JP5922985B2 - 湿気硬化型接着剤組成物 - Google Patents
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Landscapes
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Description
一般式(1);
−SiR1 a(OR2)3-a
(但し、R1は炭素数1〜10のアルキル基を、R2は炭素数1〜6のアルキル基を表し、aは0,1又は2である。)
一般式(2);
SiR3 b(OR4)4-b
(但し、R3は炭素数1〜8の分岐していてもよい直鎖状又は環状のアルキル基若しくはフェニル基を、R4はメチル基又はエチル基を表し、bは1又は2である。)
本発明に用いる硬化性樹脂(A)は、分子内にウレタン結合及び/又は尿素結合持ち、末端に上記一般式(1)で表される加水分解性シリル基(以下、単に「加水分解性シリル基という。」)を有し、且つ主鎖がポリオキシアルキレンである硬化性樹脂である。かかる硬化性樹脂(A)としては、公知のものであって、特許第3317353号公報、特許第3030020号公報、特許第3343604号公報、特表2004−518801号公報、特表2004−536957号公報及び特表2005−501146号公報に記載されているものを用いることができる。
本発明に用いる三フッ化ホウ素錯体(C)は、三フッ化ホウ素とルイス塩基との錯体化合物であり、硬化性樹脂(A)及び硬化性樹脂(B)に含まれる架橋性珪素基を縮合反応させることで、硬化性樹脂(A)及び硬化性樹脂(B)を硬化させるための触媒化合物である。三フッ化ホウ素錯体(C)の具体例としては、たとえば、三フッ化ホウ素のアミン錯体、アルコール錯体、エーテル錯体、チオール錯体、スルフィド錯体、カルボン酸錯体、水錯体等が例示される。三フッ化ホウ素錯体の中では、入手の容易さ及び配合のしやすさから、アルコール錯体又はアミン錯体が好ましく、特に、安定性と触媒活性を兼ね備えたアミン錯体が最も好ましい。
本発明に用いるスチレン系粘着付与樹脂(D)は、湿気硬化型接着剤組成物が硬化した硬化皮膜に対して適度な粘着性を与え、ポリエチレン樹脂又はポリプロピレン樹脂の接着性を向上させるものである。また、スチレン系粘着付与樹脂(D)は、その他の粘着付与樹脂に比べて、一般的に透明性に優れているため、本発明で用いられるのである。
本発明で用いる反応性希釈剤(E)は、上記一般式(2)で表される分子量1000未満のアルキルアルコキシシラン化合物又はアリールアルコキシシラン化合物である。反応性希釈剤(E)を配合することによって、ポリオレフィン製被着材への接着性や硬化速度を損なうことなく、低粘度の接着剤組成物が得られる。なお、本発明で用いる反応性希釈剤(E)は、一般式(2)からも明らかなように、その分子内に、アルコキシシリル基以外の反応性基(すなわち、アミノ基、エポキシ基、ビニル基、イソシアネート基、メルカプト基)を含有しないものである。
本発明で用いる塩素化ポリオレフィン樹脂(F)は、質量平均分子量(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法による標準ポリスチレン換算値)10,000〜150,000であり、塩素含有量(JIS K−7229に記載の酸素フラスコ燃焼法)が21〜30質量%の塩素化ポリオレフィン樹脂である。塩素化ポリオレフィン樹脂の質量平均分子量が10,000未満であると、ポリオレフィン製被着材に対する接着性が低下するため好ましくなく、150,000を超えると、硬化性樹脂(A)及び(B)に対する溶解性が低下し、透明な接着剤組成物が得られないので好ましくない。また、塩素化ポリオレフィン樹脂(F)の塩素含有量が21質量%未満になるか又は30質量%を超えると、硬化性樹脂(A)及び(B)に対する溶解性が低下、透明な接着剤組成物が得られないので、好ましくない。塩素化ポリオレフィン樹脂には、無変性タイプのものと変性タイプ(たとえば、酸変性タイプ等)ものがあるが、変性タイプのものは、経時的に着色し透明性を阻害する傾向がある。したがって、本発明においては、特に塩素含有量が23〜30質量%の無変性塩素化ポリオレフィン樹脂を採用するのが好ましい。
本発明に係る湿気硬化型接着剤組成物には、ポリオレフィン製被着材への接着性及び透明性を損なわない範囲において、その他の成分として従来公知の任意の化合物乃至物質を配合することができる。たとえば、本発明で用いる硬化性樹脂(A)以外の各種の樹脂(たとえば、エポキシ樹脂、アクリル系樹脂等)、三フッ化ホウ素錯体(C)以外の硬化触媒、接着性付与成分(例えば、アミノシラン化合物、エポキシシラン化合物、メルカプトシラン化合物、(メタ)アクリルシラン化合物、イソシアネートシラン化合物、ビニルシラン化合物等のシランカップリング剤等)、親水性又は疎水性シリカ系粉体、アクリル樹脂粉末、炭酸カルシウム等の充填剤、アマイドワックス等の揺変剤、酸化カルシウム等の脱水剤、希釈剤、可塑剤、難燃剤、オリゴマー、老化防止剤、紫外線吸収剤、顔料、乾性油等を配合することができる。
本発明に係る湿気硬化型接着剤組成物は、水分の存在下で、架橋性珪素基同士が縮重合することによって硬化するものである。したがって、1液型の組成物として使用する場合、保管又は搬送中は、空気(空気中の水分)と接触しないよう、気密に密封した状態で取り扱われる。そして、使用時には開封して任意の箇所に適用すれば、空気中の水分と接触して反応硬化する。2液型の湿気硬化型接着剤組成物として使用する場合は、少なくとも硬化性樹脂(A)及び硬化性樹脂(B)と三フッ化ホウ素錯体(D)とを別々に供給し、使用時にこれらを混合することで、上述の湿気硬化反応が進行し硬化する。
[硬化性樹脂(A−1)の準備]
反応容器内で、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン206.4質量部を窒素雰囲気下室温で撹拌しながら、アクリル酸メチル172.2質量部(N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシランに対して2モル当量)を1時間かけて滴下し、さらに50℃で7日間反応させることで、分子内にメチルジメトキシシリル基及び第二級アミノ基を有するシラン化合物(SE−1)を得た。
反応容器に、硬化性樹脂(A−1)100質量部を入れ、窒素雰囲気下、80℃まで昇温した。そこに、メタクリル酸メチル37.5質量部、メタクリル酸ラウリル25質量部、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン3.0質量部、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン7.0質量部、及び2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)0.50質量部を混合したモノマー混合液を30分かけて滴下し、重合反応を行った。さらに、80℃で30分反応させた後、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)0.200質量部とメチルエチルケトン10質量部の混合溶液を滴下し、重合反応を行った。次いで、80℃で30分反応させた後、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)0.10質量部とメチルエチルケトン10質量部の混合溶液を滴下し、重合反応を行った。さらに、80℃で3時間反応させた後、メチルエチルケトンを減圧留去することで、硬化性系樹脂(A−1)と、分子内にトリメトキシシリル基を有する硬化性樹脂(B−1)との液状混合物を得た。この液状混合物は、質量比で、硬化性系樹脂(A−1):硬化性樹脂(B−1)=58:42であった。
硬化性系樹脂(A−1)と硬化性樹脂(B−1)の液状混合物100質量部、スチレン系粘着付与樹脂(D)である「FTR8120」(三井化学株式会社製商品名/軟化点120℃/性状:フレーク)25質量部、及び塩素化ポリオレフィン樹脂(F)である「ハードレンDX−530P」(東洋紡績株式会社製商品名/塩素含有量30%/無変性タイプ/性状:ペレット/質量平均分子量100,000)0.2質量部を攪拌機を備えた密閉式反応容器(プラネタリーミキサー)に投入し、常温常圧で10分間混練した。その後、60mmHg以下の減圧下、100〜120℃で加熱しながら1時間撹拌混合した混合物に、スチレン系粘着付与樹脂(D)及び塩素化ポリオレフィン樹脂(F)を溶解させた。これを冷却しながら、さらに撹拌混合を1時間続け、窒素にて解圧後、反応性希釈剤(E)である「QP8−5314」(ダウコーニング社製商品名/フェニルトリメトキシシラン、フェニルメチルジメトキシシラン、シクロヘキシルメチルジメトキシシラン混合物)8質量部、三フッ化ホウ素錯体(C)である三フッ化ホウ素モノエチルアミン錯体0.1質量部及びシランカップリング剤である「KBM903」(信越化学工業株式会社製商品名/3−アミノプロピルトリメトキシシラン)3質量部を添加し、湿気を遮断した密閉条件下で混練することで、湿気硬化型接着剤組成物を得た。得られた湿気硬化型接着剤組成物は、湿気を遮断する密閉容器に充填した。
塩素化ポリオレフィン樹脂(F)である「ハードレンDX−530P」に代えて、「ハードレンDX523−P」(東洋紡績株式会社製商品名/塩素含有量23%/無変性タイプ/性状:ペレット/質量平均分子量100,000)を用いる他は、実施例1と同一の方法で湿気硬化型接着剤組成物を得た。
塩素化ポリオレフィン樹脂(F)である「ハードレンDX−530P」に代えて、「ハードレンDX526−P」(東洋紡績株式会社製商品名/塩素含有量26%/無変性タイプ/性状:ペレット/質量平均分子量100,000)を用いる他は、実施例1と同一の方法で湿気硬化型接着剤組成物を得た。
反応性希釈剤(E)である「QP8−5314」(ダウコーニング社製商品名/フェニルトリメトキシシラン、フェニルメチルジメトキシシラン、シクロヘキシルメチルジメトキシシラン混合物)8質量部に代えて、「KBM103」(信越化学工業株式会社製商品名/フェニルトリメトキシシラン)7質量部を用いる他は、実施例3と同一の方法で湿気硬化型接着剤組成物を得た。
スチレン系粘着付与樹脂(D)である「FTR8120」の配合量を25質量部から20質量部に減ずると共に、塩素化ポリオレフィン樹脂(F)である「ハードレンDX526−P」の配合量を0.2質量部から0.15質量部に減ずる他は、実施例3と同一の方法で湿気硬化型接着剤組成物を得た。
塩素化ポリオレフィン樹脂(F)である「ハードレンDX−530P」に代えて、「スーパークロン892LS」(日本製紙ケミカル株式会社製商品名/塩素含有量22%/酸変性タイプ/性状:ペレット/質量平均分子量60,000)を用いる他は、実施例1と同一の方法で湿気硬化型接着剤組成物を得た。
塩素化ポリオレフィン樹脂(F)である「ハードレンDX−530P」に代えて、「ハードレンHM−21P」(東洋紡績株式会社製商品名/塩素含有量21%/酸変性タイプ/性状:ペレット/質量平均分子量45,000)を用いる他は、実施例1と同一の方法で湿気硬化型接着剤組成物を得た。
スチレン系粘着付与樹脂(D)及び塩素化ポリオレフィン樹脂(F)を配合しない他は、実施例1と同一の方法で湿気硬化型接着剤組成物を得た。
液状混合物100質量部に代えて硬化性系樹脂(A−1)100質量部を用いる他は、実施例1と同一の方法で湿気硬化型接着剤組成物を得た。
液状混合物100質量部に代えて「サイリルMA440」(株式会社カネカ製商品名)を用る他は、実施例1と同一の方法で湿気硬化型接着剤組成物を得た。なお、「サイリルMA440」は、分子内にウレタン結合、尿素結合共に持たず、末端に一般式(1)で表される加水分解性シリル基を有し、且つ主鎖がポリオキシアルキレンである硬化性樹脂(変成シリコーン樹脂)と硬化性樹脂(B)に相当する樹脂との混合物である。
塩素化ポリオレフィン樹脂(F)を配合しない他は、実施例1と同一の方法で湿気硬化型接着剤組成物を得た。
スチレン系粘着付与樹脂(D)に代えて「「YSポリスターU115」(ヤスハラケミカル株式会社製商品名/テルペンフェノール系粘着付与樹脂/軟化点115℃)を用いる他は、実施例1と同一の方法で湿気硬化型接着剤を得た。
塩素化ポリオレフィン樹脂(F)である「ハードレンDX−530P」に代えて、「ハードレン13−LP」(東洋紡績株式会社製商品名/塩素含有量26%/無変性タイプ/性状:ペレット/質量平均分子量220,000)を用いる他は、実施例1と同一の方法で湿気硬化型接着剤を得た。
塩素化ポリオレフィン樹脂(F)である「ハードレンDX−530P」に代えて、「ハードレンM−28P」(東洋紡績株式会社製商品名/塩素含有量20%/酸変性タイプ/性状:ペレット/質量平均分子量70,000)を用いる他は、実施例1と同一の方法で湿気硬化型接着剤を得た。
塩素化ポリオレフィン樹脂(F)である「ハードレンDX−530P」に代えて、「ハードレンF−7P」(東洋紡績株式会社製商品名/塩素含有量20%/酸変性タイプ/性状:ペレット/質量平均分子量100,000)を用いる他は、実施例1と同一の方法で湿気硬化型接着剤を得た。
塩素化ポリオレフィン樹脂(F)である「ハードレンDX−530P」に代えて、「ハードレンF−2P」(東洋紡績株式会社製商品名/塩素含有量20%/酸変性タイプ/性状:ペレット/質量平均分子量65,000)を用いる他は、実施例1と同一の方法で湿気硬化型接着剤を得た。
塩素化ポリオレフィン樹脂(F)である「ハードレンDX−530P」に代えて、「ハードレンF−6P」(東洋紡績株式会社製商品名/塩素含有量20%/酸変性タイプ/性状:ペレット/質量平均分子量50,000)を用いる他は、実施例1と同一の方法で湿気硬化型接着剤を得た。
塩素化ポリオレフィン樹脂(F)である「ハードレンDX−530P」に代えて、「スーパークロン814HS」(日本製紙ケミカル株式会社製商品名/塩素含有量41%/酸変性タイプ/性状:ペレット/質量平均分子量15,000)を用いる他は、実施例1と同一の方法で湿気硬化型接着剤を得た。
スチレン系粘着付与樹脂(D)を用いない他は、実施例1と同一の方法で湿気硬化型接着剤を得た。
塩素化ポリオレフィン樹脂(F)である「ハードレンDX−530P」に代えて、「スーパークロン851LS」(日本製紙ケミカル株式会社製商品名/塩素含有量19%/酸変性タイプ/性状:ペレット/質量平均分子量60,000)を用いる他は、実施例1と同一の方法で湿気硬化型接着剤を得た。
(1)外観
目視により透明性、相溶性及び色調を評価した。
(2)粘度(Pa・s)
23℃±2℃の条件下で、B型粘度計を用い、回転数10回転/分の条件で各湿気硬化型接着剤組成物の粘度(Pa・s)を測定した。
(3)硬化速度(秒) 各湿気硬化型樹脂組成物を23℃±2℃で相対湿度50±5%の雰囲気に暴露した直後を開始時間とし、表面に硬化皮膜が形成されるまでの時間(秒)とした。硬化皮膜が形成された時間(秒)は、指触により暴露された各湿気硬化型樹脂組成物の表面を触って指に湿気硬化型樹脂組成物が付着しなくなる時間(秒)とした。
幅25mm×長さ150mm×厚さ3mmのポリプロピレン製板( 新神戸電気株式会社製/神戸ポリシートPP−007) の表面をアルコール拭きにより脱脂した。その後、ポリプロピレン製板の表面と、帆布(ポスコ株式会社製/チェリーダイア9号綿帆布)の表面の双方に塗布量130g/m2(=0.013g/cm2)で各湿気硬化型接着剤組成物を塗布し、ポリプロピレン製板の全幅に亙って帆布を直ちに貼り合わせて圧締し、7日間養生した。得られた試験体の帆布を把持して長さ方向(ポリプロピレン製板に対して180°方向)に剥離速度200mm/分で引っ張り、180°剥離接着強さ(N/25mm)を求めた。これを表1中で「PP接着強さ」として示した。
(5)ポリエチレンに対する剥離接着強さ(N/25mm)
幅25mm×長さ150mm×厚さ3mmのポリエチレン製板( 新神戸電気株式会社製/神戸ポリシートELN) の表面をアルコール拭きにより脱脂した。その後、ポリエチレン製板の表面と、帆布(ポスコ株式会社製/チェリーダイア9号綿帆布)の表面の双方に塗布量130g/m2(=0.013g/cm2)で各湿気硬化型接着剤組成物を塗布し、ポリエチレン製板の全幅に亙って帆布を直ちに貼り合わせて圧締し、7日間養生した。得られた試験体の帆布を把持して長さ方向(ポリエチレン製板に対して180°方向)に剥離速度200mm/分で引っ張り、180°剥離接着強さ(N/25mm)を求めた。これを表1中で「PE接着強さ」として示した。
0.5mm厚のアクリル板に、3mm厚で各湿気硬化型接着剤組成物を塗布した各試験体を、直ちに色彩・濁度同時測定器「COH−400」(日本電色工業株式会社製)を用いて溶液(未硬化の状態)の濁度(%)を測定した。この後、各試験体を23±2℃で相対湿度50±5%の雰囲気下で7日間養生して硬化させた後、色彩・濁度同時測定器「COH−400」を用いて硬化皮膜の濁度(%)を測定した。溶液の濁度(%)が40以下であれば、実用上十分な透明性を有しており、皮膜の濁度(%)が30以下であれば、実用上十分な透明性を有していると判断できる。
(7)色差
0.5mm厚のアクリル板に、3mm厚で各湿気硬化型接着剤組成物を塗布した各試験体を、直ちに色彩・濁度同時測定器「COH−400」を用いて溶液状態のX,Y及びZの値を測定した。そして、YI=100(1.28X−1.06Z)/Yの計算式にて算出した値を溶液の色差とした。この後、各試験体を23±2℃で相対湿度50±5%の雰囲気下で7日間養生して硬化させた後、色彩・濁度同時測定器「COH−400」を用いて硬化皮膜のX,Y及びZの値を測定した。そして、YI=100(1.28X−1.06Z)/Yの計算式にて算出した値を硬化皮膜の色差とした。溶液及び皮膜のYIの値が2以下であれば実用上無色であると判断できる。
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外観 粘度 硬化速度 PP接着強さ PE接着強さ
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
実施例1 透明液状 94 150 31.0 14.0
実施例2 透明液状 92 150 30.0 16.0
実施例3 透明液状 94 150 41.0 16.0
実施例4 透明液状 95 120 35.0 13.0
実施例5 透明液状 75 150 35.0 15.0
実施例6 透明液状 90 150 28.5 14.5
実施例7 透明液状 88 150 43.5 16.5
比較例1 透明液状 30 110 0.5 0.5
比較例2 半透明液状 58 180 15.0 6.0
比較例3 透明液状 52 未硬化(注2) − −
比較例4 透明液状 85 120 12.0 6.0
比較例5 褐色液状 75 190 25.0 12.0
比較例6 (注1) − − − −
比較例7 (注1) − − − −
比較例8 (注1) − − − −
比較例9 (注1) − − − −
比較例10 (注1) − − − −
比較例11 淡黄色液状 95 110 30.0 13.5
比較例12 半透明液状 32 110 10.0 3.0
比較例13 (注1) − − − −
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(注1)は、塩素化ポリオレフィン樹脂(F)である「ハードレン13−LP」、「ハードレンM−28P」、「ハードレンF−7P」、「ハードレンF−2P」、「ハードレンF−6P」及び「スーパークロン851LS」が硬化性樹脂(A−1)及び(B−1)の液状混合物に溶解せず、ペレットがそのまま残存しているため、実用化できず、その余の評価を行わなかったものである。
(注2)は、湿気硬化型接着剤組成物が硬化しないため、その余の評価は行わなかったものである。
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
溶液の濁度 皮膜の濁度 溶液の色差 皮膜の色差
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
実施例1 38.8 26.4 1.8 1.5
実施例2 34.7 22.5 1.6 1.1
実施例3 36.5 24.8 1.9 1.4
実施例4 39.6 28.5 1.9 1.3
実施例5 38.0 28.4 1.7 1.2
実施例6 25.3 23.9 1.6 1.8
実施例7 25.6 18.1 1.6 1.1
比較例1 15.0 25.4 1.5 1.1
比較例2 45.5 32.0 1.8 1.3
比較例3 − − − −
比較例4 10.5 22.3 1.3 1.1
比較例5 58.6 56.8 46.8 40.8
比較例6 − − − −
比較例7 − − − −
比較例8 − − − −
比較例9 − − − −
比較例10 − − − −
比較例11 38.4 31.0 2.5 2.0
比較例12 71.9 61.5 1.3 1.3
比較例13 − − − −
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
Claims (6)
- 分子内にウレタン結合及び/又は尿素結合持ち、末端に下記一般式(1)で表される加水分解性シリル基を有し、且つ主鎖がポリオキシアルキレンである硬化性樹脂(A)、
下記一般式(1)で表される加水分解性シリル基を分子内に有し、且つ、主鎖がビニル共重合体である硬化性樹脂(B)、
三フッ化ホウ素錯体(C)、
スチレン系粘着付与樹脂(D)、
下記一般式(2)で表される分子量1000未満のアルキルアルコキシシラン化合物又はアリールアルコキシシラン化合物である反応性希釈剤(E)及び
質量平均分子量10,000〜150,000で塩素含有量が21〜30質量%の塩素化ポリオレフィン樹脂(F)
を含有することを特徴とする透明性に優れた湿気硬化型接着剤組成物。
一般式(1);
−SiR1 a(OR2)3-a
(但し、R1は炭素数1〜10のアルキル基を、R2は炭素数1〜6のアルキル基を表し、aは0,1又は2である。)
一般式(2);
SiR3 b(OR4)4-b
(但し、R3は炭素数1〜8の分岐していてもよい直鎖状又は環状のアルキル基若しくはフェニル基を、R4はメチル基又はエチル基を表し、bは1又は2である。) - 塩素化ポリオレフィン樹脂(F)が、塩素含有量23〜30質量%の無変性塩素化ポリオレフィン樹脂である請求項1記載の透明性に優れた湿気硬化型接着剤組成物。
- 硬化性樹脂(A)と硬化性樹脂(B)の総和100質量部に対し、スチレン系粘着付与樹脂(D)が5.0〜50質量部配合されてなる請求項1記載の透明性に優れた湿気硬化型接着剤組成物。
- 硬化性樹脂(A)と硬化性樹脂(B)の総和100質量部に対し、反応性希釈剤(E)が0.5〜20質量部配合されてなる請求項1乃至3のいずれか一項に記載の透明性に優れた湿気硬化型接着剤組成物。
- 硬化性樹脂(A)と硬化性樹脂(B)の総和100質量部に対し、塩素化ポリオレフィン樹脂(F)が0.01〜1.0質量部配合されてなる請求項1〜4のいずれか一項に記載の湿気硬化型接着剤組成物。
- 請求項1〜5のいずれか一項に記載の透明性に優れた湿気硬化型接着剤組成物を用い、ポリオレフィン製被着材を接着させることを特徴とする接着方法。
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