(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁誘導作用を阻害しない非導電材料からなり、ケイ素、窒素および水素から構成された無機ポリマーを主成分とする塗面コート剤を収納した収納容器に対し、無誘導巻き配置とされた処理コイルを近接または当接させた状態で前記処理コイルに少なくとも１２時間以上通電し、前記塗面コート剤にホワイトノイズ波形の２０Ｈｚ〜２０MＨｚの周波数の電磁波を継続して加えることを特徴とする塗面コート剤の処理方法。
【請求項２】
前記塗面コート剤の無機ポリマーは、パーヒドロポリシラザンであることを特徴とする請求項1に記載の塗面コート剤の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のボディ等の塗装面に塗布し、その塗装面を被覆する塗面コート剤の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動車のボディ等の塗装面にコート剤を塗布することで、その塗装面に光沢を付与したり（光沢処理）、汚れなどの付着を軽減し、落とし易くしたり（防汚処理）、あるいは、色あせ、錆、傷などを防止すること（塗膜保護）等がなされている（以下、これらの目的で塗装面に塗布されるコート剤を「塗面コート剤」という）。
【０００３】
また、塗面コート剤の性質は、大別して、表面に付着した水を弾く性質を有し、表面に付いた水が水滴状（玉状）になる「撥水性」の性質を有するコート剤と、表面に付いた水が水滴にならずに表面に拡がる「親水性」の性質を有するコート剤との２つのタイプがある。この「撥水性」、「親水性」の厳格な定義はないが、ここでは対水接触角が８０°以上であれば「撥水性」に分類し、４０°以下であると「親水」に分類することとする。
【０００４】
そして、塗面コート剤は、「親水性」であるか、「撥水性」であるかにより、メリット、デメリットも様々である。例えば、「撥水性」の場合、水が水滴状（玉状）になることから、塗面コート剤が作用している感じ（以下、「効いている感」という）を視覚的に得ることができる。しかし、水を弾く代わりに、落としにくいがんこな油性の汚れとは馴染み易いというデメリットがある。そして、静電気を帯びやすいため、大気中に浮遊する塵や埃を吸い寄せる傾向がある。また、「親水性」の場合、水が拡がる感じは視覚的な「効いている感」が乏しい。その反面、実は、水捌けがよく、自己洗浄作用があるため、汚れにくく、雨染みも付きにくいというメリットがある。
【０００５】
これらの性質を勘案し、例えば、自動車ボディの塗装面に塗布するコート剤においても、撥水性、親水性の両タイプの塗面コート剤が、ユーザーの好みや用途に応じて使い分けられており、従来から、撥水性を有する塗面コート剤（例えば、特許文献１参照）、親水性を有する塗面コート剤（例えば、特許文献２）の双方について、様々な開発がなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−２０２７１７号公報
【特許文献２】特開２００９−２８０７２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、前述の両タイプの塗面コート剤に共通する解決課題として、「効果の持続性（耐久性）」がある。つまり、「撥水性」、「親水性」の何れのタイプの塗面コート剤であっても、その特有の効果が長く持続することが望ましいことは言うまでもない。
【０００８】
また、そのような持続性を備えた塗面コート剤が安価、かつ、簡便に処理できることは望ましい。
【０００９】
そこで、本発明では、光沢処理、防汚処理、塗膜保護等の目的に適う機能を備えた塗面コート剤に対し、もう一工程の処理を施すことにより、耐久性の点で格段に優れた塗面コート剤の処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決するため、本発明の塗面コート剤の処理方法は、電磁誘導作用を阻害しない非導電材料からなり、ケイ素、窒素および水素から構成された無機ポリマーを主成分とする塗面コート剤を収納した収納容器に対し、無誘導巻き配置とされた処理コイルを近接または当接させた状態で前記処理コイルに少なくとも１２時間以上通電し、前記塗面コート剤にホワイトノイズ波形の２０Ｈｚ〜２０MＨｚの周波数の電磁波を継続して加えることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の塗面コート剤の処理方法は、前記塗面コート剤の無機ポリマーは、パーヒドロポリシラザンであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の塗面コート剤の製造装置を用い、塗面コート剤の処理方法を実行すれば、被処理物としての塗面コート剤に収納容器を介して前記処理コイルから電磁誘導作用を加え、塗面コート剤の成分のクラスタを活性化・微小化させることができる。
【００１５】
そして、このようにして処理された塗面コート剤を塗装面に塗布すれば、水分等の成分が活性化され、微小化された塗面コート剤を塗装面における塗料分子間に奥深くまで浸透させることができ、結果として、塗膜と塗面コート剤の溶剤との結合をより強固なものとすることができ、その塗面コート剤の撥水性、親水性の別や、光沢処理、防汚処理、塗膜保護等の主たる目的を問わず、耐久性に優れたものとなる。
【００１６】
このように、本発明の塗面コート剤の処理方法は非常に簡易な構成となっており、従来の製造ラインの最終工程として、収納容器に収納された塗面コート剤をサイン波形を基本とするホワイトノイズ波形により処理する工程を１つ加えるだけで、非常に効率的に製品を製造することができる。また、塗面コート剤の状態を選ばず、液状、クリーム状、固形状等の非常に広範囲の塗面コート剤に適用することができる。
【００１７】
なお、電源として使用するホワイトノイズの発生器は通常市販されているものを使用できるほか、処理コイルの構造も無誘導巻き配置としたコイルを使用する等簡易な構成で製造することができる等優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態のコート剤処理装置の構成を示す分解斜視図
【図２】本実施形態のコート剤処理装置の処理コイルの部分拡大説明図
【図３】本実施形態のコート剤処理装置の電源回路の説明図
【図４】（ａ）は本実施形態の塗面コート剤をテストパターンの表面に塗布したときの被膜の状態の電子顕微鏡写真、（ｂ）は一般的な無機系塗面コート剤をテストパターンの表面に塗布したときの被膜の状態の電子顕微鏡写真
【図５】（ａ）は本実施形態の塗面コート剤をテストパターンの表面に塗布したときの被膜の状態のイメージ図、（ｂ）は一般的な無機系塗面コート剤をテストパターンの表面に塗布したときの被膜の状態のイメージ図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本実施形態の塗面コート剤の処理装置、塗面コート剤の処理方法並びにその塗面コート剤について、図１乃至図５に基づき説明する。
【００２０】
本実施形態の塗面コート剤処理装置１は、図１に示すように、電磁誘導を阻害しない材料からなり、塗面コート剤を収納する収納容器２と、無誘導巻き配置とされ、収納容器２に接して配設される処理コイル３と、その処理コイル３に電力を供給する電源４とから構成される。
【００２１】
ここで、本実施形態の塗面コート剤の処理装置、塗面コート剤の処理方法は、塗面コート剤の本来の効能をより持続させるためのもの、耐久性を付与するためのものである。よって、本実施形態の処理に供する塗面コート剤は、本実施形態による処理を行う前においても、その効果の持続性の面では本実施形態の成果物に比して劣るものの、塗面コート剤としての所定の効果を奏し、製品として成立するものを用いる。
【００２２】
また、塗面コート剤は、その成分に水分等の液体を含有していることが必要である。これは、処理コイル３により電磁誘導作用を与えても、比較的自由に移動可能な水分等が存在しなければ、電磁誘導が有効に作用しないからである。なお、塗面コート剤に含まれる液体の成分量は多いほどよい。しかし、その状態は液状に限らず、例えば、ゲル状、ゾル状、クリーム状等であってもよい。
【００２３】
なお、本実施形態においては、塗面コート剤として、ケイ素(Si)、窒素(N)、水素(H)のみから構成され、炭素(C)などの有機成分を含まない無機ポリマーであるパーヒドロポリシラザン（ＳｉＨ２ＮＨ）を主成分とされた液状のものを用いる。
【００２４】
この塗面コート剤は、パーヒドロポリシラザンが大気中に含まれる水の分子分（Ｈ２Ｏ）と反応して加水分解し、窒素（N）はやがてアンモニア（NH３)となって大気中に揮発し、残ったケイ素（Si）と水の分子中の酸素（O２)が結合してシリカガラス（ＳｉＯ２）に転化する原理を応用し、塗装面をガラスコートするものである。
【００２５】
ここで、有機質のコート剤は、Ｓｉと塗装膜中のＯＨとの間にＣＨ３が介在することとなり、ＳｉとＯHとの結合が弱く、さらには、ＣＨ３は汚れを引き寄せ、しかも、一度ＣＨ３に引き寄せられた汚れは、逆にＳｉＯ２の被膜に保護される形になり、除去し難くなる。これに対し、本実施形態において使用する塗面コート剤のように、100％の無機質成分とすることで、塗膜と溶剤の結合をアンカー効果により強固とすることができる。また、仮に、この塗面コート剤の上面に別のコート剤を塗布するような場合には、その別のコート剤との結合も強固なものとなる。
【００２６】
また、本実施形態の塗面コート剤の処理を施す際に塗面コート剤を収容しておく収納容器２は、電磁誘導作用を阻害しない非導電性の材料からなるものを用いる。例えば、ポリスチレン、ポリエチレン等、適宜プラスチック等の合成樹脂を用いることが好ましい。これは、導電性材料を用いた場合には、一種の静電シールド的に収納容器２が働き、電磁誘導作用が内部の収容物に影響を及ぼさないためである。また、収納容器２の外形状は処理コイル３と密に接する形状とする。例えば、処理コイル３を平面に形成した場合には、この処理コイル３に面状に近接（当接も可）させて配置可能に、収納容器２の側面を処理コイル３と同様に平面に形成する。
【００２７】
そして、処理コイル３は、図２に示すように基板材３Ａの上下端部にそれぞれ一列にコイル支持棒３Ｂを配列し、そのコイル支持棒３Ｂ間で九十九状に折り返すように等間隔に導線３Ｃが張られた、平面的な処理コイル３として形成する。つまり、一種の無誘導巻き的な配置構成の導線３Ｃの張り方とする。このように無誘導巻き的な配置とすることで、処理コイル３の導線３Ｃの磁場が打ち消された後に残るなにがしかのインダクタンスと、高い共振周波数による電磁誘導作用を、処理コイル３に近接する表面内部の塗面コート剤に加えてその成分を活性化・微小化させることができる。なお、処理コイル３に使用する導線は、通常市販されている導線を用い、単線、より線であってもよい。
【００２８】
また、本実施形態の塗面コート剤の処理装置、塗面コート剤の処理方法に用いる電源４は、図３に示すように、交流電源４Ａを有し、整流回路４Ｂ、４Ｃで整流し、ホワイトノイズ発生器４Ｄ及び増幅器４Ｅの作動に使用する。そして、ホワイトノイズ発生器４Ｄで発生させたホワイトノイズ波形を増幅器４Ｅで増幅し、処理コイル３に供給するように構成されている。
【００２９】
ここで、一般に、水は３ＫＨｚ程度の周波数帯で運動が大きくなることが知られている。そこで、３ＫＨｚの周波数における、波形による塗面コート剤への影響の有無を調べた。波形の生成にあたっては、市販されている任意波形発生装置を用いている。
【００３０】
なお、結果（評価）は、処理後の塗面コート剤のテストピースに対する濡れ易さ、濡れにくさについての体感テストの結果を示したもので、◎は非常に良い、○は良い、△はやや良い、×は変化が無い、もしくは悪い、を示す（以下、同じ）。
【００３１】
【表１】
0005904707.tif 000002
【００３２】
この表１に示すように、サイン波について良好な結果を得ることができた。
【００３３】
そこで、本実施形態では、サイン波を基本とするホワイトノイズ発生器を電源として用いることとする。
【００３４】
続いて、前述の塗面コート剤の処理装置を用いた塗面コート剤の処理方法における周波数域と処理時間、出力電流等について説明する。
【００３５】
本発明時に、本実施形態に用いる前述の塗面コート剤の未処理のもの（ブランク）、３ＫＨｚのサイン波を処理コイル３に供給して処理するもの、周波数２０Ｈｚ〜２０ＭＨｚのホワイトノイズを処理コイル３に供給して処理するものを３種用意し、それぞれ、処理時間１２時間、２４時間、４８時間で、テストピースに対する濡れ易さ、濡れにくさの官能試験を実施した。
【００３６】
波形の生成にあたっては、リオン(株)製のホワイトノイズ発生器を利用した。このホワイトノイズ発生器によれば、サイン波を基本としつつ、周波数２０Ｈｚ〜２０ＭＨｚのすべての周波数帯を含んだ状態でホワイトノイズを発生することができる。
【００３７】
なお、本実施形態に使用する周波数域の範囲の下限を周波数２０Ｈｚとしたのは、ホワイトノイズ発生器等の簡易なノイズ生成器で使用できる下限であるからである。また、上限を２０ＭＨｚとしたのは、例えば、電流が流れる速度は約３０万キロメートル/秒であり、２００ＭＨｚの交流電流ではコイルの長さ約１．５ｍにしか流れないため、コイル長が取れず加工効率が悪いためであり、周波数２０ＭＨｚ程度が適切であるからである。
【００３８】
なお、ホワイトノイズ発生器４０からは出力電流０．３Ａ、電圧±１５Ｖで処理コイルに供給した。
【００３９】
【表２】
0005904707.tif 000003
【００４０】
この試験の結果、表２に示すように、３ＫＨｚのサイン波についても、処理時間を少なくとも２４時間以上とすることで良好な結果を得ることができ、ホワイトノイズであれば、24時間以上の処理時間とすることで非常に良好な効果を得ることができることがわかった。
【００４１】
よって、本実施形態の塗面コート剤の処理においては、２４時間以上の処理時間とする。
【００４２】
また、出力試験として、塗面コート剤の処理装置１において、ホワイトノイズ発生器４０の出力電流を変化させ、周波数２０Ｈｚ〜２０ＭＨｚのホワイトノイズを処理コイル３に供給した処理後の塗面コート剤のテストピースに対する濡れ易さ、濡れにくさについて官能試験を行った。電圧は±１５Ｖを用い、処理時間は４８時間で処理した結果を表３に示す。
【００４３】
【表３】
0005904707.tif 000004
【００４４】
この試験の結果、０．２５Ａ以上の電流で効果が出ることが判った。この電流値に関しては、微少電力では収納容器２内の被処理物である塗面コート剤に電磁誘導作用が及ばないためと思われる。よって、本実施形態の塗面コート剤の処理においては、ホワイトノイズ発生器４０の出力電流を０．２５Ａ以上とし、好ましくは、０．３Ａ以上とする。なお、上限については、特に規定していないが、大きな電流を流したとしても、処理コイル３が、いわゆる無誘導巻きにしている為、コイルから離れた部分では電磁誘導の作用が打ち消されるため、大電流を流す意義はあまりない。
【００４５】
また、コイル間隔については、被処理物の物性と関係するため、その物性に応じて適宜調整することが望ましい。
【００４６】
以上の各種試験の結果から、本実施形態の塗面コート剤の処理方法においては、被処理物である液状の塗面コート剤を、収納容器２としてのポリスチレン製２０Ｌ矩形ペール缶に収納し、この収納容器２の側面に、基板材３Ａに配設された処理コイル３を当接させるようにして、基板材３Ａを配置した状態で電源４のホワイトノイズ発生器４Ｄで発生させたホワイトノイズ波形を増幅器４Ｄで増幅し、出力電流０．３Ａ、電圧±１．５Ｖとして、周波数２０Ｈｚ〜２０ＭＨｚのホワイトノイズを処理コイルに４８時間供給して処理する。
【００４７】
このように、特殊なコイル巻きによって磁力が消し合うように設計された空間に、ホワイトノイズのような、いくつかの周波数が合成された電流を供給して収納容器２を介して電磁誘導作用を加え、塗面コート剤を超高速振動させて攪拌することにより、塗面コート剤の成分を分子レベルにまで微小化させたり、活性化させることができる。
【００４８】
複合されたいくつもの成分が超高速振動によりバランスよく混ざり合った結果、処理前に比して滑らかで、柔らかくなる。動粘度に関しては,分子レベルでの微細化が行われた結果、剪断力が強くなり、動粘度は上昇する。
【００４９】
処理後の塗面コート剤は、分子レベルでの微細化が行われた結果、このように、粘りは強いが、浸透力も頗る良好な塗面コート剤となる。
【００５０】
そして、このようにして処理された塗面コート剤を塗装面に塗布すれば、水等の成分のクラスタが活性化され、微小化された塗面コート剤を毛細管現象により塗装面における塗料分子間に奥深くまで浸透させることができ、結果として、塗膜と塗面コート剤の溶剤との結合をより強固なものとすることができ、その塗面コート剤の撥水性、親水性の別や、光沢処理、防汚処理、塗膜保護等の主たる目的を問わず、耐久性に優れたものとすることができる。また、コート表面の平滑性も増し、高い光沢を実現できる。
【００５１】
次に、前述の塗面コート剤の処理装置を用い、前述の処理方法によって処理された本実施形態の塗面コート剤と、市販されている一般的な無機系塗面コート剤とについて、自動車ボディを想定して、鉄板の表面にカラー塗料を塗布して塗装したテストパターンを用い、その表面に同様に塗布したときの被膜の状態を電子顕微鏡にて観察し、比較した。
【００５２】
その結果を、図４の顕微鏡写真、図５のイメージ図に示す。なお、図４及び図５においては、（ａ）が本実施形態の処理に供した後の無機質の塗面コート剤を用いた場合を示し、（ｂ）が前述の塗面コート剤の処理をしていない無機質の塗面コート剤を用いた場合を示している。
【００５３】
この結果、（ａ）に示す本実施形態の処理に供した後の無機質の塗面コート剤は、（ｂ）に示す前述の塗面コート剤の処理をしていない無機質の塗面コート剤に比べ、シリカガラス（ＳｉＯ２）が、クラスタを微小化された溶剤とともに毛細管現象によって塗装分子の奥深くまで浸透していることが確認された。
【００５４】
加えて、無機質の塗面コート剤を用いる本実施形態は、被覆する塗膜と該塗面コート剤の溶剤との結合がアンカー効果により強固となる。よって、本実施形態の処理に供した後の塗面コート剤は、該コート剤の効果持続（耐久性）が頗る向上することが想定される。
【００５５】
また、本実施形態の処理に供した後の塗面コート剤の塗布面は凹凸が極めて微細なものとなり、平滑性も向上するため、塗面コート剤の塗布面上にさらに別のコート剤等を塗布するような場合においても、その別のコート剤等が均一の厚さに塗布され、仕上がり状態が極めて良好なものとなることが期待できる。
【００５６】
なお、表４は、未処理の撥水性の塗面コート剤でコートしたテストピース（未処理試料）３枚と、本実施形態の塗面コート剤の処理方法を施した前記撥水性の塗面コート剤でコートしたテストピース（処理試料）３枚とについて、４８時間経過させて完全に塗面コート剤が硬化した状態から、サンシャインウェザーメーター（スガ試験機株式会社製）を用い、５０時間後と、１００時間後から４００時間後まで１００時間毎に各テストピースの接触角を測定した平均値の結果を示す。なお、テストピースのコート剤塗布面にはトヨタ黒色ソリッド  ２０２号の塗装が施されている。
【００５７】
【表４】
0005904707.tif 000005
【００５８】
この結果から、未処理の塗面コート剤をコートしたテストピースの撥水力低下が、初期値に比して、１年経過相当時（４００時間後）に１６％低下しているのに対し、本実施形態の塗面コート剤の処理方法を施した前記撥水性の塗面コート剤でコートしたテストピースについては８％の低下であり、しかも、１年経過相当時（４００時間後）であっても９２°という高い接触角を維持できており、本実施形態の塗面コート剤の処理方法と塗面コート剤の持続性、耐久性を確認することができた。
【００５９】
なお、本実施形態の塗面コート剤の処理方法を施した親水性の塗面コート剤でコートしたテストピース（参考試料）３枚について、４８時間経過させて完全に塗面コート剤が硬化した状態から、サンシャインウェザーメーター（スガ試験機株式会社製）を用い、５０時間後と、１００時間後から４００時間後まで１００時間毎に各テストピースの接触角を測定した平均値の結果を示す。
【００６０】
この結果から、本実施形態の塗面コート剤の処理方法を施した親水性の塗面コート剤においても、初期段階で４０°という良好な親水性が、９ヶ月経過相当（３００時間後）で３６°で１０％の低下であり、１年経過相当時（４００時間後）であっても、３３°という接触角であり、本実施形態の塗面コート剤の処理方法が親水性の塗面コート剤においても良好な効果を奏することが確認できた。
【００６１】
また、比較例として、処理コイルを、例えば一方向から流れるように、無誘導巻きとならないように形成し、ホワイトノイズを流し、電磁場を収納容器内部に形成させ、電磁作用を被処理物に加え、上記と同様の処理、即ちホワイトノイズは、ホワイトノイズ発生器から、出力は０．３Ａ、０．４Ａ、０．５Ａの三種類で、±１５Ｖ、周波数２０〜２０ＭＨｚで処理コイルに４８時間供給してみたが，いずれも被処理物の前記官能テストによる評価は×であった。よって、処理コイルは、無誘導巻き配置とすることが必須であることが確認された。
【００６２】
なお、本実施形態の塗面コート剤は、作業者が手作業によって塗面に塗布する場合のみならず、例えば、自動のワックス洗車機において自動車の塗面に噴射させて用いる場合においても、未処理の同塗面コート剤に比して持続性は向上する。
【００６３】
なお、本発明は、前述の実施形態に限るものではない。例えば、前記処理コイルの無誘導巻き配置の構成は、本実施形態に限るものではない。
【００６４】
また、収容容器２の側壁を前記処理コイル３の基板材３Ａとして用い、処理容器２の外壁に導線を無誘導巻き配置にて形成するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明の塗面コート剤の処理方法は、各種の塗面コート剤に応用でき、塗面コート剤の改質に適用できる。使用可能な塗装面は、前述の自動車ボディに限ること無く、船舶、航空機などのあらゆる車両の表面はもちろんのこと、建造物などの表面であってもよい。
【符号の説明】
【００６６】
１  塗面コート剤処理装置
２  収納容器
３  処理コイル
３Ａ  基板材
３Ｂ  コイル支持棒
３Ｃ  導線
４  電源
４Ａ  交流電源
４Ｂ、４Ｃ  整流回路
４Ｄ  ホワイトノイズ発生器
４Ｅ  増幅器
【図１】
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【図２】
0005904707.tif 000007
【図３】
0005904707.tif 000008
【図４】
0005904707.tif 000009
【図５】
0005904707.tif 000010