(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記ウレタンプレポリマーが、ポリプロピレングリコールとジフェニルメタンジイソシアネートとを、前記ポリプロピレングリコールが有する水酸基に対して前記ジフェニルメタンジイソシアネートが有するイソシアネート基が過剰になるように反応させることによって得られる、請求項1に記載の1液湿気硬化型ウレタン組成物。
前記脂肪族イソシアネートAが、3官能以上のポリオールと脂肪族ポリイソシアネートとの反応物、脂肪族ポリイソシアネートのアロファネート体、脂肪族ポリイソシアネートのヌレート体及び脂肪族ポリイソシアネートのビウレット体からなる群から選ばれる少なくとも1種の脂肪族イソシアネート変性体aである、請求項1又は2に記載の1液湿気硬化型ウレタン組成物。
前記アミノシラン化合物Bが、1分子中に、アルコキシシリル基と、芳香環及び水素原子が結合した窒素原子とを有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の1液湿気硬化型ウレタン組成物。
前記触媒が、1,3−ジアセトキシ−1,1,3,3−テトラブチル−ジスタノキサンとエチルシリケートとをモル比で1:0.8〜1.2で反応させたものと、ジモルフォリノジエチルエーテル及びN,N−ジメチルアミノエチルモルフォリンからなる群から選ばれる少なくとも1種とを含む、請求項1〜6のいずれか1項に記載の1液湿気硬化型ウレタン組成物。
前記触媒が、有機スズ触媒としての、1,3−ジアセトキシ−1,1,3,3−テトラブチル−ジスタノキサンとエチルシリケートとをモル比で1:0.8〜1.2で反応させたものと、
ジモルフォリノジエチルエーテルと、
N,N−ジメチルアミノエチルモルフォリンとを含む、請求項1〜7のいずれか1項に記載の1液湿気硬化型ウレタン組成物。
前記ジモルフォリノジエチルエーテルの量が、前記ウレタンプレポリマー100質量部に対して、0.004〜1.2質量部である、請求項8又は9に記載の1液湿気硬化型ウレタン組成物。
前記N,N−ジメチルアミノエチルモルフォリンの量が、前記ウレタンプレポリマー100質量部に対して、1質量部以下である、請求項8〜10のいずれか1項に記載の1液湿気硬化型ウレタン組成物。
【発明を実施するための形態】
【0009】
本発明について以下詳細に説明する。
本発明の1液湿気硬化型ウレタン組成物(本発明の組成物)は、
ウレタンプレポリマーと脂肪族イソシアネートAとアミノシラン化合物Bとを混合して得られる予備組成物と、
触媒とを含有する、1液湿気硬化型ウレタン組成物である。
【0010】
本発明の組成物は、ウレタンプレポリマーと脂肪族イソシアネートAとアミノシラン化合物Bとを混合することによって得られる予備組成物を含有することによって、被着体(塗板)との接着性に優れる。なお、本明細書において、被着体(塗板)との接着性に優れることを単に接着性に優れるということがある。
【0011】
本発明において、予備組成物は、ウレタンプレポリマーと脂肪族イソシアネートAとアミノシラン化合物Bとを混合して製造されるものである。予備組成物中、ウレタンプレポリマーとアミノシラン化合物Bとが反応してもよい。また、脂肪族イソシアネートAとアミノシラン化合物Bとが反応してもよい。よって、予備組成物は、混合後に、更に、アミノシラン化合物Bが脂肪族イソシアネートAと反応した反応物、及び/又は、アミノシラン化合物Bがウレタンプレポリマーと反応した反応物を含むことができる。
【0012】
ウレタンプレポリマーについて以下に説明する。本発明の組成物に使用されるウレタンプレポリマーは、末端にイソシアネート基を有するウレタンプレポリマーであれば特に制限されない。例えば、ポリイソシアネートと1分子中に2個以上の活性水素含有基を有する化合物(活性水素化合物)とを、活性水素化合物が有する活性水素含有基に対してポリイソシアネートが有するイソシアネート基が過剰になるように反応させたものが使用できる。ウレタンプレポリマーは、0.5〜5質量%のイソシアネート基を分子末端に含有することができる。
【0013】
ウレタンプレポリマーの製造の際に使用されるポリイソシアネートは、分子内にイソシアネート基を2個以上有するものであれば特に限定されない。
ポリイソシアネートとしては、例えば、トリレ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;例えば、4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート)、1,4−フェニレンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート、キシリレンジイソシアネート(XDI)、テトラメチルキシリレンジイソシアネート(TMXDI)、トリジンジイソシアネート(TODI)、1,5−ナフタレンジイソシアネート(NDI)、トリフェニルメタントリイソシアネートのような芳香族ポリイソシアネート;ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート(TMHDI)、リジンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート(NBDI)、トランスシクロヘキサン−1,4−ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン(H
6XDI)、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(H
12MDI)のような、脂肪族及び/又は脂環式のポリイソシアネート;これらのカルボジイミド変性ポリイソシアネート;これらのイソシアヌレート変性ポリイソシアネートが挙げられる。
【0014】
ポリイソシアネートは、それぞれ単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
これらのうち、硬化性に優れる理由から、芳香族ポリイソシアネートが好ましく、MDIがより好ましい。
【0015】
ウレタンプレポリマーの製造の際に使用される1分子中に2個以上の活性水素含有基を有する化合物(活性水素化合物)は特に限定されない。活性水素含有基としては、例えば、水酸(OH)基、アミノ基、イミノ基が挙げられる。
活性水素化合物としては、例えば、1分子中に2個以上の水酸(OH)基を有するポリオール化合物等が好適に挙げられ、中でも、ポリオール化合物であるのが好ましい。
【0016】
ポリオール化合物は、ヒドロキシ基を2個以上有する化合物であれば特に限定されない。例えば、ポリエーテルポリオール;ポリエステルポリオール;アクリルポリオール、ポリブタジエンジオール、水素添加されたポリブタジエンポリオールなどの炭素−炭素結合を主鎖骨格に有するポリマーポリオール;低分子多価アルコール類;これらの混合ポリオールが挙げられる。なかでも、ポリエーテルポリオールが好ましい態様の1つとして挙げられる。
【0017】
ポリエーテルポリオールは、主鎖としてポリエーテルを有し、ヒドロキシ基を2個以上有する化合物であれば特に制限されない。ポリエーテルとは、エーテル結合を2以上有する基であり、その具体例としては、例えば、構造単位−R
a−O−R
b−を合計して2個以上有する基が挙げられる。ここで、上記構造単位中、R
aおよびR
bは、それぞれ独立して、炭化水素基を表す。炭化水素基は特に制限されない。例えば、炭素数1〜10の直鎖状のアルキレン基が挙げられる。
ポリエーテルポリオールとしては、例えば、ポリオキシエチレンジオール(ポリエチレングリコール)、ポリオキシプロピレンジオール(ポリプロピレングリコール:PPG)、ポリオキシプロピレントリオール、エチレンオキサイド/プロピレンオキサイド共重合体、ポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTMEG)、ポリテトラエチレングリコール、ソルビトール系ポリオール等が挙げられる。
【0018】
ポリエーテルポリオールは、ポリイソアネートとの相溶性に優れるという観点から、ポリプロピレングリコール、ポリオキシプロピレントリオールが好ましい。
ポリエーテルポリオールの重量平均分子量は、イソシアネートとの反応によって得られるウレタンプレポリマーの粘度が常温において適度な流動性を有するという観点から、500〜20,000であるのが好ましい。本発明において上記重量平均分子量は、GPC法(溶媒:テトラヒドロフラン(THF))により得られたポリスチレン換算値である。
活性水素化合物はそれぞれ単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
【0019】
ウレタンプレポリマーは、接着性により優れ、硬化性に優れるという観点から、ポリエーテルポリオールと芳香族ポリイソシアネートとを反応させてなるウレタンプレポリマーであるのが好ましく、ポリプロピレングリコール及び/又はポリオキシプロピレントリオールとジフェニルメタンジイソシアネートとを反応させることによって得られるウレタンプレポリマーがより好ましい。
ウレタンプレポリマーはそれぞれ単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
【0020】
ウレタンプレポリマーの製造方法は特に制限されない。例えば、活性水素化合物が有する活性水素含有基(例えばヒドロキシ基)1モルに対し、1.5〜2.5モルのイソシアネート基が反応するようにポリイソシアネートを使用し、これらを混合して反応させることによってウレタンプレポリマーを製造することができる。
なおウレタンプレポリマーは未反応の、ポリイソシアネート及び活性水素化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種を含んでもよい。
【0021】
脂肪族イソシアネートAについて以下に説明する。本発明の組成物に使用される脂肪族イソシアネートAは、1分子中に少なくとも1個のイソシアネート基を有する脂肪族炭化水素化合物であれば特に制限されない。
脂肪族イソシアネートAが有する脂肪族炭化水素基は、特に制限されない。直鎖状、分岐状、環状のいずれであってもよく、直鎖状であるのが好ましい。飽和、不飽和のいずれであってもよく、飽和であるのが好ましい。
脂肪族イソシアネートAが1分子中に有するイソシアネート基は、接着性により優れるという観点から、2個以上であるのが好ましく、2〜3個であるのがより好ましい。
【0022】
脂肪族イソシアネートAは、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート(TMHDI)、リジンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート(NBDI)、トランスシクロヘキサン−1,4−ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン(H
6XDI)、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(H
12MDI)のような、脂肪族ポリイソシアネート(脂環式を含む。変性体を除く。以下上記脂肪族ポリイソシアネートを脂肪族ポリイソシアネートbということがある。);脂肪族ポリイソシアネートの変性体が挙げられる。
脂肪族イソシアネートAは、接着性により優れ、特に硬化時の環境の違いによる接着性の幅が大きいという観点から、脂肪族ポリイソシアネートの変性体が好ましい。
【0023】
脂肪族ポリイソシアネートの変性体は、接着性と硬化後の接着剤の物性バランスに優れるという観点から、3官能以上のポリオールと脂肪族ポリイソシアネートとの反応物、脂肪族ポリイソシアネートのアロファネート体、脂肪族ポリイソシアネートのヌレート体及び脂肪族ポリイソシアネートのビウレット体からなる群から選ばれる少なくとも1種の脂肪族イソシアネート変性体aであるのが好ましい。
【0024】
脂肪族イソシアネート変性体aに使用される脂肪族ポリイソシアネートは、1分子中に少なくとも2個のイソシアネート基を有する脂肪族炭化水素化合物であれば特に制限されない。例えば、脂肪族ポリイソシアネートbと同様のものが挙げられる。なかでも、接着性により優れ、添加量による発泡が起きにくいという観点から、直鎖状の脂肪族ポリイソシアネートであるのが好ましく、HDIがより好ましい。
【0025】
3官能以上のポリオールと脂肪族ポリイソシアネートとの反応物としては、例えば、トリメチロールプロパン(TMP)、グリセリンのような3官能ポリオールと脂肪族ポリイソシアネートbとの反応物が挙げられる。具体的には例えば、TMPとHDIとの反応物(例えば下記式(5)で表される化合物)、グリセリンとHDIとの反応物(例えば下記式(6)で表される化合物)が挙げられる。
【0028】
脂肪族ポリイソシアネートのアロファネート体としては、例えば、HDIのアロファネート体が挙げられる。アロファネート体を形成するために使用される1分子中にヒドロキシ基を1個有する化合物は特に制限されない。例えば、ペンタメチレンジイソシアネートが挙げられる。
【0029】
脂肪族ポリイソシアネートのビウレット体としては例えば、HDIのビウレット体が挙げられる。具体的には例えば、下記式(7)で表される化合物が好適に挙げられる。
【化3】
【0030】
脂肪族ポリイソシアネートのヌレート体(イソシアヌレート体)としては、例えば、HDIのヌレート体(イソシアヌレート体)が挙げられる。具体的には例えば、下記式(8)で表される化合物が挙げられる。
【化4】
【0031】
脂肪族イソシアネートAはその製造について特に制限されない。例えば従来公知のものが挙げられる。脂肪族イソシアネートAはそれぞれ単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
【0032】
脂肪族イソシアネートAの量は、接着性により優れ、高温多湿接着性、破断伸びに優れるという観点から、ウレタンプレポリマー100重量部に対して、0.8〜15質量部であるのが好ましく、0.8〜10質量部であるのがより好ましく、1〜5質量部であるのがさらに好ましい。
【0033】
アミノシラン化合物Bについて以下に説明する。本発明の組成物に使用されるアミノシラン化合物Bは、アミノ基(−NH
2)及び/又はイミノ基(−NH−)と加水分解性シリル基とを有する化合物であれば特に制限されない。アミノ基、イミノ基と加水分解性シリル基とは有機基を介して結合することができる。
アミノシラン化合物Bがイミノ基を有する場合、イミノ基に結合する基は芳香族炭化水素基であるのが好ましい態様の1つとして挙げられる。
芳香族炭化水素基は、芳香環を少なくとも1個有する炭化水素基であれば特に制限されない。芳香環としては、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環が挙げられる。
芳香環は、置換基を有してもよい。置換基としては例えば、アルキル基が挙げられる。
【0034】
加水分解性シリル基は、1つのケイ素原子に少なくとも1つの加水分解性基が結合したものが挙げられる。1つのケイ素原子に1つ又は2つの加水分解性基が結合する場合、同ケイ素原子に結合することができる他の基は特に制限されない。例えば、炭化水素基が挙げられる。
加水分解性シリル基としては例えば、アルコキシシリル基が挙げられる。具体的には例えば、メトキシシリル基(モノメトキシシリル基、ジメトキシシリル基、トリメトキシシリル基)、エトキシシリル基(モノエトキシシリル基、ジエトキシシリル基、トリエトキシシリル基)が挙げられる。
【0035】
有機基は特に制限されない。例えば、酸素原子、窒素原子、硫黄原子のようなヘテロ原子を有してもよい炭化水素基が挙げられる。炭化水素基としては、例えば、脂肪族炭化水素基(直鎖状、分岐状のいずれであってもよい。不飽和結合を有してもよい。)、脂環式炭化水素基(不飽和結合を有してもよい。)、芳香族炭化水素基、又はこれらの組み合わせが挙げられる。炭化水素基が有する炭素原子又は水素原子の少なくとも1個が、置換基と置き換わってもよい。なかでも、脂肪族炭化水素基が好ましい態様の1つとして挙げられる。
【0036】
アミノシラン化合物Bは、接着性により優れ、接着剤の貯蔵安定性に優れるという観点から、1分子中にアルコキシシリル基とイミド基とを有する化合物であるのが好ましく、1分子中にアルコキシシリル基と芳香環及び水素原子が結合した窒素原子とを有する化合物であるのがより好ましい。
【0037】
アミノシラン化合物Bとしては、例えば、下記式(I)で表される化合物が挙げられる。
R
1n−NH
2-n−R
2−Si−R
33 (I)
式(I)中、R
1は芳香族炭化水素基を表し、nは0又は1であり、R
2は2価の脂肪族炭化水素基を表し、3つのR
3のうち少なくとも1個はアルコキシ基であり、3つのR
3は同一でも異なってもよい。3つのR
3のうち1又は2個がアルコキシ基である場合残りのR
3はアルキル基であることが好ましい。
【0038】
芳香族炭化水素基としては例えば、フェニル基が挙げられる。
2価の脂肪族炭化水素基としては例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基が挙げられる。
アルコキシ基としては例えば、メトキシ基、エトキシ基が挙げられる。
アルキル基としては例えば、メチル基、エチル基が挙げられる。
【0039】
具体的なアミノシラン化合物Bとしては、例えば、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリエトキシシランが挙げられる。
【0040】
アミノシラン化合物Bはその製造について特に制限されない。例えば、従来公知のものが挙げられる。アミノシラン化合物Bはそれぞれ単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
【0041】
アミノシラン化合物Bの量は、接着性により優れ、耐垂下性、破断伸びに優れるという観点から、ウレタンプレポリマー100重量部に対して、0.1〜10質量部であるのが好ましく、0.1〜4質量部であるのがより好ましく、0.5〜2質量部であるのが更に好ましい。
【0042】
本発明において、予備組成物は更にフィラーを含有することができる。このような場合、接着剤塗布後の深部硬化性に優れる。
フィラーは特に制限されない。フィラーは、カーボンブラック及び/又は白色充填材であるのが好ましい態様の1つとして挙げられる。フィラーは、例えば、脂肪酸、樹脂酸、ウレタン化合物、脂肪酸エステルのような表面処理剤によって表面処理されたものであってもよい。
【0043】
カーボンブラックは特に制限されない。例えば、従来公知のものが挙げられる。
カーボンブラックの量は、耐垂下性、吐出性、接着剤硬化後の物性に優れるという観点から、ウレタンプレポリマー100質量部に対して、30〜150質量部であるのが好ましく、50〜120質量部であるのがより好ましい。
【0044】
白色充填材としては、例えば、重質炭酸カルシウム、沈降性炭酸カルシウム(軽質炭酸カルシウム)、コロイダル炭酸カルシウムのような炭酸カルシウム;炭酸マグネシウム、炭酸亜鉛;ヒュームドシリカ、焼成シリカ、沈降シリカ、粉砕シリカ、溶融シリカのようなシリカ;ケイソウ土;酸化鉄、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化バリウム、酸化マグネシウム;ろう石クレー、カオリンクレー、焼成クレーが挙げられる。
【0045】
白色充填材の量は、深部硬化性、比重調整に優れるという観点から、ウレタンプレポリマー100質量部に対して、10〜80質量部であるのが好ましく、20〜50質量部であるのがより好ましい。
【0046】
本発明において、予備組成物は更に可塑剤を含有することができる。このような場合、粘度及び物性コントロール、塗布性に優れる。
可塑剤としては、例えば、ジイソノニルフタレート(DINP);アジピン酸ジオクチル、コハク酸イソデシル;ジエチレングリコールジベンゾエート、ペンタエリスリトールエステル;オレイン酸ブチル、アセチルリシノール酸メチル;リン酸トリクレジル、リン酸トリオクチル;アジピン酸プロピレングリコールポリエステル、アジピン酸ブチレングリコールポリエステル等が挙げられる。
可塑剤はそれぞれ単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
【0047】
可塑剤の量は、粘度及び物性コントロール、塗布性に優れるという観点から、ウレタンプレポリマー100質量部に対して、10〜100質量部であるのが好ましく、30〜80質量部であるのがより好ましい。
【0048】
触媒について以下に説明する。本発明の組成物に使用される触媒は、組成物の硬化に寄与するものであれば特に制限されない。また、触媒は、被着体(塗板)との接着性がより良好となり、特に低温下においてプライマーを使用せずに被着体と接着できる理由から、接着性に寄与することができる機能を有する触媒を使用することが好ましい態様の1つとして挙げられる。
【0049】
組成物の硬化に寄与することができる触媒としては、例えば、アミン触媒、有機スズ触媒が挙げられる。
アミン触媒は、組成物の硬化速度を適切な範囲に調整する観点から、第3級アミン触媒であるのが好ましい態様の1つとして挙げられる。
第3級アミン触媒としては、例えば、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、トリアミルアミン、トリヘキシルアミン、トリオクチルアミン、トリラウリルアミン、ジメチルエチルアミン、ジメチルプロピルアミン、ジメチルブチルアミン、ジメチルアミルアミン、ジメチルヘキシルアミン、ジメチルシクロヘキシルアミン、ジメチルオクチルアミン、ジメチルラウリルアミン、トリアリルアミン、テトラメチルエチレンジアミン、トリエチレンジアミン、N−メチルモルフォリン、4,4′−(オキシジ−2,1−エタンジイル)ビス−モルフォリン、N,N−ジメチルアミノエチルモルフォリン、N,N−ジメチルベンジルアミン、ピリジン、ピコリン、ジメチルアミノメチルフェノール、トリスジメチルアミノメチルフェノール、1,8−ジアザビシクロ〔5.4.0〕ウンデセン−1、1,4−ジアザビシクロ〔2.2.2〕オクタン、トリエタノールアミン、N,N′−ジメチルピペラジン、テトラメチルブタンジアミン、ジモルフォリノジエチルエーテル、ビス(2,2−モルフォリノエチル)エーテル、ビス(ジメチルアミノエチル)エーテル等が挙げられ、これらを1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0050】
また、第3級アミン触媒は、本発明の効果により優れ、硬化性、貯蔵安定性に優れるという点で、ジモルフォリノジエチルエーテル構造を含む化合物が好ましい。
ジモルフォリノジエチルエーテル構造は、ジモルフォリノジエチルエーテルを基本骨格とする構造である。
ジモルフォリノジエチルエーテル構造において、モルフォリン環が有する水素原子が置換基で置換されていてもよい。置換基は特に制限されない。例えば、アルキル基が挙げられる。アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基が挙げられる。
【0051】
ジモルフォリノジエチルエーテル構造を含むアミン系触媒としては、例えば、下記式(9)で表される化合物が挙げられる。
【化5】
上記式(9)中、R
1、R
2はそれぞれ独立にアルキル基であり、m、nはそれぞれ独立に0、1又は2である。
ジモルフォリノジエチルエーテル構造を含むアミン系触媒としては、具体的には例えば、ジモルフォリノジエチルエーテル(DMDEE)、ジ(メチルモルフォリノ)ジエチルエーテル、ジ(ジメチルモルフォリノ)ジエチルエーテルが挙げられる。
【0052】
これらのアミン触媒のうち、塗布時の接着剤(本発明の組成物)の形成性が良好となり、また、貯蔵安定性と硬化速度とのバランスが良好となる理由から、N,N−ジメチルアミノエチルモルフォリン、ジモルフォリノジエチルエーテル構造を含む化合物が好ましく、N,N−ジメチルアミノエチルモルフォリン、ジモルフォリノジエチルエーテルであるのがより好ましく、これらを併用するのが更に好ましい。
【0053】
接着性に寄与することができる機能を有する触媒として、有機スズ触媒を使用することができる。
有機スズ触媒としては、例えば、ジオクチルスズジラウレート、ジブチルスズジラウレート、ジブチルスズマレエート、第一スズオクテート、ジブチルスズジアセチルアセトネート、ジオクチルスズマレエート等が挙げられ、これらを1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
上記有機スズ化合物の他の具体例としては、1,3−ジアセトキシ−1,1,3,3−テトラブチル−ジスタノキサンとエチルシリケートとをモル比が1:0.8〜1:1.2となるように反応させた反応物(以下、本段落において単に「ジスタノキサン反応物」と略す。)が挙げられる。
これらのうち、低温下において被着体(塗板)との接着性がより良好となり、また耐水接着性も良好となる理由から、ジブチルスズジアセチルアセトネート、ジスタノキサン反応物であるのが好ましく、ジスタノキサン反応物であるのがより好ましい。
ジスタノキサン反応物は、例えば、1,3−ジアセトキシ−1,1,3,3−テトラブチルジスタノキサンとエチルシリケートとをモル比が1:0.8〜1:1.2の範囲内となるように混合して100℃以上130℃以下の温度で1〜3時間反応させることにより得ることができる。
【0054】
触媒は、有機スズ触媒及び/又はアミン触媒を含むのが好ましく、有機スズ触媒及び/又は第3級アミン触媒を含むのがより好ましく、1,3−ジアセトキシ−1,1,3,3−テトラブチル−ジスタノキサンとエチルシリケートとをモル比で1:0.8〜1.2で反応させたもの、ジブチルスズアセチルアセテート、ジモルフォリノジエチルエーテル及びジアミノエチルモルフォリンからなる群から選ばれる少なくとも1種を含むのが更に好ましい。
【0055】
また、触媒は、接着性により優れ、接着剤の貯蔵安定性、接着剤の硬化性に優れるという観点から、有機スズ触媒としての、1,3−ジアセトキシ−1,1,3,3−テトラブチル−ジスタノキサンとエチルシリケートとをモル比で1:0.8〜1.2で反応させたもの及び/又はジブチルスズアセチルアセテートと、ジモルフォリノジエチルエーテルと、ジアミノエチルモルフォリンとを含むのが好ましい。
【0056】
触媒の量は、ウレタンプレポリマー100質量部に対して0.5質量部以下であるのが好ましい。
【0057】
有機スズ触媒の量は、接着性により優れ、貯蔵安定性、耐熱接着性に優れるという観点から、ウレタンプレポリマー100質量部に対して、0.0005〜0.4質量部であるのが好ましく、0.0005〜0.3質量部であるのがより好ましく、0.005〜0.05質量部であるのが更に好ましい。
【0058】
アミン触媒の量は、接着性により優れ、接着剤の貯蔵安定性、硬化性に優れるという観点から、ウレタンプレポリマー100質量部に対して、0.004〜2.2質量部であるのが好ましい。
【0059】
ジモルフォリノジエチルエーテルの量は、接着性により優れ、硬化性、耐熱接着性に優れるという観点から、ウレタンプレポリマー100質量部に対して、0.002〜1.2質量部であるのが好ましく、0.004〜1.2質量部であるのがより好ましく、0.05〜0.3質量部であるのが更に好ましい。
【0060】
ジアミノエチルモルフォリンの量は、接着性により優れ、接着性、耐発泡性、耐熱接着性に優れるという観点から、ウレタンプレポリマー100質量部に対して、1質量部以下であるのが好ましく、0.03〜0.15であるのがより好ましい。
【0061】
本発明の組成物は、必要に応じて本発明の目的を損なわない範囲で、脂肪族イソシアネートA以外のイソシアネート化合物、アミノシラン化合物B以外のシランカップリング剤、接着付着剤、垂れ止め剤、老化防止剤、酸化防止剤、顔料(染料)、揺変性付与剤、紫外線吸収剤、難燃剤、界面活性剤(レベリング剤を含む)、分散剤、脱水剤、帯電防止剤などの添加剤を含有することができる。添加剤の量は適宜決めることができる。
【0062】
本発明の組成物の製造方法としては、例えば、後述する本発明の1液湿気硬化型ウレタン組成物の製造方法が挙げられる。
【0063】
本発明の組成物は、1液型である。
本発明の組成物は、湿気等の水分によって硬化することができる。例えば、大気中の湿気によって−20〜+50℃の条件下で硬化することができる。
【0064】
本発明の組成物の用途としては、例えば、接着剤が挙げられる。
本発明の組成物を適用することができる被着体は特に制限されない。例えば、金属(塗板を含む。)、プラスチック、ゴム、ガラスが挙げられる。
被着体に対してプライマーを使用せずに本発明の組成物を被着体に適用することができる。
塗板は特に制限されない。例えば、従来公知のものが挙げられる。塗板に使用される塗装としては例えば、酸/エポキシ系塗料、アクリル/メラミン系塗料、アクリル/シリコン系塗料が挙げられる。
【0065】
本発明の1液湿気硬化型ウレタン組成物の製造方法について以下に説明する。
本発明の1液湿気硬化型ウレタン組成物の製造方法(本発明の製造方法)は、
ウレタンプレポリマーと脂肪族イソシアネートAとアミノシラン化合物Bとを混合して予備組成物を得る混合工程1と、
前記予備組成物と触媒とを混合して、本発明の1液湿気硬化型ウレタン組成物(本発明の組成物)を製造する混合工程2とを有する、1液湿気硬化型ウレタン組成物の製造方法である。
【0066】
まず、混合工程1において、ウレタンプレポリマーと脂肪族イソシアネートAとアミノシラン化合物Bとを混合して予備組成物を得る。
混合工程1において使用される、ウレタンプレポリマー、脂肪族イソシアネートA、アミノシラン化合物Bは上記と同様である。
【0067】
混合工程1において、更にフィラー及び/又は可塑剤を使用することができる。
混合工程1において更にフィラー及び/又は可塑剤を使用する場合、ウレタンプレポリマーと脂肪族イソシアネートAとアミノシラン化合物Bとを初めに混合し、これにフィラー及び/又は可塑剤を添加して予備組成物を製造してもよい。
また、ウレタンプレポリマーと、脂肪族イソシアネートAと、アミノシラン化合物Bと、フィラー及び/又は可塑剤とを同時に混合して予備組成物を製造してもよい。
また、例えば、ウレタンプレポリマー、可塑剤、脂肪族イソシアネートAを混合し、これにアミノシランBを添加して混合し、次いでフィラーを添加して混合することによって、予備組成物を製造してもよい。
【0068】
混合工程1において、例えば、縦型ミキサー又は横型ミキサーを使用することができる。
混合工程1における混合温度は40〜90℃であるのが好ましい。
混合工程1は減圧下で行うのが好ましい。
【0069】
次に、混合工程2において、予備組成物と触媒とを混合して、本発明の組成物を製造する。
混合工程2において使用される触媒は上記と同様である。
【0070】
混合工程2において、例えば、縦型ミキサー又は横型ミキサーを使用することができる。
混合工程2における混合温度は40〜70℃であるのが好ましい。
混合工程2は減圧下で行うのが好ましい。
本発明の組成物が更に添加剤を含有する場合、混合工程1及び/又は2において添加剤を適宜添加することができる。
【実施例】
【0071】
以下に実施例を示して本発明を具体的に説明する。ただし本発明はこれらに限定されない。
<組成物の製造>
まず、混合工程1において、下記第1表の混合工程1に示す各成分を第1表に示す組成(質量部)で用いて、これらを横型ミキサーで40〜70℃の条件下で1時間混合し、予備組成物を製造した。
【0072】
次いで、混合工程2において、上記のとおり製造された予備組成物に、下記第1表の混合工程2に示す各成分を第1表に示す組成(質量部)で用いて、これらを横型ミキサーで混合し、組成物を製造した。
【0073】
<評価>
上記のとおり製造された組成物を用いて以下の評価を行った。結果を第1表に示す。
【0074】
<塗板1〜2に対する接着性>
下記の塗料1〜2をそれぞれ鋼板に塗布して得られる塗板1〜2に、それぞれプライマーを用いず直接上記のとおり製造した各組成物を塗布し、20℃、60%相対湿度の条件下で7日間放置させたあと、40℃の温水に7日間浸漬させ、その後水中から塗板を引き上げて20℃の条件下で乾燥させた。20℃、60%相対湿度の条件下で7日間放置させた後の組成物の硬化物の厚さは3mmであった(以下同様)。
その後、各組成物の硬化物の一端を把持して20℃の条件下で180度剥離し、破壊状態を観察した。硬化物が凝集破壊した場合を「CF」、界面剥離が観察された場合を「AF」と評価した。
・塗料1:酸/エポキシ系塗料
・塗料2:アクリル/シリコン系塗料
【0075】
<CF発現までにかかる時間>
塗板2に、それぞれプライマーを用いず直接上記のとおり製造した各組成物を塗布し、20℃又は5℃、60%相対湿度の条件下で各組成物を硬化させた。
その後、各組成物の硬化物の一端を把持して20℃の条件下で180度剥離し、各組成物の硬化物が凝集破壊(CF)するまでの時間を評価した。
【0076】
20℃条件下で硬化させた試験においては、硬化開始から3日目に180度剥離試験を行い、このとき破壊状態がCFであった場合を「3日以内」とした。
4日目に180度剥離試験を行い、3日目の破壊状態はAFであったが4日目にはCFとなった場合を「4日」とした。
10日目に180度剥離試験を行い、このとき破壊状態がAFであった場合を「10日以上」とした。
【0077】
5℃条件下で硬化させた試験においては、硬化開始から7日目に180度剥離試験を行い、このとき破壊状態がCFであった場合を「7日」とした。
8日目に180度剥離試験を行い、7日目の破壊状態はAFであったが8日目にはCFとなった場合を「8日」とした。
9日目に180度剥離試験を行い、8日目の破壊状態はAFであったが9日目にはCFとなった場合を「9日」とした。
10日目に180度剥離試験を行い、9日目の破壊状態はAFであったが10日目にはCFとなった場合を「10日」とした。
15日目に180度剥離試験を行い、10日目の破壊状態はAFであったが15日目にはCFとなった場合を「15日」とした。
21日目に180度剥離試験を行い、このとき破壊状態がAFであった場合を「3W以上」とした。
【0078】
<硬化性(硬化速度)>
上記のとおり製造した各組成物を、20℃、65%相対湿度の条件下で硬化させた際のタックフリータイムを測定した。
タックフリータイムが20〜120分であるものを硬化性が良好であるものとして「○」と評価し、タックフリータイムが120分を超えるものを硬化性に劣るものとして「×」と評価した。
【0079】
<貯蔵安定性>
上記のとおり製造した各組成物を容器に密封し、50℃で7日間貯蔵した後のSOD粘度(Pa・s)を測定し、貯蔵前のSOD粘度からの粘度上昇率を算出した。
ここで、SOD粘度は、JASO M338−89に準拠して、圧力粘度計(ASTM D 1092)を用いて測定した。
粘度上昇率が30%以内である場合を貯蔵安定性に優れるとして「○」と評価し、それ以外は「×」と評価した。
【0080】
<破断伸び(切断時伸び)>
上記のとおり製造した各組成物の硬化物を厚さ2mmのダンベル状試験片(ダンベル状3号形)に切り出し、JIS K6251:2010に準拠して、引張速度500mm/分、23℃の条件下で破断伸び(%)を測定した。
破断伸びは250%以上であるのが好ましい。
【0081】
【表1】
【0082】
【表2】
【0083】
第1表に示した各成分の詳細は以下のとおりである。
・ウレタンプレポリマー1:ポリオキシプロピレンジオール(平均分子量2000)500g、ポリオキシプロピレントリオール(平均分子量5000)1150g、および4,4′−ジイソシアネートフェニルメタン(分子量250)264gを混合し(この時NCO/OH=1.8)、更にフタル酸ジイソノニル800gを加えて、窒素気流中、80℃で24時間撹拌を行い、反応させて、イソシアネート基を1.45%含有するウレタンプレポリマー1を合成した。
なお、第1表において、ウレタンプレポリマー1:100質量部は、フタル酸ジイソノニルを含まない。
・脂肪族イソシアネートa1:上記式(7)で表される、HDIのビウレット体(D165N、三井化学社製)
・脂肪族イソシアネートa2:上記式(5)で表される、トリメチロールプロパンとヘキサメチレンジイソシアネートとのアダクト体(TMP/HDI)、旭化成ケミカルズ社製デュラネートP301−75E
・脂肪族イソシアネートa3:ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)のアロファネート体、三井化学社製タケネートD178N
・脂肪族イソシアネートa4:上記式(8)で表される、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)のヌレート体、三井化学社製タケネートD170N
【0084】
・アミノシラン化合物B1:N−フェニル−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、KBM−573、信越化学工業社製
・アミノシラン化合物B2:N,N−ビス〔(3−トリメトキシシリル)プロピル〕アミン、ダイナシラン1124(エボニック社製)
【0085】
・付加物1:上記の脂肪族イソシアネートa1とアミノシラン化合物B1とをNCO:NH=1:1(モル比)となる量で混合し、50℃の条件下で10時間反応させて製造した化合物
・付加物2:上記の脂肪族イソシアネートa1とアミノシラン化合物B2とをNCO:NH=1:1(モル比)となる量で混合し、50℃の条件下で10時間反応させて製造した化合物
・カーボンブラック:N220、新日化カーボン社製
・可塑剤:フタル酸ジイソノニル(DINP、ジェイプラス社製)
・フィラー:重質炭酸カルシウム(スーパーS、丸尾カルシウム社製)
【0086】
・有機スズ触媒C1:1,3−ジアセトキシ−1,1,3,3−テトラブチル−ジスタノキサンとエチルシリケートとをモル比が1:1となる量で、100〜130℃の条件下で反応させた反応物
・有機スズ触媒C2:ジブチルスズジアセチルアセトネート(日本化学産業社製)
・第3級アミン触媒D1:ジモルフォリノジエチルエーテル(サンアプロ社製)
・第3級アミン触媒D2:N,N−ジメチルアミノエチルモルフォリン(エアプロダクツ社製)
【0087】
第1表に示す結果から明らかなように、アミノシラン化合物を含有しない比較例1、2は接着性が低かった。
脂肪族イソシアネートAを含有しない比較例3、4は接着性が低かった。
脂肪族イソシアネートA、アミノシラン化合物を含有せず、代わりに付加物1又は付加物2を含有する比較例5〜7は、凝集破壊を発現させるまでの時間が長く接着性が低かった。
【0088】
これに対して、実施例1〜
7、9〜17及び参考例8は接着性に優れる。
また、実施例1、2、7と実施例14とを比較すると、脂肪族イソシアネートAの量がウレタンプレポリマー100質量部に対して10質量部以下である実施例1、2、7は、実施例14よりも破断伸びに優れた。
実施例10〜12と実施例13とを比較すると、アミノシラン化合物Bの量がウレタンプレポリマー100質量部に対して4質量部以下である実施例10〜12は実施例13よりも破断伸びに優れた。
実施例4とこれ以外の実施例とを比較すると、実施例4よりも第3級アミン触媒D1の量が多いほうが硬化性に優れた。
実施例5と実施例6とを比較すると、有機スズ触媒C1の量が少ないほど貯蔵安定性に優れた。
実施例15〜17と実施例7とを比較すると、脂肪族イソシアネートAがアダクト体、アロファネート体、ヌレート体である実施例15〜17は、ビウレット体である実施例7より5℃条件下(低温条件下)でのCF発現までの時間が短く接着性により優れた。