JPH08165461A

JPH08165461A - エマルジョン系接着剤組成物

Info

Publication number: JPH08165461A
Application number: JP30881894A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Matsuda; 田秀行松; Takuhito Oka; 琢人岡
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 1994-12-13
Filing date: 1994-12-13
Publication date: 1996-06-25

Abstract

(57)【要約】【目的】種々の基材の接着に有用なエマルジョン系接着
剤組成物、特に、十分な粘着性、貯蔵後の接着性および
貯蔵安定性に優れるエマルジョン系接着剤組成物を提供
することを目的とする。【構成】アクリルエマルジョン１００重量部、ノニオン
系界面活性剤０．１〜１０重量部、下記式［１］で表さ
れるメルカプトシラン０．１〜１０重量部を含むエマル
ジョン系接着剤組成物。【化１】（ここで、Ｒ¹は炭素数１〜３のアルキレン基、Ｒ²〜
Ｒ⁴は炭素数１〜３のアルキル基を表し、同一であって
も異なっていても良い。）

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、種々の基材の接着に有
用なエマルジョン系接着剤組成物、特に、十分な粘着
性、貯蔵後の接着性および貯蔵安定性に優れるエマルジ
ョン系接着剤組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、紙、木、布、アルミニウム箔、プ
ラスチック等の同種材料または異種材料を接着する接着
剤として、環境問題の点や、流動性・作業性の面から水
性エマルジョンがしばしば用いられている。これらのう
ち、プラスチックへの接着にはアクリル酸エステル等の
エマルジョン系接着剤が用いられるが、初期接着力が発
現しにくいといった問題点があった。

【０００３】また、従来のエマルジョン系接着剤におい
ては、シラン化合物の添加により接着性の向上が見られ
ている。例えば、特開平５−８６５５３号公報には、低
分子量のアルコキシシラン、メタクリル酸などの不飽和
化合物、および水を含有する水性の接着剤組成物が開示
され、ポリオール硬化エラストマーや過酸化物硬化エラ
ストマーの様な非硫黄硬化エラストマー材料の金属表面
への接着に使用することが開示されているが、樹脂など
の有機材料やアルミ、ガラスをはじめとする無機材料な
どの種類を問わずに接着できるものではない。さらに、
上記アルコキシシランとして、メルカプトシランが例示
されているが、メルカプトシランを配合しただけでは、
貯蔵時の安定性が悪くなる。すなわち、メルカプトシラ
ンを配合した接着剤組成物の場合、この組成物の作成直
後は接着性は一定レベルであるが、貯蔵後の接着性が低
下する。また、特開平５−１６３４８１号公報には、ビ
ニルモノマーとシランカップリング剤とを含む陶磁器質
タイル等をセメントに貼りつける接着剤用ベースエマル
ジョンが開示されている。しかし、これまで用いられて
きたこれらのシラン化合物は、親水性であるアミノシラ
ンやエポキシシラン等であり、十分な接着性、貯蔵安定
性を確保できない場合があるという問題点があった。

【０００４】さらに、特開平５−２３０４２８号公報
は、（メタ）アクリル酸アルキルエステル系ポリマーエ
マルジョンと、シラン基含有モノマーを用いて得た平均
分子量５，０００〜１００，０００の（メタ）アクリル
酸アルキルエステル系ポリマーを所定量混合して、水分
散型感圧接着剤組成物を開示している。この接着剤組成
物は、径の小さい物品をテープで巻き締めた際のテープ
端末の剥離を起こりにくくすることを目的としており、
粗面接着力で数百ｇ／２０ｍｍ幅であるため、一般的に
接着剤として使用するためには、接着力が不足する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の発明
者らは、これらの課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結
果、本発明を完成するに至った。本発明は、疎水性のシ
ラン化合物を界面活性剤とともにアクリルエマルジョン
に添加することにより、塗装鋼板、アルミ板、モルタル
などに十分な接着性および貯蔵安定性を確保し得るエマ
ルジョン系接着剤組成物を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、ア
クリルエマルジョン１００重量部（ＷＥＴ基準、含水状
態での重量）、ノニオン系界面活性剤０．１〜１０重量
部、下記式［１］で表されるメルカプト基を有するシラ
ン化合物０．１〜１０重量部とを含むことを特徴とする
エマルジョン系接着剤組成物である。

【０００７】

【化２】

【０００８】ここで、Ｒ¹は炭素数１〜３のアルキレン
基、Ｒ²〜Ｒ⁴は炭素数１〜３のアルキル基を表し、同
一であっても異なっていても良い。

【０００９】また、本発明は、上記ノニオン系界面活性
剤が０．５〜５重量部であることを特徴とする。さら
に、本発明は、上記メルカプトシランが０．５〜５重量
部であることを特徴とする。さらにまた、本発明は、充
填剤を含むことを特徴とする。

【００１０】以下に、本発明を詳細に説明する。アクリ
ルエマルジョンは、通常、アクリル酸エステル（ＣＨ₂
＝ＣＨＣ（Ｏ）ＯＲ⁵）の水性エマルジョンであり、広
い工業的用途を有する。Ｒ⁵の炭素数が増加するにつれ
てアクリル酸エステルのポリマーは柔らかくなり粘着性
を増すが、Ｒ⁵が直鎖アルキル基の場合、柔軟性がある
のはｎ−オクチルまでで、これを越えると側鎖の硬化が
始まるためポリマーが脆くなる。

【００１１】アクリル酸の製法には、レッペ法、プロピ
レン酸化法の2 種類がある。レッペ法では、一酸化炭
素、アセチレン、水およびアルコールから化学量論的な
反応でアクリル酸が生成される。プロピレン酸化法で
は、プロピレンガスを触媒的に酸化してアクロレインと
し、ついで酸化によりアクリル酸とする。このようにし
て得られたアクリル酸をアルコールと反応させてエステ
ル化し、アクリル酸エステルモノマーを得る。アクリル
酸エステルは、溶液重合、乳化重合、懸濁重合などによ
り他のモノマーとの共重合体とすることができる。

【００１２】本発明で用いるアクリル酸エマルジョン
は、総固形物含有量（ＴＳＣ）５０〜６０重量％の水性
エマルジョンであり、エマルジョンの分散媒である水が
揮散すると粘着力を持つ、粘接着グレードのものであ
る。具体的には、日本ゼオン（株）製のＬｘ８２３、あ
るいはこれと同等の市販品を用いることが、充分な接着
性、材料の貯蔵安定性の関係から好適である。以下に説
明する界面活性剤などを添加する際には、上記アクリル
酸エマルジョンを分散媒の水および固形分の合計重量で
１００重量部とし、これを１００重量部（ＷＥＴ）と表
示した。

【００１３】また、本発明では、ノニオン系界面活性剤
を用いる。カチオン系界面活性剤あるいはアニオン系界
面活性剤を用いると、接着剤組成物の安定性が低下する
ためである。ノニオン系界面活性剤は、水溶液中で全く
イオン化しないで界面活性剤を呈する一群の界面活性剤
の総称である。ノニオン型界面活性剤は、脂肪酸のグリ
セリンエステル、脂肪酸のペンタエリスリトールエステ
ル、脂肪酸のショ糖エステル等に代表されるポリオキシ
化合物の脂肪酸エステル型のものと、高級アルコール縮
合物、高級脂肪酸縮合物、高級脂肪酸アミド縮合物等に
代表されるポリエチレンオキサイド縮合物とに大別され
る。

【００１４】本発明においてノニオン系界面活性剤を使
用すると、後に添加する充填剤を安定に分散させること
ができる。プロピレンオキシドエチレンオキシド共重合
型、アルコールエチレンオキシド型、アルキルフェノー
ルエチレンオキシド型、脂肪酸エステル型、アマイド型
のものを使用することが好ましく、特にアルキルフェノ
ールエチレンオキシド型のノニオン系界面活性剤が好適
に使用することができる。具体的には、旭電化工業製の
ＮＰ７００またはそれと同等のものを使用することが好
ましい。ノニオン系界面活性剤の量は、上記アクリル酸
エステルエマルジョン１００重量部（ＷＥＴ）に対して
０．１〜１０重量部であり、好ましくは０．５〜５重量
部である。添加量が１０重量部を超えると、得られる接
着剤組成物の接着性が低下し、また、０．１重量部未満
では充填剤を添加した後のエマルジョンとしての安定性
を保つことができないためである。

【００１５】シラン化合物は、アミノ基を有するシラン
化合物やエポキシ基を有するシラン化合物などの親水性
基を有するシラン化合物と、このような親水性基を有し
ない疎水性のシラン化合物とに分けられ、一般的には、
水溶性材料には親水性基を有するシラン化合物が用いら
れる。しかし、本発明で用いるシラン化合物は、下記式
［１］で表される疎水性のメルカプト基を有するシラン
（メルカプトシラン）である。

【００１６】

【化３】

【００１７】ここで、Ｒ¹は炭素数１〜３のアルキレン
基を表し、特に好ましくは、炭素数３のものである。Ｒ
²〜Ｒ⁴は炭素数１〜３のアルキル基を表し、同一であ
っても異なっていても良く、炭素数１〜２が加水分解速
度（反応性）の理由から好ましい。特に好ましくは、炭
素数１のものである。上記メルカプトシランを用いる
と、本発明のエマルジョン系接着剤組成物を所定の温度
で貯蔵した後の接着性が良好に維持されるが、アミノ基
を有するシラン化合物やエポキシ基を有するシラン化合
物などの親水性のシラン化合物を上記メルカプトシラン
の代わりに用いると、貯蔵後の接着性が低下する。本発
明で用いるメルカプトシランの添加量は、０．１〜１０
重量部であり、０．５〜５重量部とすることが好まし
い。添加量が０．１重量部未満では、所定の温度で貯蔵
した後の接着性が十分には維持されず、１０重量部を超
えると貯蔵安定性が悪化してくるからである。

【００１８】本発明のエマルジョン系接着剤組成物は、
上記の必須成分の他に、充填剤、可塑剤、顔料等を含ん
でもよい。充填剤としては、無機系の充填剤である炭酸
カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム、マイ
カ、クレーなどの親水性のものが好ましく、とりわけ、
炭酸カルシウム、クレーを使用することが上記アクリル
酸エマルジョンの分散媒が水であることから好ましい。
これらの充填剤は、粒子状、繊維状、フレーク状などい
かなる形状であってもよく、また、これらの充填剤は、
単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。上
記親水性の充填剤の添加量は、５０〜３００重量部であ
ることが好ましく、特に、１００〜２００重量部とする
と、本発明の接着剤組成物に十分な接着性と安定性を付
与することができる。

【００１９】可塑剤は、アクリル酸エステルエマルジョ
ンのアクリル酸成分が硬化した後の可塑化を調整するた
めに添加するが、一般的に使用されているフタル酸系ま
たはアジピン酸系のいずれの化合物を使用することがで
きる。例えば、フタル酸エステル類、テレフタル酸エス
テル、トリメリト酸エステル、炭化水素等を使用するこ
とができ、具体的には、ジオクチルフタレート（ＤＯ
Ｐ）、フタルベンジルフタレート、ジオクチルアジペー
ト、トリオクチルホスフェート等を使用することが、可
塑化効果の点で好ましい。

【００２０】また、顔料は有機系顔料と無機系顔料とが
あるが、酸化チタンなどを使用することができる。

【００２１】本発明のエマルジョン系接着剤組成物は、
以下のようにして製造する。上述したアクリル酸エステ
ルのエマルジョン１００重量部（ＷＥＴ、ＴＳＣ＝５０
〜６０重量％）に、上述のノニオン系界面活性剤０．１
〜１０重量部、上記のメルカプトシラン０．１〜１０重
量部を加え、これらの液状成分を２０℃、窒素雰囲気下
で二軸攪拌機を用いて均一に攪拌する。この後、上述の
充填剤５０〜３５０重量部を加えて、２０℃、窒素雰囲
気下で二軸攪拌機を用いて混練して本発明のエマルジョ
ン系接着剤組成物を得る。所望により、可塑剤、顔料な
どを加えてもよい。以上のようにして製造したエマルジ
ョン系接着剤組成物は、窒素を充填し、密封して保存す
る。

【００２２】上述のようにして得た本発明のエマルジョ
ン系接着剤組成物は、ペースト状になるため、ロールコ
ータ、ヘラなどによっても塗布することができるが、所
望の幅で押し出すことができる治具を用いて塗布するこ
とが好ましい。本発明のエマルジョン系接着剤組成物を
用いて被着体を接着する際には、プライマーは不要であ
り、また、本発明のエマルジョン系接着剤組成物を塗布
後に乾燥させる必要もない。また、本発明のエマルジョ
ン系接着剤組成物は、これに含まれる水が安定剤として
作用し、塗布後に水が揮散すると硬化する。水は室温で
揮散させてもよく、加熱して揮散させてもよい。

【００２３】本発明のエマルジョン系接着剤組成物を用
いて、塗装を施した金属面などの有機質、アルミニウム
などの無機質、木材、モルタルなどの多孔質と同種・異
種の素材とを接着し、また種々の樹脂同士、あるいは樹
脂と金属などを接着する。具体的には、自動車の塗装鋼
板に施工してフェルトなどの吸湿性の内装材を接着した
り、また、建築用にモルタルに施工して壁紙を接着す
る。上述したように、本発明のエマルジョン系接着剤組
成物は、水に分散されたものであるため、有機溶媒を含
む接着剤組成物と異なり、安全に施工することができ
る。

【００２４】

【実施例】本発明の実施例を以下に示すが、これらの例
は単に本発明を説明するためのものであって、本発明は
これらに限定されるものではない。

【００２５】（実施例１〜５）アクリル酸エステルエマ
ルジョンとして、日本ゼオン社製のＬｘ８２３、ノニオ
ン系界面活性剤として旭電化工業社製のＮＰ７００（表
１中の界面活性剤１）、メルカプトシランとして下記式
［２］に示す日本ユニカー社製のＡ１８９、可塑剤とし
てジオクチルフタレート（ＤＯＰ）、エチレングリコー
ルおよび充填剤として炭酸カルシウムをそれぞれ表１に
示す量で使用し、本発明のエマルジョン系接着剤組成物
とした。なお、水を含む接着剤組成物の場合、後述する
低温促進試験を行う必要があるため、不凍液としてエチ
レングリコールを添加した。

【００２６】

【化４】

【００２７】（比較例１〜６）界面活性剤を上記ノニオ
ン系界面活性剤Ｌｘ８２３または第一工業製薬社製のア
ニオン系界面活性剤ネオコールＰ（表１中の界面活性剤
２）、シラン化合物として、上記メルカプトシラン、日
本ユニカー社製のアミノシランＡ１１００または同社製
のエポキシシランＡ１８７（下記式［３］または
［４］）を表１に示す量で使用し、他は実施例１〜５と
同様にして比較例の接着剤組成物とした。

【００２８】

【化５】

【００２９】

【表１】

【００３０】（試験片の作製）実施例１〜５のエマルジ
ョン系接着剤組成物および比較１〜６の接着剤組成物
を、丸ビードで以下の塗装鋼板、アルミ板およびモルタ
ルに塗布し、綿帆布と接着して各試験片を作製した。塗装鋼板：アクリルメラミン塗料を１０μｍ厚に塗装し
た２．５×１５ｃｍの鋼板を使用した。アルミ板：２．５×１５ｃｍの鋼板を使用した。モルタル：５×５×５ｃｍを使用した。

【００３１】（物性評価）（１）貯蔵安定性本発明のエマルジョン系接着剤組成物および比較例の接
着剤組成物に水が含まれているため、上記の各試験片を
用いて、通常行われる６０℃×１０日の加速試験ばかり
でなく、−１０℃×１０日の低温促進試験を行い、貯蔵
安定性を評価した。６０℃または−１０℃で１０日間保
存した実施例１〜５のエマルジョン系接着剤組成物およ
び比較例１〜６の接着剤組成物を、それぞれ保存開始時
の状態と比較して目視で判定した。結果を表１に示し
た。 ○：保存開始時の状態から変化なし △：粘度増加 ×：ゲル化

【００３２】（２）剥離接着性２０℃×１日保存した後の初期接着性と６０℃×１日保
存した後の剥離接着性を評価した。上記の各温度で保存
した実施例１〜５のエマルジョン系接着剤組成物および
比較例１〜６の接着剤組成物を、室温（約２０℃）に戻
し、上述した試験片の作製で示した塗装鋼板、アルミ
板、モルタルにそれぞれ塗布し、綿帆布と接着して２０
℃、６５％ＲＨ×７日硬化させ、接着剥離性を調べた。
なお、硬化期間は、吸水性のある被着体を用いる場合と
吸水性のないアルミ板や鉄板などの表面が剛体のものを
用いる場合とでは、接着発現が全く異なり、上記のよう
な剛体では長時間を必要とするため、吸水性の被着体を
用いる場合にはさらに短縮することも可能である。

【００３３】接着性は、剥離後、破断面の目視により剥
離状態を観察して以下のように評価して表１に示した。ＣＦ：接着剤層の凝集破壊ＡＦ：接着剤と被着体との界面での剥離ＣＦ／ＡＦ：上記ＣＦとＡＦとが混在している状態の剥
離 −：貯蔵中に接着剤含有量硬化

【００３４】表１に示すように、実施例１、２、および
５のエマルジョン系接着剤組成物は貯蔵安定性が良好で
あったが、実施例３および４のエマルジョン系接着剤組
成物は、やや粘度が増加した。また、剥離接着性は、初
期および６０℃×１日ともＣＦ／ＡＦまたはＣＦであ
り、６０℃という高温で保存した後においても剥離接着
性の低下は認められなかった。一方、比較例１〜６の接
着剤組成物では、貯蔵安定性が悪かったり（比較例１、
３および６）、貯蔵安定性はよかったものの初期剥離接
着性で界面剥離が観察されたものもあった（比較例２お
よび３）。また、初期の剥離接着性は良くても、６０℃
×１日経過により界面剥離したり（比較例１、４、およ
び５）、貯蔵中に材料が硬化してしまい、接着剤として
の効果を完全に失ってしまった例もあった（比較例３お
よび６）。

【００３５】

【発明の効果】本発明のエマルジョン系接着剤組成物を
用いることにより、塗装鋼板、アルミ板、モルタルなど
を接着する場合に、貯蔵安定性に優れ、貯蔵後の接着性
が良好に維持され、十分な接着性および安定性を確保す
ることができる。また、本発明のエマルジョン系接着剤
組成物は、有機溶媒を含まないため、自動車の内装材や
建築用内装部材などの接着を行う際に、安全に施工する
ことができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アクリルエマルジョン１００重量部、ノニ
オン系界面活性剤０．１〜１０重量部、下記式［１］で
表されるメルカプト基を有するシラン化合物０．１〜１
０重量部を含むエマルジョン系接着剤組成物。【化１】（ここで、Ｒ¹は炭素数１〜３のアルキレン基、Ｒ²〜
Ｒ⁴は炭素数１〜３のアルキル基を表し、同一であって
も異なっていても良い。）
【請求項２】前記ノニオン系界面活性剤が０．５〜５重
量部であることを特徴とする請求項１に記載のエマルジ
ョン系接着剤組成物。
【請求項３】前記メルカプトシランが０．５〜５重量部
であることを特徴とする請求項１に記載のエマルジョン
系接着剤組成物。
【請求項４】さらに充填剤を含むことを特徴とする請求
項１に記載のエマルジョン系接着剤組成物。