JP4383074B2

JP4383074B2 - ウレタン樹脂組成物

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Publication number: JP4383074B2
Application number: JP2003084601A
Authority: JP
Inventors: 篤志吉川; 慶一横内
Original assignee: Toyota Motor Corp; Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyota Motor Corp; Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2003-03-26
Filing date: 2003-03-26
Publication date: 2009-12-16
Anticipated expiration: 2023-03-26
Also published as: JP2004292534A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の車体部材間のシール等に好適に用いることができる、ウレタン樹脂組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車、冷蔵庫等の生産ラインにおいて、プレス成形した鋼板をスポット溶接等の部分溶接で組み立てる際に、部材間の接合部や間隙部をシールして気密性や水密性を保持するために、熱硬化性シーリング材が用いられている。スポット溶接等の部分溶接で組み立てられた構造体には、防錆目的の電着塗装が施された後、所定部位に熱硬化性シーリング材が塗布され、ついで、美観目的等のために使用される中塗り塗料および上塗り塗料が焼き付けられる。この塗料焼付けの際の加熱により、熱硬化性シーリング材が硬化する。このような熱硬化性シーリング材としては、計量および混合が不要であり、かつ、ポットライフの制限がない、１液型の熱硬化性シーリング材が用いられている。
【０００３】
この１液型の熱硬化性シーリング材としては、従来、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）の粉末を可塑剤中に分散させ、密着剤、安定剤、充填剤等を配合したＰＶＣペースト組成物を用いた、いわゆるＰＶＣプラスチゾル系シーリング材が用いられている。
しかしながら、ポリ塩化ビニルはダイオキシン発生の原因となるため、代替品の開発が望まれている。また、ＰＶＣペースト組成物は、塗布後、中塗り塗料を塗布するまでの間に大気中の湿気を吸収してしまうため、中塗り焼付け時に、吸収した湿気を放出して、水分の急激な気化による発泡現象を引き起こしてしまい、これによりシーリング効果が損なわれる。したがって、ＰＶＣペースト組成物をシーリング材として用いる場合は、発泡防止のために、シーリング材を塗布した後、中塗り塗料を塗布するまでの間に、プレヒート工程を設け、水分を除去しているのが現状である。
【０００４】
一方、ダイオキシン発生の回避およびプレヒート工程の廃止を目的として、ＰＶＣプラスチゾル系シーリング材の代替品の研究、例えば、加熱硬化性ウレタン樹脂組成物やアクリル樹脂を用いたシーリング材の研究が近年盛んに行われている。
ウレタン樹脂組成物の硬化は、ウレタンプレポリマーのイソシアネート基と硬化剤の官能基が反応して起こす。したがって、熱硬化性シーリング材として１液型の加熱硬化性ウレタン樹脂組成物を用いる場合には、一般に、ブロック化剤でイソシアネート基をブロックしたいわゆるブロックイソシアネートタイプのウレタンプレポリマーが用いられる。
しかしながら、この場合にも、加熱によりブロック化剤が揮発し、それにより発生するイソシアネート基が、水と高温下で急激に反応することにより、炭酸ガスが発生し、発泡を生じさせるという問題がある。
また、アクリル樹脂を用いる場合にも、特に、夏場などの高温多湿下で、吸湿による発泡が生じるという問題がある。
【０００５】
また、特許文献１には、常温で固体である潜在性硬化剤を含有する１液型の湿気・加熱硬化性ウレタン組成物を、湿気により反応させた後、加熱して反応させる方法が記載されている。
しかしながら、この方法においても、湿気・加熱硬化性ウレタン組成物が常温域で徐々に反応し、粘度が増加してしまうという問題がある。
【０００６】
これらに対して、ＰＶＣペースト組成物のダイオキシンの発生およびプレヒート工程によるコスト上昇という問題、ならびに、１液型のウレタン樹脂組成物の発泡および粘度増加という問題のない、２液型のウレタン樹脂組成物をシーリング材として用い、中塗り焼付けの前に完全に硬化させる方法も提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
しかしながら、従来の２液型のウレタン樹脂組成物は、主剤と硬化剤との混合比率がわずかに変動しただけで、硬化物の物性が大きく変わってしまうため、実用上使用しにくいという問題を有していた。
【０００７】
また、特許文献３には、水との反応により１分子当たり２個以上のアミンまたは水酸基を生成する化合物（例えば、オキサゾリジン化合物、ケチミン化合物）を用いた２液型ポリウレタンシーリング剤組成物が記載されている。この組成物は、水と反応する上記化合物により水を消費して、発泡を抑制するものである。しかしながら、オキサゾリジン化合物、ケチミン化合物等は、加水分解後に副生成物として、低分子量のアルデヒドやケトンを生成する。したがって、揮発性有機物質（ＶＯＣ）の削減という観点からは、問題がある。また、オキサゾリジン化合物、ケチミン化合物等は、高価であるという問題もある。
【０００８】
ところで、自動車工場等の製造現場においては、繁忙期には、通常期よりも生産効率を向上させることが望まれており、シーリング材の硬化速度を速くすることが望まれている。逆に、長期休暇の間は生産ラインを停止させるため、長期休暇前にシーリング材を塗布した場合には、長期休暇後、生産ラインを再稼働させるまでにシーリング材が硬化していればよいので、硬化速度は通常期より遅くても構わない。
このように、生産効率の変動に合わせて硬化速度を調節することが望まれているが、一方で、硬化速度が変化した場合に、硬化後の物性が変化してしまっては、問題となる。
したがって、硬化後の物性を変化させることなく、硬化速度を調節することができる方法が望まれている。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−５３８４１号公報
【特許文献２】
特開平１０−２０４３７９号公報
【特許文献３】
特開平９−１６５５６９号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述したようなＰＶＣペースト組成物、１液型ウレタン樹脂組成物および２液型ウレタン樹脂組成物を用いる場合における問題がなく、かつ、硬化後の物性を変化させることなく、硬化速度を調節することができる、ウレタン樹脂組成物を提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題を解決すべく、ウレタン樹脂組成物について鋭意研究した結果、ウレタンプレポリマーと重質炭酸カルシウムと表面処理沈降性炭酸カルシウムと可塑剤と脱水剤とを特定の量比で含有する、硬化速度が比較的遅い組成物を第１液とし、硬化速度が遅くてもよい場合には、この第１液をそのままシーリング材として用い、また、速い硬化速度が望まれる場合には、この第１液に硬化触媒を含有する第２液を所望の硬化速度に応じた量比で添加したものをシーリング材として用いることにより、硬化速度が遅くてもよい場合には、比較的高価な硬化触媒を用いないことによるコストの削減を実現し、また、速い硬化速度が望まれる場合には、硬化速度の向上を実現することができ、しかもそのような硬化速度の調節を硬化後の物性を変化させることなく実現することができることを見出し、本発明を完成させた。本発明によれば、プレヒート工程は不要であり、高温下でも発泡が生じず、有害物質が発生せず、低コストとすることができる。
【００１３】
また、本発明者は、第２液として特定量の硬化触媒を有するウレタン樹脂組成物を用いれば、硬化速度を向上させることができ、かつ、プレヒート工程の廃止、高温下での発泡の防止、有害物質の発生の防止、コスト抑制および高い貯蔵安定性がいずれも実現されることを見出し、本発明を完成させた。
【００１４】
即ち、本発明は、ウレタンプレポリマー１００質量部と、重質炭酸カルシウム１０〜３００質量部と、表面処理沈降性炭酸カルシウム１０〜３００質量部と、可塑剤５０〜２００質量部と、脱水剤０．１〜２０質量部とを含有する第１液と、
硬化触媒０．１〜５質量部を含有する第２液と
を有するウレタン樹脂組成物を提供する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。初めに、部材間のシール方法（以下、「本発明のシール方法」ともいう。）について説明する。
本発明のシール方法は、ウレタン樹脂組成物により、第一の部材と第二の部材とを接着させる、部材間のシール方法であり、後述する（１）調製工程、（２）シーラ塗布工程および（３）硬化工程を具備する。本発明のシール方法の具体的な適用例としては、電着塗装を施された自動車の車体部材を、上記ウレタン樹脂組成物をシーリング材として用いて接着させる場合が挙げられる。以下、（１）〜（３）の各工程について説明する。
【００１６】
（１）調製工程
調製工程は、ウレタンプレポリマー１００質量部と、重質炭酸カルシウム１０〜３００質量部と、表面処理沈降性炭酸カルシウム１０〜３００質量部と、可塑剤５０〜２００質量部と、脱水剤０．１〜２０質量部とを含有する第１液に、硬化触媒を含有する第２液を前記ウレタンプレポリマー１００質量部に対して前記硬化触媒が５質量部以下となる量比で混合して、または、前記第２液を混合せずにウレタン樹脂組成物を得る工程である。
【００１７】
第１液に用いられるウレタンプレポリマーは、特に限定されず、ポリオール化合物とポリイソシアネート化合物とから得られるウレタンプレポリマーを用いることができる。
ウレタンプレポリマーに用いられるポリオール化合物は、炭化水素の複数個の水素をヒドロキシ基で置換したアルコール類である。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種または２種以上を、分子中に活性水素を２個以上有する活性水素含有化合物に付加重合させた生成物が挙げられる。
【００１８】
分子中に活性水素を２個以上有する活性水素含有化合物としては、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、多価フェノール類が挙げられる。具体的には、多価アルコール類としては、例えば、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が挙げられる。アミン類としては、例えば、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンが挙げられる。アルカノールアミン類としては、例えば、エタノールアミン、プロパノールアミンが挙げられる。多価フェノール類としては、例えば、レゾルシン、ビスフェノール類が挙げられる。
【００１９】
ポリオール化合物としては、具体的には、ポリテトラメチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリオキシプロピレングリコール、ポリオキシブチレングリコール等のポリエーテル系ポリオール；ポリブタジエンポリオール、ポリイソプレンポリオール等のポリオレフィン系ポリオール；アジペート系ポリオール；ラクトン系ポリオール；ヒマシ油等のポリエステル系ポリオールが好適に挙げられる。
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。
【００２０】
ポリオール化合物は、重量平均分子量が１００〜１００００程度であるのが好ましく、５００〜７０００程度であるのがより好ましい。
【００２１】
ウレタンプレポリマーに用いられるポリイソシアネート化合物としては、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を用いることができる。具体的には、例えば、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−４，４′−ジイソシアネート（ＭＤＩ）、１，５−ナフタレンジイソシアネート、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、キシリレ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、これらの変性品が挙げられる。
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。
【００２２】
上述したような、ウレタンプレポリマーを得る際におけるポリオール化合物とポリイソシアネート化合物との混合の割合は、ポリオール化合物のヒドロキシ基の数に対するポリイソシアネート化合物のイソシアネート基の数の比（ＮＣＯ／ＯＨ）が、１以上であるのが好ましく、１．２〜２．２であるのがより好ましい。ウレタンプレポリマーの製造は、通常のウレタンプレポリマーと同様に、所定量比の両化合物を混合し、通常、５０〜１００℃で、常圧下で、加熱かくはんすることによって行うことができる。
【００２３】
第１液に用いられる重質炭酸カルシウムとしては、従来公知の重質炭酸カルシウム、即ち、粗晶質石灰石を機械的に粉砕し、分級したもの、およびその有機物処理品を用いることができる。
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。
【００２４】
重質炭酸カルシウムは親水性であるので、ウレタン樹脂組成物の内部にまで水を浸透させることができ、内部における硬化が促進される。即ち、重質炭酸カルシウムは、深部硬化性に寄与する。また、重質炭酸カルシウムは、増量剤の役割も果たす。
【００２５】
第１液における重質炭酸カルシウムの含有量（第２液にも含有される場合は、第２液における含有量との和）は、ウレタンプレポリマー１００質量部に対して、１０〜３００質量部であり、好ましくは３０〜２５０質量部である。上記範囲であると、接着性および貯蔵安定性が良好となる。
【００２６】
第１液に用いられる表面処理沈降性炭酸カルシウムは、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沈降性炭酸カルシウムを用いることができる。具体的には、脂肪酸エステルで表面処理された沈降性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）、ビスコライトＭＢＰ（白石カルシウム社製）が好適に用いられる。
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。
【００２７】
表面処理沈降性炭酸カルシウムは、表面が疎水性であるため貯蔵安定性に寄与する。
【００２８】
第１液における表面処理沈降性炭酸カルシウムの含有量（第２液にも含有される場合は、第２液における含有量との和）は、ウレタンプレポリマー１００質量部に対して、１０〜３００質量部であり、好ましくは３０〜２５０質量部である。上記範囲であると、貯蔵安定性が良好となる。
【００２９】
第１液に用いられる可塑剤は、特に限定されず、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が挙げられる。中でも、フタル酸系可塑剤、アジピン酸系可塑剤、アゼライン酸系可塑剤、セバシン酸系可塑剤が好ましい。
【００３０】
具体的には、フタル酸系可塑剤としては、例えば、ジオクチルフタレート（ＤＯＰ）、ジブチルフタレート（ＤＢＰ）、ジラウリルフタレート（ＤＬＰ）、ブチルベンジルフタレート（ＢＢＰ）、ジイソデシルフタレート（ＤＩＤＰ）、ジイソノニルフタレート（ＤＩＮＰ）、ジメチルフタレート、ジエチルフタレートが挙げられる。中でも、ジイソノニルフタレート、ジイソデシルフタレートが好ましい。
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。中でも、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。
【００３１】
第１液における可塑剤の含有量（第２液にも含有される場合は、第２液における含有量との和）は、ウレタンプレポリマー１００質量部に対して、５０〜２００質量部であり、好ましくは７０〜１５０質量部である。上記範囲であると、第１液を低粘度化させることができ、また、硬化物の物性も良好となる。
【００３２】
第１液に用いられる脱水剤は、特に限定されず、例えば、シランカップリング剤、モレキュラーシーブが挙げられる。シランカップリング剤は、特に限定されず、例えば、テトラエトキシシラン、ビニルシラン、メタクリルシラン、オキシムシラン、フェニルシランが挙げられる。
脱水剤の中でも、ビニルシラン、メタクリルシランが好ましい。
【００３３】
第１液における脱水剤の含有量（第２液にも含有される場合は、第２液における含有量との和）は、ウレタンプレポリマー１００質量部に対して、０．１〜２０質量部であり、好ましくは０．５〜１０質量部である。上記範囲であると、脱水剤が、ウレタンプレポリマーの湿気硬化を阻害することがない。
【００３４】
第１液は、本発明の目的を損なわない範囲で、上記成分以外にも、必要に応じて、揺変剤（チクソトロピー性付与剤）、重質炭酸カルシウムおよび表面処理沈降性炭酸カルシウム以外の充填剤、酸化防止剤、分散剤、溶剤、紫外線吸収剤、染料、顔料、難燃剤等の添加剤を含有することができる。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。
【００３５】
揺変剤は、特に限定されず、例えば、エアロジル（日本エアロジル社製）、ディスパロン（楠本化成社製）、ポリテトラフルオロエチレン、金属セッケンが挙げられる。
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。
【００３６】
第１液における揺変剤の含有量（第２液にも含有される場合は、第２液における含有量との和）は、ウレタンプレポリマー１００質量部に対して、１〜５０質量部であるのが好ましく、２〜２０質量部であるのがより好ましい。上記範囲であると、第１液の揺変性と硬化物の物性とが適度になる。
【００３７】
重質炭酸カルシウムおよび表面処理沈降性炭酸カルシウム以外の充填剤は、特に限定されず、例えば、硫酸バリウム、タルク、シリカ粉、カ−ボンブラック等の無機充填剤；ブローンアスファルト等の有機充填剤が挙げられる。
【００３８】
溶剤は、特に限定されず、例えば、トルエン等の芳香族系炭化水素；ナフサ、テレピン油、ミネラルスピリット等の石油系溶剤；メチルエチルケトンが挙げられるが、できるだけ用いない方が好ましい。
【００３９】
第１液の製造方法は、特に限定されない。好ましくは、上述した各必須成分および必要に応じて含有される各種の添加剤を減圧下に混合ミキサー等のかくはん装置を用いて十分に混練し、均一に分散させて得ることができる。
【００４０】
第２液に用いられる硬化触媒は、特に限定されず、例えば、第三級アミン触媒、金属触媒が挙げられる。
第三級アミン触媒としては、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−７、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、ビス（ジメチルアミノエチル）エーテルが挙げられる。
【００４１】
金属触媒としては、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、ジブチルチンマーカプチド、ジブチルチンチオカルボキシリレート、ジブチルチンジマレエート、ジオクチルチンマーカプチド、ジオクチルチンチオカルボキシリレート、オクテン酸鉛、オクチル酸ビスマスが挙げられる。
【００４２】
上述した硬化触媒の中でも、得られるウレタン樹脂組成物の貯蔵安定性および硬化速度の点で、第三級アミン触媒が好ましく、特に４，４′−（オキシジ−２，１−エタンジイル）ビス−モルフォリン、１，８−ジアザビシクロ〔５．４．０〕ウンデセン−７、ビス（ジメチルアミノエチル）エーテルが好ましい。
【００４３】
第２液は、本発明の目的を損なわない範囲で、上記成分以外にも、必要に応じて、第１液の各必須成分や、各種の添加剤を含有することができる。添加剤としては、第１液に用いられる添加剤として上述したものが挙げられる。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。
第２液は、可塑剤を含有するのが好ましい。第２液における可塑剤の含有量は、硬化触媒１質量部に対して、０．５〜２０質量部であるのが好ましく、１〜１０質量部であるのがより好ましい。上記範囲であると、第１液と第２液の混合比を変化させたときの物性の変化が少ない。
【００４４】
第２液が硬化触媒以外の成分を含有する場合、第２液の製造方法は、特に限定されない。好ましくは、上述した必須成分および必要に応じて含有される第１液の各必須成分や各種の添加剤を減圧下に混合ミキサー等のかくはん装置を用いて十分に混練し、均一に分散させて第２液を得ることができる。
【００４５】
上述したように、調製工程においては、上記第１液に、上記第２液を、第１液の含有するウレタンプレポリマー１００質量部に対して第２液の含有する硬化触媒が５質量部以下となる量比で混合して、または、第２液を混合せずにウレタン樹脂組成物を得る。ここで、第１液に第２液を混合するか否か、および、第１液と第２液とを混合する場合における量比は、後述する硬化工程の放置時間により決定される。
【００４６】
上記第１液は空気中の湿気により硬化する１液湿気硬化型のウレタン樹脂組成物であるが、常温常湿度で放置する、後述する硬化工程においては、硬化速度が比較的遅い。しかし、この第１液に硬化触媒を含有する第２液を添加すると、第２液の添加量を多くするほど、常温常湿度下での硬化速度を速くすることができる。
したがって、例えば、製造現場における長期休暇前のような、硬化工程における放置時間が長い場合、即ち、硬化速度が遅くてもよい場合には、第１液をそのままシーリング材として用い、また、例えば、製造現場の繁忙期のような、硬化工程における放置時間を短くしたい場合、即ち、速い硬化速度が望まれる場合には、第１液に所望の硬化速度に応じた量比で第２液を添加してシーリング材として用いることにより、硬化速度が遅くてもよい場合には、比較的高価な硬化触媒を用いないことによるコストの削減を実現し、また、速い硬化速度が望まれる場合には、硬化速度の向上を実現することができるのである。
【００４７】
上述したように、第１液に第２液を混合するか否か、および、第１液と第２液とを混合する場合における量比は、硬化工程の放置時間により決定されるが、この際、作業者が過去の経験やデータに基づいて決定してもよく、硬化速度に関する入力データ（例えば、放置時間）に基づいてコンピュータ等により自動的に決定されてもよい。
【００４８】
第２液の第１液への混合量は、第１液の含有するウレタンプレポリマー１００質量部に対して第２液の含有する硬化触媒が０〜５質量部となる量比である（混合量が０質量部の場合は第２液を混合していないことを意味する。）。混合量が５質量部以下であると、コストが高くなりすぎない範囲で、しかも硬化後の物性を変化させることなく、混合量に応じて硬化速度を調節することができる。
また、速い硬化速度が望まれる場合には、第１液の含有するウレタンプレポリマー１００質量部に対して第２液の含有する硬化触媒が０．１質量部以上となる量比で混合するのが、硬化速度の向上効果が顕著に現れる点で、好ましい。即ち、ウレタンプレポリマー１００質量部と、重質炭酸カルシウム１０〜３００質量部と、表面処理沈降性炭酸カルシウム１０〜３００質量部と、可塑剤５０〜２００質量部と、脱水剤０．１〜２０質量部とを含有する第１液と、硬化触媒０．１〜５質量部を含有する第２液とを有するウレタン樹脂組成物は、本発明の好適な態様の一つである。この本発明のウレタン樹脂組成物によれば、プレヒート工程の廃止、高温下での発泡の防止、有害物質の発生の防止、コスト抑制および高い貯蔵安定性がいずれも実現される。
【００４９】
本発明のウレタン樹脂組成物は、０〜４０℃、３０〜９５％ＲＨの条件下で、硬化速度が１ｍｍ／ｈ以上であるのが好ましい。硬化速度が上記範囲であると、後述するシーラ塗布工程でウレタン樹脂組成物の塗布厚を１ｍｍとした場合に、上記条件下で、即ち、常温常湿度下で、１時間以内に硬化が完了するからである。
【００５０】
また、本発明のウレタン樹脂組成物は、０〜４０℃、３０〜９５％ＲＨの条件下で、タックフリータイムが１５分以下であるのが好ましい。タックフリータイムが上記範囲であると、ウレタン樹脂組成物の塗布厚を１ｍｍとした場合に、深部まで硬化が完了するからである。
【００５１】
また、本発明のウレタン樹脂組成物は、硬化後の硬度（ＪＩＳＡ硬度）が１０〜５０であるのが好ましい。硬化後の硬度が上記範囲であると、塗装を行った場合に、塗装の割れを生じない。
【００５２】
このような本発明のウレタン樹脂組成物は、本発明のシール方法に好適に用いられる。
【００５３】
第１液に第２液を混合して用いる場合、第１液と第２液との混合は、好ましくは後述するシーラ塗布工程の直前に、２液混合装置等を用いて行われる。２液混合装置は、特に限定されないが、例えば、スタティックミキサーが好適に挙げられる。
【００５４】
（２）シーラ塗布工程
シーラ塗布工程は、調製工程において得られた上記ウレタン樹脂組成物を、第一の部材および第二の部材の少なくとも一方に塗布し、その後またはそれと同時に、第一の部材と第二の部材とを、ウレタン樹脂組成物を塗布された部分で接触させる工程である。
本発明における部材としては、例えば、車体部材が挙げられる。車体部材としては、例えば、自動車、鉄道車両、二輪車等のボディや部品に用いられるプレス成形した鋼鈑が挙げられる。中でも、自動車の車体部材が好適に挙げられる。具体的には、例えば、自動車の生産ラインにおいて、プレス成形した鋼鈑をスポット溶接等の部分溶接で組み立ててなる構造体に、防錆目的の電着塗装を施し、ついで組み立てた構造体が挙げられる。また、車体部材以外の部材としては、冷蔵庫等の家電品の部材が挙げられる。これらの部材が電着塗装を施されたものであるのは、本発明の好適な態様の一つである。
【００５５】
シーラ塗布工程においては、上記ウレタン樹脂組成物を、第一の部材および第二の部材の少なくとも一方に塗布する。即ち、一方の部材のみに塗布してもよく、両方の部材に塗布してもよい。その後、第一の部材と第二の部材とを、上記ウレタン樹脂組成物を塗布した部分で接触させる。
また、上記ウレタン樹脂組成物を、わずかに間隙を設けて配置された第一の部材と第二の部材との前記間隙に注入することにより、両方の部材に塗布し、それと同時に塗布した部分で第一の部材と第二の部材とを接触させてもよい。
【００５６】
（３）硬化工程
硬化工程は、上記シーラ塗布工程の後、０〜４０℃、好ましくは５〜４０℃、３０〜９５％ＲＨ、好ましくは３０〜９０％ＲＨの条件下で、０．５〜９６時間、好ましくは０．５〜４８時間の放置時間で放置して上記ウレタン樹脂組成物を硬化させる工程である。
硬化工程における放置時間は、実際の生産ラインの稼動状況に応じて決定される。例えば、長期休暇前には放置時間を長くし、繁忙期には放置時間を短くする。本発明において、放置時間は、９６時間以下であるが、ゴミや虫の付着を防止する点で、４８時間以下であるのが好ましい。
【００５７】
硬化工程においては、何もせずに単に放置しておいてもよいが、本発明の目的を損なわない範囲で、他の処理を行うことができる。例えば、シーラ塗布工程後の第一の部材と第二の部材とに塗料を塗布することができる。塗料は、特に限定されず、それぞれ従来公知の下塗り塗料、中塗り塗料、上塗り塗料を用いることができるが、電着塗装を施された部材を用いる場合は、既存の工程を変更せずに用いることができる点で、中塗り塗料が好ましい。
【００５８】
本発明のシール方法は、上記の各工程以外に、更に、従来公知の工程を含んでいてもよい。
例えば、上記硬化工程において、塗料を塗布した場合には、硬化工程後、第一の部材と第二の部材とを加熱して、塗料を焼き付ける塗料焼付け工程を行うことができる。
塗料焼付け工程は、塗料が中塗り塗料である場合、通常、１２０〜１６０℃の中塗り焼付け温度域で、３０〜６０分程度、硬化工程後の第一の部材と第二の部材とを保持することにより行われる。
【００５９】
上述したように、従来、シーリング材として用いられているＰＶＣペースト組成物は、塗布後、中塗り塗料を塗布するまでの間に大気中の湿気を吸収し、中塗り焼付け時に、吸収した湿気を放出して、水分の急激な気化による発泡現象を引き起こすため、プレヒート工程を設け、水分を除去する必要がある。
これに対し、本発明のシール方法によれば、硬化工程において完全に硬化が完了するので、プレヒート工程を設けなくても、中塗り焼付け時の発泡のおそれがない。
【００６０】
また、本発明に用いられるウレタン樹脂組成物は、従来の２液型のウレタン樹脂組成物に比べて、第１液と第２液との混合比が変動した場合であっても、硬化物の物性変化が小さい。これは、従来の２液型のウレタン樹脂組成物は、ポリマーを形成する反応物を第２液としているが、本発明の場合、第２液は反応速度のみを調整する触媒であり、硬化後のポリマーには影響を及ぼさないためである。
【００６１】
【実施例】
以下に、実施例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限られるものではない。
（実施例１〜３、参考例４ならびに比較例１および２）
１−１．組成物の調製
第１表に示される各成分を、第１表に示される質量比でかくはん機を用いて混合し分散させ、第１表に示される第１液および第２液を得た。ここで、実施例１〜３および参考例４においては、第１液と第２液とを、スタティックミキサーを用いて混合してウレタン樹脂組成物とした直後に、後述する各性能試験に供した。また、第１表に示すように、比較例１および２においては第１液のみを調製し、組成物として、後述する各性能試験に供した。
【００６２】
１−２．性能試験
（１）タックフリータイム（ＴＦＴ）
温度２０℃、湿度６５％ＲＨの雰囲気下において、組成物の表面を指で押さえても組成物が指に付かなくなるまでにかかった時間を測定した。
結果を第１表に示す。なお、第１表中、「−」は、表面が硬化せず、タックフリータイムを測定することができなかったこと示す。
【００６３】
（２）深部硬化性
高さ１ｃｍのポリプロピレン製のカップ型容器に組成物を上限すれすれまで入れ、温度２０℃、湿度６５％ＲＨの雰囲気下に放置した。１時間放置した後の硬化膜厚を測定した。
結果を第１表に示す。
【００６４】
（３）発泡性
電着塗装を施された部材について、プレヒート工程を行わずに中塗りおよび中塗り焼付けを行った際の発泡性を以下の手順で評価した。
▲１▼通常時の発泡性（２０℃６５％ＲＨ×１ｈ＋１４０℃×４０ｍｉｎ後の発泡性）
ウレタン樹脂組成物を膜厚１ｍｍで電着塗装板に塗布し、温度２０℃、湿度６５％ＲＨの雰囲気下に１時間放置した。ついで、１４０℃に保持した乾燥器に入れ、４０分間乾燥させた。その後、乾燥器から取り出して、発泡状態を目視で観察して評価した。
結果を第１表に示す。第１表中、発泡していなかったものを○、発泡していたものを×で表した。
【００６５】
▲２▼高温時の発泡性（３５℃６５％ＲＨ×３日＋１４０℃×４０ｍｉｎ後の発泡性）
ウレタン樹脂組成物を膜厚１ｍｍで電着塗装板に塗布し、温度３５℃、湿度６５％ＲＨの雰囲気下に３日間放置した。ついで、１４０℃に保持した乾燥器に入れ、４０分間乾燥させた。その後、乾燥器から取り出して、発泡状態を目視で観察して評価した。
結果を第１表に示す。第１表中、発泡していなかったものを○、発泡していたものを×で表した。
【００６６】
（４）ＪＩＳＡ硬度
組成物を温度２０℃、湿度６５％ＲＨの雰囲気下に７２時間放置し、厚さ１ｃｍ×縦５ｃｍ×縦５ｃｍの平板サンプルを作製した。得られた平板サンプルを３枚重ね、ＪＩＳＫ６２５３の規定に準じて、ＪＩＳＡ硬度を測定した。
結果を第１表に示す。
【００６７】
【表１】

【００６８】
上記第１表に示される各成分は、以下のとおりである。
・ウレタンプレポリマー：重量平均分子量５０００の３官能ポリプロピレングリコールと重量平均分子量２０００の２官能ポリプロピレングリコールとＭＤＩとをＮＣＯ／ＯＨ＝１．６となる量比で混合し、８０℃で２４時間かくはんして得られたウレタンプレポリマー
・塩化ビニル系樹脂
・アクリル系樹脂
・重質炭酸カルシウム：スーパーＳ、丸尾カルシウム社製
・表面処理沈降性炭酸カルシウム：シーレッツ２００、丸尾カルシウム社製
・可塑剤：ＤＩＮＰ
・脱水剤：ビニルシラン、Ａ−１７１、日本ユニカー社製
・揺変剤：アマイドワックス、ディスパロン６５００、楠本化成社製
・硬化触媒：４，４′−（オキシジ−２，１−エタンジイル）ビス−モルフォリン
【００６９】
本発明のシール方法によれば、硬化工程における放置時間に応じて、調製工程において、第１液に第２液を混合するか否か、および、第１液と第２液とを混合する場合における量比を決定し、任意の硬化速度とすることができることが、第１表のＴＦＴおよび深部硬化性の結果から明らかである。即ち、通常またはそれより速い硬化速度が望まれる場合には、実施例１〜３のように所定量の硬化触媒が含有されるように第１液に第２液を混合すればよく、硬化速度が遅くてもよい場合には、参考例４のように硬化触媒の含有量が低くなるように第２液の混合量を減らし、または第２液を混合しないで用いればよい。
そして、本発明のシール方法（実施例１〜３）によれば、常温常湿度下で硬化させた場合に発泡が生じない。また、本発明のシール方法（実施例１〜３および参考例４）によれば、高温多湿下に放置しても発泡が生じないことが分かる。なお、第１表において、参考例４の「２０℃６５％ＲＨ×１ｈ＋１４０℃×４０ｍｉｎ後の発泡性」が「×」となっているが、これは常温常湿度で１時間程度の放置時間で硬化させる場合には、参考例４では不適であるが、放置時間をそれより長くすることができる場合には、深部まで完全に硬化させて用いることができることを意味している。
更に、ＪＩＳＡ硬度の結果より、本発明のシール方法によれば、硬化後の物性が十分であることが分かる。
【００７０】
これに対して、従来のＰＶＣペースト組成物を用いる方法（比較例１）およびアクリル系樹脂組成物を用いる方法（比較例２）は、高温多湿下に放置すると、発泡が生じる。
【００７１】
（参考例５、実施例６〜７および比較例３〜５）
２−１．組成物の調製
第２表に示される各成分を、第２表に示される質量比でかくはん機を用いて混合し分散させ、第２表に示される第１液および第２液を得た。その後、参考例５以外においては、第１液と第２液とを、第２表に示される質量比で、スタティックミキサーを用いて混合して組成物とした直後に、後述する各性能試験に供した。また、第１表に示すように、参考例５においては第１液のみをウレタン樹脂組成物として、後述する各性能試験に供した。
【００７２】
２−２．性能試験
実施例１〜３、参考例４ならびに比較例１および２の場合と同様の性能試験を行った。結果を第２表に示す。
【００７３】
【表２】

【００７４】
上記第２表に示される各成分は、以下のとおりであり、それ以外は、第１表と同様である。
・ポリオール：重量平均分子量２０００の２官能ポリプロピレングリコール
【００７５】
第２表より、参考例５、実施例６〜７のように、一定の組成を有する第２液の第１液に対する混合量を変えることにより、硬化速度を変化させることができること、および、第２液の混合量を変化させた場合であっても、硬化後の物性が変化しないことが分かる。
これに対して、硬化剤としてポリオールを含有する従来の２液型のウレタン樹脂組成物（比較例３〜５）は、第１液と第２液との混合比が変動した場合、硬化物の物性変化が大きく、実用上問題がある。
【００７６】
【発明の効果】
本発明の部材間のシール方法によれば、硬化後の物性を変化させることなく、硬化速度を調節することができ、かつ、プレヒート工程は不要であり、高温下でも発泡が生じず、有害物質が発生せず、低コストとすることができる。また、第１液と第２液との混合比が変動した場合においても、硬化物の物性変化が小さいので、極めて有用である。
また、本発明のウレタン樹脂組成物は、本発明の部材間のシール方法に用いた場合、硬化速度を調節することができるので、有用である。

Claims

ウレタンプレポリマー１００質量部と、重質炭酸カルシウム１０〜３００質量部と、表面処理沈降性炭酸カルシウム１０〜３００質量部と、可塑剤５０〜２００質量部と、脱水剤０．１〜２０質量部とを含有する第１液と、
硬化触媒０．１〜５質量部を含有する第２液と
を有するウレタン樹脂組成物。