説明

飽和ポリマーを含むイソソルビドを含有する樹脂組成物

本発明は、(a)不飽和ポリエステル樹脂および/またはビニルエステル樹脂、(b)反応性希釈剤、および(c)反応性希釈剤に可溶な飽和ポリマーを含み、飽和ポリマーが、イソソルビド構成単位を含み、分子量Mが少なくとも1500ダルトンである樹脂組成物に関する。

【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【0001】
本発明は、(a)不飽和ポリエステル樹脂および/またはビニルエステル樹脂、(b)反応性希釈剤、および(c)反応性希釈剤に可溶な飽和ポリマーを含む樹脂組成物に関する。本発明による樹脂組成物は、表面性状および機械的性質が重要な構造用途、例えば、ゲルコートや風車翼、特に、要求の高い自動車用途等に用いるのに適している。本明細書において用いられる、構造用途に好適であるとは、当該樹脂組成物が硬化することによって構造物になることを意味する。本明細書における構造物とは、厚みが少なくとも0.5mmであり、適切な(構造物の最終用途に依存する)機械的性質を有すると見なされるものを指す。
【0002】
反応性希釈剤も含む不飽和ポリエステル樹脂および/またはビニルエステル樹脂組成物において、樹脂組成物を硬化させることにより得られる構造物の表面性状を改善するために飽和ポリマーを使用することは当該技術分野において周知である。構造用途の中でもより要求の高いものの1つに、構造物の機械的性質に加えて表面品質も重視される自動車産業がある。
【0003】
飽和ポリマーを収縮防止剤(anti−shrinkage additive)として使用することの主な欠点は、樹脂組成物を硬化させることにより得られる物体の機械的性質が悪影響を受けることにある。従来は、硬化品(cured part)の表面性状を向上させると、その代償として硬化品の機械的性質が低下することになり、その逆も同様である。
【0004】
本発明の目的は、硬化品の表面性状を改善することができる収縮防止剤であって、同様に表面性状を改善することができる収縮防止剤と比較して機械的性質の低下が小さい収縮防止剤を提供することにある。
【0005】
ここで、驚くべきことに、イソソルビド構成単位を含み、数平均分子量Mが少なくとも1500ダルトンである、反応性希釈剤に可溶な飽和ポリマーによってこのことが達成できることが見出された。本発明のさらなる利点は、本発明による樹脂組成物を成形することにより得られる硬化品の脱型がより容易になることにある。
【0006】
数平均分子量(M)は、ポリスチレン標準および分子量測定用に設計された適切なカラムを用いてテトラヒドロフラン中でGPCを行うことにより測定される。好ましくは、イソソルビド構成単位を含む飽和ポリマーの数平均分子量Mは、少なくとも1600ダルトン、より好ましくは少なくとも1700ダルトン、より好ましくは少なくとも1800ダルトンである。明瞭化のため、数平均分子量の異なる飽和ポリマーの混合物を適用する場合は、平均分子量の平均値が1500ダルトンを超えるものとする。一般に、イソソルビド構成単位を含む飽和ポリマーの数平均分子量Mは20000ダルトン未満である。好ましくは、イソソルビド構成単位を含む飽和ポリマーの数平均分子量Mは、15000ダルトン未満、より好ましくは10000ダルトン未満である。
【0007】
飽和ポリマー中のイソソルビドの飽和ポリマーの総重量に対する量は、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%、よりさらに好ましくは少なくとも15重量%である。飽和ポリマー中におけるイソソルビドの飽和ポリマーの総重量に対する量は、好ましくは最大で55重量%、より好ましくは最大で45重量%、よりさらに好ましくは最大で35重量%である。好ましい実施形態においては、飽和ポリマー中におけるイソソルビドの飽和ポリマーの総重量に対する量は、5〜55重量%、好ましくは5〜45重量%、より好ましくは5〜35重量%、よりさらに好ましくは10〜35重量%、最も好ましくは15〜35重量%である。
【0008】
本明細書において、飽和ポリマーとは、不飽和ポリエステル樹脂および/またはビニルエステル樹脂のラジカル重合において反応性を示す不飽和を有しないものを指す。明瞭化のため、芳香族環はラジカル重合において反応しないので、芳香族環は飽和ポリマーに包含されるものとする。
【0009】
好ましい実施形態において、反応性希釈剤に可溶な飽和ポリマーは飽和ポリエステルである。その理由は、一般に、不飽和ポリエステル樹脂および/またはビニルエステル樹脂と反応性希釈剤との混合物中への飽和ポリエステルの溶解性が、この種の混合物への他の飽和ポリマーの溶解性よりも高いためである。
【0010】
飽和ポリエステルは、少なくともジカルボン酸またはその無水物をジオールと縮合させることにより製造される。このような縮合はポリエステル技術の当業者に周知である。ジカルボン酸反応体の例としては、アジピン酸、フタル酸(無水物)、イソフタル酸、およびテレフタル酸が挙げられる。イソソルビド以外のジオール反応体の例としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、およびヘキサンジオールが挙げられる。このような縮合を行った後、ポリエステルの数平均分子量を調整するために、これらの末端ヒドロキシルまたは酸末端基を多官能性イソシアネートまたはエポキシドを用いて鎖延長することができる。
【0011】
好ましい実施形態においては、飽和ポリエステルは、イソソルビド構成単位以外に、飽和脂肪族ジカルボン酸構成単位および場合により他のジオール構成単位、例えばエチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ジブチレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、およびこれらの混合物を含む。
【0012】
好ましくは、飽和脂肪族ジカルボン酸は、以下の式HOOC−(CH−COOH(式中、xは、1〜20の整数である)を有する。本明細書において用いられる所与の任意の範囲の上限および/または下限に関しては、境界値も範囲に包含されるものとする。より好ましくは、xは、2、3、4、5、または6である。よりさらに好ましくは、xは4(その場合、脂肪族ジカルボン酸はアジピン酸になる)である。飽和ポリマーは、ヒドロキシ酸構成単位等の他の構成単位も含むことができる。飽和ポリマーが飽和脂肪族ジカルボン酸構成単位を含む場合、脂肪族ジカルボン酸のモル量に対するイソソルビドのモル量は、好ましくは1:10〜10:1、より好ましくは1:2〜7:1、よりさらに好ましくは1:1〜5:1である。
【0013】
飽和ポリエステルは、イソソルビド構成単位以外の他のジオール構成単位を含むことができる。酸基の総モル量に対するヒドロキシル基の総モル量のモル比は、好ましくは1:10〜10:1、より好ましくは1:5〜5:1、よりさらに好ましくは1:2〜2:1、よりさらに好ましくは1:1,5〜1,5:1、よりさらに好ましくは1:1,3〜1,3:1である。
【0014】
本発明に関し用いられる不飽和ポリエステル樹脂またはビニルエステル樹脂は、当業者に周知の任意のこの種の樹脂を用いることができる。その例は、M.Malikら、J.M.S.−Rev.Macromol.Chem.Phys.,C40(2&3),p.139〜165(2000)の概説記事に記載されている。著者らは、その構造に基づきこの種の樹脂を5つの群に分類している(pp.141〜142):
(1)オルソ系樹脂:これらは、無水フタル酸、無水マレイン酸、またはフマル酸、およびグリコール(1,2−プロピレングリコール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,3−プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、水素化ビスフェノール−A等)をベースとするものである。
(2)イソ系樹脂:これらは、イソフタル酸、無水マレイン酸、またはフマル酸およびグリコールから調製されるものである。
(3)ビスフェノールAフマレート:これらはエトキシ化ビスフェノールAおよびフマル酸をベースとするものである。
(4)クロレンド酸系樹脂(Chlorendics):これらは、不飽和ポリエステル(UP)樹脂の調製において塩素/臭素含有無水物またはフェノールから調製された樹脂である。
(5)ビニルエステル(VE)樹脂:これらの樹脂が使用される主な理由は、耐加水分解性および極めて優れた機械的性質を有することにある。これらは末端の位置にのみ不飽和部位を有し、これは、例えば、エポキシ樹脂(例えば、ビスフェノールAのジグリシジルエーテル、フェノールノボラック型エポキシド、またはテトラブロモビスフェノールAをベースとするエポキシ)を(メタ)アクリル酸と反応させることにより導入されたものである。(メタ)アクリル酸に替えて(メタ)アクリルアミドも使用することができる。
【0015】
このような分類の樹脂に加えて、いわゆる純粋なマレイン酸樹脂およびいわゆるジシクロペンタジエン(DCPD)樹脂も本発明に使用することができる。本明細書において用いられる不飽和ポリエステル樹脂としては、M.Malikら、J.M.S.−Rev.Macromol.Chem.Phys.,C40(2&3),p.141〜142(2000)に記載された不飽和ポリエステル樹脂が挙げられるが、純粋なマレイン酸樹脂、DCPD樹脂、およびエポキシまたはウレタン結合を含むハイブリッド不飽和ポリエステル樹脂も挙げられる。純粋なマレイン酸樹脂(DSM Composite Resins,Schaffhausen,SwitzerlandのPalapreg P18−21、Palapreg 0423−02、Palapreg P18−03等)は、本発明に関し非常に好適に使用することができる。硬化樹脂のガラス転移温度が100℃を超えるあらゆる構造用UP樹脂およびVE樹脂に関しても同様である。本明細書において用いられる純粋なマレイン酸樹脂とは、不飽和ポリエステルの調製に使用される二酸がマレイン酸、無水マレイン酸、および/またはフマル酸であるものを指す。Malikらにより記載されたビニルエステル樹脂に加えて、ビニルエステルウレタン樹脂(ウレタン(メタ)アクリレート樹脂とも称される)に分類されるものも、ビニルエステル樹脂として区別することができる。本明細書において用いられるビニルエステル樹脂とは、(メタ)アクリレート官能性樹脂((meth)acrylate functional resin)としても周知の、少なくとも1種の(メタ)アクリル酸エステル末端官能基を含むオリゴマーまたはポリマーである。ビニルエステルウレタン樹脂(ウレタン(メタ)アクリレート樹脂とも称される)の分類もここに含まれる。好ましいビニルエステル樹脂は、ウレタンメタクリレート樹脂等のメタクリレート官能性樹脂である。好ましいメタクリレート官能性樹脂は、エポキシオリゴマーまたはポリマーを、メタクリル酸またはメタクリルアミド、好ましくはメタクリル酸と反応させることにより得られる樹脂である。
【0016】
不飽和ポリエステル樹脂の酸価は、好ましくは20〜70mgKOH/gの範囲にある(ISO 2114−2000準拠して測定)。
【0017】
好ましくは、本発明による組成物は、不飽和ポリエステル樹脂またはビニルエステル樹脂を含む。より好ましくは、本発明による組成物は、不飽和ポリエステル樹脂を含む。好ましくは、本発明による樹脂組成物中の硬化性樹脂は、不飽和ポリエステル樹脂であり、より好ましくは純粋なマレイン酸樹脂である。その理由は、不飽和ポリエステル樹脂、特に純粋なマレイン酸樹脂を使用することによりクラスAの表面性状および好適な機械的性質を有する硬化品をより容易に得ることができるためである。
【0018】
本発明による樹脂組成物は、反応性希釈剤を含む。希釈剤は、例えば、樹脂組成物の取扱いをより容易にすることを目的とした粘度調整に使用されるであろう。明瞭化のため、反応性希釈剤は、本発明による組成物中に存在する不飽和ポリエステル樹脂および/またはビニルエステル樹脂と共重合することができる希釈剤である。例えば、反応性希釈剤として作用する好適なモノマーの例としては、アルケニル芳香族モノマー(例えば、スチレンやジビニルベンゼン等)が挙げられるが、熱硬化性樹脂の分野で使用される当業者に周知の他のあらゆる反応性モノマーを使用することができる。好ましいモノマーは、スチレン、アルファ−メチルスチレン、クロロスチレン、ビニルトルエン、ジビニルベンゼン、イタコン酸のジエステル(例えば、イタコン酸ジメチル等)、メタクリル酸メチル、tert.ブチルスチレン、アクリル酸tert.ブチル、ブタンジオールジメタクリレート、およびこれらの混合物である。好ましくは、本組成物は、反応性希釈剤としてメタクリル酸エステル含有化合物および/またはスチレンを含む。より好ましくは、本組成物は、反応性希釈剤としてスチレンを含む。よりさらに好ましくは、本組成物の反応性希釈剤はスチレンである。
【0019】
本発明による樹脂組成物中に存在する、イソソルビド構成単位を含み、分子量が少なくとも1500ダルトンである飽和ポリマーは、本発明による樹脂組成物中に存在する反応性希釈剤に可溶であることが必要である。可溶であるとは、23℃、大気圧下における反応性希釈剤1リットル当たりの飽和ポリマーの溶解性が少なくとも10g、好ましくは少なくとも50g/リットル、より好ましくは少なくとも100g/リットルであることを意味する。好ましくは、飽和ポリマーは、本発明による樹脂組成物の成分(a)すなわち不飽和ポリエステル樹脂およびビニルエステル樹脂ならびに成分(b)すなわち反応性希釈剤の混合物に可溶である。したがって、可溶であるとは、23℃、大気圧下における(a)および(b)の1:1混合物1リットル当たりの飽和ポリマーの溶解性が少なくとも10g、好ましくは少なくとも50g/リットル、より好ましくは少なくとも100g/リットルであることを意味する。
【0020】
好ましくは、イソソルビド構成単位を含み、分子量が少なくとも1500ダルトンである飽和ポリマーの少なくとも一部は、二峰性の分子量分布を有する。より好ましくは、イソソルビド構成単位を含み、分子量が少なくとも1500ダルトンである飽和ポリマーは、二峰性分子量分布を有する。好ましくは、二峰性分布は、鎖延長により得られる。驚くべきことに、鎖延長により得られる二峰性分子量分布を有する飽和ポリマーを用いることにより、表面性状に実質的に悪影響を及ぼすことなく機械的性質がさらに向上することが分かった。さらに、鎖延長により得られる二峰性分子量分布を有する飽和ポリマーを利用することのさらなる利点は、類似の数平均分子量を有するが鎖延長を用いて得られたものではないポリマーと比較して、この種のポリマーの調製時間がはるかに短縮されることにある。鎖延長は、好ましくは、ジエポキシドを用いることにより達成される。好ましいジエポキシドはビスフェノールAのグリシジルエーテルである。好ましいジエポキシドは、ビスフェノールAのジグリシジルエーテルである。
【0021】
本発明による組成物は、好ましくは以下の構造:
【化1】



(式中、R、Rは、HまたはCHであり、n、mは、0〜20の整数であり、Pは、イソソルビド構成単位を含むポリマーである)を有する飽和ポリマーを含む。
【0022】
好ましくは、n+mは、0〜8の整数である。Rは、好ましくはHである。Rは、好ましくはCHである。nおよびmは、好ましくは0である。Pは、好ましくは、さらにアジピン酸構成単位を含む。ポリマーPの分子量Mは、好ましくは750〜10000ダルトンであり、式(1)に従う鎖延長されたポリマーの分子量Mは、好ましくは1850〜21000ダルトンである。
【0023】
したがって本発明は、(a)不飽和ポリエステル樹脂および/またはビニルエステル樹脂、(b)反応性希釈剤、ならびに(c)式(1)に従う構造を有する飽和ポリマーを含む樹脂組成物にも関する。
【0024】
本発明による樹脂組成物は、イソソルビド構成単位を含まない飽和ポリマーをさらに含むことができる。
【0025】
イソソルビド構成単位を含まない飽和ポリマーの最大量は、本発明の目的が依然として達成できるようなものである。イソソルビド構成単位を含まない飽和ポリマーの最大量は、好ましくは飽和ポリマーの総量の90重量%未満、より好ましくは70重量%未満、よりさらに好ましくは50重量%未満である。
【0026】
本発明による樹脂組成物は、低収縮化されており(shrink−controlled properties)、シートモールディングコンパウンドおよびバルクモールディングコンパウンド(SMCおよびBMC)に使用するのに適しており、(a)不飽和ポリエステル樹脂および/またはビニルエステル樹脂と、(b)反応性希釈剤と、(c)収縮防止剤としての、イソソルビド構成単位を含み、分子量Mが少なくとも1500ダルトンである飽和ポリマーとを含む。通常、この種の樹脂組成物は、(d)ラジカル開始剤(好ましくは過酸化物)と、(e)増粘剤と、(f)繊維強化材と、場合により、(g)離型剤、(h)湿潤剤および減粘剤、ならびに(i)充填材の群から選択される1種またはそれ以上の他の成分とをさらに含む。本発明による熱硬化性樹脂組成物は、熱的硬化が可能(thermally curable)すなわち樹脂組成物に熱処理を施すことにより硬化させることが可能な熱硬化性樹脂組成物である。より詳細には、本発明は、クラスAの特性を有するこの種の熱的に硬化された樹脂組成物、特にクラスAのSMCコンパウンドに関する。
【0027】
本明細書において、低収縮化されたとは、標準的な圧縮および射出成形の両条件下(通常は、140〜170℃の温度および5〜10MPaの圧力を含む)において硬化させた樹脂組成物の収縮が+1%〜−0.1%の範囲内にあることを意味する。上記範囲が最も広い範囲であり、これをより狭い部分範囲に分けることができる。当業者は、通常、このような範囲および部分範囲を
(i)低収縮(low−shrink)(収縮の最も広い範囲であり、硬化収縮が+1%〜0.1%の範囲にある)、
(ii)超低収縮(low−profile)(硬化収縮が+0.2%〜−0.05%の範囲にある)、
(iii)クラスA(収縮の最も厳しい範囲であり、硬化収縮が+0.01%〜0.09%の範囲にある)と定めている。
【0028】
負の収縮の値は(僅かな)膨張に相当することに留意されたい。不飽和ポリエステル樹脂の収縮、収縮防止剤の使用、特に低収縮化剤(low profile additive)(以後、LPAと称する)の収縮抑制のための使用、ならびに収縮機構に関する文献は非常に多く存在する。例えば、以下の文献を参照することができる:
− Atkins,K.E.,Paul D.R.,Newman S.編,Polymer blends,Vol.2,New York,Academic Press(1978),p.391;
− Han,C.D.ら,J.Appl.Polym.Sci.,28(1983),p.743;
− Meyer,R.W.,Handbook of pultrusion technology,New York,Chapman and Hall(1988),p.62;
− Bartkus,E.Jら,Applied.Polymer.Symp.,No.15,p.113(1970);
− Pattison,V.A.ら,J.Appl.Polym.Sci.,18(1974),p.2763;
− Hsu,C.P.ら,J.Appl.Polym.Sci.,31(1991),p.1450;
− Suspene,L.ら,Polymer 32(1991),p.1594;
− Huang,Y.J.ら,J.Appl.Polym.Sci.,55(1995),p.323;
− Huang,Y.J.ら,Polymer 37(1996),p.401。
【0029】
本発明による組成物中における成分(a)、(b)、または(c)の相対量((a)、(b)、および(c)の総量を100重量%と見なす)は、好ましくは(a)が10〜70重量%、(b)が5〜50重量%、(c)が2〜70重量%である。
【0030】
本発明による組成物は、好ましくは、繊維強化材、充填材、増粘剤、離型剤、および/または湿潤剤をさらに含む。当業者は、本発明の硬化性樹脂組成物に適用することができる成分の範囲を周知している。好適な範囲は、不飽和ポリエステル樹脂および/またはビニルエステルが5〜35重量%、反応性希釈剤が25〜75重量%、収縮防止剤としての飽和ポリマーが0,1〜10重量%、および任意的な充填材が0〜55重量%、および繊維強化材が20〜50重量%(樹脂組成物全体に対する)である。
【0031】
最後に、本発明は、本発明による樹脂組成物からシート成形またはバルク成形を用いて製造された成形品(part)に関する。本発明による成形品は自動車産業に用いるのに非常に適している。自動車産業に用いられる典型的なシートモールディングコンパウンド(SMC)またはバルクモールディングコンパウンド(BMC)においては、不飽和ポリエステル樹脂成分は、配合全体の約10〜15重量%を占める。
【0032】
さらに本発明は、以下の構造:
【化2】




(式中、R、Rは、HまたはCHであり、n、mは、0〜20の整数であり、Pは、イソソルビド構成単位を含む飽和ポリエステルである)に従うイソソルビド構成単位を含むポリマーに関する。
【0033】
好ましくは、n+mは、0〜8の整数である。Rは、好ましくは、Hである。Rは、好ましくは、CHである。nおよびmは、好ましくは0である。好ましくは、Pはさらにアジピン酸構成単位を含む。ポリマーPは、好ましくは、分子量Mが750〜10000ダルトンであり、式(1)に従う鎖延長されたポリマーの分子量Mは、好ましくは1850〜21000ダルトンである。本発明はまた、イソソルビド構成単位を含むこの種の飽和ポリマーの、不飽和ポリエステル樹脂および/またはビニルエステル樹脂および反応性希釈剤を含む樹脂組成物中における収縮防止剤としての使用にも関する。
【0034】
さらに本発明は、好ましくは、本発明による不飽和ポリエステル樹脂および/またはビニルエステル樹脂組成物をラジカル硬化させる方法であって、(i)不飽和ポリエステル樹脂および/またはビニルエステル樹脂組成物をラジカル重合用開始剤、好ましくは過酸化物と混合することと、次いで(ii)この樹脂組成物をラジカル硬化させることとを含む方法に関する。過酸化物の量は、通常は20重量%未満、好ましくは10重量%未満の範囲内で変化させることができる(過酸化物の量は、(a)、(b)、および(c)の総量に対する)。好ましくは、硬化は、高温で成形を行うことにより実施され、より好ましくは、硬化は、特にSMCまたはBMC成形品、好ましくはクラスAの表面性を有するSMCまたはBMC成形品を得るための圧縮成形により実施される。
【0035】
さらに本発明は、本発明による組成物をラジカル硬化させることにより得られる硬化品に関連し、好ましくは、硬化は、圧縮成形により実施される。特に本発明は、本発明による組成物をSMCまたはBMC金型内で熱的に硬化させることにより得られるSMCまたはBMC成形品にも関連する。
【0036】
ここで本発明を一連の実施例により示すが、実施例に示す実施形態にいかなる形でも制限されない。
【0037】
[実施例および実験]
[実験]
[分子量測定]
合成ポリエステルの分子量は、テトラヒドロフランを溶離液としたゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)を行うことにより得た。ポリスチレン標準を用いて室温で検量線を得た。
【0038】
Waters 510ポンプ、PL gel 5μm mixed−Cカラム(Polymer Laboratories、低分子量用設計)3本、およびWaters 410屈折率検出器を備えたシステムで分析した。
【0039】
[機械的性質]
硬化品の機械的性質は、ISO 178およびISO 527−2に準拠し、万能試験機(Franke Type 81205)を用いて測定した。
【0040】
[酸価]
樹脂の酸価は、ISO 2114−2000に準拠し、電位差滴定装置(Titrino 798,Metrohm)を用いて滴定により測定した。
【0041】
[融点]
示差走査熱量測定(DSC)(Mettler,DSC 821e)を用いた分析により溶融温度を得た。昇温速度を5℃/分として2回昇温した(開始温度130℃、終了温度220℃)。2回目昇温の発熱ピーク値から融点を得た。
【0042】
[溶融粘度測定]
ブルックフィールドCAP 2000粘度計(コーン/プレート法;750rpm、210℃、コーン4)を用いて溶融粘度測定を実施した。
【0043】
[最終樹脂粘度測定]
スチレンに溶解させた樹脂の粘度を、ISO 3219に準拠して、Physica MC1粘度計を用いて23℃で測定した。
【0044】
[収縮]
成形品の収縮を、Time Electronicからの精密測定装置(precision measuring unit)Electronic Scaleを用いて線収縮として測定した。収縮が0%であれば収縮は起こっていない。正の値は収縮を意味し、負の値は膨張を意味する。
【0045】
[表面性状]
うねり(long term waviness)、ざらつき(short term waviness)、繊維のプリントスルー(fibre print−through)、均質性、および光沢を目視により判定した。値が1であれば非常に良好であることを意味し、値が6であれば非常に悪いことを意味する。
【0046】
[飽和ポリエステルの合成]
[イソソルビドを含むポリエステル樹脂Aの合成]
窒素導入管、ビグロウ(Vigreaux)カラム、およびメカニカルスターラーを備えた6リットルの丸底ガラスフラスコに、アジピン酸2411g、プロピレングリコール806g、およびイソソルビド864gを装入した。フラスコを窒素置換してブチルヒドロキシオキソスタンナン1.7g、水酸化リチウム0.04g、およびヒドロキノン0.3gを加えた。1時間かけてゆっくりと135℃に昇温し、次いで1時間かけてゆっくりと200℃に昇温した後、200℃の温度を30分間維持した。次いで、0.5時間かけて210℃に昇温し、酸価が12mgKOH/gに到達するまで210℃に維持した(約30時間を要した)。温度を120℃に低下させた後、2−メチルヒドロキノン0.42gおよびスチレン1400gを加えた。樹脂の数平均分子量(M)はM=2100ダルトンであり、多分散指数(PDI)は4.2であった。スチレンに溶解させた樹脂の粘度は23℃で2.4Pa.sであった。
【0047】
[鎖延長による二峰性イソソルビド含有ポリエステル樹脂Bの合成]
窒素導入管、ビグロウカラム、およびメカニカルスターラーを備えた12リットルのステンレス鋼反応器に、アジピン酸8184g、プロピレングリコール2672g、およびイソソルビド2932gを装入した。反応器を窒素置換した後、ブチルヒドロキシスタンナン6.1g、水酸化リチウム0.13g、およびヒドロキノン1.2gを加えた。次いでフラスコを140℃で1時間加熱した。140℃の温度で2時間維持した後、1時間以内に150℃まで昇温し、3時間かけて150から210℃まで昇温し、最後に酸価が32mgKOH/gになるまで210℃に維持した。
【0048】
ビスフェノールAジグリシジルエーテル836gを反応器に導入した後、酸価が10.7mgKOH/gに到達するまで鎖延長反応を160℃で実施した(約7時間を要した)。ポリエステルを2−メチルヒドロキノン1.6gおよびスチレン5200gを装入したミキサーに移し替えた。樹脂の数平均分子量(M)は2100ダルトンであり、PDIは3.6であった。スチレンに溶解させた樹脂の粘度は23℃で3Pa.sであった。
【0049】
[イソソルビド含有ポリエステル樹脂Cの合成]
窒素導入管、ビグロウカラム、およびメカニカルスターラーを備えた6リットルの丸底ガラスフラスコに、アジピン酸2411g、プロピレングリコール787g、およびイソソルビド864gを装入した。フラスコを窒素置換し、次いでブチルヒドロキシスタンナン1.7g、水酸化リチウム0.04g、およびヒドロキノン0.3gを加えた。次いでフラスコを、時間/温度プログラムが可能なコントローラーで制御された電気マントルヒーターを用いて1時間以内に140℃まで加熱した。温度を140℃で2時間維持した後、1時間かけて150℃に昇温し、150から210℃まで3時間かけて昇温し、最後に酸価が32mgKOH/gに到達するまで210℃に維持した。温度を120℃に低下させた後、2−メチルヒドロキノン0.42gおよびスチレン1400gを加えた。混合物を3時間撹拌して完全に均質化させた。樹脂の数平均分子量(M)は1400ダルトンであり、PDIは2.45であった。スチレンに溶解させた樹脂の粘度は23℃で0.9Pa.sであった。
【0050】
[イソソルビド含有ポリエステル樹脂Dの合成]
窒素導入管、ビグロウカラム、およびメカニカルスターラーを備えた6リットルの丸底ガラスフラスコに、テレフタル酸ジメチル1942g、1,4−ブチレンジオール2073g、およびイソソルビド291gを導入した。反応器を窒素置換した後、チタン(IV)ブトキシド2.01gを加えた。温度を1時間かけてゆっくりと135℃に昇温し、次いで1時間かけてゆっくりと200℃に昇温した後、温度を200℃で30分間維持した。次いで温度を1.5時間かけて250℃に昇温し、250℃で2時間維持した後、210℃における溶融粘度が0.55Pa.sとなった。その後、融点が200℃の固体樹脂を室温に放冷した。この固体樹脂はスチレンにもメタクリル酸メチルにもブタンジオールジメタクリレートにも溶解しないだけでなく、これらの反応性希釈剤を含む不飽和ポリエステル樹脂の混合物にもビニルエステル樹脂の混合物にも溶解しなかった。
【0051】
[樹脂E]
上述の樹脂に加えて、LPA添加剤として通常使用することができる、Mが1900ダルトンの飽和ポリエステルであるPalapreg H2681−01(DSM Composite Resins,Schaffhausen,Switzerland)も比較目的で評価した。
【0052】
[国際公開第97/28211号パンフレットの低収縮化剤#1の類縁体である二峰性イソフタル酸含有ポリエステル樹脂の鎖延長による合成(樹脂F)]
窒素導入管、ビグロウカラム、およびメカニカルスターラーを備えた6リットルの丸底ガラスフラスコに、イソフタル酸2448g、アジピン酸239g、2−メチル1,3−プロパンジオール885g、ジエチレングリコール435g、エタンジオール112g、およびポリエチレングリコール400を261gを装入した。フラスコを窒素置換し、次いで、時間/温度プログラムが可能なコントローラーで制御された電気マントルヒーターを用いて225℃までゆっくりと加熱した。酸価が26mgKOH/gに到達するまで温度を225℃で約10時間維持した。
【0053】
温度を170℃に低下させた後、ビスフェノールAジグリシジルエーテル197gを反応器に導入し、鎖延長反応を酸価が10.9mgKOH/gに到達するまで45分間実施した。温度を140℃に低下させた後、tert−ブチルカテコール1,6gおよびスチレン3200gを加えた。混合物を5時間撹拌して完全に均質化させた。樹脂の数平均分子量(M)は4800ダルトンであり、PDIは2.3であった。スチレンに溶解させた樹脂の23℃における粘度は0,6Pa.sであった。
【0054】
[SMC配合物の調製]
SMC配合物を以下に示すように調製した:LPAとしての飽和ポリエステルのスチレン溶液30部、Palapreg P18−03(スチレン中不飽和ポリエステル樹脂、DSM Composite Resins,Schaffhausen,Swizerland)60部、Palapreg H1080−01(スチレン中PVA、DSM Composite Resins,Schaffhausen,Swizerland)10部、スチレン5部(BASF)、Trigonox 117(Akzonobel、硬化剤)1部、Milicarb(Omya UK,Filler)200部、Byk W9010(BYK Chemie、減粘剤)2.2部、およびLuvatol MK35(Lehmann&Voss,Germany、増粘剤)2.5部を混合した。この混合物にガラス繊維(P204,26mm,OCV,France)28重量%を加えた。
【0055】
この配合物を注型し、金型内で硬化させた(100バール、180秒間、145℃(母型となる半金型(matrix mould−half))/150℃(母型となる半金型)。硬化後、表面性状および機械的性質を評価した。結果を表1に示す。
【0056】
【表1】



【0057】
この表から、反応性希釈剤に溶解しなければ混合物を均質な成形品の調製に使用することができないため、イソソルビド構成単位を含むポリマーは反応性希釈剤に可溶でなければならないことが明らかである(比較実験C)。
【0058】
さらに、イソソルビド含有ポリマーは分子量(M)が1400を超えるものでなければならない(比較実験B)。その理由は、1400を超えない場合は表面が非常に劣ったものになるためである。比較実験Aを実施例1および2と比較すると、曲げ強さおよび弾性率(E−modulus)から実証されるように機械的性質が改善されている一方で、表面品質が維持されていることが明らかである(いずれも評点がクラスA)。
【0059】
実施例1および2を比較すると、二峰性イソソルビド含有ポリエステルを使用することにより機械的性質にさらに有利な効果が得られることがわかる。
【0060】
比較実験Dを比較実験Aと比較すると、イソソルビド構成単位を含まない特定の飽和ポリエステルを用いることにより機械的性質を改善することができるが、表面性状は低下することがわかる。
【0061】
SMC(樹脂A,B、C、E、およびF)中で試験した樹脂の中でFのみが引張試験に耐える十分な機械的性質を有することは注目すべきである。
【0062】
さらに、実施例1および2の成形品の脱型は比較実験A、B、およびDで得られた成形品の脱型と比較してはるかに容易であった。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
(a)不飽和ポリエステル樹脂および/またはビニルエステル樹脂、(b)反応性希釈剤、および(c)前記反応性希釈剤に可溶な飽和ポリマーを含む樹脂組成物において
、前記飽和ポリマーが、イソソルビド構成単位を含み、かつ数平均分子量Mが少なくとも1500ダルトンであることを特徴とする、樹脂組成物。
【請求項2】
前記反応性希釈剤に可溶な前記飽和ポリマーが、飽和ポリエステルであることを特徴とする、請求項1に記載の樹脂組成物。
【請求項3】
前記飽和ポリエステルが、前記イソソルビド構成単位以外に、飽和脂肪族ジカルボン酸構成単位を含むことを特徴とする、請求項2に記載の樹脂組成物。
【請求項4】
前記飽和脂肪族ジカルボン酸が、以下の式:HOOC−(CH−COOH(式中、xは、1〜20の整数である)であることを特徴とする、請求項3に記載の樹脂組成物。
【請求項5】
xが、4であることを特徴とする、請求項4に記載の樹脂組成物。
【請求項6】
前記樹脂組成物が、不飽和ポリエステル樹脂を含むことを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の樹脂組成物。
【請求項7】
前記飽和ポリマーが、鎖延長により得られる二峰性の分子量分布を有することを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一項に記載の樹脂組成物。
【請求項8】
前記組成物が、以下の構造:
【化1】



(式中、R、Rは、HまたはCHであり、n、mは、0〜20の整数であり、Pは、イソソルビド構成単位を有するポリマーである)を有する飽和ポリマーを含むことを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載の樹脂組成物。
【請求項9】
前記組成物が、成分(a)を10〜70重量%、成分(b)を5〜50重量%、および成分(c)を2〜70重量%((a)、(b)、および(c)の総量を100重量%と見なす)を含むことを特徴とする、請求項1〜8のいずれか一項に記載の樹脂組成物。
【請求項10】
以下の構造:
【化2】



(式中、R、Rは、HまたはCHであり、n、mは、0〜20の整数であり、Pは、イソソルビド構成単位を含む飽和ポリエステルである)に従うイソソルビド含有ポリマー。
【請求項11】
Pの分子量Mが750〜10000ダルトンであることを特徴とする、請求項10に記載のイソソルビド含有ポリマー。
【請求項12】
Pがさらにアジピン酸構成単位も含むことを特徴とする、請求項10または11に記載のイソソルビド含有ポリマー。
【請求項13】
請求項1〜9のいずれか一項に記載の不飽和ポリエステル樹脂および/またはビニルエステル樹脂組成物をラジカル硬化させる方法において、(i)前記不飽和ポリエステル樹脂および/またはビニルエステル樹脂組成物をラジカル開始剤と混合することと、次いで(ii)前記樹脂組成物をラジカル硬化させることとを含むことを特徴とする、方法。
【請求項14】
前記硬化が、高温下で成形することにより実施されることを特徴とする、請求項13に記載の方法。
【請求項15】
請求項13または14に記載の方法により得られる硬化品。

【公表番号】特表2013−518164(P2013−518164A)
【公表日】平成25年5月20日(2013.5.20)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−550471(P2012−550471)
【出願日】平成23年1月31日(2011.1.31)
【国際出願番号】PCT/EP2011/051312
【国際公開番号】WO2011/092328
【国際公開日】平成23年8月4日(2011.8.4)
【出願人】(503220392)ディーエスエム アイピー アセッツ ビー.ブイ. (873)
【Fターム(参考)】