JP2005047799A - 廃品を再活用した人造大理石及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 光学的特性に優れたポリメチルメタクリレート系製品の廃棄物を原料として使用し、高附加価値の製品に再活用した人造大理石及びその製造方法を提供する。
【解決手段】 本発明は、屈折率が１．４７〜１．５３でありポリマー自体の平均分子量が３０，０００〜１５０，０００の範囲に属する光学的特性に優れたポリメチルメタクリレート系液晶表示装置導光板等の一般産業用高投光性ポリメチルメタクリレート系シートの不良品や加工切れのような廃品を再活用して板状の人造大理石を製造する。また、本発明は、一般産業用高投光性アクリレート系シートの不良品、加工切れ、及び加工粉塵を単独または２種以上回収して粉砕器で最大直径が１０ｍｍ以下になるよう粉砕する工程と、人造大理石の基礎樹脂であるポリメチルメタクリレートシロップを製造する工程と、約２，０００〜２０，０００ｃＰの粘度を有する原料混合物を製造する工程と、原料混合物を連続成形装置の成形枠に入れ、３０〜１００℃で１０〜１００分間反応させ、連続的に厚さ１ｍｍ以上の板状に人造大理石板を生産する工程とを含む。
【選択図】 図１
【解決手段】 本発明は、屈折率が１．４７〜１．５３でありポリマー自体の平均分子量が３０，０００〜１５０，０００の範囲に属する光学的特性に優れたポリメチルメタクリレート系液晶表示装置導光板等の一般産業用高投光性ポリメチルメタクリレート系シートの不良品や加工切れのような廃品を再活用して板状の人造大理石を製造する。また、本発明は、一般産業用高投光性アクリレート系シートの不良品、加工切れ、及び加工粉塵を単独または２種以上回収して粉砕器で最大直径が１０ｍｍ以下になるよう粉砕する工程と、人造大理石の基礎樹脂であるポリメチルメタクリレートシロップを製造する工程と、約２，０００〜２０，０００ｃＰの粘度を有する原料混合物を製造する工程と、原料混合物を連続成形装置の成形枠に入れ、３０〜１００℃で１０〜１００分間反応させ、連続的に厚さ１ｍｍ以上の板状に人造大理石板を生産する工程とを含む。
【選択図】 図１
Description
本発明は、屈折率が１．４７〜１．５３でありポリマー自体の平均分子量が３０，０００〜１５０，０００範囲に属する光学的特性に優れたポリメチルメタクリレート系液晶表示装置導光板等の一般産業用高投光性ポリメチルメタクリレート系シートの不良品や加工切れのような廃品を再活用して板状の人造大理石を製造する方法に関する。
光学的特性に優れたポリメチルメタクリレート系液晶表示装置導光板の製造工程で発生される不良品、加工切れ、縁部微細加工及び研磨粉塵のような廃品が年間３，０００トンに至っている。
従来はこれらを産業廃棄物として単純処理したり、回収して一定サイズに粉砕した後これを圧出や射出の方法で一般産業用ポリメチルメタクリレート系シート材に再生産した。
また、一般の産業用高投光性ポリメチルメタクリレートシート及びスラブ(Slab)の廃棄物を回収して回収物を洗浄した後一定サイズに粉砕して圧出や射出の方法で一般産業用ポリメチルメタクリレート系シート材に再生産する方法が知られている。
しかし、前述したような光学的特性に優れたポリメチルメタクリレート系製品の廃棄物を再びシート材に再生産する方法は附加価値が全くなく、産業的に大きく活用できないのが実情である。
従来はこれらを産業廃棄物として単純処理したり、回収して一定サイズに粉砕した後これを圧出や射出の方法で一般産業用ポリメチルメタクリレート系シート材に再生産した。
また、一般の産業用高投光性ポリメチルメタクリレートシート及びスラブ(Slab)の廃棄物を回収して回収物を洗浄した後一定サイズに粉砕して圧出や射出の方法で一般産業用ポリメチルメタクリレート系シート材に再生産する方法が知られている。
しかし、前述したような光学的特性に優れたポリメチルメタクリレート系製品の廃棄物を再びシート材に再生産する方法は附加価値が全くなく、産業的に大きく活用できないのが実情である。
一方、米国特許第６３８４１０１号では大理石のような耐汚染性、耐磨耗性、耐スクラッチ性を与えるためのウレタンアクリレートオリゴマ、アクリル酸系モノマー、光開始剤、シリコン添加剤、シリカ消光剤を含む表面処理組成物が開示されており、米国特許第６４４０５３８号では多数の樹脂含浸層を備えて大理石のような耐久性を与えたラミネートが開示されている。
人造大理石に関する最近の先行技術を見ると、米国特許第６４５１９１０号ではアクリル単機能性モノマーと特定のアクリル多機能性モノマーを含んで高温成形性、厚さ特性、貯蔵安定性に優れたアクリルＳＭＣ（Sheet Molding Compound）製造用として有用なアクリルプレミックス(premix)が開示されており、米国特許第６４７５６３１号ではＺｎＯなどを含んで抗菌性を示す人造大理石が開示されており、米国特許第６５１１７５０号ではマイカフレーク(mica flake)、ガラスフレークなどを含んで天然石のような外観を有する人造大理石が開示されており、米国特許第６５２７９９４号では波浪／木パターンを有する人造大理石が開示されている。しかし、前記先行技術らは主に人造大理石の物性や外観の改善に限られている。
廃棄物や廃資源を原料にして人造大理石を製造する先行技術を見ると、韓国特許第９７９７号では鉱滓を溶融して結晶化した珪酸−アルミナ−酸化カルシウム−アルカリ酸化物系人造化粧石の製造方法が開示されており、韓国特許第２７０９３９号では木紛、竹紛及び廃資材などの廃木材と魚介類などの残害物のような廃棄物を微細に粉砕した後、熱可塑性樹脂と混合成形して製造した人造大理石と、これを製造する方法が開示されており、また中国特許第１０６０６４６号では廃スラグ、中国特許第１０８１９５０号では廃大理石、中国特許第１２２７１９８号では廃ガラスを主原料として使って人造大理石を製造する方法が開示されている。これら先行技術は光学的特性に劣る廃棄物を使うため、製造された人造大理石製品の物性や品質が劣化する短所がある。
本発明は、従来の前述した再活用範囲を広めて、別の用途の製品を収得できる技術を開発するためのもので、その目的は光学的特性に優れたポリメチルメタクリレート系製品の廃棄物を原料として使用して高附加価値の製品に再活用した人造大理石及びその製造方法を提供する。
前述した目的を達成するため、本発明は、屈折率が１．４７〜１．５３でありポリマー自体の平均分子量が３０，０００〜１５０，０００の範囲に属する光学的特性に優れた産業用アクリレート系シートの不良品、加工切れ、及び加工粉塵を単独または２種以上を原料として使用して製造された人造大理石を提供する。
具体的に、本発明の人造大理石は、屈折率が１．４７〜１．５３でありポリマー自体の平均分子量が３０，０００ないし１５０，０００の範囲に属する光学的特性に優れた産業用アクリレート系シートの不良品、加工切れ、及び加工粉塵を単独または２種以上使用して製造された液状のシロップ１００重量部に、無機充填剤１００〜２５０重量部、架橋性添加剤０．１〜１０重量部、反応開始剤０．１〜５重量部、及びその他添加剤０〜１００重量部を混合して、望ましくは厚さ１ｍｍ以上の板状に製造されたものである。
本発明における各原料または添加剤の使用範囲は、通常の人造大理石の製造に必要な最小及び最大使用量である。
本発明における各原料または添加剤の使用範囲は、通常の人造大理石の製造に必要な最小及び最大使用量である。
本発明で使用される前記屈折率が１．４７〜１．５３でありポリマー自体の平均分子量が３０，０００〜１５０，０００の範囲に属する光学的特性に優れた産業用アクリレート系シートは、液晶表示装置導光板等の一般産業用高投光性アクリレート系シートである。
液晶表示装置導光板等の一般産業用高投光性アクリレート系シートの製造工程から発生する不良品、加工切れ、及び加工粉塵のような廃品は通常、前記範囲の屈折率と平均分子量に属するが、製造された人造大理石の物性や品質を考慮すれば、前記範囲の屈折率と平均分子量に属するアクリレート系シートの廃資源を人造大理石の原料として使用することが望ましい。
本発明における人造大理石の基礎原料である液状のシロップは、屈折率が１．４７〜１．５３でありポリマー自体の平均分子量が３０，０００〜１５０，０００の範囲に属する光学的特性に優れた産業用アクリレート系シートの不良品、加工切れ、及び加工粉塵の単独または２種以上の混合物１〜４０重量部に、メチルメタクリレートモノマー６０〜９９重量部を混合及び溶解させて製造したものである。
本発明で使用される無機充填剤は水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、及びシリカの中から選ばれる１種以上であり、架橋性添加剤は２官能基または３官能基を有するアクリレート系架橋性モノマーであり、反応開始剤はぺルオキシド系及びペルエステルの中から選ばれる１種以上であり、その他添加剤は消泡剤、反応調節剤、カップリング剤、紫外線吸収剤、顔料、カラーグラニュル、及び界面活性剤(Wetting剤)の中から選ばれる１種以上である。
前記２官能基または３官能基を有するアクリレート系モノマーとして使用可能なものは、エチレン グリコール ジメタクリル エステル（ethylene glycol dimethacrylic ester）、ジエチレン グリコール ジメタクリル エステル（diethylene glycol dimethacrylic ester）、トリエチレン グリコール ジメタクリル エステル（triethylene glycol dimethacrylic ester）、テトラエチレン グリコール ジメタクリル エステル（tetraethylene glycol dimethacrylic ester）、１，６−ヘキサンジオール ジメタクリル エステル（1,6-hexanediol dimethacrylic ester）、ポリブチレン グリコール ジメタクリル エステル（polybutylene glycol dimethacrylic ester）、ネオペンチル グリコール ジメタクリル エステル（neopentyl glycol dimethacrylic ester）、トリメチロールプロパン トリメタクリル エステル（trimethylolpropane trimethacrylic ester）などである。
前記２官能基または３官能基を有するアクリレート系モノマーとして使用可能なものは、エチレン グリコール ジメタクリル エステル（ethylene glycol dimethacrylic ester）、ジエチレン グリコール ジメタクリル エステル（diethylene glycol dimethacrylic ester）、トリエチレン グリコール ジメタクリル エステル（triethylene glycol dimethacrylic ester）、テトラエチレン グリコール ジメタクリル エステル（tetraethylene glycol dimethacrylic ester）、１，６−ヘキサンジオール ジメタクリル エステル（1,6-hexanediol dimethacrylic ester）、ポリブチレン グリコール ジメタクリル エステル（polybutylene glycol dimethacrylic ester）、ネオペンチル グリコール ジメタクリル エステル（neopentyl glycol dimethacrylic ester）、トリメチロールプロパン トリメタクリル エステル（trimethylolpropane trimethacrylic ester）などである。
本発明は、光学的特性に優れたポリメチルメタクリレート系液晶表示装置導光板等の産業用高投光性ポリメチルメタクリレートシートの不良品や加工切れのような廃棄品を原料として使用して高品質の人造大理石を生産することによって、廃資源を再活用して高附加価値を実現した画期的な発明である。
本発明の人造大理石を製造する方法を次のように詳述する。
まず、屈折率が１．４７ないし１．５３でありポリマー自体の平均分子量が３０，０００〜１５０，０００の範囲に属する光学的特性に優れた液晶表示装置導光板等の一般産業用高投光性アクリレート系シートの不良品、加工切れ、及び加工粉塵を単独または２種以上回収して粉砕器で最大直径が１０ｍｍ以下、望ましくは５ｍｍ以下、さらに望ましくは３．５ｍｍ以下になるよう粉砕する。
まず、屈折率が１．４７ないし１．５３でありポリマー自体の平均分子量が３０，０００〜１５０，０００の範囲に属する光学的特性に優れた液晶表示装置導光板等の一般産業用高投光性アクリレート系シートの不良品、加工切れ、及び加工粉塵を単独または２種以上回収して粉砕器で最大直径が１０ｍｍ以下、望ましくは５ｍｍ以下、さらに望ましくは３．５ｍｍ以下になるよう粉砕する。
次いで、粉砕物１〜４０重量部に、メチルメタクリレートモノマー６０〜９９重量部を、２０〜８０℃で２０〜３００分間混練して溶解させ、人造大理石の基礎樹脂であるポリメチルメタクリレートシロップ(Syrup)を製造する。
このように製造されたポリメチルメタクリレートシロップは一定した粘度と粘性を有する流動体になり、この際の粘度は、ブルックフィールド(Brookfield)粘度計による３ローター(rotar)、３０rpm、３分、２３±２℃の測定条件で１００ｃＰから、同粘度計による４ローター(rotar)、３０rpm、３分、２３±２℃の測定条件で１０，０００ｃＰになる。
このように製造されたポリメチルメタクリレートシロップは一定した粘度と粘性を有する流動体になり、この際の粘度は、ブルックフィールド(Brookfield)粘度計による３ローター(rotar)、３０rpm、３分、２３±２℃の測定条件で１００ｃＰから、同粘度計による４ローター(rotar)、３０rpm、３分、２３±２℃の測定条件で１０，０００ｃＰになる。
次いで、製造されたポリメチルメタクリレートシロップ１００重量部に、平均粒径が８〜１００μｍの水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、及びシリカの中から選ばれる単独または２種以上の無機充填剤１００〜２５０重量部、架橋性添加剤として２官能基または３官能基を有するアクリレート系モノマー０．１〜１０重量部、ぺルオキシド系及びペルエステル系の中から選ばれる単独または２種以上の反応開始剤０．１〜５重量部、シラン系カップリング剤０．１〜１０重量部、及びその他添加剤０〜１００重量部を、混合及び真空脱気させ、約２，０００〜２０，０００ｃＰの粘度を有する原料混合物を製造する。
最後に、製造された原料混合物を、日本国特許第１０２１７２６４号または日本国特開２０００−３１７９５７号などで開示された連続成形装置を活用して図１及び図２のような成形枠に入れ、３０〜１００℃で１０〜１００分間反応させ、連続的に厚さ１ｍｍ以上の板状に人造大理石板を生産する。
図１及び図２は本発明に係る人造大理石を製造するための成形枠の断面図及び平面図であって、前記成形枠は実質的に強化ガラス板３上に配置されるガスケット２を意味する。枠形状のガスケット２内に原料混合物１が注入され、製造された人造大理石製品の分離が容易になるようガスケット２の上下部には異形フィルム４が配置される。ガスケット２の規格によって製品の厚さと大きさが決定される。
［比較例１］
市販・流通されているポリメチルメタクリレート樹脂及び水酸化アルミニウムが主原料であるアクリル系人造大理石白色製品
市販・流通されているポリメチルメタクリレート樹脂及び水酸化アルミニウムが主原料であるアクリル系人造大理石白色製品
［比較例２］
ポリメチルメタクリレートビード５．５ｋｇをメチルメタクリレートモノマー１４．５ｋｇに溶解させ、粘度が７００〜８００ｃＰ程度である樹脂を製造した。この際の溶解条件は表１の通りである。
ポリメチルメタクリレートビード５．５ｋｇをメチルメタクリレートモノマー１４．５ｋｇに溶解させ、粘度が７００〜８００ｃＰ程度である樹脂を製造した。この際の溶解条件は表１の通りである。
製造された樹脂１００重量部に、充填剤として平均粒径が約２５μｍの水酸化アルミニウム１８０重量部、架橋剤としてエチレン グリコール ジメタクリル エステル（ethylene glycol dimethacrylic ester、サートマー社(Sartomer Company、米国)製「ＳＲ２０６」）３重量部、シラン系カップリング剤（日本信越社製「ＫＢＭ５０３」）１．８重量部、消泡剤０．２重量部、及び反応開始剤としてベンゾイルぺルオキシド１．０重量部を混合した後、真空脱気させ、粘度６，０００ｃＰ程度の原料混合物を製造した。
図１及び図２のような成形枠に原料混合物を注ぎ、温度約８０℃のオーブン内で６０分間反応させ、サイズが横３５０ｍｍ、縦３５０ｍｍ、厚さ１３ｍｍの人造大理石板を製造した。
図１及び図２のような成形枠に原料混合物を注ぎ、温度約８０℃のオーブン内で６０分間反応させ、サイズが横３５０ｍｍ、縦３５０ｍｍ、厚さ１３ｍｍの人造大理石板を製造した。
屈折率が１．４８〜１．５１でありポリマー自体の平均分子量が７０，０００〜１５０，０００である光学的特性に優れたポリメチルメタクリレート系液晶表示装置導光板の不良品及び加工切れを回収して粒子サイズが３．５ｍｍ以下の粒子に粉砕した。粉砕された粒子５．５ｋｇをメチルメタクリレートモノマー１４．５ｋｇに溶解させ、粘度が７００〜８００ｃＰ程度の樹脂を製造した。この際の溶解条件は表２の通りである。
製造された樹脂１００重量部に、充填剤として平均粒径が約２５μｍの水酸化アルミニウム１８０重量部、架橋剤としてエチレン グリコール ジメタクリル エステル（ethylene glycol dimethacrylic ester、サートマー社(Sartomer Company、米国)製「ＳＲ２０６」）３重量部、シラン系カップリング剤（日本信越社製「ＫＢＭ５０３」）１．８重量部、消泡剤０．２重量部、及び反応開始剤としてベンゾイルぺルオキシド１．０重量部を混合した後、真空脱気させ、粘度６，０００ｃＰ程度の原料混合物を製造した。
図１及び図２のような成形枠に原料混合物を注ぎ、温度約８０℃オーブン内で６０分間反応させ、サイズが横３５０ｍｍ、縦３５０ｍｍ、厚さ１３ｍｍの人造大理石板を製造した。
図１及び図２のような成形枠に原料混合物を注ぎ、温度約８０℃オーブン内で６０分間反応させ、サイズが横３５０ｍｍ、縦３５０ｍｍ、厚さ１３ｍｍの人造大理石板を製造した。
屈折率が１．４８〜１．５１でありポリマー自体の平均分子量が３０，０００〜１２０，０００の優れた投光性を有する産業用ポリメチルメタクリレート系シートの不良品、加工切れ、及び廃棄品を回収して水できれいに洗浄し、水分含有量が０．１％未満になるよう乾燥した後、粒子サイズが３．５ｍｍ以下の粒子に粉砕した。粉砕された粒子５．５ｋｇをメチルメタクリレートモノマー１４．５ｋｇに溶解させ、粘度が６００〜７００ｃＰ程度の樹脂を製造した。この際の溶解条件は表３の通りである。
製造された樹脂１００重量部に、充填剤として平均粒径が約２５μｍの水酸化アルミニウム１８０重量部、架橋剤としてエチレン グリコール ジメタクリル エステル（ethylene glycol dimethacrylic ester、サートマー社(Sartomer Company、米国)製「ＳＲ２０６」）３重量部、 シラン系カップリング剤（日本信越社製「ＫＢＭ５０３」）１．８重量部、消泡剤０．２重量部、及び反応開始剤としてベンゾイルぺルオキシド１．０重量部を混合した後、真空脱気させ、粘度６，０００ｃＰ程度の原料混合物を製造した。
図１及び図２のような成形枠に原料混合物を注ぎ、温度約８０℃のオーブン内で６０分間反応させ、サイズが横３５０ｍｍ、縦５０ｍｍ、厚さ１３ｍｍの人造大理石板を製造した。
図１及び図２のような成形枠に原料混合物を注ぎ、温度約８０℃のオーブン内で６０分間反応させ、サイズが横３５０ｍｍ、縦５０ｍｍ、厚さ１３ｍｍの人造大理石板を製造した。
前記実施例１及び２で製造した本発明の人造大理石と比較例１及び２の人造大理石の物性を試験した。その結果は表４の通りである。
表４に示したように、本発明の人造大理石は既存の人造大理石と比較して同等以上の高品質を示した。
本発明は、光学的特性に優れたポリメチルメタクリレート系製品の廃棄物を原料として使用し、高附加価値の製品に再活用した人造大理石及びその製造方法に適用される。
１ 原料混合物
２ ガスケット
３ 強化ガラス板
４ 異形フィルム
２ ガスケット
３ 強化ガラス板
４ 異形フィルム
Claims (9)
- 屈折率が１．４７〜１．５３でありポリマー自体の平均分子量が３０，０００〜１５０，０００の範囲に属する光学的特性に優れた産業用アクリレート系シートの不良品、加工切れ、及び加工粉塵を単独または２種以上を原料として用いて製造された厚さ１ｍｍ以上の板状の人造大理石。
- 屈折率が１．４７〜１．５３でありポリマー自体の平均分子量が３０，０００〜１５０，０００の範囲に属する光学的特性に優れた産業用アクリレート系シートの不良品、加工切れ、及び加工粉塵を単独または２種以上使用して製造された液状のシロップ１００重量部に、無機充填剤１００〜２５０重量部、架橋性添加剤０．１〜１０重量部、反応開始剤０．１〜５重量部、及びその他添加剤０〜１００重量部を混合して製造された請求項１に記載の人造大理石。
- 前記屈折率が１．４７〜１．５３でありポリマー自体の平均分子量が３０，０００〜１５０，０００の範囲に属する光学的特性に優れた産業用アクリレート系シートが、液晶表示装置導光板等の一般産業用高投光性アクリレート系シートであることを特徴とする請求項１に記載の人造大理石。
- 前記液状のシロップが、屈折率が１．４７〜１．５３でありポリマー自体の平均分子量が３０，０００〜１５０，０００の範囲に属する光学的特性に優れた産業用アクリレート系シートの不良品、加工切れ、及び加工粉塵の単独または２種以上の混合物１〜４０重量部に、メチルメタクリレートモノマー６０〜９９重量部を混合及び溶解させて製造されることを特徴とする請求項２に記載の人造大理石。
- 前記無機充填剤が、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、及びシリカの中から選ばれる１種以上であることを特徴とする請求項２に記載の人造大理石。
- 前記架橋性添加剤が、２官能基または３官能基を有するアクリレート系架橋性モノマーであることを特徴とする請求項２に記載の人造大理石。
- 前記反応開始剤が、ぺルオキシド系及びペルエステル系の中から選ばれる１種以上であることを特徴とする請求項２に記載の人造大理石。
- 前記その他添加剤が、消泡剤、反応調節剤、カップリング剤、紫外線吸収剤、顔料、カラーグラニュル、及び界面活性剤(Wetting剤)の中から選ばれる１種以上であることを特徴とする請求項２に記載の人造大理石。
- 屈折率が１．４７〜１．５３でありポリマー自体の平均分子量が３０，０００〜１５０，０００の範囲に属する光学的特性に優れた液晶表示装置導光板等の一般産業用高投光性アクリレート系シートの不良品、加工切れ、及び加工粉塵を単独または２種以上回収して粉砕器で最大直径が１０ｍｍ以下になるよう粉砕する工程、
粉砕物１〜４０重量部に、メチルメタクリレートモノマー６０〜９９重量部を、２０〜８０℃で２０〜３００分間混練して溶解させ、人造大理石の基礎樹脂であるポリメチルメタクリレートシロップ(Syrup)を製造する工程、
製造されたポリメチルメタクリレートシロップ１００重量部に、平均粒径が８〜１００μｍの水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、及びシリカの中から選ばれる単独または２種以上の無機充填剤１００〜２５０重量部、架橋性添加剤として２官能基または３官能基を有するアクリレート系モノマー０．１〜１０重量部、ぺルオキシド系及びペルエステル(perester)系の中から選ばれる単独または２種以上の反応開始剤０．１〜５重量部、シラン系カップリング剤０．１〜１０重量部、及びその他添加剤０〜１００重量部を、混合及び真空脱気させ、約２，０００〜２０，０００ｃＰの粘度を有する原料混合物を製造する工程、及び
原料混合物を連続成形装置の成形枠に入れ、３０〜１００℃で１０〜１００分間反応させ、連続的に厚さ１ｍｍ以上の板状に人造大理石板を生産する工程からなる人造大理石の製造方法。
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