JP2008036549A - 建築板の塗装方法 - Google Patents

Abstract

【課題】インクジェット方式により金属・樹脂・木質建築板にインクを塗布する際、塗布されたインクが乾燥するまでの間にインクが流れる現象や、凝集する現象が発生し、インクの流動によるにじみやインクの凝集によるまだら模様や色むらなどを発生するという課題がある。
【解決手段】塗布対象の建築板として、表面に縮み塗料による塗装を施した建築板を使用する。縮み塗料の塗膜表面はインクの流動や凝集を抑えるための皺状の凹凸が形成されており、この皺の溝部にインクが留まることにより、インクの流動や凝集が抑えられ、高い塗布品質を得ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、金属又は樹脂あるいは木質からなる建築板に対して、インクジェット塗装により、均一に塗布あるいは任意のパターンを精細に塗布することができる金属又は樹脂又は木質からなる建築板の塗装方法に関する。

建築板の化粧手段として、レンガ調，石積み調，タイル調などの建築板に対し、その模様に合う絵柄をインクジェット方式により塗布し、意匠性の高い建築板を得る方法が近年実用化され、実施されている。インクジェット塗装ではインク液滴を建築板の所望の位置に吐出し、建築板表面に付着したインクのドットにより絵柄を表現する。従って鮮明で精細な絵柄を表現するにはインクの各ドットが意図する位置に止まり、かつ、それらが混じり合わないようにすることが必要である。しかしながら、現実には建築板上に塗布したインクの溶媒が乾燥し、定着するまでに一定の時間を要する。このため、その間に着弾したインクの液滴が流れて、濡れ広がったり、隣接するインクの液滴の凝集が起こり、これが塗布した絵柄の滲みを生じる。また、流れたインクが混じり合うことにより、塗布した絵柄の色の混濁が生じる。これらが絵柄の画質を著しく損ねる原因となっていた。そこで、これらを防止または軽減するために、溶媒に蒸発速度の早い溶剤を用いたり、または建築板をインク塗布前に予め加熱しておき（プレヒート）、インクの乾燥時間を早める方法が実施されてきた。あるいは、特許文献１に記載のようにビーズを混入させた塗料ないし樹脂溶液を建築板の表面にスプレー塗布することにより、インク塗布面上にビーズを散布し微小な凸部を形成して、このビーズによりインクの流動を抑える方法も実施されてきた。

また、特許文献２に記載のように均一な縮み塗装を行うことで、つや消し塗装する方法も開示されている。

特許３５２１８８４号公報 特開２００３−２１１０７６号公報

これらの方法は、インクの流動や凝集に対し一定の効果があるが、難点もあった。溶剤やプレヒートによりインクの乾燥を早めても、インクの流動は着弾後直ちに始まるため、乾燥が間に合わず、絵柄の滲みや混濁の防止には限界があった。また、建築板の温度を上げ、乾燥を早めると蒸発した溶媒成分がヘッドに付着し、インクの吐出不良の原因となった。さらに、溶剤には防爆設備や廃液処理において余計なコストが掛かる問題がある。プレヒートには建築板からの輻射熱がヘッドの表面温度を上昇させるため、インクの粘度が低下し、吐出不良を引き起こす問題もあった。

また、建築板の表面にビーズを散布しインクの流動を抑える方法も、ビーズがインクを捕捉する効果は比較的小さいので、絵柄の色が薄い部分、つまりインクの塗布量が少ない場合は効果があるが、色が濃く、塗布量が多くなるとやはりインクの流動を抑え切れなくなり、効果には限界があった。

また近年環境への影響を配慮し、インクの溶媒として有機溶剤から水に移行する動向があるが、水性インクを使う場合、水は溶剤より蒸発が遅いため、インク塗布後、乾燥までの間にインクが流れ、凝集する傾向が一層顕著に現れる。

さらに外装建築板の場合、インクジェット塗装を施す下塗りの塗膜には耐水性，撥水性を持たせ耐候性を高めている。このため、インクを全く吸収せずに、インクの流動や凝集が顕著に起こり、上記の従来方法では満足な塗布品質を得る程の充分な効果が得難くなってきていた。

本発明の目的は、インクジェット方式により建築板にインクを塗布、あるいは任意のパターンを形成する際、インクの溶媒が乾燥し、インクが定着するまでの間に着弾したインクの液滴が流れることや、凝集する現象を防ぎ、例えインクを吸収しない非吸収性の建築板であっても、インクの流動による滲みやインクの凝集による粒状感や発色の薄さを抑え、より良い塗布結果を得ることにある。

塗布対象の建築板の表面にインクの流動や凝集を抑えるため、凹凸を形成する手段として基板表面に縮み塗料による下地塗装を施し、その上にインクジェット方式によりインクを塗布し、絵柄を形成する。塗料は乾燥硬化する際、表面と内部の乾燥速度の差により塗膜表面に皺上の無数の凹凸が形成され、この皺の溝部にインクが溜まることにより、インクの流動や凝集が溝により阻止され、所望の効果を得るものである。

塗布対象の建築板の表面に縮み塗料で皺状の凹凸を形成すると、皺の溝部分にインクが溜まり、インクがその場に留まるため、ワーク表面が平面のときに起こるインクの流動や凝集を防ぐかあるいは軽減することができる。その結果、画質面ではインクの流動による絵柄の滲みや色の濁りあるいはインクの凝集による斑模様や濃淡むら・色むらの発生を防ぐかあるいは軽減することができ、従来よりも高い塗布品質が得られる。

本発明である建築板のインクジェット塗装方法の実施例を以下に説明する。

本発明の塗装方法を図１に示す。建築板７１としては金属又は樹脂又は木質等の材料で形成されたもの使用する。

まず、インクジェットで塗装するための下地層形成のために、建築板７１の表面に縮み塗装を施す。図１（ａ）は建築板７１に縮み塗装を施した直後の状態を表している。塗装直後は塗膜７０ａがまだ乾いておらず、表面は平坦な状態である。縮み塗料を用いた場合、塗膜が乾燥して硬化するにつれ、塗膜表面が先に硬化して、遅れて塗膜内部の液体成分が乾燥して体積が減少するため、表面の塗膜が収縮し、図１（ｂ）に示すように乾燥した塗膜７０ｂの表面に皺状の凹凸が形成される。

縮み塗装により、表面に皺状の凹凸が形成された建築板７１をそのまま、あるいは建築板７１を所望の形状に加工した後、図１（ｃ）に示すように、その表面にインクジェットヘッド５７によりインクを吐出する。液滴となったインク７２ａが皺状の塗膜７０ｂに着弾すると、塗膜表面のインク７２ｂは図のように皺の凹部、つまり溝に向かって流れ込み、その溝にインク７２ｂが留まる。

インク７２ｂを乾燥させた後、インクを保護するために透明な塗料で上塗りを行う。図１（ｄ）に示すようにインクの上層に透明な塗膜７３を形成することにより、本塗装方法が完了する。

図２は本発明の縮み塗料を塗布した下地層表面に、微細な点又は線をインクジェット塗装した状態を模式的に図示したものである。建築板７１の上に縮み塗装された塗膜７０ｂ上の凹部に点又は線の模様を形成するインク７２ｂが塗られた状態となっている。

実際の建築材として鋼板を用いて、縮み塗料により下地膜を塗膜した一例の表面の顕微鏡写真を図４に示す。図に示すように、幅５０〜６０μｍ程度の皺が縦横に伸び表面を覆っている様子が分かる。

一方、従来の平坦な塗膜面に同様の微細な点又は線をインクジェット塗装した直後は、図３（ａ）のようにインクが着弾した近辺に留まっている。しかし、時間が経つにつれ、インクと塗膜の表面張力の差により、図３（ｂ）のようにインクが塗膜表面に濡れ広がるか、図３（ｃ）のようにインクが互いに凝集するかのどちらかの状態になる。しかし、何れにせよ、意図した塗布パターン図３（ａ）の状態が保持されない。視覚的には図３(ｂ)の状態は滲んだ状態として見え、図３（ｃ）は斑・筋模様となって見える。実例として、図５に平坦な塗膜の表面にインクが濡れ広がったときの顕微鏡写真を、図６には平坦な塗膜の表面でインクが凝集したときの顕微鏡写真をそれぞれ示す。一方、本実施例の場合、インクは着弾後、塗膜の皺の溝に向かって微小な距離を移動する。しかし、一旦溝に溜まると溝によりそれ以上のインクの移動が抑えられる。このため、インク塗布直後に近い状態が維持される。その結果、図３（ｂ）や（ｃ）のような現象がかなり抑えられる。

この効果はインクの塗布量が多い場合や、水性インクのような乾燥速度が比較的遅いインクを用いた場合に特に顕著に発揮される。また、ワーク表面に凹凸を形成する従来の手法である塗膜表面へのビーズ散布と比べても、ビーズ粒子よりもインクの移動を拘束する効果が大きく、より高い塗布品質が得られる。

図４に示した、鋼板上に縮み塗装をした後の表面状態の顕微鏡写真においては、塗膜表面の皺の幅は約５０μｍ、溝の深さは２０〜３０μｍであった。

縮み塗膜７０ｂを形成する縮み塗料は本来、塗膜表面のつや・光沢を抑えるためのつや消し塗料の一種であり、つや消し塗装の用途で既に広く使用されているものである。例えば、特許文献２に記載したように、つや消しのために縮み塗料を用いることが多数開示されている。

本実施例で用いたインクジェットヘッドはピエゾ駆動型、ノズルピッチは７０μｍ、吐出インク液滴は４０ｐｌで、インク液滴の直径は４０μｍ程度である。また、インクには無機顔料の水性インクを使用した。

本発明のインクジェット塗装方法を適用したインクジェット塗布装置の例を図７に示す。この装置は大きく６つの部分からなる。すなわち、サイディングボードを形成する建築板７１の表面に複数の異なる色のインクで塗装を施すために、複数のインク吐出ヘッドを配置した塗布ユニット部５６を中心として、建築板７１を搬入するローダ機構部５２と、塗布ユニット部５６の真下に位置し建築板７１を搬送する搬送機構部５４と、塗装が施された建築板であるサイディングボード２０を装置外に搬出するアンローダ機構部６１、これら装置の各部駆動機構を制御する制御部６３から構成される。

ローダ機構部５２内には、搬入された建築板７１の位置を合わせる位置決め部５３ａ１，５３ａ２，５３ｂ１，５３ｂ２が設けてある。また、ローダ機構部５２と塗布ユニット部５６の間に、建築板７１の種類によっては建築板７１を上から押さえ込むローラ機構や、建築板７１の面形状を認識するカメラを取り付ける場合もある。さらに、塗布ユニット部５６にはイエロー用ヘッド５７，マゼンタ用ヘッド５８，シアン用ヘッド５９，ブラック用ヘッド６０の各色毎に塗布ヘッドを設けた塗布ヘッド部がある。この塗布ヘッド部に隣接して各ヘッドの保守清掃等を行うヘッド保守機構部５５が設けてある。また、ローダ機構部５２と搬送機構部５４との間、搬送機構部とアンローダ機構部６１との間、及びアンローダ機構部６１の基板排出部にはベルトを駆動する駆動モータ６７ａ,６７ｂ,６７ｃがそれぞれ設けてある。

このように図１に示す方法で、図７の装置を用いて、予め縮み塗膜の下地層を施した建築板にインクジェット塗装により意匠模様を形成すると、図１（ｃ）のように塗布されたインクは皺状の下地塗膜の溝部に溜まる。このため、インクが乾燥するまでの間、インクの移動が抑えられる。そのため、インクの移動により起こる塗布パターンの滲み、インクの凝集による塗布パターンの変形、色の異なるインクの混濁による色の濁りといった画質劣化を抑えることができる。特に外装建築板の場合、雨・雪などに耐えるため下地塗膜は撥水性の強固な皮膜になっており、その上に塗布したインクは下地塗膜に全く吸収されない。さらに水系インクを使う場合は、溶剤系インクに比べ蒸発が遅く、より一層インクが移動し易い。この様な場合、下地塗膜が従来のように平坦面の場合は、上記の様々な画質劣化が著しい。一方、本発明による画質改善効果は特に大きい。

インクジェット塗装によるパターン形状の精度は、塗装対象物の表面が塗布インクを吸収する場合、紙へのインクジェット印刷の場合と同様、塗布ヘッドの吐出ノズルの間隔と吐出されたインク液滴の大きさにより決まる。しかし、塗装対象物の表面がインクを吸収しない場合、一般に着弾したインク液滴が流動するために吸収性のある場合に比べ精細度が低下する。下地層に縮み塗装を施してある場合は、塗膜の皺にインクが留まるため、皺の幅・深さによりパターン形状の精細度が決まると言える。インク液滴１滴の直径より皺の幅・深さがやや大きい程度のとき、一つの溝にインク滴がちょうど収まり、そのとき塗布パターンの崩れが最も小さく、最高の塗布結果が得られる。皺がそれ以上大きくなると、一つの溝に複数個のインク滴が流れ込み、混じり合うので、精細度は低下する。反対に、皺がそれ以下に小さくなると、インク１滴が一つの溝に収まりきらず、溝から溢れ出し、インクが流れるため、やはり精細度が低下する。

本実験では、インクジェットヘッドの吐出ノズルの間隔が７０μｍ、インク１滴の直径は４０μｍ程度で、様々な縮み塗装板を試した結果、最良の塗布結果が得られた。その場合の縮み塗装の状態を示したものが図４である。縮み塗装の皺は幅５０〜６０μｍ、深さは２０〜３０μｍ程度であり、理想条件を裏付ける結果であった。これらの結果から、縮み塗装の凹部の幅は２０〜２００μｍ、深さを１０〜１００μｍのものを、描画する意匠模様の大きさ等に応じて使用することで、所望の模様を高精度に描画できる。なお、高精細に描画する場合は前述の実験に使用した範囲の幅と、深さの皺のある縮み塗装膜を用いると良い。

実施例１では、一般的な樹脂や木質又は金属の建築板を対象に説明したが、本実施例では、特に金属板を対象にしたものである。すなわち、建築板に鋼鉄やアルミニウムなどの薄い金属板を用い、その表面に縮み塗装を施した後に建築板をさらに成型，裁断などの工程を経て製作する金属系サイディングボードに対し、インクジェット塗装を行う例である。尚、縮み塗装で形成された下地膜表面の凹凸の幅及び深さは、先に説明した実施例１と同じである。

図８に建築板として金属サイディングボード材２０の構造の一例を示す。金属サイディングボード材２０は金属板の表面材２０ａ，芯材（発泡充填接着樹脂材）２０ｂ及び裏面材（アルミライナー紙）２０ｃを積層した構造となっている。表面材２０ａはプレス加工により図８のような波板状またはエンボス加工により石柄などに成型される。成型された表面材２０ａと裏面材２０ｃの隙間に芯材２０ｂを封入することにより積層構造の金属サイディングボードが完成する。

この金属サイディングボード材２０の製造・塗布ラインは、例えば図９のような構成になる。図９における製造・塗布ラインは、大きく金属板成型搬送系Ｓ１と加飾塗装・オーバーコート搬送系Ｓ２からなる。金属板成型搬送系Ｓ１は、縮み塗装による下塗りが施された金属板コイルから巻き出された金属板１を連続的に送り出す金属板送り出し部２と、金属板１にエンボス加工等の凹凸状の装飾を与える金属板成型部３と、金属板１裏面に吹き付けによって芯材２０ｂを貼り付ける芯材形成部２１，金属板１を定尺に切断する切断部５とから構成される。切り出された金属板１が、金属サイディングボード材２０となる。加飾塗装・オーバーコート搬送系Ｓ２には、搬送路上を移動する金属サイディングボード材２０表面に複数の色のインクで色彩を付与するインクジェット塗装部４（図７のインクジェット塗装装置に相当する）と、加飾塗装後の乾燥及びオーバーコート及び乾燥を行うオーバーコート・乾燥装置部３０がある。このオーバーコート・乾燥装置部３０には、第一乾燥部３１ａとその下流にオーバーコート部３２と第二乾燥部３１ｂから構成されている。そして、順に金属サイディングボード材２０に対し、加飾塗装部，乾燥部，オーバーコート部，乾燥部の工程を行い、最終製品である金属サイディングボード２０ｄを形成するものである。加飾塗装・オーバーコート搬送系Ｓ２内の最下流には、金属サイディングボード２０ｄを保管するストッカ６が設けられている。また、金属板成型搬送系Ｓ１及び加飾塗装・オーバーコート搬送系Ｓ２内の各機構部や要所での金属板１の送り出し制御を統括して行う情報処理装置４０が設けられている。なおこの情報処理装置４０は図７に示す制御部６３と同じ働きのものである。

図１０に芯材形成部２１の側面図を示す。芯材形成部２１は、発泡樹脂からなる芯材
２３を吹き付ける芯材吹付け手段２２と、裏面材２４を供給する裏面材送り手段２５と、保持ローラ２６とから構成されている。この芯材形成部２１に至る前に凹凸加工が施された金属板１の裏面と裏面材２４とを貼り合わせる時に、両者間の隙間２８に芯材２３が吹き付けられる。芯材２３を吹き付けることにより、発泡状態の芯材２３が隙間２８に充填され、発泡樹脂からなる芯材２３が硬化する。この芯材形成を製造上容易にするため、金属板１の上方に芯材形成部２１を設ける場合がある。そのとき金属板成型部３も搬送面に対して上下逆になり金属サイディングボード材２０も上下逆に成型される。この場合は、金属板成型搬送系Ｓ１と加飾・オーバーコート搬送系Ｓ２の間に金属サイディングボード材２０を反転する工程を設ける。

金属板１は金属板成型搬送系Ｓ１を経由して加工され金属サイディングボード材２０となり、加飾塗装・オーバーコート搬送系Ｓ２のインクジェット加飾装置部４に搬送され、図９で説明したようにインクジェット塗装を行った後、オーバーコート・乾燥装置部３０に搬送される。オーバーコート・乾燥装置部３０では、インクジェット塗装部４で彩色された金属サイディングボード材２０を第一乾燥部３１ａで乾燥させ、オーバーコート部
３２でオーバーコート塗布材を塗布する。その後、第二乾燥部３１ｂでオーバーコート塗布材を乾燥させ、最終製品である彩色・オーバーコートされた金属サイディングボード
２０ｄとなる。

表面に微小な凹凸を有す塗装建築板へのインクジェット塗装の模式図。 表面に微小な凹凸を有す塗装建築板の小領域にインクジェット塗装を施した場合の模式図。 従来例である、表面が平坦な塗装建築板の小領域にインクジェット塗装を施した場合の模式図。 表面に微小な凹凸を有す塗装建築板を上面から見た顕微鏡写真。 表面が平坦な塗装建築板にインクジェット塗装を施し、インクが濡れ拡がった状態を上面から見た顕微鏡写真。 表面が平坦な塗装建築板にインクジェット塗装を施し、インクが濡れ拡がらず、凝集した状態を上面から見た顕微鏡写真。 インクジェット塗装を施す塗布装置の概略構成を示す図である。 金属サイディングボードの構造を示す斜視図である。 金属サイディングボードの製造・塗布ラインの概略構成を示す図である。 芯材形成部の側面図である。

符号の説明

１…金属板、２…金属板送り出し部、３…金属板成型部、４…加飾装置部、５…切断部、６…ストッカ、２０…金属サイディングボード材、２０ａ…金属サイディングボード表面材、２０ｂ，２３…芯材、２０ｃ，２４…裏面材、２０ｄ…金属サイディングボード、２１…芯材形成部、２２…芯材吹付け手段、２５…裏面材送り手段、２６…保持ローラ、２８…隙間、３０…オーバーコート・乾燥装置部、４０…情報処理装置、５２…ローダ機構部、５４…搬送機構部、５５…ヘッド保守機構部、５６…塗布ユニット部、５７…インクジェットヘッド、６１…アンローダ機構部、６３…制御部、６７ａ，６７ｂ，６７ｃ…駆動モータ、７０ａ，７０ｂ…縮み塗装による塗膜、７１…建築板、７２ａ…吐出されたインク滴、７２ｂ，７２ｃ…塗布されたインク、Ｘ１，Ｙ１，Ｙ２…方向、Ｓ１…金属板成型搬送系、Ｓ２…加飾塗布・オーバーコート搬送系。

Claims (5)

1. 金属・樹脂・木質からなる建築板面上に、下塗り層を形成し、その後インクジェット塗装により意匠模様形成する建築板の塗装方法において、
   前記下塗り層を、塗料として、硬化時における塗膜表層部と塗膜内部の硬化速度の違いによって塗膜表層部に皺上の凹凸を形成する縮み塗料を用いて形成し、前記下塗り層の上にインクジェット塗装により意匠模様を形成することを特徴とする建築板の塗装方法。
2. 請求項１の建築板の塗装方法において、前記下塗り層の表層部に形成された凹凸面における凹部の幅は２０〜２００μｍであり、深さが１０〜１００μｍであることを特徴とする建築板の塗装方法。
3. 下塗り塗装が施された金属コイルを成型・裁断した後、インクジェット塗装により意匠模様形成用のインクを噴射塗布する建築板の塗装方法において、
   金属コイルから裁断された金属板の下塗り塗装には、硬化時における塗膜表層部と塗膜内部の硬化速度の違いによって塗膜表層部に皺上の凹凸を形成する縮み塗料を用いること特徴とする建築板の塗装方法。
4. 請求項３の建築板の塗装方法において、前記下塗り塗装された塗膜表層部の凹凸面における凹部の幅は２０〜２００μｍであり、深さが１０〜１００μｍであることを特徴とする建築板の塗装方法。
5. 請求項４に記載の建築板の塗装方法において、
   前記塗膜表層部に凹凸の有する下塗り塗装の上にインクジェット塗装により意匠模様を形成することを特徴とする建築板の塗装方法。
   

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