JP2001114998A - 不飽和ポリエステル樹脂及び成形材料用組成物 - Google Patents
不飽和ポリエステル樹脂及び成形材料用組成物Info
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Abstract
水性に優れた、人造大理石の製造に好適な不飽和ポリエ
ステル樹脂の提供。 【解決手段】 全酸成分中のα,β−オレフィン系不飽
和ジカルボン酸またはその無水物の割合が50モル%以
上であり、グリコール成分にビスフェノールAプロピレ
ンオキシド付加体とビスフェノールAエチレンオキシド
付加体とを含む不飽和ポリエステルと共重合性単量体と
から構成される不飽和ポリエステル樹脂であって、屈折
率が25℃で1.540〜1.570である不飽和ポリ
エステル樹脂。
Description
アルミニウムを用いた人造大理石の製造に適した不飽和
ポリエステル樹脂及びその成形材料用組成物に関するも
のである。
ンター・洗面化粧台等の高級化、高意匠化に伴い、これ
らの分野で幅広く使用されている。プレス成形により人
造大理石を成形する場合、優れた透明感及び耐熱水性を
得るために、成形材料の充填材にはガラスパウダーが多
用されるが、かねてから混練機・金型のガラスパウダー
の摩擦による消耗やコスト高が問題となっており、ガラ
スパウダーから硬度の低く比較的安価な水酸化アルミニ
ウムへの置き換えを望む市場要請がある。しかしなが
ら、従来の不飽和ポリエステル樹脂では屈折率が低いた
め、より屈折率の高い水酸化アルミニウム(屈折率1.
57〜1.58)との組み合わせでは屈折率の差が大き
いため、成形品に透明感、いわゆる深み感が得られなか
った。
ある優れた質感を有し、かつ耐水性に優れた、人造大理
石のプレス成形製造に適した不飽和ポリエステル樹脂、
成形材料用組成物及び成形品を提供することを目的とす
る。
大理石の製造に適した不飽和ポリエステル樹脂を得るた
めに、不飽和ポリエステルを構成する各成分の種類、使
用量等について鋭意研究を重ねた結果、グリコール成分
にビスフェノールAプロピレンオキシド付加体(以下B
PA・POという)とビスフェノールAエチレンオキシ
ド付加体(以下BPA・EOという)を併用することに
より、成形性、質感、耐水性ともに良好な成形品を得る
ことができるという知見を得て、さらに研究を重ねて本
発明を完成するに至った。即ち本発明は、以下の(1)
〜(7)である。
不飽和ジカルボン酸またはその無水物の割合が50モル
%以上であり、グリコール成分にBPA・POとBPA
・EOとを含む不飽和ポリエステルと共重合性単量体と
から構成される不飽和ポリエステル樹脂であって、屈折
率が25℃で1.540〜1.570である不飽和ポリ
エステル樹脂。
の割合が10〜80モル%、BPA・EOの割合が5〜
80モル%であり、さらにBPA・POとBPA・EO
を足したものの割合が全グリコール成分中の50モル%
以上である前記(1)記載の不飽和ポリエステル樹脂。
ドの平均付加モル数が1.7〜3.0モルであり、BP
A・EOのエチレンオキシドの平均付加モル数が1.7
〜3.0である前記(1)または(2)記載の不飽和ポ
リエステル樹脂。
の不飽和ポリエステル樹脂に低収縮化剤、充填材、重合
開始剤を配合した成形材料用組成物。
前記(4)記載の成形材料用組成物。
前記(4)または(5)記載の成形材料用組成物。
を加熱加圧下硬化させてなる成形品。
ステル樹脂はα,β−オレフィン系不飽和ジカルボン酸
またはその無水物とグリコールの付加反応または脱水縮
合反応によって合成される。また飽和二塩基酸や芳香族
二塩基酸またはその無水物あるいは塩基酸と反応するジ
シクロペンタジエンなども併用することができる。
の例としては例えばマレイン酸、フマル酸、イタコン
酸、シトラコン酸およびこれらジカルボン酸の無水物が
挙げられる。これらα,β−オレフィン系不飽和ジカル
ボン酸と併用されるジカルボン酸の例としては、例え
ば、アジピン酸、セバシン酸、コハク酸、フタル酸無水
物、オルソフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、テ
トラヒドロフタル酸、テトラクロロフタル酸などが挙げ
られる。本発明においては、これらの中でフマル酸、マ
レイン酸、無水マレイン酸のうち少なくとも一種の使用
が好ましく、樹脂の着色の観点よりフマル酸の使用がよ
り好ましい。また使用するα,β−オレフィン系不飽和
ジカルボン酸またはその無水物の割合は全酸性分中の5
0モル%以上であり、50モル%より小さいと成形品の
耐水性が不十分となる。
リコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコー
ル、ジプロピレングリコール、1,3−ブタンジオー
ル、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオー
ル、ネオペンチルグリコール、水素化ビスフェノール
A、BPA・PO、BPA・EO、1,4−シクロヘキ
サンジメタノール、グリセリン、トリメチロールプロパ
ン、トリメチロールエタン、エチレンオキサイド、プロ
ピレンオキサイド等を挙げることができる。
PO、BPA・EOの併用が必須である。BPA・PO
を使用すると成形品が黄色味を帯び、BPA・EOを使
用すると白い色調を示す。これらを併用することによ
り、成形品の色調を調整することが出来る。また、BP
A・POとBPA・EOを足したものの割合は、全グリ
コール成分中の50モル%以上である。50モル%より
小さいと成形品の透明性が低く好ましくない。全グリコ
ール成分中のBPA・POの割合は10〜80モル%で
ある。80モル%より大きいと成形品の黄色味が強くな
り、10モル%より小さくBPA・EOの割合が大きく
なると、成形品の色調に不具合が生じるおそれがあり好
ましくない。一方、全グリコール成分中のBPA・EO
の割合は5〜80モル%である。80モル%より大きい
と、成形品の白い色調が強くなり透明感が落ちる。また
貯蔵安定性(沈降性)、成形品の耐水性に問題が生じる
おそれがあり好ましくない。5モル%より小さくBPA
・POの割合が大きくなると、成形品の色調に不具合が
生じるおそれがあり好ましくない。使用するBPA・P
OのPO平均付加モル数は1.7〜3.0モルが好まし
い。3.0モルより大きいと、硬化収縮が大きく成形品
にクラックが生じやすく、1.7より小さいと、合成し
た樹脂の分子量が小さくなり耐水性に問題が生じやす
い。使用するBPA・EOのEO平均付加モル数は1.
7〜3.0モルが好ましい。3.0モルより大きいと親
水性が大きくなり耐水性に問題が生じやすく、1.7よ
り小さいと、合成した樹脂の分子量が小さくなり耐水性
に問題が生じやすい。
たとえばスチレン、p−クロルスチレン、ビニルトルエ
ン等の芳香族系単量体、アクリル酸、アクリル酸メチル
エステル、メタクリル酸、メタクリル酸メチルエステ
ル、アクリロニトリル等のアクリル系単量体を挙げるこ
とができる。
ルの希釈剤とは別にコンパウンド処方中に加えることも
できる。
単量体とから構成される不飽和ポリエステル樹脂の屈折
率は、液状で25℃において1.540〜1.570で
ある。一般に不飽和ポリエステル樹脂硬化物の屈折率
は、液状の屈折率より約0.02上昇すると言われてい
る。成形品の透明性を得るために不飽和ポリエステル樹
脂を充填材の屈折率に合わせることが好ましい。
分架橋ポリマー粒子が好ましい。部分架橋ポリマー粒子
は、少なくとも一種の単官能ビニルモノマーと少なくと
も一種の多官能ビニルモノマーの共重合物である。単官
能ビニルモノマーの例としては、スチレン、α−メチル
スチレン、クロロスチレン、ビニルトルエン、エチルビ
ニルベンゼン等の芳香族ビニル、ブタジエン、イソプレ
ン、クロロプレン等の共役ジエン、エチルアクリレー
ト、プロピルアクリレート、ブチルアクリレート、シク
ロヘキシルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレ
ート、メチルメタクリレート、ブチルメタクリレート等
の(メタ)アクリル酸エステル、酢酸ビニル、プロピオ
ン酸ビニル等のビニルエステル、アクリロニトリル、メ
タクリロニトリル等のシアン化ビニルや、その他、シア
ン化ビニリデン等を挙げることができる。多官能モノマ
ーとしては、例えばジビニルベンゼン等の芳香族ジビニ
ルモノマー、エチレングリコールジアクリレート、エチ
レングリコールジメタクリルレート、ブチレングリコー
ルジアクリレート、ヘキサンジオールジアクリレート、
ヘキサンジオールジメタクリレート、トリメチロールプ
ロパンジアクリレート、トリメチロールプロパンジメタ
クリレート、トリメチロールプロパントリアクリレー
ト、トリメチロールプロパントリメタクリレート等のア
ルカンポリオールポリメタクリレート等を挙げることが
できる。この架橋ポリマーは必要に応じてシリカ、アル
ミナ、炭酸カルシウム、マグネシウムシリケート、アル
ミニウムシリケート、水酸化アルミニウム等の無機物質
で表面がコートされたものでもよい。
酸化アルミニウム、ガラスパウダーをはじめ、炭酸カル
シウム等の汎用充填剤材を使用することができるが、成
形品の透明性、質感の点より、水酸化アルミニウムの使
用が特に好ましい。尚、混練機・金型のガラスパウダー
の摩擦による消耗に影響を及ぼさない範囲でガラスパウ
ダーとの併用も可能である。大きさとしては平均粒径1
〜100ミクロンのものが好ましい。さらにシランカッ
プリング剤、チタンカップリング剤などの表面改質剤で
表面処理したものも好ましく用いることができる。
は、t−ブチルパーオキシベンゾエート(TBPB)、
t−ブチルパーオキシオクトエート(TBPO)、t−
ヘキシルパーオキシベンゾエート(THPB)、t−ヘ
キシルパーオキシオクトエート(THPO)、2,5−
ジメチル−2,5−ジ(ベンゾイルパーオキシ)シクロ
ヘキサン(DDBPH)、t−アミルパーオキシオクト
エート(TAPO)、t−ブチルイソプロピルパーオキ
シカーボネート(TBIPC)等の有機過酸化物を単独
または複数の組み合わせで使用することができる。
用することができる。一般には、直径8〜15μで長さ
が26mm以下のものが好ましく使用され、通常組成物
全量に対して0〜30重量%程度配合される。
シウムに代表される離型剤は必要に応じて添加すること
ができる。
用の手段にて混練、含浸、熟成することによって、BM
Cのようなバルク状またはSMC、TMCのようなシー
ト状の成形材料として得られる。
物成形品は、前述の不飽和ポリエステル樹脂組成物を圧
縮成形機または射出成形機にて、所定の温度、所定の圧
力で加温、加圧することによって成形される。
説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるもの
ではない。なお、実施例中に示す「部」は「重量部」を
意味し、断りのない限り、使用したBPA・POのPO
平均付加モル数は2.20モルであり、使用したBPA
・EOのEO平均付加モル数は2.26である。また実
施例中に示す「数平均分子量」は、GPC、ポリスチレ
ン換算にて算出された値である。
Lの5つ口フラスコに、フマル酸1045g、BPA・
PO1619g、BPA・EO1440gおよびハイド
ロキノン(禁止剤 以下「HQ」という)0.19gを
仕込み、窒素ガスを通しながら200℃で7時間反応さ
せて酸価16.0mgKOH/g、数平均分子量405
0の反応物を得た。得られた不飽和ポリエステルにスチ
レン70部、HQ0.005部を加え溶解させて、粘度
3220mPa・s(25℃)の不飽和ポリエステル樹
脂Aを得た。
・PO1810g、BPA・EO960g、ネオペンチ
ルグリコール208gおよびHQ0.19gを仕込み、
窒素ガスを通しながら200℃で8時間反応させて酸価
18.9mgKOH/g、数平均分子量4700の反応
物を得た。得られた不飽和ポリエステルにスチレン70
部、HQ0.005部を加え溶解させて、粘度3150
mPa・s(25℃)の不飽和ポリエステル樹脂Bを得
た。
・PO3206gおよびHQ0.20gを仕込み、窒素
ガスを通しながら200℃で7時間反応させて酸価1
4.1mgKOH/g、数平均分子量4450の反応物
を得た。得られた不飽和ポリエステルにスチレン70
部、HQ0.005部を加え溶解させて、粘度2600
mPa・s(25℃)の不飽和ポリエステル樹脂Cを得
た。
込み、窒素ガスを通しながら80℃で溶解した後、フマ
ル酸1277gおよびHQ0.2gを加え、200℃で
6時間反応させて酸価14.0mgKOH/g、数平均
分子量5700の反応物を得た。得られた不飽和ポリエ
ステルにスチレン80部、HQ0.005部を加え溶解
させて、粘度5200mPa・s(25℃)の不飽和ポ
リエステル樹脂Dを得た。
オペンチルグリコール1031g、水酸化ビスフェノー
ルA1190g、1,6−ヘキサンジオール195g及
びHQ0.19gを仕込み、窒素ガスを通しながら20
0℃で5時間反応させ、酸価が25.0mgKOH/g
以下になった時点で内温を一旦170℃以下まで冷却
し、無水マレイン酸971gを仕込む。窒素ガスを通し
ながら再度200℃まで昇温し、約6時間反応させて酸
価26.5mgKOH/g、数平均分子量3100の反
応物を得た。得られた不飽和ポリエステルにスチレン6
0部、HQ0.005部を加え溶解させて、粘度230
0mPa・s(25℃)の不飽和ポリエステル樹脂Eを
得た。
低収縮化剤としての部分架橋ポリスチレン、充填材、硬
化剤、禁止剤、離型剤、ガラスファイバーとから構成さ
れるコンパウンドの配合を表1に示す。架橋ポリスチレ
ンは武田薬品工業(株)製のスタフィロイド(登録商
標)GB103R、充填材は、平均粒子径が25ミクロ
ンの水酸化アルミニウム、平均粒子径が15ミクロンの
ガラスパウダーを使用した。その他禁止剤としてモノt
−ブチルハイドロキノン(MTBHQ)、重合開始剤と
してt−ブチルパーオキシベンゾエート(TBPB)を
使用した。離型剤はステアリン酸亜鉛、増粘剤は酸化マ
グネシウムを使用した。
た。すなわち増粘剤、ガラスチョップ(1.5mm)以
外の原料を良く混練した後、その樹脂ペーストに増粘
剤、ガラスチョップを加えて更に混練した。BMCは4
0℃の雰囲気下24時間熟成した。このBMCを120
℃、10MPaの条件で8分間加熱加圧し、厚み8mm
の成形品を得た。また、TMCも公知の製造方法によっ
て製造された。すなわち増粘剤、ガラス繊維(1/2イ
ンチ)以外の原料を良く混練した後、その樹脂ペースト
に増粘剤を加え、含浸機を用いてガラス繊維とともに含
浸した。TMCは40℃の雰囲気下24時間熟成した。
このTMCを120℃、10MPaの条件で8分加熱加
圧し、厚み8mmの成形品を得た。
および耐煮沸性を調べた。耐煮沸性は93℃の温水に試
験片を浸漬し、500時間後の△Eおよび色調により評
価した。表1中の耐煮沸性評価における「良好」とは△
E≦3かつ白化していない状態を示し、「不良」とは△
E≦3あるいは白化した状態を示す。また、実際のバス
タブを約1/2倍に縮小したミニバスタブ型を用いてB
MC及びTMCを120℃、10MPaの条件で8分間
加熱加圧し、クラックの有無を確認した。樹脂の屈折率
は(株)アタゴ製アッベ屈折計を用いて、プリズム周囲
に25℃の恒温水を流した状態で測定した。樹脂の貯蔵
安定性は、樹脂を25℃の環境下2ヶ月間保管し、その
間の沈殿発生の有無により評価した。
脂の貯蔵安定性、成形時の成形性、成形品の色調・透明
感(深み感)・耐煮沸性のいずれも良好であった。
ないため、成形品の黄色味が強く色調が不良であった。
また比較例2ではBPA・POが使用されていないた
め、沈殿が発生し、成形品も白い色調が強いため透明感
が得られず、耐煮沸性も不良であった。比較例3では、
BPA・POおよびBPA・EOのいずれも使用されて
いない結果、樹脂と充填材との屈折率の差が大きいた
め、成形品が白く満足のいく透明感が得られなかった。
リコール成分としてとくにBPA・POおよびBPA・
EOを併用したことにより耐水性に優れ、かつ屈折率が
高い。そのため本発明のポリエステル樹脂は屈折率の高
い充填材の使用が可能となり、たとえば水酸化アルミニ
ウムなどの充填材を使用しても耐水性に優れ、かつ透明
感、色調に優れた人造大理石などの成形品を得ることが
できる。
を用いる場合、ガラスパウダーで問題となっている混練
機・金型の摩耗低減化、コストの削減が可能となり、ま
たBMCだけでなく、TMC、SMCという材料形態に
も利用できるため、生産性高く製造することができる。
Claims (7)
- 【請求項1】 全酸成分中のα,β−オレフィン系不飽
和ジカルボン酸またはその無水物の割合が50モル%以
上であり、グリコール成分にビスフェノールAプロピレ
ンオキシド付加体(以下「BPA・PO」という)とビ
スフェノールAエチレンオキシド付加体(以下「BPA
・EO」という)とを含む不飽和ポリエステルと共重合
性単量体とから構成される不飽和ポリエステル樹脂であ
って、屈折率が25℃で1.540〜1.570である
不飽和ポリエステル樹脂。 - 【請求項2】 全グリコール成分中のBPA・POの割
合が10〜80モル%、BPA・EOの割合が5〜80
モル%であり、さらにBPA・POとBPA・EOを足
したものの割合が全グリコール成分中の50モル%以上
である請求項1記載の不飽和ポリエステル樹脂。 - 【請求項3】 BPA・POのプロピレンオキサイドの
平均付加モル数が1.7〜3.0モルであり、BPA・
EOのエチレンオキシドの平均付加モル数が1.7〜
3.0である請求項1または2記載の不飽和ポリエステ
ル樹脂。 - 【請求項4】 請求項1〜3のいずれか一つの不飽和ポ
リエステル樹脂に低収縮化剤、充填材、重合開始剤を配
合した成形材料用組成物。 - 【請求項5】 さらにガラスファイバーを配合した請求
項4記載の成形材料用組成物。 - 【請求項6】 充填剤が水酸化アルミニウムである請求
項4または5記載の成形材料用組成物。 - 【請求項7】 請求項6記載の成形材料用組成物を加熱
加圧下硬化させてなる成形品。
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