JP2002521527A - スポーツ床被覆材用配合物へのポリウレタン水性分散液の使用 - Google Patents
スポーツ床被覆材用配合物へのポリウレタン水性分散液の使用Info
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Abstract
Description
する。
ニスコート又は球技用コート、人工芝下部弾性層、運動場、歩道、小遊技場、体
育館、屋内フィールド及びトラックジムならびに多用途ジムの製造・建造には、
通常、ポリウレタン液体合成物が使用されている。特定の用途に応じて、透水性
または不透水性床被覆材が施工される。
ト底面、木材および木質複合床面等の種々の表面上に形成される。特に、これら
被覆材は、遊離イソシアネート基を有するポリウレタンプレポリマーから成る被
覆上部構造を構成し、湿分硬化型一成分配合物、又は所定割合の混合物としてポ
リオール及び/又はアミン系二成分配合物の形で硬化・被覆される。
される。1)弾性層用接合剤。2)接着促進剤およびプライマー塗膜。3)スプ
レー塗膜。4)フロー塗膜。5)充填材。6)接着剤。7)シーラント。
/又はポリエステルアルコール)及び多官能性イソシアネート(例えば、MDI
、TDI、IPDI、HDI)から成るポリウレタンプレポリマーである。一般
に、これら接合剤は、湿分硬化型、即ち、湿気曝露により硬化し、尿素橋掛け構
造を形成することにより弾性フィルムを形成する。特に、ゴム粒状体接合用の接
合剤は、スポーツ床被覆材の製造に重要である。ベース層には、主に黒色のリサ
イクル粒状物または繊維が使用され、好ましくは、着色EPDM粒状物が、可視
(ビジブル)表面用に使用される。弾性層には、以下の特徴を有する系が使用さ
れる。
ン・ジエン共重合体(EPDM)粒状物、エチレン・酢酸ビニル共重合体(EV
A)粒状物、若しくは粒径0.5〜50mmのリサイクル粒状物または繊維長0
.1〜50mmの繊維から成る、広い意味でのゴム粒状物塗膜またはゴム繊維塗
膜。この塗膜は、球技用施設、学校体育館、運動場またはテニスコートの表面用
として、若しくは透水性または不透水性スポーツ床被覆材または人工芝被覆下側
の不可視弾性層として使用される。
イクル粒状物または繊維長0.1〜50mmの繊維、並びに粒径1〜20mmの
ミネラル添加剤から成るゴム粒状物チップ被覆層。これら被覆層は、とりわけ、
人工芝または歩道用被覆材を支持する弾性層として使用される。
の繊維等の他の粒状材料から成る被覆層。
の表面に十分に接着させるために、度々、スポーツ床被覆材の施工前に、前記表
面に接着促進剤またはプライマー塗膜を塗布・形成する必要がある。接合剤と同
様に、これら接着促進剤は、通常、底面への浸透性を向上するため、相当量の有
機溶剤を含有する湿分硬化型ポリウレタンプレポリマーから成る。また、ポリオ
ール系配合物中に所定割合で含有され硬化するポリイソシアネート又はプレポリ
マーから成る二成分接着促進剤またはプライマー塗膜を使用することもできる。
更に、非溶剤系接着促進剤またはプライマーも公知である。
アスファルト、好ましくは、ポリウレタン接合剤により接合されたゴム粒状体マ
ット等の弾性表面にスプレー塗布される。このスプレー塗膜は、通常、透水性被
覆層、及び底面を前以て封止することにより不透水性を付与された構造の被覆層
を保護する。一成分および二成分配合物系構造スプレー塗膜は、いずれも湿分硬
化型であり、スプレーを容易とするため、相当量の有機溶剤を含有する。現在市
販されるスプレー塗膜には、上記した反応性物質および溶剤の他、充填材、顔料
、触媒およびチキソトロープ剤が含まれる。
他の表面(例えば、アスファルト、セメント接合面、木材面等)上に、未充填ス
プレー塗膜を、直接スプレー塗布したもの。このスプレー塗布後に、弾性粒状体
(例えば、EPDM)により表面を形成するか、または過剰量の弾性粒状体を振
掛け塗布してもよい。
弾性層または他の表面(例えば、アスファルト、セメント接合面、木材面等)上
に、(SBR、EPDM、PVC粒状体、PUチップ等の)構造充填材5〜80
重量%を充填したスプレー塗膜を噴霧塗布したもの。この方法で形成された床被
覆材は、一般に、運動場、学校スポーツ施設および球技施設用の透水性スポーツ
床被覆材として有用である。
弾性層上に、(SBR、EPDM、PVC粒状体、PUチップ等の)構造充填材
5〜80重量%を充填したスプレー塗膜を塗布したもの。このスプレー塗膜は、
運動場、学校スポーツ施設および球技施設に使用可能な不透水性スポーツ床被覆
材を形成する。
合面、木材面、混成床材、通行可能ポリウレタン塗膜又は封止ゴム粒状物マット
上に直接塗布される。その後、前記フロー塗膜表面は、保護のため封止されるか
、又は(フロー塗膜が液状である間に)過剰量のゴム粒状物を振掛け塗布するこ
ともできる。
、通常、一つ以上の高級アルコール(例えば、ポリエーテルアルコール及び/又
はポリエステルアルコール)、充填材、顔料、触媒、及び脱気、流れ及び展開を
規制する添加剤から成る。イソシアネート成分は、通常、芳香族ポリウレタンプ
レポリマーから成る。通常、非溶剤系ポリウレタンフロー塗膜が、使用されるが
、場合によって、フロー塗膜は軟化剤を含有していてもよい。
前記弾性層または予備形成弾性層上に、フロー塗膜を直接塗布したもの。前記フ
ロー塗膜表面は、次いで、(所定量または過剰量の)弾性粒状体(例えば、EP
DM)を振掛け塗布することもできる。更に、(平滑または振掛け塗布した)表
面を、顔料含有または非含有ポリウレタン系シーラントで保護することもできる
。上記の不透水塗膜形成法は、耐スパイク性競技動場または多用途スポーツ施設
、又ジム床材用として広範囲に使用できる。
混合した後、例えば、ローラー、噴霧器またはスキージーにより、充填材で封止
した上記弾性表面に、直接塗布することもできる。その後、塗膜表面は、封止さ
れてもよい。
。この系は、主に、球技用施設またはテニスコートに使用される。
掛け塗布された多層フロー塗膜。各層は、それぞれ構造充填材で振掛け塗布され
てもよい。かかる系は、運動場(競技トラック)、多機能スポーツ施設、更には
多機能ジムおよび屋内トラック施設用に使用される。
が以後に塗布されるかまたは不透水性構造スプレー塗膜が形成される他の表面を
封止する。現在市販される充填材は、二成分系である。その一方のA成分は、通
常、1つ以上の多官能性ポリアルコール(例えば、ポリエーテルアルコール及び
/又はポリエステルアルコール)、充填材、顔料、触媒およびチキソトロープ剤
から成る;また、B成分は、芳香族イソシアネート系のポリイソシアネート又は
ポリウレタンプレポリマーから成る。通常、非溶剤系のポリウレタン充填材が使
用される。
底面上に、弾性マット、例えば、予備成形ゴム粒状体マットを接着するのに使用
される。接着剤は、湿分硬化型一成分または二成分接着剤として調合されること
ができる。接着剤は、充填材に加えて、接着促進剤および触媒(二成分接着剤の
場合)、また多官能性ポリアルコール(例えば、ポリエーテルアルコール及び/
又はポリエステルアルコール)を含有することができる。イソシアネート成分と
しては、多官能性のものが使用され、多くの場合、芳香族ポリウレタンプレポリ
マーである。更に、軟化剤または溶剤を、配合物の成分として添加することがで
きる。
耐候性、色相安定性または薬品安定性を向上させ、表面光沢および耐スキッド性
を付与するために、シーラントを塗布する。通常、シーラントは、二成分配合物
として構成され、ポリアルコール(例えば、ポリエーテルアルコール及び/又は
ポリエステルアルコール)、艶消し剤、顔料および脱気、流れ及び展開の抑制用
添加剤と共に、A成分として相当量の有機溶剤を含有する。硬化成分は、通常、
変性脂肪族イソシアネートから成る。
を含有しかつこれら成分の一部が多量の溶剤を含むため、健康および環境に相当
の脅威を与え、それ故、これらを処理する際、安全対策と共に、環境を保護する
ための特別の対策が必要であると言う事実である。更に、前記イソシアネート含
有配合物が、低温で極めて緩慢に硬化するため、度々空気中の湿気との副反応に
起因して所望の特性を劣化させてしまうという欠点を有する。
かつより容易に処理可能な、スポーツ床被覆材用のポリウレタン系配合成分を開
発することにある。本発明によれば、前記目的は、30重量%以上の固形分含量
および10重量%以下の溶剤含量を有するイソシアネート非含有ポリウレタン水
性分散液を、スポーツ床被覆材用配合物中で使用することによって達成される。
驚くべきことに、これらポリウレタン分散液は、環境的により安全でかつより容
易に処理可能であるだけでなく、更に、例えば、機械的特性(引張強さ、伸び率
等)、耐UV性および色相安定性等の対応するスポーツ床被覆材の製品特性を部
分的に改良することができる。更に、予想外に、従来のイソシアネート含有湿分
硬化性系に比して、より厚みのある層を塗布形成することができる。
好ましくは40〜70重量%の固形分含量、かつ10重量%以下、好ましくは5
重量%未満の溶剤含量を有する。本発明の実施形態によれば、非溶剤系ポリウレ
タン分散液が特に好ましく使用される。本願明細書において、前記用語「イソシ
アネート非含有」とは、非溶剤系ポリウレタン分散液のイソシアネート含量が、
0.1%未満、好ましくは0.01%未満であることを意味する。特に好ましく
は、非溶剤系ポリウレタン分散液は、イソシアネートを全く含まない。
連データによれば、100〜500nm、好ましくは200〜400nmの範囲
である。かかるポリウレタンポリマーは、通常、25,000〜100,000
ダルトン(原子質量単位)の平均分子量を有する。上記データは、ゲル透過クロ
マトグラフィー(GPC)測定により得られた数平均値(Mn)である。
レタン分散液およびその製造方法は、ドイツ特許出願第198 12 751.
0号に記載されている。この製造法は、以下の特徴を有する。
0,000ダルトンの分子量を有する高分子量ポリオール成分(A)(i)10
〜50重量%、及びポリイソシアネートと反応可能な2つ以上の水酸基を有しか
つ60〜250ダルトンの分子量を有する低分子量ポリオール成分(A)(ii
)0.5〜5重量%を、2つ以上の脂肪族または芳香族イソシアネート基を有す
る少なくとも1つのポリイソシアネート同族体から成るポリイソシアネート成分
(B)5〜25重量%と、必要に応じて触媒の存在下に、反応させてポリウレタ
ンプレアダクトを生成する工程。
反応可能な2つ以上の水酸基およびポリイソシアネートに対し不活性な1つ以上
のカルボキシ基を有する低分子量かつアニオン変性可能なポリオール成分(A)
(iii)0.5〜5重量%と反応させる工程。前記カルボキシ基は、塩基の存
在下に、完全または部分的に、カルボキシレート基に変換されて対応するプレポ
リマーを生成する。
量%と反応させて、カルボキシ基の全部または一部を中和する工程。
て充填材、顔料、軟化剤、繊維材料および他の通常添加剤から成る配合成分(F
)を10〜70重量%含む水10〜60重量%に分散させる工程。
のアミノ基を有する少なくとも1つのポリアミンから成る連鎖延長成分(D)0
.25〜2.5重量%と反応させる工程。
可能なアミノ基を有する少なくとも1つのモノアミンから成る連鎖停止成分(E
)0.05〜0.5重量%と反応させる工程。
を有しかつ250〜20,000ダルトンの平均分子量(数平均値Mn)を有す
る少なくとも1つの高分子量ポリオール成分から成り、特にポリエーテル及び/
又はポリエステルポリオール系化合物が好適である。好ましくは、ポリアルキレ
ングリコール類、脂肪族または芳香族ポリエステル類、ポリカプロラクトン類、
ポリカーボネート類、マクロモノマー類、テレケリックポリマー類又はエポキシ
ド樹脂またはこれらの混合物等のポリオールポリマーが挙げられる。ポリアルキ
レングリコールは、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド
、テトラハイドロフラン等のモノマーを、三フッ化ホウ素の存在下に重合するこ
とにより、またこれらモノマーを、水、アルコール、アミン又はビスフェノール
A等の反応性水素原子を有する開始化合物へ付加重合させることにより得られる
。この場合、モノマーの混合物を、同時または順次使用することもできる。
ロピレングリコール(例えば、ダウ社のボラノール型)、エチレンオキシド及び
プロピレンオキシド系混合ポリグリコール、更にはポリテトラメチレングリコー
ル又はポリテトラヒドロフラン(例えば、BASF社のポリTHF2000)を
使用することができる。好ましくは、3,000〜4,000ダルトンの平均分
子量(数平均値Mn)を有する直鎖または二官能性ポリプロピレングリコールが
使用される。脂肪族または芳香族ポリエステルポリオールは、二価または多価ア
ルコールと二価または多価カルボン酸、無水カルボン酸、カルボン酸エステルと
の重縮合および/または付加重合反応により得られる。
オール又は1,4−ブチレングリコール、1,6−ヘキサンジオール又は1,6
−ヘキサメチレングリコール、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール又
はネオペンチルグリコール、更には1,6−ヘキサン二酸またはアジピン酸、及
び1,3−ベンゾールジカルボン酸またはイソフタル酸(例えば、ポリオールキ
ミカ(Poliolchimica)社製のベステル(Bester)型)の縮
合物を、脂肪族または芳香族ポリエステルとして好適に使用することができる。
好ましくは、1,000〜3,000ダルトンの平均分子量(数平均値Mn)を
有する直鎖または二官能性脂肪族または芳香族ポリエステルポリオールが使用さ
れる。
イ・インタロクス(Solvay Interox)社製のカパ(Capa)型
)及びポリカーボネート類(例えば、バイエル社製のデスモフェン(Desmo
phen)C2000)を使用することができる。前者は、ホスゲン又は例えば
、ジフェニルカーボネート又はジエチルカーボネート等の脂肪族または芳香族カ
ーボネートを二価または多価アルコールと反応させることにより得られる。後者
は、例えば、ε−カプロラクトン等のラクトン類を、水、アルコール、アミン又
はビスフェノールA等の反応性水素原子を有する開始化合物に付加重合させるこ
とによって製造される。また、ポリエステル類、ポリカプロラクトン類およびポ
リカーボネート類を合成的に組み合わせることもできる。同様に、マクロモノマ
ー類、テレケリックポリマー類又はエポキシド樹脂も、好適に使用できる。
ジヒドロキシポリブタジエン、α−β−ジヒドロキシ(メタ)アクリル酸エステ
ル、α−ω−ジヒドロキシ(メタ)アクリル酸エステル又は、α−ω−ジヒドロ
キシポリシロキサン等のポリヒドロキシオレフィン類が挙げられる。エポキシド
樹脂としては、ビスフェノールAジグリシドエーテル(BADGE)の誘導体が
好ましい。
基を有しかつ60〜250ダルトンの分子量を有する少なくとも1つの低分子量
ポリオールから成る。好適な低分子量ポリオールとしては、例えば、1,2−エ
タンジオール(エチレングリコール)、1,2−プロパンジオール(1,2−プ
ロピレングリコール)、1,3−プロパンジオール(1,3−プロピレングリコ
ール)、1,4−ブタンジオール(1,4−ブチレングリコール)、1,6−ヘ
キサンジオール(1,6−ヘキサメチレングリコール)、2−メチル−1,3−
プロパンジオール(アルコケミカル社からの市販品:MPDiol Glyco
l(登録商標))、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール(ネオペンチ
ルグリコール)、1,4−ビス(ヒドロキシメチル)−シクロヘキサン(シクロ
ヘキサンジメタノール)、1,2,3−プロパントリオール(グリセロール)、
2−ヒドロキシメチル−2−メチル−1,3−プロパノール(トリメチロールエ
タン)、2−エチル−2−ヒドロキシメチル−1,3−プロパンジオール(トリ
メチロールプロパン)、及び2,2−ビス(ヒドロキシメチル)−1,3−プロ
パンジオール(ペンタエリトリトール)が挙げられる。
、ポリイソシアネート誘導体、または2つ以上のイソシアネート基を有するポリ
イソシアネート同族体から成る。特に好ましい化合物としては、ポリウレタン化
学で公知のポリイソシアネート類又はこれらの組合わせが挙げられる。好適な脂
肪族ポリイソシアネート類としては、具体的に、1,6−ジイソシアネートヘキ
サン(HDI)、1−イソシアネート−5−イソシアネートメチル−3,3,5
−トリメチル−シクロヘキサン(IPDI)、ビス(4−イソシアネートフェニ
ル)メタン(H12MDI)、1,3−ビス(1−イソシアネート−1−メチル−
エチル)ベンゾール(m−TMXDI)、又は各脂肪族ポリイソシアネートの工
業的異性体混合物が挙げられる。
トトルエン(TDI)、ビス(4−イソシアネートフェニル)メタン(MDI)
、及び場合よって、その高分子量同族体(MDIポリマー)又は各芳香族ポリイ
ソシアネートの工業的異性体混合物が挙げられる。更に、原則的には、ビス(4
−イソシアネートシクロヘキシル)メタン(H12MDI)、1,6−ジイソシア
ネートヘキサン(HDI)及び1−イソシアネート−5−イソシアネートメチル
−3,3,5−トリメチル−シクロヘキサン(IPDI)系の「ラッカーポリイ
ソシアネート類」として公知の化合物も、好適に使用できる。ここで、「ラッカ
ーポリイソシアネート類」とは、アロファン酸エステル、ビウレット、カルボジ
イミド、イソシアヌレート、ウレジオン又はウレタン基を有するこれらジイソシ
アネートの誘導体を示す。なお、従来技術によれば、モノマー性ジイソシアネー
トの残存含量を最小限に抑制している。更に、例えば、1,6−ジイソシアネー
トヘキサン(HDI)系「ラッカーポリイソシアネート類」の親水化変性物等の
変性ポリイソシアネート類も、同様に使用できる。この内、脂肪族ポリイソシア
ネート類が、芳香族ポリイソシアネート類に比して好ましい。更に、反応性を変
化させたイソシアネート基を有するポリイソシアネート類が好ましい。
ポリウレタンプレアダクトは、成分(B)を、成分(A)(i)及び必要に応じ
て成分(A)(ii)に数分〜数時間で添加または投与し反応させるか、或いは
成分(A)(i)及び必要に応じて成分(A)(ii)を、成分(B)に、数分
〜数時間で添加または投与し反応させる。
OH当量比は、好ましくは、1.5〜2.5、特に好ましくは1.8〜2.2の
範囲に調整される。反応開始は、付加重合反応の発熱を利用し、60〜120℃
、好ましくは80〜100℃の温度で計算又は理論NCO含量が達成されるまで
、不活性ガス雰囲気中で攪拌しながら反応を行う。反応時間は、約数時間でよい
が、成分の反応性、成分の化学量論量および温度等の反応パラメーターにより変
化する。
ト類の付加重合反応に代表的な触媒系の存在下に行うことができる。必要に応じ
て、これら触媒は、反応開始成分に対し、0.01〜1重量%の量で添加される
。ポリイソシアネート類の付加重合反応で通常使用される触媒としては、例えば
、ジブチルスズオキシド、ジブチルスズジラウレート(DBTL)、トリエチル
アミン、スズ(II)オクタエート、1,4−ジアザ−ビシクロ[2,2,2]
オクタン(DABCO)、1,4−ジアザ−ビシクロ[3,2,0]−5−ノナ
ン(DBN)、1,5−ジアザ−ビシクロ[5,4,0]−7−ウンデセン(D
BU)等が挙げられる。
トを、成分(A)(iii)0.5〜5重量%との反応させることにより、対応
するプレポリマーが得られる。この際、好ましくは、150μm未満の粒径を有
する微粉砕ポリオール成分(A)(iii)を、反応工程a)から数分〜数時間
内に、ポリウレタンプレアダクトに添加または投与する。
、及びポリイソシアネートに対し不活性な1つ以上のカルボキシ基を有する少な
くとも1つの低分子量かつアニオン変性可能なポリオールから成る。前記カルボ
キシ基は、塩基の存在下に、全部または一部が、カルボキシレート基に変換され
る。前記低分子量かつアニオン変性可能なポリオールとしては、2−ヒドロキシ
メチル−3−ヒドロキシプロパン酸(ジメチロール酢酸)、2−ヒドロキシメチ
ル−2−メチル−3−ヒドロキシプロパン酸(ジメチロールプロピオン酸)、2
−ヒドロキシメチル−2−エチル−3−ヒドロキシプロパン酸(ジメチロール酪
酸)、2−ヒドロキシメチル−2−プロピル−3−ヒドロキシプロパン酸(ジメ
チロール吉草酸)、クエン酸、酒石酸等が挙げられる。この内、100〜200
ダルトンの分子量を有するビスヒドロキシアルカンカルボン酸が好ましく、2−
ヒドロキシメチル−2−メチル−3−ヒドロキシプロパン酸(ジメチロールプロ
ピオン酸:マリンクロー社(Mallinckrodt)からの市販品「DMP
A(登録商標)」として公知)がより好ましい。
/OH当量比、特に1.5〜2.5、好ましくは1.8〜2.8の範囲であるこ
とが要求される。更に、均一性に優れたより狭い分子量分布を達成するためには
、反応性を変化させたイソシアネート基を有するポリイソシアネートの使用が好
ましい。よって、二官能性ポリオール及びポリイソシアネート成分から成る直鎖
構造を有するポリウレタンプレポリマーが好ましい。
特に好ましくは80〜100℃の温度で行う。ポリウレタンプレポリマーは、比
較的低い粘度を有し、この粘度は、使用されるポリオール及びポリイソシアネー
ト成分の構造には殆ど影響されない。それ故、粘度の低下またはポリウレタンプ
レポリマーの分散特性を向上するための溶剤添加を必要としない。特定構造のプ
レポリマーを使用することによって、極めて高い固形分含量を有する生成物を製
造することができる。更に、ポリウレタンポリマー中のカルボキシ基および/ま
たはカルボキシレート基の均一な分布に起因して、対応して得られるポリウレタ
ン分散液は、最小の電荷密度により安定化され得る。
、中和成分(C)0.25〜2.5重量%と反応させて、カルボキシ基を完全ま
たは部分的に中和する(直接中和)。中和成分(C)は、好ましくは、ポリウレ
タンプレポリマーの遊離カルボキシ基に対する中和度が、70〜100当量%、
好ましくは80〜90当量%となるような量で使用する。中和により、カルボキ
シ基は、カルボキシレート基に変換され、この結果ポリウレタン分散液は、アニ
オン変性および/または安定化される。或いは、中和成分(C)は、反応工程d
)で分散媒中に存在させることもできる。
塩基から成る。好適な塩基としては、N,N−ジメチルエタノールアミン、N−
メチル−ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、N,N−ジメチルイソプ
ロパノールアミン、N−メチル−ジイソプロパノールアミン、トリイソプロピル
アミン、N−メチル−モルフォリン、N−エチル−モルフォリン、トリエチルア
ミン等の第三級アミン、アンモニア、又は水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、
水酸化カリウム等の水酸化アルカリが挙げられる。この中で、第三級アミンが好
ましく、特に、トリエチルアミンが好ましい。
)で、必要に応じて、充填材、顔料、軟化剤、繊維材料、分散促進剤、レオロジ
ック酸、消泡剤、接着促進剤、不凍剤、難燃剤、殺菌剤、防菌剤、保存剤または
他のポリマー及び/又はポリマー分散系から成る配合成分(F)10〜70重量
%を含む水10〜60重量%中に分散させる。分散液中において、中和ポリウレ
タンプレポリマーは分散媒中に転化されて、ポリウレタンプレポリマー分散液が
形成される。中和ポリウレタンプレポリマーは、表面に安定カルボキシレート基
および内部に反応性イソシアネート基を含有するミセルを形成する。アニオン性
カルボキシレート基に対する全てのカチオン性対イオンは、分散媒中で溶媒和と
なる。ここで、「分散:dispersing 及び/又はdispersio
n」とは、ミセル構造の分散成分と共に、溶媒和および/または懸濁成分を含む
。ポリウレタンプレポリマーの水性相への転化のため、当該ポリウレタンプレポ
リマーを、分散媒中に攪拌・混合してもよいし、また分散媒を、ポリウレタンプ
レポリマー中に攪拌・混合してもよい。反応工程d)は、30〜50℃、好まし
くは約40℃の温度で行う。
及びd)は、次のように簡略化することができる。即ち、反応工程d)に従って
未中和ポリウレタンプレポリマーを分散した水に、中和成分(C)を添加する(
間接中和)。また、当該製造方法に悪影響を与えないかぎり、分散以前に、反応
工程d)に従った配合成分(F)の全部またはその一部を、ポリウレタンプレポ
リマーに攪拌・混合してもよい。
散液を、連鎖延長剤(D)0.25〜2.5重量%と反応させ、更に必要に応じ
て、反応工程f)において、連鎖停止剤(E)0.05〜0.5重量%と反応さ
せる。
有する少なくとも1つのポリアミンから成る。好適なポリアミンとしては、例え
ば、アジピン酸ヒドラジド、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエ
チレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン、ジ
プロピレントリアミン、ヘキサメチレンジアミン、ヒドラジン、イソホロンジア
ミン、N−(2−アミノエチル)−2−アミノエタノール、2−アクリルアミド
−2−メチルプロパン−1−スルホン酸(AMPS)の塩とエチレンジアミンと
の付加物またはこれらポリアミンの組合わせが挙げられる。これらの中で、二官
能性第1アミンが好ましく、1,2−ジアミノエタン及び/又はエチレンジアミ
ンが特に好ましい。
くとも1つのモノアミンから成る。好適なモノアミンとしては、例えば、エチル
アミン、ジエチルアミン、n−プロピルアミン、ジ−n−プロピルアミン、イソ
プロピルアミン、ジイソプロピルアミン、n−ブチルアミン、ジ−n−ブチルア
ミン、エタノールアミン、ジエタノールアミン、イソプロパノールアミン、ジイ
ソプロパノールアミン、モルホリン、ピペリジン、ピロリジン又はこれらモノア
ミンの組合わせが挙げられる。これらの中で、単官能性第1アミンが好ましく、
2−アミノプロパン及び/又はイソプロピルアミンが特に好ましい。
の遊離イソシアネート基に対する連鎖延長度が、50〜100当量%、好ましく
は70〜80当量%となる量で使用される。連鎖延長剤(D)及び連鎖停止剤(
E)の使用時、これら成分は、反応工程d)のポリウレタンプレポリマーとの混
合物として、順次または同時に添加することができる。ポリウレタンプレポリマ
ー分散液の連鎖延長により、ミセル内の分子量が増大し、高分子量ポリウレタン
ポリ尿素分散液が形成される。この際、連鎖延長成分(D)は、水よりもはるか
に速く上記反応性イソシアネート基と反応する。ポリウレタンプレポリマー分散
液の連鎖停止により、ミセル内の分子質量増大が中断され、低分子量ポリウレタ
ン・ポリ尿素分散液が形成される。連鎖停止成分(E)は、水よりもはるかに速
く上記反応性イソシアネート基と反応する。反応工程e)及びf)に引き続き、
残存遊離イソシアネート基は、水との反応により、完全に連鎖延長で消費される
ことができる。
覆材を形成する全てのポリウレタン系製品を置換することができる。始めにポリ
ウレタン分散液に充填材および/または顔料を分散し及び/又は液体成分と混合
することにより、上記製品を形成することができる。或いは、ポリウレタン分散
液の製造を、現場配合により直接行うこともできる。即ち、先ず充填材および顔
料、次いでポリウレタンポリマーを、蒸留水中に分散する。この方法により、充
填材を、ポリウレタン粒子内に混入することができるため、低減価償却を示す特
に有用な製品を得ることができる。更に、ポリウレタン分散液の現場配合により
、従来のポリウレタン分散液の配合法で不可能であった、比較的低粘度での非常
に高い固形物含量を達成することができる。
合成分として好適であり、特には下記の応用に好適である。
イクル粒状物または繊維長0.1〜50mmの繊維から形成されたゴム粒状体ま
たは繊維から成る弾性層用接合剤として。場合によって、これら弾性層は、更に
、粒径1〜20mmのミネラル系添加剤を含んでいてもよい。
ルト)上のスプレー塗膜として。前記スプレー塗膜は、必要に応じて、(例えば
、SBR、EPDM、PVC粒状体、PUチップ等の)構造充填材5〜80重量
%を含んでいてもよい。
ルト又はコンクリート)上のフロー塗膜(流れ塗膜)として。この応用において
は、1つ以上の層が形成されてもよく、また、必要に応じて、粒状体(特に、粒
径1〜4mmのEPDM粒状体)が、振掛け塗布されてもよい。
材または複合床面等)上の接着促進剤またはプライマー層として。
するためのスポーツ床被覆材の底面(例えば、予備形成ゴム粒状体被覆または局
所形成ゴム粒状体被覆)の小孔封止用の充填材として。
覆材のアスファルト又はセメント接合底面上に接着する接着剤として。
/又は所望の光沢および耐スキッド性を付与するために、(必要に応じて、顔料
を添加された)スポーツ床被覆材を封止するシーラントとして。
の濃度で使用することにより、ポリウレタン分散液系配合物の耐チョーキング性
および耐水性(約50℃の温水使用時)を、著しく向上させることができる。こ
の効果は、極度の天候条件(強度の紫外線、高温、同時降雨)下に、この目的の
ために設計された装置試験片により立証されている。また、同様に処理された従
来(イソシアネート含有)被覆材においても、相当の特性向上が見られた。
ペンタメチル−4−ピペリジニルエステル(HALS(I))又はデカン二酸の
2,2,6,6−テトラメチル−1−イソオクチロキシ−4−ピペリジニルエス
テル(HALS(II))等のHALS型(ヒンダードアミン系光安定剤)が挙
げられる。これらの中で、HALS(I)型が好ましい。また、HALS型UV
安定剤と組み合わせて、例えば、置換ヒドロキシフェニルベンゾトリアゾール類
、ヒドロキシベンゾフェノン類、ヒドロキシフェニル−s−トリアジン類等のU
V吸収剤、及び置換2,6−ジ−t−ブチルフェノール類等の酸化防止剤を使用
することもできる。
たは剛性底面上に、0.1〜50mmの合計厚で層状に塗布することができる。
この目的のために、通常、配合ポリウレタン分散液の塗布量は、被覆面1m2当
たりかつ一作業サイクル当たり、0.1〜10.0kgの範囲である必要がある
。本発明の配合ポリウレタン分散液は、一成分または二成分法のいずれで使用さ
れてもよいが、作業の簡便性の観点から、一成分系が好ましい。
ポリマー分散液の混合物を、バインダー材として使用することもできる。これら
ポリマー分散液としては、例えば、(メタ)アクリレート、スチレン、酢酸ビニ
ル等のエチレン不飽和モノマー系の水性エマルジョン重合体が挙げられる。
タン分散液は、対応するスポーツ床被覆材に関する以下の優れた製品特性を示す
ことができる。
、又は少なくとも予想通りであり、通常、イソシアネート含有系に比して、明確
に優れている。
ことができ、この結果、従来の出発材料を使用した場合に比して、より柔軟な被
覆材を得ることができる。
着色弾性層は、封止を必要としない。これに比して、従来の市販系は、耐UV性
および耐候性に極めて劣る。
できる。
合を、屋外で行うことができる。安定性、耐UV性、層接着、耐水性、耐候性等
を屋外試験したところ、実験室試験での良好な結果が追認された。
よびイソシアネート含有構造スプレー塗膜の乾燥(約24時間)に比して、より
速く完了した(条件に応じて約2〜6時間)。それ故、適当な大きさの表面は、
2回のスプレー作業で一日以内に容易に被覆することができる。作業員は、大幅
に時間を節約でき、設置コストがより低減される。これは、(2,000m2未
満の)小面積表面に関し特に重要である。
を有することから、屋内および屋外スポーツ場において層厚を極めて小さくした
(より薄い層を有する)新たな系を形成することが可能となる。
レタン分散液>: 攪拌機、還流冷却器、温度計および窒素取入れ口を備えた四つ口フラスコに、
ヒドロキシル価112.2mgKOH・g-1を示すポリプロピレングリコール(
商品名:ボラノールP1000、ダウ社製)100.00g及びイソホロンジイ
ソシアネート(商品名:ベスタナートIPDI、ヒュルス(Huels)社製)
59.39gの混合物を添加し、窒素雰囲気下に温度80〜90℃で2時間攪拌
した。
A、マリンクロー(Mallinckrodt)社製)4.50gを添加した後
、得られた混合物を、計算NCO含量(NCO/OH=2.00)が得られるま
で窒素雰囲気下に温度80〜90℃で攪拌した。反応経過は、酸滴定法に従って
記録した。付加重合反応の完了時に、NCO含量が、6.88重量%(理論値:
6.85重量%)であることが確認された。50℃に冷却後、得られたプレポリ
マーを、90当量%のトリエチルアミンで直接中和した。
110.77gに分散し、次いで80当量%のエチレンジアミンで連鎖延長し、
ポリウレタン分散液を得た。
ル系高固形分非溶剤系ポリウレタン分散液>: 攪拌機、還流冷却器、温度計および窒素取入口を備えた四つ口フラスコに、ヒ
ドロキシル価51.1mgKOH・g-1を示すポリカーボネートポリオール(商
品名:デスモフェンC200、バイエル社製)100.00g及びイソホロンジ
イソシアネート(商品名:ベスタナートIPDI、ヒュルス(Huels)社製
)47.09gの混合物を添加し、窒素雰囲気下に温度80〜90℃で2時間攪
拌した。
A、マリンクロー(Mallinckrodt)社製)7.50gを添加した後
、得られた混合物を、計算NCO含量(NCO/OH=2.00)が得られるま
で窒素雰囲気下に温度80〜90℃で再び攪拌した。反応経過は、酸滴定法に従
って記録した。付加重合反応の完了時に、NCO含量が、5.76重量%(理論
値:5.79重量%)であることが確認された。50℃に冷却後、得られたプレ
ポリマーを、90当量%のトリエチルアミンで直接中和した。
106.62gに分散し、次いで80当量%のエチレンジアミンで連鎖延長し、
ポリウレタン分散液を得た。
レタン分散液>: 攪拌機、還流冷却器、温度計および窒素取入口を備えた四つ口フラスコ内に、
ヒドロキシル価56.1mgKOH・g-1を示すポリプロピレングリコール(商
品名:ボラノールP2000、ダウ社製)100.00g及びイソホロンジイソ
シアネート(商品名:ベスタナートIPDI、ヒュルス(Huels)社製)3
5.49gの混合物を添加し、窒素雰囲気下に温度80〜90℃で2時間攪拌し
た。
A、マリンクロー(Mallinckrodt)社製)4.00gを添加した後
、得られた混合物を、計算NCO含量(NCO/OH=2.00)が得られるま
で窒素雰囲気下に温度80〜90℃で攪拌した。反応経過は、酸滴定法に従って
記録した。付加重合反応の完了時に、NCO含量が、4.86重量%(理論値:
4.81重量%)であることが確認された。50℃に冷却後、得られたプレポリ
マーを、90当量%のトリエチルアミンで直接中和した。
95.85gに分散し、次いで80当量%のエチレンジアミンで連鎖延長し、ポ
リウレタン分散液を得た。
加後、系の粘度増加が記録されなくなるまで、低ずれ速度で分散を行った。物性
を以下に示す。
それぞれ、4,000mPa・s、15N/mm2及び400%である。
た。物性を以下に示す。
れた混合物に、成分(5)、(6)及び(7)を、高ずれ速度で分散した。10
分後、成分(8)を添加し、最終粘度に達するまで分散した。この調製に使用し
た温度は、40℃以下であった。物性を以下に示す。
プレー塗膜(例えば、Conipur 216)の代表値は、それぞれ、1,0
00mPa・s、8N/mm2及び400%である。
に混合されたものであっても、それぞれを所定の局所に添加したものであっても
よく、この配合により、施工箇所での取扱いが非常に簡単になる。この方法では
、単に、塗工前に混合物を短時間均質化するだけでよい。
次いで、ゴム粒状体(9)を、得られた配合物に注意深く攪拌・混合した。
、成分(5)、(6)及び(7)を添加した。40℃以下の温度に保持しながら
、混合物を20分間分散した。物性を以下に示す。
れぞれ、3,600mPa・s(混合物)、2N/mm2及び150%である。
(5)を、続いて10分間隔で成分(6)及び(7)を、系が最終粘度に達する
まで、高ずれ速度で分散液中に添加した。この工程を通じて、配合物の温度を、
40℃以下に保持した。物性を以下に示す。
、チキソトロープ性、3.5N/mm2及び80%である。
で、成分(4)を、添加し、10分間隔で高ずれ速度で分散した。成分(5)を
添加後、最終粘度に達するまで、分散を行った。この工程中、配合物の温度を、
40℃以下に保持した。物性を以下に示す。
。後者の架橋剤成分を、配合剤の塗布直前に、穏やかに攪拌しながら添加した(
混合比: 100:2)。系の処理時間は、20℃で約40分であった。物性を
以下に示す。
。
成る混合物>:
および接合剤の混合物を、所定厚に塗布して、粒状体被覆を形成した。
進剤および接合剤としての応用>: 15mm厚2層組合わせ被覆(各層厚:9及び6mm)の形成
ら形成した別の層により被覆した。
、前以て施工した通行可能な(歩行可能な)ゴム粒状体被覆上に噴霧した。物性
を以下に示す。
被覆の小孔を、充填材で封止した。
に塗布した。硬化時に、フロー塗膜を塗布し、フロー塗膜が液状である間に、そ
の上に過剰量のEPDM粒状体を振掛け塗布した。未付着のEPDM粒状体を、
被覆硬化後に拭き払い、再利用した。
スポーツ床被覆材を、2回のスプレーサイクルで封止した。物性を以下に示す。
を貼着し、その小孔を充填材で封止し、更に、上記と同様にして、フロー塗膜被
覆を塗布形成した後、EPDM粒状体を振掛け塗布した。
ー/スプレーサイクルによりフロー塗膜被覆を封止した。
充填材粒状体の振掛け塗布および過剰量の拭き払いを行った。フロー塗膜被覆の
第4層には、EPDM粒状体を振掛け塗布し、硬化時に過剰量を除去した。塗膜
表面は、2回のスプレーサイクルにより封止した。
:
Claims (17)
- 【請求項1】 固形分含量が30重量%以上で、溶剤含量が10重量%以下
であるイソシアネート非含有ポリウレタン水性分散液の、スポーツ床被覆材への
使用。 - 【請求項2】 ポリウレタン分散液の固形分含量が、40〜70重量%であ
る請求項1に記載の使用。 - 【請求項3】 ポリウレタン分散液の溶剤含有量が5重量%未満である請求
項1又は2に記載の使用。 - 【請求項4】 ポリウレタン分散液が、非溶剤系である請求項1又は2に記
載の使用。 - 【請求項5】 ポリウレタンポリマーのミセル体の平均粒子径が、100〜
500nm、好ましくは200〜400nmの範囲である請求項1〜4の何れか
に記載の使用。 - 【請求項6】 ポリウレタンポリマーが、25,000〜100,000ダ
ルトンの平均分子量を有する請求項1〜5の何れかに記載の使用。 - 【請求項7】 ポリウレタン分散液が、ゴム粒状体または繊維、及び任意に
添加剤から成る弾性層用接合剤として使用される請求項1〜6の何れかに記載の
使用。 - 【請求項8】 ポリウレタン分散液が、スポーツ床被覆材の底面上に形成さ
れる接着促進剤またはプライマー塗膜として使用される請求項1〜6の何れかに
記載の使用。 - 【請求項9】 必要に応じて構造充填材を含有するポリウレタン分散液が、
弾性または剛性底面上に、スプレー塗膜として塗布される請求項1〜6の何れか
に記載の使用。 - 【請求項10】 ポリウレタン分散液が、弾性または剛性底面上に、フロー
塗膜として塗布される請求項1〜6の何れかに記載の使用。 - 【請求項11】 ポリウレタン分散液が、スポーツ床被覆材の底面の小孔を
封止する充填材として使用される請求項1〜6の何れかに記載の使用。 - 【請求項12】 ポリウレタン分散液が、スポーツ床被覆材用の予備形成弾
性層を接着する接着剤として使用される請求項1〜6の何れかに記載の使用。 - 【請求項13】 必要に応じて顔料で着色されたポリウレタン分散液が、ス
ポーツ床被覆材の封止に使用される請求項1〜6の何れかに記載の使用。 - 【請求項14】 ポリウレタン分散液が、ヒンダードアミン系UV安定剤を
、配合物全量に対し0.1〜1.0重量%の量で含有する請求項9、10及び1
3の何れかに記載の使用。 - 【請求項15】 配合ポリウレタン分散液が、弾性または剛性底面上に、合
計厚0.1〜50mmの層を形成するように塗布される前記請求項の何れかに記
載の使用。 - 【請求項16】 配合ポリウレタン分散液が、被塗工面1m2当たり及び1
回の作業サイクル当たり0.1〜10.0kgの量で塗布される前記請求項の何
れかに記載の使用。 - 【請求項17】 配合ポリウレタン分散液が、一成分配合物として塗布され
る前記請求項の何れかに記載の使用。
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