装飾用プラスチックラミネート

背景

装飾用プラスチックラミネートは、家庭用および工業用家具に使用される耐久性のあるフラットシート素材です。これは、Formicaのブランド名で最もよく知られています。 Formica Corporationは、プラスチックラミネートの世界最大のメーカーです。他の有名なメーカーには、PremarkCorporationとDuPontが含まれます。

装飾用ラミネートは、汚れ、引っかき傷、熱に強いため、キッチンカウンター、テーブルトップ、キャビネットの表面によく使用されます。ラミネートシートは、フェノール樹脂でコーティングされた茶色の紙の下層、目的のパターンで装飾された紙の2番目の層、および透明なシートの3番目の層の3つの層で構成されています。 2層目と3層目の両方がメラミン樹脂でコーティングされています。

歴史

プラスチックラミネートは、工業製品の絶縁材料として最初に使用されました。その発明は、ハーバートA.ファーバーとダニエルJ.オコナーの2人のエンジニアの功績によるものです。 1900年代初頭、これら2人は、絶縁材料とフェノールラミネート樹脂に取り組んでいる科学者の夢のチームの一部として、ピッツバーグのウェスティングハウス社に加わりました。フェノールラミネート樹脂は、この頃、ベルギーの化学者LeoBaekelandによって開発されました。ベークランドはフェノールとホルムアルデヒドを凝縮して、最初の完全合成プラスチックであるベークライトを製造しました。この材料は、熱、水、化学薬品、および電流に耐性があり、電気絶縁用の硬質ゴムやシェラックに取って代わる特性を備えています。ベークランドの多くの実験には、ベークライト樹脂を紙に含浸させた後、熱硬化と呼ばれるプロセスで高圧および高温の型の下で圧縮することが含まれていました。 2人のウェスティングハウスのエンジニアはこれと同じ流れで働いていました。彼らは重いキャンバスにベークライト樹脂を含浸させることから始め、1913年までにベークライトと紙で作られた平らなラミネートシートの特許を申請しました。 Faberは、新しいプラスチックラミネートフォーマイカを「for」（の代わりに）「mica」（電気絶縁材料として使用される鉱物）と呼びました。

FaberとO'Conorは、1913年にウェスティングハウスを離れ、オハイオ州シンシナティにFormica InsulatingCompanyという会社を設立しました。新会社は電気絶縁用のプラスチックラミネートのリングとチューブを製造していましたが、1914年までに、FaberとO'Conorはプレスを使用して平らなラミネートシートを作成していました。ラミネートは、コイル、チューナー、およびその他の部品を絶縁するために、商業輸送および海軍船のラジオセットで広く使用されていました。しかし、プラスチックラミネートは、その完璧で均一な特性が完璧なラジオの外装であったため、すぐにその装飾的な特性にも使用されました。 1921年までに、Formica Insulating Companyによって製造されたラミネートは、家庭用ラジオおよび船舶用ラジオの製造に統合されました。

1927年、FaberとO'Conorは、平版印刷プロセスで装飾紙を追加することにより、木目や大理石をシミュレートしたパターンでラミネートを作成できることを発見しました。ラミネートがよりカラフルで装飾的になるにつれて、その市場は拡大しました。フェイクマーブルラミネートは1930年代にソーダファウンテンに人気があり、飛行機内のアルミニウムの代わりに木目調ラミネートが使用されていました。 装飾用プラスチックラミネートシートは、熱硬化プロセス中にアルデヒドと反応する樹脂のモードです。 1940年代製造の改善により、すぐにプラスチックラミネートがタバコに耐えられるようになりました やけどを負い、素材はより魅力的でカラフル、そして耐久性が増し、キッチンやダイニング家具のメーカーによる使用に拍車をかけました。

原材料

装飾用プラスチックラミネートシートは、熱硬化性プロセス中にアルデヒドと反応する樹脂でできています。樹脂は、装飾シートを上に載せたクラフト紙の層にラミネートされています。クラフト紙は、食料品の袋に使用されているのと同じ茶色の紙です。最初のプラスチックラミネートは、ホルムアルデヒドとフェノールのポリマーであるフェノール樹脂で作られました。フェノール樹脂は暗い色しか生成しません。 1930年代に、メラミンと呼ばれる尿素ベースの樹脂が開発され、透明な表面が生成されました。現代の製造工程では、上2層の紙にメラミン樹脂を含浸させ、下層にはフェノール樹脂を使用しています。

製造
プロセス

紙に含浸させる

• 1このプロセスは、短冊状の紙を樹脂に浸すことから始まります。装飾用プラスチックラミネートは、用途に応じて、さまざまなグレードまたは厚さで作成できます。最終的なシートには、7〜18層の紙が組み合わされている場合があります。最下層はクラフト紙です。紙は、通常3、4、または5フィートのさまざまな幅のリボンで提供されます。クラフト紙は、フェノール樹脂を含む「浴槽」またはバットに通されます。シートの最上層の紙は半透明です。これは、メラミン樹脂のバットを通過します。最上部のすぐ下のレイヤーは装飾レイヤーです。これは、目的の表面パターンの透明な最上層を通して見える色またはデザインで印刷された1枚の紙です。このシートもメラミンバットを通過します。

乾燥

• 2次に、樹脂を含浸させたシートを乾燥チャンバーに入れます。次に、それらはカットされ、層状に積み重ねられます。透明層と装飾層はクラフト紙の上にあります。

熱硬化性

• 3次に、紙の層をフラットベッド油圧プレスにロードして最終硬化させます。プレスは、樹脂に浸した紙のサンドイッチを1,400 psiで圧縮し、高温に加熱します。熱は樹脂の反応を触媒します。フェノール（またはメラミン）およびホルムアルデヒド分子 交互に連鎖的に結合し、その過程で水分子を放出します。樹脂は一緒に流れて固まります。熱硬化性樹脂は、紙シートを1枚の剛性のあるラミネートシートに変換します。このシートは乾燥していて不溶性であり、高温でも成形や成形ができません。

仕上げ

• 4ドライシートを希望のサイズと形状にカットします。また、合板、フレークボード、ファイバーボード、金属などの建築材料に接着することもできます。

副産物/廃棄物

プラスチックラミネートの製造プロセスでは、いくつかの副産物が生成されますが、そのうちのいくつかは危険であると考えられています。ラミネートプロセス中にフェノール樹脂から有毒な排出物が発生し、プラスチックラミネートを表面に塗布する際に使用されるアクリル樹脂と硬化剤も危険であると見なされます。装飾用プラスチックラミネート自体は、「リサイクル可能な」プラスチックとは見なされません。ただし、少なくとも1つの大手メーカーが有害な廃棄物と排出物を削減するための措置を講じています。溶剤系から水系のフェノール樹脂に切り替えることで、ラミネーション時に放出される毒素の量を減らすことができます。メラミンの組成の最近の変化も、このタイプの樹脂からのアルコール放出を事実上排除しました。いわゆる充填カラムスクラバーなどの制御装置も、大気中への粒子状物質の排出を削減します。

製造工程で発生する紙やラミネートの残留物は、パワーボイラーで燃焼します。これにより、埋め立て地に送られる廃棄物の量が減ります。装飾紙に使用されている金属ベースの顔料も、危険である可能性があるため、廃棄物の問題を引き起こします。このため、プラスチックラミネートの大手メーカーは、このような顔料の使用を減らしており、将来的には金属ベースの顔料の使用を完全に廃止する予定です。使用済みのラミネートはリサイクルできませんが、一部の企業は古いラミネートを流通に適した新しいサンプルセットにまとめています。