JPH05247430A - ポリイソシアネート接着剤及びシーラントシステム - Google Patents

ポリイソシアネート接着剤及びシーラントシステム

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JPH05247430A
JPH05247430A JP4208112A JP20811292A JPH05247430A JP H05247430 A JPH05247430 A JP H05247430A JP 4208112 A JP4208112 A JP 4208112A JP 20811292 A JP20811292 A JP 20811292A JP H05247430 A JPH05247430 A JP H05247430A
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polyisocyanate
imino
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isocyanate
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ラッセル ギリス ハーバート
John Russell Robertson
ラッセル ロバートソン ジョン
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 接着剤及びシーラントとして有効な芳香族ポ
リイソシアネート反応システムを提供する。 【構成】 (a) 芳香族結合したイソシアネート基及び1.
8 〜4.0 の数平均イソシアネート官能価を有するポリイ
ソシアネート、及び(b) 少なくとも1つのイミノもしく
はエナミノ官能性結合を有する硬化剤を含み、イミノも
しくはエナミノ官能性結合に対するポリイソシアネート
中のイソシアネート基の分子数比が少なくとも2:1で
あるリグノセルロース及びセルロース複合材料の製造に
用いるための液体接着剤/シーラント反応システム。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明は、接着剤及びシーラントとして特
に有効な芳香族ポリイソシアネート反応システムに関す
る。詳細には、本発明は、結合剤として芳香族ポリイソ
シアネート及び硬化剤としてイソシアネート反応性化合
物を含む2成分反応システムに関する。さらに本発明
は、この新規2成分システムを用いる積層及び/又はシ
ールされた材料に関する。
【0002】合板、チップボード、パーティクルボー
ド、及び紙チューブを含む、積層合板材(LVL) のような
積層木材及び紙構造体の製造において、種々の樹脂が用
いられてきた。前記製品の製造用の接着剤の選択におい
て重要なことは、硬化速度及び硬化の促進に必要な温度
である。多くの場合、結合されるビレットは厚さ3cm以
上である。そのような場合、熱の浸透はとても遅く、長
い時間及びエネルギーの消費が必要である。
【0003】実際、最も広く用いられている接着剤は、
優れた接着を与えるが硬化させるために熱活性化及び長
い時間を必要とするレゾルシノール/フェノールホルム
アルデヒドタイプ樹脂である。その使用において遭遇す
る他の欠点は、最終製品の美観を損ねるその黒い色であ
る。フェノール樹脂接着剤の使用の他の欠点は、高い水
分含量を有する基材に有効に用いることができないこと
である。多くの木材は10重量%以上の水分含量を有する
ので、水分含量が約5重量%以下となるように基材を乾
燥することが必要である。水分含量を低下させるため木
材を処理した場合、木材の体積が失われ、フェノール樹
脂を用いる木材製品の製造の価格及び時間が増加する。
【0004】接着剤としてイソシアネート架橋ラテック
スが用いられてきたが、その硬化速度は熱を加えても比
較的遅い。ウェファー板、繊維板及びラミネート紙の形
成におけるセルロース材料の製造用の接着剤としてポリ
イソシアネートが用いられてきた。ポリイソシアネート
を用いるそのような適用は、許容される物理的結合強度
を発生させるための硬化のため通常 200℃以上の温度を
必要とする。
【0005】反応射出成形システムにおけるポリイソシ
アネート並びにイミノ及びエナミノ官能性化合物の使用
は当該分野において公知である。例えば、米国特許第
4,794,129号は、反応射出成形法によるポリマーを製造
するための反応システムを開示しており、このシステム
は少なくとも1つのイミノ官能性化合物を含むイソシア
ネート反応性組成物及び有機芳香族ポリイソシアネート
からなっている。米国特許第 4,935,460号は、A成分が
有機ポリイソシアネートであり、B成分がイソシアネー
ト末端ポリウレタンプレポリマーとイミノ官能性もしく
はエナミン含有化合物との反応生成物を含むイソシアネ
ート反応性成分である反応射出成形システムを開示して
いる。しかし接着剤もしくはシーラントとして反応シス
テムを用いる特許はない。
【0006】また、米国特許第 3,865,791号は、モノエ
ナミン及びポリイソシアネートを含む混合物からのプレ
ポリマーの製造を開示している。次いでこのプレポリマ
ーは他のポリイソシアネートと混合され、湿分硬化され
る。米国特許第 4,853,454号は、ポリウレタンプレポリ
マー及びポリアルジミンを含む一成分湿分硬化性ポリウ
レタンシステムを開示している。これらの特許の組成物
はコーティング、注入成形、補修、及びセメントとして
用いられる。しかし、これらの特許のいずれも、パーテ
ィクルボードのような複合製品の製造におけるリグノセ
ルロースもしくはセルロース材料を含む組成物の使用を
開示していない。
【0007】室温において短時間で完全に硬化しかつ工
業製造に適した適当なポットライフを有する冷硬化性樹
脂システムの要求がある。理想的には、そのような接着
剤システムは室温において30分以内で硬化し、5分以上
のポットライフを有し、そして従来の樹脂システム以上
の結合強度を与える。
【0008】また、高水分含有基材、特にリグノセルロ
ースもしくはセルロース基材に用いることができる接着
剤の要求がある。従って、本発明の目的は、常温硬化で
きる接着剤/シーラント反応システムを提供することで
ある。
【0009】他の目的は、室温付近の温度において比較
的短い時間で硬化する接着剤/シーラント反応システム
を提供することである。さらに他の目的は、5分以上の
ポットライフを有する接着剤/シーラント反応システム
を提供することである。
【0010】また、従来の樹脂システム以上の結合強度
を与える接着剤システムを提供することも目的である。
またさらに、リグノセルロースもしくはセルロース基材
のような比較的高い水分含有基材に用いる接着剤システ
ムを提供することも目的である。これら及び他の目的
は、本発明の反応システムにより達成される。
【0011】本発明は、リグノセルロースもしくはセル
ロース複合体の製造における使用に適した低温硬化性接
着剤もしくはシーラント反応システム及びこの反応シス
テムを用いるリグノセルロースもしくはセルロース基材
を互いに接着もしくはシールする方法である。液体接着
剤/シーラント反応システムは、(a) 芳香族結合したイ
ソシアネート基及び1.8 〜4.0 の数平均イソシアネート
官能価を有するポリイソシアネート、及び(b) 少なくと
も1つのイミノもしくはエナミノ官能性結合を有する硬
化剤を含み、イミノもしくはエナミノ官能性結合に対す
るポリイソシアネート中のイソシアネート基の分子数比
が少なくとも2:1である。
【0012】リグノセルロースもしくはセルロース基材
の複合体の製造方法は、以下の工程、 (a) 基材の一面に(i) 芳香族結合したイソシアネート基
及び1.8 〜4.0 の数平均イソシアネート官能価を有する
ポリイソシアネート、及び(ii)少なくとも1つのイミノ
もしくはエナミノ官能性結合を有する硬化剤を含み、接
着剤反応システムにおけるイミノもしくはエナミノ官能
性結合に対するポリイソシアネート中のイソシアネート
基の分子数比が少なくとも2:1である液体接着剤反応
システムを塗布すること、 (b) 表面を互いにプレスすること、及び (c) 反応システムを硬化すること を含む。
【0013】本発明はさらに、(a) 芳香族結合したイソ
シアネート基及び1.8 〜4.0 の数平均イソシアネート官
能価を有し、プレポリマーポリイソシアネートではない
ポリイソシアネート、及び(b) 少なくとも1つのイミノ
もしくはエナミノ官能性結合を有する硬化剤を含み、イ
ミノもしくはエナミノ官能性結合に対するポリイソシア
ネート中のイソシアネート基の分子数比が少なくとも
2:1である反応システムを含む。
【0014】本発明はさらに、以下の工程、 (a) 基材の一面に (i) 芳香族結合したイソシアネート基及び1.8 〜4.0 の
数平均イソシアネート官能価を有し、プレポリマーポリ
イソシアネートではないポリイソシアネート、及び(ii)
少なくとも1つのイミノもしくはエナミノ官能性結合を
有する硬化剤を含み、イミノもしくはエナミノ官能性結
合に対するポリイソシアネート中のイソシアネート基の
分子数比が少なくとも2:1である液体接着剤反応シス
テムを塗布すること、 (b) 前記表面を互いにプレスすること、及び (c) 接着剤反応システムを硬化すること を含む、基材を接着する方法を含む。
【0015】本発明による基材の表面をシールする方法
は、以下の工程、 (a) 基材の一面に (i) 芳香族結合したイソシアネート基及び1.8 〜4.0 の
数平均イソシアネート官能価を有し、プレポリマーポリ
イソシアネートではないポリイソシアネート、及び(ii)
少なくとも1つのイミノもしくはエナミノ官能性結合を
有する硬化剤を含み、イミノもしくはエナミノ官能性結
合に対するポリイソシアネート中のイソシアネート基の
分子数比が少なくとも2:1である液体シーラント反応
システムを塗布すること、及び (b) シーラント反応システムを硬化すること を含む。
【0016】本発明において有効な有機ポリイソシアネ
ートは1.8 〜4.0 、好ましくは2〜3の数平均イソシア
ネート官能価、及び 100〜5000、好ましくは 120〜180
0、最も好ましくは 170〜 800の数平均分子量を有す
る。ポリイソシアネートを含むものの少なくとも50モル
パーセント、好ましくは少なくとも90モルパーセントは
直接芳香族環に結合している。
【0017】好適な芳香族ポリイソシアネートは、例え
ばp-フェニレンジイソシアネート、m-フェニレンジイソ
シアネート、2,4-トルエンジイソシアネート、2,6-トル
エンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、
ジアニシジ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、2,4'- ジフェニルメタンジイ
ソシアネート(2,4'-MDI)、4,4'- ジフェニルメタンジイ
ソシアネート(4,4'-MDI)、3,3'- ジメチル-4,4'-ビフェ
ニレンジイソシアネート、二以上の官能価を有するポリ
ジフェニルメタンポリイソシアネート、これらの混合物
を含む。MDI 異性体(2,4' 及び4,4') 、これらの異性体
とポリジフェニルメタンポリイソシアネートの混合物、
ポリフェニルメタンポリイソシアネート自身及びその誘
導体がより好ましい。ポリフェニルメタンポリイソシア
ネート及びその誘導体が最も好ましい。
【0018】ポリイソシアネートは少量の脂肪族ポリイ
ソシアネートを含んでよい。好適な脂肪族ポリイソシア
ネートは、イソホロンジイソシアネート、1,6-ヘキサメ
チレンジイソシアネート、1,4-シクロヘキシルジイソシ
アネート、蒸気芳香族ポリイソシアネートの飽和同族
体、これらの混合物を含む。
【0019】好適なウレトンイミン−改質ポリイソシア
ネートを用いてよく、これは通常、イソシアネート基の
一部をカルボジイミド基に添加するカルボジイミド触媒
の存在下で芳香族ポリイソシアネートをその融点以上の
温度、例えば140 ℃に加熱し、次いでカルボジイミド基
を未反応イソシアネート基と反応させ、ウレトンイミン
基を形成する方法により製造される。
【0020】好適なイソシアネート末端プレポリマーを
用いてよく、これは過剰のポリイソシアネートをアミノ
化ポリオール又はそのイミン/エナミンを含むポリオー
ルと反応させることにより製造される。「イソシアネー
ト末端プレポリマー」とは、プレポリマー並びに疑似プ
レポリマー、すなわちプレポリマーが形成されるプレポ
リマーとポリイソシアネートの混合物を含む。プレポリ
マーの製造に適したポリオールは (a) 60〜 400の分子量及び1.9 〜4の平均ヒドロキシル
官能価を有するポリエーテルポリオール及び/又は炭化
水素ベースポリオール (b) 少なくとも 400、好ましくは1000以上の分子量及び
1.9〜4の平均ヒドロキシル官能価を有するポリエーテ
ル(及び/又はチオエーテル)ポリオール (c) 100 〜1000の分子量及び 1.9〜4の平均ヒドロキシ
ル官能価を有するポリエーテルポリオール を含む。
【0021】イソシアネート末端プレポリマーは、本発
明に係るリグノセルロースもしくはセルロース複合体の
製造においても有効である。特に好ましいイソシアネー
ト末端プレポリマーは、過剰のポリマーMDIと 400〜
2500の数平均分子量を有するポリエーテルポリオールと
の反応生成物である。そのようなイソシアネート末端プ
レポリマーは、通常10%以上、好ましくは約16%以上、
より好ましくは約16〜24%の遊離NCO 含量を有するべき
である。本発明において用いるための好適なポリマーMD
I 組成物は、ICI Americasより入手可能なRubinate Mで
ある。
【0022】この接着剤/シーラント反応システムの硬
化剤は、少なくとも1つのイミノ官能性もしくはエナミ
ノ官能性結合を有するイソシアネート反応性組成物であ
る。この「官能性結合」とは、硬化剤組成物中に存在す
るイミノ及び/又はエナミノ基を意味する。硬化剤は所
望により1つ以上の他のイソシアネート反応性基、特に
ヒドロキシルもしくはカルボン酸基を含んでよい。
【0023】「反応システム」とは、反応体が以下の原
子団
【化1】 (上式中、X、Y及びZは前記化合物の残りを形成する
化学部分であり、各々独立に水素及びN、C、O、S、
SiもしくはPにより前記化合物のイミノユニット、C
=N−、に結合した有機基より選ばれ、前記イミノユニ
ットの中心炭素原子は3つの原子に結合しており、ただ
し、X及びYが共に有機基でありX又はYがNによりイ
ミノ基に結合している場合、他の基(X又はY)は好ま
しくはCもしくはNによりイミノユニットに結合してお
らず、O、S、SiもしくはPにより、最も好ましくは
OもしくはSによりイミノユニットに結合している)を
含むことを意味する。結果として、あるアミジン及びグ
アニジンは好ましくは本発明においてイミノ官能性硬化
剤として用いられない。また、上記構造において、イミ
ノユニットの炭素及び窒素原子は共に、X、Y及びZが
互いに結合し環を形成しても芳香族又は他の完全に共役
した環もしくは環システムに混入されない。X、Yもし
くはZは芳香族炭素原子により結合していることが最も
好ましい。
【0024】多くのタイプのイミノ官能性及びエナミノ
官能性化合物が本発明において硬化剤として好適であ
る。通常、硬化剤は、イミン、イミノエステル、イミノ
チオエステル、イソウレア、イソチオウレア及びエナミ
ンからなる群より選ばれる。
【0025】好適なイミノ官能性化合物は、限定するも
のではないが、以下の表Aに示すものを含む。
【化2】
【化3】 表中、R5 及びArはそれぞれ二価脂肪族及び芳香族有
機結合基であり、Pは、H又は表中に示すように前記イ
ミノ(C=N)官能性基が結合したポリエーテルもしく
は炭化水素鎖もしくはラジカルのような有機ラジカルを
表し、Pは一もしくは多官能性であってよく、R6 はH
又は1〜10個の炭素原子の一価有機脂肪族基であり、R
7 及びR8 は1〜10個の炭素原子の一価脂肪族有機基で
あり、Ar’は4〜18個の炭素原子の一価芳香族有機基
である。
【0026】R5 、R6 、R7 、R8 、Ar及びAr’
が表す基は当該分野において公知である。R5 は特にプ
ロピレンであり、Arはメトキシフェニレン、R6 はプ
ロピル、R7 はプロピル、R8 はプロピル及びAr’は
メトキシフェニルである。
【0027】他の好適なイミノ官能性硬化剤の例は以下
のものを含む。
【化4】 上記式中、XはO又はSを表し、R、R1 、R2 及びR
3 は脂肪族炭素原子により示された構造に結合した有機
基を表し、Ar及びAr1 は芳香族炭素原子により示さ
れた構造に結合した有機基を表す。これらの基は同一で
あっても相異なっていてもよい。このどれもヘテロ原子
を含んでいてよく、互いに結合し環を形成してよい(上
記イミノ官能性の規定により提供される制限内で)。
【0028】好ましくは、上記式の置換基の1つ以上は
他のイソシアネート反応性(又は反応可能な)官能基を
含む。この追加官能基は好ましくは、イミノ/エナミノ
官能基の範疇、ヒドロキシル(もしくはチオール)基の
範疇、及び/又はカルボン酸基の範疇より選ばれる。こ
の硬化剤は多官能性であることが好ましい。ジ及びポリ
イミンが最も好ましい。
【0029】上記式中、イミノユニットに結合した2個
以上の置換基は非芳香族5もしくは6員環の部材として
混入される。環は炭素環もしくは複素環であり、これは
例えば混入される置換基により及びイミノユニットの炭
素もしくは窒素原子(もしくは両者)も混入されるかど
うかによりきまる。
【0030】イミノユニット内に芳香族基が存在する場
合、これは前記ユニットの炭素原子に結合することが好
ましく、前記芳香族基が中性もしくは電子供与置換基、
例えばH、アルキル、アルコキシ、N,N-ジアルキルアミ
ノ基を有することが最も好ましい。
【0031】芳香族イミノ官能性化合物、及び特に少な
くとも1つの芳香族環が芳香族イミノ官能性分子のC=N
ユニットに直接結合しているものが好ましい硬化剤であ
る。最も好ましい硬化剤は分子あたり2個以上の反応性
官能基を含む芳香族イミノ官能性化合物である。好まし
い接着剤/シーラント反応システムはポリフェニルメタ
ンポリイソシアネート及び芳香族イミノ官能性化合物か
らなる。他の好ましい接着剤/シーラントシステムは、
過剰のポリマージフェニルメタンジイソシアネートとポ
リエーテルポリオール、特に 400〜2500の数平均分子量
を有するポリエーテルポリオールとの反応生成物である
イソシアネート末端プレポリマーと芳香族イミノ官能性
化合物からなる。
【0032】好ましいイミノ官能性化合物の特定の例
は、下式
【化5】
【化6】 のような脂肪族及び/又は芳香族アルジミン及び/又は
ケトイミンを含む。
【0033】本発明に用いるための現在最も好ましいイ
ミノ官能性化合物は、ベンズアルデヒドと2−メチル−
1,5−ペンタンジアミンの、フルフルアルデヒドと2
−メチル−1,5−ペンタンジアミンの、及びジアミノ
ジフェニルメタン(純粋及びポリマー形状の両者を含
む)とベンズアルデヒドもしくはフルフルアルデヒドの
反応より得られるものを含む。所望によりアルデヒドを
メチルイソブチルケトン(MIBK)もしくはシクロヘ
キサノンのようなケトンに代えてもよい。
【0034】Dytek-A MIBKジイミンは、Dytek-A(これは
2-メチル-1,5- ペンタンジアミンであり、2-メチルペン
タメチレンジアミンとしても公知であり、E.I.DuPont d
e Nemours & Co. より入手可能である)をメチルイソブ
チルケトン(MIBK)と反応させることにより製造される。
Dytek-A シクロヘキサノンジイミンは、Dytek-A をシク
ロヘキサノンと反応させることにより製造され、Dytek-
A フルフラルジイミンはDytek-A をフルアルデヒドと反
応させることにより製造される。通常、これらの化合物
は、フラスコ内で1.0 モルのDytek-A を混合し、次いで
2.3 モルのMIBK、シクロヘキサノンもしくはフルアルデ
ヒドをDytek-A にゆっくり加えることにより製造され
る。所望により、MIBK、シクロヘキサノンもしくはフル
アルデヒドを加える前にDytek-A を乾燥トルエンと混合
してよい。通常、0.5 〜1.0 モルのとるえんが用いられ
る。最初の反応温度はDytek-A の添加の間役85℃に調節
される。次いで温度は高められ、反応体を数時間、好ま
しくは約2時間還流する。
【0035】本発明の硬化剤として用いられるエナミン
含有化合物は、下式
【化7】 (上式中、A、B、C、D、E、G、J及びLの各々は
独立に、水素、又は所望により置換した有機ラジカルを
表し、A、B及びDのいずれか及び/又はE、G、J及
びLのいずれかは所望により互いに結合し1つ以上の炭
素環もしくは複素環を形成する)の構造を有する化合物
を含む。
【0036】多くの好ましいエナミン官能性化合物にお
いて、E、G、J及びLは水素ではない。特に有効なエ
ナミン官能性化合物は、A、B、D、E、G、J及び/
又はLのいずれかが1つ以上の他の官能基を停止するラ
ジカルである結果として2つ以上の官能基を含む。イミ
ノ及び/又はエナミノ基が好ましい他の官能基である。
【0037】好ましいエナミノ官能性化合物は、2〜4
の合わせたイミン/エナミン官能価を有するものを含
む。
【0038】好適なエナミン官能性化合物は、少なくと
も1つのα水素原子を含むカルボニル化合物、例えばア
セトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、イソブチルア
ルデヒド、カプロアルデヒド、シクロヘキシルアルデヒ
ド、アセトン、メチルエチルケトン、ベンジルメチルケ
トン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、トリメチ
ルシクロヘキサノン、アセトフェノン、これらの混合物
のような脂肪族、環式脂肪族もしくは芳香族置換脂肪族
アルデヒドもしくはケトンを2級アミン、例えば2級ア
ミン官能性化合物と反応させることにより公知の方法で
得られる。
【0039】好ましいエナミン含有化合物は以下のもの
を含む。
【化8】 常温硬化剤として適したイミノ官能性及びエナミン官能
性化合物は公知の合成法により製造される。例えば、イ
ミノ官能性及びエナミン官能性硬化剤は米国特許第 4,7
94,129号、4,906,674 号、4,910,279 号、4,935,460 号
及び4,952,660号の教示により製造される。好適なイミ
ノ官能性及びエナミン官能性化合物のあるものは市販入
手可能である。例えば、下式
【化9】 (上式中、R=-CH3もしくは-CH2CH3 )を有するオキサ
ゾリン化合物は市販入手可能な液体である。好適なイミ
ノ官能性及びエナミン官能性化合物は独立に製造され、
又は接着剤形成の間、現場で製造される(すなわち、例
えば、適当なアミンを適当なアルデヒド及び/又はケト
ンと、内部脱水剤もしくは吸収剤充填剤の存在下で混合
し、次いでイソシアネート成分を加えることによる)。
【0040】好適なイソシアネート反応性硬化剤は通常
57〜10,000、好ましくは80〜7000、最も好ましくは 100
〜1000の数平均分子量を有する。
【0041】ポリイソシアネート及び上記のようなイソ
シアネート反応性硬化剤、並びに他の同様の構造体の多
くは低粘性液体である。流動性及び低粘性は接着剤/シ
ーラント反応システムの塗布を容易にする。さらに、低
粘性液体硬化剤は接着剤/シーラント反応システムの塗
布の間、流れ改良剤として働く。従って、ポリイソシア
ネート及び硬化剤は共に室温において液体であることが
好ましい。しかし、システムの成分の1つ(すなわちポ
リイソシアネート又は硬化剤)が、接着剤/シーラント
反応システムを基材に塗布する前に他の液体成分に完全
に溶解する限り固体であることが可能である。これは、
接着剤/シーラント反応システムを基材に塗布する際に
液体であることを確実にする。
【0042】また、ポリイソシアネート及び硬化剤成分
を基材に塗布する前に混合しないで別々に基材に塗布す
ることも可能である。別々に塗布した場合、接着剤/シ
ーラント反応システムは第二の成分を基材に塗布した際
に基材上に形成される。成分を別々に塗布する場合、両
方とも液体であるべきである。しかし、基材にシステム
を塗布する前にポリイソシアネート及び硬化剤を混合す
ることによって液体接着剤/シーラント反応システムを
製造することが好ましい。
【0043】ポリイソシアネート及び硬化剤は好適な方
法により混合される。両方とも通常低粘性液体であるた
め、互いに攪拌することによって容易に混合される。ポ
リイソシアネート及び硬化剤を基材に塗布する前に混合
した場合、炭酸カルシウムのような従来の充填剤、及び
プロピレンカーボネートのような希釈剤を用いてよい。
反応システムにおけるポリイソシアネートを1種以上の
ポリイソシアネートからなり、1種以上のイミノもしく
はエナミノ官能性硬化剤を反応システムにおいて用いて
よいことを理解すべきである。
【0044】ポリイソシアネート及び硬化剤は、硬化剤
のイソシアネート反応性官能基に対する芳香族ポリイソ
シアネート中のイソシアネート基の分子数比が好ましく
は少なくとも約2:1であるように混合される。最も好
ましくは、イミノもしくはエナミノ官能性結合に対する
イソシアネート基の分子数比は約3:1〜約10:1であ
る。
【0045】基材に塗布する前にポリイソシアネート及
び硬化剤を混合した場合、得られるシステムは少なくと
も5分のポットライフを有する。接着剤/シーラントシ
ステムの多くは5分以上のポットライフを有する。例え
ば、本発明の接着剤/シーラントシステムは数日、数
週、あるいは数カ月のポットライフを有する。
【0046】用いられるイミノ及びエナミノ官能性硬化
剤はアミンもしくはポリオール硬化剤よりも望ましい。
本発明の硬化剤は、従来ポリイソシアネートと反応した
アミンのように混合の際に芳香族イソシアネートと速く
反応を開始せず、従って、本発明のシステムが従来のア
ミンを硬化剤として用いた場合よりも長いポットライフ
を有することを可能にする。本発明の硬化剤を用いた場
合、ポリマーを形成する反応の間の誘導期が起こらない
か又はとても遅いと考えられる。この誘導期はしばしば
速い硬化反応を起こす。ポリオール硬化剤はポリアミン
を含むシステムより長いポットライフを有するシステム
を与えるが、ポリオールは触媒を必要とし、ポリイソシ
アネートと反応した際に望ましくない量の発泡を与え
る。通常、本発明の接着剤/シーラント反応システムは
最少の発泡で又は全く発泡せず硬化する。
【0047】本発明において用いられる硬化剤と芳香族
イソシアネートとの反応は直接的であると考えられる。
通常反応において揮発物もしくはモノマー副生成物はみ
られない。しかし、反応の進行及び特性は硬化剤及び基
材のタイプによって異なる。さらに、接着剤/シーラン
ト反応システムを塗布する基材上の活性水素物質又は有
機もしくは金属イオンの存在は硬化を促進する。
【0048】本発明の液体接着剤/シーラント反応シス
テムは種々の基材に塗布してよく、異なるタイプの基材
を互いに接着するために用いてよい。例えば、このシス
テムをシーラーとして木材とセメントに塗布してよく、
又は金属基材を木材基材に接着するために用いてよい。
このシステムをシーラーとして用いる場合、これは塗布
される基材の特性及び撥水性を改良する。2つの基材を
互いに結合する場合、少なくとも1つの基材を木材、
紙、もみ殻、セメント、石、布、ガラス、トウモロコシ
殻、バガス、ポリマーフィルム及びシート、ポリマーフ
ォーム、金属、及び繊維状材料からなる群より選ばれる
ことが好ましい。多物質複合体もしくはラミネート、特
に木材もしくは紙のようなリグノセルロースもしくはセ
ルロース材料を含むものを加工し、合板、積層ベニヤ
板、ウェハー板、パーティクルボード、繊維板、ボール
紙、及びICI America Inc.より入手可能なParallamのよ
うな延伸木材製品のような製品を製造するためこのシス
テムを用いてよい。
【0049】基材は水分含有基材であることが好まし
い。通常、基材の水分含量が低いほど接着剤/シーラン
トシステムが硬化する時間は長い。好ましくは、基材は
10〜20重量%、最も好ましくは12〜15重量%の水分含量
を有する。
【0050】本発明の接着剤/シーラントシステムは常
温硬化性組成物である、すなわち約0℃〜ほぼ室温の温
度で硬化できるが、加熱硬化してもよい。従って、通
常、このシステムは約0〜約 250℃の温度で硬化してよ
い。好ましくは、これは約23℃(室温)〜 125℃、最も
好ましくは約23℃〜 110℃の温度で硬化される。通常、
ホトンドのシステムは室温において30〜60分で充分硬化
する。
【0051】2つの基材を接着するためにこのシステム
を用いる場合、通常基材の一面にこのシステムを塗布
し、そしてこの塗布した表面を第二の表面にプレスす
る。表面は従来の方法、例えば、スプレー、ブラシ等に
よりこのシステムで塗布される。第一の基材がプレスさ
れる第二の基材はこのシステムで塗布されない。しか
し、基材を互いにプレスする前にこの表面に塗布しても
よい。基材を互いにプレスした後、システムが充分硬化
し、表面が強く接着するまで圧力下に保つ。通常、1.0
〜200psiの圧力が充分である。
【0052】本発明を以下の実施例により説明するが、
これは本発明を限定するものではない。例1 ジフェニルメタンジイソシアネートの混合物であり、IC
I America Inc.より入手可能な 55.60部のMF 182を分子
量2025のプロピレンオキシドジオールであり、Union Ca
rbide Corporation より入手可能な44.07 部のNiax 202
5 と反応させることによりジフェニルメタンジイソシア
ネート(MDI) プレポリマーを製造した。反応体を混合
後、約75℃の温度で数時間攪拌及び加熱し、3000cps の
粘度及び16パーセント遊離NCO 含量を有するMDI プレポ
リマーを形成した。このプレポリマーを室温に冷却後、
接着剤/シーラント反応システムの硬化剤とポリイソシ
アネートの間の反応用の触媒としてB-(ジメチルアミ
ノ)N,N-ジメチルプロピオンアミドをベースとしかつUn
ion Carbide Corporation より入手可能なアミン触媒で
あるNiax A-4を0.26部加えた。
【0053】Niax A-4をプレポリマーに加えた後、64.5
部のプレポリマー、6.5 部のプロピレンカーボネート
(希釈剤)、25.8部の炭酸カルシウム(充填剤)、及び
3.2 部のDytek A のメチルイソブチルケトン(MIBK)イミ
ンをフラスコ内で混合し、接着剤/シーラントシステム
を製造した。Dytek A のMIBKイミンは、2-メチルペンタ
メチレンジアミンでありE.I.DuPont de Nemours & Co.
より入手可能な116.2gのDytek A を65g の乾燥トルエン
を含むフラスコに加えることにより製造した。Dytek A
及びトルエンを混合した後、230.37g のMIBKを攪拌しな
がら添加漏斗から30分かけてゆっくり加えた。最初の反
応温度は約85℃に調節した。約30分後、温度を高め、発
生する水をDean-Stark装置に集めた。2時間還流を続
け、温度は約150 ℃に達した。この際に、これ以上水は
発生せず、赤外分析は未反応アミンが存在しないことを
示した。
【0054】この接着剤/シーラントシステムは約6分
のポットライフを有する。このシステムを111g/m2 の割
合で木材板の一面に塗布した。次いで塗布した面を約20
0psiの圧力で塗布していない板の表面にプレスし、板を
互いに接着した。接着剤/シーラントシステムが室温で
約30分間硬化した後、加圧を止める。得られる生成物は
取扱が容易であり、優れた内部結合力を有する。
【0055】この接着剤/シーラントシステムのコーテ
ィングはシーラントとして板の表面に塗布してもよい。
このコーティングは室温で約1時間硬化された。この板
は優れた撥水性を示した。
【0056】例2 硬化剤としてイミン(Dytek A のMIBKイミン)の代わり
に従来のポリオール、Quadrol(プロピレンオキシド希釈
エチレンジアミンをベースとし、770 のヒドロキシル価
を有し、Mobay 及びBASFより入手可能なヒドロキシル官
能性架橋剤)を用い、接着剤/シーラントシステムの成
分の量が、64.1部の例1のMDI プレポリマー、6.5 部の
プロピレンカーボネート、25.6部の炭酸カルシウム、及
び3.2 部のQuadrol であることを除き例1を繰り返し
た。この接着剤/シーラントシステムは5分のポットラ
イフを有し、生成物は例1の生成物よりも剪断強度が低
かった。生成物の剪断強度は沸騰−乾燥−沸騰テストを
用いてテストした。このテストは 7.6×2.5cm のサンプ
ルを4時間水中で沸騰させ、サンプルを60℃のオーブン
内に16時間入れ乾燥し、再びサンプルを水中で4時間沸
騰させ、サンプルを冷水中で急冷し、次いですぐにサン
プルの剪断強度を測定することからなる。Quadrol サン
プル沸騰の間に分離し、一方例1のサンプルは互いに接
着した板を剥がすに約160psi必要であった。
【0057】例3 100 部の例1のMDI プレポリマーを10部のプロピレンカ
ーボネート、40.0部の炭酸カルシウム、及び5.0 部のDy
tek A フルフラルジイミンと混合することにより接着剤
反応システムを製造した。Dytek A フルフラルジイミン
は、2-メチルペンタメチレンジアミンでありE.I.DuPont
de Nemours & Co. より入手可能な116.2gのDytek A を
フラスコに入れ、次いで193.14g のフルフラルジイミン
を攪拌しながら添加漏斗から30分かけてゆっくり加える
ことにより製造した。最初の反応温度は約85℃に調節し
た。約30分後、温度を高め、得られる水をDean-Stark装
置に集めた。還流を2時間続け、最終温度は約 150℃に
達した。この際、これ以上水は発生せず、赤外分析は未
反応アミンが存在しないことを示した。得られる生成物
は暗い褐色の液体であった。
【0058】この接着剤システムは数日のポットライフ
を有していた。この接着剤システムを156g/m2 の割合
で、10重量パーセント以上の水分含量を有する3枚のDo
uglasFir ベニヤに塗布した。この3枚のベニヤを木目
方向に重ね、次いで室温で30分間、200psiにおいて硬化
した。得られた合板は優れた内部結合強度、優れた耐水
性を有し、外装用途に適していた。
【0059】例4 ポリマーMDI であり、ICI America Inc.より入手可能な
100.0 部のRubinate M、20.0部の炭酸カルシウム、及び
MIBKと4,4-ジアミノジフェニルメタンの反応生成物であ
る25.0部の芳香族イミンと混合することにより接着剤/
シーラントシステムを製造した。芳香族イミンは115.65
g の4,4'- ジアミノジフェニルメタンを50g の乾燥トル
エン及び0.25g のp-トルエンスルホン酸を含むフラスコ
に加え、次いで134.35g のMIBKを攪拌しながら添加漏斗
から30分かけてゆっくり加えることにより製造した。最
初の反応温度は約85℃に調節した。約30分後、温度を高
め、得られる水をDean-Stark装置に集めた。還流を2時
間続け、最終温度は約 150℃に達した。この際、これ以
上水は発生せず、赤外分析は未反応アミンが存在しない
ことを示した。得られる生成物は明るい褐色の液体であ
った。
【0060】この接着剤システムは数日のポットライフ
を有していた。この接着剤システムを156g/m2 の割合
で、10重量パーセント以上の水分含量を有する3枚のDo
uglasFir ベニヤに塗布した。この3枚のベニヤを木目
方向に重ね、次いで149 ℃、200psiにおいて3分間加熱
硬化した。得られた合板は優れた内部結合強度、優れた
耐水性を有し、外装用途に適していた。
【0061】これらの例は、本発明の反応システムを良
好な内部結合強度及び優れた耐水性を有する製品を与え
るための接着剤及びシーラントとして用い得ることを示
している。これらの例はまた、用いられる硬化剤がポリ
イソシアネートと反応する従来のポリオールよりも優れ
ており、接着剤/シーラント反応システムをリグノセル
ロースもしくはセルロース基材のような高い水分含量を
有する基材に用い得ることを示している。この例はさら
に、反応システムを常温もしくは加熱硬化でき、硬化剤
として芳香族イミンを用いた場合にこのシステムが長い
ポットライフを有することを示している。
【0062】本発明はその精神から離れることなく他の
特定の形状で実施されるであろう。本発明の具体的形状
は、以下のものを含む。(a) 芳香族結合したイソシアネ
ート基及び1.8 〜4.0 の数平均イソシアネート官能価を
有するポリイソシアネート、及び(b) 少なくとも1つの
イミノもしくはエナミノ官能性結合を有する硬化剤を含
み、イミノもしくはエナミノ官能性結合に対するポリイ
ソシアネート中のイソシアネート基の分子数比が少なく
とも2:1であるリグノセルロース及びセルロース複合
材料の製造に用いるための液体接着剤/シーラント反応
システム。
【0063】(a) 芳香族結合したイソシアネート基、1.
8 〜4.0 の数平均イソシアネート官能価及び 100〜5000
の数平均分子量を有する液体ポリイソシアネート、及び
(b) 少なくとも1つのイミノもしくはエナミノ官能性結
合を有する液体硬化剤を含み、前記硬化剤が57〜10,000
の数平均分子量を有し、イミノもしくはエナミノ官能性
結合に対するポリイソシアネート中のイソシアネート基
の分子数比が少なくとも2:1であるリグノセルロース
及びセルロース複合材料の製造に用いるための液体接着
剤/シーラント反応システム。
【0064】ポリイソシアネート及び硬化剤が室温にお
いて液体である;ポリイソシアネートが 100〜5000の数
平均分子量を有する;ポリイソシアネートが 120〜1800
の数平均分子量を有する;ポリイソシアネートが 170〜
800の数平均分子量を有する;イミノもしくはエナミノ
官能性結合に対するイソシアネート基の比が3:1〜1
0:1である;ポリイソシアネートが2〜3の数平均イ
ソシアネート官能価を有する;ポリイソシアネートがイ
ソシアネート末端プレポリマーである;プレポリマーが
過剰のポリマージフェニルメタンジイソシアネートとポ
リエーテルポリオールとの反応生成物である;ポリオー
ルが 400〜2500の数平均分子量を有する;硬化剤が芳香
族イミノ官能性化合物であり少なくとも1つの芳香族環
が芳香族イミノ官能性分子のC=Nユニットに直接結合
している;芳香族イミノ官能性化合物が分子あたり2個
以上の反応性官能基を含む;ポリイソシアネートがポリ
フェニルメタンポリイソシアネートであり硬化剤が芳香
族イミノ官能性化合物である;ポリイソシアネートが過
剰のポリマージフェニルメタンジイソシアネートとポリ
エーテルポリオールとの反応生成物であり硬化剤が芳香
族イミノ官能性化合物である;ポリオールが 400〜2500
の数平均分子量を有する;硬化剤が57〜10,000の数平均
分子量を有する;硬化剤が80〜7000の数平均分子量を有
する;硬化剤が100 〜1000の数平均分子量を有する;硬
化剤がイミン、イミノエステル、イミノチオエステル、
イソウレア、イソチオウレア及びエナミンからなる群よ
り選ばれ、及び/又は硬化剤が2-メチル-1,5- ペンタン
ジアミンとメチルイソブチルケトンの反応生成物、2-メ
チル-1,5- ペンタンジアミンとシクロヘキサンの反応生
成物、2-メチルペンタメチレンジアミンとフルフルアル
デヒドの反応生成物、ベンズアルデヒドと2-メチル-1,5
- ペンタンジアミンの反応生成物、フルフルアルデヒド
と2-メチル-1,5- ペンタンジアミンの反応生成物、ベン
ズアルデヒドとジアミノジフェニルメタンの反応生成
物、フルフルアルデヒドとジアミノジフェニルメタンの
反応生成物、エタノールアミンメチルイソブチルケトン
イミン、ヘキサメチレンジアミンメチルイソブチルケト
ンジイミン、ジエチレントリアミンメチルイソブチルケ
トンジイミン−エナミン、N-(2- アミノエチル)-ピペラ
ジンシクロヘキサンイミノ−エナミン、エタノールアミ
ンベンズアルデヒドイミン、2-(2- アミノエチル)-エタ
ノールアミンフルフラルイミン、ポリアミノフェニルメ
タンメチルイソブチルケトンポリイミン、ポリアミノフ
ェニルメタンフルフラルポリイミン、1-オクタデシルア
ミンベンズアルデヒドイミン、タロージアミンフルフラ
ルイミン、ピペラジンMEK ジエナミン、ジエタノールア
ミンシクロヘキサンエナミン、N-(2- ヒドロキシエチ
ル)-ピペラジンシクロヘキサンエナミン、ピペラジンア
セトフェノンジエナミン及びジエチレントリアミンのア
セトフェノンエナミンジイミンからなる群より選ばれ
る、そのような反応システム。
【0065】(a) 基材の一面に (i) 芳香族結合したイソシアネート基及び1.8 〜4.0 の
数平均イソシアネート官能価を有するポリイソシアネー
ト、及び(ii)少なくとも1つのイミノもしくはエナミノ
官能性結合を有する硬化剤を含み、接着剤反応システム
におけるイミノもしくはエナミノ官能性結合に対するポ
リイソシアネート中のイソシアネート基の分子数比が少
なくとも2:1である液体接着剤反応システムを塗布す
ること、 (b) 前記表面を第二の基材の表面にプレスすること、及
び (c) 反応システムを硬化すること の工程を含む、リグノセルロース及びセルロース基材の
複合体の製造方法。
【0066】接着剤反応システムが室温で硬化される、
及び/又は少なくとも1つの基材が木材又は紙であるそ
のような方法。
【0067】そのような方法により製造される製品。少
なくとも1つの基材が木材又は紙であるそのような製
品。
【0068】(a) 芳香族結合したイソシアネート基及び
1.8 〜4.0 の数平均イソシアネート官能価を有し、プレ
ポリマーポリイソシアネートではないポリイソシアネー
ト、及び(b) 少なくとも1つのイミノもしくはエナミノ
官能性結合を有する硬化剤を含み、イミノもしくはエナ
ミノ官能性結合に対するポリイソシアネート中のイソシ
アネート基の分子数比が少なくとも2:1である液体接
着剤/シーラント反応システム。
【0069】ポリイソシアネート及び硬化剤が室温にお
いて液体である;ポリイソシアネートが 100〜5000の数
平均分子量を有する;ポリイソシアネートがポリフェニ
ルメタンポリイソシアネートである;ポリイソシアネー
トがポリフェニルメタンポリイソシアネートであり硬化
剤が芳香族イミノ官能性化合物である;及び/又は硬化
剤が2-メチル-1,5- ペンタンジアミンとメチルイソブチ
ルケトンの反応生成物、2-メチル-1,5- ペンタンジアミ
ンとシクロヘキサンの反応生成物、2-メチルペンタメチ
レンジアミンとフルフルアルデヒドの反応生成物、ベン
ズアルデヒドと2-メチル-1,5- ペンタンジアミンの反応
生成物、フルフルアルデヒドと2-メチル-1,5- ペンタン
ジアミンの反応生成物、ベンズアルデヒドとジアミノジ
フェニルメタンの反応生成物、エタノールアミンメチル
イソブチルケトンイミン、ヘキサメチレンジアミンメチ
ルイソブチルケトンジイミン、ジエチレントリアミンメ
チルイソブチルケトンジイミン−エナミン、N-(2- アミ
ノエチル)-ピペラジンシクロヘキサンイミノ−エナミ
ン、エタノールアミンベンズアルデヒドイミン、2-(2-
アミノエチル)-エタノールアミンフルフラルイミン、ポ
リアミノフェニルメタンメチルイソブチルケトンポリイ
ミン、ポリアミノフェニルメタンフルフラルポリイミ
ン、1-オクタデシルアミンベンズアルデヒドイミン、タ
ロージアミンフルフラルイミン、ピペラジンMEK ジエナ
ミン、ジエタノールアミンシクロヘキサンエナミン、N-
(2- ヒドロキシエチル)-ピペラジンシクロヘキサンエナ
ミン、ピペラジンアセトフェノンジエナミン及びジエチ
レントリアミンのアセトフェノンエナミンジイミンから
なる群より選ばれる、そのような反応システム。
【0070】(a) 基材の一面に (i) 芳香族結合したイソシアネート基及び1.8 〜4.0 の
数平均イソシアネート官能価を有し、プレポリマーポリ
イソシアネートではないポリイソシアネート、及び(ii)
少なくとも1つのイミノもしくはエナミノ官能性結合を
有する硬化剤を含み、反応システムにおけるイミノもし
くはエナミノ官能性結合に対するポリイソシアネート中
のイソシアネート基の分子数比が少なくとも2:1であ
る液体接着剤反応システムを塗布すること、 (b) 前記表面を第二の基材の表面にプレスすること、及
び (c) 反応システムを硬化すること の工程を含む、2つの基材を結合する方法。
【0071】接着剤反応システムが室温で硬化する;少
なくとも1つの基材が木材、紙、もみ殻、セメント、
石、布、ガラス、トウモロコシ殻、堅果の殻、ポリマー
フィルム及びシート、ポリマーフォーム、金属並びに繊
維材料からなる群より選ばれる;及び/又は少なくとも
1つの基材が木材又は紙であるそのような方法。
【0072】そのような方法により製造される積層品。
少なくとも1つの基材が木材又は紙であるそのような製
品。
【0073】(a) 基材の一面に (i) 芳香族結合したイソシアネート基及び1.8 〜4.0 の
数平均イソシアネート官能価を有し、プレポリマーポリ
イソシアネートではないポリイソシアネート、及び(ii)
少なくとも1つのイミノもしくはエナミノ官能性結合を
有する硬化剤を含み、シーラント反応システムにおける
イミノもしくはエナミノ官能性結合に対するポリイソシ
アネート中のイソシアネート基の分子数比が少なくとも
2:1である液体シーラント反応システムを塗布するこ
と、及び (b) シーラント反応システムを硬化すること の工程を含む、基材の表面をシールする方法。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョン ラッセル ロバートソン アメリカ合衆国,ペンシルバニア 19342, グレン ミルス,ポール レーン 59

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (a) 芳香族結合したイソシアネート基及
    び1.8 〜4.0 の数平均イソシアネート官能価を有するポ
    リイソシアネート、及び(b) 少なくとも1つのイミノも
    しくはエナミノ官能性結合を有する硬化剤を含み、イミ
    ノもしくはエナミノ官能性結合に対するポリイソシアネ
    ート中のイソシアネート基の分子数比が少なくとも2:
    1であるリグノセルロース及びセルロース複合材料の製
    造に用いるための液体接着剤/シーラント反応システ
    ム。
  2. 【請求項2】 (a) 芳香族結合したイソシアネート基、
    1.8 〜4.0 の数平均イソシアネート官能価及び 100〜50
    00の数平均分子量を有する液体ポリイソシアネート、及
    び(b) 少なくとも1つのイミノもしくはエナミノ官能性
    結合を有する液体硬化剤を含み、前記硬化剤が57〜10,0
    00の数平均分子量を有し、イミノもしくはエナミノ官能
    性結合に対するポリイソシアネート中のイソシアネート
    基の分子数比が少なくとも2:1であるリグノセルロー
    ス及びセルロース複合材料の製造に用いるための液体接
    着剤/シーラント反応システム。
  3. 【請求項3】 (a) 基材の一面に (i) 芳香族結合したイソシアネート基及び1.8 〜4.0 の
    数平均イソシアネート官能価を有するポリイソシアネー
    ト、及び(ii)少なくとも1つのイミノもしくはエナミノ
    官能性結合を有する硬化剤を含み、接着剤反応システム
    におけるイミノもしくはエナミノ官能性結合に対するポ
    リイソシアネート中のイソシアネート基の分子数比が少
    なくとも2:1である液体接着剤反応システムを塗布す
    ること、 (b) 前記表面を第二の基材の表面にプレスすること、及
    び (c) 反応システムを硬化することの工程を含む、リグノ
    セルロース及びセルロース基材の複合体の製造方法。
  4. 【請求項4】 (a) 芳香族結合したイソシアネート基及
    び1.8 〜4.0 の数平均イソシアネート官能価を有し、プ
    レポリマーポリイソシアネートではないポリイソシアネ
    ート、及び(b) 少なくとも1つのイミノもしくはエナミ
    ノ官能性結合を有する硬化剤を含み、イミノもしくはエ
    ナミノ官能性結合に対するポリイソシアネート中のイソ
    シアネート基の分子数比が少なくとも2:1である液体
    接着剤/シーラント反応システム。
  5. 【請求項5】 (a) 基材の一面に (i) 芳香族結合したイソシアネート基及び1.8 〜4.0 の
    数平均イソシアネート官能価を有し、プレポリマーポリ
    イソシアネートではないポリイソシアネート、及び(ii)
    少なくとも1つのイミノもしくはエナミノ官能性結合を
    有する硬化剤を含み、反応システムにおけるイミノもし
    くはエナミノ官能性結合に対するポリイソシアネート中
    のイソシアネート基の分子数比が少なくとも2:1であ
    る液体接着剤反応システムを塗布すること、 (b) 前記表面を第二の基材の表面にプレスすること、及
    び (c) 反応システムを硬化することの工程を含む、2つの
    基材を結合する方法。
  6. 【請求項6】 (a) 基材の一面に (i) 芳香族結合したイソシアネート基及び1.8 〜4.0 の
    数平均イソシアネート官能価を有し、プレポリマーポリ
    イソシアネートではないポリイソシアネート、及び(ii)
    少なくとも1つのイミノもしくはエナミノ官能性結合を
    有する硬化剤を含み、シーラント反応システムにおける
    イミノもしくはエナミノ官能性結合に対するポリイソシ
    アネート中のイソシアネート基の分子数比が少なくとも
    2:1である液体シーラント反応システムを塗布するこ
    と、及び (b) シーラント反応システムを硬化することの工程を含
    む、基材の表面をシールする方法。
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