JP7351309B2 - 化粧シート - Google Patents

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Description

本開示は、主に建築内装部材及び建築外装部材に使用されるものであって、樹脂基材及び表面保護層を備え、長期耐候性に優れる化粧シートに関する。
化粧シートにおいて、観察者に対し落ち着いた印象を与えるため、その表面に艶消しを施す技術が知られている。従来、化粧シートに艶消しを施す場合、艶消し効果が大きいこと及びコストを低く抑えられることから、化粧シートの表面保護層にシリカを添加する技術が知られている。
特許文献1には、基材シート上に最表面層として表面保護層を備える化粧シートの製造に用いるコーティング剤であって、前記表面保護層は、前記コーティング剤の硬化塗膜であり、前記コーティング剤は、シリカと電離放射線硬化型樹脂とを含有し、前記シリカは、細孔容量が1.8mL以上3.0mL以下であり、みかけ比重が0.05g/mL以上0.22g/mL以下であり、吸油量が300mL/100g以上であることを特徴とするコーティング剤が開示されている。当該文献には、上記細孔容量、みかけ比重及び吸油量の艶消しシリカを用いることにより、コーティング剤及び当該コーティング剤の塗膜中において艶消しシリカの沈降や対流が生じ難いという効果が記載されている。
特許文献2には、ゲル法シリカであり、BET比表面積が250~350m/gであり、コールターカウンター法による平均粒径がl.2~1.8μmで、かつ8μm以上の粗粒子が存在せずlμm以下の粒子が全体の10~30%であることを特徴とするトップコート用艶消しシリカが開示されている。当該文献には、前記トップコート用艶消しシリカを使用することにより、分散性に優れ且つ艶消し効果が高いために塗膜外観に優れたトップコートが得られるとの記載がある。
また、艶消しとは異なる効果を期待して、化粧シートの表面保護層にシリカを配合する技術も知られている。
特許文献3には、活性エネルギー線硬化性オリゴマー(但し、シリコーン(メタ)アクリレートを除く)及び/又は活性エネルギー線硬化性モノマーと、シリコーン(メタ)アクリレートと、吸油量が95~250mL/100gである表面未処理シリカとを含有してなる活性エネルギー線硬化型組成物を表面保護層とする化粧シートが開示されている。当該文献には、耐セロハンテープ剥離性、耐溶剤性、耐薬品性、及び耐汚染性に優れる効果が記載されている。
特開2016-145368号公報 特開平8-170030号公報 特開2007-16139号公報
近年、長期耐候性に優れる化粧シートの需要、特に、優れた意匠性を長期間保持可能な化粧シートの需要が高まっている。本発明者らは、シリカを含む表面保護層は長期間の使用により白化するという問題があり、これにより化粧シートの意匠性が大きく損なわれることを発見した。
一方、特許文献1には、経時的な意匠性の悪化に関する記載は一切ない。特許文献2には、シリカを使用すると塗膜が白っぽくなるという指摘はあるものの、塗膜の透明性の時間変化に関する検討は一切開示されていない。特許文献3には、1週間経過後の塗液の外観の評価はあるものの(表1)、化粧シートに加工した後の意匠性の経時変化に関する記載は一切ない(表2及び表3参照)。
本開示は、化粧シートの長期耐候性に関する上記実状を鑑みて成し遂げられたものであり、樹脂基材及び表面保護層を備え、優れた艶消し効果を奏し、かつ表面保護層における白化が生じにくい化粧シートを提供することを目的とする。
本開示の化粧シートは、樹脂基材、及び当該樹脂基材の少なくとも一方の面側に表面保護層を備え、前記表面保護層が、硬化性樹脂の硬化物、及び、ゲル法により製造され、かつ、吸油量が100mL/100g以上198mL/100g以下であるシリカ微粒子を含有することを特徴とする。
本開示において、前記シリカ微粒子の粒径(D50)は1μm以上20μm以下であってもよい。
本開示によれば、表面保護層が、ゲル法により製造されかつ特定範囲の吸油量を有するシリカ微粒子を含有するため、優れた艶消し効果及び長期間使用後の白化抑制効果を両立できる化粧シートが得られる。
本開示の化粧シートの第1の実施形態の断面模式図である。 本開示の化粧シートの第2の実施形態の断面模式図である。 本開示の化粧シートの第3の実施形態の断面模式図である。
次に、本開示の実施の態様について詳細に説明するが、本開示は以下の実施の態様に限定されるものではなく、その趣旨の範囲内で種々変形して実施することができる。
本開示の化粧シートは、樹脂基材、及び当該樹脂基材の少なくとも一方の面側に表面保護層を備え、前記表面保護層が、硬化性樹脂の硬化物、及び、ゲル法により製造され、かつ、吸油量が100mL/100g以上280mL/100g以下であるシリカ微粒子を含有することを特徴とする。
上述したように、本発明者らは、シリカを含む表面保護層が長期間の使用により白化するという問題を今回初めて発見した。
本開示は、このような長期耐候性の問題を解決できる化粧シートに関する。その解決メカニズムの概要は、ゲル法により製造されかつ上記特定範囲の吸油量を有するシリカ微粒子を表面保護層に配合することにより、優れた艶消し効果及び長期間使用後の白化抑制効果を両立するというものである。
以下、化粧シートの構成の詳細を説明する。
1.樹脂基材
樹脂基材は、化粧シートの形状を保持しうる強度を有していれば特に限定されない。樹脂基材に含まれる樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、オレフィン系熱可塑性エラストマー、アイオノマー等のポリオレフィン系樹脂;塩化ビニル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、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等のビニル系樹脂;ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、エチレングリコール-テレフタル酸-イソフタル酸共重合体、ポリエステル系熱可塑性エラストマー等のポリエステル系樹脂;ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリル酸メチル、ポリメタクリル酸エチル等のアクリル系樹脂;ポリスチレン、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体(ABS樹脂)、三酢酸セルロース、ポリカーボネート等が挙げられる。これらの中でも、耐候性、耐水性等の各種物性、印刷適性、成形加工適性、価格等の観点からポリオレフィン系樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリエステル系樹脂、及びアクリル系樹脂が好ましく、ポリオレフィン系樹脂がより好ましい。
樹脂基材は、予めその片面又は両面にコロナ処理を施したものであってもよい。
樹脂基材として塩化ビニル樹脂のように可塑剤添加により材料力学的特性を可変して成形加工適性等の諸特性を調整可能な樹脂を選択する場合は、必要に応じて、可塑剤を含有していてもよい。可塑剤は、当該樹脂基材に柔軟性を付与し、その硬さを制御することを目的として用いられる。
使用される可塑剤として、塩化ビニル樹脂の場合、ジオクチルフタレート等のフタル酸エステル系、トリメリット酸トリオクチル等のトリメリット酸エステル系、アジピン酸エステル系、アジピン酸ポリエステル系、フタル酸ポリエステル系、リン酸エステル系、クエン酸エステル系、安息香酸エステル系、テレフタル酸エステル系、エポキシ化植物油系、塩素化パラフィン系などが挙げられる。
可塑剤の含有量には特に制限はなく、例えば、樹脂基材を構成する樹脂100質量部に対し、5~60質量部であってもよく、15~35質量部であることが好ましい。
樹脂基材は、着色剤を含有していてもよい。着色剤は、樹脂基材の少なくとも一方の面を、所望の色相に着色させる。着色剤としては、チタン白、亜鉛華、弁柄、朱、群青、コバルトブルー、黄鉛、チタン黄、カーボンブラック等の無機顔料、イソインドリノン、ハンザイエローA、キナクリドン、パーマネントレッド4R、フタロシアニンブルー、アゾメチンアゾ化合物、ペリレン系化合物、ニッケルアゾ錯体等の有機顔料あるいは染料、アルミニウム、真鍮等の金属の箔粉からなる金属顔料、二酸化チタン被覆雲母、塩基性炭酸鉛等の箔粉からなる真珠光沢(パール)顔料等の従来公知の着色顔料が用いられる。着色は透明着色、不透明(隠蔽)着色いずれでも良いが、一般的には、被着体を隠蔽するために不透明着色が良い。
着色剤の含有量は、本開示の化粧シートが加工性及び密着性等の機械特性を有していれば、特に限定されない。
樹脂基材は、さらに必要に応じて、熱安定剤、難燃剤、ラジカル捕捉剤、紫外線吸収剤等を含有する。熱安定剤は、フェノール系、サルファイト系、フェニルアルカン系、フォスファイト系、アミン系等公知のものであリ、熱加工時の熱変色等の劣化の防止性をより向上させる場合に用いられる。難燃剤としては、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の粉末が用いられ、これらは、難燃性を付与する必要がある場合に添加する。ラジカル捕捉剤としては、例えば、ビス-(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)セバケート、ビス-(N-メチル-2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)セバケート等のヒンダードアミン系ラジカル捕捉剤が用いられる。紫外線吸収剤としては、2-(2-ヒドロキシ-4-オクトキシフェニル)-4,6-ビス(2,4-ジメチルフェニル)-s-トリアジン、2-(2-ヒドロキシ-4-ヘキシルオキシフェニル)-4,6-ジフェニル-s-トリアジン等のトリアジン系、2-(2’-ヒドロキシ-5’-メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2-(2’-ヒドロキシ-3’,5’-ジ第三ブチルフェニル)-5-クロロベンゾトリアゾール等のベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系、ベンゾエート系等が用いられる。
これら添加剤の含有量は、例えば、樹脂基材を構成する樹脂100質量部に対し、1~50質量部が好ましく、10~25質量部がより好ましい。
樹脂、及び必要な場合には可塑剤等の添加剤を混合したものをカレンダー製法等の常用の方法により製膜することにより、樹脂基材が得られる。
得られる樹脂基材の厚さは、その強度及び耐熱性が適切になるように材料に応じて適宜設定することができ、1μm~1,000μm程度が一般的で、好ましくは10μm~500μmである。
本開示の化粧シートを構成する各層(樹脂基材及び表面保護層、並びに、必要な場合には絵柄層、透明樹脂層等)の厚さの測定方法は以下の通りである。まず、化粧シートの断面を光学顕微鏡又は電子顕微鏡などで観察する。測定対象となる層の厚さを3か所~10か所程度測定し、算出される厚さの平均を、その層の厚さとする。
2.表面保護層
表面保護層は、硬化性樹脂の硬化物及び特定のシリカ微粒子を含有する。
表面保護層に使用可能な硬化性樹脂としては、熱硬化性樹脂及び電離放射線硬化性樹脂等が挙げられ、それらを併用しても良い。これらの樹脂及び後述する特定のシリカ微粒子を含む組成物を、上記樹脂基材表面、又は当該樹脂基材を含む積層体の表面に塗布した後、熱付与又は電離放射線照射により樹脂を硬化させることにより、表面保護層を形成することができる。表面保護層を形成する樹脂の架橋密度を高め、表面保護層表面の耐傷性や耐摩耗性を向上させ得るとの観点から、電離放射線硬化性樹脂が好ましい。また、無溶媒で塗布することができ、取扱いが容易との観点から、電子線硬化性樹脂がより好ましい。
熱硬化性樹脂としては、例えば、ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリシロキサン系樹脂等を用いることができる。このうち、特に、得られる塗膜の可撓性や、耐薬品性等の耐久性等の諸特性が良好な2液硬化型ウレタン樹脂が好ましい。2液硬化型ウレタン樹脂は、ポリオールを主剤としイソシアネートを架橋剤(硬化剤)とするウレタン樹脂であり、ポリオールは分子中に2個以上の水酸基を有する化合物である。ポリオールとしては、例えばポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、アクリルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリウレタンポリオール等が用いられる。また、イソシアネートとしては、分子中に2個以上のイソシアネート基を有する多価イソシアネートが用いられる。例えば、2,4-トリレンジイソシアネート、キシレンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート等の芳香族イソシアネート、或いは、1,6-ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、水素添加トリレンジイソシアネート、水素添加ジフェニルメタンジイソシアネート等の脂肪族(乃至は脂環式)イソシアネートが用いられる。或いはまた、上記各種イソシアネートの付加体又は多量体、例えば、トリレンジイソシアネートの付加体、トリレンジイソシアネート3量体(trimer)等がある。
電離放射線硬化性樹脂としては、電離放射線硬化性を有する樹脂として従来慣用されているような、分子中に(メタ)アクリロイル基、(メタ)アクリロイルオキシ基等のラジカル重合性不飽和基、エポキシ基等のカチオン重合性官能基等を有する重合性モノマー及び重合性オリゴマー(乃至はプレポリマー)の中から適宜選択して用いることができる。
分子中に(メタ)アクリロイル基を有する重合性モノマーとしては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート等の単官能(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等の多官能(メタ)アクリレート等が挙げられる。
分子中に(メタ)アクリロイル基を有する重合性オリゴマーとしては、例えば、ウレタン(メタ)アクリレートオリゴマー、エポキシ(メタ)アクリレートオリゴマー、ポリエステル(メタ)アクリレートオリゴマー、ポリエーテル(メタ)アクリレートオリゴマー、アクリル(メタ)アクリレートオリゴマー等が挙げられる。尚、本開示において「(メタ)アクリレート」とは、アクリレート又はメタクリレートを意味する。
分子中にカチオン重合性官能基を有するプレポリマーとしては、例えば、ビスフェノール型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ化合物等のエポキシ系樹脂、脂肪酸系ビニルエーテル、芳香族系ビニルエーテル等のビニルエーテル系樹脂のプレポリマーが挙げられる。
これらの重合性モノマー及び/又は重合性オリゴマー、(乃至はプレポリマー)は、以上例示した化合物の中から、単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
なお、電離放射線とは、分子を重合させて硬化させ得るエネルギーを有する電磁波または荷電粒子を意味し、例えば、すべての紫外線(UV-A、UV-B、UV-C)、可視光線、ガンマー線、X線、電子線等が挙げられる。
本開示においては、表面保護層に含まれるシリカ微粒子が、ゲル法により製造され、かつ、吸油量が100mL/100g以上280mL/100g以下であることが主な特徴の1つである。
一般的に、非晶質の合成シリカは、その製造方法により湿式法シリカと乾式法シリカとに大別される。湿式法シリカには、沈降法により製造されるシリカ(以下、沈降法シリカと称する場合がある。)と、ゲル法により製造されるシリカ(以下、ゲル法シリカと称する場合がある。)が存在する。
沈降法シリカとは、一般的に、下記式(I)の化学反応を塩基性条件下で進行させることにより得られるシリカを指す。
式(I)
NaO・nSiO+HSO→nSiO+NaSO+H
上記式(I)において、塩基性条件下ではシリカの一次粒子の成長が促進される。十分に成長したシリカの一次粒子同士が凝集することにより、沈降法シリカ(nSiO)が生成する。その際、凝集体がフロック状(綿状)となり反応混合物の底に沈降する。
一方、ゲル法シリカとは、一般的に、上記式(I)の化学反応を酸性条件下で進行させることにより得られるシリカを指す。
上記式(I)において、酸性条件下ではシリカの一次粒子の成長が抑制される。成長途上のシリカの一次粒子同士が凝集することにより、ゲル法シリカ(nSiO)が生成する。その際、凝集体が形成する強固な3次元網目構造により、反応混合物全体がゲル状となる。このように、ゲル法シリカにおいては、その製造方法に由来して、沈降法シリカよりも一次粒子同士の凝集力がより強い二次粒子が形成される。
沈降法シリカとゲル法シリカとの違いは、例えば、これらのシリカのSEM写真によってもおおよその区別が可能である。
まず、両シリカの外形を対比する。沈降法シリカはフロック状(綿状)構造を有するため、通常、その外形は丸みを帯びることが多い。一方、ゲル法シリカの外形は、その製造方法に由来して角ばっているのが通常である。したがって、SEM写真からシリカの外形を特定することにより、沈降法シリカ又はゲル法シリカのいずれであるかの判別が可能となる場合がある。
次に、両シリカの内部構造と強度を対比する。沈降法シリカは、一次粒子同士の凝集力が弱いため、密度が比較的小さく、もろい傾向がある。一方、ゲル法シリカは、一次粒子同士の凝集力が強いため比較的高密度であり硬い傾向がある。沈降法シリカを硬化性樹脂と併せて表面保護層に用いた場合、沈降法シリカの断面構造のSEM写真において、硬化性樹脂(又はその硬化物)が沈降法シリカ内部に入り込む様子が確認できる。これに対し、ゲル法シリカ内部は比較的高密度であるため、硬化性樹脂が入り込みにくい。したがって、ゲル法シリカを硬化性樹脂と併せて表面保護層に用いた場合の断面構造のSEM写真においては、通常、ゲル法シリカ内部には硬化性樹脂(又はその硬化物)の存在が確認されにくい。
後述する吸油量の値が同程度であったとしても、製造方法が異なるシリカを用いることによって長期耐候性に顕著な差が生じることは、例えば実施例2及び実施例3(ゲル法シリカを使用した実験結果)と、比較例3(沈降法シリカを使用した実験結果)との対比により明らかである。すなわち、長期耐候性試験後の断面SEM観察の結果、比較例3においては沈降法シリカの割れや表面の荒れが確認できたものの、実施例2及び実施例3においてはゲル法シリカにつきこれらの異常は確認できなかった。このように、長期間経過後の表面保護層の白化を抑制する条件として、ゲル法シリカを用いることがまず重要である。
シリカ微粒子の吸油量は、通常100mL/100g以上280mL/100g以下であり、好適には110mL/100g以上275mL/100g以下であり、より好適には120mL/100g以上270mL/100g以下であり、特に好適には150mL/100g以上270mL/100g以下である。
まず、シリカ微粒子の吸油量が100mL/100g以上であることにより、十分な艶消し効果が得られる。通常、吸油量が多いシリカ微粒子は、吸油量が少ないシリカ微粒子よりも艶消し効果に優れる。その理由は以下の通りである。艶消し効果の大小はシリカ微粒子の二次粒子の数がどのくらい多く表面保護層に含まれるかで決まると考えられる。吸油量がより多いシリカ微粒子ほどその二次粒子内部に空隙をより多く含み、単位質量当たりのシリカ微粒子の二次粒子の数がより多い。したがって、同じ質量であれば、吸油量が多いシリカ微粒子ほど、吸油量が少ないシリカ微粒子に比べて、より多くの数のシリカ微粒子の二次粒子を使用することができ、それだけ艶消し効果を向上させることができる。
一方、シリカ微粒子の吸油量が280mL/100g以下であることにより、長期間経過後の表面保護層の白化を防止する効果に優れる。その理由は以下の通りである。表面保護層の白化の要因の1つとして、長期間使用後のシリカ微粒子の割れや表面形状の変化が挙げられる。シリカ微粒子の吸油量が高すぎる場合には、長期間使用後のシリカ微粒子表面の荒れは酷くなり、内部の空隙も増え、割れやすくなる。しかし、吸油量が280mL/100g以下のシリカ微粒子は、元々、表面の凹凸や内部の空隙が多すぎることはないため、長期間使用後であっても当該シリカ微粒子の割れや表面荒れが進行しにくく、白化防止効果に優れる。
このように、本開示の化粧シートは、シリカ微粒子の吸油量を100mL/100g以上280mL/100g以下という適切な範囲に設定することにより、表面保護層の艶消し効果と長期間使用後の白化防止効果という2つの効果のバランスを図るものである。
シリカ微粒子の粒径(D50)は、好適には1.0μm以上20μm以下であり、より好適には2.0μm以上18μm以下であってもよく、さらに好適には3.0μm以上15μm以下であってもよく、特に好適には3.0μm以上9.0μm以下であってもよい。なお、本開示におけるシリカ微粒子の粒径(D50)とは、シリカ微粒子の体積基準でのメジアン径を意味する。シリカ微粒子の粒径(D50)が1.0μm以上であることにより、十分な艶消し効果を発揮することができる。一方、シリカ微粒子の粒径(D50)が20μm以下であることにより、塗膜後の表面保護層において透明性を高めることができ、かつ得られる化粧シートの意匠性を損なうことがない。
シリカ微粒子は、表面未処理シリカ、表面処理済みシリカのいずれも使用できる。このうち、本開示のシリカ微粒子は、表面処理済みシリカであってもよい。
シリカ微粒子の表面処理方法は、無機処理及び有機処理のいずれでも良く、従来公知の方法が使用できる。シリカ微粒子の表面処理方法としては、例えば、界面活性剤、高分子化合物、親水性樹脂、ワックス、無機化合物等をシリカ微粒子表面に含浸コーティングする方法;シリカ微粒子表面の活性基等とのラジカル反応、キレート反応、カップリング反応、ゾル吸着等を利用したトポケミカルな改質方法;粉砕活性面と有機化合物とのグラフト反応、無機化合物の吸着反応等を利用したメカノケミカルな改質方法;等が挙げられる。
表面保護層中のシリカ微粒子の含有量は、硬化性樹脂の硬化物100質量部に対し、1質量部以上30質量部以下が好ましく、5質量部以上25質量部以下がより好ましく、10質量部以上20質量部以下が特に好ましい。シリカ微粒子の当該含有量が1質量部以上であることにより、表面保護層に十分な艶消し効果を付与できるという利点がある。一方、シリカ微粒子の当該含有量が30質量部以下であることにより、表面保護層の形成時においても、表面保護層用樹脂組成物の粘度が高くなりすぎることが少なく、また、得られる表面保護層が適度な柔軟性と塗膜強度を維持することができる。
表面保護層は、化粧シートの表面保護の目的を達成するために、添加剤を含有していてもよい。添加剤としては、例えば、紫外線吸収剤、光安定剤等が挙げられる。紫外線吸収剤、光安定剤等の耐候剤は、表面保護層に対しより良好な耐候性(耐光性)を付与するためのものである。
紫外線吸収剤としては、2-[4-{(2-ヒドロキシ-3-ドデシルオキシプロピル)オキシ}-2-ヒドロキシフェニル]-4,6-ビス(2,4-ジメチルフェニル)-1,3,5-トリアジン、2-(2-ヒドロキシ-4-オクトキシフェニル)-4,6-ビス(2,4-ジメチルフェニル)-s-トリアジン、2-(2-ヒドロキシ-4-ヘキシルオキシフェニル)-4,6-ジフェニル-s-トリアジン等のヒドロキシフェニルトリアジン化合物、2-(2’-ヒドロキシ-5’-メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2-(2’-ヒドロキシ-3’,5’-ジ第三ブチルフェニル)-5-クロロベンゾトリアゾール等のベンゾトリアゾール化合物、ベンゾフェノン化合物、サリチル酸エステル化合物等の有機系の紫外線吸収剤の他、粒径0.2μm以下の微粒子状の酸化亜鉛、酸化セリウム、酸化チタン等の無機系の紫外線吸収剤も用いることができる。
光安定剤としては、ビス(1-オクチルオシキ-2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジニル)セバケート、ビス-(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)セバケート、ビス-(N-メチル-2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)セバケート等のヒンダードアミン系ラジカル捕捉剤を用いることができる。
紫外線吸収剤の含有量は、硬化性樹脂100質量部に対し0.01~10質量部であることが好ましい。光安定剤の含有量は、硬化性樹脂100質量部に対し0.01~10質量部であることが好ましい。
表面保護層の形成に当たり、上記硬化性樹脂、シリカ微粒子、並びに、紫外線吸収剤及び光安定剤等の添加剤を含む表面保護層用樹脂組成物を調製してもよい。表面保護層用樹脂組成物を用いた表面保護層の形成については後述する。
表面保護層の厚さは、通常1~20μm程度であり、2~10μm程度であることが好ましい。
樹脂基材と表面保護層との間、又は樹脂基材を含む積層体と表面保護層との間にはプライマー層を設けてもよい。プライマー層を設けることで樹脂基材(又は樹脂基材を含む積層体)と表面保護層との密着性を向上させるとともに、加工性を向上させ、また製造工程においてブロッキングを防止することもできる。
プライマー層は、例えばバインダー樹脂を含む樹脂組成物(以下、プライマー層形成用樹脂組成物と称する場合がある。)により構成される。バインダー樹脂としては、特に制限はないが、例えばウレタン樹脂、アクリル樹脂、ウレタン/アクリル共重合体、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、塩化ビニル/酢酸ビニル共重合体、塩素化ポリプロピレン樹脂、塩素化ポリエチレン樹脂などが好ましく挙げられる。上記の中でも、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ウレタン/アクリル共重合体、及びポリエステル樹脂からなる群から選ばれる1種以上が好ましく、ウレタン/アクリル共重合体及びポリエステル樹脂からなる群から選ばれる1種以上がより好ましい。また、優れた密着性が得られる観点から、上記の樹脂を主剤とし、イソシアネート等を硬化剤とした2液硬化性樹脂が好ましい。
イソシアネート硬化剤としては、従来公知の化合物を適宜使用すればよく、例えば、2,4-トリレンジイソシアネート(TDI)、キシレンジイソシアネート(XDI)、ナフタレンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネートなどの芳香族イソシアネート、あるいは1,6-ヘキサメチレンジイソシアネート(HMDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、メチレンジイソシアネート(MDI)、水素添加トリレンジイソシアネート、水素添加ジフェニルメタンジイソシアネートなどの脂肪族(ないしは脂環式)イソシアネートなどのポリイソシアネートが用いられる。また、これら各種イソシアネートの付加体又は多量体、例えば、トリレンジイソシアネートの付加体、トリレンジイソシアネート3量体(trimer)なども用いられる。
プライマー層の厚さは、通常0.5~20μm程度であり、1~10μmが好ましい。プライマー層の厚さが上記範囲内であると、優れた密着性が得られる。
プライマー層の形成、及びプライマー層上に表面保護層を形成する工程の実施形態は以下の通りである。なお、本開示におけるプライマー層及び表面保護層の形成方法は、必ずしも以下の実施形態に限定されるものではない。
まず、樹脂基材又は樹脂基材を含む積層体の表面に、プライマー層形成用樹脂組成物をグラビア印刷法で塗布することにより、プライマー層を形成する。
次に、プライマー層上に表面保護層用樹脂組成物を塗布することにより未硬化樹脂層を形成する。その後、例えば未硬化樹脂層に対し電子線を照射したり、又は未硬化樹脂層を加熱したりすることにより未硬化樹脂層を硬化させ、表面保護層を形成する。
3.層構成
本開示の化粧シートは、樹脂基材と表面保護層とを備えていれば、その層構成は特に限定されない。
図1は、本開示の化粧シートの第1の実施形態の断面模式図である。化粧シート100においては、樹脂基材1の一方の面に表面保護層2が設けられる。
図2は、本開示の化粧シートの第2の実施形態の断面模式図である。化粧シート200においては、樹脂基材1と表面保護層2との間に絵柄層3が設けられる。
図3は、本開示の化粧シートの第3の実施形態の断面模式図である。化粧シート300においては、樹脂基材1の一方の面に絵柄層3、接着剤層5、透明樹脂層6、プライマー層7及び表面保護層2がこの順に設けられ、樹脂基材1の他方の面に裏面プライマー層4が設けられる。
図2及び図3に示すように、本開示の化粧シートにおいては、樹脂基材と表面保護層との間に1又は2以上の層を設けてもよいし、樹脂基材において表面保護層に面する側とは反対側の面に1又は2以上の層を設けてもよい。また、本開示の化粧シートにおいては、表面保護層において樹脂基材に面する側とは反対側の面に1又は2以上の層を設けてもよい。
なお、本開示の化粧シートは、図1~図3に示す層構成のみに限定されるものではない。
図3に示すように、本開示の化粧シートは絵柄層を備えていてもよい。絵柄層は、例えば、樹脂基材と表面保護層との間に配置されていてもよい。
絵柄層により形成される模様としては、木目、石目、布目等の天然物の表面外観を模した絵柄模様、水玉模様、縞模様、幾何学模様等の抽象柄模様、文字又は数字を含む模様等が例示できる。
絵柄層は、複数の色彩の組み合わせによって写真や絵画を再現するものであったり、それ自体が絵画であったりしてもよい。
絵柄層を形成する材料としては、例えば、金属薄膜や、バインダーに上述した着色剤を分散させたインク等が挙げられる。
金属薄膜としては、アルミニウム、クロム、金、銀、銅等の金属の薄膜が例示できる。これらの金属薄膜は、真空蒸着やスパッタリング等の方法で成膜される。
インクに用いられるバインダーとして、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン等の塩素化ポリオレフィン、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリ酢酸ビニル、塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体、セルロース系樹脂等が挙げられる。これらバインダーは、単独で用いてもよいし、2種類以上を混合して用いてもよい。2種類以上の樹脂を混合したバインダーの例としては、例えば、2液硬化型アクリル-ウレタン樹脂が挙げられる。このようなバインダーに、上述した着色剤を添加した材料が、絵柄層用インクとして用いられる。
樹脂基材に絵柄層用インクを直接印刷する場合は、バインダーとして、アクリル樹脂と塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体との混合物やウレタン樹脂を採用することが、接着性の点で好ましい。
絵柄層は、樹脂基材の一方の面の側のみに設けられていてもよく、両面側に設けられていてもよい。
絵柄層の厚さは、装飾の内容や色柄の種類に応じて適宜設定することができ、0.1μm~20μm程度が一般的で、好ましくは0.5μm~10μmである。
図3に示すように、本開示の化粧シートは透明樹脂層を備えていてもよい。透明樹脂層は、例えば、樹脂基材と表面保護層との間に配置されていてもよい。
絵柄層が大気に露出すると、水(雨)、空気(特に酸素)、紫外線、熱により絵柄層が劣化し、剥げ落ちる場合がある。また、着色剤を含有する樹脂基材が大気に露出する場合についても、同様の問題が生じるおそれがある。したがって、絵柄層の劣化や樹脂基材の色あせを防ぎ、積層体全体を保護するために、少なくとも樹脂基材を含む積層体表面を透明樹脂層により覆うことが好ましい。
透明樹脂層に使用される材料としては、上述した積層体の物理的損傷や化学的劣化を防止できるものであれば特に限定されず、例えば、アクリル系樹脂や、オレフィン系樹脂等が挙げられる。アクリル系樹脂としては、ポリアクリル酸エステル(ポリアクリル酸メチル、ポリアクリル酸エチル、ポリアクリル酸プロピル、ポリアクリル酸ブチル、等)、ポリメタクリル酸エステル(ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸エチル、ポリメタクリル酸プロピル、ポリメタクリル酸ブチル、等)、及びこれらの共重合体等が例示できる。また、オレフィン系樹脂としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブテン、エチレン-プロピレン共重合体等が例示できる。
透明樹脂層は、少なくとも樹脂基材の表面を覆う層として求められる機能を補強するために、添加剤を含有していてもよい。添加剤としては、例えば、可塑剤、紫外線吸収剤、光安定剤、耐熱安定剤、酸化防止剤、帯電防止剤、難燃剤等が挙げられる。このうち、紫外線吸収剤、光安定剤等の耐候剤は、上述した表面保護層用のものと同様である。
上記透明樹脂層用材料を混合したものをカレンダー製法等の常用の方法により製膜して透明樹脂フィルムが得られる。この透明樹脂フィルムが透明樹脂層の形成に用いられる。透明樹脂フィルムの厚みは50~100μm程度、好ましくは80μm程度である。
透明樹脂層の形成方法は特に限定されない。例えば、樹脂基材又は当該樹脂基材を備える積層体の一面側に、接着層等を介して透明樹脂フィルムを貼る方法が挙げられる。また、樹脂基材又は当該樹脂基材を備える積層体の一面側に、接着層等を介して透明樹脂フィルムの原料を直接加熱溶融押出しする方法も挙げられる。また、透明樹脂フィルムの一面側に絵柄層を塗布形成したものを、樹脂基材の一面側に貼る方法も挙げられる。接着層の原料としては、例えば、透明ポリウレタン樹脂系接着剤等が挙げられる。接着層の厚さは、例えば、1~5μmである。
図3に示すように、樹脂基材の表面に、さらに裏面プライマー層を設けてもよい。
裏面プライマー層は、通常、本開示の化粧シートを他の部材表面に貼り合わせる際、樹脂基材と当該部材表面との密着性を向上させるための下地として機能する層である。
裏面プライマー層に用いられる樹脂としては、2液硬化型ウレタン-硝化綿混合樹脂(硬化剤:ヘキサメチレンジイソシアネート等)、ポリエステル/ウレタン樹脂混合樹脂、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン系共重合体樹脂(ABS系樹脂)、ポリオレフィン系樹脂、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂等を好ましく挙げることができ、これらのうち1種又は2種以上を組み合せて用いることができる。裏面プライマー層に用いられる樹脂としては、これらの樹脂の内、ポリエステル/ウレタン樹脂混合樹脂、塩化ビニル系樹脂を含むことが特に好ましく、ポリエステル/ウレタン樹脂混合樹脂を含むことが最も好ましい。
接着性を確保する観点から、裏面プライマー層の厚さとしては0.1~10.0μmが好ましく、0.5~3.0μmがより好ましい。
裏面プライマー層の形成方法としては、例えば、グラビア印刷法等の公知の方法が使用できる。
化粧シートの厚さは特に限定されない。化粧シートの厚さは、例えば10μm~1,000μmであってもよく、好適には50μm~300μmである。
化粧シートの特性評価は、例えば、グロス評価試験及び耐候性評価試験等により行われる。
グロス評価試験の試験方法(グロス測定方法及びグロス評価方法)の例は以下の通りである。
(グロス測定方法)
JIS Z8741-1997に準拠した方法により、光沢度測定器(BYKガードナー社製「マイクログロス」)を用いて角度60°の条件によりサンプルのグロス値を測定する。測定は表面保護層の任意の5箇所について行い、得られた測定値の平均をそのサンプルの評価に供する。
(グロス評価方法)
次に、化粧シート中の表面保護層におけるシリカ微粒子の含有量(又は含有割合)の上限値を設定する。当該上限値以下の含有量のシリカ微粒子を用いる場合、上記グロス測定方法により得られる化粧シートのグロス値が規定値以下となるか否かで、化粧シートのグロス評価を行う。評価Aの場合には、化粧シートのグロスが抑制できる、すなわち、化粧シートが十分な艶消し効果を奏するように、シリカ微粒子の含有量を調節可能であると評価することができる。また、評価Fの場合には、シリカ微粒子の含有量が多量であるにもかかわらずグロス値が大きいため、艶消し効果が不十分であると評価される。
A:シリカ微粒子の含有量が前記上限値以下において、得られる化粧シートのグロス値が規定値以下となる。
F:シリカ微粒子の含有量が前記上限値を超えても、得られる化粧シートのグロス値が規定値を超える。
ここで、例えば、表面保護層中の硬化性樹脂の硬化物100質量部に対し、シリカ微粒子の含有量(又は含有割合)の上限値を20質量部と設定してもよい。また、化粧シートのグロス値の規定値は、例えば、10としてもよい。
耐候性評価試験は、例えば、耐候促進試験機を用いて行われる。耐候性評価試験の試験方法の詳細は、例えば以下の通りである。尚、以下の試験機及び試験条件に基づく耐候性評価試験を「S-UV試験」とも略称する。
・耐候促進試験機:アイスーパーUVテスター(商品名、型番:SUV-W261、岩崎電気社製、以下、「S-UV」とも略称する。)
・試験条件
温度:63℃
湿度:50%RH
紫外線照度:100mW/cm
・試験方法:20時間連続で紫外線照射した後、試験環境を4時間結露の状態にする。これを1サイクルとして繰り返す。
試験開始300時間後及び500時間後の化粧シートの表面保護層を観察し、以下の通り評価する。評価Aであれば、化粧シートの表面保護層が優れた長期耐候性を有すると評価することができる。
A:表面保護層の白化は確認されない。
B:表面保護層に軽微な白化が確認される。
F:表面保護層に著しい白化が確認される。
本開示の化粧シートは、優れた艶消し効果を有し、かつ耐候性能が長期持続するため表面保護層の白化が生じにくい。そのため、具体的用途としては、主に建築内装部材及び建築外装部材の装飾の用途が挙げられ、例えば、外壁、塀、屋根等の建築物の外装材用;壁、床、天井等の建築物の内装材用;窓枠、扉枠、手摺等の建具用;自動車等の車両の内装材用又は外装材用;等が挙げられる。
1.化粧シートの製造
[実施例1]
樹脂基材として、両面にコロナ処理を施したポリプロピレンシート(厚さ:80μm)を用意した。
樹脂基材の一方の面に、2液硬化型アクリル-ウレタン樹脂をバインダーとする印刷インキを、グラビア印刷法により塗布することによって、木目模様の絵柄層(厚さ:3μm)を形成した。
樹脂基材の他方の面に、2液硬化型ウレタン-硝化綿混合樹脂、及び当該樹脂100質量部に対して、硬化剤としてヘキサメチレンジイソシアネートを5質量部含む樹脂組成物を塗布することによって、裏面プライマー層(厚さ:3μm)を形成した。
絵柄層において、樹脂基材と接する側とは反対側の面上に、透明のポリウレタン樹脂系接着剤を塗布することによって、接着層(乾燥後の厚さ:3μm)を形成した。
接着層上に、透明なポリプロピレン樹脂をTダイ押出機により加熱溶融押出しして、透明樹脂層(厚さ:80μm)を形成した。
次に、下記プライマー層用樹脂組成物を調製した。
(プライマー層用樹脂組成物)
主剤:ポリカーボネート系ウレタン/アクリル共重合体 100質量部
硬化剤:1,6-ヘキサメチレンジイソシアネート 5質量部
紫外線吸収剤:2-[4-{(2-ヒドロキシ-3-ドデシルオキシプロピル)オキシ}-2-ヒドロキシフェニル]-4,6-ビス(2,4-ジメチルフェニル)-1,3,5-トリアジン〔TINUVIN400(商品名)、BASFジャパン株式会社製〕 2質量部
光安定剤:ビス(1-オクチルオキシ-2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)セバケート〔TINUVIN123(商品名)、BASFジャパン株式会社製〕 1質量部
透明樹脂層の表面にコロナ放電処理を施した後、プライマー層用樹脂組成物をグラビア印刷法で塗布することにより、プライマー層(乾燥後の厚さ:4μm)を形成した。
次に、下記電離放射線硬化性樹脂、シリカ微粒子、紫外線吸収剤、及び光安定剤を含む表面保護層用樹脂組成物を調製した。
(表面保護層用樹脂組成物)
・電離放射線硬化性樹脂:ウレタンアクリレートオリゴマー(重量平均分子量:4,000、官能基数:3) 100質量部
・シリカ微粒子(製造方法:ゲル法、吸油量:180mL/100g、粒径(D50):4.4μm) 17質量部
・紫外線吸収剤:2-[4-{(2-ヒドロキシ-3-ドデシルオキシプロピル)オキシ}-2-ヒドロキシフェニル]-4,6-ビス(2,4-ジメチルフェニル)-1,3,5-トリアジン〔TINUVIN400(商品名)、BASFジャパン株式会社製〕 1質量部
・光安定剤:ヒンダードアミン光安定剤(ビス(1-オクチルオシキ-2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジニル)セバケート、商品名:TINUVIN123、BASF社製) 1質量部
なお、シリカ微粒子の粒径(D50)は、体積基準でのメジアン径とした。また、実施例1において、シリカ微粒子の添加量は、得られる化粧シートのグロス値(60°)が10となるように調節された結果、電離放射線硬化性樹脂100質量部に対し、17質量部と決定された。
プライマー層上に表面保護層用樹脂組成物を塗布することにより未硬化樹脂層を形成した。その後、電子線(加圧電圧:175KeV、5Mrad(50kGy))を照射して未硬化樹脂層を硬化させることにより、表面保護層(厚さ:5μm)を形成した。
このように、7層構造(表面保護層/プライマー層/透明樹脂層/接着層/絵柄層/樹脂基材/裏面プライマー層)を有する積層体を、実施例1の化粧シートとした(図3)。
[実施例2、参考例3~参考例4、比較例1~比較例3]
実施例1において調製される表面保護層用樹脂組成物において、シリカ微粒子の種類及び添加量を下記表1の通り変更したこと以外は、実施例1と同様に、実施例2、参考例3~参考例4及び比較例1~比較例3の化粧シートを製造した。
2.評価方法
(1)グロス評価
[グロス測定方法]
以下、実施例1~実施例2、参考例3~参考例4及び比較例1~比較例3の化粧シートをグロス測定のサンプルとした。
JIS Z8741-1997に準拠した方法により、光沢度測定器(BYKガードナー社製「マイクログロス」)を用いて角度60°の条件によりサンプルのグロス値を測定した。測定は表面保護層の任意の5箇所について行い、得られた測定値の平均をそのサンプルの評価に供した。
[グロス評価方法]
実施例1~実施例2、参考例3~参考例4及び比較例1~比較例3の化粧シート製造に使用した各表面保護層用樹脂組成物において、電離放射線硬化性樹脂100質量部に対するシリカ微粒子の含有量の上限を20質量部としたとき、上記グロス測定方法により得られる化粧シートのグロス値が10以下となるか否かで、化粧シートのグロス評価を行った。
A:シリカ微粒子の当該含有量が20質量部以下において、得られる化粧シートのグロス値が10以下となる。
F:シリカ微粒子の当該含有量が20質量部を超えても、得られる化粧シートのグロス値が10を超える。
(2)耐候性評価
実施例1~実施例2、参考例3~参考例4及び比較例1~比較例3の化粧シートについて、耐候促進試験機(S-UV)を用いた耐候性評価試験を実施した。試験の詳細は以下の通りである。
・耐候促進試験機:アイスーパーUVテスター(商品名、型番:SUV-W261、岩崎電気社製)
・試験条件
温度:63℃
湿度:50%RH
紫外線照度:100mW/cm
・試験方法:20時間連続で紫外線照射した後、試験環境を4時間結露の状態にした。これを1サイクルとして繰り返した。
試験開始300時間後及び500時間後の各化粧シートの表面保護層を観察し、それぞれ以下の通り評価した。
A:表面保護層の白化は確認されなかった。
B:表面保護層に軽微な白化が確認された。
F:表面保護層に著しい白化が確認された。
下記表1は、実施例1~実施例2、参考例3~参考例4及び比較例1~比較例3の実験結果をまとめた表である。下記表1中、「シリカ含有量(質量部)」とは、表面保護層用樹脂組成物中の電離放射線硬化性樹脂100質量部に対するシリカ微粒子の含有量(質量部)を意味する。上述したように、シリカ微粒子の含有量は、得られる化粧シートのグロス値(60°)が10となるように調節された量である。
また、下記表1中、「S-UV 300h」とは、S-UV試験開始300時間後の評価を、「S-UV 500h」とは、S-UV試験開始500時間後の評価を、それぞれ意味する。なお、後述するように、比較例2の化粧シート製造において、シリカ微粒子を20質量部以上添加してもグロスが10を超えたため、比較例2については耐候性評価を行っていない。
3.考察
比較例1の化粧シートは、吸油量が300mL/100gのシリカ微粒子を含む。上記表1より、比較例1において、S-UV試験開始300時間後の耐候性評価はBであるが、S-UV試験開始500時間後の耐候性評価はFである。したがって、吸油量が280mL/100gを超えるシリカ微粒子を表面保護層に使用した場合、長期耐候性が充分でないことが分かる。
比較例2の化粧シートは、吸油量が90mL/100gのシリカ微粒子を含む。上記表1より、比較例2のグロス評価はFである。すなわち、比較例2においては、シリカ微粒子を20質量部以上添加してもグロスが10を超えた。したがって、吸油量が100mL/100g未満のシリカ微粒子を表面保護層に使用した場合、表面保護層の艶消し効果が充分でないことが分かる。
比較例3の化粧シートは、沈降法シリカを含む。上記表1より、比較例3において、S-UV試験開始300時間後の耐候性評価はBであるが、S-UV試験開始500時間後の耐候性評価はFである。したがって、沈降法シリカを表面保護層に使用した場合、長期耐候性が充分でないことが分かる。
一方、実施例1~実施例2及び参考例3~参考例4の化粧シートは、吸油量が180mL/100g以上270mL/100g以下であり、かつゲル法により製造されたシリカ微粒子を含む。表1より、実施例1~実施例2及び参考例3~参考例4において、グロス評価及びS-UV試験開始300時間後の耐候性評価はいずれもAであり、さらにS-UV試験開始500時間後の耐候性評価はB以上である。したがって、ゲル法により製造され、かつ、吸油量が100mL/100g以上280mL/100g以下であるシリカ微粒子を表面保護層に含有する化粧シートは、当該表面保護層における優れた艶消し効果及び長期間使用後の白化抑制効果を両立できることが実証された。
1 樹脂基材
2 表面保護層
3 絵柄層
4 裏面プライマー層
5 接着剤層
6 透明樹脂層
7 プライマー層
100,200,300 化粧シートの実施形態

Claims (2)

  1. 樹脂基材、及び当該樹脂基材の少なくとも一方の面側に表面保護層を備え、
    前記表面保護層が、
    硬化性樹脂の硬化物、及び、
    ゲル法により製造され、かつ、吸油量が100mL/100g以上198mL/100g以下であるシリカ微粒子を含有することを特徴とする化粧シート。
  2. 前記シリカ微粒子の粒径(D50)は1μm以上20μm以下である、請求項1に記載の化粧シート。
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