JPH03277546A - 模様付樹脂被覆金属板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、例えば家電・建材用の塗装鋼板として使用す
るのに適し、特に意匠性の要求される冷蔵庫ドア材や内
装建材などへの適用可能性のある少量多品種柄模様を形
成した模様付樹脂被覆金属板の製造方法に関する。

（従来の技術） 近年、生活環境の高級化にともなって家電製品や内装建
材に対して高い意匠性が要求されるようになってきた。

樹脂被覆金属板、例えば塗装鋼板の場合、塗装面がその
まま最終製品の外面となるため、かかる塗装面に高い意
匠性をもたせる必要がある。

このような高意匠性塗装鋼板としては、特に柄！！様を
付与したものや鮮映性を改善したものが挙げられる。

ここに、鮮映性の改善については、母材表面粗度を低減
させる技術や透明フィルムを利用する方法がすでに提案
されている。

また、柄模様付与については、従来からの印刷技術に加
えて、転写フィルムを利用する方法（特開昭６３−２８
０６２７号公報、特開昭６３−２３６６４０号公報）あ
るいは、予め柄模様の印刷された樹脂フィルムをラミネ
ートする方法等がすでに提案されている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、これら従来の方法では達し得なかった鮮映性
・加工性の両立をねらった塗装鋼板の染色技術を本発明
者らは特願平１−２５４６３２号として提案した。その
方法によれば、焼付硬化させた塗装鋼板でも比較的短時
間で着色できる。

特願平１−２５４６３２号において開示する染色法のみ
を用いて柄模様を付与するためには、染色処理後剥離可
能なマスク塗料を染色液浸漬前に柄模様に沿って塗装し
ておく必要があり、他の柄模様付与方法と同様に柄模様
を彫刻したロール、すなわち彫刻ロールを用意しなけれ
ばならない。

しかしながら、ユーザーの要求する柄模様は多種多様で
あり、それぞれの柄模様を彫刻した彫刻ロールが必要と
なる６また柄模様には流行があり半年や１年といった短
期間で新しい彫刻ロールに更新してゆく必要がでてくる
。もちろん１つの柄に対して３色ＩＧＩＩりと仮定して
も、それぞれの色に対してロールが必要であり、彫刻ロ
ールは合計３本となり膨大なコスト増につながる。

その後柄模様の付与方法について検討したところ、紫外
線硬化型塗料の利用により鮮明な柄模様の付与が可能で
あることを見出し、特願平２−３０６２４号にその技術
を開示した。

上記特許出願にかかる方法ではこの点について改善され
多色の柄模様形成が可能となったが、以下に記した問題
点があった。

■硬化反応は不可逆的であり、多色を形成するためには
そのたびごとに紫外線硬化型塗料を塗装せねばならない
。これはコストの増加を招くことになる。

■あまり多色にすると、紫外線硬化塗膜が厚くなるため
、塗装鋼板の物性が低下し、特に折り曲げ性等加工性の
低下が著しく、品質の低下が見られる。

■さらに着色部と非着色部との差が、染料種によってあ
まり太き（とれない。

したがって、本発明の第一の目的は、彫刻ロールをｌ・
要とせずに塗装鋼板などの樹脂被覆金属板の柄模様形成
技術を実現すべく、柄模様の変更が容易な模様付樹脂被
覆金属板の製造方法を提供することにある。

本発明の第二の目的は、多色の柄模様が容易にかつ安価
に形成でき、しかも加工性のすぐれた模様付樹脂被覆金
属板の製造方法を提供することである。

さらに本発明は、彫刻ロールを用いない模様付塗装鋼板
の形成方法において、良好な模様形成が可能な操作条件
範囲を開示することを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） そこで、本発明者らは、これらの問題点に対して種々検
討を行い彫刻ロールやマスクのいらない柄模様形成方法
として、レーザー照射と染色の組合せを採用することに
より上述の目的が達成されることを知見し、本発明を完
成するに到った。

すなわち、既知の基礎的事実として ■熱硬化型塗膜であっても、染色による着色は可能であ
る： ■着色度は、染色液温が高い程速く、また長い時間の浸
漬程着色度は大となる：そして ■レーザー照射によって、局所的に塗装鋼板を加熱する
ことができる； との観点から、本発明者らは、塗装鋼板を染色液中に浸
漬した状態で、着色したい部分にのみレーザー照射を施
し、加熱着色処理を行ったところ、照射部は未照射部に
比べ高温のため、はるかに大きな染色速度がみられ、大
きな濃淡差を作ることができることを知った。

また、その後の検討結果、塗装鋼板を加熱するのではな
く、染色液層を加熱し、染料分子の拡散係数を増大させ
ることが重要であることをも知見した。すなわち、本発
明は、染色液層を薄＜シ熱容量を小さくすることにより
、効率的な加熱を行ない、また染色液濃度を大きくし、
樹脂層との間の濃度勾配を大きくすることにより、移行
速度を上げることができるのである。

なお、金属板にレーザー照射して部分的な発色を行わせ
る技術については、従来多数の報告がなされている。例
えば、「溶液中のレーザー照射による金属の表面改質」
表面技術、ｖｏｌ、４０（’８９）。

しかしながら、塗装鋼板（表面は樹脂被覆層）を対象物
とし、かつ染色液中でレーザー照射した例はない。

ここに、本発明の要旨とするところは、染色液に接触さ
せた樹脂被覆金属板の樹脂被覆層表面に、可視・赤外域
のレーザーを照射すると共に該レーザーを走査すること
により、着色および柄模様を形成させることを特徴とし
た模様付樹脂被覆金属板の製造方法である。

本発明の好適態様によれば、前記レーザーの照射および
走査は、次式を満足する条件下で行う。

１０４≧Ｐ（１−１０−＾ｈ）　／　（ｄｖｈ）　（ｐ
　ｃ）≧１０・−−（１）Ａ：使用レーザー波長での染
色液の吸光度（１／ｃｍ）ｈ：染色液厚み（ｃｍ） Ｐ：　レーザーパワー（す ｄ：　レーザースポット直径（Ｃ−） Ｖ：走査速度（ｃｍ／ｓ） ρ：染色液密度（ｇ／ｃ＠’） Ｃ：染色液比熱（Ｊ／ｇ・゜ｋ） （作用） 本発明の構成と作用を説明する。

本発明において樹脂被覆金属板とは、各種メツキ鋼板、
アルミ板、ステンレス板等を母材金属として、リン酸亜
鉛処理やクロメート処理等の下地処理を施したり、ある
いは施さずに１層以上の各種樹脂系塗料を塗布したもの
、あるいは各種樹脂系フィルムをラミネートしたものを
包含する。

なお、本発明において母材金属板、下地処理、被覆樹脂
の種類については限定しない、目的に応し適宜遺ぶこと
ができる。

染色液も特に限定されるものではなく、分散染料、含金
染料等繊維の染色に利用される市販のもので良く、着色
しようとする金属板の樹脂被覆層の種類に合わせて適宜
選択すればよい。

第１図は、本発明にかかるレーザー照射装置の模式的説
明図であり、可視・赤外域のレーザー光１はガラス板２
を経で、染色液３中に浸漬された供試材表面に照射され
る。供試材は樹脂被覆層４を設けた金属板５から成る。

第２図は、本発明において使用するレーザー照射装置の
別の変更例であり、図中、第１図と同一部部材は同一符
号で示す。

第２図に示す例では、ガラス板２と塗Ｍ４との＼ 間には液シール用のスペーサ６が外縁部に設けられてい
る。これらガラス板２、塗膜４およびスペーサ６によっ
て区画される空間内には染色液３が封入されており、染
色液層を構成している。この変更例にあっては染色液の
容積は必要最少量とすることができるため、染色液の効
率的な加熱が可能となるばかりでなく、高濃度の染色液
を用いることもできる。

可視・赤外域の発振波長のレーザーを使用するのは、紫
外線領域の光では染色液中での吸収が大きいため染色不
能なためである。

レーザーとしては、Ｆｌｅ　−Ｎｅ、ルビー、ＹＡＧ等
の適用が考えられる。

レーザーを樹脂被覆金属板面内で走査することにより、
柄模様を形成させることができる。別の染色液を使うこ
とで色相をかえて、浸漬照射処理することで、多色柄模
様を形成できる。なお、樹脂被覆層全面への着色はレー
ザービームを全面にスキャンさせて形成させることもで
きるが、その場合には、特願平１−２５４６３２号に開
示した技術に従い、浸漬処理することによって行うこと
ができる。

染色液を介してのレーザー光透過量が大きすぎる場合、
レーザー光によって樹脂皮膜の損傷がおきる。また透過
量が小さい場合、染色液内の発熱量が大きく、染料分子
の拡散が活発化するも、染色液層厚さに比例して熱容量
が増加するため、効果的な加熱は行われない、したがっ
て、透過量を小さくする方法としては、染色液層厚さを
変えずに染色液濃度を高濃度化することが重要である。

さらに、染色液濃度を高濃度化することは、染色速度そ
のものの増大にも寄与する。基本的に４色操作は、溶液
中の染料分子を被覆樹脂中に抽ｄすることであるから、
大きな濃度勾配を与えることにより、効率的な染料分子
の移行が期待できるわけである。

ちなみに、通常、繊維等の染色が行われるとき染色液濃
度は、０．１〜５　ｇ／　１程度が一般的であり後述の
実施例で述べるようなＬＯＯｇ／ｌのような高ｔｆ！”
液は用いない、もちろん本発明においても０゜１〜５８
／！という濃度範囲で使用してもよいが、高速染色を意
図する場合には１０〜１００ｇ／Ｉｌのような高濃度が
好ましい。

本発明の好適態様によるレーザーの照射・走査条件は、
前述の第１図および第２図のいずれの場合においも、式
（１）によって規定される。式（１）は染色が生しる最
低エネルギー密度および塗膜熱損失の住じない最高エネ
ルギーを示す。すなわち、レーザー照射によって染色液
の昇温かなければ、染色は生じないし、また昇温か過大
であれば、塗膜の横坑をひきおこす。これは、非常に短
時間のため、熱伝導は大きくないとして考えた条件式で
ある、 染色時間の短縮のためには、もちろんレーザー走査のス
ピードアンプをはかればよいが、染色液を加温すること
も有効な場合があり、また、樹脂被覆金属板を、予め溶
剤に浸漬して塗膜を膨潤させた後、染色液に浸漬照射処
理してもよい。また、染色液中に適宜溶剤を含有させる
ことも有効な場合がある。

次に、本発明をその実施例によってさらに具体的に説明
する。

実施例Ｉ 樹脂被覆金属板は、溶融亜鉛メンキ鋼板（６０ｇ／ボ付
着量）を母材とし、慣用のリン酸亜鉛処理およびクロメ
ートリンスの下地処理、ならびにエポキシ系プライマー
塗装を施した後、下記成分にて調製したポリエステル系
塗料（１５／１１１）を最高到達温度２３０°Ｃ２約１
分間で焼付け、白色の供試材とした。

ポリエステル樹脂（東洋紡績製バイロン２ρｃｓ）１０
０部メラミン樹脂（ミ井東圧化学製すイメル３２５）　
　２０部チタンホワイト（石原産業製Ｒ８２０）　　　
　　　８０部（塗装粘度調整のため、シクロヘキサノン
で適宜希釈した。） 染色液としては、日本チバガイギ製の分散塗料Ｔｓｒａ
ｓｉｌ　＠　　（商品名）を使用し、色相として、赤お
よび青のもので多色染色を実施した。

液濃度としては、０．１ｇ／ｌ染色剤／水）とし、第１
図に示す装置を使、て容器の中で、液浸度１０〜１２Ｉ
ｌ■でレーザー光を照射させた。ここに液浸度は、塗装
鋼板とガラス板間の距離である。レーザーを照射しない
場合、１時間浸漬しても、赤や青の着色は生じなかった
。

本例ではＹＡＧレーザーを使用し、まず赤色染色液中で
レーザー照射した。レーザー照射は、出力５０−で、樹
脂被覆層表面に光学レンズによりビーム径約０．２　ａ
ｓに集光し、１００＋ｕ＋／分の速度で、所定模様に従
いスキャンを行った。

次に、同様な掻作によって、青色染色液中でレーザー照
射を実施した。

このような方法によって、白色供試材上に、赤および青
の描画のある柄模様つき塗装置板を得た。

実施例２ 実施例Ｉと同し樹脂被覆板に対し、染色液として日本チ
ハガイギ製分散染料Ｔｅｒａｓ　ｉ　Ｉ　＠を使用し、
色相として、赤の染色を実施した。液濃度としては、１
００　ｇ＃！、１０ｇ＃！、０．１ｇ＃ｌ！、Ｉｇ＃の
水分散液を使用した。また１００　ｇ／βの高濃度であ
っても、常温（２３”Ｃ）では３０分間浸漬しても着色
は認められなかった。

レーザー照射法はＹＡＧ　レーザーを使用して行った。

液浸の大きな場合は第１図に示す装置を、本発明例の液
浸の小さい場合は第２図に示す装置を使って照射実験を
行った。出力は５０−に固定し、焦点距８１００　＋＋
ｍの光学レンズを用いてビームを集光させた。

また染色液密度ρは、１．３　（ｇ／ｃｍ３）、同じく
比熱Ｃは４．３（Ｊ／ｇ・’ｋ）であった。吸光度Ａに
ついては、実際の測定は０．１　ｇ／ｌのものを吸光光
度計によって求めたものをもとに推定した４Ｍでおる。

１０６０ｒ＋ｍ　（ＹＡＧレーザー波長）における０、
１　ｇ／ｊ２の吸光度は、０．０２　’７ｃｍであった
。

なお、着色度は色差計を用いてＬ−ａ−ｂ系表示におけ
るΔａ値にて評価した。Δａが大きい程赤い着色大であ
ることを示す。これらの結果をまとめると第１表のとお
りである。

（以下余白） 第 表 ０わ 零：　ＩＯ’≧Ｐ（１１０−＾″″）／　（ｄｖｈ）　
（ｐ　ｃ）≧１０（発明の効果） 本発明は、以上説明したとおりに構成されているから、
厚さが薄く高濃度の染色液層を介してレーザー光を照射
することによって、樹脂被覆金属板に多色柄模様を効率
よく形成させることができ、特別なロール等不要のため
、多品種小ロントの柄付塗装鋼板の製造方法として産業
上きわめて有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２回は、本発明方法を実施する装置の概
要図である。 １：レーザー光　　　　２ニガラス板 ３：染色液　　　　　　４：樹脂被覆層５：金属板

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）染色液に接触させた樹脂被覆金属板の樹脂被覆層
   表面に、可視・赤外域のレーザーを照射すると共に該レ
   ーザーを走査することにより、着色および柄模様を形成
   させることを特徴とした模様付樹脂被覆金属板の製造方
   法。
2. （２）次式（１）を満足する条件下で前記レーザーを照
   射および走査する請求項１記載の模様付樹脂被覆金属板
   の製造方法。 １０＾４≧Ｐ（１−１０＾−＾Ａ＾ｈ）／（ｄｖｈ）（
   ρｃ）≧１０・・・（１）Ａ：使用レーザー波長での染
   色液の吸光度（１／ｃｍ）ｈ：染色液厚み（ｃｍ） Ｐ：レーザーパワー（Ｗ） ｄ：レーザースポット直径（ｃｍ） ｖ：走査速度（ｃｍ／ｓ） ρ：染色液密度（ｇ／ｃｍ＾３） ｃ：染色液比熱（Ｊ／ｇ・゜ｋ）