JPWO2016020978A1 - 熱及び光硬化性の水圧転写用塗料組成物、水圧転写方法、水圧転写品 - Google Patents
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Abstract
Description
(a)アクリルポリオール樹脂、(b)多官能光硬化性化合物、(c)光重合開始剤、及び(d)ポリイソシアネート化合物を含み、
前記(a)アクリルポリオール樹脂は、ガラス転移温度(Tg)が50〜100℃であり、ポリスチレン換算での質量平均分子量が1,000〜20,000であり、水酸基価が20〜200mgKOH/gであり、
前記(b)多官能光硬化性化合物は、1分子中に重合性不飽和結合を2個以上有する化合物であり、
前記(a)アクリルポリオール樹脂と前記(b)多官能光硬化性化合物の配合割合が、質量比で(a)/(b)=50/50〜70/30であり、
前記(a)アクリルポリオール樹脂に含まれる水酸基(−OH)と、前記(d)ポリイソシアネート化合物に含まれるイソシアネート基(−NCO)の当量比(NCO/OH)が0.5〜1.5になるように配合してなることを特徴とする熱及び光硬化性の水圧転写用塗料組成物を提供する。
前記(a)アクリルポリオール樹脂は、ガラス転移温度(Tg)が50℃〜100℃であり、ポリスチレン換算での質量平均分子量が1,000〜20,000であり、水酸基価が20〜200mgKOH/gであり、
前記(b)多官能光硬化性化合物は、1分子中に重合性不飽和結合を2個以上有する化合物であり、
前記(a)アクリルポリオール樹脂と前記(b)多官能光硬化性化合物の配合割合が、質量比で(a)/(b)=5/95〜90/10であり、
前記(a)アクリルポリオール樹脂に含まれる水酸基(−OH)と、前記(d)ポリイソシアネート化合物に含まれるイソシアネート基(−NCO)の当量比(NCO/OH)が0.5〜1.5になるように配合してなることを特徴とする熱及び光硬化性塗料組成物を提供する。
前記熱及び光硬化性の水圧転写用塗料組成物が、(a)アクリルポリオール樹脂、(b)多官能光硬化性化合物、(c)光重合開始剤、及び(d)ポリイソシアネート化合物を含み、前記(a)アクリルポリオール樹脂は、ガラス転移温度(Tg)が50〜100℃であり、ポリスチレン換算での質量平均分子量が1,000〜20,000であり、水酸基価が20〜200mgKOH/gであり、
前記(b)多官能光硬化性化合物は、1分子中に重合性不飽和結合を2個以上有する化合物であり、
前記(a)アクリルポリオール樹脂と前記(b)多官能光硬化性化合物の配合割合が、質量比で(a)/(b)=50/50〜70/30であり、
前記(a)アクリルポリオール樹脂に含まれる水酸基(−OH)と、前記(d)ポリイソシアネート化合物に含まれるイソシアネート基(−NCO)の当量比(NCO/OH)が0.5〜1.5になるように配合してなる
ことを特徴とする水圧転写方法を提供する。
同様に、プラスチック成形品の表面もしくはその表面に形成された層上への密着性、外観(光沢性等)、耐傷つき性、及び耐薬品性に優れており、特に厳しい品質が要求される自動車や家電製品のトップクリアーコートとして適しているものである。
加えて、本発明の熱及び光硬化性塗料組成物は、リコート性が優れている。また、塗膜形成時の硬化性が高いことにより、成膜後短時間で梱包することが可能(すなわち、梱包性が良い)であり、生産工程の短縮に貢献するものである。
本発明の塗膜形成方法及び水圧転写方法によれば、保護膜形成時の硬化性が高く、成膜後に短時間で梱包することが可能なため、自動車用や家電製品用の部品の生産効率が画期的に向上する。
前記塗料組成物は、プラスチック成形品、又は、めっき、蒸着、塗装により形成されたコート層を有するプラスチック成形品の表面を保護するために用いられる。
前記水圧転写用塗料組成物は、水溶性フィルム上に印刷され乾燥された印刷パターン層を転写基材の表面に水圧転写することにより形成された装飾層及び前記転写基材の表面を保護するために用いられる。
はじめに、本発明の塗料組成物の詳細について説明する。
本発明の塗料組成物で用いる(a)アクリルポリオール樹脂のガラス転移温度(Tg)は、50〜100℃の範囲であり、より好ましくは55〜90℃、特に好ましくは55〜80℃の範囲である。ガラス転移温度が50℃以上であれば、保護膜に所望の硬度や耐傷つき性を付与することができ、一方、ガラス転移温度が100℃を超えると、保護膜の光沢感、平滑性、肉持ち感が低下し、高外観性が損なわれる傾向となる。なお、肉持ち感とは、塗膜の厚みがふっくらと肉付き良く、いかにも厚い膜であるかのように見えるさまをいう。
アクリルポリオール樹脂のガラス転移温度(Tg)は、多種類のモノマーから構成される共重合体の場合は、以下の式により求められる。
水酸基価は、試料中の水酸基(−OH)をアセチル化して、アセチル化に要した酢酸を中和するのに要する水酸化カリウムの量を、試料1.0gに対するmg数で表わしたもので、試料中の水酸基の含有量を示す尺度である。アセチル化には、各種の試薬が用いられるが、通常、ピリジンと無水酢酸(3:1)が用いられ、アセチル化前後の酸濃度の差を滴定することによって測定される。
水酸基含有アクリルモノマー(a1)としては、例えば、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート等の炭素数2〜4のグリコールと(メタ)アクリル酸とのモノエステル化物;ラクトン変性のヒドロキシエチル(メタ)アクリレート;ポリオキシエチレン変性のヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ポリオキシプロピレン変性のヒドロキシエチル(メタ)アクリレート等のポリオキシアルキレン変性のヒドロキシエチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。(メタ)アクリル酸は、アクリル酸またはメタクリル酸を意味する。
アクリル系モノマーとしては、例えば、(メタ)アクリル酸の炭素数1〜22(好ましくは炭素数1〜12、より好ましくは炭素数1〜8)のアルキルエステル、(メタ)アクリル酸の炭素数2〜18(好ましくは炭素数2〜4)のアルコキシアルキルエステル、アミノ(メタ)アクリル系モノマー、(メタ)アクリルアミド系モノマー、エポキシ基含有モノマー、カルボキシル基含有モノマー等が挙げられる。スチレン系モノマーとしては、スチレン、α−メチルスチレン等が挙げられる。
(メタ)アクリル酸の炭素数2〜18のアルコキシアルキルエステルとしては、例えば、メトキシブチル(メタ)アクリレート、メトキシエチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
アミノ(メタ)アクリル系モノマーとしては、例えば、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N−t−ブチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
(メタ)アクリルアミド系モノマーとしては、例えば、アクリルアミド、メタクリルアミド、N−メチルアクリルアミド、N−メチルメタクリルアミド、N−エチルアクリルアミド、N−エチルメタクリルアミド、N−ブチルアクリルアミド、N−ブチルメタクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジメチルメタクリルアミド等が挙げられる。
エポキシ基含有モノマーとしては、グリシジル(メタ)アクリレート等が挙げられ、カルボキシル基含有モノマーとしては、アクリル酸、メタクリル酸が挙げられる。
本発明で用いる(b)多官能光硬化性化合物は、1分子中に重合性不飽和結合を2個以上有する化合物であり、単独又は2種以上の混合物として用いることができる。多官能光硬化性化合物としては、光硬化性モノマー(b1)あるいは光硬化性オリゴマー(b2)が挙げられる。このような多官能光硬化性化合物を用いることにより、本発明の特徴である保護膜の外観、耐薬品性や耐傷付き性、梱包性を向上させる効果がある。
2官能のラジカル重合性不飽和モノマーとしては、例えば、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAエチレンオキサイド変性ジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAプロピレンオキサイド変性ジ(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−1−アクリロキシ−3−メタクリロキシプロパン、トリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
3官能のラジカル重合性不飽和モノマーとしては、例えば、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンエチレンオキサイド変性トリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンプロピレンオキサイド変性トリ(メタ)アクリレート、グリセリントリ(メタ)アクリレート、グリセリンエチレンオキサイド変性トリ(メタ)アクリレート、グリセリンプロピレンオキサイド変性トリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、プロピレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリアクリレート、トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレートトリアクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、プロポキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、グリセリンプロポキシトリアクリレート等が挙げられる。
4官能以上のラジカル重合性不飽和モノマーとしては、例えば、ジプロピレングリコールテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールエトキシテトラアクリレート、エチレンオキサイド変性ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレートなどが挙げられる。
上記のラジカル重合性不飽和モノマーの中でも、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートが好ましい。
本発明で用いる(c)光重合開始剤は、紫外線の照射によってラジカルを発生するものであれば、公知の光重合開始剤を適宜に使用することができ、ベンゾイン系、ベンゾフェノン系、ベンジル系、アセトフェノン系、キノン系、チオキサントン系、フェニルグリオキシル酸系、フォスフィンオキサイド系等の公知の化合物から任意に選択することができる。
光重合開始剤としては、具体的には、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル等のベンゾイン系化合物;ベンゾフェノン、p−メトキシベンゾフェノン、o−ベンゾイル安息香酸、o−ベンゾイル安息香酸メチル、4,4´−ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4´−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン等のベンゾフェノン系化合物;ベンジル、4,4´−ジメトキシベンジル等のベンジル系化合物;アセトフェノン、2,2−ジエトキシアセトフェノン、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン等のアセトフェノン系化合物;2−エチルアントラキノン、2−t−ブチルアントラキノン、1,4−ジメチルアントラキノン、カンファーキノン等のキノン系化合物;チオキサントン、2−メチルチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン、2,4−ジメチルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2−クロルチオキサントン等のチオキサントン系化合物;メチルフェニルグリオキシレート、エチルフェニルグリオキシレート等のフェニルグリオキシル酸系化合物、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド、ビス(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチル−ペンチルフォスフィンオキサイド、2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニルフォスフィンオキサイド等のフォスフィンオキサイド系化合物等を挙げることができる。これらは1種を単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
本発明で用いる(d)ポリイソシアネート化合物は、(a)アクリルポリオール樹脂が有する水酸基と架橋反応する化合物であり、1分子中に2個以上の遊離のイソシアネート基を有する化合物である。例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、ダイマー酸ジイソシアネート、リジンジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネート類;水素添加キシリレンジイソシアネート、シクロヘキシレンジイソシアネート、メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)、イソホロンジイソシアネート等の脂環式ジイソシアネート類;トリレンジイソシアネート、フェニレンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート類;2−イソシアナトエチル−2,6−ジイソシアナトカプロエート、3−イソシアナトメチル−1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート、4−イソシアナトメチル−1,8−オクタメチレンジイソシアネート等の3官能以上の有機ポリイソシアネート類;これらのイソシアネート類の変性体;等を挙げることができる。これらのポリイソシアネート化合物には、必要に応じてアミン硬化剤が添加されてもよい。
上記のポリイソシアネート化合物の中でも、耐候性や作業性の観点から脂肪族ポリイソシアネートが好ましく、それらの変性体も含む。
脂肪族ポリイソシアネート化合物の具体例としては、旭化成社製の商品名デュラネート24A−100、デュラネートTPA−100、デュラネートE402−90T、住化バイエルウレタン社製の商品名スミジュールN−3300、スミジュールN−3200、スミジュールN−75、日本ポリウレタン社製の商品名コロネートHX、コロネートEH、三井武田化学社製の商品名タケネートD−165Nなどである。なお「デュラネート」、「スミジュール」、「コロネート」及び「タケネート」は登録商標である。
ここで、水圧転写で形成された装飾層へのアタック性(装飾層を構成する印刷パターン層を再溶解させることを指す)が強い溶剤を使用すると、装飾層の意匠性を低下させたり、保護膜表面の平滑性を低下させ、十分な光沢を持つ膜が得られないといった現象が生じる場合がある。そのため、アタック性の低い溶剤が好ましく、この観点から、酢酸エチル、酢酸ブチル、イソ酢酸ブチル、ソルベッソ150が好ましく用いられる。
攪拌機、冷却機、窒素封入機、温度計及びモノマー滴下装置を備えた1リットルの4つ口フラスコに、酢酸ブチルを100g仕込み、攪拌しながら内部温度が110℃になるまで加温した。そこへ、表1に示す種類及び量(g)のモノマー成分及び重合開始剤(2,2−アゾビス(2−メチルブチロニトリル);ABN−E)の混合溶液を90分間にわたって滴下し、滴下終了後、110℃で2時間保持し、反応を終了して、アクリルポリオール樹脂の溶液を得た。表1に、混合溶液の組成と、得られた共重合体のガラス転移温度、水酸基価及び質量平均分子量を示す。
本実施例及び比較例では、下記の水圧転写フィルム、活性剤組成物、転写基材を使用し、水圧転写フィルムの印刷パターン層を水圧転写して得られた装飾層を有するプラスチック成形品の表面に保護膜を形成し、その特性を評価した。
水圧転写フィルムは、株式会社タイカがライセンス先に供給している「G5100 トラストウォルナット 4C」を用いた。なお、この水圧転写フィルムは、ポリビニルアルコール(PVA)フィルムの被転写面側に、顔料と合成樹脂との混合系からなる溶剤系インクを用いてグラビア印刷によって木目柄の印刷パターン層(溶剤成分は揮発除去された状態)が施されて形成されている。
(2)活性剤組成物と塗工条件
本発明の実施例及び比較例では、活性剤組成物として、株式会社タイカの商品名「CPA−H」を用い、(1)の水圧転写フィルムの印刷パターン層上に10μmの厚みにミヤバー法で塗工された。
(3)転写基材
被転写体である転写基材として、100mm×200mm×3mmのABS樹脂製の平板(ユーエムジー・エービーエス株式会社製 TM20)を用いた。
転写フィルムを転写槽内に導入する直前にミヤバー塗布方法によって水圧転写フィルムの印刷パターン層上に活性剤組成物を塗布したのち、活性剤組成物を塗布しない面が水面に接するように水圧転写フィルムを転写槽の水面上に浮かばせ、水圧転写フィルムが所定の伸展及び活性状態となった時点で、水圧転写フィルムを介して転写基材を水中に押し込み、転写基材表面に水圧転写フィルムの印刷パターン層を転写して装飾層を形成後、転写基材を水中から取り出して、水洗、乾燥を行って転写物品を得た。
この転写物品の装飾層側全面に、各実施例及び比較例の塗料組成物を、硬化後の塗膜の膜厚が25±5μmとなるようにスプレー塗布して塗布層を形成した。次いで塗料組成物が装飾層を浸透して転写基材表面に達した状態(塗布後5分)で、雰囲気温度80℃で5分間の予備加熱を行った後、積算光量1,000mJ/cm2の紫外線を照射して硬化させ、その後さらに雰囲気温度80℃で10分間の本加熱をして硬化させ、保護膜を形成した。
[光沢性の評価基準]
○:60°の光沢が90以上である。
△:60°の光沢が80以上90未満である。
×:60°の光沢が80未満である。
[密着性の評価基準]
○:剥離なし(実用レベル)
×:剥離あり(実用不適)
○:変化なし(実用レベル)
×:シワ、膨れ(実用不適)
[目視による表面の変化の評価基準]
○:変化なし(実用レベル)
×:著しい跡(実用不適)
[耐傷つき性の評価基準]
○:光沢値変化150%未満、明度変化量0.5未満(実用レベル)
△:光沢値変化150%以上180%未満、明度変化量0.5以上1.0未満(実用レベル)
×:光沢値変化180%以上、明度変化量1.0以上(実用不適)
本実施例及び比較例では、ABS樹脂成形品の表面に、各実施例及び比較例の塗料組成物を、硬化後の膜厚が25±5μmとなるようにスプレー塗布して塗布層を形成した。次いで雰囲気温度80℃で5分間加熱の予備硬化を行った後、積算光量1,000mJ/cm2の紫外線を照射し、さらに雰囲気温度80℃で10分間加熱して硬化させ、塗膜を形成した。
2 転写物品(装飾層が形成された基材)
4 装飾層
5 保護膜
10 転写基材
20 水圧転写フィルム
30 水溶性フィルム(キャリアフィルム)
40 印刷パターン層
50 水
60 活性剤組成物
70 水圧転写用塗料組成物の塗布層
S シャワー
H1 熱風
H2 熱
U 光(紫外線)
(a)アクリルポリオール樹脂、(b)多官能光硬化性化合物、(c)光重合開始剤、及び(d)ポリイソシアネート化合物を含み、
前記(a)アクリルポリオール樹脂は、ガラス転移温度(Tg)が50〜100℃であり、ポリスチレン換算での質量平均分子量が1,000〜20,000であり、水酸基価が20〜200mgKOH/gであり、
前記(b)多官能光硬化性化合物は、1分子中に重合性不飽和結合を4個以上有する多官能(メタ)アクリレートまたは3官能以上のポリエステルアクリレートもしくはウレタンアクリレートであり、
前記(a)アクリルポリオール樹脂と前記(b)多官能光硬化性化合物の配合割合が、質量比で(a)/(b)=50/50〜70/30であり、
前記(a)アクリルポリオール樹脂に含まれる水酸基(−OH)と、前記(d)ポリイソシアネート化合物に含まれるイソシアネート基(−NCO)の当量比(NCO/OH)が0.5〜1.5になるように配合してなることを特徴とする熱及び光硬化性の水圧転写用塗料組成物を提供する。
前記(a)アクリルポリオール樹脂は、ガラス転移温度(Tg)が50℃〜100℃であり、ポリスチレン換算での質量平均分子量が1,000〜20,000であり、水酸基価が20〜200mgKOH/gであり、
前記(b)多官能光硬化性化合物は、1分子中に重合性不飽和結合を4個以上有する多官能(メタ)アクリレートまたは3官能以上のポリエステルアクリレートもしくはウレタンアクリレートであり、
前記(a)アクリルポリオール樹脂と前記(b)多官能光硬化性化合物の配合割合が、質量比で(a)/(b)=5/95〜90/10であり、
前記(a)アクリルポリオール樹脂に含まれる水酸基(−OH)と、前記(d)ポリイソシアネート化合物に含まれるイソシアネート基(−NCO)の当量比(NCO/OH)が0.5〜1.5になるように配合してなることを特徴とする熱及び光硬化性塗料組成物を提供する。
(a)アクリルポリオール樹脂、(b)多官能光硬化性化合物、(c)光重合開始剤、及び(d)ポリイソシアネート化合物を含み、
前記(a)アクリルポリオール樹脂は、ガラス転移温度(Tg)が50〜100℃であり、ポリスチレン換算での質量平均分子量が1,000〜20,000であり、水酸基価が20〜200mgKOH/gであり、
前記(b)多官能光硬化性化合物は、1分子中に重合性不飽和結合を4個以上有する多官能(メタ)アクリレートまたは3官能以上のポリエステルアクリレートもしくはウレタンアクリレートであり、
前記(a)アクリルポリオール樹脂と前記(b)多官能光硬化性化合物の配合割合が、質量比で(a)/(b)=50/50〜70/30であり、
前記(a)アクリルポリオール樹脂に含まれる水酸基(−OH)と、前記(d)ポリイソシアネート化合物に含まれるイソシアネート基(−NCO)の当量比(NCO/OH)が0.5〜1.5になるように配合してなることを特徴とする熱及び光硬化性の水圧転写用塗料組成物を提供する。
前記熱及び光硬化性の水圧転写用塗料組成物が、(a)アクリルポリオール樹脂、(b)多官能光硬化性化合物、(c)光重合開始剤、及び(d)ポリイソシアネート化合物を含み、前記(a)アクリルポリオール樹脂は、ガラス転移温度(Tg)が50〜100℃であり、ポリスチレン換算での質量平均分子量が1,000〜20,000であり、水酸基価が20〜200mgKOH/gであり、
前記(b)多官能光硬化性化合物は、1分子中に重合性不飽和結合を2個以上有する化合物であり、
前記(a)アクリルポリオール樹脂と前記(b)多官能光硬化性化合物の配合割合が、質量比で(a)/(b)=50/50〜70/30であり、
前記(a)アクリルポリオール樹脂に含まれる水酸基(−OH)と、前記(d)ポリイソシアネート化合物に含まれるイソシアネート基(−NCO)の当量比(NCO/OH)が0.5〜1.5になるように配合してなる
ことを特徴とする水圧転写方法を提供する。
同様に、プラスチック成形品の表面もしくはその表面に形成された層上への密着性、外観(光沢性等)、耐傷つき性、及び耐薬品性に優れており、特に厳しい品質が要求される自動車や家電製品のトップクリアーコートとして適しているものである。
加えて、本発明の熱及び光硬化性塗料組成物は、リコート性が優れている。また、塗膜形成時の硬化性が高いことにより、成膜後短時間で梱包することが可能(すなわち、梱包性が良い)であり、生産工程の短縮に貢献するものである。
本発明の塗膜形成方法及び水圧転写方法によれば、保護膜形成時の硬化性が高く、成膜後に短時間で梱包することが可能なため、自動車用や家電製品用の部品の生産効率が画期的に向上する。
前記塗料組成物は、プラスチック成形品、又は、めっき、蒸着、塗装により形成されたコート層を有するプラスチック成形品の表面を保護するために用いられる。
前記水圧転写用塗料組成物は、水溶性フィルム上に印刷され乾燥された印刷パターン層を転写基材の表面に水圧転写することにより形成された装飾層及び前記転写基材の表面を保護するために用いられる。
はじめに、本発明の塗料組成物の詳細について説明する。
本発明の塗料組成物で用いる(a)アクリルポリオール樹脂のガラス転移温度(Tg)は、50〜100℃の範囲であり、より好ましくは55〜90℃、特に好ましくは55〜80℃の範囲である。ガラス転移温度が50℃以上であれば、保護膜に所望の硬度や耐傷つき性を付与することができ、一方、ガラス転移温度が100℃を超えると、保護膜の光沢感、平滑性、肉持ち感が低下し、高外観性が損なわれる傾向となる。なお、肉持ち感とは、塗膜の厚みがふっくらと肉付き良く、いかにも厚い膜であるかのように見えるさまをいう。
アクリルポリオール樹脂のガラス転移温度(Tg)は、多種類のモノマーから構成される共重合体の場合は、以下の式により求められる。
水酸基価は、試料中の水酸基(−OH)をアセチル化して、アセチル化に要した酢酸を中和するのに要する水酸化カリウムの量を、試料1.0gに対するmg数で表わしたもので、試料中の水酸基の含有量を示す尺度である。アセチル化には、各種の試薬が用いられるが、通常、ピリジンと無水酢酸(3:1)が用いられ、アセチル化前後の酸濃度の差を滴定することによって測定される。
水酸基含有アクリルモノマー(a1)としては、例えば、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート等の炭素数2〜4のグリコールと(メタ)アクリル酸とのモノエステル化物;ラクトン変性のヒドロキシエチル(メタ)アクリレート;ポリオキシエチレン変性のヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ポリオキシプロピレン変性のヒドロキシエチル(メタ)アクリレート等のポリオキシアルキレン変性のヒドロキシエチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。(メタ)アクリル酸は、アクリル酸またはメタクリル酸を意味する。
アクリル系モノマーとしては、例えば、(メタ)アクリル酸の炭素数1〜22(好ましくは炭素数1〜12、より好ましくは炭素数1〜8)のアルキルエステル、(メタ)アクリル酸の炭素数2〜18(好ましくは炭素数2〜4)のアルコキシアルキルエステル、アミノ(メタ)アクリル系モノマー、(メタ)アクリルアミド系モノマー、エポキシ基含有モノマー、カルボキシル基含有モノマー等が挙げられる。スチレン系モノマーとしては、スチレン、α−メチルスチレン等が挙げられる。
(メタ)アクリル酸の炭素数2〜18のアルコキシアルキルエステルとしては、例えば、メトキシブチル(メタ)アクリレート、メトキシエチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
アミノ(メタ)アクリル系モノマーとしては、例えば、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N−t−ブチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
(メタ)アクリルアミド系モノマーとしては、例えば、アクリルアミド、メタクリルアミド、N−メチルアクリルアミド、N−メチルメタクリルアミド、N−エチルアクリルアミド、N−エチルメタクリルアミド、N−ブチルアクリルアミド、N−ブチルメタクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジメチルメタクリルアミド等が挙げられる。
エポキシ基含有モノマーとしては、グリシジル(メタ)アクリレート等が挙げられ、カルボキシル基含有モノマーとしては、アクリル酸、メタクリル酸が挙げられる。
本発明で用いる(b)多官能光硬化性化合物は、1分子中に重合性不飽和結合を2個以上有する化合物であり、単独又は2種以上の混合物として用いることができる。多官能光硬化性化合物としては、光硬化性モノマー(b1)あるいは光硬化性オリゴマー(b2)が挙げられる。このような多官能光硬化性化合物を用いることにより、本発明の特徴である保護膜の外観、耐薬品性や耐傷付き性、梱包性を向上させる効果がある。
2官能のラジカル重合性不飽和モノマーとしては、例えば、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAエチレンオキサイド変性ジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAプロピレンオキサイド変性ジ(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−1−アクリロキシ−3−メタクリロキシプロパン、トリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
3官能のラジカル重合性不飽和モノマーとしては、例えば、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンエチレンオキサイド変性トリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンプロピレンオキサイド変性トリ(メタ)アクリレート、グリセリントリ(メタ)アクリレート、グリセリンエチレンオキサイド変性トリ(メタ)アクリレート、グリセリンプロピレンオキサイド変性トリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、プロピレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリアクリレート、トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレートトリアクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、プロポキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、グリセリンプロポキシトリアクリレート等が挙げられる。
4官能以上のラジカル重合性不飽和モノマーとしては、例えば、ジプロピレングリコールテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールエトキシテトラアクリレート、エチレンオキサイド変性ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレートなどが挙げられる。
上記のラジカル重合性不飽和モノマーの中でも、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートが好ましい。
本発明で用いる(c)光重合開始剤は、紫外線の照射によってラジカルを発生するものであれば、公知の光重合開始剤を適宜に使用することができ、ベンゾイン系、ベンゾフェノン系、ベンジル系、アセトフェノン系、キノン系、チオキサントン系、フェニルグリオキシル酸系、フォスフィンオキサイド系等の公知の化合物から任意に選択することができる。
光重合開始剤としては、具体的には、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル等のベンゾイン系化合物;ベンゾフェノン、p−メトキシベンゾフェノン、o−ベンゾイル安息香酸、o−ベンゾイル安息香酸メチル、4,4´−ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4´−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン等のベンゾフェノン系化合物;ベンジル、4,4´−ジメトキシベンジル等のベンジル系化合物;アセトフェノン、2,2−ジエトキシアセトフェノン、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン等のアセトフェノン系化合物;2−エチルアントラキノン、2−t−ブチルアントラキノン、1,4−ジメチルアントラキノン、カンファーキノン等のキノン系化合物;チオキサントン、2−メチルチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン、2,4−ジメチルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2−クロルチオキサントン等のチオキサントン系化合物;メチルフェニルグリオキシレート、エチルフェニルグリオキシレート等のフェニルグリオキシル酸系化合物、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド、ビス(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチル−ペンチルフォスフィンオキサイド、2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニルフォスフィンオキサイド等のフォスフィンオキサイド系化合物等を挙げることができる。これらは1種を単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
本発明で用いる(d)ポリイソシアネート化合物は、(a)アクリルポリオール樹脂が有する水酸基と架橋反応する化合物であり、1分子中に2個以上の遊離のイソシアネート基を有する化合物である。例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、ダイマー酸ジイソシアネート、リジンジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネート類;水素添加キシリレンジイソシアネート、シクロヘキシレンジイソシアネート、メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)、イソホロンジイソシアネート等の脂環式ジイソシアネート類;トリレンジイソシアネート、フェニレンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート類;2−イソシアナトエチル−2,6−ジイソシアナトカプロエート、3−イソシアナトメチル−1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート、4−イソシアナトメチル−1,8−オクタメチレンジイソシアネート等の3官能以上の有機ポリイソシアネート類;これらのイソシアネート類の変性体;等を挙げることができる。これらのポリイソシアネート化合物には、必要に応じてアミン硬化剤が添加されてもよい。
上記のポリイソシアネート化合物の中でも、耐候性や作業性の観点から脂肪族ポリイソシアネートが好ましく、それらの変性体も含む。
脂肪族ポリイソシアネート化合物の具体例としては、旭化成社製の商品名デュラネート24A−100、デュラネートTPA−100、デュラネートE402−90T、住化バイエルウレタン社製の商品名スミジュールN−3300、スミジュールN−3200、スミジュールN−75、日本ポリウレタン社製の商品名コロネートHX、コロネートEH、三井武田化学社製の商品名タケネートD−165Nなどである。なお「デュラネート」、「スミジュール」、「コロネート」及び「タケネート」は登録商標である。
ここで、水圧転写で形成された装飾層へのアタック性(装飾層を構成する印刷パターン層を再溶解させることを指す)が強い溶剤を使用すると、装飾層の意匠性を低下させたり、保護膜表面の平滑性を低下させ、十分な光沢を持つ膜が得られないといった現象が生じる場合がある。そのため、アタック性の低い溶剤が好ましく、この観点から、酢酸エチル、酢酸ブチル、イソ酢酸ブチル、ソルベッソ150が好ましく用いられる。
攪拌機、冷却機、窒素封入機、温度計及びモノマー滴下装置を備えた1リットルの4つ口フラスコに、酢酸ブチルを100g仕込み、攪拌しながら内部温度が110℃になるまで加温した。そこへ、表1に示す種類及び量(g)のモノマー成分及び重合開始剤(2,2−アゾビス(2−メチルブチロニトリル);ABN−E)の混合溶液を90分間にわたって滴下し、滴下終了後、110℃で2時間保持し、反応を終了して、アクリルポリオール樹脂の溶液を得た。表1に、混合溶液の組成と、得られた共重合体のガラス転移温度、水酸基価及び質量平均分子量を示す。
本実施例及び比較例では、下記の水圧転写フィルム、活性剤組成物、転写基材を使用し、水圧転写フィルムの印刷パターン層を水圧転写して得られた装飾層を有するプラスチック成形品の表面に保護膜を形成し、その特性を評価した。
水圧転写フィルムは、株式会社タイカがライセンス先に供給している「G5100 トラストウォルナット 4C」を用いた。なお、この水圧転写フィルムは、ポリビニルアルコール(PVA)フィルムの被転写面側に、顔料と合成樹脂との混合系からなる溶剤系インクを用いてグラビア印刷によって木目柄の印刷パターン層(溶剤成分は揮発除去された状態)が施されて形成されている。
(2)活性剤組成物と塗工条件
本発明の実施例及び比較例では、活性剤組成物として、株式会社タイカの商品名「CPA−H」を用い、(1)の水圧転写フィルムの印刷パターン層上に10μmの厚みにミヤバー法で塗工された。
(3)転写基材
被転写体である転写基材として、100mm×200mm×3mmのABS樹脂製の平板(ユーエムジー・エービーエス株式会社製 TM20)を用いた。
転写フィルムを転写槽内に導入する直前にミヤバー塗布方法によって水圧転写フィルムの印刷パターン層上に活性剤組成物を塗布したのち、活性剤組成物を塗布しない面が水面に接するように水圧転写フィルムを転写槽の水面上に浮かばせ、水圧転写フィルムが所定の伸展及び活性状態となった時点で、水圧転写フィルムを介して転写基材を水中に押し込み、転写基材表面に水圧転写フィルムの印刷パターン層を転写して装飾層を形成後、転写基材を水中から取り出して、水洗、乾燥を行って転写物品を得た。
この転写物品の装飾層側全面に、各実施例及び比較例の塗料組成物を、硬化後の塗膜の膜厚が25±5μmとなるようにスプレー塗布して塗布層を形成した。次いで塗料組成物が装飾層を浸透して転写基材表面に達した状態(塗布後5分)で、雰囲気温度80℃で5分間の予備加熱を行った後、積算光量1,000mJ/cm2の紫外線を照射して硬化させ、その後さらに雰囲気温度80℃で10分間の本加熱をして硬化させ、保護膜を形成した。
[光沢性の評価基準]
○:60°の光沢が90以上である。
△:60°の光沢が80以上90未満である。
×:60°の光沢が80未満である。
[密着性の評価基準]
○:剥離なし(実用レベル)
×:剥離あり(実用不適)
○:変化なし(実用レベル)
×:シワ、膨れ(実用不適)
[目視による表面の変化の評価基準]
○:変化なし(実用レベル)
×:著しい跡(実用不適)
[耐傷つき性の評価基準]
○:光沢値変化150%未満、明度変化量0.5未満(実用レベル)
△:光沢値変化150%以上180%未満、明度変化量0.5以上1.0未満(実用レベル)
×:光沢値変化180%以上、明度変化量1.0以上(実用不適)
2 転写物品(装飾層が形成された基材)
4 装飾層
5 保護膜
10 転写基材
20 水圧転写フィルム
30 水溶性フィルム(キャリアフィルム)
40 印刷パターン層
50 水
60 活性剤組成物
70 水圧転写用塗料組成物の塗布層
S シャワー
H1 熱風
H2 熱
U 光(紫外線)
Claims (30)
- 水溶性フィルム上に印刷され乾燥された印刷パターンを転写基材の表面に水圧転写することにより形成された装飾層及び前記転写基材の表面を保護するために用いられる塗料組成物であって、
(a)アクリルポリオール樹脂、(b)多官能光硬化性化合物、(c)光重合開始剤、及び(d)ポリイソシアネート化合物を含み、
前記(a)アクリルポリオール樹脂は、ガラス転移温度(Tg)が50℃〜100℃であり、ポリスチレン換算での質量平均分子量が1,000〜20,000であり、水酸基価が20〜200mgKOH/gであり、
前記(b)多官能光硬化性化合物は、1分子中に重合性不飽和結合を2個以上有する化合物であり、
前記(a)アクリルポリオール樹脂と前記(b)多官能光硬化性化合物の配合割合が、質量比で(a)/(b)=50/50〜70/30であり、
前記(a)アクリルポリオール樹脂に含まれる水酸基(−OH)と、前記(d)ポリイソシアネート化合物に含まれるイソシアネート基(−NCO)の当量比(OH/NCO)が0.5〜1.5になるように配合してなることを特徴とする熱及び光硬化性の水圧転写用塗料組成物。 - 前記(a)アクリルポリオール樹脂が、1分子中に1個以上の水酸基と重合性不飽和結合を有する水酸基含有アクリルモノマー(a1)と、アクリル系及びスチレン系から選択される1種又は2種以上の水酸基を含有しない重合性不飽和結合を有するモノマー(a2)との共重合体である、請求項1に記載の熱及び光硬化性の水圧転写用塗料組成物。
- 前記(b)多官能光硬化性化合物が、1分子中に重合性不飽和結合を4個以上有する多官能(メタ)アクリレートである、請求項1に記載の熱及び光硬化性の水圧転写用塗料組成物。
- 前記多官能(メタ)アクリレートが、ペンタエリスリトールテトラアクリレート又はジペンタエリスリトールヘキサアクリレートである、請求項3に記載の熱及び光硬化性の水圧転写用塗料組成物。
- 前記(d)ポリイソシアネート化合物が、脂肪族系のポリイソシアネート化合物である、請求項1に記載の熱及び光硬化性の水圧転写用塗料組成物。
- 前記(c)光重合開始剤が、380nmよりも短波長側に最大吸収波長を有する短波長開始剤(c1)と、380nm以上の長波長側に最大吸収波長を有する長波長開始剤(c2)との少なくとも2種を含む、請求項1に記載の熱及び光硬化性の水圧転写用塗料組成物。
- 前記(a)アクリルポリオール樹脂、前記(b)多官能光硬化性化合物及び前記(c)光重合開始剤を含む第1液と、前記(d)ポリイソシアネート化合物を含む第2液とを混合してなる、請求項1に記載の熱及び光硬化性の水圧転写用塗料組成物。
- (e)粘度調整用の溶剤を含む、請求項1に記載の熱及び光硬化性の水圧転写用塗料組成物。
- (a)アクリルポリオール樹脂、(b)多官能光硬化性化合物、(c)光重合開始剤、及び(d)ポリイソシアネート化合物を含み、
前記(a)アクリルポリオール樹脂は、ガラス転移温度(Tg)が50℃〜100℃であり、ポリスチレン換算での質量平均分子量が1,000〜20,000であり、水酸基価が20〜200mgKOH/gであり、
前記(b)多官能光硬化性化合物は、1分子中に重合性不飽和結合を2個以上有する化合物であり、
前記(a)アクリルポリオール樹脂と前記(b)多官能光硬化性化合物の配合割合が、質量比で(a)/(b)=5/95〜90/10であり、
前記(a)アクリルポリオール樹脂に含まれる水酸基(−OH)と、前記(d)ポリイソシアネート化合物に含まれるイソシアネート基(−NCO)の当量比(OH/NCO)が0.5〜1.5になるように配合してなることを特徴とする熱及び光硬化性塗料組成物。 - 前記(a)アクリルポリオール樹脂が、1分子中に1個以上の水酸基と重合性不飽和結合を有する水酸基含有アクリルモノマー(a1)と、アクリル系及びスチレン系から選択される1種又は2種以上の水酸基を含有しない重合性不飽和結合を有するモノマー(a2)との共重合体である、請求項9に記載の熱及び光硬化性塗料組成物。
- 前記(b)多官能光硬化性化合物が、1分子中に重合性不飽和結合を4個以上有する多官能(メタ)アクリレートである、請求項9に記載の熱及び光硬化性塗料組成物。
- 前記多官能(メタ)アクリレートが、ペンタエリスリトールテトラアクリレート又はジペンタエリスリトールヘキサアクリレートである、請求項11に記載の熱及び光硬化性塗料組成物。
- 前記(b)多官能光硬化性化合物が、ポリエステルアクリレート又はウレタンアクリレートである、請求項9に記載の熱及び光硬化性塗料組成物。
- 前記(d)ポリイソシアネート化合物が、脂肪族系のポリイソシアネート化合物である、請求項9に記載の熱及び光硬化性塗料組成物。
- 前記(a)アクリルポリオール樹脂に含まれる水酸基(−OH)と、(d)ポリイソシアネート化合物に含まれるイソシアネート基(−NCO)との当量比(NCO/OH)が、0.8〜1.1である、請求項9に記載の熱及び光硬化性塗料組成物。
- 前記(c)光重合開始剤が、380nmよりも短波長側に最大吸収波長を有する短波長開始剤(c1)と、380nm以上の長波長側に最大吸収波長を有する長波長開始剤(c2)との少なくとも2種を含む、請求項9に記載の塗料組成物。
- 前記(a)アクリルポリオール樹脂と前記(b)多官能光硬化性化合物の配合割合が、質量比で、(a)/(b)=30/70〜60/40である、請求項9に記載の熱および光硬化性塗料組成物。
- 水溶性フィルム上に印刷され乾燥された印刷パターン層を有する水圧転写フィルムの前記印刷パターンを転写基材の表面に水圧転写して装飾層を形成した後、前記装飾層上に熱及び光硬化性の水圧転写用塗料組成物を塗布して硬化させて保護膜を形成する水圧転写方法であって、
前記熱及び光硬化性の水圧転写用塗料組成物が、
(a)アクリルポリオール樹脂、(b)多官能光硬化性化合物、(c)光重合開始剤、及び(d)ポリイソシアネート化合物を含み、
前記(a)アクリルポリオール樹脂は、ガラス転移温度(Tg)が50〜100℃であり、ポリスチレン換算での質量平均分子量が1,000〜20,000であり、水酸基価が20〜200mgKOH/gであり、
前記(b)多官能光硬化性化合物は、1分子中に重合性不飽和結合を2個以上有する化合物であり、
前記(a)アクリルポリオール樹脂と前記(b)多官能光硬化性化合物の配合割合が、質量比で(a)/(b)=50/50〜70/30であり、
前記(a)アクリルポリオール樹脂に含まれる水酸基(−OH)と、前記(d)ポリイソシアネート化合物に含まれるイソシアネート基(−NCO)の当量比(NCO/OH)が0.5〜1.5になるように配合してなる
ことを特徴とする水圧転写方法。 - 請求項18に記載の水圧転写方法において、前記保護膜の形成は、前記熱及び光硬化性の水圧転写用塗料組成物を前記装飾層上に塗布して塗布層を形成し、前記熱及び光硬化性の水圧転写用塗料組成物が前記装飾層に浸透して少なくとも転写基材の表面に接した状態で前記塗布層を加熱した後に紫外線照射によって硬化させることを含んでなる水圧転写方法。
- 前記(a)アクリルポリオール樹脂が、1分子中に1個以上の水酸基と重合性不飽和結合を有する水酸基含有アクリルモノマー(a1)と、アクリル系及びスチレン系から選択される1種又は2種以上の水酸基を含有しない重合性不飽和結合を有するモノマー(a2)との共重合体である、請求項18に記載の水圧転写方法。
- 前記(b)多官能光硬化性化合物が、1分子中に重合性不飽和結合を4個以上有する多官能(メタ)アクリレートである、請求項18に記載の水圧転写方法。
- 前記多官能(メタ)アクリレートが、ペンタエリスリトールテトラアクリレートまたはジペンタエリスリトールヘキサアクリレートである、請求項21に記載の水圧転写方法。
- 前記(d)ポリイソシアネート化合物が、脂肪族系のポリイソシアネート化合物である、請求項18に記載の水圧転写方法。
- 熱及び光硬化性塗料組成物に含まれる前記(c)光重合開始剤が、380nmよりも短波長側に最大吸収波長を有する短波長開始剤(c1)と、380nm以上の長波長側に最大吸収波長を有する長波長開始剤(c2)との少なくとも2種を含むものである、請求項18に記載の水圧転写方法。
- 前記塗料組成物が、前記(a)アクリルポリオール樹脂、前記(b)多官能光硬化性化合物及び前記(c)光重合開始剤を含む第1液と、前記(d)ポリイソシアネート化合物を含む第2液とを混合したものである、請求項18に記載の水圧転写方法。
- 前記塗料組成物が、(e)粘度調整用の溶剤を含むものである、請求項18に記載の水圧転写方法。
- (i)プラスチック成形品の表面、あるいは
(ii)該プラスチック成形品の表面にめっき、蒸着もしくは塗装による表面処理が施されて形成されたコート層を有するプラスチック成形品の表面に、
請求項9に記載の熱及び光硬化性塗料組成物を塗布して塗布層を形成し、前記塗布層を加熱乾燥し、該加熱乾燥された膜を紫外線照射によって硬化させることを含んでなる塗膜形成方法。 - 塗布した塗料組成物が、コート層に浸透して、少なくともプラスチック成形品の表面に接した状態で紫外線照射を行う、請求項27に記載の塗膜形成方法。
- 請求項18に記載の水圧転写方法で得られる水圧転写物品。
- 請求項27に記載の方法で得られる物品。
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