JP2008248152A - 湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤及びそれを用いた造作材 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、分子側鎖に脂肪族環式構造を有するアクリルポリオール(a1)と、4000〜7000の範囲の数平均分子量し、かつ2,2−ジメチル−1,3−プロピレン基を有するポリエステルポリオール(a2)とを含むポリオール(A)及びポリイソシアネート(B)を反応させて得られるウレタンプレポリマー(C)を含有してなることを特徴とする湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤に関するものである。
【選択図】なし
Description
はじめに、難付着性基材としてのポリオレフィンフォームへの親和性と、初期接着強度との向上が期待できるという理由から、前記接着剤を構成するウレタンプレポリマー中に脂肪族環式構造を導入することを検討した。具体的には、脂肪族環式構造を有するポリオールやポリイソシアネートを反応させて得られるウレタンプレポリマーを検討したが、所望の効果を発現させることはできなかった。
しかし、前記接着剤は、その作業環境が冬場の低温下において、優れた初期接着強度、常態接着強度及び耐熱水接着強度を十分に発現できるとはいいがたいものであった。
しかし、前記ウレタンプレポリマーを含む接着剤は、依然として低温環境下において、優れた初期接着強度、常態接着強度及び耐熱水接着強度を発現できるものではなかった。
また、前記ウレタンプレポリマーの軟化点の調整方法の(4)では、通常、ウレタン結合の含有量が多い程、軟化点が上昇する傾向がある。
更に、前記ウレタンプレポリマー(C)は、4000〜7000の範囲の数平均分子量し、かつ2,2−ジメチル−1,3−プロピレン基を有する脂肪族ポリエステルポリオール由来の構造を有することが必須である。前記特定の構造を有するウレタンプレポリマー(C)含有の湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤であれば、その塗布量が従来より少なく、またその作業環境が低温環境下であっても、ポリオレフィンフォーム等の難付着性基材に対する優れた初期接着強度、常態接着強度、さらには、耐熱水接着強度を発現可能である。
また、前記アクリルポリオール(a1)の有する脂肪族環式構造は、シクロヘキサン構造であることが、難付着性基材に対する常態接着強度を向上させるうえで好ましい。
前記R1及びR2が、それぞれ前記範囲の炭素原子数を有する直鎖のアルキレン基である長鎖脂肪族ポリエステルポリオールを使用することによって、得られるウレタンプレポリマーの結晶性が高まり、優れた初期接着強度と常態接着強度とを有する湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤を得ることができる。
湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤を125℃で加熱溶融させたときの溶融粘度を、ICI型コーンプレート粘度計(ICI社製、コーン直径:19.5mm、コーン角度:2.0°)を用いて測定した。
湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤のトルエン溶液に、過剰のアミンを添加することで、ウレタンプレポリマーの有するイソシアネート基と反応させた後、残存するアミンの量を塩酸で逆滴定することによって、湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤のイソシアネート基含有量(質量%)を測定した。
温度10℃、相対湿度40%RHに調整された環境試験室内に、1級構造用合板(日本農林規格認定、縦300mm、横300mm、厚み9mm)と、ポリオレフィンフォーム(三和化工株式会社製、商品名:サンペルカ CF−1000(グレー)、厚み3mm、縦300mm、横300mm、見掛け密度107kg/m3)を8時間放置した。
前記方法で得られた供試体を、前記平面プレスの加圧を開放してから10分後に、引っ張り試験機を用いて、幅25mm、剥離角90°、剥離速度100mm/分の条件で剥離強度を測定した。前記剥離強度は、概ね10N/25mm以上であることが好ましい。
前記供試体を、温度23℃及び相対湿度65%の環境下に前記平面プレスの加圧を開放してから24時間放置した後、同環境下で、引っ張り試験機を用いて、幅25mm、剥離角90°、剥離速度100mm/分の条件で剥離強度を測定した。前記剥離強度は、概ね20N/25mm以上であることが好ましい。また、前記剥離が、1級構造用合板とポリオレフィンフォームとの界面はく離である場合は、実用上十分な常態接着強度を有するものとはいえず、上記試験の場合には、ポリオレフィンフォームの材料破断が引き起こされるレベルの接着強度が求められている。
前記供試体を75mm角の大きさに切断したものを、耐熱水接着強度測定用の供試体とした。該供試体を23℃、相対湿度65%の環境下で72時間放置した後、70℃の温水中に2時間浸漬し、次いで60℃の乾燥器内で3時間乾燥した供試体の、膨れや剥がれの有無を目視観察により評価した。本評価方法で膨れや剥がれの見られない供試体の製造に使用した接着剤であれば、主として屋内で、多少の水のかかりや湿度の高い場所で使用されうる部材の製造及び接着に使用可能であるとされている。
前記耐熱水接着強度測定用の供試体と同様のものを、23℃、相対湿度65%の環境下で72時間放置した後、100℃に煮沸された水中に4時間浸漬し、次いで60℃の乾燥器内で20時間乾燥し、更に100℃に煮沸された水中に4時間浸漬し、次いで60℃の乾燥器内で3時間乾燥した。前記浸漬後の供試体の膨れや剥がれの有無を目視観察により評価した。本評価方法で膨れや剥がれの見られない供試体の製造に使用した接着剤であれば、屋外及び膨潤状態が長時間に渡り継続されるような場所で使用されうる部材の製造及び接着に使用可能であるとされている。
○:はく離なし
△:はく離が2cm未満
×:はく離が2cm以上
攪拌機および冷却器を備え付けた反応器に、メチルエチルケトン300質量部を入れ、器内温度を80℃にし、そこへ、メタクリル酸−n−ブチルの295質量部、メタクリル酸シクロへキシルの175質量部およびメタクリル酸−2−ヒドロキシエチルの30質量部よりなる混合物と、アゾビスイソブチロニトリルの8質量部を、メチルエチルケトンの160質量部に溶解させた溶解物とを、4時間に亘って滴下し、滴下終了後も、同温に12時間保持して反応を続行することによってアクリルポリオール溶液(不揮発分:52質量%、BM型粘度計のNo.4ローター10回転により測定した粘度:3000mPas)のアクリルポリオールを得た。得られたアクリルポリオールの脂肪族環式構造含有量は17.5質量%、水酸基当量重量は2200であった。
攪拌機および冷却器を備え付けた反応器に、メチルエチルケトン300質量部を入れ、器内温度を80℃にし、そこへ、メタクリル酸−n−ブチルの345質量部、メタクリル酸シクロへキシルの125質量部およびメタクリル酸2ヒドロキシエチルの30質量部よりなる混合物と、アゾビスイソブチロニトリルの8質量部を、メチルエチルケトンの160質量部に溶解させた溶解物とを、4時間に亘って滴下し、滴下終了後も、同温に12時間保持して反応を続行することによってアクリルポリオール溶液(不揮発分:52質量%、BM型粘度計のNo.4ローター10回転により測定した粘度:2800mPas)を得た。得られたアクリルポリオールの脂肪族環式構造含有量は12.5質量%、水酸基当量重量は4400であった。
攪拌機および冷却器を備え付けた反応器に、メチルエチルケトン300質量部を入れ、器内温度を80℃にし、そこへ、メタクリル酸−n−ブチルの335質量部、メタクリル酸メチルの150質量部およびメタクリル酸2ヒドロキシエチルの15質量部よりなる混合物と、アゾビスイソブチロニトリルの8質量部を、メチルエチルケトンの160質量部に溶解させた溶解物とを、4時間に亘って滴下し、滴下終了後も、同温に12時間保持して反応を続行することによってアクリルポリオール溶液(不揮発分:52質量%、BM型粘度計のNo.4ローター10回転により測定した粘度:1800mPas)を得た。得られたアクリルポリオールは脂肪族環式構造を有するものではなく、水酸基当量重量は4400であった。
主鎖に脂肪族環式構造を有するポリオールとしては、シクロヘキサンジメチルポリカーボネートジオール(宇部興産株式会社製、商品名;エタナコール MC−100)を用いた。
2リットルの四つ口フラスコ内に、エチレングリコールを100質量部、ネオペンチルグリコールを150質量部、1,6−ヘキサンジオールを200質量部、アジピン酸を610質量部、ブチル酸スズを0.03質量部加え、220℃で反応させることによって、数平均分子量が5000で、2,2−ジメチル−1,3−プロピレン基を有するポリエステルポリオール(略号:L−PES1)(数平均分子量5000、酸価0.1、水酸基価22.3)を得た。
2リットルの四つ口フラスコ内に、ジエチレングリコールを50質量部、ネオペンチルグリコールを250質量部、1,6−ヘキサンジオールを100質量部、アジピン酸を510質量部、ブチル酸スズを0.03質量部加え220℃で反応させることによって、数平均分子量が3000で、2,2−ジメチル−1,3−プロピレン基を有するポリエーテルエステルポリオール(略号:L−PES2)(数平均分子量2000、酸価0.2、水酸基価56.2)を得た。
2リットルのフラスコに1,12−ドデカンジカルボン酸(分子量230.30)を1150質量部、1,6−ヘキサンジオール(分子量118.17)を610質量部、及びエステル化触媒としてテトライソプロポキシチタンを0.007質量部を添加し、120℃でそれらを溶融した。次いで、撹拌しながら3〜4時間かけて220℃へ昇温し4時間保持した後、100℃に冷却することによって、長鎖脂肪族ポリエステルポリオール(略号:S−PES1)(数平均分子量3500、酸価0.2、水酸基価32.1)を得た。
2リットルの四つ口フラスコ内に、ネオペンチルグリコールを450質量部、及びo−フタル酸を480質量部加え、ブチル酸スズを0.03質量部加え220℃で反応させることによって、芳香族ポリエステルポリオール(略号:S−PES2)(数平均分子量2000、酸価0.2、水酸基価55.1)を得た。
を調製した。
脂肪族ポリエーテルポリオールとしては、数平均分子量が2000のポリオキシプレピレングリコール(旭硝子株式会社製、商品名;エクノール 2020)を用いた。
脂肪族ポリエーテルポリオールとしては、数平均分子量が4000のポリオキシプレピレンとポリオキシエチレン共重合体(旭硝子株式会社製、商品名;プレミノールPML5005)を用いた。
メタロセンオレフィンとしては、ポリエチレン(クラリアントジャパン株式会社製、商品名;リコセンPE3401)を用いた。
表1に示した配合に従う以外は、実施例1と同様の方法によって湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤を得た。得られた湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤の特性等を表1及び表2に示した。
また、表2中の「ミリオネートMT」は、日本ポリウレタン工業株式会社製の4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートである。
また、表2中の「MR400」は、日本ポリウレタン工業株式会社製の「ミリオネート MR−400」を表す。
また、表1中の「ミリオネートMT」は、日本ポリウレタン工業株式会社製の4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートである。
また、表1中の「MR400」は、日本ポリウレタン工業株式会社製の「ミリオネート MR−400」を表す。
また、表1中の「MR200」は、日本ポリウレタン工業株式会社製の「ミリオネート MR−200」を表す。
Claims (9)
- 分子側鎖に脂肪族環式構造を有するアクリルポリオール(a1)と、4000〜7000の範囲の数平均分子量を有し、かつ2,2−ジメチル−1,3−プロピレン基を有するポリエステルポリオール(a2)とを含むポリオール(A)及びポリイソシアネート(B)を反応させて得られるウレタンプレポリマー(C)を含有してなることを特徴とする湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤。
- 前記アクリルポリオール(a1)が、脂肪族環式構造を10〜35質量%有するものである、請求項1に記載の湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤。
- 前記分子側鎖に脂肪族環式構造を有するアクリルポリオール(a1)が水酸基含有アクリル単量体及び脂肪族環式構造含有アクリル単量体を重合して得られるものである、請求項1に記載の湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤。
- 前記ポリエステルポリオール(a2)が、ネオペンチルグリコールと2〜12の炭素原子を有する直鎖脂肪族ジオールと4〜10の炭素原子を有する直鎖脂肪族ジカルボン酸とを反応させて得られるものである、請求項1に記載の湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤。
- 前記ポリイソシアネート(B)が、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート及び4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、又は、カルボジイミド変性ジフェニルメタンジイソシアネート及び4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートである、請求項1に記載の湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤。
- 前記ポリオール(A)が、更に500〜3000の範囲の数平均分子量を有し、かつ2,2−ジメチル−1,3−プロピレン基を有する脂肪族ポリエステルエーテルポリオール(a3)を含むものである、請求項1または5に記載の湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤。
- 前記ウレタンプレポリマー(C)が、前記ポリオール(A)及び前記ポリイソシアネート(B)の合計100質量部に対して、前記脂肪族環式構造含有アクリルポリオール(a1)を1〜30質量部、前記ポリエステルポリオール(a2)を1〜30質量部含むポリオールとポリイソシアネート(B)とを反応させて得られるものである、請求項1に記載の湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤。
- 前記ウレタンプレポリマー(C)が、前記ポリオール(A)及び前記ポリイソシアネート(B)の合計100質量部に対して、前記脂肪族環式構造含有アクリルポリオール(a1)を1〜30質量部、前記ポリエステルポリオール(a2)を1〜30質量部、及び前記脂肪族ポリエステルエーテルポリオール(a3)を1〜30質量部含むポリオールとポリイソシアネート(B)とを反応させて得られるものである、請求項5に記載の湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤。
- 多孔質基材表面上に請求項1〜9のいずれかに記載の湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤からなる接着層を有し、該接着層上に基材からなる層を有する造作部材。
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