JP2020513464A - 固体ポリマー高耐久性表面材 - Google Patents
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Abstract
Description
(i)52体積分率パーセント以下の量で存在する架橋アクリル樹脂または不飽和ポリエステル樹脂と、
(ii)48体積分率パーセント以下の、固体表面材にわたって均一に分布された無機充填材粒子であって、
(a)充填材粒子の95〜99体積分率パーセントは、0.5〜10ミクロン以下、または1〜5ミクロン以下、または1〜2ミクロン以下の範囲の主要寸法を有し、
(b)充填材粒子のD50は、0.5〜2.5ミクロンであり、および
(c)充填材粒子のD90は、10ミクロン以下である、無機充填材粒子と
を含む固体表面材に関する。
固体表面材とは、三次元非可撓性の硬質表面材を意味する。典型的には、固体表面材は、(i)45〜80体積分率パーセントの有機ポリマー樹脂、典型的にはポリメチルメタクリレートまたは不飽和ポリエステルと、(ii)25〜55体積分率パーセントの、固体表面材にわたって均一に分布された無機充填材粒子とを含む。
(i)52体積分率パーセント以下の量で存在する架橋アクリル樹脂または不飽和ポリエステル樹脂と、
(ii)48体積分率パーセント以下の、固体表面材にわたって均一に分布された無機充填材粒子であって、
(a)充填材粒子の95〜99体積分率パーセントは、0.5〜10ミクロン以下、または1〜5ミクロン以下、または1〜2ミクロン以下の範囲の主要寸法を有し、
(b)充填材粒子のD50は、0.5〜2.5ミクロンであり、および
(c)充填材粒子のD90は、10ミクロン以下である、無機充填材粒子と
を含む。
最も一般的な有機ポリマー樹脂の1つは、ポリメチルメタクリレート(PMMA)ポリマーまたは「アクリル」コポリマーである。PMMAは、アクリル組成物の重合から生じる。重合性アクリル組成物の調製は、典型的には、モノマー中のポリマーシロップとしても知られるモノマーのメチルメタクリレート(MMA)に溶解したメチルメタクリレートポリマーを含有するシロップと、重合開始剤と、無機充填材とを含む。そのような組成物および製造方法は、Dugginsに対する米国特許第3,847,865号明細書に開示されている。アクリルポリマー構成成分は、メチルメタクリレートホモポリマーおよびメチルメタクリレートと、他のエチレン性不飽和化合物(例えば、酢酸ビニル、スチレン、アルキルアクリレート、アクリロニトリル、アルキルメタクリレート、アルキレンジメタクリレートおよびアルキレンジアクリレートなどの多官能性アクリルモノマー)とのコポリマーをさらに含み得る。加えて、ポリマー構成成分は、マイナー量のポリエステルまたはスチレン系ポリマーもしくはコポリマーなどの少量の他のポリマーを含有することができる。
上に記載された有機ポリマー樹脂は、典型的には、架橋して、熱硬化性樹脂と呼ばれるポリマー網状構造をもたらす。熱硬化性樹脂の重要な特性は、様々な環境条件にさらされながら長い期間にわたる高温での強度保持および寸法安定性である。そのような特性は、固体表面材製品を住宅および他の建物において望ましいものにする。
「充填材」とは、単独でまたは組み合わせて使用される、室温および大気圧で固体であり、組成物の様々な成分と化学的に反応せず、かつこれらの成分が室温よりも高い温度まで、特にそれらの軟化点またはそれらの融点まで上げられる場合でも、これらの成分に不溶である任意の材料を意味する。好ましい充填材は、無機充填材である。
混合物中の微粒子の種類にもよるが、小さい直径のものは、混合物に高い粘度を付与する。いくつかの実施形態において、加工助剤は、粘度が制御されるように混合物に加えられる。そのような加工助剤の例は、米国特許出願公開第2008/0063850号明細書に見いだすことができる。加工助剤の選択は、媒体(例えば、アクリル樹脂、UPE樹脂)、充填材タイプおよび使用量ならびに標的粘度範囲または所望の流動挙動(例えば、ずり流動化、ニュートニアン)に特有である。
表面材は、顔料、装飾微粒子などの可視微粒子、カップリング剤、コモノマーまたは架橋剤などの追加の構成要素をさらに含み得る。
再生可能である固体表面材は、
(i)未硬化ポリマー組成物であって、
(a)0〜15体積分率パーセントのPMMA、
(b)10〜40体積分率パーセントのMMA、
(c)1〜50体積分率パーセントの、固体表面材にわたって均一に分布された無機充填材粒子であって、充填材粒子の少なくとも95体積分率パーセントは、0.5〜10ミクロン以下、または1〜5ミクロン以下、または1〜2ミクロン以下の主要寸法を有する、無機充填材粒子、
(d)0.1〜2体積分率パーセントの硬化剤
を含む未硬化ポリマー組成物を提供する工程と、
(ii)工程(i)の組成物を成形容器に注ぎ込む工程と、
(iii)組成物を周囲温度〜80℃の温度で3〜60分間硬化させて組成物を固化させて、固体表面材を形成する工程と
によって製造することができる。
(i)未硬化ポリマー組成物であって、
(a)0〜15体積分率パーセントのPMMA、
(b)10〜40体積分率パーセントのUPE樹脂、
(c)1〜50体積分率パーセントの、固体表面材にわたって均一に分布された無機充填材粒子であって、充填材粒子の少なくとも95体積分率パーセントは、0.5〜10ミクロン以下、または1〜5ミクロン以下、または1〜2ミクロン以下の主要寸法を有する、無機充填材粒子、
(d)0.1〜2体積分率パーセントの硬化剤
を含む未硬化ポリマー組成物を提供する工程と、
(ii)工程(i)の組成物を成形容器に注ぎ込む工程と、
(iii)組成物を周囲温度〜80℃の温度で3〜60分間硬化させて組成物を固化させて、固体表面材を形成する工程と
によって製造することができる。
4段階引っかき方法
引っかき試験は、圧子としての1mmアルミニウム球を用いたCSM Instruments(Anton Paar)製のMicro−Scratch Tester(マイクロスクラッチ試験機)を使用した。圧子を試薬グレードのイソプロパノール中での30分間の超音波処理、HPLCグレードの水中での30分間の超音波処理および10分間のUVオゾン処理によって各実験前に清浄にした。使用前の圧子を適格とするためにZygo光学形状測定画像を集めた。
半球ダイヤモンド先端が、制御された定格負荷で表面材を横切ってドラッグされる。元のASTM方法では、120度の頂角および200ミクロン半径の半球先端を有する圧子が明記されている。本発明者らの研究において、本発明者らは、上に記載されたAnton Paarマイクロスクラッチ試験および1mm直径(500ミクロン半径)のアルミナ球を使用した。引っかき硬度は、次式:
コントラスト対サイズの相対的な重要性に関する基本的な理解はないが、本研究において、本発明者らは、次の経験式:
複合材料をもたらす反応生成物は、44.5体積パーセントのアルミナ三水和物(WH311、40ミクロン平均粒径、Alcan)と、55.5体積パーセントの熱硬化性アクリル樹脂と、1%未満の白色顔料(TiO2)とからなった。
複合材料をもたらす反応生成物は、40.5体積パーセントのアルミナ三水和物(Hydral 710、2ミクロン平均粒径、J.M.Huber Corporation)と、59.5体積パーセントの熱硬化性アクリル樹脂と、1%未満の白色顔料(TiO2)とからなった。
複合材料をもたらす反応生成物は、38.5体積パーセントのシラン処理アルミナ三水和物(Hymod 9400sc、メタクリレート官能化シランで処理された2ミクロン平均粒径、J.M.Huber Corporation)と、61.5体積パーセントの熱硬化性アクリル樹脂と、1%未満の白色顔料(TiO2)とからなった。接着促進コモノマーは、除外された。
複合材料をもたらす反応生成物は、44.5体積パーセントのアルミナ三水和物(WH311、40ミクロン平均粒径、Alcan)と、55.5体積パーセントの熱硬化性アクリル樹脂と、1%未満の黒色顔料(カーボンブラック)とからなった。
複合材料をもたらす反応生成物は、40.5体積パーセントのアルミナ三水和物(Hydral 710、2ミクロン平均粒径、J.M.Huber Corporation)と、59.5体積パーセントの熱硬化性アクリル樹脂と、1%未満の黒色顔料(カーボンブラック)とからなった。
** 引っかき硬度は、ASTM G171-03(2009)に記載されている方法によって計算される。改善は、引っかき硬度を増加させることによって実現される。
複合材料をもたらす反応生成物は、44.5体積パーセントのアルミナ三水和物(WH311、40ミクロン平均粒径、Alcan)と、55.5体積パーセントの不飽和ポリエステル樹脂(Qualipoly Chemical Corporation,Kaohsiung City,Taiwan製のUPE樹脂)と、1%未満の白色顔料(TiO2)とからなった。
複合材料をもたらす反応生成物は、40.5体積パーセントのアルミナ三水和物(Hydral 710、2ミクロン平均粒径、J.M.Huber Corporation)と、59.5体積パーセントの不飽和ポリエステル樹脂(Qualipoly Chemical Corporation製のUPE樹脂)と、1%未満の白色顔料(TiO2)とからなった。
複合材料をもたらす反応生成物は、44.5体積パーセントのアルミナ三水和物(WH311、40ミクロン平均粒径、Alcan)と、55.5体積パーセントの不飽和ポリエステル樹脂(Qualipoly Chemical Corporation製のUPE樹脂)と、1%未満の黒色顔料(カーボンブラック)とからなった。
複合材料をもたらす反応生成物は、40.5体積パーセントのアルミナ三水和物(Hydral 710、2ミクロン平均粒径、J.M.Huber Corporation)と、59.5体積パーセントの不飽和ポリエステル樹脂(Qualipoly Chemical Corporation製のUPE樹脂)と、1%未満の黒色顔料(カーボンブラック)とからなった。
** 引っかき硬度は、ASTM G171-03(2009)に記載されている方法によって計算される。改善は、引っかき硬度を増加させることによって実現される。
Claims (4)
- 固体表面材であって、
(i)52体積分率パーセント以下の量で存在する架橋アクリル樹脂または不飽和ポリエステル樹脂と、
(ii)48体積分率パーセント以下の、前記固体表面材にわたって均一に分布された無機充填材粒子であって、
(a)前記充填材粒子の95〜99体積分率パーセントは、0.5〜10ミクロン以下、または1〜5ミクロン以下、または1〜2ミクロン以下の範囲の主要寸法を有し、
(b)前記充填材粒子のD50は、0.5〜2.5ミクロンであり、および
(c)前記充填材粒子のD90は、10ミクロン以下である、無機充填材粒子と
を含む固体表面材。 - 充填材タイプは、アルミナ三水和物、アルミナ、シリカ、タルクまたは石英である、請求項1に記載の表面材。
- 前記有機ポリマー構成要素は、前記樹脂と共重合し、かつ充填材表面に結合するカップリング剤コモノマーを含む、請求項1に記載の表面材。
- 顔料および/または可視微粒子などの装飾構成要素をさらに含む、請求項1に記載の表面材。
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