JP2008094960A - 湿気硬化型反応性ホットメルト接着剤 - Google Patents

Abstract

【課題】貼り合わせ直後からシートの復元力に耐えうるだけのクリープ性能を有するため自然はく離することはないが、一方で不良品が発生した際には化粧シートと基材を分離して基材を再利用できるように接着直後のはく離強度の発現は抑え、かつ養生後には十分な強度を発現する湿気硬化型ホットメルト接着剤を提供する。
【解決手段】（ａ）結晶性ポリエステルポリオール、（ｂ）分子量が１０００〜５０００である液状ポリエステルポリオール、（ｃ）分子量が２０００〜４０００でガラス転移点が０℃以上の非結晶性ポリエステルポリオールを少なくとも含有し、さらに（ａ）／（ｂ）／（ｃ）の割合が、１００／１０〜５０／５〜５０であるポリエステルポリオールとポリイソシアネートとを反応させて得られるイソシアネート末端ウレタンプレポリマーを含有する湿気硬化型反応性ホットメルト接着剤。

【選択図】なし

Description

本発明は、湿気硬化型反応性ホットメルト接着剤に関する。さらに詳しくは、化粧シートを基材に貼り合わせることにより得られる化粧材の製造に好適に使用される湿気硬化型反応性ホットメルト接着剤に関する。

合板、ＭＤＦ、パーティクルボード等の木質基材やケイカル板等の無機基材等に化粧シートを貼り合わせることにより製造される化粧材は、壁面パネル、ドア、窓枠、家具等に使用されている。中でも凹凸を有する基材に対して三次元的に化粧シートを貼り合わせる加工はラッピングと呼ばれており、接着剤を基材に塗布して化粧シートを圧締ロールで巻き込みながら貼り合わせることにより製造され、別途化粧シートと基材を圧締する工程は設けられていない。従って、ロール圧締のみで接着を完了し、三次元に折り曲げられた化粧シートの復元力に耐えうる初期接着力を有する接着剤が必要であるため、従来は溶剤系接着剤が使用されてきたが、昨今の環境問題から溶剤を含まない反応性ホットメルト型接着剤等への転換が図られている。

また、ラッピング加工においては、接着剤の温度、塗布量、化粧シートのテンション、接着剤の開放堆積時間及び閉鎖堆積時間、これに関係するラインスピード、圧締ロールの数や位置等の各種条件を最適化する必要がある。ところが、同じ構成の製品を製造するとしても気温や材料温度の差によってもこれらの条件を調整しなければならない場合があり、化粧シートや基材を変更する場合には当然条件出しを再度行わなければならない。従って、ラッピング加工においては条件出しを行う間に不良品が発生してしまうのは避けられない状況であるため、歩留まり改善のために不良品を再度利用できないかとの要望が出されている。

このような要望に対し、特許文献１には貼り合わせ直後のはく離接着力が弱く、不良が発生した場合であっても化粧シートと基材に分離できる接着剤が開示されている。しかしながら、ラッピング加工においては初期接着力に優れる接着剤が求められるため、単に初期接着力の低い接着剤では不良品を再利用することができたとしても、不良品のそのものの発生率が増加してしまい、歩留まり改善の目的は達成できなかった。
特開２００４−３５９８６５

本発明の課題は、貼り合わせ直後からシートの復元力に耐えうるだけのクリープ性能を有するため自然はく離することはないが、一方で不良品が発生した際には化粧シートと基材を分離して基材を再利用できるように接着直後のはく離強度の発現は抑え、かつ養生後には十分な強度を発現する湿気硬化型ホットメルト接着剤を提供することである。

本発明は、（ａ）結晶性ポリエステルポリオール、（ｂ）分子量が１０００〜５０００である液状ポリエステルポリオール、（ｃ）分子量が２０００〜４０００でガラス転移点が０℃以上の非結晶性ポリエステルポリオールを少なくとも含有し、さらに（ａ）／（ｂ）／（ｃ）の割合が、１００／１０〜５０／５〜５０であるポリエステルポリオールとポリイソシアネートとを反応させて得られるイソシアネート末端ウレタンプレポリマーを含有する湿気硬化型反応性ホットメルト接着剤である。

本発明になる湿気硬化型ホットメルト型接着剤は、貼り合わせ直後からシートの復元力に耐えうるだけのクリープ性能を有するため自然はく離することはないが、一方で不良品が発生した際には化粧シートと基材を分離して基材を再利用できるように接着直後のはく離強度の発現は抑え、かつ養生後には十分な強度を発現するため、ラッピング加工等において不良品の発生を低減でき、さらに不良品が発生したとしても基材の再利用が可能であり、総合的に歩留まりを改善することができる。

本発明の湿気硬化型反応性ホットメルト接着剤に含有されるウレタンプレポリマーを構成するポリオールについて、詳細に説明する。本発明に用いられるポリエステルポリオールにおいて、非結晶性ポリエステルポリオールとは、Ｘ線回折により明瞭な結晶構造が確認されず、ガラス転移点のみを有するポリエステルポリオールのことであり、結晶性ポリエステルポリオールとは、秩序をもった分子配列をなして、Ｘ線回折によって明瞭な結晶構造が確認でき、ガラス転移点と融点を有するポリエステルポリオールのことである。液状ポリエステルポリオールは、２５℃程度の温度条件下で流動性を有するポリエステルポリオールのことである。

各ポリエステルポリオールは、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、ノナメチレンジカルボン酸、デカメチレンジカルボン酸、ドデカンジカルボン酸、無水フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸等のジカルボン酸と、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、ヘプタンジオール、オクタンジオール、ノナンジオール、デカンジオール、ネオペンチルグリコール、２−メチル−１，３−プロパンジオール、シクロヘキサンジメタノール、２，４−ジメチル−１，５−ペンタンジオール等のジオールから得られる。

結晶性ポリエステルポリオールを構成するジカルボン酸としてはアジピン酸、セバシン酸、テレフタル酸、ドデカン二酸等が好ましく、ジオールとしてはエチレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール等が好ましい。

非結晶性ポリエステルポリオールを構成するジカルボン酸としてはアジピン酸、無水フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸等が挙げられ、ジオールとしてはネオペンチルグリコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ヘキサンジオール等が挙げられる。非結晶性ポリエステルポリオールの分子量は２０００〜４０００が好ましく、ガラス転移点は０℃以上が好ましい。この範囲外では得られる湿気硬化型反応性ホットメルト接着剤の初期クリープ性能が十分ではない。なお、非結晶性ポリエステルポリオールのガラス転移点に関しては、JIS K 7121の示差走査熱量測定（DSC）により決定するものとする。

液状ポリエステルポリオールは常温で液状を示すポリオールであり、ジカルボン酸としてはアジピン酸、セバシン酸、イソフタル酸、テレフタル酸、無水フタル酸等が挙げられ、ジオールとしてはエチレングリコール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、２−メチル−１，３−プロパンジオール、シクロヘキサンジメタノール、２，４−ジメチル−１，５−ペンタンジオール等が好ましい。また、上記のジカルボン酸とジオールのほかにロジン系樹脂などを加えて合成したものでも良い。液状ポリオールの分子量は１０００〜５０００が好ましく、この範囲外では初期のはく離強度の発現は抑えることができず、不良品を容易にシートと基材に分離することができない。もしくは初期クリープ性能が十分ではない。

また、結晶性ポリエステルポリオール／非結晶性ポリエステルポリオール／液状ポリエステルポリオールの割合が１００／１０〜５０／５〜５０であることにより、各性能のバランスがとれたものとなる。

次に、ウレタンプレポリマーを合成するために前記ポリオールとの反応に用いる多価イソシアネート化合物としては、２，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（２，４’−ＭＤＩ）、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（４，４’−ＭＤＩ）、トリレンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート等の芳香族ポリイソシアネート類のほか、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート等の脂肪族ポリイソシアネート類等も使用できるが、湿気硬化性や安全面から４，４’−ＭＤＩやそのカルボジイミド変性体であるカルボジイミド変性ＭＤＩが好ましく用いられる。また、ポリイソシアネートに含まれるイソシアネート基とポリエステルポリオールに含まれる水酸基の当量比率ＮＣＯ／ＯＨは１．５〜２．５であることが望ましい。ＮＣＯ／ＯＨが１．５未満では、作製されるウレタンプレポリマーの溶融時の粘度が高くなり、また粘度の安定性も悪くなるため、湿気硬化型反応性ホットメルト接着剤としてホットロールコーター等で使用する際、作業性の低下を招く。ＮＣＯ／ＯＨが２．５を超えると、湿気硬化型反応性ホットメルト接着剤中に未反応のポリイソシアネートモノマーが多量に残存してしまい、ホットロールコーター等で使用する場合、ポリイソシアネートモノマーが蒸気として空気中に多量に拡散してしまい、作業環境衛生上の問題が発生する。

本発明における湿気硬化型反応性ホットメルト接着剤は、上記のポリエステルポリオールとポリイソシアネートとを反応させて得られるウレタンプレポリマーのほかに、必要に応じて粘着付与樹脂、触媒等を添加することができる。粘着付与樹脂としては、スチレン系樹脂、テルペン系樹脂、脂肪族石油樹脂、芳香族石油樹脂、ロジンエステルなどが挙げられる。触媒しては、３級アミン系、錫系の触媒が挙げられる。
また、本発明における湿気硬化型反応性ホットメルト接着剤は、その他の添加剤として、造核剤、着色剤、老化防止剤等を添加することができる。造核剤としてはパラフィンワックスやマイクロクリスタリンワックスなどのワックスが好ましい。

以下、実施例、比較例に基づき本発明をより詳細に説明する。ただし、本発明は実施例に何ら限定されるものでない。

実施例１ ＨＳ ２Ｈ−４５１Ａ（結晶性ポリエステルポリオール、分子量４５００、豊国製油社製）１００重量部、ＨＳポリオール２０００（液状ポリエステルポリオール、分子量３５００、豊国製油社製）１０重量部、ＨＳポリオール１０００（非結晶性ポリエステルポリオール、分子量３０００、ガラス転移点約３０℃、豊国製油社製）５０重量部、ＪＥＦＦＣＡＴ ＤＭＤＥＥ（アミン系触媒、三井化学ファイン）０．１重量部を攪拌装置、温度制御装置、真空ポンプを取り付けた１Ｌセパラブルフラスコに入れ、１２０℃、減圧下で２時間攪拌し、脱水した。次に、その系にミリオネートＭＴ（４、４’-ＭＤＩ、日本ポリウレタン工業社製）を２２．３重量部（ＮＣＯ／ＯＨ＝２．３）加え、１２０℃、窒素雰囲気下で３時間攪拌し、反応させ、常温で固体の湿気硬化型反応性ホットメルト接着剤を得た。

実施例２〜５、比較例１〜５ 実施例１と同様の方法で、実施例１で使用したポリオールの代わりに、表１に示すポリオールを同じく表１に示す重量部で使用し、表1に示すＮＣＯ／ＯＨになるようにミリオネートＭＴの使用重量部を調整することで、実施例２〜５ 及び比較例１〜５の湿気硬化型反応性ホットメルト接着剤を得た。

ただし、表1において、ポリオール１はＨＳ ２Ｈ−４５１Ａ（結晶性ポリエステルポリオール、分子量４５００、豊国製油社製）、ポリオール２はＨＳ ２Ｈ−２０１ＡＰ（結晶性ポリエステルポリオール、分子量２０００、豊国製油社製）、ポリオール３はＨＳポリオール２０００（液状ポリエステルポリオール、分子量３５００、豊国製油社製）、ポリオール４はＫＥ−６１５−３（液状ポリエステルポリオール、分子量約２０００、荒川化学工業社製）、ポリオール５はＨＳポリオール１０００（非結晶性ポリエステルポリオール、分子量３０００、ガラス転移点約３０℃、豊国製油社製）、ポリオール６はＨＳ ２Ｆ−３０６Ｐ（非結晶性ポリエステルポリオール、分子量３０００、ガラス転移点２７℃、豊国製油社製）、ポリオール７はＨＳ ２Ｆ−１３６Ｐ（非結晶性ポリエステルポリオール、分子量１０００、ガラス転移点２６℃、豊国製油社製）、ポリオール８はアデカポリエーテルＰ−３０００（液状ポリエーテルポリオール、分子量３０００、旭電化工業社製）である。

評価方法
初期クリープ
１２０℃で溶融した湿気硬化型反応性ホットメルト接着剤を、裏面をコロナ放電処理及びプライマー塗布したオレフィンシートにドクターブレードを用いて２５μｍの厚みで塗布し、塗布後直ちに３０℃に温調しておいた耐水ＭＤＦを貼り合せ、ゴムロールで圧締して試験片を作製した。作製した試験片を２５ｍｍ幅にカットし、３０℃雰囲気下でシート側が下になるように固定し、シート端部に１００ｇの重りをつけることで、９０°方向に１００ｇの荷重がかかるようにした。この状態で１時間放置し、シートのはく離した長さを測定した。ただし、１時間以内に１００ｍｍ以上はく離した場合は１００ｍｍはく離するまでの時間を測定した。貼り合わせから荷重をかけるまでの時間は２分である。

初期１８０°はく離接着強さ
初期クリープと同様の試験片を用いて、貼り合せ後、２３℃、５０％ＲＨ雰囲気下で２分養生した後、１８０°方向にオレフィンシートをはく離し、デジタルフォースゲージ(最大測定値５０Ｎ）にてはく離接着強さを測定した。

常態１８０°はく離接着強さ
初期クリープと同様の試験片を用いて、貼り合せ後、２３℃、５０％ＲＨ雰囲気下で３日養生した後、１８０°方向にオレフィンシートをはく離し、デジタルフォースゲージ(最大測定値５０Ｎ）にてはく離接着強さを測定した。

表１に見るように、本発明に係る湿気硬化型反応性ホットメルト接着剤は、貼り合せ直後でもクリープ試験におけるはく離が見られない一方で、養生２分後の１８０°はく離接着強さは１５Ｎ／２５ｍｍ以下であり、容易にシートをはく離することができた。また、養生３日後には、１８０°はく離接着強さは充分な強度を示している。

本発明になる湿気硬化型ホットメルト型接着剤は、貼り合わせ直後からシートの復元力に耐えうるだけのクリープ性能を有するため自然はく離することはないが、一方で不良品が発生した際には化粧シートと基材を分離して基材を再利用できるように接着直後のはく離強度の発現は抑え、かつ養生後には十分な強度を発現するため、ラッピング加工等において不良品の発生を低減でき、さらに不良品が発生したとしても基材の再利用が可能であり、総合的に歩留まりを改善することができるため、ラッピング加工用接着剤等として有用である。

Claims (1)

1. （ａ）結晶性ポリエステルポリオール、（ｂ）分子量が１０００〜５０００である液状ポリエステルポリオール、（ｃ）分子量が２０００〜４０００でガラス転移点が０℃以上の非結晶性ポリエステルポリオールを少なくとも含有し、さらに（ａ）／（ｂ）／（ｃ）の割合が、１００／１０〜５０／５〜５０であるポリエステルポリオールとポリイソシアネートとを反応させて得られるイソシアネート末端ウレタンプレポリマーを含有する湿気硬化型反応性ホットメルト接着剤。