(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＡｌまたはＡｌ合金材の表面が、平均粗さＲｚ：５〜１００μｍかつ平均傾斜角θａ１５°〜７５°の第一次粗面と、第一次粗面の平均粗さの１／３以下でかつＲｚが０．５μｍ以上となる凹凸部が第一粗面上に全面に分散形成されてなる第二次粗面から構成され、該ＡｌまたはＡｌ合金材の表面上に厚さ４μｍ以上で表面形状が該ＡｌまたはＡｌ合金材の表面形状と同様な形状を有する陽極酸化皮膜が形成されていることを特徴とする遠赤外線放射体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、輻射加熱を利用する分野において、赤外線、遠赤外線を有効に利用し得る遠赤外線放射体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、熱の利用形態の多くは対流（熱風）、伝導（直火）が主に用いられ、放射は１９３０年代から自動車の塗膜塗装乾燥技術に応用されてきたが、コスト面からの制約から一般化されるには至らなかった。
しかしながら、１９７８年頃から市場で遠赤外線ブームが始まると、あらゆる分野で遠赤外線の利用と応用が試みられ、遠赤外線加熱システムも登場したが、物理的知識の不足、誤解などもあって広く普及されるには至っていない。
ところが近年、工業製品のファイン化が進むにつれて、ハロゲンガスを封入した近・中赤外線放射体の開発等により、再び放射加熱方式が見直されるようになってきた。特に、金属塗装物体の加熱乾燥には、近・中赤外線と熱風を併用する方法が注目を集めている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のセラミック材料は、機械的に脆い特性を有するために、複雑な形状のもの、あるいは薄いものを作成することが困難であり、大重量のものを作ることも困難であるために、用途は自ずと限られてしまう問題があった。また、金属基材の表面にセラミックを溶射した放射体も実用化されているが、この放射体は製造コストが高くなり、また薄板や複雑形状の放射体を得ることが困難な問題がある。
【０００４】
他方、Ａｌの加工性が良好であること、軽量であることを活かし、ＡｌまたはＡｌ合金の表面に陽極酸化処理によりアルマイト皮膜を形成して遠赤外線放射体として利用しようとする試みがなされている。しかしながら、従来の方法では、以下に説明する問題があった。
（１）Ａｌ製の遠赤外線放射体は、加熱により変形し易く、変形に伴う応力集中によりアルマイト皮膜にクラックを生じてしまう。
（２）Ａｌ製の遠赤外線放射体は、波長３〜７μｍの波長域における分光放射率が低いために、遠赤外線領域におけるトータルとしての放射率が低い。
これに対して、アルマイト皮膜を有機染料で着色することにより、特定の波長領域における放射率を改善することができるが、この方法ではアルマイト皮膜を２００℃以上に加熱すると、有機染料が分解して退色してしまうという基本的な欠点があり、耐熱性に劣る問題があった。
【０００５】
こうした欠点を除いた遠赤外線放射体について種々検討した結果、本発明者らはＭｎなどを含む特殊なＡｌ合金の表面に、陽極酸化処理によるアルマイト皮膜を形成させてなる遠赤外線放射体を開発し、先に特許出願（特願平３−１５２２９号、特願平３−３０１０１８号）した。
これらの方法によれば、加熱による変形や高温でのクラック発生を防止できるとともに、３〜７μｍの波長域での分光放射率をかなり大幅に向上させることができるために、全体としての遠赤外線放射特性に優れた放射体を得ることができた。
【０００６】
そして、基材がＡｌ合金であるために熱伝導性にも優れていることから、これらの特徴を活かした種々の応用用途が期待される。
しかしながら、前記特許出願の遠赤外線放射体においても材料などの設計条件や要求特性がより一層厳しい場合には、特性的にまだ不充分な点があることが分かった。
さらにまた、前記の遠赤外線放射体においては、特殊な合金を用いなければならないという難点があるため、材料選択の自由度に乏しいという問題があった。
【０００７】
そこで本発明者らがさらに研究を重ね、特許出願（特開平５−２３０６９２）した方法によれば、ＡｌまたはＡｌ合金材の表面に微細な凹凸を有する陽極酸化皮膜を、厚さ４μｍ以上に形成させることにより、３〜７μｍの波長領域における分光放射率が高く、全体としての遠赤外線放射特性に優れ、加熱による変形に強くクラックなどを生じることがなく、目的用途に応じた材料選択が可能な遠赤外線放射体を得ることができた。
しかしながら、この特許出願の遠赤外線放射体においても、乾燥時間のより一層の短縮を求められた場合には、まだ遠赤外線放射特性が不十分である為、輻射加熱の能力が不足することが分かった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本願発明者らは前記の課題を解決するために、前記陽極酸化処理を施したＡｌまたはＡｌ合金を基材とする遠赤外線放射体について鋭意研究と実験を重ねた結果、本発明をなすに到った。
すなわち本発明は、図１の断面模式図に示すように、ＡｌまたはＡｌ合金材の表面に、平均粗さＲｚ：５〜１００μｍかつ平均傾斜角θａ  １５°〜７５°の第一次粗面、および該粗面を構成する凹凸面上に、第一次粗面がもつ平均粗さの１／３以下でかつＲｚが０．５μｍ以上となる凹凸部が、事実上全面に分散形成されてなる第二次粗面、および該第一次粗面、および該第二次粗面上に厚さ４μｍ以上の陽極酸化皮膜が形成されており、該陽極酸化皮膜の表面形状が該ＡｌまたはＡｌ合金材の表面形状と同様な形状を有することを特徴とする遠赤外線放射体である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
【００１０】
すなわち、図１に示すようにＡｌまたはＡｌ合金材の表面を大きな凹凸を持つ第一次粗面と微細な第二次粗面の二重の粗面を組み合わせた形状とし、その上に陽極酸化被膜を設けることにより、表面積が増大して遠赤外線放射量の総量が増大し、その結果加熱能力が向上する。
【００１１】
また、被加熱体の表面形状は完全な平面ではなく、ある程度凹凸があり、場合によってはかなり大きな凹凸があるが、こうした被加熱体に対して、平坦な表面から放射される一方向からのみの遠赤外線では、被加熱体の表面に影が生じたり、ムラが生じたりすることがある。これに対して本発明では陽極酸化被膜表面の形状を大小の粗面を組み合わせた表面形状とすることにより、被加熱体へ色々な方向から遠赤外線をあてることができ、影やムラを少なくすることができるので、輻射加熱の能力が著しく向上する。
なお、ここで単に微細な凹凸を表面に形成させただけの場合では、表面積の増大による遠赤外線の放射量の増大という効果は得られるものの、遠赤外線の放射方向が規定されていないので遠赤外線は拡散してしまうために、被加熱体が受ける遠赤外線量はそれほどには増大しないので輻射加熱の能力の向上は起こらない。
【００１２】
このように、ＡｌまたはＡｌ合金表面を第１、第２粗面を組み合わせた粗面とし、該粗面上に陽極酸化皮膜を特定厚さ以上に形成させ、該陽極酸化皮膜の表面形状が該ＡｌまたはＡｌ合金材の表面形状と同様な形状を有する放射体とすることにより、遠赤外線放射特性を著しく向上させ、輻射加熱の能力を向上させることができる。
【００１３】
第一次粗面の平均粗さＲｚが５μｍより小さい場合では、この第一次粗面の山が小さすぎてしまい、第二次粗面を施した場合、二つの粗面を組み合わせた形状とならずに、単に微細な凹凸を表面に形成させた場合と変わりがなくなってしまう。このため上記の効果を得ることができない。一方、平均粗さＲｚが１００μｍよりも大きな場合では、本発明では平均傾斜角も同時に規定してあるために、凹凸の数が少なくなってしまい有効な表面形状が得られない。
なお、Ｒｚの下限として、より好ましくは８μｍ以上が良く、またＲｚの上限としては３０μｍ以下が好ましい。
【００１４】
また、平均傾斜角が７５°よりも大きい場合では第一粗面が鋭角になりすぎてしまうため、遠赤外線が板表面に平行方向に広角に放射されることにより拡散してしまい、被加熱体が受ける遠赤外線量が不足する。一方、平均傾斜角が１５°よりも小さい場合は、第一粗面が平坦すぎてしまい表面積の増加および遠赤外線放射方向の収束が共に不足してしまう。このため被加熱体が受ける遠赤外線量は増大しない。
【００１５】
上記の条件を満たす第一粗面の生成方法は特に限定されないが、微細な研削剤粒子を板表面にブラストする方法などが好ましい。ブラスト処理の際にはＡｌまたはＡｌ合金の硬さに応じて研削剤の種類、粒径、ブラスト圧を適宜選択する。
【００１６】
次に、第一次粗面上に第二次粗面を施すにあたり、第二次粗面として第一次粗面がもつ平均粗さの１／３以下かつ０．５μｍ以上となる凹部を形成させる。
ここで、第二次粗面の凹部の深さが第一次粗面がもつ平均粗さの１／３よりも大きい場合では、第二次粗面を施した際に第一次粗面で形成させた表面形状が崩れてしまい、二つの粗面を組み合わせた複雑な形状が得られず、平板状に一つの粗面を形成させた場合と変わらなくなってしまう。
また、第二次粗面の凹部の深さが０．５μｍよりも小さい場合では陽極酸化処理時に表面が粗らされてしまい、陽極酸化皮膜を形成させた表面が有効な粗面とならない。
【００１７】
この第二粗面の生成方法も特に限定されないが、エッチングなどにより行うことが好ましい。
【００１８】
また、陽極酸化処理により形成される皮膜厚さとしては、４μｍ以上必要であり、これより薄い場合には充分な遠赤外線放射率が得られない。
陽極酸化処理方法としては、通常に良く用いられる方法の多種類のものを用いることができる。また、電解浴としては、酸性浴のみならず、アルカリ浴、あるいはホルムアミド系とホウ酸系などの非水浴をも用いることができる。
なお形成された陽極酸化皮膜の表面形状は、上述したＡｌまたはＡｌ合金材の表面と同様に、平均粗さＲｚ：５〜１００μｍかつ平均傾斜角θａ１５°〜７５°の第一次粗面と、第一次粗面の平均粗さの１／３以下でかつＲｚが０．５μｍ以上となる凹凸部が第一粗面上に全面に分散形成されてなる第二次粗面を有するものとする。
【００１９】
Ａｌ合金材として、Ｍｎを０．３〜４．３ｍａｓｓ％を含有し、残部がＡｌと不可避的不純物からなり、かつ粒径０．０１〜３μｍのＡｌ―Ｍｎ系金属間化合物が分散析出しているものとすることにより、放射効率の高い遠赤外線放射体を得ることができる。
またＡｌ合金材として、Ｍｎを０．３〜４．３ｍａｓｓ％およびＭｇを０．０５〜６．０ｍａｓｓ％を含有し、残部がＡｌと不可避的不純物からなり、かつ粒径０．０１〜３μｍのＡｌ―Ｍｎ系金属間化合物が分散析出しているものとすることも好ましい。
あるいはＡｌ合金として、Ｓｉを３〜１５ｍａｓｓ％含有し、残部がＡｌと不可避的不純物からなり、かつ０．０５μｍ以上のＳｉ粒子が分散してものとすることでも放射効率の高い遠赤外線放射体を得ることができる。
さらにＡｌ合金材が、Ｓｉを３〜１５ｍａｓｓ％含有し、さらにＦｅを０．０５〜２．０ｍａｓｓ％、Ｍｇを０．０５〜２．０ｍａｓｓ％、Ｃｕを０．０５〜６．０ｍａｓｓ％、Ｍｎを０．０５〜２．０ｍａｓｓ％、Ｎｉを０．０５〜３．０ｍａｓｓ％、Ｃｒを０．０５〜０．５ｍａｓｓ％、Ｖを０．０５〜０．５ｍａｓｓ％、Ｚｒを０．０５〜０．５ｍａｓｓ％、Ｚｎを１．０ｍａｓｓ％を超え７．０ｍａｓｓ％以下のうち１種類または２種類以上を含有し、残部がＡｌと不可避的不純物とからなり、０．０５μｍ以上のＳｉ粒子が分散しているものとすることも好ましい。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００２１】
（実施例１）
ＪＩＳ規定１０５０材（純アルミニウム）からなる１ｍｍの板材表面に表１に示す各ブラスト処理を行い第一粗面を形成させ、次いで１０ｍａｓｓ％塩化第二鉄溶液を用いて表１に示すように各エッチングを行い第二粗面を形成させた。次いで２０℃、２０ｍａｓｓ％硫酸浴中において、電流密度２Ａ／ｄｍ2 で４０分陽極酸化処理を行った。
これらの試料を表面に用いた遠赤外線加熱ヒーターを作成し、これらのヒーターによる塗膜乾燥実験を行った。
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塗料：アルカリ現像型ソルダーレジスト  ＰＳＲ−４０００  Ｚ１００（太陽インキ製造株式会社製）、膜厚２０μｍ
塗装板：ガラスエポキシ基板両面銅箔積層板
塗膜乾燥評価：鉛筆引っかき値の手かき法（ＪＩＳ  Ｋ５４００：１９９０「塗料一般試験方法」）により評価。塗膜の硬さを、鉛筆のしんで引っかいて調べ、鉛筆の濃度記号で表し、９Ｈが最も硬く、６Ｂが最も軟らかいものとする。
遠赤外線放射体としての性能は、乾燥させた塗膜の鉛筆硬度の高いものほど加熱能力が高く密着性の良い塗膜を形成でき、遠赤外線放射体として優れていることを意味する。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
表１に示す結果から明らかなように、本発明の条件を満たすものを用いたヒーターでは、鉛筆硬度が高く充分な乾燥効果をあげることが判明した。
これに対して、本発明の条件から外れる比較例では充分な乾燥効果が得られず、このため鉛筆硬度が低い結果となっている。
【００２４】
（実施例２）
次に、Ａｌ合金として表２に示すように前述した本発明として好ましい組成範囲のものを用い、それぞれ実施例１と同様の試験を行った。
【００２５】
【表２】
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【００２６】
【表３】
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【００２７】
表３に示す結果から明らかなように、通常のＡｌ材である１０５０材を用いた実施例１−１では３Ｈの硬度しか得られないが、本発明に係る合金を用いて本発明による一次粗面と二次粗面を組み合わせた複合粗面上に陽極酸化皮膜を形成させたものを用いた実施例では５Ｈ〜６Ｈと優れた乾燥効果をあげることができることが判明した。
【００２８】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明に掛かる遠赤外線放射体は輻射加熱能力に優れ、また大小の凹凸からなる粗面としたことにより被加熱物の表面に影ができにくく、従って加熱ムラをなくすことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＡｌまたはＡｌ合金板の表面構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１‥‥‥アルミニウム合金板
２‥‥‥陽極酸化被膜
３‥‥‥第一次粗面の平均粗さ
４‥‥‥第二次粗面の平均粗さ
θａ‥‥第一次粗面の平均傾斜角
【図１】
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