JP2619449B2 - ポリウレタン接着剤組成物 - Google Patents

ポリウレタン接着剤組成物

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【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はポリウレタン接着剤組成物、更に詳しくは、
特定のポリエステルウレタンゴムの主剤と、ポリエーテ
ルもしくはポリエステル系ウレタンプレポリマーの硬化
剤とから成る二液型の、特に鋼板とポリ塩化ビニルラミ
ネーシヨンの貼合せに有用な接着剤組成物で、常温下で
優れた初期粘着力を発揮するポリウレタン接着剤組成物
に関する。
従来技術と発明の解決すべき問題点 鋼板にポリ塩化ビニルのシートもしくはフイルムを貼
合せるのに用いる接着剤として、たとえば末端ヒドロキ
シル基を有する飽和ポリエステル樹脂にジイソシアネー
ト化合物を反応させて得られるポリエステルウレタンゴ
ムの溶剤溶液を主剤とし、硬化剤としてポリイソシアネ
ート化合物を用いた二液型のウレタン系接着剤が知られ
ている。しかし、この接着剤は常温での初期粘着性がな
く、そのため80〜140℃の加熱による再活性にて粘着性
を発現せしめている。従つて、かなり高温の熱源がどう
しても必要であり、またそのための設備も必要となつて
くる。
そこで本発明者らは、かかる二液型ウレタン系接着剤
の常温下での初期粘着力を発現せしめるため鋭意検討を
進めたところ、硬化剤としてポリエーテルもしくはポリ
エステル系ウレタンプレポリマーを使用すれば、主剤と
硬化剤の混合、塗布後に室温にて15〜90分にわたつて粘
着が発生し、また好ましくは40〜50℃にて溶剤を強制的
に乾燥した場合、乾燥直後より約60分にわたつて粘着が
見られ、その間に鋼板とポリ塩化ビニルラミネーシヨン
の貼合せが可能となること、そして貼合せ後室温放置に
よつて、特に硬化触媒を用いなくとも、1日後には主剤
と硬化剤の反応が進み通常の二液加熱反応型と同水準の
高剥離強度、高熱時強度等を有する接着状態に至ること
を見出し、本発明を完成させるに至つた。
発明の構成と効果 すなわち、本発明は、末端ヒドロキシル基を有する飽
和ポリエステル樹脂にジイソシアネート化合物を反応さ
せて得られるポリエステルウレタンゴムの溶剤溶液を主
剤とし、硬化剤として (a)ポリエーテルポリオールと過剰量のポリイソシア
ネート化合物を反応させた末端NCO基を有するポリエー
テルウレタンプレポリマー (b)ポリエステルポリオールと過剰量のポリイソシア
ネート化合物を反応させた末端NCO基を有するポリエス
テルウレタンプレポリマー (c)ポリエーテルポリオールおよびポリエステルポリ
オールの混合ポリオールと過剰量のポリイソシアネート
化合物を反応させた末端NCO基を有するポリエーテル・
ポリエステル混合ウレタンプレポリマー (d)ポリエーテルポリオールと過剰量のポリイソシア
ネート化合物を反応させた末端NCO基を有するポリエー
テルウレタンプレポリマーと、ポリエステルポリオール
と過剰量のポリイソシアネート化合物を反応させた末端
NCO基を有するポリエステルウレタンプレポリマーとの
混合ウレタンプレポリマー の群から選ばれる1種または2種以上を用いたことを特
徴とするポリウレタン接着剤組成物を提供するものであ
る。
本発明における上記末端ヒドロキシル基を有する飽和
ポリエステル樹脂は、多塩基酸(テレフタル酸、イソフ
タル酸、フタル酸、コハク酸、アジピン酸、二量化リノ
レイン酸、マレイン酸、アゼライン酸、セバシン酸な
ど)と多価ヒドロキシル化合物(エチレングリコール、
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、トリエチレ
ングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレング
リコール、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオー
ル、グリセリン、トリメチロールエタン、ペンタエリス
リトールなど)を縮合反応することにより得られる。
また、本発明で主剤成分として使用しうるポリエステ
ルウレタンゴムとは、分子鎖中にウレタン結合を有する
エラストマーであり、上記飽和ポリエステル樹脂に対し
て、その末端ヒドロキシル基の活性水素基の一部にジイ
ソシアネート化合物(トリレンジイソシアネート、ジフ
エニルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソ
シアネート、キシリレンジイソシアネート、シクロヘキ
シルメタンジイソシアネートなど)を反応させて得られ
る、両末端にヒドロキシル基を有する常温固形の分子量
10000〜50000で結晶性が高い線状高分子であつて、特に
分子量30000〜40000で100%モジユラスが50〜80kg/cm2
の高モジユラスを有するポリエステルウレタンゴムが好
ましい。
かかる主剤成分であるポリエステルウレタンゴムは、
適当な有機溶剤、例えばエステル系(酢酸エチル、酢酸
ブチルなど)、ケトン系(メチルエチルケトン、シクロ
ヘキサノン、アセトンなど)、芳香族系(トルエン、キ
シレン、ベンゼンなど)、塩素系(トリクレン、塩化メ
チレンなど)等に溶解せしめた溶液(通常1〜30%)で
使用に供する。この主剤成分には必要に応じて、塩素化
ゴム(樹脂)、接着付与剤(ロジン樹脂もしくはロジン
誘導体、石油樹脂、テルペン樹脂など)、ポリオール成
分(ポリアルキレンエーテルポリオールなど)等を添加
することもできる。
本発明において硬化剤として使用しうるウレタンプレ
ポリマーは、各種のポリオール成分と過剰量のポリイソ
シアネート化合物を反応させることにより得られる、末
端NCO基を有するプレポリマーであつて、下記の4つの
群(a)〜(d)に分類される。
(a)ポリオール成分としてポリエーテルポリオールを
用いて得られるポリエーテルウレタンプレポリマー。ポ
リエーテルポリオール、すなわちポリオキシアルキレン
エーテルポリオールは、活性水素2個以上を有する低分
子量活性水素化合物の1種または2種以上の存在下にプ
ロピレンオキサイドおよびエチレンオキサイドを開環重
合させて得られるランダムまたはブロツク共重合体のポ
リオキシエチレン−プロピレンポリオールおよびテトラ
ヒドロフランの開環重合によつて得られるポリオキシテ
トラメチレングリコールであつて、1分子中に2〜3個
のヒドロキシ基を有する。低分子量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、ブ
チレングリコール、1,6−ヘキサンジオールなどのジオ
ール類、グリセリン、トリメチロールプロパン、1,2,6
−ヘキサントリオールなどのトリオール類、アンモニ
ア、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブ
チルアミンなどのアミン類がある。このポリオキシアル
キレンエーテルポリオールは分子量300〜7000、1分子
中のヒドロキシ基含量2〜3個のものが望ましい。これ
らは所望の物性により種々の分子量および官能基数のも
のが用いられ、単独でもまた2種以上を併用して用いて
もよい。
(b)ポリオール成分としてポリエステルポリオールを
用いて得られるポリエステルウレタンプレポリマー。ポ
リエステルポリオールは、一般に、多塩基酸と多価アル
コールとの反応あるいは多価アルコールにε−カプロラ
クトンなどを開環重合して製造され、末端にヒドロキシ
基を有し、分子量300〜3000のものが望ましい。その多
塩基酸成分としては、フタル酸、アジピン酸、テレフタ
ル酸、イソフタル酸、セバシン酸、二量化リノレイン
酸、マレイン酸、およびそれらのジ低級アルキルエステ
ルなどが挙げられる。多価アルコールとしては前記と同
じジオール類、トリオール類のほか、ジエチレングリコ
ール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコー
ル、トリプロピレングリコールなども含まれる。
(c)ポリオール成分としてポリエーテルポリオールお
よびポリエステルポリオールを併用して得られるポリエ
ーテル・ポリエステル混合ウレタンプレポリマー。この
場合の両ポリオールの比率は任意に選定すればよい。
(d)上記(a)のポリエーテルウレタンプレポリマー
と(b)のポリエステルウレタンプレポリマーの混合
物。混合比率は任意に選定すればよい。
上記ポリオール成分と反応させるポリイソシアネート
化合物としては、ヘキサメチレンジイソシアネート、リ
ジンメチルエステルジイソシアネートなどの脂肪族ポリ
イソシアネート類、水添ジフエニ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、水添トリレンジイ
ソシアネートなどの脂環式ポリイソシアネート類、トリ
レンジイソシアネート(TDI)、ジフエニルメタンジイ
ソシアネート(MDI)、ナフチレンジイソシアネート、
キシリレンジイソシアネートなどの芳香族イソシアネー
ト類、およびこれらの混合物が挙げられる。とくに好ま
しいポリイソシアネート化合物は芳香族ポリイソシアネ
ート類であつて、例えばTDI、MDIなどが好適に用いられ
る。
上記ポリオール成分とポリイソシアネート化合物を、
ポリオール成分のヒドロキシル基に対しポリイソシアネ
ート化合物の活性NCO基が1以上となるように反応させ
て所望のウレタンプレポリマーを得る。例えば、両成分
の割合を、1.3≦NCO/OH≦10の割合にて、70〜100℃で数
時間反応させる。この反応に際して、通常の触媒、可塑
剤および溶剤を用いることができる。得られるウレタン
プレポリマーは活性NCO基が0.5〜15%の範囲となるよう
に調整し、この範囲内で所望の物性、用途に応じて最も
好ましい含量を選択する。
本発明に係るポリウレタン接着剤組成物は、上述の末
端ヒドロキシル基を有する主剤成分と、末端NCO基を有
する硬化剤から成り、その配合比率は通常、NCO/OHが1
〜10、好ましくは2〜5となるように選定すればよい。
この比率が1未満であると、初期粘着力を有する時間が
短くなる傾向にあり、接着剤の被着体への充分なぬれが
困難となり、また硬化後の接着性、特に耐熱性が悪くな
る。また10を越えると、初期接着力の発現時間が遅くな
り、さらにNCOが過剰になると初期接着性が発現しなく
なる傾向にある。また必要に応じて、主剤もしくは硬化
剤に、反応促進のための触媒や密着剤、老化防止剤等の
添加剤を適量配合してもよい。
本発明組成物を被着体に塗布し、室温で放置すると、
15〜90分にわたつて粘着が発生する。この場合、要すれ
ば緩和な条件(たとえば40〜50℃)で強制乾燥すれば、
更に約60分にわたつて粘着が見られる。従つて、これら
粘着力が発現している間に、他方の被着体を貼合せるこ
とができる。そして、その後室温下でほぼ1日経過時点
で、主剤と硬化剤の反応が完了し、従来の高温加熱硬化
が必要であつた接着剤と比べても、剥離強度や耐熱性等
の性能面で何ら遜色のないことが認められる。
次に実施例および比較例を挙げて、本発明をより具体
的に説明する。
実施例1〜4 (1)主剤 ポリエステルウレタンゴム(Bayer社製、デスモコー
ル500)20gを塩化メチレン80gに溶解し、これにシラン
系密着剤および老化防止剤を加える。
(2)硬化剤 分子量3000のポリプロピレントリオール(三井東圧社
製、ポリエーテルMN3050)100gにクルードMDI(住友バ
イエルウレタン社製)50gを加え、80℃で5時間反応さ
せてポリエーテルウレタンプレポリマー(NCO量7.5%、
粘度9000cps/20℃)を得る。
分子量2000のポリエステルジオール(旭電化工業社
製、アデカニユーエースF7−67)100gにクルードMDI50g
を加え、80℃で5時間反応させてポリエステルウレタン
プレポリマー(NCO量7.5%、粘度23000cps/20℃)を得
る。
上記の分子量3000のポリプロピレントリオール90g
および上記の分子量2000のポリエステルジオール10g
にクルードMDI50gを加え、80℃で5時間反応させてポリ
エーテル・ポリエステル混合ウレタンプレポリマー(NC
O量7.5%、粘度12000cps/20℃)を得る。
上記のポリエーテルウレタンプレポリマーとのポ
リエステルウレタンプレポリマーを10:1の重量比で混合
する。
(3)ポリウレタン接着剤 主剤と硬化剤の配合は表1の通りで、使用直前に混合
する。
(4)鋼板とポリ塩化ビニルラミネーシヨンの貼合せ 軟質のポリ塩化ビニルフイルムに、たとえば実施例3
の接着剤をバーコーターで厚み100μにて塗布し、50℃
で30秒のオープンタイムをとつた後、これをリン酸亜鉛
処理鋼板に貼合せ、1.0kg/cm2の圧力で10秒間圧着した
後、室温中で放置する。放置直後(初期)の段階で既に
0.5kg/25mmの剥離力が発生し、ポリ塩化ビニルフイルム
の巻戻しによる剥離は起こらなかつた。また、室温で24
時間放置後、測定したところ4.5kg/25mmの剥離接着力が
あり、80℃の熱時においても2.0kg/25mmの接着力を保持
した。他の実施例接着剤の結果も併せて表1に示す。
比較例1 実施例と同じ主剤と、硬化剤としてトリフエニルメタ
ントリイソシアネート(Bayer社製、デスモジユール
R、20%塩化メチレン溶液)を20:1の重量比で混合して
使用する。
鋼板に対するポリ塩化ビニルラミネーシヨンの室温接
着 実施例1〜4の(4)に準じ室温接着を試みたが、接
着剤の塗布後50℃で30秒間放置したところ、既に粘着性
はなく、接着は不可能であつた。
そこで、室温接着に代え、接着剤の塗布後ポリ塩化ビ
ニルフイルムを鋼板に貼合せ、ホツトプレス(150℃)
を用いて5kg/cm2の圧力下で15秒間圧締し、その後20℃
で1日養生した。接着力を測定したところ、4.2kg/25mm
の強度が得られた。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】末端ヒドロキシル基を有する飽和ポリエス
    テル樹脂にジイソシアネート化合物を反応させて得られ
    るポリエステルウレタンゴムの溶剤溶液を主剤とし、硬
    化剤として下記(a)〜(b)の群から選ばれる1種ま
    たは2種以上を用いたことを特徴とするポリウレタン接
    着剤組成物。 (a)ポリエーテルポリオールと過剰量のポリイソシア
    ネート化合物を反応させた末端NCO基を有するポリエー
    テルウレタンプレポリマー (b)ポリエステルポリオールと過剰量のポリイソシア
    ネート化合物を反応させた末端NCO基を有するポリエス
    テルウレタンプレポリマー (c)ポリエーテルポリオールおよびポリエステルポリ
    オールの混合ポリオールと過剰量のポリイソシアネート
    化合物を反応させた末端NCO基を有するポリエーテル・
    ポリエステル混合ウレタンプレポリマー (d)ポリエーテルポリオールと過剰量のポリイソシア
    ネート化合物を反応させた末端NCO基を有するポリエー
    テルウレタンプレポリマーと、ポリエステルポリオール
    と過剰量のポリイソシアネート化合物を反応させた末端
    NCO基を有するポリエステルウレタンプレポリマーとの
    混合ウレタンプレポリマー
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