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
金行良隆

A Study on Decorating Technology by Dying Clear Coating Films
Yoshitaka KANEYUKI

A color clear coating technology is widely spread as coating with high transparency on the surface ofglittering metals.

But in case of painting on complicated forms, color clear coating often brings

irregular color. In order to avoid this problem, decorating technology with dying clear coating films
was studied.

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としヤー表層面から染色するという新しい加飾技術を開て、デザイン・カラーリングといった意匠性・美粧発した。この手法によれば、上記のようなカラーク(1)

性への消費者の意識の高まりがある 。よって、耐リヤー塗膜の色むらなどが起こりにくい。本研究で食性の高いステンレス・アルミニウム等の金属素材は、染色クリヤー塗膜の促進耐候性及び物理的な塗表面や、防食のために施したニッケルめっき面に対膜特性等の確認等を行った。

しても、素材の光輝金属面を活かしながら着色するという技術が広く使用されている(1)。

2.実験概要
2.1 焼付クリヤー塗膜の染色(1)(2)

この光輝金属面への着色には、現在では通常、カクリヤー塗膜の染色を行う対象材料として、ステラークリヤーという技術が使用されている。これは、ンレスSUS304(JIS G 4305)、真鍮C2801P(JIS H 3100)

透明塗料(クリヤー)に染料を混合することにより透及び銅C1100P(JIS H 3100)を用いた。

明感の高いカラーリングを行う技術であり、手軽な焼付クリヤー塗料は、アクリル樹脂塗料(規定乾着色方法として広く普及している。しかし、カラー

燥条件：150℃×20分)及びメラミン樹脂塗料(規定クリヤーは、クリヤーに染料を混合して塗装するた

乾燥条件：130℃×20分)の２種類を用い、約25μmのめ、膜厚のバラツキがそのまま色の濃淡となり、凹厚さに塗装する。100℃×20分の半乾燥を行い、冷凸面や複雑な形状ほど色むらとなりやすい。

却後、染色溶液に浸漬することにより塗膜染色する。

図１

焼付塗膜の赤色染色試験片

図２

常温乾燥型塗膜の染色試験片(左からステンレス、真鍮、銅)
染色溶液は、溶媒はメタノール、1-ブタノール、エ型染料を用い、染色溶媒をメタノールのみとした。

チレングリコールモノエチルエーテルを70：15：15

図２にステンレスを素材として常温乾燥クリヤー

３の体積比で混合し、この混合溶媒１dm に塩基性染塗膜を染色した試験片の一例を示す。
3.実験結果料を10ｇ溶解させたものを染色溶液とする。
図１には、素地が見えやすいように、塗装前の素材に#40ペーパーで傷を入れてからアクリルクリヤー塗装を施し、赤色に染色した試験片の例を示す。
2.2 ２液型常温乾燥クリヤー塗膜の染色工程の短縮化、簡素化を行うため、２液型常温乾燥クリヤー塗料による塗膜染色の実験を行った。

図３には、各色の染料を用い、焼付塗膜を染色して作成した試験片を示す。
このように、染料及び染色液への浸漬時間を変えることにより多くの種類の色を作ることが可能である。
アクリル塗膜の染色条件を色々と変えて最適化を

対象材料は上記と同様で、塗料に２液型常温乾燥試みた。図４に、60℃〜110℃までの半焼付温度にアクリル変性ウレタンクリヤー塗料及び２液型常温おける染色時間と元のクリヤーとの色差ΔＥとの関乾燥フッ素系クリヤー塗料の２種類を試した。なお、係を示す。この色差はJIS K 5600-4-4〜6によってD

これらの塗料は常温乾燥と強制乾燥(温度をかけて65(10°)の条件によりＬ ＊ａ ＊ｂ ＊表色系により測定乾燥させること)の両方が可能である。また、染料したものである。このΔＥが大きいほどクリヤーとにはアクリル繊維を良く染める性質を持つカチオンの色差が大きい、すなわちよく染まっているという

図３

試作試験片：上段がメラミン、下段がアクリル
左半分が５分浸漬染色、右半分が20分浸漬染色

クリヤーとの色差ΔE

50
60℃
70℃
80℃
90℃
100℃
110℃

ΔＥ

4030201050403020100480010

図４203040
染色時間／分

507296120
乾燥時間/hrs.

60

ウレタン塗料

アクリル塗膜の半焼付温度、染色時間とΔＥ

図５144168

フッ素系塗料

常温乾燥時間と染色時の色差ことである。図から、90℃以上ではΔＥは温度の上乾燥後のクリヤー塗膜の染色を試みた。結果として、昇に伴い小さくなることが分かる。しかし、半焼付図２に示したように乾燥後の塗膜を染色することが温度90℃以下では実験結果に差はなく、20分以上染可能であった。

色してもあまり結果が変わらない。なお、あまり半実験はウレタンクリヤーと耐汚染性に優れるフッ焼付温度が低い、または染色液への浸漬時間が長い

素樹脂系の常温乾燥クリヤー塗料について行った。と塗膜が膨潤して透明感が失われる。このため、半

図５に、これらの塗膜の常温乾燥時間と染色時の色焼付温度はなるべく高く、また、染色時間はなるべ差を示す。なお、この時の染色時間は２分である。

く短くすることが望ましい。

図から、フッ素系のクリヤー塗膜はあまり染色する

染色溶媒は、混合溶媒と比較的安価なメタノールことができないことが分かる。とを使用したが、メタノールだけでも染色可能であ上述のクリヤー塗装では、塗装後２日以下で染色ることが分かった。ただし、メタノールは揮発が早を行った場合、染色後の水洗の際にシミが発生、あいため、染色しないときは蓋を付けておくこと等がるいは塗膜が膨潤して透明感が失われる結果となっ必要である。

た。塗装を行った３〜４日後に染色を行えば、充分染色後の機械的塗膜物性を表１に示す。これによに染色が可能であり、寧ろ焼付塗膜よりもよく染まり、染色後の焼付塗膜は、元のクリヤーと機械的塗る結果となった。また、ウレタンクリヤーについて膜物性の差がないことが解った。

は強制乾燥後も染色が可能であることが分かった。

上述のとおり、焼付クリヤー塗膜を半焼きにする

箱文字・メタルサインなど、塗膜染色技術によることにより塗膜染色が可能である。しかし、この方部品・製品を屋外で使用した時を想定し、塗膜の耐法は染色前後に２回焼付を行わなければならない。

候性を評価するため、JIS B 7753に規定するサンシ工程短縮化のため、焼付後の塗膜を染色する方法をャインウェザーメーターによる促進耐候性試験(B.

検討したが、よい染色法を見出すことができなかっ

P.T.63℃、降雨サイクル18/120分)を行った。試料た。そこで、常温乾燥型のクリヤー塗料について、は、アクリル焼付塗料及びウレタン系常温乾燥クリ表１

クリヤー塗膜及び染色塗膜の機械的物性
アクリル塗膜試 験 方 法

メラミン塗膜

クリヤー

染色塗膜

クリヤー

染色塗膜

ひっかき硬度JIS K 5600-5-4

２Ｈ２Ｈ

Ｆ

Ｆ

付 着 性

JIS K 5600-5-6

分類０

分類０

分類０

分類０

耐おもり落下性JIS K 5600-5-3

異状なし

異状なし

異状なし

異状なし

1/4R,500g,50cm

同時間試験のクリヤーとの色差(常乾ウレタン)
塗膜染色 赤塗膜染色 赤50454035302520151050

塗膜染色 青塗膜染色 黄塗膜染色 黒060120180240
試験時間/hrs.

図６300

カラー
クリヤー 赤
カラー
クリヤー 青カラー
クリヤー 黄色差ΔE

色差ΔE

同時間試験のクリヤーとの色差(焼付アクリル)50454035302520151050

塗膜染色 青塗膜染色 黄塗膜染色 黒060カラー
クリヤー 黒120180240
試験時間/hrs.

300

カラー
クリヤー 赤カラー
クリヤー 青カラー
クリヤー 黄カラー
クリヤー 黒促進耐候性試験によるクリヤー塗膜との色差の経時変化

ヤー塗料の２種類の塗料について、メタノール系染料を使用したカラークリヤー及び塗膜染色の試験片をそれぞれ作成して試験を行った。
図６にサンシャインウェザーメーターによる促進耐候性試験の結果を示す。評価は同じ試験時間のクリヤー塗膜との色差により行った。つまり、ΔＥが０に近いほど色が抜けているということになる。この結果、塗膜染色により作成した試験片は、カラークリヤー塗装したものと比較して色落ちが激しいことが解った。染料がもともと紫外線に弱いことと、表層面から染色を施していることにより、カラーク
図７リヤーと比較しても色落ちが激しい結果となってし部分染色による試作試験片まったと考えられる。また、塗膜染色後に対紫外線フッ素樹脂クリヤーを塗布しても短時間での色落ち(1) 焼付アクリル及び焼付メラミン塗料について、を免れられなかった。このように現時点では屋外で半焼きを行うことによる塗膜染色が可能である

使用するのは困難であるため、屋内での使用を検討ことが解った。塗膜の膨潤を避けるため、染色する必要がある。

時間は短い方が望ましい。

最後に、塗膜染色技術の応用例として、図７に示(2) ２液型ウレタン塗料(常温乾燥)は塗膜硬化後もすような部分染色を行った。これはアクリルクリヤ染色が可能であることが解った。また、２液型

ー塗膜を半焼にした後、テープやパラフィンでマスフッ素系クリヤー塗料は塗膜硬化後の染色が困キングして染色を行い、テープによるマスキングの難である。

場合はこれを除去後、焼付を行ったものである。パ

(3) 染色前にロウ等でマスキングすることにより部ラフィンによるマスキングの場合は、焼付時に揮散分染色が可能である。スクリーンプリンティンするため、焼付前の除去は不要である。スクリーン

グ技術を用いれば、絵柄や模様も可能と思われプリンティング技術によりマスキングを行うなど、る。

応用することにより、種々の模様の染色が可能であ(4) 塗膜の物理的性質については、それぞれのクリヤー塗膜と変わらないことを確認した。

ると考えられる。
4.結言

クリヤー塗装した光輝金属面に塗膜染色を施す研究を行い、以下の研究成果を得た。

なお、本研究は、中小企業技術開発産学官連携促進事業(経済産業省補助)の一環として実施した。関係各位に謝意を表する。
参考文献(1) 山嵜勝弘，野村孝雄，斉藤文二，広島市工業技術センター年報，Vol. 9， pp. 53-57 (1995).
(2) 青木司，実務表面技術，Vol. 28， No. 11， pp.
563-564 (1981).