機能性材料
【課題】基材の表面が有する機能性の持続性と、表面強度とを、インクジェット塗装による表面処理を利用して調整することのできる新規な機能性材料を提供する。
【解決手段】機能性材料１０は、インクジェット塗装噴射装置２１、２１´によって、軟質樹脂と機能剤とを含有した機能剤含有インクを、基材１１の表面１１ａに噴射し、固化させて、凸部１２ａ、１２ｂを無数に形成した微細軟質凸面１２を基材１１の表面１１ａに形成し、更に、該微細軟質凸面の凸部に対して、それぞれの一部のみが覆われるようにして、硬化により硬質となるインクを噴射して、粒状の硬質保護膜１３を形成した構成とされている。
【解決手段】機能性材料１０は、インクジェット塗装噴射装置２１、２１´によって、軟質樹脂と機能剤とを含有した機能剤含有インクを、基材１１の表面１１ａに噴射し、固化させて、凸部１２ａ、１２ｂを無数に形成した微細軟質凸面１２を基材１１の表面１１ａに形成し、更に、該微細軟質凸面の凸部に対して、それぞれの一部のみが覆われるようにして、硬化により硬質となるインクを噴射して、粒状の硬質保護膜１３を形成した構成とされている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機能性材料に関し、詳しくは、インクジェット塗装により表面処理を施して、基材の表面に機能性が付与された機能性材料に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、室内外で使用される建築材料として、抗菌性や防カビ性、防汚性等を付与した機能性材料が多く用いられている。
このような機能性材料は、抗菌剤や防カビ剤などの機能剤を、樹脂製の材料等では、材料自体に混合して成型が行われたり、あるいは種々の基材や建築材料に表面処理として、機能剤を含有した塗料を塗装したり、機能剤を添加した化粧シートを基材に貼着することにより、その表面部に機能性が付与されていた。
【０００３】
例えば、下記特許文献１では、種々の基材に抗菌性能を付与するために使用される化粧シートが提案されている。
このものは、熱可塑性樹脂シート、印刷層、接着層、エチレンービニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）フィルムをこの順に積層して、表面層となる該ＥＶＯＨフィルム表面に、エンボス加工を施してエンボス模様を形成し、該エンボス模様の凹部に、ワイピング加工により、抗菌剤を添加したインキを充填して、化粧シートに抗菌性を付与したものである。
【０００４】
このものでは、該化粧シートを種々の基材表面に貼着することで、種々の基材に抗菌性能を付与することができるものではある。しかしながら、抗菌剤を添加したインキを、前記エンボス模様の凹部に、ワイピング加工により、充填する構成としているため、該凹部以外にもインキが塗布されて、拭き取り作業が必要となる。このため、インキの無駄が生じ、また拭き取りの作業工程が必要となる。
また、凹部に抗菌剤を添加したインキを充填した構成としているので、化粧シートの表面に付与された機能性が、ある程度は持続すると思われるが、表面層がエチレンービニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）フィルムからなるため、例えば、床材等の磨耗の恐れがある箇所に使用する場合は、スクラッチ傷やキャスター傷などが生じる恐れがあった。
【０００５】
下記特許文献２では、前記のような問題を解決すべく、表面強度、耐久性を有した床材が提案されている。
このものは、基材の上に、ベースコート層、絵柄層及び保護層をこの順に積層形成した床材であって、該保護層は、床材の表面に機能性を付与するための抗菌剤などの機能剤や、床材の表面に耐摩耗性を付与するために、減摩剤としてアルミナなどの硬質粒子が添加されたものである。
【特許文献１】特開平１０−１１９１９７号公報（図２参照）
【特許文献２】特開２００２−３８６９８号公報（図１参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、前記特許文献２に記載の床材では、床材の最表面となる保護層が、機能剤及び硬質粒子を添加して形成されているので、いずれか一方の性能（機能性、耐磨耗性）を高めるには、いずれか一方の添加量を多くすることが考えられる。その場合には、硬化性、接着性等の問題から他方の添加量を減少させる必要が生じる。そのため、いずれか一方の性能を高めるための制御は、容易ではなかった。
また、該保護層は、スプレーコート法により基材の表面の全面に形成されるため、機能剤及び硬質粒子のいずれもが最表面の全面に露出することとなる。そのため、表面に露出する機能剤による機能性の効果、及び硬質粒子の添加による耐摩耗性は、床材の表面のどの部位においても同様のものとなり、例えば、床材の部位に応じて、機能剤による機能性の持続性を可変させたり、耐摩耗性を可変させたりすることは困難であった。
【０００７】
本発明は、前記問題を解決するために提案されたもので、その目的は、基材の表面が有する機能性の持続性と、表面強度とを、インクジェット塗装による表面処理を利用して調整することのできる新規な機能性材料を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の機能性材料は、インクジェット塗装噴射装置によって、軟質樹脂と機能剤とを含有した機能剤含有インクを、基材の表面に噴射し、固化させて、凸部を無数に形成した微細軟質凸面を基材の表面に形成し、更に、該微細軟質凸面の凸部に対して、それぞれの一部のみが覆われるようにして、硬化により硬質となるインクを噴射して、粒状の硬質保護膜を形成したことを特徴とする。
【０００９】
請求項２では、請求項１において、前記硬化により硬質となるインクは、紫外線硬化型インクである。
【００１０】
請求項３では、請求項１または２において、前記硬化により硬質となるインクには、シリカ、アルミナ、ジルコンなどの硬質粒子が添加されている。
【００１１】
請求項４では、請求項１乃至３のいずれか１項において、前記機能剤含有インクには、着色剤が添加されており、前記硬質保護膜は、透明性を有している。
【００１２】
請求項５では、請求項１乃至４のいずれか１項において、前記機能剤含有インクに含有された軟質樹脂は、ウレタン系樹脂である。
【００１３】
請求項６では、請求項１乃至５のいずれか１項において、前記機能剤は、防腐剤、抗菌剤、消臭剤、防虫剤、撥水剤、親水剤、光触媒のうちの少なくとも１つである。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１乃至６に記載の本発明によれば、機能性材料は、インクジェット塗装噴射装置によって、軟質樹脂と機能剤とを含有した機能剤含有インクを、基材の表面に噴射し、固化させて、凸部を無数に形成した微細軟質凸面を基材の表面に形成しているので、クッション性と機能性とを有する。
また、該微細軟質凸面の凸部のそれぞれは、粒状の硬質保護膜で一部が覆われているので、耐摩耗性、耐スクラッチ性、耐キャスター性をも併せ持つ。
さらに、粒状の硬質保護膜は、微細軟質凸面の凸部に対して、それぞれの一部のみが覆われるようにして形成されているので、微細軟質凸面が有する機能性を阻害することがない。
特に、粒状の硬質保護膜の形成を、インクジェット塗装噴射装置によって、硬化により硬質となるインクを噴射して形成するので、粒状の硬質保護膜による微細軟質凸面の凸部の被覆量を、容易に制御でき、細かい制御、ミクロン単位での制御が可能となる。これにより、微細軟質凸面の凸部の露出量を異ならせて、微細軟質凸面が有する機能性の持続性を、容易に可変できる。例えば、機能性材料が施工される箇所や表面の部位に応じて、その表面が有する機能性の持続性と表面強度とを可変させて設定することも可能となる。
さらにまた、微細軟質凸面の形成と粒状の硬質保護膜の形成とが、いずれもインクジェット塗装噴射装置によって、それぞれのインクを噴射させることによりなされるので、微細軟質凸面の凸部への粒状の硬質保護膜の形成を、容易に行うことができる。
【００１５】
請求項２では、前記硬化により硬質となるインクを紫外線硬化型インクとしているので、紫外線を照射することにより速乾性、速硬化性のあるインクとなり、粒状の硬質保護膜の形成を容易に行うことができる。
【００１６】
請求項３では、前記硬化により硬質となるインクには、シリカ、アルミナ、ジルコンなどの硬質粒子が添加されているので、微細軟質凸面の凸部に形成された粒状の硬質保護膜の硬度がより向上し、硬質保護膜の磨耗を防止できる。これにより、より効果的に、機能性材料の表面の耐摩耗性、耐スクラッチ性、耐キャスター性が向上する。
【００１７】
請求項４では、前記機能剤含有インクには、着色剤が添加されており、前記硬質保護膜は、透明性を有しているので、微細軟質凸面の形成により、着色や図柄形成ができる。
特に、前記したように、インクジェット塗装噴射装置により、機能剤含有インクを噴射させて、微細軟質凸面を形成するので、複雑かつ細かい模様などを印刷することが可能となり、意匠性に優れた機能性材料となる。
【００１８】
請求項５では、前記機能剤含有インクに含有された軟質樹脂を、ウレタン系樹脂としているので、微細軟質凸面へ柔軟性を容易に付与することができる。
【００１９】
請求項６では、前記機能剤を、防腐剤、抗菌剤、消臭剤、防虫剤、撥水剤、親水剤、光触媒のうちの少なくとも１つとしているので、機能性材料が使用される施工箇所に応じた機能剤を、選択的に含有させることで、種々の機能性が付与された、市場性の高い機能性材料となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１乃至図３は、本発明に係る機能性材料の実施形態の一例を示し、図１（ａ）は、機能性材料の概略平面図、（ｂ）は、（ａ）におけるＺ部の拡大概略断面図、図２は、同実施形態に係る機能性材料の製造装置の一例を示すブロック図、図３は、同実施形態に係る機能性材料の製造工程を説明するための概略平面図である。
【００２１】
本実施形態の機能性材料１０は、図１に示すように、木質系ボードからなる基材１１の表面１１ａに、後記する凸部１２ａ、１２ｂを無数に形成して構成される微細軟質凸面１２が形成され、更に、微細軟質凸面１２の凸部１２ａ、１２ｂの上に、粒状の硬質保護膜１３が形成されている。
この機能性材料１０が使用される施工箇所としては、建築物の内装及び外装等に使用可能であり、例えば、扉、床、階段、框、柱、手摺り、棚、キッチンパネル、天井、各種家具のキャビネットや天板、内壁、外壁、屋根等に好適である。
【００２２】
基材１１に適用される木質系ボードとしては、集成材、合板、パーティクルボード、木質繊維板等が挙げられるが、これら以外のものでもよい。更に、基材１１としては、これら木質系以外のプラスチック等の合成樹脂材料や、レンガ、瓦、セラミックスや、セメントを主成分として補強繊維や無機質充填材を含有したセメント系の窯業系材料、その他、金属材料等を基材１１としてもよい。また、基材１１の形状も図例のような板状のものに限られず、角柱状、円柱状、円錐状等の様々な形状のものとしてもよい。
また、基材１１の表面１１ａには、目止め処理や、後記する機能剤含有インクに合わせて、下地処理（インク受理層）がなされている。
【００２３】
微細軟質凸面１２は、後記する第１インクジェット塗装噴射ユニット２１によって、軟質樹脂と機能剤と着色剤とを含有した機能剤含有インクが噴射されて形成されている。
機能剤含有インクとしては、後記するノズルヘッドの駆動方式や、含有される樹脂、機能剤等に応じて、適宜、公知のインクジェット用インク、例えば、メチルエチルケトンやエタノール、アセトンなどを溶剤とする速乾性インク、オイルベースの油性インク、水性インクなどが適用可能であり、乾燥・固化することにより軟質となるものであればどのようなものでもよいが、含有する樹脂や機能剤の性能を阻害しない構成とし、少なくとも軟質性、耐候性、耐水性のあるものとすることが好ましい。
この機能剤含有インクに含有される軟質樹脂としては、ウレタン系樹脂、オレフィン系樹脂等が挙げられるが、これに限らず、乾燥・固化した際に、軟質となるものであればどのようなものでもよい。
【００２４】
上記の機能剤含有インクに含有される機能剤としては、防腐剤、抗菌剤、消臭剤、防虫剤、撥水剤、親水剤、光触媒が挙げられ、これらのうちの１種が含有されたものとしてもよく、また２種以上が含有されたものとしてもよい。防腐剤としてはパラベン、ソルビン酸が挙げられる。抗菌剤及び消臭剤としては銀が挙げられる。防虫剤としてはパラジクロロベンゼン、ナフタリンが挙げられる。撥水剤としてはフッ素系フィラー、シリコーンが挙げられ、親水剤としてはシリカゾルが挙げられる。光触媒としては酸化チタン、酸化亜鉛、チタン酸ストロンチウム、三酸化タングステン、酸化第ニ鉄、三酸化ビスマス、酸化スズ等が挙げられる。このように、種々の機能性を有する機能剤を、機能性材料１０が使用される施工箇所に応じて、選択的に含有させることで、種々の機能性が付与された、市場性の高い機能性材料１０となる。
【００２５】
このような機能剤は、その物性に応じて、機能剤含有インクに溶解して液体となるものでもよく、そのインクに分散される粒子でもよい。また、その配合量は、機能剤によって異なるが、０．１重量％〜２０重量％とすれば良い。
尚、粒子を溶剤に分散させる場合は、用いられる粒子としてその粒子径が数ｎｍ〜数μｍのものが好ましく、沈殿等が生じないよう適宜、公知の分散媒を混合することが好ましい。
また、機能剤含有インクの各構成素材の混合比は、後記するノズルヘッドの駆動方式、基材１１に形成された前記受理層の物性、施工箇所、そのインクに含まれる樹脂や溶剤、機能剤の物性に応じて適宜選択可能である。
さらに、適用されるインクカラーとしては、本実施形態のように、微細軟質凸面１２の形成により、図柄を形成する場合においては、基材１１の表面１１ａが前記したように例えば、受理層が形成されて白地とされている場合は、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアン等のインクが適用されるが、基材１１の表面１１ａの色が異なる場合や、受理層を形成する必要が無い基材の場合は、その基材１１の表面１１ａの色に応じて、適宜、選択可能である。
【００２６】
粒状の硬質保護膜１３は、後記する第２インクジェット塗装噴射ユニット２１´によって、硬化により硬質となるインクが噴射されて形成されている。
該インクとして、本実施形態では、紫外線が照射されることにより硬化する性質を具備する紫外線硬化型インクを適用している。
該紫外線硬化型インクとしては、公知の紫外線硬化型インクの適用が可能であり、少なくとも、重合性化合物（ラジカル重合性化合物やカチオン重合性化合物など）、光開始剤等からなるインクに、後記する硬質粒子を含んだもので、透明性を有するものとしてもよい。
【００２７】
前記紫外線硬化型インクに添加される硬質粒子としては、シリカ、アルミナ、ジルコン等が挙げられ、これら硬質粒子は、前記紫外線硬化型インクに分散、混合される。
これら硬質粒子の粒径は、後記するノズルヘッド２５´の噴射ノズルの噴射口径や、ノズル駆動方式、インクの物性等に応じて適宜、選択可能であるが、２０ｎｍ〜１００μｍ程度とすることが好ましい。また、分散、混合される硬質粒子が沈殿等しないよう適宜、公知の分散媒を紫外線硬化型インクに混合することが好ましい。
尚、硬質粒子としては、紫外線硬化型インクが硬化することにより形成される粒状の硬質保護膜１３の耐摩耗性の向上が可能なものであれば、前記したものに限られず、どのようなものでもよい。
【００２８】
次に、前記のように構成された基材１１に、インクジェット塗装噴射ユニット２１、２１´によって、各インクを噴射して、基材１１の表面１１ａに表面処理を施して機能性材料１０を製造する装置及び工程の一例について、図２及び図３に基づいて説明する。
図例の機能性材料製造装置Ａは、前記構成とされた基材１１を載置する基台２０と、後記する微細軟質凸面１２を形成するための機能剤含有インクを噴射する第１インクジェット塗装噴射ユニット２１と、粒状の硬質保護膜１３を形成するための紫外線硬化型インクを噴射する第２インクジェット塗装噴射ユニット２１´と、紫外線照射ユニット２６と、制御ユニット３０とを有している。
【００２９】
基台２０は、基材１１の形状や大きさに合わせて形成されており、基材搬送手段２０ａにより、基材１１を白抜矢印Ｙ方向（基台２０の長手方向）に向けて、各インクジェット塗装噴射ユニット２１、２１´による各インクの噴射と連動制御して、基材１１の搬送を行う。
【００３０】
各インクジェット塗装噴射ユニット２１、２１´は、それぞれ基台２０に隣接して配設された装置本体２２、２２´と、装置本体２２、２２´に連結されノズルヘッド２５、２５´を案内するノズルヘッド案内棹２４、２４´とを有している。
各ノズルヘッド案内棹２４、２４´は、それぞれ基台２０を挟んで装置本体２２、２２´に対して対向配置された案内棹支持部２３、２３´と、装置本体２２、２２´とにより支持されている。
各ノズルヘッド２５、２５´は、それぞれノズルヘッド案内棹２４、２４´に沿って、白抜矢印Ｘ方向（基台２０の幅方向）に移動可能に構成されており、裏面には、複数の噴射ノズル（不図示）を有している。
各ノズルヘッド２５、２５´のＸ方向への移動は、それぞれノズルヘッド駆動手段２２ａ、２２ａ´によりなされる。すなわち、各ノズルヘッド２５、２５´は、基台２０に載置された基材１１に対して、ノズルヘッド駆動手段２２ａ、２２ａ´及び基材搬送手段２０ａにより、Ｘ−Ｙ方向に移動可能な構成とされ、後記する微細軟質凸面１２及び硬質保護膜１３を形成するために、細かい制御が可能となっている。
【００３１】
第１ノズルヘッド２５が有する噴射ノズルの噴射口の口径は、１０μｍ〜１．０ｍｍ程度が好ましく、あるいは、前記機能剤含有インクが噴射されて着弾した際のドット径が、２０μｍ〜２．０ｍｍ程度となるような口径とすることが好ましい。
第２ノズルヘッド２５´が有する噴射ノズルの噴射口の口径は、５μｍ〜５００μｍ程度が好ましく、あるいは、前記紫外線硬化型インクが噴射されて着弾した際のドット径が、１０μｍ〜１．０ｍｍ程度となるような口径とすることが好ましい。
尚、各ノズルヘッド２５、２５´が有する噴射ノズルから各インクを噴射するためのインクジェットのノズル駆動方式は、特に限定されず、基材１１の表面１１ａの物性、後記するインクの物性等に応じて、適宜公知のものが選択可能であり、ドロップオンデマンドピエゾ方式、ドロップオンデマンドバルブ方式、コンティニュアス帯電偏向方式など任意のものが適用可能である。
【００３２】
紫外線照射ユニット２６は、第２インクジェット塗装噴射ユニット２１´の基材搬送方向下流側に位置し、基台２０に隣接して配設された装置本体２７と、基台２０を挟んで装置本体２７に対して対向配置された支持部２８と、装置本体２７及び支持部２８に支持架設された紫外線光源２９とを有している。
尚、紫外線光源２９としては、例えば、高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、メタルハイドランプ、熱陰極管、冷陰極管、半導体レーザ、エキシマランプ、ＬＥＤ等の適用が可能であるが、その他、適宜、公知の紫外線光源の適用が可能である。
【００３３】
制御ユニット３０は、各種装置やユニットを制御する制御手段を構成するＣＰＵ３１、各種操作を行うための操作手段３２、制御プログラムや微細軟質凸面１２及び硬質保護膜１３を形成するための画像データなどを記憶する記憶手段３３などを有している。
【００３４】
次に、前記構成とされた機能性材料製造装置Ａを用いて基材１１に表面処理を施して機能性材料１０を製造する工程について説明する。
基材搬送手段２０ａの駆動により搬送される基材１１の表面１１ａに、第１インクジェット塗装噴射ユニット２１を駆動して、機能剤含有インクを噴射する。
この噴射された機能剤含有インクは、乾燥・固化することにより、図１（ｂ）に示すように、不連続の状態、すなわち、乾燥・固化した液滴（複数滴が重ねられて形成される場合も含む）が互いに接触しない状態で、凸部１２ａ、１２ｂとなる。
【００３５】
上記のように乾燥・固化して形成された微細軟質凸面１２を構成する凸部１２ａ、１２ｂの径は、適宜、選択可能であるが、２０μｍ〜２．０ｍｍ程度としてもよい。
これら、無数に形成された凸部１２ａ、１２ｂは、それぞれ、ミクロン単位の微細なものであるため、本実施形態のように機能剤含有インクに着色剤を添加して形成された、所定の色彩を有する無数の凸部１２ａ、１２ｂの集合による微細軟質凸面１２は、図１（ａ）に示すように、木目模様の図柄となる。
【００３６】
前記のように形成された微細軟質凸面１２の凸部１２ａ、１２ｂは、基材搬送手段２０ａによる基材１１の搬送に伴い、第１インクジェット塗装噴射ユニット２１の下流側に位置する第２インクジェット塗装噴射ユニット２１´に至り、該第２インクジェット塗装噴射ユニット２１´によって、紫外線硬化型インクを噴射する。
この際、記憶手段３３に記憶された微細軟質凸面１２の各凸部１２ａ、１２ｂを形成した際の画像データを読み出して、各凸部１２ａ、１２ｂの上部を狙って噴射・制御される。
また、形成された硬質保護膜１３が、微細軟質凸面１２の凸部１２ａ、１２ｂよりも小となるように、制御されている。すなわち、微細軟質凸面１２の凸部１２ａ、１２ｂのそれぞれの一部のみが覆われるようにして、紫外線硬化型インクが噴射・制御されている。
【００３７】
次いで、噴射された紫外線硬化型インクは、基材搬送手段２０ａによる基材１１の搬送に伴い、第２インクジェット塗装噴射ユニット２１´の下流側に位置する紫外線照射ユニット２６の紫外線光源２９の下方側に至り、紫外線が照射されることにより、乾燥・硬化する。
このようにして、硬化した紫外線硬化型インクは、図１（ｂ）に示すように、透明性を有する粒状の硬質保護膜１３となり、微細軟質凸面１２のそれぞれの凸部１２ａ、１２ｂの上部に、それら凸部１２ａ、１２ｂの一部のみを覆うように固着されている。
【００３８】
ここで、硬質保護膜１３の形成による、各凸部１２ａ、１２ｂの被覆量は、適宜、設定可能である。本実施形態では、微細軟質凸面１２を構成する各凸部１２ａ、１２ｂのうち、木目模様の濃い部位を構成する凸部１２ｂは、硬質保護膜１３による被覆量が大となるように設定されている。
すなわち、木目模様の薄い部位を構成する凸部１２ａの上部に形成された粒状の硬質保護膜１３ａの粒径Ｄ１と、木目模様の濃い部位を構成する凸部１２ｂの上部に形成された粒状の硬質保護膜１３ｂの粒径Ｄ２とが、Ｄ１＜Ｄ２となるようにしている。
【００３９】
このような、粒径を可変させるためには、第２ノズルヘッド２５´から噴射させる紫外線硬化型インクの液滴数自体を可変させる、あるいは、第２ノズルヘッド２５´から噴射させる液滴自体の大きさを可変させることで、容易に行える。特に、第２インクジェット塗装噴射ユニット２１´により硬質保護膜１３を形成する構成としているので、このような制御も容易に行うことができる。
上記のように乾燥・硬化して形成された各硬質保護膜の粒径は、前記した微細軟質凸面１２を構成する各凸部１２ａ、１２ｂの径よりも小となるようにして適宜、選択可能であるが、１０μｍ〜１．０ｍｍ程度としてもよい。
前記のように微細軟質凸面１２及び硬質保護膜１３が形成された基材１１は、機能性材料１０となり、基材搬送手段２０ａの駆動により次工程に向けて搬送がなされる。
【００４０】
尚、図１（ｂ）では、微細軟質凸面１２を構成する各凸部１２ａ、１２ｂは、基材１１の表面１１ａが僅かに露出するように一定の間隙を隔てて、均等に点在させて梨地状に形成されているが、それぞれの凸部１２ａ、１２ｂ間に形成される間隙は、凸部１２ａ、１２ｂの集合からなる微細軟質凸面１２による図柄の視認性を阻害しないものであれば、一定ではなく、ランダムなものとしてもよい。また、凸部１２ａ、１２ｂを点在させるのではなく、格子状としたり、凸条としたりしてもよい。あるいは、一部に凸部１２ａ、１２ｂのそれぞれが接触した平面的に連続した広がりを持った部位が形成されているものとしてもよい。
また、微細軟質凸面１２により形成される図柄は、本実施形態では、木目模様としているが、これに限られず、石目模様、布目模様、抽象模様、幾何学図形、文字または記号等どのようなものでもよい。
さらに、本実施形態では、硬質保護膜１３の形成を、それぞれ、微細軟質凸面１２を構成する凸部１２ａ、１２ｂの上部に固着させる態様としたが、これに限られず、例えば、それぞれの凸部間の間隙に硬質保護膜１３を形成する態様としてもよい。この場合には、機能性材料１０の表面強度を高めるべく、基材１１の表面１１ａに対して、硬質保護膜１３の最上部が、各凸部１２ａ、１２ｂの最上部よりも高くなるようにして形成することが好ましい。
さらにまた、硬質保護膜１３の透明性は、微細軟質凸面１２により形成された図柄や色彩の視認性を阻害しない限りにおいて、半透明としてもよい。
【００４１】
以上から明らかなように、本実施形態に係る機能性材料１０は、インクジェット塗装噴射ユニット２１によって、軟質樹脂と機能剤とを含有した機能剤含有インクを、基材１１の表面１１ａに噴射し、固化させて、凸部１２ａ、１２ｂを無数に形成した微細軟質凸面１２を基材１１の表面１１ａに形成しているので、クッション性と機能性とを有する。
また、微細軟質凸面１２の凸部１２ａ、１２ｂのそれぞれは、粒状の硬質保護膜１３ａ、１３ｂで一部が覆われているので、耐摩耗性、耐スクラッチ性、耐キャスター性をも併せ持つ。
さらに、粒状の硬質保護膜１３は、微細軟質凸面１２の凸部１２ａ、１２ｂに対して、それぞれの一部のみが覆われるようにして形成されているので、微細軟質凸面１２が有する機能性を阻害することがない。
【００４２】
特に、粒状の硬質保護膜１３の形成を、インクジェット塗装噴射ユニット２１´によって、紫外線硬化型インクを噴射して形成するので、粒状の硬質保護膜１３による微細軟質凸面１２の凸部１２ａ、１２ｂの被覆量を、容易に制御でき、細かい制御、ミクロン単位での制御が可能となる。これにより、微細軟質凸面１２の凸部１２ａ、１２ｂの露出量を異ならせて、微細軟質凸面１２が有する機能性の持続性を、容易に可変できる。例えば、機能性材料１０が施工される箇所や表面の部位に応じて、その表面が有する機能性の持続性と表面強度とを可変させて設定することも可能となる。すなわち、機能性材料１０の表面強度を高めたい場合には、硬質保護膜１３の形成による凸部１２ａ、１２ｂの被覆量を増加させることにより、容易に可能であり、一方、微細軟質凸面１２が有する機能性を高めたい場合は、凸部１２ａ、１２ｂの露出量が多くなるように、硬質保護膜１３を形成すればよい。
さらにまた、微細軟質凸面１２の形成と粒状の硬質保護膜１３の形成とが、いずれも各インクジェット塗装噴射ユニット２１、２１´によって、それぞれのインクを噴射させることによりなされるので、微細軟質凸面１２の凸部１２ａ、１２ｂへの硬質保護膜１３ａ、１３ｂの形成を、容易に行うことができる。
【００４３】
また、本実施形態では、硬質保護膜１３を形成するためのインクを紫外線硬化型インクとしているので、紫外線を照射することにより速乾性、速硬化性のあるインクとなり、硬質保護膜１３の形成を容易に行うことができる。
さらに、本実施形態では、硬質保護膜１３を形成するためのインクには、シリカ、アルミナ、ジルコンなどの硬質粒子が添加されているので、微細軟質凸面１２の凸部１２ａ、１２ｂに形成された硬質保護膜１３ａ、１３ｂの硬度がより向上し、硬質保護膜１３の磨耗を防止できる。これにより、より効果的に、機能性材料１０の表面の耐摩耗性、耐スクラッチ性、耐キャスター性が向上する。
【００４４】
尚、本実施形態では、硬質保護膜１３を形成するために噴射するインクとして、硬質粒子を分散させた紫外線硬化型インクを適用しているが、これに限られず、硬質粒子を分散させないものとしてもよい。また、その他、公知のインクジェット用インク、例えば、メチルエチルケトンやエタノール、アセトンなどを溶剤とする速乾性インク、オイルベースの油性インク、水性インクなどが適用可能であり、乾燥・硬化することにより硬質となるものであればどのようなものでもよく、アクリル系、メタクリル系、ウレタン系、フッ素系等の硬質樹脂が含有されたものや、硬化剤の添加量を調整することにより硬質となるものとしてもよい。
【００４５】
また、本実施形態では、１つの基台２０にて、微細軟質凸面１２の形成と硬質保護膜１３の形成とを行っているが、各形成工程を複数の基台に亘って、搬送して行う態様としてもよい。さらに、微細軟質凸面１２の形成と硬質保護膜１３との形成を、２台のインクジェット塗装噴射ユニット２１、２１´によりそれぞれ行う態様としているが、１台のインクジェット塗装噴射ユニットにより、それらを形成する態様としてもよい。
さらにまた、本実施形態では、各インクジェット塗装噴射ユニット２１、２１´のノズルヘッド２５、２５´に対して、基材１１が白抜矢印Ｙ方向に移動する構成としているが、各ノズルヘッド２５、２５´が、基材１１に対してＸ−Ｙ方向に移動する構成としてもよい。
【００４６】
次に、本発明に係る他の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図４は、第２実施形態に係る機能性材料を示す、図１（ｂ）と同様図である。
尚、第１実施形態との相違点は、機能性材料自体の構成であり、該機能性材料を製造するために適用される機能製材料製造装置の構成、及び製造工程は、第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【００４７】
本実施形態に係る機能性材料１０Ａは、天然無垢木材からなる基材１１Ａ及びその表面１１Ａａに形成された透明の微細軟質凸面１２Ａと、微細軟質凸面１２Ａを構成する各凸部１２Ａａの上に形成された硬質保護膜１３Ａａ、１３Ａｂとから構成されている。
すなわち、本実施形態では、基材１１Ａ自体が有する図柄や色彩を阻害しないように、微細軟質凸面１２Ａも、硬質保護膜１３Ａと同様に透明性を有するものとしている。
尚、微細軟質凸面１２Ａ及び硬質保護膜１３Ａは、基材１１Ａの図柄や色彩を阻害しない限りにおいて、半透明としてもよい。
また、微細軟質凸面１２Ａを構成する各凸部１２Ａａの間に露出する表面１１Ａａの大きさ（幅）は、前記第１実施形態のように微細軟質凸面１２Ａの形成により図柄や色彩を形成する必要がないため、前記第１実施形態よりも大としてもよい。
【００４８】
本実施形態のように、微細軟質凸面１２Ａ及び硬質保護膜１３Ａを透明性を有するものとした場合は、機能性材料１０の機能性と表面強度の制御を、第１実施形態と比べて、更に柔軟に行うことができる。例えば、機能性材料１０を扉等に適用する場合、家人の接触や磨耗の恐れが多い、ノブ付近には、凸部１２Ａａを密に形成するとともに、硬質保護膜１３Ａａのように、硬質保護膜１３Ａによる凸部１２Ａａの被覆量を大とすることで、表面強度を高め、天井付近の家人の接触や磨耗の恐れが少ない部位には、凸部１２Ａａを疎に形成するとともに、硬質保護膜１３Ａｂのように、硬質保護膜１３Ａによる凸部１２Ａａの被覆量を小とすることで、機能性を高めることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係る機能性材料の実施形態の一例を示し、（ａ）は、機能性材料の概略平面図、（ｂ）は、（ａ）におけるＺ部の拡大概略断面図である。
【図２】同実施形態に係る機能性材料の製造装置の一例を示すブロック図である。
【図３】同実施形態に係る機能性材料の形成工程を説明するための概略平面図である。
【図４】本発明に係る機能性材料の実施形態の他例を示す、図１（ｂ）と同様図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０、１０Ａ 機能性材料
１１、１１Ａ 基材
１１ａ、１１Ａａ 基材の表面
１２ 微細軟質凸面１２
１２ａ、１２ｂ 凸部
１３、１３ａ、１３ｂ、１３Ａ、１３Ａａ、１３Ａｂ 硬質保護膜
２１ 第１インクジェット塗装噴射ユニット（インクジェット塗装噴射装置）
２１´ 第２インクジェット塗装噴射ユニット（インクジェット塗装噴射装置）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機能性材料に関し、詳しくは、インクジェット塗装により表面処理を施して、基材の表面に機能性が付与された機能性材料に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、室内外で使用される建築材料として、抗菌性や防カビ性、防汚性等を付与した機能性材料が多く用いられている。
このような機能性材料は、抗菌剤や防カビ剤などの機能剤を、樹脂製の材料等では、材料自体に混合して成型が行われたり、あるいは種々の基材や建築材料に表面処理として、機能剤を含有した塗料を塗装したり、機能剤を添加した化粧シートを基材に貼着することにより、その表面部に機能性が付与されていた。
【０００３】
例えば、下記特許文献１では、種々の基材に抗菌性能を付与するために使用される化粧シートが提案されている。
このものは、熱可塑性樹脂シート、印刷層、接着層、エチレンービニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）フィルムをこの順に積層して、表面層となる該ＥＶＯＨフィルム表面に、エンボス加工を施してエンボス模様を形成し、該エンボス模様の凹部に、ワイピング加工により、抗菌剤を添加したインキを充填して、化粧シートに抗菌性を付与したものである。
【０００４】
このものでは、該化粧シートを種々の基材表面に貼着することで、種々の基材に抗菌性能を付与することができるものではある。しかしながら、抗菌剤を添加したインキを、前記エンボス模様の凹部に、ワイピング加工により、充填する構成としているため、該凹部以外にもインキが塗布されて、拭き取り作業が必要となる。このため、インキの無駄が生じ、また拭き取りの作業工程が必要となる。
また、凹部に抗菌剤を添加したインキを充填した構成としているので、化粧シートの表面に付与された機能性が、ある程度は持続すると思われるが、表面層がエチレンービニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）フィルムからなるため、例えば、床材等の磨耗の恐れがある箇所に使用する場合は、スクラッチ傷やキャスター傷などが生じる恐れがあった。
【０００５】
下記特許文献２では、前記のような問題を解決すべく、表面強度、耐久性を有した床材が提案されている。
このものは、基材の上に、ベースコート層、絵柄層及び保護層をこの順に積層形成した床材であって、該保護層は、床材の表面に機能性を付与するための抗菌剤などの機能剤や、床材の表面に耐摩耗性を付与するために、減摩剤としてアルミナなどの硬質粒子が添加されたものである。
【特許文献１】特開平１０−１１９１９７号公報（図２参照）
【特許文献２】特開２００２−３８６９８号公報（図１参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、前記特許文献２に記載の床材では、床材の最表面となる保護層が、機能剤及び硬質粒子を添加して形成されているので、いずれか一方の性能（機能性、耐磨耗性）を高めるには、いずれか一方の添加量を多くすることが考えられる。その場合には、硬化性、接着性等の問題から他方の添加量を減少させる必要が生じる。そのため、いずれか一方の性能を高めるための制御は、容易ではなかった。
また、該保護層は、スプレーコート法により基材の表面の全面に形成されるため、機能剤及び硬質粒子のいずれもが最表面の全面に露出することとなる。そのため、表面に露出する機能剤による機能性の効果、及び硬質粒子の添加による耐摩耗性は、床材の表面のどの部位においても同様のものとなり、例えば、床材の部位に応じて、機能剤による機能性の持続性を可変させたり、耐摩耗性を可変させたりすることは困難であった。
【０００７】
本発明は、前記問題を解決するために提案されたもので、その目的は、基材の表面が有する機能性の持続性と、表面強度とを、インクジェット塗装による表面処理を利用して調整することのできる新規な機能性材料を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の機能性材料は、インクジェット塗装噴射装置によって、軟質樹脂と機能剤とを含有した機能剤含有インクを、基材の表面に噴射し、固化させて、凸部を無数に形成した微細軟質凸面を基材の表面に形成し、更に、該微細軟質凸面の凸部に対して、それぞれの一部のみが覆われるようにして、硬化により硬質となるインクを噴射して、粒状の硬質保護膜を形成したことを特徴とする。
【０００９】
請求項２では、請求項１において、前記硬化により硬質となるインクは、紫外線硬化型インクである。
【００１０】
請求項３では、請求項１または２において、前記硬化により硬質となるインクには、シリカ、アルミナ、ジルコンなどの硬質粒子が添加されている。
【００１１】
請求項４では、請求項１乃至３のいずれか１項において、前記機能剤含有インクには、着色剤が添加されており、前記硬質保護膜は、透明性を有している。
【００１２】
請求項５では、請求項１乃至４のいずれか１項において、前記機能剤含有インクに含有された軟質樹脂は、ウレタン系樹脂である。
【００１３】
請求項６では、請求項１乃至５のいずれか１項において、前記機能剤は、防腐剤、抗菌剤、消臭剤、防虫剤、撥水剤、親水剤、光触媒のうちの少なくとも１つである。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１乃至６に記載の本発明によれば、機能性材料は、インクジェット塗装噴射装置によって、軟質樹脂と機能剤とを含有した機能剤含有インクを、基材の表面に噴射し、固化させて、凸部を無数に形成した微細軟質凸面を基材の表面に形成しているので、クッション性と機能性とを有する。
また、該微細軟質凸面の凸部のそれぞれは、粒状の硬質保護膜で一部が覆われているので、耐摩耗性、耐スクラッチ性、耐キャスター性をも併せ持つ。
さらに、粒状の硬質保護膜は、微細軟質凸面の凸部に対して、それぞれの一部のみが覆われるようにして形成されているので、微細軟質凸面が有する機能性を阻害することがない。
特に、粒状の硬質保護膜の形成を、インクジェット塗装噴射装置によって、硬化により硬質となるインクを噴射して形成するので、粒状の硬質保護膜による微細軟質凸面の凸部の被覆量を、容易に制御でき、細かい制御、ミクロン単位での制御が可能となる。これにより、微細軟質凸面の凸部の露出量を異ならせて、微細軟質凸面が有する機能性の持続性を、容易に可変できる。例えば、機能性材料が施工される箇所や表面の部位に応じて、その表面が有する機能性の持続性と表面強度とを可変させて設定することも可能となる。
さらにまた、微細軟質凸面の形成と粒状の硬質保護膜の形成とが、いずれもインクジェット塗装噴射装置によって、それぞれのインクを噴射させることによりなされるので、微細軟質凸面の凸部への粒状の硬質保護膜の形成を、容易に行うことができる。
【００１５】
請求項２では、前記硬化により硬質となるインクを紫外線硬化型インクとしているので、紫外線を照射することにより速乾性、速硬化性のあるインクとなり、粒状の硬質保護膜の形成を容易に行うことができる。
【００１６】
請求項３では、前記硬化により硬質となるインクには、シリカ、アルミナ、ジルコンなどの硬質粒子が添加されているので、微細軟質凸面の凸部に形成された粒状の硬質保護膜の硬度がより向上し、硬質保護膜の磨耗を防止できる。これにより、より効果的に、機能性材料の表面の耐摩耗性、耐スクラッチ性、耐キャスター性が向上する。
【００１７】
請求項４では、前記機能剤含有インクには、着色剤が添加されており、前記硬質保護膜は、透明性を有しているので、微細軟質凸面の形成により、着色や図柄形成ができる。
特に、前記したように、インクジェット塗装噴射装置により、機能剤含有インクを噴射させて、微細軟質凸面を形成するので、複雑かつ細かい模様などを印刷することが可能となり、意匠性に優れた機能性材料となる。
【００１８】
請求項５では、前記機能剤含有インクに含有された軟質樹脂を、ウレタン系樹脂としているので、微細軟質凸面へ柔軟性を容易に付与することができる。
【００１９】
請求項６では、前記機能剤を、防腐剤、抗菌剤、消臭剤、防虫剤、撥水剤、親水剤、光触媒のうちの少なくとも１つとしているので、機能性材料が使用される施工箇所に応じた機能剤を、選択的に含有させることで、種々の機能性が付与された、市場性の高い機能性材料となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１乃至図３は、本発明に係る機能性材料の実施形態の一例を示し、図１（ａ）は、機能性材料の概略平面図、（ｂ）は、（ａ）におけるＺ部の拡大概略断面図、図２は、同実施形態に係る機能性材料の製造装置の一例を示すブロック図、図３は、同実施形態に係る機能性材料の製造工程を説明するための概略平面図である。
【００２１】
本実施形態の機能性材料１０は、図１に示すように、木質系ボードからなる基材１１の表面１１ａに、後記する凸部１２ａ、１２ｂを無数に形成して構成される微細軟質凸面１２が形成され、更に、微細軟質凸面１２の凸部１２ａ、１２ｂの上に、粒状の硬質保護膜１３が形成されている。
この機能性材料１０が使用される施工箇所としては、建築物の内装及び外装等に使用可能であり、例えば、扉、床、階段、框、柱、手摺り、棚、キッチンパネル、天井、各種家具のキャビネットや天板、内壁、外壁、屋根等に好適である。
【００２２】
基材１１に適用される木質系ボードとしては、集成材、合板、パーティクルボード、木質繊維板等が挙げられるが、これら以外のものでもよい。更に、基材１１としては、これら木質系以外のプラスチック等の合成樹脂材料や、レンガ、瓦、セラミックスや、セメントを主成分として補強繊維や無機質充填材を含有したセメント系の窯業系材料、その他、金属材料等を基材１１としてもよい。また、基材１１の形状も図例のような板状のものに限られず、角柱状、円柱状、円錐状等の様々な形状のものとしてもよい。
また、基材１１の表面１１ａには、目止め処理や、後記する機能剤含有インクに合わせて、下地処理（インク受理層）がなされている。
【００２３】
微細軟質凸面１２は、後記する第１インクジェット塗装噴射ユニット２１によって、軟質樹脂と機能剤と着色剤とを含有した機能剤含有インクが噴射されて形成されている。
機能剤含有インクとしては、後記するノズルヘッドの駆動方式や、含有される樹脂、機能剤等に応じて、適宜、公知のインクジェット用インク、例えば、メチルエチルケトンやエタノール、アセトンなどを溶剤とする速乾性インク、オイルベースの油性インク、水性インクなどが適用可能であり、乾燥・固化することにより軟質となるものであればどのようなものでもよいが、含有する樹脂や機能剤の性能を阻害しない構成とし、少なくとも軟質性、耐候性、耐水性のあるものとすることが好ましい。
この機能剤含有インクに含有される軟質樹脂としては、ウレタン系樹脂、オレフィン系樹脂等が挙げられるが、これに限らず、乾燥・固化した際に、軟質となるものであればどのようなものでもよい。
【００２４】
上記の機能剤含有インクに含有される機能剤としては、防腐剤、抗菌剤、消臭剤、防虫剤、撥水剤、親水剤、光触媒が挙げられ、これらのうちの１種が含有されたものとしてもよく、また２種以上が含有されたものとしてもよい。防腐剤としてはパラベン、ソルビン酸が挙げられる。抗菌剤及び消臭剤としては銀が挙げられる。防虫剤としてはパラジクロロベンゼン、ナフタリンが挙げられる。撥水剤としてはフッ素系フィラー、シリコーンが挙げられ、親水剤としてはシリカゾルが挙げられる。光触媒としては酸化チタン、酸化亜鉛、チタン酸ストロンチウム、三酸化タングステン、酸化第ニ鉄、三酸化ビスマス、酸化スズ等が挙げられる。このように、種々の機能性を有する機能剤を、機能性材料１０が使用される施工箇所に応じて、選択的に含有させることで、種々の機能性が付与された、市場性の高い機能性材料１０となる。
【００２５】
このような機能剤は、その物性に応じて、機能剤含有インクに溶解して液体となるものでもよく、そのインクに分散される粒子でもよい。また、その配合量は、機能剤によって異なるが、０．１重量％〜２０重量％とすれば良い。
尚、粒子を溶剤に分散させる場合は、用いられる粒子としてその粒子径が数ｎｍ〜数μｍのものが好ましく、沈殿等が生じないよう適宜、公知の分散媒を混合することが好ましい。
また、機能剤含有インクの各構成素材の混合比は、後記するノズルヘッドの駆動方式、基材１１に形成された前記受理層の物性、施工箇所、そのインクに含まれる樹脂や溶剤、機能剤の物性に応じて適宜選択可能である。
さらに、適用されるインクカラーとしては、本実施形態のように、微細軟質凸面１２の形成により、図柄を形成する場合においては、基材１１の表面１１ａが前記したように例えば、受理層が形成されて白地とされている場合は、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアン等のインクが適用されるが、基材１１の表面１１ａの色が異なる場合や、受理層を形成する必要が無い基材の場合は、その基材１１の表面１１ａの色に応じて、適宜、選択可能である。
【００２６】
粒状の硬質保護膜１３は、後記する第２インクジェット塗装噴射ユニット２１´によって、硬化により硬質となるインクが噴射されて形成されている。
該インクとして、本実施形態では、紫外線が照射されることにより硬化する性質を具備する紫外線硬化型インクを適用している。
該紫外線硬化型インクとしては、公知の紫外線硬化型インクの適用が可能であり、少なくとも、重合性化合物（ラジカル重合性化合物やカチオン重合性化合物など）、光開始剤等からなるインクに、後記する硬質粒子を含んだもので、透明性を有するものとしてもよい。
【００２７】
前記紫外線硬化型インクに添加される硬質粒子としては、シリカ、アルミナ、ジルコン等が挙げられ、これら硬質粒子は、前記紫外線硬化型インクに分散、混合される。
これら硬質粒子の粒径は、後記するノズルヘッド２５´の噴射ノズルの噴射口径や、ノズル駆動方式、インクの物性等に応じて適宜、選択可能であるが、２０ｎｍ〜１００μｍ程度とすることが好ましい。また、分散、混合される硬質粒子が沈殿等しないよう適宜、公知の分散媒を紫外線硬化型インクに混合することが好ましい。
尚、硬質粒子としては、紫外線硬化型インクが硬化することにより形成される粒状の硬質保護膜１３の耐摩耗性の向上が可能なものであれば、前記したものに限られず、どのようなものでもよい。
【００２８】
次に、前記のように構成された基材１１に、インクジェット塗装噴射ユニット２１、２１´によって、各インクを噴射して、基材１１の表面１１ａに表面処理を施して機能性材料１０を製造する装置及び工程の一例について、図２及び図３に基づいて説明する。
図例の機能性材料製造装置Ａは、前記構成とされた基材１１を載置する基台２０と、後記する微細軟質凸面１２を形成するための機能剤含有インクを噴射する第１インクジェット塗装噴射ユニット２１と、粒状の硬質保護膜１３を形成するための紫外線硬化型インクを噴射する第２インクジェット塗装噴射ユニット２１´と、紫外線照射ユニット２６と、制御ユニット３０とを有している。
【００２９】
基台２０は、基材１１の形状や大きさに合わせて形成されており、基材搬送手段２０ａにより、基材１１を白抜矢印Ｙ方向（基台２０の長手方向）に向けて、各インクジェット塗装噴射ユニット２１、２１´による各インクの噴射と連動制御して、基材１１の搬送を行う。
【００３０】
各インクジェット塗装噴射ユニット２１、２１´は、それぞれ基台２０に隣接して配設された装置本体２２、２２´と、装置本体２２、２２´に連結されノズルヘッド２５、２５´を案内するノズルヘッド案内棹２４、２４´とを有している。
各ノズルヘッド案内棹２４、２４´は、それぞれ基台２０を挟んで装置本体２２、２２´に対して対向配置された案内棹支持部２３、２３´と、装置本体２２、２２´とにより支持されている。
各ノズルヘッド２５、２５´は、それぞれノズルヘッド案内棹２４、２４´に沿って、白抜矢印Ｘ方向（基台２０の幅方向）に移動可能に構成されており、裏面には、複数の噴射ノズル（不図示）を有している。
各ノズルヘッド２５、２５´のＸ方向への移動は、それぞれノズルヘッド駆動手段２２ａ、２２ａ´によりなされる。すなわち、各ノズルヘッド２５、２５´は、基台２０に載置された基材１１に対して、ノズルヘッド駆動手段２２ａ、２２ａ´及び基材搬送手段２０ａにより、Ｘ−Ｙ方向に移動可能な構成とされ、後記する微細軟質凸面１２及び硬質保護膜１３を形成するために、細かい制御が可能となっている。
【００３１】
第１ノズルヘッド２５が有する噴射ノズルの噴射口の口径は、１０μｍ〜１．０ｍｍ程度が好ましく、あるいは、前記機能剤含有インクが噴射されて着弾した際のドット径が、２０μｍ〜２．０ｍｍ程度となるような口径とすることが好ましい。
第２ノズルヘッド２５´が有する噴射ノズルの噴射口の口径は、５μｍ〜５００μｍ程度が好ましく、あるいは、前記紫外線硬化型インクが噴射されて着弾した際のドット径が、１０μｍ〜１．０ｍｍ程度となるような口径とすることが好ましい。
尚、各ノズルヘッド２５、２５´が有する噴射ノズルから各インクを噴射するためのインクジェットのノズル駆動方式は、特に限定されず、基材１１の表面１１ａの物性、後記するインクの物性等に応じて、適宜公知のものが選択可能であり、ドロップオンデマンドピエゾ方式、ドロップオンデマンドバルブ方式、コンティニュアス帯電偏向方式など任意のものが適用可能である。
【００３２】
紫外線照射ユニット２６は、第２インクジェット塗装噴射ユニット２１´の基材搬送方向下流側に位置し、基台２０に隣接して配設された装置本体２７と、基台２０を挟んで装置本体２７に対して対向配置された支持部２８と、装置本体２７及び支持部２８に支持架設された紫外線光源２９とを有している。
尚、紫外線光源２９としては、例えば、高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、メタルハイドランプ、熱陰極管、冷陰極管、半導体レーザ、エキシマランプ、ＬＥＤ等の適用が可能であるが、その他、適宜、公知の紫外線光源の適用が可能である。
【００３３】
制御ユニット３０は、各種装置やユニットを制御する制御手段を構成するＣＰＵ３１、各種操作を行うための操作手段３２、制御プログラムや微細軟質凸面１２及び硬質保護膜１３を形成するための画像データなどを記憶する記憶手段３３などを有している。
【００３４】
次に、前記構成とされた機能性材料製造装置Ａを用いて基材１１に表面処理を施して機能性材料１０を製造する工程について説明する。
基材搬送手段２０ａの駆動により搬送される基材１１の表面１１ａに、第１インクジェット塗装噴射ユニット２１を駆動して、機能剤含有インクを噴射する。
この噴射された機能剤含有インクは、乾燥・固化することにより、図１（ｂ）に示すように、不連続の状態、すなわち、乾燥・固化した液滴（複数滴が重ねられて形成される場合も含む）が互いに接触しない状態で、凸部１２ａ、１２ｂとなる。
【００３５】
上記のように乾燥・固化して形成された微細軟質凸面１２を構成する凸部１２ａ、１２ｂの径は、適宜、選択可能であるが、２０μｍ〜２．０ｍｍ程度としてもよい。
これら、無数に形成された凸部１２ａ、１２ｂは、それぞれ、ミクロン単位の微細なものであるため、本実施形態のように機能剤含有インクに着色剤を添加して形成された、所定の色彩を有する無数の凸部１２ａ、１２ｂの集合による微細軟質凸面１２は、図１（ａ）に示すように、木目模様の図柄となる。
【００３６】
前記のように形成された微細軟質凸面１２の凸部１２ａ、１２ｂは、基材搬送手段２０ａによる基材１１の搬送に伴い、第１インクジェット塗装噴射ユニット２１の下流側に位置する第２インクジェット塗装噴射ユニット２１´に至り、該第２インクジェット塗装噴射ユニット２１´によって、紫外線硬化型インクを噴射する。
この際、記憶手段３３に記憶された微細軟質凸面１２の各凸部１２ａ、１２ｂを形成した際の画像データを読み出して、各凸部１２ａ、１２ｂの上部を狙って噴射・制御される。
また、形成された硬質保護膜１３が、微細軟質凸面１２の凸部１２ａ、１２ｂよりも小となるように、制御されている。すなわち、微細軟質凸面１２の凸部１２ａ、１２ｂのそれぞれの一部のみが覆われるようにして、紫外線硬化型インクが噴射・制御されている。
【００３７】
次いで、噴射された紫外線硬化型インクは、基材搬送手段２０ａによる基材１１の搬送に伴い、第２インクジェット塗装噴射ユニット２１´の下流側に位置する紫外線照射ユニット２６の紫外線光源２９の下方側に至り、紫外線が照射されることにより、乾燥・硬化する。
このようにして、硬化した紫外線硬化型インクは、図１（ｂ）に示すように、透明性を有する粒状の硬質保護膜１３となり、微細軟質凸面１２のそれぞれの凸部１２ａ、１２ｂの上部に、それら凸部１２ａ、１２ｂの一部のみを覆うように固着されている。
【００３８】
ここで、硬質保護膜１３の形成による、各凸部１２ａ、１２ｂの被覆量は、適宜、設定可能である。本実施形態では、微細軟質凸面１２を構成する各凸部１２ａ、１２ｂのうち、木目模様の濃い部位を構成する凸部１２ｂは、硬質保護膜１３による被覆量が大となるように設定されている。
すなわち、木目模様の薄い部位を構成する凸部１２ａの上部に形成された粒状の硬質保護膜１３ａの粒径Ｄ１と、木目模様の濃い部位を構成する凸部１２ｂの上部に形成された粒状の硬質保護膜１３ｂの粒径Ｄ２とが、Ｄ１＜Ｄ２となるようにしている。
【００３９】
このような、粒径を可変させるためには、第２ノズルヘッド２５´から噴射させる紫外線硬化型インクの液滴数自体を可変させる、あるいは、第２ノズルヘッド２５´から噴射させる液滴自体の大きさを可変させることで、容易に行える。特に、第２インクジェット塗装噴射ユニット２１´により硬質保護膜１３を形成する構成としているので、このような制御も容易に行うことができる。
上記のように乾燥・硬化して形成された各硬質保護膜の粒径は、前記した微細軟質凸面１２を構成する各凸部１２ａ、１２ｂの径よりも小となるようにして適宜、選択可能であるが、１０μｍ〜１．０ｍｍ程度としてもよい。
前記のように微細軟質凸面１２及び硬質保護膜１３が形成された基材１１は、機能性材料１０となり、基材搬送手段２０ａの駆動により次工程に向けて搬送がなされる。
【００４０】
尚、図１（ｂ）では、微細軟質凸面１２を構成する各凸部１２ａ、１２ｂは、基材１１の表面１１ａが僅かに露出するように一定の間隙を隔てて、均等に点在させて梨地状に形成されているが、それぞれの凸部１２ａ、１２ｂ間に形成される間隙は、凸部１２ａ、１２ｂの集合からなる微細軟質凸面１２による図柄の視認性を阻害しないものであれば、一定ではなく、ランダムなものとしてもよい。また、凸部１２ａ、１２ｂを点在させるのではなく、格子状としたり、凸条としたりしてもよい。あるいは、一部に凸部１２ａ、１２ｂのそれぞれが接触した平面的に連続した広がりを持った部位が形成されているものとしてもよい。
また、微細軟質凸面１２により形成される図柄は、本実施形態では、木目模様としているが、これに限られず、石目模様、布目模様、抽象模様、幾何学図形、文字または記号等どのようなものでもよい。
さらに、本実施形態では、硬質保護膜１３の形成を、それぞれ、微細軟質凸面１２を構成する凸部１２ａ、１２ｂの上部に固着させる態様としたが、これに限られず、例えば、それぞれの凸部間の間隙に硬質保護膜１３を形成する態様としてもよい。この場合には、機能性材料１０の表面強度を高めるべく、基材１１の表面１１ａに対して、硬質保護膜１３の最上部が、各凸部１２ａ、１２ｂの最上部よりも高くなるようにして形成することが好ましい。
さらにまた、硬質保護膜１３の透明性は、微細軟質凸面１２により形成された図柄や色彩の視認性を阻害しない限りにおいて、半透明としてもよい。
【００４１】
以上から明らかなように、本実施形態に係る機能性材料１０は、インクジェット塗装噴射ユニット２１によって、軟質樹脂と機能剤とを含有した機能剤含有インクを、基材１１の表面１１ａに噴射し、固化させて、凸部１２ａ、１２ｂを無数に形成した微細軟質凸面１２を基材１１の表面１１ａに形成しているので、クッション性と機能性とを有する。
また、微細軟質凸面１２の凸部１２ａ、１２ｂのそれぞれは、粒状の硬質保護膜１３ａ、１３ｂで一部が覆われているので、耐摩耗性、耐スクラッチ性、耐キャスター性をも併せ持つ。
さらに、粒状の硬質保護膜１３は、微細軟質凸面１２の凸部１２ａ、１２ｂに対して、それぞれの一部のみが覆われるようにして形成されているので、微細軟質凸面１２が有する機能性を阻害することがない。
【００４２】
特に、粒状の硬質保護膜１３の形成を、インクジェット塗装噴射ユニット２１´によって、紫外線硬化型インクを噴射して形成するので、粒状の硬質保護膜１３による微細軟質凸面１２の凸部１２ａ、１２ｂの被覆量を、容易に制御でき、細かい制御、ミクロン単位での制御が可能となる。これにより、微細軟質凸面１２の凸部１２ａ、１２ｂの露出量を異ならせて、微細軟質凸面１２が有する機能性の持続性を、容易に可変できる。例えば、機能性材料１０が施工される箇所や表面の部位に応じて、その表面が有する機能性の持続性と表面強度とを可変させて設定することも可能となる。すなわち、機能性材料１０の表面強度を高めたい場合には、硬質保護膜１３の形成による凸部１２ａ、１２ｂの被覆量を増加させることにより、容易に可能であり、一方、微細軟質凸面１２が有する機能性を高めたい場合は、凸部１２ａ、１２ｂの露出量が多くなるように、硬質保護膜１３を形成すればよい。
さらにまた、微細軟質凸面１２の形成と粒状の硬質保護膜１３の形成とが、いずれも各インクジェット塗装噴射ユニット２１、２１´によって、それぞれのインクを噴射させることによりなされるので、微細軟質凸面１２の凸部１２ａ、１２ｂへの硬質保護膜１３ａ、１３ｂの形成を、容易に行うことができる。
【００４３】
また、本実施形態では、硬質保護膜１３を形成するためのインクを紫外線硬化型インクとしているので、紫外線を照射することにより速乾性、速硬化性のあるインクとなり、硬質保護膜１３の形成を容易に行うことができる。
さらに、本実施形態では、硬質保護膜１３を形成するためのインクには、シリカ、アルミナ、ジルコンなどの硬質粒子が添加されているので、微細軟質凸面１２の凸部１２ａ、１２ｂに形成された硬質保護膜１３ａ、１３ｂの硬度がより向上し、硬質保護膜１３の磨耗を防止できる。これにより、より効果的に、機能性材料１０の表面の耐摩耗性、耐スクラッチ性、耐キャスター性が向上する。
【００４４】
尚、本実施形態では、硬質保護膜１３を形成するために噴射するインクとして、硬質粒子を分散させた紫外線硬化型インクを適用しているが、これに限られず、硬質粒子を分散させないものとしてもよい。また、その他、公知のインクジェット用インク、例えば、メチルエチルケトンやエタノール、アセトンなどを溶剤とする速乾性インク、オイルベースの油性インク、水性インクなどが適用可能であり、乾燥・硬化することにより硬質となるものであればどのようなものでもよく、アクリル系、メタクリル系、ウレタン系、フッ素系等の硬質樹脂が含有されたものや、硬化剤の添加量を調整することにより硬質となるものとしてもよい。
【００４５】
また、本実施形態では、１つの基台２０にて、微細軟質凸面１２の形成と硬質保護膜１３の形成とを行っているが、各形成工程を複数の基台に亘って、搬送して行う態様としてもよい。さらに、微細軟質凸面１２の形成と硬質保護膜１３との形成を、２台のインクジェット塗装噴射ユニット２１、２１´によりそれぞれ行う態様としているが、１台のインクジェット塗装噴射ユニットにより、それらを形成する態様としてもよい。
さらにまた、本実施形態では、各インクジェット塗装噴射ユニット２１、２１´のノズルヘッド２５、２５´に対して、基材１１が白抜矢印Ｙ方向に移動する構成としているが、各ノズルヘッド２５、２５´が、基材１１に対してＸ−Ｙ方向に移動する構成としてもよい。
【００４６】
次に、本発明に係る他の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図４は、第２実施形態に係る機能性材料を示す、図１（ｂ）と同様図である。
尚、第１実施形態との相違点は、機能性材料自体の構成であり、該機能性材料を製造するために適用される機能製材料製造装置の構成、及び製造工程は、第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【００４７】
本実施形態に係る機能性材料１０Ａは、天然無垢木材からなる基材１１Ａ及びその表面１１Ａａに形成された透明の微細軟質凸面１２Ａと、微細軟質凸面１２Ａを構成する各凸部１２Ａａの上に形成された硬質保護膜１３Ａａ、１３Ａｂとから構成されている。
すなわち、本実施形態では、基材１１Ａ自体が有する図柄や色彩を阻害しないように、微細軟質凸面１２Ａも、硬質保護膜１３Ａと同様に透明性を有するものとしている。
尚、微細軟質凸面１２Ａ及び硬質保護膜１３Ａは、基材１１Ａの図柄や色彩を阻害しない限りにおいて、半透明としてもよい。
また、微細軟質凸面１２Ａを構成する各凸部１２Ａａの間に露出する表面１１Ａａの大きさ（幅）は、前記第１実施形態のように微細軟質凸面１２Ａの形成により図柄や色彩を形成する必要がないため、前記第１実施形態よりも大としてもよい。
【００４８】
本実施形態のように、微細軟質凸面１２Ａ及び硬質保護膜１３Ａを透明性を有するものとした場合は、機能性材料１０の機能性と表面強度の制御を、第１実施形態と比べて、更に柔軟に行うことができる。例えば、機能性材料１０を扉等に適用する場合、家人の接触や磨耗の恐れが多い、ノブ付近には、凸部１２Ａａを密に形成するとともに、硬質保護膜１３Ａａのように、硬質保護膜１３Ａによる凸部１２Ａａの被覆量を大とすることで、表面強度を高め、天井付近の家人の接触や磨耗の恐れが少ない部位には、凸部１２Ａａを疎に形成するとともに、硬質保護膜１３Ａｂのように、硬質保護膜１３Ａによる凸部１２Ａａの被覆量を小とすることで、機能性を高めることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係る機能性材料の実施形態の一例を示し、（ａ）は、機能性材料の概略平面図、（ｂ）は、（ａ）におけるＺ部の拡大概略断面図である。
【図２】同実施形態に係る機能性材料の製造装置の一例を示すブロック図である。
【図３】同実施形態に係る機能性材料の形成工程を説明するための概略平面図である。
【図４】本発明に係る機能性材料の実施形態の他例を示す、図１（ｂ）と同様図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０、１０Ａ 機能性材料
１１、１１Ａ 基材
１１ａ、１１Ａａ 基材の表面
１２ 微細軟質凸面１２
１２ａ、１２ｂ 凸部
１３、１３ａ、１３ｂ、１３Ａ、１３Ａａ、１３Ａｂ 硬質保護膜
２１ 第１インクジェット塗装噴射ユニット（インクジェット塗装噴射装置）
２１´ 第２インクジェット塗装噴射ユニット（インクジェット塗装噴射装置）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクジェット塗装噴射装置によって、軟質樹脂と機能剤とを含有した機能剤含有インクを、基材の表面に噴射し、固化させて、凸部を無数に形成した微細軟質凸面を基材の表面に形成し、更に、該微細軟質凸面の凸部に対して、それぞれの一部のみが覆われるようにして、硬化により硬質となるインクを噴射して、粒状の硬質保護膜を形成したことを特徴とする機能性材料。
【請求項２】
請求項１において、
前記硬化により硬質となるインクは、紫外線硬化型インクである機能性材料。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記硬化により硬質となるインクには、シリカ、アルミナ、ジルコンなどの硬質粒子が添加されている機能性材料。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項において、
前記機能剤含有インクには、着色剤が添加されており、前記硬質保護膜は、透明性を有している機能性材料。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項において、
前記機能剤含有インクに含有された軟質樹脂は、ウレタン系樹脂である機能性材料。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項において、
前記機能剤含有インクに含有された機能剤は、防腐剤、抗菌剤、消臭剤、防虫剤、撥水剤、親水剤、光触媒のうちの少なくとも１つである機能性材料。
【請求項１】
インクジェット塗装噴射装置によって、軟質樹脂と機能剤とを含有した機能剤含有インクを、基材の表面に噴射し、固化させて、凸部を無数に形成した微細軟質凸面を基材の表面に形成し、更に、該微細軟質凸面の凸部に対して、それぞれの一部のみが覆われるようにして、硬化により硬質となるインクを噴射して、粒状の硬質保護膜を形成したことを特徴とする機能性材料。
【請求項２】
請求項１において、
前記硬化により硬質となるインクは、紫外線硬化型インクである機能性材料。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記硬化により硬質となるインクには、シリカ、アルミナ、ジルコンなどの硬質粒子が添加されている機能性材料。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項において、
前記機能剤含有インクには、着色剤が添加されており、前記硬質保護膜は、透明性を有している機能性材料。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項において、
前記機能剤含有インクに含有された軟質樹脂は、ウレタン系樹脂である機能性材料。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項において、
前記機能剤含有インクに含有された機能剤は、防腐剤、抗菌剤、消臭剤、防虫剤、撥水剤、親水剤、光触媒のうちの少なくとも１つである機能性材料。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００８−２６５２３６（Ｐ２００８−２６５２３６Ａ）
【公開日】平成２０年１１月６日（２００８．１１．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１１４３７１（Ｐ２００７−１１４３７１）
【出願日】平成１９年４月２４日（２００７．４．２４）
【出願人】（０００００５８３２）松下電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月６日（２００８．１１．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月２４日（２００７．４．２４）
【出願人】（０００００５８３２）松下電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
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