JP2002105426A - ホットメルト接着剤 - Google Patents

ホットメルト接着剤

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JP2002105426A
JP2002105426A JP2001288539A JP2001288539A JP2002105426A JP 2002105426 A JP2002105426 A JP 2002105426A JP 2001288539 A JP2001288539 A JP 2001288539A JP 2001288539 A JP2001288539 A JP 2001288539A JP 2002105426 A JP2002105426 A JP 2002105426A
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melt adhesive
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polyol
adhesive
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JP2001288539A
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Pankaj Vinubhai Shah
パンカジュ・ビヌバイ・シャウ
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Rohm and Haas Co
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Rohm and Haas Co
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/08Processes
    • C08G18/10Prepolymer processes involving reaction of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen in a first reaction step
    • C08G18/12Prepolymer processes involving reaction of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen in a first reaction step using two or more compounds having active hydrogen in the first polymerisation step

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  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
  • Polyurethanes Or Polyureas (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】新規な湿分反応性ホットメルト接着剤の形成方
法の提供。 【解決手段】a)ポリオール、ならびにポリイソシアネ
ートを含む第1の成分を反応させることでヒドロキシ官
能性プレポリマーを形成すること;b)ヒドロキシ官能
性プレポリマー;ポリオール;ならびにポリイソシアネ
ートを含み、ヒドロキシ官能性プレポリマーとポリオー
ルの重量比が9/1から1/9であり、第2の成分の当
量基準のNCO/OH基の比が1.5から2.2であ
る、第2の成分を混合すること;およびc)混合物を反
応することまたは反応させることを含む湿分反応性ホッ
トメルト接着剤の形成方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明は、ホットメルト接着剤、特に湿分
反応性(moisture reactive)ホット
メルト接着剤の形成方法;該方法によって生成された湿
分反応性ホットメルト接着剤;および該接着剤を用いた
構造部材といった基体の接着方法に関する。さらに特に
本発明は、第1に、ポリエステルポリオール、ポリエー
テルポリオール、およびそれらの混合物を含む群から選
択されるポリオール、ならびにポリイソシアネートから
ヒドロキシ官能性プレポリマーを形成すること、続い
て、ヒドロキシ官能性プレポリマー;ポリエステルポリ
オール、ポリエーテルポリオールを含む群から選択され
るポリオール;ならびにポリイソシアネートから湿分反
応性ホットメルト接着剤を形成することによる、イソシ
アネート官能性湿分反応性ホットメルト接着剤の形成方
法に関する。
【0002】ホットメルト接着剤は、その速固化(qu
ick setting)のために、および他のタイプ
の接着剤に流動性を付与する水性または溶媒メディア
(media)が必要ないために好ましい。イソシアネ
ート基を含むウレタンをベースとしている湿分反応性ホ
ットメルト接着剤は、容易な取り扱いおよび施用のため
に、比較的低い溶融粘度をもたらすようにデザインされ
ることができ;湿気との反応は接着剤の最終特性を向上
させる。米国特許第5,939,499号は、2成分系
である、すなわち、ポリエーテルポリオール、ポリエス
テルポリオール、またはそれらの混合物をベースとした
イソシアネート官能性プレポリマー、およびポリエーテ
ルポリエステル熱可塑性エラストマーの混合物である、
ホットメルトポリウレタン接着剤組成物を開示してい
る。
【0003】本発明者が直面した問題は、ポリエステ
ル、ならびに、任意に、硬化する前に感圧接着剤として
および湿気硬化後に強力な結合接着剤として機能する単
独の有効な組成物におけるより低いコストのポリエーテ
ル先駆物質、の両方を組み合わせる湿分反応性ホットメ
ルト接着剤の形成方法の提供である。本発明の第1の態
様では、 a)ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオー
ル、およびそれらの混合物を含む群から選択されるポリ
オール、ならびにポリイソシアネートを含む第1の成分
(第1の成分の当量基準のOH/NCO基の全体比は
1.05から3.0である)を反応させることでヒドロ
キシ官能性プレポリマーを形成すること; b)ヒドロキシ官能性プレポリマー;ポリエステルポリ
オール、ポリエーテルポリオール、を含む群から選択さ
れるポリオール;ならびにポリイソシアネートを含み、
ヒドロキシ官能性プレポリマーと結晶性ポリエステルポ
リオールの重量比が9/1から1/9であり、第2の成
分の当量基準のNCO/OH基の比が1.5から2.2
である、第2の成分を混合すること;および c)混合物を反応することまたは反応させることを含む
湿分反応性ホットメルト接着剤の形成方法が提供され
る。
【0004】本発明の第2の態様では、本発明の第1の
態様の方法によって形成された湿分反応性ホットメルト
接着剤が提供される。本発明の第3の態様では、本発明
の第1の態様の方法によって湿分反応性ホットメルト接
着剤を形成すること;ホットメルト接着剤を90℃から
140℃の温度に加熱すること;湿気の存在下、該加熱
されたホットメルト接着剤を第1の基体に適用するこ
と;該適用された加熱されたホットメルト接着剤を第2
の基体と接触させること;および該接着剤を冷却するこ
とまたは冷却させることを含む基体の接着方法が提供さ
れる。
【0005】本発明の組成物は、湿分反応性ホットメル
ト接着剤組成物である。本明細書において「湿分反応
性」とは、組成物が、接着剤組成物が水と反応すること
ができるイソシアネート基を含むことをいい、望ましく
は、接着剤組成物の分子量を増加し、および/または接
着剤組成物を架橋し、その後水と接触する接着剤の強度
特性を増加させる。本明細書において「ホットメルト」
とは、固体、半固体、粘性の素材であることができ、基
体に適用および接着するのに適した粘度の流体接着剤を
提供するために都合よく加熱されることができる接着剤
を意味する。本明細書において「オープンタイム」と
は、第1の基体へ接着剤を適用してから、適用された接
着剤を第2の基体と接触させるまでの時間を意味する。
【0006】本発明の湿分反応性ホットメルト接着剤の
形成方法には、ポリエーテルポリオール、ポリエステル
ポリオール、およびそれらの混合物を含む群から選択さ
れるポリオール、ならびにポリイソシアネートを含む第
1の成分(第1の成分の当量基準のOH/NCO基の比
は1.05から3.0である)を反応させることでヒド
ロキシ官能性プレポリマーを形成することが含まれる。
ヒドロキシ官能性プレポリマーを形成するのに用いられ
ることができるポリエーテルポリオールおよびポリエス
テルポリオールは、結晶質、半結晶質(semi−cr
ystalline)、または非晶質ポリオールから独
立して選択されることができ;一般に結晶質ポリオール
含有量の増加は、結合強度の発現を速め、オープンタイ
ムを短かくする。ポリオールは、好ましくは250から
8000、より好ましくは250から5000の、ゲル
透過クロマトグラフィーで測定した重量平均分子量
(「Mw」)を有する。
【0007】適したポリエステルポリオールとしては、
二酸、またはそれらのモノエステル、ジエステル、もし
くは無水物対応物、およびジオールから形成されるもの
が挙げられる。二酸は、分岐鎖、直鎖または環状物質を
含む、飽和C−C12脂肪酸および/またはC−C
15芳香族酸であることができる。適した脂肪酸の例と
しては、例えば、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、
ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、
1,12−ドデカンジオン酸(1,12−dodeca
nedioic acid)、1,4−シクロヘキサン
ジカルボン酸、および2−メチルペンタンジオン酸(2
−methylpentanedionic aci
d)が挙げられる。適した芳香族酸の例としては、例え
ば、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、4,4’
−ベンゾフェノンジカルボン酸、および4,4’−ジフ
ェニルアミンジカルボン酸が挙げられる。ジオールは、
−C12の分岐鎖、直鎖、または環状脂肪族ジオー
ルであることができる。適したジオールの例としては、
例えば、エチレングリコール、1,3−プロピレングリ
コール、1,2−プロピレングリコール、1,4−ブタ
ンジオール、1,3−ブタンジオール、ヘキサンジオー
ル、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、シクロヘ
キサン−1,4−ジメタノール、および1,12−ドデ
カンジオールが挙げられる。適したポリエーテルジオー
ルとしては、分岐鎖および直鎖のアルキレン基を含むポ
リオキシ−C−C−アルキレンポリオールが挙げら
れる。適したポリエーテルジオールの例としては、例え
ば、ポリエチレンオキシド、ポリ(1,2−および1,
3−プロピレンオキシド)、ポリ(1,2−ブチレンオ
キシド)、ならびにエチレンオキシドと1,2−プロピ
レンオキシドのランダムまたはブロックコポリマーが挙
げられる。
【0008】ヒドロキシル官能性プレポリマーを形成す
るために、少なくとも1つのポリイソシアネート、すな
わち、少なくとも2つのイソシアネート基を有するイソ
シアネートが用いられる。適したポリイソシアネートと
しては、例えば、芳香族、脂肪族、脂環式ポリイソシア
ネートおよびそれらの組み合わせが挙げられ、例えば、
m−フェニレンジイソシアネート、2,4−トルエンジ
イソシアネート、2,6−トルエンジイソシアネート、
ヘキサメチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイ
ソシアネート、1,4−シクロヘキサンジイソシアネー
ト、ヘキサヒドロトルエンジイソシアネート、1,5−
ナフタレンジイソシアネート、1−メトキシ−2,4−
フェニレンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメ
タンジイソシアネート、2,4−ジフェニルメタンジイ
ソシアネート、4,4’−ビフェニレンジイソシアネー
ト、3,3’−ジメトキシ−4,4’−ビフェニルジイ
ソシアネート、3,3’−ジメチル−4,4’−ビフェ
ニルジイソシアネート、3,3’−ジメチル−4,4’
−ジフェニルメタンジイソシアネート、イソホロンジイ
ソシアネート、4,4’,4’’−トリフェニルメタン
トリイソシアネート、ポリメチレンポリフェニレンポリ
イソシアネート、2,4,6−トルエントリイソシアネ
ート、および4,4’−ジメチル−ジフェニルメタンテ
トライソシアネート、または2000より小さいMnを
有しおよび少なくとも2つのイソシアネート基をもつプ
レポリマーが挙げられる。4,4’−ジフェニルメタン
ジイソシアネートおよび2,4−ジフェニルメタンジイ
ソシアネートの混合物が好ましい。ヒドロキシ官能性プ
レポリマーは、ポリエーテルポリオール、ポリエステル
ポリオール、およびそれらの混合物を含む群から選択さ
れるポリオール、ならびにポリイソシアネートを含む第
1の成分(第1の成分の当量基準のOH/NCO基の比
は1.05から3.0である)を反応させることで形成
される。第1の成分は、成分の全重量を基準にして、1
重量%より少ない水、好ましくは0.1重量%より少な
い水を含む。第1の成分は、好ましくは不活性で、乾燥
した雰囲気中で、公知の手段で混合され、そして、好ま
しくは80℃から120℃の温度で、反応させられるこ
とができる。任意に、例えば、第3級アミンまたはスズ
ベースの(tin−based)触媒といった触媒を、
混合された成分の全重量を基準として0.3重量%より
少ない量で成分と混合することができる。
【0009】本発明の湿分反応性ホットメルト接着剤の
形成方法には、ヒドロキシ官能性プレポリマー;ポリエ
ステルポリオール、ポリエーテルポリオールを含む群か
ら選択されるポリオール;ならびにポリイソシアネート
を含み、ヒドロキシ官能性プレポリマーと結晶質のポリ
エステルポリオールの重量比が9/1から1/9であ
り、第2の成分の当量基準のNCO/OH基の比が1.
5から2.2、好ましくは1.8から2.1である、第
2の成分を混合すること;および混合物を反応すること
または反応させることが含まれる。ヒドロキシ官能性プ
レポリマーは本明細書で前述されている。ポリオール
は、結晶質、半結晶質、または非晶質であることがで
き、本明細書で前述され例示されているポリオールから
選択されることができ、ヒドロキシル官能性プレポリマ
ーを形成するのに用いられるポリオールと同じか異なっ
ていることができる。ポリオールが、結晶質のポリエス
テルポリオールであるのが好ましい。少なくとも1つの
ポリイソシアネートは、本明細書で前述され例示されて
いるポリイソシアネートから選択されることができ、プ
レポリマーを形成するのに用いられるポリオールと同じ
か異なっていることができる。過剰のイソシアネート基
を接着剤組成物に供給するために、すべての混ぜられた
第2の成分からの当量基準のNCO/OH基の比は、
1.5から2.2、好ましくは1.8から2.1であ
る。NCO/OH比のより高い量は、フリーのイソシア
ネートモノマーの所望の量より高い結果となり、NCO
/OH比のより低い量は、所望の適用粘度より高い結果
となる。第2の成分は、成分の全重量を基準にして、1
重量%より少ない水、好ましくは0.1重量%より少な
い水を含む。
【0010】第2の成分は、好ましくは不活性で、乾燥
した雰囲気中で、公知の手段で混合され、そして、好ま
しくは80℃から120℃の温度で、好ましくは実質的
に全てのヒドロキシル基が反応するのに十分な時間、反
応させられることができる。任意に、例えば、第3級ア
ミンまたはスズベースの触媒といった触媒を、混合され
た成分の全重量を基準として0.3重量%より少ない量
で、接着剤組成物形成のための反応の前、間、または後
のいずれかで成分と混合することができる。本発明のホ
ットメルト接着剤組成物は、NCO−官能性接着剤であ
り、使用するまで、好ましくは不活性で乾燥した雰囲気
下で、保管される。ホットメルト接着剤は、望ましく維
持されるNCO−官能基の反応性に当然払われるべき考
慮をして、充填剤、顔料、粘着付与剤、可塑剤、レオロ
ジー改質剤、熱可塑性のアクリル樹脂等といったさらな
る公知の成分を混ぜることで配合されることができる。
【0011】本発明の基体の接着方法において、例えば
ポンプ移送または重力供給によって接着剤を適用装置に
輸送するのに適した、および湿気の存在下、第1の基体
に接着剤を適用するのに適した粘度にするために湿分反
応性ホットメルト接着剤を80−140℃の温度、好ま
しくは100℃から130℃の温度に加熱する。接着剤
の適用は、例えば、加熱されたスプレー(spray)
アプリケーター、加熱されたビード(bead)アプリ
ケーター、加熱されたノズル、および加熱されたロール
コーターといった公知の手段により行われ、所望によ
り、接着剤の連続または不連続のフィルムを形成するこ
とができる。接着剤は、典型的には、3.7から18.
6kg/平方メートル(4−20g/平方フィート)の
量で適用されることができるが、基体の1つが織物であ
る場合には、1−40g/平方メートルの量で適用され
ることができる。NCO−官能基との反応をもたらし、
それによって適用された接着剤の極限凝集強さ(ult
imate cohesive strength)を
増加させることが企図される湿気、すなわち、水は、例
えば、適用された接着剤と接触する、周囲湿度、人工的
に増加されたまたは制御されたしめり気を与えられた空
気、水滴の霧(mist)、または、液体の水の霧(s
pray)によるものであることができる。湿気が、例
えばアミンといった、他のNCO−官能基反応性成分に
よって増強されることがさらに企図される。別の態様に
おいて、反応性ホットメルト接着剤は、実質的に乾燥し
た第1の基体に湿気との接触なしに適用され、次の使用
のために湿気の存在なしで保管されるかまたは湿気の存
在または非存在下で第2の基体と接触されることができ
る。
【0012】その後、適用された接着剤は、第2の基体
と接触し、積層構造を提供する。そのようにして形成さ
れた積層構造は、任意に、接着剤との基体の接触を増加
させるためにローラーの間を通過させるといった加圧
力、典型的には、基体の強さおよび変形能に応じて、1
リニアインチ(lineal inch)あたり10か
ら100lbsの圧力下にさらし、その後積層構造を冷
却するかまたは冷却させる。別の態様において、接着剤
は、第1の基体の両表面に同時にまたは連続的に適用さ
れることができ、その後、接着剤は、同じか異なってい
ることができる2つのさらなる基体に同時にまたは連続
的に接着される。積層構造は、本明細書に記載されてい
るプロセスの前または後に、同じか異なっている接着剤
を用いて他の基体にその後接着されることができること
がさらに企図される。本発明方法で接着される第1およ
び第2の基体は、同じか異なっていることができ、例え
ば、金属、木材、強化木材製品(consolidat
ed wood product)、紙、織布および不
織布、ならびにプラスチックが挙げられ、それらは平滑
面または構造面(structured surfac
e)を有することができ、ロール、シート、フィルム、
ホイル等の形態で供給される。例えば、ラワンマホガニ
ー合板(lauan mahogany plywoo
d)、含浸紙、押出ポリスチレンフォーム、発砲ポリス
チレンフォーム、ガラス繊維強化ポリエステル、ポリエ
ステル織物(polyester fabric)、高
または低圧積層品、合板、アルミニウム、スチール、P
VC、およびエンジニアリングプラスチックが挙げられ
る。
【0013】以下の例は、本発明を例示するために示さ
れ、結果は試験手順によって得られた。 略語 MDI=ジフェニルメタンジイソシアネート FRP=ガラス繊維強化ポリエステル
【0014】実施例1 本発明方法による本発明の湿分
反応性ホットメルト接着剤組成物の調製 反応容器に、気体送込管、温度計、攪拌器、真空装置お
よび加熱ジャケットを装備した。ポリオールは、取り扱
いを容易にするために75−85℃で一晩予熱した。1
755gのヘキサンジオールアジペートポリエステルポ
リオール(水酸基価=110のRucoflex S1
05P110;M.W.=1000;RUCO Pol
ymer、New York、NY)、2421gのポ
リエーテルポリオール(PPG 1025;M.W.=
1000;PPG Ind.、Pittsburgh、
PA)、および3gのフェノール性酸化防止剤(phe
nolic antioxide)(Irganox
245;Ciba−Geigy Corp.、New
York、NY)を反応容器に加え、攪拌しながら温度
を105℃まで上げた。30分後、105℃および水銀
20mmの真空で、温度を90℃まで下げた。4,4−
MDIおよび2,4−MDIの98/2の混合物844
g(Bayer Inc.、Pittsburgh、P
A)を加え、窒素下、攪拌しながら、温度を100−1
05℃で1時間保った。3631gのヘキサンジオール
アジペート(結晶質のポリエステルポリオール)(水酸
基価=55のRucoflex S105P55;M.
W.=2000)および15gのビニルトリメトキシシ
ラン(Silquest A−171;OSI Spe
cialties、 Div.Of Witco Co
rp.New York、NY)を加え、反応温度を1
03−105℃に上げ;水銀20mmの真空を30分間
適用し、温度を90℃まで落とした。1324gのMD
Iを加え;発熱曲線(exotherm)が観察され、
1時間、窒素下で、反応温度は100−105℃に保た
れた。最後の40分の間、攪拌速度は減じられ、200
−300mmHgの真空が用いられた。1時間が保たれ
た後、1gの塩化ベンゾイルおよび6gのJEFFCA
T DMDEEが加えられた。混合は、窒素下で、さら
に30−40分続けられた。この時点で、反応生成物は
容器に注がれ、その後、乾燥窒素でガスシールされ、密
閉された。生成物は、127℃(260°F)で、1
1,000cps(スピンドル28、10rpm)の粘
度を有する。
【0015】実施例2 湿分反応性ホットメルト接着剤
の評価 実施例1の接着剤は、130℃に加熱され、記載された
施用量で第1の基体に用いられた。(本明細書における
「オープンタイム」)の後、接着剤は、周囲湿気(am
bient moisture)の存在下、第2の基体
と接触し、その複合物は、1リニアインチあたり50−
100lbsの圧力下、ピンチロールを通過した。用い
られた基体は、約1/8インチの厚さのラワン木材(l
auanwood);下塗りされた(primed)ア
ルミニウム;およびFRPであった。貫層の引張は、1
分あたり0.05インチのクロスヘッドスピードで、I
nstron Model 4502を用いて、AST
M C−297の方法によって決定された。重ね剪断
は、1分あたり0.05インチのクロスヘッドスピード
で、Instron Model 4502を用いて、
ASTM D−1002の方法によって決定された。エ
ージングされた試験体は、ASTM D−1183に従
って3サイクルの加熱および冷却に曝され、その後、試
験前に周囲温度で1週間、コンディショニングした。
【0016】
【表1】
【0017】
【表2】
【0018】
【表3】
【0019】
【表4】
【0020】
【表5】
【0021】用いられた接着剤は、非常に粘着性である
ことが観察された。積層品のグリーン強度(green
strength)は、すべて合格であった。本発明
方法によって形成された本発明の湿分反応性ホットメル
ト接着剤を含む本発明の基体の接着方法は、有用なレベ
ルの接着性能を提供する。
フロントページの続き Fターム(参考) 4J034 BA03 BA07 DA01 DB04 DC02 DC07 DC12 DC50 DF01 DG01 DG03 DG04 DG05 DG06 DG10 DG12 HA07 HC03 HC12 HC13 HC17 HC46 HC61 HC64 HC67 HC71 JA43 QA03 RA08 4J040 EF111 EF131 EF281 GA05 JB01 JB04 MA02 MA03 MA08 MA09 MA10 MB02 NA13 PA30 PA34

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】a)ポリエーテルポリオール、ポリエステ
    ルポリオール、およびそれらの混合物からなる群から選
    択されるポリオール、ならびにポリイソシアネートを含
    む第1の成分(第1の成分の当量基準のOH/NCO基
    の比は1.05から3.0である)を反応させることで
    ヒドロキシ官能性プレポリマーを形成すること; b)ヒドロキシ官能性プレポリマー;ポリエーテルポリ
    オール、ポリエステルポリオール、およびそれらの混合
    物からなる群から選択されるポリオール;ならびにポリ
    イソシアネートを含み、ヒドロキシ官能性プレポリマー
    とポリオールの重量比が9/1から1/9であり、第2
    の成分の当量基準のNCO/OH基の比が1.5から
    2.2である、第2の成分を混合すること;および c)混合物を反応することまたは反応させることを含む
    湿分反応性ホットメルト接着剤の形成方法。
  2. 【請求項2】第2の成分が、ヒドロキシ官能性プレポリ
    マー、結晶質のポリエステルポリオール、およびポリイ
    ソシアネートを含み、ヒドロキシ官能性プレポリマーと
    ポリオールの重量比が9/1から1/9であり、第2の
    成分の当量基準のNCO/OH基の比が1.5から2.
    2である、請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】請求項1または2記載の方法によって形成
    された湿分反応性ホットメルト接着剤。
  4. 【請求項4】請求項1または2記載の方法によって湿分
    反応性ホットメルト接着剤を形成すること;ホットメル
    ト接着剤を90℃から140℃の温度に加熱すること;
    湿気の存在下、該加熱されたホットメルト接着剤を第1
    の基体に適用すること;該適用された加熱されたホット
    メルト接着剤を第2の基体と接触させること;および該
    接着剤を冷却することまたは冷却させることを含む基体
    の接着方法。
JP2001288539A 2000-09-21 2001-09-21 ホットメルト接着剤 Pending JP2002105426A (ja)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
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