JP2828917B2 - 湿気硬化性ウレタンシーラント組成物 - Google Patents
湿気硬化性ウレタンシーラント組成物Info
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Description
硬化性ウレタンシーラント組成物、さらに詳しくは、自
動車の窓ガラスの接着に好適な、初期の構造強度に優れ
る湿気硬化性ウレタンシーラント組成物に関する。
る、加熱溶融状態で用いられ、温度の低下に伴なう固化
で初期物性を発現し、硬化反応によって最終的な物性を
示すようになるポリマー組成物が知られている。
系ウレタンプレポリマーを主成分とするものとして、そ
の原料のポリオール成分がポリエステルポリオールとポ
リエーテルポリオールとの併用系であるものを用いる湿
気硬化性ホットメルト型シーリング材(特開平02−3
2189号公報)、末端イソシアネート基含有ウレタン
プレポリマーと、それに熱可塑性飽和ポリエステルポリ
オールを反応させて得たブロック型ポリマーポリオール
と、分子量8000以下のポリオールとの混合ポリオー
ルにジイソシアネート化合物を反応させたブロック型末
端イソシアネート基含有ウレタンプレポリマー(A)
と、末端イソシアネート基含有ウレタンプレポリマー
(B)とを混在させ硬化後の接着性、初期弾性力を向上
させた湿気硬化性熱溶融型接着剤(特開平03−590
84号公報)、相対的に分子量が小さく、室温よりも高
いガラス転移温度を有するポリエーテルポリオール系ウ
レタンプレポリマーと、相対的に分子量が大きく、室温
よりも低いガラス転移温度を有するウレタンプレポリマ
ーとの混合物からなる速硬化性のホットメルトポリウレ
タン組成物(特開平02−182774号公報)等があ
る。
は、ポリエーテルポリオール系ウレタンプレポリマー
に、融点が30〜100℃であって、ジエステルである
エステル化合物を配合したシーラントは初期強度が高
く、湿熱劣化がほとんど生じないことを記載している。
タンプレポリマー(A)に、ポリエーテルポリオールま
たはポリエステルポリオールとイソシアネートとのウレ
タンプレポリマーをモノアルコールでイソシアネート基
を全て封鎖したウレタン化合物(B)を添加した湿気硬
化性ウレタンシーラント組成物は、初期の接着強度を発
現し、比較的短時間で硬化することにより、弾性、接着
強度等に優れていることを記載している。
分野で使用されているが、特に、自動車工業において、
窓ガラスを車体に取り付けるためのシーラントとして有
用である。そして、この窓ガラス取り付け用のシーラン
トは、特に作業性を向上させるために、被着体に塗工さ
れたときに垂れないこと、未硬化状態でも窓ガラスを保
持するのに十分な初期物性、構造強度を発現することが
求められている。
タンプレポリマーを用いたシーラントは、塗布時の溶融
温度が高くなり、加熱によって粘度が増加するなどの熱
時の安定性が悪くなる。また、イソシアネート基を封鎖
した材料を添加すると、接着性、ゴム物性などの硬化物
特性が低下する欠点がある。
接着に好適な反応性ホットメルトであって、未硬化時の
構造強度が高く、従って塗工性および作業性に優れ、そ
の硬化物は、接着性に優れた湿気硬化性ウレタンシーラ
ント組成物の提供を目的とする。
プレポリマーに、ポリエステルポリオールとポリプロピ
レンエーテルポリオールとにヘキサメチレンジイソシア
ネートを反応させてその一部を水酸基で封鎖したポリウ
レタン化合物を添加すると、未硬化時でも塗工に十分な
構造強度を有するシーラント組成物が得られることを知
見し、本発明に至った。
が1000〜7000のポリエーテルトリオールとポリ
エーテルジオールの混合物に、ジイソシアネートを、イ
ソシアネート基/水酸基の当量比が1.1〜2.5とな
る量比で反応させてなるウレタンプレポリマー(A)
と、(2)数平均分子量が500〜6000のポリエス
テルポリオールと、数平均分子量が1000〜7000
のポリプロピレンエーテルポリオールにヘキサメチレン
ジイソシアネートを、イソシアネート基/水酸基の当量
比が1.5〜2.5となる量比で反応させ、さらに、炭
素数が1〜22のモノアルコールを水酸基/イソシアネ
ート基の当量比が0.9以下となるように添加し、反応
させてなるポリウレタン化合物(B)とを含有し、ウレ
タンプレポリマー(A)100重量部に対して、ポリウ
レタン化合物(B)の含有量は1〜20重量部である湿
気硬化性ウレタンシーラント組成物を提供するものであ
る。
の湿気硬化性ウレタンシーラント組成物は、ウレタンプ
レポリマー(A)とポリウレタン化合物(B)とを必須
成分として含有する。
分子量が1000〜7000のポリエーテルトリオール
とポリエーテルジオールの混合物に、ジイソシアネート
を、イソシアネート基/水酸基の当量比が1.1〜2.
5となる量比で反応させてなるものである。
原料であるポリエーテルトリオールとポリエーテルジオ
ールの混合物とは、例えば、エチレンオキサイド、プロ
ピレンオキサイド、ブチレンオキサイド、テトラヒドロ
フラン等のアルキレンオキサイドの1種もしくは2種以
上を、2個以上の活性水素を有する化合物に付加重合さ
せて水酸基を1分子に3個有するトリオールまたは水酸
基を1分子に2個有するジオールとしてその混合物を用
いる。ポリエーテルトリオールとポリエーテルジオール
を用いるのは、湿気硬化時の発泡抑制と硬化物物性発現
からである。
物としては、例えば、多価アルコール類、アミン類、ア
ルカノールアミン類、多価フェノール類等があげられ、
多価アルコール類としては、エチレングリコール、プロ
ピレングリコール、ブタンジオール、ジエチレングリコ
ール、グリセリン、ヘキサントリオール、トリメチロー
ルプロパン、ペンタエリスリトール等が、アミン類とし
ては、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン等
が、アルカノールアミン類としては、エタノールアミ
ン、プロパノールアミン等が、また、多価フェノール類
としては、レゾルシン、ビスフェノール類等があげられ
る。
し、ポリエーテルトリオールとポリエーテルジオールの
混合物であるポリエーテルポリオールとして、その数平
均分子量が1000〜7000のものを用いる。100
0未満のものを用いると、プレポリマーの粘度が高くな
り、実用的でなくなる。一方、7000超のものを用い
ると、硬化後のシーラント物性が劣るものとなる。ポリ
エーテルポリオール中のポリエーテルトリオールとポリ
エーテルジオールの混合モル比は、1:3〜3:1であ
るのが、シーリング剤としての硬化性、粘度、硬化物物
性の点で好ましい。
原料であるジイソシアネートとしては、通常のポリウレ
タン樹脂の製造に用いられる種々のものが例示される。
具体的には、2,4−トリレンジイソシアネート、2,
6−トリレンジイソシアネート、フェニレンジイソシア
ネート、キシリレンジイソシアネート、ジフェニルメタ
ン−4,4´−ジイソシアネート、ナフタレン−1,5
−ジイソシアネート、およびこれらに水添した化合物、
エチレンジイソシアネート、プロピレンジイソシアネー
ト、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレン
ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、1−
メチル−2,4−ジイソシアネートシクロヘキサン、1
−メチル−2,6−ジイソシアネートシクロヘキサン、
ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、トリフェニ
ルメタントリイソシアネート等が挙げられる。
レポリマー(A)の製造に際し、1種単独でも、2種以
上を併用してもよい。
し、その原料の量比は、ポリエーテルポリオールの水酸
基に対するジイソシアネート化合物のイソシアネート基
(イソシアネート基/水酸基)の当量比が1.1〜2.
5となる量比とする。この当量比が1.1未満である
と、ウレタンプレポリマー(A)の粘度が高くなり過ぎ
実用に供することができず、一方、2.5超であると、
未反応のジイソシアネート化合物が多量に残存するため
に、シーラントとしたときの耐発泡性が低下する。
は、特に限定されず、通常のウレタンプレポリマーの製
造条件でよい。すなわち、反応温度50〜100℃程
度、常圧下で反応させればよい。また、有機錫化合物、
有機ビスマス化合物等のウレタン化触媒を用いても良
い。
平均分子量が500〜6000のポリエステルポリオー
ルと、数平均分子量が1000〜7000のポリプロピ
レンエーテルポリオールに、ヘキサメチレンジイソシア
ネート(HDI)を、イソシアネート基/水酸基の当量
比が1.5〜2.5となる量比で反応させてウレタンプ
レポリマー(b)を得、(ii)さらに、炭素数が1〜
22のモノアルコールを反応させて水酸基/イソシアネ
ート基の当量比が0.9以下となるように添加して得ら
れる。
オールは、ジカルボン酸等の多塩基酸とグリコール等の
ポリヒドロキシ化合物との重縮合物がある。多塩基酸と
しては、アジピン酸、セバチン酸、フタル酸、マレイン
酸、グルタル酸等が挙げられ、ポリヒドロキシ化合物と
しては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、
ブチレングリコール、ネオペンチルグリコール、ヘキサ
ングリコール、トリメチロールプロパン、グリセリン、
ペンタエリスリトール等が挙げられる。また、ポリヒド
ロキシ化合物としては、エチレングリコール、ジエチレ
ングリコール、ブチレングリコール、ネオペンチルグリ
コール、ヘキサングリコール、トリメチロールプロパ
ン、グリセリン、ペンタエリスリトール等が挙げられ
る。また、重縮合物以外ではアルキレン基がカーボネー
ト結合を介して並んだ構造のポリカーボネートポリオー
ル、カプロラクトンモノマーの開環重合によるラクトン
系ポリエステルポリオールがある。ポリエステルポリオ
ールは、数平均分子量が500〜6000のものを用い
る。500未満のものを用いると、結晶性が高くなり融
点が高温になるので、一方、6000超のものを用いる
と、被着体との接着性が低下し好ましくない。具体的に
は、ダイセル化学工業(株)製のPCL−3000を使
用してもよい。
プロピレンエーテルポリオールは、プロピレンオキサイ
ドを、2個以上の活性水素を有する化合物に付加重合さ
せて得られるジオール、トリオールなどのポリオールで
あって、その数平均分子量が1000〜7000のもの
を用いる。ここで2個以上の活性水素を有する化合物と
は、ウレタンプレポリマー(A)のポリエーテルポリオ
ールを製造する際に用いる化合物と同じである。例え
ば、旭硝子(株)製のエクセノール2020を使用する
ことができる。その数平均分子量が1000未満のもの
を用いると、ウレタンプレポリマーの粘度が高くなり、
一方、7000超のものを用いると、その反応物の結晶
化性が遅くなり、シーラントの初期物性が発現しない。
ウレタンプレポリマー(b)の成分としてポリプロピレ
ンエーテルポリオールを用いるのは、ウレタンプレポリ
マー(A)との相溶性を良好にするためである。
エーテルポリオールのモル比は、ポリエステルポリオー
ル/ポリプロピレンエーテルポリオールが1〜10、特
に2〜5であるのが好ましい。1未満では、初期強度の
発現がなく、10超では、ポリエステルのウレタン化合
物(B)中の分散性が悪くなり接着性の低下がある。
シアネートは、ヘキサメチレンジイソシアネート(HD
I)を用いる。HDIを用いると、初期強度が向上する
ので好ましい。
ては、まず、ポリエステルポリオールとポリプロピレン
エーテルポリオールにヘキサメチレンジイソシアネート
(HDI)を反応させてウレタンプレポリマー(b)を
得るが、その際の量比は、ポリオールの水酸基に対する
HDIのイソシアネート基(イソシアネート基/水酸
基)の当量比が1.5〜2.5となる量比とする。この
当量比が1.5未満であると、ウレタンプレポリマー
(b)の粘度が高くなり過ぎ、ウレタンプレポリマー
(A)との相溶性が低下し、一方、2.5超であると、
結晶化性が遅くなり、シーラントの初期物性が発現しな
い。
件は、特に限定されず、通常のウレタンプレポリマーの
製造条件でよい。すなわち、反応温度50〜100℃程
度、常圧下で反応させればよい。また、有機錫化合物、
有機ビスマス化合物等のウレタン化触媒を用いてもよ
い。
ールと反応させ、イソシアネート基の一部を封鎖するこ
とにより、ポリウレタン化合物(B)を得る。
コールは、炭素数が1〜22、直鎖状あるいは分岐鎖状
または芳香族、飽和あるいは不飽和のモノアルコールを
包含する。なお、直鎖状飽和アルコールであって、炭素
数が2〜12のものが好ましい。具体例としては、メタ
ノール、エタノール、ブタノール、イソブタノール、プ
ロパノール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノー
ル、オクタノール、ステアリルアルコール、ベンジルア
ルコール、2−ヒドロキシメチルメタクリレート等が挙
げられる。
レポリマー(b)のイソシアネート基に対するモノアル
コールの水酸基の当量比(水酸基/イソシアネート基)
が0.9以下、特に0.1〜0.5となる量比とする。
水酸基/イソシアネート基が0.9超では、接着性が低
下してくる。さらに、ウレタンプレポリマー(b)中の
イソシアネート基が水酸基によって封鎖されていない場
合も、本発明の範囲に包含される。
化合物(B)は、数平均分子量が500〜6000のポ
リエステルポリオールと、数平均分子量が1000〜7
000のポリプロピレンエーテルポリオールとヘキサメ
チレンジイソシアネートに、イソシアネート基/水酸基
の当量比が1.5〜2.5となる量比で反応させてなる
化合物、あるいは、数平均分子量が500〜6000の
ポリエステルポリオールと、数平均分子量が1000〜
7000のポリプロピレンエーテルポリオールとヘキサ
メチレンジイソシアネートに、イソシアネート基/水酸
基の当量比が1.5〜2.5となる量比で反応させ、さ
らに、炭素数が1〜22のモノアルコールを水酸基/イ
ソシアネート基の当量比が0.9以下となるように添加
し、反応させてなる化合物を包含する。
されない。通常のウレタン化反応条件でよい。すなわ
ち、反応温度50〜100℃程度、常圧下で反応させれ
ばよい。
粘度を上昇させることなく、接着性も低下させないの
で、シーラントの初期物性を発現させる。
成物は、ウレタンプレポリマー(A)とポリウレタン化
合物(B)とを必須成分として含有するが、その量比
は、ウレタンプレポリマー(A)100重量部に対し、
ポリウレタン化合物(B)の含有量を1〜20重量部と
する。ポリウレタン化合物(B)の含有量が1重量部未
満であると、初期物性が発現せず、一方、20重量部超
とすると、接着性が低下したり、硬化物のゴム特性が阻
害される。
必須成分に加え、可塑剤、充填剤、揺変性付与剤、粘着
性付与剤、触媒、紫外線吸収剤、染料、顔料、難燃剤等
のうちの1種以上を含有していてもよい。
リメリット酸、ピロメリット酸、アジピン酸、セバチン
酸、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸、クエン酸等の
誘導体をはじめ、ポリエステル、ポリエーテル、エポキ
シ系等のものが挙げられる。
金属粉、炭酸カルシウム、クレー、カーボンブラック等
が挙げられる。
ケイ酸誘導体、尿素誘導体等が挙げられる。
レート、ジオクチルスズラウレート、オクチル酸亜鉛、
有機ビスマス化合物等の金属系触媒、トリエチレンジア
ミン、モルフォリン系アミン等のアミン系触媒等が挙げ
られる。
ント組成物の好適例は、ポリウレタン化合物(B)の含
有量は、ウレタンプレポリマー(A)100重量部に対
して、1〜20重量部であるという条件を満たし、か
つ、全量を100重量%として、ウレタンプレポリマー
(A)20〜70重量%、ポリウレタン化合物(B)1
4重量%以下、可塑剤20重量%以下、充填剤60重量
%未満、その他の成分3重量%以下のものである。
成物の製造の1例を示すと、窒素ガスを封入した混練り
機に、ウレタンプレポリマー(A)とウレタン化合物
(B)を入れ、さらに、必要に応じて可塑剤、充填剤等
を投入した後、減圧下で十分混練する。その後さらに必
要に応じて触媒を添加して混練すればよい。得られた湿
気硬化性ウレタンシーラント組成物は、溶融状態でその
まま被着体に塗布するか、あるいは、容器に注入後、冷
却密閉して保存することもできる。保存した組成物は、
使用時に再度加熱、溶融して使用する。
成物の施工方法の1例としては、50〜60℃程度で、
被着体の一方あるいは両方に湿気硬化性ウレタンシーラ
ント組成物を付与した後、冷却固化によって被着体に接
着する。本発明の湿気硬化性ウレタンシーラント組成物
を使用すれば、冷却固化後、直ちにガラス板等の被着体
に装着する作業を行うのに十分な構造強度を発現し、さ
らに、湿気により硬化することにより、硬化物物性(弾
性、接着強度等)を発現するようになる。
する。
下記のウレタンプレポリマー(A)およびポリウレタン
化合物(B)を合成し、それらを含有する表1に示す湿
気硬化性ウレタンシーラント組成物を製造した。それら
について、初期物性を測定、評価し、結果は表1に示し
た。なお、実施例2、4、6および比較例4の組成物に
ついては、20℃および60℃での粘度を測定した。実
施例2の組成物の粘度は、20℃で1410Ps、60
℃で230Psであった。実施例4の組成物の粘度は、
20℃で1630Ps、60℃で250Psであった。
実施例6の組成物の粘度は、20℃で1320Ps、6
0℃で220Psであった。比較例4の組成物の粘度
は、20℃で600Ps、60℃で210Psであっ
た。
酸基を3ケ有する、平均分子量5000のポリオキシプ
ロピレントリオール57重量部と水酸基を2ケ有する平
均分子量2000のポリプロピレンエーテルジオール2
3重量部を反応容器に入れ、110℃、50mmHgで
2時間減圧脱水した後、80℃に冷却し、これに2,4
−トリレンジイソシアネートと2,6−トリレンジイソ
シアネートの混合物(80:20)9.1重量部を撹拌
しながら添加し、遊離イソシアネートが2.2%になる
まで反応させ、TDIプレポリマーを得た。つぎに、こ
のTDIプレポリマーに、ジフェニルメタン−4,4´
−ジイソシアネート19.6重量部を加えて撹拌し、予
め脱水した平均分子量5000のポリオキシプロピレン
トリオール85重量部と平均分子量2000のポリプロ
ピレンエーテルジオール35重量部を添加し、80℃で
遊離のイソシアネートが1.8%になるまで反応させて
MDIプレポリマーとなし、ウレタンプレポリマー
(A)を得た。
分子量3000のポリカプロラクトンポリオール(PC
L−3000)と平均分子量2000のポリプロピレン
エーテルポリオール(エクセノール2020)を下記表
1に記載のモル比、添加量で加え、反応容器中で110
℃、50mmHgで2時間減圧脱水した後、80℃に冷
却し、このポリオール混合物に対して表1に記載の所定
モル比のヘキサジメチレンジイソシアネートを撹拌しな
がら添加し反応させた。その反応物にイソシアネート1
モルに対して表1に記載の所定量(モル比)のエタノー
ルを添加し、遊離イソシアネートが存在しなくなるまで
反応させ各ポリウレタン化合物を得た。
製造)上記のウレタンプレポリマー(A)100重量
部、下記表1に記載の所定量の各ポリウレタン化合物
(B)をチッ素封入した混練機容器に入れ、さらに脱水
した可塑剤(化合物名:トリオクチルトリメリテート)
20重量部、乾燥カーボンブラック100重量部、乾燥
炭酸カルシウム10重量部を投入し、減圧下に充分混練
した。そして、ジオクチルスズジラウレートの5%ジオ
クチルフタレート溶液を1.7重量部添加し、減圧下に
充分な混練を行ない、組成物を得た。得られた各組成物
について、下記の物性試験を行った。
ガラスの被着体に溶融塗布し、6mmの接着厚さになる
まで、ガラス板で挟んで、20℃、65%RH、で10
分間放置後、H型引張強度を測定した。結果を表1に示
す。 2.接着性の評価 ガラス板には横浜ゴム(株)製のガラス用プライマーG
(G−20)を、塗装鋼板には横浜ゴム(株)製の塗装
鋼板用プライマーM(M−300)を塗布し、実施例お
よび比較例で製造したシーラント組成物を3mmの厚さ
に塗布し、20℃、65%RHの環境下で、7日間放置
し、接着試験片を作製した。得られた接着試験片に、ナ
イフカットを入れながら、硬化試験片を引張破断面を観
察し、下記の基準により評価した。
接着に好適な反応性ホットメルトであって、未硬化時の
構造強度に優れる、その硬化物は、ガラス、塗装鋼板に
対する十分な接着性を有する湿気硬化性ウレタンシーラ
ント組成物が提供される。従って、本発明の湿気硬化性
ウレタンシーラント組成物を用いれば、作業性が良好と
なり、特に、初期物性の急速な発現に伴ない、製造時間
を短縮できるという効果が得られる。
Claims (1)
- 【請求項1】(1)数平均分子量が1000〜7000
のポリエーテルトリオールとポリエーテルジオールとの
混合物に、ジイソシアネートを、イソシアネート基/水
酸基の当量比が1.1〜2.5となる量比で反応させて
なるウレタンプレポリマー(A)と、(2)数平均分子
量が500〜6000のポリエステルポリオールと、数
平均分子量が1000〜7000のポリプロピレンエー
テルポリオールにヘキサメチレンジイソシアネートを、
イソシアネート基/水酸基の当量比が1.5〜2.5と
なる量比で反応させ、さらに、炭素数が1〜22のモノ
アルコールを水酸基/イソシアネート基の当量比が0.
9以下となるように添加し、反応させてなるポリウレタ
ン化合物(B)とを含有し、 ウレタンプレポリマー(A)100重量部に対して、ポ
リウレタン化合物(B)の含有量は1〜20重量部であ
ることを特徴とする湿気硬化性ウレタンシーラント組成
物。
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