JP2013049813A - 化粧建築材の製造方法及び化粧建築材 - Google Patents

Abstract

【課題】日射された場合にも建材の温度上昇を抑制するとともに、耐久性の優れた化粧建築材を提供する。
【解決手段】基材１の表面に、黒顔料としてＦｅ−Ｃｒ、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｍｎ、Ｆｅ−Ｃｏ−Ａｌ、Ｃｕ−Ｂｉ、及び、Ｂｉ−Ｍｎから選択される１以上の無機顔料と、紫外線硬化樹脂とを含むインクジェット用インクを用いてインク層３を形成して化粧建築材を製造する。得られた化粧建築材は、カーボンブラックを用いた場合よりも、日射された際の建材の温度上昇を抑制することができる。また、変色を抑制し、耐久性のある化粧建築材が得られる。
【選択図】図１

Description

本発明は、インクジェット用インクによりインク層が形成された化粧建築材の製造方法及び化粧建築材に関する。

従来、建築用外装材などの化粧建築材として、インクジェット方式による印刷でインク層が形成されたものが知られている（例えば特許文献１参照）。

図２に、インクジェット印刷装置１０の一例を示す。このインクジェット印刷装置１０は、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４色のインクを吐出する４つのインクジェットヘッド１１を備えている。これらの各インクジェットヘッド１１は、基材１の幅方向に直線状に延伸するライン型に形成されている。また、４つのインクジェットヘッド１１は、基材１の搬送方向に、イエローヘッド１１ｙ、シアンヘッド１１ｃ、マゼンタヘッド１１ｍ、ブラックヘッド１１ｋの順で配置されている。これによりフルカラー印刷が可能となっている。インクジェットヘッド１１から吐出される各色のインクは、顔料が、適宜、樹脂や溶剤などと混合されて調製されるものである。このうち、ブラックヘッド１１ｋから吐出されるインクの顔料としては、例えば、カーボンブラックが用いられている。

そして、インクジェット印刷にあたっては、搬送される基材１の上に、各インクジェットヘッド１１から各色のインクが吐出され、順次、塗布されることにより、所望の着色で印刷が施されたインク層３が形成される。

特開２００７−１５４４３０号公報

上記のように、インクジェット印刷の化粧建築材においては、黒インクの顔料としてカーボンブラックが一般的に使用されている。しかしながら、カーボンブラックで塗装した黒い印刷色は、日射された際に赤外線を吸収して建材の温度が上昇するなどによって、建材の劣化を招くおそれがあり、また、夏場のヒートアイランドの原因を引き起こす一因にもなっている。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、日射された場合にも建材の温度上昇を抑制するとともに、耐久性の優れた化粧建築材の製造方法及び化粧建築材を提供することを目的とする。

本発明に係る化粧建築材の製造方法は、基材の表面に、黒顔料としてＦｅ−Ｃｒ、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｍｎ、Ｆｅ−Ｃｏ−Ａｌ、Ｃｕ−Ｂｉ、及び、Ｂｉ−Ｍｎから選択される１以上の無機顔料と、紫外線硬化樹脂とを含むインクジェット用インクを用いてインク層を形成する工程を含むことを特徴とする。

本発明に係る化粧建築材は、基材の表面に、黒顔料としてＦｅ−Ｃｒ、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｍｎ、Ｆｅ−Ｃｏ−Ａｌ、Ｃｕ−Ｂｉ、及び、Ｂｉ−Ｍｎから選択される１以上の無機顔料と、紫外線硬化樹脂とを含むインクジェット用インクを用いてインク層が形成されたことを特徴とする。

前記インク層の厚みは２〜５０μｍであることが好ましい。また、前記インク層における前記黒顔料を含むインクジェット用インクのカバレッジは４０〜１００％であることが好ましい。

本発明によれば、日射された場合にも建材の温度上昇が抑制され、耐久性の優れた化粧建築材を得ることができる。

本発明に係る化粧建築材の実施の形態の一例を示す概略断面図である。 インクジェット印刷の一例を示す概略図である。

図１に、化粧建築材の実施の形態の一例を示す。この化粧建築材は、基材１の表面に、下塗り層２、インク層３及びクリアー層４がこの順で積層されて形成されている。

なお、基材１と下塗り層２との間に、又は、各層（下塗り層２、インク層３及びクリアー層４）の間に、若しくはクリアー層４の表面に、他の層が積層されていてもよい。例えば、基材１と下塗り層２との間にシーラー層を設けたり、クリアー層４の表面に、耐久性を向上させる機能層が設けられたりしてもよい。また、下塗り層２及びクリアー層４の一方又は両方は積層されていなくてもよい。

化粧建築材は、窯業系（繊維補強セメント製）の外装壁板にすることができる。本実施形態では、太陽光線に暴露される条件において、温度上昇を抑制するとともに、耐久性を向上させることができる。

基材１としては、特に限定されるものではないが、例えば、フレキシブルボード、珪酸カルシウム板、石膏スラグパーライト板、木片セメント板、プレキャストコンクリート板、ＡＬＣ板、石膏ボード等の無機質板を用いることができる。

化粧建築材を製造するにあたっては、まず、上記のような基材１の表面に、必須ではないが、一般的にはシーラーを塗装する。これによりシーラー層が形成される。シーラーを塗装した場合、その表面に塗装される下塗り層２の定着性が向上する。そして、シーラーを塗った後、その表面に、下塗り層２を塗装により形成する。

下塗り層２は、基材１の表面を整えるとともに、インク定着性を高めるためにインクを受理するインク受理層としての機能を有する層である。下塗り層２は、有機溶剤で希釈した塗料で形成することもできるが、水性塗料で形成することが好ましい。水性塗料で下塗り層２を形成することによって、環境負荷を低減することができる。

上記水性塗料としては、アクリル系エマルションをベースにしたアクリル樹脂塗料や、アクリルシリコン系エマルションをベースにしたアクリルシリコン樹脂塗料などを用いることができる。水性塗料には、体質顔料と吸湿性樹脂のうちの少なくとも一方を配合しておくことが好ましい。これにより、インクの定着性を向上させることができる上に、後で水性塗料によりクリアー層４を形成することでインクの劣化を防止することができると共に艶の調整を行うことができる。ここで、体質顔料としては、シリカ、アルミナ、水酸化アルミニウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、多孔質シリカ、珪藻土等を用いることができ、吸湿性樹脂としては、酢酸ビニル、ウレタン系ポリマー、アクリル系ポリマー、ポリビニルアルコール等のインキ吸収性ポリマー等を用いることができる。また、水性塗料には、酸化チタン、酸化鉄等の顔料を着色剤として配合することもできる。白色顔料によって白色の下塗り層２を形成すると、インクジェット印刷により形成されるインク層３の着色が明瞭になる。また、下塗り層２を水性塗料で形成するにあたっては、基材１の表面に水性塗料を塗布量４０〜２００ｇ／ｍ^２・ｗｅｔで塗布するのが好ましい。なお、水性塗料の塗布は、スプレーガン、ロールコーター、フローコーター、カーテンコーター等を用いて行うことができる。

下塗り層２の厚みは、例えば、５〜４５μｍにすることができる。下塗り層２の厚みがこの範囲になることで、インク層３のインク定着性がより良好になる。

インク層３は、下塗り層２の表面に形成される。インク層３の形成は、下塗り層２の表面にインクジェット印刷することによって行うことができる。ここで、インクジェット印刷するためのインクジェット印刷装置１０としては、例えば、図２に示すようなものを用いることができる。このインクジェット印刷装置１０は、４色のインクを個々に吐出可能な４つのインクヘッド１１を備えている。このインクヘッド１１は、イエローのインクを吐出するイエローヘッド１１ｙ、シアンのインクを吐出するシアンヘッド１１ｃ、マゼンタのインクを吐出するマゼンタヘッド１１ｍ、ブラックのインクを吐出するブラックヘッド１１ｋにより構成されている。イエローヘッド１１ｙ、シアンヘッド１１ｃ、マゼンタヘッド１１ｍ、ブラックヘッド１１ｋは、この順で搬送方向に配置されており、これによりフルカラー印刷による塗装を行うことができるようになっている。インクヘッド１１の先端にはノズルなどによって構成される吐出部１２が設けられており、インクはこの吐出部１２から吐出される。また、インクヘッド１１は、色ごとに、インクヘッド１１にインクを供給するインク供給タンクと、インク供給路を介して接続されていてもよい。この場合、例えば、イエローのインクヘッド１１ｙはイエローのインク供給タンクと接続される。また、吐出部１２からのインクの吐出は、電気的に接続された塗装制御システムなどによって制御されていることが好ましい。インクヘッド１１は幅方向（基材１の搬送方向と垂直な方向）に延伸する直線状のヘッドであってもよい。インクヘッド１１が基材１の幅方向に亘って設けられていれば、効率よくインクジェット印刷を行うことができる。

また、インクジェット印刷装置１０は搬送コンベアを備えており、基材１は、図２の矢印で示す方向に、この搬送コンベアによって搬送される。搬送コンベアは、インクヘッド１１の下方に配置されるものであり、ベルトコンベアで構成することができる。搬送コンベアでの搬送は上記の塗装制御システムにより制御されることが好ましい。

塗装制御システムは、例えば、各種のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成されるものであり、塗装データ作成部、塗装制御部、ノズル制御部等を備えて形成されるものである。塗装データ作成部は、原画をスキャナ等して得た色柄パターンのデータを入力して保存するものである。塗装制御部は、塗装を行う基材１に応じた色柄パターンのデータを塗装データ作成部から取り出し、この色柄のパターンのデータに基づいて、ノズル制御部に制御信号を出力するものである。また、ノズル制御部は、各インクヘッド１１の各吐出部１２に接続されており、ノズル制御部から入力される制御信号に基づいて各吐出部１２のノズルを制御するものである。各吐出部１２は例えばピエゾ制御方式により吐出を行ったり吐出を停止したりするようになっている。そして、ノズル制御部で各吐出部１２のノズルを制御することによって、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各インクの噴射と停止を個別に制御して、色柄パターンに対応したフルカラー印刷による塗装を行うことが可能となる。

そして、上記のように形成されるインクジェット印刷装置１０でインクジェット印刷するにあたっては、まず、下塗り層２を形成した基材１を搬送コンベア上に導入する。導入された基材１はそのまま送られて、４つのインクヘッド１１の下を順に通過する。このように、基材１を搬送コンベアで送りながら、各インクヘッド１１からインクを噴射させて塗着させることによって、下塗り層２の表面にインク層３を形成することができる。

本形態では、インクヘッド１１ｋから吐出される黒色インクとしては、黒顔料としてＦｅ−Ｃｒ、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｍｎ、Ｆｅ−Ｃｏ−Ａｌ、Ｃｕ−Ｂｉ、及び、Ｂｉ−Ｍｎから選択される１以上の無機顔料と、紫外線硬化樹脂とを含むインクジェット用インクが用いられる。これらの黒顔料は、遮熱性を有するものであり、また、日射を反射可能なものである。そのため、このような黒顔料を含むインクを用いることで、建築材の温度上昇が抑制されることとなる。インクのキー・プレート色（クロ）として、顔料をカーボンに代え、上記のような黒色高反射性のある無機顔料を単独あるいは混合して使用することで、カーボンブラックと比較して大幅に太陽光の赤外線領域を反射することが可能となるのである。特に、黒色の濃色においては、日射反射率が向上し、化粧建築材表面の温度上昇を抑える効果がさらに得られるものである。そして建築材の温度上昇が抑制されると、建物自体の温度の上昇も抑制されるので、夏場のヒートアイランドの現象を緩和することが可能になる。また、インクとして、紫外線硬化樹脂を含むものを用いることによって、顔料を樹脂で固定することができ、定着性のよい印刷を行うことができる。

黒顔料であるＦｅ−Ｃｒ、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｍｎ、Ｆｅ−Ｃｏ−Ａｌ、Ｃｕ−Ｂｉ、Ｂｉ−Ｍｎにおける各成分の組成比は特に限定されるものではないが、例えば、Ｆｅ−Ｃｒなどの二成分系の場合、一方を５〜４０質量％とし他方をその残余とすることができる。また、Ｆｅ−Ｃｏ−Ａｌなどの三成分系の場合は、全体が１００質量％になるとともに各成分を５〜４０質量％の範囲にすることができる。

上記の黒色無機顔料としては、粒径３〜１０００ｎｍのものを用いることが好ましい。この粒径のものを使用することにより、印刷塗装を良好にすることがさらに可能になるともに、温度上昇を抑制することがさらに可能になる。粒子の粒径はレーザー回折粒度分布計などによって測定することができる。

また、イエローヘッド１１ｙ、シアンヘッド１１ｃ、マゼンタヘッド１１ｍに用いられるインクは、特に限定されないが、顔料（着色料）以外は黒色インクと同種の材料で用いたものを用いることが好ましい。黒色のインクと同種のベース材料のインクを用いることで、意匠性のよい印刷を行うことができる。そして、同種のベース材料を用いた樹脂に、それぞれの色の顔料（着色料）を添加混合することにより、各色のインクを調製することができる。顔料（着色料）は、有機顔料や有機着色料であっても、無機顔料や無機着色料であってもよい。例えば、イエローではオーカツなど、シアンではフタロシアニンあるいはコバルトアルミなど、マゼンタではベンガラなどを用いることができるが、これに限定されるものではない。

インクジェット用インクに配合する紫外線硬化樹脂としては、例えば、アクリレート系モノマー、ウレタンアクリレート系モノマーなどと光重合開始剤との混合物（樹脂組成物）を用いることができる。

インクジェット用インクとしては、好ましくは、水性インクを用いることができる。例えば、水と高沸点（例えば１００℃以上）の有機溶剤とを混合し、これに紫外線硬化樹脂を配合した混合溶液や、これらを均一に混合分散したエマルション塗料を用いることができる。具体的には、例えば、インクとして、アクリル系エマルションをベースにしたアクリル樹脂塗料や、アクリルシリコン系エマルションをベースにしたアクリルシリコン樹脂塗料などを用いることができる。アクリル系の樹脂を用いることで紫外線による硬化性に優れたものが得られる。また、水性インクでインク層３を形成することによって、環境負荷を低減することができる。なお、本明細書におけるアクリル系は、アクリル酸系及びメタクリル酸系を含むものである。

インクジェット用インクにおける顔料の含有量は、２〜２０質量％であることが好ましい。顔料の含有量がこの範囲になることで、各色の印刷色が明瞭になる。特に、黒顔料の含有量は、温度上昇の抑制と意匠性の向上から、２〜１０質量％であることが好ましい。また、インクジェット用インクにおける紫外線硬化樹脂の含有量は、７０〜８０質量％であることが好ましい。紫外線硬化樹脂の含有量がこの範囲になることで、インク層３を硬い被膜として形成することが可能になる。

また、インク層３の厚みは２〜５０μｍであることが好ましい。インク層３の厚みがこの範囲になることで、意匠性のよい印刷を行うことができ、また、黒顔料による日射反射性及び遮熱性の高いインク層３を得ることができる。インク層３の厚みは３〜３０μｍであることがより好ましく、３〜１２μｍであることがさらに好ましい。

こうして、イエローヘッド１１ｙによりイエロー、シアンヘッド１１ｃによりシアン、マゼンタヘッド１１ｍによりマゼンタ、ブラックヘッド１１ｋによりブラックの着色が基材１の表面に印刷塗装される。そして、塗装されたインク層３に、または塗装後乾燥したインク層３に紫外線を照射して硬化させることにより、インク層３の硬化被膜を形成することができる。なお、紫外線の照射は、クリアー層４の形成前に行ってもよいし、クリアー層４を形成した後に行ってもよい。

インク層３における黒顔料を含むインクジェット用インクのカバレッジは４０〜１００％であることが好ましい。カバレッジとは、基材１の表面全体の面積に対する黒インクによって覆われる面積の割合のことである。カバレッジがこの範囲となることで、意匠性のよい印刷がより可能になるとともに、温度上昇をさらに抑制することができる。このカバレッジは６０〜１００％であることがより好ましい。黒顔料のカバレッジは、例えば、印刷画像データのＫ色（ブラック）の濃色から算出が可能である。

インク層３の黒色の度合いは、色差としてＬ値で表すことができ、このＬ値が２４〜６０の範囲であることが好ましい。上記のインク層３では、黒色度の高い化粧建築材の温度上昇を効果的に抑制することができるものである。

そして、インク層３を形成した後、塗装された基材１はさらに送られて次工程に搬出され、インク層３の表面にクリアー層４が形成される。クリアー層４は、この下に形成されたインク層３を保護するための層であり、有機溶剤で希釈した塗料で形成することもできるが、水性塗料で形成するのが好ましい。このように、水性塗料でクリアー層４を形成することによって、環境負荷を低減することができるものである。また、透明なクリアー層４を形成することによりインク層３を視認可能とすることができる。

上記水性塗料としては、アクリル系エマルションをベースにしたアクリル樹脂塗料や、アクリルシリコン系エマルションをベースにしたアクリルシリコン樹脂塗料を用いるのが好ましい。これにより、インク層３の表面に硬い層を形成して保護することが可能になる。また、無機質塗料層や光触媒塗料層などの表面層や機能層をさらにクリアー層４の表面側に形成する場合には、それらの層をクリアー層４に強く付着させることができる。水性塗料には、紫外線吸収剤、光安定化剤などを添加することが好ましい。これにより、耐候性を向上することができる。また、水性塗料には、アクリルビーズ、マイカ等の骨材を配合しておくのが好ましい。これにより、意匠性を向上させることができる。また、クリアー層４を水性塗料で形成するにあたっては、インク層３の表面に水性塗料を塗布量５０〜２５０ｇ／ｍ^２・ｗｅｔで塗布するのが好ましい。そして、焼付け乾燥は、例えば、ジェット乾燥機を用いて、１００〜２００℃、３０秒以上の条件で行うのが好ましい。十分に焼付け乾燥を行わないと、温度湿度等環境条件によって、化粧建築板の耐久性が低下しやすくなる場合がある。なお、水性塗料の塗布は、スプレーガン、ロールコーター、フローコーター、カーテンコーター等を用いて行うことができる。

クリアー層４の厚みは、例えば、５〜２０μｍにすることができる。クリアー層４の厚みがこの範囲になることで、インク層３の保護がより良好になる。

このようにして、図１のような化粧建築材が得られる。この化粧建築材にあっては、インク層３の黒顔料として、Ｆｅ−Ｃｒ、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｍｎ、Ｆｅ−Ｃｏ−Ａｌ、Ｃｕ−Ｂｉ及びＢｉ−Ｍｎのいずれかが用いられているので、カーボンブラックを用いる場合に比べて日光が照射された際の温度上昇が抑制される。すなわち、キー・プレート色のインクに使用する顔料をカーボンから遮熱性のある顔料へ変更することで、日射反射率が向上するととともに、建材表面の板温上昇を抑えることが可能となるのである。そして、温度上昇の抑制により、フルカラー印刷による鮮明な模様を長期間維持することができ、耐久性の高い化粧建築材を得ることができる。また、温度上昇が抑制されるため、夏場のヒートアイランド現象を低減させることが可能になるものである。

（塗装試験）
基材１として、窯業系セメント板を用いた。この基材１の表面に、下塗り塗料としてアクリルエマルジョン系白色塗料（ＡｃＥｍ）を用い、下塗り層２を塗装・乾燥して形成した。

この下塗り層２の表面に、インクジェット用インクを用いてインクジェット印刷装置１０によりインクジェット印刷を施し、紫外線照射によりインクを硬化させてインク層３を形成した。

黒色のインクジェット用インクとしては、塗装後に下記に示す色味（Ｌ値）を呈する、顔料分散液１５質量部、紫外線硬化樹脂７７質量部、光重合開始剤８質量部を混合して分散したインク液を用いた。なお、顔料分散液は顔料を３０質量％含有したものを用いた。

実施例１：Ｆｅ−Ｃｒ （Ｌ値２４）
実施例２：Ｆｅ−Ｃｏ−Ａｌ （Ｌ値２４）
実施例３：Ｂｉ−Ｍｎ （Ｌ値２４）
実施例４：Ｆｅ−Ｃｒ （Ｌ値４０）
実施例５：Ｆｅ−Ｃｒ （Ｌ値６０）
比較例１：カーボンブラック （Ｌ値２４）
比較例２：ペリレン （Ｌ値２４）
比較例３：カーボンブラック （Ｌ値４０）
比較例４：カーボンブラック （Ｌ値６０）
また、黒色以外のインクジェット用インクとしては、顔料以外は黒色のインクジェット用インクと同じ組成のものを用い、イエローの顔料としてオーカツ、シアンの顔料としてフタロシアニン、マゼンタの顔料としてベンガラを用いた。これによりフルカラー印刷を行った。印刷装置としては、武蔵エンジニアリング製インクジェット印刷機を使用した。

インク層３の硬化後に、クリアー塗料としてアクリルエマルジョン系クリアー塗料（ＡｃＥｍ）を用い、インク層３の表面にクリアー塗膜４を塗装・乾燥して形成した。

以上により、化粧建築板を得た。これを評価サンプルとした。黒色インクのカバレッジは、印刷画像データのＫ色濃度から算出した。

［評価］
日射反射率：波長３００ｎｍ〜２５００ｎｍの光の反射率を、日立分光光度計を使用して測定した。

板温度測定：１００Ｗの白熱電球の光を評価サンプルから３００ｍｍの距離で照射し、化粧建築板の印刷面の表面温度を非接触温度計で測定した。

耐久性：評価サンプルにスーパーＵＶ試験機にて照射時間１０００時間で照射を行い、促進耐久性試験後の印刷状態を評価した。評価基準は、「変色なし」を「○」、「変色あり」を「×」とした。

表１に、結果を示す。表１に示すように、実施例１〜５の化粧建築板は、カーボンブラックを用いたＬ値が同じ比較例のものよりも日射反射率が高く、表面温度が低かった。また、有機系顔料を用いた比較例２では変色が確認されたのに対し、実施例１〜５の化粧建築板は、変色が確認されず、耐久性が高いことが確認された。

このように、上記実施例では、日射反射率を大幅に向上させることが可能となり、印面の温度上昇抑制効果があることが確認された。また、無機系遮熱顔料を使用することで外装材に必要な耐久性を有することも確認された。

１ 基材
２ 下塗り層
３ インク層
４ クリアー層
１０ インクジェット印刷装置
１１ インクジェットヘッド
１２ 吐出部

Claims (4)

1. 基材の表面に、黒顔料としてＦｅ−Ｃｒ、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｍｎ、Ｆｅ−Ｃｏ−Ａｌ、Ｃｕ−Ｂｉ、及び、Ｂｉ−Ｍｎから選択される１以上の無機顔料と、紫外線硬化樹脂とを含むインクジェット用インクを用いてインク層を形成する工程を含むことを特徴とする化粧建築材の製造方法。
2. 基材の表面に、黒顔料としてＦｅ−Ｃｒ、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｍｎ、Ｆｅ−Ｃｏ−Ａｌ、Ｃｕ−Ｂｉ、及び、Ｂｉ−Ｍｎから選択される１以上の無機顔料と、紫外線硬化樹脂とを含むインクジェット用インクを用いてインク層が形成されたことを特徴とする化粧建築材。
3. 前記インク層の厚みは２〜５０μｍであることを特徴とする請求項２に記載の化粧建築材。
4. 前記インク層における前記黒顔料を含むインクジェット用インクのカバレッジは４０〜１００％であることを特徴とする請求項２又は３に記載の化粧建築材。

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