JP2005186035A - 耐汚染性塗装基材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】塗膜の基材に対する密着性が良好であって、塗膜の耐汚染性も長期に亘って優れている耐汚染性塗装基材の製造方法を提供する。
【解決手段】酸化チタン、酸化亜鉛、酸化錫、シリカ、ガラス繊維の中から選ばれる少なくとも１種又は２種以上の無機化合物２を配合してなる無機クリヤー塗料又は無機エナメル塗料５を基材３の表面に塗布し、これを硬化させることによって塗膜１を形成する。その後、この塗膜１の表面を加熱処理する。
【選択図】図１

Description

本発明は、建築物の外壁や屋根、その他の構造物等を形成する際に好適に用いることができる耐汚染性塗装基材の製造方法に関するものである。

近年、建築物の外壁や屋根、その他の構造物等を形成するための構造材料には、都市外観重視の観点から、耐汚染性を付与する処理が行われている。このような処理として、例えば、酸化チタン（ＴｉＯ_２）を利用するものを挙げることができる。この処理は、酸化チタンを含有する塗料を構造材料の表面に塗布して塗膜１を形成し、この塗膜１によって耐汚染性を確保しようとするものである。そして、このようにして形成される塗膜１は、以下のような２つのタイプに分けることができる。

図８（ａ）は１層型と呼ばれるタイプの塗膜１の一例を示すものである。この塗膜１は、次のようにして形成されている。すなわち、基材３であるプレコート金属板（ＰＣＭ）の表面に酸化チタンを含有する塗料を直接塗布して、厚みが約１０μｍ以上の酸化チタン層を形成する。このようにして、酸化チタン層の１層からなる塗膜１をプレコート金属板に形成することができ、この酸化チタン層によって耐汚染性を得ることができる上に、窒素酸化物（ＮＯｘ）等の有害ガスを分解することもできるものである（例えば、特許文献１参照。）。

一方、図８（ｂ）は２層型と呼ばれるタイプの塗膜１の一例を示すものである。この塗膜１は、次のようにして形成されている。まず、基材３であるプレコート金属板の表面に有機変性シリカ樹脂等からなる塗料を塗布して、厚みが約１μｍの保護層１０を形成する。次に、酸化チタンを含有する塗料を保護層１０の表面に塗布して、厚みが約１μｍの酸化チタン層を形成する。このようにして、酸化チタン層と保護層１０の２層からなる塗膜１をプレコート金属板に形成することができ、外側の酸化チタン層によって耐汚染性を得ることができるものである（例えば、特許文献２参照。）。
特開２００１−８１４１２号公報（特許請求の範囲） 特許第３０３８５９９号公報（特許請求の範囲、第１図）

酸化チタンは、太陽光の紫外線（ＵＶ）を受けて活性化されることにより、有機物等の汚れを分解するのであるが、図８（ａ）に示すように、基材３であるプレコート金属板の表面に直に酸化チタン層が形成されていると、プレコート金属板の表面が分解されて、酸化チタン層が剥離するおそれがある。そのため、上記の１層型の塗膜１においては、酸化チタン層を約１０μｍと厚く形成することにより、紫外線が、プレコート金属板の近傍に存在する酸化チタンにまで到達しないようにして、この酸化チタンの活性化を抑制している。しかしながら、酸化チタン層を厚く形成するとそれだけ酸化チタンの使用量が増加するので、結局、プレコート金属板に対する酸化チタン層の密着性を十分に確保することはできない。

一方、図８（ｂ）に示すように、上記の２層型の塗膜１においては、保護層１０として、酸化チタンで分解されず、かつ、基材３であるプレコート金属板に対する密着性が高いものを用い、これを酸化チタン層とプレコート金属板との間に介在させているので、プレコート金属板が酸化チタンで分解されないように保護層１０でプレコート金属板を保護することができ、しかもこの保護層１０を介してプレコート金属板に対する酸化チタン層の密着性を確保することができるものである。しかしながら、１層型の塗膜１に比べて２層型の塗膜１を形成する場合にはそれだけ工程数が増加すると共に製造コストも増加するものである。

また、いずれのタイプの塗膜１も、酸化チタンの使用量が多い割には十分な耐汚染性が得られず、それどころか酸化チタンの使用量が多いために塗膜１にクラックが発生しやすくなっている。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、塗膜の耐汚染性が長期に亘って良好であり、また塗膜の基材に対する密着性も長期に亘って高く得ることができる耐汚染性塗装基材の製造方法を提供することを目的とするものである。

本発明の請求項１に係る耐汚染性塗装基材の製造方法は、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化錫、シリカ、ガラス繊維の中から選ばれる少なくとも１種又は２種以上の無機化合物２を配合してなる無機クリヤー塗料又は無機エナメル塗料５を基材３の表面に塗布し、これを硬化させることによって塗膜１を形成した後、この塗膜１の表面を加熱処理することを特徴とするものである。

本発明の請求項２に係る耐汚染性塗装基材の製造方法は、請求項１において、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化錫の中から選ばれる少なくとも１種又は２種以上の無機化合物２の含有量が塗膜１全量に対して１０重量％以上であることを特徴とするものである。

本発明の請求項３に係る耐汚染性塗装基材の製造方法は、請求項１又は２において、加熱処理として、フレーム処理、プラズマ処理、コロナ放電処理の中から選ばれる少なくとも１種又は２種以上の処理を行うことを特徴とするものである。

本発明の請求項４に係る耐汚染性塗装基材の製造方法は、請求項１乃至３のいずれかにおいて、加熱処理として、５〜２５０ｋＪ／ｍ^２／分のフレーム処理を行うことを特徴とするものである。

本発明の請求項５に係る耐汚染性塗装基材の製造方法は、請求項１乃至４のいずれかにおいて、基材３として、金属材、プラスチック材、木材、モルタル、石材のいずれかを用いることを特徴とするものである。

本発明の請求項１に係る耐汚染性塗装基材の製造方法によれば、塗膜の耐汚染性が長期に亘って良好であり、また塗膜の基材に対する密着性も長期に亘って高く得ることができるものである。しかも、複数種の無機化合物を組み合わせて用いることにより、各無機化合物が有する機能を塗膜に付与することができるものである。

本発明の請求項２に係る耐汚染性塗装基材の製造方法によれば、無機化合物が有する機能を塗膜に十分に付与することができると共に塗膜にクラックが発生するのを防止することができるものである。

本発明の請求項３に係る耐汚染性塗装基材の製造方法によれば、塗膜の表面に容易に親水性を付与することができるものである。しかも、酸化チタン等の無機化合物が塗膜に含有されている場合には、このような無機化合物を塗膜の表面において容易に露出させることができるものである。

本発明の請求項４に係る耐汚染性塗装基材の製造方法によれば、塗膜の表面にさらに容易に親水性を付与することができるものである。しかも、酸化チタン等の無機化合物が塗膜に含有されている場合には、このような無機化合物を塗膜の表面においてさらに容易にかつ大きく露出させることができるものである。

本発明の請求項５に係る耐汚染性塗装基材の製造方法によれば、基材の種類は豊富であるため、用途に応じて好適な耐汚染性塗装基材を得ることができるものである。

以下、本発明の実施の形態を説明する。

本発明において無機クリヤー塗料とは、後述する無機化合物２を配合して調製される塗料であって顔料を含まないものをいい、例えば、コロイダルシリカ塗料やコロイダルチタニア塗料等のほか、これらの前駆体等を挙げることができる。この前駆体とは、有機シリコンや有機チタン等をいい、塗膜１の形成時において、コロイダルシリカ塗料やコロイダルチタニア塗料を実質的に生成するものである。例えば、コロイダルシリカ塗料の前駆体としては、テトラアルコキシシラン類（さらに具体的には、テトラエトキシシラン類、テトラメトキシシラン類、テトライソプロポキシシラン類、テトラプトキシシラン類等）、シラノール類、シロキサン類等を挙げることができ、また、コロイダルチタニア塗料の前駆体としては、チタンのアルコキシド化合物、チタンのキレート化合物、チタンのアセテート化合物、塩化チタン（ＴｉＣｌ_４）、硫酸チタン（Ｔｉ（ＳＯ_４）_２）等を挙げることができる。ここで、コロイダルシリカのみ又はコロイダルチタニアのみでは、塗膜１を形成するのが困難であるので、無機クリヤー塗料には、バインダーとして、アクリル樹脂、アミノ樹脂、アルキッド樹脂、エポキシ樹脂等の樹脂成分４が少量配合してある。

また、本発明において無機エナメル塗料とは、後述する無機化合物２を配合して調製される塗料であって顔料を含むものをいい、例えば、酸化クロム（Ｃｒ_２Ｏ_３）や酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）等の顔料を、上述したコロイダルシリカ塗料やコロイダルチタニア塗料等に、また、これらの前駆体等に配合したものを挙げることができる。無機エナメル塗料にも、バインダーとして、アクリル樹脂、アミノ樹脂、アルキッド樹脂、エポキシ樹脂等の樹脂成分４が少量配合してある。

本発明における無機クリヤー塗料又は無機エナメル塗料５には、必要に応じて、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）や炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）等の骨材を添加してもよい。なお、無機クリヤー塗料又は無機エナメル塗料５としては、市販されているものを用いることもできる。例えば、（株）トウペ製「ポーセリン＃２００」を挙げることができる。また、塗布しやすくするために、必要に応じて、水、メタノール、エタノール等の溶剤で無機クリヤー塗料又は無機エナメル塗料５を希釈してもよい。

本発明において無機化合物２としては、酸化チタン、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化錫（ＳｎＯ_２）、シリカ、ガラス繊維の中から選ばれる少なくとも１種又は２種以上のものを用いる。これらの無機化合物２のうち、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化錫は光触媒とも呼ばれる。そして、このような無機化合物２を用いて無機クリヤー塗料又は無機エナメル塗料５を調製すると、無機化合物２が有する機能を塗膜１に付与することができるものである。特に、複数種の無機化合物２を組み合わせて用いると、複数種の無機化合物２が有する機能を塗膜１に付与することができるものである。ここで、無機化合物２が有する機能について具体的に説明すると、例えば、無機化合物２として上記の光触媒を用いる場合には、塗膜１の耐汚染性をさらに向上することができる上に、抗菌性や消臭性をも向上することができるものである。また、シリカを用いる場合には、塗膜１の耐摩耗性を向上することができるものである。また、ガラス繊維を用いる場合には、塗膜１の強度を向上することができるものである。さらに、これらの無機化合物２を組み合わせて用いると、相乗効果を得ることができるものである。また、本発明の目的から逸脱しない限り、銀化合物等の抗菌剤を用いて塗膜１の抗菌性を向上させたり、珪藻土等の消臭剤を用いて塗膜１の消臭性を向上させたりすることができる。なお、酸化チタンは、表面がアルミナでコーティングされている不活性酸化チタンと、表面がコーティングされていない活性酸化チタンとに大別することができるが、本発明においては、活性酸化チタンを用いるのが好ましい。

ここで、塗膜１（無機クリヤー塗料又は無機エナメル塗料５の固形分）全量に対して、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化錫の中から選ばれる少なくとも１種又は２種以上の無機化合物２の含有量は１０〜９５重量％であることが好ましい。この含有量が１０重量％より少ないと、無機化合物２が有する機能を塗膜１に十分に付与することができないおそれがある。逆に、上記の含有量が９５重量％より多いと、相対的に、バインダーとなるアクリル樹脂のような樹脂成分４の含有量が減少することにより、基材３に対する塗膜１の密着性が低下したり塗膜１にクラックが発生して割れやすくなったりするおそれがある。なお、無機化合物２として特に酸化チタンを用いる場合には、塗膜１（無機クリヤー塗料又は無機エナメル塗料５の固形分）全量に対して酸化チタンの含有量は１０〜６０重量％であることが好ましい。酸化チタンの含有量が１０重量％より少ないと、酸化チタンによる耐汚染性を塗膜１に十分に付与するために後述する加熱処理の程度（例えば、フレーム処理の強度）を高めなければならず、エネルギーコストが増加するおそれがある。逆に酸化チタンの含有量が６０重量％より多いと、基材３に対する塗膜１の密着性が低下したり塗膜１にクラックが発生して割れやすくなったりするおそれがある。

以下においては、無機クリヤー塗料であるコロイダルシリカ塗料を用いる場合について説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、無機クリヤー塗料の代わりに無機エナメル塗料を用いてもよいことはいうまでもない。

上記のように、本発明においては、無機化合物２であるシリカ及び樹脂成分４であるアクリル樹脂からなる無機クリアー塗料５を用いることができる。このような無機クリヤー塗料５においては、シリカの配合割合が多いほど好ましい。その方が、塗膜１に十分な耐汚染性を付与することができると共に塗膜１の保護効果を高く得ることができるからである。しかし、既述のとおり、シリカのみでは塗膜１の形成は困難であるため、アクリル樹脂のような有機物をバインダーとして配合しているのである。このときアクリル樹脂の配合割合が多くなると、後述するように酸化チタンをさらに配合した場合に塗膜１が分解しやすくなるおそれがある。そのため、無機クリヤー塗料５として、シリカ及びアクリル樹脂からなる塗料を用いる場合には、これらの配合割合は重量比で９５：５〜１０：９０であることが好ましい。

本発明において基材３としては、種々の材質のものを用いることができる。例えば、基材３としては、金属材、プラスチック材、木材、モルタル、石材等を挙げることができる。より具体的には、金属材としては、アルミ板、鉄板、亜鉛めっき鋼板、プレコート金属板（例えば、フッ素樹脂塗装鋼板、ポリエステル塗装鋼板等）等を例示することができる。また、プラスチック材としては、アクリル板等を例示することができる。また、木材としては、ベニヤ板等を例示することができる。このように、基材３の種類は豊富であるため、用途に応じて好適な耐汚染性塗装基材を得ることができるものである。なお、基材３としては、板状のもののみならず、種々の形状に加工されたものも用いることができる。

そして、耐汚染性塗装基材は次のようにして製造することができる。まず図１（ａ）に示すように基材３の表面に無機クリヤー塗料５（例えば、既述のシリカ及びアクリル樹脂からなる塗料）を塗布してこれを硬化させることによって塗膜１を形成する。その後、塗膜１の表面に加熱処理を行うことによって、図１（ｂ）に示すような耐汚染性塗装基材を製造することができる。図１（ａ）（ｂ）を対比すれば、加熱処理を行う前に比べて加熱処理を行った後の方が、塗膜１の表面において無機化合物２であるシリカの露出面積が大きく、逆に樹脂成分４であるアクリル樹脂の露出面積が小さいことが分かる。このように、有機物であるアクリル樹脂の露出面積が減少するので、有機物等の汚れが付着しにくくなるものである。しかも、加熱処理後の塗膜１の表面には多くのＯＨ基が導入されて親水性が付与されるので、たとえ汚れが付着してもこの汚れは強固に付着しておらず容易に洗い流すことができ、塗膜１の耐汚染性を長期に亘って良好に維持することができるものである。また、本発明においては、酸化チタン等の無機化合物２が塗膜１に含有されていなくても良好な耐汚染性を得ることができるので、図８（ａ）に示す従来の１層型の塗膜１に比べて、塗膜１の基材３に対する密着性を長期に亘って良好に維持することができるものである。しかし、本発明は、酸化チタン等の無機化合物２の使用を排除するものではない。酸化チタン等の無機化合物２を使用すれば容易に耐汚染性等の特性を向上させることができるが、本発明は、従来よりも酸化チタン等の無機化合物２の使用量を大幅に減少させることができ、これにより、塗膜１の加工性を向上することができる点において技術上の意義があり、従来の技術に比べて有利である。

ここで、本発明においても、無機化合物２として酸化チタンを用いる場合には、従来と同様に２つのタイプの塗膜１を形成することができるが、その塗膜１は、従来よりも薄く形成することができる。すなわち、図８（ａ）に示す１層型と呼ばれるタイプの場合において、基材３としてプレコート金属板を用いるときは、塗膜１の厚みは６μｍまで薄くすることが可能である。酸化チタンの使用量を減少させることができるからである。また、基材３としてプレコートされていない金属板を用いるときは、塗膜１の厚みは１μｍまで薄くすることが可能である。金属自体は、酸化チタンによる光触媒作用で分解されないからである。一方、図８（ｂ）に示す２層型と呼ばれるタイプの場合においては、保護層１０の表面に形成される塗膜１の厚みは１μｍよりも薄くすることが可能である。保護層１０は、酸化チタンによる光触媒作用で分解されないからである。なお、いずれのタイプにおいても、塗膜１を厚く形成すれば密着性及び加工性が低下するおそれがあるものの、本発明において塗膜１の厚みの上限は特に限定されるものではない。

上記のような耐汚染性塗装基材は、連続方式でもバッチ方式でも製造することができる。図３は連続方式による耐汚染性塗装基材の製造設備の一例を示すものである。この製造設備を用いると、例えば、板状の基材３を用いる場合には、次のようにして耐汚染性塗装基材を製造することができる。基材３として長尺のプレコート金属板（板厚：０．１６〜１．６０ｍｍ、板幅：６１０〜１０３０ｍｍ）を用い、このプレコート金属板を長手方向に搬送しながら（搬送速度：３０〜２００ｍ／分）、まず、塗工機６であるコーターで無機クリヤー塗料５をプレコート金属板の表面に塗布する。このとき無機クリヤー塗料５としては、シリカ２ａ及びアクリル樹脂からなる塗料に酸化チタン２ｂを配合したものを用いるようにしている。次に、乾燥機７であるオーブンに上記のような無機クリヤー塗料又は無機エナメル塗料５が塗布されたプレコート金属板を通すことによって無機クリヤー塗料５を硬化させて塗膜１を形成する。オーブンによるプレコート金属板の最高到達温度は例えば２２４℃に設定する。このときの塗膜１の断面を模式的に図２（ａ）に示す。その後、このように塗膜１が形成されたプレコート金属板を長手方向に搬送しながら、加熱手段８で塗膜１の表面に加熱処理を行う。加熱処理を行った後の塗膜１の断面を模式的に図２（ｂ）に示す。このようにして連続方式で耐汚染性塗装基材を製造することができるものである。なお、図３中、９は搬送ロールである。

ここで、図２（ｂ）に示すように、加熱処理によって、無機クリヤー塗料５に配合されている無機化合物２を塗膜１の表面において露出させることが好ましい。加熱処理前（図２（ａ））に比べて加熱処理後（図２（ｂ））においては、有機物であるアクリル樹脂の露出面積が減少するので、有機物等の汚れが付着しにくくなるものである。しかも、加熱処理後の塗膜１の表面には多くのＯＨ基が導入されて親水性が付与されるので、たとえ汚れが付着してもこの汚れは強固に付着しておらず容易に洗い流すことができ、塗膜１の耐汚染性を長期に亘って良好に維持することができるものである。さらに、図２（ｂ）に示すように無機化合物２を塗膜１の表面において大きく露出させると、無機化合物２が有する機能を十分に塗膜１に付与することができるものである。具体的には、シリカ２ａや酸化チタン２ｂが大きく露出することにより、樹脂成分４であるアクリル樹脂の露出面積を減少させることができ、有機物等の汚れが付着しにくくなるものであり、また、酸化チタン２ｂが大きく露出することにより、有機物等の汚れと接触する面積が増加し、酸化チタン２ｂの光触媒作用により、塗膜１の耐汚染性をさらに向上することができると共に、このように向上した耐汚染性をかなり長期間維持することができるものである。

本発明において加熱処理としては、フレーム処理（Ｆ処理）、プラズマ処理、コロナ放電処理の中から選ばれる少なくとも１種又は２種以上の処理を行うことができる。いずれの処理を行う場合であっても、塗膜１の表面を加熱することができ、これにより塗膜１の表面に容易に親水性を付与することができるものである。しかも、酸化チタン等の無機化合物２が塗膜１に含有されている場合には、このような無機化合物２を塗膜１の表面において容易に露出させることができるものである。また、フレーム処理は、加熱手段８としてカーテンバーナーやスリットバーナー等のバーナーを用いて行うことができる。すなわち、図３に示すように、オーブンの下流側にバーナーを配置し、加熱手段８であるバーナーの開口を基材３の塗膜１に向けて、基材３を搬送しながらフレーム（火炎）を塗膜１の表面に当てることによって、フレーム処理を行うことができるものである。また、プラズマ処理は、加熱手段８としてプラズマジェットガンを用いて行うことができる。すなわち、図３に示すように、オーブンの下流側にプラズマジェットガンを配置し、このノズルを基材３の塗膜１に向けて、基材３を搬送しながらプラズマを塗膜１の表面に吹き付けることによって、プラズマ処理を行うことができるものである。

ここで、単位時間に加熱手段８が塗膜１に与える熱量を一定とすると、連続方式においては、基材３の搬送速度を速くすれば、基材３の塗膜１に与えられる熱量を小さくすることができ、逆に基材３の搬送速度を遅くすれば、基材３の塗膜１に与えられる熱量を大きくすることができる。これについて具体例を挙げて説明する。１１０．１ｋＪ／分（２６．３ｋｃａｌ／分）（一定）のバーナー（有効幅：１００ｍｍ／トーチ）を加熱手段８として用いる場合において、塗膜１が形成された基材３の搬送速度を６０ｍ／分、３０ｍ／分、１５ｍ／分と変化させると、塗膜１に与えられる熱量はそれぞれ１８．４ｋＪ／ｍ^２／分（４．４ｋｃａｌ／ｍ^２／分）、３６．８ｋＪ／ｍ^２／分（８．８ｋｃａｌ／ｍ^２／分）、７３．７ｋＪ／ｍ^２／分（１７．６ｋｃａｌ／ｍ^２／分）と変化する。つまり、基材３の搬送速度が速い場合には、１分間に１ｍ^２の塗膜１に与えられる熱量が小さくなり、逆に基材３の搬送速度が遅い場合には、１分間に１ｍ^２の塗膜１に与えられる熱量が大きくなる。

特に加熱処理としては、５〜２５０ｋＪ／ｍ^２／分のフレーム処理を行うことが好ましい。このようにフレーム処理の強度を設定すると、塗膜１の表面にさらに容易に親水性を付与することができるものである。しかも、酸化チタン等の無機化合物２が塗膜１に含有されている場合には、このような無機化合物２を塗膜１の表面においてさらに容易にかつ大きく露出させることができるものである。しかし、フレーム処理の強度が５ｋＪ／ｍ^２／分より小さいと、上記のような効果を十分に得ることができないおそれがある。逆にフレーム処理の強度が２５０ｋＪ／ｍ^２／分より大きいと、塗膜１が炭化したり、エネルギーコストが増加することにより耐汚染性塗装基材の製造コストが増加したりするおそれがある。

一方、バッチ方式によれば、例えば、次のようにして耐汚染性塗装基材を製造することができる。基材３としてあらかじめ所定の形状に切断されたプレコート金属板（板厚：０．１６〜１．６０ｍｍ、板幅：６１０〜１０３０ｍｍ）を用い、まず、塗工機６であるバーコーターやスプレーで無機クリヤー塗料５をプレコート金属板の表面に吹き付けて塗布する。このとき無機クリヤー塗料５としては、シリカ及びアクリル樹脂からなる塗料に酸化チタンを配合したものを用いることができる。次に、乾燥機７であるオーブンでプレコート金属板に塗布された無機クリヤー塗料５を硬化させて塗膜１を形成する。このときオーブンによるプレコート金属板の最高到達温度は例えば２２４℃に設定する。こうして得られる塗膜１の断面を模式的に図１（ａ）（又は図２（ａ））に示す。その後、このようにプレコート金属板に形成された塗膜１の表面にハンドバーナー等の加熱手段８で加熱処理を行う。このときの塗膜１の断面を模式的に図１（ｂ）（又は図２（ｂ））に示す。このようにしてバッチ方式で耐汚染性塗装基材を製造することができるものである。なお、バッチ方式であっても、加熱処理によって、無機クリヤー塗料５に配合されている無機化合物２を塗膜１の表面において露出させることが好ましい。

そして、上記のようにして製造される耐汚染性塗装基材は、塗膜１の耐汚染性が長期に亘って良好であり、また塗膜１の基材３に対する密着性も長期に亘って高く得ることができるため、建築物の外壁や屋根、その他の構造物等を形成する際に好適に用いることができるものである。

以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。

［塗膜の耐汚染性］
本発明の実施品を所定期間屋外に曝露した後、塗膜１の耐汚染性を調査した。曝露期間は０．５ヶ月、４ヶ月、１ヶ月であり、この順に説明する。

（０．５ヶ月の汚れ）
無機クリヤー塗料５として、シリカ及びアクリル樹脂からなる塗料を用いた。シリカとアクリル樹脂の配合割合は重量比で９５：５である。

また、上記の無機クリヤー塗料５の他に、上記の無機クリヤー塗料５に（活性）酸化チタンを配合したものも用いた。無機クリヤー塗料５の固形分（塗膜１）全量に対して酸化チタンの含有量は３１重量％である。

つまり、無機クリヤー塗料５としては、酸化チタンの含有量が０重量％であるものと３１重量％であるものの２種のものを用いた。

また基材３（原板）として、フッ素樹脂塗装鋼板である大洋製鋼（株）製「サンフロン」（ＴＵＶ２８）（板厚：０．５ｍｍ、板幅：１０００ｍｍ）を用いた。

そして、図３に示すような連続方式による製造設備を用いて、耐汚染性塗装基材を製造した。すなわち、基材３を長手方向に搬送しながら、まずコーターで無機クリヤー塗料５を基材３の表面に塗布した。次に、無機クリヤー塗料５が塗布された基材３をオーブンに通すことによって無機クリヤー塗料５を硬化させて塗膜１を形成した。その後、このように塗膜１が形成された基材３を長手方向に搬送しながら、加熱手段８で塗膜１の表面に加熱処理を行った。

ここで、加熱手段８としては、１１０．１ｋＪ／分（２６．３ｋｃａｌ／分）（一定）のバーナー（有効幅：１００ｍｍ／トーチ）を１０個並設して用いた。そして、搬送速度を変化させることによって、レベル４〜８のフレーム処理を行った。レベル４〜８の内容を下記に示す。なお、下記においてレベル０とは、フレーム処理を行わなかったものである。また、「ｍｐｍ」は「ｍ／分」と同じ意味である。

レベル０（３０ｍｐｍ、０ｋＪ／ｍ^２／分（０ｋｃａｌ／ｍ^２／分））
レベル４（３０ｍｐｍ、３６．８ｋＪ／ｍ^２／分（８．８ｋｃａｌ／ｍ^２／分））
レベル５（１５ｍｐｍ、７３．７ｋＪ／ｍ^２／分（１７．６ｋｃａｌ／ｍ^２／分））
レベル６（７．５ｍｐｍ、１４７．３ｋＪ／ｍ^２／分（３５．２ｋｃａｌ／ｍ^２／分））
レベル７（５ｍｐｍ、２２１．０ｋＪ／ｍ^２／分（５２．８ｋｃａｌ／ｍ^２／分））
レベル８（５ｍｐｍ、４４２．０ｋＪ／ｍ^２／分（１０５．６ｋｃａｌ／ｍ^２／分））
レベル８のフレーム処理は、レベル７のフレーム処理を２回繰り返して行ったものである。

そして、上記のようにして得られた耐汚染性塗装基材を０．５ヶ月の間、屋外に曝露した後、汚れ具合を調査した。具体的には、まず、各耐汚染性塗装基材から曝露試験片（幅１４５ｍｍ×長さ２００ｍｍ）及び曝露基板（幅１４５ｍｍ×長さ１００ｍｍ）を切り出した。次に、屋外において南を向いて４５°傾斜している曝露台の傾斜面に曝露試験片を取り付けて０．５ヶ月の間曝露する一方、曝露基板は同期間屋内の保管庫に保管した。曝露開始から０．５ヶ月後、曝露台から曝露試験片を取り外すと共に、保管庫から曝露基板を取り出した。そして、曝露試験片の表面は払拭しないで、日本工業規格（ＪＩＳ）：Ｚ−８７２９に基づいてスガ試験機株式会社製ＳＭカラーコンピューター「ＳＭ−５」で曝露基板と曝露試験片との色差（ΔＬ）を測定することにより、汚れ具合を調査した。なお、曝露試験片の表面の任意の５箇所を測定部位として選び、中央値を代表値とした。結果を図４に示す。図４中、横軸の原板とは、塗膜１を形成していないものである。ここで、ΔＬが負の場合（−ΔＬが正の場合）には、曝露試験片が曝露基板よりも黒っぽくなって汚れていることを示しており、逆に、ΔＬが正の場合（−ΔＬが負の場合）には、曝露試験片が曝露基板よりも白っぽくなって汚れていることを示している。よって、ΔＬが０に近いほど曝露試験片が汚れていないことを示している。

図４にみられるように、フレーム処理を行うと耐汚染性が向上することが確認される。また、酸化チタンを配合すると耐汚染性がさらに向上することが確認される。

（４ヶ月の汚れ）
本発明の実施品として、フレーム処理、コロナ放電処理、プラズマ処理を行って得られたものを４ヶ月屋外に曝露することによって、各加熱処理によって得られた塗膜１の耐汚染性を調査した。フレーム処理、コロナ放電処理、プラズマ処理の順に説明する。

（４ヶ月の汚れ（その１））
無機クリヤー塗料５として、シリカ及びアクリル樹脂からなる塗料を用いた。シリカとアクリル樹脂の配合割合は重量比で９５：５である。

また、上記の無機クリヤー塗料５の他に、上記の無機クリヤー塗料５に（活性）酸化チタンを配合したものを６種用いた。無機クリヤー塗料５の固形分（塗膜１）全量に対して酸化チタンの含有量はそれぞれ２０重量％、３７重量％、５０重量％、６１重量％、７５重量％、８８重量％である。

つまり、無機クリヤー塗料５としては、酸化チタンの含有量が０重量％であるものと上記６種のものとを合わせて、合計７種のものを用いた。

また基材３（原板）２として、フッ素樹脂塗装鋼板である大洋製鋼（株）製「サンフロン」（ＴＵＶ２８）（板厚：０．５ｍｍ、板幅：１０００ｍｍ）を用いた。

そして、図３に示すような連続方式による製造設備を用いて、耐汚染性塗装基材を製造した。すなわち、基材３を長手方向に搬送しながら、まずコーターで無機クリヤー塗料５を基材３の表面に塗布した。次に、無機クリヤー塗料５が塗布された基材３をオーブンに通すことによって無機クリヤー塗料５を硬化させて塗膜１を形成した。その後、このように塗膜１が形成された基材３を長手方向に搬送しながら、加熱手段８で塗膜１の表面に加熱処理を行った。

ここで、加熱手段８としては、１１０．１ｋＪ／分（２６．３ｋｃａｌ／分）（一定）のバーナー（有効幅：１００ｍｍ／トーチ）を１０個並設して用いた。そして、レベル７のフレーム処理を行った。レベル７の内容を下記に示す。

レベル７（５ｍｐｍ、２２１．０ｋＪ／ｍ^２／分（５２．８ｋｃａｌ／ｍ^２／分））
そして、上記のようにして得られた耐汚染性塗装基材（Ｆ処理あり）とフレーム処理を行わなかったもの（Ｆ処理なし）とを４ヶ月の間、屋外に曝露した後、汚れ具合を調査した。色差（ΔＬ）の測定は、上記と同様にスガ試験機株式会社製ＳＭカラーコンピューター「ＳＭ−５」を用いて行った。結果を図５に示す。図５中、横軸の原板とは、塗膜１を形成していないものである。

図５にみられるように、フレーム処理を行うと耐汚染性が向上することが確認される。また、フレーム処理を行うと酸化チタンの使用量を大幅に低減できることが確認される。

（４ヶ月の汚れ（その２））
無機クリヤー塗料５として、シリカ及びアクリル樹脂からなる塗料に（活性）酸化チタンを配合したものを用いた。シリカとアクリル樹脂の配合割合は重量比で９５：５である。酸化チタンの含有量は、無機クリヤー塗料５の固形分（塗膜１）全量に対して３１重量％である。

また基材３として、ポリエステル樹脂塗装鋼板（２００ｍｍ×３００ｍｍ×板厚０．３５ｍｍ）を用いた。

そして、バッチ方式により、耐汚染性塗装基材を製造した。すなわち、まずバーコーターで無機クリヤー塗料５を基材３の表面に塗布した。このとき無機クリヤー塗料５は、乾燥重量が１５ｇ／ｍ^２となるように調整して塗布した。次に、基材３に塗布された無機クリヤー塗料５を２２４℃まで加熱することによって無機クリヤー塗料５を硬化させて塗膜１を形成した。その後、このように塗膜１が形成された基材３を切断することにより、大きさが１００ｍｍ×１００ｍｍ×板厚０．３５ｍｍである基材３を２枚得た。こうして得た２枚の基材３のうち、一方の基材３の塗膜１には下記の条件でコロナ放電処理による加熱処理を行い、他方の基材３の塗膜１にはコロナ放電処理による加熱処理を行わなかった。コロナ放電処理は、１３．３ｈＰａ（１０ｍｍＨｇ）まで真空ポンプで減圧した空気中において、電極と上記の基板３との距離を５０ｍｍに設定して、これらの間に２０秒間、４００００Ｖの電圧を印加することにより行った。

そして、上記のようにして得られた耐汚染性塗装基材（コロナ放電処理あり）と加熱処理を行わなかったもの（コロナ放電処理なし）とを４ヶ月の間、屋外に曝露した後、汚れ具合を調査した。色差（ΔＬ）の測定は、上記と同様にスガ試験機株式会社製ＳＭカラーコンピューター「ＳＭ−５」を用いて行った。結果は、「コロナ放電処理あり」が０．５２であったのに対し、「コロナ放電処理なし」が７．７１であった。

上記のように、コロナ放電処理を行うと耐汚染性が向上することが確認される。

（４ヶ月の汚れ（その３））
無機クリヤー塗料５として、シリカ及びアクリル樹脂からなる塗料に（活性）酸化チタンを配合したものを用いた。シリカとアクリル樹脂の配合割合は重量比で９５：５である。酸化チタンの含有量は、無機クリヤー塗料５の固形分（塗膜１）全量に対して３１重量％である。

また基材３として、ポリエステル樹脂塗装鋼板（２００ｍｍ×３００ｍｍ×板厚０．３５ｍｍ）を用いた。

そして、バッチ方式により、耐汚染性塗装基材を製造した。すなわち、まずバーコーターで無機クリヤー塗料５を基材３の表面に塗布した。このとき無機クリヤー塗料５は、乾燥重量が１５ｇ／ｍ^２となるように調整して塗布した。次に、基材３に塗布された無機クリヤー塗料５を２２４℃まで加熱することによって無機クリヤー塗料５を硬化させて塗膜１を形成した。その後、このように塗膜１が形成された基材３を半分に切断することにより、大きさが１５０ｍｍ×２００ｍｍ×板厚０．３５ｍｍである基材３を２枚得た。こうして得た２枚の基材３のうち、一方の基材３の塗膜１には下記の条件でプラズマ処理による加熱処理を行い、他方の基材３の塗膜１には加熱処理を行わなかった。プラズマ処理は、ノズル径：４ｍｍ、電極間距離：５ｍｍ、アルゴン流量：４０Ｌ／ｍｉｎ、電流：１００Ａに設定したプラズマジェットガンのノズルの先端を上記の基板２から２０〜３０ｍｍ離した上で、上記のプラズマジェットガンのノズルから基板２の塗膜１にプラズマを吹き付けることにより行った。

そして、上記のようにして得られた耐汚染性塗装基材（プラズマ処理あり）と加熱処理を行わなかったもの（プラズマ処理なし）とを４ヶ月の間、屋外に曝露した後、汚れ具合を調査した。色差（ΔＬ）の測定は、上記と同様にスガ試験機株式会社製ＳＭカラーコンピューター「ＳＭ−５」を用いて行った。結果は、「プラズマ処理あり」が０．６６であったのに対し、「プラズマ処理なし」が７．５３であった。

上記のように、プラズマ処理を行うと耐汚染性が向上することが確認される。

（１ヶ月の汚れ）
無機クリヤー塗料５として、シリカ及びアクリル樹脂からなる塗料を用いた。シリカとアクリル樹脂の配合割合は重量比で９５：５である。

また、上記の無機クリヤー塗料５の他に、上記の無機クリヤー塗料５に（活性）酸化チタンを配合したものを６種用いた。無機クリヤー塗料５の固形分（塗膜１）全量に対して酸化チタンの含有量はそれぞれ１０重量％、２０重量％、４０重量％、６０重量％、８０重量％、９０重量％である。

つまり、無機クリヤー塗料５としては、酸化チタンの含有量が０重量％であるものと上記６種のものとを合わせて、合計７種のものを用いた。

また基材３（原板）２として、フッ素樹脂塗装鋼板である大洋製鋼（株）製「サンフロン」（ＴＵＶ２８）（板厚：０．５ｍｍ、板幅：１０００ｍｍ）を用いた。

そして、図３に示すような連続方式による製造設備を用いて、耐汚染性塗装基材を製造した。すなわち、基材３を長手方向に搬送しながら、まずコーターで無機クリヤー塗料５を基材３の表面に塗布した。次に、無機クリヤー塗料５が塗布された基材３をオーブンに通すことによって無機クリヤー塗料５を硬化させて塗膜１を形成した。この塗膜１の乾燥重量は１５ｇ／ｍ^２であった。その後、このように塗膜１が形成された基材３を長手方向に搬送しながら、加熱手段８で塗膜１の表面に加熱処理を行った。

ここで、加熱手段８としては、１１０．１ｋＪ／分（２６．３ｋｃａｌ／分）（一定）のバーナー（有効幅：１００ｍｍ／トーチ）を１０個並設して用いた。そして、搬送速度を変化させることによって、レベル１〜５のフレーム処理を行った。レベル１〜５の内容を下記に示す。

レベル１（２００ｍｐｍ、５．５ｋＪ／ｍ^２／分（１．３ｋｃａｌ／ｍ^２／分））
レベル２（９０ｍｐｍ、１２．１ｋＪ／ｍ^２／分（２．９ｋｃａｌ／ｍ^２／分））
レベル３（６０ｍｐｍ、１８．４ｋＪ／ｍ^２／分（４．４ｋｃａｌ／ｍ^２／分））
レベル４（３０ｍｐｍ、３６．８ｋＪ／ｍ^２／分（８．８ｋｃａｌ／ｍ^２／分））
レベル５（１５ｍｐｍ、７３．７ｋＪ／ｍ^２／分（１７．６ｋｃａｌ／ｍ^２／分））
そして、上記のようにして得られた耐汚染性塗装基材とフレーム処理を行わなかったもの（Ｆ処理なし）とを１ヶ月の間、屋外に曝露した後、汚れ具合を調査した。色差（ΔＬ）の測定は、上記と同様にスガ試験機株式会社製ＳＭカラーコンピューター「ＳＭ−５」を用いて行った。結果を図６に示す。

図６にみられるように、フレーム処理を行うと耐汚染性が向上することが確認される。また、酸化チタンを配合すると耐汚染性がさらに向上することが確認される。

［塗膜の密着性］
本発明の実施品を４ヶ月屋外に曝露する前に塗膜１の密着性を調査した。具体的には、既述の（４ヶ月の汚れ（その１））において得られた耐汚染性塗装基材（Ｆ処理あり）とフレーム処理を行わなかったもの（Ｆ処理なし）について、塗膜１の密着性を測定した。この測定は次のようにして行った。すなわち、まず、耐汚染性塗装基材において塗膜１が形成されている面を外側にして、板厚の２倍の曲率半径で耐汚染性塗装基材に密着曲げを行った。次に、この密着曲げにより生じた曲げ面にセロハン粘着テープであるニチバン（株）製「セロテープ（登録商標）」を貼着した。その後、上記のテープを剥がし、このテープに付着している塗膜１片及び上記のテープを貼着していた部分を１０倍のルーペを用いて目視により観察し、塗膜１の剥離状況を調べた。この剥離状況の評価は、あらかじめ作成しておいた剥離標準写真と対比して０〜５点の点数を付けることにより行った。結果を図７に示す。ここで、「５点」は塗膜１の剥離もクラックも全くみられない状態、「４点」は塗膜１の剥離は全くみられないがクラックがみられる状態、「３点」はクラックのほか塗膜１の剥離が若干みられる状態、「２点」は３点よりも塗膜１の剥離がよくみられる状態、「１点」は２点よりもさらに塗膜１の剥離がよくみられる状態をそれぞれ示す。

図７にみられるように、フレーム処理を行った場合もフレーム処理を行わなかった場合も同程度の密着性が得られることが確認されるが、図５に示す結果も考慮に入れると、フレーム処理を行わなかった場合よりもフレーム処理を行った場合の方が、密着性に加えて耐汚染性も得られるという点において優れていることが確認される。

本発明の実施の形態の一例を示すものであり、（ａ）は加熱処理前の塗膜の概略断面図、（ｂ）は加熱処理後の塗膜の概略断面図である。 本発明の実施の形態の他例を示すものであり、（ａ）は加熱処理前の塗膜の概略断面図、（ｂ）は加熱処理後の塗膜の概略断面図である。 連続方式による耐汚染性塗装基材の製造設備の一例を示す概略図である。 耐汚染性塗装基材を０．５ヶ月間屋外に曝露した場合の塗膜の汚れ具合を示すグラフである。 耐汚染性塗装基材を４ヶ月間屋外に曝露した場合の塗膜の汚れ具合を示すグラフである。 耐汚染性塗装基材を１ヶ月間屋外に曝露した場合の塗膜の汚れ具合を示すグラフである。 耐汚染性塗装基材を４ヶ月間屋外に曝露した場合の塗膜の密着性を示すグラフである。 従来の技術を示すものであり、（ａ）は１層型の塗膜の概略断面図、（ｂ）は２層型の塗膜の概略断面図である。

符号の説明

１ 塗膜
２ 無機化合物
３ 基材
４ 樹脂成分
５ 無機クリヤー塗料又は無機エナメル塗料

Claims (5)

1. 酸化チタン、酸化亜鉛、酸化錫、シリカ、ガラス繊維の中から選ばれる少なくとも１種又は２種以上の無機化合物を配合してなる無機クリヤー塗料又は無機エナメル塗料を基材の表面に塗布し、これを硬化させることによって塗膜を形成した後、この塗膜の表面を加熱処理することを特徴とする耐汚染性塗装基材の製造方法。
2. 酸化チタン、酸化亜鉛、酸化錫の中から選ばれる少なくとも１種又は２種以上の無機化合物の含有量が塗膜全量に対して１０重量％以上であることを特徴とする請求項１に記載の耐汚染性塗装基材の製造方法。
3. 加熱処理として、フレーム処理、プラズマ処理、コロナ放電処理の中から選ばれる少なくとも１種又は２種以上の処理を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の耐汚染性塗装基材の製造方法。
4. 加熱処理として、５〜２５０ｋＪ／ｍ^２／分のフレーム処理を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の耐汚染性塗装基材の製造方法。
5. 基材として、金属材、プラスチック材、木材、モルタル、石材のいずれかを用いることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の耐汚染性塗装基材の製造方法。

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