JP4872778B2 - Substrate surface treatment method - Google Patents
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Description
本発明は、基材の表面処理方法に関し、詳しくは、機能性が付与された基材の表面処理方法に関するものである。 The present invention relates to a method of surface treatment of substrates, particularly to a surface treatment method of the functionality imparted substrate.
従来、室内外で使用される建築材料として、抗菌性や防カビ性、防汚性等を付与した機能性材料が多く用いられている。
このような機能性材料は、抗菌剤や防カビ剤などの機能剤を、樹脂製の材料等では、材料自体に混合して成型が行われたり、あるいは種々の基材や建築材料に表面処理として、機能剤を含有した塗料を塗装したり、機能剤を添加した化粧シートを基材に貼着することにより、その表面部に機能性が付与されていた。
Conventionally, as a building material used indoors and outdoors, many functional materials imparted with antibacterial property, antifungal property, antifouling property and the like have been used.
Such functional materials can be molded by mixing functional agents such as antibacterial agents and fungicides with resin materials, etc., or by surface treatment on various base materials and building materials. As described above, by applying a paint containing a functional agent, or by sticking a decorative sheet to which a functional agent has been added to the base material, functionality has been imparted to the surface portion.
例えば、下記特許文献1では、種々の基材に抗菌性能を付与するために使用される化粧シートが提案されている。
このものは、熱可塑性樹脂シート、印刷層、接着層、エチレンービニルアルコール共重合体(EVOH)フィルムをこの順に積層して、表面層となる該EVOHフィルム表面に、エンボス加工を施してエンボス模様を形成し、該エンボス模様の凹部に、ワイピング加工により、抗菌剤を添加したインキを充填して、化粧シートに抗菌性を付与したものである。
For example, Patent Document 1 below proposes a decorative sheet used for imparting antibacterial performance to various base materials.
This is a thermoplastic resin sheet, printing layer, adhesive layer, ethylene-vinyl alcohol copolymer (EVOH) film laminated in this order, embossed on the surface of the EVOH film that becomes the surface layer The embossed pattern is filled with ink added with an antibacterial agent by a wiping process to impart antibacterial properties to the decorative sheet.
このものでは、該化粧シートを種々の基材表面に貼着することで、種々の基材に抗菌性能を付与することができるものではある。しかしながら、抗菌剤を添加したインキを、前記エンボス模様の凹部に、ワイピング加工により、充填する構成としているため、該凹部以外にもインキが塗布されて、拭き取り作業が必要となる。このため、インキの無駄が生じ、また拭き取りの作業工程が必要となる。
また、凹部に抗菌剤を添加したインキを充填した構成としているので、化粧シートの表面に付与された機能性が、ある程度は持続すると思われるが、表面層がエチレンービニルアルコール共重合体(EVOH)フィルムからなるため、例えば、床材等の磨耗の恐れがある箇所に使用する場合は、スクラッチ傷やキャスター傷などが生じる恐れがあった。
In this case, antibacterial performance can be imparted to various substrates by sticking the decorative sheet to the surfaces of various substrates. However, since the ink to which the antibacterial agent is added is filled in the recesses of the embossed pattern by wiping, the ink is applied in addition to the recesses, and a wiping operation is required. For this reason, ink is wasted and a wiping work process is required.
In addition, since the concave portion is filled with ink containing an antibacterial agent, the functionality imparted to the surface of the decorative sheet is expected to last to some extent, but the surface layer is made of an ethylene-vinyl alcohol copolymer (EVOH). ) Since it is made of a film, for example, when it is used in a place where there is a possibility of wear such as flooring, there is a possibility that scratches or castor scratches may occur.
下記特許文献2では、前記のような問題を解決すべく、表面強度、耐久性を有した床材が提案されている。
このものは、基材の上に、ベースコート層、絵柄層及び保護層をこの順に積層形成した床材であって、該保護層は、床材の表面に機能性を付与するための抗菌剤などの機能剤や、床材の表面に耐摩耗性を付与するために、減摩剤としてアルミナなどの硬質粒子が添加されたものである。
This is a flooring in which a base coat layer, a picture layer and a protective layer are laminated in this order on a substrate, and the protective layer is an antibacterial agent for imparting functionality to the surface of the flooring, etc. In order to impart abrasion resistance to the functional agent and the surface of the flooring material, hard particles such as alumina are added as a lubricant.
しかし、前記特許文献2に記載の床材では、床材の最表面となる保護層が、機能剤及び硬質粒子を添加して形成されているので、いずれか一方の性能(機能性、耐磨耗性)を高めるには、いずれか一方の添加量を多くすることが考えられる。その場合には、硬化性、接着性等の問題から他方の添加量を減少させる必要が生じる。そのため、いずれか一方の性能を高めるための制御は、容易ではなかった。
また、該保護層は、スプレーコート法により基材の表面の全面に形成されるため、機能剤及び硬質粒子のいずれもが最表面の全面に露出することとなる。そのため、表面に露出する機能剤による機能性の効果、及び硬質粒子の添加による耐摩耗性は、床材の表面のどの部位においても同様のものとなり、例えば、床材の部位に応じて、機能剤による機能性の持続性を可変させたり、耐摩耗性を可変させたりすることは困難であった。
However, in the flooring described in
Further, since the protective layer is formed on the entire surface of the substrate by the spray coating method, both the functional agent and the hard particles are exposed on the entire surface. Therefore, the effect of functionality due to the functional agent exposed on the surface, and the wear resistance due to the addition of hard particles are the same in any part of the surface of the flooring, for example, depending on the part of the flooring It has been difficult to change the durability of functionality by the agent and to change the wear resistance.
本発明は、前記問題を解決するために提案されたもので、その目的は、基材の表面部が有する機能性の持続性と、表面強度とを、インクジェット塗装による表面処理を利用して調整することのできる新規な基材の表面処理方法を提供することにある。 The present invention has been proposed in order to solve the above-mentioned problems, and its purpose is to adjust the durability of the functionality and surface strength of the surface portion of the base material using surface treatment by inkjet coating. An object of the present invention is to provide a novel substrate surface treatment method that can be used.
前記目的を達成するために、請求項1に記載の基材の表面処理方法は、機能剤を加えて機能性が付与された基材の表面部に、インクジェット塗装噴射装置により、前記表面部の一部が露出するように、インクを噴射させることによって、硬質凸パターンを形成することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the surface treatment method for a substrate according to claim 1 is characterized in that the surface portion of the substrate is provided with functionality by adding a functional agent to the surface portion of the substrate by an inkjet coating spraying device. A hard convex pattern is formed by ejecting ink so that a part is exposed.
請求項2では、請求項1において、前記インクは、紫外線硬化型インクである。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the ink is an ultraviolet curable ink.
請求項3では、請求項1または2において、前記インクには、シリカ、アルミナ、ジルコンなどの硬質粒子が添加されている。 A third aspect of the present invention provides the ink according to the first or second aspect, wherein hard particles such as silica, alumina, and zircon are added to the ink.
請求項4では、請求項1乃至3のいずれか1項において、前記インクには、着色剤が添加されている。 A fourth aspect of the present invention provides the ink according to any one of the first to third aspects, wherein a colorant is added to the ink.
請求項5では、請求項1乃至4のいずれか1項において、前記機能剤は、防腐剤、抗菌剤、消臭剤、防虫剤、撥水剤、親水剤、光触媒のうちの少なくとも1つである。 In Claim 5, in any one of Claims 1 thru | or 4, the said functional agent is at least one of antiseptic | preservative, an antibacterial agent, a deodorant, an insecticide, a water repellent, a hydrophilic agent, and a photocatalyst. is there.
請求項1乃至5に記載の本発明によれば、機能剤を加えて機能性が付与された基材の表面部に、インクジェット塗装噴射装置により、前記表面部の一部が露出するように、インクを噴射させることによって、硬質凸パターンを形成して、基材の表面処理を行う態様としているので、硬質凸パターンやインクの噴射量を制御することにより、機能剤が有する機能性の持続性、及び表面強度の制御を、表面部の露出量及び被覆量を制御することで容易にできる。これにより、例えば、機能性材料が施工される箇所や表面の部位に応じて、その表面部が有する機能性の持続性と表面強度とを可変させて設定することも可能となる。
特に、インクジェット塗装噴射装置により、インクを噴射させて、硬質凸パターンを形成するので、細かい制御、ミクロン単位での制御が可能となる。
また、基材の表面部に硬質凸パターンを形成するので、機能性が付与された基材の表面部を保護できる。すなわち、インクにより形成される硬質凸パターンの凸部と凸部との間に、機能性を有する基材の表面部が存在することから、機能性が付与された基材の表面部への接触を防止できる。これにより、表面処理がなされた基材の表面の耐摩耗性、耐スクラッチ性、耐キャスター性を向上させることができるとともに、機能剤へ直接触れることを防止できるので、安全性にも優れた基材の表面処理方法である。
According to this invention of Claims 1 thru | or 5, it is so that a part of said surface part may be exposed by the inkjet coating injection apparatus on the surface part of the base material which added the functional agent and was provided with functionality. Since the hard convex pattern is formed by ejecting ink and the surface treatment of the substrate is performed , the functional sustainability of the functional agent is controlled by controlling the hard convex pattern and the amount of ink ejected. The surface strength can be easily controlled by controlling the exposure amount and the coating amount of the surface portion. Thereby, for example, according to the location where the functional material is applied or the location of the surface, it is possible to vary and set the sustainability of the functionality and the surface strength of the surface portion.
In particular, since the ink is ejected by the ink jet coating ejecting apparatus to form the hard convex pattern, fine control and control in units of microns are possible.
Moreover, since a hard convex pattern is formed in the surface part of a base material, the surface part of the base material to which functionality was provided can be protected . That is, since there is a surface portion of the base material having functionality between the convex portions of the hard convex pattern formed by the ink, contact with the surface portion of the base material to which functionality is imparted Can be prevented. Thus, the wear resistance of the surface of the surface treatment performed substrates, scratch resistance, it is possible to improve the resistance to caster resistance can prevent the direct contact to the functional agent, excellent in safety groups This is a surface treatment method for a material .
請求項2では、前記インクを紫外線硬化型インクとしているので、紫外線を照射することにより速乾性、速硬化性のあるインクとなり、硬質凸パターンの形成を容易に行うことができる。 According to the second aspect of the present invention, since the ink is an ultraviolet curable ink, it is possible to easily form a hard convex pattern by irradiating ultraviolet rays to form an ink having a quick drying property and a fast curing property.
請求項3では、前記インクには、シリカ、アルミナ、ジルコンなどの硬質粒子が添加されているので、基材の表面部に形成された硬質凸パターンの硬度がより向上し、硬質凸パターンの磨耗を防止できる。これにより、より効果的に、機能性材料の表面の耐摩耗性、耐スクラッチ性、耐キャスター性が向上する。 In claim 3, since hard particles such as silica, alumina, and zircon are added to the ink, the hardness of the hard convex pattern formed on the surface portion of the substrate is further improved, and the hard convex pattern is worn. Can be prevented. Thereby, the abrasion resistance, scratch resistance, and caster resistance of the surface of the functional material are more effectively improved.
請求項4では、前記インクには、着色剤が添加されているので、基材の表面部が硬質凸パターンの形成により、保護されるとともに、着色や図柄形成がなされた機能性材料となる。
特に、前記したように、インクジェット塗装噴射装置により、インクを噴射させて硬質凸パターンを形成するので、複雑かつ細かい模様などを印刷することが可能となり、意匠性に優れた機能性材料となる。
According to a fourth aspect of the present invention, since a colorant is added to the ink, the surface portion of the base material is protected by the formation of a hard convex pattern, and the functional material is colored or patterned.
In particular, as described above, since the ink is ejected by the ink jet coating ejecting apparatus to form the hard convex pattern, it is possible to print a complicated and fine pattern, and the functional material is excellent in design.
請求項5では、前記機能剤を、防腐剤、抗菌剤、消臭剤、防虫剤、撥水剤、親水剤、光触媒のうちの少なくとも1つとしているので、種々の機能性が付与された基材の表面部の保護が可能となり、市場性の高い機能性材料となる。 In claim 5, since the functional agent is at least one of an antiseptic, an antibacterial agent, a deodorant, an insect repellent, a water repellent, a hydrophilic agent, and a photocatalyst, a group provided with various functionalities. The surface portion of the material can be protected, and it becomes a highly functional functional material.
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図1乃至図3は、本発明に係る機能性材料の実施形態の一例を示し、図1(a)は、機能性材料の概略平面図、(b)は、(a)におけるZ部の拡大概略断面図、図2は、同実施形態に係る機能性材料の製造装置の一例を示すブロック図、図3は、同実施形態に係る機能性材料の製造工程を説明するための概略平面図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
1 to 3 show an example of an embodiment of a functional material according to the present invention, FIG. 1A is a schematic plan view of the functional material, and FIG. 1B is an enlarged view of a Z portion in FIG. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view, FIG. 2 is a block diagram showing an example of a functional material manufacturing apparatus according to the embodiment, and FIG. 3 is a schematic plan view for explaining a manufacturing process of the functional material according to the embodiment. is there.
本実施形態の機能性材料10は、図1に示すように、木質系ボード等からなる芯材11の表面に、機能性コーティング層12を形成して機能性が付与された基材13の表面部13aに、後記するインクジェット塗装噴射ユニット21により、硬質凸パターン14を形成した構成とされている。
この機能性材料10が使用される施工箇所としては、建築物の内装及び外装等に使用可能であり、例えば、扉、床、階段、框、柱、手摺り、棚、キッチンパネル、天井、各種家具のキャビネットや天板、内壁、外壁、屋根等に好適である。
As shown in FIG. 1, the
Construction sites where this
芯材11に適用される木質系ボードとしては、集成材、合板、パーティクルボード、木質繊維板等が挙げられるが、これら以外のものでもよい。更に、芯材11としては、これら木質系以外のプラスチック等の合成樹脂材料や、レンガ、瓦、セラミックスや、セメントを主成分として補強繊維や無機質充填材を含有したセメント系の窯業系材料、その他、金属材料等を芯材11としてもよい。また、芯材11の形状も図例のような板状のものに限られず、角柱状、円柱状、円錐状等の様々な形状のものとしてもよい。 Examples of the wood board applied to the core material 11 include laminated wood, plywood, particle board, wood fiber board, and the like. Furthermore, as the core material 11, synthetic resin materials such as plastics other than these wood-based materials, bricks, roof tiles, ceramics, cement-based ceramics materials containing cement as a main component and reinforcing fibers and inorganic fillers, etc. Alternatively, a metal material or the like may be used as the core material 11. Further, the shape of the core material 11 is not limited to the plate shape as shown in the figure, and may be various shapes such as a prismatic shape, a columnar shape, and a conical shape.
機能性コーティング層12は、種々の印刷方式により機能剤を含有した機能剤含有インク(塗料)を塗装することにより形成されている。
この機能性コーティング層12の形成に適用される印刷方式としては、どのようなものでもよく、例えば、グラビア印刷、フレキソ印刷、オフセット印刷、インクジェット印刷等が挙げられる。また、機能剤含有インクとしては、種々の印刷方式に応じて適宜、選択可能であるが、含有する機能剤の性能を阻害しない構成とし、少なくとも耐候性、耐水性のあるものとすることが好ましい。
The functional coating layer 12 is formed by applying a functional agent-containing ink (paint) containing a functional agent by various printing methods.
Any printing method may be used for forming the functional coating layer 12, and examples thereof include gravure printing, flexographic printing, offset printing, and inkjet printing. The functional agent-containing ink can be appropriately selected according to various printing methods, but preferably has a configuration that does not impair the performance of the functional agent contained, and at least has weather resistance and water resistance. .
上記の機能性コーティング層12に含有される機能剤としては、防腐剤、抗菌剤、消臭剤、防虫剤、撥水剤、親水剤、光触媒が挙げられ、これらのうちの1種が含有されたものとしてもよく、また2種以上が含有されたものとしてもよい。防腐剤としてはパラベン、ソルビン酸が挙げられる。抗菌剤及び消臭剤としては銀が挙げられる。防虫剤としてはパラジクロロベンゼン、ナフタリンが挙げられる。撥水剤としてはフッ素系フィラー、シリコーンが挙げられ、親水剤としてはシリカゾルが挙げられる。光触媒としては酸化チタン、酸化亜鉛、チタン酸ストロンチウム、三酸化タングステン、酸化第ニ鉄、三酸化ビスマス、酸化スズ等が挙げられる。 Examples of the functional agent contained in the functional coating layer 12 include antiseptics, antibacterial agents, deodorants, insect repellents, water repellents, hydrophilic agents, and photocatalysts, and one of these is contained. It is good also as a thing containing 2 or more types. Examples of preservatives include parabens and sorbic acid. Examples of the antibacterial agent and deodorant include silver. Examples of insect repellents include paradichlorobenzene and naphthalene. Examples of the water repellent include a fluorine-based filler and silicone, and examples of the hydrophilic agent include silica sol. Examples of the photocatalyst include titanium oxide, zinc oxide, strontium titanate, tungsten trioxide, ferric oxide, bismuth trioxide, and tin oxide.
このような機能剤は、その物性に応じて、機能剤が含有されるインクに溶解して液体となるものでもよく、そのインクに分散される粒子でもよい。また、その配合量は、機能剤によって異なるが、0.1重量%〜20重量%とすれば良い。
尚、粒子を溶剤に分散させる場合は、用いられる粒子としてその粒子径が数nm〜数μmのものが好ましく、沈殿等が生じないよう適宜、公知の分散媒を混合することが好ましい。
また、機能剤含有インクの各構成素材の混合比は、前記した印刷方式や芯材11の物性、施工箇所、そのインクに含まれる樹脂や溶剤、機能剤の物性に応じて適宜選択可能である。
さらに、機能剤含有インクは、後記するように、インクジェット塗装噴射ユニット21による硬質凸パターン14の形成により、図柄を形成する場合は、インクジェット塗装噴射ユニット21から噴射される後記する硬質凸パターン14を形成するためのインクを定着させるための受理層として、白地のものとすることが好ましい。
Such a functional agent may be dissolved in ink containing the functional agent to become a liquid, or particles dispersed in the ink, depending on the physical properties. Moreover, although the compounding quantity changes with functional agents, what is necessary is just to be 0.1 weight%-20 weight%.
In addition, when dispersing particles in a solvent, those having a particle diameter of several nm to several μm are preferable as the particles to be used, and it is preferable to appropriately mix a known dispersion medium so that precipitation or the like does not occur.
Moreover, the mixing ratio of each constituent material of the functional agent-containing ink can be appropriately selected according to the printing method, the physical properties of the core material 11, the construction location, the resin and solvent contained in the ink, and the physical properties of the functional agent. .
Further, as will be described later, when the functional agent-containing ink forms a pattern by forming the hard
次に、前記のように構成された基材13の表面部13aに表面処理を施して機能性材料10を製造する装置及び工程の一例について、図2及び図3に基づいて説明する。
図例の機能性材料製造装置Aは、前記構成とされた基材13を載置する基台20と、後記する硬質凸パターン14を形成するためのインクを噴射するインクジェット塗装噴射ユニット21と、紫外線照射ユニット26と、制御ユニット30とを有している。
Next, an example of an apparatus and a process for manufacturing the
The functional material manufacturing apparatus A in the illustrated example includes a base 20 on which the
基台20は、基材13の形状や大きさに合わせて形成されており、基材搬送手段20aにより、基材13を白抜矢印Y方向(基台20の長手方向)に向けて、インクジェット塗装噴射ユニット21によるインクの噴射と連動制御して、基材13の搬送を行う。
The
インクジェット塗装噴射ユニット21は、基台20に隣接して配設された装置本体22と、装置本体22に連結されノズルヘッド25を案内するノズルヘッド案内棹24とを有している。
ノズルヘッド案内棹24は、基台20を挟んで装置本体22に対して対向配置された案内棹支持部23と、装置本体22とにより支持されている。
ノズルヘッド25は、ノズルヘッド案内棹24に沿って、白抜矢印X方向(基台20の幅方向)に移動可能に構成されており、裏面には、複数の噴射ノズル(不図示)を有している。
ノズルヘッド25のX方向への移動は、ノズルヘッド駆動手段22aによりなされる。すなわち、ノズルヘッド25は、基台20に載置された基材13に対して、ノズルヘッド駆動手段22a及び基材搬送手段20aにより、X−Y方向に移動可能な構成とされ、後記する硬質凸パターン14を形成するために、細かい制御が可能となっている。
The inkjet
The nozzle head guide rod 24 is supported by the device
The
The movement of the
噴射ノズルの噴射口の口径は、5μm〜1.0mm程度が好ましく、あるいは、後記するインクが噴射されて着弾した際のドット径が、10μm〜2.0mm程度となるような口径とすることが好ましい。
尚、噴射ノズルから後記するインクを噴射するためのインクジェットのノズル駆動方式は、特に限定されず、基材13の表面部13aの物性、後記するインクの物性等に応じて、適宜公知のものが選択可能であり、ドロップオンデマンドピエゾ方式、ドロップオンデマンドバルブ方式、コンティニュアス帯電偏向方式など任意のものが適用可能である。
The diameter of the ejection nozzle of the ejection nozzle is preferably about 5 μm to 1.0 mm, or the diameter of the dot when the ink described below is ejected and landed is about 10 μm to 2.0 mm. preferable.
The inkjet nozzle driving method for ejecting ink described later from the ejection nozzle is not particularly limited, and a known one may be appropriately selected according to the physical properties of the
噴射ノズルから噴射されるインクとしては、本実施形態では、紫外線が照射されることにより硬化する性質を具備する紫外線硬化型インクを適用している。
該紫外線硬化型インクとしては、公知の紫外線硬化型インクの適用が可能であり、少なくとも、重合性化合物(ラジカル重合性化合物やカチオン重合性化合物など)、光開始剤、顔料や染料等の着色剤等からなるインクに、後記する硬質粒子を含んだものとしてもよい。
尚、適用されるインクカラーとしては、本実施形態のように、硬質凸パターン14の形成により、図柄を形成する場合においては、機能性コーティング層12が前記したように例えば、受理層として白地とされている場合は、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアン等のインクが適用されるが、機能性コーティング層12の色が異なる場合や、機能性コーティング層12を形成する必要が無い基材の場合、すなわち、基材自体に機能剤が含有されている場合は、その機能性コーティング層12の色や、基材の表面色に応じて、適宜、選択可能である。
In this embodiment, as the ink ejected from the ejection nozzle, an ultraviolet curable ink having a property of being cured when irradiated with ultraviolet rays is applied.
As the ultraviolet curable ink, a known ultraviolet curable ink can be applied, and at least a colorant such as a polymerizable compound (such as a radical polymerizable compound or a cationic polymerizable compound), a photoinitiator, a pigment or a dye. It is good also as what contained the hard particle | grains mentioned later to the ink which consists of.
In addition, as the ink color to be applied, in the case where the pattern is formed by forming the hard
前記紫外線硬化型インクに添加される硬質粒子としては、シリカ、アルミナ、ジルコン等が挙げられ、これら硬質粒子は、前記紫外線硬化型インクに分散、混合される。
これら硬質粒子の粒径は、前記したノズルヘッド25の噴射ノズルの噴射口径や、ノズル駆動方式、インクの物性等に応じて適宜、選択可能であるが、20nm〜100μm程度とすることが好ましい。また、分散、混合される硬質粒子が沈殿等しないよう適宜、公知の分散媒を紫外線硬化型インクに混合することが好ましい。
尚、硬質粒子としては、紫外線硬化型インクが硬化することにより形成される硬質凸パターン14の耐摩耗性の向上が可能なものであれば、前記したものに限られず、どのようなものでもよい。
Examples of the hard particles added to the ultraviolet curable ink include silica, alumina, and zircon. These hard particles are dispersed and mixed in the ultraviolet curable ink.
The particle size of these hard particles can be appropriately selected according to the diameter of the ejection nozzle of the
The hard particles are not limited to those described above as long as they can improve the wear resistance of the hard
紫外線照射ユニット26は、インクジェット塗装噴射ユニット21の基材搬送方向下流側に位置し、基台20に隣接して配設された装置本体27と、基台20を挟んで装置本体27に対して対向配置された支持部28と、装置本体27及び支持部28に支持架設された紫外線光源29とを有している。
尚、紫外線光源29としては、例えば、高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、メタルハイドランプ、熱陰極管、冷陰極管、半導体レーザ、エキシマランプ、LED等の適用が可能であるが、その他、適宜、公知の紫外線光源の適用が可能である。
The
In addition, as the
制御ユニット30は、各種装置やユニットを制御する制御手段を構成するCPU31、各種操作を行うための操作手段32、制御プログラムや硬質凸パターン14のパターンデータ、画像データなどを記憶する記憶手段33などを有している。
The
次に、前記構成とされた機能性材料製造装置Aを用いて基材13に表面処理を施して機能性材料10を製造する工程について説明する。
機能性コーティング層12が形成されて機能性が付与された基材13の表面部13aに、インクジェット塗装噴射ユニット21及び基材搬送手段20aを駆動制御して、前記紫外線硬化型インクを噴射する。
この際、表面部13aの全面に紫外線硬化型インクを噴射すると、基材13が有する機能性が阻害されるため、表面部13aの一部が露出するように噴射制御する。尚、表面部13aの露出量については、後記する。
Next, the process of manufacturing the
The ultraviolet curable ink is ejected to the
At this time, if the ultraviolet curable ink is sprayed on the entire surface of the
次いで、噴射された紫外線硬化型インクは、基材搬送手段20aによる基材13の搬送に伴い、インクジェット塗装噴射ユニット21の下流側に位置する紫外線照射ユニット26の紫外線光源29の下方側に至り、紫外線が照射されることにより、乾燥・硬化する。
このようにして、硬化した紫外線硬化型インクは、図1(b)に示すように、それぞれが所定の色彩を有する複数の微小な凸部14a、14bとなり、これらにより硬質凸パターン14が構成される。すなわち、乾燥・硬化した凸部14a、14bのそれぞれは、連続しておらず、それらの間に間隙を有して、基材13の表面部13aの一部が露出する構成となる。尚、微小な凸部14a、14bのそれぞれを形成するために、ノズルヘッド25から噴射される紫外線硬化型インクの液滴数は、複数滴としてもよい。
Next, the ejected ultraviolet curable ink reaches the lower side of the ultraviolet
As shown in FIG. 1B, the cured UV curable ink becomes a plurality of minute
形成された硬質凸パターン14を構成するそれぞれの微小な凸部14a、14b、及びそれらの間に露出する表面部13aは、ミクロン単位の微小なものであるため、本実施形態のように、紫外線硬化型インクに着色剤を添加して形成された、所定の色彩を有する複数の凸部14a、14bの集合による硬質凸パターン14は、木目模様の図柄となる。
尚、凸部14a、14bのそれぞれの大きさ(粒径)、及びそれらの間に露出する表面部13aの大きさ(幅)は、硬質凸パターン14の形成による図柄の視認性を阻害しないものとして、適宜、選択可能であり、例えば、10μm〜1.0mm程度としてもよい。
また、凸部14a、14bのそれぞれの突出高さや、それらの間に露出する表面部13aの大きさ(幅)は、基材13の表面部13aに直接、家人や物体等が接触しないような高さや幅とすればよく、凸部14a、14bのそれぞれの平面方向への広がり(大きさ)は、後記する第3実施形態で説明する凸部14Bbのように、ノズルヘッド25(図3参照)から噴射された複数の紫外線硬化型インクの液滴が硬化して、平面的に連続した広がりを持ったものとしてもよい。
Since the minute
In addition, each magnitude | size (particle diameter) of
Further, the protrusion height of each of the
また、図1(b)では、硬質凸パターン14は、表面部13aが露出するように一定の間隙を隔てて、凸部14a、14bを均等に点在させて梨地状に形成されているが、それぞれの凸部14a、14b間に形成される間隙は、一定ではなく、ランダムなものとしてもよい。また、凸部14a、14bを点在させるのではなく、格子状としたり、凸条としたりしてもよい。
さらに、硬質凸パターン14による図柄は、本実施形態では、木目模様としているが、これに限られず、石目模様、布目模様、抽象模様、幾何学図形、文字または記号等どのようなものでもよい。
前記のように硬質凸パターン14が形成された基材13は、機能性材料10となり、基材搬送手段20aの駆動により次工程に向けて搬送がなされる。
Further, in FIG. 1B, the hard
Further, in the present embodiment, the pattern by the hard
The
以上から明らかなように、本実施形態に係る機能性材料10は、機能性が付与された基材13の表面部13aに、インクジェット塗装噴射ユニット21により、紫外線硬化型インクを噴射させることによって、表面部13aに硬質凸パターン14が形成されているので、硬質凸パターン14や紫外線硬化型インクの噴射量を制御することにより、機能剤が有する機能性の持続性、及び表面強度の制御を、表面部13aの露出量、及び表面部13aの被覆量を制御することで容易にできる。すなわち、機能性材料10の表面強度を高めたい場合には、硬質凸パターン14の形成による表面部13aの被覆量を増加させることにより、容易に可能であり、一方、機能性材料10が有する機能性を高めたい場合は、表面部13aの露出量が多くなるように、硬質凸パターン14を形成すればよい。また、表面部13aの露出量と被覆量を適宜、設定することで、機能性材料10が有する機能性の持続性の制御をも容易に行うことができる。さらに、機能性と表面強度の制御を、機能性材料10が使用される施工箇所に応じて行うことも可能となり、市場性に優れたものとなる。
特に、インクジェット塗装噴射ユニット21により、紫外線硬化型インクを噴射させて、硬質凸パターン14を形成するので、細かい制御、ミクロン単位での制御が可能となる。
As is clear from the above, the
In particular, since the hard
また、紫外線硬化型インクを噴射させて硬質凸パターン14を形成するので、機能性が付与された基材13の表面部13aの保護がなされる。すなわち、紫外線硬化型インクにより形成される硬質凸パターン14の凸部14a、14bのそれぞれの間に、機能性を有する表面部13aが存在することから、機能性が付与された表面部13aへの接触を防止できる。これにより、機能性材料10の表面の耐摩耗性、耐スクラッチ性、耐キャスター性が向上するとともに、機能剤へ直接触れることを防止できるので、安全性においても優れた機能性材料10となる。
Moreover, since the hard
特に、本実施形態では、硬質凸パターン14を形成するために噴射するインクを紫外線硬化型インクとしているので、紫外線を照射することにより速乾性、速硬化性のある硬質性インクとなり、硬質凸パターン14の形成を容易に行うことができる。また、その紫外線硬化型インクに、シリカ、アルミナ、ジルコンなどの硬質粒子を添加しているので、基材13の表面部13aに形成された硬質凸パターン14の硬度がより向上し、硬質凸パターン14の磨耗を防止でき、これにより、より効果的に、機能性材料10の表面の耐摩耗性、耐スクラッチ性、耐キャスター性を向上させることができる。
In particular, in the present embodiment, since the ink ejected to form the hard
尚、本実施形態では、硬質パターン14を形成するために噴射するインクとして、硬質粒子を分散させた紫外線硬化型インクを適用しているが、これに限られず、硬質粒子を分散させないものとしてもよい。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、乾燥・硬化することにより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、フッ素系等の硬質樹脂が含有されたものや、硬化剤の添加量を調整することにより硬質となるものとしてもよい。
In the present embodiment, the ultraviolet curable ink in which hard particles are dispersed is applied as the ink ejected to form the
また、本実施形態では、予め機能性コーティング層12が形成された基材13の表面部13aに、インクを噴射させて硬質凸パターン14を形成する態様としたが、機能性材料製造装置Aに、機能性コーティング層12を形成するための塗装手段を付加し、一台の装置により、機能性コーティング層12の形成、硬質凸パターン14の形成を行う態様としてもよい。
さらに、本実施形態では、インクジェット塗装噴射ユニット21のノズルヘッド25に対して、基材13が白抜矢印Y方向に移動する構成としているが、ノズルヘッド25が、基材13に対してX−Y方向に移動する構成としてもよい。
Moreover, in this embodiment, although it was set as the aspect which forms the hard
Furthermore, in the present embodiment, the
次に、本発明に係る他の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図4(a)は、第2実施形態に係る機能性材料を示す、図1(b)と同様図である。
尚、第1実施形態との相違点は、製造された機能性材料自体の構成であり、該機能性材料を製造するために適用される機能製材料製造装置の構成、及び製造工程は、第1実施形態と同様であるため、説明を省略する。
Next, another embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings.
Fig.4 (a) is a figure similar to FIG.1 (b) which shows the functional material which concerns on 2nd Embodiment.
The difference from the first embodiment is the configuration of the manufactured functional material itself, and the configuration and manufacturing process of the functional material manufacturing apparatus applied to manufacture the functional material are as follows. Since it is the same as that of 1st Embodiment, description is abbreviate | omitted.
本実施形態に係る機能性材料10Aは、天然無垢木材からなる芯材11A及びその表面に形成された透明の機能性コーティング層12Aからなる機能性が付与された基材13Aと、その基材13Aの表面部13Aaに形成された透明の硬質凸パターン14Aとから構成されている。
すなわち、本実施形態では、芯材11A自体が有する図柄や色彩を阻害しないように、機能性コーティング層12A及び硬質凸パターン14Aを透明のものとしている。尚、機能性コーティング層12A及び硬質凸パターン14Aは、芯材11Aの図柄や色彩を阻害しない限りにおいて、半透明としてもよい。
また、硬質凸パターン14Aを構成する凸部14Aaのそれぞれの大きさ(粒径)、及びそれらの間に露出する表面部13Aaの大きさ(幅)は、前記第1実施形態のように硬質凸パターン14の形成により図柄や色彩を形成する必要がないため、前記第1実施形態よりも大としてもよく、例えば、20μm〜2.0mm程度としてもよい。
The
That is, in the present embodiment, the
Further, the size (particle diameter) of the convex portions 14Aa constituting the hard
本実施形態のように、硬質凸パターン14Aを透明とした場合は、機能性材料10の機能性と表面強度の制御を、第1実施形態と比べて、更に柔軟に行うことができる。例えば、機能性材料10を扉等に適用する場合、家人の接触や磨耗の恐れが多い、ノブ付近には、凸部14Aaを密に形成することで、表面強度を高め、天井付近の家人の接触や磨耗の恐れが少ない部位には、凸部14Aaを疎に形成することで、機能性を高めることも可能である。
尚、機能性コーティング層12Aにより、図柄や色彩を表現し、硬質凸パターン14Aのみを透明としてもよい。
When the hard
The
次に、本発明に係る更に他の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図4(b)は、第3実施形態に係る機能性材料を示す、図1(b)と同様図である。
尚、第1実施形態との相違点は、製造された機能性材料自体の構成であり、該機能性材料を製造するために適用される機能製材料製造装置の構成、及び製造工程は、第1実施形態と同様であるため、説明を省略する。
Next, still another embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 4B is a view similar to FIG. 1B showing the functional material according to the third embodiment.
The difference from the first embodiment is the configuration of the manufactured functional material itself, and the configuration and manufacturing process of the functional material manufacturing apparatus applied to manufacture the functional material are as follows. Since it is the same as that of 1st Embodiment, description is abbreviate | omitted.
本実施形態に係る機能性材料10Bは、機能性を有する基材13Bの表面部13Baに、硬質凸パターン14Bによる木目模様の図柄が形成された構成とされている。すなわち、本実施形態の基材13Bは、例えば、樹脂材等で形成された基材13B自体に機能剤が含有されて機能性が付与されたもので、前記第1実施形態及び第2実施形態のような機能性コーティング層12及び12Aが形成されていない。
また、凸部14Baは、前記第1実施形態の凸部14aと同様の微小な凸部であるが、木目模様の濃い部位に形成された凸部14Bbは、前記第1実施形態の凸部14bよりも、表面部13aの被覆量が大きいものとしている。すなわち、凸部14Bbは、ノズルヘッド25(図3参照)から噴射された複数の紫外線硬化型インクの液滴が硬化して、平面的に連続した広がりを持ったものとしている。
このように、平面的な広がりを持たない点状の微小な凸部14Baと、平面的な広がりを持った凸部14Bbとを組み合わせることで、基材13Bが有する機能性を阻害することなく、表面強度を高めることができるとともに、機能性材料10Bの表面の質感や肌触り等を、部位に応じて可変させることが可能となる。
The
Further, the convex portion 14Ba is a minute convex portion similar to the
In this way, by combining the minute convex portion 14Ba having a planar extension and the convex portion 14Bb having a planar extension, without impairing the functionality of the
10、10A、10B 機能性材料
13、13A、13B 基材
13a、13Aa、13Ba 基材の表面部
14、14A、14B 硬質凸パターン
21 インクジェット塗装噴射ユニット(インクジェット塗装噴射装置)
10, 10A, 10B
Claims (5)
前記インクは、紫外線硬化型インクである基材の表面処理方法。 In claim 1,
The surface treatment method for a substrate , wherein the ink is an ultraviolet curable ink .
前記インクには、シリカ、アルミナ、ジルコンなどの硬質粒子が添加されている基材の表面処理方法。 In claim 1 or 2,
A substrate surface treatment method in which hard particles such as silica, alumina, and zircon are added to the ink .
前記インクには、着色剤が添加されている基材の表面処理方法。 In any one of Claims 1 thru | or 3,
A surface treatment method for a substrate , wherein a colorant is added to the ink .
前記機能剤は、防腐剤、抗菌剤、消臭剤、防虫剤、撥水剤、親水剤、光触媒のうちの少なくとも1つである基材の表面処理方法。 In any one of Claims 1 thru | or 4,
The surface treatment method for a substrate, wherein the functional agent is at least one of a preservative, an antibacterial agent, a deodorant, an insect repellent, a water repellent, a hydrophilic agent, and a photocatalyst .
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