JP2013123903A - 複合被覆構造体 - Google Patents
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- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
【解決手段】数平均分子量が2,500〜7,000であるポリエステルポリオール(A)と、ポリイソシアネート(B)とを反応させてイソシアネート基末端ウレタンプレポリマー(C)を得、次いで水酸基を有する(メタ)アクリル化合物(D)を反応させて得られるウレタン(メタ)アクリレート樹脂(1)、及び分子量が200〜500であるラジカル重合性不飽和単量体(2)を含有するラジカル重合性樹脂組成物を用いた下層を有する複合被覆構造体。
【選択図】 なし
Description
その結果、特定の数平均分子量のポリエステルポリオールを用いて得られたウレタン(メタ)アクリレート樹脂と、特定の分子量を有するラジカル重合性不飽和単量体とを含有するラジカル重合性樹脂組成物を用いて得られる下層を用いた場合に、下層の引張り伸び率が非常に良好であり、これに起因して優れた下地ひび割れ追従性を有し、かつ常温での速硬化性に優れる複合被覆構造体が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
従って、本発明の複合被覆構造体は、土木、建築、鉄道、道路等の分野において好適に使用することができる。なかでも、道路用舗装材や道路用防水材、床材等に特に好適に使用することができる。
また、前記イソシアネート基末端ウレタンプレポリマー(C)と前記水酸基を有する(メタ)アクリロイル化合物(D)との反応は、50〜120℃の条件下で概ね30分〜5時間程度行うことが好ましい。
これらのラジカル重合性不飽和単量体は単独で用いても2種以上を併用してもよい。これらのなかでも、分子量が200〜400であるものがより好ましく、引張り物性や臭気、安全性の観点からジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレートがより好ましく、更に下層の常温での硬化性及び皮膚刺激性をより向上できる観点から、ジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレート、ジシクロペンテニルメタクリレート、フェノキシエチルメタクリレートが特に好ましい。
なお、前記ラジカル重合性不飽和単量体(2)の分子量は、構造式から計算される値を示す。なお、構造式から分子量が計算できない場合には、前記ポリエステルポリオール(A)の数平均分子量と同様の測定条件により得られた数平均分子量を示す。
これらの中でも、下層(i)との層間接着性が良好となる観点から、ひまし油のエポキシ化合物がより好ましく、ビスフェノール型エポキシ化合物と脂肪酸との反応物が特に好ましい。なお、前記多価アルコールは、前記ポリエステルポリオール(A)の原料である多価アルコールと同様のものを用いることができる。
<ポリエステルポリオール(A−1)の合成>
温度計、攪拌機、不活性ガス導入口及び還流冷却器を備えた四つ口フラスコに、アジピン酸531質量部、3−メチルペンタンジオール469質量部を仕込み、その全仕込み量に対して、エステル化触媒としてテトライソプロピルチタネートを0.003質量%添加し、220℃で20時間反応させ、ポリエステルポリオール(A−1)を得た。得られたポリエステルポリオール(A−1)の酸価は0.5mgKOH/g、水酸基価は37mgKOH/g、数平均分子量は3,000であった。
<ポリエステルポリオール(A−2)の合成>
温度計、攪拌機、不活性ガス導入口及び還流冷却器を備えた四つ口フラスコに、アジピン酸539質量部、3−メチルペンタンジオール461質量部を仕込み、その全仕込み量に対して、エステル化触媒としてテトライソプロピルチタネートを0.003質量%添加し、220℃で20時間反応させ、ポリエステルポリオール(A−2)を得た。得られたポリエステルポリオール(A−2)の酸価は0.5mgKOH/g、水酸基価は22.6mgKOH/g、数平均分子量は5,000であった。
<ポリエステルポリオール(A−3)の合成>
温度計、攪拌機、不活性ガス導入口及び還流冷却器を備えた四つ口フラスコに、アジピン酸541質量部、3−メチルペンタンジオール459質量部を仕込み、その全仕込み量に対して、エステル化触媒としてテトライソプロピルチタネートを0.003質量%添加し、220℃で20時間反応させ、ポリエステルポリオール(A−3)を得た。得られたポリエステルポリオール(A−3)の酸価は0.5mgKOH/g、水酸基価は19mgKOH/g、数平均分子量は6,000であった。
<ウレタンメタクリレート樹脂(1−1)の合成>
温度計、攪拌機、不活性ガス導入口、空気導入口及び還流冷却器を備えた1リットルの四つ口フラスコにトリレンジイソシアネート122質量部とイソホロンジイソシアネート28質量部と合成例1で得られたポリエステルポリオール(A−1)2000質量部を仕込み、窒素雰囲気下80℃で3時間反応させた。NCO%が1.60となり60℃まで冷却し、次いで2−ヒドロキシエチルメタクリレートを130質量部加え、更に90℃にて3時間反応させた。NCO%が0.1%以下になったことを確認した後、全仕込み量に対して、トルハイドロキノン0.05質量%、ターシャリーブチルカテコール0.025質量%添加し、ウレタンメタクリレート樹脂(1−1)を得た。
<ウレタンメタクリレート樹脂(1−2)の合成>
温度計、攪拌機、不活性ガス導入口、空気導入口及び還流冷却器を備えた1リットルの四つ口フラスコにトリレンジイソシアネート120質量部とイソホロンジイソシアネート27質量部と合成例2で得られたポリエステルポリオール(A−2)2000質量部を仕込み、窒素雰囲気下80℃で3時間反応させた。NCO%が1.59となり60℃まで冷却し、次いで2−ヒドロキシエチルメタクリレートを129質量部加え、更に90℃にて3時間反応させた。NCO%が0.1%以下になったことを確認した後、全仕込み量に対して、トルハイドロキノン0.05質量%、ターシャリーブチルカテコール0.025質量%添加し、ウレタンメタクリレート樹脂(1−2)を得た。
<ウレタンメタクリレート樹脂(1−3)の合成>
温度計、攪拌機、不活性ガス導入口、空気導入口及び還流冷却器を備えた1リットルの四つ口フラスコにトリレンジイソシアネート118質量部とイソホロンジイソシアネート26質量部と合成例3で得られたポリエステルポリオール(A−3)2000質量部を仕込み、窒素雰囲気下80℃で3時間反応させた。NCO%が1.64となり60℃まで冷却し、次いで2−ヒドロキシエチルメタクリレートを129質量部加え、更に90℃にて3時間反応させた。NCO%が0.1%以下になったことを確認した後、全仕込み量に対して、トルハイドロキノン0.05質量%、ターシャリーブチルカテコール0.025質量%添加し、ウレタンメタクリレート樹脂(1−3)を得た。
<ひまし油及びその誘導体(E−1)の合成>
エピクロルヒドリンとビスフェノールAの反応物(「エピクロン850」、エポキシ当量188、DIC社製)40質量部と、ひまし油脂肪酸(「COFA」、豊国製油社製)60質量部とを、トリフェニルホスフィン0.2質量部の存在下に、窒素バブリングしながら110℃で15時間反応させて酸価0.1、水酸基当量265のエポキシエステル化合物を得た。次いで、該エポキシエステル化合物48質量部と、ひまし油(「ひまし油LAV」、水酸基当量350、伊藤製油社製)52質量部を混合して、水酸基当量309の
ひまし油及びその誘導体(E−1)を得た。
スレート板にウレタン樹脂プライマー(「プライアディックT−120−35」、DIC社製)0.15kg/m2を塗布し、乾燥させた。次いで、合成例4で得られたウレタンメタクリレート樹脂(1−1)50質量部をフェノキシエチルメタクリレート50質量部に溶解し、6%ナフテン酸コバルト0.4質量部、N,N−ジメチルパラトルイジン−2−エチレンオキサイド付加物0.4質量部、過酸化ベンゾイル40%懸濁液(「ナイパーNS」、日油社製)2質量部を添加し、混合したものを1.0kg/m2の塗布厚みで塗布し、硬化させることで下層を形成した。
次いで、合成例7で得られたひまし油及びその誘導体(E−1)100質量部、炭酸カルシウム(「NS−200」、日東粉化工業社製)40質量部、活性アルミナ(「BK−112」、住友化学工業社製)50質量部、顔料10質量部をプラネタリーミキサーにて真空脱泡しながら均一混合したコンパウンドとクルードMDI(「ミリオネートMR−200」、日本ポリウレタン社製)を当量比で[イソシアネート基/水酸基]=1.15として十分に均一混合させ、前記下層上に1.0kg/m2塗布し、硬化させることによって上層を形成し、複合被覆構造体を得た。
用いるウレタンメタクリレート樹脂の種類を表1に示すように変更した以外は、実施例1と同様にして複合被覆構造体を得た。
温度計、撹拌機、ガス導入口、及び還流冷却器を備えた5リットルの四つ口フラスコに、エピクロン830(:エピクロルヒドリンとビスフェノールFの反応物、数平均分子量344、DIC社製)2970質量部、メタクリル酸1456質量部、2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノール1.55質量部、トリエチルアミン13.3質量部を仕込み、窒素/空気(流量比1/1)混合気流下90℃まで昇温し、2時間反応させた。次いで、反応温度を105℃まで昇温させ、30時間反応を続け、酸価8.87、エポキシ当量23900のエポキシメタクリレート樹脂(x−1)を得た。
温度計、撹拌機、不活性ガス導入口、及び還流冷却器を備えた2リットルの四つ口フラスコに、ジエチレングリコール576質量部、無水フタル酸285質量部、無水マレイン酸81質量部、ピペリレン・無水マレイン酸付加物457質量部を200℃で10時間脱水縮合させて酸価10.2の空乾性ポリエステル樹脂(X−2)を得た。
数平均分子量2,000のポリブチレンエーテルジオール600質量部、数平均分子量3,000のポリプロピレンエーテルトリオール400質量部に2,4−トリレンジイソシアネート191.4質量部、すなわちNCO/OHの当量比2.2にて窒素気流下で80℃にて15時間フラスコ中で撹拌しながら反応させNCO%が4.26%のポリイソシアネート化合物(X−3)を得た。
ポリエチレンプロピレンエーテルトリオール(数平均分子量4,800、オキシエチレン鎖の含有量14%)500質量部と数平均分子量2,000のポリプロピレンエーテルジオール500質量部を混合してオキシエチレン鎖の平均含有量7.5%、平均官能基数2.29、数平均分子量2,820のポリオールを得た。更にヘキサメチレンジイソシアネート143.3質量部、すなわちNCO/OHの当量比2.1にて窒素気流下で80℃にて48時間フラスコ中で撹拌しながら反応させNCO%が3.29%、1分子当たりの末端NCO基数2.29のポリイソシアネート化合物を得た。次いで、該ポリイソシアネート化合物140.8質量部と2−イソプロピル−3−(2−ヒドロキシエチル)1,3−オキサゾリジン15.9質量部、すなわちNCO/OHの当量比1.1にて窒素気流下で60℃にて48時間フラスコ中で撹拌しながら反応させ、オキサゾリジン基を有するウレタン化合物(X−4)を得た。
スレート板上にウレタン樹脂系プライマー(「プライアディックT−120−35」、DIC社製)を0.15kg/m2塗布し、乾燥させた。次いで、比較合成例1で得られたエポキシメタクリレート樹脂(x−1)40質量部、比較合成例2で得られた空乾性ポリエステル樹脂(X−2)10質量部、フェノキシエチルメタクリレート50質量部に溶解させた樹脂組成物100質量部に対して、8%オクチル酸コバルト1質量部、融点が130、135、140、145°Fのパラフィンワックスの2種等量混合物0.1質量部、メチルエチルケトンパーオキサイド2質量部を添加、撹拌しラジカル硬化性樹脂組成物を得て、1.0kg/m2の塗布厚みで塗布、硬化させ下層を形成した。
次いで、合成例7で得られたひまし油及びその誘導体(E−1)100質量部、炭酸カルシウム(「NS−200」、日東粉化工業社製)40質量部、活性アルミナ(「BK−112」、住友化学工業社製)50質量部、顔料10質量部をプラネタリーミキサーにて真空脱泡しながら均一混合したコンパウンドとクルードMDI(「ミリオネートMR−200」、日本ポリウレタン社製)を当量比で[イソシアネート基/水酸基]=1.15として十分に均一混合させ、前記下層上に1.0kg/m2塗布し、硬化させることによって上層を形成し、複合被覆構造体を得た。
スレート板上にウレタン樹脂系プライマー(「プライアディックT−120−35」、DIC社製)を0.15kg/m2塗布し、乾燥させた。
次いで、密閉型プラネタリーミキサー中に120℃で5時間減圧乾燥し、水分を0.05%以下に調整した炭酸カルシウム(「NS−200」、日東粉化社製)320質量部、120℃で5時間減圧乾燥し、水分を0.1%以下に調整した脂肪酸処理炭酸カルシウム(「ハクエンカCCR」、白石カルシウム社製)30質量部、キシレン80質量部、ジオクチルフタレート(DOP)90質量部、テレフタル酸とDOPを質量比で1:1でロールミキサーを用いて予め混合したペースト10質量部、サリチル酸0.6質量部及び比較合成例3で得られたポリイソシアネート化合物(X−3)290質量部、比較合成例4で得られたオキサゾリジン基を有するウレタン化合物(X−4)210質量部を加え均一に混合した後、60トールの減圧下で脱泡して樹脂組成物を得た。得られた樹脂組成物を1.0kg/m2の塗布厚みで塗布、硬化させ下層を形成した。
次いで、合成例7で得られたひまし油及びその誘導体(E−1)100質量部、炭酸カルシウム(「NS−200」、日東粉化工業社製)40質量部、活性アルミナ(「BK−112」、住友化学工業社製)50質量部、顔料10質量部をプラネタリーミキサーにて真空脱泡しながら均一混合したコンパウンドとクルードMDI(「ミリオネートMR−200」、日本ポリウレタン社製)を当量比で[イソシアネート基/水酸基]=1.15として十分に均一混合させ、前記下層上に1.0kg/m2塗布し、硬化させることによって上層を形成し、複合被覆構造体を得た。
合成例で用いたポリエステルポリオールの数平均分子量は、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)法により、下記の条件で測定した。
カラム:東ソー株式会社製の下記のカラムを直列に接続して使用した。
「TSKgel G5000」(7.8mmI.D.×30cm)×1本
「TSKgel G4000」(7.8mmI.D.×30cm)×1本
「TSKgel G3000」(7.8mmI.D.×30cm)×1本
「TSKgel G2000」(7.8mmI.D.×30cm)×1本
検出器:RI(示差屈折計)
カラム温度:40℃
溶離液:テトラヒドロフラン(THF)
流速:1.0mL/分
注入量:100μL(試料濃度0.4質量%のテトラヒドロフラン溶液)
標準試料:下記の単分散ポリスチレンを用いて検量線を作成した。
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン A−500」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン A−1000」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン A−2500」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン A−5000」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F−1」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F−2」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F−4」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F−10」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F−20」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F−40」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F−80」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F−128」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F−288」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F−550」
長さ(300mm)方向の中間位置の幅方向に深さ5mmのノッチを入れた厚み8mm、幅100mm、長さ300のスレート板の中心位置に、幅50mm、長さ200mmのサイズに実施例及び比較例と同様に、プライマー層、下層、上層を形成し、その後20℃で7日間養生したものを試験体として、引張り試験(試験温度20℃、引張り速度2mm/分)を行い、破断時の伸び(mm)を測定し、以下のように評価した。
「◎」:破断時の伸びが、6.0mm以上
「○」:破断時の伸びが、4.0mm以上6.0mm未満
「×」:破断時の伸びが、4.0mm未満
実施例及び比較例において、下層用の樹脂組成物を25℃条件で塗布、放置してから、下層表面が指触によりタックフリーが確認できるまでの時間を測定した。
一方、比較例1は、下層にエポキシメタクリレート樹脂と空乾性ポリエステル樹脂を用いたものであるが、下地ひび割れ追従性が不十分であることが分かった。
また、比較例2は、下層にポリイソシアネート化合物とオキサゾリジン基を有するウレタン化合物を用いた湿気硬化性組成物を用いたものであるが、常温での速硬化性が著しく不良であることが分かった。
Claims (4)
- プライマー処理した基体上に、ラジカル重合性樹脂組成物を塗布、硬化した下層(i)を設け、前記下層(i)上に、ウレタン樹脂組成物を塗布、硬化した上層(ii)を設けた複合被覆構造体であって、
前記ラジカル重合性樹脂組成物が、数平均分子量が2,500〜7,000であるポリエステルポリオール(A)と、ポリイソシアネート(B)とを反応させてイソシアネート基末端ウレタンプレポリマー(C)を得、次いで水酸基を有する(メタ)アクリル化合物(D)を反応させて得られるウレタン(メタ)アクリレート樹脂(1)、及び分子量が200〜500であるラジカル重合性不飽和単量体(2)を含有するものであり、
前記ウレタン樹脂組成物が、天然油及び/又はその誘導体(E)、及びポリイソシアネート(F)を含有するものであることを特徴とする複合被覆構造体。 - 前記ラジカル重合性樹脂組成物における、前記ウレタン(メタ)アクリレート樹脂(1)と前記ラジカル重合性不飽和単量体(2)との質量割合が、(1)/(2)=20/80〜70/30である請求項1に記載の複合被覆構造体。
- 前記ラジカル重合性不飽和単量体(2)が、(メタ)アクリロイル基を1個有する(メタ)アクリル化合物である請求項1に記載の複合被覆構造体。
- 前記ラジカル重合性不飽和単量体(2)が、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート及びジシクロペンテニル(メタ)アクリレートからなる群より選ばれる1種以上である請求項5に記載の複合被覆構造体。
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