JP5357348B1 - 塗装材、印刷材およびコート材 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の塗装材は、基材と、基材の表面に配置されたインキ受理層と、を有する。インキ受理層表面の、JIS B 0601に準拠して測定した算術平均粗さRa1は、400〜3000nmである。また、インキ受理層表面の、測定範囲 30μm×30μm、ピクセルデータ 512×512として、原子間力顕微鏡で測定した算術平均粗さRa2は、70〜500nmである。
【選択図】図1
Description
[1]基材と、前記基材の表面に配置されたインキ受理層と、を有し、前記インキ受理層表面の、JIS B 0601に準拠して測定した算術平均粗さRa1は、400〜3000nmであり、前記インキ受理層表面の、測定範囲 30μm×30μm、ピクセルデータ 512×512として、原子間力顕微鏡で測定した算術平均粗さRa2は、70〜500nmである、塗装材。
[2]前記インキ受理層は、50〜75質量%の顔料を含み、前記顔料のうち、粒径が4μm以上の前記顔料の割合は、10〜30質量%である、[1]に記載の塗装材。
[3]前記基材は、金属板である、[1]または[2]に記載の塗装材。
[4][1]〜[3]のいずれか一項に記載の塗装材と、前記塗装材の表面に配置されたインキ層と、を有し、前記インキ層は、活性光線硬化型インキをインクジェット印刷した後、活性光線を照射することで形成される、印刷材。
[5][4]に記載の印刷材と、前記印刷材の表面に配置されたオーバーコート層とを有する、コート材。
本発明の塗装材は、基材と、基材の表面に配置されたインキ受理層(塗膜)と、を有する。本発明の塗装材は、例えば、建物の内装材および外壁材として使用されるサイディングボードの基板として好適に使用することができる。以下、本発明の塗装材の各構成要素について説明する。
基材の種類は、特に限定されない。基材の例には、金属系基材(金属板)および窯業系基材が含まれる。
インキ受理層は、基材の表面全体に配置されている、活性光線硬化型インキを受理するための層である。インキ受理層は、マトリックスとなる樹脂を含む。インキ受理層は、JIS B 0601に準拠して測定した算術平均粗さRa1(以下、「算術平均粗さRa1」または単に「Ra1」ともいう)および原子間力顕微鏡で測定した微小部の算術平均粗さRa2(以下、「算術平均粗さRa2」または単に「Ra2」ともいう)が所定の範囲内であることを特徴の一つとする。
顔料重量濃度(%)=顔料重量/(顔料重量+樹脂組成物重量)×100 …(2)
本発明の塗装材の表面(インキ受理層の表面)に、インクジェット印刷でインキ層を形成することで、サイディングボードなどとして使用できる印刷材を製造することができる。さらに、印刷材の表面に、オーバーコート層を形成することで、耐久性に優れたコート材を製造することができる。
インキ層は、インキ受理層の表面に配置されている。インキ層は、インキ受理層の表面に所望の画像が形成されるように、インキ受理層の表面全体または一部に配置されている。インキ層は、活性光線硬化型インキをインキ受理層の表面にインクジェット印刷して硬化させることで形成される。
ラジカル重合型のUVインキは、顔料、反応性モノマーおよび/または反応性オリゴマー、光重合開始剤を有する。
カチオン重合型のUVインキは、顔料、分散剤、カチオン重合性化合物、光重合開始剤を有する。顔料は、ラジカル重合型のUVインキと同じ顔料を使用することができる。また、顔料の好ましい配合量も、ラジカル重合型のUVインキと同じである。
上述のように、本発明の印刷材の表面(インキ層の表面)にオーバーコート層をさらに形成してもよい。
一般的に、ピエゾタイプのインクジェットヘッドで吐出可能なインクジェットインキの25℃における粘度は、3〜50mPa・s程度である。溶剤系または水系インキでは、溶剤または水で希釈することによって、粘度調整を容易に行うことができる。また、溶剤系または水系インキでは、水酸基やカルボキシル基などの親水基を有する極性の高いバインダー樹脂を添加して親水性を高めることもできる。このため、前述した特許文献1〜5の発明では、溶剤系または水系インキを熱硬化性ポリエステル系塗膜などに密着させることができる。
1.印刷材の作製
(1)塗装材
塗装原板として、板厚が0.27mm、片面当たりのめっき付着量が90g/m2の溶融Zn−55%Al合金めっき鋼板を準備した。アルカリ脱脂した塗装原板の表面に塗布型クロメート処理液(NRC300NS;日本ペイント株式会社)を塗布し、全クロム換算付着量が50mg/m2の化成処理皮膜を形成した。次いで、ポリエステル系プライマー塗料(700P;日本ファインコーティングス株式会社)を、バーコーターを用いて化成処理皮膜の上に塗布し、到達板温215℃で焼き付けて、乾燥膜厚5μmの下塗り塗膜を形成した。
JIS B 0601で測定した算術平均粗さRa1が500、1000、1500、2000、3000nmの第1テクスチャーロールと、原子間力顕微鏡で測定した算術平均粗さRa2が100、300、500nmの第2テクスチャーロールを電子彫刻製版法で作製した。次いで、樹脂組成物を焼付けた基材に、150℃に加熱した第1テクスチャーロールを押圧した後、150℃に加熱した第2テクスチャーロールを押圧してインキ受理層に凹凸を形成した。
A.JIS B 0601に準拠した表面粗度の測定
触針式表面粗度計(Dektak150;アルバック・ファイ株式会社)を用いて、インキ受理層表面の算術平均粗さRa1を測定した。算術平均粗さRa1の測定は、触針圧:3mg、触針半径:2.5μm、走査距離:1mmの条件で、60秒間走査することで行った。なお、触針式表面粗度計の垂直方向分解能は、0.1nm/6.5μm、1nm/65.5μm、8nm/524μmであった。
走査型プローブ顕微鏡(D3100型;ビーコ・インスツルメンツ社)を用いて、インキ受理層表面の微小部の算術平均粗さRa2を測定した。算術平均粗さRa2の測定は、タッピングモード原子間力顕微鏡(AFM)で、スキャンサイズ:30μm×30μm、ピクセルデータ数:512×512とした。また、コントロールステーションは、Nanoscope IIIa型を使用した。
基材に対して、以下の手順により調製されたラジカル重合型のUVインキを用いて、インクジェットプリンター(パターニングジェット;株式会社トライテック)により、インクジェット印刷を行った。インクジェット印刷を行った基材の表面に紫外線を照射して、ラジカル重合型のUVインキを硬化させた。ラジカル重合型のUVインキの調製方法、インクジェット印刷の条件および紫外線照射の条件を以下に示す。
黒色顔料を20質量%含む顔料分散液(顔料:NIPex35,デグザジャパン株式会社、分散媒:PO変性ネオペンチルジアクリレート,サトーマー・ジャパン株式会社)10質量部と、反応性オリゴマーとして2官能脂肪族ウレタンアクリレート88質量部と1,6−ヘキサンジオールジアクリレート12質量部の混合物(CN985B88,サトーマー・ジャパン株式会社)25質量部および1,6−ヘキサンジオールジアクリレート(SR238F,サトーマー・ジャパン株式会社)57質量部と、光重合開始剤として1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニルケトン(IRGACURE184;チバ・ジャパン株式会社)5質量部およびビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィノキサイド(IRGACURE819;チバ・ジャパン株式会社)3質量部と、を混合してラジカル重合型のUVインキを調製した。
インクジェット印刷は、ノズル径が35μmのインクジェットヘッドを使用した。また、インクジェット印刷時のヘッド加熱温度は45℃、印加電圧は11.5V、パルス幅は10.0μs、駆動周波数は3483Hz、インク滴の体積は42pl、解像度は360dpiとした。
インクジェット印刷後の基材に対して、高圧水銀ランプ(Hバルブ;フュージョンUVシステムズ・ジャパン株式会社)を用いて、200W/cmのランプ出力で、積算光量:600mJ/cm2(赤外線光量計UV−351−25;株式会社オーク製作所で測定)の積算光量となるように、紫外線を照射した。
インキ受理層におけるラジカル重合型UVインキの濡れ広がり性は、塗装材の表面に着弾したインキのドット径および印刷部分のL*値で評価した。また、インキ受理層に対するラジカル重合型UVインキの密着性を評価した。
塗装材の表面にラジカル重合型のUVインキで、インキ量として42plを1ドット(解像度360dpi)印刷し、ドット径をマイクロスコープにて測定した。
塗装材の表面にUVインキで、解像度360dpiとなるように、100%(インキ塗布量:8.4g/m2)で印刷した。そして、JIS K 5600に準拠して、印刷後の印刷材の中央部分のL*値を測定した。UVインキが濡れ広がると、UVインキ間の隙間がなくなるため、L*値が低くなる。一方、UVインキの濡れ広がりが不十分であると、インキ受理層が露出するため、L*値が高くなる。よって、L*値が25以下の場合「◎」と評価し、L*値が25超であって30未満の場合「○」と評価し、L*値が30以上であって35未満の場合「△」と評価し、L*値が35以上であって40未満の場合「×」、L*値が40以上の場合を「××」と評価した。
塗装材の表面にUVインキで、解像度360dpiとなるように、100%(インキ塗布量:8.4g/m2)で印刷した。そして、印刷材に対して、JIS K5600−5−6 G 330に準拠した碁盤目試験を実施した。具体的には、印刷材の表面に、1mm間隔で100個のマス目ができるように基盤目状の切り込みを入れ、当該部分にテープを貼り付けた。テープ剥離後、塗膜の残存率を観察した。塗膜の剥離面積が0%のものを「◎」と評価し、剥離面積が0%超かつ10%以内であったものを「○」と評価し、剥離面積が10%超かつ20%以内であったものを「△」と評価し、剥離面積が20%を超えたものを「×」として評価した。
No.1〜10の塗装材は、算術平均粗さRa1が400〜3000nmの範囲内であり、かつ算術平均粗さRa2が70〜500nmの範囲であった。No.1〜10の塗装材は、UVインキの1ドット径が96μm以上あり、十分な濡れ拡がり性を示した。このようなNo.1〜10の塗装材では、各ドット間の隙間がなくなるため、L*値が30未満と良好な値を示し、かつUVインキの密着性も良好であった。特に、Ra1が500〜2000nmであるNo.3〜7の塗装材は、L*値が25未満であり、優れた発色性を示した。
1.基材の準備
以下の3種類の基材1〜3を準備した。
(1)基材1
実施例1と同様に、塗装原板として、板厚が0.27mm、片面当たりのめっき付着量が90g/m2の溶融Zn−55%Al合金めっき鋼板を準備した。アルカリ脱脂した塗装原板の表面に塗布型クロメート処理液(NRC300NS;日本ペイント株式会社)を塗布し、全クロム換算付着量が50mg/m2の化成処理皮膜を形成した。次いで、ポリエステル系プライマー塗料(700P;日本ファインコーティングス株式会社)を、バーコーターを用いて化成処理皮膜の上に塗布し、到達板温215℃で焼き付けて、乾燥膜厚5μmの下塗り塗膜を形成した。
(2)基材2
塗装原板、化成処理皮膜および下塗り塗料は、基材1と同じものを使用した。次いで、アクリルエマルション系ベース塗料(IMコート4100;関西ペイント株式会社)に、基材1に使用した顔料を配合することで調製した樹脂組成物(表2,3参照)を、バーコーターを用いて下塗り塗膜の上に塗布し、到達板温130℃で2分間焼き付けることで、20μmの乾燥膜厚の微細凹凸を形成したインキ受理層を形成した。
(3)基材3
塗装原板として、JIS A 5422に準拠して製造された、木繊維または木片を補強剤として使用した繊維補強セメント板系窯業サイディングを準備した。窯業サイディングの表面に、基材2と同じ組成、乾燥膜厚の微細凹凸を形成したインキ受理層を形成した。
(1)インクジェット印刷
基材に対して、以下の手順により調製されたカチオン重合型のUVインキを用いて、インクジェットプリンター(パターニングジェット;株式会社トライテック)により、インクジェット印刷を行った。インクジェット印刷を行った基材の表面に紫外線を照射して、UVインキを硬化させた。カチオン重合型UVインキの調製方法、インクジェット印刷の条件および紫外線照射の条件を以下に示す。
ガラス瓶に、高分子分散剤(PB821;味の素ファインテクノ株式会社)9質量部と、オキセタン化合物(OXT211;東亜合成株式会社)71質量部と、黒色顔料(Pigment Black 7)20質量部およびジルコニアビーズ(直径1mm)200gを入れて密栓した。次いで、ペイントシェーカーで4時間分散処理した。分散処理後、ジルコニアビーズを除去して顔料分散体を調製した。顔料分散体14質量部に、光重合性化合物としてエポキシ化亜麻仁油(Vikoflex9040;ATOFINA社)4質量部、EP−1(特許第4539104号公報の段落0165参照)34質量部、オキセタン化合物(OXT221;東亜合成株式会社)24質量部およびオキセタン化合物(OXT211;東亜合成株式会社)8.9質量部、塩基性化合物としてN−エチルジエタノールアミン0.05質量部、界面活性剤としてパーフルオロアルキル基含有アクリルオリゴマー(メガファックスF178k;DIC株式会社)0.025質量部およびパーフルオロアルキル基含有エチレンオキサイド付加物(メガファックスF1405;DIC株式会社)0.025質量部、相溶化剤としてグリコールエーテル(ハイソルブBDB;東邦化学工業株式会社)10質量部、光酸発生剤としてトリフェニルスルホニウム塩(UV16992;ダウケミカル株式会社)5質量部を混合して、カチオン重合型のUVインキを調製した。
図2は、各塗装材の表面にUVインキを印刷した時の拡大写真である。図2Aは、No.25の塗装材表面に1ドット印刷した時の拡大写真であり、図2Bは、No.25の塗装材表面に100%で印刷した時の拡大写真であり、図2Cは、No.29の塗装材表面に1ドット印刷した時の拡大写真であり、図2Dは、No.29の塗装材表面に100%で印刷した時の拡大写真である。
Claims (5)
- 基材と、
前記基材の表面に配置されたインキ受理層と、を有し、
前記インキ受理層表面の、JIS B 0601に準拠して測定した算術平均粗さRa1は、400〜3000nmであり、
前記インキ受理層表面の、測定範囲 30μm×30μm、ピクセルデータ 512×512として、原子間力顕微鏡で測定した算術平均粗さRa2は、70〜500nmである、
塗装材。 - 前記インキ受理層は、50〜75質量%の顔料を含み、
前記顔料のうち、粒径が4μm以上の前記顔料の割合は、10〜30質量%である、
請求項1に記載の塗装材。 - 前記基材は、金属板である、請求項1に記載の塗装材。
- 請求項1に記載の塗装材と、
前記塗装材の表面に配置されたインキ層と、
を有し、
前記インキ層は、活性光線硬化型インキをインクジェット印刷した後、活性光線を照射することで形成される、
印刷材。 - 請求項4に記載の印刷材と、
前記印刷材の表面に配置されたオーバーコート層と、
を有する、コート材。
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