JPS61147898A - 建築用アルミニウム材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、意匠性に優れた建築用アルミニウム材の製造
方法に関し、特に繊細で色彩豊かな模様や均一な着色を
表現することができる建築用アルミニウム材の製造方法
に関するものである。

従来の技術 従来、アルミニウム材の表面に着色または模様を形成す
る方法としては、アルミニウム材の表面を適当な保護材
料でマスキングして塗装するマスキング法、スクリーン
印刷または転写印刷等の手段により塗料その他の着色料
をアルミニウム材の表面に印刷する方法、転圧ロールま
たはプレス成形によりアルミニウム材表面に所定の刻線
を圧刻するエンボス法、写真製版の手法によりアルミニ
ウム材表面を薬品でエツチングして原画を蝕刻する蝕刻
法などが知られているが、マスキング法、印刷法および
蝕刻法は、マスキング加工および製版に手間がかかるだ
けでなく、その後の二次処理が面倒であり、また特殊な
機械設備が必要であるため加工経費が高くつく欠点があ
り、さらにダイスや成形型の製作に多大の費用を要する
難点があった。

これらの欠点を改善した方法としては、エツチングの前
処理を施した後、リン酸三ナトリウム、メタ硼酸ソーダ
等のアルカリ性電解質を含むバリヤー型皮膜形成電解質
水溶液で交流電解して木目模様を現出させ、それに常法
の陽極酸化処理を施し、次いで電解着色または染色によ
り鮮明な木目模様を形成させるなどの電気化学的方法が
開発され、工業化されている。しかしながら、このよう
な方法によって形成される模様は、その生成機構上短か
い不揃いのスジ模様であり、意匠性において満足しうる
ものではなかった。

発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は、安定した繊細な模様や鮮明で色彩豊か
な意匠性に優れた模様あるいは均一な色合いの着色を施
すことのできる建築用アルミニウム材の製造方法を提供
することにある。

問題点を解決するための手段 本発明に係る建築用アルミニウム材の製造方法は、アル
オニウムまたはアルミニウム合金の表面に陽極酸化皮膜
を形成し、その皮膜表面に加熱によりガス化する染料を
印刷した転写紙を接触させ加熱することにより、陽極酸
化皮膜の多孔層内にガス化した染料を浸透、吸着させて
転写してなることを特徴とするものである。

ここで、前記陽極酸化皮膜は、通常の陽極酸化皮膜のほ
か、自然発色または電解発色によって形成してもよく、
また電解着色法により着色されたものであってもよく、
これらの場合には酸化皮膜の色彩と浸透・吸着された染
料の色彩とで深みのある複合着色または複合着色模様が
形成される。

また、前記陽極酸化皮膜は染料の浸透・吸着前に半封孔
されてもよい。また、半封孔あるいは未封孔の陽極酸化
皮膜孔中に染料を浸透・吸着させた陽極酸化皮膜上に透
明または半透明のカラークリヤーのトップコートを施し
てもよい。

発明の作用および態様 本発明者らの研究によると、常法によりアルミニウム材
表面に陽極酸化皮膜を生成した後、水洗し乾燥させた未
封孔の陽極酸化皮膜、あるいは皮膜生成後に水洗し、純
水湯洗等により半封孔した後に乾燥させた陽極酸化皮膜
に、その乾燥温度による熱を利用し、あるいは乾燥冷却
後別工程で再加熱し、これらの温度でガス化する染料に
より均一な色または模様を印刷された転写紙を軽く圧着
することにより、染料がガス化して陽極酸化皮膜の微細
な孔中に浸透・吸着（以下、この現象をガス転写という
）して、鮮明な色彩の模様や均一な着色面が表出するこ
とが見い出された。すなわち、本発明の建築用アルミニ
ウム材の製造方法は、このガス転写を利用するものであ
る。

特に陽極酸化処理したアルミニウム材に模様を形成する
場合には、マスキングによる染色あるい拡印刷等の手段
が一般に考えられる。染色法の場合社陽極酸化皮膜の孔
中に染料が浸透・吸着し着色される。しかし、模様付け
をする時はマスキングを必要とし、また染色後のマスキ
ング材の剥離等の工程が加わり複雑となること、及び浸
漬による染色につき長尺アルミニウム材を処理するＫは
大きな槽（大写ｔ）が必要であり、色調毎に染色液を建
浴しなければならず、小まわりがきかない欠点がある。

一方、印刷法の場合には染料が陽極酸化皮膜の表面に付
着しているだけであり、その印刷層を使用に耐えうるよ
うにするにはトップコートを施すことが不可欠となる。

その場合でも、トップコートに傷がつい【その一部が剥
離すれば、それに伴なって印刷層も剥離し易いという問
題がある。

これに対して、本発明の着色または模様付きの建築用ア
ルミニウム材の製造方法においては、前記ガス転写によ
り、第１図に模式的に示すように、アルミニウム材１の
陽極酸化皮膜多孔層２の孔３中に染料４が浸透吸着され
ており、このように陽極酸化皮膜の微細な孔３中に浸透
・吸着された染料は脱離し難いので、トップコートを省
くことができるとともに、従来のマスキング法等に比べ
容易に任意の模様を表出出来る。

陽極酸化皮膜は、自然発色法あるいは電解発色法による
着色された陽極酸化皮膜であってもよく、また、陽極酸
化皮膜を生成後水洗し、次いで電解着色法により皮膜を
着色してもよい。

第２図は電解着色された陽極酸化皮膜の多孔層に染料が
浸透・吸着された状態を示す模式断面図であり、電解着
色により金属及び金属酸化物等の電解着色層５が析出し
ている陽極酸化皮膜多孔層２の孔３中には、さらに染料
４が浸透・吸着されている。このように、着色された陽
極酸化皮膜にさらに染料を浸透・吸着させて複合着色と
することにより、立体感（深み）のある模様とすること
ができる。なお、陽極酸化皮膜あるいは着色された陽極
酸化皮膜は、水洗し乾燥しただけの未封孔のものの他、
半封孔処理したものでもよく、この場合半封孔皮膜に染
料をガス転写すればよい。

以上のよ５Ｋして所望の均一な着色面あるいは模様が形
成されたアルミニウム材は、第３図に示すよ５に封孔処
理を施して仕上げとするか、あるいは未封孔、半封孔ま
たは封孔処理した着色または模様形成陽極酸化皮膜上に
第４図に示すように塗装を施した複合皮膜仕上げとし、
着色の安定化と耐食性の向上を図ることができる。

第３図は第２図に示す構成の陽極酸化皮膜に封孔処理し
たアルミニウム材の模式断面図を示し、２′は封孔され
た陽極酸化皮膜多孔層を示す。一方、第４図は第２図に
示す構成の陽極酸化皮膜上に塗装を施したアルミニウム
材の模式断面図を示し、６は塗膜である。

以下、前述した本発明の着色または模様付きの建築用ア
ルミニウム材の主たる製造工程を順を追って説明する。

（Ａ）　　陽極酸化皮膜処理 無機酸及び／又は有機酸の電解液中で直流または交流も
しくはこれらに類似の電流波形を使用して行なう通常の
陽極酸化皮膜処理法で十分であり、特に操作する必要は
ないが、パルス等の特殊波形回復現象の利用、断続法、
電解液への添加剤の添加等を行なってもよい。

また、通常のアルミニウム合金による自然発色法、有機
酸電解質による電解発色法などＫより陽極酸化皮膜処理
工程でアルミニウム材を着色し、後のガス転写による着
色との複合着色とすることができる。自然発色法は、別
名合金発色法としても知られ、アルｅ　ニウム中に添加
された金属の影響により陽極酸化すると発色するもので
あり、その合金成分特有の着色を呈する。

一般に、合金成分がＣｒの場合黄褐系、Ｃｕの場合黄褐
色系となることが知られている。電解発色法としてはエ
マタル法、カルカラー法など種々の方法が知られており
、また陽極酸化皮膜が発色を起す有機酸としてはシュク
酸、マロン酸、スルホサリチル酸、スルホ７タル酸、マ
レイン酸、酒石酸等各種の酸あるいは混酸液が知られて
いる。

（Ｂ）　　電解着色処理 電解着色は、金属塩を含有する電解液中で、公知となっ
ているような交流電解、直流電解およびそれらと同等の
効果を、有する電流波形等を用いて行なうが、陽極酸化
皮膜の膜質による変化は従来通りであり、陽極酸化処理
工程でのバリヤ層調整操作、断続電解、電流回復電解、
電解終了後の液中浸漬等の電解制御による色調付廻り性
、着色度の変化を十分把握し、それを利用することも必
要である。

本発明において着色の電解液中に使用される金属塩とし
ては種々のものがあるが、−例をあケルト、ニッケル、
コバルト、クロム、銅、マグネシウム、鉄、カドミウム
、チタン、マンガン、モリブデン、カルシウム、バナジ
ウム、錫、鉛、亜鉛などのような金属の硝酸塩、硫酸塩
、リン酸塩、塩酸塩、クロム酸塩などの無機酸塩、シュ
ウ酸塩、酢酸塩、酒石酸塩などの有機酸塩などがあり、
これらのうち、から選択使用される。

な幇、これらの金属塩を含有する電解液は、大別すると
酸性浴（例えば硫酸、シュウ酸等の酸性浴）と中性浴と
があるが、着色電解中に陽極酸化皮膜を活性化させなが
ら着色進行をする酸性浴の方が、後のガス転写において
転写され易いので好ましい。中性浴の場合は、着色進行
と共に転写が抑制される傾向があり、中性浴は淡色の着
色に抑えることが望ましい。

（Ｃ）　　未封孔または半封孔処理 未封孔の場合は、陽極酸化処理された皮膜を水洗のみ行
なうが、半封孔の場合には、処理後に皮膜に染料が浸透
し吸着しつる油性分が残存し【いなければならない。

半封孔には、沸騰水封孔、薬品封孔等種々の封孔方法が
利用でき、一定の基準を定めることは困難ではあるが、
沸騰水封孔では９５℃以下ＸＩＯ分以下、好ましくは８
０℃以下×５分以下の条件で、極力低温で短時間の処理
の方がガス転写には有効である。

（Ｄ）　　ガス転写 一つの色素が１μｍ位の粒度であり、模様構成に種々の
色素を１個１個並べて出来た転写紙（例えば、西ドイツ
、コロイドケミ社製のものが市販されている）を予め加
熱したアルミニウム材に接触させることＫより、転写紙
の色素がガス化し、陽極酸化皮膜の微細孔に浸透し吸着
し【模様または均一な色が転写される。

転写条件としては、（１）アルミニウム材の予備加熱温
度と、（１１）接触させるときに加える圧力、および（
１１０接触時間の３要素があり、（１）の予備加熱温度
は、色素のタイプ例えば耐熱色素等用途に応じて選択さ
れるので、その転写紙毎に定められた温度を基準として
行なうが、（１１０の接触時間の短縮を狙ってその基準
温度より高くすることはできる。通常のものは１８０〜
３００℃の間で設定される。（１１）の接触圧力は、ア
ルミニウム材に接触したまま転写が完了する迄の間ズレ
が生じないように保持できさえすればよく、好ましくは
１０〜４０１７ａｎ位で圧着させる。その時、アルミニ
ウム材に対しガス転写紙は上の方が望ましいが下でも可
能である。（ｉｉＤの接触時間は（１）の加熱温度との
組合せＫより、０．１秒位の早さでも可能であり、対象
物、処理計画、仕上りの要求精度等により上記（１）　
（ｉｌ）　（ｌｉｉ）の諸条件が設定される。

（′Ｅ）封孔処理 沸騰水封孔、薬品封孔等公知の種々の封孔処理方法で行
なうことができ、特にガス転写印刷の為の封孔処理法は
なく、特別の方法に限定されるものではない。

（Ｆ）　　塗装 公知のエアスプレー、エアレススプレー、電気霧化スプ
レー、粉体塗装、浸漬塗装、電着塗装、ロールコータ−
等各種の方法で行なうことができる。但し、封孔処理が
なされているもの１Ｌクラツク防止上、低温加熱型塗料
又は常温乾燥型塗料とすべきである。

実施例 次に、実施例をあげて本発明についてさらに詳細に説明
する。

実施例１ 常法により脱脂、エツチング、スマット除去処理を施し
た長さ１５０ｍ、巾７０＋＋＋＋ａ、厚さ１．３箇のア
ルミニウム押出材Ａ−６０６３８を１７．５Ｗ／Ｖ％、
２０℃の硫酸水溶液中に浸漬して陽極とし、アルミニウ
ム陰極との間に１５Ｖの直流電流を電流密度１・２　Ａ
　／　ｄｍで３５分間通電して、アルミニウム押出材の
表面に約１２ミクロンの陽極酸化皮膜を形成した。これ
を水洗後自然乾燥させ、４時間放置した後に乾燥器に入
れ、２１０℃で１５分放置し、英体温度２１０℃迄上げ
た。このアルミニウム押出材に転写紙（西ドイツ、コロ
イドケミ・社製）の抽象柄の模様入り表面を接触させ、
これらを転写紙が上になるようにしてフラットアルミニ
ウム板上に置き、上から３０〜４０ｔ／♂当りの荷重を
加え９０秒保持したところ、ガス化された染料が陽極酸
化皮膜の微孔内に浸透・吸着しており、その後９５℃以
上の純水湯に１０分間浸漬し、封孔処理を行なったとこ
ろ、転写紙の模様通りのきれいな模様が転写された。

実施例２ 常法により脱脂、エツチング、スマット除去処理を施し
た長さ１５０１ＭＲ，巾７０飄、厚さ１．３鱈のアルミ
ニウム押出材Ａ−６０６３８を１７．５Ｗ／Ｖ％、２０
℃の硫酸水溶液中に浸漬して陽極とし、アルミニウム陰
極との間に＋５Ｖの直流電流を電流密度１．２Ａ／ｄ−
で３５分間通電して、アルミニウム押出材の表面に約１
２ミクロンの陽極酸化皮膜を形成した。このアルミニウ
ム押出材を水洗後、下記の組成を有する２０℃の電解液
を入れた長さ３００ｍ＋、中１００ｍ、高さ＋５０園の
電解槽に垂直に浸漬した。

硫酸ニッケル（６水化物）　　　　２５１／を硫酸マグ
ネシウム（７水化物）　　　　　ｒｏｔ／ｌチオ硫酸ア
ンモニウム　　　　　　　　１．Ｏｆ／Ｌ硫酸アンモニ
ウム　　　　　　　３０　ｆ　／　ＬＤＬ−リンゴ酸　
　　　　　　　　０．５　ｆ　／　ｔホウ酸　　　　　
　　　　　　　＋　ｏ　ｔ／ＬｐＨ５，６ 対極を１個所とし、極間距離２５０＋＋ｏａ、印加電圧
１２・５ｖの条件で２１分間の交流電解を行なったとこ
ろ、両面にむらのない均一な淡ブロンズ色の着色が得ら
れた。得られた着色アルミニウム押出材な水洗後、７０
℃の純水に５分間浸漬し湯洗半封孔してから自然乾燥さ
せた。それを４時間放置した仮性上記実施例１と全く同
様の処理を行なったところ、実施例ＩＫ比べやや暗い深
みのある抽象柄のきれいな模様が転写された。

このようにして得られたアルミニウム押出材に、ウレタ
ン樹脂塗料をエアースプレーで塗装し、１０ミクロンの
塗膜を生成させた。それを１２０℃で１０分間乾燥させ
たところ、塗膜の光沢が相俟って重量感が増したきれい
な模様となつた。

実施例３ 実施例Ｉにおいて、陽極酸化皮膜処理を、電解液を３Ｗ
／Ｖ％シュウ酸で２８℃とし、この液に浸漬して交流ｌ
　Ａ　／　ｄｍ　、直流０−９Ａ／ｄｍの交直重畳電解
を３０分行なって約ｇミクロンのゴールド色の電解発色
皮膜とした以外は実施例１と同様の処理をしたところ、
実施例１に比べ、抽象柄の淡色部が下地のゴールド色と
の相剰作用により明るい深みのある抽象柄のきれいな模
様となって転写された。

実施例４ 実施例１と同様にして陽極酸化皮膜を形成したアルミニ
ウム押出材を、下記組成の電解液を用い、印加電圧１２
ｖ、電解時間４分の条件を採用した以外は実施例１と同
様にして電解着色を行なって、均一なゴールド色の着色
皮膜を形成した。

硫酸第一錫　　　　　　　　　　４９／を硫酸　　　　
　　　　　　　　　４ａｙ／を三チオン酸ナトリウム　
　　　　　　Ｉ　Ｏｔ　／　Ｌ得られた着色皮膜を水洗
後、自然乾燥させた。

それを２４時間放置した後は、封孔処理を削除した以外
は実施例１と同様の処理方法で行なったところ、冥施例
ＩＶｃ比べ抽象柄の淡色部が下地のゴールド色との相剰
作用により明るい深みのある抽象柄の模様として転写さ
れた。

このようにして得られたアルミニウム押出材を、１０％
の熱硬化性アクリル樹脂電着塗料に浸漬し、直流１３０
Ｖで３分間型着塗装を施し、１０ミクロンの塗膜を生成
させた。それを１８０℃で３０分間焼付乾燥を行なった
ところ、塗膜の光沢が相俟って立体感に加えて重量感が
増したきれいな模様となった。

発明の効果 以上のように、本発明に係る建築用アルミニウム材の製
造方法は、アルミニウムまタハアルミニウム合金の表面
に形成された陽極酸化皮膜の多孔層内へ転写紙の染料を
ガス転写して浸透・吸着させるため、出来上がったアル
ミニウム材は脱色等の恐れが殆んどなく安定で、しかも
鮮明で意匠性に優れ【いる。また、本発明によれば模様
や均一着色面の形成にガス転写を利用しているため、加
熱装置、アルミニウム材への転写紙の圧着装置等の一連
の装置は必要であるが、所定の温度と接触圧及び接触時
間（スピード）をコントロールするだけで、安定した繊
細な模様や、鮮明な色彩の模様あるいは着色が容易に表
出できるので、作業性および歩留りがよく、付加価値の
高い着色または模様付きアルミニウム材が安価に量産で
きる。

さらに、陽極酸化皮膜を着色酸化皮膜あるいは電解着色
皮膜とすることにより、深みのある複合着色面または複
合着色模様が得られ、またトップコートを施すことＫよ
り塗膜の光沢と相俟って立体感、重量感が増した美麗な
着色面または模様となり、さらに封孔処理及び、／又は
トップコートを施すことによって着色の安定化と耐食性
の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は本発明の模様付きアルミニウム材の
各種態様を示し、第１図は未封孔の陽極酸化皮膜の多孔
層へ染料が浸透・吸着された状態を示す模式断面図、第
２図は電解着色された陽極酸化皮膜の多孔層へ染料が浸
透・吸着された状態を示す模式断面図、第３図は第２図
に示すアルミニウム材の陽極酸化皮膜を封孔した状態を
示す模式断面図、第４図は第２図に示すアルミニウム材
の陽極酸化皮膜上に塗装を施した状態を示す模式断面図
である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、アルミニウムまたはアルミニウム合金の表面に陽極
   酸化皮膜を形成し、該皮膜表面に加熱によりガス化する
   染料を印刷した転写紙を接触させ加熱することにより、
   陽極酸化皮膜の多孔層内にガス化した染料を浸透、吸着
   させて転写してなることを特徴とする建築用アルミニウ
   ム材の製造方法。 ２、前記陽極酸化皮膜を自然発色または電解発色により
   着色することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   の建築用アルミニウム材の製造方法。 ３、前記陽極酸化皮膜を電解着色法により着色すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の建築用アルミ
   ニウム材の製造方法。 ４、染料転写前の陽極酸化皮膜を半封孔とする特許請求
   の範囲第１項乃至第３項のいずれかに記載の建築用アル
   ミニウム材の製造方法。 ５、染料を転写後に封孔処理を行う特許請求の範囲第１
   項乃至第３項のいずれかに記載の建築用アルミニウム材
   の製造方法。 ６、染料を転写後に透明又は半透明のカラークリヤート
   ップコートを施す特許請求の範囲第１項乃至第５項のい
   ずれかに記載の建築用アルミニウム材の製造方法。