JPS5863771A - 安定したシアノアクリル酸塩接着剤の組成物とその製法 - Google Patents
安定したシアノアクリル酸塩接着剤の組成物とその製法Info
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- JPS5863771A JPS5863771A JP15837681A JP15837681A JPS5863771A JP S5863771 A JPS5863771 A JP S5863771A JP 15837681 A JP15837681 A JP 15837681A JP 15837681 A JP15837681 A JP 15837681A JP S5863771 A JPS5863771 A JP S5863771A
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- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C255/00—Carboxylic acid nitriles
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
この発明は、シアノアクリル酸塩接着剤の組成物に関す
るものであって、その組成物は、約−12乃至約7のp
ea範囲の酸と化合している酸性ガスを組み込むことK
よって安定性が改良されている。 液体シアノアクリル酸塩の組成物は、先行技術において
は、すぐれた接着剤として、長年にわたって全知である
。アルファシアノアクリル酸塩は一般式 で表わされており、その式では、Rは、cl−16アル
キル、シクロアルキル、アルケニル、シクロアルケニル
、フェニル、または、複素環基でアリ、薄いフィルムく
形成されたときには、周囲環境に存在する湿気によって
短時間でアニオン重合することは周知である。 アルファシアノアクリル酸塩は、すべての種類の有機お
よび無機物質を接着しシールするために多くの分骨で広
く使用されている。しかし、在来的な欠点の一つは、次
のことである。すなわち、単量体を貯蔵しているとき、
空中の堰気が比較的無い閉じた容器内でも、比較的単時
間で自己重合するのである。これは、単量体の製造過糧
中に残されている残留水の不純物に主としてよるのであ
る。この時間は、貯蔵温度が上ったときには、q!に短
くさえなるのである。従って、必要なのは、アニオン重
合安定剤を接着剤組成物に組み込むことである。 先行技術では次のことが公知である。すなわち、アルフ
ァシアノアクリル酸を含有する接着剤組成物は、その組
成内に、最も普通には二酸化硫黄である少量の酸性ガス
と、最も普通にはヒドロキノンである遊離基抑Ml剤を
組込むことによって、安定させることが可能である。こ
の技術は、例えば、米ljA峙許第2 、765 、3
32号明細書、および米国特許第2,794.788号
明#a儂に記述されている。次のことに留意するのは重
要なことである。すなわち、二酸化硫黄といった酸性ガ
スは、単量体エステルの製造の解重合段階中に、単量体
エステルに在来確実゛なものとして^る。この方法は、
周知であって、とり′わけ、米国特許第2.765,3
32号、第3.335,482号、第2,467.92
7号、第3,221,745号、第3,178,399
号、第2.926.188号、ドイツ連邦共和1特許1
11E 1.807.895号、フランス国特許第1
、504.240号、セよび、英国特許第1,159.
548号明細書に記述されて1ハる。これらの公知の方
向では、二酸化硫黄を接着剤組成物の重量で約0.00
1嘔乃至約0.014の濃度f加える。濃度が濃くなる
と、二酸化硫黄の僅かな超過でも硬化速度の非常な遅延
を生ずるという点で逆効果がある。#蜜が薄いと、非常
に1暖な安定性の問題に遭遇する。 余分の酸性ガスは、高直空下で除去し、接着剤のなかで
所望のしにルにしておく。同様な説明は、酸化窒素また
は三フッ化ホウ素にもあてはまる。 ルイス(L・wig )酸形の種々のその他の陰イオン
抑制剤の使用を開示し、シアノアクリル単量体製造の中
間解重合段階に使用さルる先行技術は、とりわけ、米1
!i41許第3,751.445号、第2,467.9
26(市 kjA) 号、第2.763.677号、第2,756,251号
、第2,514.387号、第2,467.927号お
よび$ 3,221.745号明細書に見出される。こ
れらの安定剤は、リン酸、ピクリン酸、フッ化水素、紐
よび、種々のカルボン酸である。 また、先行技術では、上記の安定剤を蒸留して仕上げた
単量体に加えることが公知である。三酸化硫黄、酸化窒
素および芳香族スルホン酸は、単量体組成物を安定化さ
せるために使用されているその他二三の種類の唆性物質
である。 これらの従来の安定剤を上記の如く使用してシアンアク
リル酸塩組成物に組み込むに際して遭遇する困難の一つ
は、これら安定剤の多くは、室温で非常に揮発性があり
、その一部はシアノアクリル酸塩単量体に溶解しないで
逃げてしまうことである。このように、抑制剤を組み込
んだアルファシアノアクリル酸塩を長時間貯蔵したとき
、抑制剤が薬量体から自然に逃げることがあり、これが
、アルファシアノアクリル酸塩に完全な安定性を与える
のを困難にしている。 (第1O頁) さて、この発明の概要を簡単に述べると、この発明には
、約−12乃至約7のpKa範囲でのスルホン酸、亜リ
ン酸、リン酸およびカルボン酸からのグループから選択
された酸と酸性ガスを溶解して、2−シアノアクリル酸
の少なくとも一単量体エステルに組み込むことを含んで
いる。酸性ガス(例えば、SO,)の濃度は、通常は、
組成物の重量で約o、ooos s乃至約0.01 ’
1の範囲内であり、一方、同じ一度範囲が酸に適用され
る。これらの安定剤を互かに組合わせてシアノアクリル
酸塩組成物に加えると相乗安定効果を得ることになり、
シアノアクリル酸塩接着剤の貯蔵寿敵と安定性を公知の
安定剤がこれまで独力で達成したものをはるかに越えて
増加させている。到達した安定性は、安定性成分の濃度
とpKa適切な範囲で、硬化速度、強度または接着剤組
成物の一般性能に否定的な妨害とはならない。 次に、この発明について詳細に述べることとする。この
明細書に記述のこの発明に使用される2−シアノアクリ
ル酸のエステルは、米国特許第2.467.927号明
細4に記述の方法で嘴製可能である。この方法には、ホ
ルムアルデヒドとアルキル、y?oフルキル、または、
シアノ酢酸のフェニルエステル間の縮合反応を通じての
中間重合体の調整が含まれている。この縮合反応呟、水
酸化アンモニウム、キノリン、ピペリジン、および、ジ
エチルアミンとめった塩基性噛合触媒の存在で促進きれ
る。反応開始のため約(資)°Cまでといったゆるくあ
たためることも、望ましいのである。水と有機溶剤は、
一般的に蒸留によって、できる限り取除き、それ
るものであって、その組成物は、約−12乃至約7のp
ea範囲の酸と化合している酸性ガスを組み込むことK
よって安定性が改良されている。 液体シアノアクリル酸塩の組成物は、先行技術において
は、すぐれた接着剤として、長年にわたって全知である
。アルファシアノアクリル酸塩は一般式 で表わされており、その式では、Rは、cl−16アル
キル、シクロアルキル、アルケニル、シクロアルケニル
、フェニル、または、複素環基でアリ、薄いフィルムく
形成されたときには、周囲環境に存在する湿気によって
短時間でアニオン重合することは周知である。 アルファシアノアクリル酸塩は、すべての種類の有機お
よび無機物質を接着しシールするために多くの分骨で広
く使用されている。しかし、在来的な欠点の一つは、次
のことである。すなわち、単量体を貯蔵しているとき、
空中の堰気が比較的無い閉じた容器内でも、比較的単時
間で自己重合するのである。これは、単量体の製造過糧
中に残されている残留水の不純物に主としてよるのであ
る。この時間は、貯蔵温度が上ったときには、q!に短
くさえなるのである。従って、必要なのは、アニオン重
合安定剤を接着剤組成物に組み込むことである。 先行技術では次のことが公知である。すなわち、アルフ
ァシアノアクリル酸を含有する接着剤組成物は、その組
成内に、最も普通には二酸化硫黄である少量の酸性ガス
と、最も普通にはヒドロキノンである遊離基抑Ml剤を
組込むことによって、安定させることが可能である。こ
の技術は、例えば、米ljA峙許第2 、765 、3
32号明細書、および米国特許第2,794.788号
明#a儂に記述されている。次のことに留意するのは重
要なことである。すなわち、二酸化硫黄といった酸性ガ
スは、単量体エステルの製造の解重合段階中に、単量体
エステルに在来確実゛なものとして^る。この方法は、
周知であって、とり′わけ、米国特許第2.765,3
32号、第3.335,482号、第2,467.92
7号、第3,221,745号、第3,178,399
号、第2.926.188号、ドイツ連邦共和1特許1
11E 1.807.895号、フランス国特許第1
、504.240号、セよび、英国特許第1,159.
548号明細書に記述されて1ハる。これらの公知の方
向では、二酸化硫黄を接着剤組成物の重量で約0.00
1嘔乃至約0.014の濃度f加える。濃度が濃くなる
と、二酸化硫黄の僅かな超過でも硬化速度の非常な遅延
を生ずるという点で逆効果がある。#蜜が薄いと、非常
に1暖な安定性の問題に遭遇する。 余分の酸性ガスは、高直空下で除去し、接着剤のなかで
所望のしにルにしておく。同様な説明は、酸化窒素また
は三フッ化ホウ素にもあてはまる。 ルイス(L・wig )酸形の種々のその他の陰イオン
抑制剤の使用を開示し、シアノアクリル単量体製造の中
間解重合段階に使用さルる先行技術は、とりわけ、米1
!i41許第3,751.445号、第2,467.9
26(市 kjA) 号、第2.763.677号、第2,756,251号
、第2,514.387号、第2,467.927号お
よび$ 3,221.745号明細書に見出される。こ
れらの安定剤は、リン酸、ピクリン酸、フッ化水素、紐
よび、種々のカルボン酸である。 また、先行技術では、上記の安定剤を蒸留して仕上げた
単量体に加えることが公知である。三酸化硫黄、酸化窒
素および芳香族スルホン酸は、単量体組成物を安定化さ
せるために使用されているその他二三の種類の唆性物質
である。 これらの従来の安定剤を上記の如く使用してシアンアク
リル酸塩組成物に組み込むに際して遭遇する困難の一つ
は、これら安定剤の多くは、室温で非常に揮発性があり
、その一部はシアノアクリル酸塩単量体に溶解しないで
逃げてしまうことである。このように、抑制剤を組み込
んだアルファシアノアクリル酸塩を長時間貯蔵したとき
、抑制剤が薬量体から自然に逃げることがあり、これが
、アルファシアノアクリル酸塩に完全な安定性を与える
のを困難にしている。 (第1O頁) さて、この発明の概要を簡単に述べると、この発明には
、約−12乃至約7のpKa範囲でのスルホン酸、亜リ
ン酸、リン酸およびカルボン酸からのグループから選択
された酸と酸性ガスを溶解して、2−シアノアクリル酸
の少なくとも一単量体エステルに組み込むことを含んで
いる。酸性ガス(例えば、SO,)の濃度は、通常は、
組成物の重量で約o、ooos s乃至約0.01 ’
1の範囲内であり、一方、同じ一度範囲が酸に適用され
る。これらの安定剤を互かに組合わせてシアノアクリル
酸塩組成物に加えると相乗安定効果を得ることになり、
シアノアクリル酸塩接着剤の貯蔵寿敵と安定性を公知の
安定剤がこれまで独力で達成したものをはるかに越えて
増加させている。到達した安定性は、安定性成分の濃度
とpKa適切な範囲で、硬化速度、強度または接着剤組
成物の一般性能に否定的な妨害とはならない。 次に、この発明について詳細に述べることとする。この
明細書に記述のこの発明に使用される2−シアノアクリ
ル酸のエステルは、米国特許第2.467.927号明
細4に記述の方法で嘴製可能である。この方法には、ホ
ルムアルデヒドとアルキル、y?oフルキル、または、
シアノ酢酸のフェニルエステル間の縮合反応を通じての
中間重合体の調整が含まれている。この縮合反応呟、水
酸化アンモニウム、キノリン、ピペリジン、および、ジ
エチルアミンとめった塩基性噛合触媒の存在で促進きれ
る。反応開始のため約(資)°Cまでといったゆるくあ
たためることも、望ましいのである。水と有機溶剤は、
一般的に蒸留によって、できる限り取除き、それ
【つ譬
いて、中間重合体を熱分解して、2−シアノアクリル酸
の単量体エステルをつくる。 その単量体エステルは、木調絶対圧力の1乃至1049
メートルまたはそれ以下という減圧で、一般的に、五酸
化リンといった酸゛性重合抑制剤の存在下で、分留によ
って、分離される。単量体蒸気は、容器内で液化させる
のであるが、その容器には、上記で開示し下記に詳細に
述べる最終接着剤製品のなかで使用するための所望の抑
制剤が入っている。他の類似の製法は、例菟ば、米国特
許第2.721,858号および第3.254.111
号明細書に開示されでいる。 接着剤組成物にお−ては、2−シアノアクリル酸のエス
テルは、単一または組み合わせで使用可能である。CI
Iケ至C8アルキルおよび2−シアノアクリル酸のシク
ロヘキシルエステルで構成さ1ているグループから選択
して、単一゛エステルを使用するのが好ましい。単一の
最も望ましいエステルは、エチル−2−シアノアクリル
酸塩である。 上記のように、二重安定剤システムが相乗効果を生じ、
その効果は、現在まで公刊されていないのである。その
ような効果は、篇<穫のものであって、それは、合理的
に熟達した化学者が、個々の安定剤のそれぞれの役割に
基づいて、相乗効果よ抄もむしろ付加的な安定効果を予
想するという事実を考えてみればわかるものである。 多分、多くの要因があって、それらの要因がシアノアク
リル酸塩接着剤におけるこの安定剤システムに貢献して
いるのである。いかなる理論にも束縛されたくはな。^
のであるが、最も好ましい酸(第13頁) 性ガス801は、シアノアクリル酸塩単量体内に存在す
る水と水和物を形成し、各So、分子当り7までの水の
分子を付加する。その水は、一般に約400乃至t、o
oo ppmの濃度で製造過楢の不純物として本量体中
に一般に存在するのである。この残留水だけが、あるい
は、それと周囲環境の湿気とが組み合ったものが、単量
体のアニオン重合を開始させることがある。そのような
効果は望ましいものではなく、接着剤組成物の貯藏寿命
を大いに減するのである。水の分子と水和物を形成させ
ると、可能性のあるアニオン重合の開始が少なく々るの
である。 更に、残留水が存在しているときに、安定剤の酸成分が
ヒドロニウムイオンを形成するということが仮定されて
いる。この反応結果は、遊離水分ヲ減シて、酸性ヒドロ
ニウムイオンを生ずることであって、このイオンがSO
sとともK、安定剤として役立つのである。どのような
酸でもシアノアクリル酸塩接着剤組成物中に極度に高濃
度で存在しているときには、そのような酸は接着剤の安
定(第14頁) 性に社有書である。この理由は、シアノアクリル屯塩単
量体の加水分解に触媒反応を及ぼすに際して酸が働いて
シアノアクリル酸とアルコールを形成する役割をするた
めであると考えられている。 アルコールの一度が十分に高いレベルに達したとき、ア
ルコールは、アニオン重合に対する触媒として役立つで
あろう。SO亀と酸の組合せの共同の役割をはっきりと
示し得るのは、ここなのである。 80龜は、水和物を形成して水の分子を結合させるよう
に機能するので、酸の加水分解過程+ir−anわる水
の分子は非常に少なく、従って、もしあるとしても、生
ずるアルコールも非常に少ないのである。 これらの理論的な機構から、合理的な当業者は、単一の
付加的効果を予想するであろう−71、その理由は、多
分、二つの抑制剤がシアノアクリル酸塩@着剤組成物の
安定化に役立ち、それぞれが組成吻内に存在する水を結
合させるか、または、それと反応するからである。その
とき考えられることは、正味の結果は、重合を着花可能
的かつ時期尚早に開始させることがあり、かつ、4定性
を減じ(第15頁) る可能性のある残留水の総量を単に減じることであろう
。従って、当業者が予想するのは、適切な方法でそれぞ
れの安定剤の量のつり合一をとるならば、接着剤の組成
物の安定性は、個々の安定剤の効果の和となるであろう
ということである。それ故、例えば、SO,のみの特定
の濃度がy日間安定した組成を産み出し、また特定の濃
度がX日間安定であった場合、付加的効果は、1日と1
日を加えた期間安定している組成物を得ることであろう
。しかし、この期待されている結果は、この発明が樟供
するものではなくて、この発明性、むしろ、更に非常に
きわだった安定性の存続期間を提供するものである。 相乗効果が明白でないのがはっきりしているのは、安定
しているシアノアクリル酸組成物に湿気がごく僅かしか
存在していない場合、あるいは、組成物を貯蔵している
容器が、ガラスまたはアルミニウム管あるいはぴんとい
らた湿気または空気を透過しないものである場合である
。これは、次の事実によるのである。すなわち、組成物
に湿気在していない場合、安定化システムの80禽成分
は、十分く適切に機能して、水の分子の全部でない場合
にはその大部分に付着するのである。このように、これ
らの場合の結果は、酸と802との両方を活動させるK
d水の存在が少なすぎたので、非常な相乗作用を示さな
いのである。SO2は水の7分子までと反応し得るので
、酸が反応する水が僅んどな諭であろう。しかし、実際
には、ポリエチレンといった一般的に空気や水を透過で
きるプラスチックの容器が使用されている。これらの種
類の容器では、実施例で見るように、相乗効果は全く明
白である。 この発明での好ましい酸性ガスは、組成物の重量で約0
.0005 嘩乃至約0.01−の範囲での二酸化硫黄
である。好ましい範囲は、組成物の重量で約o、ooo
s憾乃至約0.004チであり、最も好ましい範囲は、
重量で約o、ooos 嗟乃至約0.002チである。 安定化システムの酸成分は、約−12乃至約7のpKa
範囲で存在するのが好ましい。最も好ましい(第17頁
) 範囲は約−12乃至約2である。酸は、一般的に、スル
ホン、亜リン、リンおよびカルボン酸から選択される。 これらのうち、好ましい酸は、メタンスルホン酸、ヘン
ゼンジスルホン酸、p−)ルエンスルホノ酸、ヒドロキ
シプロパンスルフィン酸、ばンゼン亜リン酸、ベンゼン
リン酸、シェラ酸、および、ペンタフルオロ安息香酸で
ある。蚊も好ましい酸は、スルフォングループの酸であ
って、特に、メタンスルホン酸である。上記の酸の濃度
範囲は、組成物の重量で約0.0005チ乃至約0.0
1優である。好ましい濃度範囲は、重量で約0.000
51乃至約0.004チであるが、最も好ましい範囲は
、重量で約o、ooos %乃至約0.002 係であ
る。適切な酸のどれかとの混合物も酸性ガスと混合でき
るのである。この発明の組成物は、従来の混合操作でシ
アノアクリル酸塩単緻体で調製するシアノアクリル酸塩
単菫体は所定量の酸が入っている容器内で蒸留し、SO
,をそのとき加える。 特定の他の成分を接着剤組成物に加えるのはしばしば有
利なことであって、接着剤または硬化しく第18頁) た接着製品に特定の特性を与えるのである。遊離基重合
抑制剤は、一般的に、含ませるものであって、量も望ま
しいものは、キノン、ヒドロキノン、p−テルトブチル
カテコール、p−メトキシフェノール、2:6−ジテル
トー!チルーパラクレゾールおよヒ2.2−メチレン−
ビス−(4−メチル−6−チルドープチル)フェノール
といったフェノールタイプのものである。これらの抑制
剤は、接着剤組成物の重量で約0.001チ乃至約1係
の濃度で使用できる。最も好ましいのは、これらの抑制
剤を、接着剤の組成物の重量で約0.005 %乃至約
0.11の範囲で使用することである。 増粘剤と可壜剤は、当業者が容易に決定する割合で加え
ることができる。一般的(C1増粘剤と可塑剤は、接着
剤組成物の重量で約1%乃至10 %の範囲で使用し、
揮発性溶剤は、接着剤組成物の重量でO慢乃至約251
sまたはそれ以上の範囲で使用する。 最も普通の増粘削離、ポリメタクリル酸メチルおよびポ
リメタクリル酸エチルといったアクリル(第19頁) 酸塩樹脂である。他の適切な増粘剤は、酢酸セルロース
および酪酸セルロースといった重合アルキルシアノアク
リル酸塩セルロース、および、ポリビニルメチルエーテ
ルといったポリビニルエーテルである。最も普通の可塑
剤は、セバシン酸およびマロン酸といった二塩基酸のC
1乃至CIOアルキルエステルである。ポリアルキルエ
ーテルおよびポリウレタンとhつだその他の可塑剤も使
用できる。 前記のごとく、シアノアクリル酸塩接着剤組成物の安定
性は大気中の湿気ならびに残留製造湿気の影響を受ける
。従って、接着剤の貯蔵のために選択する容器の種類と
寸法が、ある根皮、安定性に影響を与えるのである。 下記の実施例は、酸性ガスおよび酸がシアノアクリル酸
塩組成物に溶解したときく見出される相乗安定効果を説
明するために書いたものである。 すべての実施例に使用したシアノアクリル酸塩単量体は
、上述の方法でIJ1ml!したエチル−2−シアンア
クリル酸塩であった。すべての実施例の真験メタンスル
ホン酸〉よび802の重量でOカギ0.0080 %の
一纏物をそれぞれシアノアクリル酸塩組成物(加え、3
グラムのアルミニウム管に詰め、70°Cの温度を維持
した。接着剤組成物は、安定し、反広せず、61日まで
満足的な性能を維持した。下記の表は、安定剤の濃度を
選択して組み合わせた4のの各々で、安定性の存続す関
を日で表わしたものである。 前に説明したように、MSA(メタンスルホン酸)また
は80.のいづれかを、アルミニウムまたはプラス管と
いった空気を透過させない容器の内だけで使用したとき
、相乗効果は明白ではない。これ呟、表1およびn(実
施例■)ともに点で実証している。表1は、5 PI)
Hの802とo ppmOMeムで5日後に組成物が安
定であることを示している。 従って、周囲環境から組成物が湿気を吸収しないときK
d、注目に値する安定性の変化はないのである0表IT
hよび表■の10と20 ppmの130. 、o p
pm(第21頁) のMSAのデータ点は、現在まで61日以上安定してお
り、それは上記の理論的解釈を更に証明するものである
。 表 ! A、3グラムのアルミ管内で旬ででM8A/80mで安
定化されたCAの安定性(日数) 1、濃度はPPmで表わされている。 2、安定性は日数で表わされている。 実施例■ 表■ A、試験管内で70°CでM8ム/BO,で安定化され
たCAの安定性(日数) (I22頁) 表1で観察されるように、使用容器が試験管のとき、表
Iと同様な結果を得た。シアノアクリル酸塩接着剤組成
物紘、表示したそれぞれの期間後、すぐれた硬化速度と
接着強さを有していることが判った。 実施例璽 この実施例は、空気を透過するポリエチレンびんを容器
として使用したときの安定性効果を説明しているもので
ある。温度紘、上記の実施例と同じである0表■ムで示
すように、濃度の最適値は、5OS4 Mjムもともに
21Jppwhである。同じ濃度(加ppm )で、予
想される付加効果は13日という値であるが、相乗作用
で四をIK現している。表11[Bは、(第23頁) MSA 480. モイづれも20ppm”e’ss日
という安定性を示している。これは、付加効果が存在し
た場合には、予想された日数の倍である。同様な安定性
値がMeム1S02濃度の他の組み合わせで得られてい
る。 表 ■ A、 lオンスのポリエチレンびん内でM8ム/80
.で安定化されたCムの安定性(日数) 辛 ひどい応力割れKよる容器の破損。 B、iオンスのポリエチレンびん内で70 ”CでMa
A/SO,で安定化されたCムの安定性(日数)(第2
4頁) 下記の実施例は、o pynと101)PmのsoQと
組み10合わせた種々の酸のlOおよび40 ppmの
濃度を示すものである。 実施例■ 表 y so、と酸で70°Cで安定化したエチルC
ムの安定性(日数) MSAIOPIIll 6 4 56
740PPli−4−− 101)pH11594 40PP鳳 1 1 5
9 4(第25頁) シヱウ酸 101;11)11 1 1” 5
9 17401)1)m 1 1辛
59 1゜PSA1 10ppm 12 7 59
110401111) 36 9
43 12ベンゼンリΔ稜 10pT)m 2 2 56
6401)pIn 13
16 56 17ベンジン亜り2唆 lQppm 1 1
52 1640pI)!n 1
1 48 10ベンジ
ンジスル ホン酸 1101)p 22 14 36
13401>I)m 22 7
27 1710PI>m 6
7 56 1540ppm
22 12 48 15辛容器
の破損 1、ヒドロキシ!ロバ/スルホン酸 2、ポリエチレンびん 上記の表は、10−40 PI)1mのレベルで80.
と組み(第26頁) 合わせた種々の酸に関して得た劇的な効果を示すもので
ある。表で判るように、エチルシアノアクリル酸塩組成
物に加えた10 Pmのメタンスルホン酸と10 pp
mの80.は、ガラス容器内で70°Cで郭日後、よい
性能(接着強さ/硬化速度)を有する安定した製品を童
出しえ。同様な結果は、他のスルホン酸、蔓リン酸およ
びリン酸についても得ることができた。 特許出願人 口クタイト、コーIレーション代理人
押 1)喪 久し−も 昭和56年1】月9日 特許庁長官島田春樹 殿 1、事件の表示 昭和56年特許願 第158876号2、発明の名
称 安定したシアノアクリル酸塩接着剤の組成物とその製法
ス、マウンテン、ロード、705 4、代理人 補 正 番 特願昭!16−1!i8@?6 1 明細書第zO真第zθ行乃至筑t1頁第1行r表!
・・・データ点は」を「表1及び■のLoppmの80
1 % B及びlOppmのMSAのデータ点は」と
補正する。 特許出願人 νクタイト、フーボレーシ璽ン代理人
押 1)良 久
いて、中間重合体を熱分解して、2−シアノアクリル酸
の単量体エステルをつくる。 その単量体エステルは、木調絶対圧力の1乃至1049
メートルまたはそれ以下という減圧で、一般的に、五酸
化リンといった酸゛性重合抑制剤の存在下で、分留によ
って、分離される。単量体蒸気は、容器内で液化させる
のであるが、その容器には、上記で開示し下記に詳細に
述べる最終接着剤製品のなかで使用するための所望の抑
制剤が入っている。他の類似の製法は、例菟ば、米国特
許第2.721,858号および第3.254.111
号明細書に開示されでいる。 接着剤組成物にお−ては、2−シアノアクリル酸のエス
テルは、単一または組み合わせで使用可能である。CI
Iケ至C8アルキルおよび2−シアノアクリル酸のシク
ロヘキシルエステルで構成さ1ているグループから選択
して、単一゛エステルを使用するのが好ましい。単一の
最も望ましいエステルは、エチル−2−シアノアクリル
酸塩である。 上記のように、二重安定剤システムが相乗効果を生じ、
その効果は、現在まで公刊されていないのである。その
ような効果は、篇<穫のものであって、それは、合理的
に熟達した化学者が、個々の安定剤のそれぞれの役割に
基づいて、相乗効果よ抄もむしろ付加的な安定効果を予
想するという事実を考えてみればわかるものである。 多分、多くの要因があって、それらの要因がシアノアク
リル酸塩接着剤におけるこの安定剤システムに貢献して
いるのである。いかなる理論にも束縛されたくはな。^
のであるが、最も好ましい酸(第13頁) 性ガス801は、シアノアクリル酸塩単量体内に存在す
る水と水和物を形成し、各So、分子当り7までの水の
分子を付加する。その水は、一般に約400乃至t、o
oo ppmの濃度で製造過楢の不純物として本量体中
に一般に存在するのである。この残留水だけが、あるい
は、それと周囲環境の湿気とが組み合ったものが、単量
体のアニオン重合を開始させることがある。そのような
効果は望ましいものではなく、接着剤組成物の貯藏寿命
を大いに減するのである。水の分子と水和物を形成させ
ると、可能性のあるアニオン重合の開始が少なく々るの
である。 更に、残留水が存在しているときに、安定剤の酸成分が
ヒドロニウムイオンを形成するということが仮定されて
いる。この反応結果は、遊離水分ヲ減シて、酸性ヒドロ
ニウムイオンを生ずることであって、このイオンがSO
sとともK、安定剤として役立つのである。どのような
酸でもシアノアクリル酸塩接着剤組成物中に極度に高濃
度で存在しているときには、そのような酸は接着剤の安
定(第14頁) 性に社有書である。この理由は、シアノアクリル屯塩単
量体の加水分解に触媒反応を及ぼすに際して酸が働いて
シアノアクリル酸とアルコールを形成する役割をするた
めであると考えられている。 アルコールの一度が十分に高いレベルに達したとき、ア
ルコールは、アニオン重合に対する触媒として役立つで
あろう。SO亀と酸の組合せの共同の役割をはっきりと
示し得るのは、ここなのである。 80龜は、水和物を形成して水の分子を結合させるよう
に機能するので、酸の加水分解過程+ir−anわる水
の分子は非常に少なく、従って、もしあるとしても、生
ずるアルコールも非常に少ないのである。 これらの理論的な機構から、合理的な当業者は、単一の
付加的効果を予想するであろう−71、その理由は、多
分、二つの抑制剤がシアノアクリル酸塩@着剤組成物の
安定化に役立ち、それぞれが組成吻内に存在する水を結
合させるか、または、それと反応するからである。その
とき考えられることは、正味の結果は、重合を着花可能
的かつ時期尚早に開始させることがあり、かつ、4定性
を減じ(第15頁) る可能性のある残留水の総量を単に減じることであろう
。従って、当業者が予想するのは、適切な方法でそれぞ
れの安定剤の量のつり合一をとるならば、接着剤の組成
物の安定性は、個々の安定剤の効果の和となるであろう
ということである。それ故、例えば、SO,のみの特定
の濃度がy日間安定した組成を産み出し、また特定の濃
度がX日間安定であった場合、付加的効果は、1日と1
日を加えた期間安定している組成物を得ることであろう
。しかし、この期待されている結果は、この発明が樟供
するものではなくて、この発明性、むしろ、更に非常に
きわだった安定性の存続期間を提供するものである。 相乗効果が明白でないのがはっきりしているのは、安定
しているシアノアクリル酸組成物に湿気がごく僅かしか
存在していない場合、あるいは、組成物を貯蔵している
容器が、ガラスまたはアルミニウム管あるいはぴんとい
らた湿気または空気を透過しないものである場合である
。これは、次の事実によるのである。すなわち、組成物
に湿気在していない場合、安定化システムの80禽成分
は、十分く適切に機能して、水の分子の全部でない場合
にはその大部分に付着するのである。このように、これ
らの場合の結果は、酸と802との両方を活動させるK
d水の存在が少なすぎたので、非常な相乗作用を示さな
いのである。SO2は水の7分子までと反応し得るので
、酸が反応する水が僅んどな諭であろう。しかし、実際
には、ポリエチレンといった一般的に空気や水を透過で
きるプラスチックの容器が使用されている。これらの種
類の容器では、実施例で見るように、相乗効果は全く明
白である。 この発明での好ましい酸性ガスは、組成物の重量で約0
.0005 嘩乃至約0.01−の範囲での二酸化硫黄
である。好ましい範囲は、組成物の重量で約o、ooo
s憾乃至約0.004チであり、最も好ましい範囲は、
重量で約o、ooos 嗟乃至約0.002チである。 安定化システムの酸成分は、約−12乃至約7のpKa
範囲で存在するのが好ましい。最も好ましい(第17頁
) 範囲は約−12乃至約2である。酸は、一般的に、スル
ホン、亜リン、リンおよびカルボン酸から選択される。 これらのうち、好ましい酸は、メタンスルホン酸、ヘン
ゼンジスルホン酸、p−)ルエンスルホノ酸、ヒドロキ
シプロパンスルフィン酸、ばンゼン亜リン酸、ベンゼン
リン酸、シェラ酸、および、ペンタフルオロ安息香酸で
ある。蚊も好ましい酸は、スルフォングループの酸であ
って、特に、メタンスルホン酸である。上記の酸の濃度
範囲は、組成物の重量で約0.0005チ乃至約0.0
1優である。好ましい濃度範囲は、重量で約0.000
51乃至約0.004チであるが、最も好ましい範囲は
、重量で約o、ooos %乃至約0.002 係であ
る。適切な酸のどれかとの混合物も酸性ガスと混合でき
るのである。この発明の組成物は、従来の混合操作でシ
アノアクリル酸塩単緻体で調製するシアノアクリル酸塩
単菫体は所定量の酸が入っている容器内で蒸留し、SO
,をそのとき加える。 特定の他の成分を接着剤組成物に加えるのはしばしば有
利なことであって、接着剤または硬化しく第18頁) た接着製品に特定の特性を与えるのである。遊離基重合
抑制剤は、一般的に、含ませるものであって、量も望ま
しいものは、キノン、ヒドロキノン、p−テルトブチル
カテコール、p−メトキシフェノール、2:6−ジテル
トー!チルーパラクレゾールおよヒ2.2−メチレン−
ビス−(4−メチル−6−チルドープチル)フェノール
といったフェノールタイプのものである。これらの抑制
剤は、接着剤組成物の重量で約0.001チ乃至約1係
の濃度で使用できる。最も好ましいのは、これらの抑制
剤を、接着剤の組成物の重量で約0.005 %乃至約
0.11の範囲で使用することである。 増粘剤と可壜剤は、当業者が容易に決定する割合で加え
ることができる。一般的(C1増粘剤と可塑剤は、接着
剤組成物の重量で約1%乃至10 %の範囲で使用し、
揮発性溶剤は、接着剤組成物の重量でO慢乃至約251
sまたはそれ以上の範囲で使用する。 最も普通の増粘削離、ポリメタクリル酸メチルおよびポ
リメタクリル酸エチルといったアクリル(第19頁) 酸塩樹脂である。他の適切な増粘剤は、酢酸セルロース
および酪酸セルロースといった重合アルキルシアノアク
リル酸塩セルロース、および、ポリビニルメチルエーテ
ルといったポリビニルエーテルである。最も普通の可塑
剤は、セバシン酸およびマロン酸といった二塩基酸のC
1乃至CIOアルキルエステルである。ポリアルキルエ
ーテルおよびポリウレタンとhつだその他の可塑剤も使
用できる。 前記のごとく、シアノアクリル酸塩接着剤組成物の安定
性は大気中の湿気ならびに残留製造湿気の影響を受ける
。従って、接着剤の貯蔵のために選択する容器の種類と
寸法が、ある根皮、安定性に影響を与えるのである。 下記の実施例は、酸性ガスおよび酸がシアノアクリル酸
塩組成物に溶解したときく見出される相乗安定効果を説
明するために書いたものである。 すべての実施例に使用したシアノアクリル酸塩単量体は
、上述の方法でIJ1ml!したエチル−2−シアンア
クリル酸塩であった。すべての実施例の真験メタンスル
ホン酸〉よび802の重量でOカギ0.0080 %の
一纏物をそれぞれシアノアクリル酸塩組成物(加え、3
グラムのアルミニウム管に詰め、70°Cの温度を維持
した。接着剤組成物は、安定し、反広せず、61日まで
満足的な性能を維持した。下記の表は、安定剤の濃度を
選択して組み合わせた4のの各々で、安定性の存続す関
を日で表わしたものである。 前に説明したように、MSA(メタンスルホン酸)また
は80.のいづれかを、アルミニウムまたはプラス管と
いった空気を透過させない容器の内だけで使用したとき
、相乗効果は明白ではない。これ呟、表1およびn(実
施例■)ともに点で実証している。表1は、5 PI)
Hの802とo ppmOMeムで5日後に組成物が安
定であることを示している。 従って、周囲環境から組成物が湿気を吸収しないときK
d、注目に値する安定性の変化はないのである0表IT
hよび表■の10と20 ppmの130. 、o p
pm(第21頁) のMSAのデータ点は、現在まで61日以上安定してお
り、それは上記の理論的解釈を更に証明するものである
。 表 ! A、3グラムのアルミ管内で旬ででM8A/80mで安
定化されたCAの安定性(日数) 1、濃度はPPmで表わされている。 2、安定性は日数で表わされている。 実施例■ 表■ A、試験管内で70°CでM8ム/BO,で安定化され
たCAの安定性(日数) (I22頁) 表1で観察されるように、使用容器が試験管のとき、表
Iと同様な結果を得た。シアノアクリル酸塩接着剤組成
物紘、表示したそれぞれの期間後、すぐれた硬化速度と
接着強さを有していることが判った。 実施例璽 この実施例は、空気を透過するポリエチレンびんを容器
として使用したときの安定性効果を説明しているもので
ある。温度紘、上記の実施例と同じである0表■ムで示
すように、濃度の最適値は、5OS4 Mjムもともに
21Jppwhである。同じ濃度(加ppm )で、予
想される付加効果は13日という値であるが、相乗作用
で四をIK現している。表11[Bは、(第23頁) MSA 480. モイづれも20ppm”e’ss日
という安定性を示している。これは、付加効果が存在し
た場合には、予想された日数の倍である。同様な安定性
値がMeム1S02濃度の他の組み合わせで得られてい
る。 表 ■ A、 lオンスのポリエチレンびん内でM8ム/80
.で安定化されたCムの安定性(日数) 辛 ひどい応力割れKよる容器の破損。 B、iオンスのポリエチレンびん内で70 ”CでMa
A/SO,で安定化されたCムの安定性(日数)(第2
4頁) 下記の実施例は、o pynと101)PmのsoQと
組み10合わせた種々の酸のlOおよび40 ppmの
濃度を示すものである。 実施例■ 表 y so、と酸で70°Cで安定化したエチルC
ムの安定性(日数) MSAIOPIIll 6 4 56
740PPli−4−− 101)pH11594 40PP鳳 1 1 5
9 4(第25頁) シヱウ酸 101;11)11 1 1” 5
9 17401)1)m 1 1辛
59 1゜PSA1 10ppm 12 7 59
110401111) 36 9
43 12ベンゼンリΔ稜 10pT)m 2 2 56
6401)pIn 13
16 56 17ベンジン亜り2唆 lQppm 1 1
52 1640pI)!n 1
1 48 10ベンジ
ンジスル ホン酸 1101)p 22 14 36
13401>I)m 22 7
27 1710PI>m 6
7 56 1540ppm
22 12 48 15辛容器
の破損 1、ヒドロキシ!ロバ/スルホン酸 2、ポリエチレンびん 上記の表は、10−40 PI)1mのレベルで80.
と組み(第26頁) 合わせた種々の酸に関して得た劇的な効果を示すもので
ある。表で判るように、エチルシアノアクリル酸塩組成
物に加えた10 Pmのメタンスルホン酸と10 pp
mの80.は、ガラス容器内で70°Cで郭日後、よい
性能(接着強さ/硬化速度)を有する安定した製品を童
出しえ。同様な結果は、他のスルホン酸、蔓リン酸およ
びリン酸についても得ることができた。 特許出願人 口クタイト、コーIレーション代理人
押 1)喪 久し−も 昭和56年1】月9日 特許庁長官島田春樹 殿 1、事件の表示 昭和56年特許願 第158876号2、発明の名
称 安定したシアノアクリル酸塩接着剤の組成物とその製法
ス、マウンテン、ロード、705 4、代理人 補 正 番 特願昭!16−1!i8@?6 1 明細書第zO真第zθ行乃至筑t1頁第1行r表!
・・・データ点は」を「表1及び■のLoppmの80
1 % B及びlOppmのMSAのデータ点は」と
補正する。 特許出願人 νクタイト、フーボレーシ璽ン代理人
押 1)良 久
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、 2−シアノアクリル酸の少なくともl単量体エス
テルと、amで少なくとも約o、ooo’s*乃至0.
001 ’iの浴解してAる酸性ガスと、スルホン酸、
亜リン酸、リン酸およびカルボン−〇グループから1択
された電−駿で約o、ooos係乃至約0.01係の酸
とからなる安定し九シアノアクリル酸塩接着剤の組成物
。 2.2−シアノアクリル酸のエステルは、N C島= C−C0OR 、ケる式であり、その式では、RはCl−16アルキル
、シクロアルギル、アルケニル、シクロアルケニル、フ
ェニルまたは複素環基を表わすことを特徴とする特許請
求のa囲第1項記載の組成物。 3、スルホン酸は、重量で約o、ooos 慢乃至約(
第2 頁) 0.002 参の濃度で存在するメタンスルホン酸であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の組成物
。 4、スルホン酸は、重量で約0.00051乃至約0.
002 憾の濃度で存在するヒドロキシプロパンスルホ
ン酸であることを特徴とする特許請求の範囲第2項記載
の組成物。 5、スルホン酸は、重量で約帆0005%乃至約0.0
021の濃度で存在するベンゼンジスルホン酸であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の組成物。 6、スルホン酸は、重責で約0.0005%乃至約0.
0021の濃度で存在するp−)ルエンスルホン酸であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の組成物
。 7、亜リン酸は、重量で約0.0005チ乃至約0.0
02俤の濃度で存在するベンゼン亜リン酸であることを
特徴とする特許請求の4@囲第2項記載の組成物。 8、リン酸は、重量で約o 、ooosチ乃至約0.0
02嗟の濃度で存在するベンゼンリン酸であることを特
徴とする特許請求の範囲第2項記載の組成物。 9.カルボ/酸は、重量で約0.0005eIb乃至約
0.014の濃度で存在するシュウ酸であることを特徴
とする特許請求の範囲第2項記載の組成物。 10、 カルボン酸は、重量で約o、oooss F
F至約0.011のskiで存在するインタフルオロ安
息香酸であることを特徴とする特許請求の範囲第2項記
載の組成物。 11、 酸性ガスは、重量で約o、ooos憾乃至約
0.01係の濃度で存在するS02であることを特徴と
する特許請求の範囲第2項記載の組成物。 12、遊離基重合抑制剤を追加的に含んでいることを特
徴とする特許請求の範囲第2項記載の組成物。 13.2−シアノアクリル酸の少なくとも約1単量体エ
ステルと、約12乃至7のpeILを有する重量で少な
くとも約o、ooosチ乃至約0.011の酸と、重量
で約0.0005係乃至¥J0.01チ゛の溶解してい
る酸性′ガスとからなる安定したシアノアクリル酸塩接
着剤の組成物。 14.2−シアノアクリル酸のエステルは、N CHs=xC−COOR なる式であり、その式では、RはC1−1aアルΦル、
シクロアルキル、アルケニル、シクロアルケニル、フェ
ニルまたは複素環基を表わすことを11?徴とする特許
請求の範囲913項記載の組成物。 15、 酸は、重量で約0.0005チ乃至約0.0
1係の濃度で存在するメタンスルホン酸であることを特
徴とする特許請求の範囲第14項記載の組成物。 16、酸は、重量で約0.0005%乃至約0.01係
の濃度で存在するp−)ルエンスルホン酸であることを
特徴とする特許請求の範囲第14項記載の組成物っ17
、 9は、重量で約0.0005係乃至約0.01チの
濃度で存在するベンゼン亜リン酸であることを特徴とす
る特許請求の範囲第14項記載の組成物。 18、酸は、重量で約o、ooosチ乃至約0.01%
の濃度で存在するペンタフルオロ安息香酸であることを
特徴とする特許請求の範囲第14項記載の組成物。 19、 酸は、重量で約o、ooosチ乃至約0.0
1チの濃(第5 頁) 度で存在するシュウ酸であることを特徴とする特iff
請求の範囲第14項に記載の組成物。 加、酸は、重量で約00OO05qb乃至約0.011
ノ濃度で存在するヒドロキシプロパンスルホン酸であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第14項記載の組成
物。 21、酸は、重着て約0.0005チ乃至約0.01チ
の濃度で存在するベンゼンリン酸であることを特徴とす
る特許請求の範囲第14項記載の組成物。 22、 @性カスハ、重量で約0.0005 % /
’F−fi約0.01チの濃度で存在するSO2である
ことを特徴とする特許請求の範囲第14項記載の組成物
。 る、遊離基重合抑制剤を追加的に含んでいることを特徴
とする特許請求の範囲第14項記載の組成物。 屓、シアノアクリル酸塩接着剤の製法において、該シア
ノアクリル酸塩に約−12乃至約7以上のpK&を有す
ゐ酸と単款体の重量で約0.0005 %乃至約0.0
1チの濃度での酸性ガスとを溶解させることによりなる
安定したシアノアクリル酸塩接着剤の製法。 (第6 頁)
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DE (1) | DE3140246A1 (ja) |
FR (1) | FR2515196A1 (ja) |
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