JP2018047682A - 樹脂積層金属板及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(イ)Tgが30〜80℃であるポリエステル樹脂A
(ロ)Tgが−30〜20℃であるポリエステル樹脂B
(ハ)解離温度が100〜120℃であるブロックイソシアネートC1
(ニ)解離温度が140〜160℃であるブロックイソシアネートC2
(ホ)ポリイソシアネート化合物D
(イ)Tgが30〜80℃であるポリエステル樹脂A
(ロ)Tgが−30〜20℃であるポリエステル樹脂B
(ハ)解離温度が100〜120℃であるブロックイソシアネートC1
(ニ)解離温度が140〜160℃であるブロックイソシアネートC2
(ホ)ポリイソシアネート化合物D
(イ)Tgが30〜80℃であるポリエステル樹脂A
(ロ)Tgが−30〜20℃であるポリエステル樹脂B
(ハ)解離温度が100〜120℃であるブロックイソシアネートC1
(ニ)解離温度が140〜160℃であるブロックイソシアネートC2
(ホ)ポリイソシアネート化合物D
(イ)Tgが30〜80℃であるポリエステル樹脂A
(ロ)Tgが−30〜20℃であるポリエステル樹脂B
(ハ)解離温度が100〜120℃であるブロックイソシアネートC1
(ニ)解離温度が140〜160℃であるブロックイソシアネートC2
(ホ)ポリイソシアネート化合物D
(1−1.全体構成)
本実施形態に係る樹脂積層金属板は、金属板と、金属板の少なくとも片面上に積層された接着剤層と、接着剤層上に積層された樹脂フィルムと、を備え、接着剤層は、接着剤の硬化物を含む。ここで、接着剤は、下記(イ)〜(ホ)の成分を含み、100℃〜140℃で加熱した際のゲル分率が10〜55%であり、100〜140℃で加熱後、40℃で5日間保持もしくは230℃で30秒間加熱した後のゲル分率が70%以上となる。
(イ)Tgが30〜80℃であるポリエステル樹脂A
(ロ)Tgが−30〜20℃であるポリエステル樹脂B
(ハ)解離温度が100〜120℃であるブロックイソシアネートC1
(ニ)解離温度が140〜160℃であるブロックイソシアネートC2
(ホ)ポリイソシアネート化合物D
金属板の種類は特に制限されず、広く公知の金属板を使用できる。金属板の例としては、鋼板、ステンレス板、Al板、Cu板、真鍮板、Ti板、クロム板、ニッケル板、亜鉛板、マグネシウム板などが挙げられる。
樹脂フィルムの種類も特に制限されず、従来の樹脂積層金属板に使用される樹脂フィルムであれば本実施形態の樹脂フィルムとして使用可能である。樹脂フィルムには、上述したように、各種の意匠(例えば、色、柄、エンボス等)が施されていてもよい。意匠を施した樹脂フィルムの例としては、単色意匠フィルム、柄物意匠フィルム等が挙げられる。単色意匠フィルムは、顔料による着色が施された意匠フィルムである。単色意匠フィルムの表面にはエンボス加工が施される場合が多い。このようなエンボス加工により光反射が抑制される。また、柄物意匠フィルムは、顔料による着色及び柄の印刷が施された意匠フィルムである。柄物意匠フィルムの表面には、柄を保護するための透明保護フィルムがさらに積層されていてもよい。また、柄物意匠フィルムは、顔料による着色が施された着色フィルムと、柄が印刷された透明保護フィルムとを圧着することによって作製される場合がある。この場合、透明保護フィルムの柄印刷面が着色フィルム側に向けられる。
ti/t200=0.8 (1)
数式(1)において、tiは侵入深さ、t200は試料温度が200℃となるときの侵入深さである。したがって、数式(1)の左辺は軟化度を示す。
本実施形態に係る接着剤層は、以下の構成を有する接着剤が硬化したものである。接着剤は、下記(イ)〜(ホ)の成分を必須成分として含む。
(イ)Tgが30〜80℃であるポリエステル樹脂A
(ロ)Tgが−30〜20℃であるポリエステル樹脂B
(ハ)解離温度が100〜120℃であるブロックイソシアネートC1
(ニ)解離温度が140〜160℃であるブロックイソシアネートC2
(ホ)ポリイソシアネート化合物D
次に、樹脂積層金属板の製造方法について説明する。本実施形態に係る樹脂積層金属板の製造方法は、金属板と樹脂フィルムとを180℃以下に加熱された接着剤を介して積層する方法であればどのような方法であってもよい。ここで、金属板、樹脂フィルム、及び接着剤は上述したものである。より具体的には、金属板に上記の接着剤を塗布した後、金属板を所定温度に加熱する。そして、この加熱した金属板の接着剤層塗布面上に樹脂フィルムを加圧積層したのち、室温まで冷却する方法がある。また、樹脂フィルムに上記の接着剤を塗布したのち、樹脂フィルムを加熱する。そして、加熱した樹脂フィルムの接着剤塗布面を金属板表面に加圧積層した後、冷却する方法などがある。これらの方法によれば、工業的に経済合理性をもって安定に本実施形態に係る樹脂積層金属板を製造できる。そしてこのときの加熱温度を180℃以下にすることにより、より安定して意匠性と強固な密着力を有する樹脂積層金属板を製造することができる。いずれの工程でも、金属板の加熱温度は180℃以下であることが必要であり、160℃以下が望ましい。金属板を180℃超まで加熱すると、樹脂表面まで加熱融解し、エンボス模様が変化、顔料が昇華して色褪せするなど、意匠が劣化する場合がある。また、樹脂フィルムの接着剤層接触部位の軟化温度以上まで加熱することが望ましい。軟化温度以上まで加熱することにより、積層樹脂と接着剤層とのアンカー効果が増大して、より強固な密着力を発現できる場合が多い。この場合、樹脂フィルムの接着剤層接触部位の軟化温度を150℃未満にすることにより、積層樹脂と接着剤層とのアンカー効果がより発現しやすくなり、より強固な密着を得やすくなる。但し、接着剤と接する層の軟化温度が180℃超である場合は、意匠、密着のどちらを優先するかにより選択することが望ましい。
接着剤を構成する材料として、以下に列挙する材料を準備した。
(1)ポリエステル樹脂(A−1)
バイロンGK360、東洋紡(株)製、ガラス転移温度56℃、30%溶液(メチルエチルケトン/酢酸エチル=50/50の混合溶液(体積比、以下同じ)で溶解)
(2)ポリエステル樹脂(A−2)
バイロンGK140、東洋紡(株)製、ガラス転移温度20℃、30%溶液(メチルエチルケトン/酢酸エチル=50/50の混合溶液で溶解)
(3)ポリエステル樹脂(A−3)
エリーテルUE−3690、ユニチカ(株)製、ガラス転移温度90℃、30%溶液(メチルエチルケトン/酢酸エチル=50/50の混合溶液で溶解)
したがって、ポリエステル樹脂A−1は本実施形態の要件を満たすが、ポリエステル樹脂A−2、A−3は本実施形態の要件を満たさない。
(4)ポリエステル樹脂(B−1)
バイロン550、東洋紡(株)製、ガラス転移温度−15℃、30%溶液(メチルエチルケトン/酢酸エチル=50/50の混合溶液で溶解)
(5)ポリエステル樹脂(B−2)
エリーテルUE−3410、ユニチカ(株)製、ガラス転移温度−32℃、30%溶液(メチルエチルケトン/酢酸エチル=50/50の混合溶液で溶解)
(6)ポリエステル樹脂(B−3)
バイロンGK103、東洋紡(株)製、ガラス転移温度47℃、30%溶液(メチルエチルケトン/酢酸エチル=50/50の混合溶液で溶解)
したがって、ポリエステル樹脂B−1は本実施形態の要件を満たすが、ポリエステル樹脂B−2、B−3は本実施形態の要件を満たさない。
(7)ブロックイソシアネート(C1−1)=BL3475BA/SN(解離温度100℃)、住化コベストロウレタン(株)社製
(8)ブロックイソシアネート(C2−1)=スミジュールBL3175(解離温度140℃)、住化コベストロウレタン(株)社製
(9)ブロックイソシアネート(C1−2)=デュラネートMF−B60X(解離温度120℃)、旭化成ケミカルズ(株)社製
(10)ブロックイソシアネート(C2−2)=デスモジュールBL3272MPA(解離温度160℃)、住化コベストロウレタン(株)社製
(11)ブロックイソシアネート(X−1)=MF−K60B(解離温度90℃)、旭化成ケミカルズ(株)社製
(12)ブロックイソシアネート(X−2)=デスモジュールVPLS2078/2(解離温度170℃)、住化コベストロウレタン(株)社製
したがって、ブロックイソシアネートX−1、X−2は本実施形態の要件を満たさない。
(13)ポリイソシアネート化合物(D)=バーノックDN980(HDIイソシアヌレート型)、DIC(株)製
(14)エポキシ樹脂(E)
エピクロンN−660、DIC(株)製 クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、50%メチルエチルケトン溶液
(15)シランカップリング剤(F)=KBM−403(3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン)、信越化学工業(株)製
(16)ポリカーボネート樹脂(G)=プラクセルCD210、ダイセル化学(株)製数平均分子量1000、水酸基価約110
(2−1.金属板の準備)
金属板として、0.45mm厚さの2種類の亜鉛系金鋼板(新日鉄住金製スーパーダイマー(K08)(以下、「SD鋼板」とも称する)、GI鋼板(Z18))、Al板(A5052、1.2mm厚)、0.3mm厚チタン箔(新日鉄住金製JISH4600規格品)を用意した。そして、これらの金属板にアルカリ脱脂処理を施した後、クロメート液を塗布し、約45mg/m2のクロメート膜を金属板表面に形成した。
2層Tダイスを使用して、白色顔料入り(20質量%)PET層(白色PET層)およびPET系アロイ層(PET(ユニチカ製SP1344)/VLDPE(超低密度ポリエチレン)(ダウ製DFDA−1137)/相溶化剤(住友化学製ボンドファスト7L)=87/10/3(体積比))からなる単色フィルムを得た。フィルムの厚さは100μmで、白色PET層が90μm(上層)、PET系アロイ層が10μm(下層:接着剤層と接する層)とした。当該フィルムを白色PETフィルムと称す。
以下の作製方法A、Bの何れかによって樹脂積層金属板を作製した。使用した接着剤の組成、金属板の種類、及び樹脂フィルムの種類は表1〜3に示される。
(2−3−1.作製方法A)
まず、接着剤を金属板に乾燥膜厚10μmになるようにバーコーターにて塗布し、ドライヤーで乾燥し、接着剤塗布金属板を作製した。ついで、接着剤塗布金属板を加熱したのち、フィルムを積層、加圧した。加熱温度(積層温度)は表1〜3に示される。除荷後、室温まで水冷して樹脂積層金属板を得た。なお、白色PET、白色塩ビフィルムに関してはエンボス面と逆面が金属板側になるように積層した。
まず、接着剤を樹脂フィルムに乾燥膜厚10μmになるようにバーコーターにて塗布し、ドライヤーで乾燥し、接着剤塗布フィルムを作製した。ついで、接着剤塗布フィルムを加熱したのち、接着剤塗布金属板上に積層、加圧した。加熱温度(積層温度)は表1〜3に示される。除荷後、室温まで水冷して樹脂積層金属板を得た。
接着剤塗布金属板に対して、以下のa〜cのいずれかの工程を行った。
a.接着剤塗布金属板を140℃/30秒で処理した。
b.接着剤塗布金属板を140℃/30秒で処理した後、養生処理を想定した加熱条件として40℃/5日間で処理した。
c.接着剤塗布金属板を140℃/30秒で処理した後、後意匠付与工程を想定した加熱条件として230℃/30秒で処理した。
ついで、a〜cの工程を行った接着剤塗布金属板をキシレンに浸漬させ、リフラックスして非ゲル化成分を抽出除去した。そして、下記に示す式にてゲル分率を算出した。
ゲル分率(%)=(抽出後の塗布接着剤質量)÷(抽出前の塗布接着剤質量)×100
(1)
樹脂積層金属板の表面を目視観察して、フィルム皺・邑の発生の有無を評価した。さらに、樹脂積層金属板のフィルム剥離試験(後述する初期密着強度試験)後の剥離面を観察して、積層工程での接着剤層への気泡の混入の有無を評価した。評価基準は次の4段階で、○以上が合格レベルである。評価結果を表1〜3にまとめて示す。なお、表中の各評価項目の「/」は、何らかの理由(例えば、樹脂フィルムをラミネートできなかった、評価対象の樹脂フィルムにそもそもエンボスが付けられない等)により評価不能であることを示す。
◎:気泡、皺、ムラなどが無く非常に良好である。
○:気泡、皺、ムラなどが僅かに見られるが、大部分が良好である。
△:気泡、皺、ムラなどが比較的多く見られる。
×:気泡、皺、ムラなどが大部分の多くに見られる。
なお、比較例6では、ブロックイソシアネートC1が接着剤に含まれないため、金属板/積層樹脂(すなわち、樹脂フィルム)界面でズレが発生した。
樹脂フィルム並びに樹脂積層金属板の表面のエンボス深さを3次元粗さ計(東京精密社製NX001−2)により測定した(各々、Ra1、Ra2)。樹脂積層金属板のエンボス戻り率を以下の式より算出し、エンボス健全性を評価した。
エンボス戻り率χ: χ={1−Ra2/Ra1}×100 (2)
◎:エンボス戻り率 5%以下 ○:10%以下、△:15%以下、×:15%超
さらに、樹脂フィルム並びに樹脂積層鋼板の表面鏡面部の反射率(入射角60°)を光沢計(Minolta製GM60Pulus)で測定した(各々、Re1、Re2)。そして、樹脂積層鋼板の意匠を以下の基準で評価した。
光沢変化率y: y={1−Re2/Re1}×100 (3)
◎:光沢変化率 5%以下 ○:10%以下、△:15%以下、×:15%超
ΔP=(樹脂フィルムのPGD値)−(樹脂積層金属板のPGD値) (4)
◎:光沢変化率 0、 ○:0.1、△:0.2−0.3、×:0.4超
2.5cm幅にカットした樹脂積層金属板のテストピースから、引張り試験機で把持できる程度まで樹脂層を剥離させ、剥離速度30mm/minで180°の角度でピール試験をした。このときのピール強度値で、金属板と積層樹脂層との初期密着強度を以下のように評価した。○以上が合格レベルである。
◎:46N/2.5cm以上
○:40〜45N/2.5cm
△:20〜39N/2.5cm
×:20N/2.5cm未満
風呂場などの多湿で樹脂積層金属板を使用した場合を想定し、樹脂積層金属板を沸騰水中に2時間浸漬した。沸騰水浸漬により、水分子のフィルムや接着剤の透過が加速するため、積層樹脂と金属板間の密着力の耐久性を評価できる。浸漬した樹脂積層金属板に付着した水をろ紙で拭き取った後、カッターナイフで積層フィルムに5mm幅の#型切込みを入れた。ここで、切り込みの深さは金属板に達する程度の深さとした。ついで、エリクセン試験機(DKSH社製、エリクセン試験機)を用いて#型切込み部分を8mm張り出した。ここで、張り出し部分の中心(トップ部)を#型切込み部分の中心に一致させた。ついで、#型切込み部分をピンセットで強制剥離し、剥離の程度を以下の基準で評価した。
◎◎:評点5(フィルムが凝集破壊して殆ど剥離なし)
◎:評点4(トップ部のみ剥離)
○:評点3(トップ部の全体および側面部の1/3未満が剥離。なお、カッターで切れ目をいれたときに切れ目が開く場合も○としたが、開きがない方が密着力は強)
×:評点2(トップ部の全体および側面部の全体が剥離)
××:評点1(トップ部の全体、側面加工部の全体、及び#型切込み部分の周囲が剥離)
そして、同様の試験を5回繰り返した。なお、試験毎に評価のバラ付きがある場合、評価の上限、下限を表に記載した。
分離カラム:東ソー(株)製TSKgelGMHHR−Nを4本使用。カラム温度:40℃。移動層:和光純薬工業(株)製テトラヒドロフラン。流速:1.0ml/分。試料濃度:1.0質量%。試料注入量:100マイクロリットル。検出器:示差屈折計。
Claims (12)
- 金属板と、
前記金属板の少なくとも片面上に積層された接着剤層と、
前記接着剤層上に積層された樹脂フィルムと、を備え、
前記接着剤層は、接着剤の硬化物を含み、
前記接着剤は、下記(イ)〜(ホ)の成分を含み、100℃〜140℃で加熱した際のゲル分率が10〜55%であり、100〜140℃で加熱後、40℃で5日間保持もしくは230℃で30秒間加熱した後のゲル分率が70%以上となることを特徴とする樹脂積層金属板。
(イ)Tgが30〜80℃であるポリエステル樹脂A
(ロ)Tgが−30〜20℃であるポリエステル樹脂B
(ハ)解離温度が100〜120℃であるブロックイソシアネートC1
(ニ)解離温度が140〜160℃であるブロックイソシアネートC2
(ホ)ポリイソシアネート化合物D - 金属板と、
前記金属板の少なくとも片面上に積層された接着剤層と、
前記接着剤層上に積層された樹脂フィルムと、を備え、
前記接着剤層は、接着剤の硬化物を含み、
前記接着剤は、下記(イ)を100質量部、下記(ロ)を30〜150質量部、下記(ハ)及び(ニ)を合計で1〜50質量部の割合で含む主剤と、下記(ホ)を30〜80質量部の割合で含む硬化剤と、を含むことを特徴とする、樹脂積層金属板。
(イ)Tgが30〜80℃であるポリエステル樹脂A
(ロ)Tgが−30〜20℃であるポリエステル樹脂B
(ハ)解離温度が100〜120℃であるブロックイソシアネートC1
(ニ)解離温度が140〜160℃であるブロックイソシアネートC2
(ホ)ポリイソシアネート化合物D - 前記樹脂フィルムは、複数または単層のフィルム層からなり、
前記接着剤層と接する前記フィルム層の軟化温度は150℃未満であることを特徴とする、請求項1または2に記載の樹脂積層金属板。 - 前記樹脂フィルムは、複数または単層のフィルム層からなり、前記フィルム層の少なくとも最上層は、二軸延伸フィルムであることを特徴とする、請求項1または2に記載の樹脂積層金属板。
- 前記接着剤は、前記ポリエステル樹脂A100質量部に対して、エポキシ樹脂Eを10〜50質量部含むことを特徴とする、請求項1〜4の何れか1項に記載の樹脂積層金属板。
- 前記接着剤は、前記ポリエステル樹脂A100質量部に対して、シランカップリング剤Fを1〜30質量部含むことを特徴とする、請求項1〜5の何れか1項に記載の樹脂積層金属板。
- 前記接着剤は、前記ポリエステル樹脂A100質量部に対して、ポリカーボネートジオールGを1〜30質量部含むことを特徴とする、請求項1〜6の何れか1項に記載の樹脂積層金属板。
- 金属板と樹脂フィルムとを180℃以下に加熱された接着剤を介して接着し、
前記接着剤は、下記(イ)〜(ホ)の成分を含み、100℃〜140℃で加熱した際のゲル分率が10〜55%であり、100〜140℃で加熱後、40℃で5日間保持もしくは230℃で30秒間加熱した後のゲル分率が70%以上となることを特徴とする、樹脂積層金属板の製造方法。
(イ)Tgが30〜80℃であるポリエステル樹脂A
(ロ)Tgが−30〜20℃であるポリエステル樹脂B
(ハ)解離温度が100〜120℃であるブロックイソシアネートC1
(ニ)解離温度が140〜160℃であるブロックイソシアネートC2
(ホ)ポリイソシアネート化合物D - 前記金属板の少なくとも片面上に前記接着剤を積層することで、金属板上に接着剤層を形成する接着剤積層工程と、
前記接着剤層が形成された金属板を180℃以下に加熱する加熱工程と、
前記接着剤層上に前記樹脂フィルムを積層する樹脂フィルム積層工程と、
前記樹脂フィルムが積層された金属板を室温まで冷却する冷却工程と、を含むことを特徴とする、請求項8記載の樹脂積層金属板の製造方法。 - 金属板と樹脂フィルムとを180℃以下に加熱された接着剤を介して接着し、
前記接着剤は、下記(イ)を100質量部、下記(ロ)を30〜150質量部、下記(ハ)及び(ニ)を合計で1〜50質量部含む主剤と、下記(ホ)を30〜80質量部含む硬化剤と、を含むことを特徴とする、樹脂積層金属板の製造方法。
(イ)Tgが30〜80℃であるポリエステル樹脂A
(ロ)Tgが−30〜20℃であるポリエステル樹脂B
(ハ)解離温度が100〜120℃であるブロックイソシアネートC1
(ニ)解離温度が140〜160℃であるブロックイソシアネートC2
(ホ)ポリイソシアネート化合物D - 金属板の少なくとも片面上に接着剤を塗布することで、金属板上に接着剤層を形成する接着剤積層工程と、
前記接着剤層が形成された金属板を180℃以下に加熱する加熱工程と、
前記接着剤層上に樹脂フィルムを積層する樹脂フィルム積層工程と、
前記樹脂フィルムが積層された金属板を室温まで冷却する冷却工程と、を含むことを特徴とする、請求項10記載の樹脂積層金属板の製造方法。 - 前記接着剤の加熱温度を160℃以下とすることを特徴とする、請求項8〜11の何れか1項に記載の樹脂積層金属板の製造方法。
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