(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム基材の表面に陽極酸化皮膜を有し、該陽極酸化皮膜が、アクリル樹脂、ポリエステル、エポキシ、ポリオレフィン、ポリスルフォンのうちのいずれかの透明樹脂およびシランカップリング剤を含有する透明塗膜で被覆されていることを特徴とするアルミニウム塗装材。
【請求項２】
前記アルミニウム塗装材は車両のルーフパネルの外面に取り付けられるルーフレール材である請求項１に記載のアルミニウム塗装材。
【請求項３】
アルミニウム基材の表面に陽極酸化処理を施して陽極酸化皮膜を形成する陽極酸化処理工程と、
前記陽極酸化皮膜の表面に、アクリル樹脂、ポリエステル、エポキシ、ポリオレフィン、ポリスルフォンのうちのいずれかの透明樹脂およびシランカップリング剤を含有する塗料組成物を塗布して透明塗膜を形成する塗装工程と
を行うことを特徴とするアルミニウム塗装材の製造方法。
【請求項４】
前記陽極酸化処理工程に続いて陽極酸化皮膜の封孔処理を行い、その後に塗装工程を行う請求項３項に記載のアルミニウム塗装材の製造方法。
【請求項５】
前記封孔処理は水和封孔処理である請求項４に記載のアルミニウム塗装材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、陽極酸化皮膜を形成したアルミニウム基材に透明塗料で塗装されたアルミニウム塗装材およびその関連技術に関する。
【０００２】
なお、本明細書において、「アルミニウム」の語は、ＡｌおよびＡｌ合金を含む意味で用いる。
【背景技術】
【０００３】
アルミニウムは軽量で加工性および耐食性に優れていることから、車両、建材、家庭用品等の広範囲で用いられている。また、アルミニウムは美しい金属光沢を有していることから、アルミニウム素地を外観に現して使用されることがある。このような金属光沢を生かしたアルミニウム材として、陽極酸化皮膜を形成して耐食性を高め、さらにクリア樹脂で塗装したアルミニウム塗装材が知られている（特許文献１、２参照）。
【０００４】
上記文献においては、陽極酸化皮膜と樹脂塗膜との密着性を高めるために、陽極酸化皮膜の微細孔を処理した上で透明塗料で塗装することが提案されている。特許文献１には、陽極酸化皮膜の微細孔処理方法として、ｐＨ５．５〜８の処理浴で中和処理して微細孔内に残留した酸を除去し、湯洗後に強制乾燥する処理が記載されている。特許文献２には、７０℃〜８０℃の高圧蒸気または熱湯で湯洗処理して微細孔の孔径を１０ｎｍ〜３０ｎｍに半封する封孔処理が記載されている。
【０００５】
また、特許文献３においては、陽極酸化処理による下地処理を行うことなく、アルミニウム材の表面を酸またはアルカリで洗浄して接触角が３０°以下になるように処理した上でシリコン元素を含む塗料で塗装すると高い密着性が得られることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−３２９５号公報（請求項１、段落番号００１１〜００１３）
【特許文献２】特開２００６−１１１８９４号公報（段落番号００１５、００１６）
【特許文献３】特開２００４−２８３８２４号公報（請求項１、段落番号００１１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１、２に記載された方法で陽極酸化皮膜を処理しても塗膜の密着性は十分ではない。
【０００８】
しかも、特許文献１の中和処理および特許文献２の半封処理を実施するための設備が必要であるから既存の設備の変更や追加が必要である。特に特許文献２の半封処理では規定範囲内の孔径に半封するための条件設定が必要であり、処理後にも半封した微細孔の孔径管理が必要である。また、陽極酸化皮膜の微細孔は通常の環境下で自然封孔するので、ねらいどおりの孔径で塗装するには陽極酸化処理工程と塗装工程を分離することができない。そのため、工場内の工程設計やレイアウト設計に大きな制約を受ける。
【０００９】
特許文献３のシリコン元素含有塗料による塗装は陽極酸化皮膜の無いアルミニウム材の塗装であるため、屋外で使用される自動車のルーフレール等のように耐食性が求められる用途には適さない。また、酸処理やアルカリ処理によって表面の接触角を３０°以下に調整しても自然環境下で放置すると接触角が上昇するので、高い密着性を得るには接触角調整後直ぐに塗装しなければならない。そのため、工場内の工程設計やレイアウト設計に大きな制約を受ける。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記の背景技術に鑑み、陽極酸化皮膜を形成したアルミニウム基材に対して密着性の高い透明塗膜を簡単な工程で形成する方法を提供する。
【００１１】
即ち、本発明は下記の［１］〜［５］に記載の構成を有する。
【００１２】
［１］アルミニウム基材の表面に陽極酸化皮膜を有し、該陽極酸化皮膜が透明樹脂およびシランカップリング剤を含有する透明塗膜で被覆されていることを特徴とするアルミニウム塗装材。
【００１３】
［２］前記アルミニウム塗装材は車両のルーフパネルの外面に取り付けられるルーフレール材である前項１に記載のアルミニウム塗装材。
【００１４】
［３］アルミニウム基材の表面に陽極酸化処理を施して陽極酸化皮膜を形成する陽極酸化処理工程と、
前記陽極酸化皮膜の表面に透明樹脂およびシランカップリング剤を含有する塗料組成物を塗布して透明塗膜を形成する塗装工程と
を行うことを特徴とするアルミニウム塗装材の製造方法。
【００１５】
［４］前記陽極酸化処理工程に続いて陽極酸化皮膜の封孔処理を行い、その後に塗装工程を行う前項３項に記載のアルミニウム塗装材の製造方法。
【００１６】
［５］前記封孔処理は水和封孔処理である前項４に記載のアルミニウム塗装材の製造方法。
【発明の効果】
【００１７】
［１］に記載のアルミニウム塗装材は、透明塗膜に含まれるシランカップリング剤が透明樹脂とアルミニウム基材の陽極酸化皮膜の両方と結合しているので、アルミニウム基材に対する透明塗膜の密着性が高い。
【００１８】
［２］に記載のアルミニウム塗装材は、ルーフレール材において上記の効果が得られる。
【００１９】
［３］に記載のアルミニウム塗装材の製造方法によれば、塗料組成物に含まれるシランカップリング剤が透明樹脂とアルミニウム基材の陽極酸化皮膜の両方と結合するので。密着性の高い透明塗膜を形成することができる。高い密着性は塗料組成物の組成によるものであるから、既存の設備の変更や追加を必要としない。
【００２０】
［４］に記載のアルミニウム塗装材の製造方法によれば、封孔処理がなされた陽極酸化皮膜に塗料組成物を塗布するので、陽極酸化皮膜の耐食性が向上する。また、封孔によって防汚性が向上するので、搬送時や保管時の汚損を防ぐことができる。このため、工場内において陽極酸化処理工程および封孔処理工程と塗装工程とを分離したレイアウト設計や工程設計が可能である。また、封孔処理で陽極酸化皮膜の防汚性が向上したことによって外観品質の良い塗装材を安定して製造することができる。
【００２１】
［５］に記載のアルミニウム塗装材の製造方法によれば、水和封孔処理によって陽極酸化皮膜表面にアルミナ水和物を形成して水酸基を豊富に存在させ、これらの水酸基が塗料組成物に含まれるシランカップリング剤の加水分解性基と結合することによって透明塗膜の密着性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】アルミニウム塗装材の断面図である。
【図２】実施例のアルミニウム基材として用いたルーフレール材の断面図である
【図３】曲げ加工したルーフレール材の曲げ量を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１に示すように、本発明のアルミニウム塗装材１は、アルミニウム基材１１の表面に陽極酸化皮膜１２を有し、陽極酸化皮膜１２は透明塗膜１３に覆われている。以下に、前記アルミニウム塗装材１の製造方法について材料とともに詳述する。
［アルミニウム基材］
アルミニウム基材１１の組成は限定されず、純アルミニウムおよび各種アルミニウム合金を用いることができる。また、アルミニウム基材１１の形状も限定されない。アルミニウムは成形性が良好であることから、押出材や押出材に曲げ加工等の塑性加工を施したアルミニウム基材を用いることも好ましい。例えば、車両のルーフパネルに取り付けられるルーフレール材の作製には、強度と成形性の観点から６０００系アルミニウム合金の中空押出材をルーフパネルの曲面に沿うように曲げ加工したアルミニウム基材が好ましく用いられる。
【００２４】
また、押出材は表面平滑性が必ずしも高くないので、陽極酸化処理前に、研磨して光沢度を高めておくことで美しい金属光沢をもつアルミニウム塗装材１を作製できる。研磨方法は限定されず、バフ研磨、化学研磨、電解研磨等周知の方法により行い、２種以上の方法を組み合わせて研磨しても良い。
［陽極酸化処理工程］
上記のアルミニウム基材１１に対して、要すれば洗浄し、その後陽極酸化処理を行う。陽極酸化処理条件は限定されず、アルミニウム塗装材１の用途に応じて適宜設定する。例えば、鉛板、黒鉛板等を陰極とし、電解液として硫酸、シュウ酸、クロム酸、リン酸、あるいは混合酸液等を用いて直流またはパルス波形にて電気分解を行い、電解後は水で洗浄する。前記陽極酸化皮膜１２の厚さにも制限はなく、アルミニウム塗装材１の用途に応じて適宜設定する。例えば、耐食性が求められる自動車用ルーフレールでは厚さ５〜２０μｍの皮膜を形成することが好ましい
［封孔処理］
陽極酸化処理後の皮膜組織は表面に開口する微細孔を有しているので、封孔処理を行って微細孔の開口部を閉じることが好ましい。陽極酸化皮膜１２の微細孔を閉じることにより、陽極酸化皮膜１２の強度が耐食性、耐酸性を向上させることができる。また、封孔により防汚性が向上するので、未塗装材の保管時や搬送時の汚損を防ぐことができる。このため、前記封孔処理は陽極酸化処理工程に続いて行い、未封孔処理材の移動時間および移動距離をできる限り短くすることが好ましい。
【００２５】
封孔処理方法は限定されないが、加圧水蒸気処理、沸騰処理、クロム酸塩処理、ニッケル塩処理等の水和封孔処理が好ましい。金属塩処理の場合は処理後に水洗する。前記封孔処理により陽極酸化皮膜１２表面にベーマイト、バイヤライトといったアルミナ水和物を形成して水酸基が豊富に存在すると、これらの水酸基が塗料組成物に含まれるシランカップリング剤の加水分解性基Ｘと結合して透明塗膜１３の密着性が向上する。
【００２６】
上記の封孔処理は周知の処理であり、微細孔の孔径を規定範囲に半封するといった特殊な条件設定を行う必要はない。
［塗装工程］
陽極酸化皮膜１２を形成したアルミニウム基材１１に塗布する塗料組成物は透明樹脂およびシランカップリング剤を含有している。
【００２７】
透明樹脂は、アクリル樹脂、ポリエステル、エポキシ、ポリウレタン、ポリオレフィン、ポリスルフォン等の樹脂を使用できる。
【００２８】
シランカップリング剤は、樹脂等の有機物に対して反応性の高い有機官能性基Ｒと、金属等の無機物に対して親和性の高い加水分解性基Ｘとを有し、一般式：Ｒ−ＳｉＸ３で表される。前記樹脂にシランカップリング剤を添加することで、有機官能性基Ｒが透明樹脂に結合する一方で加水分解性基Ｘと陽極酸化皮膜１３の水酸基とが結合し、陽極酸化皮膜１２に対して高い密着性を有する透明塗膜１３が形成される。
【００２９】
前記シランカップリング剤は、有機官能性基Ｒとして、アミノ基、ビニル基、エポキシ基、メタクリル基、グリジドキシ基、メルカプト基等と有していることが好ましい。
【００３０】
塗装に供する塗料組成物は、塗装の直前に樹脂とシランカップリング剤とを混合して調製することも、あらかじめ樹脂モノマーとシランカップリング剤を混合して共重合させておき共重合物として調製することもできる。前者の塗料組成物は塗装後に樹脂とシランカップリング剤とが共重合して徐々に塗膜強度が発現する。後者の塗料組成物は既に共重合しているので塗装後は短時間で塗膜強度が得られ、一度の塗装、あるいは前者の塗料組成物よりも少ない塗装回数装で所期する塗膜強度を得ることができる。
【００３１】
前記塗料組成物の塗布方法は限定されず、電着塗装、スプレー塗装等の方法で行う。塗装後、要すれば焼付けて乾燥させる。乾燥後の透明塗膜１３の厚さは１μｍ〜１０μｍの範囲が好ましく、さらに２〜８μｍの範囲が好ましい。
【００３２】
本発明のアルミニウム塗装材の製造方法は、陽極酸化皮膜を有するアルミニウム基材にシランカップリング剤を配合した塗料組成物を塗布することで密着性の高い透明塗膜を形成することができる。高い密着性は塗料組成物の組成によるものであるから、既存の設備の変更や追加を必要としない。また、陽極酸化皮膜を封孔することで陽極酸化皮膜の防汚性が向上するので、搬送時や保管時の汚損を防ぐことができる。このため、工場内において陽極酸化処理工程および封孔処理工程と塗装工程とを分離したレイアウト設計や工程設計が可能である。また、透明塗膜による塗装材では塗装前の下地が透けて見えるので陽極酸化皮膜の外観は塗装材の外観品質を左右する要因であるが、封孔処理で陽極酸化皮膜の防汚性が向上したことによって外観品質の良い塗装材を安定して製造することができる。
【実施例】
【００３３】
Ａ６０６３を用い、図２に示す断面台形の中空のルーフレール材１１を押出成形した。前記ルーフレール材１１は２００℃×３時間のエージング後に長さ２，０００ｍｍに切断し、図３に示すように、曲げ量Ｗ６０ｍｍの曲げ加工を施し、さらに全外周面をバフ研磨し、さらに化学研磨し、これを各例共通のアルミニウム基材１１とした。
【００３４】
前記アルミニウム基材１１に陽極酸化処理を施して膜厚１０μｍの陽極酸化皮膜１２を形成した。この陽極酸化処理の処理条件は、電解浴組成：１８０ｇ／Ｌ硫酸水溶液、浴温：２０℃、電流密度：１．０Ａ／ｄｍ２、電解時間：３０分である。その後アルミニウム基材１１を水洗し、続いて封孔処理を行った。封孔処理条件は、８０℃の温水浸漬である。
【００３５】
陽極酸化皮膜１２を封孔したアルミニウム基材１１に対し、以下の塗装を行った。
（実施例）
塗料組成物は、樹脂とシランカップリング剤とを配合して重合させて調製した。
【００３６】
アルミニウム基材１１に前記塗料組成物を静電スプレー法により塗装し、１５０℃で２０分間焼き付けて図１に参照されるアルミニウム塗装材１を作製した。焼き付け後の透明塗膜１３厚さは表１に示すとおりである。
（比較例）
塗料組成物にシランカップリング剤に配合しなかったこと以外は実施例と同じ方法で透明塗膜１３を形成し、アルミニウム塗装材１を作製した。
【００３７】
作製したアルミニウム塗装材１について、陽極酸化皮膜に対する密着性および塗膜強度を以下の方法で試験し、評価した。評価結果を表１に示す。
（密着性）
アルミニウム塗装材１を５０℃の温水に２４０時間浸漬した後に、透明塗膜１３に１ｍｍ間隔の切り込みを縦横に入れて１００マスの碁盤目を形成し、セロハン粘着テープを貼り付けた後、テープを引き剥がし、剥がれなかったマス目の数で評価した。
（塗膜強度）
ＪＩＳＫ５６００−５−４に準拠する方法で鉛筆硬度試験を行い、これを塗膜強度とした。
【００３８】
【表１】
0006499930.tif 000002
【００３９】
表１より、塗料組成物にシランカップリング剤を配合することにより密着性の高い透明塗膜を形成できることを確認した。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、アルミニウムの金属光沢が外観に表されたアルミニウム塗装材の製造に適用できる。
【符号の説明】
【００４１】
１…アルミニウム塗装材
１１…アルミニウム基材（ルーフレール材）
１２…陽極酸化皮膜
１３…透明塗膜
【図１】
0006499930.tif 000003
【図２】
0006499930.tif 000004
【図３】
0006499930.tif 000005