JP4374262B2 - 積層フィルム - Google Patents
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Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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=〔{(B1d1[質量部]+B1c(d1)[質量部])×(B1ad1の水酸基価[mgKOH/g])}+{(B1d2[質量部]+B1c(d2)[質量部])×(B1ad2の水酸基価[mgKOH/g])}+(B1b2[質量部]×B1b2の水酸基価[mgKOH/g])〕/(B1c[質量部]+B1d1[質量部]+B1d2[質量部])
に従って算出した(式中の符号については、後述)。
当量B1e[質量部]={42×(B1c[質量部]+B1d1[質量部]+B1d2[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)。
OH2=〔{OH1×(B1c[質量部]+B1d1[質量部]+B1d2[質量部])}×{1−(B1e[質量部]/当量B1e[質量部])}/(B1c[質量部]+B1d1[質量部]+B1d2[質量部]+B1e[質量部])〕
に従って算出した。なお、上記の各式中、
B1d1は、長鎖不飽和カルボン酸であり、
B1d2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(B1d1)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(B1d2)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(B1d1)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(B1d2)とエポキシ基含有不飽和化合物との付加物であり、
B1b2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)について、以下の評価を行った。
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。
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。
後述する(A+B)層フィルムのクリヤー層(B)を、80W/cm2の高圧水銀灯を用いて、2000mJ/cm2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/mm2)を決定した。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
<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。
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(B1d1)、短鎖不飽和カルボン酸(B1d2)、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。
<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。
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。
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。
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。
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。
Claims (6)
- 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。 - 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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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