JP2017222776A - 耐衝撃性反応性ホットメルト接着剤組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
ホットメルト型接着剤は、主成分が熱可塑性樹脂または反応性樹脂の2つに大別できる。主成分を熱可塑性樹脂としたホットメルト接着剤は、主にEVA(エチレン酢酸ビニル共重合体)が利用され、いわゆる、ホットメルト接着剤と呼ばれている。
一方、主成分を反応性樹脂としたホットメルト接着剤は、主にイソシアネート基末端のウレタンプレポリマーが利用され、反応性ホットメルト接着剤と呼ばれている。反応性ホットメルト接着剤は、接着後、接着剤自体の冷却固化により、短時間である程度の接着強度を発現する。その後、ウレタンプレポリマーの末端イソシアネート基が空気中や被着体表面の水分と反応することにより高分子量化、架橋を生じることにより接着剤層を形成して耐熱性が発現することにより、加熱時でも良好な接着強さ(接着強度)を示す。
また、近年、ウェアラブル端末の小型化にともない、パーツ同士の接着部分面積が狭くなる傾向があり、また、複雑形状のパーツが増え、従来の両面テープによる接着方式では十分な接着力が得られなくなる課題を有していた。なお、テープによる接着幅が0.7mm以下になると、テープ加工が困難になると言われている。
(2)ポリエステルポリオール(A)が結晶性ポリエステルポリオール(A−1)と非晶性ポリエステルポリオール(A−2)からなる(1)に記載の反応性ホットメルト接着剤組成物を提供するものである。
(3)非昌性ポリエステルポリオール(A−2)が分子量3,000以下のポリエステルポリオール(A−2−1)と分子量5,000以上のポリエステルポリオール(A−2−2)からなる(1)または(2)に記載の反応性ホットメルト接着剤組成物を提供するものである。
(4)ウレタンプレポリマー(i)と非反応の成分(ii)がポリブテン、ポリブタジエン、エステル系可塑剤、アクリル系可塑剤、ロジン系樹脂(ロジン樹脂、ロジンエステル樹脂、水添ロジンエステル樹脂)、テルペン系(テルペン樹脂、水添テルペン樹脂)から選ばれるいずれか1種以上である(1)〜(3)のいずれかに記載の反応性ホットメルト接着剤組成物を提供するものである。
(5)ウレタンプレポリマー(i)と非反応の成分(ii)量が、ウレタンプレポリマー(i)100質量部に対して0.1〜10質量部である(1)〜(4)のいずれかに記載の反応性ホットメルト接着剤組成物を提供するものである。
本発明の反応性ホットメルト接着剤組成物から得られた接着剤層の機械的特性は、JIS K−7127で規定される引張弾性率が40MPa以下の接着剤層になっていることが特徴である。好ましい引張弾性率は2〜40MPaの範囲であり、特に好ましくは5〜30MPaの範囲である。引張弾性率が40MPa以下の接着剤層になっていることで、柔軟な接着剤層となり耐衝撃性が期待できる。
分子量の小さい非晶性ポリエステルポリオール(A−2−1)の数平均分子量は3,000以下である。下限値は500であり、初期接着性を向上できる観点で決定した。なお、分子量の小さい非晶性ポリエステルポリオール(A−2−1)の数平均分子量としては500〜3,000の範囲が好ましく、1,000〜3,000の範囲が特に好ましい。
ポリエーテルポリオール(B)の数平均分子量は、接着性や柔軟性の観点から、500〜6,000の範囲が好ましく、1,000〜5,000の範囲がより好ましい。なお、ポリエーテルポリオール(B)の数平均分子量は、前記した結晶性ポリエステルポリオール(A−1)の数平均分子量と同様の方法(GPC)で測定して得られた値である。
イソシアネート基を有するウレタンプレポリマー(i)を合成する場合の、本発明におけるポリイソシアネート化合物とポリオールとの混合割合は、ポリイソシアネート化合物のイソシアネート基(NCO)当量/ポリオールの水酸基(OH)当量が1.6〜3.0であり、好ましくは1.8〜2.5の範囲である。NCO/OH比が1.6未満では、得られるプレポリマー(i)の粘度が高くなり塗布作業性の低下を招く。一方、NCO/OH比が3.0を超えると湿気硬化反応の際に発泡を生じやすくなり、接着性を低下させるおそれがある。
ウレタンプレポリマー(i)と非反応の成分(ii)は水酸基などの活性水素を有しておらず、ウレタンプレポリマー(i)と反応しないことが求められ、配合量としては、湿気硬化性、接着性等の観点から、反応性ホットメルト接着剤の0.1部〜10質量部の範囲が好ましく、0.2〜5質量部の範囲がより好ましい。
ウレタンプレポリマー(i)と非反応の成分(ii)は主成分であるウレタンプレポリマーに取り込まれないことから、接着剤から得られた接着剤層に衝撃が加わった際に緩和する効果が得られる。
予め真空乾燥機により脱水処理したアジピン酸と1,6ヘキサンジオールを主成分とするポリエステルポリオール(水酸基数:2、数平均分子量5,000)20部と、アジピン酸とエチレングリコールを主成分とするポリエステルポリオール(水酸基数:2、数平均分子量2,000)25部と、イソフタル酸とネオペンチルグリコールを主成分とするポリエステルポリオール(水酸基数:2、数平均分子量2,000)25部と、アゼライン酸とエチレングリコールを主成分とするポリエステルポリオール(水酸基数:2、数平均分子量8,000)5部と、ポリプロピレングリコール(水酸基数:2、数平均分子量2,000、旭硝子株式会社製:EXENOL2020)25部と、ジフェニルメタンジイソシアネート(イソシアネート基数:2、日本ポリウレタン工業株式会社製:ミリオネートMT)20部とポリブテン(日油株式会社製:HV−30SH)0.5部を混合し、所定量加え均一に混合した後、110℃で2時間反応させ、更に110℃で2時間減圧脱泡攪拌し、イソシアネート基を有するウレタンプレポリマー(i)と非反応成分(ii)を含む、反応性ホットメルト接着剤組成物を得た。調整した各接着剤の配合を表1に示す。
BH−HH型少量回転粘度計(東機産業株式会社製)を用いて下記条件にて測定した。
ロータ:4号ロータ
試料量:15g
回転数:50rpm
温度:120℃
作製した反応性ホットメルト接着剤組成物試料を100℃に溶融し、縦15mm×横40mm×厚さ100μmの接着剤層の皮膜を作成し、25℃、50%RHの恒温槽に7日間放置し接着剤層の機械的特性(引張弾性率(MPa)、引張破壊応力(MPa)、破断点伸度(%))をJIS K−7127に準拠して引張試験機(株式会社島津製作所製オートグラフAGS−X)を用いて測定した。
作製した反応性ホットメルト接着剤組成物試料を100℃に溶融し、温度25℃、50%RH(相対湿度)の環境下で、ポリカーボネート製の板上に、縦15mm×横40mm×厚さ100μmの接着剤層の皮膜を作成後、縦250mm×横25mm×厚さ100μmのポリカーボネート製フィルムと圧着し、25℃、50%RH(相対湿度)の恒温槽に7日間放置し、90°ピール試験(ピール速度:100mm/分)を行い、接着強度を測定した。
作製した反応性ホットメルト接着剤組成物試料を100℃に溶融し、内径0.25mmの精密ノズル(武蔵エンジニアリング株式会社製SHN−0.25N)を取り付けたシリンンジ容器(武蔵エンジニアリング株式会社製PSY−30E)に入れて、予め100℃に加熱されたディスペンサー(武蔵エンジニアリング株式会社製SHOTMASTER 200DS」を用いて吐出させ、被着体A(ポリカーボネート製板:幅100mm×長さ50mm、中心部に内径20mmの穴)上に40mm×40mmの正方形を描くように塗布して、被着体B(アクリル製板:幅50mm×長さ50mm)を貼り合わせ、接着剤の幅0.5mm、厚みが0.1mmになるように調整し積層体を作製した。23℃、50%RH(相対湿度)の環境下で3日間放置して作製した積層体を23℃、50%RH(相対湿度)の環境下で、被着体B側を下向きとして、前記積層体の被着体A側をデュポン衝撃機に固定した。次いで、撃ち型(半径6.25mm)を、前記積層体の被着体Aの穴から被着体Bの接着剤を塗布した側の表面に上方から接触させるようにして配置した。
その後、上方200mm、250mm、300mmの高さから荷重300gの錘を落下させ、前記撃ち型に衝突させることにより、前記積層体の前記被着体Bに鉛直方向下方に力を加え、被着体Bの剥がれの有無を確認した。結果、剥がれが無かったものは「○」、剥がれたものは「×」と評価した。
一方、比較例1及び2は、非反応成分(ii)とポリエステルポリオール(A−2−2)を含有しないため伸度が低くなり、耐衝撃性が不良であった。
また、比較例3は、ポリエステルポリオール(A−1)を含有しないため、引張破壊応力が低く、耐衝撃性が不良であった。
比較例4は、ポリエーテルポリオール(B)を含有しないため、引張弾性率が高いものの、伸度が低く、耐衝撃性が不良であった。
比較例5は、非反応成分(ii)を20部含有した態様であるが、接着性および耐衝撃性が不良であった。
Claims (5)
- ポリエステルポリオール(A)、ポリエーテルポリオール(B)とイソシアネート(C)を反応させて得られるイソシアネート基を有するウレタンプレポリマー(i)、及びウレタンプレポリマー(i)と非反応の成分(ii)を含有する反応性ホットメルト接着剤組成物であって、
得られた接着剤層の機械的特性が、JIS K−7127で規定される引張弾性率が40MPa以下で、引張破壊応力が15MPa以上であり、かつ破断点伸度が1,000%以上の反応性ホットメルト接着剤組成物。 - ポリエステルポリオール(A)が結晶性ポリエステルポリオール(A−1)と非晶性ポリエステルポリオール(A−2)からなる請求項1記載の反応性ホットメルト接着剤組成物。
- 非晶性ポリエステルポリオール(A−2)が分子量3,000以下のポリエステルポリオール(A−2−1)と分子量5,000以上のポリエステルポリオール(A−2−2)からなる請求項1または2のいずれかに記載の反応性ホットメルト接着剤組成物。
- ウレタンプレポリマー(i)と非反応の成分(ii)がポリブテン、ポリブタジエン、エステル系可塑剤、アクリル系可塑剤、ロジンエステルから選ばれるいずれか1種以上である請求項1〜3のいずれかに記載の反応性ホットメルト接着剤組成物。
- ウレタンプレポリマー(i)と非反応の成分(ii)量が、ウレタンプレポリマー(i)100質量部に対して0.1〜10質量部である請求項1〜4のいずれかに記載の反応性ホットメルト接着剤組成物。
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