特許6978430IP Force 特許公報全文掲載

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新規なシラン含有高弾性ウレタン接着剤組成物に関する。本発明はまた、このような高弾性ウレタン接着剤組成物の新規な製造方法に関する。 ウレタン接着剤組成物は、多くの産業において用途が見出されている。輸送産業では、ウレタン接着剤組成物は、フロントガラスまたはバックライト窓などのガラス体を車体構造に接合するために使用される。自動車に適切な剛性、ひいてはより良好なNVH性能を提供するためには、組成物を適所で硬化させた後に高弾性特性を有するウレタン接着剤組成物を使用することが望ましい。このようなウレタン接着剤組成物は、高弾性特性に加えて、加熱を全くしないかまたはさほど加熱することなく、室温で使用可能かつ注入可能であることも望ましい。その上、ウレタン接着剤は、優れた加水分解安定性及び熱安定性を有して、ガラスフリットと結合し得ることも望ましい。 現在、高弾性ウレタン接着剤組成物は、硬質ポリマー樹脂、すなわちアクリル樹脂及び/または結晶性ポリエステル樹脂の使用によって達成することができる。これらの現在既存の組成物は、典型的には、高い粘度を有し、生産及び塗布中に加熱を必要とする可能性が最も高い。 本発明は、シランが、プレポリマー樹脂合成中に導入されるのではなく、混合機に導入される場合に、同様のまたはより高い弾性率及び伸びを示す新規な接着剤組成物を提供する。メルカプトシランを含有する接着剤組成物が、垂下抵抗性において優れた性能を有することを見出したことは驚くべきことである。接着剤組成物がメルカプトシランの存在下で製造された場合に、ガラス接着性の優れた加水分解安定性及び熱安定性を有する、高弾性ウレタン接着剤組成物が達成されることを見出したことはさらに驚くべきことである。 一態様における本発明の接着剤組成物は、ウレタンプレポリマー樹脂、反応性シラン、2を超える官能価を有するポリイソシアネート、ヒドロキシル基とのイソシアネート反応のための1種以上の触媒、及びカーボンブラック充填剤を含む。 本発明の前述の態様のいずれかの接着剤組成物は、加熱を全くしないかまたはさほど加熱することなく、室温で分注可能であり、高弾性特性及び垂下抵抗性を示し、優れた加水分解安定性及び熱安定性の耐久性のある接着性を有する。 特定の態様では、本発明は、湿気硬化型接着剤組成物であって、
a)遊離イソシアネート基及び840〜5,000のイソシアネート当量を有するイソシアネート末端プレポリマーと、
b)接着剤組成物100重量部当たり0.1〜6重量部の最大300のイソシアネート当量を有する少なくとも1種のポリイソシアネート化合物であって、少なくとも1種のポリイソシアネート化合物が、少なくとも2.5の数平均イソシアネート官能価を有する、少なくとも1種のポリイソシアネート化合物と、
c)接着剤組成物100重量部当たり0.1〜4重量部の少なくとも1種の加水分解性オルガノシランであって、少なくとも1種の加水分解性オルガノシランが、1種のメルカプト基及び少なくとも1種の加水分解性シラン基を有するメルカプトシランを含む、少なくとも1種の加水分解性オルガノシランと、
d)少なくとも1種のウレタン触媒と、
e)カーボンブラック充填剤と、を含む、湿気硬化型接着剤組成物である。 本発明はまた、本発明の接着剤組成物の製造方法であって、
A)イソシアネート末端プレポリマーを形成する工程と、
B)イソシアネート末端プレポリマーと、少なくとも1種の加水分解性シランとを混合する工程と、次いで
C)最大300のイソシアネート当量を有する少なくとも1種のポリイソシアネート化合物、ウレタン触媒、及びカーボンブラックを、イソシアネート末端プレポリマーと少なくとも1種の加水分解性シランとの混合物と組み合わせる工程と、を含む、方法である。 本発明はまた、本発明の接着剤組成物の製造方法であって、
A)イソシアネート末端プレポリマーを形成する工程と、
B)イソシアネート末端プレポリマーを、最大300のイソシアネート当量を有する少なくとも1種のポリイソシアネート化合物と混合する工程と、次いで
C)少なくとも1種の加水分解性シラン、ウレタン触媒、及びカーボンブラックを、イソシアネート末端プレポリマーと少なくとも1種の加水分解性シランとの混合物と組み合わせる工程と、を含む、方法である。 別の態様では、本発明は、2つ以上の基材を一緒に接着する方法であり、本方法は、本発明による湿気硬化型接着剤組成物を、基材のうちの1つ以上と接触させることと、2つ以上の基材を、基材の間の結合線に配置された接着剤組成物と接触させることと、その後組成物を硬化させて、結合線で基材に結合した接着層を形成することと、を含む。 プレポリマーは、少なくとも840のイソシアネート当量を有し、これは5重量%のNCO含有量に相当する。プレポリマーのイソシアネート当量は、少なくとも1050(NCO含有量4%)、少なくとも1400(NCO含有量3%)、または少なくとも1680(NCO含有量2.5%)であってもよく、例えば最大10,000(NCO含有量0.42%)、最大8400(NCO含有量0.5%)、最大7000(NCO含有量0.6%)、または最大5000(NCO含有量0.84%)であってもよい。プレポリマー当量及び分子量は、参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第5,922,809号の第12欄50行目〜64行目に開示されている手順に従って決定される。 プレポリマーは、少なくとも1種のポリオールと、最大250のイソシアネート当量を有する少なくとも1種のポリイソシアネートとの反応生成物である。ポリオールまたはポリオールの混合物(使用される場合)は、好ましくは、少なくとも200のヒドロキシル当量(ヒドロキシル価280に等しい)を有する。ヒドロキシル当量は、少なくとも500(OH価=112)、少なくとも800(OH価=70)、または少なくとも1000(OH価56)であってもよく、最大4750(OH価11.8)、最大3000(OH価18.7)、最大2500(OH価22.4)であってもよい。ポリオール当量は、滴定法により決定される。ポリオール混合物の当量は、混合物を滴定することによって、または個々の成分を滴定し、数平均を決定することによって決定される。ポリオールの混合物が使用される場合、混合物の少なくとも1つの成分は、500〜3000、特に800〜2000のヒドロキシル当量を有することが好ましい。 ポリオールまたはポリオールの混合物(使用される場合)は、少なくとも1.5、または少なくとも1.8の数平均公称ヒドロキシル官能価を有する。ヒドロキシル官能価は、少なくとも2.0、または少なくとも2.2であってもよく、最大4、最大3.5、最大3.0、または最大2.7であってもよい。ポリオールの「公称」官能価は、ポリオールの生成に使用される出発材料を基準として、1分子当たりの計算されたヒドロキシル基の数である。ポリエーテルポリオールの場合、公称官能価は、ポリエーテルポリオールの製造に使用される開始剤化合物または化合物の1分子当たりのヒドロキシル基の平均数である。よく知られているように、ポリエーテルポリオールの実際の官能価は、アルキレンオキシドの重合中に発生する副反応のために、公称官能価より幾分低い傾向がある。 好ましい実施形態では、ポリオールは、少なくとも一種の公称二官能性ポリオール及び少なくとも一種の公称三官能性ポリオールを含むポリマー混合物である。このような混合物は、2.2〜2.7の平均ヒドロキシル官能価を有することができる。 プレポリマーを調製するために有用なポリオールとしては、参照により本明細書に組み込まれる、Wuの米国特許第6,512,033号の第4欄10行目〜64行目に開示されているものが挙げられる。これらの中には、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、ポリ(アルキレンカーボネート)ポリオール、ヒドロキシル含有ポリチオエーテル、ポリマーポリオール(前述のポリオールのいずれかにおけるポリマー粒子の分散液)、及びこれらの任意の2種以上の混合物がある。 ポリエーテルポリオールは、好ましい種類である。ポリエーテルポリオールは、例えば、テトラヒドロフランのポリマーもしくはコポリマー、及び/またはエチレンオキシド、1,2−プロピレンオキシド、1,2−ブチレンオキシド、2,3−ブチレンオキシドなどの1種以上のアルキレンオキシド、及びこれらの任意の2種以上の混合物であってもよい。特に好ましいポリエーテルポリオールは、1,2−プロピレンオキシドのホモポリマー、少なくとも50重量%の1,2−プロピレンオキシドとエチレンオキシドとのランダムコポリマー、または1,2−プロピレンオキシドとエチレンオキシドとのブロックコポリマーである。これらのポリエーテルポリオールは、より反応性のある第一級ヒドロキシル基を生成するためにエチレンオキシドでキャップされていてもよい。 プレポリマーを製造するために使用されるポリイソシアネートは、2個以上のイソシアネート基、及び最大300、好ましくは75〜250のイソシアネート当量を有する1種以上の化合物である。このポリイソシアネートは、好ましくは2〜4、より好ましくは2〜3.5、さらに好ましくは2〜2.5、さらにより好ましくは2〜2.2の平均イソシアネート官能価を有する。ポリイソシアネートは、脂肪族、脂環式、芳香脂肪族、複素環式、または芳香族ポリイソシアネート、またはこれらの任意の2つ以上の混合物であってもよい。芳香族ポリイソシアネートが、プレポリマーの製造に特に好ましい。少なくとも1種の芳香族ポリイソシアネートと少量(プレポリマーを製造するために使用されるポリイソシアネートの総重量を基準として最大20重量%など)との混合物を使用することができる。 芳香族ポリイソシアネートの例としては、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)及びポリメチレンポリフェニルイソシアネート、ポリマーMDI(PMDI、ジフェニルメタンジイソシアネートとポリメチレンポリフェニルイソシアネートとの混合物)、テトラメチルキシレンジイソシアネート、及びトルエンジイソシアネートが挙げられ、これらのいずれもビウレット、アロホネート、尿素、カルバメート、イソシアヌレート、またはカルボジイミド基を含むように変性させることができる。 脂肪族ポリイソシアネートの例としては、イソホロ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、ビス(4−イソシアナトシクロヘキシル)メタン(H12MDI)、及びトリメチルヘキサメチレンジイソシアネートが挙げられ、これらのいずれもビウレット、アロホネート、尿素、カルバメート、イソシアヌレートまたはカルボジイミド基を含むように変性させることができる。 プレポリマーは、ポリオール(複数可)とポリイソシアネートとの、ヒドロキシル基1当量当たり1当量より多く、好ましくは1.5〜2.5、または1.5〜2.1当量のイソシアネート基を提供する割合での、反応によって調製され、ヒドロキシル基が消費されるまで混合物を反応させる。プレポリマーは、塊状重合及び溶液重合などの任意の好適な方法によって調製することができる。反応は、好ましくは無水条件下、好ましくは窒素ブランケットなどの不活性雰囲気下で実行される。反応は、好ましくは、約0℃〜約150℃、より好ましくは約25℃〜約90℃の温度で実行される。反応は、一般に、すべてのヒドロキシル基が消費されたことを示す、残留イソシアネート含有量が一定値に達するまで行われる。反応は、以下に記載されるようなウレタン触媒の存在下で実行することができる。 プレポリマーは、下記に記載されるような可塑剤の存在下で調製することができる。いくつかの実施形態では、プレポリマーの調製中に存在する可塑剤の量は、得られるプレポリマーと可塑剤の混合物が望ましい粘度を有するように選択される。好ましくは、得られるプレポリマーと可塑剤の混合物は、少なくとも6,000センチポアズまたは少なくとも約8,000センチポアズ、及び30,000センチポアズまたは20,000センチポアズと同程度のブルックフィールド粘度を有する。ブルックフィールド粘度は、モデルDV−Eブルックフィールド粘度計または同等物で、5回転/秒の速度及び25℃の温度で、RVスピンドル#5を用いて測定される。 プレポリマーは、接着剤組成物の総重量の少なくとも30%、少なくとも35%、少なくとも40%、少なくとも50%、または少なくとも55%を構成する。プレポリマーは、接着剤組成物の総重量の最大95%、最大90%、最大75%、または最大70%を構成することができる。 いくつかの実施形態では、イソシアネート末端プレポリマーの少なくとも一部は、過剰のポリイソシアネートと、室温で固体である1つ以上のポリエステルポリオールとの反応で調製されるポリエステル含有プレポリマーである。好ましくは、ポリエステルポリオールは、約40℃以上、約45℃以上、最も好ましくは約50℃以上、最大約85℃、及びより好ましくは最大約70℃の融点を有する。好ましくは、ポリエステル含有プレポリマーは、接着剤組成物の重量の少なくとも約0.5重量%、または少なくとも約1%を構成し、例えば、接着剤組成物の重量の最大約5重量%、または最大約3重量%を構成することができる。好ましいポリエステルポリオールは、直鎖状二塩基酸及び直鎖状ジオールから調製される。より好ましい二塩基酸はアジピン酸である。より好ましいジオールは、ブタンジオール、ペンタンジオール、及びヘキサンジオールなどのC2〜C6ジオールである。好ましいポリエステルポリオールは、商品名Dynacoll(商標)及び名称7360、7330、及び7381としてEvonikから入手可能である。ポリエステルポリオール系イソシアネートプレポリマーは、先に記載されたプロセス及びイソシアネートを用いて調製することができる。 本発明の接着剤組成物はさらに、接着剤組成物100重量部当たり0.1〜6重量部の最大300のイソシアネート当量を有する少なくとも1種のポリイソシアネート化合物を含む。この追加のポリイソシアネートは、少なくとも2.5、好ましくは少なくとも2.7、より好ましくは少なくとも2.9のイソシアネート官能価を有する。イソシアネート官能価は、例えば、最大4、または最大3.5であってもよい。平均イソシアネート官能価は、参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第5,922,809号の第12欄65行目〜第13欄26行目に準拠して決定される。 好ましい追加のポリイソシアネートとしては、ポリマーMDI、ポリメチレンポリフェニルイソシアネート、部分的もしくは完全に三量化MDI、部分的もしくは完全な三量化トルエンジイソシアネート、及び部分的もしくは完全な三量化1,6−ヘキサメチレンジイソシアネートなどの三量化芳香族及び/または脂肪族ポリイソシアネートが挙げられる。追加ポリイソシアネートの少なくとも一部は、脂肪族ポリイソシアネートであることが好ましい。追加のポリイソシアネートは、例えば、部分的もしくは完全な三量化1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート、またはそれとポリメチレンポリフェニルイソシアネートまたはPMDIなどの芳香族ポリイソシアネートとの混合物であってもよい。 本発明の接着剤組成物は、少なくとも1種の加水分解性メルカプトシランをさらに含む。メルカプトシランは、1個、好ましくはちょうど1個のメルカプト基、及び少なくとも1個、好ましくは1〜3個、より好ましくは1〜2個の加水分解性シラン基を有することを特徴とする。 加水分解性シラン基は、ケイ素原子、及びケイ素原子に結合した少なくとも1個の加水分解性置換基を含有する基である。加水分解性シラン基は、1個、2個、または3個の加水分解性置換基を含有することができる。ケイ素原子は、非加水分解性結合を介して、化合物の残部(特にメルカプト基)に結合している。 加水分解性置換基は、水と反応して置換基を除去し、さらに反応してシロキサン結合(−Si−O−Si−)を形成することができるシラノール部分−Si−OHを生成する置換基である。加水分解性置換基としては、ハロゲン、特に塩素;アルコキシ基、特にC1〜6アルコキシ、特にメトキシ及びエトキシ;フェノキシまたは環置換フェノキシ基、アセトキシなどのアシルオキシ基;トリメチルシロキシ及びトリエチルシロキシなどのアルキル基の1つ以上で置換されていてもよいトリアルキルシロキシ基;フェニル環の1つ以上で置換されていてもよいトリフェニルシロキシ;イソプロペニルオキシなどのアルケニルオキシ基;ジメチルケトキシマト、ジエチルケトキシマト、ジシクロヘキシルケトキシマト、及びメチルエチルケトキシマトなどのケトキシマト基が挙げられる。 加水分解性シラン基の例としては、トリクロロシリル、メチルジクロロシリル、ジメチルクロロシリル、フェニルジクロロシリル、(トリメチルシロキシ)ジメチルシリル、トリメトキシシリル、トリエトキシシリル、メチルジエトキシシリル、メチルジメトキシシリル、ジメチルメトキシシリル、ジエチルメトキシシリル、フェニルジメトキシシリル、トリメチルシロキシメチルメトキシシリル、トリメチルシロキシジエトキシシリル、メチルジアセトキシシリル、フェニジアエクトキシシリル(phenydiaectoxysilyl)、トリアセトキシシリル、トリメチルシロキシメチルアセトキシシリル、トリメチルシロキシジアセトキシシリル、ビス(ジメチルケトキシマト)メチルシリル、ビス(シクロヘキシルケトキシマト)メチルシリル、ビス(ジエチルケトキシマト)トリメチルシロキシシリル、ビス(メチルエチルケトキシマト)メチルシリル、トリス(アセトキシマト)シリル、及びメチルイソプロピエニルオキシシリル(methylisopropyenyloxysilyl)が挙げられる。好ましい加水分解性シラン基は、トリメトキシシリル及びトリエトキシシリルなどのトリアルコキシシリル基である。 特に好ましいメルカプトシランは、γ−メルカプトプロピルトリ(メトキシ)シランまたはγ−メルカプトプロピルメチル(ジメトキシ)シランなどのメルカプトアルキル(トリアルコキシ)シランまたはメルカプトアルキルメチル(ジアルコキシ)シランである。 接着剤は、接着剤組成物100重量部当たり0.1〜4重量部のメルカプトシランを含有する。メルカプトシランは、例えば、好ましくは接着剤組成物の少なくとも0.2重量%、少なくとも0.3重量%、または少なくとも0.5重量%を構成することができる。メルカプトシランは、接着剤組成物の重量の最大3.0%、最大2.0%、または最大1.5%を構成することができる。 本発明の接着剤組成物は、1種以上のエポキシシラン、アクリルシラン、イソシアナトシラン、及び少なくとも1種の加水分解性シラン基を含有する他の加水分解性シランなどの、メルカプト基を含有しない1種以上の追加の加水分解性オルガノシランをさらに含むことができる。加水分解性オルガノシランは、参照により本明細書に組み込まれる、Mahdiの米国特許公開第2002/0100550の段落0043〜0047及び0055〜0065に開示されているものである。より具体的な例としては、ビス−(γ−トリメトキシシリルプロピル)アミン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、及びγ−イソシアナトプロピルトリメトキシシランが挙げられる。 接着剤組成物はまた、1種以上のウレタン触媒、すなわちイソシアネート部分と水及び/またはヒドロキシル、メルカプトもしくはアミノ基との反応に触媒作用を及ぼす材料も含有する。好適な触媒としては、例えば、金属キレート、カルボキシレート、及び有機金属化合物などの金属触媒、ならびに第三級アミン及びこれらの任意の2つ以上の混合物が挙げられる。好ましい金属触媒としては、スズカルボキシレート、有機スズ化合物、及びスズアルカノエートが挙げられる。第三級アミンと有機金属化合物との混合物が好ましい。好適な有機金属化合物としては、アルキルスズオキシド、第一スズアルカノエート、ジアルキルスズジカルボキシレート、ジアルキルスズジメルカプタノエート、及びジアルキルスズメルカプチドなどの有機スズ化合物が挙げられる。第一スズ金属アルカノエートとしては、オクタン酸第一スズ、オクタン酸ビスマス、またはネオデカン酸ビスマスが挙げられる。ジアルキルスズジカルボキシレート触媒の好ましい例としては、1,1−ジメチルスズジラウレート、1,1−ジブチルスズジアセテート、1,1−ジメチルスズジマレエート、及びジメチルスズジネオデカノエートが挙げられる。好ましい金属アルカノエートとしては、オクタン酸ビスマス、またはネオデカン酸ビスマスが挙げられる。好ましくは、金属触媒(複数可)は、接着剤組成物の重量を基準として、約60百万分率以上、より好ましくは120百万分率以上の量で存在する。好ましくは、金属触媒は、接着剤組成物の最大1.0重量%、より好ましくは最大0.5重量%、または最大0.1重量%を構成する。 好ましい第三級アミン触媒としては、ジモルホリノジアルキルエーテル、ジ((ジアルキルモルホリノ)アルキル)エーテル、ビス−(2−ジメチルアミノエチル)エーテル、トリエチレンジアミン、ペンタメチルジエチレントリアミン、N、N−ジメチルシクロヘキシルアミン、N、N−ジメチルピペラジン4−メトキシエチルモルホリン、N−メチルモルホリン、N−エチルモルホリン、及びこれらの混合物が挙げられる。好ましいジモルホリノジアルキルエーテルは、ジモルホリノジエチルエーテルである。好ましいジ((ジアルキルモルホリノ)アルキル)エーテルは、(ジ−(2−(3,5−ジメチルモルホリノ)エチル)−エーテル)である。第三級アミンは、例えば、接着剤組成物の少なくとも0.01重量%、少なくとも0.05重量%、少なくとも0.1重量%、または少なくとも0.2重量%を構成することができ、例えば、接着剤組成物の最大2.0重量%、最大1.75重量%、最大1.0重量%、または最大0.5重量%を構成することができる。 いくつかの実施形態では、触媒(複数可)の量は、接着剤組成物が少なくとも6分間、好ましくは少なくとも10分間の作業時間を有するように選択される。作業時間は、組成物が基材に結合できなくなる前に、23℃/50%相対湿度条件に曝露した後の時間である。好ましくは、本発明の組成物は、約6分以上、より好ましくは約10分以上の作業時間を提供するように配合される。好ましくは、作業時間は、約40分以下、より好ましくは約30分以下である。 本発明の組成物はまた、カーボンブラックも含む。本発明で使用されるカーボンブラックは、それを非導電性にするための特別な処理(表面処理または酸化)がされていない、導電性カーボンブラックであってもよい。1種以上の非導電性カーボンブラックは、導電性カーボンブラックと連動して使用することができる。 有用な市販のカーボンブラック製品の例としては、Colombianから入手可能であるRAVEN(商標)790、RAVEN(商標)450、RAVEN(商標)500、RAVEN(商標)430、RAVEN(商標)420、RAVEN(商標)410、RAVEN(商標)1040、及びRAVEN(商標)1060カーボンブラックとして販売されているもの、Cabot Corporationから入手可能であるCSX(商標)、Monarch(商標)、及びElftex(商標)カーボンブラック、ならびにDegussaから入手可能であるPrintex(商標)カーボンブラックが挙げられる。 好ましいカーボンブラックは、ASTM D−2414−09に準拠して測定された、カーボンブラック100g当たり少なくとも80、好ましくは少なくとも90、より好ましくは少なくとも95立方センチメートルのフタル酸ジブチルの吸油価を示す。加えて、カーボンブラックは、好ましくは少なくとも80のヨウ素価を有する。ヨウ素価は、ASTM D1510−11によって決定される。 接着剤組成物は、例えば、接着剤組成物の総重量を基準として、少なくとも10、少なくとも12、または少なくとも15重量パーセントのカーボンブラックを含有することができる。接着剤組成物は、組成物の総重量を基準として、最大35重量%、最大30重量%、または最大25重量%のカーボンブラックを含有することができる。 前述の材料に加えて、本発明の接着剤組成物は、様々な任意の構成成分を含有することができる。 本発明の組成物は、好ましくは、接着剤組成物の流動学的特性及び粘度特性を所望の稠性に変性させるための1種以上の可塑剤を含む。好適な可塑剤は、水を含まず、イソシアネート基に対して不活性であり、プレポリマーと相溶性である(すなわち、室温で静置すると、相分離しない)べきである。好適な可塑剤としては、フタル酸ジイソノニル、フタル酸ジオクチル、及びフタル酸ジブチルなどの直鎖状及び分岐状フタル酸アルキル、「HB−40」として市販されている部分水素化テルペン、リン酸トリオクチル、エポキシ可塑剤、トルエン−スルファミド、クロロパラフィン、アジピン酸エステル、ヒマシ油キシレン、1−メチル−2−ピロリジノン、及びトルエン、アルキルベンゾエート、大豆油メチルエステル、K−Flex(商標)としてのジアルキルベンゾエート、ヒマシ油または菜種油メチルエステル、LANXESS Deutschland GmbHのMesmoll(商標)などのアルキルスルホン酸エステルが挙げられる。 本発明の接着剤組成物中の可塑剤の量は、例えば、接着剤組成物の総重量を基準として、少なくとも1重量パーセント、少なくとも5重量部、またはそれ以上、または少なくとも10重量パーセント部であってもよい。可塑剤は、好ましくは同じ基準で、40重量%以下、または30重量部以下の量で存在する。可塑剤の大部分または全部は、好ましくは、プレポリマーの調製中に導入される。 本発明の接着剤組成物は、例えば、クレー、酸化カルシウム、炭酸カルシウム、グラウンドクラス、窒化ホウ素などのセラミックス、金属、架橋有機ポリマー、リグノセルロース粉末、及びヒュームドシリカなどの1種以上の追加の粒状充填剤をさらに含むことができる。好ましい充填剤としては、炭酸カルシウムが挙げられる。炭酸カルシウム粒子は、未処理であっても、または有機酸もしくは有機酸のエステルなどの化学物質での処理によって表面変性されていてもよい。いくつかの実施形態において、炭酸カルシウムは、接着剤組成物の総重量の少なくとも1重量パーセント、少なくとも重量パーセント、少なくとも3重量パーセント、または少なくとも5重量パーセントを構成する。炭酸カルシウムは、例えば、同じ基準で、最大30重量%、最大20重量%、最大15重量%、または最大10重量%を構成することができる。 本発明の接着剤組成物は、促進を抑制し、早期架橋を防止するように機能する1種以上の水分安定剤をさらに含んでもよい。このような水分安定剤の中には、マロン酸ジエチル、アルキルフェノールアルキレート、パラトルエンスルホン酸イソシアネート、塩化ベンゾイル、及びギ酸オルトアルキルが含まれる。このような安定剤は、好ましくは、接着剤組成物の総重量を基準として、少なくとも0.1重量パーセント、少なくとも0.5重量パーセント、または少なくとも0.8重量パーセント、最大5.0重量パーセント、最大2.0重量パーセント、または最大1.4重量%の量で使用される。 接着剤組成物はまた、アルキル置換フェノール、ホスファイト、セバケート、及びシンナメートなどの熱安定剤を含有することができる。存在する場合、好ましい熱安定剤は、参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第6,512,033号に開示されている有機ホスファイトである。熱安定剤は、接着剤組成物の全重量を基準として、少なくとも0.01重量%、または少なくとも0.3重量%、最大5重量%、最大2重量%、または最大1.0重量%を構成することができる。接着剤組成物は、このような熱安定剤を欠いていてもよい。 本発明の組成物は、紫外線吸収剤(UV光安定剤)をさらに含むことができる。有用な紫外線吸収剤としては、ベンゾフェノン及びベンゾトリアゾールが挙げられる。特定の紫外線吸収剤としては、TINUVIN(商標)P、2−(2’−ヒドロキシ−5’−メチルフェニル)−ベンゾトリアゾール;TINUVIN(商標)326、2−(5−クロロ−2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−6−(1,1−ジメチルエチル)−4−メチルフェノール;TINUVIN(商標)213、ポリ(オキシ−1,2−エタンジイル)、(α、(3−(3−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−5−(1,1−ジメチルエチル)−4−ヒドロキシフェニル)−1−オキソプロピル−ω−ヒドロキシ;ポリ(オキシ−1,2−エタンジイル)、(α、(3−(3−(AH−ベンゾトリアゾール−2−イル)−5−(1,1−ジメチルエチル)−4−ヒドロキシフェニル)−1−オキソプロピル)−ω−(α、(3−(3−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−5−(1,1−ジメチルエチル)−4−ヒドロキシフェニル)−1−オキソプロピル);TINUVIN(商標)327、2−(3,5−ジ−tert−ブチル−2−ヒドロキシフェノール)−5−クロロベンゾトリアゾール;TINUVIN(商標)571、2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−6−ドデシル−4−メチルフェノール、分岐状及び直鎖状;TINUVIN(商標)328、2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4,6−ビス(1,1−ジメチルプロピル)フェノールなどBASFの紫外線吸収剤、ならびにCYASORB(商標)UV−9、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン;CYASORB(商標)UV−24、2,2’−ジヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン;CYASORB(商標)UV−1164、−[4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン−2−イル]−5−(オクチルオキシ)フェノール;CYASORB(商標)UV−2337、2−(2’−ヒドロキシ−3’−5’−ジ−t−アミルフェニル)ベンゾトリアゾール;CYASORB(商標)UV−2908、3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシ安息香酸、ヘキサデシルエステル;CYASORB(商標)UV−5337、2−(2’−ヒドロキシ−3’、5’−ジ−t−ブチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール;CYASORB(商標)UV−531、2−ヒドロキシ−4−n−オクトキシベンゾフェノン;及びCYASORB(商標)UV−3638、2,2−(1,4−フェニレン)ビス[4H−3,1−ベンゾキサジン−4−オン]などCytecの紫外線吸収剤が挙げられる。これらの中でも、2−ヒドロキシ−4−n−オクトキシベンゾフェノン、及び2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−6−ドデシル−4−メチルフェノール、分岐状及び直鎖状が好ましい。1種以上のUV光吸収剤は、接着剤組成物の重量の少なくとも0.1重量パーセント、少なくとも0.2重量パーセント、または少なくとも0.3重量部を構成することができ、接着剤組成物の重量の最大3重量パーセント、最大2重量パーセント、または最大1重量%を構成することができる。 本発明の接着剤組成物は、1種以上の光安定剤をさらに含むことができる。好ましい光安定剤としては、TINUVIN(商標)144、n−ブチル−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ビス−(1,2,2,6−ペンタメチル−4−ピペリジニル)マロネート;TINUVIN(商標)622、4−ヒドロキシ−2,2,6、−テトラメチル−1−ピペリジンエタノールを用いたジメチルコハク酸ポリマー;TINUVIN(商標)77、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジニル)セバケート;TINUVIN(商標)123、ビス−(1−オクチルオキシ−2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジニル)セバケート;TINUVIN(商標)765、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジニル)セバケート;Cytecから入手可能であるCHIMASSORB(商標)944、ポリ[[6−[1,1,3,3−テトラメチル−ブチル)アミノ]−1,3,5−トリアジン−2,4−ジイル][(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジニル)イミノ]−1,6−ヘキサンジイル[(2,2,6−テトラメチル−4−ピペリジニル)イミノ]])、Ciba−Geigyから入手可能であるCYASORB(商標)UV−500、1,5−ジオキサスピロ(5,5)ウンデカン−3,3−ジカルボン酸、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジニル)エステル;CYASORB(商標)UV−3581、3−ドデシル−1−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル−ピロリジン−2,5−ジオン);及びCYASORB(商標)UV−3346、ポリ[(6−モルホリノ−s−トリアジン−2,4−ジイル)[2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル]イミノ]−ヘキサメチレン[(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ]]などのヒンダードアミン光安定剤が挙げられる。これらの中でも、ビス−(1−オクチルオキシ−2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジニル)セバケート、及びビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジニル)セバケートが好ましい種類である。光安定剤(複数可)は、接着剤組成物の少なくとも0.1重量%、少なくとも0.2重量%、または少なくとも0.3重量%を構成することができ、接着剤組成物の最大3重量%、最大2重量%、または最大1.5重量%を構成することができる。 本発明の接着剤組成物は、大気中の水分を組成物中に引き込むように機能する親水性材料をさらに含むことができる。この材料は、組成物に大気中の水分を引き込むことによって、配合物の硬化速度を高める。好ましくは、親水性材料は液体である。有用な親水性材料の中には、1−メチル−2−ピロリドン(またはN−メチルピロリドン)などのピロリジンがある。他の親水性材料としては、エチレンオキシド含有ポリエーテルポリオール、及びアミン基を含有する触媒活性ポリオールが挙げられ、これらは別個の構成成分として存在し得、またはに記載されたプレポリマーの製造においてポリオール構成成分として使用することができる。別個の構成成分として添加される場合、親水性材料は、接着剤組成物の総重量の少なくとも0.1重量パーセント、または少なくとも0.3重量部を構成することができ、接着剤組成物の総重量の最大1.0重量パーセント、または最大0.6重量%を構成することができる。 任意選択で、組成物は、チキソトロープ剤(流動学的添加剤)をさらに含むことができる。このようなチキソトロープ剤は、当業者には周知であり、ヒュームドシリカ、処理シリカなどを含む。チキソトロープ剤は、接着剤組成物の少なくとも0.1重量パーセント、または少なくとも1重量パーセント、接着剤組成物の最大10重量パーセント、または最大2重量パーセントを構成することができる。 接着剤組成物の様々な成分は、好ましくは、早期反応を防止するために、酸素及び大気中の水分が存在しない不活性雰囲気下で組み合わされる。好ましくは、材料は、真空、または窒素もしくはアルゴンなどの不活性ガスの下で配合される。プレポリマーが接着剤の他の成分と配合される際、プレポリマー形成中に添加されなかった任意の量の可塑剤を添加することができる。十分に配合された混合物を調製するのに十分な時間、好ましくは約10〜約60分間、構成成分は配合される。好ましくは、構成成分は、約25℃〜約90℃の温度で配合される。接着剤組成物が一旦配合されると、それは大気中の水分及び酸素から保護されるように好適な容器に包装される。 接着剤組成物の粘度は、20gの接着剤組成物が、23℃で552kPaの加圧下で4.0mmのオリフィスを通過する時間の量(秒)である加圧流動粘度として表すことができる。加圧流動粘度は、例えば、少なくとも5秒、少なくとも10秒、少なくとも20秒、または少なくとも25秒であってもよく、例えば最大200秒、最大100秒、または最大60秒であってもよい。いくつかの実施形態では、可塑剤の量は、接着剤組成物の加圧流動粘度が、これらの範囲内にあるように選択される。 本発明の組成物は、多孔質または非多孔質であり得る基材を結合させるのに有用である。組成物は第1の基材に塗布され、第1の基材上の組成物はその後第2の基材と接触する。その後、組成物は、一般に水分の存在を含む硬化条件に暴露される。水分は、大気中の水分及び/または液体の水であり得る。硬化は、周囲湿度及び例えば最大40℃の温度などの周囲条件下で行うことができる。硬化を促進するために、高温を適用することができる。 好ましい実施形態では、一方の基材は、耐摩耗性コーティングでコーティングされたガラスまたは透明プラスチックであり、他方の基材は、任意選択で塗装またはコーティングされ得るプラスチック、金属、ガラス繊維、または複合基材である。耐摩耗性コーティングでコーティングされたプラスチックは、ポリカーボネート、アクリル、水素化ポリスチレン、または50%を超えるスチレン含有量を有する水素化スチレン共役ジエンブロックコポリマーなどの透明な任意のプラスチックであり得る。コーティングは、ポリシロキサンコーティングなどの耐磨耗性である任意のコーティングを含むことができる。好ましくは、コーティングは、着色された紫外線遮光性添加剤を有する。好ましくは、ガラスまたはコーティングされたプラスチック窓は、UV光が接着剤に到達するのを遮断するために、接着剤と接触する領域に配置された不透明コーティングを有する。これは通常にフリットと称される。好ましくは、不透明コーティングは無機エナメルまたは有機コーティングである。 好ましい実施形態では、本発明の組成物は、構造体に結合されるべきガラスまたはコーティングされたプラスチックの部分に沿って、ガラスまたはコーティングされたプラスチックの表面に塗布される。その後、組成物は、接着剤組成物の層が、ガラスまたはコーティングされたプラスチックと第2の基材との間の結合線に配置されるように、第2の基材と接触する。組成物を硬化させて、ガラスまたはコーティングされたプラスチックと基材との間に耐久性のある結合を形成させる。 別の実施形態では、組成物は、他の基材の表面に塗布され、次いで記載されたようなガラスまたはコーティングされたプラスチックと接触することができる。接着剤は、車両に置かれたとき、窓フランジに接触するように位置する窓の外周部に、ビード状に塗布される。接着剤がその上に位置する窓は、次いで接着剤が窓とフランジとの間に位置するようにフランジに配置される。接着剤のビードは、好ましくは、窓と窓フランジとの間の接合部を封止するように機能する連続ビードである。連続する接着剤のビードは、接触したときに窓とフランジとの間に連続的な封止を形成するように、ビードが各端部で接続するように位置するビードである。その後、接着剤を硬化させる。 一実施形態では、本発明の組成物は、構造体または車両の窓、最も好ましくは車両の窓を交換するために使用される。最初の工程は、以前の窓の取り除きである。これは、古い窓を所定の位置で保持している接着剤のビードを切断し、次いで古い窓を取り除くことによって達成することができる。その後、新しい窓が洗浄され、下塗りされる。窓フランジに位置する古い接着剤は、切られて、古い窓を取り除くことができます。古い接着剤は、本発明の接着剤を塗布して車両または構造体上に新しい窓を組み立てる前に除去することができるが、構造体または車両に付着したままの古い接着剤の薄い層の上に本発明の接着剤を塗布することが一般的である。窓フランジは、好ましくは塗料プライマーで下塗りされる。その後、接着剤がその上に配置された窓は、先に記載されたように窓フランジと接触する。別の実施形態では、接着剤は、窓の代わりに窓フランジに塗布することができる。 別の実施形態では、本発明の組成物は、モジュール部品を一緒に結合するために使用することができる。モジュール部品の例としては、ドア、窓、または本体などの車両モジュールが挙げられる。 本発明の接着剤組成物は、23℃及び相対湿度50%の条件で7日間の硬化後、好ましくは、少なくとも2.76MPa(400psi)の重ね剪断強度を示す。本発明の接着剤組成物は、同じ条件下での硬化後、ASTM D412(ダイC)に準拠して測定された、好ましくは、少なくとも3MPaのヤング率を示す。 本発明の接着剤組成物は、硬化前の、65℃で3日間窒素下でのエージング後に、好ましくは100%以下、より好ましくは50%以下の加圧流動粘度における成長を示す。 本発明の接着剤組成物は、優れた熱安定性及び加水分解安定性を示す。加水分解安定性及び熱安定性は、実施例に記載されているように、硬化した接着剤によって一緒に結合された基材を90℃の水に様々な時間浸漬した後に、硬化した接着剤の不良特性を評価することによって評価することができる。硬化した接着剤は、90℃の水に10日間以上の浸漬後、以下の実施例に記載の接着性試験を用いて評価した場合、好ましくは100%凝集破壊モードを示す。 以下の実施例は、本発明を説明するために提供されるが、本発明の範囲を限定することを意図するものではない。すべての部及びパーセンテージは、別段の指示がない限り重量による。 以下の実施例では、
VORANOL 220−056N POLYOLは、The Dow Chemical Companyから入手可能な名目上二官能性の、ヒドロキシル価56(当量1000)を有するポリ(プロピレンオキシド)である。 VORANOL 232−036N POLYOLは、The Dow Chemical Companyから入手可能な名目上三官能性の、ヒドロキシル価36(当量1558)を有するポリ(プロピレンオキシド)である。 ポリエステルポリオールは、Dynacoll(商標)7381としてEvonikから市販されている。 フタル酸ジイソノニル:UPC Technologyから入手可能な可塑剤。 MDIは、The Dow Chemical CompanyからIsonate 125 Mとして入手可能なメチレンジフェニルジイソシアネート(イソシアネート当量125、イソシアネート官能価2.0)である。 ポリマーMDIは、The Dow Chemical CompanyからPAPI(商標)20として市販されている。これは、3.2のイソシアネート官能価及び約138のイソシアネート当量を有する。 Metacure(商標)T−9は、Air Productsから入手可能なオクタン酸第一スズウレタン触媒である。 マロン酸ジエチルは、Parchem Fine&Specialty Chemicals、New Rochelle、NY、USAから市販されている製品である。 三量化ヘキサメチレンジイソシアネートは、CovestroのDesmodur(商標)N3300である。これは、2.5を超えるイソシアネート官能価及び21.8%のイソシアネート含有量(約193のイソシアネート当量)を有する。 ジモルホリノジエチルエーテル触媒は、HuntsmanのJeffcat(登録商標)DMDEE(商標)触媒である。 ジメチルスズジネオデカノエート触媒は、Momentive Performance MaterialsのFomrez(登録商標)UL−28触媒である。 このメルカプトシランは、Momentive Performance MaterialsからSilquest A−189として市販されているγ−メルカプトプロピルトリメトキシシランである。 アミノシランは、Momentive Performance MaterialsからSilquest(商標)9627として市販されているビス−(γ−トリメトキシシリルプロピル)アミンである。 エポキシシランは、Momentive Performance MaterialsからSilquest(商標)A−187として市販されているγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランである。 亜リン酸トリノニルフェニルはDover ChemicalからDoverphos(登録商標)4として市販されている。 UVA吸収剤Aは、BASFのTinuvin(登録商標)571である。 光安定剤は、BASFのTinuvin(登録商標)765である。 炭酸カルシウムは、J.M.Huberから入手可能なHUBERCARB(商標)Q325である。 BETASEAL(商標)43518は、Dow Chemical Co.のシラン含有透明ガラスプライマーである。 BETASEAL(商標)43520Aは、Dow Chemical Co.のイソシアネート含有黒色ガラスプライマーである。 BETASEAL(商標)43526は、Dow Chemical Co.のシラン含有黒色ガラスプライマーである。 BETAPRIME(商標)5500は、Dow Chemical Co.のイソシアネート含有黒色ガラスプライマーである。 実施例1及び比較試料A〜C
A.プレポリマー溶液1の調製
Voranol 220−056ポリオール363.68g、Voranol 232−036ポリオール527.04g、及びフタル酸ジイソノニル32gを、4リットルの反応釜に装入し、混合し、窒素下で54℃に加熱する。すべての後続の工程を窒素下で行う。溶融MDI160.64gを添加し、混合する。オクタン酸第一スズ触媒0.08gを滴加する。反応釜内の温度が反応の発熱によって上昇する。反応混合物を80℃〜90℃の間で30分間維持する。次いで、反応混合物を60℃に冷却し、フタル酸ジイソノニル501.20g及びマロン酸ジエチル15.36gを添加し、30分間混合し、続いて室温に冷却する。得られたプレポリマー溶液1は、米国特許第5,922,809号の第12欄38〜49行目に開示されている手順に準拠して測定された、1.25重量%のイソシアネート含有量及び23℃で16,000cpsの粘度を有する。 B.実施例1及び比較試料A、B及びCの調製
炭酸カルシウム210g、クレー61.25g、及びEfltex(商標)S7100カーボンブラック372.75gを混合し、200℃で約20時間乾燥させ、次いで密閉容器内で冷却して充填剤混合物を形成する。Elftexカーボンブラックは、フタル酸ジブチル117cc/100gの吸油量を有する。 一方、1045.28gのプレポリマー溶液1、三量化ヘキサメチレンジイソシアネート35g、ジモルホリノジエチルエーテル触媒3.8g、及び10%のジメチルスズジネオデカノエート触媒のフタル酸ジイソノニル溶液2.63gを、2ガロン混合機に装入する。混合物を脱気し、真空下で5分間混合する。真空を窒素で解除し、次いでメルカプトシラン8.75gを添加し、続いてさらに脱気し、真空下で10分間混合する。真空を窒素で再び解除し、次いで充填剤混合物を混合機に添加する。次いで、真空をゆっくりと適用する。真空の半分が達成されると、混合を開始して充填剤を2分間濡らす。次いで、真空バルブを完全に開き、さらに完全な真空下で混合を15分間続ける。その後、混合物を掻き落とし、亜リン酸トリノニルフェニル10.5gを添加し、続いて真空下で10分間混合する。得られた接着剤組成物(実施例1)を気密チューブに包装し、これを窒素充填密封アルミニウムバッグに貯蔵する。 接着剤試料の加圧流動粘度は、別段の指定がない限り、接着剤組成物20gが、23℃で552kPaの加圧条件下で4.0mmオリフィスを通過する時間の量(秒)を決定することによって測定される。実施例1の加圧流動粘度は、30秒である。実施例1の接着剤組成物を窒素下54℃で3日間エージングさせた後、加圧流動粘度は35秒までわずかに増加するにすぎない。 垂下性能を以下の方法で評価する。高さ10cm、長さ30cmの金属パネルを、その最長側が垂直となるように配置する。高さ1.8cm及び基部0.6cmを有する接着剤組成物の直角三角形のビードを、パネルの上端部に沿って、ビードの高さをパネルに対して垂直にして分注する。30分後、接着剤ビードの先端の落下または垂下の量をミリメートル単位で測定する。実施例1は、測定可能な垂下を示さない。実施例1の接着剤の、窒素下54℃で3日間のエージング後、この試験ではまだ垂下が表れない。 比較試料Aは、メルカプトシランが等しい重量のアミノシランで置き換えられている点を除いて、同じ手段で製造される。 比較試料Bは、メルカプトシランが等しい重量のエポキシシランで置き換えられている点を除いて、実施例1のような同じ手段で製造される。 比較試料Cは、ジメチルスズジネオデカノエート触媒溶液が等しい量のポリマー溶液1で置き換えられている点を除いて、実施例1のような同じ手段で製造される。 実施例1及び比較試料A及びBの円形のパティを、23℃及び相対湿度50%の条件で7日間硬化させた。これらの硬化した試料パティから試験クーポンを切り出し、引張強度、伸び、及びヤング率(1〜10%伸張)について、すべてASTM D412(ダイC)に準拠して試験する。結果を表1に示す。硬度を、ASTM D2240に準拠して測定する。
【表1】
実施例1及び比較試料A及びBの剥離接着性試料を、以下のように調製する:基部6.3mm、高さ12mm、及び長さ100mmを有する三角ビードを、BETAPRIME(商標)5500で下塗りされたビスマスエナメルガラスクーポン(幅25mm×長さ150mm)上に分注する。ビードを離型紙で3mmの厚さに達するようにプレスし、次いで23℃及び相対湿度50%で5日間硬化させる。その後、剥離接着性試料を試験前に90℃の熱水浴にそれぞれ5、7、10、及び12日間浸漬する。すべての剥離接着性試料を調製し、接着剤試料ごと及び各試験条件ごとに重複試験する。 試験の際、接着剤ビードの端部と基材との間にスリット(20〜40mm)を切る。次いで、硬化したビードを、剃刀の刃で60度の角度で被検基材に切りながら、>90度の角度でビードの端部を引き戻す。基板上の約3〜5mmごとにノッチを切る。接着性の程度は、接着不良(AF)、薄膜破壊(TF)、及び/または凝集破壊(CF)として評価される。AFの場合、硬化したビードを被検基材表面から分離することができ、一方CFでは、切り取り及び引っ張りの結果としてシーラント接着剤内で分離が起こり、TFは、切り取り及び試験後に基板上に残った硬化した接着剤の薄膜が存在する、CFの特別な場合である。結果を表2に示す。
【表2】
剥離接着性試験を、BETASEAL(商標)43526で下塗りされたビスマスエナメルガラスパネル上で同じ様式で行う。結果を表3に示す。
【表3】
実施例1の剥離接着性試験は、塗料プライマーなしでGen(商標)V塗料で新たにコーティングされた金属パネル上でも行われる。実施例1は、Gen(商標)V塗料上で100%CFを示す。比較試料Cを同じ様式で評価した場合、不良モードはわずか10%CFである。これらの結果は、ジモルホリノジエチルエーテル触媒と金属含有触媒との混合物を使用する利点を実証している。 実施例1の重ね剪断接着性を、SAE J1529試験手順に準拠して評価する。重複試験片は、基部約6.3mm及び高さ8mmの高さを有する三角ビードを塗布することによって製造され、25mm×100mmのBetaseal(商標)43518及びBetaseal(商標)43520Aの両方で下塗りされたビスマス−亜鉛フリットガラスの幅に沿って塗布される。e−コーティングされた金属クーポンを直ちに接着剤ビード上に押し付けて、基材間に6.3mmの重複及び6.3mmの厚さの接着剤ビードを形成する。試料を23℃、相対湿度50%で3日間硬化させる。次いで、1つのサンプルを50mm/分の引っ張り速度で重ね剪断強度について直ちに評価する。別のサンプルを、試験前に40℃及び相対湿度100%で14日間さらにエージングさせる。結果を表4に示す。
【表4】
実施例2及び3
実施例2は、以下の構成成分から実施例1と同じ一般的な様式で調製される:
【表5】
実施例3を、Elftex(商標)カーボンの代わりにフタル酸ジブチル72cc/100g(Cabot CorporationのMonarch(商標)120)にすぎない吸油量を有するカーボンを使用する以外は同じ様式で行う。 実施例2は、48秒の初期加圧流動粘度を示す。そのプレス粘度は、54℃で3日間熱エージングさせたときのものではない。実施例2は、54℃で3日間の熱エージングの前後で評価した場合、垂下を示さない。そのヤング率(1〜10%伸張)は8.76MPaである。引張強度は約9000kPa(1300psi)であり、伸びは248%である。ショアA硬度は81である。 実施例3は、垂下試験で20mmの初期垂下を示す。実施例2及び実施例3の結果は、メルカプトシランと連動して高い吸油性を有するカーボンブラックを使用する利点を実証している。 実施例4及び比較試料D
実施例4は、以下の構成成分から実施例1と同じ一般的な様式で調製される:
【表6】
比較試料Dは、メルカプトシランが等しい重量のアミノシランで置き換えられている点を除いて、同じ様式で製造される。 実施例4は、65℃で3日間エージングした後の垂下試験で垂下を示さない。同じ熱エージング条件の後、比較試料Dは試験で9mmの垂下を示し、加えて、塗布されたビード全体が約1mm下方に滑り、これは非常に悪い結果である。 実施例4は、43秒の初期プレス粘度を示し、接着剤を65℃で3日間エージングした後、それは約51秒に増加する。実施例4は、18.6%の粘度熱成長を有する。実施例4は、試料Dよりもずっと優れた流動学的安定性を有する。 実施例5
A.プレポリマー溶液2
フタル酸ジイソノニル280gを窒素下の反応容器に配置し、50℃に加熱する。溶融MDI172.8グラムを添加して混合し、続いて溶融ポリエステルポリオール1147.2グラムを徐々に添加する。得られた反応混合物を窒素下80〜90℃で40分間反応させ、次いで得られたプレポリマー溶液2を気密乾燥容器に貯蔵する。プレポリマー溶液2は、室温で固体であり、2.0重量%のイソシアネート含有量を有する。 B.実施例5の調製
炭酸カルシウム128グラム、クレー56グラム、及びEfltex(登録商標)S7100カーボンブラック348グラムを混合し、200℃で約20時間乾燥し、次いで密閉容器中で冷却して、充填剤混合物を形成する。 一方、混合機容器を、最初に加熱ジャケットで65℃まで加熱する。その後、963.04gのプレポリマー溶液1、MDI12.8g、三量化ヘキサメチレンジイソシアネート40g、ジモルホリノジエチルエーテル触媒0.96g、及び10%のジメチルスズジネオデカノエート触媒のフタル酸ジイソノニル溶液19.2g装入し、真空下で5分間一緒に混合する。次に、メルカプトシラン12.8gを混合機に加え、真空下で10分間混合する。真空を窒素で解除し、充填剤混合物を添加する。次いで、真空をゆっくりと適用する。真空の半分が達成されると、混合を開始して充填剤を2分間濡らす。次いで、真空バルブを完全に開き、さらに完全な真空下で混合を15分間続ける。その後、混合物を掻き落とし、UVA吸収剤A及び光安定剤のそれぞれ1.39g、亜リン酸トリノニルフェニル1.22g、及び14.4gの溶融プレポリマー溶液2を添加し、真空下でさらに10分間混合する。得られた接着剤組成物(実施例5)をチューブに包装する。 実施例5は、初期加圧流動粘度が47秒であり、実施例5を54℃で3日間エージングした後51秒に増加するにすぎない。実施例5は、熱エージングの前後のいずれも垂下を示さない。23℃、相対湿度50%で7日間硬化させた後の実施例5は、7880kPa(1143psi)の引張強度、286%の伸び、6.21MPaのヤング率、及び76のショアA硬度を示す。
(態様)
(態様1)
ウレタンプレポリマー樹脂、反応性シラン、官能価が2を超えるポリイソシアネート、ヒドロキシル基とのイソシアネート反応のための1種以上の触媒、及びカーボンブラック充填剤を含む接着剤組成物。
(態様2)
前記反応性シランがメルカプトシランである、態様1に記載の接着剤組成物。
(態様3)
接着剤組成物の製造方法であって、反応性シランが、前記組成物の種々の成分の混合中に、前記組成物に別々に添加される、方法。
(態様4)
前記反応性シランがメルカプトシランである、態様3に記載の方法。
(態様5)
態様3または4に記載の方法のうちのいずれか1つから製造される接着剤組成物。
(態様6)
湿気硬化型接着剤組成物であって、
a)遊離イソシアネート基及び840〜5,000のイソシアネート当量を有するイソシアネート末端プレポリマーと、
b)前記接着剤組成物100重量部当たり0.1〜6重量部の、最大300のイソシアネート当量を有する少なくとも1種のポリイソシアネート化合物であって、前記少なくとも1種のポリイソシアネート化合物が、少なくとも2.5の数平均イソシアネート官能価を有する、少なくとも1種のポリイソシアネート化合物と、
c)前記接着剤組成物100部当たり0.1〜4重量部の少なくとも1種の加水分解性オルガノシランであって、1個のメルカプト基及び少なくとも1個の加水分解性シラン基を有するメルカプトシランを含む、少なくとも1種の加水分解性オルガノシランと、
d)少なくとも1種のウレタン触媒と、
e)カーボンブラック充填剤と、を含む、湿気硬化型接着剤組成物。
(態様7)
前記メルカプトシランが、少なくとも1種のメルカプトアルキル(トリアルコキシ)シランまたはメルカプトアルキルメチル(ジアルコキシ)シランを含む、態様6に記載の接着剤組成物。
(態様8)
前記カーボンブラックが、ASTM D−2414−09に準拠して測定された、前記カーボンブラック100g当たり少なくとも80立方センチメートルのフタル酸ジブチルの吸油価を有する、態様6または7に記載の接着剤組成物。
(態様9)
前記イソシアネート末端プレポリマーが、ポリエーテルジオール及びジイソシアネートの少なくとも1種の反応生成物を含む、態様6〜8のいずれか一項に記載の接着剤組成物。
(態様10)
前記イソシアネート末端プレポリマーが、40〜85℃の溶融温度を有するポリエステルジオールとジイソシアネートとの少なくとも1種の反応生成物を含む、態様6〜9のいずれか一項に記載の接着剤組成物。
(態様11)
可塑剤をさらに含む、態様6〜10のいずれか一項に記載の接着剤組成物。
(態様12)
23℃で5〜200秒の加圧流動粘度を示す、態様6〜10のいずれか一項に記載の接着剤組成物。
(態様13)
態様6〜12のいずれか一項に記載の接着剤組成物の製造方法であって、
A)前記イソシアネート末端プレポリマーを形成する工程と、
B)前記イソシアネート末端プレポリマーと、前記少なくとも1種の加水分解性シランとを混合する工程と、次いで
C)最大210のイソシアネート当量を有する前記少なくとも1種のポリイソシアネート化合物、ウレタン触媒、及びカーボンブラックを、前記イソシアネート末端プレポリマーと前記少なくとも1種の加水分解性シランとの混合物と組み合わせる工程と、を含む、方法。
(態様14)
態様6〜12のいずれか一項に記載の接着剤組成物の製造方法であって、
A)前記イソシアネート末端プレポリマーを形成する工程と、
B)前記イソシアネート末端プレポリマーを、最大210のイソシアネート当量を有する前記少なくとも1種のポリイソシアネート化合物と混合する工程と、次いで
C)前記少なくとも1種の加水分解性シラン、ウレタン触媒、及びカーボンブラックを、前記イソシアネート末端プレポリマーと前記少なくとも1種の加水分解性シランとの混合物と組み合わせる工程と、を含む、方法。

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