東洋鋼鈑 V0137

化粧鋼板用エンボス付与フィルムの開発
神田真太郎、.河村悟史祀・内田正幸、

DeveloDment of Embossed Film for Laminated steel sheets
ShiπtaroU 1し、NDA, satoshilL、WAMulm, MasayUんiucHIDASyn01)sis : As interior building materials. steel sheets coated with Dolyvinyl chloride resin(PVC) have been gen
eraⅡy used because of their suDerior heat and chemical resistance and easiness of embossing finish
for surrace decoration. HO、vever.the pvc coating has begun to be avoided because it 8enerales nox
ious Ra$es 、vlth an environmentanoad during combuSⅡon.
Inslead of the pvc resin steel,、ve have develoDed Dolybutylene terephthalate (PBT) coated $teel
Sheets.1n this rnanufacturing Drocess, emb鴨Sin80f lhe pBT coated steel sheet has been usuaⅡydone afler filrn lamina110n, so ca11ed l)OSι,emt)ossing metho(1. This method makes it P船Sible to form
an extremely fine lexlure on the pBT coaun宮 layer although it has a demeritthal an embossing r0Ⅱ
is easy to be damaged due lo the direct contact with steel coils.
Therefore,in order lo solve the problem.、ve have develoDed Dre・embossed pBT 飢m which theemb鴫Sin宮 is previously done during the nlm casting Drocess.
In this paDer,、ve investigaled lhe relalionshゆ between transcription ralio of embossed Dattern andfilm thickness, nipDing 虹me in lhe pre embossed rilm before and aner lamina廿on. The transcription
ratio of embossed Dattern increased W北h an increase in the fⅡm 血ickness,90μm thickness shows
96% of trans(:riDuon raⅡ0, while 75μm thickness sho、ved only 75%. on other hand, nゆDing time did
not affed the transcriplion ratio in the ran8e of o.025 to o050 seconds.
Roughness of embo$sed fⅡm on the steel sheet decreased with an increase in laminaung tempera
Iures, The roughne$s of 90μm lhickness nlm became almost eQuelto thをlt of 75μm fⅡm because of小e Dre$飢lre of a laminating r0Ⅱ.
Keywords : PVC・free; post・embossing; embossed pBT film:film thickness; niP血ng ume;transcripuon rauo

1.緒PBT樹脂被覆鋼板にエンボスを賦形する方法を. Fi菖」
舌に那す.従来の技術は.上段に不すように製膜したフィルムを鋼板にラミネートした後、フィルム表面にエンボ

内装建材用途として.耐久性,エンボス加工性.耐薬品性等に優れた塩化ビニル樹脂を被覆した化粧鋼板が使スを賦形するアフターエンボス方式を採用している幻,用されてきた.しかしながら,塩化ビニル樹脂は,燃焼の方式は,フィルムを鋼板にラミネートした後,板温が時に有害ガスが発生する等.環境負荷が大きいとされてPBT樹脂の融点以上になるまで加熱し,直ちに,エンボおり,代替樹脂を用いた樹脂被覆鋼板の要求が高まってスロールとゴムロールで圧下,冷却することで,エンボこきている.これに対応するため,我々は,塩化ビニルとスを賦形する方式である.このアフターエンポス方式は,同等の耐久性,エンボス加工性等の特性を有するポリブ

非常に精密なエンボス表現が可能となるが,エンボスローチレンテレフタレート(PBT)樹脂被覆鋼板を開発し,ルが鋼板と接触するためにエンボスロールの癌付きが発

浴室壁材や冷蔵庫など様々な分野に展開してきたD'2}

生し易いこと,鋼板エッジ部が口ールに跡を付けるため

下松亊業所製峽工場
F松事業所製膜工場刷主那*3 下松出業所ラミネートエ場長**215束洋鋼鈑ν0137LaminaⅡon

0After,elnl)OSS
meιhoclPre'heaⅡnEmbossin

HeaⅡng ovcn

ノEml〕(熔SingL31ni"ali"宮r011^Ⅱ、、 waミCrsDray

Polyesler、mm、vnler

OuenchHealcdSINI、vele『 SDI'ay!‑nminaung
丁0ⅡBaC和ID
r0Ⅱ

Laminauon

0Pre・emt抑5S
meιho(1、Yaler 5Dray

Pro・cm1刃Sse(1filnl

We【erqucnch、valer sDray

Fi倉.1 Film laminι1[ion proce5Sにエンポスロールを鋼板幅単位で持つ必要があること,などの問題がある.
そこで.フィルム製膜時にエンボスを賦形するプレエンポス方式について検討を行った.フィルム単体にエン、、'in(1ing'ー＼ポス賦形を行うことで.任意のフィルム帆で製膜"能となり.鋼板とのラミネートのみてエンボス化粧鋼板が製/ー、>、,,子一＼

Enlbossin宮NiDpinErou

r011

造できるため,著しい生産性の向 1二が期待できる.
本報では,フィルム製膜時のエンボス賦形に対するフィ/ー'、ルム構成.フィルム厚み及びニップ圧力の影響を明確にCO0Ⅱ"客r0Ⅱするため.フィルムへのエンボス転写率について綱査を行った.また,フィルム製膜時にエンボス賦形を施したフィルム(プレエンポスフィルム)の場合,鋼板とのラFi宮.2 Eml〕ossing sySιem

ミネート時の加熱及びフミロールでの尿力によるエンボ

ボスロール温度35て.エンボスロールとニップロール問ス表面状態の変化が懸念されるため.ラミネート条件がの圧下力は2.O Mpa,ニップ長10mmで試験を行った,エンボス残存率に及ぼす影粋についても調査を行った.
2.12 樹脂及びフィルム榊成

PBT樹脂(ポリプラスチックス製,融点r,=225て)

2.実験

及びイソフタル酸共重合ポリエチレンテレフタレー

2.1 供試材

ト(CO PET)樹脂を用いて,2層フィルムを製膜した.

2.1.1 プレエンボスフィルム生産設備

CO・PETは. PET/1A7.5 (イソフタル酸7.5m01%, T,'
238て,1ν 0.9)及びPET/1A15 (イソフタル酸

プレエンボスフィルム生産設備の概略をF地2に尓す.
通常の製膜工程においては, Tダイから出てきた溶融樹15m01%, r、,215て,1V=0.9)を用いた.フィルム榊

脂をキャストロールで冷却固化し,フィルムを成形す

成をFig3に木す. PBT樹脂はエンボス臓形性,加工性る,それに対し,プレエンボスフィルム方式では, Tダに優れているため,表廟となるエンボスロール仰Ⅱば,白イから押出した溶融樹脂をエンポスロールとニップロー色顔料(酸化チタン98%以上)を重量比で20%になるよ

ル問において.エンポス喉形,冷却固化する方法を採用

うに配合したPBT樹脂層とした.下屑となるニップロー

した.エンポスロールには,中心線粗さπα=5μm,最ル側は,シリコンゴムに対する籬型性及びエンボス献形

人断面積高さRι=40μmの砂目模様を刻印した外径φ性への影響を確認するため.2種類(PBT樹脂. PET30ommの口ールを用い,ニップロールにはシリコンゴIA15)の樹脂で検討を行った,また,フィルム層比の影

ム30mm厚みの外径φ250mmの口ールを用いた.

響を調査するために,CO・PET樹脂層の厚みを2水準及び,ニップロール表面を冷却口ールで25てに仰1御し.エン

PET/1A7.5樹脂についても検討を行った.
16

化粧鋼板用エンボス付勺・ワイルムの開発を評価するため,フィルムの粗度及びエンボス転写率のEmbossing r0町 Sidc

調査を行った.粗度測定は,接触式表面粗度計(東京精密製Surfecom140OD 3DF)を用いた.プレエンボスフ¥

ルムの表面粗度Rの及び丑ιを測定し,さらにフィルム表
面粗度Raiを.ロール表面粗度丑α,で除した値をエンボス
転写率RaiRa,とし,エンボス性の指標とした.また,光Surfaco layer : PBT conlainin
Diament 20、Ⅵ54 'r nl

干渉式粗さ計(veeco NT9100)を用いて,フィルム表
Under layer ; PBT or co pET

面の3次兀形状の可視化を行った.

18μm

NipDi11g r0Ⅱ Side

23 エンボス残存率
F喰.3 F矼m struclure

ラミネート後の表而粗度丑仙を測定し,プレエンボスフィルムの表面粗度Rので除した値をエンボス残存率RaRafとし,ラミネートにおけるフィルム表面状態の変化の2.13 プレエンボスフィルム
2.12に記した供試樹脂フィルムについて,フィルム厚指標とした.

み変更に際しては.製膜速度20ln/min (エンポスロールの速皮・定)になるように押出機の吐出量を調整し,35100μmのプレエンボスフィルムを製膜した

3.結果及び考察

また,ニップ時闇の影響を調査する際には,フィルム3.1 ニップロール側の樹脂種の影響

厚みを75μmとし,押出機の吐出量及びライン速度を変2,1,1の設備におけるプレエンボスフィルムの製暎で.

更することで,ニップ時問0,025,0,034.0.05Sにおけニップロール側にPBT樹脂及びCOPET樹脂を適用する

るプレエンボスフィルムを作製した.

検討を行った. PBT樹脂では.ニップロールからの剥離が安定せず、ロールへの樹脂融着が発生したが. CO・PET

2,1,4 ラミネート条件
ラミネート後のエンボス表面状態の変化を確認するた

桂則旨では,ニップロールとの雌型性は安定していた.所

め,簡易ラミネート装置で,ラミネート温度及び口ール定の位脳においてフィルム表面温度を測定した結果を圧 F力を変更した試験を行った,板厚05mmの溶融壷

Fig.4に示す.ニップ出口(位枇2)のフィルム温度は約

鉛めっき鋼板の片面にポリエステル系接粧剤を乾燥膜鳳

70゜Cであった.樹脂のガラス転移温度げ')は, PBT樹2μmになるように塗布した後、所定の温度 a90゜C脂が約40て. CO・PET樹脂が約75てであり.ニップ出口250て)に加熱した接着剤塗布済み溶融亜鉛めっき鋼板に温度よりも低いT'のPBT樹脂においては.軟化した樹脂

プレエンボスフィルムのラミネートを行った.ラミネーがニップロールに融杵したと推測はれる.この結果から,

トにおいては,鋼板側にフィルムの非エンボス賦形1面(製以下の実験はニップロール側樹脂として、 CO・PET樹脂を膜時のニップロール仰D が接するようにした.ラミネー用いて行った.

ト1王下力は.0.10.5Mpaの範囲で行った.
32 フィルム厚みとエンボス転写率の関係
エンボスロールによるフィルムへのエンボス賦形状態

22 エンボス転写率を評価した結果について,フィルム厚み侮の表面粗皮(Ra,エンボスロールによるフィルムへのエンボス嘱形状態

250
ν＼0﹂三EU昌三口︺=一亙200^^^150',、、100

ノノ/ず^、1,.'、
1子一＼I Embossing

NiDpinR
r0Ⅱr01150/ーー>、,,

00100

200300400500

Cooli11宮
3

Contact coo】ing lenR111

nu"

F碑.4 Relalion belwee0 則m leml)eralurc and contact・cooling lcng山
17②r0Ⅱ東洋鋼鈑V0137

ND をTable1に,フィルム厚みに対するエンボス転写率

これらの図からフィルム厚みが薄くなるにつれて,エRO/丑0,の変化をFlg.5に尓す.フィルム厚み90μm以上

ンボスの深い円凸部分が転写されていないこと力師寉認でではエンボス転写率90%以上であったが,それ以下のフィきた.使用したエンボスロールの表面は,丑t=40μmでルム厚みでは薄くなるほどエンボス転写率が低くなる傾あり,フィルム体積が小さい(フィルム厚みが沖い)場合,向が見られた.各フィルム厚みにおける2次元粗度チャー

深い凹凸部分に樹脂が十分に流入できず.その結果,フィトをFig.6に.フィルム厚み90μm及び50μmにおけるルムへのエンボス転写率が低くなったと推測される.こフィルム表面の3次元形状観察結果をF1宮S.フ,8に尓す.のような薄膜の場合については,押出し温度を高温にして樹脂の流動性を上げる等の製膜条件でエンボス転写率

Table l Roughness ofr011 Surface and eml)ossed filmを向上させる可能性があるが.現時点においては,薄膜for various thickness (Ra and RO

時に膜厚ムフが発生するため,今,後の課題である.
AVC『agc

Maximu!nSamploroughness(HO/μ m)roughness(Rι/μΠ1)

R0Ⅱ rcDrica

5,5435.9590μm Ⅲm

5.3431̲6375μ m fⅡnl

4.1525.44

ル間の接触時間(ニップ時問)が変化することから,エ50 μ 111 f11m

3,2120.53

ンボス賦形状態も変化することが懸念される.そこで,35μ m filnl

2.55

17.88

33 ニップ時間の影響
製膜速度を変更した場合,エンボスロールとニップロー

プレエンボスフィルムへの転写率が70%以上と比較的高い.フィレム厚み75μmにおけるニップ時朋の影響につ100

いて羽査を行った.エンボス転写率とニップ時剛の関係

90をFi宮.9に不す.フィルム原み75μmにおいて.ニップ
80

'叱︑都叫

.

時間を変化させても転写率に大きな変化は認められず.

.

70

短い二、プ時問(少なくとも0,025Sまで)でも,エンボ60スの転写は 1・分に行われていることが確認できた.

50

3.4 ラミネート条件のエンボス表面への影響
20

40

6080

プレエンボスフィルムは.フィルムにエンボス倣形を100施しているため.加熱した鋼榎とのラミネートにおけるFilm ulick"CSSノμ m
Fi尽.5

熱により,フィルム表血状態が変化することが懸念されRela"on beいVeen Ra// Ra,ιlndthickness ofemb伽Sed nhn

る(エンホス戻り」と言われている現象).そこで,ラ1001010三乱0器畢仁工比=0出WW0WW010032Lcnguln,nlF喰.6 ROU目hness charι of eml)05Sed film
18

化粧鋼板川エンポス付りフィルムの開窕

ミネート条件とエンボス表而状態の関係について開査を行った.厚みの異なるプレエンホスフィルムのラミネー
ト温度に対する,太面粗座の変化をFi宮.10に.エンボス残存率Ra, Ra/の変化をFig.11に木す.いずれの厚みのフィルムにおいても、ラミネート温度が高くなるにつれ.
表面粗度、エンボス残存率ともに減少する傾向が見られた.また、フィルム厚み90μmと75μmについて比較す
ると,プレエンポスフィルムにおける表面粗度は90μmの力が大きいのに対し(Table1参照)、ラミネート後の表面粗度はほぼ同程度.すなわち,より低いエンボス残Fi8.7 3D surrace imaRe of eml)ossed film
(Film小ickne$S 90μnl)

存率であたここで.これらの厚みのフィルムのラミネート前後における2次元粗度チャートをF地.12に示す.

この図から、フィルム厚み90μmにおけるプレエンボス
フィルムの力'が,深い凹凸が減少する篠向が顕著にみら
5.00
一=ミ90Ⅱm

川のU一一一一山ゴ0出

40075" nl501ι nl

300

2.00
180

190

Fi88 3D surfaco imagc of cmlx)S15ed film
(Fnm小icknesS 50μnl)

220

230

E仟ecl of lanliΠι11ion ιemDel'ature on roU尽hncss

Fi宮.10100K● 90μm＼︑＼︑9075Ⅱm80

50πm

700.020

0.040

0,030

0,050

60
1800.060

190

NゆDing Ⅱme / SCC
Fig.92101"ιltlji1111ιio" ten11)crι11U rc /て09
5908
5807
5706
50︑吋弐々叱

0.010

200

RclaⅡon bet、veen 丑αi Ra, and niDping 印ncEnlbosscd"1101'ι,1ni11;1te(1Shccl
仁一壮10叩mOpt肌

10訂mOTrlnl

Im川Lenglh

き羽lr"

誘口三一邸二0正三ミ仍監三一叫二0匡90μ1れ0μ」"

10μm
Ornln

=一毛=一ミ11"m'rnm

訟0二二W=0"

誘0二工叫二0匡」0μm

Opm

10pm
0Π1Π1しけlm

12 ROU尽hness chart of eml)osscd f山11 ancH剖ninιltcd shcCι
191Υ1】1110pm

LcnRthnlnl

乏1羽mImmLeng[h0μITI

Lon辛Ⅱ110μm

nU1110μm

0虹11"210

220

F喰.11 Effecl of lanlinaιion teml]cralure on l?α// Ra,U?Ⅱnl(heckncS5 * 75μm)

F"mⅡlicknC5S2001,alolnnuon ιCn11)cra1Ⅱrc /て一ΠU罰

Π"n230れることがわかった.この減少傾向により,90μmのフィ

Table 2 Roughness and kα1/παiof embossed fror various co・PET layer

ルムのエンボス残存率は,70μmの値より大きく低下したと考えられる

ROU三hness ofPrc embossed 「ⅡmROU宮hnes afler

耻nder 1訊ycr(Thickness)(πα//μ m)(HO゛/'ι m)

4̲61

2.50544.93

2.62534.702.7859CO PET for

なお,深い凹凸のエンボスが保持できない原因としては,
1フミネートロールの圧下によって,物理がHこ凸の部分が潰される

PET IA15(18μm)②軟化したCO・PET樹脂廟の変形に伴って凹凸が小さ

PET IA15(9μ m)

くなる.などが推測される.

PET IA7,5

そこで次に,ラミネートにおける口ールの圧下力とフィ(18μm)

Iamlna"on

凡σi/RO/(%)

ルムのエンボス残存率の関係をF地.13に木す,板との密したがって.鋼板へのラミネートによる表面粗度の減着性を確保するため,通常0.1Mpa以上の圧力でフミネー

少は,ラミネートロールの圧下によりエンボスが潰されトを行っている,この図から,1f下力0.1Mpa程度では工る影響もあるが,主要因は凹凸が下層のCOPET樹脂層

ンボス残存率を70%程度紲持し,02Mpa以上てはいずれに押し込まれるためであると秀えられる.

も60%程座となったが.さらに低下する傾向はみられなかった.この傾向から,ラミネートロールの圧下で凸部分が波されること以上に,エンポス残存率に対して影響

フィルム製膜時のエンボス賦形において,フィルム構K＼︑せ叫︑U叱

卯帥円印艶卯関を及ぼす要因があると考えられる.

0.00

4.結言
成,フィルム厚み,及び口ール圧下力がエンボス転写率に及ぼす影響を調査し,さらに,プレエンボスフィルムの鋼板へのラミネートにおいて,鋼板加熱温度及びラミネートロール1王下力がエンボス残存率に及ぽす影響について調査を行った結果,以下のことがわかった.
フィルム製膜において,

0.10

0.20

0,300,400,50[.ιU11inntion Drcssure / Mpa

Fi皐、13 Relation !)eいVeen πα」/ RO/end laminaⅡon Dressure(D ニップロールに接する下眉樹脂としては.ニップ

出1コのフィルム温度より高いT.を有するCO・PET
樹脂の力が,ニップロールから剥曄し易くなるために, PBT特川旨よりも適していた.

35 下層樹脂の融点の影響
プレエンボスフィルムの喪面粗度がラミネート1侍に減少する要因として.前述の通り,ラミネートにおける鋼板からの熱によりCOPET樹脂層が軟化するが, PBT樹脂凧までは 1・分に加熱されず,さらにプレエンボス〔程(2)エンボス転写率は.フィルム厚みに比例して高くなる傾向があり,90μm以上では90%以上,75μmで75%程度であった.
(3)エンボス転写率に対するニップ時間の影粋はほとんど見られなかった.

で粘晶化が進んでいるPBT樹脂屑は軟化しにくい可能性

プレエンボスフィルムの鋼板へのラミネートにおいて,もあるため,深い凹凸が下層のCO・PET樹脂層に押し込(4)ラミネートした後のプレエンボスフィルムの表面まれることも考えられる.

粗度は.ラミネート温度が高くなるにつれ,減少

下層はCO・PET樹脂で検吋しているが.結晶性が低く,する傾恂が見られた.また.ラミネート前の表面熱により軟化しゃすい.そこでCO・PET樹脂磨の厚みを粗度が最も大きい.膜厚90μmのフィルムについV2に.または. CO PET枯俳旨層を高融点のPET/1A7.5ては,ラミネート後の表面粗度が膜原75μmとほ樹脂とした場合の,ブレエンボスフィルム及びラミネーぼ同程皮となり,深い凹凸が F刷のCOPET樹脂

ト板の表面粗度,エンボス残存率の変化について調査を層に押し込まれる傾向が見られた.

行った.
エンボスフィルムのフミネート前後の表面粗度とエン参考文献

ボス残存率をTable 2に不す(フミネートi品度:230゜C ,D Y. Takesue, K,Tagun〕a, K.Fujii. F,Terauchi and Kseiki:
ECCA Autumn congress TrnnscriDI. a999).165
2)田熊幸治,武居芳樹,簾井1丁治.消木和浩,寺内文十:材料とプロセス,12 (1999),1350

1王ノJ:0,5Mpa).エンポスロールからのフィルムへのエンポス転写率はCOPET樹脂層の違いによる有意差が認められなかったが,エンボス残存率は高融点のPET
IA7.5樹脂の方が若下高くなる傾向が見られた.

3)森田俊・.岩 F寛之. m熊幸治.藤井h治,武居芳樹:衣血技術V0152. N04 (20OD.353