JP2005334794A - 柄形成用水性塗料を用いた柄付与方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 木目柄など天然の柄模様を極自然風に被加工物の表面に付与することができ、しかもその付与作業が極めて容易で作業者に熟練を全く要しない技術を提供すること。
【解決手段】 柄形成用水性塗料塗布面に該塗料がまだ濡れていて流動状態にある間に低表面張力の液滴７、１４を付与し、該塗料により形成された柄をさらに乱すことを特徴とする柄付与方法。
【選択図】 図３

Description

この発明は、装飾パネル等に水性塗料を用いて天然木目等を模した柄を付与する方法に関する。

日用の調度品などには、古くから天然の素材の持つ意匠的効果を利用した装飾が行われており、ローズウッド、大理石などの持つ外観を効果的に配する様々な工夫が行われてきた。
一方、三次元的に形成された複雑な形状の物品を容易かつ廉価に製造する方法として、プラスチックを射出成形等の工法で利用することが、一般雑貨、家具或は自動車部品などで行われ、単一色あるいは複合成形による複数の材料を組み合わせるなどして、大量生産に適用されてきた。

しかしながら、樹脂による簡素であっさりした製品外観は、成形品の素肌をそのまま外観とする場合はもちろん、一般的な塗装などによってもプラスチックであることの質感の域から出ないもので、いわゆる高級感を得たいとするニーズには応えることができなかった。そこで、プラスチックであることの質感や安物感を払拭すべく、上記天然材料と樹脂とを組み合わせる技術、例えば、自動車の内装パネルの基材をＡＢＳなどの樹脂で成形し、それにアルミの薄板を重ね、さらにその上にスライスした柾目などの木目の表れた天然木を積層したものとする技術も実施されてきた。また、同様に樹脂で内装パネルを形成し、液圧転写法によって、印刷柄を付与する方法で、上記の天然素材に類する外観を得る技術も行われている。

しかし、これらの技術にあっては、天然素材をスライスして積層するとの煩雑な工程を伴い、製品コスト低減が困難であるとの問題がある。天然素材の入手は今後益々難しくなる傾向にあり、森林の保護等の観点とコストの面から今後に大きな課題を有している。また、上記転写法による場合、印刷柄に微細なドットが見られることがあり、また複雑な製品形状により柄の伸びや切れが発生しやすく、質感や製造歩留まりの点で問題があった。

この問題を解決する技術として、上記天然素材や転写技術によらず、人工的に木目等の柄を製品表面に形成させる技術が開発されている（特許文献１）。
この技術は、水性の柄形成液を使用して柄を手書きする方法によるもので、柄形成液は、黄色、赤色の染料に黒色カーボン、澱粉、膠、香料等を配合した茶褐色の水溶性液体である木目専用液であり、その使用方法は、下地処理後黄白色塗装を施した施工対象素材の表面に専用筆で好みの木目模様を描き、専用に調色した着色塗料で好みの色調に着色することを要旨とし、さらに製品として仕上げるについては、上塗り用クリヤー塗料を塗布し、仕上げ用ポリッシュで磨く。これに依って完成度の高い木目模様を表現することを可能とする。このようにして形成された柄は、天然素材によらず完全に人工的に形成されたにもかかわらず、天然木等に匹敵する、あるいは天然木よりも自然とまで言われる、きわめて良好な外観を呈する点で優れている。
特開平１０−２１９１７９号公報

上記技術はしかしながら、木目描き出し技術が僅かの練習で誰にでも容易に出来るとはいえ、やはりある程度の練習訓練期間が必要であって、習熟の度合いによる柄の質感を一定水準以上にするのが必ずしも容易とはいえない。また、柄を描く個々の作業者の技量の違いによる質感のばらつきもあり、作業者の素質、いわゆる「絵心」、「センス」と無関係ではない。これを工場規模で実施する場合、高齢者や在宅内職者などの労働力を活用する場合、あるいは海外に工場建設をする場合などの種々の事業展開を考慮すると、工業的生産には必ずしも十分に適合できるものとはいえなかった。
本発明は、こうした実情の下に、木目柄など天然の柄模様を極自然風に被加工物の表面に付与することができ、しかもその付与作業が極めて容易で作業者に熟練を全く要しない技術を提供することを目的とするものである。

上記従来技術の課題を解決するため、発明者らは鋭意開発を行った結果、手描きによる習熟度合い等のばらつきを解消することのできる、容易で再現性のよい柄付与方法に係る技術を開発し本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、
（１） 柄形成用水性塗料塗布面に該塗料がまだ流動状態にある間に低表面張力の液滴を付与し、該塗料により形成された柄をさらに乱すことを特徴とする柄付与方法。
（２） 低表面張力の液滴がアルコール類、ケトン類、エステル類、芳香族炭化水素類のうち、１種またはこれらの複数種を組み合わせた水溶液であることを特徴とする前記（１）記載の柄付与方法。
（３） 低表面張力の液滴の沸点が１００℃以下であることを特徴とする前記（１）または（２）記載の柄付与方法。
（４） 低表面張力の液滴が炭素数１〜３の低級アルコール水溶液であることを特徴とする前記（３）記載の柄付与方法。
（５） 柄が木目柄である前記（１）〜（４）のいずれかに１項に記載の柄付与方法。

本発明により複雑で微妙な模様、濃淡分布を有する自然素材風の図柄を被加工物表面上に極めて容易に形成することができる。すなわち、その図柄付与作業のための格別の習熟を必要とせず、作業者の熟練度、大量生産における個々の作業者の素養の差異による製品バラツキを押え、質の揃った柄付き製品を大量に生産できるとともに、生産効率を高めることができる。

こうした作用を発現する本発明の柄付与方法を使用することにより、上記従来技術の実施上の課題を解決し、格別の習熟期間を必要とせず、大勢の作業者のチームを編成した場合でも、高齢者や在宅内職者でも、また外国の労働力によっても、個々の素質や作業場所、言葉及び各国の歴史文化の壁を容易に克服して、柄の質感のばらつきを抑制し、本技術を円滑に事業展開できるものである。

すなわち、本発明によれば、柄形成用水性塗料塗布面がまだ流動状態にあるとき、換言すれば塗布面がまだ濡れていて、塗料が流動し得るとき、柄形成用水性塗料よりも低表面張力の液滴を付けることで、該塗料により形成された柄（不規則な柄）をさらに乱すことができるので、液状着色剤の被柄付与体表面に液状着色剤の好ましい濃淡分布を作業の習熟を要することなく容易に形成でき、作業時間が短縮される。低表面張力の液滴として、メタノール、エタノール、（イソ）プロパノールなどのアルコール類、アセトンなどのケトン類、酢酸エチルなどのエステル類、トルエンなどの芳香族炭化水素類のうち、１種または複数種を組み合わせた水溶液であることが好ましく、沸点が１００℃以下であることがより好ましい。さらに好ましくは、炭素数１〜３の低級アルコールである。

前記低表面張力の物質は、水溶液とすることで、表面張力を容易に調整することができ、誰でも容易に木目模様の更なる乱れ柄の形成作業に従事できる。
また、低表面張力の液滴として沸点が１００℃以下のものとすることで、被加工物の表面に形成した木目模様などの乱れ柄作成後の塗料乾燥時間を短縮することができる。

特に炭素数１〜３の低級アルコールは、比較的安価で入手が可能であり、また水への溶解性が高いことから低級アルコール水溶液の濃度を所望の表面張力に容易に調整でき、また、被加工物（樹脂基材）自体に対しても溶解するなどの影響を与えることがない。

本発明に使用する柄形成用水性塗料は、少なくとも赤色及び黄色の染料を含む染料混合物と、カーボンとを含み、染料混合物とカーボンとを１０：１〜４０：１の乾燥比率で混ぜ合わせ、水性塗料としたものである。水性塗料にはこの他バインダー成分として膠を含む。その含有率は好ましくは７％程度である。染料混合物とカーボンとを配合する比率は上記範囲が好ましい。１０：１よりも染料混合物の割合が小であるとカーボンが柄の表面に浮く状態になり色目が黒っぽくなるとともに、色分かれがしずらくなり、本発明の柄付けが困難となり、また４０：１よりも染料混合物の割合が大きいと明度が高まり、最終的に形成される柄が曖昧で深みがなくなり、いずれも本発明の目的とする柄形成上好適でない。
染料混合物がさらにパールマイカを含むようにしてもよい。パールマイカが柄に濃部に多く淡部に少なく分布され、メリハリが効いた立体感のある柄とすることができる。

本発明について、具体的な実施例に基づき説明する。
実施例１
図１３は、自動車の室内の一例を示す斜視図。センタークラスターＣ、コンソールフィニッシャパネルＡ、ハンドルＳ、パワーウィンドウフィニッシャＰ、センターアームレストのフィニッシャーＦなどを構成する樹脂部分に本発明により木目柄を付与してある。

図３，４は自動車内装材の表面に本発明による木目模様を、さらに乱れ柄としたものである。
木目柄を付与するために使用する着色剤としては、赤、黄の染料にカーボンを混ぜ合わせ茶色の色調が出る水性塗料を使用した。
例えば、赤と黄を５：５で混ぜ、これにカーボンを１の割合で混ぜたもの（赤：黄：カーボン＝５：５：１）は、茶色になり、ローズウッド調の木目の場合に使用すれば意匠効果が高くなる。色調は各色とカーボンの比率や、染料として青と赤又は黄のいずれかと置換し、あるいは赤、青、黄の３色を混ぜ合わせて使用するなどで適宜調整するのがよい。

また、これらにパールマイカを混合してもよい。パールマイカは微量乃至少量とするのが効果的で、柄の深みが増すとの効果がある。例えば水性塗料とパールマイカを乾燥比率で９９９：１乃至９：１で混合する。９９９：１よりも小では輝度感がなく意匠上の効果が見られず、９：１を超えると輝度感が強過ぎて模様が不自然となり、却って効果的でないし、塗料の粘性が高まり、色分かれが抑制される傾向になって好ましい柄ができにくくなり、好ましくない。

木目柄を付与する工程について、図１〜４に基づき説明する。
ＡＢＳ樹脂基材１にアンダーコートをスプレーガンなどの常用の手段で付与する。アンダーコート２は、水性塗料の色調である茶色と同系色でより高い明度のものとしてクリーム色を選択し、ＡＢＳに対する十分な密着強度を有する２液ウレタン系の塗料を使用した。なお、ＡＢＳ樹脂ペレットに予め上記の着色しておく、またはマスターバッチ法により成形と同時に着色する等でクリーム色を得れば、必ずしもアンダーコートは必須でない。

次に、アンダーコート２の表面を研磨する。ＡＢＳ樹脂は非結晶性樹脂とはいえ、水性塗料を弾くことがあり、また、アンダーコートを付与しないケースでは成形金型面の油分、離型剤等の影響もあり得るので、水性塗料が弾かれないように、細目の紙やすりや研磨剤入りスポンジ、クレンザー等で研磨する。例えば、紙やすりとしては、１０００番、２０００番程度のものを選択できるし、作業性や紙やすりの目詰まりを考慮して少し粗めの番手が適用できる場合には、８００番、６００番などの紙やすりを選ぶのがよい。また、溶剤処理により、所望の表面処理効果を得ることができる。すなわち、トルエン、キシレンなどを主に含むシンナーを使用して布ワイプすることもできる。水性塗料は純水よりも表面張力が小さく、純水がまだ水玉になる程度の処理でも、実用的には十分となる場合がある。

次に柄付け工程を行う。
樹脂基材表面に、水で１０〜１００倍に希釈した淡色水性塗料４を刷毛や筆などで全面に塗りつける。次に、淡色水性塗料がまだ濡れている状態のとき、濃色水性塗料５を筆で図１のように蛇行した帯状の柄５をつける。これらの柄の淡色部４と濃色部５の境は、互いになじみ合いグラデーションをもった木目柄が形成される（図１、２）。

次に、上記で形成された木目柄３（図１、２）がまだ濡れている状態のその上に、エアースプレーガン８で水性塗料より表面張力の小さい１０％メタノール水溶液６を粒状（液滴）７に塗布する。粒状（液滴）のメタノール水溶液は、水系木目塗料と接すると表面張力の低いメタノール水溶液により、水系木目塗料を押し退け（弾かせ）７、上記で作成した木目柄３に、更に複雑なグラデーションを加えた木目柄３’が形成される（図３，４）。このようにして人工的にランダム性・偶然性・深み・味わいのある柄が形成される。なお、図中、９はエア配管、１０はアルコール水溶液配管を示す。

なお、図１４は説明のために柄層３’に濃淡を付けて相当の厚みを付けた模式図としてあるが、実際はきわめて薄い層であり、アンダーコート２がほとんど直接見える箇所もある木目柄となっており、アンダーコート２を隠蔽する作用はさほど大きくない。

次にカラークリアー２３とトップクリアー２４を順次前記スプレーガンなどを使用し各層形成毎に熱乾燥させる工程を経て付与する。なお、カラークリアー２３は柄層３’を形成する水性塗料の色調（ひいてはアンダーコート２の塗料の色調）と同系色の透明塗料を使用し、トップクリアー２４はカラークリアー２３との密着性と耐受傷性、耐薬品性、耐光性を考慮した塗料選択とする。カラークリアー２３により木目柄としてのより自然なコントラストができ、トップコートにより木目柄の保護を図るとともに一層の深み感が出せる。なお、塗装工程においていわゆるゴミ・ブツによる不良品が出ることがあるが、トップコートに研磨等の修正を加えて再塗装することにより、カラーコートを削り込まなくて済み、修正箇所における色調の変化が起こらず好ましい。
本実施例では、樹脂基材としてＡＢＳを用いているが、樹脂基材の種類に特に制限はない。このほか例えば、ポリプロピレン、ポリカーボネートなどの樹脂基材を用いることもでき、柄や塗料の付着性を向上するなど、適宜の表面処理を施すこともできる。

また、本実施例では、水性木目塗料を押し退け（弾かせ）る液滴として、メタノールを用いているがこれに限定されるものではなく、水への溶解性が高いエタノール、１−プロパノール、２−プロパノールなどの低級アルコール類、アセトンなどのケトン類、あるいは水への溶解性が低い酢酸メチル、酢酸エチルなどのエステル類、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類などを用いることができる。
水への溶解性が低い溶剤を用いる場合には、これら溶剤と水との混合液を超音波振動などにより、溶剤を水中に十分に分散させてから用いることで、水性塗料を押し退け（弾かせ）る液滴として、利用可能となる。
また、溶剤の水への溶解性を向上させるために、界面活性剤を適宜加えてもよい。
表面張力のコントロールと被加工物の表面に形成した木目模様の乱れ柄作成後の塗料乾燥時間の短縮のため、水に可溶で沸点が１００℃以下のものが好ましい。

アルコール水溶液は、上記の溶剤０．５〜３０％を含む水溶液とする。０．５％より薄くなると、木目柄３とはじき柄７とがなじみ過多（なじんでしまい）となり、柄全体がぼやけてしまう。また、上記の溶剤が３０％より濃くなると、木目柄３とはじき柄７とがはじき過多となり、アンダーコートの露出面積が広くなり、木目柄の雰囲気を損なってしまう。特に好ましい溶剤の濃度は、１０〜２０％である。

実施例２
実施例１と同様に、アンダーコート２を施したＡＢＳ樹脂基材の表面全面に、エアースプレーガン８で水で１０〜１００倍に希釈した淡色水性料１２を塗りつける（図５，６）。次に、淡色水性塗料１２がまだ濡れている状態で、その上にエアースプレーガン８で水性塗料より表面張力の小さい２０％アセトン水溶液６を粒状（液滴）１４に塗布する。粒状（液滴）のアセトン水溶液は、水性塗料と接すると表面張力の低いアセトン溶液により、水性塗料を押し退け（弾かせ）１４、複雑なグラデーションの木目柄１２’を形成する（図７，８）。なお、図５，７中９はエア配管、１３は水性塗料またはアセトン水溶液配管を示す。

実施例３
実施例１と同様に、アンダーコート２を施したＡＢＳ樹脂基材の表面全面に、筆や刷毛で水で１０〜１００倍に希釈した淡色水性塗料を全面に塗りつける。次に、淡色水性塗料がまだ濡れている状態のとき、濃色水性塗料を筆１１で図９，１０のように玉目部（節部）１６の柄をつけて、玉目部を含む柄１５を形成する。次に、前記柄がまだ濡れている状態で、その上に２０％２−プロパノール水溶液を筆１７に付け、玉目部（節部）１６の中心をこの筆で軽く触れる。このことにより更に複雑なグラデーションを加えた玉目部（節部）１６’を含む柄１５’を形成する（図１１，１２）。

本発明による木目柄を付与する実施例の説明図で、低表面張力液滴を付与する前の段階を示す。 図１Ａ−Ａ断面説明図。 図１．２に示す木目柄に本発明の方法により低表面張力液滴を付与してより天然素材様の木目柄を付与する方法の説明図。 図３Ｂ−Ｂ断面説明図。 本発明の別の実施例を説明するもので、低表面張力の液滴を付与する前の段階の説明図。 図５Ｃ−Ｃ断面説明図。 図５，６に示す柄に低表面張力の液滴を付与してより天然素材様の木目柄を付与する方法の説明図。 図７Ｄ−Ｄ断面説明図。 本発明の更に別の実施例を説明するもので、低表面液滴を付与する前の段階の説明図。 図９Ｅ−Ｅ断面説明図。 図９．１０に示す柄に低表面張力の液滴を付与してより天然素材様の木目柄（玉目柄）を付与する方法の説明図。 図１１Ｆ−Ｆ断面説明図。 自動車室内の一例を示す斜視図。 本発明により形成された柄の層構成説明図。

符号の説明

１ 基材
２ アンダーコート
３ 通常の木目柄
３’、１２’、１６’ 本発明の木目柄
４ 淡色水性塗料
５ 濃色水性塗料
７，１４ 低表面張力液滴（弾かせる）

Claims (5)

1. 柄形成用水性塗料塗布面に該塗料がまだ流動状態にある間に低表面張力の液滴を付与し、該塗料により形成された柄をさらに乱すことを特徴とする柄付与方法。
2. 低表面張力の液滴がアルコール類、ケトン類、エステル類、芳香族炭化水素類のうち、１種またはこれらの複数種を組み合わせた水溶液であることを特徴とする請求項１記載の柄付与方法。
3. 低表面張力の液滴の沸点が１００℃以下であることを特徴とする請求項１または２記載の柄付与方法。
4. 低表面張力の液滴が炭素数１〜３の低級アルコール水溶液であることを特徴とする請求項３記載の柄付与方法。
5. 柄が木目柄である請求項１〜４のいずれかに１項に記載の柄付与方法。

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