JP4037758B2 - 合成マイカを含有する固体表面シート材料 - Google Patents

Description

本発明は、改善された物理的および外観特性を有する固体表面シート材料に関する。特に、本発明は、制御された量の選択された合成マイカを含有する高充填アクリル樹脂を含む固体表面シート材料を提供することに関する。

米国特許公報（特許文献１）には、エポキシ、ポリイミド、メラミンまたはフェノール樹脂のような有機樹脂と混合された少なくとも５０％のマイカを含有する複合体プレス板が開示されている。板は電気用途に有用であり、不透明で光沢のない外観を有している。

１９９８年９月３日付けの国際特許公開（特許文献２）には、マイカの配向パール光沢フレークを含むとされる生成物が開示されている。

複合体材料を作成するのに樹脂やフィラーと共に天然に産出するマイカを含めることは、数多くの文献に一般的に開示されている。

米国特許第４，４８０，０６０号明細書 国際公開第９８／３８２４４号パンフレット 米国特許第５，０９４，８５２号明細書 米国特許第３，８４７，８６５号明細書 米国特許第４，４１３，０８９号明細書 米国特許第４，４０６，６６２号明細書 米国特許第３，５７０，０５６号明細書 米国特許第３，６００，４９０号明細書

本発明は、アクリル樹脂と、材料の総重量に基づいて約２０〜約７５重量％のフィラーと、材料の総重量に基づいて約０．１〜約５重量％の選択された合成マイカとを含む、優れた物理的特性および光沢のある輝く外観を有する固体表面シート材料を提供する。

本発明に有用な樹脂は、硬化により固体表面材料に形成可能である限りは特に限定されない。有用なアクリル樹脂の例としては、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挙げられる。アクリル基モノマーとしては、（メソ）アクリルエステルが好ましい。

上記の特性の全てに適合する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）である。鋳造可能な組成物において、メチルメタクリレートモノマーにポリマーのシロップとして導入されることが多い。かかるシロップの調製方法については従来技術に記載されている。シロップを調製する他の方法は、単純にポリマーをモノマーに溶解するものである。この後者の方法は、レオロジーを制御するようにポリマーの分子量および濃度を変えることができるため、鋳造可能な組成物の粘度を調製するのに極めて有用である。

鋳造可能な組成物中に必要な流体重合可能な構成要素の量は少なくとも３０体積％である。主たる構成要素としてメチルメタクリレートモノマーが好ましい。

流体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個の炭素原子の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。

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；スチレン；酢酸ビニル；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のような化合物が挙げられる。

本発明の生成物を提供するのに有用な合成マイカはＫＭｇ₃（ＡｌＳｉ₃Ｏ₁₀）Ｆ₂のようなフルオロ金雲母である。それらについては詳細が記載してあり、その調製プロセスは、ここに参考文献として組み込まれる米国特許公報（特許文献３）に開示されている。その他の有用な合成形態としては、フルオロ−テトラケイ酸マイカ（ＫＭｇ_2.5Ｓｉ₄Ｏ₁₀）Ｆ₂、ナトリウム−フルオロ−テトラケイ酸マイカ（ＮａＭｇ_2.5Ｌｉ（Ｓｉ₄Ｏ₁₀）Ｆ₂、ナトリウム−テニオライト（ＮａＭｇ₂２Ｌｉ（Ｓｉ₄Ｏ₁₀）Ｆ₂、およびフルオロ−ヘクトライトＮａ_1/3Ｍｇ_8/3Ｌｉ_1/3（Ｓｉ₄Ｏ₁₀）Ｆ₂が挙げられる。

本発明に有用なフィラーとしては、例えば、三水和アルミニウム、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、バイエル水和物、水酸化マグネシウム、タルク、ウォラストナイトが挙げられるが、これらに限られるものではなく、本発明を限定することを意図するものではない。フィラーは、約２０重量％という少量から約７５重量％という有効量で存在させることができる。好ましくは、３０〜６７重量％の量を用いる。

固体表面材料に、当業者に周知の顔料、染料、難燃防止剤、離型剤、流動化剤、粘度調節剤、硬化剤（化学および熱）、酸化防止剤、強化剤等のようなその他の添加剤を含めることが知られている。

本発明の固体表面材料は、セル鋳造、連続鋳造、または真空および適切な寸法のシートダイを備えたマルチフィーダ二軸押出し機を用いた反応性押出しにより作成することができる。作成したシートは、二重ベルトプレスか、あるいは硬化のためにオーブンに移すことができる。好ましい方法は連続鋳造である。充填ポリ（メチルメタクリレート）組成物の作成は業界に周知であり、例えば、ここに参考文献として組み込まれる米国特許公報（特許文献４）、米国特許公報（特許文献５）および米国特許公報（特許文献６）を参照のこと。硬化中、シートのゲージまたは輪郭を維持するために軽い圧力が必要な場合がある。得られた固体表面材料は熱形成可能である。

以下の実施例により本発明をさらに理解することができる。特に指定のない限り、部およびパーセンテージはすべて重量基準である。

（実施例）
約６０重量％の三水和アルミニウムを、表１に示した成分ａ〜ｆと２７〜２９℃の温度で混合した。１分間の混合後、約０．３ｐｐｈの水（シロップの重量に基づいて）を混合物に加えた。混合物を、ポンプおよび好適な蒸気凝縮トラップを用いて、真空下（２４〜２５Ｈｇ）で排気した。３ ¹／₂分および４ ¹／₂分の排気で、少量の水酸化カルシウムおよびエチレングリコールジメルカプトアセテート（ＧＤＭＡ）をシリンジで加えた。全体の混合と排気の５分後、混合物を正方形の容器に注いで、厚さ約¹／₂インチの層を形成し、硬化させた。

１個の対照物品（対照例Ａ）および４個の「合成マイカ含有」物品を記載した手順を用いて作成した。対照例Ａにおいて、パール光沢顔料は、ブチルメタクリレート（ＢＭＡ）中の天然マイカ（白雲母）の固体分散液２２％であった。物品１〜４は、残渣ＢＭＡのためにシロップを調整したトピーインダストリーズ（ＴＯＰＹ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ）より購入した（乾燥）合成フルオロ金雲母マイカ（ＳＨ−１００）を用いた。

試料１〜４の強度および可撓性を、シリーズＩＸ自動材料試験システム（インストロンコーポレーション（Ｉｎｓｔｒｏｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）ｖ４．０６）で試験した。試験の結果を表２に示してある。合成マイカを含有する構造は、降伏前には、より大きな充填量（ｌｂ）および応力（ｐｓｉ）を、かつ大きな破断力（エネルギー）を支持していることが分かる。強度の増大に加えて、試料２〜４はまた、マイカ含量が少ない（固体基準で）にも係わらず、対照例より目視のパール光沢を示したことも分かる。試料２〜５にはまた、対照例の試料やＥＭインダストリーズ（ＥＭ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ）より入手したマイカ（ルビー白雲母）にあるような問題のある赤褐色の汚れがなかった。

３回の読取の平均を示してある。

ここに参考文献として組み込まれる米国特許公報（特許文献７）および米国特許公報（特許文献８）に記載されているような大規模の商業的な連続鋳造装置および技術を使ったこと以外は、実施例１で上述したのと同じ方法を用いて物品５番、６番および対照例Ｂを作成した。顔料フローを調整して、ほぼ等しい色、パール光沢および外観を得た。

試料６〜８の強度および可撓性を、シリーズＩＸ自動材料試験システム（インストロンコーポレーションｖ４．０６）で試験した。試験の結果を表４に示してある。合成マイカを含有する構造は、降伏前には、より大きな充填量（ｌｂ）および応力（ｐｓｉ）を、かつ大きな破断力（エネルギー）を支持していることが分かる。ガードナー衝撃性能およびＮＥＭＡ−ＬＤ−３．３．６のような方法を用いたこの生成物の高温での耐食抵抗性という能力に加えて防汚性（ＡＮＳＩ Ｚ１２４に関する汚れ、化学薬品およびタバコ抵抗性）が改善された。アトラスＣｉ３０００人工風化計を用いたＡＳＴＭ Ｇ２４では、本発明の生成物について天然マイカを組み込んだものよりも改善された耐候性が示された、すなわち、等価の露出条件で退色（ｄＥＣＩＥ９４）が少なかった。増大した強度、防汚性および温度抵抗性、衝撃および加速耐候性に加えて、生成物の広範囲な検査によれば、対照例の試料やＥＭインダストリーズ（ＥＭ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ）より入手した天然マイカ処方（ルビー白雲母）に存在する合成処方の清浄度が改善された（好ましくない赤褐色の汚れが減じた）。改善された生成物収量が得られる。

Ｌ’、ａ’およびｂ’の値は、ＣＩＥＬＡＢ：Ｄ６５−１０ＲＡＶ−ＳＣＩジオメトリーを用いたグレタグマクベス（登録商標）カラーアイ（登録商標）（Ｇｒｅｔａｇ Ｍａｃｂｅｔｈ Ｃｏｌｏｒｅｙｅ）ＸＴＨ分光光度計の使用により得られた。

Claims (7)

1. アクリル樹脂と、材料の総重量に基づいて２０〜７５重量％のフィラーと、材料の総重量に基づいて０．１〜３０重量％の合成マイカとを含み、前記合成マイカは合成フルオロ金雲母であることを特徴とする高充填アクリル固体表面シート材料。
2. 前記アクリル樹脂がポリメチルメタクリレートであることを特徴とする請求項１に記載の材料。
3. 前記合成マイカが、材料の総重量に基づいて０．１〜５重量％の量で存在することを特徴とする請求項１に記載の材料。
4. 前記フィラーが、材料の総重量に基づいて３０〜６７重量％の量で存在することを特徴とする請求項３に記載の材料。
5. 前記フィラーが三水和アルミニウムであることを特徴とする請求項４に記載の材料。
6. 前記フルオロ金雲母がＫＭｇ₃（ＡｌＳｉ₃Ｏ₁₀）Ｆ₂であることを特徴とする請求項５に記載の材料。
7. ポリメチルメタクリレート樹脂と、材料の総重量に基づいて３０〜６７重量％の三水和アルミニウムと、材料の総重量に基づいて０．１〜５重量％の合成フルオロ金雲母マイカとを含むことを特徴とする高充填アクリル固体表面シート材料。