JP2019006906A - 1液反応型ウレタン樹脂接着剤、及びそれを用いた床構造体 - Google Patents

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金川 善典
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Abstract

【課題】初期接着強さが発現されるまでの時間が短く、かつ、十分な貼付可能時間を有する低臭気で塗布性に優れた1液反応型ウレタン樹脂接着剤、及びそれを用いた床構造体を提供する。【解決手段】末端にトリレンジイソシアネート由来のイソシアネート基を有し、重量平均分子量が50,000〜100,000の範囲であるウレタン樹脂(A)と、末端にトリレンジイソシアネート由来のイソシアネート基を有し、重量平均分子量が4,000〜6,000の範囲であるウレタン樹脂(B)と、有機溶剤(C)とを含有する1液反応型ウレタン樹脂接着剤であって、前記有機溶剤(C)が、ジメチルカーボネートであることを特徴とする1液反応型ウレタン樹脂接着剤を用いる。【選択図】なし

Description

本発明は、1液反応型ウレタン樹脂接着剤、及びそれを用いた床構造体に関する。
1液反応型ウレタン樹脂接着剤は、空気中や基材中の水と反応することで接着性を発現するものであり、従来の2液反応性ウレタン樹脂系接着剤と比較して、硬化剤を混合する手間が不要であることから、建築業界をはじめとする幅広い分野で使用されている。
前記1液反応型ウレタン樹脂接着剤は、建築業界において、例えば、下地材に床材を貼付する施工工程で使用されるものであり、かかる接着剤には、その施工環境によらず、短時間で床材を貼付できるレベルの初期接着強さを発現できるものが作業性の観点から求められている。また、前記施工は、1度に広範な面積を有する範囲に施す場合が多いことから、前記接着剤には、前記施行を行う上で十分に長い貼付可能時間を有するものが求められている。
しかし、1液反応型ウレタン樹脂接着剤は、空気中や基材中に含まれる水分量により、初期接着強さの発現時間や貼付可能時間が変動するという問題を有している。
例えば、夏場等の高温高湿度下で、前記1液反応型ウレタン樹脂接着剤を使用する場合、初期接着強さの発現時間は、その組成等により異なるが、約10分程度で十分な初期接着強さを発現できるものの、貼付可能時間も約20分程度と短くなるため、一度に広範な面積を有する範囲に接着剤を塗布した後、床材等を貼付する施工方法では、貼付開始時と貼付終了時とで、床材の基材への接着性に大きな差が生じてしまう。また、床材を貼付する範囲の一部分に接着剤を塗布し、次いで床材を貼付するという作業を繰り返すことは、作業性の観点から好ましくない。
一方、冬場等の低温低湿度下で、前記1液反応型ウレタン樹脂接着剤を使用する場合は、高温高湿度下で使用する場合と比較して貼付可能時間は十分に長く、例えば、約150分程度の貼付可能時間を確保することができるものの、初期接着強さの発現時間は、約50分程度まで長くなる。初期接着強さが発現するまでの時間が長くなると、接着剤を塗布した後、床材等を貼付できる程度の初期接着強さが発現するまで施工作業を進めることができないため、作業性の点で問題がある。したがって、これまでの1液反応型ウレタン樹脂接着剤は、使用環境に応じてその組成を適宜調整する必要があった。ここで、初期接着強さの発現時間とは、接着剤を基材に塗布してから、基材の反発を抑え込むために必要とされる凝集力が発現するまでの時間であり、貼付可能時間とは、接着剤を基材に塗布してから、基材の表面の濡れ性が保持される時間を意味するものである。
そこで、ジフェニルメタンジイソシアネ−トとポリエステルポリオールとを反応させて得られるポリウレタン樹脂、ヘキサメチレンジイソシアネート及び有機溶剤を含有する1液湿気硬化型ウレタン樹脂系接着剤が、使用環境によらず十分な初期接着強さを発現するまでに要する時間が短く、且つ貼付可能時間の十分に長いことが報告されている(例えば、特許文献1参照。)。
しかしながら、前記1液湿気硬化型ウレタン樹脂系接着剤は、初期接着力発現時間及び貼付可能時間の点で未だ十分と言えるものではなかった。
そこで、初期接着強さが発現されるまでの時間を更に短縮でき、かつ、十分な貼付可能時間を有する低臭気で塗布性に優れた1液反応型ウレタン樹脂接着剤が求められていた。
特開2003−221569号公報
本発明が解決しようとする課題は、初期接着強さが発現されるまでの時間が短く、かつ、十分な貼付可能時間を有する低臭気で塗布性に優れた1液反応型ウレタン樹脂接着剤、及びそれを用いた床構造体を提供することである。
本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意研究した結果、末端にトリレンジイソシアネート由来のイソシアネート基を有する特定のウレタン樹脂(A)及び有機溶剤(B)としてジメチルカーボネートを用いることによって、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、末端にトリレンジイソシアネート由来のイソシアネート基を有し、重量平均分子量が50,000〜100,000の範囲であるウレタン樹脂(A)と、末端にトリレンジイソシアネート由来のイソシアネート基を有し、重量平均分子量が4,000〜6,000の範囲であるウレタン樹脂(B)と、有機溶剤(C)とを含有する1液反応型ウレタン樹脂接着剤であって、前記有機溶剤(C)が、ジメチルカーボネートであることを特徴とする1液反応型ウレタン樹脂接着剤、及び前記1液反応型ウレタン樹脂接着剤を用いた床構造体に関するものである。
本発明の1液反応型ウレタン樹脂接着剤は、初期接着強さが発現されるまでの時間が短く、かつ、十分な貼付可能時間を有しており、さらに低臭気で塗布性に優れることから、例えば、床用の接着剤等の用途に好適に使用できる。
本発明の1液反応型ウレタン樹脂接着剤は、末端にトリレンジイソシアネート由来のイソシアネート基を有し、重量平均分子量が50,000〜100,000の範囲であるウレタン樹脂(A)と、末端にトリレンジイソシアネート由来のイソシアネート基を有し、重量平均分子量が4,000〜6,000の範囲であるウレタン樹脂(B)と、有機溶剤(C)とを含有することを特徴とする。
なお、前記ウレタン樹脂(A)及び前記ウレタン樹脂(B)の重量平均分子量は、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)法により測定した値を指す。
前記ウレタン樹脂(A)としては、末端にトリレンジイソシアネート由来のイソシアネート基を有するものであり、重量平均分子量が50,000〜100,000の範囲のものを用いる。
前記ウレタン樹脂(A)は、例えば、2つ以上の活性水素原子含有基を有する化合物の有機溶剤溶液に、トリレンジイソシアネートを混合、撹拌し、60〜90℃で5〜10時間反応させることで得られるものである。
前記2つ以上の活性水素原子含有基を有する化合物として用いることができる水酸基を有する化合物としては、例えば、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、水酸基を有するビニル重合体等が挙げられる。
前記ポリエーテルポリオールとしては、例えば、テトラヒドロフランの開環重合により得られるポリテトラメチレングリコールが挙げられる。また、開始剤を用いて、アルキレンオキサイドを付加重合させたものが挙げられる。前記開始剤としては、例えば、プロピレングリコール、トリメチレングリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、グリセリン、ジグリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、水、ヘキサントリオール等が挙げられる。また、前記アルキレンオキサイドとしては、例えば、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド、スチレンオキサイド、エピクロルヒドリン、テトラヒドロフラン等が挙げられる。これらのポリエーテルポリオールは、単独で用いることも2種以上を併用することもできる。
前記ポリエステルポリオールとしては、例えば、低分子量のポリオールと、ポリカルボン酸とを反応して得られるポリエステルポリオール;ε−カプロラクトン等の環状エステル化合物を開環重合反応して得られるポリエステルポリオール;これらを共重合して得られるポリエステルポリオール等が挙げられる。これらのポリエステルポリオールは、単独で用いることも2種以上を併用することもできる。
前記低分子量のポリオールとしては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,3−ブタンジオール等の分子量が50〜300程度である脂肪族ポリオール;シクロヘキサンジメタノール等の脂環式構造を有するポリオールが挙げられる。なかでも、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコールが好ましい。
前記ポリカルボン酸としては、例えば、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸等の脂肪族ポリカルボン酸等が挙げられる。
前記ポリカーボネートポリオールとしては、炭酸及び炭酸エステルと、多価アルコールとをエステル化反応させて得られるものである。前記多価アルコールとしては、例えば、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール等が挙げられる。これらのポリカーボネートポリオールは、単独で用いることも2種以上を併用することもできる。
また、前記ウレタン樹脂(A)の製造に使用するポリイソシアネートとしては、得られるウレタン樹脂(A)の末端が、トリレンジイソシアネート由来のイソシアネート基となる限り、トリレンジイソシアネート及びトリレンジイソシアネート以外のその他のポリイソシアネートを用いることができる。
前記その他のポリイソシアネートとしては、例えば、シクロヘキサンジイソシアネート、ジシクロヘキシ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等の脂肪族環式構造を有するポリイソシアネート;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、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、クルードジフェニルメタンジイソシアネート、フェニレンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート等の芳香族ポリイソシアネート;ヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート等の脂肪族ポリイソシアネートが挙げられる。これらのポリイソシアネートは、単独で用いることも2種以上を併用することもできる。
末端にトリレンジイソシアネート由来のイソシアネート基を有するウレタン樹脂(A)は、前記2つ以上の活性水素原子含有基を有する化合物を公知の方法で反応させることで製造できるが、例えば、前記2つ以上の活性水素原子含有基を有する化合物の有機溶剤溶液中に、トリレンジイソシアネートを供給し、撹拌することで製造することができる。
また、前記ウレタン樹脂(A)中のイソシアネート基の含有量は、初期接着強さが発現されるまでの時間が短く、かつ、十分な貼付可能時間を有しており、さらに低臭気で塗布性に優れる1液反応型ウレタン樹脂接着剤が得られることから0.25〜0.6質量%の範囲であることが好ましく、0.3〜0.55質量%の範囲であることがより好ましい。
前記ウレタン樹脂(B)としては、末端にトリレンジイソシアネート由来のイソシアネート基を有するものであり、重量平均分子量が4,000〜6,000の範囲のものを用いる。
前記ウレタン樹脂(B)は、上述の前記ウレタン樹脂(A)と同様の2つ以上の活性水素原子含有基を有する化合物を用いることができ、例えば、前記2つ以上の活性水素原子含有基を有する化合物の有機溶剤溶液に、トリレンジイソシアネートを含有するポリイソシアネートを混合、撹拌し、60〜90℃で5〜10時間反応させることで得られるものである。
また、前記ウレタン樹脂(B)中のイソシアネート基の含有量は、初期接着強さが発現されるまでの時間が短く、かつ、十分な貼付可能時間を有しており、さらに低臭気で塗布性に優れる1液反応型ウレタン樹脂接着剤が得られることから3.5〜7質量%の範囲であることが好ましく、3.8〜6質量%の範囲であることがより好ましい。
前記ウレタン樹脂(A)及び前記ウレタン樹脂(B)との質量割合[(a1)/(a2)]は、初期接着強さが発現されるまでの時間が短く、かつ、十分な貼付可能時間を有しており、さらに低臭気で塗布性に優れる1液反応型ウレタン樹脂接着剤が得られることから、10/90〜90/10の範囲であることが好ましく、20/80〜80/20の範囲であることがより好ましい。
前記有機溶剤(C)としては、低臭気で塗布性に優れる1液反応型ウレタン樹脂接着剤が得られることから、ジメチルカーボネートを用いる。
前記有機溶剤(C)としては、前記ジメチルカーボネート以外に、必要に応じてその他の有機溶剤を併せて用いることができる。その他の有機溶剤を併用する場合、前記有機溶剤(C)中の前記ジメチルカーボネートの含有量は、低臭気で塗布性に優れる1液反応型ウレタン樹脂接着剤が得られることから、70質量%以上が好ましく、80質量%以上がより好ましい。
前記その他の有機溶剤としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン溶剤;イソパラフィン等の脂肪族炭化水素溶剤;プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のアセテート溶剤;エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル等のポリアルキレングリコールのアルキルエーテル溶剤;N−メチル−2−ピロリドン、N−エチル−2−ピロリドン等のラクタム溶剤;グルタル酸ジメチル、コハク酸ジメチル、アジピン酸ジメチル等のエステル溶剤;酢酸エチル、酢酸ブチル等の酢酸エステル溶剤;エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジエチルカーボネート、ジブチルカーボネート等の炭酸エステル溶剤などが挙げられる。これらの有機溶剤は、単独で用いることも、2種以上を併用することもできる。
本発明の1液反応型ウレタン樹脂接着剤には、前記ウレタン樹脂(A)、前記ウレタン樹脂(B)及び前記有機溶剤(C)に加えて、必要に応じて充填剤(D)、チキソトロピー性付与剤(E)、粘着性付与剤等の添加剤を用いることができる。これらの添加剤は、単独で用いることも、2種以上を併用することもできる。
前記充填剤(D)としては、例えば、炭酸カルシウム、炭酸カルシウム塩、炭酸カルシウム・マグネシウム塩、炭酸マグネシウム塩、珪酸、含水珪酸アルミニウム、珪酸アルミニウム塩、含水珪酸マグネシウム、珪酸マグネシウム塩、珪酸カルシウム塩、水酸化アルミニウム塩、水酸化マグネシウム塩、水酸化カルシウム塩、硫酸バリウム塩、硫酸カルシウム塩、硫酸マグネシウム塩、硼酸アルミニウム塩、硼酸亜鉛塩、硼酸カルシウム塩、チタン酸カリウム塩、亜鉛酸化物、チタン酸化物、マグネシウム酸化物、カルシウム酸化物、アルミニウム酸化物等が挙げられる。
前記チキソトロピー性付与剤(E)としては、例えば、脂肪酸、脂肪酸金属塩、脂肪酸エステル、パラフィン、樹脂酸、界面活性剤、ポリアクリル酸等で表面処理された前記充填材、ポリ塩化ビニルパウダ−、水添ヒマシ油、微粉末シリカ、有機ベントナイト、セピオライト等が挙げられる。
前記チキソトロピー性付与剤(E)の含有量は、初期接着強さが発現されるまでの時間が短く、かつ、十分な貼付可能時間を有しており、さらに低臭気で塗布性に優れる1液反応型ウレタン樹脂接着剤が得られることから、前記1液反応型ウレタン樹脂接着剤不揮発分中に1.3〜2.3質量%の範囲であることが好ましく、1.5〜2質量%の範囲であることがより好ましい。
前記粘着性付与剤としては、例えば、ロジン樹脂系、テルペン樹脂系、フェノ−ル樹脂系等が挙げられる。
本発明の1液反応型ウレタン樹脂接着剤は、各種基材を接着させるのに使用することができる。
前記基材としては、例えば、各種プラスチック材料、合板をはじめとする木材等の有機材料や、コンクリート、スレート、ガラス等の無機材料や、アルミニウム、ステンレス、スチール等の金属材料などが挙げられる。
また、本発明の1液反応型ウレタン樹脂接着剤は、例えば、建築分野における下地と床仕上げ材との貼付、断熱材や床材等の車両への貼付、土やコンクリート等からなる土木構造物におけるコンクリートの接合、靴履物を構成する甲被も貼付、外底及びミッドソールの貼付、木材分野における複数の木材の貼付、包装分野における複数のフイルムの貼付等に使用することができる。
前記下地としては、例えば、セメントモルタル、コンクリート、木、ウレタン等が挙げられる。
前記床仕上げ材としては、例えば、建築物の床に使用するビニル系床材、リノリウム系床材、ゴム系床材、木質系床材、タイルカーペット、オレフィン系床材、ウレタン系床材等が挙げられる。
本発明の床構造体は、前記1液反応型ウレタン樹脂接着剤を用いて、前記基材と前記床仕上げ材とを貼付して得ることができる。
前記下地に前記床仕上げ材を貼付する方法は、例えば、JIS A 5536(2015)に規定されている櫛目ゴテで1液反応型ウレタン樹脂接着剤を塗布し、粘着力が発現する迄、放置した後に、塗布面上にのせ、圧締する方法等が挙げられる。
以下、実施例と比較例とにより、本発明を具体的に説明する。
なお、本発明に用いるウレタン樹脂(A)及びウレタン樹脂(B)の重量平均分子量は、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値を指す。
測定装置:高速GPC装置(東ソー株式会社製「HLC−8220GPC」)
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:下記の標準ポリスチレンを用いて検量線を作成した。
(標準ポリスチレン)
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」
(合成例1:ウレタン樹脂(A−1)の合成)
清浄なフラスコに、水酸基当量が1,000であるポリプロピレングリコール600質量部と、水酸基当量が1,000である、3−メチル−1,5−ペンタンジオールとアジピン酸を反応させて得られるポリエステルポリオール200質量部と、ジメチロールヘプタン200質量部及びジメチルカーボネート1590.1質量部を仕込み、窒素雰囲気下で均一になるまで攪拌した。次いで、得られるウレタン樹脂の([NCO]/[H]当量比)が表1に示す値となるように、2,4−トリレンジイソシアネート(以下、「2,4−TDI」と略記する。)と2,6−トリレンジイソシアネート(以下、「2,6−TDI」略記する。)の質量割合(2,4−TDI/2,6−TDI)が80/20の混合物301質量部を仕込んだ後、窒素雰囲気下で攪拌しながら70℃で10時間反応させ、末端にトリレンジイソシアネート由来のイソシアネート基を有する不揮発分45質量%のウレタン樹脂(A−1)溶液を得た。このウレタン樹脂(A−1)の重量平均分子量は、55,520であり、ウレタン樹脂(A−1)全量中(即ち、ウレタン樹脂(A−1)溶液不揮発分中)のイソシアネート基の含有量が、0.52質量%であった。
(合成例2:ウレタン樹脂(A−2)の合成)
ジメチルカーボネートの量、並びに、2,4−TDI及び2,6−TDIの混合物の量が表1に示す値となるように用いた以外は、合成例1と同様の操作を行い、末端にトリレンジイソシアネート由来のイソシアネート基を有する不揮発分30質量%のウレタン樹脂(A−2)溶液を得た。このウレタン樹脂(A−2)の重量平均分子量は、95,540であり、ウレタン樹脂(A−2)全量中(即ち、ウレタン樹脂(A−2)溶液不揮発分中)のイソシアネート基の含有量が、0.32質量%であった。
(比較合成例1:ウレタン樹脂(A’−1)の合成)
ジメチルカーボネートの量、並びに、2,4−TDI及び2,6−TDIの混合物の量が表1に示す値となるように用いた以外は、合成例1と同様の操作を行い、末端にトリレンジイソシアネート由来のイソシアネート基を有する不揮発分50質量%のウレタン樹脂(A’−1)溶液を得た。このウレタン樹脂(A’−1)の重量平均分子量は、39,800であり、ウレタン樹脂(A’−1)全量中(即ち、ウレタン樹脂(A’−1)溶液不揮発分中)のイソシアネート基の含有量が、0.68質量%であった。
(比較合成例2:ウレタン樹脂(A’−2)の合成)
ジメチルカーボネートの量、並びに、2,4−TDI及び2,6−TDIの混合物の量が表1に示す値となるように用いた以外は、合成例1と同様の操作を行い、末端にトリレンジイソシアネート由来のイソシアネート基を有する不揮発分25質量%のウレタン樹脂(A’−2)溶液を得た。このウレタン樹脂(A’−2)の重量平均分子量は、120,230であり、ウレタン樹脂(A’−2)全量中(即ち、ウレタン樹脂(A’−2)溶液不揮発分中)のイソシアネート基の含有量が、0.27質量%であった。
(比較合成例3:ウレタン樹脂(A’−3)の合成)
ジメチルカーボネートの代わりに酢酸エチルを用いた以外は、合成例1と同様の操作を行い、末端にトリレンジイソシアネート由来のイソシアネート基を有する不揮発分45質量%のウレタン樹脂(A’−3)溶液を得た。このウレタン樹脂(A’−3)の重量平均分子量は、55,520であり、ウレタン樹脂(A’−3)全量中(即ち、ウレタン樹脂(A’−3)溶液不揮発分中)のイソシアネート基の含有量が、0.52質量%であった。
合成例1及び2、並びに比較合成例1〜3で得たウレタン樹脂(A−1)及び(A−2)、並びにウレタン樹脂(A’−1)〜(A’−3)の組成を表1に示す。
Figure 2019006906
(合成例3:ウレタン樹脂(B−1)の合成)
ジメチルカーボネートの量、並びに、2,4−TDI及び2,6−TDIの混合物の量が表2に示す値となるように用いた以外は、合成例1と同様の操作を行い、末端にトリレンジイソシアネート由来のイソシアネート基を有する不揮発分75質量%のウレタン樹脂(B−1)溶液を得た。このウレタン樹脂(B−1)の重量平均分子量は、4,220であり、ウレタン樹脂(B−1)全量中(即ち、ウレタン樹脂(B−1)溶液不揮発分中)のイソシアネート基の含有量が、5.27質量%であった。
(合成例4:ウレタン樹脂(B−2)の合成)
ジメチルカーボネートの量、並びに、2,4−TDI及び2,6−TDIの混合物の量が表2に示す値となるように用いた以外は、合成例1と同様の操作を行い、末端にトリレンジイソシアネート由来のイソシアネート基を有する不揮発分75質量%のウレタン樹脂(B−2)溶液を得た。このウレタン樹脂(B−2)の重量平均分子量は、5,810であり、ウレタン樹脂(B−2)全量中(即ち、ウレタン樹脂(B−2)溶液不揮発分中)のイソシアネート基の含有量が、3.95質量%であった。
(比較合成例5:ウレタン樹脂(B’−1)の合成)
ジメチルカーボネートの量、並びに、2,4−TDI及び2,6−TDIの混合物の量が表2に示す値となるように用いた以外は、合成例1と同様の操作を行い、末端にトリレンジイソシアネート由来のイソシアネート基を有する不揮発分75質量%のウレタン樹脂(B’−1)溶液を得た。このウレタン樹脂(B’−1)の重量平均分子量は、3,040であり、ウレタン樹脂(B’−1)全量中(即ち、ウレタン樹脂(B’−1)溶液不揮発分中)のイソシアネート基の含有量が、7.3質量%であった。
(比較合成例4:ウレタン樹脂(B’−2)の合成)
ジメチルカーボネートの量、並びに、2,4−TDI及び2,6−TDIの混合物の量が表2に示す値となるように用いた以外は、合成例1と同様の操作を行い、末端にトリレンジイソシアネート由来のイソシアネート基を有する不揮発分75質量%のウレタン樹脂(B’−2)溶液を得た。このウレタン樹脂(B’−2)の重量平均分子量は、8,060であり、ウレタン樹脂(B’−2)全量中(即ち、ウレタン樹脂(B’−2)溶液不揮発分中)のイソシアネート基の含有量が、3.03質量%であった。
(比較合成例5:ウレタン樹脂(B’−3)の合成)
ジメチルカーボネートの量、並びに、2,4−TDI及び2,6−TDIの混合物の量が表2に示す値となるように用いた以外は、合成例1と同様の操作を行い、末端にトリレンジイソシアネート由来のイソシアネート基を有する不揮発分75質量%のウレタン樹脂(B’−3)溶液を得た。このウレタン樹脂(B’−3)の重量平均分子量は、4,220であり、ウレタン樹脂(B’−3)全量中(即ち、ウレタン樹脂(B’−3)溶液不揮発分中)のイソシアネート基の含有量が、5.27質量%であった。
合成例3及び4、並びに比較合成例4〜6で得たウレタン樹脂(B−1)及び(B−2)、並びにウレタン樹脂(B’−1)〜(B’−3)の組成を表2に示す。
Figure 2019006906
(実施例1:1液反応型ウレタン樹脂接着剤(1)の調製)
密閉型プラネタリ−ミキサ−中に、充填剤(日東粉化工業株式会社製「NS#200」;表面未処理重質炭酸カルシウム)429質量部、充填剤(白石工業株式会社製「白艶華CCR」;表面処理軽質炭酸カルシウム)100質量部を仕込み、これらの混合物の温度が110〜130℃になるように設定した。次いで、約8kPaの減圧下で、混合物中に含まれる水分が0.1重量%以下となるまで脱水した。次いで、吸湿に注意しながら、前記温度が50℃以下になる迄冷却した後、合成例1で得たウレタン樹脂(A−1)194.3質量部と合成例3で得たウレタン樹脂(B−1)194.3質量部とイソシアネート化合物(東ソー株式会社製「ポリメリックMDI MR−200」)61.5質量部を均一に混合し、1液反応型ウレタン樹脂接着剤(1)を得た。
(実施例2〜7:1液反応型ウレタン樹脂接着剤(2)〜(7)の調製)
使用するウレタン樹脂の種類、並びにジメチルカーボネート及び充填剤の量を表3に示す通り変更した以外は、実施例1と同様の操作を行い、1液反応型ウレタン樹脂接着剤(2)〜(7)を得た。
(比較例1:1液反応型ウレタン樹脂接着剤(C1)の調製)
密閉型プラネタリ−ミキサ−中に、充填剤(日東粉化工業株式会社製「NS#200」;表面未処理重質炭酸カルシウム)429質量部、充填剤(白石工業株式会社製「白艶華CCR」;表面処理軽質炭酸カルシウム)100質量部を仕込み、これらの混合物の温度が110〜130℃になるように設定した。次いで、約8kPaの減圧下で、混合物中に含まれる水分が0.1重量%以下となるまで脱水した。次いで、吸湿に注意しながら、前記温度が50℃以下になる迄冷却した後、比較合成例1で得たウレタン樹脂(A’−1)194.3質量部と合成例3で得たウレタン樹脂(B−1)194.3質量部とイソシアネート化合物(東ソー株式会社製「ポリメリックMDI MR−200」)61.5質量部を均一に混合し、1液反応型ウレタン樹脂接着剤(C1)を得た。
(比較例2〜5:1液反応型ウレタン樹脂接着剤(C2)〜(C5)の調製)
使用するウレタン樹脂の種類、並びにジメチルカーボネート及び充填剤の量を表3に示す通り変更した以外は、比較例1と同様の操作を行い、1液反応型ウレタン樹脂接着剤(C2)〜(C5)を得た。
上記の実施例及び比較例で得られた1液反応型ウレタン樹脂接着剤を用いて、下記の評価を行った。
[初期接着力発現時間の測定方法]
試験体の作成及び評価は、5℃で相対湿度40%の雰囲気下で実施した。
(1)試験体の作成方法
JIS A 5430(2013)で規定されている繊維強化セメント板からなる複数の下地材に、JIS A 5536(2015)に規定されている櫛目ゴテで1液反応型ウレタン樹脂接着剤をそれぞれ塗布し、塗布後10分経過毎にJIS A 5705(2016)に規定されているビニル系床材を塗布面上にのせ、50N/25.4mmの線圧で2回圧締し、試験体(貼付面積幅25.4mm×長さ100mm)を作製した。
(2)測定方法
圧締後すぐにデジタルフォースゲージ(株式会社イマダ製)を用いて剥離強度を測定した。
(3)評価基準
デジタルフォースゲージを用いて測定した剥離強度が、1.5N/25mm以上となる時間で初期接着力発現時間を下記の基準で評価した。
◎:初期接着力発現時間が10分以下であった。
○:初期接着力発現時間が10分を超えて30分以下であった。
×:初期接着力発現時間が30分を超えていた。
[貼付可能時間の測定方法]
試験体の作成及び評価は、5℃で相対湿度40%の雰囲気下で実施した。
(1)試験体の作成方法
JIS A 5430(2013)で規定されている繊維強化セメント板からなる複数の下地材に、JIS A 5536(2015)に規定されている櫛目ゴテで1液反応性ポリウレタン樹脂系接着剤をそれぞれ塗布し、塗布後10分経過毎に、JIS A 5705(2016)に規定されているビニル系床材をそれぞれ塗布面上にのせ、50N/25.4mmの線圧で2回圧締し、試験体(貼付面幅25.4mm×長さ100mm)を作製し、前記初期粘着力発現時間の測定と同時に評価した。
(2)測定方法
圧締後すぐに、各試験体を構成する下地材とビニル系床材とをデジタルフォースゲージを用いて剥離した際に、1液反応性ポリウレタン樹脂系接着剤のビニル系床材への転着率を目視にて判定した。なお、ここで云う「転着率」とは、ビニル系床材の接着面積に対し、1液反応性ポリウレタン樹脂系接着剤が転着した面積を示す。
(3)評価基準
ビニル系床材への転着率が50%以上である試験体の、該試験体を構成する前記下地材に1液反応性ポリウレタン樹脂系接着剤を塗布してから前記ビニル系床材をその塗布面にのせ圧締するまでの時間を「貼付可能時間」とし、下記の基準で評価した。
◎:貼付可能時間が80分以上であった。
○:貼付可能時間が60分以上80分未満であった。
△:貼付可能時間が50分以上60分未満であった。
×:貼付可能時間が50分未満であった。
[塗布性の評価方法]
(1)測定方法
ベニヤ板の上に実施例及び比較例で得た1液反応性ウレタン樹脂系粘着剤を塗布し、八の字を描く様に何度も上から掻き取り塗布を繰り返し、何度目で重くなるかで評価を行った。
(2)評価基準
◎:重くなる回数が20回以上であった。
○:重くなる回数が10回以上20回未満であった。
△:重くなる回数が2回以上10回未満であった。
×:重くなる回数が2回未満であった。
[臭気の評価方法]
(1)測定方法
100mlのガラス瓶にサンプルを取り、臭気を官能試験にて下記の基準で評価した。
(2)評価基準
◎:臭いがしない。
○:かすかに臭いがする。
×:強い臭いがする。
実施例1〜7で得た1液反応型ウレタン樹脂接着剤(1)〜(7)の組成及び評価結果、並びに比較例1〜5で得た1液反応型ウレタン樹脂接着剤(C1)〜(C5)の組成及び評価結果を表3に示す。
Figure 2019006906
表3中の用語について説明する。
「MR−200」:イソシアネート化合物(東ソー株式会社製ポリメリックMDI)
「NS#200」:表面未処理重質炭酸カルシウム(日東粉化工業株式会社製)
「白艶華CCR」:表面処理軽質炭酸カルシウム(白石工業株式会社製)
表3に示した実施例1〜7の評価結果から、本発明の1液反応型ウレタン樹脂接着剤は、初期接着強さが発現されるまでの時間(初期接着力発現時間)が短く、かつ、十分な貼付可能時間を有しており、さらに、低臭気で塗布性に優れていることが確認できた。
一方、比較例1は、ウレタン樹脂の重量平均分子量が、本発明の範囲外である39,800のウレタン樹脂(A’−1)と、4,220のウレタン樹脂(B−1)を用いた例であるが、初期接着力が発現するまでの時間が40分と長く、作業効率が悪いことが確認できた。
比較例2は、ウレタン樹脂の重量平均分子量が、本発明の範囲外である120,230のウレタン樹脂(A’−2)と、4,220のウレタン樹脂(B−1)を用いた例であるが、貼付可能時間が40分と短く、作業性が悪いことが確認できた。貼付可能時間が短いと、一度に広範な面積を有する範囲に接着剤を塗布する場合、貼付開始時と貼付終了時とで接着性に差が生じてしまう可能性がある。
比較例3は、ウレタン樹脂の重量平均分子量が、55,520のウレタン樹脂(A−1)と、本発明の範囲外である3,040のウレタン樹脂(B’−1)を用いた例であるが、初期接着力が発現するまでの時間が40分と長く、作業効率が悪いことが確認できた。
比較例4は、ウレタン樹脂の重量平均分子量が、55,520のウレタン樹脂(A−1)と、本発明の範囲外である8,060のウレタン樹脂(B’−2)を用いた例であるが、貼付可能時間が40分と短く、作業性が悪いことが確認できた。
比較例5は、有機溶剤としてジメチルカーボネートを用いないウレタン樹脂(A’−3)と、有機溶剤としてジメチルカーボネートを用いないウレタン樹脂(B’−3)を用いた例であるが、臭気が強く、作業性が悪いことが確認できた。

Claims (7)

  1. 末端にトリレンジイソシアネート由来のイソシアネート基を有し、重量平均分子量が50,000〜100,000の範囲であるウレタン樹脂(A)と、末端にトリレンジイソシアネート由来のイソシアネート基を有し、重量平均分子量が4,000〜6,000の範囲であるウレタン樹脂(B)と、有機溶剤(C)とを含有する1液反応型ウレタン樹脂接着剤であって、
    前記有機溶剤(C)が、ジメチルカーボネートであることを特徴とする1液反応型ウレタン樹脂接着剤。
  2. さらに、充填剤(D)及び/またはチキソトロピー性付与剤(E)を含有する請求項1記載の1液反応型ウレタン樹脂接着剤。
  3. 前記1液反応型ウレタン樹脂接着剤不揮発分中の前記チキソトロピー性付与剤(E)の含有量が、1.3〜2.3質量%の範囲である請求項2記載の1液反応型ウレタン樹脂接着剤。
  4. 前記ウレタン樹脂(A)と、前記ウレタン樹脂(B)との質量割合[(a1)/(a2)]が、10/90〜90/10の範囲である請求項1〜3のいずれか1項記載の1液反応型ウレタン樹脂接着剤。
  5. 前記ウレタン樹脂(A)中のイソシアネート基の含有量が、0.25〜0.6質量%である請求項1〜4のいずれか1項記載の1液反応型ウレタン樹脂接着剤。
  6. 前記ウレタン樹脂(B)中のイソシアネート基の含有量が、3.5〜7質量%である請求項1〜5のいずれか1項記載の1液反応型ウレタン樹脂接着剤。
  7. 基材表面上に、請求項1〜6のいずれか1項記載の1液反応型ウレタン樹脂接着剤からなる接着層を有し、該接着層上に床仕上げ材を有することを特徴とする床構造体。
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