JP3929462B2 - 1液湿気硬化型ウレタン組成物 - Google Patents
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Description
本発明の1液湿気硬化型ウレタン組成物(以下、単に「本発明のウレタン組成物」という。)は、ウレタンプレポリマー100質量部に対し、粒子径が20〜25nmのカーボンブラック(A)を2〜32質量部含有し、粒子径が26〜30nmのカーボンブラック(B)を8〜38質量部含有する1液湿気硬化型ウレタン組成物である。
次に、本発明のウレタン組成物に用いるウレタンプレポリマーならびにカーボンブラック(A)およびカーボンブラック(B)について詳述する。
本発明のウレタン組成物に用いられる上記ウレタンプレポリマーは、ポリオール化合物に対して過剰のポリイソシアネート化合物(すなわち、水酸基(OH基)に対して過剰のイソシアネート基(NCO基))を反応させて得られる反応生成物であって、一般的に、0.5〜10質量%のNCO基を分子末端に含有するものである。
これらのポリオール化合物のうち、少なくともポリエーテルポリオールを用いる場合、すなわち、ポリエーテル骨格を有するポリオールがウレタンプレポリマーに含まれる場合には、硬化前の樹脂の粘度や、硬化物の弾性が優れる理由から好ましい。
ここで、上記ポリイソシアネート化合物と上記ポリオール化合物との反応は、該ポリイソシアネート化合物と該ポリオール化合物とを、NCO基/OH基が、1.2〜2.5、好ましくは1.5〜2.4となる当量比で混合させて行われる。当量比がこの範囲であれば、得られるウレタンプレポリマーの粘度が適当となり、該ウレタンプレポリマーを含有してなる本発明のウレタン組成物の作業性が良好となる理由から好ましい。また、このウレタンプレポリマーの生成は、通常のウレタンプレポリマーと同様の方法で行うことができ、例えば、上述の当量比のポリオール化合物とポリイソシアネート化合物とを、50〜100℃で加熱攪拌することによって行うことができる。また、必要に応じて、有機錫化合物、有機ビスマス、アミン等のウレタン化触媒を用いることもできる。
本発明のウレタン組成物に用いられる上記カーボンブラック(A)は、その粒子径が20〜25nm、好ましくは22〜24nmのものである。
このようなカーボンブラック(A)としては、具体的には、例えば、ISAF(Intermediate Super Abrasion Furnace)が挙げられ、より具体的には、ASTMコードがN220で表されるショウブラック(昭和キャボット社製)、ASTMコードがN220で表される#300(新日化カーボン社製)等が好適に例示される。
本発明のウレタン組成物におけるカーボンブラック(A)の含有量は、上記ウレタンプレポリマー100質量部に対して2〜32質量部であり、4〜28質量部であるのが好ましく、7〜17質量部であるのがより好ましい。
このようなカーボンブラック(B)としては、具体的には、例えば、HAF(High
Abrasion Furnace)が挙げられ、より具体的には、ASTMコードがN330で表されるシースト3(東海カーボン社製)、ASTMコードがN330で表される#200(新日化カーボン社製)等が好適に例示される。
本発明のウレタン組成物におけるカーボンブラック(B)の含有量は、上記ウレタンプレポリマー100質量部に対して8〜38質量部であり、15〜35質量部であるのが好ましく、20〜30質量部であるのがより好ましい。
可塑剤としては、例えば、テトラヒドロフタル酸、アゼライン酸、安息香酸、フタル酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、アジピン酸、セバシン酸、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸、クエン酸およびこれらの誘導体;ポリエステル、ポリエーテル、エポキシ系、パラフィン系、ナフテン系および芳香族系のプロセスオイル;等が挙げられる。
これらのうち、フタル酸系可塑剤、アジピン酸系可塑剤等のエステル系可塑剤が好ましい。
アジピン酸系可塑剤としては、例えば、ジオクチルアジぺート(DOA)、ジイソノニルアジペート(DINA)、ジイソデシルアジぺート、アジピン酸プロピレングリコールポリエステル、アジピン酸ブチレングリコールポリエステルが挙げられる。これらのうち、ジイソノニルアジペートが好ましい。
その他の可塑剤としては、例えば、セバシン酸ジブチル、コハク酸ジイソデシル、ジエチレングリコールジベンゾエート、ペンタエリスリトールエステル、オレイン酸ブチル、アセチルリシノール酸メチル、トリオクチルフォスフェート、トリス(クロロエチル)フォスフェート、トリス(ジクロロプロピル)フォスフェート、リン酸トリクレジル、トリブチルトリメリテート(TBTM)、トリオクチルトリメリテート(TOTM)、エポキシステアリン酸アルキル、エポキシ化大豆油;分子量500〜10,000のブチルアクリレート等のアクリルオリゴマーが挙げられる。
これらは単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
なお、可塑剤がウレタンプレポリマーの製造に用いられた場合には、ウレタン組成物における可塑剤の含有量は、ウレタンプレポリマーの製造に用いられた可塑剤の量と、後に混合された可塑剤の量との和である。
炭酸カルシウムとしては、例えば、重質炭酸カルシウム、沈降性炭酸カルシウム(軽質炭酸カルシウム)、コロイダル炭酸カルシウム等が挙げられる。
また、脂肪酸、樹脂酸、脂肪酸エステル、高級アルコール付加イソシアネート化合物等により表面処理された表面処理炭酸カルシウムも用いることができる。具体的には、脂肪酸で表面処理された炭酸カルシウムとして、カルファイン200(丸尾カルシウム社製)、ホワイトン305(重質炭酸カルシウム、白石カルシウム社製)、脂肪酸エステルで表面処理された炭酸カルシウムとして、シーレッツ200(丸尾カルシウム社製)等が好適に用いられる。これらのうち、脂肪酸、脂肪酸エステル、高級アルコール付加イソシアネート化合物等で表面処理されたものが特に好ましい。表面処理炭酸カルシウムは、粘度を高くするため形状保持性および作業性に寄与し、また、表面が疎水性であるため貯蔵安定性に寄与する。
これらは単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
第三級アミン触媒としては、具体的には、例えば、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、トリアミルアミン、トリヘキシルアミン、トリオクチルアミン、トリラウリルアミン、ジメチルエチルアミン、ジメチルプロピルアミン、ジメチルブチルアミン、ジメチルアミルアミン、ジメチルヘキシルアミン、ジメチルシクロヘキシルアミン、ジメチルオクチルアミン、ジメチルラウリルアミン、トリアリルアミン、テトラメチルエチレンジアミン、トリエチレンジアミン、N−メチルモルフォリン、4,4′−(オキシジ−2,1−エタンジイル)ビス−モルフォリン、N,N−ジメチルベンジルアミン、ピリジン、ピコリン、ジメチルアミノメチルフェノール、トリスジメチルアミノメチルフェノール、1,8−ジアザビシクロ〔5.4.0〕ウンデセン−1、1,4−ジアザビシクロ〔2.2.2〕オクタン、トリエタノールアミン、N,N′−ジメチルピペラジン、テトラメチルブタンジアミン、ビス(2,2−モルフォリノエチル)エーテル、ビス(ジメチルアミノエチル)エーテル等が挙げられ、これらを1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらのうち、ビス(2,2−モルフォリノエチル)エーテル、ビス(ジメチルアミノエチル)エーテルが好ましい。
金属触媒としては、具体的には、例えば、スタナスオクトエート、ジブチルチンジアセテート、ジブチルチンジラウレート、ジブチルチンオキサイド、ジブチルチンジメトキシド、ジブチルチンジマレエート、ジブチルチンビスアセチルアセトナート、ジブチルチンシリレート、オクチル酸ビスマス等が挙げられる。
クレーとしては、具体的には、例えば、ろう石クレー、カオリン質クレー(カオリナイト、ハロイサイト)、パイロフィライト質クレー、セリサイト質クレー、焼成クレー等が挙げられる。
無機顔料としては、具体的には、例えば、亜鉛華、酸化チタン、弁柄、酸化クロム、鉄黒、複合酸化物(例えば、チタンエロー系、亜鉛−鉄系ブラウン、チタン・コバルト系グリーン、コバルトグリーン、コバルトブルー、銅−クロム系ブラック、銅−鉄系ブラック)などの酸化物;黄鉛、モリブデートオレンジなどのクロム酸塩;紺青等のフェロシアン化物;カドミウムエロー、カドミウムレッド、硫化亜鉛などの硫化物;硫酸バリウムなどの硫酸塩;塩酸塩;群青などのケイ酸塩;炭酸カルシウムなどの炭酸塩;マンガンバイオレットなどのリン酸塩;黄色酸化鉄などの水酸化物;カーボンブラックなどの炭素;アルミニウム粉、ブロンズ粉などの金属粉;チタン被覆雲母;等が挙げられる。
老化防止剤は、具体的には、例えば、N,N′−ジフェニル−p−フェニレンジアミン(DPPD)、N,N′−ジナフチル−p−フェニレンジアミン(DNPD)、2,2,4−トリメチル−1,3−ジヒドロキノリン(TMDQ)、N−フェニル−1−ナフチルアミン(PAN)、ヒンダードフェノール系化合物等が挙げられる。
酸化防止剤は、具体的には、例えば、ブチルヒドロキシトルエン(BHT)、ブチルヒドロキシアニソール(BHA)などのヒンダードフェノール系化合物;亜リン酸トリフェニル:等が挙げられる。
帯電防止剤は、具体的には、例えば、第四級アンモニウム塩、アミンなどのイオン性化合物;ポリグリコール、エチレンオキサイド誘導体などの親水性化合物;等が挙げられる。
難燃剤は、具体的には、例えば、クロロアルキルホスフェート、ジメチルメチルホスホネート、臭素・リン化合物、アンモニウムポリホスフェート、ジエチルビスヒドロキシエチルアミノホスフェート、ネオペンチルブロマイドーポリエーテル、臭素化ポリエーテル等が挙げられる。
分散剤は、具体的には、例えば、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウム、リノール酸カルシウム、ヒドロキシステアリン酸マグネシウムなどの脂肪酸金属塩;ステアリン酸エチル、ラウリン酸エチル、オレイン酸ブチル、アジピン酸ジオクチル、ステアリン酸モノグリセライドなどの脂肪酸エステル;等が挙げられる。
脱水剤は、具体的には、例えば、メチルスアテアロキシポリシロキサン等が挙げられる。
紫外線吸収剤は、具体的には、例えば、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、ヒンダードフェノール系紫外線吸収剤、サリチレート系紫外線吸収剤、シアノアクリレート系紫外線吸収剤、オキザリックアシッドアニリド系紫外線吸収剤、フォルムアミジン系紫外線吸収剤、トリアジン環系紫外線吸収剤、ニッケル錯塩系紫外線吸収剤等が挙げられる。
具体的には、上述した各必須成分および必要に応じてその他の添加剤を無水状態で十分に混練し、均一に分散させることによって製造する方法を例示することができる。
また、本発明のウレタン組成物は、製造時に触媒以外を混合しておき、使用直前に触媒を混合する態様で用いることもできる。この態様で用いると、触媒の量を調節することにより、硬化速度を適宜調整することができるという利点がある。また、触媒の量を変えた場合、硬化速度は変化するが、硬化後の物性は変化しない。したがって、従来の2液型のウレタン樹脂組成物のような、施工時に主剤と硬化剤とを正確な割合で混合させなければ、所望の物性が得られないという問題はない。
(実施例1〜7および比較例1〜17)
以下に示される原料をそれぞれ下記表1に示される量比(質量部)で混合して、各ウレタン組成物を得た。
・ウレタンプレポリマー:WS−202(イソシアネート含有量1.2質量%、横浜ゴム社製)
・可塑剤:DIDP(ジェイ・プラス社製)
・第三級アミン触媒:ビス(ジメチルアミノエチル)エーテル(BL−19、DABCO社製)
・重質炭酸カルシウム:スーパーS(丸尾カルシウム社製)
<垂下性(mm)>
垂下性(mm)の測定は、自動車規格(自動車窓ガラス用接着剤(JASO M338−89))に規定された垂下性試験A法に準拠して行った。具体的には、得られた各ウレタン組成物を、底辺8mm、高さ10mmの直角三角形の帯状試料となるようにガラス板(幅70mm×長さ150mm×厚さ5mm)に塗布した場合における、各試料の頂点の移行距離(mm)を測定した。なお、試料塗布は、標準状態(温度20℃、湿度65%)で行った。
移行距離の値が小さいほど、垂下性が良好であることを示し、垂下性が3mm以下であればチクソ性が良好であると判断できる。
SOD粘度(Pa・s)は、JASO M338−89に準拠して、得られた各ウレタン組成物の粘度を圧力粘度計(ASTM D 1092)を用いて測定した。
SOD粘度が30〜70Pa・sであれば作業性が良好であると判断できる。
まず、JASO M338−89に準拠して、剥離試験片を作製した。具体的には、被着体としてガラス板(幅25mm×長さ125mm×厚さ5mm)を用い、ガラス用プライマーとして横浜ゴム社製MS−90を用い、得られた各ウレタン組成物を接着剤として接着させることにより作製した。
耐体発泡性の評価は、上記で得られた剥離試験片を標準状態(温度20℃、湿度65%)で1時間放置した後、予め45℃に調温した水中に投入し、24時間後に取り出し、手剥離試験をすることにより行った。
下記表1中、接着剤(ウレタン組成物)または接着剤とプライマーとの間に気泡が無いものを○(耐発泡性有り)と評価し、気泡が有るものを×(耐発泡性無し)と評価した。
まず、JASO M338−89に準拠して、上記と同様の剥離試験片を作製した。
耐熱接着性の評価は、上記で得られた剥離試験片を110℃、168時間放置後、手剥離試験をすることにより行った。
下記表1中、CFは接着剤の凝集破壊、PSは接着剤とプライマーとの界面剥離を表す。
まず、JASO M338−89に準拠して、上記と同様の剥離試験片を作製した。
耐久耐候性の評価は、上記で得られた剥離試験片にサンシャインウェザーメーター試験機による2000時間の促進耐候試験を施した後、手剥離試験をすることにより行った。
下記表1中、AFは接着剤の接着破壊、CFは接着剤の凝集破壊、PSは接着剤とプライマーとの界面剥離を表す。
まず、JASO M338−89に準拠して、得られた各ウレタン組成物を標準状態(温度:20±2℃、湿度:65±5%RH)で168時間硬化させ、2mm厚のシートを作製した。
その後、作製したシートから3号ダンベル状の試験片を打ち抜き、引張速度200mm/分での引張試験をJASO M338−89に準拠して行い、引張強さ[MPa]を室温にて測定した。
Claims (3)
- ウレタンプレポリマー100質量部に対し、粒子径が20〜25nmのカーボンブラック(A)を2〜32質量部含有し、粒子径が26〜30nmのカーボンブラック(B)を8〜38質量部含有する1液湿気硬化型ウレタン組成物。
- ウレタンプレポリマー100質量部に対し、前記カーボンブラック(A)と前記カーボンブラック(B)との合計含有量が、30〜50質量部である請求項1に記載の1液湿気硬化型ウレタン組成物。
- 比重が1.17以下である請求項1または2に記載の1液湿気硬化型ウレタン組成物。
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