JP2017128628A - 保護部材、移動体及び保護部材の形成方法 - Google Patents
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Abstract
Description
仮に、金属材料や塗布材料により形成される面に、親水性被膜を形成した場合、親水性被膜の剥離が生じることがある。特に、鉄道車両や自動車等の移動体は、走行中に飛散した飛び石や金属片により、表面に傷が付き易く、傷の部分から剥離して、劣化が進行することがある。
以下、実施形態に係る保護部材について説明する。
図1は、実施形態に係る保護部材の構成例を示す断面図である。図1に示すように、保護部材2は、基材1の表面を被覆するように形成されている。基材1としては、例えば金属材料、セラミックス、樹脂又はこれらの複合体が挙げられる。保護部材2は、有機無機複合膜2aと、有機無機複合膜2a中に分散された金属酸化物ナノ粒子2bとを有している。
本実施形態の保護部材2との対比のために、参考比較例を示す。
図2は、参考比較例における保護部材の構成例を示す断面図である。基材101の表面には、有機樹脂成分により形成されるコーティング膜102aと、ナノ粒子より大きい粒径を有する粒状物質102bとを有する保護部材102が形成されている。図2においては、保護部材102の表面に汚れDが付着した状態を示している。
図3は、保護部材を有する鉄道車両の側面図である。図3に示すように、鉄道車両11の外壁は、その側面部17及び天井である上面部15が、金属板を加工した加工材により形成されている。鉄道車両11の側面部17には、開閉扉であるドア部13や窓部14が設けられている。また、鉄道車両11の上面部15には、パンタグラフ16が設けられている。鉄道車両11の底面部18の外壁には、車輪12が設けられている。
次に、実施形態に係る保護部材2の製造方法について説明する。
有機無機複合膜前駆体は、有機成分と無機成分とを含有するものであり、この有機無機複合膜前駆体と、金属酸化物ナノ粒子2bとを混合して、保護部材前駆体を作製する。
まず、図1に示す基材1としてアルミニウム板を準備した。具体的には、Al−Mg−Si系合金(6000系アルミニウム合金)のうち、6N01合金を用いた。アルミニウム板は、200mm×300mm、厚さ2mmのものを使用した。このアルミニウム板にヘアライン加工を施し、アセトンを含ませたウェスを用いてその表面を拭い脱脂した。
引っ掻き硬度は、鉛筆硬度試験(JIS K5600−5−4)に基づいて評価した。鉛筆硬度試験は、試料(この場合、アルミニウム板上の保護部材2)の表面に鉛筆の芯を押付けながら、鉛筆を動かし、試料表面の傷付きの有無により、用いた鉛筆の芯の硬さを指標として、引っかき硬度を定量化する方法である。
防汚性については、次のようにして評価した。上記工程により保護部材2が形成されたアルミニウム板を、温度50±1℃、相対湿度95%以上の湿潤状態下において、24時間放置した。この後、温度23±2℃、相対湿度50±5%の状態下において放置して、乾燥させた。
アルミニウム板への保護部材2の密着性については、次のように評価した。まず、保護部材2に対して、アルミニウム板に達する切れ目を碁盤目状に形成した。具体的には、カッターナイフを用いて、縦方向及び横方向の直線状の切れ目を、それぞれ11本ずつ互いに交差するように形成した。直線状に切れ目は、それぞれ2mm間隔で形成した。これにより、切れ目で囲まれた2mm×2mmの正方形を、保護部材2上に合計100個形成した。換言すれば、直線状の切れ目により、20mm×20mmの領域が碁盤目状に分割された保護部材2を形成した。
基材1として、実施例1で用いたのと同様のアルミニウム板を使用し、このアルミニウム板に、保護部材2を形成しない状態で、防汚性の評価を行った。防汚性の評価は、実施例1と同様にして行った。評価結果を図7に示す。
基材1として、実施例1で用いたのと同様のアルミニウム板を用い、このアルミニウム板の表面に、ガラスコーティング剤として、パーヒドロポリシラザン(クラリアント・ジャパン社製)を用いて、保護部材を形成した。得られた保護部材について、実施例1と同様にして、引っ掻き硬度、防汚性及び密着性の評価を行った。評価結果を図7に示す。
有機無機複合膜前駆体に金属酸化物ナノ粒子2bを添加しなかったこと以外は、実施例1と同様にして、コーティング剤を作製した。このコーティング剤を用いて、実施例1と同様にして、保護部材を形成した。得られた保護部材について、実施例1と同様にして、引っ掻き硬度、防汚性及び密着性の評価を行った。評価結果を図7に示す。
実施例1〜23によれば、有機無機複合膜2aと、金属酸化物ナノ粒子2bとを有することで、防汚性に優れ、硬度が高く、密着性に優れた保護部材2を得ることができた。
また、本願発明は、屋外での使用に限定されることはなく、金属粉等が発生する工場等の設備において、インバータや監視機器、ホイストやモータ等のアクチュエータ、圧縮機等を代表とする産業機器の分野にも適用可能である。
Claims (15)
- 有機成分と無機成分とを含む有機無機複合膜と、金属酸化物ナノ粒子と、を有することを特徴とする保護部材。
- 前記金属酸化物ナノ粒子は、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化スズ、酸化ニオブ、酸化イリジウム、酸化チタンからなる群から選択される少なくとも一の化合物であることを特徴とする請求項1に記載の保護部材。
- 前記有機無機複合膜は、シロキサン結合を有することを特徴とする請求項1に記載の保護部材。
- 前記保護部材の平均硬さは鉛筆硬度5H以上であることを特徴とする請求項1に記載の保護部材。
- 前記金属酸化物ナノ粒子の平均粒径は1nm以上500nm以下であることを特徴とする請求項1に記載の保護部材。
- 前記金属酸化物ナノ粒子の平均粒径は5nm以上300nm以下であることを特徴とする請求項1に記載の保護部材。
- 前記金属酸化物ナノ粒子の平均粒径は10nm以上100nm以下であることを特徴とする請求項1に記載の保護部材。
- 前記金属酸化物ナノ粒子の含有量が0.1質量%以上25質量%以下であることを特徴とする請求項1に記載の保護部材。
- 有機成分と無機成分とを含む有機無機複合膜と、金属酸化物ナノ粒子と、を有する保護部材が表面の少なくとも一部に配置されたことを特徴とする移動体。
- 前記有機無機複合膜は、シロキサン結合を有することを特徴とする請求項9に記載の移動体。
- 前記保護部材の平均硬さは、鉛筆硬度5H以上であることを特徴とする請求項9に記載の移動体。
- 有機成分と無機成分とを含有する有機無機複合膜前駆体と、金属酸化物ナノ粒子とを混合して保護部材前駆体を形成し、前記保護部材前駆体により、前記基材上に保護部材を形成することを特徴とする保護部材の形成方法。
- 前記基材の表面に、前記保護部材前駆体の膜を形成し、
前記保護部材前駆体の膜を乾燥させて保護部材を形成する
ことを特徴とする請求項12に記載の保護部材の形成方法。 - 前記基材と異なる他の部材の表面に、前記保護部材前駆体の膜を形成し、
前記保護部材前駆体の膜を乾燥させて前記他の部材の表面に前記保護部材を形成し、
前記保護部材を、前記他の部材の表面から前記基材の表面に転写することを特徴とする請求項12に記載の保護部材の形成方法。 - ケイ素を含むガラスコーティング剤を用いて、前記有機無機複合材前駆体を調製することを特徴とする請求項12に記載の保護部材の形成方法。
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