JP2011063852A - Product with soil resistant finish and manufacturing method therefor - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a product with a soil resistant finish, which has a soil-resistant coating film that is superior in a scorch prevention effect, can maintain the scorch prevention effect for a long period and can make the adhering scorch easily removed, and to provide a manufacturing method therefor. <P>SOLUTION: The product with the soil resistant finish includes a metal substrate and the soil-resistant coating film formed on the surface of the metal substrate. The soil-resistant coating film is formed by sequentially stacking: the first layer containing zirconium oxide; the second layer which is formed on the first layer and contains an alkali silicate; and the third layer which is formed on the second layer and contains at least one oxide selected from zirconium oxide, yttrium oxide, hafnium oxide and an oxide of a rare earth element. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、防汚加工製品及びその製造方法に関し、特に、焦げ付き防止効果、焦げ付き防止効果の持続性に優れ、また焦げ付きが製品基体表面に固着しても容易に取り除くことが可能な防汚加工製品及びその製造方法に関するものである。   The present invention relates to an antifouling processed product and a method for producing the same, and in particular, an antifouling process that is excellent in sustainability of the non-burning effect and the non-burning effect, and can be easily removed even when the burnt sticks to the surface of the product substrate. The present invention relates to a product and a manufacturing method thereof.

ステンレス等の汚れの清掃性を改善する方法としては親水性のコーティング処理が有効であった。例えば特許文献1には、珪素成分およびジルコニウム成分と水とを含有する親水性膜形成用塗料を基材に塗布し、これを水和反応で硬化させて皮膜とする親水性膜の形成方法が記載されており、この皮膜に珪酸イオンなどを含む水溶液を塗布すると水和反応がさらに促進され、硬化が促進されると記載されている。   A hydrophilic coating process has been effective as a method for improving the cleaning performance of dirt such as stainless steel. For example, Patent Document 1 discloses a method for forming a hydrophilic film in which a coating for forming a hydrophilic film containing a silicon component, a zirconium component and water is applied to a base material and cured by a hydration reaction to form a film. It is described that when an aqueous solution containing silicate ions or the like is applied to this film, the hydration reaction is further accelerated and the curing is accelerated.

また、高温で使用されるオーブンの内壁には焦げ付き防止コーティング膜が形成されていた。焦げ付き防止コーティング膜としては、例えば、フッ素系やシリコーン系の撥水性樹脂膜が用いられ、さらに、高温や傷に対応する必要がある場合にはホーロー処理が採用されていた。   Moreover, a non-stick coating film was formed on the inner wall of the oven used at high temperature. As the non-burning coating film, for example, a fluorine-based or silicone-based water-repellent resin film is used, and further, enamel processing is employed when it is necessary to cope with high temperatures and scratches.

国際公開第03/080744号パンフレットInternational Publication No. 03/080744 Pamphlet

しかしながら、上記の背景技術に係る焦げ付き防止コーティング膜にあっては、次のような問題点があった。
例えば、オーブンの内壁をステンレスにすると、その金属光沢による熱反射によってオーブンの熱効率が好転する。しかし、無垢のステンレスでは、熱によるテンパーカラー発生に伴う美観の損失と、食物が焦げ付いた場合にはなかなか除去し難いという問題があった。
However, the non-stick coating film according to the background art has the following problems.
For example, if the inner wall of the oven is made of stainless steel, the heat efficiency of the oven is improved by heat reflection due to the metallic luster. However, in the case of pure stainless steel, there are problems of loss of aesthetics due to the generation of temper color due to heat, and it is difficult to remove when food burns.

特許文献1に開示された親水性のコーティング処理では、最外層が珪酸イオンを含む層であるために、オーブンの内壁のような焦げ付きの発生する部分に使用した場合、この珪酸イオンが食物の焦げ付きと強固に結合し、焦げ付きの除去が出来なくなるという問題が発生していた。
また、オーブン内壁に撥水性樹脂を塗布すると、ステンレスの金属光沢による熱反射が阻害される。さらに、撥水性樹脂自身が傷つきやすい上、300℃以上の高温に耐えられないという問題があった。
一方、ホーロー処理の場合は、耐熱性と傷つきにくさにおいては問題ないが、焦げ付きが落ち難く、ステンレスの金属光沢による熱反射を阻害するという問題があった。
このように、ステンレスの熱反射を損なわず、かつ傷つき難く、テンパーカラーの発生を抑え、食物等の被加熱物を焦げ付きにくくする方法は未だなかった。
In the hydrophilic coating process disclosed in Patent Document 1, when the outermost layer is a layer containing silicate ions, the silicate ions are burnt when used on a portion where the burns occur, such as the inner wall of an oven. There was a problem that it was not possible to remove the burnt.
Further, when a water-repellent resin is applied to the oven inner wall, heat reflection due to the metallic luster of stainless steel is hindered. Furthermore, the water-repellent resin itself is easily damaged and has a problem that it cannot withstand high temperatures of 300 ° C. or higher.
On the other hand, in the case of enamel treatment, there is no problem in heat resistance and resistance to scratching, but there is a problem that scorching is difficult to remove and heat reflection due to the metallic luster of stainless steel is hindered.
As described above, there has not yet been a method of preventing the heat reflection of stainless steel from being damaged, being hard to be damaged, suppressing the generation of the temper color, and making the heated object such as food difficult to burn.

本発明は、上記の背景技術が有する問題点に鑑みてなされたものであり、焦げ付き防止効果に優れ、焦げ付き防止効果が長期間にわたって持続し、かつ付着した焦げ付きを容易に取り除くことができる防汚コーティング膜を備えた防汚加工製品及びその製造方法を提供することを目的の一つとしている。   The present invention has been made in view of the problems of the background art described above, and is excellent in anti-burning effect, has long-lasting anti-burning effect, and can easily remove the attached burning. An object of the present invention is to provide an antifouling processed product having a coating film and a manufacturing method thereof.

本発明の防汚加工製品は、上記課題を解決するために、金属基体と、前記金属基体の表面に形成された防汚コーティング膜と、を含み、前記防汚コーティング膜は、前記金属基体上に形成されジルコニウム酸化物を含む第1層と、前記第1層上に形成されるとともに珪酸アルカリを含む第2層と、前記第2層上に形成されるとともにジルコニウム酸化物、イットリウム酸化物、ハフニウム酸化物および希土類酸化物から選ばれた少なくとも1種を含む第3層と、を有することを特徴とする。   In order to solve the above problems, an antifouling processed product of the present invention includes a metal substrate and an antifouling coating film formed on the surface of the metal substrate, and the antifouling coating film is formed on the metal substrate. A first layer containing zirconium oxide, a second layer formed on the first layer and containing an alkali silicate, and a zirconium oxide, yttrium oxide formed on the second layer, And a third layer containing at least one selected from hafnium oxide and rare earth oxide.

また、前記第3層には、ジルコニウム酸化物、イットリウム酸化物、ハフニウム酸化物および希土類酸化物から選ばれた少なくとも1種が70質量%以上含まれることが好ましい。   The third layer preferably contains 70% by mass or more of at least one selected from zirconium oxide, yttrium oxide, hafnium oxide, and rare earth oxide.

また、前記第1層には、ジルコニウム酸化物が30質量%以上含まれることが好ましい。   The first layer preferably contains 30% by mass or more of zirconium oxide.

本発明の防汚加工製品の製造方法は、金属基体の表面上に、ジルコニアゾル、ジルコニウムアルコキシド及びそのジルコニウムアルコキシドの部分加水分解生成物、並びにジルコニウム塩から選ばれた少なくとも1種を含むジルコニウム含有成分を含む塗布液を塗布し、熱処理を施して、その熱処理生成物からなる第1層を形成する工程と、前記第1層上に、珪酸アルカリを含む塗布液を塗布し、熱処理を施して、その熱処理生成物からなる第2層を形成する工程と、前記第2層上に、ジルコニウム、イットリウム、ハフニウムおよび希土類元素から選ばれた少なくとも1種の成分のゾル、アルコキシド及びその部分加水分解生成物、並びに塩から選ばれた少なくとも1種を含む塗布液を塗布し、熱処理を施して、その熱処理生成物からなる第3層を形成する工程と、を有することを特徴とする。   The method for producing an antifouling processed product of the present invention comprises a zirconium-containing component comprising at least one selected from zirconia sol, zirconium alkoxide, a partial hydrolysis product of the zirconium alkoxide, and a zirconium salt on the surface of a metal substrate. And applying a heat treatment to form a first layer made of the heat treatment product, applying a coating solution containing an alkali silicate on the first layer, applying a heat treatment, A step of forming a second layer comprising the heat treatment product, and a sol, alkoxide and partial hydrolysis product of at least one component selected from zirconium, yttrium, hafnium and rare earth elements on the second layer And a coating solution containing at least one selected from salts, heat-treated, and the heat-treated product. Forming a third layer, and having a.

本発明の防汚加工製品は、優れた焦げ付き防止効果を有し、優れた焦げ付き防止効果が長期間にわたって持続し、焦げ付きを簡単な操作で容易に取り除くことができる。このため固着した焦げ付きを取り除くために強い薬品や、研磨剤は不要であり、労力を削減し、環境への負荷も小さいという効用を有する。
さらに、本発明の防汚加工製品をオーブン等に使用した場合、ステンレス等の金属基体の反射を損なわず、オーブン等の熱効率の向上させることができ、かつ傷つき難く、テンパーカラーの発生を抑え、美観を損なわないという効果を有する。
また、本発明の防汚加工製品の製造方法は、上記の効果を奏する防汚加工製品を簡便にかつ効率よく製造することができる。
The antifouling processed product of the present invention has an excellent anti-burning effect, the excellent anti-burning effect lasts for a long period of time, and can be easily removed with a simple operation. For this reason, no strong chemicals or abrasives are required to remove the fixed scorch, which has the effect of reducing labor and reducing the burden on the environment.
Furthermore, when the antifouling processed product of the present invention is used in an oven or the like, the heat efficiency of the oven or the like can be improved without impairing the reflection of a metal substrate such as stainless steel, and the occurrence of temper color is suppressed, It has the effect of not detracting from aesthetics.
Moreover, the manufacturing method of the antifouling processed product of this invention can manufacture the antifouling processed product which shows said effect simply and efficiently.

実施形態に係る防汚加工製品の断面構造を示す図。The figure which shows the cross-section of the antifouling | stain-resistant processed product which concerns on embodiment.

以下、本発明の実施形態について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.

「防汚加工製品」
まず、防汚加工製品の実施の形態について説明する。
図1は、本発明の一実施形態である防汚加工製品10の断面構造を示す図である。
図1に示すように、本実施形態の防汚加工製品10の特徴は、金属製の製品基体(金属基体)11の表面上に形成された第1層21と、この第1層21上に形成された第2層22と、この第2層22上に形成された第3層23とからなる3層構造の防汚コーティング膜20を有していることにある。
"Anti-fouling processed products"
First, an embodiment of the antifouling processed product will be described.
FIG. 1 is a diagram showing a cross-sectional structure of an antifouling processed product 10 according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the antifouling processed product 10 of this embodiment is characterized by a first layer 21 formed on the surface of a metal product substrate (metal substrate) 11 and on the first layer 21. The antifouling coating film 20 having a three-layer structure including the formed second layer 22 and the third layer 23 formed on the second layer 22 is provided.

さらに具体的に、第1層21は、ジルコニウム酸化物成分を含む被膜形成物質からなり、第2層22は、珪酸アルカリを含む被膜形成物質からなり、第3層23は、ジルコニウム酸化物、イットリウム酸化物、ハフニウム酸化物および希土類酸化物の中から選ばれた少なくとも1種の成分を含む被膜形成物質からなるものである。
また、金属製の製品基体11には、格別の制限はなく、ステンレス、アルミニウム、めっき鋼板、チタン等の金属製品を包含する。また、製品基体11の形状も特に制限されず、バルク状の成形体であってもよく、板状や線状のものであってもよい。
More specifically, the first layer 21 is made of a film forming material containing a zirconium oxide component, the second layer 22 is made of a film forming material containing an alkali silicate, and the third layer 23 is made of zirconium oxide or yttrium. It is made of a film forming material containing at least one component selected from oxides, hafnium oxides and rare earth oxides.
Further, the metal product base 11 is not particularly limited, and includes metal products such as stainless steel, aluminum, plated steel plate, and titanium. Further, the shape of the product substrate 11 is not particularly limited, and may be a bulk-shaped molded body, or may be a plate shape or a linear shape.

第1層21を構成するジルコニウム酸化物成分を含む膜は、ジルコニウム酸化物成分を含んでいれば良い。第1層21の膜中のジルコニウム酸化物の含有量は30質量%以上が好ましい。ジルコニウム酸化物の含有量が30質量%未満の場合、調理中の蒸気により耐久性が低下する虞がある。
なお、第1層21に含まれるジルコニウム酸化物以外の成分は特に制限されないが、シリカ(シリコン酸化物)が好適である。
The film | membrane containing the zirconium oxide component which comprises the 1st layer 21 should just contain the zirconium oxide component. The content of zirconium oxide in the film of the first layer 21 is preferably 30% by mass or more. When the zirconium oxide content is less than 30% by mass, the durability may be reduced by steam during cooking.
The components other than zirconium oxide contained in the first layer 21 are not particularly limited, but silica (silicon oxide) is preferable.

第2層22は、珪酸アルカリを含む膜である。第2層22の膜中の珪酸アルカリの含有量は、珪素成分として二酸化珪素(SiO)換算で60質量%以上95質量%以下であることが好ましい。より好ましくは70質量%以上95質量%以下の範囲である。珪素成分の含有量が二酸化珪素換算で60質量%未満の場合、第2層22が水蒸気によって溶解する虞があり、95質量%を超える場合、膜に亀裂が発生しやすくなる虞がある。 The second layer 22 is a film containing an alkali silicate. The content of alkali silicate in the film of the second layer 22 is preferably 60% by mass or more and 95% by mass or less in terms of silicon dioxide (SiO 2 ) as a silicon component. More preferably, it is the range of 70 mass% or more and 95 mass% or less. When the content of the silicon component is less than 60% by mass in terms of silicon dioxide, the second layer 22 may be dissolved by water vapor, and when it exceeds 95% by mass, the film may be easily cracked.

アルカリ成分の含有量は酸化物換算で5質量%以上40質量%以下であることが好ましい。より好ましくは10質量%以上25質量%以下の範囲である。アルカリ成分の含有量が酸化物換算で5質量%未満である場合、膜に亀裂が発生しやすくなる虞があり、40質量%を超える場合、水蒸気によって溶解する虞がある。   The content of the alkali component is preferably 5% by mass or more and 40% by mass or less in terms of oxide. More preferably, it is the range of 10 mass% or more and 25 mass% or less. When the content of the alkali component is less than 5% by mass in terms of oxide, the film may be easily cracked, and when it exceeds 40% by mass, it may be dissolved by water vapor.

アルカリ成分としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、フランシウムのアルカリ金属成分が用いられる。中でも、ナトリウム、リチウムが好ましく、さらには、ナトリウムとリチウムを併用することが好ましい。   As the alkali component, lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, francium alkali metal components are used. Of these, sodium and lithium are preferable, and sodium and lithium are preferably used in combination.

アルカリ成分として、ナトリウムとリチウムを含む場合、第2層22の膜中での珪酸アルカリは、珪素成分が、SiO換算で、70質量%以上95質量%以下、ナトリウム成分が、NaO換算で4.5質量%以上20質量%以下、リチウム成分が、LiO換算で、0.5質量%以上10質量%以下の範囲が好適である。なお、上記範囲においてナトリウム成分とリチウム成分を合計したアルカリ成分の含有量は酸化物換算で5質量%以上30質量%以下が好ましい。 When sodium and lithium are contained as the alkali components, the alkali silicate in the film of the second layer 22 has a silicon component of 70% by mass to 95% by mass in terms of SiO 2 and a sodium component in terms of Na 2 O. In the range of 4.5 mass% to 20 mass%, the lithium component is preferably in the range of 0.5 mass% to 10 mass% in terms of Li 2 O. In addition, the content of the alkali component obtained by adding the sodium component and the lithium component in the above range is preferably 5% by mass or more and 30% by mass or less in terms of oxide.

珪素成分が、SiO換算で70質量%未満であると、コーティングの耐蒸気性が不足し、95質量%を超えると塗装性が悪化する。
ナトリウム成分が、NaO換算で20質量%を超えるとコーティングの耐アルカリ性、耐酸性が不足し、2質量%未満であると塗装性が悪化する。
リチウム成分が、LiO換算で10%を超えるとコーティングの耐アルカリ性が悪化し、0.5%未満であるとコーティングの耐酸性が悪化する。
Silicon component is less than 70 wt% in terms of SiO 2, insufficient steam resistance of the coating, is deteriorated coating property exceeds 95 mass%.
When the sodium component exceeds 20% by mass in terms of Na 2 O, the alkali resistance and acid resistance of the coating are insufficient, and when it is less than 2% by mass, the paintability deteriorates.
When the lithium component exceeds 10% in terms of Li 2 O, the alkali resistance of the coating deteriorates, and when it is less than 0.5%, the acid resistance of the coating deteriorates.

第3層23は、ジルコニウム酸化物、イットリウム酸化物、ハフニウム酸化物および希土類酸化物の中から選ばれた少なくとも1種の金属酸化物を含む。第3層23の膜中におけるこれらの金属酸化物からなる成分の合計が、70質量%以上であることが好ましい。これらの成分の含有量が70質量%未満である場合、防汚コーティング膜20において十分な焦げ付き防止効果が得られず、また防汚加工製品10の熱反射性が低下する傾向がある。   The third layer 23 includes at least one metal oxide selected from zirconium oxide, yttrium oxide, hafnium oxide, and rare earth oxide. The total of these metal oxide components in the film of the third layer 23 is preferably 70% by mass or more. When the content of these components is less than 70% by mass, sufficient anti-burning effect cannot be obtained in the antifouling coating film 20, and the heat reflectivity of the antifouling processed product 10 tends to decrease.

ジルコニウム酸化物、イットリウム酸化物、ハフニウム酸化物および希土類酸化物から選ばれる2種以上の金属酸化物を含む組成とする場合には、ジルコニウム酸化物を含む組成とすることが好ましい。この場合に、ジルコニウム酸化物と他の酸化物(イットリウム酸化物、ハフニウム酸化物および希土類酸化物)との含有割合は、これら金属酸化物の合計のうち、ジルコニウム酸化物を30質量%以上100質量%以下の範囲で含むことが好ましい。ジルコニウム酸化物の含有量が30質量%未満である場合、膜の強度が弱くなる虞がある。
これらの金属酸化物以外の成分について特に制限するものではないが、第3層23はシリカ(シリコン酸化物)を含まない組成とすることが好ましい。
When the composition includes two or more metal oxides selected from zirconium oxide, yttrium oxide, hafnium oxide, and rare earth oxide, the composition preferably includes zirconium oxide. In this case, the content ratio of zirconium oxide and other oxides (yttrium oxide, hafnium oxide, and rare earth oxide) is 30% by mass to 100% by mass of zirconium oxide in the total of these metal oxides. It is preferable to contain in the range below%. If the zirconium oxide content is less than 30% by mass, the strength of the film may be weakened.
Although there is no particular limitation on components other than these metal oxides, the third layer 23 preferably has a composition that does not contain silica (silicon oxide).

各層の役割は以下の通りである。
まず、最外層の第3層23から述べる。第3層23の役割は食物の焦げ付きの防止と反射低下の防止である。ここで、第3層23にシリカ成分が含まれていると、食物が焦げ付きやすくなるため、第3層23におけるシリカ成分の含有量は極力少なくする必要があり、実質的にシリカを含まない被膜とすることが好ましい。第3層23の構成材料として好適な材料は、先に記載のように、ジルコニウム酸化物、イットリウム酸化物、ハフニウム酸化物および希土類酸化物である。これら成分は、焦げ付きにくいだけでなく、シリカよりも屈折率が大きいため光線を反射しやすく、オーブンの内壁材として好適に用いることができる防汚加工製品とすることができる。
The role of each layer is as follows.
First, the outermost third layer 23 will be described. The role of the third layer 23 is to prevent the food from being burnt and to prevent the reflection from decreasing. Here, when the silica component is contained in the third layer 23, the food is easily burnt. Therefore, it is necessary to reduce the content of the silica component in the third layer 23 as much as possible, and the coating does not substantially contain silica. It is preferable that Suitable materials for the third layer 23 are zirconium oxide, yttrium oxide, hafnium oxide, and rare earth oxide as described above. These components are not only difficult to burn, but also have a higher refractive index than silica, so that they easily reflect light rays, and can be an antifouling processed product that can be suitably used as an inner wall material of an oven.

次に、第2層22の役割は、ステンレス等からなる製品基体11の傷つき防止と、テンパーカラー発生の防止である。珪酸アルカリを含む酸化物の層は硬くしかもテンパーカラー発生を防止する効果がある。しかし、焦げ付きやすいため、本実施形態の防汚コーティング膜20では第3層23によって第2層22を被覆している。   Next, the role of the second layer 22 is to prevent the product base 11 made of stainless steel or the like from being damaged and to prevent the generation of a temper color. The oxide layer containing alkali silicate is hard and has the effect of preventing the generation of temper color. However, since it is easy to burn, the antifouling coating film 20 of the present embodiment covers the second layer 22 with the third layer 23.

次に、第1層21の役割は、コーティングの密着性改善である。第1層21を形成しない場合には防汚コーティング膜20と製品基体11との間で十分な密着性が得られず、例えば水蒸気に長期間晒されると防汚コーティング膜20が製品基体11の表面から剥離してしまう。また、第1層21のみからなる防汚コーティング膜20では、十分な傷つき防止効果とテンパーカラー防止効果が得られないため、第2層22を設けることが必要である。   Next, the role of the first layer 21 is to improve the adhesion of the coating. When the first layer 21 is not formed, sufficient adhesion between the antifouling coating film 20 and the product substrate 11 cannot be obtained. For example, when exposed to water vapor for a long time, the antifouling coating film 20 is formed on the product substrate 11. It peels off from the surface. In addition, since the antifouling coating film 20 composed only of the first layer 21 cannot provide a sufficient damage prevention effect and temper color prevention effect, it is necessary to provide the second layer 22.

防汚コーティング膜20における各層の厚さとしては、第1層21を20nm以上200nm以下、第2層22を100nm以上1000nm以下、第3層23を20nm以上200nm以下とするのが好ましい。
第1層21が20nmを下回ると、十分な密着性が得られず、200nmを超えると逆に亀裂が生じやすくなる。また、第2層22が100nmを下回ると十分な傷つき防止効果とテンパーカラー防止効果が得られず、1000nmを超えると亀裂が生じやすくなる。また、第3層23が20nmを下回ると所望の焦げ付き防止効果が得られず、200nmを超えると亀裂が生じやすくなる。防汚コーティング膜20において亀裂が生じると、コーティングの透明さが損なわれ、熱反射性も損なわれる。
The thickness of each layer in the antifouling coating film 20 is preferably 20 nm to 200 nm, the second layer 22 is 100 nm to 1000 nm, and the third layer 23 is 20 nm to 200 nm.
When the first layer 21 is less than 20 nm, sufficient adhesion cannot be obtained, and when it exceeds 200 nm, cracks are likely to occur. Further, if the second layer 22 is less than 100 nm, sufficient damage prevention effect and temper color prevention effect cannot be obtained, and if it exceeds 1000 nm, cracks are likely to occur. Further, if the third layer 23 is less than 20 nm, the desired effect of preventing burning cannot be obtained, and if it exceeds 200 nm, cracks tend to occur. When cracks occur in the antifouling coating film 20, the transparency of the coating is impaired, and the heat reflectivity is also impaired.

「防汚加工製品の製造方法」
次に、本発明の防汚加工製品の製造方法の一実施形態について説明する。
本実施形態の防汚加工製品の製造方法は、製品基体11(金属基体)の表面上に、ジルコニアゾル、ジルコニウムアルコキシド及びその部分加水分解生成物、並びにジルコニウム塩から選ばれた少なくとも1種のジルコニウム含有成分を含む塗布液を塗布し、これを熱処理して、その熱処理生成物からなる第1層21を形成する工程と、
次いで、第1層21上に、珪酸アルカリを含む塗布液を塗布し、熱処理して、その熱処理生成物からなる第2層22を形成する工程と、
さらに、第2層22上に、ジルコニウム、イットリウム、ハフニウムおよび希土類元素から選ばれた少なくとも1種の成分のゾル、アルコキシド及びその部分加水分解生成物、並びに塩から選ばれた少なくとも1種を含む塗布液を塗布し、これを熱処理して、その熱処理生成物からなる第3層23を形成する工程と、を含んで構成されている。
"Production method of antifouling processed products"
Next, an embodiment of the method for producing an antifouling processed product of the present invention will be described.
The method for producing an antifouling processed product of the present embodiment comprises at least one zirconium selected from zirconia sol, zirconium alkoxide and its partial hydrolysis product, and zirconium salt on the surface of the product substrate 11 (metal substrate). A step of applying a coating solution containing a component, heat-treating the coating solution, and forming a first layer 21 made of the heat-treated product;
Next, a step of applying a coating solution containing an alkali silicate on the first layer 21 and performing a heat treatment to form a second layer 22 made of the heat treatment product,
Furthermore, on the second layer 22, a coating containing at least one selected from a sol of at least one component selected from zirconium, yttrium, hafnium and a rare earth element, an alkoxide and a partial hydrolysis product thereof, and a salt. And applying a liquid and heat-treating it to form a third layer 23 made of the heat-treated product.

第1層21を形成する塗布液中に含まれるジルコニウムのゾルとしては、特に制限されるものではないが、粒子径5nm以下のジルコニア微粒子を用いることが、焼結性からみて好ましい。例えば、住友大阪セメント社製のジルコニアゾル「ナノジルコニア分散液」を好適に使用することができる。   The zirconium sol contained in the coating solution for forming the first layer 21 is not particularly limited, but it is preferable from the viewpoint of sinterability to use zirconia fine particles having a particle diameter of 5 nm or less. For example, a zirconia sol “nanozirconia dispersion liquid” manufactured by Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. can be suitably used.

また、ジルコニウムのアルコキシドとしては、これの加水分解物あるいはキレート化合物も用いることができる。上記のジルコニウムアルコキシドとしては、特に制限されるものではないが、例えば、ジルコニウムテトラノルマルブトキシド、ジルコニウムテトラプロポキシドを例示することができる。これらジルコニウムテトラノルマルブトキシドやジルコニウムテトラプロポキシドは、適度な加水分解速度を有し、しかも、取り扱い易いので膜質が均一な薄膜を形成することができる。   Further, as the zirconium alkoxide, a hydrolyzate or a chelate compound thereof can also be used. Although it does not restrict | limit especially as said zirconium alkoxide, For example, a zirconium tetranormal butoxide and a zirconium tetrapropoxide can be illustrated. These zirconium tetranormal butoxide and zirconium tetrapropoxide have an appropriate hydrolysis rate and are easy to handle, so that a thin film having a uniform film quality can be formed.

さらに、ジルコニウムアルコキシドの加水分解物としては、特に制限されるものではないが、例えば、ジルコニウムテトラノルマルブトキシドの加水分解物、ジルコニウムテトラプロポキシドの加水分解物を例示することができる。この加水分解物の加水分解率としては、特に制限はなく、0モル%超〜100モル%の範囲内のものを使用することができる。   Furthermore, the hydrolyzate of zirconium alkoxide is not particularly limited, and examples thereof include a hydrolyzate of zirconium tetranormal butoxide and a hydrolyzate of zirconium tetrapropoxide. There is no restriction | limiting in particular as a hydrolysis rate of this hydrolyzate, The thing in the range of more than 0 mol%-100 mol% can be used.

ところで、これらジルコニウムアルコキシドやジルコニウムアルコキシドの加水分解物は、吸湿性が高く不安定であり、貯蔵安定性も充分でないので、取り扱う際には、非常に注意を要する。
そこで、さらに取り扱いの容易さの点では、これらジルコニウムアルコキシドやジルコニウムアルコキシドの加水分解物をキレート化したジルコニウムアルコキシドのキレート化合物、ジルコニウムアルコキシドの加水分解物のキレート化合物が好ましい。
By the way, these zirconium alkoxides and hydrolysates of zirconium alkoxides are highly hygroscopic and unstable, and are not sufficiently stable in storage.
Therefore, from the viewpoint of ease of handling, zirconium alkoxide chelate compounds obtained by chelating these zirconium alkoxides and zirconium alkoxide hydrolysates and zirconium alkoxide hydrolyzate chelate compounds are preferred.

ジルコニウムアルコキシドのキレート化合物としては、ジルコニウムアルコキシドと、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のエタノールアミン、アセチルアセトン等のβ−ジケトン、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、マロン酸ジエチル、フェノキシ酢酸エチル等のβ−ケト酸エステル、酢酸、乳酸、クエン酸、安息香酸、リンゴ酸等のカルボン酸の群から選択される1種または2種以上の加水分解抑制剤(化合物)との反応生成物を例示することができる。
ここで、加水分解抑制剤とは、ジルコニウムアルコキシドとキレート化合物を形成し、このキレート化合物の加水分解反応を抑制する作用を有する化合物のことである。
As a chelate compound of zirconium alkoxide, zirconium alkoxide, ethanolamine such as monoethanolamine, diethanolamine and triethanolamine, β-diketone such as acetylacetone, methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, diethyl malonate, ethyl phenoxyacetate and the like Examples of reaction products with one or more hydrolysis inhibitors (compounds) selected from the group of carboxylic acids such as β-keto acid esters, acetic acid, lactic acid, citric acid, benzoic acid and malic acid be able to.
Here, the hydrolysis inhibitor is a compound having an action of forming a chelate compound with zirconium alkoxide and suppressing the hydrolysis reaction of the chelate compound.

また、ジルコニウムアルコキシドの加水分解物のキレート化合物としては、ジルコニウムアルコキシドの加水分解物と、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のエタノールアミン、アセチルアセトン等のβ−ジケトン、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、マロン酸ジエチル、フェノキシ酢酸エチル等のβ−ケト酸エステル、酢酸、乳酸、クエン酸、安息香酸、リンゴ酸等のカルボン酸の群から選択される1種または2種以上の加水分解抑制剤(化合物)との反応生成物を例示することができる。加水分解抑制剤の定義は、上述した通りである。   Further, as a chelate compound of a hydrolyzate of zirconium alkoxide, a hydrolyzate of zirconium alkoxide, ethanolamine such as monoethanolamine, diethanolamine, and triethanolamine, β-diketone such as acetylacetone, methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate , One or more hydrolysis inhibitors selected from the group of β-keto acid esters such as diethyl malonate and ethyl phenoxyacetate, and carboxylic acids such as acetic acid, lactic acid, citric acid, benzoic acid and malic acid ( The reaction product with a compound) can be illustrated. The definition of the hydrolysis inhibitor is as described above.

この加水分解抑制剤の、ジルコニウムアルコキシドまたはジルコニウムアルコキシドの加水分解物に対する割合は、このジルコニウムアルコキシドまたはジルコニウムアルコキシドの加水分解物に含まれるジルコニウム(Zr)の0.5モル倍以上4モル倍以下が好ましく、より好ましくは1モル倍以上3モル倍以下の範囲である。   The ratio of the hydrolysis inhibitor to zirconium alkoxide or the hydrolyzate of zirconium alkoxide is preferably 0.5 mol times or more and 4 mol times or less of zirconium (Zr) contained in the zirconium alkoxide or the hydrolyzate of zirconium alkoxide. More preferably, it is the range of 1 mol times or more and 3 mol times or less.

加水分解抑制剤の上記ジルコニウム量に対する割合が0.5モル倍よりも少ないと、塗布液の安定性が不充分なものとなる。一方、加水分解抑制剤の上記割合が4モル倍を超えると、熱処理を施した後においても加水分解抑制剤が薄膜中に残留し、その結果、薄膜の硬度が低下することになる。   When the ratio of the hydrolysis inhibitor to the amount of zirconium is less than 0.5 mol times, the stability of the coating solution becomes insufficient. On the other hand, when the said ratio of a hydrolysis inhibitor exceeds 4 mol times, even after heat processing, a hydrolysis inhibitor remains in a thin film, As a result, the hardness of a thin film will fall.

これらジルコニウムアルコキシドのキレート化合物、ジルコニウムアルコキシドの加水分解物のキレート化合物としては、ジルコニウムアルコキシドまたはジルコニウムアルコキシドの加水分解物を溶媒中に溶解し、さらに加水分解抑制剤を添加し、得られた溶媒中にてキレート化反応を生じさせたものであってもよい。   These zirconium alkoxide chelate compounds and zirconium alkoxide hydrolyzate chelate compounds are obtained by dissolving a zirconium alkoxide or a zirconium alkoxide hydrolyzate in a solvent, and further adding a hydrolysis inhibitor. Thus, a chelation reaction may be caused.

さらに、第1層21の形成に用いる塗布液を構成しうるジルコニウム塩としては、硝酸塩、塩化物、酢酸塩等を用いることができる。
これらが含まれる塗布液の溶媒としては、有機溶剤もしくは水を用いることができ、有機溶剤としては、アルコール類、ケトン類、エステル類等を用いることができる。
塗布液は、塗布方法に応じて固形分1%以上20%以下の範囲で調整するのが好ましい。
Furthermore, nitrates, chlorides, acetates, and the like can be used as zirconium salts that can form the coating solution used for forming the first layer 21.
An organic solvent or water can be used as the solvent of the coating solution containing these, and alcohols, ketones, esters, and the like can be used as the organic solvent.
The coating solution is preferably adjusted in the range of 1% or more and 20% or less of the solid content according to the coating method.

第2層22を形成する塗布液中に含まれる珪酸アルカリとしては、特に制限されるものではなく、アルカリ金属を含む珪酸アルカリを用いることができる。その中でも、珪酸ナトリウム、珪酸リチウムを用いるのが好ましく、さらに珪酸ナトリウムと珪酸リチウムの両方を含んだ塗布液を用いることが好ましい。
溶媒としては、水が好ましく、塗布方法に応じて固形分1%以上20%以下の範囲で調整するのが好ましい。
The alkali silicate contained in the coating solution for forming the second layer 22 is not particularly limited, and an alkali silicate containing an alkali metal can be used. Among these, it is preferable to use sodium silicate and lithium silicate, and it is preferable to use a coating solution containing both sodium silicate and lithium silicate.
As a solvent, water is preferable, and it is preferable to adjust in the range of solid content 1% or more and 20% or less according to the coating method.

第3層23を形成する塗布液としては、ジルコニウムに関しては、第1層21を形成する塗布液に用いるものと同じものを用いることができる。
また、イットリウム、ハフニウムおよび希土類元素に関しては、上記においてジルコニウムをこれらの成分に変えたものを用いることができる。
これらが含まれる塗布液の溶媒としては、有機溶剤もしくは水を用いることができ、有機溶剤としては、アルコール類、ケトン類、エステル類等を用いることができる。
塗布液は、塗布方法に応じて固形分1%以上20%以下の範囲で調整するのが好ましい。
As the coating solution for forming the third layer 23, the same one as that used for the coating solution for forming the first layer 21 can be used for zirconium.
As for yttrium, hafnium and rare earth elements, those obtained by replacing zirconium with these components in the above can be used.
An organic solvent or water can be used as the solvent of the coating solution containing these, and alcohols, ketones, esters, and the like can be used as the organic solvent.
The coating solution is preferably adjusted in the range of 1% or more and 20% or less of the solid content according to the coating method.

以下、本実施形態の防汚加工製品の製造手順をより詳細に説明する。
まず、第1層形成用塗布液を製品基体11(金属基体)の表面に塗布する。塗布方法としては、公知のスプレー法、ディップ法、ロール法などが適用可能であり、特に制限はない。
その後、塗布膜を乾燥し、熱処理する。熱処理温度は、製品基体11を構成するステンレス鋼のテンパーカラー発生温度以下にする必要がある。ステンレス鋼のテンパーカラーは、一般に200℃〜250℃の範囲で発生開始し、ステンレス鋼の組成や表面処理条件、雰囲気、時間によって変化する。そのため、あらかじめ予備実験でテンパーカラー発生温度を確認しておく必要がある。テンパーカラーが発生すると、テンパーカラー自身(表面の酸化された部位)の耐食性が小さいため、防汚コーティングを施してもステンレス鋼(製品基体11)の耐食性が向上しない。このため、第1層21の焼成はテンパーカラーが発生しない温度で実施しなければならない。
Hereinafter, the manufacturing procedure of the antifouling processed product of this embodiment will be described in more detail.
First, the first layer forming coating solution is applied to the surface of the product substrate 11 (metal substrate). As a coating method, a known spray method, dipping method, roll method or the like can be applied, and there is no particular limitation.
Thereafter, the coating film is dried and heat-treated. The heat treatment temperature needs to be equal to or lower than the temper color generation temperature of the stainless steel constituting the product substrate 11. The temper color of stainless steel generally starts to be generated in the range of 200 ° C. to 250 ° C., and changes depending on the composition of stainless steel, surface treatment conditions, atmosphere, and time. Therefore, it is necessary to confirm the temper color generation temperature in advance by a preliminary experiment. When the temper color is generated, the corrosion resistance of the temper color itself (oxidized portion of the surface) is small, so that the corrosion resistance of the stainless steel (product base 11) is not improved even if the antifouling coating is applied. For this reason, firing of the first layer 21 must be performed at a temperature at which no temper color is generated.

次いで、第2層形成用塗布液を第1層21の表面に塗布する。塗布方法としては、第1層21を形成する工程と同様である。
そして、上記の塗布膜を乾燥し、熱処理する。熱処理温度は、第2層22については、製品基体11を構成するステンレス鋼のテンパーカラー発生温度以上に設定するのが好適である。すなわち、250℃以上とするのが好ましい。第1層21を熱処理した後の第2層22の熱処理においては、製品基体11の表面は第1層21により覆われ、当該表面の空気との接触は既に遮断されているため、高温に加熱してもテンパーカラーは発生しなくなる。このため、第1層21及び第2層22からなるコーティング層を250℃以上の高温でしっかりと焼き締め、耐食性を向上させるのが好ましい。
Next, a second layer forming coating solution is applied to the surface of the first layer 21. The application method is the same as the step of forming the first layer 21.
And said coating film is dried and heat-processed. The heat treatment temperature is preferably set to be equal to or higher than the temper color generation temperature of the stainless steel constituting the product base 11 for the second layer 22. That is, the temperature is preferably 250 ° C. or higher. In the heat treatment of the second layer 22 after the heat treatment of the first layer 21, the surface of the product substrate 11 is covered with the first layer 21, and contact with air on the surface is already cut off, so that the surface is heated to a high temperature. Even so, temper color does not occur. For this reason, it is preferable that the coating layer composed of the first layer 21 and the second layer 22 is firmly baked at a high temperature of 250 ° C. or more to improve the corrosion resistance.

次に、第3層形成用塗布液を第2層22の表面に塗布する。塗布方法としては、第1層21を形成する工程と同様である。
そして、上記の塗布膜を乾燥し、熱処理する。熱処理温度は、第3層23についても250℃以上とするのが好適である。第3層23の熱処理時には、もはやテンパーカラーが発生することはないので、可能な限り高温の条件で熱処理を施すことが好適である。
Next, a third layer forming coating solution is applied to the surface of the second layer 22. The application method is the same as the step of forming the first layer 21.
And said coating film is dried and heat-processed. The heat treatment temperature is preferably 250 ° C. or higher for the third layer 23. At the time of heat treatment of the third layer 23, temper color no longer occurs, so it is preferable to perform the heat treatment under conditions as high as possible.

次に、本発明を実施例と比較例とにより詳細に説明する。   Next, the present invention will be described in detail with reference to examples and comparative examples.

(実施例1)
まず、ジルコニウムテトラブトキシド30重量部、アセト酢酸エチル15重量部、2−プロパノール55重量部を25℃で30分間混合し、ジルコニウムテトラブトキシドとアセト酢酸エチルとのキレート化合物を形成し、第1層形成用の塗布液を調製した。この塗布液の固形分は10%であった。
Example 1
First, 30 parts by weight of zirconium tetrabutoxide, 15 parts by weight of ethyl acetoacetate and 55 parts by weight of 2-propanol were mixed at 25 ° C. for 30 minutes to form a chelate compound of zirconium tetrabutoxide and ethyl acetoacetate, and the first layer was formed. A coating solution was prepared. The solid content of this coating solution was 10%.

次に、珪酸ナトリウムと珪酸リチウムと水を混合して、酸化物換算値でSiO:22%、NaO:4%、LiO:1%、HO:73%の第2層形成用の塗布液を調製した。
また、第3層形成用の塗布液として第1層形成用の塗布液と同じ塗布液を調製した。
また、金属基体としてステンレス鋼(テンパーカラー発生条件230℃以上)を用意した。
Next, sodium silicate, lithium silicate and water are mixed, and the second layer of SiO 2 : 22%, Na 2 O: 4%, Li 2 O: 1%, H 2 O: 73% in terms of oxides. A coating solution for forming was prepared.
Moreover, the same coating liquid as the coating liquid for 1st layer formation was prepared as a coating liquid for 3rd layer formation.
Further, stainless steel (temper color generating condition of 230 ° C. or higher) was prepared as a metal substrate.

以上の塗布液及び基体を用意した後、ロールコーターを用いて、ステンレス鋼の表面に第1層形成用の塗布液を塗布し、220℃で10分間熱処理を施した後、冷却することで第1層を形成した。
次いで第1層上に第2層形成用の塗布液をロールコーター塗布し、250℃で10分間熱処理した後、冷却することで第2層を形成した。
さらに、第2層上に第3層形成用の塗布液を第1層目と同様に塗布し、250℃で10分間熱処理した後、冷却することで第3層を形成した。ここで、第1層目と第3層目の厚さは100nm、第2層目の厚さは300nmであった。
このようにしてステンレス鋼の表面に三層構造の防汚コーティング膜を形成し、実施例1の本発明の防汚加工製品を作製した。
After preparing the above coating solution and substrate, the first layer forming coating solution is applied to the surface of the stainless steel using a roll coater, heat-treated at 220 ° C. for 10 minutes, and then cooled. One layer was formed.
Next, a coating liquid for forming a second layer was applied onto the first layer by a roll coater, heat-treated at 250 ° C. for 10 minutes, and then cooled to form a second layer.
Further, the third layer forming coating solution was applied onto the second layer in the same manner as the first layer, heat-treated at 250 ° C. for 10 minutes, and then cooled to form the third layer. Here, the thickness of the first layer and the third layer was 100 nm, and the thickness of the second layer was 300 nm.
In this way, a three-layer antifouling coating film was formed on the surface of the stainless steel, and the antifouling processed product of the present invention of Example 1 was produced.

(実施例2)
実施例2では、ジルコニウムテトラブトキシド30重量部、アセト酢酸エチル15重量部、テトラメトキシシラン9重量部、2−プロパノール46重量部を25℃で30分間混合し、ジルコニウムテトラブトキシドとテトラメトキシシランとアセト酢酸エチルとのキレート化合物を形成し、第3層形成用の塗布液を調製した。この塗布液の固形分は13%であり、ジルコニウムと珪素の比率は、二酸化ジルコニウム、二酸化珪素換算で10:3(ジルコニア77%)であった。
第1層形成用の塗布液および第2層形成用の塗布液は実施例1と同様とした。
そして、実施例1と同様の条件で各塗布液をステンレス鋼に塗工し、実施例2の本発明の防汚加工製品を作製した。
(Example 2)
In Example 2, 30 parts by weight of zirconium tetrabutoxide, 15 parts by weight of ethyl acetoacetate, 9 parts by weight of tetramethoxysilane and 46 parts by weight of 2-propanol were mixed at 25 ° C. for 30 minutes, and zirconium tetrabutoxide, tetramethoxysilane and acetoacetate were mixed. A chelate compound with ethyl acetate was formed to prepare a coating solution for forming the third layer. The coating solution had a solid content of 13%, and the ratio of zirconium to silicon was 10: 3 (zirconia 77%) in terms of zirconium dioxide and silicon dioxide.
The coating solution for forming the first layer and the coating solution for forming the second layer were the same as in Example 1.
And each coating liquid was apply | coated to stainless steel on the conditions similar to Example 1, and the antifouling processed product of this invention of Example 2 was produced.

(実施例3)
実施例3では、ジルコニウムテトラブトキシド30重量部、アセト酢酸エチル15重量部、テトラメトキシシラン15重量部、2−プロパノール40重量部を25℃で30分間混合し、ジルコニウムテトラブトキシドとテトラメトキシシランとアセト酢酸エチルとのキレート化合物を形成し、第3層形成用の塗布液を調製した。この塗布液の固形分は15%であり、ジルコニアとシリカの比率は10:5(ジルコニア67%)であった。
第1層形成用の塗布液および第2層形成用の塗布液は実施例1と同様とした。
そして、実施例1と同様の条件で各塗布液をステンレス鋼に塗工し、実施例3の本発明の防汚加工製品を作製した。
(Example 3)
In Example 3, 30 parts by weight of zirconium tetrabutoxide, 15 parts by weight of ethyl acetoacetate, 15 parts by weight of tetramethoxysilane, and 40 parts by weight of 2-propanol were mixed at 25 ° C. for 30 minutes, and zirconium tetrabutoxide, tetramethoxysilane, and acetoacetate were mixed. A chelate compound with ethyl acetate was formed to prepare a coating solution for forming the third layer. The solid content of this coating solution was 15%, and the ratio of zirconia and silica was 10: 5 (zirconia 67%).
The coating solution for forming the first layer and the coating solution for forming the second layer were the same as in Example 1.
And each coating liquid was apply | coated to stainless steel on the conditions similar to Example 1, and the antifouling processed product of this invention of Example 3 was produced.

(比較例1)
実施例1において第1層目を塗布しないものを比較例1とした。
(Comparative Example 1)
In Example 1, the first layer was not applied as Comparative Example 1.

(比較例2)
実施例1において第2層目を塗布しないものを比較例2とした。
(Comparative Example 2)
In Example 1, the second layer was not applied as Comparative Example 2.

(比較例3)
実施例1において第3層目を塗布しないものを比較例3とした。
(Comparative Example 3)
In Example 1, the third layer was not applied as Comparative Example 3.

実施例1、2、3と比較例1、2、3の各サンプルについて下記に示す評価を行った。また、防汚コーティング膜を形成しない無垢のステンレス鋼についても同様の評価を行った。   The samples shown in Examples 1, 2, 3 and Comparative Examples 1, 2, 3 were evaluated as follows. Further, the same evaluation was performed on solid stainless steel that does not form an antifouling coating film.

・耐クエン酸性 :クエン酸飽和水溶液に各サンプルを24時間浸漬し、その後に表面を目視観察することにより防汚コーティング膜の表面状態の変化を評価した。
・耐アルカリ性 :5%水酸化ナトリウム水溶液に各サンプルを24時間浸漬し、その後に表面を目視観察することにより防汚コーティング膜の表面状態の変化を評価した。
・耐蒸気性 :各サンプルを100℃の水蒸気に24時間暴露し、その後に表面を目視観察することで防汚コーティング膜の表面状態の変化を評価した。
・鉛筆9H傷 :JIS−K5600に準拠して行った。
・醤油焦げ落とし:各サンプルの防汚コーティング膜の表面に醤油10mLを付着させ、大気中、250℃で1時間加熱し、その後、100℃の水蒸気に20分間暴露して醤油を焦げ付かせた。その後、この焦げ付き汚れを、水を含ませた布を用いて水拭きし、除去の容易さを評価した。
・テンパーカラー:各サンプルを、大気中、300℃で1時間加熱し、その後に表面を観察することによりテンパーカラーの発生状態を評価した。
-Citric acid resistance: Each sample was immersed in a citric acid saturated aqueous solution for 24 hours, and then the surface state of the antifouling coating film was evaluated by visually observing the surface.
-Alkali resistance: Each sample was immersed in 5% sodium hydroxide aqueous solution for 24 hours, and then the surface state of the antifouling coating film was evaluated by visual observation of the surface.
Vapor resistance: Each sample was exposed to water vapor at 100 ° C. for 24 hours, and then the surface was visually observed to evaluate changes in the surface state of the antifouling coating film.
Pencil 9H scratch: Performed according to JIS-K5600.
-Soy sauce burn-off: 10 mL of soy sauce was attached to the surface of the antifouling coating film of each sample, heated in air at 250 ° C. for 1 hour, and then exposed to 100 ° C. water vapor for 20 minutes to burn the soy sauce. . Thereafter, the burnt dirt was wiped with a cloth soaked in water, and the ease of removal was evaluated.
Temper color: Each sample was heated in air at 300 ° C. for 1 hour, and then the surface was observed to evaluate the temper color generation state.

Figure 2011063852
Figure 2011063852

表1に示すように、ステンレス鋼の表面に三層構造の防汚コーティング膜を形成した本発明に係る防汚加工製品は、耐酸性、耐アルカリ性、耐蒸気性、引っかき耐性、焦げ付き除去の容易さ、テンパーカラーの抑制効果のいずれについても良好な結果を示した。
特に、第3層におけるジルコニア比率を70%以上とした実施例1、2のサンプルでは、全ての評価項目において異常を来たすことなく、オーブンの内壁材等として好適な防汚加工製品であることが確認できた。
As shown in Table 1, the antifouling processed product according to the present invention in which a three-layer antifouling coating film is formed on the surface of stainless steel has acid resistance, alkali resistance, steam resistance, scratch resistance, and easy scoring removal. In addition, good results were shown for any of the temper color suppression effects.
In particular, the samples of Examples 1 and 2 in which the ratio of zirconia in the third layer is 70% or more may be an antifouling processed product suitable as an inner wall material of an oven without causing abnormality in all evaluation items. It could be confirmed.

(実施例4)
実施例4では、住友大阪セメント社製の「ナノジルコニア水分散液」粒子径3nmを水で希釈して固形分2%に調整し、第1層形成用の塗布液を調製した。
また、珪酸ナトリウムと珪酸リチウムと水を混合して、酸化物換算値でSiO:5%、NaO:1%、LiO:0.1%、HO:93.9%に調整し、第2層形成用の塗布液を調製した。
また、ハフニウムテトラブトキシド、イットリウムテトラブトキシド、ランタトリブトキシド、およびセリウムテトラブトキシドから選ばれた1種を15重量部、ジルコニウムイソプロポキシド15重量部、アセト酢酸エチル15重量部、2−プロパノール55重量部を25℃で30分間混合し、各成分とアセト酢酸エチルとのキレート化合物を形成し、第3層形成用の塗布液を調製した。この塗布液の固形分は10%であった。
Example 4
In Example 4, a “nanozirconia aqueous dispersion” particle size 3 nm manufactured by Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. was diluted with water to adjust the solid content to 2%, and a coating solution for forming the first layer was prepared.
Moreover, sodium silicate, lithium silicate, and water are mixed, and the oxide equivalent value is SiO 2 : 5%, Na 2 O: 1%, Li 2 O: 0.1%, H 2 O: 93.9%. A coating solution for forming the second layer was prepared.
Further, 15 parts by weight of one selected from hafnium tetrabutoxide, yttrium tetrabutoxide, lanthanum butoxide, and cerium tetrabutoxide, 15 parts by weight of zirconium isopropoxide, 15 parts by weight of ethyl acetoacetate, 55 parts by weight of 2-propanol Were mixed at 25 ° C. for 30 minutes to form a chelate compound of each component and ethyl acetoacetate to prepare a coating solution for forming the third layer. The solid content of this coating solution was 10%.

次に、上記の第1〜第3層形成用の塗布液(第3層形成用の塗布液は4種類)を用いてスプレー塗装でステンレス鋼(金属基体)に対してコーティング処理を施した。
すなわち、実施例4のサンプルとして、第3層にハフニウムを含むサンプル、イットリウムを含むサンプル、ランタンを含むサンプル、セリウムを含むサンプルの4種類のサンプルを作製した。
Next, coating treatment was performed on stainless steel (metal substrate) by spray coating using the above-described coating liquids for forming the first to third layers (four kinds of coating liquids for forming the third layer).
That is, as the sample of Example 4, four types of samples were prepared: a sample containing hafnium in the third layer, a sample containing yttrium, a sample containing lanthanum, and a sample containing cerium.

なお、上記コーティング処理において、第1層の形成工程では、塗布膜を220℃で30分間熱処理し、第2層及び第3層の形成工程では、塗布膜を250℃で30分間熱処理した。
また本実施例での防汚コーティング膜の厚さは、第1層が50nm、第2層が800nm、第3層が100nmであった。
In the coating process, the coating film was heat treated at 220 ° C. for 30 minutes in the first layer forming step, and the coating film was heat treated at 250 ° C. for 30 minutes in the second layer and third layer forming steps.
In addition, the thickness of the antifouling coating film in this example was 50 nm for the first layer, 800 nm for the second layer, and 100 nm for the third layer.

(実施例5)
実施例5では、第1層形成用塗布液として、ナノジルコニア水分散液とコロイダルシリカの分散液との混合液を用いた。塗布液中の固形分を2%とし、固形分中のジルコニアの比率を35%とし、シリカの比率を65%とした。
第1層形成用の塗布液および第2層形成用の塗布液は実施例4と同様とした。
そして、実施例4と同様の条件で各塗布液をステンレス鋼に対して塗工し、実施例5の本発明の防汚加工製品を作製した。
(Example 5)
In Example 5, a mixed liquid of a nano zirconia aqueous dispersion and a colloidal silica dispersion was used as the first layer forming coating liquid. The solid content in the coating solution was 2%, the ratio of zirconia in the solid content was 35%, and the ratio of silica was 65%.
The coating solution for forming the first layer and the coating solution for forming the second layer were the same as in Example 4.
And each coating liquid was apply | coated with respect to stainless steel on the conditions similar to Example 4, and the antifouling processed product of this invention of Example 5 was produced.

(実施例6)
実施例5において、第1層形成用の塗布液における固形分中のジルコニアの比率を25%とし、シリカの比率を75%とした以外は、実施例5と同様の条件とし、各塗布液をステンレス鋼に順次塗工処理し、実施例4の防汚加工製品を作製した。
(Example 6)
In Example 5, except that the ratio of zirconia in the solid content in the coating liquid for forming the first layer was 25% and the ratio of silica was 75%, the same conditions as in Example 5 were used, and each coating liquid was Stainless steel was sequentially coated to prepare an antifouling processed product of Example 4.

実施例4、5、6の各サンプルについて、先の実施例1〜3と同様の評価を行った。   About each sample of Example 4, 5, and 6, the same evaluation as previous Examples 1-3 was performed.

Figure 2011063852
Figure 2011063852

表2に示すように、ジルコニア以外にもハフニア、イットリアおよびランタン、セリウムといった希土類元素の酸化物を含む第3層を形成した防汚コーティング膜は、焦げ落とし性が良好であった。また、実施例5,6の比較から、第1層のジルコニアを30%以上とすることで、さらに良好な耐アルカリ性と耐水蒸気性とを得られることが確認できた。   As shown in Table 2, the antifouling coating film formed with the third layer containing oxides of rare earth elements such as hafnia, yttria, lanthanum, and cerium in addition to zirconia had good scoring property. Moreover, it was confirmed from the comparison of Examples 5 and 6 that even better alkali resistance and water vapor resistance can be obtained by setting the zirconia of the first layer to 30% or more.

10 防汚加工製品、20 防汚コーティング膜、21 第1層、22 第2層、23 第3層   10 antifouling processed product, 20 antifouling coating film, 21 first layer, 22 second layer, 23 third layer

Claims (4)

金属基体と、前記金属基体の表面に形成された防汚コーティング膜と、を含み、
前記防汚コーティング膜は、
前記金属基体上に形成されジルコニウム酸化物を含む第1層と、
前記第1層上に形成されるとともに珪酸アルカリを含む第2層と、
前記第2層上に形成されるとともにジルコニウム酸化物、イットリウム酸化物、ハフニウム酸化物および希土類酸化物から選ばれた少なくとも1種を含む第3層と、
を有することを特徴とする防汚加工製品。
A metal substrate and an antifouling coating film formed on the surface of the metal substrate,
The antifouling coating film is
A first layer formed on the metal substrate and including zirconium oxide;
A second layer formed on the first layer and comprising an alkali silicate;
A third layer formed on the second layer and including at least one selected from zirconium oxide, yttrium oxide, hafnium oxide, and rare earth oxide;
Antifouling processed product characterized by having.
前記第3層には、ジルコニウム酸化物、イットリウム酸化物、ハフニウム酸化物および希土類酸化物から選ばれた少なくとも1種が70質量%以上含まれることを特徴とする請求項1記載の防汚加工製品。   2. The antifouling processed product according to claim 1, wherein the third layer contains 70% by mass or more of at least one selected from zirconium oxide, yttrium oxide, hafnium oxide, and rare earth oxide. . 前記第1層には、ジルコニウム酸化物が30質量%以上含まれることを特徴とする請求項1又は2記載の防汚加工製品。   The antifouling processed product according to claim 1 or 2, wherein the first layer contains 30 mass% or more of zirconium oxide. 金属基体の表面上に、ジルコニアゾル、ジルコニウムアルコキシド及びそのジルコニウムアルコキシドの部分加水分解生成物、並びにジルコニウム塩から選ばれた少なくとも1種を含むジルコニウム含有成分を含む塗布液を塗布し、熱処理を施して、その熱処理生成物からなる第1層を形成する工程と、
前記第1層上に、珪酸アルカリを含む塗布液を塗布し、熱処理を施して、その熱処理生成物からなる第2層を形成する工程と、
前記第2層上に、ジルコニウム、イットリウム、ハフニウムおよび希土類元素から選ばれた少なくとも1種の成分のゾル、アルコキシド及びその部分加水分解生成物、並びに塩から選ばれた少なくとも1種を含む塗布液を塗布し、熱処理を施して、その熱処理生成物からなる第3層を形成する工程と、
を有することを特徴とする防汚加工製品の製造方法。
A coating solution containing a zirconium-containing component including at least one selected from zirconia sol, zirconium alkoxide, a partial hydrolysis product of the zirconium alkoxide, and a zirconium salt is applied on the surface of the metal substrate, and heat treatment is performed. Forming a first layer of the heat treatment product;
Applying a coating solution containing an alkali silicate on the first layer, performing a heat treatment, and forming a second layer made of the heat treatment product;
On the second layer, a coating solution containing at least one selected from sol, alkoxide and partially hydrolyzed product thereof, and salt of at least one component selected from zirconium, yttrium, hafnium and rare earth elements. Applying and heat treating to form a third layer of the heat treated product;
A method for producing an antifouling processed product, comprising:
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