樹脂被覆金属材への印字方法、及び印字を備えた樹脂被覆金属材
【課題】 樹脂被覆金属材に良好な耐食性と鮮明な視認性とを備えた印字部を形成する。
【解決手段】樹脂被覆金属材１への印字方法において、金属材２の表面２ａに、プライマコート剤３を用いて光透過性のプライマコート層４を形成し、有色顔料７が添加されたトップコート剤５より成るトップコート層６をプライマコート層４の上に形成し、レーザ８をトップコート層６に向かって印字形状に合わせて走査状に照射することで、トップコート層６の表面６ａに、外部から金属材２の表面２ａの反射光１１が見えるように凹状の印字部９を形成する。
【解決手段】樹脂被覆金属材１への印字方法において、金属材２の表面２ａに、プライマコート剤３を用いて光透過性のプライマコート層４を形成し、有色顔料７が添加されたトップコート剤５より成るトップコート層６をプライマコート層４の上に形成し、レーザ８をトップコート層６に向かって印字形状に合わせて走査状に照射することで、トップコート層６の表面６ａに、外部から金属材２の表面２ａの反射光１１が見えるように凹状の印字部９を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製造ロット等の製品情報を樹脂被覆金属材に印字する方法、及びこの方法により形成される印字を備えた樹脂被覆金属材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、鋼材などの金属材に対して製品情報（品名、定格、認定マーク、製造ロット等）の印字を行う印字方法としては、特許文献１及び特許文献２に示された方法がある。
特許文献１の印字方法は、金属材の表面に樹脂を下塗りしてプライマコート層を形成し、その上から塗料を上塗りしてトップコート層を形成するものである。この印字方法では、プライマコート層とトップコート層との間に感熱変色塗料を塗布する工程がある。この感熱変色塗料は熱を加えると変色する性質を備えている。それゆえ、レーザをトップコート層の上から印字形状に合わせて走査状に照射すると、熱変色した塗料により印字を形成することができる。
【０００３】
また、特許文献２の印字方法は、金属材の表面にクロム酸系顔料などの有色顔料を含む樹脂を塗布・乾燥して塗膜を形成するものである。特許文献２の印字方法においても、レーザの照射により塗膜を熱変色させて印字を形成することができる。
【特許文献１】特開昭５３−８１１３４号公報
【特許文献２】特開２０００−２４８３８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで感熱変色塗料は、プライマコート層やトップコート層に用いられる樹脂との密着性に劣るという問題を有している。それゆえ、特許文献１の印字方法で形成された印字部は、プライマコート層とトップコート層との剥離強度を低下させて耐食性を損なう原因となるという問題を有していた。
また、特許文献２の印字方法では、印字部にレーザの照射で熱が加えられると、トップコート層を構成する樹脂が熱劣化してしまう可能性がある。一度トップコート層の樹脂が熱劣化すると、プライマコート層がないため腐食が進行しやすく耐食性が著しく低下する。
【０００５】
さらに、電化製品などの製品には白色のトップコート層が通常設けられる。ところが、プライマコート層はグレーの色彩を呈し白色のトップコート層との間に色相コントラストが殆どなく、印字の鮮明さが低くなるという問題が指摘されていた。
本発明は上記の問題点を解消するためになされたものであって、印字方法に係る本発明の目的は、良好な耐食性と鮮明な視認性とを備えた印字部を簡単に形成できる印字方法を提供することにある。
また、樹脂被覆金属材に係る本発明の目的は、良好な耐食性を備えると共に、視認性に優れた印字を備えた樹脂被覆金属材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する為に、樹脂被覆金属材への印字方法に係る本発明が講じた技術的手段は、金属材の表面に、プライマコート剤を用いて光透過性のプライマコート層を形成し、有色顔料が添加されたトップコート剤より成るトップコート層を、当該プライマコート層の上に形成し、レーザを前記トップコート層に向かって印字形状に合わせて走査状に照射することで、前記トップコート層の表面に、外部から金属材表面の反射光が見えるように凹状の印字部を形成する点にある。
また、本発明の他の技術的手段は、前記金属材がアルミ材であり、前記有色顔料が白色顔料とされている点にある。
【０００７】
また、本発明の他の技術的手段は、前記印字部を、前記トップコート層を貫通して前記トップコート層とプライマコート層との界面に達する深さに形成する点にある。
さらに、印字を備えた樹脂被覆金属材に係る本発明が講じた技術的手段は、表面が金属光沢を有する金属材と、前記金属材の表面に積層されると共に光透過性のプライマコート剤で形成されたプライマコート層と、有色顔料が添加されたトップコート剤で成ると共に前記プライマコート層の上に積層されたトップコート層とを有し、前記トップコート層の表面に、外部から金属材の表面の反射光が見えるように凹状の印字部が形成されている点にある。
【０００８】
また、本発明の他の技術的手段は、前記プライマコート剤及び／又はトップコート剤が、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、フェノール系樹脂、フッ素系樹脂、ビニル系樹脂のうち少なくとも１種類を含んでいる点にある。
【発明の効果】
【０００９】
樹脂被覆金属材への印字方法に係る本発明により、良好な耐食性と鮮明な視認性とを備えた印字部を簡単に形成できる。
また、印字を備えた樹脂被覆金属材に係る本発明により、良好な耐食性を備えると共に、視認性に優れた印字を備えた樹脂被覆金属材を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。
図１に示されるように、本発明の樹脂被覆金属材１は、金属光沢を備えた表面２ａを有する金属材２と、この金属材２の表面２ａに積層されると共にプライマコート剤３で形成されたプライマコート層４と、このプライマコート層４の上に積層されると共に有色顔料７が添加されたトップコート剤５で形成されたトップコート層６と、レーザ８の照射によりトップコート剤５が溶融除去されると共にトップコート層６の表面６ａに印字形状に合わせて凹状に形成された印字部９とを有している。
【００１１】
金属材２は、本実施形態においては表面２ａが金属光沢を有するアルミニウム板（Ａ３００４Ｈ１４、ｔ＝０．６ｍｍ）が用いられている。金属材２には例えば鋼、鉄、銅、マグネシウム合金などの金属で形成されたものを用いることができ、また金属材２には管状、棒状などに形成したものを用いることもできる。
アルミニウム板（金属材）２は、平滑な仕上がり面が得られるように加工されるか、又は仕上げに研磨や研削を行われる。これにより、アルミニウム板２の表面２ａを金属光沢に仕上げることができ、印字部９に入射された外光１０を鏡面反射に近いかたちで反射して、反射光１１により印字部９の視認性を高めることができる。
【００１２】
プライマコート層４は、アルミニウム板２の表面２ａの上に積層状に形成されている。プライマコート層４は、プライマコート剤３を塗布した後に乾燥又は硬化させることで形成される。
プライマコート剤３は、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、フェノール系樹脂、フッ素系樹脂、ビニル系樹脂の少なくとも１種類以上から成る合成樹脂であってクリア色（透明色）のものが用いられる。プライマコート剤３にはこれらの合成樹脂の中でもエポキシ系樹脂が好ましくは用いられる。プライマコート剤３にエポキシ系樹脂を用いることで、優れた耐食性に加えて高い光透過性をプライマコート層４に付与することが可能となる。
【００１３】
プライマコート層４は、前述のクリア色のプライマコート剤３を塗布することで光透過性を有する皮膜に形成されている。プライマコート層４を光透過性にすることで、印字部９から入射した外光１０を吸収したり反射したりすることなく金属材２の表面２ａまで導くと共にこの金属材２の表面２ａで反射された反射光１１を印字部９から外に導き、印字部９が金属光沢に視認できるようになる。
プライマコート層４の厚みは１〜１０μｍとされるのが好ましい。プライマコート層４の厚みを１０μｍ以下とすることで、形成に必要とされる合成樹脂の量を減らすことが可能となり、また塗布や乾燥に必要以上に時間をかける必要がなくなる。また、プライマコート層４の厚みを１μｍ以上とすることで、金属材２の発錆を防ぐことが可能となる。
【００１４】
トップコート層６は、プライマコート層４の上に積層されており、トップコート剤５を塗布した後に乾燥又は硬化させることで形成されている。トップコート剤５には、合成樹脂のバインダと、このバインダに配合されてトップコート層６を着色する有色顔料７とが含まれている。
トップコート剤５を構成するバインダは、プライマコート剤３を構成する合成樹脂と同様に、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、フェノール系樹脂、フッ素系樹脂、ビニル系樹脂の少なくとも１種類以上の合成樹脂から成る。なお、上述の合成樹脂の中からであればトップコート剤５を構成するバインダとプライマコート剤３を構成する合成樹脂とに異なる種類の合成樹脂や異なった組み合わせを用いることができる。
【００１５】
トップコート層６は、配合される有色顔料７により白色、黒色、赤色、黄色、青色、緑色、紫色、茶色などの多彩な色に着色される。この有色顔料７はメタリックに視認される印字部９に対して背景色をトップコート層６に付与する。それゆえ、金属材２の表面２ａで反射された反射光１１に対して、強いコントラストを示す色彩であればどのような色でも採用できる。
なお、トップコート層６の色は好ましくは白色とされるのが良い。トップコート層６を電化製品や照明器具の外観の塗装色（白色）に合わせた白色にすれば、電化製品や照明器具などでは外筺が白色に塗装されることが多いため、本発明の樹脂被覆金属材１と外筺の色との差がなくなり、自然な風合いに仕上げることができるようになる。
【００１６】
有色顔料７は、本実施形態では有機又は無機の白色顔料が用いられる。白色顔料（有色顔料７）には、例えばタルク、カオリン、炭酸カルシウム、亜鉛華、酸化チタンなどを用いることができる。白色顔料にはこれらの顔料の中でも特に酸化チタンを用いるのが好ましい。白色顔料に酸化チタンを用いることで、トップコート層６を電化製品や照明器具の外観の塗装色に対して色相差の少ない白色に着色することができるからである。
トップコート層６は、厚みが１〜２０μｍに形成されている。トップコート層６の厚みを２０μｍ以下とすることで、印字部９を形成するためにレーザ８を照射する時間を短くしてコストを下げることができる。また、トップコート層６の厚みを１μｍ以上とすることで、印字部９に対して十分なコントラストを発揮できる色にトップコート層６を着色可能となる。
【００１７】
印字部９はトップコート層６の表面６ａに印字形状に合わせて凹状に形成されている。この印字部９は、レーザ８をトップコート層６に向かって照射することにより、照射部分のトップコート剤５が溶融・除去されて形成される。印字部９の深さは、印字部９に入射された外光１０が金属材２の表面２ａで反射されて再び印字部９から脱出することができる深さ、言い替えれば金属材２の表面２ａで反射された反射光１１が視認可能な深さとされている。
印字部９の深さは、より具体的には印字部９の下層側に除去されずに残ったトップコート層６の厚みが５μｍ以下とされる。印字部９の下層側に除去されずに残ったトップコート層６の厚みが５μｍ以下になる深さに印字部９を形成することで、印字部９から放出される反射光１１が十分な輝度を備えるようになり、印字を鮮明な金属光沢に視認させることが可能となる。
【００１８】
なお、印字部９は、トップコート層６を貫通してプライマコート層４の表面４ａに達する深さに形成することもできる。このようにすれば、入射された外光１０を金属材料２の表面２ａで鏡面反射させることが可能となり、印字をより鮮明に視認させることが可能となるからである。
次に、図２及び図３を用いて、本発明の樹脂被覆金属材１への印字方法について説明する。
本発明の樹脂被覆金属材１への印字方法は、図２の第１工程から第３工程の順に行われる。
【００１９】
図３の（ａ）に示されるように、第１工程は、金属材２の表面２ａに、プライマコート剤３を用いて光透過性のプライマコート層４を形成するものである。金属材２は、予め研磨や研削が行われ金属光沢を備えている。プライマコート層４は、プライマコート剤３をスプレーやロールコータなどで金属材２の表面２ａに塗布し、続いて送風や加熱の手段を用いて乾燥することで、厚みが１〜１０μｍに形成される。
図３の（ｂ）に示されるように、第２工程は、プライマコート層４の上に、有色顔料７が添加されたトップコート剤５より成るトップコート層６を、プライマコート層４に対して積層されるように形成するものである。トップコート剤５は、プライマコート剤３同様にスプレーやロールコータなどでトップコート層６の表面６ａに塗布され、続いて送風や加熱の手段を用いて乾燥することで、厚みが１〜２０μｍで有色に形成される。
【００２０】
図３の（ｃ）に示されるように、第３工程は、レーザ８をトップコート層６に向かって印字形状に合わせて走査状に照射することで、トップコート層６の表面６ａに凹状の印字部９を形成するものである。第３工程では、この印字部９を、印字部９に入射された外光１０が金属材２の表面２ａで反射されて印字部９から再び脱出可能な深さに形成している。
レーザ８には、炭酸ガスレーザ、ＹＡＧレーザ（ダイオードレーザ）などの赤外線レーザを用いることができる。これらの中でもレーザ出力が大きく加工性に優れた炭酸ガスレーザを用いるのが好ましい。炭酸ガスレーザ（レーザ）８をレーザ出力１５〜３０Ｗで走査速度２０００〜５０００ｍｍ／ｓｅｃで照射することで、トップコート層６の表面６ａに凹状の印字部９を形成することが可能となる。
【００２１】
レーザ８の照射を受けたトップコート層６は、このトップコート層６を構成するトップコート剤５が溶融・飛散される。その結果、トップコート層６の表面６ａには凹状の印字部９が形成される。また、レーザ８の照射部分を印字形状に合わして走査することで、印字形状に沿ってトップコート層６の表面６ａが溝状に凹んだ印字部９を形成することができる。
本発明では、金属材２の表面２ａに、光透過性のプライマコート層４と、有色顔料７が添加されて有色とされたトップコート層６とを、互いに積層状に形成している。そして、レーザ８をトップコート層６に向かって印字形状に合わせて走査状に照射することで、トップコート層６の表面６ａに凹状の印字部９を形成している。
【００２２】
このように印字部９をトップコート層６の表面６ａに凹状に形成することで、印字部９から入射された外光１０が金属材２の表面２ａで反射されて印字部９から再び外に届き、印字部９が金属光沢を帯びるようになる。その結果、金属光沢の印字部９が有色のトップコート層６に十分なコントラストで視認され、印字部９に鮮明な視認性を付与することができる。
また、本発明の樹脂被覆金属材１では、プライマコート層４により金属材２が被覆されているため、印字部９を形成するためにトップコート層６の一部を溶融・除去しても、耐食性が低下することがない。それゆえ、良好な耐食性と鮮明な視認性とを実現することができる。
【００２３】
なお、好ましくは、金属材２を電化製品に多用されるアルミニウム材とし、トップコート層６に含まれる有色顔料７を白色顔料とするのが良い。本発明では印字部９が金属光沢を帯び、トップコート層６を白色としても印字部９とのコントラストを十分大きくできるため、白色の外観を備えた電化製品に対しても視認性が優れた印字部９を提供できる。
また、印字部９の視認性をより高めたい場合には、印字部９をトップコート層６を貫通してプライマコート層４の表面４ａに達する深さに形成するのが良い。このようにすれば、印字部９から入射された外光１０がトップコート層６で吸収される心配がなく、印字部９の金属光沢をより鮮明にして印字部９の視認性をより高めることができるからである。
【実施例】
【００２４】
以下に実施例を用いて本発明の樹脂被覆金属材１をさらに詳しく説明する。なお本発明は、その要旨を越えない限り、以下に説明する実施例の構成に限定されるものではない。
実施例１の樹脂被覆金属材１は、以下に示す第１工程から第３工程を順番に行うことで形成される。
まず、第１工程において、アルミニウム板２(Ａ３００４Ｐ−Ｈ１４）ｔ＝０．６ｍｍの表面２ａに、プライマコート層４を形成する。プライマコート層４の形成には、エポキシ系樹脂のプライマコート剤３を使用した。このプライマコート剤３をスプレーしてアルミニウム板２の表面２ａに塗工し、次に熱風を吹き付けて乾燥させることにより厚み３μｍのプライマコート層４を形成した。
【００２５】
次に、第２工程において、第１工程で形成したプライマコート層４の上にトップコート層６を形成した。トップコート層６の形成には、ポリエステル系樹脂のバインダに酸化チタンの白色顔料を配合したトップコート剤５を用いた。このトップコート剤５をプライマコート層４の表面４ａに塗工し、次に熱風を吹き付けて乾燥させることにより厚み６μｍのトップコート層６を形成した。
最後に、第３工程において、レーザ発振器からトップコート層６の表面６ａに向けて出力２０Ｗで炭酸ガスレーザ８を照射した。炭酸ガスレーザ８を走査速度（印字速度）２０００ｍｍ／ｓｅｃで印字形状に合わせて移動させ、トップコート層６の表面６ａに凹状の印字部９を形成して樹脂被覆金属材１を得た。なお、印字部９はトップコート層６の表面６ａからトップコート層６を貫通してプライマコート層４の表面４ａに達する深さ（６μｍ）に形成されている。
【００２６】
上述の第１工程から第３工程を経て得られた樹脂被覆金属材１に対して、性能評価を行った。性能評価は、印字判読試験による印字の鮮明さ及びＪＩＳ−Ｈ４００１に基づく耐食性の評価により行った。
印字の鮮明さは、印字判読試験により評価した。印字判読試験は、無作為に選ばれた複数の検査者が印字を読み取り、読み取りに成功したか否かで印字の鮮明さ（印字のコントラスト）を官能評価するものである。すべての検査者が読み取りに成功した場合を○の評価、読み取りできない検査者がいる場合を×の評価とした。
【００２７】
耐食性については、ＪＩＳ−Ｈ４００１に基づく、促進耐候性、耐アルカリ性、耐酸性、耐湿性、耐腐食性の評価により行った。促進耐候性、耐アルカリ性、耐酸性、耐湿性、耐腐食性の評価において、全ての評価が合格となったときを○の評価、またいずれかが不合格となった場合を×の評価とした。
「比較例」
比較例１及び比較例２は実施例１と第１工程の処理内容が異なっている。
比較例１は、第１工程においてプライマコート剤３により厚み３μｍのプライマコート層４を形成している。比較例１のプライマコート層４は、実施例１のプライマコート層４が透明色であるのに対し、グレー色を呈している。比較例１の他の実験条件については実施例１と同じとされている。
【００２８】
比較例２は、プライマコート層４を形成せずに、アルミニウム板２の表面２ａに直接にトップコート剤５を塗布して、厚み９μｍのトップコート層６を形成している。それゆえ、比較例２には、実施例１のようなプライマコート層４がない。比較例２の他の実験条件については実施例、比較例とも同じとされている。
表１に評価結果を示す。
【００２９】
【表１】
【００３０】
表１に示すように、プライマコート層４が透明色でありトップコート層６が白色とされた実施例１は、印字の鮮明さが○の評価結果となっている。実施例１において印字の鮮明さが○の評価になったのは、印字部９がトップコート層６の表面６ａからトップコート層６を貫通してプライマコート層４の表面４ａに達する深さに形成されているためである。
つまり、実施例１では、外光１０がプライマコート層４に直接入射され、次に光透過性のプライマコート層４を殆ど吸収や反射されることなく透過し、アルミニウム板２の表面２ａで反射され反射光１１も吸収や反射を殆ど受けずに印字部９から高い輝度を備えたまま放出される。それゆえ、印字部９から放出される反射光１１が、トップコート層６の表面６ａで反射される反射光１１と大きなコントラストの差を奏することになり、金属光沢の印字が白色の背景に映えて鮮明に視認される。
【００３１】
また、実施例１では、トップコート層６の下にはプライマコート層４が形成されているので、レーザ８によりトップコート層６に除去されてもプライマコート層４によりアルミニウム板２の表面２ａが保護される。それゆえ、耐食性も○の評価結果となっている。
一方、比較例１では印字の鮮明さが○の評価結果となっている。比較例１では、トップコート層６は白色であるが、プライマコート層４は外光１０を吸収又は反射しやすいグレー色を呈している。それゆえ、印字部９から外光１０をプライマコート層４に入射しても、プライマコート層４を透過する間に外光１０が吸収又は反射される。つまり、比較例１では、印字部９が白色のトップコート層６に対してコントラストの弱いグレー色に視認され、印字が鮮明に視認されなかったと考えられる。
【００３２】
また、比較例２では、印字部９がトップコート層６を貫通してアルミニウム板２の表面２ａに達しており、アルミニウム板２の表面２ａはプライマコート層４により保護（被覆）されていない。それゆえ、印字部９から腐食が進行しやすく、耐食性が低下したと考えられる。
本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、発明の本質を変更しない範囲で各部材の形状、構造、材質、組み合わせなどを適宜変更可能である。
上記実施形態では、トップコート剤５に用いられる有色顔料７にタルク、カオリン、炭酸カルシウム、亜鉛華、酸化チタンなどの白色顔料を用いていた。しかし、有色顔料７は白色顔料に限定されるものではなく、白色以外の色彩を呈する顔料を用いることができる。
【００３３】
上記実施形態では、金属材２の表面２ａにプライマコート層４とトップコート層６とを形成していたが、プライマコート層４と金属材２の表面２ａとの間に他の機能性皮膜が形成されていても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の樹脂被覆金属材の断面図である。
【図２】樹脂被覆金属材への印字方法のフロー図である。
【図３】樹脂被覆金属材への印字方法の説明図である。
【符号の説明】
【００３５】
１ 樹脂被覆金属材
２ 金属材（アルミニウム板）
２ａ 金属材の表面
３ プライマコート剤
４ プライマコート層
４ａ プライマコート層の表面
５ トップコート剤
６ トップコート層
６ａ トップコート層の表面
７ 有色顔料
８ レーザ（炭酸ガスレーザ）
９ 印字部
１０ 外光
１１ 反射光
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製造ロット等の製品情報を樹脂被覆金属材に印字する方法、及びこの方法により形成される印字を備えた樹脂被覆金属材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、鋼材などの金属材に対して製品情報（品名、定格、認定マーク、製造ロット等）の印字を行う印字方法としては、特許文献１及び特許文献２に示された方法がある。
特許文献１の印字方法は、金属材の表面に樹脂を下塗りしてプライマコート層を形成し、その上から塗料を上塗りしてトップコート層を形成するものである。この印字方法では、プライマコート層とトップコート層との間に感熱変色塗料を塗布する工程がある。この感熱変色塗料は熱を加えると変色する性質を備えている。それゆえ、レーザをトップコート層の上から印字形状に合わせて走査状に照射すると、熱変色した塗料により印字を形成することができる。
【０００３】
また、特許文献２の印字方法は、金属材の表面にクロム酸系顔料などの有色顔料を含む樹脂を塗布・乾燥して塗膜を形成するものである。特許文献２の印字方法においても、レーザの照射により塗膜を熱変色させて印字を形成することができる。
【特許文献１】特開昭５３−８１１３４号公報
【特許文献２】特開２０００−２４８３８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで感熱変色塗料は、プライマコート層やトップコート層に用いられる樹脂との密着性に劣るという問題を有している。それゆえ、特許文献１の印字方法で形成された印字部は、プライマコート層とトップコート層との剥離強度を低下させて耐食性を損なう原因となるという問題を有していた。
また、特許文献２の印字方法では、印字部にレーザの照射で熱が加えられると、トップコート層を構成する樹脂が熱劣化してしまう可能性がある。一度トップコート層の樹脂が熱劣化すると、プライマコート層がないため腐食が進行しやすく耐食性が著しく低下する。
【０００５】
さらに、電化製品などの製品には白色のトップコート層が通常設けられる。ところが、プライマコート層はグレーの色彩を呈し白色のトップコート層との間に色相コントラストが殆どなく、印字の鮮明さが低くなるという問題が指摘されていた。
本発明は上記の問題点を解消するためになされたものであって、印字方法に係る本発明の目的は、良好な耐食性と鮮明な視認性とを備えた印字部を簡単に形成できる印字方法を提供することにある。
また、樹脂被覆金属材に係る本発明の目的は、良好な耐食性を備えると共に、視認性に優れた印字を備えた樹脂被覆金属材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する為に、樹脂被覆金属材への印字方法に係る本発明が講じた技術的手段は、金属材の表面に、プライマコート剤を用いて光透過性のプライマコート層を形成し、有色顔料が添加されたトップコート剤より成るトップコート層を、当該プライマコート層の上に形成し、レーザを前記トップコート層に向かって印字形状に合わせて走査状に照射することで、前記トップコート層の表面に、外部から金属材表面の反射光が見えるように凹状の印字部を形成する点にある。
また、本発明の他の技術的手段は、前記金属材がアルミ材であり、前記有色顔料が白色顔料とされている点にある。
【０００７】
また、本発明の他の技術的手段は、前記印字部を、前記トップコート層を貫通して前記トップコート層とプライマコート層との界面に達する深さに形成する点にある。
さらに、印字を備えた樹脂被覆金属材に係る本発明が講じた技術的手段は、表面が金属光沢を有する金属材と、前記金属材の表面に積層されると共に光透過性のプライマコート剤で形成されたプライマコート層と、有色顔料が添加されたトップコート剤で成ると共に前記プライマコート層の上に積層されたトップコート層とを有し、前記トップコート層の表面に、外部から金属材の表面の反射光が見えるように凹状の印字部が形成されている点にある。
【０００８】
また、本発明の他の技術的手段は、前記プライマコート剤及び／又はトップコート剤が、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、フェノール系樹脂、フッ素系樹脂、ビニル系樹脂のうち少なくとも１種類を含んでいる点にある。
【発明の効果】
【０００９】
樹脂被覆金属材への印字方法に係る本発明により、良好な耐食性と鮮明な視認性とを備えた印字部を簡単に形成できる。
また、印字を備えた樹脂被覆金属材に係る本発明により、良好な耐食性を備えると共に、視認性に優れた印字を備えた樹脂被覆金属材を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。
図１に示されるように、本発明の樹脂被覆金属材１は、金属光沢を備えた表面２ａを有する金属材２と、この金属材２の表面２ａに積層されると共にプライマコート剤３で形成されたプライマコート層４と、このプライマコート層４の上に積層されると共に有色顔料７が添加されたトップコート剤５で形成されたトップコート層６と、レーザ８の照射によりトップコート剤５が溶融除去されると共にトップコート層６の表面６ａに印字形状に合わせて凹状に形成された印字部９とを有している。
【００１１】
金属材２は、本実施形態においては表面２ａが金属光沢を有するアルミニウム板（Ａ３００４Ｈ１４、ｔ＝０．６ｍｍ）が用いられている。金属材２には例えば鋼、鉄、銅、マグネシウム合金などの金属で形成されたものを用いることができ、また金属材２には管状、棒状などに形成したものを用いることもできる。
アルミニウム板（金属材）２は、平滑な仕上がり面が得られるように加工されるか、又は仕上げに研磨や研削を行われる。これにより、アルミニウム板２の表面２ａを金属光沢に仕上げることができ、印字部９に入射された外光１０を鏡面反射に近いかたちで反射して、反射光１１により印字部９の視認性を高めることができる。
【００１２】
プライマコート層４は、アルミニウム板２の表面２ａの上に積層状に形成されている。プライマコート層４は、プライマコート剤３を塗布した後に乾燥又は硬化させることで形成される。
プライマコート剤３は、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、フェノール系樹脂、フッ素系樹脂、ビニル系樹脂の少なくとも１種類以上から成る合成樹脂であってクリア色（透明色）のものが用いられる。プライマコート剤３にはこれらの合成樹脂の中でもエポキシ系樹脂が好ましくは用いられる。プライマコート剤３にエポキシ系樹脂を用いることで、優れた耐食性に加えて高い光透過性をプライマコート層４に付与することが可能となる。
【００１３】
プライマコート層４は、前述のクリア色のプライマコート剤３を塗布することで光透過性を有する皮膜に形成されている。プライマコート層４を光透過性にすることで、印字部９から入射した外光１０を吸収したり反射したりすることなく金属材２の表面２ａまで導くと共にこの金属材２の表面２ａで反射された反射光１１を印字部９から外に導き、印字部９が金属光沢に視認できるようになる。
プライマコート層４の厚みは１〜１０μｍとされるのが好ましい。プライマコート層４の厚みを１０μｍ以下とすることで、形成に必要とされる合成樹脂の量を減らすことが可能となり、また塗布や乾燥に必要以上に時間をかける必要がなくなる。また、プライマコート層４の厚みを１μｍ以上とすることで、金属材２の発錆を防ぐことが可能となる。
【００１４】
トップコート層６は、プライマコート層４の上に積層されており、トップコート剤５を塗布した後に乾燥又は硬化させることで形成されている。トップコート剤５には、合成樹脂のバインダと、このバインダに配合されてトップコート層６を着色する有色顔料７とが含まれている。
トップコート剤５を構成するバインダは、プライマコート剤３を構成する合成樹脂と同様に、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、フェノール系樹脂、フッ素系樹脂、ビニル系樹脂の少なくとも１種類以上の合成樹脂から成る。なお、上述の合成樹脂の中からであればトップコート剤５を構成するバインダとプライマコート剤３を構成する合成樹脂とに異なる種類の合成樹脂や異なった組み合わせを用いることができる。
【００１５】
トップコート層６は、配合される有色顔料７により白色、黒色、赤色、黄色、青色、緑色、紫色、茶色などの多彩な色に着色される。この有色顔料７はメタリックに視認される印字部９に対して背景色をトップコート層６に付与する。それゆえ、金属材２の表面２ａで反射された反射光１１に対して、強いコントラストを示す色彩であればどのような色でも採用できる。
なお、トップコート層６の色は好ましくは白色とされるのが良い。トップコート層６を電化製品や照明器具の外観の塗装色（白色）に合わせた白色にすれば、電化製品や照明器具などでは外筺が白色に塗装されることが多いため、本発明の樹脂被覆金属材１と外筺の色との差がなくなり、自然な風合いに仕上げることができるようになる。
【００１６】
有色顔料７は、本実施形態では有機又は無機の白色顔料が用いられる。白色顔料（有色顔料７）には、例えばタルク、カオリン、炭酸カルシウム、亜鉛華、酸化チタンなどを用いることができる。白色顔料にはこれらの顔料の中でも特に酸化チタンを用いるのが好ましい。白色顔料に酸化チタンを用いることで、トップコート層６を電化製品や照明器具の外観の塗装色に対して色相差の少ない白色に着色することができるからである。
トップコート層６は、厚みが１〜２０μｍに形成されている。トップコート層６の厚みを２０μｍ以下とすることで、印字部９を形成するためにレーザ８を照射する時間を短くしてコストを下げることができる。また、トップコート層６の厚みを１μｍ以上とすることで、印字部９に対して十分なコントラストを発揮できる色にトップコート層６を着色可能となる。
【００１７】
印字部９はトップコート層６の表面６ａに印字形状に合わせて凹状に形成されている。この印字部９は、レーザ８をトップコート層６に向かって照射することにより、照射部分のトップコート剤５が溶融・除去されて形成される。印字部９の深さは、印字部９に入射された外光１０が金属材２の表面２ａで反射されて再び印字部９から脱出することができる深さ、言い替えれば金属材２の表面２ａで反射された反射光１１が視認可能な深さとされている。
印字部９の深さは、より具体的には印字部９の下層側に除去されずに残ったトップコート層６の厚みが５μｍ以下とされる。印字部９の下層側に除去されずに残ったトップコート層６の厚みが５μｍ以下になる深さに印字部９を形成することで、印字部９から放出される反射光１１が十分な輝度を備えるようになり、印字を鮮明な金属光沢に視認させることが可能となる。
【００１８】
なお、印字部９は、トップコート層６を貫通してプライマコート層４の表面４ａに達する深さに形成することもできる。このようにすれば、入射された外光１０を金属材料２の表面２ａで鏡面反射させることが可能となり、印字をより鮮明に視認させることが可能となるからである。
次に、図２及び図３を用いて、本発明の樹脂被覆金属材１への印字方法について説明する。
本発明の樹脂被覆金属材１への印字方法は、図２の第１工程から第３工程の順に行われる。
【００１９】
図３の（ａ）に示されるように、第１工程は、金属材２の表面２ａに、プライマコート剤３を用いて光透過性のプライマコート層４を形成するものである。金属材２は、予め研磨や研削が行われ金属光沢を備えている。プライマコート層４は、プライマコート剤３をスプレーやロールコータなどで金属材２の表面２ａに塗布し、続いて送風や加熱の手段を用いて乾燥することで、厚みが１〜１０μｍに形成される。
図３の（ｂ）に示されるように、第２工程は、プライマコート層４の上に、有色顔料７が添加されたトップコート剤５より成るトップコート層６を、プライマコート層４に対して積層されるように形成するものである。トップコート剤５は、プライマコート剤３同様にスプレーやロールコータなどでトップコート層６の表面６ａに塗布され、続いて送風や加熱の手段を用いて乾燥することで、厚みが１〜２０μｍで有色に形成される。
【００２０】
図３の（ｃ）に示されるように、第３工程は、レーザ８をトップコート層６に向かって印字形状に合わせて走査状に照射することで、トップコート層６の表面６ａに凹状の印字部９を形成するものである。第３工程では、この印字部９を、印字部９に入射された外光１０が金属材２の表面２ａで反射されて印字部９から再び脱出可能な深さに形成している。
レーザ８には、炭酸ガスレーザ、ＹＡＧレーザ（ダイオードレーザ）などの赤外線レーザを用いることができる。これらの中でもレーザ出力が大きく加工性に優れた炭酸ガスレーザを用いるのが好ましい。炭酸ガスレーザ（レーザ）８をレーザ出力１５〜３０Ｗで走査速度２０００〜５０００ｍｍ／ｓｅｃで照射することで、トップコート層６の表面６ａに凹状の印字部９を形成することが可能となる。
【００２１】
レーザ８の照射を受けたトップコート層６は、このトップコート層６を構成するトップコート剤５が溶融・飛散される。その結果、トップコート層６の表面６ａには凹状の印字部９が形成される。また、レーザ８の照射部分を印字形状に合わして走査することで、印字形状に沿ってトップコート層６の表面６ａが溝状に凹んだ印字部９を形成することができる。
本発明では、金属材２の表面２ａに、光透過性のプライマコート層４と、有色顔料７が添加されて有色とされたトップコート層６とを、互いに積層状に形成している。そして、レーザ８をトップコート層６に向かって印字形状に合わせて走査状に照射することで、トップコート層６の表面６ａに凹状の印字部９を形成している。
【００２２】
このように印字部９をトップコート層６の表面６ａに凹状に形成することで、印字部９から入射された外光１０が金属材２の表面２ａで反射されて印字部９から再び外に届き、印字部９が金属光沢を帯びるようになる。その結果、金属光沢の印字部９が有色のトップコート層６に十分なコントラストで視認され、印字部９に鮮明な視認性を付与することができる。
また、本発明の樹脂被覆金属材１では、プライマコート層４により金属材２が被覆されているため、印字部９を形成するためにトップコート層６の一部を溶融・除去しても、耐食性が低下することがない。それゆえ、良好な耐食性と鮮明な視認性とを実現することができる。
【００２３】
なお、好ましくは、金属材２を電化製品に多用されるアルミニウム材とし、トップコート層６に含まれる有色顔料７を白色顔料とするのが良い。本発明では印字部９が金属光沢を帯び、トップコート層６を白色としても印字部９とのコントラストを十分大きくできるため、白色の外観を備えた電化製品に対しても視認性が優れた印字部９を提供できる。
また、印字部９の視認性をより高めたい場合には、印字部９をトップコート層６を貫通してプライマコート層４の表面４ａに達する深さに形成するのが良い。このようにすれば、印字部９から入射された外光１０がトップコート層６で吸収される心配がなく、印字部９の金属光沢をより鮮明にして印字部９の視認性をより高めることができるからである。
【実施例】
【００２４】
以下に実施例を用いて本発明の樹脂被覆金属材１をさらに詳しく説明する。なお本発明は、その要旨を越えない限り、以下に説明する実施例の構成に限定されるものではない。
実施例１の樹脂被覆金属材１は、以下に示す第１工程から第３工程を順番に行うことで形成される。
まず、第１工程において、アルミニウム板２(Ａ３００４Ｐ−Ｈ１４）ｔ＝０．６ｍｍの表面２ａに、プライマコート層４を形成する。プライマコート層４の形成には、エポキシ系樹脂のプライマコート剤３を使用した。このプライマコート剤３をスプレーしてアルミニウム板２の表面２ａに塗工し、次に熱風を吹き付けて乾燥させることにより厚み３μｍのプライマコート層４を形成した。
【００２５】
次に、第２工程において、第１工程で形成したプライマコート層４の上にトップコート層６を形成した。トップコート層６の形成には、ポリエステル系樹脂のバインダに酸化チタンの白色顔料を配合したトップコート剤５を用いた。このトップコート剤５をプライマコート層４の表面４ａに塗工し、次に熱風を吹き付けて乾燥させることにより厚み６μｍのトップコート層６を形成した。
最後に、第３工程において、レーザ発振器からトップコート層６の表面６ａに向けて出力２０Ｗで炭酸ガスレーザ８を照射した。炭酸ガスレーザ８を走査速度（印字速度）２０００ｍｍ／ｓｅｃで印字形状に合わせて移動させ、トップコート層６の表面６ａに凹状の印字部９を形成して樹脂被覆金属材１を得た。なお、印字部９はトップコート層６の表面６ａからトップコート層６を貫通してプライマコート層４の表面４ａに達する深さ（６μｍ）に形成されている。
【００２６】
上述の第１工程から第３工程を経て得られた樹脂被覆金属材１に対して、性能評価を行った。性能評価は、印字判読試験による印字の鮮明さ及びＪＩＳ−Ｈ４００１に基づく耐食性の評価により行った。
印字の鮮明さは、印字判読試験により評価した。印字判読試験は、無作為に選ばれた複数の検査者が印字を読み取り、読み取りに成功したか否かで印字の鮮明さ（印字のコントラスト）を官能評価するものである。すべての検査者が読み取りに成功した場合を○の評価、読み取りできない検査者がいる場合を×の評価とした。
【００２７】
耐食性については、ＪＩＳ−Ｈ４００１に基づく、促進耐候性、耐アルカリ性、耐酸性、耐湿性、耐腐食性の評価により行った。促進耐候性、耐アルカリ性、耐酸性、耐湿性、耐腐食性の評価において、全ての評価が合格となったときを○の評価、またいずれかが不合格となった場合を×の評価とした。
「比較例」
比較例１及び比較例２は実施例１と第１工程の処理内容が異なっている。
比較例１は、第１工程においてプライマコート剤３により厚み３μｍのプライマコート層４を形成している。比較例１のプライマコート層４は、実施例１のプライマコート層４が透明色であるのに対し、グレー色を呈している。比較例１の他の実験条件については実施例１と同じとされている。
【００２８】
比較例２は、プライマコート層４を形成せずに、アルミニウム板２の表面２ａに直接にトップコート剤５を塗布して、厚み９μｍのトップコート層６を形成している。それゆえ、比較例２には、実施例１のようなプライマコート層４がない。比較例２の他の実験条件については実施例、比較例とも同じとされている。
表１に評価結果を示す。
【００２９】
【表１】
【００３０】
表１に示すように、プライマコート層４が透明色でありトップコート層６が白色とされた実施例１は、印字の鮮明さが○の評価結果となっている。実施例１において印字の鮮明さが○の評価になったのは、印字部９がトップコート層６の表面６ａからトップコート層６を貫通してプライマコート層４の表面４ａに達する深さに形成されているためである。
つまり、実施例１では、外光１０がプライマコート層４に直接入射され、次に光透過性のプライマコート層４を殆ど吸収や反射されることなく透過し、アルミニウム板２の表面２ａで反射され反射光１１も吸収や反射を殆ど受けずに印字部９から高い輝度を備えたまま放出される。それゆえ、印字部９から放出される反射光１１が、トップコート層６の表面６ａで反射される反射光１１と大きなコントラストの差を奏することになり、金属光沢の印字が白色の背景に映えて鮮明に視認される。
【００３１】
また、実施例１では、トップコート層６の下にはプライマコート層４が形成されているので、レーザ８によりトップコート層６に除去されてもプライマコート層４によりアルミニウム板２の表面２ａが保護される。それゆえ、耐食性も○の評価結果となっている。
一方、比較例１では印字の鮮明さが○の評価結果となっている。比較例１では、トップコート層６は白色であるが、プライマコート層４は外光１０を吸収又は反射しやすいグレー色を呈している。それゆえ、印字部９から外光１０をプライマコート層４に入射しても、プライマコート層４を透過する間に外光１０が吸収又は反射される。つまり、比較例１では、印字部９が白色のトップコート層６に対してコントラストの弱いグレー色に視認され、印字が鮮明に視認されなかったと考えられる。
【００３２】
また、比較例２では、印字部９がトップコート層６を貫通してアルミニウム板２の表面２ａに達しており、アルミニウム板２の表面２ａはプライマコート層４により保護（被覆）されていない。それゆえ、印字部９から腐食が進行しやすく、耐食性が低下したと考えられる。
本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、発明の本質を変更しない範囲で各部材の形状、構造、材質、組み合わせなどを適宜変更可能である。
上記実施形態では、トップコート剤５に用いられる有色顔料７にタルク、カオリン、炭酸カルシウム、亜鉛華、酸化チタンなどの白色顔料を用いていた。しかし、有色顔料７は白色顔料に限定されるものではなく、白色以外の色彩を呈する顔料を用いることができる。
【００３３】
上記実施形態では、金属材２の表面２ａにプライマコート層４とトップコート層６とを形成していたが、プライマコート層４と金属材２の表面２ａとの間に他の機能性皮膜が形成されていても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の樹脂被覆金属材の断面図である。
【図２】樹脂被覆金属材への印字方法のフロー図である。
【図３】樹脂被覆金属材への印字方法の説明図である。
【符号の説明】
【００３５】
１ 樹脂被覆金属材
２ 金属材（アルミニウム板）
２ａ 金属材の表面
３ プライマコート剤
４ プライマコート層
４ａ プライマコート層の表面
５ トップコート剤
６ トップコート層
６ａ トップコート層の表面
７ 有色顔料
８ レーザ（炭酸ガスレーザ）
９ 印字部
１０ 外光
１１ 反射光
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属材の表面に、プライマコート剤を用いて光透過性のプライマコート層を形成し、
有色顔料が添加されたトップコート剤より成るトップコート層を、当該プライマコート層の上に形成し、
レーザを前記トップコート層に向かって印字形状に合わせて走査状に照射することで、前記トップコート層の表面に、外部から金属材表面の反射光が見えるように凹状の印字部を形成することを特徴とする樹脂被覆金属材への印字方法。
【請求項２】
前記金属材がアルミ材であり、前記有色顔料が白色顔料とされていることを特徴とする請求項１に記載の樹脂被覆金属材への印字方法。
【請求項３】
前記印字部を、前記トップコート層を貫通して前記トップコート層とプライマコート層との界面に達する深さに形成することを特徴とする請求項１または２に記載の樹脂被覆金属材への印字方法。
【請求項４】
表面が金属光沢を有する金属材と、
前記金属材の表面に積層されると共に光透過性のプライマコート剤で形成されたプライマコート層と、
有色顔料が添加されたトップコート剤で成ると共に前記プライマコート層の上に積層されたトップコート層とを有し、
前記トップコート層の表面に、外部から金属材の表面の反射光が見えるように凹状の印字部が形成されていることを特徴とする印字を備えた樹脂被覆金属材。
【請求項５】
前記プライマコート剤及び／又はトップコート剤が、
ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、フェノール系樹脂、フッ素系樹脂、ビニル系樹脂のうち少なくとも１種類を含んでいることを特徴とする請求項４に記載の印字を備えた樹脂被覆金属材。
【請求項１】
金属材の表面に、プライマコート剤を用いて光透過性のプライマコート層を形成し、
有色顔料が添加されたトップコート剤より成るトップコート層を、当該プライマコート層の上に形成し、
レーザを前記トップコート層に向かって印字形状に合わせて走査状に照射することで、前記トップコート層の表面に、外部から金属材表面の反射光が見えるように凹状の印字部を形成することを特徴とする樹脂被覆金属材への印字方法。
【請求項２】
前記金属材がアルミ材であり、前記有色顔料が白色顔料とされていることを特徴とする請求項１に記載の樹脂被覆金属材への印字方法。
【請求項３】
前記印字部を、前記トップコート層を貫通して前記トップコート層とプライマコート層との界面に達する深さに形成することを特徴とする請求項１または２に記載の樹脂被覆金属材への印字方法。
【請求項４】
表面が金属光沢を有する金属材と、
前記金属材の表面に積層されると共に光透過性のプライマコート剤で形成されたプライマコート層と、
有色顔料が添加されたトップコート剤で成ると共に前記プライマコート層の上に積層されたトップコート層とを有し、
前記トップコート層の表面に、外部から金属材の表面の反射光が見えるように凹状の印字部が形成されていることを特徴とする印字を備えた樹脂被覆金属材。
【請求項５】
前記プライマコート剤及び／又はトップコート剤が、
ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、フェノール系樹脂、フッ素系樹脂、ビニル系樹脂のうち少なくとも１種類を含んでいることを特徴とする請求項４に記載の印字を備えた樹脂被覆金属材。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００９−７８３７４（Ｐ２００９−７８３７４Ａ）
【公開日】平成２１年４月１６日（２００９．４．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２４７４９０（Ｐ２００７−２４７４９０）
【出願日】平成１９年９月２５日（２００７．９．２５）
【出願人】（０００２１００７８）池田電機株式会社 (21)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月１６日（２００９．４．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月２５日（２００７．９．２５）
【出願人】（０００２１００７８）池田電機株式会社 (21)
【Ｆターム（参考）】
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