表面をガラスに変えるコーティング_クリスタルプロセス

 あなたのお財布の10円玉。つくりたてほやほやだとピカピカですが、大抵くすんだ茶色ですよね。最近は錆びにくいステンレスやアルミなどが広がってきましたが、金属につきものなのが「さび」。

 そもそもなぜ金属は錆びるのでしょうか。それは、金属が単体でいる状態は自由電子(反応するエネルギーのようなもの)を持っていて、とても不安定な状態だから。

 水や酸素、他の金属などと触れると、反応して安定な状態(=金属酸化物)になります。これが「さび」です。

参考)

日新産工株式会社「鉄が錆びる原因やメカニズムは?錆の防止方法も解説!

新日鉄住金「さびを科学する」季刊 Vol.23  p.12-15

 ではなぜアルミニウムやステンレスは錆びにくいのでしょうか?

それはすでに薄い「安定した被膜」を形成しているから※1

※1 ステンレスは鉄にクロムやニッケルを加えた合金。クロムやアルミはち密な酸化被膜(不動態被膜)を形成するため、安定な状態を保ちます。

参考) 

・城北工業株式会社「ステンレスの基礎知識」

MISUMI-VONA HP 技術情報「金属の不動態化」

そう、つまりこの「安定した酸化被膜」がさびを防ぐキモになります。

「ガラス」は超安定した酸化物


 私たちの身近にもある「ガラス」ですが、この主成分は「二酸化ケイ素(SiO2)」という「酸化物」です。この酸化物はエネルギー的に安定しているため、ガラス自体が反応することはめったにありません。なので、化学実験のフラスコやビーカーにも使われています。

 みなさんも、窓ガラスが錆びたり変質しているところは見たことないですよね。

参考)島根大学影島研究室「シリコン酸化の構造解明」

 つまり、この超安定な「ガラスの被膜」を人工的に作ってしまえば、「半永久的に錆びない」ということになります。それがクリスタルプロセス社の「無機質ガラス塗料」です。

無機質ガラス塗料の特徴


1.錆びない被膜を形成する

 前述したように、一番の特徴がこれです。

 下の写真はガラスコーティングを施していない面(左半面)と施した面(右半面)に塩水をかけたものですが、その差は一目瞭然。この記事のトップの「さびない」の文字も、文字の部分にコーティングを施しています。

幕張メッセ 高機能素材Week クリスタルプロセス社ブース展示 (2018.11)

2.ガラスに着色塗装できる

 意外と目を引くのが「ガラス塗装」。ガラスを含む塗料なので、もちろんガラスとも親和性が高く、ガラスにも塗装することができます。

 「ガラス塗料なのに透明じゃないの?」と思うかもしれませんが、無機質ガラス塗料の中に、顔料をナノ分散させることで着色を可能にしています。透明性を維持した「透け感」のある塗装だけでなく、不透明な塗装も可能。

 下の写真はガラスに塗装したもので、文字の部分をマスキングして塗装することで「透明な文字」の仕様も可能に。こんなおしゃれな看板も塗装で手軽にできちゃいます。

幕張メッセ 高機能素材Week クリスタルプロセス社ブース展示 (2018.11)

3.プライマーがいらない

 塗装に詳しくない人はピンとこないかもしれませんが…

 通常、塗膜をきちんと密着させるには、「プライマー」という下地が必要です。メイクで言う「化粧下地」のようなものです。

 でもこの塗料はそのプライマーが不要で、しかも1液性なので、面倒な混合処理もいりません。

 ※ただし、上に一般的な塗料を重ねて塗ることはできません。(はじきます。)

4.常温乾燥でOK

 熱硬化型ではないため、常温乾燥でOK。大がかりな乾燥設備が不要になります。

被膜形成反応のため、完全硬化までは1週間かかってしまうそうですが、温湿度コントロールにより多少調整は可能とのこと。

5.高い耐候性

 無機質被膜は紫外線や酸性雨などの影響を受けないため、野外でも酸化劣化しません。そのため、外壁の防汚性・防水性の向上やチョーキング防止の用途があります。

 また、1年間屋外に暴露した耐候促進試験でも、色目の変化はほとんどありませんでした。(市販のカラーフィルムなどではほぼ別の色になってしまいます。)

さいごに


 技術的にかなり面白い材料である「ガラス塗料」。今後の用途拡大に注目したいです。

「こんなことに使ってみたい!」などアイデアあればコメントお願いします。

 

■製品情報

クリスタルプロセスHP 製品情報 ガラスコーティング

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