JP7261287B2 - ジイソシアネートモノマー含量が低いイソシアネート基含有ポリマー - Google Patents

ジイソシアネートモノマー含量が低いイソシアネート基含有ポリマー Download PDF

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Description

本発明は、湿分硬化型ポリウレタン組成物のための、低いモノマーレベルを有するポリマー、並びに弾性接着剤、シーラント、及びコーティングとしてのそれらの使用に関する。
イソシアネート基の湿分又は水分との反応により架橋し、硬化してエラストマーを与えるポリウレタン組成物は、特には、建設業及び製造業における弾性接着剤、シーラント、又はコーティングとして、たとえば、集成体において要素を接着させるため、接続部を充填するため、フロアコーティングとして、或いは屋根シールとして使用される。それらが良好な接着性及び弾性を有しているために、たとえば振動や温度の変動からもたらされる、基材に作用する力を、穏やかに減衰させたり、緩衝させたりすることができる。
そのようなポリウレタン組成物には、バインダーとしての、イソシアネート基を含むポリマーが含まれるが、それらは、ポリオールとモノマー性ジイソシアネートとを反応させることによって調製される。そのようにして得られたポリマーには、鎖伸長反応が原因の、典型的には1重量%~3重量%の範囲の、残存モノマー性ジイソシアネート含量が含まれる。モノマー性ジイソシアネートは、潜在的に、健康にとっては有害である。0.1重量%以上の濃度のモノマー性ジイソシアネートを含む配合物は、そのラベル及びデータシートには、有害マーク(hazard symbol)と警告文(warning message)とを付けなければならず、そしていくつかの国では、販売及び使用についての規制がとられている。
モノマー性ジイソシアネート含量が低い、イソシアネート基を含むポリマーのために、各種のアプローチが取られている。一つの経路では、ポリマー調製の際に、モノマー性ジイソシアネートを不足状態で使用する。しかしながら、これにより、高度に鎖伸長されたポリマーがもたらされ、それは極めて高い粘度を有するので、その生成物の貯蔵安定性及び加工性が問題となる。
また別の経路では、対称性のモノマー性ジイソシアネートを非対称性のものに、たとえばジフェニルメタン4,4’-ジイソシアネートを、ジフェニルメタン2,4’-ジイソシアネート又はトリレン2,4-ジイソシアネートに置き換えて、鎖伸長反応の進行を遅らせ、それによって、そのポリマーの粘度をより低くしようとする。しかしながら、このようにして調製したイソシアネート基を含むポリマーは、反応性が非常に低い。それによって、硬化が遅くなり、その生成物によって達成される機械的強度が、対称性のジイソシアネートをベースとするものに比較して、顕著に低下する。
さらなる経路では、イソシアネート基を含むポリマーを、官能性化合物たとえばメルカプトシラン、アミノシラン、又はヒドロキシアルジミンと、部分的に反応させる。そのようにして得られた反応生成物は、しかしながら、異なった架橋特性と顕著に高い粘度とを有し、貯蔵安定性及び加工性が極めて限定される。
欧州特許第2,439,219号明細書には、モノマー性ジイソシアネート含量を低下させるために、表面アミノ基を有する二酸化ケイ素を使用することが記載されている。しかしながら、そのような特殊な二酸化ケイ素は、高価であり、同様に高い粘度をもたらす。
生成物の性質の点で、モノマー性ジイソシアネート含量が低い、イソシアネート基を含むポリマーへの、最も魅力のある経路は、ポリマーを調製する際にモノマー性ジイソシアネートを過剰に使用し、次いで、未転化のモノマー性ジイソシアネートの大部分を、適切な分離方法、特には蒸留の手段によって除去する方法である。このプロセスからのポリマーは、比較的低い粘度と、低い残存モノマー性ジイソシアネート含量とを有している。この経路は、低分子量のモノマー性ジイソシアネートたとえばヘキサンジイソシアネートを用いて実施する場合には、特に容易である。しかしながら、この経路で調製されたポリマーはまた、その生成物が欠点を有していて、特に、硬化が遅く、基材に対する接着性の確立に欠陥があり、そして硬化の後での弾性が低い。
芳香族モノマー性ジイソシアネートをベースとするポリマーは、弾性接着剤、シーラント、及びコーティングには特に好適であるが、その理由は、それらによって、早い硬化と共に、高い伸長性及び弾性が組み合わさって高い強度が得られるからである。ジフェニルメタン4,4’-ジイソシアネートが、特に良好な結果を与える。しかしながら、このものは、蒸気圧が低いために、特に高分子量のポリマーから蒸留の手段によって除去するのは、特に困難である。
イソシアネート基を含み、蒸留の手段によって低減されたモノマーレベルを有する、芳香族モノマー性ジイソシアネートをベースとするポリマーは、たとえば米国特許第5,703,193号明細書からも公知であり、そこでは、ポリ(1,4-ブチレンオキシ)ジオールをベースとし、そして約1000~2000g/molの平均分子量を有するポリマーを、100℃で硬化剤としてのブタン-1,4-ジオールを用いて硬化させてエラストマーを得ており、或いは、国際公開第2011/051019号パンフレットからも公知であって、そこでは、約400~1000g/molの平均分子量を有するプロピレングリコールジオールをベースとするポリマーを、ブナ材のための湿分硬化型接着剤として使用している。しかしながら、そのような短鎖の直鎖状ポリマーは、高い伸長性と弾性とを有する湿分硬化型ポリウレタン組成物で使用するには適していない。
欧州特許第1,237,967号明細書には、モノマーを除去した、ジフェニルメタン4,4’-ジイソシアネートをベースとする、幾分より長い鎖の直鎖状ポリマーが開示されている。実施例7においては、3000g/molの平均分子量を有するポリエーテルジオールを、過剰のジフェニルメタン4,4’-ジイソシアネートと反応させ、蒸留の手段によりモノマーの大部分を除去しているし、実施例24では、芳香族ジアミンを用いて100℃で硬化させている。しかしながら、湿分を用いて硬化させると、このポリマーでは、不十分な伸長性及び弾性しか得られない。
米国特許第5,821,316号明細書においては、実施例5で、3000g/molの平均分子量を有するポリエーテルトリオールを含むポリオール混合物を、トリレンジイソシアネートと反応させ、蒸留の手段によってモノマーの大部分を除去し、そして芳香族ジアミンを用いて75℃で硬化させている。しかしながら、湿分を用いて硬化させると、このポリマーは、極めてゆっくりとしか硬化せず、同様に、不十分な伸長性及び弾性しか得られない。
欧州特許第1,746,117号明細書では、表2に、モノマーを除去し、2.0重量%のNCO含量を有する、ジフェニルメタン4,4’-ジイソシアネートと、ポリエーテルトリオール(OH官能価:2.7、OH価:28mgKOH/g)とをベースとするポリマーが開示されている。そのようなポリマーは、原理的には、一成分系弾性ポリウレタンシーラント及び接着剤のためのベースとしては適しているが、それを用いて得ることが可能な製品では、伸長性及び引裂き抵抗性の点で、さらなる改良が必要とされている。
したがって、本発明の目的は、特別な安全処置を必要とすることなく安全に取り扱うことが可能であり、そして多くの国で危険ラベル無しで販売することができ、急速に硬化して、高い伸長性を有する高品質で非粘着性の弾性材料を与え、弾性接着剤、シーラント、及びコーティングとして使用するのに好適な、湿分硬化型ポリウレタン組成物を製造するのに適した、イソシアネート基を含み、低いジイソシアネートモノマー含量を有するポリマーを提供することである。
この目的は、請求項1に記載のポリマーにより、達成される。そのポリマーは、芳香族モノマー性ジイソシアネート、特にはジフェニルメタン4,4’-ジイソシアネートと、2.2~2.6の範囲の平均OH官能価及び25~32mgKOH/gの範囲のOH価を有するポリエーテルトリオールとをベースとしている。それは、1.3~1.9重量%の範囲のNCO含量と、0.5重量%以下のモノマーであるジイソシアネートの含量(モノマー性ジイソシアネート含量)とを有している。
本発明のポリマーにより、極めて低い残存モノマー性ジイソシアネート含量を有し、それによって、特別な安全処置を必要とすることなく安全に取り扱うことが可能であり、そして驚くほどに良好な使用性能を示す湿分硬化型ポリウレタン組成物が可能となる。より詳しくは、それらが極めて良好な加工性を有しているが、そのことは、ペースト状の組成物の場合においては、良好な絞出し性(expressibility)、適用カートリッジを外したときに形成される糸曳きの短さ、及び良好なクリープ抵抗性の点で、そして液状組成物の場合においては、塗布領域全体での良好なレベリング性の点で実証される。それらは、驚くほど長いオープンタイムを有していて、そのため、広い面積の場合及び/又は複雑な形状に対する使用であっても、容易に処理することが可能であるが、それにも関わらず、急速に硬化するので、そのことが、多くの用途で、この組合せを極めて有利なものとしている。市販のラベリングフリー(labeling-free)の製品と比較すると、それらは、驚くほどに高い冷時可撓性、より良好な熱安定性、及びより良好な耐黄変性を有している。イソシアネート基を含み、より高いNCO含量を有するか、及び/又はより高いOH官能価及び/又はより高いOH価を有するポリエーテルトリオールをベースとする相当するポリマーに比較して、それらはさらに、驚くほど高い伸長性と組み合わせて、高い引張強度と驚くほど高い引裂き抵抗性も可能としている。湿分を除いておけば、それらは、驚くべきことには、存在しているポリマーの分子量が高く、そして芳香族イソシアネート基の反応性が高いにも関わらず、良好な貯蔵安定性を有している。
本発明のさらなる態様が、さらなる独立請求項の主題である。本発明の特に好ましい実施態様が、従属請求項の主題である。
本発明は、イソシアネート基を含むポリエーテルウレタンポリマーを提供し、このポリエーテルウレタンポリマーは、以下の点を特徴としている:
- このポリマーが、1.3重量%~1.9重量%の範囲のNCO含量と、
- 0.5重量%以下のモノマーであるジイソシアネートの含量を有していること、
- そして、少なくとも一種のモノマーである芳香族ジイソシアネートと、2.2~2.6の範囲の平均OH官能価及び25~32mgKOH/gの範囲のOH価を有するポリエーテルトリオールとを、少なくとも3/1のNCO/OH比で反応させ、次いで適切な分離方法によって、モノマーである芳香族ジイソシアネートの大部分を除去することにより、このポリマーが得られること。
「モノマー性ジイソシアネート(モノマーであるジイソシアネート)」は、4~15個の炭素原子を有する二価のヒドロカルビル基によって分離された、2個のイソシアネート基を有する有機化合物を指している。
「芳香族」イソシアネート基は、芳香族炭素原子に直接結合されたものを指している。したがって、芳香族イソシアネート基のみを有するイソシアネートは、「芳香族イソシアネート」と呼ばれる。
「脂肪族」イソシアネート基は、脂肪族又は脂環族の炭素原子に直接結合されたものを指している。したがって、脂肪族イソシアネート基のみを有するイソシアネートは、「脂肪族イソシアネート」と呼ばれる。
「モノマー性芳香族ジイソシアネート(モノマーである芳香族ジイソシアネート)」は、芳香族イソシアネート基を有するモノマー性ジイソシアネート(モノマーであるジイソシアネート)を指している。
「ポリエーテルウレタンポリマー」は、繰り返し単位としてエーテル基を有し、それに加えてウレタン基も含むポリマーを指している。
「NCO含量」は、イソシアネート基の含量(単位:重量%)を指している。
「分子量」は、分子又は分子残基のモル質量(単位:g/mol)を指している。「平均分子量」は、オリゴマー性又はポリマー性の分子又は分子残基の多分散混合物の数平均分子量(M)を指している。それは、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)の手段により、標準としてポリスチレンに対して、特には移動相としてテトラヒドロフラン、屈折率検出器を用いて測定する(評価は、200g/molから)。
ある物質又は組成物が、「貯蔵安定性がある(「storage-stable」又は「storable」)」とされるのは、それが、室温で、適切な容器の中で、長期間、典型的には少なくとも3ヶ月を超えて、6ヶ月又はそれ以上まで貯蔵しても、その貯蔵の結果として、その使用についての関連度に対して、その塗布性又は使用特性に何の変化もない場合である。
「室温」は、23℃の温度を指している。
本明細書に記載のすべての業界標準及び基準は、最初の出願日に有効となっている版に関連する。
wt%と略した重量パーセント(重量%)は、特に断らない限り、ある組成物又はある分子の構成成分の、その組成物全体又はその分子全体を基準にした、質量比を指している。「質量(mass)」と「重量(weight)」とは、本明細書においては、同義語として使用されている。
本発明のポリマーは、ポリウレタンプレポリマーと呼ぶことも可能である。
好ましくは、本発明のポリマーが、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)の手段により、ポリスチレン標準に対して、移動相としてテトラヒドロフラン、屈折率検出器を用いて測定して(評価は、200g/molから)、5000~15,000g/molの範囲の平均分子量Mを有しているのが好ましい。
平均分子量は、より好ましくは、5500~12,000g/molの範囲、特には6000~10,000g/molの範囲である。
そのようなポリマーにより、低い粘度、長いオープンタイムと、早い硬化並びに高い弾性及び強度との特に魅力的な組合せを有する、湿分硬化型ポリウレタン組成物が可能となる。
本発明のポリマーは、好ましくは0.3重量%以下、特には0.2重量%以下のモノマー性ジイソシアネート含量を有している。そのようなポリマーは、0.1重量%未満のモノマー性ジイソシアネート含量を有する、弾性接着剤、シーラント、及びコーティングを製造するのに特に適している。それらは、特別な安全処置を必要とすることなく安全に取り扱うことが可能であり、そしてそれにより、多くの国で危険ラベル無しで販売することができる。
好適なモノマー性芳香族ジイソシアネートは、特には、以下のものである:ジフェニルメタン4,4’-ジイソシアネート(任意選択的に、ジフェニルメタン2,4’-及び/又は2,2’-ジイソシアネートの画分を含む)(MDI)、トリレン2,4-ジイソシアネート又はそれとトリレン2,6-ジイソシアネートとの混合物(TDI)、フェニレン1,4-ジイソシアネート(PDI)、2,3,5,6-テトラメチル-1,4-ジイソシアナトベンゼン、ナフタレン1,5-ジイソシアネート(NDI)、又は3,3’-ジメチル-4,4’-ジイソシアナトジフェニル(TODI)。
これらの中でも好ましいのは、ジフェニルメタン4,4’-ジイソシアネート、又はトリレン2,4-ジイソシアネート、又はフェニレン1,4-ジイソシアネートである。
特に好ましいモノマー性芳香族ジイソシアネートは、ジフェニルメタン4,4’-ジイソシアネート(4,4’-MDI)である。この4,4’-MDIは、ジフェニルメタン2,4’-及び/又は2,2’-ジイソシアネートの画分をほんの少量しか含まず、室温では固体であるという品質のものである。それによって、特に、急速な硬化、並びに特に高い強度と組み合わせて高い伸長性及び弾性を有する湿分硬化型ポリウレタン組成物が可能となる。
4,4’-MDIは、好ましくは、蒸留したものであって、少なくとも95%、特には少なくとも97.5%の純度を有している。
この品質の、市場で入手可能なジフェニルメタン4,4’-ジイソシアネートは、たとえば以下のものである:Desmodur(登録商標)44 MC(Covestro製)、又はLupranat(登録商標)MRSS若しくはME(BASF製)、又はSuprasec(登録商標)1400(Huntsman製)。
そのポリエーテルトリオールは、2.2~2.6の範囲の平均OH官能価を有している。それらの製造工程の結果として、市販されているポリエーテルトリオールには、ある含量でモノオールが含まれており、その結果として、それらの平均OH官能価は、典型的には3よりも幾分かは低い。したがって、それらには、典型的には、三官能と単官能の成分が含まれている。
そのポリエーテルトリオールの中に存在する繰り返し単位は、好ましくは、1,2-エチレンオキシ、1,2-プロピレンオキシ、1,3-プロピレンオキシ、1,2-ブチレンオキシ、又は1,4-ブチレンオキシ基である。好ましいのは、1,2-エチレンオキシ、及び/又は1,2-プロピレンオキシ基である。
そのポリエーテルトリオールの中に存在する繰り返し単位が、主として又は全面的に、1,2-プロピレンオキシ基であるのが、より好ましい。より特には、そのポリエーテルトリオールが、全部の繰り返し単位を基準にして、80重量%~100重量%の1,2-プロピレンオキシ基と、0重量%~20重量%の1,2-エチレンオキシ基とを有している。
そのポリエーテルトリオールが、全部の繰り返し単位を基準にして、80重量%~90重量%の1,2-プロピレンオキシ基と、10重量%~20重量%の1,2-エチレンオキシ基とを有しているのが、最も好ましい。この場合、1,2-プロピレンオキシ基と1,2-エチレンオキシ基とはそれぞれ、特に、均質なブロックを形成しており、ポリ(1,2-エチレンオキシ)ブロックが、鎖の末端にある。そのようなポリエーテルトリオールによって、特に急速な硬化及び特に良好な熱安定性を有する湿分硬化型ポリウレタン組成物が可能となる。
そのポリエーテルトリオールは、好ましくは、25~32mgKOH/gの範囲のOH価を有し、そして全部の繰り返し単位を基準にして、80重量%~90重量%の1,2-プロピレンオキシ基及び10重量%~20重量%の1,2-エチレンオキシ基を有している。そのようなポリマーにより、低い粘度、長いオープンタイムと、早い硬化並びに高い弾性及び強度との魅力的な組合せを有する、湿分硬化型ポリウレタン組成物が可能となる。
そのポリエーテルトリオールが、4000~8500g/mol、特には5200~7500g/molの範囲の平均分子量Mを有しているのが好ましい。
そのポリエーテルトリオールが、トリメチロールプロパン、又は特にはグリセロールの手段により開始されているのが好ましい。
そのようなポリエーテルトリオールは、たとえば以下のものとして市場で入手可能である:Desmophen(登録商標)5031 BT(Covestro製)、Voranol(登録商標)5815(Dow製)、又はCaradol(登録商標)ET28-03(Shell製)。
本発明のポリマーは、少なくとも1種のモノマー性芳香族ジイソシアネートとポリエーテルトリオールとを、少なくとも3/1のNCO/OH比で反応させることにより得られる。
NCO/OH比は、好ましくは3/1~10/1の範囲、より好ましくは3/1~8/1の範囲、特には4/1~7/1の範囲である。
その反応は、湿分を排除し、20~160℃、特には40~140℃の範囲の温度で、任意選択的に適切な触媒の存在下に実施するのが好ましい。
反応の後で、その反応混合物の中に残存しているモノマー性ジイソシアネートを、適切な分離方法の手段により除去して、前述の残存含量にまで下げる。
好ましい分離方法は、蒸留法、特には薄膜(thin-film)蒸留又は短流路(short-path)蒸留であり、減圧を適用するのが好ましい。
特に好ましいのが、多段法であって、その場合、モノマー性芳香族ジイソシアネートは、120~200℃の範囲のジャケット温度及び0.001~0.5mbarの圧力で、短流路蒸発器で除去する。
モノマー性芳香族ジイソシアネートとして好ましい、4,4’-MDIの場合においては、蒸留による除去が、特に必要とされる。たとえば、凝縮物が固化してその系を閉塞させるようなことがないようにしなければならない。160~200℃の範囲のジャケット温度で0.001~0.5mbarで運転して、除去したモノマーを40~60℃の範囲で凝縮させるのが好ましい。
モノマー性芳香族ジイソシアネートをポリエーテルトリオールと反応させ、次いで、その反応混合物の中に残存しているモノマー性ジイソシアネートの大部分を、溶媒や共留剤(entraining agent)を使用することなく除去するのが好ましい。
反応の後に除去した芳香族モノマー性ジイソシアネートを次いで再使用する、すなわち、イソシアネート基を含むポリエーテルウレタンポリマーを調製するためにそれを再使用するのが好ましい。
イソシアネート基を含むポリエーテルウレタンポリマーが、1.3重量%~1.9重量%の範囲のNCO含量、及び0.3重量%以下のモノマー性ジイソシアネート含量を有し、ジフェニルメタン4,4’-ジイソシアネートを、2.2~2.6の範囲の平均OH官能価、及び25~32mgKOH/gの範囲のOH価、並びにそのポリエーテルセグメントの中の全部の繰り返し単位を基準にして80重量%~90重量%の1,2-プロピレンオキシ基及び10重量%~20重量%の1,2-エチレンオキシ基の含量を有するポリエーテルトリオールと反応させることにより得るのが、最も好ましい。
そのようなイソシアネート基を含むポリエーテルウレタンポリマーは、好ましくは、6000~10,000g/molの範囲の平均分子量Mを有している。
そのようなポリマーにより、低い粘度、長いオープンタイムと、早い硬化並びに高い弾性及び強度との魅力的な組合せを有する、湿分硬化型ポリウレタン組成物が可能となる。
本発明のポリマーは、20℃で、好ましくは50Pa・s以下、特には40Pa・s以下、より好ましくは30Pa・s以下の粘度を有している。この場合、粘度は、コーン直径25mm、コーン角度1度、コーンチップ-プレート間距離0.05mmを有するコーン-プレート粘度計を使用し、剪断速度10s-1で測定する。
その反応においては、ポリエーテルトリオールのOH基が、モノマー性芳香族ジイソシアネートのイソシアネート基と反応する。ここではさらに、いわゆる鎖伸長反応と呼ばれることが起こり、ポリオールとモノマー性ジイソシアネートとの間の反応生成物の、OH基及び/又はイソシアネート基の反応が存在する。選択されたNCO/OH比が高いほど、起きる鎖伸長反応のレベルが低く、そして多分散度がより低くなって、それによりさらに、得られるポリマーの粘度も低くなる。鎖伸長反応の尺度となるのは、そのポリマーの平均分子量、或いは、GPC分析でのピークの幅と分布である。さらなる尺度は、それぞれのOH基がモノマー性芳香族ジイソシアネートと反応したとして計算した理論的なNCO含量に対する、モノマーを除去したポリマーの有効NCO含量である。
本発明のポリマーの中のNCO含量は、ポリエーテルトリオールOH基1モルあたり1モルのモノマー性ジイソシアネートが付加したとして計算された理論的なNCO含量の、好ましくは少なくとも80%、特には少なくとも85%である。そのようなポリエーテルウレタンポリマーは、湿分硬化型ポリウレタン組成物で使用するのに特に適している。
本発明のポリマーは、粘度が低く、モノマー性ジイソシアネートの含量が低く、そして湿分を排除すれば貯蔵安定性が極めて高い。それは、優れた使用性能を有する、湿分硬化型ポリウレタン組成物を製造するのに特に適している。
本発明はさらに、イソシアネート基を含む本発明のポリエーテルウレタンポリマーを含み、組成物全体を基準にして、0.1重量%未満のモノマー性ジイソシアネート含量を有する、湿分硬化型ポリウレタン組成物も提供する。
湿分硬化型ポリウレタン組成物は、好ましくは10重量%~80重量%、特には15重量%~70重量%、より好ましくは20重量%~60重量%の範囲の本発明のポリマーの含量を有している。
本発明のポリマーに加えて、湿分硬化型ポリウレタン組成物には、少なくとも1種の、イソシアネート基を含む追加のポリマーを含んでいてもよい。
好適な追加のイソシアネート基を含むポリマーは、通常の方法で調製したポリマー、又はモノマーを除去したその他のポリマーである。芳香族イソシアネート基を含むさらなるポリマーが好適であるが、さらには、脂肪族イソシアネート基を含むポリマーも挙げられる。
イソシアネート基を含む好ましい追加のポリマーは、ポリエステルジオール又はポリカーボネートジオールと、モノマー性ジイソシアネートとを、1.5/1~2.5/1の範囲のNCO/OH比で反応させ、2重量%~8重量%の範囲のNCO含量とした、イソシアネート基を含む、通常の方法で調製したポリウレタンポリマーである。
好ましいモノマー性ジイソシアネートは、MDI、TDI、IPDI、又はHDIである。
好ましいポリエステルジオールは、アジピン酸又はセバシン酸又はドデカンジカルボン酸と、ブタン-1,4-ジオール又はヘキサン-1,6-ジオール又はネオペンチルグリコールとのOH-官能性のポリエステルである。
好ましいポリカーボネートジオールは、ヘキサン-1,6-ジオールのOH-官能性ポリカーボネートである。
そのようなポリマーは、典型的には、室温では固体であり、結晶的な性質を少なくとも部分的には有している。組成物においてそのような追加の使用をした効果は、接着剤として使用した場合での、適用直後での向上したクリープ抵抗性、及び/又は向上した初期接着強度である。
さらに好ましい追加のイソシアネート基を含むポリマーは、IPDIを、本発明のポリエーテルウレタンポリマーを調製するのに適した上述のポリエーテルトリオールと、少なくとも3/1のNCO/OH比で反応させ、次いで短流路蒸留の手段によって、未転化のIPDIの大部分を除去することにより得られる、イソシアネート基を含み、1重量%~2.5重量%、特には1.1重量%~2.1重量%の範囲のNCO含量、及び0.5重量%以下、特には0.3重量%以下のモノマー性ジイソシアネート含量を有するポリエーテルウレタンポリマーである。それは、好ましくは5000~15,000g/mol、特には6000~10,000g/molの範囲の平均分子量Mを有している。そのようなポリマーを追加使用することによって、接着性能における有利性を達成することができる。
さらなる、イソシアネート基を含む好ましい追加のポリマーは、4,4’-MDIを、13~38mgKOH/g、特には22~32mgKOH/gの範囲のOH価を有するポリオキシプロピレンジオールと、少なくとも3/1のNCO/OH比で反応させ、次いで未転化の4,4’-MDIの大部分を上述のようにして除去することにより得られる、イソシアネート基を含み、0.8重量%~2.4重量%、特には1.2重量%~2.1重量%の範囲のNCO含量と、0.3重量%以下のモノマー性ジイソシアネート含量を有する、直鎖状のポリエーテルウレタンポリマーである。
さらなる、イソシアネート基を含む好ましい追加のポリマーは、IPDIを、(任意選択的に1,2-エチレンオキシ基の画分を含む)ポリオキシプロピレンジオールとポリオキシプロピレントリオールとの混合物と、1.5/1~2.2/1の範囲のNCO/OH比で反応させることにより得られる、イソシアネート基を含み、1.7重量%~2.2重量%の範囲のNCO含量を有する、通常の方法で調製したポリエーテルウレタンポリマーである。そのようなポリマーを追加使用することによって、接着性能において有利性を達成することができる。
さらなる、イソシアネート基を含む好ましい追加のポリマーは、TDI、好ましくは80重量%の2,4-TDIと20重量%の2,6-TDIとの混合物を、(任意選択的に1,2-エチレンオキシ基の画分を含む)ポリオキシプロピレンジオールとポリオキシプロピレントリオールとの混合物と、1.5/1~2/1の範囲のNCO/OH比で反応させることにより得られる、イソシアネート基を含み、1.2重量%~2.5重量%の範囲のNCO含量を有する、通常の方法で調製したポリエーテルウレタンポリマーである。そのようなポリマーを追加使用することによって、接着性能における有利性を達成することができる。
湿分硬化型ポリウレタン組成物が、少なくとも1種のブロックトアミン(ブロック化アミン)をさらに含んでいるのが好ましい。
好適なブロックトアミン(ブロック化アミン)は、好ましくは、少なくとも1個のアルジミノ基又はオキサゾリジノ基を有している。湿分と接触すると、それが加水分解されてアミノ基を放出し、それが近傍のイソシアネート基と反応して、急速なブリスターフリーの硬化を促進させて、特には、非粘着性の表面及び/又は特に良好な機械的性質を与えることができる。
好ましいオキサゾリジンは、ビスオキサゾリジンであり、特には、イソブチルアルデヒド、ベンズアルデヒド、又は置換ベンズアルデヒド、特には、任意選択的に分岐された、10~14個の炭素原子を有するアルキル基によってそのパラ位を置換されたベンズアルデヒドから誘導されたものである。
好ましいのは、OH-官能性のモノオキサゾリジンを、ジイソシアネート、特にはヘキサメチレン1,6-ジイソシアネートと反応させて得られたビスオキサゾリジンである。好適なモノオキサゾリジンは、特には、ジエタノールアミンをアルデヒドと反応させて水を放出させ、それを除去することにより得られたものである。
好適なアルジミンは、特には、市販の一級のジアミン又はトリアミンを、エノール化反応をしないアルデヒドと反応させることにより得られる、ジアルジミン又はトリアルジミンである。これらは、アルデヒド基の炭素原子に対してアルファ位に水素原子を有さないアルデヒドである。
好ましいブロックトアミン(ブロック化アミン)は、式(I)及び(II)のアルジミンから選択される。
Figure 0007261287000001
[式中、
nは、2又は3であり、
Aは、任意選択的にエーテル酸素を含み、28~6000g/molの範囲の分子量を有するn価のヒドロカルビル基であり、
及びRは、それぞれ独立して、1~12個の炭素原子を有する一価のヒドロカルビル基であるか、又は、共に結合して、任意選択的に置換された、5~8個、好ましくは6個の炭素原子を有する炭素環式環の一部を構成する、4~12個の炭素原子を有する二価のヒドロカルビル基であり、
は、水素ラジカル、又は1~12個の炭素原子を有する、直鎖状若しくは分岐状の、アルキル、アリールアルキル、若しくはアルコキシカルボニル基であり、
は、水素ラジカル、又は1~20個の炭素原子を有する一価のヒドロカルビル基であり、そして
は、6~20個の炭素原子を有するアルキル又はアルコキシ基である]
Aは、好ましくは脂肪族、脂環族、若しくは芳香脂肪族の基、特には28~500g/molの範囲の分子量を有する基で、特には以下のものからなる群より選択される基である:1,6-ヘキシレン、(1,5,5-トリメチルシクロヘキサン-1-イル)メタン-1,3、4(2)-メチル-1,3-シクロヘキシレン、1,3-シクロヘキシレンビス(メチレン)、1,4-シクロヘキシレンビス(メチレン)、1,3-フェニレンビス(メチレン)、1,2-シクロヘキシレン、1,3-シクロヘキシレン、1,4-シクロヘキシレン、メチレンビス(2-メチルシクロヘキサン-4-イル)、(ビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,5(2,6)-ジイル)ジメチレン、(トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン-3(4),8(9)-ジイル)ジメチレン、170~500g/molの範囲の平均分子量Mを有するα,ω-ポリオキシプロピレン、並びにトリメチロールプロパン-又はグリセロールから出発した330~500g/molの範囲の平均分子量Mを有する、トリス(ω-ポリオキシプロピレン)。
及びRがそれぞれメチルであるのが好ましい。
が水素ラジカルであるのが好ましい。
がメチル又はウンデシルであるのが好ましい。
が、そのパラ位に10~14個の炭素原子を有する、任意選択的に分岐状の、アルキル基であるのが好ましい。
特に好ましいブロックトアミン(ブロック化アミン)は、以下のものからなる群より選択される:N,N’-ビス(2,2-ジメチル-3-ラウロイルオキシプロピリデン)ヘキシレン-1,6-ジアミン、N,N’-ビス(2,2-ジメチル-3-アセトキシプロピリデン)-3-アミノメチル-3,5,5-トリメチルシクロヘキシルアミン、N,N’-ビス(2,2-ジメチル-3-ラウロイルオキシプロピリデン)-3-アミノメチル-3,5,5-トリメチルシクロヘキシルアミン、N,N’-ビス(4-C10-14-アルキルベンジデン)-3-アミノメチル-3,5,5-トリメチルシクロヘキシルアミン、450~880g/molの範囲の平均分子量Mを有する、N,N’-ビス(2,2-ジメチル-3-アセトキシプロピリデン)ポリオキシプロピレンジアミン、750~1050g/molの範囲の平均分子量Mを有するN,N’-ビス(2,2-ジメチル-3-ラウロイルオキシプロピリデン)ポリオキシプロピレンジアミン、680~1100g/molの範囲の平均分子量Mを有するN,N’-ビス(4-C10-14-アルキルベンジデン)ポリオキシプロピレンジアミン、730~880g/molの範囲の平均分子量Mを有するN,N’,N”-トリス(2,2-ジメチル-3-アセトキシプロピリデン)ポリオキシプロピレントリアミン、1150~1300g/molの範囲の平均分子量Mを有するN,N’,N”-トリス(2,2-ジメチル-3-ラウロイルオキシプロピリデン)ポリオキシプロピレントリアミン、並びに、1000~1350g/molの範囲の平均分子量Mを有するN,N’,N”-トリス(4-C10-14-アルキルベンジデン)ポリオキシプロピレントリアミン。
湿分硬化型ポリウレタン組成物が、オリゴマー性イソシアネート(イソシアネートオリゴマー)、触媒、充填剤、及び可塑剤から選択される、少なくとも1種の構成成分をさらに含んでいるのが好ましい。
好適なオリゴマー性イソシアネート(イソシアネートオリゴマー)としては、特には、以下のものが挙げられる:HDIビウレットたとえば、Desmodur(登録商標)N 100若しくはN 3200(Covestro製)、Tolonate(登録商標)HDB若しくはHDB-LV(Vencorex製)、又はDuranate(登録商標)24A-100(旭化成製);HDIイソシアヌレートたとえば、Desmodur(登録商標)N 3300、N 3600若しくはN 3790 BA(すべてCovestro製)、Tolonate(登録商標)HDT、HDT-LV若しくはHDT-LV2(Vencorex製)、Duranate(登録商標)TPA-100若しくはTHA-100(旭化成製)、又はCoronate(登録商標)HX(日本ポリウレタン製);HDIウレトジオンたとえば、Desmodur(登録商標)N 3400(Covestro製);HDIイミノオキサジアジンジオンたとえば、Desmodur(登録商標)XP 2410(Covestro製);HDIアロファネートたとえば、Desmodur(登録商標)VP LS 2102(Covestro製);IPDIイソシアヌレートたとえば、溶液の形のDesmodur(登録商標)Z 4470(Covestro製)若しくは固形物の形のVestanat(登録商標)T1890/100(Evonik製);TDIオリゴマーたとえば、Desmodur(登録商標)IL(Covestro製);又はTDI/HDIをベースとする混合イソシアヌレートたとえば、Desmodur(登録商標)HL(Covestro製)。
好適な触媒は、イソシアネート基の反応を加速するための触媒であって、特には以下のものである:有機スズ(IV)化合物たとえば、特に、ジブチルスズジアセテート、ジブチルスズジラウレート、ジブチルスズジクロリド、ジブチルスズジアセチルアセトネート、ジメチルスズジラウレート、ジオクチルスズジアセテート、ジオクチルスズジラウレート、又はジオクチルスズジアセチルアセトネート、ビスマス(III)又はジルコニウム(IV)の錯体、特にはアルコキシド、カルボキシレート、1,3-ジケトネート、オキサネート、1,3-ケトエステレート、及び1,3-ケトアミデートから選択される配位子を有するもの、又は三級アミノ基を含む化合物たとえば、特には、2,2’-ジモルホリノジエチルエーテル(DMDEE)。
湿分硬化型ポリウレタン組成物がブロックトアミン(ブロック化アミン)を含んでいる場合には、好適な触媒は、そのブロックしたアミノ基を加水分解させるための触媒でもあって、特には、以下のものである:有機酸、特にはカルボン酸たとえば、2-エチルヘキサン酸、ラウリン酸、ステアリン酸、イソステアリン酸、オレイン酸、ネオデカン酸、安息香酸、サリチル酸、又は2-ニトロ安息香酸;有機カルボン酸無水物たとえば、無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、又はメチルヘキサヒドロ無水フタル酸;カルボン酸のシリルエステル;有機スルホン酸たとえば、メタンスルホン酸、p-トルエンスルホン酸又は4-ドデシルベンゼンスルホン酸;スルホン酸エステル;その他の有機若しくは無機の酸、又は上述の酸及び酸エステルの混合物。特に好ましいのは、カルボン酸、特には芳香族カルボン酸たとえば、安息香酸、2-ニトロ安息香酸、又は特にはサリチル酸である。
さらには、特に好適なのは、異なった複数の触媒の組合せである。
好適な充填剤としては、特には、以下のものが挙げられる:摩砕若しくは沈降炭酸カルシウム(任意選択的に脂肪酸、特にはステアレートでコーティングしたもの)、バライト、石英粉、けい砂、ドロマイト、ウォラストナイト、焼成カオリン、層状シリケートたとえば、マイカ又はタルク、ゼオライト、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、シリカ(熱分解プロセスからの微細粉砕シリカを含む)、セメント、セッコウ、フライアッシュ、工業的に生産されたカーボンブラック、グラファイト、金属粉たとえば、アルミニウム、銅、鉄、銀、若しくは鉄鋼、PVC粉体、又は中空ビーズ。
好ましいのは、(任意選択的に脂肪酸、特にはステアレートでコーティングされた)炭酸カルシウム、焼成カオリン、又は工業的に生産されたカーボンブラックである。
好適な可塑剤としては、特には、以下のものが挙げられる:カルボン酸エステルたとえば、フタレート、特にはジイソノニルフタレート(DINP)、ジイソデシルフタレート(DIDP)又はジ(2-プロピルヘプチル)フタレート(DPHP)、水素化フタレート、特には水素化ジイソノニルフタレート若しくはジイソノニルシクロヘキサン-1,2-ジカルボキシレート(DINCH)、テレフタレート、特にはビス(2-エチルヘキシル)テレフタレート、若しくはジイソノニルテレフタレート、水素化テレフタレート、特には水素化ビス(2-エチルヘキシル)テレフタレート若しくはジイソノニルテレフタレート、又はビス(2-エチルヘキシル)シクロヘキサン-1,4-ジカルボキシレート、トリメリテート、アジペート、特にはジオクチルアジペート、アゼアレート、セバケート、ベンゾエート、グリコールエーテル、グリコールエステル、有機リン酸若しくはスルホン酸エステル、ポリブテン、ポリイソブテン、又は、天然油脂から誘導される可塑剤、特にはエポキシ化ダイズ油若しくはアマニ油。
湿分硬化型ポリウレタン組成物には、特には、以下のさらなる添加物が含まれていてもよい:
- 無機若しくは有機の顔料、特には、二酸化チタン、酸化クロム、又は酸化鉄;
- 繊維、特には、ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維、セラミック繊維、ポリマー繊維たとえば、ポリアミド繊維若しくはポリエチレン繊維、又は天然繊維たとえば、羊毛、セルロース、麻、若しくはサイザル麻;
- ナノ充填剤たとえば、グラフェン又はカーボンナノチューブ;
- 染料;
- 乾燥剤、特には、モレキュラーシーブ粉体、酸化カルシウム、高反応性イソシアネートたとえば、p-トシルイソシアネート、モノオキサゾリジンたとえば、Incozol(登録商標)2(Incorez製)、又はオルトギ酸エステル;
- 接着促進剤、特には、オルガノアルコキシシラン、特にはエポキシシランたとえば、特には、3-グリシドオキシプロピルトリメトキシシラン若しくは3-グリシドオキシプロピルトリエトキシシラン、(メタ)アクリロシラン、アンヒドリドシラン、カルバマトシラン、アルキルシラン、若しくはイミノシラン、又はこれらのシランのオリゴマーの形、又はチタネート;
- イソシアネート基の反応を加速するさらなる触媒、特にはスズ、亜鉛、ビスマス、鉄、アルミニウム、モリブデン、ジオキソモリブデン、チタン、ジルコニウム、若しくはカリウムの塩、石鹸、若しくは錯体、特にはスズ(II)2-エチルヘキサノエート、スズ(II)ネオデカノエート、亜鉛(II)アセテート、亜鉛(II)2-エチルヘキサノエート、亜鉛(II)ラウレート、亜鉛(II)アセチルアセトネート、アルミニウムラクテート、アルミニウムオレエート、ジイソプロポキシチタンビス(エチルアセトアセテート)又は酢酸カリウム;三級アミノ基を含む化合物、特にはN-エチルジイソプロピルアミン、N,N,N’,N’-テトラメチルアルキレンジアミン、ペンタメチルアルキレントリアミン、及びより高級なそれらの同族体、ビス(N,N-ジエチルアミノエチル)アジペート、トリス(3-ジメチルアミノプロピル)アミン、1,4-ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン(DABCO)、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデス-7-エン(DBU)、1,5-ジアザビシクロ[4.3.0]ノネ-5-エン(DBN)、N-アルキルモルホリン、N,N’-ジメチルピペラジン;芳香族窒素化合物たとえば、4-ジメチルアミノピリジン、N-メチルイミダゾール、N-ビニルイミダゾール、若しくは1,2-ジメチルイミダゾール;有機アンモニウム化合物たとえば、ベンジルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、若しくはアルコキシル化三級アミン;「遅延作用性(delayed action)」触媒と呼ばれているもの(それらは、公知の金属又はアミン触媒を変性したものである);
- レオロジー調節剤、特には増粘剤、特には層状シリケートたとえばベントナイト、ヒマシ油の誘導体、水素化ヒマシ油、ポリアミド、ポリアミドワックス、ポリウレタン、ウレア化合物、ヒュームドシリカ、セルロースエーテル、又は疎水化変性されたポリオキシエチレン;
- 溶媒、特には、アセトン、酢酸メチル、酢酸tert-ブチル、酢酸1-メトキシ-2-プロピル、3-エトキシプロピオン酸エチル、ジイソプロピルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノ-2-エチルヘキシルエーテル、アセタールたとえば、プロピラール、ブチラール、2-エチルヘキシラール、ジオキソラン、グリセロールホルマール、又は2,5,7,10-テトラオキサウンデカン(TOU)、トルエン、キシレン、ヘプタン、オクタン、ナフサ、ホワイトスピリット、石油エーテル若しくはガソリン、特にはSolvesso(商標)グレード(Exxon製)、及びプロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ブチロラクトン、N-メチルピロリドン、N-エチルピロリドン、p-クロロベンゾトリフルオリド、又はベンゾトリフルオリド;
- 天然樹脂、油脂たとえば、ロジン、セラック、アマニ油、ヒマシ油、又はダイズ油;
- 非反応性ポリマー、特には、特にはエチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレン、イソプレン、酢酸ビニル、又はアルキル(メタ)アクリレートを含む群からの不飽和モノマーのホモポリマー若しくはコポリマー、特にはポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリイソブチレン、エチレン-酢酸ビニルコポリマー(EVA)、又はアタクチックポリ-α-オレフィン(APAO);
- 難燃剤物質、特には先にも述べた水酸化アルミニウム又は水酸化マグネシウム充填剤、及びさらに特には、有機リン酸エステルたとえば、特に、リン酸トリエチル、リン酸トリクレジル、リン酸トリフェニル、リン酸ジフェニルクレジル、リン酸イソデシルジフェニル、リン酸トリス(1,3-ジクロロ-2-プロピル)、リン酸トリス(2-クロロエチル)、リン酸トリス(2-エチルヘキシル)、リン酸トリス(クロロイソプロピル)、リン酸トリス(クロロプロピル)、各種のイソプロピル化度のイソプロピル化リン酸トリフェニル、リン酸モノ-、ビス-、若しくはトリス-(イソプロピルフェニル)、レソルシノールビス(ジフェニルホスフェート)、ビスフェノールAビス(ジフェニルホスフェート)又はポリリン酸アンモニウム;
- 添加剤、特には濡れ剤、レベリング剤、消泡剤、脱気剤、酸化、熱、光、若しくはUV放射線に対する安定剤、又は殺虫剤;
又は、湿分硬化型ポリウレタン組成物において慣用されるさらなる物質。
ある種の物質は、化学的又は物理的に乾燥させてから、組成物の中に混ぜ込むのが望ましい。
イソシアネート基を含む本発明のポリエーテルウレタンポリマーを、組成物のさらなる成分、特には充填剤と混合する場合、存在している湿分との反応によって、モノマー性ジイソシアネートの含量が減る可能性がある。
湿分硬化型ポリウレタン組成物には、好ましくは、以下のものが含まれる:
- 20重量%~60重量%の本発明のポリマー、
- 20重量%~60重量%の充填剤、
- 0重量%~35重量%の可塑剤、
及び任意選択的に、さらなる構成成分、特には、オリゴマー性イソシアネート(イソシアネートオリゴマー)、ブロックトアミン(ブロック化アミン)、触媒、又はさらなるポリマー。
湿分硬化型ポリウレタン組成物は特に、湿分を排除しながら製造され、湿分密閉型容器中、室温で貯蔵される。好適な湿分密閉型容器は、特には、任意選択的にコーティングされた金属及び/又はプラスチックで構成され、特には以下のものである:ドラム、輸送箱、ホボック(hobbock)、バケツ(bucket)、キャニスター(canister)、缶、袋、筒状の袋、カートリッジ、又はチューブ。
湿分硬化型ポリウレタン組成物は、一成分組成物の形態でもよいし、或いは多成分系、特には二成分系組成物の形態であってもよい。
「一成分系」組成物と呼ばれる組成物は、その組成物の全成分が同一の容器の中に存在し、自体貯蔵安定性を有しているものである。
「二成分系」組成物と呼ばれる組成物は、その組成物の構成成分が、二つの異なった成分の状態で存在し、それらが別の容器の中で貯蔵され、そして、その組成物を適用する直前か、又は適用している時まで、相互に混合されることがないものである。
湿分硬化型ポリウレタン組成物が、一成分系組成物であるのが好ましい。適切な包装と貯蔵条件を与えれば、それは、典型的には数ヶ月以上、最長では1年以上の貯蔵安定性を有している。
湿分硬化型ポリウレタン組成物を適用すると、硬化プロセスが開始される。このことによって、硬化された組成物が得られる。
一成分系組成物の場合においては、それは、そのままで適用され、次いで、湿分又は水分の影響下で硬化が始まる。その硬化を促進させる目的で、水及び/又は触媒及び/又は硬化剤を含むか又はそれらを放出する加硫促進剤成分を、適用時にその組成物に混ぜ込むこともできるし、或いは、組成物を適用した後に、その組成物を、そのような加硫促進剤成分と接触させることもできる。
硬化の過程において、イソシアネート基が、湿分の影響下で、相互に反応する。湿分硬化型ポリウレタン組成物にブロックトアミンが含まれている場合には、それが加水分解されるにつれて、イソシアネート基がそのブロックトアミノ基とさらに反応する。組成物を硬化に導く、これらのイソシアネート基の反応を総合して、架橋とも呼ぶ。
湿分硬化型ポリウレタン組成物を硬化させるための必要な湿分は、空気(大気中湿分)からの拡散を介して、組成物の中に取り込まれるのが好ましい。その過程においては、空気と接触状態にある組成物の表面上に、硬化された組成物の固体層(「スキン」)が形成される。外側から内側への拡散する方向で硬化が続き、そのスキンが徐々に厚くなり、最終的には、適用された組成物全体に広がる。組成物を適用した1種又は複数の基材から湿分を、追加的又は全面的に、その組成物に送り込むこともまた可能であるか、及び/又は加硫促進剤成分からもたらすことも可能であるが、その加硫促進剤成分は、適用時に組成物の中に混ぜ込むか、又は、適用した後に、たとえば塗装法又はスプレー法によって、それと接触させる。
湿分硬化型ポリウレタン組成物は、特には約-10~50℃の範囲、好ましくは-5~45℃、特には0~40℃の範囲の周囲温度で適用するのが好ましい。
湿分硬化型ポリウレタン組成物は、同様に、周囲温度で硬化させるのが好ましい。
湿分硬化型ポリウレタン組成物は、長い加工時間(オープンタイム)と急速な硬化を有している。
「オープンタイム(open time)」は、その組成物を適用してからの、その機能の可能性を何ら失うことなく、加工又は再加工することが可能な時間を指している。その組成物を接着剤として使用する場合には、オープンタイムは、特には、それを適用してから、十分な接着力を発現させるために必要な結合が形成されるまでの時間も指している。一成分系組成物の場合においては、ずっと前からという訳ではないにしても、スキンが形成されたときには、オープンタイムは過ぎている。
「硬化速度(curing time)」は、適用後の所定時間以内での、その組成物の中でのポリマーの形成の程度を指している(特には形成されたスキンの厚みを測定することによる)。
湿分硬化型ポリウレタン組成物にブロックトアミンが含まれているのなら、架橋の過程で、アミノ基をブロックするために使用されたアルデヒドが解離される。それの揮発性が高いのなら、その大部分は、硬化した組成物の中に残り、可塑剤として機能することになるであろう。
湿分硬化型ポリウレタン組成物は、弾性接着剤又は弾性シーラント又は弾性コーティングとして使用するのが好ましい。
接着剤及び/又はシーラントとしての湿分硬化型ポリウレタン組成物は、特には、建設業及び製造業において、又は自動車両製造業において接着及びシーリング用途、特には、寄せ木の接着(parquet bonding)、組立て(assembly)、設置可能な要素の接着(bonding of installable components)、モジュールの接着、窓ガラスの接着、接合部(joints)のシーリング、車体(bodywork)のシーリング、継ぎ目(seam)のシーリング、又は空洞部(cavity)のシーリングに好適である。
自動車両の製造における弾性接着は、たとえば、部品たとえば、プラスチックカバー、トリムストリップ、フランジ、フェンダー、運転室、又はその他の組み立て可能な要素の、塗装した自動車両の車体への接着接合、或いは、車体への窓ガラスの接着などであるが、前記自動車両は、特には、乗用車、トラック、バス、鉄道車両、又は船舶である。
湿分硬化型ポリウレタン組成物は、特には、あらゆるタイプの接合部、継ぎ目、又は空洞部を弾性シーリングするためのシーラントとして、特には建設における継手たとえば、構造要素の間での伸縮継手又は連結継手、或いは土木におけるフロア継手として好適である。可撓性、特に冷時可撓性を有するシーラントは、特には、建築構造物における伸縮継手のシーリングには特に適している。
コーティングとして、湿分硬化型ポリウレタン組成物は、特には、建築構造物又はその一部の保護のため及び/又はシーリングのためには好適であるが、そのような対象物としては、特には、以下のものが挙げられる:バルコニー、テラス、屋根、特にはフラットな屋根若しくは緩い傾斜の屋根の領域若しくは屋上庭園、又は、建物の内側で、湿気のある部屋や台所の中のタイルやセラミック板の下、又は、コレクション・パン(collection pan)、コンジット、シャフト、サイロ、タンク若しくは廃水処理システム。
それはさらに、たとえば本来の目的の機能を果たせなくなった、漏れがある屋根用膜又は床材を修理することを目的としたシール又はコーティングとして、或いは高反応性スプレーシールのための修理コンパウンド物として、使用することも可能である。
湿分硬化型ポリウレタン組成物を、構造粘性を有するペースト状の粘稠度を有するように配合することも可能である。このタイプの組成物は、適切な装置の手段、たとえば市販のカートリッジ又は小樽(keg)又はホボックから、たとえばビーズの形態(それらは、実質的に円形又は三角形の断面を有していてよい)で、適用される。
湿分硬化型ポリウレタン組成物は、流体で、「セルフレベリング(self-leveling)」性を有するか又はわずかに揺変性を有していて、流し出すことにより適用できるように配合することも可能である。コーティングとしては、たとえば、次いでたとえばローラー、滑り棒(slide bar)、鋸刃アプリケーター(toothed applicator)、又はこて(trowel)の手段によって、平らに均して、所望の層厚とすることができる。ある操作では、典型的には0.5~3mm、特には1~2.5mmの範囲の層厚で適用する。
湿分硬化型ポリウレタン組成物を用いて、接合、シール、又はコーティングすることが可能な、適切な基材としては、特には、以下のものが挙げられる:
- ガラス、ガラスセラミック、コンクリート、モルタル、セメントスクリード、繊維セメント、特には繊維セメントボード、れんが、タイル、セッコウ、特にはセッコウボード若しくは無水物スクリード、又は天然の石材たとえば、花崗岩若しくは大理石;
- PCC(ポリマー変性セメントモルタル)又はECC(エポキシ樹脂変性セメントモルタル)をベースとする修理又は平坦化用コンパウンド物;
- 金属又は合金たとえば、アルミニウム、銅、鉄、鋼、非鉄金属(表面仕上げ金属又は合金たとえば、亜鉛メッキ若しくはクロムメッキした金属を含む);
- アスファルト又はビチューメン;
- 皮革、織物、紙、木材、樹脂たとえば、フェノール樹脂、メラミン樹脂又はエポキシ樹脂を用いて接合させた木材料、樹脂/織物の複合材料、又はさらなるポリマー複合材料と呼ばれている材料;
- プラスチックたとえば、硬質及び軟質のPVC、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエステル、ポリアミド、PMMA、ABS、SAN、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、PUR、POM、TPO、PE、PP、EPM、又はEPDM(いずれの場合においても、表面処理されていなくても、或いは、プラズマ、コロナ、若しくは火炎の手段により表面処理されていてもよい);
- 繊維強化プラスチック、たとえば炭素繊維強化プラスチック(CFP)、ガラス繊維強化プラスチック(GFP)、及びシートモールディングコンパウンド(SMC);
- 断熱フォーム、特には、EPS、XPS、PUR、PIR、ロックウール、ガラスウール、又は発泡ガラスから作られたもの;
- コーティング又はペイントされた基材、特には、ペインテッドタイル、コーテッドコンクリート、粉体塗装した金属若しくは合金、又はペインテッド金属シート;
- ペイント又はワニス、特には自動車のトップコート。
必要があれば、適用する前に、特には、物理的及び/若しくは化学的クリーニング方法によるか、又は活性化剤若しくはプライマーを塗布することによって、基材を前処理しておいてもよい。
2種の同一の基材又は2種の異なった基材を接着及び/又はシールすることが可能である。
本発明はさらに、接着又はシーリングするための方法も提供するが、それには以下の工程が含まれる:
(i)前述の湿分硬化型ポリウレタン組成物を、
- 第一の基材に適用し、その組成物のオープンタイムの間に、その組成物を第二の基材と接触させるか、又は
- 第一の基材及び第二の基材に適用し、その組成物のオープンタイムの間に、その二つの基材を接合するか、又は
- 二つの基材の間に適用すること、
(ii)湿分と接触させることよって組成物を硬化させること。
本発明はさらに、コーティング又はシーリングするための方法も提供するが、それには以下の工程が含まれる:
(i)前述の湿分硬化型ポリウレタン組成物を基材に適用すること、
(ii)湿分と接触させることよって組成物を硬化させること。
湿分硬化型ポリウレタン組成物を適用して硬化させるか、又は接着又はシーリングする方法、又はコーティング又はシーリングする方法によって、その組成物で接着、シール、又はコーティングされた物品が得られる。この物品は、建築構造物又はその一部、特には、地上若しくは地下の土木工学での建築構造物、橋梁、屋根、階段、若しくはファサードなどであってよいか、或いは、産業用物品又は消費者向け物品、特には、窓、パイプ、風力タービンの回転ブレード、家電製品、又は輸送方式たとえば、特には、自動車、バス、トラック、鉄道車両、船舶、航空機、ヘリコプター、若しくはそれらの取付部品などであってよい。
したがって、本発明はさらに、上述の接着若しくはシーリング方法、又は上述のコーティング若しくはシーリング方法から得られる物品も提供する。
湿分硬化型ポリウレタン組成物は、有利な性質を有している。モノマー性ジイソシアネート含量が低いことによって、それは、特別な安全処置が無くても安全に取り扱うことが可能であり、そして、モノマー性ジイソシアネートについての危険ラベルの必要がなくなる。それは、湿分さえ排除すれば、貯蔵安定性が極めて高く、極めて良好な適用性を有しており、そして長い加工時間(オープンタイム)と共に、急速な硬化性を有している。このことによって、高い伸長性及び高い強度、高い引裂き抵抗性、良好な冷時可撓性、良好な接着性、並びに(特に、熱及びUV放射線に対する)高い安定性を有する、弾性材料が得られる。
以下において、作業実施例を示すが、それらは、記述された本発明を説明するためのものである。言うまでもないことであるが、本発明は、それら記述された作業実施例に限定されることはない。
「標準的気象条件(standard climatic conditions)」は、23±1℃の温度及び50±5%の相対大気湿度を指している。
特に断らない限り、使用した化学薬品は、Sigma-Aldrichから入手した。
Figure 0007261287000002
イソシアネート基を含むポリマーの調製:
粘度は、恒温のRheotec RC30 コーン-プレート粘度計(コーン直径:25mm、コーン角度:1度、コーンチップ-プレート間距離:0.05mm、剪断速度:10s-1)を用いて測定した。
平均分子量(数平均M)は、標準としてポリスチレン(474~2,520,000g/mol)、移動相としてテトラヒドロフラン、屈折率検出器を使用したゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)の手段により測定した(評価は、200g/molから)。
モノマー性ジイソシアネート含量は、N-プロピル-4-ニトロベンジルアミンの手段により予め誘導体化してから、HPLC(フォトダイオードアレイにより検出;移動相として0.04M酢酸ナトリウム/アセトニトリル)の手段により測定した。
ポリマーP1:(本発明)
725.0gのDesmophen(登録商標)5031 BTポリエーテルトリオール、及び275.0gのジフェニルメタン4,4’-ジイソシアネート(Desmodur(登録商標)44 MC L、Covestro製)を、公知の方法により80℃で反応させて、7.6重量%のNCO含量、6.5Pa・sの20℃での粘度、及び約20重量%のモノマー性ジフェニルメタン4,4’-ジイソシアネート含量を有するポリエーテルウレタンポリマーを得た。
次いで、揮発性成分、特にはモノマー性ジフェニルメタン4,4’-ジイソシアネートの大部分を、短流路蒸発器(ジャケット温度:180℃、圧力:0.1~0.005mbar、凝縮温度:47℃)中で蒸留することにより除去した。そのようにして得られたポリエーテルウレタンポリマーは、1.7重量%のNCO含量、19Pa・sの20℃での粘度、0.04重量%のモノマー性ジフェニルメタン4,4’-ジイソシアネート含量、及び約6900g/molの平均分子量Mを有していた。
ポリマーP2:(本発明ではない)
724.0gのAcclaim(登録商標)6300ポリエーテルトリオール、及び276.0gのジフェニルメタン4,4’-ジイソシアネート(Desmodur(登録商標)44 MC L、Covestro製)を、公知の方法により80℃で反応させて、7.5重量%のNCO含量、9.9Pa・sの20℃での粘度、及び約20重量%のモノマー性ジフェニルメタン4,4’-ジイソシアネート含量を有するポリエーテルウレタンポリマーを得た。
次いで、揮発性成分、特にはモノマー性ジフェニルメタン4,4’-ジイソシアネートの大部分を、短流路蒸発器(ジャケット温度:180℃、圧力:0.1~0.005mbar、凝縮温度:47℃)中で蒸留することにより除去した。そのようにして得られたポリエーテルウレタンポリマーは、1.7重量%のNCO含量、34.7Pa・sの20℃での粘度、0.06重量%のモノマー性ジフェニルメタン4,4’-ジイソシアネート含量、及び約9300g/molの平均分子量Mを有していた。
ポリマーP3:(本発明ではない)
682.9gのVoranol(登録商標)CP 4755ポリエーテルトリオール、及び317.0gのジフェニルメタン4,4’-ジイソシアネート(Desmodur(登録商標)44 MC L、Covestro製)を、公知の方法により80℃で反応させて、8.8重量%のNCO含量、5.1Pa・sの20℃での粘度、及び約25重量%のモノマー性ジフェニルメタン4,4’-ジイソシアネート含量を有するポリエーテルウレタンポリマーを得た。
次いで、揮発性成分、特にはモノマー性ジフェニルメタン4,4’-ジイソシアネートの大部分を、短流路蒸発器(ジャケット温度:180℃、圧力:0.1~0.005mbar、凝縮温度:47℃)中で蒸留することにより除去した。そのようにして得られたポリエーテルウレタンポリマーは、2.0重量%のNCO含量、16.8Pa・sの20℃での粘度、0.05重量%のモノマー性ジフェニルメタン4,4’-ジイソシアネート含量、及び約5700g/molの平均分子量Mを有していた。
ポリマーP4:(本発明ではない)
727.0gのAcclaim(登録商標)4200ポリエーテルジオール、及び273.0gのジフェニルメタン4,4’-ジイソシアネート(Desmodur(登録商標)44 MC L、Covestro製)を、公知の方法により80℃で反応させて、7.6重量%のNCO含量、5.2Pa・sの20℃での粘度、及び約18重量%のモノマー性ジフェニルメタン4,4’-ジイソシアネート含量を有するポリエーテルウレタンポリマーを得た。
次いで、揮発性成分、特にはモノマー性ジフェニルメタン4,4’-ジイソシアネートの大部分を、短流路蒸発器(ジャケット温度:180℃、圧力:0.1~0.005mbar、凝縮温度:47℃)中で蒸留することにより除去した。そのようにして得られたポリエーテルウレタンポリマーは、1.8重量%のNCO含量、15.2Pa・sの20℃での粘度、及び0.08重量%のモノマー性ジフェニルメタン4,4’-ジイソシアネート含量を有していた。
ポリマーP5:(本発明ではない)
1000gのDynacoll(登録商標)7360ポリエーテルジオール及び142gのジフェニルメタン4,4’-ジイソシアネート(Desmodur(登録商標)44 MC L、Covestro製)を、公知の方法により80℃で反応させて、2.0重量%のNCO含量及び2.3重量%のモノマー性ジフェニルメタン4,4’-ジイソシアネート含量を有する、室温で固体のポリマーを得た。
ポリマーP5は、通常の方法で調製した、室温で固体のポリマーであって、接着剤の初期接着強度を改良するために使用することができる。
ブロックトアミンの調製:
アルジミン A1:N,N’-ビス(2,2-ジメチル-3-ラウロイルオキシプロピリデン)-3-アミノメチル-3,5,5-トリメチルシクロヘキシルアミン
最初に、100.0g(0.35mol)の2,2-ジメチル-3-ラウロイルオキシプロパナールを、窒素雰囲気下に丸底フラスコに仕込んだ。次いで、27.9g(0.16mol)の3-アミノメチル-3,5,5-トリメチルシクロヘキシルアミン(Vestamin(登録商標)IPD、Evonik製)を、よく撹拌しながら添加し、次いで80℃、10mbarの減圧下で揮発性成分を除去した。得られたものは、153mgKOH/gのアミン価(計算アルジミン当量367g/molに相当)を有する無色の液体であった。
湿分硬化型ポリウレタン組成物:
組成物Z1~Z4:
それぞれの組成物では、表1に記載の成分を記載された量(単位:重量部)でプラネタリーミキサーの手段により、減圧下で湿分を排除しながら混合し、湿分を排除して貯蔵した。
増粘剤のペーストは、300gのジイソデシルフタレート及び48gのジフェニルメタン4,4’-ジイソシアネート(Desmodur(登録商標)44 MC L、Covestro製)の初期仕込み物を真空ミキサーの中で穏やかに加熱し、次いで激しく撹拌しながら、27gのモノブチルアミンを滴下により徐々に添加することにより製造した。そのようにして得られたペーストを、減圧下でさらに1時間撹拌してから、冷却させた。
それぞれの組成物を、以下の手順で試験した。
貯蔵安定性の尺度としては、それぞれの場合について1個の密閉カートリッジを、室温で7日間、又は空気循環オーブン中60℃で7日間貯蔵し、次いで、その絞出し圧力(expression force)を絞出し装置(Zwick/Roell Z005)の手段により測定することにより、貯蔵後の組成物の絞出し圧力を測定した。この目的のためには、カートリッジを標準気候条件下で12時間かけてコンディショニングしてから開き、内径3mmのノズルをそのカートリッジにねじ止めし、次いで、そのノズルを通して組成物を60mm/分の絞出し速度で絞出すのに必要な力を測定した。報告されている数値は、絞出し長さ22mm、24mm、26mm、及び28mmの後で測定した力の平均値である。それらの結果は、その密閉カートリッジの貯蔵方法に応じて、「7d RT」又は「7d 60℃」を書き添えて示す。
加工時間(オープンタイム)のために測定した尺度は、スキン時間(skin time)である。この目的のためには、標準気候条件下で、数グラムの組成物をボール紙に、層厚約2mmで適用し、LDPE製ピペットでその組成物の表面を軽く叩き、使用したピペットに残分が付着することが無くなる最初の時間を測定した。
硬化速度は、組成物を、直径3cmの自立型の円錐として適用し、それを標準気候条件又は10℃/50%相対湿度の条件下で放置し、24時間後に横断方向に切り開き、形成された硬化ポリマーの環の層厚を測定することにより求めた。これらの結果は、表2に、「24時間後」に加えて、硬化させた気候条件に従って「(SCC)」又は「(10℃/50%)」を加えて報告している。数日後に、さらなる円錐を切り開き、厚くなった硬化層を、それが少なくとも10mmになるまで測定した。表2で、「for 10mm(10mmまで)」として表示されているのは、硬化させた層厚が、少なくとも10mmに達するまでの期間である。
機械的性質及び熱安定性を測定するため、それぞれの組成物を、2枚のワックスでコーティングした転写印刷紙の間でプレスして、厚み2mmのフィルムを作成し、標準気候条件で14日間貯蔵した。ワックス紙を取り除いてから、いくつかの試験片を打ち抜き、以下のようにして試験した:
引張強度(「TS」)、破断時伸び、及び0.5~50%伸びでの弾性モジュラス(「MoE50%」)を測定するためには、長さ75mm、バー(bar)の長さ30mm、バーの幅4mmのダンベルをフィルムから打ち抜き、それらを、DIN EN 53504に従って、歪み速度200mm/分で試験にかけた。それらの結果には、「14d SCC」の表示を付けている。熱安定性の尺度としては、さらなる打ち抜きダンベルを、空気循環オーブン中90℃で7日間貯蔵し、標準気候条件下で冷却させ、同様にして試験した。それらの結果には、「7d 90℃」の表示を付けている。
さらに、引裂き抵抗性(「Tear prop.」)を求めるために、いくつかの試験片を打ち抜き、DIN ISO 34に従って、歪み速度500mm/分で試験した。
接着層(adhesive bond)の強度を測定するために、ガラス上でのラップ剪断強度(lap shear strength=LSS)を測定した。この目的のためには、イソプロパノールを用いて脱脂し、Sika(登録商標)Aktivator 100(Sika Schweiz製)を用いて前処理をしておいた2枚のガラス板を、重なっている接着層が、12×25mmの寸法と、4mmの厚みを有し、両先端でガラス板が突き出ているように、接合させることにより試験片を作成した。その複合体を標準気候条件下で14日間貯蔵しておいた後で、ラップ剪断強度を、DIN EN 1465に従い、20mm/分の歪み速度で試験した。接着の熱安定性及び加水分解安定性の尺度としては、さらなる試験片を、空気循環オーブン中90℃、又は70℃/100%相対湿度で7日間さらに貯蔵し、標準気候条件下で冷却し、そして同様な方法で試験した。それらの結果には、「14d SCC」、又は「7d 90℃」、又は「7d 70/100」の表示を付けている。
ショアーA硬度は、標準条件下で、1日、2日、及び7日かけて硬化させた試験片について、DIN 53505に従って求めた。ショアーA硬度の進展もまた、硬化速度の測定として役立った。それらの結果には、「1d SCC」又は「2d SCC」又は「7d SCC」の表示を付けている。熱安定性及び加水分解安定性の尺度としては、この方法で貯蔵しておいたショアーA試験片をさらに、空気循環オーブン中で、90℃、又は70℃/100%相対湿度で、7日間及び30日間貯蔵し、標準気候条件下で冷却してから、ショアーA硬度を求めた。それらの結果には、「+7d 90℃」、又は「+30d 90℃」、又は「+7d 70/100」、又は「+30d 70/100」の表示を付けた。
60%引張応力及び100%引張応力は、コンクリート試験片(Sika(登録商標)Primer 3N(Sika Schweiz製)を用いて前処理済み)を用い、それぞれの場合において23℃と-20℃で、DIN EN 28339、方法Aに従って求めた。-20℃での値が低く、そして23℃と-20℃との間での値の上昇が少ないのは、冷時の可撓性が高いことを示している。
さらに、黄変の尺度として使用したのは、標準気候条件下で硬化させたフィルムの色の、表2に記載した時間の後での変化であって、窓枠上で標準気候条件下「SCC」で貯蔵したもの、又はQUVシステムでストレスをかけた後のもの「QUV」、又はQ-Sun Xenon Xe-1タイプの耐候試験機、Q-SUN Daylight-Q光学フィルター及び340nmで0.51W/mの光度を有するキセノンランプ、温度:65℃でストレスをかけた後のもの(「Q-Sun」)である。次いで、ストレスをかけたフィルムと、それに相当するがストレスをかけなかったフィルムとの間の色差ΔEを、NH310測色計(Shenzen 3NH Technology Co.LTD製)(シリコン光電気ダイオード検出器、光源A、色空間測定インターフェースCIE L)を使用して求めた。ΔE値が大きいのは、色の変化が大きいことを意味している。
比較例(参照)として、Sikaflex(登録商標)-11FC(Sika製)について、同様に試験した。Sikaflex(登録商標)-11FCは、0.1重量%未満のモノマー性ジイソシアネート含量を有し、イソシアネート基を含むポリエーテルウレタンポリマーをベースとした、市場で入手可能な、弾性を有する湿分硬化型ポリウレタンシーラント/接着剤であるが、このものは、慣用される方法で製造されたもので、過剰のモノマー性ジイソシアネートは除去されていない。
それらの結果は、表2に記載されている。
「(参照)」が付けられた組成物は、比較例である。
Figure 0007261287000003
Figure 0007261287000004
表2は、ラベル付けをしていない一成分ポリウレタン組成物の性質を示している。本発明組成物Z1を、市販製品Sikaflex(登録商標)-11FCと比較すると、熱及び黄変に関する安定性で大きな改良を示し、それと共に硬化がより早くなっている。本発明ポリマーP1をベースとする組成物Z1及びZ2を、それぞれの場合において、より高い官能価を有するトリオールから展開させた本発明ではないポリマーP2をベースとする参照組成物Z3及びZ4と比較すると、オープンタイム(スキン時間)がより長いと共に硬化が幾分早く、破断時伸びが大幅に高いと共に、明らかに、強度がより高く、そして引裂き抵抗性がより高いことを示しているが、それらはそれぞれ、市販製品のSikaflex(登録商標)-11FCと同じレベルにある。
組成物Z5及びZ6:
それぞれの組成物では、表3に記載の成分を記載された量(単位:重量部)でプラネタリーミキサーの手段により、減圧下で湿分を排除しながら混合し、湿分を排除して貯蔵した。それぞれの組成物を、以下の手順で試験した。
絞出し圧力は、組成物Z1の場合と同様にして試験したが、ただし、内径5mmのノズルを使用し、60℃で14日間貯蔵後の値を追加して測定した。
スキン時間及び引裂き抵抗性は、組成物Z1の場合と同様にして試験した。
引張強度及び破断時伸びは、組成物Z1の場合と同様にして試験したが、ただし、弾性モジュラス(0.5~5%)を、0.5%~5%伸びの範囲で読み取った。熱安定性及び加水分解安定性の尺度としては、さらなるダンベルを、空気循環オーブン中100℃、又は70℃/100%相対湿度で7日間貯蔵し、標準気候条件下で冷却し、そして同様な方法で試験した。それらの結果には、「7d 100℃」、又は「7d 70/100」の表示を付けた。
組成物Z1については、ラップ剪断強度(LSS)の試験をした。
35℃/80%相対湿度でのオープニングタイムの尺度として、待ち時間の後での接着性を試験したが、それには、サイズ40×100mmの複数のガラス板をイソプロパノールを用いて脱脂し、Sika(登録商標)Aktivator 100(Sika Schweiz製)を用いて前処理し、次いで35℃/80%相対湿度の条件で組成物を、長手方向へ、三角形のビーズ(triangular bead)(10×10×10mm)の形態で適用した。次いで、それらの試験片を、表3に記載の待ち時間の間(3分~12分)、35℃/80%相対湿度で貯蔵し、次いでTeflon紙片で覆い、その三角形のビーズを圧縮して4.5mmの厚みとし、このようにして7日間貯蔵すると、その間に、適用した組成物が硬化した。次いで、Teflon紙を取り除き、ガラス板の上に押しつけたビーズの接着性を試験したが、それには、接着表面の直上の尖った先端(narrow end)のところで、その硬化させた組成物に切り込みを入れ、先を丸めたピンセットでその組成物の切断端をつまみ、基材から組成物を引きはがすようにした。次いで、もう一度組成物に、基材の方向に向けて切り込みを入れ、そのようにして切り出した部分を、先を丸めたピンセットに巻き付け、もう一度、基材から組成物を引きはがすようにした。このようにして、組成物を、80mmの長さを超えるまで基材から引きはがした。次いで、その破断面を観察し、以下の尺度を使用して接着性を評価した:
「極めて良好(very good)」は、95%を超える凝集破壊(cohesive failure)を表し、
「良好(good)」は、75%~95%の凝集破壊を表し、
「中程度(moderate)」は、25%~75%の凝集破壊を表し、
「不十分(poor)」は、25%未満の凝集破壊を表し、そして
「接着せず(no adhesion)」は、0%の凝集破壊、すなわち100%の接着層破壊(adhesive failure)を表す。
オープンタイムの最後に到達すると、接着性はもはや「極めて良好」とはならない。
それらの結果は、表3に記載されている。
「(参照)」が付けられた組成物は、比較例である。
Figure 0007261287000005
表3から、次のことが明らかである:本発明ポリマーP1をベースとする組成物Z5は、本発明ではないポリマーP3(鎖長が幾分か短い、すなわち、NCO価(NCO value)がより高く、そして親物質のトリオールのOH価が高い)をベースとする組成物Z6に比較して、高湿温暖条件下におけるガラスの接着においては、より高い伸びと共に、より高い引張強度、より高い引裂き抵抗性、及びより長いオープンタイムを有している。
本明細書に開示される発明は以下の態様を含む:
[1]イソシアネート基を含むポリエーテルウレタンポリマーであって、
- 1.3重量%~1.9重量%の範囲のNCO含量と、
- 0.5重量%以下のモノマーであるジイソシアネートの含量と、を有し、かつ
- 少なくとも一種のモノマーである芳香族ジイソシアネートと、2.2~2.6の範囲の平均OH官能価及び25~32mgKOH/gの範囲のOH価を有するポリエーテルトリオールとを、少なくとも3/1のNCO/OH比で反応させ、次いで適切な分離方法によって、モノマーである前記芳香族ジイソシアネートの大部分を除去することにより得られる
ことを特徴とするポリマー。
[2]移動相としてのテトラヒドロフラン、屈折率検出器、及び200g/molからの評価を使って、ポリスチレン標準に対するゲル浸透クロマトグラフィーを用いて測定して、5000~15,000g/molの範囲の平均分子量M を有することを特徴とする、上記[1]に記載のポリマー。
[3]モノマーである前記芳香族ジイソシアネートが、ジフェニルメタン4,4’-ジイソシアネートであることを特徴とする、上記[1]又は[2]に記載のポリマー。
[4]前記ポリエーテルトリオールが、25~32mgKOH/gの範囲のOH価を有し、かつすべての繰り返し単位を基準にして、80重量%~90重量%の1,2-プロピレンオキシ基及び10重量%~20重量%の1,2-エチレンオキシ基を有していることを特徴とする、上記[1]~[3]のいずれか一つに記載のポリマー。
[5]過剰なモノマーである前記ジイソシアネートを、蒸留法によって除去することを特徴とする、上記[1]~[4]のいずれか一つに記載のポリマー。
[6]前記NCO含量が、前記ポリエーテルトリオールのOH基1モルあたり1モルのモノマーであるジイソシアネートが付加したとして計算した理論的なNCO含量の、少なくとも80%、特には少なくとも85%であることを特徴とする、上記[1]~[5]のいずれか一つに記載のポリマー。
[7]組成物全体を基準にして0.1重量%未満のモノマーであるジイソシアネートの含量を有する湿分硬化型ポリウレタン組成物であって、上記[1]~[6]のいずれか一つに記載のポリマーを含む、組成物。
[8]10重量%~80重量%の範囲の、上記[1]~[6]のいずれか一つに記載のポリマーの含量を有することを特徴とする、上記[7]に記載の組成物。
[9]少なくとも一種のブロック化アミンをさらに含むことを特徴とする、上記[7]又は[8]に記載の組成物。
[10]イソシアネートオリゴマー、触媒、充填剤、及び可塑剤から選択される、少なくとも一種のさらなる構成成分をさらに含むことを特徴とする、上記[7]~[9]のいずれか一つに記載の組成物。
[11]以下の工程を含む、接着接合又はシーリングの方法:
(i)上記[7]~[10]のいずれか一つに記載の組成物を、
- 第一の基材に適用し、かつ前記組成物のオープンタイムの間に、前記組成物を第二の基材と接触させるか、又は
- 第一の基材及び第二の基材に適用し、かつ前記組成物のオープンタイムの間に、前記二つの基材を接合するか、又は
- 二つの基材の間に適用すること、
(ii)湿分と接触させることよって前記組成物を硬化させること。
[12]以下を含む、コーティング又はシーリングの方法:
(i)上記[7]~[10]のいずれか一つに記載の組成物を基材に適用すること、
(ii)湿分と接触させることよって前記組成物を硬化させること。
[13]上記[11]又は[12]に記載の方法から得られる物品

Claims (12)

  1. イソシアネート基を含むポリエーテルウレタンポリマーであって、
    - 1.3重量%~1.9重量%の範囲のNCO含量と、
    - 0.5重量%以下のモノマーであるジイソシアネートの含量と、を有し、かつ
    - 少なくとも一種のモノマーである芳香族ジイソシアネートと、2.2~2.6の範囲の平均OH官能価及び25~32mgKOH/gの範囲のOH価を有するポリエーテルトリオールであって、すべての繰り返し単位を基準にして、80重量%~90重量%の1,2-プロピレンオキシ基及び10重量%~20重量%の1,2-エチレンオキシ基を有しているポリエーテルトリオールとを、少なくとも3/1のNCO/OH比で反応させ、次いで適切な分離方法によって、モノマーである前記芳香族ジイソシアネートを除去することにより得られる
    ことを特徴とするポリマー。
  2. 移動相としてのテトラヒドロフラン、屈折率検出器、及び200g/molからの評価を使って、ポリスチレン標準に対するゲル浸透クロマトグラフィーを用いて測定して、5000~15,000g/molの範囲の平均分子量Mを有することを特徴とする、請求項1に記載のポリマー。
  3. モノマーである前記芳香族ジイソシアネートが、ジフェニルメタン4,4’-ジイソシアネートであることを特徴とする、請求項1又は2に記載のポリマー。
  4. 過剰なモノマーである前記ジイソシアネートを、蒸留法によって除去することを特徴とする、請求項1~のいずれか一項に記載のポリマー。
  5. 前記NCO含量が、前記ポリエーテルトリオールのOH基1モルあたり1モルのモノマーであるジイソシアネートが付加したとして計算した理論的なNCO含量の、少なくとも80%、特には少なくとも85%であることを特徴とする、請求項1~のいずれか一項に記載のポリマー。
  6. 組成物全体を基準にして0.1重量%未満のモノマーであるジイソシアネートの含量を有する湿分硬化型ポリウレタン組成物であって、請求項1~のいずれか一項に記載のポリマーを含む、組成物。
  7. 10重量%~80重量%の範囲の、請求項1~のいずれか一項に記載のポリマーの含量を有することを特徴とする、請求項に記載の組成物。
  8. 少なくとも一種のブロック化アミンをさらに含むことを特徴とする、請求項6又は7に記載の組成物。
  9. イソシアネートオリゴマー、触媒、充填剤、及び可塑剤から選択される、少なくとも一種のさらなる構成成分をさらに含むことを特徴とする、請求項6~8のいずれか一項に記載の組成物。
  10. 以下の工程を含む、接着接合又はシーリングの方法:
    (i)請求項6~9のいずれか一項に記載の組成物を、
    - 第一の基材に適用し、かつ前記組成物のオープンタイムの間に、前記組成物を第二の基材と接触させるか、又は
    - 第一の基材及び第二の基材に適用し、かつ前記組成物のオープンタイムの間に、前記二つの基材を接合するか、又は
    - 二つの基材の間に適用すること、
    (ii)湿分と接触させることよって前記組成物を硬化させること。
  11. 以下を含む、コーティング又はシーリングの方法:
    (i)請求項6~9のいずれか一項に記載の組成物を基材に適用すること、
    (ii)湿分と接触させることよって前記組成物を硬化させること。
  12. 請求項10又は11に記載の方法から得られる物品。
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