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▶ ヘンケル・アクチェンゲゼルシャフト・ウント・コムパニー・コマンディットゲゼルシャフト・アウフ・アクチェンの特許一覧
(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】2024-05-01
(54)【発明の名称】環境に優しい代替ポリウレタン接着剤
(51)【国際特許分類】
C09J 175/04 20060101AFI20240423BHJP
C09J 11/00 20060101ALI20240423BHJP
C09J 11/08 20060101ALI20240423BHJP
C08G 18/76 20060101ALI20240423BHJP
【ＦＩ】
C09J175/04
C09J11/00
C09J11/08
C08G18/76 057
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023569652
(86)(22)【出願日】2022-04-19
(85)【翻訳文提出日】2024-01-09
(86)【国際出願番号】 US2022025264
(87)【国際公開番号】W WO2022240551
(87)【国際公開日】2022-11-17
(31)【優先権主張番号】63/186,352
(32)【優先日】2021-05-10
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】391008825
【氏名又は名称】ヘンケル・アクチェンゲゼルシャフト・ウント・コムパニー・コマンディットゲゼルシャフト・アウフ・アクチェン
【氏名又は名称原語表記】Ｈｅｎｋｅｌ ＡＧ ＆ Ｃｏ． ＫＧａＡ
【住所又は居所原語表記】Ｈｅｎｋｅｌｓｔｒａｓｓｅ ６７，Ｄ－４０５８９ Ｄｕｅｓｓｅｌｄｏｒｆ，Ｇｅｒｍａｎｙ
(74)【代理人】
【識別番号】100106297
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 克博
(72)【発明者】
【氏名】パリアーディ、 メアリー イー．
(72)【発明者】
【氏名】チェン、 チー－ミン
【テーマコード（参考）】
4J034
4J040
【Ｆターム（参考）】
4J034CA03
4J034CA04
4J034CA05
4J034CA14
4J034CA15
4J034CA16
4J034CA32
4J034CB03
4J034CB04
4J034CC03
4J034CC05
4J034CC08
4J034CC09
4J034CC12
4J034CC22
4J034CC23
4J034CC26
4J034CC45
4J034CC52
4J034CC61
4J034CC62
4J034CC65
4J034CC67
4J034CD01
4J034CD04
4J034CD09
4J034DA01
4J034DA03
4J034DA05
4J034DB03
4J034DB05
4J034DC02
4J034DC07
4J034DC08
4J034DC35
4J034DC43
4J034DC50
4J034DF01
4J034DF02
4J034DF12
4J034DG02
4J034EA12
4J034EA18
4J034GA15
4J034GA33
4J034HA01
4J034HA02
4J034HA07
4J034HB05
4J034HB06
4J034HB08
4J034HC03
4J034HC12
4J034HC61
4J034HC64
4J034HC67
4J034HC71
4J034JA42
4J034RA08
4J040BA182
4J040EF051
4J040EF281
4J040EF301
4J040HB32
4J040JA13
4J040JB02
4J040KA14
4J040KA17
4J040KA25
4J040KA42
4J040LA11
4J040MA10
(57)【要約】
イソシアネート反応性パートＡとイソシアネート官能性パートＢを含む２成分の液体硬化性ポリウレタン接着剤系が開示される。一方または両方のパートは、相当量の持続可能な材料を含む。本発明の混合接着剤組成物は、ろ過装置の分離膜に効果的に接着することができる。本発明はまた、この２成分硬化性ポリウレタン接着剤組成物を使用してフィルタアセンブリ部品を接着する方法、およびこの接着剤組成物を使用して互いに接着されたフィルタアセンブリにも関する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
２パート硬化性ポリウレタン接着剤組成物であって、イソシアネート反応性成分；持続可能な反応性レオロジー調整剤、グリセロール、および任意で添加剤を含むパートＡ；ならびに
ポリイソシアネート、および任意で添加剤を含むパートＢ；
を含み、
前記ポリウレタン接着剤組成物が、組成物の重量の少なくとも６０重量％の持続可能な材料を含む、２パート硬化性ポリウレタン接着剤組成物。
【請求項2】
前記パートＢが、ＭＤＩまたは変性ＭＤＩとイソシアネート反応性成分との反応生成物であるイソシアネート官能性ポリウレタンプレポリマーを含む、請求項１に記載の２パート硬化性ポリウレタン接着剤組成物。
【請求項3】
前記パートＡのイソシアネート反応性成分が９５～１００％持続可能なものである、請求項１または２に記載の２パート硬化性ポリウレタン接着剤組成物。
【請求項4】
前記パートＡのイソシアネート反応性成分が、２～４個のヒドロキシル基を有する持続可能な植物油を含む、請求項１～３のいずれか１項に記載の２パート硬化性ポリウレタン接着剤組成物。
【請求項5】
前記反応性レオロジー調整剤が天然蜜蝋を含む、請求項１～３のいずれか１項に記載の２パート硬化性ポリウレタン接着剤組成物。
【請求項6】
分離装置であって、第１の構成成分と第２の構成成分とを含む供給流体混合物から第１の構成成分を分離することができる膜と；
前記膜上の１つ以上の別々の領域に配置された、混合された２成分ポリウレタン接着剤を含み、前記２成分ポリウレタン接着剤は、
イソシアネート反応性成分；持続可能な反応性レオロジー調整剤、グリセロール、および任意で添加剤を含むパートＡ；ならびに
ポリイソシアネートおよび任意に添加剤を含むパートＢを含み、
前記ポリウレタン接着剤組成物は、組成物の重量の少なくとも６０重量％の持続可能な材料を含み、前記混合された２成分ポリウレタン接着剤は、硬化前に膜層への浸透率を有する、分離装置。
【請求項7】
前記ポリウレタン接着剤による前記膜層への浸透率が少なくとも５％である、請求項６に記載の分離装置。
【請求項8】
前記ポリウレタン接着剤による前記膜層への浸透率が少なくとも５０％である、請求項６または請求項７に記載の分離装置。
【請求項9】
前記ポリウレタン接着剤による前記膜層への浸透率が少なくとも８０％である、請求項６または請求項７に記載の分離装置。
【請求項10】
前記分離装置が、さらにフィードキャリア材料を含む、請求項６または請求項７に記載の分離装置。
【請求項11】
前記分離装置が、さらに前記２成分ポリウレタン接着剤で接着された多孔質透過キャリア層を備える、請求項６または請求項７に記載の分離装置。
【請求項12】
前記パートＡが、２５℃において１００，０００ｃＰｓ未満の粘度を有する、請求項６または７に記載の分離装置。
【請求項13】
２５℃におけるパートＡの粘度が、ブルックフィールド粘度計で２０ＲＰＭおよびスピンドル６で測定して、３０，０００ｃＰｓ未満である、請求項６または請求項７に記載の分離装置。
【請求項14】
前記成分Ａおよび前記成分Ｂが、パートＢ中のイソシアネート基のモル数とパートＡ中のイソシアネート反応性基のモル数とに基づいて、０．９５：１～１．４０：１の化学量論比で存在する、請求項６または請求項７に記載の分離装置。
【請求項15】
パートＡが、イソシアネート反応性成分としてのヒマシ油を５０重量％～９５重量％、および持続可能な反応性レオロジー調整剤としての蜜蝋を０．５重量％～２０重量％含む、請求項６または７に記載の分離装置。
【請求項16】
前記ポリイソシアネートがメチレンジフェニルジイソシアネートを含む、請求項６または請求項７に記載の分離装置。
【請求項17】
スパイラル巻き膜エレメントの構成部品を接着するための２成分ポリウレタン接着剤の使用であって、前記２成分ポリウレタン接着剤が、イソシアネート反応性成分；持続可能な反応性レオロジー調整剤、グリセロールおよび任意で添加剤を含むパートＡ；ならびに
ポリイソシアネートおよび任意で添加剤を含むパートＢを含み；
前記ポリウレタン接着剤組成物は、組成物の重量の６０～１００重量％の持続可能な材料を含み；
混合されたポリウレタン接着剤を少なくとも１つのスパイラル巻きエレメントまたはエンドキャップに塗布して接着領域を形成する工程；および
前記ポリウレタン接着剤を硬化させる工程
を含む使用。
【請求項18】
前記２成分ポリウレタン接着剤が、膜への浸透率が少なくとも５％である、請求項１７に記載の使用。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、概して、イソシアネート反応性パートＡとイソシアネート官能性パートＢとを含む、２成分の液体硬化性ポリウレタン接着剤系に関する。イソシアネート官能性パートＢは、１つまたは複数のイソシアネート官能性材料を含む。イソシアネート反応性パートＡは、イソシアネート反応性混合物を含む。一方または両方のパートは、持続可能な（ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ）材料を相当量含む。これら２つのパートは、使用直前に混合されてポリウレタン接着剤組成物を形成し、一緒に反応（「硬化」）して不可逆的な固体ポリマーの形態になる。本発明の混合接着剤組成物は、濾過装置の分離膜に効果的に浸透して接着することができる。本発明はまた、この２成分硬化性ポリウレタン接着剤組成物を使用してフィルタアセンブリの構成部品を接着する方法、およびこの接着剤組成物を使用して互いに接着されたフィルタアセンブリにも関する。
【背景技術】
【0002】
膜フィルタには、その中の構成部品、例えば、膜シートどうし、膜シートと透過管、巻かれたフィルタアセンブリとエンドキャップ等を接着するためにポリウレタン接着剤を使用する。
【0003】
膜フィルタ構成部品を接着するために２成分接着剤を使用することが知られている。２成分（２Ｋ）組成物は、２つ以上のパート、典型的にはイソシアネート反応性パートＡとイソシアネート官能性パートＢを含む。各パートは他のパートとは別々に調製され、倉庫に保管され、出荷される。パートは使用直前に混合される。パートを混合すると硬化反応が始まるため、混合後の商用保管はできない。
【0004】
しかし、多くの従来の接着剤は、膜フィルタの接着用途では満足に機能しない。一部の混合接着剤は、粘度が低く、膜表面で許容できないほど広がったり流れたりするものがある。一部の混合接着剤は、粘度が高く、この用途で分注したり作業したりするのが困難なものがある。一部の混合接着剤は、膜材料に浸透しないものがあり、接着が弱く、使用中に膜表面から浮き上がる可能性がある（水膨れ（ｂｌｉｓｔｅｒｉｎｇ））。「水膨れ」は、接着層間への水の浸入による、膜接着部分の破損を意味すると一般に理解されている。一部の硬化した接着剤は、膜フィルタの使用で一般的な、非常に高いｐＨまたは低いｐＨ環境にさらされると、許容できないほど溶解または分解するものがある。当然ながら、硬化した接着剤は、液体環境中高圧下で接着された部品を維持するのに十分な強度を持たなければならない。食品濾過の用途では、食品との接触に適合する接着剤および材料を使用することが非常に望ましい。接着剤は、構成部品の組み立てを可能にするのに十分に長いオープンタイムを有しなければならないが、組み立てられた膜フィルタに十分な強度を与えて次の製造工程に素早く移行できるように十分に短い硬化時間を有しなければならない。
【0005】
各塗布方法では、新たに混合した接着剤を良好に使用するために、規定された粘度範囲内にあることが必要であり、この範囲より低いと、塗布された混合物は広がって流れ、この範囲より高いと、混合された接着剤は均一に塗布されなかったり、全く塗布されなかったりする。新たに混合した接着剤の粘度は、各パートの粘度を複合したものとなる。２成分硬化性ポリウレタン系は、従来、イソシアネート反応性パートにシリカまたはアミンをレオロジー調整剤として使用し、イソシアネート反応性パートを増粘させ、それによって混合接着剤の粘度を高めたり、混合物を増粘（ｔｈｉｃｋｅｎ）させたりしてきた。
【0006】
膜フィルタの構成部品を接着するために使用されるポリウレタン接着剤は、以前は、完全にまたは実質的に石油化学原料または他の再生不能な資源から供給された材料を含むものに限られていた。再生可能な、または持続可能な資源から作られた材料を、従来の再生不能な材料の代わりに使用することへの関心が強く、高まっている。食物連鎖の一部ではない、再生可能な、あるいは持続可能な資源から作られた材料を使用することがさらに望ましい。当然のことながら、持続可能な接着剤は、膜接着用途における他の厳しい要件もすべて満たさなければならない。
【発明の概要】
【0007】
本開示の一態様は、イソシアネート官能性パートＢおよびイソシアネート反応性パートＡを含む、２成分の液体硬化性ポリウレタン接着剤系を提供する。イソシアネート官能性パートＢはイソシアネート官能性材料または混合物を含む。イソシアネート反応性パートＡはイソシアネート反応性混合物を含む。一方または両方のパートに持続可能な材料が相当量含まれる。
【0008】
本開示の別の態様は、いずれの場合もイソシアネート反応性パートの重量に基づいて、８０％の持続可能な材料、好ましくは９０％の持続可能な材料、より好ましくは約１００％の持続可能な材料を含むイソシアネート反応性パートＡを提供する。
【0009】
本開示の別の態様は、持続可能な反応性レオロジー調整剤、好ましくは非食物源からのイソシアネート反応性パートＡを提供する。
【0010】
本開示の別の態様は、実質的に持続可能な材料を含む混合２成分硬化性ポリウレタン系を使用してフィルタアセンブリ部品を接着する方法を提供する。
【0011】
本開示の別の態様は、持続可能な材料を実質的に含む混合２成分硬化性ポリウレタン系を使用して互いに接着されたフィルタアセンブリを提供する。
【0012】
本明細書内では、明瞭かつ簡潔な明細書を作成できるように実施形態が説明されているが、本発明から逸脱することなく実施形態を様々に組み合わせたり分離したりすることが意図され、理解されるであろう。例えば、本明細書に記載されるすべての好ましい特徴は、本明細書に記載される本発明のすべての態様に適用可能であることが理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【発明を実施するための形態】
【0014】
発明の詳細な説明
別段の定義がない限り、本明細書で使用されるすべての技術用語および科学用語は、当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。様々な実施形態のそれぞれについて本明細書で使用されるように、以下の定義が適用される。
別段の定義がない限り、本明細書で使用されるすべての技術用語および科学用語は、当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。様々な実施形態のそれぞれについて本明細書で使用されるように、以下の定義が適用される。
【0015】
単数形「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」には、文脈上明らかに他のことを示さない限り、複数の参照を含む。
【0016】
数値に関連して、約または「おおよそ」が本明細書で使用される場合には、数値±１０％、好ましくは±５％、より好ましくは±１％以下である。
【0017】
ここで使用される少なくとも１つは、１以上、すなわち１、２、３、４、５、６、７、８、９、またはそれ以上を意味する。成分に関し、この表示は、成分の種類を意味し、分子の絶対数を意味しない。従って、「少なくとも１つのポリマー」は、例えば、少なくとも１種のポリマー、すなわち、１種のポリマーまたはいくつかの異なるポリマーの混合物を使用することができることを意味する。
【0018】
本明細書中で使用される用語「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ」および「～を含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｄ ｏｆ）」は、「包含している（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」「包含する（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」「含有している（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」または「含有する（ｃｏｎｔａｉｎｓ）」と同義であり、また、包括的であり、または制限なく、追加の、列挙されていない部材、要素または方法の工程を除外しない。
【0019】
範囲、好ましい範囲、上限値、下限値、または好ましい上限値及び制限値の形で、量、濃度、寸法及び他のパラメータを表現する場合、得られた範囲が文脈において明確に言及されているかどうかにかかわらず、任意の上限または好ましい値を任意の下限または好ましい値と組み合わせることによって得られる任意の範囲もまた、具体的に開示されることが理解されるべきである。
【0020】
本明細書では、特定の環境下で、特定の利益を与えることができる本開示の実施形態を参照するために、好ましく（Ｐｒｅｆｅｒｒｅｄおよびｐｒｅｆｅｒａｂｌｙ）は、本明細書において頻繁に使用される。しかしながら、１つ以上の好ましいまたは好ましい実施形態の記載は、他の実施形態が有用ではないことを意味したものではなく、本開示の範囲からこれらの他の実施形態を除外することを意図するものではない。
【0021】
「アミン」とは、少なくとも１個の－ＮＨＲ基（式中、Ｒは、共有結合、Ｈ、ヒドロカルビル、またはポリエーテルであり得る）を含む分子を意味する。いくつかの実施形態では、アミンは、複数の－ＮＨＲ基を含み得る（これをポリアミンと呼んでもよい）。
【0022】
この文脈で使用される「含まない（Ｆｒｅｅ ｏｆ）」という用語は、反応混合物中の対応する物質の量が、反応混合物の総重量に基づいて、０．０５重量％未満、好ましくは０．０１重量％未満、より好ましくは０．００１重量％未満であることを意味する。
【0023】
「ヒドロカルビル」とは、炭素および水素原子を含む基を意味する。ヒドロカルビルは、直鎖状、分枝状、または環状基であることができる。ヒドロカルビルは、アルキル、アルケニル、アルキニルまたはアリールであることができる。いくつかの実施形態では、ヒドロカルビルは置換されている。
【0024】
イソシアネートまたはＮＣＯ含有量とは、ＥＮ ＩＳＯ １１９０９に従って測定されたＮＣＯ含有量を指す。
【0025】
「分子量」とは、特に断らない限り、数平均分子量を意味する。数平均分子量Ｍｎ及び重量平均分子量Ｍｗは、スチレン標準を用いて２３℃でゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ、ＳＥＣとしても知られている）により本発明に従って決定される。この方法は当業者に知られている。多分散性は、平均分子量ＭｗおよびＭｎから得られる。これは、ＰＤ＝Ｍｗ／Ｍｎとして算出される。
【0026】
「オリゴマー」とは、分子を形成するために重合された、２～５，０００単位、有利には１０～１，０００単位等の所定の少数の繰り返しモノマー単位を指す。オリゴマーは、ポリマーという用語のサブセットである。
【0027】
「ポリエーテル」は、主ポリマー鎖に複数のエーテル基（各エーテル基は、２つのヒドロカルビル基の上部に結合した酸素原子を含む）を含有するポリマーを指す。ポリエーテル鎖の繰り返し単位は、同じでも異なっていてもよい。例示的なポリエーテルとしては、ポリオキシメチレン、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリブチレンオキシド、ポリテトラヒドロフラン等のホモポリマー、及びポリ（エチレンオキシドコプロピレンオキシド）等のコポリマー、及びＥＯチップ付きポリプロピレンオキシドが挙げられる。
【0028】
「ポリエステル」は、複数のエステル結合を含有するポリマーを指す。ポリエステルは直鎖状又は分岐状のいずれかであり得る。
【0029】
「ポリマー」は、鎖長及び分子量がオリゴマーよりも大きい任意の重合生成物を指す。ポリマーは、約２０～約２５０００の重合度を有することができる。本明細書で使用されるポリマーには、オリゴマー及びポリマーが包含される。
【0030】
「ポリオール」は、２個以上の－ＯＨ基を含む分子を指す。
【0031】
室温は約２５℃の温度を指す。
【0032】
「置換された」とは、分子上の任意の可能な位置に１つ又は複数の置換基が存在することを指す。有用な置換基は、開示された反応スキームを著しく減少させない基である。例示的な置換基としては、例えば、Ｈ、ハロゲン、（メタ）アクリレート、エポキシ、オキセタン、尿素、ウレタン、Ｎ３、ＮＣＳ、ＣＮ、ＮＣＯ、ＮＯ２、ＮＸ１Ｘ２、ＯＸ１、Ｃ（Ｘ１）３、Ｃ（ハロゲン）３、ＣＯＯＸ１、ＳＸ１、Ｓｉ（ＯＸ１）ｉＸ２
３－ｉ、アルキル、アルコール、アルコキシ（Ｘ１及びＸ２は、それぞれ独立して、Ｈ、アルキル、アルケニル、アルキニル又はアリールを含み、ｉは０～３の整数である）が挙げられる。
【0033】
「持続可能な（Ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ）」とは、再生可能または持続可能な資源、例えば植物由来の資源から作られた材料を指す。材料の重量を基準として、少なくとも５０％の持続可能な材料、好ましくは少なくとも７５％の持続可能な材料、より好ましくは少なくとも９０％の持続可能な材料、最も好ましくは約１００％の持続可能な材料を含む場合、材料は実質的に持続可能である。好ましくは、持続可能な材料は、部分的または全体的に非食料源に由来する。
【0034】
範囲、好ましい範囲、上限値、下限値、または好ましい上限値及び制限値の形で、量、濃度、寸法及び他のパラメータを表現する場合、得られた範囲が文脈において明確に言及されているかどうかにかかわらず、任意の上限または好ましい値を任意の下限または好ましい値と組み合わせることによって得られる任意の範囲もまた、具体的に開示されることが理解されるべきである。
【0035】
本明細書では、特定の環境下で、特定の利益を与えることができる本開示の実施形態を参照するために、好ましく（Ｐｒｅｆｅｒｒｅｄおよびｐｒｅｆｅｒａｂｌｙ）は、本明細書において頻繁に使用される。しかしながら、１つ以上の好ましいまたは好ましい実施形態の記載は、他の実施形態が有用ではなく、本開示の範囲からこれらの他の実施形態を除外することを意図するものではない。
【0036】
本発明は、２成分または２パート硬化性ポリマー系に関する。多くの実施形態において、１成分または１パート硬化性ポリマー系は、同等ではなく、有用ではないであろう。
【0037】
２パート硬化性接着剤組成物の第１またはＡパートは、イソシアネート部分構造と反応して硬化したポリマー材料を形成できる１つ以上の材料を含む。本明細書では、この成分を「イソシアネート反応性Ａパート」と呼ぶ。
【0038】
２パート硬化性接着剤組成物の第２またはＢパートは、反応性イソシアネート部分構造を有する１つ以上のイソシアネート官能性材料を含む。
【0039】
イソシアネート反応性パートＡ
パートＡは、１つ以上のイソシアネート反応性成分を含む。イソシアネート反応性成分とは、イソシアネート部分構造と反応する官能性部分構造を１つ以上、好ましくは２つ以上含む化合物である。イソシアネート反応性部分構造としては、ヒドロキシル部分構造、アミン部分構造、オレフィン部分構造、チオール部分構造、またはこれら部分構造の組み合わせが挙げられる。
パートＡは、１つ以上のイソシアネート反応性成分を含む。イソシアネート反応性成分とは、イソシアネート部分構造と反応する官能性部分構造を１つ以上、好ましくは２つ以上含む化合物である。イソシアネート反応性部分構造としては、ヒドロキシル部分構造、アミン部分構造、オレフィン部分構造、チオール部分構造、またはこれら部分構造の組み合わせが挙げられる。
【0040】
有用なイソシアネート反応性成分の１つはポリオールである。ポリオールは、分子内に１つより多いＯＨ基を含む化合物である。ポリオールは、さらに、分子上にＯＨ以外の他の官能基を有することができる。
【0041】
好適なポリオール成分としては、１分子あたり２～８個のＯＨ基を有する脂肪族アルコールが挙げられる。ＯＨ基は、第一級および第二級の両方であってもよい。いくつかの好適な脂肪族アルコールとしては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタン－１，４－ジオール、ペンタン－１，５－ジオール、ヘキサン－１，６－ジオール、ヘプタン－１，７－ジオール、オクタン－１，８－ジオールおよび専門家が炭化水素鎖を一度に１つずつＣＨ２を延長することによって、または炭素鎖に分岐を導入することによって得ることができる、それらの高級同族体または異性体が挙げられる。高級アルコール、例えば、グリセロール、トリメチロールプロパン、ペンタエリトリトール、および、前述の物質のオリゴマーエーテルであって、個別のエーテルであるか、または２つ以上の前述のアルコールの互いの混合物の形態のエーテルであるのも好適である。
【0042】
いくつかの好適なポリオールには、低分子量の多価アルコールとアルキレンオキシドとの反応生成物、いわゆるポリエーテルポリオールが含まれる。アルキレンオキシドは、２～４個の炭素原子を含むのが好ましい。この種の反応生成物としては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、異性体ブタンジオール、ヘキサンジオール、または４，４’－ジヒドロキシジフェニルプロパンと、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、またはブチレンオキシドとの反応生成物、またはそれらの２つ以上の混合物が挙げられる。グリセロール、トリメチロールエタンもしくはトリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールもしくは糖アルコール、またはそれらの２つ以上の混合物などの多価アルコールと、上述のアルキレンオキシドとの反応生成物も、ポリエーテルポリオールを形成するのに適している。したがって、所望の分子量に応じて、１モルあたりわずか数モルのエチレンオキシドおよび／またはプロピレンオキシド、あるいは１００モルを超えるエチレンオキシドおよび／またはプロピレンオキシドを低分子量多価アルコールに付加した生成物を使用してもよい。他のポリエーテルポリオールは、例えば、水の脱離を伴うグリセロールまたはペンタエリスリトールの縮合によって得られる。好適なポリオールには、テトラヒドロフランの重合によって得られるポリオールが含まれる。
【0043】
ポリエーテルは、反応性水素原子を有する出発化合物と、アルキレンオキシド、例えばエチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、スチレンオキシド、テトラヒドロフランもしくはエピクロロヒドリン、またはそれらの２つ以上の混合物と反応させることによる公知の方法で反応させる。
【0044】
好適な出発化合物としては、例えば、水、エチレングリコール、１，２－もしくは１，３－プロピレングリコール、１，４－もしくは１，３－ブチレングリコール、ヘキサン－１，６－ジオール、オクタン－１，８－ジオール、ネオペンチルグリコール、１，４－ヒドロキシメチルシクロヘキサン、２－メチルプロパン－１，３－ジオール、グリセロール、トリメチロールプロパン、ヘキサン－１，２，６－トリオール、ブタン－１，２，４－トリオール、トリメチロールエタン、ペンタエリスリトール、マンニトール、ソルビトール、メチルグリコシド類、糖類、フェノール、イソノニルフェノール、レゾルシノール、ハイドロキノン、１，２，２－もしくは１，１，２－トリス－（ヒドロキシフェニル）－エタン、アンモニア、メチルアミン、エチレンジアミン、テトラ－もしくはヘキサメチレンジアミン、トリエタノールアミン、アニリン、フェニレンジアミン、２，４－および２，６－ジアミノトルエン、および、アニリン／ホルムアルデヒド縮合によって得ることができるポリフェニルポリメチレンポリアミン類、またはそれらの２つ以上の混合物である。
【0045】
いくつかの好適なポリオールには、ジオールＥＯ／ＰＯ（エチレンオキシド／プロピレンオキシド）ブロックコポリマー、ＥＯチップ付き（ＥＯ－ｔｉｐｐｅｄ）ポリプロピレングリコール、またはアルコキシル化ビスフェノールＡが含まれる。
【0046】
いくつかの好適なポリオールには、ビニルポリマーによって変性されたポリエーテルポリオールが含まれる。これらのポリオールは、例えば、ポリエーテルポリオールの存在下でスチレンもしくはアクリロニトリルまたはそれらの混合物を重合することによって得ることができる。
【0047】
いくつかの好適なポリオールには、ポリエステルポリオールが含まれる。例えば、低分子量アルコール、より具体的には、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、ヘキサンジオール、ブタンジオール、プロピレングリコール、グリセロールまたはトリメチロールプロパンと、カプロラクトンとを反応させることによって得られるポリエステルポリオールを用いることができる。ポリエステルポリオールの製造に適した他の多価アルコールは、１，４－ヒドロキシメチルシクロヘキサン、２－メチルプロパン－１，３－ジオール、ブタン－１，２，４－トリオール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、ジブチレングリコールおよびポリブチレングリコールである。
【0048】
いくつかの好適なポリオールには、重縮合によって得られるポリエステルポリオールが含まれる。したがって、２価および／または３価アルコールを、当量未満のジカルボン酸および／またはトリカルボン酸またはその反応性誘導体と縮合させて、ポリエステルポリオールを形成させてもよい。好適なジカルボン酸は、例えば、アジピン酸またはコハク酸および１６個までの炭素原子を含有するそれらの高級同族体、マレイン酸またはフマル酸などの不飽和ジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸（ＣＨＤＡ）、ならびに芳香族ジカルボン酸、より具体的にはフタル酸、イソフタル酸またはテレフタル酸等のフタル酸異性体である。例えば、クエン酸およびトリメリット酸も好適なトリカルボン酸である。上述の酸は単独でも２つ以上の混合物として使用してもよい。上述のジカルボン酸の少なくとも１つと残余ＯＨ基を含有するグリセロールとのポリエステルポリオールが好適である。好適なアルコールには、限定はされないが、プロピレングリコール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、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、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、シクロヘキサンジメタノール（ＣＨＤＭ）、２－メチル－１，３－プロパンジオール（ＭＰＤｉｏｌ）、もしくはネオペンチルグリコール、またはそれらの異性体もしくは誘導体、あるいはそれらの２つ以上の混合物が含まれる。高分子量ポリエステルポリオールは、第２の合成段階で用いてもよく、例えば、多価、好ましくは２価のアルコール（任意で少量の３価アルコールと共に）と、多塩基性、好ましくは二塩基性のカルボン酸との反応生成物が挙げられる。遊離のポリカルボン酸の代わりに、対応するポリカルボン酸無水物または対応するポリカルボン酸エステルを好ましくは１～３個の炭素原子を含むアルコールと共に（可能であれば）使用してもよい。ポリカルボン酸は、脂肪族、脂環式、芳香族もしくは複素環式、またはその両方であってもよい。これらは任意に、例えばアルキル基、アルケニル基、エーテル基、ハロゲンで置換されていてもよい。好適なポリカルボン酸は、例えば、コハク酸、アジピン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸、無水フタル酸、無水テトラヒドロフタル酸、無水ヘキサヒドロフタル酸、無水テトラクロロフタル酸、無水エンドメチレンテトラヒドロフタル酸、無水グルタル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、二量体脂肪酸もしくは三量体脂肪酸、またはそれらの２つ以上の混合物である。反応混合物中には、少量の単官能性脂肪酸が任意に含まれていてもよい。
【0049】
ポリエステルポリオールは、任意に少数の末端カルボキシル基を含有してもよい。ラクトン、例えばε－カプロラクトン（「ポリカプロラクトン」としても知られる）に基づくラクトン、またはヒドロキシカルボン酸、例えばω－ヒドロキシカプロン酸から得られるポリエステルも使用してよい。
【0050】
油脂化学由来のポリエステルポリオールも使用してよい。油脂化学ポリエステルポリオールは、例えば、少なくとも部分的にオレフィン性不飽和の脂肪酸を含む脂肪混合物のエポキシ化トリグリセリドを、炭素原子数１～１２の１種以上のアルコールで完全に開環し、その後トリグリセリド誘導体の部分エステル交換によって、アルキル基に１～１２の炭素原子を有するアルキルエステルポリオールを形成することにより得ることができる。
【0051】
いくつかの好適なポリオールには、Ｃ３６ダイマージオールおよびその誘導体が含まれる。いくつかの好適なポリオールには、ヒマシ油とその誘導体が含まれる。いくつかの好適なポリオールには、脂肪族ポリオール、例えば不飽和またはポリ不飽和天然油のヒドロキシル化生成物、不飽和およびポリ不飽和ポリヒドロキシ天然油の水素化生成物、アルキルヒドロキシル脂肪酸のポリヒドロキシルエステル、重合天然油、大豆ポリオール、および脂肪酸のアルキルヒドロキシル化アミドが含まれる。
【0052】
いくつかの好適なポリオールには、例えば、ペンシルバニア州エクストンのＣｒａｙ Ｖａｌｌｅｙ ＵＳＡ，ＬＬＣから市販されている「Ｐｏｌｙ－ｂｄ（登録商標）」という商品名で知られているヒドロキシ官能性ポリブタジエンが含まれる。
【0053】
いくつかの好適なポリオールには、ポリイソブチレンポリオールが含まれる。いくつかの好適なポリオールには、ポリアセタールポリオールが含まれる。ポリアセタールポリオールは、グリコール、例えばジエチレングリコールもしくはヘキサンジオールまたはそれらの混合物を、ホルムアルデヒドと反応させることによって得られる化合物であると理解される。ポリアセタールポリオールは、環状アセタールを重合することによっても得ることができる。いくつかの好適なポリオールには、ポリカーボネートポリオールが含まれる。ポリカーボネートポリオールは、ジオール、例えば、プロピレングリコール、ブタン－１，４－ジオールもしくはヘキサン－１，６－ジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコールもしくはテトラエチレングリコール、またはそれらの２つ以上の混合物等と、ジアリールカーボネート、例えばジフェニルカーボネート、またはホスゲンとを反応させることによって得ることができる。いくつかの好適なポリオールには、ポリアミドポリオールが含まれる。
【0054】
好適なポリオールには、ＯＨ基を含むポリアクリレートが含まれる。これらのポリアクリレートは、例えば、ＯＨ基を有するエチレン性不飽和モノマーを重合することによって得てもよい。このようなモノマーは、例えば、エチレン性不飽和カルボン酸と二価アルコールとのエステル化によって得ることができ、アルコールは通常わずかに過剰に存在する。この目的に適したエチレン性不飽和カルボン酸は、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸またはマレイン酸である。対応するＯＨ官能性エステルは、例えば、２－ヒドロキシエチルアクリレート、２－ヒドロキシエチルメタクリレート、２－ヒドロキシプロピルアクリレート、２－ヒドロキシプロピルメタクリレート、３－ヒドロキシプロピルアクリレートもしくは３－ヒドロキシプロピルメタクリレート、またはそれらの２つ以上の混合物である。
【0055】
イソシアネート反応性成分はポリアミンであり得る。ポリアミンは、複数の－ＮＨＲ基（Ｒは共有結合、Ｈ、ヒドロカルビル、ヘテロヒドロカルビルであり得る）を含有する化合物である。ポリアミンは、分子上にアミン以外の官能基をさらに有し得る。アミン部分構造は、第一級アミン部分構造、第二級アミン部分構造、または両方の組み合わせであり得る。いくつかの実施形態において、化合物は、第一級アミン部分構造および第二級アミン部分構造から独立して選択される２つ以上のアミン部分構造を含む。いくつかの実施形態において、該化合物は構造ＨＲＮ－Ｚ－ＮＲＨで表すことができ、ここでＺは１～２０個の炭素原子を有するヒドロカルビル基であり、Ｒは共有結合、Ｈ、ヒドロカルビル、ヘテロヒドロカルビルまたはポリエーテルであり得る。いくつかの実施形態において、Ｚは、直鎖状もしくは分枝状のアルカンジラジカル、または直鎖状もしくは分枝状のポリエーテルジラジカルである。いくつかの実施形態において、Ｚはヘテロヒドロカルビルジラジカルであり得る。いくつかの実施形態において、Ｚは、重合体骨格および／またはオリゴマー骨格であり得る。このような重合体／オリゴマー骨格は、エーテル、エステル、ウレタン、アクリレート結合を含むことができる。いくつかの実施形態において、ＲはＨである。
【0056】
いくつかの好適なポリアミン化合物には、脂肪族ポリアミン、アリール脂肪族ポリアミン、脂環式ポリアミン、芳香族ポリアミン、複素環式ポリアミン、ポリアルコキシポリアミン、およびそれらの組み合わせが含まれる。ポリアルコキシポリアミンのアルコキシ基は、オキシエチレン、オキシプロピレン、オキシ－１，２－ブチレン、オキシ－１，４－ブチレン、またはそれらのコポリマーである。
【0057】
脂肪族ポリアミンの例としては、限定はされないが、エチレンジアミン（ＥＤＡ）、ジエチレントリアミン（ＤＥＴＡ）、トリエチレンテトラミン（ＴＥＴＡ）、トリメチルヘキサンジアミン（ＴＭＤＡ）、ヘキサメチレンジアミン（ＨＭＤＡ）、Ｎ－（２－アミノエチル）－ｌ，３－プロパンジアミン（Ｎ３－アミン）、Ｎ，Ｎ’－１，２－エタンジイルビス－ｌ，３－プロパンジアミン（Ｎ４－アミン）、およびジプロピレントリアミンが挙げられる。アリール脂肪族ポリアミンの例としては、限定はされないが、ｍ－キシリレンジアミン（ｍＸＤＡ）およびｐ－キシリレンジアミンが挙げられる。脂環式ポリアミンの例としては、限定はされないが、１，３－ビスアミノシクロヘキシルアミン（１，３－ＢＡＣ）、イソホロンジアミン（ＩＰＤＡ）、および４，４’－メチレンビスシクロヘキサンアミンが挙げられる。芳香族ポリアミンの例としては、限定はされないが、ジエチルトルエンジアミン（ＤＥＴＤＡ）、ｍ－フェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン（ＤＤＭ）、およびジアミノジフェニルスルホン（ＤＤＳ）が挙げられる。複素環式ポリアミンの例としては、限定はされないが、Ｎ－アミノエチルピペラジン（ＮＡＥＰ）および３，９－ビス（３－アミノプロピル）２，４，８，１０－テトラオキサスピロ（５，５）ウンデカンが挙げられる。アルコキシ基がオキシエチレン、オキシプロピレン、オキシ－１，２－ブチレン、オキシ－１，４－ブチレンまたはそれらのコポリマーであるポリアルコキシポリアミンの例としては、限定はされないが、４，７－ジオキサデカン－１，１０－ジアミン、１－プロパンアミン、２，１－エタンジイルオキシ））ビス（ジアミノプロピル化ジエチレングリコール）が挙げられる。好適な市販のポリエーテルアミンとしては、ＨｕｎｔｓｍａｎによってＪｅｆｆａｍｉｎｅ（登録商標）商品名で販売されているものが挙げられる。好適なポリエーテルジアミンには、Ｄ、ＳＤ、ＥＤ、ＸＴＪ、およびＤＲシリーズのＪｅｆｆａｍｉｎｅｓ（登録商標）が含まれる。好適なポリエーテルトリアミンには、ＴおよびＳＴシリーズのＪｅｆｆａｍｉｎｅｓ（登録商標）が含まれる。
【0058】
好適な市販のポリアミンとしては、アスパラギン酸エステルベースのアミン官能性樹脂（Ｂａｙｅｒ）；ダイマージアミン、例えばＰｒｉａｍｉｎｅ（登録商標）（Ｃｒｏｄａ）；またはＶｅｒｓａｌｉｎｋ（登録商標）（Ｅｖｏｎｉｋ）等のジアミンが挙げられる。
【0059】
イソシアネート反応性パートは、２つ以上の－ＳＨ部分構造を有するポリチオールであり得る。ポリチオールは、分子上にチオール以外の官能基、例えば、－ＯＨ、－ＮＨ、－ＮＨ２、－ＣＯＯＨ、またはエポキシドを有し得る。いくつかの実施形態において、ポリチオールは、構造ＨＳ－Ｚ－ＳＨによって表すことができ、ここで、Ｚは、１～５０個の炭素原子を有するヒドロカルビル基、ヘテロヒドロカルビル基である。いくつかの実施形態において、Ｚは、直鎖もしくは分枝鎖のアルカン、または直鎖もしくは分枝鎖のポリエーテルである。いくつかの好適なポリチオールには、限定はされないが、ペンタエリスリトールテトラ－（３－メルカプトプロピオネート）（ＰＥＴＭＰ）、ペンタエリスリトールテトラキス（３－メルカプトブチレート）（ＰＥＴＭＢ）、トリメチロールプロパントリ－（３－メルカプトプロピオネート）（ＴＭＰＭＰ）、グリコールジ－（３－メルカプトプロピオネート）（ＧＤＭＰ）、ペンタエリスリトールテトラメルカプトアセテート（ＰＥＴＭＡ）、トリメチロールプロパントリメルカプトアセテート（ＴＭＰＭＡ）、グリコールジメルカプトアセテート（ＧＤＭＡ）、エトキシル化トリメチルプロパントリ（３－メルカプト－プロピオネート）７００（ＥＴＴＭＰ ７００）、エトキシル化トリメチルプロパントリ（３－メルカプト－プロピオネート）１３００（ＥＴＴＭＰ １３００）、プロピレングリコール３－メルカプトプロピオネート８００（ＰＰＧＭＰ ８００）、プロピレングリコール３－メルカプトプロピオネート２２００（ＰＰＧＭＰ ２２００）、ペンタエリスリトールテトラキス（３－メルカプトブタノエート）（昭和電工製 ＫａｒｅｎｚＭＴ ＰＥ－１）、および大豆ポリチオール（メルカプト化大豆油）が含まれる。
【0060】
イソシアネート反応性パートはアミノアルコールであり得る。アミノアルコールは、少なくとも１つのアミノ部分構造と少なくとも１つのヒドロキシル部分構造を有する化合物である。いくつかの実施形態では、アミン基はアミノアルコール化合物分子の末端にある。いくつかの実施形態では、アミン基は、アミノアルコール化合物分子の鎖上の第二級アミノ基である。いくつかの実施形態では、アミノアルコール化合物は、末端第一級アミンおよび第二級アミンを含む。いくつかの実施形態では、アミノアルコール化合物は、以下の構造のうちの１つによって表すことができる：ＨＯ－Ｚ－ＮＨ－Ｚ－ＯＨまたはＨ２Ｎ－Ｚ－ＮＨ－Ｚ－ＯＨまたはＨ２Ｎ－Ｚ－（ＯＨ）２（式中、Ｚは、１～５０の炭素原子を有する、ヒドロカルビル基および／またはヘテロヒドロカルビルである）。いくつかの実施形態において、Ｚは、直鎖もしくは分枝鎖のアルカン、または直鎖もしくは分枝鎖のポリエーテルである。いくつかの実施形態では、Ｚは脂環式部分構造またはアリール部分構造を含む。いくつかの好適なアミノアルコールには、限定はされないが、ジエタノールアミン、ジプロパノールアミン、３－アミノ－１，２－プロパンジオール、２－アミノ－１，３－プロパンジオール、２－アミノ－２－メチル－１，３－プロパンジオール、ジイソプロパノールアミンが含まれる。アミノアルコール化合物は、単独の化合物または２つ以上のアミノアルコール化合物の混合物を包含する。
【0061】
上記のイソシアネート反応性成分のいずれも有用であり得る。しかしながら、接着剤組成物の持続可能なものの含有量を最大にするために、添加剤を除くイソシアネート反応性成分の少なくとも一部、好ましくはほとんど、より好ましくはすべてが持続可能な材料である。いくつかの好ましい実施形態では、添加剤を除くイソシアネート反応性成分のほとんどまたはすべてが、非食物連鎖源からの持続可能な材料である。これらの実施形態は、持続可能ではないイソシアネート反応性材料をパートＡ組成物から除外することになろう。複数の持続可能なイソシアネート反応性材料が知られている。ヒマシ油とグリセロールは、非食物連鎖源から入手できる、有用な持続可能なイソシアネート反応性材料である。米国特許第６，８９１，０５３号、第８，７５７，２９４号および第８，５７５，３７８号は、変性植物に基づくポリオールの製造方法を開示している。米国特許第１０，２９４，３２８号は、天然油およびポリ乳酸からエステル交換ポリオールを製造する方法を開示している。他の持続可能なイソシアネート反応性成分としては、ヒドロキシル化植物油（バイオ系ポリオールとしても知られる）、例えば、大豆油アーモンド油、カノーラ油、ヤシ油、タラ肝油、トウモロコシ油、綿実油、アマニ油（ｆｌａｘｓｅｅｄ ｏｉｌ）、亜麻仁油（ｌｉｎｓｅｅｄ ｏｉｌ）、オリーブ油、パーム油、落花生油、サフラワー油、ゴマ油、ヒマワリ油、クルミ油、ヒマシ油のヒドロキシル化物等が市販されている。
【0062】
パートＡでは、２つ以上のイソシアネート反応性成分を組み合わせて使用することができる。あるいは、接着剤組成物に必須ではない特定のイソシアネート反応性材料を除外するようにパートＡを配合することもできる。
【0063】
パートＡは、２５℃で約１００，０００ｃｐｓ以下（より好ましくは約８０，０００ｃｐｓ以下、最も好ましくは約７５，０００ｃｐｓ以下）の粘度を有することが好ましい。
【0064】
イソシアネート官能性パートＢ
パートＢは、１つ以上のポリイソシアネートを含む。好適なポリイソシアネートには、モノマーポリイソシアネート；変性モノマーポリイソシアネート；ポリマーＭＤＩ等のポリマーのポリイソシアネート；およびイソシアネート官能性プレポリマーが含まれる。
パートＢは、１つ以上のポリイソシアネートを含む。好適なポリイソシアネートには、モノマーポリイソシアネート；変性モノマーポリイソシアネート；ポリマーＭＤＩ等のポリマーのポリイソシアネート；およびイソシアネート官能性プレポリマーが含まれる。
【0065】
Ｂパートは、好ましくは、約２．０～約３．３の重量平均イソシアネート官能価を有する。パートＢのポリイソシアネート混合物の重量平均官能価（ｆＮＣＯ）は、以下のように計算される：ｆＮＣＯ＝（ｗｔ．％ポリイソシアネート１＊ｆポリイソシアネート１）＋（ｗｔ．％ポリイソシアネートｉ＊ｆポリイソシアネートｉ）＋…。換言すれば、重量平均官能価は、パートＢの全重量に基づく所定のポリイソシアネートの各重量％にその官能価を乗じたものの合計である。
【0066】
パートＢは、２５℃で約３０，０００ｃｐｓ以下（より好ましくは、約２５，０００ｃｐｓ以下、最も好ましくは約２０，０００ｃｐｓ以下）の粘度を有することが好ましい。パートＢがポリウレタンプレポリマーを含む場合、それらのプレポリマーは、５００～２７，０００、あるいは７００～１５，０００、または７００～８，０００ｇ／モルの分子量（Ｍｎ）を有してもよい。
【0067】
有用なモノマー（ｍｏｎｏｍｅｒｉｃ）ポリイソシアネートには、４，４’－ジフェニルメタンジイソシアネート（４，４’ＭＤＩ）およびその２，４－ジフェニルメタンジイソシアネート（２，４’－ＭＤＩ）、および２，２’ジフェニルメタンジイソシアネート（２，２’－ＭＤＩ）異性体；ヘキサン１，６－ジイソシアネート（ＨＤＩ）；水素化ＭＤＩ（Ｈ１２ＭＤＩ）；トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）およびその異性体；が含まれる。モノマー形態を有するモノマーポリイソシアネートは、単一の異性体または異性体の任意の組み合わせとして使用することができる。例えば、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）には３つの異性体が使用できる。ポリイソシアネートの一部または全部に、これらの異性体の２つ以上の混合物を用いることができる。あるいは、これらの異性体の１つ以上を除外することができる。
【0068】
変性モノマーポリイソシアネートは、イソシアネート基の１％以上がカルボジイミド、アロファネート、ビウレットまたはポリマーの形に変性されたポリイソシアネートを含む。例えば、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）の変性バージョンには、例えば、カルボジイミド変性ジフェニルメタンジイソシアネート（カルボジイミド変性ＭＤＩ）、アロファネート変性ジフェニルメタンジイソシアネート（アロファネート変性ＭＤＩ）、ビウレット変性ジフェニルメタンジイソシアネート（ビウレット変性ＭＤＩ）、ポリマーＭＤＩおよびそれらの組み合わせが含まれる。
【0069】
ポリウレタンプレポリマーは、ポリオールまたはポリアミンと、過剰の１つ以上のポリイソシアネートとの反応生成物を含む。反応生成物は、分子上に反応性イソシアネート部分構造を有するポリウレタンまたはポリウレアである。上記のポリオールまたはポリアミンのいずれも有用である。しかしながら、接着剤組成物の持続可能な含有量を最大化するには、ポリウレタンプレポリマーを形成するために使用されるポリオールおよび／またはポリアミンの一部またはすべてが持続可能な材料であることが好ましい。
【0070】
２つ以上のポリイソシアネートの組み合わせをパートＢに使用することができる。あるいは、接着剤組成物に必須ではない特定のポリイソシアネートを除外するようにパートＢを配合することができる。
【0071】
ＭＤＩ、変性ＭＤＩ、ポリマーＭＤＩ、およびＭＤＩを用いて調製したポリウレタンプレポリマーは、パートＢに使用するのに好ましい。
【0072】
反応性レオロジー調整剤
接着剤組成物は、持続可能な反応性レオロジー調整剤を含む。有用な持続可能な反応性レオロジー調整剤には、ヒマワリワックス、大豆ワックス、カルナバワックス、月桂樹ワックス、カンデリラワックス、ライスビーンワックス、ベリーワックス、天然蜜蝋、合成蜜蝋、ミリカ果実ワックスなどの持続可能な供給源に由来するワックスが含まれる。指定がない限り、蜜蝋には天然蜜蝋と合成蜜蝋が含まれる。いくつかの実施形態では、組成物は、ヒマシ油またはヒマシ油誘導体をベースとする反応性レオロジー調整剤を本質的に含まないか、含まない。好ましくは、持続可能な反応性レオロジー調整剤は非食物源からのものである。非食物源からの有用な持続可能な反応性レオロジー調整剤としては、天然または合成の蜜蝋が挙げられ、より好ましくは天然の蜜蝋が挙げられる。天然の蜜蝋は、蜂の巣箱から蜂蜜を取り出した後の副産物である。蜜蝋は洗浄されて異物が除去され、その後の使用に適した形状に成形される。天然の蜜蝋は持続可能な材料であり、例えば米国コネチカット州のＫｏｓｔｅｒ Ｋｅｕｎｅｎから市販されている。
接着剤組成物は、持続可能な反応性レオロジー調整剤を含む。有用な持続可能な反応性レオロジー調整剤には、ヒマワリワックス、大豆ワックス、カルナバワックス、月桂樹ワックス、カンデリラワックス、ライスビーンワックス、ベリーワックス、天然蜜蝋、合成蜜蝋、ミリカ果実ワックスなどの持続可能な供給源に由来するワックスが含まれる。指定がない限り、蜜蝋には天然蜜蝋と合成蜜蝋が含まれる。いくつかの実施形態では、組成物は、ヒマシ油またはヒマシ油誘導体をベースとする反応性レオロジー調整剤を本質的に含まないか、含まない。好ましくは、持続可能な反応性レオロジー調整剤は非食物源からのものである。非食物源からの有用な持続可能な反応性レオロジー調整剤としては、天然または合成の蜜蝋が挙げられ、より好ましくは天然の蜜蝋が挙げられる。天然の蜜蝋は、蜂の巣箱から蜂蜜を取り出した後の副産物である。蜜蝋は洗浄されて異物が除去され、その後の使用に適した形状に成形される。天然の蜜蝋は持続可能な材料であり、例えば米国コネチカット州のＫｏｓｔｅｒ Ｋｅｕｎｅｎから市販されている。
【0073】
天然の蜜蝋は、若い働き蜂の腹部にある特殊な蝋腺から液状で分泌される複雑な生成物である。空気と接触すると、それは鱗状に固まる（蜂が顎で蜂の巣を作るためのものである。）。天然蜜蝋は、市販の合成ホモポリマーワックスおよびコポリマーワックスとは化学的に異なるが、合成蜜蝋とは化学的に関連する。
【0074】
蜂によって分泌されたとき純粋な蜜蝋はほぼ白色であり；蜂蜜および花粉と接触した後、それは様々に強い黄色がかった色になり、約４年後に茶色に変わる。蜜蝋は蜂の酸及び胃液の作用に耐性があり、水及び冷たいアルコールには溶解しない；沸騰したアルコールには部分的に溶解し、クロロホルム、二硫化炭素、熱テレピン油のエッセンスには完全に溶解する。ワックスを沸騰アルコールで処理すると、溶解する部分は遊離セロチン酸、または少量のメリシン酸と混合したセロチン酸によって形成され、溶解しない部分は少量のパルミチン酸とステアリン酸のエーテル化合物と混合されたエーテル－メリシルパルミチン酸によって形成される。蜜蝋の１５℃における密度は約０．９６０ｋｇ／ｍ３～０．９７０ｋｇ／ｍ３で、６３．５℃～６４．５℃で溶ける。
【0075】
天然の蜜蝋は、炭化水素、遊離脂肪酸、脂肪酸と脂肪アルコールのエステル、ジエステル、外因性物質の複雑な混合物（３００以上の成分）である。
【0076】
天然蜜蝋は以下のものを含み得る：主にヘプタコサン、ノナコサン、ヘントリアコンタン、ペンタコサン、およびトリコサンのＣ２７～Ｃ３３の主鎖長を有する炭化水素を１２％～１６％；Ｃ２４～Ｃ３２の鎖長を有する遊離脂肪酸を１２％～１４％；Ｃ２８～Ｃ３５の鎖長を有する遊離脂肪アルコールを約１％；パルミチン酸、１５－ヒドロキシパルミチン酸、オレイン酸に基本的に由来する、一般にＣ４０～Ｃ４８の鎖長を有する直鎖状ワックスモノエステルおよびヒドロキシモノエステルを３５％～４５％；１５－ヒドロキシパルミチン酸またはジオールを他の脂肪酸分子と結合させた複合ワックスエステルを１５％～２７％；主にプロポリス、花粉、花の成分因子の小片、汚染物質の残留物である外因性物質。当然のことながら、蜜蝋の組成は蜂の科や種ごとに、また地理的地域によっても異なる。例えば、Ｂｅｅｓｗａｘ：Ａ ｍｉｎｉｒｅｖｉｅｗ ｏｆ ｉｔｓ ａｎｔｉｍｉｃｒｏｂｉａｌ ａｃｔｉｖｉｔｙ ａｎｄ ｉｔｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ｍｅｄｉｃｉｎｅ； Ａｓｉａｎ Ｐａｃｉｆｉｃ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｔｒｏｐｉｃａｌ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ；Ｖｏｌｕｍｅ ９，Ｉｓｓｕｅ ９， Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ ２０１６，Ｐａｇｅｓ ８３９－８４３．を参照。
【0077】
天然の蜜蝋は、分子内に不飽和（Ｃ＝Ｃ結合）とヒドロキシ酸（ＣＨＯＨ）およびヒドロキシル（ＯＨ）官能基を有する長鎖有機物質の複雑な組み合わせである。分析によると、持続可能な蜜蝋の１つの試料は、不飽和含有量０．７％、ヒドロキシ酸含有量１．０％、およびヒドロキシル含有量０．５％であった。
【0078】
合成蜜蝋は、天然蜜蝋の主成分を再現するために作られた人工蜜蝋である。合成蜜蝋は、例えば米国コネチカット州のＫｏｓｔｅｒ Ｋｅｕｎｅｎから市販されている。
【0079】
蜜蝋はパートＢのイソシアネート部分構造と反応するため、パートＡのみの成分でなければならない。問題の１つは、蜜蝋はパートＡの他のほとんどのイソシアネート反応性材料と相溶性がないことである。この非相溶性により、蜜蝋がパートＡ組成物から固体として分離し、パートＡ組成物が使用できなくなる。出願人らは、驚くべきことに、蜜蝋とグリセロールをせん断混合すると、他のイソシアネート反応性材料に添加してパートＡを形成できる安定した分散液が生成されることを発見した。
【0080】
添加剤
２成分ポリウレタン接着剤組成物は、任意に、１つ以上の添加剤を含有することができる。
２成分ポリウレタン接着剤組成物は、任意に、１つ以上の添加剤を含有することができる。
【0081】
２成分硬化性組成物は、硬化性組成物または硬化性組成物の硬化反応生成物の所望の特性を著しく妨害しないことを条件として、所望の機能特性をもたらすために、触媒、フィラー、追加のチキソトロープまたはレオロジー調整剤、酸化防止剤、反応調整剤、熱可塑性ポリマー、接着促進剤、着色剤、溶剤、粘着付与剤、可塑剤、難燃剤、希釈剤、反応性希釈剤、水分捕捉剤、および上記のいずれかの組み合わせなどの他の添加剤を任意に含むことができる。
【0082】
硬化性接着剤組成物は、開始される反応の速度を調節するために、任意に触媒または硬化誘導成分を含むことができる。いくつかの好適な触媒は、有機金属触媒、有機スズ触媒およびアミン触媒等、ポリウレタン反応およびポリウレタン硬化に従来から使用されているものである。例示的な触媒としては、Ｅｖｏｎｉｋ社から入手可能な（１，４－ジアザビシクロ［２．２．２］オクタン）ＤＡＢＣＯ（登録商標）Ｔ－１２またはＤＡＢＣＯ（登録商標）結晶；ＤＭＤＥＥ（２，２’－ジモルホリニルジエチルエーテル）；ＤＢＵ（１，８－ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデカ－７－エン）等が挙げられる。使用される場合、硬化性組成物は、組成物の約０．０１重量％～約５重量％の触媒を含むことができる。
【0083】
硬化性組成物は、任意にフィラーを含むことができる。有用なフィラーには、例えば、リトポン、ケイ酸ジルコニウム、水酸化物（カルシウム、アルミニウム、マグネシウム、鉄等の水酸化物等）、珪藻土、炭酸塩（ナトリウム、カリウム、カルシウム、およびマグネシウムの炭酸塩等）、酸化物（亜鉛、マグネシウム、クロム、セリウム、ジルコニウム、およびアルミニウムの酸化物等）、カルシウム粘土、ナノシリカ、ヒュームドシリカ、シランまたはシラザンで表面処理されたシリカ（Ｅｖｏｎｉｋ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓから入手可能なＡＥＲＯＳＩＬ（登録商標）製品等）、アクリレートまたはメタクリレートで表面処理されたシリカ（Ｅｖｏｎｉｋ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓから入手可能なＡＥＲＯＳＩＬ（登録商標）Ｒ７２００またはＲ７１１等）、沈降シリカ、未処理シリカ、グラファイト、合成繊維、有機粘土（Ｓｏｕｔｈｅｒｎ Ｃｌａｙ Ｐｒｏｄｕｃｔｓから販売されているＣｌｏｉｓｉｔｅ（登録商標）ナノクレイ等）、膨張黒鉛（ＸＧ Ｓｃｉｅｎｃｅｓから販売されているｘＧｎＰ（登録商標）グラフェンナノプレートレット等）、およびこれらの組み合わせが含まれる。使用される場合、硬化性組成物は、組成物の約９０重量％まで、より典型的には組成物の１重量％～３０重量％までの量のフィラーを含むことができる。
【0084】
硬化性組成物は、任意にチキソトロープまたはレオロジー調整剤を含むことができる。チキソトロピー剤は、未硬化組成物のレオロジー特性を調整することができる。いくつかの有用なチキソトロピー剤としては、持続可能な有機材料（例えば、ヒマシ油誘導体（ＢＹＫから入手可能なＲｈｅｏｃｉｎ；Ｅｌｅｍｅｎｔｉｓから入手可能なＴｈｉｘｃｉｎおよびＡｌｂｅｒｄｉｎｇｋ Ｂｏｌｅｙから入手可能なＡｌｂｏｔｈｉｘ）等）；シリカ（未処理または表面の化学的性質を変化させるように処理された溶融シリカまたはヒュームドシリカ等）が挙げられる。事実上、あらゆる強化溶融、沈降シリカ、ヒュームドシリカ、または表面処理されたシリカを使用してもよい。処理されたヒュームドシリカの例としては、ポリジメチルシロキサン処理シリカ、ヘキサメチルジシラザン処理シリカ、および他のシラザンまたはシラン処理シリカが挙げられる。このような処理シリカとして、例えばＣａｂｏｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから商品名ＣＡＢ－Ｏ－ＳＩＬ（登録商標）ＮＤ－ＴＳ、Ｅｖｏｎｉｋ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓから商品名ＡＥＲＯＳＩＬ（登録商標）（ＡＥＲＯＳＩＬ（登録商標）Ｒ８０５等）が市販されている。また、Ｅｖｏｎｉｋ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓから入手可能なＡＥＲＯＳＩＬ（登録商標）Ｒ７２００もしくはＲ７１１等のアクリレートまたはメタクリレートで表面処理されたシリカも有用である。未処理シリカの例としては、ＡＥＲＯＳＩＬ（登録商標）３００、ＡＥＲＯＳＩＬ（登録商標）２００およびＡＥＲＯＳＩＬ（登録商標）１３０等の市販の非晶質シリカが挙げられる。市販の含水シリカには、日本シリカ工業株式会社製のＮＩＰＳＩＬ（登録商標）Ｅ１５０およびＮＩＰＳＩＬ（登録商標）Ｅ２００Ａが含まれる。使用される場合、硬化性組成物は、組成物の約０重量％～約５０重量％、有利には組成物の約０重量％～約２０重量％の濃度のチキソトロープを含むことができる。特定の実施形態では、フィラーとレオロジー調整剤は同じであってもよい。
【0085】
硬化性組成物は、任意で反応調整剤を含むことができる。反応調整剤は、硬化性組成物の反応速度を増加または減少させる材料である。例えば、８－ヒドロキシキノリン（８－ＨＱ）およびその誘導体（５－ヒドロキシメチル－８－ヒドロキシキノリン等）を使用して、硬化速度を調整することができる。使用される場合、硬化性組成物は、硬化性組成物の約０．００１～約１５重量パーセントの反応調整剤を含むことができる。
【0086】
硬化性組成物は、任意に、熱可塑性ポリマーを含有することができる。熱可塑性ポリマーは、官能性熱可塑性樹脂であっても非官能性熱可塑性樹脂であってもよい。好適な熱可塑性ポリマーの非限定的な例としては、アクリルポリマー、官能性（例えば、－ＯＨおよび／または－ＣＯＯＨ等の反応性部分構造を含む）アクリルポリマー、非官能性アクリルポリマー、アクリルブロックコポリマー、第三級アルキルアミド官能性を有するアクリルポリマー、ポリシロキサンポリマー、ポリスチレンコポリマー、ジビニルベンゼンコポリマー、ポリエーテルアミド、ポリビニルアセタール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、メチレンポリビニルエーテル、酢酸セルロース、スチレンアクリロニトリル、非晶質ポリオレフィン、オレフィンブロックコポリマー［ＯＢＣ］、ポリオレフィンプラストマー、熱可塑性ウレタン、ポリアクリロニトリル、エチレンアクリレートコポリマー、エチレンアクリレートターポリマー、エチレンブタジエンコポリマーおよび／またはブロックコポリマー、スチレンブタジエンブロックコポリマー、および上記のいずれかの混合物が挙げられる。使用される場合、硬化性組成物は、硬化性組成物の重量に対して約１重量％～約２０重量％の熱可塑性ポリマーを含むことができる。
【0087】
硬化性組成物は、任意に、相溶性があり当技術分野で知られている１つ以上の接着促進剤を含むことができる。使用される場合、硬化性組成物は、硬化性組成物の約０重量％～約２０重量％、有利には硬化性組成物の約０．１重量％～約１５重量％の接着促進剤を含むことができる。
【0088】
硬化性組成物は、任意に、１つ以上の着色剤を含むことができる。いくつかの用途では、着色された組成物は、塗布された組成物の検査を可能にするために有益であり得る。着色剤、例えば顔料または染料は、意図した用途に有益な所望の色を提供するために使用することができる。例示的な着色剤としては、二酸化チタン、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー２８、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー５３、およびフタロシアニンブルーＢＮ等が挙げられる。いくつかの用途では、蛍光染料を添加して、塗布された組成物を紫外線下で調べることができるようにすることができる。使用される場合、硬化性組成物は、全組成物の約０．００２重量％以上の着色剤を含むことができる。最大量は、コスト、放射線の吸収、および組成物の硬化の妨げを考慮して決定される。
【0089】
添加剤は、添加剤がそのパートの他の成分と有害に反応しない限り、パートＡ、パートＢ、または両方に含まれ得る。
【0090】
一実施形態では、２成分硬化性組成物のパートＡは、以下の組成を有する。すべてのパーセンテージはパートＡの重量に対する重量パーセントである。典型的には、パートＡは室温で液体から流動性の半固体であり、粘度は２ｒｐｍまたは２０ｒｐｍのいずれかで約５，０００～約１００，０００ｃＰである。
【0091】
【表1】
【0092】
イソシアネート反応性成分は任意であり、持続可能ではないイソシアネート反応性成分の含有量を表す。好ましくは、パートＡ中の添加剤ではない成分がすべて持続可能に供給されるように、持続可能ではないイソシアネート反応性成分を含有しない。
【0093】
典型的には、パートＡの成分を一緒に添加し、反応性レオロジー調整剤を融解させるのに十分な温度まで撹拌しながら加熱する。配合したら熱を除去し、混合物を放冷する。混合物は冷えるにつれて増粘し、曇るであろう。冷却したら、空気と湿気を排除するためにパートＡの組成物を包装する。
【0094】
一実施形態では、２成分硬化性組成物のパートＢは以下の組成を有する。全てのパーセンテージはパートＢの重量に対する重量パーセントである。典型的には、パートＢは２０ｒｐｍで約８，０００～約３０，０００ｃＰｓの粘度を有するであろう。Ｂ側は通常チキソトロピー性ではないため、粘度は２ｒｐｍで通常同じになるであろう。
【0095】
【表2】
【0096】
パートＢは、非イソシアネート含有成分を反応器に添加し、真空下で撹拌しながら加熱して水分を除去することによって調製することができる。持続可能なイソシアネート反応性成分がパートＢで使用される場合、それを他の非イソシアネート成分と一緒に添加することができる。水分が除去されたら、イソシアネート含有成分を添加することができる。混合物が均一になり、所望のイソシアネート含有量に達するまで、真空下での混合を続ける。混合されたパートＢは冷却され、湿気の侵入を防ぐために密封された容器に詰められる。
【0097】
一実施形態では、混合硬化性組成物は以下の特性を有する。
【0098】
【表3】
【0099】
一実施形態では、混合硬化性組成物の硬化反応生成物は、以下の特性を有する。
【0100】
【表4】
【0101】
いくつかの実施形態では、接着剤組成物は気体を含まない均質な固体であることが好ましく、例えば発泡していないことが好ましい。これらの実施形態では、組成物パートおよび混合接着剤組成物は発泡剤を含まない。
【0102】
【0103】
スパイラル状に巻かれた濾過システム、例えば逆浸透および／またはナノ濾過システム用の典型的な薄膜複合膜１０は、図１に概略断面図として示す一般構造を有する。一実施形態では、膜１０は、２つまたは３つの層を含み、微多孔質基材１４の上に重なる薄くて緻密な半透過性バリア層１２があり、微多孔質基材１４は任意に多孔質支持層１６の上に重なる。多孔質支持層１６は、たとえば、ポリエステル不織布層であり得る。多孔質支持層１６は、通常、複合膜１０の他の層に物理的支持を与えながら、流体が容易に通過できるように構成および配置される。同様に、半透過性バリア層１２は通常ポリアミドであるが、必ずしもポリアミドである必要はなく、微多孔質基材１４は、常にではないが通常、ポリスルホンを含む。構成材料およびその厚さなどは、膜１０が使用されることが意図される正確な分離用途に応じて変更され得る。
【0104】
半透過層１２は膜１０の活性表面であり、通常、分離される化合物の正確な性質に応じて、それ自体で、または中間微多孔質基材１４と組み合わせて、分離に影響を与えると考えられる。例えば、膜１０が水を浄化するために使用されることを意図している場合、膜１０は水を通過させるが、汚染物質や塩イオンは通過させない。
【0105】
開示されたパートＡとパートＢを混合することによって調製された２成分ポリウレタン接着剤を使用して、複数のこれらの膜１０が一緒に結合されてスパイラル巻き膜エレメント（ｓｐｉｒａｌ－ｗｏｕｎｄ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｅｌｅｍｅｎｔ）になる。
【0106】
【0107】
図２は、中央穿孔透過管２６を含み、その周りに１つ以上の膜リーフエレメント３０（図４に示す）が巻かれたスパイラル巻き膜エレメント２０の一実施形態を概略的に示す。これらの膜リーフエレメント３０については、以下でより詳細に説明する。各膜リーフエレメントは、典型的にはポリマーネット構造であるフィードスペーサ２８によって分離され得る。供給流（ｆｅｅｄ ｓｔｒｅａｍ）１８は、フィードスペーサ２８によって提供される膜間の空間を通って流れ、スパイラル巻き膜エレメント２０に入る。供給流１８は、少なくとも２つの構成成分を含む。供給流１８の典型的な例示は、初期濃度の塩を含む塩水であり、その後、膜１０によって、清浄な水の透過流２２と、供給流１８より高濃度の塩を含む水を含む濃縮流（ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ ｓｔｒｅａｍ）２４とに分離される。透過流２２は、スパイラル状に透過管２６に導かれ、そこから排出される。濃縮流２４は膜リーフエレメント３０の間を流れ、排出される。
【0108】
スパイラル巻き膜エレメント２０の典型的な構築は当技術分野で知られており、１つのバリエーションは一般に以下の工程を含む。図３に示すように、膜１０のシートは、広げられ、半透過層１２が折り畳まれたシート１０の内側に面し、支持層１６（図３では見えない）が外側になるように、線Ａ－Ａに沿って半分に折り畳まれる。フィードスペーサまたはフィードキャリア２８の層は、折り畳まれたシート１０の内側に配置される。フィードスペーサまたはフィードキャリア層２８は、フィード１８が折り畳まれた膜シート１０の内部で自由に流れることができるようにスペースを提供することを意図する。フィードキャリア２８の材料および厚さの細かい詳細は、スパイラル巻き膜エレメント２０の意図された用途に依存するが、通常は、膜シート１０の隣接する折り畳まれた部分の間の供給流１８の自由な流れを可能にする不織布材料である。図３に模式的に示すように、フィードキャリア２８は折り畳まれた膜シート１０よりわずかに小さくてもよいことに留意されたい。
【0109】
図４は、透過管２６の周りに巻き付けられている膜リーフエレメント３０の一実施形態を示す。当該技術分野で知られているように、これらの膜リーフエレメント３０の１つ以上が透過管２６の周囲に巻かれているが、図４には１つのみが示されている。膜リーフエレメント３０は、一般に３つの部分を含む。これらは、多孔質透過キャリア層３２、折り畳まれた膜シート１０、および折り畳まれた膜シート１０の間に配置されるフィードスペーサ２８である。
【0110】
膜リーフエレメント３０の構築中に、多孔質透過キャリア層３２が中央穿孔透過管２６に接着される。本明細書で説明する２成分ポリウレタン接着剤３６は、任意でこの接着に使用することができる。多孔質透過担体３２は、透過液２２が透過管２６に流入するように構成および配置されている。透過管２６には、透過液２２が透過管２６に流入し、よってスパイラル巻き膜エレメント２０から流出できるようにする複数の穿孔３４を有する。
【0111】
本明細書に記載される２成分ポリウレタン接着剤３６は、任意で、折り畳まれた膜シート１０と透過キャリア３２を三辺で接着するために使用することもでき、透過管２６に対しては開いているが供給源（フィード）に対しては閉じているエンベロープを形成する。２成分ポリウレタン接着剤３６を塗布する方法は特に限定されず、好適な方法が当業者に知られている。例えば、２成分ポリウレタン接着剤３６の成分は、必要に応じて管または他の容器から別々に分注され、使用直前にスタティックミキサーで混合することができる。混合接着剤３６は、図４に見られるように、多孔質透過キャリア３２の開口縁に沿って連続ビードとして塗布することができる。ビードのサイズは特に限定されないが、折り畳まれたシート１０の端部のみを透過キャリア３２に結合させ、各内側部分を接着されないままにしておくべきである。好適なビード幅は、例えば、約０．３ｃｍ～約２ｃｍ、または約０．３ｃｍ～約０．６ｃｍであり得る。膜１０は、透過キャリア３２と接着剤３６の上に配置され、膜シート１０の折り目（図２の線Ａ－Ａ）は透過管２６に沿って配置されている。理想的には、接着剤３６は、膜１０の層（図１に示す多孔質支持層１６、微多孔質層１４およびバリア層１２）および透過キャリア３２の一部または全部に９０％以上浸透する。しかし、いくつかの接着スパイラル巻き膜構成要素では、５％までの低い浸透でも許容可能な性能が得られることが示されている。
【0112】
この接着工程、すなわち多孔質透過キャリア層３２を中央穿孔透過管２６に接着し、次いで折り畳まれた膜シート１０（折り畳まれたシート１０の間にフィードキャリア２８を有する）を多孔質透過キャリア層３２に三辺接着して膜リーフエレメント３０を形成する工程が、所望の数の膜リーフエレメントが透過管２６に取り付けられるまで必要な回数繰り返される。その後、膜リーフエレメント３０が透過管２６にきつく巻き付けられ、スパイラル巻きエレメント２０が形成される。
【0113】
アンチテレスコープ装置と呼ばれることもあるキャップは、巻かれた膜リーフを所定の位置に保持する成形されたプラスチック部品であり、それらが圧力下で軸方向に移動できないようにし、フィルタアセンブリのすべての部品間で荷重が均等に伝達されるようにする。いくつかの実施形態では、開示された２成分ポリウレタン接着剤を使用して、キャップを膜エレメントに接着することができる。
【実施例】
【0114】
パートＡの調製：
パートＡの成分を一緒に加え、すべての成分が溶けて混合されるまで撹拌しながら８０℃に加熱する。混合したら熱を除去し、混合物を混合し続けながら放冷する。冷却したら、パートＡの組成物を空気と湿気を排除するために包装する。
パートＡの成分を一緒に加え、すべての成分が溶けて混合されるまで撹拌しながら８０℃に加熱する。混合したら熱を除去し、混合物を混合し続けながら放冷する。冷却したら、パートＡの組成物を空気と湿気を排除するために包装する。
【0115】
パートＢ
ヘンケル社のＬＯＣＴＩＴＥ ＵＫ１７８Ｂをすべての試料のパートＢイソシアネート官能性組成物として使用した。Ｍｏｎｄｕｒ ＣＤをパートＢ試料に添加して、すべての試料のインデックスが１．１～１．２の間に維持されるようにした。
ヘンケル社のＬＯＣＴＩＴＥ ＵＫ１７８Ｂをすべての試料のパートＢイソシアネート官能性組成物として使用した。Ｍｏｎｄｕｒ ＣＤをパートＢ試料に添加して、すべての試料のインデックスが１．１～１．２の間に維持されるようにした。
【0116】
２パートポリウレタン接着剤組成物の調製：
パートＡとパートＢを体積比１：１で均一になるまで混合した。混合組成物は、約１．１：１～１．２：１のインデックス（ＮＣＯ：ＮＣＯ反応性）を有していた。
パートＡとパートＢを体積比１：１で均一になるまで混合した。混合組成物は、約１．１：１～１．２：１のインデックス（ＮＣＯ：ＮＣＯ反応性）を有していた。
【0117】
粘度：
パートＡとパートＢの試料は、試験前は室温（２３～２５℃）であった。混合組成物については、パートＡとパートＢの別々の部分をスタティックミキサーで均一に混合した。試験は、＃６スピンドルを備えたブルックフィールド粘度計を使用して２５℃で行った。２ｒｐｍの試験は混合後１分以内に行われた。２０ｒｐｍのテストは、混合後２分以内に行われた。粘度の結果はｃＰｓ単位で示す。
パートＡとパートＢの試料は、試験前は室温（２３～２５℃）であった。混合組成物については、パートＡとパートＢの別々の部分をスタティックミキサーで均一に混合した。試験は、＃６スピンドルを備えたブルックフィールド粘度計を使用して２５℃で行った。２ｒｐｍの試験は混合後１分以内に行われた。２０ｒｐｍのテストは、混合後２分以内に行われた。粘度の結果はｃＰｓ単位で示す。
【0118】
チキソトロピー指数：
材料のチキソトロピー性は、２ｒｐｍで採取した試料の粘度を、２０ｒｐｍで採取した試料の粘度で割って算出する。チキソトロピー指数は、混合試料だけでなく、個々の成分ごとに算出できる。
材料のチキソトロピー性は、２ｒｐｍで採取した試料の粘度を、２０ｒｐｍで採取した試料の粘度で割って算出する。チキソトロピー指数は、混合試料だけでなく、個々の成分ごとに算出できる。
【0119】
オープンタイム：
オープンタイムは、混合試料が２０ｒｐｍの粘度の２倍（２Ｘ）になるまでの時間である。
オープンタイムは、混合試料が２０ｒｐｍの粘度の２倍（２Ｘ）になるまでの時間である。
【0120】
ゲル化時間（Ｇｅｌ ｔｉｍｅ）：
ゲル化時間は、混合試料が２０ｒｐｍの粘度の３倍（３Ｘ）になるまでの時間である。
ゲル化時間は、混合試料が２０ｒｐｍの粘度の３倍（３Ｘ）になるまでの時間である。
【0121】
ショア硬度：
試料は、１：１のパートＡ：パートＢ混合物を、スタティックミキサーで１００ｇ容量プラスチックビーカーに分注し、調製した。この材料を２４時間硬化させた後、硬化した１００Ｇパックをビーカーから取り出した。パックは直径約２インチ、厚さ３インチであった。試料の測定は、ＡＳＴＭ Ｄ２２４０に従って実施した。
試料は、１：１のパートＡ：パートＢ混合物を、スタティックミキサーで１００ｇ容量プラスチックビーカーに分注し、調製した。この材料を２４時間硬化させた後、硬化した１００Ｇパックをビーカーから取り出した。パックは直径約２インチ、厚さ３インチであった。試料の測定は、ＡＳＴＭ Ｄ２２４０に従って実施した。
【0122】
接着剤による膜の浸透率の測定
正方形の膜（おおよそ７．５ｃｍ×７．５ｃｍ）を多孔質支持層１６上に配置した。約５グラムの混合接着剤をその膜上に配置した。第２の膜の多孔質支持層１６を混合接着剤の上に配置した。非粘着性プラスチック正方形（ポリエチレン、寸法おおよそ１２ｃｍ×１２ｃｍ）を、組み立てられた膜の上に置いた。そして、おおよそ４５０グラムの重りを、非粘着性プラスチックの正方形全体の上に置いた。重りを２０分間放置した後、取り外した。このアセンブリを少なくとも８時間硬化させ、浸透率を目視で評価し、膜の浸透率として報告した。特に断りのない限り、ＦＩＬＭＴＥＣ（商標）ＢＷ３０膜が浸透試験に使用された。
正方形の膜（おおよそ７．５ｃｍ×７．５ｃｍ）を多孔質支持層１６上に配置した。約５グラムの混合接着剤をその膜上に配置した。第２の膜の多孔質支持層１６を混合接着剤の上に配置した。非粘着性プラスチック正方形（ポリエチレン、寸法おおよそ１２ｃｍ×１２ｃｍ）を、組み立てられた膜の上に置いた。そして、おおよそ４５０グラムの重りを、非粘着性プラスチックの正方形全体の上に置いた。重りを２０分間放置した後、取り外した。このアセンブリを少なくとも８時間硬化させ、浸透率を目視で評価し、膜の浸透率として報告した。特に断りのない限り、ＦＩＬＭＴＥＣ（商標）ＢＷ３０膜が浸透試験に使用された。
【0123】
浸透率は、裏側（すなわち、支持層１６の反対側のバリア層側１２）の暗領域と明領域の比率を目視分析することによって定性的に評価した。視覚的な変化がない場合は、１００％の明領域となり、浸透率は０％に相当する。完全な浸透は１００％の暗領域となり、浸透率は１００％に相当する。一貫性を確保するため、試料は複数の人間が並べて評価した。
【0124】
例１：
以下のパートＡ組成物が調製または提供された。すべての量はそのパートの重量％である。比較例Ａでは、パートＡのイソシアネート反応性組成物としてヘンケル社のＬＯＣＴＩＴＥ ＵＫ１７８Ａを使用した。
以下のパートＡ組成物が調製または提供された。すべての量はそのパートの重量％である。比較例Ａでは、パートＡのイソシアネート反応性組成物としてヘンケル社のＬＯＣＴＩＴＥ ＵＫ１７８Ａを使用した。
【0125】
【表5】
【0126】
試料１は、グリセロールを含まず蜜蝋を含むパートＡを有した。試料１のパートＡの組成物は不安定性を示し、わずか５～１０分で蜜蝋が他の成分から固相として分離した。例２、３および４のように加熱および混合しながらグリセロールをパートＡ組成物に添加すると、組成物が安定化し、３０分後にはほとんどまたは全く分離せずに組成物中の蜜蝋が維持された。
【0127】
グリセロールの添加も、パートＡの組成物の粘度を低下させるのに驚くほど効果的であった。驚くべきことに、この粘度低下効果は限定的である。試料２および３は、グリセロールを含まない試料１と比較して粘度がどのように低下しているかを示す。試料４は、パートＡの組成物に約３％を超えるグリセロールを添加すると、グリセロールを含まない試料１と比較してパートＡの粘度が実際に増加することを示している。グリセロールの粘度はわずか約１４１２ｃＰｓのため、グリセロール含有量の増加に伴うこの粘度の増加は驚くべきことである。
【0128】
ヘンケル社のＬＯＣＴＩＴＥ ＵＫ１７８Ｂをすべての試料のパートＢのイソシアネート官能性組成物として使用した。Ｍｏｎｄｕｒ ＣＤをパートＢの試料に添加して、すべての試料のインデックスが１．１～１．２の間に維持されるようにした。パートＡの組成物それぞれを、ＬＯＣＴＩＴＥ ＵＫ１７８ＢのパートＢの組成物と体積比１：１で混合した。すべての量はそのパートの重量％である。混合接着剤組成物について硬化した組成物の物性試験結果を以下に示す。
【0129】
【表6】
【0130】
例２：
予め形成されたパートＡの組成物を、上述のようにＬＯＣＴＩＴＥ ＵＫ１７８Ｂと混合し、硬度試験片を形成するために使用した。すべての量はそのパートの重量％である。試料をプローブでチェックし、粘着性を主観的に評価した。試料の粘着性が無くなったら、ショアＡ硬度をチェックした。試験結果を以下に示す。
予め形成されたパートＡの組成物を、上述のようにＬＯＣＴＩＴＥ ＵＫ１７８Ｂと混合し、硬度試験片を形成するために使用した。すべての量はそのパートの重量％である。試料をプローブでチェックし、粘着性を主観的に評価した。試料の粘着性が無くなったら、ショアＡ硬度をチェックした。試験結果を以下に示す。
【0131】
【表7】
【0132】
【0133】
【表8】
【0134】
例４：
以下の組成物を１ｍｍのキャストフィルムに形成し、硬化させた。硬化したフィルムを１インチの円形に切り、重量を測定した後、異なるｐＨレベル（１．５、中性（７－８）、１２．５）の脱イオン（ＤＩ）水を含むガラス瓶に入れた。ｐＨ１．５の溶液は、脱イオン水に塩酸を加えて調製した。ｐＨ１２．５の溶液は、脱イオン水にＮａＯＨを加えて調製した。試料は、８０℃で２週間、または５０℃で４週間、溶液中に保持され、１週間ごとに重量チェックが行われた（試料は瓶から取り出され、乾燥され、重量測定された後、調整のために再び瓶に入れられる）。以下に示す硬化組成物の耐薬品性試験の結果は、未調整の（ｕｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｄ）試料からの重量減少（－）または重量増加（＋）を％として表す。
以下の組成物を１ｍｍのキャストフィルムに形成し、硬化させた。硬化したフィルムを１インチの円形に切り、重量を測定した後、異なるｐＨレベル（１．５、中性（７－８）、１２．５）の脱イオン（ＤＩ）水を含むガラス瓶に入れた。ｐＨ１．５の溶液は、脱イオン水に塩酸を加えて調製した。ｐＨ１２．５の溶液は、脱イオン水にＮａＯＨを加えて調製した。試料は、８０℃で２週間、または５０℃で４週間、溶液中に保持され、１週間ごとに重量チェックが行われた（試料は瓶から取り出され、乾燥され、重量測定された後、調整のために再び瓶に入れられる）。以下に示す硬化組成物の耐薬品性試験の結果は、未調整の（ｕｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｄ）試料からの重量減少（－）または重量増加（＋）を％として表す。
【0135】
【表9】
【0136】
各温度範囲において、２％未満の重量減少または重量増加は許容可能であると考えられ、１％未満の重量減少または重量増加が好ましい。５％以上の重量減少または重量増加は、多くの用途において許容できないと考えられる。
【0137】
比較試料ＢとＣは、グリセロールを、それぞれ、トリエタノールアミンとポリ塩化ビニルに置き換えたものである。比較試料ＢおよびＣは、両方とも、試験媒体中での硬化材料の溶解性が高く、したがって耐薬品性が低かった。
【0138】
例５：
試料２、ＥおよびＦは上記のように調製し、上記のようにＬＯＣＴＩＴＥ ＵＫ１７８Ｂと混合した。試料５およびＤは、パートＡの成分を５５℃に加熱し、加熱した混合物を２４００ｒｐｍのミキサーからの非常に高いせん断力をかけることによって調製した。試料５とＤは、上記のようにＬＯＣＴＩＴＥ ＵＫ１７８Ｂと混合した。すべての量はそのパートの重量％である。試料の特性をチェックした。試験結果を以下に示す。
試料２、ＥおよびＦは上記のように調製し、上記のようにＬＯＣＴＩＴＥ ＵＫ１７８Ｂと混合した。試料５およびＤは、パートＡの成分を５５℃に加熱し、加熱した混合物を２４００ｒｐｍのミキサーからの非常に高いせん断力をかけることによって調製した。試料５とＤは、上記のようにＬＯＣＴＩＴＥ ＵＫ１７８Ｂと混合した。すべての量はそのパートの重量％である。試料の特性をチェックした。試験結果を以下に示す。
【0139】
【表10】
【0140】
試料５およびＤの調製方法では、他の試料と比較して、パートＡの粘度が非常に高い結果となった。比較試料Ｅには、蜜蝋と、ＬＯＣＴＩＴＥ ＵＫ１７８Ｂからのイソシアネートとが反応した粒子があったが、このパートＡとパートＢを混合して２４時間後、鉱油は反応しておらず、試料は室温で依然として流動体であった。比較試料Ｆでは、蜜蝋とＬＯＣＴＩＴＥ ＵＫ１７８Ｂからのイソシアネートが反応して、流動性の下層の上にややゲル化した、または固体の上層を形成した。上層は、ショアＡ硬度の読み取り値を取得できるほど十分に固体ではなかった。試料Ｅも試料Ｆも、許容できるオープンタイムまたはゲル化時間を有していなかった。試料２と試料５は、この組成物中の蜜蝋が、レオシンに代わる持続可能な代替物となることを示している。該試料は、蜜蝋がヒマシ油と組み合わせたときに効果的な反応性増粘剤であることを示している。
【0141】
試料２および５は、市販のＲｈｅｏＢＹＫチキソトロープを使用して作製された試料Ｄと比較して、より短く、より望ましいオープンタイムとゲル化時間を示した。蜜蝋は驚くほど優れたチキソトロープであり、かつ、持続可能な資源である。
【0142】
いくつかの実施形態において、本明細書における本発明は、組成物またはプロセスの基本的かつ新規な特徴に実質的に影響を及ぼさない要素またはプロセスステップを除外すると解釈することができる。さらに、いくつかの実施形態において、本発明は、本明細書で指定されていない要素またはプロセスステップを除外すると解釈することができる。
【0143】
本発明は、特定の実施形態を参照して本明細書に例示及び説明されているが、本発明は、示された詳細に限定されることを意図していない。むしろ、請求項と均等の領域及び範囲内で、本発明から逸脱することなく、細部にさまざまな変更を加えてよい。
【0144】
本明細書内では、明確かつ簡潔な明細書を記述できるように実施形態が説明されているが、本発明から逸脱することなく実施形態を様々に組み合わせたり分離したりしてよいことが意図されており、理解されるであろう。例えば、本明細書に記載された全ての好ましい特徴は、本明細書に記載された本発明の全ての態様に適用可能であることを理解されるであろう。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【国際調査報告】