JPH10505031A - 発泡材で裏打ちした固体表面材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 固体表面材料を提供するものであり、その固体表面材料は、バブル充填重合体の裏打ちを伴う一体に形成された充填材含有重合体の薄層を持っており、重合体混合物中に界面または転移区域をもたないものである。

Description

【発明の詳細な説明】 発泡材で裏打ちした固体表面材料 発明の背景 本発明は、充填剤添加重合体固体表面および中空バブルで同様に充填された類 似材料の裏打ちを持ち、層間に無充填重合体の転移区域のない複合材料注型製品 の生産方法に関するものである。 ポリメタクリル酸メチルおよびアルミナの３水和物を基礎とする固体表面材料 を含めて、固体表面材料は当業界において知られている。これらの製品のための 基礎的な技術は、Duggins による米国特許第3,847,865 号(1974)、Buser，Roede lおよびVassiliou による米国特許第4,085,246 号(1978)、およびFrank，Otremb a，Pohl およびSchlier による公開されたPCT 特許出願US88/14322号(1988)に開 示されている。 バブル充填裏打ち材料およびガラス繊維強化材でそのような固体表面材料を積 層するという先の試みは、費用のかかる多ステップ、および、それら自身の特性 を伴う明らかに異なる層をもった積層製品を得るという結果に至っている。積層 製品は一般的に、界面をもつため、ある種の条件下において、一体製品よりも離 層および他の弱点を多くもつ傾向がある。多層のなかで、このタイプの積層製品 は、SchockによるEP 285,046号(1993)のそれである。 上記で述べられた書類の全ては、重合体材料で充填された固体表面を作るため の方法および材料を開示する文献としてこの明細書で採用される。この固体表面 材料の表面特性をもち、一体な形態で層間に積層転移のない、より軽量なシート 材料を供給することができること、およびそのような製品を安価な工程により調 製することができることが望ましい。 発明の概要 本発明は、注型複合材料製品を提供するものであって、重合体母材および少な くとも異なる充填剤の２区域が存在、前記製品は向かい合う表面を持ち、本質的 に平坦であること、そのような製品の第１区域は充填剤プラス母材の重量をもと にして１０から８０重量％の範囲のレベルで充填剤を有する製品の１つの表面を 含むこと、および、第２区域は前記第１の表面と向かい合い、いずれも充填材お よびバブルプラス母材の重量をもとにして５から６０重量％の充填剤および３か ら３０重量％のバブルを有する第２の表面を含むこと、前記第１と第２区域は、 本質的に２つの区域間で無充填母材層のない連続体を形成することを特徴とする 。第１の区域と類似の第３の区域が、第２の区域の反対側に含有されてもよい。 次に、請求項１の注型製品は、前記第１の表面上に硬い表面の追加の層を有し、 前記の硬い表面は、耐引掻性および耐磨耗性をもたらす程十分に固い充填材を含 む重合体母材を特徴とする。 他の具体化において、第３の層は、第１区域の組成を持ち、第２の層に付加さ れる。また、アルミナ、シリカ、炭酸カルシウム、または花崗岩のような天然石 などのＡＴＨより硬い充填剤とともに第１の層よりさきに適用することによって 、硬い表面を加えることができる。さらに、充填もしくは無充填樹脂の粉砕粒子 を米国特許第4,085,246 号で開示されたような粉砕粒子の方法に従って、第１の 層に加えることができる。 発明の詳細な説明 本発明の利点は、脆性区域を生じたりあるいは他の機械的困難を引き起こすか もしれない重合体転移区域をもたない、軽量でより経済的な固体表面材料を供給 することである。前述の製品は、１ステップ、もしくは、２ステップの注型方法 により生産することができる。ここでの部、比率、およびパーセンテージは、別 に指示しないかぎり重量による。 実施例１ １ステップ注型手順 重合性混合物は、２つ以上の充填材を、メタクリル酸メチル単量体に加えるこ と、あるいは、本単量体中に溶解している約２０％のポリメタクリル酸メチルの 樹脂シロップと本単量体とのブレンドに加えることにより調整される。本実施例 において、充填材は、１）アルミニナ３水和物と、２）中空ガラスバブル、好ま しくは３Ｍ"Scotchlite" S-22 - １０−１００μｍ、中央値４０μｍと、３）ベ ージュの着色性顔料である。そのシロップは、単量体中に約２０％のポリメタク リル酸メチルを含有する。混合物は、以下の成分をブレンドすることにより作ら れる： 重量％ メタクリル酸メチル 50.5 樹脂シロップ 5.5 アルミナ３水和物 33.0 "Scotchlite" S-22(10-100μm、中央値40μm) 11.0 ガラスバブル 100.0 少量のベージュ顔料（＜１．０％）が製品を着色するために加えられる。開始 剤が添加され、そして、その混合物は空気を除去するために排気される。その混 合物は次いで型に注がれる。 その混合物は低粘度（約１００センチポアズ、または０．１Psec．）であり、 充填材が液体相の比重と比較した比重に従って各層へ分離することを促進させる 。中空ガラスバブル（比重０．２２）は、液体（比重約１．０）中で上昇し、一 方、より重いアルミナ３水和物（比重２．４２）およびベージュ顔料は、底へ沈 殿する。硬化する前に混合物を振動させると、混合物中の充填材の分離の速度が 上がり、また、充填材をより均等に各層へと分散させる。３．８cmの型に注型し 硬化させた後は、２つの独立した層、アルミナ３水和物と色素を含むアクリ ル重合体の０．８cmの表面層および、ガラスバブルとアルミナ３水和物を含む３ ．０cm裏面層が存在する。しかしながら、その層の間には、界面が存在しない。 それらは一体であり、重合体母材とともに構造中全体で連続している。この組成 物の表面層の発泡裏面層に対する厚さの比率は、約１：４であった。表面層中に は、７３．８％のアルミナ３水和物、また、発泡層には、９．７％のアルミナ３ 水和物が存在した（熱重量法により測定）。 表面層および裏面層の両方に、より重い充填材（１つまたは複数）を持つこと は、この充填材により特性の向上が付与されるので望ましい。それら特性の改善 とは、強度および剛性の向上、衝撃損傷への耐性、難燃性、色素分布、および寸 法安定性である。より重い充填材（１つまたは複数）の分配は、注型後、かつ、 ゲル化もしくは硬化前におこる。各層中の量は、数種のプロセス変数、すなわち 最初の混合組成中の水準、混合粘性、混合温度および、注型後の振動量を含む変 数によって決定され制御される。より重い充填材の範囲は、表面層中に１０から ８０％であり、発泡層中には５から６０％であるが、好適範囲は、表面層に３０ から６０％で、発泡層に１０から３０％である。 実施例２ “ウエット・オン・ウエット”注型手順 ２つの混合物が調製され、それらは型の中へ一方を他方の上部に順次注がれる 。混合物（Ａ）は、メタクリル酸メチル単量体中の約２０％のポリメタクリル酸 メチルおよび開始剤を含有する樹脂シロップからなる液体相に分散された、アル ミナ３水和物などの充填物からなる。混合粘性を調整するため追加の単量体を加 えることができる。望みの色と柄を得るため着色顔料および／または着色粒子を 加えることができる。混合物（Ａ）の代表的な組成は以下のものを具える： 重量％ メタクリル酸メチル 4.0 樹脂シロップ 36.0 アルミナ３水和物 42.0 着色粒子（米国標準ふるい 18.0 30-150 メッシュ＝ 100-600μm） 100.0 混合物（Ｂ）は、炭酸カルシウムとともに中空ガラス微小球のような通常軽量 な充填剤からなり、メタクリル酸メチル単量体中の約２０％のポリメタクリル酸 メチルおよび開始剤を含有する樹脂シロップからなる液体相に分散されている。 注型粘性を調整するため追加の単量体を加えることができる。混合物（Ｂ）の代 表的な組成は以下のものを具える： 重量％ メタクリル酸メチル 44.0 樹脂シロップ 11.0 アルミナ３水和物 37.0 "Scotchlite" K-1ガラスバブル 8.0 （20-120μm,中央値70μm．比重 0.125） 100.0 混合物（Ａ）は、空気を除去するために排気し、それから型に流され、型の底 に０．５cmの層を形成する。混合物（Ｂ）もまた排気され、それから、型の中で まだ湿っていて硬化していない混合物（Ａ）でできている層の上部に注ぎ、１． ４cmの厚さの第２の層を形成する。その構造が硬化した後、混合物（Ａ）の重合 型は、表面層であり、混合物（Ｂ）の重合型は裏打ち発泡層である。２つの独立 した層があるようにみえるが、それらの間には界面は存在しない。それらは、一 体であり、重合体母材とともに構造中全体で連続している。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９７年３月６日 【補正内容】 明細書 発泡材で裏打ちした固体表面材料 発明の背景 本発明は、充填剤添加重合体固体表面および中空バブルで同様に充填された類 似材料の裏打ちを持ち、層間に無充填重合体の転移区域のない複合材料注型製品 に関するものである。 ポリメタクリル酸メチルおよびアルミナの３水和物を基礎とする固体表面材料 を含めて、固体表面材料は当業界において知られている。これらの製品のための 基礎的な技術は、Duggins による米国特許第3,847,865 号(1974)、Buser，Roede lおよびVassiliou による米国特許第4,085,246 号(1978)、およびFrank，Otremb a，Pohl およびSchlier による公開されたPCT 特許出願WO 89/05310 号(1988)に 開示されている。 バブル充填裏打ち材料およびガラス繊維強化材でそのような固体表面材料を積 層するという先の試みは、費用のかかる多ステップ、および、それら自身の特性 を伴う明らかに異なる層をもった積層製品を得るという結果に至っている。積層 製品は一般的に、界面をもつため、ある種の条件下において、一体製品よりも離 層および他の弱点を多くもつ傾向がある。多層のなかで、このタイプの積層製品 は、SchockによるEP 285,046号(1993)のそれである。 上記で述べられた書類の全ては、ここに重合体材料で充填された固体表面を作 るための方法および材料を教示する。この固体表面材料の表面特性をもち、一体 な形態で層間に積層転移のない、より軽量なシート材料を供給することができる こと、およびそのような製品をあまり高価でない工程により調製することができ ることが望ましい。 発明の概要 本発明は、注型複合材料製品を提供するものであって、重合体母材および少な くとも異なる充填剤の２区域が存在、前記製品は向かい合う表面を持ち、本質的 に平坦であること、そのような製品の第１区域は充填剤プラス母材の重量をもと にして１０から８０重量％の範囲のレベルで充填剤を有する製品の１つの表面を 含むこと、および、第２区域は前記第１の表面と向かい合い、いずれも充填材お よびバブルプラス母材の重量をもとにして５から６０重量％の充填剤および３か ら３０重量％のバブルを有する第２の表面を含むこと、前記第１と第２区域は、 本質的に２つの区域間で無充填母材層のない連続体を形成することを特徴とする 。第１の区域と類似の第３の区域が、第２の区域の反対側に含有されてもよい。 次に、請求項１の注型製品は、前記第１の表面上に硬い表面の追加の層を有し、 前記の硬い表面は、耐引掻性および耐磨耗性をもたらす程十分に固い充填材を含 む重合体母材を特徴とする。 【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９７年５月１９日 【補正内容】 請求の範囲 １．注型複合材料製品であって、重合体母材および異なる充填剤の２区域、前記 製品は２つの向かい合う表面を持ちほぼ平坦であること、そのような製品の第１ 区域は、充填剤プラス母材の重量をもとにして１０から８０重量％の範囲のレベ ルで充填剤を有する製品の１つの表面を含むこと、および、第２区域は、前記第 １の表面と向かい合い、いずれも充填剤および中空微小球プラス母材の重量をも とにして５から６０重量％の充填剤および３から３０重量％の中空微小球を有す る第２の表面を含むこと、前記第１および第２区域は、本質的に２つの区域間に 無充填剤母材層のない連続体を形成することを特徴とする注型複合材料製品。 ２．充填剤が、アルミナ３水和物、アルミナ、シリカ、炭酸カルシウム、充填ま たは無充填樹脂の粉砕粒子、ガラス、および天然石材料からなる群から選ばれ、 そして、中空微小球は、ガラスおよび重合性微小球、フライアッシュ、パーライ ト、および他の天然に存在する中空微小球形態の材料の群から選ばれ、前記重合 体母材は、アクリル酸、メタクリル酸、アルキル基に１から１８個の炭素原子を 持つアクリル酸アルキルおよびメタクリル酸アルキル、スチレン、置換スチレン 、酢酸ビニル、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、無水マレイン酸、マレ イン酸エステル、イタコン酸およびイタコン酸エステルから選択された少なくと も１つの単量体（二官能性、三官能性または四官能性を伴っているかあるいは伴 っていない）から調整される、ことを特徴とする請求項１に記載の注型製品。 ３．前記第１の表面上に硬い表面の追加の層を有し、前記の硬い表面は、重合体 母材およびアルミナ３水和物よりも硬い、アルミナ、シリカ、炭酸カルシウムお よび天然石材料からなる群から選ばれる充填材を含むことを特徴とする請求項１ に記載の注型製品。 ４．第１の区域において、充填材は、約３０から７０μｍの範囲の平均粒子サイ ズを持つ約４５から６５％のアルミナ３水和物を含み、第２区域において、充填 材は約３から１４μｍの範囲の平均粒子サイズを持つ約３０から６０％の炭酸カ ルシウムおよび約３０から１００μｍの範囲の平均粒子サイズを持つ５から１５ ％の中空ガラス微小球を含むことを特徴とする請求項１に記載の注型製品。 ５．組成が第１区域に類似の第３区域は、第２区域の解放面に隣接し、前記第１ 、第２、および第３区域は、各層間に無充填母材の層がない連続体を形成するこ とを特徴とする請求項５に記載の注型製品。 ６．第１区域の充填材は、３から１００μｍの範囲の平均粒子サイズを持つ約１ ０から５０％のアルミナ３水和物、および５０μｍから２０ミリメートルの範囲 の平均粒子サイズを持つ５から７０％の充填もしくは無充填樹脂の粉砕粒子を含 むことを特徴とする請求項５に記載の注型製品。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｃ０８Ｌ 31/04 Ｃ０８Ｌ 31/04 33/00 33/00

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．注型複合材料製品であって、重合体母材および異なる充填剤の２区域、前記 製品は２つの向かい合う表面を持ちほぼ平坦であること、そのような製品の第１ 区域は、充填剤プラス母材の重量をもとにして１０から８０重量％の範囲のレベ ルで充填剤を有する製品の１つの表面を含むこと、および、第２区域は、前記第 １の表面と向かい合い、いずれも充填剤およびバブルプラス母材の重量をもとに して５から６０重量％の充填剤および３から３０重量％のバブルを有する第２の 表面を含むこと、前記第１および第２区域は、本質的に２つの区域間に無充填剤 母材層のない連続体を形成することを特徴とする注型複合材料製品。 ２．充填剤が、アルミナ３水和物、アルミナ、シリカ、炭酸カルシウム、充填ま たは無充填樹脂の粉砕粒子、ガラス、および天然石材料からなる群から選ばれ、 そして、バブルは、ガラスおよび重合性微小球、フライアッシュ、パーライト、 および他の天然に存在するバブル形態の材料の群から選ばれ、前記重合体は、ア クリル酸、メタクリル酸、アルキル基に１から１８個の炭素原子を持つアクリル 酸アルキルおよびメタクリル酸アルキル、スチレン、置換スチレン、酢酸ビニル 、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、無水マレイン酸、マレイン酸エステ ル、イタコン酸およびイタコン酸エステルから選択された少なくとも１つの単量 体（架橋している二量体、三量体または四量体を伴っているかあるいは伴ってい ない）から調整される、ことを特徴とする請求項１に記載の注型製品。 ３．前記第１の表面上に硬い表面の追加の層を有し、前記の硬い表面は、耐引掻 性および耐磨耗性をもたらすにたる程十分に硬い重合体母材および充填材を含む ことを特徴とする請求項１記載の注型製品。 ４．充填剤は、アルミナ、シリカ、炭酸カルシウムおよび天然石材料からなる群 から選ばれることを特徴とする請求項３に記載の注型製品。 ５．第１の区域において、充填材は、約３０から７０ミクロンの範囲の平均粒子 サイズを持つ約４５から６５％のアルミナ３水和物を含み、第２区域において、 充填材は約３から１４ミクロンの範囲の平均粒子サイズを持つ約３０から６０％ の炭酸カルシウムおよび約３０から１００ミクロンの範囲の平均粒子サイズを持 つ５から１５％のガラスバブルを含むことを特徴とする請求項１に記載の注型製 品。 ６．組成が第１区域に類似の第３区域は、第２区域の解放面に隣接し、前記第１ 、第２、および第３区域は、各層間に無充填母材の層が本質的にない連続体を形 成することを特徴とする請求項５に記載の注型製品。 ７．第１区域の充填材は、３から１００ミクロンの範囲の平均粒子サイズを持つ 約１０から５０％のアルミナ３水和物、および５０ミクロンから２０ミリメート ルの範囲の平均粒子サイズを持つ５から７０％の充填もしくは無充填樹脂の粉砕 粒子を含むことを特徴とする請求項５に記載の注型製品。