(57)【要約】【課題】  入手が容易且つ安価で且つ安全な前処理材料を用いると共にフルオロアルキルシランを用いて耐久性に優れたステンレスを提供する。【解決手段】  前処理としてステンレスの表面を水により処理し、乾燥する。その後、ステンレスの表面をフルオロアルキルシランにより処理してステンレスの表面に高撥水性・高撥油性の皮膜を形成する。【選択図】        なし 【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステンレスの表面を水により処理し、乾燥した後、ステンレスの表面をフルオロアルキルシランにより処理してステンレスの表面に高撥水性・高撥油性の皮膜を形成することを特徴とするステンレスの表面処理方法。
【請求項２】
ステンレスの表面を水により処理する前に有機溶剤により洗浄することを特徴とする請求項１記載のステンレスの表面処理方法。
【請求項３】
ステンレスの表面を水により処理する前に界面活性剤により洗浄することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のステンレスの表面処理方法。
【請求項４】
ステンレスの表面を処理する水の硬度が４０ｍｇ／ｌ以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかの請求項に記載のステンレスの表面処理方法。
【請求項５】
水による処理が、水にステンレスを浸漬することであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかの請求項に記載のステンレスの表面処理方法。
【請求項６】
水による処理が、水をミスト化もしくは蒸気化して噴霧することであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかの請求項に記載のステンレスの表面処理方法。
【請求項７】
フルオロアルキルシラン皮膜を形成する際、ステンレスの表面温度を予め２０℃以上に加熱することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかの請求項に記載のステンレスの表面処理方法。
【請求項８】
フルオロアルキルシラン皮膜を形成後、ステンレスの表面温度を１００℃以上に加熱することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかの請求項に記載のステンレスの表面処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐久性に優れたステンレスの表面処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ステンレスの表面は本来撥水性が高く、汚れが付き難いが、その性能を発揮している表面層が薄く、弱いため、例えば、後述の参考例に示すように、表面に保護皮膜を形成していない無垢のステンレスの表面を水を含ませたタオルで数十回こするだけで、水接触角が大きく低下する。
【０００３】
水接触角が低下した状態は数時間続き、その間に付着した汚れは非常に除去しにくくなるという問題がある。
【０００４】
そこで、ステンレスの表面に保護皮膜を簡便につくる方法として従来からフルオロアルキルシランの利用が知られている。（例えば、特許文献１、特許文献２参照）
上記特許文献１や特許文献２に示される従来例のように、単に脱脂剤で処理したステンレスにフルオロアルキルシランで被覆しただけでは密着が弱いため、耐久性が弱いという問題がある。
【０００５】
この改善のために特許文献１のようにステンレスの表面にアルミニウム水和酸化物層を形成したり、特許文献２のようにステンレスの表面に水酸基をもつ皮膜を形成したりすることが行われているが、使用薬品の管理、廃棄薬品の処理、工程の複雑化など、環境面、製造コストの面で課題があった。
【特許文献１】特開２００２−１０５６６１号公報
【特許文献２】特開２０００−８１２１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記の従来の問題点に鑑みて発明したものであって、入手が容易且つ安価で且つ安全な前処理材料を用いると共にフルオロアルキルシランを用いて耐久性に優れたステンレスを提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明に係るステンレスの表面処理方法は、ステンレスの表面を水により処理し、乾燥した後、ステンレスの表面をフルオロアルキルシランにより処理してステンレスの表面に高撥水性・高撥油性の皮膜を形成することを特徴とするものである。
【０００８】
このような方法を採用することで、ステンレスの表面を水により処理し、乾燥してステンレスの表面に水中のミネラル分を吸着させることができるものであり、このようにステンレスの表面に水中のミネラル分を吸着させることによりフルオロアルキルシランから発生するシラノール基（Ｓｉ−ＯＨ）が、オキサン結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｍ）を形成し、従来と比較して耐久性の高い高撥水性・高撥油性の皮膜が形成できるものである。
【０００９】
また、ステンレスの表面を水により処理する前に有機溶剤により洗浄することが好ましい。
【００１０】
このような方法を採用することで、あらかじめ水の接触を阻害する油脂分等を有機溶剤により除去することができ、ステンレスの表面を水により処理して乾燥することにより、ステンレスの表面への水中のミネラル分の表面吸着量が増加し、さらに耐久性の高い高撥水性・高撥油性の皮膜が形成できるものである。
【００１１】
また、ステンレスの表面を水により処理する前に界面活性剤により洗浄することが好ましい。
【００１２】
このような方法を採用することで、あらかじめ水の接触を阻害する油脂分等を界面活性剤により除去することができ、ステンレスの表面を水により処理して乾燥することにより、ステンレスの表面への水中のミネラル分の表面吸着量が増加し、さらに耐久性の高い高撥水性・高撥油性の皮膜が形成できるものである。
【００１３】
また、ステンレスの表面を処理する水の硬度が４０ｍｇ／ｌ以上であることが好ましい。
【００１４】
このようにミネラル分を多量に含んだ水を使用することで、ステンレスの表面に吸着するミネラル分が増加し、さらに耐久性の高い高撥水性・高撥油性の皮膜が形成できるものである。
【００１５】
また、水による処理が、水にステンレスを浸漬することであることが好ましい。
【００１６】
このような方法を採用することで、ステンレスを水に浸漬するという簡単な方法でステンレスの表面を水処理してステンレスの表面にミネラル分を吸着させることができるものである。
【００１７】
また、水による処理が、水をミスト化もしくは蒸気化して噴霧することであることが好ましい。
【００１８】
このように水をミスト化もしくは蒸気化して噴霧するので、水が微粒子化してステンレスの表面に供給されることになり、物理的刺激及び常に清浄な水が供給されることにより水中のミネラル分の表面吸着量が増加し、更に耐久性の高い高撥水性・高撥油性の皮膜が形成できるものである。
【００１９】
また、フルオロアルキルシラン皮膜を形成する際、ステンレスの表面温度を予め２０℃以上に加熱することが好ましい。
【００２０】
このようにフルオロアルキルシラン処理の前に加熱しておくことにより、基材表面が活性化され、更に耐久性の高い高撥水性・高撥油性の皮膜が形成できるものである。
【００２１】
また、フルオロアルキルシラン皮膜を形成後、ステンレスの表面温度を１００℃以上に加熱することが好ましい。
【００２２】
このようにフルオロアルキルシラン皮膜を形成後加熱して、残存未反応成分を反応させることで更に耐久性の高い高撥水性・高撥油性の皮膜を形成できるものである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明は、ステンレスの表面を水により処理し、乾燥してステンレスの表面に水中のミネラル分を吸着させることによりフルオロアルキルシランから発生するシラノール基（Ｓｉ−ＯＨ）が、オキサン結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｍ）を形成し、従来と比較して耐久性の高い高撥水性・高撥油性の皮膜が形成できるものであり、このように前処理材として入手が容易且つ安価で且つ安全な水を用いると共にフルオロアルキルシランを用いて耐久性に優れたステンレスを簡単な方法で提供することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基いて説明する。
【００２５】
本発明は、ステンレスの表面をフルオロアルキルシランにより処理して皮膜を形成するに当たって、フルオロアルキルシランによるステンレスの表面の処理の前工程としてステンレスの表面を水により処理し、乾燥することでステンレスの表面に水中のミネラル分を吸着させ、その後、このようにミネラル分が吸着されたステンレスの表面をフルオロアルキルシランにより処理することで、フルオロアルキルシランから発生するシラノール基（Ｓｉ−ＯＨ）が、オキサン結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｍ）を形成し、ステンレスの表面に高撥水性・高撥油性の皮膜を形成するようにしている。
【００２６】
ここで、ステンレスの表面を水処理する前に有機溶剤や界面活性剤により洗浄すると、あらかじめ水の接触を阻害する油脂分等を有機溶剤や界面活性剤により除去することができるものである。このように、ステンレスの表面を水処理する前に有機溶剤や界面活性剤により洗浄して油脂分等を除去して表面を清浄化しておくとステンレスの表面への水の接触が阻害されず、ステンレスの表面への水中のミネラル分の表面吸着量が増加し、さらに耐久性の高い高撥水性・高撥油性の皮膜が形成できるものである。
【００２７】
また、ステンレスの表面を水処理する際に処理に用いる水の温度が３０℃以上であるのが好ましい。このように３０℃以上の温度の水を用いると水が加熱により活性化することで水中のミネラル分のステンレスの表面への吸着量が増加し、より耐久性の高い高撥水性・高撥油性の皮膜を形成することができる。
【００２８】
また、ステンレスの表面を処理する水の硬度が４０ｍｇ／ｌ以上のものを使用するのが好ましく、このように硬度が４０ｍｇ／ｌ以上のミネラル分を多量に含んだ水を用いてステンレスの表面を処理することで、ステンレスの表面に吸着するミネラル分が増加し、さらに耐久性の高い高撥水性・高撥油性の皮膜を形成できる。
【００２９】
ここで、前処理に使用する水として飲料用上水や飲料用ミネラルウォータを用いるとミネラル分を多量に含み、品質が安定し、且つ入手し易い水として使用することができるものであり、この場合も水の硬度が４０ｍｇ／ｌ以上の飲料用上水や飲料用ミネラルウォータを用いるのが好ましいものである。
【００３０】
ステンレスの表面を水により処理するにあたっては、例えば、ステンレスを水に浸漬する方法や、ステンレスの表面を流水に接触させる方法や、水をミスト化、もしくは蒸気化してステンレスの表面に噴霧する方法や、ステンレスの表面に水を含んだ織布、不織布、発泡体、ブラシ等を擦動させながら水を塗布する方法等を挙げることができる。
【００３１】
上記の方法において、ステンレスを水に浸漬するものの場合、水を入れた槽にステンレスを浸漬するという簡単な方法でステンレスの表面を水処理してステンレスの表面にミネラル分を吸着させることができる。
【００３２】
また、ステンレスの表面を流水に接触させる方法においては、流水をステンレスの表面にかけることでステンレスの表面を流水に接触させる場合と、流水中にステンレスを浸漬する場合とがある。いずれの場合も、ステンレスの表面に物理的刺激を与えながら常に清浄な水がステンレスの表面に供給されることとなり、ステンレス表面への水中のミネラル分の吸着量が増加し、さらに耐久性の高い高撥水性・高撥油性の皮膜を形成できる。
【００３３】
また、水をミスト化、もしくは蒸気化してステンレスの表面に噴霧する方法を採用すると、水がミスト化もしくは蒸気化して噴霧されるので、水が微粒子化してステンレスの表面に供給されることになり、ステンレスの表面に物理的刺激を与えながら常に清浄な水がステンレスの表面に供給されることになり、ステンレスの表面への水中のミネラル分の吸着量が増加し、さらに耐久性の高い高撥水性・高撥油性の皮膜を形成できる。
【００３４】
また、ステンレスの表面に水を含んだ織布、不織布、発泡体、ブラシ等を擦動させながら水を塗布する方法を採用すると、ステンレスの表面に物理的刺激を与えながら水処理することとなり、水中のミネラル分のステンレスの表面への吸着量が増加し、さらに耐久性の高い高撥水性・高撥油性の皮膜を形成できる。
【００３５】
上記いずれの方法によるステンレスの表面への水処理に当たっても、水を高温に加熱することが好ましいものである。このように高温に加熱した水でステンレスの表面を水処理することで、水中のミネラル分のステンレス表面への吸着量が増加し、さらに耐久性の高い高撥水性・高撥油性の皮膜を形成できる。
【００３６】
上記のようにして前処理としてステンレスの表面を水により処理し、加熱乾燥した後、ステンレスの表面をフルオロアルキルシランにより処理してフルオロアルキルシラン皮膜を形成するのであるが、このフルオロアルキルシランによる処理の際、ステンレスの表面温度を予め２０℃以上に加熱する。このようにフルオロアルキルシラン処理の前に加熱すると、基材であるステンレスの表面が活性化され、更に耐久性の高い皮膜が形成できるものである。
【００３７】
上記のようにしてフルオロアルキルシラン皮膜を形成した後、ステンレスの表面温度を１００℃以上に加熱するものであり、このようにフルオロアルキルシラン皮膜を形成後加熱して、残存未反応成分を反応させることで更に耐久性の高い皮膜を形成できることになる。
【実施例】
【００３８】
（実施例１〜実施例１２、比較例１〜比較例３、参考例）
実施例１〜実施例１２、比較例１〜比較例３、参考例として、ステンレス基材を下記の表１、表２、表３に示すような処理条件に基いて処理した。
【００３９】
使用するステンレス基材としては全て、ＳＵＳ３０４（鏡面（ＢＡ）仕上げ）、厚さ１ｍｍ、１００ｍｍ角の板を使用した。
【００４０】
水処理は表１、表２、表３に示す方法で行った。
【００４１】
水処理後の乾燥は、水滴を除去後、表１、表２、表３に示す方法で行った。
【００４２】
溶剤洗浄は「イソプロピルアルコール」を使用した
界面活性剤洗浄は「ＥＬＳＣＯ  ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ社製  ブラストオフ」を使用した。
【００４３】
イオン交換水は「オルガノ（株）製Ｇ−１０」で処理したものを使用した。
【００４４】
飲料用上水は松下電工株式会社門真工場構内で利用されている飲料用上水を使用した。
【００４５】
市販ミネラルウォータは、「ハウス食品（株）製  六甲のおいしい水」を使用した。
【００４６】
フルオロアルキルシラン処理は「ＧＥ東芝シリコーン（株）製  ＸＣ９８−Ｂ２４７２」をガーゼで塗布することにより被覆した。
【００４７】
（評価方法）
上記のようにして得た実施例１〜実施例１２、比較例１〜比較例３、参考例の各サンプルの水接触角、オレイン酸接触角を測定し、耐磨耗性試験による評価を行った。
【００４８】
耐磨耗性試験は、水中で綿タオルをサンプルの表面に複数回擦りつけ、その直後の水接触角を測定し、フルオロアルキル基の残存状態を評価した。ここで綿タオルの接触面積は６０ｍｍ×９０ｍｍ、荷重１．９ｋｇである。
【００４９】
水接触角の測定は、協和界面科学（株）製の全自動接触角計ＣＡ−Ｗを使用した。
【００５０】
各手動回数実施後の水接触角測定結果を下記の表１、表２、表３に示す。
【００５１】
【表１】
2005048233.tif 000002
【００５２】
【表２】
2005048233.tif 000003
【００５３】
【表３】
2005048233.tif 000004
【００５４】
上記の表１、表２、表３から明らかなように、ステンレスの表面を水により処理し、乾燥した後、ステンレスの表面をフルオロアルキルシランにより処理した実施例１〜実施例１２のものは、ステンレス表面を水処理しない比較例１、比較例２に比べて皮膜の耐久性が優れていることが判る。また、水処理した場合、実施例１のように水処理後に加熱乾燥したものが室内放置した比較例３に比べて耐久性が優れていることが判る。
【００５５】
また、表１における実施例２、実施例３、実施例４の耐磨耗試験の評価結果から明らかなように、水処理の前にステンレスを有機溶剤や界面活性剤で洗浄する実施例３、実施例４が、水処理の前にステンレスを有機溶剤や界面活性剤による洗浄を行わない実施例２に比べて耐久性がよりいっそう優れていることが判る。
【００５６】
また、表１における実施例２、実施例５の耐磨耗試験の評価結果から明らかなように、水温の高い水で処理する実施例５のものが、水温の低い水で処理する実施例２に比べて耐久性がよりいっそう優れていることが判る。
【００５７】
また、表１における実施例１、実施例２、実施例６の耐磨耗試験の評価結果から明らかなように、水の硬度が高い程耐久性が優れていることが判る。
【００５８】
また、表１における実施例２、実施例５、表２における実施例７の耐磨耗試験の評価結果から明らかなように、浸漬中に加熱する実施例５、実施例７のものが、浸漬中に加熱しない実施例２に比べて耐久性がよりいっそう優れていることが判る。
【００５９】
また、表２における実施例８乃至実施例１２の耐磨耗試験の評価結果から明らかなように、流水中に浸漬したり、スチームで処理したり、水中に浸漬して綿タオルによる擦動したりしてステンレス表面に物理的刺激を与える実施例８乃至実施例１２のものが、水中に単に浸漬するだけの実施例２に比べて耐久性がよりいっそう優れていることが判る。
【００６０】
また、表２における実施例１０、実施例１１、実施例１２の耐磨耗試験の評価結果から明らかなように、フルオロアルキルシランによる処理の前にステンレスを加熱した実施例１１、実施例１２のものが実施例１０のようにフルオロアルキルシランによる処理の前にステンレスを加熱しないものに比べて耐久性がよりいっそう優れていることが判る。
【００６１】
また、表２における実施例１１、実施例１２の耐磨耗試験の評価結果から明らかなように、フルオロアルキルシラン皮膜を形成後、ステンレスの表面温度を加熱する実施例１２のものが、実施例１１のようにフルオロアルキルシラン皮膜を形成後、ステンレスの表面温度を加熱しないものに比べて耐久性がよりいっそう優れていることが判る。