JPWO2020012740A1 - 基材加飾用熱収縮チューブ、加飾金属管及び加飾金属管の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2018年7月12日出願の日本出願第2018−132732号に基づく優先権を主張し、上記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
金属材にシート状の加飾フィルムを貼り付ける方法では、加飾フィルムをつなぎ合せる部分につなぎ目や不自然な厚みムラが生じたり、複雑な形状に追従できず触感及び意匠性を低下させることがある。また、加飾フィルムには実質的に接着力がないことから、接着層を設けることが必要とされるが、接着層を設けると、湿度の影響により剥離するおそれがあり、さらに、加飾フィルムの厚みが増大することによる触感及び意匠性の低下、コストの上昇等が生じるおそれがある。
本開示の一態様に係る基材加飾用熱収縮チューブは、マット調の外観から得られる触感及び意匠性に優れる。また、本開示の一態様に係る加飾金属管は、マット調の外観から得られる触感及び意匠性に優れる。さらに、本開示の一態様に係る加飾金属管の製造方法は、優れた触感及び意匠性を有する加飾金属管を製造できる。
本開示の一態様に係る基材加飾用熱収縮チューブは、ベース樹脂と、フィラーとを含有し、外表面の算術平均粗さRaが0.5μm以上5.0μm以下である。なお、上記算術平均粗さRaは、JIS−B0601(2013)に準拠して測定した値である。
以下、本開示の各実施形態について詳説する。
本開示の一実施形態に係る基材加飾用熱収縮チューブは、基材の触感及び意匠性付与のための加飾用の被覆材として使用される。より具体的には、基材が挿入された基材加飾用熱収縮チューブを基材上で加熱し、上記熱収縮チューブの収縮体で基材を被覆することで、基材が加飾される。加飾対象となる基材としては、特に限定されないが、例えば金属材、樹脂成型品、セラミック成形品、木材等の天然材などが挙げられる。当該基材加飾用熱収縮チューブは、円筒状の単層の熱収縮層からなることが好ましく、熱収縮層は、ベース樹脂と、フィラーとを含有する。当該基材加飾用熱収縮チューブでは、加飾フィルムで生じやすい塗膜の剥離や、継ぎ目による意匠性の低下がない。また、当該基材加飾用熱収縮チューブは接着層を必要とせず、製造コストを低減できる。さらに、当該基材加飾用熱収縮チューブは単層の熱収縮層からなるときは、上記チューブの厚みを低減できるので、触感及び意匠性を向上できる。
なお、上記径方向の熱収縮率(%)は下記式で求められる。
径方向の熱収縮率(%)=(熱収縮前内径−熱収縮完了後内径)/熱収縮前内径×100
熱収縮層は、加熱されることで縮径するチューブとして形成される。熱収縮層は、ベース樹脂と、フィラーとを含有する。
ベース樹脂の樹脂成分としては、基材との親和性及びフィラーとの親和性を向上する観点から極性を有する樹脂が好ましい。また、極性の小さい樹脂に極性の大きい樹脂を混合して用いることもできる。
なお、エチルアクリレート単位の含有量の測定には、赤外分光法(IR)等の公知の方法を用いることができる。
ポリエチレン、エチレン−アクリレート共重合体、エチレン−メタクリレート共重合体、エチレン−アクリレートエステル共重合体、エチレン−メタクリレートエステル共重合体等のエチレン系樹脂、
ポリプロピレン、プロピレン−アクリレート共重合体、プロピレン−メタクリレート共重合体、プロピレン−アクリレートエステル共重合体、プロピレン−メタクリレートエステル共重合体等のプロピレン系樹脂などが挙げられる。
これらの中でも、エチレン系樹脂が好ましい。
ここで、酸成分の含有量とは、下記式で表される。
酸成分の含有量(質量%)=上記酸成分の官能基含有モノマー由来部分の質量/酸変性樹脂全体の質量×100
熱収縮層はフィラーを含有することで、当該基材加飾用熱収縮チューブの外表面の算術平均粗さRaを適正な範囲に調整できる。
当該基材加飾用熱収縮チューブは、例えば各種工業用、食品、飲料、たばこ、医薬、おもちゃ等の用途の基材の加飾材として好適に使用できる。なお、清浄度が必要となる用途では、原料の不純物が少ないことが重要である。ベース樹脂、フィラー、着色剤等の清浄度により適切なものを選定することができる。清浄度により適切な樹脂としては、例えばポリオレフィン等衛生協議会の自主基準に適合した樹脂が挙げられる。
当該加飾金属管は、金属管と、上記金属管の加飾対象部位の外表面に形成された被覆層とを備え、上記被覆層が当該基材加飾用熱収縮チューブの加熱による収縮体である。当該加飾金属管は、金属管の加飾対象部位の外表面に形成された被覆層が、当該基材加飾用熱収縮チューブの加熱による収縮体であるので、良好な触感及び意匠性を有する。図1は、本開示の一実施形態に係る加飾金属管を示す模式的斜視図である。図1に示すように、加飾金属管10は、金属管1と、金属管の加飾対象部位の外表面に形成された被覆層2とを備える。本実施形態では、金属管の外表面全体が加飾対象部位とされている。
当該基材加飾用熱収縮チューブの被覆対象となる金属管としては、例えばステンレス、アルミニウム、真鍮等からなる金属管を用いることができる。なお、金属管には、円筒形状の金属管以外にも、円柱形状の金属材、有底円筒状の金属管等が含まれる。また、複数の径を持つ段差のある円筒形状でもよい。
当該加飾金属管の製造方法は、当該基材加飾用熱収縮チューブを金属管の加飾対象部位の外表面に被せ、これを加熱収縮させることにより被覆層を形成する工程を備える。当該加飾金属管の製造方法は、良好な触感及び意匠性を有する加飾金属管を製造できる。なお、金属管の加飾対象部位とは、金属管の全外表面のみならず、金属管の外表面の所定の一部の範囲も含まれる。当該加飾金属管の製造方法はその他の工程も含め、例えば以下の工程を備える。
(1)当該基材加飾用熱収縮チューブを構成する熱収縮層を形成するための樹脂組成物(以下、熱収縮層樹脂組成物ともいう)を調製する工程(熱収縮層樹脂組成物調製工程)
(2)熱収縮層樹脂組成物を溶融押出成形機により押出成形する工程(押出成形工程)
(3)押出成形品を拡径して当該基材加飾用熱収縮チューブを得る工程(拡径工程)
(4)当該基材加飾用熱収縮チューブを金属管の加飾対象部位の外表面に被せ、この熱収縮チューブを加熱収縮させることにより被覆層を形成する工程(被覆層形成工程)
熱収縮層樹脂組成物調製工程では、各樹脂成分、フィラー及び必要に応じて添加剤を溶融混合機等により混合することにより熱収縮層を形成するための熱収縮層樹脂組成物を調製する。溶融混合機としては、公知のもの、例えばオープンロール、バンバリーミキサー、加圧ニーダー、単軸混合機、多軸混合機等を使用できる。
押出成形工程では、熱収縮層樹脂組成物を溶融押出成形機により押出成形する。具体的には、熱収縮層に対応する層を押出す円筒状の空間を有する押出ダイスを用いて熱収縮層樹脂組成物を押出成形する。これにより、熱収縮層に対応する押出成形品が得られる。
ゲル分率[質量%]=[W1/W2]×100 ・・・(1)
拡径工程では、押出成形品を拡径する。押出成形品の拡径の方法としては、従来の熱収縮チューブの作製に通常使用されている公知の拡径方法を用いることができる。例えば、押出成形品を融点以上の温度に加熱した状態で内部に圧縮空気を導入する方法や、外部から減圧する方法、金属棒を装入する方法等により所定の内径となるように拡径させた後、冷却して形状を固定させることで行われる。このような押出成形品の拡径は、例えば押出成形品の内径が例えば1.2倍以上4倍以下となるように行われる。拡径した押出成形品の形状を固定することで、当該基材加飾用熱収縮チューブが得られる。この固定方法としては、例えばベース樹脂成分の融点以下の温度に冷却する方法等が挙げられる。なお、拡径工程において、上記熱収縮チューブの内表面の表面粗さへの影響を小さくするために、金属棒の粗さを低減したり、コーティングや潤滑剤の塗布を行うことができる。また、拡径の速度を低減することによっても上記熱収縮チューブの内表面の表面粗さへの影響を小さくすることができる。
被覆層形成工程では、金属管を当該基材加飾用熱収縮チューブ内に挿入し、当該基材加飾用熱収縮チューブを上記金属管の加飾対象部位の外表面に被せ、これを加熱収縮させることにより被覆層を形成して加飾金属管を製造する。被覆層形成工程における熱収縮温度としては、80℃以上200℃以下が好ましい。なお、被覆層形成工程の際には、当該加飾用熱収縮チューブの熱収縮時に上記熱収縮チューブの長手方向の長さの変化率を考慮して、金属管に対する上記熱収縮チューブの長さを調整することができる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
以下の手順により単層の熱収縮層からなるNo.1〜No.10の基材加飾用熱収縮チューブを形成した。
上記拡径工程で得られた基材加飾用熱収縮チューブの外表面の算術平均粗さRaは、触針式の表面粗さ計を用い、JIS−B0601(2013)に準拠して基材加飾用熱収縮チューブの外表面の長さ15mmにわたって測定した。
上記基材加飾用熱収縮チューブのマット調の外観から得られる触感及び意匠性について、蛍光灯下において目視で判定した。触感及び意匠性は、以下のA〜Dの四段階の評価基準で評価した。
A:触感及び意匠性が特に優れる
B:触感及び意匠性が優れる
C:触感及び意匠性が付与されている
D:触感及び意匠性が劣る
上記食品衛生法の規定に基づく食品、添加物等の規格基準の重金属試験法に基づく重金属の溶出量及び過マンガン酸カリウム消費量試験法に基づく過マンガン酸カリウム消費量を測定した。人体に対する安全性の基準として、上記規格基準の重金属試験法に基づく重金属の溶出量が1μg/ml以下であり、かつ上記規格基準の過マンガン酸カリウム消費量試験法に基づく過マンガン酸カリウム消費量が10μg/ml以下に該当する場合を適合とし、該当しない場合を不適合とした。
また、フィラーとして炭酸カルシウムを用いたNo.1〜No.7及びNo.9〜No.10の基材加飾用熱収縮チューブは、食品衛生法の規格基準の重金属試験法に基づく重金属の溶出量及び過マンガン酸カリウム消費量試験法に基づく過マンガン酸カリウム消費量のいずれにおいても食品衛生法の規格基準に適合していた。
ベース樹脂として、上述のエチルアクリレート単位の含有量が18質量%のエチレン−エチルアクリレート共重合体(EEA)に加えて酸成分の含有量が2質量%の無水マレイン酸変性直鎖状低密度ポリエチレン(無水マレイン酸変性LLDPE)を用い、フィラーとして表2に示す種類のフィラーを用いた以外は、No.1〜No.10の基材加飾用熱収縮チューブと同様にして基材加飾用熱収縮チューブを形成した。ベース樹脂の組成、ベース樹脂に対する上記酸変性樹脂に結合している酸成分の含有量(表中では、樹脂中の酸含有量と記す)、フィラーの平均粒子径及び含有量を表2に示す。なお、表2ではガラス繊維のみ平均粒子径として断面径を示す。上記酸変性樹脂に結合している酸成分の含有量は、ベース樹脂を構成する樹脂成分の混合比率で調整した。また、表中のEA18%はエチルアクリレート単位の含有量が18質量%を示す。
なお、試験No.18は、外表面の表面粗さに分布が生じて均一な表面粗さが得られなかったため、外表面の算術平均粗さを×にしている。
ベース樹脂として、上述のエチルアクリレート単位の含有量が10質量%のエチレン−エチルアクリレート共重合体(EEA)に加えて酸成分の含有量が2質量%の無水マレイン酸変性超低密度ポリエチレン(無水マレイン酸変性VLDPE)を用いた以外は、No.1〜No.10の基材加飾用熱収縮チューブと同様にして基材加飾用熱収縮チューブを形成した。ベース樹脂の組成、ベース樹脂に対する上記酸成分の含有量(表中では、樹脂中の酸含有量と記す)、フィラーの平均粒子径及び含有量を表3に示す。上記酸成分の含有量は、ベース樹脂を構成する樹脂成分の混合比率で調整した。また、表中のEA10%はエチルアクリレート単位の含有量が10質量%を示す。
上記基材加飾用熱収縮チューブの外表面の筋状の模様の発生については、蛍光灯下において目視で判定した。筋状の模様の発生に対する抑制性は、以下のA及びBの二段階の評価基準で評価した。
A:基材加飾用熱収縮チューブの外表面の筋状の模様が見られない
B:基材加飾用熱収縮チューブの外表面の筋状の模様が発生
ベース樹脂として、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)と無水マレイン酸成分の含有量が2質量%の無水マレイン酸変性超低密度ポリエチレン(無水マレイン酸変性VLDPE)を用いた以外は、No.1〜No.10の基材加飾用熱収縮チューブと同様にして基材加飾用熱収縮チューブを形成した。ベース樹脂の組成、ベース樹脂に対する上記酸成分の含有量(表中では、樹脂中の酸含有量と記す)、フィラーの平均粒子径及び含有量を表4に示す。上記酸成分の含有量は、ベース樹脂を構成する樹脂成分の混合比率で調整した。
加飾金属管の被覆層である上記熱収縮チューブの収縮体において、長手方向に応力をかけることにより、上記熱収縮チューブの収縮体の位置がずれるかについて評価を行った。上記位置ずれはA〜Cの三段階で評価した。上記位置ずれの評価基準は以下の通りとした。
A:50Nの応力でずれることがなく、特に優れる
B:20Nの応力でずれることがなく、良好である
C:20Nの応力でずれてしまい、劣る
また、フィラーとして原子番号20以下の元素で構成される炭酸カルシウムを用いたNo.29〜No.36の基材加飾用熱収縮チューブは、食品衛生法の規格基準の重金属試験法に基づく重金属の溶出量及び過マンガン酸カリウム消費量試験法に基づく過マンガン酸カリウム消費量のいずれにおいても食品衛生法の規格基準に適合していた。
2 被覆層
10 加飾金属管
Claims (12)
- ベース樹脂と、
フィラーと
を含有し、
外表面の算術平均粗さRaが0.5μm以上5.0μm以下である基材加飾用熱収縮チューブ。 - 食品衛生法の規格基準の重金属試験法に基づく重金属の溶出量が1μg/ml以下であり、上記規格基準の過マンガン酸カリウム消費量試験法に基づく過マンガン酸カリウム消費量が10μg/ml以下である請求項1に記載の基材加飾用熱収縮チューブ。
- 上記フィラーが原子番号20以下の元素で構成される無機粒子である請求項2に記載の基材加飾用熱収縮チューブ。
- 上記フィラーが金属酸化物、金属窒化物、金属炭酸化合物又は金属水酸化物である請求項3に記載の基材加飾用熱収縮チューブ。
- 上記フィラーの平均粒子径が0.5μm以上20.0μm以下である請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の基材加飾用熱収縮チューブ。
- 上記ベース樹脂に対する上記フィラーの含有量が5体積%以上30体積%以下である請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の基材加飾用熱収縮チューブ。
- 上記ベース樹脂が極性を有する樹脂を含む請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の基材加飾用熱収縮チューブ。
- 上記極性を有する樹脂がエチルアクリレート単位を有する樹脂であり、
上記ベース樹脂に対する上記エチルアクリレート単位の含有量が3.0質量%以上20.0質量%以下である請求項7に記載の基材加飾用熱収縮チューブ。 - 上記ベース樹脂が酸変性樹脂を含み、
上記ベース樹脂に対する上記酸変性樹脂に結合している酸成分の含有量が0.4質量%以上1.2質量%以下である請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の基材加飾用熱収縮チューブ。 - 上記ベース樹脂がエチレン系共重合体を含み、
上記ベース樹脂におけるエチレン系共重合体の上記酸変性樹脂に対する質量比が40/60以上95/5以下である請求項9に記載の基材加飾用熱収縮チューブ。 - 金属管と、
上記金属管の加飾対象部位の外表面に形成された被覆層と
を備え、
上記被覆層が請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の基材加飾用熱収縮チューブの加熱による収縮体である加飾金属管。 - 請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の基材加飾用熱収縮チューブを金属管の加飾対象部位の外表面に被せ、これを加熱収縮させることにより被覆層を形成する工程を備える加飾金属管の製造方法。
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