JP4721036B2 - 無溶剤型1液湿気硬化性ポリウレタン樹脂組成物、及びそれを用いてなる接着剤 - Google Patents
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Description
超揮発性有機化合物;沸点範囲0℃未満から50〜100℃以下のもの。
揮発性有機化合物 ;沸点範囲50〜100℃以上から240〜260℃以下のもの。
半揮発性有機化合物;沸点範囲240〜260℃以上から380〜400℃以下のもの。
しかしながら、従来の接着剤は、基材に塗布可能な粘度にまで調整することや、基材との濡れ性を向上させ充分な接着強さを付与することなどを目的に、前記の超揮発性有機化合物や揮発性有機化合物を希釈剤に用いた、有機溶剤系接着剤が主流であり、接着剤に含有される揮発性の高い有機溶剤により室内空間が汚染され、作業者や居住者の健康あるいは室内外の環境に悪影響を与えるという問題があった。
斯かる1液湿気硬化型ウレタン系液状タイプ接着剤組成物は、比較的に良好な塗布作業性や接着強さを示すが、前記の分類の揮発性有機化合物に該当するN−メチル−2−ピロリドン(沸点197〜202℃)を含有するため、引火の危険性が高く、また皮膚を侵しやすく浸透性が比較的強い、という問題を有していた。
しかしながら、斯かる1液湿気硬化型ウレタン系組成物は、無溶剤型であり比較的に良好な塗布作業性を示すが、従来の有機溶剤系接着剤と比較して接着強さに劣り、実用上未だ問題を有していた。
を用いてなることを特徴とする接着剤を提供するものである。
本発明の無溶剤型1液湿気硬化性ポリウレタン樹脂組成物は、少なくとも、ポリエ−テル系ポリオ−ル、及びポリエステル系ポリオ−ルを必須成分とする活性水素含有基を有する化合物(x)とイソシアネ−ト基含有化合物(y)とを反応させて得られる分子末端にイソシアネ−ト基を有するウレタンプレポリマ−(A)と、イソシアネ−ト基と室温では反応しない、沸点が240℃を越える、室温で液状の化合物(B)を必須成分とすることを特徴とする。
本発明で用いるウレタンプレポリマ−(A)は、少なくとも、ポリエ−テル系ポリオ−ル及びポリエステル系ポリオ−ルを必須成分とする活性水素含有基を有する化合物(x)とイソシアネ−ト基含有化合物(y)とを反応させて得られる分子末端にイソシアネ−ト基を有するウレタンプレポリマ−であれば特に限定しない。
前記反応開始剤としては、例えば、水、エチレングリコ−ル、プロピレングリコ−ル、ブタンジオ−ル、グリセリン、トリメチロ−ルプロパン、ヘキサントリオ−ル、トリエタノ−ルアミン、ジグリセリン、ペンタエリスリト−ル、メチルグルコジット、ソルビト−ル、蔗糖、脂肪族アミン系化合物、芳香族アミン系化合物、蔗糖アミン系化合物、燐酸、酸性リン酸エステル等が挙げられ、これらは単独使用でもよく2種以上を併用してもよい。
前記アルキレンオキサイドとしては、例えば、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等が挙げられ、これらは単独使用でもよく2種以上を併用してもよい。
尚、ポリマ−ポリオ−ルとは、ポリオ−ル中で、アクリロニトリル、スチレンモノマ−等のビニル基を有するモノマ−をグラフト重合させたポリエ−テル系ポリオ−ルである。
また、PHDポリエ−テルポリオ−ルとは、ポリエ−テル中でジアミンとジイソシアネ−トを反応させ、生成するポリウレアを安定分散させたポリオ−ルである。
以上のポリエ−テル系ポリオ−ルは、単独使用でもよく2種以上を併用してもよい。
前記重縮合系ポリエステルポリオ−ルとしては、例えば、多価アルコ−ルと多塩基酸との縮合反応により得られるポリエステルポリオ−ル等が挙げられる。
前記多価アルコ−ルとしては、例えば、エチレングリコ−ル、1,2−プロパンジオ−ル、1,3−ブタンジオ−ル、1,4−ブタンジオ−ル、3−メチル−1,5−ペンタンジオ−ル、1,6−ヘキサンジオ−ル、3,3’−ジメチロ−ルへプタン、1,4−シクロヘキサンジメタノ−ル、ネオペンチルグリコ−ル、3,3−ビス(ヒドロキシメチル)へプタン、ジエチレングリコ−ル、ジプロピレングリコ−ル、グリセリン、トリメチロ−ルプロパン等が挙げられ、これらは単独使用でもよく2種以上を併用してもよい。
また、前記多塩基酸としては、例えば、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸、オルトフタ−ル酸、イソフタ−ル酸、テレフタ−ル酸等が挙げられ、これらは単独使用でもよく2種以上を併用してもよい。
以上のポリエステル系ポリオ−ルは単独使用でもよく2種以上を併用してもよい。
前記化合物としては、鎖伸長剤、主鎖が炭素−炭素結合よりなるポリオ−ル等を挙げることができる。
前記鎖伸長剤としては、例えば、エチレングリコ−ル、1,2−プロパンジオ−ル、1,3−ブタンジオ−ル、1,4−ブタンジオ−ル、2,3−ブタンジオ−ル、3−メチル−1,5−ペンタンジオ−ル、1,6−ヘキサンジオ−ル、3,3’−ジメチロ−ルへプタン、1,4−シクロヘキサンジメタノ−ル、ネオペンチルグリコ−ル、3,3−ビス(ヒドロキシメチル)へプタン、ジエチレングリコ−ル、ジプロピレングリコ−ル、グリセリン、トリメチロ−ルプロパン、ソルビト−ル、ハイドロキノンジエチロ−ルエ−テル等の多価アルコ−ル、アミン化合物、アルカノ−ルアミン等が挙げられる。斯かる鎖伸張剤は単独使用でもよく2種以上を併用してもよい。
尚、本発明で用いる数平均分子量(Mn)は、特に断りのない限り、溶離液としてテトラヒドロフラン(THF)を使用し、流量1ml/分の条件で、RI検出器(屈折法)にて、分子量既知のポリスチレン換算にて測定した値を表す。
前記液状化合物(B)としては、特に限定はしないが、例えば、エステル系化合物、ポリエステル系化合物、燐酸エステル系化合物、エ−テルエステル系化合物、及びエポキシ系化合物等が挙げられ、これらは単独使用でもよく、2種以上を併用してもよい。
尚、諸物性は以下に記した方法により評価した。
不揮発分の評価は23℃で相対湿度50%の雰囲気下で実施した。
(1)評価方法
操作1;JIS R 3505に規定する平形はかり瓶50mm×30mmの外壁に沿って同形に成形したアルミニウム箔の皿に、接着剤約1.0gを取り、その質量を1mgの単位まで精秤する。
操作2;精秤した接着剤入りのアルミニウム箔の皿を105±1℃の雰囲気の恒温器の中で180±5分間乾燥した後、放冷し、その質量を1mgの単位まで精秤する。
操作3;同一試料(接着剤)について2回測定を行い、次式に基づいて不揮発分(%)を算出する
N=Wd/Ws×100
N ;不揮発分(%)
Wd ;乾燥後の試料の質量(g)
Ws ;乾燥前の試料の質量(g)
操作4;上記2回の測定の平均値を試料(接着剤)の不揮発分とする。
(2)判定基準
良好 →不揮発分が98%以上の場合。
可 →不揮発分が90%以上98%未満の場合。
不良 →不揮発分が90%未満の場合。
塗布作業性の評価は23℃で相対湿度50%の雰囲気下で実施した。
(1)評価方法
大きさ300mm×600mm、厚さ8mmの下地材の平面上に接着剤をとり、櫛目ゴテを斜めに立てて、8の字状に塗布し、その時の塗り易さを官能的に評価する。
(2)評価基準
良好→塗り易い場合。
不良→塗り難い場合。
試料の作成、養生、及び測定は23℃で相対湿度50%の雰囲気下で実施した。
(1)試験体の作成方法と評価方法
操作1;大きさ70mm×150mm、厚さ5mmの下地材に接着剤を櫛目ゴテにより塗布する
操作2;接着剤の塗布15分後に、大きさ25mm×200mmのシ−トを、シ−トの一端を下地材の一端に合わせて、接着面積が25mm×150mmになるように貼り付ける。
操作3;貼り付け直後に、幅100mmのハンドロ−ラ−で約50Nの荷重で2回往復してシ−トを圧着する
操作4;圧着直後に、シ−ト上面に100mm2当たり質量10gのおもりを乗せ168時間養生する
操作5;上記の養生終了後、破壊荷重が試験機の容量の15〜85%にあたる引張試験機(島津製作所(株)製、型式AG−I)を用い、変位速度200mm/分で90度剥離接着強さを測定し、剥離時の荷重曲線を記録する。
操作6;剥離時の荷重曲線上から初期の剥離長さ25mmを除いた点から60mmについて、剥離荷重−剥離長さ曲線を15mm間隔に4等分し、その等分線と荷重曲線との交点の剥離荷重を読み取り、その平均値を接着強さとする。
(2)判定基準
良好 →接着強さが30N/25mm以上の場合。
可 →接着強さが20N/25mm以上30N/25mm未満の場合。
不可 →接着強さが20N/25mm未満の場合。
また、使用した材料、用具、実施例、及び比較例で得られる接着剤は、評価用試料と同じ条件下に24時間放置した後に使用した。
下地材 :JIS A 5430に規定する繊維強化セメント板。
シ−ト :JIS A 5705に規定するビニル系床材。
櫛目ゴテ:JIS A 5536に規定する櫛目ゴテ。
《MDI単位イソシアネ−ト基含有ウレタンプレポリマ−(a)の合成》
清浄なフラスコにポリプロピレンエ−テルジオ−ル(水酸基当量が1000のもの。)を900.0gと、3−メチル−1,5−ペンタンジオ−ル(水酸基当量が1000のもの。)とアジピン酸より得られるポリエステルジオ−ル100.0gを仕込み、窒素雰囲気下で攪拌しながら4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネ−ト(以下、4,4’−MDIと記載。)/2,4’−ジフェニルメタンジイソシアネ−ト(以下、2,4’−MDI記載。)=50/50重量比の混合物を375.4g(イソシアネ−ト基当量/活性水素含有基当量=3.00に相当。)仕込んだ後、窒素雰囲気下で攪拌しながら、内容物の温度を70〜90℃の範囲で10時間反応させ、MDI単位イソシアネ−ト基含有ウレタンプレポリマ−(a)を得た。
《MDI単位イソシアネ−ト基含有ウレタンプレポリマ−(b)の合成》
清浄なフラスコにポリプロピレンエ−テルジオ−ル(水酸基当量が200のもの。)を694.2gと、3−メチル−1,5−ペンタンジオ−ル(水酸基当量が500のもの。)とアジピン酸より得られるポリエステルジオ−ル77.1gを仕込み、2,4−トリレンジイソシアネ−ト(以下、2,4−TDIと記載。)/2,6−トリレンジイソシアネ−ト(以下、2,6−TDIと記載。)=80/20重量比の混合物を228.6g(イソシアネ−ト基当量/活性水素含有基当量=0.72に相当。)仕込んだ後、窒素雰囲気下で攪拌しながら内容物の温度を70〜90℃の範囲で10時間反応させ、赤外分光計にて、イソシアネ−ト基に起因する吸収が消失したことを確認し、ウレタン結合含有ポリオ−ルを得た。次に、窒素雰囲気下で攪拌しながら4,4’−MDI/2,4’−MDI=50/50重量比の混合物を375.4g(イソシアネ−ト基当量/活性水素含有基当量=3.00に相当。)を仕込んだ後、窒素雰囲気下で攪拌しながら内容物の温度を70〜90℃の範囲で10時間反応させ、MDI単位イソシアネ−ト含有ウレタンプレポリマ−(b)を得た。
《MDI単位イソシアネ−ト基含有ウレタンプレポリマ−(c)の合成》
清浄なフラスコにポリプロピレンエ−テルジオ−ル(水酸基当量が200のもの。)453.7gと、3−メチル−1,5−ペンタンジオ−ル(水酸基当量が500のもの。)とアジピン酸より得られるポリエステルジオ−ル371.2gを仕込み、2,4−TDI/2,6−TDI=80/20重量比の混合物を175.1g(イソシアネ−ト基当量/活性水素含有基当量=0.67に相当。)を仕込んだ後、窒素雰囲気下で攪拌しながら内容物の温度を70〜90℃の範囲で10時間反応させ、赤外分光計にて、イソシアネ−ト基に起因する吸収が消失したことを確認し、ウレタン結合含有ポリオ−ルを得た。次に、窒素雰囲気下で攪拌しながら4,4’−MDI/2,4’−MDI=50/50重量比の混合物を375.4g(イソシアネ−ト基当量/活性水素含有基当量=3.00に相当。)仕込んだ後、窒素雰囲気下で攪拌しながら内容物の温度を70〜90℃の範囲で10時間反応させ、MDI単位イソシアネ−ト含有ウレタンプレポリマ−(c)を得た。
《MDI単位イソシアネ−ト基含有ウレタンプレポリマ−(d)の合成》
清浄なフラスコにポリプロピレンエ−テルジオ−ル(水酸基当量が1000のもの。)856.7gと、3−メチル−1,5−ペンタンジオ−ル(水酸基当量が1000のもの。)とアジピン酸より得られるポリエステルジオ−ル95.2gを仕込み、2,4−TDI/2,6−TDI=80/20重量比の混合物を47.6g(イソシアネ−ト基当量/活性水素含有基当量=0.58に相当。)仕込んだ後、窒素雰囲気下で攪拌しながら内容物の温度を70〜90℃の範囲で10時間反応させ、赤外分光計にて、イソシアネ−ト基に起因する吸収が消失したことを確認し、ウレタン結合含有ポリオ−ルを得た。次に、窒素雰囲気下で攪拌しながら4,4’−MDI/2,4’−MDI=50/50重量比の混合物を150.0g(イソシアネ−ト基当量/活性水素含有基当量=3.00に相当。)仕込んだ後、窒素雰囲気下で攪拌しながら内容物の温度を70〜90℃の範囲で10時間反応させ、MDI単位イソシアネ−ト含有ウレタンプレポリマ−(d)を得た。
《MDI単位イソシアネ−ト基含有ウレタンプレポリマ−(e)の合成》
清浄なフラスコにポリプロピレンエ−テルジオ−ル(水酸基当量が1000のもの。)1000.0gを仕込み、窒素雰囲気下で攪拌しながら4,4’−MDI/2,4’−MDI記載=50/50重量比の混合物を375.4g(イソシアネ−ト基当量/活性水素含有基当量=3.00に相当。)仕込んだ後、窒素雰囲気下で攪拌しながら内容物の温度を70〜90℃の範囲で10時間反応させ、MDI単位イソシアネ−ト基含有ウレタンプレポリマ−(e)を得た。
密閉型プラネタリ−ミキサ−中に、表面未処理重質炭酸カルシウム(日東粉化工業(株)製、NS#200)400.0gと、表面処理軽質炭酸カルシウム(白石工業(株)製、白艶華CCR)100.0gを仕込み、これらの混合物の温度が110〜130℃の範囲になるように設定し、約8kPaの減圧条件下で脱水し、混合物の水分を0.1重量%以下に調整した。
次いで、50℃以下になるまで冷却した後、表2〜5に示した原材料を用いた配合組成を均一になるまで混合し、本発明の無溶剤型1液湿気硬化性ポリウレタン樹脂組成物を得た。実施例1〜12で得た本発明の無溶剤型1液湿気硬化性ポリウレタン樹脂組成物の評価結果を表2〜5に示した。
実施例と同様の操作にて、表6に示した原材料を用いた配合組成を均一になるまで混合し、無溶剤型1液湿気硬化性ポリウレタン樹脂組成物を得た。比較例1〜3で得た無溶剤型1液湿気硬化性ポリウレタン樹脂組成物の評価結果を表6に示した。
Claims (7)
- 少なくとも、ポリエ−テル系ポリオ−ル及びポリエステル系ポリオ−ルを必須成分とする活性水素含有基を有する組成物(x)とイソシアネ−ト基含有化合物(y)との反応で得られる分子内にウレタン結合と活性水素含有基を有するポリオ−ルと、変性ジフェニルメタンジイソシアネ−トとを反応させて得られる、分子末端に変性ジフェニルメタンジイソシアネ−ト単位由来のイソシアネ−ト基を有するウレタンプレポリマ−(A)と、イソシアネ−ト基と室温では反応しない、沸点が240℃を越える、室温で液状の化合物(B)を必須成分とすることを特徴とする無溶剤型1液湿気硬化性ポリウレタン樹脂組成物。
- 前記無溶剤型1液湿気硬化性ポリウレタン樹脂組成物において、前記ウレタンプレポリマ−(A)の反応原料であるポリエステル系ポリオ−ルの使用量が、前記活性水素含有基を有する組成物(x)の合計に対して、5〜50重量%の範囲である請求項1に記載の無溶剤型1液湿気硬化性ポリウレタン樹脂組成物。
- 前記無溶剤型1液湿気硬化性ポリウレタン樹脂組成物において、前記室温で液状の化合物(B)の使用量が、前記ウレタンプレポリマ−(A)に対して、10〜150重量%の範囲である請求項1又は2に記載の無溶剤型1液湿気硬化性ポリウレタン樹脂組成物。
- 前記無溶剤型1液湿気硬化性ポリウレタン樹脂組成物において、前記室温で液状の化合物(B)が、エステル系化合物、エ−テルエステル系化合物、及びエポキシ系化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種である請求項1〜3の何れか一項に記載の無溶剤型1液湿気硬化性ポリウレタン樹脂組成物。
- 前記無溶剤型1液湿気硬化性ポリウレタン樹脂組成物において、前記液状化合物(B)が、260℃を超える沸点を有する化合物である請求項1〜4の何れかに記載の無溶剤型1液湿気硬化性ポリウレタン樹脂組成物。
- 請求項1〜5の何れかに記載の無溶剤型1液湿気硬化性ポリウレタン樹脂組成物を用いてなることを特徴とする接着剤。
- 請求項1〜5の何れかに記載の無溶剤型1液湿気硬化性ポリウレタン樹脂系接着剤組成物を用いてなる接着剤であって、ビニル系床材、リノリウム系床材、ゴム系床材、木質系床材、タイルカ−ペット、オレフィン系床材、及びウレタン系床材などからなる群から選ばれる少なくとも一種の床材に用いることを特徴とする床仕上げ材用接着剤。
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