JP2000500184A - 被覆系、並びに積層プレス板上にポリウレタンアクリレート表面被膜をつくる際のその使用 - Google Patents

被覆系、並びに積層プレス板上にポリウレタンアクリレート表面被膜をつくる際のその使用

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Abstract

(57)【要約】 本発明の被覆系は樹脂成分、硬化剤成分および添加剤から成っている。樹脂成分は(メタ)アクリル二重結合、および少なくとも2個の反応性ヒドロキシル基を含み、硬化剤成分は多官能性、少なくとも2官能性のイソシアネートから成っている。被覆系の中での樹脂成分と硬化剤成分との割合は化学量論的な割合である。この被覆系は段階的に硬化させたポリウレタンアクリレートの表面層をもつ積層シートを製造するのに適している。第1の硬化段階の間において樹脂成分の遊離ヒドロキシル基は硬化剤成分のイソシアネート基と交叉結合し、(メタ)アクリル二重結合を含むウレタンアクリレート予備重合体を生じる。第2の硬化段階においては(メタ)アクリル二重結合はなお交叉結合を続け、シート表面のウレタンアクリレート重合体を生成する。このような段階的な交叉結合反応は反応パラメータ、例えば圧力、温度、添加剤の選択および硬化剤成分の化学的な組成を変えることによってコントロールすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】 被覆系、並びに積層プレス板上にポリウレタンアクリレート表面被膜をつくる際 のその使用 技術的分野 本発明は樹脂成分、硬化剤成分、および添加剤から成る被覆系、および実質的 にポリウレタンアクリレートかな成る被膜表面をもった積層プレス板を製造する 場合のその使用に関する。 従来技術の現状 建設の分野において、表面のかたさおよび引掻き耐性のような機械的性質に関 し、板の表面が高度の要求に合致しなければならないような屋内および屋外にお ける用途に積層プレス板を使用することは公知である。屋外の用途に用いられる 積層プレス板の場合には、紫外線耐性および耐候性に関して高度の要求が課せら れている。 ヨーロッパ特許A−166653号に従えば、板の表面に放射線によって硬化 するアクリル樹脂層を有する引掻き耐性が改善された、即ち少なくとも2ニュー トンである積層プレス板が提供される。このような板を製造するためには、担体 材料の最も外側のウエッブ、例えば印刷された装飾紙のウエッブの片側に重合可 能なアクリル樹脂を被覆し、一体となった樹脂フィルムをつくる。次いで室温に おいてこのフィルムに電子ビームを当て、ラジカル交叉結合反応を起こさせる。 最後に最も外側の層を構成するこの交叉結合したアクリル樹脂フィルムを、通常 積層プレス板の製造に使用されるプレス用スタック(pressing sta ck) の中で高温、高圧においてプレスする。 所望の表面のかたさをもつアクリル樹脂層を得るためには、比較的複雑な構成 をもった電子線源が必要であるから、この方法は機械工学的な見地から面倒であ る。 また交叉結合させたアクリル樹脂フィルムは、プレス用スタックを層状に配置 する場合、容易に曲がり平らにはならないから、不連続的なプレス工程では取り 扱いが困難である。この効果は放射線で重合により誘起されるアクリレート交叉 結合が高密度であり、それに伴いアクリレート重合体材料が収縮することによる ものである。 本発明の目的はこれらの問題を解決することである。 本発明の説明 本発明の目的は、容易に実施し得る方法で担体材料を被覆し、積層プレス板を 製造するのに通常使用される種類のプレス用スタックを使用してプレスすること ができ、従って満足すべき表面のかたさをもった耐候性のある表面をつくり得る 上記種類の被覆系を提供することである。 本発明に従えば、樹脂成分および硬化剤成分並びに添加剤から成り、樹脂成分 は遊離の反応性をもった(メタ)アクリル二重結合ばかりでなく、1分子当たり 少なくとも2個の反応性ヒドロキシル基の両方を含み、硬化剤成分は多官能性、 少なくとも2官能性のイソシアネートから成り、樹脂成分および硬化剤成分は化 学量論的割合で存在することを特徴とする被覆系が提供される。 本発明の被覆系においては、樹脂成分が一般式 但し式中R1はアルキルまたは脂肪族のポリエーテル基またはポリエステ ル基を表し、R2およびR3は脂肪族または脂環式の基を表し、nは2〜6、好ま しくは3〜5である、 を有し、硬化剤成分が一般式 但し式中mは少なくとも2、好ましくは少なくとも3であり、R3は脂肪 族または脂環式の基を表す、 のイソシアネートである場合、さらに利点が得られる。本発明の被覆系は硬化剤 成分として室温における反応性が抑制されている3官能性のイソシアネートを含 んでいることが有利である。 本発明の被覆系はさらに室温で安定なラジラル生成剤、並びに(メタ)アクリ ル二重結合の未成熟な交叉結合反応を防ぐ抑制剤を含んでいる。 充填剤および/または着色顔料および/または燃焼遅延剤および/または光の 効果を防止する試剤、例えば紫外線吸収剤またはラジカル捕捉剤も添加剤として 存在させることができる。 さらに本発明に従えば、一般式 但し式中nは2〜6、好ましくは3〜5、mは0.5〜1.5であり、R はアルキルまたは脂肪族のポリエーテル基またはポリエステル基を表す、 の少なくとも1個の遊離ヒドロキシル基をもった多官能性の(メタ)アクリル単 量体を、該(メタ)アクリル単量体の反応性ヒドロキシル基に 関し化学量論的な量の2倍過剰なジイソシアネートと反応させてウレタン基を生 成させ、次いで該遊離イソシアネート基を多価の、好ましくは3価のアルコール と反応させて第2のウレタン基を生成させ、遊離の反応性(メタ)アルキル二重 結合ばかりか1分子当たり少なくとも2個の反応性ヒドロキシル基を含む樹脂成 分を生成させることを特徴とする上記の樹脂成分を製造する方法が提供される。 この方法はウレタン・アクリレート・オリゴマー、特に遊離の反応性(メタ) アクリル二重結合ばかりではなく、1分子当たり2個の反応性ヒドロキシル基を 含む脂肪族ウレタン・アクリル・オリゴマーの製造に好適に使用することができ る。 本発明方法に使用されるジイソシアネートは異った反応性をもつ官能基を有し ていることが好ましい。 多官能性(メタ)アクリレート単量体としては4〜5個の(メタ)アクリル二 重結合をもつものを使用することが好ましい。 また、被覆系を担体材料の片側に被覆し、しかる後このようにして被覆した担 体材料を高温、好ましくは140℃よりも低い高温において乾燥し、樹脂成分の 遊離ヒドロキシル基を硬化剤成分のイソシアネート基と反応させ、反応性(メタ )アクリル二重結合を含むウレタンアクリレート予備重合体を生成させることを 特徴とする本発明の被覆系を使用して担体材料を被覆する方法が提供される。 この工程中温度を注意深くコントロールすることにより、樹脂成分のヒドロキ シル基と硬化剤成分の官能基との間に付加重合反応が起こり、他方樹脂成分の( メタ)アクリル二重結合の反応性は保持される。この方法により取り扱いが容易 で十分長い期間の間貯蔵できる可撓性をもっ た被覆された担体材料が提供される。 適当な担体材料は、木材、プラスティックスまたは金属の板、およびプラステ ィックスまたは金属のフィルムである。担体材料として半仕上げ製品、例えば紙 のような繊維を含む材料をベースにしこれを合成樹脂で含浸した材料を使用する こともできる。 また本発明に従えば、合成樹脂で含浸した平らな担体材料、および板の少なく とも片側の表面に実質的にポリウレタンアクリレートから成る最も外側の層を有 する積層プレス板の製造法が提供される。 この方法は、a)本発明の被覆系を担体材料の片側に被覆し、この方法で被覆 された担体材料を次に高温、好ましくは140℃より低い高温において乾燥し、 これによって樹脂成分の遊離ヒドロキシル基と硬化剤成分のイソシアネート基と の初期交叉結合反応を起こさせて反応性(メタ)アクリル二重結合を含むウレタ ン・アクリレート予備重合体をつくり、b)少なくとも片側にa)でつくられた 最も外側の層を有する合成樹脂で含浸された若干の担体材料から成るプレス用ス タックをつくり、c)b)でつくられたプレス用スタックを、高い圧力および乾 燥温度より高い温度、好ましくは140℃より高い温度においてプレスし、さら に反応性(メタ)アクリル二重結合の交叉結合反応を起こさせてウレタン・アク リレート重合体を生成させることを特徴とする方法である。 本発明方法においては温度をコントロールすることにより樹脂成分を次の二段 階で反応させる: 第1の反応段階においては、樹脂成分の遊離のヒドロキシル基と硬化剤の官能 基との間で付加重合反応が起こり、(メタ)アクリル二重結合の反応性は保持さ れる。適当な抑制剤を加えることによりこれらの(メ タ)アクリル二重結合の未成熟な反応は有利に防がれる。担体材料として含浸さ れた装飾紙が好適に使用される場合には、これは反応の第1の段階の後で、把持 することができ且つ剛性をもたないポリウレタン・アクリレート予備重合体をベ ースとした被膜を示す。このように被覆した担体材料は何ら問題を生じることな く、即ち望ましくない曲がりを生じることなく、積層プレス板に通常使用されて いる型のプレス用スタックの中に容易に層状に配置することができる。 第2の反応工程においては、プレス工程中の高い温度および圧力が引き金とな り、樹脂成分の(メタ)アクリル二重結合の重合反応が起こる。重合反応の開始 はまた適当な遊離基生成剤を加えることにより引き起こされる。 本発明方法においては、硬化剤成分としては3官能性のジイソシアネートを有 利に用いることができ、室温においてはその反応性を抑制することができる。 本発明の被覆系に添加し得る他の添加剤には、充填剤および/または着色顔料 および/または燃焼遅延剤および/または光の効果を抑制する試剤、例えば紫外 線吸収剤または遊離基捕捉剤が含まれる。 本発明を実施する若干の方法 下記においてはいくつかの具体化例を実施例として用い本発明を詳細に説明す る。 実施例 1 a)樹脂成分の製造 100重量部の多官能性アクリレート単量体、例えはOH当量525のペンタ エリスリトールペンタアクリレートを、撹拌機、加熱器、冷却 器、還流冷却器、およびガス入口を備えた反応容器の中に入れる。使用したジイ ソシアネートは異った反応性をもつ官能基を有するもの、例えばNCO当量11 1のイソフォロンジイソシアネートである。イソフォロンジイソシアネートの割 合は42.3重量部であった。 この反応混合物に抑制剤として0.5%のヒドロキノン、触媒として0.1% のジラウリル酸ジブチル錫、並びに希釈剤として20重量部の酢酸n−ブチルを 加えた。全反応を通じて反応混合物に乾燥空気を通す。反応混合物が始めに含ん でいた遊離イソシアネート基の半分(ドイツ工業標準DIN 53 185号に より決定)を含むに至るまで温度約60℃において反応混合物を撹拌する。これ によってウレタン結合が生じる。次いでOH当量44.7の多価アルコールであ るトリメチロールプロパン25.5重量部を反応混合物に加え、イソシアネート 含量が0.5%以下に低下し、さらにウレタン結合が生成するまで反応を続ける 。次いで反応混合物を室温に冷却し、酢酸n−ブチルで約80%に希釈し、さら に0.5%の量のヒドロキノンを加えた。このウレタンアクリレート・オリゴマ ー溶液は25℃における粘度が約3000mPa.sであった。このものは数週 間貯蔵することができ、粘度は変化しない。そのOH当量は554である。これ は次に本発明の被覆系のじゅす成分として使用することができる。 b)本発明の被覆系の製造 本発明の被覆系を製造するために、a)で得た樹脂成分溶液100重量部をイ ソシアネート当量が195の三量体化したヘキサメチレンジイソシアネートの形 で34.6重量部の硬化剤成分と混合し、また遊離基生成剤として0.1重量部 の過安息香酸t−ブチルを加えた。140℃ における過安息香酸t−ブチルの半減期は約10分である。 むら取り剤、発泡防止剤、および脱ガス剤のような被覆系に対する公知の添加 剤も本発明の被覆系に加えることができる。この被覆系の作業寿命は1〜1.5 時間である。 実施例 2 実施例1と同様にして被覆系を製造した。樹脂成分をつくるために、分子量5 50のアルコキシル化したペンタエリスリトールトリアクリレートを多官能性の アクリレート単量体として使用した。 実施例 3 実施例1と同様にして被覆系を製造した。しかし樹脂成分をつくるためにイソ フォロンジイソシアネートの代わりにトリメチルヘキサメチレンジイソシアネー トを用いた。 実施例 4 実施例3と同様にして被覆系を製造した。ジペンタエリスリトールペンタアク リレートの代わりにアルコキシル化したペンタエリスリトールトリアクリレート を用いた。 実施例 5 実施例1〜4のいずれかの方法で製造し得る被覆系を、スプレッダー・ローラ により被覆装置の中で担体材料に被覆する。担体材料は例えば紙−プラスティッ クス・フィルム複合体であることができる。この被覆系を40g/m2の厚さで 被覆する。次に被覆装置の乾燥器の中で温度100〜120℃において硬化剤成 分のイソシアネート基と樹脂成分の遊離ヒドロキシル基との間で部分的に交叉結 合反応を起こさせ、(メタ)アクリル二重結合を含むウレタンアクリレート予備 重合体をつくる。同 時に、使用した溶媒を蒸発させる。担体材料を乾燥器に通す速度は、被覆された 担体材料が把持することができ供給ロールの上にいつまでも貯蔵し得る形で存在 するように選ばれる。 ポリウレタン・アクリレートの表面をもつ積層プレス板を製造するためには、 供給ロールから板をつくるための適切な大きさに細片を切り取り、次の順序でこ れを層にしたパケットの他の成分と重ね合わせる: − 被覆表面が装飾層の方へ向いた被覆された担体材料。 − メラミン樹脂で含浸した印刷したまたは顔料を加えた装飾紙からつくられた 装飾層。 − フェノール樹脂で含浸された約12枚の紙のウエッブから成る芯の層。 − メラミン樹脂で含浸した印刷したまたは顔料を加えた装飾紙からつくられた 装飾層。 − 被覆表面が装飾層の方へ向いた被覆された担体材料を随時さらに1枚。 このプレス用積層品を圧力90バール、温度140℃において約20分間プレ スする。このような反応温度においては、被覆系の中に存在する遊離基によって 引き起こされる反応性の(メタ)アクリル二重結合の他の交叉結合反応が起こり 、硬化したポリウレタンアクリレートが生成する。同時に装飾層および芯の層に 使用された含浸用の樹脂も硬化する。約20分後、なお圧力をかけたままプレス 用スタックを冷却し、次いでプレスから取出す。次に担体材料を板の表面から取 り除くが、これは少なくともその片側の引掻き耐性が約4N(ドイツ工業標準D IN 53 999、パート10)の硬化したポリウレタンアクリレート層を有 し ている。板の表面も例えば硫酸のような鉱酸、およびアセトンのような溶媒に対 して高度の抵抗性をもっている。ASTM G 53−84に従って耐候性を試 験した。300時間後板の表面は光沢を全く失わず、また変色していないことが 判った。 実施例 6 実施例1〜4記載のいずれかの方法で製造し得る被覆系を、スプレッダー・ロ ーラにより被覆装置の中で約100g/m2の厚さで予備含浸された装飾紙に被 覆する。装飾紙を予備含浸することにより使用する被覆系の装飾紙に対する接着 性が強化される。予備含浸に使用できる含浸用樹脂のいくつかの例には、アクリ レート樹脂またはアミノプラスト樹脂、またはこれらの混合樹脂がある。 工程中被覆する被覆系の厚さを刃を用いて80〜100g/m2にする。この 方法で被覆した装飾紙を次に120℃において長さ20mの乾燥器に通す。この 温度において樹脂成分の遊離ヒドロキシル基と硬化剤成分のイソシアネート基と の間に初期交叉結合反応が起こり、なお反応性をもった(メタ)アクリル二重結 合を含むウレタン・アクリレート予備重合体が生じる。 室温においては安定であるが温度100〜120℃においては反応性をもって いる抑制されたイソシアネートを加えることにより、硬化剤成分の反応性はさら に影響を受けることができる。 また、被覆系の中に存在する溶媒は高温において蒸発させることができる。従 って把持できるがそれでも可撓性をもち、且つ溶媒に対して抵抗性をもったフィ ルムの形で被覆された装飾紙が得られる。この可撓性の紙を巻いて供給ロールの 形にし、永久に貯蔵することができる。 ポリウレタンアクリレートの表面をもった積層プレス板をつくるためには、こ の貯蔵ロールからその板に対して適切な形に細片を切り出し、のように他の成分 と一緒に層状のパケットの中に入れる: − 被膜が反応性アクリレート基を含むポリウレタンアクリレートから実質的に 成る被覆装飾紙。 − フェノール樹脂で含浸された約12枚の紙のウエッブから成る芯の層。 − 被膜が反応性アクリレート基を含むポリウレタンアクリレートから実質的に 成る被覆装飾紙。 このプレス用スタックを圧力90バール、温度140℃において約20分間プ レスする。このような反応温度においては、反応性の(メタ)アクリル二重結合 の他の交叉結合反応が起こり、硬化したポリウレタン・アクリレートが生成する 。この交叉結合反応は、装飾紙の被覆系の中に潜在的に存在する遊離基によって 引き起こされる。この反応はまた温度140℃以上でなければ反応しない硬化剤 成分のイソシアネートの「抑制を脱す」ことによっても促進することができる。 同時に装飾層および芯の層に使用された含浸用の樹脂も硬化する。約20分後 、なお圧力をかけたままプレス用スタックを冷却し、次いでプレスから取出す。 板の表面は引掻き耐性が約4N(ドイツ工業標準DIN 53 999、パート 10)の硬化したポリウレタンアクリレート層を有している。板の表面も例えば 硫酸のような鉱酸、およびアセトンのような溶媒に対して高度の抵抗性をもって いる。ASTM G 53−84に従って耐候性を試験した。3000時間後板 の表面は光沢を全く失わず、また変色していないことが判った。 工業的用途 本発明によれば、ウレタンアクリレート重合体をベースにした完全に交叉結合 した、従って引掻き耐性をもった表面被膜がつくられる。この表面被膜の引掻き 耐性はRN 438で測定して少なくとも2Nである。 本発明の表面被膜は屋内および屋外の用途に対して適している。さらにこの表 面被膜は溶媒に抵抗性をもっているから、望ましくない引掻き傷を容易に除去す ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L U,MC,NL,PT,SE),AU,BG,BY,C A,CN,CZ,EE,HU,IL,JP,KR,LT ,LV,MX,NO,NZ,PL,RO,RU,SG, SI,SK,TR,UA,US (72)発明者 バイス,ヨゼフ オーストリア・アー−1030ウイーン・ロフ スガツセ15/12

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.樹脂成分および硬化剤成分並びに添加剤から成り、樹脂成分は遊離の反 応性をもった(メタ)アクリル二重結合、および1分子当たり少なくとも2個の 反応性ヒドロキシル基の両方を含み、硬化剤成分は多官能性、少なくとも2官能 性のイソシアネートから成り、樹脂成分および硬化剤成分は化学量論的割合で存 在することを特徴とする被覆系。 2.樹脂成分は一般式 但し式中R1はアルキルまたは脂肪族のポリエーテル基またはポリエステ ル基を表し、R2およびR3は脂肪族または脂環式の基を表し、nは2〜6、好ま しくは3〜5である、 を有し、硬化剤成分は一般式 但し式中mは少なくとも2、好ましくは少なくとも3であり、R3は脂肪 族または脂環式の基を表す、 のイソシアネートであることを特徴とする請求項1記載の被覆系。 3.硬化剤成分は3官能性のイソシアネートであることを特徴とする請求項 1または2記載の被覆系。 4.硬化剤成分は室温における反応性を抑制されていることを特徴とする請 求項1または3記載の被覆系。 5.室温において安定な遊離基生成剤および(メタ)アクリル二重 結合の未成熟な交叉結合反応を防止する抑制剤が添加剤として存在することを特 徴とする請求項1〜4記載の被覆系。 6.充填剤および/または着色顔料および/または燃焼遅延剤および/また は光の効果を防止する試剤、例えば紫外線吸収剤または遊離基捕捉剤が添加剤と して存在することを特徴とする請求項1〜5記載の被覆系。 7.一般式 但し式中nは2〜6、好ましくは3〜5、mは0.5〜1.5であり、R はアルキルまたは脂肪族のポリエーテル基またはポリエステル基を表す、 の少なくとも1個の遊離ヒドロキシル基をもった多官能性の(メタ)アクリル単 量体を、該(メタ)アクリル単量体の反応性ヒドロキシル基に関し化学量論的な 量の2倍過剰なジイソシアネートと反応させてウレタン基を生成させ、次いで該 遊離イソシアネート基を3価の、好ましくは多価のアルコールと反応させて第2 のウレタン基を生成させ、遊離の反応性(メタ)アルキル二重結合ばかりか1分 子当たり少なくとも2個の反応性ヒドロキシル基を含む樹脂成分を生成させるこ とを特徴とする請求項1〜6記載のいずれかの被覆系に対する樹脂成分の製造法 。 8.遊離の反応性(メタ)アルキル二重結合および1分子当たり少なくとも 2個の反応性ヒドロキシル基の両方を含む好ましくは脂肪族のウレタンアクリレ ート・オリゴマーを生成させることを特徴とする請求項7記載の方法。 9.使用するジイソシアネートは反応性が異った官能基をもっていることを 特徴とする請求項7または8記載の方法。 10.使用する多官能性の(メタ)アクリレート単量体は4個の(メタ)アク リル二重結合をもっていることを特徴とする請求項7〜9記載の方法。 11.使用する多官能性の(メタ)アクリレート単量体は5個の(メタ)アク リル二重結合をもっていることを特徴とする請求項7〜9記載の方法。 12.被覆系を担体材料の片側に被覆し、しかる後このようにして被覆した担 体材料を高温、好ましくは140℃よりも低い高温において乾燥し、樹脂成分の 遊離ヒドロキシル基を硬化剤成分のイソシアネート基と反応させ、反応性(メタ )アクリル二重結合を含むウレタンアクリレート予備重合体被覆を生成させるこ とを特徴とする請求項1〜6記載の被覆系を使用して担体材料を被覆する方法。 13.合成樹脂で含浸された平らな担体材料、並びに板の少なくとも片側の表 面上にあるポリウレタンアクリレートから実質的に成る最も外側の層から成る積 層プレス板の製造法において、 a)担体材料はその片側に請求項1〜6記載のいずれかの被覆系を有し、この 方法で被覆された担体材料を次に高温、好ましくは140℃より低い高温におい て乾燥し、これによって樹脂成分の遊離ヒドロキシル基と硬化剤成分のイソシア ネート基との初期交叉結合反応を起こさせて反応性(メタ)アクリル二重結合を 含むウレタンアクリレート予備重合体をつくり、 b)少なくとも片側にa)でつくられた最も外側の層を有する合成樹 脂で含浸された若干の担体材料から成るプレス用スタックをつくり、 c)b)でつくられたプレス用スタックを、高い圧力および乾燥温度より高い 温度、好ましくは140℃より高い温度においてプレスし、さらに反応性(メタ )アクリル二重結合の交叉結合反応を起こさせてウレタン・アクリレート重合体 を生成させることを特徴とする方法。 14.硬化剤成分として3官能性のジイソシアネートを使用することを特徴と する請求項13記載の方法。 15.室温における反応性が抑制されているジイソシアネートを硬化剤成分と して使用することを特徴とする請求項13または14記載の方法。 16.担体材料として含浸された装飾紙を使用することを特徴とする請求項1 3〜15記載の方法。 17.添加剤として充填剤および/または着色顔料および/または燃焼遅延剤 および/または光の効果を防止する試剤、例えば紫外線吸収剤または遊離基捕捉 剤を被覆系に加えることを特徴とする請求項13〜16記載の方法。 18.室温において安定な遊離基生成剤および(メタ)アクリル二重結合の未 成熟な交叉結合反応を防止する抑制剤を添加剤として加えることを特徴とする請 求項13〜17記載の方法。
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