(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-12-23
(54)【発明の名称】二成分ポリウレタンフォーム接着剤、それを調製するためのプロセスおよびそれから作製された物品
(51)【国際特許分類】
C09J 175/08 20060101AFI20221216BHJP
C08G 18/00 20060101ALI20221216BHJP
C08G 18/48 20060101ALI20221216BHJP
C08G 18/76 20060101ALI20221216BHJP
C08G 18/12 20060101ALI20221216BHJP
C08G 18/10 20060101ALI20221216BHJP
C08G 101/00 20060101ALN20221216BHJP
【FI】
C09J175/08
C08G18/00 F
C08G18/48 004
C08G18/76 057
C08G18/12
C08G18/10
C08G101:00
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022522702
(86)(22)【出願日】2020-10-06
(85)【翻訳文提出日】2022-04-14
(86)【国際出願番号】 EP2020077896
(87)【国際公開番号】W WO2021073926
(87)【国際公開日】2021-04-22
(32)【優先日】2019-10-16
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(32)【優先日】2019-11-12
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】508020155
【氏名又は名称】ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア
【氏名又は名称原語表記】BASF SE
【住所又は居所原語表記】Carl-Bosch-Strasse 38, 67056 Ludwigshafen am Rhein, Germany
(74)【代理人】
【識別番号】100100354
【氏名又は名称】江藤 聡明
(74)【代理人】
【識別番号】100167106
【氏名又は名称】倉脇 明子
(74)【代理人】
【識別番号】100194135
【氏名又は名称】山口 修
(74)【代理人】
【識別番号】100206069
【氏名又は名称】稲垣 謙司
(74)【代理人】
【識別番号】100185915
【氏名又は名称】長山 弘典
(72)【発明者】
【氏名】チェイス,トーマス
(72)【発明者】
【氏名】ウィシュネスキー,トッド ダブリュー.
(72)【発明者】
【氏名】フリーマン,マシュー
(72)【発明者】
【氏名】ハンター,マルクス ジェイ
(72)【発明者】
【氏名】ベリル,ジョシュア ジェームス
【テーマコード(参考)】
4J034
4J040
【Fターム(参考)】
4J034DA01
4J034DB03
4J034DB07
4J034DG03
4J034DG04
4J034DG05
4J034DG06
4J034HA01
4J034HA07
4J034HA08
4J034HB07
4J034HB08
4J034HC06
4J034HC12
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4J034HC26
4J034HC52
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4J034JA42
4J034JA44
4J034QB14
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4J034RA08
4J040EF131
4J040EF281
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4J040JA10
4J040JA13
4J040KA16
4J040KA36
4J040KA37
4J040KA38
4J040MA04
4J040MA06
4J040MA08
4J040NA12
(57)【要約】
本発明は、二成分ポリウレタンフォーム接着剤、それを調製するためのプロセスおよびそれから作製された物品に関する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
二成分ポリウレタンフォーム接着剤であって、
(A)イソシアネートプレポリマー成分であって、
(A1)1.9~3.5の平均官能基および10mgKOH/g~100mgKOH/gのヒドロキシル価を有する少なくとも1つの第1のポリエーテルポリオール、ならびに
(A2)少なくとも1つのポリマーイソシアネート、を混合することによって得られ、
前記イソシアネートプレポリマーが、15重量%~28重量%のイソシアネート含有量を有する、イソシアネートプレポリマー成分と、
(B)イソシアネート反応性成分であって、
(B1)前記イソシアネート反応性成分の総重量に基づいて、50重量%~90重量%の、1.9~3.5の平均官能基および10mgKOH/g~40mgKOH/gのヒドロキシル価を有する第2のポリエーテルポリオール、ならびに
(B2)前記イソシアネート反応性成分の総重量に基づいて、0.5重量%~30重量%の、1.9~8.0の平均官能基および40mgKOH/g~1000mgKOH/gのヒドロキシル価を有する第3のポリエーテルポリオールを含む、イソシアネート反応性成分と、を含む、二成分ポリウレタンフォーム接着剤。
【請求項2】
前記少なくとも1つの第1のポリエーテルポリオールが、少なくとも1つのアルキレンオキシドでキャッピングされたポリエーテルポリオールを含む、請求項1に記載の二成分ポリウレタンフォーム接着剤。
【請求項3】
前記少なくとも1つのアルキレンオキシドでキャッピングされたポリエーテルポリオールが、前記アルキレンオキシドでキャッピングされたポリエーテルポリオールの総重量に基づいて、25.0重量%未満のアルキレンオキシド含有量を有する、請求項2に記載の二成分ポリウレタンフォーム接着剤。
【請求項4】
前記ポリマーイソシアネートが、ポリマーメチレンジフェニルジイソシアネートを含む、請求項1~3のいずれか一項に記載の二成分ポリウレタンフォーム接着剤。
【請求項5】
前記第2のポリエーテルポリオールが、前記アルキレンオキシドでキャッピングされたポリエーテルポリオールの総重量に基づいて、25.0重量%未満のアルキレンオキシド含有量を有するアルキレンオキシドでキャッピングされたポリエーテルポリオールを含む、請求項1~4のいずれか一項に記載の二成分ポリウレタンフォーム接着剤。
【請求項6】
前記イソシアネート反応性成分が、架橋剤、界面活性剤および触媒から選択される少なくとも1つをさらに含む、請求項1~5のいずれか一項に記載の二成分ポリウレタンフォーム接着剤。
【請求項7】
前記イソシアネート反応性成分が、少なくとも1つの添加剤をさらに含む、請求項1~6のいずれか一項に記載の二成分ポリウレタンフォーム接着剤。
【請求項8】
前記少なくとも1つの添加剤が、水捕捉剤、発泡剤、気泡開放剤、難燃剤、染料、顔料、IR吸収材料、安定剤、可塑剤、帯電防止剤、静真菌剤、静菌剤、加水分解制御剤、硬化剤、酸化防止剤、アルキレンカーボネート、カーボンアミドおよびピロリドンから選択される、請求項7に記載の二成分ポリウレタンフォーム接着剤。
【請求項9】
前記イソシアネートプレポリマー成分(A)を前記イソシアネート反応性成分(B)と70~200のイソシアネート指数で混合することによって、請求項1~8のいずれか一項に記載の二成分ポリウレタンフォーム接着剤を調製するための、プロセス。
【請求項10】
少なくとも1つの第1の基材層および1つの第2の基材層を含む、物品であって、請求項1~8のいずれか一項に記載の二成分ポリウレタンフォーム接着剤層または請求項9に従って得られた二成分ポリウレタンフォーム接着剤層が、前記物品の前記第1の基材層と前記第2の基材層との間に存在し、それらの間に接着剤結合を形成する、物品。
【請求項11】
前記第1の基材層および前記第2の基材層のうちの少なくとも1つが、互いに独立して、木材、セラミック、鋼、紙、布、不織布、コンクリートおよびポリマー材料から選択される、請求項10に記載の物品。
【請求項12】
請求項10または11に記載の物品を製造するための方法であって、前記方法が、
(S1)前記二成分ポリウレタンフォーム接着剤を前記少なくとも1つの第1の基材層上に少なくとも部分的に塗布するステップと、
(S2)前記第2の基材層を前記少なくとも1つの第1の基材層上に適用し、前記二成分ポリウレタンフォーム接着剤を固化させて前記物品を得るステップと、を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、二成分ポリウレタンフォーム接着剤、それを調製するためのプロセスおよびそれから作製された物品に関する。
【背景技術】
【0002】
接着剤結合は不可欠な技術であり、それなしでは多くの製品を経済的に製造することはできなかった。接着剤結合の利点としては、これらに限定されないが、接合される部品が熱応力(例えば溶接のため)によって損傷されないこと、可能な異なる材料の接合、および結合表面に作用する力が全領域にわたって広く分散することなどが挙げられる。
【0003】
ポリウレタン(PU)フォーム接着剤は、基材を結合することにおいて知られている。遊離イソシアネート基を含有する、イソシアネートプレポリマーとしても知られているプレポリマーは、PU化学において主要な役割を果たす。プレポリマーは、過剰のイソシアネートと反応したポリオールである。プレポリマーに基づいたそのような接着剤の1つは、屋根構造体用途のためのUS7,622,187B2に記載されている。20psiで約200%および150%の伸び(%)を有する接着剤は、少なくとも3000g/モルの分子量を有するポリオールと、25重量%未満のイソシアネート含有量を有するプレポリマーとを反応させることによって得られた。
【0004】
別のUS5,872,203Aは、ポリマー屋根膜を屋根デッキの基材に一緒に接着することにおいて使用するためのPU接着剤組成物を記載している。第1の成分は、約33重量%のイソシアネート含有量を有するモノマーもしくはポリマーイソシアネート、または0.2重量%~10重量%の範囲のイソシアネート含有量を有するプレポリマーを含む。
【0005】
別のUS6,416,854B2は、モノリシック屋根表面膜用の噴霧可能な低層PUフォーム接着剤を記載している。シリコーン系コーティングと組み合わされた低層接着剤を用いて、1/4インチまで薄い膜の厚さが得られた。
【0006】
EP0609982A1は、新規のポリオール、および特殊なクラスのポリオールから軟質ポリウレタンフォームを調製するためのプロセスを記載している。別のUS6,130,268は、二成分ポリウレタン接着剤、および様々なタイプの建築材料を結合する方法を記載している。
【0007】
特定の用途、例えば、屋根用のフリースバック(fleeceback)の膜のPUフォーム接着剤は知られているが、多種多様な基材に塗布することができ、複数の機器構成、例えば、低圧(約100~200psi)ならびに高圧(約1000psi)を通じて得ることができるPUフォーム接着剤については開示されていない。既存の接着剤は、低圧または高圧のいずれかにて得ることができ、すなわち、プロセスの点で制限されており、2つのいずれも使用して得ることはできない。さらに、既存のPUフォーム接着剤は、これらに限定されないが、引張強度、伸び(%)、および引裂強度などの機械的特性を損なうことなく、高応力条件に耐えるのに必要な強靱性および耐久性を欠いている。
【0008】
したがって、今回特許請求される発明の目的は、普遍的に適用可能であり、すなわち、多種多様な基材に塗布可能であり、複数の機器構成を通じて得ることができ、許容可能な機械的特性を有する改善された強靱性および耐久性を有する、PUフォーム接着剤を提供することであった。
【発明の概要】
【0009】
驚くべきことに、上記の目的は、以下に記載されるような、かつ特許請求の範囲に反映されるような、本発明によって満たされることが見出された。
【0010】
したがって、一態様では、今回特許請求される発明は、二成分ポリウレタンフォーム接着剤に関し、二成分ポリウレタンフォーム接着剤が、
(A)イソシアネートプレポリマー成分であって、
(A1)1.9~3.5の平均官能基および10mgKOH/g~100mgKOH/gのヒドロキシル価を有する少なくとも1つの第1のポリエーテルポリオール、ならびに
(A2)少なくとも1つのポリマーイソシアネート、を混合することによって得られ、
イソシアネートプレポリマーが、15重量%~28重量%のイソシアネート含有量を有する、イソシアネートプレポリマー成分と、
(B)イソシアネート反応性成分であって、
(B1)イソシアネート反応性成分の総重量に基づいて、50重量%~90重量%の、1.9~3.5の平均官能基および10mgKOH/g~40mgKOH/gのヒドロキシル価を有する第2のポリエーテルポリオール、ならびに
(B2)イソシアネート反応性成分の総重量に基づいて、0.5重量%~30重量%の、1.9~8.0の平均官能基および40mgKOH/g~1000mgKOH/gのヒドロキシル価を有する第3のポリエーテルポリオールを含む、イソシアネート反応性成分と、を含む。
【0011】
別の態様では、今回特許請求される発明は、イソシアネートプレポリマー成分(A)をイソシアネート反応性成分(B)と70~200のイソシアネート指数で混合することによって、上記の二成分ポリウレタンフォーム接着剤を調製するためのプロセスに関する。
【0012】
さらに別の態様では、今回特許請求される発明は、少なくとも1つの第1の基材層および1つの第2の基材層を含む物品に関し、ここで、上記の二成分ポリウレタンフォーム接着剤層は、第1の基材層と第2の基材層との間に存在し、それらの間に接着剤結合を形成する。
【0013】
なおさらに別の態様では、今回特許請求される発明は、上記の物品を製造するための方法であって、該方法が、
(S1)二成分ポリウレタンフォーム接着剤を少なくとも1つの第1の基材層上に少なくとも部分的に塗布するステップと、
(S2)第2の基材層を少なくとも1つの第1の基材層上に適用し、二成分ポリウレタンフォーム接着剤を固化させて物品を得るステップと、を含む、方法に関する。
【発明を実施するための形態】
【0014】
本発明の本組成物および配合物を説明する前に、そのような組成物および配合物が、当然ながら変化し得るため、本発明は、説明された特定の組成物および配合物に限定されないことを理解されたい。また、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によってのみ限定されるため、本明細書で使用される用語は限定することを意図するものではないことも理解されたい。
【0015】
本明細書で使用される場合、「含む(comprising)」、「含む(comprises)」、および「構成される(comprised of)」という用語は、「含む(including)」、{含む(includes)」、または「containing(含有する)」、「contains(含有する)」と同義であり、包括的またはオープンエンドであり、追加の、列挙されていない部材、要素、または方法ステップを排除しない。本明細書で使用される場合、「含む(comprising)」、「含む(comprises)」、および「構成される(comprised of)」という用語は、「からなる(consisting of)」、「からなる(consists)」、および「(からなる(consists of)」という用語を含むことが理解されるであろう。
【0016】
さらに、説明および特許請求の範囲における「第1の」、「第2の」、「第3の」、または「a」、「b」、「c」、「d」などの用語および同様のものは、類似の要素間で区別するために使用され、必ずしも連続的または時系列の順序を説明するものではない。そのように使用される用語は、適切な状況下で互換性があり、本明細書に記載される発明の実施形態は、本明細書に記載または例示される以外の順序で実施可能であることを理解されたい。方法または使用または分析のステップに関連する、「第1の」、「第2の」、「第3の」、または「(A)」、「(B)」、および「(C)」、または「(a)」、「(b)」、「(c)」、「(d)」、「i」、「ii」などの用語の場合、ステップの間に時間または時間間隔の一貫性はなく、すなわち、ステップは同時に実施されるか、または本明細書の上記もしくは下記に記載されているように用途において特に指示されていない限り、そのようなステップの間には、秒、分、時間、日、週、月、またはさらには年の時間間隔があり得る。
【0017】
以下の節では、本発明の様々な態様が、より詳細に定義される。そのように定義された各側面は、反対のことが明確に示されない限り、任意の他の態様または複数の態様と組み合わせられてもよい。特に、好ましいまたは有利であるとして示された任意の特徴は、好ましいまたは有利であるとして示された任意の他の特徴または複数の特徴と組み合わせられてもよい。
【0018】
本明細書を通して「ある実施形態」または「一実施形態」への言及は、その実施形態に関連して説明された特定の特徴、構造または特性が、本発明の少なくとも1つの実施形態に含まれることを意味する。それゆえ、本明細書全体にわたる様々な場所での「ある実施形態」、または「一実施形態」という句の出現は、必ずしもすべて同じ実施形態を参照するとは限らないが、その可能性もある。さらに、1つ以上の実施形態において、本開示から当業者には明らかであるように、特定の特徴、構造、または特性は、任意の好適な方式で組み合わせられ得る。さらに、本明細書に記載されるいくつかの実施形態は、いくつかの特徴を含むが、他の実施形態に含まれる他の特徴は含まないにもかかわらず、異なる実施形態の特徴の組み合わせは、本発明の範囲内であることが意図され、当業者によって理解されるように異なる実施形態を形成する。例えば、添付の特許請求の範囲では、特許請求される実施形態のいずれかを、任意の組み合わせで使用することができる。
【0019】
さらに、仕様全体で定義されている範囲は、最終値も含み、すなわち、1~10の範囲は、1および10の両方が、範囲に含まれることを意味する。誤解を避けるために、出願人は、適用される法律に従って、任意の等価物の権利を有するものとする。
【0020】
本発明の一態様は、二成分PUフォーム接着剤に関する、実施形態1であり、二成分PUフォーム接着剤が、
(A)イソシアネートプレポリマー成分であって、
(A1)1.9~3.5の平均官能基および10mgKOH/g~100mgKOH/gのヒドロキシル価を有する少なくとも1つの第1のポリエーテルポリオール、ならびに
(A2)少なくとも1つのポリマーイソシアネート、を混合することによって得られ、
イソシアネートプレポリマーが、15重量%~28重量%のイソシアネート含有量を有する、イソシアネートプレポリマー成分と、
(B)イソシアネート反応性成分であって、
(B1)イソシアネート反応性成分の総重量に基づいて、50重量%~90重量%の、1.9~3.5の平均官能基および10mgKOH/g~40mgKOH/gのヒドロキシル価を有する第2のポリエーテルポリオール、ならびに
(B2)イソシアネート反応性成分の総重量に基づいて、0.5重量%~30重量%の、1.9~8.0の平均官能基および40mgKOH/g~1000mgKOH/gのヒドロキシル価を有する第3のポリエーテルポリオールを含む、イソシアネート反応性成分と、を含む。
【0021】
本文脈では、イソシアネートプレポリマー成分(A)は、代替的にA側成分とも称され得、一方、イソシアネート反応性成分(B)は、B側成分とも称され得る。
【0022】
イソシアネートプレポリマー成分
ある実施形態では、実施形態1のイソシアネートプレポリマー成分は、第1のポリエーテルポリオールと、ポリマーイソシアネートとを混合することによって得られる。イソシアネートプレポリマーは、15重量%~28重量%のイソシアネート含有量を有する。別の実施形態では、イソシアネート含有量は、20重量%~23重量%である。
【0023】
第1のポリエーテルポリオール
別の実施形態では、実施形態1の第1のポリエーテルポリオールは、1.9~3.5の平均官能基および10mgKOH/g~100mgKOH/gのヒドロキシル価を有する。さらに別の実施形態では、第1のポリエーテルポリオールは、2.0~3.5、または2.0~3.2の平均官能基を有する。なおさらに別の実施形態では、ヒドロキシル価は、15mgKOH/g~100mgKOH/g、または15mgKOH/g~90mgKOH/g、または20mgKOH/g~90mgKOH、または20mgKOH/g~80mgKOH/gである。さらに別の実施形態では、それは、20mgKOH/g~70mgKOH/g、または20mgKOH/g~60mgKOH/g、または20mgKOH/g~50mgKOH/g、または20mgKOH/g~40mgKOH/g、または20mgKOH/g~35mgKOH/g、または25mgKOH/g~35mgKOH/gである。
【0024】
別の実施形態では、実施形態1の第1のポリエーテルポリオールは、少なくとも1つのアルキレンオキシドでキャッピングされたポリエーテルポリオールを含む。好適なポリエーテルポリオールは、多官能性スターター分子にアルキレンオキシドを添加することによって形成される。アルキレンオキシドの添加は、通常、塩基として水酸化ナトリウムを用いてアルカリ性媒体中で行われる。そのような方法は、当業者に知られている。融点、粘度、および相溶性などの第1のポリエーテルポリオールの重要な特性は、様々なアルキレンオキシドの比率によって制御され得る。
【0025】
ある実施形態では、好適なスターター分子としては、アミン含有およびヒドロキシル含有スターター分子が挙げられる。好適なアミン含有スターター分子としては、例えば、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ブチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、フェニレンジアミン、トルエンジアミン、ジアミノジフェニルメタンおよびそれらの異性体などの脂肪族および芳香族ジアミンが挙げられる。
【0026】
他の好適なスターター分子には、アルカノールアミン、例えば、エタノールアミン、N-メチルエタノールアミンおよびN-エチルエタノールアミン、ジアルカノールアミン、例えば、ジエタノールアミン、N-メチルジエタノールアミンおよびN-エチルジエタノールアミン、ならびにトリアルカノールアミン、例えば、トリエタノールアミン、およびアンモニアがさらに含まれる。
【0027】
ヒドロキシル含有スターター分子は、糖、糖アルコール、例えば、グルコース、マンニトール、スクロース、ペンタエリスリトール、ソルビトール、多価フェノール、レゾール、例えば、フェノールおよびホルムアルデヒドから形成されるオリゴマー縮合生成物、トリメチロールプロパン、グリセロール、エチレングリコール、プロピレングリコールなどのグリコール、およびポリエチレングリコールおよびポリプロピレングリコールなどのそれらの縮合生成物、例えば、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ならびに水またはそれらの組み合わせから選択される。
【0028】
ある実施形態では、ヒドロキシル含有スターター分子は、スクロース、ソルビトール、グリセロール、ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパンおよびそれらの混合物などの糖および糖アルコールから選択される。別の実施形態では、ヒドロキシル含有スターター分子は、スクロース、グリセロール、ペンタエリスリトールおよびトリメチロールプロパンから選択される。
【0029】
さらに別の実施形態では、ヒドロキシル含有スターター分子は、グリセロールおよび/またはプロピレングリコールを含む。
【0030】
好適なアルキレンオキシドは、2~4個の炭素原子、例えば、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、テトラヒドロフラン、1,2-ブチレンオキシド、2,3-ブチレンオキシドおよびスチレンオキシドを有する。アルキレンオキシドは、単独で、連続して交互に、または混合物として使用することができる。ある実施形態では、アルキレンオキシドは、プロピレンオキシドおよび/またはエチレンオキシドである。
【0031】
ある実施形態では、少なくとも1つのアルキレンオキシドでキャッピングされたポリエーテルポリオールは、ポリエーテルポリオールの総重量に基づいて、25.0重量%未満のアルキレンオキシド含有量を有する。別の実施形態では、アルキレンオキシド含有量は、5.0重量%~25.0重量%、または10.0重量%~25.0重量%である。
【0032】
別の実施形態では、実施形態1の第1のポリエーテルポリオールは、プロピレンオキシドおよびエチレンオキシドのエンドキャッピングを有するスターター分子としてのグリセロールを含み、エチレンオキシド含有量が12.0重量%~15.0重量%であり、3.0の平均官能基および26mgKOH/g~30mgKOH/gのヒドロキシル価を有する。
【0033】
さらに別の実施形態では、実施形態1の第1のポリエーテルポリオールは、プロピレンオキシドおよびエチレンオキシドのエンドキャッピングを有するスターター分子としてのプロピレングリコールを含み、エチレンオキシド含有量が18.0重量%~23.0重量%であり、2.0の平均官能基および28mgKOH/g~30mgKOH/gのヒドロキシル価を有する。
【0034】
別の実施形態では、第1のポリエーテルポリオールの混合物はまた、実施形態1のイソシアネートプレポリマーを得るために使用され得る。
【0035】
なおさらに別の実施形態では、実施形態1のイソシアネートプレポリマー成分は、第1のポリエーテルポリオールに加えて他のポリエーテルポリオールからなる。好適な他のポリエーテルポリオールとしては、これらに限定されないが、本明細書に記載されるような第2のポリエーテルポリオールおよび第3のポリエーテルポリオールなどが挙げられる。
【0036】
ポリマーイソシアネート
既存の二成分PUフォーム接着剤とは異なり、本発明は、実施形態1のイソシアネートプレポリマー成分を得るためにポリマーイソシアネートを使用する。「ポリマー」という用語は、互いに独立して、異なるオリゴマーおよび同族体を含むイソシアネートのポリマーグレードを指す。
【0037】
ある実施形態では、実施形態1のポリマーイソシアネートは、2.5~4.0のイソシアネート官能基を有する。別の実施形態では、それは、2.5~4.0、または2.5~3.5、または2.5~3.0である。
【0038】
別の実施形態では、実施形態1のポリマーイソシアネートは、ポリマー芳香族イソシアネートを含む。好適な芳香族イソシアネートとしては、トルエンジイソシアネート、メチレンジフェニルジイソシアネート、m-フェニレンジイソシアネート、1,5-ナフタレンジイソシアネート;4-クロロ-1;3-フェニレンジイソシアネート;2,4,6-トルイレントリイソシアネート、1,3-ジイソプロピルフェニレン-2,4-ジイソシアネート;1-メチル-3,5-ジエチルフェニレン-2,4-ジイソシアネート;1,3,5-トリエチルフェニレン-2,4-ジイソシアネート;1,3,5-トリイソプロプリ-フェニレン-2,4-ジイソシアネート;3,3′-ジエチル-ビスフェニル-4,4′-ジイソシアネート;3,5,3′,5′-テトラエチル-ジフェニルメタン-4,4′-ジイソシアネート;3,5,3′,5′-テトライソプロピルジフェニルメタン-4,4′-ジイソシアネート;1-エチル-4-エトキシ-フェニル-2,5-ジイソシアネート;1,3,5-トリエチルベンゼン-2,4,6-トリイソシアネート;1-エチル-3,5-ジイソプロピルベンゼン-2,4,6-トリイソシアネート、トリジンジイソシアネート、および1,3,5-トリイソプロピルベンゼン-2,4,6-トリイソシアネートから選択される芳香族イソシアネートのポリマーグレードが挙げられる。ここで、実施形態1のポリマーイソシアネートは、上記に掲載されたイソシアネートによって制限されず、ここで明示的に示されていない他の異性体をさらに含むことが理解されるべきである。例えば、メチレンジフェニルジイソシアネートは、異性体が本質的に含まれていることを意味する。さらに、上記に掲載されたようなポリマーイソシアネートの混合物も使用することができる。
【0039】
さらに別の実施形態では、実施形態1のポリマーイソシアネートは、トルエンジイソシアネート、メチレンジフェニルジイソシアネート、m-フェニレンジイソシアネート、1,5-ナフタレンジイソシアネート;4-クロロ-1;3-フェニレンジイソシアネート;2,4,6-トルイレントリイソシアネート、1,3-ジイソプロピルフェニレン-2,4-ジイソシアネート;1-メチル-3,5-ジエチルフェニレン-2,4-ジイソシアネート;1,3,5-トリエチルフェニレン-2,4-ジイソシアネート;1,3,5-トリイソプロプリ-フェニレン-2,4-ジイソシアネート;3,3′-ジエチル-ビスフェニル-4,4′-ジイソシアネート;3,5,3′,5′-テトラエチル-ジフェニルメタン-4,4′-ジイソシアネート;3,5,3′,5′-テトライソプロピルジフェニルメタン-4,4′-ジイソシアネート、および1-エチル-4-エトキシ-フェニル-2,5-ジイソシアネートのポリマーグレードから選択される。
【0040】
さらなる実施形態では、実施形態1のポリマーイソシアネートは、トルエンジイソシアネート、メチレンジフェニルジイソシアネート、m-フェニレンジイソシアネート、1,5-ナフタレンジイソシアネート;4-クロロ-1;3-フェニレンジイソシアネート;2,4,6-トルイレントリイソシアネート、1,3-ジイソプロピルフェニレン-2,4-ジイソシアネート;1-メチル-3,5-ジエチルフェニレン-2,4-ジイソシアネート、および1,3,5-トリエチルフェニレン-2,4-ジイソシアネートのポリマーグレードから選択される。
【0041】
なおさらなる実施形態では、実施形態1のポリマーイソシアネートは、ポリマーメチレンジフェニルジイソシアネート(MDI)を含む。MDIは、3つの異なる異性体形態、すなわち、2,2’-MDI、2,4’-MDI、および4,4’-MDIにおいて利用できる。ポリマーMDIは、オリゴマーの特定とMDI異性体を含む。したがって、ポリマーMDIは、単一のMDI異性体、または2つもしくは3つのMDI異性体の異性体混合物を含有し、残部はオリゴマー種であり得る。異性体の比率ならびにオリゴマー種の量は、ポリマーMDIにおいて広範囲に変動し得る。例えば、ポリマーMDIは、典型的には、2,2’-MDI、2,4’-MDIおよび/または4,4’-MDIの混合物を含む30重量%~80重量%のMDI異性体を含み、残部はオリゴマー種であり得る。
【0042】
さらに、実施形態1のポリマーイソシアネートはまた、ウレタン、アロファネート、尿素、ビウレット、カルボジイミド、ウレトニミン、イソシアヌレートおよび/またはオキサゾリドン残基の導入によって既知の方法で変性されたイソシアネートを含む。これらの変性イソシアネートは当技術分野でよく知られており、当業者に知られている反応によって調製される。例えば、ウレトニミン-カルボジイミド変性ポリマーイソシアネートは、イソシアネートをカルボジイミドに変換するよく知られたカルボジイミド促進触媒を50℃~250℃の範囲の温度で用い、その後、室温で未変換のイソシアネートとさらに反応を進行させ、ウレトニミン変性イソシアネートを形成することによって得ることができる。
【0043】
ある実施形態では、実施形態1のイソシアネートプレポリマーは、(A1)プロピレンオキシドおよびエチレンオキシドのエンドキャッピングを有するスターター分子としてのグリセロールを含み、エチレンオキシド含有量が12.0重量%~15.0重量%であり、3.0の平均官能基および26mgKOH/g~30mgKOH/gのヒドロキシル価を有する、第1のポリエーテルポリオールと、(A2)主に4,4’-MDIに基づき、かつ高官能性のオリゴマーおよび異性体を含有し、2.5~3.1のイソシアネート官能基を有する、ポリマーMDIと、を混合することによって得られる。20重量%~23重量%のイソシアネート含有量を有する該イソシアネートプレポリマー。
【0044】
別の実施形態では、実施形態1のイソシアネートプレポリマーは、イソシアネートプレポリマーの形成中または形成後に添加し得る好適な構成成分をさらに含む。別の言い方をすれば、イソシアネートプレポリマーを得るための混合物は、第1のポリエーテルポリオールおよびポリマーイソシアネートに加えて、本明細書に記載されるような界面活性剤および/または添加剤を含み得る。さらなる実施形態では、実施形態1のイソシアネートプレポリマーは、任意選択的に、界面活性剤および/または難燃剤などの添加剤の存在下で、第1のポリエーテルポリオールと、ポリマーイソシアネートとを混合することによって得られる。これらの構成成分の好適な量は、当業者によく知られており、例えば、それらは、本明細書に記載されるようなイソシアネート反応性成分中のそれらの量と同様の量で存在し得る。
【0045】
イソシアネート反応性成分
一実施形態では、実施形態1のイソシアネート反応性成分は、(B1)イソシアネート反応性成分の総重量に基づいて、50重量%~90重量%の、1.9~3.5の平均官能基および10mgKOH/g~40mgKOH/gのヒドロキシル価を有する第2のポリエーテルポリオール;(B2)イソシアネート反応性成分の総重量に基づいて、0.5重量%~30重量%の、1.9~8.0の平均官能基および40mgKOH/g~1000mgKOH/gのヒドロキシル価を有する第3のポリエーテルポリオール;ならびに架橋剤、界面活性剤および触媒から選択される少なくとも1つの混合物を含む。別の実施形態では、実施形態1のイソシアネート反応性成分は、第2のポリエーテルポリオール、第3のポリエーテルポリオール、架橋剤、界面活性剤および触媒から選択される少なくとも1つ、ならびに任意選択的に、添加剤の混合物を含む。
【0046】
第2のポリエーテルポリオール
ある実施形態では、実施形態1の第2のポリエーテルポリオールは、第1のポリエーテルポリオールと同じである。別の実施形態では、第2のポリエーテルポリオールは、第1のポリエーテルポリオールとは異なり得る。
【0047】
好適な第2のポリエーテルポリオールは、それらの混合物を含めて、本明細書に記載されるような第1のポリエーテルポリオールから選択し得る。一実施形態では、実施形態1の第2のポリエーテルポリオールは、2.0~3.5、または2.0~3.2、または2.2~3.2、または2.5~3.2、または2.8~3.2の平均官能基を有する。別の実施形態では、ヒドロキシル価は、15mgKOH/g~40mgKOH/g、または15mgKOH/g~35mgKOH/g、または20mgKOH/g~35mgKOH/g、または20mgKOH/g~32mgKOH/gである。さらに別の実施形態では、それは、25mgKOH/g~32mgKOH/gである。
【0048】
別の実施形態では、実施形態1の第2のポリエーテルポリオールは、プロピレンオキシドおよびエチレンオキシドのエンドキャッピングを有するスターター分子としてのグリセロールを含み、エチレンオキシド含有量が12.0重量%~15.0重量%であり、3.0の平均官能基および26mgKOH/g~30mgKOH/gのヒドロキシル価を有する。
【0049】
ある実施形態では、実施形態1の第2のポリエーテルポリオールは、55重量%~90重量%、または55重量%~85重量%、または60重量%~85重量%、または60重量%~80重量%の量で存在する。さらに別の実施形態では、それは、62重量%~80重量%、または62重量%~76重量%で存在する。
【0050】
第3のポリエーテルポリオール
実施形態1の好適な第3のポリエーテルポリオールは、1.9~8.0の平均官能基および40mgKOH/g~1000mgKOH/gのヒドロキシル価を有する従来のポリエーテルポリオールを含む。ある実施形態では、平均官能基は、1.9~7.5、または1.9~6.0、または1.9~5.5、または1.9~5.0である。別の実施形態では、平均官能基は、1.9~4.5、または2.0~4.5である。第3のポリエーテルポリオールのヒドロキシル価は、45mgKOH/g~1000mgKOH/g、または45mgKOH/g~950mgKOH/g、または50mgKOH/g~950mgKOH/g、または50mgKOH/g~900mgKOH/g、または50mgKOH/g~850mgKOH/gである。
【0051】
好適な第3のポリエーテルポリオールは、既知の方法、例えば、アルカリ金属水酸化物、例えば、水酸化ナトリウムもしくは水酸化カリウム、またはアルカリ金属アルコキシド、例えば、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、カリウムエトキシドもしくはカリウムイソプロポキシドを触媒として用い、かつ少なくとも1つのアミン含有スターター分子を添加することによって、アニオン重合するか、あるいは、ルイス酸、例えば五塩化アンチモン、フッ化ホウ素エーテラートなど、またはフラー土を触媒として用い、アルキレン部分に2~4個の炭素原子を有する1つ以上のアルキレンオキシドにより、カチオン重合することによって得ることができる。
【0052】
スターター分子は一般に、それらの平均官能基が2.0~8.0、または3.0~8.0になるように選択される。任意選択的に、好適なスターター分子の混合物を使用する。
【0053】
第3のポリエーテルポリオールのためのスターター分子は、アミン含有およびヒドロキシル含有スターター分子を含む。好適なアミン含有スターター分子としては、例えば、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ブチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、フェニレンジアミン、トルエンジアミン、ジアミノジフェニルメタンおよびそれらの異性体などの脂肪族および芳香族ジアミンが挙げられる。
【0054】
他の好適なスターター分子には、アルカノールアミン、例えば、エタノールアミン、N-メチルエタノールアミンおよびN-エチルエタノールアミン、ジアルカノールアミン、例えば、ジエタノールアミン、N-メチルジエタノールアミンおよびN-エチルジエタノールアミン、ならびにトリアルカノールアミン、例えば、トリエタノールアミン、およびアンモニアがさらに含まれる。
【0055】
ある実施形態では、アミン含有スターター分子は、エチレンジアミン、フェニレンジアミン、トルエンジアミンおよびそれらの異性体から選択される。他の実施形態では、アミン含有スターター分子は、エチレンジアミンを含む。
【0056】
ヒドロキシル含有スターター分子は、糖、糖アルコール、例えば、グルコース、マンニトール、スクロース、ペンタエリスリトール、ソルビトール、多価フェノール、レゾール、例えば、フェノールおよびホルムアルデヒドから形成されるオリゴマー縮合生成物、トリメチロールプロパン、グリセロール、エチレングリコール、プロピレングリコールなどのグリコール、およびポリエチレングリコールおよびポリプロピレングリコールなどのそれらの縮合生成物、例えば、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ならびに水またはそれらの組み合わせから選択される。
【0057】
ある実施形態では、ヒドロキシル含有スターター分子は、スクロース、ソルビトール、グリセロール、ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパンおよびそれらの混合物などの糖および糖アルコールから選択される。別の実施形態では、ヒドロキシル含有スターター分子は、スクロース、グリセロール、ペンタエリスリトールおよびトリメチロールプロパンから選択される。
【0058】
2~4個の炭素原子を有する好適なアルキレンオキシドは、例えば、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、テトラヒドロフラン、1,2-ブチレンオキシド、2,3-ブチレンオキシドおよびスチレンオキシドである。アルキレンオキシドは、単独で、連続して交互に、または混合物として使用することができる。ある実施形態では、アルキレンオキシドは、プロピレンオキシドおよび/またはエチレンオキシドである。他の実施形態では、アルキレンオキシドは、50重量%を超えるプロピレンオキシドを含むエチレンオキシドおよびプロピレンオキシドの混合物である。
【0059】
ある実施形態では、実施形態1の第3のポリエーテルポリオールは、4.0の平均官能基および800mgKOH/gのヒドロキシル価を有するエチレンジアミンに基づいている。
【0060】
さらに別の実施形態では、実施形態1の第3のポリエーテルポリオールは、スターター分子としてのプロピレングリコールおよびプロピレンオキシドを含み、2.0の平均官能基および53mgKOH/g~58mgKOH/gのヒドロキシル価を有する。
【0061】
別の実施形態では、第3のポリエーテルポリオールの混合物はまた、実施形態1のイソシアネート反応性成分に使用され得る。
【0062】
なおさらに別の実施形態では、実施形態1の第3のポリエーテルポリオールはまた、当業者に知られている他のポリエーテルポリオールを含む。
実施形態1の第3のポリエーテルポリオールは、イソシアネート反応性成分の総重量に基づいて、0.5重量%~26重量%の量で存在する。
【0063】
架橋剤
ある実施形態では、実施形態1のイソシアネート反応性成分は、架橋剤を含む。好適な架橋剤は、少なくとも2つのイソシアネート反応性基を含有し、かつ100g/モル~150g/モルの分子量を有する化合物である。別の実施形態では、架橋剤は、100g/モル~125g/モルの分子量を有する。
【0064】
別の実施形態では、実施形態1のイソシアネート反応性成分中の架橋剤は、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、およびペンタエリスリトールから選択される。さらに別の実施形態では、架橋剤は、ジエチレングリコールまたはジプロピレングリコールを含む。
【0065】
一実施形態では、架橋剤は、イソシアネート反応性成分(B)の総重量に基づいて、0.5重量%~10.0重量%の量で、実施形態1のイソシアネート反応性成分中に存在する。別の実施形態では、それは、0.5重量%~9.0重量%、または0.5重量%~8.0重量%、または0.5重量%~7.0重量%で存在する。さらに別の実施形態では、それは、0.5重量%~6.0重量%、または0.5重量%~5.0重量%の間で存在する。
【0066】
界面活性剤
様々な界面活性剤が当技術分野で知られており、本発明において使用され得る。界面活性剤の1つのタイプは、シリコーン系界面活性剤である。本発明のためのシリコーン系界面活性剤は、加水分解性ポリエーテル-ポリシロキサンブロックコポリマー、非加水分解性ポリエーテル-ポリシロキサンブロックコポリマー、シアノアルキルポリシロキサン、ポリエーテルシロキサン、ポリジメチルシロキサン、およびポリエーテル変性ジメチルポリシロキサンから選択される。ある実施形態では、実施形態1のイソシアネート反応性成分中の界面活性剤は、ポリエーテルポリシロキサンおよび/またはポリエーテルシロキサンを含む。
【0067】
別の実施形態では、ポリエーテルポリシロキサンは、一般式(I)
【0068】
【化1】
のポリエーテルポリシロキサンであり、式中、
R
1、R
2、R
3およびR
4は、互いに独立して、アルキル、アルケニル、シクロアルキル、アリール、ヘテロアリール、アルキルアルコキシ、R
9-C(=O)-、R
10-NH-C(=O)-、R
11Si(R
12)(R
13)-、R
14-O-(-R
15-O-)
j-(C
nH
2n-)
k-から選択され、
R
9、R
10、R
11、R
12、およびR
13は、互いに独立して、アルキル、アルケニル、シクロアルキル、アリール、ヘテロアリール、アルキルアルコキシから選択され、
R
14およびR
15は、互いに独立して、二価のアルキレン、シクロアルキレン、アルケニル、アリールから選択され、
nは1~10の整数であり、
jおよびkは、互いに独立して、0~10の整数であり、
xおよびyは、互いに独立して、1~10000の整数である。
【0069】
本明細書における「アルキル」という用語は、一般式CpH2p+1によって示される直鎖または分岐鎖アルキル飽和炭化水素ラジカルを含む非環式飽和脂肪族基を指し、式中、pは、1、2、3、4などの炭素原子の数を示す。
【0070】
ある実施形態では、アルキルは、非置換の、直鎖または分岐鎖のC1-C30アルキル基を指す。非置換の直鎖C1-C30アルキルは、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ヘキサデシル、ヘプタデシル、オクタデシル、ノナデシル、エイコシル、ヘンイコシル、ドコシル、トリコシル、テトラコシル、ペンタコシル、ヘキサコシル、ヘプタコシル、オクタコシル、ノンコシルおよびトリアコンチルから選択される。別の実施形態では、それは、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ヘキサデシル、ヘプタデシル、オクタデシル、ノナデシルおよびエイコシルから選択される。
【0071】
「アルケニル」という用語は、一般式CpH2p-1によって示される直鎖アルケニル不飽和炭化水素ラジカルを含む非置換の直鎖非環式不飽和脂肪族基を指し、式中、pは、1、2、3、4などの炭素原子の数を示す。
【0072】
ある実施形態では、アルケニルは、1-プロペニル、1-ブテニル、1-ペンテニル、1-ヘキセニル、2-ヘキセニル、1-ヘプテニル、2-ヘプテニル、1-オクテニル、2-オクテニル、1-ノネニル、2-ノネニル、1-デセニル、2-デセニル、1-ウンデセニル、2-ウンデセニル、1-ドデセニル、2-ドデセニル、1-トリデセニル、2-トリデセニル、1-テトラデセニル、2-テトラデセニル、1-ペンタデセニル、2-ペンタデセニル、1-ヘキサデセニル、2-ヘキサデセニル、1-ヘプタデセニル、2-ヘプタデセニル、1-オクタデセニル、2-オクタデセニル、1-ノナデセニル、2-ノナデセニル、1-エイコセニル、2-エイコセニル、2-ヘンイコセニル、2-ドコセニル、2-トリコセニル、2-テトラコセニル、2-ペンタコセニル、2-ヘキサコセニル、2-オクタコエニル、2-ノナコセニルおよび2-トリアコンテニルから選択される非置換の直鎖C2-C30アルケニルを指す。別の実施形態では、それは、1-プロペニル、1-ブテニル、1-ペンテニル、1-ヘキセニル、2-ヘキセニル、1-ヘプテニル、2-ヘプテニル、1-オクテニル、2-オクテニル、1-ノネニル、2-ノネニル、1-デセニル、2-デセニル、1-ウンデセニル、2-ウンデセニル、1-ドデセニル、2-ドデセニル、1-トリデセニル、2-トリデセニル、1-テトラデセニル、2-テトラデセニル、1-ペンタデセニル、2-ペンタデセニル、1-ヘキサデセニル、2-ヘキサデセニル、1-ヘプタデセニル、2-ヘプタデセニルおよび1-オクタデセニルから選択される。別の実施形態では、1-プロペニル、1-ブテニル、1-ペンテニル、1-ヘキセニル、2-ヘキセニル、1-ヘプテニル、2-ヘプテニル、1-オクテニル、2-オクテニル、1-ノネニル、2-ノネニル、1-デセニル、2-デセニル、1-ウンデセニル、2-ウンデセニル、1-ドデセニル、2-ドデセニル、1-トリデセニル、2-トリデセニル、1-テトラデセニル、2-テトラデセニル、1-ペンタデセニルおよび2-ペンタデセニルから選択される非置換の直鎖C2-C30アルケニル。さらに別の実施形態では、1-プロペニル、1-ブテニル、1-ペンテニル、1-ヘキセニル、2-ヘキセニル、1-ヘプテニルおよび2-ヘプテニルから選択される非置換の直鎖C2-C30アルケニル。
【0073】
「シクロアルキル」という用語は、単環式または二環式の3~10員の飽和脂環式ラジカルを有する非置換または分岐鎖のC3-C10シクロアルキルを指す。非置換または分岐鎖のC3-C10シクロアルキルは、単環式または二環式のC3-C10化合物である。非置換または分岐鎖のC3-C10単環式および二環式シクロアルキルの代表的な例は、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、ビシクロ[2.2.1]ヘプチルおよびビシクロ[3.1.1]ヘプチルから選択される。C3-C10単環式および二環式シクロアルキルは、上記に記載されるように、1つ以上の同じまたは異なるアルキル基でさらに分岐し得る。分岐鎖のC3-C10単環式および二環式シクロアルキルの代表的な例としては、メチルシクロヘキシル、ジメチルシクロヘキシルなどが挙げられるが、これらに限定されない。
【0074】
「アリール」という用語は、好ましくは6~14個の炭素原子を有する単環式、二環式または三環式の炭化水素環系を指し、少なくとも1つの炭素環は4p+2π電子系を有し、「p」は芳香環の数である。アリール部分は、非置換、一置換、または同一もしくは異なる多置換であってもよい。アリール部分の例としては、フェニル、1-ナフチル、2-ナフチルまたはアントラセニルが挙げられるが、これらに限定されない。
【0075】
「ヘテロアリール」という用語は、5、6、7、8、9、10、11、12、13または14個の炭素原子、もしくは5、6、9または10個の原子を有する芳香族単環式、二環式または三環式の炭化水素を指し、1~4個の炭素原子は、酸素、硫黄および窒素を含む同一または異なるヘテロ原子によって置き換えられる。ヘテロアリール部分は、独立して、酸素、硫黄および窒素から選択される1、2、3、4もしくは5、または1、2、または3個のヘテロ原子を含み得る。ヘテロアリール部分は、非置換または一置換、または同一もしくは異なる多置換であってもよい。好適なヘテロアリール部分の代表的な例は、フリル、ピリジル、オキサゾリル、チアゾリル、ピラゾリル、ピリミジニル、ピロリル、イソオキサゾリル、トリアゾリル、テトラゾリル、ピリダジニル、イソチアゾリル、ベンゾチアゾリル、ベンゾオキサゾリル、ベンズイミダゾリル、キノリニルおよびイソキノリニルから選択される。
【0076】
「アルキレン」という用語は、異なる部分を組み合わせる非環式飽和炭化水素鎖を指す。アルキレン基の代表的な例は、-CH2-CH2-、-CH2-CH(CH3)-、-CH2-CH(CH2CH3)-、-CH2-CH(n-C3H7)-、-CH2-CH(n-C4H9)-、-CH2-CH(n-C5H11)-、-CH2-CH(n-C6H13)-、-CH2-CH(n-C7H15)-、-CH2-CH(n-C8H17)-、-CH(CH3)-CH(CH3)-、-(CH2)3-、-(CH2)4-、-(CH2)5-、-(CH2)6-、-(CH2)8-、-(CH2)10-、-C(CH3)2-、-CH2-C(CH3)2-CH2-、および-CH2-[C(CH3)2]2-CH2-から選択される。ある実施形態では、C2-C10アルキレンは、-CH2-CH2-、CH2-CH(CH3)-、-CH2-CH(CH2CH3)-、-CH2-CH(n-C3H7)-、-CH2-CH(n-C4H9)-、-CH2-CH(n-C6H13)-、および-(CH2)4-のうち1つ以上から選択される。
【0077】
ある実施形態では、一般式(I)のポリエーテルポリシロキサンは、一般式(I)(a)
【化2】
のポリエーテルポリシロキサンであり、式中、
R
1、R
2、R
3およびR
4は、互いに独立して、アルキル、アルケニル、R
14-O-(-R
15-O-)
j-(C
nH
2n-)
k-から選択され、
R
14およびR
15は、互いに独立して、二価のアルキレン、シクロアルキレン、アルケニル、アリールから選択され、
nは1~10の整数であり、
jおよびkは、互いに独立して、0~10の整数であり、
zは1~10000の整数である。
【0078】
ある実施形態では、R2およびR3は、互いに独立して、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニルおよびデシルから選択されるアルキルである。別の実施形態では、それは、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチルおよびヘキシルから選択される。さらに別の実施形態では、R2およびR3は同一であり、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチルおよびヘキシルから選択される。さらに別の実施形態では、R2およびR3はメチルを含む。
【0079】
別の実施形態では、nは、一般式(I)(a)において、1~8、または1~6、もしくは1~4の整数である。
【0080】
別の実施形態では、xおよびyは、互いに独立して、一般式(I)(a)において、1~10000、または1~5000、または1~1000、または1~500、または10~500、もしくは10~250、もしくはさらに10~100の整数である。
【0081】
本文脈では、当業者によって理解されるように、xおよびyによって示される連結は、ブロックポリマー構造またはランダムポリマー構造を形成するように分配される。
【0082】
別の実施形態では、非イオン性界面活性剤は、一般式(II)
【化3】
で表されるポリエーテルシロキサンを含み、式中、
R
5、R
6、R
7およびR
8は、互いに独立して、アルキル、アルケニル、シクロアルキル、アリール、ヘテロアリール、アルキルアルコキシ、R
9-C(=O)-、R
10-NH-C(=O)-、R
11Si(R
12)(R
13)-、R
14-O-(-R
15-O-)
j-(C
nH
2n-)
k-から選択され、
R
9、R
10、R
11、R
12、およびR
13は、互いに独立して、アルキル、アルケニル、シクロアルキル、アリール、ヘテロアリール、アルキルアルコキシから選択され、
R
14およびR
15は、互いに独立して、二価のアルキレン、シクロアルキレン、アルケニル、アリールから選択され、
mは1~10の整数であり、
jおよびkは、互いに独立して、0~10の整数であり、
zは1~10000の整数である。
【0083】
ある実施形態では、ポリエーテルシロキサンは、一般式(II)(a)
【化4】
によって表され、式中、
R
5、R
6、R
7およびR
8は、互いに独立して、アルキル、アルケニル、R
14-O-(-R
15-O-)
j-(C
nH
2n-)
k-から選択され、
R
14およびR
15は、互いに独立して、二価のアルキレン、シクロアルキレン、アルケニル、アリールから選択され、
mは1~10の整数であり、
jおよびkは、互いに独立して、0~10の整数であり、
zは1~10000の整数である。
【0084】
本文脈において使用され得る他の界面活性剤としては、これらに限定されないが、脂肪酸の塩、硫酸エステルの塩、リン酸エステルの塩、およびスルホン酸塩などが挙げられる。
【0085】
ある実施形態では、界面活性剤は、イソシアネート反応性成分の総重量に基づいて、0.1重量%~10.0重量%の量で、実施形態1のイソシアネート反応性成分中に存在する。別の実施形態では、それは、0.1重量%~9.0重量%、または0.1重量%~8.0重量%、または0.1重量%~7.0重量%、または0.1重量%~6.0重量%、または0.1重量%~5.0重量%、または0.1重量%~4.0重量%で存在する。別の実施形態では、それは、0.1重量%~3.0重量%、または0.5重量%~3.0重量%、または0.5重量%~2.0重量%で存在する。
【0086】
別の実施形態では、界面活性剤はまた、実施形態1のイソシアネートプレポリマー成分中に存在し得る。存在する場合、界面活性剤の量は、イソシアネートプレポリマー成分の総重量に基づいて、0.1重量%~10.0重量%である。別の実施形態では、それは、0.1重量%~9.0重量%、または0.1重量%~8.0重量%、または0.1重量%~7.0重量%、または0.1重量%~6.0重量%、または0.1重量%~5.0重量%、または0.1重量%~4.0重量%で存在する。別の実施形態では、それは、0.1重量%~3.0重量%、または0.5重量%~3.0重量%、または0.5重量%~2.0重量%で存在する。
【0087】
触媒
ある実施形態では、実施形態1のイソシアネート反応性成分は、触媒を含む。別の実施形態では、触媒はアミン触媒を含む。アミン触媒は、三級アミン触媒である。
【0088】
実施形態1の好適な触媒は、トリメチルアミン、トリエチルアミン、ジメチルエタノールアミン、N-メチルモルホリン、N,N-ジメチルベンジルアミン、N,N-ジメチルエタノールアミン、N,N,N′,N′-テトラメチレ-1,4-ブタンジアミン、N,N-ジメチルピペラジン、ビス(ジメチルアミノエチル)エーテル、ビス(2-ジメチルアミノエチル)エーテル、モルホリン,4,4’-(オキシジ-2,l-エタンジイル)ビス、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、ジメチルシクロヘキシルアミン、N-アセチルN,N-ジメチルアミン、N-ココ-モルホリン、N,N-ジメチルアミノメチルN-メチルエタノールアミン、N,N,N’-トリメチル-N’-ヒドロキシエチルビス(アミノエチル)エーテル、N,N-ビス(3-ジメチル-アミノプロピル)N-イソプロパノールアミン、(N,N-ジメチル)アミノ-エトキシエタノール、N,N,N’,N’-テトラメチルヘキサンジアミン、l,8-ジアザビシクロ-5,4,0-ウンデセン-7、N,N-ジモルホリノジエチルエーテル、N-メチルイミダゾール、ジメチルアミノプロピルジプロパノールアミン、ビス(ジメチルアミノプロピル)アミノ-2-プロパノール、テトラメチルアミノビス(プロピルアミン)、(ジメチル(アミノエトキシエチル))((ジメチルアミン)エチル)エーテル、トリス(ジメチルアミノプロピル)アミン、ジシクロヘキシルメチルアミン、ビス(N,N-ジメチル-3-アミノプロピル)アミン、および1,2-エチレンピペリジン、およびメチル-ヒドロキシエチルピペラジン、1,4-ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン-2-メタノールおよびN-(3-ジメチルアミノプロピル)-N,N-ジイソプロパノールアミンから選択され得る。
【0089】
別の実施形態では、触媒は、トリメチルアミン、トリエチルアミン、ジメチルエタノールアミン、N-メチルモルホリン、N,N-ジメチルベンジルアミン、N,N-ジメチルエタノールアミン、N,N,N′,N′-テトラメチレ-1,4-ブタンジアミン、N,N-ジメチルピペラジン、ビス(ジメチルアミノエチル)エーテル、ビス(2-ジメチルアミノエチル)エーテル、モルホリン,4,4’-(オキシジ-2,l-エタンジイル)ビス、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、ジメチルシクロヘキシルアミン、N-アセチルN,N-ジメチルアミン、N-ココ-モルホリン、N,N-ジメチルアミノメチルN-メチルエタノールアミン、N,N,N’-トリメチル-N’-ヒドロキシエチルビス(アミノエチル)エーテル、N,N-ビス(3-ジメチル-アミノプロピル)N-イソプロパノールアミン、(N,N-ジメチル)アミノ-エトキシエタノール、N,N,N’,N’-テトラメチルヘキサンジアミン、l,8-ジアザビシクロ-5,4,0-ウンデセン-7、N,N-ジモルホリノジエチルエーテル、N-メチルイミダゾール、ジメチルアミノプロピルジプロパノールアミン、ビス(ジメチルアミノプロピル)アミノ-2-プロパノール、テトラメチルアミノビス(プロピルアミン)、および(ジメチル(アミノエトキシエチル))((ジメチルアミン)エチル)エーテルから選択される。
【0090】
さらに別の実施形態では、触媒は、トリメチルアミン、トリエチルアミン、ジメチルエタノールアミン、N-メチルモルホリン、N,N-ジメチルベンジルアミン、N,N-ジメチルエタノールアミン、N,N,N′,N′-テトラメチレ-1,4-ブタンジアミン、N,N-ジメチルピペラジン、ビス(ジメチルアミノエチル)エーテル、ビス(2-ジメチルアミノエチル)エーテル、モルホリン,4,4’-(オキシジ-2,l-エタンジイル)ビス、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、ジメチルシクロヘキシルアミン、N-アセチルN,N-ジメチルアミン、N-ココ-モルホリン、N,N-ジメチルアミノメチルN-メチルエタノールアミン、N,N,N’-トリメチル-N’-ヒドロキシエチルビス(アミノエチル)エーテル、N,N-ビス(3-ジメチル-アミノプロピル)N-イソプロパノールアミン、および(Ν,Ν-ジメチル)アミノ-エトキシエタノールから選択される。
【0091】
なおさらに別の実施形態では、触媒は、トリメチルアミン、トリエチルアミン、ジメチルエタノールアミン、N-メチルモルホリン、N,N-ジメチルベンジルアミン、N,N-ジメチルエタノールアミン、N,N,N′,N′-テトラメチレ-1,4-ブタンジアミン、N,N-ジメチルピペラジン、ビス(ジメチルアミノエチル)エーテル、ビス(2-ジメチルアミノエチル)エーテル、モルホリン,4,4’-(オキシジ-2,l-エタンジイル)ビス、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、およびジメチルシクロヘキシルアミンから選択される。
【0092】
別の実施形態において、触媒は、N,N,N′,N′-テトラメチレ-1,4-ブタンジアミン、N,N-ジメチルピペラジン、ビス(ジメチルアミノエチル)エーテル、ビス(2-ジメチルアミノエチル)エーテル、モルホリン,4,4’-(オキシジ-2,l-エタンジイル)ビス、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、およびジメチルシクロヘキシルアミンから選択される。
【0093】
さらなる実施形態では、実施形態1の触媒は、トリエチレンジアミンを含む。
【0094】
触媒の好適な量は、当業者に良く知られている。しかし、ある実施形態では、実施形態1の触媒は、イソシアネート反応性成分の総重量に基づいて、0.01重量%~5.0重量%の量で存在する。別の実施形態では、それは、0.01重量%~5.0重量%、または0.01重量%~4.5重量%、または0.05重量%~4.5重量%で存在する。なおさらに別の実施形態では、それは、0.05重量%~4.0重量%、または0.1重量%~4.0重量%、または0.1重量%~3.5重量%で存在する。さらに別の実施形態では、それは、0.3重量%~3.5重量%、または0.3重量%~3.0重量%、または0.5重量%~3.0重量%で存在する。別の実施形態では、それは、0.5重量%~2.5重量%、または0.5重量%~2.0重量%で存在する。
【0095】
添加剤
ある実施形態では、実施形態1のイソシアネート反応性成分は、少なくとも1つの添加剤をさらに含む。好適な添加剤は、水捕捉剤、発泡剤、気泡開放剤、難燃剤、染料、顔料、IR吸収材料、安定剤、可塑剤、帯電防止剤、静真菌剤、静菌剤、加水分解制御剤、硬化剤、酸化防止剤、アルキレンカーボネート、カーボンアミドおよびピロリドンから選択され得る。本明細書で使用される添加剤は、二成分ポリウレタン接着剤を製造するためにポリウレタン化学分野において知られており、使用されている。
【0096】
ある実施形態では、少なくとも1つの添加剤は、イソシアネート反応性成分の総重量に基づいて、0.1重量%~20.0重量%の量で、実施形態1のイソシアネート反応性成分中に存在する。
【0097】
別の実施形態では、少なくとも1つの添加剤はまた、実施形態1のイソシアネートプレポリマー成分中に存在し得る。好適な添加剤は、プレポリマー成分と反応しない化合物、例えば、これらに限定されないが、水捕捉剤、発泡剤、および難燃剤を含む。存在する場合、添加剤の量は、イソシアネートプレポリマー成分の総重量に基づいて、0.1重量%~20.0重量%である。
【0098】
ある実施形態では、本明細書で記載されるような実施形態1の二成分PUフォーム接着剤は、低層PUフォーム接着剤である。低層PUフォーム接着剤は、ドローダウンまたは現場注入、ならびに噴霧用途に使用され得る。低層PUフォーム接着剤は、特にドローダウン用途ではエラストマーとして振る舞うことが多いため、発泡剤(水)は必須ではない。しかし、噴霧用途では、発泡剤として少量の水を添加してもよい。
【0099】
ある実施形態では、実施形態1の二成分PUフォーム接着剤は、水以外のいかなる発泡剤も含有しない。別の言い方をすれば、水を除いて、化学的または物理的な発泡剤は、A側および/またはB側のいずれにも導入されない。
【0100】
本明細書に記載されるような実施形態1の二成分PUフォーム接着剤は、普遍的に適用可能であり、すなわち、多種多様な基材に塗布可能であり、複数の機器構成を通じて得ることができ、許容可能な機械的特性を有する改善された強靱性および耐久性を有する。特に、二成分PUフォーム接着剤は、ASTM D-624に従って決定される許容可能な引裂強度、両方ともASTM D-638に従って決定される許容可能な引張強度および破断点伸びを有する。
【0101】
二成分PUフォーム接着剤を調製するためのプロセス
【0102】
本発明の別の態様は、イソシアネートプレポリマー成分(A)をイソシアネート反応性成分(B)と70~200のイソシアネート指数で混合することによって、実施形態1の二成分PUフォーム接着剤を調製するためのプロセスに関する、実施形態2である。
【0103】
ある実施形態では、実施形態2のイソシアネートプレポリマー成分(A)およびイソシアネート反応性成分(B)は、70~180の指数で混合される。別の実施形態では、指数は、80~180、または80~160である。さらに別の実施形態では、指数は、90~160、または90~150、または100~150である。なおさらに別の実施形態では、指数は、100~130、または105~130である。イソシアネート指数は、NCO基とイソシアネート反応性基のモル比を表す。100という指数は、1:1の比率に関連する。
【0104】
別の実施形態では、実施形態2は、
(S1)少なくとも1つの第1のポリエーテルポリオールと、少なくとも1つのポリマーイソシアネートとを、15重量%~28重量%のイソシアネート含有量で混合することによってイソシアネートプレポリマー成分を調製するサブステップと、
(S2)イソシアネート反応性成分をイソシアネートプレポリマー成分と混合して反応混合物を得るサブステップと、
(S3)少なくとも1つの基材層上に反応混合物を噴霧または注入し、それを硬化させるサブステップと、を含む。
【0105】
別の実施形態では、実施形態1の混合は、好適な混合装置を使用して実施することができる。本発明の目的のための好適な混合装置、例えば、混合ヘッドは、当業者に知られている。ある実施形態では、イソシアネートプレポリマー成分およびイソシアネート反応性成分は、別々の流れとして混合装置内に供給される。流れは混合装置内で混合され、こうして反応混合物が得られる。各流れは混合装置に別々に入ることが好ましいが、イソシアネートプレポリマー成分およびイソシアネート反応性成分は、好適な混合手段、例えば、静的ミキサーまたは動的ミキサーによって十分に混合されることが可能である。さらに、混合は連続的または不連続的であり得る。
【0106】
別の実施形態では、本明細書に記載されるような実施形態2の混合は、当業者に知られている好適な手段によって、例えば、単にオンとオフを切り替えることによって、あるいは混合比率、温度および圧力などのパラメータを制御できるように流量計を備えたプロセス制御ソフトウェアによってさえも制御することができる。
【0107】
WO2019/089237A1に記載されているものなどの他の好適な技術もまた、実施形態2の二成分PUフォーム接着剤を得るために使用され得る。
【0108】
好適な混合温度は、当業者に良く知られている。しかし、ある実施形態では、実施形態2の混合は、30℃~120℃の温度で実施される。同様に、反応混合物の硬化は室温で実施される。「室温」とは、25℃の温度を指す。
【0109】
別の実施形態では、イソシアネートプレポリマー成分(A)およびイソシアネート反応性成分(B)は、実施形態2における1.0:4.0~4.0:1.0の混合比率(A):(B)で混合される。混合比率は、イソシアネートプレポリマー成分(A)とイソシアネート反応性成分(B)との間の重量比率として決定される。ある実施形態では、比率は、1.0:3.0~3.0:1.0である。別の実施形態では、それは、1.0:3.0である。
【0110】
ある実施形態では、混合比率(A):(B)は、体積で、1.0:4.0~4.0:1.0である。別の実施形態では、混合比率(A):(B)は、体積で、1.0:1.0である。
【0111】
本発明の実施形態1の二成分PUフォーム接着剤または実施形態2に従って得られた二成分PUフォーム接着剤は、複数の機器構成を通じて得ることができるので、混合は、0.1MPa~10MPaの範囲の圧力で実施することができる。したがって、二成分PUフォーム接着剤は、噴霧用途またはドローダウン用途に容易に使用でき、そのために好適な圧力範囲を選択できる。
【0112】
物品
本発明の別の態様は、少なくとも1つの第1の基材層および1つの第2の基材層を含む物品に関する、実施形態3であり、実施形態1の二成分PUフォーム接着剤または実施形態2に従って得られた二成分PUフォーム接着剤が、物品の第1の基材層と第2の基材層との間に存在し、それらの間に接着剤結合を形成する。
【0113】
ある実施形態では、第1の基材層および第2の基材層は、互いに独立して、木材、セラミック、鋼、紙、布、不織布、コンクリートおよびポリマー材料から選択される。二成分PUフォーム接着剤は、多種多様な用途に適用でき、複数の機器構成を使用して容易に得ることができ、目的の用途に基づいて基材層を選択できる。
【0114】
ある実施形態では、実施形態3の第1の基材層は、第2の基材層と同じである。別の実施形態では、実施形態3の第1の基材層および第2の基材層は、異なる。別の実施形態では、各第1の基材層および第2の基材層の複数の層もまた、本明細書に記載されるような二成分PUフォーム接着剤を使用して連結され得る。
【0115】
二成分PUフォーム接着剤を使用して得ることができる好適な物品としては、これに限定されないが、屋根構造体などが挙げられる。ある実施形態では、屋根構造体は、ボードツーボード(例えば、配向性ストランドボード(OSB)、石膏、合板、ファイバーボード、高密度ボード、ボードストック、ポリイソシアヌレート(PIR)、発泡ポリスチレン(EPS)、押し出されたポリスチレン(XPS)およびNeopore)、およびボードツーフリース改質膜(例えば、エチレンプロピレンジエンターポリマー(EPDM)、熱可塑性オレフィン(TPO)およびポリ塩化ビニル(PVC))から選択される。
【0116】
実施形態3の物品は、二成分PUフォーム接着剤を噴霧または注入することによって、設置の場所自体で得ることができる。例えば、物品は、二成分PUフォーム接着剤を基材層上に注ぐかまたは噴霧し、それを硬化させるのに十分な時間を与えることによって得ることができる。接着剤が硬化すると、得られる物品は耐久性があり強靱であり、悪条件に耐えることができる必要な強度を有する。
【0117】
物品を製造するための方法
本発明の別の態様は、実施形態3に記載されるような物品を製造するための方法に関する、実施形態4であり、該方法が、
(S1)二成分PUフォーム接着剤を少なくとも1つの第1の基材層上に少なくとも部分的に塗布するステップと、
(S2)第2の基材層を少なくとも1つの第1の基材層上に適用し、二成分ポリウレタンフォーム接着剤を固化させて物品を得るステップと、を含む。
【0118】
二成分PUフォーム接着剤を少なくとも1つの第1の基材層上に塗布するための好適な技術は、当業者によく知られている。例えば、ローラー、スキージ、ブラシ、ドクターブレード、エアナイフ、バイブレータ、重力、超音波、噴霧ノズル、または複数のディスペンシングノズルを使用して、二成分PUフォーム接着剤を実施形態4の少なくとも1つの第1の基材層上に塗布することができる。
【0119】
ある実施形態では、実施形態4の二成分PUフォーム接着剤は、第1の基材層上に少なくとも部分的に塗布される。別の実施形態では、実施形態4の少なくとも1つの第1の基材層は、二成分PUフォーム接着剤によって完全に覆われている。
【0120】
別の実施形態では、第2の基材層は、実施形態4の第1の基材層上に適用され、二成分PUフォーム接着剤が固化または硬化するのに十分な時間を提供される。ある実施形態では、接着剤の硬化は、室温にて1分間~15分間の範囲の固化時間によって生じる。「固化時間」とは、接着剤が最終的に硬化し基材を結合するのにかかる時間を指す。
【0121】
あるいは、実施形態4の第2の基材層はまた、少なくとも部分的に二成分PUフォーム接着剤によって覆われ、次いで第1の基材層上に適用されて物品を得ることができる。
【0122】
本発明は、以下の実施形態ならびに対応する従属関係参照およびリンクから得られる実施形態の組み合わせによってより詳細に例示される。
I.二成分ポリウレタンフォーム接着剤であって、
(A)イソシアネートプレポリマー成分であって、
(A1)1.9~3.5の平均官能基および10mgKOH/g~100mgKOH/gのヒドロキシル価を有する少なくとも1つの第1のポリエーテルポリオール、ならびに
(A2)少なくとも1つのポリマーイソシアネート、を混合することによって得られ、
イソシアネートプレポリマーが、15重量%~28重量%のイソシアネート含有量を有する、イソシアネートプレポリマー成分と、
(B)イソシアネート反応性成分であって、
(B1)イソシアネート反応性成分の総重量に基づいて、50重量%~90重量%の、1.9~3.5の平均官能基および10mgKOH/g~40mgKOH/gのヒドロキシル価を有する第2のポリエーテルポリオール、ならびに
(B2)イソシアネート反応性成分の総重量に基づいて、0.5重量%~30重量%の、1.9~8.0の平均官能基および40mgKOH/g~1000mgKOH/gのヒドロキシル価を有する第3のポリエーテルポリオールを含む、イソシアネート反応性成分と、を含む、二成分ポリウレタンフォーム接着剤。
【0123】
II.イソシアネートプレポリマーが、20重量%~23重量%のイソシアネート含有量を有する、実施形態Iに記載の二成分ポリウレタンフォーム接着剤。
【0124】
III.少なくとも1つの第1のポリエーテルポリオールが、少なくとも1つのアルキレンオキシドでキャッピングされたポリエーテルポリオールを含む、実施形態IまたはIIに記載の二成分ポリウレタンフォーム接着剤。
【0125】
IV.少なくとも1つのアルキレンオキシドでキャッピングされたポリエーテルポリオールが、アルキレンオキシドでキャッピングされたポリエーテルポリオールの総重量に基づいて、25.0重量%未満のアルキレンオキシド含有量を有する、実施形態IIIに記載の二成分ポリウレタンフォーム接着剤。
【0126】
V.アルキレンオキシド含有量が、5.0重量%~25.0重量%である、実施形態IIIまたはIVに記載の二成分ポリウレタンフォーム接着剤。
【0127】
VI.アルキレンオキシドが、プロピレンオキシドおよび/またはエチレンオキシドを含む、実施形態III~Vのいずれか1つに記載の二成分ポリウレタンフォーム接着剤。
【0128】
VII.ポリマーイソシアネートが、2.5~4.0のイソシアネート官能基を有する、実施形態I~VIのいずれか1つに記載の二成分ポリウレタンフォーム接着剤。
【0129】
VIII.ポリマーイソシアネートが、ポリマーメチレンジフェニルジイソシアネートを含む、実施形態I~VIIのいずれか1つに記載の二成分ポリウレタンフォーム接着剤。
【0130】
IX.第2のポリエーテルポリオールが、2.0~3.5の平均官能基および20mgKOH/g~40mgKOH/gのヒドロキシル価を有する、実施形態1~VIIIのいずれか1つに記載の二成分ポリウレタンフォーム接着剤。
【0131】
X.第2のポリエーテルポリオールが、イソシアネート反応性成分の総重量に基づいて、60重量%~80重量%の量で存在する、実施形態I~IXのいずれか1つに記載の二成分ポリウレタンフォーム接着剤。
【0132】
XI.第2のポリエーテルポリオールが、アルキレンオキシドでキャッピングされたポリエーテルポリオールの総重量に基づいて、25.0重量%未満のアルキレンオキシド含有量を有するアルキレンオキシドでキャッピングされたポリエーテルポリオールを含む、実施形態I~Xのいずれか1つに記載の二成分ポリウレタンフォーム接着剤。
【0133】
XII.アルキレンオキシド含有量が、5.0重量%~25.0重量%である、実施形態XIに記載の二成分ポリウレタンフォーム接着剤。
【0134】
XIII.アルキレンオキシドが、プロピレンオキシドまたはエチレンオキシドを含む、実施形態XIまたはXIIに記載の二成分ポリウレタンフォーム接着剤。
【0135】
XIV.第3のポリエーテルポリオールが、1.9~5.0の平均官能基および50mgKOH/g~900mgKOH/gのヒドロキシル価を有する、実施形態I~XIIIのいずれか1つに記載の二成分ポリウレタンフォーム接着剤。
【0136】
XV.イソシアネート反応性成分が、架橋剤、界面活性剤および触媒から選択される少なくとも1つをさらに含む、実施形態I~XIVのいずれか1つに記載の二成分ポリウレタンフォーム接着剤。
【0137】
XVI.架橋剤が、少なくとも2つのイソシアネート反応性基を含有し、かつ30g/モル~150g/モルの分子量を有する化合物を含む、実施形態XVに記載の二成分ポリウレタンフォーム接着剤。
【0138】
XVII.架橋剤が、少なくとも2つのイソシアネート反応性基を含有し、かつ100g/モル~150g/モルの分子量を有する化合物を含む、実施形態XVまたはXVIに記載の二成分ポリウレタンフォーム接着剤。
【0139】
XVIII.架橋剤が、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、およびペンタエリスリトールから選択される、実施形態XV~XVIIのいずれか1つに記載の二成分ポリウレタンフォーム接着剤。
【0140】
XIX.架橋剤が、イソシアネート反応性成分の総重量に基づいて、0.5重量%~10.0重量%の量で存在する、実施形態XV~XVIIIのいずれか1つに記載の二成分ポリウレタンフォーム接着剤。
【0141】
XX.架橋剤が、イソシアネート反応性成分の総重量に基づいて、0.5重量%~5.0重量%の量で存在する、実施形態XV~XIXのいずれか1つに記載の二成分ポリウレタンフォーム接着剤。
【0142】
XXI.界面活性剤が、ポリエーテルポリシロキサンおよび/またはポリエーテルシロキサンを含む、実施形態XV~XXのいずれか1つに記載の二成分ポリウレタンフォーム接着剤。
【0143】
XXII.界面活性剤が、イソシアネート反応性成分の総重量に基づいて、0.1重量%~10.0重量%の量で存在する、実施形態XV~XXIのいずれか1つに記載の二成分ポリウレタンフォーム接着剤。
【0144】
XXIII.界面活性剤が、イソシアネート反応性成分の総重量に基づいて、0.1重量%~5.0重量%の量で存在する、実施形態XV~XXIIのいずれか1つに記載の二成分ポリウレタンフォーム接着剤。
【0145】
XXIV.触媒が、アミン触媒を含む、実施形態XV~XXIIIのいずれか1つに記載の二成分ポリウレタンフォーム接着剤。
【0146】
XXV.アミン触媒が、三級アミン触媒である、実施形態XXIVに記載の二成分ポリウレタンフォーム接着剤。
【0147】
XXVI.触媒が、トリメチルアミン、トリエチルアミン、ジメチルエタノールアミン、N-メチルモルホリン、N,N-ジメチルベンジルアミン、N,N-ジメチルエタノールアミン、N,N,N′,N′-テトラメチレ-1,4-ブタンジアミン、N,N-ジメチルピペラジン、ビス(ジメチルアミノエチル)エーテル、ビス(2-ジメチルアミノエチル)エーテル、モルホリン,4,4’-(オキシジ-2,l-エタンジイル)ビス、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、ジメチルシクロヘキシルアミン、N-アセチルN,N-ジメチルアミン、N-ココ-モルホリン、N,N-ジメチルアミノメチルN-メチルエタノールアミン、N,N,N’-トリメチル-N’-ヒドロキシエチルビス(アミノエチル)エーテル、N,N-ビス(3-ジメチル-アミノプロピル)N-イソプロパノールアミン、(N,N-ジメチル)アミノ-エトキシエタノール、N,N,N’,N’-テトラメチルヘキサンジアミン、l,8-ジアザビシクロ-5,4,0-ウンデセン-7、N,N-ジモルホリノジエチルエーテル、N-メチルイミダゾール、ジメチルアミノプロピルジプロパノールアミン、ビス(ジメチルアミノプロピル)アミノ-2-プロパノール、テトラメチルアミノビス(プロピルアミン)、(ジメチル(アミノエトキシエチル))((ジメチルアミン)エチル)エーテル、トリス(ジメチルアミノプロピル)アミン、ジシクロヘキシルメチルアミン、ビス(N,N-ジメチル-3-アミノプロピル)アミン、および1,2-エチレンピペリジン、およびメチル-ヒドロキシエチルピペラジン、1,4-ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン-2-メタノールおよびN-(3-ジメチルアミノプロピル)-N,N-ジイソプロパノールアミンから選択される、実施形態XV~XXVのいずれか1つに記載の二成分ポリウレタンフォーム接着剤。
【0148】
XXVII.触媒が、イソシアネート反応性成分の総重量に基づいて、0.01重量%~5.0重量%の量で存在する、実施形態XV~XXVIのいずれか1つに記載の二成分ポリウレタンフォーム接着剤。
【0149】
XXVIII.イソシアネート反応性成分が、少なくとも1つの添加剤をさらに含む、実施形態I~XXVIIのいずれか1つに記載の二成分ポリウレタンフォーム接着剤。
【0150】
XXIX.少なくとも1つの添加剤が、水捕捉剤、発泡剤、気泡開放剤、難燃剤、染料、顔料、IR吸収材料、安定剤、可塑剤、帯電防止剤、静真菌剤、静菌剤、加水分解制御剤、硬化剤、酸化防止剤、アルキレンカーボネート、カーボンアミドおよびピロリドンから選択される、実施形態XXVIIIに記載の二成分ポリウレタンフォーム接着剤。
【0151】
XXX.少なくとも1つの添加剤が、イソシアネート反応性成分の総重量に基づいて、0.1重量%~20.0重量%の量で存在する、実施形態XXVIIIまたはXXIXに記載の二成分ポリウレタンフォーム接着剤。
【0152】
XXXI.イソシアネートプレポリマー成分(A)をイソシアネート反応性成分(B)と70~200のイソシアネート指数で混合することによって、実施形態I~XXXのいずれか1つに記載の二成分ポリウレタンフォーム接着剤を調製するための、プロセス。
【0153】
XXXII.混合が、0.1MPa~10MPaの範囲の圧力で実施される、実施形態XXXIに記載のプロセス。
【0154】
XXXIII.少なくとも1つの第1の基材層および1つの第2の基材層を含む、物品であって、実施形態I~XXXのいずれか1つに記載の二成分ポリウレタンフォーム接着剤層または実施形態XXXIもしくはXXXIIに従って得られた二成分ポリウレタンフォーム接着剤層が、物品の第1の基材層と第2の基材層との間に存在し、それらの間に接着剤結合を形成する、物品。
【0155】
XXXIV.第1の基材層および第2の基材層のうちの少なくとも1つが、互いに独立して、木材、セラミック、鋼、紙、布、不織布、コンクリートおよびポリマー材料から選択される、実施形態XXXIIIに記載の物品。
【0156】
XXXV.物品が、屋根構造体である、実施形態XXXIIIまたはXXXIVに記載の物品。
【0157】
XXXVI.実施形態XXXIII~XXXVのいずれか1つに記載の物品を製造するための方法であって、該方法が、
(S1)二成分ポリウレタンフォーム接着剤を少なくとも1つの第1の基材層上に少なくとも部分的に塗布するステップと、
(S2)第2の基材層を少なくとも1つの第1の基材層上に適用し、二成分ポリウレタンフォーム接着剤を固化させて物品を得るステップと、を含む、方法。
【0158】
XXXVII.ステップ(S2)において、二成分ポリウレタンフォーム接着剤が、1分間~15分間の固化時間を有する、実施形態XXXVIIに記載の方法。
【実施例】
【0159】
今回特許請求される発明は、以下のような非限定的な実施例によって例示される。
【表1】
【表2】
【0160】
イソシアネートプレポリマー成分の一般的な合成
前述の構成成分を使用して、プレポリマー成分を得た。構成成分を7ガロンの反応器内で混合し、60℃に加熱した。イソシアネートを最初に添加し、攪拌しながら第1のポリエーテルポリオールを添加した。ここで、温度を80℃未満に維持した。第1のポリエーテルポリオールを添加した後、反応器を、窒素雰囲気下で1時間45分間80℃に設定した。次に、得られたプレポリマーを40℃に冷却し、容器内に注いだ。使用した構成成分およびそれらの量(すべて重量%)の概要を表1に示す。
【表3】
【0161】
反応混合物の一般的な合成
前述のイソシアネートプレポリマー成分(A)を、120の指数でイソシアネート反応性成分(B)と混合した。反応混合物を、重量で1.0:3.0(A:B)の混合比率で得た。使用した構成成分およびそれらの量(すべて重量%)の概要を表2に示す。
【表4】
【0162】
噴霧塗布
前述の反応混合物、特にIE4およびIE5を、16インチ×16インチの寸法を有するポリエチレンボード上に噴霧した。硬化後に接着剤を容易に除去できることを確実にするため、ポリエチレンを使用した。噴霧を、付属のFusion噴霧ガンを備えるGraco E-30プロポーショナーを使用して完了した。機械の噴霧圧力は、54.4℃の反応混合物の温度とともに、6.89MPaに設定した。
【0163】
ドローダウン塗布
IE1、IE2、およびIE3を、KTQ-II Adjustable Film Applicatorを使用してポリエチレンシート上に塗布した。本発明の実施例のイソシアネートプレポリマー成分(A)およびイソシアネート反応性成分(B)を別々に計量し、高速で一緒に混合し、混合物をポリエチレンシート上に注いだ。混合物が完全に硬化され得る前に、KTQ-IIを使用してポリエチレン全体に材料を引き伸ばし、均一なサンプルを作製した。
【0164】
噴霧塗布およびドローダウン塗布の両方による接着剤を、それらの機械的特性について試験した。試験結果の要約を表3に示す。
【表5】
【0165】
上記で明らかなように、本発明の接着剤は、市販の非プレポリマーグレード(CE1)と比較して、許容可能な特性、特に引張強度、破断点伸びおよび引裂強度を有する。さらに、本発明の接着剤は、改善された強靱性を有し、多種多様な基材に使用するのに十分な耐久性があり、複数の機器構成を通じて、例えば噴霧または注入によって、容易に得ることができる。
【国際調査報告】