JP2006307187A - 接着剤組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】従来、例えば、コンテナーパネルなどは樹脂発泡体と鋼板などと接着したパネルなどはエポキシ樹脂系接着剤、ウレタン樹脂系接着剤が使用されていた。これら接着剤の硬化物は硬く力学的な緩衝性が無いために、運送途上において何らかの振動、衝撃などがあると、樹脂発泡体の内部や接合部分の付近で破断や剥離が生じてしまい、問題になっていた。
【解決手段】
樹脂発泡体と鋼板など表面材との接着にアクリル系ポリマーの配合された、可とう性、大きい剥離エネルギーを接着層で凝集破壊しやすい変成シリコーン樹脂接着剤を使用することにより、前記のような問題を解決できた。
【選択図】なし。

Description

本発明はトラック用ボデー、各種コンテナ、トレーラハウスなどに使用される各種パネルの製造などに採用される接着剤組成物に関する。

トラック用ボデー、各種コンテナなどの壁、床、屋根などに使用されるパネルには、断熱性能に優れ、軽量であることが求められ、樹脂発泡体、ハニカム材などの芯材と、合板、パーチクルボート、ハードボードなど木質系板材、鋼板、アルミ板、ステンレス板など金属板、強化プラスチック材あるいはこれらの複合材などの表面材とが積層加工されたものが採用されている。

これらのパネルは、樹脂発泡体などの芯材を鋼板などの表面材の間に注入・発泡して加工する方法や、鋼板、アルミ板或いは複合板などの表面材の間に樹脂発泡体を配置し、接着剤により接着積層する方法などにより生産されてきた。
前者の注入・発泡する方法では、多額の設備投資が必要になり、大きなサイズでは均一にムラ無く注入・発泡させるための高度な技術ノウハウを必要とし、工数がかかり、さらにはフロンガス、シアンガスなど発泡剤に環境汚染の問題があることなどから、後者の採用が増えている。
後者の表面材の間に樹脂発泡体を配置し、表面材と樹脂発泡体とを接着積層する方法では、従来、エポキシ樹脂接着剤、ウレタン樹脂接着剤などが使用されてきた。しかし、これらでは硬化した接着層が固いために接着強度は得られるものの、樹脂発泡体の材質が脆弱で層間強度が弱い材質であるため、瞬間的に何らかの大きな応力が負荷されると材破してしまい、内部で破断したり接着層が剥離してしまうという問題がある。

一方、パネルがトラック用ボデー、各種コンテナなどの部材として使用された場合に、積載した荷物の荷重による撓み応力や、運行時の右左折時の荷物のボデーへの押付応力、あるいは走行時の振動、衝撃などが瞬間的に集中して負荷されるため、樹脂発泡体と表面材との接触面付近で破断や剥離が発生することにより、パネルが膨れる、変形する、酷い場合には破損するなどの問題が生じていた。
特開２００４−６７０６３号公報 特表平６−５０７７０２号公報

本発明は前記のような状況に鑑みて、トラック用ボデー、各種コンテナなどに使用され、積載した荷物の荷重による撓み応力や、運行時の右左折時の荷物の押付による歪み応力、あるいは走行時の振動、衝撃などによって、芯材として使用された樹脂発泡体が表面材との接合面付近において破断しにくく、可とう性のあるパネル用の接着剤組成物を提供するものである。

本発明では前記のような課題を解決する手段として、芯材として使用された樹脂発泡体と鋼板、アルミ板、ステンレス板あるいは合板などの表面材との接着において、接着性に優れ、可とう性のある変成シリコーン樹脂系の接着剤組成物により、前記のような課題を解決することができた。

本発明になる接着剤組成物は、樹脂発泡体などの芯材と、鋼板、カラー鋼板、アルミ板、ステンレス板あるいは合板などの表面材との接着性に優れ、可とう性のある変成シリコーン樹脂系の接着剤組成物が使用されているため、運送時に瞬間的に発生する衝撃や応力を接着層の弾性により吸収しやすく、しかも接着層の剥離エネルギーが大きいため芯材に使用される脆くて壊れ易い樹脂発泡体の破断を回避できるという効果が得られる。しかも、被着体との密着性に優れるため被着体の界面で剥離するようなことが避けられる。

このためトラック用ボデー、各種コンテナなどの構造材として利用された場合には積載荷重による撓みや、運行時の振動あるいは衝撃などに対して、樹脂発泡体からなる芯材の表面付近、あるいは芯材と表面材との接着面ではない接合面付近での破断がなく、流通途上などの厳しい使用条件において使用されても長期間にわたり耐用できる。

以下，本発明になる接着剤組成物について詳細に説明する。本発明に係わるパネルは、芯材として使用された樹脂発泡体と、鋼板、アルミ板、ステンレス板あるいは合板などの表面材とが、接着性に優れ、可とう性のある変成シリコーン樹脂系の接着剤組成物により接着されたものである。

該芯材に使用される樹脂発泡体としては、ポリスチレン樹脂発泡体、ポリウレタン樹脂発泡体、フェノール樹脂発泡体などが挙げられる。これら樹脂発泡体にはＪＩＳＡ９５１１に規定されている押出発泡ポリスチレン、ビーズ法ポリスチレンフォーム、硬質ウレタンフォーム、フェノール樹脂発泡体などが使用される。これら樹脂発泡体のサイズは加工されるパネルのサイズにより各種のものが使用され、表面形状としてフラットなもの、或いは微小の凹凸が設けられたもの、などがあるが、中でも表面に０．５〜１ｃｍの間隔で幅１〜２ｍｍ、深さ１〜２ｍｍの溝が平行状若しくは格子状に設けたものであれば、接着投錨効果が得られるとともに、塗布過剰な接着剤のはみ出しを防止することができ、生産設備の汚れを無くすことができるため好都合である。

表面材としては、合板、パーチクルボード、ハードボードなど木質系板材、ステンレス板、鋼板、アルミ板などの金属板、強化プラスチック、樹脂板などの合成樹脂系板材、あるいはこれらの素材が積層された複合板などが挙げられる。これら表面材のサイズは、例えば、厚み０．３〜２０ｍｍ、縦横２３００〜６５００ｍｍのものが使用に適合している。

本発明になるパネル用の接着剤組成物は、変成シリコーン樹脂、脱水剤、シラン化合物、充填材などが配合された第一液、変成シリコーン樹脂の硬化剤、充填材、水などが配合された第二液からなり、さらにアクリル系ポリマーが第一液および／または第二液に配合されるものである。使用時には第一液と第二液とが混合され、使用される。

本発明において使用される前記変成シリコーン樹脂は、シロキサン結合を形成することにより架橋しうるケイ素含有官能基を持ち、主鎖がアクリル酸アルキルエステル単量体単位および／またはメタクリル酸アルキルエステル単量体単位などが組み合わされたアクリル系ポリマー骨格を持つ重合体、あるいは主鎖がポリオキシエチレンを含むポリオキシアルキレン重合体であり主鎖にウレタン結合を持つ重合体（以下、Ａ型変成シリコーン樹脂と略称する）が挙げられる。さらに、該Ａ型変成シリコーン樹脂にシロキサン結合を形成することにより架橋しうる加水分解性ケイ素末端基を持つポリエーテル系重合体またはポリエステル系重合体（以下、Ｂ型変成シリコーン樹脂と略称する）を組み合わせて用いることができる。

Ａ型変成シリコーン樹脂とＢ型変成シリコーン樹脂の配合比率は、前者１００重量部に対して、後者０〜２００重量部が好ましく、２００重量部を超えると密着性低下などのため適さない。

変成シリコーン樹脂の硬化剤には、ジブチル錫オキサイド、ジブチル錫塩と正珪酸エチルの反応生成物などの錫化合物、オクチル酸鉛などのカルボン酸金属塩、ジブチルアミン−２−エチルヘキソエート、アミン塩などが挙げられる。該変成シリコーン樹脂１００重量部に対して０．１〜１０重量部が配合される。

脱水剤は変成シリコーン樹脂の湿気による硬化を抑制するために配合されるもので、具体例としてビニルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、アミノプロピルトリメトキシシランなどのシラン化合物や、オルソギ酸メチルなどが挙げられる。脱水剤は該変成シリコーン樹脂１００重量部に対して、１〜１０重量部が配合される。

被着体との密着性を向上させるために配合するシラン化合物としては、アミノアルキルシラン、エポキシアルキルシラン、メルカプトアルキルシランなどがあり、具体例として、アミノプロピルトリメトキシシラン、アミノプロピルトリメトキシシランとビニルトリメトキシシランとの反応生成物、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランとポリサルファイドポリマーとの反応生成物などが例示され、市販のものが使用できる。シラン化合物は変成シリコーン樹脂１００重量部に対して、０．１〜５０重量部、好ましくは１〜１０重量部が適合している。

本発明になる接着剤組成物は、接着性に優れる可塑剤としてアクリル系ポリマーを配合していることを特徴としている。可塑剤として、ポリプロピレングリコール、ジメチルフタレート、ジブチルフタレート、ブチルベンジルフタレートなど種々のものについて比較検討しているが、該アクリル系ポリマーに勝る可塑剤は認められなかった。

該アクリル系ポリマーの配合と変成シリコーン樹脂との組み合わせよって、樹脂発泡体と表面材との接合部に接着性が確保されるとともに、柔軟性、可とう性が付与され、脆弱で破断しやすい樹脂発泡体の内部若しくは表面層付近に瞬間的にかかる応力を接着層の持つ大きな剥離エネルギーの吸収で緩和し、樹脂発泡体の内部若しくは樹脂発泡体と表面材との接合面付近での破断を回避することができるようになったと推察される。

このように、従来使用されてきたエポキシ樹脂接着剤、ウレタン樹脂接着剤などにおける、芯材の樹脂発泡体と表面材とを接着加工されたものが、瞬間的に強い破断応力が負荷された場合の内部若しくは接合面付近での破断の問題が解決されている。

該アクリル系ポリマーとして、例えば、ポリエステルアクリル系ポリマー、分子主鎖にウレタン結合を持ち分子両末端にアクリル系二重結合を持つポリウレタンアクリル系ポリマー、ビスフェノールＡのエーテル化ポリマーにアクリル酸、メタクリル酸などアクリル系不飽和酸をエステル化反応されて得られるポリエーテルアクリル系ポリマー、低分子量のエポキシ樹脂にアクリル酸、メタクリル酸などアクリル系不飽和酸を反応させたエポキシアクリル系ポリマー、ポリエステルポリオールにアクリル酸、メタクリル酸などアクリル系不飽和酸をエステル化反応させて得られるオリゴエステルアクリル系ポリマーなどが挙げられ、分子量１０００〜６０００程度の市販品が選定、使用される。

中でも、オールアクリル系モノマー、またはアクリル系モノマーとスチレンの混合系モノマーから高温下において、連続・塊状重合により合成されたアクリル系ポリマーは分子量分布幅が狭く、無溶剤で液状物であり、臭気がないため使用に好適であり、特に分子量１０００〜６０００のものは適度の粘度であり、ガラス転移点が−２０℃以下のタイプを使用すれば柔らかな硬化物が得られ使用に適している。分子量１０００未満のものは余りに低粘度であるため適さず、６０００を越えると高粘度であることから配合物の粘度が高くなりすぎ塗布性が悪くなるため好ましくない。

具体例として、東亜合成株式会社製の無溶剤型アクリルポリマー「ＡＲＵＦＯＮ」（商品名）の無官能基樹脂タイプ、ＯＨ基含有樹脂タイプ、ＣＯＯＨ基含有樹脂タイプ、エポキシ基含有樹脂タイプなどが挙げられる。これらアクリル系ポリマーは変成シリコーン樹脂１００重量部に対して、２０〜８０重量部が配合されることが好ましい。

充填材として、炭酸カルシウム、クレー、タルク、カオリン、ケイ酸カルシウム、ムライト、ケイ砂、中空ガラス球などの中空体などが挙げられる。平均粒子径は１〜５０μｍの範囲ものが沈降しにくく、分散性が良好であることから使用に適している。なお、変成シリコーン樹脂は湿気で硬化するため、吸湿した充填材であれば、硬化が進行しやすく、また、空気中の湿気によっても硬化が進行させることができる。

その他の配合材料として、経時的な劣化や太陽光線などによる加熱下での劣化を防止するための酸化防止剤、接着面に発生する黴を防止するための防黴剤、接着剤を着色するための顔料、充填材などの沈降を防止するための沈降防止剤などが必要により、Ａ液および／またはＢ液に配合される。

本発明になる接着剤組成物の塗布は、ロール塗布、ノズル塗布、カーテン塗布など自動塗布機による塗布方法のほか、鏝などによる手動塗布により行うことができ、前者における適当な粘度は２３℃において５〜５０Ｐａ・ｓ、後者における適当な粘度は２３℃において５〜１００Ｐａ・ｓの範囲であり、前記の配合材料の種類、配合量などにより調整される。

以下、実施例、比較例により詳細に説明する。なお、重量部は単に部として表示する。

実施例１〜６
Ａ型変成シリコーン樹脂としてMA−４４０A（鐘淵化学工業株式会社製、粘度７０Ｐａ・ｓ／２３℃、商品名）、Ｂ型変成シリコーン樹脂として分子あたり平均２個のメチルジメトキシシリル基を含有する数平均分子量１０，０００のプロピレンオキシド重合体、分子量１６００のアクリル系ポリマーとしてＵＰ−１０２１（東亞合成株式会社製、粘度４００ｍＰａ・ｓ／２５℃、Ｔｇ−７１℃、商品名）、分子量３０００のアクリル系ポリマーとしてＵＰ−１０００（東亞合成株式会社製、粘度１０００ｍＰａ・ｓ／２５℃、Ｔｇ−７７℃、商品名）、アミノ系シラン化合物としてＡ−１１２０（日本ユニカー株式会社製、商品名）、脱水剤としてビニルトリメトキシシラン（ＶＴＭＳ）、充填材として平均粒子径５μmの乾燥した炭酸カルシウムを配合したＡ液と、変成シリコーン樹脂硬化剤としてＵ−２２０（日東化成株式会社製、商品名）、充填材として平均粒子径５μmの乾燥した炭酸カルシウムを配合したＢ液とを配合して実施例１〜６の変成シリコーン樹脂系接着剤を調製した。

これを使用して厚み０．８ｍｍでＬ型（接着面／縦２２０ｍｍ、横４０ｍｍ、垂直部／幅４０ｍｍ、高さ８０ｍｍ）に曲げ加工したアルミニウム材の接着面と、４０ｍｍ厚で１０ｍｍの間隔で平行に幅、深さが各１ｍｍの凹溝が設けられたスタイロフォームとを下記の接着方法により接着、養生したもののＴ字剥離強さを測定した結果は表１の通りであった。このように、アルミニウム材の接着面は密着性が優れているため、界面で剥離することがなかった。
比較例１、２
比較例1としてエポキシ樹脂系接着剤 ＥＸ−７９０（アイカ工業株式会社製、商品名）の主剤及び硬化剤を重量比１対１で配合したもの、比較例2としてウレタン樹脂系接着剤 ＲＴ−１６（日本エヌエスシー株式会社製、商品名）の主剤及び硬化剤を重量比１対１で配合したものを使用して上記と同様に接着、養生したものについてＴ字剥離強さを測定した結果は表１の通りてあった。

＊１：剥離変位２０mm〜４０mmの平均剥離強度（ｋｇｆ）
＊２：剥離変位０mm〜４０mmの剥離エネルギー
Ｂｆ：スタイロフォーム材料破壊 、Ｃｆ：接着剤凝集破壊、Ｂｆ／Ｃｆ：スタイロフォーム材料破壊と接着剤凝集破壊の混在状態
試験・評価方法
（１）接着、試験方法：ＪＩＳＡ９５１１の３種に認定された４０ｍｍ厚のスタイロフォーム（ダウ加工株式会社製）に１０ｍｍの間隔で平行に幅、深さが各１ｍｍの凹溝が設けられた樹脂発泡体からなる芯材の表面と、厚み０．８ｍｍでＬ型（水平接着面／縦２２０ｍｍ、横４０ｍｍ、垂直部／幅４０ｍｍ、高さ８０ｍｍ）に曲げ加工したアルミニウム材の水平接着面との両面に実施例、比較例の接着剤組成物を５００ｇ／ｍ^２塗布し、圧締（０．０２Ｍｐａで１２時間）して７日間養生し試験体を調製し、該スタイロフォームの部分をインストロン ジャパン社の引っ張り試験機に水平に固定したのち、アルニウム板の垂直部を５０ｍｍ／分の速度で該スタイロフォームの垂直方向に引き上げ、最大接着力と剥離変位２０mm〜４０mmの平均剥離強度、剥離変位０〜４０mmの平均剥離エネルギーを測定する。
（２）剥離変位２０mm〜４０mmの平均剥離強度（ｋｇｆ／４０ｍｍ）
該アルミニウム板の垂直部を該スタイロフォームの垂直方向に引き上げた際の剥離前の位置から垂直方向に移動した変位が２０〜４０ｍｍ間の平均剥離強度（ｋｇｆ／４０ｍｍ）
（３）最大剥離強度
該アルミニウム板の垂直部を該スタイロフォームの垂直方向に引き上げた際の最大剥離強度（ｋｇｆ／４０ｍｍ）
（４）剥離変位０mm〜４０mmの平均剥離エネルギ−
該アルミニウム板の垂直部を該スタイロフォームの垂直方向に引き上げた際の剥離前の位置から垂直方向に移動した変位が０〜４０ｍｍ間の変位（ｍｍ）と剥離強度（ｋｇ）との積を平均剥離エネルギーとする。

本発明になる接着剤組成物は、接着性に優れ、剥離エネルギーの大きく、可とう性のある変成シリコーン樹脂系の組成物であるため、例えば、鋼板、アルミ板、ステンレス板、複合板などの表面材などと樹脂発泡体からなる芯材などが接着されてパネルとして仕上げられていた場合では、衝撃、振動などの応力が瞬間的に負荷されても、芯材に使用されている樹脂発泡体の内部もしくは表面層付近から破断がなく、耐久性に優れるため、トラック用ボデー、保冷庫など厳しい使用に曝される各種コンテナなどの製造にとって極めて有用である。

Claims (3)

1. 変成シリコーン樹脂にアクリル系ポリマーが配合されていることを特徴とする接着剤組成物。
2. 前記アクリル系ポリマーの分子量が1000〜6000であり、ガラス転移点が−20℃以下であることを特徴とする請求項1記載の接着剤組成物。
3. 樹脂発泡体からなる芯材と、木質系板材、金属板、合成樹脂系板材あるいはこれらの複合板などの表面材とからなるパネルの接着用に使用されることを特徴とする請求項1または請求項2記載の接着剤組成物。