JP7457256B2 - 接着剤組成物、硬化物および接合体 - Google Patents
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Description
(A)成分:エポキシ変性植物油
(B)成分:エラストマー変性エポキシ樹脂を少なくとも含む硬化性樹脂(但し、(A)成分を除く)
(C)成分:タッキファイヤー
(D)成分:潜在性硬化剤。
(A)成分:エポキシ変性植物油
(B)成分:エラストマー変性エポキシ樹脂を少なくとも含む硬化性樹脂(但し、(A)成分を除く)
(C)成分:タッキファイヤー
(D)成分:潜在性硬化剤。
本発明の接着剤組成物に含まれる(A)成分は、エポキシ変性植物油であり、本発明のその他成分と組み合わせることにより、硬化物のバルク強度を維持しつつ、異種材質の材料の接着時に反りが少なく、接着力に優れる接着剤組成物が得られる。前記エポキシ変性植物油とは、植物油由来のエポキシ樹脂であれば、特に制限されないが、例えば、カルダノール変性エポキシ樹脂、ダイマー酸変性エポキシ樹脂、エポキシ化大豆油、エポキシ化亜麻仁油、エポキシ化ひまし油、エポキシ化パーム油などが挙げられる。これらの中でも、硬化物のバルク強度を維持しつつ、異種材質の材料の接着時に反りが少なく、接着力に優れることからカルダノール変性エポキシ樹脂が好ましい。なお、(A)成分のエポキシ変性植物油に該当し、後述する(B)成分のエラストマー変性エポキシ樹脂にも文言上該当する化合物があった場合には、本発明において(A)成分として扱うものとする。そのような化合物としては、例えば、ゴムの木から抽出されたゴムとエポキシ樹脂とを反応させることで得られる化合物などが挙げられる。
本発明の接着剤組成物に含まれる(B)成分は、エラストマー変性エポキシ樹脂を少なくとも含む硬化性樹脂であり、本発明のその他成分と組み合わせることにより、硬化物のバルク強度を維持しつつ、異種材質の材料の接着時に反りが少ないという効果を有する。前記エラストマー変性エポキシ樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂とエラストマー成分とを反応(変性)させることにより得られるものなどが挙げられる。より具体的なエラストマー変性エポキシ樹脂の製造方法としては、公知の方法が挙げられるが、例えば、エポキシ基と反応する官能基を有するエラストマーに、過剰のエポキシ樹脂と触媒とを投入し、反応させる方法が挙げられる。
本発明の接着剤組成物に含まれる(C)成分はタッキファイヤーであり、本発明のその他成分と組み合わせることにより、硬化物のバルク強度を維持しつつ、硬化物の高伸張性に優れ、異種材質の材料を接着した際に反りが少ないという効果が得られる。本発明の(C)成分としては、特に制限されないが、例えば、石油系タッキファイヤー、テルペン系タッキファイヤー、ロジンエステル系タッキファイヤー、およびキシレン樹脂系タッキファイヤーからなる群から選択される少なくとも1種が挙げられる。より好ましくは、石油系タッキファイヤー、テルペン系タッキファイヤー、ロジンエステル系タッキファイヤーなどが挙げられる。これらの中でも、石油系タッキファイヤーを用いることが、硬化物の高伸張性に優れることからさらに好ましい。前記石油系タッキファイヤーとしては、特に限定されないが、例えば、炭素数5の石油樹脂、炭素数5または9の共重合石油樹脂、水素化された石油樹脂などが挙げられる。なお、(C)成分はエポキシ基を含まないものが好ましい。
本発明の接着剤組成物に含まれる(D)成分は潜在性硬化剤であり、例えば、エポキシアダクト型潜在性硬化剤、ヒドラジド化合物、環状アミジン塩、熱カチオン重合開始剤、およびジシアンジアミドからなる群から選択される少なくとも1種の化合物が挙げられる。多数のエポキシ用硬化剤の中から、本発明の(D)成分を選択し、本発明の接着剤組成物に含まれるその他の成分と組み合わせることにより、硬化物のバルク強度を維持しつつ、異種材質の材料の接着時に反りが少なく、接着力に優れる接着剤組成物が得られる。これらは単独で用いてもよいが、特に好ましくは2種以上を組み合わせて用いることで、より一層、異種材質の材料の接着時に反りが少なく、接着力に優れる接着剤組成物が得られる。
更に、本発明の接着剤組成物は、(E)成分として、硬化促進剤を含んでもよい。(E)成分としては、特に制限されないが、例えばウレア系尿素化合物が挙げられる。ウレア系尿素化合物としては、より具体的には、3-フェニル-1,1-ジメチルウレア、3-(3,4-ジクロロフェニル)-1,1-ジメチルウレア、1,1’-(4-メチル-m-フェニレン)ビス(3,3’-ジメチルウレア)などが挙げられる。(E)成分の市販品としては、エピクロン(登録商標)B-605-IM(DIC株式会社製)が挙げられる。
本発明の接着剤組成物に対し、本発明の目的を損なわない範囲で、シランカップリング剤、充填剤、保存安定剤、酸化防止剤、光安定剤、防錆剤、溶剤、顔料、染料、難燃剤、及び界面活性剤等の添加剤を使用することができる。
本発明の接着剤組成物は、従来公知の方法により製造することができる。例えば、(A)成分~(D)成分、およびその他の任意成分の所定量を配合して、プラネタリミキサーなどのミキサーなどの混合手段を使用して、好ましくは10~70℃の温度、より好ましくは20~50℃、特に好ましくは常温(25℃)で、好ましくは0.1~5時間、より好ましくは30分~3時間、特に好ましくは60分前後混合することにより製造することができる。
本発明の接着剤組成物を用いて異なった材質の材料同士が接着された接合体もまた、本発明の一形態である。
本発明の接着剤組成物を基材へ塗布する方法としては、公知の接着剤を塗布する方法が用いられる。例えば、自動塗布機を用いたディスペンシング、スプレー、インクジェット、スクリーン印刷、グラビア印刷、ディッピング、スピンコートなどの方法を用いることができる。
本発明の接着剤組成物を加熱硬化させることで得られる硬化物もまた、本発明の一形態である。加熱に際しての温度及び時間は、十分に硬化できる条件であればよいが、例えば、40~300℃、好ましくは60~200℃、特に好ましくは80~190℃で、例えば、10秒~120分、好ましくは20秒~60分、より好ましくは20秒~30分、さらに好ましくは30秒~10分、特に好ましくは60秒程度の条件で加熱することが適当である。一例を挙げれば、80~190℃で20秒~30分の条件が適切である。
接着剤組成物の厚さを1mmに設定し、170℃にて60分間加熱することにより加熱硬化させてシート状の硬化物を作製する。2号ダンベルで打ち抜いてテストピースを作製し、20mm間隔の標線をテストピースに記入する。
接着剤組成物を、線膨張係数が23.6×10-6/Kであるアルミニウム製(A601P)テストピ-ス(25×150×1.5mm)に厚み0.2mmになるように全面に塗布する。別途、線膨張係数が11.7×10-6/KであるSPCC-SD製テストピ-ス(25×150×1mm)を用意し、これら2種のテストピースを貼り合わせてクリップで固定する。そして、170℃に設定した熱風乾燥炉にて60分という条件で硬化させて試験体を得る。この試験体を25℃まで冷却した後に、図1に示すように、長手方向の片側の辺を固定し、反対側の辺の反り高さ(mm)を測定する。
本発明の接着剤組成物は、自動車分野、鉄道車両分野、航空宇宙分野、電気電子部品分野、建築分野、土木分野等様々な分野で使用可能であるが、好ましくは、自動車分野である。自動車分野における異種材質の材料の接着用途としては、特に制限されないが、アウターパネルとインナーパネルとを固定するカシメ部(ヘミング)接着が挙げられる。より具体的には、自動車のドア、ピラー、ルーフなどを構成するパネル同士の接着、ボディとルーフとの接着などが挙げられる。
・実施例1
本発明の(A)成分として、(a1)成分のエポキシ当量が700g/eqであり、上記式2で表される3官能性カルダノール変性エポキシ樹脂(Cardolite社製NC-547)50質量部と、
本発明の(B)成分として、(b1)成分のブタジエン-アクリロニトリルゴムとビスフェノールA型エポキシ樹脂との反応物40質量%と、ビスフェノールA型エポキシ樹脂60質量%との混合物(エポキシ当量が340g/eq)(CVC Thermoset Specialties社製、HyPox(登録商標)RA840)50質量部と、
本発明の(C)成分として、(c1)成分の25℃で液状であるテルペンフェノール樹脂系タッキファイヤー(ヤスハラケミカル株式会社製、YSレジンCP)20質量部と、
本発明の(D)成分として、(d1)成分のオミキュア(登録商標)DDA50(CVC Thermoset Specialties社製)8質量部と、
本発明の(E)成分として、(e1)成分の3-(3,4-ジクロロフェニル)-1,1-ジメチルウレア(DIC株式会社製、エピクロン(登録商標)B-605-IM)4質量部と、
を添加し、25℃にてミキサーで60分混合し、実施例1の接着剤組成物を得た。
実施例1において、(a1)成分を、(a2)成分のエポキシ当量が490g/eqであり、上記式1で表される2官能性カルダノール変性エポキシ樹脂(Cardolite社製、NC-547)に変更した以外は、実施例1と同様にして調製し、実施例2の接着剤組成物を得た。
実施例1において、(b1)成分を、(b2)成分のエポキシ当量が230g/eqであるウレタンゴム変性エポキシ樹脂(株式会社ADEKA製、アデカレジンEPU-7)に変更した以外は、実施例1と同様にして調製し、実施例3の接着剤組成物を得た。
実施例1において、(c1)成分を、(c2)成分の25℃で固体であり、軟化点135℃の石油系タッキファイヤー(日本ゼオン株式会社製、クイントン(登録商標)G100B)に変更した以外は、実施例1と同様にして調製し、実施例4の接着剤組成物を得た。
実施例1において、(b1)成分の添加量を50質量部から80質量部に変更し、(c1)成分の添加量を20質量部から10質量部に変更した以外は、実施例1と同様にして調製し、実施例5の接着剤組成物を得た。
実施例1において、(b1)成分を除いた以外は、実施例1と同様にして調製し、比較例1の接着剤組成物を得た。
実施例1において、(a1)成分を除き、(b1)成分の添加量を50質量部から100質量部に変更した以外は、実施例1と同様にして調製し、比較例2の接着剤組成物を得た。
比較例2において、(b1)成分を、(b’1)成分のエポキシ当量が190g/eqであるビスフェノールA型エポキシ樹脂(三菱ケミカル株式会社製、jER(登録商標)828)に変更した以外は、比較例2と同様にして調製し、比較例3の接着剤組成物を得た。
実施例1において、(b1)成分を(b’1)成分に変更した以外は、実施例1と同様にして調製し、比較例4の接着剤組成物を得た。
実施例1において、(c1)成分を除いた以外は、実施例1と同様にして調製し、比較例5の接着剤組成物を得た。
接着剤組成物を、線膨張係数が23.6×10-6/Kであるアルミニウム製(A601P)テストピ-ス(25×150×1.5mm)に厚み0.2mmになるように全面に塗布した。別途、線膨張係数が11.7×10-6/KであるSPCC-SD製テストピ-ス(25×150×1mm)を準備し、これら2種のテストピースを貼り合わせてクリップで固定した。そして、170℃に設定した熱風乾燥炉にて60分という条件で硬化させて試験体を得た。この試験体を25℃まで冷却した後に、図1に示すように、長手方向の片方の辺を固定し、反対側の辺の反り高さ(mm)を測定した。結果を下記表1に示す。
幅25mm×長さ100mm×厚さ1mmの線膨張係数が11.7×10-6/KであるSPCC-SD製テストピースに、接着剤組成物を塗布した。別途、線膨張係数が11.7×10-6/KであるSPCC-SD製テストピースを準備し、オーバーラップ面が25mm×10mmになるように2種のテストピースを貼り合わせてクリップで固定した。そして、170℃に設定した熱風乾燥炉にて60分硬化させ試験片を得た。そして、試験片を用いて25℃にて万能引張試験機(引っ張り速度10mm/min.)にてせん断接着強さ(単位はMPa)をJIS K 6850:1999に従い測定した。結果を下記表1に示す。
接着剤組成物の厚さを1mmに設定し、170℃にて60分間加熱することにより加熱硬化させてシート状の硬化物を作製した。2号ダンベルで打ち抜いてテストピースを作製した。テストピースの長軸とチャックの中心とが一直線になる様に、テストピースの両端をチャックに固定した。引張速度50mm/minでテストピースを引張り、最大荷重を測定し、当該最大荷重時の強度を「引張強さ(MPa)」とした。詳細はJIS K 6251:2010に従った。結果を下記表1に示す。なお、引張強さは2.0MPa以上が好ましく、2.5MPa以上がより好ましい。
接着剤組成物の厚さを1mmに設定し、170℃にて60分間加熱することにより加熱硬化させてシート状の硬化物を作製した。2号ダンベルで打ち抜いてテストピースを作製し、20mm間隔の標線をテストピースに記入した。
Claims (13)
- 下記の(A)~(D)成分を含む接着剤組成物:
(A)成分:カルダノール変性エポキシ樹脂
(B)成分:エラストマー変性エポキシ樹脂を少なくとも含む硬化性樹脂(但し、(A)成分を除く)
(C)成分:石油系タッキファイヤー、テルペン系タッキファイヤー、ロジンエステル系タッキファイヤー、およびキシレン樹脂系タッキファイヤーからなる群から選択される少なくとも1種のタッキファイヤー
(D)成分:潜在性硬化剤。 - 前記接着剤組成物の硬化物の伸び率が、2~2000%であることを特徴とする請求項1に記載の接着剤組成物。
- 前記(A)成分のエポキシ当量が220~1500g/eqであることを特徴とする請求項1または2に記載の接着剤組成物。
- 前記(B)成分のエポキシ当量が200~1200g/eqであることを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の接着剤組成物。
- 前記(A)成分100質量部に対して、(B)成分を30~300質量部含むことを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載の接着剤組成物。
- 前記(B)成分のエラストマー変性エポキシ樹脂が、ウレタンゴム、ブタジエンゴム、またはブタジエン-アクリロニトリルゴムで変性されたエポキシ樹脂であることを特徴とする請求項1~5のいずれか1項に記載の接着剤組成物。
- 前記(A)成分と前記(B)成分との合計100質量部に対して、前記(C)成分を5~200質量部含むことを特徴とする請求項1~6のいずれか1項に記載の接着剤組成物。
- 前記(D)成分が、エポキシアダクト型潜在性硬化剤、ヒドラジド化合物、環状アミジン塩、熱カチオン重合開始剤、およびジシアンジアミドからなる群から選択される少なくとも1種であることを特徴とする請求項1~7のいずれか1項に記載の接着剤組成物。
- 線膨張係数が異なる材質の材料同士の接着用であることを特徴とする請求項1~8のいずれか1項に記載の接着剤組成物。
- 前記線膨張係数が異なる材質の線膨張係数の差が0.1×10-6/K~500×10-6/Kであることを特徴とする請求項9に記載の接着剤組成物。
- 異なる材質の材料同士の接着時の反りが3.0mm以下であることを特徴とする請求項1~10のいずれか1項に記載の接着剤組成物。
- 請求項1~11のいずれか1項に記載の接着剤組成物を硬化させることで得られる硬化物。
- 請求項1~11のいずれか1項に記載の接着剤組成物を用いて異なる材質の材料同士が接着された接合体。
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