JP5424644B2 - プリプレグおよびそれから調製された現場硬化された堅固な表面 - Google Patents
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Description
A. 重合性モノマー、オリゴマーおよび/もしくはポリマーまたは化学的に反応性の有機増粘性化合物を含む重合性成分;
B. 上記の化学的に反応性の有機増粘性化合物のための触媒;
C. 充填剤;ならびに
D. 光開始剤;ペルオキシドまたは両方
を含む硬化性組成物の反応生成物を含むプリプレグであって、
柔軟(フレキシブル)であり、粘着性がなく、不粘着または実質的に不粘着であるプリプレグに関する。
で表される。
1. カルボジイミド
カルボジイミドおよびポリカルボジイミドは、懸垂(ペンダント)モノマーおよびプレポリマーの活性水素と反応し、この用途に適した架橋系をもたらす。カルボキシル、ヒドロキシル、チオール、アミン、反応性メチレン等を含むオリゴマーおよびモノマーは、この増粘系において反応性である。このCIPS型プリプレグペースト増粘の選択肢の反応性増粘剤には、カルボジイミドおよび多官能性カルボジイミドベースのモノマーが、カルボジイミド官能基と反応性のモノマーおよびオリゴマーと組み合わせて含まれる。カルボジイミドおよび多官能性カルボジイミドは、ポリカルボキシル官能性モノマーおよびオリゴマーとの低温硬化能に対する適した反応性を示す。N-アシル尿素基がカルボン酸部位の間に形成される。カルボジイミド連結基を形成するのに有用な他の多官能性モノマーには、ヒドラジジル、アミノおよび/またはチオール基が含まれる。多官能性カルボジイミドは、例えば、米国特許第2941966号に記載の通り、触媒としてホスホリンオキシドを用いてポリイソシアネートから得ることができる。他の価値のあるカルボジイミドオリゴマーは、ポリオールおよびイソシアネート基を含むカルボジイミドから、米国特許第4321394号に教示されるように、反応混合物に対して0.01〜3重量%のスズ触媒の存在下でこの反応物を反応させることによって調製することができる。このウレタン生成物は、酢酸スズ(II)またはジブチルスズジアセテートなどの触媒を用いて25〜150℃ほどの低い温度で生成することができる。例示的なポリマーのポリオールには、例えば、ポリエステル、ポリエーテル、ポリチオエーテル、ポリアセタールが含まれる。
キャスト可能なCIPSプリプレグ用途のためのエポキシ反応性の増粘性組成物は、(a) ポリイソシアネート化合物、(b) ポリエポキシド、(c) フリーラジカルによる重合性化合物、(d) オキサゾリドン形成性触媒、(e) 充填剤、および(f) 熱-または光開始剤を含む樹脂組成物から調製することができる。この反応性の増粘性化合物および補足の触媒は、低温のプリプレグペースト熟成をもたらして、潜在的な独立したフリーラジカル硬化が可能なフレキシブルな不粘着性のプリプレグをもたらす。有用なプリプレグペーストは、(a)から(f)の成分を混合し、真空下で脱気することによって調製することができる。フェノール系ジアルキルベンジル系アミン(例えば、マンニッヒ反応を用いてフェノール、ホルムアルデヒド、およびジアルキルジアミンから生成したもの)などのオキサゾリドン形成性触媒を、熟成を促進させるためにこのペーストに添加して、堅固な表面の化粧張りを製造するのに有用なフレキシブルで不粘着(print-free)のプリプレグを得る。
反応性増粘剤タイプは、反応性プレポリマーイソシアネート官能基とペンダント(懸垂型)ヒドロキシルもしくはアミン活性化ヒドロキシル、アミン、またはチオール官能基との反応によって誘導される、ウレタン、尿素、またはチオカーバメート結合を含む反応性樹脂化合物の反応を用いることを含む。これらの官能基は、このプリプレグプレポリマーの既存のポリマー、またはモノマー成分上に置換することができる。含まれるものには、イソシアネートと、限定するものではないが、アセト酢酸エステルを含む、塩基-活性化メチレンから誘導されるメチレンカルボアニオンの間の反応も有る。同様に、含まれるものには、マンニッヒおよび他の類似の塩基によって触媒される、イソシアネート官能基およびエポキシ官能性ポリマーの間の反応が有る。これらの系の変形には、脂肪族ポリイソシアネートが含まれ、これは、水との反応性、すなわちこのプリプレグペーストの熟成過程で二酸化炭素を発生させる有害な反応に対する強められた耐性を有する。重要性を有するクラスの反応物には、オキサゾリジンと活性化アルデヒドとの反応によって形成される生成物、およびイソシアネートと結合する能力を有する他の系が有る。このオキサゾリジン生成物は、樹脂-充填剤ペースト系中の水捕捉剤として機能する。
ビスフェノールAジアセトアセテートなどの二官能性反応性メチレン化合物は、ポリエポキシド化合物と反応して、さらに残った架橋反応性を有するプレポリマーを得ることができる。この能力は、触媒的に引き抜かれて求核種を生じることが可能な、残存する反応性メチレンプロトンに起因し、この求核試薬は残存するオレフィンと反応することができる。したがって、このエポキシドおよび反応性メチレン化合物は反応して、鎖延長された構造を生じる。次いで、これらの構造は、反応性オレフィン成分に加えられて、マイケル付加プロセスによって増粘を誘起することができる。反応性メチレンのエポキシへの付加を促進するのに有用な触媒には、テトラアルキルアンモニウムハライドおよびそれとアルキルまたはアリールホスフィンとの組合せが含まれる。
他の反応性増粘剤タイプは、アセトアセテートをベースとするものなどのβ-ジカルボニル官能性エステルおよび/またはポリエステルと、アクリル官能性ポリエステルをベースとするものなどの活性化オレフィンとの間の反応を用いることを含む。本開示のβ-ジカルボニル官能性エステルは、選択される触媒によって反応性アニオン化学種に変換可能な反応性メチレン基を含み、以降、反応性メチレン増粘剤と呼ぶ。これらの増粘剤を含むペーストは、本開示の鍵となる目標である、低変形性、所望の柔軟性、および高い光反応性(熟成されたペーストポリマー構造および引き抜き可能な反応性メチレンプロトンの存在によるものである)を達成することができる、反応性に増粘されるプリプレグを生じる。
られたオリゴマーおよびポリマーがある。特に適したものは、不飽和ポリエステルジオールとアセト酢酸エチルまたはアセト酢酸t-ブチルのエステル交換反応によって製造されたポリマーのジアセトアセテートである。これらには、以下のものが含まれる:
1. アセトアセテート、またはマロネートエステルと、
a. 芳香族、または脂肪族二酸のジオール、エーテルジオール、またはポリエーテルジオールによるポリエステル化によって製造されたポリエステルジオール。
b. ポリエーテルジオール。
c. 水素化ビスフェノールAなどの結晶性ジオール。
d. シクロペンタジエンでキャップされた不飽和ポリエステルジオール。
e. アルコキシ化ビスフェノールAジオール。
f. ポリカプロラクトンジオール
との間のエステル交換反応によって製造されたジアセトアセテートまたはジ(マロン酸エチル)官能性オリゴマー。
2. 上記のクラスの三官能およびより高次の官能性ポリオールから製造された、より高次の官能性ポリアセトアセテートまたはポリエチルマロネート。
3. ジエチルマロネートのジオールとのエステル交換反応によって製造されたポリマロネートエステル。
1. 1878-1:マロン酸ジエチル5モルを、ジエチレングリコール2モルおよびジプロピレングリコール2モルとエステル交換により反応させることによって形成されるタイプIマイケル増粘性樹脂。
2. 1878-3:マロン酸ジエチル3モルおよびフマル酸1モルを、ジエチレングリコール3モルと反応させることによって形成されるタイプIマイケル増粘性樹脂。
1. 1848-10:マイケル増粘性樹脂は、ジエチレングリコール4モルと無水フタル酸3モルを反応させてポリエステルジオールを生成され、次いで、エチルアセトアセテート2モルとエステル交換で反応させることによって形成される。
2. 1878-12は、ヒドロキシルプロポキシ化ビスフェノールAジオール1.5モルとエチルアセトアセテート2モルをエステル交換で反応させることによって形成される。
3. 1878-14は、ジエチレングリコール4モルと無水マレイン酸3モルを反応させて、ポリエステルジオールを生成することによって形成された。このジオールをシクロペンタジエンと反応させてナジック酸ポリエステルを生成し、このポリエステルをエチルアセトアセテート2モルとエステル交換で反応させる。
4. 7418-12は、ポリカプロラクトンジオール(1000Mw Tone 2221(Dow))とt-ブチルアセトアセテート2モルとをエステル交換で反応させることによって形成される。
1. 7418-1は、ポリプロピレンオキシドエーテルジオール(1000Mw Poly G55-112(Arch Chemicals))をt-ブチルアセトアセテート2モルと反応させることによって形成される。
2. 7418-121は、ポリプロピレングリコールジオール(425Mw Arcol Polyol PPG 425)をt-ブチルアセトアセテート2モルと反応させることによって形成される。
マイケル反応のための触媒には、反応性メチレンを、活性化オレフィンと結合の形成が可能な求核試薬に変換することができるものが含まれる。この群には、
1. I族およびII族金属:(1)水酸化物、(2)水素化物、(3)炭酸塩、(4)アルコキシドまたはフェノキシド、(5)金属とアンモニア、アミン、またはアミドとの反応で生成されたものなどのアミド、(6)メチレンαから電子吸引性基(ニトリル、スルホネート、スルホキシド、サルフェート、スルホン、ニトロ、カルボキシル、(トリ-、ジ-、およびモノ-)ハロカーボン、カルボニル等を含む)に誘導されるものなどの反応性メチレン化合物アニオンを含む塩。
2. 有機強塩基:(1)アミン、(2)アミジンおよびその塩(DBUおよび1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ-7-エンホルメートまたはオクタノエートなど)、(3)グアニジン、(4)アンモニウム、アルキルアンモニウム、アリールアンモニウムまたはアルキルアリールアンモニウムヒドロキシド、(5)アンモニウム、アルキルアンモニウム、アリールアンモニウムまたはアルキルアリールアンモニウムフルオライド、(6)アンモニウム、アルキルアンモニウム、アリールアンモニウムまたはアルキルアリールアンモニウムアルコキシド、(7)アンモニウム、アルキルアンモニウム、アリールアンモニウムまたはアルキルアリールアンモニウムフェノキシド、(8)アルキル-、アリール-、またはアルキルアリールで置換されたt-ホスフィン。
3. 四級塩およびエポキシ部分(グリシジルメタクリレート、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、ビスフェノールAのジグリシジルエーテル等)からなる触媒系。[この四級塩には、(1)アルキルアンモニウムまたはアルキルアリールアンモニウムハライド、(2)ホスホニウムハライド、(3)ホスホニウムアセテート、(4)アンモニウム、ホスホニウムまたはスルホニウムフルオロボレートが含まれる。]
の1つまたはいくつかの組合せが含まれる。
1. 熱硬化性樹脂またはプレポリマー、
2. 反応性材料、
3. 可視光で活性化される光開始剤、ペルオキシド、またはその混合物、
4. 充填剤、
5. 硬化速度促進剤、
6. 反応性増粘剤、
任意選択で貯蔵寿命延長剤。
A. 重合性成分は、典型的には約15〜約55パーセント(%)、より典型的には約25〜約45パーセント(%)であり、
B. 充填剤成分は、典型的には約45〜約85パーセント(%)、より典型的には約50〜約75パーセント(%)であり、
C. 添加剤成分は、典型的には、約0.2〜3パーセント(%)、より典型的には約0.3〜約2パーセント(%)である。
1. 典型的には約30〜約90、より典型的には約40〜約85パーセント(%)の量の反応性材料;および
2. 典型的には約10〜約70パーセント(%)、より典型的には約15〜約60パーセント(%)の量の反応性増粘剤。
1. 典型的には0〜約70、より典型的には0〜約60パーセント(%)の量の、任意選択の反応性熱可塑性樹脂成分;
2. 典型的には約20〜約90、より典型的には約30〜約80パーセント(%)の量の反応性材料;および
3. 典型的には約5〜約70、より典型的には約5〜約60パーセント(%)の量の反応性増粘剤。
成分1は、反応性増粘剤である(総樹脂の15.4%)。
成分2は、反応性材料である(総樹脂の46.1%)。
成分5および10は、不飽和反応性熱可塑性樹脂である(総樹脂の38%)。SR 610はポリエーテルジアクリレートであり、914 VEは、ジエポキシ(E 828)およびアクリル酸から製造したアクリル酸ビニルエステルである。
1. 典型的には0〜約60、より典型的には0〜約30パーセント(%)の量の任意選択の反応性熱可塑性樹脂成分;
2. 典型的には約20〜約90、より典型的には約30〜約80パーセント(%)の量の反応性材料;および
3. 典型的には約5〜約70、より典型的には約5〜約60パーセント(%)の量の反応性増粘剤。
成分1は反応性材料である(総樹脂の66.6%)。
成分2および3は、反応性増粘剤である(総樹脂の33.3%)。
成分3は、エチレンジアミンおよびエチレンオキシドから誘導されるテトラオールモノマーである。
1. 典型的には0〜約60、より典型的には0〜約30パーセント(%)の量の任意選択の反応性熱可塑性樹脂成分;
2. 典型的には約20〜約90、より典型的には約30〜約80パーセント(%)の量の反応性材料;および
3. 典型的には約5〜約70、より典型的には約5〜約60パーセント(%)の量の反応性増粘剤。
a. 典型的には約3〜約20パーセント(%)、より典型的には約3〜約15パーセント(%)の量の熱硬化性樹脂またはプレポリマー;
b. 典型的には約5〜約30、より典型的には約10〜約20パーセント(%)の量の反応性材料;
c. 以下を含む群からの反応性増粘剤:
i. 約3〜約25パーセント(%)、より典型的には約5〜約20パーセント(%)の量のβ-ジカルボニル反応性メチレンマイケル供与体;および典型的には約4〜約25、より典型的には約6〜約20パーセント(%)の量の活性化オレフィン官能性マイケル受容体からなるマイケル付加反応性増粘剤;あるいは
ii. 典型的には約3〜約25パーセント(%)、より典型的には約5〜約20パーセント(%)の量のエポキシ官能性モノマー、またはオリゴマー;および典型的には約1.5〜約20パーセント(%)、より典型的には約2〜約15パーセント(%)の量のエポキシ反応性モノマーまたはオリゴマーからなるエポキシ反応性増粘剤;あるいは
iii. 典型的には約2.5〜約25パーセント(%)、より典型的には約5〜約20パーセント(%)の量のポリイソシアネートまたはポリイソシアネートでキャップされたオリゴマーおよび典型的には約2.5〜約25パーセント(%)、より典型的には約5〜約20パーセント(%)の量のイソシアネート反応性モノマーまたはオリゴマーからなるイソシアネート官能性の反応性増粘剤。
a. 総組成物に対して以下のものを含む開始剤成分:
i. 典型的には約0.001〜約0.2、より典型的には約0.002〜約0.15パーセント(%)の量の光開始剤であって;典型的には、可視光で活性化される光開始剤、または
ii. 典型的には約0.05〜約1、より典型的には約0.05〜約0.5パーセント(%)の量のペルオキシド;または
iii. 典型的には約0.001〜約2、より典型的には約0.002〜約0.14パーセント(%)、さらにより典型的には約0.009〜約0.1パーセント(%)の量の光開始剤-ペルオキシド混合物
b. 以下で特定される反応性増粘剤触媒:
i. 典型的には約0.025〜約0.25、より典型的には約0.05〜約0.15パーセント(%)の量のマイケル付加反応性増粘触媒;または
ii. 典型的には約0.1〜約2パーセント(%)、より典型的には約0.1〜約1.5パーセント(%)の量のエポキシ反応性増粘触媒;または
iii. 典型的には0.1〜約2、より典型的には約0.2〜約1.5パーセント(%)の量のイソシアネート官能性反応性増粘触媒;
c. 任意選択により、空気放出剤/湿潤剤成分であって、使用される場合には、典型的には約0.5〜約1.5、より典型的には約0.1〜約1パーセント(%)の量である成分;
d. 任意選択により、安定剤成分であって、使用される場合には、反応性モノマー成分に対して典型的には約10〜約600ppm、より典型的には約20ppm〜約400ppmの量である成分;および
e. 任意選択により、柔軟化成分であって、使用される場合には、典型的には約2〜約25、より典型的には約2.5〜約20パーセント(%)の量である成分。
このようにして、本開示を説明してきたが、以下の実施例は、例示の目的で提供され、本開示の範囲を限定するものとみなされるべきではない。
AATMP: Lonza, Inc.製LONZAMON(登録商標)AATMP、プロパン-1,1,1-トリイルトリメチルトリス(アセトアセテート)
Aerosil(登録商標)100: Degussa製ヒュームドシリカ
Aerosil(登録商標)200: Degussa製ヒュームドシリカ
助触媒:ジエチルマロネートを50%NaOHと反応させることによって調製した。
青色顔料: Polytrend Industrial Colorants製Phthalo blue RS
BMC 806: Bergen Materials Corp.製Air release BMC 806、2,6-ジメチル-4-ヘプタノンと4,6-ジメチル-2-ヘプタノンの混合物。
CN 968: Sartomer Company Inc.製Sartomer CN 968ウレタンアクリレート、脂肪族ポリエステルベースのウレタンヘキサアクリレートオリゴマー
DBU:1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ-7-エン
DETA:ジエチレントリアミン
DMAEMA:2-ジメチルアミノエチルメタクリレート
DN330A: Bayer Material Science製Desmodur(登録商標)N330A:脂肪族ポリイソシアネート(HDI三量体)
CN 120:エポキシジアクリレート
E 828: The Dow Chemical Company製EPON(商標)828
EAA:エチルアセトアセテート
GE 241: J. M. Huber Corporation, Huber Engineered Materials製Granite Elite(登録商標)241
H2BisA:水素化ビスフェノールAジアセトアセテート
HDDA:ヘキサンジオールジアクリレート
Irgacure(登録商標)819: Ciba Specialty Chemicals製ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキシド
I-819: SR285中の12% Irgacure(登録商標)819。
Lupersol 256: Atofina Chemicals, Inc.製2,5-ジメチル-2,5-ジ-(2-エチルヘキサノイルペルオキシ)ヘキサン
L-256: Lupersol 256
Mod M: Plasticolors, Inc.によって提供される酸化マグネシウム増粘剤。
OE 431: J. M. Huber Corporation, Huber Engineered Materials製Onyx Elite(登録商標)431:アルミナ三水和物充填剤
PDO: Luperox(登録商標)26M50、無臭ミネラルスピリット中の50% t-ブチルペルオキシ-2-エチルヘキサノエート
PI-2: Darocure 1173/Genocure TPO(80/20%)
PMMA: Lucite International, Inc.によって製造されたポリ(メチルメタクリレート)ELVACITE(登録商標)2044
Q6585: Ashland Performance Materials製の、ジオールと無水マレイン酸の混合物からの不飽和ポリエステル
Thiourea:1-アセチル-2-チオ尿素
T-12:ジブチル錫ジラウレート
TMPDE: Perstorp Specialty Chemicals AB.製トリメチロールプロパンジアリルエーテル80。 2,2-ビス(アリルオキシメチル)-ブタン-1-オール。
TMPTA: Sartomer Company, Inc.製トリメチロールプロパントリアクリレート、Sartomer 351
TS:トリメチロールプロパントリス(3-チオプロピオネート)
914 VE:EPON(商標)828およびアクリル酸から形成されたビニルエステル。
Vorinol(商標)800: The Dow Chemical Company製の、脂肪族アミンから開始されたポリオール。
ZOLIDINE(登録商標)MS-PLUS: ANGUS Chemical Company製オキサゾリジン(3-エチル-2-メチル-2-(3-メチルブチル)-1,3-オキサゾリジン)水分捕捉剤
SR247: Sartomer Company Inc.製Sartomer 247、ネオペンチルグリコールジアクリレート
SR285: Sartomer Company Inc.製Sartomer 285、テトラヒドロフルフリルアクリレート
SR349: Sartomer Company Inc.製Sartomer 349、エトキシ化(3)ビスフェノールAジアクリレート
SR368: Sartomer Company Inc.製Sartomer 368、トリス(2-ヒドロキシエチル)イソシアヌレートトリアクリレート
SR415: Sartomer Company Inc.製Sartomer 415、エトキシル化(20)トリメチロールプロパントリアクリレート
SR506: Sartomer Company Inc.製Sartomer 506、イソボルニルアクリレート
SR610: Sartomer Company Inc.製Sartomer 610、ポリエチレングリコール(600)ジアクリレート
SR9035: Sartomer Company Inc.製Sartomer 9035、エトキシ化(15)トリメチロールプロパントリアクリレート
TMPTA/AROPOL(商標)7221(30%/70%): 30% TMPTA/70% AROPOL(商標)7221プラスチック
7221: AROPOL(商標)7221プラスチック
1878-1:ジエチルマロネート5モル、ジエチレングリコール2モルおよびジプロピレングリコール2モルから形成されるポリマロネート。
1878-4:水素化ビスフェノールAとt-ブチルアセトアセテート2モルとのエステル交換反応によって形成されるジアセトアセテート。
1848-10: DEG 4モルを無水フタル酸3モルと反応させ、前記ポリマーをエチルアセトアセテートからエステル交換によって誘導されるアセトアセテート2モルでキャッピングすることにより形成されるタイプIIマイケル増粘性樹脂。
1878-12:プロポキシル化ビスフェノールAジアセトアセテート
1878-14:ポリエステルジオール(ジエチレングリコール4モルを無水マレイン酸3モルと縮合させ、続いて、骨格の不飽和エステルをナジック酸官能基に変換させるためにシクロペンタジエンと反応させることによって形成される)とエチルアセトアセテート2モルとのエステル交換反応によって形成されるジアセトアセテート。
1878-15:ジエチレングリコール4モルと無水フタル酸3モルの縮合によって形成されるポリエステルジオールとエチルアセトアセテート2モルとのエステル交換反応によって形成されるジアセトアセテート。
7401-172: HDDA 20%を含む、95/5重量%比で配合された2-エチルヘキシルアクリレート、2-アセトアセトキシエチルメタクリレート混合物のフリーラジカル重合。
反応性増粘剤:ペーストの熟成期間中にCIPS型プリプレグ樹脂成分中でポリマー網状組織(ネットワーク)を形成して、促進されたプリプレグの増粘をもたらすことが可能な、樹脂成分、プレポリマー、またはその組合せ。
有機反応性の増粘性化合物:所定のCIPS型ペースト増粘性化学反応に使用されるポリマー連結反応化合物、その例は次の通りである:
a. マイケル増粘:マイケル付加反応に基づく反応性増粘性化合物。
b. ウレタン増粘:イソシアネート-アルコール反応に基づく反応性増粘性化合物。
c. エポキシ増粘:エポキシ基と任意の共反応性官能基の反応に基づく反応性の増粘性化合物。
可塑的に変形可能なフレキシブルCIPS型プリプレグ(架橋したもの):これらは、結晶性の鎖延長された増粘成分と組合せてフレキシブルなCIPS型プリプレグ化合物から形成されるCIPS型プリプレグ系である。このタイプのプリプレグは硬いが、クラッキングまたはクレージングすることなく小半径に曲げることができる。
CIPS型樹脂プレポリマー:独立した工程の組合せを受ける能力を有する樹脂。第1は、このプリプレグ中で維持される中間(B段階)の形態への熟成を受ける能力である。第2は、適当な第2の過程によって熱硬化の段階まで硬化する能力である。
CIPS型ペースト熟成:CIPS型ペーストが、ペーストを一定の厚さのシートプリプレグにキャストまたは押出しさせるのに十分な程度までに増粘反応させるように触媒される工程。このプリプレグは、目標とする特性の進行を可能にするさらなる増粘、または架橋を受けることができる。
CIPS型キャストプリプレグ連続操作:CIPS型プリプレグペーストが、担体フィルム、またはコートされたベルト上にキャスト段階まで連続操作により熟成される方法は、商業的に実行可能な時間枠で、仕上がったシート生成物を生じさせる。
CIPS型押出しプリプレグ連続操作: CIPS型プリプレグペーストが、連続式ミキサ(Reedco Mixerなど)中、真空下で処理されて、シート生成物を形成するための押出しに適した低い空隙含有量の粘稠なペーストをもたらし、前記生成物は、任意選択で、続いて最終生成物にさらに熟成される能力を有してもよい方法。
CIPS型増粘触媒または反応物:ペーストの増粘工程を開始または促進する、CIPS型プリプレグペーストに添加する成分。
CIPS型の高度に反応した増粘網状組織(ネットワーク):全面的な鎖延長、または他の架橋過程によってもたらされるCIPS型熟成工程で、形成される網状組織(ネットワーク)。このような網状組織は、最終硬化を達成するためにわずかな追加の架橋を必要とする。このタイプの系は、硬化の際の低収縮および平面度の維持を特徴とする。
プリプレグの実験室調製
実験室でのプリプレグの調製のために、樹脂および反応性モノマー(70/30/7221/TMPTAおよびTMPTA)をTripour(登録商標)ビーカーに加え、ATH(GE 241)を樹脂に加えて秤量した。この系をへらで混合し、卓上の清浄な区画に移す。樹脂-充填剤を粘稠なペーストに形成するのに手動混練を使用する。次に、空のビーカーを使用して、シリカ(Aerosil(登録商標)100)増粘剤/充填剤1.5グラムを秤量する。添加剤(光開始剤、ペルオキシド、メルカプタン、およびアミンメタクリレート)をシリカの中に秤量し、混合する。このシリカ-添加剤混合物を主要部分のペースト中に混練して、完全に混合された高粘度のわずかに粘着性のペーストを生じる。次いで、ペーストをフィルムの2枚のシートの間に入れ、ローラーにかけて一定の厚さのシートにする。堅固な表面のクラッディングのための推奨される厚さは、100〜150ミル(0.254〜0.381 cm)である。1つの担体シートは、取り付け工程を通してこのプリプレグに付いたままであるMylar(登録商標)であり、第2のシートは、Glad Cling Wrapなどの容易に除去されるフィルムシートである。この配合物の成分を表Iに示す。
表IIに記載のプリプレグ組成物は、増粘の際空隙の少ないプリプレグを生じさせる、完全に脱気した空隙の少ないペーストを調製するために、低粘度の樹脂成分の使用を可能にする会合性増粘法で製造される。
[ペーストの調製]
Q-6585(スチレン中65%固形分)40グラムの量、スチレン10グラム、およびOE 431の50グラムを、遠心ミキサ(FVZ速度ミキサ)中、2200rpmで1.0分間混合する。この混合物を24.8インチの真空の真空オーブンを用いて10分間脱気する。このペーストを、ガラスプレート上にペーストの1ミル被膜を延展し、倍率400×の顕微鏡下で観察することによって気泡に関して点検する。この系は高い水準の空隙(気泡)レベルを示した。1.87グラムのBMC 806、0.80グラムのI-819、0.70グラムのLupersol(登録商標)256、および2.5グラムのMod Mを含む追加のペースト成分を添加する。この得られた組成物を2200rpmで1.0分間混合する。この混合物を空隙に関して点検する。非常に少数の空隙しか示さなかった。次いで、混合物を最大真空度の真空オーブン中で30秒間脱気する。空隙に関してさらに点検し、混合物は空隙を含まないことが判明した。
上記のプリプレグの試料を室温で24日間エージングした。この時間中に、このペーストは測定能を超えて>200MMcpsまで増粘された。このペースト系は、完全には硬化しておらず、クラッキングすることなく、0.125インチ(3.2 mm)の半径を有する心棒に巻きつくのに十分な柔軟性が残されている。このプリプレグは、通常の取扱い下で刻印なしで取り扱うことができる。2×3インチ(5.1×7.6 cm)の長方形のプリプレグを切断し、装飾用積層板クーポン上に置く。このプリプレグ表面のMylar(登録商標)フィルムの鋭角での検査は、検出可能な歪みを示さない。このフィルムによってコンプレックス画像の反射は、歪みがない良好な再現性を示し、表面平面性をさらに示す。この支持するスクリーンスクリムを、プリプレグ試験片の裏面から除去し、プリプレグの裏面を覆う均一なワッフルパターンが残る。5分硬化、2液型エポキシ接着剤の1〜2ミル(0.025〜0.05 mm)のコーティングを装飾用積層板クーポンに塗布する。プリプレグを接着剤上に置き、平らな表面のプラテンを用いてプリプレグの表面にわずかな圧力を加える。この圧力を5分間保持する。次に、プリプレグを500ワットハロゲンランプの下、ランプをカバーするガラスフィルターから8.5インチ(21.6 cm)の距離で10分間硬化させる。この硬化期間の終わりに、この試料をランプから取り外し、周囲の光下で10分間置いておく。Mylar(登録商標)カバーフィルムを除去すると、高い光沢仕上がりが現れる。上記の最初の検査と同じ平面度に関する検査により、平面度の保持が示された。硬化前後の平面度を、一連の平行な線からなる標的の反射を観察することによって評価する。平面度の評価は、全体の試料にわたる反射に対する線の直線性の維持に基づく。硬化前のプリプレグの平面度は、Mylar(登録商標)担体シートからの反射に基づき、一方、硬化後の平面度は、硬化された複合材料からの反射によって評価する。適切に形成されたプリプレグ(プリプレグの熟成されたペーストシートの上面および下面平行度)では、この「平面度」試験は、複合材料の光硬化後の平面度の保持を示す。
〔マイケル付加増粘プリプレグ〕
以下の、表IIIは、化合物の定義に記載のマイケル増粘性樹脂を用いた典型的なペースト配合物である。
〔キャストプリプレグ法を用いて調製されたフレキシブルなプリプレグ〕
(実施例5A)
〔9000グラム規模のフレキシブルなプリプレグの調製〕
[プリプレグの調製工程]
2つのステップからなる、フレキシブルなCIPS型プリプレグ法を開発する。最初のステップにおいて、一連のマイケル供与体および受容体を反応させて、鎖延長されたプレポリマー組成物を製造する。第2の段階において、三官能性マイケル受容体が、鎖延長された系の架橋を促進して、フレキシブルな不粘着プリプレグを生じさせる。この手順において、樹脂成分を二重厚さの1ガロン紙バケツ中に秤量し、それぞれの充填剤供給量を加えることによって、パートAおよびBペーストを調製する。増粘触媒(50%NaOH)をパートA(鎖延長段階)に添加し、この系を増粘させておく。次に、パートB(架橋成分)ペーストを増粘されたパートAに段階的に加え、キャストする直前にポリプロピレンバケツ中で追加の触媒との最終混合を実施する。この増粘されたペーストを振動するプリプレグキャスト台上にキャストし、0.125インチ(3.18 mm)ギャップの引延ばしバーを用いて厚さに引き延ばす。このペーストシートを振動させて、封入されたガスを除去する。この熟成工程を最終架橋段階に進行させて、取扱いが可能でフレキシブルなプリプレグを生じさせる。パートAおよびBペーストの組成を表IVに示す。この9000グラムバッチは、3×5フィート(91.4×152.4 cm)のプリプレグシートを生じ、典型的なカウンター天板アセンブリをクラッディングするのに十分な量である。
1. (パートA)1ガロン(3.8 L)の二重紙バケツ中に、パートA-1〜A-9を秤量し、混合する。A-10を添加し、混合し、得られたペーストを真空下で脱気する。
2. (パートB)1ガロンの二重紙バケツ中に、B-11およびB-12を秤量し、混合する。次に、B-13を添加し、混合し、得られたペーストを真空下で脱気する。
3. 次に、50%NaOH 4.87gをパートAに添加し、混合する。この混合物を、発熱させ5500〜>11000cpsの粘度まで増大させておく。目標とする温度および粘度に達した後、ステップ4を開始する。
4. パートBの内容を2段階でパートAに加える。第1の段階では、添加前の粘度および温度に達するまで混合を継続する。この時点で、残るパートB成分をパートA/パートB混合物に加え、混合前に観察された粘度および温度に達するまで混合する。
5. 次に、プリプレグのキャスト台上に取り付けたMylar(登録商標)フィルム上に進行したペーストをキャストする前に、50%NaOH 3.65gを添加し、2分間混合する。
6. 次いで、この試料を、引延ばしバーを用いて同じ高さにし、振動によって脱気する。
7. このキャスト系は、キャストした後6〜7分間でゲル化する。得られたプリプレグは、高度の柔軟性を示し、クラッキングまたはクレージングなく180°の角度に繰り返して曲げることができる。
〔プリプレグ加工へのペースト組成物の影響〕
表Vに示された配合物を、パーティクルボードの装飾用積層板基材に2成分形エポキシ接着剤を用いて接着される、シートプリプレグを調製するために使用する。次いで、この構造物を、500ワットハロゲンランプを用いてランプ面ガラスシールドから8.5インチ(21.6 cm)の距離で12分間硬化させる。
*助触媒(Aux Cat)は、5ドラムバイルにジエチルマロネート0.60グラム、次いで50%NaOH 0.7グラム、最後に水0.060グラムを加え、混合することによって作製する。
2×2インチ(5.1×5.1 cm)の切片の、110ミル(2.8 mm)の厚さを有するプリプレグ7277-176-4を、6×6インチ(15.2×15.2 cm)の切片の、標準的なパーティクルボード-装飾用積層板複合材料を用いて製造された基材に接着する。接着を実施するために、剥離性フィルムをこのプリプレグの2×2インチの小片から除去する。2成分形の固化時間5分のエポキシ接着剤の試料を予め混合し、装飾用積層板複合材料の表面にほぼ1.0ミル(0.025 mm)の厚さで塗布する。プリプレグの露出面を接着剤コーティング上に置き、圧力をかけて付着物を密着させる。この複合材料を15分間硬化させておく。次に、この試料を500ワットハロゲンランプのカバーガラスから8.5インチ(21.6 cm)で12分間照射する。試料を冷却し、通常の蛍光下で24時間エージングする。このバーコル硬度は>50であった。この試料を基材との接着性試験をして、優れた接着性を示した。
青色に着色されたCIPS型ペーストの典型的な処方を表VIIに示す。非着色の対照配合物は、顔料を含んでいないこと以外は同じである。
び硬化深度プロファイルを同時に評価する。最初の実験では、非着色および着色された現場硬化用試料のハロゲン光硬化の間の比較を行った。図5は、ランプ面から8.5インチの距離で10分の継続時間硬化した非着色プリプレグについて観察された温度プロファイルを示す。また、示したものは、10および20分の継続時間実施した2つの着色されたプリプレグ試料である。最後に、温度プロファイル曲線を、ランプの面から距離5インチで硬化された着色試料について作成する。図6は、この4つの試料についての変換データを示す。
フレキシブルなCIPS型プリプレグを製造するように設計された方法は、一般に、フレキシブル過ぎる系を生じさせる。組立加工業者は、成形可能であるが、装飾用積層板シートのものに近い剛性レベルを維持しているCIPS型プリプレグを必要とする。
〔全般的なプリプレグ工程〕
パートAおよびBペーストを、表VIIIに特定された樹脂成分を適当な容器に秤量し、個々の充填剤供給量を添加することによって調製する。増粘触媒(40%NaOH)をパートAに添加し、この系を目標とする粘度および温度まで進行させる。次に、パートBペーストを進行したパートAペーストに加え、この反応を規定されたキャスト温度まで進行させておく。このペーストを振動台上にキャストし、0.125インチ(3.2 mm)のギャップの引延ばしバーを用いて厚さに引き延ばす。このペーストのシートを振動させて、封入されたガスを除去する。この熟成工程は、最終の架橋段階に進行し、取扱いが可能でフレキシブルなプリプレグをもたらす。表VIIIに後で説明する5000グラムバッチ実施例は、4〜6平方フィート(0.37〜0.56 m2)のカウンター表面積をクラッディングするのに十分な大きさのプリプレグを生じさせる。
1. 1ガロン(3.8 L)二重紙バケツ(パートA)中に、パートA-1〜A-4を秤量し、混合する。パートA-5を添加し、混合し、真空下で脱気する。
2. 400ml Tripour(登録商標)ビーカー(パートB)中に、パートB-7を秤量し、真空下で脱気する。
3. パートA-6をパートAに混合しながら添加し、このペーストを33℃まで発熱させておく。目標温度に達した後ステップ4に進む。
4. パートBの内容をパートAの混合物に加える。
5. この組合せを、42℃のペースト温度まで混合し、引伸ばし台上で100ミル(2.5 mm)のペースト厚さにキャストし、次いで、振動させて、ペースト被膜から封入されたガスを除去する。
表IXの配合物を使用して、CIPS型プリプレグ系を製造する。
1. 100ml Tripour(登録商標)ビーカーに、成分A-1からA-4を混合しながら加える。
2. A-5を混合しながら添加し、ペーストを真空下で脱気する。
3. A-6を添加し、ペーストを混合する。温度および時間の測定を開始する。
4. 混合を継続しながら33℃でB-7を添加する。
5. 42℃でこのペーストを取り出す。
(実施例8A)
ほとんど不粘着性のCIPS型プリプレグを製造するアプローチは、このCIPS型キャストプリプレグ法のために開発されたマイケル反応を使用する。初期の検証実験では、通常の「キャスト」法プリプレグペースト配合物を、充填剤の添加量を50%から70%に上げることによって改変した。50%の充填剤添加量では、プリプレグペースト100g当たり50%水酸化ナトリウム0.10gを添加し、続いて混合すると増粘が起こった。この50%充填剤のペースト組成物は、不粘着組成物にまで増粘される。この実施例で使用した改変では、マイケル樹脂、ポリアクリレートモノマー、および充填剤を混合してペーストを作製し、これを光開始剤の添加によってさらに改変する。漸増する苛性の添加に続いてペーストを混練して増粘反応を促進することによって、この系の進行が達成される。使用されたペースト配合物を表Xに提供する。
1. Tripour(登録商標)ビーカーに、成分1および2を混合しながら加える。
2. 成分3を添加し、1〜2分間混合して、発熱を開始させる。
3. 成分4を添加し、反応混合物が28℃に達するまで混合を継続する。この点で、成分5を添加し、28℃の反応温度が回復されるまで混合する。
4. 成分6、7、および8を混合しながら連続的に添加する。
5. このペーストをその高粘度のために混練によって混合する。成分10を徐々に添加し、このペーストが同様のコンシステンシーに増粘されるまで混練する。(注:この時点で、このペーストは、発熱反応を示し、ペーストの温度を>30℃に上げる)。
6. この増粘されたペーストをローラーにかけてボールにし、2枚のプラスチックフィルムの間で均一な100ミル(2.54 mm)の厚さに押しつぶす。このプリプレグは、ほとんど不粘着性のコンシステンシーまで増粘し、3〜5日で>90の鋼球硬度計の読みに達する。
この実施例は、さらに反応性の増粘がされて、CIPS型の可塑性プリプレグ系を製造することができる、マイケルCIPS型ペーストを生成する方法を例示する。この実施例は、従来のCIPS型プリプレグペーストを増粘させるためにも使用することができる、反応性CIPS型プリプレグペースト成分の調製を含む。
1. 成分1〜6を混合する。
2. 成分9を添加して、初期の増粘を完了させる。
3. ペーストの混合を粘稠なパテのコンシステンシーに達するまで継続する。この時点では、すべての増粘は充填剤添加から生じたものである;反応性増粘は、このペースト系に触媒を添加した後でのみ起こる。
4. 触媒成分7および8を混合しながら添加した直後、ほとんど不粘着性のCIPS型プリプレグを作製するための以下の手順で説明される組合せたペーストを混合する。
従来の可塑性ペーストパテの典型的な配合物を表XIIIに示す。
1. 成分1〜4をリボン混合機に投入し、混合する。
2. 成分5を混合しながら徐々に添加する。
3. 均一になるまで混合した後、成分6を混合しながら添加してこの可塑性ペーストを完成させる。
4. このペーストを取り出し、シートに押しつぶし、冷蔵下で(0℃)貯蔵する。
Tripour(登録商標)ビーカーに、TMPTA 20グラムおよびEAA 10グラムを加える。この反応は、20%NaOHを1滴添加すると開始する。この反応は、長い誘導期間を有するが、非常に発熱性になる。この温度を氷浴で冷却して60℃未満に維持する(発熱を維持するために周期的に試料を取り出しながら)。得られた生成物は、ゲル成分を有さない非常に粘性な液体である。任意選択で、この樹脂混合物を、取扱い性を容易にするためにOE 431充填剤(30〜50重量%)で増量してもよい。
1. 60グラムの7239-033(ペースト8C-2)を、このペーストに4グラムの1848-10および10グラムのOE 431を添加することによって変性する。これは、このペーストを手動で混練することにより得られる。ペーストAと呼ばれる。
2. 触媒された7355-41(ペースト8C-1)はペーストBと呼ばれる。
3. ペーストA 30グラムに50%NaOH 1滴を添加し、5分間混練する(系は発熱した)。
4. ペーストB 30グラムに50%NaOH 1滴を混練しながら添加する(系は発熱した)。
5. ペーストB 30グラムに、ペーストA(ステップ3で改変された)の半分および50%NaOH 1滴を加え、次いで、混合する。
6. この混合物に、ペーストAの残りと共に50%NaOHの追加の1滴を加え、混合を継続する。
7. ステップ6に記載のペーストの組合せに、TMPTA/EAA反応性混合物(ペースト8C-3) 10グラムを添加し、50%NaOHの追加の2滴を添加し、このペーストが手触りで温かくなるまで混合する。
8. このペーストを同等のサイズの5個のボールに分け、ダイ上の5個の地点に相当する配列で、プラテン上に取り付けたナイロンフィルム上に置く。第2のフィルムをこの配列の上面に置き、ペーストを2枚のプラテンの間で圧縮する。棒状ストップを用いて、このペーストを厚さ0.125インチ(0.318 mm)に圧縮する。この時点で、この剥離フィルムを剥離し、置換して、プリプレグの平滑な上面および下面を生じさせてもよい。このプリプレグは、静置下で増粘されて、可塑的に変形可能であり、小半径の曲率を得ることができる、堅固な不粘着性のプリプレグをもたらす。鋼球硬度計(Dietert Foundry Testing Equipment Inc.によって名称NO.473 Green Hardness Tester(B) Scaleとして販売されている)は、室温で3日間静置後、この硬度計の文字盤の目盛りで40の読みから>98に上昇するこのプリプレグの不粘着性を示す。この熟成されたプリプレグは、硬化に先立って、熱硬化性接着剤を用いて堅固な基材に接着することができ、熱的にまたは光分解的に硬化し得る。そのように記載された熱可塑性プリプレグは、硬化に先立って未硬化状態で圧力を適用することによって融合されて、硬化状態で継ぎ目のない堅固な表面の接合をもたらすことができる。
を用いて8C-1、8C-2、および8C-3成分を反応性ブレンドすることによって実施される。
1. 可塑性であるので、前記プリプレグは、取り付けで融合して、取り付けのために継ぎ目のない接合を得ることができる。
2. 非常に高い充填剤濃度が可能であり、プリプレグのコストを低下させる。
3. 低樹脂体積を有するこのタイプの高粘度プリプレグは、低収縮の可能性をもつ。
4. この樹脂に充填剤の一部を加えることにより、脱気することができる流体ペーストをもたらす。このペーストの増粘により、さらなる空気の捕捉を抑えるのに十分なペースト粘度をもたらすことができる。充填剤の残りをペーストに添加し、続いて、せん断および真空下で脱気し、空隙の少ないペーストをもたらすことができる。
5. ペースト混合サイクル中、大きなペースト-空気界面面積を生じることができる、Reedco Mixerなどの混合システムは、C1PS堅固な表面プリプレグを作製するのに適した低空隙含有量のペーストを提供することができる。
(実施例9A)
この実施例は、反応により増粘されたCIPS型可塑性プリプレグまたは熱硬化性プリプレグをもたらすポリウレタン生成増粘法を用いて、CIPS型ペーストを製造する方法を例示する。ウレタン増粘を使用して、プリプレグの取扱いに必要な増粘のレベルをもたらすペースト配合物を表XIVに示す。
手順:
1. 成分1、3、4および5をTripour(登録商標)ビーカーに投入し、混合する。
2. 成分7を混合しながら添加する。
3. 次いで、成分2および6を混合しながら添加する。この時点で、反応時間および温度の測定を開始する。
4. ほぼ17分後、36〜38℃のペースト温度で、ペーストをMylar(登録商標)フィルム上にキャストし、第2のフィルム、棒状ストップ、および平らなプラテンを用いて、目標とする厚さ(100ミル)(0.254 mm)に圧縮する。
5. このプリプレグは10分以内でゲルを形成し、その時間後、このフィルム(複数)を剥離することができ、堅固な表面の化粧張りとして使用するのに適したフレキシブルな低粘着性プリプレグが現れる。
(参考例10A)
この実施例は、エポキシ反応性増粘を用いてCIPS型プリプレグを製造する方法を提供する。この方法では、ジエポキシモノマー(EPON(商標)828)を、一級および二級アミン官能基を共に有するアミン(DETA)と予備反応させる。得られた鎖延長された生成物は、ポリアミン中の二級アミン基からの二級アミン官能基、および含まれている一級アミン基とエポキシモノマーのエポキシド基の反応によって形成されるものを有する。このペースト熟成工程における次のステップで、光反応性ポリアクリレートモノマーが、この反応混合物に添加される。このアクリル酸官能基は、任意の残留する一級アミン基とマイケル付加を介して反応し、このペーストのさらなる増粘をもたらす。エポキシモノマーの潜在的添加は、二級アミン基とジエポキシエポキシド基との反応を介して、最終の架橋網状組織の形成をもたらす。前記の反応順序は、フレキシブルなCIPS型プリプレグを提供する架橋したポリマー網状組織の形成をもたらす。
1. 成分1、2、および3をTripour(登録商標)ビーカーに投入し、混合する。
2. 成分4を混合しながら添加し、このプレポリマー中へのアミンおよびアクリレートの取り込みを介して系を進行させておく。この鎖延長反応は、粘度増加および糸引きで示される。
3. 成分5および6を添加し、ステップ2で定義された終点を用いて、アクリレートおよびアミンをこのプレポリマーに取り込ませる。
4. 成分7、8、および9を連続的に添加して、このペーストを進行させ、増粘させる。
5. 成分10を添加して、プリプレグのキャスト段階へのペーストの進行をもたらす。
6. ステップ4に記載の進行期間中に成分11を添加する。
7. このペーストを(高粘度および糸引きに達した時)、スペーサーを用いて、2枚のMylar(登録商標)シートの間に形成される均一なシート上にキャストする。このキャスト物をゲル化網状組織(ネットワーク)が形成されるまで乱されないようにしておく。
8. プリプレグはキャスト後60分でゲル化し、この時点で、このフィルム(複数)を剥離することができ、可視光線を用いて堅固な表面の化粧張りに硬化するのに適したフレキシブルな低粘着性プリプレグが現れる。
9. この実施例では、ステップ8で形成されたプリプレグは、酸素バリア性のキャスト被膜で両面にコートされた担体被膜から取り外され、500ワットハロゲンランプ下で30分間硬化して、平らな(低収縮を示す)、>35のバーコル硬度値を示す、硬化された堅固な表面の複合材料をもたらす。
(実施例11A)
この実施例は、その硬化状態で改良された靭性を示す、熱可塑性のまたは架橋した/フレキシブルなCIPS型プリプレグまでの熟成が可能な、高分子量強靭化ポリマーを取り込んだCIPS型ペーストを製造する方法を例示する。強靭化剤としてPMMAを取り込むペースト配合物を表XVIに示す。
1. 成分1を50mlガラスビーカー中に秤量し、加熱して溶融する。
2. 成分2を加熱しながら添加し、混合して、均一な溶融物を得る。
3. 成分3を混合しながら添加し、次いで、成分4を添加して、CIPS型プリプレグペーストを得る。
4. 成分5を添加し、高粘度ペーストに増粘されるまで混合する。
5. 成分6、7、および8を連続的に添加し、キャスト粘度に達するまで混合する。
6. このペーストをMylar(登録商標)の2枚のシートの間にキャストし、取扱いが可能なプリプレグまで熟成しておく。
(実施例12A)
添加剤およびオリゴマー添加によって達成される低収縮系。
表XVIIは、E 828を含み、使用したオリゴマー添加剤のタイプが異なる2種の低収縮配合物を示す。
1. 成分11を除いて、パートAのすべての成分を、Tripour(登録商標)ビーカー中で混合する。
2. パートBのすべての成分を第2のビーカー中で混合する。
3. パートAおよびパートBを共に真空下で脱気する。
4. 50%NaOH(成分11)の1滴(80mg)をパートAに混合しながら添加する。
5. パートAを29℃の温度に達するまで混合する。
6. パートAを含むビーカーに、パートBの混合物の半分を加え、31.0〜31.5℃の温度に達するまで混合する。
7. A-Bの混合物にパートBの残りを加える。
8. この混合物の温度を31.5〜31.9℃に上昇させておき、キャストする。
表XIXは、2種のCIPS型プリプレグ配合物であって、一方はE 828を含み、他方はE 828を含まない配合物を示す。
1. 成分9を除いて、パートAのすべての成分をTripour(登録商標)ビーカーに混合しながら加える。
2. パートBのすべての成分を第2のビーカーに混合しながら加える。
3. パートAおよびパートBを共に真空下で脱気する。
4. 30%NaOHの1滴(60mg)をパートAに混合しながら添加する。
5. パートAを28.0〜28.5℃の温度に達するまで混合する。
6. パートBの半分をパートAに加え、29.0〜29.2℃の温度に達するまで混合する。
7. パートBの残りを加え、31.5〜31.9℃の温度に達するまで混合し、次いで、熟成時間の間キャストする。
E 828の添加は、上記CIPS型プリプレグ系において、光硬化中のX-Y収縮を低下させる。
これらのプリプレグ系は、高収縮のラジカル付加段階の寄与を最小限に抑えるように、プリプレグB段階における高度の架橋を伴って形成させる。
1. 成分6を除いて、パートAのすべての成分をTripour(登録商標)ビーカーに混合しながら加える。
2. パートBのすべての成分を第2のビーカーに混合しながら加える。
3. パートAおよびパートBを共に真空下で脱気する。
4. 40%NaOHの1滴(50mg)をパートAに添加する。
5. パートAを32.5〜33.5℃の温度に達するまで混合する。
6. パートBのすべてをパートAに加え、40〜42℃の温度に達するまで混合する。
7. 次いで、この生成物をキャストする。
プリプレグB段階において高度の架橋を有する第2の試料を調製し、収縮性を試験する。表XXIIの配合物を使用して、CIPS型プリプレグ系を製造する。
1. 成分1〜4をTripour(登録商標)ビーカーに加え、真空下で脱気する。
2. 成分5および6をこのビーカーに添加し、混合する。
3. 40%NaOHの1滴(50mg)を添加して、混合する。
4. このペーストを32.5〜33.5℃の温度に達するまで混合し、ペーストの糸引きが観察され、高度の鎖延長を示す。
(実施例13A)
この実施例は、CIPS型段階的プリプレグの工程の変形を使用する。この実施例では、鎖延長されたマイケル付加ポリマーは、ジアクリレートモノマーと、2つのアクリル系の基を結合することができるモノマーのマイケル供与体との間のA段階のペースト反応で調製される。第2のステップにおいて、ポリアクリレート官能性モノマーを含むB段階のペーストを反応性A-ペーストに混合しながら加える。この得られたペーストをそのキャストアウト粘度まで熟成させておき、この時点でプリプレグペーストをシートに注型し、不粘着状態にさらに進行させて取扱いに適したCIPS型プリプレグを提供する。
1. パートAの初めの6つの成分をTripour(登録商標)ビーカーに混合しながら投入する。
2. パートBのすべての成分を第2のビーカーに投入した。
3. 各ビーカーの内容を混合し、真空下で脱気する。
4. パートAの7番目の成分をビーカーAに添加する。
5. パートAを35℃の温度に達するまで混合する。EAAおよびHDDAの反応は、高度の鎖延長を生じる。
6. ビーカーBの内容の半分をビーカーAに加え、35℃の温度に達するまで混合する。
7. ビーカーAの内容をビーカーBの残る内容に加え、この系が、ペーストの糸引きで示される、所望のキャストアウト粘度に達するまで混合する。
8. 次いで、この内容物をアルミニウムフレーム中に注型し、振動させて、空隙を除去する。
1. モノマーのマイケル供与体および多官能性アクリレートを用いて、高濃度(70%固体)の粒状充填剤において、フレキシブルなプリプレグを製造することができる。
2. 得られたプリプレグは、ペンダントアクリル酸官能基を有する高度に進行したオリゴマーを含む。このタイプの系は、目標とする硬度にするには、わずかな追加の重合しか必要でなく、したがって低収縮のシステムである。
この能力を検証するために、実施例5のA-Bペーストについて説明した通り、9000グラムペーストのバッチを調製する。このペーストの調製において、Aペースト周期の最後に、BペーストのすべてをAペーストに加える。この試料を十分に混合し、この生じたペーストから100〜200gの試料を4〜5分間隔で採取する。このペースト試料の粘度を測定し、苛性を加えて、ゲル化したプリプレグを形成するのに必要なペーストの進行度をもたらす。次いで、この触媒されたペースト試料を6×6インチ(15.2×15.2 cm)フレーム中に注型し、空隙除去のために振動し、硬化させる。90分間の期間にわたる総計14個の試料を採取する。最初の2〜3個のペースト試料は、低い品質のプリプレグに硬化した。この結果は、良好な品質のプリプレグを生じさせるためには、A-およびB-ペースト成分は、第2の苛性添加の前にある最小時間共反応させるのが望ましいことを示している。他のあらゆる試料は硬化して、所望の柔軟性および光硬化性能を示す良好な品質のプリプレグを形成する。より進行した試料は、キャストアウトの短時間前に混合される。第2の苛性添加でより少ない苛性を使用すると、これらのより進行した試料に対する処理の時間枠が延長される結果となる。A-Bペースト混合物を冷却しても、第2の苛性添加後の処理時間枠を延長させる。
この連続的にキャストしたフレキシブルなCIPS型プリプレグ処理の構想を、製造委託契約下でパイロット連続操作ラインについてさらに試験する。この試験では、連続操作を使用して、フレキシブルな厚さ0.125インチ(0.318 mm)のプリプレグを作製する。先の実施例5で説明した9000gバッチ配合物を使用して、ポリマーシートの連続的キャスト用に設計されたステンレス鋼ベルト上にキャストするのに適したペーストを調製する。
1. パートAおよびパートBを別々に混合する。
2. パートAおよびパートBを共に、真空下で10分間脱気する。
3. 第1のNaOHの添加を、パートAに混合しながら行う。パートAの温度および粘度を監視する。粘度変化が4000〜6000cpsに達した時、パートBを2段階でパートAに加える。
4. 混合時間、温度、および粘度を監視する。
5. B成分を添加する段階のための温度および粘度の終点値は、先のバッチの結果から経験的に決定される。通常、パートAとパートBの間の反応は、10〜15分かかる。
6. NaOHの第2の量をこの混合物に添加する。この組合せを2〜3分間にわたり十分に混合した後、この熟成されたペーストをキャストする。
7. このペーストを連続的に移動するステンレス鋼ベルト上にキャストする。
1. ポリ酢酸ビニルの被膜形成性液体溶液を、ベルト上に、はけ塗り、スプレー、またはディッピングによって塗布して、キャストプリプレグを受けるための剥離/カバー被膜をベルト上に生じさせる。
2. 熱い水、油または熱風で加熱された鋼ベルトを用いて、この液体被膜を乾燥させる。
3. キャストの剥離被膜が連続式キャスト装置のこのペーストのキャスト位置に達した時、ペーストをその上にキャストすることができるように、この被膜を完全に乾燥させる。注:代替の方式では、予め形成されたポリマーフィルムをベルト上に直接敷くことができる。
4. このペーストをポリマー被膜(液体から形成された被膜またはロールに巻かれたフィルムのいずれか)上にキャストする。このペーストは、キャストした位置から一定の距離でゲル化する。
5. 上面の剥離被膜を塗布して、プリプレグを挟む。
6. ベルトの末端で、プリプレグをロールに巻く。
(実施例l4A)
バーコル進行速度へのモノマーアクリレートの影響
多官能性アクリレートを、多官能性アセトアセテートを用いて架橋させることができる。これらの材料を含むペーストに単官能性アクリレートを添加すると、バーコル硬度進行速度を増大させることができる。表XXVのデータはこの点を例証する。
SR-368は、高不粘着性のCIPS型プリプレグを製造するのに有効な結晶性ポリアクリレートモノマーである。フレキシブルなジアクリレート(トリス(2-ヒドロキシエチル)イソシアヌレートトリアクリレート)の添加は、得られたプリプレグの柔軟性、および光硬化後のバーコル硬度の進行速度を増大させる。表XXVIに示すデータは、この点を例証する。
AATMPは、苛性触媒下でTMPTAペーストを容易に増粘させることが示されている。実施例l4Aは、単官能性アクリレートの添加は、この系に対して、硬化後にバーコル硬度の進行速度を容易に促進させることを示す。対照的に、硬質ジアクリレートの添加は、このプリプレグの硬化後の硬度の進行を大幅に抑制するように見える。表XXVIIに示されたデータは、この点を例証する。
堅固な表面の化粧張りの取り付け用のCIPS型プリプレグは、典型的には、少なくとも約0.125インチ(0.318 mm)の厚さを有する。このようなプリプレグは、180°の屈曲で直径1.0インチ(2.54 cm)の曲率を形成することが可能であることが望ましい。また、典型的には、これらは取扱いおよび取り付けの容易さのために剛性を示すことが望ましい。
8. パートAの成分1〜5をTripour(登録商標)ビーカーに混合しながら加える。
9. パートBの成分7〜11を第2のビーカーに混合しながら加える。
10. パートAおよびパートBを共に真空下で脱気する。
11. 成分6をパートAに添加し、この系は35〜36℃の温度に進行する。
12. 次に、第2のビーカーの内容を成分12と共に、進行したAペーストに加える。
13. 得られたペーストを40〜41℃の温度まで進行させておく。
14. キャスト温度に達した後、このペーストを0.125インチ(3.18 mm)の厚さを有する矩形の7.0×3.5インチ(17.8×8.9 cm)のフレーム中に注型する。
堅固な表面の化粧張り取り付けのためのCIPS型プリプレグは、0.125インチ(3.18 mm)の範囲の厚さを有することが必要である。このようなプリプレグは、180°の屈曲で直径1.0インチ(2.54 cm)の曲率を形成することも可能でなければならない。これらは、取扱いおよび取り付けの容易さのために剛性も示さなければならない。
の一部を結晶性トリアジントリアクリレートSR 368で置換し、柔軟剤SR 610を除去する。結晶性ジアセトアセテート、1878-4、SR 368、およびTMPTAの一部をTripour(登録商標)ビーカー(ビーカーA)に秤量し、46℃に加熱する。この時点で、充填剤成分を添加する。ビーカーA試料の粘度は、この時点で十分に低く真空脱気を可能にする。第2のビーカー(ビーカーB)中に添加剤、TMPTAの残り、および充填剤を加える。混合した後、ビーカーシステム(複数)を真空下で脱気する。脱気した後、ビーカーAの内容物の温度は44℃である。次に:マイケル付加触媒、50パーセント(%)の水酸化ナトリウムをビーカーAに添加し、このペーストを45℃で8分間熟成する。次に、ビーカーBの内容をビーカーAに加え(混合物の温度は39.5℃である)、この系を41℃の温度まで混合しながら熟成させる。この時点で、このペーストを7.0インチ×3.5インチ×厚さ0.125インチ(17.8 cm×8.9 cm×3.18 mm)の矩形の型中に注型し、空隙レベルの少ないプリプレグを生じさせるために、振動させて気泡を除去する。この試料を16時間熟成させておき、この時点で、得られたプリプレグは、優れた剛性(サグ試験で<5°)を示すが、所望のレベルの曲率まで最小の力で変形した。直径1.0インチ(2.54 cm)の心棒による180°屈曲試験より、>24時間の破壊時間を得た。この試料はハロゲンランプ下で10分間、>50のバーコルまで硬化された。この試料は、平面から変形せずに硬化し、低収縮を示す。
15. パートAの成分1〜4をTripour(登録商標)ビーカーAに混合しながら加える。
16. パートBの成分7〜10を第2のビーカーBに混合しながら加える。
17. ビーカーAを60℃のオーブン中で、46℃の内容物温度まで加熱する。
18. 成分5をビーカーAに添加し、温度は44.0℃まで低下する。この粘度は、試料を脱気させるのに十分低い。
19. パートAおよびパートBを共に真空下で脱気する。
20. パートAに成分6を添加し、この系は、7.5分の期間にわたり45℃の温度まで進行する。
21. 次に、ビーカーBの内容物を進行したビーカーAのペーストに加える。添加直後、組み合わせた試料混合物の温度は、39.5℃に低下した。
22. 得られたペーストを、さらに3.0分間にわたり混合して41℃の温度まで進行させる。
23. この時点で、厚さ0.125インチ(3.18 mm)の7.0×3.5インチ(17.8 cm×8.9 cm)の矩形のフレーム中に注型し、振動させて気泡を除去する。
24. このペーストを、最初の評価の前に16時間熟成させておく。
2・・・プレポリマー
3・・・添加剤(触媒の一部を伴う)
4・・・部分的に進行したプレペースト
5・・・ガス除去による真空気泡除去
6・・・最終触媒の供給
7・・・振動性ミキサ
8・・・連続式ミキサ:プリプレグペーストの最終B段階の進行
9・・・撹拌機(スクリュー、または他の類似の設計)
10・・・初期のB段階プリプレグペーストの担体フィルムへの転移(スリットダイ、ドクターボックス等)
11・・・担体フィルム
12・・・担体フィルム上にコートされた初期のB段階プリプレグペースト
13・・・コーティングローラー回転方向
14・・・コーティングライン加熱区画
15・・・コーティングライン冷却区画
16・・・剥離フィルムの配置
17・・・過度の進行を防止するための未熟成ペーストを有する低粘度のB段階のペースト
18・・・プリプレグ厚さの均一性を精密化するためのニップローラー
19・・・完成プリプレグ:不粘着プリプレグへの最終熟成のために、ロールに巻くかスライスし、積層する。
Claims (42)
- A. β-ジカルボニル反応性メチレンマイケル供与体と活性化されたオレフィン官能性マイケル受容体とを含んでなるマイケル付加反応性増粘剤を含む重合性成分;
B. 前記マイケル付加反応性増粘剤のための触媒、および光開始剤、またはペルオキシドあるいはそれら両方を含む添加剤成分、ならびに
C. 組成物の45〜76.27重量%の量の充填剤
を含む硬化性組成物の反応生成物を含むシート。 - 前記重合性成分の量が15〜47.54重量%であり、前記添加剤成分の量が0.2〜3重量%である、請求項1に記載のシート。
- 前記重合性成分の量が15〜45重量%であり、前記充填剤成分の量が45〜75重量%であり、前記添加剤成分の量が0.3〜2重量%である、請求項1に記載のシート。
- 非反応性熱可塑性樹脂をさらに含む、請求項1に記載のシート。
- 前記添加剤成分が、0.001〜0.2重量%の量の光開始剤;および/または0.05〜1重量%の量のペルオキシド;ならびに0.06〜1.2重量%の量のそれらの混合物からなる群から選択されるメンバーを含む、請求項1に記載のシート。
- 0.025〜0.25重量%の量のマイケル付加反応性増粘剤のための触媒を含む、請求項1に記載のシート。
- 空気放出剤/湿潤剤成分を0.5〜1.5重量%の量でさらに含む、請求項1に記載のシート。
- 安定剤成分を前記活性化されたオレフィン官能性マイケル受容体に対して10〜600ppmの量でさらに含む、請求項1に記載のシート。
- 柔軟化成分を2〜25重量%の量でさらに含む、請求項1に記載のシート。
- 60℃で100時間を超えるかまたは室温で30日を超える、その未硬化の状態での保存寿命を有する、請求項1に記載のシート。
- 前記マイケル付加反応性増粘剤が、アセトアセテート官能基でキャップされたポリエステルジオールまたはポリオール;中鎖β-ジカルボニル官能性エステルを含むポリエステルおよび水素化ビスフェノールAジアセトアセテートからなる群から選択される少なくとも1つのメンバーを含む、請求項1に記載のシート。
- 光開始剤を含む、請求項1に記載のシート。
- 前記光開始剤が、可視光で活性化される光開始剤を含む、請求項12に記載のシート。
- 光開始剤が、アシルホスフィンオキシドおよびシアニンボレートからなる群から選択される少なくとも1つのメンバーを含む、請求項12に記載のシート。
- 前記アシルホスフィンオキシドが、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキシドである、請求項14に記載のシート。
- 前記シアニンボレートが、カチオン性シアニン染料ならびにテトラアルキルおよび/またはアリール官能性ボレートアニオンの有機可溶性塩である、請求項14に記載のシート。
- ペルオキシドを含む、請求項1に記載のシート。
- 前記充填剤が、アルミナ、アルミナ一水和物、アルミニウム三水和物、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、硫酸アルミニウム、リン酸アルミニウム、ケイ酸アルミニウム、ホウケイ酸塩、硫酸カルシウム、リン酸カルシウム、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、硫酸マグネシウム、リン酸マグネシウム、炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、およびシリカからなる群から選択される少なくとも1つのメンバーである、請求項1に記載のシート。
- 前記充填剤がアルミニウム三水和物を含む、請求項18に記載のシート。
- 前記充填剤が、アルミニウムの酸化物および/またはシリカと組み合わせてII族金属を含む、請求項1に記載のシート。
- 硬化速度促進剤をさらに含む、請求項1に記載のシート。
- 前記硬化速度促進剤が、(アルキル、アリール、または複素環式の)メルカプタン、ジスルフィド、ポリスルフィド、ホスフィン、ホスフィンオキシド、ビニルトリアジン、分枝アルキルアリールアミン、スルフィンアミンおよびその誘導体、スルフィンアミドおよびその誘導体、ならびにアルキルおよびアリールチオ尿素からなる群から選択される少なくとも1つのメンバーである、請求項21に記載のシート。
- 担体シートと剥離フィルムシートとの間に配置された、請求項1に記載のシートを含むシート複合材料。
- 前記担体シートがキャスト可能なコンフォーマブル性のフィルムシートである、請求項23に記載のシート複合材料。
- 前記組成物を担体シート上にキャストする段階と、この組成物を熟成されたシートに増粘させる段階と、次いで、剥離フィルムシートを適用する段階とを含む、請求項23に記載の複合材料を調製する方法。
- 前記担体シートおよび前記剥離フィルムシートの少なくとも1つが酸素透過性である、請求項23に記載の複合材料。
- 前記マイケル付加反応性増粘剤が、側鎖のアセトアセテート基を有するポリ(メタ)アクリレートを含む群から選択されるメンバーを含む、請求項1に記載のシート。
- 前記マイケル付加反応性増粘剤が、結晶性ジアセトアセテートと結晶性ポリアクリレートとの反応生成物を含む群から選択されるメンバーを含む、請求項1に記載のシート。
- 前記マイケル付加反応性増粘剤が、結晶性ジアセトアセテートと結晶性ポリアクリレートとの間の予備反応によって形成され、後に反応して、架橋したマイケル付加ポリマー網状組織になる、鎖延長された生成物を含む群から選択されるメンバーを含む、請求項1に記載のシート。
- 重合性成分Aを得る段階と、次いで、前記重合性成分A、光開始剤またはペルオキシドあるいは両方、および充填剤を添加し且つ混合する段階と、混入した気泡を除去する段階とを含む、請求項1に記載のシートを作製する方法。
- 混入した空気の放出が、真空および/または振動を使用することによって促進される、請求項30に記載の方法。
- シートを得るために部分的に硬化させる段階をさらに含む、請求項30に記載のシートを作製する方法。
- 前記の部分的に硬化されたシートが、水平からの20°未満のサグ角度しか有しない、請求項32に記載の方法。
- 前記の部分的に硬化されたシートが、水平からの5°未満のサグ角度しか有しない、請求項32に記載の方法。
- 前記シートが、2枚のフィルム層の間で形成される、請求項30に記載の方法。
- 請求項1に記載のシートを硬化させる段階を含む、堅固な表面の物品を製造する方法。
- 前記硬化させる段階が放射線を含む、請求項36に記載の方法。
- 前記放射線が周囲光を含む、請求項37に記載の方法。
- 硬化させる段階が加熱する段階を含む、請求項36に記載の方法。
- 硬化させる段階が、放射線および熱の組合せを含む、請求項36に記載の方法。
- 硬化されたシートが、硬化後に1ミル/インチ未満(2.54cm当り0.00254cm未満相当)の直線状収縮しか有しない、請求項35に記載の方法。
- 支持基材上に接着された請求項1記載の硬化したシートを含む堅固な表面の物品。
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