JP3216114B2 - 高導電性ポリウレタン樹脂を用いた接着剤 - Google Patents

高導電性ポリウレタン樹脂を用いた接着剤

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は高導電性ポリウレタ
ン樹脂を用いた接着剤に関する。更に詳しくは、中程度
の導電性(体積固有抵抗値が106〜1010Ωcm)を有
することで静電気特性、帯電性、潜像印刷性等を改善す
るために用いられるポリウレタン樹脂、および金属間の
接着部の絶縁に起因する腐食や、OA機器などの電磁波シ
ールド性等を改善するために用いられる高導電性ポリウ
レタン樹脂を用いた接着剤に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から静電気特性、帯電性、潜像印刷
性等の改善に関して過塩素酸金属、アンモニウム塩に代
表される各種フィラーの添加、ドーピングなどの手法が
用いられてきた。しかし、いずれの方法も樹脂マトリク
スに非相溶のものを添加し、表面に滲出させて必要な特
性を確保するものであり、必然的にブリードアウトによ
る表面汚染を生じ、しかもブリードアウトが終われば導
電特性も失われるという非恒久的なものであった。ま
た、カーボンブラックを配合する方法も種々行われてい
るが、カーボンブラックの強固なストラクチュアーによ
って、カーボンブラックが均一に分散されず、本発明に
示す108Ωcm程度の体積固有抵抗値を安定的に得るこ
とは困難であった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明者等は、上記事
情に鑑み、添加剤類を加えることなく、ポリウレタンの
構成成分について鋭意検討を重ねた結果、本発明を完成
するに至った。
【0004】
【課題を解決するための手段】即ち本発明は、アジピン
酸と直鎖の炭素数2〜6のジオールを縮合して得られる
ポリエステルポリオール、ポリエーテル系ポリオール及
びこれらのコポリオールからなる群から選ばれる1種以
上の脂肪族系長鎖ポリオールと有機ポリイソシアネー
ト、又は、前記脂肪族系長鎖ポリオールと有機ポリイソ
シアネート、又は、脂肪族系長鎖ポリオールと有機ポリ
イソシアネートと鎖延長剤とを反応させて得られるポリ
ウレタン樹脂を用いた接着剤において、脂肪族系長鎖ポ
リオールの融解熱が200kJ/mol以下であり、得られ
るポリウレタン樹脂のガラス転移温度が30℃以下で、
かつ、体積固有抵抗値が106〜1010Ωcmであること
を特徴とする前記接着剤である。
【0005】
【本発明の実施の形態】まず、本発明のポリウレタン樹
脂を構成する成分について以下に説明する。本発明に使
用される脂肪族系長鎖ポリオールとしては、アジピン酸
と直鎖の炭素数2〜6のジオールを縮合して得られるポ
リエステルポリオール、ポリエーテル系ポリオール、及
びこれらのコポリオールがあり、また、これら脂肪族系
長鎖ポリオールを単独使用、または併用してもよい。こ
れら脂肪族系長鎖ポリオールは公知の方法で得られるも
のであり、分子量としては30〜10000が好ましい。これ
らポリオールの融解熱は200kJ/mol以下が望ましい。
【0006】一般にポリウレタン樹脂はその構成成分の
大部分をポリオールが占めており、ポリオールの性質は
ポリウレタンに強く反映される。ポリオールの融解熱が
200kJ/molを越えるとウレタン化反応後もポリオールの
結晶化が発生し易く、ポリウレタン樹脂のイオン伝導を
阻害し、著しく体積固有抵抗値が増大するため望ましく
ない。
【0007】ポリエステルポリオールとしては、アジピ
ン酸と、直鎖の炭素数2〜6のジオールすなわち,エチ
レングリコール、1,3-プロピレングリコール、1,2-プロ
ピレングリコール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジ
オール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール
等単独又はこれらの混合物との脱水縮合反応で得られる
ポリエステルポリオールが挙げられ、各成分の選択、重
合度の調節で融解熱を200kJ/mol以下に設計する必要が
ある。
【0008】ポリエーテル系ポリオールとしてはエチレ
ンオキサイド、プロピレンオキサイド、テトラヒドロフ
ランなどを開環重合させた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、及び、これらを共重合したコポリエーテ
ル、更に前記のポリエステル系ポリオールが挙げられ、
各成分の選択、重合度の調節で融解熱を200kJ/mol以下
に設計する必要がある。
【0009】本発明で使用される鎖延長剤としては一般
に分子量300以下の分子内に2個以上の活性水素を含有
する物質であり、公知のアルコール、アミン、アミノア
ルコール等が用いられる。例えば、エチレングリコー
ル、1,3-プロピレングリコール、1,2-プロピレングリコ
ール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-
ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、3-メチル-
1,5-ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,8-
オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、トリメチロー
ルプロパン、グリセリン、ジエチレングリコール、1,4-
シクロヘキサンジメタノール、ビスヒドロキシエトキシ
ベンゼン、あるいはビスフェノールAのエチレンオキサ
イド、または、プロピレンオキサイド付加物等のグリコ
ール、ヘキサメチレンジアミン、キシレンジアミン、イ
ソホロンジアミン、メチレンビス(オルソクロロアニリ
ン)、モノエタノールアミン等のジアミン又はアミノア
ルコール等が挙げられ、他に水、尿素も鎖延長剤として
使うことができる。上記の化合物は単独でまたは混合し
て使用することが出来る。また、鎖延長剤の配合mol数
の合計は、ポリオールのmol 数以下、より好ましくはポ
リオールのmol数の1/2以下が好ましい。鎖延長剤の配合
mol数の合計が、ポリオールのmol数を越える場合、凝集
力の強いウレタン結合量が増し、強靱な物性が得られる
が、イオン伝導を阻害し、抵抗値が増してしまう。
【0010】本発明で使用されるポリイソシアネートモ
ノマーとしては、具体的には例えば、公知の2,4−ト
リレンジイソシアネート(以下TDIと称略する)、
2,6−トリレンジイソシアネート、キシレン−1,4
−ジイソシアネート、キシレン−1,3−ジイソシアネ
ート、4,4′−ジフェルメタンジイソシアネート(以
下MDIと称略する)、2,4′−ジフェルメタンジイ
ソシアネート(以下2,4′MDIと称略する)、4,
4′−ジフェニルエーテルジイソシアネート、2−ニト
ロジフェニル−4,4′−ジイソシアネート、2,2′
−ジフェニルプロパン−4,4′−ジイソシアネート、
3,3′−ジメチルジフェニルメタン−4,4′−ジイ
ソシアネート、4,4′−ジフェニルプロパンジイソシ
アネート、m−フェニレンジイソシアネート、p−フェ
ニレンジイソシアネート、ナフチレン−1,4−ジイソ
シアネート、ナフチレ−1,5−ジイソシアネート、
3,3′−ジメトキシジフェニル−4,4′−ジイソシ
アネート等の芳香族ジイソシアネート、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
(以下HDIと称略する)、3−メチル−1,5ペンタ
ンジイソシアネート,リジンジイソシアネート等の脂肪
族ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、水
添化トリレンジイソシアネート、水添化キシレンジイソ
シアネート、水添化ジフェニルメタンジイソシアネー
ト、テトラメチルキシレンジイソシアネート等の脂環族
ジイソシアネート等のジイソシアネート及び/又はこれ
らの重合体、ポリメリック体が挙げられる。
【0011】前記ポリウレタンの製造において、ポリウ
レタン樹脂が線状の場合は活性水素化合物とイソシアネ
ート化合物のNCO/OHモル比は0.6/1.00〜1.15/1.0
0が好ましい。更に、得られた熱可塑性ポリウレタン樹
脂に必要に応じて通常のポリイソシアネート硬化剤を添
加することも出来る。ポリイソシアネート硬化剤として
は、イソシアネート基を2個以上有する低分子量ポリイ
ソシアネートを反応させ、分子末端をイソシアネート基
とした化合物等が挙げられ、例えば、日本ポリウレタン
工業製、コロネートL、コロネート2030、コロネー
トHL、コロネートHX等が挙げられる。
【0012】ポリウレタン樹脂を熱硬化性樹脂とする場
合は、前記の線状ポリウレタン成分を分割し、適宜選択
したイソシアネート成分と、前記のポリオール、鎖延長
剤から選択された活性水素化合物との反応物であるイソ
シアネート末端プレポリマーを合成し、このイソシアネ
ート末端プレポリマーと、前述のポリオール、鎖延長剤
から選択された架橋剤としての活性水素化合物とを使用
時に混合、架橋させることも出来る。この際のイソシア
ネート末端プレポリマーと架橋剤のNCO/OHモル比
は0.6/1.00〜1.15/1.00が好ましい。この場合も、イソ
シアネート末端プレポリマーに必要に応じて通常のポリ
イソシアネート硬化剤を添加することも出来る。ポリイ
ソシアネート硬化剤としては、イソシアネート基を2個
以上有する低分子量ポリイソシアネートを反応させた分
子末端をイソシアネート基とした化合物等が挙げられ、
例えば、日本ポリウレタン工業製、コロネート203
0、コロネートHL、コロネートHX等が挙げられる。
【0013】更に、触媒として、トリエチルアミン、ト
リエチレンジアミン等の第3アミン、酢酸カリウム、ス
テアリン酸亜鉛等の金属塩、ジブチル錫ラウレート、ジ
ブチル錫オキサイド等の有機金属化合物などが挙げられ
る。安定剤として置換ベンゾトリアゾール類等の紫外線
に対する安定剤、フェノール誘導体等の熱酸化に対する
安定剤を配合することによってポリウレタン樹脂の諸性
能を安定化させることが出来る。
【0014】また、このポリウレタン樹脂を製造するに
あたっては、従来の公知の方法をとることができ、トル
エン、キシレン、ベンゼン、ジオキサン、シクロヘキサ
ノン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、
酢酸エチル、酢酸ブチル等の単一または混合溶剤系で反
応させる溶液反応法、無溶剤下で反応剤を十分に混合、
反応させる方法等、通常の製造方法を用いることが出来
る。
【0015】
【発明の効果】本発明のポリウレタン樹脂を用いること
により、導電性を付与でき、静電気特性を向上させるこ
とが可能となり、樹脂への種々の添加剤、ドーパント等
の添加量の削減もしくは未添加が可能となり、接着剤、
インキバインダー、磁気記録媒体用バインダー等の生産
性、物性の向上を図ることができる。
【0016】
【実施例】以下、本発明を実施例にて更に詳しく述べる
が、本発明は実施例のみに限定されるものではない。な
お、合成例、実施例及び比較例における「部」及び
「%」は特に断りのないかぎり、「重量部」及び「重量
%」を示す。
【0017】〔ポリオールの合成〕 合成例1 撹拌機、温度計および部分還流式冷却器を備えた反応器
にアジピン酸664.1部、1,4-ブタンジオール499.7部、テ
トラブチルチタネート0.01部を仕込み、140〜220℃で10
時間反応させた後、180〜220℃で5時間かけて20mmHgま
で減圧し、更に5〜20mmHg、200〜220℃で10時間重縮合
反応を行なった。得られたポリオールの1分子当たりの
平均水酸基数は2.0、水酸基価は112、数平均分子量100
0、DSC測定よる融解熱は71kJ/molであった。これをポリ
オールAとする。これらの組成、物性をまとめて表1に
示す。
【0018】合成例2〜12 ポリオールの合成例1と同様の手法で、ポリオールB〜
G,及びJ〜Rを合成した。これらの組成、物性をまと
めて表1〜表2に示す。
【0019】
【表1】
【0020】
【表2】
【0021】実施例1 撹拌機、温度計および冷却管を備えた反応器にポリエス
テルポリオールA(表1参照)240.0部、メチルエチルケ
トン/トルエン=3/1の混合溶媒300部を仕込み、50℃で
溶解混合した後、ウレタン化触媒としてジオクチル錫ジ
ラウレート0.06部を加え、次いで、MDI60.0部を加
え、75℃にて反応させた。反応が進行するにつれて、粘
度が上昇するので、適時、メチルエチルケトン/トルエ
ン=3/1の混合溶媒にて希釈し、赤外スペクトルでイソ
シアネート基の吸収ピークが消滅したのを確認して、均
一透明な溶液を得た。この様にして得られたポリウレタ
ン樹脂溶液は、固形分30%であり、GPC測定によるポ
リスチレン換算での数平均分子量は約25000であった。
得られたポリウレタンをPU-A1とする。これらのPU樹脂
組成と評価結果を表3に示す。 (1)得られたポリウレタン樹脂溶液に硬化剤としてコ
ロネートLを混合(固形分換算100部/10部)し、離型紙
上に乾燥後、120℃×2時間キュアさせ、約100μmの透明
キャストフィルムを作成した。このフィルムの表面をメ
タノールで十分にふき取り、乾燥後、抵抗測定器(横河
ヒューレットパッカード製16068A、4329A)にて温度25
℃、湿度50%RH、印加電圧100Vにて測定した。体積固有
抵抗値は109.5Ωcmであった。なお、表5では、体積
固有抵抗値は10AΩcmの指数部Aでもって表示した。
即ち、109.5 の指数部を取り上げ9.5と表示した。
以下の実施例、比較例にても同様の表示方法である。 (2)得られたフィルムをオリエンテック社製Rheovibr
on DDV-2EP(H/R=2℃/min, f=35Hz)で測定し、損失弾
性率のピーク温度をTgと定義した。PU-A1のTgは-31℃で
あった。 (3)(1)と同様の配合を厚さ50μmのポリエチレン
テレフタレートフィルム上に乾燥膜厚2μmになるように
塗布し、60℃で1分間乾燥後、厚さ50μmのポリエチレ
ンテレフタレートフィルムをポリウレタン樹脂面に貼り
合わせ、密着させ、50℃にて24時間キュアさせた後、引
張り試験器にて引張り速度300mm/minで剥離強度を測定
した。剥離強度は750gf/15mmであった。これらのPU樹脂
組成と評価結果を表5に示す。
【0022】実施例2〜4,及び7〜11 撹拌機、温度計および冷却管を備えた反応器に表3に示
すようにポリエステル系ポリオール、鎖延長剤、イソシ
アネートを選択しポリウレタン樹脂の合成例1と同様に
ポリウレタン樹脂溶液を得た。実施例1と同様にフィル
ムを作成し、抵抗、Tg、剥離強度を測定した。これらの
PU樹脂組成と評価結果を表5に示す。
【0023】実施例12 撹拌機、温度計および冷却管を備えた反応器にポリエス
テルポリオールA(表1参照)502.3部、を仕込み、50℃
で溶解混合した後、MDI251.4部を加え、75℃にて反
応させ、イソシアネート末端のプレポリマーを得た。架
橋剤としてのポリオールA 226.0部とトリメチロールプ
ロパン(TMP)20.2部の混合物と、このプレポリマー
とをそれぞれ75℃に調整し、均一混合後、130℃に予備
加熱した2mm厚のモールドにそそぎ込み、続いて、130℃
で10時間硬化反応を行い、約2mm厚のシートを得た。こ
れらをまとめて表4に示す。 (1)得られたシートの表面をメタノールで十分にふき
取り、乾燥後、抵抗測定器(横河ヒューレットパッカー
ド製16068A、4329A)にて温度25℃、湿度50%RH、印加電
圧100Vにて測定した。体積固有抵抗値は109.5Ωcmで
あった。 (2)得られたシートをオリエンテック社製Rheovibron
DDV-2EP(H/R=2℃/min,f=35Hz)で測定し、損失弾性率
のピーク温度をTgと定義した。 (3)同様の配合を厚さ300μmのポリエチレンテレフタ
レートフィルム上に膜厚20μmになるように塗布し、厚
さ300μmのポリエチレンテレフタレートフィルムをポリ
ウレタン樹脂面に張り合わせ、密着させ、50℃にて72時
間キュアさせた後、引張り試験器にて引張り速度300mm/
minで剥離強度を測定した。剥離強度は800gf/15mmであ
った。結果を表5に示す。
【0024】このシートの表面をメタノールで十分にふ
き取り、乾燥後、抵抗測定器(横河ヒューレットパッカ
ード製16068A、4329A)にて温度25℃、湿度50%RH、印加
電圧100Vにて測定した。体積固有抵抗値は109.8Ωcm
であった。結果を表5に示す。
【0025】実施例13,及び15〜17 実施例12と同様に表4に示す組成のポリウレタン樹脂
を合成し、同様の手順でシートを作成し評価した。結果
を表5に示す。
【0026】実施例18 50℃に加熱溶融させたポリオールJ 734.3部にC-HX 265.
7部を仕込み、均一混合後、130℃に予備加熱した2mm厚
のモールドにそそぎ込み、続いて、130℃で10時間硬化
反応を行い、約2mm厚のシートを得た。これらを表4に
示す。このシートの表面をメタノールで十分にふき取
り、乾燥後、抵抗測定器(横河ヒューレットパッカード
製16068A、4329A)にて温度25℃、湿度50%RH、印加電圧
100Vにて測定した。体積固有抵抗値は109.7Ωcmであ
った。結果を表5に示す。
【0027】比較例1〜9 撹拌機、温度計および冷却管を備えた反応器に表3に示
すようにポリエステル系ポリオール、鎖延長剤、イソシ
アネートを選択しポリウレタン樹脂の合成例1と同様に
ポリウレタン樹脂溶液を得た。実施例1と同様にフィル
ムを作成し、評価した。結果を表5に示す。
【0028】比較例10〜14 実施例12と同様に表4に示す組成のポリウレタン樹脂
を合成し、同様の手順でシートを作成し、評価した。結
果を表5に示す。
【0029】
【表3】
【0030】
【表4】
【0031】
【表5】
【0032】

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アジピン酸と直鎖の炭素数2〜6のジオ
    ールを縮合して得られるポリエステルポリオール、ポリ
    エーテル系ポリオール及びこれらのコポリオールからな
    る群から選ばれる1種以上の脂肪族系長鎖ポリオールと
    有機ポリイソシアネート、又は、前記脂肪族系長鎖ポリ
    オールと有機ポリイソシアネートと鎖延長剤とを反応さ
    せて得られるポリウレタン樹脂を用いた接着剤におい
    て、脂肪族系長鎖ポリオールの融解熱が200kJ/mol
    以下であり、得られるポリウレタン樹脂のガラス転移温
    度が30℃以下で、かつ、体積固有抵抗値が106〜1
    10Ωcmであることを特徴とする前記接着剤。
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