JP2010036341A

JP2010036341A - 化粧シート用着色フィルムおよびその製造方法

Info

Publication number: JP2010036341A
Application number: JP2008197916A
Authority: JP
Inventors: Takashi Ikeda; 尚池田
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2008-07-31
Filing date: 2008-07-31
Publication date: 2010-02-18
Anticipated expiration: 2028-07-31
Also published as: JP5555988B2

Abstract

【課題】従来のオレフィン系化粧シート同様の性能を維持しながら植物由来度を高めた環境に優しい化粧シート用着色フィルムを提供する。
【解決手段】ポリオレフィン１０〜４０重量％、植物に由来する材料の割合が８０重量％以上である熱可塑性プラスチック５０〜９０重量％及び相溶化剤１〜１０重量％からなる厚さ３０〜８０μｍのバイオマス層と、ポリオレフィンを８０〜１００重量％含む厚さ５〜２０μｍのオレフィン層の少なくとも１層とを直接積層してなり、さらに着色顔料で着色されていることを特徴とする化粧シート用着色フィルム。
【選択図】なし

Description

本発明は、化粧シート用着色フィルムおよびその製造方法に関する。本発明の化粧シート用着色フィルムは、例えば木質ボード類、無機系ボード類、金属板等に貼り合わせ、建築内装材、建具の表面、家電品の表面材等に好適に用いられる。

従来より、建築内装材、建具の表面、家電品の表面材等に用いられる化粧シートとしては塩化ビニル製のシートが多く用いられてきた。しかし、塩化ビニル樹脂は焼却時に塩化水素ガスが発生し、酸性雨やダイオキシンの要因になるとも言われており、さらにはシートに添加された可塑剤のブリードアウト問題もあり、環境問題の観点からオレフィン系の化粧シートが広く使われるようになった。

しかし、地球温暖化の原因とされるニ酸化炭素の排出量を削減するために石油資源から植物由来の資源にシフトさせようという動きが活発化する中で、ポリ乳酸をはじめとするバイオマスプラスチックの開発が進み様々な分野への用途展開が進みつつある。

しかし、ポリ乳酸は耐熱性が低い、加水分解しやすい、衝撃強度が弱い、接着性が悪いといった問題があり、特に耐久性を要求される化粧シートの分野への展開は困難であった。

本出願人は、ポリオレフィンと少なくともポリ乳酸を含む脂肪族ポリエステルを含む樹脂をアロイすることで環境に優しい化粧シート用着色フィルムの提案を行ったが（特許文献１）、少なくともポリ乳酸を含む脂肪族ポリエステルが分散時に機械の流れ方向（ＭＤ方向）に微細に配向することによるフィルムの引き裂き強度の低下が発生する問題や、特に少なくともポリ乳酸を含む脂肪族ポリエステルの配合比が高い際に表面に少なくともポリ乳酸を含む脂肪族ポリエステルとポリオレフィンが共に存在する事による印刷の柄再現性の低下などといった問題が発生した。

また、本出願人は、ポリ乳酸層とオレフィン層の積層を提案しているが（特許文献２）、ポリ乳酸層とオレフィン層の密着強度を十分に高めることが困難な問題や、着色シートでは条件出しおよび耳スリットなどによって発生した材料のリサイクル層を設けることができず収率が悪いといった問題があった。
特願２００８−０７５４７９号特願２００８−０７１３１１号

本発明の課題とするところは、従来のオレフィン系化粧シート同様の性能を維持しながら植物由来度を高めた環境に優しい化粧シート用着色フィルムおよびその製造方法を提供することである。

請求項１に記載の発明は、ポリオレフィン１０〜４０重量％、植物に由来する材料の割合が８０重量％以上である熱可塑性プラスチック（以下、バイオマスプラスチックともいう）５０〜９０重量％及び相溶化剤１〜１０重量％からなる厚さ３０〜８０μｍのバイオマス層と、ポリオレフィンを８０〜１００重量％含む厚さ５〜２０μｍのオレフィン層の少なくとも１層とを直接積層してなり、さらに着色顔料で着色されていることを特徴とする化粧シート用着色フィルムである。

請求項２に記載の発明は、前記バイオマス層が、前記ポリオレフィンの海に前記熱可塑性プラスチックが島として分散している海島構造をとっていることを特徴とする請求項１に記載の化粧シート用着色フィルムである。

請求項３に記載の発明は、前記化粧シート用着色フィルムにおいて、前記バイオマス層を挟んで両面に前記オレフィン層が積層されていることを特徴とする請求項１または２に記載の化粧シート用着色フィルムである。

請求項４に記載の発明は、前記化粧シート用着色フィルムにおいて、前記熱可塑性プラスチックがポリ乳酸を８０重量％以上含む樹脂であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の化粧シート用着色フィルムである。

請求項５に記載の発明は、前記化粧シート用着色フィルムにおいて、前記相溶化剤がポリオレフィンを不飽和ジカルボン酸および／またはその酸無水物で変性した酸変性ポリオレフィン樹脂であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の化粧シート用着色フィルムである。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の化粧シート用着色フィルムの製造方法であって、前記バイオマス層と前記オレフィン層とをＴダイによる共押出法により積層する工程を有することを特徴とする前記製造方法である。

請求項７に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の化粧シート用着色フィルムの製造方法であって、前記バイオマス層の製造の条件出しまたは端部スリットにより生じた材料を前記バイオマス層の形成に用いる工程を有することを特徴とする前記製造方法である。

請求項１に記載の発明によれば、化粧シート用着色フィルムのバイオマス化をすすめることができ、環境負荷を低減させることが可能となると同時に、オレフィン層をもつことでフィルムの強度を高める、平滑性を高める、バイオマスプラスチック生分解や加水分解を抑制する、印刷適性を高めるといった効果を付与できる。

請求項２に記載の発明によれば、バイオマス層とオレフィン層の界面の接着強度を十分に高めることが可能になると同時に、バイオマスプラスチックの生分解や加水分解を抑制する効果を付与できる。

請求項３に記載の発明によれば、さらにバイオマスプラスチックの加水分解を抑制することが可能になると同時に、印刷適性、ラミネート適正といった後加工適性も改善する。

請求項４に記載の発明によれば、オレフィンの製膜条件と近い製膜条件での製膜性が向上し、より多くのバイオマスプラスチックをバイオマス層に入れることが可能になる。

請求項５に記載の発明によれば、バイオマス層の分散が向上し、凝集力が高まり、フィルム平滑性が向上する。また、ゲルが出る、引取性が低下するといった製膜性への悪影響が発生しにくい。

請求項６に記載の発明によれば、バイオマス層とオレフィン層の間に接着層を設ける必要がなくなり、リサイクル性を高めることができると同時に、生産効率を高める事が可能になる。

請求項７に記載の発明によれば、一般的に製造の条件出しや端部スリットにより多くの材料が廃材ロスとして生じるが、この廃材ロスを有効に利用して生産効率を大幅に高めることができ、結果的に環境負荷の低減にも貢献できる。

以下に本発明を詳細に説明する。
本発明におけるバイオマスプラスチックは主に樹脂のバイオマス化によって環境負荷を低減させる目的で使用される。現在、主として植物由来の原料より合成される脂肪族ポリエステルとしてはポリ乳酸が広く開発されている。
ポリ乳酸はＬ−乳酸またはＤ−乳酸のいずれかのホモポリマー、Ｌ−乳酸とＤ−乳酸のランダムコポリマー、Ｌ−乳酸とＤ−乳酸のブロックコポリマー、あるいはそれら２種以上の混合物であり、乳酸の鏡像異性体比率及びそれら異性体が共重合する方法(ランダム、ブロック、グラフトなど)により結晶性をコントロールすることが可能で、本発明においても適宜選定できる。具体的にはポリ乳酸の結晶性は他の樹脂と同様に、乳酸の鏡像異性体の一つのみが樹脂中に重合された形態で存在する場合に最大になる。従ってＬ−乳酸またはＤ−乳酸のホモポリマーが最も結晶性が高く、剛性や耐熱性を要求される用途には適している。また、ホモポリマーの耐衝撃性が問題になる場合や、ある程度の柔軟性を要求される場合は、必要に応じて、ブロックコポリマー、ランダムコポリマーまたはこれらの混合物などを適宜選定することができる。

また、ポリ乳酸を他の様々な脂肪族ポリエステルと共重合させてもよく、または混合させてもかまわない。ただし、植物に由来する材料の割合が８０重量％以上であることが重要である。
共重合や混合する脂肪族ポリエステルとしては、乳酸（Ｌ−乳酸、Ｄ−乳酸、ＤＬ−乳酸）の他、グリコール酸、３−ヒドロキシ酪酸、４−ヒドロキシ酪酸、３−ヒドロキシ吉草酸、４−ヒドロキシ吉草酸、６−ヒドロキシカプロン酸等の脂肪族ヒドロキシカルボン酸、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、１，９−ノナンジオール、ネオペンチルグリコール、ポリテトラメチレングリコール、１，４−シクロヘキサンジメタノール等の脂肪族二価アルコール、コハク酸、シュウ酸、マロン酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカン酸、ドデカン二酸、フェニルコハク酸、１，４−フェニレンジ酢酸等の脂肪族二塩基酸を少なくとも１種または２種以上組み合わせて得られる脂肪族ポリエステルが挙げられる。

また、ポリグリコール酸、ポリエチレンオキサレート、ポリブチレンオキサレート、ポリカプロラクトン、ポリネオペンチルグリコールオキサレート、ポリエチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネート、ポリヒドロキシ酪酸等から選ばれる１種または２種以上をポリ乳酸樹脂、またはポリ乳酸系共重合体と適宜混合してもかまわない。さらに、これらの脂肪族ポリエステルは、ジイソシアネート等の結合剤によってポリマー鎖が延長されたものであってもよく、また、少量のグリセリンのような脂肪族多価アルコール、ブタンテトラカルボン酸のような脂肪族多塩基酸、多価アルコール類を共存させて、共重合させたものでもよい。
さらには脂肪族ヒドロキシカルボン酸、脂肪族二価アルコール、脂肪族二塩基酸の中には原料を植物由来のものに変えていくための研究開発が進んでいるものもあるため、これらを積極的に使っていくことがより望ましい。

また、本発明におけるバイオマス層で使用されるポリオレフィンは、主にバイオマスプラスチックの弱点である耐熱性の低さや、生分解や加水分解しやすいこと、衝撃強度が弱い、接着性が悪いといった欠点を補完する目的で使用される。また、化粧シート用着色フィルムの表面がオレフィン層になることにより従来のオレフィン系化粧シート用着色フィルムと同様の印刷適性が得られるため、意匠性が高く高品質な化粧シートを作成することができる。

本発明に用いられるポリオレフィンとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリイソプレン、エチレン-プロピレン共重合体、エチレン-αオレフィン共重合体、プロピレン-αオレフィン共重合体、これらのポリオレフィンが不飽和ジカルボン酸および／またはその酸無水物で変性された酸変性ポリオレフィン樹脂などから適宜選択が可能であり、単一でも複数種の混合でもかまわない。

また、分散を良好に行い、物性を向上させるためには相溶化剤を使用することが望ましい。
相溶化剤としてはポリオレフィンを不飽和ジカルボン酸および／またはその酸無水物で変性した酸変性ポリオレフィン樹脂や、非極性部と極性部をもつブロック共重合体などがよく用いられるが、特に制約はなく、添加した相溶化剤が、海となるポリオレフィンと島となるバイオマスプラスチックの間に存在し、界面の密着を改善していることが重要である。

バイオマス層は、ポリオレフィン３０〜５０重量％、バイオマスプラスチック５０〜７０重量％及び相溶化剤５〜１０重量％からなるものがさらに好ましい。また、バイオマス層の厚さは、３０〜８０μｍ、好ましくは４０〜７０μｍである。
オレフィン層はポリオレフィンを９０〜１００重量％含むものがさらに好ましい。また、オレフィン層の厚さは、５〜２０μｍ、好ましくは５〜１０μｍである。

着色顔料としては縮合アゾ、不溶性アゾ、キナクリドン、イソインドリン、アンスラキノン、イミダゾロン、コバルト、フタロシアニン、カーボン、酸化チタン、酸化鉄、雲母等のパール顔料等がある。
着色剤は化粧シート用着色フィルムのどの部分にあってもかまわないが、主にオレフィン層に分散させ、さらにバイオマス層のポリオレフィンに分散していることが色管理や調色の点から見て望ましい。

また、必要に応じて各種フィラー、熱安定剤、酸中和剤、紫外線吸収剤、光安定剤、カルボキシル基末端封鎖剤、帯電防止剤、滑剤、造核剤、難燃剤、ブロッキング防止剤、艶調整剤等を添加することもできる。これらの添加剤のうち、フィラーとしてはタルク、非膨潤性雲母、膨潤性雲母、イオン交換を行った膨潤化雲母、炭酸カルシウム、ベントナイト、有機変性モンモリロナイト、水酸化マグネシウム、ワラストナイト、シリカ、アルミナ、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、ケイ酸カルシウム、アルミン酸ナトリウム、アルミン酸カルシウム、アルミノ珪酸ナトリウム、珪酸マグネシウム、ガラスバルーン、カーボンブラック、酸化亜鉛、三酸化アンチモン、ゼオライト、ハイドロタルサイト、チタン酸カリウム、窒化ホウ素、グラファイト、ガラス繊維、炭素繊維、綿繊維、麻繊維、ケナフ繊維、ヘンプ繊維、ジュート繊維、バナナ繊維、ココナッツ繊維、セルロース繊維、紙粉、木粉、竹粉、セルロース粉末、籾殻粉末、果実殻粉末、タンパク質、澱粉などが挙げられる。
熱安定剤としてはヒンダードフェノール系、硫黄系、リン系等、酸中和剤としてはステアリン酸金属塩、ハイドロタルサイト等、紫外線吸収剤としてはベンゾトリアゾール系、ベンゾエート系、ベンゾフェノン系、トリアジン系等、光安定剤としてはヒンダードアミン系等、カルボキシル基末端封鎖剤としてはカルボジイミド、グリシジルエステル等、難燃剤としてはハロゲン系難燃剤、リン系難燃剤、塩素系難燃剤等、滑剤としては炭化水素系滑剤、脂肪酸、高級アルコール系、脂肪酸アマイド系、金属石鹸系、エステル系、フッ素系等、造核剤としてはカルボン酸金属塩系、ソルビトール系、リン酸エステル金属塩系等があり、これらの添加剤を任意の組み合わせで用いるのが一般的である。

着色フィルムの押出にはＴダイを用いた共押出成形を用いるのが好ましい。共押出をすることでバイオマス層の押出の難しさを緩和することができる上に、オレフィン層とバイオマス層の間の接着層を省くことができる。また、バイオマス層の製造の条件出しまたは端部スリットにより生じた材料のようなリサイクルした材料をバイオマス層に戻す際の安定性が向上する。
印刷適正を確保するための平面性や熱収縮、異物管理等がなされていればかまわない。ただし、着色フィルムの厚みは５０μｍから１２０μｍの間にすることが望ましい。５０μｍより薄いと印刷適正が悪く、意匠的な問題がある。また１２０μｍを越えると曲げ加工次の白化など性能的に問題を生じる可能性が高い。

以下、本発明を実施例および比較例によりさらに説明するが、本発明は下記例に制限されるものではない。
使用した材料、装置は下記のものとした。配合比は全体量を１００とした重量％で表記する。

＜使用材料＞
ポリ乳酸(ユニチカテラマックＴＰ４０００)
ポリプロピレン(プライムポリマープライムポリプロＥ２０００ＧＶ)
相溶化剤(三洋化成ユーメックス１００１)
酸化チタンマスターバッチ (東京インキ PEX 6800 White）

＜使用装置＞
単軸押出機(池貝鉄工ＦＳ−６５Ｌ／Ｄ＝３６)
共押出用押出機(池貝鉄工ＦＳ−５０Ｌ／Ｄ＝２８)
金型９００mm幅コートハンガーダイ２種３層共押出

＜装置条件＞
単軸押出機条件２３０℃設定
金型温度２３０℃設定

（１）バイオマス層配合１
ポリ乳酸：６０重量％、相溶化剤：１０重量％、ポリプロピレン：２０重量％、酸化チタンマスターバッチ１０重量％
（２）バイオマス層配合２
ポリ乳酸：６０重量％、ポリプロピレン：３０重量％、酸化チタンマスターバッチ１０重量％
（３）オレフィン層配合
ポリプロピレン：９０重量％、酸化チタンマスターバッチ１０重量％
（４）構成１
オレフィン層１０μｍ／バイオマス層８０μｍ／オレフィン層１０μｍ
（５）構成２
バイオマス層１００μｍ

実施例１
バイオマス層(バイオマス層配合１)及びオレフィン層を２種３層共押出でＴダイより構成１のように押し出し、実施例１の化粧シート用着色フィルムを作成した。

比較例１
バイオマス層(バイオマス層配合２)及びオレフィン層を２種３層共押出でＴダイより構成１のように押し出し、比較例１の化粧シート用着色フィルムを作成した。

比較例２
バイオマス層(バイオマス層配合１)を１層押出でＴダイより構成２のように押し出し、比較例２の化粧シート用着色フィルムを作成した。

比較例３
バイオマス層(バイオマス層配合１)を８０μｍの厚みで、またオレフィン層を１０μｍの厚みでそれぞれＴダイによって製膜して、ウレタン系の接着剤でドライラミネートし、構成１のように貼り合わせ、比較例３の化粧シート用着色フィルムを作成した。

実施例２
実施例１の化粧シート用着色フィルムを破砕し、それにポリ乳酸と相溶化剤を添加して、ポリ乳酸が６０重量％、相溶化剤が１０重量％になるように調整して、これを実施例１のバイオマス層１００重量％のうち３０重量％になるように配合し、バイオマス層の樹脂配合とし、このバイオマス層とポリオレフィン層を２種３層共押出でＴダイより構成１のように押し出し、実施例２の化粧シート用着色フィルムを作成した。

比較例４
比較例３の化粧シート用着色フィルムにポリ乳酸と相溶化剤を添加して、ポリ乳酸が６０重量％、相溶化剤が１０重量％になるように調整して、これを比較例３のバイオマス層１００重量％のうち３０重量％になるように配合し、バイオマス層の樹脂配合とし８０μｍの厚みで、またオレフィン層を１０μｍの厚みでそれぞれＴダイによって製膜して、ウレタン系の接着剤でドライラミネートし、構成１のように貼り合わせ、比較例４の化粧シート用着色フィルムを作成した。
評価結果を表１に記す

フィルム性状：フレア、印刷適性、異物評価 (目視による)
フィルム強度：固定したフィルムにセロテープ（登録商標）を貼り付け高速で４５度方向に引きはがし観察
耐熱湿試験：６０℃９０％ＲＨ×２００時間におけるフィルム伸び低下２０％以内を○とする。
ラッピング試験：曲面貼り合わせによる基材白化評価

Claims

ポリオレフィン１０〜４０重量％、植物に由来する材料の割合が８０重量％以上である熱可塑性プラスチック５０〜８０重量％及び相溶化剤１〜１０重量％からなる厚さ３０〜８０μｍのバイオマス層と、ポリオレフィンを８０〜１００重量％含む厚さ５〜２０μｍのオレフィン層の少なくとも１層とを直接積層してなり、さらに着色顔料で着色されていることを特徴とする化粧シート用着色フィルム。
前記バイオマス層が、前記ポリオレフィンの海に前記熱可塑性プラスチックが島として分散している海島構造をとっていることを特徴とする請求項１に記載の化粧シート用着色フィルム。
前記化粧シート用着色フィルムにおいて、前記バイオマス層を挟んで両面に前記オレフィン層が積層されていることを特徴とする請求項１または２に記載の化粧シート用着色フィルム。
前記化粧シート用着色フィルムにおいて、前記熱可塑性プラスチックがポリ乳酸を８０重量％以上含む樹脂であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の化粧シート用着色フィルム。
前記化粧シート用着色フィルムにおいて、前記相溶化剤がポリオレフィンを不飽和ジカルボン酸および／またはその酸無水物で変性した酸変性ポリオレフィン樹脂であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の化粧シート用着色フィルム。
請求項１〜４のいずれかに記載の化粧シート用着色フィルムの製造方法であって、前記バイオマス層と前記オレフィン層とをＴダイによる共押出法により積層する工程を有することを特徴とする前記製造方法。
請求項１〜４のいずれかに記載の化粧シート用着色フィルムの製造方法であって、前記バイオマス層の製造の条件出しまたは端部スリットにより生じた材料を前記バイオマス層の形成に用いる工程を有することを特徴とする前記製造方法。