JP2018535290A - 射出成形用プライマー組成物 - Google Patents

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Abstract

(a)メタクリレートなどの硬化性成分;(b)硬化開始成分;並びに、(c)(i)S−A−S(式中、Sは、ポリスチレンであり、Aは、任意選択でカルボン酸又は無水マレイン酸で置換されている、エチレン、プロピレン、ブチレン、及びスチレンのうちの1又は複数から形成されるポリマー又はコポリマーを表すが;ただし、Aがスチレンを含む場合、Aは、スチレンと、エチレン、プロピレン、及びブチレンのうちの少なくとも1種とのコポリマーであり、かつ、任意選択でカルボン酸又は無水マレイン酸で置換されている)によって表されるブロックポリマー;並びに、(ii)前記ポリマー材料の任意の組み合わせからなる群より選択されるポリマー材料を含む、硬化性プライマー組成物。組成物は、部品に塗布され、次いで光硬化される。これは指触乾燥状態である。その後、ポリオレフィンなどの熱可塑性材料が、塗布された組成物の上にオーバーモールド(例えば、射出成形)される。これは、部品に対するポリオレフィンの接合強度を高める。

Description

本発明は、射出成形用途のためのプライマー組成物として使用するための、電磁スペクトルの放射線へのばく露によって硬化され得る、硬化性組成物に関する。
現在、数多くの市場において、特に携帯型家電製品のための製造プロセスを能率化する動きがある。この目的のためには、いわゆるオーバーモールディングプロセスにおいて、プラスチック部品を従来の接着剤を用いて金属フレーム及びガラスディスプレイなどの他の基体に接合するための、しばしば遅く、時にはコストがかかるプロセスを排除することが望ましいであろう。
これらのタイプの接着剤の使用に対する別の欠点は、オーバーモールディング前の部品上の作業寿命(on−part work life)が短く、そのため、主となるオーバーモールディングアセンブリプロセスから独立したオフラインプロセスには適していないことである。言い換えれば、オーバーモールディングアセンブリプロセスにおいて使用する前に、オーバーモールドしようとする部品上でこれらの従来の接着剤を用いてBステージプロセスを行うのは実用的でないことになる。
この必要性に対処することを目指した1つの組成物が、国際公開WO2014/193903号に記載されており、該公報は、(メタ)アクリレートモノマー成分;光開始剤成分;並びに、約120,000MW未満の分子量を有するポリビニルブチラール成分又はアクリロニトリルブタジエンスチレンコポリマー、及び、任意選択で、約100〜約300nmの範囲の平均直径を有するコアシェルゴムを含むゴム成分を含む、光硬化性プライマー組成物を開示している。
他の組成物は、JP2005146177、JP4485172、及びWO200202703(全て三井化学に譲渡)、並びにWO2014118213(Evonik Industriesに譲渡)に記載されている。
十分な接合強度をもたらすオーバーモールディングアセンブリプロセスにおいて使用するための代替のプライマー組成物に対する必要性が依然として存在する。
基体(金属又はガラスなど)に対するポリオレフィン系プラスチックの接合は、湿潤接着剤(例えば、2Kアクリル)又はPSAテープなどの従来型の接着剤によって達成することができる。そのような方法は、自動車バンパーアセンブリにおける金属表面に対するポリオレフィン注型物のような、予め形成された2つの基体を1つにまとめる場合に用いることができる。
ポリオレフィンは、一部にはそれらの表面エネルギーが低いことに起因して、また一部には、それらが非極性、非多孔質であること、及び大体において化学的に不活性であることに起因して、「接合が困難な」基体と認識されている。したがって、ポリオレフィンを他の基体、例えば金属又はガラス基体に接合することができる代替組成物に対する必要性も存在する。
一態様では、本発明は、
(a)硬化性成分;
(b)硬化開始成分;並びに
(c)(i)S−A−S(式中、Sは、ポリスチレンであり、Aは、任意選択でカルボン酸又は無水マレイン酸で置換されている、エチレン、プロピレン、ブチレン、及びスチレンのうちの1又は複数から形成されるポリマー又はコポリマーを表すが、ただし、Aがスチレンを含む場合、Aは、スチレンと、エチレン、プロピレン、及びブチレンのうちの少なくとも1種とのコポリマーであり、かつ、任意選択でカルボン酸又は無水マレイン酸で置換されている)によって表されるブロックポリマー;及び
(ii)前記ポリマー材料の任意の組み合わせ
からなる群より選択されるポリマー材料
を含む、硬化性プライマー組成物を提供する。
成分(c)はコポリマーであり、そのため、S−A−S材料がポリスチレンである(すなわち、S及びAが各々ポリスチレンである)場合のように、AがSと異なるものでない組成物は本発明の範囲内に含まれない。
本発明の組成物が、式S−A−Sの材料を含むことが望ましい。
したがって、本発明は、上記の成分(a)〜(c)を含む硬化性組成物を提供し、ここで、ポリマー材料は、S−A−S(式中、Sは、ポリスチレンであり、Aは、任意選択でカルボン酸又は無水マレイン酸で置換されている、エチレン、プロピレン、ブチレン、及びスチレンのうちの1又は複数から形成されるポリマー又はコポリマーを表すが、ただし、Aがスチレンを含む場合、Aは、スチレンと、エチレン、プロピレン、及びブチレンのうちの少なくとも1種とのコポリマーであり、かつ、任意選択でカルボン酸又は無水マレイン酸で置換されている)によって表されるブロックポリマー;及び、前記ポリマー材料の任意の組み合わせから選択される。
したがって、成分(c)は単なるポリスチレンではない。
本発明は、(剛性)基体(金属又はガラスなど)に塗布して、タックフリー(tack−free)コーティングを生成することができる、硬化性組成物(接着剤)を提供する。該硬化性組成物は、特定の部品上寿命(on−part life)を有する。次に、コーティングされた部品を、任意の好適なプロセス、例えば射出成形プロセスによって、ポリオレフィン系プラスチック(例えば、ポリプロピレン)などのポリオレフィン材料でオーバーモールドすることができる。これにより、ポリオレフィン部品に対する基体が生成される。この部品は、所望の構造強度を有することとなる。本発明の組成物は、硬化されると、ポリオレフィン材料と基体との間に耐久性のある接合を形成する。例えば、本発明の組成物を使用して形成された接合は、湿度、衝撃、及び引張応力などの因子に対する耐性を有する。
本発明を用いると、剛性基体などの別の基体に対する接合を実質的に同時に生成しながら、プラスチック基体を形成することができる。このことは、別々の2つの工程で、予め成形されたプラスチック部品を作製して、次に他の基体に接合する必要性を回避する。
Aは、エチレン、プロピレン、ブチレン、及びスチレンのうちの1又は複数から形成されるが、ただし、Aがスチレンのみから形成されないことが望ましい。
本発明の好適な組成物としては、Aが、エチレン、プロピレン、ブチレン、及びスチレンのうちの少なくとも2種、望ましくは3種から形成されるものが挙げられる。
成分(c)は、
ポリスチレン−ポリ(エチレン−プロピレン)−ポリスチレン(「SEPS」);
ポリスチレン−ポリ(エチレン−ブチレン)−ポリスチレン(「SEBS」);
ポリスチレン−ポリ(エチレン−ブチレン−スチレン)−ポリスチレン(「S(EBS)S」);
及びそれらの組み合わせから選択され得る。
好適には、成分(c)ポリマーは、ポリマーの総重量を基準として約10〜約70重量%のスチレンを含む。成分(c)ポリマーは、ポリマーの総重量を基準として約15〜約60重量%のスチレンを含み得る。任意選択で、成分(c)は、ポリマーの総重量を基準として約20〜約60重量%のスチレンを含み得る。
これらの材料は、その後にオーバーモールドされるポリオレフィンと、金属基体などの基体との間に良好な接合強度を付与するため、本発明において特に重要である。
Aは、カルボン酸基及び/又は無水マレイン酸基で置換されていてもよい。無水マレイン酸基で置換されているものが特に重要であり得る。
望ましくは、材料S−A−Sは、ポリスチレン−ポリ(エチレン−ブチレン)−ポリスチレン(「SEBS」);及び、ポリスチレン−ポリ(エチレン−ブチレン−スチレン)−ポリスチレン(「S(EBS)S」)のうちの少なくとも1種である。これらの材料は、任意選択でカルボン酸基及び/又は無水マレイン酸基で置換されていてもよい。
任意の又は各々のカルボン酸は、無水マレイン酸から、例えば加水分解によって形成され得ることに留意されたい。カルボン酸は、飽和であっても、又は不飽和であってもよい。カルボン酸は、C〜C10カルボン酸、例えばCカルボン酸であり得る。
Aは、不飽和炭素−炭素結合を有するべきでない。
本発明の組成物は、より良好な接合性能を与える。
これらの組成物は、S−A−Sが、
ポリスチレン−ポリ(エチレン−プロピレン)−ポリスチレン(「SEPS」);
ポリスチレン−ポリ(エチレン−ブチレン)−ポリスチレン(「SEBS」);
ポリスチレン−ポリ(エチレン−ブチレン−スチレン)−ポリスチレン(「S(EBS)S」);及び
ポリスチレン−ポリ(エチレン−エチレン/プロピレン)−ポリスチレン(「SEEPS」)のうちの少なくとも1種である材料を含む。エチレン/プロピレンという表記は、他の単位と共重合しているエチレンプロピレン単位を示す。エチレン−エチレン/プロピレンという表記は、(i)エチレン単位と(ii)エチレンプロピレン単位とのコポリマーを示す。
望ましくは、(不飽和炭素−炭素結合を有しない)本発明の材料は、以下の、材料S−A−Sが:
ポリスチレン−ポリ(エチレン−プロピレン)−ポリスチレン(「SEPS」);
ポリスチレン−ポリ(エチレン−ブチレン)−ポリスチレン(「SEBS」);及び
ポリスチレン−ポリ(エチレン−ブチレン−スチレン)−ポリスチレン(「S(EBS)S」)
のうちの少なくとも1種であるものを含む。
下記の比較例(表1、組成物21を参照されたい)において使用されるポリスチレン−ポリ(エチレン−プロピレン)(「SEP」)材料は:
Figure 2018535290
(式中、PSはポリスチレンの略語であり、そして
Figure 2018535290
は、ポリ(エチレン−プロピレン)を表す。mは2以上の整数である。ポリ(エチレン−プロピレン)は、(i)エチレン単位と(ii)プロピレン単位とからなるコポリマーを示す。)によって表され得る。
SEPS材料は:
Figure 2018535290
(式中、PSはポリスチレンの略語であり、そして
Figure 2018535290
は、ポリ(エチレン−プロピレン)を表す。mは2以上の整数である。ポリ(エチレン−プロピレン)は、(i)エチレン単位と(ii)プロピレン単位とからなるコポリマーを示す。)によって表され得る。
SEBS材料は:
Figure 2018535290
(式中、PSはポリスチレンの略語であり、そして
Figure 2018535290
は、ポリ(エチレン−ブチレン)を表す。m、n、及びoは1以上の整数である。m及びnが1のとき、oは2以上である。ポリ(エチレン−ブチレン)は、(i)エチレン単位と(ii)ブチレン単位とからなるコポリマーを示す。)によって表され得る。
SEEPS材料は:
Figure 2018535290
(式中、PSはポリスチレンの略語であり、そして
Figure 2018535290
は、ポリ(エチレン−エチレン/プロピレン)を表す。m、n、及びoは1以上の整数である。m及びnが1のとき、oは2以上である。ポリ(エチレン−エチレン/プロピレン)は、(i)エチレン単位と(ii)エチレン/プロピレン単位とからなるコポリマーを示す。)によって表され得る。
上記構造の各々において、m、n、及びoは1以上の整数である。上記構造において、m及びnが1である場合、oは2以上である。各ポリマーは、ポリマーの総重量を基準として約10〜約70重量%のスチレンを含み得る。好ましくは、ポリマーは、ポリマーの総重量を基準として約15〜約60重量%のスチレンを含む。
以下のものを含めた不飽和炭素−炭素結合を有する材料は試験において良好に機能しなかった:ポリスチレン−ポリブタジエン(「SB」);ポリスチレン−ポリブタジエン−ポリスチレン(「SBS」);ポリスチレン−ポリイソプレン−ポリスチレン(「SIS」);及び、ポリスチレン−ポリ(イソプレン−ブタジエン)−ポリスチレン(「SIBS」)。これらの材料は試験され、下記表1において比較例を形成する。
下記の実施例から分かるように、S−A−S型材料、特にSEBS(例えば、H1517、8.1MPa)及びS(EBS)S(例えば、A1535、7.2MPa)では、接合強度という観点で良好な結果が得られた。
また良好に機能した材料は、無水マレイン酸グラフトSEBS(例えば、FG1901、6.3MPa)などの無水マレイン酸グラフト飽和S−A−S型ポリマーである。
SEPSも良好に機能した(例えば、G1730、2.3MPa)。
比較例の不飽和型材料では、顕著な接合は観察されなかった。
ショアA値が60を超える群に含まれることが好ましい(例えば、502T[表中]は、30%スチレン、ショアAが43であり、4.6MPaの接合を与えるが、類似製品のH1041[これも表中]は、同じ30%スチレンを有するが、ショアAが84であり、接合強度は5.7MPaに改善した)。
接合しようとする金属基体は、アルミニウム合金コア上にアルミニウムを有するタイプのAlクラッドと称されるものを含めたアルミニウムクラッド材料を含めたアルミニウム、又はステンレススチールなどのスチールであり得る。
本発明は、射出成形プロセスなどの成形プロセスによって、基体(陽極酸化アルミニウムを含めたアルミニウム、重クロム酸亜鉛など)をポリオレフィン系プラスチック(PP及びHDPEなど)でオーバーモールドするための優れた接合能力を有する新規な配合物を提供する。
本発明は、部品上で硬化されたときに、任意選択でフィルムの形態にある、タックフリー剛性コーティングを生成する、任意選択でUV硬化性接着剤の形態にある、硬化性組成物を提供する。コーティングは、典型的に少なくとも24時間の部品上寿命を有する。
接着剤系は、望ましくは、アクリレートモノマー(例えば、THFA及びIBOA)ベースのUV硬化系を含む。
次いで、コーティングした部品を、ポリオレフィン系プラスチック(例えば、PE)で、例えば射出成形によってオーバーモールドして、基体にプラスチックが接合したアセンブリ(bonded plastic to substrate assembly)を生成することができる。
本発明は、熱可塑性材料、例えばポリオレフィン材料に接合しようとする基体上のプライマーとしての本発明の組成物の使用に及ぶ。
さらなる態様では、本発明の組成物;及び、熱可塑性(例えば、ポリオレフィン)プラスチックを含む組み合わせが提供される。
本発明はまた、少なくともその表面上の層として、本発明に係る組成物の硬化生成物がコーティングされている基体であって、該硬化生成物が、任意選択でその後に熱可塑性材料、例えば、ポリオレフィン材料に接合するために、Bステージにある、基体を提供する。
よりさらなる態様では、少なくともその表面上の層として、Bステージ型の本発明に係る組成物がコーティングされている物品;及び、該Bステージ型の組成物に接触している熱可塑性(例えば、ポリオレフィン)プラスチックを含む、組み合わせを提供する。
追加の態様では、物品の周囲に射出成形物を形成するプロセスであって、射出成形用キャビティ中に、その周囲で熱可塑性(例えば、ポリオレフィン)プラスチック材料をある形状に成形しようとする物品を配置する工程;並びに、物品が配置されている射出成形用キャビティ中に、熱可塑性(例えば、ポリオレフィン)プラスチック材料を、該材料が型内の物品の周辺及び周囲を流れることができる温度及び圧力で射出する工程、及び、該型を、熱可塑性(例えば、ポリオレフィン)プラスチック材料を固化させるのに適切な温度及び圧力下で維持する工程を含み、物品の配置の前に、物品を、前述の態様のうちのいずれかの組成物で下塗りし、そして組成物を硬化させるのに適切な電磁スペクトルの放射線にばく露する、プロセスが提供される。
ポリオレフィン材料は、望ましくは、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリエチレン(PE)、及びポリプロピレン(PP)のうちの少なくとも1種などのポリオレフィン系熱可塑性材料である。
物品は、ガラス及び陽極酸化アルミニウムなどのアルミニウムから構成され得る。
成分(a)としては、(メタ)アクリレートが最も一般的な選択肢である。(メタ)アクリレートは、多種多様な材料のうちの1又は複数、例えば、HC=CGCO(式中、Gは、水素又は1〜約4個の炭素原子を有するアルキル基であり得、そしてRは、1〜約16個の炭素原子を有するアルキル、シクロアルキル、アルケニル、シクロアルケニル、アルカリール、アラルキル、又はアリール基(これらはいずれも、任意選択で、場合によりシラン、ケイ素、酸素、ハロゲン、カルボニル、ヒドロキシル、エステル、カルボン酸、ウレア、ウレタン、カーボネート、アミン、アミド、硫黄、スルホネート、スルホン等で置換されていても又は割り込まれていてもよい)から選択され得る)によって表されるものから選択され得る。例としては、N,N−ジメチルアクリルアミド、フェノキシエチル(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、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、及びヒドロキシプロピル(メタ)アクリレートが挙げられる。
本明細書における使用に好適な追加の(メタ)アクリレートとしては、多官能性(メタ)アクリレート、例えば、これらに限定されるものではないが、二又は三官能性(メタ)アクリレート、例えば、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラヒドロフラン(メタ)アクリレート及びジ(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(「HPMA」)、ヘキサンジオールジ(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(「TMPTMA」)、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート(「TRIEGMA」)、テトラエチレングリコールジメタクリレート、ジプロピレングリコールジメタクリレート、ジ−(ペンタメチレングリコール)ジメタクリレート、テトラエチレンジグリコールジアクリレート、ジグリセロールテトラメタクリレート、テトラメチレンジメタクリレート、エチレンジメタクリレート、ネオペンチルグリコ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、並びに、ビスフェノール−Aモノ及びジ(メタ)アクリレート、例えば、エトキシル化ビスフェノール−A(メタ)アクリレート(「EBIPMA」)、並びに、ビスフェノール−Fモノ及びジ(メタ)アクリレート、例えば、エトキシル化ビスフェノール−F(メタ)アクリレートが挙げられる。
本明細書において使用され得るさらに他の(メタ)アクリレートとしては、シリコーン(メタ)アクリレート(「SiMA」)、例えば、米国特許第5,605,999号(Chu)(その開示は参照により本明細書に明示的に組み込まれる)において教示及び特許請求されているものが挙げられる。
当然のことながら、これらの(メタ)アクリレートの組み合わせを使用してもよい。しかしながら、望ましくは、(メタ)アクリレート成分は、N,N−ジメチルアクリルアミド、フェノキシエチル(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、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、及びヒドロキシプロピル(メタ)アクリレートのうちの1又は複数から選択される。
(メタ)アクリレート成分は、総重量を基準として、約10重量%〜約90重量%、例えば約40重量%〜約80重量%を構成するべきである。
材料S−A−Sは、組成物のBステージ硬化生成物中に、組成物の総重量を基準として約5%〜約80%、例えば組成物の総重量を基準として約30重量%〜約60重量%の量で存在し得る。本発明の組成物は、本明細書及び特許請求の範囲に示した重量パーセント上は含まれない溶媒などの担体を使用して塗布され得る。(下記の実験作業では、溶媒の重量は組成物の全体の重量に含まれるが、これは硬化前であり、溶媒は、硬化生成物、例えばUV硬化生成物の一部ではない)。したがって、初期組成物とBステージ硬化生成物との間の溶媒の除去(ひいては、重量計算の差分)が考慮される。下記の実験作業における他の成分については、重量パーセントは溶媒を計算に入れて算出される。
材料S−A−Sは、望ましくは、20〜100、例えば約60〜100のショアA硬度を有する。
硬化開始成分は光開始剤成分であり得る。光開始剤は、電磁スペクトルの紫外領域、電磁スペクトルの可視領域、又はその両方の放射線によってトリガーされる開始剤のうちの1又は複数から選択され得る。
光開始剤は、ベンゾフェノン、又は例えばα−ヒドロキシケトンなどの置換ベンゾフェノンであり得る。1つの特に好適なα−ヒドロキシケトンは、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン(Ciba Specialty Chemicals,Inc.からIRGACURE184として市販されている)である。他の好適なα−ヒドロキシケトン及びそのブレンドとしては、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン(DAROCUR1173);2−ヒドロキシ−1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル]−2−メチル−1−プロパノン(IRGACURE2959);並びにIRGACURE1000及びIRGACURE500などのブレンドが挙げられる(全てCiba Specialty Chemicals,Inc.から市販されている)。他の好適なUV光開始剤としては、アセトフェノン及び置換アセトフェノン;ベンゾイン及びそのアルキルエステル;キサントン及び置換キサントン;ジエトキシ−アセトフェノン;ベンゾインメチルエーテル;ベンゾインエチルエーテル;ベンゾインイソプロピルエーテル;ジエトキシキサントン;クロロ−チオキサントン;N−メチルジエタノール−アミン−ベンゾフェノン;1−ベンゾイルシクロヘキサノール;2−ベンジル−2−(ジメチルアミノ)−1−[4−(4−モルホリニル)フェニル]−1−ブタノン;アミノケトン、例えばIRGACURE907、IRGACURE369、及びIRGACURE1300(いずれもCiba Specialty Chemicals,Inc.から市販されている);ベンジルジメチル−ケタール、例えばIRGACURE651(Ciba Specialty Chemicals,Inc.から市販されている);BAPO(ビスアシルホスフィンオキシド)及びそのブレンド、例えばIRGACURE819、IRGACURE1700、IRGACURE1800、IRGACURE1850、及びDAROCUR4265(いずれもCiba Specialty Chemicals,Inc.から市販されている);1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニルケトンを含むか、又は含まない2,4,6−トリメチルベンゾイルジホスフィンオキシド、メタロセン、例えばIRGACURE784及びIRGACURE261(どちらもCiba Specialty Chemicals,Inc.から市販されている);ベンゾフェノン、例えばDAROCUR BP(Ciba Specialty Chemicals,Inc.から市販されている);並びにそれらの混合物が挙げられる。
米国特許第5,399,770号は、そのような光開始剤として機能する化合物の類を開示及び特許請求している。したがって、’770特許の開示は、参照によりその全体が本明細書に明示的に組み込まれる。770特許に包含される特に望ましい光開始剤は、Ciba Specialty ChemicalsからIRGACURE819の商品名で市販されている。IRGACURE819は、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。
また、カンファーキノンペルオキシエステル開始剤;9−フルオレンカルボン酸ペルオキシエステル;dl−カンファーキノン;IRGACURE784DC(置換チタノセンに基づく光開始剤);染料及び電子供与体を含む二成分系開始剤;染料、電子供与体、及び酸化剤を含む三成分系開始剤;並びにそれらの組み合わせを使用してもよい。所望の効果を達成するために、これらの可視光光開始剤をビスアシルホスフィンオキシド光開始剤と組み合わせて使用してもよい。
二成分系開始剤に関して、好適な染料としては、これらに限定されるものではないが、カンファーキノン、5,7−ジヨード−3−ブトキシ−6−フルオレン、ローズベンガル、リボフラビン、エオシンY、ベンジル(benzil)、フルオロン染料、ベンジル誘導体、ケトクマリン、アクリジン染料、ベンゾフラビン、及びそれらの組み合わせが挙げられ、そして好適な電子供与体としては、これらに限定されるものではないが、メチルジエタノールアミン、ジメチル−p−トルイジン、N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート、4−ジメチルアミノ安息香酸エチル、及びそれらの組み合わせが挙げられる。
そして三成分系開始剤に関して、上記の2つの成分に加えて、第3の成分として好適な酸化剤としては、これらに限定されるものではないが、ビス(トリクロロメチル)トリアジン、オニウム塩、及びこれらの組み合わせが挙げられる。オニウム塩の例としては、スルホニウム塩及びヨードニウム塩が挙げられる。
他の好適な可視光開始剤系としては、以下の特許又は刊行物の各々に開示されているものが挙げられ、その各々は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。参照により本明細書に組み込まれる米国特許第4,505,793号は、3−ケト−置換クマリン化合物と活性ハロゲン化合物との組合せを含む光重合開始剤を開示している。数多くの例示化合物が開示されている。そのような光重合開始剤は、約180nm〜600nmの間の範囲の波長を有する光へのばく露によって硬化する。参照により本明細書に組み込まれる米国特許第4,258,123号は、活性光線を照射するとフリーラジカルを発生する開始剤成分を含む感光性樹脂組成物を開示している。そのような成分としては、該文献においてより詳細に記載されているように、様々なトリアジン化合物が挙げられる。
欧州特許出願公開EP第0369645号A1は、トリハロメチル置換−s−トリアジン、約300〜1000nmの範囲の放射線を吸収することが可能な増感化合物、及び電子供与体を含む三成分系光開始剤系を開示している。ケトン;クマリン染料;キサンテン染料;3H−キサンテン−3−オン染料;アクリジン染料;チアゾール染料;チアジン染料;オキサジン染料;アジン染料;アミノケトン染料;メタン及びポリメチン染料;ポルフィリン;芳香族多環式炭化水素;p−置換アミノスチリルケトン化合物;アミノトリアリールメタン;メロシアニン;スクアリリウム染料;及びピリジニウム染料を含めた例示的な増感化合物が開示されている。また、アミン;アミド;エーテル;ウレア;フェロセン;スルフィン酸及びそれらの塩;フェロシアン化物の塩;アスコルビン酸及びその塩;ジチオカルバミン酸及びその塩;キサンテートの塩;エチレンジアミン四酢酸の塩;及びテトラフェニルボロン酸の塩を含めた例示的なドナーも開示されている。そのような開始剤は、UV及び可視光の両方に感受性である。
欧州特許出願公開EP第0563925号A1は、約250〜1000nmの範囲の放射線を吸収することが可能な増感化合物と2−アリール−4,6−ビス(トリクロロメチル)−1,3,5−トリアジンとを含む光重合開始剤を開示している。開示されている例示的な増感化合物としては、染料、例えば、シアニン、メロシアニン、クマリン、ケトクマリン、(チオ)キサンテン、アクリジン、チアゾール、チアジン、オキサジン、アジン、アミノケトン、スクアリリウム、ピリジニウム、(チア)ピリリウム、ポルフィリン、トリアリールメタン、(ポリ)メチン、アミノスチリル化合物、及び芳香族多環式炭化水素が挙げられる。これらの光重合開始剤は、UV及び可視光に感受性である。
参照により本明細書に明示的に組み入れられる米国特許第5,395,862号は、可視光に感受性のフルオロン光開始剤を開示している。そのようなフルオロン開始剤系は、励起されたフルオロン種から電子を受容することが可能な共開始剤も含む。オニウム塩、ニトロハロメタン、及びジアゾスルホンを含めた例示的な共開始剤が開示されている。参照により本明細書に組み込まれる米国特許第5,451,343号は、350nmを超える波長の光を吸収する開始剤としてフルオロン及びピロニン−Y誘導体を開示している。参照により本明細書に組み込まれる米国特許第5,545,676号は、UV又は可視光下で硬化する三成分系光開始剤系を開示している。該三成分系は、アリールヨードニウム塩(arylidonium salt)、増感化合物、及び電子供与体を含む。例示的なヨードニウム塩としては、ジフェニルヨードニウム塩が挙げられる。
2,4,6−トリメチルベンゾイルジホスフィンオキシド及び1−ヒドロシクロヘキシル−フェニルケトンは、組成物において使用するための2つの特に望ましい光開始剤である。
光開始剤成分は、約1〜約5重量%の量で存在すべきである。
本発明の組成物は、物品の周囲に射出成形物が形成されるオーバーモールディングプロセスに供しようとする物品のためのプライマーとして使用され得る。物品は、様々な基体から構成され得るが、ガラス及びアルミニウムが好ましい選択肢であり、陽極酸化アルミニウムが特に望ましい選択肢である。
本発明の組成物は、オーバーモールドしようとする物品に塗布し、次いで、物品の表面の少なくとも一部分上に該組成物を固定するために電磁スペクトルの放射線にばく露してもよい。
組成物は、いくつかの方法のうちのいずれか、例えば、吹付け法、スクリーン印刷、接触転写(touch transfer)等によって物品に塗布してもよい。塗布後、UV又はUV/可視放射線などの電磁スペクトルのエネルギーにばく露することによって、指触乾燥状態(dry−to−the−touch)(又は、タックフリー)表面へと硬化(又は、Bステージ化)される。
このBステージ化によって、プライマーでコーティングされた物品を、後にオーバーモールディングプロセスに使用するために保管することが可能となる。
次に、オーバーモールディングプロセスにおいて、プライマーでコーティングされた物品を射出成形用キャビティ中に配置し、そして、該キャビティを、高温及び/又は高圧条件下でその中に射出しようとする熱可塑性樹脂を受容するために、閉じる。
熱可塑性材料、例えば、樹脂は、通常、ポリエチレン及びポリプロピレンなどのポリオレフィン材料から選択される。
熱可塑性樹脂は、最終的なアセンブリを0.5〜5秒で完全に成形するのに好適な高い温度及び圧圧で成形用キャビティ中に射出すべきである。温度、時間、及び圧力は、個別の熱可塑性物質、並びに型キャビティの大きさ、形状、及び経路長に依存することとなる。典型的な温度は約180℃〜300℃の範囲内、例えば260℃、そして50psi(345kPa)〜5000psi(34474kPa)、例えば500psi(3447kPa)の圧力となるであろう。流速は、熱可塑性物質が流動しない状態に達する前に型キャビティ全体を充填するのに好適でなければならない。
このように記載されたオーバーモールディングプロセスによって形成され得る1又は複数の物品の例は、図1を参照することにより理解され得る。そこでは、携帯型家庭用電子機器のアセンブリに使用されるいくつかの物品が、このように開示されたオーバーモールディング技術から恩恵を受けるものとして強調されている。より具体的には、このように開示されたオーバーモールディング技術を用いて4つの物品が製造され得る:1.タッチパネルウィンドウ11及びカバー12;2.スピーカー21及びカメラレンズ22;カバー31、金属製トリム32、及びサブフレーム33;並びに、4.タッチパネル41、プラスチックベゼル42、及び金属製トリム43。
本発明の実施形態は、以下の添付図面を参照して、単なる例として、記載されることとなる:
それらの間の境界面としてオーバモールディングが使用され得る、携帯型家庭用電子ディスプレイ機器の様々な構成部品層の分解組立図を表す。 表1の例4で達成された接合結果を示すグラフである。 表1の例7で達成された接合結果を示すグラフである。
(詳細な説明)
直径12.65〜12.675mm及び最低37.5mmの長さのポリオレフィンの栓を、101.6mm×25.4mm及び厚さ1.0〜5.5mmの金属又はガラスプレート上に射出成形する。使用した射出成形機はTravin MINI MOULDER TP1であり、使用したバレル温度は220℃であり、型は加熱しなかった。ガラス又は金属プレートには、表面を被覆する試験配合物の硬化コーティングが既に設けられていた。このコーティングは、Bステージ型の組成物である。組成物は、第1の硬化メカニズム、すなわちUV光で硬化されているが、その後に溶融した熱可塑性物質、例えばポリオレフィンに接触すると、反応することができる。したがって、コーティングは、その上に成形された栓由来の材料を有する。
下記の結果で使用した試験プラスチックは、ポリプロピレンTATREN IM 25 75(の商品名で販売されている)であり、報告されたデータにおいて使用した固体基体は、101.6mm×25.4mm及び厚さ1.6mmの陽極酸化アルミニウムプレートである。
この栓を、引っ張り試験において、接合の24時間後に、較正された5kNロードセルが取り付けられたハウンズフィールド引張試験機を使用して、2.0mm/分の速度で引っ張る。
下記の表1は、下記の例に規定される配合物において試験した添加剤のリストである。これらの組成物を陽極酸化アルミニウムに塗布し、硬化させた。次いで、ポリプロピレンを硬化フィルム上に射出成形した。各々について、接合24時間後に測定した結合強度が含まれている。
Figure 2018535290
表1において、「ポリマー中の%S」は、ポリマー中のポリスチレンの重量パーセントである。
例1(表1から)は以下の配合であった(ポリマー材料はVAMAC材料である):
Figure 2018535290
例2及び5(表1から)は、以下の配合に基づくものであった。これらの例の間ではポリマー材料のみが異なり、そして表1に記載の例の番号は、以下の配合に対応しているが、ここでポリマー材料は各例について表1に示したものである。
Figure 2018535290
例3(表1から)は以下の配合とした(ポリマー材料はポリテール材料である):
Figure 2018535290
例4及び6〜23は、以下の配合に基づくものであった。これらの例の間ではポリマー材料のみが異なり、そして表1に記載の例の番号は、以下の配合に対応しているが、ここでポリマー材料は各例について表1に示したものである。
Figure 2018535290
様々な基体の組み合わせに対して例4の組成物を用いて達成されたさらなる接合結果を示すグラフを図2に示す。射出バレル温度は220℃であった。
様々な基体の組み合わせに対して例7の組成物を用いて達成されたさらなる接合結果を示すグラフを図3に示す。射出バレル温度は220℃であった。
上記の例において:
THFA=テトラヒドロフルフリルアクリレート;
IBOA=イソボルニルアクリレート;
FG1901は、Kratonから入手可能な無水マレイン酸変性SEBS樹脂であり;
ポリテールHは、ポリヒドロキシ水素化ポリブタジエンであり
HEMAホスフェート=ビス[2−(メタクリロイルオキシ)エチル]ホスフェート;
MA=メタクリル酸;
BMI=ベンジルメチルイミダゾール;
BCHTU=ベンゾイルシクロヘキシルチオウレア;
TPO=BASFから入手可能なジフェニル(2,4,6−トリメチルベンゾイル)ホスフィンオキシド−光開始剤(上述のとおり);
Irgacure184(上述のとおり)は、BASFから入手可能な光開始剤(化学名1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン)であり;
MIBK=メチルイソブチルケトンであり;そして
A1535は、Kratonから入手可能なSEBS樹脂である。
例1〜3は比較例である。接合強度は達成されない。
例9、10、11、21、22、及び23は比較例である。接合強度は達成されない。これに関して、材料の頭字語における「B」は一意的でない方法で使用されていることに留意することが重要であり、例えば、SB;SIBS;及びSBSにおいて「B」は、ブタジエンをベースとするポリマーを表し、一方、SEBS及びS(EBS)Sにおいて「B」はブチレンをベースとするポリマーを表す。
本明細書において本発明に関連して使用される場合、「含む(comprises/comprising)」という語及び「有する/含む(having/including)」という語は、述べられた特徴、整数、工程、又は成分の存在を規定するために使用されるが、1又は複数の他の特徴、整数、工程、成分、又はそれらの群の存在又は追加を排除するものではない。
明確化のために別々の実施形態の文脈で記載されている本発明の特定の特徴は、単一の実施形態において組み合わせて提供されてもよいことが理解される。逆に、簡潔化のために単一の実施形態の文脈で記載されている本発明の様々な特徴は、別々に又は任意の好適な下位の組み合わせで提供されてもよい。

Claims (29)

  1. (a)硬化性成分;
    (b)硬化開始成分;並びに
    (c)(i)S−A−S(式中、Sは、ポリスチレンであり、Aは、任意選択でカルボン酸又は無水マレイン酸で置換されている、エチレン、プロピレン、ブチレン、及びスチレンのうちの1又は複数から形成されるポリマー又はコポリマーを表すが、ただし、Aがスチレンを含む場合、Aは、スチレンと、エチレン、プロピレン、及びブチレンのうちの少なくとも1種とのコポリマーであり、かつ、任意選択でカルボン酸又は無水マレイン酸で置換されている)によって表されるブロックポリマー;及び
    (ii)前記ポリマー材料の任意の組み合わせ
    からなる群より選択されるポリマー材料
    を含む、硬化性プライマー組成物。
  2. ポリマー材料が、S−A−S(式中、Sは、ポリスチレンであり、Aは、任意選択でカルボン酸又は無水マレイン酸で置換されている、エチレン、プロピレン、ブチレン、及びスチレンのうちの1又は複数から形成されるポリマー又はコポリマーを表すが、
    ただし、Aがスチレンを含む場合、Aは、スチレンと、エチレン、プロピレン、及びブチレンのうちの少なくとも1種とのコポリマーであり、かつ、任意選択でカルボン酸又は無水マレイン酸で置換されている)によって表されるブロックポリマー;
    及び、前記ポリマー材料の任意の組み合わせ
    からなる群より選択される、請求項1に記載の硬化性組成物。
  3. Aが、エチレン、プロピレン、ブチレン、及びスチレンのうちの1又は複数から形成されるが、ただし、Aがスチレンのみから形成されることはない、先行する請求項のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
  4. Aが、エチレン、プロピレン、ブチレン、及びスチレンのうちの少なくとも2種から形成される、先行する請求項のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
  5. Aが、エチレン、プロピレン、ブチレン、及びスチレンのうちの少なくとも3種から形成される、先行する請求項のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
  6. 材料S−A−Sが、
    (a)ポリスチレン−ポリ(エチレン−プロピレン)−ポリスチレン(「SEPS」);
    (b)ポリスチレン−ポリ(エチレン−ブチレン)−ポリスチレン(「SEBS」);及び
    (c)ポリスチレン−ポリ(エチレン−ブチレン−スチレン)−ポリスチレン(「S(EBS)S」)
    から選択される、先行する請求項のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
  7. Aが、カルボン酸基及び/又は無水マレイン酸基で置換されている、先行する請求項のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
  8. Aが、無水マレイン酸基で置換されている、先行する請求項のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
  9. 材料S−A−Sが、
    (a)ポリスチレン−ポリ(エチレン−ブチレン)−ポリスチレン(「SEBS」);及び
    (b)ポリスチレン−ポリ(エチレン−ブチレン−スチレン)−ポリスチレン(「S(EBS)S」)
    のうちの少なくとも1種である、先行する請求項のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
  10. 材料S−A−Sが、任意選択でカルボン酸又は無水マレイン酸で置換されている、
    (a)ポリスチレン−ポリ(エチレン−ブチレン)−ポリスチレン(「SEBS」);及び
    (b)ポリスチレン−ポリ(エチレン−ブチレン−スチレン)−ポリスチレン(「S(EBS)S」)
    のうちの少なくとも1種である、先行する請求項のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
  11. 材料S−A−Sが、無水マレイン酸で置換されている、
    (a)ポリスチレン−ポリ(エチレン−ブチレン)−ポリスチレン(「SEBS」);及び
    (b)ポリスチレン−ポリ(エチレン−ブチレン−スチレン)−ポリスチレン(「S(EBS)S」)
    のうちの少なくとも1種である、先行する請求項のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
  12. 材料S−A−Sが、
    (a)ポリスチレン−ポリ(エチレン−プロピレン)−ポリスチレン(「SEPS」);
    (b)ポリスチレン−ポリ(エチレン−ブチレン)−ポリスチレン(「SEBS」);
    (c)ポリスチレン−ポリ(エチレン−ブチレン−スチレン)−ポリスチレン(「S(EBS)S」);及び
    (d)ポリスチレン−ポリ(エチレン−エチレン/プロピレン)−ポリスチレン(「SEEPS」)
    のうちの少なくとも1種である、先行する請求項のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
  13. 材料S−A−Sが、
    (a)ポリスチレン−ポリ(エチレン−プロピレン)−ポリスチレン(「SEPS」);
    (b)ポリスチレン−ポリ(エチレン−ブチレン)−ポリスチレン(「SEBS」);及び
    (c)ポリスチレン−ポリ(エチレン−ブチレン−スチレン)−ポリスチレン(「S(EBS)S」)
    のうちの少なくとも1種である、先行する請求項のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
  14. (i)S−A−S(式中、Sは、ポリスチレンであり、Aは、任意選択でカルボン酸又は無水マレイン酸で置換されている、エチレン、プロピレン、ブチレン、及びスチレンのうちの1又は複数から形成されるポリマー又はコポリマーを表すが、ただし、Aがスチレンを含む場合、Aは、スチレンと、エチレン、プロピレン、及びブチレンのうちの少なくとも1種とのコポリマーであり、かつ、任意選択でカルボン酸又は無水マレイン酸で置換されている)によって表されるブロックポリマー;及び、
    (ii)前記ポリマー材料の任意の組合せ
    からなる群より選択されるポリマー材料が、ポリマー材料の総重量を基準として約10〜約70重量%のスチレンを含む、先行する請求項のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
  15. 硬化性成分が、(メタ)アクリレートモノマー成分である、先行する請求項のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
  16. 硬化開始成分が、光開始剤成分である、先行する請求項のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
  17. Aが、マレイン酸基、無水マレイン酸基などのカルボン酸基で置換されている、先行する請求項のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
  18. 組成物のBステージ硬化生成物において、材料S−A−Sが、組成物の総重量を基準として約5%〜約80%、例えば、組成物の総重量を基準として約30重量%〜約60重量%の量で存在する、先行する請求項のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
  19. 材料S−A−Sが、20〜100、例えば、約60〜100のショアA硬度を有する、先行する請求項のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
  20. 熱可塑性材料、例えば、ポリオレフィン材料に接合しようとする基体上のプライマーとしての、先行する請求項のいずれか1項に記載の組成物の使用。
  21. 少なくともその表面上の層として、請求項1〜19のいずれか1項に記載の組成物の硬化生成物がコーティングされている基体であって、該硬化生成物が、任意選択でその後に熱可塑性材料、例えばポリオレフィン材料に接合するために、Bステージにある、基体。
  22. 少なくともその表面上の層として、請求項1〜19のいずれか1項に記載の組成物の硬化生成物がコーティングされている基体であって、該硬化生成物がBステージにある、基体と、該層の上にオーバーモールドされたポリオレフィン材料と、を含む、アセンブリ。
  23. (a)請求項1〜19のいずれか1項の組成物;
    (b)熱可塑性(例えば、ポリオレフィン)プラスチック
    を含む組み合わせ。
  24. (a)少なくともその表面上の層として、Bステージ型の請求項1〜19のいずれか1項の組成物がコーティングされている物品;
    (b)該Bステージ型の組成物に接触している熱可塑性(例えば、ポリオレフィン)プラスチック
    を含む組合せ。
  25. 物品の周囲に射出成形物を形成するプロセスであって、
    (a)射出成形用キャビティ中に、その周囲で熱可塑性(例えば、ポリオレフィン)プラスチック材料をある形状に成形しようとする物品を配置する工程;並びに
    (b)物品が配置されている射出成形用キャビティ中に、熱可塑性材料を、該材料が型内の物品の周辺及び周囲を流れることができる温度及び圧力で射出する工程、及び、該型を、熱可塑性材料を固化させるのに適切な温度及び圧力下で維持する工程
    を含み、物品の配置の前に、物品を、請求項1〜18のいずれか1項の組成物で下塗りし、そして組成物を硬化させるのに適切な電磁スペクトルの放射線にばく露する、プロセス。
  26. 請求項25のプロセスから形成された射出成形物品。
  27. 物品が、ガラスから構成されている、請求項25のプロセス。
  28. 物品が、アルミニウムから構成されている、請求項25のプロセス。
  29. 物品が、陽極酸化アルミニウムから構成されている、請求項25のプロセス。
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