(57)【要約】  本発明は、金属層と、少なくとも３０ｗｔ％のアイオノマーを含む高分子材料でできた高分子層とを含む、建築および広告の用途に使用するための耐擦傷性および耐引掻性の多層構造体に関し、ここで、重量パーセントは高分子層の総重量を基準にしている。従来技術の複合パネルと比較した場合、本発明の多層構造体は、向上した耐擦傷性および耐引掻性、同等以上の耐磨耗性を示し、より低コストで製造することができる。さらに、本発明の多層構造体は、高分子層と金属箔との間の高い接着性、高い光透過性を示し、単一工程の製造方法によって製造することができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属層と、少なくとも３０ｗｔ％のアイオノマーを含む高分子材料でできた高分子層とを含む、建築および広告の用途に使用するための耐擦傷性および耐引掻性の多層構造体であって、前記重量パーセントが前記高分子層の総重量を基準にしている多層構造体。
【請求項２】
前記高分子材料が、少なくとも４０ｗｔ％のアイオノマーを含む請求項１に記載の多層構造体。
【請求項３】
前記アイオノマーが、エチレンと、不飽和Ｃ3〜Ｃ8カルボン酸とのコポリマーである請求項１または２に記載の多層構造体。
【請求項４】
前記アイオノマーが、前記アイオノマーの総重量を基準にして５〜３０ｗｔ％のアクリル酸、メタクリル酸および／またはマレイン酸モノエチルエステルを含む請求項３に記載の多層構造体。
【請求項５】
前記高分子材料が、ポリアミド、ポリエステルおよびポリプロピレンのうちの１つまたは複数をさらに含む請求項１〜４のいずれか一項に記載の多層構造体。
【請求項６】
前記高分子材料がポリアミドを含む請求項５に記載の多層構造体。
【請求項７】
前記高分子材料が、４０ｗｔ％の前記アイオノマーおよび６０ｗｔ％の前記ポリアミドからなる請求項６に記載の多層構造体。
【請求項８】
前記高分子層の厚さが１０〜６００μｍである請求項１〜７のいずれか一項に記載の多層構造体。
【請求項９】
前記金属層と前記高分子層との間に位置決めされた１つまたは複数の接着層を含む請求項１〜８のいずれか一項に記載の多層構造体。
【請求項１０】
前記金属層の厚さが１００〜５００μｍである請求項１〜９のいずれか一項に記載の多層構造体。
【請求項１１】
前記金属層と前記高分子層との間に位置決めされた印刷可能および／または着色可能な層をさらに含む請求項１〜１０のいずれか一項に記載の多層構造体。
【請求項１２】
前記印刷可能および／または着色可能な層が、高分子フィルム、紙、板紙、織布、不織布およびそれらの組合せである請求項１１に記載の多層構造体。
【請求項１３】
前記印刷可能および／または着色可能な層の厚さが１０〜２００μｍである請求項１１または１２に記載の多層構造体。
【請求項１４】
建築および広告の用途に使用するための耐擦傷性および耐引掻性の複合パネルであって、コア層と、それに隣接して、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の多層構造体からなる第１の多層構造体とを含み、前記多層構造体が、その金属層の側で前記コア層に面する複合パネル。
【請求項１５】
前記第１の多層構造体の反対側で、前記コア層に隣接して位置決めされたさらなる金属層をさらに含む請求項１４に記載の複合パネル。
【請求項１６】
前記第１の多層構造体の反対側で、前記コア層に隣接して位置決めされた、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の多層構造体の第２の多層構造体を含み、前記第２の多層構造体が、その金属層の側で前記コア層に面する請求項１４に記載の複合パネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００６年１０月１６日に出願された米国仮特許出願第６０／８５２，０６９号の利益を主張するものであり、その開示内容全体が参照により本明細書に援用される。
【０００２】
本発明は、建築および広告の用途への使用に適した耐擦傷性および耐引掻性の多層構造体に関する。より詳細には、本発明は、向上した耐引掻性および耐擦傷性を示す保護表面を有する、例えばパネルの形態の多層構造体に関する。
【背景技術】
【０００３】
複合パネルは、例えば建築物の被覆材としておよび広告活動における視覚的表示としてなど、様々な用途に使用される。かかる複合パネルの表面は、耐擦傷性および耐引掻性であるだけでなく耐摩耗性でなければならず、優れた光学的特性を有し、装飾機能も果たさなければならないことが多い。屋外の用途で用いられる場合、複合パネルはさらに、例えば極端な温度、湿度、紫外線および他の種類の放射線への曝露のような様々な気候条件に耐える必要がある。
【０００４】
一定の耐擦傷性および耐引掻性を達成するために、従来技術の複合パネルは、例えばポリ二フッ化ビニル（ＰＶＤＦ）でできた保護材またはアクリレート、エポキシまたはポリエステルをベースとする他の塗料で被覆された金属箔（一般にアルミニウム）を含む。かかる複合パネルは、特に屋外の用途に用いた場合に向上されることで利益を受け得る耐擦傷性を示す。さらに、これらのタイプの保護材は通常印刷できず、また通常モノトーンの染料でしか着色できないため、かかる複合パネルの外側表面に対するデザインの可能性は限られる。さらに、上記の保護材を含む複合パネルの製造方法は、圧延金属箔を保護材でまず連続的に塗る工程、および次にそれを、最終的な複合パネルとなる他の層に積層する工程である少なくとも２工程のプロセスを含む。用いられる保護材のコストが高く、製造方法が複雑であることから、これらの複合パネルの製造法は好ましくない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、より高い耐擦傷性および耐引掻性、高い耐摩耗性を示し、かつ適度なコストで製造可能な多層構造体が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
意外にも、上記の課題が、金属層と、少なくとも３０ｗｔ％のアイオノマーを含む高分子材料でできた高分子層とを含む、建築および広告の用途に使用するための耐擦傷性および耐引掻性の多層構造体によって克服できることが分かった。ここで、重量パーセントは高分子層の総重量を基準にしている。
【０００７】
従来技術の複合パネルと比較した場合、本発明の多層構造体は、向上した耐引掻性および耐擦傷性、同等以上の耐磨耗性を示し、かつより低コストで製造することができる。さらに、本発明の多層構造体は、高分子層と金属箔との間の高い接着性、高い光透過性を示し、単一工程の製造方法によって製造することができる。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明による多層構造体の金属層は、建築および広告の用途に使用される多層構造体に適した任意の金属であってもよく、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼、銅、鋼およびそれらの合金の中から選択することができる。軽量、耐食性および耐久性のために、アルミニウムが通常使用される。金属層の厚さ範囲は、好ましくは１００〜５００μｍである。
【０００９】
好ましくは、本発明の高分子層は、少なくとも３０ｗｔ％の量、さらにより好ましくは少なくとも４０ｗｔ％の量でアイオノマーを含み、ここで、重量パーセントは高分子層の総重量を基準にしている。アイオノマーは、ポリマーの有機骨格に加えて金属イオンを含有する熱可塑性樹脂である。アイオノマーは、エチレンなどのオレフィンと、部分的に中和された（１０〜９９．９％）、アクリル酸（ＡＡ）、メタクリル酸（ＭＡＡ）またはマレイン酸モノエチルエステル（ＭＡＭＥ）などのα，β−不飽和Ｃ3〜Ｃ8カルボン酸とのイオン性コポリマーである。中和剤は、リチウム、ナトリウムまたはカリウムのようなアルカリ金属あるいはマンガンまたは亜鉛のような遷移金属である。この特有の構造は、アイオノマーに、固体特性（これは架橋ポリマーの特徴である）、ならびに溶融加工特性（これは非架橋熱可塑性ポリマーの特徴である）を与える。アイオノマーおよびその製造方法は、例えば、米国特許第３２６４２７２号明細書に記載されている。本発明に使用するのに適したアイオノマーは、Ｅ．Ｉ．ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，Ｄｅｌａｗａｒｅ）からＳｕｒｌｙｎ（登録商標）という商品名で市販されている。本発明による多層構造体の高分子層に使用されるアイオノマーは、好ましくは、約５〜約３０ｗｔ％のアクリル酸、メタクリル酸および／またはマレイン酸モノエチルエステルを含有し、ここで、重量パーセントはアイオノマーの総重量を基準にしている。
【００１０】
本発明の高分子層の厚さ範囲は、好ましくは１０〜６００μｍである。
【００１１】
アイオノマー酸性官能基の部分的な中和により、金属層に対する高分子層の十分な接着が通常得られる。しかしながら、接着が不十分であれば、１つまたは複数の接着層を、金属層と高分子層との間に追加することができる。接着層に適した接着材料は、例えば、酸コポリマー樹脂またはＥ．Ｉ．ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，Ｄｅｌａｗａｒｅ）からＮｕｃｒｅｌ（登録商標）およびＢｙｎｅｌ（登録商標）という商品名で市販されている他の接着樹脂である。
【００１２】
本発明の別の実施形態によれば、高分子層のための高分子材料は、例えば屋外の用途に使用するときの高分子層自体の熱安定性を高めるために、ポリアミド、ポリエステルおよびポリプロピレンのうちの１つまたは複数をさらに含み得る。好ましくは、高分子材料はポリアミドを含み、より好ましくは、高分子材料は４０ｗｔ％のアイオノマーおよび６０ｗｔ％のポリアミドからなる。本発明による多層構造体の高分子層に使用されるポリアミドの好適な例は、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン６／６６、ナイロン１１またはナイロン１２であり、米国特許第５８５９１３７号明細書に記載されている。好ましくは、ポリアミドは、例えばＵｌｔｒａｍｉｄ（登録商標）Ｂ３（ＢＡＳＦから市販されている）といったナイロン−６である。
【００１３】
本発明の多層構造体は、高分子材料を金属層上に積層するかまたは押し出しコーティングすることを含み得る単一のプロセスによって製造される。上記のように、１つまたは複数の接着層が高分子層と金属層との間に必要である場合、多層構造体は、接着層および高分子材料を金属層上に共押し出しコーティングすることを含む単一のプロセスによって製造される。
【００１４】
あるいは、１つまたは複数の接着層を含む本発明の多層構造体は、まず高分子材料を接着材料とともに共押し出しして、次に、例えば液圧プレスを用いてこのように得られた２層のフィルムを金属層に適用することを含む２工程プロセスによって製造することができる。
【００１５】
本発明の別の実施形態によれば、耐擦傷性および耐引掻性の多層構造体は、金属層と高分子層との間に位置決めされた印刷可能および／または着色可能な層をさらに含み得る。印刷可能および／または着色可能な層は、高分子フィルム、紙、板紙、織布、不織布およびそれらの組合せであり得る。好ましくは、印刷可能および／または着色可能な層の厚さ範囲は１０〜２００μｍである。印刷可能および／または着色可能な層を含む多層構造体は、例えば、高分子材料を印刷可能および／または着色可能な層上に押し出しコーティングしてから、そのように得られた２層のシートを金属層上に積層するような従来の方法によって製造することができる。必要に応じて、接着層が、印刷可能および／または着色可能な層と高分子層との間、および／または印刷可能および／または着色可能な層と金属層との間に追加されてもよい。
【００１６】
本発明はまた、コア層と、それに隣接して、上記の第１の多層構造体とを含む、建築および広告の用途に使用するための耐擦傷性および耐引掻性の複合パネルに関する。かかる第１の多層構造体は、その金属層の側でコア層に面する。建築用途に使用されるパネルの場合、コア層は、例えば、難燃性材料または他の機能性材料でできていることがあり（これは法律によって定められていることがある）、単層構造または多層構造であり得る。かかる複合パネルは、例えば（ａ）高分子材料を金属層上に押し出しコーティングして（または、もう１つの接着層が必要である場合、高分子材料および接着材料を金属層上に共押し出しして）から、そのように得られた２層の複合体をコア層とともに積層し、（ｂ）コア層を金属層上に押し出しコーティングしてから高分子材料を押し出すような従来の方法によって製造することができる。
【００１７】
別の実施形態によれば、耐擦傷性および耐引掻性の複合パネルは、第１の多層構造体の反対側に、コア層に隣接して位置決めされたさらなる金属層をさらに含む。必要に応じて、従来の接着剤の層が、コア層とさらなる金属層との間に適用される。さらなる金属層は、パネル構造自体に、その全重量をほとんど増加させずに、強度、硬さおよび高剛性を与える。かかるパネルは、例えば（ａ）コア層を２つの金属層とともに積層してから、高分子材料を金属層上に押し出しコーティングすることによって、または（ｂ）高分子材料を金属層上に押し出しコーティングしてから、コア層を金属層とともに積層することによって製造することができる。
【００１８】
複合パネルの両面が耐擦傷性および耐引掻性である必要がある場合、複合パネルは、第１の多層構造体の反対側に、コア層に隣接して位置決めされた上記の第２の多層構造体を含み得る。第２の多層構造体は、その金属層の側でコア層に面し、それによって「両面の」耐擦傷性および耐引掻性のパネル構造体が得られる。かかる構造体は、例えば上記の従来のプロセス工程によって製造することができる。
【００１９】
以下の実施例において本発明をさらに説明する。
【実施例】
【００２０】
本発明にしたがって耐擦傷性および耐引掻性の多層構造体を作製するために以下の材料を用いた：
Ｓｕｒｌｙｎ（登録商標）Ａ：エチレンと１５ｗｔ％のＭＡＡ（メタクリル酸）とを含むコポリマー（ここで、利用可能なカルボン酸部分の５８％は亜鉛カチオンで中和されている）；
ナイロン−６：Ｕｌｔｒａｍｉｄ  Ｂ３（ＢＡＳＦ製）；
Ｓｕｒｌｙｎ（登録商標）Ｂ：エチレンと、１１ｗｔ％のＭＡＡと、６ｗｔ％のＭＡＭＥ（マレイン酸モノエチルエステル）とを含むコポリマー（ここで、利用可能なカルボン酸部分の６０％は亜鉛カチオンで中和されている）；
ポリアミド／Ｓｕｒｌｙｎ（登録商標）（ＰＡ／Ｓｕｒｌｙｎ（登録商標））ブレンド：５９．２５ｗｔ％のＵｌｔｒａｍｉｄ  Ｂ３と、４０ｗｔ％のＳｕｒｌｙｎ（登録商標）Ｂと、０．７５ｗｔ％のステアリン酸亜鉛とからなる組成物。
Ｎｕｃｒｅｌ（登録商標）：エチレンと９ｗｔ％のＭＡＡとのコポリマー。
【００２１】
実施例１（Ｅ１）
アイオノマーであるＳｕｒｌｙｎ（登録商標）ＡおよびコポリマーであるＮｕｃｒｅｌ（登録商標）を共押し出しすることによって２層のポリマーシートを最初に作製した。次に、これらのフィルムを、液圧プレスにおいて厚さ２５０μｍのアルミニウム箔試料上に１５０℃でプレスした。試料の最終的な構造体は、Ｓｕｒｌｙｎ（登録商標）Ａの３００μｍの層、Ｎｕｃｒｅｌ（登録商標）の２００μｍの層およびアルミニウムの２５０μｍの層を有する１５０×５０×０．７５ｍｍの圧縮された多層構造体であった。
【００２２】
次に、多層構造体の耐擦傷性および耐引掻性を、ＩＳＯ１５１８（０．１〜２ｋｇの重量を針にかけて、針をポリマー表面上で引きずらせる）に準拠してエリクセン試験機を用いて測定した。この装置により、引掻傷が表面に見られた時点の重量（ニュートン）を測定した。
【００２３】
結果を表１に示す。
【００２４】
多層構造体の耐摩耗性を、ＩＳＯ  ５４７０−１９８０（２つの研磨ヘッドを、試料の表面上で回転させ、１１４ｍｍの直径を有する円を形成させる）に準拠して測定した。２つのヘッドに、２．４５Ｎの一定の垂直圧力を加えた。研磨ヘッドは、炭化タングステンでできており、試験中、それらを６．１０〜７．３３ｒａｄ／秒の速度で２００回回転させた。結果は、試験の前後で試料の重量差（材料の損失）を示した。いずれの場合も研磨ヘッドは金属層に達しなかったため、６つの試料についての表２の試験結果がその高分子層の厚さに関わらず直接比較可能である。
【００２５】
結果を表２に示す。
【００２６】
実施例２（Ｅ２）
高分子層用の高分子材料としてＰＡ／Ｓｕｒｌｙｎ（登録商標）ブレンドを用いて実施例１を繰り返した。試料の最終的な構造体は、ＰＡ／Ｓｕｒｌｙｎ（登録商標）の３００μｍの層、Ｎｕｃｒｅｌ（登録商標）の１００μｍの層、およびアルミニウムの２５０μｍの層を有する１５０×５０×０．６５ｍｍの圧縮された多層構造体であった。
【００２７】
結果を表１および２に示す。
【００２８】
実施例３（Ｅ３）
同じ成分を用いて実施例１を繰り返した。試料の最終的な構造体は、Ｓｕｒｌｙｎ（登録商標）Ａの１５０μｍの層、Ｎｕｃｒｅｌ（登録商標）の５０μｍの層およびアルミニウムの２５０μｍの層を有する１５０×５０×０．４５ｍｍの圧縮された多層構造体であった。
【００２９】
結果を表１および２に示す。
【００３０】
比較のために、３つの以下の従来の複合パネルの耐擦傷性および耐引掻性および耐摩耗性を測定した：
−Ｈｅｒｍａｎｎ  Ｇｕｔｍａｎｎ  Ｗｅｒｋｅ  ＡＧから市販されている、ポリ二フッ化ビニル（ＰＶＤＦ）で被覆されたアルミニウム箔（Ｃ１）、
−Ｅｔｅｍから市販されている、ポリエステルで被覆されたアルミニウム箔（Ｃ２）、
−Ｅｕｒａｍａｘ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｉｎｃ．から市販されている、アクリレートで被覆されたアルミニウム箔（Ｃ３）。
【００３１】
表１． ISO1518に準拠して測定された、本発明の実施例および従来の試料の耐擦傷性および耐引掻性
2010506769.tif 000002
【００３２】
表２． ISO 5470-1980に準拠して測定された、本発明の実施例および従来の試料の耐摩耗性
2010506769.tif 000003
【００３３】
表１に示されるように、本発明による試料（Ｅ１〜Ｅ３）は、その表面に２０Ｎの力を加えた後にのみ目に見える引掻傷を示している。比較例については、５Ｎ（Ｃ１およびＣ２）または１０Ｎ（Ｃ３）の力の付加で、従来の試料の表面に目に見える引掻傷を生じさせるのに十分である。結果として、本発明の試料は、従来の試料より高い耐擦傷性および耐引掻性を示している。さらに、本発明の試料（Ｃ１およびＣ３）としてのＳｕｒｌｙｎ（登録商標）およびＮｕｃｒｅｌ（登録商標）を含む高分子層の厚さの減少は、耐擦傷性および耐引掻性の低下をもたらさない。さらに、表２は、本発明の試料（Ｅ１〜Ｅ３）が従来の試料（Ｃ１〜Ｃ３）より高くはないとしてもそれと同等の耐摩耗性を示すことを示している。
【国際調査報告】
2010506769.tif 000004
2010506769.tif 000005