(57)【要約】【課題】成型物の３次元面に塗料シートを用いて、加熱、減圧の条件下で成型物の３次元面を塗装する方法を提供する。【解決手段】成型物の３次元面に塗料シートを該塗料シートの塗料層が成型物表面に向くよう位置させ、かつ成型物との間に形成される空間を密閉したのち、塗料シートを加熱軟化させ、塗料シートと成型物との間の空間を減圧にして成型物の３次元面と塗料シートを密着させ、塗料シートのベースシート層をはがすことにより成型物の３次元面を塗装することを特長とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成型物の３次元面に塗料シートを、該塗料シートの塗料層が成型物表面に向くよう位置させ、かつ成型物との間に形成される空間を密閉したのち、塗料シートを加熱、軟化させ塗料シートと成型物との空間を減圧にして成型物の３次元面と塗料シートを密着させ、次に塗料シートからベースシートをはがすことを特長とする成型物３次元面の転写塗装方法。
【請求項２】
塗料シートを構成するベースシートがポリオレフィン系樹脂からなることを特長とする請求項１記載の塗装方法。
【請求項３】
請求項１記載の成型物の裏面に未架橋時液状の樹脂とフィラーからなるペースト状樹脂を充填させ、次にペースト状樹脂を架橋硬化させ、形成された硬化物を成型物の支持体として用いることを特長とする請求項１記載の塗装方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は成型物の３次元面を、塗料シートを用い、転写塗装する方法であり、家具、調度品、家電、情報機器、自動車部品等の表面塗装分野に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、建材、家具等の平面な表面を加飾する方法としては、はけ、ロール、スプレー等で塗装する方法のほか、模様を印刷した紙、プラスチックフィルムまたはシート等を貼る方法がとられている。一方、３次元面の場合では３次元面を１度に加飾するには貼る方法は使用できず、塗装によらねばならない。ただ例外として成型物が木板のような平板の場合は３次元面を形成する個々の平面毎に貼ることは可能であるが非常に手間がかかる。塗装の場合でも、家具、調度品等の木製品では、塗装面の平滑性や厚み感を向上させるために、塗装、乾燥、研磨の工程を３ないし４回繰り返さなければならない。特にうるし加工等の高級塗装の場合は塗装仕上げに何か月を要するのも稀ではない。また意匠性のある絵柄を有する塗装に仕上げることは、ほぼ不可能に近い。また自動車部品のようなプラスチック、金属塗装の場合にも、例えばプライマー、本塗装、トップコート等の多層塗装を順番に１つ１つの部品毎に行う必要があり、塗装スペース、装置、所要時間等、塗装コストは膨大であり、その低減が業界の大きな問題になりつつある。
また塗装工程の環境安全のためにも莫大なコストを要している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は成型物の３次元面の塗装工程の短縮化、塗装スペースの縮小、塗装装置の簡略化、さらには環境保全のためのコスト低減に対応した新塗装法を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは鋭意検討の結果、成型物の３次元面に塗料シートを、該塗料シートの塗料層が成型物表面に向くよう位置させ、かつ成型物との間に形成される空間を密閉したのち、塗料シートを加熱、軟化させ、塗料シートと成型物との空間を減圧にして成型物３次元面と塗料シートを密着させ、次に塗料シートからベースシートをはがすことにより達成した。
【０００５】
【本発明の実施の形態】
まず、本発明の塗装方法を図面に示し本発明を説明する。図１は本発明を実施する際に使用される塗装用装置の断面構造図である。図１に示すように成型物１を支持体３で支え、これを減圧ボックス４に入れる。
【０００６】
減圧ボックス４は、下部に減圧口５が設けられており、また成型物１と支持体３を設置するための多孔板６が敷かれている。上部には減圧を可能にするような密閉部品はなく、塗料シート２を固定し密閉するための塗料シート固定具７のみが具備されている。
【０００７】
減圧ボックス４の上部に図２に示す塗料シート２を塗料層２ｂが成型物と面するように置き、減圧ボックス４の上部に付した塗料シート固定具７で塗料シートと減圧ボックス４とで形成される空間が、減圧ボックス４の減圧口５に連結した真空ポンプで減圧にしたとき所望の減圧度が達成できるようしっかり固定する。
【０００８】
次に塗料シート２の上方に設置したヒーター８を点燈させ、塗料シート２を加熱軟化させ、次に真空ポンプを稼動させ減圧ボックス４と塗料シート２との空間を減圧にする。この操作により塗料シート２は成型物１の表面を覆うことになる。この場合、成型物１の表面もしくは塗料シート２の塗料層２ｂ側に接着剤を塗布しておくと、塗料シート２と成型物１の表面は完全に密着する。
【０００９】
成型物１に塗料シート２を密着させたのち、塗料シート２からベースシート層２ａをはがすと、塗料層２ｂが成型物１の表面に移り、成型物１の表面は塗料層２ｂによりきれいに加飾される。
【００１０】
本発明の被塗装物である成型物１の形態は特に特定されるものではない。たとえば、平面の組合せで３次元面を形成する直方体、凸面で３次元を形成する半球体、その他自動車部品、家電製品部品でみられる複雑な面をもつプラスチック成型品等がある。成型物１の材質としては木、プラスチック、金属、石等で特に制限されない。また成型物１の裏面は自動車部品等、プラスチック成型品で見られる中空構造のものでもかまわない。プラスチック、金属のように通気性のない材質の場合、成型物１の形状によっては成型物表面と塗料シート２との空間が減圧時部分的に脱気されない場合が稀にある。この場合は成型物の一部に実用上支障のない小孔をあける等の対応が必要である。
【００１１】
本発明は塗料シート２を用いる塗装法であるが、塗料シート２は、図２に示すようにベースシート層２ａと塗料層２ｂで構成される。
ベースシート層２ａは塗料の保持体であると同時に塗料層２ｂを成型物１に密着させる工程において減圧ボックス４と共に減圧状態を形成させる役割を果たすものである。
そのためベースシート層２ａには、まず成型物１との密着に必要な加熱、減圧の条件下で成型物表面を被覆するに十分な伸びを有し、本条件下で破損しないことが要求される。なお成型物表面とは塗装を必要とする部分を云い、成型物１と支持体３と接する部分は含まない。第２の要求点は当然ながら塗料シート２が成型物１に密着した後は、容易に塗料層２ｂとハク離することである。さらに塗料層２ｂをハク離した後はハイキするものであり安価であると同時に、ハイキ時環境を害さないことも要求される。
【００１２】
これらの条件を満足させるためにはベースシートとしてはポリオレフィン系樹脂からなるシートが好ましい。具体的には未延伸ポリプロピレンシート、多層ポリプロピレンシート、プロピレン共重合シート、ポリエチレンシート等があるが、これらに限定されるものではない。
ポリオレフィン系樹脂シートは一般に伸びと柔軟性にとみ、加熱、減圧の条件で成型物１に細かい凹凸部が存在してもよく追随し、精度高く成型物１の表面塗装を可能にする。またポリオレフィン系シートはほとんどの塗料との親和性に乏しく、そのため塗料シート２が成型物１に密着した後は、塗料層２ｂと容易にハク離する。
同時にポリオレフィン系シートは安価であり、廃棄時の環境汚染にもつながらない。真空成型によく使用される塩化ビニルシート、アクリルシート、非結晶ポリエチレンテレフタレートシート、ポリカーボネートシートも使用できるケースはあるが、一般に塗料との密着性が良すぎて、塗料層２ｂとハク離しなかったり、高価であったり、ハイキ時環境を害する場合があるなど使用が制限される。ベースシート２ａの厚みは通常０．１ｍｍないし０．５ｍｍである。
【００１３】
塗料シート２の塗料層２ｂを形成する塗料の種類は、用途により異なるが、アクリル系塗料、ウレタン系塗料、アクリル・ウレタン系塗料、アルキド系塗料、アミノアルキド系塗料、アミノアクリル系塗料などがよく使用される。
また非架橋型、架橋型ともに使用可能であるが、架橋型塗料を用いた塗料シート２が過熱、減圧の条件下で成型物１の表面を十分に被覆するだけ伸びない場合がある。この場合は塗料シート２作成時は部分的架橋にとどめ、転写工程中もしくは、転写修了後完全に架橋反応を進める必要がある。
【００１４】
ベースシート層２ａには用途により、さまざまな形態で塗料層２ｂを形成させることができる。以下代表的なケースで説明する。もっとも簡単には単色の塗料をベースシート層２ａに塗布したもので通常このケースが多い。また塗面の表面硬度を要求される場合には、ベースシート層２ａに先ずクリヤートップコートを塗布、その上に着色塗料を塗布する。さらにその上にプライマーも重ね塗りする場合がある。これは自動車部品などの塗装によく用いられる形態である。また塗面に絵柄を入れるためには、ベースシート層２ａにクリヤー塗料を塗布しこの上に、絵柄を印刷した塗料シートを用いる。
【００１５】
ベースシート２ａに塗料層２ｂを形成させる方法としては塗料をロールコーターを用いて塗布するのが便利である。１層塗りの場合は塗装後乾燥させて完了するが、多層塗りの場合はこの操作を操りかえす。多層塗りの場合でも同一塗装機を用い、実施することができ、また通常の塗装のように一層ごとの研磨工程も不要であり、塗装スペース、塗装機械、塗装時間面で、経済的に実施することができる。また塗工時、および乾燥時発生する溶剤回収装置も塗装機、乾燥機への設置が容易であるので環境保全のための設備も経済的である。
【００１６】
さて本発明を実施するために、成形物１を支える支持体３の役割は重要である。成型物１が木質板のような場合では成型物１の下面は概して平面であるため、成型物１を多孔板６上へ設置するためには、１ｃｍないし３ｃｍ程度の厚みをもつ板を支持体として成型物１の下に敷くだけでよい。しかし自動車部品のようなプラスチック成型品の場合には、表面の複雑な凹凸曲面に追随し、裏面も複雑な凹凸曲面をもつ中空構造の場合が多い。かかる成型物１を本発明の方法で塗装するためには、減圧に耐えられるよう成型物１の裏面に密着させ得るような支持体３が必要になる。このような条件を満たす方法として樹脂ペーストが有利に使用される。
樹脂ペーストとは液状の未架橋樹脂とフィラーを練り合わせたもので、主剤、硬化剤の通常２液からになっており、使用時配合して用いる。樹脂成分としてエポキシ樹脂とポリアミドポリアミンの２液組合わせ、ポリエーテルポリオールとポリイソシアネートの２液、ポリエステルポリオールとポリイソシアネートとの組合わせた樹脂は硬化時強靭で、減圧時変形したり破損することはない。支持体３の作り方としては、成型物１の裏面と樹脂ペーストの間にすき間が出来ないように樹脂ペーストを成型物１の裏側につめ込むと同時に多孔板６の上に安定に設置できるよう下面を水平に成型する。この作業は樹脂ペーストが粘土のようなかたさのものであり容易に行うことができる。成型後放置すれば樹脂ペーストは架橋反応をおこし硬化して強靭な樹脂となる。硬化した樹脂は成型物１との接着性がないため容易に成型物とはがすことができ、繰りかえし使用することができる。なお支持体３として、金属や材木を切削した金型、木型も使用できるが作成にコストがかかるため、樹脂ペーストを使用するのがもっとも有利である。
【００１７】
本発明において、塗料シート２を成型物１に密着させ、成型物１の表面に塗装をほどこすため、まず塗料シート２の加熱工程が必要である。加熱は遠赤外ランプを用い副射熱で加熱してもよいし、あるいは塗料シート２の囲りをフードで囲み、対流で加熱してもよい。
加熱条件としては、塗料シート２を軟化させ変形しやすくする熱量が必要で、ベースシート層２ａ及び塗料２ｂの種類により異なり一概に云えないが、通常１００℃ないし１５０℃で、１０秒ないし１８０秒である。加熱が過ぎると塗料シート２が劣化し破損する場合がある。また加熱が不足すると塗料シート２の軟化が不十分で、十分成型物の３次元面に密着しない。そのため塗料シート２に合った加熱条件の設定が重要になる。
なお成型物１と塗料層２ｂとの接着を強固にするため成型物１の表面もしくは塗料層２ｂの表面にあらかじめ接着剤を塗布しておくが、接着剤としてホットメルト型のものを使用する場合は、塗料シート２の加熱条件で接着効果を発揮するものを使用する。ウレタンエマルジョン系ホットメルト接着剤には、低温から高温の広い加熱条件で接着効果を発揮する品種が揃っていて便利に使用できる。
【００１８】
加熱軟化した塗料シート２は減圧工程で成型物１の３次元面に吸い寄せられ密着する。減圧到達圧力は１３３ｈｐａ以下が必要である。通常１５ｈｐａ以下である。以下実施例で説明する。
【００１９】
【実施例１】
厚み０．２ｍｍの未延伸ポリプロピレンシートに２液型ウレタン塗料を乾燥時の膜厚０．０７５ｍｍになるようロールコーターで塗布し、乾燥後塗膜面に木目模様を印刷したものを塗料シートとして用いた。
成型物としてはＭＤＦ製板（横３０ｃｍ×縦５０ｃｍ×厚さ２．８ｃｍ）を図３に示すように切削したものを使用した。この表面にウレタンエマルジョン系接着剤Ｇ・４９０４（ノーテープ株式会社製）を塗布した。先ず減圧ボックスに設けた多孔板の上にＭＤＦ製支持体（横２８ｃｍ×縦４８ｃｍ×厚さ１．５ｃｍ）を置き、その上に成型物を丁度支持体が中央に位置するように置いた。つぎに塗料シートを塗料層を下にして減圧ボックスの上部に置き、塗料シート固定具で固定した。塗料シート上部に設けた遠赤外線ランプ型ヒーターの高さを調節し、２０秒間照射した。この時の塗料シートの最終到達温度は１２０℃であった。
つぎに真空ポンプを稼動させ減圧ボックスと塗料シートとの空間を到達圧力１０ｈｐａになるまで減圧にし、この状態で３０秒維持した。真空ポンプを止め、空冷し、塗料シートからベースシートをはがした。成型物の３次元面には厚味感のある木目模様の塗装が施されていた。塗料層の不要部分は切断し、仕上げた。塗装された成型品は戸棚の扉等に使用される。
【００２０】
【実施例２】
自動車用サイドミラー固定部品の塗装について説明する。本部品はＡＢＳ樹脂製の複雑な凹凸のある中空成型品である。
塗料シートとしてはベースシート層に多層ポリプロピレンシート（厚さ０．２ｍｍ）を選び、これにクリヤートップコート（アミノアクリル塗料）、本塗料（アルキド塗料）、プライマーの順にロールコーターで塗布・乾燥を繰りかえし作成した。次に上記中空成型物の裏面の中空部分に樹脂ペーストサンモジュールＬＰ−８０１およびＬＰ８０１ＭＷ（三洋化成工業株式会社製）の２成分を配合し中空成型物の裏面と樹脂ペーストとの間に空間部分ができないようつめこんだ。同時に成型物が減圧ボックスの多孔板に安定して設置できるよう底面を平にした。詰めこんだ樹脂ペーストを硬化させるため一夜放置した。一方中空成型物の３次元面には接着剤ＧＰ−１００（コニシ株式会社製）を塗布した。塗装方法は実施例１に準じ行い、塗料シートの最終到達温度は１４０℃であった。つぎに到達圧力１３．３ｈｐａになるまで減圧にした状態で３０秒維持した。塗料シートからベースシートをながした。従来の塗装法による塗面と変らない良好な塗装が得られた。
【００２１】
【発明の効果】
本発明により成型物の３次元面を塗料シートを用いて単色のみならず、従来の塗装では非常に面倒だった絵柄入り塗装も容易になった。また従来の塗装では、１つ１つの成型物に行わねばならず、多層塗装では莫大なスペース、設備と時間を要していた。また１回の塗装毎に行う研磨にも大変な時間を要していた。
本発明ではオフラインでシートにロールコーターなどの平面塗装機で塗装するので、設備は簡単なものでよく、また塗装面の平滑度も高く、多層塗りの場合でも、塗装毎の表面研磨を必要としない。
また得られた塗装シートを用いて成型物表面にワンショットで塗装できるため塗装時間をはじめ、スペース、設備費など大巾な削減につながるものであり、さらに塗装環境保全のため設備費も軽減され、その経済効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法を実施する際に使用される装置の断面構造図である。
【図２】本発明の方法を実施する際に使用される塗料シートの断面構造図である。
【図３】本発明の表面塗装品の１例における断面構造図である。
【符号の説明】
１    成型物
２    塗料シート
２ａ  塗料シートのベースシート層
２ｂ  塗料シートの塗料層
３    支持体
４    減圧ボックス
５    減圧口
６    多孔板
７    塗料シート固定具
８    ヒーター
【図１】
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【図２】
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【図３】
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