JPH0830173B2 - 耐スチーム性接着方法 - Google Patents

耐スチーム性接着方法

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JPH0830173B2
JPH0830173B2 JP63323234A JP32323488A JPH0830173B2 JP H0830173 B2 JPH0830173 B2 JP H0830173B2 JP 63323234 A JP63323234 A JP 63323234A JP 32323488 A JP32323488 A JP 32323488A JP H0830173 B2 JPH0830173 B2 JP H0830173B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はプラスチック材料とポリウレタン樹脂の耐ス
チーム性に優れた接着方法に係るものである。
〔従来の技術〕
プラスチック材料にポリウレタン樹脂を接着させるこ
とは,従来より行なわれており,ポリウレタン樹脂と極
性の類似したプラスチック材料,例えば塩化ビニル樹
脂,アクリロニトリル−スチレン共重合樹脂などと常態
で比較的強力に接着する。一方,プラスチック材料が極
性の小さいポリオレフィン系樹脂や結晶性の大きいポリ
アミド樹脂などでは強力に接着しないが,表面酸化処理
を施してから接着させることによって常態での接着力を
向上させることができる。しかし,上記のいずれの場合
も熱水やスチームに暴露されると短時間で剥離してしま
い,その用途も自から限られたものとなっている。例え
ば,食品産業や医療に適用される材料は,スチームによ
る滅菌処理に耐えることを要求されており,プラスチッ
ク材料とポリウレタン樹脂を接着した食品搬送ベルトや
人工臓器などで耐スチーム性接着が試みられてきた。し
かし,これらはスチーム滅菌時に剥離してしまうか著し
く接着力が低下するため,他の簡便でない滅菌処理(エ
チレンオキサイド通気,ガンマ線照射,アルコール洗
浄)に頼らざるを得ないのが現状である。
〔問題を解決するための手段〕
本発明は,これらの従来の欠点を排除したもので,表
面酸化処理を施したプラスチック材料にプライマーを塗
布し,ポリウレタン樹脂とを接着させる方法で,この場
合に用いるプライマーが (1)分子量が1,500〜4,000の長鎖ジオールとして ポリカプロラクトンジオール ポリ(ヘキサメチレンアジペート)ジオール ポリ(ヘキサメチレンカーボネート)ジオールのいずれ
かの単独,または2種以上の混合物あるいはそれらの共
重合体 (2)脂環族ジイソシアネート (3)有機ジアミンを有機溶剤中で反応せしめてなるポ
リウレタン尿素溶液である。また,このポリウレタン尿
素溶液に有機ポリイソシアネートを配合したプライマー
でもよい。
本発明のプラスチック材料は,環,板,シート,フィ
ルム,その他の形状に成形された熱可塑性樹脂,例え
ば,ポリスチレン樹脂,ポリエステル樹,ポリアミド樹
脂,ポリオレフィン樹脂,ポリウレタン樹脂,ポリ尿素
樹脂,ポリ(メタ)アクリレート樹脂,ポリアクリロニ
トリル樹脂,セルロース系樹脂など,あるいはこれらの
共重合体などである。また,上記形状に成形された熱硬
化性樹脂,例えば,フェノール樹脂,尿素樹脂,エポキ
シ樹脂,不飽和ポリエステル樹脂,ポリウレタン樹脂,
ポリ尿素樹脂など,あるいはこれらの共重合体などであ
る。また,上記形状に成形された熱硬化性樹脂/熱硬化
性樹脂からのハイブリッド樹脂,例えば,ポリ塩化ビニ
ル/ポリウレタンからのハイブリッド樹脂,ポリオキシ
メチレン/ポリウレタンからのハイブリッド樹脂などで
ある。上記樹脂は,充填剤,強化材,可塑剤,液状増量
剤,難燃剤,着色剤,安定剤,その他の配合剤を含んで
いてよい。本発明のポリウレタン樹脂は,活性水素化合
物と有機ポリイソシアネートの反応によって得られる熱
可塑性あるいは,熱硬化性樹脂であり,ポリウレタン樹
脂,ポリウレタン尿素樹脂が包含される。これらの樹脂
中にイソシアヌレート構造,アロファネート結合,ビウ
レット結合,アミド結合,アシル尿素結合その他の配合
剤などが含まれていてもよい。ポリウレタン樹脂は,高
分子体あるいは,液状の硬化可能な配合物として,本発
明の方法に用いることができる。本発明の分子量が,1,5
00〜4,000の長鎖ジオールとしてポリカプロラクトンジ
オールは,ε−カプロラクトンにグリコール類,例え
ば,エチレングリコール,ジエチレングリコール,ネオ
ペンチルグリコール,シクロヘキサンジメタノール,ビ
ス(ヒドロキシエトキシ)ベンゼンなどを開始剤として
公知の方法で開環重合させて得られるものである。ポリ
(ヘキサメチレンジアジペート)ジオール(PHA)は,1,
6−ヘキサンジオールとアジピン酸を公知の方法で重縮
合させて得られるものである。また,ポリ(ヘキサメチ
レンカーボネート)ジオール(PHC)は,1,6−ヘキサン
ジオールとエチレンカーボネート,ジエチルカーボネー
ト,ジフェニルカーボネートなどを公知の方法で重縮合
させて得られるものである。これらは,単独または2種
以上の混合物あるいはそれらの共重合体である。以下,
上記長鎖ジオールを本発明の長鎖ジオールと呼ぶ。本発
明の長鎖ジオールの分子量は,数平均で1,500〜5,000で
あり,この範囲以外であれば接着性で不良であり好まし
くない。ジオールの数平均分子量は,その水酸基価より
下式で計算できる。
すなわち,本発明の長鎖ジオールの水酸基価は,75〜1
4の範囲にある。
本発明の脂環族ジイソシアネートは,例えば,ジシク
ロヘキシルメタン−4,4′−ジイソシアネート(H12MD
I),ジシクロヘキシルメタン−2,4′−ジイソシアネー
ト,1,4−シクロヘキサンジイソシアネート(CHDI),1,3
−シクロヘキサンジイソシアネート,イソホロンジイソ
シアネート(IPDI),1−メチル−2,4−ジイソシアナト
シクロヘキサン,1メチル−2,6−ジイソシアナトシクロ
ヘキサン,1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキ
サン,1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサ
ン,3,3′−ジメチル−4,4′−ジイソシアナトジシクロ
ヘキシルメタンなどであり,これらの単独,または2種
以上の混合物である。これらの中,工業的に入手の容易
なH12MDI,CHDI,IPDIなどが特に好ましい。
本発明の有機ジアミンは,芳香族ジアミン,脂環族ジ
アミン,脂肪族ジアミンおよび芳香族置換脂肪族ジアミ
ンなどで,例えば,4,4′−ジアミノジフェニルメタン
(MDA),2,4−ジアミノトルエン(2,4−TDA),ジエチ
ルジアミノトルエン,4,4′−ジアミノジシクロヘキシル
メタン(H12MDA),2,4′−ジアミノジシクロヘキシルメ
タン,1,4−シクロヘキサンジアミン,1,3−シクロヘキサ
ンジアミン,イソホロンジアミン(IPDA)1−メチル−
2,4−ジアミノシクロヘキサン,1−メチル−2,6−ジアミ
ノシクロヘキサン,1,4−ビス(アミノメチル)シクロヘ
キサン,1,3−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン,3,
3′−ジメチル−4,4′−ジアミノジシクロヘキシルメタ
ン,ピペラジン,N,N′−ビス(アミノメチル)ピペラジ
ン(BAMP),エチレンジアミン,N,N′−ジ−tert−ブチ
ルエチレンジアミン,1,6−ヘキサンジアミン(HDA),1,
8−オクタンジアミン,1,4−ビス(アミノメチル)ベン
ゼンなどである。本発明のポリウレタン尿素溶液は,上
記長鎖ジオール,脂環族ジイソシアネート,有機ジアミ
ンを,それぞれa,b,cモル用いて製造される。
あることが接着性上好ましい。
有機溶剤としては,テトラヒドロフラン,メチルエチ
ルケトン,ジオキサン,酢酸エチルなどが主として用い
られるが,重合過程において,ジメチルホルムアマイ
ド,ジメチルアセトアマイド,N−メチルピロリドン,ト
ルエン,ジクロロエタン,イソプロパノールなども使用
できる。ポリウレタン尿素溶液の製造は,種々な公知の
方法で行える。例えば,長鎖ジオールと過剰量の脂環族
ジイソシアネートを有機溶剤共存下/または非共存下,5
0〜90℃で反応せしめ,イソシアネート基末端プレポリ
マーを合成し,これを有機ジアミンで鎖延長して必要に
応じ有機溶剤で希釈する方法,長鎖ジオールと有機ジア
ミンの有機溶剤による溶液中に,脂環族ジイソシアネー
トを撹拌しながら滴下する方法などである。プライマー
として用いる場合のポリウレタン尿素溶液の固形分は,5
〜50%,粘度は100〜10,000cps/25℃程度であることが
好ましい。上記ポリウレタン尿素溶液に配合できるポリ
イソシアネートは,有機ポリイソシアネートやシリルポ
リイソシアネートのような無機有機ポリイソシアネート
である。有機ポリイソシアネートは,例えば,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(MDI),ナフタレンジイソシアネート,前記
脂環族ジイソシアネート,1,6−ヘキサンジイソシアネー
ト(HDI),キシリレンジイソシアネートなど,およ
び,これから誘導されるカルボジイミド変性ポリイソシ
アネート,ビウレット変性ポリイソシアネート,ウレタ
ン変性ポリイソシアネート,イソシアヌレート変性ポリ
イソシアネート,ウレチジオン変性ポリイソシアネート
などである。これらは,ポリウレタン尿素溶液の固形分
に対して5〜30重量%程度配合して用いられる。接着プ
ロセスは,プラスチック材料の表面酸化処理から開始さ
れる。表面酸化処理は,クロム酸混液や過酸化水素水溶
液への浸漬による湿式法とオゾンまたは酸素ガスを導入
するプラズマへの暴露による乾式法で行える。処理能率
より,乾式法が特に好ましい。表面酸化処理したプラス
チック材料にプライマーを固形分として2〜100g/m2
度塗布してポルウレタン樹脂を接着させる。
注型タイプのポリウレタン樹脂の場合は,プライマー
処理したプラスチック材料を未硬化樹脂で濡しながら硬
化させることにより接着させる。熱可塑性ポリウレタン
樹脂の場合は,プライマー処理したプラスチック材料に
ポリウレタン樹脂を接触し,融点まで加圧加熱するか,
ポリウレタン樹脂を溶融流展しカレンダリングして接着
させる。上記接着方法によって耐スチーム接着が可能と
なるが,その機作については,明らかでない。プラスチ
ック材料表面の極性最適化と表面強化,プライマーとプ
ラスチック材料表面の高湿熱下での接着安定化,プライ
マーとポリウレタン材料表面の接着安定化などが考えら
れるが定かでない。
本発明の接着方法は,食品搬送用ベルト積層,人工臓
器中空糸管板接着,電子機器埋入封止などに適用でき,
信頼性の高い製品のアセンブリングに役立ち,産業上極
めて有用である。
〔実施例〕
次に実施例につき本発明を詳述するがこれに限定され
たものでなく,また例中部及び%は重量部及び%を表わ
す。
実施例1〜6及び比較例1〜6 ポリウレタン尿素溶液Aの製造 プラクセルCD−220(ポリカプロラクトンジオール,
ダイセル化学工業製水酸基価56.1)1.000部,IPDI144.5
部,テトラヒドロフラン1145部およびオクチル酸錫2部
をフラスコに仕込み,撹拌し60℃で3時間反応させた。
次にIPDA25.5部,トルエン806部および酢酸エチル806部
からなる溶液を3分割して,各,60℃で30分間激しく撹
拌しながら反応させ粘稠なポリウレタン尿素溶液Aを得
た。固形分30.5%,粘度12,500cps/25℃であった。
ポリウレタン尿素溶液Bの製造 PHA(水酸基価56.1)1,000部,デスモジュールW(H
12MDI,モベイ社製)210部,テトラヒドロフラン1,210部
およびオクチル酸錫2部をフラスコに仕込み,撹拌し60
℃で3時間反応させた。次に2,4−TDA36部,トルエン1,
080部および酢酸エチル1,080部からなる溶液を3分割し
て,各,60℃で30分間激しく撹拌しながら反応させ粘稠
なポリウレタン溶液Bを得た。固形分27.1%,粘度7,90
0cps/25℃であった。
ポリウレタン尿素溶液Cの製造 デスモフェン2020E(PHC,バイエル社製,水酸基価56.
1)1,000部,CHDI166部,テトラヒドロフラン1,166部お
よびオクチル酸錫2部をフラスコに仕込み,撹拌し60℃
で3時間反応させた。次にH12MDA105部,トルエン1,136
部および酢酸エチル1,136部からなる溶液を3分割し
て,各,60℃で30分間激しく撹拌しながら反応させ粘稠
なポリウレタン溶液Cを得た。固形分27.3%,粘度9,91
0cps/25℃であった。
ポリウレタン尿素溶液D〜Iの製造 ポリウレタン尿素溶液D〜Iを上記A〜Cと同様にし
て製造した。これらを表1にまとめて示す。
耐スチーム性接着試験 25mm巾×150mm長×2mm厚のポリスチレン板を予め表面
処理し,その端部25mm長の片面にプライマーを5〜8μ
厚(乾燥後)に塗布した。プライマー処理した面を対向
させて,1mmの間隙をつくり,シリコーンゴムで側面及び
低部を密封し,上部より注型用ポリウレタン樹脂(DN−
4954/DC−4964日本ポリウレタン工業製)を注ぎ,65℃で
3時間かけて硬化させた。このラップ接着した片(接着
面積25×25mm2を25℃,50%R,H,で24時間放置後,オート
クレーブに入れ,スチームを導入し,内圧を2.1kg/cm2
(温度120℃)とし,30分間この圧を保持した。スチーム
処理後,25℃,50%R,H,で24時間放置してから,引張試験
機にかけせん断接着力を測定した。クロスヘッド速度は
20mm/分である。試験結果を表2に示す。実施例の接着
方法は比較的に比べ耐スチーム性が優れている。
実施例7 プラスチックの材質をポリカーボネートとし,他は実
施例1と同様にして,耐スチーム接着性をテストし,接
着力24.3kg/cm2と良好な値を示した。
実施例8 プラスチックの材質を軟質塩化ビニルとし,他は実施
例2と同様にして,耐スチーム接着性をテストし,接着
力13.8kg/cm2と良好な値を示した。
実施例9 ポリエステル繊維織布(布厚1mm)をオゾン酸化処理
後ポリウレタン尿素溶液の固形分15%稀釈液(テトラヒ
ドロフランにて稀釈)に含浸し,70℃で30分乾燥した。
プライマーの付着量は32g/m2であった。この上にパラプ
レン22S(熱可塑性ポリウレタン,日本ポリウレタン工
業製)を160℃に加熱溶融したものを流下し,カレンダ
ーロールで圧延し,繊維上に2mm厚の熱可塑性ポリウレ
タンを積層した。積層片をオートクレーブに入れ120℃
スチームで30分間処理した。プライマー処理しないもの
は剥離したが,本積層片は強固に接着していた。
実施例10 ポリウレタン尿素溶液C100部にコロネートL(ポリオ
ール/TDIアダクトポリイソシアネート溶液,日本ポリウ
レタン工業製)5部を配合したものをプライマーとして
用い,他は実施例1と同様にして耐スチーム接着性テス
トし,接着力29.7kg/cm2と良好な値を得た。
比較例7 パラプレン22Sのテトラヒドロフラン21%溶液(粘度
5,300cps/25℃)をプライマーとして用い,他は実施例
1と同様にして耐スチーム接着性テストし,接着力1.3k
g/cm2と不良な値を得た。
比較例8 ポリ(オキシテトラメチレン)ジオール(水酸基価5
6.1)1,000部,IPDI 144.5部,テトラヒドロフラン1,145
部,ジブチル錫ジラウレート2部をフラスコに仕込み,
撹拌し60℃で3時間反応させた。次にIPDA25.4部,トル
エン916部および酢酸エチル916部からなる溶液を3分割
して各,60℃で30分間激しく撹拌させながら反応させ粘
稠なポリウレタン尿素溶液を得た。固形分28.2%,粘度
9.800cps/25℃であった。
上記溶液100部にコロネートEH(HDIポリイソシアヌレ
ートポリイソシアネート溶液,日本ポリウレタン工業
製)4部を配合したものを用い,他は実施例1と同様に
して耐スチーム接着性テストをした結果,剥離してしま
った。
〔発明の効果〕
本発明の方法によりプラスチック材料とポリウレタン
樹脂の耐スチーム接着が可能となるため高湿熱下での接
着安定のみならず食品や医療での滅菌処理にスチーム加
熱が適用でき,製品の安全性,信頼性が飛躍的に向上す
る。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】表面酸化処理を施したプラスチック材料に
    プライマーを塗布し、ポリウレタン樹脂とを接着させる
    方法において、該プライマーが (a)分子量1,500〜4,000の長鎖ジオールとして ポリカプロラクトンジオール ポリ(ヘキサメチレンアジペート)ジオール ポリ(ヘキサメチレンカーボネート)ジオールのいずれ
    かの単独、または2種以上の混合物あるいはそれらの共
    重合体 (b)脂環族ジイソシアネート (c)有機ジアミンを有機溶剤中で反応せしめてなるポ
    リウレタン尿素溶液であることを特徴とする耐スチーム
    性接着方法。
  2. 【請求項2】該プライマーが、該ポリウレタン尿素溶液
    に有機ポリイソシアネートを配合したものであることを
    特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載の方法。
JP63323234A 1988-12-23 1988-12-23 耐スチーム性接着方法 Expired - Lifetime JPH0830173B2 (ja)

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