JP5259120B2 - 2成分型ポリウレタン接着剤 - Google Patents
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Description
本発明は、速い硬化速度及び硬化を開始する前の誘導期間を有する2成分型ポリウレタン接着剤組成物に関する。
2成分型ポリウレタン接着剤組成物は一般に室温で液状又はペースト状である成分を含み、それら成分が共に混合される。組成物の第1の成分はポリオール及び鎖延長剤、触媒ブロッキング剤、所望により他の添加剤などの他の成分を含む。第2の成分はモノマーの、ポリマーの又はプレポリマーのイソシアネートを含む。接着するために、接着剤の2つの成分は十分に混合され、その後組成物が基材に施される。混合された組成物はその後硬化を開始し、固体へと変化しながら接着強度を高めていく。硬化反応はフリーのイソシアネート基とポリオールからの活性水素との間で起こる。主要な硬化反応後に過剰量のフリーのイソシアネート基が存在していると、その過剰量のフリーのイソシアネート基が雰囲気又は基材からの表面水分によって硬化する。
本発明は、1以上のポリオール類の第1の成分及び1以上のイソシアネート類の第2の成分を有する2成分型ポリウレタン接着剤組成物を提供する。この組成物はまた、1以上の触媒及び硬化反応を遅らせるための1以上のブロッキング剤を含む。この組成物は、長いオープン時間、接着される基材に対する改善された濡れ、迅速な硬化速度及び室温及び高温での優れた最終接着性能を与える。充填材、鎖延長剤、可塑剤などの成分が所望により添加されてもよい。
本発明は1以上のポリオール類の第1の成分及び1以上のイソシアネート類の第2の成分を含む2成分型ポリウレタン接着剤組成物に関する。イソシアネート成分及びポリオール成分は、通常、約1:1の当量比で使用される。本発明によれば、1以上のブロッキング剤を1以上の触媒と組み合わせて添加することによって、接着剤の成分の混合時間と硬化の開始時間との間に誘導期間が提供される。この誘導期間は多くの加工及び性能の利点を与える。
を有する。
実施例
2成分型ポリウレタン接着剤の様々な配合物を以下の方法に従って調製した。第1の成分(A成分)を調製するために、ポリオール(単数又は複数)の所望の量が汚れていない反応器へ装填され、組成物が十分に混合された。減圧と加熱が反応器に施された。減圧は反応器の内容物が225oFに達した後1時間続けた。その後減圧を解除し、鎖延長剤、触媒、及び8−ヒドロキシキノリンを、攪拌しながら、所望量で反応器に装填した。材料成分を全て加えた後、混合をさらに20分間続けた。その後、反応器の内容物は、別の汚れていない容器に移され、室温で冷却された。この時点でA成分を2成分型接着剤に使用するための準備が整った。貯蔵の目的のために、その容器は密封される前に乾燥窒素でパージされるべきである。第2の成分(B成分)はウレタンプレポリマーである。これらの実施例の目的のために、イソシアネート含量が17%であるVorite 689 イソシアネート(Caschemから商業的に入手可能)を利用した。
Desmophen S1011-35はBayer Material Sciencesから商業的に入手できる。
Desmophen F-207はBayer Material Scienceから商業的に入手できる。
2つのタイプの試料を引張ラップせん断試験及びクリーベージピール試験のために調製した。基材はABS及びアクリル樹脂の剛性プラスチック(厚さ0.1インチ)であった。基材は引張試験のために1''×4''の寸法に切断され、クリーベージピール試験のために1''×6''の寸法に切断された。
全ての接着試験結果はPSI(pound per square inch)であった。
硬化速度試験で不良モードは、アクリル基材に対する接着不良を示すアスタリスクでマークされたもの以外は全て結合力のある不良(cohesive failure)であった。全ての5日の結果における不良モードは、アクリル基材に対する接着不良であった。配合物1の硬化反応速度は多くの加工用途にとっては速すぎるものであった。混合塗布して接合を形成した後10分以内に接着剤は液体状態から固体状態へと変化し、49.7psiのラップせん断強度を生じさせた。配合物1のラップせん断強度はその後の15分間にわたり速やかに増加した。配合物1の非常に早い固化は、接合アセンブリに短いオープン時間を与えるに過ぎない。対照的に、配合物2は強度の増大がよりゆっくりとしている。配合物2及び3のラップせん断強度試験は塗布と硬化の間の誘導期間を明確に示している。配合物2のラップせん断強度は硬化後10分で7.1psiに過ぎず、同じ時間における配合物1の強度よりも有意に低い。15分の時点で、配合物2のラップせん断強度は56.1psiに増加するが、この値さえも同じ時間における配合物1の強度よりも有意に低い。しかし、配合物2の接着強度はその後の5分間にわたり急激に増加する。このラップせん断強度は硬化の20分で149.6psi、25分で184.2psiであったが、これは同じ時間における配合物1のラップせん断強度と同等である。誘導期間を有する遅発硬化プロファイルは、接着剤に対して最大限のオープン時間及び可使時間が要求される多くの用途に好ましい。配合物3において、硬化反応はさらに遅れるが、それはより多くのブロッキング剤が添加されたからである。結局、少量の8−ヒドロキシキノリンをブロッキング剤として添加することによって接着剤の硬化速度及び接着強度の増加が硬化後の初期の段階で効果的に遅れ、その後ブロッキング剤を添加しない配合物に匹敵するレベルまでこれらが急激に増大する。
配合物4、5及び6を配合物1、2及び3と同様の方法に従って調製した。配合物4、5及び6のA成分の組成を表3に示す。
Coscat 83はビスマス触媒である(Caschem Inc.から商業的に入手可能)。
Claims (18)
- ブロッキング剤が8−ヒドロキシキノリンである、請求項1の接着剤。
- ブロッキング剤が接着剤の0.0001〜10重量%の範囲を構成する請求項1の接着剤。
- ブロッキング剤が接着剤の0.01〜0.5重量%の範囲を構成する請求項3の接着剤。
- 触媒がジブチル錫ジラウレートである、請求項1の接着剤。
- 触媒が有機錫触媒及び1以上のアミン触媒を含む、請求項1の接着剤。
- 触媒が接着剤の0.001〜1重量%の範囲を構成する、請求項1の接着剤。
- 触媒が接着剤の0.01〜0.1重量%の範囲を構成する、請求項7の接着剤。
- 1以上のポリオール類が少なくとも2の水酸基を有し、500〜5000の範囲内の分子量を有する、請求項1の接着剤。
- 1以上のポリオール類がポリエーテルポリオール類、ポリエステルポリオール類、ポリカーボネートポリオール類、ポリオレフィンポリオール類及びそれらの混合物からなる群から選ばれる、請求項9の接着剤。
- 1以上のポリオール類が接着剤の25重量%〜75重量%の範囲を構成する、請求項9の接着剤。
- 1以上のイソシアネート類がプレポリマーのイソシアネート、ポリマーのイソシアネート、モノマーのイソシアネート及びそれらの混合物の群から選ばれる、請求項1の接着剤。
- 接着剤が1以上の鎖延長剤をさらに含む、請求項1の接着剤。
- 1以上の鎖延長剤が低分子量ジオール類、ジアミン類及びアミン含有アルコール類、低分子量ポリオール類、ポリアミン類及びアミン含有ポリオール類、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ヘキサンジオール、トリメチロールプロパン、グリセロール、ヒドロキシル末端ポリエチレンオキサイド(ポリエチレングリコール)、グリセリン、エチレンジアミン、ポリオキシプロピレンジアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、及びトリエタノールアミン、テトラ(2−ヒドロキシプロピル)エチレンジアミン、及びそれらの混合物からなる群から選ばれる、請求項13の接着剤。
- 1以上の鎖延長剤が接着剤の20重量%以下の範囲を構成する、請求項14の接着剤。
- 接着剤が充填材、繊維、可塑剤、顔料、着色剤、難燃剤、加工助剤、チキソトロピー剤、内部潤滑剤、有機又は無機充填材、有機又は無機繊維、タルク、炭酸カルシウム、シリカビーズ、硫酸カルシウム、アルミニウムトリハイドレート、アンモニウムポリフォスフェート、及びそれらの混合物からなる群の1以上をさらに含む、請求項1の接着剤。
- 1以上のポリオール類の第1の成分及び1以上のイソシアネート類の第2の成分を含む2成分型ポリウレタン接着剤組成物の硬化の前に誘導期間を与える方法であって、該第1及び第2の成分のいずれかが更に錫触媒、有機錫触媒、有機金属触媒、アミン触媒、第3アミン触媒及びそれらの混合物を含む群から選ばれる1以上の触媒を含み、該方法が、該接着剤組成物の成分の少なくとも1成分に、下
記構造:
を有する1以上のブロッキング剤を添加し、それら成分を共に混合する工程を含む方法であって、該誘導期間が該成分の混合時間と硬化の開始時間との間の期間である方法。 - 請求項1記載のポリウレタン接着剤組成物の硬化物を有する基材。
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