JPH0316367B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、金属用プライマーに関する。

更に詳しくは、第３級ホスフイン類の存在下
に、反応温度−70℃〜150℃で、イソシアナート
化合物に炭酸ガスを吹き込み、30分〜10時間反応
させることのより得られる、１，３，５−オキサ
ジアジン−２，４，６−トリオン環（以下、単に
オキサジアジントリオン環あるいはトリオン環と
称す）を有するイソシアネートを含有して成る金
属表面への塗装、金属同志の接着あるいは金属と
他の材料との接着に有用なプライマーに関する。

一般に各種樹脂接着剤を用いて金属同志あるい
は金属と他の材料とを接着させたり、塗料を用い
て金属表面に塗膜を形成させる際、接着剤、塗膜
の金属表面上での密着性を向上させ剥離を防止す
る目的で種々のプライマーを用いて金属の接着
面、塗装面を処理しておく方法が提案されてい
る。このようなプライマーとして、たとえば有機
シラン化合物、有機チタン化合物、ポリエチレン
イミン化合物、イソシアネート化合物、エポキシ
化合物、アクリル化合物、エポキシ／フエノール
化合物などが知られている。しかしながら、その
作用は多くの場合特定の接着剤あるいは塗料との
組合せにおいて現われるにすぎず、また効果の点
においても必らずしも満足すべきものではない。

本発明は優れた密着性および耐剥離性を付与す
る金属用プライマーを提供することを目的とす
る。

すなわち、本発明は第３級ホスフイン類の存在
下に、反応温度−70℃〜150℃で、イソシアナー
ト化合物に炭酸ガスを吹き込み、30分〜10時間反
応させることのより得られる、１，３，５−オキ
サジアジン−２，４，６−トリオン環を有するイ
ソシアナートを含有してなる金属用プライマーで
ある。

本発明のプライマー成分として用いられるオキ
サジアジントリオン環を有するイソシアネート
は、分子内にオキサジアジントリオン環とイソシ
アナート基を合せ有する化合物を意味し、このよ
うな化合物はイソシアナート化合物と二酸化炭素
との反応によつて製造することができる。原料イ
ソシアナート化合物としては、例えばテトラメチ
レンジイソシアナート、ヘキサメチレンジイソシ
アナート、ω、ω′−ジイソシアナトジプロプロ
ピルエーテル、２，６−ジイソシアナトカプロン
酸エステル、１，６，11−トリイソシアナトウン
デカン、ビス（イソシアナトメチル）シクロヘキ
サン、ビス（イソシアナトエチル）シクロヘキサ
ン、１−イソシアナト−３−イソシアナトメチル
−３，５，５−トリメチルシクロヘキサン、ビス
（４−イソシアナトシクロヘキシル）メタン、キ
シリレンジイソシアナート、ビス（２−イソシア
ナトエチル）ベンゼンなどの脂肪族、脂環族、芳
香脂肪族ポリイソシアナート化合物が用いられ
る。これらポリイソシアナート化合物は単独で
も、またそれら相互の混合物として用いてもよ
い。またモノイソシアナート化合物、例えばエチ
ルイソシアナート、ｎ−ブチルイソシアナート、
ベンジルイソシアナート、フエニルエチルイソシ
アナート等と混合して反応に用いることができ
る。また、上記ポリイソシアナート化合物の二量
体、三量体も使用することができる。ポリイソシ
アナート化合物と二酸化炭素の反応は、触媒の存
在下におこなわれ、触媒としては第３級ホスフン
類が有効である。反応は、一般にイソシアナート
化合物と触媒の反応系内に炭酸ガスを吹き込むこ
とによつて行なわれる。反応温度は通常−70〜
150℃、特に−20〜70℃が好ましい。かかる反応
によつて、通常はオキサジアジントリオン環を１
個ないし数個有するイソシアネートの混合物が得
られる。反応は触媒量にもよるが、ほぼ30分〜10
時間で終了する。反応後未反応の二酸化炭素を加
熱下窒素ガスを吹き込みながら除去し、また、未
反応のイソシアナート化合物は蒸留、抽出など常
法により除去することができる。反応後、通常は
反応の進行を完全に停止させ、また生成物を安定
に保存するために各種の化合物を添加するのがよ
く、かかる反応停止、安定剤としてアルキル化
剤、アシル化剤、酸、エステル誘導体、フエノー
ル類、過酸化物、イオウ、ポリスルフイド、金属
スルフイド、ハロゲンなどを用いることができ
る。

かかるオキサジアジントリオン環を有するイソ
シアナート化合物は、通常トリオン環を１ないし
３個有するイソシアネートの混合物であり、この
混合物をそのまま本発明のプライマー成分として
用いることができる。またこのプライマー成分
は、未反応のイソシアネートを含むものであつて
もよい。

また、ポリイソシアナート化合物と二酸化炭素
からオキサジアジントリオン環を有するイソシア
ネートを製造する際、あらかじめポリイソシアナ
ート化合物とポリオール化合物（例えば、エチレ
ングリコール、プロピレングリコール、１，４−
ブタンジオール、グリセリン、トリメチロールプ
ロパン、ポリエーテルポリオール、ポリエステル
ポリオール、アクリルポリオール、エポキシポリ
オール、ポリヒドロキシポリオレフインなど）あ
るいはポリアミン化合物（例えばエチレンジアミ
ン、ヘキサメチレンジアミン、フエニレンジアミ
ン、ポリエーテルポリアミン、ポリアミドポリア
ミンなど）とをNCO基が過剰となるように反応
させて得られる末端NCO基を有する付加体をポ
リイソシアナート化合物として使用できる。

本発明のプライマー成分としては、ポリイソシ
アナート化合物と炭酸ガスの反応により得られた
オキサジアジントリオン環を有するイソシアネー
トを上記のような活性水素を有する化合物で付加
体化させたものも使用できる。このような付加体
をプライマーとして使用した場合、金属に対しさ
らにすぐれた密着性を示す。

上述のごとき本発明のオキサジアジントリオン
環を有するイソシアネートのうちでも、ヘキサメ
チレンジイソシアナート、１−イソシアナト−３
−イソシアナトメチル−３，５，５−トリメチル
シクロヘキサンあるいはビス（イソシアナトメチ
ル）シクロヘキサンから誘導されたものは、粘度
が低く、金属基材に対する塗工性も良く、特に密
着性にすぐれているので本発明のすぐれたプライ
マー成分である。

本発明の好ましい態様として、オキサジアジン
トリオン環を有するイソシアネートを、このイソ
シアネートに不活性な溶剤で溶解した溶液のプラ
イマーが用いられる。このような溶剤としては、
たとえばアセトン、メチルエチルケトンなどのケ
トン類、たとえばトルエン、キシレンなどの芳香
族炭化水素類、たとえばメチレンクロライド、ト
リクロルメタン、トリクロルエタン、トリクロル
エチレンなどのハロゲン化された飽和または不飽
和の炭化水素類、あるいはたとえば酢酸エチル、
酢酸ブチルなどの脂肪酸エステル類などが用いら
れる。溶液として使用する場合の前記オキサジア
ジントリオン環を有するイソシアネート成分の濃
度は0.1〜50重量％とするのが好ましい。

本発明のプライマーは、必要に応じて更に粘度
調整剤、充てん剤、分散安定剤等を添加しても何
ら差しつかえない。

本発明のプライマーと組み合わせて使用するこ
とのできる接着剤、塗料としては、従来より金属
の接着剤、塗料として用いられているものであれ
ば、いずれのタイプのものでもよく、たとえばエ
ポキシ樹脂系、ポリウレタン系、ポリオレフイン
系の接着剤、塗料が挙げられる。

この中でも、本発明のプライマーは、ポリオレ
フイン系の接着剤、〔エチレン−酢酸ビニル共重
合体（酢酸ビニル含量５〜50重量％）及びそのケ
ン化物あるいはそれらのカルボキシル変性体をベ
ースとしたホツトメルト型接着剤（タケメルト
シリーズ；タケメルト Ｍ−204、タケメルト
Ｍ−301武田薬品工業(株)製）〕との組み合わせにお
いて特に有用である。

本発明のプライマーが適用される金属としては
鉄、銅、アルミ、鉛などがあり、これら金属表面
への塗装、これら金属同志の接着、あるいはこれ
ら金属と異種材料との接着の際に広く適用しうる
ものである。

本発明のプライマーを使用して、金属を塗装、
接着する場合には、まず塗装、接着を行なおうと
する金属表面に該プライマー組成物を塗布し、通
常室温で乾燥させる。本発明のプライマーは、乾
燥後しばらく放置しておいても、プライマーとし
ての作用は減退することはない。この点、従来の
イソシアナート系プライマーと比較した場合の利
点の一つである。

この塗布方法には浸漬法、スプレー法、刷毛ぬ
り法等の通常の塗布方法が適宜採用され得る。本
発明のプライマーの塗布量はプライマー固形分と
してほぼ0.5ｇ／m²から100ｇ／m²の割合で接着、
塗装面に塗布すればよい。そして上記の操作によ
り形成されたプライマー塗膜の上に塗料を塗布す
るか、あるいは接着剤を塗布し、同様にプライマ
ー処理された金属又は他の異種材料を重ね合せて
塗装、接着を完了させる。

本発明のプライマーを用いて下塗り処理した材
料は、接着後すぐれた接着強さを示し、また塗装
後剥離のない塗膜が得られる。

以下、実施例、比較例を示して本発明をさらに
具体的に説明するが、これらは本発明を何ら限定
するものではない。

参考例 １ ヘキサメチレンジイソシアナート841ｇに40℃
で炭酸ガスを吹込みながら、トリ−ｎ−ブチルホ
スフイン1.8ｇを加え、撹拌しながら６時間反応
を行なつた。炭酸ガスの供給を止め、イオウ粉末
0.3ｇを加えて30分間撹拌後冷却した。このもの
を薄膜蒸発装置により原料を除去すると淡黄色の
やゝ粘稠な液体255ｇが得られた。このものは
NCO含量4.78meq／ｇ、オキサジアジントリオ
ン含量2.77meq／ｇを有し、残存モノマー量は0.4
％である。

参考例 ２ １，３−ビス（イソシアナトメチル）シクロヘ
キサン971ｇに10℃で炭酸ガスを吹き込みながら
トリ−ｎ−ブチルホスフイン3.0ｇを加え、撹拌
しながら５時間反応を行なつた。炭酸ガスの供給
を窒素に代え、過酸化ベンゾイル3.8ｇを加えて
80分間撹拌した。生成物を薄膜蒸発装置により原
料を蒸発除去すると淡黄色の粘稠な液体280ｇが
得られた。このものはNCO含量4.35meq／ｇオ
キサジアジントリオン含量2.22meq／ｇであり、
残存モノマー量は0.8％である。

参考例 ３ １，３−ビス（イソシアナトメチル）シクロヘ
キサン194ｇに４ｇの酢酸ブチルに溶解したトリ
メチルベンジルアンモニウムヒドロキシドの40％
メタノール溶液0.04ｇを添加し、室温で３時間撹
拌しながら反応させる。塩化ベンゾイル0.2ｇを
添加して反応を停止させる。生成物のNCO含量
は39.0％（反応前は43.2％）に低下しており、そ
の赤外線吸収スペクトルで1690cm^-1に吸収が認め
られることからイソシアヌラートが生成している
ことがわかる。これに20℃で炭酸ガスを吹込みな
がら、トリ−ｎ−ブチルホスフイン1.4ｇを加え
撹拌しながら４時間反応させる。炭酸ガスの供給
を窒素に代えたのち硫酸ジメチル1.2ｇを添加し
て反応を停止する。生成物のNCO含量は25.9％
である。この赤外線吸収スペクトルおよびNMR
スペクトルによりオキサジアジントリオン環とイ
ソシアヌラート環の両者を含む生成物が得られる
ことがわかる。

参考例 ４ 参考例１で得られたオキサジアジントリオン環
を有するイソシアネート成分22ｇとポリヒドロキ
シポリオレフイン（ポリテール−Ｈ、水酸基44三
菱化成工業(株)製）35ｇ及びトルエン50ml、ジブチ
ルチンジラウレート３mgを撹拌しながら、70℃で
３時間反応させて、NCO含量0.76meq／ｇ、オ
キサジアジントリオン含量0.6meq／ｇを有する
付加体を得た。

このものの赤外線吸収スペクトルおよびNMR
スペクトルより、ウレタン結合とオキサジアジン
トリオン環をもつ生成物が得られることがわかつ
た。

実施例 １ 参考例１で得られたオキサジアジントリオン環
を有するイソシアネート成分５ｇを酢酸エチル95
ｇに溶解させてプライマー溶液を得た。厚さ35μ
の２枚の銅箔のそれぞれの接着面上に、上記プラ
イマー溶液を刷毛で塗布し、室温で30分間乾燥さ
せた。この塗布面同志の間に、変性ポリオレフイ
ン系ホツトメルト接着剤（タケメルト Ｍ−
204；武田薬品工業(株)製）をサンドイツチ状には
さみ、加熱プレスを用いて160℃℃で10分間、100
Kg／cm²（ゲージ圧）で圧着した。こうして得られ
た接着試験片を用いてJISK6854試験法に従つて
180゜剥離試験を行なつたところ、26.0Kg／inchの
接着強さを示した。

比較例として、上記プライマー溶液を塗布しな
い銅箔を用いて、同様の操作で接着試験片を作成
し180゜剥離強さを測定したところ、3.3Kg／inchの
値しか得られなかつた。

比較例として、上記プライマーのイソシアネー
ト成分のかわりにTDI（タケネート 80、武田薬
品工業(株)製）を用いて作成したプライマー溶液を
用いた以外、全く同様な操作で接着試験片を作成
し、180゜剥離強さを測定したところ、８Kg／inch
の値しか得られなかつた。

実施例 ２ 参考例２で得られたオキサジアジントリオン環
を有するイソシアネート成分2.5ｇをメチルエチ
ルケトン97.5ｇに溶解させてプライマー溶液を得
た。

脱脂した厚さ0.2mmの２枚のアルミニウム板の
それぞれの接着面に上記プライマー溶液を刷毛で
塗布し、室温で20分間乾燥させた。このプライマ
ー塗布面の間に変性ポリオレフイン系ホツトメル
ト接着剤（タケメルト Ｍ−301；武田薬品工業
(株)製）の100μ厚さのフイルムをサンドイツチ状
にはさみ、160℃で30分間接触圧にて加熱するこ
とによつて積層させた。

この接着試験片を用いてJISK6854試験法に従
つて180゜剥離試験を行つたところ、35Kg／inch以
上の接着強さを示し、被着剤であるアルミニウム
が破壊した。

実施例 ３ 参考例３で得られたオキサジアジントリオン環
を有するイソシアネート成分７ｇをメチレンクロ
ライド93ｇに溶解させてプライマー溶解を得た。

厚さ1.6mmの２枚の鉄板（冷間圧延鋼板）のそ
れぞれの接着面に上記プライマー溶液を刷毛で塗
布し、室温で10分間乾燥させた。この塗布面同志
の間に変性ポリオレフイン系ホツトメルト接着剤
（タケメルト Ｍ−204武田薬品工業(株)製）の厚さ
100μのフイルムをサンドイツチ状にはさみ120℃
で３分間、８Kg／cm²の圧力で圧着した。

この接着試験片をJISK6850試験法に従つて引
張せん断接着強さを測定したところ170Kg／cm²の
値を示し、破壊状態は凝集破壊であつた。

実施例 ４ 参考例４で得られたオキサジアジントリオン環
を有する付加体55ｇを酢酸エチル95ｇに溶解して
プライマー溶液を得た。

厚さ１mmの架橋ポリエチレン板の接着面及び厚
さ1.6mmの鉄板（冷間圧延鋼板）の接着面に上記
プライマー溶液を刷毛で塗布し、室温で30分間乾
燥させた。この塗布面同志の間に変性ポリオレフ
イン系ホツトメルト接着剤（タケメルト Ｍ−
204武田薬品工業(株)製）の厚さ100μのフイルムを
サンドイツチ状にはさみ、150℃で15分間、接触
圧で圧着した。

この接着試験片をJISK6584試験法に従つて
180゜剥離強さを測定したところ、21.5Kg／inchの
値を示した。

比較例として、上記プライマーを塗布しない材
料を用いた以外、上記と同様の操作で接着試験片
を作成し、その180゜剥離強さを測定したところ、
11.5Kg／inchの値を示した。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 第３級ホスフイン類の存在下に、反応温度−
   70℃〜150℃で、イソシアナート化合物に炭酸ガ
   スを吹き込み、30分〜10時間反応させることのよ
   り得られる、１，３，５−オキサジアジン−２，
   ４，６−トリオン環を有するイソシアネートを含
   有してなる金属用プライマー。