JP2687778B2 - シート状積層体の製造方法および製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はシート状積層体の製造方
法および装置に関するものである。更に詳しく述べるな
らば、本発明は電子線照射を用いて硬化させた２層以上
の樹脂被覆層を有するシート状積層体の製造方法、およ
び製造装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】紙などのシート状基材の特性を活用し、
その欠点を補うために基材の表面に樹脂被覆層を設けた
シート状積層体が広く用いられ、生活の隅々にまで浸透
している。 例を挙げるならば、紙基材に耐水性を付与
する目的で、また見栄えの良い光沢感を与える目的で、
また紙基材の地肌の荒れをうめ平滑にする目的で、多く
のシート状積層体が利用されている。さらに情報記録の
分野では、感光性樹脂や感熱性樹脂などの被覆層を設け
た特別のシート状紙基材が市販され、使用されている。

【０００３】従来より、このような樹脂被覆層の形成に
は、各種樹脂を適宜選択して配合した樹脂組成物を水も
しくは溶剤に分散もしくは溶解させて、塗布液を調製
し、これをシート状基材に塗布し、乾燥、硬化させる方
法が広く用いられている。しかし、このような方法では
樹脂形成成分の塗布量が多くなるほど、またその加工が
高速度で行なわれるほど大きな乾燥設備が必要になり、
その設置面積や乾燥に必要な熱エネルギーが大きくなる
などの問題がある。また溶剤を用いる塗布方法では、乾
燥工程で蒸発した溶剤を回収する必要があるが、その全
てを回収することは難しく、また環境対策の面からも好
ましくない。

【０００４】このような状況下において近年、不飽和有
機化合物を主たる成分とする樹脂組成物をシート状基材
上に塗布し、これに電子線を照射して、硬化樹脂被覆層
を形成し、それによってシート状積層体を製造する方
法、いわゆる電子線硬化技術を用いたシート状積層体の
製造方法が用いられるようになった。この方法によれ
ば、乾燥設備が不要であり、装置がコンパクトであり、
しかも溶剤を大気に放出することがないなどの利点があ
る。

【０００５】電子線硬化技術を用いて硬化樹脂被覆層を
形成する方法では、高いエネルギーを有する電子線を不
飽和有機化合物塗布層に照射し、これを塗布層内部まで
浸透させてこれを硬化させるものであって、得られる硬
化樹脂層は硬く、その表面は、高い光沢を有し、また耐
水性にも優れているなどの利点を有している。しかし、
硬化樹脂層が硬いため、シート状積層体は、全体として
は柔軟性が乏しく、シート状基材の有する柔軟性を失い
がちであった。特に電子線の照射により硬化する塗布層
の塗工量が多く、硬化樹脂層が厚くなるほど上記の傾向
が顕著になる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は従来技術の上
記の問題点を解決し、例えば全体として適度な柔軟性を
有し、しかも高い光沢感と耐水性とを兼ね備え、互に異
なる特性を有する複数の電子線硬化樹脂層を有するシー
ト状積層体を製造し得るシート状積層体の製造方法およ
び製造装置を提供しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明はシート状基体上
に電子線照射により硬化し得る不飽和有機化合物を主成
分とする１層以上の塗布層を形成し、別に成型面上にも
電子線照射により硬化し得る不飽和有機化合物を主成分
とする塗布層を形成して、これを電子線照射により硬化
し、前記成型面上の硬化された塗布層上に、前記シート
状基体の塗布層を重ね合わせ、これら塗布層の重積層に
電子線照射を施してこれを硬化・接着することによって
上記課題の解決に成功したものである。

【０００８】すなわち、本発明に係るシート状積層体の
製造方法は、シート状基体の一面上に、電子線照射によ
り硬化し得る不飽和有機化合物を主成分として含む少な
くとも１層の内側塗布層を形成する工程と、別に、成型
面上に、電子線照射により硬化し得る不飽和有機化合物
を主成分として含む最外側塗布層を形成し、前記成型面
上においてこれに電子線照射を施して硬化して、硬化さ
れた最外側塗布層を形成する工程と、前記成型面上の硬
化された最外側塗布層上に、前記シート状基体上の内側
塗布層を重ね合わせて、最外側塗布層および内側塗布層
からなる重積層を形成する工程と、この重積層に電子線
照射を施して、これを硬化し、接着する工程と、このよ
うにして形成されたシート積層体を、前記成形面から剥
離する工程とを含んでなる、電子線硬化樹脂被覆層を有
することを特徴とするものである。

【０００９】また本発明に係るシート状積層体の製造装
置は、連続的に供給されるシート状基体の１面上に、電
子線照射により硬化する不飽和有機化合物を主成分とし
て含む第１塗布液を塗布する少なくとも１個の第１塗布
装置と、前記第１塗布装置の下流に配置され、塗布層形
成用成型面を提供する成型装置と、この成型面上に電子
線照射により硬化する不飽和有機化合物を主成分として
含む第２塗布液を連続的に塗布する第２塗布装置と、前
記成型面に対向して配置され前記成型面上の第２塗布液
塗布層に電子線を照射してこれを硬化する第１電子線照
射装置と、前記第１塗布装置から、第１塗布液を塗布さ
れたシート状基体を前記成型面上に導き、前記成型面上
の硬化された第２塗布液硬化膜層上に、前記シート状基
体上の第１塗布液塗布層を重ね合わせて塗布層重積層を
形成するガイドロールと、前記成形面に対向して配置さ
れ、前記成型面上の塗布層重積層に電子線を照射してこ
れを硬化し接着する第２電子線照射装置と、前記成型面
上で形成されたシート状積層体を、前記成型面から剥離
する剥離ロールとを有することを特徴とするものであ
る。

【００１０】

【作用】本発明の製造方法とその製造装置とを図面によ
り説明する。図１および図２はそれぞれ本発明の製造装
置の一実施態様を示す説明図である。図１に示された装
置において、成型面として金属製円筒形回転体の周面を
用い、最外側塗布層用の電子線硬化性不飽和有機化合物
組成物をこれにあらかじめ塗布し、この塗布層に電子線
を照射して硬化させた後、別にシート状基体の１面上に
電子線硬化性不飽和有機化合物組成物の塗布層を形成
し、この塗布層を、前記成型面上の硬化された塗布層上
に重ね合わせて塗布層の重積層を形成し、この重積層に
電子線照射を施して、これを硬化、接着させ、得られた
シート状積層体を金属製円筒形回転体から剥離する本発
明の製造方法および装置を示したものである。

【００１１】図１に示されたシート状積層体の製造装置
および方法において、第１塗布液９が第１塗布液容器８
内に収容されており、この第１塗布液９は、適宜の第１
塗布装置１０、例えばオフセットグラビヤコーターなど
のようなコーターによって、矢印の方向に走行するシー
ト状基体１１の１面上に塗布され第１塗布液塗布層１２
が形成される。

【００１２】別に、塗布液塗布硬化設備１の金属製円筒
形回転体（ドラム）５の周面は、塗布層を形成するため
の成型面を提供するものであって、矢印の方向に回転す
る。ドラム５の周面に対向して配置された第２塗布液容
器２内には第２塗布液３が収容されていて、この第２塗
布液３は第２塗布装置４、例えばオフセットグラビヤコ
ーターなどのコーターにより、成型面上に塗布され、第
２塗布液塗布層７ａが形成される。この第２塗布液塗布
層７ａに第１電子線照射装置６から電子線を照射して、
これを硬化し、第２塗布液硬化膜層７が形成される。

【００１３】次に第１塗布液塗布層１２を有するシート
状基体はガイドロール１３に導かれて、ドラム５上に送
り込まれ、成型面上の第２塗布液硬化膜層７上にシート
状基体上の第１塗布液塗布層１２が重ね合わされ、それ
によって第１塗布液塗布層１２と第２塗布液硬化膜層７
との重積層が形成される。この重積層に対して、第２電
子線照射装置１４から、電子線がシート状基体１１を通
して照射され、この重積層を硬化し、接着させる。

【００１４】このようにしてドラム５の成型面上で形成
されたシート状積層体１６は、剥離ロール１５によりド
ラム５の成型面から剥離され回収される。

【００１５】図２に示された本発明のシート状積層体の
製造装置および方法において、図１に示されたドラム５
の代りに走行するシート状材料１７の１面を成型面とし
て利用するものである。図２において、第２塗布液容器
２中の第２塗布液３は、第２塗布装置４によって、矢印
の方向に走行するシート状材料１７の１面上に塗布さ
れ、第２塗布液塗布層７ａが形成される。この第２塗布
液塗布層７ａは第１電子線照射装置６から照射される電
子線により硬化されて、第２塗布液硬化膜層７となる。

【００１６】シート状材料１７上の硬化された第２塗布
液硬化膜層７は、ガイドロール１３により、シート状基
体１１上の第１塗布液塗布層１２と重ね合わされ、この
重積層に対し、第２電子線照射装置１４から電子線がシ
ート状材料１７を通して照射され、それを硬化１体化
し、得られたシート状積層体１６はシート状材料１７か
ら、ガイドロール１５を介して剥離され回収される。

【００１７】シート状材料を成型面とする場合には、第
１電子線照射装置及び第２電子線照射装置ともシート状
材料に対して図２に示す位置とは反対側の位置に設置す
ることが可能である。なお図１および図２においては、
第１および第２塗布液の塗布装置として、オフセットグ
ラビア装置が示されているが、この装置に限定されるも
のではなく、他の装置、例えば一般的なロールコート法
を適用することが可能である。また、図１における金属
製円筒形回転体（ドラム５）の周速度および図２におけ
るシート材料１７の走行速度は、シート状基体１１の送
り速度と同じになるように設定することが必要である。

【００１８】金属製円筒形回転体（ドラム）は、その材
質形状を特に限定するものではないが、ステンレススチ
ール、銅、クロームなどで鏡面仕上げされた平滑な周面
を有することが好ましい。さらに必要に応じて硬化した
樹脂層の剥離を容易にするために、金属製円筒形回転体
の表面にシリコンオイルやワックスなどの剥離助剤を供
給することもできる。

【００１９】成型面提供材料として使用するシート状材
料は、その材質形状を限定するものではないが、具体的
には紙、プラスチック、布、不織布、又はアルミニウム
箔、などの金属箔など比較的厚さの薄いものが適当であ
る。厚くなると柔軟性が乏しくなり、貼り合わせや剥離
の工程で折れまがりやすくなる。また成型面として使用
するシート状材料の表面は、硬化した樹脂層の剥離を容
易にするために、その表面にシリコンオイルやワックス
などの剥離助剤を供給してもよい。更にシート状材料の
表面に適宜の処理、たとえばシリコン処理のような処理
を施して、硬化した樹脂層の剥離を容易にしてもよい。
成型面として使用するシート状基材は、エンドレスベル
ト状に加工して使用しても差しつかえない。成型面とし
て使用するシート状材料は、繰り返して使用することも
できるが、度重なる電子線の照射による衝撃はシート状
基材を劣化させるため、その繰り返し使用の回数には限
度がある。

【００２０】本発明の製造方法およびその製造装置にお
いて、電子線により硬化する不飽和有機化合物含有塗布
液の塗工の方法に制限はなく、例えばバーコート法、ロ
ールコート法、エアードクターコート法、ブレードコー
ト法、スクイズコート法、エアーナイフコート法、リバ
ースロールコート法、グラビアロールコート法、トラン
スファーコート法、ファウンテンコート法、あるいはス
ロットダイコート法などの方法を用いることができる。

【００２１】本発明に用いられる第１および第２電子線
照射装置は特にその方式を限定するものではなく、例え
ばバンデグラーフ型スキャニング方式、ダブルスキャニ
ング方式、およびカーテンビーム方式などの電子線照射
装置を使用することができ、これらの中でも比較的安価
で大出力の得られるカーテンビーム方式のものが有効に
用いられる。

【００２２】電子線照射の際の加速電圧は100 〜300kv
であることが好ましい。電子線の吸収線量は不飽和有機
化合物に所望の硬化を施すことができるものであればよ
く、その値に特に限定はないが、一般的には、0.1 〜6M
rad であることが好ましく、0.2 〜4.0Mrad が特に好ま
しい。吸収線量が0.1Mrad 以下の場合には、電子線照射
による樹脂の硬化が不十分になることがある。またそれ
が6Mradを越えるとシート状基体を電子線の衝撃により
劣化させたり、変色させることがあるほか、エネルギー
の消費に無駄を生ずる。

【００２３】電子線照射時における雰囲気中の酸素濃度
は500ppm以下であることが好ましい。酸素濃度が500ppm
を超えると、酸素が重合反応の抑制剤として働き、樹脂
組成物の硬化が不十分になることがある。また、酸素濃
度を下げる目的で窒素ガスなどの不活性ガスを使用する
ことが好ましい。

【００２４】本発明の製造方法において、電子線の照射
は２回行なわれるが、第２回目の電子線照射、すなわち
第１塗布液塗布層と、第２塗布液硬化膜層との重積層に
対する電子線の照射においては、電子線の照射により硬
化し、接着する重積層は、その両面がシート状基体と成
型面とにより覆われているため直接空気に触れることが
なく、したがって空気中の酸素によって、樹脂層の硬化
が抑制されることは少ない。しかし、電子線照射による
オゾン発生を抑制する目的、あるいは電子線が通過する
際に発熱するウィンドウを冷却するなどの目的のため
に、電子線照射雰囲気として窒素ガスなどの不活性ガス
を使用してもよい。

【００２５】本発明方法で用いられるシート状基体の種
類に関して特別の制限はない。例えば天然パルプを主成
分とするシート、すなわち原紙、例えば広葉樹パルプ、
針葉樹パルプ、広葉樹針葉樹混合パルプなどの木材パル
プからなる原紙や、クラフトパルプ、サルファイトパル
プ、ソーダパルプなどの晒パルプからなる原紙を好まし
く使用することができる。また、合成パルプ、合成繊維
を含むパルプから製造された原紙を使用することもでき
る。

【００２６】本発明方法において、シート状基体として
使用される原紙には、通常の各種添加剤、例えば乾燥紙
力増強剤（カチオン化澱粉、カチオン化ポリアクリルア
ミド、およびアニオン性ポリアクリルアミドなど）、サ
イズ剤（脂肪酸塩、ロジン、マレイン化ロジン、カチオ
ン化サイズ剤、および反応性サイズ剤など）、填料（ク
レー、タルク、カオリン、炭酸カルシウム、水酸化マグ
ネシウム、および酸化マグネシュウムなど）、湿潤紙力
増強剤（メラミン樹脂、およびエポキシ化ポリアミド樹
脂など）、定着剤（硫酸アルミニウム、およびカチオン
化澱粉など）、ｐＨ調節剤（苛性ソーダ、および炭酸ソ
ーダなど）などが１種以上含まれていてもよい。

【００２７】また原紙は水溶性高分子添加剤、表面サイ
ズ剤、無機電解質、吸湿性物質、顔料、ｐＨ調節剤、染
料、帯電防止剤、ポリビニルアルコール、およびカルボ
キシ変性ポリビニルアルコール、などの１種以上を含む
処理液でタブサイズ、またはサイズプレスされたもので
あってもよい。

【００２８】さらにプラスチックフィルムや、いわゆる
合成紙をシート状基材として使用することになんら差し
つかえはない。例えばポリプロピレン樹脂やポリエチレ
ン樹脂などのポリオレフィン系樹脂を含む熱可塑性樹脂
組成物を溶融押し出し法で形成したフィルムをシート状
基材として使用することもできる。また、シート状基体
として使用する、プラスチックフィルムや、いわゆる合
成紙には、顔料（クレー、タルク、カオリン、炭酸カル
シウム、二酸化チタン、水酸化マグネシウムなど）、分
散剤（ステアリン酸亜鉛などの金属石鹸や各種の界面活
性剤など）、有色顔料などの１種以上が含まれていても
よい。

【００２９】また本発明のシート状積層物において、そ
の裏面もまた樹脂層で被覆されていてもよい。この裏面
樹脂層は、電子線照射により硬化された樹脂組成物層で
あってもよいし、他の方法で塗工された樹脂被覆層、例
えば水溶性樹脂を主成分とする樹脂組成物の被覆層、溶
剤系樹脂を主成分とする樹脂組成物の被覆層、あるいは
また熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂組成物を溶融押し
出し法で塗工した被覆層であってもよい。

【００３０】本発明の、電子線照射により硬化しうる不
飽和有機化合物を主成分とする塗布液は、電子線照射に
より硬化しうる少なくとも１種の不飽和有機化合物と、
必要に応じてその他の添加剤を含むものである。電子線
の照射により硬化しうる不飽和有機化合物としては、 （１）脂肪族、脂環族、および芳香脂肪族の、１〜６価
のアルコール及びポリアルキレングリコールのアクリレ
ート化合物類 （２）脂肪族、脂環族、芳香脂肪族の、１〜６価のアル
コールにアルキレンオキサイドを付加させたもののアク
リレート化合物類 （３）ポリアクリロイルアルキルリン酸エステル類 （４）カルボン酸と、ポリオールと、アクリル酸との反
応生成物 （５）イソシアネートと、ポリオールと、アクリル酸と
の反応生成物 （６）エポキシ化合物とアクリル酸との反応生成物 （７）エポキシ化合物と、ポリオールと、アクリル酸と
の反応生成物などを挙げることが出来る。

【００３１】具体的に述べるならば、電子線の照射によ
り硬化しうる不飽和有機化合物として、ポリオキシエチ
レンエピクロルヒドリン変性ビスフェノールＡジアクリ
レート、ジシクロヘキシルアクリレート、エピクロルヒ
ドリン変性ポリエチレングリコールジアクリレート、
１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、ヒドロキシ
ビバリン酸エステルネオペンチルグリコールジアクリレ
ート、ノニルフェノキシポリエチレングリコールアクリ
レート、エチレンオキサイド変性フェノキシ化リン酸ア
クリレート、エチレンオキサイド変性フタル酸アクリレ
ート、ポリブタジエンアクリレート、カプロラクタン変
性テトラヒドロフルフリルアクリレート、トリス（アク
リロキシエチル）イソシアヌレート、トリメチロールプ
ロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリア
クリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレー
ト、ポリエチレングリコールジアクリレート、１，４−
ブタジエンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリ
コールジアクリレート、およびネオペンチルグリコール
変性トリメチロールプロパンジアクリレートなどを挙げ
ることができる。

【００３２】また本発明のシート状基体に塗工される塗
布液には、白色顔料を混合することができる。この白色
顔料としては二酸化チタン、硫酸バリウム、炭酸カルシ
ウム、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化マグネシウ
ム、水酸化マグネシウムなどが好ましい。それらの白色
顔料は単独または２種類以上を混合して使用することも
可能である。

【００３３】白色顔料を上記のような電子線の照射で硬
化する樹脂組成物中に分散するには、３本ロールミル
（スリーロールミル）、２本ロールミル（ツーロールミ
ル）、カウレスディゾルバー、ホモミキサー、サンドグ
ラインダー、ペイントコンディショナーおよび超音波分
散機などを使用することができる。

【００３４】本発明方法において、各塗布層の塗工量
は、各層それぞれ、1 〜50ｇ／ｍ² であり、その合計塗
布量が10〜100 ｇ／ｍ² であることが好ましい。各層の
塗工量が1 ｇ／ｍ² より少ないと、本発明の効果を十分
に発揮することが難しく、また塗布層中にピンホールが
生じるなどの塗工欠陥が生じるという問題が生じる。ま
た各層の塗工量が50ｇ／ｍ² を越える、または合計塗工
量が100 ｇ／ｍ² を越えると、得られるシート状積層体
は、全体として適度の柔軟性を維持することが難しくな
り、またコストの点で実用的でない。

【００３５】

【発明の効果】本発明方法および装置により、電子線硬
化性不飽和有機化合物を用いて、シート状基体上に、互
に特性の異なる２種以上の電子線硬化樹脂層を効率よく
形成することが可能になり、それによって、所望の物
性、例えば、最外側塗布層がすぐれた光沢と耐水性を有
し、さらに内側塗布層には、柔軟性に優れた樹脂層を形
成すれば全体として良好な光沢、耐水性と適度な柔軟性
を有するシート状積層体を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製造装置の１実施態様を示す説明図で
ある。

【図２】本発明の製造装置の他の実施態様を示す説明図
である。

【符号の説明】

１…樹脂組成物塗工硬化設備 ２…第２塗布液容器 ３…第２塗布液 ４…第２塗布装置 ５…成型面提供ドラム ６…第１電子線照射装置 ７…第２塗布液硬化膜層 ７ａ…第２塗布液塗布層 ８…第１塗布液容器 ９…第１塗布液 １０…第１塗布装置 １１…シート状基体 １２…第１塗布液塗布層 １３…ガイドロール １４…第２電子線照射装置 １５…剥離ロール １６…シート状積層体 １７…成型面提供シート状材料

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シート状基体の一面上に、電子線照射に
   より硬化し得る不飽和有機化合物を主成分として含む少
   なくとも１層の内側塗布層を形成する工程と、別に、成
   型面上に、電子線照射により硬化し得る不飽和有機化合
   物を主成分として含む最外側塗布層を形成し、前記成型
   面上においてこれに電子線照射を施して硬化して、硬化
   された最外側塗布層を形成する工程と、前記成型面上の
   硬化された最外側塗布層上に、前記シート状基体上の内
   側塗布層を重ね合わせて、最外側塗布層および内側塗布
   層からなる重積層を形成する工程と、この重積層に電子
   線照射を施して、これを硬化し、接着する工程と、この
   ようにして形成されたシート積層体を、前記成形面から
   剥離する工程とを含んでなる、電子線硬化樹脂被覆層を
   有するシート状積層体の製造方法。
2. 【請求項２】 前記成型面が金属円筒形回転体の周面で
   ある、請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】 前記成型面が紙、布、金属、又はプラス
   ッチックのシート状材料の表面である、請求項１に記載
   の方法。
4. 【請求項４】 連続的に供給されるシート状基体の１面
   上に、電子線照射により硬化する不飽和有機化合物を主
   成分として含む第１塗布液を塗布する少なくとも１個の
   第１塗布装置と、前記第１塗布装置の下流に配置され、
   塗布層形成用成型面を提供する成型装置と、この成型面
   上に電子線照射により硬化する不飽和有機化合物を主成
   分として含む第２塗布液を連続的に塗布する第２塗布装
   置と、前記成型面に対向して配置され前記成型面上の第
   ２塗布液塗布層に電子線を照射してこれを硬化する第１
   電子線照射装置と、前記第１塗布装置から、第１塗布液
   を塗布されたシート状基体を前記成型面上に導き、前記
   成型面上の硬化された第２塗布液硬化膜層上に、前記シ
   ート状基体上の第１塗布液塗布層を重ね合わせて塗布層
   重積層を形成するガイドロールと、前記成形面に対向し
   て配置され、前記成型面上の塗布層重積層に電子線を照
   射してこれを硬化し接着する第２電子線照射装置と、前
   記成型面上で形成されたシート状積層体を、前記成型面
   から剥離する剥離ロールとを有するシート状積層体の製
   造装置。
5. 【請求項５】 前記成型面が金属製円筒形回転体の周面
   である、請求項４に記載の装置。
6. 【請求項６】 前記成型面が紙、布、金属、又はプラス
   ッチックのシート状材料の表面である、請求項４に記載
   の装置。