JP2001026648A - コーティング剤及びシリコーンゴム部材 - Google Patents

コーティング剤及びシリコーンゴム部材

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Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 (A)1分子中に1個以上の脂肪族不飽
和炭化水素基を側鎖に有するウレタンポリマー
100重量部 (B)1分子中に2個以上のヒドロシリル基を有するオ
ルガノハイドロジェンポリシロキサン
0.1〜100重量部 (C)ヒドロシリル化触媒
触媒量 を含有してなることを特徴とするコーティング剤。 【効果】 本発明のコーティング剤は、前処理なしでも
基材、特にシリコーンゴムヘの接着性が良好であり、簡
単かつ容易に耐摩耗性に優れた表面保護層を基材表面に
形成することができる。また、本発明のコーティング剤
により表面保護されたシリコーンゴム部材は、基材のシ
リコーンゴムの特性を損なうことなく、表面にウレタン
樹脂特有の耐摩耗性が付与され、さらに接点障害問題や
低分子シロキサン問題も解決されたもので、シリコーン
ゴム製キーパッド、シリコーンゴム製ロール等として有
用である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種基材、特にシ
リコーンゴム基材表面に良好に接着して耐摩耗性に優れ
た表面保護層を簡単に形成することができるウレタン系
のコーティング剤及びこのコーティング剤により表面保
護されたシリコーンゴム部材に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明の解決しようとする課題】携帯電
話、各種リモコン等のシリコーンゴム製キーパッドのキ
ートップ上には、接着性や着色性が良好なシリコーンゴ
ム含有インクにより文字や絵柄が印刷(文字インク層)
されていることが多い。この文字インク層は、キータッ
チ時には指との接触にさらされるために摩耗し、かす
れ、判読できなくなることもあった。また、汗の成分で
ある水分、塩分、油分が指先からシリコーンゴム製キー
パッドに浸透、透過して接点障害を起こすことが問題に
なる場合もあった。
【0003】一方、電子写真複写機、プリンター等に用
いられるロールとしては、耐熱性に優れ、硬度や弾性等
の諸特性の調整が非常に広範囲に可能であることから、
シリコーンゴム製ロールが一般的に使用されている。
【0004】しかし、シリコーンゴムは、耐摩耗性が劣
るために印刷耐久性が不十分であるという問題があっ
た。更に、シリコーンゴム中に含有される微量な低分子
シロキサンが長期の使用中に表面に滲み出ることから、
印刷物の画像品質を劣化させてしまう問題もあった。
【0005】そこで、これらのシリコーンゴム部材に樹
脂コート材を塗工して表面保護層を形成し、耐摩耗性を
付与したり、接点障害対策、低分子シロキサン対策とす
ることが一般的に行われている。具体的には、この樹脂
コート材として耐摩耗性が非常に良好で、かつ水分、塩
分、油分、低分子シリコーン等の浸透性が少ないという
特徴を有するウレタン樹脂を使用することが提案されて
いる。
【0006】しかしながら、ウレタン樹脂は、基材が離
型性の高いシリコーンゴムであると、シリコーンゴム部
材表面をあらかじめプライマー処理、オゾン処理、エッ
チング処理等の煩雑な前処理を施さないと基材表面に接
着せず、耐摩耗性が十分発揮されないという欠点があ
り、この点の改善が課題であった。
【0007】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、各種基材、特にシリコーンゴム基材との接着性に優
れ、耐摩耗性に優れた表面保護層を各種基材表面に簡単
に形成することができるコーティング剤及びこれにより
表面処理されたシリコーンゴム部材を提供することを目
的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】本
発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結
果、(A)1分子中に1個以上の脂肪族不飽和炭化水素
基を側鎖に有するウレタンポリマー、(B)1分子中に
2個以上のヒドロシリル基を有するオルガノハイドロジ
ェンポリシロキサン、(C)ヒドロシリル化触媒を配合
することにより、各種基材、特にシリコーンゴム基材に
煩雑な前処理を施さなくても良好に接着して耐摩耗性に
優れた表面保護層を簡単かつ容易に形成することがで
き、更に好ましくは(D)多官能性イソシアネート化合
物を配合することにより、より接着性に優れた高品質の
表面保護層を与えるコーティング剤が得られ、このコー
ティング剤により表面保護層が形成されたシリコーンゴ
ム部材は、キーパッド、複写機、プリンター等のロール
として有効に利用できることを見出した。
【0009】即ち、シリコーンゴムには様々な種類があ
るが、そのうちキーパッドやロール等の部材として使用
されるものの多くはミラブル型シリコーンゴムと射出成
型用液状シリコーンゴムであり、これらの加硫、架橋機
構はそれぞれ過酸化物加硫とヒドロシリル化架橋であ
る。ここで、通常、過酸化物加硫は、シリコーン生ゴム
に含有されるビニル基に過酸化物から発生するラジカル
を作用させて架橋させるため、硬化後のゴムには未反応
のビニル基が一部残存している。また、ヒドロシリル化
架橋では、ビニル基含有シリコーンオイルとヒドロシリ
ル基含有架橋剤をヒドロシリル化触媒存在下に反応させ
るため、硬化後のゴムには未反応のビニル基及び/又は
ヒドロシリル基が一部残存している。
【0010】このようなシリコーンゴム表面に本発明の
ウレタン樹脂コーティング剤を塗工すると、このコーテ
ィング剤の各成分の一部がシリコーンゴム中に浸透し、
(A)成分のウレタンポリマーの脂肪族不飽和炭化水素
基、(B)成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサ
ンのヒドロシリル基と、シリコーンゴム中の残存ビニル
基及び/又はヒドロシリル基とが、(C)成分のヒドロ
シリル化触媒の存在によって渾然一体にヒドロシリル化
反応して、表面付近にアンカー効果をもたらすものと考
えられ、これにより各種基材、特にシリコーンゴム基材
との優れた接着性が得られるものである。
【0011】更に、(D)成分として多官能性イソシア
ネート化合物を配合することにより、(A)成分のウレ
タンポリマーの末端水酸基又は末端アミノ基が、(D)
成分の多官能性イソシアネート化合物のイソシアネート
基と反応して三次元構造を形成するため、得られるウレ
タン樹脂の特性が更に改善され、接着性がより改善する
ものである。
【0012】従って、本発明は、 (1)(A)1分子中に1個以上の脂肪族不飽和炭化水素基を側鎖に有するウレ タンポリマー 100重量部 (B)1分子中に2個以上のヒドロシリル基を有するオルガノハイドロジェンポ リシロキサン 0.1〜100重量部 (C)ヒドロシリル化触媒 触媒量 を含有してなることを特徴とするコーティング剤、 (2)(D)多官能性イソシアネート化合物を1〜15
0重量部含有する上記コーティング剤、 (3)シリコーンゴム基材表面に、上記コーティング剤
による表面保護層が形成されたシリコーンゴム部材 を提供する。
【0013】以下、本発明につき更に詳しく説明する
と、本発明のコーティング剤の(A)成分は、1分子中
に1個以上の脂肪族不飽和炭化水素基を側鎖に有するウ
レタンポリマーである。
【0014】この(A)成分としては、(a)両末端に
水酸基又はアミノ基を有し、かつ側鎖に脂肪族不飽和炭
化水素基を1個以上、好ましくは1〜50個、より好ま
しくは2〜20個有する直鎖状ポリマーと、(b)二官
能性イソシアネート化合物とを、それぞれの末端官能基
のモル比がa/b[(a)成分中の末端水酸基及びアミ
ノ基/(b)成分中のNCO基]>1.0、より好まし
くは2.0≧(a)/(b)>1.0となるように反応
させて得られるウレタンポリマーが好適に使用される。
【0015】上記(a)成分の両末端に水酸基又はアミ
ノ基を有し、かつ側鎖に脂肪族不飽和炭化水素基を1個
以上有する直鎖状ポリマーとしては、例えばポリエーテ
ルジオール類、ポリエステルジオール類、ポリカーボネ
ートジオール類等のジオール類、両末端カルビノール変
性ポリシロキサン、両末端アミノ変性ポリシロキサン等
の変性ポリシロキサン類などが挙げられ、これらは単独
であるいは二種類以上を組み合わせて用いることができ
る。
【0016】この場合、ポリエーテルジオールの例とし
ては、下記一般式(1)で表される化合物が挙げられ
る。 HO−(R2O)n−(R1O)x−(R3O)m−H (1)
【0017】上記式中、R1は二価アルコールの残基で
あり、R2,R3はそれぞれ独立して環状アルキレンオキ
シドが開環した残基であり、かつR1、R2、R3のいず
れかが脂肪族不飽和炭化水素基を側鎖に有するものであ
る。xは0又は1、n,mはそれぞれ1以上、好ましく
は1〜300、より好ましくは5〜100、更に好まし
くは10〜50の整数である。
【0018】ポリエステルジオールとしては、下記一般
式(2)又は(3)で表される化合物が挙げられる。 HO−(R4O−COR5COO)k6OH (2) HO−(R8COO)i−R7O−(COR9O)j−H (3)
【0019】上記式中、R4,R6,R7はそれぞれ独立
して二価アルコールの残基であり、R5はそれぞれ独立
して二価カルボン酸の残基である。R8,R9はそれぞれ
独立してラクトンが開環した残基であり、かつR4
5,R6のいずれか、及びR7,R8,R9のいずれかが
脂肪族不飽和炭化水素基を側鎖に有するものである。k
は1以上、好ましくは1〜100、より好ましくは2〜
50、更に好ましくは5〜20の整数、i,jはi+j
>0、好ましくは200≧i+j>0、より好ましくは
100≧i+j≧5、更に好ましくは50≧i+j≧1
0を満たす整数である。
【0020】ポリカーボネートジオールとしては、下記
一般式(4)で表される化合物が挙げられる。 HO−(R10OCOO)h−R11OH (4)
【0021】上記式中、Rl0、R11はそれぞれ独立して
二価アルコールの残基であり、R10、R11のいずれかが
脂肪族不飽和炭化水素基を側鎖に有するものである。h
は1以上、好ましくは1〜200、より好ましくは5〜
100、更に好ましくは10〜50の整数である。
【0022】上記ジオール類の式中の脂肪族不飽和炭化
水素基としては、ヒドロシリル化触媒存在下にヒドロシ
リル基と反応して、ケイ素−炭素結合を作り得るものな
らば制限はなく、好ましくは炭素数2〜8、特に2〜6
のアルケニル基であり、例えばビニル基、アリル基、プ
ロペニル基、ブテニル基、ヘキセニル基等が挙げられ、
中でも末端に炭素−炭素二重結合を有するもの、特にビ
ニル基、アリル基が好ましい。
【0023】これらの置換基を導入したジオール類は、
二価アルコール、環状アルキレンオキシド、二価カルボ
ン酸、ラクトン等を使用し、かつこれらの一部又は全部
として脂肪族不飽和炭化水素置換基を側鎖に有する二価
アルコール、環状アルキレンオキシド、二価カルボン
酸、ラクトン等を使用して通常の方法で製造することが
できる。
【0024】上記ジオール類において、残基がR1
4,R6,R7,R10,R11となる二価アルコールとし
ては、好ましくは炭素数が2〜10のものであり、具体
的にはエチレングリコール、プロピレングリコール、
1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、
1,4−ブタンジオール、ヘキサメチレングリコール、
ビスフェノールA、ハイドロキノン等が例示される。
【0025】残基がR2,R3となる環状アルキレンオキ
シドとしては、好ましくは炭素数が2〜10のものであ
り、例えばエチレンオキシド、プロピレンオキシド、テ
トラヒドロフラン、スチレンオキシド等が挙げられる。
残基がR5となる二価カルボン酸としては、好ましくは
炭素数が2〜18のものであり、例えばシュウ酸、マロ
ン酸、コハク酸、マレイン酸、アセチレンジカルボン
酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン
酸、セバシン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル
酸、シクロヘキサンジカルボン酸等が挙げられる。残基
がR8,R9となるラクトンとしては、プロピオラクト
ン、ブチロラクトン、カプロラクトン等が例示される。
【0026】また、両末端カルビノール変性ポリシロキ
サンとしては、下記一般式(5)で表される化合物が挙
げられる。
【0027】
【化1】
【0028】上記式中、R12は二価有機基、R13は一価
有機基であり、1分子中のR13のいずれか1個以上は脂
肪族不飽和炭化水素基である。pは1以上、好ましくは
1〜200、より好ましくは5〜100、更に好ましく
は10〜50の整数である。
【0029】両末端アミノ変性ポリシロキサンとして
は、下記一般式(6)で表される化合物が挙げられる。
【0030】
【化2】
【0031】上記式中、R14は二価有機基、R15は一価
有機基であり、かつ1分子中のR15のいずれか1個以上
は脂肪族不飽和炭化水素基である。qは1以上、好まし
くは1〜200、より好ましくは5〜100、更に好ま
しくは10〜50の整数である。
【0032】上記式(5),(6)中の脂肪族不飽和炭
化水素基としては、ヒドロシリル化触媒存在下にヒドロ
シリル基と反応して、ケイ素−炭素結合を作り得るもの
ならば制限はなく、前記した脂肪族不飽和炭化水素基と
同様のものを使用できる。
【0033】R12,R14の二価有機基としては、好まし
くは炭素数1〜12、特に1〜8のものであり、具体的
にはメチレン基、エチレン基、プロピレン基、ヘキシレ
ン基、プロピレンオキシエチレン基等の酸素原子、NH
基、N−CH3基、N−C6 5基等の置換又は非置換の
イミノ基が介在してもよいアルキレン基などの二価炭化
水素基が挙げられる。
【0034】R13,R15の一価有機基としては、上述し
たアルケニル基のほか、メチル基等のアルキル基、フェ
ニル基等のアリール基などの炭素数1〜12、特に1〜
8の非置換一価炭化水素基や、これら非置換一価炭化水
素基の水素原子の一部をハロゲン原子、アミノ基、モノ
又はジアルキルアミノ基などで置換した置換一価炭化水
素基が挙げられる。
【0035】(a)成分の直鎖状ポリマーとしては、こ
れらの中でもシロキサン結合を有するもの、具体的には
両末端カルビノール変性ポリシロキサン、両末端アミノ
変性ポリシロキサンなどが好適に使用される。
【0036】また、上記(A)成分の製造において、
(a)両末端に水酸基又はアミノ基を有し、かつ側鎖に
脂肪族不飽和炭化水素基を1個以上有する直鎖状ポリマ
ーの一部として、低分子の鎖長延長剤を反応させても良
い。低分子の鎖長延長剤としては、例えばエチレングリ
コール、プロピレングリコール等の脂肪族ジオール類、
ビスフェノールA、ハイドロキノン等の芳香族ジオール
類、N−メチルジエタノールアミン、N−エチルジエタ
ノールアミン、N−フェニルジエタノールアミン等のN
−置換ジアルカノールアミン類、2−アミノエタノー
ル、3−アミノ−1−プロパノール等のアミノアルコー
ル類などが挙げられ、これらは単独であるいは二種以上
組み合わせて用いることができる。なお、分子中に脂肪
族不飽和炭化水素置換基を有する鎖長延長剤を使用して
もかまわない。低分子の鎖長延長剤の添加量は、本発明
の効果を妨げない範囲で通常量とすることができる。
【0037】次に、(b)二官能性イソシアネート化合
物としては、例えば2,4−トリレンジイソシアネー
ト、2,6−トリレンジイソシアネート、1−メチルシ
クロヘキシレン−2,4−ジイソシアネート、1−メチ
ルシクロヘキシレン−2,6−ジイソシアネート、4,
4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4’−
ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、1,5−ナ
フチレンジイソシアネート、3,3’−ジメチル−4,
4’−ビフェニレンジイソシアネート、キシリレンジイ
ソシアネート、水添キシリレンジイソシアネート、イソ
ホロンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネ
ート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシ
アネート、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイ
ソシアネート等が挙げられ、これらは単独であるいは二
種以上組み合わせて用いることができる。なお、二官能
性イソシアネート化合物として、分子中に不飽和炭化水
素置換基を有するものを使用しても差し支えない。
【0038】本発明において、(A)成分のウレタンポ
リマーは、その保存安定性を考慮すると末端基が水酸基
又はアミノ基を有することが好ましく、そのために
(a)及び(b)成分は、それぞれの末端官能基のモル
比が上述したように(a)成分/(b)成分>1.0、
特に2.0≧(a)/(b)>1.0となるような比率
で反応させることが望ましい。
【0039】本発明の(A)成分の1分子当たり側鎖に
脂肪族不飽和炭化水素基を1個以上有するウレタンポリ
マーを得るには、上記(a)及び(b)成分を適当な溶
剤中、ウレタン化触媒存在下に反応させればよい。溶剤
としては、ヘキサン、シクロヘキサン等の脂肪族系、ト
ルエン、キシレン等の芳香族系、メチルエチルケトン、
メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン
系、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系、テトラヒ
ドロフラン、1,4−ジオキサン等のエーテル系などが
例示される。これら溶剤は、単独であるいは二種以上組
み合わせて用いることができるが、ウレタンポリマーの
溶解性が良好なケトン系、エステル系、エーテル系を使
用することが好ましい。
【0040】ウレタン化触媒としては、ジブチルチンジ
ラウレート、スタナスオクトエート等の有機スズ系、
N,N,N’,N’−テトラメチル−1,3−ブタンジ
アミン、1,4−ジアザビシクロ(2,2,2)オクタ
ン、1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン
−7等のアミン系などが例示される。これらは単独であ
るいは二種以上組み合わせて用いることができるが、特
に有機スズ系が高活性であるため好ましく使用される。
ウレタン化触媒の使用量は、触媒量とすることができ
る。
【0041】反応に際しては、(a)及び(b)成分、
溶剤を仕込んで溶解させ、これにウレタン化触媒を添加
して50〜150℃で1〜10時間熟成し、赤外吸収ス
ペクトル(IR)においてイソシアネート基に由来する
2200〜2300cm-1のピークが消失したところで
反応の終点とすることができる。なお、粘度、固形分濃
度、溶剤を調整するため、必要であれば反応生成物に対
し更に濃縮、希釈、溶媒置換などを行ってもよい。な
お、上記(A)成分のウレタンポリマーの重量平均分子
量は10,000〜500,000、特に50,000
〜200,000とすることが好ましい。
【0042】(B)成分の1分子当たり2個以上のヒド
ロシリル基を有するオルガノハイドロジェンポリシロキ
サンとしては、下記一般式(7)又は(8)で表される
化合物が好適であり、これらは単独であるいは二種類以
上を組み合わせて用いることができる。
【0043】
【化3】
【0044】上記式中、r,sは0以上の整数であり、
16は水素原子又はR17、R17は一価有機基であり、か
つR16が2個ともR17のときsは2以上、R16の1個が
17、1個が水素のときsは1以上、R16が2個とも水
素のときsは0以上の整数である。
【0045】
【化4】
【0046】上記式中、R18は一価有機基であり、tは
0以上の整数、uは2以上の整数であり、t+uは3以
上の整数である。
【0047】上記式(7),(8)において、R17,R
18の一価有機基としては、好ましくは炭素数が1〜12
のものであり、例えばメチル基、エチル基、プロピル
基、フェニル基、3−グリシドキシプロピル基、2−ト
リメトキシシリルエチル基、2−フェニルプロピル基等
のアルキル基、アリール基、アラルキル基などの非置換
一価炭化水素基や、これらの非置換一価炭化水素基の水
素原子の一部又は全部をハロゲン原子、アミノ基、エポ
キシ基、アルコキシ基、トリアルキルシリル基、ジアル
キルアルコキシシリル基、アルキルジアルコキシシリル
基、トリアルコキシシリル基等で置換した一価炭化水素
基が挙げられる。特に好ましくはメチル基である。
【0048】また、r,sは0以上の整数であるが、r
+sの値は1,000以下が好ましく、特に100以下
が好ましい。r+sが大きくなると、(B)成分のオル
ガノハイドロジェンポリシロキサンの粘度が高くなり過
ぎ、他の成分との混合が困難になるばかりでなく、相溶
性が悪化して架橋反応が進行しにくくなる場合がある。
また、t+uの値は3〜6が好ましい。更に、1分子当
たりのヒドロシリル基含有率s/(t+s)、u/(t
+u)が大きいほど架橋効率も向上するので好ましく、
特にr=0、t=0が好ましい。
【0049】(B)成分の1分子当たり2個以上のヒド
ロシリル基を有するオルガノハイドロジェンポリシロキ
サンの使用量は、(A)成分の1分子当たり側鎖に脂肪
族不飽和炭化水素基を1個以上有するウレタンポリマー
の固形分100重量部に対して、0.1〜100重量部
(固形分)が好ましく、特に1〜50重量部(固形分)
がより好ましい。(B)成分の配合量が少なすぎると接
着性が発現せず、逆に多すぎると得られる表面保護層が
柔らかくなり、耐摩耗性が低下するおそれがある。
【0050】(C)成分のヒドロシリル化触媒として
は、例えば白金、パラジウム、イリジウム、ロジウム、
オスミウム、ルテニウム等の貴金属の錯体、ベンゾイル
パーオキシド、ジクミルパーオキシド、ジ−tert−
ブチルパーオキシド等の有機過酸化物、2,2’−アゾ
ビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2−メ
チルブチロニトリル)、2,2’−アゾビス(2,4−
ジメチルバレロニトリル)等のアゾ化合物が挙げられ、
これらは単独であるいは二種以上組み合わせて用いるこ
とができる。これらのうち一般的には、反応性が高く、
取り扱いも容易な白金錯体が好ましく、特に塩化白金酸
のアルコール溶液や、塩化白金酸溶液を中和後に脂肪族
不飽和炭化水素基含有化合物を配位させたもの等が好ま
しく使用される。
【0051】ヒドロシリル化触媒の配合量は、触媒量と
することができるが、好ましくは(A)成分100重量
部に対して0.001〜0.1重量部である。
【0052】本発明のコーティング剤には、(D)成分
として多官能性イソシアネート化合物を含有させること
ができる。この多官能性イソシアネート化合物の配合に
より、(A)成分のウレタンポリマーの末端水酸基又は
末端アミノ基が、(D)成分の多官能性イソシアネート
化合物のイソシアネート基と反応して三次元構造を形成
するため、得られるウレタン樹脂の特性の更なる改善が
計られる。例えば多官能性イソシアネート化合物を配合
することにより、硬さ、モジュラス、破断強度、熱軟化
点、耐摩耗性、滑り性などを向上させることができる。
【0053】上記(D)成分の多官能性イソシアネート
化合物は、1分子中に3個以上のイソシアネート基を有
するものならば特に限定されないが、二官能性イソシア
ネート化合物の3量化イソシアヌレート体や、(c)多
価アルコール化合物と、(d)二官能性イソシアネート
化合物とをそれぞれの末端官能基のモル比が(c)/
(d)[(c)成分中の末端水酸基/(d)成分中のN
CO基]<0.5となるように反応させたものが好まし
く使用される。
【0054】ここで、二官能性イソシアネート化合物と
しては、前述の(b)成分として挙げられているものと
同様のものが使用でき、この二官能性イソシアネート化
合物を適当な溶剤中、3量化触媒存在下に反応させるこ
とにより3量化イソシアヌレート体を得ることができ
る。
【0055】この場合、溶剤としては、前記と同様のも
のが使用できるが、中でも3量化イソシアヌレート体の
溶解性が良好なケトン系、エステル系、エーテル系を使
用することが好ましい。
【0056】3量化触媒としては、N,N,N’,N’
−テトラメチル−1,3−ブタンジアミン、1,4−ジ
アザビシクロ(2,2,2)オクタン、1,8−ジアザ
ビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7等のアミン系、
トリエチルホスフィン、トリブチルホスフィン等のリン
化合物系などが例示され、これらは単独であるいは二種
以上組み合わせて用いることができる。3量化触媒の使
用量は、触媒量とすることができる。
【0057】反応に際しては、上記二官能性イソシアネ
ート化合物、溶剤を仕込んで溶解させ、これに3量化触
媒を添加して50〜150℃で1〜10時間熟成し、仕
上げることが好ましい。粘度、固形分濃度、溶剤を調整
するために必要であれば、反応生成物を更に濃縮、希
釈、溶媒置換などを行ってもよい。
【0058】一方、(c)多価アルコール化合物として
は、グリセロール、トリメチロールプロパン、ペンタエ
リスリトール、又はこれらにエチレンオキシドやプロピ
レンオキシドを付加させたポリエーテルポリオール類、
ヒドロキシエチルメタクリレートやトリメチロールプロ
パンモノメタクリレート等の水酸基含有重合性モノマー
を共重合させたポリアクリルポリオール類などが例示さ
れ、これらは単独であるいは二種類以上を組み合わせて
用いることができる。
【0059】また、(d)二官能性イソシアネート化合
物としては、前述の(b)成分として挙げられているも
のが使用できる。
【0060】多官能性イソシアネート化合物を得るため
には、上記(c)及び(d)成分を適当な溶剤中、ウレ
タン化触媒存在下に反応させればよい。溶剤としては、
前記と同様のものが使用できるが、中でも多官能性イソ
シアネート化合物の溶解性が良好なケトン系、エステル
系、エーテル系を使用することが好ましい。
【0061】ウレタン化触媒としては、ジブチルチンジ
ラウレート、スタナスオクトエート等の有機スズ系、
N,N,N’,N’−テトラメチル−1,3−ブタンジ
アミン、1,4−ジアザビシクロ(2,2,2)オクタ
ン、1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン
−7等のアミン系などが例示され、これらは単独である
いは二種以上組み合わせて用いることができるが、有機
スズ系が高活性であるため好ましく使用される。
【0062】ここで、末端基をイソシアネート基とする
ため、(c)及び(d)成分それぞれの末端官能基のモ
ル比が(c)/(d)<0.5、特に0.4<(c)/
(d)<0.5となるような比率で反応させることが好
ましい。反応に際しては、(c)成分、(d)成分、溶
剤を仕込んで溶解させ、これにウレタン化触媒を添加し
て50〜150℃で1〜10時間熟成し、赤外吸収スペ
クトル(IR)において水酸基に由来する3500cm
-1付近のピークが消失したところで反応の終点とする。
粘度、固形分濃度、溶剤を調整するために必要であれ
ば、反応生成物を更に濃縮、希釈、溶媒置換などを行っ
てもよい。
【0063】更に、目的に合わせた特性が得られるよう
に(D)成分の多官能性イソシアネート化合物の含有量
を調整することが好ましいが、キーパッド用コート材や
ロール用コート材としては、(A)成分のウレタンポリ
マー固形分100重量部に対して、(D)成分の配合量
を1〜150重量部(固形分)、特に10〜50重量部
(固形分)とすることが好ましい。(D)成分が少なす
ぎると三次元架橋による特性が発現しない場合があり、
逆に多過ぎると表面保護層が脆くなったりポットライフ
が極端に短くなるという不都合を招く場合がある。
【0064】本発明では、(A)成分のウレタンポリマ
ーとこの多官能性イソシアネート化合物を混合すると経
時で反応が進行するため、(D)成分の多官能性イソシ
アネート化合物を配合する場合は、製剤を二液型にして
他成分と使用直前に混合する必要がある。
【0065】本発明のウレタン樹脂コート材は、塗工方
法に応じて粘度調整するために希釈剤を添加したり、ポ
ットライフや硬化条件を調整するためにヒドロシル化反
応遅延剤を添加しても良い。また、例えばキーパッド用
コート材としては、充填剤、補強剤、つや消し剤、染
料、顔料等を任意成分として配合しても差し支えない
し、例えばロール用コート材としては、導電性付与剤、
帯電制御剤、耐熱向上剤、難燃剤、滑剤、離型剤、安定
剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤等を任意成分として添加
しても差し支えない。
【0066】本発明のウレタン樹脂コート材は、種々の
金属、プラスチック、ゴム製部材に適用することができ
るが、特にシリコーンゴム製部材、例えばキーパッドや
ロール表面などに上記ウレタン樹脂コート材のコーティ
ング皮膜(表面保護層)を形成するのに有効であり、こ
れにより表面の耐摩耗性に優れたシリコーンゴム部材を
得ることができる。
【0067】シリコーンゴム部材のシリコーンゴム基材
としては、特に制限はなく、その部材として従来から使
用されている、過酸化物加硫によるミラブル型シリコー
ンゴムからなる部材、ヒドロシリル化架橋による射出成
型用液状シリコーンゴムからなる部材のいずれにも適用
できるが、これに制限されない。
【0068】本発明のウレタン樹脂コート材をシリコー
ンゴム部材に塗工する方法は特に限定されないが、スク
リーン印刷、スプレーコート、ディップコートが適して
いる。そして塗工後、50〜200℃で5分〜2時間加
熱乾燥させることが好ましい。この間にウレタン樹脂コ
ート材中の溶剤が揮発すると共に、該コート材の各成分
の一部がシリコーンゴム中に浸透し、(A)成分のウレ
タンポリマーの脂肪族不飽和炭化水素基、(B)成分の
オルガノハイドロジェンポリシロキサンのヒドロシリル
基と、シリコーンゴム中の残存ビニル基及び/又はヒド
ロシリル基が、(C)成分のヒドロシリル化触媒の存在
によって渾然一体にヒドロシリル化反応する。また、ウ
レタン樹脂コート材に(D)成分として多官能性イソシ
アネート化合物を含有させた場合には、(A)成分の末
端水酸基又は末端アミノ基が、(D)成分のイソシアネ
ート基と反応して三次元構造を形成することが同時に進
行する。
【0069】なお、本発明のコーティング剤で基材表面
に形成される表面保護層の膜厚は特に限定されないが、
例えばキーパッド用コート材としては、好ましくは膜厚
1〜100μm、特に好ましくは10〜30μmであ
り、ロール用コート材としては、好ましくは膜厚5〜2
00μm、特に好ましくは20〜100μmである。
【0070】本発明では、このようにシリコーンゴム基
材表面への表面保護層の形成は、通常の方法を採用して
行うことができる。なお、表面保護層の接着性を高める
ための特別な組成のシリコーンゴム等は必要ない。しか
も、シリコーンゴム部材表面を予めプライマー処理、オ
ゾン処理、エッチング処理等の煩雑な前処理を施す必要
もない。即ち、従来のウレタン樹脂コート材を塗工する
場合に比べて前工程を簡略化できると同時に、従来塗工
していたウレタン樹脂コート材を、本発明のウレタン樹
脂コート材に置き換えるだけで、その他の材料、製造装
置、製造条件等の製造方法を全く変更することなく、表
面の耐摩耗性に優れたシリコーンゴム製部材を得ること
が可能となる。このことは、該シリコーンゴム製部材の
製造コストを低下させる効果も担っている。
【0071】
【実施例】以下、製造例、実施例及び比較例を示して本
発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制
限されるものではない。
【0072】[製造例1]ウレタンポリマーNo.1の
合成 温度計、撹拌装置を備えた1Lのフラスコに、下記式
(9)で表される側鎖にビニル基を有するポリエーテル
ジオール(分子量:3,000、n:m:o=30:5
0:20)111.0g(OH:0.074mol)、
4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート9.0g
(NCO:0.072mol)、メチルイソブチルケト
ン300mlを仕込み、撹拌溶解させた。
【0073】
【化5】
【0074】これにジブチルチンジラウレート0.1g
を添加して80℃で5時間熟成し、反応物をサンプリン
グしてIRを測定したところ、イソシアネート基に由来
するピークは観測されなかった。これを固形分濃度が2
0wt%となるように更にメチルイソブチルケトンで希
釈してウレタンポリマーNo.1とした。得られたポリ
マーの重量平均分子量をGPCにより測定したところ、
約129,000であった。
【0075】[比較製造例1]ウレタンポリマーNo.
2の合成 製造例1と同様の装置に、下記式(10)で表されるポ
リエーテルジオール(分子量:3,000、n:m=5
0:50)111.0g(OH:0.074mol)、
4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート9.0g
(NCO:0.072mol)、メチルイソブチルケト
ン300mlを仕込み、撹拌溶解させた。
【0076】
【化6】
【0077】これにジブチルチンジラウレート0.1g
を添加して80℃で5時間熟成し、反応物をサンプリン
グしてIRを測定したところ、イソシアネート基に由来
するピークは観測されなかった。これを固形分濃度が2
0wt%となるように更にメチルイソブチルケトンで希
釈してウレタンポリマーNo.2とした。得られたポリ
マーの分子量をGPCにより測定したところ、重量平均
分子量が約125,000であった。
【0078】[製造例2]ウレタンポリマーNo.3の
合成 製造例1と同様の装置に、上記式(9)で表される側鎖
にビニル基を有するポリエーテルジオール(分子量:約
3,000,n:m:o=30:50:20)81.0
g(OH:0.054mol)、4,4’−ジフェニル
メタンジイソシアネート9.0g(NCO:0.072
mol)、メチルイソブチルケトン300mlを仕込
み、撹拌溶解させた。
【0079】これにジブチルチンジラウレート0.1g
を添加して80℃で2時間熟成した。その後、一旦室温
まで冷却してから、1,4−ブタンジオール0.9g
(OH:0.020mol)を投入して80℃で5時間
熟成し、反応物をサンプリングしてIRを測定したとこ
ろ、イソシアネート基に由来するピークは観測されなか
った。これを固形分濃度が20wt%となるように更に
メチルイソブチルケトンで希釈してウレタンポリマーN
o.3とした。得られたポリマーの重量平均分子量をG
PCにより測定したところ、約95,000であった。
【0080】[比較製造例2]ウレタンポリマーNo.
4の合成 製造例1と同様の装置に、上記式(10)で表されるポ
リエーテルジオール(分子量:約3,000,n:m=
50:50)81.0g(OH:0.054mol)、
4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート9.0g
(NCO:0.072mol)、メチルイソブチルケト
ン300mlを仕込み、撹拌溶解させた。これにジブチ
ルチンジラウレート0.1gを添加して80℃で2時間
熟成した。その後、一旦室温まで冷却してから、1,4
−ブタンジオール0.9g(OH:0.020mol)
を投入して80℃で5時間熟成し、反応物をサンプリン
グしてIRを測定したところ、イソシアネート基に由来
するピークは観測されなかった。これを固形分濃度が2
0wt%となるように更にメチルイソブチルケトンで希
釈してウレタンポリマーNo.4とした。得られたポリ
マーの分子量をGPCにより測定したところ、重量平均
分子量が約92,000であった。
【0081】[製造例3]ウレタンポリマーNo.5の
合成 製造例1と同様の装置に、下記式(11)で表される側
鎖にビニル基を有するポリシロキサン含有ポリエステル
ジオール(分子量:3,000、ポリシロキサン分子
量:2,000,p:q=80:20)81.0g(O
H:0.054mol)、4,4’−ジフェニルメタン
ジイソシアネート9.0g(NCO:0.072mo
l)、メチルイソブチルケトン300mlを仕込み、撹
拌溶解させた。
【0082】
【化7】
【0083】これにジブチルチンジラウレート0.1g
を添加して80℃で2時間熟成した。その後、一旦室温
まで冷却してから、1,4−ブタンジオール0.9g
(OH:0.020mol)を投入して80℃で5時間
熟成し、反応物をサンプリングしてIRを測定したとこ
ろ、イソシアネート基に由来するピークは観測されなか
った。これを固形分濃度が20wt%となるように更に
メチルイソブチルケトンで希釈してウレタンポリマーN
o.5とした。得られたポリマーの重量平均分子量をG
PCにより測定したところ、約117,000であっ
た。
【0084】[比較製造例3]ウレタンポリマーNo.
6の合成 製造例1と同様の装置に、下記式(12)で表されるポ
リシロキサン含有ポリエステルジオール(分子量:3,
000、ポリシロキサン分子量:2,000)111.
0g(OH:0.074mol)、4,4’−ジフェニ
ルメタンジイソシアネート9.0g(NCO:0.07
2mol)、メチルイソブチルケトン300mlを仕込
み、撹拌溶解させた。
【0085】
【化8】
【0086】これにジブチルチンジラウレート0.1g
を添加して80℃で5時間熟成し、反応物をサンプリン
グしてIRを測定したところ、イソシアネート基に由来
するピークは観測されなかった。これを、固形分濃度が
20wt%となるように更にメチルイソブチルケトンで
希釈してウレタンポリマーNo.6とした。得られたポ
リマーの分子量をGPCにより測定したところ、重量平
均分子量が約113,000であった。
【0087】[製造例4]多官能性イソシアネート化合
物No.7の合成 温度計、撹拌装置を備えた500mlのフラスコに、ト
リメチロールプロパン26.8g(OH:0.60mo
l)と、トリレンジイソシアネート(2,4−、2,6
−の混合物)107.9g(NCO:1.24mo
l)、酢酸ブチル100mlを仕込み、撹拌溶解させ
た。これにジブチルチンジラウレート0.05gを添加
して80℃で2時間熟成した。反応物をサンプリングし
てIRを測定したところ、水酸基に由来するピークは観
測されなかったが、イソシアネート基に由来するピーク
は観測された。これを固形分濃度が50wt%となるよ
うに更に酢酸ブチルで希釈して多官能性イソシアネート
化合物No.7とした。
【0088】[製造例5]多官能性イソシアネート化合
物No.8の合成 温度計、撹拌装置、滴下漏斗を備えた500mlのフラ
スコを窒素置換し、酢酸ブチル100mlを仕込み撹拌
下70℃まで昇温した。2−ヒドロキシエチルメタクリ
レート78.0g(OH:0.60mol)と2,2’
−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)0.5gをあ
らかじめ溶解したものを、滴下漏斗からフラスコ中に滴
下し、滴下終了後80℃で2時間熟成した。この反応液
をサンプリングし、加熱減量を測定したところほぼ理論
値であり、2−ヒドロキシエチルメタクリレート重合体
が得られたことを確認した。その後、一旦室温まで冷却
してから、トリレンジイソシアネート(2,4−、2,
6−の混合物)107.9g(NCO:124mo
l)、ジブチルチンジラウレート0.05gを添加して
80℃で2時間熟成した。反応物をサンプリングしてI
Rを測定したところ、水酸基に由来するピークは観測さ
れなかったが、イソシアネート基に由来するピークは観
測された。これを固形分濃度が50wt%となるように
更に酢酸ブチルで希釈して多官能性イソシアネート化合
物No.8とした。
【0089】[実施例1〜9、比較例1〜27]ミラブ
ル型シリコーンゴムコンパウンド「KE−951U」
(信越化学工業社製)100重量部に、架橋剤「C−8
A」(信越化学工業社製)0.6重量部を配合した。こ
の配合物を縦100mm、横50mm、厚さ2mmのシ
ート型に充填し、180℃、10分間、100kgf/
cm2の条件で加熱圧縮成型し、シリコーンゴムシート
Aを得た。
【0090】また、射出成型用液状シリコーンゴム「K
E−1990−50A」「KE−1990−50B」
(信越化学工業社製)各50重量部をよく混合した。こ
の混合物を縦100mm、横50mm、厚さ2mmのシ
ート型に充填し、150℃、10分間、100kgf/
cm2の条件で加熱圧縮成型し、シリコーンゴムシート
Bを得た。
【0091】これら二種類のゴムシートA,Bに、表1
〜4に示した配合のコート材塗工液をスプレーコートに
より塗工し、150℃のオーブン中で10分間加熱乾燥
して、各々透明な膜厚約20μmの表面保護層を形成し
た。得られた各々のコート材による表面保護層について
接着性試験を行った。結果を表1に示す。
【0092】また、上記二種類のゴムシートA,Bに、
それぞれ「プライマーC」(信越化学工業社製)をスプ
レーコート、風乾後、100℃のオーブン中で3分間加
熱乾燥することにより、プライマー処理したシリコーン
ゴムシートC、Dを得た。二種類のゴムシートC、Dに
ついても、上記と同様に塗工、加熱乾燥し、得られた各
々透明な膜厚約20μmの表面保護層について接着性の
試験を行った。結果を表1〜4に示す。
【0093】[実施例10〜16]ミラブル型シリコー
ンゴムコンパウンド「KE−971U」(信越化学工業
社製)l00重量部に、架橋剤「C−8A」(信越化学
工業社製)0.6重量部を配合した。この配合物をキー
トップ部、薄肉可動部、べース部を形成する金型に充填
し、180℃で10分間、100kgf/cm2の条件
で加熱圧縮成型し、キートップ部、薄肉可動部、べース
部からなるシリコーンゴム製キーパッドを得た。
【0094】次に、インクベース「シルマークBLM」
(信越化学工業社製)100重量部に、架橋剤「CAT
−TM」(信越化学工業社製)8重量部と、硬化触媒
「CAT−PL−2」(信越化学工業社製)0.3重量
部を配合し、キシレン100重量部で希釈して、黒色の
シリコーンゴム系文字インクを得た。上記で得られたシ
リコーンゴム製キーパッドのキートップ上面に、このシ
リコーンゴム系文字インクをスクリーン印刷によりテス
トパターン印刷し、150℃のオーブン中で5分間加熱
乾燥して、膜厚約10μmの文字インク層を形成した。
これに実施例1〜7の各ウレタン樹脂コーティング剤塗
工液をスクリーン印刷により塗工し、150℃のオーブ
ン中で5分間加熱乾燥したところ、各々透明な膜厚約1
0μmの表面保護層が形成されたシリコーンゴム製キー
パッドを得た。
【0095】[実施例17〜23]ミラブル型シリコー
ンゴムコンパウンド「KE−941U」(信越化学工業
社製)100重量部に、架橋剤「C−8A」(信越化学
工業社製)0.6重量部と、カーボンブラック20重量
部を配合した。このシリコーンゴム配合物を、直径5m
m、長さ300mmのSUS製の芯金をセットしたロー
ル型に充填し、ロール型ごと180℃のオープン中で3
0分間加熱加硫させて厚さ5mm、軸方向の長さ200
mmのシリコーンゴム層を形成し、ロール型から脱型し
て1次加硫シリコーンゴム製ロールを得た。この1次加
硫シリコーンゴム製ロールを200℃のオーブン中で4
時間保持して2次加硫シリコーンゴム製ロールとした。
これに実施例1〜7の各ウレタン樹脂コーティング剤塗
工液をスプレーコートにより塗工し、150℃のオーブ
ン中で10分間加熱乾燥したところ、透明な膜厚約30
μmの表面保護層が形成された導電ロールを得た。
【0096】
【表1】 *UP−1〜6:ウレタンポリマー1〜6(以下、同
様) 1)下記式で示されるメチルハイドロジェンポリシロキ
サン(以下、同様)
【0097】
【化9】
【0098】2)ヒドロシリル化用触媒(白金錯体、信
越化学工業社製)(以下、同様) 3)1−エチニル−1−シクロヘキサノール(以下、同
様)
【0099】
【表2】
【0100】
【表3】
【0101】
【表4】
【0102】
【発明の効果】本発明のコーティング剤は、前処理なし
でも基材、特にシリコーンゴムヘの接着性が良好であ
り、簡単かつ容易に耐摩耗性に優れた表面保護層を基材
表面に形成することができる。また、本発明のコーティ
ング剤により表面保護されたシリコーンゴム部材は、基
材のシリコーンゴムの特性を損なうことなく、表面にウ
レタン樹脂特有の耐摩耗性が付与され、更に接点障害問
題や低分子シロキサン問題も解決されたもので、シリコ
ーンゴム製キーパッド、シリコーンゴム製ロール等とし
て有用である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 武男 群馬県碓氷郡松井田町大字人見1番地10 信越化学工業株式会社シリコーン電子材料 技術研究所内 Fターム(参考) 4J002 CK021 CK031 CK041 CK051 CP042 CP052 DA116 ER007 ET017 EU197 FD147 FD206 GH00 4J035 CA02U CA021 GA07 GB03 GB05 GB08 LA03 LB01

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A)1分子中に1個以上の脂肪族不飽和炭化水素基を側鎖 に有するウレタンポリマー 100重量部 (B)1分子中に2個以上のヒドロシリル基を有するオルガノハイドロジェンポ リシロキサン 0.1〜100重量部 (C)ヒドロシリル化触媒 触媒量 を含有してなることを特徴とするコーティング剤。
  2. 【請求項2】 (A)成分のウレタンポリマーが、
    (a)両末端に水酸基又はアミノ基を有し、かつ側鎖に
    脂肪族不飽和炭化水素基を1個以上有する直鎖状ポリマ
    ーと、(b)二官能性イソシアネート化合物とをそれぞ
    れの末端官能基のモル比が(a)/(b)>1.0とな
    るように反応させることにより得られるウレタンポリマ
    ーである請求項1記載のコーティング剤。
  3. 【請求項3】 (a)成分の直鎖状ポリマーが、両末端
    に水酸基又はアミノ基を有し、側鎖に脂肪族不飽和炭化
    水素基を1個以上有し、かつシロキサン結合を有するも
    のである請求項2記載のコーティング剤。
  4. 【請求項4】 (D)多官能性イソシアネート化合物を
    1〜150重量部含有する請求項1、2又は3の記載の
    コーティング剤。
  5. 【請求項5】 (D)多官能性イソシアネート化合物
    が、二官能性イソシアネート化合物が3量化したイソシ
    アヌレート体である請求項4記載のコーティング剤。
  6. 【請求項6】 (D)多官能性イソシアネート化合物
    が、(c)多価アルコール化合物と、(d)二官能性イ
    ソシアネート化合物とをそれぞれの末端官能基のモル比
    が(c)/(d)<0.5となる範囲で反応させること
    により得られるものである請求項4記載のコーティング
    剤。
  7. 【請求項7】 シリコーンゴム基材表面に、請求項1〜
    6のいずれか1項記載のコーティング剤による表面保護
    層が形成されたシリコーンゴム部材。
  8. 【請求項8】 シリコーンゴム製キーパッドである請求
    項7記載のシリコーンゴム部材。
  9. 【請求項9】 シリコーンゴム製ロールである請求項7
    記載のシリコーンゴム部材。
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