JP4120847B2 - 常温硬化ポリウレタンポリウレア被覆組成物 - Google Patents

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Description

【0001】
本発明の背景
本発明は、常温で硬化する二液性ポリウレタンポリウレア被覆組成物に関する。
【0002】
ポリウレタンポリウレアエラストマーは、防水材、舗装材、床材など弾性被覆材として使用されている。これらは末端イソシアネート基ウレタンプレポリマーをポリエーテルポリオールと芳香族ポリアミンを使って、硬化(鎖延長)してつくられる。この目的に良く使われる芳香族ポリアミンは4,4’−メチレンビス(2−クロロアニリン)(MOCA)およびジエチルトルエンジアミン(DETDA)である。
【0003】
ところがイソシアネート基に対する反応性は一般にポリエーテルポリオールよりも芳香族アミンの方が高いため不均一な硬化反応が起こり、機械的物性の低下、可塑剤のブリード、トップコートの密着性の低下などのほか、タックフリーの状態になるまでの時間が遅く、特に気温が低い冬期においては長時間タックが残り、その間異物が付着してきれいな仕上がりが得られないなどの不都合が発生する。
【0004】
本発明の概要
そこで本発明は、DETDAとイソシアネート基に対する反応性が近似しているアミンポリオールを慣用のポリエーテルポリオールの代わりに使用することにより、先行技術のポリウレタンポリウレア被覆組成物の欠点を改良する。
【0005】
本発明は、
(A)アニリンに酸化アルキレンを付加重合したOH値が100〜600のアミンポリオールとジエチルトルエンジアミンとのOH/NH2 モル比で90/10〜10/90の混合物を含む活性水素含有成分、および
(B)ポリイソシアネート成分
を含む常温硬化ポリウレタンポリウレア被覆組成物を提供する。
【0006】
本発明のポリウレタンポリウレア被覆組成物は、常温(20℃)で通常1分以内、冬期の低温でも数分でタックフリー状態に硬化する速硬化性被覆組成物に仕立てることができる。この場合は、イソシアネート成分(B)としてMDI、クルートMDIおよび液状MDIを含むMDI系イソシアネートモノマーか、これらMDI系イソシアネートモノマーとポリエーテルポリオールとの反応により得られるNCO含有率7.5重量%以上の高NCOプレポリマーか、またはモノマーとプレポリマーを併用して使用する。
【0007】
一般用の被覆組成物の場合は、イソシアネート成分(B)としてNCO含有率7.5重量%未満の低NCOプレポリマーを用いることができる。この場合はポリエーテルポリオールと反応させるべきポリイソシアネートは任意である。
【0008】
いずれの場合でも、先に述べたように、ポリアミンポリオールはイソシアネート基との反応性においてDETDAに近似しているため、イソシアネート基との反応性の相違から生ずる種々の不都合を解消ないしは軽減することができる。
【0009】
詳細な議論
本発明の特徴は上に述べたアミンポリオールの使用にある。このものは分子内に活性水素原子2以上を有するアニリンを開始剤とし、これに酸化エチレン、酸化プロピレン等の酸化アルキレンを付加重合して得られる。酸化アルキレンの付加モル数は、アミンポリオールのOH価が30〜800、好ましくは100〜600の範囲になるように選定される。酸化エチレン付加物が特に好ましい。
【0010】
ジエチルトルエンジアミン(DATDA)は、通常1−メチル−3,5−ジエチル−2,4−(および2,6−)ジアミノベンゼンの混合物であり、異性体含有率の異なる製品が市販されている。
【0011】
任意に活性水素含有成分(A)へ加えることができるポリオキシアルキレンポリオールは、ポリウレタンの製造原料として慣用されているもので良く、二官能以上の脂肪族アルコールを開始剤とし、酸化アルキレン、通常酸化プロピレンを付加重合してつくられる。このようにして得られたポリオキシプロピレンの末端に酸化エチレンをブロック状に付加重合した酸化プロピレン/酸化エチレンブロック共重合体も使用される。このタイプのポリオキシアルキレンポリオールが好ましい。
【0012】
混合物(A)中のアミンポリオールとDETDAの混合割合は、OH/NH2 モル比で、一般には90/10〜10/90、速硬化性組成物の場合は50/50〜10/90の範囲にあるのが好ましい。また速硬化性組成物の(A)成分へポリオキシアルキレンポリオールを添加する場合、(A)成分中の全活性水素原子モル数の約半分を占める割合まで添加することができる。
【0013】
イソシアネート成分(B)は、一般にはポリメチレンポリフェニルイソシアネート、液状ジフェニルメタンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、クルードトリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ナフタ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、トリメチレンキシリレンジイソシアネート等のポリイソシアネートの単独又は混合物、さらに前記ポリイソシアネートを水や低級モノ〜多価アルコールで変性したアダクト体もしくはポリイソシアネートと各種ポリオールとを反応させた末端イソシアネート基含有ウレタンプレポリマーの単独又は混合物、さらにこれらのアダクト体、もしくはプレポリマー類と前記各種ポリイソシアネートの1種又は2種以上との混合物等、さらに前記ポリイソシアネートに触媒を加え、二量体又は三量体にしたもの等が挙げられる。
【0014】
これらの各種イソシアネート化合物の中でも、固結強度、安全衛生面及び経済性の点から液状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イソシアネート、末端イソシアネート基含有ウレタンプレポリマー及びアダクト体等が好ましく、いわゆる取扱い環境温度下での揮発性がきわめて小さく、液状でしかも固結強度、経済性の伴った構成のものが好ましい。また、メチルアルコール、エチルアルコール等の1モルにエチレンオキシドを1〜10モル付加した低級アルコールエトキシレートにより、ポリメチレンポリフェニルイソシアネートを部分変性した水分散型のものも有用である。
【0015】
プレポリマーの製造に用いることができるポリエーテルポリオールは、開始剤として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、ネオペンチルグリコール、ヘキサンジオール、オクタンジオール、ハイドロキノン、ビスフェノールA、トリメチロールプロパン、グリセリンなどを使用し、酸化アルキレン特に酸化プロピレンを付加重合して得られる。
【0016】
速硬化性組成物のためのイソシアネート成分(B)には、MDI系ポリイソシアネート、すなわちジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート(C−MDI)、および液状MDI(l−MDI)、NCO含有率が7.5重量%以上であるそれらのプレポリマーまたはイソシアネートモノマーとプレポリマーとの混合物を用いる。
【0017】
速硬化性を必要としない一般用途の組成物の場合には、NCO含有率7.5重量%未満のプレポリマーを使用するのが好ましい。その場合には一般に(A)成分へポリオキシアルキレンポリオールを添加する必要はない。
【0018】
(A)成分と(B)成分の割合は、理論値すなわちNCO/活性水素当量比が1/1であることが理想的であるが、0.8ないし1.2の範囲内の変動は許容できる。
【0019】
(A)成分および(B)成分は2液として出荷し、貯蔵されなければならない。組成物は、有機金属触媒、三級アミン触媒、無機充填剤、顔料、安定剤、可塑剤、難燃剤、揺変剤等の慣用の添加剤を含むことができる。許容できる場合、溶剤を含んでもよい。これら添加剤は(A)成分または(B)成分のどちらかまたは両方へ添加することができる。
【0020】
組成物の塗装は、(A)成分と(B)成分とを塗装直前にスタティックミキサーあるいはダイナミックミキサーによって混合し、直ちに高圧吹付塗装機により被塗物に塗装するか、または二頭スプレーガンを使用して塗装時に(A)成分と(B)成分を衝突混合して塗装する。被塗物は一般に屋外屋内を問わずコンクリートまたはモルタル製の建築物が特に適しており、防水材、床材、舗装材として塗装される。必要に応じ、ガラスクロス、不織布、マットなどの補強材や、塩ビシート、ゴムシートを併用してもよい。また本発明の組成物を塗装する前にウレタンもしくはエポキシ系プライマーを施しても良く、また本発明の組成物の塗装後にトップコートを施してもよい。
【0021】
速硬化性被覆組成物は、常温(20℃前後)では通常1分以内に硬化し、冬期の低温でも数分でタックフリー状態に硬化する。破断時の伸び率を含む硬化膜の機械的物性およびオーバーコートとの密着性にもすぐれている。このため年間を通じて安定して常温施工が可能であり、高湿度スプレー施工しても発泡することなく、速硬化性のため立上り面を含む塗装面へのたれ限界膜厚を大きくすることができる。また硬化後の塗膜から可塑剤等の添加物がブリードすることも避けられる。
【0022】
一般用被覆組成物の場合は、(A)成分と(B)成分を混合後、ローラー、コテ、スクイージー、ハケ等を使ってハンド塗装してもよい。勿論速硬化性被覆組成物のようにスプレー塗装することもでき、上に述べたアミンポリオールの使用による効果が発揮される。
【0023】
以下に実施例および比較例を挙げて本発明を例証する。これらにおいて材料の配合量は重量部で示してある。
【0024】
【表1】
実施例 比較例
第1液(A成分)
DETDA 15 15 40 57 20
アニリンEO 1) 8 8 25 − −
D2000−10 2) 76 − − − 79
G7500−15 3) − 71 285 325 −
DOP − 5 16 16 −
鉛オクトエート 1.0 1.0 2.0 2.0 1.0
第2液(B成分)
D3000MPM 4) 84.4 84.4 − − 84.4
DOP 15.6 15.6 12.3 12.3 15.6
l−MDI 5) − − 87.7 87.7
(A)/(B)重量比 100/100 150/100 400/100 400/100 100/100
───────────────────────────────────
硬化塗膜物性
硬さ(ショアA) 75 78 87 88 81
破断時伸び(%) 580 520 250 150 440
抗張力(kg/cm2) 95 105 120 130 55
ブリード なし なし なし あり あり
接着性 ○ ○ ○ × ×
タック(翌日) なし なし なし なし あり
【0025】
1)アニリンEO
アニリンに酸化エチレンを付加重合したOH価420mgKOH/gのアミンポリオール
2)D2000−10
分子量2000の末端エチレンオキシド10%付加二官能ポリプロピレングリコール
3)G7500−15
分子量7500の末端エチレンオキシド15%付加三官能ポリプロピレンポリオール
4)D3000MPM
分子量3000の二官能ポリプロピレングリコールとMDIとのプレポリマー、フリーNCO含量18%
5)l−MDI
液状MDIアイソネート143L,三菱化学ダウ社商品
【0026】
硬化塗膜物性評価方法
硬さ、破断時伸びおよび抗張力:
実施例1〜3および比較例1〜2はガスマー社のRIMスプレーとプロブラーガンを用いて吹付けた。実施例4〜8および比較例3〜4は手混合、手塗りで離型性シートに塗布し、20℃で7日間硬化後剥離したフィルムについてJIS A6021の試験法によって試験した。
ブリード:
20℃で7日間硬化後の塗膜について目視により判定した。
接着性:
アクリルウレタン塗料(第一工業製薬製)250g/m2 をオーバーコートし、20℃で7日間養生後JIS K5400の試験法によって判定した。
○:100/100接着, ×:≦99/100接着
タック:
5℃の恒温室内で塗装し同温度で養生後、翌日指触により判定した。
【0027】
【表2】
実 施 例
第1液(A成分)
DETDA 1.7 3.0 3.3 1.3
アニリンEO 1) 2.5 0.5 5.4 0.2
EDA4000−20 6) − − − −
DOP 36.0 36.7 42.0 38.5
炭酸カルシウム 60.0 60.0 56.0 60.0
NH 2 /OHモル比 50/50 90/10 50/50 90/10
第2液(B成分)
D2000TPT 7) 100 100 − −
D3000TPT 8) − − − 100
D 750TPT 9) − − 100 −
フリーNCO(%) 3.5 3.5 7.0 1.5
(A)/(B)重量比 100/100 150/100 400/100 400/100
─────────── ───────────────────────
物 性
ポットライフ 70 50 40 83
(20℃,分) 10)
硬さ 52 64 70 50
破断時伸び(%) 1130 850 550 1330
抗張力(kg/cm2) 39.3 52.7 72.0 29.5
ブリード なし なし なし なし
接着性 ○ ○ ○ ○
タック(翌日) 11) なし なし なし なし
【0028】
表中の注記は以下を除いて前記に同じ。
6)エチレンジアミンに酸化プロピレン/酸化エチレンを付加したOH価56mgKOH/gのアミンポリオール
7)分子量2000のポリプロピレングリコールとTDI−80とのプレポリマー
8)分子量3000のポリプロピレングリコールとTDI−80とのプレポリマー
9)分子量750のポリプロピレングリコールとTDI−80とのプレポリマー10)混合後の試料を20℃に放置して測定した。
11)20℃の恒温室内で塗装し同温度で養生後、指触により判定した。
【0029】
【表3】
比較例
第1液(A成分)
DETDA 3.4 0.2
アニリンEO 1) 0 4.8
DOP 46.6 35.7
炭酸カルシウム 50.0 60.0
NH 2 /OHモル比 100/0 5/95
第2液(B成分)
D2000TPT 7) 100 100
フリーNCO(%) 3.5 3.5
(A)/(B)重量比 200/100 200/100
─────────── ───────────
物 性
ポットライフ(20℃,分)30 75
硬さ 62 53
破断時伸び(%) 1220 350
抗張力(kg/cm2) 49.0 19.0
ブリード あり なし(ただし発泡)
接着性 × ○
タック あり あり

Claims (5)

  1. (A)アニリンに酸化アルキレンを付加重合したOH価が100〜600のアミンポリオールとジエチルトルエンジアミンとのOH/NH 2 モル比で90/10〜10/90である混合物を含む、活性水素含有成分、および
    (B)ポリイソシアネート成分を含む、ポリウレタンポリウレア被覆組成物。
  2. (A)アニリンに酸化アルキレンを付加重合したOH価が100〜600のアミンポリオールとジエチルトルエンジアミンとのOH/NH 2 モル比で50/50〜10/90である混合物を含む、活性水素含有成分、および
    (B)MDI,クルードMDI,液状MDIおよびそれらとポリエーテルポリオールとの反応により得られるイソシアネート含有率7.5重量%以上のプレポリマーより選ばれる少なくとも1種のポリイソシアネート成分を含む、ポリウレタンポリウレア被覆組成物。
  3. (A)アニリンに酸化アルキレンを付加重合したOH価が100〜600のアミンポリオールとジエチルトルエンジアミンとのOH/NH 2 モル比で90/10〜10/90である混合物を含む、活性水素含有成分、および
    (B)ポリイソシアネートとポリエーテルポリオールとの反応により得られるイソシアネート含有率7.5重量%未満の末端イソシアネート基含有プレポリマーを含む、ポリウレタンポリウレア被覆組成物。
  4. (A)成分全体の活性水素原子に対する(B)成分の混合割合がイソシアネートの当量で0.8ないし1.2である請求項1または2または3の被覆組成物。
  5. 請求項1ないし4のいずれかの組成物の(A)成分と(B)成分とを塗装直前または塗装時混合し、被塗物に塗装することを特徴とする塗装方法。
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