JP2013209874A - 建装部材の磁性層 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 建装部材2の表面に対して、塗料バインダーに鉄粉を主成分とする磁性粉を混合し塗装後乾燥させて成る磁性主層3と、ソフトフェライト粉、磁鉄鉱粉、ハードフェライト粉の群から選ばれる1種又は複数の混合物からなる磁性粉を塗料バインダーに混合し、塗装後乾燥させて成る表磁性バリアー層4とを順に積層させる磁性層1とした。この構成により表磁性バリアー層4が磁性主層3の強い磁着力を表面に導くと共に、磁性主層3の鉄粉の錆を防止する。脱気・減圧された容器内で乾燥した鉄粉を主成分とする磁性粉と塗料バインダーとを初めて接触させた後大気圧に戻す工程を経た材料が好適である。
【選択図】 図1
Description
しかし、単に鉄粉等の磁性粉を混ぜ込むだけであり、同一塗料を数回塗布するのみで、その後も今日に至るまで技術的な進歩は無かった。
錆の発生は、表面に近い鉄粉が先ず錆び始め、内部へと広がる。
そこで、見栄えを良くし磁着力を高める目的で、鉄粉の平均粒子径が100ミクロン程度であっても、粗い磁性塗装表面を研磨して平坦としその上に非磁性の仕上げ塗装を行うことがある。
従来、該下塗り材は磁性材を含まない塗料を採用していた。従い、下塗り材の厚み相当部は磁性材を含まないので、全体の塗装厚さで比較すると磁着力が劣ることになる。
鉄粉を含む下塗り材を採用すれば磁着力は確保し易くなるが、建装部材表面に近い層に鉄粉が多く存在するので、該部材を通して水分や大気が供給されて鉄粉の錆が進行してしまうので好ましく無い。
なお磁性主層の磁性粉は、鉄粉に加えてソフトフェライト粉や磁鉄鉱粉或はハードフェライト粉を含んでも磁着性は確保されるが、鉄粉の比率が高い程磁着力が高まる。鉄粉の比率は100%が最も好適であり、80重量%以上が好ましい。
なお本発明では、鉄粉、ソフトフェライト粉、磁鉄鉱粉、ハードフェライト粉の総称を磁性粉と言う。
表磁性バリアー層及び裏磁性バリアー層は、本発明の磁性層が完成後、水分や酸素、或は他の化学成分が塗料膜中に進入・移動する事を妨げるバリアー機能を有している。該表磁性バリアー層及び裏磁性バリアー層は水分や酸素が磁性主層の鉄粉に作用して該鉄粉を錆びさせるまでの時間事を大幅に遅らせる機能を有している。
故に表磁性バリアー層は、磁石が近づくと磁気回路を形成して磁性主層の鉄粉の磁気特性を表磁性バリアー層表面に導く役割を果たすので、磁性主層が持つ強い磁着力が大きく損なわれるが無い。すなわち、該表磁性バリアー層から磁性粉を除去して単なる表バリアー層とした場合に比して、より強い磁着力を確保することが出来る。
裏磁性バリアー層は、磁性主層の厚さが増した効果が得られる。つまり裏磁性バリアー層が無い場合に較べ、磁着力を高める効果がある。
一方、磁気吸着させる磁石を例えば厚さ1.0mm、着磁ピッチ2.5mm、表面磁束密度が約35〜40mT(ミリテスラー)の一般的なマグネットシートを採用すると、磁性主層の厚さは0.3mm程度以上でもって磁着力0.15N/cm2を達成出来ることが判った。
他方で表磁性バリアー層の厚さは、含まれる磁性粉の粒度や必要なバリアー性でもって規定される。塗布の均一性やピンホールなどを考慮して、通常0.05〜0.1mm程度が採用される。
本発明の磁性層が更に強い磁着力を必要とする場合は、該磁性主層の厚さを厚くすれば良い。
即ち、磁性粉と塗料バインダーとを混合するに当たって、予め乾燥した磁性粉と塗料バインダーとを予め脱気・減圧された容器内で初めて接触させ、磁性粉を塗料バインダーで濡れさせて、その後圧力を大気圧に戻す手順を経た磁性塗料を採用する。沈降防止剤などを添加する場合は、予め塗料バインダーと混合しておくと良い。
塗料バインダーと磁性粉とを混合後に混練する事は、該脱気・減圧工程の有無に関わらず混和を促進して好適である。
ハードフェライト粉は、ストロンチュームフェライトやバリウムフェライトの粉体であり、保磁力がやや高いので軟磁性粉には分類されないものの、ハードフェライト磁石若しくはそれ以上の表面磁束密度を有する永久磁石が近づくと磁化して磁気回路を構成するので本発明では採用される。ハードフェライト粉は、化学的に安定であり錆無いので好適である。
磁鉄鉱(四酸化三鉄=マグネタイト)は、砂鉄として天然に産出する。砂鉄は主成分が磁鉄鉱であり、磁着性が強く、錆びないという特徴がある。
マンガンジンク(Mn−Zn)フェライト粉やニッケルジンク(Ni−Zn)フェライト粉は軟磁性であり錆びない。
砂鉄粉は、砂鉄として採取されたあと粉砕され、選別・分級されて粒度を調整する。
ソフトフェライト粉は、例えばトランスなどの他の用途に使用済を回収した安価な焼結体を粉砕・分級して望みの粒度を得る事が出来るが、他方で、焼結用原料としての数〜数+ミクロン径の仮焼粉体を入手可能である。
ハードフェライト粉は、ボンドマグネット用の粉体として市販されている粉体を入手する事が出来る。また、他の用途に使用済みを回収した安価な焼結体を消磁後粉砕・分級して望みの粒度を得る事が出来る。
スプレー塗装は、0.05〜0.1mmの薄い層を比較的均一に塗装することが出来るので、本発明の表磁性バリアー層及び裏磁性バリアー層の塗装には好適である。
ハードフェライト粉は、ボンドマグネット用としてその粒径をミクロンオーダーでコントロールされていて好適である。
本発明の実施態様では、上記非磁性表装塗装に替えて、錆びることの無い磁性粉を含有させた表磁性バリアー層で覆うので、錆を防止するとともに磁着力の大幅な低下を防ぐ事が出来る。
他方で本発明は、磁性主層表面の研磨の有無に関わらず、該磁性主層の上の表磁性バリアー層の更にその上に薄い非磁性表装塗装を実施することを妨げない。
但し、該非磁性表装塗装の厚さが増せば、磁着力を急激に低下させてしまう。
200ミクロン以上の大きな平均粒子径を採用すると、鉄粉の粗さが塗装表面の粗さとなって見栄えが著しく悪くなるとともに、粗い表面は磁性成分が疎になって磁着力の低下を無視出来なくなるので好ましく無い。更に表面の粗さが大きいので、研磨が困難になってしまう。また、塗料樹脂バインダー中に混合した状態ではたとえ沈降防止剤を添加しても該鉄粉の沈降が顕著になって塗装作業性が悪化するので好ましく無い。
本発明では、塗料バインダーが存在しない状況で磁性粉等を脱気・減圧した後、塗料バインダーで濡らし、その後圧力を大気圧に戻すので、磁性材の奥深くの微細空隙や、凝集塊の内部を塗料バインダーで満たす事が出来たと考えられる。
他方で、体積比率がむやみに高いと、磁性塗料の安定性や塗装作業性が問題になるのみならず、鉄粉表面を覆う樹脂成分が少なくなり、結果として塗装・乾燥後の塗膜に錆が発生し易く、また塗装表面が粗くなってしまうので好ましく無い。
尚、塗料バインダー中の溶媒と固形成分との比率、及びそれぞれの密度、並びに塗料バインダーと磁性粉との比率やそれらの密度を勘案すれば、重量比率と体積比とを対応付けることが出来る。
なお、本発明の磁気吸着力は以下の方法で測定した。30mm*30mmの正方形のマグネットシートサンプル(1.0mm厚、ピッチ2.5mm、多極着磁、表面磁束密度が35〜40mT)を準備し、50mm*50mmの大きさの磁性層に磁気吸着させ、それぞれを平面に対して垂直方向に引き離す為に必要な力を測定した。
上記評価方法は新鮮な水に連続して接触させる過酷な促進試験であり、本評価方法で錆発生日が10日以内であれば錆び易く、それを超えると錆難いと判断した。
還元鉄粉の電子顕微鏡写真を図5に示した。撮影倍率は200倍、図の10目盛り(黒い線の全長)が500ミクロンメートルに相当する。
更に、該磁性主層3の上に表磁性バリアー層用磁性塗料を、乾燥後の厚さが0.1mmに塗り、表磁性バリアー層4を形成させた。磁性粉の体積比率は57%であった。
また、錆発生日は、比較例1が2日目であったのに対して、それより2週間以上遅れて20日に初めて錆と思われる変色を視認した。
続いて、該裏磁性バリアー層5の上に、実施例1で用いたものと同様の磁性主層用磁性塗料を、実施例1と同様にして乾燥後の厚さが0.37mmの磁性主層3を形成した。
引き続いて該磁性主層の上に、上記表磁性バリアー層用の磁性塗料でもって、乾燥後の厚さが0.08mm厚の表磁性バリアー層4を得た。
磁着力は98と比較例1に近づき、錆発生日は17日だった。
漏斗10には塗料バインダー及び沈降防止剤の混合物11(以下混合物11と略す)が所定量満たされてバルブ12で真空容器内とつながっている。真空ポンプ13で容器7の内部を少なくとも水銀柱数百パスカルまで減圧して数分後、真空ポンプ13を作動させながらバルブ12をゆっくりと開いて、該混合物11を容器9内へ垂らし、磁性粉8を濡らした。このとき、該混合物11は発泡し、かつその泡が破裂しながら滴下した。
該処理中に該混合物11中の溶媒(水)が真空容器内で蒸発したが、冷却トラップ(図示せず)するとともに、容器7を大気圧に戻した後トラップした量に相当する溶媒を容器9に加えて撹拌した。次いで3本ロール(図示せず)に2回通して混和・均一化を促進した。
磁着力は98となり、錆発生日は飛躍的に伸びた。
図3に示した様に、表磁性バリアー層を設けないこと以外は実施例1と全く同様に、実施例1で用いた磁性主層用磁性塗料を建装部材2の上に塗布し磁性塗料層6を形成した。
錆発生日は著しく短くて、2日だった。
実施例及び比較例の磁着力の相対値と錆発生日を表1に示す。
実施例1と同様にして磁性主層3を作製した。
続いて、実施例1の表磁性バリアー層用磁性塗料に替えて、平均粒子径が50ミクロンの無機ガラス粉末(密度は2.5グラム/センチ立方)48グラムを、実施例1で用いた塗料バインダーと沈降防止剤の混合物74.5グラムに混ぜ込んだ非磁性塗料を準備し、該磁性主層の上に塗装後乾燥させて、厚さ0.09ミリの非磁性被覆層を形成した。
錆の発生は29日だったが、被覆層が磁性粉を含まないために、磁着力は著しく低く72であった。
例えば、刷毛塗り塗装や、印刷法を採用することが出来る。
建装部材やパネルの表面に適用して、掲示や表示、あるいは掛止のための磁性面、または幼児の知育教育の為の磁性壁面などとして利用される。
2 建装部材
3 磁性主層
4 表磁性バリアー層
5 裏磁性バリアー層
6 磁性塗料層
7 真空容器
8 磁性粉
9 容器
10 漏斗
11 塗料バインダー及び沈降防止剤の混合物
12 バルブ
13 真空ポンプ
14 真空ポンプバルブ
15 通気バルブ
Claims (8)
- 壁や柱、戸、ボード或はパーテーション等の建装部材の表面に施す磁性を有する磁性層であって、該建装部材の表面に対して、塗料バインダーに鉄粉を主成分とする磁性粉を混合した磁性主層用磁性塗料を塗装後乾燥させて成る磁性主層と、塗料バインダーにソフトフェライト粉、磁鉄鉱粉、ハードフェライト粉の群から選ばれる1種又は複数の磁性粉を混合した表磁性バリアー層用磁性塗料を塗装後乾燥させて成る表磁性バリアー層とを、順に積層させて構成することを特徴とする建装部材の磁性層。
- 請求項1に記載の建装部材の磁性層において、磁性主層の上面を研磨した後に該研磨面に表磁性バリアー層を積層したことを特徴とする建装部材の磁性層。
- 磁性主層の厚さが、表磁性バリアー層の厚さに比べて3倍以上の厚さであることを特徴とする、請求項1〜2のいずれか1項に記載の建装部材の磁性層。
- 請求項1〜請求項3のいずれかに記載の建装部材の磁性層において、建装部材の表面と磁性主層との間に、塗料バインダーにソフトフェライト粉、磁鉄鉱粉、ハードフェライト粉の群から選ばれる1種又は複数の混合物からなる磁性粉を混合した裏磁性バリアー層用磁性塗料を、塗装後乾燥させて成る裏磁性バリアー層を介在させたことを特徴とする建装部材の磁性層。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の建装部材の磁性層における表磁性バリアー層は、乾燥させたソフトフェライト粉、磁鉄鉱粉、ハードフェライト粉の群から選ばれる1種又は複数の磁性粉を、予め脱気・減圧した容器内で初めて塗料バインダーと接触させ、その後圧力を大気圧に戻す工程を経た表磁性バリアー層用磁性塗料を、塗装後乾燥させてなる表磁性バリアー層であることを特徴とする建装部材の磁性層。
- 請求項5に記載の建装部材の磁性層において、建装部材の表面と磁性主層との間に、塗料バインダーにソフトフェライト粉、磁鉄鉱粉、ハードフェライト粉の群から選ばれる1種又は複数の混合物からなる磁性粉を混合した裏磁性バリアー層用磁性塗料を、塗装後乾燥させてなる裏磁性バリアー層を介在させたことを特徴とする建装部材の磁性層。
- 請求項4または請求項6の何れかに記載の建装部材の磁性層における裏磁性バリアー層は、乾燥させた、ソフトフェライト粉、磁鉄鉱粉、ハードフェライト粉の群から選ばれる1種又は複数の磁性粉を、予め脱気・減圧した容器内で初めて塗料バインダーと接触させ、その後圧力を大気圧に戻す工程を経た裏磁性バリアー層用磁性塗料を、塗装後乾燥させてなる裏磁性バリアー層であることを特徴とする建装部材の磁性層。
- 請求項1〜7の何れかに記載の建装部材の磁性層における磁性主層は、乾燥させた鉄粉を主成分とする磁性粉を、予め脱気・減圧した容器内で初めて塗料バインダーと接触させ、その後圧力を大気圧に戻す工程を経た磁性主層用磁性塗料を、塗装後乾燥させてなる磁性主層であることを特徴とする建装部材の磁性層。
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