WO2019194202A1

WO2019194202A1 - 化粧材の製造方法

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Publication number: WO2019194202A1
Application number: PCT/JP2019/014699
Authority: WO
Inventors: 志穂柴野; 須賀　和宏; 岡本　優; 佳夫助川; 真次岩田
Original assignee: 大日本印刷株式会社
Priority date: 2018-04-02
Filing date: 2019-04-02
Publication date: 2019-10-10
Also published as: EP3778258A1; EP3778258A4; JPWO2019194202A1; US20210155031A1

Abstract

２次元の位置（ｘ、ｙ）ごとに濃度値Ｄ（ｘ、ｙ）を有する濃度分布データを作成する工程と、濃度値Ｄ（ｘ、ｙ）を該濃度値の大きさに応じた高さＨ（ｘ、ｙ）に変換する工程と、高さＨ（ｘ、ｙ）をこれに対応する深さＦ（ｘ、ｙ）に変換する工程と、深さＦ（ｘ、ｙ）に基づいて版となる材料の表面に凹凸を形成して版を作製する工程と、版の凹凸に対して樹脂を賦形して当該樹脂表面に凹凸を形成する工程と、を含む化粧材の製造方法とする。

Description

化粧材の製造方法

　本発明は化粧材を製造する方法に関する。

　化粧材における意匠表現は多岐に亘り、様々な模様の化粧材が提供されている。例えば特許文献１には、石材の表面を模して表現したいわゆる石目調の模様を具備する化粧材が開示されている。

特開平８－５２８４９号公報

　近年における嗜好の多様化や、リアルな意匠表現が求められることもあり、これまでとは異なる視覚や触感を備える化粧材の要望がある。

　そこで本発明は、これまでとは異なる質感を得ることができる化粧材の製造方法を提供することを課題とする。

　以下、本発明について説明する。

　本発明の１つの態様は、表面に凹凸模様が形成されてなる化粧材を製造する方法であって、２次元の位置（ｘ、ｙ）ごとに濃度値Ｄ（ｘ、ｙ）を有する濃度分布データを作成する工程と、濃度値Ｄ（ｘ、ｙ）を該濃度値の大きさに応じた高さＨ（ｘ、ｙ）に変換する工程と、高さＨ（ｘ、ｙ）をこれに対応する深さＦ（ｘ、ｙ）に変換する工程と、深さＦ（ｘ、ｙ）に基づいて版となる材料の表面に凹凸を形成して版を作製する工程と、版の凹凸に対して樹脂を賦形して当該樹脂表面に凹凸を形成する工程と、を含む、化粧材の製造方法である。

　版を作製する工程における凹凸形成はレーザーにより行われてもよい。

　版はエンボス版とすることができる。

　本発明によれば、視覚と触感との関係において特有の質感を得ることができ、従来とは異なる表現がされた化粧材を製造することができる。

図１は化粧材１の平面図である。図２は化粧材１の一部の断面図である。図３は化粧材の製造方法Ｓ１０の流れを示した図である。図４は濃度分布画像１０を表した図である。図５はレーザーにより版に凹凸を形成する場面を説明する図である。図６は版２０の表面の一部を拡大して表した図である。

　以下、形態例を図面に基づき説明する。ただし、本発明はこれら形態に限定されるものではない。なお、以下に示す図面では分かりやすさのため部材の大きさや比率を変更または誇張して記載することがある。また、見やすさのため説明上不要な部分の図示や繰り返しとなる符号は省略することがある。

　図１、図２には１つの例として作製される化粧材１の平面図（図１）及び、その一部の断面図（図２）を表した。これら図からわかるように、化粧材１は基材２の表面に凹凸が形成されることにより所定の模様を成しており、これによって視覚的及び触覚的に特有の質感を出している。このような化粧材は、特に制限は無いが、例えば、壁、床、天井等の建築物の内装材、建築物の外壁、屋根、門扉、塀、柵等の外裝材、扉、窓枠、扉枠等の建具、廻り縁、幅木、手摺等の造作部材の表面材、テレビ受像機、冷蔵庫等の家電製品の筐体の表面材、箪笥等の家具の表面材、箱、樹脂瓶等の容器の表面材、車両等の内装材又は外裝材、船舶の内装材又は外裝材等に用いることができる。

　図３には、１つの形態にかかる化粧材の製造方法Ｓ１０の流れを示した。図３からわかるように、化粧材の製造方法Ｓ１０は、濃度分布データ作成Ｓ１１、高さデータへの変換Ｓ１２、深さデータへの変換Ｓ１３、版作製Ｓ１４、及び賦形Ｓ１５の各工程を含んで化粧材を製造する。以下、各工程について説明する。

　濃度分布データ作成Ｓ１１の工程（以下「工程Ｓ１１」と記載することがある。）では、化粧材の表面に表現する模様の元になる濃度分布画像を取得し、これを濃度分布データとする。図４に濃度分布画像１０を例示した。このような濃度分布画像から濃度分布データを作成する。この例の濃度分布画像１０は石目調の模様が濃度で表現された画像である。

　この工程Ｓ１１で取得する濃度分布画像は高さ情報を有していない２次元的な濃度模様を用いることができる。これには例えば写真、絵、及び印刷物等が挙げられる。また、高さ情報を有する３次元的な画像を利用してもよいが、その際には高さ情報は除き、平面視した２次元における濃度による情報のみを用いることができる。

　工程Ｓ１１では、得られた濃度分布画像に対して、２次元座標（ｘ、ｙ）ごとに濃度値Ｄ（ｘ、ｙ）を得て濃度分布データとする。
  この２次元座標（ｘ、ｙ）は特に限定されることはないが、後述する版（本形態では金属ロール状のエンボス版）表面の円筒座標（ｒ、θ、ｚ）に対応させることができる。
  また、濃度値Ｄの具体的な表現は特に限定されることはないが、例えば濃度分布画像のうち最も濃い部分を２５５、最も薄い部分を０としてその間を整数で均等に割り付けて２５６階調で濃度値を表現することができる。
  以上により各座標（ｘ、ｙ）において２５６階調で表現された濃度値Ｄのデータの集合が得られ、これを濃度分布データとする。

　このように濃度分布データとしてデジタルデータを用いることができる。従って元となる濃度分布画像がデジタルデータでない場合には原稿自体又は原稿の写真などの２次元画像をスキャナで読み込みＡＤ変換する手法を用いることによりデジタルデータ化する。また、初めから模様をＣＡＤ、コンピュータグラフィックス等を用いてデジタルデータを利用して設計していた場合にはそのデジタルデータを用いることができる。

　濃度分布データを作成する手段は特に限定されることはないが、例えばアドビシステムズ社製のグラフィックデザイン描画ソフトウエア「ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ」を用い、ＴＩＦＦ形式で８ｂｉｔの濃度階調（２５６階調）で２５４０ｄｐｉの解像度の濃度分布データを作成することができる。

　高さデータへの変換Ｓ１２の工程（以下「工程Ｓ１２」と記載することがある。）では、工程Ｓ１１で得た濃度分布データの濃度値Ｄ（ｘ、ｙ）を、座標（ｘ、ｙ）ごとに高さＨ（ｘ、ｙ）に変換して高さデータを得る。この高さデータは化粧材の表面模様が具備すべき凹凸に対応した高さデータである。従ってこの工程により化粧材の表面凹凸模様の形状が決められる。
ここで、濃度値Ｄ（ｘ、ｙ）の高さＨ（ｘ、ｙ）への変換は予め決められた規則に基づいて行われる。これにより濃度分布と高さ分布とが対応付けられ、化粧材の表面模様において、濃度分布画像を基調とする特有の質感を得ることができる。

　例えば、工程Ｓ１１において、濃度分布画像で最も濃い部分を階調２５５とし、工程Ｓ１２ではこれが高さ３００μｍとなるようにする。一方、工程Ｓ１１において、濃度分布画像で最も薄い部分を階調０とし、工程Ｓ１２ではこれが高さ０μｍとなるようにする。そして、工程Ｓ１１における階調が０乃至２５５について、工程Ｓ１２で０μｍ乃至３００μｍを比例配分して高さに割り当てる。
従ってこの例によれば、濃度分布画像で最も薄い部分が０μｍ高さとなり、濃くなるほど高さが高くなり、最も濃い部分で高さが３００μｍとなる。

　深さデータへの変換Ｓ１３の工程（以下「工程Ｓ１３」と記載することがある。）では、工程Ｓ１２で得られた、作製される化粧材の凹凸のための高さＨ（ｘ、ｙ）を、これに対応する版を作製するための深さＦ（ｘ、ｙ）に変換して深さデータを得る。すなわち、高さＨ（ｘ、ｙ）による凹凸の逆凹凸の凹凸模様を表面に有するように深さＦ（ｘ、ｙ）を作成する。
この深さデータＦ（ｘ、ｙ）により版の表面に凹凸を形成すれば、この版により賦形される化粧材の表面の凹凸は高さデータＨ（ｘ、ｙ）に準じたものとなる。

　本形態では、エンボス版２０表面の凹凸形状が最小版深部分から最大版深部分までが基材２の表面上に忠実に賦形されて化粧材１の表面の凹凸模様となる場合を想定し、高さＨ（ｘ、ｙ）を深さＦ（ｘ、ｙ）に変換するとき同じ尺度で逆となるように変換した。すなわち「高さ」を正、「深さ」を負で表せば、Ｆ（ｘ、ｙ）＝－Ｈ（ｘ、ｙ）である。ただしこれに限定されることなく、表現の必要に応じて、所定の係数αを乗じて高さＨ（ｘ、ｙ）を深さＦ（ｘ、ｙ）に変換してもよい。従って、Ｆ（ｘ、ｙ）＝αＨ（ｘ、ｙ）で変換してもよい。ここでαは正負いずれであってもよい。
これによれば、αを変更するだけで同じ高さデータから異なる印象を与える複数種類の化粧材を製造することができる。

　例えば、エンボス加工（即ち、賦形加工）後に基材２が冷却、重合硬化反応等に起因して最小版深部分から最大版深部分までが、全面に亘って一律に、厚みが５％収縮する場合であって、且つエンボス版２０が基材２の表面に押圧されている時点においてはエンボス版２０表面の凹凸形状が最小版深部分から最大版深部分までに亘って全て基材２の表面に接する場合には、化粧材１の表面に高さ分布Ｈ（ｘ、ｙ）の凹凸模様を形成する為に、エンボス版２の版深を全面に亘って一律に５％増とする。即ち、係数αを１．０５とする。

　版作製Ｓ１４の工程（以下、「工程Ｓ１４」と記載することがある。）では、工程Ｓ１３で得た深さＦ（ｘ、ｙ）による深さデータを用いて表面に凹凸を有する版を作製する。ここでは１つの例として金属ロールによるエンボス版を例示する。より具体的には次のようにエンボス版を作製する。

　図５に示したような最終的にエンボス版２０となる金属ロール２０を準備する。金属ロール２０は、軸方向両端部に回転駆動軸（ｓｈａｆｔ）２１を有する中空の鉄製の円筒の表面に銅層をメッキ形成したものである。砥石で金属ロール２０の表面を研磨して粗面化し、彫刻用レーザー光の鏡面反射による彫刻効率の低下を防止する処理をする。

　図５に模式的に示したように、レーザー光直接彫刻機を用い、用意した金属ロール２０の表面を工程Ｓ１３で作成した深さデータに基づいて、座標（ｘ、ｙ）ごとに深さＦ（ｘ、ｙ）に基づき彫刻する。これによりその表面に図３のような化粧材表面の凹凸模様と同一平面視形状で且つ逆凹凸（化粧材の凸に対応する部分がエンボス版面上では凹となる関係）の凹凸形状を形成する。

　金属ロール２０をその回転駆動軸２１を介して電動機で駆動し、回転駆動軸２１を中心軸として回転する。レーザーヘッド２２から出射される発振波長１０２４ｎｍ、レーザスポット径１０μｍ、出力３６０Ｗのファイバーレーザー光Ｌで金属ロール２０の表面の全面を走査する。その際には工程Ｓ１３で作成した深さＦ（ｘ、ｙ）の深さに応じて座標（ｘ、ｙ）ごとにレーザー光をＯＮ－ＯＦＦ切換（照射又は非照射の切換）を行い、照射位置には１回のレーザー光照射による金属の蒸発で深さ１０μｍの凹部を形成する。かかるレーザー光による金属ロール表面に対する走査を１０回繰り返す。また、蒸発した金属が粉体となって金属ロール２０の表面に残留又は付着することを防止するため、彫刻液吐出口２３から彫刻液Ｔを金属ロール２０の表面のレーザー光照射領域に吹き付けた状態でレーザー光照射を行う。
その際に、例えば、位置（ｘ_１、ｙ_１）における深さＦ（ｘ_１、ｙ_１）が５０μｍのときには、合計１０回の走査のうち、最初の５回分のみレーザー光を照射（ＯＮ）し、残り５回分についてはレーザー光は非照射（ＯＦＦ）となるよう制御する。
かかるレーザー光の走査を完了させ、金属ロール２０の表面に所望の凹凸形状を形成する。

　このようにして凹凸を彫刻した後には彫刻液を洗浄し、その後に電解研磨を行って金属ロール２０の表面に付着した金属の残渣を除去する。そして、該金属ロール２０の表面にメッキにより厚さ１０μｍのクロム層を形成する。

　以上により化粧材表面の凹凸模様の凹凸が反転した凹凸形状を表面に備える版２０（化粧材用成形型、本形態ではエンボス版）を得ることができる。図６にはこのようにして得られたエンボス版２０の一部の平面図を拡大して表した。

　賦形Ｓ１５の工程（以下「工程Ｓ１５」と記載することがある。）は、工程Ｓ１４で作製した版（エンボス版）を用いて、基材２（図２参照）にエンボス加工を行って化粧材を作製する。エンボス加工は、適宜な公知の方法によれば良く、特に制限はない。エンボス加工の代表的な方法は例えば次のようなものである。

　軟化している樹脂による基材の表面にエンボス版を押圧して該基材表面にエンボス版表面の凹凸模様を賦形する。そして基材を冷却や光照射により固化させて基材上の凹凸模様を固定する。その後に凹凸模様が賦形された基材をエンボス版から離型する。これにより化粧材となる。
ここで、各種エンボス加工法について、さらに説明すると例えば次の（Ａ）乃至（Ｅ）のような方法がある。

　（Ａ）上記のように基材となる樹脂シートを加熱軟化させ、エンボス版を押圧して、エンボス加工する。
  （Ｂ）エンボス版を押圧する時の熱圧で表面シートとなる樹脂シート（基材）とベースシートとする樹脂シート（第２の基材）とを熱融着することにより、エンボス加工とラミネートとを同時に行うダブリングエンボス法によりエンボス加工する。
  （Ｃ）表面シートとする樹脂シート（基材）を、Ｔダイから溶融押出しをし、冷却ローラを兼ねるシリンダ状のエンボス版上に接触させて表面シートの成膜と同時にエンボス加工する。このとき、さらに表面シートの裏面側に挿入したベースシートとする樹脂シート（第２の基材）を熱融着させてダブリングエンボスを成膜と同時に行う。
  （Ｄ）特開昭５７－８７３１８号公報、特開平７－３２４７６号公報等に開示の如く、シリンダ状のエンボス版の表面に電離放射線硬化性樹脂の未硬化液状物を塗工する。さらにその上に、樹脂シート等からなるベースシートを重ねた状態で電離放射線を照射して未硬化液状物を硬化させて硬化物とする。その際、該硬化物をベースシートと接着させた後、エンボス版から離型して、ベースシートと該ベースシート上の硬化物とからなる基材とすることで、基材にエンボス加工する。
  （Ｅ）チタン紙等の紙にメラミン樹脂等の熱硬化性樹脂の未硬化物を含浸した含浸紙を、コア紙、木材合板上等の裏打材上に載置して、これら載置した複数層を熱プレス成形することによって各層を積層一体化して熱硬化性樹脂化粧材を作製する。そのとき、含浸紙表面側にエンボス版を挿入することによって、熱硬化性樹脂を含浸硬化させて化粧材とする際にその表面に熱プレスと同時にエンボス加工する。

　なお、（Ａ）乃至（Ｃ）のエンボス加工法で用いる基材の材料としては代表的には熱可塑性樹脂が使用される。これには、ポリエチレン、ポリプロピレン、オレフィン系熱可塑性エラストマー、アイオノマー等のポリオレフィン系樹脂、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート等のアクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等の熱可塑性ポリエステル樹脂、熱可塑性ウレタン樹脂、塩化ビニル樹脂、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン共重合体）、スチレン樹脂等が上げられる。
（Ｄ）のエンボス加工法で用いる基材の材料としては代表的には電離放射線硬化性樹脂が使用される。これには、ラジカル重合型のアクリレート系やカチオン重合型のエポキシ系等で電離放射線（紫外線、電子線等）で硬化する電離放射線硬化性樹脂が挙げられる。
（Ｅ）のエンボス加工法で用いる基材の材料としては代表的には熱硬化性樹脂が使用される。これにはメラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、２液硬化型ウレタン樹脂等の熱硬化性樹脂等が挙げられる。

　基材の厚さには特に制限は無いが、シート状基材又はフィルム状基材の場合は、例えば、厚さ２０μｍ以上１０００μｍ以下程度、板状基材の場合は、例えば、１ｍｍ以上２０ｍｍ以下程度のものが使用される。

　以上のようにして化粧材を得ることができる。このようにして得られた化粧材は、化粧材の元となった２次元的な模様が、該模様に対応付けられた凹凸となって表現されているため、模様と凹凸との関係性を体感することができ、視覚と触感との関係において特有の質感を得ることが可能である。

　　Ｓ１０　化粧材の製造方法
　　Ｓ１１　濃度分布データ作成
　　Ｓ１２　高さデータへの変換
　　Ｓ１３　深さデータへの変換
　　Ｓ１４　版作製
　　Ｓ１５　賦形
　　１　化粧材
　　２　基材
　　１０　濃度分布画像
　　２０　版（エンボス版、金属ロール）
　　２１　回転駆動軸
　　２２　レーザーヘッド
　　２３　彫刻液吐出口

Claims

　表面に凹凸模様が形成されてなる化粧材を製造する方法であって、
　２次元の位置（ｘ、ｙ）ごとに濃度値Ｄ（ｘ、ｙ）を有する濃度分布データを作成する工程と、
前記濃度値Ｄ（ｘ、ｙ）を該濃度値の大きさに応じた高さＨ（ｘ、ｙ）に変換する工程と、
前記高さＨ（ｘ、ｙ）をこれに対応する深さＦ（ｘ、ｙ）に変換する工程と、
前記深さＦ（ｘ、ｙ）に基づいて版となる材料の表面に凹凸を形成して版を作製する工程と、
前記版の前記凹凸に対して樹脂を賦形して当該樹脂表面に凹凸を形成する工程と、を含む、化粧材の製造方法。
　前記版を作製する工程における凹凸形成はレーザーにより行われる請求項１に記載の化粧材の製造方法。
　前記版はエンボス版である請求項１又は２に記載の化粧材の製造方法。