(57)【要約】【課題】 簡便で形状による制限が少なく、耐侯性や耐久性も極めて高いすりガラス状または艶消し状表面を形成する表面処理方法を提供するものである。。【解決手段】 可燃性ガス中に濃度を調整した金属アルコキシドを霧化分散させて、この混合ガスを基材表面に吹き付けながら燃焼させることにより、気中において金属アルコキシドの重合反応が進行し微粒子が形成され、その微粒子によって基材の表面に堆積層が形成される。これにより透明性を失わない程度の薄層の微細な凹凸を形成させることができ、すりガラス状や艶消し状の表面に処理することができる。また、微細な凹凸により、手で触ったときの指紋汚れなどが付きにくい効果もある。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
霧化した金属アルコキシドと可燃性ガスとを混合した混合ガスを燃焼させながら基材表面に吹き付けることにより、金属アルコキシドを重合反応させるとともに金属酸化物微粒子とし、基材表面に金属微粒子層を形成させることを特徴とする表面処理方法。
【請求項２】
金属アルコキシドはケイ素アルコキシドであることを特徴とする請求項１に記載の表面処理方法。
【請求項３】
金属アルコキシドのモル分率を可燃性ガスに対して０．０１より大きくすることによって金属アルコキシドを金属酸化物微粒子とすることを特徴とする請求項１または２に記載の表面処理方法。
【請求項４】
前記金属酸化物の微粒子の粒径は０．３〜５０μｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか1項に記載の表面処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基材表面をすりガラス状または艶消し状にする表面処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガラスや透明樹脂板等の透明板材の表面をすりガラス状にすることにより、窓ガラスなどの目隠し効果だけでなく、防眩効果や光拡散効果、反射防止効果などの特性を持たせることができる。またすりガラス表面はインテリアなどの装飾にも用いられている。
【０００３】
また一方、不透明基材の表面を艶消し状にすることにより、透明板材をすりガラス状にするのと同様に、反射防止効果、防眩効果等の効果を付加することができる。
【０００４】
すりガラス状表面や艶消し状表面を形成させるためには、対象物の表面に微細な凹凸を形成させてやればよい。その微細な凹凸を形成させる表面処理方法としては、従来から、専用の成型金型を用いて成形する方法、透明なガラス板や樹脂板にブラスト処理や薬剤処理を用いる方法、塗料を塗装する方法などが挙げられる。
【０００５】
また、近年ケイ酸を分散させた燃焼性ガスを、燃焼させながら目標基材表面に吹き付けることにより、ケイ酸を反応させながら目標基材表面に付着させて、表面に酸化ケイ素層を形成させる技術が開示されている（特許文献１）。この技術によると、基材表面に非常に薄層の密着性良好な酸化ケイ素層を形成させることができる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−５３９８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記に示したすりガラス状表面や艶消し状表面の形成方法は、それぞれ限定条件があり、応用範囲が広くない。例えば、成型金型にを用いる方法は、製品ごとに金型を作成しなければならず、大量に生産する製品でなければコストが非常に大きくなってしまう。また、形状も金型に限定されてしまう。
【０００８】
また、ブラスト処理では、対象物を損傷させる可能性があり、適用できる材料や形状も限定される。また仕上がりのバラツキも比較的大きい。薬剤処理に関しても、適用できる材料が限られるとともに加工装置が煩雑であり、取り扱いが難しい。また、使用した薬液の廃棄処理の問題もある。
【０００９】
艶消し色の塗料を表面に塗装して不透明の着色艶消し表面を形成させる方法は、簡便で適用範囲が広いが、半透明のすりガラス状表面の形成には適用できない。また、一般的に艶消し色の塗料は耐侯性が低いため、長期にわたる屋外環境での使用では変色や退色が発生する可能性がある。
【００１０】
そこで本発明は上記の如き問題点に鑑みてなされたものであり、処理方法が簡便で形状による制限が少なく、廃棄物の問題もなく、耐侯性や耐久性も極めて高いすりガラス状または艶消し状表面を形成する表面処理方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明者は鋭意研究した結果、霧化した金属アルコキシドと可燃性ガスとを混合した混合ガスを燃焼させながら基材表面に吹き付ければ、前記金属アルコキシドが重合しながら基材表面へ付着して金属微粒子層が形成され、基材の表面がすりガラス状や艶消し状になることを知得し、本発明を完成するに至った。
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明は次のような構成としている。すなわち、霧化した金属アルコキシドと可燃性ガスとを混合した混合ガスを燃焼させながら基材表面に吹き付けることにより、金属アルコキシドを重合反応させるとともに金属酸化物微粒子とし、基材表面に金属微粒子層を形成させることを特徴とするものである。
【００１３】
金属アルコキシドを霧化させて、可燃性ガス中に分散させて燃焼させると、気中の金属アルコキシドが重合反応を起こし金属酸化物が生成する。この混合ガスを基材表面に吹き付けながら燃焼させれば、基材表面に金属酸化物の層を形成させることができる。このとき混合ガス中の金属アルコキシドの濃度を制御することによって、基材表面に金属アルコキシドが付着する前に気中で重合反応を進行させて金属酸化物微粒子として、この微粒子を基材表面に付着させることができる。このようにすれば、基材の表面に金属酸化物の微粒子による堆積層が形成され、透明性を失わない程度の薄層の微細な凹凸を形成させることができ、すりガラス状や艶消し状の表面に処理することができる。また、表面の凹凸により、指紋汚れがつきにくい効果もある。
【００１４】
また、高温のもとで金属アルコキシドを反応させながら基材表面に吹き付けているので、金属アルコキシドやその生成物である金属酸化物の微粒子は反応性が高く、基材表面への密着性も高い。さらに、燃焼炎を基材表面に吹き付けているので、表面の濡れ性改善処理方法である、いわゆるフレーム処理の効果もあり、多様な固体基材への高い密着性を得ることができる。
【００１５】
本発明の表面処理は、表面を撫でるように燃焼炎を対象基材に当てればよく、処理は短時間であるため樹脂等の耐熱性の低い材料に対しても処理が可能である。具体的には、０．１〜５秒程度、より好ましくは０．１〜１秒程度継続して燃焼炎を当てるようにすればよく、それを１〜５回程度繰り返すとよい。
【００１６】
また、処理を施す対象物の基材は、固体表面を持つものであれば特に限定されるものではない。その形状は、吹き付ける炎が当たる形状であれ特に限定されるものではなく、板状、筒状のものでもよく、立体的に複雑な形状のものでもよい。また、材質もガラスでも良いし樹脂でもよいし、金属でも良く、またそれらに塗装して塗膜が形成されたものでもよい。
【００１７】
また、金属アルコキシドはケイ素アルコキシドであることを特徴とするものである。
【００１８】
ケイ素のアルコキシドを用いることによって、生成する金属酸化物は二酸化ケイ素となる。二酸化ケイ素は安定で毒性などもないため安全である。また、ガラスの主成分であるため、ガラスとの相性も良く、高い密着性を得られる。ケイ素のアルコキシドも無機系塗料で広く使われており、一般的であるため好適である。また、樹脂材料や有機塗膜の表面に処理を施して二酸化ケイ素層を形成すれば、耐薬品性や耐侯性も向上し、耐摩耗性や硬度も向上する。
【００１９】
有機塗料による塗膜は、一般的に艶消し塗膜は耐侯性が低いため、この艶消し塗料の代替としても本発明は有効である。すなわち、耐侯性の優れる塗料を用いて塗膜を形成した後、本発明の表面処理により、表面に微細な凹凸の酸化ケイ素層を形成させればよい。またこの方法によれば、既存のほとんどの塗料による塗膜に適用可能であり、ベースとなる塗膜の機能を損なうことなく、艶消し処理を行うことができる。また、色合わせのために艶消しタイプの塗料をわざわざ作成する手間も省くことができる。
【００２０】
金属アルコキシドのモル分率を可燃性ガスに対して０．０１より大きくすることによって金属アルコキシドを金属酸化物微粒子とすることを特徴とするものである。
【００２１】
金属アルコキシドのモル分率が小さいと、金属アルコキシドはガス中に分散されて十分に重合反応がしない。そのため、金属アルコキシドの重合度が小さい状態で、基材表面へ付着し、基材の表面で重合が進む。そのため、基材表面の金属酸化物は微粒子が堆積した層ではなく比較的均一な層となり凹凸が形成されず、すりガラス状や艶消し状の表面にならない。上記以上のモル分率にすることで、分散された金属アルコキシドの濃度が高くなり、気中において重合反応が進行し微粒子が形成される。その微粒子が基材表面に付着して層を形成することで、微細な凹凸をもつ表面層となる。
【００２２】
また、前記金属酸化物の微粒子の粒径は０．５〜５０μｍであることを特徴とするものである。
【００２３】
表面に形成される金属酸化物の粒径を上記の範囲とすることで、すりガラスや艶消しに最適な表面の凹凸度合いとなるとともに、金属酸化物層の下層にある本来の基材表面の形状や色合いを損ねることがない。微粒子の粒径が上記の値より小さいと、微粒子の形成する凹凸が微細すぎて、表面において光の乱反射が起きにくいため、十分なすりガラス状または艶消し状の表面が得られない。また、逆に上記以上の粒径となると、粒子が大きいため金属酸化物の層自体が厚くなり、基材自身の持つ色や風合いを損ねてしまうとともに、光の透過率も極端に低下する。
【発明の効果】
【００２４】
上述の如く、金属アルコキシドを霧化させて、可燃性ガス中に分散させて、この混合ガスを基材表面に吹き付けながら燃焼させれば、基材表面に金属酸化物の層を形成させることができる。このとき混合ガス中の金属アルコキシドの濃度を制御することによって、基材表面に金属アルコキシドが付着する前に気中で重合反応を進行させて金属酸化物微粒子として、この微粒子を基材表面に付着させることができる。このようにすれば、基材の表面に金属酸化物の微粒子による堆積層が形成され、透明性を失わない程度の薄層の微細な凹凸を形成させることができ、すりガラス状や艶消し状の表面に処理することができる。また、微細な凹凸により、手で触ったときの指紋汚れなどが付きにくい効果もある。
【００２５】
また、用いる金属アルコキシドは、ケイ素のアルコキシドであると、ガラスとの成分が似ているため良好な密着が得られる。また、このときの金属アルコキシドのモル分率を可燃性ガスに対して０．０１より大きくすると、気中において金属アルコキシドの重合反応が進行し微粒子が形成される。その微粒子が基材表面に付着して層を形成することで、微細な凹凸をもつ表面層となる。微粒子良好なすりガラス状や艶消し状表面となる。
【００２６】
また、この表面の金属酸化物の微粒子の粒径を０．５〜５０μｍとすることで、光の透過度や本来の基材表面の形状や色合いを損ねることなく、十分なすりガラス状または艶消し状の表面を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明の実施の形態について、図面と実施例に基づき以下に具体的に説明する。図１は本発明による表面処理を施すための装置の一例を示す概略図である。
【００２８】
ガスボンベ１からの可燃性ガスと、霧化装置２で霧化して分散した金属アルコキシドを含む空気とを、可燃性ガスと金属アルコキシドとの混合比が所定の割合になるように混合し、燃焼バーナー３へ混合ガスを送ってガスを燃焼させながら、対象の基材４へ吹き付ける。
【００２９】
燃焼炎５を基材４に吹き付ける場合、基材とバーナーとの距離はその吐出量により５〜１００ｍｍ程度の間とすると良い。また、処理時間は一箇所あたり０．１〜５秒程度、より好ましくは０．１〜１秒程度となるように燃焼炎当てればよく、それを１〜５回程度繰り返す。繰り返し回数は、所望の透明度や艶消し度合いによって、決定すればよい。
【００３０】
このとき用いる可燃性ガスは、例えばプロパンガス、ブタンガス、天然ガス。都市ガスなどを用いることができ、またそれらの混合ガスでも良い。
【００３１】
また、図２は、本発明により表面処理を施した基材の表面付近の断面の一例を示した概念図である。基材４の表面に金属酸化物の微粒子層６が形成されている。微粒子は基材表面に結合されているとともに、隣接する微粒子どうしも結合され、密着性の高い強固な層となる。またこれらの微粒子により表面は微細な凹凸が形成される。この表面に入射する光７１は、その一部の光が微細な凹凸表面で、乱反射して光が拡散する（７２）ため、半透明のすりガラス状や艶消し状の表面となる。
【００３２】
処理を施す対象物の基材は、固体表面を持つものであれば特に限定されるものではない。その形状は、吹き付ける炎が当たる形状であれ特に限定されるものではなく、板状、筒状のものでもよく、立体的に複雑な形状のものでもよい。また、材質もガラスでも良いし樹脂、金属、陶磁器等でも良く、またそれらに塗装して塗膜が形成されたものでもよい。
【００３３】
基材は固体状のものであれば特に限定されるものではなく、例えばガラスであれば、ソーダ石灰ガラス、鉛ガラス、ほうけい酸ガラス等などからなるもの、樹脂基材であれば、ポリカーボネート、アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリアミド、ポリウレタン、ポリメタクリレート、ポリアクリロニトリル、ＡＢＳ，フェノール樹脂、メラミン樹脂、ホルムアルデヒド樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、天然ゴムやその誘導体等からなるものが挙げられる。また、金属であれば、アルミニウム、スチール、ステンレスなどからなる基材でもよく、セラミックやタイル、ほうろうなどでもよい。また、これらのガラス基材や樹脂基材、金属、その他の基材に塗装して表面に塗膜を形成したものであっても良い。
【００３４】
用いる金属アルコキシドは、ケイ素に限ったものではなく、チタン、アルミニウム、ジルコニウムなどのアルコキシドを用いることができる。
【００３５】
（実施例）
金属アルコキシドであるテトラエトキシシランを霧化装置で空気中に霧化分散させた混合空気を、可燃性ガスであるプロパンガスと混合し混合ガスとした。このとき混合ガス中の分散したテトラエトキシシランとプロパンの混合モル比を０．０５とした。この混合ガスを、燃焼バーナーへ導入し、バーナーで燃焼させながら基材へ吹き付けた。基材への吹きつけは、バーナーを５cm／秒の速度で動かしながら行い、これを３回繰り返した。このとき基材は無色透明ソーダ石灰ガラス板と亜鉛めっき鋼板にウレタン樹脂塗料を塗装して塗膜を形成した金属塗装板を用いた。
【００３６】
（比較例）
上記実施例と同じように、テトラエトキシシランを霧化分散させた混合気体とプロパンガスとを混合し、混合ガスとした。ｋのとき、この混合ガスのテトラエトキシシランとプロパンとの混合モル比を０．００１とした。この混合ガスを、燃焼バーナーへ導入し、バーナーで燃焼させながら基材へ吹き付けた。基材への吹きつけは、バーナーを５cm／秒の速度で動かしながら行い、これを３回繰り返した。このとき基材は前記実施例と同様とした。
【００３７】
実施例と比較例、および未処理基材について、外観比較を行った。その結果を表１に示す。
（表１）
2005028311.tif 000003
【００３８】
表１に示されるように、比較例ではすりガラス状や艶消し状にはならず、実施例では、ガラス板はすりガラス状になり、金属塗装板は艶消し状表面となった。
【００３９】
また、比較例と実施例について走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて、表面を観察したところ、比較例ではほとんど二酸化ケイ素微粒子が確認できない滑らかな二酸化ケイ素層が形成されているのに対し、実施例の表面観察では１〜２０マイクロメートルの微粒子が表面を覆っているのが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明を実施するための装置の一例を示す概念図である。
【図２】本発明の実施の一形態を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１    ガスボンベ
２    霧化装置
３    燃焼バーナー
４    基材
５    燃焼炎
６    微粒子層
７１  入射光
７２  拡散光
【図１】
2005028311.tif 000004
【図２】
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