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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2025-02-12
(45)【発行日】2025-02-20
(54)【発明の名称】化学発泡剤を含む熱膨張性組成物
(51)【国際特許分類】
   C08J 9/10 20060101AFI20250213BHJP
   C08L 101/00 20060101ALI20250213BHJP
   C08L 21/00 20060101ALI20250213BHJP
   C08K 5/31 20060101ALI20250213BHJP
【FI】
C08J9/10 CEQ
C08J9/10 CER
C08J9/10 CEZ
C08J9/10 CFC
C08L101/00
C08L21/00
C08K5/31
【請求項の数】 15
(21)【出願番号】P 2021559915
(86)(22)【出願日】2020-06-12
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2022-08-10
(86)【国際出願番号】 EP2020066336
(87)【国際公開番号】W WO2020249752
(87)【国際公開日】2020-12-17
【審査請求日】2023-06-07
(31)【優先権主張番号】19180384.0
(32)【優先日】2019-06-14
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(73)【特許権者】
【識別番号】506416400
【氏名又は名称】シーカ テクノロジー アクチェンゲゼルシャフト
(74)【代理人】
【識別番号】100099759
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 篤
(74)【代理人】
【識別番号】100123582
【弁理士】
【氏名又は名称】三橋 真二
(74)【代理人】
【識別番号】100123593
【弁理士】
【氏名又は名称】関根 宣夫
(74)【代理人】
【識別番号】100208225
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 修二郎
(74)【代理人】
【識別番号】100217179
【弁理士】
【氏名又は名称】村上 智史
(74)【代理人】
【識別番号】100116975
【弁理士】
【氏名又は名称】礒山 朝美
(72)【発明者】
【氏名】ニコラエ ボルデアヌ
(72)【発明者】
【氏名】山田 俊介
(72)【発明者】
【氏名】ダスコ パリポビク
【審査官】須藤 英輝
(56)【参考文献】
【文献】特開2018-024872(JP,A)
【文献】国際公開第2016/171036(WO,A1)
【文献】特開平11-172030(JP,A)
【文献】特開昭61-091228(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C08J 9/00-9/42
C08K 3/00-13/08
C08L 1/00-101/14
B29C 44/00-44/60
B29C 67/20
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
以下を含む熱膨張性組成物であって
(a)熱可塑性ポリマー成分P及び/又はエラストマー成分E、
(b)アミノグアニジン化合物の少なくとも1種のジカルボン酸塩を含む少なくとも1種の化学発泡剤BA、及び
)アミノグアニジン化合物の前記少なくとも1種のジカルボン酸塩とは異なる少なくとも1種のグアニジン誘導体G、
前記アミノグアニジン化合物が下記式(I)で表される、
熱膨張性組成物:
【化1】
(式中、R及びRは、互いに独立して、水素原子又はアミノ基を表す)。
【請求項2】
式(I)の前記アミノグアニジン化合物の量対前記アミノグアニジン化合物の前記少なくとも1種のジカルボン酸塩中のジカルボン酸の量のモル比が、1:1~2:1の範囲にある、請求項1に記載の熱膨張性組成物。
【請求項3】
前記ジカルボン酸がシュウ酸であり、かつ/又は式(I)の前記アミノグアニジン化合物がアミノグアニジンである、請求項1又は2に記載の熱膨張性組成物。
【請求項4】
前記少なくとも1種の化学発泡剤BAは、前記熱膨張性組成物の総重量の0.5~35重量%を占める、請求項1~3のいずれか一項に記載の熱膨張性組成物。
【請求項5】
前記少なくとも1種のグアニジン誘導体Gは、式(II)の官能性グアニジンである、請求項1~4のいずれか一項に記載の熱膨張性組成物:
【化2】
(式中、
は、水素原子、又は窒素原子を任意選択的に含む1~10個の炭素原子を有する一価の線状若しくは分岐アルキル基、脂環式基、アリール基、又はアリールアルキル基を表し;
は、水素原子、又は1~10個の炭素原子を有する一価の線状若しくは分岐アルキル基を表し;
は、水素原子、又は1~10個の炭素原子を有する一価の線状若しくは分岐アルキル基、又は窒素原子及び/又は酸素原子及び/又はケイ素原子を任意選択的に含む脂環式基、アリール基、又はアリールアルキル基を表す)。
【請求項6】
前記少なくとも1種のグアニジン誘導体Gは、前記熱膨張性組成物の総重量の0.1~7.5重量%を占める、請求項1~5のいずれか一項に記載の熱膨張性組成物。
【請求項7】
前記少なくとも1種のグアニジン誘導体Gは、シアノグアニジン、メチルグアニジン、ジメチルグアニジン、トリメチルグアニジン、テトラメチルグアニジン、アセチルアセトングアニジン、1,3-ジ-o-トリルグアニジン、2-tert-ブチル-1,1,3,3-テトラメチルグアニジン、1,2-ジシクロヘキシル-3-ヘキシルグアニジン、1,2-ジイソプロピル-3-フェニルグアニジン、及び1,2-ビス(2,6-ジイソプロピルフェニル)-3-ヘキシルグアニジンからなる群から選択される、請求項1~6のいずれか一項に記載の熱膨張性組成物。
【請求項8】
前記熱可塑性ポリマー成分Pは、前記熱膨張性組成物の総重量の少なくとも35重量%を占める、請求項1~7のいずれか一項に記載の熱膨張性組成物。
【請求項9】
前記ポリマー成分Pは、少なくとも1種のエポキシ官能性ポリマーEP及び/又は少なくとも1種の酸無水物官能性ポリマーAP及び/又は少なくとも1種の熱可塑性ポリマーTPを含む、請求項1~8のいずれか一項に記載の熱膨張性組成物。
【請求項10】
前記エラストマー成分Eは、少なくとも1種の固体ゴムSRを含む、請求項1~9のいずれか一項に記載の熱膨張性組成物。
【請求項11】
請求項1~10のいずれか一項に記載の熱膨張性組成物を含む、中空構造用のバッフル及び/又は強化要素。
【請求項12】
キャリアをさらに含み、前記キャリア上に前記熱膨張性組成物が堆積しているか又は取り付けられている、請求項11に記載のバッフル及び/又は強化要素。
【請求項13】
前記熱膨張性組成物を前記キャリア上へ射出成形するか、又は前記熱膨張性組成物を前記キャリアと共に共押し出しする、請求項12に記載のバッフル及び/又は強化要素の製造方法。
【請求項14】
陸上乗物、水上乗物、又は航空機の空洞若しくは中空構造、及び/又は建物の空洞をシールし、バッフルし、又は強化し、それによって、騒音、振動、湿度、及び/又は熱の伝達を低減し、かつ/又は前記空洞を取り囲む構造を機械的に強化する、請求項11又は12に記載のバッフル及び/又は強化要素の使用。
【請求項15】
請求項1~10のいずれか一項に記載の熱膨張性組成物を含む要素を、前記空洞又は中空構造中へ導入し、かつその後、熱及び/又はUV処理によって膨張させ、それによって、前記空洞若しくは中空構造が、前記膨張した組成物によって少なくとも部分的に充填されるようにする、空洞若しくは中空構造をシールし、バッフルし、かつ/又は強化する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、熱膨張性組成物並びにバッフル及び/又は強化要素を提供するためのその使用に関する。そのような要素は、中空構造、例えば、自動車車両の中空構造部品における空洞のシーリング、バッフリング、及び/又は強化での使用に特に好適である。
【背景技術】
【0002】
製品は、製造プロセスに由来する、及び/又は減量などの様々な目的のために製品中へデザインされている、オリフィス及び空洞又は他の中空部分を含有することが多い。自動車車両は、例えば、車両の構造支柱における及び車両ドアのシート金属におけるものなどの、幾つかのそのようなオリフィス及び空洞を車両の全体にわたって含む。オリフィス又は空洞中へ組み込まれたシーリング部材又はバッフル要素によって騒音、振動、煙、埃、水、湿度等が車両内の1つのエリアから別のエリアへ通過するのを最小限にするために、そのようなオリフィス及び空洞をシールすることが多くの場合望ましい。同様に、そのような部材又は要素は、製品、例えば自動車部品の中空構造を強化するという追加の任務を果たすことが多く、その結果、それは機械的ストレスに対してより耐性を示すようになるが、依然として中空構造の低重量利点を維持している。
【0003】
シーリング、バッフリング又は強化のために使用されるそのような要素は、プラスチック、金属、又は別の硬質材料でできた、キャリアと、熱又は別の物理的若しくは化学的形態のエネルギーが加えられた場合にその体積を膨張させることができる、キャリアに取り付けられた熱可塑性材料の1つ以上の層とからなることが多いが、それらはまた、完全に膨張性材料で作製されることができる。適切なデザインを用いて、製造プロセス中にバッフル又は強化要素を構造の中空部分に挿入することが可能であるが、構造の内壁を例えば液体によってアクセスできる(又は空洞を通過できる)ままにしておくこともまた可能である。例えば、車両の製造プロセス中に、金属フレームの中空部分は、電気コーティング(「e-コート」)液体によって依然として大部分覆われていることができ、一方で、バッフル又は強化要素は既に挿入され、その後、熱処理工程中に、バッフル又は強化要素の膨張性熱可塑性材料は、膨張して意図されるように空洞を満たす。
【0004】
そのようなバッフル又は強化要素の開発は、高度に進んだシステムであって、膨張性材料が数百パーセントまでその体積を増加させることができ、空洞を満たす安定した、架橋フォーム様構造を形成し、及びシールされるか、バッフルされるか、又は強化されることを意図される構造の壁に接着するシステムをもたらした。これはとりわけ自動車製造において、車体におけるかなりの減量及び騒音又は振動の優れた減衰をもたらしている。
【0005】
現在用いられる熱膨張性組成物は、ラジカル開始剤、最も一般的には過酸化物によって架橋することができるエチレン-酢酸ビニルポリマーなどのポリマーからなることが多い。フォームを得るために、これらの組成物は発泡剤をさらに含有し、最も広く使用されるものは、アゾジカルボンアミド(アゾジカルボキサミド又はアゾビスホルムアミドとも呼ばれる)及び4,4’-オキシジベンゼンスルホニルヒドラジド(OBSHと省略される)である。高温などの活性化条件下で、同時に発泡剤が分解しガスを放出しながら架橋性網状構造の硬化が起こる。これは、上述の体積膨張及び安定したフォームの形成をもたらし、安定したフォームは、理想的な場合には意図されるように空洞を満たし、その壁に接着する。そのようなシステムは、例えば、独国特許出願公開第10 2011 080 223 A1号明細書に開示されている。欧州特許出願公開第3 281 970 A1号明細書は、液体エポキシ樹脂と、ポリ塩化ビニル樹脂及び/又はアクリル樹脂粉末と、アゾ化合物、ニトロソ化合物又はヒドラジン誘導体などの、発泡剤とを含むポンプ送液可能な熱発泡性充填材組成物を開示している。欧州特許出願公開第3 281 970 A1号明細書は、また、硬化剤としてのジシアンジアミドの使用を開示している。別の欧州特許出願公開第2 994 502 A1号明細書は、化学的に発泡したポリオレフィンにおける硬化促進剤としてのN,N’-ジ-オルト-トリルグアニジンの使用を開示している。
【0006】
上で記載された確立された解決策に関連した問題の1つは、最も一般的に使用される発熱性発泡剤、特にアゾジカルボンアミド(ADCA)が、健康及び安全性問題に関する規制問題にますます直面しつつあるという事実である。
【0007】
したがって、最先端技術組成物に関連した上で議論された問題を克服する、熱膨張性の熱可塑性組成物を得ることが望ましい。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の目的は、広範囲の温度にわたって、例えば、120~200℃の範囲で一様に膨張すること、及び硬化して安定した架橋フォーム構造を形成することができる、貯蔵に安定である熱膨張性組成物を提供することである。さらに、生成したフォームは、減少した水揚げ、並びに金属の、油まみれであっても、表面及び製品、特に自動車車両に一般的に使用される他の基材への、良好な接着を示すべきである。
【0009】
本発明の別の目的は、発熱性化学発泡剤、特にアゾジカルボンアミド(ADCA)の使用なしの熱膨張性組成物を提供することである。
【0010】
本発明の主題は、請求項1に定義されるような熱膨張性組成物である。
【0011】
意外にも、アミノグアニジン化合物のジカルボン酸塩をベースとする化学発泡剤のための活性化剤としてグアニジン誘導体を使用できることが見出された。さらに、意外にも、熱可塑性ポリマー成分と、アミノグアニジン化合物の少なくとも1種のジカルボン酸塩を含む少なくとも1種の化学発泡剤と、少なくとも1種のグアニジン誘導体とを含有する熱膨張性組成物が、増加した体積膨張率に加えて、また、改善されたフォーム特性及び幅広い温度範囲にわたって安定した膨張を示すことが見出された。
【0012】
本発明の熱膨張性組成物の利点の1つは、発熱性発泡剤の使用なしに、特にアゾジカルボンアミドの使用なしに広範囲の温度にわたって高い体積膨張率を達成できることである。
【0013】
本発明の他の主題は、他の独立請求項に提示される。本発明の好ましい態様は、従属請求項に提示される。
【発明を実施するための形態】
【0014】
本発明の主題は、以下を含む熱膨張性組成物であって
(a)熱可塑性ポリマー成分P及び/又はエラストマー成分E、
(b)アミノグアニジン化合物の少なくとも1種のジカルボン酸塩を含む少なくとも1種の発泡剤BA、
(c)任意選択的に、少なくとも1種のフリーラジカル開始剤I及び/又は加硫システムVS、及び
(d)アミノグアニジン化合物の少なくとも1種のジカルボン酸塩とは異なる少なくとも1種のグアニジン誘導体G、
前記アミノグアニジン化合物が下記式(I)で表される、
熱膨張性組成物である:
【化1】
(式中、R及びRは、互いに独立して、水素原子又はアミノ基を表す)。
【0015】
「ポリ」で始まる物質名は、1分子当たり、それらの名前に現れる2個以上の官能基を形式的に含有する物質を指定する。例えば、ポリオールは、少なくとも2個のヒドロキシル基を有する化合物を言う。ポリエーテルは、少なくとも2個のエーテル基を有する化合物を言う。
【0016】
用語「ポリマー」は、高分子がそれらの重合度、分子量及び鎖長に関して異なる、ポリリアクション(重合、重付加、重縮合)によって生成する化学的に一様な高分子の集合体を言う。この用語は、また、ポリリアクションから得られる高分子の前記集合体の誘導体、すなわち、所定の高分子中の官能基の、例えば、付加又は置換などの反応によって得られる及び化学的に一様であっても化学的に一様でなくてもよい化合物を含む。
【0017】
用語「エラストマー」は、大きい変形から回復することができる、すなわち弾性特性を有する、任意の天然の、合成の、又は修飾された高分子量ポリマー又はポリマーの組み合わせを言う。典型的なエラストマーは、外部印加力の下でそれらの元の寸法の少なくとも200%まで伸ばすか又は変形することができ、外部力が除かれた後に、元の寸法を実質的に回復し、小さい永久歪み(典型的には約20%以下)を持続するにすぎない。特に、用語「エラストマー」は、化学的に架橋されていないエラストマーを指定する。用語「化学的に架橋された」は、エラストマーを形成するポリマー鎖が、機械的に及び熱的に安定である、複数の共有結合によって相互接続されることを意味すると理解される。
【0018】
用語「分子量」は、分子又は、「部分」とも言われる、分子の部分のモル質量(g/モル)を言う。用語「平均分子量」は、分子又は部分のオリゴマー又はポリマー混合物の数平均分子量(M)を言う。分子量は、従来法によって、好ましくは35℃で、標準としてポリスチレン、カラムとして100オングストローム、1000オングストローム及び10000オングストロームの間隙率を持ったスチレン-ジビニルベンゼンゲル、及び溶媒としてテトラヒドロフランを用いるゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)によって測定され得る。
【0019】
組成物中の「少なくとも1種の成分Xの量又は含有量」、例えば「少なくとも1種の熱可塑性ポリマーTPの量」は、組成物中に含有される熱可塑性ポリマーTP全ての個々の量の合計を言う。例えば、少なくとも1種の熱可塑性ポリマーTPが組成物の総重量の20重量%を占める場合、組成物中に含有される全ての熱可塑性ポリマーTPの量の合計は、20重量%に等しい。
【0020】
用語「室温」は、23℃の温度を指定する。
【0021】
熱膨張性組成物は、式(I)のアミノグアニジン化合物の少なくとも1種のジカルボン酸塩を含む、少なくとも1種の化学発泡剤BAを含む。
【0022】
1つ以上の実施形態によれば、式(I)のアミノグアニジン化合物の量対式(I)のアミノグアニジン化合物の少なくとも1種のジカルボン酸塩中のジカルボン酸の量のモル比(アミノグアニジン化合物:ジカルボン酸)は、1:1~2:1の範囲に、好ましくは1:1~1.5:1の範囲に、より好ましくは1:1~1.2:1の範囲にある。
【0023】
したがって、これらの実施形態に係る式(I)のアミノグアニジン化合物の少なくとも1種のジカルボン酸塩は、また、下記式(I-I)で表すことができる:
【化2】
(式中、R及びRは、上でさらに記載されたのと同じ意味を有し;mは、1.0~2.0の範囲の数である)。
【0024】
熱膨張性組成物中の少なくとも1種の化学発泡剤BAの量は、特に制限されない。少なくとも1種の化学発泡剤BAの好ましい量は、特に、熱膨張性組成物の所望の堆積膨張率に依存する。
【0025】
1つ以上の実施形態によれば、少なくとも1種の化学発泡剤BAは、熱膨張係数の総重量の0.5~35重量%、好ましくは1~25重量%、より好ましくは2.5~20重量%、さらにいっそう好ましくは2.5~15重量%、さらにより好ましくは5~15重量%、特に5~12.5重量%を占める。
【0026】
1つ以上の実施形態によれば、少なくとも1種の化学発泡剤BAは、少なくとも5重量%、好ましくは少なくとも25重量%、より好ましくは少なくとも35重量%、さらにいっそう好ましくは少なくとも45重量%、さらにより好ましくは少なくとも55重量%、特に少なくとも65重量%の式(I)のアミノグアニジン化合物の少なくとも1種のジカルボン酸塩を含む。
【0027】
1つ以上のさらなる実施形態によれば、少なくとも1種の化学発泡剤BAは、少なくとも50重量%、好ましくは少なくとも65重量%、より好ましくは少なくとも75重量%、さらにいっそう好ましくは少なくとも85重量%、さらにより好ましくは少なくとも95重量%、特に少なくとも98重量%の式(I)のアミノグアニジン化合物の少なくとも1種のジカルボン酸塩を含む。少なくとも1種の発泡剤BAが式(I)のアミノグアニジン化合物の少なくとも1種のジカルボン酸塩から本質的になることがまた好ましい可能性がある。表現「から本質的になる」は、少なくとも1種の発泡剤が、式(I)のアミノグアニジン化合物の1種又はそれを超えるジカルボン酸塩を含み、ここで、他の構成成分の量が、少なくとも1種の発泡剤BAの総重量を基準として、0.5重量%未満、より好ましくは0.25重量%未満、さらにいっそう好ましくは0.1重量%未満であることを意味すると理解される。
【0028】
1つ以上の実施形態によれば、式(I)のアミノグアニジン化合物の少なくとも1種のジカルボン酸塩は、熱膨張性組成物の総重量の0.1~35重量%、好ましくは1~25重量%、より好ましくは2.5~20重量%、さらにいっそう好ましくは2.5~15重量%、さらにより好ましくは5~15重量%、特に5~12.5重量%を占める。
【0029】
好ましくは、少なくとも1種の化学発泡剤BAは、350μm以下、より好ましくは250μm以下、さらにいっそう好ましくは200μm以下、さらにより好ましくは150μm以下のd90粒子径を有する固体粒子形態で熱膨張性組成物中に存在する。用語「d90粒子径」は、質量で全粒子の90%がd90値よりも小さい粒子径を言う。用語「粒子径」は、本明細書では、粒子の面積等価球径を言う。粒度分布は、標準ISO 13320:2009に記載されているようなレーザー回折法によって測定することができる。
【0030】
1つ以上の実施形態によれば、少なくとも1種の化学発泡剤BAは、1~250μm、好ましくは5~200μm、より好ましくは15~150μm、さらにいっそう好ましくは25~150μm、さらにより好ましくは35~125μmの範囲のd90粒子径を有する。
【0031】
1つ以上の実施形態によれば、少なくとも1種の化学発泡剤BAは、135~250℃、好ましくは145~225℃、より好ましくは155~225℃、さらにいっそう好ましくは160~215℃の範囲の示差走査熱量測定法(DSC)によって測定される最大分解ピーク温度を有する。好ましくは、DSCによって測定される最大分解ピークは、試料を25℃で2分間保ち、次いで試料を5℃/分の速度で25℃から280℃まで加熱し、次いで試料を280℃で2分間保ち、最後に試料を10℃/分の速度で280℃から25℃に冷却することによってMettler-Toledo製のDSC822e示差走査熱量計によって測定される。
【0032】
本発明において使用される化合物のいくつかは、特定の機能にとって有用として特徴付けられるけれども、これらの化合物の使用は、それらの典型的な機能に限定されないことが理解されるべきである。例えば、高温での少なくとも1種の発泡剤BAの分解中に放出されるアミノグアニジン化合物は、官能基を有するポリマーのための硬化剤としての役割を果たし得ることが可能である。
【0033】
1つ以上の好ましい実施形態によれば、式(I)のアミノグアニジン化合物の少なくとも1種のジカルボン酸塩は、式(I)のアミノグアニジン化合物のシュウ酸塩である。
【0034】
1つ以上の実施形態によれば、式(I)のアミノグアニジン化合物は、アミノグアニジン、ジアミノグアニジン、及びトリアミノグアニジンからなる群から選択される。1つ以上の好ましい実施形態によれば、式(I)のアミノグアニジン化合物は、アミノグアニジンである。
【0035】
式(I)のアミノグアニジン化合物のシュウ酸塩は、アミノグアニジン化合物の炭酸塩などの、アミノグアニジン化合物をシュウ酸と反応させることによって得ることができる。式(I)のアミノグアニジン化合物のシュウ酸塩及びそれらの製造方法の詳細な説明は、例えば、欧州特許出願公開第3196270 A1号明細書に開示されている。
【0036】
1つ以上の実施形態によれば、少なくとも1種の化学発泡剤BAは、マイクロカプセル化発泡剤である。用語「マイクロカプセル化発泡剤」は、本開示では、コア-シェル構造を有する発泡剤を言う。
【0037】
好適なマイクロカプセル化発泡剤BAは、式(I)のアミノグアニジン化合物の少なくとも1種のジカルボン酸塩から又は少なくとも式(I)のアミノグアニジン化合物のシュウ酸塩を含有する組成物からなるコア構成要素を有する。
【0038】
マイクロカプセル化発泡剤のシェル構成要素の組成は、特に限定されない。シェル構成要素に使用される好適な化合物には、例えば、ポリメチルメタクリレート及びメチルメタクリレートと別のコモノマーとのコポリマーが含まれる。マイクロカプセル化発泡剤のシェル構成要素は、分散剤としての1種以上の脂肪酸塩又は界面活性剤をさらに含み得る。メチルメタクリレートと組み合わせて使用される好適なコモノマーには、例えば、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ブチルアクリレート、及びジシクロペンチルアクリレートなどの、アクリル酸エステル、エチルメタクリレート、ブチルメタクリレート、及びイソボルニルメタクリレートなどのメタクリル酸エステル、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、フッ化ビニリデン、塩化ビニル、スチレン、酢酸ビニル、α-メチルスチレン、クロロプレン、ネオプレン、並びにブタジエンが含まれる。
【0039】
熱膨張性組成物は、式(I)のアミノグアニジン化合物の少なくとも1種のジカルボン酸塩とは異なる少なくとも1種のグアニジン誘導体Gをさらに含む。
【0040】
1つ以上の実施形態によれば、少なくとも1種のグアニジン誘導体Gは、式(II):
【化3】
(式中、
は、水素原子、又は窒素原子をさらに任意選択的に含む1~10個の炭素原子を有する一価の線状若しくは分岐アルキル基、脂環式基、アリール基、又はアリールアルキル基を表し;
は、水素原子、又は1~10個の炭素原子を有する一価の線状若しくは分岐アルキル基を表し;
は、水素原子、又は1~10個の炭素原子を有する一価の線状若しくは分岐アルキル基、又は窒素原子及び/又は酸素原子及び/又はケイ素原子をさらに任意選択的に含む脂環式基、アリール基、又はアリールアルキル基を表す)
の官能性グアニジンである。
【0041】
1つ以上の実施形態によれば、少なくとも1種のグアニジン誘導体Gは、シアノグアニジン、メチルグアニジン、ジメチルグアニジン、トリメチルグアニジン、テトラメチルグアニジン、アセチルアセトングアニジン、1,3-ジ-o-トリルグアニジン、2-tert-ブチル-1,1,3,3-テトラメチルグアニジン、1,2-ジシクロヘキシル-3-ヘキシルグアニジン、1,2-ジイソプロピル-3-フェニルグアニジン、及び1,2-ビス(2,6-ジイソプロピルフェニル)-3-ヘキシルグアニジンからなる群から選択される。1つ以上の実施形態によれば、少なくとも1種のグアニジン誘導体Gは、シアノグアニジンである。
【0042】
好適なグアニジン誘導体は、例えば、(AlzChem Group AGから)商品名Dyhard(登録商標)で商業的に入手可能である。
【0043】
1つ以上の実施形態によれば、少なくとも1種のグアニジン誘導体Gは、熱膨張性組成物の総重量の0.1~10.0重量%、好ましくは0.25~7.5重量%、より好ましくは0.35~5.0重量%、より好ましくは0.5~5.0重量%、さらにいっそう好ましくは0.5~4.5重量%を占める。
【0044】
1つ以上の実施形態によれば、熱膨張性組成物の成分(a)は、熱可塑性ポリマー成分Pを含む又はそれからなる。
【0045】
1つ以上の実施形態によれば、熱可塑性ポリマー成分Pは、熱膨張性組成物の総重量の少なくとも35重量%、好ましくは少なくとも45重量%、より好ましくは少なくとも55重量%、さらにいっそう好ましくは少なくとも60重量%を占める。
【0046】
1つ以上の実施形態によれば、熱可塑性ポリマー成分Pは、熱膨張性組成物の総重量の35~90重量%、好ましくは45~90重量%、より好ましくは45~85重量%、さらにいっそう好ましくは50~85重量%、さらにより好ましくは55~85重量%を占める。
【0047】
基本的に、全ての熱可塑性ポリマー及び熱可塑性エラストマー(TPE)が、熱可塑性ポリマー成分Pとしての使用に好適である。1つ以上の実施形態によれば、熱可塑性ポリマー成分Pは、少なくとも1種のエポキシ官能性ポリマーEP及び/又は少なくとも1種の酸無水物官能性ポリマーAP及び/又は少なくとも種の熱可塑性ポリマーTPを含む。
【0048】
1つ以上の実施形態によれば、熱膨張性組成物の成分(a)は、熱可塑性ポリマー成分Pを含み又はそれらかなり、ここで、熱膨張性組成物は、少なくとも1種のフリーラジカル開始剤Iをさらに含む。特に熱膨張性組成物の成分(a)が熱可塑性ポリマー成分Pからなる、これらの実施形態において、熱膨張性組成物の成分(c)は少なくとも1種のフリーラジカル開始剤Iからなることがさらに好ましい可能性がある。
【0049】
放射線、熱等などの、十分な量のエネルギーへの曝露時に分解を受けて、所望の硬化(架橋)反応を開始することができるラジカルを発生させることが知られる全てのタイプのフリーラジカル開始剤が、少なくとも1種のフリーラジカル開始剤Iとしての使用に好適であると原則として考えられる。
【0050】
1つ以上の実施形態によれば、少なくとも1種のフリーラジカル開始剤Iは、アゾニトリル化合物、アルキルアゾ化合物、及びアゾアミド化合物からなる群から好ましくは選択される、アゾ開始剤AIである。
【0051】
本発明に使用される化合物のいくつかは特定の機能に有用であるとして特徴付けられるが、これらの化合物の使用はそれらの典型的な機能に限定されないことが理解されるべきである。例えば、少なくとも1種のアゾ開始剤AIは、架橋反応のためのフリーラジカル開始剤としてのみならず、発泡プロセスのための化学発泡剤としての機能も果たし得る。
【0052】
好適なアゾ開始剤は、標準室温(23℃)において本質的に不活性であり、意図される目的に好適な活性化温度を示す。例えば、熱膨張性組成物が、自動車製造においてバッフル及び/又は強化要素を提供するために使用される場合、90~250℃の範囲の活性化温度が典型的には好ましい。さらに、少なくとも1種のアゾ開始剤AIは、少なくとも1種の化学発泡剤BAの分解温度と両立し得る活性化温度を有することが有利である。上述の2つの温度が余りにも大きく異なる場合、最適の性能及び安定性を持った熱膨張性組成物を得ることは、より困難であり得る。
【0053】
少なくとも1種のアゾ開始剤AIが、トルエン中で又は類似の非極性溶媒中で測定されるように、55~120℃の範囲の温度で10hの半減期を有することがさらに有利であり得る。ある種のタイプのアゾラジカル開始剤については、置換(例えば、塩素化)ベンゼン、メタノール、又は水などの、トルエン以外の溶媒が半減期の測定での使用により好適であり得る。好適な溶媒の選択は、それぞれの溶媒へのアゾ開始剤の溶解性に主として依存する。少なくとも1種のアゾ開始剤AIが、熱膨張性組成物のポリマーマトリックスと相溶性である及び/又は混和性であることがさらに有利である。いくつかの場合に、アゾ開始剤とポリマーマトリックスとの相溶性は、加工助剤及び他の相溶化添加物を使用することによってさらに改善することができる。
【0054】
少なくとも1種のアゾ開始剤AIとして使用される好適なアゾ開始剤には、例えば、4,4’-アゾビス(4-シアノ吉草酸)、1,1’-アゾビス(シクロヘキサン-1-カルボニトリル)(ACHN)、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオンアミジン)、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル)、ジ-tert-ブチル-4,4-アゾビス(4-シアノペルオキシペンタノエート)、ジ-tert-ブチル-4,4-アゾビス(4-シアノペルオキシヘキサノエート)、ジ-tert-ブチル-4,4-アゾビス(4-シアノペルオキシヘプタノエート)、ジメチル2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオネート)、2,2’-アゾビス(2-メチルブチロニトリル)、2,2’-アゾビス(N-ブチル-2-メチルプロピオンアミド)、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオンアミジン)二塩酸、2,2’-アゾビス[N-(2-カルボキシエチル)-2-メチルプロピオンアミド]四水和物、2,2’-アゾビス[2-(2-イミダゾリン-2-イル)プロパン]、2,2’-アゾビス[2-メチル-N-(2-ヒドロキシエチル)プロピオンアミド]が含まれる。
【0055】
1つ以上の実施形態によれば、少なくとも1種のアゾ開始剤AIは、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、1,1’-アゾビス(シクロヘキサン-1-カルボニトリル)(ACHN)、及び2,2’-アゾビス[2-メチル-N-(2-ヒドロキシエチル)プロピオンアミド]からなる群から選択される。
【0056】
過酸化物開始剤などの、他のフリーラジカル開始剤も、少なくとも1種のフリーラジカル開始剤Iとしての使用に好適である。1つ以上のさらなる実施形態によれば、少なくとも1種のフリーラジカル開始剤Iは、過酸化物開始剤PIである。熱膨張性組成物は、また、多数の異なるフリーラジカル開始剤、例えば、少なくとも1種のアゾ開始剤AI及び少なくとも1種の過酸化物開始剤PIを含み得る。しかしながら、多数の異なるフリーラジカル開始剤の使用は、可能であるけれども、好ましくない。
【0057】
好適な過酸化物開始剤は、室温(23℃)で本質的に不活性であり、意図される目的に好適な活性化温度を示す。例えば、熱膨張性組成物が、自動車製造においてバッフル及び/又は強化要素を提供するために使用される場合、90~250℃の範囲の活性化温度が典型的には好ましい。さらに、少なくとも1種の過酸化物開始剤PIは、少なくとも1種の化学発泡剤BAの分解温度と両立し得る活性化温度を有することが有利である。上述の2つの温度が余りにも大きく異なる場合、最適の性能及び安定性を持った熱膨張性組成物を得ることは、より困難であり得る。
【0058】
少なくとも1種の過酸化物開始剤PIは、ベンゼン中で又は類似の非極性溶媒中で測定されるように、90~130℃の範囲の温度で10hの半減期を有することがさらに有利であり得る。ある種のタイプの過酸化物開始剤については、例えば、トルエン、トリエチルホスフェート又はジブチルフタレートなどの、ベンゼン以外の溶媒が半減期の測定での使用により好適であり得る。超低温度実施形態、すなわち、120℃~150℃の膨張のために最適化されたものについて、50~100℃の範囲の温度で10hの半減期を揺する過酸化物開始剤が好ましい。少なくとも1種の過酸化物開始剤PIが、熱膨張性組成物のポリマーマトリックスと相溶性である及び/又は混和性であることがさらに有利である。いくつかの場合に、過酸化物開始剤とポリマーマトリックスとの相溶性は、加工助剤及び他の相溶化添加物を使用することによってさらに改善することができる。
【0059】
好適な過酸化物開始剤には、特に有機過酸化物が含まれる。熱による分解を受けて、所望の硬化(架橋)反応を開始することができるラジカルを発生させることが知られる全てのタイプの有機過酸化物が、過酸化物開始剤としての使用に好適であると原則として考えられる。
【0060】
1つ以上の実施形態によれば、少なくとも1種の過酸化物開始剤PIは、ケトンペルオキシド、ジアシルペルオキシド、パーエステル、パーケタール、及びヒドロペルオキシドからなる群から好ましくは選択される、有機過酸化物である。好ましい過酸化物の例としては、クメンヒドロペルオキシド、t-ブチルペルオキシド、ビス(t-ブチルペルオキシ)-ジイソプロピルベンゼン、ジ(t-ブチルペルオキシイソプロピル)ベンゼン、ジクミルペルオキシド、t-ブチルペルオキシベンゾエート、ジアルキルルオキシジカーボネート、ジペルオキシケタール(1,1-ジ-t-ブチルペルオキシ-3,3,5-トリメチルシクロヘキサンなど)、ケトンペルオキシド(メチルエチルケトンペルオキシドなど)、及び4,4-ジ-t-ブチルペルオキシ-n-ブチルバレレートが挙げられる。
【0061】
好ましい有機過酸化物には、3,3,5,7,7-ペンタメチル-1,2,4-トリオキセパン、2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルペルオキシ)-3-ヘキシン、ジ-t-ブチルペルオキシド、2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルペルオキシ)ヘキサン、t-ブチルクミルペルオキシド、ジ(t-ブチルペルオキシイソプロピル)ベンゼン、ジクミルペルオキシド、ブチル-4,4-ジ(t-ブチルペルオキシ)バレレート、t-ブチルペルオキシ-2-エチルヘキシルカーボネート、1,1-ジ(t-ブチルペルオキシ)-3,3,5-トリメチルシクロヘキサン、t-ブチルペルオキシベンゾエート、ジ(4-メチルベンゾイル)ペルオキシド、及びジベンゾイルペルオキシドが含まれる。
【0062】
特に好ましい過酸化物には、ジクミルペルオキシド、及び/又はジ(t-ブチルペルオキシイソプロピル)ベンゼン、及び/又は1,1-ジ(t-ブチルペルオキシ)-3,3,5-トリメチルシクロヘキサンが含まれる。
【0063】
これらは、例えば、Akzo NobelからPerkadox(登録商標)BC-40B-PDの、及びPerganからPeroxan(登録商標)DC-40 PK(ジクミルペルオキシド)の商品名で;Akzo NobelからPerkadox(登録商標)14-40B-PD及びPerganからPeroxan(登録商標)BIB-40 P(ジ(t-ブチルペルオキシイソプロピル)ベンセン)の商品名で;並びにPerganからPeroxan(登録商標)PK295(ジ(t-ブチルペルオキシイソプロピル)ベンゼン)の商品名で商業的に入手可能である。
【0064】
少なくとも1種の過酸化物開始剤PIが、シリカ、カオリン、及び/又は炭酸カルシウムなどの、支持材料、又は他の好適な材料上に固定化されるように熱膨張性組成物中に存在することがさらに有利であり得る。このアプローチは、ハンドリング、用法、及び熱膨張性組成物中の有機過酸化物の均等分布を容易にし得る。そのような固定化有機過酸化物の例としては、例えば、炭酸カルシウム上の40重量%ジクミルペルオキシド、粘土及びシリカ上の40重量%ジ(t-ブチルペルオキシイソプロピル)ベンゼン、及び炭酸カルシウム上の40重量%1,1-ジ(t-ブチルペルオキシ)-3,3,5-トリメチルシクロヘキサンが挙げられる。これらの実施形態において、表現「少なくとも1種の過酸化物開始剤PIの量」は、過酸化物開始剤、例えば、有機過酸化物がその上に固定化されている支持材料の量を除外して熱膨張性組成物中に含有される活性物質の量を言う。
【0065】
1つ以上の実施形態によれば、熱膨張性組成物は、少なくとも1種のフリーラジカル開始剤Iと、少なくとも2個の(メタ)アクリロイル基を含むさらなる少なくとも1種の架橋助剤、好ましくは、好ましくは2,500g/モル未満、より好ましくは1,000g/モル未満の分子量を有する、及び好ましくは少なくとも2若しくは3、好ましくは少なくとも4若しくは5、又はそれ以上のアクリレート官能価を有する、少なくとも1種の多官能性アクリレートAとを含む。用語「(メタ)アクリロイル」は、本開示では、アクリロイル及びメタクリロイルの両方を指定する。
【0066】
そのような多官能性アクリレートは、熱膨張性組成物中に含有されるポリマー成分の架橋を改善することができ、安定したフォーム構造を得るのに役立つ。少なくとも1種の多官能性アクリレートAは、使用される場合、熱膨張性組成物の総重量の好ましくは0.05~3.5重量%、より好ましくは0.1~2.5重量%、さらにいっそう好ましくは0.25~1.5重量%を占める。
【0067】
2の官能価を持った好適な多官能性アクリレートAには、エチレングリコールジメタクリレート、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、トリエチレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジメタクリレート、1,3-ブタンジオールジメタクリレート、1,4-ブタンジオールジメタクリレート、1,10-ドデカンジオールジメタクリレート、1,6-ヘキサンジオールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、及びポリブチレングリコールジメタクリレート、及びヘキサンジオールジアクリレートが含まれる。2の官能価を持った最も好ましいアクリレートは、ヘキサンジオールジアクリレートである。
【0068】
3以上の官能価を持った好適な多官能性アクリレートAには、グリセロールトリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールトリメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、ジ-(トリメチロールプロパン)テトラアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、トリ(2-メタクリルオキシエチル)トリメリテート、トリ(2-アクリルオキシエチル)イソシアヌレート、並びにそれらのエトキシル化又はプロポキシル化誘導体が含まれる。5の官能価を持った最も好ましい多官能性アクリレートは、ジペンタエリスリトールペンタアクリレートである。6~16、又はそれ以上の官能価を持った高官能性の、超分岐アクリレートがさらに好適である。そのようなアクリレートの例としては、超分岐ポリエステルポリアクリレートが挙げられる。
【0069】
エポキシ官能性ポリマーEP
1つ以上の実施形態によれば、熱可塑性ポリマー成分Pは、少なくとも1種のエポキシ官能性ポリマーEPを含む。好ましくは、少なくとも1種のエポキシ官能性ポリマーEPは、1分子当たり平均1個超のエポキシ基を有する。
【0070】
好適なエポキシ官能性ポリマーEPには、例えば、オレフィングリシジル(メタ)アクリレートコポリマー、オレフィンアルキル(メタ)アクリレートグリシジル(メタ)アクリレートターポリマー、エポキシ樹脂、及びエポキシ官能化ポリウレタンポリマーが含まれる。用語「(メタ)アクリレート」は、本開示では、アクリレート及びメタクリレートの両方を指定する。
【0071】
好適なオレフィングリシジル(メタ)アクリレートコポリマーには、例えば、エチレン、プロピレン、又はブチレンと、グリシジルアクリレート(GA)との又はグリシジルメタクリレート(GMA)とのコポリマーが含まれる。好適なオレフィン(メタ)アクリレートグリシジル(メタ)アクリレートターポリマーには、例えば、ターポリマー、特にエチレン及びアルキル(メタ)アクリレートと、グリシジルアクリレート(GA)との又はグリシジルメタクリレート(GMA)とのランダムターポリマーが含まれ、ここで、アルキル(メタ)アクリレートのアルキル基は、好ましくは、メチル、エチル、プロピル、及びブチル、特にメチル又はブチルからなる群から選択される。
【0072】
好ましいオレフィンアルキル(メタ)アクリレートターポリマーには、エチレンメチルアクリレートグリシジルアクリレートターポリマー(E/MA/GA)、エチレンエチルアクリレートグリシジルアクリレートターポリマー(E/EA/GA)、エチレンプロピルアクリレートグリシジルアクリレートターポリマー(E/PA/GA)、エチレンブチルアクリレートグリシジルアクリレートターポリマー(E/BA/GA)、エチレンメチルメタクリレートグリシジルアクリレートターポリマー(E/MMA/GA)、エチレンエチルメタクリレートグリシジルアクリレートターポリマー(E/EMA/GA)、エチレンプロピルメタクリレートグリシジルアクリレートターポリマー(E/PMA/GA)、エチレンブチルメタクリレートグリシジルアクリレートターポリマー(E/BMA/GA)、エチレンメチルアクリレートグリシジルメタクリレートターポリマー(E/MA/GMA)、エチレンエチルアクリレートグリシジルメタクリレートターポリマー(E/EA/GMA)、エチレンプロピルアクリレートグリシジルメタクリレートターポリマー(E/PA/GMA)、エチレンブチルアクリレートグリシジルメタクリレートターポリマー(E/BA/GMA)、エチレンメチルメタクリレートグリシジルメタクリレートターポリマー(E/MMA/GMA)、エチレンエチルメタクリレートグリシジルメタクリレートターポリマー(E/EMA/GMA)、エチレンプロピルメタクリレートグリシジルメタクリレートターポリマー(E/PMA/GMA)、エチレンブチルメタクリレートグリシジルメタクリレートターポリマー(E/BMA/GMA)が含まれる。
【0073】
1つ以上の実施形態によれば、少なくとも1種のエポキシ官能性ポリマーEPは、エチレンと、アルキル(メタ)アクリレートと、グリシジルメタクリレートとのランダムターポリマーからなる群から好ましくは選択される、少なくとも1種のオレフィンアルキルアクリレートグリシジル(メタ)アクリレートターポリマーEP1を含み、ここで、アルキル(メタ)アクリレートのアルキル基は、好ましくは、メチル、エチル、プロピル、及びブチル、特にメチル又はブチルからなる群から選択される。
【0074】
1つ以上の実施形態によれば、少なくとも1種のオレフィンアルキルアクリレートグリシジル(メタ)アクリレートターポリマーEP1は、1~50重量%、より好ましくは2~25重量%のグリシジルメタクリレートの含有量及び/又は100g/10分以下、好ましくは50g/10分以下、より好ましくは25g/10分以下の、ISO 1133(190℃/2.16kg)に従って測定される、メルトフローインデックス及び/又は120℃以下、好ましくは110℃以下、より好ましくは100℃以下のISO 11357-3に従って行われるDSC測定によって測定されるような融点を有する。
【0075】
1つ以上の実施形態によれば、少なくとも1種のエポキシ官能性ポリマーEPは、エチレンと、アルキル(メタ)アクリレートと、グリシジルメタクリレートとのランダムターポリマーからなる群から好ましくは選択される、少なくとも1種のオレフィンアルキルアクリレートグリシジル(メタ)アクリレートターポリマーEP1からなる群から選択され、ここで、アルキル(メタ)アクリレートのアルキル基は、好ましくは、メチル、エチル、プロピル、及びブチル、特にメチル又はブチルからなる群から選択される。
【0076】
1つ以上の実施形態によれば、少なくとも1種のエポキシ官能性ポリマーEPは、エチレングリシジル(メタ)アクリレートコポリマー、特にエチレングリシジルメタクリレートコポリマーからなる群から好ましくは選択される、少なくとも1種のオレフィングリシジル(メタ)アクリレートコポリマーEP2を含む。
【0077】
1つ以上の実施形態によれば、少なくとも1種のエポキシ官能性ポリマーEPは、エチレングリシジル(メタ)アクリレートコポリマー、特にエチレングリシジルメタクリレートコポリマーからなる群から好ましくは選択される、少なくとも1種のオレフィングリシジル(メタ)アクリレートコポリマーEP2からなる群から選択される。
【0078】
少なくとも1種のエポキシ官能性ポリマーEPとして使用される好適なエポキシ樹脂には、1分子当たり平均1個超のエポキシ基を有する固体及び液体エポキシ樹脂並びにこれらの混合物が含まれる。用語「固体エポキシ樹脂」は、標準室温超のガラス転移温度を有するエポキシ樹脂を指定する。
【0079】
好適な固体エポキシ樹脂には、式(III)
【化4】
(式中、置換基R’及びR’’は、互いに独立して、水素原子かメチル基かのどちらかを表し、インデックスsは、1以上の、好ましくは1.5以上の、より好ましくは2~12の値を有する)
のものが含まれる。
【0080】
1超~1.5の範囲のインデックスsを有する式(III)の化合物は、半固体エポキシ樹脂として当業者に公知である。本開示の目的のためには、これらは、固体エポキシ樹脂であるのと同様に考えられる。
【0081】
好適な固体エポキシ樹脂は、例えば、Dow Chemical Companyから、Huntsman International LLCから、Hexion Specialty Chemicals Inc.から、及びOlin Corporationから商業的に入手可能である。
【0082】
特に、式(III)の固体エポキシ樹脂と一緒に使用することができる好適な液体エポキシ樹脂には、式(IV)
【化5】
(式中、置換基R’及びR’’は、互いに独立して、水素原子かメチル基かのどちらかを表し、インデックスrは、0~1の値、好ましくは1~0.2未満の値を有する)
のものが含まれる。
【0083】
好ましい液体エポキシ樹脂は、したがって、ビスフェノールAのジグリシジルエーテル(DGEBA)、ビスフェノールFの及びビスフェノールA/Fの(表現「A/F」は、本明細書では、それの調製における反応剤として使用されるアセトンとホルムアルデヒドとの混合物を言う)のジグリシジルエーテルである。
【0084】
好適な液体エポキシ樹脂は、例えば、Araldite(登録商標)GY 250、Araldite(登録商標)PY 304、及びAraldite(登録商標)GY 282の商品名で(Huntsman International LLCから)、並びにD.E.R.(登録商標)331又はD.E.R.(登録商標)330の商品名で(Dow Chemical Companyから)、並びにEpikote(登録商標)828又はEpikote(登録商標)862の商品名で(Hexion Specialty Chemicals Inc.から)商業的に入手可能である。
【0085】
さらなる好適な固体エポキシ樹脂は、いわゆるノボラック樹脂である。好ましいエポキシノボラック樹脂には、式(V)
【化6】
(式中、部分Xは、水素原子又はメチル基を表す)
のものが含まれる。部分Wは、-CH-又は式(VI)
【化7】
の部分を表す。
【0086】
好ましくは、インデックスzは、0~7の値、特に3以上の値を表す。特に、これらは、フェノール又はクレゾールノボラックである(Wは、-CH-を表す)。
【0087】
そのようなエポキシノボラック樹脂は、例えば、EPN(登録商標)、ECN(登録商標)、及びTactix(登録商標)556の商品名で(Huntsman International LLCから)並びにD.E.N(登録商標)の商品名で(Dow Chemical Companyから)商業的に入手可能である。
【0088】
1つ以上の実施形態によれば、少なくとも1種のエポキシ官能性ポリマーEPは、式(III)の固体エポキシ樹脂、式(V)の固体エポキシ樹脂、並びに式(III)及び/又は(V)の固体エポキシ樹脂と式(IV)の液体エポキシ樹脂との混合物からなる群から好ましくは選択される、少なくとも1種のエポキシ樹脂EP3を含む。
【0089】
1つ以上の実施形態によれば、少なくとも1種のエポキシ官能性ポリマーEPは、式(III)の固体エポキシ樹脂、式(V)の固体エポキシ樹脂、並びに式(III)及び/又は(V)の固体エポキシ樹脂と式(IV)の液体エポキシ樹脂との混合物からなる群から好ましくは選択される、少なくとも1種のエポキシ樹脂EP3からなる群から選択される。
【0090】
少なくとも1種のエポキシ官能性ポリマーEPとして使用されるさらなる好適なエポキシ樹脂には、式(VII)
【化8】
(式中、Yは、w個の末端イソシアネート基の除去後の線状若しくは分岐イソシアネート官能性ポリウレタンポリマーPUのw価ラジカルを表し;
Zは、ヒドロキシル基及びv個のエポキシド基の除去後の第一級若しくは第二級ヒドロキシル基を含有する脂肪族、脂環式、芳香族又はアラル(aral)脂肪族(芳香脂肪族)エポキシドEの(1+v)価ラジカルを表し;
vは、1、2、又は3、好ましくは2の値の整数を表し;
wは、2~4の値の整数を表す)
のエポキシ官能性ポリウレタンポリマーが含まれる。
【0091】
線状若しくは分岐イソシアネート官能性ポリウレタンポリマーPUは、好ましくは、式(VIII)
【化9】
(式中、Y及びwは、上でさらに記載されたのと同じ意味を有する)
に従う構造を有する。
【0092】
式(VIII)で表される、イソシアネート官能性ポリウレタンポリマーPUは、少なくとも1種のポリイソシアネート、好ましくはジイソシアネート又はトリイソシアネートと、少なくとも1種のポリオールとの反応から得られ得、ここで、イソシアネート基は、ヒドロキシル基よりも化学量論的過剰にある。この反応は、公知の方法によって、好ましくは50~150℃の温度で、任意選択的に触媒の存在下で実施することができる。
【0093】
イソシアネート官能性ポリウレタンポリマーPUの製造のための好適なポリオールには、例えば、ポリエーテルポリオールとも言われる、ポリオキシアルキレンポリオールが含まれ、それらは、水又は2若しくは3個のOH基を持った化合物、例えばエチレングリコール若しくはグリセロールなどの2若しくは3個の活性H原子を持ったスターター分子によって任意選択的に重合させられる、エチレンオキシド、1,2-プロピレンオキシド、1,2-若しくは2,3-ブチレンオキシド、テトラヒドロフラン又はそれらの混合物の重合生成物である。
【0094】
好ましいポリエーテルポリオールは、エチレンオキシド、1,2-プロピレンオキシド、1,2-若しくは2,3-ブチレンオキシド、テトラヒドロフラン又はそれらの混合物の重合生成物であり、ポリプロピレンオキシド及びポリテトラヒドロフランが特に好ましい。好適なポリテトラヒドロフランは、例えば、PolyTHF(登録商標)、例えばPolyTHF(登録商標)2000、PolyTHF(登録商標)2500 CO、及びPolyTHF(登録商標)3000 COの商品名でBASFから商業的に入手可能である。好適なポリプロピレンオキシドは、例えば、Caradol(登録商標)2000及びCaradol(登録商標)ED56などの、Caradol(登録商標)の商品名でShellから並びにAcclaim(登録商標)Polyol 2200、Acclaim(登録商標)Polyol 12200、及びAcclaim(登録商標)Polyol 4200などの、Acclaim(登録商標)の商品名でBayerから商業的に入手可能である。さらなる好適なポリエーテルポリオールは、Voranol(登録商標)1010L、Voranol(登録商標)EP1900、及びVoranol(登録商標)CP4755の商品名でDow Chemicalsから商業的に入手可能である。とりわけ好ましいポリエーテルポリオールは、ポリテトラヒドロフランである。好ましいポリエステルポリオールは、例えば、500~5000g/モルの範囲の、より好ましくは1000~3000g/モル、特に好ましくは1500~2500g/モルの範囲の重量平均分子量(M)を有する。
【0095】
使用されるポリエーテルポリオールのOH官能価は、好ましくは、およそ2の範囲に、例えば、1.9~2.1の範囲にある。任意選択的に、例えば、トリメチロールプロパン、ブトキシル化トリメチロールプロパン(例えば、Simulsol(登録商標)TOMB)、及び/又はペンタエリスリトールなどの、3のOH官能価を持った化合物を、OH官能価を上げるためにポリエーテルポリオールに添加することができる。
【0096】
さらに好適なポリオールには、ヒドロキシル末端ゴムが含まれる。1つ以上のOH末端ゴムを使用することができ、ここで、2つのOH末端ゴム、特に2つのOH末端ポリブタジエンの使用が好ましい。本明細書では、OH末端ゴムは、例えば及び好ましくは、ヒドロキシル末端ポリブタジエンを及びヒマシ油ベースのポリオールを言うことが理解され、ここで、ヒドロキシル末端ポリブタジエンが特に好ましい。ヒマシ油をベースとするポリオールには、様々なグレードのヒマシ油及びヒマシ油誘導体が含まれる。
【0097】
商業的に入手可能なヒドロキシル末端ポリブタジエンは、例えば、Krasol(登録商標)LBH-P 2000又はPoly bd(登録商標)R45Vなどの、Poly bd(登録商標)及びKrasol(登録商標)の商品名でCray valleyから;Polyvest(登録商標)HTの商品名でEvonikから;Hypro(登録商標)2800X95 HTBの商品名でEmerald materialsから商業的に入手可能である。ヒマシ油ベースのポリオールは、例えば、Albodur(登録商標)の商品名でAlberdingk Boleyから;Polycine(登録商標)GR80などの、Polycine(登録商標)の商品名でBaker Castor Oil Companyから商業的に入手可能である。
【0098】
ヒドロキシル末端ゴムのOH官能価は、好ましくは、アニオン的に製造されるタイプについては1.7~2.2、フリーラジカル重合によって製造されるタイプについては2.2~2.8の範囲にある。
【0099】
ポリヒドロキシ末端アクリロニトリル/ブタジエンコポリマー、例えば、商品名Hypro(登録商標)CTBNでEmerald Materialsから商業的に入手可能であるもの、並びにエポキシド又はアミノアルコールを使用して調製されるものなどの、カルボキシル末端アクリロニトリル/ブタジエンコポリマーを使用して調製されるものもまたポリオールとして好適である。
【0100】
イソシアネート官能性ポリウレタンポリマーPUの製造のためのさらに好適なポリオールには、例えば、1,2-エタンジオール、ジエチレングリコール、1,2-プロパンジオール、ジプロピレングリコール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、グリセロール、1,1,1-トリメチロールプロパン又は前述のアルコールの混合物などの二価から三価のアルコールと、例えば、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸、マレイン酸、フマル酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、及びヘキサヒドロフタル酸、又は前述の酸の混合物などの、有機ジカルボン酸又はそれらの酸無水物若しくはエステルとから、例えば、調製されるポリエステルポリオール、並びにまたε-カプロラクトンなどのラクトンからのポリエステルポリオールが含まれる。
【0101】
例えば、上述のアルコール、すなわち、ポリエステルポリオールを合成するために使用されるものを、ジアルキルカーボネート、ジアリールカーボネート又はホスゲンと反応させることによって得られる種類のさらなるポリカーボネートポリオールが、イソシアネート官能性ポリウレタンポリマーPUの製造のためのポリオールとして好適である。二量化脂肪酸の還元によって得られる種類のポリオールもまた好適である。
【0102】
イソシアネート官能性ポリウレタンポリマーPUは、ただ1つのタイプのポリオールを使用することによって得られ得る。これらの実施形態のための好ましいポリオールは、ポリエーテルポリオール、特にポリテトラヒドロフランである。しかしながら、異なるタイプのポリオールの混合物をポリウレタンポリマーPUの製造のために使用することが有利であり得る。1つ以上の実施形態によれば、イソシアネート官能性ポリウレタンポリマーPUは、ポリエーテルポリオール、特にポリテトラヒドロフラン、及びポリブタジエンポリオールを使用することによって得られるものを含む。
【0103】
イソシアネート官能性ポリウレタンポリマーPUの製造のための好適なポリイソシアネートには、ジイソシアネート及びトリイソシアネートが含まれる。好適なジイソシアネートは、脂肪族、脂環式、芳香族又は芳香脂肪族ジイソシアネート、特に、メチレンジフェニルジイソシアネート(MDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、トルエンジイソシアネート(TDI)、トルイジンジイソシアネート(TODI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート(TMDI)、2,5-若しくは2,6-ビス(イソシアナトメチル)-ビシクロ[2.2.1]ヘプタン、1,5-ナフタレンジイソシアネート(NDI)、ジシクロヘキシルメチルジイソシアネート(H12MDI)、p-フェニレンジイソシアネート(PPDI)、m-テトラメチルキシリレンジイソシアネート(TMXDI)、並びにそれらの二量体などの、商業的に入手可能であるものであり、ここで、HDI、IPDI、MDI、TDIが好ましい。特に好ましいジイソシアネートは、脂肪族及び脂環式ジイソシアネート、例えば、HDI、H12MDI及びIPDIである。
【0104】
好適なトリイソシアネートは、脂肪族、脂環式、芳香族又は芳香脂肪族ジイソシアネートの三量体又はビウレット、特に上記ジイソシアネートのイソシアヌレート及びビウレットである。
【0105】
イソシアネート官能性ポリウレタンポリマーPUは、次いで、式(IX)
【化10】
(式中、Z及びvは、上記と同じ意味を有する)
に従う少なくとも1種のモノヒドロキシルエポキシド化合物Eでエンドキャップされる。
【0106】
式(IX)のモノヒドロキシルエポキシド化合物Eは、1つの第一級又は第二級ヒドロキシル基及び1~3個のエポキシド基を含有する脂肪族、脂環式、芳香族、又はアラル脂肪族(芳香脂肪族)エポキシドである。
【0107】
式(IX)のモノヒドロキシルエポキシド化合物Eは、例えば、ポリオールをエピクロロヒドリンと反応させることによって得ることができる。反応レジームに応じて、ポリオールとエピクロロヒドリンとの反応は、相当するモノヒドロキシルエポキシド化合物を異なる濃度で含む副生成物を生成する。これらは、所定の分離操作によって分離することができる。
【0108】
しかしながら、一般的に言えば、完全に反応したポリオールと部分的に反応してグリシジルエーテルを形成したポリオールとを含む、ポリオールのグリシジル化反応において得られる生成物混合物を使用することは十分である。この種のヒドロキシル含有エポキシド化合物の例は、ブタンジオールモノグリシジルエーテル(ブタンジオールジグリシジルエーテル中に含有される)、ヘキサンジオールモノグリシジルエーテル(ヘキサンジオールジグリシジルエーテル中に含有される)、シクロヘキサンジメタノールグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンジグリシジルエーテル(トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル中に混合物として含有される)、グリセロールジグリシジルエーテル(グリセロールトリグリシジルエーテル中に混合物として含有される)、ペンタエリスリトールトリグリシジルエーテル(ペンタエリスリトールテトラグリシジルエーテル中に混合物として含有される)である。習慣的に調製されるトリメチロールプロパントリグリシジルエーテル中に比較的高い分率で生じる、トリメチロールプロパンジグリシジルエーテルを使用することが好ましい。
【0109】
しかしながら、他の、類似のヒドロキシル含有エポキシド、とりわけグリシドール、3-グリシジルオキシベンジルアルコール又はヒドロキシメチルシクロヘキセンオキシドを使用することがまた可能である。上記のような式(IV)の液体エポキシ樹脂がさらに好ましい。
【0110】
イソシアネート官能性ポリウレタンポリマーPUのエンドキャッピングを好むことは、高純度、蒸留液体エポキシ樹脂の調製において得られる蒸留残留物にまで及ぶ。この種の蒸留残留物は、市販の未蒸留液体エポキシ樹脂のそれよりも3倍まで高いヒドロキシル含有エポキシドの濃度を有する。そのような樹脂は、例えば、Leuna-HarzeからEpilox(登録商標)M850の商品名で、商業的に入手可能である。さらに、(ポリ)エポキシドと化学量論量の、カルボン酸、フェノール類、チオール又は第二級アミンなどの一官能性求核試薬との反応によって調製される、多種多様のβ-ヒドロキシエーテル基を含有するエポキシドを使用することがまた可能である。
【0111】
1つ以上の実施形態によれば、少なくとも1種のエポキシ官能性ポリマーEPは、少なくとも1種のエポキシ官能性ポリウレタンポリマーEP4、好ましくは式(VII)の少なくとも1種のエポキシ官能性ポリウレタンポリマーを含む。
【0112】
1つ以上の実施形態によれば、少なくとも1種のエポキシ官能性ポリマーEPは、少なくとも1種のエポキシ官能性ポリウレタンポリマーEP4、好ましくは式(VII)の少なくとも1種のエポキシ官能性ポリウレタンポリマーからなる群から選択される。
【0113】
酸無水物官能性ポリマーAP
1つ以上の実施形態によれば、熱可塑性ポリマー成分Pは、少なくとも1種の酸無水物官能性ポリマーAPを含む。好ましくは、少なくとも1種の酸無水物官能性ポリマーAPは、1分子当たり平均2個以上の酸無水物基を有する。
【0114】
少なくとも1種の酸無水物官能性ポリマーAPは、重合したかグラフトされたかのどちらかの酸無水物官能性を含有し得る、すなわち、酸無水物部分は、ポリマー主鎖の一部として存在し得る又は側鎖としてポリマー上へグラフトされ得る。
【0115】
好適な酸無水物官能性ポリマーAPには、無水マレイン酸官能性ポリマー及びテトラヒドロフタル酸無水物官能性ポリマー、特に無水マレイン酸官能性ポリマーが含まれる。
【0116】
好適な無水マレイン酸官能性ポリマーには、例えば、オレフィン無水マレイン酸コポリマー及びオレフィン無水マレイン酸ターポリマーが含まれる。さらなる好適な無水マレイン酸官能性ポリマーには、無水マレイン酸グラフト化オレフィンアルキル(メタ)アクリレートコポリマー、無水マレイン酸グラフト化オレフィン酢酸ビニルコポリマー、無水マレイン酸グラフト化エチレン-α-オレフィンコポリマー、無水マレイン酸グラフト化プロピレン-α-オレフィンコポリマー、無水マレイン酸グラフト化ポリエチレン、無水マレイン酸グラフト化ポリプロピレン、及び無水マレイン酸グラフト化エチレン-プロピレンゴム(EPR)などの、無水マレイン酸グラフト化オレフィンコポリマーエラストマーなどの、無水マレイン酸グラフト化(コ)ポリマーが含まれる。
【0117】
好適なオレフィン無水マレイン酸コポリマーには、例えば、無水マレイン酸と、エチレン、プロピレン、又はブチレンとのコポリマーが含まれる。好適なオレフィン無水マレイン酸ターポリマーには、例えば、エチレン及びアルキル(メタ)アクリレートと無水マレイン酸とのターポリマーなどの、オレフィンアルキル(メタ)アクリレート無水マレイン酸ターポリマーが含まれ、ここで、アルキル(メタ)アクリレートのアルキル基は、好ましくは、メチル、エチル、プロピル、及びブチルからなる群から選択される。
【0118】
1つ以上の実施形態によれば、少なくとも1種の酸無水物官能性ポリマーAPは、エチレンと、アルキル(メタ)アクリレートと、無水マレイン酸とのランダムターポリマーからなる群から好ましくは選択される、少なくとも1種のオレフィンアルキルアクリレート無水マレイン酸ターポリマーAP1を含み、ここで、アルキル(メタ)アクリレートのアルキル基は、好ましくはメチル、エチル、プロピル、及びブチル、より好ましくはメチル、エチル、及びブチルからなる群から選択される。
【0119】
1つ以上の実施形態によれば、少なくとも1種のオレフィンアルキルアクリレート無水マレイン酸ターポリマーAP1は、0.5~10重量%、好ましくは1~7.5重量%、より好ましくは1~5重量%の無水マレイン酸の含有量を有する。
【0120】
1つ以上の実施形態によれば、少なくとも1種のオレフィンアルキルアクリレート無水マレイン酸ターポリマーAP1は、100g/10分以下、好ましくは50g/10分以下、より好ましくは35g/10分以下の、ISO 1133(190℃/2.16kg)に従って測定される、メルトフローインデックス及び/又は125℃以下、好ましくは110℃以下、より好ましくは100℃以下のISO 11357-3に従って行われるDSC測定によって測定されるような融点を有する。
【0121】
1つ以上の実施形態によれば、少なくとも1種の酸無水物官能性ポリマーAPは、少なくとも1種のオレフィンアルキルアクリレート無水マレイン酸ターポリマーAP1からなる群から選択され、好ましくはエチレンと、アルキル(メタ)アクリレートと、無水マレイン酸とのランダムターポリマーからなる群から選択され、ここで、アルキル(メタ)アクリレートのアルキル基は、好ましくはメチル、エチル、プロピル、及びブチル、より好ましくはメチル、エチル、及びブチルからなる群から選択される。
【0122】
1つ以上の実施形態によれば、少なくとも1種の酸無水物官能性ポリマーAPは、エチレン、プロピレン、及びブチレンと無水マレイン酸とのコポリマーからなる群、特にエチレン無水マレイン酸コポリマーから好ましくは選択される、少なくとも1種のオレフィン無水マレイン酸コポリマーAP2を含む。
【0123】
1つ以上の実施形態によれば、少なくとも1種の酸無水物官能性ポリマーAPは、エチレン、プロピレン、及びブチレンと無水マレイン酸とのコポリマーからなる群、特にエチレン無水マレイン酸コポリマーから好ましくは選択される、少なくとも1種のオレフィン無水マレイン酸コポリマーAP2からなる群から選択される。
【0124】
1つ以上の実施形態によれば、少なくとも1種の酸無水物官能性ポリマーAPは、好ましくは無水マレイン酸グラフト化オレフィンアルキル(メタ)アクリレートコポリマー、無水マレイン酸グラフト化オレフィン酢酸ビニルコポリマー、無水マレイン酸グラフト化エチレン-α-オレフィンコポリマー、無水マレイン酸グラフト化プロピレン-α-オレフィンコポリマー、無水マレイン酸グラフト化ポリエチレン、無水マレイン酸グラフト化ポリプロピレン、及び無水マレイン酸グラフト化オレフィンコポリマーエラストマーからなる群から、より好ましくは無水マレイン酸グラフト化オレフィン酢酸ビニルコポリマー、無水マレイン酸グラフト化ポリエチレン、及び無水マレイン酸グラフト化ポリプロピレンからなる群から選択される、少なくとも1種の無水マレイン酸グラフト化(コ)ポリマーAP3を含む。
【0125】
1つ以上の実施形態によれば、少なくとも1種の無水マレイン酸グラフト化(コ)ポリマーAP3は、0.1~10重量%、好ましくは0.1~5重量%、より好ましくは0.1~3.5重量%、さらにいっそう好ましくは0.1~2.5重量%、特に0.1~1.5重量%の無水マレイン酸の含有量を有する。
【0126】
1つ以上の実施形態によれば、少なくとも1種の無水マレイン酸グラフト化(コ)ポリマーAP3は、100g/10分以下、好ましくは50g/10分以下、より好ましくは35g/10分以下の、ISO 1133(190℃/2.16kg)に従って測定される、メルトフローインデックス及び/又は145℃以下、好ましくは125℃以下、より好ましくは120℃以下のISO 11357-3に従って行われるDSC測定によって測定されるような融点を有する。
【0127】
1つ以上の実施形態によれば、少なくとも1種の酸無水物官能性ポリマーAPは、好ましくは無水マレイン酸グラフト化オレフィンアルキル(メタ)アクリレートコポリマー、無水マレイン酸グラフト化オレフィン酢酸ビニルコポリマー、無水マレイン酸グラフト化エチレン-α-オレフィンコポリマー、無水マレイン酸グラフト化プロピレン-α-オレフィンコポリマー、無水マレイン酸グラフト化ポリエチレン、無水マレイン酸グラフト化ポリプロピレン、及び無水マレイン酸グラフト化オレフィンコポリマーエラストマーからなる群から、より好ましくは無水マレイン酸グラフト化オレフィン酢酸ビニルコポリマー、無水マレイン酸グラフト化ポリエチレン、及び無水マレイン酸グラフト化ポリプロピレンからなる群から選択される、少なくとも1種の無水マレイン酸グラフト化(コ)ポリマーAP3からなる群から選択される。
【0128】
熱可塑性ポリマーTP
1つ以上の実施形態によれば、熱可塑性ポリマー成分Pは、少なくとも1種の熱可塑性ポリマーTPを含む。少なくとも1種の熱可塑性ポリマーTPが、少なくとも1種のエポキシ官能性ポリマーEP及び少なくとも1種の酸無水物官能性ポリマーAPとは異なることは言うまでもない。
【0129】
好適な熱可塑性ポリマーTPには、例えば、スチレン-ブタジエンコポリマー、スチレン-イソプレンコポリマー、エチレン-酢酸ビニルコポリマー(EVA)、オレフィン(メタ)アクリレートコポリマー、オレフィンアルキル(メタ)アクリレートコポリマー、オレフィン(メタ)アクリル酸コポリマー、ポリオレフィン、及びポリ塩化ビニル(PVC)などの、ハロゲン化ポリオレフィンが含まれる。好適なオレフィン(メタ)アクリレートコポリマー及びオレフィンアルキル(メタ)アクリレートコポリマーには、例えば、エチレン-エチルアクリレートコポリマー、エチレン-ブチルアクリレートコポリマー(EBA)、及びエチレン-2-エチルヘキシルアクリレートコポリマーが含まれる。
【0130】
好適な熱可塑性ポリマーTPは、不飽和オレフィン結合を含有し得、それらは、また、ハロゲン、ニトリル、チオール、ヒドロキシル、又はカルボキシル基などの、エポキシド基又は酸無水物基以外の官能基を含有することができる。しかしながら、少なくとも1種の熱可塑性ポリマーTPは、熱膨張性組成物の硬化メカニズムを妨げ得る、官能基を含まないことが好ましい。このアプローチは、硬化メカニズム、及び接着特性などの二次特性のより良好な可制御性を提供する。
【0131】
1つ以上の実施形態によれば、少なくとも1種の熱可塑性ポリマーTPは、好ましくはエチレン-酢酸ビニルコポリマー、オレフィン(メタ)アクリレートコポリマー、オレフィンアルキル(メタ)アクリレートコポリマー、及びオレフィン(メタ)アクリル酸コポリマーからなる群から、より好ましくはオレフィン(メタ)アクリレートコポリマー及びオレフィンアルキル(メタ)アクリレートコポリマーからなる群から選択される、非官能化熱可塑性ポリマーであり、ここで、オレフィンアルキル(メタ)アクリレートコポリマーのアルキル基は、好ましくはメチル、エチル、プロピル、及びブチルからなる群、より好ましくはブチルから選択される。
【0132】
1つ以上の実施形態によれば、少なくとも1種の熱可塑性ポリマーTPは、200g/10分以下、好ましくは150g/10分以下、さらにいっそう好ましくは125g/10分以下のISO 1133(190℃/2.16kg)に従って測定されるメルトフローインデックス及び/又は125℃以下、好ましくは110℃以下、より好ましくは100℃以下のISO 11357-3に従って行われるDSC測定によって測定されるような融点を有する。
【0133】
1つ以上の実施形態によれば、少なくとも1種の熱可塑性ポリマーTPは、少なくとも1種の第1非官能化熱可塑性ポリマーTP1と、少なくとも1種の第1非官能化熱可塑性ポリマーTP1とは異なる少なくとも1種の第2非官能化熱可塑性ポリマーTP2とを含み、ここで、第1及び第2非官能化熱可塑性ポリマーTP1及びTP2は、好ましくは、エチレン-酢酸ビニルコポリマー、オレフィン(メタ)アクリレートコポリマー、オレフィンアルキル(メタ)アクリレートコポリマー、及びオレフィン(メタ)アクリル酸コポリマーからなる群から、より好ましくは、オレフィン(メタ)アクリレートコポリマー及びオレフィンアルキル(メタ)アクリレートコポリマーからなる群から選択され、ここで、オレフィンアルキル(メタ)アクリレートコポリマーのアルキル基は、好ましくは、メチル、エチル、プロピル、及びブチルからなる群、より好ましくはブチルから選択される。
【0134】
1つ以上の実施形態によれば、少なくとも1種の第1非官能化熱可塑性ポリマーTP1は、25g/10分以下、より好ましくは15g/10分以下、さらにいっそう好ましくは10g/10分以下、特に1~10g/10分のISO 1133(190℃/2.16kg)に従って測定されるメルトフローインデックスを有する及び/又は少なくとも1種の第2非官能化熱可塑性ポリマーTP2は、少なくとも15g/10分、より好ましくは少なくとも20g/10分、さらにいっそう好ましくは少なくとも25g/10分、特に25~150g/10分、好ましくは30~100g/10分のISO 1133(190℃/2.16kg)に従って測定されるメルトフローインデックスを有する。
【0135】
1つ以上の実施形態によれば、少なくとも1種の第1非官能化熱可塑性ポリマーTP1の量及び少なくとも1種の第2非官能化熱可塑性ポリマーTP2の量の重量比は、5:1~1:3、好ましくは3:1~1:2、より好ましくは2.5:1~1:1の範囲にある。
【0136】
1つ以上の実施形態によれば、少なくとも1種の熱可塑性ポリマーTPは、少なくとも1種の第1非官能化熱可塑性ポリマーTP1及び少なくとも1種の第2非官能化熱可塑性ポリマーTP2からなる群から選択され、ここで、第1及び第2非官能化熱可塑性ポリマーTP1及びTP2は、好ましくは、エチレン-酢酸ビニルコポリマー、オレフィン(メタ)アクリレートコポリマー、オレフィンアルキル(メタ)アクリレートコポリマー、及びオレフィン(メタ)アクリル酸コポリマーからなる群から、より好ましくは、オレフィン(メタ)アクリレートコポリマー及びオレフィンアルキル(メタ)アクリレートコポリマーからなる群から選択される。
【0137】
1つ以上のさらなる実施形態によれば、熱可塑性ポリマー成分Pは、少なくとも1種のエポキシ官能性ポリマーEPから又は少なくとも1種の酸無水物官能性ポリマーAPからなる。1つ以上のさらなる実施形態によれば、熱可塑性ポリマー成分Pは、少なくとも1種の熱可塑性ポリマーTPからなる。
【0138】
1つ以上のさらなる実施形態によれば、熱可塑性ポリマー成分Pは、少なくとも1種のエポキシ官能性ポリマーEP及び少なくとも1種の酸無水物官能性ポリマーAPからなり、ここで、少なくとも1種のエポキシ官能性ポリマーEPの量対少なくとも1種の酸無水物官能性ポリマーAPの量の比率は、好ましくは0.3:1~3:1、より好ましくは0.5:1~2:1の範囲にある。
【0139】
1つ以上のさらなる実施形態によれば、熱可塑性ポリマー成分Pは、少なくとも1種のエポキシ官能性ポリマーEP及び少なくとも1種の酸無水物官能性ポリマーAPからなり、ここで、熱膨張性組成物は、フリーラジカル架橋剤を本質的に含まず、及び、ここで、少なくとも1種のエポキシ官能性ポリマーEPの量対少なくとも1種の酸無水物官能性ポリマーAPの量の比率は、好ましくは0.3:1~3:1、より好ましくは0.5:1~2:1の範囲にある。
【0140】
表現「フリーラジカル架橋剤を本質的に含まない」は、フリーラジカル硬化メカニズムによってポリマーを架橋させることができる、そのような物質の量が、熱膨張性組成物の総重量を基準として、好ましくは0.2重量%未満、より好ましくは0.1重量%未満、さらにいっそう好ましくは0.05重量%未満であることを意味すると理解される。
【0141】
1つ以上のさらなる実施形態によれば、熱可塑性ポリマー成分Pは、少なくとも1種のエポキシ官能性ポリマーEP又は少なくとも1種の酸無水物官能性ポリマーAPと、少なくとも1種の熱可塑性ポリマーTPとを含み、ここで、少なくとも1種の熱可塑性ポリマーTPは、熱可塑性ポリマー成分Pの総重量の好ましくは少なくとも50重量%、より好ましくは少なくとも60重量%、さらにいっそう好ましくは少なくとも70重量%、さらにより好ましくは少なくとも75重量%を占める。
【0142】
1つ以上のさらなる実施形態によれば、熱可塑性ポリマー成分Pは、少なくとも1種のエポキシ官能性ポリマーEPと、少なくとも1種の酸無水物官能性ポリマーAPと、少なくとも1種の熱可塑性ポリマーTPとを含み又はそれらからなり、ここで、少なくとも1種の熱可塑性ポリマーTPは、ポリマー成分Pの総重量の好ましくは少なくとも25重量%、より好ましくは少なくとも35重量%、さらにいっそう好ましくは少なくとも40重量%、さらにより好ましくは少なくとも45重量%、特に少なくとも50重量%を占める。
【0143】
1つ以上のさらなる実施形態によれば、熱膨張性組成物の成分(a)は、熱可塑性ポリマー成分Pを含み又はそれからなり、熱可塑性ポリマー成分Pは、少なくとも1種の熱可塑性ポリマーTPからなり、ここで、熱膨張性組成物は、少なくとも1種のフリーラジカル開始剤Iと、任意選択的に少なくとも1種の多官能性アクリレートAとをさらに含む。特に熱膨張性組成物の成分(a)がポリマー成分Pからなる、これらの実施形態では、熱膨張性組成物の成分(c)は少なくとも1種のフリーラジカル開始剤Iからなることがさらに好ましい可能性がある。
【0144】
1つ以上のさらなる実施形態によれば、熱膨張性組成物の成分(a)は、エラストマー成分Eを含む又はそれからなる。
【0145】
1つ以上の実施形態によれば、エラストマー成分Eは、熱膨張性組成物の総重量の少なくとも2.5重量%、好ましくは少なくとも5重量%、より好ましくは少なくとも10重量%、さらにいっそう好ましくは少なくとも15重量%を占める。
【0146】
1つ以上の実施形態によれば、エラストマー成分Eは、熱膨張性組成物の総重量の2.5~35重量%、好ましくは5~30重量%、より好ましくは7.5~25重量%、さらにいっそう好ましくは10~25重量%、さらにより好ましくは10~20重量%、最も好ましくは12.5~20重量%を占める。
【0147】
基本的に、全てのタイプの天然及び合成エラストマーが、エラストマー成分Eとしての使用に好適である。1つ以上の実施形態によれば、エラストマー成分Eは、少なくとも1種の固体ゴムSRを含む。用語「固体ゴム」は、本明細書では、25℃の温度で固体であるゴムを指定する。
【0148】
固体ゴムSR
好適な固体ゴムSRには、例えば、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、スチレン-ブタジエンゴム(SBR)、エチレン-プロピレンゴム(EPR)、エチレン-プロピレンジエンモノマーゴム(EPDM)、天然ゴム、ポリクロロプレンゴム、シス-1,4-ポリイソプレン、ポリブタジエンゴム、イソプレン-ブタジエンゴム、スチレン-イソプレン-ブタジエンゴム、ニトリルゴム、ニトリル-ブタジエンゴム、及びアクリロニトリルゴムが含まれる。
【0149】
1つ以上の実施形態によれば、少なくとも1種の固体ゴムSRは、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、スチレン-ブタジエンゴム(SBR)、エチレン-プロピレンゴム(EPR)、エチレン-プロピレンジエンモノマーゴム(EPDM)、天然ゴム、シス-1,4-ポリイソプレン、及びポリブタジエンゴムからなる群から選択される。
【0150】
好ましい固体ゴムSRは、少なくとも125,000g/モルなどの、少なくとも100,000g/モルの平均分子量(M)を有する。
【0151】
1つ以上の実施形態によれば、少なくとも1種の固体ゴムSRは、少なくとも1種の固体スチレン-ブタジエンゴムSR1を含む。
【0152】
1つ以上の実施形態によれば、少なくとも1種の固体スチレン-ブタジエンゴムSR1は、乳化重合スチレン-ブタジエンゴムである。これらは、2つのタイプ、乳化重合温度に応じてコールドラバー及びホットラバーに分けることができるが、ホットラバー(ホットタイプ)が好ましい。
【0153】
1つ以上の実施形態によれば、少なくとも1種の固体スチレン-ブタジエンゴムSR1は、1~60重量%、より好ましくは2~50重量%、さらにいっそう好ましくは、15~40重量%などの、10~40重量%、最も好ましくは20~35重量%のスチレン含有量を有する。
【0154】
1つ以上の実施形態によれば、少なくとも1種の固体スチレン-ブタジエンゴムSR1は、25~150MU(ムーニー単位)、より好ましくは30~100MU、さらにいっそう好ましくは35~80MUのムーニー粘度(ML 1+4、100℃)を有する。
【0155】
好ましい固体スチレン-ブタジエンゴムSR1には、乳化剤としてロジンか脂肪酸石鹸かのどちらかを使用して、Petroflex/Lanxessによって製造され、塩-酸方法によって凝固させられる、例えば、Petroflex(登録商標)SBR 1009A、1009S及び1018エラストマーの商品名で、商業的に入手可能である、架橋前スチレン-ブタジエンエラストマー、並びに、ジビニルベンゼンとのホット乳化重合により、Lion Elastomerによって製造される、SBR 1009、1009A、1502、及び4503エラストマーが含まれる。
【0156】
1つ以上の実施形態によれば、少なくとも1種の固体ゴムSRは、少なくとも1種の固体スチレン-ブタジエンゴムSR1からなる群から選択される。
【0157】
1つ以上の実施形態によれば、少なくとも1種の固体ゴムSRは、少なくとも1種の固体ブチルゴムSR2を含む。
【0158】
用語「ブチルゴム」は、本明細書では、主要部のC~Cモノオレフィンモノマー、好ましくはイソオレフィンモノマーと、30重量%以下などの、少量部のC~C14マルチオレフィンモノマー、好ましくは共役ジオレフィンとを含有するモノマー混合物から誘導されるポリマーを指定する。
【0159】
好ましいC~Cモノオレフィンモノマーは、イソブチレン、2-メチル-1-ブテン、3-メチル-1-ブテン、2-メチル-2-ブテン、4-メチル-1-ペンテン、及びそれらの混合物からなる群から選択され得る。
【0160】
好ましいC~C14マルチオレフィンは、C~C10共役ジオレフィンを含む。好ましいC~C10共役ジオレフィンは、イソプレン、ブタジエン、2,4-ジメチルブタジエン、ピペリレン、3-メチル-1,3-ペンタジエン、2,4-ヘキサジエン、2-ネオペンチル-1,3-ブタジエン、2-メチル-1,5-ヘキサジエン、2,5-ジメチル-2,4-ヘキサジエン、2-メチル-1,4-ペンタジエン、2-メチル-1,6-ヘプタジエン、シクロペンタジエン、メチルシクロペンタジエン、シクロヘキサジエン、1-ビニルシクロヘキサジエン及びそれらの混合物を含む群から選択され得る。
【0161】
1つ以上の実施形態によれば、少なくとも1種の固体ブチルゴムSR2は、約80重量%~約99重量%のC~Cモノオレフィンモノマーと約1.0重量%~約20重量%のC~C14マルチオレフィンモノマーとを含有するモノマー混合物から誘導される。より好ましくは、モノマー混合物は、約85重量%~約99重量%のC~Cモノオレフィンモノマーと約1.0重量%~約10重量%のC~C14マルチオレフィンモノマーとを含有する。最も好ましくは、モノマー混合物は、約95重量%~約99重量%のC~Cモノオレフィンモノマーと約1.0重量%~約5.0重量%のC~C14マルチオレフィンモノマーとを含有する。
【0162】
好ましくは、少なくとも1種の固体ブチルゴムSR2は、約97重量%~約99.5重量%のイソブチレンと約0.5重量%~約3重量%のイソプレンとを含むモノマー混合物から誘導される。
【0163】
任意選択の第3モノマーを含めてブチルターポリマーを製造することがさらに可能である。例えば、好ましくはモノマー混合物の約15重量%以下の量で、モノマー混合物中にスチレン系モノマーを含めることが可能である。好ましいスチレン系モノマーは、p-メチルスチレン、スチレン、α-メチルスチレン、p-クロロスチレン、p-メトキシスチレン、インデン、インデン誘導体及びそれらの混合物を含む群から選択され得る。最も好ましいスチレン系モノマーは、スチレン、p-メチルスチレン及びそれらの混合物を含む群から選択され得る。他の好適な共重合性ターモノマーは、当業者に明らかであろう。
【0164】
1つ以上の実施形態によれば、少なくとも1種の固体ブチルゴムSR2は、125MU(ムーニー単位)以下、より好ましくは100MU以下、さらにいっそう好ましくは85MU以下のムーニー粘度(ML 1+8、125℃)を有する。ムーニー粘度は、ゴムの粘度尺度を意味する。それは、円筒形空洞内のゴム中に埋め込まれた円筒形金属円板(又は回転子)の回転に抵抗する剪断トルクと定義される。剪断円板粘度計の寸法、試験温度、及びムーニー粘度の測定手順は、ASTM D1646標準に定義されている。
【0165】
1つ以上の実施形態によれば、少なくとも1種の固体ブチルゴムSR2は、ハロゲン化ブチルゴム、好ましくは塩素化ブチルゴム又は臭素化チルゴムであり、臭素化ブチルゴムがとりわけ好ましい。
【0166】
好ましいハロゲン化ブチルゴムは、ブチルゴムの重量を基準として、少なくとも0.1重量%、特に0.1~10.0重量%、好ましくは0.1~8.0重量%、より好ましくは0.5~8.0重量%、さらにいっそう好ましくは0.5~4.0重量%、最も好ましくは1.5~3.0重量%の量でハロゲンを含む。
【0167】
1つ以上の実施形態によれば、少なくとも1種の固体ブチルゴムSR2は、固体ハロゲン化ブチルゴムと固体非-ハロゲン化ブチルゴムとの混合物であり、ここで、固体ハロゲン化ブチルゴムは、好ましくは臭素化ブチルゴムである。好ましくは、これらの実施形態では、固体ハロゲン化ブチルゴムの量対固体非-ハロゲン化ブチルゴムの重量の重量比は、20~0.1、より好ましくは15~0.5、さらにいっそう好ましくは12.5~1、最も好ましくは10~1の範囲にある。
【0168】
1つ以上の実施形態によれば、少なくとも1種の固体ゴムSRは、少なくとも1種の固体ブチルゴムSR2からなる群から選択される。
【0169】
1つ以上の実施形態によれば、少なくとも1種の固体ゴムSRは、少なくとも1種の固体ポリブタジエンゴムSR3を含む。
【0170】
用語「ポリブタジエンゴム」は、本明細書では、1,3-ブタジエンモノマーの重合から得られるポリマーを指定する。1つ以上の実施形態によれば、少なくとも1種の固体ポリブタジエンゴムSR3は、少なくとも40重量%、より好ましくは80重量%超、さらにいっそう好ましくは95重量%超の1,4-シス結合含有量を有する。
【0171】
1つ以上の実施形態によれば、少なくとも1種の固体ポリブタジエンゴムSR3は、20~100MU(ムーニー単位)、より好ましくは25~80MU、さらにいっそう好ましくは30~60MUのムーニー粘度(M 1+4、100℃)を有する。
【0172】
1つ以上の実施形態によれば、少なくとも1種の固体ゴムSRは、少なくとも1種の固体ポリブタジエンゴムSR3からなる群から選択される。
【0173】
1つ以上の実施形態によれば、熱膨張性組成物の成分(a)は、エラストマー成分Eを含み又はそれからなり、ここで、熱膨張性組成物は、加硫システムVSをさらに含む。特に熱膨張性組成物の成分(a)がエラストマー成分Eからなる、これらの実施形態では、熱膨張性組成物の成分(c)は加硫システムVSからなることがさらに好ましい可能性がある。
【0174】
加硫システムVSのタイプは特に制限されない。元素状硫黄並びに元素状硫黄を含有しないものをベースとする加硫システムが好適と考えられる。
【0175】
元素状硫黄をベースとする加硫システムが使用される場合、このシステムは、好ましくは粉状硫黄、より好ましくは、粉末硫黄、沈澱硫黄、高分散硫黄、表面処理硫黄、及び不溶性硫黄からなる群から選択される少なくとも1種の硫黄化合物を含有する。
【0176】
元素状硫黄をベースとする好ましい加硫システムは、加硫システムの総重量を基準として、1~15重量%、より好ましくは5~10重量%の粉状硫黄、好ましくは、粉末硫黄、沈澱硫黄、高分散硫黄、表面処理硫黄、及び不溶性硫黄からなる群から選択される少なくとも1種の硫黄化合物を含む。
【0177】
1つ以上の実施形態によれば、加硫システムVSは、元素状硫黄なしの加硫システムである。
【0178】
元素状硫黄なしの好ましい加硫システムは、少なくとも1種の加硫剤と任意選択的に少なくとも1種の無機加硫促進剤及び/又は少なくとも1種の無機加硫促進剤とを含む。
【0179】
元素状硫黄なしの加硫システムのための好適な加硫剤には、例えば、フェノール樹脂、ビスアジドホルメート、多官能性アミン、パラ-キノンジオキシム、パラ-ベンゾキノンジオキシム、パラ-キノンジオキシムジベンゾエート、p-ニトロソベンゼン、ジニトロソベンゼン、チウラム化合物、ビスマレイミド、ジチオール、酸化亜鉛並びに(ブロックト)ジイソシアネートで架橋された架橋システムが含まれる。
【0180】
元素状硫黄なしの加硫システムに使用される好適な有機加硫促進剤には、チオカルバメート、ジチオカルバメート(それらのアンモニウム又は金属塩の形態での)、キサントゲン酸塩、チウラム化合物(一硫化物及び二硫化物)、チアゾール化合物、アルデヒド-アミン促進剤、例えばヘキサメチレンテトラミン、及びグアニジン促進剤が含まれる。
【0181】
元素状硫黄なしの加硫システムに使用される好適な無機加硫促進剤には、例えば、亜鉛化合物、特に脂肪酸の亜鉛塩、塩基性炭酸亜鉛、及び酸化亜鉛が含まれる。
【0182】
1つ以上の実施形態によれば、加硫システムVSは、パラ-キノンジオキシム、パラ-ベンゾキノンジオキシム、パラ-キノンジオキシムジベンゾエート、p-ニトロソベンゼン、ジニトロソベンゼン、及びチウラム化合物からなる群から、好ましくはパラ-キノンジオキシム、パラ-ベンゾキノンジオキシム、パラ-キノンジオキシムジベンゾエート、テトラメチルチウラムジスルフィド(TMTD)、及びテトラベンジルチウラムジスルフィド(TBzTD)からなる群から選択される少なくとも1種の加硫剤を含有する、及び好ましくはさらに少なくとも1種の有機加硫促進剤及び/又は少なくとも1種の無機加硫促進剤を含有する元素状硫黄なしの加硫システムである。
【0183】
1つ以上の実施形態によれば、少なくとも1種の有機加硫促進剤は、シクロヘキシルベンゾチアゾールスルホンアミド、メルカプトベンゾチアゾールスルフィド(MBTS)、ジフェニルグアニジン、及び亜鉛ジメチルジチオカルバメートからなる群から選択される
【0184】
1つ以上の実施形態によれば、少なくとも1種の無機加硫促進剤は、脂肪酸の亜鉛塩、塩基性炭酸亜鉛、及び酸化亜鉛からなる群、より好ましくは酸化亜鉛から選択される。
【0185】
1つ以上の実施形態によれば、元素状硫黄なしの加硫システムVSは、熱膨張性組成物の総重量の1~15重量%、より好ましくは1~12.5重量%、さらにいっそう好ましくは2~10重量%、最も好ましくは3.5~10重量%を占める。
【0186】
1つ以上の好ましい実施形態によれば、元素状硫黄なしの加硫システムVSは、10~40重量%、好ましくは20~35重量%の、パラ-キノンジオキシム、パラ-ベンゾキノンジオキシム、パラ-キノンジオキシムジベンゾエート、テトラメチルチウラムジスルフィド(TMTD)、及びテトラベンジルチウラムジスルフィド(TBzTD)からなる群から好ましくは選択される、少なくとも1種の加硫剤、及び10~40重量%、好ましくは20~35重量%の、シクロヘキシルベンゾチアゾールスルホンアミド、メルカプトベンゾチアゾールスルフィド(MBTS)、ジフェニルグアニジン、及び亜鉛ジメチルジチオカルバメートからなる群から好ましくは選択される、少なくとも1種の有機加硫促進剤並びに/又は10~40重量%、好ましくは20~35重量%の、脂肪酸の亜鉛塩、塩基性炭酸亜鉛、及び酸化亜鉛からなる群、より好ましくは酸化亜鉛から好ましくは選択される、少なくとも1種の無機加硫促進剤を含み、ここで、割合は全て、加硫システムVSの総重量を基準とする。
【0187】
上でリストアップされた絶対不可欠な及び任意選択の構成要素だけでなく、熱膨張性組成物は、そのような組成物に一般的に使用される及び当業者に公知である他の化合物を含有し得る。これらには、例えば、粘着付与樹脂、充填材、着色剤、分散助剤又はホモジナイザー、安定剤等が含まれる。
【0188】
用語「粘着性付与樹脂」は、本明細書では、組成物の接着性及び/又は粘着性を一般に高める樹脂を指定する。用語「粘着性」は、本明細書では、例えば、ループタックとして測定することができる、単純な接触によって粘着性である又は接着性である物質の特性を言う。好ましい粘着性付与樹脂は、25℃の温度で粘着性を付与する。そのような粘着性付与樹脂は、熱膨張性組成物の発泡前及び発泡後の両方で、金属基材、とりわけ油が付いた金属基材への良好な接着をもたらす。
【0189】
熱膨張性組成物に使用される好適な粘着性付与樹脂は、5,000g/モル以下、特に3,500g/モル以下、好ましくは2,500g/モル以下などの、比較的低い平均分子量(M)、及び180℃以下、好ましくは160℃以下、より好ましくは150℃以下の、DIN EN 1238に従った環球法によって測定される、軟化点を有する。好適な粘着性付与樹脂には、特に、合成樹脂、天然樹脂、及び化学修飾天然樹脂が含まれる。
【0190】
用語「合成樹脂」は、本開示では、それら自体樹脂の特性を持たない、明確に定義された反応剤間の重付加又は重縮合などの制御された化学反応から得られる化合物を指定する。合成樹脂を合成するために重合させられ得るモノマーには、脂肪族モノマー、脂環式モノマー、芳香族モノマー、又はそれらの混合物が含まれ得る。好適な脂肪族モノマーには、C、C、及びCパラフィン、オレフィン、及び共役ジオレフィンが含まれ得る。脂肪族モノマー又は脂環式モノマーの例としては、ブタジエン、イソブチレン、1,3-ペンタジエン、1,4-ペンタジエン、シクロペンタン、1-ペンテン、2-ペンテン、2-メチル-1-ペンテン、2-メチル-2-ブテン、2-メチル-2-ペンテン、イソプレン、シクロヘキサン、1,3-ヘキサジエン、1,4-ヘキサジエン、シクロペンタジエン、及びジシクロペンタジエンが挙げられる。芳香族モノマーの例としては、C、C、及びC10芳香族モノマーが挙げられる。典型的な芳香族モノマーには、スチレン、アルファメチルスチレン、ビニルトルエン、メトキシスチレン、tertiaryブチルスチレン、クロロスチレン、クマロン、並びにインデン、及びメチルインデンなどのインデンモノマー、並びにそれらの組み合わせが含まれる。
【0191】
好適な合成樹脂には、例えば、炭化水素樹脂、クマロン-インデン樹脂、ポリインデン樹脂、ポリスチレン樹脂、ビニルトルエン-アルファメチルスチレンコポリマー樹脂、及びアルファメチルスチレン樹脂が含まれる。
【0192】
用語「炭化水素樹脂」は、本開示では、天然ガス液体、ガスオイル、又は石油ナフサのクラッキングの副生成物などの、石油ベースの原料から得られる不飽和モノマーの混合物を重合させることによって製造される合成樹脂を指定する。これらのタイプの炭化水素樹脂は、また、「石油樹脂」として又は「石油炭化水素樹脂」として知られる。炭化水素樹脂には、また、発色汚染物質を除去するために及び生成物の組成を正確に制御するために精製された芳香族モノマー原料を重合させることによって調製される、純モノマー芳香族樹脂が含まれる。
【0193】
好適な炭化水素樹脂は、例えば、Wingtack(登録商標)、Wingtack(登録商標)Plus、Wingtack(登録商標)Extra、及びWingtack(登録商標)STS(全てCray Valley製)の商品名で;Escorez(登録商標)1000シリーズ、Escorez(登録商標)2000シリーズ、及びEscorez(登録商標)5000シリーズ(全てExxonMobil Chemical製)の商品名で;Novares(登録商標)Tシリーズ、Novares(登録商標)TTシリーズ、Novares(登録商標)TDシリーズ、Novares(登録商標)TLシリーズ、Novares(登録商標)TNシリーズ、Novares(登録商標)TKシリーズ、及びNovares(登録商標)TVシリーズ(全てRUETGERS Novares GmbH製)の商品名で;並びにKristalex(登録商標)、Plastolyn(登録商標)、Piccotex(登録商標)、Piccolastic(登録商標)及びEndex(登録商標)(全てEastman Chemicals製)の商品名で商業的に入手可能である。
【0194】
粘着性付与樹脂は、使用される場合、好ましくは、熱膨張性組成物の総重量を基準として、2~20重量%、好ましくは4~15重量%、より好ましくは5~10重量%の量で、熱膨張性組成物中に含まれる。
【0195】
好適な充填材には、例えば、粉砕又は沈澱炭酸カルシウム、石灰、炭酸カルシウム-マグネシウム、滑石、石膏、黒鉛、バライト、焼成又は沈澱シリカ、シリケート、雲母、ウォラストナイト、カオリン、長石、緑泥石、ベントナイト、モンモリロナイト、ドロマイト、石英、クリストバライト、酸化カルシウム、水酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、中空セラミック球、中空ガラス球、中空有機球、ガラス球、官能化アルモキサン、及びカーボンブラックが含まれる。好適な充填材には、上に提示されたリストに含まれる充填材の有機的に被覆された及びまた被覆されていない商業的に入手可能な形態が含まれる。特に好適な充填材には、粉砕又は沈澱炭酸カルシウム、炭酸カルシウム-マグネシウム、滑石、石膏、黒鉛、バライト、焼成又は沈澱シリカ、シリケート、雲母、ウォラストナイト、カーボンブラック、及びそれらの混合物が含まれる。
【0196】
充填材は、使用される場合、熱膨張性組成物の総重量を基準として、好ましくは1~20重量%、より好ましくは1~15重量%、さらにいっそう好ましくは2.5~15重量%の量で熱膨張性組成物中に組み入れられる。
【0197】
例えばカーボンブラックに基づく、顔料などの着色剤又は染料もまた、膨張性組成物中に含まれ得る。それらの量は、膨張性組成物の総重量を基準として、好ましくは0.1~1重量%である。
【0198】
好ましくは、硬化後の熱膨張性組成物は、未硬化組成物と比較して少なくとも100%、好ましくは少なくとも150%、より好ましくは少なくとも250%の体積増加を有し、ここで、体積増加は、精密天秤によって測定される試料質量との併用で、脱イオン水中でDIN EN ISO 1183密度測定の方法(アルキメデス原理)を用いて測定される。
【0199】
1つ以上の実施形態によれば、硬化後の熱膨張性組成物は、未硬化組成物と比較して100~3000%、好ましくは150~2500%、より好ましくは250~2000%、さらにいっそう好ましくは250~1750%の範囲の体積増加を有する。
【0200】
本発明による熱膨張性組成物は、任意の好適な混合装置において、例えば分散ミキサー、自転公転式ローラーなどの、自転公転式ミキサー、二軸スクリュー押出機などの押出機、バス、バンバリー、若しくはローラーニーダーなどの、ニーダー、又は2本ロールミルにおいて構成成分を混合することによって製造することができる。
【0201】
粘度を下げること及び/又は個々の成分を溶融させることによって均質に混合された混合物への成分の処理を容易にするために、外部加熱源を適用することによってか、混合プロセスそれ自体により発生する摩擦によってかのどちらかで混合前又は混合中に構成成分を加熱することが有利であり得る。しかしながら、例えば温度モニタリング及び適切な場合デバイスの冷却の使用によって、熱膨張性組成物中に含有される場合、少なくとも1種の化学発泡剤BA並びに少なくとも1種のフリーラジカル開始剤Iの活性化温度を超えないように注意しなければならない。このようにして得られた熱膨張性組成物は、好ましくは標準室温(23℃)で本質的に固体であり、少なくとも24hの期間中に、重力によってだけではこの温度で目に見えるほど変形しないことを意味する。
【0202】
熱膨張性組成物の構成成分の混合後に、このようにして得られた組成物は、例えば、押出、ブロー成形、ペレット化、射出成形、圧縮成形、打ち抜き、若しくはスタンピングによって又は任意の他の好適なプロセスを用いてその所望の形態へ造形され得る。
【0203】
本発明の熱膨張性組成物は、連続的に及び/又は同時に全構成成分を添加することを含む、実質的に一段階プロセスで製造され得る。しかしながら、熱膨張性組成物を二部系、又はさらにマルチ部系として提供することがまた有利であり得る。これらの場合には、熱膨張性組成物の構成成分は、別個の空気及び湿気不透過性パッケージ又は単一パッケージの区画中で提供され、それらは、熱膨張性組成物の使用時に又は使用の直前に互いに及び任意選択的に他の化合物と混合される。そのようなアプローチは、例えば、貯蔵室要求及び輸送重量を最適化するために、又は、異なる用途向けに適した、モジュール式組成物を提供することを可能にするために、厳しい条件(異常に高い温度などの)での場所における熱膨張性組成物の貯蔵寿命を増やすために取られ得る。
【0204】
本発明による熱膨張性組成物は、普通の貯蔵条件で貯蔵に安定である。用語「貯蔵に安定な」は、本開示では、材料の適用関連特性のいかなる有意な変化もなしに、少なくとも1ヶ月、特に少なくとも3ヶ月などの、長い期間規定の貯蔵条件で貯蔵することができる、材料を言う。「典型的な貯蔵条件」は、本明細書では、60℃以下、特に50℃以下の温度を言う。
【0205】
本発明の熱膨張性組成物の膨張は、加熱することによって引き金を引かれる。これは、熱膨張性組成物が、その活性化温度を超える及び少なくとも1種の化学発泡剤BAの分解(ガス形成をもたらす)が、膨張性材料が膨張して、その意図される最終(十分に膨張した及び安定した)状態へ硬化するまで進行するのに十分に長い継続時間を示す加熱工程によって活性化されることを意味する。加熱工程の最適な温度及び継続時間(滞留時間)は、熱膨張性組成物の実施形態に、特に、熱膨張性組成物中に含有される場合、少なくとも1種の化学発泡剤BA及び少なくとも1種のフリーラジカル開始剤Iの組成に依存する。熱膨張性組成物は、120~250℃、好ましくは140~220℃の範囲の活性化温度、及び5~90分、好ましくは10~60分の範囲の加熱工程の滞留時間を有し得る。
【0206】
熱可塑性ポリマー成分P、エラストマー成分E、少なくとも1種のエポキシ官能性ポリマーEP、少なくとも1種の酸無水物官能性ポリマーAP、少なくとも1種の熱可塑性ポリマーTP、少なくとも1種の化学発泡剤BA、少なくとも1種のフリーラジカル開始剤I、加硫システムVS、及び少なくとも1種のグアニジン誘導体Gについて上で与えられた選好は、特に明記しない限り、本発明の全ての主題に等しく適用される。
【0207】
本発明の別の主題は、本発明の熱膨張性組成物を含む又はそれから本質的になる中空構造用のバッフル及び/又は強化要素である。
【0208】
そのような要素は、中空構造、例えば、自動車の中空構造部品における空洞をシールする、バッフルする、及び/又は強化するために使用される。自動車における中空部品には、本体構成部品(例えばパネル)、フレーム構成部品(例えば、ハイドロホームドチューブ)、桂状構造(例えば、A、B、C、又はD支柱)、バンパー、ルーフ等が含まれ得る。
【0209】
1つ以上の実施形態によれば、中空構造用のバッフル及び/又は強化要素は、本発明の熱膨張性組成物から本質的になる。これらの実施形態では、それを、バッフルされる及び/又は強化される中空構造の壁へ容易に組み込むこと及び壁に取り付けることができるような形状を要素に提供することが有利である。そのような造形要素は、例えば、射出成形、打ち抜き若しくはスタンピング、又は造形鋳型を通しての押出によって、熱膨張性組成物から提供することができる。
【0210】
1つ以上のさらなる実施形態によれば、バッフル及び/又は強化要素は、熱膨張性組成物がその上に堆積させられているか又は取り付けられているキャリアをさらに含む。そのようなデザインは、より費用効果が高いものであり得、それは、例えばキャリア要素へのピン、ボルト、又はホックの組み入れによって、バッフルされる及び/又は強化される構造の壁へのバッフル及び/又は強化要素の固定を容易にし得る。さらに、キャリア要素の好適なデザインで、バッフル及び/又は強化要素の機械的性能及び安定性を向上させることができる。
【0211】
バッフル及び/又は強化要素のキャリアは、使用される場合、ある形状へ加工することができる任意の材料からなり得る。キャリア用の好ましい材料には、プラスチック、エラストマー、熱可塑性樹脂、それらのブレンド等などの、ポリマー材料が含まれる。好ましい熱可塑性材料には、限定なしに、ポリウレタン、ポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリスルホン、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリ塩化ビニル(PVC)、塩素化ポリオレフィン等などのポリマーが含まれる。ポリ(フェニルエーテル)、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアミド、特にポリアミド6、ポリアミド6,6、ポリアミド11、ポリアミド12、及びそれらの混合物などの高温安定性ポリマーがとりわけ好ましい。キャリア用の他の好適な材料には、金属、とりわけアルミニウム若しくはスチール、又は木材若しくは他の(プレスされた)繊維材料などの、天然成長の、有機材料が含まれる。また、ガラス状若しくはセラミック材料を使用することができる。そのような材料の任意の組み合わせを使用することも可能である。また、そのような材料を、例えば、繊維、鉱物、粘土、シリケート、炭酸塩、それらの組み合わせ等で充填すること、又は発泡させることができるとも考えられる。
【0212】
キャリア要素は、任意の形状又はジオメトリーをさらに示すことができる。それは、また、幾つかの、直接連結されていない部品からなることができる。例えば、それは、塊状、中空、若しくは発泡構造であることができるか、又はそれは、格子状構造を示すことができる。キャリア要素の表面は、バッフル及び/又は強化要素の意図される使用に従って、典型的には、滑らかであるか、粗いか、又はがっちりしたものであることができる。
【0213】
本発明の別の主題は、本発明のバッフル及び/又は強化要素の製造方法であって、熱膨張性組成物がキャリア上へ射出成形されるか、又はキャリアと共に共押出される方法である。
【0214】
本発明のバッフル及び/又は強化要素の製造方法の詳細は、キャリアの材料に大きく依存する。キャリアの材料が、(射出)成形する又は押し出すことができる場合、バッフル及び/又は強化要素は、2段階射出成形プロセスで、又はキャリアと熱膨張性組成物とを共押出することによって製造することができる。
【0215】
2段階射出成形プロセスの場合には、第1段階は、キャリアの材料を金型中へ射出することを含む。凝固後に、射出成形ツールの空洞は、拡大されるか若しくは調整され、又は射出成形ピースは、別のツールへ移され、これに、熱膨張性組成物の射出を含む第2段階が続く。
【0216】
キャリアが、例えば金属又は合金からなるために、射出成形又は押出によって造形することができない場合、キャリアは、先ず好適なプロセスによって製造され、次いで射出成形ツールへ導入され得る。次いで、熱膨張性組成物が、キャリアが前に置かれたツール中へ射出成形され得る。別の可能性は、前に製造されたキャリア要素上へ熱膨張性組成物を押し出すことである。もちろん、任意の好適なプロセスによってキャリア及び熱膨張性組成物の要素を個別に製造し、次いで、化学的に又は物理的になどの任意の好適な手段によって、例えば接着等によって、又は機械的に、例えば、ボルト締め、ねじ留め等によって熱膨張性組成物の要素をキャリアに取り付ける可能性もまた存在する。
【0217】
本発明の別の主題は、騒音、振動、湿度、及び/若しくは熱の伝達が低減される、並びに/又は前記空洞若しくは中空構造を取り囲む構造が機械的に強化されるような、陸上車、水上車、若しくは航空機、好ましくは自動車車両の空洞若しくは中空構造、及び/又は建物の空洞のシーリング、バッフリング、又は強化のための本発明のバッフル及び/又は強化要素の使用である。
【0218】
本発明のさらに別の主題は、空洞又は中空構造をシールする、バッフルする及び/又は強化する方法であって、本発明による熱膨張性組成物を含む要素が、前記空洞又は中空構造へ導入され、その後、前記空洞又は中空構造が膨張した組成物によって少なくとも部分的に満たされるように、熱によって及び/又はUV処理によって膨張させられる方法である。
【0219】
熱膨張工程の温度は、好ましくは140~250℃、より好ましくは150~220℃のもの、さらにいっそう好ましくは150~200℃である。熱膨張工程の好ましい継続時間、すなわち、熱膨張性組成物の好ましいベーキング時間は、5~90分、より好ましくは10~60分、さらにいっそう好ましくは10~30分である。
【0220】
自動車車両の製造に使用される場合に熱膨張性組成物を含む要素の熱活性化に関して、熱処理を伴う別のプロセス工程と熱活性化を結び付けることが有利である。そのようなプロセス工程の例は、車体のシャシーの電着(カソード浸漬塗装/コーティング)である。
【実施例
【0221】
表1に示される以下の化学薬品を、熱膨張性組成物を配合するのに使用した。
【0222】
【表1】
【0223】
熱膨張性組成物の調製
本明細書における全ての発明及び非発明(参考(Ref))例組成物は、温度制御付きの熱可塑性樹脂を配合するのに好適な標準的製造装置、すなわち、二軸スクリュー押出機、バスニーダー又はバンバリーミキサーで製造した。ポリマーを温度100~110℃で均質になるまで混合し、その後、システムを熱反応性原材料の活性化よりも下(90℃未満)に冷却した。熱反応性原材料を次いで均質になるまでシステムに混入した。得られた材料を、体積膨張及び吸水試験手順のために使用される試験試料へその後ホットプレスした。
【0224】
体積膨張
個々の試料を、それぞれ、オーブン中で155及び195℃の温度で10及び20分間熱処理する(ベーキングする)ことによって、膨張特性を全ての試料について試験した。室温(23℃)からそれぞれのベーキング温度までの加熱ランプは、(155℃まで)15分又は(195℃まで)10分であった。温度及び対応するベーキング温度での膨張の大きさ(膨張前の元の体積を基準とする%単位での)を表2に示す。
【0225】
膨張前後の密度を測定することによって、膨張量を各試料について測定した。密度は、脱イオン水中での水浸漬方法(アルキメデス原理)及び質量を測定するための精密天秤を用いてDIN EN ISO 1183に従って測定した。
【0226】
【表2】
本開示は下記の発明の態様を含む:
<態様1>
以下を含む熱膨張性組成物であって
(a)熱可塑性ポリマー成分P及び/又はエラストマー成分E、
(b)アミノグアニジン化合物の少なくとも1種のジカルボン酸塩を含む少なくとも1種の化学発泡剤BA、
(c)任意選択的に、少なくとも1種のフリーラジカル開始剤I及び/又は加硫システムVS、及び
(d)アミノグアニジン化合物の前記少なくとも1種のジカルボン酸塩とは異なる少なくとも1種のグアニジン誘導体G、
前記アミノグアニジン化合物が下記式(I)で表される、
熱膨張性組成物:
【化1】
(式中、R 及びR は、互いに独立して、水素原子又はアミノ基を表す)。
<態様2>
式(I)の前記アミノグアニジン化合物の量対前記アミノグアニジン化合物の前記少なくとも1種のジカルボン酸塩中のジカルボン酸の量のモル比が、1:1~2:1の範囲にある、態様1に記載の熱膨張性組成物。
<態様3>
前記ジカルボン酸がシュウ酸であり、かつ/又は式(I)の前記アミノグアニジン化合物がアミノグアニジンである、態様1又は2に記載の熱膨張性組成物。
<態様4>
前記少なくとも1種の化学発泡剤BAは、前記熱膨張性組成物の総重量の0.5~35重量%、好ましくは1~25重量%を占める、態様1~3のいずれか一項に記載の熱膨張性組成物。
<態様5>
前記少なくとも1種のグアニジン誘導体Gは、式(II)の官能性グアニジンである、態様1~4のいずれか一項に記載の熱膨張性組成物:
【化2】
(式中、
は、水素原子、又は窒素原子を任意選択的に含む1~10個の炭素原子を有する一価の線状若しくは分岐アルキル基、脂環式基、アリール基、又はアリールアルキル基を表し;
は、水素原子、又は1~10個の炭素原子を有する一価の線状若しくは分岐アルキル基を表し;
は、水素原子、又は1~10個の炭素原子を有する一価の線状若しくは分岐アルキル基、又は窒素原子及び/又は酸素原子及び/又はケイ素原子を任意選択的に含む脂環式基、アリール基、又はアリールアルキル基を表す)。
<態様6>
前記少なくとも1種のグアニジン誘導体Gは、前記熱膨張性組成物の総重量の0.1~7.5重量%、好ましくは0.25~5.0重量%を占める、態様1~5のいずれか一項に記載の熱膨張性組成物。
<態様7>
前記少なくとも1種のグアニジン誘導体Gは、シアノグアニジン、メチルグアニジン、ジメチルグアニジン、トリメチルグアニジン、テトラメチルグアニジン、アセチルアセトングアニジン、1,3-ジ-o-トリルグアニジン、2-tert-ブチル-1,1,3,3-テトラメチルグアニジン、1,2-ジシクロヘキシル-3-ヘキシルグアニジン、1,2-ジイソプロピル-3-フェニルグアニジン、及び1,2-ビス(2,6-ジイソプロピルフェニル)-3-ヘキシルグアニジンからなる群から、好ましくはシアノグアニジンから選択される、態様1~6のいずれか一項に記載の熱膨張性組成物。
<態様8>
前記熱可塑性ポリマー成分Pは、前記熱膨張性組成物の総重量の少なくとも35重量%、好ましくは少なくとも45重量%を占める、態様1~7のいずれか一項に記載の熱膨張性組成物。
<態様9>
前記ポリマー成分Pは、少なくとも1種のエポキシ官能性ポリマーEP及び/又は少なくとも1種の酸無水物官能性ポリマーAP及び/又は少なくとも1種の熱可塑性ポリマーTPを含む、態様1~8のいずれか一項に記載の熱膨張性組成物。
<態様10>
前記エラストマー成分Eは、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、スチレン-ブタジエンゴム(SBR)、エチレン-プロピレンゴム(EPR)、エチレン-プロピレンジエンモノマーゴム(EPDM)、天然ゴム、シス-1,4-ポリイソプレン、及びポリブタジエンゴムからなる群から好ましくは選択される少なくとも1種の固体ゴムSRを含む、態様1~9のいずれか一項に記載の熱膨張性組成物。
<態様11>
態様1~10のいずれか一項に記載の熱膨張性組成物を含む、中空構造用のバッフル及び/又は強化要素。
<態様12>
キャリアをさらに含み、前記キャリア上に前記熱膨張性組成物が堆積しているか又は取り付けられている、態様11に記載のバッフル及び/又は強化要素。
<態様13>
前記熱膨張性組成物を前記キャリア上へ射出成形するか、又は前記熱膨張性組成物を前記キャリアと共に共押し出しする、態様12に記載のバッフル及び/又は強化要素の製造方法。
<態様14>
陸上乗物、水上乗物、又は航空機、好ましくは自動車車両の空洞若しくは中空構造、及び/又は建物の空洞をシールし、バッフルし、又は強化し、それによって、騒音、振動、湿度、及び/又は熱の伝達を低減し、かつ/又は前記空洞を取り囲む構造を機械的に強化する、態様11又は12に記載のバッフル及び/又は強化要素の使用。
<態様15>
態様1~10のいずれか一項に記載の熱膨張性組成物を含む要素を、前記空洞又は中空構造中へ導入し、かつその後、熱及び/又はUV処理によって膨張させ、それによって、前記空洞若しくは中空構造が、前記膨張した組成物によって少なくとも部分的に充填されるようにする、空洞若しくは中空構造をシールし、バッフルし、かつ/又は強化する方法。