JP2019519618A - スクラップまたは未利用エポキシ樹脂プリプレグを再利用するためのプロセス - Google Patents
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Abstract
Description
エポキシ樹脂1:ビスフェノールAのジギシジル(digycidyl)エーテルの液体エポキシ樹脂(184〜191g/当量のエポキシ当量(EEW)を有する)、
エポキシ樹脂2:液体エポキシノボラック樹脂1、EEW175〜181g/当量、
エポキシ樹脂3:ビスフェノールAのジグリシジルエーテルの液体エポキシ樹脂、EEW176〜182[DER383]、
エポキシ樹脂4:ビスフェノールAのジギシジル(digycidyl)エーテルの固体エポキシ樹脂、395〜405g/当量のEEW、Tg(DSC)45℃、
硬化剤:ジシアンジアミド(Technicure NanoDicy(商標)、Air Products&Chemicals,Inc.、アレンタウン、ペンシルベニア州)、21g/当量のAHEW、
硬化剤2:Cu(BF4)2を有するDETDA(ジエチルトルエンジアミン)、DEH650(Olin Corporation、クレイトン、ミズーリ州)、
触媒1:尿素含有触媒基、TBDMU(トルエンビスジメチル尿素)(Omicure(商標)U−410M、CVC Thermoset Specialties、ムーアズタウン、ニュージャージー州)、
触媒2:触媒を含有するイミダゾール基(Curezol(商標)2MZ−A、四国化成工業株式会社、東京、日本)、
触媒3:<10重量%のフェノール及び<10重量%のベンジルジメチルアミン(1.79重量%)、1メチルイミダゾール(1.79重量%)を含有するHYCAT(商標)3100s三価クロム(III)カルボキシレート錯体(Dimension Technology Chemicals Systems,Inc.、フェアオークス、カリフォルニア州)、
離型剤1:Licowax(商標)−Sモンタン脂肪酸ワックス(Clariant、プラッテルン、スイス)、
離型剤2:Licolub(商標)WE4モンタン脂肪酸エステルワックス(Clariant)、
炭素繊維(麻くず中の12K繊維、A42−D012、DowAksa、トルコ)、
UD:炭素繊維の一方向繊維プリプレグ、
NCF:炭素繊維のノンクリンプ織物(590g/m2)、及び
組紐:炭素繊維の編組織物(733g/m2)。
示差走査熱量測定(DSC)によるガラス転移温度(Tg):上記で定義される通りの動的DSC。
破砕された材料の粒子サイズの有効範囲を実証するために、以下の表1に列記されるスクラップ(A)を、指示された破砕装置(以下の表2を参照されたい)を使用して指示された平均粒子サイズ(以下の表2を参照されたい)に破砕し、続いて、スクラップ(A)を予熱し、それを、15Lの容量を有するステンレス鋼(SS316L)バッチSigmaミキサー(Sigma Blade、Jaygo Inc.、ユニオン、ニュージャージー州)の中で指示された補給材料(B)と10分間混合し、25℃に保持した。各製剤は、50重量%の目標繊維含有量を有した。各実施例では、混合の前にスクラップを55℃に予熱した。各実施例では、スクラップ(A)の補給材料(B)に対する重量比は、83.3:16.7重量%であった。
プロセス可能性及び結果として得られる成形特性に対するスクラップの初期Tgの影響を実証するために、以下の表3に列記されるスクラップ(A)を、以下の表4に指示される平均粒子サイズに工業用破砕機コンボ機器(モデルIS−20コンボ破砕機、Industrial Shredders Inc.、オムステッドフォールズ、オハイオ州)を使用して破砕し、続いて、スクラップ(A)を予熱し、をれを、15Lの容量を有するステンレス鋼(SS316L)バッチSigmaミキサー(Sigma Blade、Jaygo Inc.、ユニオン、ニュージャージー州)の中で指示された補給材料(B)と10分間混合し、25℃に保持した。各製剤は、50重量%の目標繊維含有量を有した。各実施例では、混合の前にスクラップを55℃に予熱した。各実施例では、スクラップ(A)の補給材料(B)に対する重量比は、83.3:16.7重量%であった。
未使用の炭素繊維を最終混合物に組み込むことの実行可能性を実証するために、以下の表5に列記されるスクラップ(A)を、実施例3.1、3.2、及び3.4における7.5×11mmの平均サイズにクロスカットシュレッダー機器を使用して破砕し、これに続いて、スクラップ(A)を55℃に予熱し、それを、15Lの容量を有するステンレス鋼(SS316L)バッチSigmaミキサー(Sigma Blade、Jaygo Inc.、ユニオン、ニュージャージー州)の中で以下の表5に示される重量比の指示された補給材料(B)及び(C)と10分間混合し、25℃に保持した。実施例3.4では、スクラップ(A)ならびに指示された補給材料(B)及び(C)を、100℃の温度に設定された二軸押出機に供給した。各製剤は、50重量%の目標繊維含有量を有した。
異なる種類のミキサーが同等な部分履行を得ることを実証するために、以下の表7に列記されるスクラップ(A)を、7.5×11mmの平均サイズにクロスカットシュレッダー(StaplesモデルSPL−TXC24A)を使用して破砕した。実施例4.1において、これに続いて、スクラップ(A)を55℃に予熱し、それを、15Lの容量を有するステンレス鋼(SS316L)バッチSigmaミキサー(Sigma Blade、Jaygo Inc.、ユニオン、ニュージャージー州)の中で指示された補給材料(B)と10分間混合し、25℃に保持した。実施例4.2では、これに続いて、スクラップ(A)を55℃に予熱し、それを、9Lの容量を有するステンレス鋼(SS316)バッチHenschelミキサー(FM−10USミキサー、Henschel America,Inc.、グリーンベイ、ウィスコンシン州)の中で指示された補給材料(B)と10分間混合し、25℃に保持した。実施例4.3では、スクラップ(A)及び指示された補給材料(B)を、100℃の温度に設定された二軸押出機に供給した。各実施例では、スクラップ(A)の補給材料(B)に対する重量比は、83.3:16.7重量%であった。各製剤は、50重量%の目標繊維含有量を有した。
異なる化学的性質が同等な部分履行を得ることを実証するために、以下の表9に列記されるスクラップ(A)を、15mm×22mmの平均サイズにクロスカットシュレッダー(StaplesモデルSPL−TXC24A)を使用して破砕し、続いて、スクラップ(A)を予熱し、それを、15Lの容量を有するステンレス鋼(SS316L)バッチSigmaミキサー(Sigma Blade、Jaygo Inc.、ユニオン、ニュージャージー州)の中で指示された補給材料(B)と10分間混合し、40℃に保持した。各製剤は、50重量%の目標繊維含有量を有した。各実施例では、混合の前にスクラップを55℃に予熱した。各実施例では、スクラップ(A)の補給材料(B)に対する重量比は、83.3:16.7重量%であった。
Claims (10)
- スクラップを再利用するための方法であって、前記スクラップは、前記スクラップの総重量に基づいて、(i)1つ以上の熱硬化性樹脂と(ii)潜在性硬化剤及び/または触媒との、25〜60重量%の少なくとも部分的に未硬化から完全に未硬化の二成分熱硬化性樹脂混合物と、1つ以上の耐熱繊維と、を含有し、前記方法は、前記スクラップを破砕することと、その後に前記破砕されたスクラップを混合して、流体材料装填物を提供することと、その後に前記流体材料装填物を圧縮成形して、硬化された複合材料を作製することと、を含む、方法。
- 前記方法は、前記破砕することと、その後に前記スクラップを40〜100℃に予熱することと、その後に前記予熱されたスクラップをバッチ混合して、前記流体材料装填物を提供することと、を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記(i)1つ以上の熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、またはポリエステルを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記方法において、前記スクラップは、前記1つ以上の少なくとも部分的に未硬化から完全に未硬化の二成分熱硬化性樹脂混合物が含浸または注入された前記1つ以上の耐熱繊維を含有し、前記方法は、前記スクラップ材料を3〜50mmの平均サイズを有する断片に破砕することと、前記破砕されたスクラップ材料を混合して、(a)前記スクラップ材料中の前記熱硬化性樹脂の最高ガラス転移温度(Tg、動的DSC)(温度B)を有する前記未硬化二成分熱硬化性樹脂混合物中の前記(i)熱硬化性樹脂のTg(動的DSC)を少なくとも10℃超える温度Aで前記破砕された材料を押し出すことによって、または(b)前記破砕されたスクラップ材料を、前記温度Bを少なくとも5℃超える温度に予熱し、続いて、前記破砕された材料を少なくとも前記温度Bでバッチ混合することによって、液体装填物を形成することと、続いて、前記液体装填物を圧縮成形して、硬化された複合体を作製することと、を含み、
更に、(a)または(b)において、必要に応じて、前記混合することは、前記破砕されたスクラップ材料を、温度B未満のTgを有する十分な量の1つ以上の未硬化二成分熱硬化性樹脂混合物と組み合わせて、前記スクラップの総重量に基づいて、合計25〜60重量%の前記未硬化二成分熱硬化性樹脂混合物を有する流体材料装填物を提供することを含む、請求項1に記載の方法。 - 前記混合することは、前記破砕されたスクラップ材料を、(i)30℃を超えるTgを有する熱硬化性樹脂、液体熱硬化性樹脂、またはそれらの混合物、(ii)未使用の短繊維、例えば、ガラス繊維及び/または炭素繊維、1つ以上の添加剤、例えば、触媒、硬化剤、強化剤、または離型剤、好ましくは離型剤、(iii)未使用の短繊維及び熱硬化性樹脂を含む成形材料、例えば、ランダムまたはバルク成形化合物のうちのいずれかと組み合わせることを含み、(ii)または(iii)において、結果として得られた破砕されたスクラップ材料は、前記結果として得られた破砕されたスクラップ材料の総重量に基づいて、25〜60重量%の全未硬化熱硬化性樹脂を含有する、請求項1に記載の方法。
- 前記液体装填物を、圧縮成形前に、ニップロールもしくはラミネーターを使用することによって、または異なる成形型に流延することによって所望の形状に形作ることを更に含む、請求項1に記載の方法。
- 前記未硬化二成分熱硬化性樹脂混合物は、(i)1つ以上の液体エポキシ樹脂を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記未硬化二成分熱硬化性樹脂混合物は、室温で500〜300,000mPa.sの粘度(25mmの平行板形状における25%ひずみで0.1〜100rad/秒の振動せん断速度掃引、レオメータ)を有する(i)1つ以上のエポキシ樹脂を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記1つ以上の耐熱繊維は、炭素繊維、ガラス繊維、セラミック繊維、アクリロニトリル繊維、アラミド繊維、またはそれらの混和物から選択される、請求項1に記載の方法。
- 前記1つ以上の潜在性硬化剤及び/または触媒は、尿素含有触媒、尿素樹脂含有触媒、ジシアンジアミド、及びオキサゾリジン基含有触媒から選択される固体触媒である、請求項1に記載の方法。
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