JP2004189844A - ホットメルト組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】水添パラフィンオイル、高分子量スチレン系ブロツクポリマー、(変性)ポリフエニレンエーテル樹脂、粘着付与樹脂、酸化防止剤を含むホツトメルト組成物により、高温に長期間さらされても劣化がなく、シール性を確保でき、しかも解体性が得られた。
【選択図】なし。
Description
【産業上の利用分野】
本発明はホットメルト組成物に関するものであり、詳しくはシール性、耐熱老化性などの性能に優れ、かつ加熱下において長期間使用されたのちにおいても剥離性を持つホットメルト組成物に関する。
【0002】
【特許文献1】特開平10−182204
【従来の技術】
従来から、電気、自動車、建築等各産業分野において、防塵、防水の目的で、各種のシール材、例えば、シリコーン樹脂系、ウレタン樹脂系、ポリサルファイド樹脂系などのシール材が様々な部分に使用されてきた。
また近年、住宅においては熱効率改善のため高気密、高断熱化が進み、それに用いられる住宅用部材も高度な気密性を求められている等防塵・防水のシールを必要とする分野は拡大の一途にある。
更に、高温に曝される場所、例えば電気炉、ボイラー等の周辺機器、自動車のエンジン周辺に装備される各種機器の部品などにおいては、より高度の耐熱性、耐熱劣化性、耐久性などが求められるようになつている。
【0003】
例えば、自動車のエンジンルームでは耐熱性として120℃で長期間の気密性が求められている。このような高温下で使用された場合には、シール材の劣化が激しく、いわゆるヘタリが生じたり、フローしてしまい形状を保持できずシール漏れとなる、抗張力が低下してシール性が損なわれる、などの問題が生じていた。
【0004】
また、シリコーン樹脂系、ウレタン樹脂系、ブチルゴム系、ポリサルファイド系などの反応性固化型シール材はかなりのシール性、耐熱性、耐熱劣化性などを持つものの、シール後に所定の性能を発現するまでに長時間を要するために組立・塗布した部品、機器などを所定時間養生させる必要があつた。このため、工程・加工時間が長くなり、余分の加工場所が必要になるなどの課題が残されていた。
【0005】
これらの反応硬化型シール材では、塗布すると共に反応が進行してしまい粘着性が消失するため、複数の部品や機器などを組み立てる場合に、1部品に予めシール材を塗布しておき、他の部品と組み立てることなどの工程を採用することはできなかった。
【0006】
更に、これらのシール材や従来のホットメルト型シール材では、組立機器、組立部品などの接続部に塗布乃至充填させたものは容易に剥離が出来ず、組立が不具合な場合や、機器、部品として使用された後の解体ができなかった。このため、使用済みのものを廃棄処理する際に組立機器や組立部品等を各部品毎に解体することができないため、個別に解体して部品として再利用したり、資源として回収することができないなどの課題が残されていた。
【0007】
天然ゴムおよび合成ゴム系の成形パッキン等の使用は解体性には問題ないものの、その成形には各々の形状に従った高価な金型が必要であることや60〜80℃の使用においては圧縮永久歪みが大きく、長期にわたり気密性を保持することは困難であった。また、その施工においては、自動化は困難であり、人手に頼った施工、組立方法となり、手間取るため生産性に問題があった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、従来のホットメルト型シール材の欠点であつた、耐熱性、耐熱劣化性を改良するとともに、各種組立部品の組立時の不具合発生時や各種機器が加熱された条件下において長期間に亘り使用された後においても剥離して、接合されていた構造物や部品などの解体を容易にできることを可能とするホットメルト組成物を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記のような課題を解決するために、鋭意研究開発した結果、水添パラフィンオイル、高分子量スチレン系ブロックコポリマーおよびポリフェニレンエーテル樹脂または変性ポリフェニレンエーテル樹脂および粘着付与樹脂並びに特定の老化防止剤を必須成分としたホットメルト組成物により、所定の目的を達成することができた。
【0010】
水添パラフィン系プロセスオイルは軟化、粘度調整、動粘度性、流動点等を確保するために配合されるもので、流動点が−20〜−5℃、粘度指数が100以上、100℃における動粘度が5〜35mm2/Sのものが適合している。
水添パラフィン系プロセスオイルの全体に対する配合量は40〜80重量部が、硬さ、粘度、流動性などの点から適している。40重量部以下では配合物が硬くなり粘度がたかくなりすぎ適さない、一方80重量部以上ではオイルブリート量が大きくなり好ましくない。
【0011】
高分子量スチレン系ブロックコポリマーとしては、平均分子量が10000〜500000のスチレン−イソプレン−スチレン(SIS)ブロック共重合体、スチレン−ブタジエン−スチレン(SBS)ブロック共重合体、スチレン−エチレン−1ブテン−スチレン(SEBS)ブロック共重合体、スチレン−エチレン−プロピレン−スチレン(SEPS)ブロック共重合体、ポリ(α−メチル−スチレン)−ポリブタジエン−ポリ(α−メチル−スチレン)、ポリ(α−メチル−スチレン)−ポリイソプレン−ポリ(α−メチル−スチレン)、並びにこれらの水素添加変性物、例えばポリ(α−メチル−スチレン)−ポリ(エチレン−1ブテン)−ポリ(α−メチル−スチレン)、ポリ(α−メチル−スチレン)−ポリ(エチレン−プロピレン)−ポリ(α−メチル−スチレン)がある。市販品としてはシェル化学社製のクレイトンG1650、クラレ社製のセプトン2043等がある。
【0012】
高分子量スチレン系ブロックポリマーの配合量は、全体に対して5〜30重量部の範囲で好適に選択することができる。5重量部以下は配合物にゴム弾性が得られないため適さない。また30重量部以上では溶融粘度が高くなりすぎるため適さない。
【0013】
ポリフェニレンエーテル樹脂は公知のものを用いることができ、例えばポリ(2,6−ジメチル−1,4フェニレンエーテル)、ポリ(2−メチル−6−エチル−1,4フェニレンエーテル)、ポリ(2,6ジフェニル−1,4−フェニレンエーテル)、ポリ(2−メチル−6−フェニレン−1,4−フェニレンエーテル)、ポリ(2,6−ジクロロ−1,4フェニレンエーテル)などや、2,6−ジメチルフェノールと1価のフェノール類との共重合体の如きポリフェニレンエーテル共重合体も用いることが出来る。また、変性ポリフェニレンエーテル樹脂とは該ポリフェニレンエーテル樹脂に加工性、その他の理由で、スチレン樹脂、ナイロン樹脂等をブレンドしたもので、市販品では旭化成製のザイロン500H等がある。
【0014】
ポリフェニレンエーテル樹脂または変性ポリフェニレンエーテル樹脂を添加する目的は、接着性の無いポリフェニレンエーテル樹脂または変性ポリフェニレンエーテル樹脂が高分子量スチレン系ブロックコポリマーのスチレン相に相溶することにより、高温時のスチレン相の被着材に対するヌレ性を低下させ、剥離性を付与すると共に、スチレン系ブロックコポリマーの耐熱性を決定しているスチレン相の軟化する温度を上昇させ、耐熱性を付与するためである。従って、添加するポリフェニレンエーテル樹脂または変性ポリフェニレンエーテル樹脂の熱変形温度若しくはガラス転移点が、スチレンのガラス転移温度である90〜100℃を上回っていれば耐熱性付与の目的を達せられる。
しかし、本発明の目的である80℃の耐熱性を少ない添加量で容易に得るためには、120℃以上であることが望ましく、さらに80℃以上の耐熱性を要望される場合は、150℃以上のものを使用することにより、少ない添加量で容易に剥離性及び耐熱性を得ることができる。また、市販品のポリフェニレンエーテル樹脂または変性ポリフェニレンエーテル樹脂は熱変形温度120℃以上のタイプが比較的容易に入手できる。
また、配合量は、配合物全体に対し0.5〜10重量部の範囲で好適に選択することができる。0.5重量部以下では熱変形温度若しくはガラス転移点が200℃以上でも所望する耐熱性は得られないと同時に各基材との剥離性が著しく低下し、10重量部を越えると配合物の軟化点が高くなり過ぎ溶融させて使用する目的にそぐわなくない。
【0015】
上記の他に数平均分子量Mnが10万未満のスチレン系ブロックコポリマー、例えばスチレン−イソプレン−スチレン(SIS)ブロック共重合体、スチレン−ブタジエン−スチレン(SBS)ブロック共重合体、スチレン−エチレン−1ブテン−スチレン(SEBS)ブロック共重合体、スチレン−エチレン−プロピレン−スチレン(SEPS)ブロック共重合体、ポリ(α−メチル−スチレン)−ポリブタジエン−ポリ(α−メチル−スチレン)、ポリ(α−メチル−スチレン)−ポリイソプレン−ポリ(α−メチル−スチレン)、並びにこれらの水素添加変性物、例えばポリ(α−メチル−スチレン)−ポリ(エチレン−1ブテン)−ポリ(α−メチル−スチレン)、ポリ(α−メチル−スチレン)−ポリ(エチレン−プロピレン)−ポリ(α−メチル−スチレン)その他ブチル系合成ゴム、エチレン−プロピレン系ゴム、アクリルゴム、ポリエステルエラストマー、エチレン−酢酸ビニル共重合体、アイオノマー樹脂、エチレン−アクリル酸共重合体、ポリアミド樹脂などの熱可塑性エラストマー単独もしくは混合物などを必要に応じて適宜配合することが出来る。
【0016】
また、その他に粘着付与樹脂としてテルペン樹脂、テルペンフェノール樹脂、ロジンおよび水添ロジン樹脂、石油樹脂および水添石油樹脂が単独もしくは混合物として用いられる。
また、充填材としてはタルク、クレー、シリカ、炭酸カルシウム、酸化チタンなど塗料、接着剤に使用する一般的な充填材が用いられる。更にホットメルトの粘度調整としてオレフィン系やパラフィン系などのワックスなどが適宜配合される。
【0017】
酸化防止剤としては、銅系酸化防止剤、銅塩系酸化防止剤、ハロゲン化銅系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、フェノール系酸化防止剤、ヒンダートアミン系酸化防止剤、イオウ系酸化防止剤、ラクトン系酸化防止剤、芳香族アミン、キレート化剤からなる金属不活性化剤等から選ばれるものが使用され、好ましくはフェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、ヒンダートアミン系酸化防止剤の組み合わせの使用が粘度保持率、抗張力保持率、解体性の性能の点から望ましい。
【0018】
フェノール系酸化防止剤として、2,6−ジ−t−ブチルフェノール誘導体、2−メチル−6−t−ブチルフェノール誘導体、オクタデシル3(3、5−ジブチル−4−ビトロキシフェニル)プロピオネート、4,4−ブチリデン−ビス(6―t―ブチル−m−クレゾール)、ペンタエリスリチル・テトラキス{3−(3、 5―ジ―t―ブチル―4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート}、2{1−(2―ヒドロキシ―3、5―ジ−t−ペンチルフェニル)−エチル}−4、6ジ−t−ペンチルフェニルアクリレートなどがある。
【0019】
リン系酸化防止剤としては、トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト、サイクリックネオペンタンテトラビス(2,4−ジ−t−ブチルフェニルホスファイト、ドステアリルペンタンエリスリトールジホスファイト、リン酸2水素ナトリュウム、リン酸1水素2ナトリュウムなとが挙げられる。
【0020】
イオウ系酸化防止剤としては、3,3−チオビスプロピオン酸ジドデシルエステル、3,3−チオビスプロピオン酸ジオクタデシルエステル、ペンタエリスリトールテトラキス−(3−ラウリルプロピオネート)などが挙げられる。
【0021】
ヒンダートアミン系酸化防止剤としてはビス(2、2、6、6―テトラメチルー4―ピペリジル)セバケート、ビス(1、2、2、6、6―ペンタメチルー4―ピペリジル)セバケート、1、2、3、4―テトラキス(2、2、6、6)テトラメチルー4ーピペリジルオキシカルボニル)ブタン、コハク酸ジメチルー1―(2―ヒドロキシルエチル)―4―ヒドロキシ―2、2、6、6―テトラメチルピペリジン重縮合体、1―(3、5、―ジーt―ブチルー4―ヒドロキシフェニル)―1、1―ビス(2、2、6、6―テトラメチルー4―ピペリジルオキシカルボニル)ペンタン、N、N―ビス(3―アミノプロピル)エチレンジアミン、4―ベンゾイルオキシー2、2、6、6―テトラメチルピペリジン、ビス(オクチロンー2、2、6、6―テトラメチルー4―ピペリジル)セバケートなどが挙げられる。これらは単独で使用されてもよいが、併用されても構わない。
【0022】
これらの熱老化防止剤は、抗張力保持率、粘度保持率、引っ張り伸び率の保持率などの性能は、これらの混合系で使用することにより得られやすいことが確認されている。
【0023】
なお、中空フィラーが以下の目的で配合されてもよい。
中空フィラーは充填性、軽量化、流動性の調整などと併せ沈下防止のために適時、配合されるもので、使用される具体例として、平均粒子径が100μm以下、見かけ比重が1.0以下のガラスマイクロバルーン、パーライト、シリカバルーン、アルミナバルーン、カーボンバルーン、アルミノシリケートバルーンなどが挙げられるが、これらの中では、シリカバルーンが入手性、コスト面などの点で好ましい。
平均粒子径が100μm以上では外観が悪くなるため適合しなくなる。また、見かけ比重が1.0以上ではフィラーが溶融時に沈下する傾向があり適さない。
【0024】
本発明のホットメルト組成物の製造方法は上記各配合成分をバンバリーミキサー、加熱ニーダー、1軸ないし2軸エクストルーダーなどで混練りすることにより得られる。
【0025】
本発明になるホットメルト組成物の適用される例として、電気炉、焼却炉、加熱処理炉に装備される機器・装置、自動車のエンジン周辺の機器類、家庭用湯沸かし器、浴室釜など高温に曝される装置や場所に装備される組立部品、組立装置などのシール材用として好適である。
【0026】
本発明になるホットメルト組成物を部品などの接続部に塗布する方法を例として述べれば、部品組立後に接続部の空隙等にシール塗布する方法のほか、部品の組立前に一方の部品の組み付け部の周縁に塗布しておき、他の部品をホツトメルト組成物が塗布された周縁に当接させて接続させる方法などが採用できる。
従って、各種製品の組立工場において塗布する加工手順のほか、他の工場で1部品に塗布したものを搬入し、他の部品を塗布した部分に当接させて組み立てる加工手順も採用できる。
【0027】
本発明になるホットメルト組成物の塗布にはハンドガンタイプ、ブロック溶融タイプ、バルクタイプおよびフォームタイプが使用でき、市販品としてはノードソン製のバルクメルターBM−505や同社製のフォームメルトアプリケーターFM−151などがある。
【0028】
また、工場等で加工部材を大量に生産する場合、ホットメルト組成物の塗布装置のヘッド部分を産業用ロボットなどに取付れば、複雑な形状のものに対してもスピーディーに塗布可能で、大幅な生産効率の向上が期待できる。
【0029】
以下に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に制限されるものではない。
【実施例】
実施例1
本発明で使用するホットメルト組成物を次のように製造した。なお、重量部を部として記載する。
水添パラフィン系プロセスオイルとして、水添パラフィン系プロセスオイル(出光石油(株) ダイアナプロセスオイル PW−90/ 流動点−15℃、粘度指数108、100℃おける動粘度11.25mm2/S)60部、数平均分子量Mnが10万以上の高分子量スチレン系ブロックコポリマーとしてセプトン4055((株)クラレ)を10部、変性ポリフェニレンエーテル樹脂としてザイロン500H(旭化成工業(株)製)を5部、粘着付与剤として水添石油樹脂のエスコレッツECR235E(トーネクス社製)を10部、中空フィラーとして粒径20〜80μmのガラス質のプラスバブルスK−37(スリーエム社製)10部、熱老化防止剤としてフェノール系酸化防止剤のスミライザーGA−80(住友化学工業(株)製 CAS−NO90498−90−1/3,9−bis[2−〔 3−(3−tert−butyl−4−hydoroxy−5−methylphenyl)propionyloxy〕−1、1−dimethylethyl]−2、4、8、10−tetraoxaspiro[5・5]undecaneを2部、リン系酸化防止剤のイルガフォス168(チバガイギー製 CAS−NO31570−04−4/tris(2、4−di−tert−butylphenyl)phosphide)2部、ヒンダートアミン系酸化防止剤のアデカスタブLA−57(旭電化工業(株)製 CAS NO64022−61−3/tetrakis(2、2、6、6−tetramethyl−4−piperidinyl)1、2、3、4−butanetetracarboxylate)を1部を各々配合し、シグマブレイド型ニーダーで加熱混合して実施例1のホットメルト組成物とした。
【0030】
実施例2
実施例1において、熱老化防止剤としてフェノール系酸化防止剤のスミライザーGA−80(住友化学工業(株)製 CAS−NO90498−90−1/実施例1に記載)を2部、リン系酸化防剤のイルガフォス168(チバガイギー製CAS−NO317570−04−4/実施例1に記載)2部、ヒンダートアミン系酸化防止剤のアデカスタブLA−63(旭電化工業(株)製 CAS−NO101357−36−2/1、2、3、4−butanetetracarboxylic acid、polymer with 2、2−bis(hydroxymethyl)−1、3−propanediol and 3−hydroxy −2、2−dimetylproanal 1、2、2、6、6−pentamethyl−4−piperidinyl ester 9CI)を1部を各々配合する以外は全て同一として、シグマブレイド型ニーダーで加熱混合して実施例2のホットメルト組成物とした。
【0031】
実施例3
実施例1において、熱老化防止剤としてフェノール系酸化防止剤のスミライザーGA−80(住友化学工業(株)社製 CAS−NO 27676−62−6/実施例1に記載)を1部、リン系酸化防剤のイルガフォス168(チバガイギー製 CAS−NO31570−04−4/実施例1に記載)2部、ヒンダートアミン系酸化防止剤のアデカスタブ LA−63P(旭電化工業(株)社製 CAS−NO101357−36−2)1部並びにアデカスタブCDA−1(旭電化工業(株)製 CAS−NO36411−52−6/3−salicyamido−1h−1、2、4−triazole)を1部を各々配合する以外は全て同一として、シグマブレイド型ニーダーで加熱混合して実施例3のホットメルト組成物とした。
【0032】
比較例1
実施例1において、熱老化防止剤としてフェノール系酸化防止剤のスミライザーGA−80(住友化学工業(株)製 CAS−NO90498−90−1/実施例1に記載)を2.5部、リン系酸化防剤のイルガフォス168(チバガイギー製 CAS−NO31570−04−4/実施例1に記載)2部を各々配合する以外は全て同一として、シグマブレイド型ニーダーで加熱混合して比較例2ホットメルト組成物とした。
【0033】
比較例3
実施例1において、熱老化防止剤としてヒンダートフェノール系酸化防止剤のイルガノックス1010(チバガイギー社製 CAS−NO6683−19−8/pentaerythritol tetraxys[3、(3、5di−tert −butyl−4hydoryphenyl)propionate)を2.5部、リン系酸化防剤のイルガフォス168(チバガイギー製 CAS−NO 31570−04−4/実施例1に記載)2.5部を各々配合する以外は全て同一として、シグマブレイド型ニーダーで加熱混合して比較例3のホットメルト組成物とした。
【0034】
【表1】
【0035】
前記の実施例、比較例の物性評価は以下の方法によって行った。
1.抗張力保持率
ホツトメルト組成物を型内で成形した成型物(幅10mm、厚み2mm、長さ50mm)を150℃に2週間靜置したのち、インストロン万能試験機でチッヤク間距離20mm、クロスヘッドスピード500mm/分で引っ張り、破断時の抗張力を測定し、熱履歴前の抗張力と比較して、抗張力保持率を測定する。
2.粘度保持率
ホツトメルト組成物100gを200mmリツターのスチール缶に入れ、230℃雰囲気気で3日間靜置したのち、溶融粘度を測定する。熱履歴前粘度と比較して粘度保持率を測定する。
3.解体性
直径27mm、高さ20mmの円柱状に成形したホットメルト成形物の高さ方向を厚み10mmのポリプロピレン樹脂板とポリカーボネート樹脂板の間に挟み、厚み10mmまで圧縮した状態で保持したまま、100℃乾燥機中で30日間放置したのち、圧縮状態を開放し、ポリプロピレン樹脂板とポリカーボネート樹脂板とホツトメルト成形物が容易に解体できるかどうか観察する。容易に解体できた場合を○、解体できない場合を×とした。
【0036】
【発明の効果】
本発明になるホットメルト組成物は高温化に置かれたのちも、粘度保持率、抗張力保持率が高く保たれ劣化することがないため、電気分野、自動車分野、その他加熱装置、熱処理装置などの分野に使用される種々の装置や部品の組み立て部、接合部などのシール材として使用された場合に長期間安定したシール性能、接合性能などを保持することができる。
また、これらの各種の組み立て装置、部品などが高温下で長期間使用されたものが修理される場合や、あるいは廃棄あるいは資源リサイクルされる場合において、これらの接合部、シール部等における解体性に優れるため、各部材、部品ごとに容易に解体して修理したり廃棄あるいは資源リサイクルをすることできるようになつた。このため解体が難しかった此れまでに比較して利便性を著しく向上することができた。
Claims (3)
- 水添パラフィン系プロセスオイル、高分子量スチレン系ブロックコポリマー、ポリフェニレンエーテル樹脂または変性ポリフェニレンエーテル樹脂、粘着付与樹脂並びに酸化防止剤を必須成分とするホットメルト組成物。
- 酸化防止剤にフェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤並びにヒンダートアミン系酸化防止剤を組み合わせたものが使用される請求項1記載のホツトメルト組成物。
- 水添パラフィン系プロセスオイルの配合量が40〜80重量部、高分子量スチレン系ブロックコポリマーの配合量が5〜30重量部、ポリフェニレンエーテル樹脂または変性ポリフェニレンエーテル樹脂が0.5〜10重量部である請求項1及び2記載のホットメルト組成物。
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