JP2002155259A - 反応性ホットメルト接着剤組成物 - Google Patents
反応性ホットメルト接着剤組成物Info
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Abstract
に優れ、かつ溶融粘度が低く作業性にも優れ、広い用途
に利用できる反応性ホットメルト接着剤組成物を提供す
る。 【解決手段】 反応性ホットメルト接着剤組成物は、反
応性不飽和結合を含まない構造単位からなり、カルボキ
シル基を有し、かつ両末端にイソシアネート基を有する
ウレタンプレポリマーに、有機酸金属塩及び/または塩
基性金属化合物を反応させて、前記該カルボキシル基部
に可逆的架橋結合を形成させた樹脂組成物を含むことを
特徴とする。
Description
ト接着剤組成物に関し、さらに詳しくは、各種被着体に
対する耐熱接着性、初期接着性に優れ、かつ溶融粘度が
低く作業性の優れた反応性ホットメルト接着剤組成物に
関する。
ホットメルト型接着剤、反応型接着剤および反応性ホッ
トメルト接着剤が知られている。ホットメルト型接着剤
はアプリケータで加熱溶融したものを被着体に塗布し、
圧着張り合わせた後冷却し固化することにより、初期接
着力が得られ、かつ作業性が良好であるという特徴を有
する反面、高温での接着力は低下するので、接着剤とし
ての使用範囲に限界がある。一方、反応型接着剤は高温
時での接着強度が高い。しかしながら、一般によく知ら
れたエポキシ系、アクリル系、ポリエーテルポリオー
ル、ポリイソシアネート系等の反応型接着剤は、作業時
の初期接着力が全くなく、反応硬化し接着力が得られる
までに時間がかかり作業性が悪い。
応型の耐熱性とを兼ね備えさせるために、反応性ホット
メルト接着剤が種々検討されてきた。この場合反応を生
じさせる方法として、加熱、酸化、エネルギー(電子線
あるいは紫外線)照射、水分/湿気等による方法が提案
されているが、最も簡便で実用化も進んでいるのは、水
分/湿気により硬化する方法である。この様なものとし
て、分子末端にイソシアネート基を有するウレタンプレ
ポリマーを主成分とする反応性ホットメルト接着剤が知
られている。しかし、これまでの反応性ホットメルト接
着剤は、前記した初期接着力と耐熱性がまだ不十分であ
り、需要が伸びていないのが現状である。
は、各種被着体に対する耐熱接着性、初期接着性に優
れ、かつ溶融粘度が低く作業性の向上を図り、より多目
的用途に使用可能な反応性ホットメルト接着剤組成物を
提供することにある。
ットメルト接着剤につき検討した結果、ある特定の架橋
構造を有する反応性ホットメルト接着剤組成物が上記課
題を解決することを見出し、本発明を完成するに至っ
た。
は、反応性不飽和結合を含まない構造単位からなり、カ
ルボキシル基を有し、かつ両末端にイソシアネート基を
有するウレタンプレポリマーに、有機酸金属塩及び/ま
たは塩基性金属化合物を反応させて、前記該カルボキシ
ル基部に、熱可逆的架橋結合を形成させた樹脂組成物を
含むことを特徴とする。
の好ましい実施態様としては、以下のものが挙げられ
る。以下の実施態様を任意に組合わせた実施態様も、本
発明の反応性ホットメルト接着剤組成物の好ましい実施
態様である。 (1)上記ウレタンプレポリマーの数平均分子量が、5
00〜3000である。 (2)上記カルボキシル基は、上記ウレタンプレポリマ
ー中50〜1500eq/106gの量で含有される。
合である。 (4)上記熱可逆的架橋結合を形成させた樹脂組成物
は、結晶性を有する。
り詳細に説明する。本発明の反応性ホットメルト接着剤
組成物は、反応性不飽和結合を含まない構造単位からな
り、カルボキシル基を有し、かつ両末端にイソシアネー
ト基を有するウレタンプレポリマーのカルボキシル基部
において、有機酸金属塩及び/または塩基性金属化合物
による熱可逆的架橋結合が形成されている。
和結合を含まない構造単位からなることは、溶融時の熱
安定性の点から必要であり、カルボキシル基を有するこ
とは、上記熱可逆的架橋の形成の点で必要であり、両末
端にイソシアネート基を有することは、耐熱接着性を発
現させる点で必要である。
ール化合物、カルボキシル基含有ジオール化合物、ポリ
イソシアネート化合物とを混合、反応させて製造され
る。通常、反応は50〜150℃の温度、好ましくは、
50〜100℃の温度で実施される。150℃をこえる
と、不溶融物が生成しやすくなり、接着性が低下する原
因となる。また、必要に応じて、メチルエチルケトンや
トルエン等の溶剤反応を促進する触媒を添加してもよ
い。このようなポリオール化合物、カルボキシル基含有
ジオール化合物、ポリイソシアネート化合物の混合、反
応において水酸基に対してイソシアネート基を過剰にす
ることで、両末端をイソシアネート基にすることができ
る。
リコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオ
ール、1,3−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオ
ール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコ
ール、1,4−ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサ
ン、ビスフェノールA、水添ビスフェノールA、ヒドロ
キシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステル、トリ
メチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエ
リスリトール、また、ポリエチレングリコール、ポリプ
ロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、
シリコン変性ポリエーテル、ウレタン変性ポリエーテル
等のポリエーテル、エポキシ樹脂変性ポリオール、ポリ
カーボネートジオール、アクリルポリオール、ポリブタ
ジエンポリオール等を単独でまたは二種類以上を併用し
て使用することができる。
ポリオール化合物として使用できる。水酸基含有ポリエ
ステル樹脂は、ポリカルボン酸化合物とポリオール化合
物の重縮合反応で得られ、ポリカルボン酸化合物に対し
て、ポリオール化合物を過剰にすることで得られる。ポ
リカルボン酸化合物としては、コハク酸、アジピン酸、
セバシン酸、アゼライン酸、ドデカンニ酸、テレフタル
酸、イソフタル酸、オルソフタル酸、無水フタル酸、テ
トラヒドロフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、ナフタレ
ンジカルボン酸、ビフェニルジカルボン酸、ダイマー
酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、ε−カプロラク
トン等を単独でまたは二種類以上を併用して使用するこ
とができ、反応性不飽和結合を含むマレイン酸、フマル
酸、イタコン酸、クロロマレイン酸、アリル・コハク
酸、メサコン酸及びそれらの無水物等を使用することは
できない。また、ポリオール化合物としては、前記した
ポリオール化合物と同じポリオール化合物を使用するこ
とができる。
ポリオール化合物には、接着性、経済性の点から、アジ
ピン酸エステル単位及び/またはラクトンエステル単位
が含まれることが好ましい。
は、グリセリン酸、グリコール酸、乳酸、リンゴ酸、ジ
ヒドロキシ酒石酸、2,2−ジメチロール吉草酸、2,
2−ジメチロールプロピオン酸及びジメチロールブタン
酸等が用いられ、特に、経済性の点から、2,2−ジメ
チロールプロピオン酸及びジメチロールブタン酸が好ま
しい。
ば、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタン−
4,4−ジイソシアネート、キシリレンジイソシアネー
ト、ナフタレン−1,5−ジイソシアネート、p−フェ
ニレンジイソシアネート、ジベンジルジイソシアネー
ト、ジフェニルエーテルジイソシアネート、m−もしく
はp−テトラメチルキシリレンジイソシアネート、又は
トリフェニルメタントリイソシアネートの如き芳香族ジ
ーないしトリイソシアネート化合物類や、水添トリレン
ジイソシアネート、水添ジフェニルメタン−4,4−ジ
イソシアネート、1,4−テトラメチレンジイソシアネ
ート、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート、水添
キシリレンジイソシアネート、又はイソホロンジイソシ
ネートのような脂肪族、又は脂環族ジイソシアネート類
等が用いられる。また、これらの各種モノマー類に基づ
く3官能以上のポリイソシネート化合物としては、ポリ
イソシアヌレート型ポリイソシアネート、又はビューレ
ット型ポリイソシアネートのような各種の変性ポリイソ
シネート類等が挙げられる。これらの中でも、耐熱接着
性の点から、ウレタン結合を形成するポリイソシアネー
ト化合物は、芳香族イソシアネート化合物が好ましい。
ーの数平均分子量は、特に限定されないが、初期強度と
粘度特性の点から、ゲル浸透クロマトグラフィ測定法に
おいて、500〜3000であることが好ましい。ウレ
タンプレポリマーの数平均分子量が、500未満では初
期強度が十分でなく、逆に3000を越えると粘度が高
くなり、作業性が悪くなってしまう。
シル基量は、特に限定されないが、水酸化ナトリウム滴
定法により測定した場合に、架橋構造の形成性の点よ
り、好ましくは該樹脂中50〜1500eq/10
6g、より好ましくは100〜1000eq/106g含
まれるのがよい。
6gより小さいと、有機酸金属塩及び/または塩基性金
属化合物との反応で得られる架橋の密度が低く、凝集力
が低くなり、十分な初期強度が得られない。一方、カル
ボキシル基の含有量が1500eq/106gより大き
いと、有機酸金属塩及び/または塩基性金属化合物との
反応で得られる架橋の密度は高いが、接着時の内部応力
が高くなり、これもまた十分な初期強度が得られない。
ポリマーのカルボキシル基部を、有機酸金属塩及び/ま
たは塩基性金属化合物により架橋させることが必要であ
る。架橋形態としては、該樹脂のカルボキシル基におけ
る熱可逆的架橋結合であり、好ましくはイオン結合によ
る架橋結合である。熱可逆的架橋結合は、結合エネルギ
ーが小さい結合であり、従って、熱を付与すると開裂し
やすく、冷却すると復元する性質を示す。
くなる現象が生じ、温度が120℃以上となると、かか
る架橋結合が開裂して接着剤の粘度を低くして作業性を
良好にし、逆に温度が120℃未満となると架橋結合が
できて初期強度を増す。つまり、常温付近では接着剤の
凝集力が高く、各種被着体に対する初期強度が良好とな
り、一方、接着剤塗布温度つまり溶融温度では粘度が低
く、作業性が良好となる。
としては、熱可逆的架橋結合が形成され、溶融粘度の温
度依存性が大きくなるものであれば、様々な金属カチオ
ン種と有機酸アニオン種との組み合わせを用いることが
できる。
A、IIA、IIB、IIIB、IVB、VB、VIB、VIIB、VI
II、IIIA、IVA、VA及びVIA族から選ばれる。具体的
には、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム、
銅、ガリウム、錫、セリウム、チタニウム、バナジウ
ム、クロム、モリブデン、マンガン、鉄、コバルト、ニ
ッケル、ベリリウム、カドミウム、カルシウム、マグネ
シウム、亜鉛、ジルコニウム、バリウム、ストロンチウ
ム、アルミニウム、ビスマス、アンチモン、鉛、コバル
ト等である。
ロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、オクチル酸、
カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン
酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン
酸、シクロヘキサンカルボン酸、フェニル酪酸、安息香
酸、アミノ安息香酸、メトキシ安息香酸等が挙げられ
る。
オン種との組み合わせた有機酸金属塩は、上記の反応性
不飽和結合を含まない構造単位からなり、かつカルボキ
シル基を有し、かつ両末端にイソシアネート基を有する
ウレタンプレポリマーと相溶して反応しやすい金属塩で
あり、具体的にはオクチル酸金属塩が好ましい。特に、
架橋結合性の点から、3価以上のカチオン構造を形成す
る、オクチル酸ジルコニウム、オクチル酸鉄、オクチル
酸セリウムが好ましい。
金属塩の場合と同様であり、熱可逆的架橋結合が形成さ
れ、溶融粘度の温度依存性が大きくなるものであれば、
様々な化合物を使用できる。例えば、水酸化リチウム、
水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化ルビジウ
ム、水酸化セシウム、水酸化ベリリウム、水酸化マグネ
シウム、水酸化カルシウム、水酸化ストロンチウム、水
酸化バリウム、水酸化アルミニウム等の水酸化物、酸化
ベリリウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化
ストロンチウム、酸化バリウム、酸化アルミニウム等の
酸化物が使用できる。これらの中でも、溶融粘度の温度
依存性が大きくなる点で、2価以上の金属化合物が好ま
しい。
応性不飽和結合を含まない構造単位からなり、カルボキ
シル基を有し、かつ両末端にイソシアネート基を有する
ウレタンプレポリマーに、有機酸金属塩及び/または塩
基性金属化合物をウレタンポレポリマーのカルボキシル
基に対して、0.2〜4.0倍当量添加して、20〜2
50℃で反応させることにより得られる。反応系の粘度
が高い場合には、必要に応じてかかる樹脂と、有機酸金
属塩とを共に溶解する溶剤を併用し、後にその溶剤を除
去する方法でもよい。かかる溶剤としては、メチルエチ
ルケトン、トルエン、キシレン、ミネラルスピリット等
が用いられる。
トメルト接着剤組成物は、初期強度特性、粘度特性の点
で、結晶性を有することが好ましい。非晶性の場合に
は、耐熱接着性が悪く、かつ初期強度も低くなる。
を使用するにあたっては、上記反応で得られた反応性ホ
ットメルト接着剤組成物を、通常はチップ状形態に成形
し、接着アプリケータなどを用い、被着体上に溶融状態
の反応性ホットメルト接着剤組成物を塗布し、冷却固化
接着する方法が用いられる。
接着剤組成物は、本発明の目的が達成できる範囲であれ
ば、当業者が通常使用する範囲内で各種の添加剤を配合
してもよい。かかる添加剤としては、例えば、テルペン
系樹脂、ロジン誘導体、脂肪族炭化水素樹脂、芳香族炭
化水素樹脂、脂環族炭化水素樹脂、不飽和炭化水素の重
合体、クマロンインデン樹脂、スチレン系樹脂、石油系
炭化水素樹脂等の粘度低減効果がある樹脂、フマル酸エ
ステル、アジピン酸エステル、セバシン酸エステル、ア
ゼライン酸エステル、リン酸エステル等の可塑剤、モン
タンワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレン
ワックス等のワックス、硫酸バリウム、炭酸カルシウ
ム、硫酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、炭酸マグネ
シウム、アルミナ、石英粉末、シリカなどの充填剤があ
げられる。さらに、必要であれば、着色剤、熱安定剤、
光安定剤なども添加してもよい。
比較例により説明する。実施例及び比較例中、単に部と
あるのは重量部を表し、%とあるのは重量%を示す。
g(0.13mol)、2,2−ジメチロールブタン酸80g(0.54
mol)、ジフェニルメタン−4,4−ジイソシアネート33
3g(1.33mol)を仕込み、窒素気流下、80〜90℃で、ウレ
タン化反応を行った。残存イソシアネート量が一定にな
るまで、反応を進め、ウレタンプレポリマーを得た。
ム11.3部(ウレタンプレポリマーのCOOH基の1.5倍当
量、90g(0.23mol))を添加し、1時間反応させた。これ
を室温まで冷却し、本発明のカルボキシル基部に可逆的
架橋結合を有する反応性ホットメルト接着剤組成物を得
た。
(0.25mol)、2,2−ジメチロールブタン酸62g(0.42m
ol)、ジフェニルメタン−4,4−ジイソシアネート33
3g(1.33mol)をウレタン反応の原料に用いた以外は、実
施例1と同じ方法で、本発明の反応性ホットメルト接着
剤組成物を得た。
g(0.10mol)、2,2−ジメチロールブタン酸84g(0.5
7mol)、ジフェニルメタン−4,4−ジイソシアネート
333g(1.33mol)をウレタン反応の原料に用いた以外は、
実施例1と同じ方法で、本発明の反応性ホットメルト接
着剤組成物を得た。
ステルジオール259g(0.13mol)、2,2−ジメチロー
ルブタン酸80g(0.54mol)、ジフェニルメタン−4,4
−ジイソシアネート333g(1.33mol)をウレタン反応の原
料に用いた以外は、実施例1と同じ方法で、本発明の反
応性ホットメルト接着剤組成物を得た。
の添加量を2.4部(ウレタンプレポリマーのCOOH基に
対して1.5倍当量、90g(0.23mol))に変更した以外は、実
施例1と同じ方法で、本発明の反応性ホットメルト接着
剤組成物を得た。
g(0.59mol)、2,2−ジメチロールブタン酸11g(0.0
8mol)、ジフェニルメタン−4,4−ジイソシアネート
333g(1.33mol)をウレタン反応の原料に用いた以外は、
実施例1と同じ方法で、本発明の反応性ホットメルト接
着剤組成物を得た。
(0.02mol)、2,2−ジメチロールブタン酸98g(0.65m
ol)、ジフェニルメタン−4,4−ジイソシアネート33
3g(1.33mol)をウレタン反応の原料に用いた以外は、実
施例1と同じ方法で、本発明の反応性ホットメルト接着
剤組成物を得た。
g(0.67mol)、ジフェニルメタン−4,4−ジイソシア
ネート333g(1.33mol)をウレタン反応の原料に用いた以
外は、実施例1と同じ方法で、反応性ホットメルト接着
剤組成物を得た。
g(1.19mol)、2,2−ジメチロールブタン酸21g(0.1
4mol)、ジフェニルメタン−4,4−ジイソシアネート
167.7g(0.67mol)をウレタン反応の原料に用い、水酸基
をイソシアネート基に対して過剰にした以外は、実施例
1と同じ方法で、反応性ホットメルト接着剤組成物を得
た。
例1と同じ方法で、反応性ホットメルト接着剤組成物を
得た。
(0.26mol)、2,2−ジメチロールブタン酸60g(0.41m
ol)、ジフェニルメタン−4,4−ジイソシアネート33
3g(1.33mol)をウレタン反応の原料に用いた以外は、実
施例1と同じ方法で、反応性ホットメルト接着剤組成物
を得た。
g(0.08mol)、2,2−ジメチロールブタン酸87g(0.5
9mol)、ジフェニルメタン−4,4−ジイソシアネート
333g(1.33mol)をウレタン反応の原料に用いた以外は、
実施例1と同じ方法で、反応性ホットメルト接着剤組成
物を得た。
g(0.62mol)、2,2−ジメチロールブタン酸7g(0.05
mol)、ジフェニルメタン−4,4−ジイソシアネート3
33g(1.33mol)をウレタン反応の原料に用いた以外は、
実施例1と同じ方法で、反応性ホットメルト接着剤組成
物を得た。
(0.01mol)、2,2−ジメチロールブタン酸98g(0.66m
ol)、ジフェニルメタン−4,4−ジイソシアネート33
3g(1.33mol)をウレタン反応の原料に用いた以外は、実
施例1と同じ方法で、反応性ホットメルト接着剤組成物
を得た。
ルポリエステルジオール259g(0.13mol)、2,2−ジ
メチロールブタン酸80g(0.54mol)、ジフェニルメタン
−4,4−ジイソシアネート333g(1.33mol)をウレタン
反応の原料に用いた以外は、実施例1と同じ方法で、反
応性ホットメルト接着剤組成物を得た。
られた、樹脂の組成、酸価、分子量及び接着剤組成物の
組成を表1に示す。
剤組成物につき、次の項目の試験を行った。評価結果を
表2に示す。
て、細管押出法により測定した。試験条件は穴径1m
m、長さ10mmのノズルを用い、圧力10kgf/cm2、
温度100℃で測定した。
反応性接着剤組成物をテフロン(登録商標)シートに挟
み、120℃、100kg/cm2でプレスして、肉厚0.2mmフィル
ムを作製した。次に、これから、縦25mm、横12.5mm、厚
さ0.2mmの大きさの接着剤フィルムを切り出し、それを
所定の基材に挟み、120℃でプレスした。測定は、JIS K
6850に準じ、引張りせん断試験法で行った。耐熱接着性
については、基材プレスから室温で1週間放置後、70
℃測定を行った。基材はステンレス板、硬質ポリ塩化ビ
ニル板、ポリプロピレン板で行った。一方、初期接着性
については、基材プレスから10分後、25℃測定を行
った。基材はステンレス板で行った。
ルト接着剤組成物は、各種被着体に対する耐熱接着性、
初期接着性に優れ、かつ溶融粘度が低く作業性にも優
れ、広い用途に利用できる。
Claims (5)
- 【請求項1】 反応性不飽和結合を含まない構造単位か
らなり、カルボキシル基を有し、かつ両末端にイソシア
ネート基を有するウレタンプレポリマーに、有機酸金属
塩及び/または塩基性金属化合物を反応させて、前記該
カルボキシル基部に熱可逆的架橋結合を形成させた樹脂
組成物を含むことを特徴とする反応性ホットメルト接着
剤組成物。 - 【請求項2】 前記ウレタンプレポリマーの数平均分子
量は、500〜3000であることを特徴とする請求項
1記載の反応性ホットメルト接着剤組成物。 - 【請求項3】 前記カルボキシル基は、上記ウレタンプ
レポリマー中50〜1500eq/106gの量で含有される
ことを特徴とする請求項1または2記載の反応性ホット
メルト接着剤組成物。 - 【請求項4】 前記熱可逆的架橋結合はイオン結合であ
ることを特徴とする請求項1〜3いずれかの項記載の反
応性ホットメルト接着剤組成物。 - 【請求項5】 前記熱可逆的架橋結合を形成させた樹脂
組成物は結晶性を有することを特徴とする請求項1〜4
いずれかの項記載の反応性ホットメルト接着剤組成物。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000354024A JP2002155259A (ja) | 2000-11-21 | 2000-11-21 | 反応性ホットメルト接着剤組成物 |
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