JP3886207B2 - 接着剤用樹脂組成物 - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、分子末端にイソシアネート基を有するポリウレタンプレポリマーを主成分とする接着剤用樹脂組成物に関し、特に、ゴム粉あるいはゴムの破砕物(以下、「ゴムチップ」と称する)を相互に強固に接着するために用いられる接着剤用樹脂組成物に関する。より詳細には、アルコール性ヒドロキシル基とリン酸のヒドロキシル基とを各々1個以上有するアルコール成分を含有するポリオールと、ポリイソシアネートとを反応させたポリウレタンプレポリマーからなるゴムチップ用バインダー組成物に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
ゴムチップ、木屑、砂等を、分子末端にイソシアネート基を有するポリウレタンプレポリマーをバインダーとして使用して相互に接着することは周知である。特に、ゴムチップを接着、硬化させた複合体は弾性を有し、歩行感、走行感に優れるばかりでなく、廃タイヤ、ゴムライニングおよびその他のゴム廃材を有効利用できるため安価であることから、ゴルフ場、テニスコート、ジョギングコース、陸上競技場、公園、校庭などの弾性舗装材として、また、クッション材、床の下地材あるいは防振材などとして広く使用されている。
【0003】
この弾性複合体を用いて敷設・施工する方法としては、型枠を用いて弾性マットを製造しそれを敷設する方法、施工場所において直接バインダーを被覆したゴムチップを敷きならして施工する方法などがある。ここで、分子末端にイソシアネート基を有するポリウレタンプレポリマーは、水分あるいは空気中の湿気により硬化し、強靱な固化物を形成する。
【0004】
しかしながら、ゴムチップとして使用される車輛タイヤ、窓枠ガスケットやベルトコンベアなどの廃材の破砕物は、使用されている原料ゴム、加硫剤、顔料、充填剤、老化防止剤などの種類や割合が様々であるため、接着剤として用いられるポリウレタンプレポリマーとの接着強度も異なり、特に接着強度の低いゴムチップを用いた場合には、ゴムチップ硬化物にハガレや割れが生じたりする欠点があった。
【0005】
このため、ゴムチップの表面処理を行ってポリウレタンプレポリマーとの接着強度を改善する方法が提案されており、例えば、特開平4−59882号公報には、芳香族ポリカルボン酸の塩化物を用いる方法が提案され、特開平4−239580号公報には、クロル炭酸エステルを用いる方法が提案され、特開平5−43643号公報には、チオホスファイトまたはジチオホスフェートを用いる方法が提案され、特開平5−148470号公報には、リン酸エステルを用いる方法が提案され、特開平5−287257号公報には、リン酸、クエン酸等の酸化合物を用いる方法が提案されている。また、ポリウレタンプレポリマーの組成を変更して接着強度を改善することも提案されており、例えば、特開平2−169615号公報には、ポリイソシアネートとしてジフェニルメタンジイソシアネートとトリレンジイソシアネートとの混合物を用いることが提案されている。
【0006】
これらの方法によって、ゴムチップとポリウレタンプレポリマーとの接着強度をある程度改善することができるが、これらの方法による改善効果は未だ不十分なばかりでなく、多量に用いると硬化物の耐水性や耐候性を低下させたり、硬化物の伸びや破断強度などの物性を低下させる欠点があるため、事実上は満足しえるものではなかった。
【0007】
従って、本発明の目的は、特にゴムチップとポリウレタンプレポリマーとの接着強度が著しく改善され、長期間の使用後においても割れやハガレが発生せず、また、物性や耐久性の低下も極めて小さい接着剤用樹脂組成物を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、特に、ゴムの種類、配合剤、メーカー、ロットの異なる、一般に入手されるゴムチップを用いた場合にも、ゴムチップ間の品質のバラツキに影響されることなく、硬化物に十分な物性と耐久性を付与できるポリウレタンプレポリマーを主体とする接着剤用樹脂組成物を見出すべく、鋭意検討を重ねた結果、ポリオールおよびポリイソシアネートを反応させたポリウレタンプレポリマーにアルコール性ヒドロキシル基とリン酸のヒドロキシル基とを各々1個以上有する特定の化合物を添加することで、上記目的を達成し得ることを知見した。
【0009】
本発明は、上記知見に基づきなされたもので、(A)ポリオール化合物および(B)ポリイソシアネート化合物をNCO/OH=1.1〜5.0の比で反応させて得られたポリウレタンプレポリマー100重量部が、(C)下記〔化2〕(前記〔化1〕と同じ)の一般式(I)で表される化合物の少なくとも一種0.1〜5.0重量部と反応してなる、または、該化合物の少なくとも一種0.1〜5.0重量部を含有してなる接着剤用樹脂組成物を提供するものである。
【0010】
【化2】
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の接着剤用樹脂組成物について詳述する。
【0012】
本発明に用いられる(A)成分であるポリオール化合物としては、水、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−ブチレングリコール、1,4−ブチレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサンジオール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、ソルビトール、サッカロースなどの多価アルコールまたは多価アルコール類似化合物およびビスフェノールAなどの多価フェノール類あるいはアンモニア、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン等のアミン類を開始剤として用い、この開始剤にプロピレンオキサイドおよび/またはエチレンオキサイドを付加させたポリエーテルポリオール類;ポリテトラメチレングリコール;ポリカプロラクトンポリオール類、ポリエチレンアジペートなどのポリエステルポリオール類;ポリブタジエンポリオール類;ひまし油のような水酸基を有する高級脂肪酸エステル類;ポリエーテルポリオール類またはポリエステルポリオール類にビニルモノマーをグラフト重合させて得られるポリマーポリオール類などが挙げられ、これらは単独で使用することも、または二種以上を適宜混合して使用することもできる。
【0013】
本発明に用いられる(B)成分であるポリイソシアネート化合物としては、フェニレンジイソシアネート、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、ジフェニルメタンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート、ジアニシジンジイソシアネート、ナフチレン−1,5−ジイソシアネート、ジフェニルエーテルジイソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネート、メタキシリ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、水添トリレンジイソシアネート、水添ジフェ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などが挙げられ、これらは単独で使用することも、または二種以上を適宜混合して使用することもできる。
【0014】
本発明に用いられるポリウレタンプレポリマーは、上記ポリオール化合物〔(A)成分〕および上記ポリイソシアネート化合物〔(B)成分〕を反応させて得られたものであり、該ポリオール化合物と該ポリイソシアネート化合物との配合比率は、NCO/OH=1.1〜5.0であり、1.5〜4.0が好ましい。該配合比率が1.1より小さいと、得られるプレポリマーの粘度が高くなって作業性が低下し、5.0より大きいと、硬化後の弾性が不足して脆くなる。
【0015】
本発明に用いられる(C)成分である上記一般式(I)で表される化合物において、該一般式(I)中、Rで表されるアルコール性ヒドロキシル基を1個以上有する基としては、2−ヒドロキシエチル、2−ヒドロキシプロピル、2,3−ジヒドロキシプロピル、2−ヒドロキシ−3−ブトキシプロピル、2−ヒドロキシ−3−エトキシプロピル、2−ヒドロキシ−3−シクロヘキシルオキシプロピル、2,2−ジメチル−3−ヒドロキシプロピル、4−ヒドロキシブチル、3−ヒドロキシブチル、2−ヒドロキシブチル、6−ヒドロキシヘキシル、2−(2’−ヒドロキシエトキシ)エチル、3−フェノキシ−2−ヒドロキシプロピル、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリエチレンオキサイド−ポリプロピレンオキサイド共重合物などが挙げられる。
【0016】
上記一般式(I)で表される化合物としては、特に限定されるものではなく、また該化合物は、単独または二種以上を適宜混合して用いることができる。
【0017】
また、上記一般式(I)で表される化合物の具体例としては、例えば、下記〔化3〕〜〔化9〕に示す化合物No.1〜No.7などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0018】
【化3】
【0019】
【化4】
【0020】
【化5】
【0021】
【化6】
【0022】
【化7】
【0023】
【化8】
【0024】
【化9】
【0025】
上記一般式(I)で表される化合物の合成方法としては、特に限定されるものではなく、また、該化合物(リン酸エステル)の原料となるリン化合物は特に限定されるものではなく、オルトリン酸、五酸化リン、オキシ塩化リンなどのいずれでもよく、また同様に、該化合物(リン酸エステル)の原料となるヒドロキシル基を1個以上有する基を含有するポリオール成分としては、ポリオールそのものを用いてもよいが、エポキシ化合物を用いてもよい。
【0026】
上記一般式(I)で表される化合物として、例えば、化合物No.1を合成する場合には、リン酸1モルにグリシジルブチルエーテル1モルを加え、加熱することで、容易に合成できる。
【0027】
本発明の組成物は、上記ポリウレタンプレポリマーが、上記一般式(I)で表される化合物の少なくとも一種と反応してなる、または、該化合物の少なくとも一種を含有してなるものである。
【0028】
ここで、上記一般式(I)で表される化合物の使用量(含有量)は、上記ポリウレタンプレポリマー100重量部に対して、0.1〜5.0重量部、好ましくは0.3〜3.5重量部である。
該使用量(含有量)が0.1重量部より少ないと、添加効果が認められず、接着強度が得られない。また、5.0重量部より多いと、接着剤自身の強度が不足する。
【0029】
本発明の組成物における各成分を添加する方法および該組成物をゴムチップ用バインダー組成物として用いる場合の適用方法は特に制限を受けず、例えば、上記ポリオール化合物〔(A)成分〕に上記一般式(I)で表される化合物〔(C)成分〕を添加したものに、上記ポリイソシアネート化合物〔(B)成分〕を添加してプレポリマーとしてゴムチップに添加して混練する方法、上記ポリオール化合物〔(A)成分〕に上記ポリイソシアネート化合物〔(B)成分〕を添加してプレポリマーとした後、上記一般式(I)で表される化合物〔(C)成分〕を添加してプレポリマー組成物としてゴムチップに添加して混練する方法、上記一般式(I)で表される化合物〔(C)成分〕をゴムチップにブレンドしたものを、プレポリマーで固化する方法などがある。
【0030】
本発明の接着剤用樹脂組成物は、ゴムチップ、木屑、砂等を接着させる接着剤の用途に用いられ、特に、ゴムチップを接着するゴムチップ用バインダー組成物として用いられることが好ましい。
【0031】
本発明の接着剤用樹脂組成物をゴムチップ用バインダー組成物として用いる場合、該ゴムチップ用バインダーにより結合されるゴムチップのゴム成分としては、バージンゴムであっても、廃タイヤや廃ベルトコンベアなどの廃ゴムであってもよく、具体的には、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、アクリロニトリル−スチレンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、アクリロニトリル−スチレン−ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ブチルゴム、クロロプレンゴム、フッ素ゴム、シリコンゴム、エチレン−プロピレンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム、天然ゴムなどのいかなるゴムであってもよい。
【0032】
上記ゴム成分をチップ状に加工する方法やゴムチップの形状としては特に限定されるものではなく、粒状、紐状などの形状に通常用いられる加工方法で破砕または切断して用いられる。上記ゴムチップの粒径は、特に限定されるものではないが、0.01〜20mmのものが好ましい。該粒径が上記範囲を外れると充分な弾性を示さなかったり、耐久性が不足することがあり実用的でない。
【0033】
また、本発明の接着剤用樹脂組成物をゴムチップ用バインダー組成物として用いる場合、該組成物とゴムチップとにより舗装材が得られ、該舗装材が用いられる用途としては、ゴルフ場歩経路、遊歩道、テニスコート、ジョギングコース、陸上競技場、公園、校庭などの弾性を要求される用途が挙げられ、室内外のいずれにおいても好適に用いられる。
【0034】
また、本発明の接着剤用樹脂組成物をゴムチップ用バインダー組成物として用いる場合、該組成物には、必要に応じて、錫系またはアミン系の硬化促進剤をゴムチップ施行時に添加してもよく、また、フェノール系酸化防止剤、アミン系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、チオエーテル系酸化防止剤、紫外線吸収剤あるいはヒンダードアミン化合物などの光安定剤、ジオクチルフタレートやジオクチルアジペートなどの可塑剤、顔料、染料、充填剤、触媒、反応遅延剤、難燃剤、他の合成樹脂、溶剤などを添加することができる。
【0035】
【実施例】
以下、実施例によって本発明をさらに詳細に説明する。しかしながら、本発明はこれらの実施例によって何ら制限を受けるものではない。
【0036】
化合物No.1/No.2 の混合物の合成
ブチルグリシジルエーテル39g(0.3モル)とオルトリン酸19.6g(0.2モル)とを100℃で3時間反応し、減圧脱水して酸価320の淡黄色液体52.1g(収率98%)を得た。
【0037】
プレポリマーAの合成
トリレンジイソシアネート(以下、「TDI」という)68.3g(0.39モル)およびジフェニルメタンジイソシアネート(以下、「MDI」という)270.0g(1.08モル)の混合イソシアネートに、アデカポリエーテルP−1000(旭電化工業株式会社製ポリオキシプロピレングリコール:平均分子量1000)163.5g(0.16モル)、アデカポリエーテルP−2000(旭電化工業株式会社製ポリオキシプロピレングリコール:平均分子量2000)475.0g(0.24モル)および化合物No.1/No.2=1/1の混合物9.8gを加え、90℃で3時間反応した。NCO含量8.9%で粘度3000cps (25℃)の淡黄色液体としてプレポリマーAを得た。
【0038】
プレポリマーBの合成
TDI68.3g(0.39モル)およびMDI270.0g(1.08モル)の混合イソシアネートに、アデカポリエーテルP−1000を163.5g(0.16モル)、アデカポリエーテルP−2000を475.0g(0.24モル)および化合物No.3/No.4=1/1の混合物9.8gを加え、90℃で3時間反応した。NCO含量8.9%で粘度3100cps (25℃)の淡黄色液体としてプレポリマーBを得た。
【0039】
プレポリマーCの合成
TDI68.3g(0.39モル)およびMDI270.0g(1.08モル)の混合イソシアネートに、アデカポリエーテルP−1000を163.5g(0.16モル)、アデカポリエーテルP−2000を475.0g(0.24モル)および化合物No.5/No.6=1/1の混合物9.8gを加え、90℃で3時間反応した。NCO含量8.9%で粘度3100cps (25℃)の淡黄色液体としてプレポリマーCを得た。
【0040】
プレポリマーDの合成 TDI68.3g(0.39モル)およびMDI270.0g(1.08モル)の混合イソシアネートに、アデカポリエーテルP−1000を163.5g(0.16モル)、アデカポリエーテルP−2000を475.0g(0.24モル)を加え、90℃で3時間反応した。NCO含量9.2%で粘度2600cps (25℃)の淡黄色液体としてプレポリマーDを得た。
【0041】
プレポリマーEの合成 TDI68.3g(0.39モル)およびMDI270.0g(1.08モル)の混合イソシアネートに、アデカポリエーテルP−1000を163.5g(0.16モル)、アデカポリエーテルP−2000を475.0g(0.24モル)およびモノ/ジ混合イソプロピルリン酸エステル(以下、「IPP」という)9.8gを加え、90℃で3時間反応した。NCO含量9.1%で粘度2500cps (25℃)の淡黄色液体としてプレポリマーEを得た。
【0042】
プレポリマーFの合成
キシレンジイソシアネート73.3g(0.39モル)およびMDI270.0g(1.08モル)の混合イソシアネートに、アデカポリエーテルP−1000を163.5g(0.16モル)、アデカポリエーテルP−2000を475.0g(0.24モル)および化合物No.1/No.2=1/1の混合物9.8gを加え、90℃で3時間反応した。NCO含量8.9%で粘度3000cps (25℃)の淡黄色液体としてプレポリマーFを得た。
【0043】
プレポリマーGの合成
ヘキサメチレンジシアネート65.5g(0.39モル)およびMDI270.0g(1.08モル)の混合イソシアネートに、アデカポリエーテルP−1000を163.5g(0.16モル)、アデカポリエーテルP−2000を475.0g(0.24モル)および化合物No.1/No.2=1/1の混合物9.8gを加え、90℃で3時間反応した。NCO含量8.9%で粘度3000cps (25℃)の淡黄色液体としてプレポリマーGを得た。
【0044】
プレポリマーHの合成
TDI68.3g(0.39モル)およびMDI270.0g(1.08モル)の混合イソシアネートに、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物(平均分子量1000)163.5g(0.16モル)、アデカポリエーテルP−2000を475.0g(0.24モル)および化合物No.1/No.2=1/1の混合物9.8gを加え、90℃で3時間反応した。NCO含量8.9%で粘度3800cps (25℃)の淡黄色液体としてプレポリマーHを得た。
【0045】
プレポリマーIの合成
TDI68.3g(0.39モル)およびMDI270.0g(1.08モル)の混合イソシアネートに、PR−2007(旭電化工業株式会社製プロピレングリコールのエチレンオキサイド/プロピレンオキサイド=1/1のランダム付加物:平均分子量2000)475.0g(0.24モル)、アデカポリエーテルP−1000を163.5g(0.16モル)および化合物No.1/No.2=1/1の混合物9.8gを加え、90℃で3時間反応した。NCO含量8.9%で粘度3800cps (25℃)の淡黄色液体としてプレポリマーIを得た。
【0046】
〔実施例1〕
得られたプレポリマー20重量部に、粒径1〜3mmの廃タイヤゴムチップ80重量部を配合してミキサーで混合して20cm×10cm×1cmの型枠に入れ、温度40℃、湿度95%で24時間硬化後の引張強度および伸び率をJIS K 6301に準じて測定した。それらの結果、並びに用いたプレポリマー、各プレポリマーに含まれるリン酸エステル化合物の種類および量(プレポリマー100重量部に対する量、以下同じ)を併せて下記〔表1〕に示す。
【0047】
【表1】
【0048】
〔実施例2〕
廃タイヤゴムチップをEPDMに変えた以外は実施例1と同様にして、引張強度および伸び率を測定した。それらの結果を下記〔表2〕に示す。
【0049】
【表2】
【0050】
プレポリマーJの合成
MDI368g(1.47モル)に、アデカポリエーテルP−1000を200g(0.2モル)、アデカポリエーテルP−2000を400g(0.2モル)および化合物No.1/No.2=1/1の混合物9.8gを加え、90℃で3時間反応して、NCO含量8.9%で粘度3600cps の淡黄色液体としてプレポリマーJを得た。
【0051】
プレポリマーKの合成
MDI368g(1.47モル)に、アデカポリエーテルP−1000を200g(0.2モル)、アデカポリエーテルP−2000を400g(0.2モル)および化合物No.3/No.4=1/1の混合物9.8gを加え、90℃で3時間反応して、NCO含量8.9%で粘度3900cps の淡黄色液体としてプレポリマーKを得た。
【0052】
プレポリマーLの合成
MDI368g(1.47モル)に、アデカポリエーテルP−1000を200g(0.2モル)、アデカポリエーテルP−2000を400g(0.2モル)および化合物No.5/No.6=1/1の混合物9.8gを加え、90℃で3時間反応して、NCO含量8.9%で粘度3900cps の淡黄色液体としてプレポリマーLを得た。
【0053】
プレポリマーMの合成
MDI368g(1.47モル)に、アデカポリエーテルP−1000を200g(0.2モル)およびアデカポリエーテルP−2000を400g(0.2モル)を加え、90℃で3時間反応して、NCO含量9.2%で粘度3800cps の淡黄色液体としてプレポリマーMを得た。
【0054】
プレポリマーNの合成
MDI368g(1.47モル)に、アデカポリエーテルP−1000を200g(0.2モル)、アデカポリエーテルP−2000を400g(0.2モル)およびIPP9.8gを加え、90℃で3時間反応して、NCO含量9.1%で粘度3800cps の淡黄色液体としてプレポリマーNを得た。
【0055】
得られたプレポリマーJ〜Nを用いた以外は実施例1と同様にして引張強度および伸び率を測定した。それらの結果を下記〔表3〕に示す。
【0056】
【表3】
【0057】
上記〔表1〕〜〔表3〕の結果より、前記(A)成分および前記(B)成分を反応させて得られたポリウレタンプレポリマーが、前記一般式(I)で表される化合物(リン酸エステル化合物)〔(C)成分〕の特定量と反応し、または含有してなる本発明の接着剤用樹脂組成物(実施例1−1〜1−10、2−1〜2−3、3−1〜3−3)は、引張強度および伸び率に優れた弾性体を提供できることが明らかである。
【0058】
【発明の効果】
本発明の接着剤用樹脂組成物は、特にゴムチップとポリウレタンプレポリマーとの接着強度が著しく改善され、長期間の使用後においても割れやハガレが発生せず、また、物性や耐久性の低下も極めて小さいものである。
また、本発明の接着剤用樹脂組成物は、ゴムチップ用バインダー組成物として用いることで、用いるゴムチップの種類によらず引張強度、伸び率に優れたゴムチップを基材とする弾性体を提供できる。
【発明の属する技術分野】
本発明は、分子末端にイソシアネート基を有するポリウレタンプレポリマーを主成分とする接着剤用樹脂組成物に関し、特に、ゴム粉あるいはゴムの破砕物(以下、「ゴムチップ」と称する)を相互に強固に接着するために用いられる接着剤用樹脂組成物に関する。より詳細には、アルコール性ヒドロキシル基とリン酸のヒドロキシル基とを各々1個以上有するアルコール成分を含有するポリオールと、ポリイソシアネートとを反応させたポリウレタンプレポリマーからなるゴムチップ用バインダー組成物に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
ゴムチップ、木屑、砂等を、分子末端にイソシアネート基を有するポリウレタンプレポリマーをバインダーとして使用して相互に接着することは周知である。特に、ゴムチップを接着、硬化させた複合体は弾性を有し、歩行感、走行感に優れるばかりでなく、廃タイヤ、ゴムライニングおよびその他のゴム廃材を有効利用できるため安価であることから、ゴルフ場、テニスコート、ジョギングコース、陸上競技場、公園、校庭などの弾性舗装材として、また、クッション材、床の下地材あるいは防振材などとして広く使用されている。
【0003】
この弾性複合体を用いて敷設・施工する方法としては、型枠を用いて弾性マットを製造しそれを敷設する方法、施工場所において直接バインダーを被覆したゴムチップを敷きならして施工する方法などがある。ここで、分子末端にイソシアネート基を有するポリウレタンプレポリマーは、水分あるいは空気中の湿気により硬化し、強靱な固化物を形成する。
【0004】
しかしながら、ゴムチップとして使用される車輛タイヤ、窓枠ガスケットやベルトコンベアなどの廃材の破砕物は、使用されている原料ゴム、加硫剤、顔料、充填剤、老化防止剤などの種類や割合が様々であるため、接着剤として用いられるポリウレタンプレポリマーとの接着強度も異なり、特に接着強度の低いゴムチップを用いた場合には、ゴムチップ硬化物にハガレや割れが生じたりする欠点があった。
【0005】
このため、ゴムチップの表面処理を行ってポリウレタンプレポリマーとの接着強度を改善する方法が提案されており、例えば、特開平4−59882号公報には、芳香族ポリカルボン酸の塩化物を用いる方法が提案され、特開平4−239580号公報には、クロル炭酸エステルを用いる方法が提案され、特開平5−43643号公報には、チオホスファイトまたはジチオホスフェートを用いる方法が提案され、特開平5−148470号公報には、リン酸エステルを用いる方法が提案され、特開平5−287257号公報には、リン酸、クエン酸等の酸化合物を用いる方法が提案されている。また、ポリウレタンプレポリマーの組成を変更して接着強度を改善することも提案されており、例えば、特開平2−169615号公報には、ポリイソシアネートとしてジフェニルメタンジイソシアネートとトリレンジイソシアネートとの混合物を用いることが提案されている。
【0006】
これらの方法によって、ゴムチップとポリウレタンプレポリマーとの接着強度をある程度改善することができるが、これらの方法による改善効果は未だ不十分なばかりでなく、多量に用いると硬化物の耐水性や耐候性を低下させたり、硬化物の伸びや破断強度などの物性を低下させる欠点があるため、事実上は満足しえるものではなかった。
【0007】
従って、本発明の目的は、特にゴムチップとポリウレタンプレポリマーとの接着強度が著しく改善され、長期間の使用後においても割れやハガレが発生せず、また、物性や耐久性の低下も極めて小さい接着剤用樹脂組成物を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、特に、ゴムの種類、配合剤、メーカー、ロットの異なる、一般に入手されるゴムチップを用いた場合にも、ゴムチップ間の品質のバラツキに影響されることなく、硬化物に十分な物性と耐久性を付与できるポリウレタンプレポリマーを主体とする接着剤用樹脂組成物を見出すべく、鋭意検討を重ねた結果、ポリオールおよびポリイソシアネートを反応させたポリウレタンプレポリマーにアルコール性ヒドロキシル基とリン酸のヒドロキシル基とを各々1個以上有する特定の化合物を添加することで、上記目的を達成し得ることを知見した。
【0009】
本発明は、上記知見に基づきなされたもので、(A)ポリオール化合物および(B)ポリイソシアネート化合物をNCO/OH=1.1〜5.0の比で反応させて得られたポリウレタンプレポリマー100重量部が、(C)下記〔化2〕(前記〔化1〕と同じ)の一般式(I)で表される化合物の少なくとも一種0.1〜5.0重量部と反応してなる、または、該化合物の少なくとも一種0.1〜5.0重量部を含有してなる接着剤用樹脂組成物を提供するものである。
【0010】
【化2】
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の接着剤用樹脂組成物について詳述する。
【0012】
本発明に用いられる(A)成分であるポリオール化合物としては、水、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−ブチレングリコール、1,4−ブチレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサンジオール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、ソルビトール、サッカロースなどの多価アルコールまたは多価アルコール類似化合物およびビスフェノールAなどの多価フェノール類あるいはアンモニア、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン等のアミン類を開始剤として用い、この開始剤にプロピレンオキサイドおよび/またはエチレンオキサイドを付加させたポリエーテルポリオール類;ポリテトラメチレングリコール;ポリカプロラクトンポリオール類、ポリエチレンアジペートなどのポリエステルポリオール類;ポリブタジエンポリオール類;ひまし油のような水酸基を有する高級脂肪酸エステル類;ポリエーテルポリオール類またはポリエステルポリオール類にビニルモノマーをグラフト重合させて得られるポリマーポリオール類などが挙げられ、これらは単独で使用することも、または二種以上を適宜混合して使用することもできる。
【0013】
本発明に用いられる(B)成分であるポリイソシアネート化合物としては、フェニレンジイソシアネート、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、ジフェニルメタンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート、ジアニシジンジイソシアネート、ナフチレン−1,5−ジイソシアネート、ジフェニルエーテルジイソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネート、メタキシリ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、水添トリレンジイソシアネート、水添ジフェ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などが挙げられ、これらは単独で使用することも、または二種以上を適宜混合して使用することもできる。
【0014】
本発明に用いられるポリウレタンプレポリマーは、上記ポリオール化合物〔(A)成分〕および上記ポリイソシアネート化合物〔(B)成分〕を反応させて得られたものであり、該ポリオール化合物と該ポリイソシアネート化合物との配合比率は、NCO/OH=1.1〜5.0であり、1.5〜4.0が好ましい。該配合比率が1.1より小さいと、得られるプレポリマーの粘度が高くなって作業性が低下し、5.0より大きいと、硬化後の弾性が不足して脆くなる。
【0015】
本発明に用いられる(C)成分である上記一般式(I)で表される化合物において、該一般式(I)中、Rで表されるアルコール性ヒドロキシル基を1個以上有する基としては、2−ヒドロキシエチル、2−ヒドロキシプロピル、2,3−ジヒドロキシプロピル、2−ヒドロキシ−3−ブトキシプロピル、2−ヒドロキシ−3−エトキシプロピル、2−ヒドロキシ−3−シクロヘキシルオキシプロピル、2,2−ジメチル−3−ヒドロキシプロピル、4−ヒドロキシブチル、3−ヒドロキシブチル、2−ヒドロキシブチル、6−ヒドロキシヘキシル、2−(2’−ヒドロキシエトキシ)エチル、3−フェノキシ−2−ヒドロキシプロピル、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリエチレンオキサイド−ポリプロピレンオキサイド共重合物などが挙げられる。
【0016】
上記一般式(I)で表される化合物としては、特に限定されるものではなく、また該化合物は、単独または二種以上を適宜混合して用いることができる。
【0017】
また、上記一般式(I)で表される化合物の具体例としては、例えば、下記〔化3〕〜〔化9〕に示す化合物No.1〜No.7などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0018】
【化3】
【0019】
【化4】
【0020】
【化5】
【0021】
【化6】
【0022】
【化7】
【0023】
【化8】
【0024】
【化9】
【0025】
上記一般式(I)で表される化合物の合成方法としては、特に限定されるものではなく、また、該化合物(リン酸エステル)の原料となるリン化合物は特に限定されるものではなく、オルトリン酸、五酸化リン、オキシ塩化リンなどのいずれでもよく、また同様に、該化合物(リン酸エステル)の原料となるヒドロキシル基を1個以上有する基を含有するポリオール成分としては、ポリオールそのものを用いてもよいが、エポキシ化合物を用いてもよい。
【0026】
上記一般式(I)で表される化合物として、例えば、化合物No.1を合成する場合には、リン酸1モルにグリシジルブチルエーテル1モルを加え、加熱することで、容易に合成できる。
【0027】
本発明の組成物は、上記ポリウレタンプレポリマーが、上記一般式(I)で表される化合物の少なくとも一種と反応してなる、または、該化合物の少なくとも一種を含有してなるものである。
【0028】
ここで、上記一般式(I)で表される化合物の使用量(含有量)は、上記ポリウレタンプレポリマー100重量部に対して、0.1〜5.0重量部、好ましくは0.3〜3.5重量部である。
該使用量(含有量)が0.1重量部より少ないと、添加効果が認められず、接着強度が得られない。また、5.0重量部より多いと、接着剤自身の強度が不足する。
【0029】
本発明の組成物における各成分を添加する方法および該組成物をゴムチップ用バインダー組成物として用いる場合の適用方法は特に制限を受けず、例えば、上記ポリオール化合物〔(A)成分〕に上記一般式(I)で表される化合物〔(C)成分〕を添加したものに、上記ポリイソシアネート化合物〔(B)成分〕を添加してプレポリマーとしてゴムチップに添加して混練する方法、上記ポリオール化合物〔(A)成分〕に上記ポリイソシアネート化合物〔(B)成分〕を添加してプレポリマーとした後、上記一般式(I)で表される化合物〔(C)成分〕を添加してプレポリマー組成物としてゴムチップに添加して混練する方法、上記一般式(I)で表される化合物〔(C)成分〕をゴムチップにブレンドしたものを、プレポリマーで固化する方法などがある。
【0030】
本発明の接着剤用樹脂組成物は、ゴムチップ、木屑、砂等を接着させる接着剤の用途に用いられ、特に、ゴムチップを接着するゴムチップ用バインダー組成物として用いられることが好ましい。
【0031】
本発明の接着剤用樹脂組成物をゴムチップ用バインダー組成物として用いる場合、該ゴムチップ用バインダーにより結合されるゴムチップのゴム成分としては、バージンゴムであっても、廃タイヤや廃ベルトコンベアなどの廃ゴムであってもよく、具体的には、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、アクリロニトリル−スチレンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、アクリロニトリル−スチレン−ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ブチルゴム、クロロプレンゴム、フッ素ゴム、シリコンゴム、エチレン−プロピレンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム、天然ゴムなどのいかなるゴムであってもよい。
【0032】
上記ゴム成分をチップ状に加工する方法やゴムチップの形状としては特に限定されるものではなく、粒状、紐状などの形状に通常用いられる加工方法で破砕または切断して用いられる。上記ゴムチップの粒径は、特に限定されるものではないが、0.01〜20mmのものが好ましい。該粒径が上記範囲を外れると充分な弾性を示さなかったり、耐久性が不足することがあり実用的でない。
【0033】
また、本発明の接着剤用樹脂組成物をゴムチップ用バインダー組成物として用いる場合、該組成物とゴムチップとにより舗装材が得られ、該舗装材が用いられる用途としては、ゴルフ場歩経路、遊歩道、テニスコート、ジョギングコース、陸上競技場、公園、校庭などの弾性を要求される用途が挙げられ、室内外のいずれにおいても好適に用いられる。
【0034】
また、本発明の接着剤用樹脂組成物をゴムチップ用バインダー組成物として用いる場合、該組成物には、必要に応じて、錫系またはアミン系の硬化促進剤をゴムチップ施行時に添加してもよく、また、フェノール系酸化防止剤、アミン系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、チオエーテル系酸化防止剤、紫外線吸収剤あるいはヒンダードアミン化合物などの光安定剤、ジオクチルフタレートやジオクチルアジペートなどの可塑剤、顔料、染料、充填剤、触媒、反応遅延剤、難燃剤、他の合成樹脂、溶剤などを添加することができる。
【0035】
【実施例】
以下、実施例によって本発明をさらに詳細に説明する。しかしながら、本発明はこれらの実施例によって何ら制限を受けるものではない。
【0036】
化合物No.1/No.2 の混合物の合成
ブチルグリシジルエーテル39g(0.3モル)とオルトリン酸19.6g(0.2モル)とを100℃で3時間反応し、減圧脱水して酸価320の淡黄色液体52.1g(収率98%)を得た。
【0037】
プレポリマーAの合成
トリレンジイソシアネート(以下、「TDI」という)68.3g(0.39モル)およびジフェニルメタンジイソシアネート(以下、「MDI」という)270.0g(1.08モル)の混合イソシアネートに、アデカポリエーテルP−1000(旭電化工業株式会社製ポリオキシプロピレングリコール:平均分子量1000)163.5g(0.16モル)、アデカポリエーテルP−2000(旭電化工業株式会社製ポリオキシプロピレングリコール:平均分子量2000)475.0g(0.24モル)および化合物No.1/No.2=1/1の混合物9.8gを加え、90℃で3時間反応した。NCO含量8.9%で粘度3000cps (25℃)の淡黄色液体としてプレポリマーAを得た。
【0038】
プレポリマーBの合成
TDI68.3g(0.39モル)およびMDI270.0g(1.08モル)の混合イソシアネートに、アデカポリエーテルP−1000を163.5g(0.16モル)、アデカポリエーテルP−2000を475.0g(0.24モル)および化合物No.3/No.4=1/1の混合物9.8gを加え、90℃で3時間反応した。NCO含量8.9%で粘度3100cps (25℃)の淡黄色液体としてプレポリマーBを得た。
【0039】
プレポリマーCの合成
TDI68.3g(0.39モル)およびMDI270.0g(1.08モル)の混合イソシアネートに、アデカポリエーテルP−1000を163.5g(0.16モル)、アデカポリエーテルP−2000を475.0g(0.24モル)および化合物No.5/No.6=1/1の混合物9.8gを加え、90℃で3時間反応した。NCO含量8.9%で粘度3100cps (25℃)の淡黄色液体としてプレポリマーCを得た。
【0040】
プレポリマーDの合成 TDI68.3g(0.39モル)およびMDI270.0g(1.08モル)の混合イソシアネートに、アデカポリエーテルP−1000を163.5g(0.16モル)、アデカポリエーテルP−2000を475.0g(0.24モル)を加え、90℃で3時間反応した。NCO含量9.2%で粘度2600cps (25℃)の淡黄色液体としてプレポリマーDを得た。
【0041】
プレポリマーEの合成 TDI68.3g(0.39モル)およびMDI270.0g(1.08モル)の混合イソシアネートに、アデカポリエーテルP−1000を163.5g(0.16モル)、アデカポリエーテルP−2000を475.0g(0.24モル)およびモノ/ジ混合イソプロピルリン酸エステル(以下、「IPP」という)9.8gを加え、90℃で3時間反応した。NCO含量9.1%で粘度2500cps (25℃)の淡黄色液体としてプレポリマーEを得た。
【0042】
プレポリマーFの合成
キシレンジイソシアネート73.3g(0.39モル)およびMDI270.0g(1.08モル)の混合イソシアネートに、アデカポリエーテルP−1000を163.5g(0.16モル)、アデカポリエーテルP−2000を475.0g(0.24モル)および化合物No.1/No.2=1/1の混合物9.8gを加え、90℃で3時間反応した。NCO含量8.9%で粘度3000cps (25℃)の淡黄色液体としてプレポリマーFを得た。
【0043】
プレポリマーGの合成
ヘキサメチレンジシアネート65.5g(0.39モル)およびMDI270.0g(1.08モル)の混合イソシアネートに、アデカポリエーテルP−1000を163.5g(0.16モル)、アデカポリエーテルP−2000を475.0g(0.24モル)および化合物No.1/No.2=1/1の混合物9.8gを加え、90℃で3時間反応した。NCO含量8.9%で粘度3000cps (25℃)の淡黄色液体としてプレポリマーGを得た。
【0044】
プレポリマーHの合成
TDI68.3g(0.39モル)およびMDI270.0g(1.08モル)の混合イソシアネートに、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物(平均分子量1000)163.5g(0.16モル)、アデカポリエーテルP−2000を475.0g(0.24モル)および化合物No.1/No.2=1/1の混合物9.8gを加え、90℃で3時間反応した。NCO含量8.9%で粘度3800cps (25℃)の淡黄色液体としてプレポリマーHを得た。
【0045】
プレポリマーIの合成
TDI68.3g(0.39モル)およびMDI270.0g(1.08モル)の混合イソシアネートに、PR−2007(旭電化工業株式会社製プロピレングリコールのエチレンオキサイド/プロピレンオキサイド=1/1のランダム付加物:平均分子量2000)475.0g(0.24モル)、アデカポリエーテルP−1000を163.5g(0.16モル)および化合物No.1/No.2=1/1の混合物9.8gを加え、90℃で3時間反応した。NCO含量8.9%で粘度3800cps (25℃)の淡黄色液体としてプレポリマーIを得た。
【0046】
〔実施例1〕
得られたプレポリマー20重量部に、粒径1〜3mmの廃タイヤゴムチップ80重量部を配合してミキサーで混合して20cm×10cm×1cmの型枠に入れ、温度40℃、湿度95%で24時間硬化後の引張強度および伸び率をJIS K 6301に準じて測定した。それらの結果、並びに用いたプレポリマー、各プレポリマーに含まれるリン酸エステル化合物の種類および量(プレポリマー100重量部に対する量、以下同じ)を併せて下記〔表1〕に示す。
【0047】
【表1】
【0048】
〔実施例2〕
廃タイヤゴムチップをEPDMに変えた以外は実施例1と同様にして、引張強度および伸び率を測定した。それらの結果を下記〔表2〕に示す。
【0049】
【表2】
【0050】
プレポリマーJの合成
MDI368g(1.47モル)に、アデカポリエーテルP−1000を200g(0.2モル)、アデカポリエーテルP−2000を400g(0.2モル)および化合物No.1/No.2=1/1の混合物9.8gを加え、90℃で3時間反応して、NCO含量8.9%で粘度3600cps の淡黄色液体としてプレポリマーJを得た。
【0051】
プレポリマーKの合成
MDI368g(1.47モル)に、アデカポリエーテルP−1000を200g(0.2モル)、アデカポリエーテルP−2000を400g(0.2モル)および化合物No.3/No.4=1/1の混合物9.8gを加え、90℃で3時間反応して、NCO含量8.9%で粘度3900cps の淡黄色液体としてプレポリマーKを得た。
【0052】
プレポリマーLの合成
MDI368g(1.47モル)に、アデカポリエーテルP−1000を200g(0.2モル)、アデカポリエーテルP−2000を400g(0.2モル)および化合物No.5/No.6=1/1の混合物9.8gを加え、90℃で3時間反応して、NCO含量8.9%で粘度3900cps の淡黄色液体としてプレポリマーLを得た。
【0053】
プレポリマーMの合成
MDI368g(1.47モル)に、アデカポリエーテルP−1000を200g(0.2モル)およびアデカポリエーテルP−2000を400g(0.2モル)を加え、90℃で3時間反応して、NCO含量9.2%で粘度3800cps の淡黄色液体としてプレポリマーMを得た。
【0054】
プレポリマーNの合成
MDI368g(1.47モル)に、アデカポリエーテルP−1000を200g(0.2モル)、アデカポリエーテルP−2000を400g(0.2モル)およびIPP9.8gを加え、90℃で3時間反応して、NCO含量9.1%で粘度3800cps の淡黄色液体としてプレポリマーNを得た。
【0055】
得られたプレポリマーJ〜Nを用いた以外は実施例1と同様にして引張強度および伸び率を測定した。それらの結果を下記〔表3〕に示す。
【0056】
【表3】
【0057】
上記〔表1〕〜〔表3〕の結果より、前記(A)成分および前記(B)成分を反応させて得られたポリウレタンプレポリマーが、前記一般式(I)で表される化合物(リン酸エステル化合物)〔(C)成分〕の特定量と反応し、または含有してなる本発明の接着剤用樹脂組成物(実施例1−1〜1−10、2−1〜2−3、3−1〜3−3)は、引張強度および伸び率に優れた弾性体を提供できることが明らかである。
【0058】
【発明の効果】
本発明の接着剤用樹脂組成物は、特にゴムチップとポリウレタンプレポリマーとの接着強度が著しく改善され、長期間の使用後においても割れやハガレが発生せず、また、物性や耐久性の低下も極めて小さいものである。
また、本発明の接着剤用樹脂組成物は、ゴムチップ用バインダー組成物として用いることで、用いるゴムチップの種類によらず引張強度、伸び率に優れたゴムチップを基材とする弾性体を提供できる。
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