JP2006513294A - つや消し重合接着剤 - Google Patents

Abstract

通常の重合接着剤によるつや消しＰＭＭＡの接着は光沢度が高すぎる接着継ぎ目を生じる。というのも、硬化した重合接着剤は光沢表面を有するからである。まさしくこの、接着した製品を見る人が認識すべきでない継ぎ目の部分がこのことによって強調される。従って接着剤は硬化後につや消しであるべきである。接着剤は基材として重合接着剤、有利には（メタ）アクリレートベースを含有する。重合接着剤に２種類の異なったケイ酸、つまり１μｍ〜１０μｍの平均粒度を有するケイ酸粉末（つや消し剤）および１０μｍ以上から２００μｍの平均粒度を有するケイ酸粉末（構造剤）を分散粉末として添加する。

Description

美学的ならびにデザインもしくは照明技術的な理由から、家具および建築物のために透明ガラス板ではなく、つや消しガラスからなる面がしばしば使用される。つや消しガラスはサンドブラスト、エッチングまたはつや消しシートの貼付により製造される。

透明プラスチックもまた適切な方法でつや消し仕上げすることができる。このための１例はつや消しＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）である。ＰＭＭＡはガラスと同様に機械的もしくは化学的な加工によりつや消し仕上げすることができる。もう１つの方法はつや消しガラス板の間でメチルメタクリレート（ＭＭＡ）を重合することである。ＰＭＭＡ成形材料を押出成形する際に、光散乱ビーズを添加することにより同様に光学的にマットな印象を生じることができる。溶融液の冷却ひいては冷却と結びついた表面における収縮の際に熱的に安定した光散乱ビーズはつや消し構造を有する表面を生じる。

つや消し仕上げされた製品、特にＰＭＭＡからなる製品の接着は従来、重合接着剤によって実施することができたにすぎない。

ポリメチルメタクリレート基材をベースとする重合接着剤は公知であり、かつ市販されている（たとえばＥＰ５４８７４０またはＥＰ６７５１８４）。これはたとえばメチルメタクリレート中のポリメチルメタクリレートの溶液、いわゆるシラップであり、該溶液は重合開始剤により重合される。重合開始剤はラジカル開始剤、たとえばＵＶ開始剤、レドックス開始剤または熱もしくは光により活性化されるラジカル開始剤である。接着剤をたとえば接着すべき部材の間のＶナットに導入し、ここで該接着剤を重合し、かつ特に強固な結合が生じる。

ポリメチルメタクリレート／メチルメタクリレート−シラップが重合開始剤、たとえば芳香族アミンおよびベンゾイルペルオキシドとは別々に存在する多成分系接着剤（たとえばＢ．ＡＣＲＩＦＩＸ^（Ｒ）１９０、ＲＯＥＨＭ ＧｍｂＨ＆ＫＧ、Ｄ−６４２９３ダルムシュタット）は市販されており、ひいては分析可能である。加工のために両方の成分を混合し、有利には気泡の形成を防止するために脱気し、かつ引き続き接着すべき部材の間に適用し、ここで反応性の混合物は硬化して強固な接着層が生じる。多成分系接着剤はさらに触媒作用のある化合物、たとえば金属酸化物および／または反応を遅延する化合物、たとえば乳酸誘導体を含有していてもよく、これらは使用される重合開始剤と組み合わされて重合時間および接着層の質に影響を与える。

このような重合接着剤はたとえばアクリルニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）、セルロースアセテートブチレート（ＣＡＢ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、スチレン／α−スチレン−コポリマー（Ｓ／ＭＳ）、不飽和ポリエステル（ＵＰ）または木材からなっていてもよい部材の接着のために適切であるが、しかし特にＰＭＭＡからなる部材にとって適切である。

通常の重合接着剤によるつや消しＰＭＭＡの接着は、高光沢接着継ぎ目を生じる。というのも、硬化した重合接着剤は光沢表面を有するからである。このことによってまさに、接着した製品を見た人が認識すべきでない継ぎ目部分が強調される。

光学的印象を改善する試みはＪＰ４，３００，９８０に記載されている。ここでは接着剤に直径１００ｎｍより小さいシリカ粒子を添加して、硬化した接着剤にマットな印象を付与している。

本発明の課題はつや消し製品を接着するために支持体に適した、目立たない接着剤を提供することである。

前記課題は本発明により独立請求項の特徴によって解決される。本発明の有利な実施態様は従属請求項において特徴付けられている。

本発明によれば、硬化後に接着すべきつや消し製品のつや消し度に適合させたつや消し表面を有する接着剤が得られる。

接着剤は基材として重合接着剤、有利には（メタ）アクリレートベースの接着剤を含有する。このような接着剤は特に熱可塑性プラスチックを接着する。

重合接着剤には２種類の異なったケイ酸を分散粉末として添加する。

一方では約１μｍ〜１０μｍ、有利には４〜６または７μｍの平均粒度を有するケイ酸を添加する。１〜８または９μｍの範囲もまた考えられる。このケイ酸はつや消し剤として作用する、つまり該ケイ酸は硬化した接着剤の表面の光沢を低減する。粒度を明らかに１μｍより小さく選択すると、所望のつや消し効果は生じない。表面は平滑で光沢があるように見える。さらに接着剤のシラップは１μｍ未満の平均粒度を有する高分散性ケイ酸粉末により著しく増粘し、これは加工の妨げとなる。

しかしつや消し剤単独では表面のマットな印象を生じるために十分ではない。つや消し剤単独では硬化した接着剤の表面にくすんだ外観を生じる。

つや消し表面は常に一定の表面粗さを有する。従って第二に１０μｍより大きく約２００μｍまでの平均粒度を有するケイ酸を添加する。このケイ酸は構造剤(Strukturgeber)として役立つ。

構造剤を単独で接着剤に添加すると、所望のつや消し効果は得られない。硬化した接着剤の表面はこの場合、シルク光沢構造を示す。

構造剤の粒度は硬化した接着剤の表面の粗さを決定する。これは接着すべきプラスチック部材の粗さに適合させることができる。

エッチングしたガラス上でキャスティングより得られ、ひいてはたしかにつや消し表面を有するが、しかし粗さがわずかであるプラスチック板を接着しようとする場合、有利には構造剤に関しては１１または１２〜２０μｍ、特に１４〜１８μｍの粒度を選択する。

これに対して押出成形法により製造され、かつ光散乱ビーズが添加されており、該ビーズが押出成形および乾燥の後に表面に現れるプラスチック板を接着する場合、構造剤の粒度は光散乱ビーズにより決定される表面粗さに合わせて２５〜１００μｍ、特に４０〜８０μｍの範囲で選択する。大まかな規則として粒度は平均表面粗さの約２倍に相応することが該当しうる。

大きすぎる粒度を選択する、たとえば明らかに２００μｍより大きく選択すると、硬化した接着剤の表面はマットな印象をもはや示さず、単に粗い印象を与えるのみである。

本発明による接着剤は無色半透明である。従って該接着剤はその色とは無関係に全ての板を接着することができる。接着剤の継ぎ目はその色において光学的に下地に、つまり場合により接着されるプラスチックプレートに適合される。

設計の理由から、適切な添加剤により接着剤を着色することも可能である。

さらにケイ酸は不活性であり、膨潤および発泡しない。

接着剤を製造する際に個々の添加剤およびその他の成分を相互に撹拌して混合する。撹拌すべき接着剤のいわゆるシラップは、一方では粘性である。他方、これはケイ酸の添加によりチキソトロープでもある。いずれも成分を撹拌装置で混合する際に導入される気泡を妨げなく逃がすことができるために寄与する。接着剤溶液中の気泡は接着剤を使用する前に再度シラップから除去しなくてはならない。というのも、さもないと、これにより中空および気泡を接着剤の継ぎ目の表面に有する接着剤の不規則な構造を生じるからである。このことにより美学的な外観も接着剤の強度も損なわれる。従って有利には接着剤に消泡剤を添加し、かつシラップと混合する。これにより、発生する気泡が比較的迅速に接着剤シラップの表面に上昇し、かつここで破裂する。従って一定の期間静置した接着剤のシラップは気泡を含んでいない。

溶剤を含有する塗料系のためにしばしば消泡剤が使用される。消泡剤は通常、気泡を壊すポリマーとポリシロキサンとをベースとする。しかしＥＰ０３７９１６６に記載されているようなアルキルビニルエーテルと極性アルキルビニルエーテル誘導体とのコポリマーはより好適である。本発明による重合接着剤のために有利にはジイソブチルケトン（９３質量％）とストッダード溶剤（４質量％）中に溶解した気泡を壊すポリマーを使用し、その際、ベンゼンを０．１質量％未満含有するストッダード溶剤Ｎｏｔａ Ｐを使用する。有利に使用されるこの種の適切な市販の消泡剤は、ＢＹＫ−ＣＨＥＭＩＥ社（ドイツ国Ｗｅｓｅｌ在）から市販されている消泡剤ＢＹＫ ０６０Ｎである。消泡剤から０．３〜１質量％を添加する。有利には０．８〜１質量％を使用する。

消泡剤の使用はシラップの撹拌の際に形成される気泡をシラップの表面へ素早く移動させ、かつここで破裂させることにつながる。

つや消し剤のために熱分解法ケイ酸を使用することが有利であることが判明している。つや消し剤としての沈降ケイ酸はわずかな黄色の色合いを生じる。構造剤のために沈降ケイ酸も熱分解法ケイ酸も使用することができる。構造剤のために沈降ケイ酸を使用する場合、これはたしかにわずかな黄色の色合いにつながるが、しかしこれは認容することができる程度にわずかである。

後処理したケイ酸もまた全て不利な作用を有する。表面に塗布されたワックスが接着剤を硬化の際に黄色に着色する。

重合接着剤をさらに接着すべき材料の表面構造に適合させるために、異なった粒度を有する少なくとも２種類の構造剤を使用することができる。

重合接着剤がつや消し剤を１〜１０質量％および構造剤を１〜１０質量％含有しており、その際、つや消し剤および構造剤は一緒になって重合接着剤の１１質量％未満であることが有利であることが判明した。記載した範囲を超えると接着剤シラップは多くの場合、粘性が強すぎる。記載した範囲を下回るとつや消し効果は通常、低すぎる。有利にはつや消し剤および構造剤を１〜５質量％添加する。両方の物質に関して３質量％の添加が理想的であることが判明した。

重合接着剤は特に、少なくとも１種のつや消し仕上げされた物品と、もう１つの物品とからなる接着複合材料を製造するために使用することができる。該接着剤はたとえばアクリルニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）、セルロースアセテートブチレート（ＣＡＢ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレートグリコール（ＰＥＴＧ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、スチレン／α−スチレン−コポリマー（Ｓ／ＭＳ）、不飽和ポリエステル（ＵＰ）または木材からなっていてもよい部材の接着のために、しかし特にＰＭＭＡからなる部材のために適切である。

以下で本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。

実施例１
第一の実施例として、エッチングしたガラス上でキャスティングにより得られ、ひいてはたしかにマットな表面を有するが、しかしわずかな粗さを有するＰＭＭＡ板のための接着剤を記載する。次の処方を接着剤のために使用した。パーセントの記載はそのつど質量％である。

架橋剤は重合鎖の架橋を促進する。調節剤は重合を抑制するので、分子量は中程度の範囲に留まる。光安定剤は紫外線を吸収し、かつ若干改善された表面硬化につながる。

安定剤は早すぎる重合を防止する。これは加工の時点で初めて行われるべきである。このために加工の前に適切な触媒または硬化剤を約３〜６％、有利には３％まで接着剤シラップに添加し、かつすじがもはや見えなくなるまで一緒に撹拌して混合する。通常の触媒はジイソブチルフタレート中のジベンゾイルペルオキシドの５％溶液である。

バッチを直接容器中で秤量し、かつ引き続き混合することができる。ケイ酸粉末の分散のために、たとえば歯を上部と下部とに有する溶解板を有する分散撹拌機が必要である。該バッチを約２２℃で５〜１０分間、６〜８０００回転／分で撹拌する。

触媒を添加した後、硬化時間または重合時間は約５０〜５５分である。接着剤を硬化後に８０℃で５時間温度処理した後で、ビカーの軟化温度は７８℃〜９５℃である。残留モノマー含有率は３．９％または温度処理後に０．５％である。

前記のＰＭＭＡ板の突き合わせ接着は接着継ぎ目の極めて良好な強度を示す。負荷試験では接着継ぎ目の破壊は生じず、接着したプラスチック板の破壊が生じた（材料破壊）。

ＤＩＮ５３２８３に準拠して２枚のＰＭＭＡ板の間の厚さ１．２ｍｍの接着剤層の引張剪断強さの測定により、約４０ＭＰａ（メガパスカル）の値が生じたが、これはつまり一般的に要求される１５ＭＰａの値を明らかに上回っている。

ＤＩＮ６７５３０によるつや消し度の測定のための光沢測定によりこの実施例のつや消しＰＭＭＡ板に関して２０゜の角度で０．３の光沢度が生じた。硬化した接着剤に関して０．２の値が生じた。該接着剤はつや消し剤および構造剤の添加なしで５２の光沢度を示す。従って接着したＰＭＭＡ板の光沢に良好に適合していた。

ＤＩＮ４７６８による表面の粗さの測定によりこの実施例のつや消しＰＭＭＡに関して平均的な粗さの深さ約１３μｍが生じた。硬化した接着剤に関して約８μｍの値が生じた。つや消し剤および構造剤を添加しない接着剤は０．１５μｍの粗さの深さを示す。このことに関しても接着したＰＭＭＡ板の特性に良好に適合していた。

記載した定量的な測定により、接着すべき材料への最も好適な適合のための接着剤の組成の最適化が可能である。

実施例２
第二の実施例として、押出成形法により製造され、かつ光散乱ビーズが添加されているＰＭＭＡ板用の接着剤を記載する。このような板は高い表面粗さを有する。

接着剤のための処方は第一の実施例の処方に相応するが、ただし、構造剤として平均粒度７０〜１００μｍを有する沈降ケイ酸を使用した点が異なる。

触媒の添加後、硬化時間または重合時間は約４５分である。接着剤を硬化後に８０℃で５時間温度処理した後のビカーの軟化温度は７７℃または９７℃である。残留モノマー含有率は４．８％または温度処理後に０．７％である。

前記のＰＭＭＡ板の突き合わせ接着は同様に接着継ぎ目の極めて良好な強度を示す。負荷試験においてふたたび接着継ぎ目の破壊は生じず、接着したプラスチック板の破壊が生じる（材料破壊）。

ＤＩＮ５３２８３に準拠した２枚のＰＭＭＡ板の間の厚さ１．２ｍｍの接着層における引張剪断強さの測定は３７ＭＰａの値を生じたが、これはつまり一般的に要求される１５ＭＰａの値よりもなお明らかに高い。

ＤＩＮ６７５３０によるつや消し度の測定のための光沢測定により、この実施例のつや消しＰＭＭＡ板に関して２０゜の角度で１の光沢度が生じた。硬化したプラスチックに関して０．６の値が生じた。従ってこれは接着したＰＭＭＡ板の光沢に良好に適合している。

表面におけるＤＩＮ４７６８による粗さの測定は、この実施例のつや消しＰＭＭＡ板に関して約２３μｍの平均粗さを生じた。硬化した接着剤に関して約２４μｍの値が生じた。このことに関しても接着したＰＭＭＡ板の特性に良好に適合していた。

Claims (8)

1. 次の添加剤：
   ａ）１μｍ〜１０μｍの平均粒度を有するケイ酸粉末（つや消し剤）および
   ｂ）１０μｍより大きく２００μｍまでの平均粒度を有するケイ酸粉末（構造剤）
   を含有する重合接着剤。
2. 消泡剤をさらに添加することを特徴とする、請求項１記載の重合接着剤。
3. つや消し剤が熱分解法ケイ酸であることを特徴とする、請求項１または２記載の重合接着剤。
4. 異なった粒度を有する少なくとも２種類の構造剤の組合せを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載の重合接着剤。
5. 重合接着剤が
   つや消し剤１〜１０質量％および
   構造剤１〜１０質量％
   を含有し、その際、つや消し剤および構造剤は合わせて１１質量％未満が重合接着剤に寄与することを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載の重合接着剤。
6. 着色剤を添加することを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項記載の重合接着剤。
7. 少なくとも１つのつや消し仕上げされた物品と、もう１つの物品とからなる接着複合材料を製造するための請求項１から６までのいずれか１項記載の重合接着剤の使用。
8. つや消し仕上げされた物品が、アクリルニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）、セルロースアセテートブチレート（ＣＡＢ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレートグリコール（ＰＥＴＧ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、スチレン／α−スチレン−コポリマー（Ｓ／ＭＳ）、不飽和ポリエステル（ＵＰ）または木材から選択されることを特徴とする、請求項７記載の使用。