JP2006057069A - Adhesive - Google Patents

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Konosuke Shiotani
浩之介 塩谷
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an adhesive capable of constructing a strong bond of a material to be bonded by utilizing an unsaturated polyester resin produced by performing the esterification reaction of a carboxylic acid with a glycol, a polystyrene resin-melting effect of styrene monomer contained in a vinyl ester resin, a cross-linking reaction of an unsaturated polyester resin and the polymerization of the styrene monomer. <P>SOLUTION: This adhesive having both characteristics of a thermosetting resin and thermoplastic resin is provided by melting the polystyrene resin, putting it into the unsaturated polyester resin and vinyl ester resin, and completing the cross-linking and polymerization with the same peroxide compound catalysis, and further in the case that the material to be bonded is a polystyrene, it is possible to make the adhesive layer as a one-pieced material by melting a part of its surface on application so as to make the adhesive exhibiting a strong and short time bonding with high reliability. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、不飽和ポリエステル樹脂内部にポリススチレン樹脂体を溶融して製造した接着剤に係わるものであって、熱硬化性と熱可塑性の特徴を持つ接着剤に係わる。      The present invention relates to an adhesive produced by melting a polystyrene resin body in an unsaturated polyester resin, and relates to an adhesive having the characteristics of thermosetting and thermoplasticity.

技術背景Technical background

接着剤の接着原理としては、次のような代表的なものがある。
(1)内部拡散
被着材表面上のポリマー分子が他の被着材表面或いは接着剤の分子綱目に拡散することにより複数のポリマー分子間に結合を形成する。その接着力は、分子綱目に拡散する分子の数で決まる。〔図1〕接着原理形態図−(1)
(2)化学的結合
被着材表面上の官能基と接着剤が持つ反応基との間で化学的反応により強固な結合を引き起こす。その結合の強さは、化学的反応形態により決まる。このことは、表面を未反応基てである二重結合をもつスチレンモノマーが浸透し、その後に化学的重合反応による高分子化が起こることである。〔図2〕接着原理形態図−(2)
(3)力学的結合
被着材表面に凹凸がある場合には、他の被着体の表面と接着剤を介在して凹凸部分がかみ合い、アンカー効果と言われる結合を引き起こす。この場合の接着剤は液状であって且つ低粘度のものが好ましいとされている。〔図3〕接着原理形態図−(3)
本発明は、(1)、(2)、(3)の原理に叶う接着剤である。
As the bonding principle of the adhesive, there are the following representative ones.
(1) Internal diffusion The polymer molecules on the surface of the adherend are diffused to the other adherend surface or the molecular chain of the adhesive to form a bond between the plurality of polymer molecules. Its adhesion is determined by the number of molecules that diffuse into the molecular network. [Fig.1] Adhesion principle form-(1)
(2) Chemical bond A strong bond is caused by a chemical reaction between the functional group on the surface of the adherend and the reactive group of the adhesive. The strength of the bond depends on the chemical reaction form. This means that a styrene monomer having a double bond which is an unreacted group penetrates the surface, and then polymerization occurs by a chemical polymerization reaction. [Fig.2] Adhesion principle form- (2)
(3) Mechanical bonding When the surface of the adherend has unevenness, the surface of the other adherend and the adhesive part intervene and the unevenness portion meshes to cause a bond called an anchor effect. In this case, the adhesive is preferably liquid and has a low viscosity. [Fig.3] Adhesion principle diagram-(3)
The present invention is an adhesive that satisfies the principles of (1), (2), and (3).

接着剤としては、水溶性接着剤(例:澱粉糊)、水分散型接着剤(例:エマルジョンタイプ)、溶剤型接着剤(例:溶剤型ゴム系)、無溶剤型接着剤(例:エポキシ樹脂)、フイルム型接着剤(例:フェノール樹脂系)、ペースト状接着剤(ウレタン樹脂系)、固形接着剤(例:ホットメルト)等がある。これらの接着剤は、それぞれ熱硬化性、熱可塑性の単一の特徴を生した 接着剤であって、
接着原理(1)、(2)、(3)を全て網羅した特徴をもつ接着剤は無かった。
Adhesives include water-soluble adhesives (eg, starch paste), water-dispersed adhesives (eg, emulsion type), solvent-type adhesives (eg: solvent-based rubber), and solventless adhesives (eg, epoxy) Resin), film-type adhesive (eg, phenol resin), paste adhesive (urethane resin), solid adhesive (eg, hot melt), and the like. Each of these adhesives has a single characteristic of thermosetting and thermoplastic properties,
There was no adhesive having the characteristics covering all the bonding principles (1), (2) and (3).

接着力向上のための手段として、被着体の表面状態を改善することが必要なことが多かった。その方法としては、被着体及び接着剤と親和性を持つプライマーを使用する方法があるが、この方法は、接着作業と別にプライマー塗布作業が必要となり、接着作業と重複することになり極めて煩雑であった。      In many cases, it is necessary to improve the surface condition of the adherend as a means for improving the adhesive strength. As a method for this, there is a method using a primer having an affinity for the adherend and the adhesive. However, this method requires a primer coating operation separately from the bonding operation, which is very complicated because it overlaps with the bonding operation. Met.

本接着剤は、不飽和ポリエステル樹脂を使用することにより、その含有するスチレンモノマーが発泡スチロール等のポリスチレン樹脂を溶融し安定な液状を保つこと、及び特に被着体がポリスチレン樹脂である場合には、その表面を溶融することの接着原理に従っている。このことにより、接着原理(1)を満たした方法である。      This adhesive uses an unsaturated polyester resin, so that the styrene monomer contained therein melts a polystyrene resin such as styrene foam and keeps a stable liquid, and particularly when the adherend is a polystyrene resin, It follows the bonding principle of melting its surface. This is a method satisfying the bonding principle (1).

不飽和ポリエステル樹脂に含まれるスチレンモノマーは、触媒(過酸化物)の働きにより不飽和ポリエステル樹脂硬化の架橋剤となり、又同時にモノマー同志の重合反応をしてポリマー化し、溶剤として飛散することがほとんどないことから、環境、溶剤処理等への対応が容易である。
「特願 2003−178778 「特願 2004−212320 「日本材料科学会編 接着剤と材料 1996.12.10発行」 「東洋経済新報社 接着剤の実際知識 1996.5.23」 「日本実業出版社 接着技術のはなし 1997.2.28」 「日本工業新聞 ポリエステル樹脂ハンドブック 昭和63年」 「(株)東京化学同人 化学大辞典 1998 植木厚 「社団法人日本化学会 化学便覧 1998 岩沢康裕 「工業調査会 プラスチック・データブック 1999.12.1 志村幸雄
The styrene monomer contained in the unsaturated polyester resin becomes a cross-linking agent for curing the unsaturated polyester resin due to the action of the catalyst (peroxide), and at the same time, it is polymerized by the polymerization reaction of the monomers and is almost scattered as a solvent. Therefore, it is easy to deal with the environment and solvent treatment.
"Japanese Patent Application 2003-178778 "Japanese Patent Application 2004-212320 "Published by Japan Society for Materials Science Adhesives and Materials 1996.12.10" "Toyo Keizai Shinposha Adhesive Practical Knowledge 1996.5.23" “Nippon Jitsugyo Publishing Adhesive Technology Story 1997.2.28” "Nippon Kogyo Shimbun Polyester Resin Handbook 1988" "Tokyo Chemical Co., Ltd. Chemistry Dictionary 1998 Aki Ueki "Chemical Handbook of Chemical Society of Japan 1998" Yasuhiro Iwasawa "Industrial Research Committee Plastic Data Book 1999.12.1 Yukio Shimura

接着剤として使用されている熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂等がそれらの代表として上げられる。これらの熱硬化性樹脂はそれぞれ問題点を持っていた。以下その問題点について列記する。
(1)エポキシ樹脂については、価格が高価であり、接着剤の粘性が高く被着材表面への塗布作業が困難である。さらに、平滑面には接着しにくく、そのために被着材表面に前もってプライマー処理を施すか、表面荒らしを要することから作業工程が煩雑で作業効率及び費用の点で問題があった。さらに、硬化時間が長い欠点を持ち、作業完結までに時間を要していた。さらに、価格が高い欠点も持っていた。特に、接着原理(1)に叶うものではなかった。
(2)アクリル樹脂については、エポキシ同様に価格が高価であり、硬化時間が長く作業効率が悪い欠点を持っていた。特に、ポリスチレン樹脂が被着材の場合には、その表面のプライマー処理或いは荒らし作業を施さねばならぬ欠点を持っていた。そのために接着作業が極めて煩雑であった。
(3)不飽和ポリエステル樹脂及びビニルエステル樹脂を無処理単独で使用する場合は、これらは安価な特徴を持っており、液状粘度がエステル化の過程或いはスチレンモノマー%により調整することが可能であり、取扱上極めて扱いやすいが、接着原理(2)、(3)を利用するに止まっており、且つそのままでは硬化時の収縮率が大きく、硬化時の収縮により生じる接着界面の剪断力による接着面破壊が起きることから接着力低下が指摘されており、重要な接着剤用途には使用できないものとされていた。又、硬化時間が短い長所を持っているが、ポリスチレン樹脂の接着における含有するスチレンモノマーによる表面溶融には十分な時間を要するため硬化時間を短くすることが出来なかった。
(4)被着体がポリスチレン樹脂の場合には、熱硬化性樹脂系接着剤による接着において、被着材表面にプライマーを施すか、表面の荒らし作業をするかの何方かをせずに被着体表面での接着界面を一回の作業で一体化する方法に適した接着剤はこれまでになかった。
(5)ポリスチレン樹脂、石材、木質材の粒体或いは粉体をコンクリート表面に接着原理(1)、(2)、(3)を利用して接着できる接着剤はなかった。
Representative examples of thermosetting resins used as adhesives include epoxy resins, acrylic resins, unsaturated polyester resins, and vinyl ester resins. Each of these thermosetting resins has problems. The problems are listed below.
(1) About an epoxy resin, a price is expensive, the viscosity of an adhesive agent is high, and the application | coating operation | work to the adherend surface is difficult. Furthermore, since it is difficult to adhere to a smooth surface, the surface of the adherend is preliminarily subjected to primer treatment or surface roughening, so that the work process is complicated and there are problems in terms of work efficiency and cost. In addition, it has the disadvantage of a long curing time and takes time to complete the work. In addition, the price was high. In particular, it did not meet the bonding principle (1).
(2) The acrylic resin has the disadvantages of being expensive as in the case of epoxy and having a long curing time and poor work efficiency. In particular, in the case where polystyrene resin is the adherend, there is a drawback that the surface must be primed or roughened. For this reason, the bonding operation is extremely complicated.
(3) When unsaturated polyester resin and vinyl ester resin are used alone without treatment, they have low-cost characteristics, and the liquid viscosity can be adjusted by the esterification process or styrene monomer%. Although it is very easy to handle in handling, it is only using the bonding principles (2) and (3), and if it is left as it is, the shrinkage rate at the time of curing is large, and the bonding surface due to the shearing force of the bonding interface caused by the shrinkage at the time of curing It has been pointed out that the adhesive strength is lowered due to the occurrence of breakage, and cannot be used for important adhesive applications. Moreover, although it has the advantage that the curing time is short, the curing time cannot be shortened because a sufficient time is required for the surface melting by the styrene monomer contained in the adhesion of the polystyrene resin.
(4) When the adherend is a polystyrene resin, in the adhesion with the thermosetting resin adhesive, the adherend is either applied with a primer or the surface is roughened. To date, there has been no adhesive suitable for a method of integrating the adhesive interface on the surface of the adherend in a single operation.
(5) There was no adhesive capable of adhering granules or powders of polystyrene resin, stone, wood, or the like to the concrete surface using the bonding principles (1), (2), and (3).

発明が解決するための手段Means for Solving the Invention

本発明者は、解決する手段として次のような方法を発明した。
ポリスチレン樹脂がスチレンモノマー、ベンゼン、トルエン、キシレン、アセトン、トリクロルエチレン、リモネン等に溶融溶解することは良く知られている。又、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂等の熱硬化性樹脂がポリスチレン樹脂を溶融するスチレンモノマーを大量に保有した液状体であり、樹脂硬化を目的に添加する触媒の働きによりそのスチレンモノマーがエステル架橋の働きとモノマー同志の重合が起きることは良く知られている。さらに、他の溶剤が反応することなく架橋或いは重合せず、残存するか或いは飛散し、環境上好ましくないことも知られてる。これらのことに鑑み、本発明者は、不飽和ポリエステル樹脂に熱可塑性樹脂であるポリスチレン樹脂を溶融し、接着原理(1)、(2)、(3)を全て網羅した接着剤を開発する手段を発明した。本発明者は、被着材、接着剤の界面の一体化、接着剤硬化時の収縮率抑制を目的として、重合の完結しているポリスチレン樹脂及びフィラーを前もって液状不飽和ポリエステル樹脂、或いはビニルエステル樹脂に溶解しする方法により問題を解決した。このことにより、従来の接着剤では出来なかった熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂の両面性を持つ接着剤を開発し、問題点であるポリスチレン樹脂表面の表面荒らし作業、被着材と接着剤の一体化、速硬化性、安価等の主たる問題点を全て改善した。この接着剤によれば、板材、異型物、粒体、粉体などの接着にも適応する事が出来、極めて有効な手段となった。
The inventor has invented the following method as means for solving the problem.
It is well known that polystyrene resins melt and dissolve in styrene monomers, benzene, toluene, xylene, acetone, trichloroethylene, limonene and the like. In addition, thermosetting resins such as unsaturated polyester resins and vinyl ester resins are liquid materials containing a large amount of styrene monomer that melts polystyrene resin, and the styrene monomer is esterified by the action of a catalyst added for the purpose of resin curing. It is well known that crosslinking and monomer polymerization occur. Further, it is also known that other solvents do not cross-link or polymerize without reacting, remain or scatter and are environmentally undesirable. In view of these matters, the present inventor has developed means for developing an adhesive that covers all the bonding principles (1), (2), and (3) by melting a polystyrene resin, which is a thermoplastic resin, into an unsaturated polyester resin. Was invented. The present inventor preliminarily polymerized polystyrene resin and filler for the purpose of integration of the adherend, adhesive interface, and suppression of shrinkage during curing of the adhesive, liquid unsaturated polyester resin, or vinyl ester. The problem was solved by the method of dissolving in resin. As a result, we developed an adhesive with both sides of thermosetting resin and thermoplastic resin, which was not possible with conventional adhesives, surface roughening work on the polystyrene resin surface, which is a problem, All major problems such as integration, fast curability, and low cost have been improved. According to this adhesive, it can be applied to the adhesion of plate materials, atypical objects, granules, powders, etc., and has become an extremely effective means.

発明の効果The invention's effect

本発明は、その目的から架橋剤としてスチレンモノマーを成分として含有することが条件であり、そのような樹脂の例として不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂等を使用することが好ましく、一部にメチルメタアクリレートのような分子内に二重結合を持つモノマーを添加使用することも可能である。
これらの樹脂は、カルボン酸類(例えば無水マレイン酸、無水フタール酸)と多価アルコール(エチレングリコール、プロピレングリコール)のごとき酸とアルコールのエステル化反応による脱水反応で製造したエステルをスチレンモノマーと相溶したものを総称しており、不飽和カルボン酸を必ず一部に使用したものでなければならない。本発明での説明は、カルボン酸類(無水マレイン酸、無水フタール酸)とプロピレングリコールによるエステル化とスチレンモノマー相溶による不飽和ポリエステル樹脂を採用して説明する。
本発明者は、ポリスチレン樹脂体が被着材である場合、不飽和ポリエステル樹脂に含まれるスチレンモノマーが不飽和ポリエステル樹脂硬化過程でのゲル化までの時間(以下液状時間帯という。)が長ければ長居ほど被着材表面を溶融し、その後の不飽和ポリエステル樹脂の架橋によるゲル化、硬化とスチレンモノマー同志の重合により被着材と接着剤界面が一体化し、接着が完結することを突き止めた。この液状時間帯は時間帯が長い程ポリスチレン樹脂被着材表面を溶融し、最終的に接着剤としての熱硬化性樹脂である不飽和ポリエステル樹脂の架橋内に部分的に取り込まれて連続的構成を構築すること、特に不飽和ポリエステル樹脂の液状時間帯に接着面を相互に動かすことにより接着性が向上することが判った。しかしながら、この方法では、硬化までの時間が極めて長くなり、本発明者の目的とする接着剤としての機能においてそぐわないものであった。このことから、前述の如く、前もってその不飽和ポリエステル樹脂内にすでに重合反応の完結したポリスチレン樹脂被着材と同材質のポリスチレン樹脂を溶融しておけば、ポリスチレン樹脂被着材表面の溶融時間を極端に短縮出来ることを知見した。即ち、
In the present invention, it is a condition that a styrene monomer is contained as a component as a crosslinking agent for the purpose, and it is preferable to use an unsaturated polyester resin, a vinyl ester resin, etc. as an example of such a resin. It is also possible to add and use a monomer having a double bond in the molecule such as methacrylate.
These resins are compatible with styrene monomers esters produced by a dehydration reaction by the esterification reaction of an acid and an alcohol such as carboxylic acids (eg, maleic anhydride, phthalic anhydride) and polyhydric alcohols (ethylene glycol, propylene glycol). It must be a generic term for the unsaturated carboxylic acid used in part. In the description of the present invention, an unsaturated polyester resin obtained by esterification with carboxylic acid (maleic anhydride, phthalic anhydride) and propylene glycol and compatibility with styrene monomer is used.
When the polystyrene resin body is an adherent, the present inventor has a long time until the styrene monomer contained in the unsaturated polyester resin gels in the process of curing the unsaturated polyester resin (hereinafter referred to as a liquid time zone). The longer the residence, the more the surface of the adherend was melted, and it was found that the adherend and the adhesive interface were integrated by gelation by curing of the unsaturated polyester resin, curing and polymerization of styrene monomers, and the adhesion was completed. In this liquid time zone, the longer the time zone, the more the surface of the polystyrene resin adherend is melted, and finally it is partially incorporated into the crosslink of the unsaturated polyester resin which is a thermosetting resin as an adhesive. It has been found that the adhesion is improved by moving the adhesive surfaces to each other in the liquid time zone of the unsaturated polyester resin. However, in this method, the time until curing is extremely long, and the function as an adhesive intended by the present inventor is not suitable. Therefore, as described above, if the polystyrene resin of the same material as the polystyrene resin adherend that has already completed the polymerization reaction is previously melted in the unsaturated polyester resin, the melting time of the polystyrene resin adherend surface can be reduced. I found that it can be extremely shortened. That is,

(1)内部拡散の項に記載したように、「被着材表面上のポリマー分子が他の被着材表面或いは接着剤の分子綱目に拡散することにより複数のポリマー分子間に結合を形成する。その接着力は、分子綱目に拡散する分子の数で決まる。」に説明した原理に当てはまる。
さらに、本発明による接着剤は、充填材等以外全て反応により高分子化されることから溶剤による被着材表面の溶融とは異なり、且つ他の被着材(例えば、タイル、コンクリート、モルタル、木材、石、紙類等)の隙間に浸入硬化することからホットメルト接着剤と同様の接着もできるものである。
(1) As described in the section of internal diffusion, “a polymer molecule on the surface of an adherend is diffused on the surface of another adherend or on the molecular chain of the adhesive to form a bond between a plurality of polymer molecules. Its adhesive strength is determined by the number of molecules that diffuse into the molecular mesh. ”
Furthermore, since the adhesive according to the present invention is polymerized by reaction except for the filler and the like, it is different from the melting of the surface of the adherend by the solvent, and other adherends (for example, tile, concrete, mortar, Since it penetrates and hardens in the gaps between wood, stone, paper, etc.), it can be bonded in the same manner as a hot melt adhesive.

本発明で使用する不飽和ポリエステル樹脂は、エステル化反応を経過した不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂等であって、スチレンモノマーを主架橋剤として使用したものであり、一部にアクリルモノマーのごとき二重結合を持つモノマーを添加したものも含まれる。以下、カルボン酸と多価アルコールを使用して製造する不飽和ポリエステル樹脂を代表して当該接着剤について説明する。
本説明例での不飽和ポリエステル樹脂は、無水マレイン酸(二重結合を持つ不飽和酸)と無水フタール酸(二重結合を持たない飽和酸)を6モル対4モルでエステル化反応したエステル化物であり、エステル化反応後のエステル100重量部に対して40重量部のスチレンモノマーを相溶したものである。これを不飽和ポリエステル樹脂の例として述べている。この不飽和ポリエステル樹脂は常温では重合禁止剤の添加により安定であり、過酸化物触媒(メチルエチルケトンパーオキサイド等)及び促進剤(ナフテン酸コバルト等)の添加により初めて常温から高温架橋、重合反応を起こし高分子化して三次元構造形成をして反応を完結する。その際に、架橋剤として使用されなかった余分なスチレンモノマーは、相互に重合してポリスチレン化することが知られている。
The unsaturated polyester resin used in the present invention is an unsaturated polyester resin, vinyl ester resin or the like that has undergone an esterification reaction, and uses a styrene monomer as a main cross-linking agent, such as an acrylic monomer. The addition of a monomer having a double bond is also included. Hereinafter, the adhesive will be described on behalf of an unsaturated polyester resin produced using a carboxylic acid and a polyhydric alcohol.
The unsaturated polyester resin in this example is an ester obtained by esterifying maleic anhydride (unsaturated acid having a double bond) and phthalic anhydride (saturated acid not having a double bond) at 6 mol to 4 mol. 40 parts by weight of a styrene monomer compatible with 100 parts by weight of the ester after the esterification reaction. This is described as an example of an unsaturated polyester resin. This unsaturated polyester resin is stable at room temperature by the addition of a polymerization inhibitor, and only when a peroxide catalyst (such as methyl ethyl ketone peroxide) and an accelerator (such as cobalt naphthenate) is added causes high-temperature crosslinking and polymerization reaction from room temperature. The reaction is completed by polymerizing to form a three-dimensional structure. In that case, it is known that the excess styrene monomer which was not used as a crosslinking agent superposes | polymerizes and polystyreneizes.

一方、不飽和ポリエステル樹脂に含まれるスチレンモノマーは、被着材がポリスチレン樹脂の場合、時間とともにその表面を溶融する。しかしながら、その溶融スピードは遅く、十分に溶融する前に不飽和ポリエステル樹脂の硬化が進行した場合には、  On the other hand, when the adherend is a polystyrene resin, the surface of the styrene monomer contained in the unsaturated polyester resin melts with time. However, its melting speed is slow, and if the unsaturated polyester resin has cured before it melts sufficiently,

(1)内部拡散が発生せず接着不良の原因となる。本発明者は、この点に関して、接着剤製造時に前もって不飽和ポリエステル樹脂にポリスチレン樹脂を溶融した、熱硬化性であって熱可塑性である性能を発揮する接着剤が接着力改善効果上理論的にも最適であることを知見した。この接着剤製造は、溶融工程を常温で行うことが容易であることから接着剤製造としては、極めて好ましいものである。(1) Internal diffusion does not occur and causes poor adhesion. In this regard, the inventor has theoretically considered that an adhesive that exhibits a thermosetting and thermoplastic performance obtained by melting a polystyrene resin in an unsaturated polyester resin in advance during the production of the adhesive is effective in improving the adhesive strength. Was also found to be optimal. This adhesive production is extremely preferable as an adhesive production because it is easy to perform the melting step at room temperature.

次に本接着剤の製造手順等について説明する。
不飽和ポリエステル樹脂100重量部に対して、ポリスチレン樹脂0.1〜10重量部を添加し攪拌混合する。使用するポリスチレン樹脂は、その発泡物である発泡スチロールであって、発泡倍率50倍以上のものが最も使用上好ましい。その理由は、これらの発泡体は薄膜状であり溶融が容易であることによるのであって、ポリスチレン樹脂粉末状のものでもよい。前述の如く、ポリスチレン樹脂は重合反応の完了したものであることから接着剤硬化時に収縮しないため添加量が多いほど接着剤硬化時に不飽和ポリエステル樹脂の架橋反応及びスチレンモノマーの重合により発生する収縮を小さくすることが出来るし、応力緩衝剤としても効果を上げることができ、接着力低下防止効果がある。即ち、接着面における硬化後の剪断力を小さくすることができるので、ポリスチレン樹脂を溶融することは極めて好ましく、接着力増強硬化を発揮する。
Next, the manufacturing procedure and the like of this adhesive will be described.
0.1 to 10 parts by weight of polystyrene resin is added to 100 parts by weight of unsaturated polyester resin and mixed with stirring. The polystyrene resin to be used is a polystyrene foam that is a foamed product, and those having an expansion ratio of 50 times or more are most preferable in use. The reason is that these foams are in the form of a thin film and are easy to melt, and may be in the form of polystyrene resin powder. As described above, since the polystyrene resin has undergone the polymerization reaction, it does not shrink when the adhesive is cured, so the higher the amount added, the more the shrinkage caused by the crosslinking reaction of the unsaturated polyester resin and the polymerization of the styrene monomer when the adhesive is cured. It can be made small, can also be effective as a stress buffering agent, and has an effect of preventing a decrease in adhesive strength. That is, since the shearing force after curing on the bonding surface can be reduced, it is extremely preferable to melt the polystyrene resin, and the adhesion-enhanced curing is exhibited.

ポリスチレン樹脂には、接着剤硬化時に発生する収縮率を低減する目的及び接着剤の流動性を防止するために充填材(以下フィラーという。)を添加混合することが好ましい。上記不飽和ポリエステル樹脂及びポリスチレン樹脂混合物100重量部に対して10〜30重量部の範囲で添加することが好ましく、通常上記樹脂混合物をミキサー内で混合することが好ましい。フィラーの例としては、石炭灰(10〜20μ)、炭酸カルシュウム、カーボンブラック、チタン白等の粒子の細かなものが好ましい。
このようにして製造した接着剤は、不飽和ポリエステル樹脂自体の硬化時後の収縮率5〜7%(スチレンモノマー添加量、不飽和カルボン酸量により異なる。)を半分以下の収縮率に下げることが可能である。不飽和ポリエステル樹脂内部に熱可塑性樹脂であるポリスチレン樹脂、無機質充填剤が分散しており、通常保管状態では常温で液状の状態を示す粘性の強いものである。又、顔料、短繊維などの添加も可能である。
The polystyrene resin is preferably mixed with a filler (hereinafter referred to as “filler”) in order to reduce the shrinkage generated during curing of the adhesive and to prevent the fluidity of the adhesive. It is preferable to add in the range of 10 to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the unsaturated polyester resin and polystyrene resin mixture, and it is usually preferable to mix the resin mixture in a mixer. Examples of the filler are preferably fine particles such as coal ash (10 to 20 μ), calcium carbonate, carbon black, titanium white, and the like.
The adhesive produced in this way lowers the shrinkage rate after curing of the unsaturated polyester resin itself from 5 to 7% (depending on the amount of styrene monomer added and the amount of unsaturated carboxylic acid) to less than half the shrinkage rate. Is possible. A polystyrene resin, which is a thermoplastic resin, and an inorganic filler are dispersed inside the unsaturated polyester resin, and it is a highly viscous material that is in a liquid state at room temperature under normal storage conditions. Also, pigments, short fibers, etc. can be added.

本接着剤は不飽和ポリエステル樹脂とポリスチレン樹脂、無機質充填剤を主体として製造しており、触媒及び促進剤によりその使用量の調節を以て、硬化時間を調節し、低温から高温まで温度範囲で硬化させることが出来る。それらは触媒及び促進剤の選択による方法であって、一般的には本接着剤は5℃〜50℃の範囲での使用が好ましい。又、触媒の添加量により硬化時間を調整することが容易である。  This adhesive is mainly made of unsaturated polyester resin, polystyrene resin, and inorganic filler, and the curing time is adjusted by adjusting the amount of use with catalyst and accelerator, and it is cured in the temperature range from low temperature to high temperature. I can do it. These are methods based on the selection of a catalyst and an accelerator, and in general, the adhesive is preferably used in the range of 5 ° C to 50 ° C. Further, it is easy to adjust the curing time depending on the amount of the catalyst added.

次に、接着剤は、触媒及び促進剤の添加により硬化することを記載した。硬化後の被着材、接着剤の界面状態について説明する。
被着材がポリスチレン樹脂の場合には、接着剤を被着材表面に塗布した場合、表面のポリスチレン樹脂を不飽和ポリエステル樹脂に含まれるスチレンモノマーが時間とともに溶融する。しかしながら、静置状態ではその溶融は時間を要すし、不飽和ポリエステル樹脂との混在化は極めて困難であって接着原理(1)の条件を満たすことは極めて困難である。本接着剤の目的である接着面での不飽和ポリエステル樹脂とポリスチレン樹脂の混在化は困難であって、特に短時間での硬化における混在化による接着力発揮は極めて難しく、接着不良を発生させる要因となる。この現象に鑑み、本発明者は前もって不飽和ポリエステル樹脂にポリスチレン樹脂を溶融しておくことにより製造した接着剤が問題を解決できることをちけんした。硬化後の接着界面は、図1、2、3に示す接着理論に基づく接着構造を構築した状態となり、このことにより従来にない強力な接着力、耐久性を発揮することが出来た。
Next, it was described that the adhesive is cured by the addition of a catalyst and an accelerator. The interface state of the adherend and adhesive after curing will be described.
When the adherend is a polystyrene resin, when the adhesive is applied to the adherend surface, the styrene monomer contained in the unsaturated polyester resin melts over time with the polystyrene resin on the surface. However, in the stationary state, the melting takes time, and mixing with the unsaturated polyester resin is extremely difficult, and it is extremely difficult to satisfy the condition of the bonding principle (1). It is difficult to mix unsaturated polyester resin and polystyrene resin on the bonding surface, which is the purpose of this adhesive, and it is extremely difficult to exert the adhesive force due to mixing especially in a short time, which causes poor adhesion It becomes. In view of this phenomenon, the present inventor has determined that an adhesive produced by previously melting an unsaturated polyester resin with a polystyrene resin can solve the problem. The adhesive interface after curing was in a state where an adhesive structure based on the adhesion theory shown in FIGS. 1, 2, and 3 was constructed, and thus, an unprecedented strong adhesive force and durability could be exhibited.

次に、被着材がポリスチレン樹脂以外の場合には、被着材表面が荒れた状態であることが好ましい。被着材としては、金属類、コンクリート類、アスファルト、石材、タイル等の無機質製品、又、紙、木材、カーボン繊維、ガラス繊維等の繊維製品等を容易に耐久力のある接着を行うことが出来る。この場合には、接着原理(3)を利用したものであり、熱硬化性接着剤の一般的に接着原理と同様の原理に基づくが、他の接着剤に比較して安価であるメリットが生かされる。前もって、不飽和ポリエステル樹脂(液状)にポリスチレン樹脂を溶融することにより、そのポリスチレン樹脂溶融不飽和ポリエステル樹脂に過酸化物触媒を加えて硬化する過程で接着しようとするポリスチレン被接着材表面をポリスチレン樹脂溶融不飽和ポリエステル樹脂に含有するスチレンモノマーにより溶融すると同時に、スチレンモノマーの重合及び不飽和ポリエステル樹脂の架橋反応によりポリスチレン被接着材接着面を一体化することを手段としている。  Next, when the adherend is other than polystyrene resin, it is preferable that the adherend surface is rough. As adherends, metal products, concrete products, asphalt, stone materials, tiles and other inorganic products, and paper, wood, carbon fibers, glass fibers and other fiber products can be easily and durablely bonded. I can do it. In this case, the bonding principle (3) is used, and the thermosetting adhesive is generally based on the same principle as the bonding principle, but it has the advantage of being cheaper than other adhesives. It is. In advance, by melting a polystyrene resin in an unsaturated polyester resin (liquid), the surface of the polystyrene adherend to be bonded in the process of adding a peroxide catalyst to the polystyrene resin molten unsaturated polyester resin and curing it is polystyrene resin. At the same time as melting by the styrene monomer contained in the molten unsaturated polyester resin, the means for integrating the adhesive surface of the polystyrene adherend by polymerization of the styrene monomer and crosslinking reaction of the unsaturated polyester resin is used.

不飽和ポリエステル樹脂(ジャパンコンポジット(株)製、銘柄R−235:促進剤を含む)100重量部に対して、3重量部の発泡ポリスチロール(ポリスチレン樹脂発泡物)を添加し、攪拌式混合機にて十分溶解させた。次いで、上記混練物100重量部に対して石炭灰(約10ミクロン径のフライアッシュ)を20重量部加えて十分に混練した。このようにして製造した接着剤は、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂及びフィラーの混在した構成のものである。
この接着剤は、既に促進剤を含んでおり、触媒のみで硬化するものである。しかも、触媒の添加量により硬化時間を調整することが容易であって、例えば、触媒、メチルエヂルケトンパーオキサイド(日本化薬(株)製)対接着剤容量100部に対して1%添加した場合は、20℃、15分でゲル化して流動性がなくなるように調整したものである。因みに、0.5%添加した場合は、20℃、40分でゲル化して流動性がなくなる。この間に、被着材がポリスチレン樹脂の場合、ポリスチレン樹脂被着材表面溶融の一部が溶融され、これと不飽和ポリエステル樹脂及びその内部に溶融したポリスチレン樹脂と溶融結合し、さらに、不飽和ポリエステル樹脂の架橋に関与しなかったスチレンモノマーの重合と相まって、完全なる接着理論(1)に合致した接着を発揮する。
3 parts by weight of foamed polystyrene (polystyrene resin foam) is added to 100 parts by weight of unsaturated polyester resin (Japan Composite Co., Ltd., brand R-235: including accelerator), and a stirring mixer Was sufficiently dissolved. Next, 20 parts by weight of coal ash (fly ash having a diameter of about 10 microns) was added to 100 parts by weight of the kneaded product and kneaded sufficiently. The adhesive thus produced has a configuration in which a thermosetting resin, a thermoplastic resin, and a filler are mixed.
This adhesive already contains an accelerator and is cured only with a catalyst. Moreover, it is easy to adjust the curing time depending on the amount of the catalyst added. For example, 1% is added to 100 parts of the catalyst, methyl ethyl ketone peroxide (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.) and the adhesive capacity. In such a case, the gelation is performed at 20 ° C. for 15 minutes and the fluidity is lost. Incidentally, when 0.5% is added, gelation occurs at 20 ° C. for 40 minutes and the fluidity is lost. During this time, when the adherend is a polystyrene resin, a part of the surface melt of the polystyrene resin adherend is melted and melt-bonded with the unsaturated polyester resin and the polystyrene resin melted therein, and further the unsaturated polyester. Combined with the polymerization of the styrene monomer that was not involved in the crosslinking of the resin, it exhibited adhesion that met the perfect adhesion theory (1).

ポリスチレン平板他各種材料の接着試験を行った。試験方法は、接着力試験JISK6850に従い、北海道工業試験場接着力測定装置を使用して測定した。試験片は、一件について十枚使用しその平均値を以て表示した。試験片の作成方法は、上記接着剤に対して表に示した硬化剤添加を行い2分間十分に攪拌した後、2試験片のそれぞれの片面に接着剤を塗布し、塗布した面を併せて20℃にて24時間常温放置した。その後、60℃恒温にて24時間保った後取り出し、さらに20℃にて24時間放置して測定に供した。尚、比較のために、不飽和ポリエステル樹脂単独使用の接着試験も同様の方法で一部の試験片について行い、同時に表1に示した。その試験の項目は      Adhesion tests of various materials such as polystyrene plates were conducted. The test method was measured according to the adhesive strength test JISK6850 using a Hokkaido Industrial Experiment Station adhesive strength measuring device. Ten test pieces were used for each case, and the average value was displayed. The test piece was prepared by adding the curing agent shown in the table to the above adhesive and stirring it well for 2 minutes, then applying the adhesive to each side of the two test pieces, and combining the applied surfaces. It was left at room temperature at 20 ° C. for 24 hours. Thereafter, the sample was kept at 60 ° C. for 24 hours and then taken out, and further left at 20 ° C. for 24 hours for measurement. For comparison, an adhesion test using an unsaturated polyester resin alone was also performed on some test pieces in the same manner, and the results are shown in Table 1 at the same time. The test items are

に示した。It was shown to.

a:ポリスチレン樹脂板×ポリスチレン樹脂板の接着
使用接着剤:不飽和ポリエステル樹脂(R−235)単独
硬化剤 :1.0%(対樹脂) ゲルタイム:15分/20℃
b:ポリスチレン樹脂板×ポリスチレン樹脂板の接着
使用接着剤:不飽和ポリエステル樹脂(R−235)単独
硬化剤 :0.5%(対樹脂) ゲルタイム:40分/20℃
c:ポリスチレン樹脂板×ポリスチレン樹脂板の接着
使用接着剤:接着剤
硬化剤 :1.5%(対樹脂) ゲルタイム:15分/20℃
d:ポリスチレン樹脂板×ポリスチレン樹脂板の接着
使用接着剤:接着剤
硬化剤 :0.7%(対樹脂) ゲルタイム:50分/20℃
e:ポリスチレン樹脂板×タイル
使用接着剤:接着剤
硬化剤 :1.5%(対樹脂) ゲルタイム:15分/20℃
f:ポリスチレン樹脂板×タイル
使用接着剤:不飽和ポリエステル樹脂(R−235)単独
硬化剤 :1.5%(対樹脂) ゲルタイム:15分/20℃
g:ポリスチレン樹脂板×コンクリート板
使用接着剤:接着剤
硬化剤 :1.5%(対樹脂) ゲルタイム:15分/20℃
h:ポリスチレン樹脂板×合板
使用接着剤:接着剤
硬化剤 :1.5%(対樹脂) ゲルタイム:15分/20℃
i:ポリスチレン樹脂板×合板
使用接着剤:不飽和ポリエステル樹脂(R−235)単独
硬化剤 :1.5%(対樹脂) ゲルタイム:15分/20℃
j:ポリスチレン樹脂板×平滑ガラス板
使用接着剤:接着剤
硬化剤 :1.5%(対樹脂) ゲルタイム:15分/20℃
k:ポリスチレン樹脂板×平滑ガラス板
使用接着剤:不飽和ポリエステル樹脂(R−235)単独
硬化剤 :1.5%(対樹脂) ゲルタイム:15分/20℃
a: Adhesion of polystyrene resin plate × polystyrene resin plate Adhesive used: Unsaturated polyester resin (R-235) alone Curing agent: 1.0% (vs. resin) Gel time: 15 minutes / 20 ° C.
b: Adhesion of polystyrene resin plate x polystyrene resin plate Adhesive used: Unsaturated polyester resin (R-235) alone Curing agent: 0.5% (vs. resin) Gel time: 40 minutes / 20 ° C
c: Adhesion of polystyrene resin plate × polystyrene resin plate Adhesive used: Adhesive Curing agent: 1.5% (vs. resin) Gel time: 15 minutes / 20 ° C.
d: Adhesion of polystyrene resin plate × polystyrene resin plate Adhesive used: Adhesive Curing agent: 0.7% (vs. resin) Gel time: 50 minutes / 20 ° C.
e: Polystyrene resin plate x tile Adhesive used: Adhesive Curing agent: 1.5% (vs. resin) Gel time: 15 minutes / 20 ° C
f: Polystyrene resin plate × tile Adhesive: Unsaturated polyester resin (R-235) alone Curing agent: 1.5% (vs. resin) Gel time: 15 minutes / 20 ° C.
g: Polystyrene resin plate × concrete plate Adhesive used: Adhesive Curing agent: 1.5% (vs. resin) Gel time: 15 minutes / 20 ° C.
h: Polystyrene resin plate × plywood Adhesive used: Adhesive Curing agent: 1.5% (vs. resin) Gel time: 15 minutes / 20 ° C.
i: Polystyrene resin plate × plywood Adhesive used: Unsaturated polyester resin (R-235) alone Curing agent: 1.5% (vs. resin) Gel time: 15 minutes / 20 ° C.
j: Polystyrene resin plate x smooth glass plate
Use adhesive: Adhesive
Curing agent: 1.5% (vs. resin) Gel time: 15 minutes / 20 ° C
k: polystyrene resin plate x smooth glass plate
Adhesive used: Unsaturated polyester resin (R-235) alone
Curing agent: 1.5% (vs. resin) Gel time: 15 minutes / 20 ° C

本発明による接着剤100部に対して過酸化物触媒(メチルエチルケトンパーオキサイド:日本化薬(株)製カヤメック)を1%添加し、2分間攪拌してからコンクリート板上にロールを以て塗布し、直ちにその上に珪砂粒体を散布して25℃にて1時間放置後に樹脂硬化を確認した後、余分な珪砂粒体を除去した。コンクリート表面に、本接着剤の硬化により強力なノンスリップ層が形成された。
本接着剤は、アスファルトとの接着にも優れた効果を発揮することから、道路関連の滑り防止に効果的であるとの評価があった。珪砂粒体は一例であって、その代わりの材料としては、一例として石炭灰、研磨粉、廃ガラス破砕物、鉱碎、貝殻等が使用できることも確認できた。
1% of a peroxide catalyst (methyl ethyl ketone peroxide: Nippon Kayaku Co., Ltd. Kayamek) is added to 100 parts of the adhesive according to the present invention, and the mixture is stirred for 2 minutes and then applied onto a concrete plate with a roll. Silica sand particles were sprayed thereon and allowed to stand at 25 ° C. for 1 hour, after which the resin was confirmed to cure, and then the excess silica sand particles were removed. A strong non-slip layer was formed on the concrete surface by curing the adhesive.
Since this adhesive exhibits an excellent effect for bonding with asphalt, it was evaluated to be effective in preventing road-related slipping. Silica sand granule is an example, and as an alternative material, it was confirmed that coal ash, abrasive powder, waste glass crushed material, ore, shell, etc. can be used as an example.

Figure 2006057069
Figure 2006057069

以上の試験の結果、本開発による接着剤が、接着原理に合致したものであり、使用上極めて優れていることを証明した。      As a result of the above tests, it was proved that the adhesive according to the present development was in accordance with the bonding principle and was extremely excellent in use.

接着原理形態断面図−(1)Bonding principle sectional view-(1) 接着原理形態断面図−(2)Bonding principle form sectional view-(2) 接着原理形態断面図−(3)Bonding principle cross-sectional view-(3)

符号の説明Explanation of symbols

1 被着材
2 接着層
3 ポリスチレン溶融部
4 ポリエステル樹脂固化部
5 ポリスチレン樹脂溶融物とスチレンモノマー重合体混合部
6 スチレンモノマー架橋部
7 スチレンモノマー重合部
8 接着剤(接着層)
9 アンカー部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Adhering material 2 Adhesive layer 3 Polystyrene melting part 4 Polyester resin solidification part 5 Polystyrene resin melt and styrene monomer polymer mixing part 6 Styrene monomer cross-linking part 7 Styrene monomer polymerization part 8 Adhesive (adhesive layer)
9 Anchor part

Claims (1)

カルボン酸類とグリコール類をエステル化反応せしめ、スチレンモノマーに溶解した熱硬化性樹脂に重合反応の完了したポリスチレン樹脂を溶融した主材を調整してなる接着剤。        An adhesive prepared by subjecting a carboxylic acid and a glycol to an esterification reaction, and adjusting a main material obtained by melting a polystyrene resin having undergone a polymerization reaction into a thermosetting resin dissolved in a styrene monomer.
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