專利名稱：帶有泡沫底層的密實(shí)表面材料的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及具有添加填料的聚合物密實(shí)表面和還充填有空心填料的類似材料的底層的、在所說的層間沒有未充填的聚合物的過渡區(qū)的復(fù)合鑄造物件。
在本技術(shù)領(lǐng)域中密實(shí)表面材料是已知的，包括那些基于聚甲基丙烯酸甲酯和三水合氧化鋁的材料。關(guān)于這些產(chǎn)物的基本工藝被披露在Duggins的美國(guó)專利第3847865號(hào)(1974)和Buser、Roedel和Vassiliou的美國(guó)專利第4085246號(hào)(1978)和Frank、Otremba、Pohl和Schlier的公開的PCT專利申請(qǐng)US88/14322(1988)中。
先前將這樣的密實(shí)表面材料、空心填料-充填的底層和玻璃纖維增強(qiáng)材料層合起來的嘗試使用昂貴的多步法而且層合的產(chǎn)品具有其各自性能明顯不同的層。這樣的層狀產(chǎn)品與整體產(chǎn)品相比在某些條件下通常更易于由于界面而引起脫層和其他弱點(diǎn)。在這類多層產(chǎn)品中其代表是Schock的EP285046(1993)的多層產(chǎn)品。
此處引用上述所有文獻(xiàn)的有關(guān)方法和產(chǎn)品的教導(dǎo)來作為制造密實(shí)表面充填聚合物材料的參考文獻(xiàn)。希望能提供一種輕質(zhì)片材，它具有整體形式的密實(shí)表面材料的表面特性，而在層間沒有層過渡區(qū)，并且能以成本較低的方法制造。
發(fā)明簡(jiǎn)述本發(fā)明提供鑄造復(fù)合物件，所述鑄造復(fù)合物件包括聚合物的基質(zhì)和至少兩個(gè)含不同填料的區(qū)，所說的物件基本上是扁平的并具有兩個(gè)相對(duì)的表面，這樣物件的第一區(qū)包括物件的一個(gè)含有填料量占填料加基質(zhì)重量的10～80％的表面，而第二區(qū)包括與所說的第一表面相對(duì)的、具有填料量為5～60％和空心填料量為3～30％的第二表面，兩者均以填料和空心填料加基質(zhì)的重量計(jì)，所說的第一和第二區(qū)形成一個(gè)在兩個(gè)區(qū)之間基本上沒有未充填基質(zhì)層的連續(xù)體。還可在所述第二區(qū)的相對(duì)側(cè)包括與第一區(qū)相似的第三區(qū)。另外，權(quán)利要求1的鑄塑物件在第一表面上具有另一層硬表面，該硬表面含帶有很硬的填料的聚合物基材，以提供耐刮和耐磨性。
在另一實(shí)施方案中，將組成在第一組合物限制范圍內(nèi)的第三層加到第二層上。而且在澆鑄第一層之前，可以鋪上一個(gè)硬表面，該硬表面具有比ATH更硬的填料，例如氧化鋁、硅石、碳酸鈣或天然的如花崗巖。此外，充填或未充填樹脂的粉碎顆?？杀惶砑拥降谝粚又?。所說的粉碎顆粒參見美國(guó)專利第4085246號(hào)。
詳細(xì)的說明本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于它提供一種重量輕、更經(jīng)濟(jì)，沒有會(huì)引起脆性區(qū)或引起其他機(jī)械困難的聚合物過渡區(qū)的密實(shí)表面材料。該產(chǎn)物可以一步或兩步法鑄塑生產(chǎn)。
除了另有指出者外，份數(shù)，比例或百分比均以重量表示。
一步澆注法通過添加二種或多種的填料到甲基丙烯酸甲酯單體，或此單體與溶于此單體中的20％聚甲基丙烯甲酯的漿液的摻合物中制備可聚合的混合物。在本實(shí)施例中填料是1)三水合鋁，2)中空玻璃泡，優(yōu)選為3M“Scotchlite”S-22-10～100μm，中值40μm，和3)米色著色顏料。所說的漿液包括單體中的約20％聚甲基丙烯酸甲酯。通過摻合下列成分而制備一種混合物重量％甲基丙烯酸甲酯 50.5漿液 5.5三水合氧化鋁 33.0“Scotchlite”S-22(10～100μm，中值40μm)玻璃泡11.0100.0添加少量的米色顏料(＜1.0％)以著色產(chǎn)物。添加引發(fā)劑和對(duì)所說的混合物抽真空以除掉空氣。然后將混合物澆鑄到模具中。
所說的混合物具有低的粘度(約100厘泊或0.1Psec.)，這有利于所述填料根據(jù)其比重與液相相比的不同進(jìn)行分層。在較重的三水合氧化鋁(比重為2.42)和米色顏料下沉到底部的同時(shí)，中空玻璃泡(比重為0.22)在液體(比重約為1)中上升。在固化之前振動(dòng)混合物會(huì)加速混合物中填料的分離和使填料在其各自層中的分散更均勻。在3.8cm厚的模具中澆注和固化之后，出現(xiàn)兩個(gè)分離的層含有三水合氧化鋁和著色料的0.8cm厚的丙烯酸聚合物的面層和含有玻璃泡與三水合氧化鋁的3.0cm厚的底層。然而，在此兩層之間不存在界面。它們借助于在整個(gè)結(jié)構(gòu)中連續(xù)的聚合物基質(zhì)而成為一體。在此結(jié)構(gòu)中面層與泡沫底層的厚度比約為1∶4。73.8％的三水合氧化鋁存在于面層中而9.7％的三水合氧化鋁存在于泡沫層中(根據(jù)熱失重分析法測(cè)定)。
在面層和泡沫層中含有較重的填料是令人希望的，這是由于這類填料能改進(jìn)產(chǎn)品的性質(zhì)，比如改進(jìn)的強(qiáng)度和剛度、耐沖擊性、阻燃性、色分布和尺寸穩(wěn)定性。在澆注后和膠凝或固化之前發(fā)生較重填料的分離。通過不同的加工變量包括在初始的混合組合物的填料量、混合物粘度、混合溫度和澆注后的振動(dòng)強(qiáng)弱來確定和控制每一層中的填料量。較重填料在面層中的量為10～80％、優(yōu)選為30～60％，而在泡沫層中的量為5～60％、優(yōu)選為10～30％。
實(shí)施例2“濕對(duì)濕”鑄塑法制備兩種混合物以便能順序地將它們澆鑄到模具中?；旌衔?A)由填料，例如三水合氧化鋁分散于由含約20％聚甲基丙烯酸甲酯在甲基丙烯酸單體中的漿液，與引發(fā)劑組成的液相中組成。可以添加另外的單體以調(diào)整混合物的粘度。還可以添加著色的顏料和/或顆粒以得到希望的顏色和圖案。一種作為混合物(A)的典型的組合物包括重量％甲基丙烯酸甲酯 4.0樹脂漿 36.0三水合氧化鋁42.0著色的顆粒(30～150目，美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)篩＝100～600μm)18.0100.0混合物(B)由填料，通常是輕重量的，例如中空玻璃微球和碳酸鈣，分散于由含約20％聚甲基丙烯酸甲酯在甲基丙烯酸單體中的漿液與引發(fā)劑組成的液相中組成。可以添加另外的單體以調(diào)整鑄塑粘度。一種作為混合物(B)的典型的組合物包括重量％甲基丙烯酸甲酯44.0
漿液 11.0三水合氧化鋁 37.0“Scotchlite”K-1玻璃泡(20～120μm，中值70μm，比重0.125)8.0100.0混合物(A)抽真空以除去空氣，然后將其澆入模具中而在模具的底部形成厚度為0.5cm的層。然后同樣將抽真空的混合物(B)澆到模具中的由混合物(A)形成的仍為溫的尚未固化層的上面，以形成1.4cm厚的第二層。在此結(jié)構(gòu)已固化之后，聚合形式的混合物(A)是面層而混合物(B)是泡沫底層。雖然好像是兩個(gè)分立的層，但是在此兩層之間沒有界面。它們是一體的，聚合物基質(zhì)在整個(gè)結(jié)構(gòu)中是連續(xù)的。
權(quán)利要求
1.一種包括聚合物基質(zhì)和兩個(gè)不同填料的區(qū)的鑄塑復(fù)合物件，所述的物件基本上是扁平的，具有兩個(gè)相對(duì)表面，這樣物件的第一區(qū)包括物件的一個(gè)填料量占填料加基質(zhì)的重量的10～80％的表面，而第二個(gè)填料區(qū)包括與所說的第一表面相對(duì)的、填料量為5～60％和空心填料量為3～30％第二表面，兩者均以填料和空心填料加基質(zhì)的重量計(jì)，所說的第一和第二區(qū)形成一個(gè)在兩個(gè)區(qū)之間基本上沒有未充填層的連續(xù)體。
2.權(quán)利要求1的鑄塑物件，其中填料選自三水合氧化鋁、氧化鋁硅石、碳酸鈣、充填或未充填樹脂的磨制顆粒、玻璃和天然石料，以及選自聚合物微球、飛灰、珍珠巖和其它中空微球形式的天然材料的中空微球，所述聚合物基質(zhì)由選自丙烯酸、甲基丙烯酸、烷基中具有1-18個(gè)碳原子的丙烯酸或甲基丙烯酸烷基酯、苯乙烯、取代苯乙烯、乙酸乙烯酯、丙烯腈、甲基丙烯腈、馬來酐、馬來酸酯及衣康酸酯的至少一種單體任選與交聯(lián)二聚體、三聚體或四聚體制成。
3.在第一表面上具有附加的硬表面層的權(quán)利要求1的鑄塑制品，該硬表面包含聚合物基質(zhì)和足以提供的耐刮和耐磨性的填料。
4.權(quán)利要求3的鑄塑制品，其中填料選自氧化鋁、硅石、碳酸鈣天然石料。
5.權(quán)利要求1的鑄塑制品，其中在第一區(qū)，填料含約45-65％的平均粒度30-70μm的三水合氧化鋁，在第二區(qū)，填料含約30-60％的平均粒度3-14μm的碳酸鈣和5-15％的平均粒度30-100μm的中空玻璃微球。
6.權(quán)利要求5的鑄塑制品，其中組成與第一區(qū)相似的第三區(qū)與第二區(qū)的開放表面相鄰，所述第一、二、三區(qū)形成各區(qū)之間沒有未充填基質(zhì)的層的連續(xù)體。
7.權(quán)利要求5的鑄塑制品，其中第一區(qū)的填料包含約10-50％的平均粒度3-100μm的三水合氧化鋁和5-70％的平均粒度50μm-20mm的充填或未充填樹脂的磨制顆粒。
全文摘要
本發(fā)明提供密實(shí)表面材料,所述材料的填充聚合物的薄層與空心填料填充聚合物背襯形成整體,在聚合物混合體中沒有界面或過渡區(qū)。
文檔編號(hào)B29C39/10GK1179749SQ96192909
公開日1998年4月22日 申請(qǐng)日期1996年3月26日 優(yōu)先權(quán)日1995年3月29日
發(fā)明者D·E·斯瓦爾茨 申請(qǐng)人:納幕爾杜邦公司