JP5043423B2 - クロロプレン系共重合体ラテックス、製造方法及びその用途 - Google Patents
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近年の環境汚染や人体の健康に対する配慮から、VOC(揮発性有機化学物質)規制や溶剤規制が長年叫ばれ、この要求に応えて、溶剤を排除すべく、クロロプレン系重合体ラテックスを使用した水系接着剤の開発が盛んである。しかしながら、かかる水系接着剤では、従来の溶剤系接着剤に比較して接着力が低い点が指摘されている。
すなわち、本発明は、
1.クロロプレン(A−1)から導かれる単位;80〜99.4質量%、α、β−不飽和カルボン酸(A−2)から導かれる単位;0.5〜10質量%及び2,3−ジクロロ−1,3−ブタジエン(A−3)導かれる単位;0.1〜15質量%を含むクロロプレン系共重合体(A)[上記の量は(A−1)から導かれる単位+(A−2)から導かれる単位+(A−3)から導かれる単位との合計量を100質量%とした値である]であって、当該共重合体(A)のゲルの含有量が0.1以上15質量%未満及びテトラヒドロフラン可溶成分の重量平均分子量(Mw)が10万〜25万の範囲にあることを特徴とするクロロプレン系共重合体ラテックス。
2.クロロプレン系共重合体(A)が、共重合可能な単量体(A−4)から導かれる単位を含んでなる前記1に記載のクロロプレン系共重合体ラテックス。
3.クロロプレン系共重合体(A)が、当該共重合体を乾燥して得られる乾燥重合体の−10℃における硬度上昇で表される結晶化速度(R)が20〜300時間の範囲にある前記1または2に記載のクロロプレン系共重合体ラテックス。
4.クロロプレン系共重合体(A)が、アニオン系の乳化剤あるいはノニオン系の乳化剤を乳化剤として使用し、乳化重合により製造され、且つpHが4.5〜8.5の範囲にある前記1乃至3のいずれか1項に記載のクロロプレン系共重合体ラテックス。
5.クロロプレン系共重合体(A);100質量部に対して、受酸剤;0.01〜5質量部及び酸化防止剤;0.1〜3質量部含んでなる前記1乃至4のいずれか1項に記載のクロロプレン系共重合体ラテックス。
6.ベークライトに対する粘着力が12N/cm2以上及びセット(変形率)が4%以下
である前記1乃至5のいずれか1項に記載のクロロプレン系共重合体ラテックス。
7.クロロプレン系共重合体ラテックスが、少なくとも一方の被着体が柔軟な材料用の粘・接着剤用である前記1乃至6のいずれか1項に記載のクロロプレン系共重合体ラテックス。
8.クロロプレン(A−1)、α、β−不飽和カルボン酸(A−2)及び2,3−ジクロロ− 1,3−ブタジエン(A−3)を30〜55℃の範囲で重合することを特徴とする
前記1記載のクロロプレン系共重合体ラテックスの製造方法。
9.前記1乃至6のいずれかに記載のクロロプレン系共重合体ラテックスを含む粘着剤。10.前記1乃至6のいずれかに記載のクロロプレン系共重合体ラテックスを含む接着剤
。
しかも接着力(初期)が2.5kN/m以上で常態における接着力も3.3kN/m以上と充分なる接着力を有し、且つセットが4%以下と低いので、あらゆる分野、特に一方の被着体が柔軟な材料用の粘・接着剤用として好適である。
本発明のクロロプレン系共重合体ラテックスを形成するクロロプレン系共重合体(A)の主成分であるクロロプレン(A−1)は、2−クロロ−1,3−ブタジエンあるいは2−クロルブタジエンとも呼称されている化合物(単量体)である。
本発明のクロロプレン系共重合体ラテックスを形成するクロロプレン系共重合体(A)の他の成分の一つであるα、β−不飽和カルボン酸(A−2)は、メタクリル酸あるいはアクリル酸に代表される分子内に反応性の二重結合を有するカルボン酸であり、具体的には、メタクリル酸及びアクリル酸の他に、イタコン酸、2−エチルメタクリル酸、2−ブチルアクリル酸等を挙げることができ、これらを単独または混合して使用することもできる。
本発明のクロロプレン系共重合体ラテックスを形成するクロロプレン系共重合体(A)の他の成分の一つは2,3−ジクロロ−1,3−ブタジエン(A−3)である。
本発明のクロロプレン系共重合体ラテックスを形成するクロロプレン系共重合体(A)に含まれてもよい共重合可能な単量体(A−4)は、上記クロロプレン(A−1)及びα、β−不飽和カルボン酸(A−2)と共重合し得る単量体であり、具体的には、例えば、1−クロロ−1,3−ブタジエン、ブタジエン、イソプレン、スチレン、アクリロニトリル、アクリル酸及びそのエステル類、メタクリル酸及びそのエステル類等を挙げることができる。
本発明のクロロプレン系共重合体ラテックスを形成するクロロプレン系共重合体(A)は、上記クロロプレン(A−1)から導かれる単位;80〜99.4質量%、好ましくは85〜98質量%、α、β−不飽和カルボン酸(A−2)から導かれる単位;0.5〜10質量%、好ましくは1〜4質量%及び2,3−ジクロロ− 1,3−ブタジエン(A−
3)から導かれる単位;0.1〜15質量%、好ましくは1〜10質量%含み[(A−1)+(A−2)+(A−3)=100質量%]、当該共重合体(A)のゲル含有量が0.1以上15質量%未満、好ましくは2〜10質量%及びテトラヒドロフラン(THF)可溶成分の重量平均分子量(Mw)が10万〜25万、好ましくは15万〜23万の範囲にある。
、セットは4.5%以上と大きくなるので好ましくなく、一方、10質量%を超えるクロロプレン系共重合体から得られるラテックスは、凝集物が発生したり、残留するα、β−不飽和カルボン酸のため、臭気や粘着力、接着力が低下するので好ましくない。
しくなく、一方、ゲルの含有量が15質量%以上のクロロプレン系共重合体から得られるラテックスは、粘着力が10N/cm2以下と低くなるので好ましくない。
るので好ましくなく、一方、結晶化速度(R)が300時間より大きいと、接着力が低くなる虞があるので、好ましくない。
本発明のクロロプレン系共重合体ラテックスは、上記クロロプレン系共重合体(A)から形成される。
錆などによる被着体の劣化を起こしやすい虞がある。特に、pHが4.5より低い場合のポリウレタンの加水分解や、pHが8.5より高い場合のアルミニウム箔の溶解による破壊を極端な例として挙げることができる。
ないので好んで使用される。さらに、耐オゾン性改良のために、N,N'−ジフェニル−
p−フェニレンジアミン(DPPD)やN−イソプロピル−N'−フェニル−p−フェニレンジアミン(IPPD)を使用し得る。ただし、貼り付け糊のはみ出し部(glueline)の変色や衛生性を問題視する場合には、ヒンダードフェノール系酸化防止剤が好んで使用される。
かる粘着力及びセットは後記に記載した測定方法で測定した値である。
本発明のクロロプレン系共重合体ラテックスは、上記クロロプレン(A−1)、α、β−不飽和カルボン酸(A−2)及び2,3−ジクロロ−1,3−ブタジエン(A−3)を重合温度;30〜55℃の範囲で重合、好ましくは乳化重合することにより製造し得る。
ジエン(A−3)の量は好ましくは0.1〜15質量%、より好ましくは1〜10質量%[上記量は(A−1)+(A−2)+(A−3)の合計量を100質量%とした値である]の範囲で用い、乳化重合により製造し得る。
ら連鎖移動剤は、2種類以上の連鎖移動剤を併用することも本発明の目的を阻害しない程度に使用することが出来る。
実施例及び比較例に示した物性は以下の条件、測定方法により測定した。
実施例及び比較例で得られたクロロプレン系共重合体ラテックスに更に、受酸剤としてハイドロタルサイト及び酸化防止剤としてフェノール系酸化防止剤を以下の量で添加(配合)してクロロプレン系共重合体ラテックスを作製した。
ハイドロタルサイト1) :0.2質量部
フェノール系酸化防止剤分散体2) :2質量部
注:1)協和化学(株)製 商品名;DHT−6
2)中京油脂(株)製 商品名;K−840(WingstayL分散体)
[各試験片の作製]
1)粘着力試験用試験片
厚さ;25μmのポリエステルフィルム〔デュポン製、商品名;マイラー(登録商標)〕上に、バーコーターを使用して、クロロプレン系重合体ラテックスを100〜200μmとなるように塗布した。次いで、室温にて、1時間乾燥後、70℃で1時間加熱乾燥した。これを粘着力試験用の試験片として用いた。
2)接着試験用試験片
綿帆布(JIS L 3120で指定の9号帆布(No.1209)上に、バーコーターを使用して、クロロプレン系重合体ラテックスを100〜200μmとなるように塗布した。次いで、室温にて、1時間乾燥後、70℃で1時間加熱乾燥した。これを接着(剥離)試験用の試験片として用いた。
3)セット(変形率)用試験片
厚さ;25μmのポリエステルフィルム〔デュポン製、商品名;マイラー(登録商標)〕上に、バーコーターを使用して、100〜200μm塗布を繰り返し、塗布ごとに室温にて、1時間乾燥後、70℃で1時間繰り返し、加熱乾燥した。かかる操作を繰り返し、
1.5〜2mmとなるように複数回塗布した。これに厚さ;25μmのポリエステルフィルム〔デュポン製、商品名;マイラー(登録商標)〕を重ねて、セット(変形率)測定用の試験片として用いた。
4)結晶化速度用試験片
25μmのポリエステルフィルム〔デュポン製、商品名;マイラー(登録商標)〕上に、バーコーターを使用して、100〜200μm塗布を繰り返し、塗布ごとに室温にて、1時間乾燥後、70℃で1時間繰り返し、加熱乾燥した。かかる操作を繰り返し、4.5〜5.5mmとなるように複数回塗布した。これに厚さ;25μmのポリエステルフィルム〔デュポン製、商品名;マイラー(登録商標)〕を重ねて、結晶化速度測定用の試験片として用いた。
1)ゲル含有量
クロロプレン系共重合体ラテックス1g(水分量;35〜65質量%)をテトラヒドロフラン(THF)100mlに滴下して、1晩振とうした後、遠心分離機にて上澄みの溶解相を分離し、100℃で1時間かけてTHFを蒸発・乾固させて、溶解分量を計算して差引き、THF不溶分をゲル含有量(質量%)とした。
2)メタクリル酸及び2,3−ジクロロブタジエンの共重合分率
クロロプレン系共重合体重合後のエマルジョン中の残留クロロプレン単量体及び2,3−ジクロロブタジエン単量体をガスクロマトグラフによって分析し、仕込み各単量体量から差し引くことによって、クロロプレン系共重合体中の共重合組成を計算した。
3)分子量
上記ゲル含有量測定時の上澄みの溶解相を分離し、THFで希釈して、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法)により、ポリスチレン換算の分子量測定を行い、重量平均分子量(Mw)を測定した。
GPCの測定条件は、GPC測定装置として横河アナリティカルシステムズ製;商品名HP1050シリーズ、検出器としてShodex RI―71 (示差屈折率検出器)を使用し、カラムの種類を、PLgel 10μm MiniMIX-B 、カラム温度;40℃、流出速度;0.
4ml/分とした。
4)結晶化速度
上記結晶化速度用試験片の作製で得られたものと同等の試験片を用いて測定した。初期(−10℃保管直前)の表面硬度(JIS−A)から−10℃保管下において10ポイント硬度が上昇するのに要した時間をもって、結晶化速度(R)とした。表面硬度(JIS−A)の測定は、JIS−K6301の方法に準じて行った。
5)粘着力
理学工業(株)製Probe Tack Testerを使用し、粘着力(gf)を測定した。粘着力の測定
条件はSpeed;5mm/秒、Timer;5秒。測定端(ベークライト、10mmφ)、荷重180kgとし、得られた測定値より、粘着力(N/cm2)を計算した。
6)接着力
被着体として、綿帆布(JIS L 3120で指定の9号帆布(No.1209)を選び、T型剥離試験をJIS−6854に準じた方法で行った。接着力は夫々、初期および常態の接着力(kN/m)を測定した。なお、初期の接着力は貼り付け後、5時間後の値及び常態の接着力は、貼り付け後、7日間、23℃で60%RH(相対湿度)のもと、養生した後に剥離試験を行い測定した値である。
7)セット(変形率)
試験片の上に、23℃のもとで、圧力100g/cm2なる錘を載せて、24時間後、
錘を取り除き、1時間後に、窪んだ深さ(歪)を測定した。この深さの元の厚みに対する
比率(%)を、変形率とした。
8)耐熱性
上記、接着力の測定で使用した綿帆布を使用した試験片と同一サイズ試験片の両端の接
着剤を塗布していない部分に穴を開けて、上端を熱風乾燥機中に吊るし、下端に1kgの錘を吊るして、40℃から130℃まで、20℃/時間の一定の速度で昇温した時に、錘が落下した時の温度(℃)を測定して耐熱性とした。
内容積60リットルの反応器を使用して、クロロプレン;19.2kg、メタクリル酸;0.6kg、2,3−ジクロロ−1,3−ブタジエン;0.2kg及び純水;19kg、ポリビニルアルコール(クラレ(株)製、商品名PVA205);0.8kg、n−ドデシルメルカプタン(分子量調整剤);120g、N−ラウロイルエタノールアミド(東邦化学(株)製、商品名トーホールN−230);120gを仕込み、乳化させた後、亜硫酸ナトリウム、次いで過硫酸カリウムを開始剤として用い、窒素雰囲気下、45℃で重合を行った。重合を完結後、直ちにフェノチアジンの乳濁液を添加して重合を停止し、クロロプレン系共重合体のポリマーラテックスを得た。
実施例1において、クロロプレン量、メタクリル酸量、2,3−ジクロロ−1,3−ブタジエン量、n−ドデシルメルカプタン量を変更して、重合を行い、表1に記載するクロロプレン系共重合体のラテックスを得た。
実施例及び比較例の結果をまとめて、表1に示す。
にあり、且つゲル含有量が1.8〜12.5質量%及びTHF可溶成分の重量平均分子量(Mw)が15.3万〜23.8万と本発明の範囲内にあるクロロプレン系共重合体からなるラテックス(実施例1〜5)は、粘着力が14.8〜22.2N/cm2と何れも強
く、また、接着力(初期及び常態)も2.9〜4.3kN/mと十分な接着力を有し、且つ、セットも3.2%以下と低く、粘・接着剤として好適な物性を示している。
低く、セットが4.5%と大きく;2,3−ジクロロ−1,3−ブタジエンを共重合成分として含まないクロロプレン系重合体からなるラテックス(比較例2)は粘着力が10.5N/cm2と低く、セットが10.1%と大きく;2,3−ジクロロ−1,3−ブタジ
エンから導かれる単位の量が20質量%と15質量%を超え、且つゲル含有量が43質量%と15質量%を超えるクロロプレン系重合体からなるラテックス(比較例3)は粘着力が8.9N/cm2と低く、;メタクリル酸及び2,3−ジクロロ−1,3−ブタジエン
から導かれる単位の量が本発明の範囲内であっても、ゲル含有量が32.5質量%と15質量%を超えるクロロプレン系重合体からなるラテックス(比較例4)は粘着力が3.8N/cm2と低く;2,3−ジクロロ− 1,3−ブタジエンを共重合成分として含まないクロロプレン系重合体からなるラテックス(比較例5)は粘着力が1.5N/cm2と低
く、セットが15.4%と大きいなど、いずれにしても本発明の要件を充たさないクロロプレン系重合体からなるラテックスは粘・接着剤としての性能が不十分である。
Claims (12)
- クロロプレン(A−1)から導かれる単位;80〜99.4質量%、α、β−不飽和カルボン酸(A−2)から導かれる単位;0.5〜10質量%及び2,3−ジクロロ−1,3−ブタジエン(A−3)から導かれる単位;0.1〜15質量%を含むクロロプレン系共重合体(A)[上記の量は(A−1)から導かれる単位+(A−2)から導かれる単位+(A−3)から導かれる単位との合計量を100質量%とした値である]であって、当該共重合体(A)のゲルの含有量が0.1以上15質量%未満及びテトラヒドロフラン可溶成分の重量平均分子量(Mw)が10万〜25万の範囲にあることを特徴とするクロロプレン系共重合体ラテックスを含む粘・接着剤。
- クロロプレン系共重合体(A)が、ゲルの含有量が1.8〜12.5質量%及びテトラヒドロフラン可溶成分の重量平均分子量(Mw)が15.3万〜23.8万の範囲にある請求項1記載のクロロプレン系共重合体ラテックスを含む粘・接着剤。
- α、β−不飽和カルボン酸が、メタクリル酸である請求項1記載のクロロプレン系共重合体ラテックスを含む粘・接着剤。
- クロロプレン系共重合体(A)が、共重合可能な単量体(A−4)から導かれる単位を含んでなる請求項1乃至3のいずれか1項に記載のクロロプレン系共重合体ラテックスを含む粘・接着剤。
- クロロプレン系共重合体(A)が、当該共重合体を乾燥して得られる乾燥重合体の−10℃における硬度上昇で表される結晶化速度(R)が20〜300時間の範囲にある請求項1乃至4のいずれか1項に記載のクロロプレン系共重合体ラテックスを含む粘・接着剤。
- クロロプレン系共重合体(A)が、アニオン系の乳化剤あるいはノニオン系の乳化剤を乳化剤として使用し、乳化重合により製造され、且つpHが4.5〜8.5の範囲にある請求項1乃至5のいずれか1項に記載のクロロプレン系共重合体ラテックスを含む粘・接着剤。
- クロロプレン系共重合体(A);100質量部に対して、受酸剤;0.01〜5質量部及び酸化防止剤;0.1〜3質量部含んでなる請求項1乃至6のいずれか1項に記載のクロロプレン系共重合体ラテックスを含む粘・接着剤。
- ベークライトに対する粘着力が12N/cm2以上及びセット(変形率)が4%以下である請求項1乃至7のいずれか1項に記載のクロロプレン系共重合体ラテックスを含む粘・接着剤。
- クロロプレン系共重合体ラテックスを含む粘・接着剤が、少なくとも一方の被着体が柔軟な材料用の粘・接着剤である請求項1乃至8のいずれか1項に記載のクロロプレン系共重合体ラテックスを含む粘・接着剤。
- クロロプレン(A−1)、α、β−不飽和カルボン酸(A−2)及び2,3−ジクロロ−1,3−ブタジエン(A−3)を30〜50℃の範囲で、重合転化率が90%以上になるように重合することを特徴とする請求項1記載のクロロプレン系共重合体ラテックスの製造方法。
- クロロプレン(A−1)の量を80〜99.4質量%、α、β−不飽和カルボン酸(A−2)の量を0.5〜10質量%及び2,3−ジクロロ−1,3−ブタジエン(A−3)の量を0.1〜15質量%[上記量は(A−1)+(A−2)+(A−3)の合計量を100質量%とした値である]の範囲で用い、乳化重合することを特徴とする請求項10記載のクロロプレン系共重合体ラテックスの製造方法。
- α、β−不飽和カルボン酸がメタクリル酸である請求項10又は11に記載のクロロプレン系共重合体ラテックスの製造方法。
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