JP7228664B2 - 硬化性組成物及び硬化性組成物の製造方法 - Google Patents
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Description
特許文献2は、具体的な硬化温度を開示していない。
特許文献3は、具体的には、試験片を180℃で30分間保持して硬化している([0063]~[0064]参照)。
1. エラストマー(A)、エポキシ樹脂(B)及び潜在性硬化剤(C)を含む硬化性組成物であって、
潜在性硬化剤(C)が、2種以上の潜在性硬化剤の組み合わせを含む、硬化性組成物。
2. エラストマー(A)は、スチレンブタジエン共重合体、ニトリルブタジエン共重合体、ブタジエン重合体、イソプレン重合体、エチレンプロピレンジエンゴム、アクリル、ウレタンから選択される少なくとも一種を含む、上記1記載の硬化性組成物。
3. エラストマー(A)の少なくとも一部が、エポキシ樹脂(B)と予め反応した化合物を含有する、上記1記載の硬化性組成物。
4. 熱可塑樹脂(E)を更に含む、上記1~3のいずれか1つに記載の硬化性組成物。
5. 熱可塑樹脂(E)は、アクリル樹脂、PVC樹脂、酢ビ樹脂およびそれらの共重合物から選択される少なくとも1種を含む、上記4に記載の硬化性組成物。
6. エラストマーの架橋剤(F)を含む、上記1~5のいずれか1つに記載の硬化性組成物。
7. エラストマーの架橋剤(F)は、イオウ、および過酸化物から選択される少なくとも1種を含む、上記6記載の硬化性組成物。
8. 潜在性硬化剤(C)に含まれる少なくとも2種の潜在性硬化(促進)剤の融点が、10℃以上80℃以下異なる、上記1~7のいずれか1つに記載の硬化性組成物。
9. 前記潜在性硬化剤(C)に含まれる少なくとも1種が、C10からC23の脂肪族アルカン構造を有する、上記1~8のいずれか1つに記載の硬化性組成物。
10. 前記潜在性硬化剤(C)に含まれる少なくとも1種が、脂肪族ジヒドラジドを含む、上記1~9のいずれか1つに記載の硬化性組成物。
11. 前記潜在性硬化剤(C)に含まれる少なくとも1種が、式(1)を満たす潜在性硬化(促進)剤を含む、上記1~10のいずれか1つに記載の硬化性組成物。
12. 前記潜在性硬化剤(C)に含まれる少なくとも1種が、ドデカンジオヒドラジドを含む、上記1~11のいずれか1つに記載の硬化性組成物。
13. 充填材(D)を更に含む、上記1~12のいずれか1つに記載の硬化性組成物。
14. 可塑剤(G)を更に含む、上記1~13のいずれか1つに記載の硬化性組成物。
15. 充填材(D)、熱可塑樹脂(E)、エラストマーの架橋剤(F)及び可塑剤(G)を更に含む、上記1~14のいずれか1つに記載の硬化性組成物。
16. エラストマー(A)、エポキシ樹脂(B)及び潜在性硬化剤(C)を含む硬化性組成物の製造方法であって、
エラストマー(A)、エポキシ樹脂(B)及び潜在性硬化剤(C)を混合することを含み、
下記(i)から(iii)の少なくともいずれか1つを満たす、硬化性組成物の製造方法。
(i)潜在性硬化剤(C)の少なくとも一部を、あらかじめ平均粒子径25μm以下に粉砕すること、及び/又は潜在性硬化剤(C)の少なくとも一部をエポキシ樹脂(B)にあらかじめ分散することを含む。
(ii)硬化性組成物は、更に可塑剤(G)を含み、
少なくともエラストマー(A)の一部は固形であり、その一部が固形のエラストマー(A)と、少なくとも一部の可塑剤(G)もしくは液状成分のエポキシ樹脂(B)とを混合溶解して、エラストマー(A)を含む混合物1を得るステップ1;
少なくとも潜在性硬化(促進)剤(C)の一部と少なくとも可塑剤(G)の一部を混合して、潜在性硬化(促進)剤(C)を含む混合物2を得るステップ2;及び
ステップ1で得られた混合物1と、ステップ2で得られた混合物2と、混合物1及び2以外の他の硬化性組成物の成分とを混合するステップ3を含む。
(iii)硬化性組成物の一部もしくは全ての成分を混合して、硬化性組成物の中間混合物を得、その中間混合物を、減圧し撹拌して、硬化性組成物を得ることを含み、
ここで、減圧し撹拌することは、3mmHg以上150mmHg以下で、20分間以上、減圧し撹拌すること、かつ、3mmHg未満に減圧して撹拌しないもしくは3mmHg未満で10分以下減圧し撹拌すること、を含む。
17. (ii)の場合、エラストマー(A)と可塑剤(G)の混合において、ミキシングロールに通したエラストマー(A)に、可塑剤(G)を分割して加えることを含む、請求項16に記載の製造方法。
18. 撹拌は、二軸ミキサー、プラネタリミキサー又はシグマミキサーを用いることを含む、請求項16又は17に記載の製造方法。
19. (iii)の場合、減圧度の下限は、1mmHg以上であることを含む、請求項16~18のいずれか1項に記載の製造方法。
20. (iii)の場合、潜在性硬化剤(C)は、2種以上の潜在性硬化剤の組み合わせを更に含む、請求項16~19のいずれか1項に記載の製造方法。
21. (i)と(iii)を共に満たす、請求項16~20のいずれか1項に記載の製造方法。
22. 硬化性組成物は、請求項1~15のいずれか1項に記載の硬化性組成物である、請求項16~21のいずれか1項に記載の硬化性組成物の製造方法。
エラストマー(A)、エポキシ樹脂(B)及び潜在性硬化剤(C)を含み、
潜在性硬化剤(C)が、2種以上の潜在性硬化剤の組み合わせを含む。
本明細書において、エラストマー(A)とは、ゴム弾性を有する高分子を意味し、通常、エラストマーと呼ばれる高分子であり、熱硬化性エラストマー及び熱可塑性エラストマー等を含み、本発明が目的とする硬化性組成物を得ることができる限り、特に制限されることはない。
エラストマー(A)として、スチレンブタジエン共重合体(スチレンブタジエンゴム)、ニトリルブタジエン共重合体、ブタジエン重合体(ブタジエンゴム)、イソプレン重合体、エチレンプロピレンジエン重合体、アクリル重合体、及びウレタン結合を含む重合体から選択される少なくとも一種以上含むことが好ましく、スチレンブタジエン共重合体(スチレンブタジエンゴム)、ブタジエン重合体(ブタジエンゴム)から選択される少なくとも一種がより好ましい。
アイエスピー・ジャパン社製のSBR1009(商品名)、Nitriflex社製のSB-1009(商品名)、Lion Elastomers社製 SBR1009(商品名)、日本ゼオン社製のNipol DN214(商品名);日本ゼオン社製のBR1220(商品名)、JSR社製 N230S(商品名)等を例示できる。
エラストマー(A)は、単独で又は組み合わせて使用することができる。
本発明の実施形態の硬化性組成物は、100質量部の硬化性組成物あたり、2~20質量部のエラストマー(A)を含む場合、より適切な硬化性を得ることができ、より適切な粘度によるより良好な作業性が得られ、硬化物の硬度をより適切に調整することができる。
本明細書において、熱可塑性樹脂(E)とは、常温では固形であり粉状もしくは粒子状重合体であり、エポキシ樹脂及び可塑剤(使用した場合)などの液体成分中に分散状態すなわちゾル状態で存在し、加熱する(例えば、80℃以上)ことにより当該熱可塑樹脂が液体成分であるエポキシ樹脂及び可塑剤に膨潤した状態となり、冷却すると固化する樹脂をいい、上述したエラストマー(A)を除き、本発明が目的とする硬化性組成物を得ることができる限り、特に制限されることはない。本発明の実施形態の硬化性組成物は、熱可塑樹脂(E)を更に含む場合、硬化性をより向上することができ、熱硬化性樹脂(E)の添加量を変えることで、物性をより容易に調整することができる。
熱可塑性樹脂(E)として、極性基と非極性基を有し、分極可能な構造を有する熱可塑性樹脂が好ましく、例えば、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル(PVC)樹脂、酢酸ビニル(酢ビ)樹脂およびそれらの共重合物から選択される少なくとも一種が好ましい。更に、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル(PVC)樹脂、酢酸ビニル(酢ビ)樹脂およびそれらの共重合物の組み合わせを例示することができ、アクリル樹脂とポリ塩化ビニル樹脂の組み合わせ、アクリル樹脂と酢酸ビニル樹脂の組み合わせ、ポリ塩化ビニル樹脂と酢酸ビニル樹脂の組み合わせが好ましい。
更に、熱可塑性樹脂(E)は、コアシェル構造を有してよく、常温では分散状態であり、加熱時に溶解可能な樹脂(例えば、アクリル樹脂)を含むことが好ましい。
熱可塑性樹脂(E)が粒子状である場合、加熱すると、より容易に可塑化して、エラストマー(A)及びエポキシ樹脂(B)等とより均一に混合し得る。
熱可塑性樹脂の平均粒子径は、島津製作所社製のSALD-200V ER(商品名)を用いて、レーザー式粒度分布測定法によって、測定することができる。
三菱レイヨン社製のLP-3106(商品名)、三菱レイヨン社製のLP-3102(商品名)、三菱レイヨン社製のLP-3108(商品名)、三菱レイヨン社製のLP-3109(商品名)等;アイカ工業社製のZEFIAC F351(商品名)、アイカ工業社製のZEFIAC F351(商品名);カネカ社製のPSH-10(商品名)、カネカ社製のPCH-72(商品名)、カネカ社製のPSH-24(商品名)、カネカ社製のPBM-6(商品名)等を例示できる。
熱可塑性樹脂(E)は、単独で又は組み合わせて使用することができる。
本発明の実施形態の硬化性組成物は、100質量部の硬化性組成物あたり、0.2~20質量部の熱可塑性樹脂(E)を含む場合、より適切な物性が得られるとともに硬化性と貯蔵安定性のバランスがより良いという有利な効果を奏し得る。
本明細書において、エラストマーの架橋剤(F)とは、エラストマー(A)を架橋して、エラストマー(A)のゴム的性質を調整することができる(例えば、より硬くすることができる)物質をいい、本発明が目的とする硬化性組成物を得ることができる限り、特に制限されることはない。
本発明の実施形態の硬化性組成物は、エラストマーの架橋剤(F)を含む場合、硬化性の向上と硬度を高めることができ、量の調整により硬度を調整することができるという有利な効果を奏し得る。
エラストマーの架橋剤(F)は、イオウ、過酸化物、キノン系化合物から選択される少なくとも一種を含むことが好ましく、過酸化物、キノン系化合物から選択される少なくとも一種を含むことがより好ましい。
日油化学社製パーヘキサV(商品名)(n-ブチル 4,4-ジ(t-ブチルパーオキシ)バレレート)、日本油脂化学社製パーヘキサC(1,1-ジ(t-ブチルパーオキシ)シクロヘキサン)(商品名)等の過酸化物;大内新興化学工業社製の(p-キノンジオキシム)バルノックGM―P(商品名)、O,O'-ジベンゾイル-p-キノンジオキシム)バルノックDGM(商品名)等のキノン系化合物を例示できる。
エラストマーの架橋剤(F)は、単独で又は組み合わせて使用することができる。
本発明の実施形態の硬化性組成物は、100質量部の硬化性組成物あたり、0.3~5質量部のエラストマーの架橋剤(F)を含む場合、より適切な物性(例えば、硬度)を有する硬化物をより容易に得ることができる。
本明細書において「エポキシ樹脂」とは、分子中に2以上のエポキシ基を含む化合物であって、一般にエポキシ樹脂と呼ばれる化合物をいい、本発明が目的とする硬化性組成物を得られる限り、特に制限されることはない。エポキシ樹脂として、例えば、グリシジルエーテル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂等を例示することができる。
ビスフェノールA、ビスフェノールF、臭素化ビスフェノールA、ビスフェノールADのジグリシジルエーテル、ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物のジグリシジルエーテルなどのビスフェノール型エポキシ樹脂及びこれらのエポキシ樹脂に含まれる芳香環を水素添加して得られる脂環式エポキシ樹脂;
カテコール、レゾルシノール、ハイドロキノンなどの芳香環1個を有するジグリシジルエーテル型エポキシ樹脂;
ダイマー酸、フタル酸、水添フタル酸をベースとしたジグリシジルエステル型エポキシ樹脂;
ビスフェノールAやビスフェノールFを多核化した多官能ノボラック型エポキシ樹脂:
カルボキシル末端のブタジエン‐アクリロニトリル共重合体ゴムとビスフェノール型エポキシ樹脂とを、1:5~4:1、好ましくは1:3~3:2の質量比で配合し、80~180℃の温度で反応させることにより製造されるアクリロニトリル‐ブタジエン共重合体変性エポキシ樹脂;
ポリヒドロキシ化合物[例えば、ポリアルキレングリコール(ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレンプロピレングリコールなど);ヘキシレングリコール、ブチレングリコール、プロピレングリコール、エチレングリコール、ネオペンチルグリコール、トリエチレングリコール、ペンタンジオール、ヘキサントリオール、グリセロールなどの脂肪族多価ヒドロキシ化合物]とエピハロヒドリンを反応させて得られるアルキレンオキシド変性グリシジルエーテル型エポキシ樹脂;
ポリアルキレングリコールの末端にポリイソシアネートを付加したポリウレタンプレポリマーにエポキシ樹脂の水酸基と反応して得られるウレタン変性エポキシ樹脂(混合比は10:90~50:50)やアクリルゴム粒子の表面のカルボキシル基とエポキシ樹脂とを反応させたアクリル変性エポキシ樹脂(混合比は10:90~50:50)等を例示できる。
エポキシ樹脂は、単独で又は組み合わせて使用することができる。
本発明の実施形態の硬化性組成物は、100質量部の硬化性組成物あたり、例えば、エポキシ樹脂(B)を、50質量部以下含んでよく、10質量部以下含んでよく、8質量部以上含んでよく、5質量部以下含むことがより好ましく、3質量部以下含むことがより好ましい。
本発明の実施形態の硬化性組成物は、100質量部の硬化性組成物あたり、0.1~50質量部のエポキシ樹脂(B)を含む場合、基材(例えば、アルミ板への)接着性により優れる。
本発明の実施形態の硬化性組成物は、100質量部の硬化性組成物あたり、0.2~10質量部のエポキシ樹脂(B)を含む場合、低温硬化時(150℃)のアルミ板への接着性により優れる。
本明細書において「潜在性硬化剤」とは、エポキシ樹脂の硬化剤であるが、室温では実質的に硬化剤として機能しないが、(例えば、165℃に、好ましくは150℃に)加熱することで硬化剤として機能する化合物をいい、本発明が目的とする硬化性組成物を得られる限り、特に制限されることはない。
潜在性硬化剤(C)に含まれる少なくとも2種の潜在性硬化(促進)剤の融点が、10~80℃異なる場合、硬化性、物性(例えば、接着強度、引張強度や伸びなど)及び貯蔵安定性に、バランスよくより優れる。
潜在性硬化剤(C)に含まれる少なくとも1種が、ジシアンジアミド;ジヒドラジド化合物;イミダゾール化合物;トリアジン化合物;ジアルキル尿素化合物から選択される少なくとも1種を含む場合、貯蔵安定性と接着性により優れる。
潜在性硬化剤(C)に含まれる少なくとも1種が、C10からC23の脂肪族アルカン構造を有する場合、より低温接着性に優れる。
本発明の実施形態において、潜在性硬化剤(C)に含まれる少なくとも1種が、ジヒドラジド化合物を含むことが好ましく、脂肪族ジヒドラジド化合物を含むことが好ましく、脂肪族ジカルボン酸ジヒドラジドを含むことがより好ましい。脂肪族ジカルボン酸ジヒドラジドは、炭素数10~23の脂肪族アルキレン構造を含むことが好ましく、炭素数10~18の脂肪族アルキレン構造を含むことが更に好ましく、ドデカンジオヒドラジドを含むことが更により好ましい。
潜在性硬化剤(C)に含まれる少なくとも1種が、ジヒドラジド化合物を含む場合、より低温接着性に優れる。
潜在性硬化剤(C)に含まれる少なくとも1種が、式(1)で示される潜在性硬化(促進)剤を含む場合、低温硬化性により優れるという有利な効果を奏し得る。
本発明の実施形態の硬化性組成物は、100質量部の硬化性組成物あたり、0.05~2.5質量部の潜在性硬化剤(C)を含む場合、硬化性と貯蔵安定性にバランスよく優れる。
本明細書において、充填材とは、本発明の実施形態の硬化性組成物を増量するとともに、硬化性組成物から形成される膜にある程度の強さを与えることができる化合物であり、場合により粘度調整又は軽量化に寄与することができ、本発明が目的とする硬化性組成物を得られる限り、特に制限されることはない。
本発明の実施形態の硬化性組成物は、100質量部の硬化性組成物あたり、20~80質量部の充填材(D)を含む場合、作業性をより向上し得る。
本明細書において、可塑剤(G)とは、塑性を増大させて軟らかくすることができ、本発明が目的とする硬化性組成物を得られる限り特に制限されることはない。
可塑剤が、フタル酸ジエステルを含む場合、適度な硬化性を持ちながら貯蔵安定性が優れ好ましく、アルキルベンジルフタレート及び/又はジアルキルフタレートを含む場合、硬化性を高めより好ましい。
希釈剤として、例えば、パラフィン系溶剤、イソパラフィン系溶剤、ナフテン系溶剤、アロマ系溶剤等の炭化水素系溶剤等を例示することができる。
本発明の実施形態の硬化性組成物の体積変化率は、80~200%である場合、体積変化率が大きくないので、硬化性組成物の硬化物が凝集破壊しにくく、接着力がより向上し得るという有利な効果を奏する。
本発明は、他の要旨において、エラストマー(A)、エポキシ樹脂(B)及び潜在性硬化剤(C)を含む硬化性組成物の製造方法であって、
エラストマー(A)、エポキシ樹脂(B)及び潜在性硬化剤(C)を混合することを含み、
下記(i)から(iii)の少なくともいずれか1つを満たす、硬化性組成物の製造方法を提供することができる。
少なくとも潜在性硬化(促進)剤(C)の一部と少なくとも可塑剤(G)の一部を混合して、潜在性硬化(促進)剤(C)を含む混合物2を得るステップ2;及び
ステップ1で得られた混合物1と、ステップ2で得られた混合物2と、混合物1及び2以外の他の硬化性組成物の成分(例えば、充填材(D)、熱可塑樹脂(E)、エラストマーの架橋剤(F)及び/又は可塑剤(G)など)とを混合するステップ3を含む。
ここで、減圧し撹拌することは、3mmHg以上150mmHg以下で、20分間以上、減圧し撹拌すること、かつ、3mmHg未満に減圧して撹拌しないもしくは3mmHg未満で10分以下減圧し撹拌すること(即ち、3mmHg未満に減圧してよいが、その場合撹拌時間は10分以下であり、撹拌時間は0分であり得る)を含む。
エラストマー(A)、エポキシ樹脂(B)及び潜在性硬化剤(C)を混合することを含み、
(i)潜在性硬化剤(C)の少なくとも一部を、あらかじめ平均粒子径25μm以下に粉砕すること、及び/又は潜在性硬化剤(C)の少なくとも一部をエポキシ樹脂(B)にあらかじめ分散することを含む、硬化性組成物の製造方法を提供することができる。
そのような混合装置として、具体的には、例えば、二軸ミキサー、プラネタリミキサー、シグマミキサー、ニーダー、アトライター、グレンミル、ロール、ディゾルバー等を使用することができる。
混合は、二軸ミキサー、プラネタリミキサー又はシグマミキサーを用いることがより好ましい。二軸ミキサー、プラネタリミキサー又はシグマミキサーを用いると、高粘度材料をより効率的に分散することができる。
更に、混合は、混合することが可能な入れ物を使用して行うことができ、例えば、タンク、容器等の中で行うことができる。
本発明の実施形態の製造方法は、このような(i)工程を含む場合、潜在性硬化剤(C)を、より均一に硬化性組成物中に分散させることができ、より良好な性質を有する硬化性組成物を製造することができる。
そのような粉砕装置及び方法として、種々の粉砕装置及び方法を使用することができるが、具体的には、例えば、栗本鉄工所社製KJ400(商品名)等を使用することができる。
潜在性硬化剤(C)の平均粒子径は、レーザー式粒度分布測定法によって測定することができ、具体的には、例えば、島津製作所社製のSALD-200V ER(商品名)を用いて測定することができる。
平均粒子径は、50μm以下であることが好ましく、30μm以下であることがより好ましく、25μm以下であることが更に好ましい。
潜在性硬化剤(C)を、あらかじめ平均粒子径25μm以下に粉砕した場合、接着強度がより安定し得る。
潜在性硬化剤(C)の少なくとも一部を、エポキシ樹脂(B)にあらかじめ分散した場合、接着強度がより安定し得る。
エラストマー(A)、エポキシ樹脂(B)及び潜在性硬化剤(C)を混合することを含み、下記のステップ1~3((ii)の場合)を含む硬化性組成物の製造方法を提供することができる:
(ii)少なくともエラストマー(A)の一部は固形であり、その一部が固形のエラストマー(A)と、少なくとも一部の可塑剤(G)もしくは液状成分のエポキシ樹脂(B)とを混合溶解して、エラストマー(A)を含む混合物1を得るステップ1;
少なくとも潜在性硬化(促進)剤(C)の一部と少なくとも可塑剤(G)の一部を混合して、潜在性硬化(促進)剤(C)を含む混合物2を得るステップ2;及び
ステップ1で得られた混合物1と、ステップ2で得られた混合物2と、混合物1及び2以外の他の硬化性組成物の成分(例えば、充填材(D)、熱可塑樹脂(E)、エラストマーの架橋剤(F)及び/又は可塑剤(G)など)とを混合するステップ3。
本発明の実施形態の硬化性組成物の製造方法は、上述の(ii)の工程を含むことができる。この場合、本発明の実施形態の硬化性組成物は可塑剤(G)を更に含むことができ、そのような硬化性組成物の製造方法を提供することができる。
上記ステップ1~3で行われる、攪拌装置及び方法、混合装置及び方法は、本発明が目的とする硬化性組成物を製造することができる限り特に制限されることはない。
本発明の実施形態の製造方法は、上記(ii)の工程を含む場合、分散性が向上し、混合がより効率化され、工程時間の短縮や接着強度の向上という有利な効果を奏し得る。
上記エラストマー(A)と可塑剤(G)の混合において、ミキシングロールにエラストマーを通す装置及び方法、可塑剤(G)を分割して加える装置及び方法は、本発明が目的とする硬化性組成物を製造することができる限り特に制限されることはない。
本発明の実施形態の製造方法は、ミキシングロールに通したエラストマー(A)に、可塑剤(G)を分割して加えることを含む場合、エラストマー(A)のより均質な分散を可能にし得る。
尚、既に例示したエラストマー(A)は、ミキシングロールを通すシーティングに適する。
エラストマー(A)、エポキシ樹脂(B)及び潜在性硬化剤(C)を混合することを含み、
(iii)硬化性組成物の一部もしくは全ての成分を混合して、硬化性組成物の中間混合物を得、その中間混合物を、減圧し撹拌して、硬化性組成物を得ることを含み、
ここで、減圧し撹拌することは、3mmHg以上150mmHg以下で、20分間以上、減圧し撹拌すること、かつ、3mmHg未満に減圧して撹拌しないもしくは3mmHg未満で10分以下減圧し撹拌すること、を含む。
本発明の実施形態の硬化性組成物の製造方法は、(iii)の工程を含むことができる。
中間混合物の減圧撹拌は、例えば、150mmHg以下の減圧度で行ってよく、120mmHg以下の減圧度が好ましく、100mmHg以下の減圧度が好ましく、80mmHg以下の減圧度がより好ましい。減圧し攪拌する時間は、中間混合物中の気泡が抜け、加熱硬化時に過発泡により物性低下しなければ特に制限されるものではないが、通常、20分以上行ってよく、20分以上60分以下行ってよい。
中間混合物を減圧し撹拌した場合、硬化性組成物を加熱硬化するときに、極めて強い発泡を防止できるという有利な効果を奏し得る。
更に、上述の(iii)の場合、減圧し撹拌することは、より好ましくは、10mmHg以上100mmHg以下で、20分間以上、減圧し撹拌すること、かつ、10mmHg未満に減圧して撹拌しないもしくは10mmHg未満で10分以下減圧し撹拌すること、を含む。
本発明は、本発明の実施形態のいずれかの硬化性組成物の特徴を有する、本発明の実施形態のいずれかの硬化性組成物の製造方法を提供することができる。
本発明は、本発明の実施形態のいずれかの硬化性組成物の製造方法によって製造された、硬化性組成物を提供することができる。
本発明の実施形態の硬化性組成物は、自動車を製造するための車体工程で使用することができる。より具体的には車体工程用接着剤(例えば、構造用接着剤、マスチック接着剤など)に好適に使用することができる。
尚、実施例の記載において、特に記載がない限り、溶媒を考慮しない部分を、重量部及び重量%の基準としている。
(A)エラストマー
(a1)スチレンブタジエンゴム(アイエスピー・ジャパン社製のSBR1009(商品名))
(a2)ブタジエンゴム(日本ゼオン社製のBR1220(商品名))
(B)エポキシ樹脂
(b1)ビスフェノールA型エポキシ樹脂(三菱ケミカル社製のJER828(商品名))
(b2)ウレタン変性エポキシ樹脂(ADEKA社製のEPU-78-11(商品名))(予めエポキシ樹脂の一部がウレタンエラストマーで変性されており、(A)を含む。ウレタンエラストマー変性量は10~20質量%である。)
(b3)水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂(新日本理化社製のHBE-100(商品名))
(b4)ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル(ADEKA社製のアデカグリシロールED-506(商品名))
(c1)ジシアンジアミド(エアプロダクツ社製のCG-NA(商品名))、融点207~210℃、平均粒子径30μm以上
(c2)2-ヘプタデシルイミダゾール、融点88℃、平均粒子径30μm以上
(c3)2-ウンデシルイミダゾール、融点72℃、平均粒子径30μm以上
(c4)2,4-ジアミノ-6-(2’-メチルイミダゾリツ(1’))-エチル-o-トリアジン(四国化成社製の2MZA(商品名))、融点248~258℃、平均粒子径25μm以下
(c5)N,N-ジメチル-N’-(3,4-ジクロロフェニル)尿素(ジウロン)(AlzChem社製のDyhard UR200(商品名))、融点172~182℃、平均粒子径25μm
(c6)ドデカンジオヒドラジド(大塚化学社製のDDH(商品名))、融点188~192℃、平均粒子径25μm以下
(d1)表面処理炭酸カルシウム(白石工業社製のハクエンカCCR(商品名))
(d2)重質炭酸カルシウム(備北粉化工業社製のBF200(商品名))
(d3)クラウンクレー(白石カルシウム社製のクラウンクレー(商品名))
(d4)疎水性シリカ(Cabot Specialty Chemicals Inc製のTS720(商品名))
(E)熱可塑性樹脂
(e1)アクリル樹脂(三菱レイヨン社製のLP-3102(商品名))、平均粒子径50μm
(e2)ポリメタクリル酸エステル系樹脂(アイカ工業社製のZEFIAC F351(商品名))、平均粒子径80μm
(e3)塩化ビニル樹脂(カネカ社製のPSH-10(商品名))、平均粒子径1μm
(F)エラストマーの架橋剤
(f1)n-ブチル 4,4-ジ(t-ブチルパーオキシ)バレレート(日油化学社製パーヘキサV(商品名))
(g1)ジイソノニルフタレート
(H)その他
(h1)3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業社製のKBM803(商品名))
(h2)酸化カルシウム(井上石灰社製のQCX(商品名))
(h3)炭化水素系溶剤(エクソンモービル社製のアイソパーH(商品名))
潜在性硬化剤(C)は、栗本鉄工所社製KJ400(商品名)を用いて、粉砕した。それらの平均粒子径は、島津製作所社製のSALD-200V ER(商品名)を用いて、レーザー式粒度分布測定法によって測定した。得られた平均粒子径は、上述した。
より具体的には、実施例1~12及び比較例1~2の硬化性組成物を、下記のようにして製造方法した。
エラストマー(A)を、ミキシングロールにてシーティングし、シーティングしたエラストマー(A)を加圧ニーダーに投入した。エポキシ樹脂(B)又は可塑剤(G)と炭酸カルシウムを少量ずつ添加して、撹拌し混錬して、エラストマー(A)を溶解した。そのエラストマー(A)を含む混合物を、エポキシ樹脂(B)及び潜在性硬化剤(C)等の他の成分と一緒に、プラネタリミキサー等を用いて混合攪拌し、硬化性組成物を製造した。
潜在性硬化剤(C)を、可塑剤(G)の一部と、あらかじめ(1:1の質量割合で)混合して用いた。即ち、潜在性硬化剤(C)を、可塑剤(G)に分散して用いた。
実施例1~12及び比較例1~2の硬化性組成物の製造方法では、全ての成分を混合して得た混合物を、10mmHg以上100mmHg以下の減圧下で、20分以上60分以下攪拌して、目的とする硬化性組成物を得た。
エラストマー(A)成分を含む(b2)を使用しており、エラストマー(A)成分を単独で使用していないので、エポキシ樹脂(エラストマーを含む(b2)を含む)、潜在性硬化剤(C)及び他の成分を、プラネタリミキサー等を用いて混合攪拌し、硬化性組成物を製造した。
更に、必要に応じて、実施例13~16の硬化性組成物の製造方法では、下記のこと等を行った。
潜在性硬化剤(C)を、充填材(D)の一部(潜在性硬化剤(C)と同量)と混合し、粉砕機を用いて、その平均粒子径が10μm以下になるように粉砕して用いた。即ち、充填材(D)の一部と混合して平均粒子径が10μm以下になるように粉砕した潜在性硬化剤(C)を用いた。
実施例14の硬化性組成物の製造方法では、全ての成分を混合して得た混合物を、60mmHg以下の減圧下で30分撹拌して(その間10mmHg未満の減圧が0分であり、最高減圧度は15mmHgであった)、目的とする硬化性組成物を得た。
実施例15の硬化性組成物の製造方法では、全ての成分を混合して得た混合物を、60mmHg以下の減圧下で30分撹拌して(その間10mmHg未満の減圧が0分であり、最高減圧度は15mmHgであった)、目的とする硬化性組成物を得た。
実施例16および比較例3の硬化性組成物の製造方法では、全ての成分を混合して得た混合物を、60mmHg以下の減圧下で60分撹拌して(その間3mmHg未満の減圧が20分であり、最高減圧度は0.5mmHgであった)、目的とする硬化性組成物を得た。
JISA5182記載のアルミ板(1.0×25×100mm)の表面をホワイトガソリンで脱脂した。そのアルミ板の表面に硬化性組成物を塗布した。後、同様に表面を脱脂したJIS G3141記載の鋼板を重ねて硬化性組成物の厚みを3mmとなるようにスペーサーを用いて調整した。150℃、30分間の条件で硬化性組成物を硬化させて試料を得た。JASO M 323-77のせん断強さ試験方法に準じて、オートグラフ(島津製作所、DSC-5000)を用い、50mm/分の引張速度で、アルミ板接着性(150℃硬化(低温))として、せん断強度(kPa)を測定した。
更に、硬化性組成物の硬化物の破壊状態を目視で観察した。破壊状態の評価基準は、下記の通りである。せん断強度(kPa)と破壊状態を、表1~2に示した。
○:界面破壊10%未満、90%以上凝集破壊
○-:10%以上30%未満界面破壊/70以上%90%未満凝集破壊
○△:30%以上50%未満界面破壊/50以上%70%未満凝集破壊
△:50%以上70%未満界面破壊/30%以上50%未満凝集破壊
×:70%以上界面破壊
JISA5182記載のアルミ板(1.0×25×100mm)の表面をホワイトガソリンで脱脂した。そのアルミ板の表面に硬化性組成物を塗布した。後、同様に表面を脱脂したJIS G3141記載の鋼板を重ねて硬化性組成物の厚みを3mmとなるようにスペーサーを用いて調整した。165℃、30分間の条件で硬化性組成物を硬化させて試料を得た。JASO M 323-77のせん断強さ試験方法に準じて、オートグラフ(島津製作所、DSC-5000)を用い、50mm/分の引張速度で、アルミ板接着性(165℃(標準))として、せん断強度(kPa)を測定した。
更に、硬化性組成物の硬化物の破壊状態を目視で観察した。破壊状態の評価基準は、下記の通りである。せん断強度(kPa)と破壊状態を、表1~2に示した。
○:界面破壊10%未満、90%以上凝集破壊
○-:10%以上30%未満界面破壊/70%以上90%未満凝集破壊
○△:30%以上50%未満界面破壊/50%以上70%未満凝集破壊
△:50%以上70%未満界面破壊/30%以上50%未満凝集破壊
×:70%以上界面破壊
硬化性組成物を50℃で5日間保管後に使用したことを除いて、上述したアルミ板接着性(150℃硬化(低温))に記載した方法と同様の方法を用いて、せん断強度(kPa)を測定し、硬化物の破壊状態を評価した。結果を表1~2に示した。
JIS K 6251「引張試験」に従い伸びを測定した。上記のように製造した硬化性組成物を厚さ3mmのシート状に塗布したものを所定の条件(165℃、30分間)で焼付け後、ダンベル状2号形の形状に打ち抜いて、試験試料を得た。50mm/分の引っ張り速度で測定して得た切断時伸び率を伸びとして記録した。
硬度は、下記のように測定した。
上記硬化物を厚さ約12mmになるように重ね、JIS K 6253に従い、TYPE-A硬度計を用いて、硬化物の硬度を測定した。
JIS G3141記載の鋼板(1.6×25×100mm)の表面をホワイトガソリンで脱脂した。その鋼板の表面に硬化性組成物を塗布した。その後、同様に表面を脱脂したJIS G3141記載の鋼板を重ねて押圧し、165℃で30分間硬化性組成物を硬化させて試料を得た。JASO M 353の剥離強さ試験方法に準じて、オートグラフ(島津製作所、DSC-5000)を用い、50mm/分の引張速度で、鋼板接着性(165℃硬化(標準))として、せん断強度(MPa)を測定した。
更に、硬化物の破壊状態を目視で観察して評価した。評価基準は、下記の通りである。せん断強度(MPa)と破壊状態を表1~2に示した。
○:界面破壊10%未満、90%以上凝集破壊
△:10%以上70%未満界面破壊/30%以上90%未満凝集破壊
×:90%以上界面破壊
JIS G3141に記載の鋼板(0.8×25×150mm)の表面をトルエンで脱脂し、その表面に硬化性組成物を塗布した後、同様に表面を脱脂した鋼板を重ねて押圧し、165℃、30分間の条件で硬化させて試料を得た。JASO M353 はく離強さ試験方法に準じて、オートグラフ(島津製作所、DSC-5000)を用い、200mm/分の引張速度で試料の180°剥離強度(N/25mm)を測定した。
更に、硬化物の破壊状態を目視で観察して評価した。評価基準は、下記の通りである。180°剥離強度(N/25mm)と破壊状態を表1~2に示した。
○:界面破壊10%未満、90%以上凝集破壊
△:10%以上70%未満界面破壊/30%以上90%未満凝集破壊
×:90%以上界面破壊
JIS G3141に記載の鋼板を使用して、JIS K6865に記載のくさび衝撃試験に準じ、165℃、30分間の条件で硬化性組成物を硬化して、試験片を作製した。高速引っ張り試験機を用いて衝撃試験を実施した。試験速度は2m/sであった。試験時全変位中の25~90%の範囲での平均強度を試験片の幅で除して、衝撃強度(N/mm)を得た。
硬化性組成物の貯蔵安定性は、40℃で14日間保管し、その間の粘度変化を測定して評価した。具体的には、下記のように評価した。
硬化性組成物を、深さ13cmの250ccの瓶に充填し、粘度をJISK6833に準じて回転粘度計により測定した。粘度測定のローターは7号を用い2回転(2rpm)にて粘度を測定した。測定時の材料温度は20℃にて行った。製造から20℃で1日保管後の硬化性組成物の粘度(η1)と、その後更に40℃で14日保管後の硬化性組成物の粘度(η14)を測定した。製造から20℃で1日保管後の硬化性組成物の粘度(η1)を基準として、更に40℃で14日保管後の硬化性組成物の粘度(η14)の増加率(即ち、増粘率)を求めた。
増粘率(%)=η14/η1x100-100
評価基準は以下のとおりである。
〇:増粘率30%未満
〇-:増粘率30%以上40%未満
△:増粘率40%以上60%未満
×:増粘率60%以上
硬化性組成物の体積変化率(%)は、JASO M323-86の9.34記載の体積変化率試験A法に準じて評価した。
硬化性組成物のたれ性は、JASO M323-86の9.10記載の流動性試験に準じて評価した。具体的には、下記のように評価した。
製造から20℃で1日保管後の硬化性組成物を、鋼板(横100mm、縦300mm、厚さ0.8mm)に型枠を用いて、横50mm、縦100mm、幅10mm、厚さ5mmの逆L字型に塗布した。型枠を外した後、鋼板を90°の角度で保治具に取り付け、10分後の流れを測定した。さらに165℃で20分間加熱したのちの流れを測定した。
評価基準は、以下のとおりである。
〇:合計の流れ長さが10mm未満
△:合計の流れ長さが10mm以上かつ20mm未満
×:合計の流れ長さが20mm以上
Claims (9)
- エラストマー(A)、エポキシ樹脂(B)、潜在性硬化剤(C)、充填材(D)、熱可塑樹脂(E)、エラストマーの架橋剤(F)及び可塑剤(G)を含む接着剤組成物であって、
潜在性硬化剤(C)が、2種以上の潜在性硬化剤の組み合わせを含み、
前記潜在性硬化剤(C)に含まれる少なくとも1種が、C10からC23の脂肪族アルカン構造を有するイミダゾール化合物を含み、
前記潜在性硬化剤(C)に含まれる少なくとも1種が、C10からC23の脂肪族アルキレン構造を有するジヒドラジド化合物を含み、
100質量部の接着剤組成物あたり、0.2~10質量部のエポキシ樹脂(B)を含む、接着剤組成物。 - エラストマー(A)は、スチレンブタジエン共重合体、ニトリルブタジエン共重合体、ブタジエン重合体、イソプレン重合体、エチレンプロピレンジエンゴム、アクリル、ウレタンから選択される少なくとも一種を含む、請求項1記載の接着剤組成物。
- 熱可塑樹脂(E)は、アクリル樹脂、PVC樹脂、酢ビ樹脂およびそれらの共重合物から選択される少なくとも1種を含む、請求項1又は2に記載の接着剤組成物。
- エラストマーの架橋剤(F)は、イオウ、および過酸化物から選択される少なくとも1種を含む、請求項1~3のいずれか1項に記載の接着剤組成物。
- 潜在性硬化剤(C)に含まれる少なくとも2種の潜在性硬化(促進)剤の融点が、10℃以上80℃以下異なる、請求項1~4のいずれか1項に記載の接着剤組成物。
- 前記潜在性硬化剤(C)に含まれる少なくとも1種が、ドデカンジオヒドラジドを含む、請求項1~6のいずれか1項に記載の接着剤組成物。
- 請求項1~7のいずれか1項に記載の接着剤組成物を含む自動車用接着剤。
- 請求項1~7のいずれか1項に記載の接着剤組成物を含む自動車を製造するための車体工程用接着剤。
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