クリヤー塗膜の染色による加飾技術の開発と実用化研究(第２報)
金行良隆

A Study on Decor ating Technology by Dyeing Clear Coating Films (2nd r epor t)
Yoshitaka KANEYUKI

A color clear coating technology is widely spread as technology of high transparent coating on thesurface of glittering metals. If not color clear coating technology but decorating technology by dyeing
clear coating films are used, uneven coloring will be hard to be caused.

In this study, reserch anddevelopment if the decorating technology by dyeing clear coating film were performed for practical use.

Keywords: Dyeing Clear Coating Films光輝金属面を活かしながら透明感の高い着色を行うための技術として、現在はカラークリヤー技術が広く普及している。しかし、カラークリヤーは複雑な形状において色むらが出る可能性が高い。これを解決する手法としてクリヤー塗膜の染色による加飾技術の研究を行った。

キーワード：塗膜染色

1.緒言

そこで、クリヤー塗装後に染料液に浸漬し、クリ近年では製品の性能・機能はもちろんのこと、デヤー表層面から染色するという新しい加飾技術を開

ザイン・カラーリングといった意匠性・美粧性への発した。この手法によれば、上記のようなカラーク(1)

消費者の関心の高まりがある 。よって、耐食性のリヤー塗膜の色むらなどが起こりにくい。

高いステンレス・アルミニウム等の金属素材表面

前報 (2)では、塗膜染色条件の設定や染色クリヤーや、防食のために施したニッケルめっき面に対して塗膜の促進耐候性及び物理的な塗膜特性等についても、素材の光輝金属面を活かしながら着色するとい報告した。今回は主に製品の試作等を中心として行う技術が広く使用されている (1)。

った。

この光輝金属面への着色には、現在では通常、カラークリヤーという技術が使用されている 。これは 、

2.実験概要
2.1 染料溶液の改善と12色の染料溶液の調製透明塗料(クリヤー)に染料を混合することにより透前報 (2)における塗膜染色では、当初塩基性染料を明感の高いカラーリングを行う技術であり、手軽な用いていた。その後、これよりも一般的に堅ろう度着色方法として広く普及している。しかし、カラーが高いといわれているカチオン染料を用いて試験片

クリヤーは、クリヤーに染料を混合して塗装するたの作製等を行い、促進耐候性試験等を行った。しかめ、膜厚のバラツキがそのまま色の濃淡となり、凹し、予想に反して低い耐候性を示したため、今回の凸面や複雑な形状ほど色むらとなりやすい。

試作等については塩基性染料に戻して染料溶液を調製しなおした。また、赤、青、黄の各染料に対してによりマスキングを施している。

それぞれの染料を3:1、2:2、1:3と配合することに塗料は焼付アクリルクリヤー塗料ならびに常温乾より合計12種類の染料溶液を作成した。これらの染燥型ウレタンクリヤー塗料(乾燥時間は２日間とし‑3料の濃度は各染料の合計で10g･dm として調製後、た)を用い、ウレタンシンナーにより粘度を岩田カ

吉野紙により濾過を行い 、染料溶液とした 。図1に 、ップで約10秒に調整して、浸漬塗装法を用いた。

これらの染料溶液により試作した試験片を示す。

染色については、なるべく淡いパステル調の色調を目指したため 、染色時間は10秒である 。図2には 、常温乾燥型ウレタンクリヤー塗料の塗膜染色作業中の試験片の様子を示す。

図1 12色の染料溶液による試作試験片

図2 常温乾燥型塗料による塗膜染色直後の様子(素材：SUS304、塗料：焼付アクリルクリヤー塗料)
3.実験結果
2.2 ガラス表面に対する塗膜染色

3.1 改善した染料溶液による着色塗膜の試験結果

ガラスへの適用例として、バイアル瓶の上に焼付

図3にキセノンウェザーメーターによる促進耐候アクリルクリヤー塗料をスプレー塗装し、塗膜染色性試験結果を示す。評価は前報 (2)と同じく、同時間を行った。前処理としてガラス瓶の脱脂を行った。

試験したクリヤー塗膜との色差により評価を行って染色時間は２分間とした。

いる。今回の染料溶液の変更により、促進耐候性に2.3 木材に対する塗膜染色ついては明らかな向上が見られた。

木材への適用例として、試験片にマカバを用いて塗膜染色を行った。試験片をペーパー(180番)で研磨し、木工用常温乾燥型ポリウレタンクリヤー塗料

同時間試験のクリヤーとの色差(塩基性染料)

黄5040(全ツヤあり及び全ツヤ消し塗料を使用)を５回ずつスプレー塗装して、常温で２日間乾燥後、５分間の塗膜染色を行った。

青3020

赤

色差1 00096

2.4 金属めっき面(アクセサリー)に対する塗膜染色

192288384

黒480

試験時間/h rs.

実製品への適用例のひとつとして、めっき品のアクセサリーの塗膜染色を行った。試料は株式会社梅本鍍金提供で、真鍮(ゴールド色)、ロジウム、ニッ

同時間試験のクリヤーとの色差(カチオン染料)

塗膜染色 赤塗膜染色 青50
塗膜染色 黄ケル、ソフトニッケル、シルバー、ソフトシルバー

4030

塗膜染色 黒の６種類のめっき品である。なお、シルバー及びソ20

カラー

フトシルバーめっきは、変色防止のためにめっき後塗装をしてあったので、塗装前に2‑ブタノンを１割

クリヤー 赤

色差1 0

カラー

0

クリヤー 青096192288384

試験時間/h rs.

程度混合したラッカーシンナーに数時間浸漬することにより、塗膜を剥離して実験に供した。なお、ネジ部分については、浸漬塗装前にマスキングテープ

480

カラー
クリヤー 黄カラー
クリヤー 黒図3 キセノンウェザーメーターによる促進耐候性試験結果

3.2 ガラス及び木材の塗膜染色結果
X eW M 試験と水に対する接触角

図5及び図6にはそれぞれ、ガラスのバイアル瓶と908580757065

接触605550096192288384480

促進耐候性試験時間/hrs.

クリヤー
黄4
黄3 :青1黄2 :青2
黄1 :青3青4
青3 :赤1青2 :赤2
青1 :赤3赤4
赤3 :黄1
赤2 :黄2
赤1 :黄3黒

図4 促進耐候性試験による接触角の推移

木材試験片との塗膜染色結果を示す。それぞれ塗膜染色技術により、ガラスの透明感や木材の木目を活かした着色が可能である。なお、茶色の染料は黄：赤＝2:2の染料溶液に、黒の染料を１割程度混合して得た。
ガラス瓶については数百℃で焼いて塗膜を焼失させることにより、元の透明な瓶に戻すことが可能である。このため、リサイクル性の高い着色ガラス瓶の開発などの可能性がある。
木材については、塗膜染色時に染料溶液に浮くた

図4には、上記試験における塗膜の純水に対するめ、おもりを付けるなど、何らかの方法で染料溶液接触角の経時変化を示す。接触角は低いほど水とのに安定して浸漬する方法が必要である。

親和性が高く、塗膜については劣化していることを

3.3 アクセサリーの塗膜染色結果示している。この試験結果から、試験前の試験片と図7にアクセサリー品の塗膜染色例を示す。これ比較したときは劣化しているが、その度合いは今回らの品はスプレー塗装ならびに浸漬法によるカラーの試験時間の限りではほぼ横ばいで、寧ろ、試験時クリヤー着色が大変困難であるため、透明感のあるの表面状態により値がばらつくことがわかった。接カラーリングを行う場合は、本研究で示す塗膜染色

触角についてはあまり大きな劣化はないものと考え技術が最も有効であると考えられる。特にシルバーられる。など、光沢のある白色系の光輝金属表面には高級感のある着色が可能である。
こういった小物のアクセサリーなどは、必要な染料溶液の量やその作業性から考えて、塗膜染色技術が最も有用である対象物のひとつである。

図5 ガラス製バイアル瓶の塗膜染色(a)焼付乾燥型(b)常温乾燥型

図7 アクセサリー(シルバーめっき)の塗膜染色

4.塗膜染色技術による応用例
これらの試験結果から、本研究の試作は促進耐候性にすぐれる結果となった塩基性染料を用いて行うこととした。
4.1 花のモニュメントの制作
図8に株式会社研創制作の花のモニュメントを示
図6 木材の塗膜染色(全ツヤありクリヤー)

す 。塗膜染色部分に常温乾燥型のクリヤーを用いた 。
各部の仕様は表1のとおりである。

塗膜染色部分は全て、耐候性ならびに対汚染性に比較的優れるフッ素樹脂系クリヤー塗装で仕上げているが、常乾塗膜上に溶解力の強い溶剤を含む塗装を行うこととなるので、実際には避けた方が良い。
また、花びらの台部分の仕様はいわゆる黒色カラークリヤー仕上げである。
足部分の表面は、当初SUS磨きであったが、ツヤを抑え、塗膜染色部分を強調するために敢えてフラットベース(ツヤ消顔料)を混合した焼付クリヤーによりツヤを消している。
塗膜染色部分については、常温乾燥型塗料を塗装して２日及び３日乾燥後、塗膜染色を行った。
途中、外側と内側の花びらの対比をつけるため、外側の花びらを濃く染色する目的で10分間染色した関係で、一部に塗膜の膨潤が見られた。濃い色を得ようとする場合はある程度仕方ないともいえるが、できる限りの染色時間の短縮が求められる。
図8 花のモニュメント

花びらの色は、内側とすぐ外側(半枚分左回り)の(外側花びら部分全直径：400mm)ものとが同じ染料溶液による着色であり、同じ仕様の素材に同じ染料を用いても、着色仕様の違いによ

表1 花のモニュメント各部の仕様
素材及び表面仕様

中央ｷｬｯﾌﾟ

SUS磨き

中央キャップ部は黄色に染色を行っているのだ
塗装及び着色の仕様

常温乾燥型ｸﾘﾔｰ→

被塗物が曲面の場合、カラークリヤーでこのような３日後10秒間染色→着色を行うのは困難である。

常温乾燥型ｸﾘﾔｰ→
SUSﾍｱﾗｲﾝ

３日後１分間染色→
ﾌｯ素樹脂系ｸﾘﾔｰ

外側花びら

SUSﾍｱﾗｲﾝ

SUS磨き可能であると考えられる。これらのことにより、用途や被塗物によっては、コストや作業性の面において塗膜染色技術がカラークリヤーを凌駕する可能性

２日後10分間染色→

4.2 装飾銘鈑の制作

ﾂﾔ消顔料入焼付ｸﾘﾔｰ(ｶﾗｰｸﾘﾔｰ仕上)

足部分

ことにより、実際の金(18Kや24K)の色を出すこともについても期待できる。

黒色ｽﾃｲﾝ＋
SUSﾍｱﾗｲﾝ

また、黄色の染料に適当量の赤の染料を混合する

常温乾燥型ｸﾘﾔｰ→

ﾌｯ素樹脂系ｸﾘﾔｰ

花びらの台が、鏡面仕上げの上に黄色の塗膜染色を行うことにより金色に近い色調を得ることが可能である。特にﾌｯ素樹脂系ｸﾘﾔｰ

内側花びらって異なった色調が得られることがわかる。

ﾂﾔ消顔料入焼付ｸﾘﾔｰ

図9に株式会社オガワ制作の装飾銘鈑を示す。塗膜染色部分に焼付乾燥型のクリヤーを用いた。各部の仕様は表2のとおりである。なお、ベースと枠については花のモニュメントと同様の理由によりツヤを消している。また、対比のため、各英単語の頭文字部については各色(顔料入り)の塗料(ソリッドカラー)を塗装している。

図9

装飾銘鈑(寸法：縦250×横1000mm)

表2 装飾銘鈑各部の仕様

どが期待できる。

素材及び表面仕様

5.結言
塗装及び着色の仕様究を行い、以下の研究成果を得た。
焼付乾燥型ｸﾘﾔｰ→

和文

SUS磨き

SUSﾍｱﾗｲﾝ(1) カラークリヤーによる着色が事実上不可能であ半焼付→２分間染色→る小物(アクセサリー等)の浸漬塗装において、塗本焼付膜染色技術は最も威力を発揮できる。

焼付乾燥型ｸﾘﾔｰ→
英文

クリヤー塗装した光輝金属面に塗膜染色を施す研

半焼付→２分間染色→
本焼付

ﾍﾞｰｽ

SUS梨地仕上

ﾂﾔ消顔料入焼付ｸﾘﾔｰ

枠

SUSﾍｱﾗｲﾝ

ﾂﾔ消顔料入焼付ｸﾘﾔｰ(2) 染色液を高濃度にし、染色時間を秒単位に抑えることにより、塗膜の膨潤を避けての着色が可能である。
(3) 塗膜染色による着色皮膜は、カラークリヤーとは異なる色調も出せるため、光輝金属面の新しい着色方法として考えられる。

本研究は、中小企業技術開発産学官連携促進事業
多彩な着色を行う場合を例に取れば、ソリッドカ(経済産業省補助)の一環として実施した。株式会社

ラーやカラークリヤーにおいて多くの色を塗ろうと

梅本鍍金、株式会社研創、株式会社オガワほか、関する場合、色替えを行うたびにスプレーガンを洗浄係各位に謝意を表する。

する必要がある。一方、塗膜染色の場合は、塗装を行うのはクリヤー塗装の一度だけである。このこと

参考文献

は作業性や経済性(使用するシンナー等を少なくで(1) 山嵜勝弘，野村孝雄，斉藤文二，広島市工業技きる)といった面での大きなメリットがある。
また、銘鈑等に使用する箱文字や切文字は、厚み部分も含めての均一な塗装が困難であることが多い。このため、カラークリヤーによる着色では、色の不均一がしばしば問題になっている。塗膜染色技術は、こういった問題にも対応し得る新しい着色技術として、将来的には屋内用案内板などへの適用な術センター年報， Vol. 9， pp. 53-57 (1995).
(2) 金行良隆，広島市工業技術センター年報， Vol.
17， pp. 99-103 (2003).