JP6428097B2

JP6428097B2 - 化粧板用裏面防湿シート

Info

Publication number: JP6428097B2
Application number: JP2014196323A
Authority: JP
Inventors: 伸夫古沢; 信尚柳下
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2014-09-26
Filing date: 2014-09-26
Publication date: 2018-11-28
Anticipated expiration: 2034-09-26
Also published as: JP2016068257A

Description

本発明は、室内のドアパネルなどに用いる化粧板に、室内での温度や湿度の変化による吸湿・放湿などが原因で発生する反りを防止するために、化粧板の裏面に貼り合わせて用いる防湿シートに関する。

従来前記用途に用いる化粧板としては、合板、中密度繊維板（ＭＤＦ）、ベニア板、ボード材、その他の多層構造の木質系基材の表面に、隠蔽性を与えるためのベタ印刷層や意匠性を向上させるための絵柄摸様層を印刷した化粧シートを貼り合わせたものが一般的に知られている。木質系基材は、その含水率が外気条件において、木質系基材の平衡含水率より小さい場合は、化粧板の化粧シートを貼り合せていない面から吸湿して面が膨張し、木質系基材の平衡含水率より大きい場合には、放湿して収縮が起こるのに対して、化粧シートを貼り合せた面は、吸放湿がほとんどない為、化粧板に変形（反り、寸法変化）が生じる。

この変形を防止するために、表面に化粧シートを貼り合せた化粧板の裏面に塗料を塗布する方法や、塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン等の合成樹脂シートを貼り合せる方法や、或いは、紙／ポリエチレン／紙からなる防湿シートを貼り合せる方法等が知られている。

しかしながら、防湿シートを貼り合せる方法を採用した化粧板であっても、両面の温湿度環境に大きな差があるドア、引き戸、間仕切り等に長期間使用された場合には、両面の伸縮の度合いが異なり、反りが発生する場合がある。また、紙／ポリエチレン／紙からなる防湿シートが使用された場合には、紙層の層間強度が弱い為に、長期間使用された場合や、不可抗力的に外力が加わった場合など、紙層の層間から剥離するおそれがある。

特許第３２０６４０８号特許第４９６１０５４号

本発明はこの課題を解決するためになされたものであり、両側の温湿度環境に大きな差がある場所で用いても、反りを防止する防湿シートを提供することであり、また、長期使用された場合や、不可抗力的に外力が加わった場合などに剥離が起こらない防湿シートを提供することである。

本発明はこの課題を解決したものであり、すなわちその請求項１記載の発明は、熱可塑性樹脂からなる合成樹脂基材上に、アルミニウム酸化物とリン化合物とが反応してなる反応生成物からなる厚み０．０５μｍ以上４．０μｍ以下の複合皮膜層をバリア層として設け、複合皮膜層の表出面に接着用プライマー層を設けてなり、透湿度が２．０ｇ／ｍ ^２・２４ｈｒ以下であることを特徴とする防湿シートである。

また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の防湿シートにおいて、合成樹脂基材の表出面に接着用プライマー層を設けてなることを特徴とする防湿シートである。

本発明の防湿シートは、透湿度（JIS Z 0208）が２．０ｇ／ｍ^２・２４ｈｒ以下であるために、塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン等の合成樹脂製シートあるいは紙／ポリエチレン／紙からなる防湿シートに比べて格段に優れた防湿性能を有すると共に、時間経過後であっても、化粧板との良好な接着強度を維持することを可能とした。

本発明の防湿シートの一実施例の断面の形状を示す説明図である。本発明の防湿シートの他の実施例の断面の形状を示す説明図である。

本発明による化粧板用裏面防湿シートは、合成樹脂基材層（１）上に金属酸化物とリン化合物を反応してなる複合皮膜層（２）が形成された構成である。また複合皮膜層（２）上に接着用プライマー層（３）を設ける。さらに合成樹脂基材層（１）の複合皮膜層（２）の反対側の面にも接着用プライマー層（３）を設けることもできる。

[基材]
基材として用いる合成樹脂材料としてはポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体等のポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン−２，６−ナフタレート、ポリブチレンテレフタレートやこれらの共重合体等のポリエステル系樹脂、ポリメタアクリル酸メチル、ポリメタアクリル酸エチル、ポリアクリル酸ブチル等のアクリル系熱可塑性樹脂、ナイロン−６、ナイロン−６６、ナイロン−１２等のポリアミド系樹脂、ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体などの水酸基含有ポリマーなどの樹脂からなるフィルムが挙げられる。

熱可塑性樹脂フィルムは、延伸フィルムであっても良いし無延伸フィルムであっても良い。得られるバリアフィルムの加工適性（プライマー層塗布やラミネートなど）が優れることから、延伸フィルム、特に二軸延伸フィルムが好ましい。二軸延伸フィルムは、同時二軸延伸法、逐次二軸延伸法、およびチューブラ延伸法のいずれかの方法で製造された二軸延伸フィルムであっても良い。

基材の厚さは特に制限を受けるものではなく、単体フィルム以外に異なる性質のフィルムを積層したフィルムを使用できる。実用的には３〜２００μｍの範囲が好ましく、特に６〜１００μｍとすることが好ましい。

[金属酸化物]
金属酸化物を構成する金属原子としては、原子価が２価以上の金属原子を挙げることができ、具体的には、例えば、マグネシウム、カルシウム等の周期表第２族の金属；亜鉛等の周期表第１２族の金属；アルミニウム等の周期表第１３族の金属；ケイ素等の周期表第１４族の金属；チタン、ジルコニウム等の遷移金属などを挙げることができる。なおケイ素は半金属に分類される場合があるが、本明細書ではケイ素を金属に含めるものとする。金属酸化物を構成する金属原子は１種類であってもよいし、２種類以上であってもよい。これらの中でも、金属酸化物を製造するための取り扱いの容易さや得られる複合構造体のバリア性がより優れることから、金属酸化物を構成する金属原子は、アルミニウム、チタンおよびジルコニウムからなる群より選ばれる少なくとも１種であることが好ましく、アルミニウムであることが特に好ましい。

金属酸化物は、例えば加水分解可能な特性基が金属原子に結合した化合物を原料として用いて、これを加水分解縮合させることで、化合物の加水分解縮合物として合成される。加水分解縮合させる方法としては、液相合成法、具体的にはゾルゲル法を採用することができる。

合成された金属酸化物は、微細な粒子の形態となる。金属酸化物の各粒子の形状は特に限定されず、例えば、球状、扁平状、多面体状、繊維状、針状などの形状を挙げることができ、繊維状または針状の形状であることがバリア性および耐熱水性により優れる複合皮膜となることから好ましい。また、単一の形状の粒子のみでもよいし、２種以上の異なる形状を有する粒子でもよい。

金属酸化物の粒子の大きさも特に限定されず、ナノメートルサイズからサブミクロンサイズのものを例示することができるが、バリア性と透明性により優れる複合皮膜層となることから、平均粒径として１〜１００ｎｍの範囲にあることが好ましい。

[リン化合物]
リン化合物は、金属酸化物と反応可能な部位を１以上有するものである。反応可能な部位としては、リン原子に直接結合したハロゲン原子や、リン原子に直接結合した酸素原子が含まれる。これらのハロゲン原子や酸素原子は、金属酸化物の表面に存在する水酸基と縮合反応（加水分解縮合反応）を起こし、結合することができる。

リン化合物としては、リン酸、ポリリン酸、亜リン酸、ホスホン酸およびそれらの誘導体が挙げられる。ポリリン酸の具体例としては、ピロリン酸、三リン酸、４つ以上のリン酸が縮合したポリリン酸などが挙げられる。上記の誘導体の例としては、リン酸、ポリリン酸、亜リン酸、ホスホン酸の、塩、（部分）エステル化合物、ハロゲン化物（塩化物等）、脱水物（五酸化ニリン等）などが挙げられる。また、ホスホン酸の誘導体の例には、ホスホン酸（Ｈ−Ｐ（＝Ｏ）（ＯＨ）2）のリン原子に直接結合した水素原子が種々の官能基を有していてもよいアルキル基に置換されている化合物（例えば、ニトリロトリス（メチレンホスホン酸）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−エチレンジアミンテトラキス（メチレンホスホン酸）等）や、その塩、（部分）エステル化合物、ハロゲン化物および脱水物も含まれる。さらに、リン酸化でんぷんなど、リン原子を有する有機高分子も、前記リン化合物として使用することができる。これらのリン化合物は１種を単独で使用しても２種以上を併用してもよい。これらのリン化合物の中でも、コーティング液の安定性と得られる複合皮膜層のバリア性がより優れることから、リン酸を単独で使用するか、またはリン酸とそれ以外のリン化合物とを併用することが好ましい。

[反応生成物]
反応生成物は、金属酸化物の粒子同士が、リン化合物に由来するリン原子を介して結合された特定の構造を有する。このような反応生成物や構造は金属酸化物とリン化合物とを混合し反応させることにより形成することができる。リン化合物との混合に供される（混合される直前の）金属酸化物は、金属酸化物そのものであっても良いし、金属酸化物を含む組成物の形態であってもよい。

具体的には、金属酸化物の表面に存在する官能基（たとえば水酸基）と、リン化合物の金属酸化物と反応可能な部位（例えばリン原子に直接結合したハロゲン原子や酸素原子）とが、縮合反応（加水分解縮合反応）を起こす。金属酸化物の表面に存在する官能基（たとえば水酸基）は、通常、金属酸化物を構成する金属原子に結合している。

反応生成物は、例えば、金属酸化物とリン化合物を含むコーティング液を基材の表面に塗布し、形成した塗膜を熱処理することにより、金属酸化物の粒子同士が、リン化合物に由来するリン化合物を介して結合される反応を進行させることで得られる。

熱処理の温度の下限は、１１０℃以上であり、１２０℃以上であることが好ましく、１４０℃以上であることがより好ましく、１７０℃以上であることがさらに好ましい。熱処理温度が低いと、充分な反応度を得るのにかかる時間が長くなり、生産性が低下する原因となる。熱処理の温度の好ましい上限は、基材の種類などによって異なるが、２２０℃以下であり、１９０℃以下であることが好ましい。熱処理は、空気中、窒素雰囲気下、またはアルゴン雰囲気下などで実施することができる。熱処理の時間は、０．１秒〜１時間の範囲にあることが好ましく、１秒〜１５分の範囲にあることがより好ましく、５〜３００秒の範囲にあることがさらに好ましい。

反応生成物の層には、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニルの部分けん化物、ポリエチレングリコール、ポリヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、でんぷん等の多糖類、多糖類から誘導される多糖類誘導体、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリ（アクリル酸／メタクリル酸）およびそれらの塩、エチレン−ビニルアルコール共重合体、エチレン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、イソブチレン−無水マレイン酸交互共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸エチル共重合体のけん化物などが含まれてもよい。

[複合皮膜層]
複合皮膜層は少なくとも金属酸化物とリン化合物とが反応してなる反応生成物からなる層で、８００〜１４００ｃｍ^-1の範囲における赤外線吸収スペクトルの、赤外線吸収が最大となる波数が１０８０〜１１３０ｃｍ^-1の範囲にあることが好ましい。吸収ピークが、一般に各種の原子と酸素原子との結合に由来する吸収が見られる８００〜１４００ｃｍ^-1の領域において最大吸収波数の吸収ピークとして現れる場合には、得られる複合構造体においてさらに優れたバリア性と耐熱水性が発現される。当該特定の波数を満たす金属酸化物を構成する金属原子としては、例えば、アルミニウムなどが挙げられる。

複合皮膜層の厚さの上限は、４．０μｍ以下であることが好ましく、２．０μｍ以下であることがより好ましく、１．０μｍ以下であることがさらに好ましく、０．９μｍ以下であることが特に好ましい。薄くすることによって、印刷、ラミネート等の加工時におけるバリアフィルムの寸法変化を低く抑えることができ、更にバリアフィルムの柔軟性が増し、その力学的特性を基材自体の力学的特性に近づけることができる。一方、複合皮膜層の厚さの下限は、０．１μｍ以上（例えば０．２μｍ以上）であることが好ましい。なお、１層当たりの厚さは、本発明のバリアフィルムのバリア性がより良好になる観点から、０．０５μｍ以上（例えば０．１５μｍ以上）であることが好ましい。

[接着用プライマー]
前記接着用プライマー層（３）は、各種の被貼着基材の表面に積層貼着する際に使用される、例えばイソシアネート硬化型ウレタン樹脂系や変性酢酸ビニル樹脂エマルジョン系等の各種のラミネート用接着剤との接着性を十分に確保する目的で設けられるものである。その材質としては、例えばエステル系樹脂、ウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリビニルブチラール系樹脂、ニトロセルロース系樹脂等の各種のプライマー剤が知られており、これらの中からラミネート用接着剤の種類に合せたものを選んで使用する。例えば、ラミネート用接着剤として変性酢酸ビニル樹脂エマルジョン系接着剤を使用する場合には、ウレタン系接着用プライマー剤で良好な接着が得られる。

なお、接着用プライマーに例えばシリカ等の無機質微粉末を添加しておくと、接着用プライマー層の表面が粗面化することにより、防湿シートの巻取り保存時のブロッキングが防止できる他、投錨効果によるラミネート用接着剤との接着性の向上を図ることもできる。また、これらの接着用プライマーは単独ないし混合して接着組成物とし、ロールコート法やグラビア印刷法等の適宜の塗布手段を用いて形成することができる。

以下に、実施例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例によって何ら限定されるものではない。

＜実施例＞
蒸留水２３０質量部を撹拌しながら７０℃に昇温した。その蒸留水に、アルミニウムイソプロポキシド８８質量部を１時間かけて滴下し、液温を徐々に９５℃まで上昇させ、発生するイソプロパノールを留出させることによって加水分解縮合を行った。次いで、６０質量％の硝酸水溶液４．０質量部を添加し、９５℃で３時間撹拌することによって加水分解縮合物の粒子の凝集体を解膠させた。こうして得られた分散液を、固形分濃度がアルミナ換算で１０質量％になるように濃縮することによって分散液を得た。

また、８５質量％のリン酸水溶液２．３５質量部に対して、蒸留水４７．２６質量部、メタノール１９．００質量部およびトリフルオロ酢酸１．３９質量部を加え、均一になるように攪拌することによって、溶液を得た。続いて、溶液を攪拌した状態で、分散液３０．００質量部を滴下し、滴下完了後からさらに３０分間攪拌を続けることによってコーティング液を得た。

次に、２軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム（ＰＥＴ：東レ製、ルミラー（登録商標）Ｐ６０、厚さ１２μｍ、内側コロナ処理）上に、乾燥後の厚さが０．５μｍとなるようにバーコータによってコーティング液をコートし、１００℃で５分間乾燥することによって複合皮膜層の前駆体層を形成した。得られた積層体に対して、乾燥機を用いて１８０℃で１分間の熱処理を施すことによって複合皮膜層を形成してバリアフィルムを得た。

上記バリアフィルムの複合皮膜層面に、２液硬化型接着用プライマー（東洋モートン（株）製ウレタン系樹脂／イソシアネート硬化剤）をグラビア印刷法にて塗布し、固形分塗布量が１ｇ／ｍ^２の接着用プライマー層を設けた防湿シートを作製した。

＜比較例＞
従来品の防湿シートとして、片側にコロナ処理を施した３０ｇ／ｍ^２の紙間強化紙（天間特殊製紙（株）製）のコロナ処理面同士を、Ｔダイ押出し機より押出した溶融したポリエチレン樹脂５０μｍでサンドラミネートを行い、防湿シート（紙間強化紙／ポリエチレン／紙間強化紙）を作製した。

＜評価＞
上記で作製した実施例及び比較例の防湿シートについて、ＪＩＳＺ０２０８に準拠して透湿度を算出し、それぞれ透湿度の比較を行った。その結果を表１に示す。

また、上記で作製した実施例の防湿シートの接着用プライマー層面に接着剤（コニシ（株）製酢酸ビニル系接着剤）を６５ｇ／ｍ^２で塗布し、ＭＤＦ基材（ホクシン（株）製２，５ｍｍ）と貼りあわせた。比較例の防湿シートも同様に接着剤（コニシ（株）製酢酸ビニル系接着剤）を６５ｇ／ｍ^２で塗布し、ＭＤＦ基材（ホクシン（株）製２，５ｍｍ）と貼りあわせた。そして、２４時間養生後、２５ｍｍ幅の試験片を引っ張り速度２００ｍｍ／分で１８０°剥離試験を行い、接着強度を測定した。結果を表１に示す。

単位
透湿度：ｇ／ｍ^２・２４ｈｒ
接着強度：Ｎ／２５ｍｍ

実施例の防湿シートは、比較例の防湿シートと比べて、透湿度が格段に低い結果が得られた。また、接着強度について、実施例は接着強度が高く、剥離界面もＭＤＦ材破したことから、十分な接着が得られていた。しかし、比較例は、実施例比べて接着強度が低く、紙層の層間での剥離であることから、実施例と比べて十分な接着ではないと考えられる。

本発明の防湿シートは複合皮膜層を設けたことにより、透湿度の性能向上が認められ、室内での温度や湿度の変化による吸湿・放湿などが原因で発生する化粧板の反りを従来品に比べて少なくすることが出来る効果を期待できる。また、接着強度において、従来品の防湿シートにおいては、紙の層間での剥離が発生することに対して、ＭＤＦ基材の材料破壊となることから、剥離強度が向上し、長期使用された場合や、不可抗力的に外力が加わった場合などに剥離の発生を少なく出来る効果を期待できる。

１・・・合成樹脂基材層
２・・・複合皮膜層
３・・・接着用プライマー層

Claims

熱可塑性樹脂からなる合成樹脂基材上に、アルミニウム酸化物とリン化合物とが反応してなる反応生成物からなる厚み０．０５μｍ以上４．０μｍ以下の複合皮膜層をバリア層として設け、複合皮膜層の表出面に接着用プライマー層を設けてなり、透湿度が２．０ｇ／ｍ ^２・２４ｈｒ以下であることを特徴とする防湿シート。
請求項１記載の防湿シートにおいて、合成樹脂基材の表出面に接着用プライマー層を設けてなることを特徴とする防湿シート。