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KR20050036838A - 충전 아크릴 고체 표면 재료에 3차원 옹이를 형성하는연속 방법 - Google Patents

충전 아크릴 고체 표면 재료에 3차원 옹이를 형성하는연속 방법 Download PDF

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KR20050036838A
KR20050036838A KR1020047005028A KR20047005028A KR20050036838A KR 20050036838 A KR20050036838 A KR 20050036838A KR 1020047005028 A KR1020047005028 A KR 1020047005028A KR 20047005028 A KR20047005028 A KR 20047005028A KR 20050036838 A KR20050036838 A KR 20050036838A
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칼 피. 베이텔쉬스
엘라자베스 알 왈터
롤프 토마스 웨베르그
시통 주
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이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니
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Abstract

한정된 점도, 밀도 및 표면장력의 변수를 갖는 부분적으로 혼합된 아크릴 수지 캐스팅 조성물의 흐름을 경화시켜서 일련의 3차원 옹이를 충전된 아크릴 고체 표면 재료에 형성한다.

Description

충전 아크릴 고체 표면 재료에 3차원 옹이를 형성하는 연속 방법{CONTINUOUS METHOD FOR FORMATION OF THREE DIMENSIONAL BURLS IN A FILLED ACRYLIC SOLID SURFACE MATERIAL}
본 발명은 일련의 옹이가 재료 표면에 존재하는 것으로 보이도록 충전 아크릴 조성물을 포함하는 고체 표면 재료에 옹이를 형성하는 연속 방법에 관한 것이다
상판 및 싱크대에 사용되는 것과 같은 고체 표면 재료에 다양한 표면 형태를 형성하는 것은 선행기술로부터 공지되어 있다.
이벌슨(Iverson)의 미국 특허 제 3,816,155 호는 모조 나뭇결의 보호 코팅을 제조하는 방법을 개시한다. 이 방법은 여러 색의 금속 안료로 착색된 틱소트로피 점성질 경화성 수지의 여러 부분을 제조하는 것을 포함한다. 혼합물이 그로부터 베이스 표면으로 도포되는 통상적인 용기 중에서의 또는 수종류의 전색제 부분을 베이스 위로 펴바르는 것에 의한 최소한의 혼합에 의해, 이들 전색제의 별개 부분들을 합한다. 도포된 코팅 혼합물을 비교적 균일한 층으로 레벨링(leveling)되도록 두거나 레벨링한다. 액체 및 점성질일 때, 레벨링된 코팅에 골을 만들어서 나뭇결 모양의 선이 그어진 패턴을 형성한다. 코팅이 형성되고 경화되며 비부착 표면 위에 형성될 수 있는데, 그로부터 코팅은 자체 지지 필름으로서 벗겨진다.
이벌슨의 미국 특허 제 3,904,791 호는 모조 나뭇결, 가죽 등의 보호 코팅을 제조하는 방법을 개시하는데, 기본 방법을 변형시켜서 분사에 의해 도톨도톨하게 하는 처리, 흠을 내어 옛날 티를 낸 나뭇결, 옹이진 나뭇결, 코끼리 가죽과 같은 효과를 낼 수 있다. 이 수지는 베니어 층을 벗겨낼 수 있는 상당한 두께의 평판 또는 블록으로 캐스팅될 수 있다.
무라까미(Murakami) 등의 미국 특허 제 4,710,333 호는 다른 색의 불규칙한 유동 패턴을 갖는 합성 수지판을 형성하는 연속 방법을 교시한다.
스테커(Stecker)의 미국 특허 제 5,055,324 호는 수지 매트릭스를 이 수지계보다 무거운 비중을 갖는 줄무의 안료 조성물과 합하는 것에 의해 돌, 대리석 및 기타 천연 물질 모조 패턴을 갖는 합성 표면을 제조한다. 게다가 수지계보다 작은 비중을 갖는 블루밍제(blooming agent) 성분도 사용된다.
바르네트(Barnett)의 미국 특허 제 6,011,101 호는 통상적으로 함께 사용되지 않는 2종 이상의 부분 비혼화성 대리석 캐스팅 수지를 부분 혼합하는 것에 의해 대리석 캐스팅 재료를 제조하는 방법을 개시한다.
상기 재료들의 내부까지 확장된 다양한 표면 외관의 고체 표면 재료가 현재 요구되고 있다.
발명의 요약
본 발명은 하기 단계를 포함하는, 고체 표면 재료에 옹이 형태를 포함시키는 연속 방법에 관한 것이다:
a) i) 500 내지 3,000센티포이즈 범위의 점도,
ii) 1.5 내지 1.7g/ml 범위의 밀도 및
iii) 35 내지 45dyne/cm 범위의 표면장력을 갖는 제 1 흐름 및
i) 500 내지 3,000센티포이즈 범위의 점도,
ii) 1.6 내지 1.8g/ml 범위의 밀도를 갖는 제 2 흐름의, 2개의 별개의 아크릴 수지 현탁액 흐름을 형성하고(단 제 2 흐름은 제 1 흐름보다 0.05g/ml 이상 큰 밀도를 가지며 제 2 흐름은 제 1 흐름보다 0.5dyne/cm 이상 큰 표면장력을 갖는다),
b) 흐름 중 하나를 혼합 챔버로 연속적으로 공급하고,
c) 흐름 중 하나를 혼합 챔버 내부의 다른 하나의 흐름으로 연속적으로 주입해서 부분적으로 혼합하고
d) 부분 혼합된 흐름들을 지지체 위로 흐르게 하고
e) 2종의 현탁액을 경화시켜서 일련의 3차원 옹이를 형성한다.
본 발명에 있어서, 경화된 무기물 충전 아크릴 수지를 포함하는 고체 표면 재료에 일련의 옹이를 형성해야 한다.
본 명세서에서 사용되는 "옹이"는 통상적인 의미로 사용되지만 목재 이외의 재료에 적용된다. 그러므로 고체 표면 재료는 옹이 형태를 가질 것이다. [The Random House Dictionary of the English Language(Unabridged Dictionary) Copyright 1967]에 있어서, 옹이는 나무의 줄기에 "한개의" 돔 형태로 자라난 것을 의미한다. 이러한 정의에 따르면, 일련의 옹이는 고체 표면 재료에서 3차원 형태이며, 착색을 무시하더라도, 나무 형태 성장물 모양을 갖는다. 그러나 재료의 표면은 2차원이기 때문에(가장자리 부분은 무시), 이 표면은 일련의 옹이 단면을 포함할 것이다.
그러나, 옹이는 임의의 색 또는 일련의 색을 가질 수 있으며, 많은 경우에는 있어서는 색만 나무와 유사하지 않을 것이다. 나무의 옹이가 여러 음영의 색을 나타내는 것과 마찬가지로, 고체 표면 재료의 옹이는 다른 음영의 같은 색 또는 전체적으로 다른 색을 가질 것이다. 실제로, 여러 음영의 백색을 사용해서 나무의 색에 비교해서 독특한 모양을 나타낼 수 있다. 물론 여러 음영을 띄는 것과 같은 목재 유사 제품을 고체 표면 재료에 형성해서 목재 제품을 모방하거나 닮도록 할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 고체 표면 재료는 통상적인 의미로 사용되며 부엌 상판, 싱크대 및 벽지용 건축재로서 특히 유용한 재료와 같은 3차원 자료를 나타내는데, 여기에서 기능성 및 아름다운 외관은 필수적이다.
본 발명은 경화 이전에 부분적으로 혼합되는 2종 이상의 개별적인 캐스팅 조성물로 구성된 열경화 캐스팅 조성물에 관한 것이다. 일반적으로, 캐스팅 조성물은 액체 중합성 부분, 임의의 비가교결합 중합체 부분 및 고체 부분으로 구성되는 것으로 설명된다. 경화제, 안료 및 첨가제도 포함된다.
액체 중합성 부분: 액체 중합성 부분은 액체 출발 물질이다. "액체"는 실온에서 유체인 물질을 의미한다. 액체 중합성 물질은 다음 중 1종 이상을 포함할 수 있다: (a) 1종 이상의 1가 단량체 반응성 물질; (b) 1종 이상의 다가 단량체 반응성 물질, 및 (c) 1종 이상의 올리고머 반응성 물질.
1가 단량체 반응성 물질: "1가 단량체 반응성 물질"은 자유 라디칼 개시 중합 반응에 참여해서 중합체 사슬로 혼입될 수 있는 1단위의 불포화를 갖는 화합물을 지칭한다. 적절한 1가 단량체 반응성 물질은, 예를 들면 1개의 아크릴기를 갖는 단량체, 1개의 비닐기를 갖는 단량체, 1개의 알릴기를 갖는 단량체, 치환 부타디엔 또는 그의 조합을 포함할 수 있다.
바람직한 유형의 1가 단량체 반응성 물질은 아크릴 또는 메타크릴산의 에스테르이다. 이 에스테르는 일반적으로 탄소수 1-20의 알콜로부터 유도된다. 알콜은 지방족, 지환족 또는 방향족일 수 있다. 에스테르는 또한 히드록실, 할로겐 및 니트로를 포함하나 이것으로 제한되는 것은 아닌 기로 치환될 수 있다. 대표적인 (메트)아크릴레이트 에스테르는 메틸 (메트)아크릴레이트, 에틸 (메트)아크릴레이트, 부틸 (메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실 (메트)아크릴레이트, 글리시딜 (메트)아크릴레이트, 시클로헥소(메트)아크릴레이트, 이소보르닐(메트)아크릴레이트, 실록산 (메트)아크릴레이트 등을 포함한다. 아크릴 및 메타크릴산이 또한 사용될 수 있다. 가장 바람직하게는 메틸메타크릴레이트 및 그의 공중합체이다.
1개의 "비닐기"를 포함하는 1가 단량체 물질의 예는 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴 및 비닐 아세테이트를 포함한다.
다가 단량체 반응성 물질: "다가 단량체 반응성 물질"은 자유 라디칼 개시 중합 반응에 참여해서 2개 이상의 중합체 사슬로 혼입될 수 있는 복수 단위의 불포화를 갖는 단량체 화합물을 지칭한다. 형성된 구조의 성질에 의해, 그러한 반응은 2개 이상의 중합체 사슬이 다가 단량체 반응성 물질에 의해 연결된 "가교결합"으로 지칭된다. 상기한 바와 같이 다가 단량체 반응성 물질은 종종 가교결합제로서 지칭된다.
반응성기는 액체 중합성 물질과 공중합되는 것, 예컨대 중합성 에틸렌계 불포화기일 수 있다. 반응성기는 또한 중합 후에 액체 중합성 물질의 측쇄 또는 잔기와 반응하는 것, 예컨대 히드록실, 카르복실, 이소시아네이트 또는 에폭시기일 수 있다. 다가 반응성 물질의 반응은 액체 중합성 물질과 가교결합 망상구조를 형성한다.
바람직한 부류의 가교결합제는 폴리올의 (메트)아크릴레이트 에스테르이다. 특정한 대표적인 예는 에틸렌 글리콜 디(메트)아크릴레이트, 네오펜틸 글리콜 디(메트)아크릴레이트, 헥산디올 디(메트)아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨 트리(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 테트라(메트)아크릴레이트 등을 포함한다. 기타 적합한 유형의 가교결합제는 디비닐 화합물, 예컨대 디비닐 에테르, 알릴 (메트)아크릴레이트, 우레탄 디 및 폴리(메트)아크릴레이트를 포함한다.
올리고머 반응성 물질: "올리고머 반응성 물질"은 자유 라디칼 개시 중합 반응에 참여해서 중합체 물질에 혼입될 수 있는 1개 이상의 반응 단위, 예컨대 에틸렌 불포화를 갖는 올리고머의 저분자량 사슬을 지칭한다. 올리고머 반응성 물질은 상기한 바와 같은 임의의 (a) 및(또는) (b) 단량체; 우레탄 올리고머의 (메트)아크릴 작용기화 또는 올리고머 이소시아네이트와 (메트)아크릴 잔기와의 자체 반응에 의해 형성된 우레탄 (메트)아크릴레이트; (메트)아크릴레이트 작용기화 불포화 폴리에스테르 올리고머 및 수지; 에폭시 (메트)아크릴레이트, 예컨대 비스페놀 A 에폭시 수지의 모노 및 디(메트)아크릴레이트; 및 그의 조합을 포함한다. 바람직하게는 올리고머 반응성 물질은 경화 공정 도중에 캐스트 물품을 구성하는 중합된 물질로 혼입된다. 대안의 반응성기는 비닐, 알릴 등일 수 있다. 반응성기는 중합체의 주쇄에 매달리거나 내부에 존재할 수 있다.
1개 이상의 반응성기를 갖는 올리고머 반응성 물질은 또한 가교결합제로서 작용할 수 있다는 것이 이해된다.
액체 중합성 부분을 구성하는 반응성 물질의 선택은 어느 정도 최종 성형 물품의 원하는 성질에 의존할 것이라는 사실이 이해될 것이다. 예를 들면, 친수성 충전제 또는 기판으로의 부착이 바람직하다면, 산 또는 히드록실기의 아크릴 물질이 사용될 수 있다. 탄성을 위해서는, 보다 낮은 유리 전이 온도, Tg를 갖는 (메트)아크릴레이트, 예컨대 부틸 아크릴레이트가 사용될 수 있다. 열 안정성을 위해서는, 아크릴레이트를 메타크릴레이트와 함께 사용하는 것이 바람직하다. 경도 개선을 위해서는, 고 Tg (메트)아크릴레이트 작용기 올리고머가 사용되는 것이 바람직하다.
비가교결합 중합체 부분: 본 발명의 캐스팅 조성물은 임의로 1종 이상의 비가교결합 수지 중합체를 포함한다. 본 발명의 비가교결합 수지 중합체는 반응성, 비반응성 또는 그의 조합일 수 있다. 비가교결합 수지 중합체는 중합체가 캐스팅 조성물의 임의의 기타 성분(들)과 물리적으로 결합되거나 화학적으로 반응된다면 "반응성"이다.
본 명세서에서 사용되는 용어 "비가교결합"은 출발 물질로서 성형 조성물로 도입되기 이전에, 사슬들이 연결되지 않은 사슬을 갖는 선형, 분지쇄, 블록 또는 그의 조합의 중합체를 지칭한다. 비가교결합 중합체는 액체 중합성 물질 중에서 가용성 또는 불용성일 수 있다. 비가교결합 중합체는 액체 중합성 물질 중에서 가용성인 것이 바람직하다. 액체 중합성 물질 중에 용해되는 가용성 비가교결합 중합체의 조합은 일반적으로 "시럽"으로 지칭된다. 적절한 중합체는 액체 중합성 물질로서 상기한 임의의 단일중합체 또는 올리고머로부터 제조된 단일중합체 및 공중합체를 포함하는데, 이것으로 제한되는 것은 아니다.
비가교결합 중합체 부분의 주요 용도는 캐스팅 조성물의 레올로지 변형제인데, 특히 액체 중합성 부분에 가용성일 때이다. 게다가, 비가교결합 중합체 부분은 또한 최종 캐스트 물품의 성능 및(또는) 미적 성질에 기여할 수 있으며 액체 중합성 부분의 필요량을 줄일 수 있다.
고체 부분: 본 발명의 캐스팅 조성물은 임의로 1종 이상의 충전제를 포함한다. 본 발명의 성형 조성물에 유용한 충전제의 적절한 유형은, 예를 들면 무기 충전제, 장식성 충전제 및 기능성 충전제를 포함한다.
무기 충전제는 최종 캐스트 물질의 강도를 상승시킬 수 있다. 강도에 더하여, 무기 충전제는 기타 장점도 제공할 수 있다. 예를 들면, 난연성과 같은 기능적 성질을 제공할 수 있으며, 또는 장식적 목적을 제공하고 미적 성질을 변형시킬 수 있다. 아크릴 고체 표면의 분야에 공지된 임의의 무기 충전제를 본 발명의 캐스팅 조성물에 사용할 수 있다. 특정한 대표적인 무기 충전제는 알루미나, 알루미나 트리히드레이트(ATH), 알루미나 모노히드레이트, 바이어 히드레이트, 모래 또는 유리를 포함하는 실리카, 유리구, 마그네슘 히드록사이드, 칼슘 술페이트, 칼슘 카르보네이트, 바륨 술페이트, 및 세라믹 입자를 포함한다. ATH, 알루미나 모노히드레이트, 마그네슘 히드록사이드 및 칼슘 카르보네이트는 고체 표면 분야에 사용될 때 난연 성질을 갖는 것으로 알려져 있다. ATH는 바람직한 난연성 충전제이다. 무기 충전제들을 조합해서 사용할 수도 있다. 무기 충전제는 일반적으로 작은 입자의 형태로 존재하는데, 평균 입자 크기는 약 5-200미크론의 범위이다.
무기 충전제 입자의 성질, 특히 굴절률은 최종 성형품의 미적 성질에 상당한 영향을 미친다. 중합 이후에 충전제의 굴절률이 액체 중합성 물질의 굴절률에 매우 근접하게 일치하게 되면, 형성된 성형품은 투명한 외관을 갖는다. 굴절률이 중합 후의 중합체 매트릭스의 굴절률로부터 벗어나면, 보다 불투명한 외관이 형성된다. ATH의 굴절률은 폴리 메틸메타크릴레이트(PMMA)의 굴절률에 매우 근접하며, 종종 ATH가 PMMA 계에 대한 바람직한 충전제이다. 기타 중합체/충전제 계에 대해서는, 굴절률은 원하는 외관이 제공되도록 조정될 수 있다.
존재한다면 무기 충전제는 일반적으로 캐스팅 조성물의 총 중량을 기준으로 해서 약 10 내지 약 75중량%; 바람직하게는 약 40 내지 약 70중량%의 양으로 존재한다.
캐스팅 조성물은 임의로 장식적 충전제를 포함할 수 있다. 물리적 성질에 대하여 별로 영향을 미치지는 않지만, 상기 충전제는 주로 미적 이유로 존재한다. 적합한 장식적 충전제의 예는 비충전 및 충전의 가교결합 또는 비가교결합 중합체 물질의 보다 큰 입자를 포함한다. 적합한 물질은 일반적으로 약 325 내지 약 2메쉬(최대 평균 치수로 0.04-10.3mm)의 입자 크기를 가질 수 있으며, 예를 들면 ATH로 충전된 착색 PMMA입자일 수 있다. 기타 유형의 장식성 충전제는 다음을 포함한다: 안료 및 염료; 반사 플레이크; 운모; 금속 입자; 암석; 착색 유리; 다양한 크기의 착색 모래; 목재 제품, 예컨대 섬유, 펠릿 및 분말; 등. 장식적 충전제는 캐스팅 조성물의 총 중량을 기준으로 해서 약 0 내지 약 20중량%; 보다 전형적으로는, 약 1 내지 약 15중량%의 양으로 존재할 수 있다.
성형 조성물은 임의로 기능성 충전제를 포함할 수 있다. 그러한 충전제는 특정 분야에 대해 추가적인 특정 성질을 부여한다. 상기 기능성 충전제의 예는 난연제, 항균제, 이형제 및 당업계에 공지된 기타를 포함한다. 기능성 충전제가 사용된다면, 유효한 충분한 양으로 존재하지만, 일반적으로 성형 조성물의 총 중량을 기준으로 해서 약 25중량%를 초과해서는 안된다.
성형 조성물에 존재하는 충전제의 총량은 조성물의 총 중량을 기준으로 하여 일반적으로 약 1-80중량%, 바람직하게는 약 40-70중량%이다.
경화제: 활성화될 때 자유 자디칼을 발생시켜서 원하는 중합 반응을 개시하는 경화제. 아크릴 중합성 부분을 경화시키는 화학적으로 활성화된 열 개시 또는 순수한 온도 구동 열 개시가 본 발명에서 사용될 수 있다. 둘 다의 경화 시스템은 당업계에 공지되어 있다. 본 실시태양에 있어서는, 일반적으로 화학적으로 활성화된 열 개시 경화가 사용된다.
안료: 안료, 예컨대 아이언 옥사이드, 아연 술피드, 아연 옥사이드 및 티타늄 옥사이드를 고체 표면 분야에 일상적으로 사용해서 원하는 색 및 미적 성질을 달성한다. 특정 시스템의 필요에 따라서 이들을 액체 분산액 또는 페이스트 또는 니트 분쇄 고체의 형태로 첨가할 수 있다.
본 실시태양에 있어서, 안료를 첨가해서 여러 캐스팅 조성물의 밀도, 점도 및 표면장력을 조정한다.
첨가제: 캐스팅 조성물에 기타 성분을 포함시켜서 물리적 성질을 증진하고, 가공성을 개선하며 또는 가시적 미적 성질을 조정한다. 상기 첨가제의 예는 충전제 및 중합 부분의 접착력을 증진하는 부착 촉진제를 첨가하는 것을 포함한다. 충격 개질제, 예를 들면 탄성 중합체, 예컨대 메틸 메타크릴레이트, 스티렌 및 부타디엔의 그래프트 공중합체, 부틸 아크릴레이트 및 메틸 아크릴레이트의 공중합체 또는 기타 공지된 충격 변형제를 첨가해서 충격 강도를 개선할 수 있다. 난연 첨가제, 예컨대 브롬화 유기물을 포함시킬 수 있다. 기타 난연제는 미국 특허 제 5,444,115 호에 개시된 탄소 섬유 및 아라미드 섬유를 포함한다.
게다가, 본 발명의 캐스팅 조성물에 당업계 숙련인에게 공지된 첨가제, 예컨대 분리제, 유동화제, 점도 조절제 항산화제 등이, 본 발명의 제품의 물리적 성능, 난연 성질 또는 미적 성질에 손상을 입히지 않는 양의 조절된 양으로 포함될 수 있다. 계면활성제, 기름, 왁스 및 파라핀의 사용이 미적인 3차원 옹이를 얻는데 있어서 필수적인 것은 아니지만, 필요에 따라서 사용될 수 있다.
미적인 옹이의 형성에 있어서 중요한 것은 2종 이상의 별개의 충전된 아크릴 캐스팅 조성물을 사용하는 것이다. 2종의 현탁액 흐름 중에서의 아크릴 중합체 매트릭스의 특성은 동일하거나 상이할 수 있는데, 단 점도, 밀도 및 표면장력에 대한 필요조건이 존재한다. 매트릭스로서 사용되는 제 1 충전 아크릴 캐스팅 조성물은 500 내지 3,000센티포이즈 범위의 점도, 1.5 내지 1.7g/ml 범위의 밀도 및 35 내지 45dyne/cm 범위의 표면장력을 갖는다.
당업계 숙련인에게 공지된 시험, 예컨대 회전 스핀들 과정에 따라서, 또는 유동이 유체의 점도와 반비례하는 것으로 알려진 표준에 비교해서 유체의 유동을 측정하는 것에 의해서 점도를 측정한다. 바람직한 측정은 브룩필드 점도계를 사용하는데, 점도계가 30초 작동된 후에 스핀들 4를 사용하여 60rpm이다.
표면장력은 ASTM 방법 D-971에 따른다. 정적 표면장력은 당업계 숙련인에게 공지된 Nouy 링 방법을 사용하여 실시예에서 측정했다.
나뭇결로서 사용되는 1종 이상의 제 2 충전 아크릴 캐스팅 조성물은 500 내지 3,000센티포이즈 범위의 점도 및 1.6 내지 1.8g/cm 범위의 밀도를 갖는다. 이들 기준은 또한 다중 나뭇결 캐스팅 조성물에도 적용될 수 있다.
그러나, 옹이 형성을 위해서는 나뭇결 캐스팅 조성물은 매트릭스 캐스팅 조성물보다 0.05g/ml 이상 큰 밀도를 갖는 것이 필수적이다. 또한, 모든 나뭇결 캐스팅 조성물은 매트릭스 캐스팅 조성물보다 0.5dyne/cm 이상 큰 표면장력을 갖는다.
매트릭스 및 나뭇결 캐스팅 조성물들을 합하는 것은 단순한 수동 혼합, 예를 들면 패들의 사용 또는 기계적 혼합에 의해 수행될 수 있는데, 단 조성물들은 단지 부분적으로만 혼합되어야 한다. 2종 현탁액의 경화 및 고형화 도중에 옹이 형성 효과를 유발하는데 있어서 비균질 혼합물이 중요하다.
본 발명에서는 고체 표면 물품을 형성하는데 있어서 연속 방법이 사용된다. 연속 방법의 바람직한 기술은 1종 이상의 나뭇결 캐스팅 조성물의 1개 이상의 흐름을 매트릭스 캐스팅 조성물 흐름 내부로 1개 이상의 주입 노즐을 사용해서 주입하는 것이다.
연속 방법에 있어서, 통상적으로 최종 물품은 시트 형태이므로 2종 이상의 부분 혼합 흐름을 도포하기 위해서는 지지체가 필수적이다. 전형적으로 혼합 챔버를 사용하는데, 여기에서 1종의 캐스팅 조성물 흐름이 도입되고 최종 고체 표면 물질의 주요 부분, 매트릭스를 구성할 수 있다. 경화 및 고형화를 위해 지지체로 흐름을 운송하기 이전에 상기한 바와 같은 기타 캐스팅 조성물 흐름을 주입하는 것이 전형적다. 비록 단일의 주입 노즐이 사용될 수 있지만, 옹이의 미적 패턴의 복잡성은 1개 이상의 노즐 사용에 의해 조정될 수 있다.
상기한 바와 같이, 매트릭스 및 나뭇결 충전 아크릴 캐스팅 조성물의 화학 활성화 열경화가 바람직하다. 바람직하게는 둘 다의 캐스팅 조성물이 동일한 속도로 경화될 것이다. 그러나 동일한 경화 속도가 필수적인 것은 아니다. 편의를 위해 제 1 및 제 2 현탁액은 서로 1분 이내인 속도로 경화되어야 한다.
본 발명에 있어서 3차원 옹이가 고체 표면 재료의 내부에 존재하지만, 재료의 표면 샌딩(sanding)이 일련의 옹이를 각색해서 최적의 표면 외관을 달성하는데 있어서 바람직할 것이다. 또한, 2종 이상의 캐스팅 조성물 흐름에 대해 동일하거나 상이할 수 있는 색을 선택해서 만족스러운 미적 외관으로 각색할 수 있다. 실제로, 색은 동일할 수 있는데, 예컨대 백색에 대한 백색 음영 또는 갈색에 대한 갈색 음영이다. 여러가지 색의 한 예는 제 1 및 제 2 캐스팅 조성물로 각각 도입되는 백색 및 갈색이다.
하기 실시예에 있어서, 특별한 언급이 없는 한, 모든 부 및 백분율은 중량에 의한 것이며 온도는 섭씨 온도이다.
실시예 1: 메틸 메타크릴레이트 단량체 중에 용해된 분자량 대략 120,000의 아크릴 중합체 수지 23부로 구성된 아크릴 중합체 용액 16.1중량부로 구성된, 매트릭스 매트릭스 현탁액을 먼저 제조하는 연속 방법을 사용해서 백색에 대한 백색 아크릴 고체 표면 샘플을 제조했다. 이 용액을 16.9중량부의 메틸 메타크릴레이트 단량체로 더 희석했다. 이 희석 용액에 0.42중량부 에틸렌 글리콜 디메르캅토 아세테이트, 0.28부 2-히드록시 에틸 메타크릴레이트 산 포스페이트 및 0.14부 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르 포스페이트를 첨가했다. 알루미나 트리히드레이트를 이 용액에 58중량부로, 2.38중량부로의 Magnapearl(등록상표) 1000 액센트 운모와 함께 슬러리화하고 55중량부 에폭시드화 콩 기름 중 ZnS 안료 슬러리를 0.08중량부로 첨가했다. 이 현탁액은 1410cps의 점도, 1.65g/ml의 밀도 및 36.0dyne/cm의 표면장력을 갖는 것으로 측정되었다.
메틸 메타크릴레이트 단량체에 용해된 분자량 대략 120,000의 23부 아크릴 중합체 수지로 구성된 5.9중량부의 아크릴 중합체 용액을 사용해서 나뭇결 현탁액을 제조하고 20.85중량부 메틸 메타크릴레이트 단량체와 혼합했다. 이 용액에 0.35중량부 에틸렌 글리콜 디메르캅토아세테이트, 41% 칼슘 히드록사이드, 42% 디옥틸 테레프탈레이트 및 17% KER 828 에폭시 수지 액체로 구성된 0.29부 칼슘 히드록사이드 분산액, 0.28부 2-히드록시 에틸 메타크릴레이스 산 포스페이트 및 0.14부 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르 포스페이트를 첨가했다. 티타늄 디옥사이드 고체를 이 혼합물에 15중량부로, 52중량부로의 알루미나 트리히드레이트, 1.4중량부로의 Magnapearl(등록상표) 1000 액센트 운모와 함께 슬러리화하고, 55중량부 에폭시드화 콩 기름 중 ZnS 안료 슬러리를 2.4중량부로 첨가하고 15중량부 부틸 메타크릴레이트 중 카본 블랙 안료의 슬러리를 0.004부로 첨가했다. 이 현탁액은 860cps의 점도, 1.71g/ml의 밀도 및 36.8dyne/cm의 표면장력을 갖는 것으로 측정되었다.
이 매트릭스 현탁액을 배기시킨 다음에 혼합 챔버로 펌핑했으며, 여기에서 20부 t-부틸 퍼옥시말레산 페이스트(Luperco PMA-25, 아토피나 공급)를 1.7중량부로 매트릭스로 주입하고, 9부 소듐 메타비술피트, 68부 디옥틸테레프탈레이트, 22부 탈이온수 및 1% 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르 포스페이트의 슬러리도 1.64중량부로 주입했다. 챔버 중의 혼합 체류 시간은 대략 2분이었다.
나뭇결 현탁액을 배기시킨 다음에, 혼합 챔버로 펌핑했으며, 여기에서 20부 t-부틸 퍼옥시말레산 페이스트(Luperco PMA-25, 아토피나 공급)의 1.2중량부로 매트릭스에 주입했다. 챔버 중의 혼합 체류 시간은 대략 2분이었다.
매트릭스 현탁액을 2.5cm의 내경 및 15cm 길이의 혼합 챔버로 구성된 나뭇결 주입기 내부로 분당 7200세제곱 센티미터의 유속으로 도입했다. 2개의 주입기 노즐을 혼합 챔버의 동일한 단면에서 서로 90도로 위치시키고, 각각의 노즐 말단부를 벽으로부터 0.6cm에 위치하도록 했다. 각각의 노즐은 직경 0.6cm의 원형 출구를 가졌다. 나뭇결 흐름의 총 유속은 분당 700세제곱 센티미터였다. 2종의 현탁액을 혼합챔버 내에서 부분적으로 혼합하고 2cm관을 통해서 흐르도록한 후에 폭 84cm의 움직이는 지지체 위로 레이다운(laydown)했다.
레이다운 이전의 관 말단부에서 다양한 조합의 정적 혼합 부품 및 배출 노즐이 삽입되는데, 그의 형태는 형성되는 패턴에 상당한 영향을 미쳤다. 바람직한 실시태양에 있어서, 원추형 슬롯 노즐이 분배 호스의 말단부에 사용되었다. 원형 슬롯은 약 8mm의 구멍 및 40mm의 직경을 가졌다.
이러한 레이다운 조합은 움직이는 지지체 위를 가로질러서 매 4초당 1회의 쓸기로 횡단했다. 지지체를 가로질러서 쓸면서, 레이다운 메커니즘이 기계방향으로 약 15cm의 진폭 및 횡단 당 약 4회의 사이클의 진동수로 진동하며 또한 지지체 위의 수직 방향으로도 대략 동일한 진폭 및 진동수로 진동한다. 이러한 진동은 레이다운 패턴을 랜덤화하는데 도움을 주도록 수행된다.
움직이는 지지체 위로의 레이다운 후에, 부분적으로 혼합된 현탁액을 일련의 4개의 온도 조절 구역을 거치게 했다. 제 1 구역은 70℃이었으며 체류 시간은 6.7분이었다. 제 2 구역은 80-90℃이었으며 체류 시간은 6.7분이었다. 제 3 구역은 120℃이었으며 체류 시간은 6.7분이었고, 최종 구역은 110℃이었으며 체류 시간은 6.7분이었다. 최종 구역 후에 현탁액은 완전히 경화되었으며 고체 표면 샘플을 제공했다.
샘플 각 면으로부터의 0.152cm의 샌딩으로 패턴을 드러냈으며 1.02cm두께의 제품을 얻었다. 고체 표면 샘플의 가벼운 샌딩으로 미적으로 만족스러운 일련의 옹이가 보이도록 했다. 샘플의 단면부는 옹이가 재료의 내부로 확장되었다는 것을 보여준다.
관련 출원
본 출원은 2001년 10월 15일에 출원된 제 09/682,538 호의 부분 계속 출원이다.

Claims (7)

  1. a) i) 500 내지 3,000센티포이즈 범위의 점도,
    ii) 1.5 내지 1.7g/ml 범위의 밀도 및
    iii) 35 내지 45dyne/cm 범위의 표면장력을 갖는 제 1 흐름 및
    i) 500 내지 3,000센티포이즈 범위의 점도,
    ii) 1.6 내지 1.8g/ml 범위의 밀도를 갖는 제 2 흐름의, 2개의 별개의 아크릴 수지 현탁액 흐름을 형성하는 단계(단 제 2 흐름은 제 1 흐름보다 0.05g/ml 이상 큰 밀도를 가지며 제 2 흐름은 제 1 흐름보다 0.5dyne/cm 이상 큰 표면장력을 가짐),
    b) 흐름 중 하나를 혼합 챔버로 연속적으로 공급하는 단계,
    c) 다른 하나의 흐름을 혼합 챔버 내부의 흐름으로 연속적으로 주입해서 부분적으로 혼합하는 단계,
    d) 부분 혼합된 흐름들을 지지체 위로 흐르게 하는 단계,
    e) 2종의 현탁액을 경화시켜서 일련의 3차원 옹이를 형성하는 단계를 포함하는, 고체 표면 재료에 옹이 형태를 포함시키는 연속 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 충전된 아크릴 캐스팅 조성물이 알루미나, 알루미나 트리히드레이트(ATH), 알루미나 모노히드레이트, 바이어 히드레이트, 실리카, 모래, 유리, 유리구, 마그네슘 히드록사이드, 칼슘 술페이트, 칼슘 카르보네이트, 바륨 술페이트, 세라믹 입자 또는 그의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 무기 충전제를 포함하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 캐스팅 조성물이 알루미나 트리히드레이트, 알루미나 모노히드레이트, 마그네슘 히드록사이드 및 칼슘 카르보네이트와 같은 난연 무기 충전제, 또는 브롬화 유기물, 탄소 충전제, 아라미드 섬유 또는 그의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 기타 첨가제를 포함하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 충전된 아크릴 캐스팅 조성물들은 다른 음영의 같은 색인 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 색이 백색인 방법.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 색이 갈색인 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 충전된 아크릴 캐스팅 조성물들은 다른 색인 방법.
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