(57)【要約】【課題】  溝きりロールコーターを使用し、基材表面に、高膜厚且つ鏡面状の塗膜を得る硬化塗膜形成方法を提供する。【解決手段】  基材表面にロールコーターを用いて第一の塗料組成物を塗工する第一の塗工工程、引き続き、溝きりロールコーターを用いて、ウェット・オン・ウェット方式で第二の塗料組成物を塗工する第二の塗工工程、及び、活性エネルギー線を照射する工程を有する硬化塗膜形成方法であって、第一及び第二の塗料組成物が、オリゴマー成分を一種以上含有し不揮発分９０〜１００質量％の活性エネルギー線硬化性塗料組成物であり、第一の塗料組成物の粘度が第二の塗料組成物の粘度よりも大なる条件で塗工することを特徴とする硬化塗膜形成方法。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材表面にロールコーターを用いて第一の塗料組成物を塗工する第一の塗工工程、引き続き、溝きりロールコーターを用いて、ウェット・オン・ウェット方式で第二の塗料組成物を塗工する第二の塗工工程、及び、活性エネルギー線を照射する工程を有する硬化塗膜形成方法であって、第一及び第二の塗料組成物が、オリゴマー成分を一種以上含有し不揮発分９０〜１００質量％の活性エネルギー線硬化性塗料組成物であり、第一の塗料組成物の粘度が第二の塗料組成物の粘度よりも大なる条件で塗工することを特徴とする硬化塗膜形成方法。
【請求項２】
前記したオリゴマー成分が、ウレタンアクリレートオリゴマー、エポキシアクリレートオリゴマー、ポリエーテルアクリレートオリゴマーから選ばれる一種以上である請求項１に記載の硬化塗膜形成方法。
【請求項３】
第一の塗料組成物の塗工時の粘度が塗料温度４０℃において３２０〜７２０ｍＰａ・ｓであり、第二の塗料組成物の塗工時の粘度が塗料温度４０℃において５０〜３２０ｍＰａ・ｓの範囲で塗工する請求項１に記載の硬化塗膜形成方法。
【請求項４】
第一の塗工工程における塗工量が１０〜４０ｇ／ｍ２であり、第二の塗工工程における塗工量が１０〜４０ｇ／ｍ２である請求項１に記載の硬化塗膜形成方法。
【請求項５】
第一の塗料組成物に含有されるオリゴマー成分と、第二の塗料組成物に含有されるオリゴマー成分とが、同一のオリゴマー成分である請求項１に記載の硬化塗膜形成方法。
【請求項６】
活性エネルギー線を照射する工程を材温３０〜８０℃で実施する請求項１に記載の硬化塗膜形成方法。
【請求項７】
溝きりロールコーターが、溝数が、５〜４０本／ｃｍ、溝幅が、０．５〜２．０ｍｍ、溝深さが０．１〜１．０ｍｍの縦溝を有する溝きりロールコーターである請求項１に記載の硬化塗膜形成方法。
【請求項８】
第一の塗工工程に用いるロールコーターが、ナチュラルロールコーターである請求項１に記載の硬化塗膜形成方法。
【請求項９】
活性エネルギー線が、紫外線である請求項１に記載の硬化塗膜形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、活性エネルギー線硬化型塗料組成物の硬化塗膜形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から紙、プラスチック、ガラス、金属、木材、セラミック等の基材の表面には高硬度、耐汚染性等の様々な機能や意匠性を付加し、表面を保護するためにコーティングが行われている。近年、環境問題への対応から、活性エネルギー線硬化型の塗料の需要が拡大している。そうした中で、建材の分野でも、活性エネルギー線硬化型塗料の硬化塗膜を有する、天井材、壁材、床材等の各種用途に用いる塗装建材が求められている。その中でフローリングのような床に敷く製品の場合、塗膜には高級感を出すために、高膜厚で鏡面状の表面を有するものが求められている。
【０００３】
従来から、高膜厚で鏡面状の塗膜を得るためには、フローコーターを用いて塗装することが一般的であるが、フローコーターによる塗装は安定性を欠き、塗装工程での歩留まりが悪く、高価なものとなっていた。近年フローコーターに変わる新技術として、通常のロールコーターのロールに溝を切った溝きりロールと呼ばれるロールを用いたロールコーターを使用して塗装する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
しかしながら、溝きりロールの使用は、比較的容易に高膜厚を得ることができるものの、ロール表面の溝に由来する筋、泡などが発生し易く、鏡面状の塗膜を得ることが困難であった。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−７１３７２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、このような従来技術の抱える課題を解決するために為されたものであり、溝きりロールコーター使用の長所を活かしつつ、基材表面に、高膜厚且つ鏡面状の塗膜を得る硬化塗膜形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記課題を解決する手段について種々研究した結果、ナチュラルロールコーターでの塗工と溝きりロールコーターでの塗工を組み合わせ、ウェット・オン・ウェット方式で塗工すること、各工程で用いる塗料の組成及び塗工時の粘度を調整することにより、高膜厚且つ良好な鏡面状の塗膜を得ることができることを見出し本発明に至った。
【０００８】
すなわち本発明は、基材表面にロールコーターを用いて第一の塗料組成物を塗工する第一の塗工工程、引き続き、溝きりロールコーターを用いて、ウェット・オン・ウェット方式で第二の塗料組成物を塗工する第二の塗工工程、及び、活性エネルギー線を照射する工程を有する硬化塗膜形成方法であって、第一及び第二の塗料組成物が、オリゴマー成分一種以上を含有し不揮発分９０〜１００質量％の活性エネルギー線硬化性塗料組成物であり、第一の塗料組成物の粘度が第二の塗料組成物の粘度よりも大なる条件で塗工することを特徴とする硬化塗膜形成方法を提供するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ナチュラルロールおよび溝きりロールを用いて、各塗料の粘度を調整することにより、高膜厚の鏡面状表面を有する硬化塗膜を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は、基材表面にロールコーターを用いて第一の塗料組成物を塗工する第一の塗工工程、引き続き、溝きりロールコーターを用いて、ウェット・オン・ウェット方式で第二の塗料組成物を塗工する第二の塗工工程、及び、活性エネルギー線を照射する工程を有する硬化塗膜形成方法であって、第一及び第二の塗料組成物が、オリゴマー成分を必須成分として含有し不揮発分９０〜１００質量％の活性エネルギー線硬化性塗料組成物であり、第一の塗料組成物の粘度が第二の塗料組成物の粘度よりも大なる条件で塗工することを特徴とする硬化塗膜形成方法を提供する。
【００１１】
第一の塗工工程に用いるロールコーターとして、ナチュラルロールコーターが特に好ましく用いられる。ナチュラルロールコーターを使用する場合は、使用する塗料の塗工時の粘度は塗料温度４０℃において３２０〜７２０ｍＰａ・ｓ程度が好ましい。
【００１２】
前記した第一の塗工工程に於ける第一の塗料組成物の塗工時の粘度は、第二の塗工工程で溝きりロールコーターを用いて塗工する際の第二の塗料組成物の塗工時の粘度よりも高いことを必要とする。第二の塗工工程に於ける溝きりロールコーターに使用する塗料は、比較的低粘度であることが好ましく、第一の塗工工程に於けるナチュラルロールコーターに適する塗料と同粘度では、適切な塗布量を塗布することができないため、第二の塗料組成物は、第一の塗料組成物に比較して、塗工時に低粘度であることが求められる。
【００１３】
第一の塗工工程に於ける塗工量は、１０〜４０ｇ／ｍ２が好ましい。第二の塗工工程で用いられる溝きりロールコーターの溝数、塗布量により、より好ましい塗布量が異なる場合がある。例えば、第二の塗工工程に於ける溝きりロールコーターの溝数が、２０本／ｃｍであり、２０ｇ／ｍ２の塗布量を目的とする場合、第一の塗工工程での適正塗工量は、１０〜３０ｇ／ｍ２程度がより好ましい。
【００１４】
第二の塗工工程は、第一の塗工工程であるナチュラルロールコーターでの第一の塗料組成物の塗工後、ウェット・オン・ウェット方式で、溝きりロールコーターで第二の塗料組成物を塗工する工程である。
【００１５】
溝きりロールコーターとは、ロール表面に複数の切り溝を有するコーターである。ロールの材質は、例えば、ウレタンゴム、ブチルゴム、エチレン・プロピレンゴムなどが挙げられる。切り溝の形状は、例えば、断面形状が角型、台形、Ｖ字型、Ｕ字型などの溝形状が挙げられる。切り溝は、ロール回転方向に平行でも良いし、螺旋状でも良い。
【００１６】
本発明に用いる溝きりロールとしては、溝数が５〜４０本／ｃｍ、溝幅が０．５〜２．０ｍｍ、溝深さが０．１〜１．０ｍｍ程度の縦溝を有する溝きりロールコーターを用いることが出来る。
【００１７】
第二の塗工工程に於ける塗工量は、１０〜４０ｇ／ｍ２が好ましい。用いる溝きりロールコーターの溝数は、目標塗工量により条件が異なることが多い。例えば１５〜３０ｇ／ｍ２の塗工量を目的とする場合、用いる溝きりロールコーターの溝数は１５〜２５本／ｃｍ程度であり、１０〜１８ｇ／ｍ２の塗布量を目的とするなら、用いる溝きりロールコーターの溝数は２５〜４０本／ｃｍ程度であることが好ましい。
【００１８】
塗工速度は、被塗工物の性状によるが、木質基材で３０〜５０μｍ程度の高膜厚を得るには、１０〜１００ｍ／ｍｉｎ程度が好ましい。
【００１９】
第一の塗工工程は、基材に直接塗工する下塗り工程であっても、下塗り工程後の中塗り工程としての塗工であっても良い。
【００２０】
塗工基材が木質基材等のように、表面に凹凸が多い基材の場合には、基材の凹凸に塗料が流れ込むことにより泡などが発生しやすく、良好な鏡面が得られにくいため、第一の塗工工程の前工程として下塗り工程を設けることが好ましい。
【００２１】
第一の塗工工程の前に下塗り工程を設ける場合、ナチュラルリバースコーターまたはスポンジリバースコーターを用いることが好ましい。ナチュラルリバースコーターを使用する場合は、使用する塗料の塗工時の粘度は塗料温度４０℃において１５００〜３０００ｍＰａ・ｓ程度、スポンジリバースコーターを使用する場合は、使用する塗料の塗工時の粘度は塗料温度４０℃において２５〜４００ｍＰａ・ｓ程度が好ましい。
【００２２】
ナチュラルリバースコーター、スポンジリバースコーターで使用する下塗り塗料は後述する活性エネルギー線硬化型塗料組成物であり、その組成は第一の塗工工程および第二の塗工工程で使用する第一および第二の塗料組成物と同じであっても異なっていても差し支えない。また、これらの工程の後に別の工程があってもかまわない。
【００２３】
本発明に於いて用いる塗料組成物は、第一の塗料組成物及び第二の塗料組成物の何れも活性エネルギー線重合性オリゴマー成分を必須成分として含有する不揮発分９０〜１００質量％である活性エネルギー線硬化型塗料組成物である。第一及び第二の塗工工程それぞれに、活性エネルギー線重合性成分組成の異なる塗料を使用すると、レベリング不良などが発生しやすくなるため、共通の活性エネルギー線重合性成分組成を有することが好ましい。特に、第一及び第二の塗料組成物に含有されるオリゴマー成分が同一のオリゴマー成分であることが好ましい。
【００２４】
第一の塗料組成物および第二の塗料組成物の組成は、活性エネルギー線重合性オリゴマー成分を必須とし、必要に応じて活性エネルギー線重合性モノマー成分を加えたものである。それぞれに使用するオリゴマー成分が同一であることが好ましい。他のオリゴマー成分が混合されていてもされていなくても構わないが、より好ましくは同じオリゴマー成分のみを含有することが良い。
【００２５】
本発明の硬化塗膜形成方法に用いる、活性エネルギー線硬化性を有する第一及び第二の塗料組成物に使用することのできる活性エネルギー線重合性モノマーの内、単官能モノマーとしては、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、ラウリルアクリレート、ステアリルアクリレート 、テトラヒドロフルフリルアクリレート、カプロラクトン変性テトラヒドロフルフリルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、ジシクロペンタニルアクリレート、イソボルニルアクリレート、ベンジルアクリレート、フェニルアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、フェノキシジエチレングリコールアクリレート、フェノキシテトラエチレングリコールアクリレート、ノニルフェノキシエチルアクリレート、ノニルフェノキシテトラエチレングリコールアクリレート、メトキシジエチレングリコールアクリレート、エトキシジエチレングリコールアクリレート、ブトキシエチルアクリレート、ブトキシトリエチレングリコールアクリレート、２−エチルヘキシルポリエチレングリコールアクリレート、ノニルフェニルポリプロピレングリコールアクリレート、メトキシジプロピレングリコールアクリレート、グリシジルアクリレート、グリセロールアクリレート、ポリエチレングリコールアクリレート、ポリプロピレングリコールアクリレート、エピクロロヒドリン（以下ＥＣＨと略記）変性ブチルアクリレート、ＥＣＨ変性フェノキシアクリレート、エチレンオキサイド（以下ＥＯと略記）変性フタル酸アクリレート、ＥＯ変性コハク酸アクリレート、カプロラクトン変性２−ヒドロキシエチルアクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルアクリレート、Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノエチルアクリレート、モルホリノアクリレート、ＥＯ変性リン酸アクリレート等が挙げられる。上記、アクリレートと表現したモノマーは、（メタ）クリレートであっても良い。
【００２６】
２官能モノマーとしては、トリメチロールプロパンジアクリレート、１，３−ブタンジオールジアクリレート、１，４−ブタンジオールジアクリレート、ネオペンタンジオールジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、１，９−ノナンジオールジアクリレート、エチレングリコールジアクリレ−ト、ポリエチレングリコールジアクリレート、プロピレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、ＥＯ変性ネオペンチルグリコールジアクリレート、プロピレンオキサイド（以下ＰＯと略記）変性ネオペンチルグリコールジアクリレート、ビスフェノールＡジアクリレート、ＥＯ変性ビスフェノールＡジアクリレート、ＥＣＨ変性ビスフェノールＡジアクリレート、ＥＯ変性ビスフェノールＳジアクリレート、ヒドロキシピバリン酸エステルネオペンチルグリコールジアクリレート、カプロラクトン変性ヒドロキシピバリン酸エステルネオペンチルグリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコール変性トリメチロールプロパンジアクリレート、ステアリン酸変性ペンタエリスリトールジアクリレート、ジシクロペンテニルジアクリレート、ＥＯ変性ジシクロペンテニルジアクリレート、ジアクリロイルイソシアヌレート等が挙げられる。上記、アクリレートと表現したモノマーは、（メタ）クリレートであっても良い。
【００２７】
３官能以上の多官能モノマーとしては、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ＥＯ変性トリメチロールプロパントリアクリレート、ＰＯ変性トリメチロールプロパントリアクリレート、ＥＣＨ変性トリメチロールプロパントリアクリレート、ＥＣＨ変性グリセロールトリアクリレート、トリス（アクリロイルオキシエチル）イソシアヌレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、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モノヒドロキシペンタアクリレート、アルキル変性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アクリレート、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート等が挙げられる。上記、アクリレートと表現したモノマーは、（メタ）クリレートであっても良い。
【００２８】
これらのモノマーは、１種または２種以上の混合系で用いることが出来る。
【００２９】
本発明に用いる活性エネルギー線硬化性を有する第一および第二の塗料組成物が必須成分として使用する活性エネルギー線重合性オリゴマーとしては、従来公知のものが使用できるが、その中でも特に代表的なものとしては、ビスフェノールＡ型、ノボラック型、多価アルコール型、多塩基酸型、ポリブタジエン型のエポキシ（メタ）アクリレート、ポリエステル型、ポリエーテル型のウレタン（メタ）アクリレートなどが挙げられ、何れも１種または２種以上の混合系で用いることが出来る。
【００３０】
中でも、近年求められる程度の硬度や耐熱性などの性能を有し、かつ良好な塗膜を得るためにはエポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエーテルアクリレートなどを用いることが特に好ましい。
【００３１】
その他、本発明に用いることの出来る活性エネルギー線重合性化合物としては、例えばＮ−ビニルピロリドン、Ｎ−ビニルカルバゾール、スチレン、４−メチルスチレン、α−メチルスチレン、１，４−ジビニルベンゼン、ジアリルフタレート、特開平１１−１２４４０３号公報、特開平１１−１２４４０４号公報記載のマレイミド化合物等が挙げられ、必要に応じて使用することが出来る。
【００３２】
また、本発明に用いる活性エネルギー線硬化性を有する第一および第二の塗料組成物で、重合開始剤として用いる水素引き抜き型重合開始剤としては、従来公知のベンゾフェノン、アセトフェノン、ジエトキシアセトフェノン、ベンジル、ベンゾイル安息香酸、ミヒラーズケトン、２−クロロチオキサントン、２，４−ジエチルチオキサントン等が挙げられる。
【００３３】
その他本発明で用いることが出来る重合開始剤として、ベンゾインエチルエーテル、ベンジルジメチルケタール、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−メチルフェニルケトン等の光開裂型が挙げられる。これらの水素引き抜き型、光開裂型重合開始剤のうち１種または２種以上のものを組み合わせて使用することが出来る。
【００３４】
活性エネルギー線重合性モノマー及びオリゴマー成分と重合開始剤とからなる樹脂組成物中の重合開始剤の配合割合は、樹脂組成物中１〜１５質量％であることが好ましい。
【００３５】
また、これらの重合開始剤に、公知慣用の光増感剤をも併用することができる。併用する場合は、樹脂組成物中１〜１５質量％であることが好ましい。
【００３６】
本発明に用いる活性エネルギー線硬化性を有する第一および第二の塗料組成物には、さらに必要に応じて本発明の目的を逸脱しない範囲内で、各種の機能を付与するため着色剤、体質顔料、滑剤、可塑剤、消泡剤、酸化防止剤、カップリング剤、有機溶剤及びキレート剤などの添加剤を添加することができる。
【００３７】
本発明に用いる活性エネルギー線硬化性を有する第一および第二の塗料組成物の製造は、従来公知の方法で実施出来る。一例として、活性エネルギー線重合性モノマー及びオリゴマー、重合開始剤、体質顔料、必要に応じて塗料添加剤をこの順に仕込み混合、撹拌等の方法で製造可能である。
【００３８】
本発明における塗料組成物の揮発分とは、塗料組成物中で開始剤、活性エネルギー線による重合に関与する成分を除き、硬化前の塗料から常温もしくは加熱にて揮発する成分であり、これ以外の成分を不揮発分と呼ぶ。
【００３９】
本発明に用いる活性エネルギー線硬化性を有する第一および第二の塗料組成物の不揮発分は９０〜１００質量％である。仮に揮発成分の多い塗料を用いた場合は仕上がり感からすると有利であるが、ＶＯＣ放散などの環境問題に対応できない。本発明は、環境問題への対応できる高不揮発タイプの塗料組成物を用いた、高厚膜と鏡面状の表面を有する塗膜を得る硬化塗膜形成方法である。
【００４０】
本発明の活性エネルギー線照射工程に使用する活性エネルギー線とは紫外線、電子線、γ線の如き、電離性放射線や電磁波などであるが、一般の照射工程における活性エネルギー線としては紫外線が好ましい。
【００４１】
紫外線を照射する場合、高圧水銀灯、エキシマランプ、メタルハライドランプ等を備えた公知の紫外線照射装置を使用することができる。
【００４２】
第二の塗工工程が終了後、活性エネルギー線を照射する工程までにセッティングゾーンはあってもなくても良いが、１０〜６０秒のセッティングゾーンがあることが好ましい。
【００４３】
活性エネルギー線照射は、材温３０〜８０℃で活性エネルギー線を照射することが好ましい。
【００４４】
本発明の硬化塗膜形成方法に用いる被塗工基材としては、一般に硬化塗膜が被覆される物体であれば特に制限はなく、具体的にはプラスチック、金属、紙、木材、無機質板、あるいは、これらに印刷が施されたもの、グラビアインキ等の印刷層を接着剤等で張り付けたもの等が挙げられる。特に、木質基材に高膜厚、鏡面状の意匠性を発現するために有効である。
【実施例】
【００４５】
次に、本発明を、実施例を挙げて更に具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。以下において特に断りのない限り、表中の数字は質量部を表すものとする。
【００４６】
下記の表１の組成の活性エネルギー線硬化性組成物を用いて配合し、分散攪拌機にて混合して、塗料（Ａ１）、塗料（Ａ２）、塗料（Ａ３）、塗料（B１）、塗料（Ｂ２）、塗料（B３）を各々調製した。
【００４７】
塗料Ａ１，Ａ２，Ａ３はそれぞれ共通の、ユニディックＶ−５５０８（大日本インキ化学工業製の２官能エポキシアクリレートオリゴマー）を用いた。塗料Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３はそれぞれ共通の、ユニディックＶ−４００７（大日本インキ化学工業製の３官能ウレタンアクリレートオリゴマー）を用いた。表１中の２官能モノマーとしては、トリメチロールプロパンジアクリレート、単官能モノマーとしては、２−ヒドロキシエチルメタクリレートを用いた。重合開始剤としては、イルガキュア１８４（チバスペシャリティーケミカルズ製）を用いた。更に消泡剤０．１部を添加した。
【００４８】
【表１】
2006088045.tif 000002
【００４９】
これらの塗料を下処理した合板に、ロールコーターの送りロール、コーティングロールの回転速度は４０ｍ／分、ドクターロールの回転速度は１５ｍ／分の条件で、表２に示す塗工量で塗工した。それぞれの紫外線照射は、室温２５℃の条件で、１６０ｍＪ／ｃｍ２の紫外線照射量で硬化させた。得られた硬化塗膜それぞれに対し、仕上がり感(平滑性、肉持ち感）を確認した。表２の中の、Ａは塗料（Ａ）を表し、（１５ｇ）は１平方メートル当たりの塗工量を表す。第一の塗工後の「ＵＶ硬化の有無」の「有」は、第二の塗工前に第一の塗料組成物を硬化させることを意味し、「無」は、第二の塗工前に第一の塗料組成物を硬化させず、ウェット・オン・ウェット方式で第二の塗料組成物を塗工し、その後紫外線硬化させることを意味する。
【００５０】
【表２】
2006088045.tif 000003
【００５１】
表２の結果から、同一のオリゴマー成分を有する塗料を用いることが好ましいことが分かる。また、同一のオリゴマー成分を有する塗料の組み合わせでも、第二の工程をより低粘度の塗料を用いなければ良好な塗膜が得られないことも分かる。また、第一の工程、第二の工程においても適切な粘度のバランスが必要であることもわかる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
紙、プラスチック、ガラス、金属、木材、セラミック等の基材の表面に、高硬度、高光沢、耐汚染性等の様々な機能や意匠性を付加しつつ、表面を保護するためのコーティング分野への展開が期待される。