JP2004536727A - 装飾パターンを有する装飾表面材料およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
本発明は、独特の装飾パターンを有する装飾表面材料へと製造される成形配合物に関する。
【背景技術】
【0002】
固体表面材料は、実際には、有機ポリマーマトリックス中に分散された微粉砕鉱物フィラーのノンポーラスの複合体である。一般的に用いられているフィラーとしては、三水和アルミナ、炭酸カルシウム、シリカおよびアルミナが例示される。一般的に用いられている熱硬化性ポリマー材料としては、アクリル、ポリエステル、メラミン、ウレタン、アクリロ−ウレタン、エポキシ樹脂およびこれらの組み合わせが例示される。大半の固体表面材料は、シート鋳造、セル鋳造、射出成形またはバルク成形のような熱硬化処理により製造される。かかる製品の装飾品質は、複合体が天然石に似るように顔料や着色粒子を組み込むことによって大幅に向上する。市販のパターンの範囲は、かかる材料の製造に現在用いられている中間体およびプロセスに制限されている。
【0003】
様々な用途のある固体表面材料は、機能性と装飾性の両方の目的に適うものである。様々な有用な、かつ/または独特な装飾パターンを組み込むことによって有用性が向上するため、かかるパターンが、他の製品とは区別される固有の有用な特性を与える。同じ原則が、木材や石といった天然に産出される材料にも当てはまり、これらを、例えば、家具に用いると、木目、色の変化、脈状の筋、層、含有物等、特定の天然に産出されるパターンにより有用性が向上する。市販の固体表面材料には、花崗岩や大理石中にある天然のパターンを模倣したり、これに似せるために装飾パターンが組み込まれることが多い。しかしながら、実現可能性および/または実用性の制限が原因で、特定の装飾パターンおよび/または装飾パターンの区分は、固体表面材料に組み込まれていない。
【0004】
装飾パターンは、次の3つの方法により主に従来の熱硬化製造法で得られている。
(i)予め存在している固体表面製品の単色または多色片を、機械的に研削して、不規則形状の着色粒子を生成して、これを新たな熱硬化性処方中の他の成分と混合する。鋳造または成形中に、反応混合物を硬化することにより、不規則形状およびサイズの着色含有物が、異なる色の連続マトリックスに囲まれ埋め込まれた固体表面材料が生成される。
(ii)熱硬化反応混合物の鋳造中に、異なる色の第2の反応混合物を加えて、2者のみを、限定された程度まで混ぜ合わせる。得られた個体表面材料において、異なる色のドメインは平滑な形状を有しており、連続した色の変化を備えた領域で分離されている。
(iii)異なる色の固体表面製品を様々な形状へと切断または機械加工して、接着剤によって結合して、多色の嵌め込みパターンまたはデザインを作成する。
【0005】
これらの従来の熱硬化方法を用いて、天然石に生じるような特定の部類の装飾パターンを生成することはできない。
【0006】
さらに、この方法により固体表面製品に組み込まれる含有物のサイズは、(i)約20mm未満、より一般的には5mm未満に制限され、熱硬化反応混合物の約80%、より一般的には20%未満でなければならない。
【0007】
【特許文献1】
米国特許第6,203,911 B1号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明は、独特の装飾パターンおよび以前にはないパターンの部類を有する装飾表面材料に関る。本発明は、ドメイン内で異なる配向の配向可能な異方性美観向上粒子により提供されるドメイン界面で異なる色合いを示す熱硬化成形配合物の断面の熱硬化成形から誘導された多数のドメイン装飾パターンを含む。本明細書において、ドメインは、元の個々の充填断片に対応する最終製品内の目視で識別される領域を含む。加えて、さらに、より重要なのは、色合いの変化が、処理中の美観向上粒子、またはドメインの他の領域における美観向上粒子の濃度勾配のためにドメイン間の界面(例えば、織領域)で生じることである。濃度勾配による外観の変化は、美観向上粒子の存在と結合して、またはこれとは関りなく生じる場合がある。
【0009】
配向可能な異方性美観向上粒子を処方に組み込むと、さらに美観をもたらすことができる。異方性とは、異なる方向に異なる物理特性を有すること、例えば、観察者の角度に応じて異なる外観を有することを意味する。粒子のアスペクト比は少なくとも3でなければならない。本発明の装飾表面材料におけるパターンは三次元で、デカール、アップリケおよび塗料を表面に適用することにより得られるパターンとは区別されることは明白である。これらの粒子のアスペクト比は、処理時に、粒子が材料の流れ方向に並ぶ傾向となるほど十分に高い。アスペクト比は直径で割った粒子の長さ、つまり、最小寸法で割った最大寸法である。これらの粒子はまた、材料表面および目視者に対して様々な角度で並べたときに異なる美観効果も有している。これらの効果は、角度依存性の反射率、角度依存性の色/反射または目視形状によるものであろう。これらの美観向上粒子としては、鉱物(マイカ、アルミナ、シリカ等)、ガラス、セラミックス、ポリマーまたは反射率、干渉パターンまたは選択的色吸収のために様々な材料(鉱物、染料等)で被覆されたその他天然または合成基材が例示されるがこれらに限られるものではない。繊維、フィルムおよびリボンもまた、観察者の角度に応じて異なる外観を示す。
【0010】
これらの異方性粒子は、成形配合物の処理中配向する傾向がある。配向度は、混合方法および更なる処理に応じて異なる。混合中、粒子は局所的に配向する傾向がある(光学的効果を与える)が、材料のバルク中の全体の配向は、混合中の複雑な流れパターンのためにやや無秩序である。押出しのような更なる処理を行って、粒子を局所と全体の両方に配置させてもよい。処方が細断、研削、押出しまたはその他の手段によってより小さな塊(充填断片)へと断片化されるとき、この配向が保持される。これらの充填断片を不規則または選択的プロセスのいずれかにより、鋳型に配列してプレス加工するとき、一部の異方性粒子は元の配向を保持し、また他の一部は鋳型における材料の流れにより再配向される。再配向度は、その粒子が受ける流れの量に応じて異なる。これによって、材料表面および観察者に対する異方性美観向上粒子の異なる配向によって、個々の充填断片全ての外観が僅かに異なる、美観が得られる。流れのより大きなエリア、特に、断片が互いに接触して、材料の流れの優先的な方向における変化がある充填断片間のエリアにおいては、この効果が顕著であり、外観に、より目視の変化が生じる。
【0011】
外観を向上させる他の方法は、2種類以上の流動可能な熱硬化性成形配合物を、部分ブレンドまたは成形配合物の混合物のいずれかとして組み込むものである。2種類の処方は、所望の効果に応じて、相補的または対比的な美観を有する。最終製品において、2種類の処方の追加の対比と共に、各ドメインは色合いが異なり、流れおよび美観粒子配向により織領域を有する。
【0012】
本発明のプロセスから作成された装飾表面材料の外観は、充填断片表面の、充填フラグメントの端部に追加の対比を与える固体または液体によるコーティングによりさらに向上させることができる。充填断片の界面が成形プロセスにおいて溶融するとき、固体または液体が、固体表面物品の切離せない部分となる。
【0013】
充填断片のサイズは、ハイ・エンドで鋳型の設計からスモール・エンドで粉末による制限によってのみ制限される。
【0014】
異方性美観向上粒子の効果は、その他の着色剤またはフィラーが存在しないときは、0.01重量%の充填断片という低いレベルで目視される。目視のパターンを与えるのに必要な異方性美観向上粒子の量は、フィラーまたはその他着色剤を加えるにつれて増える。異方性向上粒子のレベルを追加すると、パターンの強度が増大する。粒子を加えるレベルは、コストや処理性のような実際的な制限によってのみ制限される。
【0015】
装飾表面材料の形成においては圧縮成形技術が好ましいが、トランスファーおよび射出成形を用いてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【0016】
出発成形配合物は、ベベルグら(Weberg et al)に付与された米国特許公報(特許文献1)に記載された通りにして成形配合物が作成および処理されるプロセスにより作成することができる。配向可能な異方性美観向上粒子が、後述した通りにして、成形配合物に含められる。成形配合物を、片へと切断、細断または研削して、ある粒子サイズ分布の充填断片とする。充填フラグメントを熱鋳型に供給し、圧力を印加して成形配合物を硬化し、装飾表面材料を形成する。周囲より高い高温および圧力を用いる。充填断片を、粒子の配向が制御されるか、不規則かのいずれかとなるように供給することができる。成形操作中、美観向上粒子の流れおよび更なる配向が生じる。これは特に界面、すなわち、圧縮中に接触し溶融する充填フラグメント間に形成された織領域、で顕著である。異方性顔料、反射性粒子、繊維、フィルムおよび微粉砕固体(または染料)を充填断片中で美観向上粒子として用いて、断片配向効果および織領域を強調させてもよい。向上粒子の量、充填断片の形状およびサイズを制御することによって、界面、すなわち、織パターンの密度を操作して所望の美観を与えることができる。充填断片の異なる色、反射率および半透明性は、異なる量の向上粒子、フィラーおよび着色剤を混合することにより得ることができる。所望の装飾効果に応じて、フィラー、着色剤および向上粒子を充填粒子の一部から省いてもよい。
【0017】
本発明において有用な熱硬化性材料は、充填断片へと形成でき、成形条件下で流動可能で、固体表面材料へと形成可能である限りは、特に限定されない。有用な熱硬化性材料としては、アクリル、ポリエステル、エポキシ、ウレタン、アクリロ−ウレタン、メラミンおよびこれらの組み合わせが挙げられる。
【0018】
アクリル材料としては、通常のアクリル基モノマー、アクリル基部分ポリマー、アクリル基モノマー以外の共重合用ビニルモノマーまたはオリゴマーの様々な種類が例示される。アクリル基モノマーとしては、(メタ)アクリルエステルが好ましい。また、本明細書においては、「(メタ)アクリル」とは「アクリルおよび/またはメタクリル」のことを意味する。特に良好で特に好ましいモノマーは、メチルメタクリレート(MMA)であり、特に良好で特に好ましいポリマーはポリ(メチルメタクリレート)PMMAである。
【0019】
重合可能な構成成分として有用なその他のモノマーは、アルキル基が1〜18個の炭素原子、好ましくは1〜4個の炭素原子であるアルキルアクリレートおよびメタクリレートである。好適なアクリルモノマーは、メチルアクリレート、エチルアクリレートおよびメタクリレート、n−プロピルおよびi−プロピルアクリレートおよびメタクリレート、n−ブチル、2−ブチル、i−ブチルおよびt−ブチルアクリレートおよびメタクリレート、2−エチルヘキシルアクリレートおよびメタクリレート、シクロヘキシルアクリレートおよびメタクリレート、オメガ−ヒドロキシアルキルアクリレートおよびメタクリレート、N,N−ジアルキルアミノアルキルアクリレートおよびメタクリレート、N−[t−ブチル]アミノエチルアクリレートおよびメタクリレートである。
【0020】
その他の不飽和モノマーとしては、ビス−[ベータ−クロロエチル]ビニルホスホネート、酢酸ビニル、α−メチレンブチロラクトン(MBL)、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルおよびメタクリル酸、2−ビニル−および4−ビニルピリジン、マレイン酸、無水マレイン酸およびマレイン酸のエステル、アクリルアミドおよびメタクリルアミド、イタコン酸、無水イタコン酸およびイタコン酸のエステル、および不飽和ポリエステルのような架橋目的の多官能性モノマー、アルキレンジアクリレートおよびジメタクリレート、アリルアクリレートおよびメタクリレート、N−ヒドロキシメチルアクリルアミドおよびN−ヒドロキシメチルメタクリルアミド、N,N’−メチレンジアクリルアミドおよびジメタクリルアミド、グリシジルアクリレートおよびメタクリレート、ジアリルフタレート、ジビニルベンゼン、ジビニルトルエン、トリメチロールプロパン、トリアクリレートおよびトリメタクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレートおよびテトラメタクリレート、トリアリルシトレートおよびトリアリルシアヌレートが挙げられる。
【0021】
異方性美観向上粒子を含有する熱硬化性処方はまた、圧縮成形可能な様々な熱可塑性樹脂も含むことができる。この場合、異方性美観向上粒子は、熱可塑性処理からの既存の配向を有している。異方性美観向上粒子を含有する熱可塑性処方を熱硬化性処方に添加する。一部の成形中、材料流れのために異方性美観向上粒子の更なる配向が生じる。
【0022】
配向美観向上粒子を含有する前述した熱硬化性組成物粒子もまた、流動可能な熱硬化性成形配合物に組み込むことができる。この場合、美観向上粒子は、大きな熱硬化性粒子内に固定されるが、これより大きな熱硬化性粒子は成形中配向可能で、このようにして内部にある美観向上粒子の配向を変えることができる。
【0023】
好ましい美観向上粒子としては、材料処理中粒子の配向を促すのに十分高いアスペクト比を有し、かつ、材料の配向および観察者に対して変化する外観を有している材料が挙げられる。好適な向上粒子のアスペクト比は、広い範囲をカバーしている。すなわち、アルミニウムフレーク(20−100)、マイカ(10−70)、ミルガラス繊維(3−25)、アラミド繊維(100−500)、チョップドカーボン繊維(800)、チョップドガラス繊維(25−800)およびミルコートカーボン繊維(200−1600)。これらの目視的影響は、角度依存性の反射率、角度依存性の色/反射または目視形状によるものであろう。これらの粒子は板状、繊維またはリボンであってもよい。粒子の最低アスペクト比は3でなければならない。板状材料は第3の次元より大幅に大きい2つの次元を有している。板状材料としては、マイカ、合成マイカ、ガラスフレーク、金属フレーク、アルミナおよびシリカ基材、ポリマーフィルムフレーク、および超薄多層界面フレーク(フレックスプロダクツ(Flex Products)製クロマフレア(Chromaflair)(登録商標))および螺旋超構造、タバコ型液体結晶分子(ワッカー(Wacker)製ヘリコーン(Helicone)(登録商標)HC)のような合成材料が例示されるがこれらに限られるものではない。多くの場合、板状基材表面を様々な金属酸化物または顔料で被覆して色および光干渉の影響を制御する。いくつかの材料は異なる角度で異なる色となる。
【0024】
繊維は他の2つの次元より大幅に大きい1つの次元を有している。繊維としては、金属、ポリマー、カーボン、ガラス、セラミックおよび様々な天然繊維が例示される。
【0025】
リボンは、他の2つよりも大幅に大きい1つの次元を有しているが、第2の次元は第3よりかなり大きい。リボンとしては、金属およびポリマーフィルムが例示される。
【0026】
液相中の揮発性成分の量を変えることによって、顔料やフィラーのような微粒子の移動を制御することができる。揮発性成分の量を増やすと、粒子の移動量が増える。
【0027】
任意で、成形配合物は、異方性でも美観を与えるものでもない微粒子または繊維状フィラーを含んでいてもよい。通常、フィラーは、純粋なポリマーまたは純粋なポリマーの組み合わせに対して最終物品の硬度、剛性または強度を増大する。さらに、フィラーはその他の属性を最終物品に与えることができるものと考えられる。例えば、難燃性のようなその他の機能特性を与えたり、装飾目的を適えたり、美観を修正することができる。代表的的なフィラーとしては、アルミナ、三水和アルミナ(ATH)、一水和アルミナ、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、硫酸アルミニウム、リン酸アルミニウム、ケイ酸アルミニウム、バイエル(Bayer)水和物、ホウケイ酸塩、硫酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、リン酸カルシウム、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、酸化カルシウム、アパタイト、ガラス泡、ガラスマイクロスフェア、ガラス繊維、ガラスビーズ、ガラスフレーキ、ガラス粉末、ガラススフェア、炭酸バリウム、水酸化バリウム、酸化バリウム、硫酸バリウム、リン酸バリウム、ケイ酸バリウム、硫酸マグネシウム、ケイ酸マグネシウム、リン酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、酸化マグネシウム、カオリン、モンモリロナイト、ベントナイト、ピロフィライト、マイカ、石膏、シリカ(砂を含む)、セラミックマイクロスフェア、セラミック粒子、セラミックウィスカ、粉末タルク、二酸化チタン、珪藻土、木粉、ホウ砂またはこれらの組み合わせが例示される。
【0028】
さらに、フィラーは任意でサイジング剤、例えば、OSIスペシャルティーズ(OSI Specialties)(VN、フレンドリー(Friendly))よりシラン8メタクリレートA−174(Silane 8 Methacrylate A−174)として市販されているシラン(メタ)アクリレートで被覆することができる。フィラーは、平均粒子サイズが約5〜500ミクロンの小粒子の形態で存在しており、成形配合物の65重量%までの量で存在させることができる。
【0029】
フィラー粒子の性質、特に、屈折率は、最終物品の美観に顕著な影響を与える。フィラーの屈折率がポリマー成分の屈折率と近いと、得られる最終物品は半透明の外観を有している。屈折率が、ポリマー成分の屈折率からはずれると、得られる外観がより不透明である。ATHの屈折率がPMMAの屈折率に近いため、ATHがPMMA系にとって好ましいフィラーであることが多い。粒子サイズが10ミクロン〜100ミクロンのフィラーは特に興味深い。アルミナ(Al2O3)は耐擦傷性を改善する。繊維(例えば、ガラス、ナイロン、アラミドおよびカーボン繊維)は機械的特性を改善する。機能性フィラーとしては、酸化防止剤(例えば、三元または芳香族アミン、チバスペシャルティケミカルズ社(Ciba Specialty Chemicals Corp.)より提供されるイルガノックス(Irganox)(登録商標)(オクタデシル3,5−ジ−(tert)−ブチル−4−ヒドロキシヒドロシンナメート)、および次亜リン酸ナトリウム、難燃剤(ハロゲン化炭化水素、鉱物炭酸塩、水和鉱油および酸化アンチモン)、UV安定剤(例えば、チバガイギー(Ciba Geigy)より提供されるチヌビン(Tinuvin)(登録商標))、テフロン(登録商標)、ステアリン酸およびステアリン酸亜鉛のような防汚剤、またはこれらの組み合わせが例示される。
【0030】
処方は、装飾の目的で任意にフィラーを含むことができる。かかるフィラーは、物理特性に与える影響は少ないが、主に美観の理由で存在している。好適な装飾性フィラーとしては、顔料およびその他水溶性着色剤、岩石、着色ガラス、様々なサイズの着色砂、繊維、ペレットおよび粉末のような木材製品、研削ポリマー、研削固体表面材料その他が例示される。粒子サイズは、装飾性フィラーの性質により異なり、サブミクロンと小さくするか、または数センチメートルと大きくすることができる。
【0031】
染料、離型剤、流動剤、粘度調節剤、硬化剤、酸化防止剤等、当業者には周知の少量の添加剤を含めることも、本発明の機械的特性を損なわない限りは、可能である。
【0032】
本発明のプロセスの実施において、異方性配向可能粒子、着色剤およびその他フィラーのような固体を、ミキサーに液体成分を加える前に予備混合させてもよい。液体成分添加後、処方が濃縮され、選択した成形条件下で流動可能な熱硬化性成形配合物を形成する均一で強靭な生地になったら、混合を終了する。この処方は、他の成形配合物と部分的に混合させたり、単体で用いることができる。この成形配合物を、所望のサイズ、分散度およびモルホロジーの充填断片へと、切断、細断、引裂き、押出しまたは機械的に研削する。通常の取扱い条件下で、断片はその形状を保持する。充填断片のサイズは非常に小さいもの(2〜3mm)から、大きいもの(50〜100cm)まで異なる。
【0033】
充填断片を含有する美観向上剤を、他の成形配合物からの充填断片と混合すると、最終充填塊を作成することができる。2種類以上の処方を、研削操作中に生じる混合により、断片へと共研削/細断/切断してよい。
【0034】
配向可能な異方性美観向上粒子を含有することに加えて、充填断片はまた、単一成分または混合物であってもよく、目視のコントラストを充填断片に与える単一成分または混合物の着色剤で被覆してもよい。例えば、断片を、固体形態にあるマイカや二酸化チタンのような顔料で被覆してもよい。あるいは、断片を、組成が成形配合物と同様の粉末が一例として挙げられる、重合性粉末で被覆することができる。あるいは、断片を、メチルメタクリレート、ウレタンジアクリレート、架橋剤、マイカおよび重合開始剤からなる混合物が一例として挙げられる、重合可能な液体組成で丸めることができる。
【0035】
業界に知られているように、充填断片を熱鋳型に入れて成形する。成形温度は、用いる特定の樹脂および開始剤に応じて異なる。任意で、粗さ、粒状度、木目、パターニング等異なる表面テクスチャを加えてもよい。見本となる方法は、成形配合物へ移動して、処方の熱硬化に際して保持されるテクスチャを備えた鋳型表面を用いるものである。
【0036】
本発明の装飾表面材料は、業界に公知の圧縮成形または転写および射出成形技術により作成することができる。好適な成形装置は市販されている。成形配合物の非常に高い粘度を考慮すると、頑強な装置、例えば、ミキサー、カッターおよびグラインダを用いなければならない。
【0037】
以下の実施例を参照することにより、本発明をより完全に理解することができる。以下の実施例において、部およびパーセンテージは全て、特に断らない限り、重量基準であり、摂氏度である。
【実施例】
【0038】
(実施例1)
本実施例は、異方性配向可能粒子として、マイカと、赤色および/または黄色の酸化鉄顔料と、フィラーとして三水和アルミナとを含有する装飾表面材料の調製について説明するものである。液体プリミックスとドライブレンドの2つの処方を作成した。処方は、後で混合するため別個に作成してある。単色処方については、工程は全て同一であるが、充填断片を作成するときは1つのみの処方を用いている。
【0039】
(ブレンドするための2つの処方用の処方調製)
以下の成分を秤量する:
アルカン(Alcan)製ATH(三水和アルミナ)1120グラム
ローム&ハース(Rohm & Haas)製パラロイド(Paraloid)(登録商標)ラテックスK120ND(ポリ(メチルメタクリレート/エチルアクリレート)ポリマー粒子硬化剤)401グラム
ステアリン酸亜鉛6グラム
アフライア(Afflair)(登録商標)500褐色マイカ40グラム
メチルメタクリレート(MMA)361グラム
エチレングリコールジメタクリレート(EGDMA)57.8グラム
アトフィナ(Atofina)製ルペロックス(Luperox)(登録商標)575(t−アミルペロキシ−2−エチルヘキサノエート)熱開始剤6.92グラム
本願特許出願人によって市販されているバゾ(Vazo)(登録商標)67、2,2’−アゾビス(メチルブチロニトリル)熱開始剤1.13グラム
本願特許出願人によって市販されているゼレック(Zelec)(登録商標)MOカップリング剤1.68グラム
顔料分散液(べんがらか鉄黄のいずれか)4グラム
【0040】
(液体プリミックス)
MMA、EGDMAおよびゼレック(Zelec)(登録商標)MOを小さな容器で混合し、エアモータにより駆動されるインペラで2分間掻き混ぜて均一にすることにより、液体プリミックスを調製する。
【0041】
ルペロックス(Luperox)(登録商標)575およびバゾ(Vazo)(登録商標)67を加え、10分間混合して、完全に混合し、バゾ(Vazo)(登録商標)67を完全に溶解する。
【0042】
(ドライブレンド)
ATH、パラロイド(Paraloid)(登録商標)およびステアリン酸亜鉛を、高粘度混合ブレードを備えたチャールズ・ロス・アンド・ソン社(Charles Ross and Sons Company)のダブルプラネタリーミキサー(Double Planetary Mixer)(型番LDM−2)でドライブレンドすることにより、固体の混合物を調製した。成分を5分間ブレンドした後、40グラムのアフライア(Afflair)(登録商標)500褐色マイカを混合した固体に加える。
【0043】
(コンパウンディング)
べんがら(第2の色については黄色の酸化鉄)顔料分散液4グラムをダブルプラネタリーミキサー(Double Planetary Mixer)(DPM)に加えた。液体プリミックスからの液体を加え、成分が凝集処方へと合着する点を超えて、混合物を6分間ブレンドした。凝集塊をミキサーから取り出し、MMAに不浸透性の容器に入れて密閉した。(別の手順で、べんがらの代わりに4グラムの黄色の酸化鉄を用いて上記の工程を繰り返した。)
【0044】
(鋳型充填の準備)
(休止時間)
前の工程からの成形配合物を、最低1時間静置して、MMAがラテックス粒子に更に吸着されるようにした。
【0045】
(断片形成)
2色処方については、成形配合物の各色2000グラムを秤量した。(単一色処方の場合には、凝集塊全体を用いる。)
【0046】
凝集塊をDPMへ加え、ミキサー速度2で混合する。ブレードが剛性の成形配合物を砕き始める。全ての粒子の直径が1cm以下になるまで混合を続ける。
【0047】
成形の準備が整うまでMMAに不浸透性の容器中の断片を密閉する。
【0048】
(成形)
前の工程からの断片900グラムを8インチ×8インチのプラーク鋳型(122℃まで予熱したもの)に注いだ。鋳型中で断片を均一に分散した。鋳型を閉じ、1480psig(102バール)の圧力を8分間印加してそのパーツを硬化した。圧力および熱をかけて、加熱鋳型中の断片の表面を溶融して、処方を硬化して固体表面パーツとした。鋳型を開き、パーツを取り出した。
【0049】
成形されたパーツは非常に薄いマイカ表面層を有しており、パーツ表面に平行に高度に配向されている。軽く研摩すると、材料のバルクに典型的な表面が露わになった。
【0050】
得られたパーツは、明らかに目視のテクスチャを備えた見栄えのよい赤褐色である。近くで検査すると、異なる2色の色が見える。また、同様または異なる色のドメインを分離する多くの細かいラインがある。単一色の個々の領域内の色もやや異なる。
【0051】
顕微鏡的に検査すると、ドメインを分離するラインに沿ってマイカ粒子の配向が見える。
【0052】
(実施例2)
本実施例は、異方性配向可能粒子としてマイカを含有するが、追加のフィラーや着色剤を含まない装飾表面材料の調製について説明するものである。
【0053】
以下の成分を秤量する:
ICIアクリル(ICI Acrylics)製エルバサイト(Elvacite)(登録商標)ポリ(メチルメタクリレート)1390グラム
ローム&ハース(Rohm & Haas)製パラロイド(Paraloid)(登録商標)ラテックスK120ND100グラム
ステアリン酸亜鉛6グラム
アフライア(Afflair)(登録商標)9502赤褐色マイカ5グラム
MMA423グラム
EDGMA67.67グラム
ルペロックス(Luperox)(登録商標)575を7.19グラム
バゾ(Vazo)(登録商標)67を1.18グラム
【0054】
(液体プリミックス)
MMAおよびEGDMAを小さな容器に加え、エアモータにより2分間インペラを駆動することにより均一に混合した。
【0055】
ルペロックス(Luperox)(登録商標)575およびバゾ(Vazo)(登録商標)67を加え、10分間完全に混合して、バゾ(Vazo)(登録商標)67を確実に完全に溶解する。
【0056】
(ドライブレンド)
第1の3種類の成分(エルバサイト(Elvacite)(登録商標)、パラロイド(Paraloid)(登録商標)およびステアリン酸亜鉛)をDPMに入れ、5分間ブレンドして乾燥した成分を混合した。混合が完了した後、マイカを乾燥した成分に加えた。
【0057】
(コンパウンディング)
プリミックス工程からの液体成分をDPMへ加え、ミキサー速度2で6分間ブレンドした。この時点で、混合物は非常に粘性であった。粘性塊をミキサーから取り出し、MMAに不浸透性の容器に入れて密閉した。
【0058】
(鋳型充填の準備)
(休止時間)
粘性塊を1時間静置して、MMAをラテックスおよびエルバサイト(Elvacite)(登録商標)へ更に吸着させた。
【0059】
(粒子形成)
処方を断片に切断した。ほぼ立方体の形状で、1〜3cmのサイズであった。成形の準備が整うまでMMAに不浸透性の容器中に断片を密閉した。
【0060】
(成形)
前の工程からの断片625グラムを8インチ×8インチのプラーク鋳型(122℃まで予熱したもの)に注いだ。鋳型中で断片を均一に分散した。鋳型を閉じ、1480psig(102バール)の圧力を8分間印加してそのパーツを硬化した。
【0061】
得られた試料は元の分離した断片間で明白な輪郭を有していた。前者の界面でのこの輪郭は、材料のバルクよりも暗い。前者の個々の断片それぞれに、色の変化が見られる。断片の端部は、鋳型における流れの差による外観の変化のために、成形前のものであったのが明らかであり、ドメインを分離するラインに沿ってマイカ粒子を更に配向した。明るいエリアには、表面に対して平行に配列されたマイカが多くあり、暗いエリアには表面に対して角度を成したマイカがある。
【0062】
(実施例3)
本実施例は、異方性配向可能粒子として金属フレークと、フィラーとして三水和アルミナを含有する装飾表面材料の調製について説明するものである。以下の成分を用いた以外は、実施例1の手順を繰り返した。
【0063】
以下の成分を秤量する:
アルカン(Alcan)製ATH(三水和アルミナ)1120グラム
ローム&ハース(Rohm & Haas)製パラロイド(Paraloid)(登録商標)ラテックスK120ND[ポリ(メチルメタクリレート/エチルアクリレート)ポリマー粒子硬化剤]401グラム
ステアリン酸亜鉛6グラム
エッジモントメタリックピグメント社(Edgemont Metallic Pigments, Inc.)製エッジモントブリリアント(Edgemont Brilliant Orchid)オーキッド金属フレーク40グラム
メチルメタクリレート(MMA)365グラム
エチレングリコールジメタクリレート(EGDMA)58.3グラム
アトフィナ(Atofina)製ルペロックス(Luperox)(登録商標)575熱開始剤6.98グラム
本願特許出願人によって市販されているバゾ(Vazo)(登録商標)67、2,2’−アゾビス(メチルブチロニトリル)熱開始剤1.14グラム
本願特許出願人によって市販されているゼレック(Zelec)(登録商標)MOカップリング剤1.68グラム
【0064】
成形されたパーツは非常に薄い金属フレーク表面層を有しており、パーツ表面に平行に高度に配向されている。軽く研摩すると、材料のバルクに典型的な表面が露わになった。
【0065】
得られたパーツは、明らかに目視のテクスチャを備えた見栄えのよいラベンター色である。同様の色の領域を分離する多くの細かいラインがある。単一色の個々の領域内の色もやや異なる。
【0066】
(実施例4)
本実施例は、異方性配向可能粒子としてポリマーリボンと、フィラーとして三水和アルミナを含有する装飾表面材料の調製について説明するものである。以下の成分を用いた以外は、実施例1の手順を繰り返した。
【0067】
以下の成分を秤量する:
アルカン(Alcan)製ATH(三水和アルミナ)1140グラム
ローム&ハース(Rohm&Haas)製パラロイド(Paraloid)(登録商標)ラテックスK120ND[ポリ(メチルメタクリレート/エチルアクリレート)ポリマー粒子硬化剤]405グラム
ステアリン酸亜鉛6グラム
メドゥーブルックインベンション社(Meadowbrook Inventions, Inc.)製バイオレットクリスタリーナアンジェリーナファイバー(Violette Crystalina Angelina Fibers)20グラム
メチルメタクリレート(MMA)358グラム
エチレングリコールジメタクリレート(EGDMA)57.2グラム
アトフィナ(Atofina)製ルペロックス(Luperox)(登録商標)575熱開始剤6.85グラム
本願特許出願人によって市販されているバゾ(Vazo)(登録商標)67、2,2’−アゾビス(メチルブチロニトリル)熱開始剤1.12グラム
本願特許出願人によって市販されているゼレック(Zelec)(登録商標)MOカップリング剤1.71グラム
【0068】
得られたパーツは黒色で、金、銀および紫の色合いの個々に区別されたリボンがある。リボンは処理中に破断されたものと思われ、最長で0.25インチ未満である。プラーク内の小領域は、リボンと同様の配向を有しており、配向は表面に対して平行なものから垂直なものまである。
【0069】
(実施例5)
本実施例は、異方性配向可能粒子としてマイカと、フィラーとして三水和アルミナを含有するポリエステル樹脂系装飾表面材料の調製について説明するものである。
【0070】
(処方の調製)
以下の成分を秤量する:
アルカン(Alcan)製ATH(三水和アルミナ)325グラム
水酸化カルシウム粉末7.5グラム
ステアリン酸亜鉛7.5グラム
アフライア(Afflair)(登録商標)GP緑色WRIIマイカ10グラム
マックフーター(McWhorter)748−3645オルトポリエステル樹脂148.5グラム
アトフィナ(Atofina)製ルペロックス(Luperox)(登録商標)11M75熱開始剤1グラム
本願特許出願人によって市販されているバゾ(Vazo)(登録商標)67、2,2’−アゾビス(メチルブチロニトリル)熱開始剤0.5グラム
【0071】
(液体プリミックス)
ポリエステル樹脂と開始剤を混合し、開始剤が溶解するまで混ぜ合わせることによって液体プリミックスを調製する。
【0072】
(ドライブレンド)
ATH、マイカ、ステアリン酸亜鉛および水酸化カルシウムを完全にブレンドする。
【0073】
(コンパウンディング)
固体を液体に注ぎ、混合し、混合物が均一になるまで混練した。
【0074】
(鋳型充填の準備)
(休止時間)
前の工程からの成形配合物を3時間静置する。この時点で、処方は剛性であった。
【0075】
(断片形成)
材料を3/8インチの厚さのシートへプレスして3/8インチの立方体へ切断した。
【0076】
(成形)
前の工程からの断片468グラムを8インチ×8インチのプラーク鋳型(122℃まで予熱したもの)に注いだ。鋳型中で断片を均一に分散した。鋳型を閉じ、以下の圧力プロフィールを印加した。
【0077】
【表1】
【0078】
得られたパーツは緑色で、明らかに目視されるテクスチャを有しており、ドメインを分離する多くの微細なラインがあった。単一色の個々の領域内の色もやや異なる。
【0079】
(実施例6)
本実施例は、異方性配向可能粒子として0.01重量%と非常に微量のマイカを含有する以外は透明なマトリックスである装飾表面材料の調製について説明するものである。以下の成分を用いた以外は、実施例2の手順を繰り返した。
【0080】
以下の成分を秤量する:
ICIアクリル(ICI Acrylics)製エルバサイト(Elvacite)(登録商標)ポリ(メチルメタクリレート)1390グラム
ローム&ハース(Rohm & Haas)製パラロイド(Paraloid)(登録商標)ラテックスK120ND100グラム
ステアリン酸亜鉛6グラム
アフライア(Afflair)(登録商標)9605青色マイカ0.2グラム
MMA426グラム
EDGMA68.2グラム
ルペロックス(Luperox)(登録商標)575を8.1561グラム
バゾ(Vazo)(登録商標)67を1.33グラム
【0081】
得られた試料は半透明で、やや青味がかっていた。元の別個の断片間の輪郭は、目視している表面から試料に照明をあてると、僅かしか明らかではなかったが、試料に背面から照明をあてると容易に明らかであった。前者の界面でのこの輪郭は、材料のバルクよりも暗い。背面から照明をあてると、前者の別個の断片に色の変化があるのがわかる。
【0082】
(実施例7)
本実施例は、マイカを含有する重合性溶液で充填断片を被覆することによる装飾性表面材料の作成について説明する。2つの処方を、後で混合するため別個に作成した。後で部分的に混合して、色が渦巻状の大理石化された単一処方を形成した。この処方を別個の充填断片へと破断して、マイカ含有溶液で被覆した。
【0083】
(ブレンドするための2つの処方用の処方調製)
以下の成分を秤量する:
日本軽金属(Nippon Light Metals)製ATH(三水和アルミナ)2600グラム
ローム&ハース(Rohm & Haas)製パラロイド(Paraloid)(登録商標)ラテックスK120ND(ポリ(メチルメタクリレート/エチルアクリレート)ポリマー粒子硬化剤)646グラム
ステアリン酸亜鉛12グラム
メチルメタクリレート(MMA)528グラム
エチレングリコールジメタクリレート(EGDMA)68.64グラム
アトフィナ(Atofina)製ルペロックス(Luperox)(登録商標)575(t−アミルペロキシ−2−エチルヘキサノエート)熱開始剤6.92グラム
本願特許出願人によって市販されているバゾ(Vazo)(登録商標)67、2,2’−アゾビス(メチルブチロニトリル)熱開始剤7.39グラム
本願特許出願人によって市販されているゼレック(Zelec)(登録商標)MOカップリング剤3.9グラム
サートマー社(Sartomer Co.)製サートマー(Sartomer)CN966J75脂肪族ウレタンアクリレート80グラム
顔料分散液(硫化亜鉛第1バッチ、カーボンブラック第2バッチ)53.24グラム
【0084】
(液体プリミックス)
MMA、EGDMA、サートマー(Sartomer)CN966J75およびゼレック(Zelec)(登録商標)MOを小さな容器で混合し、エアモータにより駆動されるインペラで2分間掻き混ぜて均一にすることにより、液体プリミックスを調製する。
【0085】
ルペロックス(Luperox)(登録商標)575およびバゾ(Vazo)(登録商標)67を加え、10分間混合して、完全に混合し、バゾ(Vazo)(登録商標)67を完全に溶解する。
【0086】
(ドライブレンド)
ATH、パラロイド(Paraloid)(登録商標)およびステアリン酸亜鉛をテレダインリードコダブルシグマ(Teledyne−Readco Double Sigma)ミキサーにてドライブレンドすることにより固体混合物を調製した。成分を5分間ブレンドした。
【0087】
(コンパウンディング)
プリミックスした液体をプリミックス固体へダブルシグマミキサーにて添加した。それらを6分間コンパウンディングした。(別の手順で、カーボンブラック顔料分散液を用いて上記工程を繰り返した。)
【0088】
(鋳型充填の準備)
(大理石化)
処方を2つの部分に分離した。一方が2/3白色、1/3黒色で、もう一方は2/3黒色、1/3白色であった。これらの混合物をそれぞれダブルシグマミキサーにて50rpmで50回転コンパウンディングした。この作成された2つの大理石化処方を個々の断片充填物へと分割した。
【0089】
(コーティングの調製)
以下を手で混合する。
24%PMMA、76%MMA溶液76グラム
サートマー(Sartomer)CN966J75を50グラム
アトフィナ(Atofina)製ルペロックス(Luperox)(登録商標)575(t−アミルペロキシ−2−エチルヘキサノエート)熱開始剤1.5グラム
本願特許出願人によって市販されているバゾ(Vazo)(登録商標)67、2,2’−アゾビス(メチルブチロニトリル)熱開始剤0.4グラム
白色マイカ4グラム
金色マイカ2グラム
【0090】
(コーティング化合物)
大理石化された各処方断片2200グラムをダブルシグマミキサーに入れた。材料を25rpmで混合し、コーティング溶液を加えた。充填断片はコーティング溶液で被覆された。
【0091】
(成形)
前の工程からの断片900グラムを8インチ×8インチのプラーク鋳型(122℃まで予熱したもの)に注いだ。鋳型中で断片を均一に分散した。鋳型を閉じ、1480psig(102バール)の圧力を8分間印加してそのパーツを硬化した。圧力および熱をかけて、加熱鋳型中の断片の表面を溶融して、処方を硬化して固体表面パーツとした。鋳型を開き、パーツを取り出した。
【0092】
成形されたパーツは非常に薄いマイカ表面層を有しており、パーツ表面に平行に高度に配向されている。軽く研摩すると、材料のバルクに典型的な表面が露わになった。
【0093】
得られたパーツは、逆の色が線状になった白色または黒色のエリアの組み合わせを有していた。前者の別個の充填断片の境界を分離する透明な、マイカ含有の脈状の筋があった。
Claims (25)
- 装飾パターンを有する表面材料の製造方法であって、
流動可能な熱硬化性成形配合物と少なくとも3のアスペクト比を有する配向可能な異方性美観向上粒子との混合物を調製する工程と、
前記粒子と前記成形配合物を混合して、混合中に成形配合物の流れのラインに沿って少なくともいくつかの前記粒子を配向させる工程と、
得られた混合物を充填断片へと分離することによって前記粒子をさらに配向させる工程と、
前記混合物の多数のドメインを形成する工程と
を含み、充填断片を熱鋳型に供給し、熱および圧力を印加することにより前記断片の近接表面を溶融することによって、近接ドメインの界面がその界面に沿って色合いの変化を示すことを特徴とする方法。 - 前記異方性美観向上粒子が三次元の板状であり、前記次元の2つが第3の次元より大きいことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記異方性美観向上粒子が三次元の繊維状であり、前記次元の1つが他の2つの次元より大きいことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記異方性美観向上粒子が三次元のリボン状であり、前記次元の1つが他の2つの次元より大きく、第2の次元が第3の次元に対して目視で見分けられるほど十分に大きいことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記板状粒子が、マイカ、合成マイカ、ガラス、金属フレーク、アルミナ、シリカ、ポリマーフレーク、セラミック、合成着色剤およびこれらの組み合わせからなる群より選択されることを特徴とする請求項2に記載の方法。
- 前記繊維状粒子が、ガラス、金属、カーボン、セラミック、ポリマー、天然繊維およびこれらの組み合わせからなる群より選択されることを特徴とする請求項3に記載の方法。
- 前記リボン状粒子が、ガラス、金属、カーボン、セラミック、ポリマーリボンおよびこれらの組み合わせからなる群より選択されることを特徴とする請求項4に記載の方法。
- 前記成形配合物が熱硬化性アクリル成分を含有し、異方性粒子がマイカであることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記成形配合物が、熱硬化性ポリエステル、エポキシ、ウレタン、アクリロ−ウレタンおよびメラミン樹脂およびこれらの組み合わせからなる群より選択される熱硬化性樹脂を含有していることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- アスペクト比が3未満の微粉砕フィラーが前記配合物と混合されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記微粉砕フィラーが、三水和アルミナ、炭酸カルシウム、シリカ、アルミナ、硫酸バリウム、一水和アルミナ、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、硫酸アルミニウム、リン酸アルミニウム、ケイ酸アルミニウム、バイエル水和物、ホウケイ酸塩、硫酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、リン酸カルシウム、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、酸化カルシウム、アパタイト、ガラス泡、ガラスマイクロスフェア、ガラス繊維、ガラスビーズ、ガラスフレーク、ガラス粉末、ガラススフェア、炭酸バリウム、水酸化バリウム、酸化バリウム、硫酸バリウム、リン酸バリウム、ケイ酸バリウム、硫酸マグネシウム、ケイ酸マグネシウム、リン酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、酸化マグネシウム、カオリン、モンモリロナイト、ベントナイト、ピロフィライト、マイカ、石膏、シリカ、セラミックマイクロスフェア、セラミック粒子およびセラミックウィスカ、粉末タルク、二酸化チタン、珪藻土、木粉、ホウ砂およびこれらの組み合わせからなる群より選択されることを特徴とする請求項10に記載の方法。
- 前記微粉砕フィラーが三水和アルミナであることを特徴とする請求項10に記載の方法。
- 1種類以上の追加の成形配合物を、前記流動可能な熱硬化性成形配合物とブレンドすることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記充填断片が着色剤で被覆されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 熱硬化性成形配合物の多数のドメインからなる装飾表面材料であって、前記ドメインは近接ドメイン間に界面を有し、前記ドメインの少なくともいくつかが少なくとも3のアスペクト比を有し、前記近接するドメインの界面により形成されたラインに沿って配向された配向粒子を含有し、前記表面材料が前記界面に沿った前記ドメインにおいて色合いの異なる装飾パターンを示すことを特徴とする装飾表面材料。
- 前記粒子が板状であり、マイカ、合成マイカ、ガラス、金属フレーク、アルミナ、シリカ、ポリマーフレーク、セラミック、およびこれらの組み合わせからなる群より選択されることを特徴とする請求項15に記載の材料。
- 前記粒子が繊維状であり、ガラス、金属、カーボン、セラミック、ポリマー、天然繊維およびこれらの組み合わせからなる群より選択されることを特徴とする請求項15に記載の材料。
- 前記粒子がリボン状であり、ガラス、金属、カーボン、セラミック、ポリマーリボンおよびこれらの組み合わせからなる群より選択されることを特徴とする請求項15に記載の材料。
- 前記熱硬化性成形配合物が熱硬化性アクリル成分からなり、前記異方性顔料がマイカであることを特徴とする請求項15に記載の材料。
- 前記熱硬化性成形配合物が、アクリル、ポリエステル、エポキシ、ウレタン、アクリロ−ウレタンおよびメラミン樹脂およびこれらの組み合わせからなる群より選択される熱硬化性樹脂を含有していることを特徴とする請求項15に記載の材料。
- アスペクト比が3未満の微粉砕フィラーが前記熱硬化性成形配合物と共に存在していることを特徴とする請求項15記載の材料。
- 前記微粉砕フィラーが、三水和アルミナ、炭酸カルシウム、シリカ、アルミナ、硫酸バリウム、一水和アルミナ、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、硫酸アルミニウム、リン酸アルミニウム、ケイ酸アルミニウム、バイエル水和物、ホウケイ酸塩、硫酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、リン酸カルシウム、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、酸化カルシウム、アパタイト、ガラス泡、ガラスマイクロスフェア、ガラス繊維、ガラスビーズ、ガラスフレーク、ガラス粉末、ガラススフェア、炭酸バリウム、水酸化バリウム、酸化バリウム、硫酸バリウム、リン酸バリウム、ケイ酸バリウム、硫酸マグネシウム、ケイ酸マグネシウム、リン酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、酸化マグネシウム、カオリン、モンモリロナイト、ベントナイト、ピロフィライト、マイカ、石膏、シリカ(砂を含む)、セラミックマイクロスフェア、セラミック粒子およびセラミックウィスカ、粉末タルク、二酸化チタン、珪藻土、木粉、ホウ砂およびこれらの組み合わせからなる群より選択されることを特徴とする請求項21に記載の材料。
- 前記微粉砕フィラーが三水和アルミナであることを特徴とする請求項21に記載の材料。
- 同一の配向可能粒子または異なる配向可能粒子を含有するか、あるいは配向可能粒子を含有しない1種類以上の追加の成形配合物が、前記熱硬化性成形配合物とブレンドされていることを特徴とする請求項15に記載の材料。
- 前記ドメインが着色剤で被覆されていることを特徴とする請求項15に記載の材料。
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