JP5292891B2 - 湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤、及びそれを用いた造作部材 - Google Patents

湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤、及びそれを用いた造作部材 Download PDF

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Description

本発明は、建築分野をはじめとする様々な分野で使用可能な湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤に関する。
従来より建材分野では、美観の向上や耐久性の付与等の要請から、合板、MDF(ミディアム デンシティ ファイバーボード)、パーチクルボード等の基材と、化粧シートなどの、その表面に装飾的な色や模様が施されているシート又はフィルムとを貼り合わせて得られる造作部材が広く使用されている。
前記造作部材の製造に一般的に使用される基材は、溝部、R部、及び逆R部等の複雑な形状部位を有することが多い。そのため、前記貼り合わせに使用される接着剤には、基材と前記シート等とを貼り合わせてから十分な常態接着強度が発現するまでの間に、前記複雑な形状部位で前記シート等の剥離が生じないレベルの接着強度を有することが要求される。
前記複雑な形状部位に貼り合わせたシート等が反発力によって剥離しないレベルの接着強度と常態接着強度とを発現可能な湿気硬化型ホットメルト接着剤としては、例えば、結晶性の長鎖脂肪族ポリエステルポリオールと3000〜15000の数平均分子量を有する脂肪族ポリエーテルポリオールと1000〜5000の数平均分子量を有し、かつ40℃以上のガラス転移温度を有する芳香族ポリエステルポリオールと400〜3500の数平均分子量を有し、かつ20℃以下のガラス転移温度を有する芳香族ポリエステルポリオールとを含むポリオール、及びポリイソシアネートを反応させて得られるウレタンプレポリマーを含有する湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
しかし、造作部材等の製造作業環境温度が概ね氷点下〜10℃程度となるような冬場である場合、加熱溶融状態の前記湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤は基材中へ十分に浸透する前に即固化してしまうため、かかる接着剤では実用上十分なレベルの常態接着強度を発現できず、複雑な形状部位を有する基材とシート等の剥離を引き起こす場合があった。
また、湿気硬化型ホットメルト接着剤としては、例えば、0.07〜0.15モル%の遊離水酸基を有するポリカプロラクトンをベースとした30000〜40000の平均分子量を有するポリエステルの10〜40重量%と、アジピン酸及びヘキサンジオールの重縮合して得られる結晶性ポリエステルポリオールの40〜80重量%と、1〜5モル%の遊離イソシアネート基を有し、官能化率が1.1〜4である各種のポリイソシアネート10〜30重量%とによって構成される、150℃での粘度が5000〜100000mPa・sのブロックプレポリマー含有の熱溶融性接着剤が、温度変化に強い接着力を発現でき、かつ機械的特性に優れることが知られている(例えば、特許文献2参照。)。
しかし、前記熱溶融性接着剤であっても、造作部材等の製造作業環境温度が概ね氷点下〜10℃程度になるような冬場では、依然として実用上十分なレベルの常態接着強度を発現できず、基材と前記シート等とを貼り合わせてから常態接着強度が発現するまでの間に、複雑な形状部位を有する基材とシート等の剥離を引き起こす場合があった。
一方、前記したような冬場の低温作業環境下であっても、基材に対して優れた常態接着強度を発現可能で、かつ基材と前記シート等とを貼り合わせてから十分な常態接着強度が発現するまでの間に、基材の複雑な形状部位における前記シート等の剥離を防止可能な湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤としては、例えば結晶性の長鎖脂肪族ポリエステルポリオールと4000〜7000の数平均分子量を有し、かつ2,2−ジメチル−1,3−プロピレン基を有する脂肪族ポリエステルポリオールと4000〜7000の数平均分子量を有する脂肪族ポリエーテルポリオールとを含むポリオール、及びポリイソシアネートを反応させて得られるウレタンプレポリマーを含有する湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤が知られている(例えば、特許文献3参照。)。
しかし、前記湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤は、前記したような冬場には優れた常態接着強度等を発現できるものの、作業環境温度が概ね30〜40℃程度の比較的高温になる夏場においては、優れた常態接着強度を発現できず、かつ基材と前記シート等とを貼り合わせてから常態接着強度が発現するまでの間に、基材の複雑な形状部位における前記シート等の剥離を防止可能な基材の複雑形状部位におけるシート等の剥離を引き起こす場合があった。
特開2005−320520号公報 特公平4−11596号公報 特開2007−91996号公報
本発明が解決しようとする課題は、溝部、R部、及び逆R部等の複雑形状部位を有する基材とシート等との貼り合わせ作業を、前記したような低温または高温環境下で行った場合であっても、基材とシート等とを貼り合わせてから十分な常態接着強度が発現するまでの間に、基材の複雑形状部位における前記シート等の剥離を防止でき、かつ優れた常態接着強度を発現可能な湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤を提供することである。
本発明者等は、作業環境温度によらず優れた接着強度を有する接着剤を開発するには、前記文献1及び3に記載の発明を組み合わせることによって解決できるのではないかと考え、検討を進めた。具体的には、結晶性の長鎖脂肪族ポリエステルポリオールと、4000〜7000の数平均分子量を有する脂肪族ポリエーテルポリオールと、1000〜5000の数平均分子量を有し、かつ40℃以上のガラス転移温度を有する芳香族ポリエステルポリオールと、400〜3500の数平均分子量を有し、かつ20℃以下のガラス転移温度を有する芳香族ポリエステルポリオールと、4000〜7000の数平均分子量を有し、かつ2,2−ジメチル−1,3−プロピレン基を有する脂肪族ポリエステルポリオールとを含有するポリオール、及びポリイソシアネートを反応させて得られるウレタンプレポリマー含有の湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤を検討した。
しかし、前記接着剤の、概ね氷点下〜10℃程度の作業環境温度下においては、十分な常態接着強度を発現できない場合があり、また基材の複雑形状部位における前記シート等の剥離を防止することも困難であった。
そこで、本発明者は、温度変化によらず優れた接着力を有する接着剤を得るために、ウレタンプレポリマーを構成するポリオールとして、前記文献2に記載されたようなポリカプロラクトンポリオールの使用を検討した。
具体的には、前記文献2に記載されたようなポリカプロラクトンポリオールを、前記結晶性長鎖脂肪族ポリエステルポリオールや4000〜7000の数平均分子量を有し、かつ2,2−ジメチル−1,3−プロピレン基を有する脂肪族ポリエステルポリオール等のその他のポリオールと組み合わせたポリオールとポリイソシアネートとを反応させて得られたウレタンプレポリマー含有の湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤を検討した。
前記接着剤は、概ね氷点下〜10℃程度の低温環境下であっても比較的良好な常態接着強度を有し、基材の複雑形状部位における前記シート等の剥離もある程度防止できるものであったが、概ね30〜40℃、特に35〜40℃という比較的高温下では、依然として十分な常態接着強度を有するものではなく、また、基材の複雑形状部位からシート等の剥離を十分に抑制できるレベルの接着強度を有するものではなかった。
そこで、本発明者等は、文献2に具体的に記載された平均分子量40000のポリカプロラクトンよりも高分子量である、およそ70000程度の数平均分子量を有するポリカプロラクトンを、前記結晶性長鎖脂肪族ポリエステルポリオールや4000〜7000の数平均分子量を有し、かつ2,2−ジメチル−1,3−プロピレン基を有する脂肪族ポリエステルポリオール等と組み合わせたポリオールとポリイソシアネートとを反応させて得られたウレタンプレポリマー含有湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤を検討した。
しかし、前記高分子量のポリカプロラクトンポリオールは概ね130℃程度の高温で加熱しないと、それと組み合わせ使用したその他のポリオールと相溶しないため、130℃に満たない温度下ではウレタンプレポリマーを製造することができなかった。また、前記温度を130℃以上にすると、前記ポリカプロラクトンポリオールの分子が切断されてしまうため、かかる温度下では所望のウレタンプレポリマーを製造することができなかった。
本発明者等は、前記高分子量のポリカプロラクトンポリオールをベースとして、その他の各種ポリオールの組み合わせを検討した結果、65000以上の数平均分子量を有する比較的高分子量のポリカプロラクトンポリオールの他に、下記一般式(I)で示される長鎖脂肪族ポリエステルポリオールと、下記一般式(II)で示される脂肪族ポリエステルポリオールと、常温で液状の脂肪族ポリオールという、特定のポリオールを組み合わせ含有するポリオール、及びポリイソシアネートを反応させて得られるウレタンプレポリマーを含有する湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤であれば、前記課題を解決することを見出した。
本発明の効果は、前記65000以上の数平均分子量を有するポリカプロラクトンポリオールの代わりに、約60000の数平均分子量を有するポリカプロラクトンポリオールを使用した場合には奏されず、また、65000以上の数平均分子量を有するポリカプロラクトンポリオールを使用した場合であっても、前記特定のポリオールを組み合わせ使用しないと奏されない効果であることからして、当業者にとって予想外な顕著なものである。
即ち、本発明は、65000以上の数平均分子量を有するポリカプロラクトンポリオール(a1)と下記一般式(I)で示される長鎖脂肪族ポリエステルポリオール(a2)と下記一般式(II)で示される脂肪族ポリエステルポリオール(a3)と常温で液状の脂肪族ポリオール(a4)とを含有するポリオール(A)、及びポリイソシアネート(B)を反応させて得られるウレタンプレポリマーを含有してなる湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤であり、前記ウレタンプレポリマーが、前記ポリオール(A)と前記ポリイソシアネート(B)との全量100質量部に対して、前記ポリカプロラクトンポリオール(a1)を1〜20質量部、前記一般式(I)で示される長鎖脂肪族ポリエステルポリオール(a2)を5〜40質量部、前記一般式(II)で示される脂肪族ポリエステルポリオール(a3)を2〜50質量部、前記常温で液状の脂肪族ポリオール(a4)を10〜40質量部含有するポリオールとポリイソシアネート(B)とを反応させて得られるものであることを特徴とする湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤に関するものである。

Figure 0005292891
(一般式(I)中、R及びRは、それぞれ炭素数が偶数の直鎖のアルキレン基であり、かつR及びRの有する炭素数の合計が12以上である。nは1〜40である。)
Figure 0005292891
(一般式(II)中、R及びRは、それぞれ炭素数が偶数の直鎖のアルキレン基であり、かつR及びRの有する炭素数の合計が8または10である。nは1〜40である。)
本発明の湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤は、概ね30〜40℃程度の作業環境温度下であっても、溝部、R部、及び逆R部といった複雑な形状部位を有する基材とシート又はフィルムとの貼り合わせた場合に、前記基材の複雑な形状部位から前記シート等の剥離を引き起こすことなく、優れた常態接着強度を発現可能であって、更には、概ね氷点下〜10℃程度の作業環境温度下であっても優れた常態接着強度を発現可能であることから、作業環境温度によらず安定して優れた接着強度を発可能な、きわめて利用価値の高いものである。
本発明の湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤は、特定のポリオール(A)及びポリイソシアネート(B)を反応して得られるウレタンプレポリマーを主成分として含有し、その他、必要に応じて、各種添加剤等を含有してなる。
本発明の湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤を構成するウレタンプレポリマーとは、空気中やそれが塗布される基材中に存在する水分と反応して架橋構造を形成しうるイソシアネート基を分子内に有する化合物であって、常温で固体あるいは粘稠な性状を有するものである。一般に、ウレタンプレポリマーといわれるものは、比較的低分子量のものが多いが、当業者においては、数万の数平均分子量を有するものもウレタンプレポリマーと称されており、本発明においても数万の数平均分子量を有するウレタンプレポリマーを使用することができる。
本発明で使用するウレタンプレポリマーの数平均分子量は、1000〜10000の範囲が好ましく、4000〜10000の範囲がより好ましい。ウレタンプレポリマーの数平均分子量が前記範囲であれば、加熱溶融した際の流動性や加工性に優れる湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤を得ることができる。
本発明で使用するウレタンプレポリマーは、湿気架橋反応性とホットメルト性の2つの特性を共に有する。
前記ウレタンプレポリマーが有する湿気架橋反応性は、ウレタンプレポリマーが有するイソシアネート基と湿気(水)が反応して開始する架橋反応に由来するものであり、ウレタンプレポリマーが有するイソシアネート基に起因する性質である。
一方、前記ウレタンプレポリマーが有するホットメルト性は、選択するウレタンプレポリマーの分子構造に起因する性質であって、常温では固形あるいは粘稠な性状であるが、熱を加えると溶融して塗布が可能な状態となり、冷却により再度凝集力が出る性状である。したがって、ホットメルト性を有するウレタンプレポリマーは、例えば、無溶剤型の接着剤やコーティング材などとして有用である。
前記ホットメルト性は軟化点と密接な関係があり、一般に使用するウレタンプレポリマーの軟化点が低いほど作業性は良好となり、逆に、軟化点が高いほど接着強度は良好になる傾向がある。
本発明で使用するウレタンプレポリマーの軟化点は、好ましくは40〜120℃の範囲であり、前記ウレタンプレポリマーの軟化点がかかる範囲であれば、作業性も良好であり、接着強度に優れる湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤が得られる。なお、本発明でいう軟化点とは、ウレタンプレポリマーの温度を段階的に上昇させた場合に、熱流動し始め凝集力を失う温度をいい、環球法(JISK6301)によって求めた値を指す。
前記ウレタンプレポリマーの軟化点の調整方法としては、例えば、(1)ウレタンプレポリマーの分子量による調整方法、(2)原料としてポリエステルポリオールを使用した場合における、該ポリエステルポリオールのアルキレン基の結晶性による調整方法、(3)ポリオールやポリイソシアネートを用いた芳香族環式構造の導入による調整方法、(4)ウレタン結合の含有量による調整方法等を採用することができ、これらを単独で使用あるいは複数組み合わせて使用することができる。
前記ウレタンプレポリマーの軟化点の調整方法の(1)では、一般にウレタンプレポリマーの高分子量化に伴い、軟化点は上昇する傾向にある。尚、ウレタンプレポリマーの分子量の調整は、例えば、ポリイソシアネート(B)とポリオール(A)のモル比による調整、高分子量ポリオールの使用等の手法を採用することができ、特に制限はない。
また、前記ウレタンプレポリマーの軟化点の調整方法の(2)では、一般に、結晶性のポリエステルポリオールのアルキレン基の炭素数が多い程、得られるウレタンプレポリマーの結晶性が向上し、軟化点は上昇する傾向があり、また、結晶性のポリエステルポリオールの使用量が多い程、軟化点は上昇する傾向がある。
また、前記ウレタンプレポリマーの軟化点の調整方法の(3)では、通常、ウレタンプレポリマー中の芳香族環式構造の含有量が多い程、軟化点は上昇する傾向がある。
また、前記ウレタンプレポリマーの軟化点の調整方法の(4)では、通常、ウレタン結合の含有量が多い程、軟化点が上昇する傾向がある。
本発明で使用するウレタンプレポリマーは、以下に説明する各種のポリオール(A)とポリイソシアネート(B)とを、前記ポリイソシアネート(B)の有するイソシアネート基が、前記ポリオール(A)の有する水酸基に対して過剰となる条件で反応させることによって製造することができる。
前記ポリオール(A)としては、65000以上の数平均分子量を有するポリカプロラクトンポリオール(a1)と下記一般式(I)で示される長鎖脂肪族ポリエステルポリオール(a2)と下記一般式(II)で示される脂肪族ポリエステルポリオール(a3)と常温で液状の脂肪族ポリオール(a4)とを必須とする。
はじめに、65000以上の数平均分子量を有するポリカプロラクトンポリオール(a1)について説明する。
前記65000以上の数平均分子量を有するポリカプロラクトンポリオール(a1)は、比較的高温作業環境下において優れた常態接着強度を接着剤に付与し、かつ、前記常態接着強度が発現するまでの間に生じうる、基材の複雑形状部位とシート等との剥離を防止する上で必須である。
前記ポリカプロラクトンポリオール(a1)としては、65000以上の数平均分子量を有するものを使用することが重要である。ポリカプロラクトンポリオール(a1)の代わりに、65000未満の数平均分子量を有するポリカプロラクトンポリオールを、後述する各種ポリオールと組み合わせ使用しても、本発明の効果を奏することはできない。具体的には、ポリカプロラクトンポリオール(a1)の代わりに約60000の数平均分子量を有するポリカプロラクトンポリオールを、後述する各種ポリオールと組み合わせ使用して得られる湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤では、30℃程度の高温作業環境温度下で、基材の複雑形状部位からシート等の剥離が生じる場合がある。
なお、前記ポリオール(A)として65000以上の数平均分子量を有するポリカプロラクトンポリオール(a1)を単独で使用しても、本発明の効果を奏する湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤を得ることはできない。得られた接着剤の加熱溶融粘度が非常に高くなるため、該接着剤を基材表面に塗布することが困難である。したがって、本発明の効果を奏するためには、前記ポリカプロラクトンポリオール(a1)を後述する各種ポリオールと組み合わせ使用することが必須である。
前記ポリカプロラクトンポリオール(a1)としては、65000〜80000の範囲の数平均分子量を有するものを使用することが好ましく、65000〜75000の範囲の数平均分子量を有するものを使用することがより好ましい。
前記ポリカプロラクトンポリオール(a1)は、例えば開始剤及び触媒の存在下、ε−カプロラクトンを開環重合することによって製造することができる。
前記開始剤としては、例えばエチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ビスフェノールAのエチレンオキサイドもしくはプロピレンオキサイド付加物等の2価のアルコールや、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、グリセリン等の3価のアルコールを使用することができる。
また、前記触媒としては、例えばテトラブチルチタネート、テトラプロピルチタネート、テトラエチルチタネート等の有機チタン系化合物、オクチル酸スズ、ジブチルスズオキシド、ジブチルスズラウレート、塩化第1スズ、臭化第1スズ等のスズ系化合物等を使用することができ、スズ系化合物を使用することが、重合転化率を向上する観点から好ましい。
前記ポリカプロラクトンポリオール(a1)は、具体的には、窒素ガス雰囲気下で、前記開始剤とε−カプロラクトンとを混合し、次いで、前記触媒を前記ε−カプロラクトンの全量に対して0.1〜100ppm程度を混合し、150〜200℃程度で4〜10時間程反応させることによって製造することができる。
前記製造方法によって得られた生成物中には、比較的低分子量のポリカプロラクトンポリオールが混合している場合がある。かかる場合には、必要に応じて、それらを除去したもの使用してもよい。
前記ポリカプロラクトンポリオール(a1)は、前記ポリオール(A)及び前記ポリイソシアネート(B)の全量100質量部に対して、1〜20質量部の範囲で使用することが好ましく、5〜10質量部の範囲で使用することが、塗布作業性に優れる湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤を得るうえでより好ましい。
次に長鎖脂肪族ポリエステルポリオール(a2)について説明する。
前記ウレタンプレポリマーを製造する際に使用する長鎖脂肪族ポリエステルポリオール(a2)は、一般式(I)で示される構造を有する。
Figure 0005292891
(一般式(I)中、R及びRは、それぞれ独立して炭素原子数が偶数である直鎖のアルキレン基を示し、かつR及びRの有する炭素原子数の合計は12以上である。nは1〜40を示す。)
前記一般式(I)中のRは、炭素原子数が偶数である直鎖のアルキレン基であり、RとRの有する炭素原子数の合計が12以上になる範囲で適宜選択することができるが、炭素原子数が4以上の偶数である直鎖のアルキレン基であることが好ましく、炭素原子数が4〜10の範囲の偶数である直鎖のアルキレン基であることがより好ましい。
前記一般式(I)中のRは、前記Rとは独立して炭素原子数が偶数である直鎖のアルキレン基であり、RとRの有する炭素原子数の合計が12以上になる範囲で適宜選択できるが、炭素原子数が10以上の偶数である直鎖のアルキレン基であることが好ましく、炭素原子数が10〜14の範囲の偶数である直鎖のアルキレン基であることが好ましい。
前記R及びRが、それぞれ前記範囲の炭素原子数を有する直鎖のアルキレン基である長鎖脂肪族ポリエステルポリオールを使用することによって、得られるウレタンプレポリマーの結晶性が高まり、作業環境が前記した程度の高温及び低温下であっても、基材の複雑な形状部位における前記シート又はフィルムの剥離を防止できることが可能な湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤を得ることができる。
前記一般式(I)中のnは1〜40であり、9〜25の範囲内であることが好ましく、9〜15の範囲がより好ましい。前記範囲内のnを有する長鎖脂肪族ポリエステルポリオールを使用することにより、適度な溶融粘度を有し塗装作業性に優れ、かつ作業環境が前記した程度の高温及び低温下であっても、基材と前記シート又はフィルムとを貼り合わせてから常態接着強度が発現するまでの間に、基材の複雑な形状部位における前記シート等の剥離を防止できる湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤を得ることができる。
前記長鎖脂肪族ポリエステルポリオール(a2)は、例えば炭素原子数が偶数である直鎖脂肪族ジオールと炭素原子数が偶数である直鎖脂肪族ジカルボン酸とを縮合反応させることによって製造することができる。
前記直鎖脂肪族ジオールとしては、例えばエチレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,8−オクタンジオール、10−デカンジオール等を使用することができ、好ましくは1,6−ヘキサンジオール、1,8−オクタンジオール、1,10−デカンジオールを使用することができる。
前記直鎖脂肪族ジカルボン酸としては、例えばコハク酸、アジピン酸、セバシン酸、ドデカメチレンジカルボン酸、1,12−ドデカンジカルボン酸、ドデカン二酸等を使用することができ、好ましくはセバシン酸、ドデカメチレンジカルボン酸、1,12−ドデカンジカルボン酸、ドデカン二酸を使用することができる。
また、前記長鎖脂肪族ポリエステルポリオール(a2)を製造する際に使用する前記直鎖脂肪族ジオールと前記直鎖脂肪族ジカルボン酸との組み合わせは、前記一般式(I)で示されるRとR中に含まれる炭素原子数の合計が12以上、好ましくは12〜20の範囲で適宜選択することができる。なかでも、前記直鎖脂肪族ジオールとして1,6−ヘキサンジオールを、前記直鎖脂肪族ジカルボン酸として1,12−ドデカンジカルボン酸又はセバシン酸又はドデカン二酸を反応させて得られる長鎖脂肪族ポリエステルポリオールを使用することが、比較的高温環境下で使用する場合に、実用上、十分なレベルの接着強度を有する接着剤を製造するうえで、より好ましい。
前記長鎖脂肪族ポリエステルポリオール(a2)は、10000以下の数平均分子量を有することが好ましく、3000〜5000の範囲を有することがより好ましい。
前記長鎖脂肪族ポリエステルポリオール(a2)は、前記ウレタンプレポリマーを製造する際に使用するポリオール(A)及びポリイソシアネート(B)の全量100質量部に対して5〜40質量部の範囲で使用することが好ましく、20〜40質量部の範囲で使用することがより好ましい。前記範囲内の前記長鎖脂肪族ポリエステルポリオール(a2)を、後述する各種ポリオールと組み合わせ使用することによって、適度な溶融粘度を有し塗装作業性に優れ、かつ基材とシート又はフィルムとを貼り合わせた後の、基材の複雑な形状部位における前記シート等の剥離を防止することができる。
次に、前記ウレタンプレポリマーを製造する際に使用する下記一般式(II)で示される脂肪族ポリエステルポリオール(a3)について説明する。
前記脂肪族ポリエステルポリオール(a3)は、下記一般式(II)で示される構造を有するものである。
Figure 0005292891
(一般式(II)中、R及びRは、それぞれ炭素数が偶数の直鎖のアルキレン基であり、かつR及びRの有する炭素数の合計が8または10である。nは1〜40である。)
前記一般式(II)中のRは、炭素原子数が偶数である直鎖のアルキレン基であり、RとRの有する炭素原子数の合計が8または10の範囲で適宜選択することができるが、炭素原子数が6の直鎖のアルキレン基であることが好ましい。
前記一般式(II)中のRは、前記Rとは独立して炭素原子数が偶数である直鎖のアルキレン基であり、RとRの有する炭素原子数の合計が8または10になる範囲で適宜選択できるが、炭素原子数が6の直鎖のアルキレン基であることが好ましい。
前記R及びRが、それぞれ前記範囲の炭素原子数を有する直鎖のアルキレン基である長鎖脂肪族ポリエステルポリオールを使用することによって、得られるウレタンプレポリマーの結晶性が高まるため、作業環境が前記した程度の高温及び低温下であっても、基材の複雑な形状部位における前記シート又はフィルムの剥離を防止できることが可能な湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤を得ることができる。
前記一般式(II)中のnは1〜40であり、9〜25の範囲内であることが好ましく、9〜15の範囲がより好ましい。前記範囲内のnを有する脂肪族ポリエステルポリオールを使用することにより、適度な溶融粘度を有し塗装作業性に優れ、かつ作業環境が前記した程度の高温及び低温下であっても、基材と前記シート又はフィルムとを貼り合わせてから常態接着強度が発現するまでの間に、基材の複雑な形状部位における前記シート等の剥離を防止できる湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤を得ることができる。
前記脂肪族ポリエステルポリオール(a3)は、例えば炭素原子数が偶数である直鎖脂肪族ジオールと炭素原子数が偶数である直鎖脂肪族ジカルボン酸とを縮合反応させることによって製造することができる。
前記直鎖脂肪族ジオールとしては、例えばエチレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール等を使用することができ、好ましくは1,6−ヘキサンジオールを使用することができる。
前記直鎖脂肪族ジカルボン酸としては、例えばコハク酸、アジピン酸、セバシン酸等を使用することができ、好ましくはアジピン酸を使用することができる。
前記長鎖脂肪族ポリエステルポリオール(a2)は、10000以下の数平均分子量を有することが好ましく、3000〜5000の範囲を有することがより好ましい。
前記脂肪族ポリエステルポリオール(a3)は、前記ウレタンプレポリマーを製造する際に使用するポリオール(A)及びポリイソシアネート(B)の全量100質量部に対して2〜50質量部の範囲で使用することが好ましく、20〜40質量部の範囲で使用することがより好ましい。前記範囲内の脂肪族ポリエステルポリオールを使用することによって、適度な溶融粘度を有し塗装作業性に優れ、かつ作業環境が前記した程度の高温及び低温下であっても、基材の複雑な形状部位における前記シート等の剥離を防止することができる。
次に、前記ウレタンプレポリマーを製造する際に使用する常温で液状の脂肪族ポリオール(a4)について説明する。
前記常温で液状の脂肪族ポリオール(a4)は、概ね20〜30℃程度の温度で液状または粘稠状のものであって、作業環境温度によらず、基材と前記シート等とを貼り合わせてから十分な常態接着強度が発現するまでの間に、前記複雑な形状部位で生じうるシート等の剥離を防止するうえで必須である。
前記脂肪族ポリオール(a4)としては、例えば2,2−ジメチル−1,3−プロピレン基を有する脂肪族ポリエステルポリオールやプロピレン構造含有脂肪族ポリエーテルポリオールを使用することができる。
前記2,2−ジメチル−1,3−プロピレン基を有する脂肪族ポリエステルポリオールとしては、例えばネオペンチルグリコールやヘキサメチルピバリン酸ジオールと、ポリカルボン酸とを縮合反応させる方法や、ネオペンチルグリコールやヘキサメチルピバリン酸ジオールを開始剤としてカプロラクトンやγ−ブチルラクトンなど開環重合する方法等によって製造したものを使用することができる。
前記2,2−ジメチル−1,3−プロピレン基を有する脂肪族ポリエステルポリオールとしては、3000〜7000の範囲の数平均分子量を有するものを使用することが、前記複雑な形状部位で生じうるシート等の剥離を防止するうえで好ましい。
前記2,2−ジメチル−1,3−プロピレン基を有する脂肪族ポリエステルポリオールとしては、前記2,2−ジメチル−1,3−プロピレン基を前記脂肪族ポリエステルポリオール全体に対して10〜20質量%有するものが好ましく、12〜18質量%の範囲がより好ましい。前記範囲内の前記2,2−ジメチル−1,3−プロピレン基を有する脂肪族ポリエステルポリオールを他の特定のポリオールと組み合わせ使用することによって、低温環境下で使用した場合であっても、基材の複雑な形状部位における前記シート等の剥離を防止可能な湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤を得ることができる。
また、前記脂肪族ポリオール(a4)として使用可能なプロピレン構造含有脂肪族ポリエーテルポリオールとしては、例えば後述する低分子量ポリオールを開始剤として使用し、プロピレンオキシドを開環重合させることによって製造することができる。また、前記開環重合の際には、必要に応じて、プロピレンオキシドの他に、エチレンオキシドやブチレンオキシド等のアルキレンオキシドを、本発明の効果を阻害しない範囲で使用することができる。また、前記開環重合によって得られた重合体は、さらにγ−ブチロラクトン、ε−カプロラクトンなどが開環付加されていてもよい。
前記プロピレン構造含有脂肪族ポリエーテルポリオールを製造する際に使用可能な低分子量ポリオールとしては、例えばエチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−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、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール、1,6−ヘキサンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,8−オクタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール等が挙げられる。
前記プロピレン構造含有脂肪族ポリエーテルポリオールとしては、数平均分子量が3000〜7000と比較的高分子量のものを使用することが好ましく3000〜5000のものを使用することが、低温環境下で使用した場合であっても、基材の複雑な形状部位における前記シート等の剥離を防止可能な湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤を得るうえでより好ましい。しかし、一般に、前記ポリプロピレングリコール等の2級水酸基を分子末端に有するポリエーテルポリオールは、分子量が大きくなるにしたがってポリイソシアネート(B)との反応性が低下する傾向にある。
このポリイソシアネート(B)との反応性の低下を改善するためには、ポリプロピレングリコール等の両末端にエチレンオキシドを付加させて、両末端が1級水酸基となるように変性する手法が有効である。即ち、常態接着強度に優れ、かつポリイソシアネート(B)との反応性も良好である湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤を得ること可能である点で、前記手法で得られたエチレンオキシド変性ポリプロピレングリコールを使用することが好ましい。この場合、得られる脂肪族ポリエーテルポリオールにおけるエチレンオキシド由来の構造単位の含有量は、前記脂肪族ポリエーテルポリオール全体に対して20質量%以下であることが好ましく、10質量%以下であることがより好ましい。この範囲内であれば、前記優れた常態接着強度を損なうことなくポリイソシアネート(B)との反応性を向上させることができる。
前記常温で液状の脂肪族ポリオール(a4)は、前記ポリオール(A)及びポリイソシアネート(B)の全量100質量部に対して、10〜40質量部の範囲で使用することが好ましく、27〜35質量部の範囲であることがより好ましい。前記脂肪族ポリオール(a4)を前記範囲で使用することによって、低温環境下で使用した場合であっても、基材の複雑な形状部位における前記シート等の剥離を防止可能な湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤を得ることができる。
本発明に使用するウレタンプレポリマーを製造する際に使用できるポリオール(A)としては、前記した各種のポリオール(a1)〜(a4)に加え、さらに、2,2−ジメチル−1,3−プロピレン基を有する芳香族ポリエステルポリオール(a5)を組み合わせて使用することが好ましい。前記芳香族ポリエステルポリオール(a5)を使用することによって得られた湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤は、低温環境下で使用した場合であっても、基材の複雑な形状部位における前記シート等の剥離を防止できるだけなく、得られた造作部材に切削等の2次加工の際、加工部位に接着されたシート等の剥離を防止することができる。
前記芳香族ポリエステルポリオール(a5)は、2,2−ジメチル−1,3−プロピレン基を有するポリオールと、芳香族ポリカルボン酸、必要により低分子量の脂肪族ポリオールとを縮合反応させる方法や、脂肪族ポリカルボン酸と2,2−ジメチル−1,3−プロピレン基を有するポリオールと低分子量の芳香族ポリオールとを縮合反応させる方法等によって製造することができる。
前記芳香族ポリエステルポリオール(a5)を製造する際に使用可能な前記2,2−ジメチル−1,3−プロピレン基を有するポリオールとは、例えば、ネオペンチルグリコールやヘキサメチルピバリン酸ジオールなどである。
前記芳香族ポリエステルポリオール(a5)を製造する際に使用可能な前記芳香族ポリカルボン酸としては、例えばフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ヘキサヒドロイソフタル酸などが挙げられ、それらを単独で使用又は2種以上を併用することができる。また、前記脂肪族ポリカルボン酸としては、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、デカメチレンジカルボン酸等を使用することができる。
前記低分子量の脂肪族ポリオールとしては、エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−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、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール、1,6−ヘキサンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,8−オクタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール等を使用することができる。
前記低分子量の芳香族ポリオールとしては、例えばビスフェノールAやビスフェノールF等に、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、γ−ブチロラクトンやε−カプロラクトン等を開環付加反応させて得られる芳香族ポリオールを使用することができる。
前記芳香族ポリエステルポリオール(a5)としては、ネオペンチルグリコールに、前記低分子量の脂肪族ポリオールとしてエチレングリコールを、前記芳香族ポリカルボン酸としてイソフタル酸やテレフタル酸を、公知の方法により縮合反応させて得られる芳香族ポリエステルポリオールを使用することが好ましい。
前記芳香族ポリエステルポリオール(a5)全体中における、2,2−ジメチル−1,3−プロピレン基の質量割合は、特に限定されないが、20〜50質量%の範囲であることが好ましい。
前記芳香族ポリエステルポリオール(a5)は、600〜4000の範囲の数平均分子量を有するものが好ましく、1000〜4000の範囲の数平均分子量を有するものがより好ましい。前記範囲内の数平均分子量を有する芳香族ポリエステルポリオールを使用することによって、本発明の湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤の初期接着強度を向上させることが可能である。
前記芳香族ポリエステルポリオール(a5)は、前記ウレタンプレポリマーを製造する際に使用するポリオール及びポリイソシアネート(D)の全量100質量部に対して5〜25質量部の範囲で使用することが好ましく、10〜25質量部の範囲で使用することがより好ましい。
さらに、本発明を構成するウレタンプレポリマーを製造する際に使用するポリオール(A)としては、前記したポリオール以外にも、本発明の目的を阻害しない範囲でその他のポリオールを併用することができる。前記その他のポリオールとしては、例えば、前記した各種ポリオール以外のポリエステルポリオール、芳香族ポリエーテルポリオールや、アクリルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリオレフィンポリオール、ひまし油系ポリオール等を使用することができる。
次に、前記ウレタンプレポリマーを製造する際に使用するポリイソシアネート(B)について説明する。
前記ポリイソシアネート(B)としては、例えばポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート、カルボジイミド変性ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、フェニレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネートなどの芳香族ポリイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネートなどの脂肪族又は脂環族ポリイソシアネートを使用することができる。
前記ポリイソシアネート(B)としては、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート及び4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、又は、カルボジイミド変性ジフェニルメタンジイソシアネート及び4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートを使用することが好ましい。かかるポリイソシアネートを用いて得られたウレタンプレポリマーを含有してなる湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤は、コロナ処理などの表面処理が施されたオレフィン樹脂やABS樹脂からなる層を有するシートまたはフィルム、及び基材に対する良好な耐熱接着強度を有する。
前記ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート及び前記カルボジイミド変性ジフェニルメタンジイソシアネートは、前記ポリイソシアネート(B)の全量100質量部に対して、5〜30質量部使用することが、加熱溶融時の粘度上昇を抑えることが出来ることから好ましい。
次に、本発明で使用するウレタンプレポリマーの製造方法について詳細に説明する。
本発明で使用するウレタンプレポリマーは、前記ポリオール(A)と前記ポリイソシアネート(B)とを混合し反応させることによって製造できる。具体的には、前記ポリイソシアネート(B)の入った反応容器に、水分を除去したポリオール(A)、すなわち65000以上の数平均分子量を有するポリカプロラクトンポリオール(a1)と下記一般式(I)で示される長鎖脂肪族ポリエステルポリオール(a2)と下記一般式(II)で示される脂肪族ポリエステルポリオール(a3)と常温で液状の脂肪族ポリオール(a4)と必要に応じてその他のポリオール等を、それぞれ別々に滴下又はそれらの混合物を滴下した後に加熱し、前記ポリオール(A)の有する水酸基が実質的に無くなるまで反応させる方法によって製造することができる。
前記ウレタンプレポリマーは、通常、無溶剤下で製造することができるが、前記ポリオール(A)とポリイソシアネート(B)とを有機溶剤中で反応させることによって製造してもよい。有機溶剤中で反応させる場合には、反応を阻害しない酢酸エチル、酢酸n−ブチル、メチルエチルケトン、トルエン等の有機溶剤を使用することができるが、反応の途中又は反応終了後に減圧加熱等の方法により有機溶剤を除去することが必要である。
前記ウレタンプレポリマーを製造する際には、必要に応じてウレタン化触媒を使用することができる。ウレタン化触媒は、前記反応の任意の段階で、適宜加えることができる。
前記ウレタン化触媒としては、例えばトリエチルアミン、トリエチレンジアミン及びN−メチルモルホリンなどの含窒素化合物;酢酸カリウム、ステアリン酸亜鉛及びオクチル酸錫などの金属塩;ジブチル錫ジラウレートなどの有機金属化合物を使用することができる。
前記ウレタンプレポリマーを製造する際に使用するポリオール(A)とポリイソシアネート(B)との使用割合は、前記ポリイソシアネート(B)が有するイソシアネート基と前記ポリオール(A)が有する水酸基との当量比(以下、[イソシアネート基/水酸基]の当量比という。)が、1.1〜5.0の範囲内であることが好ましく、1.5〜3.0の範囲内であることがより好ましい。前記当量比をかかる範囲内に調整することによって、加熱溶融した際の塗工性の良好な湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤を得ることができる。
本発明の湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤は、125℃における溶融粘度が2,000〜50,000mPa・sの範囲であることが好ましい。前記範囲内であれば湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤は公知の塗布装置を用いて比較的良好に塗布が可能となる。
本発明の湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤には、前記ウレタンプレポリマーの他に、必要に応じて、粘着付与剤、可塑剤、安定剤、充填材、染料、顔料、蛍光増白剤、シランカップリング剤、ワックス、硬化触媒等の添加剤、熱可塑性樹脂等を、本発明の目的を阻害しない範囲内で適宜、選択して使用することができる。
前記粘着付与剤としては、例えばロジン系樹脂、ロジンエステル系樹脂、水添ロジンエステル系樹脂、テルペン系樹脂、テルペンフェノール系樹脂、水添テルペン系樹脂や、石油樹脂としてC5系の脂肪族樹脂、C9系の芳香族樹脂、およびC5系とC9系の共重合樹脂等を使用することができる。
前記可塑剤としては、例えばジブチルフタレート、ジオクチルフタレート、ジシクロヘキシルフタレート、ジイソオクチルフタレート、ジイソデシルフタレート、ジベンジルフタレート、ブチルベンジルフタレート、トリオクチルホスフェート、エポキシ系可塑剤、トルエン−スルホアミド、クロロパラフィン、アジピン酸エステル、ヒマシ油等を使用することができる。
前記安定剤としては、例えばヒンダードフェノール系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、ヒンダードアミン系化合物等を使用することができる。
前記充填材としては、例えばケイ酸誘導体、タルク、金属粉、炭酸カルシウム、クレー、カーボンブラック等を使用することができる。
次に、本発明の造作部材について説明する。
本発明の造作部材は、基材上に前記湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤からなる接着剤層を有し、前記接着剤層上にシートまたはフィルムからなる層を有するものであって、例えば階段の踏板、ドア枠、窓枠、敷居、手摺り等の建築部材に使用することができる。
前記基材としては、例えば、合板、MDF(ミディアム デンシティ ファイバーボード)、パーチクルボード等の木質基材や、アルミ、鉄等の金属基材等を使用することができる。前記基材は、溝部、R部、逆R部等の複雑な形状の部位を有していてもよい。
また、前記基材としては、例えば、オレフィン樹脂やABS樹脂を発泡させた層を有する基材や、オレフィン樹脂やABS樹脂等に、木質粉や繊維を混合、複合化して得られた基材などの、一般に難接着性基材として知られるものも使用することができる。
前記シート又はフィルムとしては、例えばポリエステル、ナイロン、ポリスチレン、ポリカーボネート、塩化ビニル、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリビニルアルコール、ポリエチレン、ポリプロピレン等の樹脂からなるシート等や、紙、突板、金属箔等を使用することができる。
また、前記シート等としては、コロナ処理等の表面処理が施されたことにより、その表面にオレフィン樹脂やABS樹脂等からなる層を有するものを使用することができる。
また、前記シート又はフィルムは、一般に化粧紙、化粧板用原紙、化粧シートなどと称呼されている、その表面に、装飾的な無地若しくは多彩な色、又は模様が施されているものも使用することができる。また、それらの裏面には、樹脂等によりプライマー処理が施されていても良い。
本発明の湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤を用いて、前記基材と前記シート又はフィルムとを貼り合わせる方法としては、例えば前記湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤を60〜150℃の範囲に加熱することで溶融させ、ロールコーター、スプレーコーター、T−ダイコーター、ナイフコーター等を用いて基材またはシート等上に、概ね20〜100g/mの接着剤を塗布し、その塗布面に前記シート等を貼り合わせるか、又は前記ロールコーター等を用いて前記シート等の上に塗布し、その塗布面に前記基材を貼り合わせて、ロールプレス、フラットプレス、ベルトプレス等の方法で前記基材の形状に合わせて適宜、圧着させる方法が挙げられる。
前記圧着は、例えばロールプレスや、ショートサイクルプレス等を用い、1〜10秒程度行うことが好ましい。
以下、実施例により本発明をより具体的に説明する。
合成例1<長鎖脂肪族ポリエステルポリオール(a2−1)の調製例>
2リットルのフラスコに1,12−ドデカンジカルボン酸(分子量258.36)を1100質量部、1,6−ヘキサンジオール(分子量118.17)を615質量部、及びエステル化触媒としてテトライソプロポキシチタンを0.007質量部を添加し、120℃でそれらを溶融した。次いで、撹拌しながら3〜4時間かけて220℃へ昇温し4時間保持した後、100℃に冷却することによって、長鎖脂肪族ポリエステルポリオール(a2−1)(数平均分子量3500、酸価0.4、水酸基価31.6)を調製した。
合成例2<長鎖脂肪族ポリエステルポリオール(a2−2)の調製例>
合成例1で使用した1,12−ドデカンジカルボン酸の代わりにセバシン酸を950質量部使用する以外は、合成例1と同様の方法で反応させることによって長鎖脂肪族ポリエステルポリオール(a2−2)(数平均分子量3500、酸価0.2、水酸基価24.8)を調製した。
合成例3<脂肪族ポリエステルポリオール(a3−1)の調製例>
合成例1に記載の1,12−ドデカンジカルボン酸の代わりにアジピン酸を700質量部使用する以外は、合成例1と同様の方法で反応させることによって脂肪族ポリエステルポリオール(a3−1)(数平均分子量3500、酸価0.1、水酸基価24.9)を調製した。
Figure 0005292891
合成例4<常温で液状のポリオール(a4−1)の調製例>
2リットルの四つ口フラスコ内に、エチレングリコールを100質量部、ネオペンチルグリコールを150質量部、1,6−ヘキサンジオールを200質量部、アジピン酸を610質量部、ブチル酸スズを0.03質量部加え220℃で反応させることによって、数平均分子量が5000で、2,2−ジメチル−1,3−プロピレン基を有するポリエステルポリオールである常温で液状のポリオール(a4−1)(数平均分子量5000、酸価0.1、水酸基価22.3、2,2−ジメチル−1,3−プロピレン基の割合14質量%)を調製した。
合成例5<常温で液状のポリオール(a4−2)の調製例>
常温で液状のポリオール(a4−2)としては、ポリプロピレングリコールの両末端にエチレンオキシドを開環付加させて得られたエチレンオキサイド変性ポリプロピレングリコール(数平均分子量4000、常温で液状のポリオール(a4−2)中におけるエチレンオキサイド由来の構造単位の割合8質量%)を使用した。
合成例6<芳香族ポリエステルポリオール(a5−1)の調製例>
2リットルの四つ口フラスコ内に、エチレングリコールを125質量部、ネオペンチルグリコールを210質量部、イソフタル酸を350質量部、テレフタル酸を250質量部及びアジピン酸を20質量部、ブチル酸スズを0.03質量部加え220℃で反応させることによって、芳香族ポリエステルポリオール(a5−1)(数平均分子量3200、水酸基価34.9、酸価0.2、2,2−ジメチル−1,3−プロピレン基の割合21質量%)を調製した。
下記実施例及び比較例で得られた湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤の加熱溶融粘度及びイソシアネート基含有量は、下記方法で測定した。
[加熱溶融粘度の測定方法]
湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤を125℃で加熱溶融させたときの溶融粘度をICI型コーンプレート粘度計(ICI社製、コーン直径:19.5mm、コーン角度:2.0°)を用いて測定した。
[イソシアネート基含有量(質量%)の測定方法]
各ウレタンプレポリマーに過剰のアミンを添加することで、ウレタンプレポリマーが有するイソシアネート基とジブチルアミンとを反応させた後、残ったアミンを塩酸で滴定する、いわゆる逆滴定法により測定した。
《実施例1》
2リットル4ツ口フラスコ内でポリカプロラクトンポリオール(a1−1、ダイセル化学工業株式会社製「プラクセル H7」、数平均分子量70000)80質量部、長鎖脂肪族ポリエステルポリオール(a2−1)240質量部、脂肪族ポリエステルポリオール(a3−1)120質量部、常温で液状のポリオール(a4−1)200質量部、常温で液状のポリオール(a4−2)10質量部、及び芳香族ポリエステルポリオール(a5−1)150質量部を混合した後、100℃で減圧加熱することで4ツ口フラスコ内の全量に対する水分が0.05質量%となるまで脱水した。
次いで、70℃に冷却された前記4ツ口フラスコに、4,4'−ジフェニルメタンジイソシアネートを116質量部とポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート(商品名MR−400、日本ポリウレタン工業株式会社製)を17質量部加え、イソシアネート基含有量が一定となるまで100℃で約3時間反応させることによってウレタンプレポリマー1を調製した。
次いで、U−CAT660M(2,2’−ジモルホリノジエチルエーテル、サンアプロ株式会社製)を0.9質量部加え均一になるまで攪拌することによって、湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤1(125℃での加熱溶融粘度23000mPa・s、イソシアネート基含有量2.7質量%)を調製した。
《実施例2》
2リットル4ツ口フラスコ内でポリカプロラクトンポリオール(a1−1、ダイセル化学工業株式会社製「プラクセル H7」、数平均分子量70000)80質量部、長鎖脂肪族ポリエステルポリオール(a2−1)240質量部、脂肪族ポリエステルポリオール(a3−1)120質量部、常温で液状のポリオール(a4−1)300質量部、常温で液状のポリオール(a4−2)5質量部、及び芳香族ポリエステルポリオール(a5−1)100質量部を混合した後、100℃で減圧加熱することで4ツ口フラスコ内の全量に対する水分が0.05質量%となるまで脱水した。
次いで、70℃に冷却された前記4ツ口フラスコに、4,4'−ジフェニルメタンジイソシアネートを130質量部とポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート(商品名MR−400、日本ポリウレタン工業株式会社製)を10質量部加え、イソシアネート基含有量が一定となるまで100℃で約3時間反応させることによってウレタンプレポリマー2を調製した。
次いで、U−CAT660M(2,2’−ジモルホリノジエチルエーテル、サンアプロ株式会社製)を1.0質量部加え均一になるまで攪拌することによって、湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤2(125℃での加熱溶融粘度15000mPa・s、イソシアネート基含有量2.9質量%)を調製した。
《実施例3》
2リットル4ツ口フラスコ内でポリカプロラクトンポリオール(a1−1、ダイセル化学工業株式会社製「プラクセル H7」、数平均分子量70000)120質量部、長鎖脂肪族ポリエステルポリオール(a2−1)200質量部、脂肪族ポリエステルポリオール(a3−1)80質量部、常温で液状のポリオール(a4−1)350質量部、常温で液状のポリオール(a4−2)5質量部、及び芳香族ポリエステルポリオール(a5−1)100質量部を混合した後、100℃で減圧加熱することで4ツ口フラスコ内の全量に対する水分が0.05質量%となるまで脱水した。
次いで、70℃に冷却された前記4ツ口フラスコに、4,4'−ジフェニルメタンジイソシアネートを120質量部とポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート(商品名MR−400、日本ポリウレタン工業株式会社製)を15質量部加え、イソシアネート基含有量が一定となるまで100℃で約3時間反応させることによってウレタンプレポリマー3を調製した。
次いで、U−CAT660M(2,2’−ジモルホリノジエチルエーテル、サンアプロ株式会社製)を1.0質量部加え均一になるまで攪拌することによって、湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤3(125℃での加熱溶融粘度25000mPa・s、イソシアネート基含有量2.8質量%)を調製した。
《実施例4》
2リットル4ツ口フラスコ内でポリカプロラクトンポリオール(a1−1、ダイセル化学工業株式会社製「プラクセル H7」、数平均分子量70000)100質量部、長鎖脂肪族ポリエステルポリオール(a2−1)150質量部、脂肪族ポリエステルポリオール(a3−1)150質量部、常温で液状のポリオール(a4−1)200質量部、常温で液状のポリオール(a4−2)5質量部、及び芳香族ポリエステルポリオール(a5−1)100質量部を混合した後、100℃で減圧加熱することで4ツ口フラスコ内の全量に対する水分が0.05質量%となるまで脱水した。
次いで、70℃に冷却された前記4ツ口フラスコに、4,4'−ジフェニルメタンジイソシアネートを100質量部とポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート(商品名MR−400、日本ポリウレタン工業株式会社製)を15質量部加え、イソシアネート基含有量が一定となるまで100℃で約3時間反応させることによってウレタンプレポリマー4を調製した。
次いで、U−CAT660M(2,2’−ジモルホリノジエチルエーテル、サンアプロ株式会社製)を1.0質量部加え均一になるまで攪拌することによって、湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤4(125℃での加熱溶融粘度21000mPa・s、イソシアネート基含有量2.8質量%)を調製した。
《実施例5》
2リットル4ツ口フラスコ内でポリカプロラクトンポリオール(a1−1、ダイセル化学工業株式会社製「プラクセル H7」、数平均分子量70000)120質量部、長鎖脂肪族ポリエステルポリオール(a2−2)200質量部、脂肪族ポリエステルポリオール(a3−1)80質量部、常温で液状のポリオール(a4−1)350質量部、常温で液状のポリオール(a4−2)5質量部、及び芳香族ポリエステルポリオール(a5−1)100質量部を混合した後、100℃で減圧加熱することで4ツ口フラスコ内の全量に対する水分が0.05質量%となるまで脱水した。
次いで、70℃に冷却された前記4ツ口フラスコに、4,4'−ジフェニルメタンジイソシアネートを120質量部とポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート(商品名MR−400、日本ポリウレタン工業株式会社製)を15質量部加え、イソシアネート基含有量が一定となるまで100℃で約3時間反応させることによってウレタンプレポリマー5を調製した。
次いで、U−CAT660M(2,2’−ジモルホリノジエチルエーテル、サンアプロ株式会社製)を1.0質量部加え均一になるまで攪拌することによって、湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤5(125℃での加熱溶融粘度21000mPa・s、イソシアネート基含有量2.7質量%)を調製した。
《実施例6》
2リットル4ツ口フラスコ内でポリカプロラクトンポリオール(a1−1、ダイセル化学工業株式会社製「プラクセル H7」、数平均分子量70000)100質量部、長鎖脂肪族ポリエステルポリオール(a2−1)150質量部、脂肪族ポリエステルポリオール(a3−1)200質量部、常温で液状のポリオール(a4−1)250質量部、常温で液状のポリオール(a4−2)5質量部を混合した後、100℃で減圧加熱することで4ツ口フラスコ内の全量に対する水分が0.05質量%となるまで脱水した。
次いで、70℃に冷却された前記4ツ口フラスコに、4,4'−ジフェニルメタンジイソシアネートを90質量部とポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート(商品名MR−400、日本ポリウレタン工業株式会社製)を23質量部加え、イソシアネート基含有量が一定となるまで100℃で約3時間反応させることによってウレタンプレポリマー6を調製した。
次いで、U−CAT660M(2,2’−ジモルホリノジエチルエーテル、サンアプロ株式会社製)を0.8質量部加え均一になるまで攪拌することによって、湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤6(125℃での加熱溶融粘度18000mPa・s、イソシアネート基含有量2.7質量%)を調製した。
《比較例1》
2リットル4ツ口フラスコ内でポリカプロラクトンポリオール(a1’−1、ダイセル化学工業株式会社製「プラクセル H1」、数平均分子量10000)80質量部、長鎖脂肪族ポリエステルポリオール(a2−1)240質量部、長鎖脂肪族ポリエステルポリオール(a3−1)120質量部、常温で液状のポリオール(a4−1)200質量部、常温で液状のポリオール(a4−2)10質量部、及び芳香族ポリエステルポリオール(a5−1)150質量部を混合した後、100℃で減圧加熱することで4ツ口フラスコ内の全量に対する水分が0.05質量%となるまで脱水した。
次いで、70℃に冷却された前記4ツ口フラスコに、4,4'−ジフェニルメタンジイソシアネートを125質量部とポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート(商品名MR−400、日本ポリウレタン工業株式会社製)を25質量部加え、イソシアネート基含有量が一定となるまで100℃で約3時間反応させることによってウレタンプレポリマー7を調製した。
次いで、U−CAT660M(2,2’−ジモルホリノジエチルエーテル、サンアプロ株式会社製)を0.9質量部加え均一になるまで攪拌することによって、湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤7(125℃での加熱溶融粘度9500mPa・s、イソシアネート基含有量3.3質量%)を調製した。
《比較例2》
2リットル4ツ口フラスコ内でポリカプロラクトンポリオール(a1’−2、ソルベイ社製「CAPA6400」、数平均分子量40000)80質量部、長鎖脂肪族ポリエステルポリオール(a2−1)240質量部、長鎖脂肪族ポリエステルポリオール(a3−1)120質量部、常温で液状のポリオール(a4−1)200質量部、常温で液状のポリオール(a4−2)10質量部、及び芳香族ポリエステルポリオール(a5−1)150質量部を混合した後、100℃で減圧加熱することで4ツ口フラスコ内の全量に対する水分が0.05質量%となるまで脱水した。
次いで、70℃に冷却された前記4ツ口フラスコに、4,4'−ジフェニルメタンジイソシアネートを95質量部とポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート(商品名MR−400、日本ポリウレタン工業株式会社製)を10質量部加え、イソシアネート基含有量が一定となるまで100℃で約3時間反応させることによってウレタンプレポリマー8を調製した。
次いで、U−CAT660M(2,2’−ジモルホリノジエチルエーテル、サンアプロ株式会社製)を0.8質量部加え均一になるまで攪拌することによって、湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤8(125℃での加熱溶融粘度17000mPa・s、イソシアネート基含有量2.0質量%)を調製した。
《比較例3》
2リットル4ツ口フラスコ内でポリカプロラクトンポリオール(a1’−3、ソルベイ社製「CAPA6500」、数平均分子量50000)80質量部、長鎖脂肪族ポリエステルポリオール(a2−1)240質量部、長鎖脂肪族ポリエステルポリオール(a3−1)120質量部、常温で液状のポリオール(a4−1)200質量部、常温で液状のポリオール(a4−2)10質量部、及び芳香族ポリエステルポリオール(a5−1)150質量部を混合した後、100℃で減圧加熱することで4ツ口フラスコ内の全量に対する水分が0.05質量%となるまで脱水した。
次いで、70℃に冷却された前記4ツ口フラスコに、4,4'−ジフェニルメタンジイソシアネートを120質量部とポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート(商品名MR−400、日本ポリウレタン工業株式会社製)を15質量部加え、イソシアネート基含有量が一定となるまで100℃で約3時間反応させることによってウレタンプレポリマー9を調製した。
次いで、U−CAT660M(2,2’−ジモルホリノジエチルエーテル、サンアプロ株式会社製)を0.9質量部加え均一になるまで攪拌することによって、湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤9(125℃での加熱溶融粘度17000mPa・s、イソシアネート基含有量2.6質量%)を調製した。
《比較例4》
2リットル4ツ口フラスコ内でポリカプロラクトンポリオール(a1−1、ダイセル化学工業株式会社製「プラクセル H7」、数平均分子量70000)80質量部、常温で液状のポリオール(a4−1)320質量部、常温で液状のポリオール(a4−2)130質量部、及び芳香族ポリエステルポリオール(a5−1)270質量部を混合した後、140℃で減圧加熱することで4ツ口フラスコ内の全量に対する水分が0.05質量%となるまで脱水した。
次いで、70℃に冷却された前記4ツ口フラスコに、4,4'−ジフェニルメタンジイソシアネートを115質量部とポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート(商品名MR−400、日本ポリウレタン工業株式会社製)を15質量部加え、イソシアネート基含有量が一定となるまで100℃で約3時間反応させることによってウレタンプレポリマー10を調製した。
次いで、U−CAT660M(2,2’−ジモルホリノジエチルエーテル、サンアプロ株式会社製)を0.9質量部加え均一になるまで攪拌することによって、湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤10を調製した。しかし、未溶解のポリカプロラクトンポリオールと思われる大きな異物が存在し、均一塗布可能な湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤を得ることが出来なかった。
《比較例5》
2リットル4ツ口フラスコ内でポリカプロラクトンポリオール(a1−1、ダイセル化学工業株式会社製「プラクセル H7」、数平均分子量70000)80質量部、長鎖脂肪族ポリエステルポリオール(a2−1)360質量部、常温で液状のポリオール(a4−1)200質量部、常温で液状のポリオール(a4−2)10質量部、及び芳香族ポリエステルポリオール(a5−1)150質量部を、140℃で2時間混合することによりポリカプロラクトンポリオールが溶解させた。続いて100℃で減圧加熱することで4ツ口フラスコ内の全量に対する水分が0.05質量%となるまで脱水した。
次いで、70℃に冷却された前記4ツ口フラスコに、4,4'−ジフェニルメタンジイソシアネートを115質量部とポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート(商品名MR−400、日本ポリウレタン工業株式会社製)を20質量部加え、イソシアネート基含有量が一定となるまで100℃で約3時間反応させることによってウレタンプレポリマー11を調製した。
次いで、U−CAT660M(2,2’−ジモルホリノジエチルエーテル、サンアプロ株式会社製)を0.9質量部加え均一になるまで攪拌することによって、湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤11(125℃での加熱溶融粘度11000mPa・s、イソシアネート基含有量2.7質量%)を調製した。
《比較例6》
2リットル4ツ口フラスコ内でポリカプロラクトンポリオール(a1−1、ダイセル化学工業株式会社製「プラクセル H7」、数平均分子量70000)80質量部、長鎖脂肪族ポリエステルポリオール(a3−1)360質量部、常温で液状のポリオール(a4−1)200質量部、常温で液状のポリオール(a4−2)10質量部、及び芳香族ポリエステルポリオール(a5−1)150質量部を混合した後、100℃で減圧加熱することで4ツ口フラスコ内の全量に対する水分が0.05質量%となるまで脱水した。
次いで、70℃に冷却された前記4ツ口フラスコに、4,4'−ジフェニルメタンジイソシアネートを115質量部とポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート(商品名MR−400、日本ポリウレタン工業株式会社製)を20質量部加え、イソシアネート基含有量が一定となるまで100℃で約3時間反応させることによってウレタンプレポリマー12を調製した。
次いで、U−CAT660M(2,2’−ジモルホリノジエチルエーテル、サンアプロ株式会社製)を0.9質量部加え均一になるまで攪拌することによって、湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤12(125℃での加熱溶融粘度16000mPa・s、イソシアネート基含有量2.8質量%)を調製した。
前記接着剤の諸物性は、下記の方法に従って行った。
[低温作業環境下における造作部材の作製]
温度5℃、相対湿度30%の低温環境下、溶融装置(ノードソン株式会社製、MC−12)を用いて、実施例及び比較例で得られた各湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤を、それぞれ110℃の温度で1時間溶融させた。次に、表面には木目模様が印刷され、裏面にはプライマー処理が施された厚さ180μmのポリプロピレンからなるシートを、プロフィールラミネーターPL−300−PUR(株式会社丸仲鐵工所製PURラッピング機)を用いて、40m/分の速度で供給し、加熱溶融状態の各湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤を、120℃に温度調節したTダイコーター(ノードソン株式会社製、EP51)で、40μmの厚さとなるように前記ポリプロピレンからなるシートの裏面に塗布し、直ちに図1に示すMDF(ミディアムデンシティファイバーボード)からなる基材の形状に沿って貼り合わせ、圧着ローラーで圧着した。次いで、前記圧着物を温度23℃及び相対湿度65%の環境下で24時間養生することによって、造作部材を得た。得られたそれぞれの造作部材の接着状態及び常態接着強度等を、下記の評価方法に従い評価した。
[高温作業環境下における造作部材の作製]
作業環境温度を、「温度5℃、相対湿度30%」から「温度35℃、相対湿度30%」に変更する以外は、前記[低温作業環境下における造作部材の作製]の記載と同様の方法で造作部材を製造した。得られたそれぞれの造作部材の接着状態及び常態接着強度等を、下記の評価方法に従い評価した。
[接着状態]
前記方法で得られた造作部材の溝部や逆R部、即ち図1に示す基材の逆R部(1)及び溝部(2)に相当する部分における前記シートの膨れや剥離の有無を目視で評価した。
○:膨れ、剥離等の異常がない。
△:一部に膨れ、剥離等の異常が見られる。
×:全面にわたって膨れ、剥離等の異常が見られる。
[常態接着強度の評価方法]
前記方法で得られた造作部材の平面部、即ち図1で示す基材の平面部(3)に相当する部分を用いて180°剥離試験を行い、その剥離強度を評価した。前記180°剥離試験は、同環境下で引張試験器(株式会社今田製作所社製 STD−201NA)を用いて引張速度200mm/分の条件で行った。湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤に求められる常態接着強度としては、使用する用途によって異なるものの、概ね20N/25mm以上であれば、建築部材用途に使用するうえで十分な性能であるとされている。
Figure 0005292891
表2中の「4,4’−MDI」は、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートを表し、「UCAT−660M」は、サンアプロ株式会社製の2,2’−ジモルホリノジエチルエーテルを表し、「MR−400」は日本ポリウレタン工業株式会社製のポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートを表す。
Figure 0005292891
表3中の「4,4’−MDI」は、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートを表し、「UCAT−660M」は、サンアプロ株式会社製の2,2’−ジモルホリノジエチルエーテルを表し、「MR−400」は日本ポリウレタン工業株式会社製のポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートを表す。
基材の模式図を示す。

Claims (7)

  1. 65000以上の数平均分子量を有するポリカプロラクトンポリオール(a1)と下記一般式(I)で示される長鎖脂肪族ポリエステルポリオール(a2)と下記一般式(II)で示される脂肪族ポリエステルポリオール(a3)と常温で液状の脂肪族ポリオール(a4)とを含有するポリオール(A)、及びポリイソシアネート(B)を反応させて得られるウレタンプレポリマーを含有してなる湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤であり、前記ウレタンプレポリマーが、前記ポリオール(A)と前記ポリイソシアネート(B)との全量100質量部に対して、前記ポリカプロラクトンポリオール(a1)を1〜20質量部、前記一般式(I)で示される長鎖脂肪族ポリエステルポリオール(a2)を5〜40質量部、前記一般式(II)で示される脂肪族ポリエステルポリオール(a3)を2〜50質量部、前記常温で液状の脂肪族ポリオール(a4)を10〜40質量部含有するポリオールとポリイソシアネート(B)とを反応させて得られるものであることを特徴とする湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤。
    Figure 0005292891
    (一般式(I)中、R及びRは、それぞれ炭素数が偶数の直鎖のアルキレン基であり、かつR及びRの有する炭素数の合計が12以上である。nは1〜40である。)
    Figure 0005292891
    (一般式(II)中、R及びRは、それぞれ炭素数が偶数の直鎖のアルキレン基であり、かつR及びRの有する炭素数の合計が8または10である。nは1〜40である。)
  2. 前記ポリカプロラクトンポリオール(a1)が65000〜80000の範囲の数平均分子量を有するものである、請求項1に記載の湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤。
  3. 前記常温で液状の脂肪族ポリオール(a4)が、2,2−ジメチル−1,3−プロピレン基を有する脂肪族ポリエステルポリオール、または、プロピレン構造含有脂肪族ポリエーテルポリオールである、請求項1に記載の湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤。
  4. 前記常温で液状の脂肪族ポリオール(a4)が、3000〜7000の範囲の数平均分子量を有し、かつ2,2−ジメチル−1,3−プロピレン基を有する脂肪族ポリエステルポリオール、または、3000〜7000の範囲の数平均分子量を有するプロピレン構造含有脂肪族ポリエーテルポリオールである、請求項1または2に記載の湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤。
  5. 前記ポリイソシアネート(B)が、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート及び4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、又は、カルボジイミド変性ジフェニルメタンジイソシアネート及び4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートである、請求項1に記載の湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤。
  6. 前記ポリオール(A)が、さらに2,2−ジメチル−1,3−プロピレン基含有芳香族ポリエステルポリオール(a5)を含んでなる、請求項1に記載の湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤。
  7. 基材上に請求項1〜のいずれかに一項に記載の湿気硬化型ポリウレタンホットメルト接着剤からなる接着剤層を有し、前記接着剤層上にシートまたはフィルムからなる層を有する造作部材であって、前記基材が前記接着剤層を介して前記シートまたはフィルムと接着されてなることを特徴とする造作部材。
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