JPS59147022A - 下塗りしたプラスチツク部品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は接合された）０ラスチツク構造物に関しそして
特に熱溶融接着性ブロックコポリマーによって相互に接
合されたフ０ラスチック部品を含む構造物に関する。

フ０ラスチック類の接合は一般に過酸化物硬化の不飽和
ポリエステル類、ポリオール−ポリイソシアネート糸、
およびエホキシ糸のような反応１生多槁−成分熱硬化糸
によって達成される。そのような糸は均一な性能を得る
ために成分の精密な神童を必脩とし、それらは取扱上特
殊な拳前対末を要する有毒なまたは敏感な化合物乞一般
に含み、それらるは糸が硬化しまたは非接合段階に進む
前に接合されるべき部分を合わせるために必要な利用で
きる時間は制限されており、それらの硬化速度は周囲の
空気の湿気含量に影響され、それらはその糸が充分硬化
して強い接合乞与えるまでむしろ′長時間に亘って接合
された部・分を相互に機械的に保持することを要しそし
て装置内に接着剤が固着するの馨避けるために通用装置
の浄化！たは不純物の除去を必要とする。

熱溶融接着剤は単一成分でありまたは単一流れ系である
ためそのような不第１−１益に打ち勝ち、それらの尚分
子量および化学組成はそれらを比較的無毒性となし、そ
れらは術部に敏感でなく、それらは単にそれらの軟化点
以下に冷却することによって接合強さを発達させそして
硬化か起こるまで長時間の機械的固定を必要とせずそし
て最後にそれらは装置内において早すぎる硬化または固
着によって問題を提起することかない。しかし強化した
反応射出成形ポリウレタンｆたは反応射出成形ナイロン
から製造した強化プラスチック構造物は支持体に通用さ
れた表面塗膜ヲ御化させるためにペイント炉中で使われ
る温度のような尚温度にしはしはさらされる。接合した
構造物がそのような熱処理に馴えることを許容するため
には、熱浴融接着剤は４０から８０重量％才での結晶性
ポリエステル筐たはポリアミドセグメン、トおよび２Ｇ
から６０矩蛍係までの非晶質ポリアミドまたはホリエー
テル十グメントＹ含むブロックコポリマーで、そのブロ
ックコポリマーは１５５℃よりも商い結晶溶融温度オ６
よび約８，０　［］　Ｄから約３０．０００　′ｆ。

での範ＩＭｆの数平均分子量を有すべきことを我々は発
見した。そ０）上過切な接合強さ乞達成するためには、
強化プラスチック部品は湿分硬化性ポリインシアネート
２會む下塗り塗層の淘層によって被椋されるべきである
こと２我々は見出した。本発明はそのような接合した構
造物、下塗ワしたフ０ラスチック部品および下塗り剤組
成物乞それらに塗布しそして熱浴融接層剤？適用するこ
とによって部品を接合する方法に向けられる。

本発明に使われるプラスチック部品は強化反応射出成形
ポリウレタンオたは反応射出成形ナイロンである。強化
反応射出がく形ポリウレタンは高弾性ポリウレタンエラ
ストマーおよび１５から６０月ｒ量係までのガラス繊維
または珪灰石のような粒子状充填剤を含む。反応射出成
形ナイロンは米国船許第４．０３１．１６４号中に開示
されるような種類のプロンクボリマーであってラクタム
−触媒ン昆合物とラクタム末端ポリエーテルとの金型中
での反応によるか、またはラクタム−触媒混合物とポリ
エーテルポリオールおよびビスイミドの配合物との金型
中での反応によってつ（られる。

本発明において使われる下塗り塗料糸は炭化水素または
塩素化炭化水素のような低沸点有機溶剤中の湿分−酸化
性ポリインシアネートの浴液な含む。好都合なのはその
ようなポリイソシアネートは約２．２・ら約６芽での平
均インシアネート１能価を有しそして約４００から約４
ｏｏｏｔでの範囲の数平均分子量のイソシアネート末端
ポリウレタンプレポリマーを含みそれらはトルエンジイ
ソシアネート、４．４’−ジフェニルメタンジインシア
ネー）、４．４’−ジシクロヘキシルメタンシイシアネ
ート、ヘキサメチレンジイソシアネートまたはインホロ
ンジイソシアネートのようなジイソシアネートとそのよ
うなインシアネート末端ポリウレタンフ０レボリマーの
製造に通常使われるポリオール類、ポリエーテルポリオ
ール類またはポリエーテルポリオール類とのノ又応によ
ってつくられる；それらはポリメチレンポリフェニルイ
ンシアネート類を含み９それらはジイソシアネート類寸
たはジインシアネート類の与合物のオリゴマー化によっ
て祷らＪする約５０．０から約２０００−ＩＩ’での範
囲の数平均分子量のイソシアヌレートホリインシアネー
ト類ン含み；そしてそれらはジインシアネート類と限足
鎖゛の水との反応によって得られる約４００から約２０
００寸での数平均分子量のオリゴマー状ポリインシアネ
ートービュレ７１［４Ｙ含む。第三アミン、オクタン酸
亜鉛のような亜鉛塩またはジラウリン酸ジブチル錫のよ
うな有機錫化合物のような通例のウレタン触媒の少量を
下塗り塗料糸に加えることかできる。使用する触媒の量
は下塗９したプラスチック部品に対する熱浴融接着剤の
通用前の下塗りの過硬化を避けるための要求によって決
足されるであろう。

下塗り塗料の適用の前に７０ラスチンク部品は表面の汚
れ乞除去するために低沸黒炭化水素または塩素化炭化水
素によって清浄にすることが好都合である。炭化水素ま
たは塩素化炭化水素溶剤中の希釈溶液としての下塗り塗
料組成物は次いで）０ラスチック部品上にこすりつけ、
刷毛塗りし寸たは吹き付けそして好ましくは室温におい
て乾かして好ましくは約５から糺２５ミクロンまでの範
囲の淳さの淘い連続性塗膜の乾燥下塗りを与える。下塗
り剤浴欣のポリイソシアネート娘度は一散に約２から約
２０重量％までの範囲であり、そして好複しくは約６か
ら約１０重量％までの範囲である。

実際そのような希釈溶液のこすつつけによる強化フ０ラ
スチンク部品への塩１用は表面汚れの除去および下塗９
剤の句着？一段階に組み台わせることかできる。貯蔵条
件、特に環境湿度に応じて、下塗りした部品はそれら乞
浴融熱可塑性樹脂によって接合する前に数日間貯蔵する
ことができる。しかし、接合は下塗り塗料の適用後数分
以内に最も都合よく達成される。

引き続く熱暴露に耐える接合？与えるために強化プラス
チック部品を接合するために使用する熱浴融接着剤は４
０から８０頂搦°％までの結晶住ボリエステルまたはポ
リアミドセグメントおよび２０から６０＄量％寸での非
晶質ボリアばドまたはポリエーテルセグメントを含むブ
ロックコポリマーであり、そのブロックコポリマーは約
１５５℃以上、好ましくは１８００かも２２５℃までの
範囲の結晶融点および約８．０００から約３０．０００
までの数平均分子量を有する。非晶質セグメントと結合
するブロックコポリマーのガラス転＃温度は一般に５０
℃よりも低く、好ましくは約−５０°から４０′Ｃまで
の範囲である。

結晶セグメントを与えるためにブロックコポリマー中に
配合される結晶性ポリエステル捷たはポリアミドは、好
都合にはｉ、ｏ　ｏ　ｏから２４．０００までの範囲、
好ゴしくは１，０００から６．０００までの範囲の数平
均分子量、および少な（とも約１８０°Ｃの結晶融点を
有する。好ましくは融点は２０００から２７０℃までの
範囲である。これらの硬質結晶セグメントはブロックコ
ポリマーに引う」Ｙつ強さ、靭性および縄温度性能でを
４乞する。

結晶性ポリエステルは２から１０個までの炭素原子を有
する少なくとも一つの脂肪族または脂環式ジオールと８
から２０個までの炭素原子を有する少な（とも一つの芳
香族ジカルボン酸との縮合物であり、ジオールと二酸は
希望する閤虞範囲のポリエステルを与えるように選ばれ
る。相当するジオールにはエチレングリコール、テトラ
メチレングリコール、１．４−シクロヘキサンジオール
および１，４−シクロヘキサンジメタツールを含む。相
当する二酸にはテレフタル酸、イソフタル酸および２，
６−１２，７−１２．８−１１．４−および１．５−ナ
フタレンジカルボン酸類乞含む。好呼しい結晶性ポリエ
ステルはポリエチレンテレフタレートである。

硬質ポリエステルセグメントかポリエチレンテレフタレ
ートを含むときは、ポリアミドセグメントと縮合する前
のポリエステルの好適／Ｉ分子量範ｄの溶液によって２
″：）℃において測定して約Ｕ、０５から約Ｑ、７　ｄ
’１ｇ”−１までの固有５卑範囲に相当する。

好ましくは７有粘度は約０．１から約０．３までの範囲
である。

プロンクコポリマーの硬質または結晶性ポリアミドセグ
メントは布望する範囲の融点を有するポリアミド？与え
るように選ばれる２から１２個寸での炭ＯＡ原子？有１
−る少７ｒ　くとも一つの脂肪族筐たは脂環式シアはン
と２から１２１園までの炭素原子馨有する少な（とも一
つの脂肪族または脂環式ジカルボン酸力・ら材べ合させ
ることかできる。シアミンの例にはエチレンシアイン、
１．３−７０ロパンジアミン、１．４−ブタンシアｄン
、１．５−ペンタンシアεン、ヘキザメチレンジアミン
、１゜１０−デカンシアｄン、シクロヘキサンジオール
、等？含む。酸の例には修酸、マロン酸、こはく酸、グ
ルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スペリン酸、アゼ
ライン酸およびセバシン酸？含ム。ブロックコポリマー
の峡質複たは結晶性ポリアミドセグメントはアミノ酢酸
、６−アεノフ０ロビオン酸、４−アミノ酪酸、６−ア
εノヘキサン酸、１０−アミノデカン葭、等のような２
から１０１１ｉＺまでの炭素原子を含むω−アミノカル
ボン酢の重合によって得ろことかできる。ε−カプロラ
クタムのようなラクタム類の重合はい（つかのそのよう
なポリアミド類への手段を与える。中でも好筺しいポリ
アミドはポリ（ヘキサメチレンアジプアミド）およびポ
リ（ε−カプロラクタム）である。

ブロックコポリマーの軟質、非晶質重たは低融点セグメ
ントはコポリマーに対して湿潤性、弾性およびゴム特性
の寄与をする。それらはホリアミド寸たはポリエーテル
が可能でありそして約３００から約１６．０００までの
範囲の数平均分子量が好都合でありそして約５０°Ｃよ
りも低（そしてより好ましくは約−５０°から約４０℃
までの範囲のガラス転・移温度を有する。

非晶質ポリアミドセグメントは２から１２個までの炭素
原子を有する脂肪族または脂環式シアばンを、４から５
４個までの炭素原子２有する脂肪族または脂環式ジカル
ボン酸と１８から５４個までの炭素原子を有する少なく
とも４０虚量％の脂肪族ジカルボン酸との混合物によっ
て縮合させてつ（ることかできる。好ましい非晶質ポリ
アミドセグメントは０２−００゜ジアミンを７５から９
８Ｍ景％までのダイマーそしてより好寸しくは９０から
９８甫量％までのダイマーを含むダイマー酸と縮合させ
てつ（る。ポリエーテルセグメンＨユポリ（エチレンオ
キシ）ジオール、ポリ（プロピレンオキシ）ジオールお
よびポリ（テトラメチレンオキシ）シ万一ルのようなポ
リ（アルキレンオキシ、）ジオールによって与えられる
。

ブロックコポリマーは一段隋捷たば２段階法てよってつ
くられる。一段階法においてはイー、！質または軟質セ
グメントＹつくる成分馨それぞね軟質または硬質セグメ
ントの７０レボリマ一の存７ｔｈにおいて重合させる。

二段階法においては硬質セグメントと軟餉セグメントを
プレポリマーのように別個につくりそして次に一緒にし
て縮侶させる。

融店とガラス転移感度は付属品の走査熱量計２取り付け
たｄｕ　Ｐｏｎｔの示差熱分析器型式ＤＴＡ９ＱＱによ
って窒素雰囲気中で２０℃／分の速度で加熱する５から
２５７ｎ！Ｊまでの試料乞使用して都合よく測定される
。コポリマーの融点より約り０℃尚い温度においてそし
て４秒−１σ）剪断速度で測定される溶融粘度は有オリ
なのは約１０００から約６０００、ポアズ捷での締５囲
でありそして好汁しくは約１２５０から約２０００ポア
ズまでの範囲である。

ブロックコポリマーの最も好却しい群は米国特許第３．
６５０．９９９号中に記載される型のブロックコポリ（
エステル−アミド）であり特にポリエチレンテレフタレ
ートまたはポリブチレンチレフのダイマーそしてより好
筐しくは９０から９８重量多筐でのダイマーを含むダイ
マー酸とのポリアミドである。

二つの強化プラスチック部品を一緒に接合して接合構造
物をつ（るには、下塗りした部品の一つ？保持するよう
に適合させた取付真中に置（。浴融したブロックコポリ
マーを好青な方法で適用する。第一の部品上にイボ着さ
せた溶融熱−１”Ｊ　ｖｊｔｊ性檎脂に向って給二の下
塗りした剖゛・品ゲ逼１用しそして少なくとも約２０　
ｋＰａの圧力を接合体全体に亘り実質的に均一に、例え
ば取句具内で部品を相互に締句けることによって適用′
１″る。圧力は好ましくは熱用ν性仙脂糸接着剤か冷力
ｊしそして固着する丈で約２８から約８５　ｋＰａ才で
の範囲で維持する。

接着剤Ｊ―は表面の凹凸を藺きするためには少なくとも
約２００ミクロンのＮさそして高ＩＭ度における適切な
強さの援合娶与えろためには約１５００ミクロン以下か
好都合である。下塗りした強化テラスチック部品は熱溶
融接看性ブロックコポリマーの通用ｍＪに少なくとも約
６５℃に熱することが好都合であり、そして好ましくは
部品は少なくとも約１０５℃に熱して＋＆清剤か強化プ
ラスチック部品に畝１用された後にそれが浴融した接合
しうる状態のずまで存在てる時間？増力（（させる。し
かし、下塗り剤の伽硬化および丁塗り融接着剤界面にお
ける接合σ）接着破接を避けるために、下（９した強化
プラスチック部品は接合段階の前に約１時間以上そσ）
ような尚温度に維持すべきではない。接合を行なった後
、接合した構造物は２０°から１７０°Ｃまで、好捷し
くは９０°から１６５℃才での股、囲の温度に少なくと
も約３０分間さらして接合を熟成させそして下塗り塗層
がブロックコポリマーと相互作用しそして硬化してブロ
ックコポリマーな強化プラスチック部品に什学Ｈ９に接
合する。溶融ブロックコポリマーは一般にアラ０リケー
ターから接合づ−ベき笥を品の一つに通用１−るだけで
あるが、双方の部品を合わせて接合を形成１−る前に浴
融接漕剤？双方に通用することによってより冒い接合強
さをしはしは得ることかできる。接合強さはＡＳＴ　Ｍ
ｅｔｈｏｄ　＝−１０００−７２によって２ｂ、４×１
０１ＭＩＬ試験孜（ｃｏｕｐｏｎ）の２５　ｍｍ、平方
の重なりについて測定される。もしも＆５袖が支持体中
に起こりそして接合界面に起こらなはれは接合は最大強
さを達成したものと考えられる。

以下の実施例は本発明を例解するために示されるもので
あり従って発明ケ限定するものと解すべきではない。別
記しない限り部および％は馳て電量による。

実施例１ ２０重量％σ）ガラス枠組を含む強化反応射出成形ポリ
ウレタンがらつ（うた強化プラスチックσ）試験板（２
５，４ｘ１０１ｘ２．７２ｗ１）ｖ）ルエンを浸したイ
ＩＪで拭って表面のよごれを除去した。

Ｕｐｊｏｈｎ　Ｃｏｍｐａｎｙ　（ｆＣよってＰＡＰ工
２０およびＰＡＰ工１３５の商品名で販売されるポリメ
チレンポリフェニルイソシアネートの１：１混合物から
成る平均インシアネート官能節約３の下命つ組織物σ）
６Ｍ景％の塩化メチレン浴液を試験板の接合表面に連用
して乾炊下塗り組成牧）σ）薄い連続フィルムを与えた
。

７０重量係のポリエチレンテレフタレートおよび１１６
部のへキサメチレンジアミンと９［］電を飴のダイマー
を含む７２５部のダイマー酸から縮合させた３０東８％
のポリアミドを含むブロックコポリニスデルアミド’ｉ
、６０：４０の重量比σ）フェノールと対称−テトラク
ロルエタンσ）溶剤対中０’）　Ｏ，ｂ　ｙ−／　１０
０　ｍｌの浴液によって２５℃で測定して０．１６　ｄ
、１ｇ　１の固有粘度のポリエナレンテレフタレートヲ
外リアミドで縮合してつくった。

ブロックコポリエステルアミドの結晶融点は２０５°Ｃ
であり、固有粘度は０．５６　ｄｌｇ−１でありそして
２１６°Ｃおよび４抄−上の剪断速度におけるｍ＝粘度
は１１８０ポアズ（１１８Ｐａ、ｓ　）であった。

ブロックコポリエステルアミドを熱浴融アブ′リケータ
ー中で浴融しそして浴融接庸剤をジ虫化プラスチックの
下塗りした試験板の２５．４ｇａ平方に通用した。第二
の下塗りした試験板馨浴融コポリエステルアミドに適用
しそしく第一試験板に対しで６９　ｋｊ’ａの圧力下で
１分間締伺けた。室温で１時ｉ４１　ｈ　Ｊ波接合２ｈ
ＳＴｎｅｔｈｏａ　Ｄ−１０００−７２による引張り剪
断試験に供した。接合強さは６１００ｋＰａで強化プラ
スチック界面の支持俸破畑馨伴ンよった。５ｙｎｔｈｅ
ｔｉｃ　５ｕｒｆａｃｅ工ｎｃ、によってＴ１θＣｏａ
ｔす５９の商品名で販売されるインシアネート末端ポリ
ウレタンフルポリマーによって同様の接合試駆を行なっ
た。室温において１時間佐に、接合強さは６０ろＱ　ｋ
Ｐａで強化プラスチックの支付体破廓ケ伴なった。１６
５°Ｃで２０分間の熟成によって接合強さて変化は起こ
らなかった。下命つなしの舐験片をこれらの条件下で接
合した場合、接合の引張り飛さば２０７０ｋＰａであり
接合の接着破＠ン伴なった。

試験板？エポキシド化ノボラソクイロ１脂、エポキシド
化ノボラック−アミドポリアミン糸、エホキシーアミド
ポリアミン系またはアクリル下塗り剤で下塗りし、そし
て熱浴融接層剤によって接合しそして４５分間１６５°
Ｃで熟成した場合、９６０から３６１０　ｋＰａの石１
ノ囲の引グレリ強さか得られ下塗り剤と支持体の１ｈ・
の接合の接着破世ケ伴なった。

支持体の債植が起こらなかったことは、強化プラスチッ
ク構造体に名望１−る接合強さ馨与えるためにはこれら
の下塗り剤は不適轟であったことを示す。

実施例２ 反応射出成形ナイロンの試熱板（２５，４×１０１Ｘ２
．７２Ｗｌｌｌ□）にポリメチレンポリフェニルイソシ
アネートおよび実施例１のインシアネート末端ポリウレ
タンプレ７にリマーを下３冬すした。下塗りした試験板
をブロックコポリエステルアミドによって実施例１に記
載したように］号会した。試験板を１時間室温において
熟成にした後、接合強さはそれぞれ６１００と３３１０
　ｋＰａであり支持体の変形乞伴なった。

代理人　伐　村　　　皓 第１頁の続き ０発　明　者　デビット・アルバート・ファベル アメリカ合衆国マサチューセラ ツ州スプリングフィールド・パ ーカー・ストリート１８９３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）熱可塑性樹脂系接着剤による接合に適づ−る下塗
   りしたプラスチック部品において、グラスチック部品が
   強化した反応射出成形ポリウレタン筐たは反応射出成形
   ナイロンでありそして下塗り層か湿分−硬化性ポリイン
   シアネートを含む下塗りしたテラスチック部品。 （２）湿分−硬化性ポリインシアネートが２．２から６
   までの範囲のインシアネート官能１１ｉｉＩヲ有しそし
   て４００から４．０００−２での範囲の数平均分子量の
   インシアネート末端ウレタンプレポリマー頬、ポリメチ
   レンボリフェニルイソシアネー）Ｍ、５００から２，０
   ０　ｏ−ｚでの範囲の数平均分子量のインシアヌレート
   ポリインシアネート類および４００から２．０００まで
   の範囲の数平均分子量のオリゴマー状ホリイソシアネー
   トーオリゴマー類から焙はれる特許請求の範囲第（１）
   項に記載の下塗９したプラスチック部品。 （３）下塗りの虜布犀さが５から２５ミクロンまでの範
   囲である特許請求の範囲第（２）項に記載の下塗りした
   プラスチック部品。 （４）熱可塑性樹脂系接着剤によって接合した特許請求
   の範囲第（１）から（３）項までのイμ」れかの１項に
   記載する下塗りしたプラスチック部品を含む接合した構
   造物。 （５）熱可塑性樹脂系接着剤が４０から８ｏ重量係まで
   の結晶性路リエステルまたはポリアミドセグメントおよ
   び２ｏから６０重重％までの非晶質ポリアミドまたはポ
   リエーテルセグメントを含む熱可塑性ブロックコポリマ
   ーを含み、そしてそのブロックコポリマーは１５５℃よ
   り高い結晶融点および８，０００から３０．０００　ｆ
   での範囲の数平均分子量を有する特許請求の範囲第（４
   ）項に記載の接合した構造物。 （６）　　ブロックコポリマーの結晶性セグメントがポ
   リエチレンテレフタレート東たけポリブチレンテレフタ
   レートでありそして非晶質セグメントが７５から９８重
   量％までのダイマーを含むダイマー酸と２から１Ｇ個ま
   での炭素原子を含む脂肪族第一ジアミンとのポリアミド
   縮合生成物を含む特許請求の範囲第（５）項に記載の接
   合した構造物。 （７）下塗りしたプラスチック部品が特許請求の範囲第
   （２１に記載の部品でありそしてブロックコポリマーの
   結晶性セグメントがポリエチレンテレフタレートを含む
   時計請求の範囲第（５］項に記載の接合した構造物。 （８）熱可塑性樹脂系接着剤接合の厚さか２００から１
   ５００ミクロンまでの範囲である特許請求の範囲第（５
   ）から（７）項までのイＯ」れかの１項に記載の張合し
   た構造物１゜ （９１第一の７０ラスチンク部品を第二のプラスチック
   部品に接合する方法において、下塗り産科溶液を接合す
   る表面に適用し、下塗り塗膜から溶剤を蒸発させて乾燥
   下塗剤のフィルムを与え、第一プラスチック部品を保持
   ′１″るように適合させた取付具中［第一）０ラスチッ
   ク部品を置き、浴融した熱可塑性仙脂糸按着剤乞第−プ
   ラスチック部品の下塗りした表面に適用し、第ニブラス
   チック部品を第一プラスナック部品に合わぜて接合を形
   成し、少な（とも２０ｋＰａの圧力を接合の上全体に実
   質的に均一に適用することによって第二プラスチック部
   品を取付具内で第一プラスチック部品に向けて保持し、
   そして接合した部分を冷却して接合が固化するのを許容
   し、そこではプラスチック部品は強化した反応射出成形
   ポリウレタン寸たは反応射出成形ナイロンであり、下塗
   り塗布が特許請求の範囲第（１）から（３）項までの（
   ｉｊれかの１項に定義する通りでありそして熱可塑性樹
   脂系接着剤が特許請求の範囲第（５）から（８）項複で
   の創れかの１項に定義する通りである方法。 （１０）　　下塗りしたプラスチック部品が溶融した熱
   可塑性樹脂系接着剤を適用する前に少なくとも６５℃に
   予熱され、適用される圧力か２８から８５　ｋＰａまで
   でありそして接合部が６５から１７０”Ｏまでの範囲の
   温度で少な（とも６０分間熟成される特許請求の範囲第
   （９）項に記載の方法。 ■　予熱温度が少なくとも１０５℃でありそして熟成温
   度が９０から１３５°Ｃまでの範囲である特許請求の範
   囲第（１０１項に記載の方法。