JP2869135B2 - アクリル人工大理石およびその製造方法 - Google Patents

アクリル人工大理石およびその製造方法

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  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、アクリル人工大理石およびその製造方法に
係り、特に型面が水平に保持された型を用いて製造され
るアクリル人工大理石およびその製造方法に関する。
〔従来の技術および解決しようとする課題〕
アクリル人工大理石は、キッチン天板や各種カウンタ
ートップ、洗面化粧台、シャワートレー、防水パン、床
材、壁材、間仕切り板などに使用されている。このもの
は製法により、無機粉末を充填したアクリル系熱可塑性
樹脂の圧縮又は押出成形品と、アクリル系不飽和単量体
に無機粉末を充填したスラリーの注型成形品に大別され
る。前者は耐熱性、耐汚染性などが劣るために用途が制
限されるのに対し、後者は耐熱性、耐汚染性、強度など
が優れており、広い用途に用いられている。しかし型面
が水平に保持された型を用いて注型成形を行うと、重合
硬化中に無機粉末が下面に沈降するために、上下面の性
質が同一ではなく、得られた注型成形品は温度が下がる
と上方に反るという欠点があった。アクリル人工大理石
の使用用途の大半を占める平板では、補強構造を有しな
いだけに特に反りが生じ易すい。これに対して、スラリ
ーの粘度を高くして無機粉末の沈降を防止する方法が考
えられる。しかし、この方法は水平に置いた盆のような
型へスラリーを流延し、重合硬化して下面のみが使用可
能面となる製品を得る場合には問題はないが、両面が使
用可能面となるアクリル人工大理石平板の場合は、互い
に向き合わせた2枚の型面間へスラリーを注入して製造
されるので、スラリー粘度が高いと注入に長時間を要す
ることとなり、工業的には採用し難い。そのために、低
粘度のスラリーを用い、型面を鉛直に保持して片面への
無機粉末の沈降を防止しているが、スラリーの静水圧で
特に下部の型面間隔が開くのを防ぐために、強力な型締
め装置が必要であって、経済的に高価にならざるを得な
いという問題があった。
したがって、本発明の目的は、無機粉末の沈降分離に
起因する反りを解消したアクリル人工大理石およびその
製造方法、特に表裏両面とも使用可能なアクリル人工大
理石平板およびその製造方法を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的は、メタクリル酸メチルを主体とする不飽和
単量体20〜80重量%および無機粉末80〜20重量%からな
る樹脂組成物100重量部に対して、シリカ微細粒子0.5〜
5重量部を含有するアクリル人工大理石によって達成さ
れ、該アクリル人工大理石は、メタクリル酸メチルを主
体とする不飽和単量体20〜80重量%および無機粉末80〜
20重量%よりなるスラリー100重量部に対して、シリカ
微細粒子0.5〜5重量部共存混合せしめ、型へ注入して
重合硬化することにより、有利に提供される。
本発明でいうメタクリル酸メチルを主体とする不飽和
単量体とは、メタクリル酸メチル単独、またはメタクリ
ル酸メチル50重量%以上、好ましくは60重量%以上、よ
り好ましくは75重量%以上と他の不飽和単量体との混合
物である。メタクリル酸メチルの割合が50重量%未満で
は、アクリル人工大理石の耐候性や高級感が低下するの
で好ましくない。
メタクリル酸メチルと併用する他の不飽和単量体は、
単独重合あるいはメタクリル酸メチルを主体とする不飽
和単量体中の他の成分と共重合し得るものであれば特に
制限はない。そのようなものの例としては、1分子中の
炭素原子数が2〜18の一価アルコールまたは一価フェノ
ールとアクリル酸またはメタクリル酸とのエステル、1
分子中の炭素原子数が2〜4の二価アルコールとアクリ
ル酸またはメタクリル酸とのモノエステル、アクリル
酸、メタクリル酸、アクリル酸メチル、アクリロニトリ
ル、メタクリロニトリル、アクリルアミド、スチレン、
α−メチルスチレン、酢酸ビニル、塩化ビニル、塩化ビ
ニリデン、弗化ビニリデン、エチレン、無水マレイン
酸、マレイン酸、フマル酸、ブタジエン、グリシジルメ
タクリレートなどの一官能性不飽和単量体、アクリル酸
および/またはメタクリル酸とエチレングリコール、ポ
リエチレングリコール、プロピレングリコール、ポリプ
ロピレングリコール、1,3−ブタンジオール、ネオペン
チルグリコール、1,6−ヘキサンジオール、テトラメチ
ロールメタン、ジメチロールエタン、トリメチロールエ
タン、ジメチロールプロパン、トリメチロールプロパ
ン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトールな
どの多価アルコールとの多価エステル、ジビニルベンゼ
ン、トリアリルイソシアヌレートなどの多官能性不飽和
単量体などをあげることができるが、これらに限定され
るものではない。なおメタクリル酸メチルと併用する他
の不飽和単量体は、2種類以上の混合物であることも可
能である。多官能性不飽和単量体の使用量は、メタクリ
ル酸メチルを主体とする不飽和単量体の0.2〜25重量
%、好ましくは2〜10重量%である。多官能性不飽和単
量体の使用量が0.2重量%未満であると、アクリル人工
大理石の耐熱性能、耐汚染性能が低くなる傾向があり、
一方25重量%をこえると脆くなる傾向があり好ましくな
い。
本発明のメタクリル酸メチルを主体とする不飽和単量
体の重合体は、必ずしも一種類の重合体である必要はな
く、本発明のアクリル人工大理石の特性を損なわない限
り、組成あるいは分子量分布を異にする複数の種類の重
合体のブレンド物であっても構わない。従って、メタク
リル酸メチルを主体とする不飽和単量体は、その一部を
重合体として溶解含有するシラップとして使用すること
も可能である。シラップの製造方法には特に制限はない
が、一般的な製造方法の例としては、メタクリル酸メチ
ルを主体とする不飽和単量体の一部を重合して、残りの
不飽和単量体に溶解する方法、メタクリル酸メチルを主
体とする不飽和単量体を部分重合する方法、メタクリル
酸メチルを主体とする不飽和単量体の一部を部分重合し
て、残りの不飽和単量体に添加する方法などをあげるこ
とができる。
本発明で使用する無機粉末は、メタクリル酸メチルを
主体とする不飽和単量体に不溶で、その重合硬化を妨害
しないものであれば特に制限はなく、水酸化アルミニウ
ム、酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、珪酸カルシウ
ム、アルミン酸カルシウム、硫酸カルシウム、水酸化マ
グネシウム、シリカ、タルク、クレーなどの粉末を使用
することができるが、これらに限定されるものではな
い。しかし、アクリル人工大理石に高級感を与えるため
には水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、シリカ
が、とりわけ水酸化アルミニウムが好ましく用いられ
る。これらの無機粉末は、2種類以上併用することも可
能である。
無機粉末の粒子径は通常0.1〜100μm、好ましくは0.
5〜50μm、より好ましくは1〜30μmである。粒子径
が100μmを越えると、アクリル人工大理石に不明瞭で
微細な斑点がが現われて美観を損ねることがあり、粒子
径が0.1μm未満であると、高価でありまた充填量が制
約されたりするので好ましくない。
無機粉末の充填量は、アクリル人工大理石に要求され
る性能などによって定まるものであるが、通常はメタク
リル酸メチルを主体とする不飽和単量体の重合体と無機
粉末の総量を基準にして80〜20重量%、好ましくは70〜
40重量%である。無機粉末の充填量が20重量%未満であ
るとアクリル人工大理石の耐熱性能、硬度などが低下
し、また大理石様の外観を損なうことがあり好ましくな
い。一方、充填量が80重量%を越えると充填が困難にな
り、また強度なども低下するので好ましくない。
本発明に用いられるシリカ微細粒子は、一次粒子径が
5〜50mμ、比表面積が50〜400m2/gの無水シリカの微粒
子、またはその表面のシラノール基の水素原子を、メチ
ル基その他のアルキル基などで置換した疎水性シリカの
微粒子である。このような無水シリカの微粒子は、一般
的には四塩化珪素の高温加水分解で製造され、疎水性シ
リカは無水シリカとアルコール類やアルキルクロロシラ
ンなどとの反応で得られるが、この製法によるものに限
定されるものではない。
シリカ微細粒子の使用量は、メタクリル酸メチルを主
体とする不飽和単量体と無機粉末からなる樹脂組成物10
0重量部に対して0.5〜5重量部、好ましくは0.7〜3重
量部、より好ましくは1〜2.5重量部である。使用量が
5重量部を越えると、前記不飽和単量体、無機粉末、シ
リカ微粒子からなるスラリーの粘度が高くなって操作性
が悪化し、またコストアップになるので好ましくない。
一方、その使用量が0.5重量部未満であると、無機粉末
の沈降分離を抑えることができない。
本発明になるアクリル人工大理石の製造方法に関して
は特に制限はなく、前述の方法により有利に製造される
が、本方法は両面共に使用可能面となるアクリル人工大
理石平板を、2枚の型面を互に向き合わせて組立て、型
面を水平に保持した設備費が安価な型を用いて製造する
場合に、特に有利である。
本発明のスラリー粘度に関しては特に制限はないが、
互に向き合わせた2枚の型面間へ短時間で注入して効率
よく生産するためには、スラリー粘度は400ポイズ以
下、好ましくは200ポイズ以下、より好ましくは100ポイ
ズ以下が適切である。また無機粉末の沈降を防止するた
めに、メタクリル酸メチルを主体とする不飽和単量体
は、シラップとして用いる方が望ましい。シラップの粘
度は無機粉末の種類や充填率にもよるが、0.1〜5ポイ
ズ、好ましくは0.5〜3ポイズが適当である。スラリー
の製造方法には特に制限はなく、シラップと無機粉末を
混合することにより、容易に得ることができる。シリカ
微細粒子を該スラリーに共存混合せしめる方法に関して
も特に制限はなく、シラップへの添加、スラリーへの添
加あるいは無機粉末への添加など、いずれも可能であ
る。なお、シリカ微細粒子はスラリー粘度の安定という
点から、疎水性シリカを用いることが望ましい。
本発明においてスラリーを重合硬化する方法には特に
制限はなく、例えばラジカル重合開始剤の存在下または
不存在下に加熱する方法、ラジカル重合開始剤と促進剤
よりなるいわゆるレドックス系による方法、紫外線また
は放射線を照射する方法などをあげることができるが、
これらに限定されるものではない。
本発明で使用される型の材質に関しても特に制限はな
く、金属、ガラス、セラミックス、樹脂など任意の材質
を用いることができる。
本発明のアクリル人工大理石には必要に応じて、洗顔
料、補強材、改質剤、安定剤、紫外線吸収剤、離型剤、
難燃化剤、重合調節剤などを加えることも可能である。
〔実施例〕
以下実施例によって本発明をさらに詳しく説明する
が、本発明はこれら実施例によって何等制限されるもの
ではない。
実施例1〜4 メタクリル樹脂(パラビーズHR、(株)クラレ製)6.
8重量部を、メタクリル酸メチル31.2重量部およびトリ
メタクリル酸トリメチロールプロパン2重量部に溶解し
た。得られたシラップの粘度は、25℃で1ポイズであっ
た。これにステアリン酸0.02重量部、2,2′−アゾビス
イソブチロニトリル0.02重量部、2,2−ビス(tert−ブ
チルパーオキシ)ブタン0.1重量部、および表1に示す
量の疎水性シリカの微粒子(アエロジルR972:平均一次
粒子径16mμ,比表面積120±30m2/g,日本アエロジル
(株)製)を添加混合し、ついで水酸化アルミニウム粉
末(ハイジライトH−310,昭和電工(株)製)60重量部
を添加混合してスラリーを得た。これらスラリーの粘度
は、25℃で50〜100ポイズの範囲にあった。
互に向き合わせた2枚の約1.5m×2mの強化ガラス板の
周辺部に、環状の柔らかいガスケットを挟み込んで型を
組み立て、一部ガスケットをはずした隙間より前記スラ
リーを型内へ注入した。注入はスムーズで5分以内で終
了した。ガスケットを元に戻し、ガラス面を水平に保持
した状態で60℃の水中で4時間、ついで120℃の熱風炉
で2時間重合硬化を行い、均一な10mmの厚さを有する1.
5m×2mのアクリル人工大理石平板を得た。
水平に保持された定盤上に、これら平板を1枚ずつ重
合硬化の時と同じ向きに設置し、110℃から室温まで徐
冷して発生する反り量を測定した。反り量は平板の上面
で2本の対角線それぞれの中点と平板面との距離の大き
い方の値で示した。また併せて平板の下面の厚さ1mmの
表層部の水酸化アルミニウム粉末の含有率と上面につい
ての同様含有率の差を測定し、これらの測定結果を表1
に示した。
表1に示した結果より、シリカ微細粒子を使用したこ
れら実施例ではいずれも無機粉末の沈降分離は微少で、
得られるアクリル人工大理石平板の反りは皆無か、あっ
ても実用上問題とならない程度に微少であることがわか
る。
比較例1 疎水性シリカの微粒子を使用しないこと以外は実施例
1〜4と同じ方法によって、アクリル人工大理石平板を
得た。この平板の水酸化アルミニウム含有率の差は13重
量%であり、反り量は75mmであった。
実施例5 シラップとして、部分重合したメタクリル酸メチル38
重量部とジメタクリル酸1,3−ブチレン2重量部よりな
るシラップ(25℃における粘度は0.8ポイズ)、および
シリカ微細粒子として無水シリカの微粒子(アエロジル
300:平均一次粒子径7mμ,比表面積300±3m2/g,日本ア
エロジル(株)製)1.3重量部を用いること以外は、実
施例1〜4と同じ方法によってアクリル人工大理石平板
を得た。注入はスムーズで5分で終了した。実施例1〜
4と同じ方法で測定したこの平板の反り量は0mmであ
り、水酸化アルミニウムの含有率の差は0.8重量%であ
った。
比較例2 無水シリカの微粒子を使用しないこと以外は、実施例
5と同じ方法によってアクリル人工大理石平板を得た。
この平板の水酸化アルミニウムの含有率の差は11重量%
であり、反り量は70mmであった。
〔発明の効果〕
注型成形によって製造されるアクリル人工大理石は、
充填材として用いる無機粉末が製造中に沈降分離するた
めに、反りなどの欠陥が生じ易いが、本発明のアクリル
人工大理石はそのような欠点のないものであり、特に平
板状製品の場合に本発明の効果が大きい。
本発明の方法によれば、スラリー粘度は低いので間隔
の狭い型内へ効率よく短時間で注入することが可能であ
り、さらに無機粉末の沈降分離が抑えられるので製品は
均一で、温度変化によって反りを生ずることはない。従
って本発明の方法は、従来装置が高価である型面が鉛直
に保持された型を用いて製造せざるを得なかった、両面
が使用可能面であるアクリル人工大理石平板を、安価な
型面が水平に保持された型を用いて製造し得るという大
きな利点を有するものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C04B 26/06 C08F 220/14 C08F 2/44

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】メタクリル酸メチルを主体とする不飽和単
    量体20〜80重量%および無機粉末80〜20重量%からなる
    樹脂組成物100重量部に対して、シリカ微細粒子0.5〜5
    重量部を含有することを特徴とするアクリル人工大理
    石。
  2. 【請求項2】メタクリル酸メチルを主体とする不飽和単
    量体20〜80重量%および無機粉末80〜20重量%よりなる
    スラリー100重量部に対して、シリカ微細粒子0.5〜5重
    量部共存混合せしめ、型へ注入して重合硬化することを
    特徴とするアクリル人工大理石の製造方法。
  3. 【請求項3】型面が水平に保持された型中で重合硬化す
    る請求項2記載の製造方法。
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