JP5228143B2 - 水圧転写用表面処理剤、それを用いた水圧転写方法及び水圧転写品 - Google Patents
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Description
上記の課題を解決するため、従来から、活性剤に接着性付与成分を含む方法が提案されている(例えば、特許文献3参照。)。
上記特許文献3には、プライマーと称する活性剤として、アルコキシ・(ポリ)アルキレングリコール・モノ(メタ)アクリレート5〜50重量%、塩素化ポリプロピレン樹脂5〜50重量%および重合性不飽和基含有ビニル化合物0〜90重量%からなるグラフト共重合体からなるバインダー樹脂を、有機溶剤に分散させた水圧転写用の転写フィルムに塗布される活性剤が、開示されている。
しかしながら、この活性剤には、塩素化ポリオレフィンからなるバインダー樹脂を含むため、塩素化ポリオレフィンの分散には、トルエン等の溶剤が必須で、これらの溶剤が活性剤に含まれると、印刷パターンのインク活性化の調整が難しいという問題があり、ポリオレフィン系基材への密着性に有効であることが知られている塩素化ポリオレフィンを含む活性剤の適用は、必ずしも生産性に優れたものではなかった。
また、接着性付与成分としてイソシアネート成分を含む場合には、活性剤に添加できたとしても、水圧転写用の転写フィルムの水溶性フィルム(通常、ポリビニルアルコール)とイソシアネート成分が反応して、転写後の水溶性フィルムの脱膜残渣が生じるなど転写品の装飾層の仕上がりに不具合が発生するので、単純に活性剤に接着付与成分を添加すればよいというものではなかった。
さらに、何れの水圧転写方法においても、ポリオレフィン系基材専用の活性剤を適用する場合には、被転写物がオレフィン系基材から非オレフィン系基材に変わる(もしくはその逆)毎に、活性剤を交換させる必要があり、生産性を制限する原因にもなっていた。
しかしながら、保護塗膜を塗布する方法は、転写された印刷パターンを保護膜で基材とともに包み込むため、印刷パターンを基材に密着保持させる効果は期待できるが、紫外線硬化性組成物を成分とする紫外線硬化型活性剤を用いた特許文献1および特許文献2のような保護膜(トップコート)が不要の水圧転写方法には適用できないため、水圧転写方法に、広く適用できるものではなかった。
上記特許文献5には、プライマーとして二液性ウレタン変性塩素化ポリオレフィン樹脂塗料を用いて、アンダーコート層を形成し、アンダーコート層表面に水圧転写した装飾層を形成する方法が開示されている。
このような塩素化ポリオレフィン系のプライマーは、水圧転写に限らず広く慣用されており、ポリオールとイソシアネートを反応させる反応ウレタン系などが知られているが(例えば、特許文献6参照。)、いずれも形成されたアンダーコート層は、少なからず粘着性(タック性)を有していることが一般的で、その状態では転写工程前に、アンダーコート層表面に埃などが付着しやすく、その対策には、クリーンルーム内で作業しなければならないなど、生産性(歩留りの確保)や品質安定性の確保の観点で問題があった。また、アンダーコート層の粘着性を低減する方法として、アンダーコート層を加熱処理方法があるが、加熱処理工程が増えることとによるコストアップと生産性低下が問題であった。
したがって、難接着性の被転写体であるポリオレフィン系基材に、密着性の高い水圧転写加飾ができ、かつ生産性に優れる水圧転写方法が要望されている。
さらに、本発明の第3の発明によれば、第1の発明において、多官能イソシアネート(b)は、二官能イソシアネート(b1)及び/又は三官能イソシアネート(b2)を含むことを特徴とする水圧転写用表面処理剤が提供される。
さらに、本発明の第5の発明によれば、第3の発明において、三官能イソシアネート(b2)は、トリス(イソシアネートフェニル)チオホスフェートまたはトリス(イソシアネートフェニル)メタンであることを特徴とする水圧転写用表面処理剤が提供される。
さらに、本発明の第7の発明によれば、第1〜6のいずれかの発明において、溶剤(c)は、トルエン、キシレン、シクロアルカン類またはエステル類から選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする水圧転写用表面処理剤が提供される。
さらに、本発明の第10の発明によれば、第8の発明において、多官能イソシアネート(b)は、二官能イソシアネート(b1)及び/又は三官能イソシアネート(b2)を含むことを特徴とする水圧転写方法が提供される。
さらに、本発明の第12の発明によれば、第10の発明において、三官能イソシアネート(b2)は、トリス(イソシアネートフェニル)チオホスフェートまたはトリス(イソシアネートフェニル)メタンであることを特徴とする水圧転写方法が提供される。
また、本発明の第14の発明によれば、第8〜13のいずれかの発明において、溶剤(c)は、トルエン、キシレン、シクロアルカン類またはエステル類から選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする水圧転写方法が提供される。
さらに、本発明の第15の発明によれば、第8の発明において、前記表面処理剤での処理は、払拭、スプレー塗布または浸漬処理から選択されることを特徴とする水圧転写方法が提供される。
(1)第1の発明において、前記表面処理層の厚みが3μm以下であるように用いられることを特徴とする水圧転写用表面処理剤。
(2)第1の発明において、前記樹脂組成物は、ポリオール化合物を含まないことを特徴とする水圧転写用表面処理剤。
(3)第15の発明において、前記表面処理剤での処理は、ポリオレフィン系基材の脱脂等の基材洗浄の際または後に、行われることを特徴とする水圧転写方法。
また、本発明の水圧転写用表面処理剤は、表面処理層が薄くても効果を奏するので、その表面処理剤の使用量が少量で済み、コスト低減が可能となる。
また、被転写体に形成された表面処理層の表面は、極めてタック性が低く、埃等が付着し難いため、品質維持が容易である。
さらに、従来の被転写体の表面を清浄化するための払拭(ワイピング)やエアブロー洗浄する工程で、本発明の水圧転写用表面処理剤を塗布することにより、工数を増やすことなく、また、被転写体のみに表面処理をするので、非オレフィン系被転写体のための水圧転写用の転写フィルムや活性剤がそのまま使用でき、部材点数を増やすことなく、さらに、被転写体ごとに転写フィルムや活性剤の交換が必要ないので、生産性に優れるという効果を奏する。
一方、本発明の水圧転写方法によれば、得られた水圧転写品は、ポリオレフィン系基材と水圧転写して形成された装飾層との密着性に優れるため、優れた意匠性、生産性と低コストを実現できる。
本発明の水圧転写用表面処理剤を構成する樹脂組成物中の変性ポリオレフィン(a)は、密着性発現に寄与する成分であり、また、多官能イソシアネート(b)は、ポリオレフィン系基材に作用して、基材表面に固定させる機能を有する成分であり、さらに、溶剤(c)は、ポリオレフィンを溶解可能な成分であって、変性ポリオレフィン(a)成分を溶解させ、かつ、ポリオレフィン系基材の表面を膨潤させて、変性ポリオレフィン(a)成分をポリオレフィン系基材の表面に進入し易くする成分であると、考察している。また、例えば、ポリオレフィン系基材に結合した変性ポリオレフィン(a)と、基材表面に固定させた多官能イソシアネート(b)とが、反応して、ポリオレフィン系基材と変性ポリオレフィン(a)との結合を、さらに強化させているメカニズムも、作用しているものと、考察している。そして、これらの3成分の相乗作用により、驚くべきことに、表面処理剤として、変性ポリオレフィン(a)、多官能イソシアネート(b)及び溶剤(c)を含む樹脂組成物からなる特定の表面処理剤を用いて、ポリオレフィン系基材を表面処理すると、ポリオレフィン系基材上に得られた表面処理膜は、非常に薄膜でありながら、ポリオレフィン系基材と水圧転写して形成された装飾層との密着性に優れるものとなる。
以下、水圧転写用表面処理剤、水圧転写方法および水圧転写品などについて、項目毎に詳細に説明する。
一般に、水圧転写方法は、前記したように、表面に非水溶性の印刷パターン(印刷模様)を有する水溶性フィルムからなる水圧転写シートの印刷パターン上に、該印刷パターンを溶解ないし膨潤させて流動状態とすることのできる活性剤を塗布し、しかる後、この水圧転写シートを印刷パターン面が上面となるようにして水に浮かべ、流動状態の印刷パターン層が膨潤した水溶性フィルムを介して水面上に延展した段階で、被転写体であるポリオレフィン系基材をその上面から押し入れ、流動状態でかつ延展した印刷パターンを、水圧を利用して成形品の表面に転写する方法である(図1参照。)。
本発明の水圧転写用表面処理剤に用いられる変性ポリオレフィン(a)は、塩素化ポリオレフィン(a1)、酸変性ポリオレフィン(a2)及び酸変性塩素化ポリオレフィン(a3)からなる群から選ばれる少なくとも1種である。これらは、二種以上を混合して使用してもよい。
上記の塩素化ポリオレフィン(a1)としては、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン、塩素化ポリプロピレン−エチレン共重合体、塩素化ポリエチレン・α−オレフィン共重合体等などが挙げられ、中でも塩素化ポリプロピレンが好ましい。また、その塩素含有率は、50質量%以下が好ましく、塩素含有率が10〜45質量%のものがより好ましい。塩素含有率が50質量%以下であれば、ポリオレフィン系基材に対する表面処理膜の付着性が良好となる。
具体的には、例えば、塩素化ポリオレフィン(a1)として、東洋紡績株式会社製の「ハードレン13L」(塩素含有量26%)、「ハードレン14LW」(塩素含有量27%)、「ハードレン15L」(塩素含有量30%)、「ハードレン16L」(塩素含有量32%)、「ハードレン15LLB」(塩素含有量30重量%)、「ハードレン14LLB」(塩素含有量27重量%)、「ハードレン14ML」(塩素含有量26.5重量%)及び「ハードレンBS−40」(塩素含有量40重量%)や、日本製紙株式会社製の「スーパークロン832L」(塩素含有量27%)、「スーパークロン773H」(塩素含有量32%)、「スーパークロン803Mw」(塩素含有量29.5%)、「スーパークロンBX」(塩素含有量18%)及び「スーパークロンL−206」(塩素含有量32%)等が挙げられる。
(メタ)アクリル変性塩素化ポリオレフィンは、上述の塩素化ポリオレフィンを無水マレイン酸などの酸無水物で変性して得られた酸無水物変性塩素化ポリオレフィンに、(メタ)アクリルモノマーまたはその重合物を反応させたものであって、(メタ)アクリルモノマーとしては、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートなどの水酸基を有する(メタ)アクリレートモノマーや、グリシジル(メタ)アクリレートなどのグリシジル基を有する(メタ)アクリルモノマーを含むものを使用する。(メタ)アクリル変性塩素化ポリオレフィン中における酸無水物変性塩素化ポリオレフィンと(メタ)アクリルモノマーから構成される重合物((メタ)アクリル樹脂)との質量比率は、5〜30:95〜70(合計100質量%)であることが好ましい。また、(メタ)アクリル樹脂中における水酸基を有する(メタ)アクリレートモノマーまたはグリシジル基を有する(メタ)アクリルモノマーの含有量は、0.5〜10質量%が好ましい。
原料ポリオレフィンとしては、結晶性ポリプロピレン、非晶性ポリプロピレンおよびプロピレン−エチレン共重合体等のプロピレン系ポリオレフィンを例示することができ、これらを1種単独でまたは2種以上を組み合わせて使用できる。これらの中では、アイソタクチックポリプロピレン、シンジオタクチックポリプロピレン等の結晶性ポリプロピレンが好ましく、アイソタクチックポリプロピレンがより好ましい。
グラフト共重合するには、原料ポリオレフィンまたは塩素化ポリオレフィンを、トルエン、キシレン等の芳香族有機溶媒に溶解するか、または溶媒を用いずに熱溶融した後に、ラジカル発生剤の存在下に、α,β−不飽和カルボン酸およびその酸無水物から選ばれる少なくとも1種を反応させる。
本発明の水圧転写用表面処理剤に用いられる多官能イソシアネート(b)は、分子中に二つ以上のイソシアネート基(−NCO)を有する化合物であって、ポリイソシアネート化合物とも称されるものである。
ポリイソシアネート化合物としては、未反応のイソシアネート基を有するポリイソシアネート化合物、又はポリイソシアネート化合物のイソシアネート基をブロック剤でブロックしたブロック化ポリイソシアネート化合物などが挙げられ、通常の芳香族,脂肪族及び脂環族のものを挙げることができる。
ジイソシアネート類の二官能イソシアネート(b1)としては、例えば、トリレンジイソシアネート(TDI)、キシリレンジイソシアネート(XDI)、テトラメチルキシリレンジイソシアネート(TMXDI)、イソプロピルベンゼン−2,4−ジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート、メチレンジイソシアネート、1,4−テトラメチレンジイソシアネート、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、ドデカンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、4,4−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、メチルシクロヘキサンジイソシアネート、1,4−シクロヘキシルジイソシアネート、水素添加ジフェニルメタンジイソシアネート、水素添加トリレンジイソシアネート、水素添加キシリレンジイソシアネート、水素添加テトラメチルキシリレンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、4,4’−ジベンジルジイソシアネート、ジアルキルジフェニルメタンジイソシアネート、テトラアルキルジフェニルメタンジイソシアネート、1,3−フェニレンジイソシアネート、1,4−フェニレンジイソシアネート、ブタン−1,4−ジイソシアネートなどの芳香族ポリイソシアネート、脂肪族ポリイソシアネート、脂肪族−芳香族ポリイソシアネート(イソシアネート基が脂肪族炭化水素を介して、芳香族環と結合したポリイソシアネート、すなわち分子中に芳香族環と直接結合したイソシアネート基を有さないポリイソシアネート)又は脂環族のポリイソシアネート化合物、これらのイソシアネート化合物の過剰量にエチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオール、ヒマシ油などを反応させて得られる末端イソシアネート含有化合物を挙げることができる。
さらに、4官能イソシアネートとしては、4,4′−ジメチルジフェニルメタン−2,2′,5,5′−テトライソシアネート、ドデシルテトライソシアネート、1,2,5,7−テトライソシアネートナフタレン等の有機テトライソシアネートを適用できる。また、4官能以上のイソシアネートとしては、例えば、旭化成ケミカルズ社製の「デュラネートMF−B80M」(ヘキサメチレンジイソシアネート系の6官能イソシアネート化合物)などの市販品が挙げられる。
本発明の水圧転写用表面処理剤を構成する樹脂組成物は、上記変性ポリオレフィン(a)と多官能イソシアネート(b)以外に、溶剤(c)を含有する。
溶剤(c)としては、上記変性ポリオレフィン(a)やポリオレフィン系基材、多官能イソシアネート(b)を、溶解可能な成分であれば、特に限定されず、例えば、トルエン、キシレン、シクロアルカン類(メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサンなど)やエステル類[アクリル酸エステル(ブチルアクリレート等)、酢酸エステル(酢酸エチル、酢酸ブチル等)など]、ジクロロメタンが挙げられ、それらを単独又は複数組み合わせて用いてもよく、中でも、トルエン、キシレンなどの芳香族系溶媒を含むものが好ましい。
また、環境負荷の低減の観点から、シクロアルカン類(メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン)やエステル類(ブチルアクリレートなど)が好ましい。
なお、各化合物を異なる溶媒に別々に溶解させた後、これら得られた溶液を混合することによって樹脂組成物を作製してもよいし、一つの溶媒に各化合物を添加し溶解させて樹脂組成物を作製してもよい。
本発明の水圧転写用表面処理剤を構成する樹脂組成物は、変性ポリオレフィン(a)、多官能イソシアネート(b)及び溶剤(c)を含む樹脂組成物からなり、多官能イソシアネート(b)の配合割合が変性ポリオレフィン(a)に対する重量比(b/a)で0.005〜0.5である。尚、本発明の水圧転写用表面処理剤を構成する樹脂組成物には、通常、ウレタン用樹脂組成物に用いられるポリオール化合物を、必須成分として必要としないものである。
多官能イソシアネート(b)の配合割合は、変性ポリオレフィン(a)に対する重量比(b/a)で0.005〜0.5であり、好ましくは0.01〜0.2であり、より好ましくは0.02〜0.1である。多官能イソシアネート(b)の変性ポリオレフィン(a)に対する重量比(b/a)が0.005未満であると、多官能イソシアネート(b)が少な過ぎて、変性ポリオレフィン(a)との共働によるポリオレフィン系基材と装飾層との優れた密着性が得られ難くなり、一方、重量比(b/a)が0.5を超えると、変性ポリオレフィン(a)の割合が小さくなって、やはりポリオレフィン系基材と装飾層との十分な密着性得られないおそれや、水圧転写用表面処理剤の保管時に水圧転写用表面処理剤自体がゲル化するおそれがある。よって、本発明において、ポリオレフィン系基材と装飾層との優れた密着性を得るためには、変性ポリオレフィン(a)と多官能イソシアネート(b)との配合割合を上記の重量比の範囲とすることが非常に重要である。
また、第二の例として、環境負荷低減の観点から、変性ポリオレフィン(a)に塩素を含まないほうが好ましい場合には、変性ポリオレフィン(a)が酸変性ポリオレフィン(a2)であり、多官能イソシアネート(b)が脂肪族多官能イソシアネートとする組合せが効果的である。この組み合わせとすることにより、多官能イソシアネート(b)として芳香族系イソシアネートを適用した場合と同等の密着性を確保できるとともに、芳香族イソシアネートを適用した場合に比べて、芳香族独特の臭いがないので、環境負荷がより低減される。また、芳香族イソシアネートに見られる黄変も低減できるため、転写フィルムの印刷パターンがポリオレフィン系基材に転写された転写パターンの隠蔽性が小さい(透明な状態を含む)場合においても、水圧転写用表面処理剤による処理面の黄変によって転写パターンの色彩が変化したように視認される現象を低減できるので、水圧転写品の品質維持の観点からも効果的である。
また、溶剤(c)としては、環境負荷が大きいトルエンやキシレンに替えて、エチルシクロヘキサンなどのシクロアルカン類を適用すると、さらに環境負荷低減に寄与するので好ましい。
これは、濃度が0.1重量%未満であると、樹脂成分の濃度が薄いため、表面処理層の厚みが薄くなりすぎてポリオレフィン系基材と装飾層との密着性が得られないおそれがあり、一方、濃度が5重量%を超えると、水圧転写用表面処理剤の粘度が高くなって、均一な塗工が困難となり、また、表面処理層の厚さが大きく成りすぎて、表面処理層自体が材料破壊し、結果としてポリオレフィン系基材と装飾層との密着性が低下するおそれがあるからである。
本発明の水圧転写方法は、水溶性フィルム上に乾燥された印刷パターンを有する水圧転写用の転写フィルムの前記印刷パターンに活性剤を塗布して、該印刷パターンの付着性を回復させた後、表面処理剤で処理されたポリオレフィン系基材の表面処理層の表面に該印刷パターンを水圧転写して装飾層を形成する水圧転写方法であって、該表面処理剤は、変性ポリオレフィン(a)、多官能イソシアネート(b)及び溶剤(c)を含む樹脂組成物からなり、多官能イソシアネート(b)の配合割合が変性ポリオレフィン(a)に対する重量比(b/a)で0.005〜0.5であり、かつ該表面処理層は、厚みが3μm以下であることを特徴とする。
以下、水圧転写方法について、詳細に説明するが、上記表面処理剤は、本発明の(前記)水圧転写用表面処理剤であり、この詳細な説明は、前記の通りである。
本発明の水圧転写方法では、被転写体である成形品として、ポリオレフィン系基材が用いられる。
上記ポリオレフィン系基材としては、特に限定されず、エチレン系樹脂、プロピレン系樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)などのオレフィン系樹脂が挙げられ、それらの樹脂の単体または複数を複合(重合やポリマーアロイなど)した樹脂や、オレフィン系樹脂とオレフィン系樹脂以外の樹脂成分とが複合された樹脂としてもよい。
上記エチレン系樹脂としては、成形品に用いられるものであれば特に制限はなく、例えば、エチレンの単独重合体、又は、エチレンを50重量%以上含有するエチレンとα−オレフィンとの共重合体が挙げられる。このα−オレフィンとしては、例えば、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘプテン、1−オクテンなどが挙げられる。
また、上記プロピレン系樹脂としては、成形品に用いられるものであれば、特に制限はなく、例えば、プロピレンの単独重合体、又は、プロピレンを50重量%以上含有するプロピレンとα−オレフィンとの共重合体が挙げられる。このα−オレフィンとしては、例えば、エチレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘプテン、1−オクテンなどが挙げられる。
また、ポリオレフィン系基材には、タルクなどの補強剤、充填剤をはじめ公知の添加剤(例えば、酸化防止剤、光安定剤、滑剤、着色剤など)が添加されたものも適用できる。
本発明に係る水圧転写用の転写フィルムは、水溶性もしくは水膨潤性の厚さ約5〜300μmの支持体フィルム(水溶性フィルム)上に、非水溶性の成分を使用して所定の印刷パターン層が0.1〜100μm、通常1〜10μmとなるように、印刷、塗装等により乾燥状態で形成されている。
上記の水圧転写用の転写フィルムに用いられる水溶性フィルムとしては、特に制限されず、水溶性のものでも、水膨潤性のものでもよい。その材質としては、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、アセチルセルロース、ポリアクリルアミド、アセチルブチルセルロース、ゼラチン、にかわ、アルギン酸ナトリウム、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等が挙げられる。また、これらの成分を主成分として、(メタ)アクリルアミドなど他のモノマーを共重合したものでもよいし、ポリウレタン樹脂などの他の樹脂を配合したものでもよい。
また、前記印刷パターンは、水溶性フィルム上に、グラビア印刷やオフセット印刷、フレキソ印刷、インクジェット印刷などによって印刷されるが、この印刷パターンは、厳密な意味での模様の他に、無地の印刷層も含む。また、印刷パターンを形成するインクとして、透明インクを適用して、一部または全部を透明なものとしてもよい。
本発明に用いる活性剤は、従来の溶剤型活性剤や、活性エネルギー線硬化型活性剤など、公知の活性剤を適用できる。
(i)活性エネルギー線硬化型活性剤
活性エネルギー線硬化型活性剤の例として、印刷パターンのインクと、例えば、紫外線硬化性組成物とを一体化させたのち、活性エネルギー線で硬化させることによって、従来のトップコートを不要としながらも、装飾層とポリオレフィン系基材との密着性や装飾層の耐擦過性に優れた水圧転写方法(例えば、前記特許文献1、2等参照。)に用いられる活性エネルギー線硬化型活性剤について、説明する。
上記活性エネルギー線硬化型活性剤は、光重合性モノマーと光重合開始剤を必須成分として、さらに、硬化後の塗膜特性を確保するための光重合性プレポリマーが添加されてなり、例えば、次のような組成を含んだ構成とすることが好ましい。
(1)光重合性プレポリマー:0〜70重量%
(2)光重合性モノマー:20〜95重量%
(3)光重合開始剤:0.5〜10重量%
二官能モノマーの具体例としては、ジプロピレングリコールジアクリレート、1.6−ヘキサンジオ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、PEG600ジアクリレート、PO変性ネオペンチルグリコールジクリレート、変性ビスフェノールAジアクリレート、エキシ化ビスフェノールAジアクリレート、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート、PEG400ジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレートなどの公知のものがあり、これらを単独または複数組み合わせて使用することができる。
本発明において、2官能モノマーとしては、1.6ヘキサンジオールジアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレートが好ましく、インクへの浸透性と溶解力、更に好適なSP値を考慮すると、1.6ヘキサンジオールジアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレートが好ましい。
また、多官能モノマーは、公知の物を適用できるが、4官能モノマーであると、装飾層の強度を一層向上させることができる。4官能モノマーの具体的成分としては、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ペンタエリスリトールエトキシテトラアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート等が挙げられるが、本発明の効果が得られるものであれば、公知のものを使用することができる。
また、必要に応じて、添加される非反応性成分として、上記(1)〜(3)の合計に対する割合で、下記の(4)〜(6)の添加物を含んでいてもよく、さらに、活性エネルギー線硬化樹脂組成物の光重合性モノマーによる印刷パターンの活性化を阻害することがない特性(溶解力)と添加量の範囲で、溶剤が添加されてもよい。
(4)非反応性樹脂:2〜12重量%
(5)耐光性付与剤:UV−A:0.5〜8重量%及び/又はHALS:1.5〜3.5重量%
(6)レベリング剤:0.01〜0.5重量%
溶剤型活性剤としては、例えば、樹脂分と溶剤分と可塑剤分とを必須成分として含む溶剤系の組成物であり、この組成物には、さらに微粒子シリカを含んでいてもよい。
前記樹脂分は、印刷パターンを構成するインクと被転写体であるポリオレフィン系基材との初期密着性を確保するとともにインクの拡散を防止するためのものであり、例えば、(1)アマニ油、大豆油、合成乾性油の如き各種の油脂類、(2)ロジン、硬化ロジン、ロジンエステル、重合ロジンの如き天然樹脂、(3)フェノール樹脂、ロジン変性フェノール樹脂、マレイン酸樹脂、アルキッド樹脂、石油樹脂、ビニル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリアミド系樹脂、エポキシ系樹脂、アミノアルキッド樹脂、フッ素樹脂の如き合成樹脂、(4)ニトロセルロース、セルロースアセテートブチレート樹脂、エチルセルロースの如き繊維素誘導体、(5)塩化ゴム、環化ゴムの如きゴム誘導体、(6)カゼイン、デキストリン、ゼインの如き他の樹脂成分(前記特許文献4参照)のいずれか1つ、又は複数の組み合わせとすることができる。このうち、短油性アルキッド樹脂が好ましく、これにセルロースアセトブチレート(CAB)を組み合わせることが一層好ましい。
また、前記溶剤分は、印刷パターンのインクを溶解して印刷パターン層の転写が終了するまでのインクの粘着性を確保するものであり、従来の溶剤系活性剤組成物に使用されている公知の溶剤成分とすることができる。
表面処理剤は、そのまま、または希釈して使用することができる。希釈する場合には、表面処理剤中の変性ポリオレフィン(a)や多官能イソシアネート(b)などの樹脂成分の分散を妨げない希釈剤であれば、特に限定しないが、表面処理剤の溶剤(c)と同じ成分、またはそれと同等の溶解性を有する溶剤を用いるのが好ましい。また、表面処理剤の溶剤(c)がトルエンやキシレンの場合には、樹脂成分の分散性を損なわない程度の範囲で、エチルシクロヘキサンなどのシクロアルカン類や酢酸エチルや酢酸ブチルなどの酢酸エステルで希釈して、環境負荷を低減する仕様としてもよい。
ポリオレフィン系基材への表面処理剤での表面処理方法は、特に限定されず、公知の方法が用いられ、表面処理剤での処理は、例えば、払拭、スプレー塗布または浸漬処理から選択される。
一方、本発明の水圧転写方法では、表面処理層は、厚みが3μm以下であることを特徴とするものであり、0.01μm以上あることが好ましく、0.1〜1μmの範囲がより好ましい。これは、表面処理層の厚みが3μmを超えると、密着性が低下する場合があり、また、表面処理層の厚みが薄すぎる(ポリオレフィン系基材の種類によって異なるが、例えば、0.01μm未満)場合においても、密着性が低下する傾向にあるためである。
なお、表面処理剤の厚みが3μm超の場合において、ポリオレフィン系基材と装飾層との密着性が低下する理由は、表面処理層と装飾層との界面や表面処理層とポリオレフィン系基材との界面が破壊(剥離)する前に、表面処理層自体が材料破壊してしまうことが一因であると、考えられる。
ここで、表面処理層の厚みは、SEMによる断面観察により測定された値である。表面処理層の厚みは、主に、表面処理剤中の変性ポリオレフィン(a)や多官能イソシアネート(b)などの樹脂成分の濃度と塗布量で調整する。例えば、表面処理層の厚みを小さくする場合には、樹脂濃度を小さくして塗布すればよく、逆に、表面処理層を厚くしたい場合には、塗布可能な範囲で樹脂濃度を高くするか、または樹脂濃度を低くして塗布量を増やせばよい。
上記表面処理剤の処理方法の具体的方法を以下に示す。
上記払拭(Wiping)処理は、例えば、表面処理剤の適当量をキムワイプなどに湿らせ、ポリオレフィン系基材を、拭きあげる又はぬぐう方法である。
また、上記のスプレー塗布(Spraying)処理は、表面処理剤を噴霧して、ポリオレフィン系基材へ塗工する方法である。また、本発明の表面処理剤は、ポリオレフィン系基材の表面に厚い塗膜として、残す必要がないので、スプレー塗布後、エアブローを施して、余剰の表面処理剤を除去するとともに、溶剤分を揮発・乾燥させてもよい。スプレー塗布装置は、公知の物を適用することができる。
さらに、上記の浸漬(Dipping)処理は、ポリオレフィン系基材を、表面処理剤の槽へ浸漬後、エアブローを施す方法である。浸漬時間は、適宜調整できるが、概ね5〜30秒が好ましい。
なお、いずれの方法も、溶剤が速やかに揮発するので、加熱等の特別な乾燥処理は、特に必要ないが、必要に応じて加熱乾燥することもできる。
また、表面処理剤の処理は、表面処理層の上記の厚みの範囲であれば、必要に応じて、重ね塗りの手法を適用してもよい。
本発明の水圧転写方法について、以下では、活性エネルギー線硬化型活性剤(例えば紫外線硬化組成物からなる活性剤)を用いる方法(例えば、前記特許文献1、2参照。)について説明する(図2参照)が、これに限定されない。
すなわち、
(i)PVA系フィルムからなるベースフィルム30上に乾燥状態の印刷パターン40を有する水圧転写用の転写フィルム21の印刷パターン面に紫外線又は電子線硬化性樹脂組成物などの活性エネルギー線硬化型組成物からなる活性剤61を塗布する。
なお、上記(i)〜(ii)の被転写体に水圧転写されるまでに、印刷パターン中のインクと活性剤中の活性エネルギー線硬化型組成物との渾然一体化が行われる(例えば、図2(D)において、転写前の水圧転写用の転写フィルム上で、印刷パターン40中のインクと活性剤61中の活性エネルギー線硬化型組成物とが渾然化した状態46)。
(iii)前記水圧転写用の転写フィルムが密着したポリオレフィン系基材12を転写浴中から取り出し、前記水圧転写用の転写フィルムの外表面に紫外線又は電子線などの活性エネルギー線72を照射して、前記印刷層を硬化したのち、ベースフィルムを水シャワー70で水洗除去し、次いで温風71で乾燥して前記被着体の表面に、印刷パターン中のインクと活性剤中の活性エネルギー線硬化型組成物とが渾然化した転写パターンを有する装飾層47を形成する。
なお、紫外線又は電子線硬化型活性剤以外の活性エネルギー線硬化型活性剤としては、可視光硬化型、ガンマ線硬化型の活性剤が使用可能であるが、活性エネルギー線硬化型活性剤として、特に紫外線硬化型活性剤が好適である。紫外線源としては、太陽光線、低圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、カーボンアーク灯、メタルハライドランプ、キセノンランプ等が用いられる。
本発明の水圧転写方法により得られた水圧転写品は、上記水圧転写用表面処理剤で処理された表面処理層を介してポリオレフィン系基材と水圧転写して形成された装飾層とが密着した構成(例えば、図3、図4参照。)により、ポリオレフィン系基材と水圧転写して形成された装飾層との密着性に優れるため、優れた意匠性、生産性と低コストを実現できる。
また、本発明の水圧転写方法により得られた水圧転写品は、自動車の内外装品をはじめとして、携帯電話機の外装、各種電化製品、建材、家庭・生活用品等における図柄の印刷方法に幅広く適用することができる。
尚、実施例および比較例において、水圧転写方法などに関する性能などは、下記の評価方法に従って、評価した。また、用いた表面処理剤、基材などを、以下に示す。
(1)表面処理層の粘着性評価
ポリオレフィン系基材に表面処理層を形成した表面を開放して室内に1日放置し、室内の埃を自然に付着させ、埃が付着した面を除電エアブローしたときに、埃が目視で1平方cm当り、10個以内状態を○、埃が1平方cm当り、10個超状態を×とした。
(2)密着性評価(密着性試験)
試験片の装飾層側をクロスカット試験(旧JIS K5400−8.5準拠)し、剥離したマス目の数を計測し、次の基準で評価した。
5個以下:○(良)
6〜10個:△(実用範囲内)
11個以上:×(不可)
表面処理後の試験片を、表面処理層の厚み方向にウルトラミクロトーム(Leica社製EM UC6)で薄断片化し、観察する断面にAuコーティング(7nm)、Ptコーティング(3nm)を施した後、電子顕微鏡(日本電子社製JSM−7001F)にて、6000〜10000倍で厚み計測した。
(1)変性ポリオレフィン(a)
表1に記載の酸変性塩素化ポリプロピレン、塩素化ポリプロピレン、及び酸変性ポリプロピレン用いた。なお、表1中のA/C1、A/C2、Chは、固形分20重量%のトルエン分散液の状態であり、また、A/C3とAMは、固体(固形分100重量%)である。
表2に記載の2〜6官能のイソシアネートを用いた。
トルエン(TL)、キシレン(Xyl)、エチルシクロヘキサン(ECH)及び酢酸ブチル(Bu−Ac)を用いた。
1.水圧転写用表面処理剤の原液調整
表1の変性ポリオレフィン(a)と、表2の多官能イソシアネート(b)とを溶剤(c)と共に、表3〜6の配合割合となるように、混合して均一になるように攪拌して、樹脂組成物を溶媒に溶解させてなる樹脂溶液(水圧転写用表面処理剤の原液)を得た。
なお、変性ポリオレフィンA/C1、A/C2、Chは、予め含まれる溶剤成分をそのまま混合した。
また、表3〜6において、変性ポリオレフィン(a)と多官能イソシアネート(b)の合計を「固形分」と称し、前記水圧転写用表面処理剤の原液全体に占める前記固形分の重量比率(重量%)を原液の固形分濃度とした。
比較例1は、多官能イソシアネート(b)を含まない組成、比較例2と3は、変性ポリオレフィン(a)に対する多官能イソシアネート(b)の重量比の下限未満と上限超の組成である。
市販のポリプロピレン板(100mm×100mm×3mm厚:トヨタ社製トヨタスーパーオレフィンポリマー「TSOP−5」(TSOPは登録商標))を被転写体であるポリオレフィン系基材とし、前記ポリオレフィン系基材の装飾層を形成する表面に、次の(i)〜(iv)の塗布方法で表面処理剤として、前記水圧転写用表面処理剤を塗布し、表面処理層を形成した。
なお、ここで使用する表面処理剤は、各実施例で調整した水圧転写用表面処理剤の原液を各実施例で配合した溶剤と同じ溶剤で表3〜6の倍率で希釈して用いた。なお、前記希釈は、希釈倍率をN倍とすると、重量割合において、原液が1に対して(N−1)の希釈溶剤を加えて行った。また、希釈後の前記固形分の濃度は、希釈後の水圧転写用表面処理剤全体に占める前記固形分の重量比率(重量%)である(原液の固形分濃度を希釈倍率で除算して得られる。)。なお、実施例2のみ酢酸ブチル(Bu−Ac)で希釈した。表面処理層の厚みは、希釈倍率で調整した。
紙製のウエス[日本製紙クレシア製、製品名キムワイプ(登録商標)]1枚に表面処理剤1gを染み込ませ、それを竹製ピンセットで保持して、ポリオレフィン系基材の表面を手で軽く拭いた。払拭とほぼ同時に溶剤成分が揮発し、表面処理層が形成された。
(ii)スプレー塗布
表面処理剤をスプレー装置(アネスト岩田株式会社社製、PG−3L)で、形成する表面処理層の厚みに応じて0.3〜1g/m2の割合で塗布し、自然乾燥させて、表面処理層を形成した。
(iii)スプレー塗布後にエアブロー
(ii)において、塗布後直ぐにエアーガンで塗布した表面処理剤を吹き飛ばすとともに、溶剤成分を揮発除去して、表面処理層を形成した。
(iv)浸漬+エアブロー
表面処理剤にポリオレフィン系基材を5秒間浸漬後、引上げて、エアーガンでポリオレフィン系基材に付着した表面処理剤を吹き飛ばすとともに溶剤成分を揮発除去して、表面処理層を形成した。
なお、表3〜6において、上記(i)〜(iv)をそれぞれ、Coating(i)、Coating(ii)、Coating(iii)、及びCoating(iv)と、表記した。
実施例1〜27、比較例1〜3及び次に示す比較例4〜8は、紫外線硬化型活性剤を用いた水圧転写方法(トップコート層なし方式)を、また、実施例28は、溶剤系活性剤を用いた水圧転写方法(トップコート層有り方式)で、それぞれ水圧転写して装飾層を形成した。
(I)紫外線硬化型活性剤方式(表3〜7中、UVと表記)による水圧転写
水圧転写用の転写フィルムのインクの付着性を再現するために、紫外線硬化型の活性剤として、大橋化学工業株式会社製の商品名「ユービックSクリアーHE」と称する無溶剤タイプの紫外線硬化樹脂組成物を使用して、水圧転写用の転写フィルムの印刷パターン上に10μm塗布し、水圧転写用の転写フィルム(タイカ社製、E02−EZ010 PL MAHO R 4C)のインクの付着性をこの紫外線硬化樹脂組成物で再現するとともにインクと紫外線硬化樹脂組成物を渾然一体化させ、図2に示す水圧転写方法によって、表面処理剤で表面処理層を形成したポリオレフィン系基材に、所定パターンの装飾層を形成した。
なお、紫外線硬化条件は、Aタイプメタルハライドランプ(ジーエス・ユアサパワーサプライ社製、MAN800NL)を用いて、ピーク強度:300[mW/cm2]、積算光量:2300[mJ/cm2]とした。
水圧転写用の転写フィルムのインクの付着性を再現するために、活性剤として、タイカ社製CPA−Hを、転写フィルムの印刷パターン上に10μm塗布し、転写フィルム(タイカ社製、製品名サークルチェックカーボンブラック1C(OP))のインクの付着性をこの活性剤で再現し、図1に示す水圧転写方法によって、表面処理剤で表面処理層を形成したポリオレフィン系基材に印刷パターンを転写し、水洗、乾燥した後、トップコートを施して、所定パターンの装飾層を形成した。
トップコートは、藤倉化成社製「PG9940」を用いて、25±5μmの厚みでスプレー塗工したのち、加熱硬化させて形成した。
ポリオレフィン系基材に、表面処理しないで、実施例1〜28と同様に、紫外線硬化型活性剤方式で水圧転写して、装飾層を形成した。
ポリオレフィン系基材に、表7中のプライマーAとして、市販の二液性ウレタン系プライマー(DIC社製「アクリディックCL−408」と「バーノックDN−980」とを2:1の重量比率で調整)を塗布後、乾燥させて10μmのプライマー層を形成した以外は、比較例4と同様にして、ポリオレフィン系基材に装飾層を形成した。
比較例5において、乾燥後のプライマー層厚みを、それぞれ3μm、0.5μmとした以外は、比較例5と同様にして、ポリオレフィン系基材に装飾層を形成した。
比較例6において、表7中のプライマーBとして、東レ社製「コータックスLG−570」(アクリル系単量体と塩素化ポリプロピレンとの共重合体の溶剤分散液)とした以外は、比較例6と同様にして、ポリオレフィン系基材に装飾層を形成した。
一方、比較例4は、ポリオレフィン系基材に、何ら表面処理しないで水圧転写して、装飾層を形成したものであるが、表7に示すように、クロスカット試験による密着性評価は、悪い。
また、実施例1〜28と比較例1との対比から、多官能イソシアネート(b)を含まず変性ポリオレフィン(a)と溶剤(c)とからなる水圧転写用表面処理剤では、本発明の効果である装飾層とポリオレフィン系基材との優れた密着性が得られないことから、本発明の効果を得るには、変性ポリオレフィン(a)と多官能イソシアネート(b)と溶剤(c)が必須構成成分であることがわかる。
また、実施例9と比較例2、及び実施例16と比較例3との評価結果の対比から、本発明で規定した変性ポリオレフィン(a)と多官能イソシアネート(b)の配合比率の範囲から外れると、本発明の装飾層とポリオレフィン系基材との優れた密着性が得られないため、変性ポリオレフィン(a)と多官能イソシアネート(b)の配合比率が重要であることがわかる。
また、比較例5〜8では、本発明の水圧転写用表面処理剤を用いずに、通常のプライマー処理を施したものであるが、処理層に粘着性があり、埃の付着する不具合が発生していた。さらに、比較例5、6のように、プライマー処理では、塗膜が3μm以上では、良好な密着性が得られるものの、比較例4のように、3μm未満の薄い層厚みでは、優れた密着性が得られていない。
ところが、本発明の水圧転写用表面処理剤では、例えば、実施例1や実施例2では、表面処理層厚みが0.2〜0.5μmの範囲であるが、厚みが薄くても、優れた密着性が得られている。また、例えば、実施例17(厚みが0.01μm)と実施例19(厚みが0.005μm)、及び実施例18(厚みが3μm)と実施例20(厚みが4μm)とのそれぞれの対比からわかるように、表面処理層厚みが0.01μm未満及び3μm超においては、ポリオレフィン系基材への装飾層の密着性が低下する傾向があるので、表面処理層厚みは、0.01〜3μmの範囲とすることが好ましいことがわかる。
また、本発明の水圧転写用表面処理剤のポリオレフィン系基材への塗工(処理)方法として、払拭(ワイピング)、スプレー塗布、浸漬など様々な方法が適用でき、特に表面処理層を薄く形成する場合には、塗工後にエアブローする方法が効果的であることがわかる。
さらに、実施例24及び25のとおり、変性ポリオレフィン(a)を酸変性ポリオレフィンとし、溶剤をトルエン(又はキシレン)よりも環境負荷の小さいエチルシクロヘキサンとした場合においても、優れた密着性が得られることがわかる。また、表5及び6には記載していないが、実施例25の水圧転写用表面処理剤は、実施例24の水圧転写用表面処理剤に比べて、芳香族特有の臭気が無く、環境負荷を小さくする上で有利であることがわかった。
100 ポリオレフィン系基材
11、12 水圧転写品
20、21 水圧転写用の転写フィルム
30 水溶性フィルム
40 印刷パターン
41 転写パターン
47 装飾層
50 水
60 溶剤系活性剤
61 活性エネルギー線硬化型活性剤(紫外線硬化型活性剤)
70 水シャワー
71 熱風
72 活性エネルギー線照射(紫外線照射)
80 トップコート(保護層)
90 表面処理層
Claims (16)
- 水溶性フィルム上の乾燥された印刷パターンに活性剤を塗布して、該印刷パターンの付着性を回復した後、表面処理剤で処理されたポリオレフィン系基材の表面処理層の表面に該印刷パターンを水圧転写して装飾層を形成する水圧転写方法に用いるポリオレフィン系基材への水圧転写用表面処理剤であって、
該水圧転写用表面処理剤は、変性ポリオレフィン(a)、多官能イソシアネート(b)及び溶剤(c)を含む樹脂組成物からなり、多官能イソシアネート(b)の配合割合が変性ポリオレフィン(a)に対する重量比(b/a)で0.005〜0.5であることを特徴とする水圧転写用表面処理剤。 - 変性ポリオレフィン(a)は、塩素化ポリオレフィン(a1)、酸変性ポリオレフィン(a2)及び酸変性塩素化ポリオレフィン(a3)からなる群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1に記載の水圧転写用表面処理剤。
- 多官能イソシアネート(b)は、二官能イソシアネート(b1)及び/又は三官能イソシアネート(b2)を含むことを特徴とする請求項1に記載の水圧転写用表面処理剤。
- 二官能イソシアネート(b1)が芳香族ジイソシアネートであることを特徴とする請求項3に記載の水圧転写用表面処理剤。
- 三官能イソシアネート(b2)は、トリス(イソシアネートフェニル)チオホスフェートまたはトリス(イソシアネートフェニル)メタンであることを特徴とする請求項3に記載の水圧転写用表面処理剤。
- 変性ポリオレフィン(a)が酸変性ポリオレフィン(a2)であり、かつ多官能イソシアネート(b)が脂肪族系イソシアネートであることを特徴とする請求項2に記載の水圧転写用表面処理剤。
- 溶剤(c)は、トルエン、キシレン、シクロアルカン類またはエステル類から選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の水圧転写用表面処理剤。
- 水溶性フィルム上の乾燥された印刷パターンに活性剤を塗布して、該印刷パターンの付着性を回復した後、表面処理剤で処理されたポリオレフィン系基材の表面処理層の表面に該印刷パターンを水圧転写して装飾層を形成する水圧転写方法であって、
該表面処理剤は、変性ポリオレフィン(a)、多官能イソシアネート(b)及び溶剤(c)を含む樹脂組成物からなり、多官能イソシアネート(b)の配合割合が変性ポリオレフィン(a)に対する重量比(b/a)で0.005〜0.5であり、かつ該表面処理層は、厚みが3μm以下であることを特徴とする水圧転写方法。 - 変性ポリオレフィン(a)は、塩素化ポリオレフィン(a1)、酸変性ポリオレフィン(a2)及び酸変性塩素化ポリオレフィン(a3)からなる群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項8に記載の水圧転写方法。
- 多官能イソシアネート(b)は、二官能イソシアネート(b1)及び/又は三官能イソシアネート(b2)を含むことを特徴とする請求項8に記載の水圧転写方法。
- 二官能イソシアネート(b1)が芳香族ジイソシアネートであることを特徴とする請求項10に記載の水圧転写方法。
- 三官能イソシアネート(b2)は、トリス(イソシアネートフェニル)チオホスフェートまたはトリス(イソシアネートフェニル)メタンであることを特徴とする請求項10に記載の水圧転写方法。
- 変性ポリオレフィン(a)が酸変性ポリオレフィン(a2)であり、かつ多官能イソシアネート(b)が脂肪族系イソシアネートであることを特徴とする請求項9に記載の水圧転写方法。
- 溶剤(c)は、トルエン、キシレン、シクロアルカン類またはエステル類から選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする請求項8〜13のいずれかに記載の水圧転写方法。
- 前記表面処理剤での処理は、払拭、スプレー塗布または浸漬処理から選択されることを特徴とする請求項8に記載の水圧転写方法。
- 請求項8に記載の水圧転写方法で形成されることを特徴とする水圧転写品。
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