JP5399707B2 - 成形された膨張可能な材料 - Google Patents
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Description
本願は、2005年10月25日に出願された米国仮特許出願第60/729,820号について2006年10月19日に出願された米国特許出願第11/551,035号と共に出願日に関する権益を主張する出願であり、これら両方の米国仮特許出願及び米国特許出願を参照により引用し、これらの記載内容を本明細書の一部とする。
1)コンポーネントを混合して拡張可能な材料を形成するステップ、コンポーネントは、1種類又は2種類以上のポリマー材料、1種類又は2種類以上の硬化剤及び1種類又は2種類以上の発泡剤を含む
2)膨張可能な材料を成形して製品の構造体に付着するのに適している成形された膨張可能部品を形成するステップ、
3)成形された拡張可能部品を製品の構造体に隣接して(例えば、そのキャビティ内に)配置するステップ、及び、
4)成形された膨張可能部品を活性化させて部品が膨張し(例えば、発泡し)、構造体の壁にくっつき、そして硬化する(例えば、熱硬化する)ステップ
のうちの1つ又は任意の組合せを含む。
種々のポリマーが例えば共重合、配合等により膨張可能材料中に含まれるのが良いが、このことは、本発明の範囲に属する。例えば、ポリマー混合物中に適切に混ぜ込まれる可能性のあるポリマーとしては、ハロゲン化ポリマー、ポリカーボネート、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、アクリレート、メタクリレート、エポキシ、シリコーン、フェノール、ゴム、ポリフェニレンオキシド、ターフタレート、アセテート(例えば、エチレンビニルアセテート(EVA))、メタクリレート(例えば、エチレンメチルアクリレートポリマー(EMA))又はこれらの混合物が挙げられるが、これらには限定されない。他の利用できると考えられるポリマー材料は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリオレフィン、ポリアクリレート、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(ビニルクロリド)、ポリ(メチルメタクリレート)、ポリ(ビニルアセテート)、ポリ(ビニリデンクロリド)、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、ポリメタクリレートであるのが良く又はこれらを含むのが良いが、これらには限定されない。
膨張可能材料は、1種類又は2種類以上の強化熱可塑性材料を更に含む場合がある。強化可能な熱可塑性樹脂の例としては、ポリオレフィン(例えば、ポリエチレン)、ポリプロピレンエチレンメタクリレート、エチレンビニルアセテート、熱可塑性エポキシ樹脂、ポリエステル、ポリアミド、これらの組合せ等が挙げられるが、これらには限定されず、かかる熱可塑性樹脂を強化材料、例えば高靱性熱可塑性樹脂、エラストマー、熱可塑性エラストマー又はこれらの組合せで強化できる。
膨張可能材料中の硬化剤及び促進剤は、当業者には認識されるように、代表的には、硬化されるべきポリマー材料で決まることになる。硬化剤及び硬化剤用促進剤の量は、発泡剤と同様、所望の気泡構造の種類、膨張可能な材料の所望の膨張量、所望の膨張速度等に応じて活性化可能材料内で幅広く様々な量であって良い。活性化可能材料中の硬化剤及び硬化剤用促進剤の量に関する例示の範囲は、約0.1重量%〜約7重量%である。
特定の一実施形態では、膨張可能な材料は、ブロックトイソシアネート及びイソシアネート反応性化合物を含む単一の化合物を含むのが良いことが想定される。一例として、膨張可能材料は、ポリオールとしても分類可能なブロックトイソシアネートを含み又は実質的に全体がこれで形成されたものであるのが良い。かかるブロックイソシアネートの一例は、ヒドロキシル機能性ウレトジオンであり、これは、好ましくは、自由NCO基を含まない。以下の反応式IIは、代表的には150℃よりも高い温度への暴露によりポリウレタンに変えられる1つのかかる1つのイソシアネートを示している。
1種類又は2種類以上の発泡剤を膨張可能材料に添加して所望ならば膨張可能材料内に連続気泡及び(又は)独立気泡構造体を形成する不活性ガスを生じさせるのが良い。このようにすると、膨張可能材料から作られた製品の密度を低くすることができる。加うるに、膨張可能材料の膨張は、密封性、基板湿潤性、基板への付着性、防音、これらの組合せ等を向上させるのに役立つ。
発泡剤の促進剤も又、膨張可能材料中に混入するのが良い。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大させるのが良い。好ましい1つの発泡剤用促進剤は、金属塩又は酸化物、例えば金属酸化物、例えば酸化亜鉛である。他の好ましい促進剤としては、改質又は非改質チアゾール又はイミダゾール、ウレア等が挙げられる。
膨張可能材料は、1種類又は2種類以上の充填材を更に含むのが良く、かかる充填材としては、粒状物質(例えば、粉末)、ビード、微小球等が挙げられるが、これらには限定されない。好ましくは、充填材は、膨張可能材料中に存在する他の成分と一般的には反応を起こさない比較的低密度材料を含む。
チキソトロープであっても良く又はそうでなくても良い或る特定の充填材は、自立性を膨張可能材料に与えるのを助けることができる。かかる充填材の好ましい例としては、ガラス、炭素繊維、グラファイト、天然繊維、裁断又は連続ガラス、セラミック、アラミド又は炭素繊維等が挙げられるが、これらには限定されない。
他の添加剤、作用剤又は性能改質剤も又所望に応じて膨張可能材料に含まれるのが良く、かかる物質としては、耐UV性剤、難燃剤、耐衝撃性改良剤、熱安定化剤、UV開始剤、着色剤、処理助剤、潤滑剤、補強材(例えば、細断又は連続ガラス、セラミック、アラミド又は炭素繊維等)が挙げられるが、これらには限定されない。一例として、膨張可能材料は、水分掃去剤、例えば金属酸化物(例えば、酸化カルシウム)を含むのが良い。
一般に、本発明の膨張可能又は活性化可能材料は、活性化前、活性化中、又は活性化後のいずれかに或る特定の性質を有することが望ましいが、かかる性質は、別段の指定がなければ必要であるというわけではない。さらに、以下の範囲よりも高い又は低い値は、別段の指定がなければ、本発明の範囲内に含まれる。さらに、ASTM規格に従って性質を判定することができる。
示唆したように、種々の形式の混合及び成形技術を膨張可能材料の形成及び成形のために利用することができる。例としては、押出し、回分混合、成形(圧縮成形、射出成形、吹き込み成形)等が挙げられる。一実施形態によれば、膨張可能材料の成分を別々に、一緒に又は材料のサブセットとして押出機に提供してこの中で混合する。かかる実施形態では、膨張可能材料は、材料の混合及び(又は)混合熱に起因して押出機内で部分的に硬化することができる。次に、この材料を押出機ダイ又はオリフィスにより成形し、次に所望の形状に切断するのが良い。しかる後、膨張可能材料を混合すると共に押し出してペレットの状態に切断し、膨張可能材料を射出成形機に供給して更に成形すると共に好ましくは部分的に硬化させても良い。当然のことながら、膨張可能材料は、他のやり方によっても(例えば、成分液体等として)成形機に提供できる。
Claims (14)
- 製品の構造体を補強する方法であって、
第1の硬化剤を含み、かつ、部品の形成前及び膨張中に自立性を備えた膨張可能な材料からなる初期固形ペレットを用意するステップを有し、
前記膨張可能な材料の自立性は、ペレットの加工中に前記膨張可能材料の部分的硬化を生じさせる前記第1の硬化剤及び次のもの、即ち、
スチレンポリマー材料と、
チキソトロープ又は繊維充填材と、
の前記膨張可能材料中への混入に起因し、
さらに、前記膨張可能材料を部品の状態に射出成形するステップと、
前記部品を前記製品の構造体によって少なくとも部分的に画定されたキャビティ内に挿入するステップと、
前記活性化可能材料を活性化させて硬化し、膨張し、そして前記構造体の壁にくっつくようにするステップと、を有し、
前記硬化は、第2の硬化剤の存在に起因し、
前記部分的硬化は、前記膨張可能材料の活性化の前に起こり、
前記部品の膨張可能材料は、元の非膨張体積に対して102%以上、500%未満の体積まで膨張し、
硬化の開始と、前記膨張可能材料の活性化の際の実質的な完全な硬化との間の急速硬化時間は、30分未満であり、
前記部材は、製品の構造体へ前記部品を支持なしで適用する際に、十分に自立し、
前記部品は膨張の際に実質的に形状を維持する、
方法。 - 前記膨張可能材料は、触れてみて実質的に不粘着性である、請求項1記載の方法。
- 前記部品は、活性化時に、5MPaよりも大きな圧縮強度を示すフォームを形成する、請求項1又は2記載の方法。
- 前記部品は、骨組み部品である、請求項1、2又は3記載の方法。
- 前記製品は、自動車である、請求項1、2、3又は4記載の方法。
- 前記膨張可能材料の前記成形ステップは、前記膨張可能材料を成形又は押し出して前記キャビティに少なくとも部分的に一致した形状を有するようにするステップを含む、請求項1〜5のうちいずれか一に記載の方法。
- 前記部品は、前記キャビティ内の挿入時に、実質的に支持体及び成形キャリヤが用いられることはない、請求項1〜6のうちいずれか一に記載の方法。
- 前記膨張可能材料は、前記キャビティ内への前記部品の挿入時に前記部品の重量で少なくとも90%を占める、請求項1〜7のうちいずれか一に記載の方法。
- 前記膨張可能材料から成形された前記部品は、内部リブを備えた管状構造体であり、前記管状構造体と前記リブの両方は、前記膨張可能材料で形成される、請求項1〜8のうちいずれか一に記載の方法。
- 前記膨張可能材料は、前記膨張可能材料中に次のもの、即ち、
i)分子量が1200よりも大きなエポキシ樹脂を含む比較的高い分子量のポリマー材料、
ii)強化TPERを含む強化熱可塑性樹脂、又は、
iii)繊維充填材
のうちの2つ又は3つ以上を含む、請求項1〜9のうちいずれか一に記載の方法。 - 前記繊維充填材は、アラミド繊維を含む、請求項10記載の方法。
- 前記部品の膨張可能材料は、元の非膨張体積に対して115%以上、300%未満の体積まで膨張する、請求項1〜11のうちいずれか一に記載の方法。
- 硬化の開始と、前記膨張可能材料の活性化の際の実質的な完全な硬化との間の急速硬化時間は、10分未満である、請求項1〜12のうちいずれか一に記載の方法。
- 前記部分は、活性化の際に、50MPaを越える弾性率を示すフォームを形成する、請求項1〜13のうちいずれか一に記載の方法。
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