JP7808036B2 - プラスチックに対する良好な接着性を有するポリウレタン組成物 - Google Patents
プラスチックに対する良好な接着性を有するポリウレタン組成物Info
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Description
(i)少なくとも1つの芳香族ジイソシアネートモノマーと、5~37mg KOH/gの範囲のOH価を有するポリエーテルジオールとの反応から得られる、イソシアネート基を含有し、かつ0.3重量%~3.3重量%の範囲のNCO含有率を有する少なくとも1つの直鎖状ポリマーP1、
(ii)少なくとも1つの芳香族ジイソシアネートモノマーと、少なくとも2.2の平均OH官能価及び16~380mg KOH/gの範囲のOH価を有する少なくとも1つのポリエーテルトリオールとの反応から得られる、イソシアネート基を含有し、かつ1重量%~10重量%の範囲のNCO含有率を有する少なくとも1つの分岐状ポリマーP2、
(iii)組成物全体を基準として15重量%以下の含有率の可塑剤、
ここで、ポリマーP1及びポリマーP2は、80/20~95/5の範囲の重量比で存在することを特徴とする、
湿分硬化性ポリウレタン組成物を提供する。
- 無機又は有機顔料、特に二酸化チタン、酸化クロム又は酸化鉄;
- 繊維、特にガラス繊維、炭素繊維、金属繊維、セラミック繊維、ポリマー繊維、例えばポリアミド繊維又はポリエチレン繊維又は天然繊維、例えば羊毛、セルロース、麻又はサイザル;
- グラフェン又はカーボンナノチューブなどの充填材;
- 染料;
- 乾燥剤、特に分子ふるい粉末、酸化カルシウム、p-トシルイソシアネートなどの高反応性イソシアネート、Incozol(登録商標)2(Incorez)などのモノオキサゾリジン又はオルトギ酸エステル;
- 接着性向上剤、特にオルガノアルコキシシラン、特にエポキシシラン、例えば特に3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン又は3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、(メタ)アクリロシラン、シラン無水物、カルバマトシラン、アルキルシラン若しくはイミノシラン又はこれらのシランのオリゴマー形態或いはチタネート;
- イソシアネート基の反応を促進する更なる触媒;
- レオロジー改質剤、特に増粘剤、特に層状ケイ酸塩、例えばベントナイト、ヒマシ油の誘導体、水素化ヒマシ油、ポリアミド、ポリアミドワックス、ポリウレタン、尿素化合物、ヒュームドシリカ、セルロースエーテル又は疎水性修飾ポリオキシエチレン;
- 溶媒、特にアセトン、酢酸メチル、酢酸t-ブチル、酢酸1-メトキシ-2-プロピル、3-エトキシプロピオン酸エチル、ジイソプロピルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノ-2-エチルヘキシルエーテル、アセタール、例えばプロピラール、ブチラール、2-エチルヘキシラール、ジオキソラン、グリセロールホルマール又は2,5,7,10-テトラオキサウンデカン(TOU)、トルエン、キシレン、ヘプタン、オクタン、ナフサ、ホワイトスピリット、石油エーテル又はガソリン、特にSolvesso(商標)グレード(Exxon)及び炭酸プロピレン、炭酸ジメチル、ブチロラクトン、N-メチルピロリドン、N-エチルピロリドン、p-クロロベンゾトリフルオリド又はベンゾトリフルオリド;
- 天然樹脂、脂肪又はオイル、例えばロジン、セラック、アマニ油、ヒマシ油又はダイズ油;
- 非反応性ポリマー、特に不飽和モノマーのホモ又はコポリマー、特にエチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレン、イソプレン、酢酸ビニル又はアルキル(メタ)アクリレート、特にポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリイソブチレン、エチレン/酢酸ビニルコポリマー(EVA)又はアタクチックポリ-α-オレフィン(APAO)を含む群からのポリマー;
- 難燃剤物質、特に上記の充填剤水酸化アルミニウム又は水酸化マグネシウム又は有機リン酸エステル;
- 添加剤、特に湿潤剤、レベリング剤、消泡剤、脱気剤又は殺生物剤;又は
湿分硬化性ポリウレタン組成物に通常使用される更なる物質
を含有し得る。
- 30重量%~70重量%の、イソシアネート基を含有するポリマー、
- 20重量%~60重量%の充填剤、
- 0重量%~15重量%、特に0重量%~5重量%の可塑剤、及び
任意選択的に、更なる成分、特にブロックアミン又は触媒
を含有する。
- 表面加工金属又は合金、例えば亜鉛めっき又はクロムめっき金属を含む、アルミニウム、銅、鋼、非鉄金属などの金属又は合金;
- 被覆又は塗装された基材、特に塗装タイル、被覆コンクリート、粉末被覆金属若しくは合金又は塗装金属シート;
- 塗装又はワニス、特に自動車用トップコート;
- ガラス、ガラスセラミック、コンクリート、モルタル、セメントスクリード、繊維セメント、特に繊維セメントボード、れんが、タイル、石膏、特に石膏ボード、又は無水スクリード、又は花崗岩若しくは大理石などの天然石;
- PCC(ポリマー修飾セメントモルタル)又はECC(エポキシ樹脂修飾セメントモルタル)をベースとする修復又は均展性化合物;
- アスファルト又はビチューメン;
- フェノール、メラミン又はエポキシ樹脂などの樹脂で接合された革、織物、紙、木材、木材材料;樹脂/織物複合材又はポリマー複合材と呼ばれる更なる材料;
- 特にEPS、XPS、PUR、PIR、ロックウール、ガラスウール又は気泡ガラスで製造された断熱フォーム
である。
(i)ここに記載の湿分硬化性ポリウレタン組成物を、
- 第1基材に適用(塗布)し、かつ組成物のオープンタイム(開放時間)内に組成物を第2基材と接触させるか、又は
- 第1及び第2基材に適用(塗布)し、かつ組成物のオープンタイム(開放時間)内に2つの基材を接着するか、又は
- 2つの基材間に適用(塗布)すること、
(ii)水分との接触によって組成物を硬化させること。
(i)ここに記載の湿分硬化性ポリウレタン組成物を基材に適用(塗布)すること、
(ii)水分との接触によって組成物を硬化させること。
Acclaim(登録商標)4200:ポリオキシプロピレンジオール、OH価28mg KOH/g(Covestro)
Acclaim(登録商標)8200N:ポリオキシプロピレンジオール、OH価14mg KOH/g(Covestro)
Acclaim(登録商標)12200:ポリオキシプロピレンジオール、OH価10mg KOH/g(Covestro)
Desmophen(登録商標)5031BT:エチレンオキシド末端ポリオキシプロピレントリオール、OH価28mg KOH/g(Covestro)
Voranol(登録商標)CP4755:エチレンオキシド末端ポリオキシプロピレントリオール、OH価35.0mg KOH/g(Dow)。
Desmodur(登録商標)44MC L:NCO含有率33.6重量%を有するジフェニルメタン44,4’-ジイソシアネート(Covestro)。
ポリマーL1(直鎖状):
既知の方法によって80℃でAcclaim(登録商標)4200 727g(OH0.36当量)及びDesmodur(登録商標)44MC L273g(NCO2.18当量)を反応させて、NCO含有率が7.4重量%であり、20℃での粘度が5.2Pa・sであり、ジフェニルメタン4,4’-ジイソシアネートモノマーの含有率が約17重量%であるポリマーが得られた。続いて、揮発性成分、特にジフェニルメタン4,4’-ジイソシアネートモノマーの大部分をショートパス蒸発器(ジャケット温度180℃、圧力0.1~0.005mbar、凝縮温度47℃)において蒸留によって除去した。このようにして得た直鎖状ポリマーは、NCO含有率が1.8重量%であり、20℃での粘度が13.3Pa・sであり、ジフェニルメタン4,4’-ジイソシアネートモノマーの含有率が0.08重量%であった。
既知の方法によって80℃でAcclaim(登録商標)4200 400g(OH0.20当量)及びDesmodur(登録商標)44MC L52g(NCO0.41当量)を反応させて、NCO末端ポリマーに転化した。このようにして得た直鎖状ポリマーは、NCO含有率が1.8重量%であり、20℃での粘度が33Pa・sであり、ジフェニルメタン4,4’-ジイソシアネートモノマーの含有率が約2.5重量%であった。
既知の方法によって80℃でAcclaim(登録商標)8200N 757.7g(OH0.19当量)及びDesmodur(登録商標)44MC L242.3g(NCO1.9当量)を反応させて、NCO含有率が7.2重量%であり、20℃での粘度が6.8Pa・sであり、ジフェニルメタン4,4’-ジイソシアネートモノマーの含有率が約20重量%であるポリマーが得られた。続いて、揮発性成分、特にジフェニルメタン4,4’-ジイソシアネートモノマーの大部分をショートパス蒸発器(ジャケット温度180℃、圧力0.1~0.005mbar、凝縮温度47℃)において蒸留によって除去した。このようにして得た直鎖状ポリマーは、NCO含有率が1.0重量%であり、20℃での粘度が25.0Pa・sであり、ジフェニルメタン4,4’-ジイソシアネーモノマートの含有率が0.06重量%であった。
既知の方法によって80℃でAcclaim(登録商標)12200N 812.0g(OH0.15当量)及びDesmodur(登録商標)44MC L188.0g(NCO1.5当量)を反応させて、NCO含有率が5.6重量%であり、20℃での粘度が13.9Pa・sであり、ジフェニルメタン4,4’-ジイソシアネートモノマーの含有率が約14重量%であるポリマーが得られた。続いて、揮発性成分、特にジフェニルメタン4,4’-ジイソシアネートモノマーの大部分をショートパス蒸発器(ジャケット温度180℃、圧力0.1~0.005mbar、凝縮温度47℃)において蒸留によって除去した。このようにして得た直鎖状ポリマーは、NCO含有率が0.7重量%であり、20℃での粘度が29.4Pa・sであり、ジフェニルメタン4,4’-ジイソシアネートモノマーの含有率が0.04重量%であった。
既知の方法によって80℃でDesmophen(登録商標)5031BT 725.0g(OH0.36当量)及びDesmodur(登録商標)44MC L275g(NCO2.2当量)を反応させて、NCO含有率が7.6重量%であり、20℃での粘度が6.5Pa・sであり、ジフェニルメタン4,4’-ジイソシアネートモノマーの含有率が約20重量%である有するポリマーが得られた。続いて、揮発性成分、特にジフェニルメタン4,4’-ジイソシアネートモノマーの大部分をショートパス蒸発器(ジャケット温度180℃、圧力0.1~0.005mbar、凝縮温度47℃)において蒸留によって除去した。このようにして得たポリマーは、NCO含有率が1.7重量%であり、20℃での粘度が19Pa・sであり、ジフェニルメタン4,4’-ジイソシアネートモノマーの含有率が0.04重量%であった。
既知の方法によって80℃でVoranol(登録商標)CP4755 685g、Desmodur(登録商標)44MC L115g、フタル酸ジイソデシル200gを反応させて、NCO含有率が2.0重量%であり、20℃での粘度が55Pa・sであり、ジフェニルメタン4,4’-ジイソシアネートモノマーの含有率が約2.5重量%であるポリマーが得られた。
組成物Z1~Z15:
各化合物について、遠心ミキサー(SpeedMixer(商標)DAC 150、FlackTek Inc.)を使用して、水分を排除して、表1~4に指定の成分を指定の量(重量部)で3000rpmにおいて1分間混合し、水分を排除して保存した。
組成物を以下の通りに試験した:
開放時間(オープンタイム)の尺度として、スキン時間(ST)を決定した。この目的のために、数グラムの組成物を厚紙に約2mmの層厚で塗布し、標準気候条件下において、その後、組成物の表面を優しく叩くために使用したLDPEピペットに残留物がもはや残らなくなった時間を決定した。
PMMA:Plexiglas(登録商標)XT 0A000(Evonik Roehm)
PC:Makrolon(登録商標)GP clear099(未被覆ポリカーボネート、Covestro)
ABS:Metzoplast ABS/G(Metzeler Plastics GmbH)
PVC:KoemaDur(登録商標)ES(Koemmerling Kunststoffe)
接着性を以下のスケール下で評価した:
100は、95%を超える凝集破壊を表し、非常に良好な接着性を意味する。
70~90は、70~90%の凝集破壊を表し、良好な接着性を意味する。
5は、凝集破壊5%を表し、不十分な接着性を意味する。
0は、凝集破壊0%(100%接着破壊)を表し、乏しい接着性を意味する。
本開示は下記の発明の態様を含む:
<態様1>
以下を含む湿分硬化性ポリウレタン組成物であって:
(i)少なくとも1つの芳香族ジイソシアネートモノマーと、5~37mg KOH/gの範囲のOH価を有するポリエーテルジオールとの反応から得られる、イソシアネート基を含有し、かつ0.3重量%~3.3重量%の範囲のNCO含有率を有する少なくとも1つの直鎖状ポリマーP1、
(ii)少なくとも1つの芳香族ジイソシアネートモノマーと、少なくとも2.2の範囲の平均OH官能価及び16~380mg KOH/gの範囲のOH価を有する少なくとも1つのポリエーテルトリオールとの反応から得られる、イソシアネート基を含有し、かつ1重量%~10重量%の範囲のNCO含有率を有する少なくとも1つの分岐状ポリマーP2、及び
(iii)前記組成物全体を基準として15重量%以下の含有率の可塑剤、
ここで、ポリマーP1及びポリマーP2は、80/20~95/5の範囲の重量比で存在することを特徴とする、
湿分硬化性ポリウレタン組成物。
<態様2>
ポリマーP1は、0.5重量%~2.6重量%の範囲のNCO含有率を有することを特徴とする、態様1に記載の湿分硬化性ポリウレタン組成物。
<態様3>
ポリマーP1は、前記反応におけるNCO/OH比が少なくとも4/1であるようにして調製され、かつ前記芳香族ジイソシアネートモノマーの大部分は、その後、適切な分離プロセスによって除去され、それにより、蒸留後のイソシアネート基を含有する得られた前記ポリマーP1は、0.5重量%以下のジイソシアネートモノマーを含有することを特徴とする、態様1又は2に記載の湿分硬化性ポリウレタン組成物。
<態様4>
前記ポリエーテルジオールは、6~33mg KOH/gの範囲のOH価及び少なくとも1.9の平均OH官能価を有することを特徴とする、態様1~3のいずれか一項に記載の湿分硬化性ポリウレタン組成物。
<態様5>
ポリマーP1及びP2の両方のための前記芳香族ジイソシアネートモノマーは、ジフェニルメタン4,4’-ジイソシアネートであることを特徴とする、態様1~4のいずれか一項に記載の湿分硬化性ポリウレタン組成物。
<態様6>
前記組成物全体を基準としたポリマーP1及びポリマーP2の総量の含有率は、20重量%~80重量%の範囲であることを特徴とする、態様1~5のいずれか一項に記載の湿分硬化性ポリウレタン組成物。
<態様7>
前記組成物中のジイソシアネートモノマーの含有率は、合計で0.1重量%未満であることを特徴とする、態様1~6のいずれか一項に記載の湿分硬化性ポリウレタン組成物。
<態様8>
充填剤、ジイソシアネートオリゴマー、ブロックアミン、触媒、及び安定剤からなる群から選択される少なくとも1つの更なる構成成分が存在することを特徴とする、態様1~7のいずれか一項に記載の湿分硬化性ポリウレタン組成物。
<態様9>
弾性接着剤、又は弾性シーラント、又は弾性コーティングとしての、態様1~8のいずれか一項に記載の湿分硬化性ポリウレタン組成物の使用。
<態様10>
少なくとも1つのプラスチック基材を、接合、シール、又はコーティングすることを特徴とする、態様9に記載の使用。
<態様11>
前記プラスチック基材は、硬質PVC、可撓性PVC、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエステル、ポリアミド、PMMA、ABS、SAN、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、PUR、POM、TPO、PE、PP、EPM、EPDM、及びポリカーボネートと、特にABS及び/又はSANなどの更なるプラスチックとのブレンドからなる群から選択されることを特徴とする、態様10に記載の使用。
<態様12>
以下の工程を含む、接合又はシールする方法:
(i)態様1~8のいずれか一項に記載の湿分硬化性ポリウレタン組成物を、
- 第1基材に適用し、かつ前記組成物のオープンタイム内に前記組成物を第2基材と接触させるか、又は
- 第1及び第2基材に適用し、かつ前記組成物のオープンタイム内に前記2つの基材を接着するか、又は
- 2つの基材間に適用すること、
(ii)水分との接触によって前記組成物を硬化させること。
<態様13>
以下の工程を含む、コーティング又はシールする方法:
(i)態様1~8のいずれか一項に記載の湿分硬化性ポリウレタン組成物を基材に適用すること、
(ii)水分との接触によって前記組成物を硬化させること。
<態様14>
態様1~8のいずれか一項に記載の湿分硬化性ポリウレタン組成物を水分と接触させた後に得られる硬化組成物。
<態様15>
少なくとも1つのプラスチック基材と、水分との接触によって硬化させた態様1~8のいずれか一項に記載のポリウレタン組成物とを含む結合複合材。
Claims (15)
- 以下を含む湿分硬化性ポリウレタン組成物であって:
(i)少なくとも1つの芳香族ジイソシアネートモノマーと、5~30mg KOH/gの範囲のOH価を有し3,500g/mol~18,000g/molの平均分子量Mnを有するポリエーテルジオールとの反応から得られる、イソシアネート基を含有し、かつ0.3重量%~3.3重量%の範囲のNCO含有率を有する少なくとも1つの直鎖状ポリマーP1、
(ii)少なくとも1つの芳香族ジイソシアネートモノマーと、少なくとも2.2の範囲の平均OH官能価及び16~380mg KOH/gの範囲のOH価を有する少なくとも1つのポリエーテルトリオールとの反応から得られる、イソシアネート基を含有し、かつ1重量%~10重量%の範囲のNCO含有率を有する少なくとも1つの分岐状ポリマーP2、及び
(iii)前記組成物全体を基準として15重量%以下の含有率の可塑剤、
ここで、ポリマーP1及びポリマーP2は、84/16~95/5の範囲の重量比で存在することを特徴とする、
湿分硬化性ポリウレタン組成物。 - ポリマーP1は、0.5重量%~2.6重量%の範囲のNCO含有率を有することを特徴とする、請求項1に記載の湿分硬化性ポリウレタン組成物。
- ポリマーP1は、前記反応におけるNCO/OH比が少なくとも4/1であるようにして調製され、かつ前記芳香族ジイソシアネートモノマーの大部分は、その後、蒸留方法である分離プロセスによって除去され、それにより、蒸留後のイソシアネート基を含有する得られた前記ポリマーP1は、0.5重量%以下のジイソシアネートモノマーを含有することを特徴とする、請求項1又は2に記載の湿分硬化性ポリウレタン組成物。
- 前記ポリエーテルジオールは、6~33mg KOH/gの範囲のOH価及び少なくとも1.9の平均OH官能価を有することを特徴とする、請求項1~3のいずれか一項に記載の湿分硬化性ポリウレタン組成物。
- ポリマーP1及びP2の両方のための前記芳香族ジイソシアネートモノマーは、ジフェニルメタン4,4’-ジイソシアネートであることを特徴とする、請求項1~4のいずれか一項に記載の湿分硬化性ポリウレタン組成物。
- 前記組成物全体を基準としたポリマーP1及びポリマーP2の総量の含有率は、20重量%~80重量%の範囲であることを特徴とする、請求項1~5のいずれか一項に記載の湿分硬化性ポリウレタン組成物。
- 前記組成物中のジイソシアネートモノマーの含有率は、合計で0.1重量%未満であることを特徴とする、請求項1~6のいずれか一項に記載の湿分硬化性ポリウレタン組成物。
- 充填剤、ジイソシアネートオリゴマー、ブロックアミン、触媒、及び安定剤からなる群から選択される少なくとも1つの更なる構成成分が存在することを特徴とする、請求項1~7のいずれか一項に記載の湿分硬化性ポリウレタン組成物。
- 弾性接着剤、又は弾性シーラント、又は弾性コーティングとしての、請求項1~8のいずれか一項に記載の湿分硬化性ポリウレタン組成物の使用。
- 少なくとも1つのプラスチック基材を、接合、シール、又はコーティングすることを特徴とする、請求項9に記載の使用。
- 前記プラスチック基材は、硬質PVC、可撓性PVC、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエステル、ポリアミド、PMMA、ABS、SAN、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、PUR、POM、TPO、PE、PP、EPM、EPDM、及びポリカーボネートと更なるプラスチックとのブレンドからなる群から選択されることを特徴とする、請求項10に記載の使用。
- 以下の工程を含む、接合又はシールする方法:
(i)請求項1~8のいずれか一項に記載の湿分硬化性ポリウレタン組成物を、
- 第1基材に適用し、かつ前記組成物のオープンタイム内に前記組成物を第2基材と接触させるか、又は
- 第1及び第2基材に適用し、かつ前記組成物のオープンタイム内に前記2つの基材を接着するか、又は
- 2つの基材間に適用すること、
(ii)水分との接触によって前記組成物を硬化させること。 - 以下の工程を含む、コーティング又はシールする方法:
(i)請求項1~8のいずれか一項に記載の湿分硬化性ポリウレタン組成物を基材に適用すること、
(ii)水分との接触によって前記組成物を硬化させること。 - 請求項1~8のいずれか一項に記載の湿分硬化性ポリウレタン組成物を水分と接触させた後に得られる硬化組成物。
- 少なくとも1つのプラスチック基材と、水分との接触によって硬化させた請求項1~8のいずれか一項に記載のポリウレタン組成物とを含む結合複合材。
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