JP3482287B2 - 圧縮成形用材料及びそれを用いた樹脂成形物 - Google Patents
圧縮成形用材料及びそれを用いた樹脂成形物Info
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Description
成形用成形材料及びそれを硬化させた樹脂成形物に関す
る。
深みのある外観と高級な感触が特徴であり人工大理石と
してキッチン天板、各種カウンタートップ、洗面化粧
台、浴室回り、床材、壁材などに広く使用されている。
タクリル酸メチルを主成分とするアクリル系シラップに
水酸化アルミニウムと、重合開始剤を混合した混合物を
型材に注入し、加熱重合させるキャスト法(特公昭50
−22586号公報)、押出機中でアクリル系シラップ
と水酸化アルミニウム、ポリメチルメタクリレート粉末
を混合、溶融し賦形加工する方法(特開平1−1413
8号公報)が一般的であった。
れるように新しくアクリル樹脂を圧縮成形により賦形加
工する方法が提案されている。アクリル系樹脂を圧縮成
形する場合には、一般にプリミックスと呼ばれるパテ状
の成形材料を調製した後、圧縮成形する方法が採用され
ている。
工大理石は、一般的にはメタクリル酸メチルを主体とす
る不飽和単量体に重合体を溶解含有させたシラップに無
機粉末を分散含有せしめてスラリーとなし、これを型に
沿わせて重合硬化するキャスト法により製造されてい
る。
量体は、沸点が低いため、重合時のモノマーの揮散や、
揮発による空孔の発生を防止するため、重合硬化に際し
ては重合温度を沸点以下である60〜80℃の比較的低
温にて行う必要がある。したがって、重合温度が低いた
めに硬化が遅く、成形に長時間を要し、生産性が劣ると
いう問題点があった。
ポリエステル系人工大理石は、アクリル系人工大理石と
同様なキャスト法と圧縮成形法による方法で製造され
る。熱硬化性樹脂を圧縮成形する際には、前もって液状
の熱硬化性樹脂(特に不飽和ポリエステル)に、補強
剤、充填剤、硬化剤、着色剤などを練り合わせてパテ状
の成形材料を調製する。
クスと呼んでいる。熱硬化性樹脂の成形においては品質
の安定したプリミックスを作ることが重要であり、その
ための各種の工夫がなされている。プリミックスを用い
た圧縮成形の成形速度は、一般に成形品の肉厚1mmに
つき1分以内の割合で短時間に加熱圧縮成形できるとさ
れている。
高く、経済性も優れている。アクリル系人工大理石を生
産性良く、しかも種々の形態の製品が製造できる圧縮成
形にて得る方法も報告されており、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の高粘度混合物す
なわちプリミックスを加圧下、高温下で重合硬化する方
法が特開平5−32720号公報などに報告されてい
る。
とする不飽和単量体に不溶で膨潤度が3〜15倍である
樹脂微粒子を含有させてプリミックスを得ているが、膨
潤度が3〜15倍と大きいため、十分にしかも均一に膨
潤させるためには長時間を要することと、樹脂粒子の膨
潤度が大きいため得られる成形品の光沢や透明性などの
意匠効果が低下することは避けられなかった。また特開
平5−310838号公報ではアクリル系シラップに高
分子物質微小粒子を静置溶解することにより高粘度アク
リルシラップを製造する方法が開示されているが、溶解
するのに半日以上の長時間を要する。
ー)を用いた圧縮成形においても、プリミックスの調製
が最も重要な要点の一つである。アクリル系プリミック
スは、不飽和ポリエステルのように簡単には増粘できな
いので、粘度の高いプリミックス調製のための各種の工
夫がされており、例えば特公昭64−11652号公報
にはカルボキシル基を有するビニルモノマーを、部分的
に共重合させたアクリル系シラップに、増粘剤としてM
gOやMg(OH)2 などのアルカリ土類金属酸化物や
水酸化物を添加してプリミックスを調製する方法が提案
されている。また、特公平1−46530号公報にはヒ
ドロキシル基を有するビニルモノマーを部分的に共重合
させたアクリル系シラップに、ポリイソシアネート化合
物とアルミニウムアルコラートを添加することにより増
粘したプリミックスを調製する方法が提案されている。
は水酸基を含有したポリメチルメタアクリレート共重合
体を含んだアクリル系シラップに充填剤とポリイソシア
ネートを加えて粘度の高いプリミックスを調製した後、
加熱下で圧縮成形により人工大理石を製造することが提
案されている。
ックスを調製する場合には、特開昭61−171713
号公報や特開平2−160648号公報に見られるよう
に、ポリメチルメタクリレート系の樹脂粉末をシラップ
に添加し溶解させることにより粘度を高める方法が一般
的である。しかし、以上の方法では高粘度のプリミック
スを調製する場合に、均一撹拌が難しいためプリミック
スの温度調節が困難となり、異常重合などが発生し易く
なるため重合率や重合度などの品質管理が難しい点があ
る。また無機材料粉末を高濃度に充填することによりプ
リミックスを調製する方法も一般的であるが、得られる
成形品は透明性が劣る点が問題である。
スを調製する圧縮成形法では、粘度が高いプリミックス
を均一に混合撹拌する事が難しく、そのため圧縮成形に
より得られる製品の品質にムラが生じやすいという問題
点があった。
リル酸メチルを主成分とするアクリル系シラップ(a)
10〜27.1重量%、水酸化アルミニウム(b)50
〜85重量%、メタクリル酸メチルを主成分としアクリ
ル系シラップに溶解する重量平均分子量20〜80万、
平均粒径1mm以下のアクリル樹脂微粒子(c)1〜1
7.0重量%及び重合開始剤からなり、アクリル樹脂微
粒子(c)の一部が溶解し残部が未溶解状態にあること
を特徴とする圧縮成形用材料にある。
ルを主成分とするアクリル系シラップ(a)10〜2
7.1重量%、水酸化アルミニウム(b)、メタクリル
酸メチルを主成分としアクリル系シラップに溶解する重
量平均分子量20〜80万、平均粒径1mm以下のアク
リル樹脂微粒子(c)1〜17.0重量%、水酸化アル
ミニウムを50重量%以上含有したアクリル系人工大理
石粉砕粒子(d)1〜80重量%及び重合開始剤からな
り、アクリル樹脂微粒子(c)の一部が溶解し残部が未
溶解の状態にあり、且つ全組成中の水酸化アルミニウム
の合計量が50〜85重量%になるような量に(b)の
水酸化アルミニウムが配合されてなることを特徴とする
圧縮成形用材料にある。
材料を加圧下に賦形して重合硬化させて得られた樹脂成
形物にある。
にアクリル樹脂微粒子(c)の一部が溶解し残部が溶解
していない半溶解の状態に調製されていることを特徴と
する。即ち、高粘度のプリミックスを調製するに際して
ポリメチルメタクリレート樹脂微粒子を増粘剤として用
いる点に特徴があり、これによりプリミクッスの調製が
容易になる。また本発明の成形材料は、アクリル樹脂微
粒子(c)と水酸化アルミニウムを50重量%以上含有
したアクリル系人工大理石粉砕粒子(d)とを併用する
点に特徴がある。
用いるメタクリル酸メチルを主成分とするアクリル系シ
ラップ(a)としては、メタクリル酸メチル単量体単
独、又はメタクリル酸メチル単量体に酢酸ビニル、スチ
レン、メチルアクリレート、エチルメタクリレート、ブ
チルメタアクリレート、シクロヘキシルメタアクリレー
トなどのα,β不飽和化合物を混合したメタクリル酸メ
チルを主成分とする単量体混合物もしくはこれらの部分
重合体、又はメタクリル酸メチルにポリメチルメタクリ
レート又は上記単量体混合物の共重合体を溶解させたも
のが挙げられる。アクリル系シラップ(a)の使用量は
10〜27.1重量%である。
シラップの総重量に対して15重量%以下の範囲で架橋
剤を含有しても良い。用いられる架橋剤としてはエチレ
ングリコールジメタクリレート、1,3−プロピレング
リコールジメタクリレート、ジビニルベンゼン、トリア
リルシアヌレート、ネオペンチルグリコールジメタクリ
レートなどを挙げることができる。
ニウム(b)を用いる。炭酸カルシウム、水酸化マグネ
シウム、シリカ、ガラスなどを少量併用してもよい。水
酸化アルミニウム(b)の使用量は圧縮成形用材料の総
重量に対して50〜85重量%である。
は、アクリル系シラップには時間をかければ溶解するが
完全に溶解するまでに長時間を要する。溶解を早めるた
めに一般にはニーダーなどで混練・溶解や、ヘンシェル
ミキサーなどを用いた撹拌が行われるが、溶解が進むに
従って粘度が高くなるため十分な撹拌混合が困難であ
り、また、撹拌熱により異常重合が起こる危険性も高ま
る。
(c)としては、メタクリル酸メチルの単独重合体やメ
タクリル酸メチルと酢酸ビニル、スチレン、メチルアク
リレート、エチルメタアクリレートなどの単量体との共
重合体が適用できる。好ましくは重量平均分子量が20
万〜80万のポリメチルメタアクリレートである。重量
平均分子量が20万未満の場合には適切な粘度を得るた
めに必要となる樹脂微粒子量が多くなり、対応するアク
リル系シラップ量も多くなる結果、圧縮成形時における
重合収縮が大きくなり製品品質を損なう。また重量平均
分子量が80万を超えるとメタクリル酸メチルへの溶解
速度が遅くなり生産性が低下する。また樹脂微粒子の粒
径は大きすぎると成形時にピンホ−ルやフィッシュアイ
生じさせ成形品の品質を損なうため1mm以下であるこ
とが好ましく500μm以下であることがより好まし
い。
(c)は、アクリル系シラップ(a)に完全溶解させる
必要はなく、混合することによる部分的な溶解で成形材
料として十分な性能を有するだけでなく、驚くことに溶
けていないアクリル樹脂微粒子が骨材として働き、不飽
和ポリエステル樹脂の圧縮成形にアクリル樹脂を収縮防
止剤として添加しているごとく、本発明においても未溶
解アクリル樹脂粒子の存在により収縮が低く抑えられ、
著しく寸法安定性などの物性が改善される。従って本発
明の圧縮形成用材料中においてアクリル樹脂微粒子は一
部が溶解し、残部は未溶解の状態にあることが必要であ
る。
形して得られる樹脂成形物が、石目調等の模様がなく白
以外の色で薄く着色された様なモノトーン系の色調の場
合には、アクリル樹脂微粒子の粒径が大きめであると、
樹脂成形物の色調と異なった色調としてアクリル樹脂微
粒子が見え、意匠性を低下させることがある。このよう
な場合にはアクリル樹脂微粒子としては粒径150μm
以上のものが10%以下であることが好ましい。
ドを減少させるために本発明の圧縮成形用材料に、更に
無機充填剤を50重量%以上含有したアクリル人工大理
石粉砕粒子(d)を添加しても良い。適用できる樹脂と
しては、アクリル系シラップに溶解しないものであれば
どのような樹脂でも良いが、意匠効果から不飽和ポリエ
ステル系人工大理石、または水酸化アルミニウムを充填
剤としたアクリル系人工大理石を粉砕した粒子が好まし
く、特に後者がよい。なお、粉砕粒子中の樹脂成分がア
クリル系シラップにより膨潤することは差し支えない。
人工大理石粉砕粒子の使用量は1〜80重量%であり、
好ましくは40〜70重量%である。人工大理石粉砕粒
子を使用する際には、(b)成分としての水酸化アルミ
ニウムの量は、(d)成分に含まれる無機充填剤の量を
含めて圧縮成形用材料中50〜85重量%となるような
量を配合する必要がある。このような粉砕粒子として
は、粉砕粒子の平均粒径が0.1〜10mmであって、
粉砕粒子中のアクリル系樹脂が架橋樹脂であり、粉砕粒
子のメタクリル酸メチルに対する膨潤度が2.0以下で
あるものが好ましい。粉砕粒子の粒径が小さすぎると模
様のメリハリが無く、また、粒径が大きすぎると成形品
にクラックが発生したり、模様の輪郭が乱れる。粉砕粒
子の膨潤度が大きすぎると模様の輪郭がぼやけてメリハ
リがなくなり、また流れ状の汚れが発生する。
アクリル系モノマーに対して用いられる重合開始剤であ
る。例えば過酸化物系開始剤であるジ−3−メトキシブ
チルパーオキシジ−カーボネート、ジイソプロピルパー
オキシジカーボネート、ジシクロヘキシルパーオキシジ
カーボネート、ジセカンダリーブチルパーオキシジカー
ボネート、ジノルマルプロピルパーオキシジカーボネー
ト、2,4,4−トリメチルペンチルパーオキシフェノ
キシアセテート、イソブチルパーオキサイド、メチルエ
チルケトンパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイ
ド、メチルイソブチルケトンパーオキサイド、シクロヘ
キサノンパーオキサイド、メチルシクロヘキサノンケト
ンパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ターシャ
リ−ブチルパーオキシアセテートなど、アゾ系開始剤と
してはアゾビスイソブチロニトリル、1,1−アゾビス
−1−シクロヘキサンカーボニトリル、2−カーバモイ
ルアゾイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス−2,
4,4−トリメチルペンタンなどが単独もしくは2種以
上を併用して使用できる。重合開始剤の使用量は(a)
と(c)の総重量100部に対して0.1〜5重量部で
ある。
り、水酸化アルミニウム(b)、アクリル樹脂微粒子
(c)及び重合開始剤をアクリル系シラップ(a)に混
合する順序は重要ではない。しかし、望ましくはアクリ
ル系シラップ(a)に所定量の重合開始剤を最初に均一
に混合し、次いで水酸化アルミニウム(b)又は更に人
工大理石粒子(d)を添加、混合し、最後にアクリル樹
脂微粒子(c)を添加することが望ましい。アクリル樹
脂微粒子(c)の混合・撹拌はミキサーやニーダーなど
を用いて1時間以内簡単に行い、アクリル樹脂微粒子の
一部が溶解し残りの部分が未溶解の状態にあるように調
製する。
ラップが少ない組成の場合には混合物がフレーク状であ
り、シラップが多い場合には餅状のあるプリミックスと
なる。
スの粘度も重要である。粘度はRheometrics
(レオメトリックス)社製RDA−700型粘度計(R
heometrics Dynamic Analyz
er)にて測定(本明細書を通じ同じ)した粘度が1
0,000〜1,500,000ポイズの範囲が適当で
ある。なお、好ましい粘度範囲は100,000〜1,
000,000ポイズである。
出成形、トランスファー成形が可能である。圧縮成形条
件としては、圧力が10〜500kg/cm2 、好まし
くは50〜150kg/cm2 、加熱温度は80〜12
0℃で重合硬化させる。好ましくは90〜110℃、圧
縮時間は2〜10分、好ましくは3〜7分である。
補強剤、離型剤、顔料、安定剤、重合調節剤、有機充填
剤などを加えてあってもよい。
において、アクリル系人工大理石粉砕粒子の膨潤度は、
1000mlメスシリンダ内に粉砕粒子を200ml入
れ25℃の大量のMMA中に1時間浸漬して膨潤させた
後の粒子の体積Vと元の粒子の体積V0のとの比V/V0
で求めた。
ミキサーを用いてポリメチルメタルリレート(平均分子
量6万)20重量部を溶解した粘度50センチポイズの
メチルメタクリレートシラップ27.1重量%、架橋剤
としてエチレングリコールジメタクリレート0.4重量
%、水酸化アルミニウム(日本軽金属(株)製)62.
5重量%、重合開始剤としてはラウロイルパーオキサイ
ド1.5重量%の割合で投入し、撹拌混合した。ついで
アクリル樹脂微粒子(重量平均分子量280000、粒
子径260μm)(三菱レイヨン(株)製、商品名BR
−85)8.5重量%を添加し3分間混合した後30分
間放置した。このようにして得られた高粘度アクリル樹
脂プリミックスの20℃における粘度をRDA−700
型粘度計で測定したところ25万ポイズであった。
(株)製)にてクロム鍍金面を有するシャンプーボウル
の成型用金型を用いて、金型温度を100℃にして上記
プリミックスを面圧80kg/cm2 ,真空引き650
mmHgの条件下300秒加圧重合して肉厚13mmの
アクリル人工大理石のシャンプーボウルを成形した。得
られたシャンプーボウルは製品表面の外観は良好で、透
明感に優れ、金型面を忠実に転写した美しい光沢面を有
していた。
ル樹脂プリミックスを、200トン射出成形機((株)
日本製鋼所製)にてクロム鍍金面を有する自動車ヘッド
ランプ反射鏡成形用金型を用いて、金型温度100℃、
射出圧60kg/cm2 、型締め圧100トンの条件
下、真空を650mmHgに引きながら180秒間加圧
重合して肉厚3mmのアクリル人工大理石自動車ヘッド
ランプ反射鏡を成形した。得られた成形品は外観が良好
で、透明感に優れ、金型面を忠実に転写した美しい光沢
面を有していた。
ル樹脂プリミックスを、100トン・トランスファー成
形機(東邦プレス製作所社製)にてクロム鍍金面を有す
る事務機器(コインカウンター)成形用金型を用いて、
金型温度100℃、射出圧30kg/cm2 、型締め圧
100トンにて180秒間加圧重合して肉厚5mmのア
クリル人工大理石コインカウンターを成形した。得られ
た製品は外観が良好で、透明感に優れ、表面も金型面を
忠実に転写した美しい光沢面を有していた。
ミキサーを用いてポリメチルメタルリレート(平均分子
量6万)20重量部を溶解した粘度50センチポイズの
メチルメタクリレートシラップ(a)20重量%、水酸
化アルミニウム(日本軽金属(株)社製)5重量%、ア
クリル樹脂微粒子(c)(三菱レイヨン(株)製商品名
BR−85)5重量%、人工大理石粒子として水酸化ア
ルミニウムを65重量%含有する「デュポンコーリア
ン」(エムアールシー・デユポン(株)製、商標)を粉
砕して得られた数平均粒径が5mmの粒子70重量%
と、重合開始剤としてラウロイルパーオキサイドを
(a)と(c)の混合物総重量100部にたいし1.5
重量%の割合で混合し10分間撹拌しプリミックスを調
製した。
ち粘度を測定したところ30万ポイズであった。このプ
リミックスを実施例1と同様な成形条件でシャンプーボ
ウルを成形した。得られた成形製品は全組成中の水酸化
アルミニウム50.5重量%で、添加した人工大理石粒
子の意匠効果が明瞭な外観を持っており、金型面を忠実
に転写した美しい光沢面を有していた。
ミキサーを用いてメチルメタクリレート部分重合体を2
0重量%溶解した粘度50センチポイズのメチルメタク
リレートシラップ27.1重量%、架橋剤としてエチレ
ングリコールジメタクリレート0.4重量%、水酸化ア
ルミニウム62.5重量%、重合開始剤としてラウロイ
ルパーオキサイド1.5重量%の割合で投入し、5分間
撹拌混合した。
0μm、重量平均分子量640000)(三菱レイヨン
(株)製、商品名:アクリコンACP−3)8.5重量
%を3分間で混合した後、30分間放置した。このよう
にして得られた高粘度アクリル樹脂プリミックスの20
℃における粘度をRDA−700型粘度計で測定したと
ころ30万ポイズであった。以下実施例1と同様にして
シャンプーボールを成形した。得られた人工大理石シャ
ンプーボウルは、表面外観は良好で、透明感に優れ金型
面を忠実に転写した美しい光沢面を有していた。
ミキサーを用いてポリメチルメタルリレート(平均分子
量6万)20重量部を溶解した粘度50センチポイズの
メチルメタクリレートシラップ17.0重量%、架橋材
としてエチレングリコールジメタクリレ−ト1.2重量
%、水酸化アルミニウム(日本軽金属(株)製)63.
3重量%、重合開始剤としてラウロイルパーオキサイド
1.5重量%、アクリル樹脂微粒子(三菱レイヨン
(株)製、商品名アクリコンACP−3)3.4重量%
の割合で投入し撹拌混合した。ついでアクリル樹脂微粒
子(商品名アクリコンACP−3)13.6重量%を追
加して加え3分間撹拌混合した後30分間放置した。
脂プリミックスの20℃における粘度をRDA−700
型粘度計で測定したところ20万ポイズであった。以
下、実施例1と同様にしてシャンプーボールを成形し
た。得られた人工大理石シャンプーボールは、表面外観
は良好で、透明感に優れ、金型面を忠実に転写した美し
い光沢面を有していた。
始剤として実施例1と同様のものを同量用い、内部離型
剤としてエアロゾ−ルOT−100(三井サイアミナッ
ド(株)製)0.1重量%、重合禁止剤としてハイドロ
キノンモノメチルエ−テル0.01重量%を添加した混
合物を、ミキサ−(井上製作所(株)製)中で10分間
十分に攪拌した。次いで、この混合物、水酸化アルミニ
ウム(日本軽金属(株)製)52.5重量%、黒色、茶
色及び白色粒子の混合物であるアクリル系人工大理石粒
子(平均粒径5mm、膨潤度1.7、樹脂成分含有量3
5重量%、水酸化アルミニウム含有量65重量%)1
0.0重量%を常温に設定されたMTIミキサ−(月島
機械(株)製)に投入して、直ちに6分間混合した。更
に実施例1と同様のアクリル樹脂微粒子を8.5重量%
添加して2分間混合し、48時間放置した。得られたプ
リミックスの粘度は30万ポイズであった。
にしてシャンプ−ボウルを成形した。得られたシャンプ
−ボウルは表面を研削しなくても天然石に近い石目調の
外観を呈しており、透明感、寸法安定性に優れ、金型面
を忠実に転写した美しい光沢面を有していた。また、こ
のシャンプ−ボウルを切断して断面を目視観察したとこ
ろボイドは観察されなかった。
平均粒径が3mmであること以外は実施例7と同様の条
件でプリミックスを調製し、シャンプ−ボウルを成形し
たところ同様の結果が得られた。
リミックスを用いて、実施例3と同様にしてコインカウ
ンタ−を成形した。得られたコインカウンタ−は表面を
研削しなくても天然石に近い石目調の外観を呈してお
り、透明感、寸法安定性に優れ、金型面を忠実に転写し
た美しい光沢面を有していた。また、内部にボイドは観
察されなかった。
脂微粒子(c)が成形時に骨材として作用するため、成
形時の収縮が小さく優れた成形品が得られる。また、ア
クリル樹脂微粒子(c)は、成形用材料中で完全に溶解
させる必要がないためプリミックスの調製も短時間で済
み効率的である。特に、膨潤度が2.0以下の架橋型の
アクリル系人工大理石粒子を併用した場合は、成形時の
粘度コントロ−ルが容易であって、成形時の流れ斑が顕
著に改善される。また、成形時の重合収縮の抑制効果が
大きく、更に、成形品の内部ボイドが著しく減少すると
いう優れた効果が発現する。
Claims (3)
- 【請求項1】 メタクリル酸メチルを主成分とするアク
リル系シラップ(a)10〜27.1重量%、水酸化ア
ルミニウム(b)50〜85重量%、メタクリル酸メチ
ルを主成分としアクリル系シラップに溶解する重量平均
分子量20〜80万、平均粒径1mm以下のアクリル樹
脂微粒子(c)1〜17.0重量%及び重合開始剤から
なり、アクリル樹脂微粒子(c)の一部が溶解し残部が
未溶解状態にあることを特徴とする圧縮成形用材料。 - 【請求項2】 メタクリル酸メチルを主成分とするアク
リル系シラップ(a)10〜27.1重量%、水酸化ア
ルミニウム(b)、メタクリル酸メチルを主成分としア
クリル系シラップに溶解する重量平均分子量20〜80
万、平均粒径1mm以下のアクリル樹脂微粒子(c)1
〜17.0重量%、水酸化アルミニウムを50重量%以
上含有したアクリル系人工大理石粉砕粒子(d)1〜8
0重量%及び重合開始剤からなり、アクリル樹脂微粒子
(c)の一部が溶解し残部が未溶解の状態にあり、且つ
全組成中の水酸化アルミニウムの合計量が50〜85重
量%になるような量に(b)の水酸化アルミニウムが配
合されてなることを特徴とする圧縮成形用材料。 - 【請求項3】 請求項1又は2に記載の圧縮成形用材料
を加圧下に賦形して重合硬化させて得られた樹脂成形
物。
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