JP2005177611A - 金属材料または導電性材料により構成された製品に対する表面処理方法およびそれによる製品 - Google Patents

Abstract

【課題】 金属材料または導電性材料の製品に、ある程度の被膜厚さを有し、均一色彩および濃い色彩の塗装を、塗装母材との接着力の優れた状態で塗装することおよびそれによる製品を提供する。
【解決手段】 金属製品または導電性材料による製品の表面に電着法により透明クリア塗料または白色塗料を電着塗装する第１工程と、該電着塗装された透明クリア塗料または白色塗料表面に熱転写用昇華性インキにより表面処理する第２工程と、該熱転写用昇華性インキを加熱浸透拡散し、定着処理する第３工程よりなるものであり、前記第２工程における表面処理が、インクジェット印刷法、オフセット印刷法、パッド印刷法、スクリーン印刷法、転写印刷法、または、スプレー塗装法、どぶ付け塗装法、刷毛塗り塗装法のいずれかによるものであり、電着塗装の厚さが１０μｍ以上である塗装およびそれによる製品。
【選択図】 図１

Description

本発明は、金属材料または導電性材料により構成された製品、例えば眼鏡フレームなどに対する表面処理方法およびそれによる製品に関する。

従来複雑な形状を有する金属または導電性材質で構成された製品（以下、本製品という）に精度良く、しかも或程度の厚みを有し、表面処理母材との接着強度の高い、色彩の均一塗装乃至着色をすることは、かなり難しい技術を要する。
従来本製品の塗装法には色々な方法で行われている。即ち、どぶ付け法、スプレー法、ハケ塗り法等があるが、いずれも均一に塗装することは難しく、また塗装厚さにもムラが生じていた。
ましてや、本製品に均一色彩の塗装をすることは、かなりの複雑な工程を必要としていた。

また、比較的に上記の条件を満足する塗装方法として、電着塗装法がある。また、この電着塗装被膜を、更に均一化するための工夫もされている。（例えば、特許文献１参照）
しかしながら、電着塗装法の基本的態様は、同一色彩であることが必要であり、通常１コート仕上げが原則で、塗料膜の接着の点で多層にはし難く、また塗料の塗装母材との接着性の低下の点から、顔料の多い、即ち、濃い色彩の塗装は、かなりの技術を必要としていた。また、色毎に別の槽が必要であり、均一色彩には、極めてコスト高となり、なお且つ、保全管理が大変であった。また、色調合の場合には、染料、顔料が少量で色が変化し、均一調合が困難であった。
特開２００３−１３２８６号公報

上記のように、従来比較的に困難乃至複雑な工程を必要としていた、複雑な形状、例えば、眼鏡フレーム、ボタンなどの製品に対して、ある程度の被膜厚さを有し、均一色彩および濃い色彩の塗装を、塗装母材との接着力の優れた状態で塗装すること、またそのような塗装を施された製品が強く望まれていた。

上記に鑑み、本発明は、電着処理と昇華性インキによる表面処理を併用することによりある程度の被膜厚さを有し、且つ、昇華性インキをメジュームおよび溶剤で希釈し、これにより多く塗布することができることから、淡い色から濃い色までの均一色彩塗装を容易に表現することができ、また、塗装母材との接着力の優れた状態で安価に塗装施工することができるものであり、且つそれにより塗装された製品、特には眼鏡フレームを提供するところに、その目的がある。

本発明の、表面処理方法は、
１） 金属材料または導電性材料により構成された製品に対する表面処理方法であって、該金属製品または導電性材料による製品の表面に電着法により透明クリア塗料または白色塗料を電着塗装する第１工程と、該電着塗装された透明クリア塗料または白色塗料表面に熱転写用昇華性インキにより表面処理する第２工程と、該熱転写用昇華性インキを加熱浸透拡散し、定着処理する第３工程よりなるものであり、
２） 上述１）において、前記第２工程における表面処理が、インクジェット印刷法、オフセット印刷法、パッド印刷法、スクリーン印刷法、転写印刷法、または、スプレー塗装法、どぶ付け塗装法、刷毛塗り塗装法のいずれかによるものであり、
３） 上述１）または２）における、前記透明クリア塗料または白色塗料による電着塗装が、少なくとも被覆厚さが１０μｍ以上であるものである。

また、本発明の金属材料または導電性材料により構成された製品は、
４） 前記１）〜３）のいずれかに記載の表面処理方法により、表面処理されたことを特徴とするものであり、
５） 前記１）〜３）のいずれかに記載の表面処理方法により処理された製品を、眼鏡フレームとしたものである。

本発明は、電着法により透明クリア塗料または白色塗料を電着塗装し、該電着塗装された透明クリア塗料または白色塗料の電着層の表面に熱転写用昇華性インキにより表面処理し、該熱転写用昇華性インキにより表面処理された面を加熱浸透定着処理する表面処理方法により、本発明の目的とした、ある程度の被膜厚さを保持し、均一色彩および淡い色彩から濃い色彩までの表面処理を、表面処理母材との接着力の優れた状態で表面処理を安価に施工し、且つそれにより処理された製品、特には眼鏡フレームを提供することができる。

図１は、本発明の工程を流れ図として表した図である。
図２は、本発明の実施例１の眼鏡フレームの断面の１例を模式的に表した図である。
図３は、本発明の実施例２の試験試料の断面の１例を模式的に表した図である。
図において、１は、表面処理された金属材料または導電性材料により構成された塗装皮膜製品、２は、被表面処理母材、３は、電着法により被覆された透明クリア塗料または白色塗料の電着層、４は、加熱浸透された昇華性インキによる表面処理面である。

本発明に使用される被表面処理製品の材料は、電着塗装を前提としており導電性であることが必要である。特に、眼鏡用のフレームとして、ステンレス鋼、Ｎｉ合金、Ｔｉ合金等が用いられる。また、導電性であれば導電性プラスチックも使用することができる。
また、電着塗装のための電着槽は、通常の電着槽でよく、被表面処理製品を負極に、塗料、本発明の場合は透明クリア塗料または白色塗料を正電荷に荷電する装置を用いる。

使用する透明クリア塗料または白色塗料は、透明または単一白色塗料であることが必要であり、カチオン系電着塗料でアミノ基をもった塗料を使用することが望ましい。また、透明クリア塗料を使用する場合と異なり、白色塗料を使用する場合は、被電着面との接着性および熱転写用昇華性インキにより得られる最終色彩との兼ね合いで白色顔料の量を決めなければならない。また、白色以外の有色塗料では、色調合の場合の染料、顔料が少量でもって色の変化が大きく振れ、均一な調合が困難であり、また、被電着面との接着性も劣るので使用しない。

白色塗料の顔料含有量（塗料の固形分）は、５〜３０％程度が好ましい。３０％以上では被電着面との接着性が急激に低下し、また、５％以下では電着効率が極端に下がり、さらに熱転写用昇華性インキによる色彩との好ましいコントラストが期待できない。
電着条件は、通常の電着塗装における条件で処理されることが好ましい。所要電圧１５０〜３５０Ｖ、塗料温度２８±２℃、通電時間２〜５ｍｉｎ．程度である。

熱転写用昇華性インキは、通常、色料、ビヒクルと助剤よりなる基本組成の内、色料が分散染料より選ばれた印刷用インキを指すものであり、該昇華性印刷インキを適切な加熱条件で加熱浸透定着をすることにより染料の被印刷体表面、本発明では透明クリア塗料または白色塗料の電着層の表面、から内部への十分な拡散が期待できるものである。
また、前記分散染料とは、アントラキノン系、アゾ系、ニトロ系、キノリン系などからなる分散染料の内、成るべく分子量の小さいものの微粉を、水乃至溶剤１リットル当たり０．５ｇ乃至４ｇを均一に分散させた液体乃至ペースト状液体が好ましい。その粘度は、表面処理の手段、例えば印刷方法などにより異なり、適宜選択される。

また、熱転写用昇華性インキによる表面処理は、印刷法としては、インクジェット印刷法、オフセット印刷法、パッド印刷法、スクリーン印刷法、転写印刷法などで行う。
また、塗装方式で行う場合は、スプレー塗装法、どぶ付け塗装法、刷毛塗り塗装法など従来の塗装法を適用できる。
表面処理に用いる熱転写用昇華性インキは、各種の色彩のものを調合し、また透明インキとしてのメジュウムおよび溶剤によりこれを適度に希釈し、所要の色彩および濃淡を得ることができる。

本発明は、基本的に昇華性印刷インキを、透明クリア塗料または白色塗料による電着層に表面から内部へ十分深く、且つ鮮明に浸透（拡散）し定着させるところに特徴がある。
この拡散効率は、フィックの法則に代表されるように被作画体の表面における拡散係数と、昇華性印刷インキの昇華ガスのガス分子濃度および濃度勾配に依存する。
従って、良好な拡散効率を期待するためには、アントラキノン系、アゾ系、ニトロ系、キノリン系などからなる前記分散染料の内、成るべく分子量の小さいものを使用することが望ましい。実験の結果、分子量が２２０〜５５０の低分子量分散染料が好ましいことの知見を得た。単純な置換アントラキノンやモノアゾ系のものが好ましい。

加熱浸透（拡散）定着の工程は、拡散条件から前記昇華性印刷インキにより表面処理された面を未乾燥の状態で加熱処理することが望ましい。
実験の結果、加熱保持温度は１００〜１８０℃、好ましくは１３０〜１５５℃が望ましく、また、加熱保持時間は５〜６０ｍｉｎ．、好ましくは、１０〜３０ｍｉｎ．が望ましい。

加熱保持温度が、１００℃以下では拡散効率が急激に低下し、また１８０℃以上では電着層の熱変形が生じ思わしくない。経済的に拡散効率の良い範囲としては１３０〜１５５℃となる。
また、加熱保持時間が５分間以下では、加熱保持温度を１６０℃と上げても拡散効果が得られないし、３０分間以上では拡散の均一性が損なわれ色ムラが生じてくる。
拡散効率の良い範囲としては１０〜３０分間となる。
基本的には表面処理による表面が、半乾燥状態で加熱浸透定着処理を行うことにより、より低条件で良好な浸透（拡散）効果を得ることができる。しかし、これは製品の形態により異なり必ずしも経済的な条件とは言えない。
なお、時間差をもって、複数回に分けて本発明の工程２及び３を繰り返し重畳処理することによって、より複雑な多色彩の塗装を作成することもできる。

［実施例１］
本実施例１の仕様は、下記のとうりである。
被塗装製品：眼鏡フレーム（材料Ｔｉ合金）
電着条件： 透明クリア塗料
所要電圧１５０Ｖ、塗料温度２８±２℃、通電時間５ｍｉｎ．
電着層厚さ 約１５μｍ
表面処理条件：
昇華性インキ（モノアゾ系分散染料、ＮＶブルー）、
希釈率（溶剤／インキ） ３／１
スプレー塗装法（厚さ約１０μｍ）
加熱浸透定着条件：
加熱温度 １５０℃ （加熱炉）
加熱時間 １５ｍｉｎ．

Ｔｉ合金製の眼鏡フレームを負極とし上記条件で透明クリア塗料の電着塗装を行い、電着厚さ約１５μｍの均一塗布被膜を得た。これにスプレー法により昇華性インキを厚さ約５μｍを塗布し、半乾燥状態で加熱炉に挿入し、１００℃の温風により浸透（拡散）定着処理を行った。
塗装された眼鏡フレームについて目視により塗装面の状態を観察し、また、断面の顕微鏡観察により浸透（拡散）深さを測定した。
眼鏡フレーム全体に均一に深いＮＶブルー色彩が塗装されており、塗装ムラや非塗装部分などの色彩の不具合は認められず、また気泡などの塗装欠陥も認められなかった。
断面により浸透（拡散）を観察した結果、電着層の厚さの約９０％程度までに浸透（拡散）されＮＶブルーに着色されていた。

［実施例２］
本実施例１の仕様は、下記のとうりである。
被塗装製品：試験試料（材料１８−８ステンレス鋼板 ５０×５０×１ ｍｍ）
電着条件： 透明クリア塗料
所要電圧３５０Ｖ、塗料温度２８±２℃、通電時間５ｍｉｎ．
電着層厚さ 約１０μｍ
表面処理条件：
スクリーン印刷用昇華性インキ（モノアゾ系分散染料、ＮＶブルー）
（１）溶剤希釈率１／１
（２）溶剤希釈率０
スクリーン印刷法
（１）厚さ約３μｍ（ベタ塗り）
（２）厚さ約１０μｍ（クロス状模様）
加熱浸透定着条件：
加熱温度 １８０℃ （加熱炉）
加熱時間 １０ｍｉｎ．

十分に脱脂処理を施した上記試験試料を用い、前記条件にて透明クリア塗料を電着塗装し、ほぼ厚さ１０μｍの電着層が得られた。この片面にスクリーン印刷法により２度に分けてスクリーン印刷用昇華性インキにより印刷をおこなった。第１印刷として、溶剤希釈率１／１の薄いＮＶブルーカラーのベタ印刷をし、１２０℃、５ｍｉｎ．の仮乾燥後、更にその上に希釈率０のスクリーン印刷用昇華性インキの原液により第２印刷のクロス状模様を重ね印刷した。
第２印刷が半乾燥状態で加熱炉に挿入し、１２０℃の温風により１０ｍｉｎ．の浸透（拡散）定着処理を行った。

実施例１と同じく、目視により塗装面の状態を観察し、また、断面の顕微鏡観察により浸透（拡散）深さを測定した。
全体に比較的均一な薄いＮＶブルーの第１印刷による浸透拡散に対し、第２印刷によるクロス状模様は電着層厚さ方向の浸透拡散と同時に表面横方向への浸透拡散も認められ、クロス状模様の巾は多少乱れが認められた。しかし、色彩は濃いＮＶブルーが厚さ方向にも明確に認められた。また、気泡などの塗装欠陥は認められなかった。
断面により浸透（拡散）を観察した結果、電着層の厚さの約９０％程度までに浸透（拡散）され濃淡２色のＮＶブルーに着色されていた。

上記の実施例より、本発明による塗装方法は、濃淡を自在に選択される単一色塗装に最も向いていることがわかった。多色による画像印刷（塗装）に対し本発明を適用する場合は、表面横方向への浸透拡散をも考慮し、画像線の選択等を考慮することが必要である。

本発明は、ある程度の被膜厚さを保持し、均一色彩および淡い色彩から濃い色彩までの表面処理を、表面処理母材との接着力の優れた状態で安価に施工することができ、導電性材料に対して電着塗装を必要とするものであれば、如何なる製品にも利用可能である。

本発明の工程を流れ図として表した図である。 本発明の実施例１の眼鏡フレームの断面の１例を模式的に表した図である。 本発明の実施例２の試験試料の断面の１例を模式的に表した図である。

符号の説明

１ 表面処理された金属材料または導電性材料により構成された塗装皮膜製品
２ 被表面処理母材
３ 電着法により被覆された透明クリア塗料または白色塗料の電着層
４ 加熱浸透された昇華性インキによる表面処理面

Claims (5)

1. 金属材料または導電性材料により構成された製品に対する塗装方法であって、該金属製品または導電性材料による製品の表面に電着法により透明クリア塗料または白色塗料を電着塗装する第１工程と、該電着塗装された透明クリア塗料または白色塗料表面に熱転写用昇華性インキにより表面処理する第２工程と、該熱転写用昇華性インキにより表面処理された面加熱浸透定着する第３工程よりなることを特徴とする金属材料または導電性材料により構成された製品に対する表面処理方法。
2. 前記請求項１に記載の熱転写用昇華性インキによる表面処理が、インクジェット印刷法、オフセット印刷法、パッド印刷法、スクリーン印刷法、転写印刷法、スプレー塗装法、どぶ付け塗装法、刷毛塗り塗装法のいずれかによるものであることを特徴とする金属材料または導電性材料により構成された製品に対する表面処理方法。
3. 前記透明クリア塗料または白色塗料による電着塗装が、少なくとも被覆厚さが１０μｍ以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の金属材料または導電性材料により構成された製品に対する塗装方法。
4. 前記請求項１〜３のいずれか１項に記載の表面処理方法にて処理されたことを特徴とする金属材料または導電性材料により構成された製品。
5. 前記請求項１〜３のいずれか１項に記載の表面処理方法にて処理された製品が、眼鏡フレームであることを特徴とする金属材料または導電性材料により構成された製品。
   

Images