成する塗膜層は、少なくともその塗膜硬度が鉛筆硬度４Ｈ以上の値を示すと同時に、優れた塗膜密着性及び耐衝撃性を発揮する。
【００３６】
そして、この表面処理アルミニウム材は、軽量化と耐衝撃性とが要求される多くの用途、例えば鉄道車両内装、建物の窓や玄関建具等の建物の内外装、ビル外壁や内装等の各種建築部材、道路資材、各種キャビネット、冷凍車コンテナ内外装、冷凍ショーケース、各種家電製品、各種日用品等に用いられるものであるが、特に鉄道車両用内装材としての用途に好適に用いることができる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、実施例及び比較例に基づいて、本発明の好適な実施の形態を具体的に説明する。
【００３８】
実施例１〜１８及び比較例１〜１１
表１に示す各種のＪＩＳアルミニウム合金からなり、２００ｍｍ×３００ｍｍの大きさのアルミニウム片を用意し、また、塗料成分としてアクリル樹脂（三菱レイヨン社製商品名：ダイヤナールＡＲ５７０８；ガラス転移温度Ｔｇ：５５℃；数平均分子量Ｍｎ：２９，０００；水酸基価：８０；酸価：５．２；加熱算分（ＮＶ）：５３％）、メラミン樹脂（三井東圧化学社製商品名：ユーバン２０ＳＥ６０）、酸化チタン、メタリック顔料（東洋アルミニウム社製商品名：アルペースト７６２０ＮＳ；加熱算分（ＮＶ）：７０％）、１液型有機無機複合コーティング剤（常盤電機社製商品名：ＦＪ８０１Ｚ；成分：ポリイソシアネート、コロイダルシリカ、キシロール；固形分：３５ｗｔ％；外観：透明液状）、試作アクリル系樹脂（試作ワニスＨＴＧ−３１８；ガラス転移温度Ｔｇ：１５３℃；数平均分子量Ｍｎ：２５，０００；水酸基価：２以下）、及びキシレンを用い、最外層となる塗膜層を形成するための表１に示す塗料Ａ〜Ｇとして、下記の組成のものを用いた。
【００３９】
〔塗料Ａ〕
アクリル樹脂（ダイヤナールＡＲ５７０８） ５０重量部
メラミン樹脂（ユーバン２０ＳＥ６０） ５重量部
酸化チタン ２０重量部
キシレン ２５重量部
【００４０】
〔塗料Ｂ〕
アクリル樹脂（ダイヤナールＡＲ５７０８） ８０重量部
メラミン樹脂（ユーバン２０ＳＥ６０） ８重量部
キシレン １２重量部
【００４１】
〔塗料Ｃ〕
アクリル樹脂（ダイヤナールＡＲ５７０８） ７０重量部
メラミン樹脂（ユーバン２０ＳＥ６０） ７重量部
メタリック顔料（アルペースト７６２０ＮＳ） １０重量部
キシレン １３重量部
【００４２】
〔塗料Ｄ〕
有機無機複合コーティング剤（ＦＪ８０１Ｚ） ７０重量部
酸化チタン ２０重量部
キシレン １０重量部
【００４３】
〔塗料Ｅ〕
有機無機複合コーティング剤（ＦＪ８０１Ｚ） ９０重量部
キシレン １０重量部
【００４４】
〔塗料Ｆ〕
試作アクリル系樹脂（試作ワニスＨＴＧ−３１８） ５０重量部
メラミン樹脂（ユーバン２０ＳＥ６０） ５重量部
酸化チタン ２０重量部
キシレン ２５重量部
【００４５】
〔塗料Ｇ〕
試作アクリル系樹脂（試作ワニスＨＴＧ−３１８） ８０重量部
メラミン樹脂（ユーバン２０ＳＥ６０） ８重量部
キシレン １２重量部
【００４６】
各実施例１〜１８及び比較例１〜１１において、以下の処理を施した。
〔実施例１、２、１３、１５及び比較例１、５、６、９〕
２％−脱脂液（日本ペイント社製商品名：サーフクリーナー１５５）に１分間浸漬した後、水洗し、乾燥した。
【００４７】
〔実施例３〜５、７、１２、１６及び比較例３、１０〕
硫酸濃度１６０ｇ／Ｌの電解液を用い、温度２３℃及び電流密度１．５Ａ／ｄｍ２の条件で電解する陽極酸化処理を施し、表１に示す膜厚の陽極酸化皮膜を設けた。
【００４８】
〔実施例６、１０、１７及び比較例１１〕
先ず、平均粒径５０〜８００μｍのアルミナ粒子を用い、ショットブラスト処理を施し、各アルミニウム片の表面に表１に示す表面粗さ（Ｒｚ）を持つ粗面化表面を設け、次いで、上記の２％−脱脂液に１分間浸漬した後、水洗し、乾燥した。
【００４９】
〔実施例８、９、１１、１４、１８及び比較例２、４、７、８〕
先ず、各アルミニウム片の表面に対し、上記と同様のショットブラスト処理を施し、表１に示す表面粗さ（Ｒｚ）を持つ粗面化表面を設け、次いで、上記と同様の陽極酸化処理を施し、表１に示す膜厚の陽極酸化皮膜を設けた。
【００５０】
以上のようにして調製されたアルミニウム片の表面に、塗料を塗布し、次いで１８０℃、２０分の条件で焼付乾燥を行うことにより、塗膜硬度が鉛筆硬度で４Ｈ以上である塗膜層を形成させた表面処理アルミニウム材を得た。
【００５１】
〔塗装方法〕
上記実施例２、４〜８、１０、１２、１３、１５、１６及び１７並びに比較例１では、先ず、上記アルミニウム片に、エポキシ系プライマーをスプレー塗装により膜厚５μｍとなるように塗装し、１８０℃、１０分の条件で焼付処理を行い、次いで、その上にスプレー塗装により表１に示す塗料を塗布し、１８０℃、２０分の条件で焼付乾燥を行い、最外層として表１に示す膜厚の塗膜層を有する試験片を調製した。
【００５２】
また、実施例１、３、９、１１、１４及び１８並びに比較例２では、上記アルミニウム片に、表１に示す塗料をスプレー塗装により塗布し、１８０℃２０分の条件で焼付乾燥を行ない、最外層として表１に示す膜厚の塗膜層を有する試験片を調製した。
【００５３】
更に、比較例３〜７では、上記アルミニウム片に表１に示すセラミック系の有機・無機複合塗料をスプレー塗装により塗布し、１９０℃、３０分の条件で焼付乾燥を行ない、最外層として表１に示す膜厚の塗膜層を有する試験片を調製した。
また、比較例８〜１１では、上記アルミニウム片に表１に示すアクリル系塗料をスプレー塗装により塗布し、１８０℃、３０分の条件で焼付乾燥を行ない、最外層として表１に示す膜厚の塗膜層を有する試験片を調製した。
【００５４】
以上の実施例１〜１８及び比較例１〜１１の各試験片について、表面の塗膜層の塗膜硬度を鉛筆引っかき値（ＪＩＳ Ｋ５４００−１９９０に準拠）により測定すると共に、塗膜の耐衝撃性をデュポン衝撃試験法（ＪＩＳ Ｋ５４００−１９９０に準拠）により測定した。この際の衝撃荷重は５００ｇ（撃ち型及び受け台半径６．３５±０．０３ｍｍ）であり、落下高さは５０ｃｍである。耐衝撃性の判定基準は、衝撃による変形で、○：割れ・剥がれを認めない、×：割れ・剥がれが生じた、の２段階で評価した。
【００５５】
更に、上記の結果から表面処理アルミニウム材の総合評価を行い、塗膜硬度が４Ｈ以上であって、かつ、耐衝撃性が○と評価されたものを○：良好と評価し、１項目でも上記の基準を満たさないものを×：不良と判定した。結果を表１に示す。
【００５６】
【表１】
【発明の効果】
本発明の表面処理アルミニウム材は、仮にそのアルミニウム材の厚さが２．０ｍｍ以下であっても、優れた加工性及び耐食性だけでなく、互いに相反する性能の塗膜硬度と塗膜密着性及び耐衝撃性において共に優れた性能を発揮するものであり、軽量化と耐衝撃性とが要求される多くの用途、特に鉄道車両用内装材の用途に好適に使用できる。
Claims (11)
- アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム材の表面に最外層として塗膜層を有する表面処理アルミニウム材であり、上記アルミニウム材の表面硬度が鉛筆硬度４Ｈ以上であって、上記塗膜層が、ガラス転移温度５０〜１５０℃、水酸基価１０〜１５０ｍｇＫＯＨ／ｇ、数平均分子量１，０００〜１５０，０００のアクリル樹脂を主成分として含有する有機塗料、又は、上記アクリル樹脂とオルガノポリシロキサンとを反応させて得られたシリコーンアクリル系樹脂を主成分として含有する有機無機複合塗料を塗布し、焼付乾燥して得られ、その表面硬度が鉛筆硬度４Ｈ以上であることを特徴とする表面処理アルミニウム材。
- アルミニウム材は、その表面に膜厚０．１〜１５μｍの陽極酸化皮膜が形成されている請求項１に記載の表面処理アルミニウム材。
- アルミニウム材は、その表面の一部又は全面に表面粗さＲｚ３〜７０μｍの粗面化表面が形成されている請求項１に記載の表面処理アルミニウム材。
- アルミニウム材は、その表面の一部又は全面に表面粗さＲｚ３〜７０μｍの粗面化表面が形成され、更にこの粗面化表面を含む表面全面に膜厚０．１〜１５μｍの陽極酸化皮膜が形成されている請求項２に記載の表面処理アルミニウム材。
- アルミニウム材と最外層の塗膜層との間には、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂又はウレタン樹脂のうち１種、若しくは各々２種以上を組み合わせた樹脂系を主体とする下塗り塗膜層が設けられている請求項１〜４のいずれかに記載の表面処理アルミニウム材。
- アルミニウム材は、その厚さ２ｍｍ以下の板材である請求項１〜５のいずれかに記載の表面処理アルミニウム材。
- アルミニウム又はアルミニウム合金からなり、鉛筆硬度４Ｈ以上のアルミニウム材の表面に、焼付乾燥により高硬度（鉛筆硬度で４Ｈ以上）塗膜を形成する塗料を塗布し、次いで焼付乾燥して塗膜層を形成せしめることを特徴とする表面処理アルミニウム材の製造方法。
- アルミニウム材は、その表面に膜厚０．１〜１５μｍの陽極酸化皮膜が形成されている請求項７に記載の表面処理アルミニウム材の製造方法。
- アルミニウム材は、その表面の一部又は全面に表面粗さＲｚ３〜７０μｍの粗面化表面が形成されている請求項７に記載の表面処理アルミニウム材の製造方法。
- アルミニウム材は、その表面の一部又は全面に表面粗さＲｚ３〜７０μｍの粗面化表面が形成され、更にこの粗面化表面を含む表面全面に膜厚０．１〜１５μｍの陽極酸化皮膜が形成されている請求項９に記載の表面処理アルミニウム材の製造方法。
- 請求項１〜６に記載の表面処理アルミニウム材で形成されていることを特徴とする鉄道車両用内装材。
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