JP6485957B2 - 窯業系化粧建築板の製造方法 - Google Patents
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Description
内装材、外装材や屋根材などに使用される窯業系建築板においても、高い意匠性が要求されるため、従来からインクジェット印刷を施すことが行われている(例えば、特許文献1等)。
また、インクジェット印刷をこのような窯業系建築板を行う場合は、通常、窯業系基材の表面に樹脂組成物から形成されるインキ受理層が形成されている。
一方、近年、インキとして活性光線硬化型インキを用いて、窯業系建築板にインクジェット印刷を施す技術も検討されている(特許文献4)
まず、セメント成分と繊維質を混ぜた軟らかい水性混練物を板状に押し出し、その板状混練物をベルトコンベアに乗せて、エンボス形状が掘り込まれたロールを押し付けて表面に凹凸を付けると同時に巾と端部を整える。この形状が整えられた板状の基材を適当な長さに切断してから、高温、高圧のオートクレーブ内で数時間焼成して、本発明で使用可能な窯業系基材を得ることができる。
なお、高低差dに関し、インキ受理層の厚さも考慮されるべきであるが、下記の通り、インキ受理層の厚みは通常3〜100μmの範囲内であるため、インキ受理層の厚みは考慮しなくてもよい。
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。
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。
また、バーナーの炎口21が搬送方向に向かって傾斜しているときは、角度Rの値を正の数値とする。一方、バーナーの炎口21が搬送方向と逆方向に向かって傾斜しているときは、角度Rの値を負の数値とする。
また、建築板1の搬送時に生じる気流を考慮すると、図2のようにバーナーの炎口21が搬送方向に向かって傾斜していること、つまり、正の角度に傾斜していることが好ましい。
また、距離Hが120mmを超えると、フレーム処理の効果を奏するために高いエネルギーの火炎を照射する必要があり、非効率的であり好ましくない。
バーナーの出力は、本発明の効果を奏する限り特に限定されないが、通常、バーナーの炎口の幅10mmあたり250kJ/時〜12000kJ/時、好ましくは、400kJ/時〜7500kJ/時、さらに好ましくは600kJ/時〜5000kJ/時、なお更に好ましくは1200kJ/時〜5000kJ/時の出力である。バーナーの炎口の幅10mmあたり250kJ/時未満であると、建築板1の表面に存在する汚れ(異物)の焼却が十分に行われない場合がある。また、バーナーの炎口の幅10mmあたり12000kJ/時以下で、火力は十分であり、これを超えると経済的にも非効率である。
図4(a)で示されるLは、炎口21の長さを表す。炎口21は、図3又は4における搬送方向に平行の向きにその長さLを変更することが可能である。通常、Lは3〜40mmである。なお、建築板1の搬送速度が大きくなると建築板1の移動に伴う気流が発生する。Lの値が小さいほどバーナーの火炎3がその気流の影響を受けやすくなるため、火炎3が均一に照射できない場合がある。そのため、最適条件を考慮しながら、Lと搬送速度を調整することが好ましい。
また、上記の「バーナーの炎口の幅10mmあたり」記載は、図4(b)のW´が10mmであることを意味する。
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、インキの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9は、搬送機4の搬送面4−1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4−1の方向に活性光線を照射する。
印刷面1−1に着弾したインク滴を活性光線照射機9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4の搬送速度及びインクジェット式塗装機5から活性光線照射機9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。
1.窯業サイディング材(建築板)の製造
窯業系基材として、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。該基材の製造時に、エンボス形状が掘り込まれたロールを押し付けて表面に高低差2mmの凹凸を付した。
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。
フレーム処理を行うためのバーナーとして、FFP200(Finecom I&T(韓国)社製を使用した。燃焼ガスとしてLPガスを用い、バーナーの炎口の幅10mmに対し、LPガスは0.41L/分、クリーンドライエアー10.25L/分をガスミキサーで混合した後に、バーナーで燃焼させてフレーム処理を行った。また、バーナーの炎口における搬送方向に平行な向きの長さ(図4(a)におけるL)が20mmのものを用いた。
また、バーナーの傾斜角度は、0°、5°、±15°、±30°、40°、45°、60°及び65°でフレーム処理を行った。
なお、フレーム処理時の搬送速度は20m/分又は30m/分で行った。
(3−1)
活性硬化型インキとして、ラジカル重合型紫外線硬化性黒色インキ及びカチオン重合型紫外線硬化性黒色インキを用いた。各インキの具体的な組成は以下の通りである。
ラジカル重合型紫外線硬化性黒色インキを、以下の成分を混合することにより調製した。具体的な組成は以下の通りである。
反応性オリゴマー2) 25質量部
反応性オリゴマー3) 57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
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質量部にブラック: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、ブラックの顔料分散体を調整した。
上記分散体14質量部に、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。
(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 :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 :6.1m/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)
なお、下記表の実施例1は参考例である。
11:窯業系基材、12:インキ受理層、
21:炎口、22:バーナーヘッド、23:支持部、24:ガス供給部
3:火炎、4:搬送機、4−1:搬送面、5:インクジェット式塗装機、61:インクジェット記録ヘッド(イエロー)、62:インクジェット記録ヘッド(シアン)、63:インクジェット記録ヘッド(マゼンダ)、64:インクジェット記録ヘッド(ブラック)、71:インキ供給タンク(イエロー)、72:インク供給タンク(シアン)、73:インク供給タンク(マゼンダ)、74:インク供給タンク(ブラック)、8:制御部、9:活性光線照射機
d:窯業系基材の凹凸の高低差、H:バーナー2と印刷面1−1との間の最短の距離
M:ライン式インクジェット記録装置、R:バーナー2の傾斜角度
α:印刷面に対して垂直方向に伸びる破線、β:炎口に対して垂直方向に伸びる破線
Claims (6)
- 窯業系基材及び該基材上に配置された樹脂組成物で形成されるインキ受理層を含み、表面に高低差が1.5mmを超える凹凸模様を有する建築板を、該建築板の印刷面の垂直方向に対して±15〜60°の角度で傾斜したバーナーから噴射される火炎で表面処理した後、活性光線硬化型インキでインクジェット印刷することを含む、窯業系化粧建築板の製造方法。
- 前記インキ受理層は活性光線硬化型インキに対して非浸透性である、請求項1に記載の化粧建築板の製造方法。
- 前記バーナーが、建築板の印刷面の垂直方向に対し±15〜40°の角度で傾斜する、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活性光線硬化型カチオン重合性インキである、請求項1又は2に記載の化粧建築板の製造方法。
- 前記バーナーと建築板との距離が5〜120mmである、請求項1〜4のいずれかに記載の化粧建築板の製造方法。
- 前記建築板の搬送速度が5.0m/分〜70m/分である、請求項1〜5のいずれかに記載の化粧建築板の製造方法。
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