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JP4622011B2 - カーペットへのポリオレフィン系樹脂製パッドの接着方法 - Google Patents

カーペットへのポリオレフィン系樹脂製パッドの接着方法 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カーペットとポリオレフィン系樹脂製パッドとを張り合わせる際に有用な接着方法に係わるものであり、特に自動車用のフロア,デッキ,ドアトリム等の内装に使用されるカーペットの製造において利用されるものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、パッドを自動車用カーペットに取り付ける方法としては、ホットメルト接着剤として飽和ポリエステル系及びウレタン系を用いビード状に塗布しカーペットに圧接着する方法(特開昭56−67637号、特開昭63−128029号、実用昭58−163321号)などが知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
近年リサイクルのし易さから、パッドを含む自動車用内装材としてポリプロピレン(PP)をはじめとするポリオレフィン系樹脂やポリオレフィン系熱可塑性エラストマー(TPE)等が使用されている。これら材料は、無極性に起因して難接着であり、従来の接着方法では、ポリオレフィン系樹脂製パッドを接着する場合、接着しないか低い接着強度しか得られず、パッドのずれやウキを生じるなどの問題がある。
【0004】
本発明者等は、PPやTPEなどのポリオレフィン系樹脂製パッドをカーペットに接着する際に高い接着力を示して接着不良を起こさず、高温、低温においても優れた耐久性を有する接着を可能とする接着方法を求めるべく種々検討を行なった。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、特定の樹脂及び添加剤からなり、特定の物性を有するホットメルト接着剤を使用することにより、問題点を解決できることを見出し本発明を完成した。すなわち本発明は、ポリオレフィン系樹脂製パッドをカーペットに接着するに際し、
(A)スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体又は、それらの共重合体の水素付加物
(B)粘着性付与樹脂
(C)ワックス、低分子量ポリα−オレフィン又は40℃での動粘度が30cSt以上である液状炭化水素
を含有し、190℃の溶融粘度が1000以上20000mPa・s以下であり、R&B軟化点が80℃以上160℃以下であるホットメルト接着剤を用い、かつ、前記接着剤を2〜10g/mの範囲で塗布して接着することを特徴とする自動車用カーペットへのポリオレフィン系樹脂製パッドの接着方法に関するものである。
【0006】
【発明の実施の形態】
○ポリオレフィン系樹脂
本発明におけるポリオレフィン系樹脂製パッドの原料は、主としてプロピレンおよびエチレンの重合により得られる樹脂であり、そのホモポリマー、両者の共重合体およびプロピレンまたはエチレンと他のαーオレフィンすなわちブチレン、ペンテン、或いはマレイン酸、アクリル酸、アクリル酸エステル、アクリロニトリル、メタクリル酸、メタクリル酸エステル、スチレンなどのモノマーとの共重合体、またエチレン/プロピレン/ジエンの3次元共重合体であるEPDMなどが良く、また、これら数種類の樹脂のブレンド物でも良い。更に無機フィラー、安定剤、着色剤、加工助剤等が混合されているものでも良く、これらは成形材用樹脂として広く一般に上市されているものが使用できる。
【0007】
○(A)スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体、スチレン−ブタジ
エン−スチレンブロック共重合体又は、それらの共重合体の水素付加物
本発明における(A)成分としてのスチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体は、通称SIS系熱可塑エラストマーと呼ばれているものであり、市販品としてシェル化学製の「クレイトンD−1107CU」「クレイトンD−1112」「クレイトンD−1117」等がある。
スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体は、通称SBS系熱可塑エラストマーと呼ばれているものであり、市販品としてシェル化学製の「クレイトンD−1101」「クレイトンD−1118」等の直鎖状ブロックポリマーおよび「クレイトンD−1184」「クレイトンD−1122X」等の側鎖状ブロックポリマーがある。
【0008】
これらのブロック共重合体の水素付加物は、通称SEBS系熱可塑性エラストマーと呼ばれているものであり、市販品として、シェル化学製の「クレイトンG−1650」「クレイトン G1652」「クレイトンG−1657」,クラレ製の「セプトン2002」「セプトン2043」「セプトン2007」等がある。これらの共重合体の各ブロックの平均分子量は、スチレンブロックで2000〜125000ブタジエンまたはイソプレンのブロックは、10000〜250000であるのが好ましく、スチレンブロックの総重量が該共重合体の全重量に対して約10〜50%の範囲内のものが好ましい。
【0009】
接着性能から考慮するとスチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体またはスチレンーイソプレンースチレンブロック共重合体の水素付加物もしくはスチレンーブタジエンースチレンブロック共重合体の水素付加物が本発明において好ましく、接着性及び耐熱性を考慮するとその併用がさらに好ましく、併用する場合には、スチレンーイソプレンースチレンブロック共重合体/スチレンーイソプレンースチレンブロック共重合体の水素付加物の混合比またはスチレンーイソプレンースチレンブロック共重合体/スチレンーブタジエンースチレンブロック共重合体の水素付加物の混合比が、80重量部/20重量部〜30重量部/70重量部であることが好ましい。
【0010】
○(B)粘着性付与樹脂
粘着性付与樹脂としては、ロジン系、テルペン系および石油樹脂系などが挙げられる。ロジン系のものとしては、天然ロジン、重合ロジン及びそれらの誘導体例えばペンタエリスリットエステルロジン、グリセリンエステルロジンならびにそれらの水素付加樹脂などがあり、具体的には、市販品としてガムロジン、ウッドロジン、エステルガムA、エステルガムH、ペンセルA,ペンセルC(以上荒川化学工業製)、ペンタリンA,フォーラルAX,フォーラル85、フォーラル105、ペンタリンC(以上理化ハーキュレス製)等がある。
【0011】
また、テルペン系のものとしてポリテルペン系樹脂、テルペンフェノール系樹脂およびそれらの水素付加樹脂があり、具体的には市販品としてピコライトS、ピコライトA(理化ハーキュレス製),YSレジン、YSポリスターT、クリアロン(ヤスハラケミカル製)等がある。
さらに石油系樹脂として脂肪族系石油樹脂、芳香族系石油樹脂、共重合系石油樹脂及び水素付加石油樹脂などがあり、具体的には、市販品としてエスコレッツ(東燃石油化学製)ハイレッツ(三井化学製)、クイントン(日本ゼオン製)、ウィングタック(グッドイヤー製),スタタック(大日本インキ製),トーホーペトロジン(東燃石油化学製),タックエース(三井化学製),アルコンP,M(荒川化学工業製),FTR(三井化学製)などがある。
【0012】
本発明において、これらの粘着性付与樹脂のうち特に好ましいものは石油系水素付加樹脂である。これらの(B)成分は、被着材料に対する接着特性を増大させるために用いられ、配合量は、(A)成分100重量部に対し、30重量部以上400重量部以下が好ましく、さらに好ましくは50重量部以上200重量部以下の範囲であり、配合量が30重量部未満であると本発明の特徴であるポリオレフィンに対する十分な接着力が得られなくなり、逆に400重量部を超えると接着剤の凝集力が低下するために、接着力が低下し、またそれによりパッドの耐熱性、耐寒性及び耐久性が低下する恐れがある。またそのR&B軟化点が、80℃以上160℃以下である粘着性付与樹脂が本発明において好ましい。
【0013】
○(C)ワックスまたは低分子量ポリα−オレフィン又は40℃での動粘度が30cSt以上である液状炭化水素
本発明で使用されるワックスとは、パラフィンワックス、マイクロワックス、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレンなどであり、接着剤の溶融時の流動性、非粘着性を増大するために用いられる。
パラフィンワックスは、一般に原油の高沸留分から分離された固形炭化水素で例えば、日本石油、日本精蝋などから市販されている。
【0014】
マイクロワックスは、一般に原油の高沸留分から精製された高融点ワックスで、例えば市販品として日石マイクロワックス(日本石油製)ハイミックス(日本精蝋製)などがある。
低分子量ポリエチレンは、一般にエチレンの低重合度物または、ポリエチレンを酸化分解して得られる通常軟化点80℃以上140℃以下のワックスで例えば、ネオワックス(ヤスハラケミカル製)、サンワックス(三洋化成工業製)、三井ハイワックス(三井化学製)、ACポリエチレン(アライドケミカル製)、ヘキストワックスPE(ヘキスト製)などがある。
【0015】
低分子量ポリプロピレンは一般にプロピレンの低重合度物であり、またポリプロピレンの酸化分解物、あるいはアタクチックポリプロピレンなどであり、例えばビスコール(三洋化成製)、ヘキストワックスPP(ヘキスト製),ビスタックL(チッソ製),ウベタック(宇部レキセン製)などがある。
低分子量ポリα−オレフィンは、上記の炭化水素系ワックスに対し、マレイン酸,エチレン酢ビ、アクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸、メタクリル酸エステルなどを共重合したもので、一般には前記ワックスの1グレードして市販されている。
【0016】
40℃での動粘度が30cSt以上である液状炭化水素は、一般にホットメルト接着剤に配合され可塑剤として利用されている液状炭化水素であり、30cSt未満のものは気化しやすかったり、可塑剤としての効果が小さいので好ましくない。具体的には、パラフィン系、ナフテン系、液状樹脂系または合成ゴム系のものがある。
パラフィン系、ナフテン系液状炭化水素は、合成ゴムの増量油もしくはプロセスオイルと称されるものであり、プロセスオイルとしてはシェルフレックス(シェル化学製)タフローオイル(アトランティックリッチフィールド製)、ダイマロン、YSオイル、ラバーソフト(ヤスハラケミカル製)、流動パラフィンなどが市販されている。
液状樹脂系としては、芳香族炭化水素系石油系高沸留分及び液状ロジン、液状テルペンなどがある。また合成ゴム系としては、ポリブテン、ポリイソブチレン、ポリイソプレン、ポリブタジエン及びそれらの水素添加物などからなるものであり、具体的にはクラプレンLIR、水添LIR(クラレ製)、出光ポリブテン(出光石油化学製)などがある。
【0017】
(C)成分の内、ワックスまたは低分子量ポリα−オレフィンは、接着剤の溶融粘度の低下および溶融塗工時の流動性の向上及び室温における接着剤の凝集力の向上や、耐熱軟化点の調整に効果があるが、ワックスとしてはマイクロワックス、低分子量ポリエチレン、又はそれらと低分子量ポリプロピレンとの併用が好ましい。
ワックス及び低分子量ポリα−オレフィンの配合量は、(A)成分100重量部に対し30重量部以上300重量部以下が好ましい。300重量部を越えたものを使用するとそれにより、接着して得られるポリプロピレン製容器の耐寒性及び対衝撃性を低下させる恐れがあり、30重量部未満であると上記効果が得られない。
【0018】
(C)成分の内、40℃での動粘度が30cSt以上である液状炭化水素は、同様に接着剤の溶融粘度の低下及び溶融塗工時の流動性を向上させ、カーペットへの食い付きをよくし、接着強度を高める目的で添加される。その配合量は、(A)成分100重量部に対して30重量部以上200重量部以下が好ましく、200重量部を越えると接着剤の凝集力が低下し、接着して得られるカーペットパッドの耐熱性が低下する恐れがあり、30重量部未満であると上記目的を達成し難い。上記液状炭化水素の中で、数平均分子量が300以上の水素添加物が好ましい。
【0019】
○その他の添加剤
本発明の接着方法において用いられるホットメルト接着剤の成分の一部として、他の熱可塑性樹脂例えばEVA,EEA,EMMA,ケン化EVA、低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、ブチルゴム、ポリイソブチレン、ポリブテン等および骨材例えばタルク、シリカ、炭酸カルシウム、亜鉛華などを本発明の目的とする特徴を損なわない範囲内で添加することも可能である。
さらに本発明の接着剤に対し、酸化防止剤を好ましくは、全組成物に対し.3%の範囲内で添加しても良い。
【0020】
本発明の接着方法において、ポリオレフィンシートへの塗工性を考慮すれば、上記した構成物からなる接着剤の溶融粘度は、190℃において1000mPa・s以上20000mPa・s以下であることが必要であり、20000mPa・sを越えると接着剤の糸引きによる汚れや塗布むらを生ずるとともに、塗布後圧着したパッドの接着部に浮きがでやすくなり、外観不良や、接着性能不良が発生する恐れがある。逆に、1000mPa・s未満であると接着接合時に流れ出しを生じ、接着剤がカーペットにしみ込みすぎ、接着不良や外観不良を生じる恐れがある。
【0021】
本発明の接着方法で用いられるホットメルト接着剤のR&B軟化点の範囲は、80℃以上160℃以下である。80℃未満であると、接着後得られたカーペットは、夏の炎天下の車の室内等高温の環境下で接着部に剥離を生じやすく、逆に160℃を越えると、ポリオレフィン製パッドの溶融塗布後の圧着時に接着力が低下し、接着不良の原因となる恐れがある。
【0022】
○接着剤の製造方法
本発明の接着方法で使用されるホットメルト接着剤は、加熱型溶融攪拌槽と称する溶解槽において、好ましくは、窒素気流下通常150℃以上250℃以下の温度で攪拌羽根の回転により、各々の成分を同時または順に溶解する方法、ニーダーと称する双状回転羽根により加熱下シェアをかけて混合する方法、また押し出し機即ち単軸又は2軸のスクリューにより加熱下溶融混合する方法など通常ホットメルト接着剤の製造で用いられるいずれの方法においても製造が可能である。
【0023】
○自動車用カーペットへのパッドの接着方法
本発明で用いられるポリオレフィン製パッドの材質は、上記したものである。一方、接着の相手となるカーペットは、PP、ナイロン、アクリル、ポリエステル繊維などからなるものが広く使用できる。
【0024】
必要に応じあらかじめ成形されたポリオレフィン製パッド表面に、一般にホットメルトアプリケーターと称する接着剤塗布装置を用いて前述の接着剤を溶融状態として張り合わせ部分に塗布し、直ちに自動ライン又は手動によりカーペットを重ねて、接着する。このとき使用するホットメルトアプリケーターは、希望する塗布形状に合わせて選定でき、パッドに接着剤を塗布するロールコーター、ホイールコーターが適用でき、点線状もしくは面状に塗布するか、ノズルタイプのアプリケーターを使用すれば、ひも状、面状もしくは噴射による点線状に塗布が可能である。本発明の接着方法では、いずれのホットメルトアプリケーターも使用できるが、接着剤の糸切れによる汚れ、高速性、及び塗布精度を考慮すれば、ひも状塗布を行なうことが好ましい。この時溶融接着剤の温度も自由に選択できるが塗工性及びパッドへの熱の影響を考慮すれば150℃以上220℃以下が好ましい。
【0025】
また塗布後1分以内に圧着することが好ましい。接着剤塗布量は、2〜10g/mの範囲であれば、圧着時間は、10秒から60秒の範囲で可能であり、開圧後直ちに移動が可能となり、作業性が良く接着性、耐久性に優れ、さらにはタレやはみ出しのない優れた自動車用カーペットを得ることができる。
【0026】
○「作用」
本発明で用いられるホットメルト接着剤は、ポリオレフィン製シートパッドのカーペットへの接着に際して良好な特性を示し、接着強度、耐熱性、外観に優れているものであり、本作用は、本発明の接着剤により達成されたものである。
【0027】
【実施例】
以下に実施例、比較例を挙げて本発明を具体的に説明する。
ホットメルト接着剤の物性、接着加工性および接着性能は以下のようにして評価した。
○物性
・R&B軟化点:JIS−K−2207−1980に準じ測定した。
・溶融粘度:JIS−K−6862に準じ190℃に加温し、B型回転粘度計により測定した。
○接着加工性
<接着方法> 接着剤組成物をホットメルトアプリケーター ノードソンXI型(ノードソン製)で190℃に溶解し、250mm×300mmのPP樹脂製パッドの外周から5mmの線上に5g/mのビート状に塗布し、塗布開始から30秒後にポリエチレンテレフタレート製ニードルパンチ起毛布(カーペット)上に反転して重ね、1kgf/cm2の圧力で5秒間圧着した。このときパッドの温度は、室温25℃であった。以上の接着工程での接着剤の加工性や得られた接着品の加工性を次のように評価した。
【0028】
・パッドへの塗工性:ホットメルトアプリケーターからの塗工性をチェックし、良好な物を○で表示した。
・塗布後接着剤のタレ:接着剤を塗布した後反転した時のタレをチェックし、良好な物を○で表示した。この時タレを生じるものは、接着強度低下及び接着剤のハミ出しによる外観不良を生じる。
・接着後の浮き:ポリオレフィン系樹脂製パッドをカーペットに圧着し、開放後の接着のウキを目視により判定し、ウキのないものを○で表示した。
・接着品90°折り曲げ:カーペットに圧着開放後直ちに90°の角度に折り曲げ、接着部のハガレを判定し、ハガレの無い物を○で表示した。本評価でハガレの生じるものは、接着品の横持ち、積み重ね、もしくは接着時にハガレ等の接着不良を生じる場合が多い。
【0029】
○接着性能
上記接着品の接着不良の無い部分を25mm巾で切断し、25℃室温でのはく離強度、80℃における熱間はく離強度、80℃オーブン中に1週間保存後の室温はく離強度を測定し、N/25mm巾で表示した。引張り速度は、200mm/minで行った。
【0030】
○実施例1
200℃に加熱した10l撹拌槽で、(C)成分であるマイクロワックス155(日本石油製)1.5kg(30重量部)、(B)成分であるアルコンP−115(水添石油樹脂:荒川化学製)1.5kg(30重量部)、(C)成分であるポリブテン2000H(水添ポリブテン、平均分子量3000:出光石油化学製)0.5Kg(10重量部)および抗酸化剤としてIrgnox1010(高分子ヒンダード多価フェノール:チバガイギー製)50g(1重量部)を溶解撹拌し、溶解後、(A)成分であるクレイトンD―1107CU(シェル化学製)1.5kg(30重量部)を添加1時間撹拌し、溶解確認後抜き出し、接着剤を得た。
前記評価方法に基づき接着を行なって自動車用カーペットを製造し、その性能を測定した結果を実施例1として表1に示した。
【0031】
【表1】
Figure 0004622011
【0032】
○実施例2
200℃に加熱した10l撹拌槽で、(C)成分であるビスコール660P(低分子量PP:宇部レキセン製)2.0kg(40重量部)、(B)成分であるアルコンP115(水添石油樹脂:荒川化学製)1.0kg(20重量部)、(B)成分であるクリアロンM115(水添テルペン:ヤスハラケミカル製)1.0kg(20重量部)および抗酸化剤としてIrgnox1010(高分子ヒンダード多価フェノール:チバガイギー製)50g(1重量部)を溶解撹拌し、溶解後、(A)成分であるクレイトンG―1657(SEBS:シェル化学製)1.0kg(20重量部)を添加1時間撹拌し、溶解確認後抜き出し、接着剤を得た。
前記評価方法に基づき接着を行って自動車用カーペットを製造し、その性能を測定した結果を実施例2として表1に示した。
【0033】
○実施例3
200℃に加熱した10l撹拌槽で、(C)成分であるビスコール660P(低分子量PP:宇部レキセン)0.5kg(10重量部)、(B)成分であるアルコンP115(水添石油樹脂軟化点115℃:荒川化学製)1.0kg(20重量部)、(B)成分であるFTR6100(高級炭化水素化合物:三井化学製)1.0kg(20重量部)、(C)成分であるポリブテン2000H(水添ポリブテン、平均分子量3000:出光石油化学製)0.5Kg(10重量部)及び抗酸化剤としてIrgnox1010(高分子ヒンダード多価フェノール:チバガイギー製)50g(1重量部)を溶解撹拌し、溶解後(A)成分であるクレイトンD―1107CU(シェル化学製)1.0kg(20重量部)とクレイトンG―1657(SEBS:シェル化学製)1.0kg(20重量部)を添加し、1時間撹拌し溶解確認後抜き出し、接着剤を得た。
前記評価方法に基づき接着を行なって自動車用カーペットを製造し、その性能を測定した結果を実施例3として表1に示した。
【0034】
○実施例4
200℃に加熱した10l攪拌槽で、(C)成分であるビスコール660P(低分子量PP:宇部レキセン製)1.5kg(30重量部)、C成分であるマイクロワックス155(日本石油製)1.0kg(20重量部)、(B)成分であるクリアロンM115(水添テルペン:ヤスハラケミカル製)1.0kg(20重量部)および抗酸化剤としてIrgnox1010(高分子ヒンダート多価フェノール:チバガイギー製)50g(1重量部)を溶解攪拌し、溶解後(A)成分であるセプトン2043(SEPS:クラレ製)1.0kg(20重量部)とその他添加物としてS13B(ポリプロピレン:グランドポリマー製)0.5kg(10重量部)を添加し、1時間攪拌し溶解確認後抜き出し、接着剤を得た。
前記の評価方法に基づき接着を行なって自動車用カーペットを製造し、その性能を測定した結果を実施例4として表1に示した。
以上の実施例で作成した接着剤およびそれを用いて製造した自動車用カーペットは、すべて良好な性能が得られた。
【0035】
○比較例1
(B)成分のない接着剤として、実施例1において(B)成分であるアルコンP115を抜き、代わりに(C)成分の一つの低分子量PPであるビスコール660Pを使用して接着剤を製造し、その性能を測定した結果を比較例1として表1に示した。
【0036】
○比較例2
(C)成分のない接着剤として、200℃に加熱した10l撹拌槽で、(B)成分であるアルコンP115(水添石油樹脂:荒川化学製)3.0kg(60重量部)、抗酸化剤としてIrgnox1010(高分子ヒンダード多価フェノール:チバガイギー製)50g(1重量部)を溶解撹拌し、溶解後、(A)成分であるクレイトンD―1107CU(シェル化学製)2.0kg(40重量部)を添加1時間撹拌し、溶解確認後抜き出し、接着剤を得た。
前記評価方法に基づき自動車用カーペットを製造し、その性能を測定した結果を比較例2として表1に示した。
【0037】
○比較例3
汎用のホットメルト接着剤を用いた接着方法
実施例3において製造した接着剤組成物から、(A)成分であるクレイトンD―1107CUとクレイトンG―1657を抜き、その代わりにエチレン−アチルアクリレート共重合体 A704(三井デュポンポリケミカル製)を2.0kg(40重量部)配合した接着剤を得た。
前記の評価方法に基づき自動車用カーペットを製造し、その性能を測定した結果を比較例3として表1に示した。
【0038】
前記評価方法に基づき自動車用カーペットを製造し、その性能を測定した結果を比較例4として表1に示した。
以上の比較例において製造した自動車用カーペットを評価した結果、比較例1,2,4では、低い接着強度しか得られず、また比較例3では、80℃での強度が低く使用に耐えないものであった。
【0039】
【発明の効果】
本発明の接着方法は、ポリオレフィン系樹脂製パッド付き自動車カーペットの製造において優れた作業性、接着性および接着耐久性が得られるという効果をもたらし、さらに同様な構成である自動車用ドアトリムや建材分野における内装材等の各種産業分野でも広く利用できると言う優れた効果を有する。

Claims (1)

  1. ポリオレフィン系樹脂製パッドをカーペットに接着するに際し、
    (A)スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体又はそれらの共重合体の水素付加物
    (B)粘着性付与樹脂
    (C)ワックス、低分子量ポリα−オレフィン又は40℃での動粘度が30cSt以上である液状炭化水素を含有し、190℃の溶融粘度が1000以上20000mPa・s以下であり、R&B軟化点が80℃以上160℃以下であるホットメルト接着剤を用い、かつ、前記接着剤を2〜10g/mの範囲で塗布して接着することを特徴とする自動車用カーペットへのポリオレフィン系樹脂製パッドの接着方法。
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