JP2012149103A - 水性エマルジョン接着剤 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】(A)エチレン−酢酸ビニル共重合体、(B)ポリウレタン樹脂、(C)ガラス転移温度が40〜120℃、重量平均分子量が3万以上100万以下であり、かつ、熱流動中点温度が160℃以上300℃以下である熱可塑性樹脂、及び(D)可塑剤を含有する水性エマルジョン接着剤を用いる。
【選択図】なし
Description
(A)成分である上記エチレン−酢酸ビニル共重合体は、エチレンと酢酸ビニルとからなる共重合体であり、必要に応じて、エステル部分が部分的に又は全体的に加水分解されたものであってもよい。
(B)成分である上記ポリウレタン樹脂は、ポリイソシアネートとポリオールとの重縮合体であり、水性エマルジョンにすることができれば、特に限定なく使用できる。
(C)成分の熱可塑性樹脂としては、スチレン、α−メチルスチレン等の芳香族ビニル化合物を主成分とするスチレン系重合体、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸アルキルエステル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキルエステル等の(メタ)アクリル酸系単量体を主成分とする(メタ)アクリル系重合体、(メタ)アクリルアミド類を主成分とするポリ(メタ)アクリルアミド系重合体、(メタ)アクリロニトリル等のニトリル系単量体を主成分とするニトリル系重合体や、その共重合体があげられ、その中で、所定のガラス転移温度、所定の重量平均分子量、所定の熱流動中点温度の条件を有する樹脂が用いられる。これらの条件を有する熱可塑性樹脂を用いるので、初期接着性及び耐熱性に優れているという特徴を発揮することができる。
(D)成分として用いられる上記可塑剤は、接着剤塗膜の低温での造膜性改良や、柔軟性付与及びフィルム等の被着体への濡れ性付与の目的で使用される。この目的に適合する可塑剤としては、アジピン酸メチル、コハク酸ジメチル、グルタル酸ジメチル、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールイソブチレート等があげられる。これらの中でも、アジピン酸メチル、コハク酸ジメチル及びグルタル酸ジメチルからなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物は、造膜性や揮発性有機化合物(VOC)の点で好ましく、また、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールイソブチレートは、塗膜の柔軟性やVOCの点で好ましい。
上記(B)成分の含有量は、上記(A)成分100重量部(固形分)あたり、固形分で2重量部以上がよく、3重量部以上が好ましい。2重量部より少ないと、被着体への密着性が低下することがある。一方、上限は、50重量部がよく、30重量部が好ましい。50重量部より多いと、耐熱クリープ性が悪化する傾向がある。
この発明にかかる水性エマルジョン接着剤は、上記の(A)成分〜(D)成分に、さらに、(E)成分として、多価イソシアネート化合物を含有させてもよい。この(E)成分を用いることにより、接着層内、又は接着層と被着体との間での架橋反応による接着層の凝集力の増大や、接着強度の向上が可能となる。
この発明にかかる水性エマルジョン接着剤は、必要に応じて、この発明の目的効果を阻害しない範囲で、フィラー、熱安定剤、酸化防止剤、粘度調整剤等の添加剤を添加することができる。
この発明にかかる水性エマルジョン接着剤は、それぞれ製造した(A)成分〜(D)成分、上記した割合で混合し、さらに、必要に応じて、上記(E)成分を含むその他の成分を混合することにより製造することができる。
[不揮発分の測定]
JIS K6828−1996に記載の方法にしたがって測定した。
試料20mgを30mlのバイアル瓶に採取し、安定剤としてBHT(3,5−ジブチル−4−ヒドロキシトルエン)を0.04重量%含有するオルトジクロロベンゼン20gを添加した。135℃に加熱したオイルバスを用いて試料を溶解させた後、孔径3μmのPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)フィルターにて熱濾過を行い、ポリマー濃度0.1重量%の試料溶液を調製した。
次に、カラムとしてTSKgel GM H−HT(30cm×4本)及びRI検出器を装着したウォーターズ(Waters)社製GPC150CVを使用し、GPC測定を行い、ポリスチレン換算で、重量平均分子量を算出した。
測定条件としては、試料溶液のインジェクション量:500μl、カラム温度:135℃、溶媒:オルトジクロロベンゼン、流量:1.0ml/minを採用した。
ビニル重合体中の各構成単量体a,b,…の構成重量分率をWa,Wb,…とし、各構成単位a,b,…の単独重合体のガラス転移温度をTga,Tgb,…としたとき、下記に示すFOXの式で、共重合であるビニル重合体のTgの値を求めた。
1/Tg=Wa/Tga+Wb/Tgb+…
まず、後述する基材上に、測定対象の試料1gをアプリケーターで塗布し、23℃×50%RHで7日間処理し、サンプル皮膜を作成した。
次いで、フローテスター((株)島津製作所製:島津フローテスター(CFT−500D))にて、1mmφ×1mmLのダイを用い、荷重30kg、ホールド時間を600秒として、3℃/分の割合で60℃から300℃まで昇温した際の、プランジャーが降下量と温度(時間)との関係を記録し、そのグラフから熱流動中点温度(1/2法の溶融温度)を算出した。上記グラフからの具体的な算出方法は、下記の通りである。
上記グラフは、一般的に図1に示すようなグラフとなる。温度上昇に対して、プランジャーの降下は、2度停滞するが、一度目に停滞したときのプランジャーの降下量、すなわちプランジャーのピストンストローク量をSmin、二度目のプランジャーの降下量、すなわちプランジャーのピストンストローク量をSmaxとしたとき、SminとSmaxの中間点Yは、下記の式で算出される。
Y=(Smin+Smax)/2
そして、上記グラフから、ピストンストローク量がYのときの温度Aを上記グラフから読み取る。この温度Aが、熱流動中点温度(1/2法の溶融温度)となる。
試料を合板にアプリケーターで塗布量が固形分で35g/m2となるように塗工し、ポリオレフィンシート((株)トッパン・コスモ製:エコシート)を貼り合わせ、低温(5℃)で5時間養生してPO化粧板を得た。
また、試料を合板にアプリケーターで塗布量が固形分で35g/m2となるように塗工し、ポリエチレンテレフタレートシート(大日本印刷(株)製:コンサート)を貼り合わせ、低温(5℃)で3日間養生してPET化粧板を得た。
得られたPO化粧板及びPET化粧板を70℃雰囲気中に配し、各化粧板に貼った各シートに、500g/25mmの静荷重を90度角方向にかけ、24時間後の剥離の長さを測定することにより、耐熱クリープを求めた。
[(A)成分]
・エチレン−酢酸ビニル重合体…住友化学(株)製:S−455HQ、以下、「S−455HQ」と称する。
・ウレタン樹脂…三洋化成工業(株)製:UXA−3005、以下、「UXA−3005」と称する。
(単量体)
・スチレン…三菱化学(株)製、以下、「SM」と称する。
・メタクリル酸メチル…三菱レイヨン(株)製、以下、「MMA」と称する。
・アクリル酸…三菱化学(株)製、以下、「AA」と称する。
・アクリル酸ブチル…三菱化学(株)製、以下、「BA」と称する。
・アクリルアマイド…ダイヤニトリックス(株)製、以下、「AAm」と称する。
・メタクリル酸2−ヒドロキシエチル…(株)日本触媒製、以下、「HEMA」と称する。
・ポリビニルアルコール…日本合成化学工業(株)製:ゴーセランL−3266、以下、「L−3266」と称する。
・アニオン乳化剤…互応化学工業(株)製:ノイボールE−150C、以下、「E−150C」と称する。
・アニオン乳化剤…三洋化成工業(株)製:エレミノールES−70、以下、「ES−70」と称する。
・アニオン乳化剤…三洋化成工業(株)製:エレミノールCLS−20、以下、「CLS−20」と称する。
・ノニオン乳化剤…三洋化成工業(株)製:ノニポール200、以下、「ノニポール200」と称する。
・ノニオン乳化剤…三洋化成工業(株)製:ノニポール400、以下、「ノニポール400」と称する。
(その他)
・重合開始剤…(株)ADEKA製:過硫酸カリウム、以下、「KPS」と称する。
・還元剤(反応促進剤)…大盛化工(株)製:25%アンモニア水、以下、「25%AM」と称する。
・可塑剤…インビスタジャパン(株)製:DBE(コハク酸ジメチル、アジピン酸ジメチル、グルタル酸ジメチルの混合物)、以下、「DBE」と称する。
・多価イソシアネート…中央理化工業(株)製:ヘキサメチレンジイソシアネート(HMDI)三量体、以下、「BA−11B」と称する。
[製造例1、2、4、比較製造例1]
撹拌機、還流冷却器及び原料投入口を備えたフラスコに、単量体100重量部あたり、水100重量部及び保護コロイド剤としてL−3266、CLS−20を表1に示す量を投入して、75℃に昇温した。その後、KPS0.25重量部、25%AM0.25重量部及びこれに水を加えて1.65重量部とした溶液を添加した後、表1に示す量の単量体の混合液を3時間かけて滴下して乳化重合を行い、反応終了後、冷却して共重合体分散液を得た。
撹拌機、還流冷却器及び原料投入口を備えたフラスコに、単量体100重量部あたり、水100重量部及び乳化剤として、E−150C及びノニポール400を表1に示す量を投入して、75℃に昇温した。その後、KPS0.25重量部、25%AM0.25重量部、及びこれに水を加えて1.1重量部とした溶液を添加した後、表1に示す量の単量体の混合液を2.5時間かけて滴下して乳化重合を行い、反応終了後、冷却して共重合体分散液を得た。
撹拌機、還流冷却器及び原料投入口を備えたフラスコに、単量体100重量部あたり、水100重量部、及び乳化剤としてES−70及びノニポール200を表1に示す量を投入して75℃に昇温した。その後、KPS0.4重量部に水を加えて3.6重量部とした溶液を添加した後、表1に示す量の単量体の混合液を4時間かけて滴下して乳化重合を行い、反応終了後、冷却して共重合体分散液を得た。
[実施例1〜5、比較例1〜3]
表1に記載の各共重合分散液を、表2に記載の重量割合で混合し、接着剤組成物を作製した。得られた接着剤を用いて、上記<物性測定・評価方法>に記載の方法にしたがって評価した。その結果を表2に示す。
Claims (9)
- (A)エチレン−酢酸ビニル共重合体、(B)ポリウレタン樹脂、(C)ガラス転移温度が40〜120℃、重量平均分子量が3万以上100万以下であり、かつ、熱流動中点温度が160℃以上300℃以下である熱可塑性樹脂、及び(D)可塑剤を含有する水性エマルジョン接着剤。
- 上記(A)成分100重量部(固形分)あたり、上記(B)成分を2〜50重量部(固形分)、及び上記(C)成分を5〜30重量部(固形分)含有し、かつ、上記の(A)成分に対して、上記(D)成分を5〜50重量%含有する請求項1に記載の水性エマルジョン接着剤。
- 上記(C)成分は、(メタ)アクリル酸系重合体及びスチレン系重合体から選ばれ得る少なくとも1種である請求項1又は2に記載の水性エマルジョン接着剤。
- 上記(C)成分は、保護コロイド剤として、ポリビニルアルコールを用いたものである請求項1乃至3のいずれか1項に記載の水性エマルジョン接着剤。
- 上記(D)成分は、アジピン酸メチル、コハク酸ジメチル及びグルタル酸ジメチルからなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物である請求項1乃至4のいずれか1項に記載の水性エマルジョン接着剤。
- 上記(D)成分は、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールイソブチレートである請求項1乃至4のいずれか1項に記載の水性エマルジョン接着剤。
- 上記の(A)成分、(B)成分、(C)成分及び(D)成分の混合樹脂の熱流動中点温度が160℃以上210℃以下である請求項1乃至6のいずれか1項に記載の水性エマルジョン接着剤。
- さらに、(E)成分として、多価イソシアネート化合物を含有する請求項1乃至7のいずれか1項に記載の水性エマルジョン接着剤。
- 上記(E)成分は、上記の(A)成分、(B)成分及び(C)成分の固形分合計量100重量%としたとき、0.5〜30重量%である請求項8に記載の水性エマルジョン接着剤。
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