JP5597296B1 - 化粧建築板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】上記目的を達成するため、本発明は、金属系基材及び窯業系基材から選択される基材と、該基材上に配置され、樹脂組成物を硬化させて得られ、JIS B 0601:2001で規定する算術平均粗さ(Ra)が0.4〜3μmであるインキ受理層を含む建築板に、インクジェット記録ヘッドより活性光線硬化型インキを噴射して該インキ受理層上に印刷して、該活性光線硬化型インキが該インキ受理層上に着弾してから2.2秒以上30秒以下の間に活性光線を照射することを含む、化粧建築板の製造方法を提供する。
【選択図】図1
Description
その中でも、活性光線硬化型インクジェット方式は、溶剤型インクジェット方式に比べて比較的低臭気であり、即乾性、インキ吸収性がない記録材料への画像形成が可能であるため、注目されている(例えば、特許文献1)。
この特許文献2では、建築材に対する模様付けにおいて好適な品質を容易に確保できるインクジェット記録方法を提供することを目的とし、インクジェット記録ヘッドからの吐出されたインキ滴の初速度および記録材料の表面に着弾する一滴の体積が45ピコリットルのインキ滴によって、ドットが形成されて模様付けすることが記載されている。
加えて、屋外で使用することを目的とする建材などでは、従来の水性インキを用いたインクジェット記録方式で画像を形成した場合、その記録材料表面は浸透性である必要があり、雨などの影響により形成された画像の耐久性に問題が生じることがあった。耐久性を確保するために防水用の塗料でコーティングした場合でも、このコーティングが破損したときに、破損部分から水分が浸透し、根本的な改善は難しい。
また、これらの窯業系基材にも、凹凸加工を施して、基材の表面をタイル調、レンガ調、木目調などにしてもよい。
なお、従来の水性インキのインキ受理層として使用されてきた多孔質なインキ受理層を形成するような塗料は使用しないことが好ましい。このような多孔質なインキ受理層は耐水性、耐候性に問題がある場合があり、建材等の使用に適さない場合がある。
また、上記高分子化合物として、アクリル樹脂エマルションを使用する場合、その分子量はGPCで測定した場合の数平均分子量が20万〜200万であることが好ましい。
上記無機粒子としては、シリカ、硫酸バリウム、タルク、炭酸カルシウム、マイカ、ガラスビーズ、ガラスフレークが挙げられる。また、有機粒子として、アクリル樹脂ビーズ、ポリアクリロ二トリル樹脂ビーズが挙げられる。これらの樹脂ビーズは、公知の方法を用いて製造したものでもよいし、市販品を利用してもよい。市販のアクリル樹脂ビーズの例には、東洋紡株式会社の「タフチック AR650S(平均粒径18μm)」、「タフチック AR650M(平均粒径30μm)」、「タフチック AR650MX(平均粒径40μm)」、「タフチック AR650MZ(平均粒径60μm)」、「タフチック AR650ML(平均粒径80μm)」、「タフチック AR650L(平均粒径100μm)」および「タフチック AR650LL(平均粒径150μm)」が含まれる。また、市販のポリアクリロニトリルビーズの例には、東洋紡株式会社の「タフチック A−20(平均粒径24μm)」、「タフチック YK−30(平均粒径33μm)」、「タフチック YK−50(平均粒径50μm)」および「タフチック YK−80(平均粒径80μm)」が含まれる。
上記固形粒子や着色顔料の平均粒径は、コールターカウンター法により求められる。
さらに、着色顔料を加える場合、通常、塗膜質量の40〜60質量%となるように塗料に添加する。
図1は、固形粒子を塗料に添加して算術平均粗さRaは0.4〜3μmの範囲に調整したインキ受理層の概略断面図である。
本発明の化粧建築板は、基材1、任意のプライマー層2、インキ受理層3、インキ層4、固形粒子5、任意の着色顔料6を含む。
金属系基材1として、金属板を使用するときは、クロメート処理などの公知の化成処理を金属板表面に施してもよい。
また、プライマー層2の厚さは、一般に2〜10μm、好ましくは、3〜7μmである。プライマー層2は基材1とインキ受理層3の密着性を向上させる目的と防錆顔料を添加して基材1の防錆性を向上させるために設けている。従って、基材1とインキ受理層3の密着性が十分であり、かつ基材1が金属系基材でない場合はプライマー層2を設けなくても良い。
活性光線硬化型インキは、通常、モノマーもしくはオリゴマー、光重合開始剤、色材、分散剤、界面活性剤、その他の添加剤を含む。本発明では、当該技術分野で一般的に使用されている材料を用いる。カチオン重合型インキはラジカル重合型インキと比較して体積収縮率が少なく、架橋密度を高めた非浸透性のインキ受理層に対しても高い密着性が得られることから特に好ましい。
本発明の化粧建築板の製造方法では、図2に示すようなライン型のインクジェット記録装置を使用する。係るライン型インクジェット記録装置は特開2012−87504号公報等に詳細に説明されている。
図2に示すライン型インクジェット記録装置Mは、搬送部10、キャリッジ20、記録部30、活性光線照射部40、制御部50を備える。
インキ滴の初速が3m/sec未満では液滴の速度が遅すぎるため、インキ滴の着弾精度が大幅に低下する場合がある。また、9m/secを超える場合は、着弾精度は良いものの、サテライトが多量に発生して画質が低下するという問題が生じる場合がある。なお、サテライトとはインキ主液滴に付属して発生する小液滴を指す。
活性光線照射部40は、搬送部10の搬送面11に向けて設置された活性光線を照射するランプを備え、搬送面11の方向に活性光線を照射する。
ただし、搬送ベルトの移動速度が遅すぎる場合は、生産効率が悪くなるため、活性光線照射部が記録部から離れて設置されていても、記録ヘッドからインキが吐出されて、インキ受理面に着弾後25秒以内、好ましくは20秒以内、さらに好ましくは15秒以内で、活性光線を照射できるように移動速度を調整することが望ましい。
その後、さらに搬送部10によって建築板70が搬送され、所定の時間経過後、活性光線照射部40の下を通過し、インキ受理面71に活性光線が照射される。その結果、インキ受理面71に着弾したインキは活性光線硬化型インキであるため、活性光線照射により硬化する。
この様にして、建築板70のインキ受理面71に所望の画像が形成され、化粧建築板が製造される。
・本発明例1−1〜1−5、比較例1−1、1−2
板厚0.27mm、A4サイズの片面当りめっき付着量90g/m2の溶融Zn−55%Al合金めっき鋼板を基材として使用した。このめっき鋼板をアルカリ脱脂した後、塗布型クロメート(NRC300NS:日本ペイント株式会社製 Crとして50mg/m2の付着量)、プライマー層として市販のエポキシ樹脂系プライマー塗料(日本ファインコーティングス株式会社製700P)を乾燥膜厚が5μmとなるようにロールコーターで塗装した後、最高到達板温215℃となるように焼き付けた。
具体的には以下のように測定した。測定装置として、コールターカウンター(米国コールターエレクトロニクス社製)TA−II型を用いた。試料約0.5gを200mlのビーカーに取り、純水約150mlを加え、超音波(ULTRASONIC CLEANER B-220)で60〜90秒分散させた。付属の電解液(ISOTON II:0.7%高純度NaCl水溶液)150mlに上記分散液をスポイトで数滴加え入れ、上記装置を用いて粒度分布を求めた。
但し、上記JR−603(酸化チタン)及びサイシリア456(疎水性シリカ)は30μmのアパッチャーチューブを使用した。また、SJ−010(マイカ)およびサイシリア476(疎水性シリカ)は50μmのアパッチャーチューブを使用した。平均粒径は累積粒度分布図の50%径を読み取り求めた。
上記と同じめっき鋼板を用い、プライマー層を形成させるまでは同じ処理を行った。
インキ受理層用塗料として、アクリルエマルション系ベース塗料(関西ペイント製 IMコート4100)。これに、表1に示す量で、着色顔料および固形粒子を配合した。この塗料組成物をプライマー層の上に乾燥膜厚が20μmとなるようにエアースプレー塗装し、130℃、5分で焼き付けることによりインキ受理するための塗膜を有する建築板を調製した。
外装用としてJIS A 5422に準拠して生産された組成的には木繊維や木片を補強材とした繊維補強セメント板系窯業サイディングの表面に上記と同様のアクリルエマルション系ベース塗料を塗装して、同一の条件で焼き付けることによりインキ受理層を有する建築板を作製した。
JIS B 0601:2001に準拠した触針式表面粗度測定方法により、アルバックファイ社製 触針式表面粗度計 Dektak150(垂直方向分解能:0.1nm/6.5μm、1nm/65.5μm、8nm/524μm)を用い、下記の条件で建築板のインキ受理層表面の算術平均粗さ(Ra)を測定した。
(i)触針圧 :3mg
(ii)走査距離 :1mm
(iii)走査時間 :60sec
(iv)触針半径 :2.5μm
各発明品例、比較例の測定結果を表1に示した。
インキ液滴の体積を42plおよび14plとし、インクジェット印刷機(株式会社トライテック製、パターニングジェット)で上記の発明品例、インクジェット印刷を行った。この時の印刷条件は以下のとおりである。
(a)ノズル径 :35μm
(b)印加電圧 :11.5V
(c)パルス幅 :10.0μs
(d)駆動周波数 :3,483Hz
(e)解像度 :360dpi
(f)インキ液滴の体積 :42pl
(g)ヘッド加熱温度 :45℃
(h)インキ塗布量 :8.4g/m2
(i)ヘッドと記録面の距離 :5.0mm
(j)インキ滴の初速 :5.9m/sec
(a)ノズル径 :35μm
(b)印加電圧 :11.5V
(c)パルス幅 :5.2μs
(d)駆動周波数 :7,846Hz
(e)解像度 :720dpi
(f)インキ液滴の体積 :14pl
(g)ヘッド加熱温度 :45℃
(h)インキ塗布量 :11.2g/m2
(i)ヘッドと記録面の距離 :2.5mm
(j)インキ滴の初速 :6.0m/sec
(a)ノズル径 :35μm
(b)印加電圧 :13.2V
(c)パルス幅 :10.0μs
(d)駆動周波数 :3,483Hz
(e)解像度 :360dpi
(f)インキ液滴の体積 :42pl
(g)ヘッド加熱温度 :45℃
(h)インキ塗布量 :8.4g/m2
(i)ヘッドと記録面の距離 :5.0mm
(j)インキ滴の初速 :8.1m/sec
(a)ノズル径 :35μm
(b)印加電圧 :9.9V
(c)パルス幅 :10.0μs
(d)駆動周波数 :3,483Hz
(e)解像度 :360dpi
(f)インキ液滴の体積 :42pl
(g)ヘッド加熱温度 :45℃
(h)インキ塗布量 :8.4g/m2
(i)ヘッドと記録面の距離 :5.0mm
(j)インキ滴の初速 :3.9m/sec
(1)ランプの種類:高圧水銀ランプ(フュージョンUVシステムズ・ジャパン株式会社製 Hバルブ)
(2)ランプの出力:200W/cm
(3)積算光量:600mJ/cm2(オーク製作所製紫外線光量計UV−351−25を使用して測定)
・マゼンダインキ
顔料分散液1)(顔料分:20質量%) 20質量部
反応性オリゴマー2) 25質量部
反応性オリゴマー3) 47質量部
光重合開始剤4) 5質量部
光重合開始剤5) 3質量部
2)CN985B88、2官能脂肪族ウレタンアクリレート88質量%、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート12質量%の混合物 サートマージャパン(株)製
3)1,6−ヘキサンジオールジアクリレート
4)イルガキュア184、ヒドロキシケトン類 チバ・ジャパン(株)製
5)イルガキュア819、アシルフォスフィンオキサイド類 チバ・ジャパン(株)製
顔料分散液(顔料分:20質量%)を変更し、これを20質量部使用したこと以外は、上記のマゼンタインキと同じ組成で使用した。
顔料分散液の組成は以下のとおりである。
顔料:TSY−1、黄色酸化鉄、戸田工業(株)製、分散媒:SR9003、PO変性ネオペンチルグリコールジアクリレート サートマージャパン(株)製
顔料分散液(顔料分:40質量%)の組成を以下に示すとおり変更し、添加量を25質量部とした。また、反応性オリゴマー3)の添加量を42質量部にした以外はマゼンタと同じ組成で使用した。
顔料分散液の組成は以下のとおりである。
顔料:ダイピロキサイドブルー 9410、コバルトブルー 大日精化工業(株)製、分散媒:SR9003、PO変性ネオペンチルグリコールジアクリレート サートマージャパン(株)製)
顔料分散液(顔料分:20質量%)の組成を以下に示すとおりに変更し、添加量を10質量部とした。また、反応性オリゴマー3)の添加量を57質量部にした以外はマゼンタと同じ組成で使用した。顔料分散液を下記に変更し、反応性オリゴマーの添加量を57重量部にした以外はマゼンタと同じ組成のインキを使用した。
顔料分散液の組成は以下のとおりである。
顔料:NIPex 35、カーボン デグサジャパン(株)製、分散媒:SR9003、PO変性ネオペンチルグリコールジアクリレート サートマージャパン(株)製
高分子分散剤(味の素ファインテクノ社製 PB821) 9質量部とオキセタン化合物(東亜合成社製 OXT211) 71質量部に下記に示す4種類の顔料をそれぞれ20質量部加えて、直径1mmのジルコニアビーズ200gと共にガラス瓶に入れて密栓し、ペイントシェーカーにて4時間分散処理した後、ジルコニアビーズを除去して、4色の顔料分散体を調整した。
ブラック:Pigment Black 7
ブルー:Cyanine Blue 4044 (山陽色素社製)
イエロー:Pigment Yellow 138
マゼンタ:Pigment Red 122
上記分散体14質量部それぞれに、以下の光重合性化合物、塩基性化合物、界面活性剤、相溶化剤、光酸発生剤を混合して、カチオン重合型紫外線硬化性インクジェットインキを作製した。
上記のインクジェット印刷条件1の下、カチオン重合型紫外線硬化性インキ(マゼンダ)を使用して、記録材料の記録面に印刷を行った。インキ滴が記録面に着弾後、0.5秒0.8秒、1.0秒、1.6秒、2.0秒、2.2秒、2.7秒、3.5秒、4.6秒、6.8秒、10.5秒および30.0秒のインキ滴のドット径(μm)を測定した。
ドット径はオリンパス株式会社製走査型共焦点レーザ顕微鏡 LEXT OLS3000を用いて測定した。ドットの広がりが楕円に近い場合は、長径と短径の平均値をドット径とした。
図3から、本発明例1−1〜1−5、比較例1−2で、インキ滴のドット径は1秒以内で急速に広がり、その後ほぼ横ばいに推移している。これに対して、比較例1−1(Ra値:0.361μm)は1.5秒後にドット径の広がりが鈍くなり2.2秒後にはほぼ横ばいで推移し、ドット径も広がっていかないことが認められる。
従って、インキの十分な濡れ広がりを確保するためには、Ra値が0.4μm以上必要であることが理解される。
なお、インクジェット印刷条件2で行った場合でも同様な結果が得られ、本発明例2−1〜2−5、3−1〜3−5においても同様な結果が得られた(図示せず)。
ブラックインキを用いて、上記インクジェット印刷条件で記録面を100%黒色で印刷した。インキが記録面に着弾後2.2秒に紫外線照射し、このときのL*値を測定した。L*値の測定にはX-Rite社製の分光測色計、SpectroEyeを使用した。
○:L*値 30未満
△:L*値 30以上40未満
×:L*値 40以上
インクジェット印刷条件1、インクジェット印刷条件3およびインクジェット印刷条件4で行った結果を表3−1、インクジェット印刷条件2で行った結果を表3−2に示す。
インキが硬化した後の物理的強度を確認するために、JIS K5600 5−4に従い引っ掻き硬度(鉛筆法)測定を行った。
シアンインキ、マゼンダインキ、イエローインキ、ブラックインキを用いて、上記インクジェット印刷条件でインキ受理層面を100%で印刷した。インキが記録面に着弾後2.2秒、30秒および35秒に紫外線照射し、上記の測定方法で鉛筆強度を評価した。色毎に鉛筆硬度の値が異なる場合は低い鉛筆硬度値を代表値とした。△以上であれば使用可能である。インクジェット印刷条件1で行った結果を表4−1、インクジェット印刷条件2で行った結果を表4−2に示す。
◎:2H以上
○:H
△:HB〜F
×:B以下
意匠性評価
シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各色について、それぞれ印刷濃度0〜100%を10%毎に3cm×3cmの面積に上記のインクジェット印刷条件1および2で印刷し、インキ受理層にインキ着弾後0.8秒および2.2秒に紫外線照射し、そのグラデーションから意匠性の評価を実施した。具体的には100%印刷部でドットの濡れ広がりの状態を確認した。また、20〜60%印刷部を2m離れて目視観察し、ドットによる粒状感を評価した。
評価結果はドットの濡れ広がり/ドットによる粒状感で記載した。△以上であれば使用可能なレベルにある。ドットの濡れ広がり性と粒状感評価はシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの平均値で評価した。
○:インキでコートされた面積100%
△:インキでコートされた面積95%以上〜100%未満
×:インキでコートされた面積95%未満
◎:粒状感がない
○:粒状感はあるが目立たない
×:粒状感が目立つ
インクジェット印刷条件1で行った結果を表5−1、インクジェット印刷条件2で行った結果を表5−2に示す。
M:ライン型インクジェット記録装置
10:搬送部、11:搬送面
20:キャリッジ
30:記録部、31:記録ヘッドユニット(ブラック)、32:記録ヘッドユニット(シアン)、33::記録ヘッドユニット(マゼンダ)、34:記録ヘッドユニット(イエロー)、35:インキ吐出面
40:活性光線照射部
50:制御部
60:インキ供給配管
70:建築板、71:インキ受理面
Claims (8)
- 金属系基材及び窯業系基材から選択される基材と、該基材上に配置され、樹脂組成物を硬化させて得られ、JIS B 0601:2001で規定する算術平均粗さ(Ra)が0.4〜3μmであるインキ受理層を含む建築板に、インクジェット記録ヘッドより活性光線硬化型インキを噴射して該インキ受理層上に印刷し、該活性光線硬化型インキが該インキ受理層上に着弾してから2.2秒以上30秒以下の間に活性光線を照射することを含み、該インキ受理層は該活性光線硬化型インキに対して非浸透性である、化粧建築板の製造方法。
- 前記活性光線硬化型インキが活性光線硬化型カチオン重合性インキである、請求項1に記載の化粧建築板の製造方法
- 前記インキ受理層表面に着弾するインキの1滴の体積が10ピコリットル以上45ピコリットル未満である、請求項1又は2に記載の化粧建築板の製造方法。
- 前記活性光線硬化型インキが噴射されたときのインキ滴の初速が3m/sec〜9m/secである、請求項1〜3のいずれか一項に記載の化粧建築板の製造方法。
- 前記樹脂組成物が固形粒子を含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の化粧建築板の製造方法。
- 前記固形粒子が無機粒子である、請求項5に記載の化粧建築板の製造方法。
- 前記無機粒子が、シリカ、硫酸バリウム、タルク、炭酸カルシウム、マイカ、ガラスビーズおよびガラスフレークからなる群から選択される、1種又は2種以上である、請求項6に記載の化粧建築板の製造方法。
- 前記固形粒子の平均粒子径が4〜80μmである、請求項5〜7のいずれか一項に記載の化粧建築板の製造方法。
Priority Applications (7)
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