JP6638150B1

JP6638150B1 - 防汚性金属、防汚性金属のコーティング方法及び防汚性金属の修復方法

Info

Publication number: JP6638150B1
Application number: JP2019094844A
Authority: JP
Inventors: 正彦下山田; 阿部　浩一; 浩一阿部
Original assignee: 株式会社フロンテイア; 株式会社ポートケム
Priority date: 2019-04-24
Filing date: 2019-04-24
Publication date: 2020-01-29
Anticipated expiration: 2039-04-24
Also published as: JP2020180363A

Abstract

【課題】アルカリ雰囲気における高い機械的耐久性と、長期持続性の防汚性を有する金属を提供する。【解決手段】金属表面が、パーフルオロポリエーテル主鎖を含む化合物からなる材料で当該表面をコーティングされた金属である。【選択図】なし

Description

本発明は、防汚性金属、防汚性金属のコーティング方法及び防汚性金属の修復方法に関する。

従来、金属表面の油、汚れ、指紋の付着しにくい、または、視認しにくくすることを目的に、表面に防汚層を付与する方法が知られている。
例えば、一般的な金属表面にポリフルオロエーテル基を含有する化合物を含むコーティング層を形成することで良好な指紋付着防止性を付与することができる（特許文献１）。

さらに近年では、金属表面が有する輝き、質感、感触をさらに高めるため、エッチングや研磨等の粗面化、及び／又はスパッタによる着色を施した高級感に優れる意匠金属が広く使用されている。
具体的には、例えば、建材、キッチン機器、ＴＶ・ＩＴ機器、オーディオ機器、車載用金属材、エレベーターのドア・操作パネルなど、目に触れ、さらに触る機会の多くある身の回りの金属部材に適用される。
しかしながら、これらの意匠金属は、油、汚れ、指紋等が付着しやすく、また目立つために意匠性を損なうという課題があった。
そこで、金属表面の油、汚れ、指紋の付着しにくい、または、視認しにくくすることを目的に、意匠金属表面に防汚層を付与する方法が知られている。
例えば、シリコーン化合物とポリフルオロカーボン鎖を含有する化合物からなり、さらに表面粗さが０．２μｍ以上である層を形成することにより指紋が視認しにくい意匠金属表面とすることができる（特許文献２）。

特公平０４−３８７８６号公報特開２００７−６９５３５号公報

しかし、指紋付着防止等の防汚性を付与した金属表面は、油、汚れ、指紋等の付着性あるいは視認性を改善するためのものであり、これらの汚れが全く付着しないわけではない。
そのため、金属表面の汚れを清掃する必要があり、最近ではより簡便に清掃するために、アルカリ電解イオン水などのアルカリ水で清掃する場合が多い。しかし、清掃時のアルカリ雰囲気において、アルカリ水を同時に使用して清掃する、あるいは洗剤や水で清掃した後にアルカリ水で清掃する場合や、さらにアルカリ水の清掃に加えて擦るなどの機械的な清掃時に、防汚層が変質したり、あるいは徐々に剥離して、短期間で防汚効果が消滅してしまう場合がある。

また、意匠金属の場合、防汚層の膜厚が１μｍ以上の膜厚があるために、触感や色合いが要求される用途では、それらの意匠性が低下するため適用できない場合がある。

そこで、本発明者らは、上記課題について鋭意検討したところ、従来技術に対して、透明、付着防止、指紋防止、防汚に加え、あらたに化学的及び機械的に強固とできることを見出した。
そこで、本発明は、指紋付着防止性能などの長期持続性の防汚性能を有し、アルカリ雰囲気と機械的耐久性の高い意匠金属を提供することを目的とする。

〔請求項１〕
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、表面をアルカリ雰囲気において機械的に清掃しうる金属であって、パーフルオロポリエーテル主鎖を含む化合物からなる材料で当該表面をコーティングされた防汚性金属が提供される。

〔請求項２〕
前記のパーフルオロポリエーテル主鎖を含む化合物からなる材料が、０．０１μｍ以上０．１μｍ以下の膜厚であるコーティングされた防汚性金属であることが好ましい。

〔請求項３〕
さらに、前記の金属が、表面を粗面化及び／又は着色した意匠金属である防汚性金属であることが好ましい。

〔請求項４〕
前記の、表面をアルカリ雰囲気において機械的に清掃しうる金属の表面が、パーフルオロポリエーテル主鎖を含む化合物からなる材料でコーティングする防汚性金属のコーティング方法であることが好ましい。

〔請求項５〕
さらに、表面をアルカリ雰囲気において機械的に清掃しうる金属の表面を粗面化及び／又は着色し、パーフルオロポリエーテル主鎖を含む化合物からなる材料でコーティングする防汚性金属のコーティング方法であることが好ましい。

〔請求項６〕
前記の防汚性金属表面を修復する方法が提供される。

以上説明したように本発明によれば、アルカリ雰囲気における高い機械的耐久性を付与することができるため、長期の高い防汚性を有する意匠金属を提供することができる。

以下、本発明の、表面をアルカリ雰囲気において、機械的に清掃しうる金属が、パーフルオロポリエーテル主鎖を含む化合物からなる材料で当該表面をコーティングされた金属について詳細に説明する。尚、これ以降、「表面処理」とはパーフルオロポリエーテル主鎖を含む化合物からなる材料でコーティングされた表面をいう。

［表面処理された金属］
本発明にかかる金属は、建材、キッチン機器、ＴＶ・ＩＴ機器、オーディオ機器、車載用金属材、エレベーターのドア・操作パネル等に使用されるものである。金属の材質としては、鉄鋼、ステンレス鋼、アルミニウム及びアルミニウム合金、銅及び銅合金等が挙げられる。例えば、ステンレス鋼は本発明の表面処理された金属の典型的な金属であり、耐食性、加工性に優れているため、多くの分野で使用されている。

本発明における表面処理に供する金属の表面は、表面の平均粗さ（Ｒａ）が０．２μｍ未満の平滑な平面又は曲面であってもよい。さらに、平面又は曲面へのブラスト処理等の研磨により粗面化された凹凸を有する意匠金属表面であってもよい。

さらに、上述した金属の表面が、スパッタリング、蒸着、ＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、ＰＶＤ（ＰｈｙｓｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）等の方法で、チタンやクロム等の金属薄膜、あるいはチタンやクロム等の酸化膜を形成した着色された意匠金属表面であってもよい。

表面処理層は、金属表面の少なくとも一部に形成されていればよく、具体的には、少なくとも防汚性が必要とされる部分に形成されていればよい。

本発明の表面処理された金属は、表面処理がされない場合と比べて顕著に改善された防汚性が長期に渡って持続される。本明細書において、「アルカリ雰囲気」とは、アルカリ電解イオン水などのアルカリ性水溶液が直接金属表面に触れる、またその環境下で使用すること指し、さらに金属表面の清掃において、清掃と同時に使用する、または、他の溶液などで洗浄した後に当該アルカリ水を使用することを示す。
さらに、アルカリ電解イオン水などのアルカリ性水溶液とは、ＰＨ８〜ＰＨ１２のアルカリ性水溶液が使用される。
また、「機械的」とは、洗浄する方法において、布で擦る、拭くなどの外部からの力学的な作用のあることを示す。

［パーフルオロポリエーテル主鎖を含む化合物からなる材料］
パーフルオロポリエーテル主鎖を含む化合物からなる材料は、反応性基を有するため金属表面に接して強固な被膜を形成し、良好な密着性を有する。このことから、金属の材質の制約なく、金属表面の上に強く保持される。さらに、良好な滑り性も付与できるため、良好な防汚性とアルカリ雰囲気に対する長期安定性及び機械的耐久性を実現できるという効果が得られる。
さらに、粗面化された表面及び／又は着色された意匠金属表面に対しても上述した効果が発現できる。加えて、意匠性を損なわない薄膜で防汚性と機械的耐久性を同時に満足することができる。

パーフルオロポリエーテル主鎖を含む化合物からなる材料は、パーフルオロポリエーテル主鎖を含む化合物溶液として、この溶液を塗布し乾燥することによって被膜を形成できる。

パーフルオロポリエーテル主鎖を含む化合物溶液は、一般的な塗布方法によって金属表面にコーティングできる。具体的には、例えば、筆塗り、スプレー塗布、浸漬塗布、回転塗布、スリット塗布、ディスペンス塗布などが採用できる。

また、金属表面の乾燥したコーティング層被膜を、さらに強固に密着させることができる。具体的には、例えば、金属表面とコーティング層の間に、有機成分、無機成分、及び金属成分、あるいはこれらの混合成分からなる塗布膜、蒸着膜、スパッタ膜、ＣＶＤ膜などの接着層を加えることができる。

さらに、加熱炉や赤外線などによる加熱、あるいは紫外線照射、超音波照射などによる外部からのエネルギーを加えてもよい。

パーフルオロポリエーテル主鎖とは、単位構造−（ＯＣＦ_２ＣＦ２ＣＦ_２）_ｎ−を有するポリマーであり、防汚性効果のための必須成分である。
例えば、具体的には、パーフルオロポリエーテル基含有シラン化合物、パーフルオロポリエーテル基含有アクリレート化合物などが好適である。

パーフルオロポリエーテル主鎖を含む化合物の質量平均分子量は、好ましくは５０００以上５０，０００以下であり、より好ましくは１０，０００以上２５，０００以下である。該質量平均分子量が前記範囲の下限値未満の場合、被膜の防汚性が低下する場合がある。また、質量平均分子量が前記範囲の上限値よりも大きい場合、塗布溶液から析出してしまい性能が低下してしまう場合がある。

パーフルオロポリエーテル主鎖を含む化合物は、フッ素系溶剤で希釈した溶液を用いることが好ましい。
具体的には、クロロフルオロカーボン、ハイドロクロロフルオロカーボン、ハイドロフルオロモノエーテル、パーフルオロモノエーテル、パーフルオロアルカン、ハイドロフルオロアルカン、パーフルオロポリエーテル、フッ素原子含有アルケン、フッ素原子含有芳香族溶媒、フッ素原子含有ケトン、フッ素原子含有エステルなどを用いることができる。

パーフルオロポリエーテル主鎖を含む化合物のコーティング層の厚みは、例えば、好ましくは０．０１μｍ以上１．０μｍ以下、より好ましくは０．０１μｍ以上０．５μｍ以下、さらに好ましくは０．０１μｍ以上０．１μｍ以下である。厚みが０．０１μｍ未満の場合、被膜の防汚性が低下してする場合がある。また、厚みが１．０μｍを超える場合、金属の意匠性を損なう場合がある。

パーフルオロポリエーテル主鎖を含む化合物のコーティング層の存在は、ｎ−ヘキサデカンの接触角の測定により確認できる。具体的には、表面処理された金属の表面にｎ−ヘキサデカンを滴下して接触角を測定し、その接触角が５０°を超えているか否かで確認できる。
例えば金属の材質に対するｎ−ヘキサデカンの接触角は、ＳＵＳ３０４、鉄、超硬刃、アルミニウム等で２０°以下でｎ−ヘキサデカンが濡れ広がるのに対して、パーフルオロポリエーテル主鎖を含む化合物のコーティング層に対するｎ−ヘキサデカンの接触角の例は、５０°以上である。従って、上記のような接触角が観測されることにより、パーフルオロポリエーテル主鎖を含む化合物のコーティング層の存在が確認される。

パーフルオロポリエーテル主鎖を含む化合物をフッ素系溶剤で希釈した溶液は、防汚性金属表面の修復剤としても使用される。
具体的には、パーフルオロポリエーテル主鎖を含む化合物からなる材料でコーティングされた防汚性金属を作成し、その後の長期に渡る使用で防汚性が低下した場合に、パーフルオロポリエーテル主鎖を含む化合物をフッ素系溶剤で希釈した溶液を塗布することで、容易に表面のコーティング層を修復することができる。
さらには、上述の防汚性金属を使用中に、経時的な防汚性の低下を防止するため、定期的あるいは不定期に当該溶液を塗布し、防汚性を維持させることもできる。
加えて、当該溶液は、金属表面の洗浄性も有するため、使用の際に汚れた一般的な金属や意匠金属表面の清掃及び洗浄を兼ねた修復剤して使用することもできる。

パーフルオロポリエーテル主鎖を含む化合物をフッ素系溶剤で希釈した溶液を修復剤として使用する場合の濃度は、例えば、好ましくは０．００５質量％以上０．５質量％以下、より好ましくは０．００５質量％以上０．２質量％以下である。濃度が０．００５質量％未満の場合、被膜の防汚性を修復できない場合がある。また、濃度が０．２質量％を超える場合、塗布ムラ等が生じ金属の意匠性を損なう場合がある。

上記において説明した、本発明の意匠金属であれば、アルカリ雰囲気における高い機械的耐久性の効果によって、防汚性が長期に渡り持続し、防汚性を満足することができる。

以下、実施例および比較例に基づき、本発明を更に具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。

［表面処理した金属の製造］

粗面化及び／又は着色していない一般的な金属として、表面の平均粗さ（Ｒａ）が０．１μｍの片側を鏡面仕上げしたＳＵＳ３０４（長さ１５０ｍｍ、幅７０ｍｍ、０．７ｍｍ厚）の表面に、パーフルオロポリエーテル主鎖を含む化合物溶液（溶媒：１，１，１，３，３−ペンタフルオロブタン）を塗布、乾燥して被膜を形成した。

バフ研磨したＳＵＳ３０４（長さ１５０ｍｍ、幅７０ｍｍ、０．７ｍｍ厚）の意匠金属表面に、パーフルオロポリエーテル主鎖を含む化合物溶液（溶媒：１，１，１，３，３−ペンタフルオロブタン）を塗布、乾燥して被膜を形成した。

（比較例１）
粗面化及び／又は着色していない一般的な金属として、表面の平均粗さ（Ｒａ）が０．１μｍの片側を鏡面仕上げしたＳＵＳ３０４（長さ１５０ｍｍ、幅７０ｍｍ、０．７ｍｍ厚）の表面に、炭素数６のパーフルオロアルキルメタクリレートとシクロヘキシルメタクリレートとの共重合体からなるパーフルオロアルキル化合物含む溶液（溶媒：１，１，１，３，３−ペンタフルオロブタン）を塗布、乾燥して被膜を形成した。

（比較例２）
片側を鏡面仕上げしたＳＵＳ３０４（長さ１５０ｍｍ、幅７０ｍｍ、０．７ｍｍ厚）の意匠金属表面に、炭素数６のパーフルオロアルキルメタクリレートとシクロヘキシルメタクリレートとの共重合体からなるパーフルオロアルキル化合物含む溶液（溶媒：１，１，１，３，３−ペンタフルオロブタン）を塗布、乾燥して被膜を形成した。

以上の金属につき、以下の特性評価を行った。

［特性評価］
（実施例１、２、比較例１、２）
（接触角）
塗布した金属表面のオイルのはじき性をｎ−ヘキサデカンの接触角で評価した。ｎ−ヘキサデカンのはじき性は、１μＬのｎ−ヘキサデカンを金属表面に滴下して、そのときの接触角を測定した。ｎ−ヘキサデカンの接触角が５０°以上の場合を○、５０°未満の場合を×とした。

（油性マジック耐性）
金属表面に油性マジックで２ｍｍ程度の長さの波線を書き、市販のティッシュペーパーによるふき取り性を評価した。ふき取り性は、ふき取りにより油性マジックが消えた時を１回として数え、同じ個所を書いて消す操作を５回以上繰り返すことができた場合を○、２回以上の場合を△、１回も消すことが出来なかった場合を×とした。

（アルカリ電解イオン水に対する機械的耐久性の評価）
金属表面に市販のアルカリ電解イオン水（ＰＨ１２）１ｃｃを滴下し、その後、室温で１時間放置した。次に、市販のティッシュペーパーで１００回擦り、機械的耐久性を評価した。耐久性は、表面状態の観察、並びに１μＬのｎ−ヘキサデカンを金属表面に滴下したとき接触角を測定した。被膜に擦れなどの外観変化がない場合を○、多少傷がついた場合を△、擦り取られている場合を×とした。また、ｎ−ヘキサデカンの接触角が５０°以上の場合を○、５０°未満の場合を×とした。

［評価結果］
実施例１、２については、いずれの評価においても、防汚性及びアルカリ電解イオン水に対する機械的耐久性ともに良好な結果を示した。特に、実施例２は、バフ研磨した意匠金属であり、凹凸の頂点部も含め接触角の低下と被膜の剥がれがないことから良好な機械的耐久性を示した。一方、比較例１、２は、いずれの評価においても実施例１〜２と比較して劣る結果となった。

［まとめ］
以上の結果より、本発明の表面処理された金属であれば、アルカリ雰囲気における高い機械的耐久性を付与することが可能であり、結果として防汚性を向上させることができる。

以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、アルカリ雰囲気における高い機械的耐久性と長期に渡る高い防汚性を付与することが可能な金属を提供することが可能であることから、産業上有用である。

Claims

パーフルオロポリエーテル主鎖を含む化合物からなる材料でコーティングされたエレベーター用防汚性金属の表面に、パーフルオロポリエーテル主鎖を含む化合物をフッ素系溶媒で希釈した溶液を塗布することで表面のコーティング層を修復することを特徴とするエレベーター用金属の表面コーティング修復方法。
前記請求項１のパーフルオロポリエーテル主鎖を含む化合物をフッ素系溶媒で希釈した溶液の濃度が、０．００５質量％以上０．５質量％以下であるエレベーター用金属の表面コーティング修復方法。