JP2014513168A - 構造用接着剤、その調製手順、及びその応用 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、同一の、または異なる物質の組立品を形成するために、材料同士を接着する分野に関する。本発明は、より具体的には、利用中、中でも、ボートのデッキ及び/若しくは船体の、接着並びに/またはコーキング中に膨張する材料同士を接着する分野に関する。
上記利用のために、構造用接着剤と呼ばれる接着剤が知られており、別々に保管された2つの構成成分からなる。これら構成成分の一方は、単量体を含む他方の構成成分を重合するための触媒である。
・破断点伸びが低く、高く膨張する材料同士を組立てることができない。
・弾性が低く、その結果、ポリマーがクリープし、接着接合部が弱く振動または繰り返し応力に対する抵抗が低減するという不可逆現象が生じる。
・用途に応じて適用することができないため、産業施設に受け入れることが困難な架橋結合時間を有する。
・実際には、接合部厚さが250〜300マイクロメートルの範囲に限定される。
ここで、本発明に係る接着剤組成物によって、これらの特性が全て顕著に改善され、上述の欠点が回避されたことが見出された。本発明に係る接着剤組成物は、メタクリル酸エステルマトリックスを組み入れることができるポリマー系を含み、
上記ポリマー系は、スチレンフリーシーケンス共重合体(ブロック共重合体ともいう)に基づいており、少なくとも2ブロック、有利には少なくとも3ブロックから形成され、
上記ポリマー系は、直鎖状若しくは分枝状のアクリルモノマーまたはメタクリルモノマー、並びに/または、環状メタクリル酸エステル及び/若しくは芳香族メタクリル酸エステルのマトリックスに溶解性があり、
上記マトリックスは、メタクリル酸エステル型の接着剤の配合に、含まれる、あるいは、含まれることを目的とする。
上記ポリマー系は、少なくとも2ブロック、有利には少なくとも3ブロックから形成されたスチレンフリーシーケンス共重合体(ブロック共重合体ともいう、例えば、A、B、C等)を含み、
上記ポリマー系は、直鎖状若しくは分枝状のアクリルモノマー及び/またはメタクリルモノマー、並びに/または、環状メタクリル酸エステル及び/若しくは芳香族メタクリル酸エステルのマトリックスに溶解性があり、
上記マトリックスは、メタクリル酸エステル型の接着剤の配合に、含まれている、あるいは、含まれることを目的とする。
・少なくとも2つのブロック、有利には少なくとも3つのブロックから形成されたスチレンフリー共重合体を含むポリマー系を調製する、あるいは製造し、
・上記ポリマー系は、直鎖状若しくは分枝状のアクリルモノマーまたはメタクリルモノマー、並びに/または、環状メタクリル酸エステル及び/若しくは芳香族メタクリル酸エステルのマトリックスに溶解性があり、
・上記マトリックスは、従来のメタクリル酸エステルタイプの接着剤の配合に組み入れられる、あるいは組み入れられるよう勧められている。
・下塗剤の塗布、
・木材の溝に塗布された組成物の架橋結合後の収縮を前もって補うための最大の配慮、
・必要なステップである研磨の前に、長い乾燥時間を要し得、妨げることができない、
・接合部の不十分な張力/剪断強度、
・コーキング接合部の不十分な弾性、
・クラッキングの発生
・不十分なUV照射耐性、及び
・不十分な、湿気によるエイジング耐性。
a)コーキングされる木材及び関連する船舶のデッキを脱脂するステップ、
b)本発明に係る接着/コーキング組成物を、有利には浸水して塗布し、デッキのチークに置くステップ、
c)上記組成物で溝を充填し、樹脂を塗布して微隆起部を形成することによって、架橋結合後の収縮を補うステップ、
d)塗布された組成物を標準的に架橋結合するステップ、及び
e)約2〜4時間を超えない期間後に、塗布及び硬化した接合部の表面から余分な接着/コーキング組成物を研磨により除去するステップ。
−(例えばチーク及びデッキの)表面を脱脂するステップ、
−チーク、及び適宜、例えば複合材料からなる物質に下塗剤を塗布するステップ、
−粘着剤を塗布し、チークに置くステップ、
−コーキングされる溝をポリマーで充填するが、溝の幅は一般に6〜8mmであるので、確実に架橋結合後の収縮を補うステップ、
−3〜4日後、上記溝から隆起した余分な粘着剤を研磨により除去するステップ。
−塗布される下塗剤及びコークされる材料への直接接着がいらない。よって、塗布時間及び乾燥時間の両方を節約する。
−収縮が小さく、たった1.2%オーダーである。
−3〜4日後に比して、たった約2〜4時間後に、研磨のための接合部が適切になる。
−張力−剪断強度が顕著に大きくなる。
−弾性が大きく、現在使用されているコーキングポリマーでは150〜200%であるのに対し、400%までの範囲である。このことから、チークは、湿度に応じて伸縮する木材であるので、チークに対して利点があることは疑いようがない。
−従来ではクラックが形成されたのに対して、クラックがない。
−現在使用されているポリマーよりも、UV照射耐性が顕著に良好である。
及び、
−現在使用されているポリマーよりも、湿気によるエイジング耐性が良好である。
本発明に係る構造用接着剤に使用できる組成物の調製手順
20gのブロック共重合体及び70gのアクリルまたはメタクリルモノマーマトリックスを、混合装置及び分散装置を備えた反応器に置いた。室温で約10分撹拌を行い、6gの流動添加剤(rheological additives)及び4gの粘着性添加剤を添加した。流動添加剤及び粘着性添加剤の両方は、当業者にとって公知である。さらに20分撹拌を行い、1gのアミンを投入した。十分な時間、実際には約10分標準的な均質化をした後、揺変性であり、かつ色がおおよそ濃褐色の粗生成物を得た。
・5〜60重量%、より具体的には10〜30重量%の、官能化された、あるいは官能化されていない、MAM−ABU−MAMブロック共重合体またはMAM−BU−MAM共重合体(ここで、共重合体のブロックすなわちシーケンスにおいて、MAM=メタクリル酸メチル、ABU=アクリル酸ブチル、BU=ブタジエン)、
・化学式において、メタクリル酸メチルタイプ、メタクリル酸エチルタイプ、メタクリル酸プロピルタイプ、メタクリル酸ブチルタイプ、メタクリル酸ペンチルタイプ、メタクリル酸ヘキシルタイプ、メタクリル酸ベンジルタイプ、メタクリル酸シクロヘキシルタイプ、及びその他のタイプの炭素原子を、5個よりも多く、より有利には5〜10個有し、直鎖状及び/若しくは分枝状の、脂肪族、環状、及び/若しくは芳香族の、40〜95重量%、より具体的には70〜90重量%の、上記ブロック共重合体の溶解マトリックスを形成するためのアクリル酸エステル並びに/またはメタクリル酸エステル。
−40〜87.50%、有利には60〜80%の、本発明に係るブロック共重合体、
−10〜40%のアクリル酸エステル及び/またはメタクリル酸エステル、有利には15〜25%の、上述した本発明に係るメタクリル酸エステル、
−1〜10%、有利には約5%の物理的及び/または化学的な流動添加剤、有利には約5%の物理的な流動添加剤、
−1〜10%、有利には約5%の粘着性添加剤、
−0.5〜5%の1個以上の脂肪族、ヘテロ環状、若しくは芳香族の、1級、2級、及び/または3級アミン、有利には、約1%の2級及び/または3級アミン。
−張力特性 ISO 527A
アームの移動速度:10mm・min−1
試験片の形状:幅×厚さ(mm)=10×4
−標準NF EN 1465 (NF T 76−107)に基づく剪断試験
アームの移動速度:5mm・min−1
試験片の形状:長さ×幅×厚さ(mm)=100×25×4
実際には、被膜は、約300mmである
−湿性湿布D47−1165(70℃、湿度100%で7日間、その後−20℃で2時間)。
本発明に係る接着組成物は、メタクリル酸エステルタイプの標準的な接着剤ベースに組み入れられる。組成物自体は、スチレン組成物を含み得るが、有利にはこれらを含まない。そして、そのように形成された接着剤の配合は、任意の従来のメタクリル酸エステルベースの接着剤の配合のように、標準的な酸化還元系によって重合する。
ブロック共重合体溶液 70重量%
メタクリル酸エステル混合液 20重量%
流動添加剤/粘着性添加剤 5重量%
様々な成分 5重量%
適切な試験のための標準的な評価において、これらの組成物は、以下の特徴を示した。
伸長度 >400%
張力−剪断強度 6から25MPa
ヤング率 2から300MPa
温度耐性 220℃まで
湿性湿布 8日
高いヤング率を保持する、接合部の実質的な弾性が得られた。
(1)少なくとも2つのブロック、さらに好ましくは少なくとも3つのブロックから形成されたブロック共重合体、及び
(2)そのようなブロック共重合体において、交互のブロック(特に、とりわけ、A−B−A−、A−B−B−A−、A−A−B−、A−A−B−B−C−)、このブロックにおける上記A、B、C単位は、上述の定義の通りであり、適宜、酸性の官能基、ヒドロキシル官能基、及び/またはメタクリル酸官能基によって、官能化されている。
−破断点伸びは、400〜450%以上までの範囲であり、すなわち、従来のメタクリル酸エステルベースの接着剤よりも10倍大きい、
−alu/aluにおいて、張力−剪断強度が6MPaに到達し得、すなわち、それぞれの伸長度が150%及び200%である、PUまたはMSポリマーに基づく接着剤よりも2〜4倍大きい、
−弾性係数が、従来のメタクリル酸エステルの250MPaに対し、2MPaに到達し得ることにより、高い弾性があることが示される、よって、弾性係数か低いほど生成物の弾性が大きいので、クリープがない、
−内部可塑剤を添加する必要がなく、接着マトリックスを十分に架橋する、
−可塑剤がないという利点にも関わらず、長期にわたり弾性が維持される、
−エイジングに対する耐性が優れており、特に、エイジング前後で、物理的及び化学的特徴がほとんど同じである、
−UV耐性が優れており、物理的及び化学的特性レベルにおいて際立った低下がなく、外観において顕著な変化がない、
−250μmよりも細かい接着が可能であるとともに、厚さが250μm〜2.5cm超である接合部を形成することができる、
−架橋時間を2時間までに調節できる、
−湿性湿布(7日)に対し非常に良好な耐性がある、
−表面の調製なしに全ての支持体に対し粘着性がある、特に、下塗剤を使用することなく、同一のまたは異なる、いくつかの物質、特に、ガラスを共に接着する。
Claims (19)
- メタクリル酸エステルマトリックスに組み入れることができるポリマー系を必須に含み、
上記ポリマー系は、少なくとも2ブロック、有利には少なくとも3ブロックから形成されたスチレンフリーのブロック共重合体を含み、
上記ポリマー系は、直鎖状若しくは分枝状のアクリルモノマー及び/またはメタクリルモノマー、並びに/または、環状メタクリル酸エステル及び/若しくは芳香族メタクリル酸エステルのマトリックスに溶解性があることを特徴とする、構造用接着剤に利用可能な組成物。 - 上記メタクリル酸エステルマトリックスは、メタクリル酸エステル型の接着剤の配合に含まれることを目的とすることを特徴とする、請求項1に記載の組成物。
- 上記メタクリル酸エステルマトリックスは、メタクリル酸エステル型の接着剤の配合に含まれていることを特徴とする、請求項1に記載の組成物。
- 上記ポリマー系の上記スチレンフリーブロック共重合体は、特に配列A−B−A−、またはA−B−B−A−若しくはA−A−B−を有する、熱硬化性及び/または熱可塑性のポリマーによって、必須に構成されていることを特徴とする、請求項1に記載の組成物。
- 上記スチレンフリーのブロック共重合体は、ナノ構造のブロック共重合体であることを特徴とする請求項1に記載の組成物。
- 上記メタクリル酸エステルマトリックスにおいて、メタクリル酸並びに/またはSBR及び/若しくはSBSの単位、好ましくは、5個の炭素原子を有する、メタクリル酸メチルタイプのメタクリル酸エステル、及び/または8個の炭素原子を有する、メタクリル酸ブチルタイプのメタクリル酸エステルを含むことを特徴とする、請求項4または5に記載の組成物。
- 上記ブロック共重合体に含まれる単位は、特に、酸性の官能基またはヒドロキシル官能基、好ましくはメタクリル酸官能基によって、官能化されていることを特徴とする請求項4または5に記載の組成物。
- 上記ブロック共重合体は、直鎖状若しくは/及び分枝状の、脂肪族アクリルモノマー並びに/またはメタクリルモノマー、並びに/または、環状メタクリル酸エステル及び/若しくは芳香族メタクリル酸エステルのマトリックスに溶解性があることを特徴とする、請求項1に記載の組成物。
- 上記ブロック共重合体は、該共重合体の重量または容量で約5%を超えて、有利には、重量または容量で約10%を超えて、上記マトリックスに溶解性があることを特徴とする、請求項8に記載の組成物。
- ・5〜60重量%、より具体的には10〜30重量%の、官能化された、あるいは官能化されていない、MAM−ABU−MAMブロック共重合体またはMAM−BU−MAM共重合体(ここで、MAM=メタクリル酸メチル、ABU=アクリル酸ブチル、BU=ブタジエン)、及び
・化学式において、メタクリル酸メチルタイプ、メタクリル酸エチルタイプ、メタクリル酸プロピルタイプ、メタクリル酸ブチルタイプ、メタクリル酸ペンチルタイプ、メタクリル酸ヘキシルタイプ、メタクリル酸ベンジルタイプ、メタクリル酸シクロヘキシルタイプ、及びその他のタイプの炭素原子を、5個よりも多く、より有利には5〜10個有し、直鎖状及び/若しくは分枝状の、脂肪族、環状、及び/若しくは芳香族の、40〜95重量%、より具体的には70〜90重量%の、上記ブロック共重合体の溶解マトリックスを形成するためのアクリル酸エステル並びに/またはメタクリル酸エステル、
を含むことを特徴とする、請求項1に記載の組成物。 - ・40〜87.50%、有利には60〜80%の、本発明に係る上記ブロック共重合体、
・10〜40%のアクリル酸エステル及び/またはメタクリル酸エステル、有利には15〜25%の上記メタクリル酸エステル、
・1〜10%、好ましくは約5%の、物理的及び/または化学的な流動添加剤、有利には約5%の物理的な流動添加剤、
・1〜10%、有利には約5%の粘着性添加剤、
・0.5〜5%の1個以上の脂肪族、ヘテロ環状、若しくは芳香族の、1級、2級、及び/または3級アミン、有利には、約1%の2級及び/または3級アミン、
を含むことを特徴とする、請求項3に記載の組成物。 - 請求項1〜11の何れか1項に記載の配合を得る方法であって、
・少なくとも2つのブロック、有利には少なくとも3つのブロックから形成されたスチレンフリー共重合体を含むポリマー系を調製する、あるいは製造し、
・上記ポリマー系は、直鎖状若しくは分枝状のアクリルモノマーまたはメタクリルモノマー、並びに/または、環状メタクリル酸エステル及び/若しくは芳香族メタクリル酸エステルのマトリックスに溶解性があり、
・上記マトリックスは、従来のメタクリル酸タイプの接着剤の配合に組み入れられる、あるいは組み入られるよう勧められている、方法。 - 酸化還元系を組み入れて接着及び/またはコーキング動作を実行するための、請求項1〜11の何れか1項に記載の配合の利用。
- ガラス、ポリスチレン、ABS、ポリエステル、ポリカーボネート、アルミニウム、鋼鉄、ステンレス鋼、亜鉛メッキ鋼、及び/またはPMMAといった物質に組み入れることを特徴とする、請求項13に記載の利用。
- 特にボートのデッキ及び/若しくは船体の、接着並びに/またはコーキング動作を実行するための、請求項13または14に記載の利用。
- 木材、特にチーク材、適宜複合材料といった物質に組み入れられることを特徴とする、請求項15に記載の利用。
- a)コーキングされる木材及び/または船舶のデッキ及び/または船体を脱脂するステップ、
b)上記接着/コーキング組成物を塗布し、チークデッキを置くステップ、
c)上記組成物で溝を充填し、樹脂を塗布して微隆起部を形成することによって、架橋結合後の収縮を補うステップ、
d)塗布された組成物を標準的に架橋結合するステップ、及び
e)約2〜4時間を超えない期間後に、塗布及び硬化した接合部の表面から余分な接着/コーキング組成物を研磨するステップ、
を実行する、木材、特に船舶のデッキ及び/または船体のコーキング方法を含む、請求項13〜16の何れか1項に記載の利用。 - コーキングされる材料に直接接着すること、及び約2〜4時間後に研磨することを含むことを特徴とする、請求項17に記載の方法。
- 架橋結合後の収縮を補うように、コーキングされる溝を充填することを含むことを特徴とする、請求項17に記載の方法。
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