JP7006134B2

JP7006134B2 - 成形品の製造方法

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Publication number: JP7006134B2
Application number: JP2017208285A
Authority: JP
Inventors: 孝教松沢; 峰帆関野
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2017-10-27
Filing date: 2017-10-27
Publication date: 2022-02-10
Anticipated expiration: 2037-10-27
Also published as: JP2019077159A

Description

本発明は、内装品や建築資材等に用いる成形品の製造方法と、成形品に関する。

従来、玄関ドア等、建築物の内装品や、鉄道車両や自動車等の内装品に対し、鋼板やアルミ等の金属基材を用いて形成された成形品へ絵柄を付与する技術として、例えば、特許文献１に開示されている技術がある。
特許文献１に開示されている技術では、所望の形状に成形する前の、平面形状に形成された金属基材に対し、グラビア印刷やシルク印刷を用いて、任意の絵柄を施す。

特開平１１－２６８１７９号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている技術では、鋭角な形状や複雑な形状については、絵柄部分のインキにクラックが発生するという問題や、絵柄が伸びて不自然な柄になるという問題が存在するため、成形品の形状に限界があるという問題があった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、鋭角な形状や複雑な形状の成形品に対して付与した絵柄に発生する損傷や柄伸びを抑制することが可能な、成形品の製造方法と、成形品を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様は、金属基材と、金属基材に積層し、且つ予め設定した絵柄が印刷された絵柄印刷層と、を備える成形品の製造方法であり、金属基材成形工程と、絵柄印刷層形成工程と、を備える。金属基材成形工程では、金属基材を予め設定した三次元形状に成形する。絵柄印刷層形成工程は、金属基材成形工程で三次元形状に成形した金属基材に絵柄印刷層を積層させる工程である。また、絵柄印刷層形成工程では、絵柄に対応する転写柄が転写可能に内面へ印刷された袋体の中に金属基材を収容し、さらに、袋体の内部を負圧として内面を金属基材に面接触させることで転写柄を金属基材の全面に転写して絵柄印刷層を積層させる。

また、上記課題を解決するために、本発明の一態様は、予め設定した三次元形状に成形された金属基材と、金属基材に積層され、且つ予め設定した絵柄が印刷された絵柄印刷層と、を備える成形品である。そして、絵柄印刷層は、絵柄に対応する転写柄が転写可能に内面へ印刷された袋体の中に収容した金属基材に内面を面接触させることで転写柄を金属基材の全面に転写させて金属基材に積層されている。

本発明の一態様によれば、袋体の中で金属基材の全面に転写柄を転写することで、鋭角な形状や複雑な形状の成形品に対して付与した絵柄に発生する損傷や柄伸びを抑制することが可能な、成形品の製造方法と、成形品を提供することが可能となる。

本発明の第一実施形態における成形品の構成を表す平面図である。図１のＩＩ－ＩＩ線断面図である。袋体の構成を表す図である。絵柄印刷層形成工程を表す断面図である。変形例における絵柄印刷層形成工程を表す断面図である。

図面を参照して、本発明の第一実施形態を以下において説明する。以下の説明で参照する図面の記載において、同一または類似の部分には、同一または類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚さと平面寸法との関係や、各層の厚さの比率等は、現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚さや寸法は、以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

さらに、以下に示す第一実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための構成を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質や、それらの形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることが可能である。また、以下の説明における「左右」や「上下」の方向は、単に説明の便宜上の定義であって、本発明の技術的思想を限定するものではない。よって、例えば、紙面を９０度回転すれば「左右」と「上下」とは交換して読まれ、紙面を１８０度回転すれば「左」が「右」になり、「右」が「左」になることは勿論である。

（第一実施形態）
以下、本発明の第一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
（成形品）
図１を参照して、成形品１の構成について説明する。
成形品１は、図１及び図２中に表すように、金属基材２と、絵柄印刷層４を備える。

（金属基材）
金属基材２は、例えば、鋼板やアルミ板等の金属材料を用いて、トレイ形状等、Ｘ軸及びＹ軸の平面形状に対してＺ軸を加えた立体形状、すなわち、三次元形状に形成されている。
また、金属基材２は、平板部６と、側壁部８を備える。
平板部６は、四辺形（正方形）の平板状に形成されている。
また、平板部６には、複数の空隙部Ｖが形成されている。
各空隙部Ｖは、例えば、レーザーカット等の抜き加工を用いて形成されており、成形品１に要求されるデザイン等に応じて、形状・数・位置が設定されている。

側壁部８は、折り曲げ加工及び絞り加工を用いて形成されており、平板部６の端部と連続するとともに、平板部６の厚さ方向に沿って延びる四角形の枠状に形成されている。
以上により、第一実施形態では、一例として、金属基材２が、平板部６及び側壁部８を有するトレイ形状であり、また、平板部６に複数の空隙部Ｖを有する三次元形状に形成されている場合について説明する。
平板部６と側壁部８が連続する位置には、例えば、切削加工を用いて、平板部６の外縁部に沿った面取り部Ｂが形成されている。

（絵柄印刷層）
絵柄印刷層４は、金属基材２に積層されており、予め設定した絵柄が印刷されている。
絵柄としては、例えば、木目模様、石目模様、砂目模様、タイル貼模様、煉瓦積模様、布目模様、皮絞模様、幾何学図形、文字、記号、抽象模様等、成形品１を用いる箇所に適した絵柄を選択することが可能である。
また、絵柄印刷層４は、例えば、ポリエステルやアクリルを主成分とした塗料を用いて形成した下地層に、転写法を用いて絵柄を転写することで形成する。

転写法には、図３中に表す袋体１０を用いる。
袋体１０は、三次元形状に形成した金属基材２を収容可能な大きさの袋状に形成されており、フィルム基材層１２と、転写印刷層１４を備える。
第一実施形態では、一例として、袋体１０の形状を、箱状や円筒状等、底面と側面を有する形状とした場合について説明する。
フィルム基材層１２は、例えば、二軸延伸ポリエステルフィルムを用いて形成されており、袋体１０の外面を形成する。
フィルム基材層１２の厚さは、例えば、１２［μｍ］以上５０［μｍ］以下の範囲内に設定する。

転写印刷層１４は、フィルム基材層１２に積層されている。これにより、転写印刷層１４は、袋体１０の内面を形成する。
また、転写印刷層１４には、下地層に転写する予め設定した絵柄が、例えば、ニトロセルロース樹脂を主成分としたインキを用いて形成されている。
したがって、袋体１０の内面には、下地層に転写する予め設定した絵柄に対応する転写柄が転写可能に印刷されている。
袋体１０を用いて、絵柄印刷層４に絵柄を形成する方法については、後述する。

（成形品の製造方法）
以下、図１から図３を参照しつつ、図４を用いて、第一実施形態の成形品１を製造する方法（以降の説明では、「成形品製造方法」と記載する場合がある）を説明する。
成形品製造方法は、金属基材２と、絵柄印刷層４を備える成形品１の製造方法であり、金属基材成形工程と、絵柄印刷層形成工程と、剥離工程を備える。
金属基材成形工程は、金属基材２を予め設定した三次元形状（トレイ形状等）に成形する工程であり、折り曲げ加工、絞り加工、抜き加工を用いて、金属基材２を三次元形状に成形する。

絵柄印刷層形成工程は、金属基材成形工程の後工程であり、金属基材成形工程で三次元形状に成形した金属基材２に、絵柄印刷層４を積層させる工程である。
絵柄印刷層形成工程では、まず、図４中に表すように、平板部６を鉛直方向の下方へ向けた状態で、袋体１０の中に金属基材２を収容する。
なお、第一実施形態では、一例として、袋体１０を宙吊りにした状態で、袋体１０の中に金属基材２を収容する場合について説明する。これに加え、第一実施形態では、一例として、宙吊りにした袋体１０の中において、平板部６の上面６ｕを袋体１０の内面のうち、底面と面接触させた状態で、袋体１０の中に金属基材２を収容する場合について説明する。

さらに、袋体１０のうち開放されている部分である開口部１０Ａに対し、袋体１０の中に存在する空気が放出されないように真空ポンプ（図示せず）を接続する。
そして、真空ポンプによって袋体１０の中に存在する空気を抜き、袋体１０の中を真空にすることで袋体１０の内部を負圧として、袋体１０の内面（側面）を金属基材２に面接触させる。
ここで、第一実施形態では、宙吊りにした袋体１０の中において、平板部６の上面６ｕを袋体１０の内面（底面）と面接触させた状態で、袋体１０の中に金属基材２を収容している。

このため、袋体１０の内部を負圧としても、金属基材２の自重により、平板部６の上面６ｕと袋体１０の内面（底面）が面接触した状態を保持することが可能となる。そして、袋体１０の内部を負圧とすることで、袋体１０の内面のうち、平板部６の上面６ｕと面接触していない部分（側面）は、金属基材２のうち平板部６の上面６ｕ以外の部分と徐々に接触することとなる。
これにより、袋体１０の中に存在する空気を抜いて袋体１０の中を真空にすることで袋体１０の内部を負圧として、袋体１０に皺が形成されないように、袋体１０の内面を金属基材２に面接触させる。

さらに、袋体１０の内面を金属基材２に面接触させた状態で、温度を２００［℃］に設定したオーブンを用いて、５分間以上３０分間以下の範囲内で加熱した後に冷却させる。
これにより、袋体１０の内面に印刷されている転写柄を金属基材２の全面（下地層）に転写（熱転写）して、絵柄印刷層４を金属基材２に積層させる。
また、袋体１０の内面に印刷されている転写柄を金属基材２の全面に転写することが可能となるため、平板部６のうち、空隙部Ｖによって形成される内壁面６ｉｎに対しても、転写柄を転写することが可能となる。

剥離工程は、絵柄印刷層形成工程の後工程であり、絵柄印刷層形成工程で絵柄印刷層４を積層させた金属基材２から、袋体１０を剥離させる工程である。
なお、上述した第一実施形態は、本発明の一例であり、本発明は、上述した第一実施形態に限定されることはなく、この実施形態以外の形態であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。

（第一実施形態の効果）
第一実施形態の成形品１であれば、以下に記載する効果を奏することが可能となる。
（１）予め設定した三次元形状に成形された金属基材２と、金属基材２に積層され、且つ予め設定した絵柄が印刷された絵柄印刷層４を備える。そして、絵柄印刷層４は、絵柄に対応する転写柄が転写可能に内面へ印刷された袋体１０の中に収容した金属基材２に内面を面接触させることで、転写柄を金属基材２の全面に転写させて金属基材２に積層されている。
その結果、袋体１０の中で金属基材２の全面に転写柄を転写することで、鋭角な形状や複雑な形状を有する成形品１に付与した絵柄に発生する損傷や柄伸びを抑制することが可能な、成形品１を提供することが可能となる。

（２）三次元形状は、折り曲げ加工及び絞り加工のうち少なくとも一方を用いて金属基材２に成形されている。
その結果、成形品１の三次元形状を、鋭角な形状や複雑な形状とすることが可能となる。
（３）三次元形状は、抜き加工を用いて金属基材２に成形されている。
その結果、成形品１の三次元形状を、鋭角な形状や複雑な形状とすることが可能となる。
また、第一実施形態の成形品の製造方法であれば、以下に記載する効果を奏することが可能となる。

（４）金属基材２を予め設定した三次元形状に成形する金属基材成形工程と、金属基材成形工程で三次元形状に成形した金属基材２に絵柄印刷層４を積層させる絵柄印刷層形成工程を備える。そして、絵柄印刷層形成工程では、絵柄に対応する転写柄が転写可能に内面へ印刷された袋体１０の中に金属基材２を収容する。さらに、袋体１０の内部を負圧として袋体１０の内面を金属基材２に面接触させ、転写柄を金属基材２の全面に転写して絵柄印刷層４を積層させる。
その結果、袋体１０の中で金属基材２の全面に転写柄を転写することで、鋭角な形状や複雑な形状を有する成形品１に付与した絵柄に発生する損傷や柄伸びを抑制することが可能な、成形品の製造方法を提供することが可能となる。

（５）金属基材成形工程では、折り曲げ加工及び絞り加工のうち少なくとも一方を用いて、金属基材２を三次元形状に成形する。
その結果、成形品１の三次元形状を、鋭角な形状や複雑な形状とすることが可能となる。
（６）金属基材成形工程では、抜き加工を用いて、金属基材２を三次元形状に成形する。
その結果、成形品１の三次元形状を、鋭角な形状や複雑な形状とすることが可能となる。

（変形例）
（１）第一実施形態では、袋体１０の形状を、箱状や円筒状等、底面と側面を有する形状としたが、袋体１０の形状は、これに限定するものではなく、例えば、封筒のように、方形に形成した二枚の平板を、三つの辺同士を接合させた形状としてもよい。
この場合、絵柄印刷層形成工程において、例えば、図５中に表すように、作業台等の水平な面に袋体１０を載せる。そして、平板部６の上面６ｕを鉛直方向の下方へ向けた状態で、袋体１０の中に金属基材２を収容する。

さらに、袋体１０のうち開放されている部分である開口部１０Ａに対し、袋体１０の中に存在する空気が放出されないように真空ポンプ（図示せず）を接続する。そして、真空ポンプによって袋体１０の中に存在する空気を抜き、袋体１０の中を真空にすることで袋体１０の内部を負圧として、袋体１０の内面を金属基材２に面接触させる。
次に、袋体１０の内面を金属基材２に面接触させた状態で、例えば、温度を２００［℃］に設定したオーブンを用いて、５分間以上３０分間以下の範囲内で加熱した後に冷却させる。これにより、袋体１０の内面に印刷されている転写柄を金属基材２の全面（下地層）に転写（熱転写）して、絵柄印刷層４を金属基材２に積層させる。

第一実施形態を参照しつつ、以下、実施例の成形品について説明する。
（実施例１）
実施例１の成形品は、以下の手順で形成した。
・袋体
フィルム基材層：厚さが２５［μｍ］の二軸延伸ポリエステルフィルムを用いて形成。
転写印刷層：フィルム基材層に、ニトロセルロース樹脂を主成分としたインキを用いて杉調の木目柄である絵柄として形成。
さらに、フィルム基材層に転写印刷層を積層したシートを完全な袋状にするために、転写印刷層が袋体の内面となるように、シートの端部同士を接続した接続部分をウェルダー加工により処理する。

・金属基材
材料：厚さが２［ｍｍ］のアルミ板
三次元形状：折り曲げ加工を用いて四辺を折り曲げて側壁部を形成し、一辺の長さが５０［ｃｍ］である正方形の平板部を形成。さらに、平板部には、抜き加工（レーザーカット）を用いて、任意の形状にデザインした空隙部を形成。
・絵柄印刷層
ポリエステル塗料を粉体塗装することで、厚さが５０［μｍ］の下地層を形成する。
次に、袋体に皺が入らないように、金属基材を収容した袋体の内部を真空にして、袋体の内面を金属基材に面接触させた状態で、温度を２００［℃］に設定したオーブンを用いて１５分間加熱した後に、４０［℃］まで冷却させる。その後、金属基材から袋体を剥離させることで、杉調の木目柄を表現したインキを下地層に転写する。
以上により、実施例１では、木目柄を有する成形品を製造した。

（実施例２）
実施例２の成形品は、以下の手順で形成した。
・袋体
フィルム基材層：厚さが２５［μｍ］の二軸延伸ポリエステルフィルムを用いて形成。
転写印刷層：フィルム基材層に、ニトロセルロース樹脂を主成分としたインキを用いて大理石調の石目柄である絵柄として形成。
さらに、フィルム基材層に転写印刷層を積層したシートを完全な袋状にするために、巾が１［ｍ］のシートを中心でベンダー加工する。これに加え、長さが２［ｍ］の金属基材が入るようにカットする。そして、転写印刷層が袋体の内面となるように、シートの端部同士を接続した接続部分をウェルダー加工により処理する。

・金属基材
材料：厚さが１．５［ｍｍ］の溶融亜鉛メッキ処理を施した鋼板
三次元形状：折り曲げ加工を用いて、角面が直角になるように四辺を折り曲げて側壁部を形成し、一辺の長さが２［ｍ］である正方形の平板部を形成。
・絵柄印刷層
ポリエステル塗料を粉体塗装することで、厚さが５０［μｍ］の下地層を形成する。
次に、袋体に皺が入らないように、金属基材を収容した袋体の内部を真空にして、袋体の内面を金属基材に面接触させた状態で、温度を２００［℃］に設定したオーブンを用いて２０分間加熱した後に、４０［℃］まで冷却させる。その後、金属基材から袋体を剥離させることで、大理石調の石目柄を表現したインキを下地層に転写する。
以上により、実施例２では、大理石調の石目柄を有する成形品を製造した。

（実施例３）
実施例３の成形品は、以下の手順で形成した。
・袋体
フィルム基材層：厚さが５０［μｍ］の二軸延伸ポリエステルフィルムを用いて形成。
転写印刷層：フィルム基材層に、ニトロセルロース樹脂を主成分としたインキを用いてメイプル調の木目柄である絵柄として形成。
さらに、フィルム基材層に転写印刷層を積層したシートを完全な袋状にするために、巾が５０［ｃｍ］のシートを中心でベンダー加工する。これに加え、長さが４［ｍ］の金属基材が入るようにカットする。そして、転写印刷層が袋体の内面となるように、シートの端部同士を接続した接続部分をウェルダー加工により処理する。

・金属基材
材料：厚さが２［ｍｍ］のアルミ板
三次元形状：アルミ押し出し法を用いて、長さが４［ｍ］のルーバー形状に形成。
・絵柄印刷層
ポリエステル塗料を粉体塗装することで、厚さが５０［μｍ］の下地層を形成する。
次に、袋体に皺が入らないように、金属基材を収容した袋体の内部を真空にして、袋体の内面を金属基材に面接触させた状態で、温度を２００［℃］に設定したオーブンを用いて１５分間加熱した後に、４０［℃］まで冷却させる。その後、金属基材から袋体を剥離させることで、メイプル調の木目柄を表現したインキを下地層に転写する。

以上により、実施例３では、メイプル調の木目柄を有するルーバー形状の成形品を製造した。
さらに、実施例３では、成形品を外装用途に使用する場合を考慮して、メイプル調の木目柄を表現したインキを下地層に転写させた後に、外装用途で実績のあるフッソ塗料をスプレー塗装により表面に吹き付け、耐候性能を向上させた仕様とした。

（性能評価）
実施例１から３の成形品に対し、密着性、耐候性、耐傷性に対する性能評価を行った。評価結果は表１中に表す。

（密着性）
密着性の評価は、碁盤目を１［ｍｍ］に設定した碁盤目ＴＣ密着試験により評価する耐熱試験（８０［℃］）及び耐湿試験（４０［℃］、９０［％］）と、ボルトナット試験（８０［℃］～２０［℃］の温度変化を１０回繰り返す）により行った。
（耐候性）
耐候性の評価は、密着性の評価を行う前に、「メタルウェザーメーター」と、「サンシャインウェザーメーター」を用いて行った。

（耐傷性）
耐傷性の評価は、スチールウール試験、コイン引っかき試験、ホフマンスクラッチ試験、鉛筆硬度試験のそれぞれにより行った。
（評価結果）
表１中に表されるように、実施例１から３の成形品は、剥離性、耐候性、耐傷性が良好であることが確認された。

本発明の成形品及びその製造方法は、例えば、ホテルや大型店舗等の商業施設の内装、玄関ドアや金属サイディング等の建築資材、自動車や鉄道車両の内装等に用いる表面化粧用として利用が可能である。

１…成形品、２…金属基材、４…絵柄印刷層、６…平板部、６ｕ…平板部６の上面、６ｉｎ…平板部６の内壁面、８…側壁部、１０…袋体、１０Ａ…袋体１０の開口部、１２…フィルム基材層、１４…転写印刷層、Ｖ…空隙部、Ｂ…面取り部

Claims

金属基材と、前記金属基材に積層し、且つ予め設定した絵柄が印刷された絵柄印刷層と、を備える成形品の製造方法であって、
前記金属基材を予め設定した三次元形状に成形する金属基材成形工程と、前記金属基材成形工程で前記三次元形状に成形した前記金属基材に前記絵柄印刷層を積層させる絵柄印刷層形成工程と、を備え、
前記絵柄印刷層形成工程では、前記絵柄に対応する転写柄が転写可能に内面へ印刷された袋体を宙吊りにした状態で前記袋体の中に前記金属基材を収容し、さらに、前記袋体の内部を負圧として前記内面を前記金属基材に面接触させることで前記転写柄を金属基材の全面に転写して前記絵柄印刷層を積層させることを特徴とする成形品の製造方法。
前記金属基材成形工程では、折り曲げ加工及び絞り加工のうち少なくとも一方を用いて、前記金属基材を前記三次元形状に成形することを特徴とする請求項１に記載した成形品の製造方法。
前記金属基材成形工程では、抜き加工を用いて、前記金属基材を前記三次元形状に成形することを特徴とする請求項１または請求項２に記載した成形品の製造方法。