JP5586177B2 - 積層シート、及び積層シートを被覆した金属板 - Google Patents
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Description
また、本発明の積層シート被覆金属板は、ユニットバス壁材、ユニットバス天井材、建築内装材用途、家電製品筐体用途、鋼製家具用途にも好適に用いることができる。さらに、本発明の積層シートは、金属板に被覆して用いる以外にも木質板、無機質繊維板、熱可塑性樹脂板、熱硬化性樹脂板等に被覆して意匠性を高める目的に好適に用いることができる。
(1)エンボス付与適性に優れることから、意匠性に富んだ被覆材を得ることができる。
(2)熱可塑性樹脂に於いて、一般的に背反要素となる加工性と表面の傷入り性のバランスが比較的良好である。
(3)各種添加剤との相容性に優れること、及び長年にわたり添加剤による物性向上検討が行われてきたことから、耐久性に優れた樹脂皮膜を得ることが容易である。
等の点を挙げることができる。
熱可塑性樹脂シートへのエンボス加工装置による連続的なエンボス付与という方法に於いては、エンボスロールによる押圧で樹脂シート内に発生した応力が充分に緩和されない内に冷却されるものである為、該エンボス加工による凹凸は、熱復元性の歪みの性質を有しており、後工程で加熱を受けた際に歪みの回復、従ってエンボス戻りを生じてしまう事に起因するものである。
熱硬化性の塗膜層等をシート表面のエンボスが付与された面に設ける事で、その架
橋構造によりエンボスの凹凸を物理的に固定してしまう。
シートの厚みを厚くする事で、ラミネート時に加熱された金属板からの熱伝達によ
るシート表面の温度上昇を低く抑える。
エンボスが付与される層の樹脂組成として、結晶性を有するポリエステル系樹脂を
用い、エンボス付与と同時に、もしくはエンボス付与後に結晶化させる事で、結晶融点に至る温度までシートの弾性率が保持される事を利用する。
エンボスが付与される層の樹脂組成として、ガラス転移温度が高いポリエステル系
樹脂を用いる事で、金属板へのラミネートの際にエンボスが付与されているシート表面近傍の温度が上昇しても、樹脂組成の貯蔵弾性率が大きく低下しないようにする。
(3)の方法としては、特許文献3では、エンボス付与層として結晶化していない状態の結晶性ポリエステル系樹脂より成る層を用い、該層の下面側に非晶性のポリエステル樹脂より成る層を有する積層シートの構成に於いて、積層シートを加熱し、エンボスを付与すると同時にエンボス付与層を結晶化させることによりエンボス耐熱性を確保する方法が開示されている。実施例に於いては、(ホモ)ポリエチレンテレフタレート(以下、PETと記載)樹脂より成る層を非晶の状態で製膜し、該層にエンボスを付与すると同時に結晶化を実施している。
即ち、エンボスロールから離れた後のシートを加熱により結晶化しようとした場合には、結晶化速度が遅い事から、結晶化よりも速くエンボス戻りが発生してしまう虞があり、この為、特許文献3に於いては、「エンボスを施すと同時に結晶化させる」と表現しているように、エンボスロールに接した状態で、即ちエンボスロールによる押圧と言う外力が存在する事で物理的にエンボス戻りが発生しない環境化で、結晶化処理を施す必要がある。 しかし、前述の如く、PET系の樹脂では結晶化速度が遅い事から、エンボス付与工程の処理速度が制約を受ける事となるものである。また、結晶性のPET樹脂を無配向の状態で結晶化させた場合、巨大な球晶が形成される事に起因して、ヘイズが増大する事や、樹脂被覆金属板としての折り曲げ加工等の二次加工性の低下などが懸念される。
しかし、従来から軟質PVCのシートにエンボスを付与する為に用いられて来たエンボス加工装置は、加熱温度の上限が200℃程度であるものが一般的であり、PBT系樹脂から成るシートに該エンボス加工装置でエンボスを付与する事は難かしく、エンボス付与の方法に制約を受ける事となる。
特許文献4に於いては、押出機の口金から溶融流下したPBT系樹脂に、キャスティングロールとして通常の鏡面処理ロールの代わりに、エンボスロールを用いる所謂、押出しキャストエンボス法でエンボス付与を行っている。
樹脂被覆金属板用シートの樹脂組成としてPBT系樹脂を用いる事の別のメリットとしては、PBT系樹脂は、同じく結晶性ポリエステル樹脂であるPET系樹脂に比較すると、無配向で結晶化させた場合も極めて微細な結晶相を形成する事から、極端な白化や加工性の低下を生じない事も挙げる事ができる。それでも結晶化した場合、ある程度のヘイズの上昇は免れない。
このような樹脂組成物を用いた場合、そのガラス転移温度以下までの加熱を受けても、エンボスが付与された樹脂層は高い弾性率を維持しており、それによってエンボス戻りを生じる事がないものである。
それ自体のガラス転移温度としては100℃に満たないものを想定しており、ブレンド組成物のガラス転移温度を上昇させる効果は芳香族ポリカーボネート系樹脂の配合比率を高める事に依存せざるを得ない。また、100℃でのエンボス付与層の貯蔵弾性率を特定範囲に規定する事で、ユニットバス用途の樹脂被覆金属板を想定した場合の、沸騰水浸漬試験でのエンボス戻りを抑制する事が可能な樹脂組成物を得ているが、エレベーター用途で用いられる厚み1.6mmなどの比較的厚みのある金属板へラミネートする際のエンボス耐熱性に関しては、充分なものとは言えない範囲を含んでいる。特許文献5の内容に基づいて、上記のような厚い金属板へのラミネートの際にエンボス戻りを生じないようにするには、芳香族ポリカーボネート系樹脂の配合比率を高くし、芳香族ポリカーボネート系樹脂がブレンド組成物の主成分となるようにする事が考えられるが、一方で、芳香族ポリカーボネート系樹脂を主成分とする樹脂シートを比較的厚みのある金属板にラミネートした樹脂被覆金属板に於いては、エンボス戻りの問題は無くなるものの、耐アルカリ性が悪くなり易い傾向があった。これは、厚い金属板では、ラミネート温度まで加熱された場合に擁する熱量が比較的に大きい為、水冷などの冷却方法を用いても被覆された樹脂シートの温度が直ぐには下がらす、樹脂シート内に加熱・冷却に伴う残留歪が残り易い事と、樹脂組成物の主成分を占める事となる芳香族ポリカーボネート系樹脂が比較的ストレスクラックに弱い物性を有する事によると推定される。
その解決策としては、樹脂層の厚みを転写ムラが出難いように厚くしておく事が考えられるが、該樹脂組成物はポリエステル系樹脂の中でも比較的原料単価の高いものであり、コストの点からは好ましくない。
すなわち、本発明は、上記課題を、少なくとも1つの最表面層(以下A層)が、A層樹脂成分全体の質量に対して、ガラス転移温度が100℃以上である芳香族ポリエステル系樹脂(a1成分)50質量%以上と、芳香族ポリカーボネート系樹脂(a2成分)50質量%以下とから成る樹脂組成物が主成分であり、a2成分のガラス転移温度がa1成分のガラス転移温度よりも高く、A層の厚みが5μm〜100μmであり、A層の露出する面に凹凸意匠を備えていることを特徴とする積層シートにより解決する。
また、ガラス転移温度が100℃未満である実質的に非晶性のポリエステル系樹脂は、ガラス転移温度が100℃以上であるものに比べ、より廉価に入手可能である事から、樹脂シートの全厚みをA層の樹脂組成物で構成した場合に比べて、原料コストのメリットを得る事ができる。また、B層は、積層シートへのエンボス柄の転写時には、A層と同様に、エンボス版による押圧で変形させる事が可能な層であり、積層構成の各層の中では比較的原料単価の高いA層の厚みを比較的薄くしながら、A層とB層の合計厚みに対応した深さのあるエンボス柄の転写を得る事ができる。
この態様によれば、既に着色や印刷等により表面に意匠性を有するシートや板などの基材表面に、A層とB層との両層が実質的に透明である積層シートを被覆する事で、これら既存の着色意匠や印刷意匠が有する意匠性を低下させずに、エンボス転写による凹凸意匠を付与する事ができる。また、A層とB層とを共押出し製膜法で積層一体化された状態で得る事により、後工程での積層一体化の工数が不要となり、効率的な生産が可能であり、製造コスト上のメリットを得る事ができる。
更にC層は、積層シートへのエンボス柄の転写時には、A層と同様に、エンボス版による押圧で変形させる事が可能な層であり、積層構成の各層の中では比較的原料単価の高いA層の厚みを比較的薄くしながら、A層とC層の合計厚みに対応した深さのあるエンボス柄の転写を得る事ができる。
この態様によれば、着色や印刷等による意匠性を有していないシートや板などの基材表面に、A層とC層との積層シートを被覆する事で、エンボス転写による凹凸意匠と着色意匠を付与する事ができる。また、A層とC層とを共押出し製膜法で積層一体化された状態で得る事により、後工程での積層一体化の工数が不要となり、製造コスト上のメリットを得る事ができる。
また、D層に関しても、比較的廉価なポリエステル系樹脂原料同士の組み合わせであるため、樹脂シートの全厚みをA層の樹脂組成物で構成した場合に比べて、原料コストのメリットを得る事ができる。
D層にエンボス加工装置での非粘着性や耐溶融破断性などの適性を発現させる為には、D層が結晶化した状態である事が必要であり、従って、エンボス付与後に実施される金属板へのラミネートの際も、D層の結晶化した状態は維持されている事になるが、D層に用いる結晶性ポリエステル系樹脂として、融点が230℃以下であるPBT系樹脂を用いる事により、従来の軟質PVCシートを金属板にラミネートする為に用いて来た設備、条件での金属板へのラミネートが可能なものである。
該第五の本発明に於いては、前記A層と前記B層とが共押出し製膜法により積層一体化された状態で得られたものであり、且つ、前記C層と前記D層とが共押出し製膜法により積層一体化された状態で得られたものであり、該積層一体化されたC層とD層のC層側表面に印刷柄Eが付与された後、印刷柄Eが付与された表面と、A層とB層の積層シートのB層側表面とを積層一体化させたものであることが好ましい。
このような構成、製法とする事で、エンボス加工装置により耐熱性のあるエンボス意匠が表面に付与され、印刷の意匠を併せ持つ積層シートを効率的な方法で得ることができる。
また、B層の主体となる樹脂成分についても、C層の構成成分の一つである実質的に非晶性のポリエステル原料と共通のものを用いた場合は、原料購入や原料投入設備等の共通化を図れるメリットが得られる。
<積層シート100>
図1(a)〜(f)に、本発明の積層シート100の構成を模式的に示す。図1(a)は、表面から順に、A層10、B層20の2層が積層され、A層の表面にエンボス転写による凹凸意匠を有する積層シート100Aを示し、図1(b)は、表面から順に、A層10、C層30の2層が積層され、A層の表面にエンボス転写による凹凸意匠を有する積層シート100Bを示し、図1(c)は、表面から順に、A層10、C層30、D層40の3層が積層され、A層の表面にエンボス転写による凹凸意匠を有する積層シート100Cを示す。図1(d)は、表面から順に、A層10、B層20、C層30、D層40の4層が積層され、A層10の表面にエンボス転写による凹凸意匠を有すると同時に、B層20とC層30との間に印刷柄E50を有する積層シート100Dを示す。図1(e)は、図1(c)に示す積層シート100Cを接着剤70を用いて金属板60に被覆した積層シート被覆金属板200Aを示し、図1(f)は同様にして図1(d)に示す積層シート100Dをラミネートした積層シート被覆金属板200Bを示す。
また、「無配向」という表現は、積層シートに何らかの性能を付与するために意図して延伸操作等の配向処理を行ったものではないこと(キャスティングの後工程でテンターや縦延伸装置等を用いることにより意図して延伸操作等の配向処理を行ったものではないこと)であり、押出し製膜時にキャスティングロールによる引き取りで発生する配向等まで存在していないという意味ではない。
また、「実質的に透明である」という表現は、該実質的に透明である樹脂層を通して、その下側に付与された印刷柄や、下側に存在する着色意匠を有する層の視認が可能で、且つ、著しい意匠感の低下を与えない層であるという意味である。具体的には、付与するエンボス形状にもよるが、A層10単層、或いはA層10及びB層20が積層され、表面にエンボスが付与された状態で、JIS K 7105に準拠して測定した全光線透過率が45%以上、好ましくは55%以上であり、さらに好ましくは70%以上である。且つ、ヘイズが85%以下、好ましくは55%以下、さらに好ましくは30%以下である。
A層10は、積層シート100の表面となる層であり、積層シートにエンボスを付与する際、加熱軟化されてエンボスロールにより押圧されることによって、エンボス柄が転写される層である。したがって、A層10はエンボスロールで押圧される時点で、軟質PVCシートへのエンボス付与に一般的に用いられてきたエンボス加工装置でのシート加熱温度の上限である200℃程度を超える融点(Tm)を示すような高い結晶性を有する樹脂組成物により構成されるものであってはならない。また、非晶性樹脂の場合は200℃程度を超えるガラス転移温度を有する樹脂組成物により構成されるものであってはならない。
ここでの「主成分」とは、A層10全体を基準(100質量%)として、上記樹脂組成物を、80質量%以上、好ましくは 85質量%以上、より好ましくは 90質量%以上、含むことをいう。
また、芳香族ポリカーボネート系樹脂と相容性を有するとは、通常の溶融混練、押出し製膜法によって得られた芳香族ポリエステル系樹脂と芳香族ポリカーボネート系樹脂のブレンド組成物について、単一のガラス転移温度が観察され、そのガラス転移温度が、芳香族ポリエステル系樹脂のガラス転移温度と、芳香族ポリカーボネート系樹脂のガラス転移温度の間、概略Foxの経験式により算出される温度付近に位置する場合を指す。該ガラス転移温度の単一性は、示差走査熱量計(DSC)による測定で判断する事が出来、或いは、動的粘弾性測定に於ける、温度分散の虚数項(損失弾性率・E“)の分散ピークから判断する事ができる。
A層10のガラス転移温度が100℃以上である芳香族ポリエステル系樹脂として、芳香族ポリカーボネート系樹脂との相容性に乏しいものを用いた場合は、芳香族ポリカーボネート系樹脂の添加によるブレンド組成物のガラス転移温度の向上効果が充分に得られず、厚い金属板へのラミネートの際のエンボス戻りを抑制する効果が不十分となり易い。また、相容性の乏しいブレンド組成物に於いては、シートの内部ヘイズが増大する事により、A層10の下に設けられた着色層の色味の意匠や印刷柄意匠の明瞭な視認性を得ることが出来ない虞がある。
A層10に用いる事ができる実質的に非結晶性(低結晶性のものも含む)のポリエステル系樹脂としては、示差走査熱量計(DSC)によりJIS K 7212に準拠した測定を実施した際、昇温時に明確な結晶化ピーク、および/または、結晶融解ピークを示さないポリエステル系樹脂のみでなく、結晶性を有するものの結晶化速度が遅い(示差走査熱量計(DSC)を用いて「パーキンエルマー法」により120℃に保持して測定した1/2結晶化時間が200秒以上である)もの、及び、結晶性を有するものの示差走査熱量計(DSC)により、昇温時観測される結晶融解熱量(△Hm)が10J/g以下と低い値であるもの等で、前述のようにガラス転移温度が100℃以上であり、芳香族ポリカーボネート系樹脂と相容性を有するものであれば用いる事ができる。
一般的に、ポリエステル系樹脂の共重合成分として、嵩高い分子構造を有するジカルボン酸成分やジオール成分を用いる事により、結晶性を低下させることが出来、従って実質的に非晶性であるポリエステル系樹脂を得る事ができることが知られており、また、剛直な分子構造を有するジカルボン酸成分やジオール成分を用いる事により、ガラス転移温度の高いポリエステル系樹脂を得られることが知られている。これらの共重合ポリエステル系樹脂の中から、上記本発明の(a1)成分として備えるべき物性を有しているものを選択し、用いる事ができる。
上記のポリエステル系樹脂の組成は、一種の実質的に非晶性の共重合ポリエステル系樹脂から構成されるものであってもよいし、二種以上の実質的に非晶性の共重合ポリエステル樹脂の混合物から構成されるものでもよい。二種以上の樹脂混合物である場合は、樹脂混合物全体として、上記のスピログリコール及びエチレングリコールが所定の範囲となっていればよい。
上記、テレフタル酸または、その誘導体以外のジカルボン酸成分としては、イソフタル酸、ジメチルイソフタル酸等の芳香族ジカルボン酸や、アジピン酸、コハク酸、セバシン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸等の脂肪族ジカルボン酸などポリエステル系樹脂の重合に用いられる、或いは共重合成分として用いられる各種のジカルボン酸を挙げることができる。また、多官能のカルボン酸成分を数モル%以下程度含んでいても良い。これらの中でも2,6−ナフタレンジカルボン酸を共重合成分として用いた場合は、樹脂組成物のガラス転移温度を更に上昇させる効果を得ることができるが、該共重合成分の比率をあまり高めると、原料価格が高価なものとなってしまい、コスト面で意匠性樹脂被覆金属板の用途に適合し難くなる。
ジオール成分の50モル%以上が、1,4−シクロヘキサンジメタノールから成る場合、芳香族ポリカーボネート系樹脂と相容系のブレンド組成物を形成する事が知られており、また、2,2,4,4,−テトラメチル−1,3−シクロブタンジオールをジオール成分として用いる事で、高いガラス転移温度を有する実質的に非晶性のポリエステル系樹脂を得る事ができる。このようなポリエステル系樹脂組成物は、特表2008−544022公表特許広報にその製法が記載されているものであり、その中から、ガラス転移温度が100℃以上であり、実質的に非晶性であるものを用いる事ができる。上記のポリエステル系樹脂の組成は、一種の実質的に非晶性の共重合ポリエステル系樹脂から構成されるものであってもよいし、二種以上の実質的に非晶性の共重合ポリエステル樹脂の混合物から構成されるものでもよい。二種以上の樹脂混合物である場合は、樹脂混合物全体として、上記のスピログリコール及びエチレングリコールが所定の範囲となっていればよい。
従って、(a1成分)のガラス転移温度Tg1について、(a2成分)のガラス転移温度Tg2より低い場合が本発明の範囲である。
本発明のA10層に用いられる芳香族ポリカーボネート系樹脂は、ホスゲン法やエステル交換法、ピリジン法等公知の方法により製造される。芳香族ジヒドロキシ化合物を用いて得られた重合体である。以下、一例として、エステル交換法による芳香族ポリカーボネート系樹脂の製造方法を記載する。
A層10の下に印刷柄Fが存在しない場合は、A層10に意匠性の付与や下地金属の視覚的隠蔽のために着色剤を添加してもよいが、本発明においては、A層は実質的に透明な層とすることが好ましい。これはA層の主成分である(a1成分)、(a2成分)とも比較的高温での溶融混練が必要な樹脂種である為、使用できる着色剤に耐熱性の点から制限を受ける事と、後述するC層30の樹脂組成物をベースレジンとした着色剤のほうが遥かに多種、豊富に市販されている事により利便性が高いためである。
A層10の厚みは5μm〜100μmであることが好ましく、10μm〜75μmであることがさらに好ましく、25μm〜60μmであることが特に好ましい。A層10の厚みが薄くても、その下層として配置されるB層20やC層30の厚みと合わせて比較的深いエンボス柄を転写することが可能であるが、これより厚みが薄いと、エンボス耐熱性に問題が出る虞がある。また、A層10とB層20、または、A層10とC層30などの構成で、共押出し製膜法により一体化された状態で製膜する場合も、積層シートの幅方向においてA層10の厚み分布が不安定となりやすい。逆に、A層10の厚みをこれ以上厚くしても、エンボス耐熱性向上の効果は飽和すると同時に、相対的に原料価格の高い樹脂から構成されるA層の厚みが厚くなる事は、コストの面からも好ましくない。
また、積層シート100を樹脂被覆金属板の被覆用途として用いる場合、折り曲げ加工性等の二次加工性の点から積層シートの総厚みは制約を受けることになり、過剰に厚いA層10は、積層シートの他の層が受け持つべき機能の発現不全をもたらす虞がある。
B層20に求められる機能は、A層単層から成るシートに比べて、積層シートを各種熱可塑性樹脂シートや、木質板、無機質繊維板、熱可塑性樹脂板、熱硬化性樹脂板、金属板等に対する接着性を改善する事であり、第5の本発明のように印刷柄Eを有する積層シートを得る場合には、別途製膜され、印刷柄Eを付与されたC層30の表面との熱融着性を良好なものとすることである。また、A層10と併せて、実質的に透明である層とする事により、既に着色や印刷等により表面に意匠性を有するシートや板などの基材表面に、これら既存の着色意匠や印刷意匠の意匠性を低下させずに、エンボス転写による凹凸意匠を表面に付与する事である。この点から、経時的に結晶化が進行するなどで透明性に変化を生ずるものであってはならない。加えて、後工程での積層一体化の工数が不要となり、効率的な生産が可能であり、製造コスト上のメリットを得る事ができるようにする為、A層10とB層20とが共押出し製膜法で積層一体化された状態で得られる事である。
芳香族ポリエステル系樹脂に比較して、より廉価に入手可能である樹脂原料でB層20を形成する事により、樹脂シートの全厚みをA層10の樹脂組成物で構成した場合に比べて、原料コストのメリットを得る事である。更に、A層10と同様に、エンボス版による押圧で変形させる事が可能な層であり、積層構成の各層の中では比較的原料単価の高いA層10の厚みを比較的薄くしながら、A層10とB層20の合計厚みに対応した深さのあるエンボス柄の転写を得られるようにする事である。
上記理由から、B層20に用いる樹脂成分としては、ガラス転移温度が100℃未満である実質的に非晶性であるポリエステル系樹脂を主成分とすることが好ましい。ここで、主体とするとは少なくともB層20の樹脂成分全体の質量を基準(100質量%)として、60質量%以上、好ましくは65質量%以上、更に好ましくは70質量%以上含まれることを言う。
B層20を形成する実質的に非結晶性(低結晶性のものも含む)のポリエステル系樹脂としては、示差走査熱量計(DSC)での測定により、昇温時に明確な結晶化ピーク、および/または、結晶融解ピークを示さない完全非晶性であるポリエステル系樹脂のみでなく、結晶性を有するものの結晶化速度が遅く(示差走査熱量計(DSC)を用いて「パーキンエルマー法」により120℃に保持して測定した1/2結晶化時間が200秒以上であるもの)、押出し製膜法によるシート作成時のキャスティングロールと対向するシリコーンゴムロールとの接触で、或いは、エンボス加工装置を用いてエンボス付与を実施する際のシート加熱や、シート保管時の倉庫の温度上昇などで加熱を受けた際、金属板とのラミネートの際に加熱された金属板からの熱で結晶性が高い状態とならないポリエステル樹脂、及び結晶性を有するものの示差走査熱量計(DSC)により、昇温時観測される結晶融解熱量(△Hm)が10J/g以下と低い値であるものを使用することができる。
B層20の主体となるポリエステル系樹脂が、顕著な結晶性を有する場合は、エンボス加工装置によるエンボス意匠の付与時に結晶化してエンボス版による押圧で変形を受ける層としての機能を得られなくなる虞がある。また、各種基材に熱融着積層する際に易接着性を得る為の層と言う機能が失われる事となる。
また、B層20の樹脂成分の主体を成す実質的に非晶性のポリエステル系樹脂は、ガラス転移温度が70℃以上であることが好ましい。ガラス転移温度がそれより低いと、B層の厚みを比較的薄くした場合に於いても、積層シートをラミネートした樹脂被覆金属板を沸騰水に浸漬した場合に、B層20の軟化にともなう外観の悪化を生ずる虞がある。
また、ジオール成分の「主体」とは、ジオール成分の全体量を基準(100モル%)として、1,4−シクロヘキサンジメタノール及びエチレングリコールを好ましくは80モル%以上、より好ましくは90モル%以上、更に好ましくは95モル%以上含むことを言う。
B層20の厚みは、60μm以下である事が好ましく、より好ましくは50μm以下である。また、3μm以上である事が好ましく、5μm以上である事がより好ましい。
B層20の厚みが厚すぎると、積層シート100を樹脂被覆金属板の被覆用途として用いる場合、折り曲げ加工性等の二次加工性の点から積層シートの総厚みは制約を受けることになり、過剰に厚いB層20は、積層シートの他の層が受け持つべき機能の発現不全をもたらす虞がある。また、B層20の厚みが過度に薄い場合は、エンボス意匠を付与する際にA層とともにエンボス版による押圧で変形を受ける層としての機能を得られなくなる虞があり、また、各種基材に熱融着積層する際に易接着性を得る為の層と言う機能が充分に発現されない虞がある。
B層20にも、A層10に用いることができる各種添加剤を適宜な量添加しても良い。
本発明の積層シート100においてC層30を付与する目的は、着色剤添加による着色意匠の付与、及び、基材となる各種熱可塑性樹脂シートや、木質板、無機質繊維板、熱可塑性樹脂板、熱硬化性樹脂板、金属板等の視覚的隠蔽効果を確保することである。また、第5の本発明のように、印刷柄Eを有する構成の場合には、印刷柄Eの下地層に相当するC層30が着色されることによって、印刷柄Eの発色性を改善する事も含まれる。更に、C層30の樹脂組成によっては、第四の本発明に於いては、A層10の厚みとC層30の厚みとを合わせて、第五の本発明に於いては、A層10の厚みとB層20の厚みに、更にC層30の厚みを併せて、エンボス版による押圧で変形させる事が可能な層とすることも可能であり、積層構成の各層の中では比較的原料単価の高いA層10の厚みを比較的薄くしながら、A層10とC層30、或いは、A層10とB層20とC層30の合計厚みに対応した深さのあるエンボス柄の転写を得る事ができる層とする事である。
逆に、PBT系樹脂の添加比率がこれより少ない場合は、下地の視覚的隠蔽効果を充分に付与できる厚みのC層30とした場合、C層30を含む積層シートを被覆した金属板を沸騰水浸漬に供した場合、C層30の弾性率低下に起因して外観不良を生ずる虞がある。
C層30へのPBT系樹脂の添加比率は、25質量%〜60質量%である事が更に好ましい。また、第4、第5の発明のようにD層40を付与する事によりエンボス加工装置でエンボスを付与する場合は、C層30にもエンボス版による押圧で変形する層としての機能を持たせる事が好ましく、PBT系樹脂の添加比率は、45質量%以下である事が特に好ましい。
更に、B層20の主体となる樹脂組成についてもPETG樹脂を用いた場合は、C層30の構成成分の一つと共通の原料を用いる事による原料購入や原料保管、原料投入設備等の共通化を図れるメリットが得られる。
C層30は、着色意匠と下地の視覚的隠蔽効果の発現を主として受け持つ層であり、着色剤が添加される。C層30の着色に用いる着色剤としては、ポリエステル系樹脂の着色用に一般的に用いられているものでよく、その添加量に関しても上記目的のために一般的に添加される量でよい。例えば、淡色の場合では、白系の着色顔料であり、可視光線の隠蔽効果の高い酸化チタン顔料をベースとして、色味の調整を有彩色の無機や有機の顔料、染料で施す等の方法を挙げることができる。また、着色剤の添加量としては、例えば、B層20を構成する樹脂成分の全量を基準(100質量部)として、2質量部〜50質量部とすることが好ましい。
前述したように、PET−Gをベースレジンとしたカラーマスターバッチ等の、予備混練を施すことで分散性を向上させた顔料練り込みペレット類が豊富に市販されているので、これらを利用することにより容易にC層30を着色層とすることができる。また、C層30には、顔料類の他にもA層10と同様、A層10の説明で例示した各種添加剤を適宜な量添加することもできる。
これら光輝性顔料の中でも、パールマイカ顔料は、A層10の樹脂組成物のような、高温での溶融・混練が必要な芳香族ポリカーボネート系樹脂を含むブレンド組成物に添加した場合、その表面被覆に用いられている酸化チタンの熱触媒作用が顕在化する事により、樹脂組成物に黄変やスジ引きなどの劣化をもたらし、外観不良を生ずる事となるが、C層30の樹脂組成であれば、比較的低温での溶融・混練でシート化する事ができるため、パールマイカ顔料を用いた光輝性の意匠感についても問題なく得る事ができる。
C層30の厚みは、200μm以下である事が好ましく、40μm以上〜150μmである事がさらに好ましい。より好ましくは75μm〜120μmである。厚みが薄すぎると、C層30に求められる着色意匠の発現や下地金属の視覚的隠蔽効果の発現が困難になりやすく、逆に、過度に厚みを厚くしてもこれらの機能は飽和すると同時に、積層シート100を樹脂被覆金属板の被覆用途として用いる場合、折り曲げ加工性等の二次加工性の点から積層シートの総厚みが制約を受けることになり、過剰に厚いC層30は、積層シートの他の層が受け持つべき機能の発現不全をもたらす虞がある。
D層40は、積層シート100をエンボス加工装置に通した際に、従来の軟質PVCと同様の温度まで加熱された場合においても、積層シート100に加熱金属ロールへの粘着や、幅縮み、皺入り、溶融破断等が起こらないようにする役割を有する。したがって、本発明の積層シートにエンボス加工装置でエンボス意匠を転写する場合にシートが加熱ロールで加熱される150℃程度までの温度で金属への粘着性を示すものであってはならないし、また、シートが支持体なしでヒーターによって加熱される温度である160℃〜190℃程度までの加熱温度で弾性率が著しく低下する樹脂組成であってはならない。一方、金属板60にラミネートする際には従来の軟質PVCと同様の温度に加熱された金属板に対して強固な密着力を得られることが必要であるため、235℃程度に加熱された状態でも依然高い弾性率を維持していてはならず、したがって235℃を超える融点を有する結晶化した状態の結晶性ポリエステル系樹脂であってはならない。
上記目的のため、本発明のD層40は、融点が215℃以上235℃以下のPBT系樹脂系樹脂を所定量含有してなる。
D層40に添加される上記PBT系樹脂以外の樹脂成分としては、ガラス転移温度が100℃未満である実質的に非晶性であるポリエステル系樹脂が好ましく用いられる。このような実質的に非晶性であるポリエステル系樹脂としては、前述したB層20の主成分であるものと同一のものを用いることができ、例えば、イーストマン・ケミカルカンパニー社の「イースターPETG6763」や同じく、「イースターPCTG5445」が挙げられる。非晶性のポリエステル系樹脂が好ましい理由は、その添加量が少ないとは言え、例えばホモPET樹脂等の結晶性の高いポリエステル系樹脂を用いた場合、その結晶化速度は遅いものの経時的に結晶化が進行するため、PBT系樹脂の結晶相の加工性より劣るPET系樹脂の結晶相がD層40の加工性に経時的に悪影響を及ぼし、結果的に積層シート及びそれを被覆した金属板300の加工性が低下する虞があるためである。ただし、PBT系樹脂等以外の樹脂成分の配合量は比較的少量に限定されているので、その結晶化に起因した加工性の低下に特別な配慮を必要としない場合は、ホモPET樹脂などを用いても良い。
D層40は、5μm以上の厚みを有することが好ましく、より好ましくは10μm以上、特に好ましくは15μm以上である。これより厚みが薄い場合は、エンボス加工装置での張力付与層としての機能が不十分になりやすい。また、厚みの上限は、100μm以下であることが好ましく、60μm以下であることがさらに好ましい。これより厚くしても、D層40が受け持つべき機能は飽和し、かつ、樹脂被覆金属板としての折り曲げ加工等の二次加工性を確保するには、積層シートの総厚みの上限に制約があることから、他の層が受け持つべき機能の発現不全をもたらす虞がある。
D層40には着色のための顔料類を添加してもよいが、着色意匠を発現する目的の層としてC層30が存在することから、C層30の着色のみでは下地の視覚的隠蔽効果が得られない場合等に、補助的に顔料を添加することが好ましい。
本発明の積層シートにおいては、A層10とB層20とは実質的に透明な層であり、
それらの層よりも基材側に着色層であるC層30を設ける構成である事から、A層10とC層30との間、或いは、A層10とB層20の一体化シートと、C層30との間に印刷柄E50を付与し、印刷意匠を併せ持った構成とすることもできる。印刷柄E50は、グラビア印刷、オフセット印刷、平版スクリーン印刷、ロータリースクリーン印刷、インクジェットプリンターによる印刷、フレキソ印刷、凸版印刷、静電印刷等の公知の方法で施される。絵柄は任意であり、例えば石目調、木目調等の天然材を模した柄、或いは、幾何学模様、抽象模様等を挙げることができる。印刷は部分印刷でも全面印刷でも良く、部分印刷と全面印刷の両方が施されていても良い。
印刷柄E50は、B層20と積層することになるC層30の表面に印刷を施すことにより形成してもよいし、C層30と積層することになるB層20の表面に印刷を施すことにより形成してもよい。
本発明の積層シート100の製造方法としては、各種公知の方法、例えばTダイを備えた押出機による押出しキャスト製膜法やインフレーション法等を採用することができる。中でも、製膜安定性の点からはTダイを備えた押出機による押出しキャスト製膜法に依ることが好ましい。
この構成に於いても、D層40が存在する事によりエンボス加工装置への適性を有しており、また、エンボス加工装置でのシート加熱に用いられる加熱ロールの部分で、A層10とB層20の一体シートと、表面に印刷柄E50を有するC層30とD層40の一体シートとを熱融着積層で一体化する事が可能な事から、工程増を伴わず製造コスト上のメリットを確保しながら、エンボス意匠の種類に関して小ロット対応性のメリットを得る事ができる。
図1(e)に、図1(c)に示すエンボス意匠シート100CのD層40側表面が接着剤70を介して金属板60上にラミネートされたエンボス意匠を有する積層シート被覆金属板200Aを示し、図1(f)に、エンボス意匠シート100Dを同様にして金属板60上にラミネートした、エンボス意匠と印刷柄意匠を有する積層シート被覆金属板200Bを示した。
金属板60にリバースコーター、キスコーター等の一般的に使用されるコーティング設備を使用して、エンボス意匠シートを貼り合せる金属面に、乾燥後の接着剤膜厚が0.5μm以上10μm以下程度になるように熱硬化型接着剤を塗布した後、赤外線ヒーターおよび/または熱風加熱炉により塗布面の溶剤乾燥及び加熱焼付けを行って金属板60の表面温度を225℃以上240℃以下程度の温度に保持しつつ、直ちにロールラミネーターを用いてエンボス意匠シート100のA層10側とは反対側の表面側が接着面となるように被覆、次いで、水槽中への投入による水冷却や水噴射による冷却を行う方法が挙げられる。なお、軟質PVCシートを被覆する際の金属板の表面温度は、220℃以上240℃以下程度とするのが一般的であった。また、熱硬化型接着剤70としては、アクリル系接着剤、エポキシ系接着剤、ウレタン系接着剤、ポリエステル系接着剤等の一般的に使用される熱硬化型接着剤を挙げることができる。
[積層シートの作製]
実施例1〜18、及び比較例1〜11に用いるA層とC層の共押出シートは、シリンダー直径65mmの2箇所にベント装置を有する2台の同方向二軸混練押出機(JSW社製の「TEX−65」)を使用し、所要の接続導管類や分配ブロックを介在し、2層のマルチマニフォールド型のリップ幅1400mmのTダイを用いた共押出し法によって、Tダイより流出した樹脂をキャスティングロール(引き取りロール)で引き取る一般的方法により、A層とC層から成る幅1200mmの2層構成の無配向の積層シートを作成した。
A層、C層の樹脂成分としてブレンド組成物を用いる場合、予備混練したブレンドマスターバッチをあらかじめ作製するのではなく、各原料ペレットを組成比の質量に混ぜ合わせ、一基の定量供給フィーダーから押出機に直接投入した。ただし、C層の樹脂組成、及び厚みについては、実施例1〜18、比較例1〜11について同一としており、C層の全樹脂成分を基準(100質量%)として、イースターPETG・6763が70質量%、ノバテュラン5020Hが30質量%からなっており、酸化チタン系白色顔料を主体とし、これに有機系の青色系顔料を併用した淡青色顔料を25質量部(C層の樹脂成分の全量を100質量部とした値)添加することにより着色されている。C層の厚みは100μmである。着色剤に関しては、PETG樹脂(イースター6763)をベースレジンとして用いた、顔料成分濃度50質量%(樹脂成分量50質量%)の市販の顔料マスターバッチを用い、所要の顔料濃度となるよう、通常のPETG原料ペレットと混合希釈して用いている。
実施例19〜26、及び参考例1〜4に関しては、実施例1〜18と同様にA層とC層から成る共押出シートを得ており、A層の樹脂組成に関しては、表1−1の「a−5」と同一のものを用い、C層の樹脂組成、及び、厚みに関して、表2−1に示すものを用いている。押出し製膜の条件やエンボス付与の条件なども実施例1〜18と同様であるが、C層の樹脂組成として、融点の高い結晶性のPET樹脂を用いた、「c−11」及び「c−12」に関しては、C層側の押出機の設定温度をフィード側250℃、口金側270℃としている。C層の着色方法に関しても、実施例1〜18と同様に市販の顔料マスターバッチを用いて実施しているが、C層の樹脂成分として、PETG樹脂が含まれていない「c−10」、及び「c−12」に関しては、PCTG樹脂(PCTG・5445)をベースレジンとして用いた顔料マスターバッチの市販品を入手できなかった事から、直径25mmの二軸混練機と、ペレタイザー等所要の設備を用いて、顔料成分濃度50質量%(樹脂成分量50質量%)の顔料マスターバッチを作製した。そして、所要の顔料濃度となるよう、通常のPCTG原料ペレットと混合希釈して用いている。この場合もC層に於ける着色顔料としては、酸化チタン系白色顔料を主体とし、これに有機系の青色系顔料を併用した淡青色顔料が25質量部(C層の樹脂成分の全量を100質量部とした値)添加されるように着色されている。なお、表2−2及び表2−3には実施例及び参考例の層構成をまとめた表を掲載した。
実施例27〜42、比較例12、及び参考例5〜8として、A層とC層の樹脂組成物の押出し用として、シリンダー直径65mmの2箇所にベント装置を有する2台の同方向二軸混練押出機(JSW社製の「TEX−65」)を用い、D層の樹脂組成物の押出し用として、シリンダー直径37mmの2箇所にベント装置を有する同方向二軸混練押出機(東芝機械社製の「TEM−37」)を使用し、計3台の押出機と、所要の接続導管と3層合流フィードブロックを介在し、リップ幅1200mmの単層型のTダイを用いたフィードブロック共押出し法により、Tダイより流出した樹脂をキャスティングロールで引き取る一般的方法により、A層、C層、及びD層の計3層からなる幅950mmの3層構成の無配向の積層シートを作製した。
A層、及びC層の押出し条件は、実施例1〜18の場合と同様であり、D層用の押出機のシリンダー設定温度は、フィード側220℃、口金側250℃である。3層合流フィードブロック、単層型Tダイの温度設定は、実施例1〜18の場合と同様に、主にA層側の樹脂組成の変化に応じて適宜微調整を行った。また、Tダイの幅方向の温度設定も同様に適宜微調整を行っている。着色層であるC層に関しては、酸化チタン系白色顔料を主体とし、これに有機系の青色系顔料を併用した淡青色顔料を25質量部(C層の樹脂成分の全量を100質量部とした値)添加することにより着色されている。
ただし、C層の樹脂組成として、融点の高い結晶性のPET樹脂を用いた、「c−22」及び「c−23」に関しては、C層側の押出機の設定温度をフィード側250℃、口金側270℃としている。C層の着色方法に関しても、実施例1〜18と同様に実施しているが、C層の樹脂成分として、PETG樹脂が含まれていない「c−21」、及び「c−23」に関しては、PCTG樹脂(PCTG・5445)をベースレジンとして用いた顔料マスターバッチの市販品を入手できなかった事から、直径25mmの二軸混練機と、ペレタイザー等所要の設備を用いて、顔料成分濃度50質量%(樹脂成分量50質量%)の顔料マスターバッチを作製した。そして、所要の顔料濃度となるよう、通常のPCTG原料ペレットと混合希釈して用いている。
実施例27〜42、比較例12、及び参考例5〜8において得られた積層シートについて、図2に示されるエンボス加工装置を用いてエンボス柄の転写を行った。エンボス加工装置の工程概要としては、まず加熱ロールを用いた接触型加熱によりシートの予備加熱を行い、続いて赤外線ヒーターを用いた非接触型加熱により任意の温度までシートを加熱し、任意の表面温度に調整されたエンボスロールによりエンボス柄を転写してエンボス意匠シートとするものである。
D層の樹脂組成、及び厚みについては、実施例27〜42、比較例12、及び参考例5〜8について同一としており、D層の全樹脂成分を基準(100質量%)として、イースターPETG・6763が15質量%、ノバテュラン5020Hが85質量%からなっており、着色剤成分を含まない厚み20μmの層である。実施例27〜42、比較例12、及び参考例5〜8のA層とC層の組み合わせについて、表5に示した。
(A層+B層の共押出シートの作製)
実施例43〜52、及び参考例9〜16に用いるA層及びB層の共押出シートは、シリンダー直径65mmのベント装置を有する2台の同方向二軸混練押出機(JSW社製の「TEX−65」)を使用し、所要の接続導管類や分配ブロックを介在し、2層のマルチマニフォールド型のリップ幅1400mmのTダイを用いた共押出し法によって、Tダイより流出した樹脂をキャスティングロールで引き取る一般的方法により、A層とB層から成る幅1200mmの2層構成の無配向の透明積層シートを作成した。製膜の要領や押出機の温度設定、キャスティングロールの表面温度設定の調整等は、実施例1〜18の場合と同様に実施している。ただし、キャスティングロールは、表面にエンボス加工が施されていない直径500mmの鏡面金属ロールを使用している。A層の樹脂組成、及び厚みに関しては、表1の「a−5」と同一のものを用い、B層の樹脂組成、及び、厚みに関して、表6に示すものを用いている。
C層とD層の共押出シートに関しても、A層とB層の共押出シートの場合と同様に共押出し製膜を行った。使用した押出し機や温度設定はA層とB層の場合と同一であるが、D層の樹脂組成として、融点の高い結晶性のPET樹脂を用いた、「d−11」及び「d−12」に関しては、D層側の押出機の設定温度をフィード側250℃、口金側270℃としている。キャスティングロールには、表面に中心線平均粗さ(Ra)が1μm、最大高さ(Ry)が6μmの梨地の凹凸を付与する為のエンボスが彫刻された直径500mmの金属ロールを用いた。該エンボスは艶消し意匠付与の目的のものではなく、C層の表面に印刷柄Eを付与する際の印刷インクの定着性を良好にするためのものである。なお、C層を形成する側が引き取りロール側となるように押し出されている。
C層の樹脂組成は、C層の全樹脂成分を基準(100質量%)として、イースターPETG・6763が75質量部、ノバテュラン5020Hが25質量%からなっており、顔料成分28質量部(C層の樹脂成分の全量を100質量部とした値)の添加により淡青色に着色されており、表4の「c−16」と同一の組成で、厚みが80μmであるものを用いている。この場合も、C層の着色剤に関しては、実施例1〜18と同様に、PETG樹脂(イースター6763)をベースレジンとして用いた、顔料成分濃度50質量%(樹脂成分量50質量%)の顔料マスターバッチを用いており、顔料成分としては、酸化チタンを主体とし、これに有機の青色系顔料を併用した淡青色顔料を用いている。C層の厚みは80μmである。D層の樹脂組成、及び、厚みに関しては、表7に示すものを用いている。
実施例27〜42の場合と同様に、図2に示すエンボス加工装置を用いて、A層とB層の共押出シートと、C層とD層の共押出シートの熱融着による積層と、柄意匠のエンボスの転写を行った。本実施例においては、加熱ロールは140℃に設定し、該加熱ロールへのシートの導入部でシリコーンゴム製のタッチロールで押圧する事により上記2種のシートを重ね合わせ、加熱ロールの熱により熱融着積層を行った。引き続き、積層一体化された状態のシートは、赤外線ヒーターで、エンボスロール250と接する直前の表面温度が170℃になるように加熱を行った。エンボスロールは温水循環機によって「各A層のガラス転移温度−15℃」を基準として温度調節されており、中心線平均粗さ(Ra)=6.5μm、最大高さ(Ry)=57μm、の抽象柄(皮目調)の凹凸を付与するためのエンボスが彫刻されている、直径200mmの表面メッキ処理された金属ロールである。該エンボスロールと、ニップロールの間で押圧されることにより抽象柄意匠のエンボスを転写した。さらに該エンボスが転写されたシートは冷却ロールへと導かれ、シートが冷却されることにより上記抽象柄意匠のエンボスを冷却固定した。実施例43〜52、及び、参考例9〜16に於ける、B層とC層の組み合わせについて、表8に示した。
シリンダー直径65mmのベント装置を有する2台の同方向二軸混練押出機(JSW社製の「TEX−65」)を使用し、所要の接続導管類や分配ブロックを介在し、2層のマルチマニフォールド型のリップ幅1400mmのTダイを用いた共押出し法によって、Tダイより流出した樹脂をキャスティングロールで引き取る一般的方法により、A層とB層から成る幅1200mmの2層構成の無配向の透明積層シートを作成した。製膜の要領や押出機の温度設定、キャスティングロールの表面温度設定の調整等は、実施例1〜18の場合と同様に実施しているが、比較例13に関しては、キャスティングロールの表面温度は60℃とした。また、キャスティングロールは、表面にエンボス加工が施されていない直径500mmの鏡面金属ロールを使用している。参考例のA層の樹脂組成、及び厚みに関しては、表1の「a−3」、「a−5」、及び「a−25」と同一のものを用いており、比較例13では、A層の樹脂組成としてホモPBT樹脂であるノバデュラン5020Hを用いている。B層の樹脂組成、及び、厚みに関しては、表3の「b−5」と同一のものを用いている。
得られた2層構成の透明積層シートに関し、JIS K 7105に準拠して全光線透過率とヘイズ(曇価)を測定した。測定結果を表13に示した。尚、参考例17〜19は、各層樹脂組成、厚みとも本発明の範囲に属するものであるが、内部ヘイズを測定する目的で、A層側表面にエンボス意匠を付与していないものである為、参考例としたものである。なお、表8−2には参考例及び比較例の層構成をまとめた表を掲載した。
(アルテスター45)
三菱瓦斯化学社製の非結晶性芳香族ポリエステル樹脂である。ジカルボン酸成分はテレフタル酸であり、ジオール成分の44モル%がスピログリコール、約53モル%がエチレングリコール、約3モル%のジエチレンクリコールが含まれている。測定されたガラス転移温度は111℃で、融点は観察されなかった。
三菱瓦斯化学社製の非結晶性芳香族ポリエステル樹脂である。ジカルボン酸成分はテレフタル酸であり、ジオール成分の30モル%がスピログリコール、約66モル%がエチレングリコール、約4モル%のジエチレンクリコールが含まれている。測定されたガラス転移温度は101℃で、融点は観察されなかった。
三菱瓦斯化学社製の非結晶性芳香族ポリエステル樹脂である。ジカルボン酸成分はテレフタル酸であり、ジオール成分の20モル%がスピログリコール、約76モル%がエチレングリコール、約4モル%のジエチレンクリコールが含まれている。測定されたガラス転移温度は94℃で、融点は観察されなかった。
イーストマン・ケミカル・カンパニー社製の非結晶性芳香族ポリエステル樹脂である。
ジカルボン酸成分はテレフタル酸であり、ジオール成分の約79モル%が。1,4−シクロヘキサンジメタノール、約21モル%が2,2,4,4,−テトラメチル−1,3−シクロブタンジオールである。測定されたガラス転移温度は110℃で、融点は観察されなかった。
イーストマン・ケミカル・カンパニー社製の非結晶性芳香族ポリエステル樹脂である。
ジカルボン酸成分はテレフタル酸であり、ジオール成分の約65モル%が。1,4−シクロヘキサンジメタノール、約35モル%が2,2,4,4,−テトラメチル−1,3−シクロブタンジオールである。測定されたガラス転移温度は118℃で、融点は観察されなかった。
イーストマン・ケミカル・カンパニー社製の実質的に非結晶性のポリエステル樹脂として扱うことが可能なポリエステル樹脂である。ジカルボン酸成分はテレフタル酸であり、ジオール成分の61モル%が1,4−シクロヘキサンジメタノール、約38モル%がエチレングリコール、約1モル%のジエチレングリコールが含まれている。測定されたガラス転移温度は86℃で、融点は観察されなかった。
イーストマン・ケミカル・カンパニー社製の非結晶性ポリエステル樹脂である(表中においては、「PETG・6763」と省略している。)。ジカルボン酸成分はテレフタル酸であり、ジオール成分の約31モル%が1,4−シクロヘキサンジメタノール、約65モル%がエチレングリコール、約4モル%のジエチレングリコールが含まれている。測定されたガラス転移温度は78℃で、融点は観察されなかった。
三菱エンジニアリングプラスチックス社製のビスフェノールA型ポリカーボネート系樹脂である。粘度平均分子量25000で、測定されたガラス転移温度は150℃、融点は観察されなかった。
三菱エンジニアリングプラスチックス社製の(ホモ)ポリブチレンテレフタレート樹脂である。公称IV値は1.2で、測定された融点は224℃であった。
ウィンテックポリマー社製のイソフタル酸共重合ポリブチレンテレフタレート樹脂である。測定された融点は205℃であった。
ト(ホモPET)樹脂である。測定された融点は254℃であった。
三菱化学社製のイソフタル酸共重合ポリエチレンテレフタレート樹脂である。測定されたガラス転移温度は76℃、融点は246℃であった。
< 積層シート被覆金属板の作成>
市販されているポリ塩化ビニル被覆金属板用の溶剤系加熱硬化型ポリエステル系接着剤(三菱レイヨン社製)を、金属面に乾燥後の接着剤膜厚が2〜3μm程度になるように塗布した。次いで熱風加熱炉及び赤外線ヒーターにより塗布面の溶剤乾燥及び加熱を行い、厚み1.2mm、及び1.6mmの溶融亜鉛めっき鋼板の表面温度がラミネートロール直前で230℃となるように設定した。そして、直ちにロールラミネーターを用いて、上記で作製した積層シートのエンボスが付与されていない側を積層面として被覆し、水噴射によって冷却することにより積層シート被覆金属板を作製した。ラミネート前の金属板温度や、冷却水量、冷却水温度などの冷却条件、積層シートの巻き出しトルク等のラミネート条件は、すべての実施例、及び比較例について同一である。
上記の実施例及び比較例で得た、積層シート及びエンボス意匠シート被覆金属板について、以下の各項目を評価した。結果を表9、表10、表11、表12にまとめて示す。
また、参考例及び比較例32で得た2層積層透明シートのヘイズ(曇価)の測定結果を表13に示す。
ガラス転移温度(Tg)は、パーキンエルマー社製の示差走査熱量計「DSC−7」を用いて、試料10mgをJIS K−7121「プラスチックの転移温度測定方法」に準じて、加熱速度10℃/分で−40℃から250℃まで昇温し、250℃で1分間保持した後、冷却速度10℃/分で−40℃まで降温、同温度で1分間保持した後、再度10℃/分で昇温した際のサーモグラムから求めた値である。同時にガラス転移温度の単一性についても判断を行った。また、上記の使用原料の物性に記載したガラス転移温度、及び融点に関しては、各原料ペレットをそのまま試料として用いた。また、結晶性のPET系樹脂である「ユニペットRT−553」、及び「BK−2180」の原料の測定に際しては、275℃までの昇温を実施している。
岩本製作所製粘弾性スペクトロメーターにより、厚み100μmのA層の樹脂組成物単層から成るシートのMD方向に関し測定を行った。測定方法は通常の引っ張り法・温度分散測定法に準じ、−100℃から昇温速度3℃/分で昇温し、250℃までの測定を実施した後、周波数10hzでの120℃における貯蔵弾性率(E’)を読みとった。また、同時に温度分散の虚数項(損失弾性率・E“)の分散ピークから、ガラス転移温度の単一性についても判断を行った。
押出しキャストエンボス法によるエンボス付与を実施した積層シート(実施例1〜26、比較例1〜11、及び参考例1〜4)または、エンボス加工装置によるエンボス付与を実施した積層シート(実施例27〜52、比較例12、及び参考例5〜16)に関し、エンボスが付与された側の表面を表面粗さ計(小坂研究所製「サーフコーダ」SE−40D)で測定し、中心線平均粗さRa1(μm)を求めた。 同時に、新見化学工業社製の歯科用印象材料「ジーシー・モデリングコンパウンド」を用いて、記載の使用方法に従ってエンボス版ロール表面のエンボス凹凸の反転レプリカを作成し、該表面の中心線平均粗さを測定しRa0(μm)とした。これらの測定値から、エンボス転写率を以下の式によって求めた。
(エンボス転写率:Ra1/Ra0×100(%))。
ただし、エンボス版ロール表面のエンボス凹凸に、場所による粗さの差が存在する懸念と、反転レプリカが表面凹凸を完全に反転再現し得ているかについての懸念が存在する為、目視による外観評価を併用し、転写率が75%以上であり、且つ、目視でも転写に異常が認められない場合を「○」、残存率が75%未満であるが、視覚的には顕著な異常として認められない場合を「△」、残存率が75%未満であり、且つ、視覚的にもあきらかにエンボスの転写が浅く、意匠感に乏しいものを「×」で示した。尚、エンボス転写性が「×」の評価となったものに関しては、項目(5)のエンボス耐熱性の評価を実施できなかった。
(4−1)耐粘着性
図2に示すエンボス加工装置でエンボスを付与した際に、加熱ロールに積層シートが粘着して剥離困難になり作業の継続が困難であったもの、及び剥離は可能であったが粘着の影響によりシートの伸び・変形・皺入りが顕著であり、商品価値を有するエンボス意匠シートを得る事が出来なかったものは「×」、軽度の粘着を示したが作業の継続が可能であり、シートの伸び・変形も実用上支障のない範囲であったものを「△」、粘着せず安定した作業が可能であったものは「○」で示した。耐粘着性で「×」となったものに関しては、以降の評価を実施していない。該評価は、エンボス加工装置によるエンボス付与を実施した、実施例27〜52、比較例12、及び参考例5〜16について実施している。尚、耐粘着性に関し「×」の評価となったものは、以降の評価を実施する事が出来なかった。
図2に示すエンボス加工装置でエンボスを付与した際に、赤外線ヒーターによるシート加熱中にシートが溶断したもの、及びシートの顕著な伸びや幅縮み、皺入り等を発生したものは「×」、軽度なシートの伸び・幅縮み等を生じたが実用上支障のない範囲であったものを「△」、これらの問題を生じず安定した作業が可能であったものは「○」で示した。この評価で「×」となったものに関しては、以降の評価を実施していない。該評価は、エンボス加工装置によるエンボス付与を実施した、実施例27〜52、比較例12、及び参考例5〜16について実施している。尚、耐溶断性に関し「×」の評価となったものは、以降の評価を実施する事が出来なかった。
(5−1)金属板ラミネート時のエンボス耐熱性(エンボス残存率)
積層シートをラミネートした金属板の樹脂層側表面を表面粗さ計(小坂研究所製「サーフコーダ」SE−40D)で測定し、ラミネート後の中心線平均粗さRa2(μm)とし、
エンボス転写率の項で測定した、エンボス転写後の積層シートの中心線平均粗さRa1(μm)との比較から以下の式により、ラミネート時のエンボス残存率を以下の式によって求めた。
(エンボス残存率:Ra2/Ra1×100(%))
残存率が75%以上であり、且つ、目視でも転写に異常が認められない場合を「○」、残存率が75%未満であるが、視覚的には顕著な異常として認められない場合を「△」、残存率が75%未満であり、且つ、視覚的にもあきらかにエンボスの転写が浅く、意匠感に乏しいもの、或いはスジ状などに部分的にエンボスの転写が浅くなっており、商品価値
を認められないものを「×」で示した。
金属板は、厚み1.2mm、及び、1.6mmの溶融亜鉛メッキ鋼板を使用している。尚、金属板へのラミネート時に著しいエンボス戻りを生じ「×」の評価となったものに関しては、項目(6)の沸騰水浸漬後の異常の有無の評価を実施していない。
積層シートを厚み1.6mmの溶融亜鉛メッキ鋼板にラミネートした積層シート被覆金属板に関して、エンボスが付与された樹脂層側表面を表面粗さ計(小坂研究所製「サーフコーダ」SE−40D)で測定し、短時間沸騰水に浸漬しても消色しないインクにより測定開始点と終了点に印を付けておき、その後沸騰水中に3時間浸漬した。取り出し乾燥後、上記印を付けた測定箇所に関し、再度表面粗さ測定を実施し、沸騰水に投入する前の中心線平均粗さをRa3(μm)、沸騰水浸漬後のそれをRa4(μm)としてエンボスの残存率を求めた(残存率:Ra4/Ra3×100(%))。
また、沸騰水浸漬後の樹脂被覆金属板の樹脂被覆側の表面の目視観察を実施し、エンボス残存率が75%以上であり、且つ、エンボス戻り以外の沸騰水浸漬に起因する樹脂層の軟化・流動に起因する変形なども認められない場合を「○」、残存率が75%未満であるが70%以上であり、且つ、視覚的にもエンボス戻り以外の沸騰水浸漬に起因する樹脂層の軟化・流動に起因する変形などが顕著な異常として認められない場合、または、残存率が75%以上であるが、沸騰水浸漬に起因する樹脂層の軟化・流動に起因する変形が僅かに認められる場合を「△」、残存率が70%未満であり、視覚的にもあきらかにエンボスの意匠感が低下している場合、及び、エンボス残存率に関わらず、樹脂層の軟化・流動に起因する変形により著しく意匠性が低下している場合を「×」で示した。
積層シートを厚み1.6mmの溶融亜鉛メッキ鋼板にラミネートした積層シート被覆金属板に関して、油圧ベンダーによるV曲げ試験を行い、曲げ加工部の積層シートの面状態を目視で判定した。積層シート被覆金属板の長さ方向及び幅方向からそれぞれ50mm×150mmの試料を作製し、23℃で1時間以上保った後、油圧式の折り曲げ試験機(油圧ベンダー)を用いて積層シートが被覆された側が突出側となるように、内半径2mmで90度に折り曲げた。
折り曲げ部分の樹脂層について目視観察を行い、樹脂層に白化や、微細クラックの発生、割れ等の異常が認められない場合を「○」、僅かに白化や微細クラックが発生したものの、樹脂層が割れる事は無い場合を「△」、割れが発生したもの、及び、割れる事は無かったものの、著しい白化や微細クラックの発生を見たものを「×」として評価した。
積層シートを厚み1.6mmの溶融亜鉛メッキ鋼板にラミネートした積層シート被覆金属板に関して、JIS K5600−5−4:1999「塗料一般試験方法−第5部:塗膜の機械的性質−第4節:引っかき硬度(鉛筆法)」に従い実施した。23℃の恒温室内で、80mm×60mmに切り出した樹脂被覆金属板の樹脂シート面に対し45°の角度を保ちつつ9.8Nの荷重を掛けた状態で線引きをできる治具を使用して線引きを行い、該部分の樹脂シートの面状態を目視で判定し、Bの鉛筆で全く傷が付かなかったものを「○」、Bでは傷が入るが、2Bの鉛筆では全く傷が付かなかったものを「△」、2Bの鉛筆でも傷が付いたものを「×」として表示した。
積層シートを厚み1.6mmの溶融亜鉛メッキ鋼板にラミネートした積層シート被覆金属板に関して、JIS K 6744「ポリ塩化ビニル被覆金属板」の7.5「耐薬品性試験」に準拠して、積層シート被覆金属板を50mm×100mmに切り出し、切断端部をセメダイン(株)社製アクリルシリコーン系接着剤「セメダインスーパーX」で封止処理した後、23℃の雰囲気温度下で、10%苛性ソーダ水溶液中に5時間浸漬して取り出し、その積層シートの面状態を目視で観察、外観変化の無かったものを「○」、樹脂層に著しいクラックの発生が認められたものを「×」、よく見れば確認できるレベルの僅かな微細クラックが発生したものを「△」とした。
<実施例1〜18、及び比較例1〜11>
比較例9は、A層の樹脂組成物として、芳香族ポリカーボネート系樹脂(a2成分)のみを用いた場合であり、押出しキャストエンボス法によるエンボス転写自体には問題がなく、良好なエンボス転写性が得られており、また、厚み1.6mmの金属板にラミネートした場合も、エンボス耐熱性に問題は生じなかったが、アルカリ浸漬試験で著しいクラックを発生する結果となっている。
比較例1、比較例2、比較例8は、いずれもガラス転移温度が100℃以上である芳香族ポリエステル系樹脂(a1成分)と、芳香族ポリカーボネート系樹脂(a2成分)のブレンド組成物より成るA層を用いており、該ブレンド組成物は相容系であると判断されるが、(a2成分)の配合比率が本発明の範囲を超えるものであり、やはりエンボスの耐熱性に問題は無いものの、アルカリ浸漬試験で著しいクラックが発生している。比較例3〜6は、ガラス転移温度が100℃未満の芳香族ポリエステル系樹脂と、(a2成分)のブレンド組成物より成るA層を用いた場合であり、この場合もブレンド組成物は相容系であるが、芳香族ポリエステル樹脂のガラス転移温度が低い事から、(a2成分)の配合比率が高い(50質量%を超える)組成としないと、エンボス耐熱性を確保する事が出来ていない。その結果としてアルカリ浸漬試験の結果が悪いものしか得られていない。比較例3では、芳香族ポリエステル系樹脂と(a2成分)の配合比率が等量となっており、アルカリ浸漬性が改善しているが、充分ではなく、またエンボス耐熱性は依然不充分であり、芳香族ポリエステル系樹脂として、ガラス転移温度が100℃未満のものを用いた場合は、エンボス耐熱性と耐アルカリ性を両立させる事が出来ない結果となった。
比較例9〜11は、やはり(a2成分)と相容系のブレンド組成物を形成する芳香族ポリエステル樹脂であるが、更にガラス転移温度が低いものを用いた場合であり、エンボス耐熱性と耐アルカリ性の両立はやはり困難な結果となっている。
ただし、(a2成分)の配合比率の低い実施例1、実施例7、実施例11に於いては、厚み1.2mmの金属板へのラミネートに於いてはエンボス耐熱性に問題は出なかったものの、厚み1.6mmの金属板へのラミネートではエンボス耐熱性が不充分であった。これらより(a2成分)の配合比率を増やした、実施例2、実施例8、実施例12では、厚み1.6mmの金属板でのエンボス耐熱性は向上しており、エンボス戻りは視覚的に品質異常と認められるものではなくなったが、エンボス残存率についてはやや悪い結果となっている。他の実施例に関しては、(a2成分)の配合比率は50質量%以下でありながら、上記実施例より(a2成分)の配合比率が高い場合であり、エンボス耐熱性に問題は生じていない。
一方、(a1成分)50質量%と(a2成分)50質量%とのブレンド組成物となっている実施例6、実施例10、実施例15においては、耐アルカリ浸漬試験の結果がやや悪くなっており、(a2成分)の配合比率は45質量%以下である事が特に好ましい。
このように、A層の樹脂組成物に於ける(a1)成分と(a2)成分の配合比率は、エンボス耐熱性と、耐アルカリ浸漬性の両面から制約を受ける事となる為、(a1)成分としては、よりガラス転移温度の高いものを用いたほうが配合比率の幅を広げる事が可能であり、(a1成分)として、ガラス転移温度が101℃であるものを用いた実施例7〜10と比較して、同111℃のものを用いた実施例1〜6のほうがより広い配合比率の範囲で、エンボス耐熱性と耐アルカリ浸漬性の両立を得られている。
A層の樹脂組成、及び厚みに関しては、本発明の範囲内のものを用いている為、1.6mmの金属板へラミネートする際のエンボス耐熱性に問題は無かった。また、アルカリ浸漬試験でも異常は発生していない。また、エンボスロールの版深(エンボスロールの凹凸の最大高さ・Ry値)として、A層の厚みより大きな値を有するものを用いているが、A層の下に位置するC層もエンボスロールによる押圧で変形する層として機能する為、押出しキャストエンボス法でのエンボス転写性に問題は発生していない。
これに対し、PBT樹脂より結晶化速度の遅い結晶性の共重合PET樹脂を配合した参考例3、及び参考例4では、C層がPETG樹脂のみから成る場合と沸騰水浸漬後の外観に大きな違いを見出せなかった。沸騰水に浸漬された際、共重合PET樹脂が結晶化するより早くC層の軟化、流動変形が発生してしまうものと考えられる。
エレベーター内装用途に於いては、耐沸騰水浸漬性を求められる事は少ないが、ユニットバス壁材等の用途に於いては、該試験に合格する事を求められる場合が多く、積層シートを被覆した金属板の用途に、より汎用性を持たせる目的に於いてC層の樹脂組成を本発明の実施例の範囲としておく事が好ましい。
A層の樹脂組成に関しては、全て本発明の範囲にあるものを用い、Aの厚みを変えた場合、及び、C層の樹脂組成を変えた場合についての検討となっている。また、押出し製膜設備とは別ラインにあるエンボス加工装置でエンボスを付与する為にD層が存在する構成での検討である。
着色層であるC層は、耐熱性に優れる樹脂層であるA層とD層の間に存在する事になるが、やはり、C層をガラス転移温度が100℃未満である実質的に非晶性のポリエステル系樹脂であるPETG樹脂のみから構成した参考例5に於いては、沸騰水浸漬時にC層の軟化、流動に起因する著しい外観不良を生じている。C層の樹脂組成を該非晶性ポリエステル系樹脂90質量%と、10質量%のPBT樹脂のブレンド組成とした参考例6においても、沸騰水浸漬による外観不良に目立った改善効果は得られなかった。これに対し、更にPBT樹脂の配合量を増やした実施例35に於いては、沸騰水浸漬後の外観は相当改善される結果となり、PBT樹脂を25質量%以上の量含む、実施例27〜34、及び、実施例36〜実施例42に於いては、特に良好な耐沸騰水浸漬性を得られており、積層シートの構成、エンボス付与方法が異なる場合に於いても、実施例19〜26と同様の結果となっている。C層の樹脂組成物として、PETG樹脂と結晶性の共重合PET樹脂とのブレンド組成を用いた参考例7、参考例8で耐沸騰水浸漬性が悪いのも同様である。
印刷柄Eを有する構成について、A層の樹脂組成、及び厚みは、表1の「a−5」と同一とし、C層の樹脂組成については表4の「c−16」と同一で、厚みのみを80μmとしたものを用いている。また、押出し製膜設備とは別ラインにあるエンボス加工装置でエンボスを付与する為にD層が存在し、印刷柄Eを付与した共押出しシート(C層+D層)と、A層との熱融着積層性を良好にする為にB層が存在する構成での検討である。
これらの実施例、及び参考例で、エンボス加工装置での熱融着積層自体には問題は発生しなかった。
参考例13は、D層の樹脂組成物の配合比率としては好ましい範囲にあるものの、D層の厚みが薄い例である。この場合、加熱ロールにシート両端部が著しい粘着を示す結果となった。引き剥がすことはできたものの、赤外ヒーターでの積層シート加熱時に著しいシートの伸びと皺入りを生じ、やはり安定したエンボス付与が困難であった。端部の加熱ロールへの粘着は、積層シートを共押出し法で製膜する際、D層の厚みが薄過ぎることにより、幅方向への展開不良を生じ、端部においてはD層が形成されていない可能性がある。共押出し法の条件の最適化等によってもこの問題は解決できると思われるが、赤外ヒーター加熱でのシートの伸びも張力保持層であるD層が過度に薄いことに起因している。
参考例15は、D層に結晶性ポリエステル系樹脂であるが、結晶化速度がPBT系樹脂に比べて極めて遅い、イソフタル酸共重合のPET樹脂を用いた例である。この場合、参考例14よりも加熱ロールへの粘着が顕著となり、引き剥がしが困難で以降の作業が不可能となった。イソフタル酸共重合のPET樹脂の場合、加熱ロール上で結晶化が殆ど進行しなかったものと思われる。
参考例16は、イソフタル酸共重合PET樹脂よりは結晶化速度が速いホモPET樹脂をD層に用いた場合であるが、状況は参考例15と大差ない結果となった。
以上より、本発明のA層を有する事により、エンボス加工装置でエンボス付与を行う場合も、良好なエンボス耐熱性を確保できる事がわかるが、エンボス加工装置への適性を付与する為に、D層の樹脂組成を本発明の実施例の範囲としておく事が好ましい。
PBT系樹脂は無配向の状態で結晶化させても、極めて微細な球晶構造を形成する為、同様の状態で結晶化させたPET系樹脂に比べると遥かに良好な透明性を得る事ができるが、それでも結晶化により、ある程度のヘイズの上昇は免れない。該結晶化した状態のPBT系樹脂から成る顔料成分無添加の層を有するのが、比較例13である。これに対し、参考例17〜19の積層シートは、A層、B層とも実質的に非晶性である樹脂組成物で形成されている事により、極めて低ヘイズな透明シートとなっており、着色された各種基材の上に被覆して用いる場合や、印刷柄の上に被覆して用いる場合に、それらが本来有する発色や意匠感を損ねる事が少ないと言え、これは表面にエンボス意匠が付与された透明シートの場合も同様であると考えられる。
20 B層
30 C層
40 D層
50 印刷柄E
60 金属板
70 接着剤層
100A、100B、100C、100D エンボス意匠を有する積層シート
200A、200B、エンボス意匠を有する積層シートを被覆した金属板
300 エンボス加工装置
310 加熱ロール
320 テイクオフロール
330 赤外線ヒーター
340 エンボスロール
350 ニップロール
360 冷却ロール
Claims (13)
- 少なくとも1つの最表面層(以下A層)が、A層樹脂成分全体の質量に対して、ガラス転移温度が100℃以上である芳香族ポリエステル系樹脂(a1成分)50質量 %以上と、芳香族ポリカーボネート系樹脂(a2成分)50質量 %以下とから成る樹脂組成物が主成分であり、a2成分のガラス転移温度がa1成分のガラス転移温度よりも高く、A層の厚みが5μm〜100μmであり、A層の露出する面に凹凸意匠を備えていることを特徴とする積層シート。
- 前記a1成分のジカルボン酸成分が、テレフタル酸、またはその誘導体を主体とし、ジオール成分が、エチレングリコール50モル %〜70モル %とスピログリコール30モル %〜50モル %とを主体とする樹脂組成より成る芳香族ポリエステル系樹脂であることを特徴とする請求項1に記載の積層シート。
- 前記a1成分のジカルボン酸成分が、テレフタル酸、またはその誘導体を主体とし、ジオール成分が、1,4−シクロヘキサンジメタノール60モル %〜80モル %と、2,2,4,4,−テトラメチル−1,3−シクロブタンジオール20モル %〜40モル %とを主体とする樹脂組成より成る芳香族ポリエステル系樹脂であることを特徴とする請求項1に記載の積層シート。
- A層を構成する樹脂成分が、周波数10Hzで、動的粘弾性引張り法による貯蔵弾性率(E’)を測定した場合、その120℃での測定値が、2×108(Pa)以上、6×109(Pa)以下である請求項1〜3のいずれかに記載の積層シート。
- A層の凹凸意匠を備えない面に、以下に記載のB層を有することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の積層シート。
B層: B層における樹脂成分全体の質量を基準として、ガラス転移温度が100℃未満である実質的に非晶性のポリエステル系樹脂70質量 %以上から成る樹脂層。 - A層の凹凸意匠を備えない面に、以下に記載のC層を有することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の積層シート。
C層: C層の樹脂成分の全量を100質量 %として、融点が210℃〜230℃のポリブチレンテレフタレート系樹脂を20質量 %〜70質量 %と、ガラス転移温度が100℃未満であるポリエステル系樹脂30質量 %〜80質量 %とから成り、着色剤を添加した樹脂層 - A層の凹凸意匠を備えない面に、該A層から順にC層、及び以下に記載のD層を有することを特徴とする請求項6に記載の積層シート。
D層: D層の樹脂成分の全量を100質量 %として、融点が210℃〜230℃のポリブチレンテレフタレート系樹脂を75質量 %以上含有してなる樹脂層。 - A層の凹凸意匠を備えない面に、該A層側から順に以下に記載のB層、C層、及びD層を備えてなり、該B層と該C層との間に印刷柄Eを有することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の積層シート。
B層: B層における樹脂成分全体の質量を基準として、ガラス転移温度が100℃未満である実質的に非晶性のポリエステル系樹脂70質量 %以上から成る樹脂層。
C層: C層の樹脂成分の全量を100質量 %として、融点が210℃〜230℃のポリブチレンテレフタレート系樹脂を20質量 %〜70質量 %と、ガラス転移温度が100℃未満であるポリエステル系樹脂30質量 %〜80質量 %とから成り、着色剤を添加した樹脂層
D層: D層の樹脂成分の全量を100質量 %として、融点が210℃〜230℃のポリブチレンテレフタレート系樹脂を75質量 %以上含有してなる樹脂層。 - A層の凹凸意匠が、押出し製膜設備とは別に設置されたエンボス加工装置により付与されたものであることを特徴とする請求項7又は8に記載の積層シート。
- 請求項1〜9のいずれかに記載の積層シートにより被覆されていることを特徴とする被覆金属板。
- 請求項10に記載の被覆金属板を用いたエレベーター内装材。
- 請求項10に記載の被覆金属板を用いたユニットバス部材。
- 請求項10に記載の被覆金属板を用いた建築内装材。
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