JP2002206080A - 水性高分子―イソシアネート系木材接着剤用架橋剤組成物 - Google Patents

水性高分子―イソシアネート系木材接着剤用架橋剤組成物

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JP2002206080A
JP2002206080A JP2001003607A JP2001003607A JP2002206080A JP 2002206080 A JP2002206080 A JP 2002206080A JP 2001003607 A JP2001003607 A JP 2001003607A JP 2001003607 A JP2001003607 A JP 2001003607A JP 2002206080 A JP2002206080 A JP 2002206080A
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mdi
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isocyanate
crosslinking agent
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JP2001003607A
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Katsu Nagai
克 永易
Hiroki Nagura
寛己 名倉
Masaru Suzuki
賢 鈴木
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Sumika Covestro Urethane Co Ltd
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Sumika Bayer Urethane Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 耐温水および煮沸繰り返し試験における圧縮
せん断接着強さが良好で、且つ0℃での低温貯蔵安定性
に優れる水性高分子―イソシアネート系木材接着剤用架
橋剤組成物を得る。 【解決手段】 2,2′―MDI、2,4′―MDIお
よび4,4′―MDIの合計が60〜90重量%含有
し、かつ2,2′―MDIおよび2,4′―MDIの合
計が10重量%以上であるポリメリツクMDIと当該ポ
リメリックMDIの重量に対して0.1〜2重量%の分
子内に1個以上の水酸基を含有する活性水素化合物とか
らなる水性高分子―イソシアネート系木材接着剤用架橋
剤組成物。ここでMDIはジフェニルメタンジイソシア
ネートを示す。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、主として木材の接
着に使用する、水性高分子―イソシアネート系木材接着
剤の分野で、主剤であるポリビニルアルコール(以後
「PVA」と略称する)を含む水溶液またはPVAを含
む水性エマルジョンに用いられる架橋剤に関する。詳し
くは接着性能、特に耐温水および煮沸繰り返し試験にお
ける圧縮せん断接着強さが向上し 更に0℃での低温貯
蔵安定性が良好である、特定の範囲の組成からなるポリ
メリツクMDIと分子内に1個以上の水酸基を含有する
活性水素化合物とからなる水性高分子―イソシアネート
系木材接着剤用架橋剤組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、水性高分子―イソシアネート系木
材接着剤の架橋剤は汎用のポリメリックMDI(ジフェ
ニルメタンジイソシアネート(以下「モノメリックMD
I」と略称する)含有率35〜55重量%)が使用され
ているが、JIS K 6806の煮沸繰り返し試験にお
ける圧縮せん断接着強さが充分に得られなかった。ま
た、圧縮せん断接着強さを重視すると0℃での低温貯蔵
安定性が悪くなり、貯蔵中に結晶が析出するという問題
があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、耐温
水および煮沸繰り返し試験における圧縮せん断接着強さ
が良好で、且つ0℃での低温貯蔵安定性に優れる水性高
分子―イソシアネート系木材接着剤用架橋剤組成物を提
供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、これらの
問題を解決すべく鋭意検討の結果、特定の範囲の組成の
モノメリックMDI含有率を増加させたポリメリックM
DIと分子内に1個以上の水酸基を含有する活性水素化
合物を用いる事により圧縮せん断接着強さが良好で、且
つ0℃での低温貯蔵安定性に優れた水性高分子―イソシ
アネート系木材接着剤用架橋剤組成物が得られることを
見出し、本発明を完成するに至った。
【0005】すなわち本発明は、(I)モノメリックM
DIを60〜90重量%含有し、かつ、2,2'−ジフ
ェニルメタンジイソシアネート(以下「2,2'−MD
I」と略称する)および2,4'−ジフェニルメタンジ
イソシアネート(以下「2,4'−MDI」と略称す
る)を合計で10重量%以上含有するポリメリックMD
Iと(II)該ポリメリックMDIの重量に対して0.
1〜2重量%の分子内に1個以上の水酸基を含有する活
性水素化合物とからなる水性高分子―イソシアネート系
木材接着剤用架橋剤組成物である。
【0006】以下、本発明の水性高分子―イソシアネー
ト系木材接着剤用架橋剤組成物について、詳細に説明す
る。
【0007】[主剤]水性高分子―イソシアネート系木
材接着剤の主剤としては市販されている保護コロイドと
してポリビニルアルコール(PVA)を使用した酢酸ビ
ニル系重合体水性エマルジョン、或いはPVAを保護コ
ロイドとしていない酢酸ビニル系重合体エマルジョンに
PVA水溶液を配合したもの及び酢酸ビニル単独重合体
のエマルジョンのみならず酢酸ビニルとアクリル酸、マ
レイン酸、フマル酸、クロトン酸等の不飽和酸及びこれ
らのエステルとの共重合体エマルジョンや酢酸ビニルと
エチレンとの共重合体エマルジョンのように酢酸ビニル
とこれと共重合しうる他のモノマーとの共重合体エマル
ジョン、及びスチレン−ブタジエン共重合体ラテック
ス、ブタジエン−アクリロニトリル共重合体ラテック
ス、クロロプレンラテックス、ポリアクリル酸エステル
ラテクッス、ブチルゴムラテックス、ポリブタジエンラ
テクッス、ポリ塩化ビニルエマルジョン、ポリ塩化ビニ
リデンエマルジョン等にPVA水溶液を配合したものもし
くはPVAを保護コロイドとして用いたもの等である。
【0008】本発明においては、上記主剤として市販の
ものを用いる事ができ、例えばアイカアイボンAU−7
002FL[アイカ工業(株)製]、KR−7800
[光洋産業(株)製]、KR−134[光洋産業(株)
製]、ピーアイボンド120[大鹿振興(株)製]等を
用いる事ができる。
【0009】[架橋剤]本発明に言うポリメリックMD
Iとはジフェニルメタンジイソシアネート(モノメリッ
クMDI)とポリメチレンポリフェニレンポリイソシア
ネートの混合物である。モノメリックMDIは、1分子
中にNCO基及びベンゼン環を2個有するもので、いわ
ゆる2核体と呼ばれているものであり、異性体としては
通常主成分である4,4'−ジフェニルメタンジイソシ
アネート(以後「4,4'−MDI」と略称する)以外
に 通常アイソマーと言う2,2'−MDIと2,4'−
MDIで構成される。ポリメチレンポリフェニレンポリ
イソシアネートは、1分子中にNCO基及びベンゼン環
を3個以上有するもので、いわゆる多核体と呼ばれてい
るものである。
【0010】本発明に用いられるポリメリックMDI
は、モノメリックMDIを60〜90重量%、例えば6
5〜85重量%、特に70〜80重量%含有し、かつ、
2、2'−MDI及び2、4'−MDIの合計(以降「アイ
ソマー」と略称する)を10重量%以上含有することか
ら成る。モノメリックMDI含有率が60重量%未満の
場合では、JIS K 6806の煮沸繰り返し試験にお
ける圧縮せん断接着強さが充分に得られない。または9
0重量%を超えると、架橋剤としての充分な効果が得ら
れない。ポリメリックMDI中のアイソマー含有率が1
0重量%以下では0℃での低温貯蔵安定性が充分に得ら
れない。
【0011】本発明に用いられる分子内に1個以上の水
酸基を含有する活性水素化合物としては、単官能活性水
素化合物としては、例えば、メタノール、エタノール、
イソプロパノール、2−エチルヘキサノール、オレイル
アルコール、ステアリルアルコールなどの脂肪族アルコ
ール、ベンジルアルコール、フェノキシエタノールなど
の芳香族アルコールであり、2官能以上の活性水素化合
物としてはエチレングリコール、プロピレングリコー
ル、ジエチレングリコール、グリセリン、トリメチロー
ルプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール、蔗
糖などの水酸基含有化合物、トリエタノールアミン、ジ
エタノールアミンなどのアミノ基や水酸基を含有する化
合物にエチレンオキシド、プロピレンオキシドなどのア
ルキレンオキシドを付加した分子中に2個以上の水酸基
を有するポリエーテルポリオールが挙げられる。これら
の分子内に水酸基を含有する単官能活性水素化合物や2
官能以上の活性水素化合物は単独でも良いし混合物とし
て用いても良い。好ましくはこれら分子内に1個以上の
水酸基を含有する活性水素化合物の分子量は30〜5,
000である。好ましくは分子内に水酸基を含有する単
官能活性水素化合物でC以上の脂肪族アルコールで、
特に好ましくは側鎖をもった脂肪族アルコールである。
【0012】本発明の架橋剤組成物を製造する方法は、
予め所定のアイソマー含有率になるように調整したモノ
メリックMDIと上記活性水素化合物との反応生成物と
所定のアイソマー含有率とモノメリツクMDI含有率に
なるように調整したポリメリックMDIとを混合する方
法と、所定のアイソマー含有率およびモノメリックMD
I含有率になるように調整したポリメリックMDIと上
記活性水素化合物を直接反応させる方法等があるがいず
れの方法でも良い。
【0013】これらの分子内に1個以上の水酸基を含有
する活性水素化合物は、使用するポリメリックMDIに
対して0.1〜2重量%、例えば0.1重量%以上かつ
2重量未満で用いられる。0.1重量%未満では0℃で
の低温貯蔵安定性の効果が認められず、2重量%を超え
ると、それ以上の著しい効果が認められない。
【0014】本発明の架橋剤組成物を使用する接着剤で
接着される被着物は、一般に木材であるが、紙、プラス
チック、繊維、金属などであってもよい。
【0015】
【実施例】以下、本発明を実施例により更に詳しく説明
するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
尚、実施例及び比較例中において、特記しない限り、
「部」は「重量部」、「%」は「重量%」を示す。
【0016】架橋剤組成物の調製 調製例1 攪拌機、冷却管、窒素導入管、温度計を備えた反応器
に、ポリメリックMDI−Zを382部、モノメリック
MDI−Xを309部、モノメリックMDI−Yを30
9部仕込み攪拌下均一混合し、その後攪拌しながら75
℃でPPG2000を14部仕込み、75℃で4時間反
応させ、架橋剤組成物Aを得た。架橋剤組成物AのNC
O含量は32.0重量%であった。表1に架橋剤組成物
Aの組成および特性を示す。
【0017】調製例2 調製例1と同様な反応器に、ポリメリックMDI−Zを
685部、モノメリックMDI−Xを33部、モノメリ
ックMDI−Yを282部仕込み攪拌下均一混合し、そ
の後攪拌しながら75℃で2−エチルヘキサノールを3
部仕込み、75℃で4時間反応させ、架橋剤組成物Bを
得た。架橋剤組成物BのNCO含量は32.0重量%で
あった。表1に架橋剤組成物Bの組成および特性を示
す。
【0018】調製例3 ポリメリックMDI−Zを架橋剤組成物Cとした。架橋
剤組成物CのNCO含量は31.5重量%であった。表
1に架橋剤組成物Cの組成および特性を示す。
【0019】調製例4 調製例1と同様な反応器に、ポリメリックMDI−Zを
685部、モノメリックMDI−Xを33部、モノメリ
ックMDI−Yを282部仕込み、攪拌しながら75℃
にて4時間混合させ、架橋剤組成物Dを得た。架橋剤組
成物DのNCO含量は32.2重量%であった。表1に
架橋剤組成物Dの組成および特性を示す。
【0020】
【表1】
【0021】調製例1〜4及び表1における原料は以下
の通りである。尚、比率は全て重量比である。
【0022】ポリメリックMDI−Z:2核体と多核体
からなる混合物。2核体/多核体=46/54。アイソ
マー含有率/4,4'−MDI含有率=8/92。 NCO含有量=31.5%。尚、アイソマー含有率は、
2,2'−MDIと2,4'−MDIの合計含有率。 モノメリックMDI−X:アイソマー含有率/4,4'
−MDI含有率=0/100であるモノメリツクMD
I。 モノメリックMDI−Y:アイソマー含有率/4,4'
−MDI含有率=60/40であるモノメリツクMD
I。
【0023】テストピースの作成および試験 実施例1 主剤としてアイカアイボンAU−7002FL[アイカ
工業(株)製]を用いて、主剤に100部に対して、イ
ソシアネート架橋剤組成物Aを15部配合し接着剤と
し、JIS K 6806「水性高分子―イソシアネート
系木材接着剤」の試験方法に準じて接着し、圧縮せん断
接着強さの測定を行った。また、低温(0℃)貯蔵安定
性試験は100mlスクリュー管にイソシアネート架橋剤
組成物100gを秤量し、0℃の雰囲気下に密閉系で貯
蔵し結晶物の析出を観察した。
【0024】実施例2 イソシアネート架橋剤組成物A15部に代えて、イソシ
アネート架橋剤組成物B15部を用いる以外は、実施例
1と同様の手順を繰り返した。結果を表2に示す。
【0025】比較例1 イソシアネート架橋剤組成物A15部に代えて、イソシ
アネート架橋剤組成物C15部を用いる以外は、実施例
1と同様の手順を繰り返した。結果を表2に示す。
【0026】比較例2 イソシアネート架橋剤組成物A15部に代えて、イソシ
アネート架橋剤組成物D15部を用いる以外は、実施例
1と同様の手順を繰り返した。結果を表2に示す。
【0027】
【表2】
【0028】注: *1)( )内は木材破壊率(%) *2)○; 0℃で1ケ月以上安定 ×; 0℃で1週間以内に結晶物析出
【0029】表2から、本発明のイソシアネート架橋剤
組成物を用いる事で耐温水性、煮沸繰返し試験における
圧縮せん断接着強さが向上しかつ0℃での低温安定性に
優れている事が判る。
【0030】
【発明の効果】本発明によって得られる被着物は、耐温
水及び煮沸繰返し試験における圧縮せん断接着強さが良
好で、且架橋剤の0℃での低温貯蔵安定性も良好で水性
高分子−イソシアネート系木材接着剤用途で好適であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 賢 愛媛県新居浜市菊本町1丁目10番1号 住 友バイエルウレタン株式会社内 Fターム(参考) 4J034 CA02 CA03 CA04 CA05 CA17 CC03 CC08 CC12 DA01 DG03 DG04 EA07 HA01 HA02 HA07 HA14 HC64 HC67 HC71 MA22 RA08 4J040 EF181 EF301 EF321 GA03 GA05 GA07 GA13 HA126 JA03 LA05 LA06 LA07 LA08 MA02 MA08 MA09 MA10

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (I)ジフェニルメタンジイソシアネー
    トを60〜90重量%含有し、かつ、2,2'−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を合計で10重量%以上含有
    するポリメリックMDIと(II)該ポリメリックMD
    Iの重量に対して0.1〜2重量%の分子内に1個以上
    の水酸基を含有する活性水素化合物とからなる水性高分
    子―イソシアネート系木材接着剤用架橋剤組成物。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN100382897C (zh) * 2004-01-10 2008-04-23 福建福人木业有限公司 木质材料深加工成品的防潮防水加工方法
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