JP2015508325A - プラスチック表面の仕上げのための金属層含有コーティングシステムの製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、プラスチック表面またはガラス表面をコーティングする方法に関する。その際前記方法は、部材の表面に、ＵＶ硬化型インクから製造可能な第１層の施与、前記第１層上に少なくとも一つの金属層の施与、かつクリアコートからなる最終層の施与を含む。さらに本発明は、ＵＶ硬化型インクジェットインクから製造可能な第１層、一つまたは複数の金属層、かつ最終的なクリアコート層を含む、基材表面のためのコーティングシステムに関する。本発明は特に、インライン方法におけるプラスチック部材の装飾に使用することができる。

Description

本発明は、部材を仕上げかつ装飾する、インライン工程においても使用することのできるコーティングシステムの製造方法に関する。本発明はさらに、一つまたは複数の金属層を含有するプラスチック表面のためのコーティングシステムに関する。

基体の表面に金属層を施与するために、真空方式のコーティング方法として、物理蒸着法またはＰＶＤ法（ＰＶＤ：Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）が知られている。ここで物理的方法を用いて、出発材料もしくはコーティング材料は、気相に変換される。ガス状の材料は、コーティングされるべき基体上で凝縮し、かつ目的層またはコーティングを形成する。出発材料の蒸発のために様々な方法が使用される。従って出発材料を、例えばカソードスパッタリングまたはスパッタリングを介して気相に変換することができる。スパッタリングという用語は、以下で通常薄膜の製造のために使用されるスパッタリング蒸着と解される。スパッタリングされた薄膜は、特に表面仕上げのためにも使用される。

ＰＶＤ法の極めて低い工程温度は、低融点プラスチックのコーティングを可能にする。しかしながら、プラスチック基体またはプラスチック部材の表面は、多くの場合、満足できる程度に欠陥が存在しないことはない。従ってたいていは、ＰＶＤ層の下にプライマーを適用しなければならない。通常は、これに加えて２液型の溶剤含有プライマー、例えば加熱乾燥を必要とするポリウレタンプライマーのようなプライマーを使用する。その際の通常の乾燥条件は、８０℃で３０分間である。しかしながら、レリーフ構造の構築に熱乾性プライマーは適していない。ＰＶＤ法において適用される金属層もまた、いくつかの用途、例えば自動車内部においては、機械的に十分に安定していない。従ってたいていは、さらに他の層、例えばクリアコートが金属層上に施与される。

また金属層は、公知のコーティングシステムにおいては装飾しにくい。模様または文字の形成は、ここではクリアコートのレーザー加工を介して可能であるのみである。レーザー加工はしかしながら高価であり、かつクリアコートの表面を破損もしくは損傷する。特に前記レーザー加工により開いた縁部が形成され、そこから湿度負荷の際に侵入が起こり、それによってコーティングの全体構成が弱まる。追加のレーザー加工はインライン法においては不可能である。さらにこの方法ではレリーフ構造を形成することもできない。

従って本発明の課題は、部材の表面仕上げのための改良された処理剤および方法、特に、コーティング方法および金属層を有するコーティングシステムを提供することである。

前記課題は、請求項１に記載の方法および請求項６に記載のコーティングシステムにより解決される。従属請求項および明細書は好ましい実施態様を開示している。

本発明による方法は、直接部材の表面上でコーティングシステムを構築するために、複数の工程を有する。その際まず、第１のインク含有層を部材の表面に設ける。表面は直接コーティングされうるかまたは下塗りまたはプライマー層を備えていてもよい。インク含有層上には、次いで金属層が設けられる。最後に金属層上にクリアコート層が設けられる。

前記第１層は、本発明によれば一つまたは複数のＵＶ硬化型インクにより製造される。それに加えて部材表面上での工程（ａ）において、少なくとも一つのインクを通常のインクジェット印刷方法により市販のインクジェット印字ヘッドを用いて塗布する。インクジェット印刷方法という用語は、以下でインクジェット方法ともドロップオンデマンド方法とも理解される。塗布されたインクは、工程（ｂ）において、ＵＶ光での照射により硬化されてインク含有層を形成する。インクジェット印刷方法におけるＵＶ硬化型インクの使用により、この第１層において、さらに通常当業者に知られた方法でレリーフ状の層表面を得ることができる。従ってその上にある金属層との組み合わせにより、部材表面に光と影の相互作用（Ｌｉｃｈｔ‐Ｓｃｈａｔｔｅｎ‐Ｗｅｃｈｓｅｌｗｉｒｋｕｎｇ）が生じる。

公知のインクジェットインクは、通常粘度が４〜３０ｍＰａｓの範囲にある水性または溶媒ベースの流動性の高い液状のインクである。これらは、着色剤に加えて高い割合の溶媒と低い割合のバインダーを有する。着色剤としては、例えば高い耐光性と耐熱性を有する可溶性の着色料および／または３μｍ未満の粒度を有する微粒状の顔料が使用される。本発明による方法での使用に適切なＵＶ硬化型インクジェットインクは、オリゴマー、反応性希釈剤および硬化工程を引き起こす光開始剤を含む。

第１のインク含有層上に、工程（ｃ）において、薄い金属層が施与される。本発明によればこの金属層は、ＰＶＤ法を用いて、好ましくはスパッタリングまたは蒸着により形成される。コーティングに適切な金属は、例えばアルミニウムとクロムである。本発明の更なる実施態様において金属層の色は、反応性ガスの使用により変更可能である。

続いて金属層上にクリアコート層が形成される。工程（ｄ）において、クリアコートは金属層上に施与され、かつ工程（ｅ）において硬化される。クリアコートは、表面上に、とりわけ保護性を有する透明な層またはコーティングをもたらすコーティング材料である。クリアコートは、通常顔料または充填剤を含んでいない。場合によっては、それらに可溶性の着色料または透明の顔料を添加してもよい。本発明によれば、当業者によく知られた公知のクリアコートが適している。本発明によれば、ＵＶ硬化型塗料が好ましく使用される。使用されるＵＶ硬化型インクとは異なり、クリアコートは、硬化された層の安定性を高めるために、明らかにより高いバインダー割合を有する。さらにクリアコートは、インクよりも厚い層厚で塗布される。クリアコートを、当業者によく知られた方法、例えばコーティング、エアブラシ、噴霧、吹き付け、ブレード塗布またはロール塗布のような方法において塗布することができる。本発明によれば、クリアコートは、スプレーガンを介して塗布されるのが好ましい。特に好ましい実施形態において、クリアコートは、同様にインクジェット印刷方法により適用される。

発明の更なる実施態様において、部材表面は、まず下塗りされる。この下塗り上に本発明によれば、第１層を所望の模様または装飾において、少なくとも一つの適切なインクで、市販のインクジェット印刷ヘッドを用いて印刷する。本発明による下塗りまたはプライマー層は、部材の表面上の全コーティングシステムの接着促進に役立っている。使用される部材材料の下塗りに使用することができ、かつ通常使用されるプライマーは、当業者には周知慣用のものである。好ましくは、通常の方法、例えばコーティング、エアブラシ、噴霧、吹き付け、ブレード塗布またはロール塗布のような方法において部材表面に塗布されるＵＶ硬化型プライマーが使用される。本発明によれば、プライマーはスプレーガンを介して塗布されるのが好ましい。特に好ましい実施態様において、プライマーは同様にインクジェット印刷方法により適用される。

本発明による方法は、好ましくは部材のコーティングに使用される。適切な部材材料または基材は、例えば通常のＡＢＳ（アクリロニトリル‐ブタジエン‐スチレン共重合体）またはＡＢＳ‐ＰＣ（ポリカーボネートを有するアクリロニトリル‐ブタジエン‐スチレン共重合体）のようなプラスチックである。そのほかの適切な基材は、ガラスおよびメラミン、例えばメラミンラミネートまたはメラミン被覆された材料である。本発明によるコーティング方法は、カバー層に疵のない金属層の装飾を可能にするため、全体構成の不安定化は生じない。従って得られたコーティングは、通常の自動車仕様を満たす安定性を有する。

本発明により好ましく使用されるＵＶ硬化型インク、クリアコートおよびプライマーは、さらに比較的迅速に硬化するため、コーティングされた表面の迅速な更なる加工が可能である。従って本発明による方法は、容易に既存の塗装工程に組み込み可能であり、こうしてインライン仕上げ工程の可能性を提供する。

本発明の基礎となる課題は、以下の層構造を有するコーティングシステムによっても解決される：
‐一つまたは複数のＵＶ硬化型インクジェットインクから製造された第１のインク含有層、
‐一つまたは複数の金属層、および
‐一つまたは複数のクリアコートから製造された最終クリアコート層。

本発明によれば、使用されるインクは、そのつどインクの全質量に対して、５〜５０質量％のオリゴマー、２０〜８０質量％の反応性希釈剤および１５質量％までの顔料を含有するのが好ましい。好ましくはインクは、インクの全質量に対して５〜３０質量％、特に好ましくは５〜１５質量％のオリゴマーを含有する。適切なオリゴマーは、例えば脂肪族および芳香族のウレタンアクリレート、ポリエーテルアクリレートおよびエポキシアクリレートであり、その際アクリレートは単官能性または多官能性、例えば二官能性、三官能性からヘキサ官能性およびデカ官能性までであってよい。好ましくはインクは、さらにインクの全質量に対して５０〜８０質量％、特に好ましくは７０〜８０質量％の単官能性、二官能性および／または三官能性の反応性希釈剤を含有する。適切な反応希釈剤は、例えばジプロピレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、イソボルニルアクリレートおよびイソデシルアクリレートである。

さらに本発明により使用されるインクは、付加的に一つまたは複数の顔料を、インク全質量に対して、合計して１５質量％までの量で含んでもよい。適切な顔料は、例えばＰｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ ２１３、ＰＹ １５１、ＰＹ ９３，ＰＹ ８３、Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ １２２、ＰＲ １６８、ＰＲ ２５４、ＰＲ １７９、Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ １６６、Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ４８：２、Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ １９、Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５：１、Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５：３、Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５：４、Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ７、Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６、Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌａｃｋ ７またはＰｉｇｍｅｎｔ Ｗｈｉｔｅ ６である。

本発明により使用されるインクは、さらに、当業者に慣用の周知の光開始剤を含む。光開始剤の種類と使用される量は、特に使用されるＵＶ線に左右される。通常光開始剤は、インクの全質量に対して１〜５質量％の量で使用される。インクの特性を調整するために、インクに追加的にさらに他の添加剤、例えば分散剤、消泡剤およびＵＶ吸収剤のような添加剤を添加することができる。

本発明による金属層は、好ましくはクロムまたはアルミニウムを含有する。

クリアコートは、表面にとりわけ保護性を有する透明層またはコーティングをもたらすコーティング剤である。クリアコートは、通常顔料または充填剤を含まない。場合によっては、それらに可溶性の着色料または透明な顔料を添加することができる。本発明によるコーティングシステムにおけるクリアコート層は、その下にある層を機械的損傷および天候の影響から保護する最終層として使用される。本発明によれば、そのつどクリアコート全質量に対して１５〜５０質量％のオリゴマーおよび２０〜８０質量％の反応性希釈剤を含有する、ＵＶ硬化型クリアコートが好ましい。好ましくはクリアコートは、クリアコートの全質量に対して２５〜５０質量％、特に好ましくは３０〜５０質量％のオリゴマーを含有する。適切なオリゴマーは、例えば脂肪族および芳香族のウレタンアクリレート、ポリエーテルアクリレートおよびエポキシアクリレートであり、その際アクリレートは単官能性または多官能性、例えば二官能性、三官能性からヘキサ官能性およびデカ官能性までであってよい。クリアコートは、クリアコートの質量に対して、好ましくは３０〜７５質量％、特に好ましくは４０〜６０質量％の単官能性、二官能性および／または三官能性の反応性希釈剤を含有する。適切な反応希釈剤は、例えばジプロピレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、イソボルニルアクリレートおよびイソデシルアクリレートである。

本発明により使用されるクリアコートは、さらに当業者に慣用の周知の光開始剤を含む。光開始剤の種類と使用される量は、特に使用されるＵＶ線に左右される。通常光開始剤は、クリアコートの全質量に対して１〜５質量％の量で使用される。クリアコートの特性を調整するために、クリアコートに追加的にさらに他の添加剤、例えば分散剤、消泡剤およびＵＶ吸収剤のような添加剤を添加することができる。

本発明によるコーティングシステムは、好ましくはプラスチック表面およびガラス表面のコーティングに使用される。適切なプラスチックは、例えば通常のＡＢＳ（アクリロニトリル‐ブタジエン‐スチレン共重合体）、ＡＢＳ‐ＰＣ（ポリカーボネートを有するアクリロニトリル‐ブタジエン‐スチレン共重合体）およびメラミンラミネートまたはメラミン被覆された材料のようなメラミンである。本発明によるコーティングシステムは、カバー層に疵のない金属層の装飾を可能にするため、全体構成の不安定化は生じない。従って本発明によるコーティングシステムは、通常の自動車仕様を満たす安定性を有する。

以下の配合物は、例として用いられるのみで、以下の発明に限定する効果はない。

Claims (10)

1. 以下の工程を有する部材表面のコーティング方法：
   （ａ）インクジェット方法を用いて部材の前記表面に少なくとも一つのインクを塗布する工程、
   （ｂ）前記塗布されたインクをＵＶ光での照射によりインク含有層へ硬化させる工程、
   （ｃ）ＰＶＤ法を用いて前記インク含有層上に少なくとも一つの薄い金属層を塗布する工程、
   （ｄ）前記金属層上に少なくとも一つのクリアコートを塗布する工程、
   （ｅ）前記クリアコートをクリアコート層へ硬化させる工程。
2. 工程（ａ）においてインクの塗布の前に、少なくとも一つのプライマーをコーティングされるべき部材表面に塗布し、かつプライマー層へ硬化させることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 工程（ｃ）において前記金属層を、スパッタリングまたは蒸着を用いて塗布することを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
4. 工程（ｅ）において前記クリアコートを、ＵＶ光での照射により硬化させることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法。
5. 前記使用される部材は、アクリロニトリル‐ブタジエン‐スチレン共重合体、ポリカーボネートを有するアクリロニトリル‐ブタジエン‐スチレン共重合体、メラミンまたはガラスを含有することを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法。
6. 一つまたは複数のＵＶ硬化型インクジェットインクから製造された第１のインク含有層、少なくとも一つの金属層および一つまたは複数のクリアコートから製造された最終クリアコート層を有する、基材表面のためのコーティングシステム。
7. 前記使用されるインクは、そのつどインクの全質量に対して、５〜５０質量％のオリゴマー、２０〜８０質量％の反応性希釈剤および１５質量％までの顔料を含有することを特徴とする、請求項６に記載のコーティングシステム。
8. 前記金属層がクロムまたはアルミニウムを含有することを特徴とする、請求項６または７に記載のコーティングシステム。
9. 前記使用されるクリアコートが、ＵＶ硬化型クリアコートであることを特徴とする、請求項６から８までのいずれか１項に記載のコーティングシステム。
10. 前記クリアコートが、そのつどクリアコート全質量に対して１５〜５０質量％のオリゴマーおよび２０〜８０質量％の反応性希釈剤を含有することを特徴とする、請求項９に記載のコーティングシステム。