JP2005344138A

JP2005344138A - 着色溶射膜形成部材

Info

Publication number: JP2005344138A
Application number: JP2004162445A
Authority: JP
Inventors: Ryoichi Hirose; 良一広瀬; Hisashi Idei; 久志出射; Shigenobu Yamaguchi; 重信山口
Original assignee: JFE Mechanical Co Ltd; Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp; JFE Denki Corp
Priority date: 2004-05-31
Filing date: 2004-05-31
Publication date: 2005-12-15

Abstract

【目的】需要者等の要求に応じた着色や模様化を図ることができ、摩耗機能及び装飾機能を長期に亘って良好に維持する耐久性に富む着色溶射膜形成部材を提供する。
【構成】着色溶射膜形成部材１は、基材２の表面に、着色封孔剤４により着色，封孔処理された粗面構造の溶射膜３を形成してなる。着色封孔剤４は、エポキシ系、アクリル系、ウレタン系、シリコン系、フッ素系又は亜鉛系の塗料を溶剤により５０％に希釈したものである。封孔処理された溶射膜３の表面粗度はＲ_ｍａｘ５０〜３０００μｍである。
【選択図】図１

Description

本発明は、粗い凹凸表面の溶射膜を基材表面に形成してなる溶射膜形成部材であって、特に、着色，模様等による装飾性を必要とするスリップ防止板（工場の通路床板等）、誘導ブロック（点字ブロック等）、化粧板又は建築用材等として或いはその構成材として好適に使用される着色溶射膜形成部材に関するものである。

従来から、金属板等の基材に金属やセラミックスの溶射膜を形成した溶射膜形成部材は、溶射膜表面の凹凸が摩擦機能や装飾機能を有するところから、種々の用途に使用されている。例えば、摩擦機能を重視する溶射膜形成部材（以下「摩擦機能部材」という）としては、工場の通路床板等として使用されるスリップ防止板や点字ブロック等として使用される誘導ブロックがあり、装飾機能を重視する溶射膜形成部材（以下「装飾機能部材」という）としては、建造物の内外壁として使用される化粧板やドア等の構成材として使用される各種建築用材がある。

ところで、装飾機能部材については勿論、摩擦機能部材についても、用途上の要求や需要者の要求により、溶射膜表面に着色（単一色）や模様（複数色による色分け模様）を施しておく必要があり、従来からも、溶射膜表面に単一色による着色や複数色による色分け模様を施したものが提案されている。

すなわち、溶射膜表面を塗装により着色，模様化した着色溶射膜形成部材（例えば、特許文献１）や溶射材を選定することにより溶射材固有の色による着色，模様化を図った着色溶射膜形成部材（例えば、特許文献２）が周知である。
特開２００２−１６７７８８公報特開平６−１１６７０５号公報

しかし、前者のように塗料により着色，模様化した着色溶射膜形成部材（以下「塗装部材」という）では、溶射膜表面の摩耗や溶射膜構成粒子（溶射粒子）の剥落により色落ちが生じ易く、耐久性に問題がある。また、色落ちを防止するために塗膜を厚くすると、溶射膜表面の凹凸が消失して、摩擦機能が低下する。一方、後者のように溶射材の固有色を利用して着色，模様化を実現した着色溶射膜形成部材（以下「溶射色部材」という）では、溶射膜表面の摩耗や溶射粒子の剥落が生じても、色落ちを生じることがないから、摩擦機能を低下させることなく、溶射膜表面の着色や模様を長期に亘って良好に維持することができる。しかし、その反面、溶射材固有色に限度があり、需要者等の要求に十分に応じ得ない。しかも、色分け模様を形成するために、複数種の溶射材を使用する必要がある場合には、複数の独立した溶射工程が必要となるため、溶射作業が極めて複雑化し、製造効率及び製造コストの面で問題がある。

本発明は、このような問題を生じることなく、需要者等の要求に応じた着色や模様化を図ることができ、摩耗機能及び装飾機能を長期に亘って良好に維持する耐久性に富む着色溶射膜形成部材を提供することを目的とするものである。

この課題を解決した本発明の着色溶射膜形成部材は、基材表面に、着色封孔剤により着色，封孔処理された粗面構造の溶射膜を形成してなるものである。かかる着色溶射膜形成部材にあっては、着色封孔剤として、塗料を溶剤で希釈（一般に、２５〜７５％に希釈）してなるものを使用することが好ましい。具体的には、エポキシ系、アクリル系、ウレタン系、シリコン系、フッ素系又は亜鉛系の塗料を溶剤により５０％に希釈してなる着色封孔剤を使用することが好ましい。また、溶射膜の表面には、単一色による着色の他、異色の複数種の着色封孔剤を使用することにより、色分け模様を形成しておくことができる。なお、着色封孔剤によっては膜表面の色彩が不十分である場合、着色封孔剤による膜表面の彩度を更に高めたい場合又は膜表面の性状向上（耐候性，耐食性等の向上）を図りたい場合等にあっては、着色封孔剤による着色，封孔処理を行った後に、膜表面に適宜の塗料（例えば、着色封孔剤と同色，同質のものであって溶剤による塗料の希釈度を着色封孔剤より高くした塗料や発色剤，クリヤ剤，性状向上塗料（耐候性塗料，耐食性塗料等），自己修復塗料等）を塗布するようにすることができる。この場合、塗料により形成される塗膜の厚さは、必要最小限の極く薄いものとし、当該塗膜の形成により溶射膜の粗面構造が消失しないように配慮しておく必要がある。また、溶射膜表面の凹凸により摩擦機能を十分に発揮させてスリップ防止板等の摩擦機能部材として好適に使用させるためには、封孔処理された溶射膜の表面粗度をＲ_ｍａｘ５０〜３０００μｍ（より好ましくは５０〜２０００μｍ）としておくことが好ましい。摩擦機能部材としての使用条件にもよるが、Ｒ_ｍａｘ５０μｍ未満であると十分な摩擦機能を期待できないし、逆にＲ_ｍａｘ３０００μｍを超えると、溶射粒子間の結合力が弱くなり、溶射膜の強度，耐久性が低下する虞れがあるからである（強度，耐久性の面からはＲ_ｍａｘ２０００以下としておくことがより好ましい）。

本発明によれば、摩擦機能及び装飾機能に優れた着色溶射膜形成部材を安価に提供することができる。また、着色封孔剤が溶射膜表面のみならず溶射膜内部に浸透していることから、溶射膜が摩耗したり溶射粒子が剥落した場合にも、溶射膜表面の装飾機能を初期状態と同様に維持することができ、装飾機能の面からの耐久性を有する。

図１は本発明に係る着色溶射膜形成部材１を示す要部の模式的縦断面図である。この着色溶射膜形成部材１は、図１に示す如く、基材２の表面に、着色封孔剤４により着色，封孔処理された粗面構造の溶射膜３を形成してなる。

基材２の構成材及び形状や溶射膜３の構成材は、用途等に応じて任意に選定することができ、基材２及び溶射膜３の構成材として金属，セラミックス，プラスチックを使用することができる。また、基材２の形状は、板形状，ブロック形状等の単純形状の他、グレーチング等の複雑な立体形状ないし製品形状をなすものとできる。例えば、当該着色溶射膜形成部材１を工場の通路床等に使用するスリップ防止板として使用する場合には、基材２としてステンレス鋼鈑，鉄板，アルミ板等の金属板（ステンレス鋼鈑が最適する）を使用し、溶射膜３の構成材（溶射材）として、耐摩耗性等に優れたクロム鋼等（ＳＵＳ４２０Ｊ２（１３Ｃｒ），１７Ｃｒ，３１６，３１６Ｌ等）を使用することが好ましい（耐摩耗性に加えて安価である点からしてＳＵＳ４２０Ｊ２が最適する）。

溶射膜３は、基材２の表面に周知の前処理（ブラスト等による基材表面の粗面化処理等）を施した上で、適宜の溶射材を溶射することによって形成されている。溶射膜３は、用途等に応じて、基材２の表面全体又はその一部に形成されるが、溶射条件を工夫することにより、一般的な溶射膜に比して、溶射粒子３ａを大径とする粗面構造をなすものとされる。溶射膜３の表面粗度をどの程度とするかは、当該着色溶射膜形成部材１の用途等に応じて決定されるが、膜表面の摩擦機能を重視するスリップ防止板や誘導ブロック等として使用される場合、つまり靴等の履物との間に一定以上の摩擦力を確保する必要のある摩擦機能部材として使用する場合には、後述する封孔処理後の表面粗さがＲ_ｍａｘ５０〜３０００μｍ（より好ましくはＲ_ｍａｘ５０〜２０００μｍ）となるように設定しておくことが好ましい。摩擦機能部材としての使用条件にもよるが、Ｒ_ｍａｘ５０μｍ未満であると十分な摩擦機能を期待できないし、逆にＲ_ｍａｘ３０００μｍを超えると、溶射粒子３ａ間の結合力が弱くなり、溶射膜３の強度，耐久性が低下する虞れがあるからである（強度，耐久性の面からはＲ_ｍａｘ２０００μｍ以下としておくことがより好ましい）。

溶射方法としては、溶射材の性状等に応じて、アーク溶射，プラズマ溶射，線爆溶射等の電気式溶射法や溶線式，溶棒式，粉末式フレーム溶射等のガス式溶射法等、周知，公知の溶射法を、任意に採用することができるが、何れの溶射法を採用する場合にも、その溶射条件を上記した粗面構造の溶射膜３が形成されるように工夫しておくことが必要である。一般には、ガス式溶射に比して高い溶射量（フレーム溶射の２〜４倍）及び高い溶射膜密着強度が得られるアーク溶射を採用することが好ましく、アーク溶射条件（チップ，電圧，溶射距離等）を工夫することによって、一般的なアーク溶射条件による溶射膜より粗い溶射粒子３ａが得られるように工夫しておく。なお、溶射条件を工夫することのみによっては溶射膜３の粗面度に限度があるが、要求される粗面度がかかる限度を超える場合には、溶射後の処理によって溶射膜３の粗面度を増大させることが可能である。例えば、金属溶射の場合、溶射後に酸洗い等の金属溶解処理を施して、溶射粒子３ａの一部を溶解することによって、更に粗い多孔質溶射膜３となすことができる。勿論、かかる溶射後の処理を行なう場合にあっては、溶射条件を一般的な緻密質溶射膜と同様にして、その緻密質溶射膜を上記した酸洗い等により、摩擦機能部材として好適する粗面構造の多孔質溶射膜３を得るようにすることも可能である。

封孔剤４による封孔処理は、多孔質溶射膜３の封孔処理を行なうと共に、溶射膜３の着色を行なうために行なわれる。すなわち、この封孔処理は、多孔質溶射膜の気孔消失を目的とする一般的な封孔処理及び溶射膜の着色を目的とする一般的な塗装処理を兼ねるものであり、塗料を溶剤で希釈した着色封孔剤４を使用して、一般的な封孔処理と同様手法（刷毛塗り，浸漬，エアスプレー等）により行なう。

塗料としては、当該着色溶射膜形成部材１の使用条件等に応じて、エポキシ系，ウレタン系，シリコン系，アクリル系，フッ素系，亜鉛系の塗料等が使用される。例えば、耐薬品性，密着性を重視する場合にはエポキシ系が好適であり、耐候性を重視する場合にはウレタン系や更に耐久性に優れるシリコン系が好適である。

ところで、着色封孔剤４は、塗料をシンナー等の溶剤で希釈して得られるが、その粘度が必要以上に高い場合には、溶射膜３への浸透が十分に行なわれないし、溶射膜表面を被覆する封孔剤層が必要以上に厚くなって、溶射膜表面の表面粗度を低下させたり、極端な場合には、膜表面の凹凸を消失させてしまう虞れがある。逆に、着色封孔剤４の粘度が一定以下である場合（塗料の溶剤による希釈度が必要以上に高い場合）には、封孔処理による多孔質溶射膜３の強度向上が図れない（封孔処理する意義がない）ばかりか、塗料による着色が十分に行なわれない。したがって、着色封孔剤４の粘度、つまり塗料の溶剤による希釈度は、このような点を考慮して設定しておくことが必要であり、一般には、塗料をシンナー等の溶剤に２５〜７５％に希釈しておくことが好ましく、５０％に希釈しておくことが最適である。このような希釈度の着色封孔剤４によれば、図１に示す如く、一回の封孔処理（刷毛塗り等）により、封孔剤４を溶射膜３の内部へと十分に浸透させることができ、溶射膜３の表面を、所望する摩擦機能を発揮できる程度に粗く（Ｒ_ｍａｘ５０〜３０００μｍ（より好ましくはＲ_ｍａｘ５０〜２０００μｍ））しつつ、良好に着色することができる。

溶射膜３は、塗料を選択することにより、任意の単一色に着色することができるが、異色の複数種の着色封孔剤４を使用することにより、膜表面に色分け模様を形成することも可能である。すなわち、溶射膜３の一部をマスキングして、非マスキング部分を所望する色の着色封孔剤４による封孔処理を行うといった作業を、異色の着色封孔剤４を複数種使用して繰り返し行なうことにより、色分け模様を形成することができる。

以上のように構成された着色溶射膜形成部材１は、一般的な溶射膜に比して、溶射膜３の表面が粗く摩擦機能が高いため、スリップ板，誘導ブロック等の摩擦機能部材として極めて優れるものである。しかも、溶射膜３の着色を、溶射色部材のように制限されることなく、塗装部材と同様に無制限となすことができ、多様な着色，色分け模様となすことができるから、装飾性にも極めて優れるものである。また、溶射膜は、その表面粗度が高いことによっても装飾的な効果を発揮するものであるから、摩擦機能を要求しない或いは重視しない装飾機能部材においても、優れる。

また、着色封孔剤４が溶射膜３の内部に浸透していることから、仮に膜表面が摩耗したり溶射粒子が剥脱するようなことがあっても、色落ちすることがないから、塗装部材に比して、装飾機能（及び摩擦機能）が長期に亘って低下することがなく、耐久性に富む。

また、一回の封孔処理によって封孔処理と着色処理とを行なうことができるから、封孔処理及び塗装工程を各別に行なう必要のある塗装部材に比して、製作が容易であり、製品コストの低減を図ることができる。特に、色分け模様を形成する場合においては、複数の溶射工程を必要とする溶射色部材に比して、製作の容易性及び製作コストの安価性を大幅に図ることができる。

なお、本発明に係る着色溶射膜形成部材は、上記した構成に限定されるものでなく、本発明の基本原理を逸脱しない範囲において適宜に改良，変形することが可能である。

本発明に係る着色溶射膜形成部材を示す、要部の模式的縦断面図である。

符号の説明

１…着色溶射膜形成部材、２…基材、３…溶射膜、３ａ…溶射粒子、４…着色封孔剤。

Claims

基材表面に、着色封孔剤により着色，封孔処理された粗面構造の溶射膜を形成してなることを特徴とする着色溶射膜形成部材。
着色封孔剤が塗料を溶剤で希釈してなるものであることを特徴とする、請求項１に記載する着色溶射膜形成部材。
着色封孔剤が塗料を溶剤により２５〜７５％に希釈してなるものであることを特徴とする、請求項２に記載する着色溶射膜形成部材。
着色封孔剤が、エポキシ系、アクリル系、ウレタン系、シリコン系、フッ素系又は亜鉛系の塗料を溶剤により５０％に希釈したものであることを特徴とする、請求項２に記載する着色溶射膜形成部材。
溶射膜の表面に、異色の複数種の着色封孔剤を使用することにより、色分け模様が形成されていることを特徴とする、請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４に記載する着色溶射膜形成部材。
封孔処理された溶射膜の表面粗度がＲ_ｍａｘ５０〜３０００μｍであることを特徴とする、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４又は請求項５に記載する着色溶射膜形成部材。
溶射膜表面の凹凸による摩擦機能を利用したスリップ防止板として使用されるものであることを特徴とする、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５又は請求項６に記載する着色溶射膜形成部材。