JP4805830B2 - 接着剤組成物 - Google Patents
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Description
本組成物は、見込まれる使用に対して特定の多くの因子により、1液型組成物としても多液型組成物としても提供できる。特定の好ましい実施形態において、本発明は、好ましくはコンクリートまたはメーソンリーの中に、またはそれに材料を固定するための系および方法に使用される組成物であって、使用時またはその近くに混合される第1組成物および第2組成物を含む組成物を提供する。そのような実施形態において、好ましくは、第1組成物は樹脂成分、好ましくは少なくとも1種のエポキシ樹脂および少なくとも1種の反応性多官能アクリレート促進剤を含み、第2組成物は固化剤または硬化剤を含み、前記固化剤または硬化剤は好ましくは少なくとも1種のアミン硬化剤を含む。そのような実施形態において、第1組成物と第2組成物は完全に接触し、硬化性接着剤組成物を形成する。
本願で使用するとおり、「エポキシ化合物」という用語は、反応性エポキシ基またはオキシラン環を含む化合物または2種以上の化合物の組み合わせを意味する。広くエポキシドと呼ばれるそのような物質には、モノマー性エポキシ化合物およびポリマータイプのエポキシドがあり、脂肪族でも、脂環式でも、芳香族でも、複素環式でもよい。これらの物質は、好ましくは、平均で分子あたり少なくとも1.5個の重合性エポキシ基を有することが好ましく、さらにより好ましくは分子あたり2個以上のエポキシ基を有する。ポリマー性エポキシドには、末端エポキシ基を有する直鎖ポリマー(例えば、ポリオキシアルキレングリコールのジグリシジルエーテル)、骨格オキシラン単位を有するポリマー(例えば、ポリブタジエンポリエポキシド)およびエポキシ側基を有するポリマー(例えば、グリシジルメタクリレートポリマーまたはコポリマー)がある。エポキシドは純粋な化合物でもよいが、一般的には分子あたり1つ、2つまたはより多くのエポキシ基を含む混合物である。分子あたりのエポキシ基の「平均」数は、エポキシ含有物質中のエポキシ基の総数を、存在するエポキシ分子の総数で割って決定される。
上述のとおり、本発明の重要な活性成分の1つは反応性多官能アクリレートである。多くの化合物が本発明の反応性多官能アクリレートとして使用するのに適合可能であり、そのような化合物は全て本発明の広い範囲内で有用であることが企図される。特定の好ましい実施形態において、多官能アクリレート化合物は多官能メタクリレート化合物を含み、好ましくは多官能メタクリレート化合物から本質的になる。
一般的に、本発明が公知で利用可能な硬化剤のいずれを含んでもよいことが企図されるが、硬化剤がアミン硬化剤を危険にさらすことが一般的に好ましい。本発明のアミン硬化剤はエポキシ樹脂のためのアミンタイプ硬化剤として知られているどのような物質でもよい。しかし、硬化剤が脂肪族アミンの混合物を含むことが一般的に好ましく、脂肪族アミンの混合物から本質的になることが好ましい。
抑制剤および特にフリーラジカル抑制剤は当業界に公知である。好ましいフリーラジカル抑制剤はヒドロキノンである。他の好適なフリーラジカル抑制剤には、トリメチルヒドロキノン、ヒドロキノンモノメチルエーテル、t−ブチルカテコールおよびナフタキノンがあるが、これらに限定されない。2種以上のフリーラジカル抑制剤をアンカー組成物に使用してよいことも企図される。重合抑制剤は、好ましくはヒドロキノンを含み、より好ましくは大部分ヒドロキノンを含み、さらにより好ましくはヒドロキノンから本質的になる。もちろん、重合抑制剤として従来使用されているパラベンゾキノン、メチルヒドロキノン、カテコールなど他の抑制剤を、単独またはヒドロキノンと組み合わせて使用してもよい。
いくつかの実施形態において、本発明の樹脂組成物は、硬化触媒、開始剤または両方の添加により、より容易に硬化可能である。代表的な開始剤には、アルデヒド−アミン縮合生成物、有機スルホニルクロライドおよび第三アミンがあり、第三アミンが一般的に好ましい。特定の好ましい実施形態において、開始剤はアミノ置換フェノールを含み、より好ましくは第三アミノ置換フェノール、さらにより好ましくは第三アミン置換基を少なくとも2個、好ましくは3個有するフェノールを含む。好ましい第三アミンの1つは、Air ProductsからANCAMINE K54の商標で市販されている2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノールである。もちろん、2種以上の異なる活性化剤を、本発明に従い組み合わせて使用することもできる。他の好適な活性化剤は、N,N−ジメチルアニリン、N,N−ジメチルトルイジン、N,N−ジエチルアニリン、N,N−ジエチルトルイジン、N,N−ジ−(2−ヒドロキシ−エチル)−p−トルイジン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−p−トルイジン、N,N−ビス(ヒドロキシプロピル)−p−トルイジンなどの第三アミンである。硬化触媒は、特定の実施形態において、メチルエチルケトンパーオキサイド、t−ブチルペルオキシベンゾエート、ベンゾイルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイドなどの有機過酸化物も含んでよい。
本アンカー組成物はチキソトロープ剤も含んでよい。本発明の好ましいチキソトロープ剤は、攪拌、振盪または混合あるいはそのような剪断力を別の方法で受けたとき、組成物の流動性を高め、すなわち粘度を下げる。組成物が塗布の間および塗布された後所望の粘度を持つことを確実にするため、アンカー組成物にチキソトロープ剤を含むことが有用である。例えば、塗布が水平な穴または天井の穴への組成物の注入を必要とする場合、チキソトロープ剤を加えて、組成物の低下または垂れを阻害または防止することができる。さらに、チキソトロープ剤をアンカー組成物に加えて組成物の他の固体成分の沈殿を防止し、組成物の粘度を増加させてもよい。チキソトロープ剤は組成物の供給も容易にするが、剪断力がかかるとき、例えばディスペンシングガンからの組成物の排出のとき、得られる組成物の粘度をチキソトロープ剤が下げるので、ディスペンシングガンのカートリッジからの排出がより容易になるからである。チキソトロープ剤は、約0.5wt%〜約10wt%、より好ましくは約1wt%〜約5wt%の範囲の量でアンカー組成物に見いだすことができる。典型的には、アンカー組成物がガラスカプセルを利用して供給される場合、チキソトロープ剤の使用は必要でない。好適で好ましいチキソトロープ剤の例はヒュームドシリカである。四塩化ケイ素の熱分解および沈殿を含む、当業界に公知の種々の方法により作られる種々のシリカも企図される。他の好適なチキソトロープ剤には、種々の有機粘土および種々の繊維がある。アンカー組成物によっては、チキソトロープ剤はフィラーであるとも考えられる。好適なシリカチキソトロープ剤は、ニュージャージー州、リッジフィールドパークのDegussa Corporationから入手可能なAerosil RTM R202である。2種以上のチキソトロープ剤をアンカー組成物に使用することも企図される。
本発明のアンカー組成物は、1種または複数のフィラーも含むことが好ましい。フィラーは、通常、様々な理由で組成物に添加され、例えば、重合の間に起こりうる組成物の収縮の低減および組成物のコスト低減であるが、これはフィラーがアンカー組成物のより高価な成分の一部に置き換わるからである。フィラーは、重合時のアンカー組成物の結合強度を高め、組成物中の他の粒子状物質の沈殿防止に役立つ。一般的に、フィラーは不活性で、無機で、固体の粒子状化合物である。不活性とは、フィラーが組成物の他のどのような成分とも有害な相互作用を持たないことを意味する。好適なフィラーの例には、粉砕したガラス、ガラスビーズ、石英、シリカ、石灰石、アルミナ、種々の粘土、珪藻土および他の物質、例えば、マイカ、フリントパウダー、クリオライト、アルミナ三水和物、タルク、砂、パイロフィライト、永久白、粒状ポリマー、例えばポリエチレン、中空のガラスおよびポリマービーズ、酸化亜鉛、ノバキュライト、硫酸カルシウムおよびこれらの混合物があるが、これらに限定されない。好ましいフィラーは、石英、ガラスおよびシリカである。フィラーをカップリング剤により処理して、ポリマーマトリックスへの結合を向上させてもよい。フィラー処理に利用できるカップリング剤の例は、シラン、チタネートおよびジルコネートである。
アンカー組成物は芳香剤も含んでよい。芳香剤をアンカー組成物に使用して、望ましくないまたは不快であると考えられる組成物の臭気をマスクする。好ましい芳香剤はAtlanta Fragrance 16332である。同様に、顔料を利用してアンカー組成物を着色してよい。好適な顔料は当業者に知られている。
本発明の1実施形態において、アンカー組成物は第1組成物と第2組成物を混合して形成される。第1組成物はエポキシ化合物および反応性希釈剤が存在する場合、反応性希釈剤も好ましくは少なくとも相当な量、好ましくは実質的に全て含む。第1組成物は多官能アクリレートも含むことが好ましいが、それ自体望ましい時まで接着剤の硬化を阻害する抑制剤を含むことが好ましく、第2組成物は好ましくはアミン触媒を含む。第1組成物と第2組成物が合わさると、重合が起こる。
2液アンカー組成物の調製
重合性エポキシ樹脂の適量を調製する。適量の多官能アクリレート、反応性希釈剤および他の成分を樹脂に混合する。好ましくはディスペンサーを用いて組成物を混合する。次に、チキソトロープ剤を剪断混合しながら加え、次にフィラーを加える。2種以上のフィラーがアンカー組成物に含まれる場合、第1のフィラーを加えて混合し、次いで第2のフィラーなどを加えることが好ましく、所望数のフィラーが組成物を加えられるまで、組成物のA液が完成するまで続ける。上述のものと同じ一般手順を利用して、硬化剤、チキソトロープ剤、活性化剤、フィラー、顔料および他の成分からなるB液を作る。
およそ4インチ×8インチ×16インチで実質的に表面水のない中程度の重量のコンクリートブロックを使用する。典型的には、試験する接着剤組成物のそれぞれに対し、5回の反復引抜きおよびトルク耐性試験を実施する。第1に、深さ110mmで幅がおよそ14mmである等間隔の3つの穴を、コンクリートブロックの8インチ×16インチの面にあける。次いで、穴を、ブラシ、圧縮空気および吸引により掃除する。あけた穴に接着剤組成物を注入し、1/4インチのインチあたり20ねじ山×12mmのステンレススチールのロッド、タイプ304を、接着剤を含む穴に回転させながら挿入する。引抜きおよびトルク試験の前の時間は、報告するとおり約0.5時間〜約72時間の範囲である。トルク耐性試験では、ステンレススチールロッドにトルクを与え、ロッドの回転を始めるのに要するトルクの量を記録する。次いで、トルク付き引抜き試験では、トルク耐性を測定した後のステンレススチールロッドを、示される時間に、マサチューセッツ州カントンのInstron Corporation製TTC型インストロン万能試験機またはその等価物などの万能試験機に接続し、破損するまで0.2インチ/分でロッドを引き抜く。次いで、最大負荷および破損種類を記録した。トルクを与えない引抜き試験を、トルクを与える操作を省略する以外同じ方法で測定する。
リヒテンシュタイン、シャーンのHilti AktiengesellschaftによりRE-500の商標で販売されている優れた市販のエポキシ系アンカー接着剤を、説明書にしたがい使用して、上記のプロトコルに概説した種々の性能パラメータを測定する。以下の結果が観察される。
トルク耐性、1時間(N−m) 0
引抜き、5時間(トルク無し)(KN) 47
引抜き、6時間(トルク無し)(KN) 84
引抜き、24時間(トルク無し)(KN) 90
ポンパビリティー 良好
RE−500製品は、室温での塗布の後6時間まで測定可能なトルク耐性が無かった。
A液:B液の質量比1.5:1を有し、A液およびB液に以下の配合を有する2液型接着剤組成物を調製し、上記のプロトコルにしたがい使用する。
トルク耐性、1時間(N−m) 21
引抜き、3時間(トルク無し)(KN) 76
引抜き、24時間(トルク無し)(KN) 91.4*
引抜き、24時間(トルク付き)(KN) 67.3
ポンパビリティー 良好
*ロッド/コンクリート破損
A液:B液の質量比1.5:1を有し、A液およびB液に以下の配合を有する2液型接着剤組成物を調製し、上記のプロトコルにしたがい使用する。
トルク耐性、1時間(N−m) 15
引抜き、24時間(トルク無し)(KN) 97
引抜き、24時間(トルク無し)80℃(KN) 54
ポンパビリティー 良好
Claims (24)
- コンクリートまたはメーソンリーの中へ、またはそれに物品を固定するための硬化性接着剤組成物であって、
a.少なくとも1種の、重合反応を受けることができるエポキシ基を有するエポキシ化合物;
b.反応性希釈剤;
c.少なくとも3個のアクリレート官能基を有する少なくとも1種の多官能アクリレートおよび少なくとも4個のアクリレート官能基を有する少なくとも1種の多官能アクリレートを含む、8wt%〜20wt%の反応性多官能アクリレート促進剤;および
d.少なくとも1種のエポキシ化合物の重合および/または架橋を触媒および/または促進することのできる硬化剤
を含む硬化性接着剤組成物。 - 前記エポキシ化合物が、組成物の15wt%〜50wt%の量で組成物中に存在する、請求項1に記載の接着剤組成物。
- 前記エポキシ化合物が、組成物の25wt%〜40wt%の量で組成物中に存在する、請求項1に記載の接着剤組成物。
- 前記反応性多官能アクリレートが、少なくとも5個のアクリレート官能基を有するアクリレートを含む、請求項1に記載の接着剤組成物。
- 前記反応性希釈剤がジグリシダルエーテルを含む、請求項1に記載の接着剤組成物。
- 前記反応性希釈剤に対するエポキシ化合物の質量比が0.5〜30である、請求項1に記載の接着剤組成物。
- 前記反応性希釈剤がジグリシダルエーテルを含む、請求項6に記載の接着剤組成物。
- 室温で24時間でのトルク無し引抜き性能が少なくとも85KNである、請求項1に記載の接着剤組成物。
- 室温で24時間でのトルク付き引抜き性能が少なくとも50KNである、請求項1に記載の接着剤組成物。
- 前記エポキシ化合物(a)および前記反応性希釈剤(b)が共に、組成物の40wt%〜45wt%を構成する、請求項1に記載の接着剤組成物。
- 前記硬化剤がアミン硬化剤を含む、請求項1に記載の接着剤組成物。
- 前記アミン硬化剤が少なくとも1つの環状基を含む、請求項11に記載の接着剤組成物。
- 前記アミン硬化剤が少なくとも1つのC4−C8環状基を含む、請求項12に記載の接着剤組成物。
- 前記アミン硬化剤に対するエポキシ化合物の質量比が0.5:1〜3:1である、請求項11に記載の接着剤組成物。
- 前記アミン硬化剤に対するエポキシ化合物の質量比が2:1〜3:1である、請求項11に記載の接着剤組成物。
- 前記反応性多官能アクリレートが、3個のアクリレート官能基を有する多官能アクリレートおよび5個のアクリレート官能基を有する多官能アクリレートを含む、請求項1に記載の接着剤組成物。
- 前記エポキシ化合物が、少なくとも1種のノバラックエポキシを含むエポキシ化合物の組み合わせを含む、請求項1に記載の接着剤組成物。
- 前記エポキシ化合物が、少なくとも1つの環状基を含むエポキシを含む、請求項1に記載の接着剤組成物。
- 前記反応性多官能アクリレート促進剤が14wt%〜18wt%存在する、請求項1に記載の接着剤組成物。
- 5個のアクリレート官能基を有する多官能アクリレートに対する3個のアクリレート官能基を有する多官能アクリレートの質量比が0.1:1〜0.4:1である、請求項16に記載の接着剤組成物。
- 硬化時間が3時間以下である、請求項1に記載の接着剤組成物。
- コンクリートまたはメーソンリーの中へ、またはそれに物品を固定するための硬化性接着剤組成物であって、
a.少なくとも1種の、重合反応を受けることができるエポキシ基を有するエポキシ化合物;
b.グリシジルエーテルモノマーまたはジグリシジルエーテルを含む反応性希釈剤;
c.少なくとも3個のアクリレート官能基を有する少なくとも1種の多官能アクリレートおよび少なくとも5個のアクリレート官能基を有する少なくとも1種の多官能アクリレートを含む、5wt%〜25wt%の反応性多官能アクリレート促進剤;および
d.少なくとも1種のエポキシ化合物の重合および/または架橋を触媒および/または促進することのできる硬化剤
を含む硬化性接着剤組成物。 - 前記少なくとも1種のエポキシ化合物がビスフェノールAもしくはビスフェノールFのジグリシジルエーテルを含みかつ6,000〜14,000cpsの25℃における粘度を有する、請求項22に記載の接着剤組成物。
- 反応性希釈剤に対するエポキシ化合物の質量比が5:1〜30:1である、請求項22に記載の接着剤組成物。
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