JP2008248201A - 湿気硬化型反応性ホットメルト接着剤 - Google Patents

Abstract

【課題】加圧空気との接触によって引き伸ばされ、細長いファイバー状で塗布される際にも糸切れしにくく、皮膜が柔軟なため塗布した基材の風合いを損なわない湿気硬化型反応性ホットメルト接着剤を提供する。
【解決手段】下記条件Ａ〜Ｃを具備することを特徴とするポリエステルポリオールと、多官能イソシアネート化合物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。
Ａ．ポリエステルポリオールとして液状ポリエステルポリオールを含有する。
Ｂ．ポリエステルポリオールとして非晶性ポリエステルポリオールを含有し、かつ１２０℃溶融粘度が３０００ｍＰａ・ｓ以下である非晶性ポリエステルポリオールの割合が、全非晶性ポリエステルポリオールの５０重量％以下である。
Ｃ．ポリエステルポリオールとして結晶性ポリエステルポリオールを含有しないか、全ポリエステルポリオールに対して５重量％以下である。
【選択図】なし

Description

本発明は、加圧空気との接触によって引き伸ばされ、細長いファイバー状で塗布される際にも糸切れしにくく、皮膜が柔軟なため塗布した基材の風合いを損なわない湿気硬化型反応性ホットメルト接着剤に関する。

反応性ホットメルト接着剤は無溶剤一液型の接着剤であり、ホットメルト型であるため初期強度の発現が速く、かつ反応性を有するため最終的な物性にも優れるという特徴を兼備しているため、専用の塗布装置が必要であったり、汎用の接着剤よりも高価であるにもかかわらず、様々な用途で使用されるようになっている。代表的な反応性ホットメルト接着剤として、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が挙げられる。

湿気硬化型反応性ホットメルト接着剤の用途の一つとして、繊維接着が挙げられる。繊維接着用途においては、耐クリーニング性、耐薬品性、耐熱性のような耐久性の他、繊維の風合いを損なわないことが求められている。風合いの要求に対し、接着剤層をある程度柔軟にすることも必要であるが、繊維にできるだけ均一に微量塗布することも重要である。そこで、繊維へ塗布する方法として、加圧空気との接触によって接着剤を引き伸ばし、細長いファイバー状で塗布する方法等が用いられている。

ところが、前記塗布方法を用いたとしても、風合いの要求に十分応えることはできていなかった。なぜなら、前記塗布方法においては、接着剤がノズルから吐出された後、繊維に付着するまで細いファイバー状を保っている必要があるが、ノズル径が非常に小さいためしばしば接着剤の糸切れが起きる。糸切れが起きると接着剤が一気に落下して付着するため局所的に塗布量が多くなる反面、糸切れの直後は全く接着剤が塗布されない箇所ができ、塗布ムラによって繊維に凹凸が発生したり風合いが低下するからである。

特許文献１には、繊維接着用途を考慮して風合い等を改良した熱可塑性ポリウレタン樹脂系ホットメルト接着剤が開示されている。しかしながら、前記糸切れの課題は検討されておらず、細長いファイバー状で塗布される際にも糸切れしにくい湿気硬化型反応性ホットメルト接着剤は開発されていない。
特許第３７９４７１７号公報

本発明は前記課題に鑑み、加圧空気との接触によって引き伸ばされ、細長いファイバー状で塗布される際にも糸切れしにくく、皮膜が柔軟なため塗布した基材の風合いを損なわない湿気硬化型反応性ホットメルト接着剤を提供するものである。

本発明者らが鋭意検討した結果、特定の組成のポリオールと多官能イソシアネート化合物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が前記課題を解決することを見出し、本発明を完成させるに至った。即ち、本発明は下記条件Ａ〜Ｃを具備することを特徴とするポリエステルポリオールと、多官能イソシアネート化合物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。
Ａ．ポリエステルポリオールとして液状ポリエステルポリオールを含有する。
Ｂ．ポリエステルポリオールとして非晶性ポリエステルポリオールを含有し、かつ１２０℃溶融粘度が３０００ｍＰａ・ｓ以下である非晶性ポリエステルポリオールの割合が、全非晶性ポリエステルポリオールの５０重量％以下である。
Ｃ．ポリエステルポリオールとして結晶性ポリエステルポリオールを含有しないか、全ポリエステルポリオールに対して５重量％以下である。

本発明の湿気硬化型ホットメルト型接着剤は、加圧空気との接触によって引き伸ばされ、細長いファイバー状で塗布される際にも糸切れしにくいため、基材へ均一に微量塗布することができる。また、柔軟な皮膜を形成するため、風合いが要求される繊維接着用途に特に有用である。

本発明の湿気硬化型反応性ホットメルト接着剤は、ポリエステルポリオールと多官能イソシアネート化合物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ことを特徴とし、さらに該ポリエステルポリオールは以下の３条件を全て具備する必要がある。以下、各条件について説明する。

条件Ａは、ポリエステルポリオールとして液状ポリエステルポリオールを含有することである。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、接着剤層の柔軟性に寄与する成分となる。液状ポリエステルポリオールはジカルボン酸とジオールを主成分とするものであり、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挙げられる。

条件Ｂは、ポリエステルポリオールとして非晶性ポリエステルポリオールを含有し、かつ１２０℃溶融粘度が３０００ｍＰａ・ｓ以下である非晶性ポリエステルポリオールの割合が、全非晶性ポリエステルポリオールの５０重量％以下であることである。非結晶性ポリエステルポリオールは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であり、液状ポリオールと相まって接着剤層との柔軟性や糸切れの起こしにくさに寄与しているものと推察される。非結晶性ポリエステルポリオールはジカルボン酸とジオールを主成分とするものであり、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。

なお、非晶性ポリエステルポリオールにおける、１２０℃溶融粘度が３０００ｍＰａ・ｓ以下のものの割合が５０重量％を超えると糸切れしやすくなるため、１２０℃溶融粘度が３０００ｍＰａ・ｓ以下である非晶性ポリエステルポリオールの割合が、全非晶性ポリエステルポリオールの５０重量％以下であることが必要である。

条件Ｃは、ポリエステルポリオールとして結晶性ポリエステルポリオールを含有しないか、あるいは結晶性ポリエステルポリオールの割合が全ポリエステルポリオールの５重量％以下であることである。結晶性ポリエステルポリオールは、秩序をもった分子配列をなし、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である。ポリエステルポリオールに占める結晶性ポリエステルポリオールの割合が５重量％を超えると、接着剤層が硬くなり風合いが低下するするため、ポリエステルポリオールとして結晶性ポリエステルポリオールを含有しないか、全ポリエステルポリオールに対して５重量％以下であることが必要である。

次に、イソシアネート末端ウレタンプレポリマーを合成するために前記ポリエステルオールとの反応に用いる多官能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多官能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多官能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、多官能イソシアネート化合物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。この範囲内であれば、溶融装置内で長時間加熱溶融状態にあっても顕著な増粘がなく、硬化反応時の二酸化炭素による発泡が少ない。また、未反応の多官能イソシアネート化合物の揮発による作業環境の影響が少ない。

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多官能イソシアネート化合物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。触媒としては、３級アミン系触媒、錫系触媒が挙げられる。
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
非晶性ポリエステルポリオールであるＨＳ ポリオール１０００（豊国製油株式会社製、２５０００ｍＰａ・ｓ／１２０℃、商品名）１００重量部、ＨＳ ２Ｆ−３０６Ｐ（豊国製油株式会社製、７２００ｍＰａ・ｓ／１２０℃、商品名）１００重量部、ＨＳ ２Ｆ−１３６Ｐ（豊国製油株式会社製、２６００ｍＰａ・ｓ／１２０℃、商品名）２０重量部、液状ポリエステルオールであるＨＳ ２Ｅ−５８１Ａ（豊国製油株式会社製、商品名）１５０重量部、粘着付与樹脂であるパインクリスタルＫＥ３１１（ロジンエステル、荒川化学工業株式会社製、商品名）２０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、ミリオネートＭＴ（４、４’-ＭＤＩ、日本ポリウレタン工業株式会社製）を６６．８重量部（ＮＣＯ／ＯＨ＝２．４）加え、１２０℃、窒素雰囲気下で３時間攪拌し、反応させ、常温で固体の実施例１の湿気硬化型反応性ホットメルト接着剤を得た。

実施例２〜４、比較例１〜５
実施例１で使用したポリオールの代わりに表１に示す配合のポリオールを用い、同じく表１に示すＮＣＯ／ＯＨとなるようにミリオネートＭＴの使用重量部を調整した他は実施例１と同様に行い、実施例２〜４及び比較例１〜５の各湿気硬化型反応性ホットメルト接着剤を得た。なお、実施例１で使用した配合材料以外に、液状ポリエステルオールであるＦ１２１２−２９（株式会社ＡＤＥＫＡ製、商品名）、結晶性ポリエステルポリオールであるＨＳ ２Ｈ−４５１Ａ（豊国製油株式会社製、商品名）、ＨＳ ２Ｈ−５００Ｓ（豊国製油株式会社製、商品名）、粘着付与樹脂であるスーパーエステルＳ１００（ロジンエステル、荒川化学工業株式会社製、商品名）を用いた。

各湿気硬化型反応性ホットメルト接着剤について、以下の方法で評価を行った。
粘度
評価方法：ブルックフィールド社製ＤＶ−Ｉ＋粘度計及びサーモセルを用いて接着剤温
度１２０℃、ローター回転数１０ｒｐｍで測定した。
塗布性
溶融温度１２０℃、塗布量が１０ｇ／ｍ²となるように設定したスプレー塗布システム（株式会社サンツール製）を用い、各湿気硬化型反応性ホットメルト接着剤を吐出し、細長いファイバー状で塗布できているかを確認した。評価基準は、○：糸切れがない、△：軽微な糸切れがある、×：糸切れが目立つ、とした。
常態はく離強さ
評価方法：ポリエステル布に前記塗布性評価と同様の方法で各湿気硬化型反応性ホットメルト接着剤を１０ｇ／ｍ²程度塗布し、直ちにビニロン布を貼り合わせ、ピンチロールにて線圧約２０Ｎ／ｃｍで圧締した後、２３℃、５０％ＲＨ雰囲気下で７日間養生し、試験体を作製した。試験体を２５ｍｍ幅に切ったものをインストロン引張試験機にてクロスヘッドスピード５０ｍｍ分で１８０°はく離強さを測定した。
風合い
評価方法：常態はく離強さ試験で使用した試験体を用いて、折り曲げた時の感触や、手触りを接着前のポリエステル布及びビニロン布と比較し、ほとんど変わらないものを○、やや硬さを感じるものを△、明らかに硬くなっているものを×とした。

実施例の各湿気硬化型ホットメルト型接着剤は、風合い、塗布性ともに良好であった。一方、比較例の各湿気硬化型ホットメルト型接着剤は風合い及び／又は塗布性が悪かった。

本発明の湿気硬化型ホットメルト型接着剤は、加圧空気との接触によって引き伸ばされ、細長いファイバー状で塗布される際にも糸切れしにくいため、基材へ均一に微量塗布することができる。また、柔軟な接着剤層を形成するため、風合いが要求される繊維接着用途に特に有用である。

Claims (2)

1. 下記条件Ａ〜Ｃを具備することを特徴とするポリエステルポリオールと、多官能イソシアネート化合物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。
   Ａ．ポリエステルポリオールとして液状ポリエステルポリオールを含有する。
   Ｂ．ポリエステルポリオールとして非晶性ポリエステルポリオールを含有し、かつ１２０℃溶融粘度が３０００ｍＰａ・ｓ以下である非晶性ポリエステルポリオールの割合が、全非晶性ポリエステルポリオールの５０重量％以下である。
   Ｃ．ポリエステルポリオールとして結晶性ポリエステルポリオールを含有しないか、全ポリエステルポリオールに対して５重量％以下である。
2. 加圧空気との接触によって引き伸ばされ、細長いファイバー状で塗布されることを特徴とする請求項１記載の湿気硬化型反応性ホットメルト接着剤。