JP2009524704A - 熱可塑性エラストマーポリマーの基材上に塗布する接着促進剤と、対応する表面処理と、接着方法 - Google Patents
熱可塑性エラストマーポリマーの基材上に塗布する接着促進剤と、対応する表面処理と、接着方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】リジッドセグメントとソフトセグメントとが交互に配置された鎖を有する熱可塑性エラストマー(TPE)ポリマーから成る基材S1と任意材料の基材S2とを接着させるために、基材S1中に混和されるか、基材S1の表面上に塗布される、水性プライマー、水性接着剤および水性プライマーと水性接着剤の組合せの中から選択される少なくとも一種の接着剤によって接着が行われる少なくとも一種の溶剤の接着促進剤としての使用。
Description
一般的な接着一体化(assemblage)方法は下記の段階を含む:
基材S1、S2の用意:
(1)洗浄: 接着すべき表面を一般に有機溶剤、特にメチルエチルケトン(MEK)で洗浄し、乾燥して溶剤を蒸発させる。従って、排ガスが大気中に放出される。
(2)プライマーの塗布: 溶剤を含む2成分ポリウレタンをベースにしたプライマー層を一般にブラシで接着すべき基材表面に塗布した後、全体をオーブンに入れてプライマーを乾燥させる。この段階でも溶剤が大気中に放出される。
(3)接着剤の塗布: 溶剤を含むまたは水ベースの2成分ポリウレタン接着剤層を上記で調製した基材上に一般にブラシで塗布し、全体をオーブンに入れる。溶剤を含む接着剤を用いたときには溶剤が大気中に放出される。
基材S1、S2の一体化(assemblage):
接着剤で被覆された2つの基材S1、S2を組み立て、プレスで確実に接着させる。
本発明の別の対象は、上記接着促進剤を使用して得られる積層品または多層構造物にある。
本発明のさらに別の対象は、溶剤または溶剤の混合物から成る少なくとも一種の接着促進剤を上記TPEタイプの基材S1上に塗布する段階と、2成分ポリウレタンタイプの水性プライマーおよび/または水性接着剤をS1に塗布 (encollage)する段階と、接着剤で被覆された基材S1、S2を組み立てて有効な接着強度の接着(collage)を得る段階を含む方法にある。基材S1を基材S2と接触させる前に、水性または溶剤型のプライマーおよび/または水性または溶剤型の接着剤を、互いに接着すべきS1およびS2の表面上に塗布する。この表面は、S2の種類に応じて、接着剤塗布前に洗浄または洗浄/活性化しておく。
S2がTPEでない場合には、接着剤を塗布するS2の表面を単に溶剤で洗浄し、基材S2の種類に応じて、溶剤の種類とS2の表面上に塗布するプライマーおよび/または接着剤の種類を適当に選択する。
(i)TPEの鎖をソフトにし、水性接着剤および/または水性プライマーである少なくとも一種の接着剤と反応または相互作用する官能基と接触可能にする、および/または
(ii)TPE基材S1の表面を膨張させることができる。
接着促進剤は、(i)基材S1またはS1とS2用の洗浄溶剤か、官能性溶剤にすることができ(基材が同じ種類、材料の場合)、または、(ii)上記基材用の少なくとも一種の洗浄溶剤または少なくとも一種の官能性溶剤を組み合たものにすることができる。
接着促進剤は低温または高温の条件下で作用できる。
(1)ジアミン鎖末端を有するポリアミドブロックと、ジカルボン酸鎖末端を有するポリオキシアルキレンブロック、
(2)ジカルボン酸鎖末端を有するポリアミドブロックと、ポリエーテルジオールとよばれる脂肪族ジヒドロキシル化α,ω−ポリオキシアルキレンブロックをシアノエチル化および水素化して得られるジアミン鎖末端を有するポリオキシアルキレンブロック、
(3)ジカルボン酸鎖末端を有するポリアミドブロックと、ポリエーテルジオール(この場合に得られる生成物を特にポリエーテルエステルアミドという)。本発明コポリマーはこのタイプであるのが有利である。
ジアミン鎖末端を有するポリアミドブロックは例えば連鎖制限剤のジアミンの存在下でのポリアミド先駆体の縮合で得られる。
第2のタイプでは、ポリアミドブロックは一種または複数のα,ω−アミノカルボン酸および/または6〜12個の炭素原子を有する一種または複数のラクタムを4〜12個の炭素原子またはジアミンを有するジカルボン酸の存在下で縮合して得られる。
第3のタイプのポリアミドブロックの例としては下記のものが挙げられる:
PA6.6/Rip.10/12
ここで、
6.6はヘキサメチレンアジパミド(アジピン酸と縮合したヘキサメチレンジアミン)を意味する。
Rip.10はピペラジンとセバシン酸との縮合で得られる単位を意味する。
12はラウリルラクタムの縮合で得られる単位を意味する。
重量比率はそれぞれ25〜35/20〜30/20〜30/(合計80)、好ましくは30〜35/22〜27/22〜27/(合計80)である。例えば、比率32/24/24では融点が122〜137℃になる。
ここで、
6.6はアジピン酸と縮合したヘキサメチレンジアミンを意味する。
6.10はセバシン酸と縮合したヘキサメチレンジアミンを意味する。
11はアミノウンデカン酸の縮合で得られる単位を意味する。
12はラウリルラクタムの縮合で得られる単位を意味する。
重量比率はそれぞれ10〜20/15〜25/10〜20/15〜25(合計70)、好ましくは12〜16/18〜25/12〜16/18〜25(合計70)である。例えば、比率14/21/14/21では融点が119〜131℃になる。
脂肪族α,ω−アミノカルボン酸の例としては、アミノカプロン酸、7−アミノヘプタン酸、11−アミノウンデカン酸および12−アミノドデカン酸が挙げられる。
脂肪族ジアミンの例としてはヘキサメチレンジアミン、ドデカメチレンジアミン、トリメチルヘキサメチレンジアミンが挙げられる。
脂環式二酸の例としては1,4−シクロヘキシルジカルボン酸が挙げられる。
脂肪族二酸の例としてはブタン二酸(acid butane−dioique)、アジピン酸、アゼライン酸、コルク酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸、ダイマー化した脂肪酸(このダイマー化した脂肪酸の二量体含有量は少なくとも98%で、好ましくは水素化されているのが好ましく、ユニケマ社(Unichema)から商標名プリポル(Pripol)、ヘンケル社(Henkel)から商標名Empolで市販されている)、α、ω−ポリオキシアルキレン二酸を挙げることができる。
脂環式ジアミンはビス(4−アミノシクロヘキシル)メタン(BACM)、ビス(3−メチル−4−アミノシクロヘキシル)−メタン(BMACM)2,2−ビス(3−メチル−4−アミノシクロヘキシル)プロパン(BMACP)およびパラ−アミノジシクロヘキシルメタン(PACM)の異性体でもよい。一般に使用されている他のジアミンにはイソホロンジアミン(IPDA)、2,6−ビス(アミノメチル)ノルボルナン(BAMN)およびピペラジンがある。
この化合物はセカ(CRCA)社から商品名NORAMOX(登録商標)で、また、クラリアン(CLARIANT)社から商品名GENAMIN(登録商標)で市販されている。
ポリアミドブロックとポリエーテルブロックを有するこれらコポリマーのポリエーテルブロックの量はコポリマーの10〜70重量%、好ましくは35%〜60重量%にするのが好ましい。
ポリエーテルジオールブロックはそのまま用いるか、カルボキシル基末端を有するポリアミドブロックと共重縮合して用いるか、アミン化してポリエーテルジアミンに変え、それとカルボキシル基末端を有するポリアミドブロックと縮合する。さらに、ポリアミド先駆物質および連鎖制限剤の二酸と混合してランダムに分布した単位を有するポリエーテルブロックとポリアミドブロックとを有するポリマーにすることができる。
ポリアミドブロックとポリエーテルブロックとを有するこれらポリマーは、予め製造したポリアミドとポリエーテルのブロックを共重縮合した場合でも1段階で製造した場合でも、メタクレゾール中で0.8g/100mlの初期濃度で25℃で測定した固有粘度は例えば0.8〜2.5である。
一般的なポリマーはPA−6、PA−12またはPA6/6.6から成るPAブロックを有するポリマーおよびPTMGブロックを有するポリマーである。
(1)少なくとも一種の官能化樹脂(必要に応じて共溶剤化されていてもよい)の水溶液、分散体またはエマルションの第1成分。官能化樹脂の官能基は当業者に公知で、例えばヒドロキシル、カルボキシル、アミンまたはアミドである。これはポリエステル樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂にすることができる。
(2)イソシアネートまたはイソシアネートの混合物である第2成分。これは使用直前に第1成分に添加され、第1成分を架橋させる。
(1)接着プライマーを塗布する前に少なくとも一種の接着促進剤を基材に塗布する、
(2)少なくとも一種の接着促進剤を接着プライマーとの混合物として塗布する(接着プライマーの塗布と同時に基材に塗布する)、
(3)少なくとも一種の接着促進剤を接着プライマーがない状態(従って、接着剤を塗布すると同時に)基材に塗布する、
(4)接着プライマーおよび/または接着剤を基材に塗布する。接着促進剤は基材材料中に混和する。
本発明のさらに別の対象は、熱可塑性エラストマー(TPE)ポリマーから成る基材S1を他の基材S2と接着一体化するための下記(1)〜(3)を含むキットにある:
(1)接着促進剤(必要に応じてさらに洗浄溶剤および/または官能性溶剤を含む)、
(2)S1を接着するための少なくとも一種の水性接着プライマーおよび水性グルーまたは基材S1を接着するための接着剤、
(3)基材S2を接着するための少なくとも一種の水性または溶剤型の接着プライマーか、基材S2を接着するための水性または溶剤型のグルーまたは接着剤。
基材
5533:
PA12−PTMGタイプのPEBA(ポリアミド−12−ポリテトラメチレングリコール)、アルケマ社から商品名「ペバックス(PEBAX)(登録商標)5533」で市販。
7033:
PA12−PTMGタイプのPEBA(ポリアミド−12−ポリテトラメチレングリコール)、アルケマ(Alkema)社から商品名「ペバックス(登録商標)7033」で市販。ペバックス(登録商標)7033はペバックス(登録商標)5533より硬い。
TPE−PU:
ポリウレタンブロックおよびポリエステルおよび/またはポリエーテルブロックを有するコポリマー。
MEK: メチルエチルケトン
BuOH: n−ブタノール
Bu2OH: 1,3−ブタンジオール
プライマー
W104:
ドンサン(DONGSUNG)社から商品名「Aquace(登録商標)W104」で市販の水ベースのプライマー。
Dply 165:
ドンサン(DONGSUNG)社から商品名「D−ply(登録商標)165」で市販の溶剤ベースのプライマー。
接着剤
W01:
ドンサン(DONGSUNG)社から商品名「Aquace(登録商標)W01」で市販の水性接着剤。
(1)プレスA524(WKD 029設定最大圧力)(指標78.4〜147.1Pa)(8〜15kg/cm2)、
(2)ヘラオ(Heraeus)オーブンA524(FGE 138)設定70℃、換気、
(3)ISO34パンチ、
(4)試験片切断用の空気圧プレス。
基材S1、S2は寸法が100×100×1mmのシートである。
(1)基材S1の調製
1.基材S1の表面を溶剤で洗浄する(比較例)か、基材S1の平面を接着促進剤で活性化(本発明の実施例)し、
2.周囲温度で2分間乾燥し(特に記載のない限り)、
3.水性プライマーW104をマイヤー(Meyer)棒で塗布し、
4.70℃の換気オーブン内で5分間乾燥し、
5.周囲温度で2分間冷却し、
6.水性接着剤W01をマイヤー棒で塗布し、
7.70℃の換気オーブン内で5分間乾燥する。
1.基材S2の表面をMEK溶剤で洗浄し、
2.周囲温度で2分間乾燥し、
3.Dply 165溶剤ベースのプライマーをブラシで塗布し、
4.70℃の換気オーブン内で3分間乾燥し、
5.周囲温度で2分間冷却し、
6.水性接着剤W01をマイヤー棒で塗布し、
7.70℃の換気オーブン内で5分間乾燥する。
(3)S1とS2の接着一体化
接着剤で表面が被覆された2つの基材を78.4Pa(8kg/cm2)で15分間プレスして一体化した。
剥離強度を測定するための剥離試験はZwick 1445(WKM 048)A12で180℃で、「剥離、500Nセンサ、100mm/分」法に従って行った。強度をジョー間の距離の関数で測定した(伸び)。正則曲線は平坦域を有し、試験片全体で均一な接着力を示した。
基材S1−S2の各種組み合わせに対して上記操作を用いた。
[表1]は基材の種類、基材S1の処理タイプ(洗浄または洗浄および活性化)、得られた剥離強度の結果を示している。
「活性化」とは本発明の接着促進剤塗布を意味する。
実施例6は良好な接着が得られた本発明の実施例であるが、最適活性化を得るためには加熱による活性化を調節すべきであることを示している。
実施例7を実施例3と比較すると、接着促進剤の選択の効果がわかる。
プライマーまたは接着剤の使用を減らす可能性を調べる別の一連の試験を行った。
実施例11では、実施例3のモデルに対して行うが、実施例3とは違って基材S1の調製中に活性化した基材S1上にプライマーを塗布せずに、活性化した基材S1上に接着剤W01を直接塗布して、接着剤で被覆された基材S1を得た。基材S2の調製は既に述べたものと同じである。
実施例12では、実施例3のモデルに対して行い、基材S1の調製中に活性化した基材S1上にプライマーW104を塗布するが、実施例3とは違って接着剤は塗布しないでプライマーで被覆された基材S1を得た。基材S2の調製は既に述べたとおりである。
こうして調製された基材を上記と同じ一般的な接着一体化操作で基材S2と一体化した。
得られた結果は非常に優れたもので、剥離強度は>48.4N/cm(8kg/cm)で一定な曲線であった。
Claims (20)
- リジッドセグメントとソフトセグメントとが交互に配置された鎖を有する熱可塑性エラストマー(TPE)ポリマーから成る基材S1を他の基材S2に接着させるための、少なくとも一種の溶剤の接着促進剤としての使用であって、接着促進剤は基材S1中に混和されるか、基材S1の表面上に塗布され、接着が水性プライマー、水性接着剤および水性プライマーと水性接着剤の組合せの中から選択される少なくとも一種の接着剤によって行われることを特徴とする使用。
- 上記接着促進剤が、
(i)TPEの上記鎖をソフトにし且つ官能基をTPEの上記鎖にアクセス可能にし、上記官能基は水性プライマー、水性接着剤および水性プライマーと水性接着剤との組合せの中から選択される少なくとも一種の接着剤と反応するか、相互作用することができるようにし、および/または
(ii)TPEから成る基材S1の表面を膨張させる、
ように選択する請求項1に記載の使用。 - 上記接着促進剤を水性接着プライマー中、水性接着剤中、および/または、成形中に基材S1にバルク(塊)で混和する請求項1または2に記載の使用。
- 接着剤が2成分ポリウレタンである請求項1〜3のいずれか一項に記載の使用。
- 上記接着促進剤が、接着一体化を行なう接着剤の少なくとも一つの要素と反応または相互作用する官能性溶剤か、このような官能性溶剤の少なくとも一種と塗装用に組み合わされる請求項1〜4のいずれか一項に記載の使用。
- 接着促進剤がブタンジオール、例えば1,3−ブタンジオールまたは1,4−ブタンジオール、メタクレゾール、カルバクロール、グリセロール、グリコール、例えばブチルグリコールまたはブチルジグリコール、ブタノール、例えばn−ブタノールまたはイソブタノール、ベンジルアルコールおよびリモネンおよびこれらの混合物の中から選択される請求項1〜5のいずれか一項に記載の使用。
- 複数の促進剤溶剤が低温または高温の条件下で作用する請求項1〜6のいずれか一項に記載の使用。
- 基材S1の熱可塑性エラストマーコポリマーがポリアミドPA、ポリウレタンPUおよびポリエステルの中から選択される、ソフトブロックとリジッドブロックとを含むコポリマーの中から選択され、特に、ポリエーテルエステルアミドとポリエーテルアミドタイプのPEBAブロックを含むコポリマーである請求項1〜7のいずれか一項に記載の使用。
- 基材S2の材料がS1と同じ種類か、異なる種類である請求項1〜8のいずれか一項に記載の使用。
- 基材S2の材料が種類がS1と異なる場合、基材S2がポリマーおよびコポリマー、例えばポリオレフィン、ポリアミン、ポリアミド(PA)、ポリエステル(PES)、ポリエーテル(PE)、ポリエステルエーテル、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネート、フェノール樹脂、架橋または非架橋のポリウレタン(PU)、特に発泡体、ポリイミド、ポリ(エチレン/酢酸ビニル)、天然または合成エラストマー、例えばポリブタジエン、ポリイソプレン、スチレン−ブタジエン−スチレン(SBS)、スチレン−ブタジエン−アクリロニトリル(SBN)、ポリアクリロニトリル、天然または合成の織布、特に有機ポリマー繊維から成る織布、例えばポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエステル、ポリビニルアルコール、酢酸ポリビニル、塩化ポリビニル、または、ポリアラミド繊維から成る織布、ガラス繊維および炭素繊維から成る織布および皮革、紙、ガラス、木材および厚紙の中から選択される請求項9に記載の使用。
- 基材S1がPEBAで、接着促進剤がブタンジオールであり、好ましくはブタノールの混合物である請求項1〜10のいずれか一項に記載の使用。
- 熱可塑性エラストマーポリマーから成る基材S1と他の基材S2との接着一体化を目的とした、水性接着剤の結合を促進するための熱可塑性エラストマーポリマーから成る基材S1の表面処理方法において、接着促進剤を基材S1上に塗布することを特徴とする方法。
- 基材S2の表面に水性接着剤または溶剤接着剤を塗布する請求項12に記載の方法。
- 基材S2が熱可塑性エラストマーポリマーから成り、接着剤が水性接着剤である請求項12または13に記載の方法。
- 接着促進剤を塗布した後に水性接着剤を塗布する請求項12〜14のいずれか一項に記載の方法。
- 接着促進剤を接着剤と混合して塗布する請求項12〜14のいずれか一項に記載の方法。
- 接着剤系がプライマーおよび/または接着剤である請求項12〜16のいずれか一項に記載の方法。
- 熱可塑性エラストマーポリマーTPEから成る基材S1と基材S2との接着一体化方法において、基材S1の接着剤で被覆される表面を請求項12〜17のいずれか一項に記載の方法で表面処理し、S1の接着剤が被覆された表面にS2の接着剤が被覆された表面とを合わせて2つの基材S1とS2を接着一体化することを特徴とする方法。
- 少なくとも一種の水性接着剤によって接着される基材S1とS2の少なくとも2つの層を含む積層品であって、基材の少なくとも一方は熱可塑性エラストマーポリマー(TPE)であり、この熱可塑性エラストマーポリマー(TPE)がブタンジオール、例えば1,3−ブタンジオールまたは1,4−ブタンジオール、メタクレゾール、カルバクロール、グリセロール、グリコール、例えばブチルグリコールまたはブチルジグリコール、ブタノール、例えばn−ブタノールまたはイソブタノール、ベンジルアルコールおよびリモネンおよびこれらの混合物の中から選択される接着促進剤によって活性化されていることを特徴とする積層品、特に靴底。
- 下記(1)〜(3)を含む、熱可塑性エラストマーポリマーから成る基材S1と他の基材S2とを接着一体化するためのキット:
(1)必要に応じて洗浄溶剤および/または官能性溶剤を含む接着促進剤、
(2)S1を接着するための少なくとも一種の水性タイプの接着プライマーまたは基材S1を被覆するための水性タイプの接着剤、
(3)基材S2を接着するための少なくとも一種の水性または溶剤を含む接着プライマーまたは基材S2を接着するための水性または溶剤を含む接着剤。
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