JPH0953051A - 二液主剤型アクリル系接着剤 - Google Patents
二液主剤型アクリル系接着剤Info
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Abstract
時間で解消し、しかも保存安定性が良好な二液型アクリ
ル系接着剤を提供すること。 【構成】 重合性(メタ)アクリル系モノマー100重
量部、有機過酸化物1〜10重量部、酸性リン酸エステ
ル0.01〜5重量部、α−ヒドロキシカルボニル化合
物0.01〜10重量部を必須成分とするA剤、及び、
重合性(メタ)アクリル系モノマー100重量部、バナ
ジウム化合物0.1〜10重量部、酸性リン酸エステル
0.1〜20重量部を必須成分とするB剤から構成され
る。
Description
し、更に詳しくは、硬化速度が速く、空気接触面のタッ
ク性が短時間で解消し、しかも保存安定性が良好な二液
主剤型アクリル系接着剤に関する。
おいて(メタ)アクリルはアクリル、またはメタクリル
を表すものとする。〕、有機過酸化物、及び、該有機過
酸化物とレドックス触媒系を形成する還元剤を含有する
二液型のアクリル系接着剤は室温において短時間で硬化
し、かつ、化学量論的な意味での二液の厳密な計量混合
が不要であり、取り扱いが簡単であるという特徴を有し
ている。また近年、引張強度、衝撃強度、剥離強度等の
接着強度特性も大きく向上し、初期のタイプを第一世代
アクリル接着剤(FGA)と呼ぶのに対し、強度特性の
改良された最近のものを第二世代アクリル接着剤(SG
A)と呼んで区別している。更に、組成及び作業性の相
違から分類すれば、二液主剤型とプライマー型(主剤−
プライマー型ともいう)があり(原賀 et al、日本接着
協会誌 vol 24 No.12)、二液主剤型はA剤、B剤とも
(メタ)アクリル系モノマーを主成分として含有し、レ
ドックス重合によりそれぞれが単独で硬化物を与える性
質を有している。プライマー型は二液のうちの一方は硬
化促進剤溶液で、(メタ)アクリル系モノマーを主成分
とする主剤をレドックス重合により硬化させる役割を演
じ、それ自身は硬化しない。作業性の面では、例えば二
液主剤型は使用直前に二液を混合して塗布するか、被着
体の一方にA剤を、他方にB剤を塗布して両者を擦りあ
わせるようにして貼り合わせる方法が取られる。一方、
プライマー型は、プライマーを一方の被着体にできるだ
け薄く塗布し、他方に主剤を塗布して、その後両者を擦
りあわせるようにして貼り合わせる。二液主剤型の例と
して特開昭53−2543号等、プライマー型の例とし
て特開昭51−7040号、特公昭53−24103号
等が開示されている。
化物と可溶性バナジウム化合物からなるレドックス触媒
系を使用する接着剤についての記載は、特公昭49−2
1093号等多くある。更に、有機過酸化物、バナジウ
ム化合物、及び酸性リン酸エステルからなるレドックス
触媒系は、不飽和ポリエステル樹脂用の硬化剤系(L.H.
ALLAN, Plastics, June p 250-253,1960)や特開昭48
−21775号等において公知である。またアクリル系
接着剤に特定構造の酸性リン酸エステルを用いた例とし
ては、特開昭51−132234号、特開昭58−14
7477号等が挙げられる。また、本発明者らは特開平
5−125331号において重合性(メタ)アクリル系
モノマー、有機過酸化物、亜リン酸及び/または特定の
酸性リン化合物からなるA剤、及び、重合性(メタ)ア
クリル系モノマー、A剤中の有機過酸化物とレッドクス
触媒系を形成する可溶性バナジウム化合物を主成分とす
るB剤とから構成される二液主剤型アクリル系接着剤の
開示を行った。
化合物、及び、酸性リン化合物からなるレドックス触媒
系を用いた接着剤は、従来の接着剤に比べ硬化速度が速
いという特徴を有していたが、用途によっては更なる硬
化速度の向上が望まれていた。
エチレン性不飽和二重結合を持つ化合物及び/又は組成
物に、有機過酸化物、可溶性バナジウム化合物、酸性リ
ン化合物、α−ヒドロキシケトンを混合して、硬化速度
を早める技術が開示されている。しかしながら、ここに
開示されている技術は、不飽和ポリエステル等、エチレ
ン性不飽和二重結合を持つ化合物及び/又は組成物を重
合させて成型品を成型する際、その重合工程において、
α−ヒドロキシケトン、有機過酸化物、可溶性バナジウ
ム化合物、及び、酸性リン化合物の4成分からなる開始
剤系を用いて硬化速度をより早めるというものである。
このように、ここにおいて述べられている技術は、市販
用の接着剤を想定した技術ではなく、もしこの技術を単
純に市販用の接着剤に応用した場合、保存安定性に問題
を生じることが明らかであった。
アクリル系接着剤は、取り扱いが簡単であるという利
点、接着強度特性が優れている点が評価されて電機、機
械、建築等の分野で多く使用されている。本発明は、こ
のような二液型アクリル系接着剤の利点を維持しつつ、
保存安定性を損なうことなく、硬化速度が引き上げられ
た二液型アクリル系接着剤を提供することをその目的と
する。
を解決するために鋭意研究を行った。この結果、重合性
(メタ)アクリル系モノマー、有機過酸化物、酸性リン
酸エステル、α−ヒドロキシカルボニル化合物を必須成
分とするA剤、及び、重合性(メタ)アクリル系モノマ
ー、バナジウム化合物、酸性リン酸エステルを必須成分
とするB剤から構成される二液主剤型アクリル系接着剤
が硬化速度が速く、保存安定性が良好であることを見い
出し本発明に至ったのである。即ち、本発明によれば、
重合性(メタ)アクリル系モノマー100重量部、有機
過酸化物1〜10重量部、酸性リン酸エステル0.01
〜5重量部、α−ヒドロキシカルボニル化合物0.01
〜10重量部を必須成分とするA剤、及び、重合性(メ
タ)アクリル系モノマー100重量部、バナジウム化合
物0.1〜10重量部、酸性リン酸エステル0.1〜2
0重量部を必須成分とするB剤から構成されることを特
徴とする二液主剤型アクリル系接着剤が提供される。
明においてA剤、B剤に共に用いられる重合性(メタ)
アクリル系モノマーとしては、(メタ)アクリル酸、
(メタ)アクリル酸アルキルエステル、フェノキシエチ
ル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(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、(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキルエステル、
多価アルコールのポリ(メタ)アクリレート、エポキシ
樹脂に(メタ)アクリル酸を付加反応させて得られるエ
ポキシ(メタ)アクリレート、ウレタンポリ(メタ)ア
クリレート、ポリエステル(メタ)アクリレート、ビス
フェノールAまたはビスフェノールSのアルキレンオキ
サイド付加物のジ(メタ)アクリレート等が挙げられ、
これらが単独で、或いは、2種以上組み合わされて用い
られる。
しては、t−ブチルハイドロパーオキサイド、p−メン
タンハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキ
サイド、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイ
ド等のハイドロパーオキサイド類、t−ブチルパーオキ
シラウレート、t−ブチルパーオキシベンゾエート、t
−ブチルパーオキシドデカノエート等のパーオキシエス
テル類等が単独、或いは、2種以上組み合わせて用いる
ことができるが、ハイドロパーオキサイド類が特に好ま
しい。有機過酸化物の配合量はA剤に配合される重合性
(メタ)アクリル系モノマー100重量部に対して1〜
10重量部が好ましく、更には、2〜5重量部がより好
ましい。有機過酸化物の配合量が1重量部未満である
と、硬化速度が低下し好ましくなく、逆に、10重量部
を超えると接着剤の保存安定性が悪化し好ましくない。
テルとしては、モノメチルフォスフェート、ジメチルフ
ォスフェート、モノエチルフォスフェート、ジエチルフ
ォスフェート、モノブチルフォスフェート、ジブチルフ
ォスフェート、モノ−β−クロロエチルフォスフェー
ト、ジ−β−クロロエチルフォスフェート、モノエトキ
シエチルフォスフェート、ジエトキシエチルフォスフェ
ート、フェニルフォスフェート、ジフェニルフォスフェ
ート、モノ(メタ)アクリロイルオキシエチルフォスフ
ェート、ジ(メタ)アクリロイルオキシエチルフォスフ
ェート、モノ(メタ)アクリロイルオキシプロピルフォ
スフェート、ジ(メタ)アクリロイルオキシプロピルフ
ォスフェート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)
アクリレートフォスフェート等が挙げられ、これらが単
独で、或いは、2種以上組み合わされて用いられる。酸
性リン酸エステルの配合量は保存安定性の観点からA剤
に配合される重合性(メタ)アクリル系モノマー100
重量部に対して0.01〜5重量部が好ましく、更に
は、0.05〜2重量部がより好ましい。酸性リン酸エ
ステルの配合量が0.01重量部未満であると保存安定
性が低下するため好ましくなく、また、逆に5重量部を
超えても保存安定性が低下するため好ましくない。
カルボニル化合物としては乳酸、酒石酸、リンゴ酸、グ
リコール酸、クエン酸等のα−ヒドロキシカルボン酸、
乳酸メチル、乳酸エチル、グリコール酸エチル等のα−
ヒドロキシカルボン酸エステル、ヒドロキシアセトン、
ジヒドロキシアセトン、アセトイン、ベンゾイン等のα
−ケトール類、α−ヒドロキシカルボン酸と、エポキシ
化合物あるいはオキサゾリン化合物との付加反応物等が
挙げられ、これらが単独で、或いは、2種以上組み合わ
されて用いられる。
はA剤に配合される重合性(メタ)アクリル系モノマー
100重量部に対して0.01〜10重量部が好まし
く、更には、0.05〜5重量部がより好ましい。α−
ヒドロキシカルボニル化合物の配合量が0.01重量部
未満であると硬化速度の向上が顕著ではないため好まし
くなく、逆に10重量部を超えても配合量に比例した硬
化速度の向上が見られなくなるだけでなく、保存安定性
が低下するため好ましくない。
物としては、バナジルアセチルアセトネート、バナジル
ステアレート、バナジウムナフテネート、バナジウムア
セチルアセトネート、バナジウムベンゾイルアセトネー
ト等が挙げられ、これらが単独で、或いは、2種以上組
み合わされて用いられる。バナジウム化合物の配合量は
B剤中に配合される重合性(メタ)アクリル系モノマー
100重量部に対して0.1〜10重量部が好ましく、
更には、1〜5重量部がより好ましい。バナジウム化合
物の配合量が0.1重量部未満であると硬化速度が遅い
ため好ましくなく、逆に10重量部を超えても配合量に
比例した硬化速度の向上が見られなくなるだけでなく、
保存安定性が低下するため好ましくない。
テルはA剤中に配合されるものと同様の化合物を用いる
ことができ、やはりこれらが単独で、或いは、2種以上
組み合わされて用いられる。酸性リン酸エステルの配合
量はB剤に配合される重合性(メタ)アクリル系モノマ
ー100重量部に対して0.1〜20重量部が好まし
く、更には、0.5〜10重量部がより好ましい。バナ
ジウム化合物の配合量が0.1重量部未満であると保存
安定性が低下するため好ましくなく、逆に20重量部を
超えても配合量に比例した硬化速度の向上が見られなく
なり好ましくない。
は、B剤中に、粘度調整及び硬化物の柔軟性を向上させ
ることを目的として、ポリメチルメタクリレート、ポリ
ビニルブチラール、アクリロニトリル−スチレン共重合
体(AS樹脂)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチ
レン共重合体(ABS樹脂)、メタクリル酸エステル−
ブタジエン−スチレン共重合体(MBS樹脂)、メタク
リル酸エステル−ブタジエン−アクリロニトリル−スチ
レン共重合体(MBAS樹脂)等の熱可塑性樹脂、スチ
レン−ブタジエンゴム(SBR)、ポリブタジエンゴム
(BR)、ポリイソプレンゴム(IR)、クロロプレン
ゴム(CR)、ニトリルゴム(NBR)、塩化ゴム、ア
クリルゴム、エピクロルヒドリンゴム等のゴム、液状ポ
リブタジエン、末端アクリル変性液状ポリブタジエン、
液状アクリロニトリル−ブタジエン共重合体等の液状ゴ
ム、揺変性を付与することを目的として微粉末ポリエチ
レン、ジベンジリデン−D−ソルビトール、セルロース
トリアセテート、ステアリン酸アミド、ベントナイト、
微粉末ケイ酸等の揺変性付与剤、室温での長期保存安定
性の向上を目的として、2,6−ジ−t−ブチル−4−
メチルフェノール、2,2−メチレンビス(4−メチル
−6−t−ブチルフェノール)、ベンゾキノン、ハイド
ロキノン、キンヒドロン、エチレンジアミン4酢酸4ナ
トリウム、シュウ酸、N−メチル−N−ニトロソアニリ
ン、N−ニトロソジフェニルアミン等のラジカル重合禁
止剤、及び着色のための染料や顔料を配合することがで
きる。
剤、B剤の粘度設定を柔軟に行うことができる。即ち、
使用時においてA剤、B剤を混合して用いるような用途
においてはA剤とB剤がほぼ等粘度となるように組成を
決定すればよい。また、例えば、片方の被着体に薄く一
方の液を塗布しておき、他方の被着体にもう一方の液を
塗布して、その後両者を貼り合わせるような用途、所
謂、プライマー型的な使用を行う用途においては、例え
ばA剤が高粘度、B剤が低粘度となるように組成を決定
すればよい。粘度調整には上記した、熱可塑性樹脂、ゴ
ム、液状ゴム、揺変性付与剤等が好適に用いられる。
硬化速度が著しく改良されている。これは有機過酸化
物、酸性リン酸エステル、バナジウム化合物から成るレ
ドックス重合触媒系にα−ヒドロキシカルボニル化合物
が作用を及ぼし、有機過酸化物の分解が促進されるため
と推察される。一方、接着剤の保存安定性の観点から、
α−ヒドロキシカルボニル化合物とバナジウム化合物と
の共存を避けるため、二液の形態とすること、更に、A
剤、及び、B剤に必須成分として酸性リン酸エステルを
配合することによって保存安定性が確保できる。
詳細に説明する。なお、これらの例において部は全て重
量部を表すものとする。また、以下の実施例、比較例に
おいて保存安定性、セットタイム、指触乾燥時間、接着
強度(引張剪断強度、衝撃強度、剥離強度)は以下の条
件で測定を行った。 <保存安定性>A剤、B剤をそれぞれ100ccのガラ
ス瓶に80g入れ、40℃に保たれた乾燥機中に保管
し、ゲルを生じるまでの時間を測定する。 <セットタイム>23℃、50%RHの恒温恒湿室内
で、1.6×25×100mmの形状の冷間圧延鋼板を
12mmのラップでA剤、B剤を等量混合して接着し、
5Kgfの荷重をかけても剥がれなくなるまでの時間を
測定する。 <指触乾燥時間>23℃、50%RHの恒温恒湿室内
で、ポリエチレンフィルム上にA剤、B剤を等量滴下
後、混合し、指触により該混合体の空気接触面のタック
性がなくなるまでの時間を測定する。 <接着強度>23℃、50%RHの恒温恒湿室内で、A
剤、B剤を等量、一方の被着体に薄く塗布し、その後、
もう一方の被着体を擦り合わせるようにして貼り合わせ
て固定し、24時間後に同条件下で次に示す諸強度を測
定する。 〔引張剪断強度〕1.6×25×100mmの形状の冷
間圧延鋼板を12mmのラップで接着し、ASTM D
1002−64に準拠して測定。 〔衝撃強度〕45×25×18mmと25×25×12
mmの形状の冷間圧延鋼材を接着し、ASTM D 9
50−54に準拠して測定。 〔剥離強度〕0.6×25×200mmの形状の冷間圧
延鋼板を接着し、ASTM D1876−72に準拠し
て測定。
α−ヒドロキシカルボニル化合物を用いて、更に、下記
に示す組成で6種のA剤を調製した。また、下記に示す
組成でB剤を調製した。得られた6種のA剤、及び、B
剤の40℃における保存安定性を評価したところ20日
以上安定であった。次いで6種のA剤、及びB剤を等量
混合し、セットタイム、指触乾燥時間、引張剪断強度、
衝撃強度、剥離強度を測定し、硬化特性、及び、硬化物
の特性を評価した。この結果を表2に示す。A剤の組成 ・アクリル変性ウレタンプレポリマー1) 50 ・ヒドロキシプロピルメタクリレート 50 ・モノメタクリロイルオキシエチルフォスフェート2) 0.1 ・p−ベンゾキノン 0.05 ・クメンハイドロパーオキサイド 3 ・α−ヒドロキシカルボニル化合物(詳細は表2に記載) 1 B剤の組成 ・アクリル変性ウレタンプレポリマー1) 50 ・ヒドロキシプロピルメタクリレート 50 ・モノメタクリロイルオキシエチルフォスフェート2) 2 ・p−ベンゾキノン 0.05 ・バナジルアセチルアセトネート 1 (単位:重量部) 1)根上工業(株)製 「アートレジンUN1255」 2)共栄社化学(株)製 「ライトエステルPM]
撹拌棒を備えたガラス製反応容器中に、表1に示すα−
ヒドロキシカルボン酸と、エポキシ化合物またはオキサ
ゾリン化合物を等量づつ仕込み、触媒として全仕込量に
対し1.35重量%のN,N−ジメチルベンジルアミン
を加え、90℃で所定時間反応して付加反応物を得た。
反応率は中和滴定によるカルボキシル基の減少度から求
めた。
合物として、製造例1〜3で得られたα−ヒドロキシカ
ルボン酸とエポキシ化合物との付加反応物、及び、α−
ヒドロキシカルボン酸とオキサゾリン化合物との付加反
応物を用いる以外は実施例1〜6と同様にしてA剤、B
剤を調製した。得られた3種のA剤、及び、B剤の40
℃における保存安定性を評価したところ7日以上安定で
あった。次いで3種のA剤、及びB剤を等量混合し、セ
ットタイム、指触乾燥時間、引張剪断強度、衝撃強度、
剥離強度を測定した。この結果を表2に示す。
ニル化合物を配合しない以外は実施例1〜9と同様にし
てA剤を調製した。得られたA剤は室温下で10日以上
安定であった。次いでこのA剤と実施例1〜6で調製し
たのと同じB剤とを等量混合し、セットタイム、指触乾
燥時間、引張剪断強度、衝撃強度、剥離強度を測定し、
硬化特性、及び、硬化物の特性を評価した。この結果を
実施例1〜9の結果と併せて表2に示す。
物を使用した実施例1〜9は、α−ヒドロキシカルボニ
ル化合物を使用していない比較例1に比べ、セットタイ
ムが短縮されており、更に、指触乾燥時間も1〜2日と
短いことが分かる。
種の酸性リン酸エステルを用いて、更に、下記に示す組
成で4種のA剤を調製した。また、下記に示す組成でB
剤を調製した。得られた4種類のA剤、及び、B剤の4
0℃における保存安定性を評価したところ20日以上安
定であった。A剤の組成 ・ヒドロキシプロピルメタクリレート 90 ・ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物のジメタクリレート4) 10 ・酸性リン酸エステル 0.2 ・キンヒドロン 0.2 ・t−ブチルハイドロパーオキサイド 5 ・ヒドロキシアセトン 1.5 ・MBS樹脂5) 65 B剤の組成 ・ヒドロキシプロピルメタクリレート 90 ・ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物のジメタクリレート4) 10 ・酸性リン酸エステル 3.0 ・メチルハイドロキノン 0.2 ・バナジウムアセチルアセトネート 1.5 ・MBS樹脂5) 65 (単位:重量部) 4)新中村化学(株)製 「NKエステルBPE100」 5)日本合成ゴム(株)製 「JSR MBS61」 更に、4種のA剤、及びB剤を等量混合し、セットタイ
ム、指触乾燥時間、引張剪断強度、衝撃強度、剥離強度
を測定し、硬化特性、及び、硬化物の特性を評価した。
この結果を表3に示す。
配合しない以外は実施例10〜13と同様にしてA剤を
調製した。得られたA剤は40℃の条件下で5日でゲル
化した。
酸性リン酸エステルが含まれていないと非常に短期間で
ゲル化を起こし、実用上問題があることが明らかであ
る。
A剤に共通する組成、及び、B剤に共通する組成に、酸
性リン酸エステル(モノメタクリロイルオキシエチルフ
ォスフェート)、α−ヒドロキシカルボニル化合物(グ
リコール酸)を表4に示す配合量加え40℃における保
存安定性を評価した。この結果を表4に示す。尚、酸性
リン酸エステルはA、B剤合計336.9重量部に対し
合計で3.0重量部配合した。また、α−ヒドロキシカ
ルボニル化合物はA、B剤合計336.9重量部に対し
合計で1.5重量部配合した。各A剤に共通する組成 ・ヒドロキシプロピルメタクリレート 90 ・ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物のジメタクリレート4) 10 ・キンヒドロン 0.2 ・t−ブチルハイドロパーオキサイド 5 ・MBS樹脂5) 65 各B剤に共通する組成 ・ヒドロキシプロピルメタクリレート 90 ・ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物のジメタクリレート4) 10 ・メチルハイドロキノン 0.2 ・バナジウムアセチルアセトネート 1.5 ・MBS樹脂5) 65 (単位:重量部) 4)新中村化学(株)製 「NKエステルBPE100」 5)日本合成ゴム(株)製 「JSR MBS61」
き、A剤、及びB剤を等量混合し、セットタイム、指触
乾燥時間、引張剪断強度、衝撃強度、剥離強度を測定
し、硬化特性、及び、硬化物の特性を評価した。この結
果を表5に示す。
在したときのみ安定化されるのが明らかである。一方、
本発明の二液主剤型アクリル系接着剤において硬化速度
を早める作用を呈するα−ヒドロキシカルボニル化合物
をB剤に配合すると、B剤中に含まれるバナジウム化合
物との共存によりB剤が短期間でゲル化することが自明
であり、α−ヒドロキシカルボニル化合物はA剤にのみ
配合可能であることが明らかである。また、表5より実
施例14の組成の二液主剤型アクリル系接着剤は、良好
な硬化特性、及び、硬化物の特性を示すことが明らかで
ある。
化速度が早く、空気接触面のタック性が短時間で解消
し、しかも保存安定性が良好な二液型アクリル系接着剤
が提供される。該二液型アクリル系接着剤は、従来の二
液型アクリル系接着剤が有していた取り扱いが簡単であ
るという利点、接着強度特性が優れているという利点を
生かしたまま、硬化速度が改良されたものであり、保存
安定性にも優れている。従って、同二液型アクリル系接
着剤は電機、機械、建築等、幅広い分野で好適に利用が
可能なものである。
Claims (1)
- 【請求項1】 重合性(メタ)アクリル系モノマー10
0重量部、有機過酸化物1〜10重量部、酸性リン酸エ
ステル0.01〜5重量部、α−ヒドロキシカルボニル
化合物0.01〜10重量部を必須成分とするA剤、及
び、重合性(メタ)アクリル系モノマー100重量部、
バナジウム化合物0.1〜10重量部、酸性リン酸エス
テル0.1〜20重量部を必須成分とするB剤から構成
されることを特徴とする二液主剤型アクリル系接着剤。
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1996
- 1996-02-19 JP JP03087096A patent/JP3221829B2/ja not_active Expired - Lifetime
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