JPH08325549A - 無溶剤型接着剤 - Google Patents

無溶剤型接着剤

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JPH08325549A
JPH08325549A JP8125101A JP12510196A JPH08325549A JP H08325549 A JPH08325549 A JP H08325549A JP 8125101 A JP8125101 A JP 8125101A JP 12510196 A JP12510196 A JP 12510196A JP H08325549 A JPH08325549 A JP H08325549A
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JP
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polyurethane
copolymer
adhesive
homopolymer
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JP8125101A
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English (en)
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Gerhard Krawczyk
クラウツィック ジェルハルト
Volker Dreja
ドレヤ フォルカー
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Morton International GmbH
Original Assignee
Morton International GmbH
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    • C08F283/00Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers provided for in subclass C08G
    • C08F283/06Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers provided for in subclass C08G on to polyethers, polyoxymethylenes or polyacetals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶剤を用いなくても使用できる接着剤を提供
すること。 【解決手段】 ヒドロキシ基を含有していてよい(メ
ト)アクリレートホモポリマーもしくはコポリマーまた
はビニルホモポリマーもしくはコポリマー(a)により
改質されたOH末端基またはNCO末端基を含有する少
なくとも1種のポリウレタン(b)から成る無溶剤型接
着剤であって、前記ポリウレタン(b)が、ポリエーテ
ルポリオール(c)またはジアルコール(c1 )及び/
またはポリエステルポリオール(c2 )と1〜4個のN
CO基(d1 )を含有するイソシアネートモノマー
(d)及び/またはポリイソシアネート(d2 )及び/
またはNCO末端基またはOH末端基を含有するポリウ
レタンプレポリマー(d3 )との反応生成物である無溶
剤型接着剤。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は無溶剤型接着剤に関
する。
【0002】
【従来の技術】低分子量ポリアルコール及びジイソシア
ネートから生成するウレタン基を有するポリイソシアネ
ートは発見されてから久しい。このようなポリイソシア
ネートの例は、西独特許DE-A-870 400及びDE-A-1 090 1
96に記載されている。ポリアルコールをジイソシアネー
トと反応させることによりこのようなポリマーを製造す
る際に、過剰のジイソシアネートは、遊離イソシアネー
ト基を有するポリイソシアネートポリマーを生成し、一
方、過剰のポリアルコールは、遊離OH基を有するポリ
ウレタンを生成する。このような生成物は、ラッカー及
び接着剤の重要な原料である。しかしながら、これらは
光に対してあまり安定でなく、そしてこのような原料は
高価であるという問題がある。
【0003】ポリエーテル中での洗剤の存在するもとで
のスチレンとアクリロニトリルとの重合によって、充填
剤入りポリエーテルまたはポリオールポリマーが形成さ
れることも公知である。これらは、ポリウレタン及びフ
ォーム中の重合体分散体の製造用原料として使用されて
いる。このことに関して、英国特許GB-A-1 455 495、ベ
ルギー国特許BE-A-0 635 489並びにスペイン国特許ES-0
555 780及びES-A-0 555 890を参照されたい。ポリオー
ル中にエポキシ分散液を使用することが、西独特許DE-A
-2 943 689に開示されている。透明接着剤系は、これら
の特許には記載されていない。
【0004】アクリレートモノマーの存在中で、ヒドロ
キシ基を含有するアクリレートがNCO末端基を含有す
るポリウレタンに付加することにより生成するポリウレ
タンアクリレートは概して公知であり、放射線または紫
外線硬化システムにおける反応性シンナーとして使用さ
れている。溶剤を用いなくても使用できる接着剤は、こ
れらの種類のポリマーのいずれに関しても記載されてい
ない。更に、ポリアクリレートの粘度は非常に高すぎ、
溶剤を使用せずにポリウレタンポリマーと混合できな
い。しかしながら、多くの技術分野において、乾燥時に
接着剤から放出される溶剤は、健康にとって有害となり
え、そして費用が高くなるために、溶剤を含む接着剤の
使用は望まれてない。更に、多くの産業で透明接着剤が
必要とされており、特に透明材料が貼り合わされる場合
において特に必要とされている。
【0005】従って、本発明の目的は、新規の無溶剤型
透明接着剤を提供することである。本発明によると、ヒ
ドロキシ基を含有していてよい(メト)アクリレートホ
モポリマーもしくはコポリマーまたはビニルホモポリマ
ーもしくはコポリマー(a)により改質されたOH末端
基またはNCO末端基を含有する少なくとも1種のポリ
ウレタン(b)から成る無溶剤型接着剤であって、前記
ポリウレタン(b)が、ポリエーテルポリオール(c)
またはジアルコール(c1 )及び/ またはポリエステル
ポリオール(c2 )と1〜4個のNCO基(d1 )を含
有するイソシアネートモノマー(d)及び/またはポリ
イソシアネート(d2 )及び/またはNCO末端基また
はOH末端基を含有するポリウレタンプレポリマー(d
3)との反応生成物である無溶剤型接着剤が提供され
る。
【0006】本明細書において、「本発明の接着剤は溶
剤を用いずに使用できる」と記述した場合には、本発明
の接着剤は、溶剤を用いずに使用されねばならないこと
を意味するものではない。本発明の範囲には、溶剤を用
いてこのような接着剤を使用することも含まれるが、本
発明の接着剤は溶剤を用いずに使用されることが好まし
い。本発明の接着剤を一成分型または二成分型の形態で
使用することもできる。
【0007】驚くべきことに、本発明の接着剤は、希
釈、すなわち溶剤の添加を行わずに使用できるような十
分に低い粘度を有する。更に驚くべきことに、これらは
透明であり、透明プラスチックシートのような透明材料
を貼り合わせるのに使用できる。本発明の接着剤は、多
くの技術分野で使用できる。都合良いことに、この接着
剤は、紙とプラスチックシートとを貼り合わせること、
プラスチックフィルムを木製品またはチップボード製品
上に貼り合わせること、紙または厚紙とアルミニウム箔
とを貼り合わせること、異なる種類のプラスチック箔同
士を一つに貼り合わせること、及びアルミニウム箔とプ
ラスチック箔とを貼り合わせることに使用できる。
【0008】出発原料として使用するポリウレタン
(b)は、ポリエーテルポリオール及び/またはポリエ
ステルポリオール(c)と−NCO末端基を含有する成
分(d)との反応生成物である。本発明によると、ポリ
ウレタン(b)は、少なくとも1種の成分(a)により
改質される。この改質は、成分(a)と(b)との簡単
な溶剤を用いない混合により達成される。しかしなが
ら、成分(a)を、モノマーとして成分(b)と混合
し、成分(b)と重合させることもでき、ポリアクリレ
ートとポリウレタンとの混合物を製造することもでき
る。(メト)アクリレートホモポリマーもしくはコポリ
マーまたはビニルホモポリマーもしくはコポリマーは、
遊離ヒドロキシ基を含むこともできる。ヒドロキシ基を
含有するこのようなポリマー(a)は、重付加によっ
て、イソシアネートモノマー(d1 )もしくは−NCO
末端基を含有するポリウレタンプレポリマー(d3 )ま
たはこれらの混合物に共有結合的に結合する。
【0009】ポリウレタン(b)を改質する成分(a)
は、アクリル酸、メタクリル酸またはこれらの誘導体及
び/またはビニル化合物のホモポリマーまたはコポリマ
ーである。このポリマーは、下記一般式で表される(メ
ト)アクリル酸またはこれらのエステルから生成された
ものであることが好ましい:
【化8】 上式中、R1 はHまたはCH3 であり、及びR2 はHま
たはC1-8 アルキル基である。ビニルポリマー(a)
は、下記一般式で表される酢酸ビニルまたはその誘導体
から生成したものであることが好ましい:
【化9】 上式中、R3 は、CH3 またはC2 5 である。コポリ
マー(a)のコモノマーは、例えば、下記一般式で表さ
れるヒドロキシ基を含有する化合物である:
【化10】 上式中、R6 は、−C2 4 または−C3 6 である。
第1級または第2級アミン基を含有するビニルモノマー
を使用することもできる。
【0010】ポリウレタン(b)の反応成分(c)は、
少なくとも1種のポリエーテルポリオールもしくは少な
くとも1種のポリエステルポリオールまたは少なくとも
1種のポリエーテルポリオールと少なくとも1種のポリ
エステルポリオールとの混合物であることもできる。ポ
リエーテルポリオールの代わりに、ジアルコールまたは
グリコールを使用できる。
【0011】ポリエーテルポリオール成分(c1 )は、
下記一般式のいずれかで表される:
【化11】 または
【化12】 上式中、m及びnは、1〜500の整数、好ましくは4
〜30の整数である。当然のことながら、これらのポリ
エーテルポリオールの混合物を、互いに混合して使用し
ても、上記二つの一般式においてnまたはmが0である
式で表される少なくとも1種のジアルコールと混合して
使用できる。成分(c1 )は、上記一般式においてmま
たはnが0であるもののうちの一方の式で表される僅か
1種のジアルコール、またはこのようなジアルコールの
混合物から成ることもできる。本発明の接着剤を製造す
る場合に、ヒドロキシ基含量及びヒドロキシ基官能価に
基づいて算出された62〜6000の範囲の分子量、好
ましくは400〜3000の範囲の分子量を有するポリ
エーテルポリオールが使用されることが好ましい。
【0012】ポリエステルポリオールまたはポリエステ
ルポリオール混合物が成分(c)として使用される場合
に、このポリエステルポリオールは下記一般式で表され
る:
【化13】 上式中、R4 及びR5 は、脂肪族及び/または芳香族及
び/または脂環式の二価残基であり、並びにxは、ポリ
エステルポリオールが少なくとも400の分子量を有す
るような整数である。ポリエステルポリオールの分子量
は、ヒドロキシ基含量及びヒドロキシ基官能価に基づい
て算出された、400〜6000の範囲、好ましくは1
000〜3000の範囲であることが好ましい。前記一
般式中の二価残基R4 及びR5 の特定の例は、下記式で
表される:
【化14】 上式中、nは4〜20の範囲内にある数である。
【0013】反応成分(d)は、1〜4個の−NCO基
(d1 )を有するイソシアネートモノマーであることが
でき、好ましくは下記一般式で表される:
【化15】 上式中、Rは、C4-12脂肪族、C6-15芳香族またはC
6-15脂環式の炭化水素基であり、並びにyは1〜4の数
である。前記イソシアネートモノマーが、下記一般式で
表されるジイソシアネートであることが好ましい:
【化16】 上式中、Rは上記定義と同一である。このようなジイソ
シアネートの例には、4,4’−または2,4−ジフェ
ニルメタンジイソシアネート(MDI)、2,4−また
は2,6−トルイレンジイソシアネート(TDI)また
はイソホロンジイソシアネート(IPDI)がある。
【0014】成分(d)がポリウレタンプレポリマー
(d3 )である場合には、NCO含量は2重量%〜15
重量%であり、好ましくは2重量%〜8重量%であるこ
とが好ましく、25℃における粘度は1000〜150
00mPa・秒、好ましくは1500〜8000mPa
・秒であることが好ましい。
【0015】ポリウレタン(b)が、NCO末端基を有
すべき場合には、出発原料(c)及び(d)は、ポリウ
レタン(b)のNCO含量が、0.5%〜15%、好ま
しくは2%〜8%になるように選択され、次いで混合さ
れることが好ましい。ポリウレタン(b)が、OH基を
有すべき場合には、OH基の数は、1〜110であり、
好ましくは10〜50である。
【0016】本発明の好ましい改質ポリウレタン接着剤
は、100℃において10000mPa/秒未満、好ま
しくは2500mPa・秒未満の溶融粘度を有する。ア
クリレートまたはビニル含量は、50重量%以上である
ができる。(a)と(b)との比は、好ましくは1:9
9〜80:20の範囲であり、より好ましくは30:7
0〜60:40の範囲である。
【0017】成分(a)によるポリウレタン(b)の改
質は、多くの異なる方法によって達成される。例とし
て、アクリレート、メタクリレートまたはビニルモノマ
ー(a)は、ポリエーテルポリオール(c1 )及び/ま
たはポリエステルポリオール(c2 )中で重合させ、こ
れにイソシアネートモノマー、特にジイソシアネートを
加え、ポリアクリレート、ポリメタクリレートまたはビ
ニルポリマーの存在のもとでポリウレタンを形成させる
か、またはNCO末端基を有するポリウレタンプレポリ
マーを加えることができる。代替的に、OHまたはNC
O末端基を有するポリウレタンプレポリマー、アクリレ
ート、メタクリレートまたはビニル化合物を最初に加
え、次いでこれらは重合する。結局、アクリレート、メ
タクリレートまたはビニルモノマーの重合とポリエーテ
ル及び/またはポリエステルポリオールのイソシアネー
トモノマーとの重付加を同時に行い、OHまたはNCO
末端基を有するポリウレタンを形成することができる。
本発明の接着剤は、例えば、以下のように製造される:
第1反応工程において、ラジカル重合法を用い、80℃
〜130℃でポリエーテル及び/またはポリエステルポ
リオール中で酢酸ビニル及び/またはアクリレートモノ
マーを完全に重合させ、対応するポリマーとする。ポリ
オール成分中のポリマー部分は65重量%以上であるこ
とができる。25℃での粘度は、通常、10000mP
a・秒未満であり、好ましくは5000mPa・秒未満
である。NCO末端基を有する低粘度ポリウレタンプレ
ポリマーの添加は、ポリウレタンの形成を伴う重付加を
引き起こす。従って、ポリアクリレートとポリウレタン
との混合物が、無溶剤生成物として形成される。
【0018】驚くべきことに、本発明の接着剤の溶融粘
度は、周囲温度または高温で溶剤を用いずに使用する接
着剤としては十分に低いが、当然ではあるが、所望であ
れば、溶剤含有システム中に使用できる。本発明の接着
剤は、溶剤を用いずに、すなわち20℃〜100℃の使
用温度で100%で使用できる。溶剤とともに使用する
場合には、固形分は、周囲温度で20重量%〜85重量
%の範囲内にあることが好ましい。本発明の接着剤用の
適切な溶剤の例には、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、
酢酸ブチル、並びにラッカー及び接着剤に通常使用され
ている他の有機溶剤がある。驚くべきことに、本発明の
接着剤は、類似のアクリレートを含まないポリウレタン
よりもはるかに容易に希釈され、そして、例えば20秒
(DIN 53211参照、20℃)の粘度を有する溶液は70
重量%以下の固形分を有することができるために、使用
するのが容易であり、且つ通常の機械速度で大量に乾燥
する。この接着剤は透明であるために、透明シートを貼
合わせるため、または紙の仕上げに使用できる。この接
着剤は、高い初期接着力を生じ、光に対して非常に安定
であり、対応する未改質ポリウレタンに比して原料費が
低い。以下の実施例は、本発明を更に説明するためのも
のである。以下に記載の百分率は、全て重量に基づく値
である。
【0019】
【実施例】例1:ポリエーテル及びポリエステルを基材とするアク
リレート改質ポリイソシアネート 260gの400の平均分子量を有するポリエーテルポ
リオールを100℃に加熱した。190gの酢酸ビニ
ル、104gのアクリル酸ブチル及び3gの2,2’−
アゾビス−ビス−(ブチロニトリル)(AIBN)を2
時間を要して添加した。重合を110℃の温度で1時間
を要して行った。0.5gのAIBNを添加し、120
℃の温度で更に1時間攪拌した。1時間後、0.5gの
AIBNを添加し、120℃の温度で1時間を要して再
び重合を行った。これらの工程を完了した後に、70℃
に冷却し、次いで、110gの2800の平均分子量を
有するポリエステルポリオールを含む432gのポリウ
レタンプレポリマー、及び322gの4,4’−ジフェ
ニルメタンジイソシアネート(MDI)を添加した。こ
れを90℃の不活性雰囲気下において2時間攪拌した。
NCO末端基を有し、且つ以下の特性を有する透明接着
剤を得た。 固形分: 100% 粘度(100℃): 約2500mPa・秒 NCO含量: 5% コポリマーの割合: 30%
【0020】比較例:ポリエステル及びポリエーテルを
基材とするアクリレートを含まないポリイソシアネート
の製造 アクリレートモノマーを添加しなかったことを除き、例
1の方法を繰返した。324gのMDIの使用によっ
て、例1と同様なNCO含量を得た。得られた接着剤は
以下の特性を有していた。 固形分: 100% 粘度(100℃): 約8000mPa・秒 NCO含量: 5% コポリマーの割合: 0%
【0021】例2:ポリエステルを基材とするOH末端
基を有するアクリレート改質ポリウレタンの製造 400gの400の平均分子量を有するポリエーテルポ
リオールを110℃に加熱した。450gのアクリル酸
ブチル、100gのメタクリル酸メチル及び5gのAI
BNの混合物を110℃で2時間を要して添加した。こ
れを110℃で2時間攪拌した。0.5gのAIBNを
添加し、次いで120℃で重合を2時間続けた。次い
で、これを70℃に冷却し、15gのトリイソプロパノ
ールアミン(TIPA)及び122gのイソホロンジイ
ソシアネート(IPDI)を攪拌しながら添加した。温
度を90℃に2時間保った。得られた透明接着剤は以下
の特性を有していた。 固形分: 100% 粘度(100℃): 約1800mPa・秒 OH含量: 1.8% コポリマーの割合: 55%
【0022】例3:溶剤を基材として含むアクリレート
改質ポリイソシアネート 420gの例1の接着剤を580gの酢酸イソプロパノ
ール(無水物)で希釈した。この透明接着剤は以下の特
性を有していた。 固形分: 42% 粘度(20℃): 約18秒(DIN 53 211) アクリレート含量: 12.6% コポリマーの割合: 2.1%
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フォルカー ドレヤ ドイツ連邦共和国,デー−2771 オステル ホルツ−シャルムベック,アン フーレン カンプ 39

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ヒドロキシ基を含有していてよい(メ
    ト)アクリレートホモポリマーもしくはコポリマーまた
    はビニルホモポリマーもしくはコポリマー(a)により
    改質されたOH末端基またはNCO末端基を含有する少
    なくとも1種のポリウレタン(b)から成る無溶剤型接
    着剤であって、前記ポリウレタン(b)が、ポリエーテ
    ルポリオール(c)またはジアルコール(c1 )及び/
    またはポリエステルポリオール(c2 )と1〜4個のN
    CO基(d1 )を含有するイソシアネートモノマー
    (d)及び/またはポリイソシアネート(d2 )及び/
    またはNCO末端基またはOH末端基を含有するポリウ
    レタンプレポリマー(d3)との反応生成物である無溶
    剤型接着剤。
  2. 【請求項2】 (メト)アクリレートホモポリマーもし
    くはコポリマーまたはビニルホモポリマーもしくはコポ
    リマー(a)が、重付加によりイソシアネートモノマー
    (d1 )及び/またはポリウレタンプレポリマー
    (d3 )に結合されていることを特徴とする、請求項1
    に記載の接着剤。
  3. 【請求項3】 (メト)アクリレートホモポリマーもし
    くはコポリマーまたはビニルホモポリマーもしくはコポ
    リマー(a)が、ポリウレタン(b)と混合されている
    ことを特徴とする、請求項1に記載の接着剤。
  4. 【請求項4】 (メト)アクリレートホモポリマーまた
    はコポリマーが、下記一般式で表される構造を有する
    (メト)アクリル酸またはこれらのエステルのホモポリ
    マーまたはコポリマーであることを特徴とする請求項1
    〜3のいずれか1項に記載の接着剤: 【化1】 上式中、R1 はHまたはCH3 であり、及びR2 はHま
    たはC1-8 アルキル基である。
  5. 【請求項5】 ビニルホモポリマーまたはコポリマー
    が、下記一般式で表される構造を有するビニルアセテー
    トまたはこれらの誘導体のホモポリマーまたはコポリマ
    ーであることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1
    項に記載の接着剤: 【化2】 上式中、R3 は、CH3 またはC2 5 である。
  6. 【請求項6】 ポリエーテルポリオールまたはジアルコ
    ール(c1 )が、下記一般式: 【化3】 または 【化4】 上式中、m及びnは、各々1〜500の整数、好ましく
    は4〜30の整数である;で表される、請求項1〜5の
    いずれか1項に記載の接着剤。
  7. 【請求項7】 ポリエステルポリオール(c2 )が下記
    一般式で表される、請求項1〜6のいずれか1項に記載
    の接着剤: 【化5】 上式中、R4 及びR5 は、脂肪族及び/または芳香族及
    び/または脂環式の二価残基であり、並びにxは、この
    ポリエステルポリオールの分子量が少なくとも400に
    なるような整数である。
  8. 【請求項8】 ポリエーテルポリオールまたはジアルコ
    ール(c1 )が、62〜6000の分子量、好ましくは
    400〜3000の分子量を有することを特徴とする、
    請求項1〜7のいずれか1項に記載の接着剤。
  9. 【請求項9】 ポリエステルポリオール(c2 )が、4
    00〜6000、好ましくは1000〜3000の分子
    量を有することを特徴とする、請求項1〜8のいずれか
    1項に記載の接着剤。
  10. 【請求項10】 イソシアネートモノマー(d1 )が下
    記一般式で表されることを特徴とする、請求項1〜9の
    いずれか1項に記載の接着剤: 【化6】 上式中、Rは、C4-12脂肪族、C6-15芳香族またはC
    6-15脂環式の炭化水素基であり、及びyは1〜4の整数
    である。
  11. 【請求項11】 イソシアネートモノマー(d1 )が好
    ましくは下記式で表されるジイソシアネートであること
    を特徴とする、請求項10に記載の接着剤: 【化7】 上式中、Rは請求項10における定義と同一である。
  12. 【請求項12】 ポリウレタン(b)のNCO含量が、
    0.5%〜15%、好ましくは2%〜8%であることを
    特徴とする、請求項1〜11のいずれか1項に記載の接
    着剤。
  13. 【請求項13】 ポリウレタン(b)中のOH基の数
    が、1〜110、好ましくは10〜50であることを特
    徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の接着
    剤。
  14. 【請求項14】 ポリウレタンプレポリマー(d3
    が、2重量%〜15重量%、好ましくは2重量%〜8重
    量%のNCO含量を有し、且つ25℃において1000
    〜15000mPa・秒、好ましくは1500〜800
    0mPa・秒の粘度を有することを特徴とする、請求項
    1〜13のいずれか1項に記載の接着剤。
  15. 【請求項15】 100℃における溶融粘度が、100
    00mPa・秒未満、好ましくは2500mPa・秒未
    満であることを特徴とする、請求項1〜14のいずれか
    1項に記載の接着剤。
  16. 【請求項16】 成分(a)と(b)との比が、1:9
    9〜80:20、好ましくは30:70〜60:40で
    あることを特徴とする、請求項1〜15のいずれか1項
    に記載の接着剤。
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