JP6153030B2 - 化粧建築板の製造方法 - Google Patents
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Description
インクジェット記録方式は様々な分野で利用され、紙類以外に、サイディング材などの建築材にも利用されている(例えば、特許文献1)。
本発明の建築板は、金属系サイディング、装飾用内装材、装飾用外装材、装飾用床材、エレベーター扉材等に使用され得、基材として金属系基材を使用する。金属系基材の例には、溶融Zn−55%Al合金めっき鋼板などのめっき鋼板、普通鋼板やステンレス鋼板などの鋼板、アルミニウム板および銅板が含まれる。これらの金属板には、エンボス加工や絞り成型加工など表面加工を行って、タイル調、レンガ調、木目調などの凹凸加工を施す。さらに、断熱性や防音性を高める目的で、樹脂発泡体や石膏ボードなどの無機素材を芯材としたアルミラミネートクラフト紙などで金属系基材の裏面を被覆してもよい。
本発明の建築板は、金属系基材の上に、樹脂組成物を硬化させて得られるインキ受理層をさらに含んでもよい。
このインキ受理層は、樹脂組成物を硬化させて形成される塗膜であり得る。ここでは、上記基材に塗膜を形成できる塗料として一般的に使用されている高分子化合物の樹脂を使用することができる。例えば、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、フェノール樹脂等の高分子化合物が挙げられる。中でも本発明に用いられる高分子化合物としては、高耐候性で、インキとの密着性に優れることからポリエステル樹脂、アクリル樹脂が好ましい。
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、建築材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。
一方、絶対湿度が4g/m3未満では、インクジェットインキ表面が早く乾燥してしまい、インキ内部と硬化度が異なり、インキのインキ受理層への密着性が悪くなってしまう場合がある。そのため、本発明では、絶対湿度を4g/m3以上に設定することが好ましく、6g/m3以上に設定することがさらに好ましい。
また、過度に建築板を加熱すると、着弾したインキが即座に固化を起こしてしまい、印刷面上で十分な濡れ広がりを示さなくなる場合がある。そのため、印刷時の建築板の温度が75℃以下となるように乾燥炉の温度を設定することが好ましい。
インクジェット記録ヘッドは建築板1の印刷面11の最頂部から距離hが1mm以上であることを要し、また、印刷面11の最底部からの距離(d+h)が9mm以下であることを要する。ここで、前記距離hはインクジェット記録ヘッドにおけるインキ吐出部(ノズル)からの距離である。
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、黒色以外の色でもサテライトが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。
活性光線照射機10は、搬送機8の搬送面81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。
印刷面11に着弾したインク滴を活性光線照射機10からの活性光線で硬化させる。通常、インク滴が着弾してから1.0秒以上、好ましくは2.0秒以上、さらに好ましくは2.2秒以上経過した後に活性光線を照射するように、搬送機8の搬送速度及びインクジェット式塗装機から活性光線照射機10までの距離を調整する。また、空気中の水分がインキの重合を阻害することがあるため、インキが着弾後30秒以内に活性光線を照射する。
その後、さらに搬送機8によって建築板1が搬送され、所定の時間経過後、活性光線照射機10の下を通過し、印刷面11に活性光線が照射される。その結果、印刷面11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1の印刷面11に所望の画像が形成され、化粧建築板が製造される。
1.建築板の調製
板厚0.27mm、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、基材となる塗装鋼板を得た。
インキ受理層を形成するための樹脂組成物である塗料の内容は以下の通りである。樹脂としては数平均分子量5,000、ガラス転移温度30℃、水酸基価28mgKOH/gの高分子ポリエステル樹脂(DIC製)を用いた。架橋剤であるメラミン樹脂としては、メトキシ基90モル%のメチル化メラミン樹脂(三井サイテック製サイメル303)を用いた。ポリエステル樹脂とメラミン樹脂の配合比は70/30であり、着色顔料としては平均粒径0.28μmの酸化チタン(テイカ製 JR−603)50質量%、平均粒径10μmのマイカ(株式会社ヤマグチマイカ製 SJ−010)13質量%、平均粒径5.5μmの疎水性シリカ(サイシリア456;富士シリシア株式会社)5質量%を添加した。触媒はドデシルベンゼンスルフォン酸を、樹脂固形分に対して1質量%加えた。またアミンとしてジメチルアミノエタノールをドデシルベンゼンスルフォン酸の酸当量に対してアミン当量として1.25倍の量を加えた。上記塗装鋼板に塗料の乾燥膜厚が18μm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225℃となるように焼き付けた。得られたインキ受理層表面のJIS B 0601に準拠した算術平均粗さRaを触針式表面粗度計で測定し、1.233μmであった。
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)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。
上記のインキ受理層を有する塗装鋼板にエンボス加工による表面加工を行った。
アンコイラーに巻かれたインキ受理層を有する塗装鋼板を連続的に送り出し、ロール式エンボス成形機により、ブリック柄で高さ3mmのエンボス形状に塗装鋼板を連続して成形し、御影石擬似柄の外観を施した塗装鋼板を形成した。次いで、形成された塗装鋼板の裏面に、芯材となるポリイソシアヌレート原料として、ソフランR−HIPとトーヨーソフランR746−19D(いずれも株式会社ソフランウィズ製)とを、発泡機によって質量比10対7で混合しながら混合押出機により吐出した。また、発泡するポリイソシアヌレート原料層上にアルミクラフト紙を送り出した。そして、エンボス加工された表面塗装鋼板とアルミクラフト紙との間にポリイソシアヌレート原料層をサンドイッチした状態で加熱、加圧し、発泡成形することにより、インキ受理層を有する塗装鋼板、芯材およびアルミクラフト紙をこの順で有する金属サイディング原板を製造し、本発明の建築板とした。なお、芯材の厚みは、17mmとした。芯材の厚みは、上記加熱、加圧時に金属サイディング原板をその積層方向に挟持するダブルコンベア間の距離によって調整した。
ポリイソシアヌレート原料の詳細な発泡条件は以下の通りである。
ラインスピード 40m/min
流量 6kg/min
液温 30℃
インキ受理層を有する塗装鋼板のプレヒート温度 35℃
オーブンキュアー温度 50℃
発泡機 低圧型アジテータミキシング発泡機
・カチオン重合型紫外線硬化性インキ ブラックの調整
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Pigment Black 7を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、カーボンブラックを調整した。
上記カーボンブラック14質量部を、以下の表に示す光重合性化合物、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。
この試料を、ライン式乾燥炉により、印刷時の建築板の温度が、それぞれ30℃、40℃、50℃、60℃及び70℃になるように加熱した後、以下のインクジェット印刷条件で上記黒色インキを印刷した。
同様にして、印刷時の建築板の温度が40℃、50℃、60℃及び70℃となるための、乾燥炉の加熱温度をそれぞれ、52℃、65℃、77℃及び91℃に設定した。
(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℃(インキ温度)
(h)インキ塗布量 :8.4g/m2
(i)記録ヘッドと印刷面の距離 :5.0〜7.0mm
(j)インキ滴の初速 :5.9m/sec
なお、「記録ヘッドと印刷面の距離」とは、建築板の最底部からインクジェット記録ヘッドまでの距離を指し、図1におけるd+hの距離に相当する。
(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)
10mm×70mmのブラックベタ画像を印刷し、その印刷領域からはみ出したサテライトの量から黒色インキサテライトの飛散状況を評価した。
評価基準を図3に示す。評価の基準は以下の通りである。
評価I :飛散は認められない。
評価II :僅かではあるが飛散が認められる。
評価III :少量の飛散が認められる。
評価IV :飛散が認められる。
実験結果を以下の表に示す。
上記と同じ建築板を用いて、絶対湿度とサテライトの飛散の発生を調査した。印刷条件は、上記と同じで、建築板にインクジェット印刷を行った。ただし、印刷時の建築板の温度は40℃で、インクジェット記録ヘッドと印刷面の距離は5mmである。評価においても上記の評価基準に基づいて行った。
M:ライン式インクジェット記録装置M、h:建築板の最頂部からインクジェット記録ヘッドまでの距離、d:表面加工された建築板の最底部から最頂部までの距離、l:インクジェット式塗装機と乾燥炉との間の距離
Claims (6)
- 金属系基材を含む建築板に、絶対湿度9g/m3未満の雰囲気下で活性光線硬化型黒色インキをインクジェット記録ヘッドから吐出して印刷することを含む、化粧建築板の製造方法であって、該建築板の表面が凹凸を有し、該インクジェット記録ヘッドと該表面の最頂部からの距離が1mm以上かつ、最底部からの距離が9mm以下であり、印刷時の該建築板が吐出される該黒色インキの温度より5℃以上に加熱されている、化粧建築板の製造方法。
- 前記建築板が、前記基材上に配置され、樹脂組成物を硬化させて得られるインキ受理層をさらに含む、請求項1に記載の化粧建築板の製造方法。
- 前記インキ受理層は、前記活性光線硬化型黒色インキに対して非浸透性である、請求項2に記載の化粧建築板の製造方法。
- 前記該インクジェット記録ヘッドと印刷面の最底部からの距離が8mm以下である、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。
- 前記該インクジェット記録ヘッドと印刷面の最底部からの距離が7.5mm以下である、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。
- 前記建築板の基材表面がエンボス加工されている、請求項1〜5のいずれか一項に記載の化粧建築板の製造方法。
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