JPH0873830A - Production of urethane-based water-base adhesive - Google Patents

Production of urethane-based water-base adhesive

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JPH0873830A
JPH0873830A JP6209562A JP20956294A JPH0873830A JP H0873830 A JPH0873830 A JP H0873830A JP 6209562 A JP6209562 A JP 6209562A JP 20956294 A JP20956294 A JP 20956294A JP H0873830 A JPH0873830 A JP H0873830A
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JP
Japan
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urethane
water
adhesive
isocyanate
compound
Prior art date
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Pending
Application number
JP6209562A
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Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Hasegawa
剛 長谷川
Tomomoto Toda
智基 戸田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sekisui Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sekisui Chemical Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0873830A publication Critical patent/JPH0873830A/en
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Abstract

PURPOSE: To obtain the subject adhesive excellent in dispersion stability and also excellent in the water resistance and adhesiveness of the dried film prepared therefrom. CONSTITUTION: This adhesive is obtained by polymerization between (A) a polyisocyanate compound having two or more isocyanate groups, (B) a polyol compound having two or more hydroxyl groups and (C) a functional compound having two or more active hydrogen atoms reactive with the isocyanate group and also having at least one kind of hydrophilic group selected from carbexyl and sulfonyl groups in the presence of (D) an inorganic organosol to form a urethane polymer and then dispersed it in water.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、分散安定性に優れ、か
つその乾燥皮膜が耐水性及び接着性に優れるウレタン系
水性接着剤の製造方法。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing a urethane-based water-based adhesive having excellent dispersion stability and a dry film having excellent water resistance and adhesiveness.

【0002】[0002]

【従来の技術】ウレタン系接着剤は、幅広い範囲の被着
体に対し優れた接着力を有するため、多くの用途に用い
られてきた。特に最近のウレタン系接着剤では、毒性や
火災の危険性がなく、かつ経済的であるという理由から
従来の溶剤型接着剤から水性接着剤への転換が盛んに行
われている。
2. Description of the Related Art Urethane-based adhesives have been used for many purposes because they have excellent adhesive strength to a wide range of adherends. Particularly, in recent urethane adhesives, the conventional solvent-based adhesives have been actively changed to water-based adhesives because they have no toxicity and no risk of fire and are economical.

【0003】また、ウレタン系水性接着剤の硬化後の接
着力の向上を目的とし、従来のウレタン系水性接着剤に
充填剤としてシリカ系粒子を添加した接着剤を用いた接
着方法が開示されている(特開平4−20933号公
報)。
Further, an adhesive method using an adhesive containing silica particles added as a filler to a conventional urethane aqueous adhesive has been disclosed for the purpose of improving the adhesive strength of the urethane aqueous adhesive after curing. (Japanese Patent Laid-Open No. 4-20933).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報の接着剤は重合したウレタンポリマーを予め水に分散
させたものにシリカ系粒子を後で混合したものであり、
得られるウレタン系水性接着剤の分散安定性が低く、か
つウレタンポリマーからなるエマルジョン粒子内にシリ
カ系粒子が均一に充填されていないため、接着剤として
使用した場合には、皮膜強度が低く、充分な接着強度が
得られないという問題点があった。
However, the adhesive of the above-mentioned publication is obtained by previously mixing the polymerized urethane polymer in water and then mixing the silica-based particles,
The resulting urethane-based water-based adhesive has low dispersion stability, and since silica-based particles are not uniformly filled in the emulsion particles made of the urethane polymer, when used as an adhesive, the film strength is low and sufficient. There is a problem in that good adhesive strength cannot be obtained.

【0005】本発明の目的は、分散安定性に優れ、かつ
その乾燥皮膜が耐水性及び接着性に優れるウレタン系水
性接着剤の製造方法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a method for producing a urethane-based water-based adhesive which is excellent in dispersion stability and whose dry film has excellent water resistance and adhesiveness.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明に用いられるウレ
タンポリマーは、(A)イソシアネート基を2個以上有
するポリイソシアネート化合物、(B)水酸基を2個以
上有するポリオール化合物および(C)イソシアネート
基と反応可能な活性水素を2個以上有し、かつカルボキ
シル基とスルホニル基から選ばれる1種以上の親水性基
を有する官能性化合物を(D)無機オルガノゾルの存在
下で重合反応させることにより得られる。
The urethane polymer used in the present invention comprises (A) a polyisocyanate compound having two or more isocyanate groups, (B) a polyol compound having two or more hydroxyl groups, and (C) an isocyanate group. Obtained by polymerizing a functional compound having two or more active hydrogens capable of reacting and having one or more hydrophilic groups selected from a carboxyl group and a sulfonyl group in the presence of (D) an inorganic organosol. .

【0007】上記ポリイソシアネート化合物(A)は、
通常のウレタン樹脂の製造に使用されるような、分子内
に2個以上のイソシアネート基を有する有機ポリイソシ
アネートであって、例えば、1,4−テトラメチレンジ
イソシアネート、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネ
ート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシ
アネート、3−イソシアネートメチル−3,5,5−ト
リメチルシクロヘキシルイソシアネート、ジシクロヘキ
シルメタン−4,4’−ジイソシアネート、メチルシク
ロヘキシル−2,4−ジイソシアネート、メチルシクロ
ヘキシル−2,6−ジイソシアネート、キシリレンジイ
ソシアネート、1,3−ビス(イソシアネート)メチル
シクロヘキサン、テトラメチルキシリレンジイソシアネ
ート、トランスシクロヘキサン−1,4−ジイソシアネ
ート、リジンジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネ
ート類、2,4−トルイレンジイソシアネート、2,6
−トルイレンジイソシアネート、ジフェニルメタン−
4,4’−ジイソシアネート、1,5−ナフテンジイソ
シアネート、トリジンジイソシアネート、ジフェニルメ
チルメタンジイソシアネート、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等
の芳香族ジイソシアネート類、リジンエステルトリイソ
シアネート、トリフェニルメタントリイソシアネート、
1,6,11−ウンデカントリイソシアネート、1,8
−ジイソシアネート−4,4−イソシアネートメチルオ
クタン、1,3,6−ヘキサメチレントリイソシアネー
ト、ビシクロヘプタントリイソシアネート等のトリイソ
シアネート類等が挙げられる。これらは単独で用いて
も、また2種類以上併用してもよい。
The above polyisocyanate compound (A) is
Organic polyisocyanates having two or more isocyanate groups in the molecule, such as 1,4-tetramethylene diisocyanate, 1,6-hexamethylene diisocyanate, and 2 used in the production of ordinary urethane resins. , 2,4-Trimethylhexamethylene diisocyanate, 3-isocyanate methyl-3,5,5-trimethylcyclohexyl isocyanate, dicyclohexylmethane-4,4'-diisocyanate, methylcyclohexyl-2,4-diisocyanate, methylcyclohexyl-2,6 -Diisocyanate, xylylene diisocyanate, 1,3-bis (isocyanate) methylcyclohexane, tetramethylxylylene diisocyanate, transcyclohexane-1,4-diisocyanate, lysine diiso Aliphatic diisocyanates such as cyanate, 2,4-toluylene diisocyanate, 2,6
-Toluylene diisocyanate, diphenylmethane-
Aromatic diisocyanates such as 4,4′-diisocyanate, 1,5-naphthene diisocyanate, tolidine diisocyanate, diphenylmethylmethane diisocyanate, tetraalkyldiphenylmethane diisocyanate, 4,4′-dibenzyl diisocyanate, 1,3-phenylene diisocyanate, lysine Ester triisocyanate, triphenylmethane triisocyanate,
1,6,11-Undecane triisocyanate, 1,8
-Triisocyanates such as diisocyanate-4,4-isocyanate methyl octane, 1,3,6-hexamethylene triisocyanate, and bicycloheptane triisocyanate. These may be used alone or in combination of two or more.

【0008】上記ポリオール化合物(B)は、分子内に
2個以上の水酸基を有する化合物であって、目的や用途
に合わせて選択することにより得られるウレタンポリマ
ーの硬さや接着性等の物性を任意に設計することが可能
であり、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリ
コール、トリ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、1,6−ヘキサンジオー
ル、トリメチロールプロパン、グリセリン等の多価アル
コール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリ
コール等のポリエーテルポリオール、アジピン酸、セバ
シン酸、イタコン酸、無水マレイン酸、テレフタル酸、
イソフタル酸等のジカルボン酸とエチレングリコール、
ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,
4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、プロ
ピレングリコール、ブチレングリコール、トリプロピレ
ングリコール、ネオペンチルグリコール等のグリコール
から得られるポリエステルポリオール類、ポリカプロラ
クトンポリオール、ポリテトラメチレンエーテルグリコ
ール、ポリブタジエンポリオール、ポリカーボネートポ
リオール、ポリチオエーテルポリオール等が挙げられ
る。これらは単独で用いても、また2種類以上併用して
もよい。
The above-mentioned polyol compound (B) is a compound having two or more hydroxyl groups in the molecule, and the physical properties such as hardness and adhesiveness of the urethane polymer obtained by selecting it according to the purpose and application are arbitrary. Can be designed as, for example, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, trimethylolpropane, polyhydric alcohols such as glycerin, polyethylene glycol. , Polyether polyol such as polypropylene glycol, adipic acid, sebacic acid, itaconic acid, maleic anhydride, terephthalic acid,
Dicarboxylic acid such as isophthalic acid and ethylene glycol,
Diethylene glycol, triethylene glycol, 1,
Polyester polyols obtained from glycols such as 4-butanediol, 1,6-hexanediol, propylene glycol, butylene glycol, tripropylene glycol, neopentyl glycol, polycaprolactone polyol, polytetramethylene ether glycol, polybutadiene polyol, polycarbonate polyol , Polythioether polyol and the like. These may be used alone or in combination of two or more.

【0009】上記官能性化合物(C)は、イソシアネー
ト基と反応可能な活性水素を2個以上有し、かつカルボ
キシル基とスルホニル基から選ばれる1種以上の親水性
基を有するものであり、親水性基としてカルボキシル基
を有する化合物としては、例えば、2,2−ジメチロー
ル乳酸、2,2−ジメチロールプロピオン酸、2,2−
ジメチロール酪酸、2,2−ジメチロール吉草酸等が挙
げられ、親水性基としてスルホニル基を有する化合物と
しては、例えば、3,4−ジアミノブタンスルホン酸、
3,6−ジアミノ−2−トルエンスルホン酸等が挙げら
れる。これらは単独で用いても、また2種類以上併用し
てもよい。
The functional compound (C) has two or more active hydrogens capable of reacting with an isocyanate group and one or more hydrophilic groups selected from a carboxyl group and a sulfonyl group. Examples of the compound having a carboxyl group as the functional group include 2,2-dimethylol lactic acid, 2,2-dimethylol propionic acid and 2,2-
Examples of the compound having a sulfonyl group as a hydrophilic group include dimethylolbutyric acid and 2,2-dimethylolvaleric acid, and 3,4-diaminobutanesulfonic acid,
3,6-diamino-2-toluenesulfonic acid and the like can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.

【0010】上記官能性化合物(C)中のカルボキシル
基またはスルホニル基といった親水性基は、少なくなる
と本発明の製造方法で得られるウレタン系水性接着剤の
分散安定性が充分得られにくくなり、また多くなるとウ
レタン系水性接着剤の乾燥後の耐水性が得られにくくな
るため、用いられるウレタンポリマー固形分1g当たり
の上記親水性基の割合は、好ましくは0.1〜2.0ミ
リモル、更に好ましくは0.1〜1.0ミリモルであ
る。
When the hydrophilic group such as a carboxyl group or a sulfonyl group in the functional compound (C) is reduced, it becomes difficult to obtain sufficient dispersion stability of the urethane-based aqueous adhesive obtained by the production method of the present invention. If the amount is too large, it becomes difficult to obtain the water resistance of the urethane-based water-based adhesive after drying. Therefore, the ratio of the hydrophilic group per 1 g of the solid content of the urethane polymer used is preferably 0.1 to 2.0 mmol, and further preferably Is 0.1 to 1.0 mmol.

【0011】本発明で用いられるウレタンポリマーの分
子量はイソシアネート基と活性水素の当量比、すなわ
ち、〔(A)中のイソシアネート当量〕/〔(B)及び
(C)中の活性水素当量〕により設計される。上記当量
比が1.0に近くなると、得られるウレタンポリマーの
分子量は高くなり、水中への充分な分散性が得られにく
くなり、また大きくなるとウレタンポリマーが低分子量
化し、その後鎖延長した場合にポリマー分子量が低く、
接着剤として充分な接着性能が得られにくくなるため、
上記当量比は好ましくは1.1〜2.0、更に好ましく
は1.3〜2.0である。
The molecular weight of the urethane polymer used in the present invention is designed by the equivalent ratio of isocyanate groups and active hydrogen, that is, [isocyanate equivalent in (A)] / [active hydrogen equivalent in (B) and (C)]. To be done. When the above equivalence ratio is close to 1.0, the molecular weight of the resulting urethane polymer becomes high, and it becomes difficult to obtain sufficient dispersibility in water, and when it becomes large, the urethane polymer has a low molecular weight, and when the chain is extended thereafter. Low polymer molecular weight,
As it becomes difficult to obtain sufficient adhesive performance as an adhesive,
The above equivalent ratio is preferably 1.1 to 2.0, more preferably 1.3 to 2.0.

【0012】上記無機オルガノゾル(D)は、有機溶剤
に無機コロイド粒子を安定に分散させたコロイド溶液で
あり、ウレタンポリマーを重合する際に共存させること
により上記ウレタンポリマー中に無機コロイド粒子を安
定分散させることが可能となる。
The inorganic organosol (D) is a colloidal solution in which inorganic colloidal particles are stably dispersed in an organic solvent, and the inorganic colloidal particles are stably dispersed in the urethane polymer by allowing them to coexist when polymerizing the urethane polymer. It becomes possible.

【0013】上記無機オルガノゾル(D)に分散してい
る無機コロイド粒子としては、シリカ、アルミナ、五酸
化アンチモン、酸化チタン、ジルコニア等の金属酸化
物、水酸化アルミニウム、水酸化カドミウム、水酸化コ
バルト、水酸化銅、水酸化鉄等の金属水酸化物等が挙げ
られる。
The inorganic colloidal particles dispersed in the above inorganic organosol (D) include metal oxides such as silica, alumina, antimony pentoxide, titanium oxide and zirconia, aluminum hydroxide, cadmium hydroxide, cobalt hydroxide, Examples thereof include metal hydroxides such as copper hydroxide and iron hydroxide.

【0014】また、上記無機オルガノゾル(D)の分散
溶剤としては、イソシアネート基に対し不活性で、かつ
水との相溶性の高いものが望ましく、例えば、アセト
ン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、テ
トラヒドロフラン、酢酸エチル、ジメチルアセトアミド
等が挙げられる。
As the dispersion solvent for the inorganic organosol (D), those which are inert to isocyanate groups and have high compatibility with water are desirable, for example, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, tetrahydrofuran, acetic acid. Examples thereof include ethyl and dimethylacetamide.

【0015】上記無機オルガノゾル(D)の中で市販さ
れているものとしては、「DMAC−ST」(商品名、
分散溶剤;ジメチルアセトアミド)、「MIBK−S
T」(商品名、分散溶剤;メチルイソブチルケトン)等
のオルガノシリカゾル、「サンコロイドATL−13
0」(商品名、分散溶剤;トルエン)、「サンコロイド
AME−130」(商品名、分散溶剤;メチルエチルケ
トン)等の五酸化アンチモンゾル、以上日産化学工業
(株)社製等が挙げられる。
As the commercially available inorganic organosol (D), "DMAC-ST" (trade name,
Dispersing solvent; dimethylacetamide), "MIBK-S
Organosilica sol such as "T" (trade name, dispersion solvent; methyl isobutyl ketone), "Sun Colloid ATL-13"
0 (trade name, dispersion solvent: toluene), "Sun colloid AME-130" (trade name, dispersion solvent: methyl ethyl ketone), and the like antimony pentoxide sols, those manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., and the like.

【0016】上記無機オルガノゾル(D)中の無機コロ
イド粒子の平均粒径は、小さくなると製造が難しくな
り、また大きくなると沈降し易くなり、充分な分散安定
性が得られにくくなるため、好ましくは0.005〜2
0μm、更に好ましくは0.01〜5μmである。
When the average particle size of the inorganic colloidal particles in the above-mentioned inorganic organosol (D) becomes small, it becomes difficult to produce, and when it becomes large, it tends to settle, and it becomes difficult to obtain sufficient dispersion stability. 0.005-2
It is 0 μm, and more preferably 0.01 to 5 μm.

【0017】本発明に用いられるウレタンポリマーは、
上記ポリイソシアネート化合物(A)、ポリオール化合
物(B)、官能性化合物(C)および無機オルガノゾル
(D)を予め混合した後反応させる、つまり、無機オル
ガノゾル(D)の存在下で上記(A)、(B)および
(C)を重合反応させて得られる。
The urethane polymer used in the present invention is
The polyisocyanate compound (A), the polyol compound (B), the functional compound (C) and the inorganic organosol (D) are mixed in advance and then reacted, that is, in the presence of the inorganic organosol (D), the above (A), It is obtained by polymerizing (B) and (C).

【0018】上記混合物の重合方法としては、バルク重
合、溶液重合等が挙げられるが、反応制御を行い易いと
いう点で溶液重合が好ましく、その際に用いられる溶剤
としては、イソシアネート基に対し不活性で、かつ水と
の相溶性の高いものが望ましく、例えば、アセトン、メ
チルエチルケトン、テトラヒドロフラン、酢酸エチル等
が挙げられる。
Examples of the method for polymerizing the above mixture include bulk polymerization and solution polymerization, but solution polymerization is preferred from the viewpoint of easy reaction control, and the solvent used in that case is inert to isocyanate groups. And having high compatibility with water are preferable, and examples thereof include acetone, methyl ethyl ketone, tetrahydrofuran, and ethyl acetate.

【0019】また、重合温度は低くなると重合反応速度
が低下し、高くなると重合反応中にゲル化を起こしやす
くなるため、50〜150℃の範囲が好ましい。
Further, the lower the polymerization temperature, the lower the polymerization reaction rate, and the higher the polymerization temperature, the more easily gelation occurs during the polymerization reaction.

【0020】上記ウレタンポリマーの粘度は、高くなる
と水または鎖延長剤水溶液への分散性が充分得られにく
くなるため、好ましくは10,000cps以下であ
り、更に好ましくは5,000cps以下である。
When the viscosity of the urethane polymer is increased, it becomes difficult to obtain sufficient dispersibility in water or an aqueous solution of the chain extender. Therefore, the viscosity is preferably 10,000 cps or less, more preferably 5,000 cps or less.

【0021】また、上記粘度以下に調整し、水または鎖
延長剤水溶液への良好な分散性を得る目的で、上記ウレ
タンポリマーは前述の分散溶剤により希釈されてもよ
い。この際、分散溶剤が多くなるとウレタン系水性接着
剤の脱溶剤工程で多量のエネルギーを必要とするだけで
なく、水中でなく分散溶剤中にウレタンポリマーが溶解
した状態になり、本発明の製造方法で得られるウレタン
系水性接着剤の粘度が上昇するため、ウレタンポリマー
固形分は20重量%以上が好ましく、更に好ましくは4
0重量%以上であり、より更に好ましくは60重量%以
上である。
The urethane polymer may be diluted with the above-mentioned dispersion solvent for the purpose of adjusting the viscosity to the above or less and obtaining good dispersibility in water or the aqueous solution of the chain extender. At this time, not only a large amount of energy is required in the solvent removal step of the urethane-based water-based adhesive when the amount of the dispersion solvent is large, but the urethane polymer is in a state of being dissolved in the dispersion solvent instead of in water, and the production method of the present invention. Since the viscosity of the urethane-based water-based adhesive obtained in step 1 increases, the urethane polymer solid content is preferably 20% by weight or more, more preferably 4
It is 0% by weight or more, more preferably 60% by weight or more.

【0022】上記ウレタンポリマー中の親水性基は、中
和剤によりイオン化することで、水中での安定な分散状
態が得られ、この様な目的で中和剤が添加されてもよ
く、例えば、アンモニア、トリメチルアミン、トリエチ
ルアミン等の中和剤が挙げられる。
The hydrophilic group in the urethane polymer can be ionized with a neutralizing agent to obtain a stable dispersed state in water, and the neutralizing agent may be added for such a purpose. Examples of the neutralizing agent include ammonia, trimethylamine, triethylamine and the like.

【0023】上記ウレタンポリマーは、鎖延長剤を使用
することによりポリマー同士を結合させポリマー鎖を延
ばすことが可能である。
By using a chain extender, the above urethane polymer can bond the polymers to each other to extend the polymer chain.

【0024】上記鎖延長剤は、ポリマー中の残存イソシ
アネート基と反応可能な活性水素を2個以上有する化合
物であり、例えば、エチレンジアミン、1,2−プロパ
ンジアミン、1,4−テトラメチレンジアミン、1,6
−ヘキサメチレンジアミン、1,4−シクロヘキサンジ
アミン、3−アミノメチル−3,5,5−トリメチルシ
クロヘキシルアミン、ピペラジン、2,5−ジメチルピ
ペラジン、イソホロンジアミン、4,4’−ジシクロヘ
キシルメタンジアミン、3,3’−ジメチル−4,4’
−ジシクロヘキシルメタンジアミン、ヒドラジン、ジエ
チレントリアミン、トリエチレンテトラミン等のアミン
化合物、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、1,6−ヘキサンジオール、
ポリエチレングリコールに代表されるポリアルキレング
リコール等が挙げられる。また、分散媒である水による
鎖延長も可能である。これらは単独で用いても、また2
種類以上併用してもよい。
The chain extender is a compound having two or more active hydrogens capable of reacting with the residual isocyanate group in the polymer, and examples thereof include ethylenediamine, 1,2-propanediamine, 1,4-tetramethylenediamine, and 1-tetramethylenediamine. , 6
-Hexamethylenediamine, 1,4-cyclohexanediamine, 3-aminomethyl-3,5,5-trimethylcyclohexylamine, piperazine, 2,5-dimethylpiperazine, isophoronediamine, 4,4'-dicyclohexylmethanediamine, 3, 3'-dimethyl-4,4 '
Amine compounds such as dicyclohexylmethanediamine, hydrazine, diethylenetriamine and triethylenetetramine, ethylene glycol, propylene glycol,
1,4-butanediol, 1,6-hexanediol,
Examples thereof include polyalkylene glycol represented by polyethylene glycol. Further, chain extension with water as a dispersion medium is also possible. These can be used alone or 2
You may use together more than one kind.

【0025】上記ウレタンポリマーの溶液の総添加量に
対する水または上記鎖延長剤水溶液の容量は、小さくな
ると水中でなく溶剤中にウレタンポリマーが溶解した状
態になり、得られるウレタン系水性接着剤の粘度が上昇
し、多くなると水分量の多い希薄なウレタン系水性接着
剤となり乾燥時間が長くなるため、好ましくは0.1〜
10倍容量、更に好ましくは0.2〜5倍容量である。
When the volume of water or the aqueous solution of the chain extender with respect to the total amount of the urethane polymer solution added becomes smaller, the urethane polymer is dissolved in the solvent rather than in water, and the viscosity of the resulting urethane-based water-based adhesive is increased. Is increased, and when it is increased, it becomes a dilute urethane-based water-based adhesive with a large amount of water, and the drying time becomes long.
The capacity is 10 times, more preferably 0.2 to 5 times.

【0026】また、上記ウレタンポリマーを投入する時
には水または上記鎖延長剤水溶液は攪拌状態であること
が好ましい。上記攪拌状態とは、ウレタンポリマーを上
記鎖延長剤(D)を含む水溶液に投入した際に、好まし
くは平均粒径30μm以下、更に好ましくは10μm以
下、最も好ましくは5μm以下の粒子にまで均一分散で
きる程度の攪拌状態を指す。
When the urethane polymer is added, it is preferable that water or the aqueous solution of the chain extender is in a stirring state. The agitated state means that when the urethane polymer is added to the aqueous solution containing the chain extender (D), it is uniformly dispersed into particles having an average particle size of preferably 30 μm or less, more preferably 10 μm or less, and most preferably 5 μm or less. It refers to the state of stirring as much as possible.

【0027】上記攪拌状態を実現させる混合攪拌機とし
ては、例えば、ディゾルバー、ホモジナイザー、スタテ
ィックミキサー、ラインミル、加圧式乳化機、超音波乳
化機等が挙げられる。
Examples of the mixing and stirrer for realizing the above stirring state include a dissolver, a homogenizer, a static mixer, a line mill, a pressure emulsifier, an ultrasonic emulsifier and the like.

【0028】上記製造方法により得られたウレタン系水
性接着剤に有機溶剤が含有されている場合は、加温また
は減圧により有機溶剤を含まないウレタン系水性接着剤
が得られる。
When the urethane-based water-based adhesive obtained by the above-mentioned manufacturing method contains an organic solvent, the urethane-based water-based adhesive containing no organic solvent is obtained by heating or depressurizing.

【0029】[0029]

【実施例】次に本発明の実施例について説明する。尚、
以下「部」とあるのは「重量部」を意味する。
EXAMPLES Next, examples of the present invention will be described. still,
Hereinafter, "part" means "part by weight".

【0030】(実施例1)還流冷却器を備えた反応器
に、ポリプロピレングリコール(OH基価;55、数平
均分子量;2000、日本油脂(株)社製、商品名「ユ
ニオール D−2000」)100部、3−イソシアネ
ートメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキシルイ
ソシアネート(ヒュルス社製、商品名「VESTANT
IPDI」)41部、2,2−ジメチロールプロピオ
ン酸(トリメットテクニカルプロダクツ社製)6部、オ
ルガノシリカゾル(固形分30重量%、平均粒径0.0
1〜0.015μm、分散溶剤メチルイソブチルケト
ン、日産化学工業(株)社製、商品名「MIBK−S
T」)50部及びメチルエチルケトン75部を入れて均
一になるまで攪拌した後、昇温して沸点重合を行い、ポ
リマー固形分中の残存イソシアネート基含有量が3.2
重量%のポリマーを得、更にトリエチルアミン5部添加
後、20分間攪拌することにより、固形分60重量%の
ウレタンポリマー溶液を得た。次いで、水360部にエ
チレンジアミン5部を添加混合した溶液に、上記で得ら
れたウレタンポリマー溶液200部を1分間かけて添加
した後、40℃で攪拌しながら減圧することにより脱溶
剤し、固形分30重量%のウレタン系水性接着剤を得
た。
(Example 1) A polypropylene glycol (OH group number: 55, number average molecular weight: 2000, manufactured by NOF Corporation, trade name "UNIOR D-2000") was placed in a reactor equipped with a reflux condenser. 100 parts, 3-isocyanate methyl-3,5,5-trimethylcyclohexyl isocyanate (manufactured by Huls, trade name "VESTANT"
IPDI ") 41 parts, 2,2-dimethylolpropionic acid (manufactured by Trimet Technical Products) 6 parts, organosilica sol (solid content 30% by weight, average particle size 0.0)
1 to 0.015 μm, dispersion solvent methyl isobutyl ketone, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., trade name “MIBK-S
T ”) and 75 parts of methyl ethyl ketone are added and stirred until uniform, and then the temperature is raised to carry out boiling point polymerization, and the residual isocyanate group content in the polymer solids is 3.2.
A polymer of 60% by weight was obtained, and after further adding 5 parts of triethylamine, the mixture was stirred for 20 minutes to obtain a urethane polymer solution having a solid content of 60% by weight. Then, 200 parts of the urethane polymer solution obtained above was added to a solution obtained by adding and mixing 5 parts of ethylenediamine to 360 parts of water over 1 minute, and then the solvent was removed by reducing the pressure while stirring at 40 ° C. A urethane-based water-based adhesive having a content of 30% by weight was obtained.

【0031】(実施例2)実施例1で用いたオルガノシ
リカゾル「MIBK−ST」50部とメチルエチルケト
ン75部の代わりに、オルガノシリカゾル(固形分20
重量%、平均粒径0.01〜0.015μm、分散溶剤
ジメチルアセトアミド、日産化学工業(株)社製、商品
名「DMAC−ST」)75部とメチルエチルケトン5
0部を用いたこと以外は実施例1と同様の操作を行い固
形分30重量%のウレタン系水性接着剤を得た。
(Example 2) Instead of 50 parts of the organosilica sol "MIBK-ST" and 75 parts of methyl ethyl ketone used in Example 1, an organosilica sol (solid content: 20) was used.
% By weight, average particle diameter 0.01 to 0.015 μm, dispersion solvent dimethylacetamide, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., trade name “DMAC-ST”) 75 parts and methyl ethyl ketone 5
The same operation as in Example 1 was carried out except that 0 part was used to obtain a urethane-based aqueous adhesive having a solid content of 30% by weight.

【0032】(実施例3)実施例1で用いたオルガノシ
リカゾル「MIBK−ST」の代わりに、五酸化アンチ
モンゾル(固形分30重量%、平均粒径0.03〜0.
05μm、分散溶剤メチルエチルケトン、日産化学工業
(株)社製、商品名「サンコロイドAME−130」)
を用いたこと以外は実施例1と同様の操作を行い固形分
30重量%のウレタン系水性接着剤を得た。
(Example 3) Instead of the organosilica sol "MIBK-ST" used in Example 1, an antimony pentoxide sol (solid content 30% by weight, average particle size 0.03-0.
05 μm, dispersion solvent methyl ethyl ketone, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., trade name “Sun Colloid AME-130”)
The same operation as in Example 1 was carried out except that was used to obtain a urethane-based aqueous adhesive having a solid content of 30% by weight.

【0033】(実施例4)実施例1で用いたオルガノシ
リカゾル「MIBK−ST」の代わりに、五酸化アンチ
モンゾル(固形分30重量%、平均粒径0.03〜0.
05μm、分散溶剤トルエン、日産化学工業(株)社
製、商品名「サンコロイドATL−130」)を用いた
こと以外は実施例1と同様の操作を行い固形分30重量
%のウレタン系水性接着剤を得た。
(Example 4) Instead of the organosilica sol "MIBK-ST" used in Example 1, an antimony pentoxide sol (solid content 30% by weight, average particle size 0.03-0.
A urethane-based water-based adhesive having a solid content of 30% by weight was prepared in the same manner as in Example 1 except that 05 μm, a dispersion solvent of toluene, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., trade name “Sun Colloid ATL-130”) was used. I got an agent.

【0034】(比較例1)実施例1で用いたオルガノシ
リカゾル「MIBK−ST」50部を添加せず、かつメ
チルエチルケトンを75部から98部に変更したこと以
外は実施例1と同様の操作を行い固形分30重量%のウ
レタン系水性接着剤を得た。
Comparative Example 1 The same operation as in Example 1 was carried out except that 50 parts of the organosilica sol "MIBK-ST" used in Example 1 was not added and methyl ethyl ketone was changed from 75 parts to 98 parts. A urethane-based water-based adhesive having a solid content of 30% by weight was obtained.

【0035】(比較例2)比較例1で得た固形分30重
量%のウレタン系水性接着剤200部に、オルガノシリ
カゾル「MIBK−ST」を20部添加した後、攪拌す
ることにより30重量%のウレタン系混合水性接着剤を
得た。
(Comparative Example 2) To 200 parts of a urethane-based aqueous adhesive having a solid content of 30% by weight obtained in Comparative Example 1, 20 parts of organosilica sol "MIBK-ST" was added, followed by stirring to obtain 30% by weight. A urethane-based mixed water-based adhesive of was obtained.

【0036】(比較例3)比較例1で得た固形分30重
量%のウレタン系水性接着剤200部に、オルガノシリ
カゾル「DMAC−ST」を30部添加した後、攪拌す
ることにより30重量%のウレタン系混合水性接着剤を
得た。
(Comparative Example 3) To 200 parts of the urethane-based aqueous adhesive having a solid content of 30% by weight obtained in Comparative Example 1, 30 parts by weight of organosilica sol "DMAC-ST" was added, followed by stirring to obtain 30% by weight. A urethane-based mixed water-based adhesive of was obtained.

【0037】(比較例4)比較例1で得た固形分30重
量%のウレタン系水性接着剤200部に、五酸化アンチ
モンゾル「サンコロイドAME−130」)を20部添
加した後、攪拌することにより30重量%のウレタン系
混合水性接着剤を得た。
(Comparative Example 4) To 200 parts of a urethane-based aqueous adhesive having a solid content of 30% by weight obtained in Comparative Example 1, 20 parts of antimony pentoxide sol "Sun colloid AME-130") was added and stirred. As a result, a 30 wt% urethane-based mixed water-based adhesive was obtained.

【0038】(比較例5)比較例1で得た固形分30重
量%のウレタン系水性接着剤200部に、五酸化アンチ
モンゾル「サンコロイドATL−130」)を20部添
加した後、攪拌することにより30重量%のウレタン系
混合水性接着剤を得た。
Comparative Example 5 To 200 parts of the urethane-based aqueous adhesive having a solid content of 30% by weight obtained in Comparative Example 1, 20 parts of antimony pentoxide sol "Sun colloid ATL-130") was added, and then stirred. As a result, a 30 wt% urethane-based mixed water-based adhesive was obtained.

【0039】評価項目及び評価法を以下に示す。 (分散安定性試験)上記実施例1〜4及び比較例1〜5
で得られたウレタン系水性接着剤及びウレタン系混合水
性接着剤について、密閉ガラス容器内で23℃×2カ月
間放置することにより沈降物の有無を目視で確認した結
果を表1および2に示した。 (接着力試験)上記実施例1〜4及び比較例1〜5で得
られたウレタン系水性接着剤及びウレタン系混合水性接
着剤をそれぞれJIS L−3102規定の帆布(並綿
9号、幅25mm、長さ125mm)に塗布後、80℃
送風乾燥オーブン中で3分間乾燥することにより固形分
換算塗布量2mg/cm2 の接着剤含浸帆布を得た。ま
た、同様にステンレス鋼板(SUS304、幅25m
m、長さ125mm、厚さ2mm)に塗布後、80℃送
風乾燥オーブン中で3分間乾燥することにより固形分換
算塗布量0.8mg/cm2 の接着剤塗工ステンレス鋼
板を得た。その後、上記接着剤含浸帆布と接着剤塗工ス
テンレス鋼板の塗工面同士を合わせ、プレス温度80
℃、プレス圧10kg/cm2 で5分間プレスして貼り
合わせることにより試験片を得た。得られた試験片を2
3℃条件下で、引っ張り速度50mm/minにて90
°剥離試験をした結果を表1および2に示した。単位は
kg/25mmである。 (耐水接着力試験)上記接着力試験と同様の試験片を作
成し、40℃の温水中に3日間浸漬した後水分を拭き取
り、23℃条件下で、引っ張り速度50mm/minに
て90°剥離試験をした結果を表1および2に示した。
単位はkg/25mmである。
Evaluation items and evaluation methods are shown below. (Dispersion stability test) Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 5 above
Tables 1 and 2 show the results of visually confirming the presence or absence of sediment for the urethane-based water-based adhesive and the urethane-based mixed water-based adhesive obtained in step 3 by leaving them in a closed glass container at 23 ° C. for 2 months. It was (Adhesion test) The urethane-based water-based adhesives and urethane-based water-based adhesives obtained in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 5 were each subjected to a JIS L-3102 standard canvas (normal cotton No. 9, width 25 mm). , Length 125mm), then 80 ℃
An adhesive-impregnated canvas having a solid content coating amount of 2 mg / cm 2 was obtained by drying in a blast drying oven for 3 minutes. Similarly, stainless steel plate (SUS304, width 25 m
m, length 125 mm, thickness 2 mm) and then dried for 3 minutes in a blast drying oven at 80 ° C. to obtain an adhesive-coated stainless steel sheet having a solid content conversion amount of 0.8 mg / cm 2 . Then, the coated surface of the adhesive-impregnated canvas and the coated surfaces of the adhesive-coated stainless steel plate are brought together, and the press temperature is set to 80.
A test piece was obtained by pressing at 5 ° C. and a pressing pressure of 10 kg / cm 2 for 5 minutes and bonding. The obtained test piece is 2
90 at a pulling speed of 50 mm / min under 3 ° C conditions
The results of the peel test are shown in Tables 1 and 2. The unit is kg / 25 mm. (Water resistance adhesion test) A test piece similar to the above adhesion test was prepared, immersed in 40 ° C warm water for 3 days, wiped off moisture, and peeled at 90 ° under a condition of 23 ° C and a pulling speed of 50 mm / min. The results of the tests are shown in Tables 1 and 2.
The unit is kg / 25 mm.

【0040】[0040]

【表1】 [Table 1]

【0041】[0041]

【表2】 [Table 2]

【0042】[0042]

【発明の効果】本発明の製造方法により得られたウレタ
ン系水性接着剤は、原料として用いられるポリマーの重
合段階において既に無機オルガノゾルが添加されている
ので、無機オルガノゾルが均一に混合分散されているた
め、分散安定性に優れ、かつ乾燥皮膜強度が高く、充分
な凝集力を保持している。また、得られたウレタン系水
性接着剤には界面活性剤等の乳化剤が添加されていない
ので乾燥皮膜の耐水性においても優れたものとなってい
る。このため、例えば、塗料、接着剤に応用した場合に
均一な塗工が可能であり、凝集物ができにくく長期の貯
蔵安定性に優れ、かつ凝集物に起因する膨れ、接着不良
といった使用後のトラブルもなく、また、大気中の湿気
による乾燥後の皮膜劣化がなく好適である。
The urethane-based water-based adhesive obtained by the production method of the present invention has the inorganic organosol added in the polymerization stage of the polymer used as a raw material, so that the inorganic organosol is uniformly mixed and dispersed. Therefore, the dispersion stability is excellent, the dry film strength is high, and a sufficient cohesive force is maintained. Moreover, since the obtained urethane-based water-based adhesive does not contain an emulsifier such as a surfactant, the water resistance of the dried film is excellent. Therefore, for example, when applied to paints and adhesives, uniform coating is possible, it is difficult to form agglomerates and excellent in storage stability for a long time, and swelling due to agglomerates, adhesion failure after use, etc. It is suitable because there is no trouble and there is no deterioration of the film after drying due to atmospheric humidity.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】(A)イソシアネート基を2個以上有する
ポリイソシアネート化合物、(B)水酸基を2個以上有
するポリオール化合物および(C)イソシアネート基と
反応可能な活性水素を2個以上有し、かつカルボキシル
基とスルホニル基から選ばれる1種以上の親水性基を有
する官能性化合物を(D)無機オルガノゾルの存在下で
重合反応させてウレタンポリマーを得た後、該ウレタン
ポリマーを水中で分散させることを特徴とするウレタン
系水性接着剤の製造方法。
1. A polyisocyanate compound having two or more (A) isocyanate groups, (B) a polyol compound having two or more hydroxyl groups, and (C) two or more active hydrogens capable of reacting with an isocyanate group, and Polymerizing a functional compound having one or more hydrophilic groups selected from a carboxyl group and a sulfonyl group in the presence of (D) an inorganic organosol to obtain a urethane polymer, and then dispersing the urethane polymer in water. A method for producing a urethane-based water-based adhesive characterized by the above.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016017136A (en) * 2014-07-08 2016-02-01 Dic株式会社 Urethane resin composition and laminate using the same

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2016017136A (en) * 2014-07-08 2016-02-01 Dic株式会社 Urethane resin composition and laminate using the same

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