(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被覆ストリップを提供する方法であって、
金属または合金ストリップを用意するステップと、
１つ以上の被覆層を前記金属または合金ストリップ上に塗布するステップと、
前記塗布された被覆層の１つ以上に電磁放射線を照射するステップと、を含んでなり、
前記塗布された被覆層の１つ以上が、マイクロ波を吸収可能な誘電体粒子を少なくとも１重量％含んでなり、
０．９〜７．０ＧＨｚの範囲の固定マイクロ波周波数を有するマイクロ波を使用して、前記誘電体粒子を含有する前記被覆層の１つ以上を選択的に加熱し、前記被覆層を硬化および／または焼結させる、方法。
【請求項２】
少なくとも２つの被覆層が前記金属または合金ストリップ上に塗布される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
少なくとも２つの層が前記誘電体粒子を含んでなる、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
塗布された各被覆層を硬化および／または焼結させてから次の被覆層を前記硬化および／または焼結させた被覆層上に塗布する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記被覆層の１つ以上が少なくとも３重量％の前記誘電体粒子を含有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記被覆層が、５〜８０重量％の前記誘電体粒子を含有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記金属または合金ストリップに隣接する第１被覆層を熱対流炉内でまたは赤外線、近赤外線もしくは紫外線を用いて乾燥および／または硬化させ、前記乾燥および／または硬化させた第１被覆層上に塗布された第２被覆層をマイクロ波を用いて硬化させるまたは焼結する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記誘電体粒子は、カーボンブラック、グラファイト、カーボンナノチューブ、酸化鉄、酸化亜鉛、チタニア、シリカまたはこれらの混合物を含んでなる、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
少なくとも１つの被覆層が主要構成要素としてポリマー材料を含んでなる、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
少なくとも１つの被覆層が主要構成要素として金属酸化物を含んでなる、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記金属または合金ストリップがアルミニウムまたは鋼を含んでなる、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記金属または合金ストリップに、亜鉛および／またはアルミニウムを含んでなる金属または合金被膜を施す、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
１つ以上の被覆層を含んでなる前記被膜の乾燥膜厚が５〜２００μｍである、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
金属または合金ストリップを用意するステップと、
第１ストリップ面上に有機プライマー層を設けるステップと、
第２ストリップ面上に有機バックコート層を設けるステップと、
前記有機プライマー層上に有機トップコート層を設けるステップと、
を含んでなる、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被覆ストリップの製造方法およびそのようにして製造された被覆ストリップに関する。
【背景技術】
【０００２】
コイルコーティングは、典型的にはのちの建築および自動車分野での使用向けに金属または合金ストリップ基材に被覆を施すための連続的な方法である。そのようなコイルコーティング製品は一般に有機被覆ストリップ（ｏｒｇａｎｉｃ  ｃｏａｔｅｄ  ｓｔｒｉｐ：ＯＣＳ）として知られている。
【０００３】
ＯＣＳの製造において、コイルコーティング法は典型的には金属ストリップ（例えば、アルミニウム、亜鉛めっき鋼）の巻きを解き、欠陥の有無についてストリップを観察するステップを含む。次に、ストリップを清浄化し、不要な汚染物質を除去してから化学的な前処理を施すことで、ストリップと続いて塗布する被覆層との間の接着性を向上させる。前処理層が一旦乾燥したら、プライマーをその前処理層に塗布する。プライマーを乾燥させ、続いて高温で、典型的には熱対流炉内で硬化させる。ＯＣＳ製品の場合、少なくとも２つの被膜、すなわちプライマーおよびそのプライマーの上のトップコートを塗布することが一般的であり、トップコートを乾燥および硬化させるために被覆ストリップを炉に２回入れる必要がある。次に、被覆ストリップを冷却し、欠陥について検査し、巻きとる。
【０００４】
上記の方法には、被覆ストリップを２回目に炉に入れる場合に、その前に硬化させたプライマー層がプライマー層の過熱、硬度上昇、可撓性の低下につながり得る２回目の加熱サイクルに曝されてしまうという欠点がある。さらに、プライマー層を２回目の加熱サイクルに曝すことで、プライマー層が熱劣化を起こすリスクが上昇する。被膜成分を慎重に選択することでこれらの欠点を克服できる場合もあるが、被膜の配合に不必要な制限がかかってしまう。さらなる欠点は、プライマーおよびトップコート層を乾燥および硬化させるための手法に関する。熱風、赤外線（ＩＲ）加熱、近赤外線（ＮＩＲ）加熱または誘導加熱が通常用いられるが、これらの手法は全てエネルギー効率が悪い。これは発生したエネルギーの大部分が周囲、隣接層に逃げてしまうか或いは基材を介して奪われてしまうからである。
【０００５】
したがって、コイルコーティング業界では、これらの欠点を克服する方法が必要とされている。また、よりエネルギー効率が高い方法が必要とされている。
【０００６】
コイルコーティングは、屋根ふきおよびクラッディング用途向けに鋼ストリップ基材上に光起電装置を作製する際にも使用されている。光起電装置は光を直接電気に変換する装置であり、光の吸収に使用する半導電性材料の性質に応じて分類され得る。
【０００７】
効率の良い安定した太陽電池が得られることから、最も一般的な光起電装置（太陽電池）は、光吸収半導電性材料として結晶シリコン（ｃ−Ｓｉ）を含んでなるものである。有機光起電装置および色素増感太陽電池（ＤＳＣ）は、Ｃ−Ｓｉ太陽電池に代わっていけるものとして多くの関心を集めている。有機光起電装置およびＤＳＣの重要な利点はその製造が安くつくことであり、これは有機光起電装置およびＤＳＣが、連続被覆技法を用いて、多くの場合はナノメートルレンジにある薄膜として塗布可能な低コスト材料を含んでなるからである。
【０００８】
ＤＳＣの製造中に、導電層を適切なキャリア基板上に適用する。コイルコーティングを目的として、この導電層は典型的には導電性有機材料であり、キャリア基板上に適用し、続いて硬化させる。次に、多孔質半導電性材料の薄層を導電層上に適用し、被覆基板を３５０〜５５０℃で加熱することで多孔質半導電性材料を、典型的には空気を熱対流炉内で循環させることで焼結する。次に、焼結された多孔質半導電層を、光を吸収可能な光活性染料で感作させる。次に、電解液を焼結された半導電層上に堆積させ、電解液は孔中へと拡散し、導電層上に薄膜を形成する。
【０００９】
キャリア基板が金属または合金の場合（例えば、鋼）、典型的には絶縁層を設けることでキャリア基板を電気的に単離する。この絶縁層は、金属キャリア基板を電解液から化学的に分離するためのバリア層としても機能する。絶縁層の完全性が損なわれてしまうと、金属キャリア基板を電気的および化学的に単離する能力が低下してしまう。絶縁層は、有機絶縁被膜を金属キャリア基板上に適用し、次に絶縁被膜を硬化させることで設け得る。次に、導電層および焼結された半導電性材料を絶縁層上に、上述したやり方で設ける。製造方法の性質から、導電層を硬化させ、半導電性材料を焼結する際に絶縁層は加熱されるため、絶縁層が熱劣化するリスクが上昇し、層の絶縁性およびバリア特性が低下する。
【発明の概要】
【００１０】
本発明の目的は、製造中に多層被膜中の層が供される熱サイクルの回数を減らすことである。
【００１１】
本発明の目的は、多層被膜を含んでなる製品、特にはＤＳＣおよびＯＣＳ製品のよりエネルギー効率が高い製造方法を提供することでもある。
【００１２】
上記の目的の１つ以上は本発明によって果たされ、本発明は、第１の態様において、被覆ストリップを提供する方法を規定し、この方法は金属または合金ストリップを用意するステップと、１つ以上の被覆層を金属または合金ストリップ上に塗布するステップと、塗布された被覆層の１つ以上に電磁放射線を照射するステップとを含んでなり、塗布された被覆層の１つ以上はマイクロ波を吸収可能な誘電体粒子を含んでなり、マイクロ波を使用して、誘電体粒子を含有する被覆層の１つ以上を選択的に加熱し、被覆層を乾燥および／または硬化および／または焼結させる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】焼結チタニア面の２枚の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像である。
【図２】ＭｇＯ被覆鋼板の加熱速度を示したグラフ。Ａは酸化鉄粒子を含有しないＭｇＯ被膜、Ｂは１重量％の酸化鉄粒子を含有するＭｇＯ被膜、Ｃは３重量％の酸化鉄粒子を含有するＭｇＯ被膜である。
【図３】図３Ａはマイクロ波を用いて硬化させたホスフェート被膜のＳＥＭ画像であり、図３Ｂは熱風を使用して熱対流炉内で硬化させたホスフェート被膜のＳＥＭ画像である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の方法では、誘電体粒子を含有する層または既に誘電性を有する層を選択的に加熱することで従来技術の欠点を回避するまたは少なくとも軽減する。これには、それまでに乾燥、硬化させた層を加熱しないまたは加熱の程度が低いことからこれらの層の可撓性および完全性が保たれるという利点がある。特定の層を選択的に加熱するための手段としてのマイクロ波の使用には、加熱対象である層に熱が直接供給され、その前に乾燥および／または硬化させた層、基材または周囲には供給されないことから、層を乾燥および／または硬化および／または焼結するのに必要な時間が短縮されるという利点もある。これに関し、加工時間は、慣用の加熱法と比較して少なくとも７５％短縮され得る。加熱のメカニズムが大気を介した伝導ではなく、チャンバおよびその固定具が慣用の硬化および焼結サイクルに従って繰り返し加熱、冷却されないことから、チャンバおよびその固定具の完全性も保たれる。誘電体粒子を含有するまたは誘電性を有する特定の層の選択的な加熱には、金属または合金にマイクロ波が照射されないという利点もある。このことは重要である。金属または合金基材がマイクロ波を反射し、その反射が人間の健康に有害であることが知られているからである。特定の層を選択的に加熱するのにマイクロ波を使用することで、慣用の加熱方法、例えば熱風、（ＩＲ）加熱および（ＮＩＲ）加熱と比較して大幅にエネルギーを節約することもできる（＞６０％）。
【００１５】
好ましい実施形態においては、少なくとも２つのコーティング層を金属または合金ストリップ上に塗布する。金属または合金ストリップが誘電体粒子を含んでなる１つの被覆層を含んでなる場合、本発明の方法には、金属または合金ストリップでのマイクロ波の反射が回避されるまたは少なくとも反射が軽減され、また人間の健康が守られるという利点がある。しかしながら、金属または合金ストリップが少なくとも２つの被覆層を含んでなる場合（すなわち、多層被膜）、本発明の方法には、各被覆層を独立して加熱できるという更なる利点がある。例えば、第１被覆層を金属または合金ストリップ上に設け、慣用の加熱手法を用いて加熱して第１被覆層を硬化させ得る。あるいは、第１被覆層が誘電体粒子を含んでなるのならば、層にマイクロ波を照射して加熱し得る。次に、誘電体粒子を含んでなる第２被覆層を硬化させた第１被覆層上に設け、この第２被覆層にマイクロ波を照射することで選択的に加熱し得る。このようにして、第１被覆層の物理的および機械的性質は保たれ、金属または合金ストリップでのマイクロ波の反射は回避されるまたは少なくとも軽減される。したがって、本発明の方法は、金属または合金基材上の多層被覆系を加熱するのに特に適している。
【００１６】
多層被膜が少なくとも３つの層、好ましくは３〜７つの層を含んでなることが好ましい。
【００１７】
好ましい実施形態においては、少なくとも２つの被覆層が誘電体粒子を含んでなる。
【００１８】
本発明の好ましい実施形態においては、塗布された各被覆層を硬化および／または焼結させてから次の被覆層をこの硬化および／または焼結させた被覆層上に塗布する。
【００１９】
本発明の好ましい実施形態においては、被覆層の１つ以上は少なくとも１重量％の誘電体粒子を含有する。発明者は、１つ以上の被覆層における誘電体粒子の含有量を変化させることでマイクロ波の侵入深さを制御できること、また侵入深さを制御することで、被覆層の１つ以上を選択的に加熱するおよび／または硬化させることが可能であることを発見した。例えば、第１誘電体粒子を含んでなる第１被覆層を金属または合金基材上に設け、続いてこの層にマイクロ波を照射して層を硬化させる。次に、少なくとも１重量％の第１または第２誘電体粒子を含有する第２被覆層をこの硬化させた第１被覆層上に塗布してもよい。マイクロ波を照射する際、実質的に第１被覆層を加熱することなく第２被覆層を硬化させることができると判明した。これは、マイクロ波の大部分を吸収する第２被覆層中の誘電体粒子のおかげであり、第１被覆層中の第１誘電体粒子によるマイクロ波の吸収を防止するまたは少なくとも軽減する。発明者は、誘電体粒子含有量が１重量％未満だと、誘電体粒子を含有する被覆層が硬化しないことを発見した。しかしながら、第２被覆層中の誘電体粒子含有量を上昇させることで、第２被覆層の選択的硬化が改善され得る。好ましくは、誘電体粒子含有量は、速い加熱速度が得られることから少なくとも３重量％である。少なくとも５重量％の誘電体粒子含有量はこの目的によく適っている。好ましくは、誘電体粒子含有量は５〜８０重量％、より好ましくは５〜３０重量％、より一層好ましくは１０〜１５重量％である。好ましくは、誘電体粒子含有量は８０重量％以下であり、そうでないとそのような被覆層は加工が難しくなり、また一旦硬化した後に脆くなる。
【００２０】
好ましい実施形態においては、ストリップに隣接する第１被覆層を熱対流炉内でまたは赤外線、近赤外線もしくは紫外線を用いて乾燥および／または硬化させ、乾燥および／または硬化させた第１被覆層上に塗布された第２被覆層をマイクロ波を用いて硬化させるまたは焼結する。そのような方法は、第１被覆層が誘電体粒子を含有しない場合に特に適している。
【００２１】
好ましい実施形態においては、０．９〜７．０ＧＨｚ、好ましくは０．９〜２．４５ＧＨｚで選択された固定マイクロ波周波数を用いて被覆層を選択的に硬化させる。０．９〜２．４５ＧＨｚの固定マイクロ波周波数の使用は、誘電体粒子を含有する被覆層の１つ以上を選択的に硬化させるのに特に適している。これは、誘電体粒子がこの範囲のマイクロ波の大部分を吸収するからである。
【００２２】
好ましい実施形態において、誘電体粒子はカーボンブラック、グラファイト、カーボンナノチューブ、酸化鉄、チタニア、シリカ、酸化亜鉛またはこれらの混合物を含んでなる。これらの誘電体粒子は、マイクロ波を吸収し、このマイクロ波を熱エネルギーに変換することで被覆層の加熱および／または硬化および／または焼結を促進することに特に適している。さらに、上記の各誘電体粒子は、被覆層の性能を強化する更なる機能を被覆層にもたらす。例えば、被覆層にカーボンナノチューブを含有させるとその層の導電性が上昇し、チタニア誘電体粒子を含有させると層の防食性および半導電性が改善される。
【００２３】
本発明で使用し得る好ましい誘電体粒子を表１に挙げる。表１が誘電体粒子を網羅したリストではなく、また表１に挙がっている粒子の構造的変化形（例えば、多形）も、本発明での使用に適していることを理解すべきである。
【００２４】
好ましくは、誘電体粒子は、１〜２００の誘電率を有する。
【００２５】
好ましい実施形態において、少なくとも１つの被覆層は、主要構成要素としてポリマー材料を含んでなる。好ましくは、このポリマー材料は熱硬化性ポリマーまたは熱可塑性樹脂である。適切なポリマー材料には、エポキシ、ポリエステル、ポリアミド、イミド、ビニル、アクリル樹脂、フルオロポリマー、ポリウレタンおよびプラスチゾルが含まれる。
【００２６】
被覆層を、溶剤型溶液の取り扱いおよび廃棄に関係する問題を回避または少なくとも軽減するために水性溶液として塗布することが特に好ましい。したがって、ポリマー材料が水溶性であることが好ましい。
【００２７】
好ましい実施形態において、少なくとも１つの被覆層は、主要構成要素として金属酸化物を含んでなる。好ましくは、金属酸化物はチタニアを含んでなる。有利には、金属酸化物は誘電性を有するため、マイクロ波照射による層の選択的な加熱が、たとえ層中に誘電体粒子が存在しなくとも可能である。それでもなお、層の機能性を目的に合ったものにするために（すなわち、加熱後に）および／またはマイクロ波の侵入深さを制御するために誘電体粒子を使用し得る。
【００２８】
好ましい実施形態において、ストリップはアルミニウムまたは鋼、好ましくは炭素鋼、低炭素鋼または電炉鋼を含んでなる。アルミニウムは極めて良好な防食性を示し且つ成形性があることから、幅広い用途、特には建築用途またはＤＳＣ用のキャリア基板に適している。炭素鋼は建築および自動車分野での使用に特に適していて、製造が比較的安くつく。鋼は、被覆鋼を変圧器での使用に適したものにする電炉鋼にもなり得る。電炉鋼を典型的には有機および／または無機の被膜で被覆することで、積層された電炉鋼基材間の電気抵抗を上昇させる。塗布された被膜は、電炉鋼の錆発生を防止するためにも設けられる。
【００２９】
好ましい実施形態において、ストリップには、亜鉛および／またはアルミニウムを含んでなる金属または合金被膜が施される。好ましくは、この金属または合金被膜は亜鉛または亜鉛合金である。亜鉛合金の場合、この亜鉛合金が主要構成要素として亜鉛を含んでなることが好ましく、すなわち合金は、５０％を超える亜鉛と、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｕ、ＦｅおよびＣｒの１種以上とを含んでなる。Ｚｎ−Ｍｇ、Ｚｎ−Ｍｎ、Ｚｎ−Ｆｅ、Ｚｎ−Ａｌ、Ｚｎ−Ｃｕ、Ｚｎ−Ｃｒ、Ｚｎ−Ｍｇ−ＡｌおよびＺｎ−Ｍｇ−Ａｌ−Ｓｉから成る群から選択される亜鉛合金が好ましく、またその下の鋼基材に更なる防食性をもたらす。好ましくは、亜鉛または亜鉛合金層は、電気亜鉛（ｅｌｅｃｔｒｏ  ｚｉｎｃ、ＥＺ）、亜鉛めっき（ＧＩ）、ガルバニールド（ＧＡ）、Ｇａｌｖａｌｌｏｙ（登録商標）（５％のＡｌを含んだ亜鉛）またはＧａｌｆａｎ（登録商標）（約５％のＡｌを含んだ亜鉛）から選択され、これらは溶融亜鉛めっき、電気亜鉛めっき、ガルバニーリングまたは物理蒸着（ＰＶＤ）によって設けることができる。亜鉛およびアルミニウム（５５％）を含有する合金であるＧａｌｖａｌｕｍ（登録商標）も使用し得る。亜鉛めっき鋼は、建築および自動車分野用の有機被覆ストリップ用途での使用に特に適している。
【００３０】
好ましい実施形態において、被覆ストリップの製造方法が提供され、この方法は、
金属または合金ストリップを用意するステップと、
このストリップ上にポリマー絶縁層を設けるステップと、
絶縁層上にポリマー導電層を設けるステップと、
ポリマー導電層上に、主要成分として半導電性金属酸化物を含んでなる光活性層を設けるステップと、
を含む。
【００３１】
このようにして製造された被覆ストリップは、リバースデザインのＤＳＣでの使用に特に適している。現行のＤＳＣデバイスの要件の１つは、ポリマー絶縁層およびポリマー導電層が、金属酸化物の焼結に典型的に用いられる温度範囲である３５０〜６００℃で熱劣化しないことである。本発明ではこの要件がなくなる。マイクロ波侵入深さを調節して、実質的にポリマー導電層およびポリマー絶縁層を加熱することなく金属酸化物層を選択的に加熱および焼結することができるからである。したがって、これまでは使用できなかったポリマー材料、すなわち３５０〜６００℃で熱劣化するものが今や絶縁層および導電層材料としての使用に適したものとなる。さらに、それまでに硬化させた絶縁層および導電層の構造的な完全性および可撓性は保たれる。厳密に必要というわけではないが、焼結対象である金属酸化物層が誘電体粒子を含んでなる場合もある。
【００３２】
好ましい実施形態において、被覆ストリップの製造方法が提供され、この方法は、
金属または合金ストリップを用意するステップと、
第１ストリップ面上に有機バックコート層を設けるステップと、
第２ストリップ面上に有機プライマー層を設けるステップと、
有機プライマー層上に有機トップコート層を設けるステップと、
を含む。
【００３３】
そのような被覆ストリップは、建築および自動車部門での使用において、有機被覆ストリップとして特に適している。そのような被覆ストリップは極めて良好な防食性および極めて良好な審美的外観を有するため、自動車製造用の外板として適したものとなっている。
【００３４】
好ましくは、合金は、鋼ストリップを溶融亜鉛または亜鉛合金浴において溶融亜鉛めっきすることで得られる亜鉛めっき鋼ストリップである。有機バックコート層および有機プライマー層を設ける前に、亜鉛めっき被膜と有機プライマーおよび／または有機バックコート層との間の接着性を上昇させるために、前処理層を亜鉛めっき鋼ストリップ上に設けてもよい。前処理層が誘電体粒子を含んでなるのならば、慣用の加熱手法も使用できるものの、好ましくはジルコネートおよび／またはホスフェートを含んでなるこの前処理層をマイクロ波を用いて乾燥させてもよい。
【００３５】
有機プライマー層の主要な目的は、有機被覆ストリップの防食性を改善することである。適切な有機プライマー層材料には、ポリエステル、ポリイミド、好ましくはポリエーテルイミド、エポキシまたは油性アルキドが含まれる。有機プライマー層が防食性をもたらす一方で、トップコート層を設けることで、最終的な有機被覆ストリップの審美的外観を向上させる。有機トップコート層がプラスチゾル、ポリエステル、ポリウレタンまたはポリフルオロカーボンを含んでなることが好ましい。
【００３６】
好ましい実施形態において、１つ以上の層はコイルコーティングにより塗布される。これには、滑らかで均一な被膜が得られるという利点がある。被膜は制御されたやり方でもって塗布されるため、コイルコーティングは、改善された耐食性および審美的外観を有する被膜にもつながる。
【００３７】
本発明の第２の態様は、本発明の第１の態様の方法に従って製造される被覆ストリップに関する。
【実施例】
【００３８】
ここで本発明の実施形態について、実施例を用いて説明する。これらの実施例は当業者による本発明の実践を可能にすることを意図したものであり、またいかなる形であっても請求項によって定義される本発明の範囲を限定しない。
【００３９】
ある実施例においては、ポリアミドの絶縁層を炭素鋼ストリップ上に塗布し、続いて８００〜１０００ｎｍの範囲の波長を有し且つ９１０〜９３０ｎｍの範囲のピーク強度を有する近赤外線を用いて温度２３０℃で硬化させる。近赤外線は、Ａｄｐｈｏｓランプ等のＮＩＲ供給源によってもたらされる。次に、ポリアミドバインダ、カーボンナノチューブおよびグラファイト粒子を含んでなる導電層を、硬化させた絶縁層上に塗布した。導電層を乾燥、続いて硬化させるために、導電層に、周波数２．４５Ｈｚを有するマイクロ波を照射した。マイクロ波供給源は、最高１２００Ｗの可変連続出力が可能な改良型マイクロ波炉であった（Ｃａｒｂｏｌｉｔｅ社のＭＲＦ−１６／２２マイクロ波支援技術炉）。硬化温度（３３０℃）に達するまで、マイクロ波出力を７０％から５％／秒の速度で上昇させた。次に、Ｄｙｅｓｏｌ社製の、エチルセルロースバインダ、テルピネオールおよび粒径３５０〜４５０ｎｍを有するアナターゼ型チタニア粒子を含んでなるペースト（ＤＳＬ  １８ＮＲ−ＡＯ）をバーコータで硬化させた導電層上に塗布した。次に、チタニアペーストにマイクロ波を照射し（２．４５Ｈｚ）、水分およびバインダが除去され且つ焼結温度に達するまで出力を０％から１００％まで５％／秒の速度で上昇させた。
【００４０】
図１は、焼結チタニア面の２枚の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像である。ＳＥＭ画像は、Ｐｈｉｌｉｐｓ社のＸＬ３０走査電子顕微鏡を使用して得られた。図１Ａは、多層被膜にマイクロ波を照射することで得られた焼結チタニア面を示し、図１Ｂは、被覆鋼ストリップを熱対流炉における５５０℃の熱処理に供することで得られた焼結チタニア面を示す。
【００４１】
チタニア層を加熱するためのマイクロ波の使用によって、慣用の加熱手法で得られる焼結チタニア面と比較して高いアナターゼ型チタニアの濃度を有する焼結チタニア面が得られる。さらに、マイクロ波によって焼結されるチタニアは、熱対流炉内で焼結されるチタニア（図１Ｂを参照のこと）と比較して改善された結晶化度を示す（図１Ａを参照のこと）。これには、光吸収染料から金属酸化物の伝導帯への電子移動速度が上昇し、光起電力セルの全体としての効率が上昇すると期待されるという利点がある。
【００４２】
発明者は、被覆された鋼の表面で検知可能な鉄の量が最低限であることも発見した。これは、チタニア層、導電層および絶縁層の構造的完全性が保たれることを示唆しているが、慣用の加熱手法をチタニア層の焼結に使用した場合は、同じ層がより大きく熱劣化する。これらの利点は、マイクロ波を使用する場合にチタニア層の焼結に必要とされる加工温度がより低いことによるものであり、これがチタニア層のナノ構造を保ち、結晶粒の成長を制限する。
【００４３】
別の実施例においては、ＴｉＯ２（６．１２ｇ）、ホウ砂（０．１２ｇ）および水（８００ｍｌ）を混合容器に入れ、この混合物を１０分間にわたって６℃で撹拌することで、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）スラリーを調製した。次に、ＭｇＯ粉末（１２２．３７ｇ）および３重量％の酸化鉄誘電体粒子（Ｆｅ２Ｏ３）を混合物に添加し、この混合物をさらに１５分間にわたって撹拌してから、ドローバーコーティングにより方向性鋼板（２１０ｍｍｘ２９７ｍｍ）上に塗布した。コントロールとして、第２のＭｇＯ被覆方向性鋼板を同じようにして作製した。ただし、酸化鉄粒子をスラリーから除外した。さらなる実施例において、１重量％の酸化鉄誘電体粒子を含有するＭｇＯスラリーを同じように調製した。
【００４４】
温度プローブ（ＯＰＴＯＣＯＮ社、ＴＳＮＡＮＯ）を、酸化鉄粒子を有するＭｇＯ被覆面および酸化物粒子を有さないＭｇＯ被覆面上に置き、マイクロ波に曝露された場合の各面の温度を測定した。温度プローブを各面に固定するために、高温テープ（ＦＴ１  １７２、Ｆｌａｓｈｔａｐｅ、Ｃｙｔｅｃ社）を使用した。表面の温度を、ＦＯＴＥＭＰ  ４−１６”光ファイバー温度モニタデータロギングシステムによっておよびＯＰＴＯＣＯＮ社のソフトウェアＦＯＴＥＭＰ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔを使用することで求めた。
【００４５】
次に、被覆した鋼板をスチールベンチ上に置き、鋼板をベンチから絶縁するために絶縁テープを使用してベンチを覆った。電流が自由に流れるように鋼板とベンチとの間に１つの接触点を維持することで、鋼板における抵抗加熱作用を最小限に抑え、またアーク放電を防止した。続いて、ベンチをマイクロ波チャンバ（Ｖｏｔｓｃｈ  Ｈｅｐｈａｉｓｔｏｓ社のマイクロ波炉１００／１００、最高９６０Ｗの連続出力が可能）内に置き、固定マイクロ波周波数２．４５ＧＨｚで鋼板の照射を行った。各試験の最後に、マイクロ波炉の扉を開放し、鋼板の被覆および非被覆面の温度を確認するために、Ｆｌｕｋｅ社のＴｉ２５熱画像カメラを用いて熱画像を撮影した。
【００４６】
ＭｇＯ被覆鋼板に５分間にわたって照射を、マイクロ波出力５０％で行った。図２は、３重量％の酸化鉄粒子を含有するＭｇＯ被膜（Ｃ）のピーク温度（６６℃）が、酸化鉄粒子を含有しないＭｇＯ被膜（Ａ）のピーク温度（４８℃）より高いことを示す。ピーク温度の違い（１８℃）は放射されたマイクロ波の大部分を吸収するＭｇＯ被膜中の酸化鉄粒子に起因し、酸化鉄粒子を含有しないＭｇＯ被膜によるマイクロ波吸収は少なかった。酸化鉄粒子を含有するＭｇＯ被膜はマイクロ波の大部分を吸収することから、鋼板に達するマイクロ波の量は少なくなり、したがってマイクロ波の反射に関係した問題が回避されるまたは少なくとも軽減される。同様に、酸化鉄粒子を含有するＭｇＯ被膜は、それより前に塗布されたいずれの被膜をもマイクロ波から遮断する。これは、マイクロ波が酸化鉄粒子によって吸収され、（少なくともその多くは）それまでに塗布された被膜によって吸収されないからである。したがって、酸化鉄粒子を含有するＭｇＯ被膜が選択的に加熱され、それまでに塗布された被膜の機械的性質は保たれる。
【００４７】
１重量％の酸化鉄粒子を含有するＭｇＯ被膜（Ｂ）の測定ピーク温度は５８℃であり、３重量％の酸化鉄粒子を含有するＭｇＯ被膜とのピーク温度差は８℃であった。
【００４８】
図２は、特には加熱の初期段階での加熱速度は、酸化鉄誘電体粒子が存在しないＭｇＯ被膜より酸化鉄粒子を含有するＭｇＯ被膜のほうが速いことも示す。また、加熱速度が、１重量％の酸化鉄粒子を含有するＭｇＯ被膜（Ｂ）の加熱速度より３重量％の酸化鉄粒子を含有するＭｇＯ被膜（Ｃ）のほうが速いことも示す。別の実施例においては、混合容器に２６６ｍｌのオルトリン酸アルミニウムおよび４７０ｍｌのコロイドシリカ（３０％）を装入することで、ホスフェート被覆組成物を調製した。次に、この混合物をマグネチックスターラを使用して３０秒間にわたって撹拌してから、６４ｍｌの水道水を混合容器に加えた。この混合物をさらに２０分間にわたって撹拌した。混合物を方向性鋼板（２１０ｍｍｘ２９７ｍｍ）に塗布する前に、鋼板を沸騰している２０％ｗ／ｖのＮａＯＨに１０分間にわたって浸漬させ、鋼板を取り出し、鋼板を水に浸漬させ、次に鋼板を空気中で乾燥させることで清浄化した。
【００４９】
ホスフェート被覆鋼板に５分間にわたって照射を、Ｖｏｔｓｃｈ  Ｈｅｐｈａｉｓｔｏｓ社のマイクロ波炉１００／１００を使用し、マイクロ波出力５０％で行った。リン酸アルミニウム粒子を含んでなるホスフェート被膜のピーク金属温度は１００℃であり、鋼板のピーク金属温度は５８℃であり、ピーク温度差は４２℃であった。この結果は、ホスフェート被膜のほうが方向性鋼板より加熱され、また鋼板および／またはそれまでに塗布された被覆層をマイクロ波から遮断するのに使用できることを示す。
【００５０】
ホスフェート被覆鋼板の表面形態を、ＦＥＩ社のＱｕａｎｔａ  ６００  ＦＥＧ−ＳＥＭを使用して測定した。
【００５１】
図３Ａはマイクロ波を用いて硬化させた（５分、出力５０％）ホスフェート被膜のＳＥＭ画像であり、図３Ｂは熱風を使用して熱対流炉内で硬化させた（１分、１００℃）ホスフェート被膜のＳＥＭ画像である。ＳＥＭ画像を比較すると、マイクロ波を用いて硬化させたホスフェート被膜（３Ａ）に存在する亀裂の数と比較して、熱風で硬化させたホスフェート被覆層（３Ｂ）に存在する亀裂の数が多いことがわかる。
【００５２】
【表１】
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【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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