(57)【要約】【課題】ポリプロピレンを主材料とする化粧シートにおいて、該化粧シートを鋼板基材に貼り合わせる際の、環境及び人体への悪影響を殆ど及ぼさないような鋼板化粧材の提供。【解決手段】鋼板基材上に接着剤層とアンカーコート層を介して絵柄模様を施したポリプロピレン系化粧シートを積層してなる鋼鈑化粧材において、前記接着剤層としてポリプロピレンを主成分とする無水マレイン酸変性ポリオレフィン樹脂を用い、前記接着剤層の厚みが５μｍ以上である事を特徴とする。塩化メチレン等の溶剤系接着剤を使用する事なしに鋼板化粧材を製造する事ができる為、環境への負荷低減及び製造作業員の人体への悪影響の排除に繋がる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼板基材上に接着剤層とアンカーコート層を介して絵柄模様を施したポリプロピレン系化粧シートを積層してなる鋼鈑化粧材において、前記接着剤層としてポリプロピレンを主成分とする無水マレイン酸変性ポリオレフィン樹脂を用い、前記接着剤層の厚みが５μｍ以上である事を特徴とする鋼板化粧材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非塩化ビニル性の熱可塑性樹脂を主材料とする化粧シートを鋼板基材の表面に積層した、主に建築物の玄関ドアやカーテンレール等の部材として用いられる、装飾模様付き建築部材としての鋼板化粧材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、建築部材の表面装飾には、主に紙に絵柄模様を施した化粧紙、或いは塩化ビニル系樹脂をベースに絵柄模様や凹凸のエンボス加工を付与した化粧シートなどを、接着剤を介して各種被着基材に貼り合わせる方法などが主に用いられてきた。しかしながら、紙ベースでは凹凸のある意匠が表現しづらく、また塩化ビニル系樹脂の化粧シートを用いた装飾模様の付与も、近年の環境への意識の高まりから敬遠されがちである。
【０００３】
また近年においては、塩化ビニル系化粧シートと同等の意匠性を保持しつつ、かつ環境への負荷も少ないポリオレフィン系樹脂やアクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂等を主材料とした非塩化ビニル系化粧シートが注目されており、その中でも特にポリプロピレンを主材料とした化粧シートが、物性及び生産コストの面では塩化ビニル系化粧シートと比較して同等以上のレベルにあり、塩化ビニル系化粧シートの代替として広く一般に使用されはじめている。
【０００４】
しかしながら、このように作製したポリプロピレン系樹脂を主材料とした化粧シートであるが、この化粧シートを鋼板基材に貼り合わせる方法としては、塩化メチレン系の接着剤をトルエンやメチルエチルケトンなどの有機溶剤に希釈して使用する事が多く、また、接着剤を活性化させて接着力を向上させる為に、鋼板基材に接着剤を塗布した後に、１００〜２５０℃のオーブンで加熱する方法が一般的に用いられており、過熱の際に発生するガスの環境及び人体への悪影響が懸念される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記の環境及び人体への悪影響を懸念されるという、従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、ポリプロピレンを主材料とする化粧シートにおいて、該化粧シートを鋼板基材に貼り合わせる際の、環境及び人体への悪影響を殆ど及ぼさないような鋼板化粧材の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記課題を解決する為になされたものであり、すなわちその請求項１の発明は、鋼板基材上に接着剤層とアンカーコート層を介して絵柄模様を施したポリプロピレン系化粧シートを積層してなる鋼鈑化粧材において、前記接着剤層としてポリプロピレンを主成分とする無水マレイン酸変性ポリオレフィン樹脂を用い、前記接着剤層の厚みが５μｍ以上である事を特徴とする鋼板化粧材である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の請求項１に記載の発明により、接着剤層として無水マレイン酸変性ポリオレフィン樹脂を用いることで、化粧シートを鋼板基材に貼り合わせて化粧材を得る際に、塩化メチレン等の溶剤系接着剤を使用する事なしに鋼板化粧材を製造する事ができる為、環境への負荷低減及び製造作業員の人体への悪影響の排除に繋がる。
【０００８】
また、ポリプロピレンを主成分とすることで、ポリエチレンを主成分として使用した場合と比較して、耐熱密着性能の向上効果が得られる。これは、ポリプロピレンやポリエチレンなどは、無水マレイン酸などで変性しない限りにおいては基本的に無極性であり、共押出しにおける異種材料の積層においては、その積層界面の密着力は、投錨効果などによる材料同士の物理的な絡み合いのみで発現している為、熱によりその絡み合いが外れると、積層界面の強度は急激に低下する。しかしながら、無水マレイン酸変性ポリオレフィン樹脂としてポリプロピレン樹脂を用いた場合には、化粧シートと同種の材料である為に、共押出し界面の強度が熱により低下する心配も殆どない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面に基づき本発明を説明する。図１に本発明の鋼鈑化粧材の一実施例の製造工程を示す。基材送出部１から送り出された鋼板基材２は加熱オーブン３にて加熱される。加熱オーブンにて所定の温度まで熱せられた鋼板基材２はラミネート部４に搬送され、絵柄模様を施したポリオレフィン系化粧シートが貼り合わせられる。化粧シートの鋼板基材との積層界面側には予め無水マレイン酸変性ポリオレフィン樹脂層を設けておくことで、化粧シートと鋼板基材との貼り合わせの中間層に接着剤層が無くとも、熱融着によって充分な密着力が発現する。化粧シートを貼り合せた後に、水温が一定温度に保たれた冷却水槽５によって瞬時に２０〜５０℃程度まで冷却される。その後乾燥炉６にて水分を除去され、必要に応じて小さく断裁されて、本発明の鋼板化粧材が得られる。
【００１０】
従来技術においては、オーブンでの過熱工程の前に鋼板基材上に塩化メチレン系接着剤の塗布が行われ、接着剤を活性化させる為にオーブンでの加熱が行われるのが一般的であったのに対して、本発明においては、塩化メチレン系接着剤の替わりに無水マレイン酸変性ポリオレフィン樹脂を用いて、該無水マレイン酸変性ポリオレフィン樹脂と鋼板基材とを熱融着させる為に、鋼板基材のオーブンでの加熱が行われる。これにより予め化粧シート裏面に接着剤層を設けておく事が可能になり、鋼板基材上への貼り合せ時の工程の簡略化と環境及び人体への悪影響が少なくなる。
【００１１】
化粧シート裏面への無水マレイン酸変性ポリオレフィン樹脂の積層方法としては、公知の手法を用いて行えば良く、例えば共押出し法を用いて、印刷原反作製時に予め、隠蔽及び印刷適性を付与するポリオレフィン樹脂層と鋼板基材との密着力を発現させる為の無水マレイン酸変性ポリオレフィン樹脂層との２層構造にしておく事などが可能となる。あとは、２層構造のうちの隠蔽及び印刷適性を付与した側にグラビア印刷法などを用いて印刷を行ったのち、印刷層の保護の為に透明ポリプロピレン樹脂層や透明アクリル樹脂層などを積層して化粧シートを作製することで、鋼板基材への熱融着が可能な化粧シートを得る事ができる。
【００１２】
また、押出しコーティング法を用いて、化粧シートの裏面に無水マレイン酸変性ポリオレフィン樹脂層を付与する事も可能である。この場合には、化粧シートと無水マレイン酸変性ポリオレフィン樹脂層との間にアンカーコート層を介さないと、充分な密着強度が発現しないが、逆に無水マレイン酸変性ポリオレフィン樹脂としてポリプロピレンの他に、ポリエチレン系の樹脂などを用いた場合においても、熱による積層界面の強度低下が少なくなる為、材料選択の巾が広がるという利点が得られる。
【００１３】
この場合の無水マレイン酸変性ポリオレフィン樹脂の種類としては、ポリエチレンベース、ポリプロピレンベース、及びその他のα−オレフィンを単体及び共重合させた樹脂が各化学メーカーから上市されており、その中から適当なグレードを選定すれば良い。例えば、比較的低い加工温度での熱融着を優先させたい場合にはポリエチレン樹脂ベースなどの融点の低いポリオレフィン樹脂を主材料としたものを使用すれば良い。
【００１４】
図２に本発明の一実施例におけるポリオレフィン系化粧シートの断面の構造を示す。絵柄模様１０を施したポリオレフィン樹脂層１１の絵柄模様層側には、通常印刷面の保護と意匠性向上を目的として、透明ポリプロピレン樹脂層１２が積層されている。積層方法としては、主にはドライラミネート法（ニーラム法を含む）かあるいは押出しラミネート法（共押出しラミネート法を含む）などが一般的に用いられており、適当な方式を選択すればよい。
【００１５】
また透明ポリプロピレン樹脂層１２は単層に限る必要は無く、機能性を持たせる為に複層構造にしてもよい。例えば押出しラミネート法による積層を行う際に、透明ポリプロピレン樹脂層と柄模様層の間に、官能基を有する接着性ポリオレフィン樹脂層１３を付与し、透明ポリプロピレン樹脂層と共押出ラミネート法により積層する事で、積層するラミネート界面の密着力をさらに頑強にでき、耐候密着力も大幅に向上させる事が可能になる。またラミネート界面の密着力の更なる強度向上を目指して、絵柄模様１０を施したポリオレフィン樹脂層１１の絵柄模様層側の表層にポリエステルポリオールとイソシアネートの２液硬化型によるウレタン系のアンカーコート樹脂層１４を用いるとよい。
【００１６】
また、鋼板化粧板に所定の艶を与える事で意匠感をさらに向上させ、なおかつ耐磨耗性、耐薬品性、耐傷付き性等を付与する事を目的として、鋼板化粧板の透明ポリプロピレン樹脂側の最表層部には表面保護層１５の付与が一般的に行われる。表面保護層の材質、厚み、及び塗工方法は、透明ポリプロピレン樹脂層との密着性が充分に確保できるのではれば、特に制限されるものではないが、イソシアネート硬化、紫外線硬化、電子線硬化などの公知の硬化方法を単独或いは複数組合わせて硬化させたアクリル系樹脂が用いられる場合が多い。
【００１７】
また、該化粧シートには、接着材料層１６を予め付与しておいても良く、その場合には、前記の共押出法や押出しコーティング法、或いはドライラミネート法などの公知の方法で良い。
【００１８】
このようにして得られる鋼板化粧材には耐候性が一般的には要求される為、透明ポリプロピレン層や表面保護層への紫外線吸収剤や光安定剤等の添加が好適である。紫外線吸収剤としては、所望の紫外線吸収効果を奏する範囲内で、かつ化粧シートの耐候性以外の特性に大きな影響を与えない範囲であれば、特にその成分や添加量に制限はなく、１種あるいは紫外線吸収ピークの異なる複数種類の紫外線吸収剤を任意に組み合わせて添加することが可能である。但し紫外線吸収剤は、ポリプロピレン等と比較して分子量が小さい事が多い為、添加剤種類及び添加量決定に際しては、経時でのブリードを警戒する。
【００１９】
また、光安定剤も所望の紫外線吸収効果を奏する範囲内で、かつ化粧シートの耐候性以外の特性に大きな影響を与えない範囲であれば、特にその成分や透明ポリプロピレン層や表面保護層への添加量には制限がない。
【００２０】
その他にも必要に応じて、熱安定剤、難燃剤、ブロッキング防止剤等を添加してもよい。熱安定剤としては、ヒンダードフェノール系酸化防止剤、フェノール系酸化防止剤、燐系酸化防止剤等が挙げられ、これらの中から１種あるは２種以上を選択して適宜組み合わせて使用すればよい。
【００２１】
難燃剤としては、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等の無機系化合物や燐酸エステル系の難燃剤等があるが、特にその種類には制限は無い。但し環境を考慮し、ハロゲン系の難燃剤の使用には配慮を用し、同等性能を有する代替品を使用するのが望ましい。
【００２２】
ブロッキング防止剤としては、珪酸アルミニウム、酸化珪素、ハイドロタルサイト、炭酸カルシウム等の無機系ブロッキング防止剤、脂肪酸アミドのような有機系ブロッキング防止剤等があり、必要に応じて適宜添加するとよい。
【実施例１】
【００２３】
酸化チタン等の無機系顔料により隠蔽効果を持たせたポリプロピレン樹脂と、無水マレイン酸変性により官能基を付与したポリプロピレン系樹脂（ＭＯＤＩＣ−ＡＰ：三菱化学株式会社製）とを、共押出法を用いて、隠蔽効果を持たせたポリプロピレン樹脂層の厚みが６０μｍ、無水マレインマレイン酸変性により官能基を付与したポリプロピレン系樹脂層の厚みが１０μｍとなるようにシート成形し、その積層シートの隠蔽効果を持たせたポリプロピレン樹脂層側にコロナ処理を行った後に、グラビア印刷法により木質柄模様を施す事で、厚み７０μｍの着色ポリプロピレンシートを得た。該着色ポリプロピレンシートの印刷面側の表層に、イソシアネート硬化型のアンカーコート（タケラック、タケネート：いずれも三井武田ケミカル社製）を固形分換算で厚み約１μｍで塗布し、５０℃の乾燥炉内に３０秒間置いて溶剤を蒸発させた。
【００２４】
その後、ベンゾ・トリアゾール系の紫外線吸収剤を０．５重量部、ヒンダード・アミン系の光安定剤を０．５重量部、フェノール系酸化防止剤を０．２重量部それぞれ添加した、引張弾性率４３０ＭＰａの透明ホモポリプロピレン樹脂（出光ＴＰＯ：出光興産株式会社製）と、無水マレイン酸変性により官能基を付与したポリプロピレン系樹脂（ＭＯＤＩＣ−ＡＰ：三菱化学株式会社製）とを、構成比率がこの順で９０：１０となるように、総厚９０μｍで、アンカーコート層上にＴダイ共押出し法を用いてラミネートを行った。その際、冷却ロールに凹凸模様を予め付与しておく事で、透明ホモポリプロピレン樹脂層にはエンボス模様を施した。
【００２５】
その後、透明ホモポリプロピレン樹脂表層にコロナ処理を行い、トリアジン系の紫外線吸収剤を３．０重量部、ヒンダード・アミン系の光安定剤を３．０重量部添加したウレタン変性アクリル樹脂を主成分とする表面保護層を厚さ９μｍで積層して、化粧シートを得た。
【００２６】
この化粧シートを、オーブンにて１８０℃まで熱せられた鋼板基材上に、マレイン酸変性により官能基を付与したポリプロピレン系樹脂側が積層面にくるように貼り合わせ、貼り合わせた後に、瞬時に２０〜３０℃の温度に保たれた水によって冷却を行い、実施例１の鋼板化粧材を得た。
【実施例２】
【００２７】
実施例１において、共押出法により酸化チタン等の無機系顔料により隠蔽効果を持たせたポリプロピレン樹脂と無水マレイン酸変性により官能基を付与したポリプロピレン系樹脂とを積層する替わりに、隠蔽効果を持たせた厚み６０μｍのポリプロピレンシートを用意し、その印刷する面とは反対側の面にコロナ処理を施した後に、イソシアネート硬化型のアンカーコート（タケラック、タケネート：いずれも三井武田ケミカル社製）を固形分換算で厚み約０．５μｍで塗布し、５０℃の乾燥炉内に３０秒間置いて溶剤を蒸発させた。
【００２８】
その後に、該アンカーコート層の上に、Ｔダイからの押出コーティング法により、無水マレイン酸変性により官能基を付与したポリプロピレン系樹脂を厚み１０μｍで積層した。それ以外については、実施例１と同様の手法を用いて、実施例２の鋼板化粧材を得た。
【実施例３】
【００２９】
実施例２において、押出コーティング法により積層される無水マレイン酸変性により官能基を付与したポリプロピレン系樹脂の替わりに、同じく無水マレイン酸変性により官能基を付与された低密度ポリエチレン系樹脂を用いたほかは、実施例２と同様の手法を用いて、実施例３の鋼板化粧材を得た。
【００３０】
［比較例１］
酸化チタン等の無機系顔料により隠蔽効果を持たせたポリプロピレン樹脂と、無水マレイン酸変性により官能基を付与したポリプロピレン系樹脂（ＭＯＤＩＣ−ＡＰ：三菱化学株式会社製）とを、共押出法を用いて積層する工程において、無水マレイン酸変性により官能基を付与したポリプロピレン系樹脂の替わりに、無水マレイン酸変性により官能基を付与した低密度ポリエチレン系樹脂（ＭＯＤＩＣ−ＡＰ：三菱化学株式会社製）を用いたほかは、実施例１と同様の方法を用いて、比較例１の鋼板化粧材を得た。
【００３１】
［比較例２］
酸化チタン等の無機系顔料により隠蔽効果を持たせたポリプロピレン樹脂と、無水マレイン酸変性により官能基を付与したポリプロピレン系樹脂（ＭＯＤＩＣ−ＡＰ：三菱化学株式会社製）との共押出法による積層に関して、総厚７０μｍはそのままで、厚み比率がこの順に６７μｍ：３μｍとなるようにしたほかは、実施例１と同様の方法を用いて、比較例２の鋼板化粧材を得た。
【００３２】
＜性能と効果の比較＞
上記の様にして得た実施例１〜３及び比較例１、２の鋼板化粧板において、耐候試験及び耐熱試験後の化粧シートと鋼板基材とのシート層間の剥離強度を測定し、効果を比較した。
【００３３】
【表１】
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【００３４】
表１から明らかなように、実施例の鋼板化粧材は、十分な密着力を有しているが、比較例１の鋼板化粧材は、１００℃の耐熱試験において強度低下が生じている。その際の剥離界面は、隠蔽効果を持たせたポリプロピレン樹脂と無水マレイン酸変性により官能基を付与した低密度ポリエチレン系樹脂との層間であり、この現象は、異種材料同士の共押出界面における物理的な絡み合いが熱によりほどける為に生じている。また、比較例２のように、無水マレイン酸変性により官能基を付与したポリプロピレン系樹脂の層厚を３μｍにした場合には、剥離強度の低下が見られている。
【００３５】
また、本発明の鋼板化粧材においては、鋼板貼り合せ加工時の接着剤を希釈する有機溶剤や加熱により発生するガスが環境及び人体への影響の心配がない。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の鋼板化粧板の一実施例における製造工程を示す説明図である。
【図２】本発明の鋼板化粧板の一実施例におけるポリオレフィン系化粧シートの断面の構造を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３７】
１…基材送出部
２…鋼板基材
３…加熱オーブン
４…ラミネート部
５…冷却水槽
６…乾燥炉
１０…絵柄模様
１１…ポリオレフィン樹脂層
１２…透明ポリプロピレン樹脂層
１３…接着性樹脂層
１４…アンカーコート樹脂層
１５…表面保護層
１６…接着材料層
【図１】
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【図２】
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