JP4520725B2 - 意匠性に優れた転写印刷用塗装金属板 - Google Patents

Description

本発明は、転写印刷で意匠模様を付与でき、風合いに富んだ外観を呈する転写印刷用塗装金属板に関する。

昇華性染料に対する受容性の高いクリア上塗り塗膜を設けた塗装金属板は、昇華転写法で印刷模様を付与でき、鮮明な印刷模様が発現することから種々の用途に使用され始めている（特許文献１，２）。昇華性染料に対する受容性の高いとしては、たとえば数平均分子量：１０００〜１００００，ガラス転位温度Ｔg：２０〜６０℃のメラミン配合熱硬化性ポリエステル樹脂が使用される。
特開2000-272047号公報 特開2000-273654号公報

昇華転写に際しては、昇華性染料で予め模様を付けた転写シートを塗装金属板に重ね合わせ、加圧・加熱する。加熱によって昇華した染料がクリア上塗り塗膜に浸透し、昇華性染料染着層が形成される。昇華性染料染着層が上塗り塗膜の厚み方向に延びているため、擦れ等による印刷薄れが生じることなく立体感のある印刷模様が発現する。
転写シートは、昇華転写後に塗装金属板から剥離されるが、昇華転写時の加圧・加熱でクリア上塗り塗膜に密着していると剥離しがたく、千切れた転写シートの一部が塗膜表面に残存することも懸念される。転写シートの密着状態は、昇華転写時の加圧・加熱で軟化する上塗り塗膜に影響され、ガラス転位温度Ｔgの低い上塗り塗膜ほど転写シートが密着しやすくなる。そのため、昇華性染料に対する受容性の高い上塗り塗膜に使用可能な樹脂種に制約が加わる。

本発明は、このような問題を解消すべく案出されたものであり、クリア上塗り塗膜に樹脂ビーズを分散させて塗膜表面に凹凸を付けることにより、転写シートの剥離を容易にすると共にクリア上塗り塗膜に使用可能な樹脂種の選択幅を広げ、用途に応じた性能をもつクリア上塗り塗膜に印刷模様を付与できる転写印刷用塗装金属板を提供することを目的とする。

本発明の転写印刷用塗装金属板は、基材・金属板の表面に昇華性染料に対する受容性の高いクリア上塗り塗膜が基材・金属板の表面に形成されており、昇華性染料に対する受容性の高い樹脂ビーズがクリア上塗り塗膜に分散している。
このような昇華性染料に対する受容性の高いものとして、クリア上塗り塗膜は、ポリエステル樹脂，ポリ塩化ビニル樹脂，アクリル樹脂，ポリウレタン樹脂，エポキシ樹脂から選ばれた１種又は２種以上をベース樹脂にした塗料で成膜される。また樹脂ビーズには、ポリアクリロニトリル（PAN）ビーズが使用され、クリア塗膜に分散させる場合には透明度の高い樹脂ビーズが使用される。クリア上塗り塗膜の膜厚より大きな区分の粒径分布をもつ樹脂ビーズをクリア上塗り塗膜に分散させると、大粒径の樹脂ビーズに応じた凹凸が塗膜表面に付けられる。本発明においては、該ポリアクリロニトリル（PAN）ビーズの平均粒径が、（０．８〜２．０）×Ｄ（ここに、Ｄはクリア上塗り塗膜の平均膜厚）の範囲であり、特に粒径１．５×Ｄ以上のものがビーズ全体の１０質量％以上であることが好ましい。

昇華転写法で印刷模様が付与されるクリア上塗り塗膜１は、直接，或いはベースコート塗膜２を介して、或いはベースコート塗膜２，プライマ塗膜８（図２）を介して基材・金属板３の表面に設けられている。クリア上塗り塗膜１に樹脂ビーズ４が分散しており、樹脂ビーズ４によってクリア上塗り塗膜１の表面に適度の凹凸が付けられている（図１a）。クリア上塗り塗膜１，樹脂ビーズ４共に、昇華性染料に対する受容性の高い樹脂種から選択される。
昇華性染料５を予め所定のパターンで塗布した転写シート６をクリア上塗り塗膜１の重ね合わせて加圧・加熱すると、昇華性染料５がクリア上塗り塗膜１の厚み方向に浸透する（図１b）。昇華性染料５が浸透した部分が昇華性染料染着層７となり、転写シート６に付けたパターンがクリア上塗り塗膜１に写し取られる（図１c）。樹脂ビーズ４に昇華性染料に対する受容性の高い樹脂種を使用しているので、樹脂ビーズ４もクリア上塗り塗膜１と同様に染着され、印刷濃度の低下をきたさない。

昇華転写終了後、クリア上塗り塗膜１から転写シート６が剥離される。このとき、クリア上塗り塗膜１の表面に凹凸が付けられているので、ガラス転位温度Ｔgの低い樹脂種から成膜されたクリア上塗り塗膜１であっても転写シート６の密着がなく、クリア上塗り塗膜１から転写シート６が容易に分離される（図１d）。
出現した印刷模様は、クリア上塗り塗膜１の厚み方向に延びた昇華性染料染着層７で形成されているので、クリア上塗り塗膜１が擦れ等の損傷を受ける使用形態にあっても印刷薄れが生じない。しかも、樹脂ビーズ４に起因する適度な凹凸感が印刷模様に加わるため、フラットなクリア上塗り塗膜１を昇華転写した場合とは異なる印象，質感の外観を呈する。

本発明に従った転写印刷用塗装金属板は、たとえば図２に示すように基材・金属板３の表面に必要に応じてベースコート塗膜２及びプライマ塗膜８を設け、表層にクリア上塗り塗膜１を形成している。表層にクリア上塗り塗膜１がある限り、ベースコート塗膜２を介してクリア上塗り塗膜１を設けた塗装金属板（ａ），ベースコート塗膜２及びプライマ塗膜８を介してクリア上塗り塗膜１を設けた塗装金属板（ｂ），基材・金属板３にクリア上塗り塗膜１を直接形成した塗装金属板（ｃ）の何れであってもよい。ベースコート塗膜２は、白色に限らず、クリア塗膜を含めた他の色調を呈するものも使用できる。クリア上塗り塗膜１の色調は、基材・金属板３の金属光沢又はベースコート塗膜２やプライマ塗膜８の意匠性が十分に発現されるように可能な限り透明度の高いものが好ましい。

基材・金属板３は、特に材質が制約されるものではなく、冷延鋼板，各種めっき鋼板，ステンレス鋼板，銅板，アルミニウム板等、多様な金属板が使用される。金属本来の意匠感を発現させる上では、ステンレス鋼板，アルミニウム板，銅板等のように金属光沢のある金属板が好ましい。基材・金属板３には、下塗り塗料又は上塗り塗料の塗布に先立って金属板の種類や表面状態に応じて機械的研磨，酸洗やリン酸塩処理，クロメート処理等の化成処理を施し、塗膜密着性を高めることができる。

前処理された基材・金属板３の上に、常法に従ってベースコート塗膜２及びプライマ塗膜８が形成される。上塗り塗膜１だけでは染着濃度が不十分な場合、ベースコート塗膜２をクリアにすることにより濃度を確保できる。プライマ塗膜８は防錆を主目的として形成される塗膜であるが、基材の種類や用途等によって耐食性に問題がなければプライマ塗膜８を省略できる。また、基材・金属板３の意匠感を活かしたい場合で耐食性に問題がなければ、ベースコート塗膜２，プライマ塗膜８を省略しても良い。

クリア上塗り塗膜１の形成に使用可能な塗料は、転写シート６から移行してくる昇華性染料を受容してよく染まる樹脂である限り、特に制約されるものではない。具体的には、ポリエステル樹脂，ポリ塩化ビニル樹脂，アクリル樹脂，ポリウレタン樹脂，エポキシ樹脂等やこれらの共重合体又は混合物がクリア上塗り塗膜１用の染着性樹脂塗料として使用される。なかでも、ポリエステル樹脂は、昇華性染料に対する染着性に優れ、得られる印刷意匠の保存安定性も良好なため、染着性樹脂塗料の一成分として含有させることが望ましい。クリア上塗り塗膜１の形成に使用される塗料のガラス転位温度Ｔgは通常２０℃以上であるが、樹脂ビーズ４の配合によって転写シート６の融着や上塗り塗膜１表面における塗工樹脂の残存が防止できるため、−５０℃以上のガラス転位温度Ｔgをもつ塗料であれば使用可能である。

樹脂ビーズ４は、昇華性染料に染まりやすく、転写時の加熱温度：１５０〜２００℃で著しい軟化や溶融のない材質から選択される。具体的には、ポリアクリロニトリルビーズ，アクリルビーズ，シリコーンビーズ，ウレタンビーズ等がある。
樹脂ビーズ４の配合量は、クリア上塗り塗膜１の塗料不揮発分１００質量部に対し２〜２０質量部の範囲で選定される。２質量部未満では十分な凹凸が得られず、転写シート６の剥離性，印刷面の質感共に不十分である。逆に、２０質量部を超えると、塗料に樹脂ビーズ４が分散しがたくなり、塗装性も低下する。

樹脂ビーズ４は、クリア上塗り塗膜１の平均膜厚をＤとするとき(０.８〜２.０)×Ｄの範囲に平均粒径があり、１.５×Ｄ以上の粒径がビーズ全体の１０質量％以上であることが好ましい。大きな粒径ほどクリア上塗り塗膜１の表面に凹凸がつきやすく、０.８×Ｄ以上で樹脂ビーズ４の配合効果が顕著になる。しかし、２.０×Ｄを超える大粒径では、加工時に樹脂ビーズ４の脱落や上塗り塗膜１の割れが生じやすくなる。また、１.５×Ｄ以上の粒径が占める割合が１０質量％以上になると、適度な凹凸が形成され、転写シート６の剥離が容易で印刷塗装面の質感も向上する。

基材・金属板３，ベースコート塗膜２又はプライマ塗膜８の上に、膜厚５〜４０μｍのクリア上塗り塗膜１が形成される。クリア上塗り塗膜１の膜厚が５μｍ未満では十分な耐摩耗性が得られない。逆に４０μｍを超える厚膜では，焼付け時に塗膜に残留している溶剤が急激に気化し、「ワキ」と称されるピンホール状の塗膜欠陥が発生する虞がある。また、クリア上塗り塗膜１が厚くなり過ぎると、透明感が損なわれ、基材・金属板３の金属光沢或いはベースコート塗膜２，プライマ塗膜８等の下塗り塗膜の意匠性を十分に発現できなくなる。

昇華性染料で予め模様を付けた転写シート６を塗装金属板に接触させて加熱すると、昇華した染料が透明又は半透明の上塗り塗膜１の中に浸透して昇華性染料染着層７が形成され、厚み方向に染着した模様が発現する。転写シートは、グラビア印刷，オフセット印刷，スクリーン印刷等で作製できる。小ロット印刷用には、製版工程を必要としないコンピュータグラフィックスを用いた電子写真法，静電記録法，インクジェット法，感熱転写法等も採用可能である。転写条件は、上塗り塗膜１，基材・金属板３等に応じて異なるが、おおよそ温度：１４０〜２００℃，圧力：１×１０⁴〜１０×１０⁴Ｐａ，時間：１〜１０分の範囲で選定される。

樹脂ビーズ４の分散によって上塗り塗膜１の表面に凹凸が付けられているので、昇華転写後に塗膜表面から転写シート６が容易に剥離される。大きな粒径の樹脂ビーズ４を比較的多量にかつ分散性良く配合することにより、高低差の大きな凹凸を上塗り塗膜１に付けるほど転写シート６が剥離しやすくなる。転写印刷された塗膜面は、凹凸によって質感が付与されているので、平坦塗膜に付与した模様とは異なる印象を醸し出す。

樹脂ビーズ４の分散によってガラス転位温度Ｔgの低い樹脂をベースとする上塗り塗料も使用可能なため、昇華性染料に対する染着性の良好な樹脂種の選択自由度が広がる。すなわち、従来の昇華転写法では、転写時の軟化が大きいため転写シート６表面の塗工樹脂が上塗り塗膜１に残存し、或いは転写シート６が上塗り塗膜１に張り付いて取れなくなってしまうことからガラス転位温度Ｔgの低い樹脂を昇華転写用塗膜として使用しづらかったが、樹脂ビーズ４の分散によって欠点が解消される。そのため、一般的に昇華性染料に対して優れた染着性を示し加工性も良好な多いガラス転位温度Ｔgの低い樹脂を高い選択自由度で使用できる。

転写原板に使用する塗装鋼板の製造
〔本発明例１〜５〕
板厚０.５ｍｍの亜鉛めっき鋼板を脱脂・表面調整した後、塗布型クロメート処理を施し、白色ポリエステル系樹脂塗料（日本ファインコーティングス株式会社製）を塗布し、最高到達板温：２２０℃で１分間焼き付けることにより乾燥膜厚１５μｍの白色ベースコート塗膜２を形成した。次いで、ガラス転位温度Ｔg：１０℃のウレタン樹脂に平均粒径３０〜５０μｍのPANビーズを塗料不揮発分１００質量部に対して２〜２０質量部配合したクリア樹脂塗料を塗布し、最高到達板温：２３０℃で１分間焼き付けることにより乾燥膜厚３０μｍのクリア上塗り塗膜１を形成した。

〔本発明例６，７〕
本発明例１〜５と同様な手順で白色ベースコート塗膜２を形成した後、ガラス転位温度Ｔg：−１０℃のポリエステル樹脂に平均粒径３０μｍのPANビーズを塗料不揮発分１００質量部に対して１０〜２０質量部配合したクリア樹脂塗料を塗布し、最高到達板温：２３０℃で１分間焼き付けることにより乾燥膜厚２０μｍのクリア上塗り塗膜１を形成した。

〔比較例１〜３〕
本発明例１〜５と同様な手順で白色ベースコート塗膜２を形成した後、ガラス転位温度Ｔg：−１０℃のポリエステル樹脂をベースとするクリア樹脂塗料を塗布し、最高到達板温：２３０℃で１分間焼き付けることにより乾燥膜厚３０μｍのクリア上塗り塗膜１を形成した。比較例１では樹脂ビーズ無添加のクリア樹脂塗料を、比較例２，３では平均粒径３０μｍのガラスビーズを塗料不揮発分１００質量部に対して１０〜２０質量部配合したクリア樹脂塗料を使用した。

転写印刷
シアンの昇華性染料から作製した昇華性染料インクを用い、インクジェットプリンタで出力用紙にシアンのベタ模様を出力した。得られた転写シート６を塗装鋼板の上塗り塗膜１に重ね合わせ、温度：１６０度，圧力：４×１０⁴Ｐａで１５０秒間圧着した。圧着完了後、塗装鋼板から転写シート６を剥離した。

印刷塗装鋼板の性能評価
製造された各印刷塗装鋼板について、転写シート剥離性，印刷濃度，意匠感を調査した。
転写シート剥離性は、転写後に塗装鋼板から転写シート６を剥がす際に全く抵抗なく剥離できたものを◎，若干の抵抗はあるが転写シート６をきれいに剥離できたものを○，剥離できたが塗工鋼板表面に転写シート表面の塗工塗膜が残留したものを△，塗装鋼板に転写シート６が融着したため転写シート６の一部又は全部が剥離できなかったものを×として転写シート剥離性を評価した。

印刷濃度は、反射温度計（Color Checker SERIES 1200：Macbeth社製）を用いてシアンの反射濃度を測定し、濃度：１.８以上を○，１.６〜１.８を△，１６未満を×と評価した。
意匠感は、塗膜表面の凹凸を生かした良好な意匠を○，凹凸が活かされていない塗膜を×，中間を△として官能評価した。

表１の調査結果にみられるように、本発明例１〜７の印刷塗装鋼板は、転写シート剥離性，印刷濃度，意匠感の何れにおいても優れた特性を呈した。これに対し、PANビーズ無添加の印刷塗装鋼板（比較例１）では転写後に転写シートが塗装鋼板から剥離しがたく、意匠感もフラットなものであった。ガラスビーズを配合した比較例２，３の印刷塗装鋼板では、転写シート剥離性に優れているものの印刷濃度が薄いことから鮮明な印刷模様が得られがたかった。

以上に説明したように、昇華性染料で染着されるクリア上塗り塗膜に樹脂ビーズを分散させているので、昇華転写に使用した転写シートを上塗り塗膜から容易に剥離でき、ガラス転位温度Ｔgの低い上塗り塗膜をも昇華転写できる。しかも、昇華性染料に対する受容性の高い樹脂種から作製された樹脂ビーズを使用しているため、樹脂ビーズも昇華性染料で染着され、印刷濃度の低下なく鮮明な印刷模様が得られる。このようにして印刷模様が付与された塗装金属板は、昇華転写法特有の鮮明な印刷模様に塗膜表面の凹凸感が加わり、審美性が一層向上した意匠金属板として内装材，外装材，表装材等の広範な分野で使用される。

昇華転写法で印刷模様を塗装金属板に付与するフロー図 ベースコート塗膜を介して上塗り塗膜を設けた塗装金属板（a），ベースコート塗膜，プライマ塗膜を介して上塗り塗膜を設けた塗装金属板（b），基材・金属板に上塗り塗膜を直接設けた塗装金属板（c）を転写印刷したときの表面を示す模式図

符号の説明

１：クリア上塗り塗膜 ２：ベースコート塗膜 ３：基材・金属板 ４：樹脂ビーズ ５：昇華性染料 ６：転写シート ７：昇華性染料染着層 ８：プライマ塗膜

Claims (2)

1. ポリエステル樹脂，ポリ塩化ビニル樹脂，アクリル樹脂，ポリウレタン樹脂及びエポキシ樹脂から選ばれた１種又は２種以上をベース樹脂とするクリア上塗り塗膜が基材・金属板の表面に形成されており、ポリアクリロニトリル（PAN）ビーズが該クリア上塗り塗膜に分散しており、かつ、該ポリアクリロニトリル（PAN）ビーズの平均粒径が、（０．８〜２．０）×Ｄ（ここに、Ｄはクリア上塗り塗膜の平均膜厚）の範囲であることを特徴とする意匠性に優れた昇華転写印刷用塗装金属板。
2. 前記ポリアクリロニトリル（PAN）ビーズの粒径１．５×Ｄ以上のものがビーズ全体の１０質量％以上である請求項１記載の昇華転写印刷用塗装金属板。

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