(57)【要約】【課題】溶接の際に発生するスパッタの溶接器具、溶接周辺部、あるいは保護具へのスパッタ付着は溶接作業において重要な問題である。その中でも、溶接保護面の覗き窓に装着されている遮光プレートや遮光レンズへのスパッタ付着を防止する。【解決手段】溶接保護面、或いは溶接眼鏡の遮光プレート、或いはレンズの外側に透明なプレートを設け、且つ該透明なプレートの表面にフルオロアルキル基を分子内に有する珪素化合物からなる１０〜２０００ｎｍの透明な膜を設けることで、スパッタ付着機能を付与する。更に表面に凹凸構造を設ける事で、スパッタ付着防止機能を向上させる。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接用保護面または溶接眼鏡の溶接作業時に眼を保護する溶接保護具であって、前記溶接用保護面では遮光プレートの外側に、前記溶接眼鏡では遮光レンズの外側に透明なプレートを有し、該透明なプレートの表面にスパッタ付着防止手段を有する溶接保護具。
【請求項２】
前記スパッタ付着防止手段がフルオロアルキル基を分子内に有する珪素化合物からなる膜であることを特徴とする請求項１に記載の溶接保護具。
【請求項３】
前記珪素化合物がポリシラザンであることを特徴とする請求項２に記載の溶接保護具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶接作業時に発生するスパッタから眼を保護する溶接保護具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
溶接作業時に発生するスパッタやスラグや有害光から眼を保護する目的で保護眼鏡、または透明な覗き窓を有する保護面が用いられている。また、紫外線や赤外線などの有害光から眼を保護する目的で保護眼鏡には遮光レンズが、保護面には遮光プレートが用いられている。
【０００３】
溶接の際発生するスパッタの飛散による溶接器具、溶接周辺部、または保護具へのスパッタ付着は、溶接作業において重要な問題であり多くの検討がなされている。
【０００４】
溶接周辺部へのスパッタ付着防止については、溶接周辺部にアルカリ金属塩を含む溶接スパッタ付着防止剤を希釈塗布する方法が示されている（たとえば特許文献１参照。）。
【０００５】
溶接用トーチノズルおよび溶接用コンタクトチップへのスパッタ付着防止については、溶接用トーチノズルおよび溶接用コンタクトチップ表面に低摩擦性を有する粒子を分散した耐熱性樹脂を被覆する方法が示されている（たとえば特許文献２参照。）。
溶接保護具、特に溶接保護面の覗き窓部分へのスパッタ付着防止については、遮光レンズの角度を変えスパッタがはじかれやすくする構造とする方法が示されている（たとえば特許文献３参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−１７６６８０号公報（図１）
【特許文献２】
特開２００１−１９１１７８号公報（図２）
【特許文献３】
特開平９−０７０４１１号公報（図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
有害光から眼を保護するための遮光プレートや遮光レンズは一般に高価であることから、遮光レンズや遮光プレートへのスパッタ付着を防止する目的で外側に保護プレートを設ける場合がある。
【０００８】
保護プレートの材料としてはポリカーボネートなどのプラスチックやガラスが用いられている。
【０００９】
保護プレート表面に付着したスパッタを削り取り何回か繰り返し使用する場合があるが、一度スパッタが付着した箇所はスパッタ残査によりスパッタが付着しやすくなってしまうという問題がある。
【００１０】
また、ポリカーボネート等のプラスチック製の保護プレートは付着スパッタを削り取る際、表面に傷が付いてしまうという問題がある。
【００１１】
本発明は、遮光プレートや遮光レンズの外側に装着する保護プレート表面へのスパッタ付着を防止する事を目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明は以下に示す構成を採用する。
すなわち、本発明の溶接保護具は、溶接保護面または溶接眼鏡などの溶接作業時に眼を保護する溶接保護具であって、溶接保護面では遮光プレートの外側に、溶接眼鏡では遮光レンズの外側に透明なプレートを有し、透明なプレートの表面にスパッタ付着防止手段を有することを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の透明なプレートの表面に塗布する珪素化合物が分子内にフルオロアルキル基を有するポリシラザンであることが好ましい。
【００１４】
また、本発明の透明なプレートは、フルオロアルキル基を分子内に有する珪素化合物が塗布されており、更に表面に凹凸を有することが好ましい。
【００１５】
本発明の凹凸表面を有する透明なプレートは、表面に金属酸化物微粒子と分子内にフルオロアルキル基を有するポリシラザンからなる膜を有するとなおよい。
【００１６】
本発明の透明なプレート表面に塗布される分子内にフルオロアルキル基を有するポリシラザンからなる膜の膜厚は１０〜２０００ｎｍ、更に５０〜５００ｎｍであることが好ましい。
【００１７】
ポリシラザンは基板に塗布後、大気または水蒸気雰囲気下で加熱することによりシリカ膜を得ることができる。
【００１８】
分子内にフルオロアルキル基を有するポリシラザンとしては東燃（株）製ポリシラザンＦＤ８２０があげられる。このポリシラザンは溶液中に添加されている有機触媒の存在により１２０℃以下の低温で高速にシリカ膜を形成することが可能である。
【００１９】
分子内にフルオロアルキル基を有する珪素化合物としてはポリシラザン以外にゾルーゲル法に用いるフルオロアルキル基を有するアルコキシシラン等が知られている。本発明においてもこれらの化合物を用いることが出来るが、ゾルーゲル法による成膜では焼成に高温を必要とする事や、焼成の際アルコールや水が脱離することからポリシラザンに比べて体積収縮が大きい。これらのことからポリシラザンを用いることが好ましい。
【００２０】
本発明の透明なプレートの表面に塗布される分子内にフルオロアルキル基を有するポリシラザンからなる膜の塗布方法は、スピンコート法、ロールコート法、スプレーコート法、ディップ法等、通常の塗布方法を用いることができる。
【００２１】
本発明の凹凸表面を有する透明なプレートに用いられる金属酸化物微粒子としては、シリカ、アルミナ、ジルコニア等の微粒子を用いることができる。
【００２２】
金属酸化物微粒子の粒径は５〜１００ｎｍ、好ましくは１０〜５０ｎｍであることが望ましい。
【００２３】
また、ポリシラザン溶液と金属酸化物微粒子を混合した溶液を塗布し、透明プレートに凹凸表面を形成する場合のポリシラザンに対する金属酸化物微粒子の濃度は粒径にもよるがポリシラザンの固形分１重量部に対し０．２〜５重量部、好ましくは０．５〜２．５重量部であることが望ましい。
【００２４】
（作用）
以上の構成の透明なプレートは、高耐熱性で機械的特性の高いスパッタ付着防止プレートであり、これを用いることにより保護眼鏡の遮光レンズ或いは保護面の遮光プレートをスパッタ付着から守ると共に、従来の保護プレートと比較してスパッタの付着が無く長期間安定に作業を行うことができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の例を図１，図２、図３に示す。
【００２６】
図１は溶接用保護面の形状図である。本発明の透明なプレート並びに遮光プレートは溶接保護面の覗き窓１に装着する。
【００２７】
図２は溶接保護面の覗き窓部１を拡大し、横から眺めた図である。透明なプレート３、並びに遮光プレート４は、覗き窓内部の板バネ２により固定される。
【００２８】
図３は覗き窓部１に透明なプレート３と遮光プレート４を装着した図である。
【００２９】
実施例１
５０ｍｍ×１０５ｍｍ×３ｍｍのガラスを６０℃に加熱したアルカリ性洗浄液（多摩化学工業（株）ＴＭＳＣ）５％溶液に浸漬し、１０分間超音波洗浄する事で表面を清浄した。
【００３０】
次に東燃（株）製ポリシラザンＦＤ８２０（固形分２０％−ジブチルエーテル溶液）を、スピンコーターを用いて２０００ｒｐｍ−２０秒間条件にて洗浄済みガラス基板上に塗布した。
【００３１】
塗布後、基板を６０℃−１０分間、引き続き９０℃−８０％ＲＨ−３０分間の硬化処理を行い、透明なプレートを作製した。
【００３２】
硬化後の膜厚は３５０ｎｍであった。
【００３３】
このようにして作製した透明なプレートを図３に示したように遮光プレートと共に溶接保護面の覗き窓に装着し溶接実験を行った。
【００３４】
実施例２
５０ｍｍ×１０５ｍｍ×３ｍｍのガラスを６０℃に加熱したアルカリ性洗浄液（多摩化学工業（株）ＴＭＳＣ）５％溶液に浸漬し、１０分間超音波洗浄する事で表面を清浄した。  洗浄後、ガラス表面の片面をマスキングテープで覆った。
【００３５】
次に東燃（株）製ポリシラザンＦＤ８２０（固形分２０％−ジブチルエーテル溶液）１０重量部にジブチルエーテル３０重量部と６重量部のシリカ微粒子（日本アエロジル（株）ＯＸ５０（平均粒径４０ｎｍ））を添加し、十分均一になるように撹拌し塗布液を調製した。
【００３６】
次にディップコーターを用いて引き上げ速度２５０ｍｍ／ｍｉｎ条件にて塗布液を洗浄済みガラス基板上に塗布した。
【００３７】
塗布後、基板を６０℃−１０分間、引き続き９０℃−８０％ＲＨ−３０分間硬化処理を行い、透明なプレートを作製した。
【００３８】
硬化後の塗布面の平均膜厚は２３０ｎｍ、表面粗さ（Ｒａ）は６０ｎｍであった。
【００３９】
このようにして作製した透明なプレートを図３に示したように遮光プレートと共に溶接保護面の覗き窓に装着し溶接実験を行った。
【００４０】
比較例１
透明なプレートとして洗浄済みのガラスを何も処理しない状態で用い、図３に示したように遮光プレートと共に溶接保護面の覗き窓に装着し溶接実験を行った。
【００４１】
比較例２
洗浄済みのガラス表面にフッ素系ポリマー（旭硝子（株）製サイトップ）を塗布した他は実施例１と同様の方法でスパッタ付着防止膜を塗布し、透明なプレートとした。
【００４２】
このようにして作製した透明なプレートを図３に示したように遮光プレートと共に溶接保護面の覗き窓に装着し溶接実験を行った。
【００４３】
溶接条件
溶接保護面の遮光プレートの上にそれぞれ作製した透明なプレートを挟みこの溶接保護面を使いながらソリッドワイヤとして日鐵住金溶接工業（株）製ＹＭ−２６（ワイヤ径１．２ｍｍ）を用い、炭酸アーク溶接（溶接電流値３００Ａ、溶接電圧値３０Ｖ、溶接速度２０ｍｍ／秒）を３０分１セットとして行った。
【００４４】
表面観察
１．３０分溶接後、それぞれの透明なプレートの表面状態を観察する。
２．更に３０分間溶接を行い、表面状態を確認後、スパッタが付着している場合は掻き取り作業を行い、掻き取り後の表面観察を行う。
３．更に３０分溶接作業を行い、表面状態を確認後スパッタが付着している場合には掻き取り作業を行い、掻き取り後の表面観察を行う。
【００４５】
表面観察結果を以下のように分類した。
2004290409.tif 000002
結果を表１にまとめた。
【００４６】
【表１】
2004290409.tif 000003
【００４７】
表１の結果より、ガラス表面にフルオロアルキル基を分子内に含むポリシラザンからなる膜を塗布することにより溶接作業におけるスパッタの付着が大幅に減少することが判る。
【００４８】
比較例２は、初期のスパッタ付着防止効果はあるものの、経時的にその効果は低くなる。高熱のスパッタにより有機膜がダメージを受けると共に、掻き取り作業に伴う物理的剥離が原因と考えられる。それに対し、硬化反応後はシリカ化合物となるポリシラザンは高耐熱性で機械的特性も高いことから、これらの作用による劣化が生じない。
【００４９】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明のスパッタ防止機能を有する透明なプレートを溶接用防護面の遮光フィルター、或いは溶接用保護眼鏡の遮光レンズの外側に装着することで、長時間スパッタの付着が無く安定な視界を得ることが可能となる。
【００５０】
また本発明の透明なプレートは、その高い耐熱性から蒸着機の覗き窓に用いることもできる。また、スパッタ付着防止機能と共に撥水、撥油性も有することからこれらの付着防止膜としても用いることができる。
【００５１】
更に本発明の実施の形態としてガラス上への塗布例を示したが、硬化反応条件は室温から１００℃間の種々の条件を選ぶことが可能であるため、ポリカーボネート等のプラスチック表面に塗布することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の溶接保護具を示す溶接用保護面の外観図である。
【図２】本発明の溶接保護具を示す溶接用保護面の断面図である。
【図３】本発明の溶接保護具を示す溶接用保護面の断面図である。
【符号の説明】
１  覗き窓部
２  板バネ
３  透明なプレート
４  遮光プレート
【図１】
2004290409.tif 000004
【図２】
2004290409.tif 000005
【図３】
2004290409.tif 000006