JP2015536367A - 反応性樹脂組成物及びその使用 - Google Patents

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Abstract

掘削孔中に繋留手段を化学的に固定するため、及び建設関係の接着のための反応樹脂組成物が記述される。該反応樹脂組成物は、少なくとも1種のラジカル硬化性化合物(a−1)と、平均で1分子当たり1より多いエポキシド基を含むエポキシ樹脂(a−2)とを含む樹脂成分(A)と、前記少なくとも1種のラジカル化合物用の硬化剤(b−1)と、少なくとも1種のアミン(b−2)とを含む硬化剤成分(B)とを含み、前記化合物(a−1)及び(b−1)、並びに前記化合物(a−2)及び(b−2)が、それぞれ反応を抑制するように空間的に相互に分離されており、かつ該組成物はCu化合物、Mn化合物及び鉄化合物、並びに架橋化合物を含まない。前記樹脂成分中、二重結合値とエポキシド値の比nDB:nEPは、0.01乃至0.55、または5乃至50である。【選択図】なし

Description

本発明はハイブリッド反応樹脂組成物、特にラジカル硬化性化合物とエポキシ樹脂をベースとする反応樹脂組成物、及び掘削孔中に固着手段を化学的に固定するためのその使用に関する。
一方で不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂をベースとし、他方で接着及び付着剤としてのエポキシ樹脂をベースとした反応樹脂混合物の使用はかなり前から知られていた。これは一般に二成分系で、一方の成分が反応樹脂混合物を、他方の成分が樹脂用の硬化剤を含む。充填剤、促進剤、安定剤、反応性溶媒(反応性希釈剤)を含む溶媒のような他の通常の構成成分は、これら二成分の一方及び/または他方に含まれていてよい。そして両成分を混合することにより、硬化生成物が生成されつつ反応が開始される。
特に化学的固定技術、例えばダボ材料については、反応性樹脂材料に高い要求が課せられる。というのもこうした使用では、機械的強度や、鉱物下地並びにガラス、鋼鉄などのような他の下地への付着力も極めて高くなければならないからである。機械的強度及び付着特性の評価のための一つのパラメーターは、いわゆる引抜試験である。低い引抜値 −引抜値は荷重値とも呼ばれる− は低い引張強度及び下地への低い付着力を示す。反応性樹脂材料をモルタル及び/またはダボ材料用有機結合剤として使用する場合、低温や高温のような厳しい条件下でも高い荷重値が達せられねばならない。
基本的に化学的固定技術では二つの系が用いられる。一つは通常過酸化物で硬化されるラジカル重合性のエチレン性不飽和化合物をベースとし、もう一つはエポキシド−アミンをベースとする。第一の系は、特に低温(−10(C)での迅速な硬化を特徴とし、特に高温、例えば+80(Cで荷重値の点で有利であるが、無視できない収縮を示す。これに対しエポキシド−アミン系は特に低温(+5(C)で硬化がより緩慢で、特に高温、例えば+80(Cで荷重値の点で弱さを示すが、収縮ははるかに小さい。
両方の系の利点を統合するために、二重硬化結合剤の開発に向けて開発が進んでいる。これは、硬化がラジカルによっても重付加によっても起こる系を意味する。こうした系はハイブリッド系またはハイブリッド結合剤とも呼ばれる。こうしたハイブリッド系は一般に、第一反応型によって硬化可能な化合物、例えばラジカル重合性化合物と、第一反応型とは異なる第二反応型によって硬化可能な化合物、例えば重付加によって重合する化合物、例えばエポキシドとを含む樹脂組成物をベースとする。ラジカル重合性化合物とエポキシドとをベースとする樹脂組成物は、例えば過酸化物とアミンにより硬化可能である。
2つの古典的な系を、その処方から著しく調整または変更し、それによりある本質的特性(例えば貯蔵安定性、高温または低温での反応性など)の悪化を甘受せねばならなくなることなしに、単純ですぐに使えるハイブリッド系に統合することは、これまでに達成されていない。
特許文献1から、ハイブリッド結合剤をベースとする反応樹脂モルタル組成物が公知である。このハイブリッド結合剤は、ラジカル硬化性樹脂とエポキシ樹脂とを含む樹脂成分と、脂肪族アミンと過酸化物とを含む硬化剤成分とを有する系をベースとしている。しかしながらこの反応樹脂モルタル組成物には幾つか不利な点がある。
この反応樹脂モルタル組成物で不利であるのは、ラジカル重合が室温及び特に−10(Cまでの低温で開始されるためには、過酸化物を開始剤とするラジカル重合が、金属塩をベースとする促進剤によって活性化されねばならないことである。特許文献1によればこの促進剤は、ラジカル硬化性組成物を含む樹脂成分中に含まれている。
更に、この反応樹脂モルタル組成物のもう一つの不利な点は、低温硬化に加え、低温で硬化された材料の特性を改善するために、一方がラジカル(共)重合可能で、他方がアミンと反応可能な二つ官能基をもつ追加の化合物、いわゆる架橋化合物が必要なことである。この架橋化合物によってはじめて、満足のいく荷重値が低温で達成できることが判明しえいる。
更に、反応樹脂モルタル組成物のゲル時間が、安定なニトロキシルラジカルでしか延ばせないことも不利である。これは、ニトロキシルラジカルと並んで使用される通常の抑制剤では、ゲル時間延長が可能でないからである。
これは更に別な問題につながる。樹脂及び/または樹脂成分には、貯蔵安定的にするために、早期の、つまり貯蔵中のラジカル重合を防ぐ化合物が添加されることが多い。通常の実証されている化合物は、4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシル(Tempol)で、これはとりわけ、ラジカル硬化する不飽和樹脂のゲル時間を所望の値に調整するのにも用いられる。しかしながら特許文献1による反応樹脂モルタル組成物では、少なくともゲル時間の調整のために加えられるTempolは比較的速く分解されると想定され、その結果ゲル時間を持続的に延長することができず、ゲル時間ドリフトが観察されることになる。文献(例えばシェルドン(Sheldon)他、オルグ.ビオモル.ケム(Org. Biomol. Chem.)、2003, 1, 3232、イー・ジー・ロザンチェフ(E. G. Rozantsev)他、ロス.ケム.レブ(Russ. Chem. Rev.)、1971, 40(3), 233)には、Tempolは、とりわけ空気中の酸素とOH基性の物質(通常の反応樹脂混合物にも含まれているような)が存在する場合、とりわけ過酸化物硬化剤の活性化のための触媒として用いられるCu(I)塩及びCu(II)塩と反応するという指摘がある。室温での迅速な酸化反応が想定される。この分解反応は他の安定なニトロキシルラジカルについても想定される。
欧州特許出願公開第10153243号明細書
従って本発明の課題は、上記の不利点をもたず、特に公知の反応樹脂系の組み合わせから、個々の反応性樹脂系の特性に負の影響を及ぼすことなく、容易に得ることができ、従って単純な組成を有する、化学的固定のための反応樹脂系、特に注入系を提供することである。
この課題は請求項1の特徴を有する反応樹脂組成物により解決される。
本発明の基礎となったのは、既に様々な用途のために公知で、多方面で使用されている複数種の注入モルタル、従ってそれらの特性、特にそれらの利点を組み合わせて、すぐに使える注入系として提供するという着想である。
本発明のよりよい理解のために、ここで用いられる術語の以下の説明が有意義であると考えられる。本発明の意味で、
− 「硬化剤」は、基材樹脂の重合(硬化)を引き起こす物質を意味する。
− 「促進剤」は、重合反応(硬化)を促進することのできる化合物であって、ラジカルスターターの生成を促進するのに役立つ化合物を意味する。
− 「安定剤」は、重合反応(硬化)を抑制することのできる化合物であって、重合反応を、従って貯蔵中のラジカル重合性化合物の望まぬ早期の重合を避けるのに役立つ化合物を意味する。これらの化合物は、通常ゲル時間に影響を及ぼさないわずかな量だけ使用される。
− 「抑制剤」も、重合反応(硬化)を抑制することのできる化合物であって、硬化剤添加直後の重合反応の開始を遅らせるのに役立つ化合物を意味する。これらの化合物は、通常ゲル時間に影響を及ぼす量使用される。
− 「反応性希釈剤」は、液体または低粘度のモノマー及び基材樹脂であって、他の基材樹脂、樹脂マスターバッチまたは樹脂混合物を希釈し、それによってそれらの用途に必要な粘度を与え、基材樹脂と反応可能な官能基を含み、重合(硬化)の際、大部分が硬化された材料(モルタル)の構成成分となるモノマー及び基材樹脂を意味する。
− 通常過酸化物で硬化される不飽和ポリエステルまたはビニル樹脂の「ゲル時間」は、樹脂の温度が+25℃から35℃に上昇するゲル時間の樹脂の硬化段階の時間に当たる。これはほぼ、まだ樹脂の流動性または粘度が、反応樹脂または反応性樹脂材料をまだ容易に加工または操作できる範囲にある期間に当たる。
− (ある選択された期間、例えば30日または60日にとっての)「ゲル時間ドリフト」は、硬化が、硬化の基準時点、例えば反応樹脂または反応樹脂材料製造の24時間後とは別の時点に行われる場合に、観察されるゲル時間が基準時点のゲル時間から逸脱する現象を言う。
− 「二成分モルタル系」は、互に分離して貯蔵される二成分、一般に樹脂成分と硬化剤成分とを含み、両成分の混合後初めて反応樹脂モルタルの硬化が起こる系を言う。
− 「三成分モルタル系」は、互に分離して貯蔵される三成分を含み、三成分の混合後初めて反応樹脂モルタルの硬化が起こる系を言う。
− 「エポキシド値」は、100gの樹脂中のエポキシド基のモル数を意味する(以下でnEPとも言う)。
− 「二重結合値」は、100gの樹脂中の二重結合基または二重結合のモル数を意味する(以下でnDBとも言う)。
− 「(メタ)アクリル・・・/・・・(メタ)アクリル・・・」は「メタクリル・・・/・・・メタクリル・・・」化合物をも「アクリル・・・/・・・アクリル・・・」化合物をも含めることを意味する。
本発明の第一の目的は、少なくとも1種のラジカル硬化性化合物(a−1)と、平均で1分子当たり1より多いエポキシ基を含むエポキシ樹脂(a−2)とを含む樹脂成分(A)と、前記少なくとも1種のラジカル化合物用の硬化剤(b−1)と、少なくとも1種のアミン(b−2)とを含む硬化剤成分(B)とを有する反応樹脂組成物であって、前記化合物(a−1)及び(b−1)、並びに前記化合物(a−2)及び(b−2)が、それぞれ反応を抑制するように空間的に相互に分離されている反応樹脂組成物である。
ここで、ラジカル硬化性の化合物(a−1)とエポキシ樹脂(a−2)は相互に任意の割合で提供することはできない。驚くべきことで、予見できないことであったが、ラジカル硬化性化合物(a−1)とエポキシ樹脂(a−2)とが特定の割合である場合にのみ、満足のいく特性を備えた硬化性組成物が得られる。ここでこの組成物中、ラジカル重合性官能基の総量またはエポキシド基の総量が過剰でなければならない。
従って本発明によれば、この組成物中の二重結合値とエポキシド値の比nDB:nEPは0.01乃至0.55、好ましくは0.01乃至0.30、特に好ましくは0.01乃至0.25であるか、または5乃至50、好ましくは7乃至50、特に好ましくは10乃至50である。
前記組成物にてエポキシド基の総量が優勢で、比nDB:nEPが0.01乃至0.55の範囲にある場合、エポキシド−アミン系の範囲にある荷重値を達成できる。この場合、硬化特性はエポキシド−アミン系の硬化特性よりも優れており、ラジカル重合性化合物をベースとする系及び/または特許文献1から知られる系と同等である。
前記組成物にてラジカル重合性官能基の合計比率が優勢で、比nDB:nEPが5乃至50の範囲にある場合、特許文献1から知られるハイブリッド系の範囲にあり、ラジカル重合性化合物をベースとする純粋系の荷重値よりも幾分優れた荷重値を達成できる。驚くべきことに、この場合、低温(−5℃)での硬化特性は、参照ハイブリッド系並びに純粋な個別系、つまりラジカル重合性化合物をベースとする系やアミンと反応可能な化合物をベースとする系の場合よりも、著しく優れている。
本発明による系では、満足のいく硬化が観察され、硬化された材料の特性を得るために、特許文献1の場合には硬化のためにどうしても必要である遷移金属化合物も架橋化合物も必要でない。従って本発明によれば前記組成物は、銅化合物、マンガン化合物、鉄化合物も、架橋化合物も含まない。
こうして、参照ハイブリッド系並びに個別系、ラジカル重合性化合物をベースとする系及びアミンと反応可能な化合物をベースとする系に比べ、より優れた特性をもつ反応樹脂組成物が得られるハイブリッド結合剤を提供することが達成された。
特許文献1の反応樹脂モルタル組成物をすぐに使える系としてパッケージしようとすると、更なる困難が生じる。
公知の二成分系では、樹脂成分と硬化剤成分が、両成分が相互に接触せしめられたときにのみ反応が起こるように空間的に分離してパッケージされているように、構成成分を配分するのが普通である。カプセル(Kartuschen)またはフィルム容器(Foliengebinden)にパッケージするような通常の二成分パッケージでは、樹脂成分は第一カプセルまたは第一フィルムバッグ(Folienbeutel)に、硬化剤成分はそれとは空間的に分離された第二カプセルまたは第二フィルムバッグにパッケージされている。これは、同じく使用されるカートリッジ(Patronnen)についても該当し、この場合は硬化剤成分を容れたより小さいカートリッジが、樹脂成分を容れたより大きなカートリッジ中に配置される。カプセルがパッケージである場合、二成分の空間的分離を達成するために、カプセルは通常二つの分離したチャンバーを含む。
特許文献1に記述されているようなハイブリッド組成物の場合、二チャンバー系では、一方のチャンバーに入れられている樹脂成分は、ラジカル硬化性化合物、エポキシ樹脂、触媒、促進剤、場合によっては反応性希釈剤、抑制剤及び架橋用化合物を含むであろう。そして硬化剤成分が、両方の硬化剤、過酸化物とアミンとを含むであろう。硬化剤側で、短時間貯蔵安定的に組み合わせることができる過酸化物とアミンはわずかしかないという問題が生じる。つまり、とりわけエポキシ樹脂用のアミン硬化剤の選択に関し柔軟性がない。更に、互いに組み合わせ可能なそうした硬化剤では、十分な貯蔵安定性自体、保証され得ない。これは必然的に、硬化及び結合剤の能力を、つまり繋留要素の付着強度を予測不能に損なうことになる。しかしながら樹脂側でも、上で既に説明したように、個々の構成成分相互の反応による問題を考慮に入れなければならない。
発明者らは、ラジカル硬化性化合物と硬化剤としての過酸化物をベースとする先行技術から既に公知の二成分系と、エポキシド−アミンをベースとする公知の二成分系とを合わせて三成分系とし、樹脂成分及び硬化剤成分を、ラジカル硬化性化合物は第一成分中に、エポキシ樹脂は過酸化物とともに第二成分中に、アミンは第三成分中に含まれるように配分し、これら三成分が空間的に相互に分離されていて2種の樹脂の硬化が全成分の混合後にのみ起こるようにすることにより、これを解決できることを見出した。
従って本発明の好ましい実施形態は、上述の反応樹脂組成物にて、第一成分(I)が前記化合物(a−1)を含み、第二成分(II)が前記少なくとも1種の化合物(a−2)と前記硬化剤(b−1)とを含み、第三成分(III)が前記少なくとも1種のアミン(b−2)を含むように、前記化合物(a−1)、(a−2)、(b−1)及び(b−2)を三成分に配分し、これら三成分(I)、(II)及び(III)は反応を抑制するように空間的に相互に分離されている。
こうして特許文献1から知られるハイブリッド系は、必要な構成成分の数を減らし、反応樹脂モルタル組成物の処方のより大きな自由度を達成することを通じて、著しく単純化され、緩慢硬化系と迅速硬化系とを、処方を調整することなく組み合わせることが達成された。更に、ゲル時間を安定なニトロキシルラジカルのみならず公知の別の抑制剤でも調整可能にすることが達成できた。更に、モルタル材料の低温特性やそれによって達成される荷重値のような特性は、特許文献1から知られた系の範囲にある。特に、硬化されたモルタル材料の同等の特性を達成するために、一方がラジカル(共)重合可能で、他方がアミンと反応可能な二つの官能基をもつ化合物も、金属塩をベースとする促進剤も必要でない。
本発明によれば、過酸化物のようなラジカル硬化性化合物用の硬化剤(b−1)とエポキシ樹脂(a−2)とが互いに組み合わされる。これにはエポキシ樹脂が過酸化物の鈍感剤としても役立ち、従って場合によっては硬化された組成物の有利な特性を損ないかねない、過酸化物の鈍感化のための追加の化合物(通常不活性な化合物、つまり可塑化化合物)を不要にすることができるという利点がある。
本発明による反応樹脂組成物の更に別な利点は、任意のアミン(b−2)をエポキシ樹脂(a−2)用の硬化剤として、任意の過酸化物をラジカル硬化性化合物(a−1)用の硬化剤(b−1)として使用できることである。こうして硬化剤の選択に当たり最大限の設計自由度が得られ、これらの硬化剤を単純に、互いに独立に組成物に対するそれぞれの要求に応じて選択することができる。
更に、ゲル化時間調整のために特定の抑制剤に限定されておらず、既知の化合物から抑制剤を選択できることも有利である。
本発明によればラジカル硬化性化合物(a−1)として、当業者に知られているエチレン性不飽和化合物、炭素−炭素三重結合を有する化合物及びチオール−Yn/En樹脂が適している。
これらの化合物のうち、スチレン及びその誘導体、(メタ)アクリレート、ビニルエステル、不飽和ポリエステル、ビニルエーテル、アリルエーテル、イタコネート、ジシクロペンタジエン化合物及び不飽和脂肪を含むエチレン性不飽和化合物の群が好ましく、そのうち特に不飽和ポリエステル樹脂及びビニルエステル樹脂が適しており、例えば出願公報、欧州特許出願公報第1935860号明細書、独国特許出願公報第19531649号明細書、国際公開第02/051903号パンフレット及び国際公開第10/108939号パンフレットに記載されている。ここでビニルエステル樹脂は、その加水分解安定性と極めて優れた機械的特性ゆえに最も好ましい。
本発明による樹脂混合物中に使用できる、適当な不飽和ポリエステルの例は、エム.マリク(M. Malik)他により、ジェイ・エム・エス−巨大分子化学物理学概説(J. M. S. - Rev. Macromol. Chem. Phys.),C40(2 and 3), p.139-165 (2000) にて分類されたように、以下の類に割り当てられる。
(1)オルト樹脂。これらは、無水フタル酸、無水マレイン酸またはフマル酸とグリコール、例えば1,2−プロピレングリコール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,3−プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ネオペンチルグリコールまたは水素化ビスフェノール−Aをベースとする。
(2)イソ樹脂。これらは、イソフタル酸、無水マレイン酸またはフマル酸とグリコールから製造される。これらの樹脂はオルト樹脂より多い分量の反応性希釈剤を含有することができる。
(3)ビスフェノール−A−フマレート。これらは、エトキシル化ビスフェノール−Aとフマル酸をベースとする。
(4)ヘット酸樹脂(ヘキサクロロ−エンド−メチレン−テトラヒドロフタル酸樹脂)。これらは、不飽和ポリエステル樹脂を製造する際に塩素/臭素含有無水物またはフェノールから得られる樹脂である。
これらの樹脂の類と並んで、いわゆるジシクロペンタジエン樹脂(DCPD樹脂)も不飽和ポリエステル樹脂と識別することができる。DCPD樹脂の類は、上記の樹脂種のうち一種をディールス−アルダー反応によりシクロペンタジエンで修飾して得るか、または二炭酸、例えばマレイン酸とジシクロペンタジエニルとの第一反応、次いで第二反応、不飽和ポリエステル樹脂の通常の製造によって得られる。後者はDCPD−マレイン樹脂である。
不飽和ポリエステル樹脂は好ましくは500乃至10,000ダルトン、より好ましくは500乃至5000ダルトン、更により好ましくは750乃至4000ダルトン(ISO 13885−1による)の分子重量Mnを有する。不飽和ポリエステル樹脂は、0乃至80mg KOH/樹脂g、好ましくは5乃至70mg KOH/樹脂g(ISO 2114−2000による)の酸価を有する。DCPD樹脂が不飽和ポリエステル樹脂として用いられる場合、酸価は好ましくは0乃至50mg KOH/樹脂gである。
本発明の意味で、ビニルエステル樹脂は、少なくとも1つの(メタ)アクリレート末端基を有するオリゴマー、プレポリマーまたはポリマー、いわゆる(メタ)アクリレート官能化樹脂であり、ウレタン(メタ)アクリレート樹脂及びエポキシ(メタ)アクリレートもこれに属す。
末端位置にのみ不飽和基を有するビニルエステル樹脂は、例えばエポキシドオリゴマーまたはエポキシドポリマー(例えばビスフェノール−A−ジグリシジルエーテル、フェノール−ノボラック型のエポキシド、またはテトラブロムビスフェノールーAをベースとするエポキシドオリゴマー)を、例えば(メタ)アクリル酸または(メタ)アクリルアミドで変換することにより得られる。好ましいビニルエステル樹脂は、(メタ)アクリレート官能化樹脂、及びエポキシドオリゴマーまたはエポキシドポリマーをメタクリル酸またはメタクリルアミド、好ましくはメタクリル酸で変換することにより得られる樹脂である。
こうした化合物の例は、出願公報、米国特許第3297745号明細書、米国特許第3772404号明細書、米国特許第4618658号明細書、英国特許出願公開第2217722号明細書、独国特許出願公開第3744390号明細書及び独国特許出願公開第4131457号明細書から知られている。
ビニルエステル樹脂として特に適していて好ましいのは、例えば独国特許出願公開第3940309号明細書に記載されているような、例えば二官能性及び/または多官能性のイソシアネートを、適当なアクリル化合物で、場合によっては少なくとも2つのヒドロキシル基を含むヒドロキシル化合物の関与の下で変換することによって得られる(メタ)アクリレート官能化樹脂である。
イソシアネートとしては、脂肪族(環式または直鎖)及び/または芳香族の二官能性または多官能性イソシアネート、またはそのプレポリマーを用いることができる。こうした化合物の使用は湿潤能力の向上、従って付着特性の改善に役立つ。芳香族二官能性または多官能性イソシアネート、またはそのプレポリマーが好ましく、芳香族二官能性または多官能性プレポリマーが特に好ましい。例として、鎖補強向上のためのトルイレンジイソシアネート(TDI)、ジイソシアネートジフェニルメタン(MDI)及びポリマー性ジイソシアネートジフェニルメタン(pMDI)、並びに可撓性を高めるヘキサンジイソシアネート(HDI)及びイソホロンジイソシアネート(IPDI)を挙げることができ、そのうちポリマー性ジイソシアネートジフェニルメタン(pMDI)が特別に好ましい。
アクリル化合物としては、アクリル酸及び炭素残基上で置換されているアクリル酸、例えばメタクリル酸、多原子価アルコールを有するアクリル酸またはメタクリル酸のヒドロキシル基を含むエステル、ペンタエリルトリトール(メタ)アクリレート、グリセロールジ(メタ)アクリレート、例えばトリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールモノ(メタ)アクリレートが適している。アクリル酸ヒドロキシルアルキルエステルまたはメタクリル酸ヒドロキシルアルキルエステル、例えばヒドロキシエチル(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、ポリオキシエチレン(メタ)アクリレート、ポリオキシプロピレン(メタ)アクリレートが好ましいが、それは特にこうした化合物が鹸化反応の立体障害に役立つからである。
場合によっては使用可能なヒドロキシ化合物として適しているのは、二価以上の価数のアルコール、例えば酸化エチレン及び/または酸化プロピレンの誘導体、例えばエタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロパンジオール、ジプロピレングリコール、他のジオール、例えば1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、ジエタノールアミン、更にビスフェノールA及び/もしくはF及び/もしくはそのエトキシ化/プロポキシル化用生成物及び/もしくは水和化用もしくはハロゲン化用生成物、より高い価数のアルコール、例えばグリセリン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオール及びペンタエリトリトール、ヒドロキシル基を含有するポリエーテル、例えば脂肪族もしくは芳香族のオキシランのオリゴマー及び/または多環式エーテル、例えば酸化エチレン、酸化プロピレン、酸化スチレン及びフラン、主鎖にビスフェノールAもしくはFのもののような芳香族構造単位を含有するポリエーテル、前述のアルコール及び/またはポリエーテル及び二炭酸及び/またはそれらの無水物、例えばアジピン酸、フタル酸、テトラヒドロフタル酸、及び/またはヘキサヒドロフタル酸、ヘット酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、セバシン酸などをベースとしたヒドロキシル基含有ポリエステルである。特に好ましいのは、樹脂の鎖補強のための芳香族構造単位を有するヒドロキシル化合物、架橋密度を高めるための、フマル酸など不飽和構造単位を含有するヒドロキシル化合物、分岐及び/または星状のヒドロキシル化合物、特に三価及び/または多価アルコール及び/またはそれらの構造単位を含有するポリエーテル及び/またはポリエステル、反応性希釈剤中の樹脂またはその溶液のより低い粘度及びより高い反応性と架橋密度を達成するための分岐及び/または星状のウレタン(メタ)アクリレートである。
ビニルエステル樹脂は、好ましくは500乃至3000ダルトン、より好ましくは500乃至1500ダルトン(ISO 13885−1による)の分子量Mnを有する。ビニルエステル樹脂は、0乃至50mg KOH/樹脂g、好ましくは0乃至30mg KOH/樹脂g(ISO 2114−2000による)の酸価を有する。
本発明によって使用可能なこれらの樹脂は全て、例えばより低い酸価、水酸化物価または無水物価を達成するために、当業者に知られている方法により修飾されてもよく、または可撓性単位を基本構造に導入することよって、より可撓にされるなどしてもよい。
更に、樹脂は、過酸化物のようなラジカル反応開始剤で重合され得る他の反応性基、例えば、イタコン酸、シトラコン酸及びアリル基などから誘導された反応性基を含有していてもよい。
エポキシ樹脂(a−2)としては、このために当業者に知られており、かつ市販されていて、平均で1分子当たり1より多い、好ましくは2より多いエポキシド基を含む多数の化合物が考慮の対象になる。ここでこれらのエポキシ化合物(エポキシ樹脂)は、飽和でも不飽和でもよく、脂肪族、脂環式、芳香族またはヘテロ環式であってよく、ヒドロキシル基も有していてよい。それらは更に、混合および反応条件下で妨げになる二次反応を引き起こさない置換基、例えばアルキル置換基、アリール置換基、エーテル基などを含んでいてもよい。本発明の範囲内で、三量体及び四量体のエポキシドも適している。適当なポリエポキシ化合物は、例えばリー・ネビル(Lee, Neville)、エポキシ樹脂のハンドブック(Handbook of Epoxy Resins)1967に記載されている。好ましくはエポキシドは、多価アルコール、特にビスフェノールおよびノボラックから誘導されるグリシジルエーテルである。エポキシ樹脂は、120乃至2000g/当量、好ましくは140乃至400g/当量のエポキシ当量を有する。複数種のエポキシ樹脂の混合物が使用されてもよい。エポキシ当量が180乃至190g/当量の、ビスフェノールA及び/またはFをベースとする液体ジグリシジルエーテルが、特に好まれる。複数種のエポキシ樹脂の混合物が使用されてもよい。好ましくはエポキシドはビスフェノールAまたはビスフェノールFまたは両者の混合物のジグリシジルエーテルである。
多価フェノールとして挙げることができるのは、例えばレゾルシノール、ヒドロキノン、2,2−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)−プロパン(ビスフェノールA)、ジヒドロキシフェニルメタン(ビスフェノールF)の異性体混合物、テトラブロモビスフェノールA、ノボラック、4,4’−ジヒドロキシフェニルシクロヘキサン、4,4’−ジヒドロキシ−3,3’−ジメチルジフェニルプロパンなどである。
エポキシ樹脂は好ましくは少なくとも300ダルトンの分子量を有する。エポキシ樹脂は最大10,000ダルトン、好ましくは最大5,000ダルトンの分子量を有する。ここでエポキシ樹脂の分子量は、基本的に反応樹脂組成物の所望の粘度と反応性、及び/または達成されるべき架橋密度に依存する。
本発明によればエポキシ樹脂として異なるエポキシ樹脂の組み合わせが用いられてもよい。
ラジカル硬化性化合物(a−1)の硬化は、硬化剤(b−1)としての過酸化物で開始されるのが適当である。過酸化物に加えて更に加速剤が使用されてもよい。不飽和ポリエステル樹脂及びビニルエステル樹脂を硬化するために用いられる、当業者に知られている過酸化物全てが使用可能である。こうした過酸化物には、液体または固体の有機及び無機過酸化物が含まれ、過酸化水素も使用可能である。適当な過酸化物の例は、ペルオキシカーボネート(式−OC(O)OO−)、ペルオキシエステル(式−C(O)OO−)、ジアシルペルオキシド(式−C(O)OOC(O)−)、ジアルキルペルオキシド(式−OO−)などである。これらはオリゴマーまたはポリマーとして存在していてよい。適当な過酸化物の例の包括的列挙が、例えば出願公報、米国特許出願公開第2002/0091214号明細書、段落[0018]にある。
過酸化物は好ましくは有機過酸化物の群から選択されている。適当な有機過酸化物は、第3級アルキルヒドロペルオキシド、例えばtert−ブチルヒドロペルオキシド及び他のヒドロペルオキシド、例えばクメンヒドロペルオキシド、ペルオキシエステルまたは過酸、例えばtert−ブチルペルエステル(例えばtert−ブチルペルオキシベンゾエート)、過酸化ベンゾイル、ペルアセテート及びペルベンゾエート、(ジ)ペルオキシエステルを含む過酸化ラウリル、ペルエーテル、例えばペルオキシジエチルエーテル、ペルケトン、例えばメチルエチルケトンペルオキシドである。硬化剤として使用される有機過酸化物は、第3級ペルエステルまたは第3級ヒドロペルオキシド、つまり−O−O−アシル基または−OOH基に直接結合された第3級炭素原子を有する過酸化物化合物であることが多い。しかしながら、これらの過酸化物と他の過酸化物との混合物も、本発明によれば使用可能である。過酸化物は混合過酸化物、つまり1分子中に2つの異なる過酸化物有単位を含む過酸化物であってもよい。好ましくは硬化のために過酸化ベンゾイル(BPO)または第3級ブチルペルオキシベンゾエートが使用される。
エポキシ樹脂(a−2)の硬化に用いられる少なくとも1種のアミン(b−2)は、第1級及び/または第2級アミンであるのが適当である。このアミンは、脂環式を含む脂肪族、芳香族及び/または芳香脂肪族であってよく、1つまたは複数のアミノ基を有していてよい(以下、後者をポリアミンと言う)。このポリアミンは好ましくは少なくとも2つの第1級脂肪族アミノ基を有する。更にこのポリアミンは、第2級または第3級の特徴を有するアミノ基を有していてもよい。ポリアミノアミド及びポリアルキレンオキシド−ポリアミンまたはアミン付加物、例えばアミン−エポキシ樹脂付加物またはマンニッヒ塩基も、同様に適している。芳香族残基も脂肪族残基も含むアミンが、芳香脂肪族と定義される。
適当なアミンは、本発明の範囲を限定することなく、例えば1,2−ジアミノエタン(エチレンジアミン)、1,2−プロパンジアミン、1,3−プロパンジアミン、1,4−ジアミノブタン、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジアミン(ネオペンタンジアミン)、ジエチルアミノプロピルアミン(DEAPA)、2−メチル−1,5−ジアミノペンタン、1,3−ジアミノペンタン、2,2,4−または2,4,4−トリメチル−1,6−ジアミノヘキサン及びその混合物(TMD)、1−アミノ−3−アミノメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキサン、1,3−ビス(アミノメチル)−シクロヘキサン、1,2−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、ヘキサメチレンジアミン(HMD)、1,2−及び1,4−ジアミノシクロヘキサン(1,2−DACH及び1,4−DACH)、ビス(4−アミノシクロヘキシル)メタン、ビス(4−アミノ−3−メチルシクロヘキシル)メタン、ジエチエレントリアミン(DETA)、4−アザヘプタン−1,7−ジアミン、1,11−ジアミノ−3,6,9−トリオキスウンデカン、1,8−ジアミノ−3,6−ジオキサオクタン、1,5−ジアミノ−メチル−3−アザペンタン、1,10−ジアミノ−4,7−ジオキサデカン、ビス(3−アミノプロピル)アミン、1,13−ジアミノ−4,7,10−トリオキサトリデカン、4−アミノメチル−1,8−ジアミノオクタン、2−ブチル−2−エチル−1,5−ジアミノペンタン、N,N−ビス(3−アミノプロピル)メチルアミン、トリエチレンテトラミン(TETA)、テトラエチレンペンタミン(TEPA)、ペンタエチレンヘキサミン(PEHA)、ビス(4−アミノ−3−メチルシクロヘキシル)メタン、1,3−ベンゼンジメタンアミン(m−キシリエンジアミン、mXDA)、1,4−ベンゼンジメタンアミン(p−キシリレンジアミン、pXDA)、5−(アミノメチル)ビシクロ[[2.2.1]ヘプタ−2イル]メチルアミン(NBDA、ノルボルナンジアミン)、ジメチルジプロピレントリアミン、ジメチルアミノプロピル−アミノプロピルアミン(DMAPAPA)、3−アミノメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキシルアミン(イソホロンジアミン(IPD))、ジアミノジシクロヘキシルメタン(PACM)、混合多環式アミン(MPCA)(例えばAncamine(登録商標)2168)、ジメチルジアミノジシクロヘキシルメタン(Laromin(登録商標)C260)、2,2−ビス(4−アミノシクロヘキシル)プロパン、(3(4),8(9)ビス(アミノメチル)ジシクロ[5.2.1.02,6]デカン(異性体混合物、三環式第1級アミン、TCD−ジアミン)である。
2−メチルペンタンジアミン(DYTEK A(登録商標))、1−アミノ−3−アミノメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキサン(IPD)、1,3−ベンゼンジメタンアミン(m−キシリレンジアミン、mXDA)、1,4−ベンゼンジメタンアミン(p−キシリレンジアミン、PXDA)、1,6−ジアミノ−2.2.4−トリメチルヘキサン(TMD)、ジエチレントリアミン(DETA)、トリエチレンテトラミン(TETA)、テトラエチレンペンタミン(TEPA)、ペンタエチレンヘキサミン(PEHA)、N−エチルアミノピペラジン(N−EAP)、1,3−ビサミノメチルシクロヘキサン(1,3−BAC)、(3(4),8(9)ビス(アミノメチル)ジシクロ[5.2.1.02,6]デカン(異性体混合物、三環式一級アミン;TCD−ジアミン)、1,14−ジアミノ−4,11−ジオキサテトラデカン、ジプロピレントリアミン、2−メチル−1,5−ペンタンジアミン、N,N’−ジシクロヘキシル−1,6−ヘキサンジアミン、N,N’−ジメチル−1,3−ジアミノプロパン、N,N’ −ジエチル−1,3−ジアミノプロパン、N,N−ジメチル−1,3−ジアミノプロパン、二級ポリオキシプロピレンジアミン及びトリアミン、2,5−ジアミノ−2,5−ジメチルヘキサン、ビス−(アミノメチル)トリシクロペンタジエン、1,8−ジアミノ−p−メタン、ビス−(4−アミノ−3,5−ジメチルシクロヘキシル)メタン、1,3−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン(1,3−BAC)、ジペンチルアミン、N−2−(アミノエチル)ピペラジン(N−AEP)、N−3−(アミノプロピル)ピペラジン、ピペラジンのようなポリアミンが好ましい。
これに関して、出願公報、欧州出願公開第1674495号明細書が参照され、それによりその内容が本出願に含められる。
アミンは単独で、またはその2種以上の混合物として使用されてよい。
本発明の好ましい一実施形態にて、樹脂組成物は、必要な場合その粘度を調整するために、追加の低粘度のラジカル重合性化合物を、前記ラジカル硬化性化合物(a−1)用のの反応性希釈剤として含有する。これらはラジカル硬化性化合物(a−1)に加えられ、従って前記三成分系にて前記第一成分(I)に含有されているのが適当である。
適当な反応性希釈剤は、出願公報、欧州出願公開第1935860号明細書及び独国出願公開第19531649号明細書に記載されている。好ましくは樹脂混合物は反応性希釈剤として(メタ)アクリル酸エステルを含有し、特に好ましくは(メタ)アクリル酸エステルは、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、プロパンジオール−1,3−ジ(メタ)アクリレート、ブタンジオール−1,2−ジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、フェニルエチル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、エチルトリグリコール(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノメチル(メタ)アクリレート、ブタンジオール−1,4−ジ(メタ)アクリレート、アセトアセトキシエチル(メタ)アクリレート、エタンジオール−1,2−ジ(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ジエチレングリコルジ(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、トリメチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート及び/またはトリシクロペンタジエニルジ(メタ)アクリレート、ビスフェノール−A−(メタ)アクリレート、ノボラケポキシ(メタ)アクリレート、ジ[(メタ]アクリロイル−マレオイル]−トリシクロ−5.2.1.0.2,6−デカン、ジシクロペンテニルオキシエチルクロトネート、3−(メタ)アクリロイル−オキシメチル−トリシクロ−5.2.1.0.2,6−デカン、3−(メタ)シクロペンタジエニル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート及びデカリル−2−(メタ)アクリレートからなる群から選択される。
原則として、他の通常のラジカル重合性化合物、例えばスチレン、α−メチルスチレン、アルキル化スチレン、例えばtert−ブチルスチレン、ジビニルベンゼン及びアリル化合物も、単独で、または(メタ)アクリル酸エステルと混合して使用されてよい。
本発明の更に別な好ましい実施形態において、前記組成物は、必要な場合その粘度を調整するために、追加のエポキシ官能化化合物を、エポキシ樹脂用の反応性希釈剤として含有する。これらは、前記エポキシ樹脂(a−2)に加えられ、従って前記三成分系にて前記成分(II)に含有されているのが適当である。
反応性希釈剤として、脂肪族、脂環式または芳香族のモノアルコールまたは特にポリアルコールのグリシジルエーテル、例えばモノグリシジルエーテル、例えば、o−クレシルグリシジルエーテル、及び/または特に2以上のエポキシ官能性を有するグリシジルエーテル、例えば1,4−ブタンジオールジグリシジルエーテル(BDDGE)、シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル、ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、及び/または特にトリもしくは多のグリシジルエーテル、例えばグリセリントリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールグリシジルエーテルまたはトリメチロールプロパントリグリシジルエーテル(TMPTGE)、または更にこれらの反応性希釈剤の2種以上の混合物が用いられ、好ましくはトリグリシジルエーテルが、特に好ましくは1,4−ブタンジオールジグリシジルエーテル(BDDGE)とトリメチロールプロパントリグリシジルエーテル(TMPTGE)との混合物として用いられる。
本発明によれば、反応性希釈剤がそれぞれの官能基の分量に対して為す寄与が、比nDB:nEPにおいて顧慮されるべきである。これは、ラジカル重合性官能基の総和とアミンと反応可能な官能基の総和 − これらはそれぞれ、反応性希釈剤が含有されている限り樹脂成分と反応性希釈剤の分量から生じる − が顧慮されるべきあり、これらの総和
が上記のモル比に入ることを意味する。
過酸化物は好ましくは加速剤によって開始される。反応を抑制するようにラジカル硬化性化合物と分離されている適当な加速剤は、当業者に知られている。加速剤はアミンであることが適当である。
適当なアミンは、例えば出願公報、米国出願公開第2011071234号明細書に記載されている次の化合物、ジメチルアミン、トリメチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、n−プロピルアミン、ジ−n−プロピルアミン、トリ−n−プロピルアミン、イソプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、トリイソプロピルアミン、n−ブチルアミン、イソブチルアミン、tert−ブチルアミン、ジ−n−ブチルアミン、ジイソブチルアミン、トリ−イソブチルアミン、ペンチルアミン、イソペンチルアミン、ジイソペンチルアミン、ヘキシルアミン、オクチルアミン、ドデシルアミン、ラウリルアミン、ステアリルアミン、アミノエタノール、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、アミノヘキサノール、エトキシアミノエタン、ジメチル−(2−クロロエチル)アミン、2−エチルヘキシルアミン、ビス−(2−クロロエチル)アミン、2−エチルヘキシルアミン、ビス−(2−エチルヘキシル)アミン、N−メチルステアリルアミン、ジアルキルアミン、エチレンジアミン、N,N’−ジメチルエチレンジアミン、テトラメチルエチレンジアミン、ジエチレントリアミン、ペルメチルジエチレントリアミン、トリエチレンテトラアミン、テトラエチレンペンタアミン、1,2−ジアミノプロパン、ジ−プロピレントリアミン、トリプロピレンテトラアミン、1,4−ジアミノブタン、1,6−ジアミノヘキサン、4−アミノ−1−ジエチルアミノペンタン、2,5−ジアミノ−2,5−ジメチルヘキサン、トリメチルヘキサメチレンジアミン、N,N−ジメチルアミノエタノール、2−(2−ジエチルアミノエトキシ)エタノール、ビス−(2−ヒドロキシエチル)オレイルアミン、トリス−[2−(2−ヒドロキシ−エトキシ)−エチル]アミン、3−アミノ−1−プロパノール、メチル−(3−アミノプロピル)エーテル、エチル−(3−アミノプロピル)エーテル、1,4−ブタンジオール−ビス(3−アミノプロピルエーテル)、3−ジメチルアミノ−1−プロパノール、1−アミノ−2−プロパノール、1−ジエチルアミノ−2−プロパノール、ジイソプロパノールアミン、メチレン−ビス−(2−ヒドロキシプロピル)アミン、トリス−(2−ヒドロキシプロピル)アミン、4−アミノ−2−ブタノール、2−アミノ−2−メチルプロパノール、2−アミノ−2−メチル−プロパンジオール、2−アミノ−2−ヒドロキシメチルプロパンジオール、5−ジエチルアミノ−2−ペンタノン、3−メチルアミノプロピオン酸ニトリル、6−アミノヘキサン酸、11−アミノウンデカン酸、6−アミノヘキサン酸エチルエステル、11−アミノヘキサン酸イソプロピルエステル、シクロヘキシルアミン、N−メチルシクロヘキシルアミン、N,N−ジメチルシクロヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミン、N−エチルシクロヘキシルアミン、N−(2−ヒドロキシエチル)−シクロヘキシルアミン、N,N−ビス−(2−ヒドロキシエチル)−シクロヘキシルアミン、N−(3−アミノプロピル)−シクロヘキシルアミン、アミノメチルシクロヘキサン、ヘキサヒドロトルイジン、ヘキサヒドロベンジルアミン、アニリン、N−メチルアニリン、N,N−ジメチルアニリン、N,N−ジエチルアニリン、N,N−ジ−プロピルアニリン、イソ−ブチルアニリン、トルイジン、ジフェニルアミン、ヒドロキシエチルアニリン、ビス−(ヒドロキシエチル)アニリン、クロロアニリン、アミノフェノール、アミノ安息香酸及びそのエステル、ベンジルアミン、ジベンジルアミン、トリベンジルアミン、メチルジベンジルアミン、a−フェニルエチルアミン、キシリジン、ジイソプロピルアニリン、ドデシルアニリン、アミノナフタレン、N−メチルアミノナフタレン、N,N−ジメチルアミノナフタレン、N,N−ジベンジルナフタレン、ジアミノシクロヘキサン、4,4’−ジアミノ−ジシクロヘキシルメタン、ジアミノジメチル−ジシクロヘキシルメタン、フェニレンジアミン、キシリレンジアミン、ジアミノビフェニル、ナフタレンジアミン、トルイジン、ベンジジン、2,2−ビス−(アミノフェニル)プロパン、アミノアニソール、アミノ−チオフェノール、アミノジフェニルエーテル、アミノクレゾール、モルホリン、N−メチルモルホリン、N−フェニルモルホリン、ヒドロキシエチルモルホリン、N−メチルピロリジン、ピロリジン、ピペリジン、ヒドロキシエチルピペリジン、ピロール、ピリジン、クリノンリン、インドール、インドレニン、カルバゾール、ピラゾール、イミダゾール、チアゾール、ピリミジン、キノキサリン、アミノモルホリン、ジモルホリネタン、[2,2,2]−ジアザビシクロオクタン及びN,N−ジメチル−p−トルイジンから選択されている。
好ましいアミンは、アニリン誘導体、トルイジン誘導体及びN,N−ビスアルキルアリールアミン、例えばN,N−ジメチルアニリン、N,N−ジエチルアニリン、N,N−ジメチル−p−トルイジン、N,N−ビス(ヒドロキシアルキル)アリールアミン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)アニリン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)トルイジン、N,N−ビス(2−ヒドロキシプロピル)アニリン、N,N−ビス(2−ヒドロキシプロピル)トルイジン、N,N−ビス(3−メタクリロイル−2−ヒドロキシプロピル)−p−トルイジン、N,N−ジブトキシヒドロキシプロピル−p−トルイジン及び4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ジフェニルメタンである。
ポリマーのアミン、例えばN,N−ビス(ヒドロキシアルキル)アニリンとジカルボン酸との重縮合によって、またはこれらのアミンへのエチレンオキシドの重付加によって得られるものも、促進剤として適している。
エポキシ樹脂(b−2)の反応も、適当な化合物の添加により促進されてよい。そうした化合物は当業者に知られている。例えば促進剤として特に有利なことが判明している出願公報、国際公開第99/29757号パンフレットに記載のノボラック樹脂が指摘される。これに関連して、出願公報、国際公開第99/29757号パンフレットが参照され、それによりその内容が本出願に含められる。
本発明の特に好ましい一実施形態にて、促進剤は更に、少なくとも一つの三級アミノ基を、場合によっては一級及び/また二級アミノ基とともにもつアミノフェノールまたはそのエーテルを、促進剤として含む。この促進剤は好ましくは一般式(I)の化合物の中から選択されている。
Figure 2015536367
ここで、R1は水素または直鎖もしくは分岐C1−C15ーアルキル残基であり、R2は(CH2nNR56−またはNH(CH2nNR56−であって、R5及びR6は互いに独立に直鎖もしくは分岐C1−C15ーアルキル残基であってn=0または1であり、R3及びR4は互いに独立に水素、(CH2nNR78またはNH(CH2nNR78であり、R7及びR8は互いに独立に水素または直鎖もしくは分岐C1−C15ーアルキル残基であってn=0または1である。
1は好ましくは水素またはC1−C15ーアルキル残基、特に好ましくは直鎖C1−C15ーアルキル残基、より好ましくはメチルまたはエチルで、最も好ましくはメチルである。
好ましくは式(I)のフェノールは2−、4−及び6−位で置換されている、つまり、置換基R2、R3及びR4が2−、4−及び6−位にある。
5、R6、R7及びR8がアルキル残基である場合、これらは好ましくはC1−C15ーアルキル残基、より好ましくはメチルまたはエチル、最も好ましくはメチルである。
促進剤として式(I)の1種の化合物、または式(I)の少なくとも2種の化合物の混合物が使用されてよい。
好ましくは促進剤は、2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、ビス(ジメチルアミノメチル)フェノール及び2,4,6−トリス(ジメチルアミノ)フェノールの中から選択されている。最も好ましくは促進剤は2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノールである。
好ましい促進剤混合物は2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノールとビス(ジメチルアミノメチル)フェノールとを含む。こうした混合物は例えばAncamine(登録商標)K−54(エアプロダクツ、ベルギー)として市販されている。
好ましくは前記エポキシ樹脂(a−2)とアミンとの反応用の促進剤は、反応を抑制するようにエポキシ樹脂から分離されている。
個々の化合物が、両機能を統合し前記化合物(a−1)の硬化反応をも前記化合物(a−2)の硬化反応をも促進するアミン系促進剤として機能することも可能である。
前記ラジカル硬化性化合物(a−1)の、従って前記樹脂成分(A)の貯蔵安定性のため、並びにゲル時間の調整のための抑制剤としては、当業者に知られているような、ラジカル重合性化合物のために通常使用される抑制剤が適している。好ましくは抑制剤はフェノール性化合物及び非フェノール性化合物、例えば安定なラジカル及び/またはフェノチアジンの中から選択されている。
市販のラジカル硬化性反応樹脂の構成成分であることが多いフェノール性抑制剤として考慮の対象となるのは、フェノール、例えば2−メトキシフェノール、4−メトキシフェノール、2,6−ジ−tert−4−ブチル−メチルフェノール、2,4−ジ−tert−ブチルフェノール、2,6−ジ−tert−ブチルフェノール、2,4,6−トリメチルフェノール、2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、4,4’−チオ−ビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、4,4’−イソプロピリデンジフェノール、6,6’−ジ−tert−ブチル−4,4’−ビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェノール)、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンジル、2,2’メチレン−ジ−p−クレゾール、ピロカテコール及びブチルピロカテコール、例えば4−tert−ブチルピロカテコール、4,6−ジ−tert−ブチルピロカテコール、ヒドロキノン、例えばヒドロキノン、2−メチルヒドロキノン、2−tert−ブチルヒドロキノン、2,5−ジ−tert−ブチルヒドロキノン、2,6−ジ−tert−ブチルヒドロキノン、2,6−ジメチルヒドロキノン、2,3,5−トリメチルヒドロキノン、ベンゾキノン、2,3,5,6−テトラクロロ−1,4−ベンゾキノン、メチルベンゾキノン、2,6−ジメチルベンゾキノン、ナフトキノン、またはその2つ以上の混合物である。
非フェノール性または嫌気性の抑制剤、つまりフェノール性抑制剤とは対照的に酸素がなくても有効な抑制剤としては、好ましくはフェノチアジン、例えばフェノチアジン及び/またはその誘導体または組合せ、または安定な有機ラジカル、例えばガルビノキシル−ラジカル及びN−オキシルラジカルが考慮の対象となる。
N−オキシルラジカルとしては、例えば独国特許第19956509号明細書に記載されているようなものが使用されてよい。適当な安定なN−オキシ−ラジカル(ニトロキシルラジカル)は、1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチルピペルジン、1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチルピペルジン−4−オール(TEMPOLとも称される)、1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチルピペルジン−4−オン(TEMPONとも称される)、1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチル−4−カルボキシル−ピペルジン(4−カルボキシ−TEMPOとも称される)、1−オキシル−2,2,5,5−テトラメチルピロリジン、1−オキシル−2,2,5,5−テトラメチル−3−カルボキシルピロリジン(3−カルボキシ−PROXYLとも称される)、アルミニウム−N−ニトロソフェニルヒドロキシルアミン、ジエチルヒドロキシルアミンの中から選択されてよい。更に、適当なN−オキシル化合物は、オキシム、例えばアセトアルドキシム、アセトンオキシム、メチルエチルケトオキシム、サリチルオキシム、ベンゾオキシム、グリオキシム、ジメチルグリオキシム、アセトン−O−(ベンジルオキシカルボニル)オキシムなどである。
これらの化合物は特に、さもなければ求めるべき貯蔵安定性、好ましくは3ヶ月を越える、特に6ヶ月以上の貯蔵安定性を達成できないが故に有意義で、大抵の場合必要である。UV安定性及び特に貯蔵安定性を著しく高めることができる。
更に、事前公表されていない独国特許第102011077248号明細書に記載されているようなヒドロキシル基に対するパラ位で置換されたピリミジノール化合物またはピリジノール化合物も、抑制剤として使用できる。
抑制剤は、樹脂組成物の所望の特性に依存して、単独でまたはその2種以上の組合せとして使用されてよい。ここでフェノール性抑制剤と非フェノール性抑制剤との組合せは、反応樹脂処方の本質的にドリフトフリーのゲル時間の設定が示すように、相乗効果を可能にする。
安定剤と抑制剤とは前記第一成分(I)に含有されているのが適当である。
一実施形態にて、反応性樹脂組成物は追加として付着促進剤を含有していてよい。付着促進剤の使用により、掘削孔壁とダボ材料との架橋が改善され、硬化された状態での付着性が高まる。これは例えばダイヤモンドドリルで掘削された掘削孔に二成分ダボ材料を使用するのに重要で、荷重値を高める。適当な付着促進剤は、追加の反応性有機基で官能化されていて、ポリマー網目構造中に統合され得るたシランの群、例えば3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3ーアミノプロピルトリエトキシシラン、N−フェニルー3ーアミノエチルー3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン及び3−メルカプトプロピルメチルジメトキシシランの群から選択され、3−アミノプロピルトリエトキシシランが好ましい。これに関して、出願公報、独国特許出願公開200910059210号明細書(DE200910059210)及び独国特許出願公開201010015891号明細書(DE201010015891)が参照され、それによりその内容が本出願に含められる。
付着促進剤は前記第三成分(III)に添加されるのが適当である。
前記成分(I)、(II)及び(III)は更に、充填剤及び/または更に別な添加剤のような無機添加物を含んでいてよい。
充填剤としては、通常の充填剤、好ましくは鉱物性もしくは鉱物様充填剤、例えば石英、ガラス、砂、石英砂、石英粉末、ポースレン(china)、コランダム、セラミック、滑石(talcum)、ケイ酸(例えば発熱性ケイ酸)、シリケート、粘土、二酸化チタン、チョーク、重晶石、長石、玄武岩、水酸化アルミニウム、花崗岩または砂岩、ポリマー性充填剤、例えばデュロプラスト、水中硬化性充填剤、例えば硬膏剤、生石灰またはセメント(例えばアルミナセメントまたはポルトランドセメント)、金属、例えばアルミニウム、カーボンブラック、更に木材、鉱物もしくは有機繊維など、またはそれらのうち2種以上の混合物が使用され、これらは粉末として、顆粒状でまたは成形体の形で添加されていてよい。充填剤は任意の形で、例えば粉末もしくは粉として、または成形体として、例えば円筒形、環状、球形、プレート状、ロッド状、鞍状もしくは結晶形、または更に繊維状(繊維状充填剤)で存在していてよく、それぞれの基礎粒子は好ましくは最大直径が10mmである。しかしながら、好ましく、かつより顕著に補強的に作用するのは、球状の不活性物質(球形)である。
追加の考えられる添加剤は更に、チキソトロピー剤、例えば場合によっては有機的に後処理された発熱性ケイ酸、ベントナイト、アルキル及びメチルセルロース、ヒマシ油誘導体など、軟化剤、例えばフタル酸もしくはセバシン酸エステル、安定剤、帯電防止剤、増粘化剤、柔軟剤、硬化触媒、レオロジー添加剤、湿潤剤、着色添加剤、例えば染料または特に、例えば成分の混合をより良く制御するために成分を異なる色に着色するための顔料、など、またはそれらのうち2種以上の混合物である。非反応性希釈剤(溶媒)、例えば低級アルキルケトン、例えば、アセトン、ジ−低級アルキル−低級アルカノイルアミド、例えばジメチルアセトアミド、低級アルキルベンゼン、例えばキシロールまたはトルエン、フタル酸エステルまたはパラフィン、水またはグリコールも存在していてよい。更に、金属捕捉剤が、表面修飾された発熱性ケイ酸の形で、反応樹脂組成物に含有されていてもよい。
これに関して、出願公報、国際公開第02/079341号パンフレット、国際公開第02/079293号パンフレット及び国際公開第2011/128061号パンフレットが参照され、それによりその内容が本出願に含められる。
本発明による多成分モルタル系の特に好ましい一実施形態では、前記第一成分(I)は前記ラジカル硬化性化合物(a−1)に加えて、更に水硬性または重縮合性無機化合物、特にセメントを、前記第二成分(II)は前記ラジカル硬化性の化合物用硬化剤に(b−1)加えて、更に水を含んでいる。この種のハイブリッドモルタル系は独国特許出願公開第4231161号明細書に詳細に記載されている。ここで前記第一成分(I)は、好ましくは水硬性または重縮合性無機化合物として、セメント、例えば、ポルトランドセメントまたはアルミナセメントを含み、遷移金属酸化物フリーまたは遷移金属酸化物低含有セメントは特に好ましい。水硬性無機化合物として、石膏がそのまま、またはセメントと混ぜて使用されてもよい。
前記第一成分(I)は重縮合性無機化合物としてケイ質の重縮合性化合物、特に可溶性の、溶解された、及び/または非晶質の二酸化ケイ素を含有する物質を含んでいてもよい。
本発明によれば反応樹脂組成物の構成成分は、少なくとも1種のラジカル硬化性化合物(a−1)を含む第一成分(I)と、少なくとも1種のエポキシ樹脂(a−2)と前記ラジカル硬化性の化合物用の硬化剤(b−1)とを含む第二成分(II)と、少なくとも1種のアミン(b−2)と少なくとも1種のアミン系促進剤とを含む第三成分(III)とが、反応を抑制するように分離して貯蔵されるように、空間的に配置される。従って本発明によれば、反応樹脂組成物は三成分系として提供される。アミン系促進剤は、前記少なくとも1種の化合物(a−1)の硬化反応用の促進剤か、または前記少なくとも1種の化合物(a−2)の硬化反応用の促進剤であってよい。両者から成る促進剤混合物が用いられてもよい。更に個々の化合物が、両方の機能を統合し、前記化合物(a−1)の硬化反応をも前記化合物(a−2)の硬化反応をも促進するアミン系促進剤として機能するのであってもよい。
これにより一つには、貯蔵中既に樹脂成分の硬化が始まるのが防止される。本発明の更に別な利点は、過酸化物をラジカル反応開始剤として使用するに当たり任意の過酸化物を使用することができ、アミンを中性求核試薬として使用するに当たり任意のアミンを使用することができ、従って両方の硬化系の処方に大きな柔軟性が確保されており、かつゲル時間を要求に従って個別に自由に調整できるよう、任意の量のラジカル捕捉剤を選択できることである。
この三成分系はカートリッジ系、カプセル系またはフィルムバッグ系として存在してよい。本発明による樹脂組成物を目的に従って使用する際、三成分は機械力の作用を受けて、またはガス圧力により、カートリッジ、カプセルまたはフィルムバッグから押し出され、好ましくはスタティックミキサーを用いて相互に混合され、該スタティックミキサーを通って案内されて掘削孔に導入され、その後、繋留ねじ切りロッドなどのような固定すべきデバイスが、硬化しつつある反応樹脂が装填された掘削孔に挿入され、位置合わせされる。
本発明による反応樹脂組成物はとりわけ建設分野で、例えばコンクリートの修繕のために、ポリマーコンクリートとして、人造樹脂をベースとするコーティング材料としてまたは低温硬化路面標識として使用される。特に様々な下地、特にコンクリート、多孔質コンクリート、煉瓦積、石灰砂岩、天然石などをベースとするもののような鉱物性下地に設けられた掘削孔中に、アンカー、補強筋、ねじなどのような繋留要素を化学的に固定するのに適している。
本発明の更に別な対象は、特に様々な下地の掘削孔中に繋留要素を固定するため、及び建設関係の接着のための結合剤としての反応性樹脂組成物の使用である。
本発明は幾つかの実施例と比較例により、より詳細に説明される。すべての実施例は請求項の範囲を支持する。しかしながら本発明は実施例に示された特定の実施形態に制限されていない。
実施例
本発明による反応樹脂組成物を表1に従って、比較として反応樹脂組成物を表2に従って製造した。組成物は全て非充填系、つまりその影響を排除するために無機添加物無しであった。
ゲル時間
こうして二成分反応樹脂の樹脂成分Aと硬化剤成分Bとから得られた混合物のゲル時間が、従来の装置(ゲルタイマー)を用いて温度25℃と40℃で測定される。このために、表1に示されている質量比をもつ100gの混合物が調製される。該混合物は、試験管のつば(brim)の下4cmの高さまで充填され、試験管は25℃または40℃の温度に保持される(DIN 16945、DIN EN ISO 9396)。ガラス棒またはスピンドルが1分当たり10ストロークの割で樹脂中で上下に動かされる。ゲル時間は、試験管がこの上下動する棒によって持ち上げられる時点に対応する。追加の試験により、ゲル点(示差走査熱量測定(DSC)により測定)での硬化度は測定精度内で一定であることが示された。
樹脂の硬化時間の決定は、DIN16945による反応性測定(発熱性)により行われる。
荷重値
硬化された組成物の荷重値の決定のためにM12アンカーロッドが使用され、M12繋留ロッドは本発明による二成分反応樹脂により、コンクリートに設けた直径14mm、深さ72mmの掘削孔中にダボ装着された。平均破損荷重は、支持部の狭いねじ切りアンカーロッドを引き出すこと、高強度のねじ切り繋留ロッドを用いることにより決定される。それぞれ3本のねじ切りアンカーロッドがダボ装着され、その荷重値が24時間の硬化後に共通して決定された。こうして得られた荷重値がやはり平均値(kN)として表に示されている。
以下に示すように異なる掘削孔条件及び/または硬化条件がテストされた。
Figure 2015536367
Figure 2015536367
1)ウレタンメタクリレート樹脂:BDDMA(65:35)(ウレタンメタクリレート樹脂 二重結合当量 269g/val)
2)1,4−ブタンジオールジメタクリレート
3)トリメチロールプロパントリメタクリレート
4)ヒドロキシプロピルメタクリレート
5)4−ヒドロキシー2,2,6,6−テトラメチルピペリジンーN−オキシル
6)マンニッヒ塩基をベースとする脂肪族アミン(アミン当量 45g/val、150mP/25℃、 可使時間 約25分/25℃(ゲルタイマー、DIN16945、BI.1、DIN16916))
7)ジ−イソプロピルーp−トルイジン
8)ビスフェノールーA/ビスフェノールーFをベースとするエポキシ樹脂 (エポキシド当量 180g/val)
9)不活性充填物質中過酸化ジベンゾイル(固体)20%
10)- = 硬化せず、+/- = ある程度の硬化、+ =良好な硬化、++ = 極めて良好な硬化
比較例1
比較として、極めて良好な硬化を示すウレタンメタクリレート樹脂をベースとする市販の反応樹脂モルタル(ヒルティ アクチエンゲゼルシャフトの Hilti HY150)が使われた。
比較例2
更に別な比較として、極めて良好な硬化を示すエポキシド−アミンをベースとする市販の反応樹脂モルタル(ヒルティ アクチエンゲゼルシャフトの Hilti RE500)が使われた。
比較例3
更に別な比較として、欧州特許出願公開第10153243号明細書の実施例2に従って製造された、良好な硬化を示す反応樹脂組成物が使われた。
比較例4
更に別な比較として、比nDB:DEPが4.2で、17.7重量%の樹脂1、17.7重量%のBDDMA、0.044重量%のTempol、6.4重量%のSEH2627、3重量%のDipPt、19.9重量%の樹脂2,35.23重量%のPerkadox20Sの構成成分を有する反応樹脂組成物が使われた。
この組成物は硬化しなかった。

Figure 2015536367

Claims (23)

  1. 少なくとも1種のラジカル硬化性化合物(a−1)と、平均で1分子当たり1より多いエポキシ基を含むエポキシ樹脂(a−2)とを含む樹脂成分(A)と、前記少なくとも1種のラジカル硬化性化合物用の硬化剤(b−1)と、少なくとも1種のアミン(b−2)とを含む硬化剤成分(B)とを有する反応樹脂組成物であって、前記化合物(a−1)及び(b−1)、並びに前記化合物(a−2)及び(b−2)が、それぞれ反応を抑止するように空間的に相互に分離されており、前記樹脂成分の二重結合値とエポキシド値の比nDB:nEPが0.01乃至0.55、または5乃至50である、反応樹脂組成物。
  2. 前記樹脂成分の二重結合値とエポキシド値の比nDB:nEPが0.01乃至0.30、または7乃至50であることを特徴とする、請求項1に記載の反応樹脂組成物。
  3. 前記樹脂成分の二重結合値とエポキシド値の比nDB:nEPが0.01乃至0.25、または10乃至50であることを特徴とする、請求項2に記載の反応樹脂組成物。
  4. Cu化合物、Mn化合物、鉄化合物及び架橋化合物を含まないことを特徴とする、請求項1乃至3のいずれかに記載の反応樹脂組成物。
  5. 前記化合物(a1)、(a−2)、(b−1)及び(b−2)が、第一成分(I)が前記化合物(a−1)を含み、第二成分(II)が前記少なくとも1種のエポキシ樹脂(a−2)と前記硬化剤(b−1)とを含み、第三成分(III)が前記少なくとも1種のアミン(b−2)を含むように三成分に配分され、該三成分(I)、(II)及び(III)は反応を抑制するように空間的に相互に分離されていることを特徴とする、請求項1乃至4のいずれかに記載の反応樹脂組成物。
  6. 前記少なくとも1種のラジカル硬化性化合物(a−1)が不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエーテル樹脂、ビニルエステル樹脂及び/またはビニルエステルウレタン樹脂であることを特徴とする、請求項1乃至5のいずれかに記載の反応樹脂組成物。
  7. 前記ラジカル硬化性化合物(a−1)がビニルエステルウレタン樹脂であることを特徴とする、請求項6に記載の反応樹脂組成物。
  8. 前記ビニルエステルウレタン樹脂が、二官能性及び/または多官能性イソシアネートを、適当なアクリル化合物で、場合によっては少なくとも2つのヒドロキシル基を含むヒドロキシル化合物の関与の下で変換することによって得られることを特徴とする、請求項7に記載の反応樹脂組成物。
  9. 前記エポキシ樹脂のエポキシド基がグリシジルエーテル基であることを特徴とする、請求項1乃至8のいずれかに記載の反応樹脂組成物。
  10. 前記少なくとも1種のラジカル硬化性化合物用の硬化剤(b−1)が少なくとも1種の過酸化物を含むことを特徴とする、請求項1乃至9のいずれかに記載の反応樹脂組成物。
  11. 前記過酸化物が、過酸化水素、ペルエーテル、ペルエステル、過無水物及び過炭酸塩から成る群から選択されることを特徴とする、請求項10に記載の反応樹脂組成物。
  12. 前記少なくとも1種のアミン(b−2)が、脂肪族アミン、脂肪族ポリアミン及び芳香脂肪族ポリアミンから成る群から選択されることを特徴とする、請求項1乃至11のいずれかに記載の反応樹脂組成物。
  13. 前記樹脂成分(A)が更に、前記化合物(a−1)及び/または(a−2)のための少なくとも1種の反応性希釈剤を含んでいることを特徴とする、請求項1乃至12のいずれかに記載の反応樹脂組成物。
  14. 前記化合物(a−1)のための反応性希釈剤が、前記成分(I)に含まれていることを特徴とする、請求項13に記載の反応樹脂組成物。
  15. 前記化合物(a−2)のための反応性希釈剤が、前記成分(II)に含まれていることを特徴とする、請求項13に記載の反応樹脂組成物。
  16. 前記樹脂成分(A)が更に、前記少なくとも1種の化合物(a−1)の硬化反応用及び/または前記少なくとも1種の化合物(a−2)のアミンとの反応用の促進剤を含むことを特徴とする、請求項1乃至15のいずれかに記載の反応樹脂組成物。
  17. 前記促進剤がそれぞれ前記成分(III)に含まれていることを特徴とする、請求項16に記載の反応樹脂組成物。
  18. 前記樹脂成分(A)が更に少なくとも1種の安定剤と、場合によっては少なくとも1種の抑制剤とを含むことを特徴とする、請求項1乃至17のいずれかに記載の反応樹脂組成物。
  19. 前記少なくとも1種の抑制剤と場合によって含まれる前記少なくとも1種の抑制剤とが、前記成分(I)に含まれることを特徴とする、請求項18に記載の反応樹脂組成物。
  20. 前記成分(I)、(II)、(III)のうち少なくとも一つが無機添加物質を含むことを特徴とする、請求項1乃至19のいずれかに記載の反応樹脂組成物。
  21. 前記無機充填物質が、石英、ガラス、コランダム、ポーセレン、土器(Steingut)、 ライトスパー(Leichtspat)、ヘビースパー( Schwerspat)、石膏、タルカム、チョーク、及びこれらの混合物から成る群から選択され、該充填物質は砂、粉または成形体の形で存在していることを特徴とする、請求項20に記載の反応樹脂組成物。
  22. 特に繋留手段を掘削孔中に化学的固定するための結合剤としての、請求項1乃至21のいずれかに記載の反応樹脂組成物の使用。
  23. 建設関係の接着のための、請求項1乃至21のいずれかに記載の反応樹脂組成物の使用
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