JPH0853389A - 水系硬化性および硬化組成物並びに塗料または接着剤の基材への付着方法 - Google Patents

水系硬化性および硬化組成物並びに塗料または接着剤の基材への付着方法

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JPH0853389A
JPH0853389A JP7039877A JP3987795A JPH0853389A JP H0853389 A JPH0853389 A JP H0853389A JP 7039877 A JP7039877 A JP 7039877A JP 3987795 A JP3987795 A JP 3987795A JP H0853389 A JPH0853389 A JP H0853389A
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Thomas W Hazell
トーマス・ダブリュー・ハーゼル
Walter R Nagel
ウォルター・アール・ネイジェル
Richard Costin
リチャード・コスティン
Gary W Ceska
ゲイリー・ダブリュー・セスカ
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 (a)水溶性または水分散性化合物; (b)有効量のα,β−エチレン性不飽和カルボン酸の金属
塩、 (c)有効量の水溶性硬化用開始剤、および (d)溶解または分散量の水、 を含む硬化性組成物。 【効果】 上記硬化性組成物は基材に対する付着性に優
れ、塗料または接着剤として有用である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本願発明は水をベースにした硬化
性および硬化組成物に関するものである。特に、本発明
は架橋剤としてα,β−エチレン性不飽和カルボン酸を
使用することによって基材付着性の改善が達成される硬
化可能なおよび硬化した水をベースにした組成物に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】塗料(coating)や接着剤(adhesive)用の
従来の組成物には典型的には、活性成分を溶解または分
散させるために有機溶剤が使用される。これらの有機溶
剤を使用することは、溶剤による毒性や汚染の可能性の
ために環境的に不利益である。更に、有機溶剤の使用は
溶剤の費用のために経済的に不利である。従って、有機
溶剤を使用していない水をベースにした塗料および接着
剤組成物を使用することが望ましい。しかし乍ら、水を
ベースにした塗料および接着剤組成物の基材に対する付
着性は、対応する同一樹脂からなる溶剤をベースにした
組成物に比べて減少する。かくして、改善された基材接
着性を示す、水をベースにした塗料および接着剤組成物
の需要が存在する。
【０００３】
【課題を解決するための手段】本明細書で使用される用
語「基材」とは金属、ガラス、ゴム若しくはエラストマ
ー、プラスチック、ポリエステル、ポリアミド、ポリア
セタールおよび、グラスファイバーまたは天然若しくは
合成有機繊維製の織布を含むように意図されている。本
明細書で使用される用語「水溶性化合物」とは、塗料また
は接着剤を形成するのに適当であることが当該技術分野
で知られている、任意の水溶性若しくは水分散性モノマ
ー、オリゴマー、ポリマーまたはそれらの混合物を含む
ように意図されている。このような化合物は典型的には
或る官能基、例えば水酸基、カルボキシル基等を有して
いる。加えて、これらの化合物は架橋に適するようにさ
せる二重結合または容易に引き抜き可能な水素原子をさ
らに有していてもよい。
【０００４】このようなモノマーの例は(メタ)アクリル
酸およびそれらのモノエステル、クロトン酸、マレイン
酸、イタコン酸等、芳香族ビニルモノマー、窒素含有ア
ルキルアクリレート、アミド化合物、ビニル化合物、ニ
トリル化合物並びにジエン化合物であるが、これらに限
定されない。このようなモノマーの他の例にはポリエチ
レングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレン
プグリコールモノ(メタ)アクリレートのようなポリオー
ルポリ(メタ)アクリレート、およびエトキシル化トリメ
チロールプロパントリアクリレートのようなアルコキシ
ル化トリアクリレートが含まれる。
【０００５】本発明で使用することができる水溶性また
は水分散性ポリマーにはアルキルセルロースのようなセ
ルロースポリマーおよびそれらの誘導体、ポリピニルア
ルコール、部分的に加水分解されたポリピニルアセテー
トおよびポリピニルピロリドンのようなビニルポリマ
ー、ポリ(メタ)アクリレートのようなアクリルポリマー
およびコポリマー、ポリ(メタ)アクリルアミド、無機ポ
リマー、ポリビニルホルマール、ポリ酢酸ビニル、クロ
ル化したポリ塩化ビニル、酢酸ビニルと塩化ビニルのコ
ポリマー、酢酸ビニルとエチレンのコポリマー、(メタ)
アクリル酸とエチレンや共役ジエンとのコポリマーおよ
びそれらのハロゲン化後の生成物、クロロスルホン化ポ
リエチレン、臭素化ポリ(２,３−ジクロロ−１,３−ブ
タジエン)、α−クロロアクリロニトリルまたはα−ブ
ロモアクリロニトリルと２,３−ジクロロ−１,３−ブタ
ジエンとのコポリマー、ビニルピリジンと共役ジエンと
のコポリマー、天然ゴム、ポリスチレン、ネオプレン、
スチレン−ブタジエンコポリマー、ポリ塩化ビニル、ポ
リクロロプレンのようなハロゲン含有ゴム、ポリブタジ
エン、ポリエチレン、クロル化エチレン−プロピレン−
ジエンターポリマー、クロル化ブタジエン−スチレンコ
ポリマー、並びに天然ゴムまたはネオプレン、スチレン
−ブタジエンゴム、ニトリル−ブタジエンゴム、カルボ
キシル化ニトリル−ブタジエンゴム等のような合成ゴム
のラテックスが含まれる。
【０００６】本発明は、基材付着性を改善するために、
水および上記水溶性化合物を含有する塗料(coating)お
よび接着剤組成物に、α,β−エチレン性不飽和カルボ
ン酸の金属塩が有利に使用できるという発見に基づいて
いる。本発明の組成物および方法は、有機溶剤を使用せ
ず、溶解または分散量の水で代替されており、かつ従来
の水をベースにした塗料および接着剤組成物と比べて改
善された基材に対する付着性を示すものである。本発明
に使用される好ましい金属塩は式：
【化１】 (式中、Ｍは金属であり、nは金属Ｍの原子価でありそし
てＲは水素原子およびメチル基から選択される基であ
る)に対応するアクリル酸またはメタクリル酸の金属塩
である。本発明に有用な金属塩の金属Ｍは、アルミニウ
ム、アンチモン、バリウム、カドミウム、カルシウム、
鉄、鉛、マグネシウム、水銀、モリブデン、ニッケル、
カリウム、銀、チタニウムおよび亜鉛であることができ
る。好ましい金属は亜鉛である。好ましい金属塩はジア
クリル酸亜鉛である。
【０００７】金属塩は水または水溶性または水分散性化
合物に混合することにより導入してもよく、またはα,
β−エチレン性不飽和酸と酸化物、水酸化物、炭酸塩等
のような金属化合物とを水溶性または水分散性化合物と
混合し、そして反応させてその場で金属塩を形成させて
もよい。本発明の組成物および方法で使用される金属塩
の量は、基材に対する組成物の接着性の改善をもたらす
のに有効な量でなければならない。好ましくは、使用さ
れる量は水溶性または水分散性化合物１００部当たり約
０．１部〜約４０部、そして更に好ましくは約１部〜３
０部である。
【０００８】硬化は適当な水溶性開始剤を本発明の塗料
または接着剤組成物に加えて開始させることができる。
このような開始剤の例には、ter−アルキルヒドロペル
オキシドのような水溶性ヒドロペルオキシドが含まれ、
これらは２,５−ジヒドロペルオキシ−２,５−ジメチル
ヘキサン、ter−ブチルヒドロペルオキシド、ter−アミ
ルヒドロペルオキシドおよびクメンヒドロペルオキシド
を含むが、これらに限定されない。適当な開始剤には更
に２,２'−アゾビス(２−アミジノプロパン)ジヒドロク
ロリド、２,２'−アゾビス(４−メトキシ−２,４−ジメ
チルバレロ−ニトリル)、４,４'−アゾビス(４−シアノ
吉草酸)、２,２'−アゾビス(メチルイソブチレート)、
２,２'−アゾビス(Ｎ,Ｎ'−ジメチレンイソブチルアミ
ジン)ジヒドロクロリド、２,２'−アゾビス[２−２(２
−イミダゾリン−２−イル)プロパン]、２,２'−アゾビ
ス[２−メチル−Ｎ−(２−ヒドロキシエチル)−プロピ
オンアミド]および１,１'−アゾビス(シクロヘキサン−
１−カルボニトリル)等のアゾ開始剤が含まれる。更
に、適当な硬化用開始剤には、例えばアルカリ金属また
はアンモニウムの亜硫酸塩または重亜硫酸塩のような還
元剤と、過硫酸塩またはチオ硫酸塩アルカリ金属または
アンモニウムのような酸化剤からなるレドックス系が含
まれる。
【０００９】硬化用開始剤は単一でまたは任意に適当な
組合せで使用することができる。使用される開始剤の量
は熱を加えて組成物の硬化を開始させるのに有効な量で
ある。好ましくは、使用される開始剤の量は水溶性また
は水分散性化合物１００部当たり約１部〜約１０部、更
に好ましくは約２部〜約６部であろう。
【００１０】硬化は約２０℃〜約３５０℃、そして好ま
しくは約６０℃〜約２４０℃の低温で実施することがで
きる。硬化時間は選択される水溶性または水分散性化合
物、硬化用開始剤および硬化温度に依存する。一般に、
硬化時間は約２分〜約８時間の範囲である。
【００１１】本発明の塗料用組成物は、従来の方法で利
用のため製造することができ、そして更に顔料、酸化防
止剤、分散助剤、安定化剤のような添加剤および塗料の
最終用途に依存して望ましいと思われる他の添加剤を含
有してもよい。本発明の組成物から製造される塗料は、
浸漬、噴霧、ローラー被覆等のような任意の慣用の手段
によって基材に塗布することができる。該塗料組成物は
塗料、保護被覆物等のような種々の場合で使用すること
ができる。本発明の接着剤組成物は充填剤、エキステン
ダー、着色剤、分散化剤、界面活性剤、膜形成剤、粘性
スコーチ遅延化モノマー等のような添加剤を含有しても
よい。これら組成物は結合すべき基材表面に浸漬、噴
霧、ブラシがけ等のような慣用の方法によって塗布する
ことができる。次に、接着組成物を周囲温度または強制
乾燥条件下で乾燥し、そして基材との結合は結合を達成
するのに有効な時間、温度および圧力条件で達成され
る。或いは、接着組成物の乾燥を省略することができ
る。接着剤でコートされた基材表面は好ましくは圧力下
で接着される。接着剤は金属対金属の接着並びにゴム対
金属の接着に使用することができる。本発明は以下の実
施例を考慮して明確にされよう。
【００１２】
【実施例】実施例１(比較) エトキシル化トリメチロールプロパントリアクリレート
３０gおよびクメンヒドロペルオキシド０．５gを１５g
の水中に、４０℃で溶解するまで混合した。配合物を、
前もってメタノールで洗浄しそして乾燥した２枚の０．
８mmの厚さの冷間圧延スチール接着パネル上にコートし
た。接着パネルは０．４mm厚さの被覆物を介して１イン
チ重複させ、１６０℃に予熱した１．９mmのプラーク金
型に入れ、そして続いて圧力下で２０分間硬化させ、そ
してその後上記パネルを取り出しそして２時間冷却し
た。ラップ剪断接着は２５．４mm／分のクロスヘッドス
ピードを使用してＡＳＴＭ Ｄ８１６に従ってスーイン
グ−アルバート(Ｔhwing−Ａlbert)張力テスターで測定
し、そして結果は表１に見られるとおりであり、ＫＮ／
m2で示した。
【００１３】実施例２および３ 配合物が表１に見られるとおりであった以外は、実施例
１の方法を繰り返して被覆物を製造しそして試験した。
ジアクリル酸亜鉛を水に加え、４０℃に加温し、そして
溶解するまで混合した。次に残りの成分を加えそして溶
解するまで混合した。
【００１４】
【表１】
【００１５】(１)ペンシルベニア州エクストンのサート
マー カンパニー インコーポレーテッド(Ｓartomer Ｃ
ompany,Ｉnc．)からＳＲ−９０３５として入手できるエ
トキシル化トリメチロールプロパントリメタクリレー
ト。
【００１６】実施例４(比較) ポリビニルアセテートラテックス接着剤３gを清潔な冷
間圧延スチール接着パネルに塗布した。接着パネルは
０．４mm厚さの接着組成物を介して２５．４mm重複さ
せ、９５℃で１２０分間硬化させ、そしてその後ラップ
剪断接着を測定した。結果は表２に見られるとおりであ
る。
【００１７】実施例５ 配合、硬化時間および硬化温度が表２に見られるとおり
であった以外は実施例４の方法を繰り返して接着物を製
造しそして試験した。
【００１８】
【表２】
【００１９】１．ボーデン インコーポレーテッド(Ｂor
den Ｉnc．)からエルマーズグルー(Ｅlmer's Ｇlue)
として入手可能。
【００２０】実施例６(比較) ４０gのケムロック(ＣＨＥＭＬＯＫ)６０７(登録商
標)、即ち、市販のゴム対金属の水性接着剤を２つの清
潔な冷間圧延スチール接着パネルに０．１２７mmの厚さ
で塗布し、そして９８℃のオーブン中で５分間乾燥させ
た。続いて、市販のエラストマー１００g、酸化マグネ
シウム１０g、カーボンブラック５０g、ジクミルペルオ
キシド２g、およびスコーチ遅延化モノマー１０．７gの
ストックは、１インチの重複を有する接着パネル間で
１．９mmのプラーク金型の内側で０．４mmの厚さで２０
分間硬化させた。次に、ラップ剪断接着を張力テスター
で測定しそしてＫＮ／m2で表３に示した。
【００２１】実施例７ ケムロック ６０７(登録商標)４０gにアゾ開始剤０．１
gおよびジアクリル酸亜鉛０．４gを混合した。この配合
物を接着パネルに塗布したが、実施例６のようには乾燥
しなかった。続いて、実施例６のエラストマーストック
を０．４mmの厚さで接着パネル間で硬化させ、そして実
施例６のようにして試験した。
【００２２】
【表３】
【００２３】１．ペンシルベニア州エリーのロード コ
ーポレーション(Ｌord Ｃorporaton)から入手可能なメ
タノール溶剤中の合成有機シリコン混合物。 ２．バージニア州リッチモンドのワコー ケミカルズ ユ
ーエスエー(ＷＡＫＯＣhemicals ＵＳＡ)からＶＡ０４
４として入手可能な２,２'−アゾビス(Ｎ,Ｎ'−ジメチ
レンイソブチルアミジン)ジヒドロクロリド。 ３．チリン(Ｔyrin)０１３６、即ちミシガン州ミッドラ
ンドのダウ ケミカルカンパニー(Ｄow Ｃhemical Ｃo
mpany)から得た塩素化ポリエチレン。 ４．オハイオ州アクロンのハーウィック ケミカル コー
ポレーション(HarwickＣhemical Ｃorporation)から入
手可能なＮ５５０。 ５．ペンシルベニア州エクストンのサートマー カンパ
ニーから入手可能なＳＲ−５１９。
【００２４】実施例８(比較） ５０％の水で希釈した水溶性アクリルオリゴマーの０．
４ｍｍコーティングをマイラー(ＭＹＬＡＲ)(登録商
標)、サーリン(ＳＵＲＬＹＮ)(登録商標)、ガラスおよ
び冷間圧延スチールに施し、そして１００℃の空気循環
オーブン中で１０分間加熱した。続いて、基材の接着性
を試験し、そして結果は表４に報告した。
【００２５】実施例９(比較) アクリルオリゴマー２．５gを水２．５g中でアゾ開始剤
０．１gと混合した。この配合物を実施例８の基材に
０．４mmの厚さで塗布し、乾燥し、そして実施例８のよ
うにして試験した。
【００２６】実施例１０ ジアクリル酸亜鉛０．２gを実施例９の配合に加えたこ
とを除いて、実施例９の配合を使用した。該配合物を
０．４mmの厚さで塗布し、乾燥し、そして実施例９のよ
うにして試験した。
【００２７】
【表４】
【００２８】１．フランスのビラーズセイントポールの
クレイ バレー(Ｃray Ｖalley)から入手可能なＣＮ４
５５。 ２．ワコー ケミカルズからＶ５０として入手可能な２,
２'−アゾビス(２−アミジノプロパン)ジヒドロクロリ
ド。 ３．デラウエア州ウイルミントンのＥ．Ｉ．デュポン
デネムール アンド カンパニー(Ｅ．Ｉ．Ｄupont Ｄe
Ｎemours ＆ Ｃompany)から入手可能なポリエチレンテ
レフタレートフィルム。 ４．デラウエア州ウイルミントンのＥ．Ｉ．デュポン
デネムールから入手可能なイオノマー樹脂。
【００２９】実施例１１ スチレン−ブタジエンラテックスを冷間圧延スチール接
着パネル上に被覆した。パネルは０．４mmの厚さのラテ
ックスを介して２．５４mm重複させ、そして７１℃で６
０分間硬化させた。パネルはラップ剪断接着について試
験し、そして結果は表５に報告した。
【００３０】実施例１２ 実施例１１のラテックス３８g,ジアクリル酸亜鉛０．５
g及びクメンヒドロペルオキシド１gを混合し、冷間圧延
スチールパネルに塗布した。このパネルを、幅２．５４
mm,塗布厚０．４mmで重ね,１０分間,７１℃で硬化さ
せ、そして結果は表５に報告した。
【００３１】
【表５】
【００３２】１．ミズーリー州セイントルイスのＲＰＭ
ボンデックス インターナショナル(Ｂondex Ｉnterna
tional)から得た。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０９Ｊ 4/06 ＪＢＨ 131/04 ＪＣＹ (72)発明者 トーマス・ダブリュー・ハーゼル アメリカ合衆国19380ペンシルベニア州ウ エスト・チェスター、キング・ロード321 番 (72)発明者 ウォルター・アール・ネイジェル アメリカ合衆国19380ペンシルベニア州ウ エスト・チェスター、アラン・レイン1410 番 (72)発明者 リチャード・コスティン アメリカ合衆国19380ペンシルベニア州ウ エスト・チェスター、ノース・チャーチ・ ストリート386番 (72)発明者 ゲイリー・ダブリュー・セスカ アメリカ合衆国19380ペンシルベニア州ウ エスト・チェスター、ケネット・ウェイ 1082番

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 (a)水溶性または水分散性化合物; (b)有効量のα,β−エチレン性不飽和カルボン酸の金属
    塩、 (c)有効量の水溶性硬化用開始剤、および (d)溶解または分散量の水、 を含んでなる基材付着性が改善されている硬化性組成
    物。
  2. 【請求項２】 水溶性化合物がアルコキシル化トリアク
    リレートである請求項１に記載の硬化性組成物。
  3. 【請求項３】 水溶性化合物がアクリルオリゴマーであ
    る請求項１に記載の硬化性組成物。
  4. 【請求項４】 水溶性化合物がポリ酢酸ビニルラテック
    スである請求項１に記載の硬化性組成物。
  5. 【請求項５】 水溶性化合物が天然または合成ラテック
    スである請求項１に記載の硬化性組成物。
  6. 【請求項６】 α,β−エチレン性不飽和カルボン酸が
    アクリル酸またはメタクリル酸である請求項１〜５のい
    ずれかに記載の硬化性組成物。
  7. 【請求項７】 金属塩の金属がアルミニウム、アンチモ
    ン、バリウム、カドミウム、カルシウム、鉄、鉛、マグ
    ネシウム、水銀、モリブデン、ニッケル、カリウム、
    銀、チタンおよび亜鉛から選択される請求項１〜６のい
    ずれかに記載の硬化性組成物。
  8. 【請求項８】 α,β−エチレン性不飽和カルボン酸の
    金属塩が水溶性または水分散性化合物１００部当たり
    ０．１〜４０部の量で存在する請求項１〜７のいずれか
    に記載の硬化性組成物。
  9. 【請求項９】 水溶性硬化用開始剤がヒドロペルオキシ
    ド、アゾ開始剤、レドックス開始剤またはそれらの混合
    物である請求項１〜８のいずれかに記載の硬化性組成
    物。
  10. 【請求項１０】 硬化用開始剤が水溶性または水分散性
    化合物１００部当たり１〜１０部の量で存在する請求項
    １から９のいずれかに記載の硬化性組成物。
  11. 【請求項１１】 請求項１〜１０のいずれかに記載の組
    成物を硬化させて得られる硬化組成物。
  12. 【請求項１２】 硬化が６０℃〜２４０℃の温度で行わ
    れる請求項１１に記載の硬化組成物。
  13. 【請求項１３】 塗料または接着剤の形態である請求項
    １１または１２に記載の硬化組成物。
  14. 【請求項１４】 水溶性または水分散性化合物、水溶性
    硬化用開始剤、溶解または分散量の水、α,β−エチレ
    ン性不飽和カルボン酸および上記酸と反応してその金属
    塩を形成できる金属化合物を混合することを含んでなる
    請求項１に記載の硬化性組成物の製造方法。
  15. 【請求項１５】 (a)基材の少なくとも１つの表面を請
    求項１〜１０のいずれかに記載の硬化性組成物で被覆
    し;そして (b)被覆された組成物を熱に暴露して組成物の硬化を行
    わせる、工程を含んでなる基材に塗料または接着剤を付
    着させる方法。
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