(57)【要約】【課題】耐変色性と耐汚染性に優れるカラーチタン及びその製造方法を提供する。【解決手段】カラーチタンの表面にシリカコーティング層を処理することにより耐変色性と耐汚染性を改善する。シリカコーティング層はチタンの酸化発色処理を行った後に、ポリシラザンを塗装し、その後、該ポリシラザンの硬化処理を行い形成する。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化皮膜による干渉色を有するチタンであって、その表面にシリカによるコーティング層を有する耐変色性と耐汚染性に優れるカラーチタン。
【請求項２】
シリカコーティング層の厚みが０．１〜５μｍであることを特徴とする請求項１に記載の耐変色性と耐汚染性に優れるカラーチタン。
【請求項３】
チタンの酸化発色処理を行った後に、ポリシラザンを塗装し、その後、該ポリシラザンに硬化処理を施してシリカコーティング層を形成することを特徴とする耐変色性と耐汚染性に優れるカラーチタンの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、器物、屋外建材、家電に使用されるカラーチタンに関するものであり、特に、耐変色性と耐汚染性に優れるカラーチタン及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
表面に形成された酸化皮膜の干渉色を利用したカラーチタンは、アルミニウムやステンレス鋼板では得にくい外観であること、軽いこと、強度が高いこと、耐食性に優れること、等の理由で器物、家電、建材分野等で幅広く利用されつつある。
【０００３】
酸化皮膜の干渉色を利用したカラーチタンを長期間屋外で使用すると、表面の酸化皮膜の状態（厚さ）が変化して、変色が起きる問題点がある。また、屋内で使用した場合にも人間が手で直接触れると手の脂による指紋が表面に残り、意匠性を損なう問題点と、汗に含まれる塩分でカラーチタンの表面が腐食して、汗（脂）をふき取った後でも指紋の形に干渉色が損なわれる問題点、いわゆる耐指紋性の問題点とがある。
【０００４】
これらの対策として、カラーチタンの表面に有機系の透明なクリヤー塗装（ふっ素樹脂系、ポリエステル樹脂系、シリコン変性ポリエステル樹脂系等）を施すという方法が適用されている。クリヤー塗装を施すことにより人間の手の脂が付きにくくなり、また、指紋がついてもその部分で腐食が発生しないため、カラーチタン耐指紋性は改善されるが、有機系の樹脂を直接カラーチタンの上に塗装すると、屋外環境では太陽光により励起されるチタンの強い酸化作用で、樹脂が酸化劣化して変色や剥離を起こす問題点があった。
【０００５】
さらに、屋外でカラーチタンを使用する際に必要とされる性能として耐汚染性がある。これは表面に雨筋がつくことを防ぐ性能である。このような耐汚染性を改善する方法として、特許文献１ではメチルシリケートやエチルシリケート等のオルガノシリケートの縮合物を添加した有機系塗料を塗装後、酸処理を施して水に対する接触角を７０°以下にする方法が示されている。すなわち、このような親水性の表面では、油性の汚れは塗膜表面とは強固に結合しておらず、降雨時の雨水が親水性の塗膜表面に均一に広がって流れることにより油性の汚れを洗い流して、耐汚染性を改善するものである。
【０００６】
確かに、この処理により耐汚染性は改善されるものの、有機系の樹脂をベースとした塗装であるため長期間の使用では、上記のチタンによる酸化作用で塗膜が劣化してしまい、耐汚染性が低下していくだけではなく、変色や剥離が起こる可能性がある。
【０００７】
以上述べたように、現在、カラーチタンの変色を防ぎ、さらに耐汚染性も同時に付与する技術は無い。
【０００８】
【特許文献１】
国際公開ＷＯ９４／６８７０号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記課題を解決するものであり、耐変色性と耐汚染性に優れたカラーチタンを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らが表面の酸化皮膜の干渉色を利用したカラーチタンの変色と汚染を鋭意検討した結果、表面にチタンの強い酸化作用でも結合が切断されない無機系のクリヤー塗装を設け、さらにその無機系クリヤー塗装を親水性にすることにより、耐変色性と耐汚染性を同時に満足することを見出し、本発明に至った。
【００１１】
本発明の要旨は以下のとおりである。
（１）  酸化皮膜による干渉色を有するチタンであって、その表面にシリカによるコーティング層を有する耐変色性と耐汚染性に優れるカラーチタン。
（２）  シリカコーティング層の厚みが０．１〜５μｍであることを特徴とする（１）に記載の耐変色性と耐汚染性に優れるカラーチタン。
（３）  チタンの酸化発色処理を行った後に、ポリシラザンを塗装し、その後、該ポリシラザンに硬化処理を施してシリカコーティング層を形成することを特徴とする耐変色性と耐汚染性に優れるカラーチタンの製造方法。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。
【００１３】
本発明では、耐変色性と耐汚染性を改善するために、カラーチタンの表面にシリカコーティングを施す。
【００１４】
シリカコーティングを施す理由は４点ある。第１点は、チタンの酸化作用でもシロキサン結合が安定に存在するので、シリカコーティング層が長期間安定に保持され、カラーチタンの酸化皮膜の厚みが変化せず、長期間にわたって初期の色合いが保持できるからである。第２点は、シリカの表面に存在するシラノール基が優れた親水性を示し、工場や自動車の排出ガスに起因する油性（疎水性）の汚れとの親和性が低く、その結果、雨等による水が親水性のシリカコーティングと油性の汚れの間に入り込むことにより、油性の汚れを洗い流す効果が発現するからである。第３点は、人間が直接手で触っても手の脂が付きにくく、さらに汗に含まれる塩分によるカラーチタンの腐食を防ぐ、いわゆる耐指紋性に優れるからである。第４点は、シリカコーティングの透明度が高いため、カラーチタンの発色が美しく見えるからである。
【００１５】
カラーチタンの表面にシリカコーティングを処理する塗料としてはポリシラザンを使用する。ポリシラザンは一般式（１）で表される基本構造を有する。ポリシラザンの種類は特に規定するものではないが、（１）式の置換基Ｒが水素であるペルヒドロシラザンが処理後に表面にシラノール基を効率的に生成するので好適である。
【００１６】
【化１】
2004148520.tif 000002
【００１７】
（ここで、Ｒは水素、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基、アルキルアミノ基、アルキルシリル基、アルコキシ基またはこれらの基以外でＳｉに直結する元素がＣである基を示す）
ポリシラザンは加熱により硬化することもできるが、大気中の水分によっても硬化反応を進行させることができる。カラーチタンの場合は、加熱により酸化皮膜が成長して変色を起こす可能性があるので、常温での硬化又は低温での加熱による硬化が望ましい。チタン表面の酸化皮膜の厚さと色の関係はおおよその以下のようになっている。１０ｎｍ以下：金属光沢、２０〜２５ｎｍ：黄金色、２５〜７０ｎｍ：青色、７０〜１５０ｎｍ：青紫色、１７０ｎｍ以上：白色。
【００１８】
シリカコーティング層の膜厚は０．１〜５μｍが好適である。膜厚が０．１μｍ未満の条件では表面を完全に覆い尽くすことができず、欠陥部が残ることがあり、この欠陥部でカラーチタンの酸化皮膜の膜厚が変化して変色が起きたり、油性の汚れが集中して堆積するため汚れが目立ったりすることがある。また、シリカコーティング層による干渉色も発生してしまうため好ましくないことがある。逆に、膜厚が５μｍ超の条件では、耐変色性と耐汚染性の効果が飽和して不経済であり、長期間の屋外使用で下地の塗装金属板の熱膨張率とシリカコーティング層の熱膨張率の差によってシリカコーティング層にひび割れが発生する可能性がある。ひび割れには汚染物質が堆積しやすく、また、その部分で酸化皮膜の厚さが変化して変色する可能性がある。より好ましいポリシラザンの膜厚は０．３〜２μｍである。
【００１９】
チタンの酸化発色方法としては、化学酸化法、雰囲気加熱法、陽極酸化法等が知られているが、特に限定するものではない。
【００２０】
本発明のカラーチタンへのポリシラザンの塗装は、はけ、ロールコータ、カーテンフローコータ、ローラーカーテンコータ、スプレー、ブレードコータ、ダイコータ等を用いて、チタンの少なくとも片面に塗装する。ポリシラザンを塗布した後は、自然乾燥または焼き付けによって硬化・乾燥させる。
【００２１】
ポリシラザンを焼き付けるには熱風炉、誘導加熱炉、近赤外線炉、遠赤外線炉、エネルギー線硬化炉を用いて加熱すればよい。ポリシラザンの加熱温度はなるべく低温が望ましい。上述したように、高温で焼き付けるとカターチタンの酸化皮膜が成長して変色が起きてしまうからである。
【００２２】
焼き付け温度は、変色が起こらない上限温度に近いレベルとすることが望ましく、具体的には３００℃以下が好ましい。また、酸化皮膜の成長は焼き付け時間にも依存するので、なるべく短時間の焼き付けが望ましい。例えば、高温の３００℃で焼き付けた場合には６０分以内であり、より低温であれば、焼き付け時間を延ばすことも可能である。
【００２３】
【実施例】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに何ら限定されるものではない。
【００２４】
カラーチタンとしては、陽極酸化法により黄金に着色したもの、化学酸化法により黒に着色したもの、雰囲気加熱法で青に着色したもの、以上３種類を使用した。
【００２５】
これら発色チタンの上に直接、ポリシラザン（商品名ＮＰ１４０、クラリアントジャパン（株）製）を、バーコーターを用いて塗装し、１５０℃で３０分間加熱して硬化させ、シリカコーティング層を作製した。シリカコーティング層の膜厚は、様々な膜厚のものを調整した。さらに比較として、カラーチタンの上にポリエステル系クリヤー塗料（ＦＬＣ１００クリヤー、日本ペイント（株）製）を乾燥後の膜厚が１０μｍになるようにバーコーターを用いて塗装し、２３０℃に５０秒で到達する条件で加熱・硬化したものも作製した。
【００２６】
このようにして作製したカラーチタンの耐変色性と耐汚染性を暴露試験で評価した。暴露試験は、千葉県富津市の屋外で２年間行った。耐変色性の評価は、暴露試験前後の色値から色差（ΔＥ）を算出し、表１の基準で評価した。評点３以上を合格とした。耐汚染性の評価は、表面の雨筋の多少を試験片から１ｍ離れた場所から目視で観察して表２の基準で評価した。評点３以上を合格とした。
【００２７】
【表１】
2004148520.tif 000003
【００２８】
【表２】
2004148520.tif 000004
【００２９】
次に、上記カラーチタンを陽極酸化法により黄金に着色した結果を表３に、また、化学酸化法により黒に着色した結果を表４に示した。更に、表５に雰囲気加熱法で青に着色したカラーチタンの結果を示した。
【００３０】
【表３】
2004148520.tif 000005
【００３１】
【表４】
2004148520.tif 000006
【００３２】
【表５】
2004148520.tif 000007
【００３３】
表３〜５の結果から明らかなように、本発明のポリシラザンを塗装してシリカコーティング層を形成した実施例のカラーチタンの耐変色性試験と耐汚染性は良好な試験結果を示し、比較例として用いたシリカコーティングを施さないものよりも優れている。
【００３４】
また、表６にポリシラザンの代りにポリエステルを塗製したカラーチタンの結果を示した。
【００３５】
【表６】
2004148520.tif 000008
【００３６】
表６に示したシリカコーティングの代わりにポリエステル系クリヤー塗装を施したものは、塗膜の劣化が起きており、部分的にカラーチタンの表面からの剥離も生じていた。
【００３７】
【発明の効果】
本発明の表面にシリカコーティング層を有する耐変色性と耐汚染性に優れるカラーチタンは長期間にわたり、カラーチタンの美しい外観を保持することが可能であるので、器物、家電、建材用途として好適なものである。