JP2009237002A - Light reflecting aluminum material - Google Patents
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Abstract
【課題】廉価で高度な正反射性を要する反射板や光輝性の高い意匠を要する建材、電子機器筐体などに用いられ、耐久性に優れた光反射性アルミニウム材を提供する。
【解決手段】99.5重量%以上のAlを含有するアルミニウム基材と、その少なくとも一方の表面に形成され500〜3000nmの膜厚と屈折率N2を有する透明な第二皮膜層と、当該第二皮膜層上に形成され1000〜10000nmの膜厚と屈折率N1を有する透明な第一皮膜層とを備え、前記N2とN1が0.7<N2/N1<1.3である光反射性アルミニウム材。
【選択図】図1The present invention provides a light-reflective aluminum material that is used for an inexpensive and highly reflective reflector, a building material that requires a design with high luster, an electronic device casing, and the like, and has excellent durability.
An aluminum substrate containing 99.5% by weight or more of Al, a transparent second coating layer formed on at least one surface thereof and having a film thickness of 500 to 3000 nm and a refractive index N2, and A transparent first coating layer formed on the two coating layers and having a film thickness of 1000 to 10000 nm and a refractive index N1, wherein N2 and N1 are 0.7 <N2 / N1 <1.3 Aluminum material.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、廉価で高度な正反射性を要する反射板や光輝性の高い意匠を要する建材、電子機器筐体などに用いられ、耐久性に優れた光反射性アルミニウム材に関する。 The present invention relates to a light-reflective aluminum material that is used for an inexpensive and highly reflective reflector, a building material that requires a highly lustrous design, an electronic device casing, and the like, and has excellent durability.
照明器等の反射板やホイールなどの自動車用部品の材料は、正反射性や意匠性の観点から表面に高い光沢のある反射面を有している。この反射面を保護するために、従来はアルミニウム板を基材として、この表面に陽極酸化処理により陽極酸化皮膜が形成されたり、或いは、同表面に塗装による有機塗膜が形成されていた。 Materials for automotive parts such as reflectors and wheels such as illuminators have a highly glossy reflecting surface on the surface from the viewpoint of regular reflection and design. In order to protect this reflecting surface, conventionally, an aluminum plate was used as a base material, and an anodized film was formed on this surface by anodizing treatment, or an organic coating film was formed on the same surface.
さらに、アルミニウム板に直接塗装した場合には、有機塗膜の密着性が劣る場合があるため、陽極酸化処理後に塗装する方法(例えば、特許文献1参照)等が提案されている。また、陽極酸化処理は製造コストが高価となるため、基材表面へケイ酸系無機塗料の塗装による無機皮膜を形成する方法(例えば、特許文献2参照)等が提案されている。
しかしながら、陽極酸化皮膜のみを施す場合においては、耐候性や耐食性などの耐久性を優先させると膜厚を厚く、反射性を優先させると膜厚を薄くする必要があり耐久性と反射性を両立できないという問題があった。また、1000〜3000nm程度の薄膜の場合においては、光の干渉により380〜780nmの範囲にある可視光線の中で、約50nm程度の周期で、波長によってあるものは強め合い、あるものは打ち消し合う現象が起こり、光源とは質的に異なる光が反射され、反射板としては好適に用いられないという問題もあった。光反射性の良好なアルミニウム板上に有機樹脂を直接塗装した場合においては、密着性が劣ったり光反射性が大きく低下する問題もあった。 However, when applying only the anodized film, it is necessary to increase the film thickness if priority is given to durability such as weather resistance and corrosion resistance, and to reduce the film thickness if priority is given to reflectivity. There was a problem that I could not. In the case of a thin film of about 1000 to 3000 nm, some visible light in the range of 380 to 780 nm in the range of 380 to 780 nm due to light interference is intensified and some cancels out with a period of about 50 nm. There is also a problem that a phenomenon occurs, light that is qualitatively different from the light source is reflected, and it is not suitable for use as a reflector. In the case where an organic resin is directly coated on an aluminum plate having good light reflectivity, there is a problem that adhesion is poor or light reflectivity is greatly reduced.
次に、特許文献1に記載される陽極酸化処理を施したアルミニウム板に塗装したものは、アルミニウム基材の反射率や塗膜の膜厚が不明である。更に、この塗膜は単なるアクリルメラミン樹脂であって耐候性と耐食性はある程度有するものの、実使用上において太陽光やランプの紫外線により塗膜が経時的に変色して反射性が低下したり、防汚性に欠けるため反射面が経時的に次第に汚れて反射性が低下するなど耐久性に問題があった。
Next, what coated the aluminum plate which gave the anodizing process described in
また、特許文献2に記載される基材表面にケイ酸系無機塗料を塗装して無機皮膜を形成するものでは、陽極酸化皮膜のみを施す場合と同様に、耐候性と耐食性を優先させると膜厚を厚く、反射性を優先させると膜厚を薄くする必要があり耐久性と反射性を両立できないという問題があった。
In addition, in the case where an inorganic film is formed by applying a silicate-based inorganic paint on the surface of a substrate described in
更に特許文献2では、耐久性が十分とはいえないが反射性とのバランスを考慮して2000〜3000nmの皮膜厚さとした場合(同文献の請求項1に規定される皮膜厚さ範囲の中間程度の厚さである)、陽極酸化皮膜を施した場合と同様に光の干渉により光源とは質的に異なる光が反射され、反射板としては好適ではない。
以上のように、光反射性と耐久性に優れた光反射性アルミニウム材が強く求められている。
Further, in
As described above, there is a strong demand for a light-reflective aluminum material excellent in light reflectivity and durability.
このようなことから、本発明者らは特定の反射性の高いアルミニウム基材を用いて、基材上に形成される皮膜を第二皮膜層と第一皮膜層の二層構造とし、各皮膜の厚さと屈折率を特定の範囲に設定することにより反射性を低下させることなく耐久性と反射性を高度に両立し得ることを見出し本発明を完成するに至った。 For these reasons, the present inventors use a specific highly reflective aluminum base material, and the film formed on the base material has a two-layer structure of the second film layer and the first film layer, and each film By setting the thickness and the refractive index within a specific range, it was found that durability and reflectivity can be highly compatible without reducing reflectivity, and the present invention has been completed.
本発明は請求項1において、99.5重量%以上のAlを含有するアルミニウム基材と、その少なくとも一方の表面に形成され500〜3000nmの膜厚と屈折率N2を有する透明な第二皮膜層と、当該第二皮膜層上に形成され1000〜10000nmの膜厚と屈折率N1を有する透明な第一皮膜層とを備え、前記N2とN1が0.7<N2/N1<1.3であることを特徴とする光反射性アルミニウム材とした。 The present invention is the aluminum substrate containing 99.5% by weight or more of Al, and the transparent second coating layer having a film thickness of 500 to 3000 nm and a refractive index N2 formed on at least one surface thereof. And a transparent first film layer formed on the second film layer and having a film thickness of 1000 to 10000 nm and a refractive index N1, wherein N2 and N1 are 0.7 <N2 / N1 <1.3. A light-reflective aluminum material characterized in that it is present.
本発明は請求項2において、前記アルミニウム基材の第二皮膜層が形成される表面が、0.1μm以下の中心線平均粗さRaと10μm以上の凹凸平均間隔Smとを有する光反射性アルミニウム材とした。
The light reflecting aluminum according to
本発明は請求項3において、前記第一皮膜層を、アクリル系樹脂、シリコンポリエステル系樹脂及びフッ素系樹脂から成る群から選択される少なくとも1種を含有する有機樹脂皮膜層とし、この有機樹脂皮膜層が紫外線吸収剤及び平均粒径200nm以下のコロイダルシリカの少なくともいずれか一方を含有し、紫外線吸収剤の含有量を樹脂100質量部に対して0.1〜10質量部とし、平均粒径200nm以下のコロイダルシリカの含有量を樹脂100質量部に対して0.1〜20質量部とした。
The present invention is the organic resin film according to
本発明は請求項4において、前記第二皮膜層を、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム及びコロイダルシリカから成る群から選択される少なくとも1種を含有する無機皮膜層とした。 In the present invention, the second coating layer is an inorganic coating layer containing at least one selected from the group consisting of aluminum oxide, zirconium oxide, sodium silicate, potassium silicate, and colloidal silica.
本発明に係る光反射性アルミニウム材は、耐候性や耐食性などの耐久性に優れた正反射性材料であるので、特に屋外で使用するディスプレイや照明の反射板や意匠性を重視する内外装建材、近年のデジタル家電等の筐体用材料として好適に使用される。 The light-reflective aluminum material according to the present invention is a regular reflective material excellent in durability such as weather resistance and corrosion resistance. It is suitably used as a housing material for recent digital home appliances.
A.アルミニウム基材
本発明において、アルミニウム基材としてはAl含有量が99.5重量%以上の高純度のアルミニウム材が用いられる。Al含有量が99.5重量%未満では、不純物による可視光線の吸収が増大するので、例え高度の表面平滑性を達成しても正反射性が劣ってしまう。
A. Aluminum Base In the present invention, a high purity aluminum material having an Al content of 99.5% by weight or more is used as the aluminum base. When the Al content is less than 99.5% by weight, the absorption of visible light by impurities increases, so that even if a high degree of surface smoothness is achieved, the regular reflectance is poor.
アルミニウム基材の表面粗さの程度を表すパラメーターとして、JIS B 0601で定義される中心線平均粗さRaと凹凸平均間隔Smを採用する。Raが0.1μm以下、かつ、Smが10μm以上とする必要がある。Raが0.1μmを超えるか、又は、Smが10μm未満の場合には、拡散反射性が増加し、その結果、正反射性が劣ることになる。 As parameters representing the degree of surface roughness of the aluminum substrate, centerline average roughness Ra and unevenness average interval Sm defined by JIS B 0601 are adopted. Ra needs to be 0.1 μm or less and Sm should be 10 μm or more. When Ra exceeds 0.1 μm or Sm is less than 10 μm, the diffuse reflectivity increases, and as a result, the regular reflectivity is inferior.
従来、表面粗さのパラメーターとしてはRaのみを指標とすることが多かった。本発明者らによる詳細な検討の結果、表面における凹凸の平均間隔を表すパラメーターであるSmも重要な指標であることがわかった。このようなRaとSmを指標として平滑表面とするには、製品厚さまで冷間圧延する際のロール表面粗さを小さくしたり、半球状の接触面積を備えた小圧延ロールを使用するなど、ブライト圧延条件を適宜選定する必要がある。アルミニウム基材の少なくともいずれか一方の表面に、後述する二層構造の皮膜層が形成されるので、少なくとも皮膜層が形成される表面をこのような表面粗さ面とする必要がある。 Conventionally, as a parameter of surface roughness, only Ra is often used as an index. As a result of detailed studies by the present inventors, it has been found that Sm, which is a parameter representing the average interval between the irregularities on the surface, is also an important index. To make such a smooth surface with Ra and Sm as an index, reduce the roll surface roughness when cold rolling to product thickness, use a small rolling roll with a hemispherical contact area, etc. It is necessary to appropriately select bright rolling conditions. Since a coating layer having a two-layer structure, which will be described later, is formed on at least one surface of the aluminum substrate, at least the surface on which the coating layer is formed needs to have such a surface roughness surface.
B.前処理
次に、アルミニウム基材の表面に第二皮膜層を形成する前に、前処理として常法にしたがって脱脂処理が施される。アルミニウム基材表面には、自然酸化による酸化物層が通常形成されている。このような酸化物層は、残存する圧延潤滑油、圧延によって押し込まれた異物等で汚染されていることが多い。このような残存潤滑油や異物をアルカリ性脱脂剤によって洗浄、除去するものである。また、強アルカリ系脱脂剤を用いた場合、洗浄堆積物が形成されることが多く、これを酸による後処理によって除去する必要もある。本発明では、正反射性が非常に重要となるため、脱脂条件は正反射性を低下させない範囲で適宜選定される。
B. Pretreatment Next, before forming the second film layer on the surface of the aluminum substrate, a degreasing treatment is performed as a pretreatment according to a conventional method. An oxide layer by natural oxidation is usually formed on the surface of the aluminum substrate. Such an oxide layer is often contaminated with residual rolling lubricating oil, foreign matter pushed in by rolling, and the like. Such residual lubricating oil and foreign matters are washed and removed with an alkaline degreasing agent. Further, when a strong alkaline degreasing agent is used, a cleaning deposit is often formed, and it is also necessary to remove this by post-treatment with an acid. In the present invention, specular reflectivity is very important, and therefore the degreasing conditions are appropriately selected within a range that does not reduce specular reflectivity.
C.二層構造の皮膜層
C−1.第二皮膜層と第一皮膜層における屈折率と膜厚
光反射性アルミニウム材において十分な耐久性と反射性を両立することは、相反するもので非常に困難な課題である。なぜならば、耐久性を向上させるためには膜厚を厚くする必要があり、反射性を向上させ又は低下させないためには膜厚を薄くする必要があるからである。本発明者らは、特定純度を備えたアルミニウム材を用い、第二皮膜層と第一皮膜層とから成る二層構造の皮膜層を設け、第二皮膜層と第一皮膜層の屈折率と膜厚を特定の範囲とすることにより、この難問を解決するに至った。
C. Two-layer coating layer
C-1. It is an extremely difficult problem to satisfy both the refractive index and the film thickness of the light-reflective aluminum material with sufficient durability and reflectivity in the second coating layer and the first coating layer . This is because it is necessary to increase the film thickness in order to improve durability, and it is necessary to reduce the film thickness in order to improve or not reduce reflectivity. The inventors use an aluminum material having a specific purity, provide a two-layered coating layer composed of a second coating layer and a first coating layer, and the refractive index of the second coating layer and the first coating layer. By setting the film thickness in a specific range, this difficult problem has been solved.
第一皮膜層は透明な耐久性皮膜であるが、請求項1に規定する1000〜10000nmの範囲内の膜厚にある第一皮膜層のみを直接アルミニウム基材上に形成した場合には、反射性が低下するだけでなく耐久性も劣ることが判明した。また、請求項1に規定する500〜3000nmの範囲内の膜厚にある第二皮膜層のみを直接アルミニウム基材上に形成した場合には、耐久性に劣ることが判明した。
The first coating layer is a transparent durable coating, but when only the first coating layer having a film thickness in the range of 1000 to 10000 nm as defined in
本発明者らは、反射率の増減は反射光の位相に関係するものと考え、皮膜層を二層として両層における屈折率比を膜厚との関係において規定することにより、反射率の低減を大幅に抑制できることを見出した。そして、このような反射率低減抑制効果が発揮可能な皮膜厚さが、耐久性が得られる皮膜厚さの範囲内にあることも同時に見出し本発明を完成するに至った。反射率低減抑制効果の発現機構については十分に解明されていないが、耐久性皮膜である第一皮膜層と特定の純度を有するアルミニウム板との間に第二皮膜層を設け、両皮膜層の屈折率の比と膜厚範囲とを特定範囲とすることによって、反射性を低下させることなく耐久性を確保できるというものである。 The inventors consider that the increase / decrease in reflectivity is related to the phase of reflected light, and by reducing the reflectivity by defining the refractive index ratio in both layers in relation to the film thickness with two coating layers. It has been found that can be significantly suppressed. And it discovered that the film thickness which can exhibit such a reflectance reduction inhibitory effect was in the range of the film thickness from which durability was acquired, and came to complete this invention simultaneously. The manifestation mechanism of the effect of suppressing the reflectance reduction has not been fully elucidated, but a second film layer is provided between the first film layer, which is a durable film, and an aluminum plate having a specific purity. By setting the refractive index ratio and the film thickness range to a specific range, durability can be ensured without reducing reflectivity.
上記反射率低減抑制効果を得るための両皮膜層における屈折率比については、第一皮膜層の屈折率をN1、第二皮膜層の屈折率をN2とすると、0.7<N2/N1<1.3とするものである。N2/N1が0.7未満及び1.3を超える場合には、第一皮膜層と第二皮膜層の屈折率の差が大きくなり、その結果、両皮膜層での光の干渉の影響が顕著に現れることが判明した。すなわち、380〜780nmの範囲にある可視光線の中で、数十nm程度の周期で、波長によってあるものは強め合い、あるものは打ち消し合う現象が起こり、光源とは質的に異なる光が反射される。その結果、反射率が全体として低下するだけでなく、干渉作用に基づく光源とは質的に異なる光の反射(反射光の波長選択性)も発生して光反射材としては好適ではない。0.7<N2/N1<1.3とすることによって、反射率低減抑制効果を達成しつつ、このような反射光の波長選択性を抑制できるものである。
なお、図2のグラフは正反射率の波長依存性を例示するものであって、後述の実施例3と比較例2の例を示す。実施例3では、波長400nmから高波長側で正反射率が徐々に低減しており、比較例2では、波長400nmから高波長側で正反射率が波打ちながら低減している。
Regarding the refractive index ratio in both coating layers for obtaining the above-described reflectance reduction suppressing effect, assuming that the refractive index of the first coating layer is N1 and the refractive index of the second coating layer is N2, 0.7 <N2 / N1 < 1.3. When N2 / N1 is less than 0.7 and exceeds 1.3, the difference in refractive index between the first film layer and the second film layer becomes large, and as a result, the influence of light interference in both film layers is increased. It turned out to be prominent. That is, among visible rays in the range of 380 to 780 nm, there is a phenomenon in which some of the visible light intensifies and some cancels out with a period of about several tens of nm, and light that is qualitatively different from the light source is reflected. Is done. As a result, not only the reflectance decreases as a whole, but also light reflection (wavelength selectivity of reflected light) that is qualitatively different from the light source based on interference action occurs, which is not suitable as a light reflecting material. By setting 0.7 <N2 / N1 <1.3, it is possible to suppress the wavelength selectivity of such reflected light while achieving the effect of reducing the reflectance.
The graph of FIG. 2 illustrates the wavelength dependence of the regular reflectance, and shows examples of Example 3 and Comparative Example 2 described later. In Example 3, the regular reflectance gradually decreases from the wavelength of 400 nm to the high wavelength side, and in Comparative Example 2, the regular reflectance decreases from the wavelength of 400 nm to the high wavelength side while undulating.
次に、第二皮膜層の膜厚は500〜3000nmとする必要がある。この膜厚が500nm未満の場合には、第一皮膜層を設けることによって達成される反射性低下を低減する効果が小さく反射性が低下する。反射率低減抑制効果の発現機構については十分に解明されていないが、第二皮膜層の膜厚は可視光線の波長程度以上の場合にのみ発現することがわかっている。この膜厚が3000nmを超える場合には、第二皮膜層内部での光の吸収の影響が大きくなり反射性が低下する。 Next, the film thickness of the second coating layer needs to be 500 to 3000 nm. When this film thickness is less than 500 nm, the effect of reducing the decrease in reflectivity achieved by providing the first coating layer is small and the reflectivity is decreased. Although the mechanism of manifesting the effect of suppressing the reduction in reflectance has not been fully elucidated, it has been found that the film thickness of the second coating layer appears only when the wavelength is not less than the wavelength of visible light. When this film thickness exceeds 3000 nm, the influence of light absorption inside the second coating layer is increased, and the reflectivity is lowered.
更に、第一皮膜層の膜厚は1000〜10000nmとする必要がある。この膜厚が1000nm未満の場合、保護膜の役割が十分発揮されず耐久性が劣る。また、第二皮膜層との関係で上記反射光の波長選択性が大きくなり、光源とは質的に異なる光が反射されて反射板としては好適ではない。膜厚が10000nmを超える場合、第一皮膜層による光の吸収の影響が大きくなり反射性が低下する。 Furthermore, the film thickness of the first coating layer needs to be 1000 to 10,000 nm. When this film thickness is less than 1000 nm, the role of the protective film is not sufficiently exhibited and the durability is inferior. In addition, the wavelength selectivity of the reflected light increases due to the relationship with the second coating layer, and light that is qualitatively different from the light source is reflected, which is not suitable as a reflector. When the film thickness exceeds 10,000 nm, the influence of light absorption by the first coating layer is increased, and the reflectivity is lowered.
C−2.第二皮膜層の形成
上記前処理後に、アルミニウム基材表面のすくなくとも一方の表面に透明な第二皮膜層を形成する。第二皮膜層は、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム及びコロイダルシリカから成る群から選択される少なくとも1種を含有する無機皮膜層とするのが好ましい。
C-2. Formation of the second coating layer After the pretreatment, a transparent second coating layer is formed on at least one surface of the aluminum substrate surface. The second coating layer is preferably an inorganic coating layer containing at least one selected from the group consisting of aluminum oxide, zirconium oxide, sodium silicate, potassium silicate, and colloidal silica.
酸化アルミニウムを含有する第二皮膜層は、例えば、常法にしたがって硫酸浴を用いた陽極酸化処理によってアルミニウム基材上に形成される。また、アルミナゾル、ジルコニアゾルなどをディップコーティング法、ドクターブレード法などによってアルミニウム基材上に塗布し、これを熱処理することにより酸化アルミニウム、酸化ジルコニウムを含有する第二皮膜層を形成することができる。更に、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、コロイダルシリカの水溶液をアルミニウム基材上に塗布し、焼付け硬化することにより、これらケイ酸系の第二皮膜層を形成することができる。 The second coating layer containing aluminum oxide is formed on the aluminum substrate by, for example, an anodizing process using a sulfuric acid bath according to a conventional method. Moreover, an alumina sol, a zirconia sol, etc. are apply | coated on an aluminum base material by the dip coating method, a doctor blade method, etc., The 2nd film layer containing an aluminum oxide and a zirconium oxide can be formed by heat-processing this. Further, by applying an aqueous solution of sodium silicate, potassium silicate, and colloidal silica on an aluminum base material and baking and curing it, these silicate-based second coating layers can be formed.
C−3.第一皮膜層の形成
前記第二皮膜層表面に形成される第一皮膜層は、透明で耐候性を有する有機樹脂皮膜層とするのが好ましい。高透明性を有し、かつ、耐候性に優れる樹脂であって、アクリル系樹脂、シリコンポリエステル系樹脂及びフッ素系樹脂から成る群から選択される少なくとも1種以上からなる有機樹脂皮膜層とするのが好ましい。着色顔料や染料を添加した非透明有機樹脂皮膜層では、皮膜層中の着色顔料や染料による光の吸収や拡散反射により反射性が低下してしまう。更に、耐候性を有しない有機樹脂皮膜層では、実使用時において皮膜層が経時的に変色することにより反射性が低下し、耐久性が劣ることになる。この場合の変色とは、皮膜層の劣化による黄変や樹脂成分が分解して表面粗面化することによる白濁が挙げられる。
C-3. Formation of the first coating layer The first coating layer formed on the surface of the second coating layer is preferably an organic resin coating layer that is transparent and has weather resistance. It is a resin having high transparency and excellent weather resistance, and an organic resin film layer composed of at least one selected from the group consisting of acrylic resins, silicon polyester resins and fluorine resins. Is preferred. In a non-transparent organic resin film layer to which a color pigment or dye is added, reflectivity is reduced due to light absorption or diffuse reflection by the color pigment or dye in the film layer. Furthermore, in the organic resin film layer having no weather resistance, the film layer discolors with time during actual use, so that the reflectivity is lowered and the durability is inferior. The discoloration in this case includes yellowing due to deterioration of the coating layer and white turbidity due to decomposition of the resin component and roughening of the surface.
第一皮膜層を、アクリル系樹脂、シリコンポリエステル系樹脂及びフッ素系樹脂から成る群から選択される少なくとも1種以上からなる有機樹脂皮膜とした場合に、この有機樹脂皮膜層に紫外線吸収剤及び平均粒径200nm以下のコロイダルシリカの少なくともいずれか一方を含有させてもよい。 When the first film layer is an organic resin film made of at least one selected from the group consisting of an acrylic resin, a silicon polyester resin and a fluorine resin, an ultraviolet absorber and an average are added to the organic resin film layer. You may contain at least any one of colloidal silica with a particle size of 200 nm or less.
紫外線はエネルギーの大きな光線であり、紫外線によって第一及び第二の皮膜やアルミニウム基材が劣化する。このような紫外線による劣化を防止するために、第一皮膜中に紫外線吸収剤を含有させて、紫外線による劣化作用を抑制するものである。紫外線吸収剤を含有させる場合には、樹脂100質量部に対して紫外線吸収剤を0.1〜10質量部含有させる。紫外線吸収剤が0.1質量部未満の場合には、有機樹脂皮膜層が紫外線により経時的に劣化して黄変し易くなり、反射性が低下して耐久性が劣る。紫外線吸収剤が10質量部を超える場合には、紫外線吸収剤による光の吸収が顕著になり反射性が低下する。紫外線吸収剤としては特に限定されないが、ベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系、ベンゾエート系などが用いられる。なお、紫外線吸収剤は、樹脂に添加するだけで樹脂骨格中に結合した形では組み込まれない添加剤タイプと、樹脂合成時にモノマーとして用いて樹脂骨格中に結合した形で組み込まれる反応型タイプのいずれも使用可能である。安定した性能を発揮することから、反応型タイプの方がより好ましい。 Ultraviolet rays are high energy rays, and the first and second films and the aluminum substrate are deteriorated by the ultraviolet rays. In order to prevent such deterioration due to ultraviolet rays, an ultraviolet absorber is contained in the first film to suppress the deterioration effect due to ultraviolet rays. When the ultraviolet absorber is contained, 0.1 to 10 parts by mass of the ultraviolet absorber is contained with respect to 100 parts by mass of the resin. When the ultraviolet absorber is less than 0.1 part by mass, the organic resin film layer is easily deteriorated with ultraviolet rays over time and easily yellowed, and the reflectivity is lowered and the durability is inferior. When the ultraviolet absorber exceeds 10 parts by mass, the absorption of light by the ultraviolet absorber becomes remarkable and the reflectivity is lowered. Although it does not specifically limit as a ultraviolet absorber, A benzotriazole type, a benzophenone type, a benzoate type etc. are used. In addition, the ultraviolet absorber is an additive type that is not incorporated in the form bonded to the resin skeleton just by being added to the resin, and a reactive type that is incorporated in the form bonded to the resin skeleton as a monomer during resin synthesis. Either can be used. The reactive type is more preferable because it exhibits stable performance.
第一皮膜層に防汚性を付与することにより、使用環境の違いに基づく実使用時における汚れ付着による経時的な反射性低下を低減でき、耐久性の信頼性を向上させることが可能となる。このような防汚性付与は、第一皮膜層にコロイダルシリカを含有させることによって達成できる。コロイダルシリカによって、第一皮膜塗膜が硬質化されて汚れ物質の第一皮膜中への埋没が低減され、かつ、第一皮膜の親水化により付着汚染物質が雨水等で容易に洗い落とされるという防汚性が発揮される。 By imparting antifouling properties to the first coating layer, it is possible to reduce the deterioration of reflectivity over time due to dirt adhesion during actual use based on the difference in use environment, and it becomes possible to improve the reliability of durability. . Such imparting of antifouling property can be achieved by including colloidal silica in the first coating layer. Colloidal silica hardens the first coating film and reduces the burying of dirt in the first coating, and the adhering contaminants can be easily washed away with rainwater etc. due to the hydrophilicity of the first coating. Antifouling property is demonstrated.
含有させるコロイダルシリカの平均粒径は200nm以下である。平均粒径が200nmを超える場合には、この平均粒径が可視光の波長(380〜780nm)を上回ることになり、可視光がコロイダルシリカで拡散反射又は吸収されてしまう。その結果、第一皮膜の透明性が低下して反射性が低減する。 The average particle diameter of the colloidal silica to be contained is 200 nm or less. When the average particle diameter exceeds 200 nm, the average particle diameter exceeds the wavelength of visible light (380 to 780 nm), and the visible light is diffusely reflected or absorbed by colloidal silica. As a result, the transparency of the first film is lowered and the reflectivity is reduced.
コロイダルシリカの添加量は、樹脂100質量部に対して0.1〜20質量部とするのが好ましい。添加量が樹脂100質量部に対して0.1質量部未満の場合には、添加量が少量過ぎるため防汚性効果が不十分である。添加量が樹脂100質量部に対して20質量部を超える場合には、添加量増加による防汚性向上の効果が小さく不経済となる。また、第一皮膜用塗料の粘度上昇が顕著となり塗装性が低下する等の問題が発生する。 The amount of colloidal silica added is preferably 0.1 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the resin. When the addition amount is less than 0.1 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the resin, the addition amount is too small and the antifouling effect is insufficient. When the addition amount exceeds 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the resin, the effect of improving the antifouling property due to the increase in the addition amount is small and uneconomical. Moreover, the viscosity increase of the coating material for 1st membrane | film | coat becomes remarkable, and problems, such as a coating property falling, generate | occur | produce.
以下に、本発明を実施例により詳細に説明する。
実施例1〜24及び比較例1〜10
アルミニウム基材として、常法のブライト圧延にて表1に示す表面粗さになるように表面を鏡面加工したアルミニウム板(材質:JIS A1080,板厚0.5mm)を用いた。このアルミニウム板を脱脂し、次いで表1に示す条件下で第二皮膜層を形成した。更に、表1に示す条件下で第二皮膜層上に第一皮膜層を更に形成した。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples.
Examples 1-24 and Comparative Examples 1-10
As the aluminum substrate, an aluminum plate (material: JIS A1080, plate thickness 0.5 mm) whose surface was mirror-finished to have the surface roughness shown in Table 1 by conventional bright rolling was used. This aluminum plate was degreased and then a second coating layer was formed under the conditions shown in Table 1. Further, a first coating layer was further formed on the second coating layer under the conditions shown in Table 1.
脱脂は市販のアルミニウム用脱脂剤にて脱脂処理を行なった。脱脂後に第二皮膜層を以下のようにして形成した。第二皮膜層としての酸化アルミニウム皮膜層は、上記脱脂処理後、常法により硫酸浴による陽極酸化処理を行なった。電解液には15重量%の硫酸水溶液を用い、電解温度15℃、電流密度0.5〜3A/dm2、電解時間1〜10分の条件で、所定の厚さの硫酸陽極酸化皮膜を形成した。 Degreasing was performed using a commercially available aluminum degreasing agent. After degreasing, the second film layer was formed as follows. After the degreasing treatment, the aluminum oxide coating layer as the second coating layer was anodized with a sulfuric acid bath by a conventional method. A 15% by weight sulfuric acid aqueous solution is used as the electrolyte, and a sulfuric acid anodic oxide film having a predetermined thickness is formed under conditions of an electrolysis temperature of 15 ° C., a current density of 0.5 to 3 A / dm 2 , and an electrolysis time of 1 to 10 minutes. did.
第二皮膜層としての酸化ジルコニウム皮膜層は、脱脂処理後、ジルコニアゾルをディップコーティング法により塗布し、300℃で熱処理することにより形成した。第二皮膜層としてのケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、コロイダルシリカのケイ酸系皮膜層は、それぞれの水溶液(30〜50重量%の濃度)を塗布し、180〜250℃で焼付け硬化することにより形成した。 The zirconium oxide coating layer as the second coating layer was formed by applying a zirconia sol by a dip coating method and heat treating at 300 ° C. after degreasing treatment. The silicate-based coating layers of sodium silicate, potassium silicate, and colloidal silica as the second coating layer are applied by applying respective aqueous solutions (concentration of 30 to 50% by weight) and baking and curing at 180 to 250 ° C. Formed.
第一皮膜層は、表1に示す条件で、樹脂、紫外線吸収剤、コロイダルシリカのいずれかから成る塗料(溶媒としてナフサを用いた)をロールコーターで塗装し、PMT(最高到達板温度)200〜300℃にて焼付けして形成した。塗料溶液における樹脂含有量は、全溶液量の20〜40重量%であった。 The first coating layer is coated with a paint (using naphtha as a solvent) made of any of resin, ultraviolet absorber, and colloidal silica with a roll coater under the conditions shown in Table 1, and PMT (maximum plate temperature) 200 It was formed by baking at ~ 300 ° C. The resin content in the coating solution was 20 to 40% by weight of the total solution amount.
比較例1では第二皮膜層を形成せず、比較例2では第一皮膜層を形成しなかった。比較例9では、チタニアゾルをディップコーティング法により塗布し、300〜400℃で熱処理することにより第二皮膜層を形成した。比較例10では、第二皮膜層上にチタニアゾルを塗布、熱処理することにより第一皮膜層を形成した。 In Comparative Example 1, the second coating layer was not formed, and in Comparative Example 2, the first coating layer was not formed. In Comparative Example 9, titania sol was applied by a dip coating method and heat treated at 300 to 400 ° C. to form a second coating layer. In Comparative Example 10, the first coating layer was formed by applying titania sol on the second coating layer and heat-treating it.
以上のようにして作製した光反射性アルミニウム材試料の断面図を、図1に模式的に示す。図1において、1は第一皮膜層、2は第二皮膜層、3はアルミニウム基材を示す。 A cross-sectional view of the light-reflective aluminum material sample produced as described above is schematically shown in FIG. In FIG. 1, 1 is a first coating layer, 2 is a second coating layer, and 3 is an aluminum substrate.
作製した光反射性アルミニウム材試料について、下記の試験方法によって正反射性、耐久性及び防汚性の評価を行なった。 About the produced light reflective aluminum material sample, regular reflection property, durability, and antifouling property were evaluated by the following test method.
(正反射性)
正反射性は、コニカミノルタ(株)社製分光測色計CM−2600dを用い、測定条件としてはD65光源−2°視野、光学条件として拡散光照明8°受光の条件で波長550nmのSCI(正反射光込み)反射率及びSCE(正反射光除去)反射率を測定し、正反射率(SCI−SCE)にて評価した。なお、正反射率(SCI−SCE)が60%以上を合格とした。
(Regular reflection)
For specular reflection, a spectrocolorimeter CM-2600d manufactured by Konica Minolta Co., Ltd. was used, and the SCI (
(耐久性)
耐久性は、塩水噴霧試験と促進耐候性試験によって評価した。塩水噴霧試験はJISZ2371に準拠し、促進耐候性試験はJISH4001に準拠して行なった。試験時間はいずれの試験も1000時間であった。塩水噴霧試験後及び促進耐候性試験後における試料外観を、それぞれ以下の基準にて評価した。
○:異常なし
○△:変色、腐食、膨れが軽微で良好
△:変色、腐食、膨れがあるが使用可能
×:変色、腐食、膨れのいずれかが大きく使用不可。
○、○△及び△を合格とし、×を不合格とした。
(durability)
Durability was evaluated by a salt spray test and an accelerated weathering test. The salt spray test was performed according to JISZ2371, and the accelerated weather resistance test was performed according to JISH4001. The test time was 1000 hours for all tests. The sample appearance after the salt spray test and after the accelerated weathering test was evaluated according to the following criteria.
○: No abnormality ○ △: Discoloration, corrosion, and swelling are slight and good △: Discoloration, corrosion, and swelling are available, but ×: Any of discoloration, corrosion, or swelling is large and cannot be used.
○, ○ △ and △ were accepted, and x was rejected.
(防汚性)
防汚性は、カーボン汚染試験後の外観を以下の基準にて評価した。ここで、カーボン汚
染試験は、5%カーボンブラック水溶液を試料の一方の表面に塗布し、80℃で2時間乾
燥させる。その後、流水下において柔らかい布で塗布表面を拭き、表面に残存したカーボンブラックの汚れの跡残り程度を目視で評価して行なった。評価基準は以下の通りである
。
○:異常なし
○△:僅かに跡残りあり
△:少し跡残りあり
×:跡残り大きい
○、○△及び△を合格とし、×を不合格とした。
(Anti-fouling property)
For antifouling properties, the appearance after the carbon contamination test was evaluated according to the following criteria. Here, in the carbon contamination test, a 5% carbon black aqueous solution is applied to one surface of a sample and dried at 80 ° C. for 2 hours. Thereafter, the coated surface was wiped with a soft cloth under running water, and the extent of carbon black stains remaining on the surface was visually evaluated. The evaluation criteria are as follows.
Y: No abnormality
○ △: Slightly left behind △: Slightly left behind ×: Greatly left behind ○ ○, ○ △ and △ were accepted, and x was rejected.
得られた試験結果を表1に示す。 The test results obtained are shown in Table 1.
表1に示される結果から明らかなように、実施例1〜18では正反射性及び耐久性耐が良好で、実施例19〜24では、正反射性、耐久性に加え防汚性も良好であった。 As is apparent from the results shown in Table 1, in Examples 1 to 18, specular reflection and durability resistance are good, and in Examples 19 to 24, in addition to specular reflection and durability, antifouling properties are also good. there were.
一方、比較例1〜10では、正反射性、耐久性のいずれかが劣っていた。
比較例1では、第二皮膜層を形成していないため、正反射性及び耐久性が劣っていた。
比較例2では、第一皮膜層を形成していないため、耐久性のうち塩水噴霧試験結果が劣っていた。
比較例3では、第一皮膜層の膜厚が厚すぎ、かつ、第二皮膜層の膜厚が薄過ぎたため、正反射性が劣っていた。
比較例4では、アルミニウム基材の表面粗さが大きいため正反射性が劣っていた。
比較例5では、第二皮膜層の膜厚が薄過ぎたため正反射性が劣っていた。
比較例6では、第二皮膜層の厚さが厚過ぎたため正反射性が劣っていた。
比較例7では、第一皮膜層の厚さが薄過ぎたため、耐久性のうち塩水噴霧試験結果が劣る。
比較例8では、第一皮膜層の厚さが厚過ぎたため正反射性が劣っていた。
比較例9では、N2/N1が大き過ぎたため、干渉作用に基づく光源とは質的に異なる光の反射光となり550nmでの正反射性が劣っていた。
比較例10では、N2/N1が小さ過ぎたため干渉作用に基づく光源とは質的に異なる光の反射光となり550nmでの正反射性が劣っていた。
比較例11では、アルミニウム基材の純度が99.5重量%未満のため正反射性が劣っていた。
比較例12では、実施例3の比較となるもので第二皮膜層の厚さが厚過ぎたため正反射性が劣っていた。
比較例13では、実施例3の比較となるもので第二皮膜層を形成していないため、正反射性及び耐久性が劣っていた。
比較例14では、N2/N1が大き過ぎたため、干渉作用に基づく光源とは質的に異なる光の反射光となり550nmでの正反射性が劣っていた。
On the other hand, in Comparative Examples 1 to 10, either regular reflection or durability was inferior.
In Comparative Example 1, since the second coating layer was not formed, the regular reflectivity and durability were inferior.
In the comparative example 2, since the 1st membrane | film | coat layer was not formed, the salt spray test result was inferior among durability.
In Comparative Example 3, since the film thickness of the first film layer was too thick and the film thickness of the second film layer was too thin, the regular reflection property was inferior.
In Comparative Example 4, specular reflectivity was inferior because the surface roughness of the aluminum substrate was large.
In the comparative example 5, since the film thickness of the 2nd film layer was too thin, the regular reflection property was inferior.
In Comparative Example 6, specular reflectivity was inferior because the thickness of the second coating layer was too thick.
In Comparative Example 7, since the thickness of the first coating layer was too thin, the salt spray test result was inferior among the durability.
In Comparative Example 8, regular reflection was poor because the thickness of the first coating layer was too thick.
In Comparative Example 9, since N2 / N1 was too large, the reflected light was qualitatively different from the light source based on the interference action, and the regular reflection at 550 nm was inferior.
In Comparative Example 10, since N2 / N1 was too small, the reflected light was qualitatively different from the light source based on the interference action, and the regular reflection at 550 nm was inferior.
In Comparative Example 11, the regular reflectance was inferior because the purity of the aluminum base material was less than 99.5% by weight.
In Comparative Example 12, the specular reflectivity was inferior because it was a comparison with Example 3 and the thickness of the second coating layer was too thick.
In Comparative Example 13, since the second coating layer was not formed in comparison with Example 3, the specular reflection and durability were inferior.
In Comparative Example 14, since N2 / N1 was too large, the reflected light was qualitatively different from the light source based on the interference action, and the regular reflection at 550 nm was inferior.
所定純度のアルミニウム基材上に形成される皮膜層を第二皮膜層と第一皮膜層の二層構造とし、各皮膜の厚さと屈折率を特定の範囲に設定することにより、良好な反射性と耐久性を達成できる。 The film layer formed on the aluminum substrate of the specified purity has a two-layer structure consisting of the second film layer and the first film layer, and the thickness and refractive index of each film are set within a specific range, thereby providing good reflectivity. And can achieve durability.
1‥‥‥第一皮膜層
2‥‥‥第二皮膜層
3‥‥‥アルミニウム基材
1 ...
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