JP2002097333A - 構造用プラスチックに対する接着性が改善されたアクリルポリマーキャップストック - Google Patents
構造用プラスチックに対する接着性が改善されたアクリルポリマーキャップストックInfo
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Abstract
のアクリル系のキャップストック材料において、アクリ
ルの有益な物理的特性に悪影響を及ぼすことなくキャッ
プストック材料と構造用プラスチックとの接着性を改善
すること。 【解決手段】 フィードブロック同時押出によって成形
される複合材料中の構造用プラスチック用のキャップス
トックとして用いるための、アクリル酸エステルポリマ
ーとアクリルポリマー系添加剤とのブレンドから成るア
クリル組成物、構造用プラスチックの層がアクリル酸エ
ステルポリマーとアクリルポリマー系添加剤とのブレン
ドの薄い保護層を有して成る複合材料製品、並びにその
製造方法が開示される。
Description
キャップストックの分野のものである。
ラスチック(特にポリスチレン)上の同時押出又は該構
造用プラスチックに対する積層のためのキャップストッ
ク材料として有用なアクリル樹脂組成物、並びにかかる
複合材料の製造及びそれから製造された物品に関する。
衝撃性ポリスチレン(HIPS)、アクリロニトリル/
ブタジエン/スチレン(ABS)樹脂、ポリ塩化ビニル
(PVC)樹脂等は、押出、金型成形又は造形されて様
々な製造物品(製品)にされた際に魅力的な機械的特性
を示す。かかる物品には、例えばバスタブ、シャワー区
画、カウンター、家電製品のハウジング及びライナー、
建築材料、例えばドア、窓及びシャッター、並びに貯蔵
設備が包含される。これらの構造用プラスチックは強
く、靭性があり且つ比較的安価であるが、それらの露出
された表面の特性は理想より劣る。即ち、この構造用プ
ラスチックの表面は、光によって分解したり、容易に掻
き傷ができたり、通常の溶剤によって侵食されたりす
る。
系材料を適用して下層の構造用材料を保護したり使用環
境にまつわる酷使に耐えることができる表面を提供した
りすることが産業界での慣例になっている。かかる表面
材料は、「キャップストック」と称される。
チックよりはるかに薄く、典型的にはキャップストック
層(プライ、ply)と構造用プラスチック層とを含む複
合材料の合計厚さの約10〜約25%である。例えば、
キャップストックの厚さは約0.1〜約2.5mmであ
ることができ、構造用プラスチック層の厚さは約1.0
〜約10mmであることができる。
る分解に対する耐性、硬度、水及び通常の化学薬品に対
する不活性さ、耐久性及び靭性が優れていることが知ら
れているアクリル樹脂は、ABSシートのような様々な
構造用プラスチック用に選択されるキャップストックで
ある。キャップストックの機械的特性は一般的に構造用
プラスチックのものの補助的(secondary)なものであ
るが、しかしキャップストックは複合材料の機械的特性
に悪影響を及ぼさないことが重要である。
系のキャップストックは、いくつかの異なる方法で構造
用プラスチックに適用することができる。例えば、キャ
ップストック及び構造用プラスチックの予め形成された
シート又はフィルムを、例えば熱溶融、プレス積層又は
好適な接着剤若しくは相互相溶性ポリマー中間層を介し
た積層によって、互いに積層させることができる。
又は溶液若しくは分散液注型のようなその他の積層方法
も、構造用プラスチック及びアクリル系キャップストッ
クを積層させるために用いることができる。別法とし
て、好適な場合には、構造用プラスチック及びアクリル
系キャップストックを同時押出、特にフィードブロック
同時押出することができ、これは積層体がアクリルキャ
ップされたABSシートである場合にしばしば選択され
る方法である。次いで、複合材料のシートを熱成形して
バスタブ、シャワー区画、カウンター天板等のような物
品にすることができる。
て広く入手できる。本明細書において用語「フィードブ
ロック同時押出」とは、次のような方法を言う。即ち、
第一のプラスチック材料(例えば構造用プラスチック材
料)の樹脂供給物及び第二のプラスチック材料(例えば
キャップストック材料)の樹脂供給物のそれぞれが溶融
状態に加熱され、それらの別々の流れとしてフィードブ
ロック(供給物が集められる区画)に供給され、そこで
これらの流れが対面形式での表面接触で一緒にされて2
層流を形成し、この2層流がシートダイに供給され、そ
こでこの2層流が層流条件下で横に広がって2層シート
になる。このシートの溶融樹脂層はダイから出ていくと
きに対面形式での表面接触状態にあり、造形された2層
シートはその後に冷却されて固化する。得られる複合材
料は、シートを構成する固化した樹脂によってシートの
それぞれの層が互いに一体結合したものから成る。当技
術分野において周知のように、フィードブロック同時押
出プロセスは、2種より多くの樹脂流に適応できるよう
に設計されたフィードブロックを用いることによって2
種より多くの層のシートを製造するために用いることが
できる。2層乃至それ以上の層のシートを形成させるた
めの方法においては、シートの縁端部は通常トリミング
(切り落とし)され、理想的にはこのトリミング屑(切
り落とされた部分)は、材料を大事に使って経済性を実
現するために、構造用プラスチック供給物に再循環され
る。
ックが構造用プラスチックに対して優れた接着性を有し
ていなければならないということである。しかしなが
ら、従来のアクリル樹脂キャップストックにおいては、
例えば耐衝撃性ポリスチレン(HIPS)フィルム又は
シート物品上では、接着性が商業的用途にとって満足で
きないものだった。2つの層の間の接着性を望ましいレ
ベル又は改善されたレベルにするために、典型的には、
アクリルとHIPSとの間に第三のポリマー、いわゆる
接着剤層が押出される。接着剤層の1つの例はMMA
(メタクリル酸メチル)/スチレンコポリマー であ
り、これはPMMA及びHIPSに対する相溶性及び/
又は混和性を有する。従来技術文献の米国特許第435
0742号明細書には、アクリルとスチレン系層との間
の接着性を改善するための別法が開示され、アクリル樹
脂に対する良好な接着性を得るためにスチレンと共に
α,β−不飽和カルボン酸が3〜30重量%共重合され
ている。しかしながら、この中間層の使用は結果として
複合材料に追加の処理工程、費用及び重量をもたらす。
の目的は、構造用プラスチック(好ましくは耐衝撃性ポ
リスチレン)から成る第一の層と、(a)アクリル樹脂
及び(b)アクリルポリマー系添加剤(これが2つの層
の間の接着強度を高める)から成る第二の層との2つの
層から成る同時押出製品を提供することにある。
チレンから成り且つアクリル系キャップストックの保護
表面層を有する多層シートの製造にある。本発明のその
他の目的、特徴及び利点は、以下の説明から明らかにな
るであろう。
って容易に成形することができる複合材料においてHI
PS及び同様の構造用プラスチック用のキャップストッ
クとして用いることができるアクリル組成物を提供する
ことに関する。本発明は、構造用プラスチックに対する
接着性が改善されたキャップストックを形成させるため
に用いることができるアクリル樹脂組成物に関する。
特性を本質的に維持するアクリル系キャップストックを
可能にする。これは、光学的諸特性、耐光性及び光沢の
ようなアクリルの良い特性に悪影響を及ぼすアクリル樹
脂の組成変化に対抗する。
用いるための、アクリル酸エステルポリマーとアクリル
ポリマー系添加剤とのブレンドから成る組成物が提供さ
れる。
チックの層がアクリル酸エステルポリマーとアクリルポ
リマー系添加剤とのブレンドの比較的薄い保護層を有し
て成る複合材料製品、及び該複合材料の製造方法が提供
される。
加剤とのブレンドの溶融流とを押出機排出導管中で一緒
にして、導管の断面に形状一致し且つ構造用プラスチッ
クと前記ブレンドとの間の境界面が比較的はっきり画定
された単一の層状化された溶融材料流を形成させ、次い
でシート成形押出ダイ(一般的にはそのダイリップが前
記の境界面に対して位置合わせされたもの)に前記層状
化溶融材料流を通すことを含む。
キャップストック組成物は、次の(a)〜(c)から成
る:(a)ポリメチルメタクリレート、又はメタクリル
酸アルキル/アクリル酸アルキルコポリマーをベースと
するマトリックス10〜95%;(b)改質剤0〜60
%;(c)次のものから成るアクリルポリマー系添加剤
5〜40%: ・メタクリル酸メチル5〜90%、 ・メタクリル酸C2〜C6(好ましくはC4)アルキル1
0〜95%、及び ・メタクリル酸又はアクリル酸若しくはそのC1〜C5エ
ステル0〜10%。
前記アクリルポリマー系添加剤は、MMA20〜50%
及びBMA(メタクリル酸ブチル)50〜80%から成
り且つ40000〜300000、好ましくは4000
0〜100000の分子量を有する。
アクリルポリマー系添加剤は、メタクリル酸メチル50
〜80%及びメタクリル酸ブチル(BMA)20〜50
%から成り且つ40000〜300000、好ましくは
40000〜100000の分子量(Mw)を有する。
とによってもっと容易に理解されるであろう。
を意味する。分子量は、慣用のゲル透過クロマトグラフ
ィー法により、キャリブレーション用のメタクリレート
標準物質を用いて概算される。用語「ダルトン」とは、
原子質量単位を意味する。
積層手順では一体化させるのが非常に困難であると従来
思われていた2種のポリマー材料から多層シート又はフ
ィルムを製造することができることが見出された。
ィルムは、最終複合材料シーティングに望まれる厚さに
実質的に相当する厚さを有する構造用プラスチックの層
と、該構造用プラスチック層の一方又は両方の面に接着
した、アクリル酸エステルポリマーとアクリルポリマー
系添加剤とのブレンドの比較的薄い外側層とから成る。
かくして、構造用プラスチックの望ましい経済上の特徴
を有すると同時にアクリルポリマーの非常に望ましい表
面特性をも有する複合材料シーティングが提供される。
キャップストックの本質的に均一で比較的薄い層を単一
の押出工程で構造用プラスチック下層と堅固に一体化さ
せることできるという発見にある。
れているが、それらは化学的に類似した樹脂系材料又は
少なくとも相溶性の樹脂系材料の押出に関するものであ
り、これに対して本発明の方法は化学的にも物理的にも
類似していない樹脂に対して首尾よく適用された。特定
的には、アクリル層がアクリル酸エステルポリマーとア
クリルポリマー系添加剤とのブレンドであれば、ポリス
チレンとアクリルとを同時押出することによってアクリ
ル層とポリスチレン層との間で強い接着性を示す多層シ
ートを製造することができるということが見出された。
とから強く接着する多層シーティングを得ることができ
るという事実は驚くべきことである。何故ならば、ポリ
スチレンと通常不相溶性である別のポリマー材料(例え
ばポリオレフィン)をポリスチレンと同時押出した場合
には、2種のポリマーの粘度の間で近似性が達成された
としても、満足できる程度に接着する多層製品を得るこ
とはできないからである。
「フィルム」(厚さ10ミル未満)又は「シーティン
グ」(厚さ10ミル以上)の製造に適用できる。かくし
て、広く言えば、ポリスチレンの4乃至5ミルのベース
層上、1ミルのベース層上にさえ、アクリルポリマーの
1ミル又はそれより薄い表面層を有する複合フィルムを
製造することができる。しかしながら、実際的に言え
ば、特に興味深い製品は、分数ミル(1ミル未満)(例
えば1/4乃至1/2ミル)〜数ミルのアクリル表面層
を有する厚さ10ミル〜1/2インチまでの多層シート
である。従って、より厚いシーティングが望まれる場合
にはアクリルポリマー成分についての容量供給割合を大
抵の場合非常に低いもの(例えば1%未満)にし、ま
た、非常に薄いフィルムを製造する場合には20乃至2
5%を超える割合も企図されるということがよく理解さ
れるだろう。
ABS、PVC及びその他の樹脂上のアクリル酸エステ
ルポリマーキャップストック(保護層)として、シート
及び成形部品に良好な外観、光沢、表面硬度及び耐候性
を提供するために用いられる。
レン(HIPS)を用いて作られたシートにこれらのア
クリルの特徴を持たせることができるようにしたいと望
むが、しかし通常のアクリル樹脂はHIPSに対する接
着性が劣るので、費用効率よく且つ上首尾でこれを行う
ことはできない。複雑さ、厚さ及び部品成形温度によっ
ては、アクリルキャップストック/HIPS複合材料は
容易に離層することがある。本発明の目的は、アクリル
の望ましい特徴を維持しながらHIPSに対する良好な
接着性を追加するアクリル樹脂製品を開発することであ
る。
陽光線による分解に対する耐性、硬度、水及び通常の化
学薬品に対する不活性さ、耐久性及び靭性が優れている
ことが知られているアクリル樹脂は、様々な構造用プラ
スチック用に選択されるキャップストックである。キャ
ップストックの機械的特性は一般的に構造用プラスチッ
クのものの補助的なものであるが、しかしキャップスト
ックは複合材料の機械的特性に悪影響を及ぼさないこと
が重要である。
ルポリマー」とは、(1)メタクリル酸アルキルホモポ
リマー、(2)メタクリル酸アルキルと別のメタクリル
酸アルキル、アクリル酸アルキル又はメタクリル酸との
コポリマー、(3)アクリル酸アルキルホモポリマー、
及び(4)アクリル酸アルキルと別のアクリル酸アルキ
ル又はメタクリル酸アルキルとのコポリマーを意味す
る。
することができ、1〜4個の炭素原子を有するのが好ま
しい。ポリメチルメタクリレート及びメタクリル酸メチ
ルと約0.1〜20%のアクリル酸アルキル(ここで、
アルキルは1〜4個の炭素原子を有する)とのコポリマ
ーが好ましい。
て用いられるアクリル樹脂は、メタクリル酸メチル(M
MA)のポリマー又はコポリマーから成るのが好まし
い。典型的なコポリマーには、MMA80〜99%以上
及びアクリル酸(C1〜C10)アルキル{例えばアクリ
ル酸メチル及びアクリル酸エチル(EA)}1未満〜2
0%、好ましくは1〜10%のものが包含される。商品
として入手できる好適なポリメチルメタクリレートタイ
プの熱可塑性マトリックス材料は、Plexiglas(登録商
標)Vグレード成形粉、例えばPlexiglas(登録商標)V-
825、V-826、V-825HID、V-045、V052、VM、VS及びV-920
等である。
型、乳化重合、懸濁重合、塊重合及び連続撹拌槽反応
(CFSTR)等のような当技術分野において周知の多
くの様々な方法によって作ることができる。これらの方
法はそれぞれフリーラジカル重合化学を用いる。また、
アクリルを調製するためのイオン重合法もこの技術分野
に包含されるということにも留意すべきである。
おいてよく知られたその他の改質剤又は添加剤を含有さ
せることもできる。例えば、この組成物には、耐衝撃性
改良剤、外部潤滑剤、酸化防止剤、難燃剤等を含有させ
ることができる。所望ならば、紫外線安定剤、流動助
剤、電子磁気放射線遮蔽用の金属添加剤、例えばニッケ
ル被覆グラファイトファイバー、帯電防止剤、カップリ
ング剤、例えばアミノシラン等を添加することもまたで
きる。
ためにアクリルマトリックスにゴム改質剤を添加するこ
とができる。このゴム改質剤は通常、乳化法によって作
られる。乳化法においては、生じる粒子は通常小さく、
0.05〜5μmである。乳化法においては、主要成分
はモノマー群、水、乳化剤、水溶性開始剤及び連鎖移動
剤である。水対モノマーの比は70:30〜40:60
の範囲に調節される。中心部(コア)/外殻部(シェ
ル)の粒子構造は乳化法によってグラフトさせることに
よって達成することができ、これはしばしば耐衝撃性改
良剤を製造するための好ましい方法とされる。
リマーとのブレンドは、任意の既知の方法によって、例
えば熱可塑性ポリマーを製造するために用いられるモノ
マー混合物中に又は一緒にすると所望の熱可塑性ポリマ
ーを与えるモノマー−ポリマーシロップ混合物中に多段
ポリマーを分散させることによって、達成することがで
きる。別法として、水中又は有機キャリヤー中のエマル
ション、懸濁液又は分散液の形の注型ミックス中に多段
ポリマーを入れ、次いで注型して最終熱可塑性ポリマー
の形にすることもでき、前記の水又は有機キャリヤーは
注型の前又は後に除去することができる。また、押出配
合によって多段ポリマーを熱可塑性ポリマーとブレンド
することもできる。
成及びブレンド操作の追加的な特定的な方法及び詳細
は、Owensらの米国特許第3793402号明細書に開
示されてる。
れたポリメチルメタクリレートであり、これは例えばPl
exiglas(登録商標)DR101、Plexiglas(登録商標)MI-
7、Plexiglas(登録商標)HFI10 成形粉として商品とし
て入手できる。Plexiglas(登録商標)は南北アメリ
カ、Oroglas(登録商標)はヨーロッパ及びアジアにお
ける、フランス国パリ所在のATOFINA社の商品名であ
る。
クリル酸メチル5〜90%、メタクリル酸C2−C4アル
キル10〜95%、及び随意としてのメタクリル酸又は
アクリル酸若しくはそのC1〜C5エステルのようなアク
リルモノマー0〜5%であることができる。
ー添加剤は、MMA80〜20%及びBMA20〜80
%から成り且つ40000から300000、好ましく
は40000〜100000の分子量を有する。
ルポリマー添加剤は、メタクリル酸メチル50〜80%
及びメタクリル酸ブチル(BMA)20〜50%から成
り且つ25000〜300000、好ましくは2500
0〜100000の分子量(Mw)を有する。
リマー系添加剤をATOFINA Chemicals社のPlexiglas Vグ
レード又は耐衝撃性グレードのアクリル樹脂中に押出溶
融ブレンドすることによって、光学的に透明なアクリル
ブレンドであって、アクリル及びHIPSを一緒に同時
押出した時に耐衝撃性ポリスチレン(HIPS)に対す
る接着性が添加剤なしでのアクリルよりもはるかに改善
された前記アクリルブレンドを得ることができる。
%、好ましくは約5〜30重量%、特に好ましくは約1
0〜25重量%添加することによって、アクリルの有益
な物理的特性に悪影響を及ぼすことなく、同時押出され
たアクリル/HIPSフィルム又はシートに顕著な有益
な接着性の改善が与えられることがわかった。
包含される:アクリロニトリル/ブタジエン/スチレン
(ABS)樹脂、ASA、ポリオレフィン、例えばポリ
エチレン及び充填ポリエチレン、ポリプロピレン、エチ
レン−プロピレン−ジエンゴムで改質されたポリプロピ
レン;(メタ)アクリレートポリマーをグラフトさせた
ポリプロピレン、スチレン/(メタ)アクリルポリマ
ー;ポリアミド、ポリアミド/ポリマーブレンド、例え
ばポリアミド/ABS及びポリアミド/ポリカーボネー
ト等;スチレン/アクリロニトリル、スチレン/アクリ
ロニトリル− −多段ポリマーブレンド;α−メチルス
チレン/アクリロニトリルポリマー、α−メチルスチレ
ン/スチレン/アクリロニトリルポリマー、α−メチル
スチレン/メタクリル酸メチル/アクリル酸エチルポリ
マー;ポリカーボネート、ポリカーボネート−ABSブ
レンド、ポリカーボネート−多段ポリマーブレンド;ポ
リエステル、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリ
ブチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート
−ポリカーボネートブレンド、ポリブチレンテレフタレ
ート−ポリカーボネートコポリマーブレンド;ポリ塩化
ビニル−多段ポリマーブレンド、ポリ塩化ビニル−(メ
タ)アクリレートブレンド、塩素化ポリ塩化ビニル、ポ
リ塩化ビニル−ABSブレンド;アクリロニトリル/
(メタ)アクリレート/スチレン、ポリエチレンテレフ
タレート−グリコール改質されたポリアクリレート、ポ
リ(メタ)アクリレート、ポリアセタール、ポリスチレ
ン及び耐衝撃性ポリスチレン、スチレン/無水マレイン
酸及びスチレン/マレイミドポリマー、ポリフッ化ビニ
リデン、ポリフッ化ビニリデン−多段ポリマーブレン
ド、セルロースプラスチック、ポリアミドイミド、ポリ
エーテルエステル、ポリエーテルエステルアミド及びポ
リエーテルアミド、ポリフェニレンオキシド及びポリス
ルホン類。その他のポリマー系からもブレンドを調製す
ることができ、かかるポリマー系には、次のものが包含
される:ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンオ
キシド、ポリスルホン、ポリフェニレンオキシド−スチ
レンブレンド、ポリフェニレンオキシド−耐衝撃性ポリ
スチレンブレンド、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニ
リデン/(メタ)アクリロニトリル、ポリ塩化ビニリデ
ン/(メタ)アクリレート、ポリ塩化ビニリデン/ポリ
塩化ビニルブレンド及びコポリマー、ポリ酢酸ビニル、
ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、熱
可塑性ポリイミド、ポリオレフィン、例えばポリエチレ
ン、ポリプロピレン、及びコポリオレフィン並びにその
他のタイプのポリマー。また、異なる官能性を組み合わ
せたランダム又はブロックコポリマーを用いることもで
き、基材として用いるためのこれらのタイプのポリマー
と本発明のキャップストックとの組合せから、3成分又
はそれ以上のブレンドを作ることができる。
はポリスチレンである。本明細書において用語「ポリス
チレン」とは、スチレンのホモポリマー並びにスチレン
と別の重合可能な及び重合したモノマーとのコポリマー
の両方を包含する。後者の範疇には、耐衝撃性ポリスチ
レンが包含され、これは、ポリブタジエン、ブタジエン
−スチレンコポリマー、ブタジエン/アクリロニトリル
コポリマー、天然ゴム等のような共役ジエン主鎖ポリマ
ー上のスチレンのグラフトコポリマーを含む。同様に、
スチレンと他のよく知られた慣用のモノマーとの通常の
コポリマーもこの範疇に包含される。
レン類の一部である。HIPSは、マスプロセスを用い
てPSにポリブタジエンゴムを加えることによって作ら
れ、より一層の靭性が要求される場合に指定される。ゴ
ム粒子はPSマトリックス全体に離散した粒子として分
散され、その量、タイプ及び寸法を調節することによっ
て樹脂の特性を目的に合うものにすることができる。H
IPSは、押出及び同時押出、熱成形、射出成形、構造
発泡材並びに吹込成形によって加工することができる。
最近の技術の進歩は、それまではABSに限定されてい
た市場にHIPSが入り込むのを可能にした。
は、本発明のキャップストックを有する構造用プラスチ
ックとして単独で用いることができる。これらのポリマ
ー及び構造用プラスチック及びブレンドは、アクリル又
は(メタ)アクリル/ブタジエン/スチレン(MBS)
又はエチレン/プロピレン/ジエン(EPDM)ポリマ
ー耐衝撃性改良剤を含有することができる。これらはま
た、本明細書に後記された充填剤を組み込むこともで
き、また発泡させることもできる。
せることができる前記したバスタブ、シャワー区画、カ
ウンター及び貯蔵設備のような有用な物品以外の有用な
物品の例には次のものが包含される:自動車用途、例え
ば装飾外装トリム、モールディングサイドトリム及びク
ウォーターパネルトリムパネル、フェンダー及びフェン
ダー延長部、ルーバー、後縁パネル、ピックアップトラ
ック後部キャップ、バックミラーハウジング、トラッ
ク、バス、キャンピングカー、バン及び大量輸送車両の
ためのアクセサリー、b−ピラー延長部等;器具及び工
具、例えば芝生及び庭の手入れ用の器具、移動住宅用の
浴室設備、塀(囲い)、レジャー用ボートの部品、移動
住宅の外装部品、いす及びテーブルフレームのような芝
生用家具、パイプ及びパイプ端部キャップ、旅行かば
ん、移動住宅用のシャワー区画、便座、看板・掲示板・
標識、スパ(共同浴槽)、空調装置及び熱ポンプ部品、
台所用品、ビーズ成形されたピクニッククーラー、ピク
ニック皿及び水差し、並びにくず入れ;ベネチアンブラ
インド部品;スポーツ用品、例えばセールボード、セー
ルボート;鉛管部品、例えば洗面所部品等;前記したも
の以外の建築部品、例えば建築物モールディング、ドア
モールディング、ルーバー及びシャッター、移動住宅の
幅木、住宅や商店のドア、壁板アクセサリー、窓クラッ
ディング、防風窓フレーム、天窓フレーム、ガター(側
溝、雨樋)端部キャップ、日よけ、カーポート(簡易車
庫)屋根等。
生用途(タブ、シャワー周り又はスパ)用の製品及び家
電製品ハウジング又はドア(洗濯機、乾燥器及び冷蔵冷
凍庫のような家電製品)における用途用の製品が包含さ
れる。
は強く、靭性があり且つ比較的安価であるが、それらの
露出された表面の特性は理想のものより低い。即ち、H
IPSの表面は、光によって容易に分解したり、容易に
掻き傷ができたり、通常の化学薬品(例えば油及びバタ
ー)によって侵食されたりする。従って、構造用プラス
チック上に別の樹脂系材料を適用して下層の構造用材料
を保護したり使用環境にまつわる酷使に耐えることがで
きる表面を提供したりすることが産業界での慣例になっ
ている。かかる表面材料は、「キャップストック」と称
される。キャップストックは一般的に構造用プラスチッ
クよりはるかに薄く、典型的にはキャップストック層と
構造用プラスチック層とを含む複合材料の合計厚さの約
10〜約25%である。例えば、キャップストックの厚
さは約0.1〜約2.5mmであることができ、構造用
プラスチック層の厚さは約1.0〜約12mmであるこ
とができる。
ップストックを設けられた材料は一般的にフィードブロ
ック同時押出によって作られ、これが好ましい方法であ
るが、しかしプレス積層、二成分押出、同時カレンダー
加工及び三成分押出のような中間接着剤層又はその他の
層を組み込むことができるその他の押出又は注型法も用
いることができる。溶液注型法さえ、本発明の積層材料
を提供するために用いることができる。
系のキャップストックは、いくつかの異なる方法で構造
用プラスチックに適用することができる。例えば、キャ
ップストック及び構造用プラスチックの予め形成された
シート又はフィルムを、例えば熱溶融、プレス積層又は
好適な接着剤若しくは相互相溶性ポリマー中間層を介し
た積層によって、互いに積層させることができる。
又は溶液若しくは分散液注型のようなその他の積層方法
も、構造用プラスチック及びアクリル系キャップストッ
クを積層させるために用いることができる。別法とし
て、好適な場合には、構造用プラスチック及びアクリル
系キャップストックを同時押出、特にフィードブロック
同時押出することができ、これは経費及び製造の容易さ
の理由でしばしば選択される方法である。フィードブロ
ック同時押出によってかかる複合材料のシートを製造す
るための技術は、例えば米国特許第3476627号、
同第3557265号及び同第3918865号の各明
細書に記載されている。かかる同時押出用の装置は、産
業界において広く入手できる。本明細書において用語
「フィードブロック同時押出」とは、次のような方法を
言う。即ち、第一のプラスチック材料(例えばHIPS
のような構造用プラスチック材料)の樹脂供給物及び第
二のプラスチック材料(例えばアクリル樹脂のようなキ
ャップストック材料)の樹脂供給物のそれぞれが溶融状
態に加熱され、それらの別々の流れとしてフィードブロ
ックに供給され、そこでこれらの流れが対面形式での表
面接触で一緒にされて2層流を形成し、この2層流がシ
ートダイに供給され、そこでこの2層流が層流条件下で
横に広がって2層シートになる。このシートの溶融樹脂
層はダイから出ていくときに対面形式での表面接触状態
にあり、造形された2層シートはその後に冷却されて固
化する。得られる複合材料は、シートを構成する固化し
た樹脂によってシートのそれぞれの層が互いに一体結合
したものから成る。
おいてよく知られた慣用の方法を用いて押出又は射出成
形することによって一体型のシート又はフィルム原料に
することができる。
合材料であって、その最上層がアクリルポリマーであ
り、このアクリル層に結合した層がスチレンポリマー、
例えば耐衝撃性PS(HIPS)若しくはPS、又は結
晶質PS、或いは前記のポリマーのブレンドである前記
複合材料に関連する。複合材料のポリマー最上層として
は、アクリルポリマー及び耐衝撃性改良されたアクリル
ポリマーのようなポリマーを用いることができる。この
ポリマーは、アクリルであるのが好ましく、耐衝撃性改
良されたアクリルポリマーであるのがより一層好まし
い。
リマー層を含む複合材料は通常、これらの相を一緒に同
時押出して複合構造を形成させることによって成形され
る。米国特許第5318737号明細書においては、ア
クリルキャップストックがABS上に同時押出されてい
る。本発明においては、同様の複合構造を形成させるた
めにHIPS上にアクリルが同時押出されるが、本発明
においてはABSよりも費用効率のよいHIPSが用い
られる。
中若しくは構造用プラスチック中又はそれらの両方中に
用いることができる随意の成分には、濃厚着色料、例え
ば染料及び顔料、潤滑剤、紫外線安定剤、熱安定剤、酸
化防止剤、加熱撓み温度改良剤、帯電防止剤、物理的又
は化学的発泡剤、成核剤、艶消剤、難燃剤及び加工助剤
である。一般的に、かかる随意成分の総量は組成物の重
量に対して5重量%以下、例えば1〜約5重量%であ
る。
ァイバー、ガラスファイバー、ガラスビーズ並びに無機
物質、例えば炭酸カルシウム、タルク、二酸化チタン及
び硫酸バリウム等のような充填剤を本発明の組成物中に
随意に含ませることができる。かかる随意の充填剤の総
量は、キャップストック中において約15重量%以下、
構造用プラスチック又は基材中において約65重量%以
下にするのが一般的である。
これら実施例は本発明を網羅するものではなく、本発明
を開示された通りのものに限定するものでもない。発明
の詳細な説明及び実施例を見れば、多くのその他の変法
及び変更が可能である。
の物質(下記の例のアクリル樹脂組成物及びHIPS樹
脂)を溶融させて移送するための押出機、押出機からの
2つの溶融流を一緒にするためのフィードブロック、及
び慣用の単一マニホールドシートダイから成る装置を含
むもので、該ダイから、二層の押出物が慣用の3ロール
スタック艶出しユニット、冷却ラック、及び引張ロール
に出ていく。この装置は、当分野で良く知られている。
次いでアクリル樹脂組成物用の二次(サテライト)押出
機を始動させる。アクリル樹脂組成物を、フィードブロ
ック及びダイを満たすのに充分長くランした後に、HI
PS基材物質用の一次押出機を始動させる。両方の溶融
物を一緒にダイから出しながら、シートラインを通常の
方式で一続きで進ませ、スクリュー速度及びライン速度
を徐々に上げ、且つ種々の調整をなして、所望の層厚み
組合せを所望の生産速度で生産する。
約375〜430°F(191〜221℃)(460°
F(238℃)が最高温度)である。アクリル系キャッ
プストックについての代表的な押出温度は、約375°
F〜490°F(191〜254℃)である。
手順から成る。テストの初めの部分は、かみそりの刃を
2つ層の間に押し込み、次いで2つ層を物理的に引き離
すことから成る。接着力レーティングシステムを下記の
通りに設定した:不良、並み、良好及び優秀並びに不良
/並み、並み/良好、良好/優秀の下位範疇。2人の異
なる分析者が各々のテストを少なくとも3度再現した。
不一致が存在した稀な場合では、テストを再ランし、分
析者は多かったレーティングに合意した。
ポリマーがHIPSへの接着力を高める利点について例
示する。全アクリル樹脂層(商用の耐衝撃性アクリル樹
脂にBMAを含有するアクリルコポリマー系添加剤を加
える)中にほんの3.6%のBMAが、HIPSへの接
着力の驚くべき利点をもたらすことが立証される。
層について及びHIPS層についてゾーン温度440°
F(227℃)に設定したKillion押出機によってHI
PSの上に同時押出する。主押出機は、およそ900〜
1000psi(6.2〜6.9MPa)及び40rp
mでランし、他方、サテライト押出機は、およそ550
psi(3.8MPa)及びおよそ50〜68rpmで
ランする。使用したHIPSは、Amoco I 400Eであり、
これはAmoco Chemicals社により販売されている耐衝撃
性で中流動性の汎用HIPSである。
もので、Mw=280000、pd=1.7を有する。
定のアクリルコポリマーの利点(効果)、並びにコポリ
マー中に必要なBMA及びEAの量を例示する。メタク
リル酸ブチル(BMA)を添加剤として使用しない場合
には、接着力の向上を達成するためには、MMAベース
のコポリマー中に所定のレベルを超える量のBMAが必
要であることがわかる。例Bにおけるアクリルポリマー
を、アクリル樹脂層についてゾーン温度450°F〜4
75°F(232°〜246℃)及びHIPS層につい
てゾーン温度460°F(238℃)に設定したKillio
n押出機によってHIPSの上に同時押出する。使用し
たHIPSはAmoco I 400Eであり、これはAmoco Chemi
calsにより販売されている耐衝撃性で中庸流動性の汎用
HIPSである。
BMA)が、ポリスチレン(Dow PS)にどんな具合で接
着するかを立証する。表にしたアクリルポリマーを、Ca
rver Press上でポリスチレンの上に380°F(193
℃)及び1500psi(10MPa)で2分間圧縮成
形する。接着力の利点を得るのに、上述した圧縮成形条
件下でアクリルコポリマー中にBMAを14%よりも多
く必要とするが、コポリマーを添加剤としてアクリル樹
脂層に加える場合には、必要とするBMAはたった3.
6%であることがわかる。
35.4)及びP(MMA36.6及びBMA63.
4)がHIPSへのアクリルの接着力にどのように影響
を与えるかを例示する。
は、純粋なアクリル樹脂の場合と比べて低くなる。下記
のアクリルポリマーを、サテライト押出機及び主押出機
について380°F(227℃)に設定したKillion押
出機によってHIPSの上に同時押出する。主押出機
は、60rpmでランし、サテライト押出機は、30r
pmでランする。P(MMA64.4、BMA35.
4)を有するアクリル樹脂サンプルは、P(MMA3
6.6、BMA63.4)を含有するサンプルに比べ
て、特に添加量10%においてより一層曇りがなくかつ
より一層押出容易(より一層撚り容易)であることに注
目すべきである。HIPSへの接着力は、テストしたす
べてのサンプルにおいて良好である。使用したHIPS
は、Huntsman Chemical Companyにより販売されている
潤滑剤なしの汎用HIPSであるHuntsman PS840 JINで
ある。
着力に与える効果を求めるために、例4のBを10%有
する及び有しない、並びに例4のAを10%有する及び
有しない、VSサンプル及びHFI−10サンプルを、
Carver Press上でHIPSの上に様々な温度で圧縮成形
する。下記の表(例5)において、データは、殆どすべ
ての場合において、例4のBを有するアクリル樹脂が、
添加剤の内のいずれをも持たないアクリル樹脂と比べ
て、HIPSとの接着力の向上をもたらしたことを示
す。このデータはまた、例4のAを加えると、例4のB
を加えた場合と比べて接着力の向上がもたらされること
も示す。使用したHIPSは、Huntsman Chemical Comp
anyにより販売されている潤滑剤をもたない汎用HIP
SであるHuntsman PS 840 JINである。
する。 *=標準のアクリル誘導体のHIPSへの良好な接着は
非常に狭い加工条件下で達成されるだけであり、例えば
表中のHFI10の場合では350°F(177℃)に
おいて達成されるだけである。しかし、本明細書中に示
す本発明の技術進歩は、実用的な同時押出加工条件を拡
大することが強調されるべきである。 VS=Plexiglas(登録商標)VS HFI 10=Plexiglas(登録商標)HFI 10
が、様々な銘柄のHIPSへの接着力に与える決定的な
効果を例示する。例6では、アクリル樹脂と例4のプラ
ステック添加剤A10重量%とのブレンドを調製し、次
いでこれらのブレンドをHIPSの上に同時押出する。
ブレンドをおよそ480°F(249℃)、278rp
mの二軸スクリュー押出機上で、速度45ポンド/時
(20kg/時)で調製する。同時押出を、シート押出
ダイに送り込まれる2つの一軸スクリュー押出機(主押
出機ではHIPS基材、及びサテライト押出機ではアク
リル樹脂)から成る同時押出ライン上でランする。シー
トダイ温度を420°F(216℃)に設定する。HI
PSを用いる主押出機を各々のゾーンについて380°
F(193℃)に設定する。サテライト押出機を各々の
ゾーンについて430°F〜450°F(221℃〜2
32℃)に設定する。バレット温度は380°F(19
3℃)である。アダプター温度を420°F(216
℃)に設定し、ロール温度を140°F(60℃)に設
定する。
は、下記である: C−MMA60%/BMA40% D−MMA67%/BMA31%/EA2% E−MMA68%/BMA32% F−MMA80%/BMA20%
プストック組成物並びに優れた特性(特に優れた耐化学
薬品性、耐候性及び光沢を含む)を有する物品、特に積
層品に効果的に成形することができる組成物を提供する
と言うことができる。
Claims (19)
- 【請求項1】 フィードブロック同時押出によって成形
される複合材料中の構造用プラスチック用のキャップス
トックとして用いるための、アクリル酸エステルポリマ
ーとアクリルポリマー系添加剤とのブレンドから成るア
クリル組成物。 - 【請求項2】 構造用プラスチックの層の上にアクリル
酸エステルポリマーとアクリルポリマー系添加剤とのブ
レンドの薄い保護層が設けられて成る複合材料製品。 - 【請求項3】 構造用プラスチック及び薄い保護層から
成る複合材料の製造方法であって、 ・構造用プラスチックの溶融流と、 ・アクリル酸エステルポリマーとアクリルポリマー系添
加剤とのブレンドの溶融流とを押出機排出導管中で一緒
にして、導管の断面に形状一致し且つ構造用プラスチッ
クと前記ブレンドの間の境界面が比較的はっきり画定さ
れた単一の層状化された溶融材料流を形成させ、次いで
ダイリップが一般的に前記の境界面に対して位置合わせ
されたシート成形押出ダイに前記層状化溶融材料流を通
すことを含む、前記方法。 - 【請求項4】 次の(a)〜(c)から成るアクリル樹
脂キャップストック組成物: (a)ポリメチルメタクリレート、又はメタクリル酸C
1〜C6アルキル/アクリル酸C1〜C6アルキルコポリマ
ーをベースとするマトリックス10〜95%; (b)改質剤0〜60%; (c)次のものから成るアクリルポリマー系添加剤5〜
40%: ・メタクリル酸メチル5〜90%、 ・メタクリル酸C2〜C6アルキル10〜95%、及び ・メタクリル酸又はアクリル酸若しくはそのC1〜C5エ
ステル0〜15%。 - 【請求項5】 前記アクリルポリマー系添加剤がメタク
リル酸メチル20〜80%及びメタクリル酸ブチル20
〜80%から成り且つ25000〜300000の分子
量を有する、請求項4記載のキャップストック組成物。 - 【請求項6】 前記アクリルポリマー系添加剤がメタク
リル酸メチル50〜80%及びメタクリル酸ブチル20
〜50%から成り且つ25000〜100000の分子
量を有する、請求項5記載のキャップストック組成物。 - 【請求項7】 次の(a)並びに(b)の2つの層から
成る同時押出製品:(a)構造用プラスチックから成る
第一の層;(b)次の(i)及び(ii)から成る第二の
層: (i) メチルメタクリレート樹脂及び (ii)層間の接着強度を高めるアクリルポリマー系添加
剤。 - 【請求項8】 前記構造用プラスチックがポリスチレン
である、請求項7記載の製品。 - 【請求項9】 前記ポリスチレンが耐衝撃性ポリスチレ
ン又は結晶質ポリスチレンである、請求項8記載の製
品。 - 【請求項10】 前記アクリルポリマー系添加剤が (a)メタクリル酸メチル5〜90重量%、(b)メタ
クリル酸C2〜C6アルキル10〜95重量%、及び (c)メタクリル酸又はアクリル酸若しくはそのC1〜
C5エステル0〜15重量%から成るポリマーである、
請求項7記載の製品。 - 【請求項11】 前記アクリルポリマー系添加剤がメタ
クリル酸メチル、メタクリル酸ブチル及び随意としての
メタクリル酸をモノマー単位とするポリマーである、請
求項10記載の製品。 - 【請求項12】 前記のモノマー単位の比が (a)メタクリル酸メチル20〜80重量%、(b)メ
タクリル酸ブチル20〜80重量%及び (c)メタクリル酸0〜10重量%である、請求項11
記載の製品。 - 【請求項13】 前記のモノマー単位の比が (a)メタクリル酸メチル50〜80重量%、(b)メ
タクリル酸ブチル20〜50重量%及び (c)メタクリル酸0〜10重量%である、請求項12
記載の製品。 - 【請求項14】 前記の第二の層が (i)メチルメタクリレート樹脂60〜95重量%及び (ii)アクリルポリマー系添加剤5〜40重量%から成
る、請求項7記載の製品。 - 【請求項15】 前記の第1の層が顔料、染料、充填
剤、PS、アクリル樹脂及びHIPS再生材料、様々な
等級のHIPSを含有する、請求項7記載の製品。 - 【請求項16】 次の(a)並びに(b)の2つの層か
ら成る同時押出製品:(a)耐衝撃性ポリスチレンから
成る第一の層50〜95重量%;(b)次の(i)及び
(ii)から成る第二の層5〜50重量%: (i) アクリレート樹脂60〜95重量%及び (ii)層間の接着強度を高めるコポリマー又はターポリ
マーであるアクリルポリマー系添加剤5〜40重量%。 - 【請求項17】 前記アクリルポリマー系添加剤がメタ
クリル酸メチル50〜80%及びメタクリル酸ブチル2
0〜50%から成り且つ25000〜300000の分
子量を有する、請求項16記載の製品。 - 【請求項18】 前記アクリルポリマー系添加剤がメタ
クリル酸メチル20〜50%及びメタクリル酸ブチルポ
リマー50〜80%から成り且つ25000〜3000
00の分子量を有する、請求項16記載の製品。 - 【請求項19】 衛生用途、家電製品ハウジング、家電
製品ライナー、家電製品ドア、建築用ドア、窓トリム、
シャッター、自動車部品又は農業装置において用いられ
る請求項1記載の製品。
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