(57)【要約】【課題】水廻り関連の素材であるステンレス鋼やＦＲＰの長所（耐衝撃性等）を活かしつつ、耐傷性、意匠性、防汚性を向上させることができる耐傷性基材を得る。【解決手段】モース硬度６以上の無機系充填材を配合した熱硬化性樹脂組成物を基材と複合成形すると共にこの熱硬化性樹脂組成物の層の厚さを５０〜２０００μｍとする。【選択図】　　　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
モース硬度６以上の無機系充填材を配合した熱硬化性樹脂組成物を基材と複合成形すると共にこの熱硬化性樹脂組成物の層の厚さを５０〜２０００μｍとして成ることを特徴とする耐傷性基材。
【請求項２】
モース硬度６以上の無機系充填材を配合した熱硬化性樹脂組成物を基材に熱硬化性樹脂組成物の層の厚さが５０〜２０００μｍになるように複合成形することを特徴とする耐傷性基材の製造方法。
【請求項３】
基材と熱硬化性樹脂組成物との密着性を向上させるための前処理として、脱脂、研磨の少なくとも一方の工程とプライマー塗布工程を用いることを特徴とする請求項２記載の耐傷性基材の製造方法。
【請求項４】
基材に熱硬化性樹脂組成物の密着性を向上させるため、熱硬化性樹脂組成物を複合する時に予め不活性ガスで基材表面の空気中酸素を置換し、そこに熱硬化性樹脂組成物を注入して複合成形することを特徴とする請求項２または請求項３記載の耐傷性基材の製造方法。
【請求項５】
無機充填剤としてシリカ、マグネシア、チタニア、ジルコニア、ムライト、フォステライト、ジルコン、スピネル、ベリリア、アルミナを単独あるいは２種以上組み合わせて配合することを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の耐傷性基材の製造方法。
【請求項６】
不活性ガスとして、窒素、二酸化炭素、ヘリウム、ネオン、アルゴンを単独或いは２種以上の組み合わせで用いて基材表面の空気中酸素を置換することを特徴とする請求項４記載の耐傷性基材の製造方法。
【請求項７】
無機系充填材の合計の配合割合は熱硬化性樹脂１００重量部に対して５０〜４００重量部であることを特徴とする請求項２乃至請求項６のいずれかに記載の耐傷性基材の製造方法。
【請求項８】
熱硬化性樹脂としてアクリル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂などのラジカル重合型樹脂を用いることを特徴とする請求項２乃至請求項７のいずれかに記載の耐傷性基材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面に傷が付きにくいように耐傷性を持たせた耐傷性基材及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
ステンレス鋼板は住宅用水廻り関連部材としてその防錆性、耐衝撃性、耐薬品性などの点で従来より、バスタブ、キッチンカウンター、キッチンシンクなどに利用されてきた。またＦＲＰもバスタブ、浴室構成部材、洗面化粧台のカウンターやボウル等に利用されてきた。
【０００３】
ところが、ステンレス鋼板もＦＲＰもその硬度は鉛筆硬度で３〜４Ｈと比較的に柔らかく、傷付きやすい。そして傷が付くとこの傷の部分に汚れが溜まり、使用年数が経過するに伴い、くすんだ色になってしまいがちである。さらにステンレス鋼は水垢が付着しやすく、一旦付着すると除去は困難である。またステンレス鋼は金属特有の冷たいイメージがあり、カラー化、柄付けなどの意匠性に欠けるという問題がある。
【０００４】
本発明は叙述の点に鑑みてなされたものであって、水廻り関連の素材であるステンレス鋼やＦＲＰの長所（耐衝撃性等）を活かしつつ、耐傷性、意匠性、防汚性を向上させることができる耐傷性基材及びその製造方法を提供するにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の耐傷性基材は、モース硬度６以上の無機系充填材を配合した熱硬化性樹脂組成物を基材と複合成形すると共にこの熱硬化性樹脂組成物の層の厚さを５０〜２０００μｍとして成ることを特徴とし、また本発明の耐傷性基材の製造方法は、モース硬度６以上の無機系充填材を配合した熱硬化性樹脂組成物を基材に熱硬化性樹脂組成物の層の厚さが５０〜２０００μｍになるように複合成形することを特徴とする。モース硬度６以上の無機系充填材を配合した熱硬化性樹脂組成物を基材に複合することにより、表面の硬度がステンレス鋼、ＦＲＰの基材より硬くなって傷が付きにくくなり、傷が付かないことで防汚性を向上でき、さらに熱硬化性樹脂組成物の複合にて意匠性も向上できる。また熱硬化性樹脂組成物の厚さを５０〜２０００μｍとしたことにより表面の硬度を高くできると共にクラックが入るおそれがないようにできる。つまり、熱硬化性樹脂組成物の厚さが５０μｍ未満の場合、基材の影響により硬度が低くなり、また２０００μｍ以上の場合成形の収縮によりクラックが入りやすい。
【０００６】
また基材と熱硬化性樹脂組成物との密着性を向上させるための前処理として、脱脂、研磨の少なくとも一方の工程とプライマー塗布工程を用いることを特徴とすることも好ましい。基材に対する熱硬化性樹脂組成物の密着性を向上させて品質のよい耐傷性基材を得ることができる。
【０００７】
また基材に熱硬化性樹脂組成物の密着性を向上させるため、熱硬化性樹脂組成物を複合する時に予め不活性ガスで基材表面の空気中酸素を置換し、そこに熱硬化性樹脂組成物を注入して複合成形することを特徴とすることも好ましい。基材に対する熱硬化性樹脂組成物の密着性を向上させて品質のよい耐傷性基材を得ることができる。
【０００８】
また無機充填剤としてシリカ、マグネシア、チタニア、ジルコニア、ムライト、フォステライト、ジルコン、スピネル、ベリリア、アルミナを単独あるいは２種以上組み合わせて配合することを特徴とすることも好ましい。
【０００９】
また不活性ガスとして、窒素、二酸化炭素、ヘリウム、ネオン、アルゴンを単独或いは２種以上の組み合わせで用いて基材表面の空気中酸素を置換することを特徴とすることも好ましい。
【００１０】
また無機系充填材の合計の配合割合は熱硬化性樹脂１００重量部に対して５０〜４００重量部であることを特徴とすることも好ましい。
【００１１】
また熱硬化性樹脂としてアクリル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂などのラジカル重合型樹脂を用いることを特徴とすることも好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の耐傷性基材は、モース硬度６以上の無機系充填材を配合した熱硬化性樹脂組成物をステンレス鋼板、ＦＲＰ等の基材に複合成形することで形成される。つまり、上下の金型間に基材を配置して一方の金型面に基材と沿わせると共に他方の金型と基材との間のクリアランスに熱硬化性樹脂組成物を注入して複合成形される。
【００１３】
基材としてのステンレス鋼としては、マルテンサイト系（ＳＵＳ４１０、ＳＵＳ４４０）、フェライト系（ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ４４４）、オーステナイト系（ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６）、二層系（ＳＵＳ３２９Ｊ１、ＳＵＳ３２９Ｊ４Ｌ）、析出硬化系（ＳＵＳ６３０、ＳＵＳ６３１）等鋼種を選ばない。
【００１４】
基材に複合成形する熱硬化性樹脂組成物の熱硬化性樹脂としてはアクリル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂などのラジカル重合型樹脂を用いることが好ましい。
【００１５】
基材としてのステンレス鋼板に熱硬化性樹脂組成物を複合成形するのは通常困難である（密着性を確保しにくいために剥離しやすい）が、本発明では次の方策を講じている。
【００１６】
熱硬化性樹脂組成物とステンレス鋼板との密着性を確保する手段の１つである化学的処理を行う。ステンレス鋼板の表面には防錆油、機械油など付着しており、この表面に熱硬化性樹脂組成物を複合成形するにはこの油を脱脂する必要があり、化学的処理にて脱脂処理を行っている。この脱脂処理の方法としては溶剤脱脂、アルカリ脱脂、エマルジョン脱脂等が利用できる。
【００１７】
また熱硬化性樹脂組成物の密着性を確保するためにステンレス鋼板の表面を研磨処理することも行われる。研磨処理としてはサンドブラスト処理、機械研磨、手磨き等が利用できる。ここで脱脂及びサンドブラスト処理のような研磨処理がない場合は熱硬化性樹脂組成物とステンレス鋼板との密着性が確保されない（後述の比較例７参照）。
【００１８】
次に熱硬化性樹脂組成物との密着性を確保する手段の１つであるプライマー塗布処理が行われる。プライマーとしてはエポキシ樹脂塗料、ポリウレタン樹脂塗料が利用できる。もしプライマー塗布工程がない場合は熱硬化性樹脂組成物とステンレス鋼板との密着性が確保されない（後述の比較例８参照）。
【００１９】
ところで、基材としてのステンレス鋼板に熱硬化性樹脂組成物を複合するとき、図１のように上下の金型１，２間にステンレス鋼板３をセットし、金型２とステンレス鋼板３との間のクリアランス４に矢印ａのように熱硬化性樹脂組成物を注入するのであるが、熱硬化性樹脂の硬化機構としてアクリル樹脂などラジカル重合で硬化が進む場合には系内に酸素があれば反応障害が起こる。特に、基材であるステンレス鋼板の表面の微細な凹凸に空気中の酸素が残っていると、この部分でアクリル樹脂硬化阻害が起こり、ステンレス鋼板とうまく密着しない（後述の比較例６参照）。
【００２０】
そこで図１の矢印ａの方向に真空脱気した後、不活性ガスを矢印ａのように十分流通させ、熱硬化性樹脂の硬化阻害となる酸素を極力排除し、矢印ａのように熱硬化性樹脂組成物を注入した。不活性ガスとしては、窒素、二酸化炭素、ヘリウム、ネオン、アルゴンを単独或いは２種以上の組み合わせで用いることができる。
【００２１】
上記のように、基材としてのステンレス鋼板と熱硬化性樹脂組成物の密着性を向上させるために、前処理として脱脂、研磨のいずれか一方とプライマー塗布工程を用い、且つ、不活性ガスで基材表面の空気中酸素を置換し、そこに熱硬化性樹脂組成物を注入して複合成形すれば密着性が確保される（後述の実施例１〜３参照）。
【００２２】
熱硬化性樹脂組成物を複合したときその表面に十分な硬度を確保するには熱硬化性樹脂組成物の中の無機系充填材としてモース硬度６以上のものを配合する。このモース硬度６以上の無機充填剤としてはシリカ、マグネシア、チタニア、ジルコニア、ムライト、フォステライト、ジルコン、スピネル、ベリリア、アルミナを単独あるいは２種以上組み合わせて配合する。もし、モース硬度が３である炭酸カルシウム粉を用いれば熱硬化性樹脂組成物層の表面の硬度が鉛筆硬度で４Ｈとなり、十分な硬度は得られない（後述の比較例１参照）。
【００２３】
熱硬化性樹脂組成物に無機系充填材を配合するとき、無機系充填材の合計の配合割合は熱硬化性樹脂１００重量部に対して５０〜４００重量部であることが好ましい。ここで熱硬化性樹脂に対する無機系充填材量が少なすぎると、複合したときの熱硬化性樹脂組成物層の表面硬度が低くなる（後述の比較例２参照）。また無機系充填材量が多すぎると、相対的に樹脂の量が少なくなり、ステンレス鋼板と樹脂層との密着性が減少する。しかも熱硬化性樹脂組成物層の表面への無機系充填材の露出が多くなるので水垢が付着したとき水垢が無機系充填材と結合するため、水垢の除去性が悪くなる（後述の比較例３参照）。
【００２４】
図１のようにして複合成形するが、基材であるステンレス鋼板３と金型２との間にクリアランス４は５０〜２０００μｍがよい。このクリアランスとは複合成形したときの熱硬化性樹脂組成物層の厚みを表している。この厚みが５０μｍ未満の場合は基材の影響により熱硬化性樹脂組成物層の硬度が低くなる（後述の比較例４参照）。また厚みが２０００μｍの場合は成形時の収縮によりクラックが入りやすい（後述の比較例５参照）。
【００２５】
基材であるステンレス鋼板３と金型２とのクリアランス４に熱硬化性樹脂組成物を注入して型を締めた後に加熱して硬化させる。上記のようにして基材としてのステンレス鋼板に熱硬化性樹脂組成物層を複合成形した耐傷性基材は例えばシンクに用いることができる。
【００２６】
上記の説明では基材がステンレス鋼板である場合について述べたが、基材がＦＲＰであっても同様に実施することができる。ＦＲＰの場合、ＦＲＰ表面の離型剤を除去するためにサンドブラスト処理のような研磨処理をする。
【００２７】
基材としてのＦＲＰに熱硬化性樹脂組成物を複合するとき、図２のように上下の金型１，２間にＦＲＰ５をセットし、金型２とＦＲＰ５との間のクリアランス４を確保し、図２の矢印ａの方向に真空脱気した後、不活性ガスを矢印ａのように十分流通させ、熱硬化性樹脂の硬化阻害となる酸素を極力排除し、矢印ａのように熱硬化性樹脂組成物を注入し、型を締めた後に加熱して硬化させる。上記のようにして基材としてのＦＲＰに熱硬化性樹脂組成物層を複合成形した耐傷性基材は例えばシンク或いは洗面ボウルに用いることができる。
【００２８】
【実施例】
以下、本発明を実施例及び比較例により具体的に詳述する。
【００２９】
（実施例１）
熱硬化性樹脂組成物としてはアクリル樹脂に無機系充填材を配合したアクリル樹脂組成物を用いた。アクリル樹脂としてはメタクリル酸メチルを主成分とする重合シロップを用いた。無機系充填材としては硬度を確保するためにシリカ及びアルミナ微粉末を用いた。硬化剤としては有機過酸化物を用いた。着色材として酸化チタンを用いた。具体的にはアクリル樹脂として三井化学（株）アクリルシロップＳＭ８００Ａ：９０重量部、ＳＭ３００Ｂ：１０重量部を用い、シリカ微粉末として（株）龍森製石英ガラスフィラークリスタライト５Ｘを１５０重量部加え、アルミナ微粉末として住友化学（株）製アルミナＡＫＰ−５０を１００重量部加え、酸化チタン（白色顔料として）を０．５重量部加え、硬化剤として化薬アクゾ（株）製トリゴノックス２３Ｃ−７０を１重量部加えてアクリル樹脂組成物を調整した。
【００３０】
基材としてはＳＵＳ３０４のステンレス鋼板（３００ｍｍ角）を用いた。このステンレス鋼板は先ず脱脂した。この脱脂はアセトンをしみこませ、基材としてステンレス鋼板の表面を拭き取った。次いでステンレス鋼板の表面をサンドブラストにより研磨した。次いでステンレス鋼板の表面にプライマー塗布を行った。プライマー塗布としては川上塗料（株）製ＵＳプライマー４０００をスプレー塗布し、乾燥後１５〜２５μｍの塗膜とした。
【００３１】
次に図１のように金型１，２間にステンレス鋼板３をセットし、ステンレス鋼板３と金型２との間に２００〜１０００μｍのクリアランス４を形成し、型内を真空脱気した後、窒素ガスを十分に流通させ、アクリル樹脂硬化の阻害となる酸素を極力排除し、クリアランス４に上記のように調整したアクリル樹脂組成物を注入した。次に型締めした後、温水層にて７０℃，１Ｈｒ、アフターキュア９０℃，２Ｈｒ硬化を行った。
【００３２】
このようにして得られたステンレス鋼板−アクリル樹脂組成物複合成形品は、下記の表１のような評価試験の結果を得られた。つまり、製品面としてのアクリル樹脂側に鉛筆硬度で９Ｈの表面硬度が得られた。またアクリル樹脂組成物とステンレス鋼板との密着性評価として碁盤目試験に合格した。また水道水を付着させ、風乾した場合の水垢はスポンジを用いる水洗にて容易に除去できた。
【００３３】
（実施例２）
ステンレス鋼板のサンドブラストによる研磨がない以外は実施例１と同様に行った。この場合も表１のような評価試験の結果が得られ、実施例１のものと殆ど変らなかった。
【００３４】
（実施例３）
ステンレス鋼板の脱脂がない以外は実施例１と同様に行った。この場合も表１のような評価試験の結果が得られ、実施例１のものと殆ど変らなかった。
【００３５】
（実施例４）
実施例１の基材としてのステンレス鋼板の代わりにＦＲＰを用いた。このＦＲＰの表面の離型剤を除去するためにサンドブラスト処理を行った。このサンドブラスト処理は不二製作所製ＳＧＫ−３型を使用し、研磨剤としてガラス粉♯３６を用いて行った。
【００３６】
次に図２のように金型１，２間にＦＲＰ５をセットし、ＦＲＰ５と金型２との間に２００〜１０００μｍのクリアランス４を形成し、型内を真空脱気した後、窒素ガスを十分に流通させ、アクリル樹脂硬化の阻害となる酸素を極力排除した。そして実施例１のアクリル樹脂組成物のシリカ微粉末を１５０重量部から１００重量部に代えて調整したアクリル樹脂組成物をクリアランス４に注入した。次に型締めした後、温水層にて７０℃，１Ｈｒ、アフターキュア９０℃，２Ｈｒ硬化を行った。
【００３７】
このようにして得られたＦＲＰ−アクリル樹脂組成物複合成形品は、下記の表１のような評価試験の結果を得られた。つまり、製品面としてのアクリル樹脂側に鉛筆硬度で９Ｈの表面硬度が得られた。またアクリル樹脂組成物とＦＲＰとの密着性評価として碁盤目試験に合格した。またアクリル樹脂側の表面は人造大理石特有の光沢と深み感が現出した。また水道水を付着させ、風乾した場合の水垢はスポンジを用いる水洗にて容易に除去できた。
【００３８】
（比較例１）
実施例１のアクリル樹脂組成物の無機系充填材のシリカ微粉末１００重量部、アルミナ微粉末１００重量部に代えて炭酸カルシウム微粉末２００重量部を用いた以外は実施例１と同様に行った。
【００３９】
この場合、表１のように表面の鉛筆硬度が４Ｈと低くなり、十分な硬度は得られなかった。つまり、モース硬度３の炭酸カルシルム粉を配合したために硬度が低くなった。
【００４０】
（比較例２）
実施例１のアクリル樹脂組成物の無機系充填材のシリカ微粉末１５０重量部からシリカ微粉末５０重量部に代えると共にアルミナ微粉末をなくした以外は実施例１と同様に行った。
【００４１】
この場合も、表１のように表面の鉛筆硬度が４Ｈと低くなり、十分な硬度は得られなかった。つまり、アクリル樹脂に対する無機系充填材の充填量が少な過ぎるために硬度が低くなった。
【００４２】
（比較例３）
実施例１のアクリル樹脂組成物の無機系充填材のシリカ微粉末を１５０重量部から１００重量部に代えると共にアルミナ微粉末を１００重量部から４００重量部に代えた以外は実施例１と同様に行った。
【００４３】
この場合、表１のように基材としてのステンレス鋼板とアクリル樹脂組成物との密着性が悪く、また水垢の除去性が悪かった。つまり、無機系充填材の量が多過ぎるために相対的に樹脂量が少なくなり、ステンレス鋼板と樹脂層との密着性が減少する。しかも表面に無機系充填材の露出が多くなるので水垢が付着したとき無機系充填材と結合するために水垢の除去性が悪くなる。
【００４４】
（比較例４）
複合するアクリル樹脂組成物の厚みを２００〜１０００μｍから１０〜４０μｍとした以外は実施例１と同様に行った。
【００４５】
この場合も、表１のように表面の鉛筆硬度が４Ｈと低くなり、十分な硬度は得られなかった。つまり、アクリル樹脂組成物層が薄すぎるために基材としてのステンレス鋼板の影響により表面の硬度が低くなる。
【００４６】
（比較例５）
複合するアクリル樹脂組成物の厚みを２００〜１０００μｍから２０００〜２５００μｍとした以外は実施例１と同様に行った。
【００４７】
この場合、表１のように成形時のクラックが発生しやすく、またステンレス鋼板とアクリル樹脂組成物との密着性が悪かった。つまり、アクリル樹脂組成物層の厚さが厚過ぎるためにクラックが入りやすく、また密着性が悪くなる。
【００４８】
（比較例６）
アクリル樹脂組成物を型に注入する前に基材としてのステンレス鋼板の表面の酸素を窒素と置換しなかった以外は実施例１と同様に行った。
【００４９】
この場合、表１に示すようにステンレス鋼板とアクリル樹脂組成物との密着性が悪かった。つまり、基材であるステンレス鋼板の表面の微細な凹凸に空気中の酸素が残っていると、この部分でアクリル樹脂硬化阻害が起こり、ステンレス鋼板とうまく密着しない。
【００５０】
（比較例７）
ステンレス鋼板の表面の脱脂をしないと共にサンドブラスト処理しなかった以外、実施例１と同様に行った。
【００５１】
この場合も、表１に示すようにステンレス鋼板とアクリル樹脂組成物との密着性が悪かった。つまり、脱脂やサンドブラスト処理しない場合、ステンレス鋼板とアクリル樹脂組成物の密着性が確保されない。
【００５２】
（比較例８）
プライマー塗布をしなかった以外は実施例１と同様に行った。この場合、表１に示すようにステンレス鋼板とアクリル樹脂組成物との密着性が悪かった。つまり、プライマー処理を行わないと、ステンレス鋼板とアクリル樹脂組成物との密着性が確保されない。
【００５３】
（比較例９）
ステンレス鋼板だけで何の処理もせずに上記評価を行った。この場合、表面の硬度は鉛筆硬度で３Ｈと硬度が低く、また水垢除去性も悪かった。
【００５４】
（比較例１０）
ＦＲＰだけで何の処理もせずに上記評価を行った。この場合も表面の硬度が鉛筆硬度で４Ｈと硬度が低かった。
【００５５】
上記実施例１乃至実施例４、比較例１乃至比較例１０を表にして纏めたのが次の表１である。
【００５６】
【表１】
2004058420.tif 000002
【００５７】
但し、評価方法は下記の通りである。
＊１：碁盤目試験でＪＩＳＫ５４００に基づく。
＊２：塗膜の引っ掻き硬度（鉛筆法）でＪＩＳＫ５６００−５−４に基づく。
＊３：水垢除去性で、水道水を一滴付着させた後、風乾させ、風乾後に乾いたウェスで擦る。
○：除去できる（目視でわからない）
×：除去できない（目視で跡がわかる）
【００５８】
【発明の効果】
本発明の請求項１や請求項２の発明は、モース硬度６以上の無機系充填材を配合した熱硬化性樹脂組成物を基材に複合するので、表面の硬度がステンレス鋼、ＦＲＰの基材より硬くなって傷が付きにくくなるものであり、しかも傷が付かないことで防汚性を向上できるものであり、さらに熱硬化性樹脂組成物の複合にて意匠性も向上できるものであり、さらに熱硬化性樹脂組成物の厚さを５０〜２０００μｍとしたので、表面の硬度を高くできると共にクラックが入るおそれがないようにできるものである。
【００５９】
また本発明の請求項３の発明は、請求項２において、基材と熱硬化性樹脂組成物との密着性を向上させるための前処理として、脱脂、研磨の少なくとも一方の工程とプライマー塗布工程を用いるので、基材に対する熱硬化性樹脂組成物の密着性を向上させて品質のよい耐傷性基材を得ることができるものである。
【００６０】
また本発明の請求項４の発明は、基材に熱硬化性樹脂組成物の密着性を向上させるため、熱硬化性樹脂組成物を複合する時に予め不活性ガスで基材表面の空気中酸素を置換し、そこに熱硬化性樹脂組成物を注入して複合成形するので、基材に対する熱硬化性樹脂組成物の密着性を向上させて品質のよい耐傷性基材を得ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】基材としてのステンレス鋼板に熱硬化性樹脂組成物を複合する状態を説明する断面図である。
【図２】基材としてのＦＲＰに熱硬化性樹脂組成物を複合する状態を説明する断面図である。
【符号の説明】
１　金型
２　金型
３　ステンレス鋼板
４　クリアランス
５　ＦＲＰ
【図１】
2004058420.tif 000003
【図２】
2004058420.tif 000004