JP4061014B2 - 化粧材 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、壁等の建築物内装材、扉等の建具や家具等の表面材、車両内装材等に用いる化粧材に関する。特に、架橋した樹脂からなる表面保護層を有する構成にて、優れた耐摩耗性が得られる化粧材に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、上記の様な用途に用いる化粧シート等の化粧材としては、通常、耐摩耗性が要求される。この為、表面保護層を2液硬化型ウレタン樹脂塗料、電離放射線硬化性樹脂塗料等で形成した化粧材等が使用されている。
【0003】
(1) 例えば、特公昭49−31033号公報、特公平4−22694号公報等では、基材上に絵柄層を印刷形成後、更に表面保護層として、不飽和ポリエステル系やアクリレート系等の電離放射線硬化性樹脂塗料を塗布して塗膜を形成し、その塗膜を電子線で架橋硬化させて架橋した樹脂からなる表面保護層を形成した4粧材を開示している。
(2) また、更なる耐摩耗性が要求される様な場合に対しては、特許第2740943号公報では、表面保護層を形成する電離放射線硬化性樹脂中に減摩剤として球形α−アルミナ等の球状粒子を添加する事を開示している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記(1) の様に、表面保護層を架橋した樹脂で形成しても、或る限界以上には耐摩耗性は向上せず、耐摩耗性が不足する事があった。この為、上記(2) の様に、表面保護層の樹脂中に減摩剤として硬質の無機質粒子を添加すれば、耐摩耗性は向上するが、表面保護層の表面にザラツキ感が生じたりする問題があった。また、上記(2) は、減摩剤添加によって、表面保護層形成時に版やドクタブレードが減摩剤で摩耗され易くなる問題を、減摩剤に球状粒子を使用する事で解決するものであるが、この様な特殊な減摩剤を使用すれば、コスト高になるといった問題もあった。
【0005】
すなわち、本発明の課題は、優れた耐摩耗性を化粧材に付与する事である。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の化粧材では、基材上に、中間樹脂層、及び架橋した樹脂からなる表面保護層をこの順に有する化粧材において、中間樹脂層の動的粘弾性法に於ける損失弾性率の測定周波数10Hz(測定温度範囲−50℃〜120℃)での温度依存性特性が、室温(但し、室温とは10℃〜50℃で定義される幅を持った温度)未満の温度に於いてピークを有する構成とした。
【0007】
この様に、室温よりも低温側に損失弾性率のピークを有するものとして動的粘弾性特性を規定した中間樹脂層を設けると、表面保護層に無機質粒子等の減摩剤を添加せずに、優れた耐摩耗性が得られる。これは、おそらく、摩耗応力の加わる室温に於いて適度に柔らかくなった中間樹脂層がクッションとして作用する事による。すなわち、適度な弾性復元力が作用すると共に、表面を摩耗させる外部応力(摩耗応力)が表面保護層に加わったときに、その下の中間樹脂層が前記外部応力を広い面積(体積)に分散させて低下させ、更に熱に変換し散逸さる事で吸収緩和する結果、表面保護層が摩耗し難くなり耐摩耗性が向上するものと思われる。この為、要求される耐摩耗性の程度次第では、表面保護層中に無機質粒子等の減摩剤を添加する必要が無く、添加した際に起きた表面のザラツキ感や表面保護層形成時の版の摩耗を、回避する事も可能となる。
【0008】
また、本発明の化粧材は、上記構成に対して更に、中間樹脂層の動的粘弾性法に於ける貯蔵弾性率の測定周波数10Hz(測定温度範囲−50℃〜120℃)での値が、室温(但し、室温とは10℃〜50℃で定義される幅を持った温度)領域に於いて1×107〜2×109Paである構成とした。
【0009】
更にこの様に、貯蔵弾性率の方でも中間樹脂層の動的粘弾性特性を規定した構成とすることで、表面保護層に無機質粒子等の減摩剤を添加せずに、優れた耐摩耗性をより確実に得ることができる。それは、化粧材の実使用温度域(すなわち、室温領域)において、外部応力(摩耗応力)による表面保護層の過度の変形を防止し且つ変形を復元でき、その表面硬度を維持できる様な適度な弾性復元力を、中間樹脂層に付与できる為と思われる。
【0010】
しかも、本発明の化粧材は、中間樹脂層の動的粘弾性法に於ける損失弾性率の測定周波数10Hz(測定温度範囲−50℃〜120℃)での温度依存性特性が、更に、室温(但し、室温とは10℃〜50℃で定義される幅を持った温度)超過の温度にもピークを有する構成とした。
【0011】
また、更にこの様に、化粧材の実使用温度域の上側でも損失弾性率にピーク有りと規定した構成とすることで、表面保護層に無機質粒子等の減摩剤を添加せずに、優れた耐摩耗性をより確実に得ることができる。それは、室温未満と室温超過の両温度に於ける、損失弾性率の温度依存特性の各ピークによって、結果として、室温での貯蔵弾性率を適度な値範囲に収まり易くして、外部応力(摩耗応力)による表面保護層の過度の変形を防止し且つ変形を復元でき、その表面硬度を維持できる様な適度な弾性復元力を、中間樹脂層に付与できる為と思われる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の化粧材について、実施の形態を説明する。
【0013】
〔概要〕
先ず、図1(A)は、本発明の化粧材の基本的構成を示す断面図であり、本発明の化粧材Dは、基材1の上に、上述特定の動的粘弾性特性の中間樹脂層2、架橋した樹脂からなる表面保護層3がこの順に積層された構成である。中間樹脂層2は、基材1と表面保護層3間に存在させる樹脂層であり、中間樹脂層は、化粧材の用途、各種要求物性等に応じ、異なる機能を有する複数の層からなる多層構成としても良い。
例えば、図2の断面図で例示する化粧材Dの如く、基材1の上に、上記特定の動的粘弾性特性の中間樹脂層2、架橋した樹脂からなる表面保護層3が積層された構成にて、中間樹脂層2を、基材1側から順に、シーラ層4、絵柄層5、及びプライマー層6の3層で構成する等である。
【0014】
そして、中間樹脂層の前記特定の動的粘弾性特性を概念的に示す説明図が図1(B)である。図1(B)は、中間樹脂層を、測定周波数10Hzの動的粘弾性法によって、損失弾性率E″と貯蔵弾性率E′の各温度依存性特性を測定する事で得られる図である。本発明では、動的粘弾性特性として、少なくとも、損失弾性率E″の温度依存性特性が、室温Tr未満にピークPaを有する様にする。更に同図は該損失弾性率E″の温度依存性特性が、室温Tr超過の温度にピークPbも有する好ましい場合でもある。また、同図には、同一条件で測定した貯蔵弾性率E′の温度依存性特性も示してあり、貯蔵弾性率E′に於いても、室温Trの領域での値が1×107 〜2×109 Paとなる最適領域R内に納まっている好ましい場合でもある。
この様に、上記中間樹脂層の損失弾性率E″或いは更に貯蔵弾性率E′を特定条件に規定する事で、該中間樹脂層の粘弾性挙動により化粧材(表面保護層)の耐摩耗性を向上させる事ができる。なお、この耐摩耗性向上は、表面保護層に減摩剤を添加していない構成にて享受できるが、更なる耐摩耗性向上が要求される場合には、表面保護層に減摩剤等を添加しても良い。
【0015】
以下、基材から順に、各層について更に詳述する。
【0016】
〔基材〕
基材1としては、特に制限は無い。例えば、形状は化粧材の用途に応じて、シート、板、立体物等任意であり、材質も任意である。
【0017】
例えばシートとしては、紙、樹脂シート、不織布、金属箔等が挙げられる。具体的には、紙としては、薄葉紙、クラフト紙、チタン紙、上質紙、リンター紙、バライタ紙、硫酸紙、グラシン紙、パーチメント紙、パラフィン紙、板紙、コート紙、アート紙、和紙、或いはこれらに、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、スチレン−ブタジエンゴム等の樹脂を含浸したものが挙げられる。また、不織布としては、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂等の樹脂繊維、硝子、炭素、石綿等の無機繊維等から成るものが挙げられる。また、樹脂シートとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリメチルペンテン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−プロピレン−ブテン共重合体、オレフィン系熱可塑性エラストマー等のポリオフレィン系樹脂、ポリメチル(メタ)アクリレート、ポリブチル(メタ)アクリレート、メチル(メタ)アクリレート−スチレン共重合体、メチル(メタ)アクリレート−ブチル(メタ)アクリレート共重合体等のアクリル樹脂〔但し、(メタ)アクリレートとはアクリレート又はメタクリレートの意味である〕、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリアリレート、エチレンテレフタレート−イソフタレート共重合体、ポリエステル系熱可塑性エラストマー等のポリエステル樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール等のビニル系樹脂、ポリスチレン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS樹脂)等のスチレン系樹脂、三酢酸セルロース、セロハン、ポリカーボネート等の樹脂からなる樹脂シート(フィルム)等が挙げられる。また、金属箔としては、アルミニウム、鉄、ステンレス鋼、銅等からなる金属箔が挙げられる。或いは上記列記した各種シートのうちの同種のもの同士、又は異種のもの同士の2層以上の積層体を用いても良い。
【0018】
また、板としては、木質板、無機窯業系板、樹脂板、金属板等が挙げられる。具体的には、木質板としては、杉、松、欅、樫、ラワン、チーク、メラピー、竹等の木(竹も包含)材から成る木材単板、木材合板、集成材、パーティクルボード、中密度繊維板(MDF)等が挙げられる。また、無機窯業系板としては、石膏板、石膏スラグ板、ケイ酸カルシウム板、石綿スレート板、ALC(軽量気泡コンクリート)板、中空押出セメント板等のセメント板、パルプセメント板、石綿セメント板、木片セメント板、GRC(硝子繊維強化コンクリート)板、或いは陶器、磁器、セッ器、土器、硝子、琺瑯等からなるセラミックス板等の無機非金属板、等が挙げられる。また、樹脂板としては、上記樹脂シートの材質として述べた各種の熱可塑性樹脂他に、フェノール樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂等の熱硬化性樹脂からなる樹脂板、或いは、フェノール樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ジアリルフタレート樹脂等の樹脂を、硝子繊維不織布、布帛、紙、その他各種繊維質基材に含浸硬化させて複合化した所謂FRP(繊維強化プラスチック)板等の樹脂板等である。また、金属板としては、鉄板、亜鉛メッキ鋼板、ポリ塩化ビニルゾル塗工鋼板、アルミニウム板、銅板等が挙げられる。
【0019】
また、立体物では、上記板で列記の各種材質からなる柱状物やその他形状の立体物等が挙げられる。例えば、柱状の木材、三次元立体物の樹脂成形品等である。
【0020】
なお、化粧材は、基材がシートの場合には化粧シートとなり、さらにこの内、基材のシートが紙の場合には化粧紙となる。また、化粧材は、基材が板の場合には化粧板となり、立体物の場合には化粧部材や化粧製品となる。
【0021】
〔中間樹脂層〕
中間樹脂層2は、基材1と表面保護層3との間に介在させ、なお且つ本発明ではその動的粘弾性特性を特定した樹脂層である。中間樹脂層に用いる樹脂としては、本発明で規定する前述した動的粘弾性特性を満足するものであれば、特に制限は無く、例えば、熱可塑性樹脂でも良いし、硬化性樹脂でも良い。従って、中間樹脂層の樹脂は、公知の樹脂材料のなかから、用途、要求物性等に応じて、該特定の動的粘弾性特性を満足する樹脂を適宜選択使用すれば良い。
【0022】
そして、中間樹脂層の動的粘弾性特性としては、最低限、損失弾性率E″(の温度依存特性)に室温未満のピークを持たせれば、表面保護層による化粧材の耐摩耗性を強化できる。一方、化粧材表面に通常要求される表面硬さは、架橋した樹脂を使用する表面保護層自身で或る程度効果を奏する。但し、耐摩耗性向上の為に、損失弾性率E″に室温未満のピークを持たせた結果、室温領域で中間樹脂層が柔らかくなり過ぎて表面硬さに影響し低下させるならば、その不足分は、中間樹脂層の動的粘弾性特性として、更に貯蔵弾性率E′の室温での値を特定範囲内に規定する事で補える。更にこれに加えて、損失弾性率E″に室温超過のピーク持たせる事で、室温での貯蔵弾性率E′値を特定範囲に収め易くもできる。或いは、貯蔵弾性率E′は規定せずに、損失弾性率E″に(室温未満のピークと共に)室温超過のピーク持たせる事で、結果として、室温での貯蔵弾性率E′の値を好ましい範囲内に収めても良い。
【0023】
なお、貯蔵弾性率E′は、1×107 〜2×109 Paとするのが良いが、より好ましい範囲2×107 〜2×109 Paとするのが良い。貯蔵弾性率E′が1×107 未満では、中間樹脂層の変形が大きくなる為に、表面保護層による表面硬さが低下し耐摩耗性の向上効果が低減する場合があるからである。
なお、この様な動的粘弾性特性は、中間樹脂層にゴム弾性的要素を導入するものであるが、完全なゴム弾性にするものでは無い。一般にゴムといわれている物質の貯蔵弾性率E′は、オーダ的に上記範囲未満であり、いわゆるゴムの様に柔らか過ぎると、変形が大きくなり過ぎて耐摩耗性向上効果が得られない。
【0024】
ところで、中間樹脂層の損失弾性率E″及び貯蔵弾性率E′の動的粘弾性法に於ける測定周波数10Hzでの温度依存性特性は、市販の動的粘弾性測定装置を用いて測定する事ができる。例えば、株式会社ユービーエム(UBM)製の動的粘弾性測定装置「Rheogel−E4000」である。動的粘弾性測定には、一般に、測定試料への力の加え方による試料変形モードとして、曲げモード、引張モード、ねじりモード、剪断モードがあるが、本発明では測定試料形状(膜状)の点で引張モードである。また、実際の測定は、与えた振動は10Hzの正弦波で、歪み5μm、昇温速度は3℃/min、取り込み温度2℃毎、測定温度範囲−50℃から120℃とした。なお、測定試料は、中間樹脂層を形成する為の塗液を、ポリプロピレン製で平坦な底面の秤量皿に流し込んで乾燥させて中間樹脂層単独の塗膜として成膜したものを用いた。測定試料サイズは、例えば、厚さ約100μmで、長さ20mm、幅5mmの長方形である。測定周波数は、耐摩耗性と損失弾性率の温度依存性のピークの有無、及び貯蔵弾性率の数値との相関関係が明確化出来、且つ測定が容易であれば、本来いずれの周波数で測定しても良い。但し、一般に有機高分子の分野では周波数10Hzの測定が普及し、測定機も入手容易であること、また、10Hzの周波数で、実際に耐摩耗性との相関も明確となる為、本発明では測定周波数10Hzを採用している。
【0025】
なお、樹脂の室温(領域)での硬軟の指標としては、いわゆるガラス転移温度Tgと室温Trとの関係(Tg≦Tr)を採用する事も考えられるが、これでは的確な製品設計が出来ない。それは、各種試験研究した結果、本発明が採用する動的粘弾性法による損失弾性率E″及び貯蔵弾性率E′の方が、動的な時間の函数としての外部応力を与えて測定している関係上、外部応力によって発生する摩耗現象に対して、より実使用条件に近い(化粧材の)状況を反映しており、的確な製品設計が可能となるからである。これに対して、ガラス転移温度は、通常は、外部応力を加えないで測定するDSC(示差走査熱量計)によって得る為に、動的な外部応力による挙動が測定結果に反映されない。また、損失弾性率のピーク温度とガラス転移温度とは一般には数値も一致しない。例えば、具体的には或る樹脂は、ガラス転移温度は18℃を示すが、損失弾性率E″の室温未満のピークの温度は67℃である。そして、仮に室温の下限温度を20℃とした場合に、ガラス転移温度が室温未満で良いとするならば、この樹脂は採用可能であるが、現実にはこの樹脂では耐摩耗性は向上しない。該樹脂の損失弾性率E″の室温未満のピークPaの温度が67℃と、室温未満で無い事が現実には反映しているのである。
【0026】
なお、本発明でいうところの「室温」とは、化粧材が使用される温度を意味し、幅を持った温度である。例えば、0℃から70℃である。それは、化粧材が使用される環境温度は、日中の温度変化、季節変動、また使用される地域(寒冷地、亜熱帯地等)等によって、様々だからである。また、化粧材は、通常、最終的には室内、車内等の構造物内部で使用されるが、施工前では、運搬車両、倉庫等に於ける温度変化にも晒され、この様な場合も含めて、化粧材が使用される環境温度を意味する。従って、ここでは、室温は一意の只一つの温度(例えば25℃等)として定義すべきものでは無く、幅を持った温度領域として定義される。但し、その温度領域は、ありとあらゆる全ての温度変化に対応したものとする必要も無い。目的とする化粧材が使用される環境下で考慮すべき温度の下限及び上限から室温の温度範囲を決めれば良い。そして、本発明の中間樹脂層の樹脂の選択も、その決定された温度範囲の設計目標値に応じて選択する。従って、化粧材の用途によって、室温の下限温度と上限温度は異なり得る。例えば、自動車の内装材として使用するのであれば、家屋室内用途に比べて、特に上限側は高めにした室温として、中間樹脂層の特性を決めた方がより良好な結果が得られる。もちろん、中間樹脂層に使用する樹脂やそのコスト等が許せば、各種用途を幅広く考慮して広めの温度範囲となる様な室温として、中間樹脂層の特性を決めてもよい。また、実際の製品設計上ではコスト等との兼ね合いで、使用環境下で下限及び上限となる温度の発生頻度(確率)とその時に加わる摩耗応力の強さ及び発生頻度との兼ね合い次第では、下限や上限の両端は温度領域の幅が狭まる方向で切り捨てる事もあり得る。例えば、1例として通常の日本に於ける室内用途で設計する場合は、標準的には、室温の下限は10℃、上限は50℃にすると良い。後述の実施例は、この室温設定で設計された例を示す。
【0027】
ところで、中間樹脂層に採用する樹脂の損失弾性率E″のピークが室温未満になる様に、或いはピークが室温超過となる様にするには、一般的には、樹脂の分子鎖構造に脂肪族系を採用すればピーク温度は低下傾向となり、芳香族系を採用すれば、ピーク温度は上昇傾向となる。なお、樹脂の分子量(重合度)は、損失弾性率E″のピークが明確に現れる為に或る程度(例えば重合度500)以上は必要であるが、ピーク温度の高低にはあまり関係しない。上記の様に、損失弾性率E″は、樹脂の分子鎖構造を適宜なものに分子設計する事で、所望のものに制御することができる。
【0028】
なお、互いに異なる損失弾性率E″のピーク温度を持った樹脂同士を混合した場合は、両樹脂がミクロ的に完全に混ざり合ってしまえば、それらのピークが融合或いは消失する場合があるが、両樹脂がミクロ的に相分離した状態で混合していれば、それら異なるピーク温度が変わらずに残り場合がある。従って、中間樹脂層の損失弾性率E″のピークに、室温未満のピークPaと、室温超過のピークPbとの両方を持たせるには、2種類以上の樹脂を混合して実現しても良い。つまり、損失弾性率E″に室温未満のピークPaを持つ樹脂と、室温超過のピークPbを持つ樹脂とを混合した混合樹脂を使用しても良い。
【0029】
中間樹脂層に用いる樹脂としては、上述の動的粘弾性特性を満足すれば、熱可塑性樹脂、硬化性樹脂等、特に制限が無い事は既に述べたが、更にここで具体例を挙げれば、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、スチレンブタジエンゴム(SBR)、熱可塑性ウレタン樹脂等の熱可塑性樹脂、2液硬化型ウレタン樹脂等の硬化性樹脂等を、単独、又は2種以上の混合物として使用することができる。なかでも、ポリエステル樹脂は、原料となる多価アルコールと多塩基酸の種類及び配合によって、動的粘弾性特性を調整し易い樹脂の一つである点で好適である。
【0030】
但し、熱可塑性樹脂よりは硬化性樹脂を使用して架橋させた方が(或いは熱可塑性樹脂として使用するよりは硬化性樹脂として架橋させて使用した方が)、耐摩耗性と共に耐溶剤性や耐熱性も良好となる点で、好ましい。架橋するには、公知の方法で良いが、例えば、イソシアネートを架橋剤として用いたり、或いは、樹脂分子中にアクリロイル基を持たせ(例えば、ポリエステル樹脂(プレポリマー)に、アクリル酸やメタクリル酸等を反応させたポリエステルアクリレートや、その他各種アクリレート系プレポリマー等)、且つ表面保護層にアクリレート系等の電離放射線硬化性樹脂を用いて、電離放射線照射で該表面保護層を硬化時に、前記アクリロイル基も同時に硬化させる等の方法によれば良い。また、樹脂分子中にヒドロキシル基等の活性水素含有基を持たせたり(例えば、2液硬化型ウレタン樹脂の主剤として使用される、ポリエステルポリオール、アクリルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリウレタンポリオール等の各種ポリオール)、或いはイソシアネート基等を持たせて(例えばポリイソシアネートプレポリマー)、且つ表面保護層に2液硬化型等のウレタン樹脂を用いて、表面保護層を熱等で硬化時に、中間樹脂層も同時に硬化させる様にしても良い。なお、ポリエステル樹脂は、通常、反応残基としてヒドロキシル基が存在しているので、2液硬化型ウレタン樹脂の主剤のポリエステルポリオールとして使用できる。
【0031】
なお、架橋剤の添加量は、樹脂系、架橋剤の種類等によって異なるが、通常は樹脂(主剤)100質量部当たり1〜10質量部程度である。
また、架橋剤に用いるイソシアネートとしては、ポリイソシアネートとして、例えば、2,4−トリレンジイソシアネート、キシレンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート等の芳香族イソシアネート、或いは、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、水素添加トリレンジイソシアネート、水素添加ジフェニルメタンジイソシアネート等の脂肪族(乃至は脂環式)イソシアネート等が用いられる。或いはまた、上記各種イソシアネートの付加体又は多量体も用いられる。例えば、トリレンジイソシアネートの付加体、トリレンジイソシアネートの3量体(trimer)、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネートの付加体等である。尚、イソシアネートは、耐候性、耐熱黄変性の点で、芳香族イソシアネートよりは、脂肪族(乃至は脂環式)イソシアネートの方が好ましい。
【0032】
中間樹脂層は、上記樹脂を溶解した溶液、或いは分散した分散液等からなる塗液(或いはインキ)を塗工、印刷等の公知の塗膜形成法で形成することが出来る。中間樹脂層を全面に形成するのであれば、グラビアコート、ロールコート等の塗工法で形成出来、また、パターン状に或いは全面に形成するのであれば、グラビア印刷、シルクスクリーン印刷、オフセット印刷、グラビアオフセット印刷等の印刷法で形成出来る。なお、塗液(或いはインキ)を水性とする場合でも、イソシアネートをブロックイソシアネートとし、溶媒或いは分散媒としての水を揮発乾燥させた後、更に加熱してイソシアネートのブロックを解除する等すれば、イソシアネート架橋は可能である。
なお、中間樹脂層の厚さは、用途、要求物性等によって異なるが、単層或いは多層構成に於ける総厚としても、通常1〜10μm程度とする。
【0033】
ところで、基材と表面保護層との2層のみによって、所望の意匠表現を満たす場合では、中間樹脂層は着色剤等を添加しない単なる無着色透明な樹脂層として形成しても良い。しかし、通常は、中間樹脂層は、装飾等の他の機能も担う層として形成する。例えば図2で例示した如く、中間樹脂層2は、シーラ層4、絵柄層5、プライマー層6等の耐摩耗性向上目的以外の各種機能層を兼用する層として、形成する事ができる。この様な機能層との兼用は、1種、又は2種以上の機能層と兼用させる事ができる。図1では3種の機能層と兼用する多層構成の例であった。
【0034】
なお、シーラ層4は、基材が例えば紙や木材等で表面が粗面や浸透性を呈する場合に、塗液やインキが基材内部に吸収されて膜厚が減少したり、基材の地合ムラが塗膜やインキ皮膜の艶ムラとなったりすることを防止する為に設ける層である。
また、中間樹脂層(各種機能層との兼用層も含む)に着色剤を添加して、全面の、着色層、隠蔽層、着色隠蔽層等としても良い。
また、中間樹脂層に着色剤を添加し、且つパターン状に形成すれば、それは、絵柄層にできる。但し、パターン状に形成する場合は、本来の中間樹脂層の目的からして、あまりに散在した層とはしない方が好ましい。なお、多色刷りの絵柄層の場合には、各色の層としては散在しても重ね合わせた結果として、全体としては散在せずに略全面又は全面にわたる層とする事もできる。
【0035】
また、中間樹脂層を多層構成とする場合に、そのうちで表面保護層に接する層は、表面保護層との接着強化目的のプライマー層を兼ねる層にできる。なお、プライマー層は、表面保護層との接着強化以外に、基材等も含めた異種層間の接着強化目的でも形成される。従って、多層構成の中間樹脂層が基材に接する場合には、基材に接する層を基材に対するプライマー層と兼用できる。例えば、基材が一般に密着性が悪いポリオレフィン系樹脂シート等の場合である。
【0036】
ところで、中間樹脂層は、基材と表面保護層間とすれば良いのだが、中間樹脂層以外の層(例えば中間樹脂層と兼用しない絵柄層、シーラ層等)も基材と表面保護層間に設ける場合には、好ましくは中間樹脂層は表面保護層に接する表面保護層直下の層とするか、より表面保護層に近い層とするのが、中間樹脂層のクッション効果(動的粘弾性特性)が直に表面保護層に与えられる点で望ましい。従って、例えば中間樹脂層と兼用しない絵柄層は、中間樹脂層と基材間に設けるのが好ましい。この場合、該絵柄層と表面保護層とが直接接触する場合に接着力が弱い場合には、中間樹脂層は該絵柄層と表面保護層とのプライマー層と見做す事もできる。
【0037】
なお、中間樹脂層には、塗工適性、印刷適性、或いはその他物性等を適宜調整する為に、前記特定の損失弾性率、及び貯蔵弾性率の発現を阻害しない範囲で、シリカ、炭酸カルシウム、硫酸バリウム等の体質顔料、ベンゾトリアゾール、ベンゾフェノン、微粒子酸化セリウム等の紫外線吸収剤、ヒンダードアミン系ラジカル捕捉剤等の光安定剤、熱安定剤等の公知の添加剤を添加してもよい。
【0038】
また、中間樹脂層に着色剤を添加して絵柄層(全面の着色ベタ層も含む)等とする場合には、該着色剤には公知の着色剤が使用できる。例えば、チタン白、亜鉛華、カーボンブラック、鉄黒、弁柄、カドミウムレッド、黄鉛、チタンイエロー、コバルトブルー、群青等の無機顔料、アニリンブラック、キナクリドンレッド、ポリアゾレッド、イソインドリノンイエロー、ベンジジンイエロー、フタロシアニンブルー、インダスレンブルー等の有機顔料、二酸化チタン被覆雲母、貝殻、真鍮、アルミニウム等の鱗片状箔粉等の光輝性顔料、或いはその他染料等を着色剤として使用する。
【0039】
なお、中間樹脂層を兼用する絵柄層、或いは兼用しない絵柄層で表現する絵柄は任意であるが、例えば、木目模様、石目模様、布目模様、タイル調模様、煉瓦調模様、皮絞模様、砂目、梨地、文字、記号、幾何学模様等である。
【0040】
また、中間樹脂層を兼用しない絵柄層の場合、そのバインダーの樹脂としては、他層との密着性等の要求物性に応じて、公知の樹脂を適宜使用すれば良い。例えば、例えば、ニトロセルロース、酢酸セルロース、セルロースアセテートプロピオネート等のセルロース系樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリエステル樹脂、アルキド樹脂等の単体又はこれらを含む混合物を用いる。
【0041】
〔表面保護層〕
次に、表面保護層3は、化粧材の最表面層となる層であり、熱可塑性樹脂で形成しても良いが、より良い耐摩耗性が得られる点で、架橋した樹脂を与える硬化性樹脂が好ましい。該硬化性樹脂としては、公知の樹脂が使用でき、例えば、電離放射線硬化性樹脂、2液硬化型ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂等を使用する。表面保護層はこれらの1種又は2種以上の樹脂からなる塗液を、ロールコート、グラビアコート等の公知の塗工法で形成する事ができる。なお、或いはグラビア印刷、シルクスクリーン印刷等の公知の印刷法による全ベタ印刷で形成しても良い。なお、表面保護層の厚さは用途、要求物性等によるが、1〜30μm程度である。
【0042】
なお、上記電離放射線硬化性樹脂は、電離放射線により架橋硬化可能な組成物であり、具体的には、分子中にラジカル重合性不飽和結合、又はカチオン重合性官能基を有する、プレポリマー(所謂オリゴマーも包含する)及び/又はモノマーを適宜混合した電離放射線により硬化可能な組成物が好ましくは用いられる。これらプレポリマー又はモノマーは単体又は複数種を混合して用いる。
【0043】
上記プレポリマー又はモノマーは、具体的には、分子中に(メタ)アクリロイル基、(メタ)アクリロイルオキシ基等のラジカル重合性不飽和基、エポキシ基等のカチオン重合性官能基等を有する化合物からなる。また、ポリエンとポリチオールとの組み合わせによるポリエン/チオール系のプレポリマーも好ましくは用いられる。なお、例えば(メタ)アクリロイル基とは、アクリロイル基又はメタクリロイル基の意味である。
ラジカル重合性不飽和基を有するプレポリマーの例としては、ポリエステル(メタ)アクリレート、ウレタン(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート、メラミン(メタ)アクリレート、トリアジン(メタ)アクリレート、シリコーン(メタ)アクリレート等が使用できる。分子量としては、通常250〜100,000程度のものが用いられる。
【0044】
ラジカル重合性不飽和基を有するモノマーの例としては、単官能モノマーとして、メチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート等がある。また、多官能モノマーとして、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンエチレンオキサイドトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等もある。
カチオン重合性官能基を有するプレポリマーの例としては、ビスフェノール型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ化合物等のエポキシ系樹脂、脂肪酸系ビニルエーテル、芳香族系ビニルエーテル等のビニルエーテル系樹脂のプレポリマーがある。
チオールとしては、トリメチロールプロパントリチオグリコレート、ペンタエリスリトールテトラチオグリコレート等のポリチオールがある。また、ポリエンとしては、ジオールとジイソシアネートによるポリウレタンの両端にアリルアルコールを付加したもの等がある。
【0045】
なお、紫外線又は可視光線にて架橋硬化させる場合には、上記電離放射線硬化性樹脂に、さらに光重合開始剤を添加する。ラジカル重合性不飽和基を有する樹脂系の場合は、光重合開始剤として、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、チオキサントン類、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル類を単独又は混合して用いることができる。また、カチオン重合性官能基を有する樹脂系の場合は、光重合開始剤として、芳香族ジアゾニウム塩、芳香族スルホニウム塩、芳香族ヨードニウム塩、メタロセン化合物、ベンゾインスルホン酸エステル等を単独又は混合物として用いることができる。なお、これらの光重合開始剤の添加量としては、電離放射線硬化性樹脂100質量部に対して、0.1〜10質量部程度である。
【0046】
なお、電離放射線としては、電離放射線硬化性樹脂(組成物)中の分子を硬化反応させ得るエネルギーを有する電磁波又は荷電粒子が用いられる。通常用いられるものは、紫外線又は電子線であるが、この他、可視光線、X線、荷電粒子線等を用いる事も可能である。紫外線源としては、超高圧水銀灯、高圧水銀灯、低圧水銀灯、カーボンアーク灯、ブラックライト、メタルハライドランプ等の光源が使用される。紫外線の波長としては通常190〜380nmの波長域が主として用いられる。電子線源としては、コッククロフトワルトン型、バンデグラフト型、共振変圧器型、絶縁コア変圧器型、或いは、直線型、ダイナミトロン型、高周波型等の各種電子線加速器を用い、100〜1000keV、好ましくは、100〜300keVのエネルギーをもつ電子を照射するものが使用される。
【0047】
また、上記電離放射線硬化性樹脂には、更に必要に応じて、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、酢酸ビニル樹脂、アクリル樹脂、セルロース系樹脂等の熱可塑性樹脂を添加することもできる。
【0048】
また、上記電離放射線硬化性樹脂には、更に必要に応じて、各種添加剤を添加する事もできる。これらの添加剤としては、例えば、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、シリカ、アルミナ等の微粉末からなる体質顔料(充填剤)、染料、顔料等の着色剤等である。等である。
【0049】
また、本発明の化粧材では、中間樹脂層によって耐摩耗性が向上している為、減摩剤は不必須ではあるが、より優れた耐摩耗性が必要で、また表面のザラツキ感の触感、ドクター摩耗、版摩耗等の影響を無視できるような場合には、表面保護層の樹脂中に、アルミナ(α−アルミナ等)、シリカ、硝子、炭化ケイ素、炭化ホウ素、ダイヤモンド等の硬質の無機質粒子からなる減摩剤、シリコーン樹脂、シリコーンオイル、フッ素樹脂、フッ素変性オイル、木蝋、モンタンワックス、パラフィンワックス等の滑剤を更に添加しても良い。
なお、減摩剤は、減摩剤粒子自体の持つ硬度(例えばビッカース硬度等)が表面保護層の樹脂よりも硬く、この硬さにより外部応力に対して耐性を持たせて耐摩耗性を向上させる物理的手法による添加剤である。
また、滑剤は、潤滑作用により、動摩擦或いは静摩擦係数を下げることで耐摩耗性を向上させる物理化学的な手法による添加剤である。
【0050】
そして、表面保護層は上記の様な樹脂を含む塗液を、ロールコート、フローコート等の従来公知の塗工法で形成することができる。或いは、グラビア印刷等の従来公知の印刷法による全面印刷でも形成することができる。
【0051】
〔被着基材〕
なお、本発明の化粧材(中でも化粧紙等の化粧シートの形態)は、更に様々な被着基材の表面に貼着する為の表面化粧材として用いられる。
被着基材としては、特に制限は無い。例えば、被着基材の材質は、無機非金属系、金属系、木質系、樹脂系等である。具体的には、無機非金属系では、例えば、抄造セメント、押出しセメント、スラグセメント、ALC(軽量気泡コンクリート)、GRC(硝子繊維強化コンクリート)、パルプセメント、木片セメント、石綿セメント、ケイ酸カルシウム、石膏、石膏スラグ等の非陶磁器窯業系材料、土器、陶器、磁器、セッ器、硝子、琺瑯等のセラミックス等の無機質材料等がある。また、金属系では、例えば、鉄、アルミニウム、銅等の金属材料がある。また、木質系では、例えば、杉、檜、樫、ラワン、チーク等からなる単板、合板、パーティクルボード、繊維板、集成材等がある。また、樹脂系では、例えば、ポリプロピレン、ABS樹脂、フェノール樹脂等の樹脂材料がある。
被着基材の形状としては、平板、曲面板、多角柱等任意である。
【0052】
〔用途〕
本発明の化粧材の用途は、特に制限は無いが、壁、床、天井等の建築物内装材、扉、扉枠、窓枠等の建具、回縁、幅木等の造作部材、箪笥、キャビネット等の家具等に用いる。
【0053】
【実施例】
以下、本発明について、実施例及び比較例により更に説明する。
【0054】
〔実施例1〕
試験評価用として、図3の如き構成の化粧紙となる化粧材Dを、次の様にして作製した。
先ず、基材1として坪量30g/m2 の未晒薄葉紙(未含浸紙)の片面に、基材側から順に、塗布量(固形分基準、以下同様)5g/m2 で白色の着色ベタ層7(絵柄層に於ける全ベタ層とも言える)、塗布量2g/m2 で赤色全面柄の絵柄層5、塗布量2g/m2 のプライマー層6の3層からなる中間樹脂層2をミヤバーで順次塗工形成した。これら3層の樹脂分は同一とした。該樹脂は表1に示す如く、(飽和)ポリエステル樹脂(ヒドロキシル基有り)〔表中略号をPESとする。以下〔 〕内同様。〕と不飽和ポリエステル樹脂(ヒドロキシル基有り)〔U−PES〕との4対6質量比の混合樹脂からなる主剤100質量部に対して、イソシアネート系架橋剤として1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート(HMDI)付加体を3質量部配合した2液硬化型ウレタン樹脂を用いた。
【0055】
なお、上記樹脂(この場合、架橋硬化物)の動的粘弾性特性は、該樹脂の単層をポリプロピレン製秤量皿内で成膜したものについて、動的粘弾性測定装置(UBM社製、「Rheogel−E4000」)で測定した。また、測定は引張モードで行い、10Hzの正弦波で振動を与え、歪み5μm、昇温速度3℃/min、取り込み温度2℃毎、測定温度範囲−50℃〜120℃の測定条件で行った。その結果、損失弾性率E″の温度依存特定は、室温(一連の作製した化粧材では、10℃〜50℃を室温とした)未満の−14℃にピークを有し、且つ室温超過の90℃にもピークを有した。また、貯蔵弾性率E′は、上記室温領域にて、7×107 〜2×108 Paであった。
【0056】
更に、上記中間樹脂層2の上に、4官能ウレタンアクリレートプレポリマー20質量部、3官能ウレタンアクリレートプレポリマー40質量部、ポリエステルアクリレートオリゴマー40質量部からなる電子線硬化性樹脂の塗料を、塗布量5g/m2 となる様にミヤバーで塗布後、電子線を175keV、30kGy(3Mrad)の条件で照射して塗膜を架橋硬化させて、架橋した樹脂からなる表面保護層3を形成して、化粧材Dとした。
【0057】
〔比較例1〕
実施例1に於いて、シーラ層、絵柄層、及びプライマー層を兼ねる3層構成の中間樹脂層の樹脂を、表1の如く、水性の(飽和)ポリエステル樹脂〔水性PES〕に変更し、架橋剤は未使用とした他は、実施例1と同様にして化粧材を得た。なお、上記樹脂の損失弾性率E″の室温未満でのピーク温度は−31℃で、室温超過のピークは存在しない。また、貯蔵弾性率E′の室温領域での値は、2×107〜2×108Paであった。
【0058】
〔比較例2〕
実施例1に於いて、中間樹脂層の樹脂として、表1の如く、主剤のみを使用し、架橋剤は未使用とした他は、実施例1と同様にして化粧材を得た。なお、該樹脂(架橋していない熱可塑性樹脂である)の損失弾性率E″の室温未満でのピーク温度は−10℃となり、室温超過のピーク温度は60℃となった。また、貯蔵弾性率E′の室温領域での値は、2×107〜2×108Paであった。
【0059】
〔比較例3〕
実施例1に於いて、中間樹脂層の樹脂として、表1の如く、主剤は(飽和)ポリエステル樹脂〔PES〕のみ(架橋剤配合はそのまま)とした他は、実施例1と同様にして化粧材を得た。なお、該樹脂(架橋樹脂である)の損失弾性率E″の室温未満のピーク温度は−10℃で、室温超過のピークは存在せず、また、貯蔵弾性率E′の室温領域での値は、1×107〜2×107Paであるものを選択した。
【0060】
〔比較例4〕
実施例1に於いて、中間樹脂層の樹脂として、表1の如く、アクリル樹脂〔AC(A)〕を使用(架橋剤は未使用)した他は、実施例1と同様にして化粧材を得た。なお、該樹脂(熱可塑性樹脂である)の損失弾性率E″の室温未満でのピーク温度は6℃で、室温超過のピークは存在しない。また、貯蔵弾性率E′の室温領域での値は、2×108〜2×109Paであった。
【0061】
〔実施例2〕
実施例1に於いて、表1の如く、表面保護層の樹脂を電子線硬化性樹脂〔EB〕に替えて、ウレタンポリオールの主剤100質量部に対して、HMDI付加体の架橋剤12質量部を配合した2液硬化型ウレタン樹脂〔2液PU〕を使用して加熱硬化させた他は、実施例1と同様にして、化粧材を得た。
【0062】
〔比較例5〕
実施例1に於いて、中間樹脂層の樹脂として、表1の如く、アクリル樹脂〔AC(B)〕(但し、実施例5で使用のアクリル樹脂とは樹脂内容が異なる)と、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体〔VC−VA〕との5対5質量比の混合樹脂を使用(架橋剤は未使用)した他は、実施例1と同様にして化粧材を得た。なお、該混合樹脂(熱可塑性樹脂)の損失弾性率E″は、室温未満にはピークが存在せず、室温超過の51℃にピークが存在した。また、貯蔵弾性率E′の室温領域での値は、6×108〜2×109Paであった。
【0063】
〔比較例6〕
実施例1に於いて、中間樹脂層の樹脂として、表1の如く、アクリルウレタン樹脂〔ACU〕を使用(架橋剤は未使用)した他は、実施例1と同様にして化粧材を得た。なお、該樹脂(熱可塑性樹脂)の損失弾性率E″には、室温未満及び室温超過にはピークが存在せず、室温領域内(31℃)にピークが存在する。また、貯蔵弾性率E′の室温領域での値は、2×107〜1×109Paであった。
【0064】
〔比較例7〕
実施例1に於いて、中間樹脂層の形成を省いた他は、実施例1と同様にして化粧材を得た。
【0065】
【表1】
【0066】
〔性能評価〕
実施例及び比較例の各化粧材を、被着基材となる木質基材として厚さ3mmのシナ合板に、両面粘着テープで貼り付けて化粧板とし、この化粧板について評価した。評価は、耐摩耗性と耐溶剤性について下記方法にて行った。
【0067】
(1) 耐摩耗性:JIS K 6902 熱硬化性化粧板、及びNEMA規格の耐摩耗試験に準じて評価した。具体的には、テーバー摩耗試験機(東洋精機株式会社製)を用い、両輪荷重9.81N(1kgf)でS42研磨紙を用いて、10回転後の摩耗減量〔mg〕を2点測定し、その平均値で評価した。
【0068】
(2) 耐溶剤性:化粧板の表面保護層表面に対し、メチルエチルケトンを含ませたガーゼにて、荷重0.981N(100gf)の条件でラビングを200往復行い、溶剤による化粧材の外観変化を目視観察した。変化無きものは良好、変化有るものは不良とした。
【0069】
以上の評価の結果、表1の如く、耐摩耗性は実施例は全て良好となった。しかし、比較例5〜7はいずれも不良となった。すなわち、中間樹脂層自体が無い比較例7、中間樹脂層があり、その貯蔵弾性率E′が室温領域で1×107〜2×109Pa内でも、肝心の損失弾性率E″に室温未満のピークが無い比較例6、或いは損失弾性率E″にピークが有っても室温超過の温度域のみである比較例5である。一方、耐溶剤性は、実施例及び比較例共に全て、表面保護層は架橋した樹脂で形成してあるが、中間樹脂層を熱可塑性樹脂として形成した、比較例1、比較例2、比較例4、比較例5及び比較例6、比較例7は、不良であった。しかし、中間樹脂層を架橋した樹脂で形成した、実施例1、比較例3及び実施例2は良好となった。従って、耐摩耗性の他に耐溶剤性も要求される様な用途では、中間樹脂層は架橋した樹脂で形成するのが良い事が判る。
【0070】
【発明の効果】
(1) 本発明の化粧材によれば、(室温未満に損失弾性率のピークを有するという)特定の動的粘弾性特性を持った中間樹脂層によって、優れた耐摩耗性が得られる。この為、要求される耐摩耗性次第では、表面保護層中に無機質粒子等の減摩剤を添加する必要が無く、添加した際に起きた表面のザラツキ感や表面保護層形成時の版の摩耗を、回避する事も可能となる。
(2) 更に、中間樹脂層の動的粘弾性特性を、貯蔵弾性率でも特定のものに規定する事で、耐摩耗性向上と表面硬さの維持に必要な適度な弾性復元力が得られる為、上記(1) の効果をより確実に得る事ができる。
(3) 更に、上記(1) 或いは(2) に加えて、中間樹脂層の損失弾性率について、室温超過にもピークを有する動的粘弾性特性として規定する事でも、耐摩耗性向上と表面硬さの維持に必要な適度な弾性復元力が得易くなる為、上記(1) で述べた効果をより確実に得る事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の化粧材の一形態を例示する断面図と、その中間樹脂層の動的粘弾性特性(損失弾性率E″、貯蔵弾性率E′)を概念的に例示する説明図。
【図2】本発明の化粧材の他の形態例を示す断面図。
【図3】本発明の化粧材の他の形態例を示す断面図。
【符号の説明】
1 基材
2 中間樹脂層
3 表面保護層
4 シーラ層
5 絵柄層
6 プライマー層
7 着色ベタインキ層
D 化粧材
E′ 貯蔵弾性率E′
E″ 損失弾性率E″
Pa 室温未満でのE″のピーク
Pb 室温超過でのE″のピーク
R 室温(領域)でのE′の最適領域
Tr 室温(領域)
Claims (1)
- 基材上に、中間樹脂層、及び架橋した樹脂からなる表面保護層をこの順に有する化粧材において、
前記中間樹脂層は、着色ベタ層、絵柄層及びプライマー層からなり、
前記中間樹脂層を形成するすべての層の樹脂分がヒドロキシル基を有する飽和ポリエステル樹脂と不飽和ポリエステル樹脂を主剤とし、架橋剤を加えたものであり、
前記飽和ポリエステル樹脂と前記不飽和ポリエステル樹脂は、ミクロ的に相分離した状態で混合しており、
前記中間樹脂層の動的粘弾性に於ける損失弾性率の測定周波数10Hz(測定温度範囲―50℃〜120℃)での温度依存性が、
室温(但し、室温とは10〜50℃で定義される幅を持った温度)未満の温度に於いてピークを有し、更に室温超過の温度にもピークを有するとともに、
前記中間樹脂層の動的粘弾性に於ける貯蔵弾性率の測定周波数10 Hz (測定温度範囲―50℃〜120℃)での値が、室温領域に於いて1×10 7 〜2×10 9 Pa である
ことを特徴とする化粧材。
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