JP2002513987A - 誘電性の放射線硬化性コーティング組成物 - Google Patents
誘電性の放射線硬化性コーティング組成物Info
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Abstract
Description
ィング(塗料)組成物に関し、特に、極限条件下で良好な絶縁特性を付与するコ
ーティング組成物に関する。
ている。かかる被覆は広く様々な適用環境(たとえば、マイクロエレクトロニク
ス分野、たとえば半導体、印刷回路板、コンデンサー及び抵抗器のような、およ
び重工業分野、たとえばモーター、コイル、発電機及び変圧器のような、および
電線システム、更には、超伝導体用途を含めて)において良好な絶縁特性を要求
する。或る用途、例えば、マイクロエレクトロニクス用おいては、高度に有効な
薄く適用された被覆が最も望ましい。他の用途例えば重工業用途においては、か
かる被覆は配電変圧器にあてがわれた変圧器コイルにおけるように極限条件下で
良好な絶縁特性を付与することが特に重要である。サットラー(Sattler) 等に対
して発行された米国特許第4,481,258号は絶縁材料としてのペーパーの
使用を開示している。サットラーは絶縁材料として使用されるUV硬化性コーテ
ィングを提起しているが、極限条件下での絶縁体の要件を満足させるのに十分で
ある性質をもった被覆を開示していない。サットラーに提起されたコーティング
は、アクリレート‐エステル付加物、アクリレート‐ウレタン付加物及びアクリ
レート官能性希釈剤を含む特定のUV硬化性材料である。これらコーティングは
UV硬化と130℃の温度で4〜17時間の付加的ポスト熱硬化の両方を要求す
る。サットラーに開示されたコーティング及びプロセスは変圧器コイルでの使用
には魅力的でない; 何故ならば、特に、ポスト硬化(後硬化)を必要とするから
である。サットラーのコーティングは変圧器に使用されている従来材料に代わる
許容代用品を提供できないので、今でも、ペーパー絶縁材が変圧器コイルの製造
に使用されている。
別の理論によって拘束するつもりはないが、これら素材の中の電子は多数の独特
かつ顕著な性質を有する秩序状態への集団転移(collective transition) を受け
るということが注目された。これ等の性質には、最も重要なものとして、電流の
流れに対する抵抗の損失ばかりでなく、大きな反磁性、熱的性質の実質的変更、
及びさもなくば原子レベル及び/又はサブ原子レベルでのみ観察される量子効果
の惹起を包含するであろうその他性質が包含される。
ており、そして他の10種は加圧下では又は高度に無秩序化された薄いフィルム
の形態で製造されたときには超伝導性になる。代表的には、かかる材料は非常に
低い温度、例えば、4.2°Kである液体ヘリウムの沸点、でのみ超伝導性にな
る。これら超伝導体は低温超伝導体と呼ばれてきた。しかしながら、周期表の第
IIa族又は第III a族の元素の酸化物を含む焼結材料はより高い温度、例えば、
液体窒素沸点、77°K、で超伝導体として作用できることが最近発見された。
これらのタイプの超伝導体はときには高温超伝導体と称される。
製造されている。超伝導性ワイヤが製造されたら、ワイヤを誘電性被覆で被覆す
ることが望ましい。被覆はより良い構造一体性と環境応力からの防護を付与する
ことに加えて、ワイヤを相互に絶縁する: 特に、ワイヤがモーター、磁石などの
巻線に使用される場合には。
最も過酷な環境条件下で、下記の望ましい性質を示すべきである。
に耐えることができるように柔軟性である; 上記米国特許第4,481,258号に記載されているように150℃で28
日間の油中浸漬に耐えることができる; 変圧器が負荷を受けたときに遭遇するかも知れない極限温度において接着性で
ある; 60Hz(24℃)で5未満の誘電率; 60Hzにおいて、熱油暴露の前後に24℃で0.05未満の、及び150℃
で0.5未満の、誘電正接; 超伝導体用途では77°K以下の温度に、そして低温超伝導体用途では4°K
以下の温度に、耐えることができる。
被覆として使用するための、上記に同定された諸性質の少なくとも幾つかを有す
る、誘電性の放射線硬化性コーティング(塗料)組成物を提供することである。
性の放射線硬化性コーティング組成物を製造する方法を開示することである。
ール化合物; (D)場合によっては、少なくとも一つのビニル反応性希釈剤又はエン(ene)
反応性希釈剤; 及び (E)場合によっては、少なくとも一つの光開始剤 を含み、(C)又は(D)の少なくとも一つが存在する、電気伝導体及び/又は
超伝導体に適用できる誘電性の放射線硬化性コーティング組成物に関し、そして
これら予備混合成分は他の成分と混合する前の放射線硬化性組成物の構成要素の
同一性に相当している。
誘電性の放射線硬化性コーティング組成物であって、硬化後に約2.5μm〜約
500μmの、好ましくは約10μm〜約50μmの厚さの被覆を提供し、その
硬化被覆が約0.05未満の誘導正接(60Hz、24℃)を有する、このコー
ティング組成物は、下記の予備混合成分: (A)約15重量%〜約80重量%の、少なくとも一つのUV又は放射線硬化
性アクリレートオリゴマー; (B)約1重量%〜約20重量%の、少なくとも一つのビニル反応性希釈剤又
はエン反応性希釈剤; (C)約10重量%〜約80重量%の、少なくとも一つのアクリレートモノマ
ー希釈剤; (D)約0.5重量%〜約10重量%の、少なくとも一つのチオール化合物;
及び (E)場合によっては、酸官能性接着促進剤を含めて少なくとも一つの追加の
添加剤; の組合せから処方され、これら予備混合成分は他の成分と混合する前の放射線硬
化性組成物の構成要素の同一性に相当している、前記コーティング組成物に関す
る。
を作る方法であって、 (A)ここに呈示されているように処方されている放射線硬化性コーティング
組成物によって、電気伝導体を被覆し; そして (B)前記コーティング組成物によって被覆された電気伝導体を、コーティン
グ組成物を十分に硬化させるのに有効な量の放射線に露出させて電気伝導体の上
に絶縁性放射線硬化被覆を形成する; 工程を含む、前記方法に関する。好ましくは、放射線硬化された絶縁被覆は24
℃で60Hzで約0.05未満の誘導正接及び150℃で60Hzで約0.5未
満の誘導正接を有し、そして厚さ25μmの被覆で25℃で約50%を越す伸び
を有する。
は77°K以下そして4°K以下さえ包含することができる超伝導体温度に曝さ
れた後でも電気伝導体の表面に対して強い接着を証明する、電気伝導体用の改良
された絶縁性放射線硬化性被覆の製造を提供する。
に接着することは望ましい。アクリレートオリゴマーは接着剤の分野では知られ
ている。本発明によれば、ウレタンアクリレートと少なくとも一つの酸官能性接
着促進剤との、場合によってはさらにチオール化合物を有する又は有しないビニ
ル含有モノマーとの共重合は、超伝導体に関連した過酷な環境を満足させるのに
要求されるものを含めて優れた諸性質を有する被覆を提供する。本発明の更なる
態様によれば、チオール及びビニル化合物とウレタンアクリレートとの共重合は
チオール‐エンのシステムを欠くウレタンアクリレート被覆よりも優れた接着特
性をもつウレタン‐アクリレート‐チオール‐エンのハイブリッド被覆を生じる
。本発明は優れた絶縁特性を付与しながら下層の電気伝導性基体への良好な付着
力をもつ放射線硬化性コーティング組成物を提供する。これは悪い環境条件特に
低下及び上昇した温度及び湿度レベルでの絶縁性被覆と下層基体との間の長期耐
久性結合にとっては重要であり、アクリレート‐チオール‐エンのハイブリッド
接着剤配合物の生成は現在の方法論を上回る顕著な改良である。
4号は電気伝導体用絶縁性被覆として使用するための放射線硬化性組成物の用途
を開示しており、それの完全開示は本明細書中に組み入れられる。1998年3
月27日出願の同時係属中の米国特許出願09/048,981号は接着剤とし
てのチオール‐エンのシステムの使用を開示しており、それの完全開示は本明細
書中に組み入れられる。
を可能にするようである。チオールの不在下では、例えば、N−ビニル化合物と
アクリレートの共重合は遅い。チオール化合物は連鎖移動剤として作用し、それ
は硬化速度を増加させることができる。チオール連鎖移動剤はまた、チオールの
不在下で通常立体障害を受けるアクリレートとビニル化合物の共重合を促進する
。ビニルとアクリレートの共重合体は増大した柔軟性及び伸び(硬化時のフィル
ム収縮を補償する)を有し、それは可撓性基体と共に使用するためには欠くこと
ができない。チオール連鎖移動剤のメカニズムはタケイシの、ジャーナル・オブ
・ポリマー・サイエンス第27巻301〜305頁(1989年)及びキルシュ
(Kirsh) の、ポリマー・サイエンス第35巻第2号第98〜114頁(1993
年)に記載されており、それらの全内容は本明細書中に組み入れられる。
た絶縁特性を有する。絶縁性硬化被覆層は低い誘電率、たとえば、(60Hz、
24℃で)約5未満、及び良好な絶縁破壊値を有するようである。更に、硬化被
覆は柔軟性があり、そして被覆電導体の曲げを可能にするように高い伸びを有す
る。良好な硬化速度の効力が本発明の組成物では排除されない。
ミックス、シリコーン及びポリマーを含めて様々な材料から製造することができ
る。特に金属材料が好ましい。最も好ましいのは、表面に鉄、アルミニウム、銅
又は銀を含む導体である。本発明によって被覆される電気伝導体の形状又は形態
は限定されない。電気伝導体の形態は例えば、ワイヤ、ストリップ、コイル、プ
レート、マイクロチップなどを包含できる。導体は用途の要件を満たすのに必要
なように、例えば、長方形、正方形、長円形又は円形の断面を有する形状に、形
作ることができる。被覆電導体はマイクロエレクトロニクス、半導体、コンデン
サー、抵抗器、印刷回路板、変圧器、発電機、モーター、電線システムなどに使
用できる。被覆電導体は例えばマイクロ電子回路部品及び半導体技術におけるよ
うな非常に薄い被覆から高い絶縁品質を要求する比較的低応力の環境に使用する
ことができる。本発明の硬化被覆の優れた諸性質故に、被覆電導体は例えば熱油
環境のような極限環境条件でも使用できる。従って、本発明は配電変圧器コイル
を形成するのに使用されるアルミニウム又は銅のストリップ又はワイヤを被覆す
るのによく適する。変圧器コイル分野における電気伝導体被覆として使用される
とき、ストリップの断面は通常、約0.1〜1.7mmの厚さ及び7〜60cm
の幅の範囲である。ストリップはコイル状に巻かれ、それは次いでコアと共に集
成されて変圧器になる。
ィング組成物が金属元素に対して付着性を有することは有利である。金属シース
は銅、銀、鉄、錫、アルミニウム、ニッケル、クロム、パラジウム、白金、金、
それらの混合物及び/又は合金を含めての金属から成ってもよい。
しながら、同じ又は異なる組成を有する一つより多くの被覆によって導体を被覆
することが可能である。導体が一つより多い被覆を有する場合には、被覆が適用
され、そして更なる被覆が適用される前に硬化されてもよいし、又は硬化前に2
つ以上の被覆が適用されてもよい。
的に硬化されて絶縁性保護被覆を提供する。一般的に、電線又はストリップは一
直線の連続ウェブとして被覆され、そして被覆された電線又はストリップは貯蔵
又は直接使用のために巻き取られてもよい。従って、被覆は硬化されたとき電気
伝導体が貯蔵される場合にブロッキングが起こらないように表面で十分に硬化さ
れているべきである。更に、本発明の硬化被覆は柔軟性であり、そして貯蔵のた
めの巻き取り及び/又は変圧器のような物品の製造におけるコイル又はワイヤの
曲げどちらでも硬化被覆を損傷させないように応力下で高い伸びを有する。従っ
て、25μmの厚さに測定された硬化被覆は好ましくは少なくとも約50%の、
より好ましくは少なくとも約100%の伸びを有する。本発明に従って製造され
た絶縁性被覆は少なくとも約200%の伸びを証明した。
、硬化被覆は150℃で60Hzで約0.5未満の誘電正接を有する。更に、硬
化被覆は好ましくは、熱油老化試験の前後で24℃で60Hzで約0.05未満
の誘電正接を有する。
さえその絶縁特性を示す。硬化被覆は約2.5μm〜約500μmの、好ましく
は約10μm〜約100μmの、より好ましくは約10μm〜約50μmの厚さ
を有する。
て広く様々な電気伝導性基体に対して強い結合特性をもつ絶縁性コーティング組
成物を合成するために記述する新規処方物である。本発明の重要な局面はアクリ
レートオリゴマーとアクリレートモノマー希釈剤とのそして場合によっては酸官
能性接着促進剤との及び/又はチオール‐エンのシステムとの共重合である。ア
クリレートモノマーはそれらの高い重合度のために好ましい。ビニル又はエンと
チオール化合物を含むチオール‐エンのシステムは多様な基体向けの絶縁性被覆
を提供するのに使用するためのアクリレート被覆の絶縁性と接着性を有意に改良
する。
UV吸収を包含し、それはチイルラジカル種(thiyl radical species) のフリー
ラジカル形成を開始させ、その後に、ビニル化合物中の不飽和炭素のラジカル硫
黄攻撃が起こり、最後は、ラジカル‐ラジカル組合せ例えばラジカルチオール化
合物間のジスルフィド結合の形成による停止反応で終わる。アクリレートオリゴ
マーとアクリレートモノマー希釈剤の共重合中に使用されるとき、チオール‐エ
ンのシステムは実質的に放射線硬化性の絶縁性組成物の結合特性を実質的に改良
する。結果はアクリレート‐チオール‐エンのハイブリッド被覆であり、それは
例えば電気伝導性基体表面に優れた絶縁性と接着性を付与する。
接着能力を促進するために包含されることができる。本発明のアクリル化された
‐チオール‐エンのシステムが電気伝導性材料のような基体の上で放射線硬化さ
れると、最終結果は良好な絶縁特性、強い接着性及び良好な結合強さを有する製
品である。
、チオール化合物及び添加剤のタイプ及び量は製品の最終用途に従って調整され
てもよい。組成物は少なくとも一つの放射線硬化性モノマー、少なくとも一つの
光開始剤、少なくとも一つの酸官能性化合物又はチオール化合物接着促進剤、及
び場合によって、添加剤を含むことができる。組成物は絶縁特性、接着性を最大
にし、粘度を低下させ、硬化速度を短縮し、硬化材料の亀裂などを低下させるよ
うに調製されてもよい。例えば、アクリレート希釈剤モノマー及び場合によって
シラン化合物はそれぞれ改良された粘度及び接着を達成するために変動する有効
濃度で添加されてもよい。成分の比率を変更することにより、高い光学透明性、
靱性、耐薬品性、及び耐磨耗性を含めて、その他の望ましい性質が促進されても
よい。
組合せは、組成物のその他成分及び組成物を硬化するのに使用される光源に依存
して、変動されてもよい。硬化被覆の明澄性(clarity)を損なうかもし
れない不溶性塩を硬化前に生じさせる成分は配合物から排除されるべきである。
えばフュージョン・システムズ社(Fusion Systems Corp.)から入手可能なUVラ
ンプのような通常の光源であることができる。また、低圧、中圧および高圧水銀
灯、スーパーアクチニック蛍光灯またはパルスランプが適する。放射線硬化は好
ましくは化学線による、そしてより好ましくはUV線による。絶縁性コーティン
グ組成物の好ましいUV硬化を使用するとき、光強度の適切なコントロールは重
合物質の収縮を制御するのを助けるのに重要である。組成物は約200μm〜約
700μmの波長の光を照射することによって硬化できる。
いずれの放射線硬化性オリゴマーであることもできる。適する放射線硬化性オリ
ゴマーの例としては、少なくとも約500の分子量を有しそして化学線を通して
重合できる少なくとも一つのエチレン性不飽和基を含有するウレタンオリゴマー
が挙げられる。例えば、希釈剤がコーティング組成物の中に存在する場合には、
エチレン性不飽和基は組成物が硬化されるときに反応性希釈剤が結合されるオリ
ゴマーの反応性末端であることができる。好ましくは、オリゴマーは2つの末端
の放射線硬化性官能基、オリゴマーの各端に一つ、を有する。
第4,932,750号に開示されており、それの完全開示は本明細書中に組み
入れられる。
くは約80重量%以下、より好ましくは約75重量%以下、の量で存在する。
アクリレート又はビニルエーテルを有するエチレン性不飽和基が挙げられる。こ
こに使用されるとき用語「(メタ)アクリレート」はメタクリレート、アクリレ
ート、又はそれらの混合を意味する。
ニルエーテル基である。最も好ましくは、放射線硬化性基はアクリレート基であ
る。
エチレン性不飽和基を含有する。例えば、エチレン性不飽和基は反応性末端とし
てオリゴマー主鎖の各端に存在することができる。オリゴマー主鎖は例えばポリ
エーテル、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリカーボネート、アクリル、炭化
水素、ポリオレフィン、又はそれらの共重合体であることができる。オリゴマー
は完全に飽和されている炭化水素主鎖からなることができる。好ましくは、オリ
ゴマー主鎖は反復ウレタン単位を含む。
ト基、好ましくは少なくとも一つのアクリレート基、を含むアクリルオリゴマー
であることができる。これらはこの分野ではアクリレーテッド(アクリル化;a
crylated)アクリルとして知られている。
製造される仕方によって限定されるとは考えられない。アクリレーテッドアクリ
ルのためのオリゴマー合成経路は例えばヒドロキシル官能性アクリルオリゴマー
の(メタ)アクリル酸によるエステル化、又はエポキシ官能性アクリルオリゴマ
ーと(メタ)アクリル酸の反応を伴うことができる。これらアクリレーテッドア
クリルはウレタン結合を包含することができる。好ましいアクリレーテッドアク
リルオリゴマーとしては少なくともMn5,000の種が挙げられる。好ましい
アクリレーテッドウレタンアクリルは米国出願08/740,725号に記載さ
れており、それの全内容は本明細書中に組み入れられる。
リルポリマーの、ヒドロキシエチルアクリレート又はグリシジルメタクリレート
による部分エステル化、又は代替では、グリシジルメタクリレートターポリマー
のアクリル酸によるアクリレーション、又は(2)アクリレート基を既に有して
いるモノマー例えばアリルメタクリレート又はN,N−ジメチルアミノエチルメ
タクリレートの重合、を含めて、既知の合成方法によって製造できる。
マーのTg(ガラス転移温度)はメチルアクリレートの含量を減少させることに
よって低下させることができる。
・オブ・ポリマー・サイエンス・アンド・エンジニアリングズ(Encyclopedia of Polymer Science & Engineerings)第1巻(1985年)第211〜305頁に
開示されており、それの完全開示は本明細書中に組み入れられる。
又はそれ以上のオリゴマー性ブロックを含むことができる。例えば、ポリオール
プレポリマーの一つ又はそれ以上のタイプはこの分野で知られた方法によって連
結されることができる。
ラス転移温度と良好な機械的性質を有することができる。オリゴマー主鎖がポリ
オレフィンである場合には、得られる絶縁性被覆は更に改良された耐水性を有す
ることができる。ポリカーボネート系オリゴマーは良好な安定性を講じることが
できる。
と、(ii)ジ‐又はポリ‐イソシアネートと、(iii )ヒドロキシ官能性エチレ
ン性不飽和モノマー例えばヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートとの反応に
よって製造することができる。
少なくとも2つのヒドロキシル基を有する。オリゴマー主鎖ポリオールは平均で
2つより多いヒドロキシル基を有してもよい。かかるオリゴマージオールの例は
ポリエーテルジオール、ポリオレフィンジオール、ポリエステルジオール、ポリ
カーボネートジオール、及びそれらの混合物を包含する。ポリエーテル及びポリ
カーボネートジオール、又はそれらの混合物が好ましい。
質的に非結晶性のポリエーテルである。好ましくは、ポリエーテルは次のモノマ
ー単位の一つ又はそれ以上の反復単位を含む: −O−CH2−CH2− −O−CH2−CH(CH3)− −O−CH2−CH2−CH2− −O−CH(CH3)−CH2−CH2− −O−CH2−CH(CH3)−CH2− −O−CH2−CH2−CH2−CH2− −O−CH2−CH(CH)3−CH2−CH2− −O−CH(CH3)−CH2−CH2−CH2−
3−メチルテトラヒドロフランと80重量%のテトラヒドロフランの重合生成物
である。このポリエーテル共重合体は分枝及び非分枝両方のオキシアルキレン反
復単位を含有しており、そしてPTGL1000(登録商標)(保土谷化学工業
、日本)として販売されている。使用できるこの種の中のポリエーテルのもう一
つの例はポリアリールジオールである。
ルコーリシスによって従来的に製造されたものである。ジオールは例えば、炭素
原子数約2〜約12のアルキレンジオール、例えば、1,4−ブタンジオール、
1,6−ヘキサンジオール、1,12−ドデカンジオール等、であることができ
る。これらジオールの混合物も利用できる。ポリカーボネートジオールはカーボ
ネート基の他に主鎖中にエーテル結合を含有することができる。従って、例えば
アルキレンオキシドモノマーと上記アルキレンジオールのポリカーボネート共重
合体を使用できる。ポリカーボネートジオールとポリカーボネート共重合体の混
合物も利用できる。
(PPGインダストリーズ)及びPERMANOL KM10−1733(登録
商標)(MA州ペルムタン社(Permuthane, Inc.)を包含する。DURACARB
122(登録商標)はヘキサンジオールによるジエチルカーボネートのアルコー
リシスによって製造される。
アネートとして使用できる。従って、分子の少なくとも一つの末端でイソシアネ
ート/エチレン性不飽和モノマー反応からの反応生成物で末端キャップされた生
成物が得られる。「末端キャップされた」はオリゴマージオールの2つの末端の
一つを官能基でキャップすることを意味する。
てオリゴマー主鎖(i)ジオールに結合する。ウレタン反応は触媒の存在下で行
うことができる。ウレタン反応のための触媒は、例えば、ジブチル錫ジラウレー
ト、ジアザビシクロオクタン触媒などを包含する。
アネート(ii)の例は、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、テトラメチ
ルキシレンジイソシアネート(TMXDI)、トルエンジイソシアネート(TD
I)、ジフェニルメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート
、シクロヘキシレンジイソシアネート、メチレンジシクロヘキサンジイソシアネ
ート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、m−フェニレ
ンジイソシアネート、4−クロロ−1,3−フェニレンジイソシアネート、4,
4′−ビフェニレンジイソシアネート、1,5−ナフチレンジイソシアネート、
1,4−テトラメチレンジイソシアネート、1,6−ヘキサメチレンジイソシア
ネート、1,10−デカメチレンジイソシアネート、1,4−シクロヘキシレン
ジイソシアネート、及びポリアルキルオキシドとポリエステルグリコールジイソ
シアネート例えば、それぞれ、TDIで末端停止されたポリテトラメチレンエー
テルグリコール及びTDIで末端停止されたポリエチレンアジペート、を包含す
る。好ましくは、ジイソシアネートはイソホロンジイソシアネートのような無黄
変ジイソシアネートである。
官能基を含有しており、そして化合物はジイソシアネートと反応できる官能基を
含有している。ヒドロキシ官能性エチレン性不飽和モノマーが好ましい。より好
ましくは、ヒドロキシ官能性エチレン性不飽和モノマーはアクリレート、(メタ
)アクリレート又はビニルエーテル官能基を含有している。
んでいてもよい。反応性希釈剤は絶縁性コーティング組成物の粘度を調整するの
に使用できる。従って、反応性希釈剤の各々は化学線に曝されたときに重合でき
る少なくとも一つの官能基を含有する低粘度モノマーであることができる。例え
ば、ビニル反応性希釈剤、エン反応性希釈剤及びアクリレートモノマー希釈剤が
使用されてもよい。
の範囲にあるような量で好ましく添加される。反応性希釈剤の適する量は少なく
とも約5重量%、より好ましくは、少なくとも約10重量%であることがわかっ
た。好ましくは、反応性希釈剤は約80重量%以下、より好ましくは約75重量
%以下、の量で存在する。
mPas未満(100%希釈剤として測定)を有する。
ているものと同じ本質のものであってもよい。好ましくは、反応性希釈剤の中に
存在する放射線硬化性の官能基は放射線硬化性オリゴマーの上に存在する放射線
硬化性の官能基と共重合することができる。
(メタ)アクリルアミド例えばアルキル(メタ)アクリルアミドやアリール(メ
タ)アクリルアミド官能基とC4〜C20アルキル又はポリエーテル部分を有する
モノマーを含む。かかる反応性希釈剤の例はヘキシルアクリレート、 2−エチルヘキシルアクリレート、 イソボルニルアクリレート、 デシルアクリレート、 ラウリルアクリレート、 ステアリルアクリレート、 エトキシエトキシ‐エチルアクリレート、 イソデシルアクリレート、 イソオクチルアクリレート、 ラウリルビニルエーテル、 2−エチルヘキシルビニルエーテル、 N−ビニルホルムアミド及びその誘導体、 N−ビニルカルバゾール、 N−ビニルカプロラクタム、 N−ビニルピロリドン、N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジエチルア
クリルアミド、N−イソプロピルアクリルアミド、N,N−ジメチルアミノプロ
ピルアクリルアミド、モルホリノアクリルアミド、ビニルエステル等である。
しくは少なくとも約3重量%、より好ましくは少なくとも約4重量%の量で存在
する。ビニル反応性希釈剤例えばN−ビニルピロリドンは、約20重量%以下、
好ましくは約8重量%以下、より好ましくは約5重量%以下の量で存在する。
なくとも約10重量%の量でそして約80重量%以下の量で存在する。
ような(メタ)アクリルアミドを包含するアミドモノマー希釈剤は好ましくは、
少なくとも約1重量%でしかし80重量%以下、好ましくは少なくとも約3重量
%でしかし40重量%以下、より好ましくは、少なくとも約4重量%でしかし約
25重量%以下、の量で存在する。
2つ含有している。かかる反応性基を3つ又はそれ以上を有する希釈剤も存在す
ることができる。かかるモノマーの例は次のものを包含する: C2〜C18ヒドロカルボンジオールジアクリレート、 C4〜C18ヒドロカルボンジビニルエーテル、 C3〜C18ヒドロカルボントリオールトリアクリレート、 それらのポリエーテル類似体など、例えば、 1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、 トリメチロールプロパントリアクリレート、 ヘキサンジオールジビニルエーテル、 トリエチレングリコールジアクリレート、 ペンタエリトリトールトリアクリレート、及び トリプロピレングリコールジアクリレート。
ート基を放射線硬化性基として含有している。
速いUV硬化のために必要とされる。通常の光開始剤が使用できる。例はベンゾ
フェノン、アセトフェノン誘導体、例えば、α−ヒドロキシアルキルフェニルケ
トン、ベンゾインアルキルエーテル及びベンジルケタール、モノアシルホスフィ
ンオキシド、及びビスアシルホスフィンオキシドを包含する。好ましい光開始剤
は2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン(DARO
CURE1700(登録商標)、チバガイギー)である。もう一つの好ましい例
は2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン(IRGACURE651
(登録商標)、チバガイギー)である。その他の適する光開始剤はメルカプトベ
ンゾチアゾール、メルカプトベンゾオキサゾール及びヘキサアリールビスイミダ
ゾールを包含する。しばしば、光開始剤の混合物は適切なバランスのとれた諸性
質を提供する。光開始剤は約1重量%〜約10重量%の量で存在する。
オリゴマー組成物の中に使用することができる。好ましくは、反応性希釈剤は放
射線硬化中にチオエーテル結合を形成する。適するチオエーテル結合はチオール
‐エン反応によって形成することができる。チオール‐エンシステムは放射線硬
化中にメルカプトシランのようなチオール部分とN−ビニルピロリドンのような
ビニル成分を結合させる結果である。C5〜C30好ましくはC5〜C20アルカンチ
オール化合物のような脂肪族チオール化合物は適する反応体である。アルカンチ
オールの例は1−ペンタンチオール、1−ヘキサンチオール、1−ヘプタンチオ
ール、1−オクタンチオール、1−デカンチオール、1−ドデカン‐チオールな
どを包含する。複数のメルカプト基を含む化合物を使用することができ、それら
化合物にはジ−及びトリ−メルカプト化合物が包含される。チオール化合物の好
ましい例はγ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン及びγ−メルカプトプロ
ピルトリエトキシシランである。チオエーテルも好ましい。かかるチオール‐エ
ンシステムはアクリレートと共重合されたときに優れた接着特性を組成物に付与
する。
にはベンゾトリアゾール、ベンゾフェノン又はオキサニリドタイプ又は立体障害
アミンタイプ(HALS)のもの、が光安定剤として添加されてもよい。
剤、可塑剤、湿潤剤、安定剤、接着促進剤又は均展剤が含まれる。
ル硬化反応に寄与する基と電気伝導体に接着する基を有する化合物である。硬化
反応に寄与する基は好ましくはビニル、(メタ)アクリレート又はチオールであ
ることができる。電気伝導体に接着する基は好ましくはヒドロキシ、酸、ジルコ
ネート、チタネート又はシランである。酸は例えばカルボン酸、燐酸又はスルホ
ン酸であってもよい。最も好ましいのは(メタ)アクリレート官能化カルボン酸
又は燐酸である。適する接着促進剤の幾つかの例には、限定されるものではない
が、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アク
リレート、ジ‐又はトリ‐アルコキシジルコネート又はチタネート、ビニルトリ
メトキシシラン、メルカプトプロピルトリメトキシシラン、イソシアナトアルキ
ルトリアルコキシシラン、メタクリルイルアルキルトリアルコキシシラン、アミ
ノアルキルトリアルコキシシラン及びエポキシアルキルトリアルコキシシランが
包含される。アルキル基は一般的にはプロピルであり、そしてアルコキシ基とし
ては、メトキシ又はエトキシが好ましい。もう一つの適するシラン接着促進剤は
ビニルトリメトキシシランである。メルカプトシラン、例えば、メルカプトプロ
ピルトリメトキシシラン及びメルカプトプロピルトリエトキシシランは特に好ま
しい。好ましい接着促進剤には、たとえば、アクリル酸、メタクリル酸、カルボ
キシエチルアクリレート、EBECRYL 170(登録商標)およびEBEC
RYL 168(登録商標)が包含される。EBECRYL(登録商標)製品は
ジョージア州アトランタのラドキュア・スペシャルティーズ(Radcure Specialti
es) から入手できるアクリレートエステル誘導体であり、そして燐酸系接着促進
剤である。EBECRYL 170(登録商標)およびEBECRYL 168
(登録商標)は高度の耐湿性が要求されるときに使用するのに適しており、燐酸
含有接着促進剤は特に好ましい。
る: 式中、 m+g+pは、3であり、 Rは、HまたはCH3であり、 Aは、CnH2nであり、2≦n≦6であり、 R′は、C1〜C14のアルキル、アリール、アルキルアリール又はアルキレンオ
キシである。
いが、次のものを包含する: (1)メチルメタクリロイルオキシエチルホスフェート、 (R=CH3、A=−C2H4−、R′=CH3、m=1、そして p=1の場合); (2)エチルメタクリロイルオキシエチルホスフェート、 (R=CH3、A=−C2H4−、R′=C2H5、m=1、そして p=1の場合); (3)プロピルアクリロイルオキシエチルホスフェート、 (R=H、A=−C2H4−、R′=C3H7、m=1、そしてp=1 の場合); (4)メチルアクリロイルオキシエチルホスフェート、 (R=H、A=−C2H4−、R′=CH3、m=1、そしてp=1 の場合); (5)エチルアクリロイルオキシエチルホスフェート、 (R=H、A=−C2H4−、m=1そしてp=1、R′=C2H5 の場合); (6)プロピルメタクリロイルオキシエチルホスフェート、 (R=CH3、A=−C2H4−、R′=C3H7、m=1、そして p=1の場合); (7)ビス(メタクリロキシエチル)ホスフェート、 (R=CH3、A=−C2H4−、m=2、l=0、p=1の場合); (8)ビス(アクリロキシエチル)ホスフェート、 (R=H、A=−C2H4−、m=2、l=0、p=1の場合)。
進剤は組成物の約0.2重量%〜約5重量%の範囲の量で使用されてもよい。接
着促進剤の量は絶縁特性が許容レベル未満に低下するほど大きくないように注意
を払うべきである。
る一方で硬化被覆にとって非常に良好な絶縁特性を維持することである。
のポリマー及びオリゴマーは必要ならば組成物に添加できる。
光分析法(FTIR)を受けた810cm-1における組成物の硬化挙動を示す図
2にグラフにされている。サンプルの放射線への暴露時間は横座標にプロットさ
れており、アクリレート不飽和の反応%は縦座標にプロットされている。好まし
い実施例1に示されている通り本発明の放射線硬化性組成物の硬化時間は比較例
Aによって証明されたものより増えていない。
g/mLである。伸びは少なくとも20%であり、好ましくは少なくとも50%
、より好ましくは少なくとも100%又はそれ以上である。本発明による硬化被
覆では少なくとも約200%の伸びが達成可能である。100℃で40分間にお
ける硬化被覆の重量損失は≦5%であり、そして硬化時の収縮は硬化材料の密度
に関して≦10%である。結合強さは好ましくは約4〜約5の等級である。硬化
された絶縁性コーティンク組成物は好ましいことに約85℃で相対湿度約95%
での暴露下で少なくとも2000時間は安定である。
キュールズ(Macromolecules)30(23): 7322〜7328(1997)及
びキノウ等のASCシンポ.シリ.(ASC Symp. Ser.)673: 150〜166(
1997)の中に開示されており、それらの完全開示は本明細書中に組み入れら
れる。
は好ましい。しかしながら、本発明のコーティング組成物は比較的強い双極子モ
ーメントをもつモノマー、例えば、N−ビニルピロリドン、フェノキシエチルア
クリレート、ポリオキシアルキレン‐アルキルフェノールアクリレートなど、を
実質的量(組成物の全重量の8重量%より多い量)で含まない方が好ましい。本
発明中のN−ビニルピロリドンの好ましい量は約3重量%〜約5重量%である。
コーティング組成物はまた、双極子が容易に含有され得るそれらモノマー、例え
ば、フェニルアクリレートのような芳香族基含有アクリレート、を実質的量で含
まない方が好ましい。驚くべきことには、実質的量(>8.0重量%)の高双極
子モーメント希釈剤、N−ビニルピロリドン、は本発明での使用には好ましくな
い(実施例3)のに、より少ない量で使用された同希釈剤は優れた絶縁特性をも
つコーティング組成物を提供するのに最も有効であることを証明している(実施
例1)。比較例Aに示されている通り、少な過ぎる同希釈剤(0.0重量%)は
劣った絶縁特性をもつ硬化されたコーティング組成物をもたらす。組成物粘度と
ポリマー系の双極子安定性との関係についての議論に関する、ジェー.ディー.
バークスとジェー.エイチ.シャルマンの、プロパティーズ・イン・ディエレクト
リックス、ジョン・ウイリー・アンド・サンズ社、1960年、の、チャプター
:ディエレクトリック・プロパティーズ・オブ・ポリメリック・システムズ・バ
イ・エイ.ジェー.カーティス(Burkes, J.D. and J.H. Shulman, Properties in
Dielectrics, John Wiley and Sons, Inc., 1960, Chapter: Dielectric Prope
rties of Polymeric Systems by A.J. Curtis) を参照; それの完全開示は本明
細書中に全て組み込まれる。当業者は硬化被覆の誘電正接を測定することにより
、組成物中に最適に許され得るこのタイプの希釈剤の量を容易に決定できる。
含めて当業者に既知のその他成分を含有してもよい。
であるかもしれない。これは被覆された電気伝導体を簡便に目視管理することを
可能にする。これは電気伝導体が一部分だけ被覆される場合には特に有効である
。適する顔料又は染料は、たとえば、銅フタロシアニンブルー、クリスタルバイ
オレットラクトン(青)、クリスタルマラカイトグリーン、シートフェッドルビ
ン(sheet fed rubine)(赤)である。使用される場合、顔料の量は一般にコーテ
ィング組成物に対して約0.2重量%〜約5重量%であろう。
の塗布方法を使用して電気伝導体の上に適用されてもよい。コーティング組成物
は酸素抑止を除外するために窒素下で適用されてもよいが、これは厳密には必ず
しも必要ではない。例えば、比較的大きな量の光開始剤が組成物の中に使用され
た場合には、フィルムの表面の硬化も十分である。
用して周知の手段によって製造された。粘度と、熱油浸漬後の180°曲げ接着
試験及び試験手順の項に記載された通りのクロスハッチ接着試験を使用しての接
着を測定するための試験手順。これら試験の結果は第1表にまとめられている。
実施例1〜3及び比較例Aについての誘電正接は試験手順の項に記載された手順
によって導かれた。誘電正接試験の結果は第2表にまとめられており、そして図
1にグラフ化されている。追加の諸性質は試験手順の項に呈示されている通りの
試験手順に従って実施例及び比較例Aの各々について測定された。これら結果は
第1表と第3表に及び図2に呈示されている。
験機、パソコンとソフト「シリーズIXマテリアルズ・テスティング・システム」
を装備したインストロンモデル4201、を使用して試験された。使用したロー
ドセルは4.4Kg容量であった。下記の変更をもって、ASTM D638M
に従った。
してUVプロセッサーを使用して硬化した。硬化フィルムを試験前に22〜24
℃及び相対湿度50±5%で最低16時間コンディショニングした。
体を硬化フィルムから切り取った。小さなサンプル欠陥の影響を最小にするため
に、サンプル試験体は硬化フィルムのドローダウンが行われた方向に平行に切り
取った。硬化フィルムが触れると粘着である場合には、少量のタルクを綿棒でフ
ィルム表面に適用した。
性限界を越して伸張されないように注意を払った。基体からの剥離中にサンプル
長さに何らかの容易に目につく変化が生じた場合には、その試験体を捨てた。
剥離後に試験体の底面に少量のタルクを適用した。
のフィルム厚さの測定を行い(上面から底面まで)、そして計算には平均値を使
用した。フィルム厚さの測定値のいずれかが平均から相対で10%より大きい偏
差である場合には、その試験体を捨てた。全ての試験体は同じプレートからもっ
てきた。
戻り(return at break) 」に設定した。クロスヘッドを50.8mmのジョー離
隔(jaw separation)に調整した。空気圧グリップの空気圧をオンにし、約1.5
Kg/cm2に設定した。インストロン試験機を15分間ウォーミングアップし
た後、それを製造元の操作手順に従って較正し均衡させた。
した。これは第一試験体の測定開始直前に行った。
湿度は50±5%の範囲内であった。温度は各試験体についてこの範囲内にある
と確かめられた。湿度の値は一つのプレートからの一揃いの試験体の試験の開始
時と終了時にだけ確認された。
して垂直にぶら下がるように吊るすことによって試験された。上方グリップだけ
をロックした。試験体の下端を穏やかに引っ張ってそれが弛んだり曲がったりし
ないようにし、そしてそれを開放下方グリップの間の空間に横方向の中央に置い
た。試験体をこの位置に保持しながら下方グリップをロックした。
示に従ってデータシステムにサンプル寸法を入れた。
張特性の計算はソフトウェアパッケージによって自動的に行なった。
のいずれかが「棄却値(outlier) 」であるに足る平均からの偏差であるか否かを
決定するために照合した。そのモジュラス値が棄却値である場合には、それを捨
てた。引張強さについてはデータ値が6件未満になった場合には、全データを廃
棄し、そして新しいプレートを使用して繰り返した。
ジュラス(E′)、粘性モジュラス(E″)、及びtanδ(E″/E′)は従
来のDMA法によって測定した。硬化材料のフリーフィルム試験体をサイズ(約
35mm長さ)にカットし、幅及び厚さについて測定し、そして搭載した。サン
プルを収容した環境チャンバーを80℃にした。温度スウィープ(sweep)
を開始する前にサンプルを伸張した。規定された段階で温度を開始温度まで下げ
た。温度スウィープを開始し、そして材料がガラス転移範囲を越して十分にゴム
範囲に入るまで温度目盛を上方に進行させた。DMA装置(レオメトリックス・
ソリッズ・アナライザー(Rheometrics Solids Analyzer) 、RSA−II、パソコ
ンを装備してある)でパソコン画面上にデータをプロットした。このプロットか
ら、E′が1,000MPaである及びE′が100MPaである温度を算出し
、同様に、tanδピークを算出した。ゴム範囲で到達したE′の最小値を測定
した。
ドレル上での、被覆された0.0625″(0.1588cm)厚さのアルミニ
ウム基体の180°曲げのために要した歪みの下での柔軟性と構造一体性につい
て試験した。試験サンプルの目視検査は試験された硬化サンプルが構造一体性を
維持しそしてアルミニウム基体から離層されなかったことを示した。
で180°曲げられそして150℃の油中に28日間浸漬された1.59mm厚
さのアルミニウムパネルに対する接着性について試験した。
1991年に)マーセル・デッカー社(Marcel Dekker, Inc.) によって刊行され
本明細書中に組み入れられるユー.ゾルル(U. Zorll)による「コーティング・テ
クノロジー・ハンドブック(Coating Technology Handbook) 」の中に詳細に記載
されているクロスハッチ法を使用して、試験した。結果は第1表に示されている
。
℃の範囲の温度についての、実施例1〜3及び比較例Aの誘電正接の感温性(t
emperature sensitivity)は、第2表に示されている。
図1は実施例1〜3及び比較例Aの硬化被覆組成物についての誘電正接記録のグ
ラフ図を提供する。
験された。アクリレートを含有するコーティング(塗料)ブレンドは810cm -1 でフーリエ変換赤外分光分析法(FTIR)にかけた。サンプルの放射線への
暴露時間は横座標にプロットされており、反応したアクリレート不飽和の割合%
は縦座標にプロットされている。
。 イルガキュア(IRGACURE) 651(チバガイギー)は光開始剤である
。 イルガノックス(IRGANOX) 1035(チバガイギー)は安定剤である
。
2にまとめられている。
して当分野で周知の手段によって製造された。粘度及び引張‐伸び‐モジュラス
(TEM)を求めるための試験手順は上記に記載されている。第5表のサンプル
はそれらが超伝導体と共に使用されるときに体験するであろう条件を模した液体
窒素沸点に降下された熱サイクル試験を受けた。
ィーズ) は アクリル酸エステル誘導体を含む燐酸接着促進剤である。
本発明の思想及び範囲を逸脱することなく様々な変形又は変更が可能であること
が明らかになろう。
についてのグラフ図を提供する。
いてのグラフ図である。
線硬化性組成物の用途を開示しており、それの完全開示は本明細書中に組み入れ
られる。
製造される仕方によって限定されるとは考えられない。アクリレーテッドアクリ
ルのためのオリゴマー合成経路は例えばヒドロキシル官能性アクリルオリゴマー
の(メタ)アクリル酸によるエステル化、又はエポキシ官能性アクリルオリゴマ
ーと(メタ)アクリル酸の反応を伴うことができる。これらアクリレーテッドア
クリルはウレタン結合を包含することができる。好ましいアクリレーテッドアク
リルオリゴマーとしては少なくともMn5,000の種が挙げられる。好ましい
アクリレーテッドウレタンアクリルはWO 97/16769に記載されており
、それの全内容は本明細書中に組み入れられる。
Claims (11)
- 【請求項1】 下記の予備混合成分: (A)少なくとも一つのUV又は放射線硬化性アクリレートオリゴマー; (B)少なくとも一つのアクリレートモノマー希釈剤; (C)場合によって、少なくとも一つの酸官能性接着促進剤またはチオール化合
物; (D)場合によって、少なくとも一つのビニル反応性希釈剤および/またはエン
反応性希釈剤; および (E)場合によって、少なくとも一つの光開始剤 を含むコーティング組成物(ただし、(C)または(D)の少なくとも一つが存
在する)から処方された硬化被覆を有する電気伝導体用絶縁性被覆。 - 【請求項2】 被覆が約0.05未満の誘電正接(60Hz、24℃)を有
する、請求項1の被覆。 - 【請求項3】 前記コーティング組成物が、組成物の全重量に対して、 15〜80重量%の(A); 10〜80重量%の(B); 0〜20重量%の(C); および 0〜20重量%の(D); を含む、請求項1〜2のいずれかに記載の被覆。
- 【請求項4】 前記コーティング組成物が(メタ)アクリレート官能化燐酸
を含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の被覆。 - 【請求項5】 前記コーティング組成物が、N−ビニルピロリドンおよびN
−ビニルカプロラクタムからなる群から選ばれた少なくとも一つのビニル反応性
希釈剤を含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の被覆。 - 【請求項6】 前記コーティング組成物が、C5〜C20アルカンチオール化
合物、ジ‐およびトリ‐メルカプト化合物、およびチオエーテルからなる群から
選ばれた少なくとも一つのチオール化合物を含む、請求項1〜5のいずれか1項
に記載の被覆。 - 【請求項7】 前記コーティング組成物が、γ−メルカプトプロピルトリメ
トキシシラン及びγ−メルカプトプロピルトリエトキシシランからなる群から選
ばれた少なくとも一つのチオール化合物を含む、請求項1〜6のいずれか1項に
記載の被覆。 - 【請求項8】 被覆が24℃、60Hzにおいて約5未満の誘電率を有する
、請求項1〜7のいずれか1項に記載の被覆。 - 【請求項9】 前記被覆が、鉄、銅、アルミニウム及び銀からなる群から選
ばれた金属材料を含む電気伝導体上に硬化されている、請求項1〜8のいずれか
1項に記載の被覆。 - 【請求項10】 前記被覆が超伝導体上に硬化されている、請求項1〜8の
いずれか1項に記載の被覆。 - 【請求項11】 電気伝導体用絶縁性放射線硬化被覆を作る方法であり、 (A)電気伝導体を請求項1〜10のいずれか1項の放射線硬化性コーティング
組成物によって被覆し; そして (B)前記コーティング組成物によって被覆された電気伝導体を、コーティング
組成物を十分に硬化させるのに有効な量の放射線に露出させて電気伝導体上に絶
縁性放射線硬化被覆を形成する; 工程を含む、前記方法。
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