JP3455541B2 - エラストマー接着用水性接着剤 - Google Patents
エラストマー接着用水性接着剤Info
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Description
持体)を接着するのに有用な物質の組成物に関する。特
に、本発明は、ポリビニルアルコール安定化ブタジエン
重合体ラテックスとメチレン供与化合物を主成分とした
環境耐性を有する水性接着剤組成物に関する。
して、接着剤産業の最近の主推進力は、環境に有害で、
溶媒にさらされる作業者の健康に潜在的な影響を与える
高揮発性有機溶媒の使用を回避する接着剤組成物を開発
することである。従来の溶液型接着剤と同じ水準で作用
する水性接着剤を開発することは非常に困難であった。
水性接着剤によって形成された接着層に伴う問題点の1
つは高温流体および腐食性物質に接着層が脆いことであ
る。金属表面のような表面の弾性基板への接着を含む用
途において、水性接着剤は弾性基板に対して親和性を示
すと共に、高温流体又は腐食性物質による劣化に耐える
能力を有さなければならない。
えまない努力において、弾性材料を接着する種々の水性
接着剤が開発されてきた。例えば、米国特許第4,167,50
0号は、水分散性ノボラックフェノール樹脂、アセター
ルホモポリマー又はアセタール共重合体のようなメチレ
ン供与体および水を含む水性接着剤組成物を記載してい
る。記載されているフェノール樹脂は、フロログルシノ
ールおよびピロガロールのような種々の多価フェノール
を挙げられるけれども、主にp−ノニルフェノールのよ
うなアルキルフェノールおよびレソルシノールから誘導
される。
ハロ−1,3−ブタジエン単量体のエマルション重合ター
ポリマーのターポリマーラテックスを記載している。そ
のターポリマーラテックスは、アニオン界面活性剤又は
アニオン界面活性剤と非アニオン界面活性剤の混合物を
利用する。
ポリエチレンと塩化ビニル/塩化ビニリデン/アクリル
酸共重合体の混合物、(2)有機ポリニトロソ化合物、
および(3)ジアリルアクリルアミドおよびフエニレン
ビス−マレイン酸イミドから選んだ共反応性化合物を含
有する水性接着剤組成物を記載している。その接着剤組
成物は任意に接着促進剤、充てん剤、および加工助剤も
含有する。
クス、ポリ−C−ニトロソ化合物、およびビスマレイミ
ドの重合体であるポリマレイミド化合物の配合物である
水性接着剤組成物を記載している。
の多くは、従来の溶液型接着剤組成物と同じ水準で接着
剤性能を提供できない。従って、弾性基板に対して強い
親和性を示すと共に、高温流体および腐食性物質に起因
するような苛酷な環境条件に耐えうる接着層を生成する
水性接着剤組成物の必要が依然として存在する。
し、環境耐性の接着層を与える水性接着剤組成物であ
る。本発明の接着剤組成物は、メチレン供与化合物と共
にポリビニルアルコール安定化ブタジエン重合体ラテッ
クスからなる。本発明に利用するラテックスは、ポリビ
ニルアルコールの存在下でブタジエン単量体の乳化重
合、又はブタジエン単量体とさらに別の共重合性単量体
の混合物の乳化重合によって製造できる。さらに詳しく
は、本発明のラテックスは、ポリビニルアルコールの水
性懸濁液において適当な単量体の遊離基重合の開始およ
び維持によって製造される。ブタジエンホモポリマー
は、2,3−ジクロロ−1,3−ブタジエンのようなブタジエ
ン単量体を利用して調製する、またポリブタジエン単量
体の共重合体又はターポリマーは、ブタジエン混合体の
共重合、又は一種以上のブタジエン単量体と他の共重合
性単量体との共重合によって製造することができる。
タジエン重合体ラテックスの配合は、特に高温流体およ
び腐食性材料に対する耐性に関して接着性能が予想外に
優れた接着剤組成物をもたらすことがここに発見され
た。
のみから、又は以下に詳述するブタジエン単量体との他
の共重合性単量体の混合物から調製することができる。
従って、ここでの用語「ブタジエン重合体」はブタジエ
ンホモポリマー、ブタジエン共重合体、ブタジエンター
ポリマーおよび高級重合体を意味する。
なブタジエン単量体は、本質的に共役不飽和を含む単量
体にすることができる。典型的な単量体は2,3−ジクロ
ロ−1,3−ブタジエン;1,3−ブタジエン;2,3−ジブロモ
−1,3−ブタジエン;イソプレン;2,3−ジメチルブタジ
エン;クロロプレン;ブロモプレン;2,3−ジブロモ−1,
3−ブタジエン;1,1,2−トリクロロブタジエン;シアノ
プレン;ヘキサクロロブタジエンおよびそれらの混合体
を含む。重合体の主部が2,3−ジクロロ−1,3−ブタジエ
ン単量体を含有する2,3−ジクロロ−1,3−ブタジエン又
はブタジエン共重合体から誘導したブタジエンホモポリ
マーは2,3−ジクロロ−1,3−ブタジエン−基重合体の優
れた接着能および遮断性のために接着剤の用途に特に有
用であることがわかっているので、本発明のブタジエン
単量体として2,3−ジクロロ−1,3−ブタジエンを使用す
ることが特に望ましい。
体と共重合できる単量体を意味する。本発明に有用な典
型的な共重合性単量体は、α−ブロモアクリロニトリル
およびα−クロロアクリロニトリルのようなα−ハロア
クリロニトリル;アクリル酸、メタクリル酸、2−エチ
ルアクリル酸、2−プロピルアクリル酸、2−ブチルア
クリル酸およびイタコン酸のようなα−β−不飽和カル
ボン酸;エチル−2−アクリレートおよびエチル−2−
ブロモアクリレートのようなアルキル−2−ハロアクリ
レート;スチレン;スチレンスルホン酸;α−ハロスチ
レン;クロロスチレン;α−メチルスチレン;α−ブロ
モビニルケトン;塩化ビニリデン;ビニルトルエン;ビ
ニルナフタレン;メチルビニルエーテル、酢酸ビニル、
およびメチルビニルケトンのようなビニルエーテル、エ
ステルおよびケトン;アクリル酸エチル、メタクリル酸
メチル、アクリル酸グリシジル、メタクリルアミドおよ
びアクリロニトリルのようなアクリル酸およびメタクリ
ル酸のエステル、アミドおよびニトリル;およびかかる
単量体の混合物を含む。
ロニトリルおよび/またはα,β−不飽和カルボン酸単
量体が望ましい。それらの共重合性単量体は、ブタジエ
ン重合体を生成するために利用する全単量体の約0.1〜3
0重量%の範囲の量で利用する。
ブタジエン重合体は、ブタジエン単量体およびα−ハロ
アクリロニトリル単量体から調製しそのα−ハロアクリ
ロニトリル単量体が全単量体の約1〜29、望ましくは約
5〜20重量%からなるブタジエン共重合体;およびブタ
ジエン単量体、α−ハロアクリロニトリルおよびα,β
−不飽和カルボン酸単量体から調製しそのα−ハロアク
リロニトリル単量体が利用する全単量体の約1〜29、望
ましくは約5〜20重量%から成り、そのα,β−不飽和
カルボン酸単量体が約0.1〜10、望ましくは約0.1〜1重
量%から成るブタジエンターポリマーを含む。
手できるPVAにすることができる、それはその重合温度
で本水性重合体系に溶解する。該PVAは、一般にポリビ
ニルアセテートの加水分解生成物であって、その加水分
解度は約80〜99%が望ましい。PVAの平均重合度は約350
〜2,500である。種々のPVAの一般的な議論は、例えば、
“The Encyclopedia of Polymer Science and Te
chnology",Interscience Publishers,Vol.14,pp.149ff
(1971)を参照されたい。PVAの好適な割合は全単量体
の100重量部当り約3〜12、望ましくは約6〜8重量部
である。そのPVAは重合中のエマルション安定剤として
作用する。
と共に安定化溶媒を利用することが望ましい。接着剤用
に有用な本発明の優れたラテックスの調製に有用な安定
化溶媒は、本質的に水と混和性を示すことができる有機
溶媒にすることができる。その溶媒は、メタノール;エ
タノール;イソプロパノール;ブタノール;2−(2−エ
トキシエトキシ)エタノール;2−(2−ブトキシエトキ
シ)エタノール;2−(2−メトキシエトキシ)−エタノ
ール;2−メトキシエタノール;2−ブトキシエタノール;2
−エトキシエタノール;2−ブトキシプロパノール;2−ブ
トキシエトキシプロパノールおよびプロポキシプロパノ
ールのような有機アルコールが望ましい;またエチレン
およびプロピレングリコールおよびグリコール誘導体、
例えばエチレングリコールモノ−メチル−エーテルおよ
びプロピレングリコールモノメチルエーテルを含む既知
グリコールも有用である。前記溶媒の種々の混合物も利
用できる。本発明に有用な望ましい安定化溶媒はメタノ
ール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、エ
チレングリコールモノメチルエーテル、およびプロピレ
ングリコールモノメチルエーテルを含む。安定化溶媒は
典型的に全単量体の100重量部当り約10〜100、望ましく
は約30〜50重量部の範囲内の量で使用される。安定化溶
媒は、典型的に最終ラテックスに揮発性物質が存在する
のを回避すべくエマルション乳化後にラテックスから真
空ストリッピングされる。高沸点溶媒の場合に、溶媒は
後重合化ストリッピングを要しないラテックスを生成す
べくラテックスに残る。
スを生成するのに、その重合プロセス中に他の任意の成
分を使用できる。例えば、従来のアニオンおよび/また
は非イオン界面活性剤を任意に使用して、ラテックスの
生成を助けることができる。典型的なアニオン界面活性
剤は、ラウリン酸、ステアリン酸およびオレイン酸から
の脂肪酸石けんのようなカルボン酸塩;メチルグリシン
のようなサルコシンのアシル誘導体;硫酸ナトリウムラ
ウレルのような硫酸塩;ロート油のような硫酸化天然油
およびエステル;アルキルアリールポリエーテルスルフ
ェート;アルカリアルキルスルフェート;エトキシ化ア
リールスルホン酸塩;アルキルアリールポリエーテルス
ルホネート;イソプロピルナフタレンスルホネート;ス
ルホスクシネート;錯体ホスフェートの短鎖脂肪アルコ
ール部分エステルのようなホスフェートエステル;およ
びポリエトキシ化脂肪アルコールのオルトホスフェート
エステルを含む。典型的な非イオン界面活性剤は、エト
キシ化アルキルアリール誘導体のようなエトキシ化(エ
チレンオキシド)誘導体;一価および多価アルコール;
エチレンオキシド/プロピレンオキシドブロック共重合
体;グリセリルモノステアレートのようなエステル;ソ
ルビタンモノステアレートおよびポリエチレンオキシド
ソルビタンのようなソルビトールの脱水生成物;アミ
ン;ラウリン酸、およびハロゲン化イソプロペニルを含
む。使用する場合の従来の界面活性剤は、全単量体の10
0重量部当り約0.01〜15、望ましくは約0.1〜5重量部の
範囲内の量で使用する。
ある得られる重合体の物理的性質を改質するために、本
発明の望ましい乳化重合中に安定化溶媒と共に連鎖移動
剤も使用される。アルキルメルカプタン、ジアルキルサ
ントゲンジスルフイドおよびナトリウムチオグリコレー
トのような従来の有機硫黄含有連鎖移動剤が使用され
る。典型的なアルキルメルカプタンはドデシルメルカプ
タン、オクチルメルカプタン、第三級−ドデシルメルカ
プタン、トリデシルメルカプタン、およびヤシ油から誘
導したメルカプタン(しばしばラウリルメルカプタンと
呼ぶ)の混合物を含む。
ことができる:
アルキル基である。)適当なアルキル基の例はメチル、
エチル、プロピル、イソプロピル、および種々の異性ブ
チル、アミル、ヘキシル、ヘプチルおよびオクチル基で
ある。好適なジアルキルキサントゲンジスルフイドは、
各アルキル基が1〜4の炭素原子を有するもので、特に
ジイソプロピルキサントゲンジスルフィドである。
0重量部当り約0.1〜2、望ましくは0.2〜1重量部の範
囲内の量で使用する。
ポリビニルアルコールおよび安定化溶媒の存在下で適当
な単量体を乳化重合させることによって実施することが
望ましい。特に、水、ポリビニルアルコールおよび安定
化溶媒の水性乳化混合体を生成し、それに適当な単量体
を添加する。その乳化混合体は典型的に約40〜80、望ま
しくは約50〜70重量%の水を含有する。
遊離基によって開始される。本発明に有用な典型的遊離
基開始剤は従来のレドックス系、過酸化物系、アゾ誘導
体およびヒドロペルオキシド系を含む。本発明用には現
在のところレドックス系が望ましく、該レドックス系の
例は、過硫酸アンモニウム/ナトリウムメタビスルフイ
ット、硫酸第二鉄/アスコルビン酸/ヒドロペルオキシ
ドを含む。現在最適のレドックス系は(NH4)2S2O8(過
硫酸アンモニウム)とNa2S2O5(ナトリウムメタビスル
フィット)を使用する。この特定のレドックス系を利用
するとき、Na2S2O5を使用して乳化混合物を調製する。
次にその乳化混合物に(NH4)2S2O8を適当な単量体と共
に添加して重合を開示させる。Na2S2O5と(NH4)2S2O8
は共に、全単量体の100重量部当り約0.1〜3、望ましく
は約0.2〜1重量部の範囲内の量で利用する。
〜90℃、望ましくは40゜〜60℃の範囲内の温度で行な
う。単量体の転化は約70〜100%、望ましくは約80〜100
%の範囲内である。
ックスは、典型的に約30〜70、望ましくは約40〜60%の
固形分;約5〜10,000センチポアズ、望ましくは約100
〜1,000センチポアズ;および約100〜300nmの間の粒径
を有する。ラテックスのブタジエン重合体は約3,000〜3
00,000望ましくは約35,000〜100,000Mnの分子量を有す
る。
ックスは、米国特許第3,920,600号および第4,128,514
号;英国特許第1,469,993号に開示されているような方
法によっても調製される。
クスは、典型的に本発明の接着剤組成物にその必須成分
の約50〜99、望ましくは約80〜97重量%の範囲内の量で
使用される。ここでの用語「接着剤組成物の必須成分」
は、ポリビニルアルコール安定化ブタジエン重合体ラテ
ックスおよび以後記載するメチレン供与化合物を意味す
る。
物の他の成分と相容性であって、高温でポリビニルアル
コール安定化ブタジエンラテックスのヒドロキシル基間
にメチレン橋又は結合を形成できる化合物である。メチ
レン供与化合物がメチレン結合を形成できる典型的な高
温は約140℃〜175℃の範囲にある。本発明に有用なメチ
レン供与化合物の例はヘキサメチレンテトラアミン、パ
ラホルムアルデヒド、s−トリオキサン、アンヒドロホ
ルムアルデヒドアニリン、尿素のメチロール誘導体、ア
セトアルデヒド、フルフラール、メチロールフェノール
化合物、等を含む。
ホモポリマー又は共重合体が望ましい。典型的な高分子
量のアルデヒドホモポリマーおよび共重合体は、(1)
アセタールホモポリマー;(2)アセタール共重合体;
(3)次の特徴的構造を有するγ−ポリオキシメチレン
エーテル:
コール:
炭素原子数が1〜8、望ましくは1〜4のアルキル基で
あり;R12およびR13は同一又は異なり、各々が炭素原子
数が2〜12、望ましくは2〜8のアルキレン基である;n
は100以上、望ましくは約200〜2000の範囲内であり;xは
0〜8、望ましくは1〜4の範囲内にあり、少なくとも
1つのxは少なくとも1である〕。高分子量のアルデヒ
ドホモポリマーおよび共重合体は、さらに少なくとも75
℃の融点、すなわち熱活性化されるまでポリビニルアル
コール安定化ラテックスに関して実質的に不活性であ
り;その融点以下の温度の水中でほゞ完全に不溶性であ
ることを特徴とする。ポリオキシメチレンも周知であっ
て、酸性触媒の存在下で炭素原子数が1〜8のモノアル
コール又はジヒドロキシグリコールおよびエーテルグリ
コールとポリオキシメチレングリコールとの反応によっ
て容易に合成できる。ポリオキシメチレンを製造する代
表的な方法は米国特許第2,512,950号にも記載されてい
る。γ−ポリオキシメチレンエーテルが望ましい本発明
のメチレン供与化合物であって、本発明の実施に使用す
るのに特に望ましいメチレン供与化合物はγ−ポリオキ
シメチレンジメチルエーテルである。
物の必須成分の約1〜50、望ましくは約3〜20重量部の
範囲内の量で使用する。 本発明の接着剤組成物は、重合体皮膜形成補助成分、
ニトロソ化合物架橋剤、マレイミド化合物架橋剤、架硫
剤、酸捕捉剤、および他の添加物(これらは全て以下に
詳述する)から成る群から選んだ1種以上の種々の任意
成分を使用する。
外に、本発明の接着剤組成物は重合体皮膜形成補助成分
(それはハロゲン化ポリオレフィンのラテックスが望ま
しい)を含有する。ラテックスのハロゲン化ポリオレフ
ィンは、本質的に天然又は合成ハロゲン化ポリオレフィ
ンエラストマーにすることができる。ハロゲン化ポリオ
レフィンエラストマーに用いるハロゲンは、フッ素も使
用できるが典型的に塩素又は臭素である。ハロゲンの混
合体も使用でき、その場合のハロゲン含有ポリオレフイ
ンエラストマーは一種以上のハロゲンを置換させてい
る。ハロゲンの量は重要ではないようであるが、ベース
のエラストマー又は重合体の性質によって約3重量%と
低い値から70重量%以上までの範囲にできる。ハロゲン
化ポリオレフィンおよびそれらの製造法は当業者には周
知である。
ム、塩素含有、および臭素含有合成ゴム、例えばポリク
ロロプレン、塩素化ポリクロロプレン、塩素化ポリブタ
ジエン、ヘキサクロロペンタジエン、ブタジエン/ハロ
ゲン化環状共役ジエン付加物、塩素化ブタジエンスチレ
ン共重合体、塩素化エチレンプロピレン共重合体および
エチレン/プロピレン/非共役ジエンターポリマー、塩
素化ポリエチレン、クロロスルホン化ポリエチレン、臭
素化ポリ(2,3−ジクロロ−1,3−ブタジエン)、α−ハ
ロシクロニトリルと2,3−ジクロロ−1,3−ブタジエンの
共重合体、塩素化ポリ(塩化ビニル)、等および該ハロ
ゲン含有エラストマーの混合物を含む。従って、天然お
び合成エラストマーの実質的に全ての既知ハロゲン含有
誘導体および該エラストマーの混合物を使用できる。
ハロゲン化ポリオレフィンを溶媒に溶解させ、得られた
溶液に界面活性剤を添加させることによる等技術的に既
知の方法によって製造できる。その溶液に水を高せん断
応力下で添加して重合体を乳化することができる。次に
その溶媒を除去して約10〜60、望ましくは25〜40重量%
の全固形分を有するラテックスが得られる。ラテックス
は塩素化エチレン性不飽和単量体の乳化重合によっても
製造できる。
ロゲン化重合材料のラテックス、分散液、エマルション
又は他の形態にすることもできる。水性の形で使用でき
るかかる非ハロゲン化重合体材の例はエポキシ樹脂、フ
ェノール樹脂、レソルシノール樹脂、メラミン樹脂、ス
チレン−ブタジエン共重合体ゴム、天然ゴム、ポリアク
リレート、ポリブタジエンおよびポリビニルアセテート
を含む。補助的皮膜形成剤として作用する外に、エポキ
シ樹脂は以下に記載する酸補促剤化合物としても作用す
る。
典型的に全接着剤組成物の約0.1〜50、望ましくは約5
〜20ドライ重量%(溶媒と水を除く)の範囲内の量で使
用する。
する。そのニトロソ化合物架橋剤はニトロソ化合物自
体、又はニトロソ化合物前駆物質である。本発明のニト
ロソ化合物架橋剤として有用なニトロソ化合物は、ベン
ゼン、ナフタレン、アントラセン、ビフエニル、等の芳
香族炭化水素であって、少なくとも2つのニトロソ基を
非隣接環の炭素原子へ直結している。さらに詳しくは、
該ニトロソ化合物は縮合芳香族核を含む芳香族核1〜3
を有し、2〜6個のニトロソ基を非隣接核炭素原子に直
結させている芳香族化合物として記載される。望ましい
ニトロソ化合物はジニトロソ芳香族化合物、特にジニト
ロベンゼンおよびジニトロソナフタレン、例えばメタ−
またはパラ−ジニトロソベンゼンおよびメタ−又はパラ
−ジニトロソナフタレンである。芳香族核の核水素原子
は、アルキル、アルコキシ、シクロアルキル、アリー
ル、アラルキル、アルカリール、アリールアミン、アリ
ールニトロソ、アミノ、ハロゲン等の基に代えることが
できる。芳香族核にかかる置換基の存在は、本発明にお
けるニトロソ化合物の活性に殆んど影響を与えない。現
在知られている限り、その置換基の特性に限定はなく、
該置換基は有機又は無機にできる。ニトロソ化合物に関
しては、特にことわらない限り置換および非置換ニトロ
ソ化合物の両方を含むものとする。
る:
ら選ぶ;Rは炭素原子数が1〜20のアルキル、シクロアル
キル、アリール、アラルキル、アルカリール、アリール
アミン、およびアルコキシ基から成る群から選んだ一価
の有機基であって、炭素原子数が1〜8のアルキル基が
望ましい;mは0、1、2、3又は4であって、0が望ま
しい〕。
非限定部分リストは、m−ジニトロソベンゼン、p−ジ
ニトロソベンゼン、m−ジニトロソナフタレン、p−ジ
ニトロソナフタレン、2,5−ジニトロソ−p−シメン、
2−メチル−1,4−ジニトロソベンゼン、2−メチル−
5−クロロ−1,4−ジニトロソベンゼン、2−フルオロ
−1,4−ジニトロソベンゼン、2−メトキシ−1−3−
ジニトロソ−ベンゼン、5−クロロ−1,3−ジニトロソ
ベンゼン、2−ベンジル−1,4−ジニトロソベンゼン、
2−シクロヘキシル−1,4−ジニトロソベンゼンおよび
それらの混合物を含む。特に望ましいニトロソ化合物は
p−ジニトロソベンゼンおよびm−ジニトロソベンゼン
を含む。
ロソ化合物の前駆物質は、本質的に高温、例えば140℃
〜200℃の範囲の温度で典型的に酸化によってニトロソ
化合物に転化できる化合である。最も一般的なニトロソ
化合物前駆物質はキノン化合物の誘導体である。本発明
にニトロソ化合物前駆物質として有用なキノン化合物誘
導体の例は、キノンジオキシム、ジベンゾキノンジオキ
シム、1,2,4,5−テトラクロロベンゾキノン、2−メチ
ル−1,4−ベンゾキノンジオキシム、1,4−ナフトキノン
ジオキシム、1,2−ナフトキノンジオキシム、および2,6
−ナフトキノンジオキシムを含む。
接着剤組成物の約0.1〜50、望ましくは約2〜35重量%
の範囲内の量で使用される。
有することもできる。そのマレイミド化合物架橋剤は本
質的に少なくとも2つのマレイミド基を含有する化合物
にすることができる。それらのマレイミド基は、相互に
結合、またはアルキレン、シクロアルキレン、エポキシ
メチレン、フエニレン(全て3異性体)、2,6−ジメチ
レン−4−アルキルフエノール又はスルホニルのような
二価の基を介在させることによって結合および分離させ
ることができる。マレイミド基がフエニレン基に結合さ
れている場合のマレイミド化合物の例は、m−フエニレ
ンビスマレイミドであって、デュポン社からHVA−2な
る商品名で入手できる。
することもできる。1以下のマレイミド基が各隣接芳香
族環に直結している場合、約2〜100の芳香族核を有す
る芳香族ポリマレイミドが望ましい。特に望ましい芳香
族ポリマレイミド化合物は次式を有する:
レイミドは一般的な商品材料であって、三井東圧フアイ
ンケミカルスによって供給されるBMI−M−20およびBMI
−S芳香族ポリマレイミドのような異なる会社により異
なる商品名で販売されている。
全接着剤組成物の約2〜50、望ましくは約5〜15重量%
の範囲内の量で本発明に使用される。
の加硫剤は、140℃〜200℃の成形温度でエラストマーを
架橋できる既知加硫剤にすることができる。本発明に使
用するのに望ましい加硫剤はセレン、硫黄およびテルル
であるが、セレンが最適である。
約1〜15、望ましくは約2〜7ドライ重量%の範囲内の
量で本発明に使用される。
副生物によって全ての酸化合物を消費するために酸捕促
化合物も含有する。その酸捕促化合物は金属酸化物又は
鉛含有化合物が望ましい。本発明の金属酸化物は、亜
鉛、カドミウム、マグネシウム、鉛およびジルコニウム
の酸化物のような既知金属酸化物;リサージ;鉛丹;ジ
ルコニウム塩類およびそれらの混合物にすることができ
る。種々の鉛含有化合物も金属酸化物の代り、又はそれ
に加えて酸捕促化合物として使用される。かかる鉛含有
化合物の例は、リン酸および飽和および不飽和有機ジカ
ルボン酸無水物の多塩基性鉛塩類のような鉛塩類を含
む。鉛塩類の特定例は二塩基性フタル酸鉛、一価の三塩
基性マレイン酸鉛、四塩基性フマル酸鉛、二塩基性亜リ
ン酸鉛およびそれらの混合物を含む。鉛含有化合物の他
の例は塩基性カルボン酸鉛、酸化鉛および二酸化鉛を含
む。環境的理由から、本発明用には鉛含有化合物よりも
金属酸化物が望ましい。
成物の約0.1〜40、望ましくは約5〜3ドライ重量%の
範囲内の量で使用する。
顔料、界面活性剤、分散剤、湿潤剤、補強剤、等を含む
他の周知添加物を必要な色およびコンシステンシーを得
るため当業者によって用いられる量含有できる。任意の
成分の例はカーボンブラック、ヒュームドシリカのよう
なシリカ、ケイ酸ナトリウムアルミニウムおよび二酸化
チタンを含む。
が、ボールミル、サンドミル、セラミックビードミル、
鋼ビードミル、高速メディアミル、等において配合成分
および水を混合し微粉砕又は振とうすることによって調
製することが望ましい。
け、ロールコーティング等によって表面に塗布し、その
後接着剤組成物を乾燥させる。その接着剤組成物は、典
型的に約0.1〜1.0ミル(0.0025〜0.025mm)望ましくは
約0.2〜0.8ミル(0.005〜0.020mm)の範囲内の乾燥膜厚
さを形成するのに十分な量塗布する。二層接着剤組成物
の場合には、完全に乾燥させた下塗り層の上に接着剤を
同様に塗布する。
ることができる支持体又は表面を接着することができ
る。本発明に従って金属表面のような表面に接着される
材料は、ポリクロロプレン、ポリブタジエン、ネオプレ
ン、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム、アクリロニト
リル−ブタジエン共重合体ゴム、エチレン−プロピレン
共重合体ゴム、エチレン−プロピレン−ジエンターポリ
マーゴム、ブチルゴム、臭素化ブチルゴム、アルキル化
クロロスルホン化ポリエチレン等を含むオレフイン合成
ゴムおよび天然ゴムから選んだ弾性材料を含む重合体材
料が望ましい。その材料は、モンサントおよびデュポン
によってそれぞれ商品名SANTOPRENEおよびALCRYNで販売
されている熱可塑性エラストマーのような熱可塑性エラ
ストマーにすることもできる。該材料は天然ゴム(シス
−ポリイソプレン)のような弾性材料が最適である。該
材料を接着する表面はガラス、プラスチック又は布の表
面のような接着剤を受けることができる表面であって、
鉄、鋼(ステンレス鋼を含む)、鉛、アルミニウム、
銅、黄銅、青銅、モネル金属合金、ニッケル、亜鉛、等
のような普通構造用金属から選んだ金属表面が望まし
い。接着前に、金属表面は、典型的に脱脂、ブリットブ
ラスト仕上げおよび亜鉛−リン酸塩処理のような既知の
方法によって清浄化する。
に利用するのが望ましい。該接着剤組成物は典型的に金
属表面に塗布し、次にその塗工された金属表面および弾
性支持体は熱および圧力下で合わせて接着操作を完了さ
せる。場合によっては、接着剤組成物の塗布前に予熱し
て接着剤組成物の乾燥を助けることが望ましい。金属お
よびエラストマー支持体のコーテッド表面は典型的に約
20.7〜172.4メガパスカル(MPa)、望ましくは約20〜50
MPaの圧力下で合わされる。得られたゴム−金属アセン
ブリは同時に約140℃〜200℃、望ましくは約150℃〜170
℃の温度に加熱する。そのアセンブリは、硬化速度およ
びゴム支持体の厚さによって加えた圧力および温度下に
約3〜60分間そのままにする必要がある。このプロセス
は、例えば射出成形法におけるように半溶融材料として
ゴム支持体を金属表面へ付加することによって行われ
る。このプロセスは、圧縮成形、トランスファー成形又
はオートクレーブ硬化法を利用することによっても実施
できる。そのプロセスの完了後、接着層は完全に加硫さ
れて最終用途の準備完了である。
料、等に効果的に使用できる。本発明の組成物は、水性
接着剤系に利用してエラストマー支持体を金属表面に接
着させたり、編織布やコードのような布表面へ接着させ
ることが望ましい。本接着剤組成物はエラストマー基板
に特に親和性を有し、接着剤系に使用したときそのエラ
ストマー基板に少なくとも実質的に接触するように塗布
する必要がある。用語「少なくとも実質的接触」とは、
接着剤組成物とエラストマー基板間の少なくとも最小の
接触」を意味する。
水性又は溶液型金属プライマーを塗布している。代表的
な水性プライマーはフェノール樹脂型プライマー、例え
ばロード社の製造した商品名CHEMLOK 802、805、8006
および8401を含む。代表的な溶液型プライマーはフェノ
ール樹脂型で、例えばロード社の製造した商品名CHEMLO
K 205又は207を含む。接着剤組成物は典型的に金属表
面に直接塗布、又は接着剤組成物とエラストマー基板間
の接触を確実にするために金属に塗布したプライマーに
直接塗布する。エラストマー基板を接着する布表面は従
来のレソルシノール−ホルムアルデヒド/ラテックス
(RFL)プライマーを塗布している。
めに示すものであって、クレームによって限定されてい
る発明の範囲を限定しようとするものではない。
ニルアルコール安定化ジクロロブタジエン/α−ブロモ
アクリロニトリル共重合体ラテックスを調製する:
56gの水をかくはん装置、N2、加熱および冷却装置を備
えた3Lフラスコに添加する。その混合物を50℃に加熱
し、その後上記2種類の単量体と残留水に溶解の(N
H4)2S2O8を1時間かけて添加する。得られるラテック
スを80mmHgおよび50℃で1時間の真空ストリッピングを
してメタノールを除去する。そのラテックスは単量体転
化率が95%、固形分が42.8%そして粘度が300センチポ
アズであった。
した。
ス100部(200g)および十分な量の水と水酸化アンモニ
ウム(pHの調整のため)を添加して、約7のpHで固形分
が40%の接着剤組成物を得た。
上に従来の水性プライマー(ロード社の商品名CHEMLOK
8006)を0.0076mm〜0.0125mmの膜厚に吹き付けた。上
記調製した接着剤組成物を次にその下塗りして49℃〜60
℃に温めた金属クーポンに塗膜厚さ0.0125mm〜0.017mm
に吹き付けた。次にそのコーテッドクーポンは、HC−10
0(天然ゴム)基板へ該ゴムを160℃でコーテッドクーポ
ン上に射出成形し、次にそのエラストマーを160℃で15
分間加硫することによって接着させた。それらクーポン
のいくつかはプレベーク又は予備硬化加熱状態にさらし
た。プレベークしたとき、それらの部品は、ゴムをキヤ
ビテイに射出する前に成形温度に3〜6分間さらした。
これが、実際の製造条件に類似して、接着剤がゴムコン
パウンドを満足に接着させるのに十分活性のままである
かを決めるのを助ける。接着したゴム−金属アセンブリ
は次に以下に記載の試験を受ける。
で引っ張った。それらの部品は剥離角45゜で剥離試験を
した。この試験は室温で試験速度50.8cm/分で行なう。
被接着部品の破壊後に、部品の接着剤塗工領域上のゴム
残留%を測定する。
次にそのゴムをステンレス鋼線で金属上に縛り付けて被
接着領域に応力を加える。これによって接着層を環境に
さらす。その接着層にかみそりの刃で刻みをつけること
によって破壊が開始する。次のそれらの部品はステンレ
ス鋼線で縛って、塩水噴霧室に入れる。その室内の環境
は37.7℃、相対湿度100%、そしてスプレーに塩が5%
溶解、それを室内全体に分散させる。部品はこの環境に
72時間置かれる。除去時に、そのゴムはプライマーで金
属から剥離する。次に部品上のゴム残留%を測定する。
ゴム本体の破壊を示す。破壊はパーセントで示し、ゴム
における高パーセントの破壊は、接着層がゴム自身より
強いことを示すから望ましい。
によって高応力構造における接着性を測定する金属バッ
ファの接着を含む。その金属バッファは1インチ(2.54
cm)直径で、グリッドブラストした少し凹んだ表面を有
する。被接着アセンブリは、対向するバッファにゴムを
射出成形しそれらの間に1インチのゴムを成形すること
によって調製される。それらのバッファは破壊するまで
引張下で引っ張り、引張荷重とゴムの破壊パーセントを
測定する。
た方法と同じ方法でプライマーおよび接着剤組成物を塗
工する。コーテッド金属バッファは次に149℃で天然ゴ
ム(HC−100)を15分間そして160℃でスチレン−ブタジ
エン共重合体ゴム(HC−202)を20分間射出成形する。
接着された部品は50.8cm/分の速度で破壊するまで引っ
張った、それらの結果を表2に示す。引張値は、バッフ
ァの1つを成形したゴム基板から分離させるのに必要な
力(kg)を示す。
1、3、5、7、10、15および20日間に及ぶ長期塩水噴
霧暴露をさせる。これらの期間の暴露後のゴム破壊%を
表3に示す。
ール安定化ラテックスを調製するのに次の量の成分を使
用したことを除いて実施例1に従って調製する。
クスを調製するのに次の量の成分を使用したことを除い
て実施例1に従って接着剤組成物を調製する。
ポンに上に160℃で15分間、10分間および10分間射出成
形することによって、コーテッドクーポンを天然ゴム
(HC−100)、耐熱性半EV天然ゴム(HC−130)および軟
質半EV天然ゴム(HC−109)に接着させることを除い
て、実施例1、2および3の接着剤組成物を利用して被
接着ゴム−金属クーポンを実施例1に従って調製する。
次に被接着部品は前記一次接着試験に従って試験した、
それらの結果を表4に示す。
併用したことを除いて、実施例1に従って接着剤組成物
を調製する。
C−109、HC−202およびHC−106(半EV天然ゴム)ゴム基
板に0,3および6分間のプレベーク時間で接着させた。
これらの被接着アセンブリの一次接着性試験結果を表5
に示す。
験法に従ってHC−106およびHC−202ゴム基板を利用しプ
レベーク時間0,3および6分でバッファを接着するのに
も使用した。それらの一次接着性試験の結果を表6に示
す。
ード社の商品名CHEMLOK 8401)と共に使用して、上記
方法に従ってバッファを接着した。それらのバッファを
用いてHC−100ゴム基板に接着し、一次接着性、2時間
の応力付加沸騰水耐性および72時間の応力付加塩水噴霧
耐性を試験した。バッファは、ジグ内でバッファを30%
伸ばし、その30%伸び試験中保持することによって応力
を加えた。試験後、バッファを引張って破壊させた、そ
の引張荷重値およびゴム破壊%を記録した。試験結果を
表7に示す。
クスを調製し、実施例1の方法に従って次の成分を接着
剤成分に配合した。
を与えるのに十分な量の水で調製した。次にグリットブ
ラスト金属クーポンに従来の溶液型プライマー(ロード
社の商品名CHEMLOK 205)を塗膜厚さ0.0076〜0.0127mm
に浸し塗りして1時間空気乾燥した。71℃に温めたその
下塗り金属クーポン上に接着剤組成物を塗膜厚さ0.0076
mm吹付けた。そのコーテッドクーポンを次にHC−106お
よびHC−109ゴム基板へ160℃でプレベーク時間0,5およ
び10分で圧縮成形することによって接着した。次にその
接着ゴム−金属アセンブリは一次接着性、93℃の熱間引
裂抵抗および2時間沸騰水抵抗を試験した。その93℃の
熱間引裂抵抗は、被接着アセンブリが最初に93℃に加熱
された室に15分間入れること以外は一次接着性試験と同
じである。その試験結果を表8に示す。
ニトリル共重合体ラテックスを調製する:
時間かけて添加することを除いて実施例1と同じ方法で
調製する。また、溶媒は得られたラテックスに残したま
まにした。かく調製したラテックスは次に実施例1の方
法に従い次の成分を使用して接着剤組成物に配合した。
浸漬で下塗りしたポリエステルのコード上に塗布した。
コーテッドコードは次に138℃で2.5分間熱処理して、ア
ルキル化クロロスルホン化ポリエチレン(商品名ACSIU
M,デュポン社製)のパッドに埋込み圧縮成形用金型内で
160℃で40分間硬化させた。接着後、得られたアセンブ
リは140℃で0,3.5および7日間加熱老化した。老化後、
ポリエステルコードはその硬化パッドから90゜の剥離角
で引っ張り、ゴムの保持率を測定した。
ないことを除いて、実施例7に従ってポリエステルコー
ドを調製、接着および試験した。実施例7および比較実
施例8の試験結果を表9に示す。
は環境に有害な溶媒の使用を回避して、高温流体および
腐食性物質への暴露に関して非常に安定な優れた接着層
を提供する。
Claims (11)
- 【請求項1】ポリビニルアルコール安定化ブタジエン重
合体ラテックスおよびメチレン供与化合物から成り;該
メチレン供与化合物は、ヘキサメチレンテトラアミン、
パラホルムアルデヒド、s−トリオキサン、アンヒドロ
ホルムアルデヒドアニリン、尿素のメチロール誘導体、
アセトアルデヒド、フルフラール、メチロールのフェノ
ール化合物、アセタールホモポリマー、アセタール共重
合体、及び次式を有するγ−ポリオキシメチレンエーテ
ル: 【化1】 R10O−(CH2O)n−R11 〔式中のR10およびR11は同一又は異なり、各々が炭素原
子数が1〜8のアルキル基であり、nは100以上であ
る〕 から成る群から選択し;前記ポリビニルアルコール安定
化ブタジエン重合体ラテックスはポリビニルアルコール
の存在下で乳化重合によって調製することを特徴とする
接着剤組成物。 - 【請求項2】前記ブタジエン重合体は、ブタジエン単量
体と共重合性単量体から成る群から選んだ1種以上の単
量体を重合させることによって製造したホモポリマー、
共重合体またはターポリマーである請求項1記載の接着
剤組成物。 - 【請求項3】前記ブタジエン単量体は、2,3−ジクロロ
−1,3−ブタジエン;1,3−ブタジエン;2,3−ジブロモ−
1,3−ブタジエン;イソプレン;2,3−ジメチルブタジエ
ン;クロロプレン;ブロモプレン;2,3−ジブロモ−1,3
−ブタジエン;1,1,2−トリクロロブタジエン;シアノプ
レン;及びヘキサクロロブタジエンから成る群から選ぶ
請求項2記載の接着剤組成物。 - 【請求項4】前記共重合性単量体は、α−ブロモアクリ
ロニトリル、α−クロロアクリロニトリル、アクリル酸
及びメタクリル酸から成る群から選ぶ請求項2記載の接
着剤組成物。 - 【請求項5】前記ブタジエン重合体が、2,3−ジクロロ
−1,3−ブタジエンのホモポリマーである請求項2記載
の接着剤組成物。 - 【請求項6】前記ブタジエン重合体が、2,3−ジクロロ
−1,3−ブタジエンと;α−ブロモアクリロニトリル又
はα−クロロアクリロニトリルの共重合体である請求項
2記載の接着剤組成物。 - 【請求項7】前記ブタジエン重合体が、2,3−ジクロロ
−1,3−ブタジエン;α−ブロモアクリロニトリル又は
α−クロロアクリロニトリル;およびアクリル酸又はメ
タクリル酸のターポリマーである請求項2記載の接着剤
組成物。 - 【請求項8】前記ブタジエン重合体ラテックスが、ポリ
ビニルアルコールと安定化溶媒の存在下で乳化重合によ
って製造される請求項1記載の接着剤組成物。 - 【請求項9】前記γ−ポリオキシメチレンエーテルが、
γ−ポリオキシメチレンジメチルエーテルである請求項
1記載の接着剤組成物。 - 【請求項10】さらに、重合体皮膜形成補助成分、ニト
ロソ化合物架橋剤、マレイミド化合物架橋剤、加硫剤お
よび酸捕そく剤化合物から成る群から選んだ1種以上の
成分から成る請求項1記載の接着剤組成物。 - 【請求項11】前記ポリビニルアルコール安定化ブタジ
エン重合体ラテックスが50〜99重量%の範囲内の量で存
在し、前記メチレン供与化合物が1〜59重量%の範囲内
で存在する請求項1記載の接着剤組成物。
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