JP2023502105A - Curable composition - Google Patents
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Abstract
無機塩(a)の使用であって、ポリエステル樹脂(c)及び無機塩(a)とは異なる無機増粘剤(d)を含む組成物における、酸官能性添加剤(b)の粘度減少効果を補償するための、ハロゲンイオン、硝酸イオン、リン酸イオン、硫酸イオン及びそれらの混合物から選択されるアニオンを含む無機塩(a)の使用。Use of an inorganic salt (a), the viscosity reducing effect of an acid-functional additive (b) in a composition comprising a polyester resin (c) and an inorganic thickener (d) different from the inorganic salt (a) use of an inorganic salt (a) comprising anions selected from halogen ions, nitrate ions, phosphate ions, sulfate ions and mixtures thereof for compensating for
Description
本発明は、ポリエステル樹脂及び無機増粘剤を含む組成物における酸官能性添加剤の粘度低減効果を補償するための無機塩の使用に関する。さらに、本発明は、前記組成物及び3三次元物品の調製方法に関する。 The present invention relates to the use of inorganic salts to compensate for the viscosity-lowering effect of acid-functional additives in compositions comprising polyester resins and inorganic thickeners. Furthermore, the present invention relates to methods of preparing said compositions and three-dimensional articles.
不飽和ポリエステル樹脂のような熱硬化性樹脂は、鋳造材料及び繊維強化材料のような多種多様な製品に一般に使用されている。不飽和ポリエステル樹脂は通常、ジカルボン酸又は無水物と二官能性アルコールとの縮合生成物であり、架橋に必要な主鎖不飽和を提供する。架橋プロセスの間に、樹脂の硬化が起こる。このプロセスは粘度の増加をもたらし、樹脂の硬質化(硬化)をもたらす。また、樹脂の作業性を向上させるために補助成分を添加してもよい。一般的に使用される補助成分の1つは、添加剤、例えばプロセス添加剤であり、これは様々な方法で樹脂の製造工程を促進し、また熱硬化性樹脂の製造に不可欠である。しかしながら、ポリエステル樹脂のような硬化システムの増粘は、酸によって影響される。したがって、これらの添加剤(一般に酸性添加剤である)の使用は、一定の条件下で、樹脂の増粘時間の遅延をもたらし得る。酸性基を多く添加するほど、増粘に要する時間は長くなる。したがって、増粘時間の遅延を補償し、かつそれに応じて硬化プロセスを調整する必要性が継続的に存在する。 Thermosetting resins such as unsaturated polyester resins are commonly used in a wide variety of products such as foundry materials and fiber reinforced materials. Unsaturated polyester resins are usually condensation products of dicarboxylic acids or anhydrides and difunctional alcohols to provide the backbone unsaturation necessary for cross-linking. Curing of the resin occurs during the cross-linking process. This process results in an increase in viscosity, resulting in hardening (curing) of the resin. Also, an auxiliary component may be added to improve the workability of the resin. One commonly used auxiliary ingredient is an additive, such as a processing additive, which enhances the resin manufacturing process in various ways and is essential in the manufacture of thermoset resins. However, the thickening of curing systems such as polyester resins is affected by acids. Therefore, the use of these additives (which are generally acidic additives) can, under certain conditions, lead to retardation of the thickening time of the resin. The more acid groups added, the longer the time required for thickening. Therefore, there is a continuing need to compensate for the slow thickening time and adjust the curing process accordingly.
米国特許第3,538,188号は、ポリエステル樹脂用の増粘剤を取り扱っている。無機リチウム及びマグネシウム塩の混合物を、不飽和ポリエステル樹脂に添加して、樹脂の粘度を増加させる。混合物は、最初の24~48時間の間、粘度の増加を抑制し、その後、急速な高粘度の増加を引き起こす。しかしながら、それは添加剤の添加も、樹脂に対するそれらのそれぞれの効果も扱っていない。 US Pat. No. 3,538,188 deals with thickeners for polyester resins. A mixture of inorganic lithium and magnesium salts is added to the unsaturated polyester resin to increase the viscosity of the resin. The mixture slows the viscosity increase for the first 24-48 hours and then causes a rapid high viscosity increase. However, it does not address the addition of additives nor their respective effects on the resin.
US2007/00041A1は、現場硬化管(Cured-In-Place-Pipe)オープン成形プロセスで使用されるポリエステル樹脂用の増粘剤を扱っている。ポリエステル樹脂の粘度を増加させるために、酸化マグネシウム及び酸化カルシウムを含む活性剤が使用される。この文献も、このような樹脂系における添加剤の使用に関するものではなく、したがって、それらの潜在的に生じる副作用を減少させることを目的としていない。 US2007/00041A1 deals with thickeners for polyester resins used in Cured-In-Place-Pipe open molding processes. Activators including magnesium oxide and calcium oxide are used to increase the viscosity of polyester resins. This document also does not relate to the use of additives in such resin systems and therefore does not aim to reduce their potential side effects.
したがって、本発明の目的は先行技術の欠点を克服し、作業性のための減少した増粘時間を生じる化合物を提供することである。他の目的は、少量でのみ使用しなければならず、安価であり、使用が容易であり、樹脂の粘度を増加させる化合物を提供することである。 It is therefore an object of the present invention to overcome the drawbacks of the prior art and to provide compounds that produce reduced thickening times for workability. Another object is to provide a compound that must be used only in small amounts, is inexpensive, easy to use, and increases the viscosity of the resin.
驚くべきことに、本発明による使用は、上記の要件を満たすことが見出された。 Surprisingly it has been found that the use according to the invention meets the above requirements.
本発明は、ポリエステル樹脂(c)と無機塩(a)とは異なる無機増粘剤(d)とを含む組成物において、酸官能性添加剤(b)の粘度低減効果を補償するための、ハロゲンイオン、硝酸イオン、リン酸イオン、硫酸イオン及びそれらの混合物から選択されるアニオンを含む無機塩(a)の使用に関する。 The present invention provides a composition comprising a polyester resin (c) and an inorganic thickener (d) different from the inorganic salt (a), to compensate for the viscosity-reducing effect of the acid-functional additive (b), It relates to the use of inorganic salts (a) containing anions selected from halide ions, nitrate ions, phosphate ions, sulphate ions and mixtures thereof.
さらなる実施形態では、本発明は、酸官能性添加剤(b)、ポリエステル樹脂(c)、及び無機塩(a)とは異なる無機増粘剤(d)を含む組成物の粘度を増加させるための、ハロゲンイオン、硝酸イオン、リン酸イオン、硫酸イオン及びそれらの混合物から選択されるアニオンを含む無機塩(a)の使用に関する。 In a further embodiment, the present invention provides for increasing the viscosity of a composition comprising an acid-functional additive (b), a polyester resin (c), and an inorganic thickener (d) different from the inorganic salt (a). of inorganic salts (a) comprising anions selected from halogen ions, nitrate ions, phosphate ions, sulfate ions and mixtures thereof.
好ましくは、無機塩(a)は、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の塩である。アルカリ金属は、周期律表の第1族を含み、他方で第2族はアルカリ土類金属を表す。このようなアルカリ金属又はアルカリ土類金属の例は、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム及びストロンチウムである。無機塩(a)は、リチウム、ナトリウム、カリウム、マグネシウム及びカルシウムの群から選択される塩であることが好ましい。無機塩(a)は、ナトリウム、カリウム及びカルシウムの群から選択される塩であることがより好ましい。さらにより好ましくは、無機塩(a)はカルシウムの塩を含む。 Preferably, the inorganic salt (a) is an alkali metal or alkaline earth metal salt. Alkali metals comprise group 1 of the periodic table, while group 2 represents the alkaline earth metals. Examples of such alkali metals or alkaline earth metals are lithium, sodium, potassium, rubidium, beryllium, magnesium, calcium and strontium. Inorganic salt (a) is preferably a salt selected from the group of lithium, sodium, potassium, magnesium and calcium. More preferably inorganic salt (a) is a salt selected from the group of sodium, potassium and calcium. Even more preferably, inorganic salt (a) comprises a salt of calcium.
無機塩(a)は、ハロゲンイオン、硝酸イオン、リン酸イオン、硫酸イオン、及びそれらの混合物から選択されるアニオンを含む。 Inorganic salt (a) comprises anions selected from halides, nitrates, phosphates, sulfates, and mixtures thereof.
ハロゲンイオンは、負電荷を有するハロゲン原子である。ハロゲンアニオンは、フッ素イオン(F-)、塩素イオン(Cl-)、臭素イオン(Br-)、ヨウ素イオン(I-)、及びアスタチンイオン(At-)である。好ましくは、塩素イオン、臭素イオン又はヨウ素イオンが使用される。無機塩(a)は、塩素アニオンを含むことがより好ましい。硝酸イオンは、分子式NO3 -を有するイオンであり、リン酸イオンは分子式(PO4)3-を有するイオンであり、硫酸イオンは分子式SO2 -4を有する。無機塩(a)は硫酸イオン及びハロゲンイオンから選択されるアニオンを含むことが好ましい。無機塩(a)がハロゲンイオンを含むことがさらに好ましい。好ましくは、無機塩(a)は塩化カルシウムを含む。別の実施形態では、無機塩(a)は塩化カルシウムからなる。 A halogen ion is a negatively charged halogen atom. Halogen anions are fluorine (F - ), chloride (Cl - ), bromide (Br - ), iodine (I - ), and astatine (At - ). Preferably chloride, bromide or iodine ions are used. More preferably, inorganic salt (a) contains a chloride anion. Nitrate ions are ions with the molecular formula NO 3 - , phosphate ions are ions with the molecular formula (PO 4 ) 3- , and sulfate ions have the molecular formula SO 2 -4 . The inorganic salt (a) preferably contains an anion selected from sulfate ions and halogen ions. More preferably, the inorganic salt (a) contains halogen ions. Preferably, inorganic salt (a) comprises calcium chloride. In another embodiment, inorganic salt (a) consists of calcium chloride.
組成物は、酸官能性添加剤(b)を含む。酸官能性添加剤は、酸官能基を有し、かつ酸官能性を示す添加剤である。酸の塩は、本発明による酸官能基添加剤を表さない。酸官能性添加剤(b)は、カルボン酸官能基、酸性リン酸エステル基、リン酸基及びそれらの組み合わせのうちの少なくとも1つを適切には含む。より好適には、酸官能性添加剤(b)は、ポリエーテル、ポリエステル、ポリウレタン、エポキシ-アミン-付加物、直鎖又は分岐鎖であるC10~C100アルキル鎖、又はそれらの組み合わせを典型的には含む第1の部分と、酸官能基を含む第2の部分とを含む。本発明の好ましい実施形態では、第2の部分は酸官能基からなる。1つの好ましい実施形態では、酸官能基はリン酸エステル基である。典型的には、このような実施形態の添加剤は、湿潤剤及び分散剤として適切である。別の好ましい実施形態では、酸官能基はカルボン酸基である。このような実施形態の添加剤は、典型的にはプロセス剤及び離型剤として好適である。 The composition comprises an acid-functional additive (b). Acid-functional additives are additives that have acid functionality and exhibit acid functionality. Salts of acids do not represent acid-functional additives according to the present invention. Acid-functional additive (b) suitably comprises at least one of carboxylic acid functionality, acid phosphate ester groups, phosphate groups and combinations thereof. More preferably, the acid-functional additive (b) typically comprises polyethers, polyesters, polyurethanes, epoxy-amine-adducts, linear or branched C10-C100 alkyl chains, or combinations thereof. contains a first portion containing and a second portion containing an acid functional group. In a preferred embodiment of the invention, the second portion consists of acid functionality. In one preferred embodiment, the acid functionality is a phosphate ester group. Typically, the additives of such embodiments are suitable as wetting agents and dispersing agents. In another preferred embodiment, the acid functionality is a carboxylic acid group. Additives of such embodiments are typically suitable as processing agents and release agents.
一般に、酸官能性添加剤(b)は、10~250mg KOH/gの範囲の酸価を有する。酸官能性添加剤(b)は、酸価が10~200mgの範囲であることが好ましく、10~150mgの範囲であることがより好ましい。酸価は使用した原料に基づいて計算してもよいし、滴定によって決定してもよい。酸価は、1gの物質を中和するのに必要なKOH量(mg)である。酸価は、DIN EN ISO 2114に従って、エタノール中の0.1N KOHとの中和反応によって測定した。
酸官能性添加剤(b)は、数平均分子量が300~15000g/molであることが好ましい。酸官能性添加剤(b)は、数平均分子量が300~10000g/molであることがより好ましく、300~7000g/molであることがさらに好ましい。酸官能性添加剤(b)は、数平均分子量が300~5000g/molであることが最も好ましい。数平均分子量は、DIN 55672 part 2(2016年)に従って、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(溶離液:ジメチルアセトアミド中の臭化リチウム溶液(含有量5g/l)、標準:ポリメチルメタクリレート、カラム温度:50℃)によって測定することができる。数平均分子量は、計算によって決定することもできる。さらに、1000g/molまでの小分子の数平均分子量は、質量分光分析法又は核磁気共鳴分光分析法等の他の方法によって決定することができる。 The acid-functional additive (b) preferably has a number average molecular weight of 300 to 15000 g/mol. More preferably, the acid-functional additive (b) has a number average molecular weight of 300 to 10000 g/mol, more preferably 300 to 7000 g/mol. Most preferably, the acid-functional additive (b) has a number average molecular weight of 300-5000 g/mol. The number average molecular weight was determined according to DIN 55672 part 2 (2016) by gel permeation chromatography (eluent: lithium bromide solution in dimethylacetamide (content 5 g/l), standard: polymethyl methacrylate, column temperature: 50 °C). Number average molecular weight can also be determined by calculation. Additionally, number average molecular weights of small molecules up to 1000 g/mol can be determined by other methods such as mass spectroscopy or nuclear magnetic resonance spectroscopy.
無機塩(a)は、ポリエステル樹脂(c)及び無機増粘剤(d)を含む組成物中の酸官能性添加剤(b)の粘度低減効果を補償するために使用される。酸官能基添加剤(b)は、ポリエステル樹脂の増粘に必要な時間の増加をもたらし、かつ達成可能な粘度の最終レベルをかなり低下させることができる。この望ましくない効果を相殺するために、無機塩(a)が添加され、これは増粘の加速につながる。本発明に関する粘度低減効果の補償は、増粘時間を増加させ、また増粘挙動を低減させるという望ましくない効果が、少なくとも部分的に相殺されることを意味する。無機塩(a)を添加することにより、酸官能基添加剤(b)及び無機塩(a)を含まないポリエステル樹脂(c)と比較して、増粘時間を最終的にさらに短縮し、部分的に短縮し、又は正確に補償することができる。すなわち、粘度減少効果を補償することにより、少なくとも、ポリエステル樹脂(c)の粘度の増加をもたらす。 Inorganic salt (a) is used to compensate for the viscosity-lowering effect of acid-functional additive (b) in compositions comprising polyester resin (c) and inorganic thickener (d). Acid-functional additives (b) can lead to an increase in the time required to thicken the polyester resin and significantly reduce the final level of viscosity achievable. To counteract this undesirable effect, inorganic salts (a) are added, which lead to accelerated thickening. Compensation of the viscosity reducing effect in the context of the present invention means that the undesirable effects of increasing thickening time and reducing thickening behavior are at least partially offset. The addition of the inorganic salt (a) ultimately reduces the thickening time even further compared to the polyester resin (c) without the acid functional additive (b) and the inorganic salt (a), partially can be shortened or accurately compensated. That is, it at least results in an increase in the viscosity of the polyester resin (c) by compensating for the viscosity-reducing effect.
好ましくは、ポリエステル樹脂(c)は、不飽和ポリエステル樹脂である。さらに、組成物は、好適にはエチレン性不飽和重合性モノマーを含む。ポリエステル樹脂は、硬化プロセス中に架橋する、従来技術において公知のものいずれかであり得る。硬化は、ポリマー鎖の架橋によってポリマー材料の強化又は硬化を生じる化学プロセスである。硬化プロセスは、当技術分野で公知の任意の方法によって行うことができる。硬化は、室温又は加温で行うことができる。架橋は、重付加、重縮合、又は重合反応の手段によって行うことができる。好ましい硬化プロセスは、ラジカル又はイオン重合反応、及び重付加反応から選択される。 Preferably, polyester resin (c) is an unsaturated polyester resin. Additionally, the composition preferably comprises an ethylenically unsaturated polymerizable monomer. Polyester resins can be any known in the art that crosslink during the curing process. Curing is a chemical process that results in strengthening or hardening of polymeric materials by cross-linking polymer chains. The curing process can be done by any method known in the art. Curing can be done at room temperature or at elevated temperature. Crosslinking can be accomplished by means of polyaddition, polycondensation, or polymerization reactions. Preferred curing processes are selected from radical or ionic polymerization reactions and polyaddition reactions.
不飽和ポリエステル樹脂は、炭素-炭素二重結合のラジカル連鎖反応を介して硬化する樹脂系である。それらは、適切には1又は複数のエチレン性不飽和基、好ましくはビニル、置換ビニル、アリル、(メタ)アクリレート及び(メタ)アクリルアミド基が結合される不飽和化合物等のモノマーを含む。不飽和ポリエステル樹脂は、従来技術において公知のものいずれでもよく;不飽和ポリエステル樹脂は、ビニルエステル樹脂(好ましくはエポキシ樹脂と不飽和モノカルボン酸との反応によって得ることができる)も含む。適切な例は、ジシクロペンタジエン(DCPD樹脂)のようなジエンのポリエステル、並びに主な量のオレフィン性不飽和、好ましくは100個のエステル基当たり10~75個のオレフィン基を有するジオールとジカルボン酸とのポリエステルである。典型的なジオールは、エチレングリコール及びプロピレングリコールである。典型的な不飽和酸には、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、及びフタル酸が含まれ、これらは、これらの酸の無水物、エステル又はハロゲン化物から出発するポリエステル樹脂に組み込むこともできる。不飽和ポリエステル樹脂の硬化は、モノマーの存在下で行うことが好ましい。好ましくは、モノマーはエチレン性不飽和重合性モノマーである。 Unsaturated polyester resins are resin systems that cure via radical chain reactions of carbon-carbon double bonds. They suitably comprise monomers such as unsaturated compounds to which one or more ethylenically unsaturated groups, preferably vinyl, substituted vinyl, allyl, (meth)acrylate and (meth)acrylamide groups are attached. Unsaturated polyester resins may be any known in the prior art; unsaturated polyester resins also include vinyl ester resins (preferably obtainable by reaction of epoxy resins with unsaturated monocarboxylic acids). Suitable examples are polyesters of dienes such as dicyclopentadiene (DCPD resins), as well as diols and dicarboxylic acids having a major amount of olefinic unsaturation, preferably from 10 to 75 olefinic groups per 100 ester groups. and polyester. Typical diols are ethylene glycol and propylene glycol. Typical unsaturated acids include maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, and phthalic acid, which can also be incorporated into polyester resins starting from anhydrides, esters or halides of these acids. Curing of the unsaturated polyester resin is preferably carried out in the presence of a monomer. Preferably, the monomer is an ethylenically unsaturated polymerizable monomer.
不飽和ポリエステル樹脂において従来使用されている任意のエチレン性不飽和モノマー及びエチレン性不飽和オリゴマーを使用することができ、これは、不飽和ポリエステルと架橋することができる。エチレン性不飽和重合性モノマーは、好ましくは、スチレン及び置換スチレン(α-メチルスチレン等)、アリル、アリルベンゼン、(メタ)アクリレート、(メタ)アクリルアミド、及びオレフィン化合物から選択される。 Any ethylenically unsaturated monomers and oligomers conventionally used in unsaturated polyester resins can be used and are capable of cross-linking with the unsaturated polyester. Ethylenically unsaturated polymerizable monomers are preferably selected from styrene and substituted styrenes (such as α-methylstyrene), allyls, allylbenzenes, (meth)acrylates, (meth)acrylamides, and olefinic compounds.
任意選択で、これらの系は、ジ(メタ)アクリレート、ジ(メタ)アクリルアミド、ジビニルベンゼン、トリ(メタ)アクリレート、テトラ(メタ)アクリレート等の架橋剤をさらに含む。不飽和ポリエステル樹脂系は好ましくは、開始剤(過酸化物又はアゾ開始剤等)の存在下で、場合により第三級アミン又はコバルト化合物(例えば、オクタン酸コバルト又はナフテン酸コバルト)等の促進剤の存在下で、硬化させることができる。硬化プロセスは、周囲温度で、又は加温で、任意選択で、型内等でシステムに圧力を加えることによって、開始することができる。 Optionally, these systems further comprise crosslinkers such as di(meth)acrylates, di(meth)acrylamides, divinylbenzene, tri(meth)acrylates, tetra(meth)acrylates, and the like. Unsaturated polyester resin systems are preferably used in the presence of initiators (such as peroxides or azo initiators), optionally with accelerators such as tertiary amines or cobalt compounds (e.g. cobalt octoate or cobalt naphthenate). can be cured in the presence of The curing process can be initiated at ambient temperature or at elevated temperature, optionally by applying pressure to the system, such as in a mold.
無機増粘剤(d)は、無機塩(a)とは異なる。好適には、無機増粘剤(d)は、塩基性金属酸化物、金属水酸化物、及びそれらの組み合わせから選択される。塩基性金属酸化物は一般に、7を超えるpHを有する酸化物である。それらは、通常、酸素を金属、特にアルカリ金属及びアルカリ土類金属と反応させることによって形成される。塩基性金属酸化物の好適な例は、MgO、CaO、ZnO、BaOである。金属水酸化物は金属の水酸化物であり、一般に7を超えるpHを有する強塩基として知られている。多くの金属水酸化物は、水酸化物イオンと、それを構成する特定の金属のイオンとから構成される。金属水酸化物の適当な事例は、Ca(OH)2、Mg(OH)2、Zn(OH)2である。 Inorganic thickener (d) is different from inorganic salt (a). Suitably, the inorganic thickener (d) is selected from basic metal oxides, metal hydroxides, and combinations thereof. Basic metal oxides are generally oxides with a pH greater than 7. They are usually formed by reacting oxygen with metals, especially alkali metals and alkaline earth metals. Suitable examples of basic metal oxides are MgO, CaO, ZnO, BaO. Metal hydroxides are hydroxides of metals and are generally known to be strong bases with a pH greater than 7. Many metal hydroxides are composed of hydroxide ions and ions of specific metals that make them up. Suitable examples of metal hydroxides are Ca(OH) 2 , Mg(OH) 2 , Zn(OH) 2 .
無機増粘剤(d)は、アルカリ金属、アルカリ土類金属及びそれらの組み合わせから選択されることが好ましい。好ましくは、無機増粘剤(d)が酸化マグネシウムを含む。さらなる実施形態において、無機増粘剤(d)は、無機増粘剤(d)の重量に基づいて計算して、少なくとも50重量%の酸化マグネシウムを含む。さらに別の実施形態では、無機増粘剤(d)は酸化マグネシウムからなる。 Inorganic thickeners (d) are preferably selected from alkali metals, alkaline earth metals and combinations thereof. Preferably, inorganic thickener (d) comprises magnesium oxide. In a further embodiment, inorganic thickener (d) comprises at least 50% by weight magnesium oxide, calculated on the weight of inorganic thickener (d). In yet another embodiment, the inorganic thickener (d) consists of magnesium oxide.
本発明はさらに、以下を含む組成物に関する:
ハロゲンイオン、硝酸イオン、リン酸イオン、硫酸イオン及びそれらの混合物から選択されるアニオンを含む無機塩(a)、
酸官能性添加剤(b)、
ポリエステル樹脂(c)、及び
無機塩(a)とは異なる無機増粘剤(d)。
The invention further relates to compositions comprising:
an inorganic salt (a) comprising anions selected from halide ions, nitrate ions, phosphate ions, sulfate ions and mixtures thereof;
an acid-functional additive (b),
a polyester resin (c), and an inorganic thickener (d) different from the inorganic salt (a).
好ましい実施形態において、組成物は下記を含む(重量%は組成物の総重量に対して計算される):
ハロゲンイオン、硝酸イオン、リン酸イオン、硫酸イオン及びそれらの混合物から選択されるアニオンを含む、0.0001~1.0000重量%の無機塩(a)、
0.0100~5.0000重量%の酸官能性添加剤(b)、
10.0000~50.0000重量%のポリエステル樹脂(c)、
無機塩(a)とは異なる、0.1000~1.0000重量%の無機増粘剤(d)、
(a)~(d)とは異なる43.0000~89.8899重量%の成分。
In a preferred embodiment, the composition comprises (weight percentages are calculated relative to the total weight of the composition):
0.0001 to 1.0000% by weight of an inorganic salt (a) comprising anions selected from halogen ions, nitrate ions, phosphate ions, sulfate ions and mixtures thereof;
0.0100 to 5.0000% by weight of an acid-functional additive (b);
10.0000 to 50.0000% by weight of polyester resin (c),
0.1000 to 1.0000% by weight of an inorganic thickener (d), different from the inorganic salt (a);
43.0000-89.8899% by weight of components different from (a)-(d).
さらに、この組成物は一般に、充填剤、顔料、繊維、難燃性(例えば、Al(OH)3)、及びそれらの組み合わせから選択される固形粒子を含んでもよい。固体粒子は、無機増粘剤(d)及び無機塩(a)とは異なる。 Additionally, the composition may generally include solid particles selected from fillers, pigments, fibers, flame retardants (eg, Al(OH) 3 ), and combinations thereof. Solid particles are different from inorganic thickeners (d) and inorganic salts (a).
適切な充填剤は例えば、通常の微粉末状又は顆粒状充填剤であり、水硬性ケイ酸塩、チョーク、カオリン、ドロマイト、バライト、セメント、タルク、珪藻土、木粉、木材チップ、クレー、タルク、シリカ粉末、ガラス粉末、ガラスビーズ、マイクロセルロース、硅砂、河川砂、大理石廃棄物、砕石、又はそれらの任意の組合せを含むことができる。 Suitable fillers are, for example, the customary pulverulent or granular fillers, hydraulic silicates, chalk, kaolin, dolomite, barite, cement, talc, diatomaceous earth, wood flour, wood chips, clay, talc, Silica powder, glass powder, glass beads, microcellulose, silica sand, river sand, marble waste, crushed stone, or any combination thereof may be included.
繊維強化複合材料は、ポリマーマトリックス中に埋め込まれた繊維を含む。ポリマーマトリックスは、繊維間のバインダーとして働く。繊維は一般に、マトリックスポリマー単独と比較して、複合材料の機械的特性を改善する。繊維は、無機又は有機であってもよい。適切な繊維は、ガラス繊維、炭素繊維、玄武岩繊維及びポリマー繊維、ラインセルロース、並びにポリエチレン、ポリカルボン酸エステル又はポリアミド樹脂の繊維である。それらは5cmまでの長さを有する短繊維の形態、又は粉砕繊維の形態であり得るが、好ましくは個々のロービング、平行ロービングのウェブ、繊維マット、繊維ウェブ、繊維織物又は繊維ニットとしての長繊維の形態である。それらは、一般に、組成物の総重量に基づいて60重量%まで使用することができる。炭素繊維には、非晶質炭素繊維及びグラファイト繊維が含まれる。種々の出発材料から製造されたカーボン繊維、例えば、ポリアクリロニトリル、ピッチ、又はレーヨンから製造されたカーボン繊維も、同様に好適である。炭素繊維は例えば、繊維製造中に公知のサイジング剤で、化学的又は機械的表面前処理を受けていてもよい。特定の前処理を施されていない炭素繊維も、同様に使用することができる。意図される最終用途に応じて、炭素繊維は、フィラメント繊維、ステープル繊維、又はチョップド繊維として存在してもよい。いくつかの実施形態では、炭素繊維が織布又は不織布として存在する。他の実施形態では、炭素繊維はロービングとして存在する。 Fiber reinforced composites contain fibers embedded in a polymer matrix. The polymer matrix acts as a binder between the fibers. Fibers generally improve the mechanical properties of the composite compared to the matrix polymer alone. Fibers may be inorganic or organic. Suitable fibers are glass fibres, carbon fibres, basalt and polymer fibres, line cellulose and fibers of polyethylene, polycarboxylic acid esters or polyamide resins. They can be in the form of staple fibers with a length of up to 5 cm, or in the form of ground fibers, but preferably long fibers as individual rovings, webs of parallel rovings, fiber mats, fiber webs, fiber fabrics or fiber knits. is in the form of They can generally be used up to 60% by weight, based on the total weight of the composition. Carbon fibers include amorphous carbon fibers and graphite fibers. Carbon fibers made from various starting materials, for example carbon fibers made from polyacrylonitrile, pitch or rayon, are likewise suitable. The carbon fibers may have undergone a chemical or mechanical surface pretreatment, for example with known sizing agents during fiber manufacture. Carbon fibers that have not undergone a specific pretreatment can be used as well. Depending on the intended end use, the carbon fibers may be present as filament fibers, staple fibers or chopped fibers. In some embodiments, the carbon fibers are present as woven or non-woven fabrics. In other embodiments, the carbon fibers are present as rovings.
全ての公知の種類の顔料が、本発明による組成物において使用され得る。無機又は有機の顔料及びそれらの混合物を好適に使用することができる。典型的には、有機顔料は着色顔料である。これは、顔料の性質をもつ有機化合物でできた着色素材を指す。いくつかの実施形態において、無機及び有機顔料は、好ましくは組成物の総重量に基づいて、30重量%までで使用され得る。 All known types of pigments can be used in the composition according to the invention. Inorganic or organic pigments and mixtures thereof can preferably be used. Typically, organic pigments are colored pigments. It refers to colored materials made of organic compounds that have the properties of pigments. In some embodiments, inorganic and organic pigments may be used, preferably up to 30% by weight, based on the total weight of the composition.
さらに、本発明は、以下の工程を含む、三次元物品を提供する方法を包含する:
本発明の組成物を提供すること、
組成物を所望の三次元形状にすること、及び
組成物を硬化させること。
Additionally, the present invention encompasses a method of providing a three-dimensional article comprising the steps of:
providing a composition of the invention;
shaping the composition into a desired three-dimensional shape; and curing the composition.
三次元形状部品の例は、ボート、タンク(例えば、油、水、化学製品用)、管及びチューブ(例えば、飲用及び排水用)、壁被覆及び外壁、キャラバン、浴室及び洗面所内部(例えば、流し、浴槽、シャワートレー)、座席(例えば、バス、列車、スタジアム用)、自動車、トラック、トラクタ等の乗物のための部品(例えば、ラジエータカウル、トランク蓋、エアデフレクタ、スポイラ、取付部品、屋根)、ドア、窓枠及びケーシング枠、プロファイル材、バッテリハウジング、ブレード、ハウジング等の風力発電プラント用部品等の構成要素又は部品である。 Examples of three-dimensional shaped parts are boats, tanks (e.g. for oil, water, chemicals), pipes and tubes (e.g. for drinking and drainage), wall cladding and exterior walls, caravans, bathroom and washroom interiors (e.g. sinks, bathtubs, shower trays), seats (e.g. for buses, trains, stadiums), parts for vehicles such as automobiles, trucks, tractors (e.g. radiator cowls, trunk lids, air deflectors, spoilers, fittings, roofs ), doors, window and casing frames, profiles, battery housings, blades, parts for wind power plants such as housings.
好適には、組成物を所望の三次元形状にする工程が組成物を型に導入することによって実施される。 Suitably, the step of shaping the composition into the desired three-dimensional shape is carried out by introducing the composition into a mold.
典型的な手順は、シート成形配合(SMC)、バルク成形配合(BMC)、注入成形(RIM-樹脂注入成形、RTM-樹脂トランスファー成形)、圧縮成形、VARI(真空適用樹脂注入)、フィラメントワインディング、引抜成形、及びオートクレーブ硬化を含む。 Typical procedures are sheet molding compounding (SMC), bulk molding compounding (BMC), injection molding (RIM - resin infusion molding, RTM - resin transfer molding), compression molding, VARI (vacuum applied resin infusion), filament winding, Including pultrusion, and autoclave curing.
さらなる成分、特に熱硬化性樹脂の製造に典型的に使用されるそのような成分が、組成物中に存在してもよい。そのような成分の例には、UV安定剤、離型剤、及び消泡剤が含まれる。 Additional components may be present in the composition, particularly such components typically used in the production of thermosets. Examples of such ingredients include UV stabilizers, mold release agents, and defoamers.
本方法は、繊維に本発明による組成物を含浸させる工程を含むことがさらに好ましい。 More preferably, the method comprises the step of impregnating the fibers with the composition according to the invention.
本発明はさらに、以下の工程を含む、組成物の粘度を制御する方法に関する:
ハロゲンイオン、硝酸イオン、リン酸イオン、硫酸イオン、及びこれらの混合物から選択されるアニオンを含む無機塩(a)を提供すること、
酸官能性添加剤(b)を提供すること、
ポリエステル樹脂(c)を提供すること、
無機塩(a)とは異なる無機増粘剤(d)を提供すること、
成分を混合すること。
The present invention further relates to a method of controlling the viscosity of a composition comprising the steps of:
providing an inorganic salt (a) comprising anions selected from halide ions, nitrate ions, phosphate ions, sulfate ions, and mixtures thereof;
providing an acid-functional additive (b);
providing a polyester resin (c);
providing an inorganic thickener (d) different from the inorganic salt (a);
Mixing ingredients.
混合は、成分を組み合わせ、組み合わせた成分にせん断力を作用させることである。成分を混合する工程は、当業者に知られている現在のプロセスに従って実行することができる。これは、とりわけ、手動又は電動手段による混合を含み得る。好適には、混合工程は押出機中で行われる。 Mixing is the act of combining components and subjecting the combined components to shear forces. The step of mixing the ingredients can be carried out according to current processes known to those skilled in the art. This may include mixing by manual or motorized means, among others. Suitably the mixing step is carried out in an extruder.
配合物の一般的な調製:
ポリエステル樹脂、ポリスチレン溶液、及び添加剤を、充填剤、顔料、過酸化物等のすべての残りの成分を添加する前に一緒に混合する。次いで、全配合物を、手動で混合することによって均質化する。次いで、この混合物を、以下の条件下で、ディゾルバーディスク40±10mmを取り付けたディゾルバー、TYPE Pendraulik 5HWM-FDe80N 12-2を用いて撹拌する:930rpm±50rpmの速度で、60秒±10秒間分散、次いで1865rpm±125rpm(周速3.9±0.3m/s)の速度でさらに120秒±10秒分散。完成した均質化コンパウンドをアルミニウムカップに移し、密閉し、水浴中において30℃±5℃の温度で30分間±5分間にわたって貯蔵する。
General preparation of formulations:
The polyester resin, polystyrene solution, and additives are mixed together before all remaining ingredients such as fillers, pigments, peroxides, etc. are added. The entire formulation is then homogenized by manual mixing. The mixture is then stirred using a dissolver, TYPE Pendraulik 5HWM-FDe80N 12-2, fitted with a dissolver disc 40±10 mm under the following conditions: dispersing for 60 seconds±10 seconds at a speed of 930 rpm±50 rpm, Then disperse for another 120 seconds ± 10 seconds at a speed of 1865 rpm ± 125 rpm (peripheral speed 3.9 ± 0.3 m/s). The finished homogenized compound is transferred to an aluminum cup, closed and stored in a water bath at a temperature of 30°C ± 5°C for 30 minutes ± 5 minutes.
粘度は、5upm~30rpmの回転速度で、スピンドル(対応する結果に列挙される測定のためのスピンドルのタイプ)を使用して、Brookfield DV II+-測定機器を用いて測定する。全ての量は、樹脂100部当たりの部[phr]である。 Viscosity is measured using a Brookfield DV II+-measuring instrument using a spindle (type of spindle for measurements listed in the corresponding results) at a rotational speed of 5 upm to 30 rpm. All amounts are in parts per hundred resin [phr].
実験I Experiment I
表3は、追加の添加剤を含むSMC配合物1の時間依存粘度プロフィールを示す。配合物に塩化カルシウムを添加することによって、時間依存性粘度プロフィールが改善される(配合物2及び3)。したがって、塩化カルシウムをSMC配合物に添加すると、増粘時間が増加するだけでなく、配合物の最終粘度が全体的に増加する。 Table 3 shows the time dependent viscosity profile of SMC Formulation 1 with additional additives. Addition of calcium chloride to the formulation improves the time dependent viscosity profile (formulations 2 and 3). Therefore, adding calcium chloride to SMC formulations not only increases the thickening time, but also increases the overall final viscosity of the formulation.
実験II Experiment II
表5は、不十分な粘度増加を有する配合物4の時間依存性粘度プロファイルを示す。0.3phrの塩化カルシウム(配合物5)を配合物に添加することによって、増粘時間が促進され、最終粘度が増加する。 Table 5 shows the time dependent viscosity profile of Formulation 4 with insufficient viscosity increase. Adding 0.3 phr of calcium chloride (Formulation 5) to the formulation accelerates the thickening time and increases the final viscosity.
実験III-I/実験III-II Experiment III-I/Experiment III-II
表8及び9は、異なる濃度で添加された異なる無機塩の効果を比較している(配合物7~12)。標準対照として、無機塩を含まない配合物を示す(配合物6)。実施例7~12で使用された全ての追加添加された無機塩は、増粘抑制を克服し、かつ増粘時間の増加及び最終粘度の増加をもたらすことを確実にする。 Tables 8 and 9 compare the effect of different inorganic salts added at different concentrations (formulations 7-12). As a standard control, a formulation without inorganic salts is shown (formulation 6). All additional inorganic salts used in Examples 7-12 ensured to overcome thickening inhibition and resulted in increased thickening time and increased final viscosity.
Claims (15)
ハロゲンイオン、硝酸イオン、リン酸イオン、硫酸イオン及びそれらの混合物から選択されるアニオンを含む無機塩(a)、
酸官能性添加剤(b)、
ポリエステル樹脂(c)、及び
前記無機塩(a)とは異なる無機増粘剤(d)。 A composition containing:
an inorganic salt (a) comprising anions selected from halide ions, nitrate ions, phosphate ions, sulfate ions and mixtures thereof;
an acid-functional additive (b),
A polyester resin (c), and an inorganic thickener (d) different from the inorganic salt (a).
0.0001~1.0000重量%の無機塩(a)、
0.0100~5.0000重量%の酸官能性添加剤(b)、
10.0000~50.0000重量%のポリエステル樹脂(c)、
0.1000~1.0000重量%の前記無機塩(a)とは異なる無機増粘剤(d)、
43.0000~89.8899重量%の(a)~(d)とは異なる成分。 14. A composition according to Claim 13 (wt% calculated relative to the total weight of said composition), comprising:
0.0001 to 1.0000% by weight of inorganic salt (a),
0.0100 to 5.0000% by weight of an acid-functional additive (b);
10.0000 to 50.0000% by weight of polyester resin (c),
0.1000 to 1.0000% by weight of an inorganic thickener (d) different from the inorganic salt (a);
43.0000-89.8899% by weight of components other than (a)-(d).
請求項13又は14に記載の組成物を提供すること、
前記組成物を所望の三次元形状にすること、及び
前記組成物を硬化させること。 A method of preparing a three-dimensional article comprising the steps of:
providing a composition according to claim 13 or 14;
shaping the composition into a desired three-dimensional shape; and curing the composition.
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