JP4546030B2 - 表面処理した白亜とカーボンブラックを充填した接着剤 - Google Patents
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Description
本出願は、2001年5月10日に提出された欧州特許出願第01 111 158.0号の優先権を請求するとともに、その全開示内容の参照を求める。
本発明は、充填材を使用した接着剤、特にシラン架橋接着剤に関する。
ポリウレタンからなるプラスチックは、高いフレキシビリティーと同時に十分な強度を必要とする接着剤に使用するのに特に適した材料として相当以前から知られている。ポリウレタン・ポリマーのイソシアン酸基が大気中の湿気と反応し、それによってポリマーが架橋される1成分系は、簡単に使用できるという長所を有している。なぜならば、第2の成分を配量することがなく、混合工程も必要ないからである。そのような系は、工業や建設業で接着剤および密封剤として広く応用されている。これらのポリウレタン・ポリマーの改良点は、イソシアン酸基の代わりに官能基として、同様に大気中の湿気と反応してSi−O−Si結合に架橋するシラン基を導入することにある。末端のイソシアン酸基をメルカプト官能シランまたはアミノ官能シランで置換することによってシラン架橋ポリウレタン・ポリマーを製造する方法は、例えばUS3,632,557(ユニオン カーバイド;Union Carbide)およびUS5,364,955(バイエル;Bayer)に記載されている。US3,632,557(ユニオン カーバイド)は、ポリウレタン・ポリマーの末端のイソシアン酸基をメルカプト官能シランまたはアミノ官能シランで置換することによって、シラン架橋有機ポリウレタン・ポリマーを製造する方法を開示している。これらのポリマーは特に充填材を含むことができる。例として炭酸カルシウムもカーボンブラックも挙げられていない。
−破断伸び250%以上
−比絶縁抵抗108オーム cm以上
−良好な使用性
−しかも原料コストが高すぎないこと。
R2は1ないし8個の炭素原子を有するアルキル残基を表し、
R3は1ないし5個の炭素原子を有するアルキル残基を表し、
aは0または1を表し、
Zは硫黄またはNR4を表し、しかもR4は水素原子、または有機残基、例えばアルキル基もしくは1ないし20個の炭素原子を有するアリル基、またはエステル基との化合物、例えば次式(II)の結合を表し、
nは2ないし4の数を意味し、
Aは官能性nを有するポリウレタン・プリポリマーの残基を表す。
Pは、ポリオキシアルキレンポリオールまたはポリアルキルジエンポリオール、特に少なくとも2つのOH基の***後は市販ポリオールをなす残基を表し、
Xが次式(IV)の残基を意味し、
Qは上記の意味を有しており、しかもP1はP(X)u以下であるという条件で、P1はPまたはP(X)uに等しく、ここにu=1または2である。
本発明による接着剤の本質的な構成要素は、次式(I)に従って構成されたシラン架橋ポリウレタン・ポリマーである。
R2は1ないし8個の炭素原子を有するアルキル残基を表し、
R3は1ないし5個の炭素原子を有するアルキル残基を表し、
aは0または1を表し、
Zは硫黄またはNR4を表し、しかもR4は水素原子、または有機残基、例えばアルキル基もしくは1ないし20個の炭素原子を有するアリル基、またはエステル基との化合物、例えば次式(II)の結合を表し、
nは2ないし4の数を意味し、
Aは官能性nを有するポリウレタン・プリポリマーの残基を表す。
Pは、ポリオキシアルキレンポリオールまたはポリアルキルジエンポリオール、特に少なくとも2つのOH基の***後は市販ポリオールをなす残基を表し、
Xが次式(IV)の残基を意味し、
Qは上記の意味を有しており、しかもP1はP(X)u以下であるという条件で、P1はPまたはP(X)uに等しく、ここにu=1または2である。
絞り出し力を、直径45mmのアルミニウム製カートリッジで求めた。その際に、直径5mmの開口部を通してカートリッジ先端に接着剤を押し付けた。絞り出しは引張試験器で必要な力を加え、速度60mm/minで行った。
例1:N−(3−トリメトキシリルプロピル)−アスパラギン酸ジエチルエステル(マレイン酸エステル−アミノシラン付加体)
γ−アミノプロピルトリメトキシシラン509.9gを受け器に入れた。次いでマレイン酸ジエチルエステル490.1gを室温下でよく撹拌しながら滴下した。発熱反応に基づく温度上昇を、30°Cの水浴で冷却して停止した。次いでこの混合物を室温下で、置換が完了するまで8時間撹拌した。
例2:シラン末端ポリウレタン・プリポリマー
ポリオールPPG12000 1000g、ジイソシアン酸イソホロン78.7g、およびジラウリン酸ジブチルスズ0.13gを絶えず撹拌しながら90°Cに加熱し、遊離したイソシアン酸基の含量が0.7%に達するまでこの温度を維持した。次いで例1によるN−(3−トリメトキシリルプロピル)−アスパラギン酸ジエチルエステル63.2gを混入し、この混合物を約4時間90°Cで撹拌し、赤外分光計により遊離したイソシアネートが検出されなくなった。次いで残留湿気を捕捉するために、シランA−171 0.4gを混入し、プリポリマーを室温に冷却し、湿気を遮断して保存した。
例3〜7:本発明による接着剤
上記の例に記載した成分を表1の順番に従って、適当な真空混合器、例えばモルテニ社のプラニマックスで均一に混合した。第1段階でプリポリマー、可塑剤および充填材を均質化し、次いで追加のシランと触媒溶液を混入した。完成した接着剤を気密カートリッジに充填した。
例8〜11:本発明の範囲外の接着剤
製造の手順は例3〜7と同様である。
Claims (10)
- 少なくとも1つのシラン架橋性ポリマーと、被覆した微粒炭酸カルシウムと、カーボンブラックとを包含した接着剤の組成において、
a)少なくとも1つのシラン架橋性ポリウレタン・ポリマーが次式(I)に従って構成されており、
R2は1ないし8個の炭素原子を有するアルキル残基を表し、
R3は1ないし5個の炭素原子を有するアルキル残基を表し、
aは0または1を表し、
Zは硫黄またはNR4を表し、しかもR4は水素原子、または有機残基との化合物を表し、
nは2ないし4の数を意味し、
Aは官能価nを有するポリウレタン・プリポリマーの残基を表し、
b)被覆した微粒炭酸カルシウムが、脂肪酸で被覆した、粒径0.05ないし1ミクロンおよび密度2.6〜2.7g/mlの炭酸カルシウムであり、
c)カーボンブラックが、密度1.8 g/mlのカーボンブラックであり、
ポリマーa)100gについて20ないし50mlの充填材b)およびc)が存在し、b)とc)の容積比が70/30と30/70の間にあることを特徴とする接着剤の組成。 - Aが、市販ポリオールを過剰の市販ポリイソシアネートで置換することによって得られるポリウレタン残基を表し、Aの平均分子量が通常は500ないし100000g/molの範囲内にあり、しかもAが少なくともn個のウレタン基を包含していることを特徴とする、請求項1記載の接着剤組成。
- Qが、2つのイソシアン酸基の***後は、次の群に属するいずれか1つのイソシアネート、すなわちジイソシアン酸2,4−トルエン、ジイソシアン酸2,6−トルエン、ジイソシアン酸4,4’−ジフェニルメタン、ジイソシアン酸2,4’−ジフェニルメタン、ジイソシアン酸イソホロン、ジイソシアン酸2,2,4−トリメチル−1,6−ヘキサメチレン、ジイソシアン酸2,4,4−トリメチル−1,6−ヘキサメチレン、ジイソシアン酸m−テトラメチルキシレン、ジイソシアン酸p−テトラメチルキシレン、ジイソシアン酸4,4’−ジシクロヘキシルメタンもしくはジイソシアン酸2,4’−ジシクロヘキシルメタンの異性体、前記イソシアネートのポリマーもしくはオリゴポリマー、または前記2つ以上のイソシアネートの混合物から残留する残基であることを特徴とする、請求項1から4までのいずれか1項記載の接着剤。
- Pが、少なくとも2つのOH基の***後は、次の群に属するいずれか1つのポリオール、すなわち酸化エチレン、酸化プロピレンもしくは酸化ブチレンまたはこれらの混合物からなる重合生成物であるポリエーテルポリオール、あるいはヒドロキシ末端ポリブタジエンポリマー残基であることを特徴とする、請求項1から5までのいずれか1項記載の接着剤。
- 更に次の1つ以上の成分、すなわち可塑剤、溶剤、その他の無機充填材または有機充填材、繊維、顔料、増粘剤、熱もしくは紫外線に対する安定剤、付着助剤、乾燥剤または触媒を含むことを特徴とする、請求項1から6までのいずれか1項記載の接着剤。
- 請求項1から7までのいずれか1項記載の接着剤を製造する方法において、第1段階でポリオールを過剰のポリイソシアネートで置換して、イソシアン酸末端基を有するプリポリマーを発生させ、次いでこれらのイソシアン酸末端基を、イソシアン酸反応基を含む少なくとも1つの有機官能性シランで置換し、こうして得られたプリポリマーをあらかじめ乾燥させたカーボンブラックおよびあらかじめ乾燥させた被覆した微粒炭酸カルシウムと湿気を遮断して混合することによって、少なくとも1つのシラン末端ポリウレタン・プリポリマーを生成することを特徴とする方法。
- ポリオールとイソシアネートを温度50ないし100°Cで置換し、その際にイソシアネートの成分を過剰にし、次いでイソシアン酸末端基を有するこのポリウレタン・プリポリマーを有機官能性シアンと化学量論的に、またはやや過剰に置換することを特徴とする、請求項8または9記載の方法。
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