東洋鋼鈑Vol.36

高耐候性アクリルラミネート鋼板の特性
高橋

聡＊・谷上雅則＊２・古賀隆博＊３・和田徳昭＊４

The Characteristics of Acrylic Film Laminated Material
Satoshi TAKAHASHI，Masanori TANIGAMI，Takahiro KOGA，Noriaki WADA

Synopsis：Polymer coated galvanized steel is used for building or housing materials. Exterior materials forbuildings especially must have high weather resistance and high corrosion resistance．Pre-coatedmaterials or PVC laminated materials have been used as the exterior materials．However, recently
some new demands such as environmental issues or ﬁne appearance with embossing, have beenincreasing for exterior materials in Japan.
TOYO KOHAN has developed acrylic film laminated material with high performance．Thefundamental characteristics of the new material, for example formability, corrosion resistance, andweather resistance were good．In order to evaluate the long time weather resistance, we carriedout the EMMAQUA test．The colors of the test sample were white, black and green, standard colorsof exterior materials.
The results of the EMMAQUA test for the past three years are as follows:
The glossiness of all colors became about 1．The color changes ΔE of black sample after threeyears was about 2.5．The residual ratio of thickness was about 90%．The residual ratio of molecularweight was about 85%．Both of them were high residual ratios.
Judging from the results, the new material has high weather resistance for a long time．We
estimate that this new material will maintain good weather resistance over 20 years without anymaintenance．Of course, the new material has good formability and can meet the demand forvarious color and embossing．Thus, our acrylic ﬁlm laminated material has good performance not
only in durability, but also in appearance and has been increasing its share in the Japanese market.
Keywords：acrylic ﬁlm laminated material, high weather resistance, EMMAQUA test

・塗装鋼板よりも凹凸感のあるエンボス

１．緒

言・メンテナンスを行わないで長期間，外観と特性が変化しない高い耐候性

外装用材料には高耐候性，高耐食性が求められており，これらのニーズに対して新たな有機樹脂被覆鋼板の製品

有機樹脂で被覆された溶融亜鉛メッキ鋼板（以下GI材）化を目的として開発を開始し，まず有機樹脂の選択を行っが使用されている．従来，加工性，耐久性に優れた塩化ビた．ニーズの一つである塗装鋼板よりも凹凸感のあるエンニル樹脂（以下塩ビ樹脂）フィルムを基材にラミネートしボスを表現するためにはある程度の厚みを持った有機樹脂た塩化ビニル樹脂被覆鋼板（以下塩ビ鋼板）や，樹脂を基層が必要であり，またエンボス加工を行う前に樹脂を軟化材上に塗装後，焼き付けして作製する塗装鋼板が使用されさせる必要があるため，熱可塑性樹脂を対象として検討をてきたが，近年は新たなニーズが生まれている．

行った．また熱可塑性樹脂の中でも結合エネルギーの低い・環境に配慮した非塩ビ製品の使用

エステル結合を持つ樹脂を除外し，エステル結合を持たな＊

下松工場 生産技術部 グループリーダー＊2 下松工場 品質保証部＊3 下松工場 生産技術部＊4 下松工場 生産技術部 部長

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東洋鋼鈑

Vol.36い樹脂の中でも自然界に存在する紫外線の領域（300〜400

GI材のフィルムラミネート面には接着剤を，その裏面にnm）における吸収が少なく，紫外線によるダメージを受は塗料をそれぞれコーターにより２〜４㎛塗布した．ここ

け難いため耐候性が優れていると考えられるアクリル樹脂

で塩ビフィルム用の接着剤には熱硬化型ポリエステル系接を選択して開発を行った１）．

着剤を，アクリルフィルム用の接着剤には熱硬化型アクリル系接着剤を使用した．

２．実

験

続いてヒーティングゾーンでラミネート可能な温度までGI材を加熱し，一対のラミネートロールで挟んで表面側２．１の接着剤上にフィルムを貼り付けた．更にラミネート鋼板

供試フィルムについて今回開発したアクリルフィルムはアクリル樹脂をベースを再加熱して各樹脂フィルムの軟化温度以上の条件でエンとしたものであり，加工性を付与するためアクリルゴムをボスロールを押し付け，ロールの表面形状を転写させエン添加し，更に希望の色調を付与するため顔料を添加してカボス加工した．このエンボス加工後は樹脂表面のエンボスレンダー法で製膜したものである．色は外装用として一般形状が熱変形するのを防止するため直ちに冷却した．

的に使用される白，黒，緑，青の４色を選択し，いずれも厚みは120㎛とした．
また，アクリルフィルムには着色するために無機顔料を添加しており，厚み100㎛のフィルムにおいて400nmの光
Heatingzone

線透過率０％，500nmの光線透過率２％以下となるようにHeatingzone

Coolingzone

添加量を調整した．このため太陽光を浴びてもフィルム下層部分には光線が届かず，良好な耐候性を示すと考えている．厚み100㎛の白色フィルムの光線透過率の例をFig．１Fig. ２ Schematic view of production lineに示す．
２．３

評価方法

２．３．１

一般特性評価

２．１及び２．２にて解説したサンプルについてJIS K
6744に準拠した方法で一般的な外装用材料の特性を評価した．
１）密着性JIS B 7729に記載のエリクセン試験機にて井桁カット後

Fig. １ Light transmittance of acrylic ﬁlmの６㎜及び８㎜のエリクセン張出しを行い，密着性を評価した．

外装用材料としての特性を調査する目的で，今回開発し

２）折り曲げ加工性及び低温加工性たアクリル鋼板と外装用鋼板として10年以上メンテナンス０℃及び25℃の温度条件で密着曲げ（０T曲げ）を行い，フリーで使用されてきた塩ビ鋼板とを比較した．塩ビフィ

ひび，割れ，剥離の有無を目視で確認した．

ルムは塩ビ樹脂をベースとしたものであり，加工性を付与

３）耐食性するため可塑剤を添加し，更に色調を付与するため白色顔耐食性を評価するため塩水噴霧試験（以下SST）をJIS料を添加してカレンダー法で製膜し200㎛の厚みに仕上げ

Z 2371 に記載の方法で行った。試験時間は1000時間とした．

たものである．この白色塩ビフィルムについてもアクリル

４）耐沸水性フィルムと同様に，厚み100㎛のフィルムにおいて400nm沸水への60分浸漬を行い，耐沸水性を評価した．の光線透過率０％，500nmの光線透過率２％以下となるよ

５）耐薬品性

うに顔料の添加量を設定した．

10％ HCl，10％ NaOH，灯油，エタノールについて評価を行った。

２．２

また長期耐候性を評価するため、下記の試験を行った。

ラミネート鋼板の作製方法

上記のフィルムをFig．２に示す装置にて鋼板上にラミネートし，サンプルを作製した．外装用鋼板には特に耐候

２．３．２

サイクルテスト性，耐食性が求められるため，基材金属には板厚0.8㎜，外装用鋼板は屋外長期間使用が前提であるため，塩乾湿目付け量はJIS表示Z18のGI材を使用した．まずGI材の脱繰り返しに対する特性を確認しておく必要がある．今回は脂を行い，次に塗布型のクロメート処理を施した．その後

サイクルテストとしてスガ試験機株式会社製の塩乾湿複合

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高耐候性アクリルラミネート鋼板の特性

サイクル試験機HPS212を用いて①塩水噴霧２時間，②２．４．３

厚み測定方法50℃乾燥条件２時間，③60℃湿潤条件２時間，を１サイク

EMMAQUA試験の評価サンプルについてフィルム厚みルとした試験を行った．
供試サンプルは端面シール無しで，を下記の方法で調査した．フィルムラミネート前の鋼板厚試験時間は1200時間とした．

み及びEMMAQUA試験経時後のサンプル（フィルム+鋼板）の厚みをマイクロメーターで測定し，その差からフィ２．３．３

耐候性評価方法

ルム厚みを算出した．

外装用鋼板は屋外長期間使用が前提であるため，太陽光（特に紫外線）に対する特性を評価方法を変えて確認した．
１）促進暴露試験１２．４．４

分子量測定方法

サンシャインウェザーメーター試験

EMMAQUA試験の評価サンプルについてアクリルの分

スガ試験機株式会社製のデューサイクル・サンシャイン

子量を下記の方法で測定した．まずラミネート鋼板からスーパーロングライフウェザーメーター（WEL-SUN-DC）

フィルムを削り取り，テトラヒドロフランに浸漬して溶解を用いて，ISO4892 に準拠したカーボンアーク法でサンさせた．その後，顔料と樹脂とを分離し，樹脂が含まれるシャインウェザーメーター（以下SWOM）試験を行った．

溶液のGel Permeation Chromatography（GPC）測定を一般的な試験時間は2000時間であるが，今回は更に5200時行い，標準ポリスチレン換算の分子量を算出した．

間まで延長した試験を行った．この耐候性評価試験に供し

３．結果及び考察たサンプルの光沢，色調を後述する方法で測定して評価した．
２）促進暴露試験２

EMMAQUA試験

外装用材料としての特性を調査する目的で，今回開発し屋外での20年以上の長期耐候性を評価するため，太陽光た青色のアクリル鋼板と塩ビ鋼板とを比較した．に近い促進試験として知られているEMMAQUA試験を選

まず，外装用材料として必要な基本特性について評価し択 し た ２，３）． 社 外 評 価 機 関 に 依 頼 し て ア リ ゾ ナ に てたが，アクリル鋼板は塩ビ鋼板と同等の特性を持つ事が確

ASTM-G90，Cycle３（夜間12分毎に３分間水スプレー）認できた（Table１参照）．なお，エタノールに対する耐に準拠したEMMAQUA経時試験を行った．なお，経時時薬品性でアクリル鋼板は若干の光沢変化を生じた．実際の間は３年間とし照射された紫外線総量は英弘精機株式会社

使用で問題となるレベルではないが，アルコールでの清拭，製の紫外線放射計（MS210A）を用いて測定した．この耐手入れ等については注意する必要がある．

候性評価試験に供したサンプルの光沢，色調，被膜厚み，サイクルテストの結果，クロスカット部，端部とも塩ビ分子量等を後述する方法で測定して評価した．

鋼板は赤錆が発生したがアクリル鋼板は白錆であった．ま３）屋外暴露試験

た端部のブリスターはアクリル鋼板の方が軽微であり，ア山口県下松市においてJIS K 7219に準拠した直接屋外暴

クリル鋼板は塩ビ鋼板と比較して良好な耐食性を示した

露法で屋外暴露15年経時試験を行い，外観を目視で確認し（Table２参照）．

た．

SWOM試験5200時間経時後の光沢変化は塩ビ鋼板と比較してアクリル鋼板の方が小さく，試験前後のΔEも塩ビ２．４鋼板と比較してアクリル鋼板が若干小さかった（Table３

特性値測定方法

以下に耐候性試験サンプルの評価方法について示す．

参照）．
屋外暴露15年経時試験を行った結果では塩ビ鋼板，アク２．４．１

光沢測定方法リル鋼板とも錆びはなく，良好な耐候性を示した（Fig．

SWOM試験及びEMMAQUA試験の評価サンプルについ３参照）．て60 グロスの光沢変化を日本電色工業株式会社製の光沢以上の結果から，今回開発したアクリル鋼板の試作サン

計VG2000を用いてISO2813に準拠して測定した．

プルは，外装用として10年以上使用されてきた塩ビ鋼板と同等以上の良好な耐候性を有していると考えられる．そこ

２．４．２

色調測定方法で，アクリル鋼板の更なる長期耐候性を評価し，最終的にSWOM試験及びEMMAQUA試験の評価サンプルについア ク リ ル が 劣 化 す る 状 態 を 確 認 す る 目 的 で， ３ 年 のて，色調（L*,a*,b*）を日本電色工業株式会社製色差計SQEMMAQUA試験を行った。

2000を用いて測定し，色調の変化を表す色差（ΔE）につ

この試験での供試サンプルへの総照射エネルギーは

いては，試験前の色調をL*（０），a*（０），b*（０），試験後3,846,155Lyであり，単純に換算すると関東地区日射量のの色調をL*（１），a*（１）*，b*（１）とした場合ΔL*＝ L*（０）40年以上に相当する３）．

­L*（１）*，Δa*＝a*（０）­a*（１）*，
Δb*＝b*（０）­b*（１）とし，

外観目視評価では各色ともチョーキング等の不具合はほΔE＝（（ΔL*）+（Δa*）+（Δb*））の式で算出した．
22

とんど見られなかった（Fig．4 参照）．

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Table１ The fundamental characteristics

Fig. ５ Glossiness changing of samples at EMMAQUA test

Table２ Results of cycle test after 1200h

Fig. ６ △ E of samples at EMMAQUA test
Table３ Glossiness and △E at SWOM test

持率約78％）に変化した（Table５参照）．いずれも高い分子量保持率を示しており，長期耐候性維持に有利と考えられる．
以上のように我々が開発したアクリル鋼板の製品は，太陽光に近い促進試験として知られているEMMAQUA試験の３年経時で優れた特性を有する事が確認できた．また，劣化の挙動は，ある時点で急速に進む傾向は見られず，徐々に進行する傾向がある事が判った．
今回のEMMAQUA試験でサンプルに照射したエネル
ギーは関東地方の40年分以上であるが，促進試験と実際の屋外暴露とでは温度や湿度が異なるため単純に40年の耐候性があるとは言い切れない．ただし，今回の結果から，開発したアクリル鋼板はメンテナンス無しで少なくとも20年

Fig. ３ The result of outdoor exposure test
（15years）以上の耐候性を持つと考えている。
光沢値は各色とも経時２年で約半分になり，３年で約１Table４ Thickness and residual ratio of samples atEMMAQUA testになった（Fig．５参照）．
ΔEは白で約４，黒と緑とは約2.5であり，いずれも良６参照）
好な値であった（Fig．
．
また，フィルム厚みについて初期は120㎛であったが３年後には108㎛（保持率90％）に変化した（Table４参照）．
この保持率は塩ビ樹脂と比較すると非常に高く，長期耐候

Table５ Molecular weight（Mw）and residual ratio ofsamples at EMMAQUA test

性維持に有利と考えられる．
また，分子量は元の分子量（Mw）約100,000に対して３年経時で黒は約88,000（保持率約85％），白は約78,000（保Fig. ４ Surface appearance of samples at EMMAQUA test50

高耐候性アクリルラミネート鋼板の特性

海岸近くのオフィス外装材として20年以上メンテナンス

４．結

言フリーで使用されており，剥離や錆び等の問題は発生していない．また一般住宅の屋根周辺部材として使用され始め外装用材料に対する環境適性，高耐候性，意匠性などのて約10年経つが問題は発生していない。

市場要求に対して東洋鋼鈑ではアクリル鋼板を開発した．

今後はアクリル鋼板の特徴を生かせる，長期耐候性や長開発品は塩ビ樹脂，可塑剤等を含有しておらず，アクリル期耐久性が必要な分野に積極的に提案する予定である．

樹脂と顔料だけでフィルムを作製しているため環境適性を有している．また，開発品は高い耐候性を持っており，適切な顔料をフィルムに添加する事で望む色調を表現可能で引あり，かつ深いエンボス表現が可能である．今回開発した

１）Seiichi Honma：Plastics，55（2004），５アクリル鋼板は上記の特徴を有するため，外装用材料とし

２）William J．Putman，Matthew McGreer and Matthewて日本国内で採用されつつあり，徐々にシェアを増やして

用

文

献

Conrad：Soc．Plast．Eng．ANTEC，（1995），3322

いる．実際の使用例は以下の通りである．

３）Eiki Takeshima，Toshinori Kawano，Hisao Takamura

７参照）
・オフィス外装材（Fig．
．

and Shigemichi Katoh：J．
Jpn．
Soc．
Colour Mater., 56（1983），８参照）
・住宅屋根部材（Fig．
．

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Magniﬁcation

Fig. ７ Actual use for a wall of a business oﬃce without any maintenance（21years）

Fig. ８ Actual use for roofs of houses and the parts around the roofs

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