JP4867773B2 - 化粧材および基材の表面形成方法 - Google Patents

Description

本発明は、住宅等の建築物における床材、階段材、壁材、天井材などの内装材や、扉などの建具材、家具の外装材として使用される化粧材および基材の表面形成方法に関するものである。

従来、床材、壁材などに使用される化粧材または化粧シートにおいては、クッション性を有したものが種々提案されている。例えば、特許文献１には、化粧シートの最下層にあたる基材シートとして柔軟性を有したシートを採用することが記載されている。

一方、化粧材は耐磨耗性、耐擦傷性も必要とされ、そのために表面に耐磨耗性、耐擦傷性にすぐれた保護層を形成したものが一般的に使用されている。特許文献１においては、基材シートの上に、べた印刷層、絵柄層、盛り上げ印刷層が順次形成され、さらにその上に表面保護層が形成されている。
特開平１０−１１９２２８号公報

しかしながら、化粧材のクッション性を高めるためには、なるべく表面層あるいは表面に近い層を柔軟にする必要があり、特許文献１のように、最下層が柔軟性を有していても、表面を押さえたり踏んだりしたときに柔軟な感触を得ることは、ほとんど期待できない。

したがって、化粧材に、耐磨耗性、耐擦傷性と、クッション性とを有効にあわせもたせることはきわめて困難であり、従来ではそのような化粧材は存在していなかった。

本発明は、このような事情を考慮して提案されたもので、その目的は、耐磨耗性、耐擦傷性と、クッション性とをあわせもち、かつ容易に表面塗装できる化粧材、およびそのような化粧材を製造するための基材の表面形成方法を提供することにある。

特に本発明では、基材自体に模様が形成されている場合に、耐磨耗性、耐擦傷性と、クッション性とをあわせもつ化粧材、およびそのような模様付き基材の表面形成をする方法を提案している。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の化粧材は、表面模様を有した基材の表面に透明の可撓性及び弾性的性質を有する柔軟樹脂層を形成し、さらに、その柔軟樹脂層の上面に、インクジェット噴射装置によって透明のインク液滴を噴射し、硬化させて柔軟性樹脂層より硬質である硬質保護層を形成した構造にしており、
硬質保護層は、噴射され硬化したインクの隣接するもの同士が、相互に接触しないように、柔軟樹脂層の露出された隙間を介して形成されている。

請求項２では、硬質保護層は、基材の表面模様に応じてインクの噴出態様を異ならせて、形成されている。

請求項３では、インクが紫外線硬化タイプである。

請求項４に記載の基材の表面塗装方法は、表面模様を有し、表面に透明の可撓性及び弾性的性質を有する柔軟樹脂層が塗装形成された基材の表面に、インクジェット噴射装置でインク液滴を噴射して表面塗装する基材の表面形成方法であって、基材の表面模様と、その位置とを所定の模様認識手段で検出するステップと、透明のインク液滴を噴射すべき位置と、インクの噴出密度を、模様認識手段が画像認識した模様に対応させて決定して、硬質保護層形成データを生成するステップと、硬質保護層形成データにもとづいて、インクジェット噴射装置を作動して、基材の柔軟樹脂層の上面にインク液滴を噴出塗布して、柔軟性樹脂層より硬質であり、噴射され硬化したインクの隣接するもの同士が、相互に接触しないように、柔軟樹脂層の露出された隙間を介して形成されている硬質保護層を形成するステップとを備えている。

請求項５に記載の基材の表面塗装方法は、模様認識手段が基材の表面模様を画像認識している。

請求項１に記載の化粧材によれば、表面模様を有した基材の表面に形成した可撓性及び弾性的性質を有する柔軟樹脂層の上面に、インクジェット噴出装置により噴出されたインクにより柔軟性樹脂層より硬質である硬質保護層を形成しているので、柔軟樹脂層を保護でき、その結果、クッション性を有しながら、高度な耐磨耗性、耐擦傷性をあわせもたせることができる。硬質保護層は、柔軟樹脂層が露出された隙間を介して形成されているので、柔軟樹脂層の膨張、収縮によって硬質保護層が割れるおそれがなく、耐クラック性も保持できる。

この硬質保護層は、インクジェット噴出装置によるインク噴出で形成されるため、微小な硬質保護層を基材の表面に容易に形成することができ、化粧材の表面塗装が簡易に行える。硬質保護層をより微小厚とすることで、柔軟樹脂層のクッション性を十分に生かすことができる。

また、柔軟樹脂層と硬質保護層とはともに透明であるため、基材の表面模様をなんら損なうことなく、クッション性、耐磨耗性、耐擦傷性をもたせることができる。

また本発明では、基材そのものに表面模様が形成されているため、柔軟樹脂層と硬質保護層とを透明にしているが、硬質保護層全体を透明にしたものでは、透明なインクのみを使用すればよいため、複数のインクジェットノズルを使用する必要がなく、インクジェット噴出装置を複雑な構成にしなくてもよい。

また、透明には半透明のものを含んでもよく、半透明のものによって、基材の模様を変形させたり、色を変化させたりして、模様の色や濃度、柄などを調整することができる。

請求項２に記載の化粧材によれば、基材の表面模様に応じてインクの噴出態様を異ならせて硬質保護層を形成しているため、例えば模様によってインクの噴射密度や層厚を変えたり、特定の模様箇所のみに硬質保護層を形成したりすることができ、もとの基材模様を微妙に変化させることができる。

請求項３に記載の化粧材によれば、インクが紫外線硬化タイプであるので、紫外線照射装置を使用すれば、硬質保護層を迅速に硬化させることができる。

また、インクの中にシリカ、アルミナ、ジルコンなどの硬質粒子が分散含有されるようにすれば、表面を均一で一定の硬度に仕上げることができる。

請求項４に記載の基材の表面塗装方法によれば、基材の表面に形成された模様とその位置を検出して、その検出位置に対応させて、インクを噴出塗布して硬質保護層を塗装形成しているため、模様に応じて異なる態様で硬質保護層を形成することができる。

請求項５に記載の基材の表面塗装方法によれば、画像認識により基材の表面模様を検出しているため、天然木材、石材など自然物模様を有した基材でも、模様に応じた硬質保護層を形成することができる。

以下に、本発明の実施の形態について、添付図面とともに説明する。

図１は、本発明の化粧材の一例を説明するための図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図である。

同化粧材１０は、表面模様を有した木材、石材、人造大理石などの樹脂材、フィルム材などの基材１１の表面に、透明の柔軟樹脂層１２を塗装形成し、さらにその上に、インクジェット塗装方式により、透明の硬質保護層１３を形成したものである。

柔軟樹脂層１２としては、透明性が高く、かつ可撓性、弾性的性質などを有した軟質樹脂（例えば、オレフィン系樹脂）を使用することが望ましい。また、柔軟樹脂層１２と硬質保護層１３とを時間的に連続して形成する場合には、速乾性のものを使用することが望ましい。

柔軟樹脂層１２の形成方法としては、グラビアコート、スプレーコート、カーテンコート、インクジェット塗装など種々のものが使用できる。なお、柔軟樹脂層１２は基材１１表面の全面に形成することが望ましい。

一方、硬質保護層１３は柔軟性樹脂層より硬質であり、インクジェット噴出装置を用いた塗装方式でインクを噴出塗布することにより形成されている。硬質保護層１３は木目の濃淡に応じて、液滴Ｐ状に、あるいは液滴Ｐを連ねた層Ｐａに形成してもよい。なお硬質保護層１３は、基材１１に施された木目等の模様の濃淡に応じて高さを異ならせてもよい。

ここで、硬質保護層１３は、下層の柔軟樹脂層１２のクッション性を生かし、かつ柔軟樹脂層１２を十分に保護して耐磨耗性、耐擦傷性をもたせるために、０．１〜０．５ｍｍ程度の厚さとすることが好ましいが、使用用途によっては、後述する使用可能なインク粒径に合わせて５μｍ〜２ｍｍ程度の厚さとしてもよい。

なお、基材１１の模様は木目模様に限らず、石目、人造大理石柄、天然皮革の表面柄、布目、抽象柄など種々の模様に適用できる。

また硬質保護層１３は、下方の柔軟樹脂層１２の全面を覆わなくてもよく、液滴Ｐ間に、柔軟樹脂層１２の露出された部分的な隙間Ｓを有して、液滴Ｐが非連続に形成されているほうが望ましい。なお、図１（ｂ）の符号Ｐａで示すように、一部に連続させた箇所があってもよい。

また、インクの噴出密度を変えて、隙間Ｓの大きさも種々異ならせてもよく、種々の大きさの隙間Ｓを配分させることで、硬質保護層１３と隙間Ｓによる凹凸感によって他の模様パターンを形成するようにしてもよい。

このように硬質保護層１３を非連続形成することで、化粧材製造後に、柔軟樹脂層１２の膨張、収縮によって硬質保護層１３が割れるおそれがなく、耐クラック性が保持できる。また非連続にしたり、連続と非連続を組み合わせたりすることで、実際の木目と同様の凹凸感をもたせることもできる。

インクは、硬化して硬くなるものを使用する。例えば樹脂、溶剤、硬化剤、添加剤等に基本色を構成する顔料を混合した溶液の中に、シリカ、アルミナ、ジルコンなどの硬質粒子が分散含有されているものが好適に使用できる。硬質粒子の粒径は、２０ｎｍ〜１００μｍ程度のものを使用することが望ましい。

また、インクは速乾性、速硬化性のものが好ましく、紫外線（ＵＶ）硬化タイプのものが使用できる。例えばラジカル重合型のＵＶ硬化樹脂、カチオン重合型のＵＶ硬化樹脂などが使用できる。また、インク塗装時に速硬化をねらう方法として、噴射する直前、ヘッド部分で固形樹脂を加熱して溶融させ、基材１１に滴下し、基材表面に塗装したところで放熱硬化する方法もある。

なお、インク樹脂や硬化剤等だけで硬化したときに硬くなるものであれば、上記のような硬質粒子を含有させなくてもよい。また、その他、公知のインクジェット用インク、例えば、メチルエチルケトンやエタノール、アセトンなどを溶剤とする速乾性インク、オイルベースの油性インク、水性インクなどが適用可能であり、硬化して硬質となるものであればどのようなものでもよく、アクリル系、メタクリル系、ウレタン系、フッ素系などの樹脂が含有されたものとしてもよい。

ＵＶ硬化タイプのインクを使用すれば、紫外線照射装置（不図示）によって迅速に硬化することができるため、同品質ものを量産するのに都合がよく、生産リードタイムを短縮することもできる。

また、インク粒子は、粒径が５μｍ〜２ｍｍ程度の粒径のものが使用できるが、床材、階段材などに用いる場合、５μｍ〜０．５ｍｍ程度のものが好ましい。それよりも微細な粒径５０〜１００ｎｍ程度の超微粒子でも使用できる。なお、図１（ｂ）に示した液滴Ｐは、１粒子でもよいが複数粒子を集合させて形成するようにしてもよい。

図１に示した化粧材１０によれば、基材１１に形成した柔軟樹脂層１２の表面に、インクによる硬質保護層パターン層１３を形成しているので、柔軟樹脂層１２を保護でき、そのためクッション性を有しながら、高度な耐磨耗性、耐擦傷性、耐キャスター性をあわせもたせることができる。この硬質保護層１３はインクジェット塗装方式により形成されるため、微小な層を容易に形成することができ、化粧材１０の表面塗装が簡易に行える。

また、柔軟樹脂層１２と硬質保護層１３とはともに透明であるため、基材１１の表面模様をなんら損なうことなく、クッション性、耐磨耗性、耐擦傷性をもたせることができる。

また、硬質保護層１２全体を透明にしたものでは、透明なインクのみを使用すればよいため、複数のインクジェットノズルを使用する必要がなく、インクジェット噴出装置を複雑な構成にしなくてもよい。

また、硬質保護層１２を形成するためのインクは透明なものだけを使用してもよいが、半透明のものを含んでもよい。このように半透明のものを使用することによって、基材１１の模様を変形させたり、色を変化させたりして、模様の色や濃度、柄などを調整することができる。

なお、柔軟樹脂層１２の透明度を変化させて、上記のような基材１１の模様調整をしてもよいが、より細かな塗装が可能なインクジェット方式による硬質保護層１３で調整することが望ましい。

なお本例では、硬質保護層１３を透明に形成する必要があるため、硬質粒子を含有させる場合、無色、白色のものを使用して硬質に形成することが望ましい。

図２は、本発明の基材の表面形成方法を示したフローチャートである。図３は、同表面塗装方法を実行可能とした表面形成装置の一例の基本構成を示すブロック図である。図２のフローに沿って、図３も参照しながら、硬質保護層１３の形成手順について説明する。

なお、図２，３に示す方法、装置構成は、硬質保護層１３を基材１１の表面模様に沿って形成するものに適用される。例えば、模様に応じて透明度や噴出密度を異ならせたり、特定の模様のみに硬質保護層１３を形成したりする場合に適用される。表面模様によらず、基材１１全面に一定の透明度、一定の噴出密度で硬質保護層１３を形成する場合には、このような方法、装置によらず表面形成できることはいうまでもない。

同表面形成方法は、表面模様を有し、表面に透明の柔軟樹脂層１２が塗装形成された基材１１に、インクジェット塗装方式で表面塗装する基材の表面塗装方法である。なお図２では、インクジェット塗装方式による硬質保護層１３の形成工程を構成する各ステップを示しているが、硬質保護層１３の形成工程の前に、柔軟樹脂層１２を塗装形成するステップを実行するようにしてもよい。

まず、基材１１の表面に形成された模様とその位置をラインセンサ２１による画像認識により検出する（１０１）。模様と模様位置の検出は、基材１１表面に模様が模様データにもとづいて人工的に形成されている場合には、画像認識処理によらず、記憶手段３２に保存された模様データ３２ａを読み込んで行えばよい。

ついで、基材表面に形成すべき硬質保護層１３を、上記検出した模様位置に対応させて決定して、硬質保護層データ３３ａを生成する（１０２）。硬質保護層データ３３ａは例えば、形成位置と模様とを対応付け、さらにインクの噴出密度なども付加した座標データよりなる。

最後に、生成された硬質保護層データ３３ａにもとづいて、基材１１に対してインクジェット塗装を行って硬質保護層１３を形成する（１０３）。この際、インクの噴出密度が含まれるものでは、それによって噴出ノズルの移動制御を異ならせる。

この表面形成方法によれば、基材１１の表面に形成された模様の位置を検出して、その検出位置に対応させて硬質保護層１３を形成しているので、模様に対応させた硬質保護層１３を形成することができる。

次に、上記表面形成方法を実行可能とした表面形成装置Ａの詳細構成について、図３のブロック図を参照しながら説明する。

表面形成装置Ａは、基材１１の表面を撮像するＣＣＤラインセンサユニット２１と、基材表面に硬質保護層を形成するためのインクジェット塗装噴射ユニット（インクジェット噴出装置）２５と、上記各ユニット２１、２５の制御やデータ処理をするＣＰＵ３１、種々のデータを記憶した記憶手段３２、メモリ３３などを備えた制御ユニット３０とを備えている。

ＣＣＤラインセンサユニット２１は、ＣＣＤラインセンサ２４ａと光源２４ｂを有した撮像部２４、サーボモータやステッピングモータなどの撮像部駆動手段２２ａ、撮像部２４で撮像された画像をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換部２２ｂを備えている。なお、ＣＣＤラインセンサユニット２１の他の構成については、図４で装置動作とともに後述する。

インクジェット塗装噴射ユニット２５は、インクを噴射するノズルヘッド２９、そのノズルヘッド２９を駆動させるノズルヘッド駆動手段２６ａを備えている。なお、インクジェット塗装噴射ユニット２５の他の構成については、図４で装置動作とともに後述する。

記憶手段３２には、上述したように、基材１１の表面に形成されている模様パターンの模様データ３２ａがあらかじめ保存されている。また、種々のデータ処理を行う各種プログラム（不図示）も保存されている。

メモリ３３は、上述した生成された硬質保護層データ３３ａを記憶するほか、ＣＰＵ３１が記憶手段３２より読み込んだ種々のデータや画像処理データを一時的に保存するために使用される。

上述しているように、模様データ３２ａが記憶されている基材についてはそのデータ３２ａを読み込んで模様位置を検出し、模様データ３２ａが存在しない基材１１についてはラインセンサ２１による画像認識処理によって模様位置を検出すればよく、前者の場合はＣＰＵ３１、模様データ３２ａ、データ処理プログラムなどが模様認識手段Ｂを構成し、後者の場合はＣＰＵ３１、画像処理プログラム、ＣＣＤラインセンサユニット２１などが模様認識手段Ｂを構成する。

次に、表面形成装置Ａの動作の具体例について、図３に加えて図４も参照しながら説明する。図４は同表面形成装置Ａの概略平面図である。なお以下には、ＣＣＤラインセンサユニット２１で模様を検出する場合について説明する。

ＣＣＤカラーラインセンサユニット２１は、基台２０に隣接して配設された装置本体２２と、基台２０を挟んで装置本体２２に対して対向配置された支持部２３と、装置本体２２及び支持部２３に支持架設された撮像部２４とを有し、少なくとも撮像部２４が基台２０に載置された化粧材１０に対して、白抜矢印Ｙ方向に移動可能な構成とされている。

撮像部２４は、ＣＣＤカラーラインセンサ２４ａ、基材１１の表面をＣＣＤカラーラインセンサ２４ａの撮像部位に応じて均一に照射するＬＥＤあるいはラインガイドなどからなる光源２４ｂ、レンズやミラーなどの光学系（不図示）を備えている。

ＣＣＤカラーラインセンサ２４ａは、基台２０に載置された基材１１の幅方向（白抜矢印Ｘ方向）を、一度の撮像により１ラインずつ順次撮像可能な構成とされている。

また、撮像部２４は、撮像部駆動手段２２ａによりラインごとの撮像ピッチに応じて、基材１１の表面全体の撮像が可能なように駆動制御がなされる。

なお、撮像手段としては、ＣＣＤカラーラインセンサユニット２１に限られず、化粧材の表面全体を撮像し、撮像画像データを得られるものであればどのようなものでもよく、例えば、ＣＣＤエリアセンサ、ＣＩＳセンサ、３ＣＣＤカラーラインセンサ、ＣＣＤモノクロラインセンサ、ＴＤＩカラーラインセンサなどを適用してもよい。

一方、インクジェット塗装噴射ユニット２５は、基台２０に隣接して配設された装置本体２６と、装置本体２６に連結されノズルヘッド２９を案内するノズルヘッド案内棹２８とを有し、少なくともノズルヘッド案内棹２８が基台２０に載置された基材１１に対して、白抜矢印Ｙ方向に移動可能な構成とされている。

ノズルヘッド案内棹２８は、基台２０を挟んで装置本体２６に対して対向配置された案内棹支持部２７と、装置本体２６とにより支持されている。

ノズルヘッド２９は、ノズルヘッド案内棹２８に沿って、白抜矢印Ｘ方向に移動可能に構成されており、裏面には複数のインクを噴射する複数の噴射ノズル（不図示）を有している。ノズルヘッド２９の移動は、ノズルヘッド駆動手段２６ａによりなされ、基材１１の表面の凹凸に応じて細かい制御がなされる。つまり、ノズルヘッド２９は、ノズルヘッド駆動手段２６ａ及びノズルヘッド案内棹２８により、基材１１に対してＸ−Ｙ方向に駆動制御がなされる。

以上のようにして製造された化粧材１０は、床材、階段材、扉材、カウンタ材などに使用できる。

本発明の化粧材の一例を説明するための図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図である。 同表面塗装方法を示すフローチャートである。 同表面塗装方法を実行可能とした表面塗装方法を実行する表面塗装装置の一例を示すブロック図である。 同表面塗装方法で使用するインクジェット噴出装置の概略平面図である。

符号の説明

１０ 化粧材
１１ 基材
１２ 柔軟樹脂層
１３ 硬質保護層
Ｐ 液滴
Ｓ 隙間
Ａ 表面形成装置
２１ ＣＣＤラインセンサユニット
２５ インクジェット塗装噴射ユニット（インクジェット噴出装置）
Ｂ 検出手段
３０ 制御ユニット
３２ 記憶手段
３２ａ 模様データ
３３ａ 硬質保護層データ

Claims (5)

1. 表面模様を有した基材の表面に透明の可撓性及び弾性的性質を有する柔軟樹脂層を形成し、さらに、その柔軟樹脂層の上面に、インクジェット噴射装置によって透明のインク液滴を噴射し、硬化させて柔軟性樹脂層より硬質である硬質保護層を形成した構造にしており、
   上記硬質保護層は、噴射され硬化したインクの隣接するもの同士が、相互に接触しないように、上記柔軟樹脂層の露出された隙間を介して形成されている化粧材。
2. 請求項１において、
   上記硬質保護層は、上記基材の表面模様に応じてインクの噴出態様を異ならせて、形成されている化粧材。
3. 請求項１または２において、
   上記インクは、紫外線硬化型インクである化粧材。
4. 表面模様を有し、表面に透明の可撓性及び弾性的性質を有する柔軟樹脂層が塗装形成された基材の表面に、インクジェット噴射装置でインク液滴を噴射して表面塗装する基材の表面形成方法であって、
   上記基材の表面模様と、その位置とを所定の模様認識手段で検出するステップと、
   透明のインク液滴を噴射すべき位置と、インクの噴出密度を、上記模様認識手段が画像認識した模様に対応させて決定して、硬質保護層形成データを生成するステップと、
   該硬質保護層形成データにもとづいて、インクジェット噴射装置を作動して、上記基材の柔軟樹脂層の上面にインク液滴を噴出塗布して、上記柔軟性樹脂層より硬質であり、噴射され硬化したインクの隣接するもの同士が、相互に接触しないように、上記柔軟樹脂層の露出された隙間を介して形成されている硬質保護層を形成するステップとを備えたことを特徴とする基材の表面形成方法。
5. 請求項４において、
   上記模様認識手段は、上記基材の表面を画像認識している基材の表面形成方法。
   

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