JP7532700B1 - Method for preventing foaming of two-component polyurethane composition and two-component polyurethane composition - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、2剤型ポリウレタン組成物を硬化させる際の発泡を従来よりも抑制することができ、かつ、所望の物性を有する硬化物を得ることができる方法及びその方法に使用することができる2剤型ポリウレタン組成物を提供することを目的とする。【解決手段】 ポリオールを含む第1剤と、ポリイソシアネートを含む第2剤とを有する2剤型ポリウレタン組成物を硬化させる際に発泡を防止する方法であって、前記方法は、前記第1剤と前記第2剤を用意するステップと、前記第1剤と前記第2剤とを混合するステップと、前記第1剤、前記前記第2剤又はそれらの混合物に、消泡剤及び発泡抑制剤を添加するステップと、を備え、前記ポリオールが脂肪酸と多価アルコールとのエステルであり、前記消泡剤は、オレフィンポリマーであり、前記発泡抑制剤は、有機カルボン酸であり、前記発泡抑制剤は、前記第1剤100質量部に対して1.0~5.0質量部の含有量で存在する、方法。【選択図】なし[Problem] The present invention aims to provide a method for preventing foaming during curing of a two-component polyurethane composition, which can suppress foaming more than conventional methods and can obtain a cured product having desired physical properties, and a two-component polyurethane composition that can be used in the method. [Solution] A method for preventing foaming during curing of a two-component polyurethane composition having a first component containing a polyol and a second component containing a polyisocyanate, the method comprising the steps of preparing the first component and the second component, mixing the first component and the second component, and adding an antifoaming agent and a foam inhibitor to the first component, the second component or a mixture thereof, wherein the polyol is an ester of a fatty acid and a polyhydric alcohol, the antifoaming agent is an olefin polymer, the foam inhibitor is an organic carboxylic acid, and the foam inhibitor is present in an amount of 1.0 to 5.0 parts by mass per 100 parts by mass of the first component. [Selected Figure] None
Description
本発明は、2剤型ポリウレタン組成物を硬化させる際に発泡を防止する方法及びその方法に使用できる2剤型ポリウレタン組成物に関する。 The present invention relates to a method for preventing foaming during curing of a two-component polyurethane composition and a two-component polyurethane composition that can be used in the method.
ポリウレタン組成物は、接着剤、シーリング材及びコーティング材の用途に広く使用される。中でも、2剤型ポリウレタン組成物は、急速に強度を生じるという点、また、粘弾性から高構造化までの幅広い機械特性に亘る使用特性の観点で、1剤型を上回る利点をもたらす。 Polyurethane compositions are widely used as adhesives, sealants, and coating materials. In particular, two-component polyurethane compositions offer advantages over one-component compositions in terms of rapid strength development and a wide range of mechanical properties, from viscoelasticity to high structure.
そのような用途に用いられる2剤型ポリウレタン組成物としては、例えば、特許文献1が挙げられる。特許文献1には、ポリオール、ポリイソシアネート、ブロックされたアミン、及び、金属触媒等で構成される2剤型ポリウレタン組成物が開示されている。特許文献1の2剤型ポリウレタン組成物は、ブロックされたアミンを用いることにより、2剤型ポリウレタン組成物の可使時間をより長くし、気泡を生じることなく硬化して高い強度を有する弾性材料を形成できるようにすることが意図されたものであると考えられる。
An example of a two-component polyurethane composition used for such applications is disclosed in
一方で、特許文献2には、ウレタンプレポリマーからなる主剤と、所定範囲内の分子量を有するポリオール、有機カルボン酸金属塩からなる硬化触媒、硬化触媒の安定化剤として機能するカルボン酸、及び、可塑剤等を含む硬化剤とを含む2剤型ポリウレタン系シーリング材が開示されている。特許文献2のシーリング材は、可塑剤の含有量を減量することに加えて、高湿度下で触媒が失活したり、水分とイソシアネートとの反応が優先したりする等の硬化触媒が有していた問題を解決することが意図されたものであると考えられる。
On the other hand,
しかしながら、本発明者は、これらの従来の2剤型ポリウレタン組成物を硬化して得られる硬化物が、微少な発泡を有するか、又は、引張強度等の物性において必ずしも充分ではない場合があり、さらなる改良の余地があると考えた。また、本発明者は、発泡を抑制するための組成変更により、2剤型ポリウレタン組成物が本来有すべき所望の物性が損なわれる場合があるため、そのような所望の物性が損なわれないことを担保したうえで2剤型ポリウレタン組成物の発泡を防止できるようにさらに改良する余地があると考えた。 However, the present inventors felt that there was room for further improvement, since the cured products obtained by curing these conventional two-component polyurethane compositions may have slight foaming or may not necessarily have sufficient physical properties such as tensile strength. Furthermore, the present inventors felt that there was room for further improvement so that foaming of two-component polyurethane compositions could be prevented while ensuring that such desired physical properties are not impaired, since changes to the composition to suppress foaming may impair the desired physical properties that the two-component polyurethane composition should inherently possess.
したがって、本発明の目的は、2剤型ポリウレタン組成物を硬化させる際の発泡を従来よりも抑制することができ、かつ、所望の物性を有する硬化物を形成することができる方法及びその方法に使用することができる2剤型ポリウレタン組成物を提供することである。 The object of the present invention is therefore to provide a method that can suppress foaming during curing of a two-component polyurethane composition more than ever before and can form a cured product with desired physical properties, and a two-component polyurethane composition that can be used in that method.
上記目的を達成するために、一実施形態において本発明は下記の構成を有する。
[1]
ポリオールを含む第1剤と、ポリイソシアネートを含む第2剤とを有する2剤型ポリウレタン組成物を硬化させる際に発泡を防止する方法であって、
前記方法は、
前記第1剤と前記第2剤を用意するステップと、
前記第1剤と前記第2剤とを混合するステップと、
前記第1剤、前記前記第2剤又はそれらの混合物に、消泡剤及び発泡抑制剤を添加するステップと、を備え、
前記ポリオールが脂肪酸と多価アルコールとのエステルであり、
前記消泡剤は、オレフィンポリマーであり、
前記発泡抑制剤は、有機カルボン酸であり、
前記発泡抑制剤は、前記第1剤100質量部に対して1.0~5.0質量部の含有量で存在する、方法。
[2]
前記ポリイソシアネートがイソシアネートオリゴマーである、[1]に記載の方法。
[3]
前記脂肪酸がリシノレイン酸を主成分とする、[1]又は[2]に記載の方法。
[4]
前記有機カルボン酸が分岐したアルキル基を有する、[1]~[3]のいずれかに記載の方法。
[5]
[1]に記載の方法により2剤型ポリウレタン組成物の発泡を防止するステップと、
前記2剤型ポリウレタン組成物を用いて防水塗膜を形成するステップと、
を備える、防水塗膜の生産方法。
[6]
ポリオールを含む第1剤と、ポリイソシアネートを含む第2剤とを有する2剤型ポリウレタン組成物であって、
前記第1剤又は前記第2剤が更に、消泡剤及び発泡抑制剤を含み、
前記消泡剤は、非イオン性のオレフィンポリマーであり、
前記発泡抑制剤は、有機カルボン酸であり、
前記発泡抑制剤は、前記第1剤100質量部に対して1.0~5.0質量部である、2剤型ポリウレタン組成物。
In order to achieve the above object, in one embodiment, the present invention has the following configuration.
[1]
A method for preventing foaming during curing of a two-component polyurethane composition having a first component containing a polyol and a second component containing a polyisocyanate, comprising the steps of:
The method comprises:
preparing the first agent and the second agent;
mixing the first part and the second part;
adding a defoamer and a foam inhibitor to the first part, the second part or a mixture thereof;
the polyol is an ester of a fatty acid and a polyhydric alcohol,
The defoaming agent is an olefin polymer,
The foam inhibitor is an organic carboxylic acid.
The foam inhibitor is present in an amount of 1.0 to 5.0 parts by weight per 100 parts by weight of the first agent.
[2]
The method according to [1], wherein the polyisocyanate is an isocyanate oligomer.
[3]
The method according to [1] or [2], wherein the fatty acid is mainly composed of ricinoleic acid.
[4]
The method according to any one of [1] to [3], wherein the organic carboxylic acid has a branched alkyl group.
[5]
[1] A step of preventing foaming of the two-component polyurethane composition by the method described in [1];
forming a waterproof coating film using the two-component polyurethane composition;
A method for producing a waterproof coating film comprising:
[6]
A two-component polyurethane composition having a first component containing a polyol and a second component containing a polyisocyanate,
The first agent or the second agent further comprises a defoamer and a foam inhibitor;
The antifoaming agent is a non-ionic olefin polymer,
The foam inhibitor is an organic carboxylic acid.
The foam inhibitor is contained in an amount of 1.0 to 5.0 parts by mass per 100 parts by mass of the first agent.
本発明の方法及び組成物は、2剤型ポリウレタン組成物の硬化させる際の発泡を従来よりも抑制することができ、かつ、所望の物性を有する硬化物を形成することができる。 The method and composition of the present invention can suppress foaming during curing of a two-part polyurethane composition more than ever before, and can form a cured product with desired physical properties.
本発明について以下詳細に説明する。
2剤型ポリウレタン組成物は、ポリオールを含む第1剤と、ポリイソシアネートを含む第2剤とを有する。前記第1剤、前記第2剤、又は前記第1剤と前記第2剤の混合物に、消泡剤及び発泡抑制剤を添加する。
The present invention will be described in detail below.
The two-component polyurethane composition has a first component containing a polyol and a second component containing a polyisocyanate. A defoamer and a foam inhibitor are added to the first component, the second component, or a mixture of the first component and the second component.
本明細書において、ポリオールは、2個以上の活性水素基(好ましくは、ヒドロキシル基)を有する化合物(多価アルコール)を意味する。ポリイソシアネートは、2個以上のイソシアネート基を有する化合物を意味する。ポリウレタンは、ポリオールとポリイソシアネートとがウレタン結合を介して結合した化合物を意味する。 In this specification, polyol means a compound (polyhydric alcohol) having two or more active hydrogen groups (preferably hydroxyl groups). Polyisocyanate means a compound having two or more isocyanate groups. Polyurethane means a compound in which a polyol and a polyisocyanate are bonded via a urethane bond.
「分子量」とは本明細書において、分子のモル質量(g/モル)を意味するように理解される。「平均分子量」とは、分子のオリゴマー又はポリマー混合物の数平均Mnを意味し、標準物質としてのポリスチレンに対するゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)によって通常決定される。本明細書における「室温」とは、23℃の温度を意味する。 "Molecular weight" is understood herein to mean the molar mass (g/mol) of a molecule. "Average molecular weight" means the number average Mn of an oligomeric or polymeric mixture of molecules, typically determined by gel permeation chromatography (GPC) against polystyrene as standard. "Room temperature" in this specification means a temperature of 23°C.
本明細書において、特定の成分が「主成分」であるとは、該特定の成分が、該特定の成分を含んでなる剤の全成分100質量%に対して50質量%以上の含有量で存在することを意味する。他の好ましい実施形態においては、特定の成分が、該特定の成分を含む剤100質量%に対して70質量%以上であってもよい。 In this specification, a specific component being a "major component" means that the specific component is present in an amount of 50% by mass or more relative to 100% by mass of all components of the agent containing the specific component. In another preferred embodiment, the specific component may be present in an amount of 70% by mass or more relative to 100% by mass of the agent containing the specific component.
[ポリオール]
上記第1剤の成分として含まれるポリオールは、商業的に入手可能なポリオール又は商業的に入手可能な複数のポリオールの混合物であってもよい。上記ポリオールは、例えば、水酸基を有する油脂、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、(メタ)アクリルポリオール、ポリブタジエンポリオール、水素添加されたポリブタジエンポリオール、低分子多価アルコール類、及び、これらの混合物であってもよい。
[Polyol]
The polyol contained as a component of the first agent may be a commercially available polyol or a mixture of a plurality of commercially available polyols. The polyol may be, for example, a fat or oil having a hydroxyl group, a polyether polyol, a polyester polyol, a (meth)acrylic polyol, a polybutadiene polyol, a hydrogenated polybutadiene polyol, a low molecular weight polyhydric alcohol, or a mixture thereof.
上記ポリオールは、脂肪酸と多価アルコールとのエステルであることがより好ましい。上記エステルは、リシノレイン酸とグリセリンとのエステル等の、水酸基を有する脂肪酸と多価アルコールとのエステルであってもよいし、水酸基を有していない植物油脂に化学反応を用いて水酸基を導入したものであってもよい。上記ポリオールは、水酸基を有する脂肪酸と多価アルコールとのエステルであることが更に好ましい。 The polyol is more preferably an ester of a fatty acid and a polyhydric alcohol. The ester may be an ester of a fatty acid having a hydroxyl group and a polyhydric alcohol, such as an ester of ricinoleic acid and glycerin, or may be an ester in which a hydroxyl group has been introduced into a vegetable oil or fat having no hydroxyl group by a chemical reaction. The polyol is even more preferably an ester of a fatty acid having a hydroxyl group and a polyhydric alcohol.
上記「水酸基を有する脂肪酸」は、リシノレイン酸を主成分とすることが好ましい。リシノレイン酸は、ポリオールを構成する脂肪酸100質量%に対して80質量%以上であることがより好ましい。ヒマシ油は、その分子を構成する脂肪酸の約90%がリシノレイン酸である。従って、リシノレイン酸を主成分とする脂肪酸で構成されたポリオールとしては、ヒマシ油を用いることができる。 The above-mentioned "fatty acid having a hydroxyl group" preferably has ricinoleic acid as a main component. It is more preferable that ricinoleic acid accounts for 80% by mass or more of the 100% by mass of the fatty acids constituting the polyol. About 90% of the fatty acids constituting the molecules of castor oil are ricinoleic acid. Therefore, castor oil can be used as a polyol composed of fatty acids with ricinoleic acid as the main component.
上記水酸基を有していない植物油脂としては、亜麻仁油、サフラワー油、大豆油、きり油、ケシ油、菜種油、ゴマ油、米油、トール油、綿実油、コーン油等のヨウ素価が100以上のものが好ましい。これらのなかでも、大豆油が好ましい。水酸基を有していない植物油脂に化学反応を用いて水酸基を付加する方法については、例えば、特開2005-320431号公報を参照することができる。 Preferred vegetable oils that do not have hydroxyl groups include linseed oil, safflower oil, soybean oil, tung oil, poppy seed oil, rapeseed oil, sesame oil, rice oil, tall oil, cottonseed oil, and corn oil, which have an iodine value of 100 or more. Of these, soybean oil is preferred. For a method of adding hydroxyl groups to vegetable oils that do not have hydroxyl groups using a chemical reaction, see, for example, JP 2005-320431 A.
ヒマシ油は、未変性ヒマシ油であってもよいし、変性ヒマシ油であってもよい。ヒマシ油は、未変性ヒマシ油であることが好ましい。未変性ヒマシ油は、ヒマ(トウダイグサ科のトウゴマ)の種子から抽出し、精製したものであり、二塩基酸等による架橋(変性)を施していないものである。ヒマシ油は、脱水処理されたものであることが好ましい。 The castor oil may be unmodified castor oil or modified castor oil. The castor oil is preferably unmodified castor oil. Unmodified castor oil is extracted from the seeds of castor beans (Ricinus communis, Euphorbiaceae) and purified, and is not cross-linked (modified) with dibasic acids or the like. The castor oil is preferably dehydrated.
変性ヒマシ油のような変性植物由来油脂は、目的とする性状となるよう二塩基酸と植物由来油脂を混合し、脱水縮合反応させたものである。この変性植物由来油脂の合成には、公知の方法を用いることができる。例えば、植物由来油脂を任意の溶媒に溶解させた後、二塩基酸を添加する。この反応液をディーン・スタークトラップにより還流を行い、脱水縮合反応を行いつつ、系外へと反応により生じる水を除去する。反応が完結した後に、溶媒を減圧除去することにより目的とする化合物を得ることができる。 Modified plant-derived oils such as modified castor oil are prepared by mixing a dibasic acid and a plant-derived oil to obtain the desired properties, and then carrying out a dehydration condensation reaction. A known method can be used to synthesize the modified plant-derived oil. For example, a plant-derived oil is dissolved in a solvent of choice, and then a dibasic acid is added. This reaction solution is refluxed using a Dean-Stark trap, and while carrying out the dehydration condensation reaction, the water generated by the reaction is removed outside the system. After the reaction is completed, the solvent is removed under reduced pressure to obtain the desired compound.
上記ポリオールは、1.5~5.0の平均官能性を有することが好ましい。平均官能性は2.0~4.0であり、特に好ましくは2.5~3.5である。 The polyol preferably has an average functionality of 1.5 to 5.0. The average functionality is 2.0 to 4.0, and particularly preferably 2.5 to 3.5.
上記ポリオールは、120~200mgKOH/gの水酸基価を有することが好ましい。140~180mgKOH/gの水酸基価を有することが好ましい。上記水酸化は156~165mgKOH/gであることが好ましい。 The polyol preferably has a hydroxyl value of 120 to 200 mg KOH/g. It preferably has a hydroxyl value of 140 to 180 mg KOH/g. It is preferable that the hydroxyl value is 156 to 165 mg KOH/g.
上記ポリオールは、60~110gI2/100Gのヨウ素価を有することが好ましい。上記ヨウ素価は、70~100gI2/100Gであることが好ましく、80~90gI2/100Gであることがさらに好ましい。 The polyol preferably has an iodine value of 60 to 110 gI 2 /100 G. The iodine value is preferably 70 to 100 gI 2 /100 G, and more preferably 80 to 90 gI 2 /100 G.
上記ポリオールは、イソシアネート基との適度な反応性を有することから、第二級ヒドロキシル基を有することが好ましい。上記ポリオールが有するヒドロキシル基の過半数が第二級ヒドロキシル基であることが好ましい。 The polyol preferably has secondary hydroxyl groups because it has a suitable reactivity with isocyanate groups. It is preferable that the majority of the hydroxyl groups in the polyol are secondary hydroxyl groups.
上記ポリオールは、第1剤の総重量ベースで60wt-%~100wt-%、好ましくは80wt-%~99.7wt-%、より好ましくは95wt-%~99.5wt-%の含有量で存在することが好ましい。 The polyol is preferably present in an amount of 60 wt-% to 100 wt-%, preferably 80 wt-% to 99.7 wt-%, and more preferably 95 wt-% to 99.5 wt-%, based on the total weight of the first agent.
[ポリイソシアネート]
第2剤に含まれるポリイソシアネートは、2個以上のイソシアネート基を有する化合物である。上記ポリイソシアネートは、イソシアネートオリゴマーであることが好ましく、イソシアヌレート(3量体)であることが更に好ましく、脂肪族系ジイソシアネートのイソシアヌレートであることが更により好ましい。上記脂肪族系ジイソシアネートは、2個のイソシアネート基が脂肪族炭化水素に結合した構造を有する化合物である。上記脂肪族炭化水素基は、例えば、直鎖状、分岐状、環状、又は、これらの組合せであってもよい。
[Polyisocyanate]
The polyisocyanate contained in the second agent is a compound having two or more isocyanate groups. The polyisocyanate is preferably an isocyanate oligomer, more preferably an isocyanurate (trimer), and even more preferably an isocyanurate of an aliphatic diisocyanate. The aliphatic diisocyanate is a compound having a structure in which two isocyanate groups are bonded to an aliphatic hydrocarbon. The aliphatic hydrocarbon group may be, for example, linear, branched, cyclic, or a combination thereof.
上記ポリイソシアネートを構成するジイソシアネートは、トルエンジイソシアネート(TDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(無置換のMDI。ピュアMDI、モノメリックMDIともいう)、1,4-フェニレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート(XDI)、テトラメチルキシリレンジイソシアネート(TMXDI)、トリジンジイソシアネート(TODI)、1,5-ナフタレンジイソシアネート(NDI)、トリフェニルメタントリイソシアネート、ポリメリックMDI(ジフェニルメタンジイソシアネート(ピュアMDI)を高分子量化した化合物)、変性MDI等のような芳香族系ポリイソシアネート;ペンタメチレンジイソシアネート(PDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート(TMHDI)、リジンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート(NBDI)、トランスシクロヘキサン-1,4-ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン(H6XDI)、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(H12MDI)のような、脂肪族系ポリイソシアネートであってもよい。
上記ジイソシアネートは、なかでも、脂肪族系ポリイソシアネートであることが好ましく、HDIであることが更に好ましい。
The diisocyanates constituting the polyisocyanate are toluene diisocyanate (TDI), diphenylmethane diisocyanate (unsubstituted MDI, also called pure MDI or monomeric MDI), 1,4-phenylene diisocyanate, xylylene diisocyanate (XDI), tetramethylxylylene diisocyanate (TMXDI), tolidine diisocyanate (TODI), 1,5-naphthalene diisocyanate (NDI), triphenylmethane triisocyanate, polymeric MDI (diphenylmethane diisocyanate (pure MDI) is polymerized to a high molecular weight. and aromatic polyisocyanates such as methyl ether, methyl ether compound), modified MDI, and the like; and aliphatic polyisocyanates such as pentamethylene diisocyanate (PDI), hexamethylene diisocyanate (HDI), trimethylhexamethylene diisocyanate (TMHDI), lysine diisocyanate, norbornane diisocyanate (NBDI), transcyclohexane-1,4-diisocyanate, isophorone diisocyanate (IPDI), bis(isocyanatemethyl)cyclohexane (HXDI), and dicyclohexylmethane diisocyanate (HMDI).
Of the above diisocyanates, aliphatic polyisocyanates are preferred, and HDI is more preferred.
上記ポリイソシアネートは、第2剤の総重量ベースで60wt-%~100wt-%、好ましくは80wt-%~100wt-%、より好ましくは95wt-%~100wt-%の量で存在することが好ましい。 The polyisocyanate is preferably present in an amount of 60 wt-% to 100 wt-%, preferably 80 wt-% to 100 wt-%, and more preferably 95 wt-% to 100 wt-%, based on the total weight of the second part.
[触媒]
上記2剤型ポリウレタン組成物は、上記第1剤に含まれるポリオールと上記第2剤に含まれるポリイソシアネートとのウレタン反応を促進するための触媒を含むことが好ましい。上記触媒は、第1剤及び/又は第2剤の成分として存在することができるが、好ましくは第1剤の成分として存在する。上記触媒は、ビスマス系触媒、錫系触媒等の金属触媒であってもよい。触媒は、具体的には、例えば、ビスマストリオクテートのようなビスマス系触媒、ジオクチル錫(IV)ジラウレートのような4価のスズ触媒であってもよい。これらの中でも、ビスマス系触媒が好ましい。
[catalyst]
The two-component polyurethane composition preferably contains a catalyst for promoting the urethane reaction between the polyol contained in the first component and the polyisocyanate contained in the second component. The catalyst may be present as a component of the first component and/or the second component, but is preferably present as a component of the first component. The catalyst may be a metal catalyst such as a bismuth-based catalyst or a tin-based catalyst. Specifically, the catalyst may be, for example, a bismuth-based catalyst such as bismuth trioctate, or a tetravalent tin catalyst such as dioctyltin (IV) dilaurate. Among these, a bismuth-based catalyst is preferred.
上記2剤型ポリウレタン組成物が金属触媒を含む場合、金属触媒は、第1剤100質量%に対して0.001~2.0質量%であることが好ましく、0.01~1.0質量%であることがより好ましい。 When the two-component polyurethane composition contains a metal catalyst, the metal catalyst is preferably present in an amount of 0.001 to 2.0% by mass, and more preferably 0.01 to 1.0% by mass, relative to 100% by mass of the first component.
[消泡剤]
本発明の2剤型ポリウレタン組成物は消泡剤を含む。消泡剤は、主に第1剤と第2剤とを攪拌混合する際に巻き込まれた気泡を破裂させて解消する働きをすると考えられる成分である。消泡剤は、第1剤と第2剤のいずれに含まれていてもよいが、第1剤に含まれていることが好ましい。
[Antifoaming agent]
The two-component polyurethane composition of the present invention contains an antifoaming agent. The antifoaming agent is a component that is considered to have the function of bursting and eliminating bubbles that are entrapped when the first and second components are stirred and mixed. The antifoaming agent may be contained in either the first or second component, but is preferably contained in the first component.
上記消泡剤としては、2剤型ポリウレタン組成物に通常用いられるものを使用することができる。消泡剤は、例えば、アクリル系ポリマー、ビニルエーテル系ポリマー、ブタジエンポリマー、オレフィンポリマー、ジメチルシリコーン、又は、変性シリコーンであってもよい。消泡剤は、これらのなかでも、オレフィンポリマーであることが好ましい。オレフィンポリマーは、例えば、フローレンAC-2200HF(共栄社化学株式会社)であってもよい。 The above-mentioned defoaming agent may be one that is commonly used in two-component polyurethane compositions. The defoaming agent may be, for example, an acrylic polymer, a vinyl ether polymer, a butadiene polymer, an olefin polymer, a dimethyl silicone, or a modified silicone. Of these, the defoaming agent is preferably an olefin polymer. The olefin polymer may be, for example, FLOWLEN AC-2200HF (Kyoeisha Chemical Co., Ltd.).
上記消泡剤は、発泡抑制と各種物性とのバランスの観点から、第1剤100質量%に対して0.01~5.0質量%の含有量で存在することが好ましい。上記消泡剤は、0.05~3.0質量%の含有量で存在することがより好ましく、0.1~1.0質量%含有量で存在することが更に好ましい。 From the viewpoint of the balance between foaming inhibition and various physical properties, the above-mentioned defoaming agent is preferably present in a content of 0.01 to 5.0% by mass relative to 100% by mass of the first agent. The above-mentioned defoaming agent is more preferably present in a content of 0.05 to 3.0% by mass, and even more preferably present in a content of 0.1 to 1.0% by mass.
[発泡抑制剤]
本発明の2剤型ポリウレタン組成物は発泡抑制剤を含む。本発明において、発泡抑制剤は、ウレタン硬化反応を調整することにより、副反応による炭酸ガス発生を抑制すると考えられる成分である。
[Foam Inhibitor]
The two-component polyurethane composition of the present invention contains a foam inhibitor. In the present invention, the foam inhibitor is a component that is considered to suppress the generation of carbon dioxide gas due to a side reaction by controlling the urethane curing reaction.
本発明2剤型ポリウレタン組成物において用いられる発泡抑制剤は、有機カルボン酸又は有機カルボン酸の金属塩であることが好ましく、有機カルボン酸であることがより好ましい。 The foam inhibitor used in the two-component polyurethane composition of the present invention is preferably an organic carboxylic acid or a metal salt of an organic carboxylic acid, and more preferably an organic carboxylic acid.
上記有機カルボン酸は、分岐したアルキル基を有する有機カルボン酸であることが好ましい。有機カルボン酸は、炭素数が5~15であることが好ましく、炭素数が6~10であることが好ましい。そのようなカルボン酸としては、例えば、オクチル酸、2-エチルへキシル酸、ネオデカン酸等を用いることができる。 The organic carboxylic acid is preferably an organic carboxylic acid having a branched alkyl group. The organic carboxylic acid preferably has 5 to 15 carbon atoms, and more preferably has 6 to 10 carbon atoms. Examples of such carboxylic acids that can be used include octyl acid, 2-ethylhexyl acid, and neodecanoic acid.
上記発泡抑制剤は、発泡抑制と各種物性とのバランスから、第1剤100質量%に対して0.1~6.0質量%の含有量で存在することが好ましく、1.0~5.0質量%含有量で存在することがより好ましい。 In order to balance foaming inhibition and various physical properties, the foam inhibitor is preferably present in an amount of 0.1 to 6.0% by mass relative to 100% by mass of the first agent, and more preferably in an amount of 1.0 to 5.0% by mass.
本発明の2剤型ポリウレタン組成物は、可塑剤、溶媒、フィラー等のその他任意の成分を含んでいてもよい。 The two-component polyurethane composition of the present invention may contain other optional components such as plasticizers, solvents, and fillers.
本発明の2剤型ポリウレタン組成物は、消泡剤と発泡抑制剤を併用することにより、減圧等による脱泡処理を行わなくても発泡抑制と各種物性とのバランスに優れることになる。従って、本発明の2剤型ポリウレタン組成物を硬化させる際には、減圧等による脱泡処理は必須ではない。しかしながら、必要に応じて、硬化物に対して減圧等による脱泡処理をおこなってもよい。 The two-component polyurethane composition of the present invention uses a combination of an antifoaming agent and a foam inhibitor, and thus has an excellent balance between foam inhibition and various physical properties, even without defoaming treatment such as by reducing pressure. Therefore, when curing the two-component polyurethane composition of the present invention, defoaming treatment such as by reducing pressure is not essential. However, if necessary, defoaming treatment such as by reducing pressure may be performed on the cured product.
[用途]
本発明の方法によって形成される2液型ポリウレタン組成物の硬化物は、ポリウレタン組成物は、接着剤、シーリング材及びコーティング材の用途に広く使用されるが、特に好ましくは防水用コーティングとして用いられる。
[Application]
The cured product of the two-component polyurethane composition formed by the method of the present invention is widely used as an adhesive, sealant and coating material, but is particularly preferably used as a waterproof coating.
以下に実施例を示して本発明を具体的に説明する。ただし本発明は実施例に限定されない。 The present invention will be specifically explained below with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.
<予備試験、ポリエーテルポリオールとヒマシ油との比較>
参考例A及び参考例Bにおいて、2液型ポリウレタン組成物の第1剤と第2剤として、下記表1に示される成分を含むものを調製した。第1剤と第2剤とを撹拌装置(商品名「RW20デジタル」、IKA社製)を用いて1分間攪拌して混合物を得た。その混合物を、「テラダイト離型剤 MO-7(株式会社寺田製)を塗布したガラス板の表面に塗布し、24時間室温で静置して硬化物を得た。なお、参考例A及びBにおいて減圧による脱泡処理は行わなかった。
<Preliminary test, comparison of polyether polyol and castor oil>
In Reference Examples A and B, a two-component polyurethane composition was prepared containing the first and second parts shown in Table 1 below. The first and second parts were stirred for 1 minute using a stirring device (product name "RW20 Digital", manufactured by IKA Corporation) to obtain a mixture. This mixture was applied to the surface of a glass plate coated with Teradite release agent MO-7 (manufactured by Terada Co., Ltd.), and allowed to stand at room temperature for 24 hours to obtain a cured product. Note that in Reference Examples A and B, degassing treatment by reduced pressure was not performed.
表1に示した各成分の詳細は以下のとおりである。
<第1剤(硬化剤)>
PPG T600:ポリプロピレングリコール、商品名「サンニックスGP-600」、三洋化成工業株式会社製
ヒマシ油:ポリオール、商品名:URIC H-2315、伊藤製油株式会社製)
ビスマス系触媒:商品名:K-KAT XK640、楠本化成株式会社製)
消泡剤:オレフィンポリマー消泡剤(商品名:Flowlen AC-2200HF、共栄社化学株式会社製)
発泡抑制剤:オクチル酸 商品名「オクチル酸」、JNC株式会社製
比較発泡抑制剤:酸化カルシウム(商品名:CML#35、近江化学工業株式社製)
<第2剤(主剤)>
HDIトリマー:商品名「Desmodur N3300」、ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアネート体、Covestro AG社製
Details of each component shown in Table 1 are as follows.
<First agent (curing agent)>
PPG T600: Polypropylene glycol, product name "Sannix GP-600", manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd. Castor oil: Polyol, product name: URIC H-2315, manufactured by Ito Oil Mills, Ltd.
Bismuth catalyst: Product name: K-KAT XK640, manufactured by Kusumoto Chemicals Co., Ltd.
Defoamer: Olefin polymer defoamer (product name: Flowlen AC-2200HF, manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.)
Foam inhibitor: Octylic acid (trade name: "Octylic acid"), manufactured by JNC Corporation Comparative foam inhibitor: Calcium oxide (trade name: CML#35, manufactured by Omi Chemical Industry Co., Ltd.)
<Second agent (main agent)>
HDI trimmer: Product name "Desmodur N3300", isocyanate derivative of hexamethylene diisocyanate, manufactured by Covestro AG
表1に示される各物性は以下のように測定した。
引張強度:JIS A6021-2000に規定する引張強さ[N/mm2]
伸び率:JIS A6021-2000に規定する破断時の伸び率[%]
引裂強度:JIS A6021-2000に規定する引裂強さ[N/mm]
D硬度
The physical properties shown in Table 1 were measured as follows.
Tensile strength: tensile strength [N/mm 2 ] as specified in JIS A6021-2000
Elongation: Elongation at break [%] as specified in JIS A6021-2000
Tear strength: Tear strength [N/mm] as specified in JIS A6021-2000
D Hardness
予備試験から、硬化剤としてヒマシ油を含む2液型ポリウレタン組成物の硬化物は、引張強度、伸び率、引裂強度、及び、D硬度を含むすべての物性において、硬化剤としてポリプロピレングリコールを含む組成物の硬化物よりも優れていた。しかしながら、ヒマシ油を含む2液型ポリウレタン組成物の硬化物は、表面粘着性(残留タック)を有しており、また、発泡を有していたため、それらの点において改善の余地があった。 Preliminary tests showed that the cured product of a two-component polyurethane composition containing castor oil as a curing agent was superior in all physical properties, including tensile strength, elongation, tear strength, and D hardness, to the cured product of a composition containing polypropylene glycol as a curing agent. However, the cured product of the two-component polyurethane composition containing castor oil had surface tack (residual tack) and foaming, leaving room for improvement in these respects.
<第1試験、発泡抑制及び表面粘着性の評価>
[組成物の製造]
参考例1-1~2-4において、2液型ポリウレタン組成物の第1剤と第2剤として、下記表2に示される成分を含むものをそれぞれ調製した。参考例1-1~2-4の第1剤と第2剤とをそれぞれ撹拌装置(商品名「RW20デジタル」、IKA株式会社製)で1分間攪拌した。なお、参考例1-1~2-4において、減圧による脱泡処理は行わなかった。
<First test: Evaluation of foaming inhibition and surface adhesion>
[Preparation of Composition]
In Reference Examples 1-1 to 2-4, the first and second parts of two-component polyurethane compositions were prepared containing the components shown in Table 2 below. The first and second parts of Reference Examples 1-1 to 2-4 were each stirred for 1 minute with a stirrer (product name "RW20 Digital", manufactured by IKA Corporation). In Reference Examples 1-1 to 2-4, degassing treatment by reduced pressure was not performed.
表1に示した各成分の詳細は以下のとおりである。
<第1剤(硬化剤)>
ヒマシ油(ポリオール):商品名:URIC H-2315、伊藤製油株式会社製)
ビスマス系触媒:商品名:K-KAT XK640、楠本化成株式会社製)
消泡剤:オレフィンポリマー消泡剤(商品名:Flowlen AC-2200HF、共栄社化学株式会社製)
発泡抑制剤:オクチル酸 商品名「オクチル酸」、JNC株式会社製
比較発泡抑制剤:酸化カルシウム(商品名:CML#35、近江化学工業株式社製)
<第2剤(主剤)>
HDIトリマー:商品名「Desmodur N3300」、ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアネート体、Covestro AG社製
Details of each component shown in Table 1 are as follows.
<First agent (curing agent)>
Castor oil (polyol): Product name: URIC H-2315, manufactured by Ito Oil Mills Co., Ltd.
Bismuth catalyst: Product name: K-KAT XK640, manufactured by Kusumoto Chemicals Co., Ltd.
Defoamer: Olefin polymer defoamer (product name: Flowlen AC-2200HF, manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.)
Foam inhibitor: Octylic acid (trade name: "Octylic acid"), manufactured by JNC Corporation Comparative foam inhibitor: Calcium oxide (trade name: CML#35, manufactured by Omi Chemical Industry Co., Ltd.)
<Second agent (main agent)>
HDI trimmer: Product name "Desmodur N3300", isocyanate derivative of hexamethylene diisocyanate, manufactured by Covestro AG
参考例1-1~2-4において得られた混合物をDSプライマー・エコ(1成分形ウレタン樹脂プライマー)を塗布したスレート板に塗布し、24時間室温で静置して硬化物を得た。得られた各硬化物の外観を図1に示す。 The mixtures obtained in Reference Examples 1-1 to 2-4 were applied to a slate board coated with DS Primer Eco (one-component urethane resin primer) and left to stand at room temperature for 24 hours to obtain a cured product. The appearance of each of the obtained cured products is shown in Figure 1.
[発泡抑制の評価]
オクチル酸(発泡抑制剤)及び酸化カルシウム(比較発泡抑制剤)のいずれもが含まれない参考例1-1及び2-1の硬化物は、発泡しており、硬化物中に細かい気泡が含まれていた。酸化カルシウム(比較発泡抑制剤)を含むが、オクチル酸(発泡抑制剤)を含まない参考例1-2、1-3及び1-4の硬化物は、断面に微細な気泡は目視で確認されなかったが、表面が波打っていた。参考例1-2、1-3及び1-4は、酸化カルシウムが発泡を完全に防止できなかったことを示唆した。オクチル酸を含む参考例2-2及び2-3の硬化物は、オクチル酸を含まない参考例1-1及び2-1の硬化物よりも目視で発泡が少なかった。さらに、参考例2-4の硬化物は、透明で平滑であり、この試験において最も発泡が少なかった。オクチル酸の量を増やすと泡立ちが減少することが示された。この際、硬化剤にオクチル酸を5重量%添加することで発泡が最も抑制された。
[Evaluation of foam suppression]
The cured products of Reference Examples 1-1 and 2-1, which did not contain either octylic acid (foaming inhibitor) or calcium oxide (comparative foaming inhibitor), were foamed, and fine bubbles were contained in the cured products. The cured products of Reference Examples 1-2, 1-3, and 1-4, which contained calcium oxide (comparative foaming inhibitor) but did not contain octylic acid (foaming inhibitor), did not visually confirm fine bubbles in the cross section, but had wavy surfaces. Reference Examples 1-2, 1-3, and 1-4 suggested that calcium oxide could not completely prevent foaming. The cured products of Reference Examples 2-2 and 2-3, which contained octylic acid, visually showed less foaming than the cured products of Reference Examples 1-1 and 2-1, which did not contain octylic acid. Furthermore, the cured product of Reference Example 2-4 was transparent and smooth, and showed the least foaming in this test. It was shown that increasing the amount of octylic acid reduced foaming. In this case, foaming was most suppressed by adding 5 wt % of octylic acid to the curing agent.
[表面粘着性の評価]
得られた各硬化物を指で触ることにより、各硬化物の表面粘着性の有無を確認した。酸化カルシウム(2~10質量%)を用いた参考例1-2~1-4の硬化物は、強い表面粘着性を有していた。1~5質量%のオクチル酸を含む参考例2-2~2-4の硬化物は、表面粘着性を示さなかった。この結果から、従来の消泡剤に加えて発泡抑制剤として所定量のオクチル酸を加えることにより、発泡抑制と表面粘着性の低減(硬化性向上)におい有用であることが判明した。
[Evaluation of surface adhesion]
The presence or absence of surface tackiness of each cured product was confirmed by touching each product with a finger. The cured products of Reference Examples 1-2 to 1-4 using calcium oxide (2 to 10 mass%) had strong surface tackiness. The cured products of Reference Examples 2-2 to 2-4 containing 1 to 5 mass% octylic acid did not show surface tackiness. From these results, it was found that adding a predetermined amount of octylic acid as a foaming inhibitor in addition to a conventional defoaming agent is useful for suppressing foaming and reducing surface tackiness (improving curability).
<第2試験、発泡抑制剤の含有量に関する試験>
第1剤100質量%に対してオクチル酸の含有量を0~7質量%に変更した以外は第1試験と同様に第1剤及び第2剤を調製し、硬化させて硬化物を得た。それらの硬化物について第1試験同様に各物性を測定した。その結果を表3に示す。
<Second test: Test on foam inhibitor content>
The first and second parts were prepared in the same manner as in
これらの結果から、オクチル酸が第1剤100質量%に対して1~5質量%含まれる場合に防水コーティングとして好適な物性値を有することがわかった。 These results show that when octylic acid is present at 1-5% by mass relative to 100% by mass of the first agent, it has suitable physical properties for a waterproof coating.
図2は、それぞれ、第2試験において調製した硬化物の表面の写真である。オクチル酸0%の場合、塗膜における微細な発泡のために、硬化物が、白濁したゆず肌状の非平滑な表面を有するという問題を有していた。1%のオクチル酸を添加した場合には、そのような問題が軽減された。3%以上のオクチル酸を添加した場合には、硬化物が、透明で平滑な表面を有しており、そのような問題が解消されていた。 Figure 2 shows photographs of the surfaces of the cured products prepared in the second test. When 0% octylic acid was used, the cured products had a problem of having a cloudy, orange peel-like, non-smooth surface due to fine bubbles in the coating film. When 1% octylic acid was added, this problem was alleviated. When 3% or more octylic acid was added, the cured products had a transparent, smooth surface, and this problem was eliminated.
Claims (4)
前記方法は、
前記第1剤と前記第2剤を用意するステップと、
前記第1剤と前記第2剤とを混合するステップと、
前記第1剤、前記前記第2剤又はそれらの混合物に、消泡剤及び発泡抑制剤を添加するステップと、を備え、
前記ポリオールが脂肪酸と多価アルコールとのエステルであり、
前記消泡剤は、オレフィンポリマーであり、
前記消泡剤は、第1剤100質量部に対して0.01~5.0質量部の含有量で存在し、
前記発泡抑制剤は、有機カルボン酸であり、
前記発泡抑制剤は、前記第1剤100質量部に対して1.0~5.0質量部の含有量で存在し、
前記2剤型ポリウレタン組成物が、上記第1剤に含まれるポリオールと上記第2剤に含まれるポリイソシアネートとのウレタン反応を促進するための触媒を含み、
前記触媒が金属触媒であり、
前記金属触媒は、第1剤100質量部に対して0.001~2.0質量部である、方法。 A method for preventing foaming during curing of a two-component polyurethane composition having a first component containing a polyol and a second component containing a polyisocyanate, comprising the steps of:
The method comprises:
preparing the first agent and the second agent;
mixing the first part and the second part;
adding a defoamer and a foam inhibitor to the first part, the second part or a mixture thereof;
the polyol is an ester of a fatty acid and a polyhydric alcohol,
The defoaming agent is an olefin polymer,
The defoaming agent is present in an amount of 0.01 to 5.0 parts by mass relative to 100 parts by mass of the first agent,
The foam inhibitor is an organic carboxylic acid.
The foam inhibitor is present in an amount of 1.0 to 5.0 parts by mass relative to 100 parts by mass of the first agent ,
the two-component polyurethane composition contains a catalyst for promoting a urethane reaction between a polyol contained in the first component and a polyisocyanate contained in the second component,
the catalyst is a metal catalyst;
The method according to claim 1, wherein the metal catalyst is present in an amount of 0.001 to 2.0 parts by mass relative to 100 parts by mass of the first agent .
前記脂肪酸がリシノレイン酸を主成分とし、
前記有機カルボン酸が分岐したアルキル基を有する、請求項1に記載の方法。 the polyisocyanate is an isocyanate oligomer,
The fatty acid is mainly composed of ricinoleic acid,
The method of claim 1 , wherein the organic carboxylic acid has a branched alkyl group .
前記2剤型ポリウレタン組成物を用いて防水塗膜を形成するステップと、
を備える、防水塗膜の生産方法。 Preventing foaming of a two-component polyurethane composition by the method of claim 1 or 2 ;
forming a waterproof coating film using the two-component polyurethane composition;
A method for producing a waterproof coating film comprising:
前記第1剤又は前記第2剤が更に、消泡剤、発泡抑制剤、及び、前記2剤型ポリウレタン組成物が、上記第1剤に含まれるポリオールと上記第2剤に含まれるポリイソシアネートとのウレタン反応を促進するための触媒を含み、
前記触媒が金属触媒であり、
前記金属触媒は、第1剤100質量部に対して0.001~2.0質量部であり、
前記消泡剤は、非イオン性のオレフィンポリマーであり、
前記消泡剤は、第1剤100質量部に対して0.01~5.0質量部の含有量で存在し、
前記発泡抑制剤は、有機カルボン酸であり、
前記ポリオールが脂肪酸と多価アルコールとのエステルであり、
前記発泡抑制剤は、前記第1剤100質量部に対して1.0~5.0質量部であり、2剤型ポリウレタン組成物。 A two-component polyurethane composition having a first component containing a polyol and a second component containing a polyisocyanate,
the first agent or the second agent further contains a defoamer, a foam inhibitor, and the two-component polyurethane composition contains a catalyst for promoting a urethane reaction between the polyol contained in the first agent and the polyisocyanate contained in the second agent;
the catalyst is a metal catalyst;
The metal catalyst is present in an amount of 0.001 to 2.0 parts by mass relative to 100 parts by mass of the first agent,
The antifoaming agent is a non-ionic olefin polymer,
The defoaming agent is present in an amount of 0.01 to 5.0 parts by mass relative to 100 parts by mass of the first agent,
The foam inhibitor is an organic carboxylic acid.
the polyol is an ester of a fatty acid and a polyhydric alcohol,
The foam inhibitor is present in an amount of 1.0 to 5.0 parts by mass per 100 parts by mass of the first agent, forming a two-part polyurethane composition.
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