タッキファイヤーとは何でしょうか?
タッキファイヤー(粘着付与樹脂とも呼ばれます)は、接着剤やシーラントの配合に使用される化合物で、最終製品の粘着性(タック)を高めます。一般的には低分子量で軟化点の高い固体状の樹脂 ですが、液状のものもあります。タッキファイヤーは多くの場合、接着剤配合の含有量と コストの両方でかなりの部分を占めています。
接着力や凝集力から、ベースポリマーとの相溶性や軟化点まで、適切な濃度の適切なタッキファイヤーを選択することが、必要な特性を備えた接着剤を開発する鍵となります。
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接着剤およびシーラント用タッキファイヤー
接着剤の成分のうち、ベースポリマーの次に重要な成分がタッキファイヤーです。ベースポリマーが接着剤の凝集力と弾性を決定するのに対し、タック(粘着性)は使用するタッキファイヤーの種類と濃度によって決まります。適切なレベルのタックを持つ強力な製品を作るには、タッキファイヤーの種類と量を調整して、粘着性と凝集性の適切なバランスをとらなければなりません。
タッキファイヤーは、感圧接着剤やホットメルト接着剤に使用されることが最も多いですが、水性接着剤にもj樹脂分散液として使用できます。水性接着剤は通常、水性溶媒中で樹脂を乳化することによって製造されます。また、タイヤ、ゴム、塗料、インクおよびオイルのような製品の特性をコントロールするために使用されることもあります。
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よくある間違い:土壌安定化タッキファイヤー
土壌安定剤もタッキファイヤーと呼ばれることがあるため、接着剤のタッキファイヤーと混同されることがあります。このような土壌安定化タッキファイヤーは、風や水による浸食が起こりやすい地域で、土壌の接着を促進するために水圧を利用して地面に散布されるもので、デンプンや樹脂のような植物性材料、ポリマーエマルジョン、または石膏のようなセメント系接合剤などが含まれます。土壌の接着に使われますが、従来の基準では接着剤には当てはまりません。
タッキファイヤーの機能
接着剤とシーラントにおいて、タッキファイヤーはベースポリマーと混合することで、凝集力をもたらしますが、接着性や圧力感受性は有していません。タッキファイヤーの種類と濃度を変えることによって、製品のタック(粘着性)、剥離強度、せん断強度すべてを変えることができます。一般に、接着剤中のタッキファイヤーの濃度が高くなるにつれて、タックと剥離強度は向上し、せん断強度は低下します。
- タック:軽い圧力下で2つの表面間に接着性の結合を形成する速さ。
- 剥離強度:接着剤と表面との間の結合を破壊するのに必要な力。
- せん断強度:材料が、それ自身に対して滑るような横方向の荷重に抵抗する能力。
タッキファイヤーは主にタック、粘着力、凝集力を調整するものですが、熱安定性、粘度、色などにも影響を与えるので、それらに調整にも使用されます。タックを向上させるだけでなく、耐熱性や難接着基材への接着性を向上させるために使用されることが最も多いです。
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タッキファイヤーの特性
ほとんどのタッキファイヤーは、接着剤の接着性、粘性要素を構成する低分子量の樹脂です。通常、室温以上の軟化点を持つため、室温以下のガラス転移温度を持つベースポリマーと組み合わせることで、可鍛性接着剤を形成することができます。タッキファイヤーにはそれぞれ極性があり、それが様々なポリマーとの相溶性に大きく影響します。ーある程度の非相溶性もありますが、それは望ましい物理的特性を達成するためにも利用できます。
タッキファイヤーの種類
タッキファイヤーの大半は、炭化水素樹脂、ロジン樹脂、テルペン樹脂の3つのカテゴリーのいずれかに分類されます。
炭化水素樹脂タッキファイヤー
これらのタッキファイヤーは石油由来の原料に由来する、主にC5樹脂と C9樹脂です。通常は室温で固体であり、軟化点が150℃に達するものもあります。
炭化水素樹脂には、脂肪族(C5)、芳香族(C9)、または混合型(C5とC9のブレンド)があります。C5樹脂もC9樹脂も、幅広い分子量と軟化点を持っています。樹脂の材料特性を微調整するために、C5樹脂とC9樹脂はしばしば混合され、望ましい脂肪族/芳香族比に調整されます。なぜならば、脂肪族/芳香族比によって製品のポリマー相溶性は大きく影響を受けるからです。
炭化水素樹脂タッキファイヤーは、安定性と色調を改善するために、完全または部分的に水素化されることもあります。部分的に水素化されたC9樹脂は、その特性を微調整するために特定の芳香族率になるまで水素化されます。完全に水素化された炭化水素樹脂は脂肪族であり、相溶性には限界がありますが、優れた着色性と安定性を持ちます。それらは、SIS、SBSとSEBSなどのスチレン系ブロック共重合体(SBCs)、エチレンビニルアセテート(EVA)、非晶性ポリ-α-オレフィン(APAO)、およびポリオレフィンエラストマー(POE)との相溶性が理想的です。
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ロジン樹脂タッキファイヤー
ロジン酸とエステルは松の木から生産される分子で、パインガム、ウッドロジン、トールロジンオイルなどがあります。これらの材料は再生可能であり、パインガムは生育中の樹木から採取することもできるため、持続可能なバイオベース添加剤としてロジン樹脂への関心が高まっています。 .
ロジン樹脂は、ほとんどすべての種類のポリマーと相溶性があり、ホットメルト接着剤や水性接着剤を製造するためのタッキファイヤーとして、エチレン酢酸ビニル、ポリウレタン、アクリルなどとともによく使用されます。その柔軟性は、幅広い分子量と一般的に室温から150℃までに達する軟化点によって支えられています。ロジン樹脂は優れたタックと引き剥がし粘着力を発揮しますが、通常は使用した製品の凝集力を低下させます。
不飽和ロジン樹脂タッキファイヤーは、その特性を改善するためにしばしば改質されます。水素化ロジンは、安定性、色の明度、紫外線耐性を著しく改善し、かつ最終製品の凝集力の低下はわずかですみます。エステル化ロジンは酸化安定性と色安定性を改善し、軟化点と相溶性の範囲が広く、臭気も改善します。使用するアルコールによっては、エステル化によって軟化点や分子量などの特性をさらに微調整することができます。
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テルペン樹脂タッキファイヤー
テルペン樹脂は、松の木由来のα-ピネンや β-ピネン 、あるいは柑橘類由来のd-リモネンから得られます。これらの樹脂は、ポリオレフィン、エチレンビニルアセテート、アクリルなど、さまざまなポリマーに対し相溶性を有します。
一般に、テルペン樹脂は低分子量のポリマーであり、一般的なタッキファイヤーよりも軟化点が高いため、耐熱性が向上しています。強力な接着力、発色の良さ、耐熱性により、人気の高い選択肢となっています。テルペン樹脂は、いくつかのサブカテゴリーに分けることができます。
- ポリテルペン: 強い接着力と高い耐熱性。
- スチレン化テルペン: 優れた安定性と色、幅広い相溶性、低臭気。スチレン系ブロック共重合体との良好な相溶性。
- テルペンフェノール樹脂:難接着基材への強力な接着・接合力、極性材料との優れた相溶性、高い軟化点。
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タッキファイヤーの利点(タイプ別)
炭化水素樹脂は安価で、ロジン樹脂は多用途で手頃な価格であり、テルペン樹脂は高い凝集力を持つ有用な選択肢です。
炭化水素樹脂タッキファイヤー
炭化水素樹脂は、ロジン樹脂やテルペン樹脂よりも低価格で強力な接着力を発揮します。特に水素添加した場合の耐老化性に優れ、無色にすることもできます。これらのタッキファイヤーは、軟化点、分子量、相溶性を調整するために改質することもできます。
ロジン樹脂タッキファイヤー
ロジン樹脂は、強力なタックと引き剥がし粘着力を付与し、軟化点と分子量の範囲が広いため、ほとんどすべてのポリマーに適合します。水素化およびエステル化ロジンは、酸化安定性および色安定性に優れており、エステル化ロジンの特性は、エステル化に使用するアルコールによって微調整することができます。ロジン樹脂タッキファイヤーはバイオ由来であり、再生可能です。
テルペン樹脂タッキファイヤー
テルペン樹脂は、ポリマーとのほぼ普遍的な相溶性、強力な接着性、良好な色調、耐熱性を向上させる高温域で広い軟化温度範囲を提供します。また、テルペン樹脂はバイオ由来の持続可能な素材です。 ロジン樹脂と同様、タッキファイヤーの一種として確固たる地位を得ています。
タッキファイヤーの欠点(タイプ別)
炭化水素樹脂は相溶性に限界があり、ロジン樹脂は凝集力を低下させ、テルペン樹脂は高価です。
炭化水素樹脂タッキファイヤー
炭化水素樹脂の主な欠点は、ロジン樹脂やテルペン樹脂に比べ、ポリマーとの相溶性に限界があることです。一般的には安価ですが、これらの樹脂は再生不可能でもあり、石油価格と連動しています。
ロジン樹脂タッキファイヤー
ロジン樹脂は相溶性が広く、強力な接着力を発揮しますが、ポリマーの凝集力を低下させ、一般に水素添加しないと不安定となり、耐老化性の悪化や黄変を招きます。これらの欠点は、エステル化や水素添加によって軽減することが可能で、安定性が大幅に向上し、凝集力の低下を最小限に抑えることができます。
テルペン樹脂タッキファイヤー
テルペン樹脂はタッキファイヤーとして技術的に特筆すべき欠点はありませんが、用途が広く、原料が限られているため、他の選択肢に比べて価格がやや高いです。
タッキファイヤーの長所と短所
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様々な接着性ポリマーやタッキファイヤーの選択肢が必要ですか?
極性および非極性接着性ポリマーとタッキファイヤーの幅広い製品ラインアップについては、クラレにお問い合わせください。 ホットメルト接着剤から水性シーラントまで、さまざまな製品に使用できます。
用途に最適なタッキファイヤーの選び方
適切なタッキファイヤーは、ベースポリマーと相溶性または混和性を持ち、最終的な接着剤のモジュラスを下げ、ガラス転移温度を上げます。
ベースポリマー相溶性
相溶性または混和性は、タッキファイヤーの最も重要な特徴です。ポリマーとタッキファイヤーが相溶性または混和性である場合、単一の高いガラス転移温度を持つ均質な材料が形成されます。そうでない場合、得られる材料はポリマーのTg(ガラス転移温度)と樹脂のTgが別々になります。適切なガラス転移温度とモジュラスがなければ、接着剤は強くも接着性もありません。ポリマーとタッキファイヤーに少なくとも部分的な相溶性がなければ、テストする理由はありません。
溶解度はしばしば、ポリマーとタッキファイヤーの相溶性や混和性を推定するのに使われる方法です。2つの材料の溶解度パラメータを比較することで、溶解する可能性の有無を推定し、必要な特性を持つ接着剤を開発することができます。
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モジュラスの低減
タッキファイヤーの分子量は通常300~2,000で、ベースポリマーの分子量より低くなっています。タッキファイヤーの濃度が高いほど、ポリマーネットワークと接着剤全体の重量が希釈され、モジュラスが低下します。正しいモジュラスはあらゆるタイプの接着剤にとって重要なものです。それによって、感圧接着剤が変形して接着できるようになり、ホットメルト接着剤は適切な温度で安定した状態を保つことができるようになります。
ガラス転移温度の上昇
接着剤はそのガラス転移温度付近で最も効果を発揮するため、使用目的の温度に近いTgを持つよう配合すべきです。通常、ベースポリマーのガラス転移温度は低いため、強力で粘着性のある最終製品を得るためには、より高いTgを持つタッキファイヤーを適切な濃度で使用することが重要です。
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安定性
タッキファイヤーの相溶性を確認したら、接着剤の生産中および生産後の安定性を確認することも重要となります。接着剤の強度と接着性を維持するためには、酸化防止剤などの添加剤を加えることも含まれます。
タッキファイヤーの安定性は、 ホットメルト接着剤において重要な考慮事項です。タッキファイヤーの安定性が劣ると、長時間使用中に分離したり凝固したりする可能性があるからです。安定性は、水性接着剤に乳化タッキファイヤーを使用する場合にも重要な要素です。
軟化点
タッキファイヤーの軟化点も、最終的な接着剤の特性に影響します。軟化点の高い樹脂は硬くなる傾向があり、接着剤のクリープを防ぎ、凝集力を向上させます。軟化点が低い樹脂は、最終的な接着剤のタックを高め、高い剥離強度が必要な用途により適しています。
材料の軟化点も相溶性に影響し、一般に軟化点の高い樹脂は、軟化点の低い同種の樹脂よりも相溶性が劣ります。
その他の基準
お客様が選択したタッキファイヤーは、上記の主要特性に大きな影響を与えますが、お客様の最終製品のその他の関連特性にも影響を与える可能性があります。下記の項目も考慮する必要があります。
- コスト
- 必要なタッキファイヤーの濃度
- あらゆる用途に応じた基材への接着性
- 色と耐候性
- 安定性
- 安全性と臭気
接着剤およびシーリング剤用ポリマーおよびタッキファイヤー
ポリマーとタッキファイヤーは、多くの接着剤やシーリング剤の中で最も高価な成分であるため、用途に適した製品を選ぶことが重要です。クラレは、多くの配合に広く適合するさまざまな柔軟性ポリマーを提供しています。
クラレ液状ゴム
弊社には強力なタックを持つ流動性のある反応性可塑剤として、数種類のクラレ液状ゴム製品があり、それらは ホットメルト接着剤、感圧性接着剤、シーラント、高性能コーティング剤やタイヤなどに使用されています。これらの無色透明で低VOCのオプションは、多くの接着剤に最適です。
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アクリルTPEの「クラリティ™」
クラリティ™は、透明度の非常に高いアクリル系ブロック共重合体で、優れた自己接着性、耐候性、極性材料との相溶性、無残渣性、無溶剤型接着性を示します。極性タッキファイヤーを使用することをお考えの場合、 クラリティ™は最適な選択であり、確実に用途を満たします。 クラリティ™の強力な自己接着性とそれ自身が持つタックは、タッキファイヤーや可塑剤 なしで使用することができ、低温でのホットメルトコーティングや高濃度での溶液コーティングにより、生産を合理化し、コストを抑え、環境への影響を低減します。これらの利点は、エネルギーの節約、VOCの削減、製造工程における加工性の向上に寄与します。
タッキファイヤーの欠点によって、お客様の目的に合った加工が困難になっている場合は、広い相溶性を有する粘着性TPEの選択肢としてクラリティ™をご検討ください。特に強力な接着剤が必要な場合は クラリティ™をタッキファイヤーと併用すると、強力なタックを持つ耐候性製品が得られます。
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<セプトン>と<ハイブラー>について
セプトン™とハイブラー™は、スチレン系 熱可塑性エラストマーであり、さまざまなグレード、分子量、およびソフトブロック構造の製品が入手可能です。これらのポリマーは、優れた透明性と流動性を提供する接着剤に使用するのに優れた選択肢です。これらのポリマーは、タッキファイヤーと一緒に使用することで、柔らかさ、接着安定性など、さまざまな有益な特性を提供することができます。セプトン™は、添加剤としてより優れた柔軟性を提供し、金属から他の樹脂まで幅広い素材への接着剤の接着能力を高めます。お客様の用途に適した接着力を持つ製品を開発するために、弊社はタッキファイヤーとの相溶性に理想的な水素添加ラインナップとして、 セプトン™8000シリーズ (SEBS)を提供しています。
お客様が選択したタッキファイヤーの柔軟性を高めるために、クラレのセプトン™ラインには、極性・非極性樹脂用相溶化剤、極性樹脂用改質剤であるセプトン™HGシリーズ(SEEPS-OH)があります。
クラレは、ほとんどのタッキファイヤーと組み合わせることができる汎用性の高いポリマーとして、幅広い極性をカバーする製品の組合せである セプトン™とクラリティ™を提供しています。
結論
タッキファイヤーは、接着剤やシーラントの配合において重要な要素であり、用途に適したポリマーとタッキファイヤーを選択することが、接着性があり、費用対効果が高く、耐久性のある最終製品達成の鍵となります。お客様の製剤をサポートするために、クラレはほとんどの応用に使用可能な幅広い接着性ポリマーのラインアップを提供しています。
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