JP2020111626A

JP2020111626A - クロロプレンラテックス組成物及び塗布方法

Info

Publication number: JP2020111626A
Application number: JP2019000962A
Authority: JP
Inventors: みどり角谷; Midori Sumiya; 齋藤　俊裕; Toshihiro Saito; 俊裕齋藤
Original assignee: Tosoh Corp
Current assignee: Tosoh Corp
Priority date: 2019-01-08
Filing date: 2019-01-08
Publication date: 2020-07-27
Anticipated expiration: 2039-01-08
Also published as: JP7167718B2

Abstract

【課題】塗布時のスプレー性が良好で、且つ接着剤の浸み込みや液だれを抑制可能なクロロプレンラテックス組成物の提供。【解決手段】クロロプレンラテックスの固形分換算１００重量部に対し、セルロースナノファイバーを固形分換算で０．２〜１．５重量部含み、ラテックス粘度が下記の（１）及び（２）を満たすことを特徴とするクロロプレンラテックス組成物。（１）６ｒｐｍのとき７００〜３０００ｍＰａ・ｓ、（２）６０ｒｐｍのとき５０〜６００ｍＰａ・ｓ【選択図】なし

Description

本発明は、塗布時のスプレー性が良好で、且つ接着剤の浸み込みや液だれを抑制可能な接着剤に用いるクロロプレンラテックス組成物に関するものである。

自動車の内装や家具において、ポリウレタンフォーム等の発泡体を基材とした素材が使用されている。従来これらの接着にはその良好な作業性や接着物性からクロロプレンゴム等をベースとした溶剤系接着剤が用いられてきた。

しかし、使用される有機溶剤は地球環境や作業者の健康に悪影響を与え、時には作業場の火災等を引き起こす危険性を有している。そのため、脱溶剤の要求が高まった。

脱溶剤化の手法の一つとして、ラテックス系接着剤による代替が考えられており、これまで多くの検討がされている（例えば、特許文献１〜特許文献５参照。）。

なかでも、特許文献２に示されるように、ロジン酸の金属塩からなる乳化剤を含むクロロプレンラテックスにおいて、酸で接着剤のｐＨを調節し、湿潤状態での接着物性を向上させる方法が現在では多く検討されており、クロロプレンラテックスと各種の配合剤を用いてその接着物性を向上させる方法が数多く検討されている（例えば、特許文献３〜特許文献５参照。）。

フォーム用のラテックス系接着剤において、接着剤がフォームへ浸み込んだ際に接着剤がフォーム本来の柔軟性を損ねることがある。そこで、接着剤のフォームへの浸み込みを防止するためにラテックス粘度の増粘が望まれている。例えば、特許文献３ではアクリル樹脂エマルション等を配合することにより、塗布時の作業性に合わせたラテックス粘度への増粘が可能であることを示している。
しかし従来の方法では、増粘剤の添加によりフォームへの浸み込みは改良するもののスプレー性が悪化することや、接着剤の固形分が希釈されることにより接着性が悪化する問題点があった。また、増粘剤の臭気により作業者の健康に悪影響を与える危険性を有していた。そのような背景から、スプレー性と接着性を両立するクリーンな接着剤組成物の開発が望まれた。

特公平６−２９３８９号公報特開２００１−１９９２２号公報特開２００４−４３６６６号公報特開２００４−１９７０２８号公報特開２００５−２８１４０６号公報

本発明はこの問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、スプレー性が良好で、且つフォームへの浸み込みや液だれを抑制するクロロプレンラテックス組成物を提供するものである。

上記課題は、クロロプレンラテックスの固形分換算１００重量部に対し、セルロースナノファイバーの水分散体を固形分換算で０．２〜１．５重量部を含み、ラテックス粘度が下記の（１）及び（２）を満たすクロロプレンラテックス組成物を提供することにより解決する。
（１）６ｒｐｍのとき７００〜３０００ｍＰａ・ｓ
（２）６０ｒｐｍのとき５０〜６００ｍＰａ・ｓ
以下、本発明について詳細に説明する。

本発明の一態様であるクロロプレンラテックス組成物は、クロロプレンラテックスの固形分換算１００重量部に対してセルロースナノファイバーを固形分換算で０．２〜１．５重量部を含むものである。

クロロプレンラテックス組成物に含まれるクロロプレンラテックスとは、２−クロロ−１，３−ブタジエンであるクロロプレンの単量体またはクロロプレン単量体と共重合可能な単量体との共重合体を含むものである。クロロプレン単量体と共重合可能な単量体としては各種の単量体が存在するが、２，３−ジクロロ−１，３ブタジエンやメタクリル酸との共重合体を含むクロロプレンラテックスが市販されている。

クロロプレンラテックスの中でもロジン酸のアルカリ金属塩を含むものは、ｐＨ調節により接着物性を向上させることが可能である。アルカリ金属塩としてはリチウム、ナトリウム、カリウム、セシウムなどがあげられる。これらは、１種類でも良く、２種類以上を含んでいても良い。重合安定性及び接着性能の観点から、カリウムまたはナトリウムの物が市販されている。

上述のクロロプレンラテックス組成物は、ｐＨを酸性に調整することによって良好な接着性を発現できる。ｐＨを調節する方法として、ｐＨ調節剤を事前にクロロプレンラテックスに混合する方法や、スプレー先端で混合する方法、あるいは接着体上で混合する方法（重ね塗工）がある。これらはどの方法を用いても問題はないが、作業性の観点から、ｐＨ調整剤を事前に混合する方法が好ましい。ラテックスとｐＨ調整剤を事前に混合する場合は、アミノ酸やホウ酸などの酸性物質で調整できる。また、クロロプレンラテックス組成物は加熱により脱塩酸してそのｐＨが低下するため、加熱によりｐＨを調節しても良い。接着物性と保管安定性のバランスをとるため、ｐＨは７．０〜１０．０が好ましく、更に好ましくは８．０〜９．５である。一方、接着体上で調整する場合は、クエン酸や塩酸などの酸性物質でｐＨを調整することができる。

クロロプレンラテックスの中でも、クロロプレン‐メタクリル酸共重合体を含むものは、ｐＨ安定性に優れており、低いｐＨ領域においても保管安定性を維持できる。このクロロプレンラテックスは接着剤として単独でも使用可能であるが、接着性の観点から、上述のロジン酸のアルカリ金属塩を含むクロロプレンラテックスと混合して使用することが好ましい。

本発明のクロロプレンラテックス組成物に含まれるセルロースナノファイバーは、木材に含まれるセルロースの繊維を平均繊維径数ナノ〜数十ナノメートルレベルまで解繊したものである。解繊処理は主に機械処理によるものと、水圧処理によるもの、または化学処理を併用することでより細いシングルナノレベルまで解繊するものが挙げられるが、本発明においては、クロロプレンラテックス中での分散性の観点から、機械処理または水圧処理により得られるセルロースナノファイバーを使用する。またセルロースナノファイバーの原料である木材等にはリグニンが含まれるが、リグニン量を多く含むセルロースナノファイバーはクロロプレンラテックスの安定性を損なうことから、含まれるリグニン量は２０重量％以下が好ましく、より好ましくは１０重量％以下であって、更に好ましくは５重量％以下である。

本発明のクロロプレンラテックス組成物に含まれるセルロースナノファイバーの平均繊維径／平均繊維長は、解繊処理上の問題から、それぞれ１０〜３００ｎｍ／０．５〜２０μｍ程度である。また、セルロースナノファイバーの水分散体とは、上述のセルロースナノファイバーを水に分散したものである。

本発明のクロロプレンラテックス組成物は、セルロースナノファイバーの水分散体をクロロプレンラテックス固形分換算１００重量部に対して、固形分換算０．２〜１．５重量部含むことが必要である。０．２重量部未満の場合は添加による増粘効果が見られず、また、１．５重量部を超えると接着剤のスプレー性並びに接着性が低下する。スプレー性と接着性のバランスをとるため、スプレー塗布における添加量は、０．４〜１．２重量部が好ましい。

本発明のクロロプレンラテックス組成物のラテックス粘度は、ローターの回転数の増大に伴い低減する。塗布後の液だれ性抑制の観点から６ｒｐｍにおけるラテックス粘度は７００〜３０００ｍＰａ・ｓの範囲であり、９００〜１６００の範囲が好ましい。７００ｍＰａ・ｓ未満の場合は液だれ性や浸み込み性が増し、接着ムラが生じることや基材の風合いを損なうことがあり、３０００ｍＰａ・ｓを超える場合はスプレー性が低下する。また、スプレー性の観点から６０ｒｐｍにおけるラテックス粘度は５０〜６００ｍＰａ・ｓの範囲であり、１００〜３００の範囲が好ましい。５０ｍＰａ・ｓ未満の場合は液だれ性が増し、６００ｍＰａ・ｓを超えるとスプレー先端の目詰まりが生じ、塗布時の作業性が低下する。

本発明のクロロプレンラテックス組成物は、その他の添加剤、例えば、粘着付与樹脂、酸化防止剤、充填剤、増粘剤等を含んでいてもよい。

本発明のクロロプレンラテックス組成物の製造法としては、特定する必要はないが、例えば、クロロプレンラテックス固形分換算１００重量部に対し、セルロースナノファイバーの水分散体を固形分換算で０．２〜１．５重量部添加し、プロペラ型の攪拌装置や、ホモミキサー、高圧ホモジナイザーなどを用い、クロロプレンラテックスとセルロースナノファイバーの水分散体が外観上均一（塊等が無いこと）になるまで混合とすることで得ることができる。

本発明のクロロプレンラテックス組成物は接着剤用に用いられる。特にウレタンフォーム等の基材において、湿潤状態でも優れた接着性を発現することを特徴とする。

クロロプレンラテックス組成物は基材の両面または片面にスプレーを用いて塗布することができる。接着剤は単独で塗布しても十分な接着性を発現することができるが、保管安定性の観点から、接着剤のスプレー塗布後に別途調整したｐＨ調節剤を重ねてスプレー塗布（重ね塗工）しても良い。

本発明のクロロプレンラテックス組成物を用いると、接着剤のスプレー性を損なうことなく、塗布後の接着剤の浸み込み性を抑制することができ、更には接着剤の接着性を維持することが可能である。また、接着塗布時の作業性の改善効果も高い。

本クロロプレンラテックス組成物は、工業的見地から使用機会の多いウレタンフォームにおいてその効果を強く発揮し、フォーム用接着剤として広く使用することができる。

本発明のクロロプレンラテックス組成物は、塗布時のスプレー性が良好であり、且つ、塗布後の浸み込みが抑制されるため、接着塗布に関する作業性を向上することができる。また、セルロースナノファイバーは植物繊維由来であるため、生産や廃棄に関わる環境負荷が小さく、安全でクリーンな作業環境を提供することができる。

以下、本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。

クロロプレンラテックス組成物のｐＨ、保管安定性および接着物性は以下の方法で測定した。

＜ｐＨ＞
ｐＨメーター（（株）堀場製作所製）により、２３℃におけるラテックスのｐＨを測定した。

＜粘度特性＞
粘度は、ビスメトロン粘度計（芝浦セムテック（株）社製：ＶＤ２）を用いて測定した。

＜スプレー性＞
スプレーガンにて塗布時の状態を観察した。
◎・・・ＣＮＦ、増粘剤配合前と同等に良好
○・・・スプレー可能
△・・・やや目詰まりぎみであるがスプレー可能
×・・・目詰まりのためスプレー不可
＜接着物性（フォーム用、一液型）＞
ポリウレタンフォーム（密度４０ｋｇ／ｍ^３；各辺５ｃｍの立方体状に加工）を２つ準備し、それぞれのフォームの一面（２５ｃｍ^２）にスプレーガン（アネスト岩田株式会社製；Ｗ−１０１−１０１Ｇ）で１００ｇ／ｍ^２となるようにクロロプレンラテックス組成物を塗布し、塗布後すぐに貼り合せを行った。貼り合せは、２つのフォームの塗布面を重ねて１０％圧縮下で３秒間押し付け、その直後に錘をぶら下げ接着状態を維持できるかどうかを確認した。

＜接着物性（フォーム用、二液型）＞
ポリウレタンフォームにクロロプレンラテックス組成物を塗布した後、別途調整したクエン酸を塗布（重ね塗工）したこと以外は上記の＜接着物性（フォーム用、一液型）＞と同様の方法で接着物性を評価した。

実施例１
ロジン酸塩を含むクロロプレンラテックスＡ（スカイプレンＳＬ−３６０、固形分５１％；東ソー株式会社製）に機械解繊処理によって製造されたセルロースナノファイバーの水分散体であるＣＮＦ−ａ（ナノフォレスト、固形分濃度：１０重量％；中越パルプ社製）を表１に示す配合割合で、オートホモミキサー（プライミックス社製：ＰＲＩＭＩＸ）を用いて２０００ｒｐｍで１０分間混合した。続けてｐＨ調節剤としてグリシンを添加してｐＨを調節しクロロプレンラテックス組成物を得た。得られたクロロプレンラテックス組成物を用いて接着物性（フォーム用、一液型）を評価したところ、表１に示す通りだった。

実施例２
使用するセルロースナノファイバーの水分散体を機械解繊処理によって製造されたＣＮＦ−ｂ（ビンフィスＷｍａ−１０００５、固形分濃度：５重量％、平均繊維径：１０〜５０ｎｍ；スギノマシン社製）に変更したこと以外は実施例１と同様にしてクロロプレンラテックス組成物を得た。得られたクロロプレンラテックス組成物を用いて接着物性（フォーム用、一液型）を評価したところ、表１に示す通りだった。

実施例３
使用するセルロースナノファイバーの水分散体を機械解繊処理によって製造されたＣＮＦ−ｃ（ビンフィスＦｍａ−１０００５、固形分濃度：５重量％、平均繊維径：１０〜５０ｎｍ；スギノマシン社製）に変更したこと以外は実施例１と同様にしてクロロプレンラテックス組成物を得た。得られたクロロプレンラテックス組成物を用いて接着物性（フォーム用、一液型）を評価したところ、表１に示す通りだった。

実施例４
使用するセルロースナノファイバーの水分散体であるＣＮＦ−ａの配合量が、クロロプレンラテックスの固形分１００重量部に対して、固形分換算で０．８重量部であること以外は実施例１と同様にしてクロロプレンラテックス組成物を得た。得られたクロロプレンラテックス組成物を用いて接着物性（フォーム用、一液型）を評価したところ、表１に示す通りだった。

実施例５
使用するセルロースナノファイバーの水分散体であるＣＮＦ−ａの配合量が、クロロプレンラテックスの固形分１００重量部に対して、固形分換算で１．５重量部であること以外は実施例１と同様にしてクロロプレンラテックス組成物を得た。得られたクロロプレンラテックス組成物を用いて接着物性（フォーム用、一液型）を評価したところ、表１に示す通りだった。

実施例６
ロジン酸塩を含むクロロプレンラテックスＡ（スカイプレンＳＬ−３６０、固形分５１％；東ソー株式会社製）に機械解繊処理によって製造されたセルロースナノファイバーの水分散体であるＣＮＦ−ａを表１に示す配合割合で、オートホモミキサー（プライミックス社製：ＰＲＩＭＩＸ）を用いて２０００ｒｐｍで１０分間混合し、クロロプレンラテックス組成物を得た。得られたクロロプレンラテックス組成物を用いて接着物性（フォーム用、二液型）を評価したところ、表１に示す通りだった。

実施例７
使用するクロロプレンラテックスとしてクロロプレンラテックスＡを９０重量部、クロロプレンラテックスＢ（スカイプレンＧＦＬ−８２０、固形分５１％；東ソー株式会社製）を１０重量部に変更したこと以外は実施例１と同様にしてクロロプレンラテックス組成物を得た。得られたクロロプレンラテックス組成物を用いて接着物性（フォーム用、一液型）を評価したところ、表１に示す通りだった。

以下の表１に実施例１〜７のクロロプレンラテックス組成物の配合と物性を示す。表１の結果より、全ての実施例の粘度特性やスプレー性並びに接着物性は良好だった。

比較例１
使用するセルロースナノファイバーの水分散体として化学処理を併用して解繊されたセルロースナノファイバーであるＣＮＦ−ｄ（レオクリスタ、固形分濃度：２重量％；第一工業製薬株式会社製）を表２に示す配合割合で使用したこと以外は実施例１と同様にしてクロロプレンラテックス組成物を得た。得られたクロロプレンラテックス組成物はクロロプレンラテックスとの分散性が悪く、増粘しなかった。

比較例２
セルロースナノファイバーの水分散体の代わりに、ウレタン系の会合型増粘剤である増粘剤Ａ（ＵＨ−５３０；ＡＤＥＫＡ社製）を表２に示す配合割合で使用したこと以外は実施例１と同様にしてクロロプレンラテックス組成物を得た。得られたクロロプレンラテックス組成物は、スプレー性や接着性が不良であった。

比較例３
セルロースナノファイバーの水分散体の代わりに、アクリル系の高分子型増粘剤である増粘剤Ｂ（アクロナール２９５ＤＮ、固形分４８重量％；ＢＡＳＦジャパン製）を表２に示す配合割合で使用したこと以外は実施例１と同様にしてクロロプレンラテックス組成物を得た。得られたクロロプレンラテックス組成物は接着物性が不良であった。

以下の表２に比較例１〜３のクロロプレンラテックス組成物の配合と物性を示す。表２の結果より、全ての比較例において粘度特性やスプレー性、接着物性が低いことを確認した。

Claims

クロロプレンラテックス固形分換算１００重量部に対し、セルロースナノファイバーの水分散体を固形分換算で０．２〜１．５重量部含み、ラテックス粘度が下記の（１）及び（２）を満たすことを特徴とするクロロプレンラテックス組成物。
（１）６ｒｐｍのとき７００〜３０００ｍＰａ・ｓ
（２）６０ｒｐｍのとき５０〜６００ｍＰａ・ｓ
ｐＨが７．０〜１０．０であることを特徴とする請求項１に記載のクロロプレンラテックス組成物。
接着剤用である請求項１又は２に記載のクロロプレンラテックス組成物。
請求項１〜３のいずれかに記載のクロロプレンラテックス組成物を基材にスプレーするクロロプレンラテックス組成物の塗布方法。