JP4374262B2 - 積層フィルム - Google Patents

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Description

本発明は、フィルム加飾法によって成型品を加飾する際に用いられる積層フィルムに関するものである。
金属製品や、プラスチック製品、無機製品、木製品等の成型品には、耐久性の付与や、色相を含めた意匠性の付与を目的として、該成型品表面に塗膜を形成するための塗装処理を行うことがある。塗装される成型品(以下、被塗装物と記載する)は、材質や形状が多種多様であるため、被塗装物の複雑な形状に合わせた塗膜の形成や、被塗装物の袋部や隙間への塗膜の形成を比較的容易に行うことができる、スプレー塗装法や浸漬塗装法等が広く用いられている。
一般に、被塗装物への塗装によって形成される塗膜は、複数の層が積層してなる積層膜であることが多い。例えば、上記積層膜は、被塗装物表面に対する付着性や被塗装物表面の防食性を確保するための下地膜、美観性を付与するための上塗り膜、該上塗り膜を保護するための保護膜が積層されてなる。従って、上記のスプレー塗装法や浸漬塗装法を用いた場合、上記積層膜の各膜を形成するために、被塗装物に対する塗料のスプレー塗布又は被塗装物の塗料への浸漬といった塗料の塗布工程と、塗布した塗料の乾燥や焼付けを行う塗料の定着工程とが、繰り返し行われることになる。
上記のように塗装工程及び定着工程を繰り返し行う多段階工程を伴う上記スプレー塗装法や浸漬塗装法では、上記多段階工程に対応する長い工程ラインを設けるための広大な塗装場所が必要となってしまう。また、上記塗装工程や定着工程を多段階的に行うため、工程管理が煩雑となり、塗装工程や定着工程で消費される揮発性物質の量や、エネルギー量が増大してしまう。
従って、上記スプレー塗装法や浸漬塗装法を用いた塗装では、塗装場所の確保、塗装・乾燥に要するメンテナンスコストの削減、揮発性物質の臭気及び揮発性物質の揮発量の低減等による経済性の向上、塗装工程の管理の容易性、エネルギー消費量の低減等を図ることが困難となっている。
そこで、上記経済性の向上、塗装工程の管理の容易性、及び、エネルギー消費量の低減等を実現する塗装法として、複数の層が積層してなる積層フィルムを用いて、被塗装物を塗装する、いわゆるフィルム加飾法が提案されている(例えば、特許文献1・2等参照)。このフィルム加飾法では、被塗装物表面に積層フィルムを密着するように配置して、被塗装物を被覆している。そのため、上記スプレー塗装法や浸漬塗装法等のように、塗装に際して多段階の工程が必要ではなく、また、工程管理も容易となり、エネルギー消費量も抑制することができる。
特開2000−79796号公報(2000年3月21日公開) 特開平10−58895号公報(1998年3月3日公開)
ところで、上記積層フィルムには、上記したスプレー塗装法や浸漬塗装法等で実現される、硬さ、不粘着性、耐溶剤性、耐薬品性等の特性(以下、塗膜特性と記載する)の確保とともに、加飾された被塗装物の意匠性、及び、被塗装物の加飾を好適に行う加工性を確保することが求められる。ここで、上記意匠性とは、被塗装物を積層フィルムで加飾したときの該積層フィルムの、キラキラの程度を表す光輝感、光散乱性、明暗のコントラストを表すフリップフロップ性等をいう。また、加工性とは、被塗装物の形状への追随性や、被塗装物の三次元形状の再現性、積層フィルムの巻き取り易さ等の取扱易さ等をいう。
しかしながら、上記従来の積層フィルムでは、上記塗膜特性の確保とともに、加工性及び意匠性を確保することは困難であった。すなわち、従来の積層フィルムでは、塗膜特性の確保を重視すれば、加工性や意匠性が低下し、加工性を重視すれば、塗膜特性や意匠性の確保が困難になるという問題があった。
より具体的には、積層フィルムの加工性を重視した場合、例えば、成型品の形状に応じて追随するように、積層フィルムに対して柔軟性を付与する必要がある。この柔軟性は、ガラス転移温度の低い樹脂を使用した積層フィルムを用いる、あるいは、積層フィルムの架橋密度を低くする等によって達成される。しかしながら、上記のように柔軟性を重視すると、積層フィルムの塗膜特性の確保が困難となってしまう。また、積層フィルムのキラキラ感やフリップフロップ性を発現する光輝材等の配列が乱れやすくなり、意匠性の確保が難しいという問題もある。
このように、従来では、積層フィルムを用いて被塗装物を加飾する際の加工性を確保すれば、上記したスプレー塗装法や浸漬塗装法等によって実現される塗膜特性や意匠性と同等レベル以上の、塗膜特性や意匠性を得ることは困難であるという問題があった。
本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、塗装処理によって要求される塗膜特性を確保するとともに、被塗装物の物の形状に追随して均一に伸長し、均一な膜厚で加飾を行うことができる等の優れた加工性を有し、かつ、従来のスプレー塗装法や浸漬塗装法等と同等レベル以上の、優れた意匠性及び塗膜特性を発現し得る積層フィルムを提供することにある。
本発明者らは、上記課題に鑑み鋭意検討を行った結果、積層フィルムにて上記加工性とともに塗膜特性及び意匠性を確保するためには、積層フィルムの製造工程における着色層の形成時や被塗装物への加飾時等の熱、及び、加飾に際して積層フィルムの引き伸ばし等によるクリヤー層の変形によって、着色層中の着色顔料等の配列が乱れる等の悪影響を及ぼすことのないクリヤー層を形成することが重要であることを見出し、電磁線照射による硬化によって架橋する反応性二重結合基を側鎖として導入し、かつ、該反応性二重結合基の長さを制御することによって、クリヤー層に優れた加工性を付与できるとともに、従来では、該加工性の背反性能と考えられていた塗膜特性や意匠性も十分に満足することができる積層フィルムを提供することができることを見出し、本発明を完成させるに至った。
すなわち、本発明に係る積層フィルムは、上記課題を解決するために、ガードフィルム層(A)上に、クリヤー層(B)が形成されてなる積層フィルムであって、上記クリヤー層(B)は、少なくとも、アクリル系重合体(B1)と、ウレタン系オリゴマー(B2)と、重合開始剤(B3)とを含むクリヤー塗料組成物からなり、上記アクリル系重合体(B1)は、分子量が150以上である長鎖不飽和カルボン酸によって導入された側鎖である長側鎖不飽和二重結合基を有するとともに、分子量が150未満である短鎖不飽和カルボン酸によって導入された側鎖である短側鎖不飽和二重結合基を有し、かつ、上記アクリル系重合体(B1)の重量平均分子量が50,000以上500,000以下の範囲内であり、上記アクリル系重合体(B1)の含有量は、アクリル系重合体(B1)の固形分重量(固形分質量)とウレタン系オリゴマー(B2)の固形分重量(固形分質量)との合計量(B1+B2)100質量部に対して、固形分重量にて30質量部以上70質量部以下の範囲内であり、上記ウレタン系オリゴマーの含有量は、上記合計量(B1+B2)100質量部に対して、固形分重量にて30質量部以上70質量部以下の範囲内で含有することを特徴としている。
また、本発明に係る積層フィルムは、上記の積層フィルムにおいて、上記長側鎖不飽和二重結合基を導入するために用いられる上記長鎖不飽和カルボン酸は、長鎖不飽和カルボン酸と短鎖不飽和カルボン酸との合計モル量に対して、20モル%以上80モル%以下であり、上記短側鎖不飽和二重結合基を導入するために用いられる上記短鎖不飽和カルボン酸は、上記合計モル量に対して、20モル%以上80モル%以下の範囲内であることが好ましい。
また、本発明に係る積層フィルムは、上記の積層フィルムにおいて、上記アクリル系重合体(B1)に上記側鎖が導入される前の構造を有するアクリル系重合体前駆体は、ガラス転移温度が50℃以上130℃以下であることが好ましい。
また、本発明に係る積層フィルムは、上記の積層フィルムにおいて、上記アクリル系重合体(B1)は、水酸基価が30以上125以下であることが好ましい。
また、本発明に係る積層フィルムは、上記の積層フィルムにおいて、上記クリヤー層(B)上に着色層(C)が形成されていてもよい。
また、本発明に係る積層フィルムは、上記の積層フィルムにおいて、上記着色層(C)は、少なくとも、アクリル樹脂(C1)と、ウレタン樹脂(C2)と、着色顔料(C3)とを含む着色塗料組成物からなることが好ましい。
本発明に係る積層フィルムは、以上のように、クリヤー層(B)は、少なくとも、アクリル系重合体(B1)と、ウレタン系オリゴマー(B2)と、重合開始剤(B3)とを含むクリヤー塗料組成物からなり、上記アクリル系重合体(B1)は、分子量が150以上である長鎖不飽和カルボン酸によって導入された側鎖である長側鎖不飽和二重結合基を有するとともに、分子量が150未満である短鎖不飽和カルボン酸によって導入された側鎖である短側鎖不飽和二重結合基を有し、かつ、上記アクリル系重合体(B1)の重量平均分子量が50,000以上500,000以下の範囲内であり、上記アクリル系重合体(B1)の含有量は、アクリル系重合体(B1)の固形分重量とウレタン系オリゴマー(B2)の固形分重量との合計量(B1+B2)100質量部に対して、固形分重量にて30質量部以上70質量部以下の範囲内であり、上記ウレタン系オリゴマーの含有量は、上記合計量(B1+B2)100質量部に対して、固形分重量にて30質量部以上70質量部以下の範囲内で含有するものである。
このように、クリヤー層(B)の改良を行うことによって、積層フィルムに対して、透明性や平滑性、高光沢性等の意匠性を付与するとともに、硬さ、耐擦傷性、不粘着性、耐溶剤性、耐薬品性等の塗膜特性を付与し、さらに、被塗装物の形状に対して優れた追随性を示し、加飾後の均一な膜厚を実現することができる。これにより、従来、並立が困難と考えられていた、加工性、塗膜特性、意匠性のいずれにも優れた積層フィルムを提供することができる。
本発明の実施の一形態について説明すれば、以下の通りである。
本発明の積層フィルムは、互いに異なる塗装材料を含む層が複数積層してなる。この積層フィルムは、接着剤等を用いて、自動車部品や電子部品等の基材(成型品)の表面に密着するように配置することによって、基材表面の加飾を行うことができる。
また、本発明の積層フィルムは、基材を加飾した場合の、基材表面の積層フィルムの平滑性や、基材の三次元形状の再現性、基材の形状に対する追随性等の加工性に優れるとともに、硬さ、不粘着性、耐溶剤性、耐薬品性等の塗膜特性、及び、光輝感、光散乱性、フリップフロップ性等の意匠性、並びに、積層フィルムと基材との密着性、耐候性、耐擦傷性、耐衝撃性等にも優れている。
それゆえ、本発明の積層フィルムを用いれば、基材の加飾を好適に行うことができるとともに、加飾された基材(加飾成形体)に、優れた塗膜特性や意匠性を付与することができる。つまり、本発明の積層フィルムは、基材を加飾する際の加工性と、加飾成形体の意匠性及び基材の塗装に対して要求される塗膜特性と、を並立してなるものである。
本発明の積層フィルムは、ガードフィルム層(A)上に、クリヤー塗料を塗装材料として含むクリヤー層(B)が形成されてなるものであり、該クリヤー層(B)上には、着色塗料を塗装材料として含む着色層(C)が形成されていてもよい。また、詳細は後述するが、本発明の積層フィルムは、必要に応じて上記着色層(C)上に、さらに接着剤層、インナーフィルム層が順に形成されていてもよい。以下、これらについて順に説明する。
なお、以下では、クリヤー層(B)及び着色層(C)とは、それぞれ、積層フィルムをなす未硬化の膜を表し、クリヤー塗膜及び着色塗膜とは、それぞれ、基材表面に加飾された、すなわち加飾成形体表面の積層フィルムが、電磁線照射や加熱によって硬化した膜を表すものとする。
〔ガードフィルム層(A)〕
ガードフィルム層(A)は、後述するクリヤー層(B)及び着色層(C)等に含まれる塗料を担持するための担持体であり、上記基材に加飾を施す際の作業性を良好に保つために用いられる。また、上記基材を積層フィルムにて加飾して加飾成形体を得た場合に、上記クリヤー層(B)、着色層(C)等を保護して、上記成型品の表面の耐傷付性を向上するとともに、上記加飾成形体表面に平滑性を付与する。
上記ガードフィルム層(A)が有する20℃における破断強度の下限値は、10kg/cm以上であり、好ましくは50kg/cm以上であるとよく、また、上限値は、200kg/cm以下であり、好ましくは100kg/cm以下であるとよい。破断強度が10kg/cm未満であると、基材を加飾した場合に積層フィルムの膜厚が不均一となり、破断強度が200kg/cmを超えると、基材の加飾を行う際に、基材の三次元形状に対して追随性が低下し、好適な加飾を行うことが困難となる。
なお、上記破断強度(kg/cm)は、Tensilon HTM−500(商品名、TOYO BALDWIN社製)を用いて、20℃の温度条件下、50mm/minの引張速度にて、上記ガードフィルム層(A)を引張り、該ガードフィルム層(A)が破断したときに付与されていた単位面積当たりの力とする。
また、上記ガードフィルム層(A)は、20℃における破断伸び率が50%以上であることが好ましく、100%以上であるとより好ましい。破断伸び率が50%以上であれば、基材の三次元形状に対して優れた追従性が発揮されるので、良好な加飾を行うことが可能になる。
上記破断伸び率(%)は、上記破断強度測定に使用したTensilon HTM−500を用いて決定される。すなわち、20℃の温度条件下、50mm/minの引張速度にて、上記ガードフィルム層(A)を引張り、該ガードフィルム層(A)が破断させる。そして、破断する時のガードフィルム層(A)の長さを、引張る前のガードフィルム層(A)の長さと比較することによって、上記破断伸び率を決定する。
さらに、加飾後の良好な光透過性を得るために、上記ガードフィルム層(A)は、波長365nmにおける光線透過率が50%以上であることが好ましく、70%以上であることがより好ましい。光線透過率が50%未満であると、基材を加飾した後、ガードフィルム層(A)を介してクリヤー層(B)に光線を照射する際に、光線の透過率が低下し、上記クリヤー層(B)を光照射によって硬化させることが困難となる。
また、上記ガードフィルム層(A)は、積層フィルムによって加飾された基材の表面を形成するので、水接触角が60度以上120度以下であることが好ましく、70度以上110度以下であることがより好ましい。水接触角が60度未満であると、基材を加飾した後、ガードフィルム層(A)が剥離し難くなる。一方、水接触角が120度を越えると、ガードフィルム層(A)上にクリヤー層(B)の塗装材料であるクリヤー塗料組成物を塗布する際に、クリヤー塗料組成物のハジキが発生し、ガードフィルム層(A)上にクリヤー層(B)を良好に形成することが困難になる。
上記ガードフィルム層(A)は、上記の破断強度、破断伸び率、光線透過率、水接触角を有するものであれば、材質や形態等は特に限定されない。具体的には、ノバクリア(登録商標)SG007(商品名、三菱化学社製)、ディアクレール(登録商標)シリーズ(三菱樹脂社製)等のポリエチレンテレフタレート(PET)系フィルム;オピュラン(登録商標)TPXシリーズ(三井化学社製)、トレファン(登録商標)シリーズ(東レ合成フィルム社製)等のポリオレフィン系フィルム;アクリプレン(登録商標)シリーズ(三菱レイヨン社製)等のアクリル系フィルム等を挙げることができる。
また、上記ガードフィルム層(A)の形態としては、例えば、単一フィルム、共押出しフィルム、ラミネートフィルム、剥離処理が施されてなる剥離処理フィルム等を挙げることができる。上記剥離処理フィルムに施されている剥離処理は、特に限定されないが、シリコーン系処理、非シリコーン系処理、ウレタン樹脂コーティング処理等によって行えばよい。
〔クリヤー層(B)〕
クリヤー層(B)は、基材を積層フィルムで加飾した加飾成形体に、硬さ、不粘着性、耐溶剤性、耐薬品性等の塗膜特性や、耐候性、耐傷付性、耐衝撃性、耐水性、耐ガソホール性(ガソリン浸漬評価)等の物理的・化学的特性を付与するとともに、透明性、光沢性、平滑性を発現させるものである。上記クリヤー層(B)は、積層フィルムで基材を加飾した後に、電磁線の照射や加熱を行うことによって、積層フィルム中のクリヤー層(B)が硬化してクリヤー塗膜となる。なお、基材の耐熱性は、該基材の種類によって異なることから、上記クリヤー層(B)は、電磁線照射によって硬化し得るクリヤー塗料組成物を用いて形成することが好ましい。
上記クリヤー層(B)は、破断伸び率が80℃の温度条件下にて、400%以上であることが好ましい。破断伸び率が400%未満であると、基材の加飾に際して、クリヤー層(B)の流動性が不均一になり、均一な膜厚を確保することが困難となる。
なお、上記クリヤー層の破断伸び率とは、PET系フィルム上に、乾燥時の厚さが40μmとなるようにクリヤー塗料組成物を塗布し、80℃で15分間乾燥させた後、上記PET系フィルムを剥離したサンプルについて測定された値である。すなわち、80℃の温度条件下にて、上記したTensilon HTM−500を用いて、50mm/minの引張速度にて上記サンプルを引張り、該サンプルを破断させたときの伸び率を、破断伸び率として測定する。
また、上記クリヤー層(B)が硬化した場合のクリヤー塗膜が有するユニバーサル硬度(N/mm)は、25℃の温度条件下にて、40N/mm以上であることが好ましく、120N/mm以上であることがより好ましい。ユニバーサル硬度が40N/mm未満であると、クリヤー塗膜層(B)の耐擦傷性が低下する。
なお、上記ユニバーサル硬度は、ガードフィルム層(A)上にクリヤー層(B)を形成し、該クリヤー層(B)を硬化してなるクリヤー塗膜に与えられた加重によって評価されるものである。具体的には、フィッシャースコープ(登録商標)H−100(フィッシャー・インストルメンツ社製)を用いて、ガードフィルム層(A)上のクリヤー塗膜表面に、30秒かけて5mNの加重を与え、この加重によってクリヤー塗膜が押し込まれたときの最大の深さを求める。そして、この最大の深さに基づいて、ユニバーサル硬度を評価する。
さらに、上記クリヤー層(B)が硬化した場合のクリヤー塗膜の破断強度は、20℃の温度条件下にて、400kg/cm以上であることが好ましく、450kg/cm以上であることがより好ましい。破断強度が400kg/cm未満であると、積層フィルムの耐擦傷性や耐衝撃性が低下する。また、上記クリヤー層(B)が硬化したクリヤー塗膜の破断伸び率は、5%以上であることが好ましく、7%以上であることがより好ましい。この破断伸び率が5%未満であると、積層フィルムの耐擦傷性や屈曲性が低下することになる。
なお、上記クリヤー塗膜の破断強度及び破断伸び率は、以下に示すクリヤー塗膜評価用サンプルを用いて評価されるものである。すなわち、クリヤー塗膜評価用サンプルは、PET系フィルム上に、乾燥時の厚さが40μmとなるように、後述するクリヤー塗料組成物を塗布し、80℃で15分間乾燥させてクリヤー層(B)を形成する。次いで、このクリヤー層(B)上にさらにPET系フィルムを配置し、光照射によってクリヤー層(B)を硬化させてクリヤー塗膜を形成し、上記PET系フィルムをいずれも剥離することによって、クリヤー塗膜評価用サンプルが作製される。
このクリヤー塗膜評価用サンプルを用いて、20℃の温度条件下にて、上記したTensilon HTM−500を用いて、50mm/minの引張速度にて上記硬化サンプルを引張り、該硬化サンプルを破断させて、破断強度及び破断伸び率を決定する。
上記クリヤー層(B)は、上記の各条件を満たすように、クリヤー塗料組成物を含んでなるものであり、該クリヤー塗料組成物には、少なくとも、アクリル系重合体(B1)、ウレタン系オリゴマー(B2)、重合開始剤(B3)が含まれていることが好ましい。また、上記クリヤー塗料組成物には、上記の各成分に加えて、バインダー用樹脂や架橋剤、紫外線吸収剤(UVA)や光安定剤(HALS)、表面調整剤、消泡剤、重合禁止剤、溶剤等のその他の成分を含んでいてもよい。以下、これらについて、説明する。
<アクリル系重合体(B1)>
上記アクリル系重合体(B1)は、主鎖構造に、アクリル酸又はメタクリル酸の誘導体(以下、両者を総称して(メタ)アクリル酸又は(メタ)アクリレートと記載する)を重合してなるアクリル樹脂構造を含むものをいう。また、上記アクリル系重合体(B1)は、主鎖構造に結合する側鎖に、反応性の不飽和二重結合基を有する。ここで、反応性の不飽和二重結合基とは、分子内又は分子間での反応によって架橋する置換基であり、後述するアクリル系重合体前駆体に、不飽和カルボン酸又はイソシアナート基含有(メタ)アクリル化合物を付加反応させることによって、導入されるものである。
上記アクリル系重合体(B1)に含まれる反応性の不飽和二重結合基は、下限値が300当量以上であることが好ましく、450当量以上であることがより好ましく、上限値が1500当量以下であることが好ましく、900当量以下であることがより好ましい。
上記アクリル系重合体(B1)に含まれる上記不飽和二重結合基が、300当量未満であると、クリヤー塗料組成物に含まれるアクリル系重合体(B1)以外の成分、すなわち、ウレタン系オリゴマーや他の成分等との相溶性が低下してゲル化が生じ、クリヤー層(B)の形成が困難となるため好ましくない。また、クリヤー層(B)の不粘着性が低下し、柔軟性が不十分となる傾向にある。一方、上記不飽和二重結合基が1500当量を超えると、クリヤー層(B)が硬化して得られるクリヤー塗膜の架橋度が低下する。これにより、クリヤー塗膜の十分な硬さ(硬度)が得られず、クリヤー塗膜に粘着性が生じ、耐ガソホール性が低下する傾向にある。
また、上記アクリル系重合体(B1)は、ゲルパーミエーション・クロマトグラフィー法(標準ポリスチレン換算値)にて評価される重量平均分子量Mwの下限値が50,000以上であり、80,000以上であることが好ましく、重量平均分子量Mwの上限値が500,000以下であり、400,000以下であることが好ましい。
アクリル系重合体(B1)の重量平均分子量Mwが5万未満であると、クリヤー層(B)に粘着性が生じる傾向にあり、また、破断伸び率が低下して、成形時に積層フィルムが破断するおそれがある。さらに、上記重量平均分子量Mwが5万未満であると、クリヤー層(B)を硬化してなるクリヤー塗膜の耐擦傷性が低下する傾向にある。
一方、アクリル系重合体(B1)の重量平均分子量Mwが50万を超えると、クリヤー塗料組成物に含まれるアクリル系重合体(B1)以外の、ウレタン系オリゴマーや他の成分等との相溶性が低下し、クリヤー塗料組成物の粘度が高くなる傾向にあり、ゲル化が生じやすくなる。また、このような粘度の上昇を改善するために、有機溶剤を用いてクリヤー塗料組成物を希釈すると、クリヤー塗料組成物中の固形分量が著しく低下し、加工性が悪化する。従って、上記重量平均分子量Mwが50万を超えると、クリヤー層(B)の形成が困難となってしまう。
さらに、上記アクリル系重合体(B1)は、水酸基を含有している。水酸基を含有することによって、クリヤー塗料組成物に含まれるウレタン系オリゴマー(B2)等のアクリル系重合体(B1)以外の成分との相溶性を向上して、クリヤー塗膜が白く濁るニゴリを防止することができる。上記アクリル系重合体(B1)に含まれる水酸基価(OHV)の下限値は、30mgKOH/g以上であることが好ましく、50mgKOH/g以上であることがより好ましく、上限値は、125mgKOH/g以下であることが好ましく、100mgKOH/g以下であることがより好ましい。上記OHVが30未満であると、アクリル系重合体(B1)とウレタン系オリゴマー(B2)との相溶性が低下して、塗膜に濁りが生じるため好ましくない。これに対し、上記OHVが125を超えると、クリヤー塗膜の耐水性が低下するため好ましくない。
上記アクリル系重合体(B1)は、該アクリル系重合体(B1)の前駆体となるエポキシ基含有共重合体(B1c)に、長鎖不飽和カルボン酸(B1d)及び短鎖不飽和カルボン酸(B1d)を付加反応させて付加物を得、該付加物の水酸基あるいは上記エポキシ基含有共重合体(B1c)の水酸基に、イソシアナート(−NCO)基含有(メタ)アクリル酸化合物(B1e)を付加させることによって得られる。
上記エポキシ基含有共重合体(B1c)は、ラジカル重合開始剤の存在下にて、分子内にエポキシ基を1つ有し、かつ重合性不飽和結合を1つ有するエポキシ基含有不飽和化合物(B1a)と、分子内に重合性不飽和結合を1つ有する不飽和化合物(B1b)とを、溶液重合法等の公知の手法で共重合することによって得ることができる。上記不飽和化合物(B1b)としては、分子内に重合性不飽和結合を1つ有している化合物であればよく、アクリル酸又はメタクリル酸の誘導体(以下、両者を総称して、(メタ)アクリル酸又は(メタ)アクリレートと記載する)であることが好ましい。
上記エポキシ基含有不飽和化合物(B1a)としては、分子内にエポキシ基を1つ有し、かつ、重合性不飽和結合を1つ有していればよいが、具体的には、グリシジル(メタ)アクリレート(2,3−エポキシプロピル(メタ)アクリレート)、3,4−エポキシシクロヘキシル(メタ)アクリレート等のエポキシ基含有(メタ)アクリレートを挙げることができる。
上記不飽和化合物(B1b)としては、具体的には、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−プロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート等のアルキル(メタ)アクリレート;シクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート等の脂環式(メタ)アクリレート;スチレン、フェノキシエチル(メタ)アクリレート等の芳香族(メタ)アクリレート;エトキシエチル(メタ)アクリレート、ブトキシエチル(メタ)アクリレート等のアルコキシアルキル(メタ)アクリレート;2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート等のヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート;2−メトキシエトキシエチル(メタ)アクリレート、2−エトキシエトキシエチル(メタ)アクリレート等のアルコキシアルコキシアルキル(メタ)アクリレート;メトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、エトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシトリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ブトキシトリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシジプロピレングリコール(メタ)アクリレート等のアルコキシ(ポリ)アルキレングリコール(メタ)アクリレート;ピレノキシド付加物(メタ)アクリレート、オクタフルオロペンチル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート等のジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート;等を挙げることができる。
上記不飽和化合物(B1b)として、上記した(メタ)アクリル酸のうちの1種又は2種以上を組み合わせて用いればよい。
上記エポキシ基含有不飽和化合物(B1a)と不飽和化合物(B1b)との配合比は、エポキシ基含有不飽和化合物(B1a)の固形分重量(固形分質量)と不飽和化合物(B1b)の固形分重量(固形分質量)との合計量(B1a+B1b)100質量部に対して、固形分重量にて、エポキシ基含有不飽和化合物(B1a)の下限値が10質量部以上であることが好ましく、20質量部以上であることがより好ましく、上限値が60質量部以下であることが好ましく、45質量部以下であることがより好ましい。
上記合計量(B1a+B1b)100質量部に対して、エポキシ基含有不飽和化合物(B1a)が10質量部未満である場合には、クリヤー層(B)の硬化性や、クリヤー塗膜の性能が全般的に低下する傾向にあるため好ましくない。一方、上記合計量(B1a+B1b)100質量部に対して、エポキシ基含有不飽和化合物(B1a)が60質量部を超える場合には、クリヤー層(B)に不粘着性が生じる傾向にあるため、好ましくない。
上記の配合比にて、エポキシ基含有不飽和化合物(B1a)と不飽和化合物(B1b)とを共重合して得られるエポキシ基含有共重合体(B1c)は、ゲルパーミエーション・クロマトグラフィー法(標準ポリスチレン換算値)にて評価される重量平均分子量Mwの下限値が30,000以上であることが好ましく、50,000以上であることがより好ましく、上限値が200,000以下であることが好ましく、150,000以下であることがより好ましい。
上記エポキシ基含有共重合体(B1c)の重量平均分子量が30,000未満であると、クリヤー層(B)のタックフリー性が低下する傾向にある。また、重量平均分子量が200,000を超えると、得られるアクリル系重合体(B1)と、クリヤー塗料組成物に含まれるウレタン系オリゴマー(B2)等の、アクリル系重合体(B1)以外の成分との相溶性が低下し、クリヤー塗料組成物の粘度が高くなる傾向にある。また、このような粘度の上昇を改善するために、有機溶剤を用いてクリヤー塗料組成物を希釈すると、クリヤー塗料組成物中の固形分量が著しく低下し、加工性が悪化する。
また、上記エポキシ基含有共重合体(B1c)は、ガラス転移温度の下限値が50℃以上であることが好ましく、60℃以上であることがより好ましく、上限値が130℃以下であることが好ましく、110℃以下であることがより好ましい。上記エポキシ基含有共重合体(B1c)のガラス転移温度が50℃未満であると、クリヤー層(B)のタックフリー性が低下し、また、積層フィルムの巻き取りが困難となる等の取扱性が低下する傾向にある。一方、ガラス転移温度が130℃を超えると、クリヤー層(B)が硬くなりすぎて屈曲性が失われ、積層フィルムの形成時や、基材への加飾時にクリヤー層(B)がひび割れが生じるる、あるいは、クリヤー層(B)の硬化性や、クリヤー層(B)が硬化してなるクリヤー塗膜の外観特性、塗膜特性や加工性が低下する傾向にある。
次に、上記の諸特性を有するエポキシ基含有共重合体(B1c)と、不飽和カルボン酸化合物とを反応させる。具体的には、塩基性触媒やリン系触媒の存在下で、エポキシ基含有共重合体(B1c)に含まれるエポキシ基と、不飽和カルボン酸化合物に含まれるカルボキシル基とを、公知の手法によって付加反応させる。これにより、エポキシ基含有共重合体に、不飽和カルボン酸化合物が側鎖として導入され、該不飽和カルボン酸化合物の構造に由来する反応性の不飽和二重結合基を側鎖として有するエポキシ基含有共重合体が得られる。ここで、不飽和カルボン酸化合物とは、分子量が150以上の不飽和カルボン酸化合物である長鎖不飽和カルボン酸(B1d)、及び、分子量が150未満の不飽和カルボン酸化合物である短鎖不飽和カルボン酸(B1d)である。
上記長鎖不飽和カルボン酸(B1d)としては、ω−カルボキシ−ポリカプロラクトンモノアクリレート、アロニックス(登録商標)M5300(東亞合成社製)、アロニックス(登録商標)M5600等のカプロラクトン変性(メタ)アクリル酸;フタル酸モノヒドロキシエチルアクリレート、アロニックス(登録商標)M5400(東亞合成社製)、β−アクリロイルオキシエチルハイドロジェンサクシネート、NKエステルA―SA(新中村化学工業社製)等の水酸基含有(メタ)アクリレートと無水カルボン酸との開環反応で得られる化合物等を挙げることができる。
また、上記短鎖不飽和カルボン酸としては、(メタ)アクリル酸等を挙げることができる。
上記エポキシ基含有共重合体(B1c)と、不飽和カルボン酸化合物との配合比は、エポキシ基含有共重合体(B1c)中のエポキシ基に対して、不飽和カルボン酸化合物のカルボキシル基(長鎖不飽和カルボン酸(B1d)及び短鎖不飽和カルボン酸(B1d)に含まれるカルボキシル基の合計量)が0.8当量以上1.1当量以下となるように配合すればよい。上記エポキシ基に対して、カルボキシル基が0.8当量未満であると、クリヤー層(B)の硬化性や塗膜特性が全般的に低下する傾向にあり、カルボキシル基が1.1当量を超えると、クリヤー層(B)のタックフリー性が低下する傾向にある。
また、上記エポキシ基含有共重合体(B1c)と反応させる不飽和カルボン酸化合物に含まれる長鎖不飽和カルボン酸(B1d)の含有量は、長鎖不飽和カルボン酸(B1d)と短鎖不飽和カルボン酸(B1d)との合計モル量(B1d+B1d)に対して、下限値が20モル%以上であることが好ましく、33モル%以上であることがより好ましく、上限値が80モル%以下であることが好ましく、67モル%以下であることがより好ましい。一方、上記エポキシ基含有共重合体(B1c)と反応させる不飽和カルボン酸化合物に含まれる短鎖不飽和カルボン酸(B1d)の含有量は、長鎖不飽和カルボン酸(B1d)と短鎖不飽和カルボン酸(B1d)との合計モル量(B1d+B1d)に対して、下限値が20モル%以上であることが好ましく、33モル%以上であることがより好ましく、上限値が80モル%以下であることが好ましく、67モル%以下であることがより好ましい。
上記長鎖不飽和カルボン酸(B1d)の含有量が20モル%未満、あるいは、上記短鎖不飽和カルボン酸(B1d)の含有量が80モル%を超えると、クリヤー層(B)を硬化する際に生じる、不飽和カルボン酸(B1d,B1d)によって導入される反応性の不飽和二重結合基間に形成される架橋構造同士の距離が短くなる。これにより、クリヤー層(B)が硬化してなるクリヤー塗膜の柔軟性が失われる。その結果、積層フィルムによって加飾された基材が、温度変化等によって変形しても、該基材の変形に追随せず、積層フィルムにクラックが発生するおそれがある。
一方、上記長鎖不飽和カルボン酸(B1d)の含有量が80モル%超える、あるいは、上記短鎖不飽和カルボン酸(B1d)の含有量が20モル%未満であると、クリヤー塗膜の耐薬品性や、硬度の低下、耐ガソホール性が低下する傾向にある。また、クリヤー層(B)に粘着性が生じるため、好ましくない。
上記のようにして、エポキシ基含有共重合体(B1c)に、不飽和カルボン酸化合物を付加してなる付加物を得た後、該付加物の水酸基に、イソシアナート基含有(メタ)アクリル酸化合物(B1e)を付加反応させて、アクリル系重合体(B1)を得る。
上記イソシアナート基含有(メタ)アクリル酸化合物としては、メタクリロイルオキシエチルイソシアネート、カレンズMOI(登録商標、昭和電工社製)、2−ヒドロキシエチルアクリレート等の分子中に水酸基を1個有する(メタ)アクリレート化合物1モルと、ヘキサメチレンジイソシアネート等のジイソシアネート化合物1モルとを反応させて得られる付加化合物等、を挙げることができる。
上記付加物とイソシアナート基含有(メタ)アクリル酸化合物(B1e)との配合比は、上記付加物に含まれる水酸基に対して、上記イソシアナート基含有(メタ)アクリル酸化合物(B1e)が0.1当量以上0.8当量以下であることが好ましい。上記水酸基に対して、イソシアナート基含有(メタ)アクリル酸化合物(B1e)0.1当量未満であると、クリヤー層(B)が硬化してなるクリヤー塗膜の塗膜特性が全般的に低下する。一方、上記水酸基1当量に対して、イソシアナート基含有(メタ)アクリル酸化合物(B1e)0.8当量を超えると、クリヤー層(B)が硬化してなるクリヤー塗膜の外観等の塗膜特性が低下する傾向にある。
<ウレタン系オリゴマー(B2)>
上記ウレタン系オリゴマー(B2)とは、ウレタン結合を介して、ラジカル重合が生じ得る重合性二重結合が導入されたものであれば特に限定されない。
上記ウレタン系オリゴマー(B2)は、重量平均分子量Mwの下限値が500以上であり、1,000以上であることが好ましく、重量平均分子量Mwの上限値が30,000以下であり、20,000以下であることが好ましい。ウレタン系オリゴマー(B2)の重量平均分子量Mwが500未満であると、クリヤー層(B)が硬化するときの収縮が大きくなり、クリヤー層(B)が硬化してなるクリヤー塗膜の平滑性が得られない可能性がある。また、クリヤー層(B)の柔軟性が低下するので、好ましくない。これに対し、ウレタン系オリゴマー(B2)の重量平均分子量Mwが10,000を超えると、クリヤー塗料組成物に含まれるウレタン系オリゴマー(B2)以外の成分との相溶性が低下し、クリヤー塗膜のニゴリや、破断強度の低下が生じるため、好ましくない。
また、上記ウレタン系オリゴマー(B2)1分子あたりに含まれる重合性二重結合の数の上限値は、6以下であることが好ましい。上記重合性二重結合の数が6を超えると、クリヤー塗膜の柔軟性が低下してしまう。
上記ウレタン系オリゴマー(B2)は、上記構成を備えていれば特に限定されるものではなく、1種又は2種以上を組み合わせて用いればよい。具体的には、上記ウレタン系オリゴマー(B2)としては、例えば、エベクリルEB8804/10EA(重量平均分子量Mw;1,000、重合性二重結合数;2、ダイセルUCB社製)、UV7000B(重量平均分子量Mw;3,500、重合性二重結合数;2、日本合成化学工業社製)、UF8001(重量平均分子量Mw;3,200、重合性二重結合数;2、共栄社化学製)、UA306H(重量平均分子量Mw;1,000以上、重合性二重結合数;6、共栄社化学製)等を挙げることができる。
なお、上記クリヤー塗料組成物中の、上記したアクリル系重合体(B1)及びウレタン系オリゴマー(B2)の含有量は、アクリル系重合体(B1)の固形分重量と、ウレタン系オリゴマー(B2)の固形分重量との総量(B1+B2)100質量部に対して、ウレタン系オリゴマー(B2)の固形分重量の下限値が30質量部以上であることが好ましく、40質量部以上であることがより好ましい。また、上記総量(B1+B2)に対して、ウレタン系オリゴマー(B2)の固形分重量の上限値が70質量部以下であることが好ましく、60質量部以下であることがより好ましい。
上記総量(B1+B2)100質量部に対し、ウレタンオリゴマー(B2)の固形分重量が30質量部未満である(アクリル系重合体(B1)の固形分重量が70質量部を超える)と、クリヤー層(B)及びクリヤー塗膜の柔軟性が低下する可能性があり、好ましくない。一方、上記総量(B1+B2)100質量部に対し、ウレタン系オリゴマー(B2)の固形分重量が70質量部を超える(アクリル系重合体(B1)の固形分重量が30質量部未満である)と、クリヤー層(B)やクリヤー塗膜に粘着性が生じて、積層フィルムの形成や基材への加飾を良好に行うことが困難となり、また、塗膜特性が低下する可能性がある。
<重合開始剤(B3)>
上記クリヤー塗料組成物には、上記したアクリル系重合体(B1)及びウレタン系オリゴマー(B2)に加え、さらに重合開始剤(B3)が含まれていてもよい。上記重合開始剤(B3)としては、紫外線(UV)や電子線等の電磁線によって重合が開始される電磁線重合開始剤、熱硬化用ラジカル重合開始剤等が挙げられるが、これに限定されない。
具体的には、上記電磁線重合開始剤としては、例えば、ベンゾインメチルエーテル等のベンゾイン系化合物;2−エチルアントラキノン等のアントラキノン系化合物;ベンゾフェノン等のベンゾフェノン系化合物;ジフェニルスルフィド等のスルフィド系化合物;2,4−ジメチルチオキサントン等のチオキサントン系化合物;2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン等のアセトフェノン系化合物;2,4,6−トリメチルベンゾインジフェニルホスフィノキサイド等のホスフィノキサイド系化合物;イルガキュア(登録商標)−184,イルガキュア−819(いずれもチバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製)等の紫外線(UV)硬化用重合開始剤等を挙げることができる。これらの化合物は、重合開始剤として、1種又は2種以上を用いることができる。
また、上記熱硬化用ラジカル重合開始剤としては、例えば、t−アミルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、ビス(4−t−ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネート、トリゴノックス(登録商標)121−50(化薬アクゾ社製)等の有機過酸化物等を挙げることができる。熱硬化用ラジカル重合開始剤としての有機過酸化物は、1種又は2種以上を用いればよい。
なお、上記重合開始剤(B3)の含有量は、アクリル系重合体(B1)、及び、ウレタン系オリゴマー(B2)のそれぞれの固形分質量の総量(B1+B2)100質量部に対して、下限値が0.1質量部以上であることが好ましく、1質量部以上であることがより好ましい。また、総量(B1+B2)100質量部に対して、上限値が10質量部以下であることが好ましく、7質量部以下であることがより好ましい。
上記重合開始剤(B3)の含有量が0.1質量部未満であると、クリヤー層を十分に硬化させることができず、得られるクリヤー塗膜の、破断強度や伸び率、不粘着性等の塗膜特性が得られない可能性がある。これに対し、上記重合開始剤(B3)の含有量が10質量部を超えると、クリヤー塗膜内に未反応の重合開始剤(B3)が残存し、屋外での太陽光等によって、クリヤー塗膜が劣化し、耐候性が悪化する可能性がある。
<その他の成分>
クリヤー塗料組成物には、上記したアクリル系重合体(B1)、ウレタン系オリゴマー(B2)、重合開始剤(B3)の他に、通常、塗料材料として添加される化合物が、その他の成分として含まれていてもよい。
上記その他の成分としては、例えば、変性アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ポリイソシアネート化合物、ブロックポリイソシアネート化合物等のバインダー用樹脂や架橋剤;チヌビン(登録商標)400,900,1130(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製)等の紫外線吸収剤(UVA);サノール(登録商標)LS292,LS770(三共社製)、チヌビン123(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製)等の光安定剤(HALS);ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、NKエステル2G(新中村化学工業社製)、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート等の多官能モノマー;等を挙げることができる。この他、表面調整剤、消泡剤、重合禁止剤等を必要に応じて添加すればよい。
さらに、クリヤー塗料組成物に含まれる各成分の混合や粘度調整のために溶剤を用いてもよい。該溶剤としては、例えば、エステル系、エーテル系、アルコール系、アミド系、ケトン系、脂肪族炭化水素系、脂環族炭化水素系、芳香族炭化水素系等、塗料に用いられる従来公知の有機溶媒を、1種又は2種以上を組み合わせて用いればよい。なお、上記溶剤を用いる場合、積層フィルムに揮発性物質が残存すると、基材への加飾に際して、揮発性物質が揮散して、ピンホールや膨れが生じることがある。そのため、積層フィルムに含まれる揮発性物質を十分に低減することが好ましい。
また、クリヤー塗料組成物に、重合開始剤(B3)やその他の成分を含む場合、クリヤー塗料組成物に含まれるアクリル系重合体(B1)及びウレタン系オリゴマー(B2)のそれぞれの固形分質量の総量(B1+B2)は、クリヤー塗料組成物100質量部に対して、80質量部以上であることが好ましい。上記総量(B1+B2)が、クリヤー塗料組成物100質量部に対して、80質量部未満であると、クリヤー層(B)の成形が困難となり、クリヤー塗膜の塗膜性能が低下する可能性がある。
〔着色層(C)〕
着色層(C)は、基材に対して所望の着色を施して意匠性を向上させるとともに、基材の素地を隠して美観を良好に保つ素地隠蔽性を備えている。上記着色層(C)は、積層フィルムで基材を加飾した後に、電磁線の照射や加熱を行うことによって、積層フィルム中の着色層(C)が硬化して着色塗膜となる。
上記着色層(C)は、着色塗料組成物を含んでなるものであり、上記着色塗料組成物には、少なくとも、アクリル樹脂(C1)、ウレタン樹脂(C2)、着色顔料(C3)が含まれていることが好ましい。また、上記着色塗料組成物には、上記の各成分に加えて、紫外線吸収剤(UVA)、光安定剤(HALS)、バインダー用樹脂や架橋剤、顔料、表面調整剤、消泡剤、導電性充填剤、溶剤等のその他の成分が含まれていてもよい。なお、上記着色塗料組成物は、電磁線照射によって硬化するものであってもよく、あるいは、熱可塑性や熱硬化性であってもよい。以下、着色塗料組成物に含まれる各成分について、説明する。
<アクリル樹脂(C1)>
上記着色塗料組成物に含まれるアクリル樹脂(C1)としては、特に限定されないが、重量平均分子量Mwが3,000以上30,000以下であることが好ましく、10,000以上20,000以下であることがより好ましい。重量平均分子量Mwが3,000未満であると、着色層(C)の破断強度が低下する傾向にある。また、重量平均分子量Mwが30,000を超えると、着色塗料組成物の製造が困難となり、着色塗料組成物に含まれるアクリル樹脂(C1)以外の成分との相溶性が低下する。
また、上記アクリル樹脂(C1)が有するガラス転移温度の下限値は、0℃以上であることが好ましく、40℃以上であることがより好ましい。また、上記ガラス転移温度の上限値は、100℃以下であることが好ましく、70℃以下であることがより好ましい。ガラス転移温度が0℃未満となると、着色層(C)の破断強度が低下し、また、ガラス転移温度が100℃を超えると、優れたフリップフロップ性やマイカ系の光輝性等の美観を有する積層フィルムを得ることが困難となる。
<ウレタン樹脂(C2)>
着色塗料組成物に含有されるウレタン樹脂(C2)は、特に限定されないが、重量平均分子量Mwが10,000以上100,000以下であることが好ましく、40,000以上60,000以下であることがより好ましい。上記重量平均分子量Mwが10,000未満であると、着色層(C)の柔軟性が低下し、重量平均分子量Mwが100,000を超えると、着色塗料組成物の製造が困難となる。
また、上記ウレタン樹脂(C2)は、OH基、COOH基、NH基のうち、少なくとも1つ以上を含有していることが好ましく、特にOH基を含有していることが好ましい。
<着色顔料(C3)>
着色塗料組成物に含有される着色顔料(C3)は、一般に用いられる着色顔料であれば特に限定されない。上記着色顔料(C3)としては、例えば、酸化チタン、カーボンブラック、酸化鉄系顔料、酸化クロム等の無機顔料;アゾ系顔料、アントラセン系顔料、ペリレン系顔料、キナクリドン系顔料、インジゴ系顔料、フタロシアニン系顔料、イソインドリノン系顔料、ジケトピロロピロール系顔料、ベンズイミダゾロン系顔料、ジオキサジン系顔料等の有機顔料;コーティングアルミニウム、アルミニウムフレーク、銅、亜鉛、ニッケル、スズ、酸化アルミニウム等の金属又は合金等の金属性光輝材等を用いた金属系顔料;干渉マイカ、ホワイトマイカ等のマイカ系顔料等を挙げることができる。上記着色顔料(C3)には、上記のうち1種又は2種以上を組み合わせて用いればよい。
<その他の成分>
着色塗料組成物に含まれるその他の成分であるバインダー用樹脂や架橋剤としては、例えば、変性アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ポリイソシアナート化合物、ブロックイソシアナート化合物等を挙げることができる。また、上記着色塗料組成物に含まれる溶剤としては、エステル系、エーテル系、アルコール系、ケトン系、脂肪族炭化水素系、芳香族炭化水素系等の、通常塗料に用いられる有機溶媒を1種又は2種以上を組み合わせて用いればよい。
〔接着剤層〕
接着剤層は、基材を積層フィルムにて加飾する際に、積層フィルムを基材表面に密着させて接着させるために用いられる。
接着剤層に含まれる接着剤としては、従来公知の接着剤であれば特に限定されないが、例えば、バイロンUR−3200(東洋紡社製)、UR−1361ET(アロンエバーグリップ社製)等を挙げることができる。
〔インナーフィルム層〕
インナーフィルム層は、積層フィルムを巻き取り保存する際に、ガードフィルム層と接着剤層との融着を防止するために、必要に応じて形成される。インナーフィルム層に用いられるインナーフィルムとしては、特に限定されないが、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリエチレン/ポリプロピレンの共押出しフィルム又はラミネートフィルム、延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム等を挙げることができる。
具体的には、トーセロTAF−511(トーセロ社製)、BO−2500(東レ社製)等を挙げることができる。
インナーフィルム層は、基材を加飾する際に剥離されるので、インナーフィルム層の剥離を好適に行い得るように、上記の各フィルムの表面には、剥離処理が施されていてもよい。
〔積層フィルムの製造方法〕
上記クリヤー塗料組成物及び着色塗料組成物は、適当な溶剤に溶解して用いられる。そのため、まず、上記クリヤー塗料組成物に含まれる各成分を、上記にて説明したように、適当な溶剤を用いて混合し、クリヤー塗料溶液を調製する。また、上記着色塗料組成物についても同様に、着色塗料組成物に含まれる各成分を適当な溶剤と混合し、着色塗料溶液を調製する。
次いで、ガードフィルム層(A)上に、上記クリヤー塗料溶液を、所望する厚さのクリヤー層(B)が得られるように塗布する。塗布方法としては、特に限定されないが、例えば、スプレーによる吹付け塗布、アプリケータやバーコータ、ダイコータ、コンマコータ、ローラブラシ、はけ、へらを用いた塗布等を挙げることができる。このうち、アプリケータを用いた塗布が特に好ましい。上記いずれかの塗布方法によって、クリヤー塗料溶液を塗布した後、該クリヤー塗料溶液中の溶剤を除去するために、加温乾燥を行って、クリヤー層(B)を形成する。
続いて、上記クリヤー層(B)上に、上記着色塗料溶液を、所望する厚さの着色層(C)が得られるように塗布する。塗布方法としては、特に限定されないが、例えば、スプレーによる吹付け塗布、アプリケータや,ダイコータ,バーコータ,ロールコータ,コンマコータ,ローラブラシ,はけ,へら等を用いて塗布すればよい。上記塗布方法にて、着色塗料溶液を塗布した後、該着色塗料溶液中の溶剤を除去するために、加温乾燥を行って、着色層(B)を形成する。
次いで、上記着色層(B)上に、所望する厚さの接着剤層が得られるように、接着剤を塗布する。塗布方法としては、特に限定されないが、例えば、スプレーによる吹付け塗布、アプリケータやダイコータ、バーコータ、ロールコータ、コンマコータ、ローラブラシ,はけ,へら等を用いた塗布等を挙げることができる。接着剤層は、上記のいずれかの手法によって塗布された接着剤を加温乾燥することによって得られる。そして、必要に応じて、インナーフィルムをゴムロール等によってラミネートし、インナーフィルム層を形成すれば、本発明の積層フィルムを得ることができる。
以上のようにして得られた積層フィルムを用いて基材を加飾する場合には、従来公知の手法と同様に行えばよく、特に限定されるものではない。すなわち、積層フィルムからインナーフィルム層を剥離し、接着剤層が基材表面に面するようにして、基材表面に積層フィルムを密着するように、該積層フィルムを圧着させて加飾する。その後、クリヤー層(B)及び着色層(C)に対して、電磁波照射又は加熱を行い、クリヤー層(B)及び着色層(C)をそれぞれ硬化させて、クリヤー塗膜及び着色塗膜を得る。なお、積層フィルムを基材表面に密着させる場合には、真空条件下にて行うことが好ましい。
これにより、基材表面に、順に、着色塗膜、クリヤー塗膜が形成され、最も外側がガードフィルム層(A)となっている加飾成形体が得られる。
なお、本発明の積層フィルムによって好適に加飾を施すことができる基材は、特に限定されないが、例えば、バンパー、フロントアンダースポイラー、リヤーアンダースポイラー、サイドアンダースカート、サイドガーニッシュ、ドアミラー等の自動車部品、携帯電話やオーディオ製品、冷蔵庫、ファンヒータ、照明器具等の家電製品の筐体、洗面化粧台等を挙げることができる。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
以下、本発明を実施例及び比較例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
なお、重量平均分子量Mwの測定、ガラス転移温度の算出、水酸基価(OHV)の算出、クリヤー層(B)の評価、積層フィルムの評価、アクリル系重合体(B1)の製造は下記の手順で行った。
〔重量平均分子量Mwの測定〕
各重合体の重量平均分子量Mwは、ゲルパーミエーション・クロマトグラフィー法により、標準ポリスチレン換算値として測定した。なお、測定は、カラムとしてゲルパックR400,R450,R400M(いずれも日立化成工業(株))を用い、溶離液としてテトラハイドロフランを用いて、日立L6000型高速液体クロマトグラフィーで行い、検出器として日立L3350型示差屈折率計を使用した。また、測定条件は、カラム温度40℃、試料濃度0.1g/5mL、流量2mL/minとした。
〔ガラス転移温度の算出〕
各成分の質量分率Wn、各成分の単独重合体のガラス転移温度Tn(文献値)に基づいて、次式
1/Tg=Σ(Wn/Tn)
に従って、ガラス転移温度Tgを算出した。
〔水酸基価(OHV)の算出〕
イソシアナート基含有(メタ)アクリル酸化合物(B1e)を付加する前の化合物である付加物の水酸基価(OH1)を、下式
OH1=〔{(B1d[質量部]+B1c(d1)[質量部])×(B1ad1の水酸基価[mgKOH/g])}+{(B1d[質量部]+B1c(d2)[質量部])×(B1ad2の水酸基価[mgKOH/g])}+(B1b[質量部]×B1bの水酸基価[mgKOH/g])〕/(B1c[質量部]+B1d[質量部]+B1d[質量部])
に従って算出した(式中の符号については、後述)。
続いて、上記付加物が有する水酸基に対して当量となるイソシアナート基含有(メタ)アクリル酸化合物量(当量B1e)を、下式
当量B1e[質量部]={42×(B1c[質量部]+B1d[質量部]+B1d[質量部])×OH1}/{561×(B1e中のイソシアナート基の含有量(質量%))}
に従って算出した(式中の符号については、後述)。
最後に、アクリル系重合体(B1)の水酸基価(OH2)を、下式
OH2=〔{OH1×(B1c[質量部]+B1d[質量部]+B1d[質量部])}×{1−(B1e[質量部]/当量B1e[質量部])}/(B1c[質量部]+B1d[質量部]+B1d[質量部]+B1e[質量部])〕
に従って算出した。なお、上記の各式中、
B1dは、長鎖不飽和カルボン酸であり、
B1dは、短鎖不飽和カルボン酸であり、
B1cは、エポキシ基含有共重合体であり、
B1c(d1)は、用いた長鎖不飽和カルボン酸(B1d)と同じモル数のエポキシ基含有不飽和化合物(B1a)であり、
B1c(d2)は、用いた短鎖不飽和カルボン酸(B1d)と同じモル数のエポキシ基含有不飽和化合物(B1a)であり、
B1ad1は、長鎖不飽和カルボン酸(B1d)とエポキシ基含有不飽和化合物との付加物であり、
B1ad2は、短鎖不飽和カルボン酸(B1d)とエポキシ基含有不飽和化合物との付加物であり、
B1bは、水酸基を含有している不飽和化合物(B1b)であり、
B1e:イソシアナート基含有(メタ)アクリル酸化合物である。
〔クリヤー層(B)の評価〕
クリヤー層(B)について、以下の評価を行った。
<クリヤー塗料組成物の相溶性の評価>
後述するクリヤー塗料溶液50mLを試験管に入れ、目視にて濁りを調べた。全く濁りが認められない場合を合格(○)とし、少しでも濁りが認められる場合を不合格(×)とした。
<不粘着性>
後述する(A+B)層フィルムを80℃で15分間乾燥し、25℃の温度条件下にて5分間放置した後、該(A+B)層フィルムのクリヤー層(B)表面の粘着性の有無を指触によって判定した。粘着性がない場合には、クリヤー層(B)表面が不粘着性であるので合格(○)とし、粘着性が有る場合には、クリヤー層(B)表面に粘着性があるので不合格(×)とした。
<ユニバーサル硬度>
後述する(A+B)層フィルムのクリヤー層(B)を、80W/cmの高圧水銀灯を用いて、2000mJ/cmの光量の紫外線を照射して硬化させてクリヤー塗膜とした。その後、フィッシャースコープH−100(フィッシャー・インストルメンツ社製)を用いて、25℃の温度条件下で、上記クリヤー塗膜表面に、30秒かけて5mNの加重を与えるように負荷を加え、この加重によってクリヤー塗膜が押し込まれたときの最大の深さを求めた。求められた最大の深さに基づいて、硬度を算出し、ユニバーサル硬度(N/mm)を決定した。
<破断伸び率>
クリヤー層(B)の破断伸び率(%)、及び、クリヤー層(B)が硬化したクリヤー塗膜の破断伸び率(%)を評価した。
すなわち、PET系フィルムであるルミラーS−10(東レ社製)上に、乾燥時の厚さが40μmとなるように、後述するクリヤー塗料溶液を塗布し、80℃で15分間乾燥させて乾燥サンプルを得た。この乾燥サンプルを10mm×50mmにカットし、さらに上記ルミラーS−10を剥離して、クリヤー層(B)評価用サンプルを得た。
次いで、Tensilon HTM−500(商品名、TOYO BALDWIN社製)を用い、80℃の温度条件下、50mm/minの引張速度にて上記クリヤー層(B)評価用サンプルを引張り、破断した時点を、破断伸び率として決定した。
また、上記乾燥サンプルのクリヤー層(B)上に、さらに、上記ルミラーS−10を配置した後、80W/cmの高圧水銀灯を用いて、2000mJ/cmの光量の紫外線を照射し、クリヤー層(B)を硬化させて10mm×50mmにカットし、さらに両面のルミラーS−10を剥離して、クリヤー塗膜評価用サンプルを得た。
次いで、上記と同様、Tensilon HTM−500を用い、20℃の温度条件下、50mm/minの引張速度にて上記クリヤー塗膜評価用サンプルを引張り、破断した時点を、破断伸び率として決定した。
〔積層フィルムの評価〕
後述する手順で製造した積層フィルム及び比較積層フィルムで加飾された試験片及び比較試験片について、以下の評価を行った。
<成形性(追随性)>
試験片又は比較試験片の表面の積層フィルム又は比較積層フィルムの均一性、及び、基材の形状の再現性について目視で評価し、均一性及び再現性に異常がみられない場合には、合格(○)とし、均一性及び再現性の少なくとも一方に異常がみられた場合には、不合格(×)とした。
<初期密着性>
JIS K5600−5−6に準じて評価を行い、積層フィルム又は比較積層フィルムが剥離しなかった場合には、合格(○)とし、剥離した場合には、不合格(×)とした。
<耐水性>
JIS K5600−6−1に準じて行い、10日間の浸漬後、試験片及び比較試験片を取り出した直後に、外観異常がなく、かつ、積層フィルム又は比較積層フィルムが剥離しなかった場合には、合格(○)とし、外観異常がある、及び/又は、積層フィルムもしくは比較積層フィルムが剥離した場合には、不合格(×)とした。
<耐ガソホール性>
試験片又は比較試験片を30mm×40mmの大きさにカットし、積層フィルム又は比較積層フィルムが配置された塗面のエッジを45℃の角度で削り落とし、評価用サンプルとした。続いて、レギュラーガソリン(昭和シェル石油株式会社製)とエタノール(1級)とを、レギュラーガソリン/エタノール=90/10の体積比で混合してなるガソホール液を入れた容器に、上記塗面の2分の1程度がガソホール液に浸漬された状態となるように、評価用サンプルを入れ、ガソホール液が揮発しないようにガラス板で蓋をして密閉状態にした。ガソホール液の温度を20±1℃に保ちながら、評価用サンプルの塗面の積層フィルム又は比較積層フィルムが、エッジより2mm持ち上がる(リフティングする)までの時間を測定し、該時間が60分以上の場合を合格(○)とし、60分未満の場合を不合格(×)とした。
<硬度>
JIS K5699−5−4に準じて、鉛筆硬度の測定を行い、HB以上であれば合格(○)とし、HB未満であれば不合格(×)とした。
<屈曲性>
JIS K5600−5−1に準じて、直径32mmのマンドレルを用いて評価を行い、割れが見られなければ合格(○)とし、少しでも亀裂が入っていれば不合格(×)とした。
〔アクリル系重合体(B1)の製造例〕
<エポキシ基含有共重合体(B1c)の合成>
反応容器に、表1・表2に示す配合量で溶剤(I)をそれぞれ仕込み、窒素ガス雰囲気下で、撹拌しながら110℃まで加熱した。続いて、反応容器内の上記溶剤(I)に、110℃の温度条件下、表1・表2に示す配合量で、エポキシ基含有不飽和化合物(B1a)である2,3−エポキシプロピルメタクリレート、不飽和化合物(B1b)、及び、パーブチル(登録商標)O(日本油脂社製)が含まれる混合液(II)を、2時間かけて滴下した。滴下終了後、110℃の温度条件下で1時間反応を行った後、表1・表2に示す配合量で各溶媒を含む混合溶媒(III)を、1時間かけて滴下した。その後、145℃まで加熱して、さらに2時間反応させた後、110℃以下に冷却して、表1・表2に示す配合量で溶剤(IV)を添加して、エポキシ基含有共重合体(B1c)である前駆体(1)〜(20)及び比較前駆体(1)・(2)を得た。
得られた前駆体(1)〜(20)及び比較前駆体(1)・(20)の重量平均分子量、ガラス転移温度、固形分重量は、表1・表2に示すとおりである。
Figure 0004374262
Figure 0004374262
<アクリル系重合体(B1)の合成>
反応容器に、表3・表4の(V)に示す配合量で、上記手法によって合成したエポキシ基含有共重合体(B1c)(前駆体(1)〜(20),比較前駆体(1)・(2))、長鎖不飽和カルボン酸(B1d)、短鎖不飽和カルボン酸(B1d)、及び、各種溶媒を、それぞれ仕込み、空気を吹き込んで撹拌しながら、90℃まで加熱した。続いて、反応容器内の上記溶液(V)中に、90℃の温度条件下、表3・表4に示す配合量の溶媒(VI)を添加し、1時間反応させた。続いて、105℃まで加熱し、反応液中の固形分の酸価を確認しながら、該酸価が8以下になるまで105℃の温度条件下で反応を行った。なお、酸価は、JIS K5601−2−1に準じて行い、上記反応溶液を0.1Nの水酸化カリウム(KOH)溶液で滴定して、下式
酸価={(KOH溶液の滴定量[mL])×(KOH溶液のモル濃度[mol/L])}/(固形分の質量[g])
に従って算出した。
その後、表3・表4に示す配合量の溶媒(VII)を添加し、温度を75℃にして、表3・表4に示す配合量で、イソシアナート基含有(メタ)アクリル酸化合物(B1e)であるカレンズMOI(昭和電工社製、メタクリロイルオキシエチルイソシアネート)及び各種溶媒を含む混合液(VIII)を添加し、70℃の温度条件下で2時間反応させた後、60℃以下に冷却し、表3・表4に示す配合量の溶媒(IX)を添加して、アクリル系重合体(B1)である樹脂(1)〜(20)及び比較樹脂(1)・(2)を得た。
得られた樹脂(1)〜(20)及び比較樹脂(1)・(20)の重量平均分子量、固形分重量、水酸基価、及び、上記樹脂及び比較樹脂の合成に用いた長鎖不飽和カルボン酸(B1d)及び短鎖不飽和カルボン酸(B1d)の含有量(長鎖不飽和カルボン酸(B1d)と短鎖不飽和カルボン酸(B1d)との合計モル量に対する、各不飽和カルボン酸(B1d,B1d)のモル量(モル%)で示す)は、表3・表4に示すとおりである。
Figure 0004374262
Figure 0004374262
〔実施例1〜13〕
<クリヤー塗料溶液の調製>
撹拌機を備えた容器に、上記の手法によって製造した樹脂(1)〜(12)のいずれかと、ウレタン系オリゴマー(B2)としてUV−7000B(日本合成化学工業株式会社製;固形重量分70%)とを、それぞれ、固形分重量にて、表5に示す配合量となるように投入した。続いて、上記アクリル系重合体(B1)及びウレタン系オリゴマー(B2)の固形分重量の合計量(B1+B2)100gに対して、重合開始剤(B3)として光重合開始剤イルガキュア(IRGACURE)−819(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製;固形重量分100%)3g、紫外線吸収剤(UVA)としてチヌビン400(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製;固形重量分100%)2g、光安定剤(HALS)としてチヌビン292(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製;固形重量分100%)1gを加え、メチルイソブチルケトン(以下、MIBK)100gを添加した。これらを30分間撹拌して、クリヤー塗料溶液を得た。クリヤー塗料溶液の調製に際し、クリヤー塗料組成物の各成分の相溶性の評価を行った。その結果を表6に示す。
<着色塗料溶液の調製>
撹拌機を備えた容器に、アクリル樹脂(C1)としてNBC2050−55(日本ビー・ケミカル株式会社製;固形重量分55%)73g、ウレタン樹脂(C2)としてXE−75−H40(三井武田ケミカル株式会社製;固形重量分35%)171gを投入し、さらに、着色顔料(C3)として91−0562アルミペースト(東洋アルミニウム株式会社製;固形重量分71%)15g、表面調整剤としてBYK053(ビックケミー・ジャパン株式会社製;固形重量分100%)2g、トルエン76gを添加した。これらを30分間撹拌して、着色塗料溶液を得た。
<積層フィルムの作製>
ガードフィルム層(A)上に、バーコータを用いて、膜厚が50μmとなるように上記クリヤー塗料溶液を塗布し、乾燥機にて、80℃で10分間乾燥させてクリヤー層(B)を形成した。このようにして、ガードフィルム層(A)上にクリヤー層(B)が形成されたものを、(A+B)層フィルムと記載する。この(A+B)層フィルムについて、前記した手法で、表面の不粘着性を評価した。また、前記した手順で、ユニバーサル硬度及び破断伸び率を測定した。その結果を表6に示す。
続いて、上記(A+B)層フィルム上に、バーコータを用いて、膜厚が30μmとなるように上記着色塗料溶液を塗布し、80℃で10分間乾燥させて、着色層(C)を形成した。さらに、着色層(C)上に、バーコータを用いて、膜厚が20μmとなるように接着剤(バイロンUR−3200、東洋紡社製)を塗布し、80℃で10分間乾燥させて、接着剤層を形成して、積層フィルム1〜13を得た。
次に、真空成型機NGF−0912(布施真空株式会社製)を用いて、80℃に加温した基材GTX(GEプラスチックス社製)表面に、真空成型により、85℃に加温した上記積層フィルム1〜13をそれぞれ貼り合わせた。各積層フィルムが貼着された基材に対して、紫外線(UV)照射機UV−1286(日本電池株式会社製)を用いて、積算光量を2000mJ/cmとして、UV照射を行い、クリヤー層(B)及び着色層(C)を硬化させてクリヤー塗膜及び着色塗膜を形成した後、ガードフィルムを剥離して、試験片1〜13を作製した。得られた試験片1〜13に対して、前記した成形性、初期密着性、耐水性、耐ガソホール性、硬度、屈曲性の評価を行った。その結果を表6に示す。
Figure 0004374262
Figure 0004374262
〔実施例14〜21〕
樹脂(1)に代えて、表6に示す配合量で樹脂(13)〜(20)を用いた以外は、上記実施例1と同様の手順で、積層フィルム14〜21を得た。また、積層フィルム1に代えて、上記積層フィルム14〜21を用いた以外は、上記実施例1と同様の手順で、試験片14〜21を得た。
得られた試験片14は、成形性、初期密着性、耐水性、耐ガソホール性、屈曲性に優れ、試験片15は、初期密着性、耐水性、耐ガソホール性、硬度において優れていた。また、試験片16は、成形性、初期密着性、耐水性、屈曲性に優れ、試験片17・18はいずれも、成形性、初期密着性、耐水性、耐ガソホール性、硬度において優れていることがわかった。さらに、試験片19は、成形性、初期密着性、耐水性、屈曲性に優れ、試験片20は、成形性、初期密着性、耐水性、耐ガソホール性、硬度、屈曲性に優れ、試験片21は、成形性、初期密着性、耐ガソホール性、硬度、屈曲性に優れていた。
〔比較例1〜4〕
樹脂(1)に代えて表7に示す配合量の樹脂又は比較樹脂を用いた以外は、上記実施例1と同様の手順で、比較積層フィルム1〜4を得た。また、積層フィルム1に代えて、上記比較積層フィルム1〜4を用いた以外は、上記実施例1と同様の手順で、比較試験片1〜4を得た。
得られた比較試験片1は、成形性が不十分であり、比較試験片2は、クリヤー塗料組成物の相溶性が不十分であった。また、比較試験片3は、クリヤー層(B)の不粘着性が不十分であり、上記成形性や硬度が不合格であり、比較試験片4は、屈曲性が不合格であった。
Figure 0004374262
本発明の積層フィルムは、加工性、塗膜特性、意匠性のいずれにも優れているので、一層物である成型品を良好に加飾することができる積層フィルムを提供することができる。本発明の積層フィルムは、例えば、バンパー、フロントアンダースポイラー、リヤーアンダースポイラー、サイドアンダースカート、サイドガーニッシュ、ドアミラー等の自動車部品、携帯電話やオーディオ製品、冷蔵庫、ファンヒータ、照明器具等の家電製品の筐体、洗面化粧台等の加飾を良好に行うことができる。

Claims (6)

  1. ガードフィルム層(A)上に、クリヤー層(B)が形成されてなる積層フィルムであって、
    上記ガードフィルム層(A)は、当該積層フィルムによって加飾された基材の表面を形成する層であり、
    上記クリヤー層(B)は、少なくとも、アクリル系重合体(B1)と、ウレタン系オリゴマー(B2)と、重合開始剤(B3)とを含むクリヤー塗料組成物からなり、
    上記アクリル系重合体(B1)は、分子量が150以上である長鎖不飽和カルボン酸によって導入された側鎖である長側鎖不飽和二重結合基を有するとともに、分子量が150未満である短鎖不飽和カルボン酸によって導入された側鎖である短側鎖不飽和二重結合基を有し、かつ、上記アクリル系重合体(B1)の重量平均分子量が50,000以上500,000以下の範囲内であり、
    上記長鎖不飽和カルボン酸は、水酸基含有(メタ)アクリレートと無水カルボン酸との開環反応で得られる化合物、またはカプロラクトン変性(メタ)アクリル酸であり、上記短鎖不飽和カルボン酸は、アクリル酸及び/又はメタクリル酸であって、
    上記アクリル系重合体(B1)の含有量は、アクリル系重合体(B1)の固形分重量とウレタン系オリゴマー(B2)の固形分重量との合計量(B1+B2)100質量部に対して、固形分重量にて30質量部以上70質量部以下の範囲内であり、
    上記ウレタン系オリゴマーの含有量は、上記合計量(B1+B2)100質量部に対して、固形分重量にて30質量部以上70質量部以下の範囲内で含有することを特徴とする積層フィルム。
  2. 上記長側鎖不飽和二重結合基を導入するために用いられる上記長鎖不飽和カルボン酸は、長鎖不飽和カルボン酸と短鎖不飽和カルボン酸との合計モル量に対して、20モル%以上80モル%以下であり、
    上記短側鎖不飽和二重結合基を導入するために用いられる上記短鎖不飽和カルボン酸は、上記合計モル量に対して、20モル%以上80モル%以下の範囲内であることを特徴とする請求項1記載の積層フィルム。
  3. 上記アクリル系重合体(B1)に上記側鎖が導入される前の構造を有するアクリル系重合体前駆体は、ガラス転移温度が50℃以上130℃以下であることを特徴とする請求項1又は2記載の積層フィルム。
  4. 上記アクリル系重合体(B1)は、水酸基価が30以上125以下であることを特徴とする請求項1、2又は3記載の積層フィルム。
  5. 上記クリヤー層(B)上に着色層(C)が形成されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の積層フィルム。
  6. 上記着色層(C)は、少なくとも、アクリル樹脂(C1)と、ウレタン樹脂(C2)と、着色顔料(C3)とを含む着色塗料組成物からなることを特徴とする請求項5記載の積層フィルム。
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