JP5158086B2 - 飽和ポリエステル系樹脂組成物及びホットメルト接着剤組成物 - Google Patents
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Description
そこで従来、飽和ポリエステル系樹脂に種々の樹脂成分を添加・混合されたホットメルト接着剤組成物が提案されている。例えば、飽和ポリエステル系樹脂に低密度ポリエチレン樹脂や高密度ポリエチレン樹脂を添加し、且つエポキシ樹脂を添加した飽和ポリエステル系ホットメルト接着剤組成物が提案されている(特許文献1参照)。また、飽和ポリエステル系樹脂にフェノール樹脂を添加した飽和ポリエステル系ホットメルト接着剤組成物が提案されている(特許文献2参照)。更に、結晶性ポリエステル系樹脂と非結晶性ポリエステル系樹脂、及びエポキシ樹脂からなる飽和ポリエステル系ホットメルト接着剤組成物が提案されている(特許文献3参照)。
本発明は、飽和ポリエステル系樹脂組成物の構成を改良することにより、銅、アルミニウム等の金属材料やポリエチレンテレフタレート等の樹脂材料に対する低温(−10℃〜10℃)での接着強度の改善を達成できる組成物を提供することを目的とする。
本発明は以下の通りである。
1.飽和ポリエステル樹脂(A)と、結晶性ポリオレフィン系樹脂(B)と、熱可塑性軟質アクリル系樹脂(C)と、を含有する飽和ポリエステル系樹脂組成物であって、前記樹脂(C)は、炭素数1〜20のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステルを主成分とし、ハードセグメントとソフトセグメントからなるブロック共重合体であり、且つ、そのショアA硬度が90未満であり、前記各樹脂の含有量は、前記樹脂(A)、(B)及び(C)の合計を100質量%とした場合に、樹脂(A)が40〜98.5質量%であり、樹脂(B)が1〜30質量%であり、樹脂(C)が0.5〜30質量%であることを特徴とする飽和ポリエステル系樹脂組成物。
2.上記熱可塑性軟質アクリル系樹脂(C)のショアA硬度が90未満であり、且つ、温度190℃及び荷重21.2Nにおけるメルトインデックス値が10g/10分以上である上記1に記載の飽和ポリエステル系樹脂組成物。
3.上記熱可塑性軟質アクリル系樹脂(C)のショアA硬度が10〜80である上記2に記載の飽和ポリエステル系樹脂組成物。
4.上記熱可塑性軟質アクリル系樹脂(C)の温度190℃及び荷重21.2Nにおけるメルトインデックス値が10〜100g/10分である上記2に記載の飽和ポリエステル系樹脂組成物。
5.更に、エポキシ樹脂(D)を含有し、該樹脂(D)の含有量は、上記飽和ポリエステル樹脂(A)、結晶性ポリオレフィン系樹脂(B)、熱可塑性軟質アクリル系樹脂(C)及びエポキシ樹脂(D)の合計を100質量%とした場合に、1〜25質量%である上記1〜4のいずれかに記載の飽和ポリエステル系樹脂組成物。
6.上記1〜5のいずれかに記載の飽和ポリエステル系樹脂組成物を含有することを特徴とするホットメルト接着剤組成物。
上記樹脂成分(A)を形成するモノマーである酸成分及びポリオール成分は、特に限定されるものではないが、下記の各成分を使用することができる。
芳香族二塩基性酸の具体例としては、テレフタル酸、イソフタル酸、無水フタル酸、α−ナフタレンジカルボン酸、β−ナフタレンジカルボン酸、及びそのエステル形成体等が挙げられる。
脂肪族二塩基性酸の具体例としては、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデシレン酸、ドデカン二酸、及びそのエステル形成体等が挙げられる。
また、脂環族二塩基性酸の具体例としては、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸等が挙げられる。
上記酸成分は、1種のみ用いてよいし、2種以上を併用してもよい。
上記酸成分のうち、テレフタル酸及びそのエステル形成体が、接着強度の点で好ましく、テレフタル酸の含有割合は、全酸成分に対して30モル%以上であることが好ましい。テレフタル酸成分が30モル%以上であれば、十分な樹脂の凝集力や硬さが得られ、接着強度が向上するため好ましい。
また、酸成分として、マレイン酸、フマル酸、ダイマー酸等の不飽和酸、トリメリット酸、ピロメリット酸等の多価カルボン酸等を、この飽和ポリエステル樹脂(A)合成時のゲル化や接着強度を損なわない範囲内で併用することが可能であり、全酸成分に対して5モル%以下の範囲で使用することができる。
上記2価アルコールのうち、脂肪族グリコールの具体例としては、エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、ネオペンチルグリコール、3−メチルペンタンジオール、2,2,3−トリメチルペンタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール等が挙げられる。
脂環族グリコールの具体例としては、1,4−シクロヘキサンジメタノール、水添ビスフェノールA等が挙げられる。
上記2価アルコールは、1種のみ用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
上記2価アルコールとしては、1,4−ブタンジオールを使用することが好ましく、1,4−ブタンジオールの全ポリオール成分に対する割合は30モル%以上であることが好ましい。1,4−ブタンジオールが30モル%以上であれば、十分な凝集力が得られ、接着強度が向上するため、高い耐熱性が得られる。
また、本発明の目的を損なわない範囲で、エチレン、プロピレン等のオレフィン系モノマー、スチレン、α−メチルスチレン等の芳香族系ビニルモノマー、無水フタル酸、アクリル酸等のカルボキシル基含有モノマー、グリシジル(メタ)アクリレート等のエポキシ基含有モノマー等を用いることができる。
上記樹脂成分(C)のブロック共重合体を製造する方法には、任意の重合方法を用いることができる。好ましくは、特開2000−44631号公報、特開2001−158805号公報、特開2003−277574号公報及び特開2004−2844号公報に記載の製造方法を用いることができる。
上記樹脂成分(C)が0.5質量%に満たない場合は、本発明の課題である低温から高温までの広範囲な温度における接着強度の向上は達成できない。一方、30質量%を超える場合は、該組成物自体の強度が低下し、接着強度も低下する。
上記エポキシ樹脂(D)は、粘着付与剤として本発明の飽和ポリエステル系樹脂組成物の耐熱性や弾性率を調整し、接着基材への密着性の調整に有効に用いられるものである。上記樹脂成分(D)としては、例えば、ビスフェノール型エポキシ樹脂、フェノール型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂等を用いることができる。好ましくは、ビスフェノール型エポキシ樹脂である。
上記樹脂成分(D)のR&B軟化点が50℃〜180℃であることが好ましい。ここで、R&B軟化点とは、JIS K−6863−1994によって規定される樹脂物性である。
上記充填剤としては、例えば、タルク、有機表面処理タルク、クレー、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、シリカ、フュームドシリカ、酸化亜鉛、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、酸化チタン、ガラスファイバー、スメクタイト型層状珪酸塩化合物、有機処理スメクタイト型層状珪酸塩化合物等の無機化合物型充填剤、カーボンブラック、化学繊維等の有機化合物型充填剤等を用いることができる。充填剤の使用量は、本発明の飽和ポリエステル系樹脂組成物100質量%に対して、通常、30質量%以下、好ましくは20質量%以下、より好ましくは10質量%以下である。
本発明の飽和ポリエステル系樹脂組成物の各原料成分は、ペレット形状、パウダー形状、液状等の任意形状又は性状のものを使用することができる。
本発明のホットメルト接着剤組成物は、樹脂成分(A)、(B)及び(C)を含有し、必要に応じて、添加剤を含有する組成物、並びに、樹脂成分(A)、(B)、(C)及び(D)を含有し、必要に応じて、添加剤を含有する組成物とすることができる。いずれの場合も、本発明のホットメルト接着剤組成物を、60℃〜200℃の温度とすることにより溶融状態として、互いに同一又は異なる被着材どうしを接着することができる。
撹拌装置、窒素導入管、留出管、温度計を備えた四ツ口フラスコに、テレフタル酸ジメチル0.6モル、1,4−ブタンジオール1.6モル、1,6−ヘキサンジオール0.2モル及び、触媒としてテトラ−n−ブチルチタネート0.2×10-2モルを仕込み、窒素を導入しながら昇温し、130℃〜200℃でメタノールを留出させた後、イソフタル酸0.15モル及びセバシン酸0.25モルを加えて、200℃〜240℃で水を留出させた後、引き続き、徐々に減圧にしながら、250℃で1mmHgの減圧下で3時間反応して飽和ポリエステル樹脂(A−1)を得た。飽和ポリエステル樹脂(A−1)の物性は、DSCを用い10℃/分の昇温条件で測定した融点が135℃であり、またガラス転移点が−18℃であった。JIS K 7210に準じ、190℃、荷重21.2Nの条件でMI値が80g/10分であった。また、NMR分析によってこのポリエステル樹脂のモノマー組成を分析したところ、モル比でテレフタル酸/イソフタル酸/セバシン酸/1,4−ブタンジオール/1,6−ヘキサンジオール=60/15/25/80/20であった。
樹脂成分(A)として、飽和ポリエステル樹脂(A−1)1440g、樹脂成分(B)として、日本ポリオレフィン社製低密度ポリエチレン、商品名「ジェイレックスLD JM910」(密度;0.918g/cm3、融解熱量;112J/g、温度190℃及び荷重21.2NにおけるMI値;20g/10分、以下、「LDPE」ともいう。)280g、及び、樹脂成分(C)として、クラレ社製 商品名「LA−2140E」(以下、「C−1」ともいう。)280gを、予め均一に混合した後、池貝社製30mm2軸押出機「PCM−30」に投入し、160℃で溶融混合した。押出機よりストランド形状で吐出した溶融樹脂を水槽で冷却固化し、ペレタイザーにてペレット形状に切断して、組成物1を1000g得た。このときストランドの吐出状態を目視で確認し、吐出量は安定しており、ストランド表面も平滑であったので、成形性は良好と判断した。
尚、上記C−1は、ポリメチルメタクリレート−ポリブチルアクリレート−ポリメチルメタクリレートの三元ブロック共重合体である。また、JIS K6253に準じた方法で、C−1のショアA硬度を測定したところ、32(測定温度;23℃)であった。
組成物1を180℃の条件で熱プレス(0.1MPa、30秒)して、およそ100μm(80〜120μm)の厚さのシートを作製した。得られたシートを幅25mm、長さ50mmに切断し、接着剤シートを作製した。
接着基材の銅板(材質C−1100P、厚さ50μm)を幅25mm、長さ75mmに切断した。
接着剤シートを引張つかみ代の長さを約25mm残すように2枚の銅板の間に挟み、180℃、0.1MPa、30秒間熱プレスして、組成物1/銅試験片を作製した。
実施例1
引張試験機(島津製作所社製「オートグラフDSS−500」)を用いて、組成物1/銅試験片がT字型になるように引張試験のチャックに固定し、温度5℃、200mm/分の引張速度の条件で引張荷重を測定した時の剥離接着強度が113N/25mmであった。また、同様の条件で作製した組成物1/銅試験片について、温度条件を23℃、40℃及び50℃とした時の剥離接着強度がそれぞれ、108N/25mm、76N/25mm及び50N/25mmであった。更に、剥離形態を目視で確認したところ、40℃及び50℃の温度条件では凝集破壊形態であった。
樹脂成分(C)として、クラレ社製 商品名「LA−2250」(以下、「C−2」ともいう。)280g用いた以外は、組成物1と同様の方法で組成物2を作製した。成形性は良好であった。更に、組成物1/銅接着試験片を同様の条件で組成物2/銅試験片を作製した。そして、実施例1と同様の方法で接着強度を測定した。その結果、試験温度が5℃、23℃、40℃及び50℃の時、それぞれの剥離強度は、128N/25mm、96N/25mm、69N/25mm及び44N/25mmであった。更に、剥離形態を目視で確認したところ、40℃及び50℃の温度条件では凝集破壊形態であった。
飽和ポリエステル樹脂(A−1)1720gと、樹脂成分(B)として、上記「ジェイレックスLD JM910」280gとを均一混合し、組成物1と同様の方法で組成物3を得た。また、成形性は良好であった。また、組成物1/銅接着試験片を同様の条件で組成物3/銅試験片を作製した。そして、実施例1と同様の方法で接着強度を測定した。その結果、試験温度が5℃、23℃、40℃及び50℃の時、それぞれの剥離強度は、21N/25mm、54N/25mm、47N/25mm及び29N/25mmであった。更に、剥離形態を目視で確認したところ、50℃の温度条件では凝集破壊形態であった。
表1に記載の組成物配合比で、組成物原料を用意し、組成物1の製造方法と同様の方法で組成物4〜9を得た。また、いずれの組成物も成形性は良好であった。尚、表1における樹脂成分は下記に示すものを使用した。
(1)LDPE
低密度ポリエチレン樹脂(日本ポリオレフィン社製、商品名「ジェイレックスLD JM910」)を用いた。
(2)C−1
熱可塑性軟質アクリル系樹脂(クラレ社製、商品名「LA−2140E」)を用いた。
温度23℃におけるショアA硬度(JIS K6253)は32、温度190℃及び荷重21.2NにおけるMI値は31g/10分である。
(3)C−2
熱可塑性軟質アクリル系樹脂(クラレ社製、商品名「LA−2250」)を用いた。このC−2は、ポリメチルメタクリレート−ポリブチルアクリレート−ポリメチルメタクリレートの三元ブロック共重合体である。
温度23℃におけるショアA硬度(JIS K6253)は65、温度190℃及び荷重21.2NにおけるMI値は25g/10分である。
(4)C−3
熱可塑性軟質アクリル系樹脂(クラレ社製、商品名「LA−4285」)を用いた。このC−3は、ポリメチルメタクリレート−ポリブチルアクリレート−ポリメチルメタクリレートの三元ブロック共重合体である。
温度23℃におけるショアA硬度(JIS K6253)は95、温度190℃及び荷重21.2NにおけるMI値は1.5g/10分である。
(5)軟質アクリルゴム
三菱レイヨン社製、商品名「メタブレンW−310」を用いた。
(6)エポキシ樹脂
樹脂成分(D)として、ビスフェノールA型エポキシ樹脂を用いた。R&B軟化点は138℃である。
組成物4〜6を用いて、組成物/銅試験片を作製し、実施例1と同様の方法で接着強さの測定を実施した。その結果を表2の実施例3〜4及び比較例2に示す。表2における破壊形態の結果で、「界面」は、樹脂組成物と接着基材との界面剥離であること、「凝集」は、樹脂組成物の凝集破壊を意味する。
比較例2は、比較例1と比べ、23℃〜50℃の温度条件で、剥離接着強さが若干高くなった。また、5℃の低温条件での剥離接着強さに改善は認められなかった。
一方、実施例3及び4は、比較例1や比較例2と比較して5℃〜50℃の温度にわたり、剥離接着強さが数倍程度高くなったことが認められ、また、40℃以上での破壊形態も凝集破壊が起こり易くなり、銅基材への密着性が高く、接着性能及びシール性能が高くなった。
組成物7〜9を用いて、組成物/銅試験片を作製し、実施例1と同様の方法で剥離接着強さの測定を実施した。その結果を表2の実施例5〜7に示す。
樹脂成分(C)として、アクリル系熱可塑性樹脂C−3を用い、表1に示す組成で、組成物1の製造方法と同様の操作で組成物10を製造したところ、ストランドが半ば閉塞し、安定したストランドを得ることができなかったため、組成物の製造ができなかった。
従って、ショアA硬度が高く、MI値が低すぎるアクリル系樹脂は、本発明で示される組成物を得ることができないといえる。
更に、樹脂成分(C)の代わりに、熱可塑性でなく、ブロック共重合体でない軟質アクリル系ゴムを用い、表1に示す組成で、組成物1の製造方法と同様の操作で組成物11を製造したところ、ストランド表面に無数の凹凸が目視で確認された。
従って、熱可塑性ではない軟質アクリル系ゴムを用いた場合は、樹脂成分(A)の中で均一に分散できていないため、例えば、シート・フィルム状の接着剤として供される際に、フィッシュアイやシート切れ等の不具合が生じる可能性が大きい。
実施例8及び比較例3
表1に示す組成物6及び組成物4、並びに、接着基材として厚さ100μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(以下、「PETフィルム」ともいう。)を用いたほかは、銅試験片の場合と同様の方法で、接着試験片を作製し、実施例1に示す方法と同様の引張試験を実施した。その結果を表3に示す。表3における破壊形態の結果で、「界面」は、樹脂組成物と接着基材との界面剥離であること、「凝集」は、樹脂組成物の凝集破壊であること、また「材破」は、PETフィルムの破壊を意味する。
Claims (6)
- 飽和ポリエステル樹脂(A)と、結晶性ポリオレフィン系樹脂(B)と、熱可塑性軟質アクリル系樹脂(C)と、を含有する飽和ポリエステル系樹脂組成物であって、
前記樹脂(C)は、炭素数1〜20のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステルを主成分とし、ハードセグメントとソフトセグメントからなるブロック共重合体であり、且つ、そのショアA硬度が90未満であり、
前記各樹脂の含有量は、前記樹脂(A)、(B)及び(C)の合計を100質量%とした場合に、樹脂(A)が40〜98.5質量%であり、樹脂(B)が1〜30質量%であり、樹脂(C)が0.5〜30質量%であることを特徴とする飽和ポリエステル系樹脂組成物。 - 上記熱可塑性軟質アクリル系樹脂(C)のショアA硬度が90未満であり、且つ、温度190℃及び荷重21.2Nにおけるメルトインデックス値が10g/10分以上である請求項1に記載の飽和ポリエステル系樹脂組成物。
- 上記熱可塑性軟質アクリル系樹脂(C)のショアA硬度が10〜80である請求項2に記載の飽和ポリエステル系樹脂組成物。
- 上記熱可塑性軟質アクリル系樹脂(C)の温度190℃及び荷重21.2Nにおけるメルトインデックス値が10〜100g/10分である請求項2に記載の飽和ポリエステル系樹脂組成物。
- 更に、エポキシ樹脂(D)を含有し、該樹脂(D)の含有量は、上記飽和ポリエステル樹脂(A)、結晶性ポリオレフィン系樹脂(B)、熱可塑性軟質アクリル系樹脂(C)及びエポキシ樹脂(D)の合計を100質量%とした場合に、1〜25質量%である請求項1〜4のいずれか1項に記載の飽和ポリエステル系樹脂組成物。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の飽和ポリエステル系樹脂組成物を含有することを特徴とするホットメルト接着剤組成物。
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