JP6146571B2 - マイクロカプセル型硬化性樹脂組成物 - Google Patents

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Description

本発明は、マイクロカプセル型硬化性樹脂組成物に関し、更に詳しくは、例えば、ねじ等の螺着部材(ねじ式締め固定具)の固着、緩み止め等に使用するマイクロカプセル型硬化性樹脂組成物に関する。
従来、ねじ、ボルト、ナット、ビス等の螺着部材を接着するためのマイクロカプセル型接着剤が広く知られている。また、該マイクロカプセルを効率よく破壊させる目的、接着剤の流動性をコントロールする目的、接着剤の粘度を高めたりする目的等のために、マイクロカプセル型接着剤にシリカ、アルミナ、炭酸カルシウム等の無機充填剤を配合することも知られている。例えば、皮膜形成能を有する重合体により、水中に乳化された(メタ)アクリロイル基を有する単量体、アミノ樹脂を壁膜とするカプセル化された有機過酸化物、並びに該有機過酸化物とレドックスを形成する還元剤からなる接着剤組成物の皮膜をネジ部に形成させたファスナが知られており、該ファスナは、その皮膜が接着剤組成物の塗布及び乾燥を複数回重ねることにより形成されたものであることを特徴としている(特許文献1)。該接着剤組成物には、トルク調整剤として、シリカ、アルミナ又は炭酸カルシウムの微粉末、チタン酸カリ繊維、ガラス質又はセラミック質のマイクロバルーンを、(メタ)アクリロイル基を有する単量体100重量部に対して30重量部以下の量で添加し得ることが記載されている。そして、実施例では、40〜50μmの粒径を有するホウ珪酸ガラスが使用されている。また、皮膜形成能を持つ重合体により水中に乳化された(メタ)アクリロイル基を有する単量体、カプセル化された有機過酸化物、及び、当該有機過酸化物とレドックス系を形成する還元剤の所定量から成る混合物を実質的に酸素の不存在下で撹拌することを特徴とする接着剤の製造法が知られている(特許文献2)。該接着剤には、チキソトロピック性を付与するために、タルク、シリカ、アルミナ又は炭酸カルシウムを使用し得ることが記載されている。また、2金属隣接面をシーリングする方法において、(a)(メタ)アクリル酸エステル単量体類から選択される重合可能な液状単量体、(b)一次遊離基重合開始剤及び(c)促進剤/二次重合開始剤の組合せの少なくとも一方がマイクロカプセル化されたシーリング組成物を使用することが開示されている(特許文献3)。実施例においては、増粘剤としてシリカを使用することが記載されている。
上記のほかにも、マイクロカプセル型接着剤にシリカ等の無機充填剤を配合する発明が知られている。例えば、(a)1種以上の有機過酸化物を内包物としたマイクロカプセル、(b)分子の末端又は側鎖に、少なくとも1つ以上の重合性二重結合を有する化合物の1種以上、(c)有機過酸化物とレドックス系を形成する1種以上の促進剤、(d)プラスチゾルを主成分とする配合物を混合加熱して得られる硬化性組成物が開示されている(特許文献4)。該発明は、(d)プラスチゾルを配合して硬化性組成物を粘弾性流体状にするものである。ここで、成分(a)として、パーオキサイド、ハイドロパーオキサイド、パーエステル及びパーアミド類が挙げられ、成分(b)としては、分子の末端又は側鎖に(メタ)アクリロイル基を有する化合物が挙げられ、かつ、成分(c)として、アミン類、スルフィミド類等の従来公知の物質が挙げられている。また、摩擦係数を向上させるノンスリップ剤として、粒子径0.1〜10μmの球状、好ましくは真球状シリカ粉を上記硬化性組成物に配合し得ることが記載されている。また、(A)(1)1種以上の重合促進剤、(2)分子の末端又は側鎖に、少なくとも1つ以上の重合性二重結合を有する化合物の1種以上、(3)水に溶解後酸性を示す酸性物質の1種以上、(4)乳化能がありかつ、前記(3)の酸性物質により水不溶化する水性バインダーを混合することにより得られるサスペンジョン溶液、及び、(B)1種以上の重合開始剤を内包するマイクロカプセルを含む、ねじ部材等に用いられるプレコート型接着剤組成物が開示されている(特許文献5)。該発明においては、上記のサスペンジョン溶液に、更に、コロイダルシリカ溶液を加えることによりサスペンジョン粒子の安定性を高めることが記載されている。また、樹脂系接着剤を封入してあるマイクロカプセル及び微粒子状無機質充填剤を、揮発性有機溶剤に硬化剤及び/又は硬化触媒と樹脂系結合剤とを溶解して作られた溶液内に懸濁させてなる懸濁液、及び噴射剤を含有する接着剤組成物、あるいは、硬化剤及び/又は硬化触媒を封入してあるマイクロカプセル及び微粒子状無機質充填剤を、揮発性有機溶剤に樹脂系接着剤と樹脂系結合剤とを溶解して作られた溶液内に懸濁させてなる懸濁液、及び噴射剤を含有する接着剤組成物であって、霧化されたエアゾールスプレー状態で塗着されることを特徴とする、ネジ式締め固定具の緩み止め用にプレコートされるエアゾル型スプレー用接着剤組成物が開示されている(特許文献6)。該発明は、マイクロカプセルの粒径、充填剤の粒径、接着剤液の粘度を調整することにより、長時間保存後であっても接着剤液を安定な懸濁状態に保ち、かつ、エアゾル容器から噴霧できる接着剤組成物を得るものである。ここで、微粒子状無機質充填剤として、シリカ、炭酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、カオリン、アルミナ、タルク等が適しており、かつ、該微粒子状無機質充填剤は、増量と機械強度の増強の作用を有するものであることが記載されている。また、芯材としてエポキシ樹脂を、壁材としてアルデヒド系樹脂、又は尿素樹脂を含むマイクロカプセル(A)、乳化能を有するバインダー樹脂を含むエマルジョン(B)、水溶性又は水分散性のアミン系硬化剤(C)、及び、アルキルビニルエーテルと無水マレイン酸との共重合体の加水分解中和物、又は、アルキルビニルエーテルと無水マレイン酸との共重合体のアルキルジエン架橋物の加水分解中和物(D)を含むマイクロカプセル型接着剤組成物が開示されている(特許文献7)。該発明は、保存性に優れ、塗布時に液垂れすることがなく、かつ、乾燥時に塗膜ムラが起きない接着剤組成物を提供するものである。該接着剤組成物において、更に、充填剤として、シリカ、アルミナ、タルク、炭酸カルシウム、マイカ、カオリン等を含めることができることが記載されている。
上記のようにマイクロカプセル型接着剤にシリカ等の無機充填剤を配合する種々の接着剤組成物が知られているが、これらの組成物は、ボルト、ナット等のネジ部にプレコートして使用すると、ねじ込んだ際に組成物の乾燥被膜が削りカス状になってネジ部から生じて周辺部に飛散して付着するという問題があった。このような削りカスの飛散は、電子部品に使用した際に、その摺動部及び精密部品等の機械類の作動不良、ノイズの発生、スイッチ等の通電不良等を引き起こす原因となる。そこで、このような削りカスの飛散を防止するための検討がなされている。例えば、重合性ポリ(メタ)アクリレートと、重合開始剤と、重合触媒と、(メタ)アクリル酸エステルポリマーから成るバインダーと、充填剤とを含有し、前記重合性ポリ(メタ)アクリレートを前記重合開始剤又は重合触媒と共にマイクロカプセルに封入したことを特徴とする重合性封着組成物が開示されている(特許文献8)。該重合性封着組成物は、ボルト、ナット等のネジ山を有する締付け具の螺合部にコーティングして使用されるものであり、該重合性封着組成物を使用すれば、ねじ込んだ際に組成物の乾燥被膜が削りカス状になってネジ部から出ることを防止し得るものである。ここで使用されている充填剤は、耐熱性の向上、及び、重合性封着組成物をネジ等の螺合部に塗布した際にマイクロカプセルの破壊を促す目的で使用されているものである。該充填剤としては、例えば、シリカ粉、炭酸カルシウム、タルク、珪藻土、クレー等の無機充填物が挙げられており、該無機充填物は、マイクロカプセル100重量部に対して10〜30重量部で使用されることが記載されている。
特開平7−42719号公報 特開昭64−1780号公報 特開平9−249872号公報 特開平11−50013号公報 特開平10−130587号公報 特開平11−349917号公報 国際公開第2005/054393号パンフレット 特開平1−108284号公報
本発明は、被着体、例えば、螺着部材に塗布して締付けた際にカス発生が殆どなく、加えて、被着体への塗布性が優れていることから塗布ムラが発生せず、かつ、接着強度及びその耐久性にも優れたマイクロカプセル型硬化性樹脂組成物を提供するものである。
本出願人が提案した上記特許文献8記載の重合性封着組成物によれば、螺着部材に塗布して締付けた際にカス発生を防止することが可能である。特許文献8記載の重合性封着組成物は、マイクロカプセルに封入されるポリ(メタ)アクリレートの粘度を100cps以下にすることにより、上記の効果を達成するものである。このようにポリ(メタ)アクリレートの粘度を低くするためには、希釈モノマー又は可塑剤等を使用しなければならず、それ故、得られた塗膜の接着強度(固着力)が低下してしまうという問題が生じた。
そこで、本発明者は、上記の問題を解決すべく、更に検討した。上記の特許文献に記載されているように、従来、マイクロカプセルを効率よく破壊させる目的でシリカ、アルミナ、炭酸カルシウム等の無機充填剤を配合することは知られていた。しかし、いずれの無機充填剤を配合しても、マイクロカプセルの破壊を促進することはできるものの、螺着部材に塗布して締付けた際にカスが発生するという問題が生じた。そこで、本発明者は、更に検討を重ねたところ、従来、カスを発生させてしまうという問題を引き起こしていた多種類の無機充填剤の中から、マイカ粒子を選び出し、そして、それを無機充填剤粒子、例えば、珪藻土、タルク、シリカ等と組み合わせ、かつ、これら粒子の平均粒径を下記所定値にコントロールし、加えて、これら粒子の配合量及び配合比を下記所定範囲に定めれば、得られたマイクロカプセル型硬化性樹脂組成物の接着強度及び塗布性を低下させることなく、螺着部材に塗布して締付けた際にカス発生を防止することが可能であることを見出し、本発明を完成したのである。
即ち、本発明は、
(1)(A)硬化性化合物(a)を内包したマイクロカプセル、(B)成分(a)を硬化させ得る物質、及び、(C)マイクロカプセルを被着体に接着し得るバインダーを含むマイクロカプセル型硬化性樹脂組成物であって、全マイクロカプセルの合計100質量部に対して、(D)平均粒径10〜150μmのマイカ1〜25質量部、及び、(E)平均粒径3〜50μmの無機充填剤(但し、マイカを除く。)1〜25質量部を含み、かつ、成分(D)と成分(E)との質量比が、成分(D)1.0に対して成分(E)0.2〜2.0であることを特徴とするマイクロカプセル型硬化性樹脂組成物である。
好ましい態様として、
(2)成分(E)が、珪藻土、タルク、シリカ、アルミナ、クレー、炭酸カルシウム、ケイ酸カルシウム及びカオリンより成る群から選ばれる、上記(1)記載のマイクロカプセル型硬化性樹脂組成物、
(3)成分(E)が、珪藻土、タルク及びシリカより成る群から選ばれる、上記(1)記載のマイクロカプセル型硬化性樹脂組成物、
(4)成分(A)の平均粒径が50〜500μmである、上記(1)〜(3)のいずれか一つに記載のマイクロカプセル型硬化性樹脂組成物、
(5)成分(A)の平均粒径が100〜300μmである、上記(1)〜(3)のいずれか一つに記載のマイクロカプセル型硬化性樹脂組成物、
(6)成分(D)の平均粒径が50〜150μmである、上記(1)〜(5)のいずれか一つに記載のマイクロカプセル型硬化性樹脂組成物、
(7)成分(D)の平均粒径が100〜150μmである、上記(1)〜(5)のいずれか一つに記載のマイクロカプセル型硬化性樹脂組成物、
(8)成分(D)がフレーク状である、上記(1)〜(7)のいずれか一つに記載のマイクロカプセル型硬化性樹脂組成物、
(9)成分(E)の平均粒径が5〜30μmである、上記(1)〜(8)のいずれか一つに記載のマイクロカプセル型硬化性樹脂組成物、
(10)成分(E)の平均粒径が5〜25μmである、上記(1)〜(8)のいずれか一つに記載のマイクロカプセル型硬化性樹脂組成物、
(11)成分(E)が不定形状である、上記(1)〜(10)のいずれか一つに記載のマイクロカプセル型硬化性樹脂組成物、
(12)成分(D)を、成分(A)100質量部に対して5〜20質量部含む、上記(1)〜(11)のいずれか一つに記載のマイクロカプセル型硬化性樹脂組成物、
(13)成分(E)を、成分(A)100質量部に対して5〜15質量部含む、上記(1)〜(11)のいずれか一つに記載のマイクロカプセル型硬化性樹脂組成物、
(14)成分(D)と成分(E)との質量比が、成分(D)1.0に対して成分(E)0.25〜1.75である、上記(1)〜(13)のいずれか一つに記載のマイクロカプセル型硬化性樹脂組成物、
(15)成分(D)と成分(E)との質量比が、成分(D)1.0に対して成分(E)0.3〜1.5である、上記(1)〜(13)のいずれか一つに記載のマイクロカプセル型硬化性樹脂組成物、
(16)成分(a)が、(メタ)アクリレート化合物及びエポキシ化合物より成る群から選ばれる1種以上である、上記(1)〜(15)のいずれか一つに記載のマイクロカプセル型硬化性樹脂組成物、
(17)成分(B)が、成分(a)とは別個のマイクロカプセルに内包されている、上記(1)〜(16)のいずれか一つに記載のマイクロカプセル型硬化性樹脂組成物、
(18)成分(B)が過酸化物である、上記(1)〜(17)のいずれか一つに記載のマイクロカプセル型硬化性樹脂組成物、
(19)成分(C)が(メタ)アクリル酸エステル(共)重合体エマルジョンである、上記(1)〜(18)のいずれか一つに記載のマイクロカプセル型硬化性樹脂組成物、
(20)上記の被着体が螺着部材である、上記(1)〜(19)のいずれか一つに記載のマイクロカプセル型硬化性樹脂組成物
を挙げることができる。
本発明のマイクロカプセル型硬化性樹脂組成物は、被着体、例えば、螺着部材に塗布して締付けた際にカス発生が殆どない。また、被着体への塗布性が優れていることから塗布ムラが発生しないので、均一な塗膜の形成が容易であり、また、被着体、例えば、螺着部材に塗布して締付けた際に均一の力で締め込み容易であると共に、バラツキのない安定した接着力が得られる。加えて、優れた接着強度が得られるばかりではなく、接着強度の耐久性にも優れている。
図1は、2種類のマイクロカプセル型硬化性樹脂組成物を螺着部材に塗布した際のカス発生度合いの相違を示した図面である。(実施例4及び比較例8)
本発明のマイクロカプセル型硬化性樹脂組成物は、(A)硬化性化合物(a)を内包したマイクロカプセル、(B)成分(a)を硬化させ得る物質、及び、(C)マイクロカプセルを被着体に接着し得るバインダーを含み、加えて、(D)所定の平均粒径を有するマイカ、及び、(E)所定の平均粒径を有する無機充填剤を所定量及び所定比率で含むことを特徴とする。
成分(D)マイカの平均粒径は、上限が150μm、好ましくは140μmであり、下限が10μm、好ましくは50μm、より好ましくは100μmである。上記下限未満では、マイクロカプセルを良好に破壊し得ないことがあり、一方、上記上限を超えると、マイクロカプセル型硬化性樹脂組成物の被着体への塗布性が悪くなるため好ましくない。ここで、該平均粒径は、レーザー回折法により測定したD50(累積50%径)であり、例えば、ベックマン・コールター社製粒度分布測定装置LS100Qにより測定した値を使用することができる。成分(C)マイカはフレーク状であることが好ましい。
成分(E)無機充填剤の平均粒径は、上限が50μm、好ましくは30μm、より好ましくは25μmであり、下限が3μm、好ましくは5μmである。上記下限未満では、カス発生量が多くなると共に、マイクロカプセル型硬化性樹脂組成物の被着体への塗布性が悪くなる。一方、上記上限を超えると、マイクロカプセル型硬化性樹脂組成物の被着体への塗布性が悪くなるため好ましくない。ここで、該平均粒径は、上記と同じく、レーザー回折法により測定したものである。成分(E)無機充填剤としては、マイカを除き、上記の平均粒径を有するものであれば、特に制限はない。好ましくは、珪藻土、タルク、シリカ、アルミナ、クレー、炭酸カルシウム、ケイ酸カルシウム及びカオリンより成る群から選ばれ、より好ましくは、珪藻土、タルク及びシリカより成る群から選ばれる。成分(E)無機充填剤は不定形状であることが好ましい。
成分(D)マイカ粒子の含有量は、マイクロカプセル型硬化性樹脂組成物中に含まれる全マイクロカプセルの合計100質量部に対して、上限が、25質量部、好ましくは20質量部、より好ましくは17.5質量部、更に好ましくは16質量部であり、下限が、1質量部、好ましくは5質量部、より好ましくは7質量部、更に好ましくは7.5質量部である。上記上限を超えては、カス発生量が多くなり、一方、上記下限未満では、カス発生量が多くなるばかりではなく、マイクロカプセルを良好に破壊し得ないことがあり、更には、マイクロカプセル型硬化性樹脂組成物の被着体への塗布性が悪くなる。成分(E)無機充填剤の含有量は、マイクロカプセル型硬化性樹脂組成物中に含まれるマイクロカプセルの合計100質量部に対して、上限が、25質量部、好ましくは20質量部、より好ましくは17.5質量部、更に好ましくは15質量部であり、下限が、1質量部、好ましくは5質量部、より好ましくは7.5質量部である。上記上限を超えては、カス発生量が多くなり、一方、上記下限未満では、カス発生量が多くなるばかりではなく、マイクロカプセルを良好に破壊し得ないことがあり、更には、マイクロカプセル型硬化性樹脂組成物の被着体への塗布性が悪くなる。ここで、マイクロカプセル型硬化性樹脂組成物中に含まれるマイクロカプセルとは、硬化性化合物(a)を内包したマイクロカプセル(A)に限られず、成分(a)を硬化させ得る物質(B)をマイクロカプセル化したときには、該マイクロカプセルも含むものである。
成分(D)マイカと成分(E)無機充填剤との質量比は、成分(D)1.0に対して、成分(E)の下限が0.2、好ましくは0.25、更に好ましくは0.3であり、一方、上限が2.0、好ましくは1.75、更に好ましくは1.5である。成分(E)が上記下限未満であると、マイクロカプセルを良好に破壊し得ないことがあり、上記上限を超えると、カス発生量が多くなる。
マイクロカプセル(A)中に含まれる硬化性化合物(a)としては、好ましくはアクリル若しくはメタクリル官能性化合物(本願明細書及び特許請求の範囲において、これらを合わせて(メタ)アクリレート化合物ということがある。)又はエポキシ官能性化合物(本願明細書及び特許請求の範囲において、エポキシ化合物ということがある。)が使用される。(メタ)アクリレート化合物としては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、メトキシエチル(メタ)アクリレート、n−ブトキシエチル(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレート、3−クロロ−2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、2−シアノエチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、2−クロロエチル(メタ)アクリレート、2−ブロモエチル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、アセトキシエチル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、メトキシエトキシエチル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、フタル酸(メタ)アクリロイルオキシエチルエステル等のモノ(メタ)アクリレート;エチレングリコール、1,2−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、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、グリセリン、ペンタエリスリトール、1,2,6−ヘキサントリオール、水素化ビスフェノールA等のポリオールのポリ(メタ)アクリレート、上記のポリオールと多塩基酸又はその酸無水物、(メタ)アクリル酸を出発原料として脱水縮合エステル化反応により得られるポリエステルポリ(メタ)アクリレート等が挙げられ、これらのポリ(メタ)アクリレートは単独で又は二種以上を組み合わせた混合物として使用することができる。上記のポリ(メタ)アクリレートのうち、グリシジルメタクリレートエステル系のものが、接着力が大きく好ましい。エポキシ化合物としては、分子内にエポキシ基を持つ非水溶性又は難溶性のエポキシ樹脂が用いられる。例えば、ビスフェノールAとエピクロルヒドリンとを反応させて得られるビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールFとエピクロルヒドリンとを反応させて得られるビスフェノールF型エポキシ樹脂、及び、ノボラック樹脂とエピクロルヒドリンとを反応させて得られるノボラック型エポキシ樹脂等、公知のエポキシ樹脂が挙げられる。
硬化性化合物(a)は、マイクロカプセルに内包される。これにより、成分(a)と、成分(a)を硬化させ得る物質(B)との直接的な接触を避けることができ、マイクロカプセル型硬化性樹脂組成物の保存安定性を確保することができる。マイクロカプセル壁を構成する物質としては、従来公知のものを使用することができる。例えば、ゼラチン、アルデヒド樹脂又は尿素樹脂が用いられる。ここで、アルデヒド樹脂としては、例えば、尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂等が挙げられ、尿素樹脂としては、例えば、ポリウレア樹脂、ポリウレタン樹脂等が挙げられる。該マイクロカプセルの平均粒子径は、撹拌速度、撹拌時間等を調節することで所望の値にすることができる。本発明においては、好ましくは50〜500μm、より好ましくは100〜300μm、更に好ましくは120〜200μmである。通常、150μm程度である。ここで、平均粒子径は、次のようにして求めたものである。即ち、任意に抽出したマイクロカプセルを、走査型電子顕微鏡を用いて写真撮影し、その粒子径を測定する。これを100個のカプセルについて実施し、その平均値を平均粒子径とした。粒子径が上記下限未満では、本発明の効果であるカス発生の低減作用が小さくなり、また、粒子全体の表面積が大きくなるため、マイクロカプセル壁を構成する物質の量との関係で、個々のカプセル壁が薄くなりカプセル自体の安定性が低下し、マイクロカプセル型硬化性樹脂組成物の貯蔵安定性が悪くなることがある。一方、粒子径が上記上限を超えると、螺合部の螺着が困難となってしまい、また、カプセル壁膜の強度が低下し、上記樹脂組成物の均一な硬化が損なわれることがある。
成分(a)と上記のマイクロカプセル壁を構成する物質との質量比は、成分(a)1.0に対して、マイクロカプセル壁を構成する物質が、好ましくは0.1〜2.0、より好ましくは0.1〜1.5である。通常、成分(a)1.0に対して0.2〜0.9程度である。上記下限未満では、カプセル壁が薄くなり過ぎることから、カプセルの安定性が低下し、カプセル化が困難となる。また、マイクロカプセル型硬化性樹脂組成物の貯蔵安定性が悪くなることがある。一方、上記上限を超えると、壁材が厚くなり過ぎ、例えば、螺着時にカプセルが十分に破壊しないことがあり、その結果、硬化が速やかに進行しないことがある。
硬化性化合物(a)を内包するマイクロカプセル(A)は、公知のマイクロカプセル化法、例えば、界面重合法、in−situ法、不溶化沈殿法、コアセルベーション法等を使用して製造することができる。例えば、特開2000−15087号公報等に記載されている方法を使用して製造することができる。
成分(a)を硬化させ得る物質(B)としては、成分(a)が(メタ)アクリレート化合物であるときには、好ましくは過酸化物、より好ましくは有機過酸化物が使用される。有機過酸化物としては、例えば、過酸化ベンゾイル、2,5−ジハイドロパーオキサイド、シクロヘキサンパーオキサイド、t−ブチルパーオキシマレイン酸、ラウロイルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン等が挙げられる。これらは、単独又は二種以上を組み合わせて使用することができる。また、成分(a)がエポキシ化合物であるときには、好ましくはアミン系化合物、酸無水物、ポリフェノール化合物等が使用される。例えば、イミダゾール、1,3−ビス−4−ピペリジルプロパン、1,6−ヘキサイジアミン、メチレンジアニリン、置換アルキルレジンアミン、アルキレンジアミンと反応させた二量化不飽和脂肪酸(Versamid125)の液体ポリアミド等の不揮発性アミン類、揮発性液状アミンと酸を反応させた不揮発性の固体アミン塩、アミン付加化合物、及び、水不溶性のポリアミド樹脂等が挙げられる。成分(B)は、成分(a)とは別個のマイクロカプセルに内包されていることが好ましい。成分(a)及び成分(B)を、夫々、別個のマイクロカプセルに内包することにより、保存安定性をより一層高めることができる。成分(B)を内包するマイクロカプセルの製造方法、並びに、マイクロカプセル壁を構成する物質、マイクロカプセルの粒子径、及び、成分(B)と上記のマイクロカプセル壁を構成する物質との質量比等は、上記成分(A)の場合と同様である。
マイクロカプセルを被着体に接着し得るバインダー(C)としては、乾燥後被膜を形成し、マイクロカプセル(A)及び、成分(B)をマイクロカプセルに内包せしめたときには、そのマイクロカプセルを、被着体、好ましくは螺着部材に接着し得るバインダーであれば、特に種類に制限はない。また、該バインダーは、マイクロカプセル型硬化性樹脂組成物に含まれる上記以外の成分、例えば、(D)マイカ粒子及び(E)シリカ粒子も被着体に接着し得る。該バインダーとしては、例えば、(メタ)アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ブタジエン系樹脂、及び、酢酸ビニル系樹脂等が挙げられる。これらは、通常、エマルジョンとして使用される。該バインダーの市販品としては、例えば、ニューコートKSB−1(商標、アクリル系;pH=8、新中村化学工業株式会社製)、ボンコートDC−118(商標、アクリル系;pH=8、大日本インキ化学工業株式会社製)、ラックスターDA−401(商標、ブタジエン系;pH=8、大日本インキ化学工業株式会社製)、ボンディック1530(商標、ウレタン系;pH=8、大日本インキ化学工業株式会社製)等が挙げられる。(メタ)アクリル系樹脂を含むエマルジョンは、乳化重合により得られる(メタ)アクリル系(共)重合体、例えば、(メタ)アクリル酸エステル(共)重合体を水に分散したものである。一般に、樹脂エマルジョンの乳化重合において、粒径制御のために水性媒体中に電解質物質を添加する。該乳化重合の際に使用するアクリル酸エステルモノマーは、それ自体単独重合して、アクリル酸エステル単体ポリマーを作るほか、広い範囲のモノマー、例えば、メタクリル酸エステル、酢酸ビニル、スチレン、アクリロニトリル又はアクリル酸等と共重合して安定なエマルジョンを作る。酢酸ビニル樹脂を含むエマルジョンは、乳化剤、又は保護コロイド、重合開始剤、中和剤水溶液を加熱攪拌しながら、酢酸ビニルモノマーを連続的に添加する乳化重合により製造することができる。該酢酸ビニルモノマーは、それ自体単独重合させることができるほか、多くのモノマー、例えば、アクリル酸エステル、マレイン酸エステル、フマル酸エステル、脂肪酸ビニルエステル又はエチレン等と共重合させることができる。ウレタン系樹脂のエマルジョンには各種製法が存在する。転相乳化法では、ポリオール成分にイソシアネートを反応させて、末端がヒドロキシル基のポリウレタン樹脂を調製し、次に、トルエン等の溶剤で希釈し、これに乳化剤水溶液を滴下し攪拌して乳化することにより製造する。ブロックイソシアネート法では、ポリオール成分に過剰当量のイソシアネートを反応させて得られる、末端にイソシアネート基を有するプレポリマーを、ケトオキシム類、フェノール類等のブロック剤で処理して末端のイソシアネート基をブロックし、これに乳化剤水溶液を滴下し攪拌することにより乳化して製造する。プレポリマー法では、乳化剤を使用し、末端イソシアネート基を有するプレポリマーを水中に機械的に乳化し、鎖伸長剤を用いて、粒子界面で反応させ、ポリマー化することにより製造する。自己乳化法では、ポリマー中に極性基を導入し、ポリマーを自己乳化型にし、乳化剤を使用せずに製造する。該バインダー樹脂を用いて調製したエマルジョンのpHは6〜13とすることが好ましい。該pHが6より低いと、バインダーの乳化分散状態が変化して、著しく増粘し、被着体に塗布加工できなくなることがある。一方、pHが13を越えると金属部品への腐食等の影響が懸念される。
本発明のマイクロカプセル型硬化性樹脂組成物中の上記成分(B)の含有量は、成分(a)が(メタ)アクリレート化合物である場合には、成分(A)マイクロカプセル100質量部に対して、上限が、好ましくは30質量部、より好ましくは25質量部、更に好ましくは20質量部であり、下限が、好ましくは1質量部、より好ましくは3質量部、更に好ましくは5質量部である。また、上記成分(B)の含有量は、成分(a)がエポキシ化合物である場合には、成分(A)マイクロカプセル100質量部に対して、上限が、好ましくは80質量部、より好ましくは70質量部であり、下限が、好ましくは40質量部、より好ましくは50質量部である。成分(B)の含有量が上記上限を超えては、成分(a)の硬化性に顕著な効果の増大が見られないばかりか、熱時固着性の低下に繋がる。一方、上記下限未満では、成分(a)を十分に硬化することができないことがある。また、成分(C)の含有量は、全マイクロカプセルの合計100質量部に対して、上限が、好ましくは50質量部、より好ましくは30質量部であり、下限が、好ましくは5質量部、より好ましくは10質量部である。上記上限を超えては、マイクロカプセルを被着体に接着する効果に顕著な増大はなく、却って、コスト高を招き、一方、上記下限未満では、マイクロプセルを被着体に十分に接着できないことがある。
本発明のマイクロカプセル型硬化性樹脂組成物には、更に、成分(F)硬化促進剤を含めることができる。硬化促進剤(F)としては、成分(a)が(メタ)アクリレート化合物であるときには、好ましくは、サッカリン、チオサリチル酸等が挙げられる。成分(a)がエポキシ化合物であるときには、3級アミン化合物やジシアンジアミド等の公知の硬化促進剤を使用することができる。成分(F)の含有量は、成分(a)を硬化させ得る物質(B)100質量部に対して、上限が、好ましくは300質量部、より好ましくは250質量部であり、下限が、好ましくは10質量部、より好ましくは20質量部である。
本発明のマイクロカプセル型硬化性樹脂組成物には、上記の各成分に加えて、本発明の効果を損なわない範囲で必要に応じて各種添加剤を加えることができる。添加剤としては、例えば、ポリアミド樹脂、フッ素樹脂粉末等の充填剤、カーボンブラック、酸化チタン、フタロシアニン化合物等の有機又は無機顔料、染料、可塑剤、界面活性剤、分散剤、消泡剤、粘弾性調整剤等を挙げることができる。また、上記の各成分を含むマイクロカプセル型硬化性樹脂組成物に水を加えて、適切な濃度にすることもできる。
上記の各成分を配合して、本発明のマイクロカプセル型硬化性樹脂組成物を製造する方法に特に制限はなく、公知の方法を使用することができる。例えば、イオン交換水中にマイカ(D)及び無機充填剤(E)、顔料である酸化チタンを添加し撹拌する。次いで、バインダー(C)を添加して撹拌を継続しながら、成分(a)を内包するマイクロカプセル(A)及び成分(B)を添加し、カプセルが破壊しないように均一になるまで攪拌して、本発明のマイクロカプセル型硬化性樹脂組成物を製造することができる。
以下、実施例において本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例により限定されるものではない。
物質
実施例及び比較例において使用した各成分は下記の通りである。
<成分(a):硬化性化合物>
(i)エトキシ化ビスフェノールAメタクリレート[新中村化学工業株式会社製NKエステルBPE−80N(商標)]とエチレングリコールジメタクリレート[新中村化学工業株式会社製NKエステル1G(商標)]とのモル比9.5:0.5の混合物
(ii)ビスフェノールA型エポキシ樹脂[三菱化学株式会社製jER828(商標)]とビスフェノールF型エポキシ樹脂[三菱化学株式会社製jER807(商標)]とネオデカン酸グリシジルエステル[モメンティブスペシャリティケミカルズ株式会社製カーデュラE10P(商標)]とのモル比4.5:4.5:1.0の混合物
<成分(B):成分(a)を硬化させ得る物質>
(i)過酸化ベンゾイル
(ii)水溶性アミン硬化剤[ヘキストジャパン株式会社製ベコポックス623W/80WA(商標)]
<成分(C):バインダー>
アクリル樹脂エマルジョン[アクリル酸エステル共重合体44.8質量%及び水55質量%を含み、かつ、残部が界面活性剤であるエマルジョン、新中村化学工業株式会社製ニューコートKSB−1(商標)]
<成分(D):マイカ>
雲母粉[平均粒径:130μm、フレーク状、株式会社ヤマグチマイカ製SB−061R(商標)]
<比較成分(D):マイカ>
雲母粉[平均粒径:180μm、フレーク状、株式会社ヤマグチマイカ製B−82(商標)]
<成分(E):無機充填剤>
(i)珪藻土[平均粒径:5.5μm、不定形状、Celite社製スノーフロス(商標)]
(ii)タルク[平均粒径:20μm、不定形状、日本ミストロン株式会社製ミストロンベーパー(商標)]
<比較成分(D):シリカ粒子>
球状シリカ粉末[平均粒径:1μm以下、日本アエロジル株式会社製アエロジル200V(商標)]
<成分(F):硬化促進剤>
(i)サッカリン
(ii)チオサリチル酸
物性
実施例及び比較例の各物性は、下記の通りにして測定した。
<カス発生度合い>
下記の接着強度(固着力)測定の際に、プレコートボルトを締付トルク30.0N・mで締付けたときのカスの発生度合を目視で観察して評価した。評価結果を下記の記号で示した。
G:カスの発生なし
B:カスの発生あり
<塗布性>
ボルトディップ加工用パネルのボルト穴に合計5本のボルト(JIS 2級 M10×20 P1. 亜鉛メッキクロメート処理済み六角ボルト)を挿入した。この状態で塗布液、即ち、表1及び2に示した各実施例及び比較例の組成物に、ネジ部のみを数分間浸漬した後、引き上げた。次いで、ボルトの先端部分のみを水に浸漬し、パネルごと数分間搖動させることにより、先端部分に付着している塗布液を除去した。上記の操作により各ボルトのネジ部に塗布液が塗布された。これを、80℃の恒温槽中で20分間乾燥して、塗布性測定用試料(プレコートボルト)とした。次いで、塗布性測定用試料への塗布液の塗布状態を目視にて判定して塗布性を評価した。評価結果を下記の記号で示した。
G:5本のボルトの全てにおいて塗布状態は良好であり均一に塗布されていた。
B:5本のボルトのうち1本にでも塗布状態にムラが見られ均一に塗布されていなかった。
<接着強度(固着力)>
上記の塗布性の測定で製造したプレコートボルトにナットを締付トルク30.0N・mで締付けた。次いで、大気圧下、温度:25±1℃の環境下にて24時間保管して硬化し、これを接着強度測定用試料とした。該プレコートボルトの破壊トルクを測定した。破壊トルクは、ボルトを固定した状態でナットを締付方向と反対に回してそのトルクを測定したものである。該測定は、上記プレコートボルトに関して5点測定し、その平均値を採用した。該破壊トルクを接着強度(N・m)とした。該試験に使用したボルトとしては、六角ボルト(JIS 2級 M10×20 P1.5)に亜鉛メッキクロメート処理したものを使用し、一方、ナットとしては、該六角ボルトに適合するものであり、同じく亜鉛メッキクロメート処理したものを使用した。評価結果を下記の記号で示した。
G:接着強度が45N・m以上
M:接着強度が40N・m以上45N・m未満
B:接着強度が40N・m未満
<保存後接着強度>
上記の塗布性の測定で製造したプレコートボルトにナットを締付トルク30.0N・mで締付けた。次いで、大気圧下、温度:25±1℃の環境下にて24時間保管して硬化した。次いで、大気圧下、温度:40±1℃、相対湿度:95%の環境下にて1ヶ月間保管して、これを保存後接着強度測定用試料とした。該プレコートボルトの破壊トルクを測定した。破壊トルクの測定方法は、上記の接着強度(固着力)と同じである。該測定は、上記プレコートボルトに関して5点測定し、その平均値を採用した。該破壊トルクを保存性(N・m)とした。該試験に使用したボルト及びナットは、上記の接着強度測定と同一規格のものである。評価結果を下記の記号で示した。
G:保存性が45N・m以上
M:保存性が40N・m以上45N・m未満
B:保存性がが40N・m未満
(実施例1〜3及び比較例1〜7)
成分(a)を内包するマイクロカプセル(A)の調製
イソブチレン−無水マレイン酸共重合体[株式会社クラレ製イソバン04(商標)]100グラム及び水酸化ナトリウム10.4グラムをイオン交換水625.6グラムに添加し、加圧容器中、110℃で4時間撹拌してpH2.9の水溶液を得た。次いで、該水溶液100グラムをイオン交換水270グラム中に添加したのち、上記の成分(a)(i)エトキシ化ビスフェノールAメタクリレートとエチレングリコールジメタクリレートとの混合物184.8グラムを添加し、これを室温で撹拌して水性分散液を調製した。次いで、イオン交換水110グラム及び、マイクロカプセル壁材としてのメチロールメラミン初期重合物[住友化学株式会社製スミレーズレジン615(商標)]32.1グラムを上記の水性分散液に添加し、60℃に昇温して撹拌しながら3時間重縮合してマイクロカプセルのスラリーを得た。次いで、該マイクロカプセルのスラリーを遠心脱水機で脱水し、次いで、乾燥してマイクロカプセルの集合体を得た。得たマイクロカプセルの平均粒子径は150μmであり、かつ、マイクロカプセル中のエトキシ化ビスフェノールAメタクリレート含有率は約80質量%であった。
成分(B)を内包するマイクロカプセルの調製
成分(B)として、(i)過酸化ベンゾイルを使用した。イオン交換水200グラム中にポリビニルアルコール100グラムを添加し、次いで、成分(B)過酸化ベンゾイル100グラムを添加した後、45分間撹拌混合を行った。ここに、メチロールメラミン1グラムとホルムアルデヒド10グラムを添加し、10分間撹拌混合を行った。次いで、該溶液を、20%希硫酸を用いて中和してマイクロカプセルのスラリーを得た。次いで、該マイクロカプセルのスラリーを遠心脱水機で脱水し、次いで、乾燥してマイクロカプセルの集合体を得た。得たマイクロカプセルの平均粒子径は50μmであった。
マイクロカプセル型硬化性樹脂組成物の調製
各実施例及び比較例ともに、表1及び2に示した各物質を表1及び2に示した各質量部で使用した。成分(a)を内包するマイクロカプセル(A)、成分(B)を内包するマイクロカプセル及び成分(C)バインダーを除く、残りの成分を蒸留水に添加して、環境温度下において均一になるまで30分間撹拌した。これに、撹拌しながら、成分(C)バインダーを加え、次いで、成分(a)を内包するマイクロカプセル(A)及び成分(B)を内包するマイクロカプセルを加えて、環境温度下において均一になるまで30分間撹拌し、マイクロカプセル型硬化性樹脂組成物を製造した。
各実施例及び比較例とも、該マイクロカプセル型硬化性樹脂組成物を使用して、上記の各種物性を評価した。その結果を、表1及び2に示した。表1及び2中の数値の単位は、質量比(E)/(C)の数値を除いて、全て質量部を示す。
*1:表1及び2のメタクリレート混合物は、上記成分(a)の(i)エトキシ化ビスフェノールAメタクリレート[新中村化学工業株式会社製NKエステルBPE−80N(商標)]とエチレングリコールジメタクリレート[新中村化学工業株式会社製NKエステル1G(商標)]とのモル比9.5:0.5の混合物である。
*2:表1及び2中の成分(D)及び(E)の括弧内の数字は、いずれも組成物中に含まれる全マイクロカプセルの合計100質量部に対する各成分の量(質量部)を示す。
(実施例4及び比較例8)
成分(a)を内包するマイクロカプセル(A)の調製
成分(a)を(ii)ビスフェノールA型エポキシ樹脂とビスフェノールF型エポキシ樹脂とネオデカン酸グリシジルエステルとの混合物に代えた以外は、上記の実施例と同じに実施した。得たマイクロカプセルの平均粒子径は150μmであり、かつ、マイクロカプセル中のエトキシ化ビスフェノールAメタクリレート含有率は80質量%であった。
マイクロカプセル型硬化性樹脂組成物の調製
各実施例及び比較例ともに、表3に示した各物質を表3に示した各質量部で使用した。マイクロカプセル型硬化性樹脂組成物の調製は、上記の実施例と同じに実施した。
実施例4及び比較例8とも、該マイクロカプセル型硬化性樹脂組成物を使用して、上記の各種物性を評価した。その結果を、表3に示した。表3中の数値の単位は、質量比(E)/(C)の数値を除いて、全て質量部を示す。また、実施例4及び比較例8におけるカス発生度合いの相違を図1に示した。
*2:表3中の成分(D)及び(E)の括弧内の数字は、いずれも組成物中に含まれる全マイクロカプセルの合計100質量部に対する各成分の量(質量部)を示す。
*3:表3のエポキシ樹脂混合物は、上記成分(a)の(ii)ビスフェノールA型エポキシ樹脂[三菱化学株式会社製jER828(商標)]とビスフェノールF型エポキシ樹脂[三菱化学株式会社製jER807(商標)]とネオデカン酸グリシジルエステル[モメンティブスペシャリティケミカルズ株式会社製カーデュラE10P(商標)]とのモル比4.5:4.5:1.0の混合物である。
実施例1〜3は、(D)平均粒径10〜150μmのマイカと(E)平均粒径3〜50μmの無機充填剤との質量比及び成分(E)の種類を本発明の範囲内で変えたものである。実施例2は、実施例1における成分(E)平均粒径5.5μmの珪藻土を、平均粒径20μmのタルクに変えたものである。接着強度(固着力)及び保存後接着強度は多少低下したものの、本発明の効果を損なうものではなかった。また、実施例3は、実施例1における質量比(E)/(D)の1/1を0.33/1に変えたものである。接着強度(固着力)及び保存後接着強度は多少低下したものの、本発明の効果を損なうものではなかった。
一方、比較例1は、実施例1において、(E)平均粒径5.5μmの珪藻土を含めず、その相当量である0.58質量部を(D)平均粒径130μmのマイカに含めたものである。カス発生は認められなかったものの塗布性及び保存後接着強度は著しく悪いものとなった。比較例2は、実施例1において、(D)平均粒径130μmのマイカを含めず、その相当量である0.58質量部を(E)平均粒径5.5μmの珪藻土に含めたものである。多量のカス発生が認められた。比較例3は、成分(E)を本発明の範囲を超えて配合したものである。比較例2と同様に多量のカス発生が認められた。比較例4は、成分(E)の無機充填剤の平均粒径を本発明の範囲未満にしたものである。多量のカス発生が認められ、かつ、塗布性及び保存後接着強度は著しく悪いものとなった。比較例5は、成分(D)マイカの平均粒径を本発明の範囲を超えるものとし、かつ、成分(E)を本発明の範囲を超えて配合したものである。多量のカス発生が認められた。比較例6は、実施例1に対して、成分(D)マイカの平均粒径を本発明の範囲を超えるものとしたものである。カス発生は認められなかったものの、塗布性が著しく悪くなった。比較例7は、成分(D)マイカの平均粒径を本発明の範囲を超えるものとし、かつ、成分(E)の配合量を本発明の範囲内で比較例6より少なくしたものである。塗布性が著しく悪くなり、かつ、接着強度(固着力)及び保存後接着強度が多少低下した。
実施例4は、硬化性化合物(a)としてエポキシ樹脂を使用したものである。得られたマイクロカプセル型硬化性樹脂組成物の性状は著しく良好であった。一方、比較例8は、実施例4において(D)マイカを配合しなかったものである。多量のカス発生が認められ、かつ、塗布性も著しく悪いものとなった。また、接着強度(固着力)及び保存後接着強度の低下も見られた。カス発生及び塗布性は図1に示されている通り、比較例8のマイクロカプセル型硬化性樹脂組成物では著しく悪いことが認められる。
本発明のマイクロカプセル型硬化性樹脂組成物は、被着体、例えば、螺着部材に塗布して締付けた際にカス発生が殆どなく、被着体への塗布性が優れていることから塗布ムラが発生せず、かつ、接着強度にも優れている。とりわけ、カス発生が殆どないことから、電子部品、例えば、電子部品の摺動部、精密部品等に使用されることが期待される。
1 塗布後のマイクロカプセル型硬化性樹脂組成物層
2 カス

Claims (10)

  1. (A)硬化性化合物(a)を内包したマイクロカプセル、(B)成分(a)を硬化させ得る物質、及び、(C)マイクロカプセルを被着体に接着し得るバインダーを含むマイクロカプセル型硬化性樹脂組成物であって、全マイクロカプセルの合計100質量部に対して、(D)平均粒径10〜150μmのマイカ1〜25質量部、及び、(E)平均粒径3〜50μmの無機充填剤(但し、マイカを除く。)1〜25質量部を含み、かつ、成分(D)と成分(E)との質量比が、成分(D)1.0に対して成分(E)0.2〜2.0であることを特徴とするマイクロカプセル型硬化性樹脂組成物。
  2. 成分(E)が、珪藻土、タルク及びシリカより成る群から選ばれる、請求項1記載のマイクロカプセル型硬化性樹脂組成物。
  3. 成分(D)の平均粒径が100〜150μmである、請求項1又は2記載のマイクロカプセル型硬化性樹脂組成物。
  4. 成分(E)の平均粒径が5〜30μmである、請求項1〜3のいずれか一つに記載のマイクロカプセル型硬化性樹脂組成物。
  5. 成分(D)がフレーク状である、請求項1〜4のいずれか一つに記載のマイクロカプセル型硬化性樹脂組成物。
  6. 成分(E)が不定形状である、請求項1〜5のいずれか一つに記載のマイクロカプセル型硬化性樹脂組成物。
  7. 成分(D)と成分(E)との質量比が、成分(D)1.0に対して成分(E)0.3〜1.5である、請求項1〜6のいずれか一つに記載のマイクロカプセル型硬化性樹脂組成物。
  8. 成分(a)が、(メタ)アクリレート化合物及びエポキシ化合物より成る群から選ばれる1種以上である、請求項1〜7のいずれか一つに記載のマイクロカプセル型硬化性樹脂組成物。
  9. 成分(A)の平均粒径が50〜500μmである、請求項1〜8のいずれか一つに記載のマイクロカプセル型硬化性樹脂組成物。
  10. 上記の被着体が螺着部材である、請求項1〜9のいずれか一つに記載のマイクロカプセル型硬化性樹脂組成物。
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