(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022100680
(43)【公開日】2022-07-06
(54)【発明の名称】湿気硬化型反応性ホットメルト接着剤
(51)【国際特許分類】
C09J 175/04 20060101AFI20220629BHJP
【FI】
C09J175/04
【審査請求】未請求
【請求項の数】2
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2020214795
(22)【出願日】2020-12-24
(71)【出願人】
【識別番号】000100698
【氏名又は名称】アイカ工業株式会社
(72)【発明者】
【氏名】加藤 智晴
(72)【発明者】
【氏名】鳥居 沙紀
【テーマコード(参考)】
4J040
【Fターム(参考)】
4J040BA141
4J040EF121
4J040EF281
4J040HA356
4J040JB01
4J040JB04
4J040KA42
4J040LA01
4J040LA06
4J040MA10
(57)【要約】
【課題】 良好な接着性や溶融粘度を維持したままで、タックフリータイムが短いことから硬化性が高く、弾性率が高いことから弾力性や耐衝撃性に優れ、透湿性が低いことから基材が劣化しにくく、フタル酸エステルの吸収が抑制されている湿気硬化型反応性ホットメルト接着剤を提供する。
【解決手段】 糖アルコール由来のポリカーボネートポリオール(a1-1)を含むポリオール化合物(A)と、ポリイソシアネート化合物(B)と、を反応させて得られるイソシアネート末端ウレタンプレポリマーを含有することを特徴とする湿気硬化型反応性ホットメルト接着剤。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
糖アルコール由来のポリカーボネートポリオール(a1-1)を含むポリオール化合物(A)と、ポリイソシアネート化合物(B)と、を反応させて得られるイソシアネート末端ウレタンプレポリマーを含有することを特徴とする湿気硬化型反応性ホットメルト接着剤。
【請求項2】
塩化ビニル樹脂系表面材の接着に用いることを特徴とする請求項1記載の湿気硬化型反応性ホットメルト接着剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、湿気硬化型反応性ホットメルト接着剤に関する。
【背景技術】
【0002】
一般に、ホットメルト組成物は、無溶剤で環境に優しく、短時間で硬化可能で、非常に扱いやすい材料であることから、製造現場における作業環境を改善することが可能である。そのため、ホットメルト組成物は、自動車・電機などの精密分野のほか、建築分野など幅広く用いられている。
【0003】
過去に、出願人は、構成単位として芳香族ジカルボン酸を有する非晶質ポリエステルポリオール(a1)、構成単位として芳香族ジカルボン酸を有する液状ポリエステルポリオール(a2)を含有し、全ポリオールに対する(a1)と(a2)の合計が50重量%以上であるポリオール組成物(A)と、多官能イソシアネート化合物(B)とを反応させて得られるイソシアネート末端ウレタンプレポリマーを含有する湿気硬化型反応性ホットメルト接着剤を発明した(特許文献1)。このホットメルト接着剤は、芳香族基含有基材、例えばポリエステルシートに対して低温下においても良好な密着性を有し、化粧ポリエステルシートのラミネート加工等に有用なものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【0005】
従来から、建築材料の製造工程において、湿気硬化型反応性ホットメルト接着剤が用いられている。具体的には、木質系基材に対してプラスチック系表面材を貼合する際に使用する例が挙げられる。ここで、特許文献1に示される湿気硬化型反応性ホットメルト接着剤は、透湿性がやや高いため、接着面を通過する湿気を吸収することにより、木質系基材が徐々に変形する可能性があり、改善の余地があった。また、塩化ビニル樹脂系表面材を貼合した場合、当該樹脂に可塑剤として添加されているフタル酸エステルが徐々に滲み出て、接着面で吸収してしまうことにより、接着力が低下する現象が発生することがあり、さらなる改良が求められていた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明が解決しようとする課題は、良好な接着性や溶融粘度を維持したままで、タックフリータイムが短いことから硬化性が高く、弾性率が高いことから弾力性や耐衝撃性に優れ、透湿性が低いことから基材が劣化しにくく、フタル酸エステルの吸収が抑制されている湿気硬化型反応性ホットメルト接着剤を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は、糖アルコール由来のポリカーボネートポリオール(a1-1)を含むポリオール化合物(A)と、ポリイソシアネート化合物(B)と、を反応させて得られるイソシアネート末端ウレタンプレポリマーを含有することを特徴とする湿気硬化型反応性ホットメルト接着剤である。
【発明の効果】
【0008】
本発明にかかる湿気硬化型反応性ホットメルト接着剤は、良好な接着性や溶融粘度を維持したままで、タックフリータイムが短いことから硬化性が高く、弾性率が高いことから弾力性や耐衝撃性に優れ、透湿性が低いことから基材が劣化しにくく、フタル酸エステルの吸収が抑制されているという効果がある。
【発明を実施するための形態】
【0009】
<ポリオール化合物>
本発明では、ポリオール化合物(A)を用いる。ポリオール化合物としては、ポリカーボネートポリオール(a1)、ポリエステルポリオール(a2)、ポリエーテルポリオール(a3)、ポリブタジエンポリオール(a4)などが挙げられる。
【0010】
ポリカーボネートポリオール(a1)は、骨格として、カーボネート構造を有するポリオール化合物であり、一般に、2以上の水酸基を有するアルコール類と、2以上のカーボネート基を有する炭酸エステル類とを反応させることにより得ることができる。
【0011】
特に、本発明では、糖アルコール由来のポリカーボネートポリオール(a1-1)を用いる。当該(a1-1)成分は、2以上の水酸基を有するアルコール類として、糖アルコールやその無水物を用いる。糖アルコールは、糖の構造におけるカルボニル基を還元させることにより得ることができ、その無水物は、糖アルコールを脱水縮合することにより得ることができる。糖アルコールとしては、ラクチトール、マルチトール、マンニトール、ソルビトールなどが挙げられ、無水物としては、ソルビトールを脱水縮合したイソソルビドなどが挙げられる。
【0012】
特に、当該(a1-1)成分としては、構成単位として、式(1)に表される構造を有することが好ましい。
【化1】
【0013】
本発明の発明者は、ポリオール化合物として、当該(a1-1)成分を用いることにより、良好な接着性や溶融粘度を維持したままで、タックフリータイムが短いことから硬化性が高く、弾性率が高いことから弾力性や耐衝撃性に優れ、透湿性が低いことから基材が劣化しにくく、フタル酸エステルの吸収が抑制されることを見出し、本発明を完成させた。
【0014】
2以上のカーボネート基を有する炭酸エステル類としては、例えば、炭酸ジメチル、炭酸ジエチル、炭酸ジブチル、炭酸ジフェニル、炭酸ジカプリリルなどが挙げられる。
【0015】
当該(a1-1)成分の数平均分子量としては、300~10,000であることが好ましく、400~8,000であることがさらに好ましく、500~6,000であることが特に好ましい。
【0016】
当該(a1-1)成分の具体例としては、HS0830B(製品名、三菱ケミカル社製、イソソルビド系、数平均分子量:800)、HS0840H(製品名、三菱ケミカル社製、イソソルビド系、数平均分子量:800)などが挙げられる。
【0017】
また、本発明の効果を損なわない範囲内にて、当該(a1-1)成分以外のポリカーボネートポリオール(a1-2)を用いることができる。
【0018】
当該(a1-2)成分は、2以上の水酸基を有するアルコール類(糖アルコールやその無水物を除く。)と、2以上のカーボネート基を有する炭酸エステル類とを反応させることにより得ることができる。
【0019】
2以上の水酸基を有するアルコール類(糖アルコールやその無水物を除く。)としては、例えば、炭素数が2~24程度の化学物質として、エチレングリコール、ジエチレングリコール、1,2-プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、1,2-、1,3-、又は1,4-ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、1,3-、1,4-、1,6-又は2,5-ヘキサンジオール、1,2-又は1,8-オクタンジオール、2-メチル-1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、1,10-デカンジオール、1,18-オクタデカンジオール、1,20-エイコサンジオールなどが挙げられる。
【0020】
2以上のカーボネート基を有する炭酸エステル類としては、例えば、上述した化合物などが挙げられる。
【0021】
さらに、本発明では、引張強度の向上を目的として、ポリカーボネートポリオール(a1)以外のその他のポリオール化合物を用いることができる。
【0022】
本発明では、ポリエステルポリオール(a2)を用いることができる。当該(a2)成分は、骨格として、エステル構造を有するポリオール化合物であり、結晶性のものと非結晶性のものに分けることができる。当該(a2)成分は、2以上の水酸基を有するアルコール類と、2以上のカルボキシル基を有するカルボン酸類とを縮合重合させることにより得ることができる。
【0023】
2以上の水酸基を有するアルコール類としては、例えば、上述した化合物などが挙げられる。
【0024】
2以上のカルボキシル基を有するカルボン酸類としては、例えば、炭素数が2~24程度の化学物質として、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、メチルコハク酸、ジメチルマロン酸、β-メチルグルタル酸、エチルコハク酸、イソプロピルマロン酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、デカンジカルボン酸、ウンデカンジカルボン酸、ドデカンジカルボン酸、トリデカンジカルボン酸、テトラデカンジカルボン酸、ヘキサデカンジカルボン酸、オクタデカンジカルボン酸、エイコサンジカルボン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、メサコン酸、テレフタル酸などが挙げられる。
【0025】
当該(a2)成分の数平均分子量としては、500~15,000であることが好ましく、800~12,000であることがさらに好ましく、1,000~10,000であることが特に好ましい。
【0026】
当該(a2)成分の配合割合としては、上記(a1-1)成分100重量部に対して、30~800重量部配合することが好ましく、50~700重量部配合することがより好ましく、100~600重量部配合することが特に好ましい。
【0027】
当該(a2)成分の具体例としては、HS2H-201AP(製品名、豊国製油社製、1,6-ヘキサンジオール系、数平均分子量:2,000)、HS2H-451A(製品名、豊国製油社製、1,6-ヘキサンジオール系、数平均分子量:4,500)、HS2E-581A(製品名、豊国製油社製、グリコール系、数平均分子量:5,500)、HSポリオール1000(製品名、豊国製油社製、芳香族系、数平均分子量:3,000)、P-7730(製品名、エバモア社製、グリコール系、数平均分子量:3,000)
【0028】
本発明では、ポリエーテルポリオール(a3)を用いることができる。当該(a3)成分は、骨格として、エーテル構造を有するポリオール化合物である。当該(a3)成分は、上述した2以上の水酸基を有するアルコール類に対し、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、テトラヒドロフランなどを付加重合することにより得ることができる。また具体的な化学物質としては、例えば、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などが挙げられる。
【0029】
当該(a3)成分の数平均分子量としては、300~10,000であることが好ましく、400~8,000であることがさらに好ましく、500~5,000であることが特に好ましい。
【0030】
当該(a3)成分の配合割合としては、上記(a1-1)成分100重量部に対して、10~300重量部配合することが好ましく、30~250重量部配合することがより好ましく、50~200重量部配合することが特に好ましい。
【0031】
当該(a3)成分の具体例としては、PTMEG2000(製品名、三菱ケミカル社製、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、数平均分子量:2,000)、ハイフレックス D-1000(製品名、第一工業製薬社製、ポリプロピレングリコール、数平均分子量:1,000)、ハイフレックス D-2000(製品名、第一工業製薬社製、ポリプロピレングリコール、数平均分子量:2,000)などが挙げられる。
【0032】
本発明では、ポリブタジエンポリオール(a4)を用いることができる。当該(a4)成分は、骨格としてブタジエン構造を有するポリオールである。
【0033】
当該(a4)成分の数平均分子量としては、1,000~20,000であることが好ましく、1,200~15,000であることがさらに好ましく、1,500~10,000であることが特に好ましい。
【0034】
当該(a4)成分の配合割合としては、上記(a1-1)成分100重量部に対して、10~200重量部配合することが好ましく、30~150重量部配合することがより好ましく、50~120重量部配合することが特に好ましい。
【0035】
当該(a4)成分の具体例としては、G-3000(製品名、日本曹達社製、数平均分子量:3,000)などが挙げられる。
【0036】
<ポリイソシアネート化合物>
本発明では、ポリイソシアネート化合物(B)を用いる。当該(B)成分としては、末端に2以上のイソシアネート基を有することが好ましい。当該(B)成分の種類としては、脂肪族ポリイソシアネート、脂環族ポリイソシアネート、芳香族ポリイソシアネートなどが挙げられる。
【0037】
当該(B)成分の具体的な化合物としては、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)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、キシリレンジイソシアネート(XDI)、及び、その水添物などが挙げられる。
【0038】
当該(a1-1)成分を含むポリオール化合物(A)と、ポリイソシアネート化合物(B)とを反応させる際には、ポリオール化合物の水酸基とポリイソシアネート化合物のイソシアネート基とのモル比率が、1:1~5であることが好ましく、1:1.1~4であることがさらに好ましく、1:1.2~3であることが特に好ましい。
【0039】
イソシアネート末端ウレタンプレポリマーを製造する際に、複数のポリオール化合物を用いる場合は、必要に応じて触媒を添加し、これらを十分に混合した後に、ポリイソシアネート化合物(B)を加え、反応させることが好ましい。
【0040】
なお、本発明にかかる湿気硬化型反応性ホットメルト接着剤においては、その他の成分として、炭酸カルシウム、タルク、クレーなどの充填材や、酸化防止剤、防腐剤などの各種添加剤が含まれていても良い。
【実施例0041】
<実施例及び比較例>
表1に示す配合にて、ポリイソシアネート化合物以外の原材料を、撹拌装置、温度制御装置、真空ポンプを取り付けたセパラブルフラスコに投入し、120℃・減圧下にて1時間撹拌し脱水した後、ポリイソシアネート化合物を加え、100℃・窒素雰囲気下にて1時間、100℃・減圧下にて1時間撹拌、反応させることにより、本発明にかかる湿気硬化型反応性ホットメルト接着剤を得た。ここで、表1における数値は、重量部を表すものとする。以下に、使用した化合物を示す。
HS0830B(製品名):三菱ケミカル社製、ポリカーボネートポリオール(イソソルビド系)、数平均分子量:800
NL1010DB(製品名):三菱ケミカル社製、ポリカーボネートポリオール(1,10-デカンジオール系)、数平均分子量:1,000
NL1030B(製品名):三菱ケミカル社製、ポリカーボネートポリオール(ネオペンチルグリコール系)、数平均分子量:1,000
HS2H-451A(製品名):豊国製油社製、ポリエステルポリオール(1,6-ヘキサンジオール系)、数平均分子量:4,500
HSポリオール1000(製品名):豊国製油社製、ポリエステルポリオール(芳香族系)、数平均分子量:3,000
P-7730(製品名):エバモア社製、ポリエステルポリオール(グリコール系)、数平均分子量:3,000
PTMEG2000(製品名):三菱ケミカル社製、ポリエーテルポリオール(ポリテトラメチレンエーテルグリコール)、数平均分子量:2,000
充填材:タルク(平均粒子径:5μm)
ポリイソシアネート化合物:4,4′-メチレンジフェニルジイソシアネートと2,4′-メチレンジフェニルジイソシアネートの混合物(重量比1:1)
【0042】
【0043】
上記の実施例等にて得られた湿気硬化型反応性ホットメルト接着剤について、以下の物性評価を行なった。この結果を表2に示す。
【0044】
<溶融粘度>
ブルックフィールド粘度計により、湿気硬化型反応性ホットメルト接着剤を120℃にて溶融させ、測定温度:120℃、スピンドルNo.29、回転数:10rpmにて回転を開始し、15分後における溶融粘度(mPa・s)を測定した。測定値が、30,000mPa・s以下であるものを〇、30,000mPa・s超であるものを×と評価した。
【0045】
<タックフリータイム>
湿気硬化型反応性ホットメルト接着剤を120℃にて溶融させ、アプリケーターにより厚みが100μmとなるよう塗膜を作製した後、室温(23℃)にて静置して、指触にてタックが消失するまでの時間を測定した。
【0046】
<接着性>
湿気硬化型反応性ホットメルト接着剤を120℃にて溶融させ、アプリケーターにより、オレフィンシート上に80g/m2塗布した後、直ちに木質系基材(MDF)と貼合し、室温(23℃)にて1週間静置して硬化させた。その後、180度ピールによりオレフィンシートを引張り、破壊状態を確認した。
【0047】
<引張試験>
湿気硬化型反応性ホットメルト接着剤を120℃にて溶融させ、厚みが500μmのシートを作製し、室温(23℃)にて1週間静置して硬化させた。その後、ダンベル8号サイズに加工した後、引張試験機により、破断時応力(N/mm2)、弾性率(N/mm2)を測定した。
【0048】
<透湿性>
湿気硬化型反応性ホットメルト接着剤を120℃にて溶融させ、厚みが175μmの塗膜を作製し、室温(23℃)にて1週間静置して硬化させた。その後、JIS Z 0208に準じ、40℃90%RHにて透湿性を測定した。
【0049】
<耐可塑剤性>
湿気硬化型反応性ホットメルト接着剤を120℃にて溶融させ、アプリケーターにより、厚みが125μmの塗膜を作製し、室温(23℃)にて1週間静置して硬化させた。その後、30mm×40mmの試験片を作製し、蓋付きガラス瓶(100ml)に入れ、フタル酸ジイソノニルを試験片が完全に浸漬するまで注ぎ、蓋をした後、恒温槽(40℃)にて1週間静置した。その後、試験片を取り出し、表面に付着したフタル酸ジイソノニルをウエスで拭き取り、その重量増加率を下記式により算出した。
重量増加率(%)=(試験後重量-試験前重量)/試験前重量×100
【0050】