JPH10509759A - 耐火性ポリ（メチルメタクリレート）組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 カウンタートップまたは壁材のような建築の用途においてシートまたは他の造形部分として特に有用なアルミナ三水和物を含有するポリ（メチルメタクリレート）の組成物であって、それに少量のチョップトアラミドファイバーおよび／またはチョップトカーボンファイバーを加えることによって、改善された耐火性を有する組成物を開示している。

Description

【発明の詳細な説明】 耐火性ポリ（メチルメタクリレート）組成物 発明の属する技術分野 本発明は、例えばカウンタートップ、壁材および他の建築アイテムとして有効 なポリ（メチルメタクリレート）組成物に関しており、この組成物は特定の粒状 充填剤で高度に充填され、および該組成物の耐燃性を増加させる少量の特定のチ ョップトファイバーを含んでいる。 本発明の背景 高度に充填されたポリ（メチルメタクリレート）製品は、特にスラブまたはシ ートの形状として、カウンタートップ、壁材、シンク等におけるような種々の建 築の用途に対して用いられる。これらの用途の多くは、実用的な面だけでなく装 飾的な面を有する。その理由は、これらの製品の多くは、マーブル模様、または 種々の色の外観のような装飾的な外観を有するからである。これらの製品は、ア ルミナ、アルミナ水和物、粘土、および／または種々の顔料などの粒状の材料で 高度に充填されている場合がある。充填剤は、（少なくても部分的に）装飾的外 観に関与することが多い。 １９７４年１１月１２日に発行された米国特許第３，８４７，８６５号、１９ ８３年１１月１日に発行された同第４，４１３，０８９号、および１９８３年９ 月２７日に発行された同第４，４０６，６６２号は、それぞれに、特定のポリ（ メチルメタクリレート）組成物を記載している。１９９４年６月１日に発行され た欧州特許出願第５９９，５８６号は、細断されたガラスを１〜１５パーセント 含んでいてもよい充填された（メタ）アクリレートポリマーである高密度の人工 石を記載している。 近年、建築法規は、だんだん厳しくなっており、これらの装飾的なポリ（メチ ルメタクリレート）製品などの種々の建築構成部品に対してより高レベルの耐火 性を要求するようになってきた。それゆえ、かかる改善された特性を有する組成 物が所望される。本発明は、高レベルの耐火性を有するポリ（メチルメタクリレ ート）組成物を提供する。 本発明の要旨 本発明は、約１５〜８０重量パーセントのポリ（メチルメタクリレート）ポリ マーと、約２０〜８４．９重量パーセントのアルミナ三水和物と、アラミドファ イバーおよびチョップトカーボンファイバーよりなる群から選ばれた少なくとも 一種のチョップトファイバーを約０．１〜１０重量パーセントとを含有する組成 物を提供する。 発明の詳細な説明 本発明は、非常に改善された耐燃性を有するポリ（メチルメタクリレート）ポ リマー組成物を提供する。改善された炎に対する強さによって、本発明の材料に 、燃焼している間、より長い時間にわたってその保全性を維持するという結果を もたらす。 本発明の組成物は、ポリ（メチルメタクリレート）ポリマーを含む。そのよう なポリマーとは、５０モルパーセント以上、好ましくは８０モルパーセント以上 、より好ましくは９０モルパーセント以上の繰り返し単位が、メチルメタクリレ ートから誘導されているポリマーを意味する。他の繰り返し単位は、フリーラジ カル条件下で、メチルメタクリレートと共重合する他のモノマーから誘導されて もよい。かかるモノマーには、種々のアクリレートおよびメタクリレート［ひと まとめにして、（メタ）アクリレートという］、（メタ）アクリルアミド、アク リル酸、メタクリル酸、スチレン、ならびに置換スチレンが挙げられる。これら の共重合可能なモノマーには、種々の二官能価およびより高い官能価の（メタ） アクリレートが含まれ、勿論これらは得られたポリマーの架橋を生じる。こ のポリ（メチルメタクリレート）ポリマーは、組成物の約１５〜８０重量パーセ ント、好ましくは約２０〜４５重量パーセントである。 ポリ（メチルメタクリレート）成分は、粒状の充填剤およびチョップトファイ バーと組み合わせる。ここで用いられる粒状の充填剤は、アルミナ三水和物（一 般式でＡｌ₂Ｏ₃・３Ｈ₂Ｏ）である。この化合物は、ホワイト・ハイドレート（w hite hydrate）の名称でAlcan Corp．（Montreal，Qubec，Canada）より入手可 能である。有効な粒子サイズは、１〜１００μｍである。約２０〜８４．９重量 パーセント、好ましくは約５５〜７９．５重量パーセントのアルミナ三水和物が 組成物中に存在する。 ここで用いられる「ファイバー」という用語は、実際の寸法にかかわらず、フ ァイバーの一般的な構造を有するもので、ファイバー、フィブリド、パルプなど として知られる品目を含む。本発明で用いられるファイバーは、アラミドまたは カーボンファイバーである。アラミドファイバーが好ましい。アラミドファイバ ーは、いかなるアラミドから作られてもよいが、アラミドが分解する前に溶融し ないことが好ましい。好ましいアラミドは、ポリ（ｐ−フェニレンテレフタルア ミド）およびポリ（ｍ−フェニレンイソフタルアミド）である。ポリ（ｐ−フェ ニレンテレフタルアミド）がより好ましい。カーボンファイバーは市販されてお り、通常的に入手可能な等級のいずれを用いてもよい。カーボンファイバーは、 有機ポリマーへの接着性を促進させる材料でコートしてもよい。本発明の組成物 は、約０．１〜１０重量パーセント、好ましくは約０．５〜３重量パーセントの これらのファイバー（アラミドまたはカーボンファイバー）を含む。 ここで用いられるファイバーは、「チョップト（chopped）」されている。チ ョップトとは、個々のファイバーが、それぞれ１０ｃｍ未満の長さ、好ましくは 約０．５〜２０ｍｍの長さ、さらに好ましくは約１ｍｍ〜６ｍｍの長さであるこ とを意味する。ファイバーの縦横比は１０以上、好ましくは５０以上である。 少量の他の材料が、ここで記載されている組成物中に存在してもよく、他の粒 状の材料、着色剤、顔料、酸化防止剤、およびポリマー系組成物に通常みられる その他の材料が挙げられる。上記で示した重量パーセントは、組成物の３つの基 本成分である、メチルメタクリレートポリマー、アルミナ三水和物およびチョッ プトファイバー、の総量に対してのみの相対量である。 アクリル系ポリマー中にアルミナ三水和物の充填剤を使用することによって、 炭酸カルシウムまたはアルミナのような他の材料で充填されたアクリル系構造体 のものを非常に上回る不透明性を有する構造を生ずる。したがって、薄いシート において、半透明性が必要または望ましい照明用パネルまたは類似の構造体とし て特に有効である。アルミナ三水和物が、大理石模様のパターンを有する着色さ れた構造体に組み込まれる場合、得られる構造体は、大理石に類似した外観を有 しており、他の充填されたアクリル系構造体よりも天然の大理石の外観に最も類 似して見える。その理由は、表面の顔料着色と同様に内部の顔料着色が、大理石 模様付けに寄与するからである。 充填されたポリ（メチルメタクリレート）組成物の製造は、当業者に周知であ り、例えば米国特許第３，８４７，８６５号、同第４，４１３，０８９号、およ び同第４，４０６，６６２号を参照すればよく、これらを参照することによって 当該米国特許出願の明細書の内容が本明細書の一部を構成するものとする。チョ ップトファイバーは、アルミナ三水和物より前、または同時に、モノマーおよび （もしも存在する場合には）予備成形されたポリマーに加えてもよく、重合する 前にモノマー中にチョップトファイバーを適当に均一に分散するように注意が払 われる。幾つかのメチルメタクリレートポリマーは、「予備重合」され、かつモ ノマーに溶解されて、上記の引用例に記載されているように重合されてもよい。 次に、このモノマーは、例えば熱的に活性化されたフリーラジカル開始剤を用い て、通常の方法で重合してもよい。他の方法を用いて組成物を形成してもよい。 例えば、組成物は、一軸スクリュー押出機または二軸スクリュー押出機のような 適切な装置内で、ポリマーをアルミナ三水和物およびチョップトファイバーと溶 融配合することによって形成されてもよい。 本発明の組成物は、カウンタートップ、壁材、シンク、照明パネル、および他 の成形品のような種々の建築用途に対して有用である。この組成物は、半透明性 、耐候性、耐汚染性、耐亀裂性および易機械加工性のような重要な特性を維持し 、さらには改善された耐火性を有する。 実施例では、次の略語を用いる： ＥＤＭＡ−エチレングリコールジメタクリレート ＭＭＡ−メチルメタクリレート ＰＭＭＡ−ポリ（メチルメタクリレート）。 実施例で用いられるファイバーは、次の通りである： １）用いられたポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド）（ＰＰＤ−Ｔ）は、 E.I．du Pont de Nemours and Company(Wilmington，DE，U.S.A.)より入手可能 な適当な長さに細断されたKevlar（登録商標）Ｋ２９アラミドファイバーである 。 ２）用いられたポリ（ｍ−フェニレンイソフタルアミド）（ＭＰＤ−Ｉ）は、 E.I．du Pont de Nemours and Company(Wilmington，DE，U.S.A.)より入手可能 な適当な長さに細断されたNomex(登録商標)Ｔ−４５０アラミドファイバーであ る。 ３）カーボンファイバーは、Amoco Performance Products（Greenville，SC， U.S.A.）より、グレードＣＴ−３００、１２Ｋ、１／４”に細断された５０４Ｎ Ｔとして得られ、長さ０．６４ｃｍであった。それは２．２重量パーセントのサ イズ剤を含んでいた。 一般的操作 充填されたメタクリル系製品およびファイバーを含む組成物、およびファイバ ーを含まない対照標準は、次の手順で製造した。構成成分： 装置： 延し棒、 ４ミルのMylar(登録商標)フィルム、 金型(mold)または雄型(form)の上張り用ＰＶＡフィルム、 材料所望の深さに合わせて形作るための雄型または金型、 使い捨ての４０ｍｌ容ビーカー（１）、 使い捨ての１００ｍｌ容ビーカー（２）、 試料調製用の使い捨ての１０００ｍｌ容試料容器（１）、 空気操作される機械的撹拌器、 可変速度制御を有するCole−Parmer Master Servodyne 電気的撹拌器、 エチレングリコールを含むHaake A80 循環器に接続された冷却器、 １０００ｍｌ容試料容器を保持するためのゴム製のサポートインサートを備えた ２０００ｍｌ容重合ガマ。重合ガマは、減圧源に接続された。また、使用されな い頚接続の上を覆う隔壁を有する４頚重合ガマカバーも用いた。 ファイバーおよびアルミナ三水和物は、混合物を製造する前に、重さを測った 。シロップ、Ｈ₂Ｏ、およびＰＭＡの重さを一緒に計り、次に、全ての成分が分 散するまで混合した。アルミナ三水和物を、あらゆる粘度の増加を補うように撹 拌を増加させながら、ゆっくりと加えた。ファイバー成分をゆっくりと添加した 。ファイバーをできる限り分離し、撹拌器のＲＰＭを、粘度変化を補うように調 整した。次に、混合を停止し、試料容器を重合ガマに移した。次に、撹拌器のＲ ＰＭを約１５００に増加し、圧力を１６．８ｋＰａより少ない領域に低下させた 。混合物を、この操作を行う間、泡の放出についてモニターして、突沸を防いだ 。２分間にわたって、または捕獲された空気が放出されたようにみえるまで、減 圧下で、混合を続けた。シリンジによってＣａＯＨ₂混合物を隔膜を通して加え 、ＧＤＭＡを調製するまでひたすら混合した。シリンジを用いて、ＧＤＭＡ溶 液の重さを量り、隔膜を通して加えた。反応が始まり、温度が約３℃に上昇する まで混合した。撹拌器のＲＰＭを、止まるまで減少させ、減圧を解除した。重量 ガマを下げ、試料容器を取り除いた。すぐに、試料を、用意された金型または雄 型に注いだ。混合物の上側の表面を、Mylar(登録商標)フィルムで覆われた延し 棒を用いて滑らかに巻いた。次に、アルミニウムシート（０．６３ｃｍ厚）およ び放熱のためのおもりで覆い、完全に固体化するまで放置した。 テスト 次のテストを、製造されたメタクリル製品をテストするのに用いた。これらの テストのどの組み合わせにおいても、重要な事項は、サンプル（対照標準も含む ）の相対順位であって、得られる絶対値ではない。 燃焼テスト テストする組成物を、両端に開けられた穴を有する約０．６４×０．６４×１ ０〜１５ｃｍ長のストリップまたは棒として製造した。一端を、紐の支持体に取 り付ける。次に、もう一方の端を、５００ｇのおもりを取り付けた紐に取り付け る。棒を、紐で水平に保持する。約３．８ｃｍ高のブンセンバーナー（燃料は、 プロパンであった。）の炎を試料棒の中央にあて、バーナーの先端が、棒の底面 から約１．９ｃｍにあるようにした。おもりが、試料棒を通して燃えて落ちるま での時間が、棒の材料の耐燃性の測定値である。時間は秒で記録され、時間が長 い程、耐燃性が良好であることを表す。 オーブンテスト Lindberg Co.製５１８４８型の電気炉（最大１７００ワット、５０／６０ヘル ツ、１２０／２４０ボルト）を用いた。この炉を、４５０℃に予熱した。ドアを 開け、試料を炉床の上の約１．２ｃｍの台に素早く置いた。ドアを閉じ、時計を 始動させた。正確に１０分の時点でサンプルを取り除き、約１０分間冷却した後 に重さを測った。オーブンのドアを開けたことにより、約３９０℃にオーブン温 度が下降したので、平衡オーブン温度達するのに、約２分かかった。オーブン処 理の前後における重量を、質量損失について比較した。質量損失の小さな試料は 、より良好な耐燃性を有すると考えられた。そのテスト片は、５．１×７．６× ０．６４ｃｍのプラックであった。 実施例１〜９ 組成物を、上記の一般的操作を用いて種々のファイバーを含んで製造し、燃焼 テストにかけた。「対照標準」は、ファイバーを含まなかった。用いたファイバ ー、その濃度、および５００ｇのおもりに対する落下時間を表Ｉに示す。上記の 一般的操作を用いて製造された他の組成物を、オーブンテストにかけ、その結果 を表IIに示した。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｃ０８Ｋ 7/02 Ｃ０８Ｋ 7/02 7/06 7/06 //(Ｃ０４Ｂ 26/06 16:06 14:30） 111:54

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．約１５〜８０重量パーセントのポリ（メチルメタクリレート）ポリマーと、 約２０〜８４．９重量パーセントのアルミナ三水和物と、アラミドファイバーお よびカーボンファイバーよりなる群から選ばれた少なくとも一種のチョップトフ ァイバーを約０．１〜１０重量パーセントとを含有する組成物。 ２．約２０〜４５重量パーセントが前記ポリ（メチルメタクリレート）であり、 約５５〜７９．５重量パーセントが前記アルミナ三水和物であり、および約０． ５〜３重量パーセントが前記チョップトファイバーであることを特徴とする請求 項１に記載の組成物。 ３．前記チョップトアラミドファイバーおよび前記チョップトカーボンファイバ ーが、それぞれ独立して、約０．５ｍｍ〜約２０ｍｍ長であることを特徴とする 請求項１に記載の組成物。 ４．前記チョップトアラミドファイバーおよび前記チョップトカーボンファイバ ーが、それぞれ独立して、約０．５ｍｍ〜約２０ｍｍ長であることを特徴とする 請求項２に記載の組成物。 ５．前記チョップトアラミドファイバーおよび前記チョップトカーボンファイバ ーが、それぞれ独立して、約１ｍｍ〜約６ｍｍ長であることを特徴とする請求項 １に記載の組成物。 ６．前記チョップトアラミドファイバーおよび前記チョップトカーボンファイバ ーが、それぞれ独立して、約１ｍｍ〜約６ｍｍ長であることを特徴とする請求項 ２に記載の組成物。 ７．チョップトファイバーが、前記チョップトアラミドファイバーであることを 特徴とする請求項１に記載の組成物。 ８．前記チョップトアラミドファイバーが、ポリ（ｐ−フェニレンテレフタルア ミド）またはポリ（ｍ−フェニレンイソフタルアミド）であることを特徴とする 請求項７に記載の組成物。 ９．前記チョップトアラミドファイバーが、ポリ（ｐ−フェニレンテレフタルア ミド）に記載された請求項７に記載の組成物。 １０．チョップトファイバーが、前記チョップトアラミドファイバーであること を特徴とする請求項４に記載の組成物。 １１．前記チョップトアラミドファイバーが、ポリ（ｐ−フェニレンテレフタル アミド）またはポリ（ｍ−フェニレンイソフタルアミド）であることを特徴とす る請求項１０に記載の組成物。 １２．前記チョップトアラミドファイバーが、ポリ（ｐ−フェニレンテレフタル アミド）であることを特徴とする請求項１０に記載の組成物。 １３．約１５〜８０重量パーセントのポリ（メチルメタクリレート）ポリマーお よび約２０〜８４．９重量パーセントのアルミナ三水和物を含有する組成物の耐 火性を改善する方法であって、チョップトアラミドファイバーおよびチョップト カーボンファイバーよりなる群から選ばれた少なくとも一種のチョップトファイ バーを約０．１〜１０重量パーセント加える工程を具える方法。