JP2726446B2 - 接着剤組成物 - Google Patents

接着剤組成物

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JP2726446B2 JP63249143A JP24914388A JP2726446B2 JP 2726446 B2 JP2726446 B2 JP 2726446B2 JP 63249143 A JP63249143 A JP 63249143A JP 24914388 A JP24914388 A JP 24914388A JP 2726446 B2 JP2726446 B2 JP 2726446B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は金属部品およびセラミック部品などの接着な
どに使用できる二液型の接着剤組成物に関するものであ
る。
〔従来の技術〕
常温で短時間で硬化する接着剤の要求は省力化、省資
源および省エネルギーの観点より、年々増大する傾向に
ある。従来、常温速硬化型接着剤として良く知られてい
るものに、二液速硬化型エポキシ接着剤、瞬間接着剤、
嫌気性接着剤および非嫌気性アクリル系接着剤等があ
る。
二液速硬化型エポキシ接着剤は主剤と硬化剤を計量、
混合して使用するものであり、計量、混合が十分に行わ
れないと著しい強度低下を生じる恐れがある。また、計
量、混合が十分に行われても剥離強度、衝撃強度が低い
という欠点がある。
瞬間接着剤は優れた作業性を有しているが、一般に剥
離強度、衝撃強度が低く、耐熱性、耐湿性に劣るため、
使用範囲が著しく限定される。
嫌気性接着剤は接着剤を接着する材料間で圧着して空
気を遮断することにより硬化する接着剤であるため、当
然、ハミ出し部分など空気に接触する部分は硬化しな
い。したがって、多孔質の被着体や被着体間のクリアラ
ンスが大きい場合、十分に硬化せず、接着不良を生じ
る。
非嫌気性アクリル系接着剤は一般に第二世代のアクリ
ル接着剤(SGA)と呼ばれ、二液性であるが二液の正確
な計量を必要とせず、極めてラフな計量、混合(時には
二液の接触のみ)で常温で数分から、数十分で硬化する
という優れた作業性を有し、しかも高い剥離強度、衝撃
強度を有し、ハミ出し部分の硬化も良好であるため広く
用いられるようになってきた。しかしながら、省力化、
省資源および省エネルギーの観点より、このようなアク
リル系接着剤の常温で数分から、数十分の硬化時間を更
に短時間にする要求が増えている。
たとえば、米国特許第4348503号明細書に開示された
接着剤はウレタンアクリレート、アクリル酸エステルモ
ノマー、芳香族パーエステル、有機酸および遷移金属か
らなり、45秒のセットタイムで硬化している。また、特
開昭60−199085号公報に開示された接着剤は特定のウレ
タンアクリレート、(メタ)アクリル酸エステルモノマ
ー(本明細書ではアクリル酸エステルとメタクリル酸エ
ステルとを、このように総称する)、パーオキシエステ
ルおよびパーオキシエステルとレドックス系を形成する
化合物からなる促進剤からなり、やはり1分以内の速い
セットタイムで硬化している。
しかしながら、これ等の接着剤はアルミニウム、ステ
ンレスおよびクロメートメッキなどの密着性が十分でな
い問題がある。
このようなアクリル系接着剤のアルミニウム、ステン
レスおよびクロメートメッキ等への密着性を上げるには
酸性リン化合物を添加することが知られている(特開昭
51−132234号公報、特開昭58−147477号公報)。しかし
ながら、リン化合物はアクリル系接着剤の安定剤とな
り、硬化速度を遅延させるため、前述の速硬化で密着性
良好なアクリル系接着剤を作ることは困難であった。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明は前記のSGAと呼ばれる接着剤の欠点を改良し
たものであり、従来技術では困難であったアルミニウ
ム、ステンレスおよびクロメートメッキ等への密着性が
良好で速硬化のアクリル系接着剤組成物を提供すること
を目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、 A)(メタ)アクリル酸およびそのエステルから選ばれ
るアクリル系化合物 B)パーオキシエステルから選ばれる重合開始剤 C)有機二塩基酸 を含有する第一液と、 D)アミンとアルデヒドの反応縮合物 E)銅の塩 を含有する第二液からなり、第一液と第二液のいずれか
一方あるいは両方に(メタ)アクリル基を有する酸性リ
ン酸単量体を含むことを特徴とする二液型の接着剤組成
物である。
そして、第1液が光重合開始剤を含む該接着剤組成物
である。
本発明の接着剤組成物の第一液を構成するA成分の
(メタ)アクリル酸およびそのエステルから選ばれるア
クリル系化合物はラジカル重合可能であればいかなるも
のでも良く、その例を示せばつぎの通りである。
一般式 A−O−R1 で表される単量体。
ここで、Aは(メタ)アクリロイル基、CH2=CHCOOCH
2−CH(OH)CH2−基、またはCH2=C(CH3)COOCH2−CH
(OH)CH2−基を示し、R1はHまたは炭素数1〜20のア
ルキル基、シクロアルキル基、ベンジル基、フェニル
基、テトラヒドロフルフリル基、グリシジル基、ジシク
ロペンタニル基、ジシクロペンテニル基、または(メ
タ)アクリロイル基を表す。
このような単量体は具体的には(メタ)アクリル酸、
(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸シクロ
ヘキシル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アク
リル酸テトラヒドロフルフリル、(メタ)アクリル酸ジ
シクロペンタニル、(メタ)アクリル酸ジシクロペンテ
ニル、グリセロール(メタ)アクリレートおよびグリセ
ロールジ(メタ)アクリレートなどが挙げられる。
一般式 A−OR2OnR1 で表される単量体。
ここで、Aおよび、R1は前述のとおりである。R2は−
C2H4−、−C3H6−、 −C4H8−または−C6H12−であり、nは1〜25を表す。
このような単量体は具体例には2−ヒドロキシエチル
(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メ
タ)アクリレート、エトキシエチル(メタ)アクリレー
ト、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、フ
ェノキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、
ジシクロペンテニルオキシ(メタ)アクリレート、トリ
プロピレングリコール(メタ)アクリレートおよび1,6
−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレートなどが挙げ
られる。
で表される単量体。
ここでAおよびR2は前述のとおりである。R3はHまた
は炭素数1〜4のアルキル基を示し、mは0〜8の整数
である。
このような単量体は具体的には2,2−ビス(4−メタ
クリロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−メタ
クリロキシエトキシフェニル)プロパン、2,2−ビス
(4−メタクリロキシジエトキシフェニル)プロパン、
2,2−ビス(4−メタクリロキシプロポキシフェニル)
プロパンおよび2,2−ビス(4−メタクリロキシテトラ
エトキシフェニル)プロパン等が挙げられる。
、およびの単量体に含まれない多価アルコー
ルの(メタ)アクリル酸エステル。
このような単量体は具体的にはトリメチロールプロパ
ントリ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコール
ジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ
(メタ)アクリレートおよびジペンタエリスリトールヘ
キサ(メタ)アクリレート等があげられる。
(メタ)アクリロイルオキシ基を有するウレタンプ
レポリマー。
このような単量体は具体的には水酸基を有する(メ
タ)アクリル酸エステルと有機ポリイソシアネートおよ
び多価アルコールを反応することにより得られる。ここ
で水酸基を有する(メタ)アクリル酸エステルの具体例
は(メタ)アクリル酸ヒドロキシエチル、(メタ)アク
リル酸ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸ヒドロ
キシブチル等がある。また、有機ポリイソシアネートの
具体例としてはトルエンジイソシアネート、4,4−ジフ
ェニルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソ
シアネートおよびイソホロンジイソシアネート等が挙げ
られる。多価アルコールの具体例としてはポリエチレン
グリコール、ポリプロピレングリコールおよびポリテト
ラメチレングリコールなどが挙げられる。
上記の単量体は1種または2種以上使用することがで
きるが、好ましいものとして接着剤組成物中の単量体の
1種がの(メタ)アクリロイルオキシ基を有するウレ
タンプレポリマーであることが望ましい。中でも好まし
いものは(メタ)アクリロイルオキシ基を有するウレタ
ンプレポリマーの多価アルコールの部分がポリテトラメ
チレングリコールであるものが良い。
B成分のパーオキシエステルからなる重合開始剤は具
体例としてターシャリーブチルパーオキシベンゾエー
ト、ターシャリーブチルパーオキシアセテート、ターシ
ャリーブチルパーオキシイソブチレートおよびターシャ
リーブチルパーオキシフタレート等が挙げられるが、タ
ーシャリーブチルパーオキシベンゾエートが最も好まし
い。
C成分の二塩基酸の具体例としてはマレイン酸、イタ
コン酸およびフタル酸等が挙げられるが、マレイン酸が
最も好ましい。
以上、第一液に含まれる個々の成分につき説明した
が、これらの好ましい配合割合はA成分100重量部を基
準にして、B成分は0.1〜10重量部、特に好ましくは1
〜7重量部、C成分は0.05〜7重量部、特に好ましくは
0.5〜5重量部でなる。
更に第一液には光重合開始剤を添加することができ
る。光重合開始剤としてはたとえばベンジル、ベンゾフ
ェノン、ベンゾインエチルエーテルおよびベンジルジメ
チルケタールなどが挙げられる。光重合開始剤の好まし
い添加量は第一液100重量部に対して0.05〜7重量部、
特に好ましくは0.5〜5重量部である。
以上述べたようなA成分、B成分およびC成分が第一
液の組成物の必須成分であるが、その他に安定性を改良
する目的で各種の酸化防止剤、重合禁止剤等の既に知ら
れている添加剤を添加することも可能である。更に目的
によっては可塑剤、充填剤、増粘剤、着色剤等を使用す
ることも可能である。
次に第二液を構成するD成分およびE成分について説
明する。
D成分のアミンとアルデヒドの反応縮合物は酢酸およ
びプロピオン酸のようなカルボン酸あるいはリン酸、硫
酸のような無機酸の共存下にアミン1モルに対して少な
くとも1モル好ましくは1.5〜3モルのアルデヒドを40
〜70℃で反応させることにより得られる。アミンとアル
デヒドの反応縮合物としては具体的にはブチルアミンま
たはアニリンとブチルアルデヒドの反応縮合物等があ
る。
D成分は液状であることが望ましく、揮発性溶剤に溶
解または分散させて第二液とするほうが、促進剤として
作業性が優れている。これに適している溶剤としては塩
化メチレン、トリクロロエタン、アセトン、メチルエチ
ルケトン、酢酸エチル、トルエン、メタノールおよびエ
タノールなどがある。
D成分の第二液における濃度は1重量%以上であるこ
とが望ましい。
E成分の銅塩は有機または無機の塩であり、たとえば
酢酸銅、ナフテン酸銅、オクテン酸銅およびアセチルア
セトン銅錯体などが挙げられる。
E成分の好ましい配合量は第二液における銅自体の濃
度で10〜10000ppm、特に好ましくは50〜1000ppmであ
る。
以上述べたようなD成分とE成分が第二液の必須成分
であるが、その他に目的によっては可塑剤、充填剤、増
粘剤、着色剤等を使用することが可能である。
本発明の接着剤組成物は第一液と第二液からなる二液
型の接着剤組成物であるが、第一液と第二液のいずれか
一方あるいは両方に(メタ)アクリル基を有する酸性リ
ン酸単量体を含有する。(メタ)アクリル基を有する酸
性リン酸単量体は一般式 または 〔ただし、ここでR2は−C2H4−、−C3H6−、 −C4H8−または−C6H12−であり、kは1〜10を表す。R
4はHまたはCH3を表わし、R5はHまたはN H3C2H4OH、
または を表わす。ここでR6はCH3またはC2H5を表わす。〕 で表わされ、具体的にはアシッドホスホオキシエチル
(メタ)アクリレート、アシッドホスホオキシプロピル
(メタ)アクリレート、アシッドホスホオキシエチル
(メタ)アクリレートモノエタノールアミン塩、アシッ
ドホスホオキシエチル(メタ)アクリレートジエチルア
ミノエチル(メタ)アクリレート塩およびビス(2−ヒ
ドロキシエチル(メタ)アクリレート)アシッドフォス
フェートなどが挙げられる。これら(メタ)アクリル基
を有する酸性リン酸単量体は単一でも2種以上を併用し
ても使用できる。
(メタ)アクリル基を有する酸性リン酸単量体の好ま
しい配合量は、第一液、第二液のいずれか一方に配合す
る場合は、第一液あるいは第二液100重量部に対して0.0
5〜10重量部、特に好ましくは0.5〜7重量部である。第
一液と第二液の両方に配合する場合は、第一液および第
二液それぞれ100重量部に対して0.05〜7重量部が好ま
しく、0.5〜5重量部が特に好ましい。
〔作用〕
本発明の接着剤組成物は第一液と第二液を接触させる
ことにより、速やかに短時間で硬化し、かつ、クロメー
トメッキ、アルミニウムおよびステンレス等への密着性
も良好である。
本発明の接着剤組成物を使用する場合、硬化速度が速
いため、第一液を一方の被着体に塗布し、第二液を他方
の被着体に塗布し、第二液が揮発性溶剤を含有する場合
はこれを揮散させた後、各被着体の塗布面を合せて接着
する方法が望ましい。この方法で第一液と第二液の接触
が行われなかったはみだし部などが生じる場合、必要に
応じて第一液に光開始剤を添加してはみだし部に紫外線
照射して硬化させることができる。
〔実施例〕
以下、本発明の接着剤組成物を実施例等により更に説
明する。
参考例 反応器にトリレンジイソシアネートを約50gと、ジブ
チルスズジラウレート約0.03gを仕込み、反応温度を60
〜70℃に保ち、分子量約1000のポリテトラメチレングリ
コール約145gを撹拌しながら、徐々に添加した。温度を
60〜70℃に保ち約1時間反応させ、これに更に2−ヒド
ロキシエチルメタクリレート約75gを徐々に加え、3時
間撹拌した。温度を約80℃にあげ、1時間撹拌したあ
と、IRスペクトルの2360cm-1付近のNCOのシグナルが見
られないことを確認し、室温まで冷却し(メタ)アクリ
ロイルオキシ基を有するウレタンプレポリマーUA−1を
得た。
実施例1〜6および比較例1〜4 A成分として参考例で得た(メタ)アクリロイルオキ
シ基を有するウレタンプレポリマーUA−1のほか第1表
に示したアクリル系化合物、B成分として第1表に示し
た重合開始剤、C成分としてマレイン酸、および(メ
タ)アクリル基を有する酸性リン酸単量体を第1表の割
合で混合し、第一液とした。
D成分としてノクセラー8(商品名:大内新興化学工
業(株)製;n−ブチルアルデヒドアニリン)と、E成分
としてナフテン酸銅(銅濃度5%)と、(メタ)アクリ
ル基を有する酸性リン酸単量体と、溶剤を第1表の割合
で混合し、第二液とした。
実施例および比較例の接着剤組成物の特性を下記の方
法で測定し、第1表に示した。
引張り剪断強度 ASTM D−1002に準じて被着体として2mm厚のアルミ
ニウム試験片(A−5052)を接着し、インストロン1123
形引張り試験機(引張り速度10mm/分)で測定した。
T型剥離強度 ASTM D−1876に準じて被着体に0.3mm厚のステンレ
ス試験片(SUS304)を接着し、インストロン1123形引張
り試験機(引張り速度50mm/分)で測定した。
衝撃強度 ASTM D−950に準じて被着体に鉄(サンディング処
理品:44×25×19mmおよび25×25×9mm)を接着し、アイ
ゾット衝撃試験機を用いて測定した。
固着時間 引張り剪断強度測定用試験片の一方に第一液を塗布
し、第二液を他方の試験片に塗布し、第二液の揮発性溶
剤を揮散させた後、各被着体の塗布面を合せて接着し、
4kgの加重をかけても取れなくなるまでの時間を固着時
間とした。
実施例7 実施例1の組成物の第一液に光重合開始剤としてベン
ジルジメチルケタール1重量部を添加し、溶解して第一
液を調整した。引張り剪断強度測定用アルミニウムの試
験片の接着面に実施例1の第二液をはみださないように
塗布し、もう一方の試験片に上記第一液を塗布し、第一
液の組成物がはみだすように接着した。このはみだし部
に紫外線((株)東芝製トスキュアー400 ランプ出力8
0W/cm、照射距離15cm)を10秒間照射すると硬化物の表
面は指で触れてみても、タックは完全になくなってい
た。同様の試験片で紫外線を照射しなかった場合、はみ
だし部は1日後でも表面にタックが残るか、未硬化の状
態であった。
〔発明の効果〕
本発明の接着剤組成物は常温の硬化反応が極めて速
く、アルミニウム、ステンレスおよびクロメートメッキ
等の金属の密着性にも優れるため、生産ラインの短縮、
合理化が可能となり、その産業上の利用性は極めて大き
い。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】A)(メタ)アクリル酸およびそのエステ
    ルから選ばれるアクリル系化合物 B)パーオキシエステルから選ばれる重合開始剤 C)有機二塩基酸 を含有する第一液と、 D)アミンとアルデヒドの反応縮合物 E)銅の塩 を含有する第二液からなり、第一液と第二液のいずれか
    一方あるいは両方に(メタ)アクリル基を有する酸性リ
    ン酸単量体を含むことを特徴とする二液型の接着剤組成
    物。
  2. 【請求項2】第1液が光重合開始剤を含む特許請求の範
    囲第(1)項記載の接着剤組成物。
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