JP4232094B2 - 高温剪断接着性能に優れた軟質樹脂成形体用組成物及びそれから得られた軟質樹脂成形体 - Google Patents

高温剪断接着性能に優れた軟質樹脂成形体用組成物及びそれから得られた軟質樹脂成形体 Download PDF

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本発明は、可撓性と耐熱性とを併有する軟質樹脂成形体を得るために使用する軟質樹脂成形体用組成物及び該組成物から得られた軟質樹脂成形体に関するものである。本発明の組成物はディップモールディング、注型、コーティング等の種々の成形加工において使用することができる。また、本組成物から得られた本発明の成形体は、シート状の他、各種形状に成形され得、耐熱性が要求される部位に広範囲に使用することが可能である。
従来、可撓性を有する材料の素材樹脂として、熱可塑性樹脂(例えば、軟質ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン等)が用いられている。しかし、これらの熱可塑性樹脂の耐熱性は低く、特に高温下で長期間使用する材料のための素材樹脂としては不向きであった。
可撓性を有する耐熱性材料としては例えば加硫ゴムが挙げられる。加硫ゴムは耐熱性材料として、種々の用途に広く使用されている。しかしながら、耐熱性材料として加硫ゴムを使用する場合、一般に、未加硫の状態で成形したゴムを加硫する必要がある。
ゴムを硫黄にて加硫する場合、ゴム成形体の成形工程ではゴムの熱可塑性を保ちゴムの加硫工程では三次元架橋構造を構築するため、複雑な反応制御が必要であり、種々の加硫促進剤、スコーチ防止剤等を組み合わせて反応を制御しなければならない。またゴムの加硫工程そのものも高温で長時間かかるものである。更に、得られた加硫ゴムもまた感圧接着性能に乏しく、例えば加硫ゴムを粘接着剤として使用するには、加硫ゴムに可塑剤、エキステンダー、プロセスオイル等の軟化剤に加え粘着付与剤を添加することが必要であり、このようにしたとしても、耐熱剪断接着性能(高温下で、剪断応力に耐えて接着を維持する性能)は良好でなかった。
一方、ある種のシリコーンゴム又はゲルは、室温で2液性反応液として存在し、2液を一定比率で混合することにより常温硬化し(RTVシリコーンゴム)、得られた硬化物は耐熱性に優れている。しかしながら、シリコーンゴム又はゲルは価格が高い。また、シリコーン系の感圧接着剤は粘接着剤としても良好な性能を発現するものの、シリコーンを感圧接着剤に使用する場合、剥離剤の選定が困難であり、高価なフッソ系剥離剤が必要となる場合が多い。
ところで、従来、アクリル系共重合体は成形体、粘着剤、塗料、繊維、シーリング剤など種々の用途に利用されている。
アクリル系共重合体のなかでも無溶剤型アクリル系共重合体は、主に塊状重合法により得られるものであり、溶剤を含まない。
前記の無溶剤型アクリル系共重合体を得るために使用する化合物、例えばアクリル酸、メタクリル酸、スチレン及びこれらの誘導体のような二重結合を有する化合物は、一般にラジカル重合開始剤の存在下に溶液重合法〔(ソリューション法、例えば、乳化重合法(エマルジョン重合法)〕、懸濁重合法(サスペンジョン重合法等)又は塊状重合法(バルク法)によって重合可能である。
前記の重合法のうち、溶液重合法(乳化重合法)や懸濁重合法は、反応溶媒や分散媒などの液体中でモノマーを重合させるため、重合条件を制御し易く、それ故、高い効率で目的とする均質な重合体を比較的容易に製造することができる。液体中で重合を行う場合、得られた重合体が固体であれば、その重合体を液体から比較的容易に分離することができる。しかしながら、重合体が液体であると、重合体と反応溶媒や分散媒などとの分離が難しく、そのため、重合体自体を液状のまま必要とする場合であっても、重合体と反応溶媒や分散媒などとの分離のため、分溜、濾過、洗浄等の複雑な操作が必要であるばかりか、たとえこのような操作を行ったとしても、重合体以外の液体分(溶媒成分)を重合体から完全に除去することは容易でない。
一方、塊状重合法(バルク法)は、反応媒体として液体を使用しないことから、得られた重合体からの液体の分離及び得られた重合体中に残留する不純物等の問題はなく、効率よく高純度の重合体を精製できる利点が知られているが、特に(メタ)アクリル系重合体に関しては、重合反応の制御が難しく、得られた重合体の構造及び分子量の均一性に劣るものであった。
しかしながら、近年、これら塊状重合の問題点は触媒の選択、開始剤を兼ねたモノマーの使用などによって解決され、高効率で分子量分布の比較的均一な重合体を得ることができるようになった(例えば、特許文献1ないし6参照)。
特表昭59−6207号公報 特開昭60−215007号公報 特開平10−17640号公報 特開2000−239308公報 特開2000−128911公報 特開2001−40037公報
本発明者らは、加硫ゴムのような問題点がなく、且つシリコーン樹脂のように高価ではない耐熱性軟質樹脂成形体を提供するべく、アクリル系共重合体を主材とする組成物について鋭意検討した。その結果、溶剤を含まず且つ特別な物性を有するアクリル系共重合体と、溶剤を含まない硬化剤(イソシアネート化合物)とを成分として含む組成物を硬化、好ましくは加熱硬化させることにより、他の材料との接着性が良く、耐熱性が良好でしかも充分な可撓性を持つ軟質樹脂成形体が効率的に生産できることを見出し、本発明を完成した。
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、可撓性を持ち且つ耐熱性に優れた成形体を得るための組成物を提供することにある。
更に詳しくは、本発明の目的は、常温で液状であるが、短時間加熱することにより、加硫工程のように複雑な反応制御を要せず簡単に硬化させることができる組成物であって、比較的高温下での長期安定性に優れた成形体を与え得る組成物を提供することにある。
すなわち本発明の軟質樹脂成形体用組成物は、
A:官能基として1分子当たり平均2.2個以上2.7個以下の水酸基を含有し、数平均分子量8000〜30000の常温で流動性を有する無溶剤型アクリル系共重合体、
B:官能基として1分子当たり平均1.3個以上2.1個以下の水酸基を含有し、数平均分子量2000〜7000の常温で流動性を有する無溶剤型アクリル系共重合体、及び
C:官能基としてイソシアネート基を含有し、常温で流動性を有する液状イソシアネート化合物
を含むことを特徴とする。
また本発明は、本発明の軟質樹脂成形体用組成物を硬化させて得られた軟質樹脂成形体にも関するものである。
本発明の組成物は、硬化させることにより、良好な可撓性と良好な耐熱性とを兼ね備えた軟質樹脂成形体、例えば、ASKER−C硬度計において25℃での硬度が50以下であるような可撓性を有する、耐熱性に優れた軟質樹脂成形体を効率的に製造することができる。
本成形体は、剪断保持試験において、100℃で500時間、更には1000時間経過後でさえも、2枚のアルミニウム板相互の初期位置からのズレが生じないという、優れた耐熱剪断接着力の保持能を有するものを得ることができる。
また、本発明の組成物は、成形体を製造する際にも、従来の加硫工程のように複雑な反応の制御を要せず、常温で液状の組成物を短時間加熱することにより簡単に硬化させることができ、比較的高温下で長期にわたり優れた剪断接着性能を維持することができる本発明の成形体を容易に得ることができる。
本発明の組成物の成分Aとしてのアクリル系共重合体は、好ましくは、アクリル酸2エチルヘキシル(2EHA)、アクリル酸ブチル(BA)、アクリル酸メチル(MA)及びアクリル酸エチル(EA)の中から選ばれる一つのモノマー成分を主成分とする。
更に、成分Aとしてのアクリル系共重合体は、ガラス転移温度(Tg,DSC法にて測定した値)が−60℃〜−30℃であることが好ましい。成分Aとしてのアクリル系共重合体のガラス転移温度が−30℃を越える場合は、本組成物が硬くなりすぎて、充分な可撓性を有する成形体が得られ難くなる傾向がある。また、成分Aとしてのアクリル系共重合体のガラス転移温度が−60℃未満の場合は、本組成物が柔らかくなりすぎて、充分な強度を有する成形体が得られ難くなる傾向がある。
成分Aとしてのアクリル系共重合体は、官能基として1分子当たり平均2.2個以上2.7個以下の水酸基を含有している。成分Aとしてのアクリル系共重合体において、1分子中に所定数の水酸基を導入する具体的な方法としては、アクリル酸2エチルヘキシル(2EHA)、アクリル酸ブチル(BA)、アクリル酸メチル(MA)、アクリル酸エチル(EA)等のアクリル系モノマーと、ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)、ヒドロキシエチルアクリレート(HEA)、ヒドロキシプロピルアクリレート(HPA)等の1級水酸基を含有したアクリル系モノマーを共重合する方法に加え、更に、片末端水酸基を導入する方法(例えば、メタロセン化合物及び分子内に少なくとも1つの水酸基を有するチオール類の存在下にアクリル系モノマーを重合する方法)など、より確実に1分子中に1個の水酸基を導入する方法も用いてよい。
成分Aとしてのアクリル系共重合体の1分子当たりの平均水酸基数が2.2個より少ないと、本組成物から得られる本成形体において可撓性及びタック性は充分に発現されるものの耐熱煎断接着力が低下する傾向にあり、剪断凝集破壊が発生し易く好ましくない。また逆に、成分Aとしてのアクリル系共重合体の1分子当たりの平均水酸基数が2.7個より多いと、本成形体において耐熱剪断接着力は充分に発現されるものの硬度が高くなり、可撓性に欠ける。
また、成分Aとしてのアクリル系共重合体は、常温(好ましくは1013hPa、25℃)の下で流動性を示す必要があり、40Pa・s以下の粘度を有するものであることが好ましい。成分Aとしてのアクリル系共重合体の粘度が40Pa・sより高いと流動性が低下し、本成形体の製造時(例えば、成分Bや成分Cとの混合時)などにおける作業性に劣る傾向がある。
成分Aとしてのアクリル系共重合体は更に、本成形体の製造時にボイドの発生がないように、溶剤分を含有しない形態(無溶剤型)を持つ必要がある。
前記の成分Aの粘度は、ブルックフィールドBH型回転粘度計での測定値である。成分Aとしてのアクリル系共重合体の流動特性は、チキソトロピック流動を示す場合、剪断速度を上げた状態で粘度が40Pa・s以下であることが好ましく、またダイラタント流動を示す場合、剪断速度が極低剪断の時にでも粘度が40Pa・s以下となることが好ましい。
成分Aとしてのアクリル系共重合体の分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフイー(GPC)測定によるポリスチレン換算での数平均分子量で8000〜30000、好ましくは9000〜20000である。
成分Aとしてのアクリル系共重合体の分子量が8000未満の場合は、本組成物を硬化して得られた本成形体が硬くなる(硬度が高くなる)傾向があり、逆に成分Aとしてのアクリル系共重合体の分子量が30000を越える場合は、硬化前の液状の成分Aの粘度が高くなりすぎ、他の成分との混合時の作業性が悪化する。また成分Aの粘度が高くなりすぎると、ボイドが生成し易くなり成分C(硬化剤)との均質な混合を困難なものとするため、本組成物を接着剤として使用する場合の接着状態の信頼性の点で好ましくない。
本発明の組成物の成分Bとしてのアクリル系共重合体は、好ましくは、アクリル酸2エチルヘキシル(2EHA)、アクリル酸ブチル(BA)、アクリル酸メチル(MA)及びアクリル酸エチル(EA)の中から選ばれる一つのモノマー成分を主成分とする。
更に、成分Bとしてのアクリル系共重合体は、ガラス転移温度(Tg,DSC法にて測定した値)が−60℃〜−30℃であることが好ましい。成分Bとしてのアクリル系共重合体のガラス転移温度が−20℃を越える場合は、本組成物が硬くなりすぎて、充分な可撓性を有する成形体が得られ難くなる傾向がある。また、成分Bとしてのアクリル系共重合体のガラス転移温度が−60℃未満の場合は、本組成物が柔らかくなりすぎて、充分な強度を有する成形体が得られ難くなる傾向がある。
成分Bとしてのアクリル系共重合体は、官能基として1分子当たり平均1.3個以上2.1個以下の水酸基を含有している。成分Bとしてのアクリル系共重合体において、1分子中に所定数の水酸基を導入する具体的な方法としては、アクリル酸2エチルヘキシル(2EHA)、アクリル酸ブチル(BA)、アクリル酸メチル(MA)、アクリル酸エチル(EA)等のアクリル系モノマーと、ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)、ヒドロキシエチルアクリレート(HEA)、ヒドロキシプロピルアクリレート(HPA)等の1級水酸基を含有したアクリル系モノマーを共重合する方法に加え、更に、片末端水酸基を導入する方法(例えば、メタロセン化合物及び分子内に少なくとも1つの水酸基を有するチオール類の存在下にアクリル系モノマーを重合する方法)など、より確実に1分子中に1個の水酸基を導入する方法を用いてもよい。
成分Bとしてのアクリル系共重合体の1分子当たりの平均官能基数が1.3個より少ないと、本組成物から得られる本成形体において可撓性及びタック性は充分に発現されるものの耐熱剪断接着力が低下する傾向にあり、剪断凝集破壊が発生し易く好ましくない。また逆に、成分Bとしてのアクリル系共重合体の1分子当たりの平均官能基数が2.1個より多いと、本成形体において耐熱剪断接着力は充分に発現されるものの硬度が高くなり、可撓性に欠ける。
また、成分Bとしてのアクリル系共重合体は、常温(好ましくは1013hPa、25℃)の下で流動性を示す必要があり、30Pa・s以下の粘度を有するものであることが好ましい。成分Bとしてのアクリル系共重合体の粘度が30Pa・sより高いと流動性が低下し、本成形体の製造時(例えば、成分Aや成分Cとの混合時)などにおける作業性に劣る傾向がある。
成分Bとしてのアクリル系共重合体は更に、本成形体の製造時にボイドの発生がないように、溶剤分を含有しない形態(無溶剤型)を持つ必要がある。
前記の成分Bの粘度は、ブルックフィールドBH型回転粘度計での測定値である。成分Bとしてのアクリル系共重合体の流動特性は、チキソトロピック流動を示す場合、剪断速度を上げた状態で粘度が30Pa・s以下であることが好ましく、またダイラタント流動を示す場合、剪断速度が極低剪断の時にでも粘度が30Pa・s以下となることが好ましい。
成分Bとしてのアクリル系共重合体の分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフイー(GPC)測定によるポリスチレン換算での数平均分子量で2000〜7000、好ましくは3000〜6000である。
成分Bは成分Aと比較して平均分子量が小さく、また1分子当たりに含まれる平均官能基数が少ないため成分Aよりも流動性がよく、それ故、成分Aと混合する際に、混合系全体の粘度を低下させることができる利点がある。更に、成分Bは1分子当たりに含まれる平均官能基数が適度に低いため、程良いタック性を発現でき、本組成物の感圧接着性能を向上させることができる。
成分Bとしてのアクリル系共重合体の平均分子量が2000未満の場合は、極低分子量成分の発生により本組成物の耐熱剪断接着力が低下する傾向にあり、逆に成分Bとしてのアクリル系共重合体の平均分子量が7000を越える場合は、硬化前の液状の成分Bの粘度が高くなりすぎ、成分Aとの混合時の作業性を悪化させてしまうため好ましくない。
なお、正確な理由は不明であるが、本発明に至る課程での鋭意研究の結果、アクリル系共重合体として、成分Aと成分Bとの中間的な性質を有する重合体(平均分子量が10000程度であり、1分子当たりに含まれる平均水酸基数が2.1個〜2.3個程度の重合体)を用いるよりも、性状の異なる2種類のアクリル系共重合体である成分Aと成分Bとを個別に調製し、この2種類の成分を好適な比率で混合する方が、得られた本成形体における可撓性と耐熱性のバランスがより好ましいことが判った。
本発明の軟質樹脂成形体用組成物において、成分Aである無溶剤型アクリル系共重合体の水酸基(−OH)及び成分Bである無溶剤型アクリル系共重合体の水酸基(−OH)と反応して硬化物を与える硬化剤として、成分Cの液状イソシアネート化合物を用いる。
成分Cの液状イソシアネート化合物は、常温(好ましくは1013hPa、25℃)の下で液状であり、且つ1013hPa下で100℃、10分間加熱後の重量減少値が加熱前の重量に対して3%以下である実質的に溶媒を含まないものが望ましい。
前記の加熱重量減少値は、メトラートレド(株)社製EG53型ハロゲン水分計を用い、常圧(1013hPa)の下で、試料5gを100℃、10分間加熱した時の加熱前後の重量変化より算出した値である。
成分Cの液状イソシアネート化合物は、少なくとも、
C1:カルボジイミド変性メチレンジフェニルジイソシアネート、
C2:メチレンジフェニルジイソシアネート、及び
C3:メチレンジフェニルジイソシアネートとジオールとのプレポリマー
を含有し、成分C1の割合が成分Cの全質量に基づき10〜97質量%である化合物が好ましい。
成分C1としてのカルボジイミド変性メチレンジフェニルジイソシアネートは、次式(1):
Figure 0004232094
で表わされるメチレンジイソシアネート(MDI)を変性することにより、次式(2):
Figure 0004232094
で表わされる3量体(ウレトンイミン)や、次式(3):
Figure 0004232094
で表わされる5量体(ウレトンイミン)、及び6量体以上の多量体を生成せしめた、常温常圧で液状を呈するものである。
成分C3としての、メチレンジフェニルジイソシアネートとジオールとのプレポリマーは、式(1)で表わされるメチレンジフェニルジイソシアネートとアジピン酸系のジオール、例えばエチレンアジペート(EA)、ブチレンアジペート(BA)、プロピレンアジペート(PA)等とを反応させたプレポリマーが特に好適に使用される。ここで使用されるプレポリマーは特に制限されるものではないが、NCO含有率で5〜10質量%程度のプレポリマーが好ましい。
成分C1ないし成分C3の配合比は適宜選択してよいが、成分C1ないし成分C3の総量に対するC1の割合が少ないと(30質量%未満であると)、本組成物は常温常圧下で液体の性状を保つことが困難で、保存時に結晶化を起こす可能性があり、望ましくない。また、成分C1ないし成分C3の総量に対するC3の割合が非常に少ないと(3質量%未満であると)、本組成物から得られる本成形体の強度が弱く、脆いものになるため好ましくない。
成分C1ないし成分C3のメチレンジフェニルジイソシアネート系のイソシアネート化合物に加えて更に、成分Cとして、トリレンジイソシアネート(TDI)、へキサメチレンジイソシアネート(HDI)、イソフォロンジイソシアネート(IPDI)等の常温常圧で液体のイソシアネート化合物を適宜、適する比率にて配合することも可能であり、また、トリレンジイソシアネート(TDI)、へキサメチレンジイソシアネート(HDI)、イソフォロンジイソシアネート(IPDI)等のイソシアネート化合物と短鎖ジオールとのプレポリマーを使用することも何ら問題はない。
また、成分Cの液状イソシアネート化合物としては、前記の成分C1〜成分C3のような2官能性のイソシアネート化合物(分子内に2個のイソシアネート基を有するイソシアネート化合物)に加え、3官能性以上のイソシアネート化合物(分子内に少なくとも3個のイソシアネート基を有するイソシアネート化合物;成分D)を更に添加することが好ましい。例えば、3官能性のイソシアネート(成分D)としては、イソシアネートのビュレット体が挙げられる。成分Dの添加比率は適宜選択する。
本組成物において、成分A又は成分Bは、沸点が200℃以上のモノマーを主体とするモノマー混合物から得られた無溶剤型アクリル系共重合体であって、成分A又は成分Bの構造単位中に前記モノマーが80質量%以上含まれるものを使用してもよい。前記モノマー混合物は適宜選択してよく、例えば、市販品を使用してもよい。
本発明の組成物には、必要に応じて無機系又は有機系の充填剤(又は充填材)を添加することが可能である。但し、本組成物の各成分の間の反応を阻害したり、又は、本組成物の加熱硬化時及び使用時に分解生成物を生じさせるような充填剤(又は充填材)の使用は好ましくない。具体的には分解温度が250℃以上の金属炭酸化物又は金属水酸化物の充填剤が特に好適に用いられる。
本組成物に特定の機能を付与するために、例えば難燃性を向上させるために、水酸化アルミニウム等の充填剤を添加することも可能である。
また、増量剤として炭酸カルシウム等を配合することも何ら問題はない。
なお、前記分解温度の測定には、充填剤(又は充填材)のみをTGA(Thermo Gravimetric Analyzer)により、大気雰囲気下、室温〜600℃まで、昇温速度10℃/分にて昇温することにより、重量減少を生じる温度を測定し、分解温度とする測定方法を用いた。
本発明の組成物にて使用し得る充填剤(又は充填材)の大きさや形状は特に制限されるものではないが、粒径は0.5〜30μm、形状は似球状のものが特に好ましく用いられる。充填剤の粒径が0.5μmよりも小さくなると本組成物の液状樹脂成分中へ添加した際に液状樹脂成分の粘度が高くなりすぎ、逆に粒径が30μmよりも大きくなると、液状樹脂成分に混入し難くなるうえ、本組成物を硬化させ本成形体とした時に、充填剤が本成形体中に均一に分散し難くくなる。
これらの充填剤は結晶水などを含む状態は好ましくなく、また吸水性のある充填剤は、混合する前に加熱乾燥することが好ましい。
前記充填剤はまた、同一又は異なる組成であって粒径の異なるものを組み合わせて使用することも可能である。充填剤の添加量を多くする必要がある場合などは特に、粒径の異なる数種類の充填剤を組み合わせることにより、本組成物の粘度を低下することができるので好ましい。
水酸基を含有するアクリル系共重合体である成分A及び成分Bと、イソシアネート基を含有する成分Cとを混合撹拌して硬化させることにより成形体を得ることのできる本発明の組成物は、更に触媒成分を含むことにより反応性を好適に制御することが可能となる。この触媒成分は、特に限定されず、水酸基とイソシアネート基との反応に一般に使用されているものを用いることができる。例えば前記触媒成分として、4級アンモニウム塩、3級アミン、有機スズ化合物、有機ビスマス化合物等が好適に使用される。
4級アンモニウム塩として、具体的には、トリエチルベンジルアンモニウムクロライド(TEBAC)、テトラブチルアンモニウムクロライド(TBAC)、テトラメチルアンモニウムクロライド(TMAC)等が挙げられる。
3級アミンとして、具体的には、トリエチレンジアミン(TEDA)、ベンジルジメチルアミン等が挙げられる。
有機スズ化合物としては、スタナスオクトエート、ジブチルチンジラウレート(DBTDL)、ジブチルチンジマレエート(DBTDM)等が挙げられる。
添加する触媒成分の配合量は、成分Aと成分Bとの合計(成分A+成分B)100質量部に対して、0.005〜1質量部が好ましく、0.01〜0.5質量部がより好ましい。
更に、本発明の組成物から得られる本発明の軟質樹脂成形体に要求される性能に応じて、本組成物の主剤(成分A及び成分B)や硬化剤(成分C)に対し、必要に応じて顔料などの着色剤、酸化防止剤、耐候安定剤等の各種添加剤を適宜添加することが可能である。
本組成物に触媒や添加剤を混合する方法としては、成分A及び成分Bの混合物に予め配合しておいて、その後、成分Cを混合する方法が好ましい。
成分A及び成分Bを適宜の比率で配合する方法としては、おのおのを計量し混合撹拌する方法が挙げられる。この時の混合撹拌方法は、特に制限されるものではなく、成分A又は成分Bの組成、粘度、充填剤(又は充填材)の種類、配合量により選定されてよく、具体的には、ディゾルバーミキサー、ホモミキサー等の撹伴機を用いる方法を適用することが可能である。本組成物の各成分に充填剤を予め混合する場合も前記方法と同様の方法にて行うことができる。
また、混合撹拌された配合物(例えば、成分Aと成分Bとの配合物)は、未分散の充填剤等の固まりを除去する目的で、必要に応じて濾過を行っても何ら問題はない。
前記混合撹拌に当たり、前記撹拌機で撹拌後脱泡したり、スタティックミキサーにより混合撹拌することができる。混合撹拌の操作において、液中に生じた気泡は減圧下で脱泡することが好ましい。
本発明の軟質樹脂成形体の代表的な成形加工の方法としては、好ましくは触媒成分の存在下で、成形加工の直前に均質に混合した主剤(成分A及び成分B;無溶剤型アクリル系共重合体)と、硬化剤(成分C;液状イソシアネート化合物)とを混合撹伴して得られたペースト状の混合物を反応硬化させても良いし、主剤と硬化剤との組合せにおいて常温で反応の進行が遅い場合、均質に混合した主剤と硬化剤を混合撹拌して得られたペースト状の混合物を加熱することにより反応硬化させても良い。
本発明の軟質樹脂成形体を得る際の加熱温度は、各成分樹脂系の性質、触媒の種類や添加量によって異なるが、例えば90℃〜150℃程度に設定すると良い。また、本軟質樹脂成形体は、主剤と硬化剤を混合撹拌して得られたペースト状の混合物を、型に注入することにより立体形状を有した成形体としても良いし、また、前記混合物を剥離処理がなされたフィルム(セパレーターフイルム)、紙(離型紙)などの上にコーティングすることにより、シート状成形体としても良い。
本発明の成形体はASKER−C硬度計において25℃での硬度が50以下、好ましくは40以下である。本成形体は、硬度が50より高いと柔軟性が低下するので、充分な柔軟性(可撓性)を確保するため、硬度は50以下とする必要がある。
本成形体の硬度の調整は、成分Aと成分Bの比率、成分Cである液状イソシアネート化合物の種類、充填剤の種類や添加量により適宜調整することができる。本成形体の硬度は、硬化反応が完結した時点での硬度を示す。
高温下での剪断接着性能に優れ、感圧接着剤として耐熱性の必要な部位の接合にも使用できる組成物を得るために、本組成物において、各成分の配合比を適宜選択する。この様な観点から、成分Aと成分Bとの配合比は、質量比で、A:B=7:3〜1:9であることが好ましい。
本組成物から得られた本成形体は、耐熱性に優れていると同時にASKER−C硬度計における硬度(25℃)が50以下である等、充分な可撓性を持ち、曲面等の非平面への追従性に優れた軟質樹脂成形体である。
後述の剪断保持試験についても、25mm×25mmの接着面積に、10g/cm2 の荷重を加えた状態での剪断保持試験において、100℃で500時間、更には1000時間経過後でさえも、2枚のアルミニウム板相互の初期位置からのズレが生じない本成形体を、本組成物を硬化させて得ることができる。
以下、実施例及び比較例により本発明を更に詳細に説明する。
1.アクリル系モノマー及びイソシアネート化合物
本発明の組成物及び比較例の組成物の原料であるアクリル系モノマーの例及びイソシアネート化合物の例(特に、3官能性イソシアネート化合物の例)を下記表1に示す。
Figure 0004232094
2.無溶剤型アクリル系共重合体
本発明の組成物及び比較例の組成物の主剤である無溶剤型アクリル系共重合体の例を下記表2に示す。
Figure 0004232094
表2中、OHV(%)は、水酸基価を意味する。
3.液状イソシアネート化合物
本発明の組成物及び比較例の組成物の硬化剤である液状イソシアネート化合物の例を下記表3に示す。
Figure 0004232094
4.本発明の組成物の製造
下記表4に示す無溶剤型アクリル系共重合体(アクリル樹脂)、液状イソシアネート化合物、触媒、消泡剤、脱水剤及び光安定剤を表4に示す割合(質量%)で配合し、混合撹拌後、充分に脱泡して本発明の組成物を得た。触媒、消泡剤、脱水剤及び光安定剤は、下記のものを用いた。
触媒:「U−340」,日東化成株式会社製
消泡剤:「SAG−47」,日本ユニカー株式会社製
脱水剤:「ゼオラムA3」,東ソー株式会社製
光安定剤:「Irganox 1135」,チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製
Figure 0004232094
この本組成物を、表面が離型処理されているポリエステルフィルム上に均一にコーティングした。コーティング後、100℃のオーブン中で7分間加熱することにより硬化させた。更に、常温にて24時間放置することにより養生し、シート状の本成形体を得た。
5.比較例の組成物の製造
実施例と同様、下記表5に示す無溶剤型アクリル系共重合体(アクリル樹脂)、液状イソシアネート化合物、触媒、消泡剤、脱水剤及び光安定剤を表5に示す割合(質量%)で配合し、混合撹拌後、充分に脱泡して比較例の組成物を得た。
Figure 0004232094
比較例の組成物を、表面が離型処理されているポリエステルフィルム上に均一にコーティングした。コーティング後、100℃のオーブン中で7分間加熱することにより硬化させた。更に、常温にて24時間放置することにより養生し、熱伝導性シート状の比較例の成形体を得た。
6.高温剪断接着性能(耐熱剪断接着力の保持能)の試験(剪断保持試験)
本発明の成形体及び比較例の成形体の高温剪断接着性能(耐熱剪断接着力の保持能)の試験(剪断保持試験)は、JIS K 0237の8.3.3に準拠した方法にて行った。以下、図1に基づいて試験方法を説明する。図1(a)に示すように、シート状の本発明の成形体及び比較例の成形体を25mm×25mm(厚さ1.5mm)の寸法にカットして試験片1を作成し、2枚のアルミニウム板2,3(寸法:30mm×100mm,厚さ3mm)の間に挟み、5kgf(49N)の力を15分間加えて密着させた。この積層体のうちの1枚のアルミニウム板2を固定し、もう1枚のアルミニウム板3に100gのおもり4を吊るし、100℃(又は80℃にて試験してもよい)のオーブン中で500時間保持し、図1(b)に示すように、2枚のアルミニウム板相互の初期位置〔アルミニウム板3の上端をアルミニウム板2の表面に投影させた位置;図1(b)におけるL1 ;例えば、アルミニウム板2の端面に線などの印を付けておくと判り易い〕からのズレ5〔図1(b)の右側の図におけるL1 とL2 との間隔;図1(b)におけるL2 は、500時間保持後の、アルミニウム板3の上端をアルミニウム板2の表面に投影させた位置;例えば、アルミニウム板2の端面に線などの印を付けておくと判り易い〕を測定した。なお、試験片1の性状により、図1(b)のように2枚のアルミニウム板2,3がズレるのみならず、試験片1の変形を伴う場合があるが、全て同様の方法にて、2枚のアルミニウム板相互の初期位置からのズレを測定することができる。
7.本発明の成形体及び比較例の成形体の物性値
下記表6に、本発明の成形体及び比較例の成形体の物性値を示す。
Figure 0004232094
表6における評価の尺度は以下の通りである。
○:良い
△:普通
×:悪い
表6から明らかなように、実施例の組成物(番号1〜6)は硬化性が良いか又は普通で、且つ硬度は全て低く軟質である。また、諸物性のバランスが良好であることが判る(特に、番号1〜4の組成物)。これに対して、比較例の組成物(番号7〜15)は、硬化性が悪いか又は硬度が高いものが多い。また、諸物性のバランスも悪いことが判る(例えば、番号7〜15の組成物中、諸物性の評価において×が一つの無いものは皆無である)。
本発明の組成物から得られた本発明の軟質樹脂成形体は良好な可撓性と良好な耐熱性とを兼ね備えており、従来の加硫ゴムやシリコーンゴム又はゲルに代わる材料として、比較的高温下で長期にわたり優れた剪断接着性能を維持することが要求される種々の用途に適用することができる。
軟質樹脂成形体用組成物の高温剪断接着性能の試験方法(剪断保持試験)を説明するための図である。
符号の説明
1:試験片
2,3:アルミニウム板
4:おもり
5:ズレ

Claims (6)

  1. A:官能基として1分子当たり平均2.2個以上2.7個以下の水酸基を含有し、数平均分子量8000〜30000の常温で流動性を有する無溶剤型アクリル系共重合体、
    B:官能基として1分子当たり平均1.3個以上2.1個以下の水酸基を含有し、数平均分子量2000〜7000の常温で流動性を有する無溶剤型アクリル系共重合体、及び
    C:官能基としてイソシアネート基を含有し、常温で流動性を有する液状イソシアネート化合物
    を含むことを特徴とする軟質樹脂成形体用組成物。
  2. 成分Cが少なくとも、
    C1:カルボジイミド変性メチレンジフェニルジイソシアネート、
    C2:メチレンジフェニルジイソシアネート、及び
    C3:メチレンジフェニルジイソシアネートとジオールとのプレポリマー
    を含有し、成分C1の割合が成分Cの全質量に基づき10〜97質量%であることを特徴とする請求項1記載の軟質樹脂成形体用組成物。
  3. 成分Cとして、分子内に少なくとも3個のイソシアネート基を含有するイソシアネート化合物を更に含むことを特徴とする請求項2記載の軟質樹脂成形体用組成物。
  4. 成分A又は成分Bが、沸点が200℃以上のモノマーを主体とするモノマー混合物から得られた無溶剤型アクリル系共重合体であって、成分A又は成分Bの構造単位中に前記モノマーが80質量%以上含まれることを特徴とする請求項1ないし3の何れか一項記載の軟質樹脂成形体用組成物。
  5. 剪断保持試験において、100℃で500時間経過後も、2枚のアルミニウム板相互の初期位置からのズレが生じないことを特徴とする、請求項1又は2記載の軟質樹脂成形体用組成物を硬化させて得られた軟質樹脂成形体。
  6. 剪断保持試験において、100℃で500時間経過後も、2枚のアルミニウム板相互の初期位置からのズレが生じないことを特徴とする、請求項3記載の軟質樹脂成形体用組成物を硬化させて得られた軟質樹脂成形体。
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