(57)【要約】【課題】耐汚染性に優れ、干渉模様が生じず、意匠性に優れた塗装金属板を提供する。【解決手段】塗装金属板は、金属板と、前記金属板の少なくとも一方の面に形成された、実質的に組成式Ｋ２Ｏ・ｘＳｉＯ２（３．５≦ｘ＜６．８）で表される組成物からなる塗膜と、を有する。当該塗装金属板では、前記塗膜を有する任意の１０箇所の、１ｍｍ２当たりの塗膜被覆率の平均値が１〜９０％である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板と、
前記金属板の少なくとも一方の面に形成された、実質的に組成式Ｋ２Ｏ・ｘＳｉＯ２（３．５≦ｘ＜６．８）で表される組成物からなる塗膜と、
を有し、
前記塗膜を有する任意の１０箇所の、１ｍｍ２当たりの塗膜被覆率の平均値が１〜９０％である、
塗装金属板。
【請求項２】
前記塗膜被覆率の平均値が３〜８０％である、
請求項１に記載の塗装金属板。
【請求項３】
前記塗膜が、島状に形成された複数の膜からなり、
前記膜の平均最大幅が、５００μｍ以下である、
請求項１または２に記載の塗装金属板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗装金属板に関する。
【背景技術】
【０００２】
エレベータ等のドア材や操作パネル等には、エッチングや着色、表面処理等によって意匠性を高めたステンレス鋼板が用いられている。これらのステンレス鋼板には、指紋等が付着し難いことや、耐汚染性が高いこと、耐擦傷性が高いこと等が求められている。そこで通常、ステンレス鋼板の表面には、樹脂や、ワックス、オイル等からなる塗膜が形成されている。
【０００３】
しかしながら、ステンレス鋼板の表面に樹脂からなる塗膜を形成すると、経時変化により、塗膜にクラックや白化等が生じ、意匠性を損ないやすい。また、ワックスやオイルは、定期的に塗り直す必要がある。
【０００４】
そこで、ステンレス鋼板の表面に無機材料からなる塗膜を形成することが検討されている（例えば、特許文献１）。無機材料からなる塗膜は、経時変化が少なく、硬度が高いとの利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１６８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、無機材料からなる塗膜の厚みが薄いと、金属板表面で反射した光と、塗膜表面で反射した光とが干渉しやすく、色ムラや着色等（以下、「干渉模様」とも称する）が生じやすい。一方で、塗膜の厚みを厚くすると、金属板由来の質感（光沢等）が失われやすく、意匠性が損なわれやすい。また、干渉模様を抑制するため、塗膜に骨材を含めることも考えられるが、この場合も、塗膜の透明性が低下しやすく、意匠性が損なわれやすい。
【０００７】
このような状況を鑑み、本発明はなされたものである。すなわち、本発明は、耐汚染性に優れ、干渉模様が生じず、意匠性に優れた塗装金属板の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、以下の塗装金属板を提供する。
［１］金属板と、前記金属板の少なくとも一方の面に形成された、実質的に組成式Ｋ２Ｏ・ｘＳｉＯ２（３．５≦ｘ＜６．８）で表される組成物からなる塗膜と、を有し、前記塗膜を有する任意の１０箇所の、１ｍｍ２当たりの塗膜被覆率の平均値が１〜９０％である、塗装金属板。
【０００９】
［２］前記塗膜被覆率の平均値が３〜８０％である、［１］に記載の塗装金属板。
［３］前記塗膜が、島状に形成された複数の膜からなり、前記膜の平均最大幅が、５００μｍ以下である［１］または［２］に記載の塗装金属板。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、耐汚染性に優れ、干渉模様が生じず、意匠性に優れた塗装金属板が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１Ａは、実施例（Ｎｏ．４）で作製した塗装金属板のＳＥＭ画像であり、図１Ｂは、ＥＤＳで当該領域のＳｉ分布を測定し、二値化した画像である。
【図２】図２Ａは、実施例（Ｎｏ．５）で作製した塗装金属板のＳＥＭ画像であり、図２Ｂは、ＥＤＳで当該領域のＳｉ分布を測定し、二値化した画像である。
【図３】図３Ａは、実施例（Ｎｏ．８）で作製した塗装金属板のＳＥＭ画像であり、図３Ｂは、ＥＤＳで当該領域のＳｉ分布を測定し、二値化した画像である。
【図４】図４Ａは、実施例（Ｎｏ．９）で作製した塗装金属板のＳＥＭ画像であり、図４Ｂは、ＥＤＳで当該領域のＳｉ分布を測定し、二値化した画像である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明は、金属板と、当該金属板上に不連続に形成された塗膜と、を有する塗装金属板に関する。当該金属塗装板は、例えばエレベータのドア材や操作パネル、家電製品の外板、家具や調度品、建材等に適用可能である。
【００１３】
前述のように、金属板の耐汚染性等を高めること等を目的として、金属板表面に無機材料からなる塗膜を形成することが検討されている。しかしながら、金属板表面に比較的薄い塗膜を形成すると、干渉模様が生じやすかった。一方で、塗膜の厚みを厚くすると、金属板の意匠性が損なわれやすかった。なお、従来の塗装金属板では、耐汚染性等の観点から、金属板上に、均一な厚みでムラなく塗膜が形成されていた。
【００１４】
これに対し、本発明者らは、塗膜を不連続に形成することで、干渉模様が生じ難くなること、さらには、実質的に組成式Ｋ２Ｏ・ｘＳｉＯ２（３．５≦ｘ＜６．８）で表される組成物からなる塗膜であれば、不連続であっても、十分な耐汚染性が得られることを見出した。
【００１５】
金属板を覆う塗膜が不連続であっても、耐汚染性が発現する機構は以下のように考えられる。上記組成物からなる塗膜では、表面にカリウムが微溶出する。そして、カリウムイオンが、大気中の水分と水和し、大気中の水分を引き寄せる。その結果、塗膜の形成領域だけでなく、塗膜どうしの間の領域、すなわち金属板が露出した領域も、薄い水膜で覆われる。したがって、塗装金属板表面に皮脂や油性インク等の油汚れが付着したとしても、汚れが水膜上に浮いた状態となり、拭き取り等によって容易に汚れを除去することが可能となる。
【００１６】
また一般に、塗装金属板表面に汚れが付着してから時間が経過すると、汚れの一部の成分が塗膜や金属板に含浸し、汚れの除去が困難となることがある。これに対し、本発明での塗装金属板では、塗装金属板表面に十分な厚みの水膜が存在するため、汚れ成分が塗装金属板に浸透し難い。さらに、塗膜の親水性が高いことから、塗装金属板表面と汚れとの間に水が浸透しやすい。したがって、水拭き等によって塗装金属板表面に付着した汚れを剥離することが可能となる。
【００１７】
上記塗膜は、金属板の一方の面のみに形成されていてもよく、両方の面に形成されていてもよい。また、塗膜は、金属板の一部の領域のみに形成されていてもよく、金属板の一方の面もしくは両面の全ての領域に形成されていてもよい。
【００１８】
ここで、塗膜を有する任意の１０箇所の、１ｍｍ２当たりの塗膜被覆率の平均値（以下、「平均塗膜被覆率」とも称する）は１〜９０％であり、好ましくは３〜８０％であり、より好ましくは１０〜８０％であり、さらに好ましくは１５〜８０％である。平均塗膜被覆率が上記範囲であると、干渉模様が生じ難く、耐汚染性も発現しやすい。なお、塗膜被覆率を特定する領域（１ｍｍ２）の形状は特に制限されず、例えば正方形や長方形等の矩形状、円形状等、いずれの形状であってもよいが、通常矩形状とする。平均塗膜被覆率は、以下の方法で特定される。
【００１９】
ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）／ＥＤＳ（エネルギー分散型Ｘ線分光法）にて、塗膜が形成されている領域のうち、任意の１０箇所（１ｍｍ２の領域）について、Ｓｉ元素分布を測定する。続いて、得られたＳｉの分布画像を画像処理ソフトで２値化する。２値化に際しては、塗膜非形成部（金属板）のＳｉ検出値を基準とし、僅かでもＳｉが増加している領域を塗膜が存在する領域として処理する。そして、得られる２値化画像から、Ｓｉが増加している領域（塗膜が存在する領域）の画素数を、全画素数で除し、塗膜被覆率を算出する。そして、これらの塗膜被覆率の平均値を、平均塗膜被覆率とする。
【００２０】
ここで、塗膜は島状に形成された複数の膜からなることが好ましい。島状に形成された膜とは、不連続に形成された膜であって、他の膜と分離している膜をいう。上述の平均塗膜被覆率が５０％以下である場合に、島状に膜が形成されやすい。また通常、各膜の外周長さは、１６００μｍ以下となることが多い。なお、各膜の形状や、膜どうしの間隔は特に制限されない。複数の膜は均一な形状に形成されていてもよく、不均一な形状に形成されていてもよい。また、これらは均一な間隔で形成されていてもよく、不均一な間隔で形成されていてもよい。ただし、複数の膜は、金属板上に略均一な密度で形成されていることが好ましい。膜の形成密度に偏りがあると、十分に上述の効果が得られなくなることがある。また、個々の膜の面積が過度に大きいと、膜の有無が視認されやすくなる。そこで、塗膜が島状に形成された複数の膜からなる場合、膜の平均最大幅は、５００μｍ以下であることが好ましく、１０〜２００μｍであることがより好ましい。各膜の最大幅は、上述の２値化画像から求められ、任意の１０個の膜の最大幅の平均を、平均最大幅とする。
【００２１】
また、塗膜の平均厚みは、０．０５〜３μｍであることが好ましく、０．１〜０．６μｍであることがより好ましい。塗膜の平均厚みが０．０５μｍ以上であると、上述の効果が十分に得られやすい。一方で、塗膜の平均厚みが３μｍ以下であると、塗膜の可視光透過性が十分に高くなり、金属板由来の質感を損ない難くなる。塗膜の平均厚みは、塗装金属板を任意に切り出し、断面から観察することにより測定される。具体的には、塗装金属板から切り出した試験片を樹脂で包埋後に研磨等で適当な断面を作製し、さらにイオンミリング加工等で高精度の観察断面を作製する。そして、塗膜が存在する任意の１０箇所について、ＳＥＭやＴＥＭで観察し、１０箇所の厚みの平均を、平均厚みとする。
【００２２】
ここで、本発明の塗装金属板における金属板は特に制限されず、例えばＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６等のオーステナイト系ステンレス鋼や、ＳＵＳ４３０等のフェライト系ステンレス鋼を用いることができる。機械的強度が要求される用途では、オーステナイト系、フェライト系ステンレス鋼を冷間圧延で加工硬化した材料や、ＳＵＳ４１０、ＳＵＳ４２０系等のマルテンサイト系ステンレス鋼板や、ＳＵＳ６３１等の析出強化型ステンレス鋼板を使用することが好ましい。また、ステンレス鋼板以外に、銅、炭素鋼、鉄−ニッケル系合金、各種めっき鋼板、アルミ板を用いてもよい。
【００２３】
これらの金属板は、常法に従って表面加工がなされたものであってもよい。金属板は、例えば、ＢＡ仕上げや鏡面仕上げ等、平滑な表面仕上げを施したものであってもよく、意匠性や機能性のためにＨＬ仕上げ等、直線状の研磨加工を施したものであってもよい。また、バイブレーション研磨等、曲線状の研磨加工を施したものであってもよく、ドット状の凹凸加工を施したもの等であってもよい。さらに、酸化発色やスパッタリング着色等、各種手法によって着色したものであってもよい。
【００２４】
一方、塗膜は、実質的に組成式Ｋ２Ｏ・ｘＳｉＯ２（３．５≦ｘ＜６．８）で表される組成物からなり、ケイ酸カリウム（Ｋ２Ｏ・ｎＳｉＯ２（２≦ｎ≦４）とコロイダルシリカ（ＳｉＯ２）との混合液を塗布乾燥して得られる膜とすることができる。なお、上記組成式Ｋ２Ｏ・ｘＳｉＯ２は、塗膜中での元素の状態を示すものではなく、構成元素の比を示すものである。塗膜中では通常、ＳｉＯ２がシロキサン結合を形成している。一方、カリウムは、カリウムイオンとなり、シロキサン結合していないシリケートイオンと電気的に引き合って存在している。前述のように、塗膜は高い親水性を示すが、当該親水性は、塗膜表面に微溶出するカリウムイオンの高い水和性、およびシラノール基の親水性によって発現すると考えられる。
【００２５】
上記組成式中のｘで表される、酸化カリウム（Ｋ２Ｏ）に対する酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の割合は、３．５以上６．８未満であればよいが、３．８以上５．２以下であることがより好ましい。ｘで表される値が３．５未満であると、カリウムイオンが塗膜表面に過剰に溶出する。そして、溶出したカリウムイオンが大気中の二酸化炭素と反応として炭酸塩となり析出する白華現象が生じやすくなる。また、ｘで表される値が３．５未満であると、塗膜が十分に形成され難くなり、平均塗膜被覆率が所望の範囲にならないことがある。一方、ｘで表される値が６．８以上であると、塗膜形成時に、コロイダルシリカを多量に混合する必要がある。その結果、造膜性が低下し、平均塗膜被覆率が所望の範囲にならなかったり、膜として十分な強度を有さないことがある。なお、上記塗膜の組成は、ケイ酸カリウムとコロイダルシリカとの混合比等によって調整することができる。また上記塗膜の組成は、ＥＤＳ、ＸＲＦ、ＥＰＭＡ等で確認することができ、ＸＰＳ、ＩＲ等によりＳｉの化学結合状態を確認することができる。
【００２６】
上記塗膜は、金属板上にケイ酸カリウムおよびコロイダルシリカの混合液を、前述の平均塗膜被覆率となるように、所定の方法で塗布し、乾燥させることで得られる。塗膜を形成するためのケイ酸カリウムおよびコロイダルシリカは、一般試薬であってもよく、工業用薬品であってもよい。ケイ酸カリウムの市販品の例には、日本化学工業社製の「Ａケイ酸カリ」や「２Ｋケイ酸カリ」、富士化学社製の「２号ケイ酸カリ」、日産化学社製の「スノーテックスＫ２」等が含まれる。一方、コロイダルシリカの市販品の例には、ＡＤＥＫＡ社製の「アデライトＡＴ」や、日産化学工業社の「スノーテックス」、日本化学工業社の「シリカドール」が含まれる。
【００２７】
なお、塗膜形成用の混合液には、ケイ酸カリウムおよびコロイダルシリカと共に、必要に応じて溶剤、レベリング剤、消泡剤等を添加してもよい。また、塗膜形成用の混合液の固形分濃度は、塗膜の形成方法に応じて適宜選択されるが、膜を不連続に形成し、かつ薄い膜厚を制御するとの観点から、固形分濃度は比較的低い範囲であることが好ましく、１〜１０質量％であることが好ましい。
【００２８】
塗膜形成用の混合液の塗布方法は、平均塗膜被覆率が上述の範囲となるように塗膜を形成可能な方法であれば特に制限されない。例えば、スプレーガン、静電霧化装置、インクジェット装置、グラビアロール転写装置等により上記混合液を塗布する方法とすることができる。なお、スプレーガンや静電霧化装置によって塗膜を形成する場合、平均塗膜被覆率の調整のため、スプレーガンや静電霧化装置の吐出ノズル径を小さくしたり、霧化圧力を調整する等の工夫をすることが好ましい。
【００２９】
また、混合液の乾燥方法は、溶剤を十分に揮発させることが可能であれば、その方法は特に制限されない。例えば、常温で乾燥させてもよいが、８０〜３００℃に加熱してもよい。加熱することにより、溶媒の水の乾燥が促進され、造膜が促進される。さらに、２００℃以上に加熱することにより、シロキサン結合の形成が促進され、短時間で強固な塗膜を得ることができる。ただし、加熱する場合は原板の酸化による変色（テンパーカラー）に注意する。乾燥時間は通常、加熱する場合は１０〜３０分程度であり、常温乾燥の場合でも２４時間あれば十分である。
【実施例】
【００３０】
以下、本発明について実施例を参照して詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例により限定されない。
【００３１】
以下の方法により、塗装金属板を作製し、それぞれについて、表面の耐汚染性、および干渉模様の有無を確認した。なお、金属板は、以下の表１に示す金属板Ａ〜Ｅを用いた。
【００３２】
【表１】
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【００３３】
［塗装金属板の作製］
ケイ酸カリウム（富士化学社製、商品名  ２号ケイ酸カリ、Ｋ２Ｏ・ｎＳｉＯ２（ｎ＝３．６１）、または富士化学社製、商品名  １号ケイ酸カリ、Ｋ２Ｏ・ｎＳｉＯ２（ｎ＝２．０４））およびコロイダルシリカ（日本化学工業社製、商品名シリカドール）を固形分換算で表２に示す質量比で混合し、混合液を得た。当該混合液を、金属板Ａ〜Ｅに表２に示す平均塗膜被覆率となるように、霧化スプレーにより塗布した。その後、２５０℃で２０分乾燥させて、塗膜を得た。なお、得られた塗膜の平均厚みは、いずれも０．６μｍ以下であった。平均厚みは、以下のように測定した。まず、塗装金属板を切り出し、切り出した試験片を樹脂で包埋後に研磨よって断面を作製した。さらにイオンミリング加工等で高精度の観察断面を作製してＳＥＭで観察した。塗膜の存在する任意の１０箇所について、厚みを測定し、これらの平均を、平均厚みとした。
【００３４】
また、１ｍｍ２当たりの平均塗膜被覆率は、以下のように測定した。
まずＳＥＭ（日立ハイテクノロジーズ社製、商品名：Ｓ−３７００Ｎ）／ＥＤＳ（オックスフォードインストゥルメンツ社製、商品名：ｘ−ａｃｔ）を用いて、塗膜の主成分であるＳｉの元素分布を測定した。測定は塗膜が形成されている領域のうち、任意の１０箇所（１ｍｍ２）について行った。次に、得られたＳｉの分布画像を、画像処理ソフト（ａｄｏｂｅ社製、ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ）で２値化した。２値化に際しては、塗膜非形成部（金属板）のＳｉ検出値を基準として、わずかでもＳｉが増加している領域を塗膜が存在する領域として処理した。得られた２値化画像からＳｉが増加する領域（塗膜が存在する領域）の画素数を領域内の全画素で除し、塗膜被覆率を算出した。そして、塗膜被覆率の平均値を算出し、これを平均塗膜被覆率とした。Ｎｏ．４、５、８、９について、ＳＥＭ画像、およびＥＤＳで当該領域のＳｉ分布を測定し、二値化した画像を図１〜図４に示す。
【００３５】
［評価］
各実施例および比較例で得られた塗装金属板について、油性インク除去試験（耐汚染性）、および干渉模様の有無を確認した。結果を表２に示す。
【００３６】
（１）油性インク除去試験（耐汚染性）
実施例および比較例で得られた塗装金属板に、油性マーカー（寺西化学工業製、商品名：マジックインキ（登録商標）Ｎｏ．７００黒）で描画した。そして、描画部分の油性インクを、描画から１分後および１時間後に、水を含浸させた布（旭化成社製、商品名：ベンコットＭ３−II）で拭き取り、水拭き後の油性インクの痕跡の程度を評価した。油性インクの痕跡は、以下のような基準で評価した。
◎：痕跡なし（除去率１００％）
〇：極僅かな痕跡有り（除去率９０％以上〜１００％未満）
△：痕跡有り（除去率５％以上〜９０％未満）
×：殆ど除去されない（除去率５％未満）
【００３７】
（２）干渉模様の確認
干渉模様の有無は、標準光源下で目視にて評価した。標準光源装置には、Ｘ−Ｒｉｔｅ社製、商品名：マクベスＪｕｄｇｅIIを用いた。また、参照光は、ＴＬ８４とした。干渉模様は、以下のような基準で評価した。
〇：発生なし（意匠への影響：なし）
△：僅かに発生（意匠への影響：軽微）
×：著しい発生（意匠への影響：有り）
【００３８】
【表２】
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【００３９】
表２に示すように、塗膜を形成しなかった場合（平均塗膜被覆率：０％）には、油性インク試験にて、油性インク痕を除去できなかった（Ｎｏ．１）。これに対し、平均塗膜被覆率が１％以上であれば、いずれも油性インクを除去することができた（Ｎｏ．２〜１６、および１８〜２１）。ただし、平均塗膜被覆率が９５％以上であると、干渉模様が生じた（Ｎｏ．１２および１３）。
【００４０】
また、塗膜を構成する組成物について、組成式Ｋ２Ｏ・ｘＳｉＯ２のｘが３．５未満となると、白華が生じ、塗装金属板の意匠性が低下した（Ｎｏ．１６）。一方で、ｘが６．８以上であると、造膜できなかった（Ｎｏ．１７）。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明の塗装金属板は、耐汚染性に優れ、干渉模様が生じず、意匠性に優れる。したがって、当該塗装金属板は、エレベータのドア材や操作パネル、家電製品の外板、家具や調度品、各種内装建材等に適用が可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年11月4日(2016.11.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板と、
前記金属板の少なくとも一方の面に形成された、実質的に組成式Ｋ２Ｏ・ｘＳｉＯ２（３．５≦ｘ＜６．８）で表される組成物からなる塗膜と、
を有し、
前記塗膜を有する任意の１０箇所の、１ｍｍ２当たりの塗膜被覆率の平均値が２６〜９０％であり、
前記塗膜の平均厚みが０．１〜０．６μｍである、
塗装金属板。
【請求項２】
前記塗膜が、島状に形成された複数の膜からなり、
前記膜の平均最大幅が、５００μｍ以下である、
請求項１に記載の塗装金属板。