JP2015192926A - 化粧建築板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】表面加工等により印刷面に凹凸が存在する建築板にインクジェットで印刷する時に印刷面とインクジェット記録ヘッドとの距離が一定以上離れると黒色インキ滴とそのサテライトの飛散りが発生し、化粧建築板としての意匠性が悪くなる。本発明は、黒色インキとそのサテライトの飛散を防止することを課題とする。【解決手段】上記課題を解決するため、本発明は、表面抵抗値が1.0Ω/□以下である基材と、該基材上に配置され、表面抵抗値が10?1010Ω/□以上であるインキ受理層を含む建築板に、一定条件下で印加することを特徴とする、化粧建築板の製造方法を提供する。【選択図】なし
Description
本発明は、建材の技術分野において使用される基材にインクジェット記録装置を用いて、意匠性の高い画像を形成して化粧建築板を製造する方法に関する。
近年、インクジェット記録方式により、多種多様な柄模様が簡便、安価に基材に形成することが可能であるため、様々な分野で利用されている。
インクジェット記録方式は様々な分野で利用され、紙類以外に、サイディング材などの建築材にも利用されている(例えば、特許文献1)。
インクジェット記録方式は様々な分野で利用され、紙類以外に、サイディング材などの建築材にも利用されている(例えば、特許文献1)。
特許文献1では、前記建築材は、意匠性を付与するため、そのものの表面に凹凸があることが多く、紙類に印刷する場合と異なり、建築材に印刷する場合にはインクジェット記録ヘッドを建築材の印刷面から5〜10mm程度離間した位置からインキを噴霧することを記載している。
また、上記の建築材の中で、基材としてステンレス鋼板やアルミニウム板等の金属系基材、もしくは、セメント板や素焼陶板等の窯業系基材に樹脂組成物を塗布してインキ受理層を形成させた塗装材、及びこの塗装材にインクジェット印刷を施した印刷材が記載されている(特許文献2)。
しかしながら、上記の塗装材や建築材にインクジェットで印刷する場合に、インクジェットヘッドから印刷面までの距離が離れすぎていると、黒色インキによるサテライト(ヘッドノズルから、射出されたインク滴の主滴から分離してでるチリのような小液滴)が飛散するという問題があった。特に、印刷する環境が絶対湿度9.0g/m3未満の雰囲気下で行われたときに、上記の黒色インキのサテライトの飛散が顕著となる。
ここで、本発明者らは、黒色インキ滴とそのサテライトの飛散りを防止すべく鋭意検討した結果、建築材に電圧を印加して、印刷面に静電気を発生させると、黒色インキ滴とそのサテライトの飛散りを防止できることを見出した。
具体的に、本発明は、表面抵抗値が1.0Ω/□以下である基材と、該基材上に配置され、表面抵抗値が10×1010Ω/□以上であるインキ受理層を含む建築板の印刷面に、絶対湿度9.0g/m3未満の雰囲気下で非水系黒色インキをインクジェット記録ヘッドから噴霧して印刷することを含む、化粧建築板の製造方法であって、該印刷面が凹凸を有し、該インクジェット記録ヘッドと印刷面の最頂部からの距離が1mm、かつ最底部からの距離が9mm以下であり、該建築板が印加されている、化粧建築板の製造方法である。
本発明で使用する建築板は、基材として表面抵抗値が低い材料を用い、その基材上に設置されるインキ受理層として表面抵抗値が高い材料を用いているため、該建築板に一定の電圧を印加するとインキ受理層上に静電気が一様に発生する。一様に帯電した建築板が形成する定常的静電界により、吐出された非水系黒色インキの液滴が建築板の印刷面に鉛直下方向に引き寄せられる。その結果、該黒色インキの飛散りが防止でき、意匠性の高い化粧建築板を製造することが可能になった。
[基材]
本発明の建築板の基材として、表面抵抗値が1.0Ω/□以下である基材を使用する。つまり、電気伝導性が高い基材が使用される。表面抵抗値がこの値よりも大きいと、建築板としたときの印刷面に静電気を均一に帯電できない場合がある。このような基材としては金属板が好ましい。たとえば、係る金属板として、溶融Zn−55%Al合金めっき鋼板などのめっき鋼板、普通鋼板やステンレス鋼板などの鋼板、アルミニウム板および銅板が挙げられる。これらの金属板は、エンボス加工や絞り成型加工などを行って、タイル調、レンガ調、木目調などの凹凸加工を施してもよい。さらに、断熱性や防音性を高める目的で、樹脂発泡体や石膏ボードなどの無機素材を芯材としたアルミラミネートクラフト紙などで金属系基材の裏面を被覆してもよい。
なお、本発明で使用する基材は、発明の効果を阻害しない範囲で、その表面に化成処理皮膜や下塗り塗膜などが形成されていてもよい。
本発明の建築板の基材として、表面抵抗値が1.0Ω/□以下である基材を使用する。つまり、電気伝導性が高い基材が使用される。表面抵抗値がこの値よりも大きいと、建築板としたときの印刷面に静電気を均一に帯電できない場合がある。このような基材としては金属板が好ましい。たとえば、係る金属板として、溶融Zn−55%Al合金めっき鋼板などのめっき鋼板、普通鋼板やステンレス鋼板などの鋼板、アルミニウム板および銅板が挙げられる。これらの金属板は、エンボス加工や絞り成型加工などを行って、タイル調、レンガ調、木目調などの凹凸加工を施してもよい。さらに、断熱性や防音性を高める目的で、樹脂発泡体や石膏ボードなどの無機素材を芯材としたアルミラミネートクラフト紙などで金属系基材の裏面を被覆してもよい。
なお、本発明で使用する基材は、発明の効果を阻害しない範囲で、その表面に化成処理皮膜や下塗り塗膜などが形成されていてもよい。
使用する金属板の表面抵抗値はJIS−K7194に準拠した四探針法で測定する。測定装置としては市販されているものが使用でき、三菱化学株式会社製ロレスタ(MCP−T610)、ロレスタGP(MCPT600)などが挙げられる。
[インキ受理層]
本発明で使用するインキ受理層は、樹脂組成物を硬化させて形成される塗膜であり得る。ここでは、上記基材に塗膜を形成できる塗料として一般的に使用されている高分子化合物の樹脂を使用することができる。例えば、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、フェノール樹脂等の高分子化合物が挙げられる。中でも本発明に用いられる高分子化合物としては、高耐候性で、インキとの密着性に優れることからポリエステル樹脂、アクリル樹脂が好ましい。
なお、従来の水性インキのインキ受理層として使用されてきた多孔質なインキ受理層を形成するような塗料は使用しないことが好ましい。このような多孔質なインキ受理層は耐水性、耐候性に問題がある場合があり、建築材の使用に適さない場合がある。
本発明で使用するインキ受理層は、樹脂組成物を硬化させて形成される塗膜であり得る。ここでは、上記基材に塗膜を形成できる塗料として一般的に使用されている高分子化合物の樹脂を使用することができる。例えば、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、フェノール樹脂等の高分子化合物が挙げられる。中でも本発明に用いられる高分子化合物としては、高耐候性で、インキとの密着性に優れることからポリエステル樹脂、アクリル樹脂が好ましい。
なお、従来の水性インキのインキ受理層として使用されてきた多孔質なインキ受理層を形成するような塗料は使用しないことが好ましい。このような多孔質なインキ受理層は耐水性、耐候性に問題がある場合があり、建築材の使用に適さない場合がある。
上記の高分子化合物の樹脂において、その性状や物性を調整するために、硬化剤を使用することができる。ポリエステル樹脂を使用する場合は、メラミン系硬化剤(メラミン樹脂硬化剤)を用いることが望ましい。例えば、メチル化メラミン(メチロールメラミンメチルエーテル)、n−ブチル化メラミン(メチロールメラミンブチルエーテル)、およびメチルとn−ブチルとの混合エーテル化メラミン等が挙げられる。このように硬化剤を用いて架橋密度を高めたインキ受理層は、非水性黒色インキが浸透しないことから耐水性、および耐候性に優れるため特に好ましい。インキ受理層が活性光線硬化型インキに対して非浸透性であることは、インキ受理層およびインキ層の断面を100〜200倍の倍率で顕微鏡観察することにより、確認することができる。インキ受理層が非浸透性の場合は、インキ受理層とインキ層との界面を明確に識別することができるが、浸透性の場合は、界面が不明確となり識別することが困難である。
上記高分子化合物として、ポリエステル樹脂を使用する場合、その分子量はGPCで測定した場合の数平均分子量が2,000〜8,000であることが好ましい。分子量が2,000より小さくなると加工性が低下して塗膜ワレが発生しやすくなる場合がある。また、分子量が8,000より大きくなると架橋密度の低下により耐候性が低下する場合がある。加工性と耐候性のバランスから数平均分子量は3,000〜6,000が特に好ましい。
また、上記高分子化合物として、アクリル樹脂エマルションを使用する場合、その分子量はGPCで測定した場合の数平均分子量が20万〜200万であることが好ましい。
また、上記高分子化合物として、アクリル樹脂エマルションを使用する場合、その分子量はGPCで測定した場合の数平均分子量が20万〜200万であることが好ましい。
本発明のインキ受理層は、有機もしくは無機の固形粒子を含んでいてもよい。当該粒子の平均粒子径が4〜80μm、好ましくは10〜60μmである。
上記無機粒子としては、シリカ、硫酸バリウム、タルク、炭酸カルシウム、マイカ、ガラスビーズ、ガラスフレークが挙げられる。また、有機粒子として、アクリル樹脂ビーズ、ポリアクリロ二トリル樹脂ビーズが挙げられる。これらの樹脂ビーズは、公知の方法を用いて製造したものでもよいし、市販品を利用してもよい。市販のアクリル樹脂ビーズの例には、東洋紡株式会社の「タフチック AR650S(平均粒径18μm)」、「タフチック AR650M(平均粒径30μm)」、「タフチック AR650MX(平均粒径40μm)」、「タフチック AR650MZ(平均粒径60μm)」、「タフチック AR650ML(平均粒径80μm)」、「タフチック AR650L(平均粒径100μm)」および「タフチック AR650LL(平均粒径150μm)」が含まれる。また、市販のポリアクリロニトリルビーズの例には、東洋紡株式会社の「タフチック A−20(平均粒径24μm)」、「タフチック YK−30(平均粒径33μm)」、「タフチック YK−50(平均粒径50μm)」および「タフチック YK−80(平均粒径80μm)」が含まれる。
上記無機粒子としては、シリカ、硫酸バリウム、タルク、炭酸カルシウム、マイカ、ガラスビーズ、ガラスフレークが挙げられる。また、有機粒子として、アクリル樹脂ビーズ、ポリアクリロ二トリル樹脂ビーズが挙げられる。これらの樹脂ビーズは、公知の方法を用いて製造したものでもよいし、市販品を利用してもよい。市販のアクリル樹脂ビーズの例には、東洋紡株式会社の「タフチック AR650S(平均粒径18μm)」、「タフチック AR650M(平均粒径30μm)」、「タフチック AR650MX(平均粒径40μm)」、「タフチック AR650MZ(平均粒径60μm)」、「タフチック AR650ML(平均粒径80μm)」、「タフチック AR650L(平均粒径100μm)」および「タフチック AR650LL(平均粒径150μm)」が含まれる。また、市販のポリアクリロニトリルビーズの例には、東洋紡株式会社の「タフチック A−20(平均粒径24μm)」、「タフチック YK−30(平均粒径33μm)」、「タフチック YK−50(平均粒径50μm)」および「タフチック YK−80(平均粒径80μm)」が含まれる。
このときの、有機、無機粒子は、通常、塗膜質量の2〜40質量%、好ましくは、10〜30質量%である。
上記固形粒子や着色顔料の平均粒径は、コールターカウンター法により求められる。
上記固形粒子や着色顔料の平均粒径は、コールターカウンター法により求められる。
さらに、前記インキ受理層は着色顔料を含んでいてもよい。このときの着色顔料の平均粒子径は、通常0.2〜2.0μmである。このような着色顔料としては、酸化チタン、酸化鉄、黄色酸化鉄、フタロシアニンブルー、カーボンブラック、コバルトブルーなどが挙げられる。着色顔料を加える場合、通常、塗膜質量の40〜60質量%となるように塗料に添加する。
インキ受理層は、インクジェットインキの濡れ広がりを考慮して、インキ受理層が形成する微小な凹凸を有してもよい。係る微小な凹凸は上記の有機もしくは無機の固形粒子及び任意の着色顔料をインキ受理層を構成するための樹脂組成物に配合し、これで塗膜を形成すればよい。このときのインク受理層の表面の凹凸は、JIS B 0601:2001で規定する算術平均粗さRaが0.4〜3μmであることが好ましい。
なお、算術平均粗さ(Ra)とは、粗さ曲線をy=f(x)で表したとき、粗さ曲線からその平均線の方向に測定長さLの部分を抜き取り、この抜き取り部分の平均線をX軸、縦倍率の方向をY軸とし、下記式(I)から求められる値をマイクロメーター(μm)で表したものをいう。
f(x)は、触針式表面粗度計、原子間力顕微鏡(AFM)、走査トンネル顕微鏡(STM)など様々な方法により測定することができる。
インキ受理層の膜厚は、特に限定されないが、通常3〜30μmの範囲内である。塗膜が薄すぎる場合、塗膜の耐久性および隠蔽性が不十分となるおそれがある。一方、塗膜が厚すぎる場合、製造コストが増大するとともに、焼付け時にワキが発生しやすくなるおそれがある。
インキ受理層は、表面抵抗値が10×1010Ω/□以上であることを要する。インキ受理層の表面抵抗値がこの値よりも低いと、建築板に印加してもインク受理層表面(印刷面)に静電気が有効に発生せず、所望の効果が得られない。
使用するインキ受理層の表面抵抗値はJIS−K6911に準拠して測定する。このときの値は膜厚が100μmのときの値である。三菱化学株式会社製ハイレスタUP(MCP−HT450)などを用いて測定することができる。
本発明で使用する建築板は、上記基材上にインキ受理層が設置されている。この建築板の表面(印刷面)が凹凸を有する。この凹凸は、上述のように、エンボス加工や絞り成型加工など、基材の表面加工に由来する。
図1は、本願発明の建築板の一態様を表した概要図である。図1において、建築板1、基材2、インキ受理層3、インクジェット記録ヘッド4を表す。基材2はエンボス加工などの表面加工により表面に凹凸を有し、それゆえ建築板1は高低差dを有する。ここで、高低差の距離を表すdは建築板の凹凸の最頂部と最底部の高低差である。図中のhは建築板1の最頂部からインクジェット記録ヘッドまでの距離を示す。
建築板1は印刷面に高低差dを有する。厳密には、dはインキ受理層3を設けた時の高低差であるが、実際にインキ受理層3の厚さは上述の通り、通常3〜30μmの範囲内であるため、dの値はエンボス加工などの表面加工に由来する凹凸の高低差とみなして問題ない。dの値は本発明の要件を満たし、所望の効果を奏する範囲内であれば特に限定されないが、通常1mm〜6mm以下、好ましくは2mm〜5mm以下、さらに好ましくは3mm〜5mm以下である。
図1のhは建築板1の最頂部からの距離を表す。hの値は1mm以上であることを要する。基材として鋼板などを使用するために基材自体に僅かな反りが存在する場合があり、最頂部と認定した地点よりも僅かではあるが高くなるところが生じる場合がある。従って、hが1mm未満であると、インクジェット記録ヘッド4と建築板1の印刷面が接触する場合がある。また、インクジェット記録ヘッド4と建築板1の最底部との距離(d+h)が9mm以下であることを要する。この距離が9mmを超えると、建築板1に電圧を印加して静電気を発生させても、非水性黒色インクの飛散りが十分に防止できない場合がある。好ましくは、前記(d+h)は8mm以下であり、より好ましくは7.5mm以下である。
本発明は、絶対湿度が9.0g/m3未満の雰囲気下でインクジェット印刷を行うことを要する。絶対湿度が9.0g/m3以上のときに非水性黒色インクのサテライトの飛散りが生じない場合があり得る。好ましくは、絶対湿度が8g/m3、さらに好ましくは7g/m3以下の雰囲気下でインクジェット印刷を行う。
一方、絶対湿度が4g/m3未満では、インクジェットインキ表面が早く乾燥してしまい、インキ内部と硬化度が異なり、インキのインキ受理層への密着性が悪くなってしまう場合がある。そのため、本発明では、絶対湿度を4g/m3以上に設定することが好ましく、6g/m3以上に設定することがさらに好ましい。
一方、絶対湿度が4g/m3未満では、インクジェットインキ表面が早く乾燥してしまい、インキ内部と硬化度が異なり、インキのインキ受理層への密着性が悪くなってしまう場合がある。そのため、本発明では、絶対湿度を4g/m3以上に設定することが好ましく、6g/m3以上に設定することがさらに好ましい。
絶対湿度は市販の装置を用いて測定することが可能である。例えば、ヴァイサラ社のHUMICUP(登録商標)HMI41湿度指示計を用いて、インクジェット記録ヘッドと建築板との間の空間近傍でインクジェット記録ヘッドが接触しない箇所での絶対湿度を測定する。
本発明では非水性黒色インキを使用する。なお、本発明では、水を含まない黒色インキを非水性黒色インキと定義する。使用するインクジェットインキとして導電性の低いインキが使用可能である。係るインキとして、室温では揮発しない不揮発性溶媒を主とし、実質的に水を含まない油性黒色インクジェットインキ、室温で揮発する溶媒を主とし、実質的に水を含まない非水系黒色インクジェットインキ、印字後、紫外線等の活性光線により硬化する活性光線硬化型黒色インクジェットインキなどが挙げられる。活性光線硬化型黒色インクジェットインキとして、ラジカル重合型とカチオン重合型のインクジェットインキが存在する。上記非水性黒色インキの中でも、活性光線硬化型黒色インクジェットインキが好ましい。前記非水性黒色インキは広く市販されている。
本発明の化粧建築板の製造方法では、建築板に印加して帯電させ、印刷面に静電気を発生させる。ここで、建築板の表面の表面電位は、本発明の効果を奏する限り特に限定されないが、通常、−5kV〜+5kVになるように制御する。つまり、絶対値で表面電位が5kV以下に制御する。絶対値で5kVより大きいと、それに見合う効果が見込まれない場合がある。好ましくは、建築板表面の表面電位が、絶対値で1kV〜5kVである。表面電位が絶対値で1kV未満であるとインキ滴を引き寄せる力が弱いため、黒色インキ滴の飛散り防止効果が不十分な場合がある。
建築板に電圧を印加して帯電させる手段は特に限定されないが、具体例として、交流あるいは直流の高電圧を出力する高電圧発生回路の出力部に接続した放電電極から、プラスイオンあるいはマイナスイオンを出力するようにした帯電装置を用いて、建築板を帯電させることができる。これはコロナ放電による非接触帯電であり、上記電極は建築板とは接触しない。この放電電極からプラスイオンが出力されると建築板表面は正に帯電され、マイナスイオンが出力されると負に帯電される。本発明において、帯電装置として、例えば、シシド静電気株式会社STATILLER 20S(型式:20S1−01)などを使用することができる。
また、電圧を印加した帯電部材を建築板に当接させて建築板の帯電を行う接触式の帯電装置を用いて、建築板を帯電させることも可能である。このときの接触帯電部材はローラ形状、ブレード形状、ワイヤー形状、ブラシ形状など公知の形状の物を使用することができる。
また、電圧を印加した帯電部材を建築板に当接させて建築板の帯電を行う接触式の帯電装置を用いて、建築板を帯電させることも可能である。このときの接触帯電部材はローラ形状、ブレード形状、ワイヤー形状、ブラシ形状など公知の形状の物を使用することができる。
本発明の一実施形態を図2を参照して説明する。この実施形態では、建築板1にコロナ放電による非接触式帯電にて帯電させる。また、使用するインクジェット記録装置は4色のインキ(イエロー、シアン、マゼンダ、ブラック(黒))の4色のインクジェット印刷が可能なライン式インクジェット記録装置である。そして、使用するインキは活性光線硬化型インキである。
図2における、ライン式インクジェット記録装置Mは、インクジェット記録ヘッド(41〜44)、その記録ヘッドに接続するインキ供給タンク(51−54)及び印刷制御システム6を備えたインクジェット式塗装機7、並びに搬送機8を備える。さらに、このライン式インクジェット記録装置Mに、帯電装置の高電圧を出力する高電圧発生回路の出力部(図示せず)に接続した放電電極9、活性光線照射機10が設置されている。
建築板1の印刷面(インキ受理面)11は、搬送機8の搬送面81に接する面と反対側の面である。ここに、インクジェット記録ヘッドから発せられる活性光線硬化型インキで着色され、所望の画像をインキ受理層の上に形成することができる。
搬送機8は、コンベア等によって構成される。搬送機8は搬送面81に載せた建築板1を搬送する。搬送方向は、図2の矢印に示したとおりで、図2に従うと搬送機8の左側端部より、放電電極9、インクジェット式塗装機7、活性光線照射機10を通過させ、右側端部へと搬送する。
放電電極9は、帯電装置の高電圧を出力する高電圧発生回路の出力部(図示せず)に接続されている。この電極から、コロナ放電によるマイナスイオン、もしくはプラスイオンが放出されて、建築板1を帯電させる。ここで、建築板1は通常−5kV〜+5kVになるように帯電させる。放電電極9は、インクジェット式塗装機7から50cm〜1m離れた上流で設置する。これ以上離れすぎると、建築板1の印刷面に埃などの付着が問題になる場合があり、またこれ以上近づけると、インクジェット式塗装機への影響が懸念される。
絶対湿度は、インクジェット記録ヘッド4の近傍で測定する。具体的に、例えば、湿度指示計のプローブを、インクジェット記録ヘッド4の側面から、搬送機8の搬送方向に対して垂直な向きに1〜10cm程度離れ、インクジェット記録ヘッド4から搬送方向の上流側20〜30cm離れ、建築板1の印刷面から垂直上側に1〜2cm離れた位置に設置し、測定する。
帯電した建築板1は、インクジェット式塗装機7でインクジェット印刷される。インキは4色使用し、インクジェット記録ヘッド41からイエロー、42からシアン、43からマゼンダ、44からブラック(黒色)のインキがそれぞれ吐出される。これらのインクジェット記録ヘッドにそれぞれインキ供給タンク(51〜54)が接続されている。上記インキは市販されているインキを使用することが可能である。
インクジェット記録ヘッドは建築板1の印刷面11の最頂部から距離hが1mm以上であることを要し、また、印刷面11の最底部からの距離(d+h)が9mm以下であることを要する。ここで、前記距離hはインクジェット記録ヘッドにおけるインキ吐出部(ノズル)からの距離である。
インクジェット記録ヘッドは建築板1の印刷面11の最頂部から距離hが1mm以上であることを要し、また、印刷面11の最底部からの距離(d+h)が9mm以下であることを要する。ここで、前記距離hはインクジェット記録ヘッドにおけるインキ吐出部(ノズル)からの距離である。
各色のインクジェット記録ヘッドから吐出されたインキ滴は、距離h〜d+hの空間を、印刷面11に向けて鉛直方向に飛翔する。インキ滴の初速は、一般に、3m/sec〜9m/sec、好ましくは4m/sec〜7m/secに設定される。インキ滴の初速とは、記録ヘッドからの吐出時におけるインキ滴の速度である。例えば、インクジェット記録ヘッドから吐出されたインキ滴がインキ吐出部から鉛直方向に1mmの距離と、この1mmの距離を進むのに要する時間とで算出(所定の距離/時間)される。
インキ滴の初速が3m/sec未満では液滴の速度が遅すぎるため、インキ滴の着弾精度が大幅に低下する場合がある。また、9m/secを超える場合は、着弾精度は良いものの、黒色以外の色でもサテライトが発生して画質が低下するという問題が生じる場合がある。
インキ滴の初速が3m/sec未満では液滴の速度が遅すぎるため、インキ滴の着弾精度が大幅に低下する場合がある。また、9m/secを超える場合は、着弾精度は良いものの、黒色以外の色でもサテライトが発生して画質が低下するという問題が生じる場合がある。
インクジェット記録ヘッドのノズルから印刷面11に吐出される一滴のインキ滴の体積は、特に限定されないが、一般には60pl(ピコリットル)未満、好ましくは、10pl以上45pl未満に設定する。
活性光線照射機10は、インクジェット式塗装機7に対して搬送方向下流側の所定の位置に設置されている。ここで、本発明における「活性光線」とは、電子線、紫外線、α線、γ線、エックス線等が挙げられる。本発明において、安全性やハンドリング性を考慮すると電子線、紫外線を用いることが好ましく、紫外線を用いることが最も好ましい。
活性光線照射機10は、搬送機8の搬送面81に向けて設置された活性光線を照射するランプを備え、搬送面11の方向に活性光線を照射する。
印刷面11に着弾したインク滴を活性光線照射機10からの活性光線で硬化させる。通常、インク滴が着弾してから1.0秒以上、好ましくは2.0秒以上、さらに好ましくは2.2秒以上経過した後に活性光線を照射するように、搬送機8の搬送速度及びインクジェット式塗装機から活性光線照射機10までの距離を調整する。また、空気中の水分がインキの重合を阻害することがあるため、インキが着弾後30秒以内に活性光線を照射する。
印刷終了後、建築板1の端面の金属露出部にアースを接触させることで建築板1の電位を0にする。
活性光線照射機10は、搬送機8の搬送面81に向けて設置された活性光線を照射するランプを備え、搬送面11の方向に活性光線を照射する。
印刷面11に着弾したインク滴を活性光線照射機10からの活性光線で硬化させる。通常、インク滴が着弾してから1.0秒以上、好ましくは2.0秒以上、さらに好ましくは2.2秒以上経過した後に活性光線を照射するように、搬送機8の搬送速度及びインクジェット式塗装機から活性光線照射機10までの距離を調整する。また、空気中の水分がインキの重合を阻害することがあるため、インキが着弾後30秒以内に活性光線を照射する。
印刷終了後、建築板1の端面の金属露出部にアースを接触させることで建築板1の電位を0にする。
制御部6は、インクジェット記録装置Mで形成される画像の記録による模様付けを含む各種処理を制御する。制御部6は、電子部品が搭載された回路基板及び電気配線等を含む。制御部6に含まれる少なくとも一部の構成は、図2に示すようにインクジェット記録ヘッドの上部に設置されている。
ライン式インクジェット記録装置Mは、ネットワークインターフェース等の所定のインターフェース(図示せず)を備える。インクジェット記録装置Mは、インターフェースを介して、パーソナルコンピュータ等の外部装置と通信可能に接続されている。外部装置は、インクジェット記録装置Mに対し、印刷面11への画像の記録指令及び記録する画像を示すデータ等を入力する。記録指令が入力されたインクジェット記録装置Mでは、所定の処理が実行され、上記のインキがインクジェト記録ヘッドから吐出され、所望の画像が印刷面11に形成され、本発明の化粧建築板の製造方法が実行される。
本発明の化粧建築板の製造方法では、まず、搬送機8の搬送面81に置かれた建築板1の搬送が開始される。次に、放電電極9によりコロナ放電による非接触帯電が行われ、建築板1を帯電させる。その後、インクジェット式塗装機7に搬送され、インクジェット記録ヘッドから、イエローインキによるイエロードットと、シアンインキによるシアンドットと、マゼンタインキによるマゼンタドットと、ブラックインキによるブラックドットとが、印刷面11に記録される。各色のインキは、対応する色の記録ヘッドユニット41、42、43、44の記録ヘッドから吐出される。この時のインキ滴の体積は上記のように、60pl(ピコリットル)未満、好ましくは、10pl以上45pl未満に設定する。
その後、さらに搬送機8によって建築板1が搬送され、所定の時間経過後、活性光線照射機10の下を通過し、印刷面11に活性光線が照射される。その結果、印刷面11に着弾したインキは活性光線硬化型インキであるため、活性光線照射により硬化する。
この様にして、建築板1の印刷面11に所望の画像が形成され、化粧建築板が製造される。
その後、さらに搬送機8によって建築板1が搬送され、所定の時間経過後、活性光線照射機10の下を通過し、印刷面11に活性光線が照射される。その結果、印刷面11に着弾したインキは活性光線硬化型インキであるため、活性光線照射により硬化する。
この様にして、建築板1の印刷面11に所望の画像が形成され、化粧建築板が製造される。
以下に実施例および試験例を挙げて、本発明を更に具体的に説明するが、これによって本発明が限定されるものではない。
1.建築板の調製
板厚0.27mm、片面当りめっき付着量90g/m2の溶融Zn−55%Al合金めっき鋼板を基材として使用した。このめっき鋼板をアルカリ脱脂した後、塗布型クロメート(NRC300NS:日本ペイント株式会社製 Crとして50mg/m2の付着量)、プライマー層として市販のエポキシ樹脂系プライマー塗料(日本ファインコーティングス株式会社製700P)を乾燥膜厚が5μmとなるようにロールコーターで塗装した後、最高到達板温215℃となるように焼き付け、基材となる塗装鋼板を得た。
1.建築板の調製
板厚0.27mm、片面当りめっき付着量90g/m2の溶融Zn−55%Al合金めっき鋼板を基材として使用した。このめっき鋼板をアルカリ脱脂した後、塗布型クロメート(NRC300NS:日本ペイント株式会社製 Crとして50mg/m2の付着量)、プライマー層として市販のエポキシ樹脂系プライマー塗料(日本ファインコーティングス株式会社製700P)を乾燥膜厚が5μmとなるようにロールコーターで塗装した後、最高到達板温215℃となるように焼き付け、基材となる塗装鋼板を得た。
・インキ受理層の調製
インキ受理層を形成するための樹脂組成物である塗料の内容は以下の通りである。樹脂としては数平均分子量5,000、ガラス転移温度30℃、水酸基価28mgKOH/gの高分子ポリエステル樹脂(DIC製)を用いた。架橋剤であるメラミン樹脂としては、メトキシ基90モル%のメチル化メラミン樹脂(三井サイテック製サイメル303)を用いた。ポリエステル樹脂とメラミン樹脂の配合比は70/30であり、着色顔料としては平均粒径0.28μmの酸化チタン(テイカ製 JR−603)50質量%、平均粒径10μmのマイカ(株式会社ヤマグチマイカ製 SJ−010)13質量%、平均粒径5.5μmの疎水性シリカ(サイシリア456;富士シリシア株式会社)5質量%を添加した。触媒はドデシルベンゼンスルフォン酸を、樹脂固形分に対して1質量%加えた。またアミンとしてジメチルアミノエタノールをドデシルベンゼンスルフォン酸の酸当量に対してアミン当量として1.25倍の量を加えた。上記塗装鋼板に塗料の乾燥膜厚が18μmとなるようにロールコーターで塗装した後、最高到達板温225℃となるように焼き付けた。得られたインキ受理層表面のJIS B 0601に準拠した算術平均粗さRaを触針式表面粗度計で測定し、1.233μmであった。
インキ受理層を形成するための樹脂組成物である塗料の内容は以下の通りである。樹脂としては数平均分子量5,000、ガラス転移温度30℃、水酸基価28mgKOH/gの高分子ポリエステル樹脂(DIC製)を用いた。架橋剤であるメラミン樹脂としては、メトキシ基90モル%のメチル化メラミン樹脂(三井サイテック製サイメル303)を用いた。ポリエステル樹脂とメラミン樹脂の配合比は70/30であり、着色顔料としては平均粒径0.28μmの酸化チタン(テイカ製 JR−603)50質量%、平均粒径10μmのマイカ(株式会社ヤマグチマイカ製 SJ−010)13質量%、平均粒径5.5μmの疎水性シリカ(サイシリア456;富士シリシア株式会社)5質量%を添加した。触媒はドデシルベンゼンスルフォン酸を、樹脂固形分に対して1質量%加えた。またアミンとしてジメチルアミノエタノールをドデシルベンゼンスルフォン酸の酸当量に対してアミン当量として1.25倍の量を加えた。上記塗装鋼板に塗料の乾燥膜厚が18μmとなるようにロールコーターで塗装した後、最高到達板温225℃となるように焼き付けた。得られたインキ受理層表面のJIS B 0601に準拠した算術平均粗さRaを触針式表面粗度計で測定し、1.233μmであった。
なお、上記マイカ、疎水性シリカ及び酸化チタンの平均粒径はコールターカウンター法により求めた。
具体的には以下のように測定した。測定装置として、コールターカウンター(米国コールターエレクトロニクス社製)TA−II型を用いた。試料約0.5gを200mlのビーカーに取り、純水約150mlを加え、超音波(ULTRASONIC CLEANER B-220)で60〜90秒分散させた。付属の電解液(ISOTON II:0.7%高純度NaCl水溶液)150mlに上記分散液をスポイトで数滴加え入れ、上記装置を用いて粒度分布を求めた。
但し、上記JR−603(酸化チタン)及びサイシリア456(疎水性シリカ)は30μmのアパッチャーチューブを使用した。また、SJ−010(マイカ)は50μmのアパッチャーチューブを使用した。平均粒径は累積粒度分布図の50%径を読み取り求めた。
具体的には以下のように測定した。測定装置として、コールターカウンター(米国コールターエレクトロニクス社製)TA−II型を用いた。試料約0.5gを200mlのビーカーに取り、純水約150mlを加え、超音波(ULTRASONIC CLEANER B-220)で60〜90秒分散させた。付属の電解液(ISOTON II:0.7%高純度NaCl水溶液)150mlに上記分散液をスポイトで数滴加え入れ、上記装置を用いて粒度分布を求めた。
但し、上記JR−603(酸化チタン)及びサイシリア456(疎水性シリカ)は30μmのアパッチャーチューブを使用した。また、SJ−010(マイカ)は50μmのアパッチャーチューブを使用した。平均粒径は累積粒度分布図の50%径を読み取り求めた。
・表面加工
上記のインキ受理層を有する塗装鋼板にエンボス加工による表面加工を行った。
アンコイラーに巻かれたインキ受理層を有する塗装鋼板を連続的に送り出し、ロール式エンボス成形機により、ブリック柄で高さ3mmのエンボス形状に塗装鋼板を連続して成形し、御影石擬似柄の外観を施した塗装鋼板を形成した。次いで、形成された塗装鋼板の裏面に、芯材となるポリイソシアヌレート原料として、ソフランR−HIPとトーヨーソフランR746−19D(いずれも株式会社ソフランウィズ製)とを、発泡機によって質量比10対7で混合しながら混合押出機により吐出した。また、発泡するポリイソシアヌレート原料層上にアルミクラフト紙を送り出した。そして、エンボス加工された表面塗装鋼板とアルミクラフト紙との間にポリイソシアヌレート原料層をサンドイッチした状態で加熱、加圧し、発泡成形することにより、インキ受理層を有する塗装鋼板、芯材およびアルミクラフト紙をこの順で有する金属サイディング原板を製造し、本発明の建築板とした。なお、芯材の厚みは、17mmとした。芯材の厚みは、上記加熱、加圧時に金属サイディング原板をその積層方向に挟持するダブルコンベア間の距離によって調整した。
ポリイソシアヌレート原料の詳細な発泡条件は以下の通りである。
ラインスピード 40m/min
流量 6kg/min
液温 30℃
インキ受理層を有する塗装鋼板のプレヒート温度 35℃
オーブンキュアー温度 50℃
発泡機 低圧型アジテータミキシング発泡機
上記のインキ受理層を有する塗装鋼板にエンボス加工による表面加工を行った。
アンコイラーに巻かれたインキ受理層を有する塗装鋼板を連続的に送り出し、ロール式エンボス成形機により、ブリック柄で高さ3mmのエンボス形状に塗装鋼板を連続して成形し、御影石擬似柄の外観を施した塗装鋼板を形成した。次いで、形成された塗装鋼板の裏面に、芯材となるポリイソシアヌレート原料として、ソフランR−HIPとトーヨーソフランR746−19D(いずれも株式会社ソフランウィズ製)とを、発泡機によって質量比10対7で混合しながら混合押出機により吐出した。また、発泡するポリイソシアヌレート原料層上にアルミクラフト紙を送り出した。そして、エンボス加工された表面塗装鋼板とアルミクラフト紙との間にポリイソシアヌレート原料層をサンドイッチした状態で加熱、加圧し、発泡成形することにより、インキ受理層を有する塗装鋼板、芯材およびアルミクラフト紙をこの順で有する金属サイディング原板を製造し、本発明の建築板とした。なお、芯材の厚みは、17mmとした。芯材の厚みは、上記加熱、加圧時に金属サイディング原板をその積層方向に挟持するダブルコンベア間の距離によって調整した。
ポリイソシアヌレート原料の詳細な発泡条件は以下の通りである。
ラインスピード 40m/min
流量 6kg/min
液温 30℃
インキ受理層を有する塗装鋼板のプレヒート温度 35℃
オーブンキュアー温度 50℃
発泡機 低圧型アジテータミキシング発泡機
建築板の基材である溶融Zn−55%Al合金めっき鋼板の表面電気抵抗値は1×10−3Ω/□以下であり、インキ受理層の表面電気抵抗値は1.4×1012Ω/□であった。溶融Zn−55%Al合金めっき鋼板の表面電気抵抗値は三菱化学株式会社製ロレスタ(MCP−T600)を用いて、JIS−K7194に準拠して測定した。インキ受理層の表面抵抗値は三菱化学株式会社製ハイレスタ(MCP−TH450)を用い、JIS−K6911に準拠して測定した。
2.インクジェット印刷
・カチオン重合型紫外線硬化性インキ ブラックの調整
高分子分散剤(味の素ファインテクノ社製 PB821) 9質量部とオキセタン化合物(東亜合成社製 OXT211) 71質量部にPigment Black 7を20質量部加えて、直径1mmのジルコニアビーズ200gと共にガラス瓶に入れて密栓し、ペイントシェーカーにて4時間分散処理した後、ジルコニアビーズを除去して、カーボンブラックを調製した。
上記カーボンブラック14質量部に、以下の表に示す光重合性化合物、塩基性化合物、界面活性剤、相溶化剤、光酸発生剤を混合して、カチオン重合型紫外線硬化性インクジェットインキを作製した。
・カチオン重合型紫外線硬化性インキ ブラックの調整
高分子分散剤(味の素ファインテクノ社製 PB821) 9質量部とオキセタン化合物(東亜合成社製 OXT211) 71質量部にPigment Black 7を20質量部加えて、直径1mmのジルコニアビーズ200gと共にガラス瓶に入れて密栓し、ペイントシェーカーにて4時間分散処理した後、ジルコニアビーズを除去して、カーボンブラックを調製した。
上記カーボンブラック14質量部に、以下の表に示す光重合性化合物、塩基性化合物、界面活性剤、相溶化剤、光酸発生剤を混合して、カチオン重合型紫外線硬化性インクジェットインキを作製した。
上記の調製した建築板を300mm×200mmの大きさの板に裁断し、インクジェット印刷のための試料とした。
この試料に、シシド静電気株式会社製直流高圧発生装置STATILLER20Sを用いて、放電電極を用いたコロナ放電による非接触帯電で行い、表面電位が±1kV、±3kV、±5kVにそれぞれ帯電させた。ここでの表面電位をシシド静電気株式会社製表面電位測定機器STATIRON DZ4で測定した。
この試料に、シシド静電気株式会社製直流高圧発生装置STATILLER20Sを用いて、放電電極を用いたコロナ放電による非接触帯電で行い、表面電位が±1kV、±3kV、±5kVにそれぞれ帯電させた。ここでの表面電位をシシド静電気株式会社製表面電位測定機器STATIRON DZ4で測定した。
上記の帯電させた試料のインキ受理層に以下の黒色インキをインクジェット印刷で印刷した。また、絶対湿度をヴァイサラ社のHUMICUP(登録商標)HMI41湿度指示計で測定した。インクジェット印刷機のインクジェットヘッドの側面から試料の搬送方向に対し垂直方向に1cm離れ、試料の搬送方向上流に10cm以内、試料の印刷面から1cm上側に離れた位置に前記湿度指示計のプローブを設置した。絶対湿度は7.0g/m3であった。
インクジェット印刷条件
(a)ノズル径 :35μm
(b)印加電圧 :11.5V
(c)パルス幅 :10.0μs
(d)駆動周波数 :3,483Hz
(e)解像度 :360dpi
(f)インキ液滴の体積 :42pl
(g)ヘッド加熱温度 :45℃
(h)インキ塗布量 :8.4g/m2
(i)記録ヘッドと印刷面の距離 :5.0〜7.0mm
(j)インキ滴の初速 :5.9m/sec
なお、下記記録ヘッドと印刷面の距離とは、建築板の最底部からインクジェット記録ヘッドまでの距離を指し、図1におけるd+hの距離に相当する。
また、帯電させた建築板表面の静電気はインクジェット印刷後に建築板の切断端面の金属部分にアースを接触させることにより放電させた。
(a)ノズル径 :35μm
(b)印加電圧 :11.5V
(c)パルス幅 :10.0μs
(d)駆動周波数 :3,483Hz
(e)解像度 :360dpi
(f)インキ液滴の体積 :42pl
(g)ヘッド加熱温度 :45℃
(h)インキ塗布量 :8.4g/m2
(i)記録ヘッドと印刷面の距離 :5.0〜7.0mm
(j)インキ滴の初速 :5.9m/sec
なお、下記記録ヘッドと印刷面の距離とは、建築板の最底部からインクジェット記録ヘッドまでの距離を指し、図1におけるd+hの距離に相当する。
また、帯電させた建築板表面の静電気はインクジェット印刷後に建築板の切断端面の金属部分にアースを接触させることにより放電させた。
本実施例では、活性光線として紫外線を用いた。インクジェット印刷後の以下の条件でインクの紫外線硬化を行った。なお、紫外線照射はインキ着弾して8秒後に照射されるようにランプを設置した。
(1)ランプの種類:高圧水銀ランプ(フュージョンUVシステムズ・ジャパン株式会社製 Hバルブ)
(2)ランプの出力:200W/cm
(3)積算光量:600mJ/cm2(オーク製作所製紫外線光量計UV−351−25を使用して測定)
(1)ランプの種類:高圧水銀ランプ(フュージョンUVシステムズ・ジャパン株式会社製 Hバルブ)
(2)ランプの出力:200W/cm
(3)積算光量:600mJ/cm2(オーク製作所製紫外線光量計UV−351−25を使用して測定)
・黒色インキの飛散状況の評価方法
10mm×70mmのブラックベタ画像を印刷し、その印刷領域からはみ出したサテライトの量から黒色インキサテライトの飛散状況を評価した。
評価基準を図3に示す。評価の基準は以下の通りである。
評価I :飛散は認められない。
評価II :僅かではあるが飛散が認められる。
評価III :少量の飛散が認められる。
評価IV :飛散が認められる。
10mm×70mmのブラックベタ画像を印刷し、その印刷領域からはみ出したサテライトの量から黒色インキサテライトの飛散状況を評価した。
評価基準を図3に示す。評価の基準は以下の通りである。
評価I :飛散は認められない。
評価II :僅かではあるが飛散が認められる。
評価III :少量の飛散が認められる。
評価IV :飛散が認められる。
・評価結果
実験結果を以下の表に示す。
実験結果を以下の表に示す。
以上の結果より、建築板を正に帯電させた場合でも、負に帯電させた場合でも同じような結果を示し、建築板を帯電させることで、黒色インキ滴やそのサテライトの飛散が減少することが認められた。
・絶対湿度と黒色インキ滴やそのサテライトの飛散との関係
上記と同じ建築板を用いて、絶対湿度とサテライトの飛散の発生を調査した。印刷条件は、上記と同じで、建築板にインクジェット印刷を行った。ただし、建築板は印加しておらず、表面電位は0Vで、インクジェット記録ヘッドと印刷面の距離は5mmである。評価においても上記の評価基準に基づいて行った。
上記と同じ建築板を用いて、絶対湿度とサテライトの飛散の発生を調査した。印刷条件は、上記と同じで、建築板にインクジェット印刷を行った。ただし、建築板は印加しておらず、表面電位は0Vで、インクジェット記録ヘッドと印刷面の距離は5mmである。評価においても上記の評価基準に基づいて行った。
インクジェット記録ヘッドと印刷面(建築板の最底部)との距離が5mmにおいて、絶対湿度9.0g/m3の時に僅かではあるが黒色インキ滴及びそのサテライトの飛散が観察された。このことに基づき、本発明では、絶対湿度が9.0g/m3未満の場合に黒色インキ滴やそのサテライトの飛散が発生する条件とした。
1:建築板、2:基材、3:インキ受理層、4:インクジェット記録ヘッド、41:インクジェット記録ヘッド(イエロー)、42:インクジェット記録ヘッド(シアン)、43:インクジェット記録ヘッド(マゼンダ)、44:インクジェット記録ヘッド(ブラック)、51:インキ供給タンク(イエロー)、52:インク供給タンク(シアン)、53:インク供給タンク(マゼンダ)、54:インク供給タンク(ブラック)、6:制御部、7:インクジェット式塗装機、8:搬送機、9:放電電極、10:活性光線照射機、11:印刷面、81:搬送面
M:ライン式インクジェット記録装置M、h:建築板の最頂部からインクジェット記録ヘッドまでの距離、d:表面加工された建築板の最底部から最頂部までの距離
M:ライン式インクジェット記録装置M、h:建築板の最頂部からインクジェット記録ヘッドまでの距離、d:表面加工された建築板の最底部から最頂部までの距離
Claims (8)
- 表面抵抗値が1.0Ω/□以下である基材と、該基材上に配置され、表面抵抗値が10×1010Ω/□以上であるインキ受理層を含む建築板の印刷面に、絶対湿度9.0g/m3未満の雰囲気下で非水系黒色インキをインクジェット記録ヘッドから噴霧して印刷することを含む、化粧建築板の製造方法であって、該印刷面が凹凸を有し、該インクジェット記録ヘッドと印刷面の最頂部からの距離が1mm以上かつ、最底部からの距離が9mm以下であり、該建築板が印加されている、化粧建築板の製造方法。
- 前記該インクジェット記録ヘッドと印刷面の最底部からの距離が8mm以下である、請求項1に記載の化粧建築板の製造方法。
- 前記該インクジェット記録ヘッドと印刷面の最底部からの距離が7.5mm以下である、請求項1又は2に記載の化粧建築板の製造方法。
- 前記建築板の基材表面がエンボス加工されている、請求項1〜3のいずれか一項に記載の化粧建築板の製造方法。
- 前記インキ受理層は、樹脂組成物を硬化させて得られる塗膜である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の化粧建築板の製造方法。
- 前記インキ受理層は、前記非水系黒色インキに対して非浸透性である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の化粧建築板の製造方法。
- 前記化粧板の表面電位が、−5kV〜−1kV、もしくは、+1kV〜+5kVである、請求項1〜6のいずれか一項に記載の化粧建築板の製造方法。
- 前記非水系黒色インキが活性光線硬化型インキである、請求項1〜7のいずれか一項に記載の化粧建築板の製造方法。
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JP2016067980A (ja) * | 2014-09-29 | 2016-05-09 | アイジー工業株式会社 | 金属製装飾板材の塗装方法 |
JP2017166214A (ja) * | 2016-03-16 | 2017-09-21 | 日新製鋼株式会社 | 化粧建築板の製造方法 |
JP2018051866A (ja) * | 2016-09-28 | 2018-04-05 | ケイミュー株式会社 | 塗膜構成体 |
JP2019077096A (ja) * | 2017-10-24 | 2019-05-23 | ケイミュー株式会社 | 化粧板及びその製造方法 |
-
2014
- 2014-03-28 JP JP2014068116A patent/JP2015192926A/ja active Pending
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