JP2009120645A

JP2009120645A - プロピレン樹脂基材の接着方法

Info

Publication number: JP2009120645A
Application number: JP2007293279A
Authority: JP
Inventors: Satoru Ozawa; 覚小澤; Toshio Nagasaka; 俊夫長坂
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date: 2007-11-12
Filing date: 2007-11-12
Publication date: 2009-06-04

Abstract

【課題】良好な接着力をもってプロピレン樹脂基材を接着させることのできる方法を提供する。
【解決手段】プロピレン樹脂基材としてエチレンプロピレン共重合体を３０〜６０質量％の量で含むプロピレン樹脂からなる基材を用い、この基材を（メタ）アクリル酸４−ｔ−ブチルシクロヘキシル単位を含む重合体により接着させる。
【選択図】なし

Description

本発明は、プロピレン樹脂基材の接着方法に関する。本発明は、特に、プロピレン樹脂からなる基材同士を又はプロピレン樹脂からなる基材とその他の材料からなる基材とを接着させる方法に関する。

プロピレン樹脂は、機械的性質や耐薬品性に優れるだけでなく、低コストで成形加工が容易なことから、多種の用途に幅広く利用されている。さらに、プロピレン樹脂は、リサイクル性にも優れることから、近年の地球環境問題を背景として、その用途はさらに拡大しつつある。しかしながら、プロピレン樹脂は非極性であることから、プロピレン樹脂成形物表面への塗装や接着が困難であることが知られている。よって、プロピレン樹脂成形物に塗装や接着を行う場合には、樹脂成形物の表面に対してプラズマ処理、火炎処理、紫外線照射処理、クロム酸処理などの処理を施して、その表面を活性化させることにより、その付着性を改良する方法が一般的に知られている。

しかしながら、塗装や接着の際にこのような付加的処理を行うことは、塗装、接着工程が複雑となり、設備費や時間的な面で多大なロスを伴う。また、成形物の大きさや、樹脂中に含まれる顔料やその他の添加物などの影響により、表面処理効果にバラつきが生じやすいという不都合を有していた。

一方、上記のような表面処理を施すことなく、プロピレン樹脂基材に多種のポリマー基材を積層する方法も知られている。例えば、特許文献１には、プロピレン樹脂との密着性に優れ、塩素原子を含まないことから環境への影響も少ないアクリル系接着剤を用いることが開示されている。

しかしながら、この場合には、接着剤とプロピレン樹脂との接着力は十分なものとは言えなかった。そのため、プロピレン樹脂基材のための、塩素原子を含まない接着剤には、さらなる接着力の向上が求められている。
特開２００４−７５８２８号公報

本発明は、上記の如き技術の現状に鑑み、良好な接着力をもってプロピレン樹脂基材を接着させることのできる方法を提供しようとするものである。

本発明は、上記課題を解決するため、プロピレン樹脂基材としてエチレンプロピレン共重合体を３０〜６０質量％の量で含むプロピレン樹脂からなる基材を用い、この基材を（メタ）アクリル酸４−ｔ−ブチルシクロヘキシル単位を含む重合体により接着させることを含むプロピレン樹脂基材の接着方法を提供する。

本発明の方法によれば、プロピレン樹脂基材を良好な接着力をもって接着させることができる。

以下に本発明の好ましい態様について説明するが、本発明はこれらの態様のみに限定されるものではなく、その精神と実施の範囲内において様々な変形が可能であることを理解されたい。

本発明において、プロピレン樹脂としては、プロピレンの重合体またはプロピレンを主成分とする共重合体からなる樹脂を用いることができる。かかるプロピレン樹脂には、酸化剤、充填剤、可塑剤のような添加剤が添加されていてもよい。

また、本発明において、プロピレン樹脂基材の接着とは、プロピレン樹脂からなる基材同士を接着させる場合はもちろんのこと、プロピレン樹脂とその他の材料からなる基材とを接着させる場合、例えば、プロピレン樹脂基材と塗料、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂を含む塗料とを接着させる場合をも含む。

本発明においは、環境汚染への配慮やプロピレン樹脂基材との接着性の観点から、（メタ）アクリル酸４−ｔ−ブチルシクロヘキシル単位を含む重合体が接着剤として用いられる。この重合体には、必要に応じて、他の単量体からの単位が共重合成分として含まれていてもよく、あるいはそのような他の単量体からの単位を含む重合体が添加されていてもよい。（メタ）アクリル酸４−ｔ−ブチルシクロヘキシル単位を含む重合体に含まれる（メタ）アクリル酸４−ｔ−ブチルシクロヘキシル単位の含有量は、プロピレン樹脂基材との接着性の観点から、３０質量％以上であるのが好ましく、５０質量％以上であるのがより好ましい。ただし、この量には上限は特になく、１００質量％であっても何ら問題はない。

上記の他の単量体としては、特に限定されるものではないが、例えば、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ｎ−プロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸フェニル、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸フェニルなどが挙げられる。

かかる（メタ）アクリル酸４−ｔ−ブチルシクロヘキシル単位を含む重合体の分子量は、あまりに低すぎると接着剤としての強度が低くなることから、数平均分子量で１万以上であるのが好ましく、２万以上であるのがさらに好ましい。この分子量に上限は特にはないけれども、重合体の合成や取り扱いの容易性などの観点から、数平均分子量で１００万以下であるのが好ましく、５０万以下であるのがさらに好ましい。

本発明の接着方法においては、良好な接着性を発現させる観点から、プロピレン樹脂基材として３０〜６０質量％の量のエチレンプロピレン共重合体を含むプロピレン樹脂からなる基材が用いられる。これは、（メタ）アクリル酸４−ｔ−ブチルシクロヘキシル単位を含む重合体が基材樹脂中のプロピレン単位部分よりもエチレン単位部分に相溶しやすいからである。しかしながら、この場合、エチレン単位部分を基材樹脂に添加する目的で、エチレンのみからなる重合体を添加した場合には、エチレンプロピレン共重合体として添加した場合よりも、接着性、耐光性、耐オゾン性、耐溶剤性などが劣るため好ましくない。従って、以下にエチレンプロピレン共重合体として添加する場合について説明する。

エチレンプロピレン共重合体中のエチレン単位の含有量については、接着性向上の観点から、３０質量％以上であるのが好ましく、５０質量％以上であるのがさらに好ましい。一方、基材の安定性の観点から、９０質量％以下であるのが好ましく、８０質量％以下であるのがさらに好ましい。また、必要に応じて、その他の単量体から構成される単量体単位を含有していてもよく、あるいはそのような単位成分を含む共重合体が添加されていてもよい。

ここで、上記その他の単量体としては、例えば、酢酸ビニル、（メタ）アクリル酸エステル、（メタ）アクリル酸などが挙げられる。

プロピレン樹脂中におけるエチレンプロピレン共重合体の含有量は、接着性向上の観点から、３０質量％以上、好ましくは４０質量％以上である。一方、その上限としては、エチレンプロピレン共重合体を添加しすぎると基材の弾性率が低下し、その形状を維持できないなどの問題が生じることから、６０質量％以下、好ましくは５０質量％以下である。

プロピレン樹脂にエチレンプロピレン共重合体を添加する方法としては、プロピレン樹脂中にエチレンプロピレン共重合体が分散させることができる方法であれば、どのような方法を用いてもよい。例えば、プロピレン樹脂とエチレンプロピレン共重合体を共通の溶剤に溶解し、混合した後に、溶剤を除去してもよいが、押し出し機を用いて溶融混練する方が簡便であるため好ましい。押し出し機を用いて混練する場合には、よりよく分散させるために、２軸押し出し機を用いるのが好ましい。

プロピレン樹脂基材を（メタ）アクリル酸４−ｔーブチルシクロヘキシル単位を含む重合体からなる接着剤により接着させる方法としては、室温で接着させることが困難である場合、接着剤を溶剤に溶かし基材に塗布した後に溶剤を蒸発させる方法や、接着剤を基材に密着させた後加熱処理などを行って接着させる方法が考えられる。

溶剤に溶かし塗布する方法において、（メタ）アクリル酸４−ｔーブチルシクロヘキシル単位を含む重合体からなる接着剤の濃度としては、この重合体の分子量にもよるが、低すぎると接着強度が低下することから５質量％以上であるのが好ましく、１０質量％以上がさらに好ましい。また、あまり濃度を高くすると粘度が高くなりすぎて均一に塗布できないなどの問題が生じるため、４０質量％以下であるのが好ましく、３０質量％以下がさらに好ましい。また、用いる溶剤としては、接着剤を溶解することができ、塗布後に蒸発しやすい溶剤が好ましい。本発明で用いる（メタ）アクリル酸４−ｔ−ブチルシクロヘキシル単位を含む重合体からなる接着剤には、トルエン、クロロホルムなどを用いることができる。また、溶剤を蒸発させる場合には、適宜加熱処理などを施してもよい。その際の温度の上限としては、高すぎると基材の形状が損なわれるため、１７０℃以下であるのが好ましく、１５０℃以下がさらに好ましい。さらに、接着強度を上げるために荷重をかけてもよい。荷重は、基材が破壊されない範囲であればよいが、０．１〜１ｋｇｆ／ｍ^２程度が適当である。

接着剤を基材に密着させた後加熱処理する方法では、接着剤を予めフィルムに成形しておくのがよい。フィルムに成形する方法としては、溶剤に溶かしキャストする方法や加熱してプレスする方法などが考えられるが、成形のしやすさや、環境への配慮の観点から後者の方がこの好ましい。加熱プレスする際の温度としては、接着剤が分解しない温度であればよく、３００℃以下であるのが好ましく、２５０℃以下がさらに好ましい。フィルムの厚みとしては、あまり薄すぎると良好な接着性が得られないことから、０．０１ｍｍ以上であるのが好ましく、０．０５ｍｍ以上がさらに好ましい。一方、厚すぎると、基材間に隙間が空いてしまい、接着剤としての機能を果たせないことから、５ｍｍ以下であるのが好ましく、１ｍｍ以下がさらに好ましい。また、加熱処理時に、接着性を向上させるために荷重をかけてもよい。荷重は、基材が破壊されない範囲であればよいが、０．１〜１ｋｇｆ／ｍ^２程度が適当である。また、加熱処理する際の温度としては、低すぎると良好な接着性が得られないため８０℃以上であるのが好ましく、１００℃以上がさらに好ましい。また、加熱処理温度の上限としては、高すぎると基材の形状が損なわれるため、１７０℃以下であるのが好ましく、１５０℃以下がさらに好ましい。

なお、環境への配慮の観点からは、接着剤を基材に密着させた後加熱処理する方法の方が好ましい。

以下、実施例および比較例を用いて本発明をさらに説明するが、本発明はこれらの例により何ら限定されるものではない。

実施例１
１．接着剤の合成
冷却管付きフラスコに、アクリル酸４−ｔ−ブチルシクロヘキシルとトルエンとをそれぞれ２００ｇ、２，２−アゾビスイソブチロニトリルを０．４ｇ入れ、５００ｍＬ／ｍｉｎの流量で３０分間窒素バブリングすることにより窒素置換した。次いで、内温８０℃にて５時間攪拌して重合を完結させた。この重合溶液を室温まで冷却した後、１Ｌのメタノールに投じ、白色の沈殿物を得た。この沈殿物をメタノールで洗浄後、減圧乾燥し、精製重合物を得た。得られた重合体の数平均分子量を、東ソー社製液体クロマトグラフィーＨＬＣ−８０２０ＧＰＣを用いて測定した。分離カラムをＴＳＫ-ＧｅｌのＳｕｐｅｒＨＭ−Ｈの２本直列とし、溶媒としてＴＨＦ(テトラヒドロフラン)、検出器として示差屈折計を用い、流量を０．６ｍＬ／ｍｉｎ、測定温度を４０℃、濃度を０．１％、注入量を０．０１ｍＬとし、標準ポリマーとして和光純薬製メタクリル酸メチルポリマーを使用した。その結果、重合体の数平均分子量は５万であった。

２．エチレンプロピレン共重合体の混合
ポリプロピレン（日本ポリプロピレン社製ノバテックＰＰＭＡ１Ｂ）７０質量部とエチレンプロピレンエラストマー（三井化学社製タフマーＰ０２８０）３０質量部を計量した後、袋に入れてよく振り、混合した。この混合物を、２軸押し出し機（ＡＰＶケミカルマシナリー社製ＭＰ−２０１５型）を用いて、２００℃で溶融混練し、コンパウンドを得た。

上記で用いたエチレンプロピレンエラストマーは、エチレン単位部分／プロピレン単位部分の質量比が６４／３６であった。

３．接着性試験
上記で得られたコンパウンドを、ホットプレス機にて２００℃でプレスすることにより、１０ｃｍ角、厚さ１ｍｍの基材フィルムを得た。また、同様の方法により、上記１．の操作で得られた接着剤を厚さ０．１ｍｍのフィルムに成形し、接着剤フィルムを得た。

得られた基材フィルムを１２ｍｍ×６３ｍｍに切り取り、接着剤（塩素化ポリプロピレン：日本製紙ケミカル社製スーパークロン８９２ＬＳ）を用いて、同じ大きさで厚さ３ｍｍのアルミ板に貼り付けた。この基材を２枚作成し、それらを図１に示すように十字型に組み、それらの基材間に１２ｍｍ角に切り取った接着剤フィルムを挟んだ。これを０．３ｋｇｆ／ｃｍ^２で加圧した状態で１２０℃、１時間加熱して、基材同士が接着された複合体を得た。

上記複合体を室温まで冷却した後、引っ張り試験機（オリエンテック社製ＴＥＮＳＩＬＯＮＵＴＭ−１−２５００）を用いて、剥離速度２ｍｍ／秒で、図２に示すように荷重を掛け、十字型の複合体が剥離する強度を測定した。その時の強度は、８．９ｋｇ／ｃｍ^２であった。

実施例２
実施例１の２．エチレンプロピレン共重合体の混合の操作において、ポリプロピレンを５０質量部、エチレンプロピレンエラストマーを５０質量部とした以外は、実施例１に述べたと同じ方法で十字型の複合体を作製した。得られた複合体の剥離強度は、１４．１ｋｇ／ｃｍ^２であった。

比較例１
エチレンプロピレン共重合体を添加しなかった以外は実施例１と同じ操作を繰り返して、十字型の複合体を作製した。得られた複合体の剥離強度は、６．４ｋｇ／ｃｍ^２であった。

比較例２
実施例１の２．エチレンプロピレン共重合体の混合の操作において、ポリプロピレンを８０質量部、エチレンプロピレンエラストマーを２０質量部とした以外は、実施例１に述べたと同じ方法で十字型の複合体を作製した。得られた複合体の剥離強度は６．６ｋｇ／ｃｍ^２であった。

本発明の方法によれば良好な接着力をもってプロピレン樹脂基材を接着させることができるので、本発明は産業上有用である。

実施例で用いた接着強度試験用の試験片を示す模式図。実施例における接着強度試験方法を説明する模式図。

Claims

プロピレン樹脂基材としてエチレンプロピレン共重合体を３０〜６０質量％の量で含むプロピレン樹脂からなる基材を用い、この基材を（メタ）アクリル酸４−ｔ−ブチルシクロヘキシル単位を含む重合体により接着させることを含むプロピレン樹脂基材の接着方法。