(57)【要約】【課題】基材表面の風合いを損なうことなく、防汚性を向上させる。【解決手段】保護部材２は、有機無機複合材からなる膜材２ａおよび粒子２ｂを有する。材膜２ａである有機無機複合材は、有機成分と無機成分とを含む。また、粒子２ｂは、膜材２ａとなる有機無機複合材と同成分からなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機成分と無機成分とを含む有機無機複合材と、
前記有機無機複合材と同成分からなる粒子と、
を有する、保護部材。
【請求項２】
請求項１記載の保護部材において、
前記有機無機複合材の無機成分は、シロキサン結合を有する、保護部材。
【請求項３】
請求項１記載の保護部材において、
前記保護部材の平均硬さは、鉛筆硬度５Ｈ以上である、保護部材。
【請求項４】
外板の表面の少なくとも一部に保護部材が形成される移動体であって、
前記外板の表面に形成される前記保護部材は、
有機成分と無機成分とを含む有機無機複合材と、
前記有機無機複合材と同成分からなる粒子と、
を有する、移動体。
【請求項５】
請求項４記載の移動体において、
前記有機無機複合材の無機成分は、シロキサン結合を有する、移動体。
【請求項６】
請求項５記載の移動体において、
前記保護部材の平均硬さは、鉛筆硬度５Ｈ以上である、移動体。
【請求項７】
有機成分と無機成分とを含有する有機無機複合材の前駆体と、前記有機無機複合材を硬化して粉砕した同成分からなる粒子とを混合して保護部材前駆体を形成するステップと、
前記保護部材前駆体を用いて基材の表面に保護部材を形成するステップと、
を有する、保護部材の形成方法。
【請求項８】
請求項７記載の保護部材の形成方法において、
前記保護部材を形成するステップは、前記基材の表面に形成した前記保護部材前駆体の膜を乾燥させて保護部材を形成する、保護部材の形成方法。
【請求項９】
請求項７記載の保護部材の形成方法において、
前記保護部材を形成するステップは、
転写用部材の表面に前記保護部材前駆体の膜を形成するステップと、
前記保護部材前駆体の膜を乾燥させて前記転写用部材の表面に前記保護部材を形成するステップと、
前記転写用部材の表面に形成された前記保護部材を前記基材の表面に圧着して転写するステップと、
を有する、保護部材の形成方法。
【請求項１０】
請求項８記載の保護部材の形成方法において、
前記有機無機複合材の前駆体は、ケイ素を含むガラスコーティング材を有する、保護部材の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、保護部材、移動体、および保護部材の形成方法に関し、特に、テカリの低減および防汚性の向上に有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両や自動車などの移動体においては、その表面における汚れの付着や堆積が発生している。例えば鉄道車両では、走行時に車輪とレールとの摩擦により発生した金属粉が移動体の表面に付着して堆積する。金属粉は、移動体表面で酸化して錆の状態に至り、褐色の着色汚れを発生する。ここでの鉄道車両とは、またはそれに準じるの上を走行するである。
【０００３】
また、鉄道車両の作製には、車両構体用部材を摩擦させて接合する摩擦攪拌接合や溶接などの熱を加える接合が用いられており、車両構体の表面には、熱膨張・収縮による加工歪が見られる。
【０００４】
この加工歪を見えなくするために、例えばヘアライン加工を行うことで反射光を散乱させ、歪を目立たなくしている。ヘアライン加工とは、金属の表面処理加工の一種であり、単一方向に細かい傷をつける加工法である。
【０００５】
例えば、アルミニウム板の表面を金属ブラシなどにて擦過して浅い傷を付けることで施される。ヘアライン加工を施すことにより、アルミニウム板の表面の艶消し効果が生じて、金属的な質感を強調することができる。
【０００６】
ヘアライン加工した車体表面をくまなく防汚するためには、ヘアラインの凸部を保護膜で覆う必要がある。一般的に、凸部の頂点を被覆するには、保護膜を厚膜とする必要がある。
【０００７】
一方で、厚膜にすることにより、保護膜で覆われた表面の凹凸は、その高低差が低減する。その場合、ヘアライン面での光の乱反射が低減し、また保護膜表面での光の反射（テカリ）が生ずるため、再び加工歪が見えてしまう不具合が発生する。
【０００８】
移動体の防汚性を向上させると同時に表面のテカリを低減するためには、移動体の表面に、種々の汚れに対応可能であり、光を乱反射させる構造を有する膜を形成することが有効である。
【０００９】
この種の防汚性の向上および表面のテカリを低減する技術としては、例えば基材の表面に２種類の艶消し材となる粒子を含有することにより、膜表面に凹凸を形成した塗膜を形成するものがある（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−２９８６８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述した特許文献１の技術では、樹脂バインダに２種類の艶消し材を同時に用いた艶消し塗膜を用いる旨が記載されているが、樹脂バインダに対して、２種類の艶消し材の屈折率がそれぞれ異なるため、下地そのものの色と艶消し塗膜を通して見られる下地の色が異なってしまい、下地の風合いが失われてしまうという問題がある。
【００１２】
本発明の目的は、基材表面の風合いを損なうことなく、防汚性を向上させることのできる技術を提供することにある。
【００１３】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴については、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１５】
すなわち、代表的な保護部材は、有機無機複合材と粒子とを有するものである。有機無機複合材は、有機成分と無機成分とを含む。粒子は、有機無機複合材と同成分からなる。
【００１６】
特に、有機無機複合材の無機成分は、シロキサン結合を有する。また、保護部材の平均硬さは、鉛筆硬度５Ｈ以上である。
【００１７】
すなわち、代表的な移動体は、外板の表面の少なくとも一部に保護部材が形成される。この外板の表面に形成される前記保護部材は、有機成分と無機成分とを含む有機無機複合材と、有機無機複合材と同成分からなる粒子と、を有する。
【発明の効果】
【００１８】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００１９】
防汚性を有しながら、表面のテカリを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施の形態１による保護部材における構成の一例を示す断面図である。
【図２】実施の形態２による保護部材を有する鉄道車両における一例を示す説明図である。
【図３】図１の保護部材を基材の表面に形成する際の一例を示す説明図である。
【図４】保護部材における引っ掻き硬度、防汚性、および密着性の評価結果を示す図である。
【図５】基材であるアルミニウム板に保護部材を形成しない状態による防汚性の評価結果を示す図である。
【図６】基材であるアルミニウム板にガラスコーティング材を用いた保護部材におけるテカリ、引っ掻き硬度、防汚性、および密着性の評価結果を図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。
【００２２】
また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。
【００２３】
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
【００２４】
同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは特に明示した場合および原理的に明らかにそうではないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
【００２５】
また、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。なお、図面をわかりやすくするために平面図であってもハッチングを付す場合がある。
【００２６】
以下、実施の形態を詳細に説明する。
【００２７】
（実施の形態１）
〈概要〉
本実施の形態１による保護部材２は、有機成分と無機成分を含む有機無機複合材からなる膜材２ａと、該膜材２ａと同じ有機無機複合材から形成される粒子２ｂを含むものである。
【００２８】
＜保護部材の構成例＞
以下、保護部材について説明する。
【００２９】
図１は、本実施の形態１による保護部材における構成の一例を示す断面図である。
【００３０】
保護部材２は、図１に示すように、基材１の表面を被覆するように形成されている。ここで、基材１は、その表面に保護部材２が形成されるものであり、該基材１の材質としては、例えば金属材料、セラミックス、樹脂、あるいはこれらの複合体などが挙げられる。
【００３１】
保護部材２は、膜材２ａおよび粒子２ｂから構成されている。膜材２ａは、例えば有機無機複合材からなり、粒子２ｂは、該有機無機複合材と同材質の粒子からなる。
【００３２】
有機無機複合材は、基材１と接着する膜材であり、有機成分と無機成分とが化学結合して、分子レベルまたはナノレベルにて複合化して形成されている。この有機無機複合材は、例えばガラス様体などの無機成分と、有機高分子などの有機成分とを含有するものを用いて形成することができる。
【００３３】
ここでは、有機無機複合材は、薄く塗布することを考慮したことから膜材として説明するが、これに限定されるものではなく、例えば板材などの、膜材以外の有機無機複合部材の概念を含むものである。
【００３４】
有機無機複合材としては、具体的には、例えば無機成分としてシロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）を主体とする成分を有し、有機成分としてエポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂等の樹脂の成分を有するものを用いることができる。シロキサン結合を有することで、硬質な膜となる。
【００３５】
また、保護部材２に含まれる粒子２ｂの材質は、膜材２ａと同じ有機無機複合材であり、例えば無機成分としてシロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）を主体とする成分を有し、有機成分としてエポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂などの樹脂の成分を有するものを用いることができる。
【００３６】
粒子２ｂの粒径は、５μｍ程度〜３０μｍ程度が望ましい。粒径が有機無機複合材である膜材２ａの厚みより著しく小さい場合、粒子２ｂが膜から突出しないため、テカリ防止の効果を得ることができない。
【００３７】
一方、粒子２ｂの粒径が膜厚より大きすぎる場合には、粒子２ｂ同士のつなぎの機能を担う膜の容積を増やす必要があるため、塗布液量を増やさなければならず、コスト高になる。
【００３８】
保護部材２は、例えば有機無機複合材の前駆体に有機無機複合材の前駆体から作製した硬化物を粉砕した粒子２ｂを混合し、基材１の表面に塗布または後述する転写し、乾燥させることにより形成することができる。保護部材２の形成方法については、後に詳述する。
【００３９】
保護部材２は、上述したように、有機無機複合材の膜材２ａと有機無機複合材と同材質の粒子２ｂとを含む構造とすることによって、優れた防汚性と表面のテカリ防止性を得ることができる。
【００４０】
具体的には、有機無機複合材に含まれる無機成分によって、保護部材２として高い硬度を得ることができる。これにより、砂塵、金属粉などの硬質な異物による、基材１表面の損傷を低減することができると同時に、着色汚れの付着を防止することができる。
【００４１】
有機無機複合材としては、例えば、金属アルコキシドと、水酸基などの極性基を有する有機高分子との混合物を有機無機複合材の前駆体として使用し、これらを反応させたものを有機無機複合材として用いることができる。
【００４２】
この場合、金属アルコキシドの加水分解により得られる金属酸化物と、有機高分子との間に化学結合が形成されて、両者が複合化することによって有機無機複合材が形成される。
【００４３】
また、有機無機複合材は、例えばシランカップリング材のように、有機物と相互作用し得る有機基と金属成分を含む加水分解性基とを分子内に有する化合物や、有機基を有するポリシロキサンなどの化合物を用いて形成することもできる。
【００４４】
例えばシランカップリング材を用いる場合には、金属または金属酸化物と有機高分子とをシランカップリング材と共に混合した混合物を、有機無機複合材の前駆体として使用する。そして、これらを反応させることで、有機無機複合材を膜体として形成することができる。
【００４５】
この場合、有機無機複合材は、金属または金属酸化物と有機高分子とがシランカップリング材を介して化学結合することで形成される。
【００４６】
有機無機複合材としては、製造のし易さや、膜としての安定性を得る観点から、上記したシロキサン結合などのケイ素を主鎖骨格とする成分を、無機成分として含有するものが好適である。
【００４７】
また、有機無機複合材に含まれる無機成分としては、ケイ素を主鎖骨格とするものに限られず、チタン、ジルコニアまたはアルミニウムを主鎖骨格に含むものを適用することも可能である。
【００４８】
保護部材２の硬さは、鉛筆硬度５Ｈ以上であることが好ましい。なお、保護部材２は、有機無機複合材の硬さによって、実質的な硬さを得るものである。鉛筆硬度が５Ｈ以上である保護部材２を用いることによって、硬質な砂塵や金属粉などの付着を防止することができる。なお、鉛筆硬度とは、鉛筆硬度試験に基づいて評価した引っ掻き硬度である。
【００４９】
以上説明した実施形態に係る保護部材２は、基材１の表面を被覆するように形成することにより、基材１の表面の損傷を低減して、金属成分の錆による着色汚れを防止して防汚性を向上させることを長期間保持することができる。
【００５０】
また、上述したように、粒子２ｂは、膜材２ａ、すなわち有機無機複合材と同材質によって形成されるので、粒子２ｂと膜材２ａとの屈折率が同じとなり、保護部材２を通して見える色が基材１そのものの色と同じとなる。その結果、下地である基材１の風合いをそのままにして、 防汚性およびテカリ防止を両立することができる。
【００５１】
（実施の形態２）
〈概要〉
前記実施の形態１では、図１の保護部材２の構成例について説明したが、本実施の形態２においては、保護部材２を移動体の一例である鉄道車両に適用する例について説明する。
【００５２】
＜鉄道車両の構成例＞
図２は、本実施の形態２による保護部材を有する鉄道車両における一例を示す説明図である。この図２は、移動体である鉄道車両の側面を示したものである。
【００５３】
鉄道車両１１において、その側面部１７には、図２に示すように開閉扉であるドア部１３や窓部１４が設けられている。また、鉄道車両１１の上面部１５、すなわち天井部分には、パンタグラフ１６が設けられている。また、鉄道車両１１の底面部１８には、車輪１２が設けられている。これら側面部１７、上面部１５、および底面部１８は、外板によって構成されており、該外板は、金属板を加工した加工材である。
【００５４】
鉄道車両１１では、移動時の速度上昇に伴い、砂塵や金属粉などの硬質な異物が鉄道車両１１の外板の表面に激しく衝突し易く、これらが外板の表面に強固に付着する。外板の表面に付着した異物は、通常の洗浄では除去が困難である。ここで、外板の表面とは、鉄道車両１１の側面部１７、上面部１５、および底面部１８において、外気と接触する領域を指す。
【００５５】
〈保護部材の適用例〉
そこで、鉄道車両１１の外板の表面には、図１に示す保護部材２を形成する。ここで、図１の基材１は、鉄道車両１１の外板に相当する。この場合、保護部材２は、少なくとも鉄道車両１１の側面部１７を形成する外板の表面に形成する。あるいは、側面部１７だけではなく、鉄道車両１１の上面部１５および底面部１８を形成する外板の表面にも保護部材２を形成する。
【００５６】
これにより、鉄道車両１１の外板の表面における、金属粉や砂塵などの硬質な異物の付着を防止することができ、また金属成分の錆を原因とする着色汚れを防ぎ、優れた防汚性を得ることができる。
【００５７】
鉄道車両１１の外板の表面に保護部材２を形成することにより、鉄道車両１１の外板の表面を定期的に洗浄している場合には、鉄道車両１１の洗浄間隔を延長することができる。
【００５８】
また、保護部材２の粒子２ｂは、膜材２ａと同材質によって形成されるので、粒子２ｂと膜材２ａとの屈折率が同じとなり、鉄道車両１１の外板の風合いをそのままにして、 防汚性およびテカリ防止を両立することができる。
【００５９】
〈本発明者の検討による塗装例〉
続いて、本発明者の検討による鉄道車両に一般的な塗料を塗布する際の問題点について説明する。
【００６０】
鉄道車両１１の外板の表面に塗料を塗布する場合、塗装膜によっては、若干の防汚性を得られるが、その一方、下記の問題がある。
【００６１】
すなわち、一般的な塗料としては、有機樹脂中にミクロンサイズの顔料を添加したものが用いられる。この場合、顔料粒子を含む有機樹脂を固形化することで、有機樹脂を主体とする有機樹脂膜に、顔料粒子が分散された塗装膜が形成される。
【００６２】
塗装膜の表面は、顔料粒子間に存在する有機樹脂膜が占める面積が大きいため、全体的に軟らかく、低硬度となっている。このため、鉄道車両のように、屋外で使用される場合には、硬質な砂塵や金属粉などの異物が塗装膜の表面に衝突し、これらが突き刺さって塗装膜に強く付着する。このため、表面に付着した異物や、錆による着色汚れにより、表面の美観が損なわれ易い。
【００６３】
これに対し、図１の保護部材２を塗装膜の表面に保護部材２を形成した場合、砂塵や金属粉などの硬質な異物の付着や錆の発生などを防止することができる。このため、一般的な塗装膜を最表層とした場合と比較して、防汚性をより向上させることができる。
【００６４】
また、一般的な塗料などの絶縁体の表面は、親水性が低いため、微細な異物や塵埃が静電気により吸着され易くなっている。この塗装膜の表面に図１の保護部材２を形成することによって有機無機複合材に含まれる無機成分により、これらの微細な異物や塵埃の付着を低減し、防汚性を向上させることができる。
【００６５】
また、鉄道車両１１においては、塗装コストの削減や意匠性の観点から、アルミニウムあるいはステンレスなどの金属材を表面に塗装を施さない状態で使用または運用することがある。
【００６６】
表面塗装を行わない状態で金属材を使用すると、周辺環境に存在する鉄などの金属成分が付着することによる、所謂もらい錆が発生し易いことが知られている。金属材の表面を図１の保護部材２により被覆することによって、金属材の表面が物理的に保護され、金属材表面への金属成分の付着が防止される。
【００６７】
これにより、金属材表面における、金属錆の発生や、これに伴う着色汚れを効果的に防止することができる。その結果、防汚性を向上させることができる。
【００６８】
上述したように、保護部材２は、鉄道車両１１の側面部１７に形成してもよいが、加えて上面部１５や底面部１８に形成してもよい。鉄道車両１１の上面部１５に着色汚れが生じると、太陽光が吸収され易くなり、移動体の冷房効率が低下することがある。
【００６９】
よって、鉄道車両１１の上面部１５に保護部材２を形成することで、上面部１５における汚れの低減を図ることができる。これにより、鉄道車両１１における車内の冷房効率を向上させることができる。
【００７０】
鉄道車両１１においては、パンタグラフ１６が架線と接触しながら移動したときに発生する異物により、上面部１５に汚れが生じ易い。上面部１５に保護部材２を形成することで、このような異物の付着やこれに伴う着色汚れを防止し、防汚性を向上させることができる。
【００７１】
なお、実施形態２では、鉄道車両１１を例にして説明したが、例えば、自動車や飛行機の外板に保護部材２を適用した場合にも、同様に防汚性の効果を得ることができる。
【００７２】
（実施の形態３）
〈概要〉
本実施の形態３では、前記実施の形態１の図１に示す保護部材２における形成方法について説明する。
【００７３】
＜保護膜の形成例＞
以下、保護部材２の形成方法について説明する。
【００７４】
図１の膜材２ａである有機無機複合材の前駆体は、有機成分と無機成分とを含有するものであり、この有機無機複合材の前駆体と、有機無機複合材の前駆体から作製した硬化物を粉砕して作製した粒子２ｂを混合し、保護部材前駆体を作製する。
【００７５】
有機無機複合材の前駆体としては、例えばＳｉＯ2化などの硬化反応が常温で進行する化合物を用いることが好ましい。ただし、有機無機複合材の前駆体としては、常温で硬化するものに限定されない。例えば、加熱により硬化反応が促進される化合物を用いて有機無機複合膜前駆体を形成してもよい。
【００７６】
有機無機複合材の前駆体としては、例えば、テトラエトキシシラン、テトライソプロポキシチタン、テトラターシャリーブトキシジルコニウム、トリイソブトキシアルミニウムなどの金属アルコキシド、ポリシラザン、水ガラス（ケイ酸ナトリウム）、有機基を有するポリシリケート、シランカップリング材などの有機シラン化合物などを、無機成分として含有するものを用いることができる。
【００７７】
有機無機複合材の前駆体は、シラン化合物に触媒等の添加材を添加して構成されるガラスコーティング材を用いて調製することも可能である。ガラスコーティング材としては、ケイ素を含有し、ガラス様の被膜を形成可能な液状体であれば、特に限定することなく用いることができる。なお、ガラスコーティング材を使用する場合には、硬化後の有機無機複合材において、５Ｈ以上の鉛筆硬度が得られるものを選定することが好ましい。
【００７８】
有機成分は、無機成分と化学結合が可能な成分であれば、特に限定することなく用いることができる。具体的には、例えば、上記したエポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂などの樹脂成分を、無機成分と混合して用いることができる。
【００７９】
有機無機複合材と同材質の粒子２ｂの添加量は、保護部材２中の有機無機複合材と同材質の粒子２ｂの含有量が１０〜５０質量％となる範囲で調整することが好ましい。
【００８０】
混合方法は特に制限されない。混合方法は、有機無機複合膜前駆体と有機無機複合材と同材質の粒子２ｂを均一に混合させることが可能な方法で行うことが望ましい。混合には、例えば撹拌羽根を用いた混合機、スタティックミキサ、ボールミル、ビーズミル、またはホモジナイザの混合機を使用することができる。
【００８１】
続いて、基材１を準備する。基材１上に、有機無機複合材である膜材２ａと同材質の粒子２ｂおよび膜材２ａである有機無機複合材の前駆体からなる保護部材前駆体を塗布することによって、基材１上に保護部材前駆体の膜または層構造を形成する。
【００８２】
有機無機複合材の前駆体として、硬化後に得られる有機無機複合材が基材１から剥離し易い材料を用いる場合には、基材１の表面に予めプライマ層を形成した上で、該プライマ層の表面に保護部材前駆体を塗布してもよい。プライマ層は、基材１に対する保護部材前駆体の付着力を向上させるために形成する層である。
【００８３】
プライマ層としては、具体的には、アクリル系樹脂、フェノール系樹脂、ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、あるいはポリエステル系樹脂などの、種々の樹脂により形成される層を用いることができる。
【００８４】
保護部材２の厚さは、０．２μｍ程度〜１００μｍ程度が適正である。従って、保護部材２として上記の範囲の厚さが得られるように、保護部材前駆体の塗布量を適宜調整して、基材１上への塗布を行うことが好ましい。
【００８５】
保護部材２の厚さが０．２μｍ程度以上であると、保護部材前駆体の塗布時に、基材１の表面に塗布ムラが生じにくく、保護部材前駆体の膜が形成されない箇所が生じるなどの成膜不良が生じにくいからである。また、保護部材２の厚さが１００μｍ以下であると、保護部材２に亀裂や割れなどが生じにくくなるからである。
【００８６】
保護部材２の厚さは、好ましくは１μｍ程度〜５０μｍ程度とすると塗布ムラが生じにくく、亀裂や割れなどが生じにくくなる。さらに、３μｍ程度〜２０μｍ程度とすると仮に塗布ムラにより一部薄く形成されていたとしても孔が空くようなことがないため、より好ましい。
【００８７】
これらの厚みとした場合には、保護部材２を乾燥させて硬化させる時間を短くできる。よって、保護部材２を鉄道車両１１に塗布する際には、塗布時間を減らすことにも寄与する。ひいては、鉄道車両１１の製造コストを低減するとともに、運用効率を向上させることができる。
【００８８】
そして、基材１上に形成された保護部材前駆体の膜を乾燥させる。これにより、保護部材前駆体が硬化し、基材１上に保護部材２が形成される。乾燥は、保護部材前駆体の膜を常温、例えば約２７℃程度にて放置することで、自然乾燥により硬化させる。
【００８９】
なお、保護部材前駆体の膜は、有機無機複合膜前駆体の材料に応じて、適宜加熱して硬化させてもよい。なお、保護部材前駆体の膜の硬化方法は、保護部材前駆体の材料特性に応じて、適宜変更してもよい。乾燥以外の硬化方法としては、例えば光照射が挙げられる。
【００９０】
なお、加熱硬化を行う場合には、基材１を損傷させない程度の温度で行う。基材１は、上記したように、例えば金属、セラミックス、樹脂、またはこれらの複合体により構成されるため、これらの材料を損傷させない程度の温度に適宜調整して、加熱硬化を行うことがよい。
【００９１】
以上により、図１に示すように、基材１の表面に、防汚性に優れ、基材１に対する接着性に優れたテカリのない保護部材２を形成することができる。
【００９２】
上記した保護部材の形成方法では、基材１の表面に、保護部材前駆体を塗布して保護部材２を形成する例を示した。但し、保護部材２の形成方法は、必ずしもこのような方法には限定されない。
【００９３】
〈保護部材の他の形成例〉
図３は、図１の保護部材２を基材１の表面に形成する際の一例を示す説明図である。
【００９４】
図３では、転写用部材３０を用いて、保護部材２を転写することにより、基材１の表面に保護部材２を形成する技術の一例を示したものである。
【００９５】
まず、図３に示すように、転写用部材３０の表面に保護部材前駆体を塗布して保護部材前駆体の膜を形成する。そして、転写用部材３０の表面において、保護部材前駆体の膜を乾燥などにより硬化させて保護部材２を形成する。
【００９６】
続いて、転写用部材３０の表面に形成された保護部材２の表面２１を、基材１の表面に押し付ける。これにより、転写用部材３０上における保護部材２の表面２１を基材１に対する接着面として、保護部材２が基材１の表面に転写される。
【００９７】
図３に示す転写技術を用いることにより、基材１の表面に、保護部材前駆体を直接塗布しなくても保護部材２を形成することが可能となる。すなわち、転写用部材３０の表面で形成した保護部材２の表面を、基材１の表面に接着させるだけで、基材１上に保護部材２を形成することができる。
【００９８】
また、図３に示す転写技術を用いることで、保護部材前駆体の乾燥を基材１上ではなく、転写用部材３０にて別途行うことができる。このため、乾燥による基材１の損傷を抑制することができる。また、予め転写用部材３０にて乾燥を行うことで、基材１における乾燥処理を不要とすることができ、塗装処理にかかる時間を短縮することができる。
【００９９】
なお、保護部材前駆体の乾燥は、必ずしも転写用部材３０上で行わなくてもよく、基材１に転写した後に行ってもよい。
【０１００】
（実施例１）
上記において説明した保護部材２について、以下に具体的に説明する。
【０１０１】
まず、図１に示す基材１としてアルミニウム板を準備した。具体的には、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金（６０００系アルミニウム合金)のうち、６Ｎ０１合金を用いた。アルミニウム板は、２００ｍｍ×３００ｍｍ、厚さ２ｍｍのものを使用した。このアルミニウム板にヘアライン加工を施し、アセトンを含ませたウエスを用いてその表面を拭い脱脂した。
【０１０２】
ヘアライン加工とは、金属の表面処理加工の一種であり、単一方向に細かい傷をつける加工法である。例えば、アルミニウム板の表面を金属ブラシ等で擦過して浅い傷を付けることで施される。ヘアライン加工を施すことにより、アルミニウム板の表面の艶消し効果が生じ、金属的な質感を強調することができる。
【０１０３】
膜材２ａである有機無機複合材の前駆体の原料としては、テトラエトキシシラン２５質量％、ポリジメチルシロキサン２５質量％、アクリル樹脂２５質量％、エポキシ樹脂２０質量％、硬化材５質量％を用いた。
【０１０４】
トルエン：キシレン：酢酸ブチル＝４：４：２（質量比）の混合溶媒に、上記したアクリル樹脂とエポキシ樹脂を投入して撹拌した。この混合物に、さらにテトラエトキシシラン、ポリジメチルシロキサンを投入し、撹拌した後、さらに硬化材を添加することで、有機無機複合材の前駆体を調整した。
【０１０５】
次に、有機無機複合材の前駆体の一部をプラスチック容器に取り出し、乾燥後に６０℃にて１日間加熱することで、有機無機複合材を硬化させた。これを液体窒素冷却下でアルミナボールφ１０ｍｍを用いて粉砕し、平均粒径１０μｍの有機無機複合材の粒子を作製した。
【０１０６】
この粒子を有機無機複合材の前駆体に添加して撹拌することで、保護部材前駆体であるコーティング材を作製した。有機無機複合材の粒子２ｂは、得られる保護部材２における含有量が３０質量％となるように添加量を調製して、有機無機複合材の前駆体に添加した。
【０１０７】
上記で得られたコーティング材をウエスに含ませ、ムラを生じないようにアルミニウム板にコーティングして、コーティング材の膜を形成した。コーティング材の塗布は、粒子を除く成分からなる膜厚が粒子の平均粒子径の６０％になるように塗布量を設定して行った。強制対流可能な乾燥炉を用いて、アルミニウム板上に形成されたコーティング材の膜を乾燥させた。
【０１０８】
まず、乾燥炉の炉内温度を予め５０℃に予熱し、この炉内にコーティング材の膜が形成されたアルミニウム板を入れて３０分間放置して乾燥させ、アルミニウム板上に有機無機複合材と有機無機複合材と同材質の粒子とを含む保護部材２を形成した。乾燥後、保護部材２を有するアルミニウム板を常温まで冷却した。得られた保護部材２を目視にて確認したところ、透明で割れのない膜であることが確認された。
【０１０９】
上記工程によって得られたアルミニウム板上の保護部材２について、以下に示す方法により、引っ掻き硬度、防汚性、および密着性を評価した。その評価結果を図４に示す。
【０１１０】
なお、引っ掻き硬度、防汚性、および密着性の評価は、後述する実施例２〜１３および比較例１〜３においても、以下に示す評価基準と同様の基準で行った。
【０１１１】
〈テカリ〉
テカリは、光沢計の測定値にて評価した。測定は、光沢計（堀場製作所製  「ハンディ光沢計  ＩＧ−３３１」）を用いて行いて、６０°の測定数値を用いた。保護部材２を塗布・乾燥した後の光沢値から、塗布前の光沢値を引いた差により評価した。光沢値の差が２０未満の場合を「◎」、色差（ΔＥ）の差が２０以上３０未満の場合を「○」、色差（ΔＥ）の差が３０以上４０未満の場合を「△」、色差（ΔＥ）の差が４０以上を「×」とした。
【０１１２】
〈引っ掻き硬度〉
引っ掻き硬度は、鉛筆硬度試験（ＪＩＳ  Ｋ５６００−５−４）に基づいて評価した。鉛筆硬度試験は、試料（この場合、アルミニウム板上の保護部材２）の表面に鉛筆の芯を押しつけながら、鉛筆を動かし、試料表面の傷付きの有無により、用いた鉛筆の芯の硬さを指標として引っかき硬度を定量化する方法である。
【０１１３】
〈防汚性〉
防汚性については、次のようにして評価した。上記工程により保護部材２が形成されたアルミニウム板を温度５０±１℃、相対湿度９５％以上の湿潤状態下において、２４時間放置した。この後、温度２３±２℃、相対湿度５０±５％の状態下において放置して、乾燥させた。
【０１１４】
次いで、乾燥後のアルミニウム板を水平面に置き、アルミニウム板上の保護部材２の表面にスプレーガンにより、粒径１０μｍの鉄粉を均一に吹きつけた。次いで、このアルミニウム板を垂直に立て、鉄粉を吹き付けた面の反対側の面を軽く叩いて、鉄粉の吹き付け面に付着している鉄粉を脱落させた。
【０１１５】
続いて、保護部材２に鉄粉を付着させたアルミニウム板を高温高湿環境下（６０℃、湿度９０％）に２４時間放置した後、アルミニウム板を室温まで冷却した。次いで、アルミニウム板および保護部材２を流水下で洗浄した。洗浄後のアルミニウム板および保護部材２の表面の水分を拭き取り、室温で乾燥した。
【０１１６】
鉄粉の付着処理前と、付着状態で２４時間放置した後の保護部材２の色彩（Ｌ*、ａ*、ｂ*）を、それぞれ色彩色差計（コニカミノルタ  センシング社製「色彩色差計  ＣＲ−４００」）にて測定した。得られた測定結果から色差（ΔＥ）を算出した。色差（ΔＥ）は、以下の（式１）により表される。
【０１１７】
【数１】
2018024725.tif 000003
【０１１８】
上記（式１）により算出された、鉄粉の付着前の色差（ΔＥ）と、鉄粉の付着後の色差（ΔＥ）との差分に基づいて、以下の基準で防汚性の良否を判定した。色差（ΔＥ）の差が５未満の場合を「◎」、色差（ΔＥ）の差が５以上１５未満の場合を「○」、色差（ΔＥ）の差が１５以上２５未満の場合を「△」、色差（ΔＥ）の差が２５以上を「×」とした。
【０１１９】
〈密着性〉
アルミニウム板への保護部材２の密着性については、次のように評価した。
【０１２０】
まず、保護部材２に対して、アルミニウム板に達する切れ目を碁盤目状に形成した。具体的には、カッタナイフを用いて、縦方向および横方向の直線状の切れ目を、それぞれ１１本ずつ互いに交差するように形成した。直線状の切れ目は、それぞれ２ｍｍ間隔で形成した。
【０１２１】
これにより、切れ目で囲まれた２ｍｍ×２ｍｍの正方形を、保護部材２上に合計１００個形成した。換言すれば、直線状の切れ目により、２０ｍｍ×２０ｍｍの領域が碁盤目状に分割された保護部材２を形成した。
【０１２２】
次いで、保護部材２の碁盤目状の領域にセロハンテープを密着させた後、このセロハンテープを上方に一気に引き上げて引き剥がした。セロハンテープの密着および引き剥がしの作業を３回繰り返した。その結果、碁盤目状に分割された領域において剥離した保護部材２の面積を目視で算出し、碁盤目状の領域全体の面積に対する、剥離部分の面積の割合を、欠損率（剥離率）として算出した。
【０１２３】
得られた欠損率（剥離率）を用いて、以下の基準で密着性の良否を判定した。欠損率が０％の場合を「○」、欠損率が０％を超えて１５％未満の場合を「△」、欠損率が１５％以上の場合を「×」とした。
【０１２４】
また、実施例２以下についても、各評価項目について同様の評価行い、その評価結果を図５に示す。
【０１２５】
各実施例において、防汚性、密着性、粘着材付きシートの接着性および耐候性については、「△」でも十分に実施可能であるが、「○」または「◎」であるとよりよい。
【０１２６】
（実施例２）
有機無機複合材と同材質の粒子として、平均粒径５μｍの粒子を用いた。これ以外は、実施例１と同様にしてコーティング材を作製し、実施例１と同様にして、アルミニウム板上に保護部材２を形成した。
【０１２７】
（実施例３）
有機無機複合材と同材質の粒子として、平均粒径２０μｍの粒子を用いた。これ以外は、実施例１と同様にしてコーティング材を作製し、実施例１と同様にして、アルミニウム板上に保護部材２を形成した。
【０１２８】
（実施例４）
有機無機複合材と同材質の粒子として、平均粒径３０μｍの粒子を用いた。これ以外は、実施例１と同様にしてコーティング材を作製し、実施例１と同様にして、アルミニウム板上に保護部材２を形成した。
【０１２９】
（実施例５）
有機無機複合材と同材質の粒子として、平均粒径１０μｍの粒子を１０質量％用いた。これ以外は、実施例１と同様にしてコーティング材を作製し、実施例１と同様にして、アルミニウム板上に保護部材２を形成した。
【０１３０】
（実施例６）
有機無機複合材と同材質の粒子として、平均粒径１０μｍの粒子を２０質量％用いた。これ以外は、実施例１と同様にしてコーティング材を作製し、実施例１と同様にして、アルミニウム板上に保護部材２を形成した。
【０１３１】
（実施例７）
有機無機複合材と同材質の粒子として、平均粒径１０μｍの粒子を５０質量％用いた。これ以外は、実施例１と同様にしてコーティング材を作製し、実施例１と同様にして、アルミニウム板上に保護部材２を形成した。
【０１３２】
（実施例８）
有機無機複合材と同材質の粒子として、平均粒径１０μｍの粒子を３０質量％用いて、粒子の平均粒子径の３０％になるように塗布した。これ以外は、実施例１と同様にしてコーティング材を作製し、実施例１と同様にして、アルミニウム板上に保護部材２を形成した。
【０１３３】
（実施例９）
有機無機複合材と同材質の粒子として、平均粒径１０μｍの粒子を３０質量％用いて、粒子の平均粒子径の５０％になるように塗布した。これ以外は、実施例１と同様にしてコーティング材を作製し、実施例１と同様にして、アルミニウム板上に保護部材２を形成した。
【０１３４】
（実施例１０）
有機無機複合材と同材質の粒子として、平均粒径１０μｍの粒子を３０質量％用いて、粒子の平均粒子径の８０％になるように塗布した。これ以外は、実施例１と同様にしてコーティング材を作製し、実施例１と同様にして、アルミニウム板上に保護部材２を形成した。
【０１３５】
（実施例１１）
基材１として、図２に示す鉄道車両１１の外壁を用いた。これ以外は、実施例１と同様にして保護部材２を形成した。鉄道車両１１の外壁は、アルミニウム製の無塗装の板材に、ヘアライン加工を施したものを使用した。
【０１３６】
このような鉄道車両１１の外壁において、図２のハッチングにて示す側面部１７における下方の領域Ａ１、Ａ２に、実施例１と同様にして、保護部材２を形成した。この鉄道車両１１を、通常の走行車両として社内の実験設備で３ヶ月間使用した。
【０１３７】
３ヶ月間使用した後の鉄道車両１１について、領域Ａ１、Ａ２に形成された保護部材２のテカリ、引っ掻き硬度、および防汚性を評価した。引っ掻き硬度については、実施例１と同様にして評価した。
【０１３８】
防汚性については、走行前の時点と３ヶ月間使用後の時点の色彩を、それぞれ実施例１と同様にして測定し、上記（式１）により色差（ΔＥ）を算出して、走行前の色差（ΔＥ）と３ヶ月間の走行後の色差（ΔＥ）との差を算出した。
【０１３９】
（実施例１２）
実施例１１において、実施例１の方法を用いて行った工程を、実施例２の方法を用いて行った。これ以外は、実施例１１と同様にして保護部材２を形成し、実施例１１と同様にしてテカリ、引っ掻き硬度、および防汚性の評価を行った。
【０１４０】
すなわち、基材１としては、実施例１１と同様、アルミニウム製の無塗装の板材にヘアライン加工を施した鉄道車両１１の外壁を使用した。
【０１４１】
（実施例１３）
基材として、自動車の外板を用いた。これ以外は、実施例１と同様にして、保護部材２を形成した。自動車は、外板の表面が塗装材料により塗装されたものを使用した。すなわち、自動車の外板の表面における塗装面の一部に、実施例１と同様にして、保護部材２を形成した。
【０１４２】
この自動車を通常の走行車両として３ヶ月間使用した。３ヶ月間使用した後の自動車の保護部材２について、テカリ、引っ掻き硬度、および防汚性を評価した。引っ掻き硬度および防汚性の評価は、実施例１１と同様にして行った。
【０１４３】
（実施例１４）
実施例１１にて引っ掻き硬度および防汚性を評価した鉄道車両１１を、さらに半年間走行させた後、十分な洗浄を行い、実施例１１で形成した保護部材２上に、実施例１で用いたのと同様のコーティング材を用いて保護部材２を形成し、テカリ、引っ掻き硬度、および防汚性の評価を行った。
【０１４４】
引っ掻き硬度については、実施例１と同様にして評価した。防汚性については、半年間の走行前の時点と、半年間走行後、保護部材２を形成した時点の色彩を、それぞれ実施例１と同様にして測定し、上記（式１）によりそれぞれ算出した色差（ΔＥ）の値の差分により評価した。
【０１４５】
〈比較例１〉
基材１として、実施例１で用いたのと同様のアルミニウム板を使用し、このアルミニウム板に、保護部材２を形成しない状態で、防汚性の評価を行った。防汚性の評価は、実施例１と同様にして行った。評価結果を図６に示す。
【０１４６】
〈比較例２〉
基材１として、実施例１で用いたのと同様のアルミニウム板を用い、このアルミニウム板の表面に、ガラスコーティング材として、パーヒドロポリシラザン（クラリアント・ジャパン社製）を用いて、保護部材を形成した。得られた保護部材について、実施例１と同様にして、テカリ、引っ掻き硬度、防汚性、および密着性の評価を行った。評価結果を図６に示す。
【０１４７】
〈比較例３〉
有機無機複合材の前駆体に有機無機複合材と同材質の粒子を添加しなかったこと以外は、実施例１と同様にして、コーティング材を作製した。このコーティング材を用いて、実施例１と同様にして、保護部材を形成した。得られた保護部材について、実施例１と同様にして、引っ掻き硬度、防汚性、密着性の評価を行った。評価結果を図６に示す。
【０１４８】
〈実施例と比較例の対比〉
実施例１〜１４によれば、有機無機複合材に、有機無機複合材と同材質の粒子が含有されていることによって基材の風合いを変化させることなく、防汚性に優れ、硬度が高く、密着性に優れた保護部材２を得ることができた。
【０１４９】
また、実施例１１〜１４において、３ヶ月間使用後の鉄道車両１１または自動車の外板の保護部材２の外観を目視で確認したところ、劣化による破損は確認されなかった。
【０１５０】
一方、比較例１では、アルミニウム板上に保護部材２を形成していないため、防汚性の評価において、アルミニウム板に付着させた鉄粉が酸化して酸化鉄となり、着色汚れが発生した。このため、鉄粉の付着前と比較して、付着後の色度差（ΔＥ）の値が大きくなった。
【０１５１】
また、比較例２では、アルミニウム板上に形成された保護部材に、有機成分が含まれていないため、テカリが発生し、アルミニウム板に対する密着性を十分に得られなかった。
【０１５２】
また、比較例３では、防汚性、密着性は良好であったものの、保護部材に、有機金属錯体が添加されていないため、テカリが発生した。
【０１５３】
保護部材２の適用対象は、移動体に限られない。例えば、ビルや橋梁などのインフラ構造物、屋内において使用される機械設備、建築物、産業機器等の電気製品、あるいはサニタリー製品なども適用対象とした場合にも、優れた防汚性を得ることができる。
【０１５４】
また、前記実施の形態における移動体とは、鉄道車両や自動車を代表とする移動体のみならず、移動体の一種として、建設機械やエレベータにも適用可能である。
【０１５５】
前記実施の形態においては、上記したように車輪などを動作させ自走する機能またはワイヤやモータなどを用いることで駆動する機能を有することで装置自体が移動するものを移動体という。
【０１５６】
さらに、前記実施の形態における保護部材２は、屋外で使用される太陽光発電装置、太陽光発電モジュールや風力発電機、または風力発電モジュールなどの発電機器の分野にも適用することが可能である。これらの機器は屋外での長期運用が望まれ、特に、風力発電機は、ブレードの回転動作により耐久性のある保護部材が望まれるからである。
【０１５７】
また、保護部材２は、屋外での使用に限定されることはなく、金属粉などが発生する工場などの設備において、インバータ、ホイスト、モータなどのアクチュエータ、圧縮機などを代表とする産業機器の分野にも適用可能である。
【０１５８】
なお、上記の実施の形態では、保護部材と称したが、これは、例えば、保護フィルム、保護膜、被覆膜、膜材、あるいは保護層と言ってもよい。
【０１５９】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【０１６０】
なお、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
【０１６１】
また、ある実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【０１６２】
１  基材
２  保護部材
２ａ  膜材
２ｂ   粒子
１１  鉄道車両
１２  車輪
１３  ドア部
１４  窓部
１５  上面部
１６  パンタグラフ
１７  側面部
１８  底面部
【図１】
2018024725.tif 000004
【図２】
2018024725.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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