WO2016199802A1 - 塗装又は印刷のための前処理方法 - Google Patents

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Definitions

  • the metal base material of the present invention has a thermal conductivity of 10 W / mK or more.
  • a plated steel plate such as a molten Zn-55% Al alloy-plated steel plate, a stainless steel plate, an aluminum plate, a copper plate, and a plain steel plate that has been degreased are used.
  • the aluminum plate includes an aluminum alloy mainly composed of aluminum.
  • the catalyst promotes the reaction of the melamine resin.
  • the catalyst include dodecylbenzenesulfonic acid, paratoluenesulfonic acid, and benzenesulfonic acid.
  • the blending amount of the catalyst is preferably about 0.1 to 8% with respect to the resin solid content.
  • the amine neutralizes the catalytic reaction. Examples of the amine include triethylamine, dimethylethanolamine, dimethylaminoethanol, monoethanolamine, and isopropanolamine.
  • the compounding quantity of an amine is not specifically limited, It is preferable that it is the quantity of 50% or more of an equivalent with respect to an acid (catalyst).
  • Examples of the pigment used in the ink receiving layer include extender pigments (including beads) and colored pigments.
  • the kind of extender pigment is not particularly limited.
  • Examples of extender pigments include silica, calcium carbonate, barium sulfate, aluminum hydroxide, talc, mica, resin beads, glass beads and the like.
  • This plated steel sheet is degreased with alkali, followed by coating type chromate (NRC300NS: Nippon Paint Co., Ltd., Cr, 50 mg / m 2 adhesion amount), and a commercially available epoxy resin primer coating primer layer (Nihon Fine Coatings Co., Ltd. 700P) ) was coated with a roll coater so that the dry film thickness was 5 ⁇ m, and then baked to a maximum plate temperature of 215 ° C.
  • thermocouple thermometer K type (Hioki Electric Co., Ltd., temperature logger LR5021) and a sensor (Anritsu Keiki Co., Ltd. tape type multi-purpose temperature sensor) were attached to the surfaces of the above various substrates and measured.

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Abstract

本発明は、熱伝導率が１０Ｗ／ｍＫ以上の特定の金属系基材の表面を火炎処理する際の結露の発生を抑制することを目的とする。　上記目的を解決するため、上記熱伝導率が１０Ｗ／ｍＫ以上の特定の金属系基材の表面に塗料又はインキで塗装又は印刷する前に、該基材を４０℃以上に予熱した後、該基材表面を火炎処理することを含む、金属系基材表面を塗装又は印刷する前の処理方法を提供する。

Description

塗装又は印刷のための前処理方法
　本発明は、特定の特性を有する金属系基材（熱伝導率が１０Ｗ／ｍＫ以上）の表面に、樹脂を含む塗料又はインキで、塗装又は印刷する際の前処理方法に関する。
　従来、金属系基材に樹脂を含む塗料やインキを用いて、その機能性や意匠性を向上させて付加価値を上げることが行われている。近年の技術の発達に伴い、より高い機能性又は意匠の多様性が求められ、高い精度の塗装や印刷技術が求められている。
　基材表面に塗装や印刷を行う前に、基材表面にゴミ、塵や埃などの異物が存在すると、塗料やインキに関し、基材との密着性や濡れ性が低下してしまい、満足のいく塗装や印刷を行うことができなかった。
　特許文献１では、鋼管の表面に付着した水分、埃、油脂等をバーナーの火炎で除去した後、鋼管の温度が５０～７０℃になったところで、鋼管にコーティング剤を塗布することを含む外面コーティング剤の硬化促進方法を開示する。
　一般に、鋼管の表面は防錆油が十分に塗布されている。防錆油を燃焼させて除去するためには、一定時間、少なくとも４００℃以上に加熱する必要があるため、金属表面が酸化するなどの、製品として品質に問題をきたすことがある。そのため、防錆油などの金属表面に付着した油類を除去するためには、通常、アルカリ脱脂などの手段が用いられており、金属表面上の油類を燃焼させて除去することは一般に行われていない。
　特許文献２では、ステンレス鋼帯、合金帯などの金属帯の表面に、製造工程で付着した油や固形付着物を、有機溶媒やアルカリ溶液などの洗浄液で洗浄後、火炎処理して表面を清浄化する方法が開示されている。
　しかしながら、このように脱脂洗浄した直後は金属帯の表面に異物は存在しないが、数時間から数日間保管しておくと、保管場所に浮遊する塵や埃などの異物が付着し、ごく薄い汚れの層を形成してしまう。高精度の塗装や印刷を行う場合に、係る異物は除去する必要がある。
　また、溶融Ｚｎ－５５％Ａｌ合金めっき鋼板などのめっき鋼板はめっき直後のめっき表面は清浄であるため、塗料や印刷インキが十分に密着するものの、めっき後に数時間から数日経過すると金属表面に空気中の極微細な有機ゴミが付着して塗料や印刷インキが十分に密着しないという問題があった。
　また塗装鋼板では、その製造工程において、塗装鋼板を製造する装置に塗装鋼板が接触すると、塗膜が一部装置に付着する場合がある。そして、その付着物が後続ロッドの塗装鋼板に付着すると、これが後続ロッドの塗装鋼板の異物となる。
特開平１１－９０３１３号公報 特開平７－２４３０７０号公報
　本発明者らは、金属系基材に塗料又はインキを塗装又は印刷する前に、金属系基材表面に付着した異物を火炎処理により燃焼除去することを考案し検討を行っていたが、単に火炎処理を行う場合、その後の塗膜や印刷インキの密着性や濡れ性が十分でないことが分かった。
　そこで、本発明者らは更なる検討を重ねた結果、塗膜や印刷インキの密着性や濡れ性を低下させている原因が火炎処理時に発生する結露であり、これが、熱伝導率が高い金属系基材特有の現象であることが分かった。
　そして、本発明者らは、この火炎処理時に発生する結露を防止する方法を検討した結果、火炎処理する前に金属系基材の温度を４０℃以上に予熱することで、この結露が抑えられ、塗膜又は印刷インキの密着性又は濡れ性が向上することを見出した。
　従って、本発明は、めっき鋼板、ステンレス鋼板、塗装鋼板、アルミニウム板、銅板および脱脂処理された普通鋼板から選択される、熱伝導率が１０Ｗ／ｍＫ以上の金属系基材の表面に塗料又はインキで塗装又は印刷する前に、該基材を４０℃以上に予熱した後、該基材表面を火炎処理することを含む、金属系基材表面を塗装又は印刷する前の処理方法を提供する。
　火炎処理では、液化石油ガス（ＬＰＧ）や液化天然ガス（ＬＮＧ）を燃料とするバーナーが汎用されているが、例えば、液化石油ガスが燃焼するときは、以下のような化学式であらわされる化学反応が起こっている。
Ｃ3Ｈ8（ＬＰＧ）＋５Ｏ2　→　３ＣＯ2＋４Ｈ2Ｏ＋熱
　本発明で使用する熱伝導率が高い金属系基材では、予熱なしにバーナーによる火炎処理を行うと、火炎が金属系基材に接触する瞬間に熱が迅速に拡散されて、その場の温度が下がってしまう。そのため、火炎中の水蒸気となっていた水が基材表面で冷やされて金属系基材表面に結露を生じる。この結露水は火炎処理中に基材表面に留まって火炎処理を妨害する。
　従って、特定の熱伝導率を有する金属系基材を、火炎処理する際に、４０℃以上に予熱しておくことで、結露の発生が抑えられ、金属系基材表面に付着した異物を除去することができ、塗膜又は印刷インキの密着性及び濡れ性を向上させることができる。
本発明の一実施態様を表す図である。
　本発明は、塗料又はインキによる塗装又は印刷が施されるための、熱伝導率が１０Ｗ／ｍＫ以上の金属系基材を用いる。好ましくは、熱伝導率が１５Ｗ／ｍＫ以上、更に好ましくは、３０Ｗ／ｍＫ以上、最も好ましくは、４０Ｗ／ｍＫ以上である基材を用いる。
　熱伝導率が１０Ｗ／ｍＫ未満の場合は、基材の熱拡散が低いため、火炎に含まれる水蒸気が基材と接触しても結露とはならないため、予熱の必要がない。
　本発明の金属系基材は、上述の通り、熱伝導率が１０Ｗ／ｍＫ以上である。本発明で使用する金属系基材としては、溶融Ｚｎ－５５％Ａｌ合金めっき鋼板などのめっき鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、銅板及び脱脂処理されている普通鋼板を用いる。なお、アルミニウム板はアルミニウムを主体とするアルミニウム合金も包含する。
　めっき鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板及び銅板は常温で酸化して品質が劣化することを考慮する必要がないため、防錆油などの油類は塗布されていない。例えば、ステンレス鋼板は、生産ラインにおいて潤滑油や圧延油等の油が塗布されることがあるが、最終的に洗浄工程で表面は清浄化される。めっき鋼板については、最終的に表面が処理されて錆が発生しにくくなっている。アルミニウム板では表面が酸化アルミニウムですぐ覆われさらに酸化することを防ぐため、錆びてその品質が劣化することはない。銅板について、銅は鉄ほど錆びやすくはなく、これも防錆油などの油を塗布する必要がない。
　一方、普通鋼板は保管時に錆びやすいため、防錆油が塗布されている。本発明の処理方法に普通鋼板を用いる場合は、脱脂処理されている普通鋼板を用いる。脱脂処理として、アルカリ処理や溶剤処理など公知の脱脂処理を用いることができる。
　また、本発明で使用する金属系基材は、塗装装置や印刷装置を考慮すると細長の矩形状であることが好ましい。
　これらの金属系基材には、エンボス加工や絞り成型加工などを行って、タイル調、レンガ調、木目調などの凹凸加工を施してもよい。
　前記金属系基材は、その表面に化成処理皮膜が形成されていてもよい。化成処理皮膜は、基材の表面全体に形成されており、基材の耐食性を向上させる。化成処理皮膜を形成する化成処理の種類は、特に限定されない。化成処理の例には、クロメート処理、クロムフリー処理、リン酸塩処理が含まれる。化成処理皮膜の付着量は、耐食性の向上に有効な範囲内であれば特に限定されない。
　さらには、前記鋼板の片面若しくは両面に塗料による塗膜が設けられた塗装鋼板も本発明で使用する金属系基材に含まれる。
　本発明の金属系基材としての塗装鋼板は、上記の鋼板に任意に化成処理皮膜及び／又は下塗り塗膜を形成した後、インキ受理層を形成させて得られる。
　化成処理皮膜は、鋼板の表面全体に形成されており、塗膜密着性および耐食性を向上させる。化成処理の例は上述の通りである。
　下塗り塗膜は、鋼板または化成処理皮膜の表面に形成されており、塗膜密着性および耐食性を向上させる。下塗り塗膜は、例えば樹脂を含む下塗り塗料を鋼板または化成処理皮膜の表面に塗布し、乾燥（または硬化）させることで形成される。下塗り塗料に含まれる樹脂の種類は、特に限定されない。樹脂の種類の例には、ポリエステル、エポキシ樹脂、アクリル樹脂などが含まれる。エポキシ樹脂は、極性が高く、かつ密着性が良好なため特に好ましい。また、下塗り塗膜の膜厚は、上記の機能を発揮することができれば、特に限定されない。下塗り塗膜の膜厚は、例えば５μｍ程度である。
　本発明で使用する塗装鋼板のインキ受理層は、マトリックスを形成するための樹脂と顔料を含む樹脂組成物を塗料として用いて形成される。
　マトリックスとなる樹脂の種類は、特に限定されない。マトリックスとなる樹脂の例には、ポリエステル、アクリル樹脂、ポリフッ化ビニリデン、ポリウレタン、エポキシ樹脂、ポリビニルアルコール、フェノール樹脂が含まれる。インキとの密着性の観点からは、マトリックスとなる樹脂は、ポリエステル、アクリル樹脂またはポリフッ化ビニリデンが好ましい。
　マトリックスを形成するためのポリエステル樹脂を用いる場合、その時の樹脂組成物は、例えばポリエステル、メラミン樹脂、触媒およびアミンを有する。
　ポリエステルの種類は、メラミン樹脂と架橋反応を起こすことができれば、特に限定されない。ポリエステルの数平均分子量は、特に限定されないが、加工性の観点からは５０００以上であることが好ましい。また、ポリエステルの水酸基価も、特に限定されないが、４０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であることが好ましい。ポリエステルのガラス転移点は、特に限定されないが、０～７０℃の範囲内であることが好ましい。ガラス転移点が０℃未満の場合、インキ受理層の硬度が不足するおそれがある。一方、ガラス転移点が７０℃超の場合、加工性が低下するおそれがある。
　メラミン樹脂は、ポリエステルの架橋剤である。メラミン樹脂は、特に限定されないが、メチル化メラミン樹脂であることが好ましい。また、メチル化メラミン樹脂は、分子中の官能基に占めるメトキシ基の量が８０ｍｏｌ％以上であることが好ましい。メラミン樹脂は、メチル化メラミン樹脂を単独で使用してもよいし、他のメラミン樹脂と併用してもよい。メラミン樹脂の配合量は、ポリエステル：メラミン樹脂＝７０：３０（質量比）程度であることが好ましい。
　触媒は、メラミン樹脂の反応を促進させる。触媒の例には、ドデシルベンゼンスルフォン酸、パラトルエンスルフォン酸、ベンゼンスルフォン酸が含まれる。触媒の配合量は、樹脂固形分に対して０．１～８％程度であることが好ましい。
　アミンは、触媒反応を中和する。アミンの例には、トリエチルアミン、ジメチルエタノールアミン、ジメチルアミノエタノール、モノエタノールアミン、イソプロパノールアミンが含まれる。アミンの配合量は、特に限定されないが、酸（触媒）に対して当量の５０％以上の量であることが好ましい。
　マトリックスを形成するための樹脂がアクリル樹脂の場合、例えばアクリル樹脂エマルションを用いる。当該エマルションにおけるアクリル樹脂の分子量は、２０万～２００万の範囲内であることが好ましい。エマルションにおけるアクリル樹脂の分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）により測定することができる。
　マトリックスを形成するための樹脂がポリフッ化ビニリデンの場合、例えば、ポリフッ化ビニリデンに対して熱可塑性アクリル樹脂を、重量比で２０／８０～５０／５０混合した樹脂組成物を塗料として用いることができる。
　インキ受理層で使用する顔料としては、体質顔料（ビーズを含む）や着色顔料が挙げられる。
　体質顔料の種類は、特に限定されない。体質顔料の例には、シリカ、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、タルク、マイカ、樹脂ビーズ、ガラスビーズなどが含まれる。
　樹脂ビーズの種類は、特に限定されない。樹脂ビーズの例には、アクリル樹脂ビーズ、ポリアクリロニトリルビーズ、ポリエチレンビーズ、ポリプロピレンビーズ、ポリエステルビーズ、ウレタン樹脂ビーズ、エポキシ樹脂ビーズなどが含まれる。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。
　着色顔料の種類は、特に限定されない。着色顔料の例には、カーボンブラック、酸化チタン、酸化鉄、黄色酸化鉄、フタロシアニンブルー、コバルトブルーが含まれる。
　以上の顔料について、顔料の種類、粒径や樹脂組成物（塗料）中の含量は、印刷の種類や印刷されるインクの種類によって当業者が適宜調整することができる。
　インキ受理層の膜厚は、特に限定されないが、通常３～３０μｍの範囲内である。塗膜が薄すぎる場合、塗膜の耐久性および隠蔽性が不十分となるおそれがある。一方、塗膜が厚すぎる場合、製造コストが増大するとともに、焼付け時にワキが発生しやすくなるおそれがある。
　本発明における熱伝導率はＪＩＳ　Ｒ１６１１-２０１０に準拠する方法で測定することができる（対応国際規格：ＩＳＯ　１８７５５：２００５）。具体的には１０ｍｍ角のサンプルを準備して京都電子工業株式会社製レーザーフラッシュ法熱物性測定装置ＬＦＡ－５０２を用いて測定することができる。
　本発明の金属系基材の中で、表面に樹脂を被覆していない、溶融Ｚｎ－５５％Ａｌ合金めっき鋼板などのめっき鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、銅板及び脱脂処理された普通鋼板は塗装又は印刷される数時間前に予熱及び火炎処理が行われることが好ましい。具体的には、金属系基材に塗装又は印刷が行われる４時間以内が好ましく、２時間以内がより好ましく、３０分以内がなお更に好ましく、１０分以内が最も好ましい。
　塗装又は印刷までの時間が、火炎処理して４時間を超えて経過すると、再び、基材表面に塵や埃などの異物が再び付着し、本発明の前処理方法の効果を十分に発揮することができない。なお、塗装鋼板等の樹脂被覆を施した金属系基材は、上記樹脂被覆のない金属系基材と比較して汚れが付着しにくいため、数ヶ月間（例えば、６カ月程度）、火炎処理効果を維持することができる。従って、塗装鋼板は火炎処理後数か月後に処理されてもよく、また、火炎処理後、上記の鋼板と同様の時間内に処理されてもよい。
　本発明の金属系基材表面の塗装又は印刷する前の処理方法は、基材を４０℃以上に予熱する。基材を予熱する手段は特に限定されない。例えば、一般に乾燥炉と呼ばれる加熱装置を使用することができ、具体的には、バッチ式の乾燥炉（「金庫炉」とも称する。）を使用することができる。例えば、株式会社いすず製作所製低温恒温器(型式　ミニカタリーナ MRLV-11）や株式会社東上熱学製自動排出型乾燥器(型式 ATO-101)を使用することができる。
　なお、本発明の予熱の温度は、火炎処理直前の温度を指し、必ずしも予熱直後の温度とは同じではない。換言すれば、本発明は予熱して４０℃以上の温度を有する金属系基材を火炎処理する工程を含む。具体的には、火炎処理まで３秒以内、好ましくは１秒以内、更に好ましくは０．５秒以内に測定した温度を指す。
　また、予熱はより高い温度で行うことが、火炎処理のムラを低減することができるため好ましく、具体的に４５℃以上に予熱することが好ましく、５０℃以上に予熱することがより好ましく、５５℃以上が更に好ましく、６０℃以上がなお更に好ましい。また、熱伝導率が高い基材ほどより高い温度で予熱することが好ましい。例えば、熱伝導率が１００Ｗ／ｍＫ以上の基材の場合は６０℃以上で予熱することが好ましく、６５℃以上で予熱することがより好ましい。
　また、予熱温度の上限は特に限定されないが、金属系基材表面の酸化による劣化を考慮して、金属系基材の温度が３００℃を超えないように金属系基材を予熱するのが好ましいため、予熱温度の上限は３００℃未満とすることが好ましい。
　本発明の火炎処理では、ガスバーナーを用いる。ここで用いるガスバーナーは、一般に鋼板や塗装鋼板の表面処理に使用されるガスバーナーを用いることができる。
　また、所望の効果を奏する限り、火炎処理に用いるガスバーナーの数は限定されないが、本発明の火炎処理では１又は２のガスバーナーを用いることが好ましい。これ以上のガスバーナーを用いると過度に金属系基材が加熱される可能性があり、基材上の汚れ、塵や埃等を焼却するには１又は２のガスバーナーで十分である。
　燃料ガスとしては、通常、水素、液化石油ガス（ＬＰＧ）、液化天然ガス（ＬＮＧ）、アセチレンガス、プロパンガス、又はブタン等が使用され、またその助燃ガスとしては、空気、又は酸素が使用される。燃焼エネルギーを考慮するとＬＰＧやＬＮＧを使用することが好ましい。
　また、炎口の態様については特に限定されないが、通常、リボン式や丸穴式のバーナーを用いることができる。
　このような構造のバーナーヘッドを有するバーナーは市販されており、例えば、Ｆｌｙｎｎ　Ｂｕｒｎｅｒ社（米国）の製品名Ｆ－３０００、Ｆｉｎｅｃｏｍ　Ｉ＆Ｔ社（韓国）の製品名ＦＦＰ２５０などが使用可能である。
　バーナーの炎口の幅（基材の幅方向に平行な広さ）は、基材表面全体に火炎が照射される広さである必要があり、基材の幅方向の広さに合わせて適切なバーナーを選択する。例えば、基材の幅方向の広さが４０ｃｍの場合は、炎口の幅が４５～５０ｃｍであるバーナーを選択する。
　バーナーの出力は、火炎が基材表面の塵や埃（異物）の焼却できる程度に調整する。例えば、バーナーの出力を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／時の出力に調整する。
　本発明で使用する基材に塗装を行う場合は、上記のインキ受理層で用いる樹脂組成物と同様な塗料（顔料は含んでも含まなくてもよい）が塗布される。塗布の方法はロールコーター法やバーコーター法など公知の方法が使用できる。
　本発明で使用する基材に印刷を行う場合は、公知の印刷方法を用いることができる。印刷方法の例には、グラビア印刷、オフセット印刷、スクリーン印刷、およびインクジェット印刷などが挙げられる。中でも、インクジェット印刷は、複雑な多色の模様を短時間で容易に形成することが可能であり、好ましい印刷方法である。
　インクジェット印刷用いるインキは、公知のインキを使用することが可能であり、具体的には、水性インキ、油性インキ、活性光線硬化型インキが挙げられる。本発明の効果が顕著に認められることから、活性光線硬化型インキを使用することが好ましい。活性光線硬化型インキには、ラジカル重合型インキとカチオン重合型インキが存在し、いずれも使用することができる。
　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。
　ここで、本発明における「活性光線」とは、電子線、紫外線、α線、γ線、エックス線等が挙げられる。本発明において、安全性やハンドリング性を考慮すると電子線、紫外線を用いることが好ましく、紫外線を用いることが最も好ましい。
　活性光線硬化型インキは基材の印刷面に着弾後、活性光線照射機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。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。
　以下に、本発明の処理方法の一実施態様を示す。図１における、１は金属系基材（以下「基材１」とも称する。）、２はガスバーナー、３はインクジェット印刷機、４は活性光線照射機、５は搬送機を表す。
　具体的には、まず、バッチ式乾燥炉で４０℃以上に予熱された基材１を搬送機５の上に載せる。搬送機５に載せられた基材１は破線矢印の方向に搬送され、基材１にガスバーナー２の火炎により火炎処理を施す。火炎処理後インクジェット印刷機により基材表面を印刷する。活性硬化型インキを用いたインクジェット印刷であれば、活性光線照射機４により、活性光線を照射して、インキを硬化させる。
　搬送機５による基材１の搬送速度は、印刷条件等により異なるが、一般に１０ｍ／分～５０ｍ／分、好ましくは、２０ｍ／分～４０ｍ／分である。
　予熱処理してから火炎処理までの時間は、予熱後基材の温度が４０℃以上で火炎処理できる時間内で行う必要があるが、基材に温度計を設置し、予備試験を行うことで定めることができる。例えば、基材の温度減衰曲線を予め作成して定めることもできる。この決定した時間に基づき、搬送機５の速度やガスバーナーの設置位置を決定する。
　以下に実施例および試験例を挙げて、本発明を更に具体的に説明するが、これによって本発明が限定されるものではない。
　金属系基材として、オーステナイト系ステンレス板、塗装鋼板、フェライト系ステンレス板、溶融Ｚｎ－５５％Ａｌ合金めっき鋼板、アルミニウム合金板を用い、参考基材としてアクリル板を用いた。
１．各種基材の調製
（１）オーステナイト系ステンレス板
　日新製鋼株式会社製の板厚０．５ｍｍ、ＳＵＳ３０４　ＢＡをＡ４サイズにカットして使用した。
（２）塗装鋼板
　板厚０．５ｍｍ、Ａ４サイズの片面当りめっき付着量９０ｇ／ｍ2の溶融Ｚｎ－５５％Ａｌ合金めっき鋼板を使用した。このめっき鋼板をアルカリ脱脂した後、塗布型クロメート（ＮＲＣ３００ＮＳ：日本ペイント株式会社製　Ｃｒとして５０ｍｇ／ｍ2の付着量）、プライマー層として市販のエポキシ樹脂系プライマー塗料（日本ファインコーティングス株式会社製７００Ｐ）を乾燥膜厚が５μｍとなるようにロールコーターで塗装した後、最高到達板温２１５℃となるように焼き付けた。
　インキ受理層を形成するための樹脂組成物である塗料の内容は以下の通りである。樹脂としては数平均分子量５，０００、ガラス転移温度３０℃、水酸基価２８ｍｇＫＯＨ／ｇの高分子ポリエステル樹脂(ＤＩＣ製)を用いた。架橋剤であるメラミン樹脂としては、メトキシ基９０モル％のメチル化メラミン樹脂（三井サイテック製サイメル３０３）を用いた。ポリエステル樹脂とメラミン樹脂の配合比は７０／３０であり、着色顔料としては平均粒径０．２８μｍの酸化チタン（テイカ製　ＪＲ－６０３）　４９質量％、平均粒径１０μｍのマイカ（株式会社ヤマグチマイカ製　ＳＪ－０１０）１３質量％、平均粒径５．５μｍの疎水性シリカ（サイリシア４５６；富士シリシア株式会社）６質量％、平均粒径１２μｍの疎水性シリカ（富士シリシア化学株式会社製　サイリシア４７６）２質量％を添加した。触媒はドデシルベンゼンスルフォン酸を、樹脂固形分に対して１質量％加えた。またアミンとしてジメチルアミノエタノールをドデシルベンゼンスルフォン酸の酸当量に対してアミン当量として１．２５倍の量を加えた。塗料の乾燥膜厚が１８μｍとなるようにロールコーターで塗装した後、最高到達板温２２５℃となるように焼き付けた。
（３）フェライト系ステンレス板
　日新製鋼株式会社製の板厚０．５ｍｍ、ＳＵＳ４３０　ＢＡをＡ４サイズにカットして使用した。
（４）溶融Ｚｎ－５５％Ａｌ合金めっき鋼板
　日新製鋼株式会社製の板厚０．５ｍｍの片面当りめっき付着量９０ｇ／ｍ2の溶融Ｚｎ－５５％Ａｌ合金めっき鋼板をＡ４サイズにカットして使用した。
（５）アルミニウム合金板
　三菱アルミニウム株式会社製の板厚０．５ｍｍ、ＪＩＳ　５０５２のアルミニウム合金板をＡ４サイズにカットして使用した。
（６）アクリル板（参考例）
　三菱レイヨン株式会社製の板厚２．０ｍｍのアクリル板(商品名　アクリライトS)をＡ４サイズにカットして使用した。
２．熱伝導率の測定
　各種基材の熱伝導率はＪＩＳ　Ｒ１６１１-２０１０（対応国際規格：ＩＳＯ　１８７５５：２００５）に準拠する方法で測定した。具体的には１０ｍｍ角のサンプルを準備して京都電子工業株式会社製レーザーフラッシュ法熱物性測定装置ＬＦＡ－５０２を用いて測定した。
３．各種基材の予熱方法
　各種基材温度を２０℃、４０℃にする場合は株式会社いすず製作所製低温恒温器(型式　ミニカタリーナ　ＭＲＬＶ－１１)に上記の各基材を５分間投入してから搬送機に載せ火炎処理を行った。
　また、各種基材温度を５０℃、６０℃にする場合は株式会社東上熱学製自動排出型乾燥器(型式　ＡＴＯ－１０１)を用いて、風速２．０ｍ／ｓの設定で、５分間熱処理した後に搬送機に載せ火炎処理を行った。
　なお、このときの搬送機の速度は１５ｍ／分であった。
４．各種基材の温度の測定
　火炎処理直前（０．２秒前）の基材の温度を測定した。
　熱電対温度計（Ｋタイプ）（日置電機株式会社・温度ロガーＬＲ５０２１）とセンサー（安立計器株式会社・テープ型多目的温度センサー）を上記各種の基材表面に取り付け測定した。
５．各種基材への火炎処理方法
　火炎処理装置としてガスバーナーを用い、韓国のＦｉｎｅｃｏｍ　Ｉ＆Ｔ社製ＦＦＰ２００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毎に、ＬＰガス０．４Ｌ／分、クリーンドライエアー　１０Ｌ／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火炎処理を行った。フレームヘッドと基材の距離は３０ｍｍに設定した。
６．活性光線硬化型インキによるインクジェット印刷
　火炎処理を行って約２分後に活性光線硬化性インクジェットインキを用いてインクジェット印刷を行った。
　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。
（ｉ）ラジカル重合型紫外線硬化性黒色インキ
　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。具体的なの組成は以下の通りである。
　　　顔料分散液1)(顔料分：１０質量％）　　　　１０質量部
　　　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
１）顔料：ＮＩＰｅｘ　３５、カーボン　デグサジャパン(株)製、分散媒：ＳＲ９００３、ＰＯ変性ネオペンチルグリコールジアクリレート　サートマージャパン(株)製
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
（ｉｉ）カチオン重合型紫外線硬化性インキ
　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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
ラジカル重合型紫外線硬化インキのインクジェット印刷条件
（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
カチオン重合型紫外線硬化インキのインクジェット印刷条件
（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
　本実施例では、活性光線として紫外線を用いた。インクジェット印刷後の以下の条件でインキの紫外線硬化を行った。紫外線照射はインク滴が着弾した５秒後に行った。
（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）
７．基材に対する紫外線硬化性インキの密着性の評価
　各種基材の表面に紫外線硬化性インキで、解像度３６０ｄｐｉとなるように、１００％（インキ塗布量：８．４ｇ／ｍ2）で印刷した。そして、印刷材に対して、ＪＩＳ　Ｋ５６００－５－６　Ｇ　３３０（ＩＳＯ　２４０９に対応）に準拠した碁盤目試験を実施した。具体的には、印刷材の表面に、１ｍｍ間隔で１００個のマス目ができるように基盤目状の切り込みを入れ、当該部分にテープを貼り付けた。テープ剥離後、塗膜の残存率を観察した。塗膜の剥離面積が０％のものを「○」と評価し、剥離面積が０％超かつ２０％以内であったものを「△」と評価し、剥離面積が２０％を超えたものを「Ｘ」として評価した。また、△以上の評価を合格とした。
８．水濡れ性の評価
　協和界面科学株式会社製ポータブル接触角計ＰＣＡ－１を用いて、下記の条件で火炎処理後の基材の水接触角を測定した。
水接触角の測定条件
・液滴体積 : １．０μｌ
・液滴着弾後から測定までの待ち時間 : ３秒
・水接触角の解析方法 : θ／２法
　水接触角１０度未満を「◎」、１０～１９度を「○」、２０～２９度を「△」、３０度以上を「Ｘ」と評価した。また、△以上の評価を合格とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　上記の表の通り、基材の火炎処理直前の温度が４０℃未満の場合は、熱伝導率が高い基材で、火炎処理後の印刷インキの濡れ性や密着性が悪くなっていることが分かる。なお、アクリル板は火炎処理前の直前の温度が４０℃未満であっても印刷インキの濡れ性や密着性に影響はない。
１：基材、２：ガスバーナー、３：インクジェット印刷機、４：活性光線照射機、５：搬送機

Claims (11)

  1. 　めっき鋼板、ステンレス鋼板、塗装鋼板、アルミニウム板、銅板および脱脂処理された普通鋼板から選択される、熱伝導率が１０Ｗ／ｍＫ以上の金属系基材の表面に塗料又はインキで塗装又は印刷する前に、該基材を４０℃以上に予熱した後、該基材表面を火炎処理することを含む、金属系基材表面を塗装又は印刷する前の処理方法。
  2. 　前記基材が、めっき鋼板、ステンレス鋼板、塗装鋼板、アルミニウム板および銅板から選択される、請求項１に記載の処理方法。
  3. 　前記基材を５０℃以上に予熱する、請求項１又は２に記載の処理方法。
  4. 　前記基材を６０℃以上に予熱する、請求項１又は２に記載の処理方法。
  5. 　前記基材の温度が３００℃を超えないように予熱する、請求項１～４の何れか１項に記載の処理方法。
  6. 　１又は２のガスバーナーで前記基材を火炎処理する、請求項１～５の何れか１項に記載の処理方法。
  7. 　前記基材が塗装鋼板である、請求項１～６の何れか１項に記載の処理方法。
  8. 　前記塗装鋼板の表面に行う印刷が、インクジェット印刷である、請求項７に記載の処理方法。
  9. 　前記インクジェット印刷を活性光線硬化型インキで行う、請求項８に記載の処理方法。
  10. 　火炎処理で使用するガスバーナーの炎に由来する結露の発生が抑えられている、請求項１～９のいずれか１項に記載の処理方法。
  11. 　めっき鋼板、ステンレス鋼板、塗装鋼板、アルミニウム板、銅板および脱脂処理された普通鋼板から選択される、熱伝導率が１０Ｗ／ｍＫ以上である金属系基材の表面を塗料又はインキで塗装又は印刷する前に行うガスバーナーによる火炎処理時における該基材の温度を、予熱により４０℃以上にすることを含む、ガスバーナーの炎に由来する結露の発生を抑える方法。
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