JP6990002B2 - 湿気硬化性1液型接着剤組成物 - Google Patents
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Description
したがって、本発明は高い親水性を有し、低塗布量でも最終接着強度の強い湿気硬化性1液型組成物を提供することを目的とする。
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るポリウレタンプレポリマー、及び親水性付与剤を含む、湿気硬化性1液型接着剤組成物であって、
前記組成物は、
前記親水性付与剤を組成物全体に対して5~20質量%含み、
前記湿気硬化性1液型接着剤組成物を湿気硬化させて得られる樹脂と水との接触角が50°以下であり、
湿気硬化性1液型接着剤組成物である。
本発明(2)は、
前記親水性付与剤が、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、脂肪酸エステルアルコキシレート、ポリエチレングリコールアルキルエーテルのいずれかの群から、少なくとも1つ以上選択さている、前記発明(1)の湿気硬化性1液型接着剤組成物である。
本発明(3)は、
前記親水性付与剤が、下式(1)~(4)のいずれかで表される化合物からなる群より選択される1つ以上の非イオン性化合物であり、
下式(1)~(4)中、
R1、R2、R3、R4、R5が、炭素数が8以上のアルキル鎖であり、
R6、R7及びR8が、炭素数が20以下のアルキル鎖であり、
R9が、炭素数が20以下のアルキル鎖であって、
R1~R9は、水酸基、カルボキシル基、スルホニル基アミノ基、エポキシ基、並びに、カルボキシル基又はするホニル基の酸無水物、を含有しない、非イオン性化合物から少なくとも1つ以上選択されている、前記発明(1)または(2)の湿気硬化性1液型接着剤組成物である。
本発明(4)は、
ポリオールとポリイソシアネートを反応させてイソシアネート末端ポリウレタンプレポリマーを合成する前に、
ポリオールに予め親水性付与剤が、
湿気硬化性1液型接着剤組成物の総質量に対して2~10質量%を配合して合成される、前記発明(1)~(3)の湿気硬化性1液型接着剤組成物である。
1.湿気硬化性1液型接着剤組成物
1-1.原料
1-1-1.プリウレタンプレポリマー
1-1-1-1.ポリオール
1-1-1-2.ポリイソシアネート
1-1-2.添加剤
1-1-2-1.親水性付与剤
1-1-2-2.その他
2.湿気硬化性1液型接着剤組成物の製造方法
3.湿気硬化性1液型接着剤組成物の用途
本発明に係る湿気硬化性1液型接着剤組成物は、イソシアネート末端ポリウレタンプレポリマーをベース樹脂として含む。更に、必要に応じて、接着剤組成物中にその他の成分を含んでいてもよい。このような湿気硬化性1液型接着剤組成物を用いると、溶融状態のポリウレタンプレポリマーが冷却・固化することによる接着性が発現し、更に、未硬化のイソシアネート末端が空気中の水分と反応し、3次元架橋構造を形成することで、より強固な接着性を発現する。
1-1-1.ポリウレタンプレポリマー
ポリイソシアネートを化学量論的に過剰量にしてポリオールと反応させることで、ポリウレタンプレポリマーが得られる。
本発明において用いられるポリオールとしては、例えば、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリエステルエーテルポリオール等が挙げられる。前記ポリオールは、単独で用いてもよく、2種以上を用いてもよい。
例えば、2官能のポリイソシアネートとしては、2,4-トルエンジイソシアネート(2,4-TDI)、2,6-トルエンジイソシアネート(2,6-TDI)、m-フェニレンジイソシネート、p-フェニレ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(4,4’-MDI)、2,4’-ジフェニルメタンジアネート(2,4’-MDI)、2,2’-ジフェニルメタンジイソシアネート(2,2’-MDI)、水素添加MDI、キシリレンジイソシアネート、3,3’-ジメチル-4,4’-ビフェニレンジイソネート、3,3’-ジメトキシ-4,4’-ビフェニレンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート、1,5-ナフタレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート(XDI)、水素添加XDI、テトラメチルキシレンジイソシアネート(TMXDI)、などの芳香族系のもの、シクロヘキサン-1,4-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-4,4’-ジイソシアネート、メチルシクロヘキサンジイソシアネートなどの脂環式のもの、ブタン-1,4-ジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソプロピレンジイソシアネート、メチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネートなどのアルキレン系のもの、3官能以上のポリイソシアネートとしては、1-メチルベンゾール-2,4,6-トリイソシアネート、1,3,5-トリメチルベンゾール-2,4,6-トリイソシアネート、ビフェニル-2,4,4’-トリイソシアネート、ジフェニルメタン-2,4,4’-トリイソシアネート、メチルジフェニルメタン-4,6,4’-トリイソシアネート、4,4’-ジメチルジフェニルメタン-2,2’,5,5’テトライソシアネート、トリフェニルメタン-4,4’,4”-トリイソシアネート、ポリメリックMDI、リジンエステルトリイソシアネート、1,3,6-ヘキサメチレントリイソシアネート、1,6,11-ウンデカントリイソシアネート、ビシクロヘプタントリイソシアネート、1,8-ジイソシアナトメチルオクタン等及びこれら変性体、誘導体等が挙げられる。
1-1-2-1.親水性付与剤
親水性付与剤は、ポリウレタンプレポリマー、又は、湿気硬化性1液型接着剤組成物に親水性を付与するための成分であれば特に限定されない。例えば1分子中に1つ以上の親水基を有する化合物などが挙げられ、親水基としては、水酸基、カルボキシル基、アミノ基、スルホン基、ポリオキシエチレン基などが挙げられる。
ポリウレタンプレポリマー、又は、湿気硬化性1液型接着剤組成物は、本発明の目的を損なわない範囲で、上述した各成分以外に、必要に応じて、各種の添加剤を含有することができる。添加剤としては、例えば、充填剤、可塑剤、顔料、染料、老化防止剤、酸化防止剤、帯電防止剤、難燃剤、接着性付与剤、抗菌剤、光安定剤、安定剤、分散剤、溶剤等が挙げられる。
湿気硬化性1液型接着剤の製造方法は、公知の方法であればよく、製造された湿気硬化性1液型接着剤が本発明の目的を損なわない限りにおいて、特に限定されない。
例えば、(1)所定量のポリイソシアネートの入った反応容器に、所定量のポリオールを滴下した後に加熱し、前記ポリイソシアネートの有するイソシアネート基が、前記ポリオールの有する水酸基に対して過剰となる条件で反応させ、ポリウレタンプレポリマーを調整する、(2)前記ポリウレタンプレポリマーに親水性付与剤を所定量滴下し、撹拌することで湿気硬化性1液型接着剤組成物を製造する方法が挙げられる。前記反応は通常50~120℃、好ましくは60~100℃の温度で行われる。反応時間は通常1~15時間である。
本発明による湿気硬化性1液型接着剤は、接着剤、シーリング材、プライマー、塗料、コーティング剤などの用途に好適であるが、親水性を必要とされる被着体に用いる接着剤として、より好適である。特に、使い捨てオムツ、生理用ナプキンなどの、急速に吸液する必要がある被着体の接合に適している。
そして、前記被着体は、しかるべき粘度の液体等を分離吸収する吸収体である。例えば使い捨てオムツにおいて、前記吸収体は、中間層として、その一方の表面に液体透過層であるトップシートを、その反対側の表面に、液体漏洩防止シート、または、防水バックシート等を、積層して構成される。前記湿気硬化性1液型接着剤は、前記トップシートと中間層との界面、及び/または、前記液体漏洩防止シート等と中間層との界面に塗布される。なお、中間層は、透水するよう、例えばドット状、螺旋旋回状、ストライプ状等のパターンで設けられる。
このとき、スプレーによる塗布を好適とするためには、前記湿気硬化性1液型接着剤組成物の粘度としては、低温における適度なオープンタイムと防湿性能とを両立するうえで、140℃における溶融粘度が50000mPa・s以下である。なお、前記140℃における溶融粘度は、JIS Z8803-2011に従って、B型粘度計で測定することができる。
・ポリオールA : ポリテトラメチレンアジペート、分子量2000
・ポリオールB : ポリヘキサメチレンセバケート、分子量2000
・ポリオールC : ポリヘキサメチレンドデカネート、分子量2000
・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(MDI)
・親水性付与剤A: ポリオキシエチレンステアリン酸トリグリセリド
・親水性付与剤B: ポリオキシエチレンジオレート
・親水性付与剤C: ポリオキシエチレンドデシル酸メチルエーテル
・親水性付与剤D: ポリオキシエチレンジエチルエーテル
実施例1から比較例3の湿気硬化性1液型接着剤組成物の調製方法を示す。尚、各組成物の配合量を表1に示した。(1)反応容器に表1に示した所定量のイソシアネートを入れ、所定量のポリオールを滴下したのち、60℃に加熱し、5時間反応させたのち、親水性付与剤を所定量添加し、撹拌して調製した。
下記評価方法による測定結果を表1に示す。
・NCO基含有率
調製した各湿気硬化性1液型接着剤組成物のNCO基含有率は、JIS K1603-2007のトルエン/ジブチルアミン・塩酸法に従って測定されたものを示す。
・接触角
調製した各湿気硬化性1液型接着剤組成物をガラス製のプレパラート上に塗布し、24時間放置して、完全に硬化したさせたものを評価用試料とした。接触角は接触角計(協和界面科学社製:CA-D)を用いて、水に対する接触角を測定した。なお測定方法は、JIS K6768:1999に準拠した。
・吸水速度
100mm×100mm×5mmtの大きさのウレタンフォームの表面全体に、調製した各湿気硬化性1液型接着剤組成物をスプレー状に塗布し(塗布温度:120℃、塗布量:10g/m2、ノズル径:1mm、吐出圧力:0.01Pa)、100mm×100mm×100μmのポリプロピレン不織布を重ね合わせ、25℃雰囲気下で24時間放置したものを測定試料とした。測定試料の不織布を上面して、内径50mmの円柱管を試料の不織布表面対し垂直に固定した。青色インクで着色した水を20mL秤量し、前記円柱管の内側に注ぎ込み、円柱管上方から着色した水が試験試料に完全に吸収される(不織布表面から着色した水が見えなくなるまでの)時間を測定した。
なお、吸水時間が、3秒未満のものを○、3秒以上10秒未満のものを△、10秒以上のものを×として評価した。
・接着強度
調製した各湿気硬化性1液型接着剤組成物の溶融粘度は、材料試験機(エーアンドディー社製:テンシロンRAC-1150A)を用いて測定した。測定は、JIS K6854-3:1999に従って実施した。前記接着剤組成物を長さ100mm×幅25mm×厚さ100μmのポリプロピレン不織布に25mm幅でスプレー状に塗布(塗布温度140℃、塗布量10g/m2)し、同じ大きさの綿布を貼り合わせた後25℃雰囲気下で24時間放置したものを測定試料とした。
評価の結果、本発明の各湿気硬化性1液型接着剤組成物は、良好な親水性を示し、親水性接着剤として、少量でも十分な接着強度を有することが理解できる。
実施例1~6では、接触角度が20~35°の範囲にあって、かつ接着強度が、2.1~3.2N/25mmであることがわかる。
比較例1~3では、親水性付与剤が未添加であって、接触角度が高く、着色水の吸収に時間がかかった。比較例4及び5では、親水性付与剤の添加量が上下限値から外れており、比較例4では吸水速度が遅くなり、比較例5では吸水速度は良好だが、著しく接着強度が低下した。
Claims (3)
- ポリウレタンプレポリマーをベース樹脂として含む湿気硬化性1液型接着剤組成物であって、
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るイソシアネート末端ポリウレ
タンプレポリマーと、
イソシアネートと反応し得る官能基を含有しない親水性付与剤と、
を含み、
前記湿気硬化性1液型接着剤組成物の全質量に対する前記親水性付与剤の含有率が5~
20質量%であり、
前記湿気硬化性1液型接着剤組成物を湿気硬化させて得られる樹脂と水との接触角が5
0°以下であり、
前記親水性付与剤が、下式(1)~(4)のいずれかで表される化合物からなる群より
選択される1つ以上の非イオン性化合物であり、
下式(1)~(4)中、
R 1 、R 2 、R 3 、R 4 及びR 5 が、炭素数が8以上のアルキル鎖であり、
R 6 、R 7 及びR 8 が、炭素数が20以下のアルキル鎖であり、
R 9 が、炭素数が20以下のアルキル鎖であって、
R 1 ~R 9 は、水酸基、カルボキシル基、スルホン基、アミノ基、エポキシ基、並びに、カルボキシル基又はスルホニル基の酸無水物基、を含有しない、湿気硬化性1液型接着剤組成物。
- 前記親水性付与剤が、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、脂肪酸エステルアルコキシ
レート、ポリエチレングリコールアルキルエーテルからなる群より選択される1つ以上の
化合物である請求項1の湿気硬化性1液型接着剤組成物。 - 請求項1または2に記載の湿気硬化性1液型接着剤組成物の製造方法であって、
前記湿気硬化性1液型接着剤組成物に最終的に含まれる前記親水性付与剤のうち、湿気
硬化性1液型接着剤組成物の総重量に対して2~10質量%に相当する量の前記親水性付
与剤を、ポリオールおよびポリイソシアネートに対して配合する第1の配合工程と、
前記親水性付与剤の存在下で、前記ポリオールと前記ポリイソシアネートとを反応させ
てイソシアネート末端ポリウレタンプレポリマーを合成する工程と、
前記湿気硬化性1液型接着剤組成物全体に対して5~20質量%の前記親水性付与剤を
含むように、前記親水性付与剤の残量をさらに添加する第2の配合工程と、
を備える湿気硬化性1液型接着剤組成物の製造方法。
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