JP6992547B2 - 接着性樹脂組成物、及びこれを用いた複合接着体 - Google Patents
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また、特許文献1と特許文献2に記載のポリエステル系熱可塑性エラストマ-では、基材の表面にこのポリエステル系熱可塑性エラストマーを含む接着性樹脂組成物を押出成形して複合材料とする際に、接着性樹脂組成物が均一に基材表面に広がらず、接着性樹脂層を成形し得ないことがあるという問題があった。また、基材の材質によって、例えば、ポリ塩化ビニル樹脂(PVC)やポリカーボネート樹脂からなる基材の表面に接着性樹脂組成物を押出成形する際に、接着性樹脂組成物が均一に表面に広がらず、形成された接着性樹脂層はすぐに剥離してしまう、という問題もあった。
(A)成分:ポリエステル系熱可塑性エラストマー
(B)成分:エチレン・α-オレフィン共重合体
本発明の接着性樹脂組成物は、下記(A)成分と下記(B)成分とを少なくとも含有し、該(A)成分および(B)成分のうちの一方又は双方が、α,β-エチレン性不飽和カルボン酸及び/又はその誘導体によりグラフト変性されており、融点が180℃以下で、且つメルトフローレート(230℃、荷重2.16kg、JIS K7210準拠)が0.1~19g/10分であることを特徴とする。
(A)成分:ポリエステル系熱可塑性エラストマー
(B)成分:エチレン・α-オレフィン共重合体
その理由としては、低めの温度領域からでも発現する接着機構や各種基材への濡れ性の向上ということが推測される。
成分(A)のポリエステル系熱可塑性エラストマーは、特にこれをα,β-エチレン性不飽和カルボン酸及び/又はその誘導体でグラフト変性することで、本発明の接着性樹脂組成物において、塩化ビニル樹脂やポリカーボネート樹脂などの樹脂、アルミニウム等の金属表面等の被着面に対する接着性を向上させる接着性向上剤として機能する。
(i)炭素原子数2~12の脂肪族及び/又は脂環族ジオールよりなるジオール成分と、
(ii)芳香族ジカルボン酸、脂肪族ジカルボン酸及びこれらのアルキルエステルから選ばれるカルボン酸成分と、
(iii)ポリアルキレンエーテルグリコールと
を原料とし、エステル化反応又はエステル交換反応により得られたオリゴマーを重縮合させたものが挙げられる。
ここで、ポリエステル系熱可塑性エラストマーの融点は、示差走査熱量計による融解ピーク温度として測定される値である。
成分(B)のエチレン・α-オレフィン共重合体は、本発明の接着性樹脂組成物において、柔軟性に寄与する成分である。
本発明の接着性樹脂組成物は、上記成分(A)と成分(B)との合計100質量部に対して、成分(A)を10~90質量部、成分(B)を90~10質量部含むことが好ましい。成分(A)の含有量が上記下限以上で成分(B)の含有量が上記上限以下であると各種基材に対する接着性、柔軟性の観点で有利であり、好ましい。一方、成分(A)の含有量が上記上限以下で成分(B)の含有量が上記下限以上であると材料強度の観点で有利であり、好ましい。これらの観点から、各成分の含有量は成分(A)と成分(B)との合計100質量部に対して、より好ましくは成分(A)を50~90質量部、成分(B)を10~50質量部、更に好ましくは成分(A)を55~85質量部、成分(B)を15~45質量部、特に好ましくは成分(A)を60~80質量部、成分(B)を20~40質量部である。
成分(A)及び/又は成分(B)をグラフト変性するα,β-エチレン性不飽和カルボン酸としては、例えば、アクリル酸、マレイン酸、フマル酸、テトラヒドロフマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、クロトン酸、イソクロトン酸等の不飽和カルボン酸が挙げられる。α,β-エチレン性不飽和カルボン酸の誘導体としては、コハク酸2-オクテン-1-イル無水物、コハク酸2-ドデセン-1-イル無水物、コハク酸2-オクタデセン-1-イル無水物、マレイン酸無水物、2,3-ジメチルマレイン酸無水物、ブロモマレイン酸無水物、ジクロロマレイン酸無水物、シトラコン酸無水物、イタコン酸無水物、1-ブテン-3,4-ジカルボン酸無水物、1-シクロペンテン-1,2-ジカルボン酸無水物、1,2,3,6-テトラヒドロフタル酸無水物、3,4,5,6-テトラヒドロフタル酸無水物、exo-3,6-エポキシ-1,2,3,6-テトラヒドロフタル酸無水物、5-ノルボルネン-2,3-ジカルボン酸無水物、メチル-5-ノルボルネン-2,3-ジカルボン酸無水物、endo-ビシクロ[2.2.2]オクト-5-エン-2,3-ジカルボン酸無水物、ビシクロ[2.2.2]オクト-7-エン-2,3,5,6-テトラカルボン酸無水物等の不飽和カルボン酸無水物が挙げられる。
これらのα,β-エチレン性不飽和カルボン酸類は、有機溶剤などに溶解して使用することもできる。
ただし、製造が容易であり、また、均一に変性処理された接着性樹脂組成物を得ることができることから、成分(A)と成分(B)の混合物に対して上記の通りグラフト変性処理することが好ましい。
本発明の接着性樹脂組成物は、本発明の効果を著しく妨げない範囲において、上述した成分(A)及び(B)の他に、当業界で公知の各種添加剤やその他の樹脂成分等を含有していてもよい。これらの各種添加剤や他の樹脂成分は、1種のみを単独で用いることもでき、また、2種以上を任意の比率で適宜組み合わせて用いることもできる。
が挙げられる。また、無機充填剤としては、タルク、炭酸カルシウム、炭酸亜鉛、ワラストナイト、シリカ、アルミナ、酸化マグネシウム、ケイ酸カルシウム、アルミン酸ナトリウム、アルミン酸カルシウム、アルミノ珪酸ナトリウム、珪酸マグネシウム、ガラスバルーン、カーボンブラック、酸化亜鉛、三酸化アンチモン、ゼオライト、ハイドロタルサイト、金属繊維、金属ウイスカー、セラミックウイスカー、チタン酸カリウム、窒化ホウ素、グラファイト、炭素繊維等が挙げられる。
本発明の接着性樹脂組成物は、従来公知の方法で製造することができる。例えば上述した成分(A)のポリエステル系熱可塑性エラストマーと、成分(B)のエチレン・α-オレフィン共重合体、α,β-エチレン性不飽和カルボン酸及びラジカル開始剤と、必要に応じて配合される上記添加剤等とを溶融混練することで、ポリエステル系熱可塑性エラストマーの変性と共に接着性樹脂組成物の調製を行うことで、本発明の接着性樹脂組成物を製造することができる。このとき、必要に応じて若干量の溶媒を添加してもよい。
(融点)
本発明の接着性樹脂組成物の融点は180℃以下であるが、好ましくは140~180℃、より好ましくは150~170℃である。接着性樹脂組成物の融点が上記下限以上であれば、ハンドリング性や成形加工性等の観点から、好ましい。一方、接着性樹脂組成物の融点が上記上限以下であれば、樹脂基材の劣化抑制の観点から、好ましい。
本発明の接着性樹脂組成物のメルトフローレート(MFR、230℃、荷重2.16kg、JIS K7210準拠)は、0.1~19g/10分であり、ハンドリング性や成形加工性等の観点から、好ましくは0.1~12g/10分、より好ましくは1.0~11g/10分である。
本発明の接着性樹脂組成物のJIS-D硬度は10~80、特に20~60であることが好ましい。JIS-D硬度が上記下限以上であると材料強度がある程度保たれ、好ましい。一方、JIS-D硬度が上記上限以下であると柔軟性をある程度付与でき、好ましい。
本発明の接着性樹脂組成物のグラフト量は0.01~10質量%、特に0.05~5質量%であることが好ましい。接着性樹脂組成物のグラフト量が上記下限以上であれば、各種基材との接着性に優れ、好ましい。一方、接着性樹脂組成物のグラフト量が上記上限以下であれば、材料強度が高く好ましい。
本発明の複合接着体は、基材と、この基材の少なくとも一つの表面に設けられた本発明の接着性樹脂組成物を含有する接着性樹脂層とを備えるものである。
本発明の複合接着体は、基材の一つの表面にのみ本発明の接着性樹脂組成物による接着性樹脂層を有するものであってもよく、例えば板状ないしシート状の基材の場合は両方の表面に接着性樹脂層を有するものであってもよい。また、基材が、板状ないしシート状以外の形状の場合は、その一つの面或いは一部にのみ本発明の接着性樹脂組成物による接着性樹脂層を有していてもよく、2以上、或いは全表面に本発明の接着性樹脂組成物による接着性樹脂層を有していてもよい。
本発明の複合接着体の基材は、金属基材であってもよく、樹脂基材であってもよい。
これらのうち、特に、本発明の接着性樹脂組成物による接着性、成形性(押出成形性、共押出成形性)が有効に発揮されることから、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリカーボネート樹脂よりなる基材が好ましい。
本発明の複合接着体の製造方法には特に制限はなく、例えば、本発明の接着性樹脂組成物を、熱溶融状態で上述の基材に接触させて熱融着させる方法で、効率的かつ経済的に本発明の複合接着体を製造することができる。
この場合、Tダイラミネート成形法、インサート射出成形法、コアバック射出成形法、サンドイッチ射出成形法、インジェクションプレス成形法などの成形法を採用することができる。
本発明の複合接着体の用途としては、建築部材、内外装建材、電動工具、医療機器、自転車、自動車、電気自動車、鉄道車両や農業車両等の車両部品、船舶部品、燃料電池セパレータや太陽電池モジュール等の電池部品、パソコンやカメラ、携帯電話やスマートフォン等の情報機器端末、家電製品、プリント配線板等の電子部品、各種包装材料、暖房機器、雑貨などが挙げられ、これらの用途において、本発明の接着性樹脂組成物を用いて形成された接着性樹脂層により、基材に対して、耐薬品性、耐熱性、消音性、制振動性、電気絶縁性、表面保護、作業環境性、生産性等の各種機能が付加ないしは向上される。
以下の実施例及び比較例において、接着性樹脂組成物の製造に用いた原材料は以下の通りである。
A-1:ポリブチレンテレフタレートをハードセグメントとし、数平均分子量1800のポリテトラメチレンエーテルグリコールをソフトセグメントとする、ポリエステルポリエーテルブロック共重合体であって、該共重合体中のポリテトラメチレンエーテルグリコールセグメントの含有量が71質量%の飽和ポリエステル系熱可塑性エラストマー
曲げ弾性率:30MPa
密度:1.07g/cm3
融点:165.7℃
JIS-D硬度:26
MFR:16g/10分(温度230℃、荷重2.16kg)
A-2:ポリブチレンテレフタレートをハードセグメントとし、数平均分子量2000のポリテトラメチレンエーテルグリコールをソフトセグメントとする、ポリエステルポリエーテルブロック共重合体であって、該共重合体中のポリテトラメチレンエーテルグリコールセグメントの含有量が65質量%の飽和ポリエステル系熱可塑性エラストマー
曲げ弾性率:35.5MPa
密度:1.09g/cm3
融点:185.0℃
JIS-D硬度:34
MFR:26g/10分(温度230℃、荷重2.16kg)
B-1:エチレンに基づく単量体単位の含有量が80質量%、1-オクテンに基づく単量体単位の含有量が20質量%(但し、エチレンに基づく単量体単位の含有量と1-オクテンに基づく単量体単位の含有量との合計を100質量%とする。)のエチレン・1-オクテン共重合体
密度:0.902g/cm3
引張強度:24.8MPa
JIS-D硬度:42
B-2:エチレン・1-オクテン共重合体
密度:0.868g/cm3
引張強度:9.8MPa
JIS-D硬度:23
B-3:エチレン・1-オクテン共重合体
密度:0.880g/cm3
引張強度:11.8MPa
JIS-D硬度:24
実施例及び比較例で得られた接着性樹脂組成物及び複合接着体の測定・評価方法は以下の通りである。
接着性樹脂組成物のペレットについて、JIS K 7210に準拠して、温度230℃、荷重2.16kgの条件でMFRを測定した。
接着性樹脂組成物のペレットをプレス成形(230℃)により、厚さ30~40μmのフィルム状に成形したサンプルを使用し、FT-IR装置(JASCO FT/IR610、日本分光株式会社製)にて、前述の方法で赤外吸収スペクトル法によるグラフト量を算出した。なお、標準試料中のポリエステルセグメントのモル分率は0.15、Astは0.144であった。
示差走査熱量計(DCS)を用いて融解ピーク温度を測定した。
(4)JIS-D硬度
JIS-K6253に従って、デュロメータ タイプDにより測定した。
得られた複合接着体より、幅15mmの短冊状に試験片を切り出し(アルミニウム板使用の複合接着体は接着性樹脂層部分のみを切り出した。)、23℃の雰囲気下、速度50mm/分にてT-ピール剥離試験(アルミニウム板使用の複合接着体は90°ピール剥離試験)を行って剥離強度を測定した。
<接着性樹脂組成物の製造>
成分(A)として(A-1)の飽和ポリエステル系熱可塑性エラストマー70質量部、成分(B)として(B-1)エチレン・α-オレフィン共重合体30質量部に対し、α,β-エチレン性不飽和カルボン酸類0.5質量部、ラジカル発生剤0.13質量部、酸化防止剤0.1質量部を混合し、これを2軸押出機「TEX30α-52.5BW」(D=30mmφ、L/D=52.5、株式会社日本製鋼所製)を用い、温度180~210℃、スクリュー回転数200rpm、押出量25kg/hで溶融混練し、ペレタイザーを通してペレット化することにより接着性樹脂組成物を製造した。
この接着性樹脂組成物のグラフト量は0.2質量%であった。また、得られた接着性樹脂組成物のJIS-D硬度は31であり、MFR(230℃、荷重2.16kg)は10.8g/10分、融点は167℃であった。
a)接着性樹脂組成物のプレス成形
得られた接着性樹脂組成物を、平板プレス成形機により、厚み1.0mm、横200mm、縦200mmの大きさのシートを、160~200℃、予熱5分間、加圧100kgf/cm2で3分間の成形条件で成形して、プレス成形板とし、横50mm、縦100mmにカットした。
接着性樹脂組成物のプレス成形板を、市販のアルミニウム板(厚み2mm、横50mm、縦100mm)、市販のポリカーボネート樹脂(PC)板(厚み2mm、横50mm、縦100mm)、エラストマー板(厚み1mm、横50mm、縦100mm)及び市販のポリ塩化ビニル(PVC)樹脂板(厚み1mm、横50mm、縦100mm)に張り合わせて平板プレス成形機により、130℃又は160℃、予熱5分間、加圧70~100kgf/cm2で3分間の成形条件)で成形して複合接着体とした。成形温度については、アルミニウム板とPVC板を用いた場合は、130℃のものと、160℃のものとでそれぞれ成形した。PC板を用いた場合は、160℃で成形した。エラストマー板を用いた場合は、130℃で成形した。
なお、エラストマー板としては、エクソンモービル社製オレフィン系エラストマー「ビスタマックス3020FL」を用いて、上記のa)プレス成形におけると同様に成形したプレス成形板を用いた。
接着性樹脂組成物の製造において、成分(B)として(B-2)エチレン・α-オレフィン共重合体を用いたこと以外は実施例1と同様にして接着性樹脂組成物を製造した。この接着性樹脂組成物のグラフト量は0.2質量%、JIS-D硬度は25、MFR(230℃、荷重2.16kg)は9.8g/10分、融点は168℃であった。
この接着性樹脂組成物を用いて実施例1と同様に複合接着体を成形し、同様に熱融着性(剥離強度)を測定した。結果を表1に示す。
接着性樹脂組成物の製造において、成分(B)として(B-3)エチレン・α-オレフィン共重合体を用いたこと以外は実施例1と同様にして接着性樹脂組成物を製造した。この接着性樹脂組成物のグラフト量は0.2質量%、JIS-D硬度は25、MFR(230℃、荷重2.16kg)は17.4g/10分、融点は167℃であった。
この接着性樹脂組成物を用いて実施例1と同様に複合接着体を成形し、同様に熱融着性(剥離強度)を測定した。結果を表1に示す。
接着性樹脂組成物の製造において、成分(A)として、(A-2)飽和ポリエステル系熱可塑性エラストマーを用いたこと以外は実施例1と同様にして接着性樹脂組成物を製造した。この接着性樹脂組成物のグラフト量は0.2質量%、JIS-D硬度は40、MFR(230℃、荷重2.16kg)は12.1g/10分、融点は185℃であった。
この接着性樹脂組成物を用いて実施例1と同様に複合接着体を成形し、同様に熱融着性(剥離強度)を測定した。結果を表1に示す。
これに対して、比較例1の接着性樹脂組成物は、融点が高く、十分な接着強度が得られない。
Claims (9)
- 下記(A)成分、と下記(B)成分とからなるか、又はこれらと添加剤とからなる接着性樹脂組成物であって、
該(A)成分および(B)成分のうちの一方又は双方が、α,β-エチレン性不飽和カルボン酸及び/又はその誘導体によりグラフト変性されており、
該(A)成分が、α,β-エチレン性不飽和カルボン酸及び/又はその誘導体でグラフト変性されており、
前記成分(A)及び前記成分(B)の合計100質量部に対して、該成分(A)を10~90質量部、該成分(B)を90~10質量部含み、
接着性樹脂組成物における添加剤の含有量が10質量%以下であり、
融点が180℃以下で、且つメルトフローレート(230℃、荷重2.16kg、JIS K7210準拠)が0.1~19g/10分である接着性樹脂組成物。
(A)成分:ポリエステル系熱可塑性エラストマー
(B)成分:エチレン・α-オレフィン共重合体 - 前記ポリエステル系熱可塑性エラストマーが飽和ポリエステル系熱可塑性エラストマーである、請求項1に記載の接着性樹脂組成物。
- 前記飽和ポリエステル系熱可塑性エラストマーがポリアルキレンエーテルグリコールセグメントを含む、請求項2に記載の接着性樹脂組成物。
- 前記飽和ポリエステル系熱可塑性エラストマー中のポリアルキレンエーテルグリコールセグメントの含有量が10~80質量%である、請求項3に記載の接着性樹脂組成物。
- 前記接着性樹脂組成物のグラフト量が0.01~10質量%である、請求項1~4のいずれか一項に記載の接着性樹脂組成物。
- メルトフローレート(230℃、荷重2.16kg、JIS K7210準拠)が0.1~12g/10分である、請求項1~5のいずれか一項に記載の接着性樹脂組成物。
- 基材と、該基材の少なくとも一つの表面に設けられた、請求項1~6のいずれか一項に記載の接着性樹脂組成物を含有する接着性樹脂層とを備える、複合接着体。
- 前記基材の前記表面の材質が、アルミニウム、ポリ塩化ビニル樹脂、又はポリカーボネート樹脂である、請求項7に記載の複合接着体。
- 基材の少なくとも一つの表面に、請求項1~6のいずれか一項に記載の接着性樹脂組成物を押出成形して複合接着体を得る、複合接着体の製造方法。
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