JP2005171163A - Method for bonding olefinic resin - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水系エマルション型プライマー及び湿気硬化型反応性ホットメルト接着剤を用いてオレフィン系樹脂の接着を行う方法に関する。 The present invention relates to a method for bonding an olefin resin using a water-based emulsion-type primer and a moisture-curable reactive hot melt adhesive.
近年、自動車業界や建材業界において、部材の軽量化および環境負荷の低減を目標として従来は鋼材や塩化ビニル樹脂などによって製造されていた製品のオレフィン系樹脂への代替が進んでいる。ポリプロピレンやポリエチレンおよびそれらの樹脂にEPDM成分等のゴム成分を付与したポリオレフィンエラストマー(TPO)などの低活性樹脂は、安価で比較的強度に優れていることから自動車部品ではバンパー、インストルメントパネル、トリム等、建材部材としては巾木や化粧シート等の内装部材として幅広く使用されている。 2. Description of the Related Art In recent years, in the automobile industry and the building materials industry, products that have been manufactured with steel materials, vinyl chloride resins, and the like have been replaced with olefin-based resins with the goal of reducing the weight of components and reducing the environmental burden. Low-activity resins such as polypropylene elastomer and polyethylene elastomer (TPO) with rubber components such as EPDM components added to these resins are inexpensive and have relatively high strength, so bumpers, instrument panels and trims are used for automotive parts. As a building material member, it is widely used as an interior member such as a baseboard and a decorative sheet.
オレフィン系樹脂は一般に接着剤、シール剤、コーティング剤等との密着性が不十分であるため、塩素化ポリプロピレンを基材表面に塗布して接着界面の濡れ性を改善した後、2液溶剤タイプおよび1液溶剤タイプの接着剤を使用する工法が取られている。
しかしながら、溶剤タイプの接着剤は引火、爆発の危険性、溶剤による作業環境の悪化、溶剤乾燥時の光熱費の問題がある。
シアノアクリレート系接着剤の場合、専用表面処理剤を併用する接着方法があるが、白化による外観上の問題がある。
また、従来よりコロナ放電処理やプラズマ放電による表面処理が検討されていたが、高価な特殊設備が必要である上に、密着性改善効果も少なく、更に改善された密着性が経時的になくなってしまうという問題がある。
他の接着性改善技術として樹脂の光改質があるが、次のような問題がある。特開昭64−9243公報によるとオレフィン系樹脂に紫外線吸収性溶剤を接触させた後に紫外線照射を行う方法が提案されているが、接触時間が長く生産性が悪いことおよび改質効果に問題がある。特開平5−271444公報では、オレフィン系樹脂に紫外線を照射した後、光重合開始剤を配合した溶液を塗布した後、再度紫外線を照射する方法が提案されているが、改質のために紫外線照射工程が二度あり、工程が複雑で生産コスト面での問題がある。特開平6−336575公報では光開始剤を含む溶液を基材表面に塗布した後に紫外線照射を行い、更にイソシアネートを主成分とするプライマーを塗布する改質方法が提案されているが、工程が複雑で経済的でない。
However, solvent-type adhesives have problems of ignition, explosion risk, deterioration of working environment due to solvents, and utility costs when drying solvents.
In the case of a cyanoacrylate adhesive, there is an adhesion method in which a dedicated surface treatment agent is used in combination, but there is a problem in appearance due to whitening.
Conventionally, surface treatment by corona discharge treatment or plasma discharge has been studied. However, expensive special equipment is required and the effect of improving adhesion is small, and further improved adhesion is lost over time. There is a problem of end.
Another technique for improving adhesion is photo-modification of resin, but has the following problems. According to Japanese Patent Laid-Open No. 64-9243, a method of irradiating ultraviolet rays after contacting an olefin resin with an ultraviolet absorbing solvent has been proposed, but there is a problem in that the contact time is long and the productivity is poor and the modification effect is poor. is there. Japanese Patent Laid-Open No. 5-271444 proposes a method of irradiating an olefin resin with ultraviolet rays, then applying a solution containing a photopolymerization initiator and then irradiating ultraviolet rays again. There are two irradiation processes, the process is complicated, and there is a problem in terms of production cost. Japanese Patent Laid-Open No. 6-336575 proposes a modification method in which a solution containing a photoinitiator is applied to the surface of a substrate and then irradiated with ultraviolet light, and further a primer mainly composed of isocyanate is applied, but the process is complicated. It is not economical.
本発明の課題は、上述の欠点を解決し、生産性が高い方法でオレフィン系樹脂からなる基材表面の接着性を改善した、オレフィン系樹脂の接着方法を提供することにある。 The subject of this invention is providing the adhesion method of the olefin resin which solved the above-mentioned fault and improved the adhesiveness of the base-material surface which consists of olefin resin by a method with high productivity.
本発明者等は、上記課題を解決する改質方法を鋭意検討し、本発明を完成した。即ち、本発明における第1発明は、オレフィン系樹脂から成る基材に、酸変性オレフィン樹脂を主成分とする水系エマルション型プライマーを塗布し、前記プライマーを乾燥させて、前記酸変性オレフィン樹脂の被覆層を形成し、前記被覆層の上に、イソシアネート基含有ウレタンプレポリマーを主成分とし、融点が40℃以上150℃以下である湿気硬化型反応性ホットメルト接着剤の熱溶融層を形成させ、前記酸変性オレフィン樹脂の被覆層と前記熱溶融層を介してオレフィン系樹脂からなる基材と被着材とを接合させるオレフィン系樹脂の接着方法であり、第2発明は第1発明における乾燥を行う際、60〜180℃の温度で加熱するオレフィン系樹脂の接着方法であり、第3発明は、第1発明又は第2発明において、第1発明又は第2発明における乾燥を行った後、水系エマルション型プライマーによりオレフィン系樹脂から成る基材上に形成された被覆層に光照射し、次いで湿気硬化型反応性ホットメルト接着剤を用いて接着するオレフィン系樹脂の接着方法である。 The inventors of the present invention have intensively studied a reforming method for solving the above-mentioned problems, and completed the present invention. That is, according to the first aspect of the present invention, a base made of an olefin resin is coated with a water-based emulsion type primer mainly composed of an acid-modified olefin resin, and the primer is dried to coat the acid-modified olefin resin. Forming a layer, and forming a heat-melting layer of a moisture-curable reactive hot-melt adhesive having a melting point of 40 ° C. or higher and 150 ° C. or lower on the covering layer, the main component of which is an isocyanate group-containing urethane prepolymer, The second invention is a method for adhering an olefin resin, in which a base material made of an olefin resin and an adherend are joined via the coating layer of the acid-modified olefin resin and the heat-melting layer, and the second invention is drying in the first invention. When performing, it is an adhesion method of an olefin resin heated at a temperature of 60 to 180 ° C., and the third invention is the first invention or the second invention, the first invention or the second invention After drying in the invention, the water-based emulsion primer is used to irradiate the coating layer formed on the substrate made of the olefin resin with light, and then adhere using a moisture-curable reactive hot melt adhesive. This is an adhesion method.
オレフィン系樹脂から成る基材を酸変性オレフィン樹脂を主成分とする水系エマルション型プライマーで処理して湿気硬化型反応性ホットメルト接着剤で接着することにより、プライマーによる処理を実施しなかった場合と比較して、高い接着力を得ることができ、またプラズマ照射やコロナ放電による処理を実施した場合と比較しても、高い接着力を得ることができる。
更に、水系エマルション型プライマーの乾燥温度を高めることにより、より高い接着力を得ることができる。
また、プライマー塗布面に更に光を照射することにより、より高い剥離接着力を得ることができる。
また、プライマーにエマルション型を採用し、接着剤に無溶剤の湿気硬化型反応性ホットメルト接着剤を採用することにより、従来の溶剤型プライマーと溶剤型接着剤の組み合わせと比較して、有機溶剤による引火、爆発の危険性、作業環境の悪化、溶剤乾燥時の光熱費等の問題を改善することができる。
本発明の方法により、オレフィン系樹脂からなる基材どうし、或いはオレフィン系樹脂と金属、プラスチック、セラミックス、ガラス等、各種材料とを強固に接着できる。
When the base material made of an olefin resin is treated with a water-based emulsion-type primer mainly composed of an acid-modified olefin resin and bonded with a moisture-curable reactive hot melt adhesive, and the treatment with the primer is not performed. In comparison, a high adhesive force can be obtained, and a high adhesive force can also be obtained as compared with the case where treatment by plasma irradiation or corona discharge is performed.
Furthermore, higher adhesive force can be obtained by raising the drying temperature of the water-based emulsion type primer.
Moreover, a higher peel adhesion can be obtained by further irradiating the primer-coated surface with light.
In addition, by adopting an emulsion type as a primer and a solvent-free, moisture-curing reactive hot melt adhesive as an adhesive, an organic solvent can be used compared to the conventional solvent-type primer and solvent-type adhesive combination. This can improve problems such as ignition, danger of explosion, deterioration of working environment, and utility costs during solvent drying.
By the method of the present invention, substrates made of olefin resin, or olefin resin and various materials such as metal, plastic, ceramics, and glass can be firmly bonded.
○オレフィン系樹脂
本発明で用いられるオレフィン系樹脂は、好ましくは炭素数2〜6のオレフィンの重合体であり、好ましい具体例として硬質ポリオレフィンとしてポリエチレン、ポリプロピレン(アイソタクチック、シンジオタクチック、アタクチックのいずれも含む。以下同様)、ポリ−1−ブテン、ポリ−4−メチル−1−ペンテン、またポリオレフィンエラストマーとしてエチレンプロピレンゴム、EPDMおよび上記硬質ポリオレフィンにエチレンプロピレンゴムやEPDMを配合させたTPO(熱可塑性ポリオレフィン)や上記材料に添加物、充填物を加えたものなどがある。
本発明におけるオレフィン系樹脂に含まれるオレフィン成分の割合は50質量%以上、好ましくは60質量%以上である。
本発明におけるオレフィン系樹脂に含まれるその他の樹脂成分としては、スチレン樹脂、スチレン系エラストマー、エチレンメタアクリル酸樹脂及びエチレン酢酸ビニル樹脂などがある。
Olefinic resin The olefinic resin used in the present invention is preferably an olefin polymer having 2 to 6 carbon atoms. As a preferred specific example, polyethylene, polypropylene (isotactic, syndiotactic, atactic) is used as a rigid polyolefin. The same applies hereinafter), poly-1-butene, poly-4-methyl-1-pentene, and as a polyolefin elastomer, ethylene propylene rubber, EPDM, and TPO (heat Plastic polyolefin) and the above materials with additives and fillers.
The ratio of the olefin component contained in the olefin resin in the present invention is 50% by mass or more, preferably 60% by mass or more.
Examples of other resin components contained in the olefin resin in the present invention include styrene resins, styrene elastomers, ethylene methacrylic acid resins, and ethylene vinyl acetate resins.
○酸変性オレフィン樹脂
本発明における酸変性オレフィン樹脂は、オレフィン系樹脂からなる基材の表面に塗布する水系エマルション型プライマーの有効成分である。好ましい酸変性オレフィン樹脂は、不飽和カルボン酸および/又は酸無水物、又は酸性ビニル化合物で変性されたオレフィン樹脂である。
本発明における酸変性オレフィン樹脂に用いる好ましいオレフィン成分は、炭素数2〜8のオレフィンであり、好ましい具体例としてエチレン、プロピレン、ブチレン、ヘプテン及びオクテン等がある。
変性に用いられる不飽和カルボン酸またはその酸無水物としては、例えばマレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、アリルコハク酸、メサコン酸、アコニット酸、およびこれらの酸無水物等があり、また、酸性ビニル化合物としては、アクリル酸、メタクリル酸等がある。
本発明における酸変性オレフィン樹脂は、結晶性及び非晶性の何れであっても良い。結晶性の場合、好ましい融点は、180℃以下、より好ましくは150℃以下である。
また、本発明における酸変性オレフィン樹脂には上記酸変性オレフィン樹脂のオレフィン成分中の水素原子の一部を塩素で置き換えた酸変性塩素化ポリオレフィンも含まれる。
-Acid-modified olefin resin The acid-modified olefin resin in the present invention is an active ingredient of a water-based emulsion type primer applied to the surface of a substrate made of an olefin resin. Preferred acid-modified olefin resins are olefin resins modified with unsaturated carboxylic acids and / or acid anhydrides or acidic vinyl compounds.
The preferred olefin component used for the acid-modified olefin resin in the present invention is an olefin having 2 to 8 carbon atoms, and preferred specific examples include ethylene, propylene, butylene, heptene and octene.
Examples of unsaturated carboxylic acids or acid anhydrides used for modification include maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, citraconic acid, allyl succinic acid, mesaconic acid, aconitic acid, and acid anhydrides thereof. Examples of the acidic vinyl compound include acrylic acid and methacrylic acid.
The acid-modified olefin resin in the present invention may be either crystalline or amorphous. In the case of crystallinity, the preferable melting point is 180 ° C. or lower, more preferably 150 ° C. or lower.
The acid-modified olefin resin in the present invention also includes acid-modified chlorinated polyolefin in which a part of hydrogen atoms in the olefin component of the acid-modified olefin resin is replaced with chlorine.
本発明における酸変性塩素化ポリオレフィンの好ましい塩素含有量は1質量%以上60質量%以下、好ましくは1質量%以上50質量%以下、更に好ましくは1質量%以上40質量%以下である。
塩素含有量が1質量%未満の場合、また60質量%を超える場合、ポリオレフィン系樹脂の接着剤への密着性は低下する恐れがある。原因としては塩素含有量が少ない場合、塩素化ポリオレフィンの接着剤への濡れ性が低下し、また塩素含有量が多い場合、塩素化ポリオレフィンのポリオレフィン系樹脂への濡れ性が低下する為と推察される。
The preferable chlorine content of the acid-modified chlorinated polyolefin in the present invention is 1% by mass to 60% by mass, preferably 1% by mass to 50% by mass, and more preferably 1% by mass to 40% by mass.
If the chlorine content is less than 1% by mass or exceeds 60% by mass, the adhesion of the polyolefin resin to the adhesive may be reduced. The cause is presumed that when the chlorine content is low, the wettability of the chlorinated polyolefin to the adhesive is reduced, and when the chlorine content is high, the wettability of the chlorinated polyolefin to the polyolefin resin is reduced. The
本発明における水系エマルション型プライマーは、上記の酸変性オレフィン樹脂を有効成分として、これを公知の方法により水系エマルションとしたものである。
エマルションの濃度に特に制限はなく、塗布可能な粘度を有するものであれば良い。
The water-based emulsion type primer in the present invention uses the acid-modified olefin resin as an active ingredient and is made into a water-based emulsion by a known method.
There is no restriction | limiting in particular in the density | concentration of an emulsion, What is necessary is just to have the viscosity which can be apply | coated.
○プライマーの塗布方法
酸変性オレフィン樹脂を主成分とする水系エマルション型プライマーの塗布方法は、公知の何れの方法であっても良く、好ましい例として、刷毛、不織布等に適量含浸させて塗工する方法やロールコート、スプレーコート、ディップ等がある。
Application method of primer The application method of the water-based emulsion type primer mainly composed of an acid-modified olefin resin may be any known method, and as a preferable example, it is applied by impregnating a brush, a nonwoven fabric, etc. with an appropriate amount. There are methods, roll coat, spray coat, dip and so on.
○プライマーの乾燥方法
オレフィン系樹脂に塗工した酸変性オレフィン樹脂を主成分とするエマルション型プライマーの乾燥方法は、室温放置による自然乾燥や熱風等による加熱強制乾燥の何れも適用可能である。
外気温度が低い場合の基材やエマルション型プライマーの温度低下による双方の濡れ性低下、あるいは塗布の圧締力低下による濡れ性低下が起こりうる。
このようにプライマーと基材との濡れが十分に達成されなかった場合、濡れ損ねた酸変性オレフィン樹脂がオレフィン系基材上に存在することになるが、当該酸変性オレフィン樹脂を60℃以上で加熱することよって、酸変性オレフィン樹脂と基材との濡れ性を高めることができる。
好ましい乾燥方法は、加熱乾燥であり、好ましくは60℃〜180℃、更に好ましくは酸変性オレフィン樹脂の融点〜150℃で加熱乾燥する方法である。この方法によれば、作業場の雰囲気温度の影響を受けないで、安定した接着性を得ることができる。乾燥温度が180℃を超えると被着体が熱変形、熱劣化する為、好ましくない。また、乾燥時間は被着体の形状、乾燥機の特性によって、左右される特性でもある為、ここで限定することはできない。
○ Drying method of primer As a drying method of an emulsion type primer mainly composed of an acid-modified olefin resin coated on an olefin resin, either natural drying by standing at room temperature or forced heating drying by hot air or the like can be applied.
When the outside air temperature is low, both the wettability may be reduced due to a decrease in the temperature of the substrate and the emulsion-type primer, or the wettability may be decreased due to a reduction in the pressing force of the coating.
In this way, when wetting between the primer and the substrate is not sufficiently achieved, the acid-modified olefin resin that has failed to wet is present on the olefin-based substrate. By heating, the wettability between the acid-modified olefin resin and the substrate can be enhanced.
A preferable drying method is heat drying, preferably 60 ° C. to 180 ° C., more preferably heat drying at a melting point of the acid-modified olefin resin to 150 ° C. According to this method, stable adhesiveness can be obtained without being affected by the ambient temperature of the workplace. When the drying temperature exceeds 180 ° C., the adherend is thermally deformed and deteriorates, which is not preferable. Further, the drying time cannot be limited here because it depends on the shape of the adherend and the characteristics of the dryer.
○光照射
本発明における光照射は、上記乾燥後、酸変性オレフィン樹脂を主成分とする水系エマルション型プライマーによりオレフィン系樹脂からなる基材上に形成された被覆層に対して行うものであり、オレフィン系樹脂からなる基材の接着性を更に高める効果を有するものである。
光照射に好ましい電磁波は、180〜500nmの紫外線および可視光であり、好ましい光照射量は通常100mJ/cm2以上であり、特に200〜10000mJ/cm2が好ましい。
光照射の好ましい光源としては、低圧水銀灯、高圧水銀灯、キセノンランプ、メタルハライドランプなどがある。
なお、処理時間を短縮するため、上記乾燥工程と上記光照射工程を並行して行うこともできる。
Light irradiation The light irradiation in the present invention is performed on the coating layer formed on the base material made of the olefin resin with the water-based emulsion type primer mainly composed of the acid-modified olefin resin after the drying. It has the effect of further improving the adhesiveness of a substrate made of an olefin resin.
Preferred electromagnetic wave irradiation is a UV and visible light 180~500Nm, preferred light irradiation amount is usually 100 mJ / cm 2 or more, especially 200~10000mJ / cm 2 is preferred.
Preferred light sources for light irradiation include a low-pressure mercury lamp, a high-pressure mercury lamp, a xenon lamp, and a metal halide lamp.
In addition, in order to shorten processing time, the said drying process and the said light irradiation process can also be performed in parallel.
○湿気硬化型反応性ホットメルト接着剤
1)接着剤の組成
本発明における接着剤は、イソシアネート基含有ウレタンプレポリマーを主成分とする湿気硬化型反応性ホットメルト接着剤である。
イソシアネート基含有ウレタンプレポリマーは、分子内に2個以上の水酸基を有するポリオール1種以上と分子内に2個以上のイソシアネート基を有するポリイソシアネート1種以上とを反応させた、末端にイソシアネート基を有するウレタンプレポリマーである。ウレタンプレポリマーの好ましい重量平均分子量は1000〜50000である。当該ウレタンプレポリマーとして1種または2種以上を使用することができる。
O Moisture curable reactive hot melt adhesive 1) Composition of adhesive The adhesive in the present invention is a moisture curable reactive hot melt adhesive mainly composed of an isocyanate group-containing urethane prepolymer.
The isocyanate group-containing urethane prepolymer is obtained by reacting one or more polyols having two or more hydroxyl groups in the molecule with one or more polyisocyanates having two or more isocyanate groups in the molecule. It is a urethane prepolymer. The preferred weight average molecular weight of the urethane prepolymer is 1000 to 50000. 1 type (s) or 2 or more types can be used as the said urethane prepolymer.
1−2)ポリオール
ウレタンプレポリマーの原料であるポリオールは、分子内に2個以上好ましくは5個以内の水酸基を有するものであり、従来より公知のものが使用可能である。好ましい具体例を以下に示す。
1-2) Polyol The polyol which is a raw material of the urethane prepolymer has 2 or more, preferably 5 or less hydroxyl groups in the molecule, and conventionally known polyols can be used. Preferred specific examples are shown below.
(1)ポリエステルポリオール
ポリエステルポリオールは、1種以上のポリカルボン酸と1種以上のポリオールとをランダム共縮重合させて得られるものである。
好ましいポリカルボン酸は、分子内に2個以上のカルボキシル基を有し、炭素数が4〜24のものである。好ましい具体例としてコハク酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、アイコサン二酸、ε−カプロラクトン、テレフタル酸、イソフタル酸、無水フタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、トリメリット酸、パラオキシ安息香酸などがある。
また、好ましいポリオールは、分子内に2個以上の水酸基を有し、重量平均分子量が60〜10000のものである。好ましい具体例としてエチレングリコール、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、ジエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、1,2,6−ヘキサントリオールなどがある。
(1) Polyester polyol The polyester polyol is obtained by random copolycondensation of one or more polycarboxylic acids and one or more polyols.
Preferred polycarboxylic acids are those having 2 or more carboxyl groups in the molecule and 4 to 24 carbon atoms. Preferred examples include succinic acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, dodecanedioic acid, eicosanedioic acid, ε-caprolactone, terephthalic acid, isophthalic acid, phthalic anhydride, and 2,6-naphthalenedicarboxylic acid. Acids, trimellitic acid, paraoxybenzoic acid and the like.
A preferred polyol has two or more hydroxyl groups in the molecule and a weight average molecular weight of 60 to 10,000. Preferred specific examples include ethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, diethylene glycol, neopentyl glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene glycol, 1, Examples include 4-cyclohexanedimethanol, trimethylolpropane, pentaerythritol, 1,2,6-hexanetriol.
(2)ポリエーテルポリオール
ポリエーテルポリオールは、分子内に1個以上のエーテル結合を有し、好ましいポリエーテルポリオールは重量平均分子量が200〜10000のものである。好ましい具体例としてポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコールなどがある。
(2) Polyether polyol The polyether polyol has one or more ether bonds in the molecule, and the preferred polyether polyol has a weight average molecular weight of 200 to 10,000. Preferred examples include polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene glycol and the like.
(3)ポリオレフィンポリオール
ポリオレフィンポリオールは、分子内にポリオレフィン骨格を有し、好ましいポリオレフィンポリオールは重量平均分子量が200〜10000のものである。好ましい具体例として水素化ポリブタジエンポリオール、水素化ポリイソプレンポリオールなどのポリアルキレンポリオールの水素化物、およびα−オレフィンの共重合物などがある。
(3) Polyolefin polyol The polyolefin polyol has a polyolefin skeleton in the molecule, and a preferred polyolefin polyol has a weight average molecular weight of 200 to 10,000. Preferable specific examples include hydrogenated polyalkylene polyols such as hydrogenated polybutadiene polyol and hydrogenated polyisoprene polyol, and α-olefin copolymers.
(4)その他ポリオール
ポリブタジエンポリオール、ポリイソプレンポリオール等のポリアルキレンポリオール、およびポリカーボネートポリオールなどがある。
(4) Other polyols Polyalkylene polyols such as polybutadiene polyol and polyisoprene polyol, and polycarbonate polyols are available.
1−3)ポリイソシアネート
ウレタンプレポリマーの原料であるポリイソシアネートは、分子内に2個以上のイソシアネート基を有するものであり、従来より公知のものが使用可能である。
具体的には、p−フェニレンジイソシアネート、4,4'−ジフェニルメタンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、4,4'−ジフェニレンジイソシアネート、1,5−オクチレンジイソシアネート、トリメチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイネシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート、1,3−シクロペンタンジイソシアネート、1,4−シクロヘキサンジイソシアネート、4,4'−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)、メチル2,4−シクロヘキサンジイソシアネート、メチル2,6−シクロヘキサンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、1,4−ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン、1,3−ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン、イソホロンジイソシアネート、およびカルボジイミド変性4,4'−ジフェニルメタンジイソシアネートなどがある。
1-3) Polyisocyanate The polyisocyanate which is a raw material of the urethane prepolymer has two or more isocyanate groups in the molecule, and conventionally known ones can be used.
Specifically, p-phenylene diisocyanate, 4,4′-diphenylmethane diisocyanate, tolylene diisocyanate, 4,4′-diphenylene diisocyanate, 1,5-octylene diisocyanate, trimethylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, hexa Methylene diisocyanate, pentamethylene diisocyanate, 1,3-cyclopentane diisocyanate, 1,4-cyclohexane diisocyanate, 4,4'-methylenebis (cyclohexyl isocyanate), methyl 2,4-cyclohexane diisocyanate, methyl 2,6-cyclohexane diisocyanate, diphenylmethane Diisocyanate, 1,4-bis (isocyanatemethyl) cyclohexane, 1,3-bis (isocyanatemethyl) cyclohexane, Examples include sophorone diisocyanate and carbodiimide-modified 4,4′-diphenylmethane diisocyanate.
本発明におけるウレタンプレポリマーを製造する際のポリオールに対するポリイソシアネートの仕込み量の好ましい比は、イソシアネート基/水酸基の当量比が1〜5であり、より好ましくは1.2〜3である。 The preferred ratio of the amount of polyisocyanate charged to the polyol when producing the urethane prepolymer in the present invention is 1 to 5 in an equivalent ratio of isocyanate group / hydroxyl group, more preferably 1.2 to 3.
また、本発明の接着剤の湿気反応性を高めるために、三級アミン系や錫系などの触媒、その他に粘着付与剤、シランカップリング剤、充填剤、可塑剤、ワックス、安定剤、酸化防止剤などを必要に応じて添加することができる。 In addition, in order to increase the moisture reactivity of the adhesive of the present invention, a tertiary amine-based or tin-based catalyst, in addition, a tackifier, a silane coupling agent, a filler, a plasticizer, a wax, a stabilizer, an oxidation An inhibitor or the like can be added as necessary.
2)接着剤融点
本発明における接着剤は融点を有するウレタンプレポリマーからなる為、融点以下の温度において結晶性の固体になるので、溶融状態から固体に変化する際、融点を境に樹脂の粘性が急激に増加する特徴を有している。したがって、基材に塗布した接着剤層が溶融状態にある時に接着作業を行い、その後冷却して接着剤を固化させることによって接着剤が結晶化しオレフィン系樹脂ともう一方の被着体が接着剤層によって強固に固着され、初期接着強度を容易に得ることができる。
具体的には接着剤の融点を40℃以上にすることにより常態で固体であり、かつ結晶時の凝集力により初期接着強度を得ることができる。融点が40℃未満の場合、常態での初期接着強度を得ることができない。一方、接着剤の融点が150℃より高い場合、接着剤の加熱溶融時に有害物質が発生する恐れがあり、望ましくない。
接着剤の融点の測定は、室温から1℃/分で加熱しながら溶融の有無を顕微鏡で観察することにより行うことができる。
2) Adhesive melting point Since the adhesive in the present invention is composed of a urethane prepolymer having a melting point, it becomes a crystalline solid at a temperature below the melting point, so when changing from a molten state to a solid, the viscosity of the resin with the melting point as a boundary. Has a characteristic of rapidly increasing. Therefore, when the adhesive layer applied to the substrate is in a molten state, the adhesive operation is performed, and then the adhesive is crystallized by cooling and solidifying the adhesive, whereby the olefin resin and the other adherend are bonded to each other. It is firmly fixed by the layer, and the initial adhesive strength can be easily obtained.
Specifically, by setting the melting point of the adhesive to 40 ° C. or higher, it is solid in a normal state, and the initial adhesive strength can be obtained by the cohesive force at the time of crystallization. When the melting point is less than 40 ° C., the initial adhesive strength in the normal state cannot be obtained. On the other hand, when the melting point of the adhesive is higher than 150 ° C., harmful substances may be generated when the adhesive is heated and melted, which is not desirable.
The melting point of the adhesive can be measured by observing the presence or absence of melting with a microscope while heating from room temperature at 1 ° C./min.
3)接着剤の溶融粘度
本発明における接着剤の好ましい溶融粘度は120℃溶融状態で200〜100000mPa・sであり、より好ましい溶融粘度は1000〜50000mPa・sであり、更に好ましい溶融粘度は1000〜20000mPa・sであり、最も好ましい粘度は1000〜10000mPa・sである。溶融粘度はBM型粘度計により容易に測定できる。
3) Melt Viscosity of Adhesive The preferable melt viscosity of the adhesive in the present invention is 200 to 100,000 mPa · s in a molten state at 120 ° C., the more preferable melt viscosity is 1000 to 50000 mPa · s, and the more preferable melt viscosity is 1000 to It is 20000 mPa · s, and the most preferred viscosity is 1000 to 10000 mPa · s. The melt viscosity can be easily measured with a BM viscometer.
4)接着剤のガラス転移温度
本発明における接着剤の好ましいガラス転移温度は、−40〜60℃であり、より好ましくは−30〜30℃である。ガラス転移温度を上記の好ましい範囲に調整することにより、基材との密着性に優れた接着剤とすることができる。
4) Glass transition temperature of adhesive The preferable glass transition temperature of the adhesive in this invention is -40-60 degreeC, More preferably, it is -30-30 degreeC. By adjusting the glass transition temperature to the above preferred range, an adhesive having excellent adhesion to the substrate can be obtained.
5)接着剤の塗布方法
ホットメルト接着剤の塗布方法として知られている方法は何れも採用できる。好ましい塗布温度は80〜140℃であり、より好ましい温度は80〜120℃である。
5) Adhesive application method Any method known as a hot melt adhesive application method can be employed. A preferable coating temperature is 80 to 140 ° C, and a more preferable temperature is 80 to 120 ° C.
6)接着方法
上記のようにしてオレフィン系樹脂からなる基材の表面上に形成された酸変性オレフィン樹脂の被覆層と湿気硬化型反応性ホットメルト接着剤の熱溶融層とを介して、オレフィン系樹脂からなる基材と被着材とを接合させる。
被着材として、オレフィン系樹脂、金属、プラスチック、セラミックス及びガラス等、各種材料からなるものを使用できる。
6) Adhesion method The olefin is passed through the coating layer of the acid-modified olefin resin formed on the surface of the base material made of the olefin resin as described above and the heat melting layer of the moisture curable reactive hot melt adhesive. A base material made of a resin and an adherend are joined.
As the adherend, those made of various materials such as olefin resin, metal, plastic, ceramics and glass can be used.
以下実施例および比較例を挙げ、本発明をより具体的に説明する。尚、各実施例および比較例における性能評価は以下の方法に従った。
○引っ張り剪断接着強さの測定
下記オレフィン系樹脂を幅25mm×長さ50mm×厚み2mmに成形し、当該オレフィン系樹脂からなる基材の表面に酸変性オレフィン樹脂を主成分とする水系エマルション型プライマーを塗布し、乾燥した後、光照射をした場合およびしない場合について、下記接着剤を片面に塗布して貼り合わせを行い、クリップにて固定する(接着面積幅25mm×長さ12.5mm)。30℃65%RHの条件下で3日間養生して、引っ張り剪断接着強さをJIS K 6850に準拠して測定した。
また、プライマーの乾燥は、80℃ヒートプレート上2分間、90℃ヒートプレート上3分間で行う場合、室温下で自然乾燥する場合の三方法で実施した。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples. In addition, the performance evaluation in each Example and the comparative example followed the following method.
○ Measurement of tensile shear bond strength The following olefin resin is molded into a width of 25 mm x length of 50 mm x thickness of 2 mm, and a water-based emulsion type primer mainly composed of an acid-modified olefin resin on the surface of the substrate made of the olefin resin. After applying and drying, the following adhesive is applied to one side and bonded together, and fixed with clips (adhesive area width 25 mm × length 12.5 mm). After curing for 3 days under the conditions of 30 ° C. and 65% RH, the tensile shear bond strength was measured according to JIS K 6850.
In addition, the primer was dried by three methods: 2 minutes on an 80 ° C. heat plate, 3 minutes on a 90 ° C. heat plate, and natural drying at room temperature.
○剥離接着強さの測定
下記オレフィン系樹脂を幅25mm×長さ100mm×厚み2mmに成形し、当該オレフィン系樹脂からなる基材の表面に酸変性オレフィン樹脂を主成分とする水系エマルション型プライマーを塗布し、乾燥した後、光照射をした場合およびしない場合について、当該処理面に下記接着剤を塗布し、綿布を貼り合わせ、重石で2分間圧締(5N/cm2)し、30℃65%RHの条件下で3日間養生して、180°剥離接着強さをJIS K 6854−2に準拠して測定した。
また、プライマーの乾燥は、90℃ヒートプレート上3分間行った。
[評価に用いた材料]
オレフィン系樹脂:オレフィン系熱可塑性エラストマー(三井化学株式会社製 商品名ミラストマーC750B)
接着剤:イソシアネート基含有ウレタンプレポリマーを主成分とする湿気硬化型反応性ホットメルト接着剤(東亞合成株式会社製 商品名アロンメルトR RHT−310)。融点は53℃、溶融粘度は120℃溶融状態で3,000mPa・sである。
○ Measurement of peel adhesion strength The following olefin resin is molded into a width of 25 mm x length of 100 mm x thickness of 2 mm, and an aqueous emulsion-type primer mainly composed of an acid-modified olefin resin is formed on the surface of the base material made of the olefin resin. After applying and drying, with or without light irradiation, the following adhesive is applied to the treated surface, a cotton cloth is attached, pressed with heavy stone (5N / cm 2 ) for 2 minutes, and 30 ° C 65 After curing for 3 days under the condition of% RH, 180 ° peel strength was measured according to JIS K 6854-2.
The primer was dried on a 90 ° C. heat plate for 3 minutes.
[Materials used for evaluation]
Olefin resin: Olefin thermoplastic elastomer (trade name Miralastomer C750B manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.)
Adhesive: Moisture curable reactive hot melt adhesive mainly composed of isocyanate group-containing urethane prepolymer (trade name Aronmelt R RHT-310, manufactured by Toagosei Co., Ltd.). The melting point is 53 ° C., and the melt viscosity is 3,000 mPa · s in a 120 ° C. molten state.
○光照射
使用した光照射装置は出力3.2kWのウシオ電機株式会社製の高圧水銀灯であり、照射エネルギーは波長365nmの積算光量計の測定値で2000mJ/cm2とした。
Light irradiation The light irradiation device used was a high-pressure mercury lamp manufactured by USHIO INC. With an output of 3.2 kW, and the irradiation energy was 2000 mJ / cm 2 as measured by an integrating light meter with a wavelength of 365 nm.
[実施例1]
オレフィン系樹脂からなる基材の表面に無水マレイン酸変性塩素化ポリオレフィンを主成分とする水系エマルション型プライマー(日本製紙株式会社製 商品名スーパークロンE−503、塩素含有率14〜15%、融点60〜70℃)を塗布し、80℃のヒートプレート上で2分間乾燥した後、接着剤を片面に塗布して貼り合わせを行い、クリップにて固定する(接着面積幅25mm×長さ12.5mm)。30℃65%RHの条件下で3日間養生して、引っ張り剪断接着強さをJIS K 6850に準拠して測定した。
[Example 1]
A water-based emulsion type primer (manufactured by Nippon Paper Industries Co., Ltd., trade name: Supercron E-503, chlorine content: 14-15%, melting point: 60) ~ 70 ° C), dried on a heat plate at 80 ° C for 2 minutes, then applied with adhesive on one side, bonded and fixed with clips (adhesion area width 25mm x length 12.5mm) ). After curing for 3 days under the conditions of 30 ° C. and 65% RH, the tensile shear bond strength was measured according to JIS K 6850.
[実施例2]
無水マレイン酸変性塩素化ポリオレフィンを主成分とするエマルション型プライマーを、日本製紙株式会社製商品名スーパークロンE−603(塩素含有率17%、融点80〜90℃)に代えた以外は実施例1と同じ方法でオレフィン系樹脂からなる基材どうしの引張り剪断接着強さを測定した。
[Example 2]
Example 1 except that the emulsion-type primer mainly composed of maleic anhydride-modified chlorinated polyolefin was replaced by Nippon Paper Industries Co., Ltd. trade name Supercron E-603 (chlorine content: 17%, melting point: 80-90 ° C.) The tensile shear bond strength between substrates made of an olefin resin was measured by the same method.
[実施例3]
無水マレイン酸変性塩素化ポリオレフィンを主成分とする水系エマルション型プライマーを、日本製紙株式会社製商品名スーパークロンE−723(塩素含有率19%、融点70〜80℃)に代えた以外は実施例1と同じ方法でオレフィン系樹脂からなる基材どうしの引張り剪断接着強さを測定した。
上記実施例1〜3の結果を、下記表1に示した。
[Example 3]
Example except that the water-based emulsion type primer mainly composed of maleic anhydride-modified chlorinated polyolefin was replaced by Nippon Paper Industries Co., Ltd. trade name Supercron E-723 (chlorine content 19%, melting point 70-80 ° C.) 1 was used to measure the tensile shear bond strength between substrates made of an olefin resin.
The results of Examples 1 to 3 are shown in Table 1 below.
[実施例4]
無水マレイン酸変性塩素化ポリオレフィンを主成分とする水系エマルション型プライマーを、東洋化成工業株式会社製商品名ハードレンEH−801(塩素含有率16%、融点87℃)に代え、乾燥条件を90℃3分間にした以外は実施例1と同じ方法でオレフィン系樹脂からなる基材どうしの引張り剪断接着強さを測定した。
また、オレフィン系樹脂からなる基材の表面に前記プライマーを塗布し、90℃のヒートプレート上で3分間乾燥した後、当該処理面に接着剤を塗布し、綿布を貼り合わせ、重石で2分間圧締(5N/cm2)し、30℃65%RHの条件下で3日間養生して、剥離接着強さをJIS K 6854に準拠して測定した。
[Example 4]
The water-based emulsion type primer mainly composed of maleic anhydride-modified chlorinated polyolefin is replaced with Toyo Kasei Kogyo Co., Ltd. trade name HARDEN EH-801 (chlorine content: 16%, melting point: 87 ° C.), and the drying conditions are 90 ° C. 3 The tensile shear bond strength between substrates made of an olefin resin was measured in the same manner as in Example 1 except that the time was changed to minutes.
In addition, the primer is applied to the surface of a base material made of olefin resin, dried on a heat plate at 90 ° C. for 3 minutes, then an adhesive is applied to the treated surface, a cotton cloth is bonded, and 2 minutes with a heavy stone. The film was pressed (5 N / cm 2 ), cured for 3 days under conditions of 30 ° C. and 65% RH, and peel adhesion strength was measured according to JIS K 6854.
[実施例5]
水系エマルション型プライマーを乾燥した後で、光を照射した以外は実施例4と同じ方法で引張り剪断接着強さと剥離接着強さを測定した。
[Example 5]
After drying the water-based emulsion type primer, the tensile shear adhesive strength and peel adhesive strength were measured in the same manner as in Example 4 except that light was irradiated.
[実施例6]
乾燥を室温で行った以外は実施例4と同じ方法で引張り剪断接着強さを測定した。
上記実施例4〜6の結果を、下記表2に示した。
[Example 6]
The tensile shear bond strength was measured by the same method as in Example 4 except that drying was performed at room temperature.
The results of Examples 4 to 6 are shown in Table 2 below.
[実施例7]
酸変性オレフィン樹脂を主成分とする水系エマルション型プライマーを、日本製紙株式会社製商品名アウローレン6008に代えた以外は実施例1と同じ方法でオレフィン系樹脂からなる基材どうしの引張り剪断接着強さを測定した。
[Example 7]
Tensile shear strength between substrates made of olefin resin in the same manner as in Example 1 except that the water-based emulsion type primer mainly composed of acid-modified olefin resin was replaced by Nippon Paper Industries Co., Ltd. trade name Auroren 6008. Was measured.
[比較例1]
オレフィン系樹脂からなる基材の表面を全く処理せず、その片面に接着剤を塗布して貼り合わせを行い、クリップにて固定する(接着面積幅25mm×長さ12.5mm)。30℃65%RHの条件下で3日間養生して、引っ張り剪断接着強さをJIS K 6850に準拠して測定した。
[Comparative Example 1]
The surface of the base material made of the olefin resin is not treated at all, and an adhesive is applied to one side of the base material and bonded together, and fixed with a clip (adhesion area width 25 mm × length 12.5 mm). After curing for 3 days under the conditions of 30 ° C. and 65% RH, the tensile shear bond strength was measured according to JIS K 6850.
[比較例2]
オレフィン系樹脂からなる基材の表面にトルエンを塗布し、80℃のヒートプレート上で2分間乾燥した後、接着剤を片面に塗布して貼り合わせを行い、クリップにて固定する(接着面積幅25mm×長さ12.5mm)。30℃65%RHの条件下で3日間養生して、引っ張り剪断接着強さをJIS K 6850に準拠して測定した。
[Comparative Example 2]
Toluene is applied to the surface of a base material made of olefin resin and dried on a heat plate at 80 ° C. for 2 minutes, and then adhesive is applied to one side and bonded together, and fixed with a clip (adhesion area width) 25mm x length 12.5mm). After curing for 3 days under the conditions of 30 ° C. and 65% RH, the tensile shear bond strength was measured according to JIS K 6850.
[比較例3]
オレフィン系樹脂からなる基材の表面に対して、プラズマ照射装置にて照射距離6mm、照射時間3秒の条件でプラズマ照射を行った後、接着剤を片面に塗布して貼り合わせを行い、クリップにて固定する(接着面積幅25mm×長さ12.5mm)。30℃65%RHの条件下で3日間養生して、引っ張り剪断接着強さをJIS K 6850に準拠して測定した。
プラズマ照射装置は株式会社キーエンス製のST−7000を使用した。
[Comparative Example 3]
After irradiating the surface of the base material made of olefin resin with a plasma irradiation device under conditions of an irradiation distance of 6 mm and an irradiation time of 3 seconds, an adhesive is applied on one side and bonded together, and then clipped. (Adhesion area width 25 mm x length 12.5 mm). After curing for 3 days under the conditions of 30 ° C. and 65% RH, the tensile shear bond strength was measured according to JIS K 6850.
As the plasma irradiation apparatus, ST-7000 manufactured by Keyence Corporation was used.
[比較例4]
オレフィン系樹脂からなる基材の表面に対して、コロナ放電装置にて照射距離5mm、照射時間15秒の条件でコロナ放電を行った後、接着剤を片面に塗布して貼り合わせを行い、クリップにて固定する(接着面積幅25mm×長さ12.5mm)。30℃65%RHの条件下で3日間養生して、引っ張り剪断接着強さをJIS K 6850に準拠して測定した。
コロナ放電装置はナビスタ株式会社製のポリダインを使用した。
[Comparative Example 4]
After corona discharge is performed on the surface of the base material made of olefin resin under the conditions of an irradiation distance of 5 mm and an irradiation time of 15 seconds with a corona discharge device, an adhesive is applied on one side and bonded together, and then clipped. (Adhesion area width 25 mm x length 12.5 mm). After curing for 3 days under the conditions of 30 ° C. and 65% RH, the tensile shear bond strength was measured according to JIS K 6850.
The corona discharge device used was Polydyne manufactured by Navista.
本発明は、オレフィン系樹脂から成る基材を無溶剤の湿気硬化型反応性ホットメルト接着剤で強固に接着する方法を提供する。
従って、本発明によって、自動車業界や建材業界において、鋼材や塩化ビニル樹脂製品のオレフィン系樹脂への代替が容易になり、部材の軽量化および環境負荷の低減化が進められる。
具体的には、ポリプロピレンやポリエチレンおよびそれらの樹脂にEPDM成分等のゴム成分を付与したポリオレフィンエラストマー(TPO)などの低活性樹脂を用いて、自動車部品(バンパー、インストルメントパネル、トリム等)や建材部材(巾木、化粧シート等)を安価に製造することを可能とする。
The present invention provides a method for firmly bonding a substrate made of an olefin resin with a solvent-free, moisture-curable reactive hot melt adhesive.
Therefore, the present invention facilitates the replacement of steel products and vinyl chloride resin products with olefin-based resins in the automobile industry and the building materials industry, and promotes weight reduction of members and reduction of environmental burden.
Specifically, automotive parts (bumpers, instrument panels, trims, etc.) and building materials using low activity resins such as polypropylene and polyethylene and polyolefin elastomers (TPO) in which rubber components such as EPDM are added to those resins. Members (baseboards, decorative sheets, etc.) can be manufactured at low cost.
Claims (3)
After drying according to claim 1 or 2, the coating layer formed on the substrate made of the olefin resin is irradiated with light by a water-based emulsion type primer, and then a moisture curable reactive hot melt adhesive is applied. The method for adhering an olefin-based resin according to claim 1 or 2, wherein the olefin-based resin is adhered using the method.
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