JP2018001540A - 建材用シート - Google Patents
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Abstract
Description
建材用化粧板は、表面に意匠性を付けるために、印刷等により柄付けされた紙やプラスチック系素材であるオレフィンシートを貼り付ける事により、本物の一枚板の様に見せることが可能である。
これらの建材用化粧板を住宅に使用する場合には、部屋の外側と内側で湿度、温度が異なる為、湿度勾配に伴う湿気、水蒸気の移動が発生し構造物の膨潤等、湿度依存性により、そり、ゆがみ等の不具合が発生する
その為、ドアの開閉時にひっかかりや、こすれ等の不具合が生じたり、構造物の内部にカビ等の問題が発生する可能性があり、問題となっている。
又、非延伸性のオレフィンシートは、シートの特性上シートそのものの耐湿性が高く、防湿効果が期待出来るが、シートそのものが紙材料に比べて高価で、シートを生産する為の工程数の増加やアルミシートやポリエチレンシート等のコスト等材料価格が上がることにより、一般的には高価格な製品となる。
そこで、本発明は、このような構造物のそり、ゆがみ等の不具合が発生しない建材を提供することのできる、安価な建材用シートを提供することを課題とする。
また、水蒸気バリア性能を上げるにはオレフィン等のプラスチックシートを使用する事により解決されるが、一般的に紙シートに比べて高価である。本発明による紙基材を用いた建材用シートは各種、塗工機や特にグラビア多色機を使用して、工程数を増やす事無く1工程で木目等の印刷をすると同時にバリア性能を高めることが可能となった。
これにより安価でオレフィン等のシートに近い性能を持たせた紙基材の化粧シートを得ることが出来た。
1.少なくとも、紙層、ポリエステルポリオール(A)とポリイソシアネート化合物(B)とを含有するコート層、及びインキによる印刷層を有し、
ポリエステルポリオール(A)が、オルト配向芳香族ジカルボン酸又はその酸無水物を必須の成分とする酸成分と多価アルコールとの反応物を含有するポリエステルポリオールである、建材用シート、
2.ポリエステルポリオール(A)が、2価アルコールと3価アルコールを含有するものであり、ガラス転移点が5〜40℃、水酸基価が150〜300mgKOH/gである、1.に記載の建材用シート、
3.酸成分としてさらにイソ配向芳香族ジカルボン酸を含有する1.又は2.に記載の建材用シート、
4.オルト配向芳香族ジカルボン酸又はその酸無水物が、オルトフタル酸又はその無水物、ナフタレン2,3−ジカルボン酸又はその無水物、ナフタレン1,2−ジカルボン酸又はその無水物、アントラキノン2,3−ジカルボン酸又はその無水物、2,3−アントラセンカルボン酸又はその無水物からなる群から選ばれる1.〜3.に何れかに記載の建材用シート、
5.イソ配向芳香族ジカルボン酸が、イソフタル酸、又は2,5−フランジカルボン酸である3.に記載の建材用シート、
6.2価アルコールがエチレングルコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ネオペンチルグリコール、トリシクロデカンジメタノール、3価アルコールがグリセロール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパンからなる群から選ばれる2.に記載の建材用シート、
7.ポリイソシアネート化合物(B)が、メタキシリレンジイソシアネートのトリメチロールプロパンアダクト体、イソホロンジイソシアネートのヌレート体、トルエンジイソシアネートのトリメチロールプロパンアダクト体、及びトルエンジイソシアネートのヌレート体からなる群から選ばれる1.〜6.の何れかに記載の建材用シート、
8.建材用シートが水蒸気を透過させないための防湿層として、低透湿シートを複合させたものでなく、印刷層を有する紙層にポリエステルポリオール(A)とポリイソシアネート化合物(B)とを含有するコート層を塗工することを特徴とする1.〜7.の何れかに記載の建材用シートの製造方法、
9.1.〜7.の何れかに記載の建材用シートを用いた建材。
本発明でコーティング材として用いるポリエステルポリオール(A)は、オルト配向芳香族ジカルボン酸又はその酸無水物を必須の成分とする酸成分と多価アルコールを重縮合することにより製造される。ポリエステルポリオール(A)は、多価アルコールが、2価アルコールと3価アルコールを含有するものであり、前記ポリエステルポリオール(A)のガラス転移点が5〜40℃、水酸基価が150〜300mgKOH/gである特徴を有する。
本発明で用いるポリエステルポリオール(A)のTgは5〜40℃である必要がある。これ以上温度が低いと、樹脂がコーティング操作後に粘着性を持ち、ブロッキングを生じやすくなり、コーティング後の巻き取り操作がしにくくなるためである。特にTgが5℃以下になるとブロッキング防止材の添加によっても巻き芯付近の圧力が高い状況下ではブロッキング防止対応が困難になるためである。Tgのより好ましい温度範囲は20〜40℃である。
また、本発明で用いるポリエステルポリオール(A)の水酸基価が150〜300mgKOH/gであることにより、少量の硬化剤で効率よく架橋・硬化させることができる。
水酸基価が150mgKOH/g以下であると、硬化不十分となって好ましくなく、300mgKOH/g以上であると、ポリエステルポリオール(A)が低分子量となり、室温で液状を呈し、Tgが5℃より低くなって好ましくない。
[多価カルボン酸成分]
本発明の酸成分は、オルト配向芳香族ジカルボン酸又はその酸無水物を必須の成分とすることに特徴を有する。
本発明で用いる多価アルコール成分はガスバリア補填の性能を示すポリエステルポリオールを合成することができれば特に限定されないが、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサンジメタノール、トリシクロデカンジメタノール、及び1,3−ビスヒドロキシエチルベンゼンからなる群から選ばれる少なくとも1種を含む2価アルコールである多価アルコール成分、グリセロール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン等の3価アルコールである多価アルコール成分を含有することが好ましい。
前記多価アルコールは特に制限なく使用が可能であるが、2価アルコールとしては、酸素原子間の炭素原子数が少ないほど、分子鎖が過剰に柔軟にならずに、酸素透過しにくいと推定されることから、エチレングリコールを主成分として使用することが特に好ましく、3価アルコールとしては、2価アルコールと同様の理由により、酸素原子間の炭素原子数が少ない、グリセロールやトリメチロールエタンを好ましく用いることができる。
従って、本発明のコーティング材の使用の際の硬化剤は、これらの利点、欠点を踏まえた上で適宜決定すると良い。
本発明のコーティング材は、前述の通りポリエステルポリオール(A)とポリイソシアネート化合物(B)との反応物である。本発明で用いられるポリイソシアネート化合物は、ポリエステルが水酸基を有する場合、少なくとも一部が反応し、ウレタン構造を作ることで樹脂成分として高極性化し、ポリマー鎖間を凝集させることでガスバリア機能を更に強化できる。また、コーティング材の樹脂が直鎖型の樹脂である場合に、3価以上のポリイソシアネートで架橋することで、耐熱性や、耐摩耗性を付与することができる。本発明で用いられるポリイソシアネート化合物としてはジイソシアネート、3価以上のポリイソシアネート、低分子化合物、高分子化合物のいずれでもよいが、骨格の一部に芳香族環、または脂肪族環を含有するとガスバリア向上機能の観点から好ましい。たとえば、芳香族環を持つイソシアネートとしては、メタキシリレンジイソシアネートのトリメチロールプロパンアダクト体、イソホロンジイソシアネートのヌレート体、トルエンジイソシアネートのトリメチロールプロパンアダクト体、及びトルエンジイソシアネートのヌレート体、トルエンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、脂肪族環を持つイソシアネートとしては、水素化キシリレンジイソシアネート、水素化トルエンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ノルボルネンジイソシアネート、あるいはこれらのイソシアネート化合物の3量体、及びこれらのイソシアネート化合物の過剰量と、たとえばエチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチロールプロパン、グリセロール、ソルビトール、エチレンジアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミンなどの低分子活性水素化合物または各種ポリエステルポリオール類、ポリエーテルポリオール類、ポリアミド類の高分子活性水素化合物などと反応させて得られる末端イソシアネート基含有化合物が挙げられる。
3官能化のための分岐構造を付与する骨格としては、アロファネート、ヌレート、ビュレット、アダクト体が挙げられる。本発明ではいずれの3官能化部分の構造をもつポリイソシアネートを用いてもよいが、中でもヌレート骨格はコーティング塗膜に乾燥後の粘着性がでにくくコーティング材に適しているため特に好ましく用いられる。
また、芳香族環、脂肪族環を含有しているポリイソシアネート化合物であれば、ブロック化イソシアネートであってもよい。イソシアネートブロック化剤としては、例えば芳香族を含有しているものであれば、フェノール、チオフェノール、メチルチオフェノール、エチルチオフェノール、クレゾール、キシレノール、レゾルシノール、ニトロフェノール、クロロフェノールなどのフェノール類、その他にも芳香族アミン類、イミド類、アセチルアセトン、アセト酢酸エステル、マロン酸エチルエステルなどの活性メチレン化合物、メルカプタン類、イミン類、尿素類、ジアリール化合物類重亜硫酸ソーダなども挙げられる。ブロック化イソシアネートは上記イソシアネート化合物とイソシアネートブロック化剤とを従来公知の適宜の方法より付加反応させて得られる。
本発明のコーティング材では、ポリエステルとポリイソシアネート化合物とは、ガスバリアコーティング材料としての諸特性を満たせば、2液混合型として使用してもよいし、予めポリエステルとポリイソシアネート化合物とを反応させて、ポリエステルポリウレタンを予め合成した上で使用してもよい。
本発明で用いるコーティング材は、速乾燥性や水蒸気バリア機能も補填する観点から非水系であり、有機溶媒を主成分とする必要がある。また、主成分であるポリエステルを溶解させる必要がある。加えて、残留溶媒や即乾燥性の観点から沸点が100℃以下である方が好ましい。好ましく用いられる溶媒としては、エステル系溶媒としては、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、ケトン系溶媒としては、アセトン、2−ブタノン、エーテル系としてはテトラヒドロフラン、脂肪族系溶媒としては、ヘキサン、シクロヘキサン、芳香族系溶媒としてはトルエン等を例示することができる。アルコール系溶媒や水を混合しても差し支えないが、イソシアネート化合物を硬化剤として併用する場合はこれらを含有させることに注意を要する。
一般的に建材に使用される紙の種類は、普通紙・薄葉紙・強化紙・含浸紙等のあらゆる建材用原紙を使用することができ、建材用原紙の重量(坪量)についても特に限定されない。
サイジング処理や表面処理で塗料等を塗工した際の吸い込み状態や強度、等が変化するが、30gの建材用シートが最もよく使用され、本発明では、ではごく一般的に使用される種類の紙を使用することができる。
本発明の建材用シートを作製する方法にはグラビアコーター法が上げられるが、他、リバースコーター法、フローコーター法等、種々の方式やその組み合わせにて生産可能であり、かかる方法のみに限定されるものではない。
これを1ユニットとし、必要に応じ3ユニット程度を使用してバリア層を紙上に均一に形成させる。
得られたバリア層を有するシートは、そのまま連続で次からの印刷ユニットに入り、木目柄や石目柄等の意匠性が施される。
最後に、傷や汚染防止、光沢感等の意匠性向上を目的にクリアーコートが施され化粧シートが巻き取られ、3〜5日の養生の後、製品化される
(製造例1)
攪拌機、窒素ガス導入管、精留管、水分分離器等を備えたポリエステル反応容器に、無水フタル酸1364部、エチレングリコール332.6部、グリセロール462.6部(及びチタニウムテトライソプロポキシド0.22部)を仕込み、精留管上部温度が100℃を超えないように徐々に加熱して内温を200℃に保持した。酸価が20mgKOH/g以下になったところでエステル化反応を終了し、水酸基価が206mgKOH/gのポリエステルポリオール「樹脂A」を得た。
有機溶剤可溶型のポリエステル樹脂「バーノック11−408/DIC株式会社製」を容器に投入し、酢酸エチルで希釈して不揮発分50%になるように調整し「樹脂B」とした。
製造例1で得られた「樹脂A」を、硬化剤として「タケネートD−110N/XDI」を「OH/NCO比率=1.4」となるようにディスパーを用いて混合、さらに酢酸エチルで希釈し不揮発分40%になるように調整配合した。
「樹脂A」をそれぞれ酢酸エチルで溶解して不揮発分40%になるように調整した。硬化剤を使用せず、攪拌、混合させ一液の塗工液を調製した。
「樹脂B」を、硬化剤として「タケネートD−110N/XDI」([XDI系イソシアネート/三井化学株式会社製])を「OH/NCO比率=1.4」となるようにディスパーを用いて混合、さらに酢酸エチルで希釈し不揮発分40%になるように調整配合した。
「樹脂A」を、硬化剤として「タケネートD−110N/XDI」を「OH/NCO比率=1.4」となるようにディスパーを用いて混合、さらに酢酸エチルで希釈し不揮発分50%になるように調整配合した。
塗工紙(強化紙23g):通常使用されている未処理の23g強化紙を使用した。
塗工紙(強化紙30g):吸い込みや印刷ムラ、にじみ防止、強度向上を目的に、表面をアクリル処理した30g強化紙を使用した紙を使用した。
15μm膜厚:多色用グラビア印刷機の第1版目を使用して、強化紙23g又は強化紙30gを使用して、グラビアシリンダー/80線130μmのグラビア版により、乾燥ドライヤーの設定温度を150℃、ライン速度を80mで使用する事によりDRY膜厚が20μmになるように塗工を実施し15μm膜厚の塗工化粧紙を作製した。
又、同様に、グラビアの第2版目を使用して、140線75μmのグラビア版を使用して、「15+5μm」のサンプルを得た。
配合条件Dを使用し、溝を切ったゴムナチュラルロールコーターを使用して目的とする塗布量になるように塗布量を調整後、乾燥ドライヤーを同様に150℃で乾燥させることにより目的とするサンプルを得た。
配合条件Aを使用し、小径リバースロールコーター(ヒラノテクシード製)を使用して目的とする塗布量になるように塗布量を調整後、乾燥ドライヤーを同様に150℃、ライン速度50mで乾燥させることにより目的とするサンプルを得た。
その後、塗工基材を40℃で4日間エージング乾燥をさせ、試験サンプルとした。
比較の為、未塗工の紙を使用したサンプルを使用した。
・塗工膜厚
0.15m角で塗工したシートフィルムを切り出し、その重量を小数点以下4桁の電子天秤で測定した後、未塗装のシートの重量との差から塗工液の比重を換算して導いた
表面を酢酸エチルで綺麗にふき取り、その重量差に塗工液比重を加味して膜厚を換算した。
樹脂を塗工したシートを、40℃で5日間養生させた後、表面状態の吸い込みによる凹凸、塗工ムラ、ハジキ等の表面欠陥を観察により3段階で評価した。
○:表面のハジキ等の欠陥が無く、未塗工部分が散見されていない状態
△:若干の吸い込みによる表面欠陥や塗工ムラが見られる状態
×:多くの表面欠陥、塗工ムラが散見される状態
各種実施例、比較例で得られたシートフィルム及び、未塗工のシートフィルムを、Illinois社製水蒸気透過率測定装置7012を用いて、伝導度法「ISO−15106−3」に準じ、40℃90%RHの雰囲気下で測定した。
又この際、レンジオーバーしてしまうサンプルにおいては、カップ法(JIS−Z−0208)40℃/90%RH にて測定した。
結果を、以下の表に示す。
B:バリアコート層
C:紙
Claims (9)
- 少なくとも、紙層、ポリエステルポリオール(A)とポリイソシアネート化合物(B)とを含有するコート層、及びインキによる印刷層を有し、
ポリエステルポリオール(A)が、オルト配向芳香族ジカルボン酸又はその酸無水物を必須の成分とする酸成分と多価アルコールとの反応物を含有するポリエステルポリオールである、建材用シート。 - ポリエステルポリオール(A)が、2価アルコールと3価アルコールを含有するものであり、ガラス転移点が5〜40℃、水酸基価が150〜300mgKOH/gである、請求項1に記載の建材用シート。
- 酸成分としてさらにイソ配向芳香族ジカルボン酸を含有する請求項1又は2に記載の建材用シート。
- オルト配向芳香族ジカルボン酸又はその酸無水物が、オルトフタル酸又はその無水物、ナフタレン2,3−ジカルボン酸又はその無水物、ナフタレン1,2−ジカルボン酸又はその無水物、アントラキノン2,3−ジカルボン酸又はその無水物、2,3−アントラセンカルボン酸又はその無水物からなる群から選ばれる請求項1〜3に何れかに記載の建材用シート。
- イソ配向芳香族ジカルボン酸が、イソフタル酸、又は2,5−フランジカルボン酸である請求項3に記載の建材用シート。
- 2価アルコールがエチレングルコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ネオペンチルグリコール、トリシクロデカンジメタノール、3価アルコールがグリセロール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパンからなる群から選ばれる請求項2に記載の建材用シート。
- ポリイソシアネート化合物(B)が、メタキシリレンジイソシアネートのトリメチロールプロパンアダクト体、イソホロンジイソシアネートのヌレート体、トルエンジイソシアネートのトリメチロールプロパンアダクト体、及びトルエンジイソシアネートのヌレート体からなる群から選ばれる請求項1〜6の何れかに記載の建材用シート。
- 建材用シートが水蒸気を透過させないための防湿層として、低透湿シートを複合させたものでなく、印刷層を有する紙層にポリエステルポリオール(A)とポリイソシアネート化合物(B)とを含有するコート層を塗工することを特徴とする請求項1〜7の何れかに記載の建材用シートの製造方法。
- 請求項1〜7の何れかに記載の建材用シートを用いた建材。
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