JP2010082865A - 化粧板及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】無溶剤で、ホルムアルデヒドやフェノールを含有しないものであるため、シックハウス症候群の原因となることがなく、しかも大気汚染、更に環境に悪影響を及ぼさない化粧板を提供する。
【解決手段】ラジカル硬化性を有する常温で固形の結晶性オリゴマーと不飽和ポリエステルとウレタン化触媒を必須成分とする樹脂組成物が化粧板用パターン紙に塗布された樹脂塗工パターン紙と、ラジカル硬化性を有する常温で固形の結晶性オリゴマーを含む樹脂組成物が化粧板用コア紙に塗布された樹脂塗工コア紙と、を熱圧硬化一体化する。結晶性オリゴマー100重量部に対する不飽和ポリエステルの配合割合は5〜400重量部とする。
【選択図】なし

Description

本発明は常温で固形の結晶性化合物を含んだ化粧板用樹脂組成物を用いた化粧板及びその製造方法に関するものである。
従来、メラミン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、不飽和ポリエステル樹脂或いはこれらの混合物を含浸した樹脂含浸パターン紙と樹脂含浸コア紙を熱圧一体化した化粧板が知られている。
特開平10−279893号公報 特開平8−238713号公報
しかしながら、化粧板の製造工程では溶剤希釈したフェノール、メラミン及びホルマリンや、アセトン、トルエンなどの有機溶剤を使用しており、乾燥工程でホルマリンなどのVOCが揮発している。この様な状況の中で、VOCを含まない無溶剤樹脂での化粧板製造技術が求められている。
本発明は前記の課題に鑑み検討されたもので、
ラジカル硬化性を有する常温で固形の結晶性オリゴマーと不飽和ポリエステルとウレタン化触媒を必須成分とする樹脂組成物が化粧板用パターン紙に塗布された樹脂塗工パターン紙と、
ラジカル硬化性を有する常温で固形の結晶性オリゴマーを含む樹脂組成物が化粧板用コア紙に塗布された樹脂塗工コア紙と、
が熱圧硬化一体化されてなることを特徴とする化粧板である。
本発明で用いる樹脂組成物は溶剤系ではなく無溶剤樹脂であることから有機溶剤等、有害物質を放散せず環境にやさしい、また加熱しながら樹脂を紙に塗工し、常温に戻すと塗工紙がタックフリーな状態であることから、従来の化粧板製造と同様な手法で製造できる、化粧板としたときの耐クラック性が優れる。
また、本発明によれば化粧板の外観不良がなく、浸透性に乏しい固形ポリエステルを配合することで、融解時の粘度を調整し、プレス成型時に樹脂が塗布面に残存するようになる。
更にまた、結晶性化合物を用いることで、熱をかければ液体、常温では結晶化するようにし、加熱状態での塗工や、塗工後の中間製品としての取り扱いが可能となる。
また、離型剤やシリカ粒子を添加することにより、成型後の離型性や摩耗性を良くすることができる。
以下、本発明について詳細に説明する。ラジカル硬化性を有し常温において固形の結晶性オリゴマーには、ウレタン(メタ)アクリレート、アリルウレタン、ビニルエーテルウレタン、エポキシ(メタ)アクリレート、不飽和ポリエステルなどが挙げられる。これらは、常温において固形であって、室温においてベトつかず、取り扱い性が良好であることから使用上好都合である。
ラジカル硬化性を有し常温において固形の結晶性オリゴマーを合成する一例として、水酸基を有する重合性化合物と、イソシアネート基を持つ化合物とを反応させてウレタン(メタ)アクリレート、アリルウレタン、ビニルエーテルウレタンを得る方法がある。また、エポキシ樹脂にカルボキシル基を含有する(メタ)アクリル酸などを反応させてエポキシ(メタ)アクリレートを得る方法、あるいはフマル酸とヘキサメチレングリコールを重縮合させてなる不飽和ポリエステルなどが挙げられる。
水酸基を有する重合性化合物と、イソシアネート基を有する化合物とを反応させる際に用いる、水酸基を有する重合性化合物として2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、1、4−シクロヘキサンジメタノールモノアクリレートなどのアクリル系モノマーおよびオリゴマー類、エチレングリコールモノアリルエーテル、アリルアルコール、ポリエチレングリコールモノアリルエーテルなどのアリル系モノマーおよびオリゴマー類、4−ヒドロキシブチルビニルエーテル、2-ヒドロキシエチルビニルエーテル、ジエチレングリコールモノビニルエーテルなどビニルエーテル系モノマーおよびオリゴマー類が例示される。
イソシアネート基を有する化合物としては、ヘキサメチレンジイソシアネート、4、4‘−ジフェニルメタンジイソシアネート、ビス(4−イソシアネートシクロヘキシル)メタン、2、4−トルエンジイソシアネート、2、6−トルエンジイソシアネート、2、4−ジフェニルメタンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、トリジンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、1、5−ナフチレンジイソシアネート、トランスシクロヘキサン1、4−ジイソシアネート、2、4−キシリレンジイソシアネート、水素化キシリレンジイソシアネート、m−テトラメチルキシリレンジイソシアネート、p-テトラメチルキシリレンジイソシアネート、などが挙げられる。好ましくはジイソシアネート基間が直鎖状炭化水素構造、左右対称直線構造のものが、得られる化合物の結晶性の点で優れている。
また、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、ノナノール、デカノール、ドデカノールなどのアルコール類を5〜30モル%混合させ、分子の対称性を崩すことで結晶化オリゴマーの融点を調整することができる。
ラジカル硬化性を有し常温において固形の結晶性オリゴマーの合成例について説明すれば、攪拌装置、温度計、コンデンサー、滴下装置を備えたフラスコに、水酸基を持つ重合性化合物を仕込み、生成させる結晶性オリゴマーの融点まで昇温したのち、イソシアネート基を有する化合物を滴下し、重合固化しない温度条件に保持しながらウレタン化反応させることにより、硬化性を有し常温において固形の結晶性オリゴマーが得られる。
カルボキシル基を含有する(メタ)アクリル酸などを反応させてエポキシ(メタ)アクリレートを得る合成に使用されるエポキシ樹脂としては、常温で固体、好ましくは融点が50〜120℃で、1分子あたり2個以上のエポキシ基を有するものであり、具体例として脂肪族ジグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、脂肪族ジグリシジルエステル型エポキシ樹脂、脂肪族トリグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、酸ペンダントエポキシ(メタ)アクリレート、カルボン酸塩、あるいはリン酸塩含有エポキシ(メタ)アクリレートなどが挙げられる。
結晶性化合物を単体で化粧紙に含浸させると、結晶性化合物の融解時の粘度が低いため、プレス成型時にて塗布面より樹脂の落ち込みが起こり、ピンホールができる等、成型外観の不良が起こりやすいため本発明では不飽和ポリエステルを配合する。不飽和ポリエステルは不飽和二塩基酸及び/又はその酸無水物と必要に応じて用いられるその他の飽和酸及び/又はその酸無水物とを含む酸成分と、多価アルコールとを窒素やアルゴンなどの不活性ガス雰囲気下で160〜230℃程度、好ましくは210〜230℃で常法に従い脱水縮合反応させたものが用いられる。コア紙へは結晶性オリゴマーのみで可能で、不飽和ポリエステルなどを配合すると粘度が高くなり浸透しにくくなる。
不飽和二塩基酸及びその酸無水物としては、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、無水マレイン酸などが挙げられ、単独で用いても2種以上を併用しても良い。不飽和二塩基酸及びその酸無水物は、酸成分中50〜100mol%使用されることが好ましく、特に60〜100mol%使用されることが好ましい。
必要に応じて用いられるその他の飽和酸及び/又はその酸無水物としては、無水フタル酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、テトラヒドロフタル酸、アジピン酸、セバチン酸などの飽和二塩基酸などが挙げられ、これらは単独で用いても2種以上を併用してもよい。飽和酸の配合量は、酸成分中0〜50mol%、好ましくは0〜40mol%の範囲とされる。
多価アルコールとしては、エチレングリコール、ジ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、2,3―ブタンジオール、1,5―ペンタジオール、1,6―ヘキサンジオール、トリエチレングリコール、ネオペンチルグリコールなどの二価アルコール、グリセリン、トリメチロールプロパンなどの三価アルコール、ペンタエリスリトールなどの四価アルコールなどが挙げられる。これらは単独で用いても2種以上を併用しても良い。配合量は全酸成分100に対して100〜110molの範囲が良い。
結晶性オリゴマー100重量部に対する不飽和ポリエステルの配合割合は5〜400重量部とするのが好ましく、下限に満たないと成型後、ピンホール等ができ外観不良となる。上限を超えると樹脂粘度が高くなり、塗工が困難となり、また表面硬度が得られない。
本発明では有機錫系ウレタン化触媒が使用されるが、ウレタン化反応に一般に使用されるものであればよく、例えば、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジアルキルマレート、ステアリン酸錫、オクチル酸錫等が挙げられる。このウレタン化触媒を用いることにより、表1の比較例1,2に示されるように化粧表面の成型外観、化粧紙の紙間強度が優れたものとなる。これら有機錫系ウレタン化触媒の使用量は特に制限されるものではないが、0.005〜3重量%の範囲内で用いるのが適当である。下限に満たないとウレタン反応が十分に進行せず、上限を超えるとウレタン反応時の発熱により反応制御が困難となる。
また、本発明で用いる化粧紙に適用される樹脂組成物には結晶化を促進させ、かつ取扱い時のべたつきを防止するために、ヒュームドシリカ等の無機微粉末、炭酸カルシウム等の充填剤、保存安定性を向上させるためハイドロキノン等の重合禁止剤の配合が可能である。結晶性オリゴマーの固形分100重量部に対する無機微粉末の配合割合は1〜10重量部とするのが好ましく、下限に満たないとべたつき防止に効果が無く、上限を超えると樹脂粘度が高くなり塗工が困難となる。
硬化剤溶液は重合開始剤、変性イソシアネートをジアリルフタレートモノマーに溶解させたものが好適に用いられ、樹脂塗工パターン紙、樹脂塗工コア紙の裏面に塗布する。重合開始剤には、加熱によって融解した硬化性を有する結晶性オリゴマー、さらには反応性モノマー等の重合を引き起こすものであれば、いずれも使用できる。具体例として、ケトンパーオキサイド系、パーオキシケタール系、ジアルキルパーオキサイド系、ジアシルパーオキサイド系、パーオキシエステル系、パーオキシジカーボネート系などの有機過酸化物ならびにアゾビスイソブチロニトリル等のアゾ化合物が挙げられる。
変性イソシナネートとしては、具体的には、例えばジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、トリレンジイソシアネート(TDI)、ナフタレンジイソシアネート等の芳香族ポリイソシアネート類のほか、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、リジンメチルエステルジイソシアネート等の脂肪族ポリイソシアネート類、水添ジフェニルメタンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート、水添トリレンジイソシアネート等の脂環式ポリイソシアネート類が挙げられる。
市販品としてはDN−981(大日本インキ化学株式会社製)D−120N、Dー170N、D−177N(三井武田ケミカル株式会社製)、コロネートHX(日本ポリウレタン工業株式会社製)等が挙げられる
樹脂塗工パターン紙、樹脂塗工コア紙の基材としては特に制約はなく、通常公知の化粧板用の化粧紙、化粧板用のコア紙、例えば、クラフト紙、不織布、織布などが挙げられる。
[合成例]
合成例1 結晶性オリゴマー(A) HDI系ウレタンメタクリレート
攪拌装置、温度計、留分凝縮冷却管(コンデンサー)、滴下装置を備えた2リットルのセパラブルフラスコに2−ヒドロキシエチルメタクリレート260g(2モル)及びウレタン化触媒であるn−ブチルスズラウリレート0.13gを加え撹拌して70℃に昇温した。内温が90℃以下になるようにヘキサメチレンジイソシアネートの滴下速度を調整しながら168g(1モル)を添加した。滴下終了後、内温を80℃に保ちながら、反応液をサンプリングし、FTIRにてイソシアネート基にもとづく2275cm−1の吸収ピークが消失したことを確認した時点で、冷却バットに反応液を移送し、結晶化固化した結晶性オリゴマー(A)を得た。DTA測定(昇温速度・毎分10℃)による吸熱ピーク先端温度の測定法で融点78℃であった。
合成例2 結晶性オリゴマー(B−1) MDI系ウレタンメタクリレート
攪拌装置、温度計、留分凝縮冷却管(コンデンサー)、滴下装置を備えた2リットルのセパラブルフラスコにジフェニルメタン−ジイソシアネート250g(1モル)を加え50℃に昇温し融解させた後、攪拌を開始した。内温が100℃以下になるように2−ヒドロキシエチルジメタクリレートの滴下速度を調整しながら260g(2モル)を添加した。滴下終了後、内温を100℃に保ちながら、反応液をサンプリングし、FTIRにてイソシアネート基にもとづく2275cm−1の吸収ピークが消失したことを確認した時点で、冷却バットに反応液を移送し、結晶化固化した結晶性オリゴマー(B−1)を得た。DTA測定(昇温速度・毎分10℃)による吸熱ピーク先端温度の測定法で融点93℃であった。
合成例3 結晶性オリゴマー(B−2) MDI系ウレタンメタクリレート
合成例2において、2−ヒドロキシエチルジメタクリレートを234g(1.8モル)に変更し、メタノールを6.4g(0.2モル)追加した以外は同様に行なった。DTA測定(昇温速度・毎分10℃)による吸熱ピーク先端温度の測定法で融点80℃であった。
合成例4 結晶性オリゴマー(B−2−1) MDI系ウレタンメタクリレート
合成例3において、メタノールを3.2g(0.1モル)に変更した以外は同様に行なった。DTA測定(昇温速度・毎分10℃)による吸熱ピーク先端温度の測定法で融点87℃であった。
合成例5 結晶性オリゴマー(B−2−2) MDI系ウレタンメタクリレート
合成例3において、メタノールを24g(0.7モル)に変更した以外は同様に行なった。DTA測定(昇温速度・毎分10℃)による吸熱ピーク先端温度の測定法で融点75℃であった。
合成例6 結晶性オリゴマー(B−3) MDI系ウレタンメタクリレート
合成例2において、2−ヒドロキシエチルジメタクリレートを234g(1.8モル)に変更し、1−オクタノールを26g(0.2モル)追加した以外は同様に行なった。DTA測定(昇温速度・毎分10℃)による吸熱ピーク先端温度の測定法で融点80℃であった。
合成例7 結晶性オリゴマー(B−4) MDI系ウレタンメタクリレート
合成例2において、2−ヒドロキシエチルジメタクリレートを221g(1.7モル)に変更し、1−ドデカノールを55.8g(0.3モル)追加した以外は同様に行なった。DTA測定(昇温速度・毎分10℃)による吸熱ピーク先端温度の測定法で融点80℃であった。
実施例1
化粧層
化粧紙用樹脂として2−HEMAとHDIを反応させた結晶性オリゴマー(A)90部に対し不飽和ポリエステル10部、ヒュームドシリカ7部、離型剤0.5部、ウレタン触媒(DBU(ジアザビシクロウンデセン)−オクチル酸塩、商品名 U−CAT SA 102 サンアプロ株式会社製)1部を添加したものを坪量100g/mの化粧紙にホットロールコーターで樹脂率100%に塗布した。その後樹脂塗工面の裏面にDAPモノマーを60wt%、BPOを10wt%、ヘキサメチレンジイソシアネート3量体(商品名 コロネートHX 日本ポリウレタン株式会社製)を30wt%溶解した硬化剤溶液を20g/m塗工した。
コア層
コア用樹脂として2−HEMAとMeOH、4,4’−MDIを反応させた結晶性オリゴマー(B−1)を195g/mのクラフト紙に樹脂率45%に塗工した。その後樹脂塗工面の裏面にDAPモノマーを60wt%、BPOを10wt%、ヘキサメチレンジイソシアネート3量体(商品名 コロネートHX 日本ポリウレタン株式会社製)を30wt%溶解した硬化剤溶液を20g/m塗工した。
下から順に、コア層を5枚、化粧層を1枚積層して、温度130℃、圧力30kg/cmの条件で熱圧成型して化粧板を得た。
尚、樹脂率(%)は下記数1の算出方法に基づく。
実施例2
実施例1において、結晶性オリゴマー(B−1)の代わりに結晶性オリゴマー(B−2)を用いた以外は同様に実施した。
実施例3
実施例1において、結晶性オリゴマー(B−1)の代わりに結晶性オリゴマー(B−2−1)を用いた以外は同様に実施した。
実施例4
実施例1において、結晶性オリゴマー(B−1)の代わりに結晶性オリゴマー(B−2−2)を用いた以外は同様に実施した。
実施例5
実施例3において、結晶性オリゴマー(A)を95重量部、不飽和ポリエステルを5重量部とした以外は同様に実施した。
実施例6
実施例3において、結晶性オリゴマー(A)を20重量部、不飽和ポリエステルを80重量部とした以外は同様に実施した。
実施例7
実施例3において、ウレタン触媒を0.6重量部とした以外は同様に実施した。
実施例8
実施例3において、ウレタン触媒を2重量部とした以外は同様に実施した。
実施例9
実施例3において、ウレタン触媒を3重量部とした以外は同様に実施した。
実施例10
実施例1において、結晶性オリゴマー(B−1)の代わりに結晶性オリゴマー(B−3)を用いた以外は同様に実施した。
実施例11
実施例1において、結晶性オリゴマー(B−1)の代わりに結晶性オリゴマー(B−4)を用いた以外は同様に実施した。
実施例12
実施例2において、化粧紙の樹脂率(%)を80%とした以外は同様に実施した。
実施例13
実施例2において、離型剤を2重量部とした以外は同様に実施した。
比較例1
化粧層
化粧紙用樹脂として2−HEMAとHDIを反応させた結晶性オリゴマー(A)60部に対し不飽和ポリエステル40部、ヒュームドシリカ7部、離型剤2部を添加したものを坪量100g/mの化粧紙にホットロールコーターで樹脂率100%に塗布した。その後樹脂塗工面の裏面にDAPモノマーを60wt%、BPOを10wt%、ヘキサメチレンジイソシアネート3量体(商品名 コロネートHX 日本ポリウレタン株式会社製)を30wt%溶解した硬化剤溶液を20g/m塗工した。
コア層
コア用樹脂として結晶性オリゴマー(B−2)を195g/mのクラフト紙に樹脂率45%に塗工した。その後樹脂塗工面の裏面にDAPモノマーを60wt%、BPOを10wt%、ヘキサメチレンジイソシアネート3量体(商品名 コロネートHX 日本ポリウレタン株式会社製)を30wt%溶解した硬化剤溶液を20g/m塗工した。
下から順に、コア層を5枚、化粧層を1枚積層して、温度130℃、圧力30kg/cmの条件で熱圧成型して化粧板を得た。
尚、樹脂率(%)は前記数1の算出方法に基づく。
比較例2
比較例1において、化粧紙用樹脂として結晶性オリゴマー(A)100部、不飽和ポリエステル0部とした以外は同様に実施した。
不飽和ポリエステル;商品名リゴラックUP−11(イソフタル酸、フマル酸−プロピレングリコール系)、昭和高分子株式会社製。
ヒュームドシリカ;商品名レオロシールDM−30 平均粒径7nm 株式会社トクヤマ製
離型剤;商品名セパール326 中京油脂株式会社製。
試験方法、評価方法は以下の通リとした。
成型外観;成型品の化粧面に樹脂の欠落部分または艶落ち部分が無いかを目視で異常が見られないかを確認した。
化粧紙紙間強度;成型した化粧板に2mm方眼100個格子状にカッターで切込みを入れ、空気が入らないようにセロハンテープで密着させる。その後セロハンテープを90度方向にはく離させる作業を5回繰り返して行い、化粧紙のはく離の有無を確認する。
評価基準:○…化粧紙はく離率10%未満
×…化粧紙はく離率10%以上
鉛筆硬度;試験片に荷重1kg、角度45°で鉛筆を当て、芯の向きと反対側に2〜3mm/秒に水平移動し、異状が認められない最高の硬度をその試験片の鉛筆硬度とした。
耐煮沸性;JIS K 6902(熱硬化性樹脂高圧化粧板試験方法)に基づいて実施した。
耐クラック性;試験片を長さ150mm×幅50mmにカットし、長手の中央部分に繊維方向に沿って15mmカットする。この試験片を1サンプル毎に2片用意し温度40℃、湿度90%の恒温高湿機に24時間静置させる。その後長手の両端をしっかり固定させ、温度80℃の恒温機にいれ、8時間後と24時間後の中央カット部分からのクラックの長さを測定する。

Claims (3)

  1. ラジカル硬化性を有する常温で固形の結晶性オリゴマーと不飽和ポリエステルとウレタン化触媒を必須成分とする樹脂組成物が化粧板用パターン紙に塗布された樹脂塗工パターン紙と、
    ラジカル硬化性を有する常温で固形の結晶性オリゴマーを含む樹脂組成物が化粧板用コア紙に塗布された樹脂塗工コア紙と、
    が熱圧硬化一体化されてなることを特徴とする化粧板。
  2. 前記樹脂塗工パターン紙の裏面に変性イソシアネートを必須成分とする硬化剤溶液が塗布され、かつ前記樹脂塗工コア紙の裏面も変性イソシアネートを必須成分とする硬化剤溶液が塗布されてなる請求項1記載の化粧板。
  3. ラジカル硬化性を有する常温で固形の結晶性オリゴマーと不飽和ポリエステルとウレタン化触媒を必須成分とする樹脂組成物を化粧板用パターン紙に塗布し、裏面に変性イソシアネートを必須成分とする硬化剤溶液を塗布した樹脂塗工パターン紙と、
    ラジカル硬化性を有する常温で固形の結晶性オリゴマーを含む樹脂組成物を化粧板用コア紙に塗布し、裏面に変性イソシアネートを必須成分とする硬化剤溶液を塗布した樹脂塗工コア紙とを、積層し、熱圧硬化一体化することを特徴とする化粧板の製造方法。
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