KR100402336B1 - 배면이발포체로된충실표면재 - Google Patents

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Abstract

충실 표면 재료에는 중합체 매트릭스내의 계면 또는 전이 대역이 없이 기포체로 충전된 중합체의 배면이 일체형으로 형성된 충전된 중합체의 박층이 제공된다.

Description

배면이 발포체로 된 충실 표면재
발명의 배경
본 발명은 층들 사이에 비충전 중합체의 전이 대역 없이, 충전제가 첨가된 중합체 충실(solid) 표면 및 중공 기포체로 충전된 유사 재료의 배면 (backing)을 갖는 복합 주조품에 관한 것이다.
폴리메틸 메타크릴레이트 및 알루미나 삼수화물을 기재로 하는 재료를 포함하는 충실 표면재는 당업계에 공지되어 있다. 이들 제품에 대한 기본 기술은 미국특허 제3,847,865호 (더긴스 (Duggins), 1974), 동 제4,085,246호 (버서 (Buser), 로델 (Roedel) 및 배실리오우 (Vassiliou), 1978), 및 공개된 PCT 특허 출원 제US89/05310호 (프랑크 (Frank), 오트렘바 (Otremba), 폴 (Pohl) 및 쉴리어 (Schlier), 1988)에 개시되어 있다.
이러한 충실 표면재, 기포체로 충전된 배면재 및 유리 섬유 보강물을 적층하려는 이전의 시도로 인해, 비용이 많이 드는 다단계 공정을 필요로 하게 되었고, 고유 특성을 갖는 명백히 상이한 층들을 갖는 적층품이 제조되었다. 적층품은 일반적으로 특정 조건하에서 계면으로 인하여 일체품보다 더욱 쉽게 박리되거나 취약해진다. 이 유형의 다층 적층품으로는 유럽 특허 제285,046호 (쇼크 (Schock), 1993)에 기재되어 있는 것을 들 수 있다.
모든 상술한 문헌은 충실 표면에 중합체 재료를 충전하기 위한 방법 및 재료에 대해 교시하고 있다. 보다 가벼운 시트 재료에, 층간 층상 전이가 없는 일체형의 충실 표면재 표면 특성을 제공할 수 있고, 비용이 적게 드는 공정에 의해 이러한 제품을 제조할 수 있는 것이 바람직하다.
발명의 요약
본 발명은 중합체 매트릭스 및 2개 이상의 상이한 충전제 대역을 포함하는 복합 주조품을 제공하는데,
이 주조품은 2개의 대향면을 갖는 실질적으로 편평한 상태이고,
상기 2개의 상이한 충전제 대역 중, 제1 대역은 충전제와 매트릭스의 합계량을 기준으로 하여 10 내지 80 중량% 범위의 수준으로 충전제를 갖는, 주조품에 제1면을 포함하고,
제2 대역은 충전제, 기포체, 매트릭스의 합계량을 기준으로 하여 5 내지 60 중량%의 충전제 및 3 내지 30 중량%의 기포체를 갖는, 상기 제1면에 대향하는 제2면을 포함하며,
상기 제1 및 제2 대역은 본질적으로 그 사이에 비충전 매트릭스층이 없이 연속체를 형성한다. 제1 대역과 유사한 제3 대역이 제2 대역의 대향면상에 포함될 수 있다. 둘째로, 청구의 범위 제1항의 주조품은 상기 제1면 상에 충분량의 경질 충전제와 중합체 매트릭스를 포함하는 추가의 경질 표면을 포함하여, 내스크래치성 및 내마모성을 제공한다.
다른 실시양태에서, 제1층의 한도내에 일정 조성을 갖는 제3층이 제2층에 부가된다. 또한, 경질면은 제1층 전에 알루미나, 실리카, 탄산칼슘 또는 화강석과 같은 천연석 재료와 같은, ATH보다 더 경질인 충전제를 적용함으로써 부가될 수 있다. 게다가, 충전 또는 비충전 수지의 분쇄 입자는 미국 특허 제4,085,246호에서 교시된 분쇄 입자에 따라 제1층에 첨가될 수 있다.
본 발명의 이점은 취성 대역을 발생시킬 수 있거나 다른 기계적인 어려움의 원인이 될 수 있는 중합체 전이 대역 없이, 경량이고 더욱 경제적인 충실 표면재를 제공하는 것이다. 이러한 제품은 단일 단계 또는 2단계의 주조 공정에 의해 제조될 수 있다. 부, 비율 및 백분율은 달리 언급하지 않는 한 중량 단위이다.
실시예 1
단일 단계 주조 공정
메틸 메타크릴레이트 단량체, 또는 이 단량체와 이 단량체에 용해된 약 20%의 폴리메틸메타크릴레이트 시럽과의 배합물에 2종 이상의 충전제를 첨가하여 중합가능한 혼합물을 제조하였다. 본 실시예에서, 충전제는 1) 알루미나 삼수화물, 2) 중공 유리 기포체, 바람직하게는 3M사의 "스코치라이트 (Scotchlite)" S-22-10-100 ㎛, 중간값 40 ㎛, 및 3) 베이지색 안료이었다. 시럽은 단량체 중에 약 20%의 폴리메틸 메타크릴레이트를 포함하였다. 혼합물을 하기의 구성 성분을 배합함으로써 제조하였다:
Figure pct00001
제품에 소량의 베이지색 안료 (<1.0%)를 첨가하여 착색시켰다. 개시제를 첨가하고, 혼합물 중의 공기를 배기에 의해 제거하였다. 이어서, 이 혼합물을 성형물로 주조하였다.
이 혼합물은 저점도 (약 100 센티포이즈 또는 0.1 Pa ·s)를 가졌으며, 이는 액상을 기준으로 충전제의 상대적 비중에 따라 충전제를 층으로 분리하는 것을 용이하게 하였다. 중공 유리 기포체 (비중: 0.22)는 액체 (비중: 약 1.0) 중에서 부상하는 반면에, 보다 무거운 알루미나 삼수화물 (비중: 2.42) 및 베이지색 안료는 바닥에 침강되었다. 경화 전에 혼합물을 진동시켜, 혼합물 중의 충전제의 분리를 가속시키고, 충전제를 그들 각각의 층에 더욱 균일하게 분산시켰다. 3.8 cm 두께의 주조물로 주조하고 경화한 후, 2개의 분리층, 즉 알루미나 삼수화물과 착색제를 함유하는 아크릴계 중합체로 된 0.8 cm 정면층, 및 유리 기포체와 알루미나 삼수화물을 함유하는 3.0 cm 배면층이 존재하였다. 하지만, 층들 사이에는 계면이 존재하지 않았다. 전체적으로 연속되는 중합체 매트릭스로 이루어진 일체형 구조였다. 이 조성물에서 정면층 대 발포 배면층의 두께비는 약 1:4였다. 정면층 중에는 73.8%의 알루미나 삼수화물이 있었고, 발포층 중에는 9.7%의 알루미나 삼수화물이 있었다 (열중량법으로 측정).
정면층 및 기포체층 모두에 포함된 충전제(들)이 무거울수록 이 충전제에 의해 부여되는 특성 개선으로 인해 바람직하다. 무엇보다도 강도 및 강성, 충격 손상에 대한 내성, 내화성, 색상 분포 및 치수 안정성이 개선되었다. 보다 무거운 충전제(들)은 주조 후 및 임의의 겔화 또는 경화 전에 분배시켰다. 각 층에서 충전제(들)의 양은 원래의 혼합 조성물 중의 수준, 혼합물 점도, 혼합 온도 및 주조 후의 진동량을 포함하는 여러 공정 변수에 따라 결정하여 조절하였다. 정면층 중의 보다 무거운 충전제의 범위는 10% 내지 80%이고 발포체층 중의 보다 무거운 충전제의 범위는 5% 내지 60%이며, 바람직하게는 정면층의 경우 30% 내지 60%이고 발포체층의 경우 10% 내지 30%이었다.
실시예 2
"웨트-온-웨트 (WET-ON-WET)" 주조 공정
한 혼합물을 다른 혼합물의 상부에 순차적으로 주조하여 성형물을 얻을 수 있도록 2종의 혼합물을 제조하였다. 혼합물 (A)는 개시제와 함께 메틸 메타크릴레이트 단량체 중 약 20%의 폴리메틸메타크릴레이트를 함유하는 시럽으로 이루어지는 액상 중에 분산된 알루미나 삼수화물과 같은 충전제를 포함하였다. 단량체를 추가하여 혼합물의 점도를 조절할 수 있다. 착색 안료 및(또는) 입자를 목적하는 색상 및 패턴을 얻도록 첨가할 수 있다. 혼합물 (A)를 위한 전형적인 조성물은 하기 성분을 포함하였다:
Figure pct00002
혼합물 (B)는 메틸 메타크릴레이트 단량체 중 약 20%의 폴리메틸메타크릴레이트를 함유하는 시럽 및 개시제로 이루어지는 액상 중에 분산된, 탄산칼슘 및 중공 유리 미립구 등의 일반적으로 경량인 충전제를 포함하였다. 단량체를 추가하여 주조물의 점도를 조정할 수 있다. 혼합물 (B)를 위한 전형적인 조성물은 하기 성분을 포함하였다:
Figure pct00003
혼합물 (A) 중의 공기를 배기에 의해 제거한 후, 금형에 부어 금형 바닥에 0.5 cm 두께의 층을 형성하였다. 또한, 혼합물 (B)를 배기시킨 후, 아직 습윤 상태이고 경화되지 않은 동안 금형내의 혼합물 (A)의 층의 상부에 부어 1.4 cm 두께의 제2층을 형성하였다. 이 구조물을 경화시킨 후, 혼합물 (A)의 중합된 형태는 정면층이었고, 혼합물 (B)의 중합된 형태는 배면 발포체층이었다. 비록 2개의 분리층이 있을지라도, 이들 사이에는 계면이 없었다. 전체적으로 연속된 중합체 매트릭스로 이루어진 일체형 구조였다.

Claims (6)

  1. 중합체 매트릭스 및 2개의 상이한 충전제 대역을 포함하는 복합 주조품에 있어서,
    이 주조품은 2개의 대향면을 갖는 실질적으로 편평한 상태이고,
    상기 2개의 상이한 충전제 대역 중, 제1 대역은 충전제와 매트릭스의 합계량을 기준으로 하여 10 내지 80 중량% 범위의 수준으로 충전제를 갖는, 주조품의 제1면을 포함하고,
    제2 대역은 충전제, 중공 미립구, 매트릭스의 합계량을 기준으로 하여 5 내지 60 중량%의 충전제 및 3 내지 30 중량%의 중공 미립구를 갖는, 상기 제1면에 대향하는 제2면을 포함하며,
    상기 제1 및 제2 대역은 본질적으로 그 사이에 비충전 매트릭스층이 없이 연속체를 형성하는 것인, 중합체 매트릭스 및 2개의 상이한 충전제 대역을 포함하는 복합 주조품.
  2. 제1항에 있어서, 충전제가 알루미나 삼수화물, 알루미나, 실리카, 탄산칼슘, 충전 또는 비충전 수지의 분쇄 입자, 유리 및 천연석 재료로 이루어지는 군으로부터 선택되고, 중공 미립구가 유리 및 중합체 미립구, 플라이 애쉬, 퍼얼라이트, 및 중공 미립구 형태의 다른 천연 재료로 이루어지는 군으로부터 선택되며, 상기 중합체 매트릭스가 2 관능성, 3 관능성 또는 4 관능성 단량체를 사용하거나 사용하지않고서, 아크릴산, 메타크릴산, 알킬기에 1 내지 18개의 탄소 원자를 갖는 알킬아크릴레이트 및 메타크릴레이트, 스티렌, 치환된 스티렌, 비닐 아세테이트, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 말레산 무수물, 말레산의 에스테르, 이타콘산 및 이타콘산의 에스테르로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 단량체로부터 제조된 것인 주조품.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1면 상에, 알루미나, 실리카, 탄산칼슘 및 천연석 재료로 이루어지는 군으로부터 선택된 알루미나 삼수화물보다 더 경질인 충전제 및 중합체 매트릭스를 포함하는 추가의 경질 표면을 갖는 것인 주조품.
  4. 제1항에 있어서, 제1 대역의 충전제가 평균 입도 약 30 내지 70 ㎛의 알루미나 삼수화물 약 45% 내지 65%를 포함하고, 제2 대역의 충전제가 평균 입도 약 3 내지 14 ㎛의 탄산칼슘 약 30% 내지 60% 및 평균 입도 약 30 내지 100 ㎛의 중공 유리 미립구 5% 내지 15%를 포함하는 것인 주조품.
  5. 제4항에 있어서, 제2 대역의 개방면에 인접하여, 제1 대역과 유사한 조성을 갖는 제3 대역을 추가로 포함하며, 상기 제1, 제2 및 제3 대역은 이들 대역들 사이에 비충전 매트릭스층이 없는 연속체를 형성하는 것인 주조품.
  6. 제5항에 있어서, 제1 대역의 충전제가 평균 입도 3 내지 100 ㎛의 알루미나삼수화물 약 10% 내지 50% 및 평균 입도 50 ㎛ 내지 20 밀리미터의 충전 또는 비충전 수지의 분쇄 입자 5% 내지 70%를 포함하는 것인 주조품.
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