特開 2023-42924 人造大理石及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023042924

(43)【公開日】2023-03-28

(54)【発明の名称】人造大理石及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   B32B 3/10 20060101AFI20230320BHJP

【ＦＩ】

B32B3/10

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021150350

(22)【出願日】2021-09-15

(71)【出願人】

【識別番号】504163612

【氏名又は名称】株式会社ＬＩＸＩＬ

(74)【代理人】

【識別番号】110000110

【氏名又は名称】弁理士法人 快友国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】澤野 陽介

(72)【発明者】

【氏名】平木 誠

(72)【発明者】

【氏名】塩見 明

(72)【発明者】

【氏名】可知 直人

(72)【発明者】

【氏名】柴田 浩治

【テーマコード（参考）】

4F100

【Ｆターム（参考）】

4F100AG00B

4F100AK01A

4F100AK01B

4F100AK41B

4F100AK41C

4F100AT00A

4F100BA03

4F100CA30B

4F100DD23A

4F100DG01B

4F100EH31A

4F100EH46B

4F100EH46C

4F100EH61B

4F100EH61C

4F100GB07

4F100HB00C

4F100JA13A

4F100JJ01A

4F100YY00A

4F100YY00B

(57)【要約】

【課題】人造大理石の軽量化を実現しつつ、その硬度の低下を防止する技術を提供する。
【解決手段】本明細書によって開示される人造大理石は、意匠層と、複数個のバルーンを含む基材層と、前記意匠層と前記基材層との間に位置する中間層であって、前記意匠層及び前記基材層とは異なる組成を有する前記中間層と、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

意匠層と、
複数個のバルーンを含む基材層と、
前記意匠層と前記基材層との間に位置する中間層であって、前記意匠層及び前記基材層とは異なる組成を有する前記中間層と、
を備える人造大理石。

【請求項2】

前記バルーンは、樹脂バルーンを含む、請求項１に記載の人造大理石。

【請求項3】

前記中間層は、垂れ防止材を含む、請求項１又は２に記載の人造大理石。

【請求項4】

前記中間層は、収縮抑制材を含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の人造大理石。

【請求項5】

前記中間層は、ガラス繊維を含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の人造大理石。

【請求項6】

前記中間層は、樹脂材料を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の人造大理石。

【請求項7】

前記中間層の厚みは、０．１ｍｍ以上である、請求項１から６のいずれか一項に記載の人造大理石。

【請求項8】

前記中間層の厚みは、０．３ｍｍ以上である、請求項１から７のいずれか一項に記載の人造大理石。

【請求項9】

前記中間層の厚みは、０．５ｍｍ以上である、請求項１から８のいずれか一項に記載の人造大理石。

【請求項10】

前記中間層の厚みは、１．１ｍｍ以下である、請求項１から９のいずれか一項に記載の人造大理石。

【請求項11】

前記基材層の熱伝導率は、１Ｗ／ｍ・Ｋ以下である、請求項１から１０のいずれか一項に記載の人造大理石。

【請求項12】

前記基材層の密度は、１．５ｇ／ｃｍ³以下である、請求項１から１１のいずれか一項に記載の人造大理石。

【請求項13】

意匠層と、複数個のバルーンを含む基材層と、前記意匠層と前記基材層との間に位置する中間層と、を備える人造大理石の製造方法であって、
前記意匠層を形成するための第１の材料を型の表面に塗布し、
前記中間層を形成するための第２の材料であって、前記第１の材料とは異なる組成を有する前記第２の材料を前記第１の材料上に塗布し、
前記基材層を形成するための第３の材料であって、前記複数個のバルーンを含む前記第３の材料を前記型に流し込む
製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書が開示する技術は、人造大理石及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、人造大理石の軽量化のために、樹脂組成物にガラス微小中空球を配合する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００６－６２９０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記した人造大理石は、微小中空球を含有するので、硬度が低下し得る。本明細書は、人造大理石の軽量化を実現しつつ、その硬度の低下を防止する技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本明細書によって開示される人造大理石は、意匠層と、複数個のバルーンを含む基材層と、前記意匠層と前記基材層との間に位置する中間層であって、前記意匠層及び前記基材層とは異なる組成を有する前記中間層を備える。

【0006】

本明細書によって開示される人造大理石の製造方法は、意匠層と、複数個のバルーンを含む基材層と、前記意匠層と前記基材層との間に位置する中間層と、を備える人造大理石の製造方法であって、前記意匠層を形成するための第１の材料を型の表面に塗布し、前記中間層を形成するための第２の材料であって、前記第１の材料とは異なる組成を有する前記第２の材料を前記第１の材料上に塗布し、前記第１の工程及び前記第２の工程の後に、前記基材層を形成するための第３の材料であって、前記複数個のバルーンを含む前記第３の材料を前記型に流し込む。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】人造大理石の構成を示す断面図。

【図2】図１のII部における拡大図。

【図3】人造大理石の製造方法を模式的に示すフロー図。

【図4】性能評価試験の結果を示す表。

【図5】厚膜塗工性試験の結果を示す表。

【発明を実施するための形態】

【0008】

（人造大理石の構成：図１及び図２）
図１及び図２を参照して、人造大理石１０の構成を説明する。人造大理石１０は、例えば洗面化粧台、キッチンカウンタ、浴槽等の住宅設備に用いられる。図１に示すように、人造大理石１０は、意匠層１２と中間層１４と基材層１６とを備える。本実施形態では、人造大理石１０が、意匠層１２及び基材層１６とは異なる組成を有する中間層１４を備えることを特徴とする。

【0009】

本実施形態では、意匠層１２の厚みは、例えば０．３０～０．６０ｍｍである。意匠層１２は、人造大理石１０の最上面に位置する意匠面１２ａを有する。従って、人造大理石１０が住宅設備に用いられると、ユーザは意匠面１２ａを視認する。意匠層１２は、樹脂材料で構成されている。本実施形態では、当該樹脂材料は、熱硬化性樹脂であり、具体的には、不飽和ポリエステル樹脂である。変形例では、当該樹脂材料は、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等の他の材料であってもよい。別の変形例では、当該樹脂材料は、熱硬化性樹脂とは異なる樹脂材料（例えばウレタン樹脂、アクリルウレタン樹脂など）であってもよい。

【0010】

本実施形態では、基材層１６の厚みは、例えば１０ｍｍ以上である。基材層１６の厚みの上限値は、特に限定されない。基材層１６の厚みの上限値は、強度および成形性を考慮すると、３０mm以下が好ましい。成形性をより重視する場合は、２５mm以下、更には２０mm以下が好ましい。基材層１６は、樹脂材料で構成されている。本実施形態では、当該樹脂材料は、熱硬化性樹脂であり、具体的には、不飽和ポリエステル樹脂である。変形例では、当該樹脂材料は、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等の他の材料であってもよい。別の変形例では、当該樹脂材料は、熱硬化性樹脂とは異なる樹脂材料（例えばウレタン樹脂）あってもよい。図２に示すように、基材層１６は、複数個のバルーン１８を含む。バルーン１８は、球状の中空体である。バルーン１８は、有機材料で構成される。本実施形態では、バルーン１８は、樹脂バルーンである。変形例では、バルーン１８は、例えばセラミックバルーン等の無機材料で構成されてもよい。

【0011】

基材層１６がバルーン１８を含むと、基材層１６がバルーン１８を含まない場合と比べて、基材層１６の密度が小さくなり、軽量な人造大理石１０を実現することができる。基材層１６の密度は、バルーン１８の配合比によって調整可能である。軽量化を実現するためには、基材層１６の密度は、１．５ｇ／ｃｍ³以下であることが好ましく、本実施形態では０．５ｇ／ｃｍ³である。変形例では、基材層１６の密度は、１．５ｇ／ｃｍ³より大きくてもよく、例えば１．７ｇ／ｃｍ³であってもよい。

【0012】

バルーン１８は、その内部に気体の層を有する。このため、基材層１６の熱伝導率が低下し、人造大理石１０の断熱性が高まる。人造大理石１０の断熱性が高いと、例えば、冬場に人造大理石１０に接したユーザが、人造大理石１０を冷たいと感じてしまうことを抑制することができる。基材層１６の熱伝導率は、バルーン１８の配合比によって調整可能である。ユーザに不快感を与えることを抑制し得る断熱性を実現するためには、基材層１６の熱伝導率は、１Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることが好ましく、本実施形態では０．１１Ｗ／ｍ・Ｋである。変形例では、基材層１６の熱伝導度は、１Ｗ／ｍ・Ｋより大きくてもよく、例えば１．１Ｗ／ｍ・Ｋであってもよい。

【0013】

中間層１４は、意匠層１２と基材層１６との間に位置する。中間層１４は、樹脂材料で構成されている。本実施形態では、当該樹脂材料は、熱硬化性樹脂であり、具体的には、不飽和ポリエステル樹脂である。変形例では、当該樹脂材料は、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等の他の材料であってもよい。別の変形例では、当該樹脂材料は、熱硬化性樹脂とは異なる樹脂材料（例えばウレタン樹脂）あってもよい。図２に示すように、中間層１４は、バルーン１８を含まないと共に、ガラス繊維２０を含む。このため、中間層１４は、ガラス繊維２０を含まない意匠層１２とは異なる組成を有すると共に、バルーン１８を含む基材層１６とは異なる組成を有する。変形例では、中間層１４は、ガラス繊維２０に代えて、例えばポリエステル、ビニロン等の有機繊維を含んでいてもよい。本実施形態では、１つのガラス繊維２０の長さは、約２００μｍである。

【0014】

中間層１４は、例えばスプレー塗布によって形成される。ガラス繊維２０は、このようにして中間層１４が形成される際の垂れ防止材として機能する。換言すると、ガラス繊維２０は、中間層１４の形成時の粘弾性調整材として機能する。ガラス繊維２０は、さらに、中間層１４の形成時の収縮抑制材としても機能する。具体的には、スプレー塗布されたウェット膜が硬化して収縮する際に、ガラス繊維２０が膜の収縮を抑制することができる。この結果、硬化後の膜にしわが生じること抑制することができる。変形例では、中間層１４は、垂れ防止材を含んでいなくてもよいし、収縮抑制材を含んでいなくてもよい。中間層１４は、垂れ防止材及び収縮抑制材とは異なる他の材料を含んでいてもよい。

【0015】

中間層１４の厚みについて説明する。本実施形態では、中間層１４の厚みは、０．８ｍｍである。中間層１４の厚みは、０．１ｍｍ以上であることが好ましい。このような厚みであれば、人造大理石１０の硬度の低下が防止される。中間層１４の厚みは、０．３ｍｍ以上であることがより好ましい。このような厚みであれば、人造大理石１０の落下耐久性が十分に維持される。中間層１４の厚みは、０．５ｍｍ以上であることがより好ましい。このような厚みであれば、厚みのばらつきが少ない中間層１４を形成することができる。中間層１４の厚みは、１．１ｍｍ以下であるとよい。このような厚みであれば、中間層１４の形成時の垂れを抑制することができる。変形例では、中間層１４の厚みは、０．１ｍｍ未満であってもよく、例えば０．０５ｍｍであってもよい。別の変形例では、中間層１４の厚みは、１．１ｍｍより大きくてもよく、例えば０．１２ｍｍであってもよい。

【0016】

上述したように、人造大理石１０は、複数個のバルーン１８を含む基材層１６を備える。このため、人造大理石１０の軽量化を実現することができる。ただし、基材層１６がバルーン１８を含むと、人造大理石１０の硬度が低下する。これを防止するために、本実施形態の人造大理石１０は、さらに、意匠層１２と基材層１６との間に、意匠層１２及び基材層１６とは異なる組成を有する中間層１４を備える。このため、意匠層１２及び基材層１６のみによって構成される人造大理石と比べると、硬度の低下が防止された人造大理石１０を実現することができる。

【0017】

（人造大理石１０の製造方法：図３）
図３を参照して、人造大理石１０の製造方法を説明する。意匠層１２、中間層１４、基材層１６を形成する材料は、それぞれ、樹脂混合物Ｘ、Ｙ、Ｚである。Ｘ、Ｙ、及び、Ｚの詳細は、下記の実施例で説明する。

【0018】

まず、図３の上図に示すように、型２２が用意され、第１のスプレー工程が実行される。第１のスプレー工程では、型２２の表面２２ａが上下方向に延びている状態において、意匠層１２を構成する材料である樹脂混合物Ｘが、スプレーガンＧ１によって表面２２ａに塗布される。型２２に塗布された樹脂混合物Ｘのウェット膜が硬化すると、意匠層１２が形成される。

【0019】

図３の中央図に示すように、第１のスプレー工程後、第２のスプレー工程が実行される。第２のスプレー工程では、型２２の表面２２ａが上下方向に延びている状態において、中間層１４を構成する材料である樹脂混合物Ｙが、スプレーガンＧ２によって意匠層１２上に塗布される。意匠層１２上に塗布された樹脂混合物Ｙのウェット膜が硬化すると、中間層１４が形成される。

【0020】

図３の下図に示すように、第２のスプレー工程後、注型工程が実行される。注型工程では、意匠層１２及び中間層１４が形成された面を底面とした型２２内に、基材層１６を構成する材料である樹脂混合物Ｚが流し込まれる。流し込んだ樹脂混合物Ｚが硬化すると、基材層１６が形成される。その後、意匠層１２、中間層１４、及び、基材層１６が型２２から取り外されると、人造大理石１０が完成する。

【0021】

（実施例）
実施例を説明する。意匠層１２を構成する材料である樹脂混合物Ｘは、不飽和ポリエステル１００重量部に対して、メチルエチルケトンパーオキサイト０．５～２重量部が硬化剤として添加されたものである。中間層１４を構成する材料である樹脂混合物Ｙは、主剤に対して、メチルエチルケトンパーオキサイト及びジメチルフタレートの混合物が硬化剤として微量添加されたものである。主剤は、不飽和ポリエステル８０重量部と、約２００μｍの長さを有するガラス繊維１７～１９重量部と、微量のオクテン酸コバルトと、を含み、具体的には、大泰化工（株）製の「ＭＦ－Ａ主剤 ＃６９７８」である。基材層１６を構成する材料である樹脂混合物Ｚは、不飽和ポリエステル１００重量部、及び、樹脂バルーン（日本フィライト（株）製、ＥＭＣ－８０（Ｂ））１５重量部に対して、メチルエチルケトンパーオキサイト０．５～２重量部が硬化剤として添加されたものである。

【0022】

図３に示される製造方法によって、樹脂混合物Ｘ、Ｙ、及び、Ｚから人造大理石１０が形成された。これにより、基材層１６の密度が０．５ｇ／ｃｍ^３であると共に、基材層１６の熱伝導率が０．１１Ｗ／ｍ・Ｋである人造大理石１０が得られた。

【0023】

第１及び第２のスプレー工程では、スプレーガンのエア圧力が０．１５ＭＰａである。第１のスプレー工程で形成される意匠層１２の厚みを同じとして（例えば約０．３５ｍｍ）、中間層１４の厚みが異なる試料１～４のそれぞれを形成し、下記の性能評価試験を実施した。試料１、２、３、４のそれぞれの中間層１４の厚みは、０．１、０．３、０．５、０．８ｍｍである。

【0024】

比較例１として、中間層１４を含まない人造大理石を形成した。比較例１の意匠層及び基材層は、実施例と同様の条件で形成された。そして、比較例１の人造大理石に対して、実施例と同様に性能評価試験を実施した。

【0025】

（性能評価試験：図４）
図４に示すように、性能評価試験は、人造大理石１０の硬度、落下耐久性、及び、中間層１４の塗膜安定性のそれぞれを評価する試験である。評価基準が満たされるものを「〇（即ち良）」で示し、評価基準が満たされないものを「×（即ち不良）」で示す。

【0026】

試料の表面（即ち意匠面１２ａ）のバーコル硬度をバーコル硬度計によって測定することによって、人造大理石１０の硬度を評価した。評価基準としてバーコル硬度４０以上を設定した。比較例１では、バーコル硬度が０であった（即ち硬度の評価は「×」であった）。試料１～４では、バーコル硬度が４０以上であった（即ち硬度の評価は「〇」であった）。このことから、複数個のバルーン１８を含む基材層１６を備える場合であっても、０．１ｍｍ以上の厚みの中間層１４を備えていれば、人造大理石１０の硬度（即ち表面硬度）を向上できることが確認された。

【0027】

鋼球を人造大理石の意匠層に自然落下させて生じた打痕径及び表面状態を観察することによって、落下耐久性を評価した。意匠層の縦及び横の長さは、１００ｍｍ×１００ｍｍである。鋼球の径、質量は、それぞれ、１９ｍｍ、２８．１ｇである。鋼球の落下高さは、７００ｍｍである。評価基準として、打痕径が３ｍｍ以下、かつ、意匠面にひび及び剥離がないことを設定した。比較例１及び試料１では、ひび及び剥離はなかった。但し、比較例１及び試料１では、打痕径が３ｍｍより大きかった（即ち落下耐久性の評価は「×」であった）。試料２～４では、ひび及び剥離もなく、打痕径も３ｍｍ以下であった（即ち落下耐久性の評価は「〇」であった）。このことから、中間層１４の厚みが０．３ｍｍ以上であれば、製品基準を満たす落下耐久性が確保されることが確認された。

【0028】

電子顕微鏡を用いて人造大理石１０の断面構造の画像を観察することによって、中間層１４の塗膜安定性を評価した。評価基準は、観察画像の目視において、中間層１４と基材層１６との間の境界面の凹凸が目立たないことに設定した。試料１及び試料２では、中間層１４の厚みが一定ではなく、凹凸が目立った（即ち塗膜安定性の評価は「×」であった）。試料３及び試料４では、中間層１４の厚みが一定であり、凹凸が目立たなかった（即ち塗膜安定性の評価は「〇」であった）。このことから、中間層１４が０．５ｍｍ以上であれば、中間層１４の塗膜安定性を向上できることが確認された。膜厚が大きくなると塗膜安定性が向上する理由は、中間層１４に用いる樹脂材料の液特性にある。機能付与のためにガラス繊維を含む影響でスプレー塗布の液滴径が粗くなるため、塗工面平滑に必要な膜厚として０．５ｍｍ以上が必要である。

【0029】

（厚膜塗工性試験：図５）
続いて、図５に示すように、実施例の中間層１４の厚膜塗工性を評価した。厚膜塗工性試験では、中間層１４を構成する材料（即ち実施例の樹脂混合物Ｙ）を型の表面にスプレーガンによって塗布することにより、所定の厚みの中間層１４を単体で形成した。このとき、上記の表面が上下方向に延びている状態となるように型を設置し、上記の表面に対して垂直方向からスプレーガンによって樹脂混合物Ｙが塗布された。スプレー塗布条件については、エア圧力が０．１５ＭＰａであり、型の表面とスプレーガンとの間の距離が３００ｍｍである。

【0030】

本試験では、厚みが異なる複数の中間層１４が形成され、各膜厚は、０．３、０．５、０．７、０．９、１．１、１．３ｍｍである。膜厚は、成膜直後の未硬化の膜厚である。各膜厚において、樹脂混合物Ｙの垂れが発生したのか否かを確認した。図５には、各膜厚において、垂れが発生しなかったものを「〇」、垂れが発生したものを「×」で示す。

【0031】

図５の比較例２は、樹脂混合物Ｙに代えて、実施例の樹脂混合物Ｘが利用された場合の試験結果である。即ち、比較例２の材料は、樹脂混合物Ｙからガラス繊維を除いたものにほぼ等しい。

【0032】

実施例では、中間層１４の厚みが０．３～１．１ｍｍのときには垂れが生じず（即ち評価「〇」）、中間層１４の厚みが１．３ｍｍのときには垂れが生じた（即ち評価「×」）。このことから、中間層１４の厚みが１．１ｍｍ以下であれば、スプレー塗布において垂れを生じることがなく、一定の厚みを有する中間層１４を形成することができることが確認された。

【0033】

比較例２では、中間層の厚みが０．３～０．７ｍｍのときには垂れが生じず（即ち評価「〇」）、中間層の厚みが０．９ｍｍのときには垂れが生じた（即ち評価「×」）。以上から、実施例では、比較例２よりも中間層１４の厚みが大きい場合であっても垂れが生じにくく、厚膜塗工性に優れていることが確認された。換言すると、中間層１４がガラス繊維２０を含むことによって、中間層１４が形成される際の垂れが抑制された。

【0034】

以上、本明細書が開示する技術の具体例を詳細に説明した。これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。以下に変形例を列挙する。

【0035】

（変形例１）人造大理石１０の構成は、上記実施形態の三層構造に限定されない。例えば、人造大理石１０は、意匠層１２と中間層１４との間に別の層を備えていてもよいし、中間層１４と基材層１６との間に別の層を備えていてもよい。

【0036】

（変形例２）人造大理石１０の製造方法は、上記実施形態に限定されない。第１のスプレー工程と第２のスプレー工程との間に別の層を形成する工程を備えていてもよいし、第２のスプレー工程と注型工程との間に別の層を形成する工程を備えていてもよい。

【0037】

（変形例３）上記の実施形態では、意匠層１２、中間層１４、及び、基材層１６のそれぞれを構成する樹脂材料は、同じ不飽和ポリエステル樹脂である。これに代えて、意匠層１２、中間層１４、及び、基材層１６のそれぞれを構成する樹脂材料は、異なる樹脂材料であってもよい。

【0038】

本明細書、及び図面に説明した技術要素は、単独で、あるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。本明細書及び図面に例示した技術は、複数の目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

【符号の説明】

【0039】

１０：人造大理石、１２：意匠層、１４：中間層、１６：基材層、１８：バルーン、２０：ガラス繊維、２２：型、２２ａ：表面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】