JP2014168866A

JP2014168866A - 塗装建材

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Publication number: JP2014168866A
Application number: JP2013040904A
Authority: JP
Inventors: Meiji Goto; 明治後藤; Seishi Okayama; 誠史岡山; Tomoyuki Nakai; 智之中井; Keiji Minamino; 啓二南野; Hideo Aikawa; 英男合川
Original assignee: KMEW Co Ltd
Current assignee: KMEW Co Ltd
Priority date: 2013-03-01
Filing date: 2013-03-01
Publication date: 2014-09-18
Anticipated expiration: 2033-03-01
Also published as: JP6116045B2

Abstract

【課題】インクの発色性が低下しにくい塗装建材を提供する。
【解決手段】窯業系の基材１と、この基材１の表面に形成される受理層２と、この受理層２の表面にインクジェット印刷により形成される印刷層３と、この印刷層３の表面側にクリアー層４と無機塗料層５と機能性塗料層６とを有する塗装建材に関する。前記受理層２は、造膜後のガラス転移点が４０〜８０℃である。
【選択図】図１

Description

本発明は、外壁材やコーナー部材等の外装材などとして使用可能な塗装建材に関するものである。

従来より、基材の表面に柄模様を塗装により形成した塗装建材が提案されている。また、意匠性の高い柄模様を形成するために、インクジェット印刷により塗装することが行われている（例えば、特許文献１参照）。この場合、インクの定着性の向上のために、基材の印刷面に受理層を形成し、この受理層にインクジェット印刷を行うようにしている。

特開２０１０−２３４３６６号公報

しかし、受理層にインクが浸透しすぎると、インクの発色性が低下する場合があった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、インクの発色性が低下しにくい塗装建材を提供することを目的とするものである。

本発明に係る塗装建材は、窯業系基材と、この基材の表面に形成される受理層と、この受理層の表面にインクジェット印刷により形成される印刷層と、この印刷層の表面側にクリアー層と無機塗料層と機能性塗料層とを有する塗装建材であって、前記受理層は、造膜後のガラス転移点が４０〜８０℃であることを特徴とするものである。

本発明に係る他の塗装建材は、窯業系基材と、この基材の表面に形成される受理層と、この受理層の表面にインクジェット印刷により形成される印刷層と、この印刷層の表面側にクリアー層と無機塗料層と機能性塗料層とを有する塗装建材であって、前記受理層は、揮発成分の含有率が９．０％以下であることを特徴とするものである。

本発明にあっては、前記受理層が、架橋剤により架橋された塗料硬化物であることが好ましい。

本発明にあっては、前記架橋剤がオキサゾリン、アジリジン、カルボジイミド、イソシアネート、金属キレート、金属アルコキシドの群から選ばれる少なくとも一つであることが好ましい。

本発明にあっては、前記印刷層が紫外線硬化性インクで形成され、この紫外線硬化性インクの硬化条件が、波長３００〜３９０ｎｍの紫外線で照度０．２〜２．０Ｗ／ｃｍ^２で照射時間０．０５〜５．００秒間であることが好ましい。

本発明は、上記のような受理層を有することにより、印刷層を形成するインクが受理層に浸透しにくくなり、インクの発色性が低下しにくいものである。

本発明の実施の形態の一例を示す概略の断面図である。

以下、本発明を実施するための形態を説明する。

本実施の形態の塗装建材は、基材１と受理層２と印刷層３とを有し、さらにクリアー層４と無機塗料層５と機能性塗料層６とを備えて形成されている。

基材１はセメントを主成分とする窯業系基材を用いることができる。基材１の化粧面（塗装される面）には下塗層１ａが設けられている。下塗層１ａは基材１の隠蔽性を向上させるものであり、公知のシーラー塗料を塗装して形成することができる。

受理層２は基材１の下塗層（化粧面）１ａの表面に積層して形成されている。受理層２は印刷層３のインクの定着性や発色性を向上させるために設けられている。受理層２は受理層用塗料を塗装して形成することができる。

印刷層３は受理層２の表面に積層して形成されている。印刷層３はその柄模様により塗装建材を化粧して意匠性を向上させるために設けられている。印刷層３はインクジェット印刷機（インクジェットプリンタ）による塗装により形成することができる。印刷層３は、水性インク、油性インク、紫外線硬化性インクなどの硬化物で形成することができる。

クリアー層４は印刷層３の表面に積層して形成されている。クリアー層４は印刷層３の表面を覆って保護するために設けられている。クリアー層４は公知のクリアー塗料を塗装することにより形成することができる。

無機塗料層５はクリアー層４の表面に積層して形成されている。無機塗料層５は印刷層３の耐久性を向上させるために設けられている。無機塗料層５は公知の無機塗料を塗装することにより形成することができる。

機能性塗料層６は無機塗料層５の表面に積層して形成されている。機能性塗料層６は塗装建材の最外表面に親水性機能、撥水性機能、光触媒機能、熱線反射機能などを付与するために設けられている。機能性塗料層６は公知の機能性塗料を塗装することにより形成することができる。

本実施の形態において、受理層２は有機溶剤に対する耐溶剤性を発現するものである。ここで、「耐溶剤性」とはインクジェット印刷で塗装されるインクに含まれる有機溶剤が受理層２に浸透しにくい性質を指す。従って、受理層２は有機溶剤に対する耐溶剤性を発現するレベルまで造膜されているものである。受理層２の造膜性（造膜レベル）を表す指標としては、ガラス転移点（Ｔｇ）又は揮発成分の含有率が挙げられる。

受理層２のガラス転移点は、受理層用塗料を所定の乾燥条件で焼き付け硬化させた後、高い熱量を与えられた時の受理層２の造膜性が間接的に把握することができるものである。受理層２のガラス転移点は、受理層用塗料から受理層２を造膜した後、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）により測定可能である。受理層２のガラス転移点の測定方法は、具体的には、所定の方法で硬化乾燥させた塗膜をＡｌセルに所定量秤量後に封じ、空気中で１０℃／ｍｉｎの速度で−５０から＋１５０℃まで加熱する。その際の吸熱量の変化（段差状のベースラインシフト）を読み取ることでＴｇを決定できる。

そして、本実施の形態において、造膜後の受理層２のガラス転移点は４０〜８０℃である。この範囲であれば、受理層２は耐溶剤性が高いものであり、印刷層３を形成するためのインクを受理層２に塗装した場合に、インクに含まれている有機溶剤が受理層２に浸透しにくくなり、またインクに含まれている樹脂成分の揮発を少なくすることができる。従って、受理層２に塗装されたインクの発色性が低下しにくいものであり、印刷層３の発色性が最大限に発揮されやすくなるものである。造膜後の受理層２のガラス転移点が４０℃を下回ると雰囲気温度による軟化でインクの浸透性を上げてしまうことがあり、その結果発色性が悪くなるおそれがある。造膜後の受理層２のガラス転移点が８０℃を超えるとインクの発色性は良くなるものの、サンシャインウエザオメータなどによる促進耐候性試験で基材や上層下層の塗膜伸縮の応力に耐え切れず受理層２に容易にクラックが発生するおそれがある。その結果、耐久性に乏しくなり無機塗料による高耐久性、機能性塗装による高機能性を大きく損なってしまう場合がある。

受理層２の揮発成分の含有率は、受理層用塗料を所定の乾燥条件で焼き付け硬化させた後に、受理層２に残存する受理層用塗料の揮発成分の比率で受理層２の造膜性が間接的に把握することができるものである。この揮発成分の測定方法は、市販のフッ素樹脂テープ上に所定の塗装方法で塗膜を形成し、所定の焼付硬化条件で乾燥硬化させる。その後、フッ素樹脂上に形成された乾燥塗膜だけを剥ぎ取り、耐熱性のケース（ガラス瓶など）に採取し、初期の塗膜重量を測定（Ａ）する。その後、１３０℃２４時間加熱し揮発分を揮発させた後、乾燥後の塗膜重量を測定（Ｂ）する。
揮発成分Ｃ（％）＝（Ａ−Ｂ）／Ａ＊１００（％）
そして、本実施の形態において、造膜後の受理層２の揮発成分の含有率は９．０％以下である。この範囲であれば、受理層２は耐溶剤性が高いものであり、印刷層３を形成するためのインクを受理層２に塗装した場合に、インクに含まれている有機溶剤が受理層２に浸透しにくくなり、またインクに含まれている樹脂成分の揮発を少なくすることができる。従って、受理層２に塗装されたインクの発色性が低下しにくいものであり、印刷層３の発色性が最大限に発揮されやすくなるものである。尚、受理層２に残存する揮発成分の比率は小さいほうが好ましいので、受理層２の揮発成分の含有率の下限は０％である。

本実施の形態において、受理層２の造膜性を表す指標である受理層２のガラス転移点と受理層２の揮発成分の含有率のうち、少なくとも一つを上記の所定の条件にすることが好ましい。受理層２の造膜性を表す指標を上記の所定の条件にするためには、受理層２の造膜過程において、その架橋を制御することが好ましい。具体的には、カルボキシル基や水酸基などの官能基と反応する架橋剤の添加量で制御することが最も容易な方法である。例えば、受理層用塗料１００部中の架橋剤の配合量を０．０１〜１０部とすることができる。このように架橋剤の添加量の増減に伴い、受理層２のガラス転移点を上昇させたり下降させたりして制御することができる。

本実施の形態において、受理層用塗料は樹脂成分と架橋剤とを含有して調製されている。この樹脂成分としてはアクリル系樹脂（アクリル樹脂、アクリルスチレン樹脂、アクリルシリコン樹脂など）を用いることができる。

また架橋剤としてはオキサゾリン及びその誘導体、アジリジン及びその誘導体、カルボジイミド化合物、イソシアネート化合物、金属キレート、金属アルコキシドを用いることが好ましい。これらの架橋剤は樹脂の官能基と常温以上で短時間に反応する。したがって、工場での塗装生産時に添加するだけで容易に樹脂成分の架橋を促進することができ、Ｔｇの上昇を促すことができる。

ここで、オキサゾリンの誘導体としては、２−ビニル−２−オキサゾリン、２−ビニル−４−メチル−２−オキサゾリン、２−ビニル−５−メチル−２−オキサゾリン、２−イソプロペニル−２−オキサゾリン、２−イソプロペニル−４−メチル−２−オキサゾリン、２−イソプロペニル−５−メチル−２−オキサゾリン、２−イソプロペニル−５−エチル−２−オキサゾリン等を挙げることができ、これらの群から選ばれる１種あるいは２種以上の混合物を使用することができる。中でも、２−イソプロペニル−２−オキサゾリンが工業的に入手し易く好適である。

またアジリジンの誘導体としては、２，２’−ビスヒドロキシメチルブタノール−トリス［３−（１−アジリジニル）プロピオネート］、エチレングリコール−ビス［３−（１−アジリジニル）プロピオネート］、ポリエチレングリコール−ビス［３−（１−アジリジニル）プロピオネート］、プロピレングリコール−ビス［３−（１−アジリジニル）プロピオネート］、ポリプロピレングリコール−ビス［３−（１−アジリジニル）プロピオネート］、テトラメチレングリコール−ビス［３−（１−アジリジニル）プロピオネート］、ポリテトラメチレングリコール−ビス［３−（１−アジリジニル）プロピオネート］等が挙げられる。これらの中から１種または２種以上を用いることができる。このような化合物は、反応性が高く、効率よくポリエステルの重合度を高めることができ、また小割合の使用で末端カルボキシル基含量を著しく低減することができる。

またカルボジイミド化合物としては、水性ジシクロヘキシルメタンカルボジイミド、水性テトラメチルキシリレンカルボジイミド等が挙げられる。これらの中から１種または２種以上を用いることができる。

またイソシアネート化合物としては、反応性の面からはブロックイソシアネート化合物が好ましい。この架橋剤として用いるブロックイソシアネート化合物は、脂肪族及び／又は脂環式のイソシアネート化合物をブロック剤でブロックした化合物である。イソシアネート化合物が脂肪族及び／又は脂環式以外のイソシアネート化合物、例えば芳香族イソシアネート化合物の場合には塗膜の耐候性の劣化等を招くので好ましくない。脂肪族及び／又は脂環式のイソシアネート化合物としては、例えば、イソホロンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、メチレンジイソシアネート等の脂肪族、脂環族のジイソシアネート化合物、またはそれらの２量体、３量体、及びこれらのイソシアネート化合物の過剰量にエチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオール、ヒマシ油等の低分子活性水素含有化合物を反応させて得られる末端イソシアネート含有化合物が挙げられる。一方、前記ブロック剤はイソシアネート化合物のイソシアネート基に付加してブロックするものであり、そして付加によって生成するブロックイソシアネート化合物は常温において安定で、かつ約１００℃から２００℃に加熱した際、ブロック剤を解離してイソシアネート基を再生しうるものであることが望ましい。この様な条件を満たすブロック剤としては、例えば、ε−カプロラクタム、γ−カプロラクタム等のラクタム系化合物；メチルエチルケトオキシム、シクロヘキサノンオキシム等のオキシム系化合物；フェニルカルビノール、メチルフェニルカルビノールなどの芳香族アルキルアルコール類；エチレングリコールモノブチルエーテルなどのエーテルアルコール系化合物などが挙げられる。

また金属キレートとしては、ジイソプロポキシビス（トリエタノールアミネート）チタン、チタンラクテートアンモニウム塩などを用いることができる。また金属アルコキシドとしては、エチルシリケート、プロピルシリケートなどを用いることができる。

本実施の形態において、受理層２は、樹脂成分と架橋剤とを含有する受理層用塗料を適宜の溶剤で希釈した後、スプレー等の任意の塗装手段で受理層用塗料を基材１の下塗層１ａの表面に塗布する。この後、塗布した受理層用塗料を乾燥し、焼き付け硬化することにより受理層２を形成（造膜）することができる。そして、塗布した受理層用塗料の焼付け硬化工程において、受理層用塗料中の樹脂成分を架橋剤で架橋させる。

また、本実施の形態において、紫外線硬化性インクを用いて印刷層を形成した場合は、この紫外線硬化性インクの硬化条件は、波長３００〜３９０ｎｍの紫外線で照度０．２〜２．０Ｗ／ｃｍ^２で照射時間０．０５〜５．００秒間であることが好ましい。この条件であれば、紫外線硬化性インクを十分に硬化させることができ、インクの揮発や受理層２への溶剤の浸透を抑制することができるものである。

以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。

（実施例１〜４）
基材としては、セメントを主成分とする板状の窯業系基材（ネオロック１６ｍｍ）を用いる。この基材の化粧面には下塗層が形成されている。

受理層用塗料としては、樹脂エマルションＡＤ７７（樹脂分４８．０％、アクリル−スチレンエマルジョン、ヘンケルテクノロジーズジャパン（株）製）１００重量部、造膜助剤キョーワノールＭ（２，２，４−トリメチルー１，３−ペンタンジオールモノイソブチレート、協和発酵ケミカル（株）製）１０重量部、白顔料分散体ＬＩＯＦＡＳＴＷＨＩＴＥＨ２０１（顔料分６０％、東洋インキ製造（株）製）５５重量部、水１０量部を加え１０分間撹拌後、８０メッシュで濾過し、この濾過後の溶液１００重量部に架橋剤成分としてカルボジイミド（日清紡ケミカル（株）カルボジライトＶ０２）を１重量配合したものを用いた。

インクとしては、青顔料ＢｌｕｅＰ−ＢＦＳ（Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＢｌｕｅ１５：４銅フタロシアニン、クラリアントジャパン（株）製）３重量部、分散剤Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ−１６８（高分子化合物、ＢｙｋＣｈｅｍｉｅ製）を３重量部、反応性オリゴマーＣＮ９８５Ｂ８８（脂肪族ウレタンアクリレート、２官能、サートマー（株）製）を２０重量部、反応性モノマーＳＲ２３８Ｆ（１，６−へキサンジオールジアクリレート、２官能、サートマー（株）製）６８．３重量部、光重合開始剤ダロキュア１１７３（２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−1−オン、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ（株）製）５重量部、濡れ剤ＤＯＷＣＯＲＮＩＮＧＴＯＲＡＹ３２ＡＤＤＩＴＩＶＥ（シリコーン系濡れ剤、東レダウコーニングシリコーン（株）製）０．７重量部を加え、ビーズミル分散機を用い分散した後、濾過を行って不純物除去し、均質なブルーＵＶインクを作製した。

クリアー塗料としては大日本塗料（株）会社製のＶセラン＃６００のクリヤータイプを用いた。

無機塗料としては、以下の（Ａ）成分の７０重量部と、（Ｂ）成分の３０重量部と、（Ｃ）成分の１重量部との混合物を用いた。（Ａ）成分は、攪拌機、加温ジャケット、コンデンサーおよび温度計を取付けたフラスコ中にメタノール分散コロイダルシリカゾルＭＡ−ＳＴ（粒子径１０〜２０ｍμ、固形分３０％、日産化学工業社製）１００部、メチルトリメトキシシラン６８部、水１０．８部を投入して攪拌しながら６５℃の温度で約５時間かけて部分加水分解反応を行い冷却して得た。（Ｂ）成分は、攪拌機、加温ジャケット、コンデンサー、滴下ロートおよび温度計を取付けたフラスコにメチルトリイソプロポキシシラン２０９部とフェニルトリクロロシラン１１部とトルエン１５０部との混合液を計り取り、水１５０部を上記混合液に２０分で滴下してメチルトリイソプロポキシシランを加水分解した。滴下４０分後に攪拌を止め、二層に分離した下層の水・イソプロピルアルコールの混合液を分液し、残ったシラノール基含有オルガノポリシロキサンのトルエン溶液を得た。（Ｃ）成分は、Ｎ−β−アミノエチル−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシランを用いた。

機能性塗料としては、メチルトリメトキシシラン１００重量部に、テトラエトキシシラン１０重量部、ＩＰＡオルガノシリカゾルを９０重量部、ジメチルジメトキシシラン３０重量部、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）１００重量部を混合した後に、水９０重量部を添加し、攪拌した。これを、６０℃の恒温槽中で重量平均分子量Ｍｗを１５００に調製した。そして、この調製したコーティング液に酸化チタンを２０重量部添加して攪拌・分散することによって、光触媒含有のシリコーン系コーティング剤を得た。このとき、酸化チタンとして平均粒子径が２０ｎｍであり、ＤＴＡ測定において４００〜５００℃の範囲に発熱のピークがなくアナタース型の結晶化が高いものを用いた。またこの酸化チタンを、アクリル系分散剤を５重量％含有する酸化チタン水分散体の状態で用い、酸化チタン水分散体をコーティング液に配合することによって、酸化チタンをコーティング液に分散させるようにした。

そして、基材の下塗層の表面に受理層用塗料を塗布し、乾燥後に焼付け硬化するようにして厚み５０μｍの受理層を形成する。次に、受理層の表面にインクジェット印刷機を用いてインクを印刷することによって、厚み１０μｍの印刷層を形成する。インクの硬化条件は、主な波長として３６５ｎｍを含むメタルハライドランプから発せられる紫外線で照度２．０Ｗ／ｃｍ^２で照射時間１．００秒間とする。次に、印刷層の表面にクリアー塗料を塗布し、乾燥後に焼付け硬化するようにして厚み３０μｍのクリアー層を形成する。次に、クリアー層の表面に無機塗料を塗布し、乾燥後に焼付け硬化するようにして厚み５μｍの無機塗料層を形成する。次に、無機塗料層の表面に機能性塗料を塗布し、乾燥後に焼付け硬化するようにして厚み１μｍの機能性塗料層を形成する。このようにして塗装建材を形成した。

（実施例５）
架橋剤として、カルボジイミドの代わりに、イソシアネート（メイカネートＴＰ−１０、明成化学工業社製）を１重量部用いた以外は、実施例１と同様にして塗装建材を形成した。

（実施例６）
架橋剤として、カルボジイミドの代わりに、金属キレート（オルガチックスＴＣ３００（マツモトファインケミカル（株）製））を１重量部用いた以外は、実施例１と同様にして塗装建材を形成した。

（実施例７）
架橋剤として、カルボジイミドの代わりに、オキサゾリン（日本触媒（株）エポクロスＷＳ−７００）を１重量部用いた以外は、実施例１と同様にして塗装建材を形成した。

（実施例８）
架橋剤として、カルボジイミドの代わりに、金属アルコキシド（Ｎプロピルシリケート（コルコート製）９０重量部、ＩＰＡ１０重量部の混合溶液）を１重量部用いた以外は、実施例１と同様にして塗装建材を形成した。

（実施例９）
架橋剤として、カルボジイミドの代わりに、アジリジン（日本触媒（株）ケミタイトＤＺ２２Ｅ）を１重量部用いた以外は、実施例１と同様にして塗装建材を形成した。

（比較例１）
架橋剤を用いなかったこと以外は、実施例１と同様にして塗装建材を形成した。

（比較例２）
受理層形成時の焼付け条件の時間を２分間とした以外は、実施例９と同様にして塗装建材を形成した。

この塗装建材について、受理層のガラス転移点を測定した。受理層のガラス転移点の測定は、セイコーインスツルメンツ製ＤＳＣ２２０型を用いた。またインクの受理層への浸透を評価した。インクの受理層への浸透の評価は、レーザー顕微鏡（キーエンス製ＶＫ８７００／８７１０）２０００倍で塗膜断面を観察することでインク／受理層界面の浸み込みの有無を確認した。さらに印刷層の発色性を評価した。印刷層の発色性の評価は、ブルー５０％のベタ印刷画像を印刷し、その画像を分光測色計ＳＰ６４：エックスライト社で測定。測定されたａ＊、ｂ＊から彩度Ｃ＊を算出（Ｃ＊＝（ａ＊＾２＋ｂ＊＾２）＾０．５）した。Ｃ＊が大きいほど発色が良く、評価が高い。受理層の揮発成分の含有量は、乾燥条件で変化させることが調整可能である。乾燥条件が１３０℃５分の場合で揮発成分の含有量を５．０％とすることができた。時間を長くすることで揮発成分の含有量は低くなり、短くすることで揮発成分の含有量は高くなる。サンシャインカーボンアーク灯式耐候性試験機（ＳＷＯＭ）を用い、その運転時間５０００Ｈｒ後の表面クラック観察とカーボン汚染試験（カーボン顔料５％水溶液を振りかけ、６０秒後水で洗い流す試験。）を実施し、耐久性と機能性を確認した。

結果を表１に示す。

１基材
２受理層
３印刷層
４クリアー層
５無機塗料層
６機能性塗料層

Claims

窯業系の基材と、この基材の表面に形成される受理層と、この受理層の表面にインクジェット印刷により形成される印刷層と、この印刷層の表面側にクリアー層と無機塗料層と機能性塗料層とを有する塗装建材であって、前記受理層は、造膜後のガラス転移点が４０〜８０℃であることを特徴とする塗装建材。
窯業系の基材と、この基材の表面に形成される受理層と、この受理層の表面にインクジェット印刷により形成される印刷層と、この印刷層の表面側にクリアー層と無機塗料層と機能性塗料層とを有する塗装建材であって、前記受理層は、揮発成分の含有率が９．０％以下であることを特徴とする塗装建材。
前記受理層が、架橋剤により架橋された塗料硬化物であることを特徴とする請求項１又は２に記載の塗装建材。
前記架橋剤がオキサゾリン、アジリジン、カルボジイミド、イソシアネート、金属キレート、金属アルコキシドの群から選ばれる少なくとも一つであることを特徴とする請求項３に記載の塗装建材。
前記印刷層が紫外線硬化性インクで形成され、この紫外線硬化性インクの硬化条件が、波長３００〜３９０ｎｍの紫外線で照度０．２〜２．０Ｗ／ｃｍ^２で照射時間０．０５〜５．００秒間であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の塗装建材。