JP5010140B2 - 人工大理石の表面処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、合成樹脂からなる人工大理石の表面に防汚処理を施すための表面処理方法に関するものである。

近年、優れた物性および高級感から、ビニルエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂などの熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂の合成樹脂を主体とする人工大理石製の化粧板が広く壁材や台所用天板として用いられている。

人工大理石としては、熱硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂に水酸化アルミニウムなどの無機充填材を添加した樹脂組成物がよく使用されており、この樹脂組成物を所定の厚みに形成し、用途に合わせて所定の大きさに切断した後、化粧面にあたる部分を必要に応じて研磨加工して用いられている。

このように製造された人工大理石は、洗面カウンター、キッチンカウンター、浴槽、洗面ボールなどに商品化されて広く利用されている。

ここで、人工大理石製品がトイレ、浴室、キッチン廻りなど水廻りと呼ばれる分野で使用される場合、使用による汚れ、あるいは洗剤による汚染、食品や油、化粧品等による汚れなどが付着し易く、清掃しても汚れがとれにくい、あるいは清掃しても汚れがとれないという状況が発生していた。これらのために、汚れが付きにくく、また汚れが取れ易い、という防汚性能の高い人工大理石の出現が切望されている。

大理石は通常、表面に適度な光沢のある石材として用いられるもので、人工大理石製の化粧板もその表面を適度な光沢のあるように、または、柄表現のために、研磨して使用していた。人工大理石の表面を研磨すると、樹脂マトリックス中に含まれている無機充填材が表面に露出する。この無機充填材は、親水性と共に親油性をも有していることが多いため、人工大理石製の化粧板の表面に種々の液状汚染物質が付着すると、樹脂と無機充填材との界面にこの液状汚染物質が浸透して落ち難い汚れとなってしまう（即ち防汚性能が低い）という問題があった。また、この無機充填材は、漂白剤などの薬品に侵されやすいという欠点もあった。

そこで、人工大理石の表面に被膜を形成し（例えば特許文献１参照）、これによって内部の樹脂等を保護することが考えられるようになった。被膜の形成方法としては、フッ素系樹脂にフッ素系溶剤を配したフッ素系樹脂化合物を、スプレーによって人工大理石の表面に塗布したり、刷毛のようなもので人工大理石の表面に塗布したり、フッ素系樹脂化合物を含浸させた布のようなもので人工大理石の表面を拭いたりすることが挙げられる。

しかしながら、人工大理石の表面の粗度が小さ過ぎる場合（平均粗さ０．２μｍ未満の場合）、フッ素系樹脂化合物の被膜が人工大理石の表面に形成され難く、人工大理石の表面の粗度が大き過ぎる場合（平均粗さ１．０μｍ以上の場合）、フッ素系樹脂化合物の被膜に干渉縞や塗り班が形成されてしまうという問題があった。また、上記のようにフッ素系樹脂化合物を人工大理石の表面に塗布する場合、人工大理石の単位表面積当たりの塗布量は略一定となるように塗布することができるが、この時、フッ素系樹脂化合物中のフッ素系樹脂の濃度が低いと、人工大理石の表面に形成される被膜の膜厚が小さくなって防汚性能が充分に発揮することができず、フッ素系樹脂の濃度が高いと、人工大理石の表面に形成される被膜の膜厚が大きくなって塗布ムラが発生して、その表面に干渉縞や塗り班が形成されてしまうものであった。
特開２００１−１９０３４４号公報

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、表面に汚れが付着し難く且つ付着した汚れを除去し易くする被膜を形成するための人工大理石の表面処理方法を提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するために請求項１に係る発明にあっては、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂を主体とする重合体と無機充填材からなる人工大理石において、表面を平均粗さが０．２乃至１．０μｍとなるよう研磨加工し、次に、前記研磨加工した表面に溶質としてフッ素系樹脂が１乃至８重量％の濃度で沸点が８０乃至１８０℃のフッ素系溶剤に溶解したフッ素化合物を塗布してフッ素化合物の被膜を表面に形成することを特徴とするものである。これによって、人工大理石の表面に充分な防汚性能を有するとともに干渉縞や塗り班のないフッ素化合物の被膜を形成することが可能となり、また、フッ素系樹脂の沸点が低過ぎることに起因して乾燥時間が短くなることによってレベリングしにくくなって塗り班ができてしまったり、沸点が高過ぎることに起因して乾燥時間が長過ぎてしまうといったことがないものである。

本発明にあっては、人工大理石の表面に充分な防汚性能を有するとともに干渉縞や塗り班のないフッ素化合物の被膜を形成することが可能となる。

本発明における人工大理石は、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂と無機粉体とで成形される。熱硬化性樹脂としては、ビニルエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂から選ばれる一種以上のものが好ましく、また、無機粉体としては、例えば珪酸カルシウム、タルク、カオリン、クレー、シリカ、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、硫酸バリウム、硫酸カルシウムなどが挙げられるが特に限定されないものであり、前記の中では水酸化アルミニウムが好適であり、特に水酸化アルミニウム三水和物即ちギブサイトがより好適に用いられる。無機粉体の平均粒径は、０．１〜１００μｍであることが好ましく、０．５〜８０μｍであることがより好ましい。

人工大理石のマトリックスにおける重合体と無機粉体との比率は、重合体１００質量部に対し無機粉体５０〜５００質量部であることが好ましい。本発明の人工大理石のマトリックスには、必要に応じて着色剤や柄材等の添加剤を加えてもよい。着色剤としては、染料、有機顔料、無機顔料等、通常、人工大理石等の無機粉体含有樹脂成型物に用いられる着色剤であればどのようなものも用いることができる。柄材としては、例えば有機樹脂からなる粒子あるいは無機質の粒子等が挙げられるが特に限定されない。有機樹脂としては、例えばメタクリル酸メチル系樹脂、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、エポキシ樹脂、ポリビニルアルコール等が挙げられるが特にこれらに限定されないものであり、無機質粒子としては、例えば大理石粒子、シリカ、雲母等が挙げられるが特にこれらに限定されない。これらの粒子の最大寸法は、１０ｍｍ以下であることが好ましく、５ｍｍ以下であることがより好ましい。

上記のようにして人工大理石が製造されるが、本発明ではこの人工大理石の表面に防汚性を持たせるための被膜を形成するものである。

人工大理石の表面は、その表面粗度を平均粗さが０．２乃至１．０μｍとなるようバフ研磨等の研磨加工をする。次に、前記研磨加工した表面に溶質としてフッ素系樹脂が１乃至８重量％の濃度でフッ素系溶剤に溶解したフッ素化合物を塗布してフッ素化合物の被膜を表面に形成する。

人工大理石の表面へのフッ素化合物の塗布方法としては、フッ素系樹脂にフッ素系溶剤を配したフッ素系樹脂化合物を、スプレーによって人工大理石の表面に塗布したり、刷毛のようなもので人工大理石の表面に塗布したり、フッ素系樹脂化合物を含浸させた布のようなもので人工大理石の表面を拭いたりすることが挙げられる。

フッ素系樹脂化合物としては、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル重合体、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体、テトラフルオロエチレンとヘテロ環含有フッ素系モノマーの共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、フルオロアルキル（メタ）アクリレート重合体、フルオロアルキル（メタ）アクリレートとその他アルキル（メタ）アクリレート共重合体、フッ化ビニリデン、フッ化ビニリデンとテトラフロロエチレン共重合体、フッ化ビニリデンとパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体等が挙げられる。そして、フッ素系溶剤には、沸点を８０乃至１８０℃に調整したものを用いる。

そして、前記人工大理石の表面にフッ素系樹脂化合物を塗布、浸透させた後、室温又は加熱による乾燥工程により乾燥させることで、厚み略２μｍのフッ素系樹脂の被膜が形成される。

このようにすることで、人工大理石の表面の粗度が平均粗さ０．２μｍ未満となって小さ過ぎてフッ素系樹脂化合物の被膜が人工大理石の表面に形成され難いといったことがなく、また、人工大理石の表面の粗度が平均粗さ１．０μｍ以上となって大き過ぎてフッ素系樹脂化合物の被膜に干渉縞や塗り班が形成されてしまうことがなく、且つ、表面に汚れが付着し難いとともに付着した汚れを除去し易くなって高い防汚性能を有する人工大理石を製造することが可能となる。

またこの時、フッ素系樹脂化合物に沸点を８０乃至１８０℃に調整したフッ素系溶剤を用いることで、フッ素系樹脂の沸点が低過ぎることに起因して乾燥時間が短くなることによってレベリングしにくくなって塗り班ができてしまったり、沸点が高過ぎることに起因して乾燥時間が長過ぎてしまうといったことを防止することができる。

以下、実施例に基づいて本発明をさらに詳しく説明する。

まず、人工大理石の樹脂組成物として、ビニルエステル樹脂（武田薬品（株）製「プロミネートＰ−３１１」）に、水酸化アルミニウム（住友化学（株）製「ＣＷ−３０８Ｂ」）を、ビニルエステル樹脂１００質量部に対して２００質量部配合し、硬化剤（日本油脂（株）製「パーキュアＷＯ」）を適量添加し、攪拌機で混合することによって調製した。

この樹脂組成物を２６６６Ｐａ（２０Ｔｏｒｒ）の減圧下で３０分間減圧脱泡処理し、これを金型内に注入して金型を９０℃で７０分間加熱することによって樹脂組成物を硬化させ、１０ｍｍ厚の平板として成形した人工大理石を得た。

この人工大理石板を不織布研磨材（住友３Ｍ（株）製「スコッチ・ブライト」番手＃２４０〜＃１０００）で表面研磨して平均粗さ０．２μｍ〜１．０μｍ（標準を０．５μｍとする）とした後、フッ素系樹脂（フロロテクノロジー（株）製「フロロサーフ」）を沸点８０℃〜１５０℃（標準を１００℃とする）に調製したフッ素溶剤に１％〜５％（標準を３％とする）の濃度で溶解したフッ素系樹脂化合物をスプレーによるか、あるいは刷毛のようなものによるか、あるいは布に含浸させたもので表面を拭いたりして表面研磨した人工大理石の表面に塗布し、室温にて乾燥させ、被膜を表面に形成した。

そして、この表面処理を行った人工大理石について、表面の塗り班・干渉縞の有無およびその程度と、防汚性の評価を行った。防汚性は、紅茶（リプトン社製ティーパック）を使用して５００ｍｌの水で煮出し、それを人工大理石表面に滴下（湿布）後、２４時間放置して水洗いしたものを、試験前後の色差を測定することで評価を行った。防汚性の有無の境界は色差１．０とした。

実施例１および実施例２においては、フッ素系樹脂の濃度およびフッ素系溶剤の沸点を標準とし（即ちフッ素系樹脂の濃度３％、フッ素系溶剤の沸点１００℃とし）、実施例１では平均粗さを１μｍ、実施例２では平均粗さを０．２μｍとした。

実施例３および実施例４においては、表面の平均粗さおよびフッ素系溶剤の沸点を標準とし（即ち表面の平均粗さ０．５μｍ、フッ素系溶剤の沸点１００℃とし）、実施例３ではフッ素系樹脂の濃度を１％、実施例４ではフッ素系樹脂の濃度を８％とした。

実施例５および実施例６においては、表面の平均粗さおよびフッ素系樹脂の濃度を標準とし（即ち表面の平均粗さ０．５μｍ、即ちフッ素系樹脂の濃度３％）、実施例５ではフッ素系溶剤の沸点を８０℃、実施例６ではフッ素系溶剤の沸点を１８０℃とした。

これに対し、比較例１および比較例２においては、フッ素系樹脂の濃度およびフッ素系溶剤の沸点を標準とし（即ちフッ素系樹脂の濃度３％、フッ素系溶剤の沸点１００℃とし）、比較例１では人工大理石板を不織布研磨材の番手＃１５０で表面研磨して平均粗さを１．５μｍとし、比較例２では同じく番手＃３０００で表面研磨して平均粗さを０．１μｍとした。

比較例３および比較例４においては、表面の平均粗さおよびフッ素系溶剤の沸点を標準とし（即ち表面の平均粗さ０．５μｍ、フッ素系溶剤の沸点１００℃とし）、比較例３ではフッ素系樹脂の濃度を０．５％、比較例４ではフッ素系樹脂の濃度を９％とした。

比較例５および比較例６においては、表面の平均粗さおよびフッ素系樹脂の濃度を標準とし（即ち表面の平均粗さ０．５μｍ、即ちフッ素系樹脂の濃度３％）、比較例５ではフッ素系溶剤の沸点を５０℃、比較例６ではフッ素系溶剤の沸点を２００℃とした。

また、比較例７は、表面の平均粗さを標準の０．５μｍとし、フッ素系樹脂を塗布していないものについて防汚性能の評価を行った。

実施例１乃至実施例６の条件および評価結果について表１に、比較例１乃至比較例６の条件および評価結果について表２に示す。

これより、実施例１乃至実施例６においては表１に示されるように、いずれの場合でも干渉縞（七色に光る光沢）や塗り班（乾燥後に現れる膜厚ばらつきが班となって見えるもの）が現れることがないとともに、防汚性能を満たしていることがわかる。

これに対し、比較例１（平均粗さ１．５μｍ）では色差が２．１となっており、平均粗さが大き過ぎるとフッ素系樹脂化合物を塗布しても表面の微細な凹凸内に汚れが残りやすく防汚性が低い結果が出た。比較例２（平均粗さ０．１μｍ）では干渉縞が大きく出ており、平均粗さが小さ過ぎると表面の微細な凹凸又はフィラー界面へのフッ素系樹脂化合物の浸透が弱く表面に残り干渉縞が大きく出てしまい、商品意匠が変わってしまう可能性がある。

また、比較例３（フッ素系樹脂濃度０．５％）では、色差が１．６となっており、フッ素系樹脂の濃度が低過ぎると、人工大理石の表面に存在するフッ素樹脂が少なくなるため防汚性を向上させることが出来ない。比較例４（フッ素系樹脂濃度９％）では、干渉縞および塗り班が大きく出ており、フッ素系樹脂濃度が高過ぎるとフッ素系樹脂の量が多くなり過ぎて、防汚性はあるものの商品意匠が変わってしまう可能性がある。

また、比較例５（フッ素系溶剤の沸点５０℃）では、塗り班が大きく出ており、フッ素系樹脂の沸点が低過ぎると、防汚性は良くなるものの、乾燥時間が短くレベリングしにくくなり、塗り班ができてしまう。比較例６（フッ素系溶剤の沸点２００℃）では、干渉縞、塗り班、防汚性能に問題はないものの、乾燥時間が長過ぎてしまい実用的でない。

また、比較例７（フッ素系樹脂化合物を塗布していないもの）では、色差が５．５となって防汚性能が低いものである。

Claims (1)

1. 熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂を主体とする重合体と無機充填材からなる人工大理石において、表面を平均粗さが０．２乃至１．０μｍとなるよう研磨加工し、次に、前記研磨加工した表面に溶質としてフッ素系樹脂が１乃至８重量％の濃度で沸点が８０乃至１８０℃のフッ素系溶剤に溶解したフッ素系樹脂化合物を塗布してフッ素系樹脂化合物の被膜を表面に形成することを特徴とする人工大理石の表面処理方法。