JPH06506007A - 反応システムに適したポリマー分散系 - Google Patents

反応システムに適したポリマー分散系

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 反応システムに適したポリマー分散系 本発明は、2成分反応システム用反応性樹脂成分として好適な水性のポリマー分 散系、そのようなシステムの製造方法、およびそれらの使用に関する。
ポリウレタン分散系、および分散助剤としての溶媒の存在下または不存在下にお けるそれらの製造方法は当業者に知られており、多くの文献(ドイツ特許公開篇 3903796号、欧州特許第0272566号、同第0312890号、英国 特許第2,104,085号および欧州特許第0354471号参照)に記載さ れている。ラミネート製造用の水性のポリウレタン分散系の使用も特許文献に記 載されている。特開昭60−212455号公報は、ポリオール成分としてポリ エーテルポリオール、塩形成性の基を含んだイソシアネート反応性化合物として N−メチルジェタノールアミン、およびイソシアネート成分としてキシリレンジ イソシアネート(XDI)から製造されるポリウレタンシステムを記載する。こ の場合には多官能性のエポキシド化合物、すなわちソルビトールポリグリシジル エーテルを用いて系を硬化する。欧州特許第0126297号は、ポリウレタン 成分を例えばOH官能性のネオペンチルグリコール/ヘキサンジオールアジペー ト、ジメチルプロピオン酸(DMPA)およびトンレンジイソシアネート(TD I)から製造し、次にアミノエチルエタノールアミンで鎖伸長する系を記載する 。必要なこれらのプレポリマーはいくつかの反応性のアミノ基またはセミカルバ ジド基を含む。ラミネートの製造においては例えば、ビスフェノールAジグリシ ジルエーテルを用いてこれらの系を硬化させる。所望によりこれらの系を溶媒な しで製造するという事実についての言及はない。
ポリウレタン分散系についての先行技術文献はいくつかの出発物質、例えばポリ エステルポリオールとしてのOH官能性のアジペートおよび内部乳化剤としての DMPA(欧州特許第0126297号)、テトラメチルキシリレンジイソシア ネー)(TMXDI )および他のイソシアネート(現在まで未公開のドイツ特 許出願P4011455号)、並びにアミノアルコールとの反応および水による 鎖延長(欧州特許第0354471号)をも記載する。色々な分散方法並びに水 分散性のポリイソシアネートおよびエポキシドも先行技術に属する。出発物質お よび方法についてのこの詳細な知識にもかかわらず、二成分反応システム用樹脂 成分としての、例えばフィルムをラミネートするための接着剤としての使用に適 した、このような反応システムが満足しなければならない特別の条件を満たす特 別なポリウレタン分散系を製造することは未だ可能でない。
これらの条件の一つは乾燥後にディスパージョンから形成されるフィルムの瞬間 的な粘着性である。第二の反応性成分(B)との更なる反応により再び消失する この一時的な最初の粘着性は基材がその全表面積にわたってぬれることを可能に する。これは60℃以下のラミネート温度で特にあてはまる。
大きい接触接着値はすべてのラミネート用接着剤にとって必須条件である。これ らの大きい接触接着値は、ラミネートに含まれる個々の熱可塑性の内層の溶接の 後接着すべき表面の上におよび封止領域にも作られるべきである。大きさのオー ダーに関して、100+sm/分のクロスヘッド速度の場合15m園のストリッ プ巾あたり4ニユ一トン以上の剥離強度が第一の場合には必要であり、一方例え ばポリプロピレンフィルムについて100m+m/分のクロスヘッド速度の場合 15關ストリツプ巾あたり30ニユ一トン以上の剥離強度がラミネートの構造に 応じて第二の場合には必要である。
他の条件にはラミネートの完全な光学的性質があり、それにはラミネートされた プラスチックフィルムの場合には透明性、およびラミネートされたアルミホイル の場合には構造的な美しさがある。分散系から水を除去した後に形成される残渣 の少ないモノマー含量および好ましくはモノマーの完全な不存在が、特に食品包 装用に用いるラミネートフィルムの場合に必要である。そのようなモノマーは移 行する恐れがあるので望ましくない。さらに反応システムは特に加工中の使用安 全性の理由により少な(とも実質的に溶媒を含むべきでない。製造されたラミネ ートは高度に耐水性であることも必要である。さらに本発明による分散系は普遍 的に使用可能であるべきである。すなわち対応する反応システムは接着用ばかり でなくコーティングにも適しているべきである。さらにポリマー分散系は、対応 する反応システムにおける硬化のために一以上の反応メカニズムが利用できるよ うな方法で構成されるべきである。
本発明により扱われる問題は、2成分反応システム用の反応性樹脂成分として適 し、上記条件を満足する水をベースにしたフィルムをラミネートするための接着 剤を提供することである。
この問題は、ポリマー含量の少なくとも20重量%が、−ポリエステルポリオー ルを含むポリオール成分(I)、および−少なくとも2つのイソシアネート反応 性の基とさらに塩を形成できる基を含む化合物(n)を、 一少なくとも20重量%のテトラメチルキシリレンジイソシアネート(TMID I)よりなる化学量論的過剰のイソシアネート成分(m)と反応させ、−次に水 に分散させ、 一残存するNGO基をアミノアルコール(rV)と少なくとも部分的に反応させ 、および −所望により、次に鎖延長させる、 ことにより得られるOH官能性のポリウレタンプレポリマーの水性分散系に由来 することを特徴とする、2成分反応システム用の反応性樹脂成分(A)として適 した水性のポリマー分散系により解決された。
樹脂成分(A)は後に記載するOH官能性のポリウレタンプレポリマーに該当し ないポリマーを、固体を基準にして80%まで含んでもよい。問題となっている タイプの特に適当なポリマーはアクリル化合物、すなわちアクリレートおよびメ タアクリレートをベースにしたポリマーである。ホモポリマーの外にコポリマー およびターポリマーも適している。例えばアクリロニトリル等の他のアクリル化 合物のポリマーも適している。酢酸ビニル、SBRラテックスおよびビニルアル コールを特に他の適したポリマーとして述べる。分散系中の20重量%のポリウ レタンプレポリマーのポリマー含量の場合に良い結果が得られるが、プレポリマ ーの含量は好ましくは50重量%を超え、70重量%さえ超える。一つの特別な 態様ではポリウレタンプレポリマーは別として他のポリマーは分散系に存在しな い。
ポリオール成分(1)中に存在するポリエステルポリオールは少なくとも主に、 出発物質としてアジピン酸および/またはフタール酸を好ましくはベースにする 。
2つの上述した酸の混合エステルも適している。純粋なポリアジペート類または ポリフタレート類およびその混合物も特に適している。さらに上述したポリエス テルポリオールがアルコール成分としてエーテル酸素を含有するグリコール同族 体をベースにするなら、特に良好な結果が得られる。
上述したポリエステルポリオールは(1)中に少なくとも50重量%、好ましく は少な(とも75重量%、好ましくは存在する。特に好ましい態様においてそれ らは重要な他の添加物なしに用いる。適当なポリエステルポリオールはドイツ特 許第3735587号にも記載されている。これらのポリエステルポリオール類 は特に、アルキレンオキサイドの付加により形式的に得ることができる同族体で ある。エチレンオキサイド、プロピレンオキサイドおよび/またはブチレンオキ サイドの付加物を特に述べる。ジエチレングリコールは特に適している。
従って、本発明に従って用いるポリウレタン分散系のベースになるポリエステル ポリオールの50重量にまで、しかし好ましくは50%未満はそのような製造物 において典型的に見出される他のポリオール類により置換えることができる。
ポリエステルポリオール類と全く同じようにこれらの他のポリオール類もまった く一般的に少なくとも2個のインシアネートと反応する水素原子を有し、かつ少 な(とも実質的に鎖状であるべ奪である。適当な他のポリオール類は例えば、平 均して2個ないし最大で4個の反応性水素原子を有するポリエーテル、ポリアセ タール、ポリカーボネート、ポリチオエーテル、ポリアミド、ポリエステルアミ ド、および/または他のポリエステルである。特別な場合にはより高級なポリオ ール、特には3官能性のポリオールを主に2官能性のポリオールに加えることは 有利である。前架橋度はそれらを加える量に応じて変えることができる。
本明細書においてはポリカーボネートとは、理論的には2価またはより多価のア ルコール類による炭酸のエステル化により製造され、鎖のどちらかの末端にヒド ロキシル基を有するポリエステルである理解される。そのアルコール、したがっ て最終的にはそのポリカーボネートジオールは好ましくは脂肪族の構造を有する 。
適当な、より高級なアルコールは例えばグリセロールのような3価のアルコール である。しかしながらそれらが4個以上で10個以下の炭素原子を有するなら特 に、2価のアルコールを用いるのが好ましい。環状および分校アルコールは適し ているが、直鎖のアルコールが好ましい。ヒドロキシル基は、例えば1,2−位 置に互いに隣接して配置されていてもよく、或いは離れていてもよい。末端OH 基を有するジオールが好ましい。
適したポリエーテルは例えばエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチ レンオキサイドの重合生成物、それらの共重合またはグラフト重合生成物、多価 アルコール類またはその混合物の縮合により得られるポリエーテル、多価アルコ ール、アミン、ポリアミンおよびアミノアルコールのアルコキシル化により得ら れるポリエーテルである。他の適したポリエーテルは上に引用した欧州特許第3 54471号に記載されたポリテトラヒドロフランおよびエチレングリコール末 端ポリプロピレングリコールである。
適したポリアセタールは例えば、ジエチレングリコール、トリエチレングリコー ル、ヘキサンジオール等のグリコールとホルムアルデヒドから得られる化合物で ある。適したポリアセタールは環状アセタールの重合によっても得ることができ る。
ポリチオエーテルの中で、チオグリコール自体の縮合生成物および/または他の グリコール、ジカルボン酸、ホルムアルデヒド、アミノカルボン酸、またはアミ ノアルコールとの縮合生成物を特に述べる。共成分によって問題の生成物はポリ チオエーテル、ポリチオ混合エーテル、ポリチオエーテルエステル、ポリチオエ ーテルエステルアミドである。このようなポリヒドロキシル化合物はアルキル化 した形またはアルキル化剤との混合物で用いてもよい。
ポリエステル、ポリエステルアミドおよびポリアミドは、多塩基性飽和および不 飽和カルボン酸またはその無水物、並びに多価の飽和および不飽和アルコール、 アミノアルコール、ジアミン、ポリアミンおよびそれらの混合物から得られる主 に直鎖の縮合物、例えばポリテレフタレートを含む。ラクトン、例えばカプロラ ドクンよりなるポリエステル、またはヒドロキシカルボン酸よりなるポリエステ ルを用いてもよい。そのポリエステルはヒドロキシまたはカルボキシル基末端で よい。例えばポリエーテル、ポリアセタール、ポリオキシメチレンなどの比較的 高分子量のポリマーまたは縮合物もそれらの合成においてのアルコール成分とし て用いてもよい。
すでにウレタンまたは尿素基を有するポリヒドロキシル化合物および任意的に改 変されたひまし油等の天然のポリオール類を用いてもよい。塩基性窒素原子を有 するポリヒドロキシル化合物、例えばポリアルコキシル化された一級アミンまた は共縮合したアルキルジェタノールアミンを有するポリエステル若しくはポリチ オエーテルを用いることも原理的には可能である。エポキシ化されたトリグリセ リド類の一級または二級ヒドロキシル化合物による完全なまたは部分的な開環に より得られるポリオール、例えばエポキシ化大豆油とメタノールとの反応生成物 を用いてもよい。上述のポリヒドロキシル化合物の共重合体も、好ましくはアミ ノまたはサルファイド基末端のそれらの類縁体と同様に適している。
上述のポリオール、特にポリエステルポリオールは好ましくは300〜5,00 0、より好ましくは500〜3.000の範囲の平均分子量を有する。これらの 数字はOH価により計算できる数平均分子量範囲を表す。
ポリオール成分(1)およびイソシアネート成分(m)と反応する成分(I[) −内部乳化剤とも呼ばれる−は少な(とも2個のイソシアネート反応性の基およ びさらに少なくとも一個の塩形成できる他の基を有する化合物である。塩形成基 は好ましくはカルボン酸、スルホン酸またはアンモニウム化合物である。イオン 化可能なカルボン酸、スルホン酸またはアンモウム基を有するジヒドロキシ化合 物またはジアミノ化合物さえこの目的に用いてもよい。これらの化合物はそのも のを用いてもよく、系中で生成してもよい。カルボン酸誘導体、スルボン酸ジア ミン類および/またはアミノジオールは好ましい。イオン化可能なカルボン酸基 を有する化合物をポリウレタンに導入するために、当業者はポリオールに、カル ボキシル基のイソシアネート基との二次的反応がたとえ可能としても限られた種 度でのみ可能である特別なジヒドロキシカルボン酸を加えてもよい。これらの特 別なジヒドロキシカルボン酸は特に、4〜10個の炭素原子を有するカルボン酸 ジオール類である。ジメチロールプロピオン酸(DMPA)は好ましいジヒドロ キシカルボン酸すなわちカルボン酸ジオールである。
塩形成できるスルホン酸基を導入するためにジアミノスルポン酸をポリオールに 加えてもよい。例としては2.4−ジアミノベンゼンスルホン酸およびドイツ特 許第2035732号に記載されたN−(ω−3−アミノアルカン)−ω′−ア ミノアルカンスルホン酸である。
塩形成できるアンモニウム基をポリマーに導入するために、−級アミノ基が鎖の 末端に位置し、次にそれが4級アンモニウム化合物または典型的なアルキル化剤 によるアミン塩に変換されるような方法で、ポリウレタンプレポリマーを脂肪族 および芳香族ジアミンで、ドイツ特許第1595602号に従って、改変しても よい。
ポリマーは本発明に従って用いるポリウレタンプレポリマー分散系において壇の 形で好ましくは存在する。カルボン酸またはスルン酸で改変された好ましいポリ マーにおいては、アルカリ金属塩、アンモニアまたはアミン、すなわち1級、2 級若しくは3級アミンが対イオンとして好ましくは存在する。カチオン的に変性 された生成物においては、酸アニオン、例えばクロライド、サルフェートまたは 有機カルボン酸のアニオンが対イオンとして存在する。塩形成できる基はそれ数 対イオンにより部分的にまたは完全に中和されていてよい。過剰の中和剤を用い てもよい。
アミノジオール、好ましくはジェタノールアミンもイオン化可能なアンモニウム 基を有する成分(II)の化合物として用いてよい。成分(II)として述べた 適した化合物は勿論互いに混合物として用いてもよい。そのような化合物は英国 特許第2.104.085号およびドイツ特許3643791号にも記載されて いる。
ラミネートの完全な光学的性質のためには(泡の不存在、積層用の機械における 加工中の良好なフィルムのぬれ性および良好な乾煽性等の要素は別にして)、一 つの好ましい態様においては使用するポリウレタン分散系は、それらが光学的に 不透明なシステムを示すように細かく分かれているのが有利である。分散性はカ ルボン酸ジオール類、特にDMPA等の内部乳化剤含量の増加とともに増加する 。
一方円部乳化剤はこの点について、含量増加とともに初期粘着性(タックとして も知られる)の減少をもたらすハードセグメントフォーマ−とみなしてもよい。
そのようなタックのどのような減少も最初に述べたように本システムにおいては 望ましくない。所望の性質の改良、すなわち良好な光学的性質と組合された大き いタック、に導(尺度はこの点に関し互いに矛盾する。
一つの特別な態様において本発明により提供されるこの問題の解決法は、ポリウ レタンプレポリマーにおける(n)の含量が固体含量を基準にして1〜13重量 %、好ましくは2〜8重量%、より好ましくは3〜6重量%であることに特徴が ある。比較的少量のジヒドロキシカルボン酸、特にDMPAは、例えば水酸化ナ トリウムによるその中和が、そのようなシステムの貯蔵寿命に正の効果を有する ことができる対応する少量の塩基性塩の生成を伴うという利点を有する。さらに 、硬化した接着剤の水に対する比較的大きい抵抗が特に比較的少ないにの(n) 含量により得ることができる。上述した比較的少量の(n)の外に、アルコール 成分としてエーテル酸素を含有するグリコール類を本質的にベースにするポリエ ステルポリオールが(I)中に存在する時、そのシステムの良好ないし非常に良 好な性質が特に達成できる。ジオール成分として少な(とも主にジエチレングリ コールをベースにしたポリエステルポリオールは特に適している。
ポリウレタン分散系のベースとなる多官能性イソシアネート成分は完全にまたは 部分的にα、α、α′、α゛−テトラメチルキシリレンジイソシアネート(TM IDI)よりなる。メタ異性体形が特に適している。イソシアネート混合物にお いてTMIDIの最低パーセント含量が約20重量%の場合にのみ、ポリエステ ルポリオールをベースにしたポリオール成分と共に本発明に従ってフィルム積層 用の接着剤として適したポリウレタン分散系を得ることが可能である。イソシア ネート混合物の少なくとも30重量%、さらに良いのは少なくとも50重量%が TMXDIよりなる。この点についての経験則は、ポリウレタンプレポリマーの 製造における生成物または中間生成物の粘度により支配される取扱い性が良いほ ど、イソシアネート混合物におけるTMXDIのパーセント含量が大きいという ことである。したがって好ましいイソシアネート成分(m)は、その半分または それ以上、例えば2/3または3/4まで、および好ましくは全体がTMXDI を含むものである。TMIDIは時にテトラメチルキシレンジイソシアネートと も呼ばれる。
100重量%への残りの適当な付加的なポリインシアネートは、例えば1.5− ナフチレンジイソシアネート、4.4’−ジフェニルメタンジイソシアネート( MDI)、水素化MDI(H+zMDI)、トリメチルへキサンジイソシアネー ト(TMDI)、キシリレンジイソシアネート(XDI)、4.4’−ジフェニ ルジメチルメタンジイソシアネート、ジーおよびテトラアルキルジフェニルメタ ンジイソシアネート、4.4’−ジベンジルジイソシアネート、1.3−フェニ レンジイソシアネート、1,4−フェニレンジイソシアネート、トリレンジイソ シアネート(TD■)の異性体(任意的に混合物で)、1−メチル−2,4−ジ イソシアネートシクロヘキサン、1.6−ジイソシアネート2.2.4− トリ メチルヘキサン、1.6−ジイツシアネートー2.2.4− トリメチルヘキサ ン、1.6−ジイツシアネートー2.4.4− トリメチルヘキサン、1−イソ シアネートメチル−3−イソシアネ−)−1,5,5−トリメチルシクロヘキサ ン、塩素化および臭素化ジイソシアネート、リン含有ジイソシアネート、4.4 °−ジイソシアネートフェニルパーフルオロエタン、テトラメトキシブタン−1 ,4−ジイソシアネート、ブタン−1,4−ジイソシアネート、ヘキサン−1, 6−ジイソシアネート(MDI)、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、 シクロヘキサン−1,4−ジイソシアネート、エチレンジイソシアネート、フタ ル酸ビスイソシアネートエチルエステル、1−クロロメチルフェニル−2,4− ジイソシアネート、1−ブロモメチルフェニル−2,6−ジイソシアネート、3 ,3−ビス−クロロメチルエーテル−4,4′−ジフェニルジイソシアネート等 の反応性ハロゲン原子を含むポリイソシアネート等の多官能性の芳香族および脂 肪族イソシアネートである。硫黄含有ポリイソシアネートは例えば2モルのへキ サメチレンジイソシアネートと1モルのチオジグリコールまたはジヒドロキシジ へキシルサルファイドとの反応により得られる。他の重要なジイソシアネート類 はトリメチルへキサメチレンジイソシアネート、1゜4−ジイソシアネート−ブ タン、1.2−ジイソシアネートドデカンおよびダイマー脂肪酸ジイソシアネー トである。自己架橋性ポリウレタンを生成できるマクスしたポリイソシアネート 、例えばフェノール類、ter−ブタノール、フタルイミド、カプロラクタムと 反応した、例えば二量体のトリレンジイソシアネート類またはポリイソシアネー ト類も興味がある。
一つの特別な態様ではイソシアネート成分はダイマー脂肪酸イソシアネートを部 分的に含む。ダイマー脂肪酸は、オレイン酸、トール油脂肪酸またはリルン酸等 の不飽和C1lモノカルボン酸の熱的または触媒的二量化により製造される主に CSSのジカルボン酸の混合物である。ダイマー脂肪酸は長い間当業者に知られ ており商業的に入手できる。ダイマー脂肪酸はダイマー脂肪酸イソシアネートへ 反応することができる。工業用ダイマー脂肪酸ジイソシアネートはダイマー脂肪 酸分子あたり平均して少なくとも2個のそして3個未満のイソシアネート基を有 する。
上述したイソシアネートは個別にもおよびTMXDIへの添加物として混合物と しても用いてよい。脂肪族ジイソシアネート類、特に環状または分校の脂肪族ジ イソシアネートが好ましく、イソホロンジイソシアネート(IPDI)は特に好 ましい。TMIDIとの混合物に適しているポリイソシアネートは特にHDI、 IPDI、XDI、TMDI、TDI、MDLおよび/またはH蔦2MDIであ る。
他の適したポリイソシアネート類は特許文献、例えばドイツ特許第373558 7号から知られる。
上述のTMIDI含量の場合、ポリウレタンプレポリマーは、公知の方法、例え ばアセトン法において用いるより少量の溶媒を用いて製造できる。一つの特別な 態様ではポリウレタンプレポリマーは溶媒を全く用いないで製造する。本発明に よるポリマー分散系が溶媒が少なく、そして好ましくは溶媒を含まないことを確 実にすることはこの方法で可能である。
適当な多官能性イソシアネートは好ましくは平均して2個、最大で4個のNGO 基を好ましくは有する。ポリオール混合物(1)の量および多官能性インシアネ ート(III)の混合物の量は、一定地のNGO基に対するNGO反応性の基( NC〇二OH付加比として知られる)が存在するような方法で選ぶ。イソシアネ ート成分は好ましく化学量論的過剰に存在するが、他方NC0反応性基量の2倍 を超えない。1.7:1という比または以下の比が特に好ましい。いずれにして も後の性質の結果に関する限り、好ましくそして至適の範囲は1:1以上である 。
本発明によれば成分(I)、(n)および(Ill)の反応により形成されるプ レポリマーをアミノアルコール類(IV)と反応させ、プレポリマー中に残って いるNGO基を少なくとも部分的に(rV)と反応させる。−級または二級アミ ノ基を有するアミノアルコール類はNGO末端のプレポリマーのこの反応(バッ ク付加としても知られている)に特に適している。3級アミノ基を有する化合物 も適している。低分子量のアミノアルコール類が好ましい。2〜40個の炭素原 子、好ましくは2〜12個の炭素原子を有するアミノアルコール類は特に適して いる。適している代表物は例えばエタノールアミン、ジェタノールアミン、N− ブチルエタノールアミン、ネオペンタノールアミンおよびジグリコールアミン並 びにアミノ糖である。インシアネート基は部分的にまたは完全に上述したアミノ アルコール類と反応する。この場合、NGOのNHR基に対する好ましい付加比 は1:1〜1:0゜1の範囲、特には1:0.8〜1:0.2の範囲である。R は水素(好ましい)またはアルキルまたはアラルキルを表す。一つの特別な態様 において、モノアミノアルコール類を(IV)として専ら用いる。(rV)との 上述の反応は、プレポリマー中のNGO基の代わりに、尿素基の生成と共にポリ マーに結合したヒドロキシル基を少なくとも部分的に与える。後の鎖延長は官能 性を失うことなくこの方法で完全にまたは部分的に抑制される。従って新たに生 成した分散系への(rV)の作用によって、加えた(rV)の量に比例して、も とのプレポリマー中において同じNGO含量を有するが後に鎖延長される物を基 準にして、ずっと低分子量のままであり、乾燥した残渣がより明らかに大きい粘 着性を示す反応生成物が生じる。これは特にモノアミノアルコールを(IV)と して用いた場合にあてはまる。反応性の窒素を含まない基、および特に反応性の アミノまたはセミカルバジド基を含まないポリウレタンプレポリマーがこの方法 で有利に製造できる。所望によりアミノアルコールとの反応の後に鎖伸長を行っ てもよい。
反応性水素原子を有する鎖延長剤は次のものを含むニーエチレングリコールまた はエチレングリコール縮合物、ブタン−1,3−ジオール、ブタン−1,4−ジ オール、ブチンジオール、プロパン−1,2−ジオール、プロパン−1,3−ジ オール、ネオペンチルグリコール、ヘキサンジオール、ビス−ヒドロキシメチル シクロヘキサン、ジヒドロキシエトキシヒドロキノン、テレフタール酸ビスグリ コールエステル、コハク酸ジー2−ヒドロキシエチルアミド、コハク酸ジーN− メチル−(2−ヒドロキシエチル)−アミド、1.4−ジー(2−ヒドロキシ− メチルメルカプト)−2,3,5,6−チトラクロロベンゼン、2−メチル−1 −エンプロパン−1,3−ジオール、2−メチルプロパン−1,3−ジオール等 の通常の飽和および不飽和グリコールニーエチレンジアミン、ヘキサメチレンジ アミン、1.4−シクロヘキシレンジアミン、ピペラジン、N−メチルプロピレ ンジアミン、ジアミノジフェニルスルホン、ジアミノジフェニルエーテル、ジア ミノジフェニルジメチルメタン、2゜4−ジアミノ−6−フェニルトリアジン、 イソホロンジアミン、ダイマー脂肪酸ジアミン等の脂肪族、脂環式および芳香族 ジアミン;−エタノールアミン、プロパツールアミン、ブタノールアミン、N− メチルエタノールアミン、N−メチルイソプロパツールアミン等のアミノアルコ ール;−グリシン、1−および2−アラニン、6−アミノカプロン酸、4−アミ ノ酪酸、モノおよびジアミノ安息香酸異性体、モノおよびジアミノナフトエ酸異 性等の脂肪族、脂環式、芳香族及び複素環式のモノおよびジアミノカルボン酸; −水。
少な(とも一つの塩基性窒素原子を有する特別な鎖延長剤は例えば、N−メチル ジェタノールアミン、N−エチルジェタノールアミン、N−プロピルジェタノー ルアミン、N−イソプロピルジェタノールアミン、N−ブチルジェタノールアミ ン、N−イソブチルジェタノールアミン、N−オレイルジェタノールアミン、N −ステアリルジェタノールアミン、エトキシル化ココナツ油脂肪アミン、N−ア リルジェタノールアミン、N−メチルジイソプロパツールアミン、N−エチルジ イソプロパノールアミン、N−プロピルジイソプロパノールアミン、N−ブチル シイツブロバノールアミン、C−シクロへキシルジイソプロパノールアミン、N 、N−ジェトキシルアニリン、N、N−シェドキシルトルイジン、N、N−ジェ トキシルー1−アミノピリジン、N、 N’−ジェトキシルビペラジン、ジメチ ル−ビス−エトキシルヒドラジン、N、N’−ビス−(2−ヒドロキシエチル) −N、N’−ジエチルへキサヒドロ−p−フェニレンジアミン、N−12−ヒド ロキシエチルピペラジン、プロポキシル化メチルジェタノールアミン等のポリア ルコキシル化アミン、N−メチル−N、N−ビス−3−アミノプロピルアミン、 N−(3−アミノプロピル)−N、 N’−ジメチルエチレンジアミン、N−( 3−アミノプロピル−N−メチルエタールアミン、N、 N’−ビス−(3−ア ミノプロピル)−N、 N’ −ジメチルエチレンジアミン、N、N’−ビス− (3−アミノプロピル)−ピペラジン、N−(2−アミノエチル)−ピペラジン 、N、N’−ビス−エトキシルプロピレンジアミン、2,6−ジアミツピリジン 、ジェタノールアミノアセトアミド、ジェタノールアミドプロピオンアミド、N 、N−ビス−エトキシルフェニルチオセミカルバジド、N、N−ビス−エトキシ ルメチルセミカルバジド、p、 p’−ビス−(アミノメチル)ジベンジルメチ ルアミン、2.6−ジアミツビリジン、2−ジメチルアミノメチル−2−メチル プロパン−1,3−ジオール等のモノ−、ビス−またはポリ−アルコキシル化脂 肪族、脂環式、芳香族また(よ複素環式の一般アミンである。
四級化できるハロゲン原子またはR−3o、O基を有する鎖延長剤(嘘例え(f グリセロール−1−クロロヒドリン、グリセロールモノトシレート、ペンタエ官 ブスリトールビスーベンゼンスルホネート、グリセロールモノメタンスルホネー トN.N−ビス−ヒドロキシエチル−N’−s−クロロメチルフェニルドロキシ エチル−No−クロロヘキシル尿素等のジェタノールアミンとクロロメチル化芳 香族インシアネートまたは脂肪族710イソシアネートの付加物、グリセロール モノクロ口エチルウレタン、ブロモアセチルジプロピレントリアミン、クロル酢 酸ジェタノールアミドである。好ましい鎖延長剤(よ短鎖のイソシアネート反応 性のジアミンおよび/またはジヒドロキシ化合物である。
水による好ましい鎖延長反応においては、イソシアネート基(よ最初水と反応し てアミノ基を生成し、アミノ基は他のイソシアネート基と反応する。他の好まし  1い鎖延長剤はポリアミン類である。
ポリウレタン分散系を作る適した方法は例えば、ディー・ディータIJツヒ(D 。
D ieterich)、アンゲバンテー7キ.oモレキュラーレ・ヘミ−(A ngev. Makr。
1101、Chet )98巻、133ページ(1981);ウルマン(Ull mann)、エンチクロヘテイ・チル・テヒニツシエン・ヘミ−(Encykl opadie 、 der technischenChemie)、第4版、 19巻、フエルラーク・ヘミ−、ワインノ\イム/ベルクストラーセ 1974 、311〜313頁ニホウベン−ワイル(Houben−Weyl)、メト−テ ン・チル・オーカニツシエン・ヘミ−(Methoden der organ ischenChemie)、E20巻/1〜3編、1659 〜1663頁お よび1671〜1681ページ;およびジャーナル・オブ・ウォーターボーン・ コーティング( J ournal of Waterborne Coati ng)、1984年8月号、2頁以下番=記載されて(する。これらの論文に引 用された二次文献もその問題:;つもXでの対応する特許文献を含む。上に引用 した欧州特許第354471号から知られるよう(=、適当なポlJ’+レタン 分散系はいわゆるアセトン法によって製造できる。この場合番=ltfllえば アセトン等の低沸点溶媒の添加が、特にプレポリマーの粘度を低下させ、取り扱 い可能とし従って究極的には分散可能にするために必要である。無溶媒製品の必 要の点からして、この様な方法の欠点は分散の次に少なくとも低沸点溶媒の大部 分を除去するための技術的に手のこんだ蒸留工程を行わねばならないということ である。無水アセトンが好ましく用いられ、従って好ましく用いるアセトンは工 程に容易に戻すことができないので特に、このことは工程を複雑にするばかりで な(製品のコストに加わる付加的な工程を意味する。専門家に関する限り、これ は残存する溶媒含量が受け入れられるか、もし受け入れられるならどの程度まで 受け入れられるかという疑問に特に結び付く。なぜならこれはその工程のコスト を決めるからである。しかしこれは無溶媒製品の必要と矛盾する。
本発明によるポリウレタンプレポリマーは無溶媒で製造できる。換言すれば、反 応生成物とプレポリマー相の分散を形成する反応物(I)〜(rV)の反応は不 活性溶媒の不存在下に行うことができる。このために、上記の反応物(I)〜( m)を通常室温で混合する。反応は一般に典型的なタンクリアクターで行ってよ い。反応温度は約90℃〜120℃の範囲である。反応混合物はポリウレタン反 応に有効な触媒の添加を含んでもよい。反応混合物を所望のNGO含量が達成す るまで通常撹拌する。水への分散の次にプレポリマーのNCO基と少なくとも部 分的に反応するアミノアルコール(IV)と反応させる。その反応はいわゆるー リアクター法によってまたはいわゆるユリアクタ−法により行ってもよい。本発 明の目的に好ましい第一の方法においてはポリウレタンプレポリマーを中和に必 要な量の塩基、例えば水酸化ナトリウムによって、激しく撹拌しながらそして水 を加えながら分散させる。しかし他方プレポリマー相を塩基の水溶液に入れて、 その中で激しく撹拌して分散させてもよい。両方の場合に分散は高温で行っても よい。アミノアルコール(IT)は水とまたは水性の中和剤と混合してNGO官 能性のプレポリマーと結合させてもよい。分散工程の次に任意的に1〜3時間撹 拌し任意的に残存するNCO基により水で鎖伸長する。分散系の固体含量は広範 囲、例えば25〜50重量%に調節してもよい。反応成分(A)として用いるポ リウレタン分散系は通常約40重量%の固体含量を有する。
2成分反応システムを作るために、上記のポリマー分散系は反応成分(B)とし て、反応成分(A)のポリウレタンプレポリマーの官能基と反応できる多官能性 の化合物を含んでもよい。本発明による樹脂成分(A)は、例えばイソシアネー ト、エポキシド、ポリエチレンイミンまたはトリアセリシンおよびメラミン/ホ ルムアルデヒド系を含む比較的広範囲の硬化剤と反応させてもよい。プレポリマ ー中に存在する酸基は多価イオン、特に例えば亜鉛またはジルコニウム等の多価 の重金属イオンにより架橋してもよい。これらの多価カチオンはか(して多官能 性化合物とみなしてよい。しかしながら反応成分(B)は好ましくは反応性の多 官能性の有機化合物を含む。多官能性のイソシアネート類が好ましい。これはコ ーティングまたはラミネート、好ましくはフィルムラミネートを比較的低温で製 造する予定である場合特に有利である。硬化剤として適した物質の中で、樹脂成 分(A)に好ましくは安定な形で細かく分散できる物質が好ましい。理想的な場 合にはこれらの物質も安定な水性分散系を形成する。
ポリウレタンプレポリマーの反応性の末端OH基はポリイソシアネート化合物の 添加による硬化に対し特に利用しやすい。反応成分(A)の水性分散系に用いる プレポリマーはイソシアネート反応性の基を、OH官能基として表して、約0。
2〜1.0重量%を好ましくは有する。0.4〜0.6重量%の含量が特に適し ている。
反応成分(B)、硬化剤、は好ましくは、水に分散するポリイソシアネート類( V)より少なくとも主になる。このようなイソシアネート類は例えばディー・デ イートリッヒ( D. D ietrich)、ヘミ−・イン・ウンゼレル・ツ アイト(Chemiein unserer Zeit)、24巻、(19 9  0)、135〜141ページから当業者に既に知られている。水分散性の脂肪 族のHDIトリイソシアヌレートは問題の目的のための特に適した物質である。
さらにトリグリシジルイソシアヌレートを有利に用いてもよい。固体の結晶のジ イソシアネートが、室温でのさらなるポリ付加を抑える薄い抗拡散層により取囲 まれている化合物も適している。このプロセスに特に適しているジイソシアネー トはN, N’−ビス−(2−インシアネートトリル)−尿素(TDIH)であ り、そのものは水中でトリレンジイソシアネートのエマルジョンから作ってよい 。特別な方法で反応を行うことにより、粒子内部の末端イソシアネート基はその まま残る。これらのイソシアネート基が例えば反応成分(A)と反応できるのは 抗拡散層が熱的にまたは機械的に破壊される時のみである。本発明によれば(v )は好ましくはMDIポリイソシアネート類および/またはHDIビニレットイ ソシアネート類より少なくとも主になる。(A)対(B)の比は広範囲に変化し てもよい。しかしながら(B)は通常化学量論的過剰に存在する。特に好ましい フィルム形成のための添加比は(B)の1.2〜2.5倍化学量論的過剰の場合 得られる。
本発明は成分(A)および(B)を含む本発明によるポリマー分散系の製造方法 にも関する。2成分反応システムの製造のためのこの方法は、硬化剤として適し た反応性の多官能性化合物が樹脂成分(A)中に細く分割され好ましくは安定な 形で分散していることに特徴がある。本発明による方法の一つの特別な態様にお いては、硬化剤として適した多官能性反応性化合物を水性媒体中に最初分散し、 生じた分散系を樹脂成分(A)と十分混合する。多官能性イソシアネート類、特 に水中で安定な分散系を形成する多官能性インシアネート類が上述の方法におい て好ましく用いられる。
反応性成分(B)も水性媒体中に、好ましくは溶媒非存在下に分散できるので、 全体的に溶媒を含まない2成分反応システムを得ることができる。既述した成分 の外に、本発明による分散系は、触媒、湿潤剤、発泡禁止剤、フローコントロー ル剤、フィラー、顔料、染料、増粘剤等のポリマー分散系についての当業者に知 られた典型的な添加物を含んでよい。
本発明はまた樹脂成分として適したポリマー分散系の使用、またはむしろ2成分 反応システムの使用に関する。
本発明による2成分反応システムは基材の表面接着に大いに適する。適した基材 は例えば織物、不織布、紙、板紙、プラスチックおよび金属である。接着のため に反応性成分(A)および(B)を最初に混合し、次に少な(とも一つの基材に 塗布する。しかしながら少な(とも一つの基材に2つの反応性成分を順次塗布す るのも有利である。特別な場合には反応性成分(A)を一つの基材に塗布し、反 応性成分(B)を他の基材に塗布し、その後に2つ基材をはり合せるのも有利で あり得る。反応性成分はスプレーコーティング、スプレッドコーティング、ナイ フコーティングおよび/またはロールコーティングにより塗布してよい。本発明 による反応性接着剤は、フィルム、特にプラスチックフィルムおよび/または金 属ホイルの形の基材を接着するのに特に適している。これは特にフィルムのラミ ネート、すなわち多層フィルムの製造を意味する。本発明による反応性接着剤は 現在までに公知の2成分のフィルムラミネート用接着剤と類似のまたは同じ方法 で用いてよい。それらはラミネート用機械に適している。その接着剤は通常常温 で、すなわち一般に20℃〜40℃の温度で硬化させ乾燥させる。しかしながら それらはもっと高温で硬化させ乾燥させてもよい。従ってか(して形成された製 品、すなわちラミネートフィルムまたはラミネートは本発明による2成分反応シ ステム、およびしたがって完全に反応した、すなわち硬化した形の樹脂成分(A )を含む。
これらのラミネートフィルムは良好ないし優秀な光学的性質、大きい水抵抗性、 良好ないし優秀な接着価により区別される。
本発明による2成分反応システムは基材、特に上述した基材のコーティングにも 適している。本発明によるシステムは例えば接着剤またはペイントバインダーと して用いてもよい。
本発明を次の実施例により説明する。
実施例 実施例1 アジピン酸およびジエチレングリコールよりなる255.1gの直鎖ポリエステ ル(OH価57sgKOH/g)、14.2g(7)ジメチロールプロピオン酸 、および69gの醜−テトラメチルキシリレンジイソシアネートを110℃で1 .5時間反応させた。その時間内にNGO含量は1.28%に減少した。次に6 50gの水中の4、24gのNaOHの混合物を、約1oo℃の温度を有する反 応混合物に激しく撹拌しながら加えた。約10分後不透明な分散系が形成された 。7.44gのジグリコーノげミンを混合温度52℃で次に加え、撹拌しながら 2時間80℃で撹拌しながら反応NGO含量により鎖延長した。
ポリマー分散系の生成物データ(樹脂成分):固体含量 =3535重 量%pHニア、35 粘度 :23秒、DIN4IImカップ、20’C外観 :不透明〜透明 テフロン基材上のフィルム:透明、粘着性硬化: 硬化剤 :18.5重量%のNGOを含有する分散性多官能性脂肪族イソシアネ ート(HDIビユレットトリイソシアネート) 混合比 :樹脂成分対硬化剤=100:6 重量部テフロン基村上のフィルム: 粘着性なし、1日後架橋実施例2 アジピン酸、ジエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、およびヘキサン −1,6−’/オールよりなる236g’)直鎖ポリエステル(oH価5811 gKoH/g)、16.35gのジメチロールプロピオン酸、および77.39 gの1−テトラメチルキシリレンジイソシアネートを実施例1の如<110’C で1.5時間反応させた。
NGO含量1.91%の時、650gの蒸留水中に溶解した4、88gのNaO Hを反応混合物(温度約100’C)に激しく撹拌しながら加えると、不透明〜 わずかにミルク状の分散系を生じた。1o分撹拌後、15.37gのエタノール アミンを55℃に冷却した分散系に撹拌して加え、撹拌をさらに一時間70℃で 行った。
ポリマー分散系の生成物データ(樹脂成分):固体含量 :35重量% pH価 ニア、4 粘度 :21秒、DINJi龍カップ、20℃外観 :不透明、わずかにミルク 状 テフロン基材上のフィルム、透明、粘着性硬化: 硬化剤 :18.5重量%のNCOを有する分散性多官能性脂肪族イソシアネー ト(HD■ビユレットトリイソシアネート) 混合比 :樹脂成分:硬化剤=100ニア、5 重量部テフロン基材上のフィル ム:透明、1日後粘着性のない架橋したフィルム実施例3 アジピン酸、イソフタル酸およびジエチレングリコールよりなる250gのポリ エステル(OH価57.5@gKOH/g)、アジピン酸およびジエチレングリ コールヨりなる125gのポリエステル(oH価611gKoH/g)、22. 4g+7)シメ+ロールプロピオン酸、および110.75gの1−テトラメチ !レキシリレンシイソシアネートを撹拌しながら3時間96℃で実施例1の如く 反応させた。NGO含量1.49%の時、720gの蒸留水に溶解した6、9g のNaOHを激しく撹拌しながら加えた。約10分撹拌後、5.5gのエタノー ルアミンを加え、残りのNCOを水で2時間70℃で鎖延長した。
ポリマー分散系の生成物データ(樹脂成分)。
固体含量 :42.0重量% pH価 ニア、45 粘度 :535mPa5(ブルックフィールドLVTSSp、2.30r、p、 m、20℃ 外観 :不透明〜透明 テフロン基材上のフィルム:透明、粘着性〜ブロッキング硬化: 硬化剤 :18.5重量%のNCOを含む多官能性脂肪放射分散イソシアネート 、9重量部の水中の6.5重量部(HD■トリイソシアヌレート) 混合比 :樹脂成分対硬化剤=100:15.5 重量部テフロン基材上のフィ ルム二粘着性なし、架橋、透明国際調査報告 lll1wmm+al A−ellcalm N・ PCT/EP 92100 560

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.ポリマー含量の少なくとも20重量%が、−ポリエステルポリオールを含む ポリオール成分(I)、および−少なくとも2個のイソシアネート反応性基とさ らに塩形成できる基を有する化合物(II)を、 −少なくとも20重量%のテトラメチルキシリレンジイソシアネート(TMXD I)よりなる化学量論的過剰のイソシアネート成分(III)と反応させ、−次 に水に分散させ、 −残りのNCO基をアミノアルコール(W)と少なくとも部分的に反応させ、− 所望により次に鎖延長させる、 ことにより得られるOH官能性のポリウレタンプレポリマーの水性分散系に由来 することを特徴とする、2成分反応システム用の反応性樹脂成分(A)として適 した水性ポリマー分散系。
  2. 2.ポリオール成分(I)中に存在するポリエステルポリオールが酸成分として アジピン酸および/またはフタール酸をベースにすることを特徴とする請求の範 囲第1項に記載のポリマー分散系。
  3. 3.ポリエステルポリオールがアルコール成分としてエーテル酸素を有するグリ コール同族体を少なくとも部分的にベースにすることを特徴とする請求の範囲第 1〜2項のいずれかに記載のポリマー分散系。
  4. 4.ポリウレタンプレポリマーの製造に用いるポリエステルポリオールが300 〜5.000、特に500〜3,000の数平均分子量を有することを特徴とす る請求の範囲第1〜3項のいずれかに記載のポリマー分散系。
  5. 5.(II)がカルボン酸ジオール、スルホン酸ジアミンおよび/またはアミノ ジオールからなることを特徴とする請求の範囲第1〜4項のいずれかに記載のポ リマー分散系。
  6. 6.(II)が少なくとも主にジメチロールプロピオン酸(DMPA)よりなる ことを特徴とする請求の範囲第1〜5項に記載のポリマー分散系。
  7. 7.TMXDIの外に、イソシアネート成分(III)がHDI、IPDI、X DI、TMDI、TDI、MDIおよび/またはH12MDIを含むことを特徴 とする請求の範囲第1〜6項のいずれかに記載のポリマー分散系。
  8. 8.イソシアネート成分(III)が少なくとも30重量%、好ましくは少なく とも50重量%のTMXDIを含むことを特徴とする請求の範囲第1〜7項のい ずれかに記載のポリマー分散系。
  9. 9.ポリマー分散体が実質的に、好ましくは完全に溶媒を含まないことを特徴と する請求の範囲第1〜8項のいずれかに記載のポリマー分散系。
  10. 10.(I)および(II)の(III)との反応においてNCO:OHの付加 比が2.0未満、特に1.7未満、であるが1以上であることを特徴とする請求 の範囲第1〜9項のいずれかに記載のポリマー分散系。
  11. 11.アミノアルコール類(IV)が低分子量を有し、特に2〜40個、好まし くは2〜12個の炭素原子を有することを特徴とする請求の範囲第1〜10項の いずれかに記載のポリマー分散系。
  12. 12.(IV)がモノアミノアルコール類からなることを特徴とする請求の範囲 第1〜11項のいずれかに記載のポリマー分散系。
  13. 13.ポリウレタンプレポリマー中の(II)の含量が、固体を基凖にして1〜 13重量%、好ましくは2〜8重量%、より好ましくは3〜6重量%であること を特徴とする請求の範囲第1〜12項のいずれかに記載のポリマー分散系。
  14. 14.NCO基のアミノアルコール類(IV)との反応においてNCO:NHR 付加比が1:1〜1:0.1の範囲、好ましくは1:0.7〜1:0.2の範囲 のであることを特徴とする請求の範囲第1〜13項のいずれかに記載のポリマー 分散系。
  15. 15.鎖延長が水および/またはポリアミン類で行われることを特徴とする請求 の範囲第1〜14項のいずれかに記載のポリマー分散系。
  16. 16.2成分反応システムを形成するために、反応成分(A)のポリウレタンプ レポリマーの官能基と反応できる多官能性化合物が反応成分(B)として存在す ることを特徴とする請求の範囲第1〜15項のいずれかに記載のポリマー分散系 。
  17. 17.(B)が反応性の多官能性有機化合物、好ましくは多官能性イソシアネー ト類を含むことを特徴とする請求の範囲第1〜16項のいずれかに記載のポリマ ー分散系。
  18. 18.イソシアネート類が少なくとも主にHDIポリイソシアネート類およびH DIビュレットイソシアネート類よりなることを特徴とする請求の範囲第1〜1 7項のいずれかに記載のポリマー分散系。
  19. 19.(B)が(A)の約1.2〜2.5倍の化学量論過剰に存在することを特 徴とする請求の範囲第1〜18項のいずれかに記載のポリマー分散系。
  20. 20.反応性成分(B)が請求の範囲第1〜15項のいずれかに対応する樹脂成 分(A)中で細かく分割され好ましくは安定な形で分散することを特徴とする請 求の範囲第16〜19項のいずれかに記載のポリマー分散系の製造方法。
  21. 21.反応性成分(B)を、水に分散する多官能性有機化合物、特にイソシアネ ート類を水性媒体に分散させることにより最初に作り、次に生じた分散系を樹脂 成分(A)と充分に混合することを特徴とする請求の範囲第20項に記載の方法 。
  22. 22.基材の表面接着のための請求の範囲第1〜19項に記載の分散系の使用。
  23. 23.プラスチックフイルムまたは金属ホイルの形の基材の接着のための請求の 範囲第1〜19項に記載の分散系の使用。
  24. 24.基材を接着するための請求の範囲第1〜19項に記載の分散系の使用。
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