JP7052272B2 - 水圧転写フィルム及び加飾成形品の製造方法 - Google Patents
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Description
こうした装飾方法として、水圧を利用した水圧転写法が知られている。この水圧転写法は、まず、水溶性あるいは水膨潤性の基材フィルムに、所望の装飾層を印刷した転写フィルムを用意し、該転写フィルムの装飾層に、有機溶剤を主成分とする活性剤を塗布して、該装飾層を膨潤、粘着化させる(これを活性化という)。その前又は後に、前記転写フィルムを転写用の装飾層面を上面にして、水面上に浮遊させ、次いで、該転写フィルム上に被転写体となる物品を押圧して、水圧によって転写フィルムを被転写体の装飾処理をすべき被転写面に密着させる。その後に、基材フィルムを除去して装飾層を転写する方法である(例えば、特許文献1及び2参照)。
一方、近年、このような三次元成形体に、より複雑な絵柄等を転写して、優れた意匠を得たいという要望があり、これを達成する方法の開発が望まれていた。
本発明の課題は、意匠性の高い加飾成形品を得ることができ、かつ意匠の制御を容易にし得る水圧転写フィルムを提供すること、及び該水圧転写フィルムを用いて、意匠性の高い加飾成形品の製造方法を提供することにある。
すなわち、本発明は、
(1)水溶性フィルム上に意匠層を有する水圧転写フィルムであって、正方形又は長方形からなる単位形状に対して、欠損部を有する形状であることを特徴とする水圧転写フィルム、及び
(2)下記の工程(a)~(e)を含む加飾成形品の製造方法、
下記の工程(a)~(e)を含む加飾成形品の製造方法。
工程(a):水溶性フィルム上に意匠層を有する水圧転写フィルムであって、正方形又は長方形からなる単位形状に対して、欠損部を有する形状である水圧転写フィルムを用意する工程。
工程(b):欠損部を有する水圧転写フィルムを水溶性フィルム側が水面側に向くように水面に浮遊させる工程。
工程(c):水圧転写フィルムの意匠層側に活性剤組成物を塗布する工程。
工程(d):該工程(b)及び(c)を経た水圧転写フィルム上に被転写体を押圧し、水圧によって意匠層を被転写体の被転写面に密着させる工程。
工程(e):該被転写体の被転写面上より水溶性フィルムを除去する脱膜工程。
を提供するものである。
本発明の水圧転写フィルムは、水溶性フィルム上に意匠層を有し、正方形又は長方形からなる単位形状に対して、欠損部を有する形状であることを特徴とする。以下、図面を参考に詳細に説明する。
水圧転写フィルムは、枚葉であっても、ロール状であってもよいが、被転写体に転写される一単位(以下、単に「一単位」と記載する。)は、図4に示されるように、水槽に浮かべられる際に、流れ方向に長辺を有する長方形の形状となるのが普通である。
なお、被転写体の形状、大きさ、転写する絵柄の形状等に応じて、水圧転写フィルムの一単位は、正方形であってもよいし(図5)、流れ方向に短辺を有する長方形であってもよい(図6)。以下、本発明においてはこの長方形又は正方形を「単位形状」と定義する。
従来の単位形状であれば、水圧転写フィルムの流れ方向の二辺(図4では長方形である単位形状の長辺)がストッパーと略平行の位置関係にあり、水圧転写フィルム1は、ストッパー3の位置まで一様に伸展される。すなわち、意匠層全体が、水槽のストッパーの位置まで、ほぼ同様の距離(4g、4g’)だけ伸展されるので、当該意匠層により構成される絵柄は、全体に伸展された柄として、またほぼ一定の厚さの意匠層が被転写体に転写される。したがって、被転写体に転写された絵柄は、水圧転写フィルムに印刷された意匠が、一様に引き伸ばされた意匠として転写される。
このように、水圧転写フィルムに欠損部を設けることにより、被転写体に絵柄の大小、濃淡のコントラストを付与することができ、より優れた意匠を加飾成形品に付することができる。
特に、絵柄の伸展度の大きい部分と小さい部分のコントラストを強調した意匠を得たい場合には、意匠層を構成する絵柄層をパターン状の絵柄とすることが好ましい。一方、絵柄の濃淡が強調される意匠を表現するためには、絵柄層をベタ印刷層とすることが好ましい。
また、水圧転写フィルムに欠損部を設ける加工により、非常に簡便に、上述の絵柄の大小及び濃淡を、加飾成形品に付すことができる。さらには、欠損部の位置及び形状を制御することで、転写後の絵柄の制御が容易であるという利点を有する。
例えば、図1(A)に示されるように、単位形状5の対向する二辺と平行な中心線mに対して、非対称な形状とすることで、欠損部6を形成することができる。当該欠損部があるために、その周辺部分は、水槽のストッパー3までの距離4aが、欠損部を有さない部分の距離4bに対して長くなり、絵柄は大きく伸ばされ、また意匠層が薄く伸ばされる。したがって、欠損部とそれ以外の部分とによって、被転写体には、絵柄の大きさ及び濃淡のコントラストを有する意匠が転写される。
なお、当該態様において、水圧転写フィルムの最小幅は、単位形状の幅に対して約50%である。
該意匠層15は、絵柄層12に加えて、プライマー層14及び保護層13を有していてもよい。層構成としては、水溶性フィルム11側から、必要に応じてプライマー層14、絵柄層12及び必要に応じて保護層13をこの順に有するものが挙げられる。
本発明における水溶性フィルムは、水溶性もしくは水膨潤性を有するものであれば特に限定されるものではなく、従来水圧転写フィルムとして一般に使用されているフィルムの中から、適宜選択して用いることができる。
水溶性フィルムを構成する樹脂としては、例えばポリビニルアルコール樹脂、デキストリン、ゼラチン、にかわ、カゼイン、セラック、アラビアゴム、澱粉、蛋白質、ポリアクリル酸アミド、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリビニルメチルエーテル、メチルビニルエーテルと無水マレイン酸との共重合体、酢酸ビニルとイタコン酸との共重合体、ポリビニルピロリドン、アセチルセルロース、アセチルブチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、アルギン酸ナトリウム等の各種水溶性樹脂が挙げられる。
これらの樹脂は、単独で用いられてもよいし、2種以上が混合されて用いられてもよい。なお、基材フィルムには、マンナン、キサンタンガム、グアーガム等のゴム成分が添加されていてもよい。
ポリビニルアルコール樹脂フィルムは、ポリビニルアルコールの重合度、ケン化度、及び澱粉やゴム等の添加剤の配合量等を変えることにより、基材フィルムに対して転写用の意匠層を形成する際に必要な機械的強度、取り扱い中の耐湿性、水面に浮かべてからの吸水による柔軟化の速度、水中での延展(伸展)又は拡散に要する時間、転写工程での変形のし易さ等を適宜調節することができる。
また、ポリビニルアルコール樹脂フィルムは水溶性ではあるが、水に溶解する前段階では水に膨潤して軟化しつつも、フィルムとして存続することが好ましい。フィルムとして存続している状態にあるときに水圧転写を行なうことにより、水圧転写時の転写用の意匠層の過度の流動、変形を防止することができるからである。
本発明の水圧転写フィルムにおける絵柄層はパターン状であってもよいし、ベタ印刷層であってもよい。
絵柄層は、通常、バインダー樹脂と着色剤とを含有する。絵柄層のバインダー樹脂としては、熱可塑性樹脂が挙げられ、具体例としては、アクリル樹脂、アルキドなどのポリエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂(例えばポリエステルウレタン系樹脂)、ポリカーボネート樹脂、塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体、ポリビニルブチラールなどのポリビニルアセタール(ブチラール系樹脂)、硝化綿などのニトロセルロース系樹脂が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
上記バインダー樹脂は、1種類を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
なお、アクリル樹脂の一種である、後述するアクリルポリマーポリオールは、本発明の効果を阻害しない範囲で加えることができるが、アクリルポリマーポリオールは伸展性が低いため、絵柄層のバインダー樹脂としては用いないことが好ましい。
絵柄層の形成に用いる溶剤としては、特に制限はなく、脂肪族炭化水素類、芳香族炭化水素類、ハロゲン化炭化水素類、アルコール類、多価アルコール類、ケトン類、エーテル類、エステル類、ニトロ炭化水素類、ニトリル類、アミン類、その他アセタール類、酸類、フラン類等が挙げられる。これらの溶剤は1種を単独で、又は2種以上を混合して使用することができる。
絵柄層の厚さとしては、通常、0.1~10μm程度であり、好ましくは0.5~2μmの範囲である。
本発明の水圧転写フィルムにおける保護層は、必要に応じて設けられる層であり、アクリルポリマーポリオールを含む樹脂組成物及び/又はその硬化物からなることが好ましい。当該樹脂組成物及び/又はその硬化物は、活性剤組成物に含まれる溶剤による攻撃から、絵柄層を保護する機能を有する。
上記アクリルポリマーポリオールは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法により求められる、標準ポリスチレンで換算された重量平均分子量が1,000~100,000、水酸基価が30~130mgKOH/gのものが用いられる。
保護層の厚さについては、通常、0.1~25μm程度であり、好ましくは0.5~10μmの範囲である。
本発明においては、意匠層がさらにプライマー層を有し、該プライマー層を、水溶性フィルムと絵柄層との間に配置することができる。この態様により、さらに絵柄層を鮮明にすることができる。
該プライマー層は、被転写体の被転写面に対し、後述するトップコート層を形成しない場合には、被転写体の最表面に位置する層である。一方、後述するようなトップコート層を設ける態様においては、プライマー層がトップコート層と絵柄層の間に位置し、トップコート層を形成する塗料に含まれる溶剤から絵柄層を保護するため、より鮮明な絵柄が得られる。
プライマー層の厚さとしては、通常、0.1~10μm程度であり、好ましくは0.5~2μmの範囲である。
図7に示す本発明の水圧転写フィルム1は、例えば、水溶性フィルム11の上にプライマー層14を形成する工程(A)と、その上に絵柄層12を形成する工程(B)と、正方形又は長方形からなる単位形状に対して欠損部を設ける工程(C)により製造することができる。また、必要に応じて、絵柄層12上に保護層13を形成することができる。
上記において、各層は公知の塗布方法又は印刷方法によって形成したり、あるいは樹脂フィルムをラミネートすることにより形成することができる。当該塗布方法としては、グラビアコート、リバースコート等が挙げられ、印刷方法としては、グラビア印刷等が挙げられる。
また、工程(C)については、後述の工程(a)で説明するように、水圧転写フィルムをカッター等で裁断する方法等が挙げられる。
なお、枚葉の場合には、水圧転写フィルム1に欠損部を設ける工程(C)の後に、工程(A)及び工程(B)を行い、本発明の水圧転写フィルムを得ることもできる。
本発明の加飾成形品の製造方法は、水溶性フィルム上に意匠層を有する水圧転写フィルムを用い、下記の工程(a)~(e)を含むものである。
工程(a):水溶性フィルム上に意匠層を有する水圧転写フィルムであって、正方形又は長方形からなる単位形状に対して、欠損部を有する形状である水圧転写フィルムを用意する工程。
工程(b):欠損部を有する水圧転写フィルムを水溶性フィルム側が水面側に向くように水面に浮遊させる工程。
工程(c):水圧転写フィルムの意匠層側に活性剤組成物を塗布する工程。
工程(d):工程(b)及び(c)を経た水圧転写フィルム上に被転写体を押圧し、水圧によって意匠層を被転写体の被転写面に密着させる工程。
工程(e):該被転写体の被転写面上より水溶性フィルムを除去する脱膜工程。
また、上記の工程(e)に次いで下記の工程(f)を備えていてもよい。
工程(f):被転写体の被転写面上にトップコート層を形成する工程。
工程(a)は、水溶性フィルム上に意匠層を有する水圧転写フィルムであって、正方形又は長方形からなる単位形状に対して、欠損部を有する形状である水圧転写フィルムを用意する工程である。当該水圧転写フィルムは、あらかじめ欠損部を有するものを用意してもよいし、加飾成形品を得る過程で、後工程により欠損部を設けてもよい。
欠損部は上述のように、種々の形態があり、その形態に応じて、カッター等で裁断することができる。水圧転写フィルムがロール状である場合には、水圧転写フィルムをロールから巻き出し、所望の形状に裁断加工することができる。
一方、水圧転写フィルムを事前に所望の形状に加工しておき、ロール状に巻いておく方法もある。
また、水圧転写フィルムとして枚葉のものを用いる場合も同様であり、加飾成形品の製造段階で、水圧転写フィルムをその形態に応じて、カッター等で裁断加工してもよいし、あらかじめ所望の形態に裁断加工した水圧転写フィルムを用いてもよい。
工程(b)は、工程(c)の前又は後に行うことができる。水圧転写フィルム1は、水溶性フィルム11側が水面側に向くように水面上に浮遊させる。水圧転写フィルム1を水面に浮遊させるには、枚葉の印刷物を1枚ずつ浮遊させてもよく、また水を一方向に流し、その水面上に連続帯状の水圧転写フィルム1を、連続的に供給して浮遊させてもよい。
工程(c)は、工程(b)の前又は後に行うことができ、意匠層15に活性剤組成物を塗布する工程である。この工程で活性剤組成物を塗布することにより、絵柄層12や保護層13の少なくとも一部が溶解乃至膨潤して軟化し(活性化し)、被転写体と密着しやすくなる。
ここで、保護層は溶剤を一部浸透させるが、アクリルポリマーポリオールを含有するため、該溶剤によるアタックを抑制する。
活性剤組成物は、絵柄層12や保護層13を活性化して、被転写体の被転写面に転写させる機能を有する組成物であれば特に制限はなく、また、被転写体の被転写面に各層を転写させるまで蒸発しないような性状を有することが好ましい。このような活性剤組成物としては、例えばエステル類、アセチレングリコール類、エーテル類、及び樹脂を含む組成物が好ましく挙げられる。
エステル類としては、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル、酢酸sec-ブチル、酢酸tert-ブチル、シュウ酸ジブチル、フタル酸ジブチル、フタル酸ジメチル、フタル酸ジオクチル、フタル酸ジイソオクチルなどが好ましく挙げられる。
アセチレングリコール類としては、メトキシブチルアセテート、エトキシブチルアセテート、エチルカルビトールアセテート、プロピルカルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテートなどが好ましく挙げられる。
エーテル類としては、メチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、イソアミルセロソルブなどが好ましく挙げられる。
工程(d)は、工程(a)~工程(c)を経た水圧転写フィルム1上に被転写体を押圧し、水圧によって意匠層15(少なくとも絵柄層12)を被転写体の被転写面に密着させる工程である。意匠層15がさらにプライマー層14及び保護層13を含む場合には、絵柄層12と共に保護層13、プライマー層14も同時に転写される。
水圧転写フィルム1を浮かべ水圧を印加するための水は、該水圧転写フィルム1の水溶性フィルム11の種類などに応じ、適宣水温を調整するのがよく、好ましくは25~50℃程度、より好ましくは25~35℃である。
また、本発明の水圧転写フィルム1と被転写体との転写時間は、20~120秒程度が好ましく、より好ましくは30~60秒程度である。
被転写体としては、例えば、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体(ABS樹脂)、ポリカーボネート樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、繊維系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの樹脂、あるいはこれらを混合した樹脂のほか、鉄、アルミニウム、銅などの金属、陶磁器、ガラス、琺瑯などのセラミックス、木材などの材料からなる構造体を使用することができる。
また、被転写面の形状は、平面形状である二次元形状であってもよいし、凹凸形状や曲面形状などの三次元形状であってもよい。これらの中で、通常、樹脂製構造体が多用される。この樹脂製構造体は、成型時において離型剤が付着するとともに、ゴミや脂分なども付着することがあり、水圧転写フィルムの各層を密着性よく転写させるために、予め脱脂液により被転写面を清浄化しておくことが好ましい。
脱膜工程(e)は、工程(d)の後に行われ、被転写体の被転写面上より水溶性フィルム11を除去する工程である。
被転写体の被転写面上に付着している水溶性フィルム11の除去は、例えば、水を用いてシャワー洗浄することで行うことができる。なお、シャワー洗浄の条件は、水溶性フィルム11を形成する材料などにより異なるが、通常は水温15~60℃程度、洗浄時間10秒~5分程度が好ましい。そして、工程(e)の後、被転写体を十分乾燥し水分を蒸発させれば、被転写体の被転写面に絵柄層が付与された樹脂成形品が得られる。
工程(f)は、被転写体の被転写面上に、必要に応じトップコート層を形成する工程である。
当該工程(f)においては、前記工程(e)にて被転写体の被転写面に転写された意匠層に対し、表面強度向上、表面保護、表面艶調整などのために必要に応じ塗装を施し、透明ないし半透明のトップコート層を形成する。このトップコート層を形成する材料としては、例えば熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、電離放射線硬化性樹脂(紫外線硬化性樹脂、電子線硬化性樹脂)など、具体的にはウレタン系樹脂、エポキシ樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系樹脂、ケイ素系樹脂などが用いられる。トップコート層の形成は、上記の樹脂を公知の有機溶剤に溶解して得た塗料を用いて、スプレー塗装、静電塗装、刷毛塗り、浸漬塗装、など公知の塗装方法により行うことができる。トップコート層の厚さは、特に制限はないが、好ましくは1~25μmであり、より好ましくは1~10μmである。
実施例1
(水圧転写フィルムの製造)
水溶性フィルムとして、PVAフィルム(厚さ40μm)を用い、その片面に黒色顔料を含む樹脂からなる着色剤組成物、及び光輝性顔料を含む樹脂からなる着色剤組成物をグラビア印刷によって順にパターン調に塗工し、厚さ各1μmの絵柄層を形成した。絵柄層を構成する着色剤組成物に用いる樹脂としては、硝化綿とアルキド樹脂の混合物を用いた。
上述のようにして得た水圧転写フィルムをカッターで加工し、図1に示すような欠損部6を設けた。
欠損部を設けた水圧転写フィルムの意匠層表面側に、下記組成の活性剤組成物を10g/m2塗布し、水溶性フィルム側が水面側を向くように水面に浮遊させ、水圧転写フィルム10の欠損部6が、ストッパー3に到達するまで伸展させた。次いで、当該水圧転写フィルム上に被転写体を押圧し、水圧によって意匠層(絵柄層)を被転写体の被転写面に密着させた。その後に、該被転写体の被転写面上より水溶性フィルムを除去する脱膜工程を行い、被転写面上に2液硬化型のウレタン樹脂をスプレー塗装することにより、厚さ10μmのトップコート層を形成した。
(活性剤組成物の組成)
フタル酸系アルキド樹脂 6質量部
マイクロシリカ(顔料) 2質量部
フタル酸ジブチル 17質量部
溶剤(ブチルカルビトールアセテート) 60質量部
溶剤(ブチルセロソルブ) 15質量部
実施例1により製造された加飾成形品の意匠面の写真を図8に示す。図8から明らかなように、欠損部に相当する意匠面(図8では上部の方の意匠)の絵柄が広がった形で、かつ淡い色の意匠となり、他の部分とのコントラストがあるため、優れた意匠となった。
加飾成形品の製造過程において、水圧転写フィルムをカッターで加工し、図2に示すような欠損部6を設けたこと以外は、実施例1と同様にして、加飾成形品を得た。
実施例2により製造された加飾成形品の意匠面の写真を図9に示す。図9から明らかなように、水圧転写フィルムの形状に沿うような形で意匠が曲線形状を有するという、優れた意匠が得られた。
加飾成形品の製造過程において、水圧転写フィルムを円形のカッターで加工し、図3に示すような欠損部6を設けたこと以外は、実施例1と同様にして、加飾成形品を得た。
実施例3により製造された加飾成形品は、実施例1と同様に、水圧転写フィルムの欠損部に相当する部分が、水圧転写フィルムの絵柄が広がった形で、かつ淡い色となり、他の部分とのコントラストがあるため、優れた意匠となった。
実施例1において、欠損部を設けなかったこと以外は実施例1と同様にして、加飾成形品を得た。当該加飾成形品は、均一に意匠が転写された(図10参照)。
さらに、本発明によれば、意匠の制御が容易であり、高い生産性で上記加飾成形品が得られる。
2;水槽
3、3’;ストッパー
4a、4a’~4h、4h’;伸展距離
5;単位形状
6;欠損部
11;水溶性フィルム
12;絵柄層
13;保護層
14;プライマー層
15;意匠層
m;中心線
Claims (5)
- 水溶性フィルム上に意匠層を有する水圧転写フィルムであって、正方形又は長方形からなる単位形状に対して、欠損部を有する形状であり、前記単位形状の幅に対して水圧転写フィルムの最小幅が30~80%の幅であることを特徴とする水圧転写フィルム。
- 前記欠損部が、前記単位形状の対向する二辺と平行な中心線に対して、非対称な形状とすることにより得られる請求項1に記載の水圧転写フィルム。
- 前記欠損部が、単位形状の対向する辺の少なくとも一部に曲線形状を有することにより達成される請求項1に記載の水圧転写フィルム。
- 前記欠損部が、前記単位形状の内部をくりぬいたものである請求項1に記載の水圧転写フィルム。
- 下記の工程(a)~(e)を含む加飾成形品の製造方法。
工程(a):水溶性フィルム上に意匠層を有する水圧転写フィルムであって、正方形又は長方形からなる単位形状に対して、欠損部を有する形状であり、前記単位形状の幅に対して水圧転写フィルムの最小幅が30~80%の幅である水圧転写フィルムを用意する工程。
工程(b):欠損部を有する水圧転写フィルムを水溶性フィルム側が水面側に向くように水面に浮遊させる工程。
工程(c):水圧転写フィルムの意匠層側に活性剤組成物を塗布する工程。
工程(d):工程(b)及び(c)を経た水圧転写フィルム上に被転写体を押圧し、水圧によって意匠層を被転写体の被転写面に密着させる工程。
工程(e):該被転写体の被転写面上より水溶性フィルムを除去する脱膜工程。
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