JP6475325B2 - 加飾物品及び表面処理物品 - Google Patents
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Description
具体的には、多孔質であるため非常に軽量であると共に、孔がいずれかの部分で連結しているため、通気性、透過性、又は透光性をもつ。また、孔の内部に空気又は液体を保持することが可能であるため、衝撃吸収性、吸音性、吸水性、又はエネルギー吸収性などを有する。さらに、比表面積が大きくなるため、表面での化学反応性等も高くなる。加えて、加工性に優れており、容易に切断、及び曲げ等を行うことができる。
例えば、吸音材として利用されている多孔質材として、アルミニウムの不織布をプレス加工したもの;アルミニウム粉末を焼結して多孔質にしたもの;ポリエステル繊維等の樹脂繊維を圧縮成形したもの;石膏ボード;グラスウール、セラミック素材、又は木質繊維等の天然繊維を成形したもの;などがある。
また、断熱材としても多孔質材が多く用いられる。グラスウール、ロックウール、ガラスクロス、又は木質繊維等、そのままの形状で使用されるものもあれば、吸音材と同様に圧縮成形したものもある。
従来、吸音材の表面に、インクをドット状に印刷することで意匠性を付与するとともに、非印刷部分で吸音性能を維持するように設計された吸音パネルが知られている(特許文献1)。
一般に、多孔質材は、その構造ゆえに液体を非常に高い速度で吸収する性質を持つ。そのため、特にインクジェットインクのような低粘度のインクは、印刷してもインクが多孔質材内部に瞬時に浸透してしまい、十分な発色ができない。塗料等の粘度の高いインクは、比較的多孔質材内部に浸透しにくいため塗装しやすいが、デジタル印刷のような表現力を得ることができない。加えて、スクリーンインクのように、インク中の樹脂量が非常に多いインクで印刷した場合、多孔質材がもつ孔が塞がれてしまい、吸音材本来の吸音性能を低下させてしまう恐れがある。
以下の記載において、「多孔質材」を「機能性多孔質材」と同義で用いる場合があり、「多孔質吸音材」、「多孔質吸水材」、「多孔質断熱材」をそれぞれ、単に「吸音材」、「吸水材」又は「断熱材」と記すことがあり、「表面処理液」を単に「処理液」と記すことがある。
本実施形態に係る加飾物品は、機能性多孔質材の表面に印刷画像を備え、該物品が含む不揮発性液体量が0.1g/m2以上55g/m2以下であることを特徴とする。
本明細書において、加飾物品及び後述する表面処理物品における「不揮発性液体量」は、加飾物品及び表面処理物品を、90℃で10分間加熱した後に、これらの物品中に常温で液体状態のまま保持されている物質(不揮発性液体)の重量を意味する。この不揮発性液体については、後述するが、代表的には、有機溶剤及び界面活性剤を不揮発性液体として用いることができる。
画像は、多孔質材の少なくとも一部に存在すればよいが、全表面に形成されていてもよい。
本実施形態に係る表面処理物品は、機能性多孔質材の表面に表面処理層を備え、該物品が含む不揮発性液体量が55g/m2以下であることを特徴とする。
多孔質材をインクで加飾する場合、多孔質材表面へのインクの定着性を高め、高発色で滲みがなく、高い耐久性を有する画像を形成するために、多孔質材表面に表面処理(前処理)を行うことが好ましい。その際、表面処理液の溶媒が多孔質材中に多量に含まれていると、細孔が塞がれてしまい、本来もつ機能が失われる恐れがある。また、表面処理物品中の不揮発性液体が多すぎると、不揮発性液体の物品表面への定着が不十分となり、その結果、印刷画像の耐擦過性が低下するため好ましくなく、また、経時での画像の滲みが発生する場合もある。したがって、表面処理物品中の不揮発性液体量は55g/m2以下であることが好ましく、50g/m2以下、40g/m2以下、35g/m2以下、及び30g/m2以下であることがこの順により好ましく、20g/m2以下であることがより一層好ましい。
表面処理層は、多孔質材の表面の少なくとも一部に存在すればよいが、全表面に形成されていてもよい。
機能性多孔質材とは、調湿、断熱、吸音、又は吸水などの、多孔質材の構造から得られる各種機能をもった基材のことである。機能として、複数の機能を有していてもよい。
その形態は、シート状、もしくはシート状で表面凹凸を有するもの、又はシート状のものを成形したもの等であることが好ましい。シートの厚さは、多孔質構造に由来する機能が十分に発現できるよう、0.3mm以上であることが好ましい。これらの多孔質材は、単独で使用しても良いし、複数枚重ねても良い。また、他の基材と組み合わせて、積層材として使用しても良い。
空隙率(%)=(多孔質材の重量)×100/(多孔質材の原料100%で構成した同体積の基材の重量)
以下に、吸音材、吸水材、断熱材のそれぞれについて具体的に説明する。
吸音材は、吸音により防音効果を奏する防音材であり、表面及び内部に多数の細孔を備え、この細孔が音を吸収して防音効果を発揮する。こうした機能を奏する多孔質体であれば、特に限定されず、グラスウール、ロックウール、樹脂繊維、金属質繊維等を用いて形成されるもの、又は樹脂発泡体、石膏ボード、金属発泡体、金属粉末焼結体から形成されるものを用いることができる。アルミニウム、ステンレス等のエキスパンドメタルを用いた防音材でもよい。
吸音板の形状は通常、ボード状あるいはパネル状、すなわち板状であるが、これに限定されるものではない。
上記「NDCカルム」は、不均一な数百μmサイズの空隙が分布してなる、空隙率(気孔率)が45%の、板状(厚さ約3mm)の吸音材である。上記「アコースティック・ミュートボード」は、主として数百μmの空隙を多く有する、板状(厚さ約5mm)の吸音材である。上記「カールトン」は、ガラス繊維とパルプが主原料で、シートの厚さは0.7mmである。
α=(la+lt)/li=(li−lr)/li=1−lr/li
α:吸音率
li:入射音のエネルギー(=lr+la+lt)
lr:反射音のエネルギー
la:吸収音のエネルギー
lt:透過音のエネルギー
吸音率の種類として、垂直入射吸音率、ランダム入射吸音率、斜入射吸音率があるが、一般的にはJIS A 1409で規格化されたランダム入射吸音率で表記され、残響室法を用いて測定される。
吸水材は、水分を吸収し保持する機能を有する材料であり、保水材としての機能も備えている。微細な孔が立体網目構造のように連なった材料であることが好ましく、それにより、縦横にめぐる微細気孔によって毛管現象が生じ、優れた吸水性能及び保水性能を発揮することができる。空隙率(気孔率)は、50%以上であることが好ましく、70%以上95%以下程度であることがより好ましい。
その素材は、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリビニルホルマール(PVFM)、ポリエチレングリコール、ポリアクリル酸塩、セルロース、ウレタン樹脂、及びフェノール樹脂等の親水性材料であることが好ましい。
断熱材は、断熱性を有し、外気と室内との間に設置されるという環境条件で使用されるものである。通常は常温の範囲で使用される。
繊維系の材料からなる断熱材は、人造鉱物繊維系と有機繊維系に分類され、どちらも、長い繊維の集合体であって、繊維間に細密な空気層を形成することにより断熱性能を発揮する。グラスウール断熱材、ロックウール断熱材、インシュレーションファイバー断熱材等が挙げられる。
発泡プラスチック系の断熱材は、樹脂を発泡させることによりできる微少なセルに空気又はガスを封入することにより、断熱性能を発揮するものである。ビーズ法又は抽出法ポリスチレンフォーム断熱材、ポリエチレンフォーム断熱材等が挙げられる。
断熱性能としては、JIS A1420:1999規格値(平均温度:70℃)で0.10W/(m・K)以下であることが好ましく、0.05W/(m・K)以下であることがより好ましい。
多孔質材表面の加飾に用いられるインクは、油性インク、水性インク、エマルションインク等、特に限定されない。好ましい一実施形態において、インクは、色材を含み、水を溶媒とする水性インクである。本明細書において、「加飾」は装飾と同義であって、印刷画像を形成することを意味しており、「加飾された」とは印刷画像を有することを意味する。この加飾部分は、対象物、すなわち多孔質材の全面であっても一部であってもよい。
インクの適用方法は特に限定されず、インクジェット印刷、オフセット印刷、スクリーン印刷、フレキソ印刷等のいずれでもよいが、インクジェット印刷はオンデマンドで簡便かつ自在に画像形成をすることができるため好ましく、インクはインクジェット印刷に適したインクジェットインクであることが好ましい。
水は、インクの溶媒、すなわちビヒクルとして機能するものであれば特に限定されず、水道水、イオン交換水、脱イオン水等が使用できる。水は揮発性の高い溶媒であり、多孔質材に吐出された後、容易に蒸発するので、印刷後の多孔質材の細孔が塞がれるのを防止し、印刷後の多孔質材の機能の低下を防止することができる。また、水は、無害で安全性が高く、VOCのような問題が無いので、加飾された多孔質材を環境にやさしいものとすることができる。
色材としては、顔料及び染料の何れも使用することができ、単独で使用しても両者を併用してもよい。加飾画像の耐候性及び印刷濃度の点から、色材として顔料を使用することが好ましい。
色材の含有量は、インク全量に対して0.01〜20重量%の範囲であることが好ましい。さらには、色材の含有量は0.1重量%以上であることがより好ましく、0.5重量%以上であることがさらに好ましく、1重量%以上であることが一層好ましく、また、15重量%以下であることがより好ましく、10重量%以下であることがさらに好ましく、8重量%以下であることが一層好ましい。
好ましい一実施形態において、水性インクは、水と色材に加え、さらに水分散性樹脂及び/又は水溶性樹脂を含む。インクは、水分散性樹脂又は水溶性樹脂の少なくとも一方を含むことにより、多孔質材に色材を十分に定着させることができ、これにより、少量の色材で高い着色性を得ることができる。水分散性樹脂と水溶性樹脂を併用してもよい。
水溶性樹脂としては、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸中和物、アクリル酸/マレイン酸共重合体、アクリル酸/スルホン酸共重合体、スチレン/マレイン酸共重合体等が挙げられる。これらは、単独で、又は複数種を組み合わせて使用できる。
樹脂粒子の表面電荷は、ゼータ電位を測定することで評価できる。具体的には、ゼータ電位の絶対値が30mV以上であることが好ましい。
代表的には、エチレン−塩化ビニル共重合樹脂、(メタ)アクリル樹脂、スチレン−無水マレイン酸共重合体樹脂、ウレタン樹脂、酢酸ビニル−(メタ)アクリル共重合体樹脂、酢酸ビニル−エチレン共重合体樹脂、及びそれらの樹脂エマルション等が挙げられ、これらを単独で、又は複数種を組み合わせて使用できる。ここで、「(メタ)アクリル樹脂」は、アクリル樹脂とメタクリル樹脂の双方を示す。
上記のとおり、これらの樹脂にアニオン性の官能基を導入するか、又は、アニオン性分散剤等で表面処理して、マイナスの表面電荷を与えることができる。
水分散性樹脂は、ウレタン樹脂、アクリル樹脂等の1種単独の樹脂(又はそのエマルション)から構成されてもよいし、又は、複数種の樹脂(又はそれらのエマルション)を組み合わせて構成されてもよい。
インクはさらに、一種以上の不揮発性液体を含むものであることが好ましい。すなわち、好ましい実施形態において、水性インクは、水、不揮発性液体、水分散性樹脂及び/又は水溶性樹脂、並びに色材を含むものである。水性インクが不揮発性液体を含むことにより、インクをインクジェット印刷用に用いた場合に、インク吐出性を確保することができる。
不揮発性液体は、上述のとおり、加飾物品(及び表面処理物品)を、90℃で10分間加熱した後に、これらの物品中に常温で液体状態のまま保持されている物質である。具体的には、有機溶剤又は界面活性剤であることが好ましい。
90℃で10分間加熱した後にも物品中に残る不揮発性液体としては、具体的には、沸点が250℃以上であることを目安に選択することができる。不揮発性液体は、好ましくは沸点が260℃以上であり、さらに好ましくは270℃以上の水溶性有機溶剤である。
したがって、好ましい一実施形態においてインクは、水、水分散性樹脂及び/又は水溶性樹脂、並びに色材を含み、さらにインク全量に対し60重量%以下の不揮発性液体を含むものである。
インクの溶媒は、上記のとおり水が好ましいが、水以外に、水と混和可能な水溶性(水混和性)有機溶剤を含んでいてもよい。水溶性有機溶剤としては、室温で液体であり、水に溶解又は混和可能な有機化合物を使用することができ、1気圧20℃において同容量の水と均一に混合する水溶性有機溶剤を用いることが好ましい。
水溶性有機溶剤は、1種又は2種以上選択して使用できる。水溶性有機溶剤のインク中の含有量は、2種以上が用いられる場合はその合計含有量として、5〜60重量%であることが好ましく、15〜55重量%であることがより好ましい。
ここで、不揮発性液体が界面活性剤ではなく水溶性有機溶剤である場合に、30mN/m以上の表面張力を有する水溶性有機溶剤は不揮発性液体であってもよいし、不揮発性液体ではなくてもよい。前者の場合は、好ましい一実施形態においてインクは、30mN/m以上の表面張力を有する不揮発性液体を含み、後者の場合は、好ましい一実施形態においてインクは、30mN/m未満の表面張力を有する不揮発性液体と、30mN/m以上の表面張力を有する、不揮発性液体ではない水溶性有機溶剤の双方を含むことになる。あるいは、30mN/m以上の表面張力を有する不揮発性液体と、30mN/m以上の表面張力を有する、不揮発性液体ではない水溶性有機溶剤とを含むインクでもよい。なお、不揮発性液体が界面活性剤である等、水溶性有機溶剤ではない場合は、好ましい一実施形態においてインクは、水溶性有機溶剤ではない不揮発性液体と、30mN/m以上の表面張力を有する水溶性有機溶剤とを含む。
インクには、多孔質材に対する親和性を制御するために、界面活性剤を配合することができる。
界面活性剤は、親水性部分がイオン性(カチオン性・アニオン性・双性)のものと非イオン性(ノニオン性)のものに大別されるが、本実施形態では、処理液の泡立ちの観点から、起泡しにくい非イオン系の界面活性剤を用いることが好ましい。また、低分子系・高分子系(一般には分子量が約2000以上のものを指す。)のどちらでも良いが、高分子系界面活性剤を用いることが好ましい。
HLB値については、5〜20程度の界面活性剤であることが好ましい。
アセチレングリコール系界面活性剤の市販品として、アセチレングリコールであるサーフィノール104E、104H、アセチレングリコールにエチレンオキサイドを付加した構造のサーフィノール420、440、465、485等(エアープロダクツアンドケミカルズ社)、アセチレングリコールのオルフィンE−1004、E−1010、E−1020、PD−002W、PD−004、EXP.4001、EXP−4200、EXP−4123、EXP−4300等(日信化学工業株式会社)、アセチレングリコールのアセチレノールE00、E00P、アセチレングリコールのエチレンオキサイドを付加した構造のアセチレノールE40、E100等(川研ファインケミカル株式会社)が挙げられる。
シリコーン系界面活性剤のなかでも、ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤、アルキル・アラルキル共変性シリコーン系界面活性剤、アクリルシリコーン系界面活性剤が好ましい。市販品では「シルフェイスSAGシリーズ」(日信化学工業株式会社)を好ましく使用できる。
界面活性剤を使用する場合の表面処理液中の含有量は、0.1重量%以上程度であることが好ましく、0.3重量%以上であることがより好ましく、0.5重量%以上であることが一層好ましい、一方、界面活性剤量は、5重量%以下程度であることが好ましく、4重量%以下であることがより好ましく、3重量%以下であることが一層好ましい。
インクには、インク中における顔料の分散を良好にするために、必要に応じて顔料分散剤を添加することができる。使用できる顔料分散剤としては、顔料を溶媒中に安定して分散させるものであれば特に限定されないが、例えば、高分子分散剤、又は顔料分散能をもった界面活性剤に代表される公知の顔料分散剤を使用することが好ましい。高分子分散剤の具体例としては、日本ルーブリゾール(株)製のソルスパース(商品名)シリーズ、ジョンソンポリマー社製のジョンクリル(商品名)シリーズ、BYK社のDISPERBYKシリーズ、BYKシリーズなどが挙げられる。
顔料分散剤の含有量は、上記顔料を十分に上記溶媒中に分散可能な量であれば足り、例えば顔料1に対し重量比で0.01〜2の範囲内で、適宜設定できる。
インク中の表面張力低下剤の量は、0.1重量%以上程度であることが好ましく、0.3重量%以上であることがより好ましく、0.5重量%以上であることが一層好ましい。一方、表面張力低下剤量は、5重量%以下程度であることが好ましく、4重量%以下であることがより好ましく、3重量%以下であることが一層好ましい。
表面処理液は、加飾前の多孔質材に対し、インクの定着性を高め画像の発色性等を良好なものとするために用いられる前処理液である。
当該目的に照らし、表面処理液は、溶媒、及び色材定着成分(色材浸透抑制成分)を含むことが好ましい。このような表面処理液で多孔質材を予め前処理することにより、吸液性が非常に高い機能性多孔質材においても、インク中の色材が多孔質材表面に留まることができ、その結果、多孔質材本来の機能を維持しつつ、高発色で滲みがない画像を形成することが可能となる。
溶媒としては、水を用いることが好ましく、水道水、イオン交換水、脱イオン水等が使用できる。水は揮発性の高い溶媒であり、多孔質材に吐出された後、容易に蒸発するので、表面処理後の多孔質材の細孔が塞がれるのを防止し、多孔質材の機能低下を防止する作用を奏する。また、水は、無害で安全性が高く、VOCのような問題が無いので、表面処理された多孔質材を環境にやさしいものとすることができる。
表面処理液中の溶媒(水を含む)の含有量は、処理液全量の60重量%以上であることが好ましく、65重量%以上であることがより好ましい。溶媒の配合量の上限値は、特に限定はされないが、概ね95重量%以下であることが好ましい。水は、表面処理液中に20重量%以上であることが好ましく、25重量%以上であることがより好ましく、95重量%以下であることが好ましく、90量%以下であることがより好ましい。
色材定着性成分としては、例えば、水性インクの成分と凝集反応等の反応を起こしたり、処理液が形成する微細な空隙に水性インクの成分を捕獲したりすることで、インクの色材を多孔質材の表面に密集させることのできる成分を用いることができる。
具体的には、カチオン性の水分散性樹脂、動的光散乱法により測定されるメジアン径が1μm未満の無機粒子、及び多価金属塩からなる群から選ばれる一種以上を用いることが好ましい。この色材定着成分として機能するカチオン性の水分散性樹脂、無機粒子、及び多価金属塩は、それぞれを単独で用いても良いし、2種以上を組み合わせて用いることも好ましい。
ここで、「色材定着成分」は、インク中の色材を多孔質材表面に定着させる作用を有する成分である。
この表面処理液は、特には、水性インクジェットインクによる印刷画像を形成する前の前処理液として用いることが好ましい。
印刷前に本実施形態の表面処理液を予め用いることにより、インクジェットインクを用いた、オンデマンド印刷による加飾が可能となり、ユーザーのニーズに対応した自在な表現ができ、多孔質材に対し、高発色・高耐水擦過性の画像を付与することができる。
インクは一般に、表面電荷がアニオン性の成分を含み、顔料等の色材も一般的にアニオン性である。したがって、カチオン性の成分を含む表面処理液を用いて、予め多孔質材表面にカチオン性の成分を付着させておくことにより、インクとの間にアニオン−カチオン反応が生じ、色材などのインク成分の多孔質材への浸透を十分に抑制し、色材を多孔質材表面に留めることができる。
樹脂粒子の表面電荷量は、粒子電荷計で評価することができる。試料を中和するのに必要なアニオン量またはカチオン量を測定することで、表面電荷量を算出することができる。具体的には、表面電荷量が+300μeq/g以上であることが好ましい。粒子電荷計としては、日本ルフト株式会社製コロイド粒子電荷量計Model CAS等を用いることができる。
代表的には、エチレン−塩化ビニル共重合樹脂、(メタ)アクリル樹脂、スチレン−無水マレイン酸共重合体樹脂、ウレタン樹脂、酢酸ビニル−(メタ)アクリル共重合体樹脂、酢酸ビニル−エチレン共重合体樹脂、及びそれらの樹脂エマルション等が挙げられる。ここで、「(メタ)アクリル樹脂」は、アクリル樹脂とメタクリル樹脂の双方を示す。これらの樹脂は、単独で用いてもよいし、複数種を組み合わせて用いても良い。後述するが、これらの樹脂が複合された樹脂エマルションでも良い。
上記のとおり、これらの樹脂にカチオン性の官能基を導入するか、又は、カチオン性分散剤等で表面処理して、プラスの表面電荷を与えることができる。
一実施形態において、多孔質材の表面に留まりやすく、加熱乾燥等により多孔質材表面に定着しやすいとの観点から、動的光散乱法により測定されるメジアン径(平均粒径)が1μm以上のサイズを持つ粒子を含むことが好ましい。また、樹脂粒子の平均粒径は、10μm以下であることが好ましく、これにより多孔質材の多孔を完全に塞ぐことなく、多孔質材本来の機能の低下を抑制し、機能性多孔質材としての機能を十分に発揮させることができる。
すなわち、好ましい一実施形態において表面処理液は、水、及びカチオン性の水分散性樹脂を含み、該カチオン性の水分散性樹脂は、動的光散乱法により測定されるメジアン径が1μm以上10μm以下の大粒子と、動的光散乱法により測定されるメジアン径が1μm未満の小粒子とを含む。
本実施形態では、特定の粒径を有する2種類のカチオン性水分散性樹脂を含む表面処理液を用いる。この樹脂粒子が、多孔質材の機能を妨げることなく多孔質材表面へのインクの定着性を高め、かつ、耐水擦過性も高めることができる。その結果、高発色で滲みがなく、高い耐久性を有する画像を、多孔質材表面に対し広範囲にわたり形成することが可能となる。
なお、上記樹脂粒子の平均粒径は、表面処理液又はインクを調製する前の原料エマルション状態で測定することが、インクの場合であれば色材(顔料粒子)の影響を排除できることから好ましく、その測定値を本実施形態の平均粒径とすることができる。
小粒子の平均粒径は、1μm未満、500nm以下、250nm以下であることがこの順に好ましい。平均粒径の下限値は、特に限定はされないが、表面処理液の保存安定性の観点からは、5nm以上程度であることが好ましく、10nm以上であることがより好ましい。
さらに、大粒子と小粒子は、両者を混合して平均粒径を測定した場合に、その粒度分布において二つのピークが存在する、すなわち各々が異なるピーク値を有するものであることが好ましい。
より好ましくは、大粒子のMFTは100℃以上であり、小粒子のMFTは50℃以下であり、特に、小粒子は室温で成膜することが好ましいため、40℃以下であることが一層好ましい。
また、大粒子のMFTと小粒子のMFTの差は、30℃以上であることが好ましく、50℃以上であることがより好ましく、100℃以上であることがさらに好ましい。
大粒子として、例えば、カルボキシ基、スルホ基等に代表されるアニオン性の官能基を有するポリマーと、アミノ基又はアミド基等に代表されるカチオン性の官能基を有するポリマーとが複合して得られるポリマーコンプレックスであって、コア部がアニオン性ポリマー、シェル部がカチオン性ポリマーである、コアシェル構造の複合有機粒子を用いることも好ましい。
複合有機粒子のカチオン性ポリマー(塩基性ポリマー)としては、例えば、含窒素モノマーを含むポリマーであり、N−ビニルピロリドン、N−ビニルカプロラクタム、N−ビニルオキサゾリドン、N−ビニルイミダゾール等の窒素複素環化合物を繰り返し単位として含むホモポリマー又はコポリマーが挙げられる。コポリマーを形成するコモノマーとしては、例えば、スチレン、(メタ)アクリル酸エステル、酢酸ビニル、アクリルアミド等の一般的なビニル化合物を、1種または2種以上選択して使用できる。
このような複合有機粒子の市販品として、「PP−15」、「PP−17」(共に明成化学工業株式会社)を好ましく用いることができる。
また大粒子と小粒子を用いる場合の両者の比率は、小粒子が大粒子に対して少なすぎると定着性が不十分であり、多すぎると処理層が皮膜化し多孔質材の本来の機能を妨げる恐れがあるため、重量比で大粒子1に対し小粒子が0.1〜1.5程度であることが好ましい。
表面処理液は、色材定着成分として、無機粒子を含むことができる。無機粒子は、インクの受容層となり、色材を定着させることができる。その際、多孔質材が本来有する空隙を無機粒子が埋めることになるが、無機粒子で形成される受容層自体も多孔質層となるため、多孔質材の機能を良好に維持することができる。
無機粒子の種類は、特に限定されないが、シリカ、炭酸カルシウム、酸化アルミニウム、酸化チタン等を好ましく使用することができ、これらの複数種を組み合わせて使用してもよい。
表面処理液は、色材定着成分として、多価金属塩を含むことができる。インク中の色材は、多価金属塩の存在により、その分散状態が破壊されて、凝集状態に成りやすい傾向がある。そのため、多価金属塩が多孔質材に付着していることにより、多価金属塩と接触した色材が凝集して、多孔質材の表面に留まり易くなると考える。
表面処理液は、好ましい一実施形態において、上記インクについて説明したと同様の、一種以上の不揮発性液体を含んでいてもよい。この場合も、不揮発性液体は、表面処理液の揮発分が乾燥により除去された際に、表面処理液の粘度を大きく上昇させるものであると、処理液中の色材定着成分の分散状態を崩して、多孔質材表面に処理液中の色材定着成分を留まり易くするために好ましい。
したがって、好ましい一実施形態において表面処理液は、水、及び色材定着成分を含み、さらに表面処理液全量に対し60重量%以下の不揮発性液体を含む。
表面処理液は、好ましい一実施形態において、上記インクについて説明したと同様の、一種以上の水溶性有機溶剤を含んでいてもよく、さらに好ましくは、表面張力が30mN/m以上の一種以上の水溶性有機溶剤を含んでいてもよい。表面張力が30mN/m以上の水溶性有機溶剤を用いることにより、表面処理液中の色材定着成分を多孔質材表面に留まりやすくすることができる。ここで表面張力は、20℃における値を表す。
表面処理液は、その表面張力を低下させて多孔質材表面に均一に塗布できるようにする(多孔質材に対する親和性を高める)ために、また、粒径の小さい水分散性樹脂粒子(小粒子)又は無機粒子の凝集を抑制して液の保存安定性を高めるために、界面活性剤をさらに含むことが好ましい。
界面活性剤の詳細についても、上記インクに配合される界面活性剤と同様である。
処理液には、処理液の機能を阻害しない限り、上記の成分以外に、例えば、保湿剤、消泡剤、pH調整剤、酸化防止剤、防腐剤等の他の成分を添加できる。
色材定着成分が無機粒子又は多価金属塩の場合、処理液の基剤への定着性を高めるために、バインダー樹脂が含まれていることが好ましい。
表面処理液は、機能性多孔質材への水性インクを用いた加飾に先立ち用いられることが好ましい。すなわち、一実施形態において表面処理液の使用は、機能性多孔質材の表面に印刷画像を形成する前処理としての、不揮発性液体量が55g/m2以下である表面処理物品を製造するための使用である。
表面処理された多孔質材(表面処理物品)の製造は、多孔質材の表面に、上述した含む表面処理液を適用することにより行われることが好ましい。すなわち、表面処理物品の製造方法は、水、色材定着成分、及び、表面処理液全量に対し60質量%以下の不揮発性液体を含む表面処理液により表面処理層を形成する工程を含むものであることが好ましい。
そして、この処理液を付着させて乾燥させてから、水性インクを用いた印刷を行うことが好ましい。なお、多孔質材には、この処理液による表面処理前に、任意の別の処理が行われていてもよい。
すなわち、表面処理物品中の不揮発性液体量は、表面処理液中の不揮発性液体濃度の調整、及び/又は、表面処理液の塗布量の調整により、適宜、ゼロ以上の好ましい量とすることができる。表面処理液の塗布量については、例えば、塗布範囲(面積)を選択する、重ね塗りを行う、スプレー塗装の際のスプレー圧を変更する、等により任意に変更可能である。
加飾された多孔質材(加飾物品)は、その表面に印刷画像を備える機能性多孔質材であり、水性インクを用いた印刷画像を形成することにより製造されることが好ましい。すなわち、加飾物品の製造方法は、水、水分散性樹脂及び/又は水溶性樹脂、色材、並びに、インク全量に対し60質量%以下の不揮発性液体を含む水性インクにより印刷画像を形成する工程を含むものであることが好ましい。
すなわち、一実施形態において、上記表面処理を行った後に、水性インクを用いた印刷を行うことが好ましいが、上記表面処理を行わなくてもよいし、あるいは、上記表面処理とは別の前処理を行った多孔質材を用いてもよい。
画像の記録面積は、特に限定されず、任意の絵柄又は文字、あるいは絵柄と文字との組合せ等を、自由に選択することができる。
多孔質材を温める方法は任意であり、加熱条件は、インクジェット印刷に用いるノズルが乾燥し吐出が不安定にならない温度であり、かつ、不揮発性液体を適切に多孔質材中に残しうる条件であれば特に限定されず、例えば50〜100℃の範囲で加熱できる。
表1−1及び表1−2に記載の各成分を、同表に示す割合でプレミックスし、その後、ホモジナイザーで1分間分散して、処理液1〜14を得た。
グリセリン:和光純薬工業株式会社製(沸点290℃、表面張力63mN/m)
メチルポリグリコール:日本乳化剤株式会社製(沸点295℃、表面張力33.1mN/m)
トリエチレングリコールモノブチルエーテル:東京化成工業株式会社製(沸点278℃、表面張力28mN/m)
エチレングリコール:和光純薬工業株式会社製(沸点197.3℃、表面張力48mN/m)
イソプロパノール:和光純薬工業株式会社製(沸点82.6℃、表面張力21mN/m)
PP−15(商品名):明成化学工業株式会社製、カチオン性水分散性複合有機粒子(メジアン径1.8μm)
CaCl2水溶液:塩化カルシウム50%水溶液
スノーテックスAK−L(商品名):日産化学工業株式会社製カチオン性コロイダルシリカ(メジアン径79nm)
ポリゾールAP−1370(商品名):昭和電工株式会社製、カチオン性水系アクリル樹脂エマルション(平均粒径206nm)
ポリゾールAE−803(商品名):昭和電工株式会社製、カチオン性水系アクリル樹脂エマルション(平均粒径419nm)
モビニール7720(商品名):日本合成化学工業株式会社製ノニオン性アクリル樹脂エマルション(メジアン径379nm)
オルフィンE1010(商品名):日信化学工業株式会社製、アセチレングリコール系界面活性剤
シルフェイスSAG503A(商品名):日信化学工業株式会社製、シリコーン系界面活性剤
表2に記載の各成分を表2に示す割合で配合し、その後孔径3μmのメンブレンフィルターで濾過し、水性インクセット1〜4を調製した。
BONJET BLACK CW−4(商品名):オリヱント化学工業株式会社製、水系自己分散カーボンブラック分散体
CAB−O−JET 250C(商品名):キャボット社製、水系自己分散シアン顔料分散体
CAB−O−JET 260M(商品名):キャボット社製、水系自己分散マゼンタ顔料分散体
CAB−O−JET 270Y(商品名):キャボット社製、水系自己分散イエロー顔料分散体
スーパーフレックス470(商品名):第一工業製薬株式会社製、水系ウレタン樹脂エマルション
アデカボンタイターHUX−370(商品名):株式会社ADEKA製、アニオン性水系ウレタン樹脂エマルション(平均粒径10nm)
サーフィノール465(商品名):日信化学工業株式会社製、アセチレングリコール系界面活性剤
各種多孔質材に対し、処理液1〜14を用いて表面処理を行った。処理は、スプレーガンで行い、処理後90℃のオーブンで10分間乾燥させて表面処理物品を得た。
[吸音材]
NDCカルム(商品名):NDC販売株式会社製、アルミニウム焼結吸音板(主な機能:吸音、厚み:3.0mm)
アコースティック・ミュートボード(商品名):株式会社アコースティック・アドバンス製、ポリエステル繊維吸音板(主な機能:吸音、厚み:5.0mm)
カールトン(商品名):野原産業株式会社製、ガラス繊維吸音板(主な機能:吸音、厚み:0.7mm)
[吸水材]
ベルクリン(商品名):アイオン株式会社製、PVFM(主な機能:吸水)
[断熱材]
パラボードEM(商品名):パラマウント硝子工業株式会社、グラスウール断熱材(主な機能:断熱)
100mm×100mmにカットした表面処理物品を、底面が110mm×110mmのサイズの容器に入れ、物品全体が全て浸されるようにイオン交換水を容器に入れて物品を浸漬し、一晩放置した。放置後、処理物品を浸漬した液から引き揚げ、容器の上で30秒間固定し、物品に含まれる液体を自重で容器内に落とした後、物品を容器の上で固定したままイオン交換水20mlで洗い、洗った液体も容器中に加えた。容器中の液体を90℃で10時間加熱し、液体中の水を除去した。容器に残った液体の重量を測定し、処理物品中の不揮発性液体量とした。なお、除去できなかった水分については、カール・フィッシャー水分量計で液体中の水分量を測定し、水分以外の量を算出した。
上記インクセット1〜4を、市販の水性顔料インクジェットプリンタの各色に対応したインクヘッドに導入し、未処理の多孔質材、及び表面処理物品に対し、黒単色でのベタ画像、及び文字・細線の画像を印刷した。印刷終了後、90℃のオーブンで10分間加熱乾燥したものを、加飾物品とした。
得られた加飾物品を100mm×100mmにカットして、上記表面処理物品と同様にして、加飾物品中の不揮発性液体量を測定した。
以下の項目について、加飾物品の評価を行った。
1.発色性
得られた加飾物品の、加飾1日後のベタ画像のOD値を測定した。OD値は、光学濃度計(RD920:マクベス社製)を用い測定した。
得られた加飾物品の細線部分を、目視で観察した。細線画像は1mm間隔の線が並んだ画像であり、それらを写真用インクジェット光沢紙に印刷し、光沢紙上の画像と、加飾物品上の画像とを比較し、滲み、カスレ、及び線切れについて判定した。
得られた加飾物品の文字印刷部分を、目視で観察した。文字画像は6pt〜16ptの各サイズの明朝体の漢字が並んだ画像であり、それらを写真用インクジェット光沢紙に印刷し、光沢紙上の画像と、加飾物品上の画像とを比較し、文字のカスレ及び滲みについて判定した。
クロックメーターを用いて、綿布で各加飾物品の加飾部を擦り、画像が変化した際の往復回数で評価した。
アルミニウム粉末焼結吸音板「NDCカルム」の吸音性は、JIS A1409に規定される残響室法吸音率測定法で評価した。背後空気層50mmを設け、各周波数に対する吸音率を測定した。
ポリエステル繊維吸音板「アコースティック・ミュートボード」の吸音性は、JIS A1409に規定される残響室法吸音率測定法で評価した。背後空気層100mmを設け、各周波数に対する吸音率を測定した。
ガラス繊維吸音板「カールトン」の吸音性は、JIS A1409に規定される残響室法吸音率測定法で評価した。吸音材の厚みが1mm未満のものに対しては、背後空気層の厚さを300mmとするタイプE−300の取付けで、各周波数に対する吸音率を測定した。
吸水材の表面に0.04gのイオン交換水を滴下し、水が吸水材に全量吸収され、吸水材表面から見えなくなるまでの時間を吸収時間として測定した。
保護熱板式伝導率試験装置を用い、JIS A 1420(1999)に従って、平均温度70℃で熱伝導率を測定した。
以上の各評価の判定基準を、表3にまとめて示す。
既に述べられたもの以外に、本発明の新規かつ有利な特徴から外れることなく、上記の実施形態に様々な修正や変更を加えてもよいことに注意すべきである。したがって、そのような全ての修正や変更は、添付の請求の範囲に含まれることが意図されている。
Claims (16)
- 吸音機能を有する多孔質材の表面に、印刷画像を備える加飾物品であって、該加飾物品に含まれる不揮発性液体量が0.1g/m2以上55g/m2以下であり、前記多孔質材は、アルミニウム粉末焼結吸音板である、吸音機能を有する加飾物品。
- 前記不揮発性液体量が、0.3g/m2以上20g/m2以下である、請求項1記載の加飾物品。
- 前記印刷画像の下に表面処理層をさらに有し、前記不揮発性液体が、前記印刷画像又は表面処理層のいずれか一方又は双方に含まれる、請求項1又は2記載の加飾物品。
- 請求項1〜3のいずれか1項記載の加飾物品の製造方法であって、
水、水分散性樹脂及び/又は水溶性樹脂、色材、並びに、インク全量に対し60質量%以下の不揮発性液体を含む水性インクにより印刷画像を形成する工程を含む、
吸音機能を有する加飾物品の製造方法。 - 前記印刷画像を形成する工程に先立ち、
水、色材定着成分、及び、表面処理液全量に対し60質量%以下の不揮発性液体を含む表面処理液により表面処理層を形成する工程、
をさらに含む、請求項4記載の加飾物品の製造方法。 - 前記水性インク及び前記表面処理液の少なくともいずれか一方が、30mN/m以上の表面張力を有する水溶性有機溶剤を含む、請求項4又は5記載の加飾物品の製造方法。
- 前記水溶性有機溶媒は、前記不揮発性液体である、請求項6記載の加飾物品の製造方法。
- 吸音機能を有する多孔質材の表面に、表面処理層を有する表面処理物品であって、該表面処理物品に含まれる不揮発性液体量が55g/m2以下であり、前記多孔質材は、アルミニウム粉末焼結吸音板である、吸音機能を有する表面処理物品。
- 前記不揮発性液体量が、0.3g/m2以上20g/m2以下である、請求項8記載の表面処理物品。
- 前記表面処理層は、カチオン性の水分散性樹脂、動的光散乱法により測定されるメジアン径が1μm未満の無機粒子、及び多価金属塩からなる群から選ばれる1種以上の色材定着成分を含む、請求項8又は9記載の表面処理物品。
- 前記多価金属塩は、前記カチオン性の水分散性樹脂と共に含まれる、請求項10記載の表面処理物品。
- 請求項8〜11のいずれか1項記載の表面処理物品の製造方法であって、
水、色材定着成分、及び、表面処理液全量に対し60質量%以下の不揮発性液体を含む表面処理液により表面処理層を形成する工程を含む、
吸音機能を有する表面処理物品の製造方法。 - 前記表面処理液が、30mN/m以上の表面張力を有する水溶性有機溶剤を含む、請求項12記載の表面処理物品の製造方法。
- 前記水溶性有機溶媒は、前記不揮発性液体である、請求項13記載の表面処理物品の製造方法。
- 前記色材定着成分は、カチオン性の水分散性樹脂、動的光散乱法により測定されるメジアン径が1μm未満の無機粒子、及び多価金属塩からなる群から選ばれる1種以上を含む、請求項12〜14のいずれか1項記載の表面処理物品の製造方法。
- 前記多価金属塩は、前記カチオン性の水分散性樹脂と併用される、請求項15記載の表面処理物品の製造方法。
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