JP2013526621A - 構造接着剤の改良又は構造接着剤に関する改良 - Google Patents
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Abstract
【選択図】なし
Description
活性化可能な構造接着剤は、自動車車両の溶接シーム及び溶接フランジで用いられ、ヘムフランジでも使用される。場合によっては、スポット溶接した部分の強度を補足するために構造接着剤の連続バンドを与える。溶接は時間と費用がかかるプロセスであり、典型的な自動車組立ラインでは数百のスポット溶接が必要とされ得る。さらに、スチールとアルミニウムのような異種材料を溶接できないこともあり、特定のポリマー及びポリマー複合材を溶接できないこともある。従って溶接部分の強度を高めるのみならず、いずれの特定場所でも必要とされる溶接数を減らそうとする動機がある。特に適正な強度の結合で異種材料を一緒に結合する必要がある。
構造接着剤を用いて自動車の剛性を改良することもできるので、車両転覆の可能性を減らし、車両の乗り心地を改良し、車両の耐久性及び疲労寿命を増やす。
本発明の構造接着剤は、物品の部分又は部材に構造的完全性を付与するため又は物品を封鎖するために種々の製品に適用可能である。該製品の例として、限定ではなく、家電製品又は産業用電化製品、家具、貯蔵容器、建築物、構造物等が挙げられる。好ましい実施形態では、自動車車両又は航空機の部分、例え自動車車両の車体又はフレーム部材(例えば、車両フレームレール)等を結合するために構造接着剤を使用する。
構造接着剤は、好ましくは高分子量樹脂、衝撃改質剤及び樹脂用硬化剤を含む。好ましい樹脂は、高分子量エポキシ樹脂、例えばビスフェノールAをベースとした固体エポキシ樹脂、EPN又はECNエポキシ樹脂又はエポキシ樹脂の付加体及び固体カルボキシル末端ゴム、例えば固体カルボキシル末端ニトリルゴムである。衝撃改質剤はコアシェルポリマー又は変性ゴム、例えばエポキシ変性ゴムであり得る。
構造接着剤は他の成分を含んでよく、かつ固体であり、周囲温度で触れると乾燥している本発明の材料を生じさせるように配合される。例えば充填材、特に高表面積充填材の使用、液体成分の減少又は除去並びにエラストマー材料及び/又は熱可塑性材料の包含によって乾燥材料を作り出すことができる。
構造接着剤の所要性能は、接着剤がさらされ得る温度及び環境条件の範囲にわたるくさび衝撃試験での良い接着面引張(Lap Shear)、高いT剥離(T Peel)及び良い性能である。他の望ましい特性には、経時的な物理的特性を維持しながら例えば高湿度、塩水、高温及び低温等の種々タイプの曝露条件下での良い接着耐久性がある。特定用途では、高弾性係数、高Tg、破壊に対す高ひずみ及び他の物理的特性が望まれることがある。本発明の構造接着剤は、例えば0.3mm厚のボンドラインを用いて試験したとき、典型的に1GPaより大きい弾性係数及び典型的に10MPaより大きい接着面引張強度を有し得る。
エポキシエラストマー付加体を用いて構造接着剤に可撓性及び塑性変形を惹起する能力を導入することができる。本発明では種々のエポキシ/エラストマー付加体を利用することができる。エポキシ/エラストマー混成体又は付加体を構造接着剤の約50質量%までの量で組み入れてよい。エポキシエラストマー付加体は、活性化可能材料のほぼ少なくとも5質量%、さらに典型的には少なくとも7質量%、なおさらに典型的には少なくとも10質量%であり、さらに好ましくは構造接着剤に基づいて約5〜20質量%の付加体である。エラストマー含有付加体は2種以上の特定の付加体の組合せであってよく、付加体は、23℃の温度で固体付加体、半固体付加体であってよく、或いはその組合せであってもよい。好ましい一実施形態では固体付加体が好ましく、付加体は実質的に全体的に(すなわち、少なくとも70%、80%、90%以上)、23℃の温度で固体である1種以上の付加体で構成される。我々は、予想外に、付加体をコア/シェルポリマー及びフェノキシ樹脂と共に使用すると、比較的少量の付加体を利用して広い温度範囲にわたって望ましい接着性能を達成できることを見い出した。この5質量%〜15質量%のような低量の付加体は、該配合物のTgの望ましくない低下がほとんどないので、構造接着剤に高温安定性を与える。
高分子量樹脂としてフェノキシ樹脂を使用することができる。フェノキシ樹脂は、ビスフェノールAとエピクロロヒドリンの高分子量熱可塑性縮合生成物及びそれらの誘導体である。典型的に利用可能なフェノキシ樹脂は下記基本式のものである。
衝撃改質剤としてコア/シェルポリマーを使用することができる。本明細書では、用語コア/シェルポリマーは、その実質的部分(例えば、30質量%、50質量%、70質量%以上)が、第2ポリマー材料(すなわち、第2又はシェル材料)で実質的に全体が被包されている第1ポリマー材料(すなわち、第1又はコア材料)で構成されているポリマー材料を意味する。本明細書では、第1及び第2ポリマー材料は、1、2、3又はそれより多くのポリマーで構成され得る。複数のポリマーは一緒に化合及び/又は反応(例えば逐次重合)し、或いは別々又は同一のコア/シェルポリマー系の一部であってよい。コア/シェルポリマーは、配合物の他成分と適合しなければならず、好ましくは構造接着剤配合物の他成分と適合する延性コアと剛性シェルを有する。
コア/シェルポリマーの第1及び第2ポリマー材料として、エラストマー、ポリマー、熱可塑性プラスチック、コポリマー、他の成分、その組合せ等が挙げられる。好ましい実施形態では、第1ポリマー材料、第2ポリマー材料又は両方ともが1種以上の熱可塑性プラスチックを含むか或いは実質的に全体(例えば少なくとも70質量%、80質量%、90質量%以上)が1種以上の熱可塑性プラスチックで構成される。典型的な熱可塑性プラスチックとして、限定ではなく、スチレン系プラスチック、アクリロニトリル系プラスチック、アクリル酸系プラスチック、酢酸系プラスチック、ポリアミド系プラスチック、ポリエチレン系プラスチック等が挙げられる。
有用なコア-シェルグラフトコポリマーの例は、スチレン、アクリロニトリル又はメタクリル酸メチル等の化合物を含む硬質ポリマーが、ブタジエン又はアクリル酸ブチル等の軟質又はエラストマー化合物のポリマー製のコア上にグラフトされているものである。米国特許第3,985,703号は有用なコア-シェルポリマーについて記載しており、そのコアはアクリル酸ブチル製であるが、アクリル酸エチルイソブチル、アクリル酸2-エチルヘキシルその他のアクリル酸アルキル又はその混合物を基礎とすることができる。コアポリマーは、例えばスチレン、酢酸ビニル、メタクリル酸メチル、ブタジエン、イソプレン等の化合物を含有する他の共重合可能ポリマーを含んでもよい。コアポリマー材料は、ほぼ等しい反応性の2つ以上の非共役二重結合を有する架橋モノマー、例えばエチレングリコールジアクリラート、ブチレングリコールジメタクリラート等を含んでもよい。コアポリマー材料は、等しくない反応性の2つ以上の非共役二重結合を有するグラフト連結モノマー、例えば、マレイン酸ジアリル及びメタクリル酸アリル等を含んでもよい。
本発明の構造接着剤には1種以上の硬化剤が含まれる。硬化剤は、高分子量樹脂を高温で硬化させる。必要に応じて硬化剤促進剤を含めてもよい。使用する硬化剤及び硬化剤促進剤は、望ましい構造タイプ、構造接着剤の所望特性並びに材料が膨張可能な実施形態では活性化可能材料の所望の膨張量及び所望の膨張率に応じて広く異なり得る。構造接着剤中に存在する硬化剤又は硬化剤促進剤の典型的範囲は約0.001質量%〜約7質量%に及ぶ。
好ましくは、硬化剤は、存在し得るポリマー、フェノキシエポキシ樹脂又はその両方及びいずれのエポキシ樹脂の架橋によって硬化するときも活性化可能材料を補助する。硬化剤が活性化可能材料を熱硬化するときに補助するのも好ましい。有用な分類の硬化剤は、脂肪族若しくは芳香族アミン又はそれらのそれぞれの付加体、アミドアミン、ポリアミド、脂環式アミン、無水物、ポリカルボン酸ポリエステル、イソシアナート、フェノール系樹脂(例えば、フェノール又はクレゾールノボラック樹脂、コポリマー、例えばフェノールテルペン、ポリビニルフェノールのコポリマー、又はビスフェノールAホルムアルデヒドコポリマー、ビスヒドロキシフェニルアルカン等)、又はその混合物から選択される材料である。特に好ましい硬化剤として、変性及び未変性ポリアミン又はポリアミド、例えばトリエチレンテトラミン、ジエチレントリアミン、テトラエチレンペンタミン、シアノグアニジン、ジシアンジアミド等が挙げられる。硬化剤用の促進剤を使用する場合、材料の例として、変性又は未変性尿素、例えばメチレンジフェニルビス尿素、イミダゾール又はその組合せが挙げられる。
エポキシ樹脂は、脂肪族、脂環式、芳香族等であってよい。エポキシを固体(例えば、ペレット、チャンク、小片等)として又は液体(例えば、エポキシ樹脂)として供給し得るが、乾燥構造結合材料の調製には固体樹脂が好ましい。液体樹脂を配合物の別の成分、例えばフェノキシ樹脂用の溶媒として(又は配合物の架橋密度を高めるために)利用することもできる。本明細書では、特に指定のない限り、樹脂が23℃の温度で固体の場合は樹脂は固体樹脂であり、樹脂が23℃で液体の場合は樹脂は液体樹脂である。エポキシはエチレンコポリマー又はターポリマーを含んでよい。コポリマー又はターポリマーとして、ポリマーは2又は3種の異なるモノマー、すなわち、同様の分子と反応することができる高い化学的反応性を有する小分子で構成される。
本発明の組成物は、他の成分、例えば下記1種以上の成分を含有してよい。
i)ポリマー;
ii)発泡剤;
iii)充填材;
iv)流れ制御材料及び
v)ナノ粒子;
vi)顔料;
vii)難燃剤;
viii)繊維;
ix)水分捕捉剤。
構造接着剤を付ける用途に応じて、構造接着剤は、官能基を含有していてもいなくてもよい1種以上の追加のポリマー又はコポリマーを含んでよく、種々の異なるポリマー、例えば熱可塑性プラスチック、エラストマー、プラストマー及びその組合せ等を含むことができる。例えば、限定ではなく、適切に構造接着剤に組み入れることができるポリマーとして、ハロゲン化ポリマー、ポリカーボナート、ポリケトン、ウレタン、ポリエステル、シラン、スルホン、アリル、オレフィン、スチレン、アクリラート、メタクリラート、エポキシ樹脂、シリコーン、フェノール樹脂、ゴム、ポリフェニレンオキシド、テレフタラート、アセタート(例えば、EVA)、アクリラート、メタクリラート(例えば、エチレンメチルアクリラートポリマー)又はその混合物が挙げられる。他の可能性があるポリマー材料は、限定ではなく、ポリオレフィン(例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン)、ポリスチレン、ポリアクリラート、ポリ(エチレンオキシド)、ポリ(エチレンイミン)、ポリエステル、ポリウレタン、ポリシロキサン、ポリエーテル、ポリホスファジン、ポリアミド、ポリイミド、ポリイソブチレン、ポリアクリロニトリル、ポリ(塩化ビニル)、ポリ(メチルメタクリラート)、ポリ(酢酸ビニル)、ポリ(塩化ビニリデン)、ポリテトラフルオロエチレン、ポリイソプレン、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸、ポリメタクリラートであってよく、或いはこれらを包含し得る。
使用時、これらのポリマーは、材料の少部分又はより実質的部分を構成することができる。使用時、1種以上の追加ポリマーは、好ましくは活性化可能材料の約0.1質量%〜約50質量%、さらに好ましくは約1質量%〜約20質量%、なおさらに好ましくは約2質量%〜約10質量%を構成する。
熱可塑性ポリエーテルは、典型的にペンダントヒドロキシル部分を含む。熱可塑性ポリエーテルは、それらの骨格内に芳香族エーテル/アミン反復単位を含んでもよい。熱可塑性ポリエーテルは、好ましくは、約190℃の温度で2.16Kgの重さのあるサンプルについて約5〜約100、さらに好ましくは約25〜約75、なおさらに好ましくは約40〜約60グラム/10分のメルトインデックスを有する。当然に、熱可塑性ポリエーテルはそれらの意図した用途に応じてさらに高いか又は低いメルトインデックスを有してよい。好ましい熱可塑性ポリエーテルとして、限定ではなく、ポリエーテルアミン、ポリ(アミノエーテル)、モノエタノールアミンとジグリシジルエーテルのコポリマー、その組合せ等が挙げられる。
好ましくは、熱可塑性ポリエーテルは、2以下の平均官能性を有するアミン(例えば、二官能性アミン)をグリシジルエーテル(例えば、ジグリシジルエーテル)と反応させることによって形成される。本明細書では、用語二官能性アミンは、平均2つの反応基(例えば、反応性水素)を有するアミンを意味する。
さらに、1つの反応基(例えば、1つの反応性水素)を有するアミン(例えば、環状アミン)を熱可塑性ポリエーテルを形成するために利用し得ることが考えられる。有利には、該アミンは、形成される熱可塑性エーテルの分子量の調節を補助することができる。
必須ではないが、本配合物は1種以上のエチレンポリマー又はコポリマー、例えばエチレンアクリラートコポリマー、エチレン酢酸ビニルコポリマー等を含むことができる。エチレンメタクリラート及びエチレン酢酸ビニルは2つの好ましいエチレンコポリマーである。
1つ以上の反応基、例えばグリシジルメタクリラート又は無水マレイン酸で変性された反応性ポリエチレン樹脂を含めると望ましいこともある。該ポリエチレン樹脂の例は、商標名LOTADER(登録商標)(例えば、LOTADER AX 8900)で販売され、Arkema Groupから商業的に入手可能である。
本発明は非膨張性及び膨張性の両構造接着剤を想定するが、非膨張性材料がより典型的である。活性化可能材料が膨張性の場合、活性化可能材料内に所望どおりに開いた及び/又は閉じた気泡構造を形成する不活性ガスを生じさせるために1種以上の発泡剤を添加することができる。そうすれば、構造接着剤を用いて製作される物品の密度を小さくすることができる。さらに、材料の膨張は封鎖能、音響減衰及び特に結合基材への接着の改良を助長することができる。
発泡剤は、1つ以上の窒素含有基、例えばアミド、アミン等を含むことができる。適切な発泡剤の例として、アゾジカルボンアミド、ジニトロソペンタメチレンテトラミン、アゾジカルボンアミド、ジニトロソペンタメチレンテトラミン、4,4i-オキシ-ビス-(ベンゼンスルホニルヒドラジド)、トリヒドラジノトリアジン及びN,Ni-ジメチル-N,Ni-ジニトロソテレフタルアミドが挙げられる。発泡剤用の促進剤を与えることもできる。種々の促進剤を用いて、発泡剤が不活性ガスを形成する速度を増すことができる。1つの好ましい発泡剤促進剤は金属塩であり、或いは酸化物、例えば酸化亜鉛等の金属酸化物である。他の好ましい促進剤として変性及び未変性チアゾール又はイミダゾール(尿素)が挙げられる。
別分類の発泡剤は、Akzo-Nobelによって市販されているExpancel製品等の物理的発泡剤である。これらの発泡剤は中心に揮発性液体のあるポリマー粒子から成る。温度が上昇するにつれて、ポリマーシェルが軟化し、粒子内のガスがポリマー粒子を膨張させる。このようにして、発泡製品が製造される。
使用する発泡剤及び発泡剤促進剤の量は、所望の気泡構造の型、構造接着剤の所望の膨張量、所望の膨張速度などによって広く異なり得る。活性化可能材料内の発泡剤及び発泡剤促進剤の量の典型的範囲は、約0.001質量%〜約5質量%に及び、好ましくは構造接着剤内に質量百分率の割合で存在する。
構造接着剤は、1種以上の充填材を含んでもよく、充填材としては、限定するものではないが、粒子材料(例えば、粉末)、ビーズ、ミクロスフェア、例えばZeelan Industriesから入手可能なZeospheres等が挙げられる。好ましくは充填材は、構造接着剤中に存在する他成分と通常は反応しないが、表面を処理して接着力又は接着剤マトリックスとの適合性を改善することができる材料を含む。充填材は、一般的に構造接着剤内に存在して比較的低い質量とコストでスペースを塞ぐことができ、さらに充填材は強度及び衝撃抵抗などの特性を構造接着剤に与えることもできると期待される。
使用可能な充填材の例として、シリカ、珪藻土、ガラス、クレー(例えば、ナノクレー等)、タルク、顔料、着色料、ガラス玉又はガラス球、ガラス繊維、炭素繊維又はセラミック繊維、ナイロン又はポリアミド繊維(例えば、Kevlar)、酸化防止剤等が挙げられる。該充填材、特にクレーは、活性化可能材料の流動中に材料自体を平らにならすときに活性化可能材料を補助することができる。充填材として使用し得るクレーには、カオリナイト、イライト、イライト、クロリテム(chloritem)、スメシタイト(smecitite)又はセピオライト(sepiolite)群由来のクレーが含まれ、これらはか焼されていてもよい。適切な充填材の例として、限定ではなく、タルク、バーミキュライト、パイロフィライト、ソーコナイト、サポナイト、ノントロナイト、モンモリロナイト又はその混合物が挙げられる。クレーは少量の他成分、例えばカルボナート、長石、マイカ及び石英等を含んでもよい。充填材は、塩化アンモニウム、例えばジメチルアミニウムクロリド及びジメチルベンジルアンモニウムクロリドをも包含し得る。二酸化チタンを利用してもよい。
利用する場合、活性化可能材料中の充填材は、構造接着剤の10質量%以下〜70質量%以上の範囲であってよい。いくつかの実施形態によれば、構造接着剤は、約0質量%〜約3質量%、さらに好ましくは1質量%よりわずかに少ないクレー又は同様の充填材を含んでよい。粉末化(例えば約0.01〜約50、さらに好ましくは約1〜25μmの平均粒径)鉱物タイプの充填材は、約5質量%〜70質量%、さらに好ましくは約10質量%〜約50質量%を構成し得る。
ほとんど大体のいずれの追加の化学薬品、材料又はその他のものも、それらが構造接着剤の選択された用途に適すると仮定すれば構造接着剤に添加してよいと考えられる。
所望により、他の添加剤、薬剤又は性能改良剤を構造接着剤に含めてもよく、限定するものではないが、酸化防止剤、耐紫外線剤、難燃剤、熱安定剤、着色料、加工助剤、潤滑剤、補強材(例えば、チョッド若しくは連続ガラス、セラミック、アラミド、又は炭素繊維、粒状物質など)が挙げられる。特にエポキシ化された液体ポリスルフィドを用いて湿気及び塩水への曝露のような接着剤の環境曝露を改善することができる。
活性化可能材料に適した成分を決定するとき、適切な時間又は温度でそれのみが活性化(例えば、流れ、発泡し、或いは他のやり方で状態を変える)ような材料を形成することが重要であろう。例えば、組立環境内で周囲温度にて材料が反応するのは望ましくない。さらに典型的には、構造接着剤はより高い加工温度で活性化するようになる。例として、特に構造接着剤を高温又はより高い適用エネルギーレベルで他成分と共に処理するとき、例えば、塗装準備工程中に、自動車組立プラントで遭遇するような温度が適しているかもしれない。多くの塗装作業(例えば、ペンキ及び/又はe-コート硬化炉内)で遭遇する温度は、例えば、約250℃まで又はそれ以上に及ぶ。
使用すべき材料の相対比は活性化可能材料に想定される用途によって決まるであろう。しかし、我々は、40%〜75%の高分子量樹脂、10%〜25%の衝撃改質剤及び0.5〜10%の硬化剤の使用を好む。他の任意成分の好ましい量は以下のとおりである:5%〜75%の1種以上のエポキシ樹脂、好ましくは液体エポキシ樹脂、0.2%〜3%の硬化促進剤、0.1%〜50%の鉱物充填材、0.1%〜3.0%のクレー及び/又はシリカ。
構造接着剤の形成は種々の新規又は既知技術により達成可能である。一実施形態によれば、構造接着剤は、ペレット、チャンク等の固形の高分子量樹脂及び衝撃改質剤を供給し、硬化剤が活性化される温度未満の温度で硬化剤と溶融ブレンドすることによって形成される。或いは、フェノキシ樹脂を使用する場合、液体エポキシ樹脂中のフェノキシ樹脂の溶液を用いてコア/シェルポリマーとブレンドし、次に充填材、最後に硬化剤及び必要に応じて任意の硬化剤促進剤を加え、好ましくは真空下で混合していずれの捕捉空気をも除去する。典型的に1つ以上のブレンダー、例えば大型瓶又は他の容器内で成分を混ぜ合わせる。好ましくは、容器を用いて回転その他の方法で容器を動かすことによって成分を混合することができる。その後、熱、圧力又はその組合せを加えて、撹拌その他のやり方で固体成分を単一の均質な組成物に混合できるように該成分を軟化又は液化することができる。次に熱及び圧力を緩和して本発明の固体乾燥構造接着剤を生じさせ得る。次にこれをペレット化し、これらのペレットをさらに加工して成形構造接着剤材料を形成することができる。
使用するときは、本発明の構造接着剤は典型的に、所要形状の成形品を作り出すように成形される。次に成形品を一緒に結合すべき部品とレイアップし(laid up)、活性化して構造接着剤を硬化させることができる。活性化は塗装炉内で達成することができる。接着剤は所望温度で活性化するように配合される。自動車製造では、活性化は典型的に140℃〜200℃の範囲の高温で起こる。利用温度に応じて時間が必要であり、典型的に30分かかる。活性化可能材料が発泡剤を含む場合には、材料の活性化は少なくともある程度の起泡又は発泡をも含み得る。該起泡又は発泡は、基材を濡らして基材との親密な結合を形成するときに構造接着剤を補助することができる。構造接着剤が機能すべき場所の適所に構造接着剤を押し出してよい。本接着剤は、いずれの所要形状にも成形するのに適しており、一緒に結合すべき材料と予め組み立てられ、接着剤は、それが材料と一緒に結合するように硬化温度まで加熱することによって活性化される。
意図した用途に応じて、構造接着剤を異なるやり方及び異なる時間で適用及び活性化することができる。材料をどこで使用する場合でも、材料をストリップに形成して手で又は機械的に適用することができる。材料を使用すべき位置に押し出すことができる。従って、活性化可能材料の適用及び活性化の好ましい方法論を説明するために構造接着剤の典型的な使用について以下に述べる。特に、とりわけ、補強、封鎖及び接着などのために構造接着剤を使用することができる。
構造接着剤を用いて製品の構造部材を補強することができる。補強のために使用する場合、構造接着剤を単独で利用し、又は他の材料(例えば、裏張り)と共に利用し、キャリア部材等に適用することができる。構造接着剤は、溶接フランジ等の金属溶接に強度を付加するために特に有用であり、引き続き一緒に溶接される金属要素間に構造接着剤を適用することができる。好ましい使用では、本材料を用いて金属部品を一緒に結合して、溶接の必要性に取って代わる。
一実施形態によれば、本発明の構造接着剤をキャリア部材に適用して補強材料を形成し、この補強材料を、自動車車両の構造部材により形成された空洞内に挿入する。自動車車両の構造部材は車両のほとんどいずれの部材であってもよく、限定するものではないが、フレーム部材、車体部材、柱状構造、閉鎖パネル、屋根組立部品、バンパー、その組合せ等が挙げられる。
本発明の材料は、特にくさび衝撃試験で広大な温度範囲にわたって望ましい性能を有する有効な構造接着剤であることが分かった。本材料は、長期間にわたってその接着特性を維持し、かつ湿性及び塩水噴霧環境内で有効であることが分かった。それらは、例えば自動車、航空機、航空宇宙、鉄道車両、トラック、バス、スポーツ用品、建築及び家具産業等の種々の用途で構造結合に有用である。それらは、溶接部の補強に有用であり、今までは溶接していた部分の溶接の必要性を回避する場合もあることが分かった。
接着面引張試験はASTM D-1002の変形であり、2つの切り取り試片(copupon)を取る工程、金属切り取り試片間に接着剤の成形品を供給する工程及び該材料を硬化させる工程を含む。ボンドラインは材料の厚さ(硬化プロセス後)である。この場合、2つの金属要素の重複面積は、12.5mm×25mmである。金属切り取り試片を機械的試験機でつかんで引き裂く。ピーク負荷を重複面積で除して最大応力を測る。
T剥離試験はASTM D-1876の変形であり、2つの切り取り試片をL形状に曲げる。切り取り試片の長部上に未硬化接着剤を供給する。2つの金属切り取り試片を組み立ててT形状にする。金属切り取り試片を硬化させてT形状の試験片を作る。ボンドラインは硬化した材料の厚さである。接着剤との重複面積は25mm×100mmである。T形状の2つの足部を機械的試験機の試験グリップに入れて引き裂く。この試験から材料幅当たりの平均力を計算する。
引張試験(例えばISO 527)を行なって破壊に対する引張ひずみを測定し、さらに伸縮計を用いて変形を記録し、次にこれを利用して材料ひずみを計算する。
下記配合物を調製した。
フェノキシ溶解生成物(70%フェノキシPKHJ、30% Epalloy 8220ビスフェノールFエポキシ樹脂)−175グラム
Araldite 1522 ES固体エポキシ付加体−50グラム
Paraloid EXL 2650コア/シェル材料−50グラム
Amicure CG-1200ジシアナミド−20グラム
Twaron 1099−アラミド繊維パルプ−3グラム
Cellcom AC 7000 DB−1グラム
この配合物は固体であり、周囲温度で触れると乾燥しており、高温で硬化せずに成形可能だった。
膨張(40分、180℃)−39%
接着面引張*−22MPa
T剥離−8.5N/mm
破壊に対する引張ひずみ:6.5%
*1.8mm厚さ12.5mmの重複、0.3mmのボンドライン
下記配合物を調製した。
フェノキシ溶解生成物(70%フェノキシPKHJ、30% Epalloy 8220ビスフェノールFエポキシ樹脂)−175グラム
Araldite 1522 ES固体エポキシ付加体−50グラム
Paraloid EXL 2650コア/シェル材料−50グラム
Amicure CG-1200ジシアナミド−20グラム
Twaron 1099−アラミド繊維パルプ−3グラム
Cellcom AC 7000 DB−1グラム
Nanopox A-510−30グラム
この配合物は固体であり、周囲温度で触れると乾燥しており、高温で硬化せずに成形可能だった。
膨張(40分、180℃)−56%
接着面引張−20MPa
フェノキシ溶解生成物(70%フェノキシPKHJ、30% Epalloy 8220ビスフェノールFエポキシ樹脂)−150グラム
Araldite 1522 ES固体エポキシ付加体−75グラム
Paraloid EXL 2650コア/シェル材料−50グラム
Amicure CG-1200ジシアナミド−20グラム
接着面引張−31MPa
下記配合物を調製した。
フェノキシ溶解生成物(70%フェノキシPKHJ、30% Epalloy 8220ビスフェノールFエポキシ樹脂)−175グラム
固体ゴム付加体1*−50グラム
Paraloid EXL 2650−50グラム
Amicure CG-1200ジシアナミド−20グラム
この配合物は固体であり、周囲温度で触れると乾燥しており、高温で硬化せずに成形可能だった。
接着面引張−32MPa
T剥離−8N/mm
破壊に対するひずみ:12%
*250グラムのNipol 1072 CGXを30グラムのCardolite NC2513HP液体エポキシ希釈剤と反応させた後、280グラムのAraldite 7072固体エポキシ樹脂との反応により調製した。カルボキシル化を減らして付加反応中の架橋を防止するために前反応が必要である。
下記配合物を調製した。
フェノキシ溶解生成物(70%フェノキシPKHJ、30% Epalloy 8220ビスフェノールFエポキシ樹脂)−175グラム
固体ゴム付加体1−50グラム
Amicure CG-1200ジシアナミド−12グラム
接着面引張:34MPa
この配合物は固体であり、周囲温度で触れると乾燥しており、高温で硬化せずに成形可能だった。
Claims (13)
- フェノキシ樹脂と、衝撃改質剤と、前記フェノキシ樹脂用の硬化剤とを含んでなる固体であり、かつ周囲温度で触れると乾燥しており、高い温度で活性化されて接着特性を発現させ得る熱活性化構造接着剤であって、周囲温度と前記高い硬化温度との間の温度で形成することによって、前記硬化剤の活性化温度未満の温度で、硬化せずに成形される(平面要素、又は三次元の複雑な形状を作り出す)ことができる構造接着剤。
- 前記衝撃改質剤がコアシェルポリマー又は変性ゴム、例えばエポキシ変性ゴムである、請求項1に記載の構造接着剤。
- 約1GPa以上の弾性係数を有する、請求項1又は2に記載の構造接着剤。
- 約10MPa以上の接着面引張強度を有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の構造接着剤。
- 前記衝撃改質剤がコア/シェルポリマーである、請求項1〜4のいずれか1項に記載の構造接着剤。
- 硬化剤促進剤を含有する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の構造接着剤。
- 0.001質量%〜7質量%の前記硬化剤及び/又は硬化剤促進剤を含有する、請求項1〜6のいずれか1項に記載の構造接着剤。
- エポキシ樹脂を含有する、請求項1〜7のいずれか1項に記載の構造接着剤。
- 2質量%〜75質量%のエポキシ樹脂を含有する、請求項8に記載の構造接着剤。
- 前記エポキシ樹脂が固体である、請求項8又は9に記載の構造接着剤。
- 下記
i)ポリマー;
ii)発泡剤;
iii)充填材;
iv)流れ調節材料;
v)ナノ粒子;
vi)顔料;
vii)難燃剤;
viii)繊維;
ix)水分捕捉剤
から選択される1種以上の追加成分を含有する、請求項1〜10のいずれか1項に記載の構造接着剤。 - 請求項1〜11のいずれか1項に記載の構造接着剤を前記硬化剤の活性化温度未満の温度で基材に適用する工程、前記構造接着剤に対して第2の基材を置く工程及び前記硬化剤の活性化温度以上に温度を上昇させる工程を含んでなる結合方法。
- 前記基材が両方とも金属部品である、請求項12に記載の方法。
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