JP4327006B2 - 湿気硬化型接着剤組成物 - Google Patents
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Description
これまでから、ウレタンプレポリマーを得る際のポリオール成分としてポリエーテルポリオール類を用いれば、該ウレタンプレポリマーを主成分とした湿気硬化型接着剤組成物の湿気硬化後の柔軟性を向上させることができることが一般に知られている。しかし、ポリエーテルポリオール類を用いると、初期接着性が低下する傾向があるため、初期接着性と柔軟性とのバランスを確保するのが困難であるという問題が生じる。
そこで、本発明が解決しようとする課題は、良好な加熱安定性を有するとともに優れた柔軟性と初期接着性とを発揮しうる湿気硬化型接着剤組成物を提供することにある。
すなわち、本発明にかかる湿気硬化型接着剤組成物は、ポリブタジエンポリオールを必須とするポリオール成分にイソシアネート成分を反応させてなり、前記ポリブタジエンポリオールが、一般式(1)で示される1,2−ビニル結合を有する構造単位(I)および/または該構造単位(I)が水素添加されてなる一般式(2)で示される構造単位(II)を85%以上有するものである反応性ウレタンプレポリマー、および、熱可塑性ポリマーとしてスチレン/イソプレン/スチレン系ブロックコポリマーを前記ポリオール成分100重量部に対して10〜40重量部の割合で含有してなるものである。
〔反応性ウレタンプレポリマー〕
本発明の反応性ウレタンプレポリマーは、ポリブタジエンポリオールを必須とするポリオール成分にイソシアネート成分を反応させてなり、末端にイソシアネート基を有するものであることが重要である。これにより、良好な加熱安定性を有するとともに、湿気硬化後に優れた柔軟性と初期接着性とを発揮させることができるのである。また、本発明においては、前記ポリブタジエンポリオールが、前記一般式(1)で示される1,2−ビニル結合を有する構造単位(I)および/または該構造単位(I)が水素添加されてなる前記一般式(2)で示される構造単位(II)を85%以上有するもの(以下、「特定ポリブタジエンポリオール」と称することもある)であることが重要である。また、前記構造単位(I)および/または前記構造単位(II)が85%未満であるポリブタジエンポリオールであれば、イソシアネート成分を反応させる際にゲル化や高粘度化を起こしやすく、所望の反応性ウレタンプレポリマーを得られないが、前記特定ポリブタジエンポリオールであれば、イソシアネート成分と反応させる際の分子制御が容易であり、前述した良好な物性を発現しうる反応性ウレタンプレポリマーを得ることができるのである。
前記ポリオール成分に占める前記特定ポリブタジエンポリオールの含有割合は、20〜100重量%であることが好ましい。
前記ポリオール成分は、前記特定ポリブタジエンポリオールのほかに、例えば、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリオレフィンポリオール等のような他のポリオールを含有するものであってもよい。なお、他のポリオールは、1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。
前記ポリエーテルポリオールとしては、特に制限はないが、例えば、アルキレンオキサイドの1種もしくは2種以上を2個以上の活性水素を持つ化合物に付加重合させて得られる生成物等が挙げられる。ここで、アルキレンオキサイドとしては、例えば、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド、テトラヒドロフラン等が挙げられ、2個以上の活性水素を持つ化合物としては、例えば、前述した多価アルコールや多塩基性カルボン酸のほか、エチレンジアミンやヘキサメチレンジアミンなどのアミン類、エタノールアミンやプロパノールアミンなどのアルカノールアミン類、レゾルシンやビスフェノールなどの多価フェノール類等が挙げられる。
前記ポリオレフィンポリオールとしては、特に制限はないが、例えば、ポリオレフィン系飽和炭化水素骨格(好ましくは、炭素鎖数150〜200)と分子末端に反応性の1級水酸基を有しているもの等が挙げられる。
前記イソシアネート成分としては、特に制限はないが、例えば、メチレンジフェニルジイソシアネート(MDI)、トリレンジイソシアネート(TDI)、メチレンジフェニルジイソシアネートの水素添加物(水添MDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、イソフォロンジイソシアネート(IPDI)、およびこれらを例えばカルボジイミド等で変性してなる変性物等が挙げられる。なお、イソシアネート成分は1種のみであってもよいし2種以上であってもよい。
〔湿気硬化型接着剤組成物〕
本発明の湿気硬化型接着剤組成物は、前記本発明の反応性ウレタンプレポリマーを必須とするものである。
本発明の湿気硬化型接着剤組成物に占める前記反応性ウレタンプレポリマーの含有割合は、特に制限されないが、該反応性ウレタンプレポリマーを得る際に用いた前記特定ポリブタジエンポリオールが湿気硬化型接着剤組成物100重量部に対して18〜90重量部となるようにすることが好ましい。
前記粘着付与樹脂としては、特に制限されるものではなく、例えば、ロジン、変性ロジン、およびこれらのエステル化合物、アルキルフェノール樹脂、テルペンフェノール樹脂、ロジンおよびアルキルフェノール変性キシレン樹脂、テルペン系樹脂、スチレン系樹脂、芳香族系石油樹脂、オレフィン樹脂等が挙げられる。
前記熱可塑性ポリマーとしては、スチレン/イソプレン/スチレン系ブロックコポリマーが用いられる。スチレン/イソプレン/スチレン系ブロックコポリマーは、ポリスチレンブロックを2ブロック以上有するとともに弾性重合体ブロックを1ブロック以上有し、初期接着性に優れると同時に、被着体への濡れを改良して接着性を向上させうる点で好ましい。
本発明の湿気硬化型接着剤組成物は、さらに、硬化促進剤を含有することが好ましい。硬化促進剤を含有させることにより、湿気硬化反応を促進し、加熱安定性を向上させることができる。なお、硬化促進剤は、前記反応性ウレタンプレポリマーを得る際にイソシアネート成分と反応させる前のポリオール成分に混合することにより含有させてもよいし、前記ポリオール成分をイソシアネート成分と反応させて得られた反応性ウレタンプレポリマーに添加、混合することにより含有させてもよい。
前記一般式(3)で示される第3級アミンとしては、特に、モルホリン系化合物が好ましく、具体的には、例えば、ビス(2−(2,6−ジメチル−4−モルホリノ)エチル)−(2−(4−モルホリノ)エチル)アミン、ビス(2−(2,6−ジメチル−4−モルホリノ)エチル)−(2−(2,6−ジエチル−4−モルホリノ)エチル)アミン、トリス(2−(4−モルホリノ)エチル)アミン、トリス(2−(4−モルホリノ)プロピル)アミン、トリス(2−(4−モルホリノ)ブチル)アミン、トリス(2−(2,6−ジメチル−4−モルホリノ)エチル)アミン、トリス(2−(2,6−ジエチル−4−モルホリノ)エチル)アミン、トリス(2−(2−メチル−4−モルホリノ)エチル)アミン、トリス(2−(2−エチル−4−モルホリノ)エチル)アミン等が好ましく挙げられる。
本発明の湿気硬化型接着剤組成物は、さらに、必要に応じて、例えば、ワックス、可塑剤、粘度調整剤(粘性改良剤)、酸化防止剤、顔料、安定剤等の各種添加剤を、本発明の効果を損なわない範囲で含有するものであってもよい。なお、これら添加剤は、前記反応性ウレタンプレポリマーを得る際にイソシアネート成分と反応させる前のポリオール成分に混合することにより含有させてもよいし、前記ポリオール成分をイソシアネート成分と反応させて得られた反応性ウレタンプレポリマーに添加、混合することにより含有させてもよい。
実施例および比較例において得られた接着剤組成物は、下記の方法により評価した。
<初期粘度>
サーモセルシステム粘度計(ブルックフィールド社製)を用い、JIS−K−6862に記載の方法に準じて、120℃および100℃での溶融粘度(mPa・s)を測定した。
接着剤組成物100gをブリキ角缶に入れ窒素ガスをパージしたのち120℃で24時間放置したときの粘度(mPa・s)を上記と同様にして測定し、この値をXとした。そして、上記初期粘度のうち120℃での粘度(mPa・s)をYとし、以下の式に基づき増粘率(%)を算出した。該増粘率が低いほど、加熱安定性に優れると言える。
増粘率(%)=〔(X−Y)/Y〕×100
<初期接着性>
接着剤組成物を23℃、60%RHの雰囲気下に所定時間(0.5分間、1分間、2分間、5分間、15分間、30分間、60分間)放置したのち、(株)島津製作所製「オートグラフAG−2000E」を用い、23℃、クロスヘッドスピード300mm/分の条件でT形剥離強度(kgf/25mm)を測定した。より短い放置時間でより大きい剥離強度を示すほど、初期接着性に優れると言える。
接着剤組成物を約1.0mmのダンベル形状に成形して試験体を得、該試験体を30℃、95%RHの雰囲気下で3日間湿気硬化させたのち、(株)島津製作所製「オートグラフAG−2000E」を用い、23℃、クロスヘッドスピード100mm/分の条件で25%モジュラス(kgf/cm2)を測定した。該25%モジュラスが低いほど、柔軟性に優れると言える。
〔実施例1〕
セパラブルフラスコに、ポリブタジエンポリオール(日本曹達(株)製「ニッソウPBG−2000」:リビングアニオン重合品であり、前記構造単位(I)および前記構造単位(II)の占める割合は85%、以下「ポリブタジエンポリオールA」と略する)30部、ポリエステルポリオール(豊国製油(株)製、1,6−ヘキサングリコールとセバチン酸との縮合物、以下「ポリエステルポリオールA」と略する)30部、粘着付与樹脂(C5/C9系石油樹脂)30部を仕込み、これに、熱可塑性ポリマー(日本ゼオン(株)製、スチレン/イソプレン/スチレン系ブロックコポリマー、以下「熱可塑性ポリマーA」と略する)10部を添加、混合し、180℃で溶解させた。その後、液温を120℃まで下げ、同温度を減圧下で3時間維持することにより脱水を行い、ポリオール成分含有液を得た。次いで、このポリオール成分含有液の液温を80〜85℃に下げたのち、カルボジイミド変性メチレンジフェニルジイソシアネート(日本ポリウレタン(株)製「ミリオネートMTL−S」、以下「カルボジイミド変性MDI」と略す)を、ポリオール成分含有液中に含まれるOH基の総モル数に対して該カルボジイミド変性メチレンジフェニルジイソシアネートが有するNCO基のモル数が2倍となるように算出した理論量(実際に使用した量(部)は表1に示す)だけ添加し、95℃で2時間反応させて、反応性ウレタンプレポリマーを含む湿気硬化型接着剤組成物を得た。得られた接着剤組成物についての評価結果を表1に示す。
実施例1で用いた熱可塑性ポリマーAの代わりに、熱可塑性ポリマー(ユニチカ(株)製、飽和ポリエステル樹脂、以下「熱可塑性ポリマーB」と略する)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、反応性ウレタンプレポリマーを含む湿気硬化型接着剤組成物を得た。得られた接着剤組成物についての評価結果を表1に示す。
〔比較例2〕
実施例1で用いた熱可塑性ポリマーAの代わりに、熱可塑性ポリマー(アトフィナ社製、エチレン/アクリル酸エステルコポリマー、以下「熱可塑性ポリマーC」と略する)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、反応性ウレタンプレポリマーを含む湿気硬化型接着剤組成物を得た。得られた接着剤組成物についての評価結果を表1に示す。
実施例1で用いたポリブタジエンポリオールの代わりに、ポリブタジエンポリオール(出光石油化学(株)製「R−45HT」:ラジカル重合品であり、前記構造単位(I)および前記構造単位(II)の占める割合は20%、以下「ポリブタジエンポリオールB」と略する)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、反応性ウレタンプレポリマーを含む湿気硬化型接着剤組成物を得た。反応時にゲル化してしまったため、得られた接着剤組成物についての評価は行わなかった。
〔比較例4〕
実施例1で用いたポリブタジエンポリオールの代わりに、ポリブタジエンポリオール(出光石油化学(株)製「R−15HT」:ラジカル重合品であり、前記構造単位(I)および前記構造単位(II)の占める割合は20%、以下「ポリブタジエンポリオールC」と略する)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、反応性ウレタンプレポリマーを含む湿気硬化型接着剤組成物を得た。反応時にゲル化してしまったため、得られた接着剤組成物についての評価は行わなかった。
セパラブルフラスコに、ポリエステルポリオールA30部、ポリエステルポリオール(豊国製油(株)製、エチレングリコール/ヘキサングリコール/ネオペンチルグリコールの混合物とアジピン酸との縮合物、以下「ポリエステルポリオールB」と略する)30部、粘着付与樹脂(C5/C9系石油樹脂)30部を仕込み、これに、熱可塑性弾性ポリマーB10部を添加、混合し、120℃で溶解させた。その後、同温度を減圧下で3時間維持することにより脱水を行い、ポリオール成分含有液を得た。次いで、このポリオール成分含有液の液温を80〜85℃に下げたのち、カルボジイミド変性MDIを、ポリオール成分含有液中に含まれるOH基の総モル数に対して該カルボジイミド変性メチレンジフェニルジイソシアネートが有するNCO基のモル数が2倍となるように算出した理論量(実際に使用した量(部)は表1に示す)だけ添加し、95℃で2時間反応させて、反応性ウレタンプレポリマーを含む湿気硬化型接着剤組成物を得た。得られた接着剤組成物についての評価結果を表1に示す。
比較例5で用いたポリエステルポリオールA、ポリエステルポリオールB、および粘着付与樹脂の量を、それぞれ表1に示すように変更したこと以外は、比較例5と同様にして、反応性ウレタンプレポリマーを含む湿気硬化型接着剤組成物を得た。得られた接着剤組成物についての評価結果を表1に示す。
Claims (2)
- 前記ポリブタジエンポリオールが、リビングアニオン重合により得られたものである、請求項1に記載の湿気硬化型接着剤組成物。
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