JP5031571B2 - 押出熱可塑性基材をコーティングする方法及びそれにより形成された物品 - Google Patents

Description

この発明は、耐候性コーティングを有する押出し製品を、ポリマー溶液の、押出熱可塑性基材への、インラインスプレー、ロール塗布、はけ塗り、グラビア印刷、フレキソ印刷、熱転写又はインクジェット塗布によって形成する方法に関係する。この方法に好適な基材は、ＰＶＣ及びポリオレフィンである。この発明は又、この方法によりコートされたＰＶＣ及びポリオレフィン製品にも関係する。

ポリビニルクロリド(ＰＶＣ)及びポリオレフィン(ＰＯ)は、多くの有用な製品に押出すことのできる経済的な熱可塑性物質である。不幸にも、ＰＶＣ及びポリオレフィン製品は、長期間太陽光に曝されると、色があせ、光沢が失われ、白亜質の外観になり、そして、もろくなる。この色あせと脆化は、長期間天候に曝されることを意図した製品例えば家屋の羽目板、窓枠、雨システム、下端、外装、パイプ、パネルなどにとっては、特に不利益である。

ＰＶＣ及びＰＯ製品の性能を改良するために多くのアプローチが利用されてきた。安定剤例えば鉛安定剤、カルシウム−亜鉛安定剤、及び高レベルの二酸化チタン顔料の利用が、ＰＶＣ樹脂において用いられてきた。

別法は、薄い耐候性のキャップストックをＰＶＣ又はＰＯ基材上に、ラミネートとして適用し又は同時押出しすることにより用いてきた。このキャップストックは、安定化されたＰＶＣ、又は非ＰＶＣポリマーであってよい。アクリル酸誘導体は、それらの屋外露出における色安定性の故に好まれてきたが、それらは、一層高価である。ポリビニリデンジフルオリドのフィルムラミネートも又、用いられてきた。硬質のＰＶＣ基材組成物についての耐候性ラミネートの利用を記載した幾つかの特許には、ＥＰ１０６１１００；ＥＰ０４７３３７９；ＵＳ４，１４１，９３５；ＵＳ４，１６９，１８０；ＵＳ４，１８３，７７７；ＵＳ５，３０６，５４８；及び５，９７６，６７１が含まれる。

キャップストックとラミネートプロセスの問題は、それらが、押出しの第二のピース又はラミネーティング装置を必要とするということ(スループット速度は、差動冷却の説明と一致しなければならないこと)である。加えて、生産ラインを一つの色から別の色に切り替える場合には、時間の損失及び材料の浪費がある。濃い色のＰＶＣ又はＰＯ製品の生産／加工においては、形成された製品からの一層遅い熱散逸が、当分野における生産上の問題並びに偶然の失敗(層間剥離、脆化、色喪失、光沢喪失、ひび割れ)を引き起こすために更なる困難が生じる。

ＵＳ５，９７２，５１４は、エア又はエアレススプレーを利用してポリマーコーティングでＰＶＣ基材を被覆する手段を記載している。このコーティングを、次いで、ＩＲ照射により架橋する。

透明画などの非吸着性プラスチック基材上へのインクジェットプリンティングが、当分野で知られている(例えば、ＵＳ５，５５５，００６)。

ＫＹＮＡＲポリビニリデンコーティングは、可撓性ＰＶＣ上に、プレプリント、プレコートされた又は清浄なＰＶＤＦ可撓性フィルムのラミネーションによって形成される。

固いＰＶＣ又はＰＯ基材上に耐候性の保護コーティングを形成するより良いインライン方法への要求がある。

驚くべきことに、耐候性保護コーティングを、ＰＶＣ又はポリオレフィンの押出された基材上に、インクジェット、はけ塗り、ロール塗布、グラビア印刷、フレキソ印刷、熱転写又はスプレー塗布によるポリマー溶液又は懸濁液のインライン適用により形成することができるということが見出された。これらの方法の何れかによるインラインコーティング適用の更なる利点は、カラーデザインが容易に造れて容易にカスタマイズすることができ又は押出されたＰＶＣ若しくはポリオレフィン上に適合させ若しくは一致させることができることである。

耐候性コーティングを押出された基材例えばＰＶＣ又はポリオレフィン上に塗布するためのインライン方法を提供することは、この発明の目的である。

ＰＶＣ又はポリオレフィン基材上へのプリンティングデザインのための方法を提供することは、この発明の更なる目的である。

この発明の他の目的は、着色パターン及び耐候性コーティングをＰＶＣ又はポリオレフィン基材上に塗布する手段を提供することである。

この発明の目的は、ポリマー溶液の、押出されたＰＶＣ上への、インラインスプレーコート、ロールコート、ブラシコート、グラビア印刷、フレキソ印刷、熱転写印刷又はインクジェット塗布を含む耐候性ＰＶＣ又はＰＯ製品を形成する方法により、この発明の好適具体例の原理に従って達成される。

発明の詳細な説明
本発明は、耐候性の押出し製品の、ポリマー溶液のスプレーコート、ロールコート、ブラシコート、グラビア印刷、フレキソ印刷、熱転写印刷又はインクジェット塗布による形成のためのインライン方法に関係する。ＰＶＣ及びポリオレフィン製品が好適である。

このＰＶＣ基材は、固いポリビニルクロリドである。このＰＶＣは、任意のビニルクロリドポリマー又はコポリマー組成物、特に、ビニルクロリドホモポリマー(適宜、過剰塩素化してよい)及びビニルクロリドと一種以上のエチレン性不飽和コモノマーとの共重合から生成するコポリマー(適宜、グラフトされたもの)により形成される群から選択する一種以上の追加のポリマーであってよい。

ＰＶＣコポリマーの形成に有用なコモノマーには、ビニリデンハリド、例えばビニリデンクロリド又はフルオリド、ビニルカルボキシレート例えばビニルアセテート、ビニルプロピオネート又はビニルブチレート、アクリル酸及びメタクリル酸、及びそれらから由来するニトリル、アミド及びアルキルエステル特にアクリロニトリル、アクリルアミド、メタクリルアミド、メチルメタクリレート、メチルアクリレート、ブチルアクリレートエチルアクリレートが含まれるが、これらに限られない。又は、２−エチルヘキシルアクリレート、ビニル芳香族誘導体例えばスチレン又はビニルナフタレン、又はオレフィン、例えばビサイクル[２．２．]ヘプト−２−エン、エチレン、プロペン又は１−ブテン。

一般的に好適なＰＶＣポリマーは、ビニルクロリドのホモ及びコポリマーであって、約６５のＫ値を有する。

この発明で有用なポリオレフィン基材には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリイソプレン、これらのコポリマー及び混合物が含まれる。

押出しされたＰＶＣ又はＰＯ基材への、スプレーコート、ロールコート、ブラシコート、グラビア印刷、フレキソ印刷、熱転写印刷又はインクジェット塗布のためのポリマー溶液は、２〜５０重量パーセントの固形物、好ましくは、１０〜５０重量％の固形物の、着色した若しくはしてない、染料を含む又は含まない溶媒若しくは水溶液、分散、乳液、又はこれらの組合せである。

このＰＶＣ含有ポリマーシステムへのコーティングを形成するために用いる溶液、分散又は乳液において有用なポリマーは、１００，０００より大きい平均分子量を有して、−５０〜＋５０℃のガラス転移温度を有する。この発明のポリマー溶液、分散液又は乳液において有用なポリマーには、アクリル酸誘導体、フッ素化ポリマー、ウレタン、シリコン、ポリシロキサン、ポリエステル、エポキシ、安定化されたＰＶＣ及びこれらの混合物(溶液、分散液又は乳液形態)が含まれるが、これらに限られない。

この発明の一つの好適具体例において、ポリマー溶液は、優れた耐候性について知られた一種以上のフルオロポリマーを含む。これらは、ポリビニリデンフルオリドなどのホモポリマー又は、ビニリデンフルオリド／ヘキサフルオロプロピレンコポリマー、ビニリデンフルオリド／クロロテトラフルオロエチレンコポリマー、ビニリデンフルオリド／テトラフルオロエチレンコポリマー エチレン／テトラフルオロエチレンコポリマー、フッ素化エチレンプロピレン(ＦＥＰ)及びこれらの混合物などのコポリマー及びターポリマーであってよい(但し、これらに限られない)。この発明のフルオロポリマーは又、部分的に、フッ素化ポリマー例えばＥＴＦＥ及びＥＣＴＦＥを包含し、これらは、完全にフッ素化されたポリマーと類似の分解生成物を有しうる。

好ましくは、このフルオロポリマーは、ポリビニリデンフルオリドポリマーである。「ＰＶＤＦ」又はＰＶＤＦ樹脂又はＰＶＤＦポリマーは、ＰＶＤＦのホモポリマーを指すだけでなく、少なくとも７５重量％のビニリデンフルオリド(ＶＤＦ)から作られるコポリマーをも指す。コモノマーは、他のフッ素化モノマー例えばビニルフルオリド、ヘキサフルオロプロピレン(ＨＦＰ)、クロロテトラフルオロエチレン(ＣＴＦＥ)、テトラフルオロエチレン(ＴＦＥ)、及びビニルフルオリドを含むことができる。好ましいのは、ホモポリマー並びにＶＤＦ及びＨＦＰから作られるコポリマーであり、これに少量(５重量パーセント以下、好ましくは、約０．０１〜０．０５重量パーセント)のＰＴＦＥを加えることができる。ＰＶＤＦコートされたＰＶＣ製品は、改善された光沢及び色保持並びに耐汚染性を有する。

このＰＶＣ又はポリオレフィンへの塗布における使用のためのポリマー溶液、懸濁液又はエマルジョンは、ポリマーを溶媒又は水性媒質中に溶解又は分散させることにより形成される。有用な溶媒には、アセトン、テトラヒドロフラン、ヘキサン、ヘプタン、ｎ−メチルピロリドン、メチルエチルケトン、メチルアセテート、エチルアセテート、シクロヘキサノン、イソホロン、水、水混和性溶媒を伴う水、及びこれらの混合物が含まれるが、これらに限られない。これらのコーティングを、０．１〜５０００ｃｐｓの、好ましくは、１〜５００ｃｐｓの粘度(室温で測定)で塗布する。これらの粘度は、典型的には５０〜１２５℃となる、実際の塗布温度より一層低温で塗布することができる。

染料、着色料、衝撃改質剤、抗酸化剤、難燃剤、紫外線安定剤、流動助剤、電子による磁気放射の遮蔽のための金属添加物、消泡剤及び静電防止剤を含む(但し、これらに限らない)当分野で公知の他の添加剤も又、このポリマーコーティング溶液又は懸濁液に加えることができる。

このポリマー溶液を、ライン工程の任意の点で、５０〜１２５℃の範囲の温度で、押出されたＰＶＣに塗布することができる。

この発明の一つの具体例においては、インクジェット、ロールコート、ブラシコート、グラビア印刷、フレキソ印刷、熱転写コート又はスプレーコーティング装置を、直接、基材の押出しの後で、エンボス工程の前に置く。この発明の他の具体例においては、インクジェット、ロールコート、ブラシコート、グラビア印刷、フレキソ印刷、熱転写コート又はスプレー装置を、インラインで、エンボス操作の後に置く。エンボス工程後に、コートされたＰＶＣ又はポリオレフィン基材は、一般に、切断し、打ち抜いて、最終製品に形成される。固いＰＶＣ又はポリオレフィンは、家屋の羽目板、窓枠、雨システム、下端、外装、パイプ及びパネルに特に有用である。このコーティングは、０．０２〜４．０ミルの乾燥フィルム厚で塗布される(好適範囲は、０．０２〜１．２ミル)。耐候性ポリマーコーティングは、一般に、ＰＶＣ又はポリオレフィン基材の一側面にしか塗布できないが、この耐候性ポリマーコーティングを基材の両側面に塗布することは、この発明の範囲内にある。両面コートした基材は、同じ又は異なるポリマー溶液でコートした両側面を、同じコーティングサイクル中に、同じコーティング位置又は異なる位置で有しうる。

本発明は、一層高価な耐候性ポリマーの非常に薄いフィルムを安価な固いＰＶＣ又はポリオレフィン基材上に与えることにより製造コストを減じる。それは又、生産の融通性をも与え、生産工程の任意の場所でインライン適用が起こりうる。一つの押出機だけを必要とすることにより、２つの押出機の異なる冷却速度を一致させる必要がなくなり、一層高いスループットが可能となる(一方は、基材であり、他方は、キャップストックである)。

この発明の他の面は、透明なコーティングから黒色にまで及ぶ、事実上無数の色のスペクトルを耐候性コーティングにおいて与える能力であり、可視スペクトル中のすべての色は、着色料の測色能力によってのみ制限される。一層暗い色は、容易に達成され(現行技術と比較してフィルムが薄い場合)、熱は迅速に放散される。加えて、迅速な色の転換が、単にポリマーコーティング溶液又はインラインでブレンドされる着色コーティングの比を変えることによって可能である。これは、現行プロセスに関する時間と規格外材料の両方を節約する。四色プロセス印刷、コーティングの利用は、現場での色マッチング及びデジタル調節を可能にする。注文の色を容易に達成することができる。

インクジェット法は、複雑な着色パターン例えばフォーブリック、フォースタッコ及び他のパターンの、ＰＶＣ又はポリオレフィン基材上への印刷をも可能にする。デジタルコンピューター制御により、固い基材の外面への塗布の可能なパターンの範囲は、人の想像力と同じくらい無数である。

一具体例において、白色コーティングを先ず固い基材に塗布し、その後、インクジェットコーティングを行なう。インクジェットによるパターンの効果は、白色の背景上で一層良く識別される。エポキシ又はＰＶＤＦの白色コーティングは、好適である。

この発明の更に別の具体例において、ＰＶＣ又はＰＯ押出し基材は、キャップストックと同時押出しされ、その後、耐候性コーティングが塗布される。

実施例１：
先ず、メチルエチルケトン(溶媒)中に１５％ＰＶＤＦ溶液を作成し、適宜、着色料及び／又は添加剤を添加することによりＰＶＤＦコーティング混合物を形成する。次いで、このＰＶＤＦコーティングを、一つ以上のインクジェットプリンターの貯蔵器内に入れる。このインクジェットプリンターは、ＰＶＣ又はポリオレフィンが押出しされる際に、その上に正確なパターン及びポリマー密度でプリントするように較正される。コートされた押出されたＰＶＣ又はポリオレフィンを、次いで、ビニル羽目板のシート、窓用形材、フェンスポスト、又は他の製品などの最終製品に成形する。

実施例２：
ＰＶＤＦコーティング混合物を、先ず、アセトン及びｎ−メチルピロリドン中の１０％固形物のＰＶＤＦ溶液を作成することにより調製する。適宜、顔料、染料又は補助樹脂を混ぜる。次いで、このコーティングを、押出ししたＰＶＣ又はポリオレフィンに、エンボス工程の後又は前にスプレー塗布する。このコートされた押出し物を、次いで、切断して厚板とし、それからビニル敷板が作られる。

実施例３：
白色エポキシプライマーコーティングを、押出しされたＰＶＣ又はポリオレフィンにインラインで塗布する。それは、その後、フォーブリックデザインパターンを印刷するインクジェット工程によってオーバーコーティングされる。そのコートされたＰＶＣ押出し物を、次いで、切断して、ビニル羽目板に成形する。

Claims (8)

1. ポリマー溶液を、押出しされた硬質ポリビニルクロリド(ＰＶＣ)又はポリオレフィン(ＰＯ)にインラインで塗布して耐候性コーティングを形成することを含む耐候性ＰＶＣ又はＰＯ製品を形成する方法であって、該ポリマー溶液はフッ素化ポリマーを含み、該耐候性コーティングは乾燥フィルム厚を基にして０．０２〜４．０ミルの厚さであり、該ポリマー溶液を、インラインスプレー、ロールコート、ブラシコート、グラビア印刷、フレキソ印刷、熱転写コート又はインクジェット塗布によって５０℃〜１２５℃の温度で塗布する、当該方法。
2. 前記のポリマー溶液が、着色料含有又は透明である、請求項１に記載の方法。
3. 前記のポリマー溶液が、溶媒ベースの溶液又は分散液である、請求項１に記載の方法。
4. 前記のポリマー溶液が、水ベースの溶液、分散液又は乳液である、請求項１に記載の方法。
5. 前記のフッ素化ポリマーが、ポリフッ化ビニリデンホモポリマー又はコポリマーを含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記の耐候性ポリマーコーティングが、乾燥フィルム厚ベースで、０．０２〜１．２ミルの厚さである、請求項１に記載の方法。
7. ＰＶＣ又はＰＯ基材を、耐候性コーティングの塗布の前に、キャップストック又はコーティングで被覆する工程を、更に含む、請求項１に記載の方法。
8. 前記ＰＶＣ製品が改善された光沢及び色保持を有する、請求項１に記載の方法。