JPH0892540A - Urethane-based aqueous adhesive composition - Google Patents
Urethane-based aqueous adhesive compositionInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、接着剤による金属被着
体の腐食を抑制し、かつ長期にわたり優れた耐水接着性
を保持したウレタン系水性接着剤組成物に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a urethane-based water-based adhesive composition which suppresses corrosion of a metal adherend due to an adhesive and maintains excellent water-resistant adhesion for a long period of time.
【0002】[0002]
【従来の技術】ウレタン系接着剤は、幅広い範囲の被着
体に対し優れた接着力を有し、かつ柔軟性等の特性にも
優れるため、多くの用途に用いられてきた。特に最近の
ウレタン系接着剤では、毒性や火災の危険性がなく、か
つ経済的であるという理由から従来の溶剤型接着剤から
水性接着剤への転換が盛んに行われている。2. Description of the Related Art Urethane-based adhesives have been used for many purposes because they have excellent adhesion to a wide range of adherends and excellent properties such as flexibility. Particularly, in recent urethane adhesives, the conventional solvent-based adhesives have been actively changed to water-based adhesives because they have no toxicity and no risk of fire and are economical.
【0003】しかしながら、水性接着剤を製造する場
合、ウレタンポリマーの水への分散工程において多量の
乳化剤を使用しなければならず、この結果、金属製被着
体の接着に用いた場合、接着剤中の乳化剤により接着剤
層または接着界面に水分が取り込まれ、金属製被着体の
表面が腐食され、更に接着性も著しく低下するという問
題点があった。However, when an aqueous adhesive is produced, a large amount of an emulsifier must be used in the step of dispersing the urethane polymer in water, and as a result, when the adhesive is used for adhering a metal adherend There is a problem that the emulsifier therein takes in water into the adhesive layer or the adhesive interface, corrodes the surface of the metal adherend, and further significantly reduces the adhesiveness.
【0004】上記問題点に対し、ウレタンポリマーの分
子内にカルボキシル基等のイオン性官能基を導入するこ
とにより、乳化剤を必要としないウレタン系水性接着剤
組成物の製造方法が開示されている(例えば特開平3−
21626号公報)。To solve the above problems, a method for producing a urethane-based water-based adhesive composition which does not require an emulsifier by introducing an ionic functional group such as a carboxyl group into the molecule of a urethane polymer has been disclosed ( For example, JP-A-3-
21626).
【0005】しかしながら、乳化剤を用いる水性接着剤
に比べると、水分の取り込まれる効果は低減されるもの
の、やはりウレタンポリマーの分子内にあるカルボキシ
ル基等のイオン性官能基により、接着剤層または接着界
面に水分が取り込まれるため、金属製被着体の表面の腐
食を抑えることは充分ではなかった。However, as compared with an aqueous adhesive using an emulsifier, the effect of taking in water is reduced, but the ionic functional group such as a carboxyl group in the molecule of the urethane polymer also causes an adhesive layer or an adhesive interface. Since water is taken in, it was not sufficient to suppress the corrosion of the surface of the metal adherend.
【0006】また、金属製被着体界面に取り込まれた水
分による表面の腐食を抑制する方法として、ウレタン系
水性接着剤組成物中にクロメート系、鉛系、リン酸塩系
等の防錆顔料を予め添加しておく方法があるが、これら
が疎水性の無機顔料であるため、沈降による貯蔵安定性
の低下といった問題点があった。更に、防錆顔料として
添加されているクロム化合物や鉛化合物による水性接着
剤自体の毒性により、使用可能な用途が限定されるとい
う問題点もあった。Further, as a method of suppressing surface corrosion due to water taken in at the interface of a metal adherend, a chromate-based, lead-based, phosphate-based rust-preventive pigment in a urethane-based water-based adhesive composition is used. However, since these are hydrophobic inorganic pigments, there is a problem that storage stability is lowered due to sedimentation. Further, there is a problem that the usable applications are limited due to the toxicity of the water-based adhesive itself due to the chromium compound or the lead compound added as the rust preventive pigment.
【0007】これに対し、タンニン酸、有機リン酸エス
テル、各種アミン等の水溶性有機物を添加する方法があ
り、例えば、ウレタンポリマーあるいはその水性分散体
にタンニン酸を添加することにより耐食性の改善された
ウレタン系水性塗料が開示されている(特開昭53−1
16240号公報)。On the other hand, there is a method of adding a water-soluble organic substance such as tannic acid, an organic phosphoric acid ester and various amines. For example, the corrosion resistance is improved by adding tannic acid to a urethane polymer or its aqueous dispersion. Also disclosed are urethane-based water-based paints (JP-A-53-1).
16240).
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般に
水溶性有機化合物とは親水性の低分子量化合物であるた
め、粘着剤中に残存することにより充分な耐水性が得ら
れないといった問題点があった。However, since the water-soluble organic compound is generally a hydrophilic low molecular weight compound, there is a problem that sufficient water resistance cannot be obtained when it remains in the pressure-sensitive adhesive. .
【0009】本発明の目的は、鋼板等の金属製被着体に
対する耐水接着性および水性接着剤としての貯蔵安定性
に優れ、更に毒性の面でも問題のないウレタン系水性接
着剤組成物を提供することにある。An object of the present invention is to provide a urethane-based water-based adhesive composition which is excellent in water-resistant adhesion to a metal adherend such as a steel plate and storage stability as a water-based adhesive and has no problem in toxicity. To do.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明に用いられるウレ
タンポリマーは、ポリイソシアネート化合物(A)、ポ
リオール化合物(B)及び官能性化合物(C)を重合す
ることにより得られる。The urethane polymer used in the present invention is obtained by polymerizing a polyisocyanate compound (A), a polyol compound (B) and a functional compound (C).
【0011】上記ポリイソシアネート化合物(A)は、
分子内に2個以上のイソシアネート基を有するものであ
り、通常のウレタン樹脂の製造に使用される有機ポリイ
ソシアネートが使用され、例えば、1,4−テトラメチ
レンジイソシアネート、1,6−ヘキサメチレンジイソ
シアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジ
イソシアネート、3−イソシアネートメチル−3,5,
5−トリメチルシクロヘキシルイソシアネート、ジシク
ロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネート、メチ
ルシクロヘキシル−2,4−ジイソシアネート、メチル
シクロヘキシル−2,6−ジイソシアネート、キシリレ
ンジイソシアネート、1,3−ビス(イソシアネート)
メチルシクロヘキサン、テトラメチルキシリレンジイソ
シアネート、トランスシクロヘキサン−1,4−ジイソ
シアネート、リジンジイソシアネート等の脂肪族ジイソ
シアネート類、2,4−トルイレンジイソシアネート、
2,6−トルイレンジイソシアネート、ジフェニルメタ
ン−4,4’−ジイソシアネート、1,5’−ナフテン
ジイソシアネート、トリジンジイソシアネート、ジフェ
ニルメチルメタンジイソシアネート、テトラアルキルジ
フェニルメタンジイソシアネート、4,4’−ジベンジ
ルジイソシアネート、1,3−フェニレンジイソシアネ
ート等の芳香族ジイソシアネート類、リジンエステルト
リイソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネ
ート、1,6,11−ウンデカントリイソシアネート、
1,8−ジイソシアネート−4,4−イソシアネートメ
チルオクタン、1,3,6−ヘキサメチレントリイソシ
アネート、ビシクロヘプタントリイソシアネート等のト
リイソシアネート類等が挙げられる。これらは単独で用
いてもよいし、2種類以上併用してもよい。The polyisocyanate compound (A) is
An organic polyisocyanate that has two or more isocyanate groups in the molecule and is used in the production of ordinary urethane resins is used. For example, 1,4-tetramethylene diisocyanate, 1,6-hexamethylene diisocyanate, 2,2,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, 3-isocyanate methyl-3,5
5-trimethylcyclohexyl isocyanate, dicyclohexylmethane-4,4'-diisocyanate, methylcyclohexyl-2,4-diisocyanate, methylcyclohexyl-2,6-diisocyanate, xylylene diisocyanate, 1,3-bis (isocyanate)
Aliphatic diisocyanates such as methylcyclohexane, tetramethylxylylene diisocyanate, transcyclohexane-1,4-diisocyanate, lysine diisocyanate, 2,4-toluylene diisocyanate,
2,6-toluylene diisocyanate, diphenylmethane-4,4'-diisocyanate, 1,5'-naphthene diisocyanate, tolidine diisocyanate, diphenylmethylmethane diisocyanate, tetraalkyldiphenylmethane diisocyanate, 4,4'-dibenzyl diisocyanate, 1,3 -Aromatic diisocyanates such as phenylene diisocyanate, lysine ester triisocyanate, triphenylmethane triisocyanate, 1,6,11-undecane triisocyanate,
Triisocyanates such as 1,8-diisocyanate-4,4-isocyanatomethyloctane, 1,3,6-hexamethylenetriisocyanate and bicycloheptane triisocyanate may be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.
【0012】上記ポリオール化合物(B)は、分子内に
2個以上の水酸基を有するものであり、目的や用途に合
わせて選択することにより得られるウレタンポリマーの
硬さや接着性等の物性を任意に設計することが可能であ
り、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコー
ル、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、
1,6−ヘキサンジオール、トリメチロールプロパン、
グリセリン等の多価アルコール、ポリエチレングリコー
ル、ポリプロピレングリコール等のポリエーテルポリオ
ール、アジピン酸、セバシン酸、イタコン酸、無水マレ
イン酸、テレフタル酸、イソフタル酸等のジカルボン酸
と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、1,4−ブタンジオール、1,6−
ヘキサンジオール、トリプロピレングリコール、ネオペ
ンチルグリコール等のグリコールから得られるポリエス
テルポリオール類、ポリカプロラクトンポリオール、ポ
リテトラメチレンエーテルグリコール、ポリブタジエン
ポリオール、水素添加ポリブタジエンポリオール、ポリ
カーボネートポリオール、ポリチオエーテルポリオー
ル、ポリアクリル酸エステルポリオール等が挙げられ
る。これらは単独で用いてもよいし、2種類以上併用し
てもよい。The above-mentioned polyol compound (B) has two or more hydroxyl groups in the molecule, and the physical properties such as hardness and adhesiveness of the urethane polymer obtained by selecting it according to the purpose and application are arbitrarily selected. It can be designed, for example, ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol,
1,6-hexanediol, trimethylolpropane,
Polyhydric alcohols such as glycerin, polyethylene glycol, polyether polyols such as polypropylene glycol, adipic acid, sebacic acid, itaconic acid, maleic anhydride, terephthalic acid, dicarboxylic acids such as isophthalic acid and ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, 1,4-butanediol, 1,6-
Polyester polyols obtained from glycols such as hexanediol, tripropylene glycol, neopentyl glycol, polycaprolactone polyol, polytetramethylene ether glycol, polybutadiene polyol, hydrogenated polybutadiene polyol, polycarbonate polyol, polythioether polyol, polyacrylic ester polyol Etc. These may be used alone or in combination of two or more.
【0013】上記官能性化合物(C)は、イソシアネー
ト基と反応可能な活性水素を2個以上有し、かつカルボ
キシル基とスルホニル基から選ばれる1種以上の親水性
基を有するものであり、カルボキシル基を有する化合物
としては、例えば、2,2−ジメチロール乳酸、2,2
−ジメチロールプロピオン酸、2,2−ジメチロール酪
酸、2,2−ジメチロール吉草酸等が挙げられ、スルホ
ニル基を有する化合物としては、例えば、3,4−ジア
ミノブタンスルホン酸、3,6−ジアミノ−2−トルエ
ンスルホン酸等が挙げられる。これらは単独で用いても
よいし、2種類以上併用してもよい。The above-mentioned functional compound (C) has two or more active hydrogens capable of reacting with an isocyanate group and one or more hydrophilic groups selected from a carboxyl group and a sulfonyl group. Examples of the compound having a group include 2,2-dimethylol lactic acid and 2,2
-Dimethylolpropionic acid, 2,2-dimethylolbutyric acid, 2,2-dimethylolvaleric acid and the like can be mentioned. Examples of the compound having a sulfonyl group include 3,4-diaminobutanesulfonic acid and 3,6-diamino- 2-toluenesulfonic acid etc. are mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.
【0014】上記官能性化合物(C)中の親水性基の割
合は、少なくなると本発明のウレタン系水性接着剤組成
物の水中での分散安定性が得られにくくなり、また多く
なるとウレタン系水性接着剤組成物の乾燥後の耐水性が
低下するため、得られるウレタンポリマー固形分1g当
たり、好ましくは0.1〜2.0ミリモル、より好まし
くは0.1〜1.0ミリモルである。When the proportion of the hydrophilic group in the functional compound (C) is small, it becomes difficult to obtain dispersion stability of the urethane-based water-based adhesive composition of the present invention in water. Since the water resistance of the adhesive composition after drying is reduced, it is preferably 0.1 to 2.0 mmol, more preferably 0.1 to 1.0 mmol, per 1 g of the urethane polymer solid content obtained.
【0015】上記ウレタンポリマーは、ポリイソシアネ
ート化合物(A)、ポリオール化合物(B)及び官能性
化合物(C)を重合することにより得られ、残存イソシ
アネート基を有するものである。The urethane polymer is obtained by polymerizing the polyisocyanate compound (A), the polyol compound (B) and the functional compound (C), and has a residual isocyanate group.
【0016】上記ポリマーの分子量はイソシアネート基
と活性水素の当量比、すなわち、〔(A)中のイソシア
ネート当量〕/〔(B)及び(C)中の活性水素当量〕
により設計され、上記当量比が1.0に近くなると、得
られるポリマーの分子量は高くなり、後に行う水への分
散性が著しく低下し、また大きくなると、ポリマーが低
分子量化し、鎖延長後においても充分な物性が得られに
くくなるため、上記当量比は1.1〜2.0が好まし
く、より好ましくは1.3〜2.0である。The molecular weight of the above polymer is the equivalent ratio of isocyanate groups to active hydrogen, that is, [isocyanate equivalent in (A)] / [active hydrogen equivalent in (B) and (C)].
When the above equivalence ratio is close to 1.0, the molecular weight of the obtained polymer becomes high, and the dispersibility in water to be performed later is remarkably reduced, and when it becomes large, the polymer has a low molecular weight and after chain extension. Since it becomes difficult to obtain sufficient physical properties, the above equivalence ratio is preferably 1.1 to 2.0, more preferably 1.3 to 2.0.
【0017】上記ウレタンポリマー固形分中の残存イソ
シアネート基含有率は、JIS K1603−1985
の5.3に準拠して測定され、低くなるとウレタンポリ
マーが高分子となり水への良好な分散性を保持できなく
なり、また高くなると多量の残存イソシアネート基によ
り鎖延長反応が激しくなり凝集固化を起こしやすくなる
ため、ウレタンポリマー固形分中、2.0〜20重量%
が好ましく、より好ましくは2.5〜10重量%であ
る。The residual isocyanate group content in the urethane polymer solids is determined according to JIS K1603-1985.
5.3, the urethane polymer becomes a polymer and cannot maintain good dispersibility in water when it becomes low, and when it becomes high, a large amount of residual isocyanate groups cause a strong chain extension reaction to cause aggregation and solidification. 2.0 to 20% by weight in the solid content of urethane polymer
Is preferable, and more preferably 2.5 to 10% by weight.
【0018】上記化合物(A)、(B)及び(C)の重
合方法としては、バルク重合、溶液重合等が挙げられる
が、反応制御を行い易いという点で溶液重合が好まし
い。Examples of the method of polymerizing the above compounds (A), (B) and (C) include bulk polymerization and solution polymerization. However, solution polymerization is preferable from the viewpoint of easy reaction control.
【0019】上記溶液重合の際に用いられる溶剤として
は、イソシアネート基に対し不活性で、かつ脱溶剤時に
溶剤のみを効率的に系外に取り除くことができるという
理由から沸点が100℃以下のものが好ましく、例え
ば、アセトン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラ
ン、酢酸メチル等が挙げられる。The solvent used in the solution polymerization is one having a boiling point of 100 ° C. or less because it is inert to isocyanate groups and can effectively remove only the solvent out of the system when the solvent is removed. Are preferred, and examples thereof include acetone, methyl ethyl ketone, tetrahydrofuran, and methyl acetate.
【0020】また重合温度は、低くなると重合反応速度
が低下し、高くなると重合反応中にゲル化を起こしやす
くなるため、50〜150℃の範囲が好ましい。Further, the polymerization temperature is preferably in the range of 50 to 150 ° C., because the lower the polymerization reaction rate, the lower the polymerization reaction rate, and the higher the polymerization temperature, the more easily gelation occurs during the polymerization reaction.
【0021】上記重合法により得られたウレタンポリマ
ーの粘度は、高くなると水中への充分な分散性が得られ
にくくなるため、10,000cps以下が好ましく、
より好ましくは5,000cps以下である。When the viscosity of the urethane polymer obtained by the above-mentioned polymerization method becomes high, it becomes difficult to obtain sufficient dispersibility in water, and therefore the viscosity is preferably 10,000 cps or less,
More preferably, it is 5,000 cps or less.
【0022】上記ウレタンポリマーを水に分散する前に
上記粘度に調整するために希釈されてもよく、希釈溶剤
としては、上記溶液重合時の溶剤と同様のものが挙げら
れるが、この際、溶剤が多くなると脱溶剤工程で多量の
エネルギーを必要とし、また多量の溶剤によりエマルジ
ョン粘度が上昇するため、ウレタンポリマー固形分は2
0重量%以上が好ましく、より好ましくは40重量%以
上であり、特に好ましくは60重量%以上である。Before the urethane polymer is dispersed in water, it may be diluted to adjust the viscosity to the above. Examples of the diluting solvent include the same solvents as those used in the solution polymerization. If the amount of solvent is large, a large amount of energy is required in the solvent removal process, and the emulsion viscosity increases due to the large amount of solvent.
It is preferably 0% by weight or more, more preferably 40% by weight or more, and particularly preferably 60% by weight or more.
【0023】上記方法により得られたウレタンポリマー
は、その親水性基を中和することで水中でのイオン化を
容易にし、水中での分散状態を安定にするという目的で
中和剤が添加されてもよく、例えば、アンモニア、トリ
メチルアミン、トリエチルアミン等が挙げられる。The urethane polymer obtained by the above method is added with a neutralizing agent for the purpose of neutralizing its hydrophilic group to facilitate ionization in water and stabilize the dispersed state in water. Examples thereof include ammonia, trimethylamine, triethylamine and the like.
【0024】上記ウレタンポリマーを鎖延長する場合に
鎖延長剤が用いられるが、上記鎖延長剤は、ウレタンポ
リマー中の残存イソシアネート基と反応可能な活性水素
を2個以上有するものであり、例えば、エチレンジアミ
ン、1,2−プロパンジアミン、1,4−テトラメチレ
ンジアミン、1,6−ヘキサメチレンジアミン、1,4
−シクロヘキサンジアミン、3−アミノメチル−3,
5,5−トリメチルシクロヘキシルアミン、ピペラジ
ン、2,5−ジメチルピペラジン、4,4’−ジシクロ
ヘキシルメタンジアミン、3,3’−ジメチル−4,
4’−ジシクロヘキシルメタンジアミン、ヒドラジン、
ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン等のア
ミン化合物、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、1,6−ヘキサンジオー
ル、ポリエチレングリコールに代表されるポリアルキレ
ングリコール、水等が挙げられる。これらは単独で用い
てもよいし、また2種類以上併用してもよい。A chain extender is used to extend the chain of the urethane polymer. The chain extender has two or more active hydrogens capable of reacting with the residual isocyanate groups in the urethane polymer. Ethylenediamine, 1,2-propanediamine, 1,4-tetramethylenediamine, 1,6-hexamethylenediamine, 1,4
-Cyclohexanediamine, 3-aminomethyl-3,
5,5-trimethylcyclohexylamine, piperazine, 2,5-dimethylpiperazine, 4,4′-dicyclohexylmethanediamine, 3,3′-dimethyl-4,
4'-dicyclohexylmethanediamine, hydrazine,
Examples thereof include amine compounds such as diethylenetriamine and triethylenetetramine, ethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, polyalkylene glycol represented by polyethylene glycol, and water. These may be used alone or in combination of two or more.
【0025】本発明で用いられるウレタンポリマーは上
述の通りであるが、上記ウレタンポリマーの水中への分
散する際に、投入される側を攪拌状態にすることにより
充分に粒子が分散されるため最終的な貯蔵安定性が向上
する。The urethane polymer used in the present invention is as described above, but when the urethane polymer is dispersed in water, the particles are sufficiently dispersed by stirring the side to be charged, so that the final particles are dispersed. Storage stability is improved.
【0026】上記攪拌状態を実現させる混合攪拌機とし
ては、例えば、ディゾルバー、ホモジナイザー、ディス
パイザー、スタティックミキサー、ラインミル、超音波
乳化機等が挙げられる。Examples of the mixing and stirrer for realizing the above stirring state include a dissolver, a homogenizer, a disperser, a static mixer, a line mill, an ultrasonic emulsifier and the like.
【0027】また上記鎖延長剤の添加方法としては、ウ
レタンポリマーが分散される前の水中に予め溶解されて
いてもよいし、ウレタンポリマーを分散しながら同時に
水に添加溶解してもよいし、またウレタンポリマーを水
に分散した後に添加溶解してもよい。As a method for adding the chain extender, the urethane polymer may be previously dissolved in water before being dispersed, or the urethane polymer may be added and dissolved in water while being dispersed, Alternatively, the urethane polymer may be dispersed in water and then added and dissolved.
【0028】上記ポリタンニン酸化合物は、例えば、
(1)式で示される加水分解型タンニン酸、タンニン酸
以外の1価または2価以上のフェノール類およびアルデ
ヒドまたはケトンの1種を、酸触媒の存在下で縮合させ
ることにより得られる(例えば、特開昭61−4775
号公報)。The above polytannic acid compound is, for example,
It is obtained by condensing a hydrolyzable tannic acid represented by the formula (1), a monovalent or divalent or higher valent phenol other than tannic acid, and one kind of aldehyde or ketone in the presence of an acid catalyst (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 61-4775
Issue).
【0029】[0029]
【化1】 [Chemical 1]
【0030】式中Gは(2)式で示されるものである。In the equation, G is represented by the equation (2).
【0031】[0031]
【化2】 [Chemical 2]
【0032】上記ポリタンニン酸化合物の添加量は、少
なくなると充分な防錆性が得られにくくなり、また多く
なると接着剤層の凝集力が低くなり、充分な接着性が得
られにくくなるため、ウレタンポリマー100重量部に
対し、0.5〜20重量部に限定され、好ましくは1〜
10重量部である。When the amount of the polytannic acid compound added is small, it is difficult to obtain sufficient rust-preventing property, and when it is large, the cohesive force of the adhesive layer is low, and it is difficult to obtain sufficient adhesiveness. It is limited to 0.5 to 20 parts by weight, preferably 1 to 100 parts by weight of the urethane polymer.
10 parts by weight.
【0033】上記ポリタンニン酸化合物(D)の添加方
法としては、例えば、上記ポリタンニン酸化合物を予め
メタノール、イソプロパノール、n−ブタノール等の親
水性溶媒に溶解した後に直接水性接着剤に添加する方
法、親水性に変成したポリタンニン酸化合物を水に溶解
した後に水性接着剤に添加する方法、ポリタンニン酸化
合物を水分散前のウレタンポリマー中に溶解した後に水
中に分散させる方法等が挙げられる。The polytannic acid compound (D) may be added, for example, by dissolving the polytannic acid compound in a hydrophilic solvent such as methanol, isopropanol or n-butanol in advance and then directly adding it to the aqueous adhesive. Examples thereof include a method of dissolving a hydrophilically modified polytannic acid compound in water and then adding it to an aqueous adhesive, and a method of dissolving the polytannic acid compound in a urethane polymer before water dispersion and then dispersing it in water.
【0034】上記ポリタンニン酸化合物(D)を親水性
に変成する方法としては、例えば、上記ポリタンニン酸
化合物中の残存カルボキシル基を塩基により中和する方
法、水溶性アクリル樹脂等の水溶性ポリマーと複合化す
る方法等が挙げられるが、本発明の目的の1つである耐
水性を損なわない様に注意しながら、前者のカルボキシ
ル基の中和比率や後者の複合化する水溶性ポリマー量を
決定しなければならない。The polytannic acid compound (D) can be modified to be hydrophilic by, for example, neutralizing the residual carboxyl groups in the polytannic acid compound with a base, or a water-soluble polymer such as a water-soluble acrylic resin. And the like, but the neutralization ratio of the carboxyl group of the former and the amount of the water-soluble polymer to be complexed of the latter can be adjusted while paying attention not to impair the water resistance which is one of the objects of the present invention. I have to decide.
【0035】本発明で用いられる水性接着剤中に、ある
いは本発明のウレタン系水性接着剤組成物中に有機溶剤
が含有されていると、乾燥後の皮膜の耐溶剤性や耐熱性
の低下、あるいは作業環境の悪化が問題となるため、加
温または減圧により有機溶剤を含まない水性接着剤また
はウレタン系水性接着剤組成物が得られる。When an organic solvent is contained in the water-based adhesive used in the present invention or in the urethane-based water-based adhesive composition of the present invention, the solvent resistance and heat resistance of the film after drying are lowered, Alternatively, since the deterioration of the working environment becomes a problem, a water-based adhesive or a urethane-based water-based adhesive composition containing no organic solvent can be obtained by heating or depressurizing.
【0036】本発明のウレタン系水性接着剤組成物に
は、更に目的に応じて、他の物性を損なわない範囲で、
粘着付与樹脂、可塑剤、充填剤、増粘剤、消泡剤、防カ
ビ剤等が添加されてもよい。The urethane-based water-based adhesive composition of the present invention further comprises, depending on the purpose, other physical properties within a range not impaired.
Tackifying resins, plasticizers, fillers, thickeners, defoamers, fungicides and the like may be added.
【0037】上記で得られたウレタン系水性接着剤組成
物は、適当な粘度および濃度に調整することにより塗
布、噴霧、含浸等の方法により各種被着体の接着に用い
ることができる。The urethane-based water-based adhesive composition obtained as described above can be used for adhesion of various adherends by adjusting the viscosity and concentration so that it can be applied, sprayed or impregnated.
【0038】[0038]
【作用】本発明のウレタン系水性接着剤組成物には、ポ
リタンニン酸化合物が添加されているため、ポリタンニ
ン酸化合物中のタンニン酸が鋼板表面の第二鉄とキレー
トを形成することにより防錆性を発現し、更に、ポリタ
ンニン酸化合物はタンニン酸のポリマーであり、タンニ
ン酸と比較して高分子量であるため疎水性を有し、接着
剤中に残存しても耐水性を低下させないと考えられる。[Function] Since the urethane-based aqueous adhesive composition of the present invention contains a polytannic acid compound, tannic acid in the polytannic acid compound forms a chelate with ferric iron on the surface of the steel sheet to prevent the tannic acid. In addition, it exhibits rust resistance, and the polytannic acid compound is a polymer of tannic acid, and has a high molecular weight compared to tannic acid, so it has hydrophobicity and does not reduce water resistance even if it remains in the adhesive. it is conceivable that.
【0039】[0039]
【実施例】次に本発明の実施例について説明する。尚、
以下「部」とあるのは「重量部」を意味する。EXAMPLES Next, examples of the present invention will be described. still,
Hereinafter, "part" means "part by weight".
【0040】(実施例1〜2、比較例1〜3および5)
表1の配合組成に従い、還流冷却器を備えた反応器に、
ポリカプロラクトンポリオール(OH基価57、数平均
分子量2,000、ダイセル化学工業社製、商品名「P
LACCEL L220AL」)またはポリプロピレン
グリコールポリオール(OH基価58、数平均分子量
2,000、日本油脂社製、商品名「ニッサンユニオー
ル D−2000」、以下「NU D−2000」とす
る)、ジメチロールプロピオン酸(トリメットテクニカ
ルプロダクツ社製)、メチルエチルケトンを入れて、8
0℃で均一になるまで攪拌した。溶剤が還流したのを確
認した後、3−イソシアネートメチル−3,5,5−ト
リメチルシクロヘキシルイソシアネート(ヒュルス社
製、商品名「VESTANT IPDI」、以下「IP
DI」とする)を添加してポリマー中のイソシアネート
基含有量が2.3重量%以下になるまで重合を行った。
更にトリエチルアミンおよび粘度調整のためメチルエチ
ルケトンを添加することによりウレタンポリマーを得
た。次いで、上記ウレタンポリマー200部を室温条件
下において激しく攪拌しながら水を300部添加し、続
いて10重量%−エチレンジアミン水溶液を添加し、更
に1時間攪拌した後、減圧することにより脱溶剤を行い
固形分35重量%の水性接着剤を得た。次いで、上記水
性接着剤固形分100部に対して、ポリタンニン酸樹脂
溶液(固形分42%、テイカ社製、商品名「Kポリマー
L8」、溶媒:水、イソプロパノール、n−ブタノー
ル)、トリポリリン酸二水素アルミニウムの粉末(テイ
カ社製、商品名「Kホワイト105」)あるいはタンニ
ン酸(和光純薬社製)を添加し、ウレタン系水性接着剤
組成物を得た。(Examples 1 and 2, Comparative Examples 1 to 3 and 5)
According to the formulation of Table 1, in a reactor equipped with a reflux condenser,
Polycaprolactone polyol (OH group value 57, number average molecular weight 2,000, manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd., trade name "P
LACCEL L220AL ") or polypropylene glycol polyol (OH group value 58, number average molecular weight 2,000, manufactured by NOF CORPORATION, trade name" Nissan Uniol D-2000 ", hereinafter referred to as" NU D-2000 "), dimethylol. Add propionic acid (made by Trimet Technical Products) and methyl ethyl ketone to give 8
Stir at 0 ° C. until uniform. After confirming that the solvent was refluxed, 3-isocyanate methyl-3,5,5-trimethylcyclohexyl isocyanate (manufactured by Huls, trade name "VESTANT IPDI", hereinafter "IP
DI ”) was added and the polymerization was carried out until the isocyanate group content in the polymer was 2.3% by weight or less.
Further, a urethane polymer was obtained by adding triethylamine and methyl ethyl ketone for adjusting the viscosity. Next, 300 parts of water was added to 200 parts of the urethane polymer under vigorous stirring under room temperature conditions, subsequently 10% by weight-ethylenediamine aqueous solution was added, and the mixture was further stirred for 1 hour and then depressurized to remove the solvent. An aqueous adhesive having a solid content of 35% by weight was obtained. Then, based on 100 parts of the solid content of the aqueous adhesive, a polytannic acid resin solution (solid content 42%, manufactured by Teika, trade name "K polymer L8", solvent: water, isopropanol, n-butanol), tripolyphosphoric acid Aluminum dihydrogen powder (manufactured by Teika, trade name "K White 105") or tannic acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added to obtain a urethane-based aqueous adhesive composition.
【0041】(実施例3)表1の配合組成に従い、還流
冷却器を備えた反応器に、「NU D−2000」、ジ
メチロールプロピオン酸、メチルエチルケトンを入れ
て、80℃で均一になるまで攪拌した。溶剤が還流した
のを確認した後、「IPDI」を添加してポリマー中の
イソシアネート基含有量が4.2重量%以下になるまで
重合を行った。更にトリエチルアミンおよび粘度調整の
ためメチルエチルケトンを添加することによりウレタン
ポリマーを得た。次いで、上記ウレタンポリマー200
部を室温条件下において激しく攪拌しながら水を300
部添加し、続いて10重量%−エチレンジアミン水溶液
を添加し、更に1時間攪拌した後、減圧することにより
脱溶剤を行い固形分35重量%の水性接着剤を得た。次
いで、上記水性接着剤固形分100部に対して、ポリタ
ンニン酸樹脂溶液(固形分42%、テイカ社製、商品名
「KポリマーL8」、溶媒:水、イソプロパノール、n
−ブタノール)を添加し、ウレタン系水性接着剤組成物
を得た。Example 3 According to the blending composition shown in Table 1, "NU D-2000", dimethylolpropionic acid and methyl ethyl ketone were placed in a reactor equipped with a reflux condenser and stirred at 80 ° C. until uniform. did. After confirming that the solvent was refluxed, "IPDI" was added and polymerization was carried out until the isocyanate group content in the polymer was 4.2% by weight or less. Further, a urethane polymer was obtained by adding triethylamine and methyl ethyl ketone for adjusting the viscosity. Then, the urethane polymer 200
Part under room temperature with vigorous stirring to 300 parts of water
Part by weight, subsequently 10% by weight-ethylenediamine aqueous solution was added, and the mixture was further stirred for 1 hour and then depressurized to remove the solvent to obtain an aqueous adhesive having a solid content of 35% by weight. Next, with respect to 100 parts of the solid content of the aqueous adhesive, a polytannic acid resin solution (solid content 42%, manufactured by Teika, trade name "K polymer L8", solvent: water, isopropanol, n
-Butanol) was added to obtain a urethane-based water-based adhesive composition.
【0042】(比較例4)表1の配合組成に従い、還流
冷却器を備えた反応器に「NU D−2000」、1,
4−ブタンジオール(和光純薬社製)、メチルエチルケ
トンを入れて、80℃で均一になるまで攪拌した。溶剤
が還流したのを確認した後、「IPDI」を添加してポ
リマー中のイソシアネート基含有量が2.3重量%以下
になるまで重合を行った。更にトリエチルアミンおよび
粘度調整のためメチルエチルケトンを添加することによ
りウレタンポリマーを得た。次いで、上記ウレタンポリ
マー200部を室温条件下において激しく攪拌しながら
1.3重量%−ノニオン系乳化剤水溶液(日本乳化剤社
製、商品名「Newcol 210」)を380部添加
し、続いて10重量%−エチレンジアミン水溶液を添加
し、更に1時間攪拌した後、減圧することにより脱溶剤
を行い固形分35重量%の水性接着剤を得た。次いで、
上記水性接着剤固形分100部に対して、ポリタンニン
酸樹脂溶液(固形分42%、テイカ社製、商品名「Kポ
リマーL8」、溶媒:水、イソプロパノール、n−ブタ
ノール)を添加し、ウレタン系水性接着剤組成物を得
た。(Comparative Example 4) In accordance with the composition of Table 1, "NU D-2000", 1, was added to a reactor equipped with a reflux condenser.
4-Butanediol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and methyl ethyl ketone were added and stirred at 80 ° C. until uniform. After confirming that the solvent was refluxed, "IPDI" was added and polymerization was carried out until the isocyanate group content in the polymer became 2.3% by weight or less. Further, a urethane polymer was obtained by adding triethylamine and methyl ethyl ketone for adjusting the viscosity. Then, 380 parts of 1.3 wt% -nonionic emulsifier aqueous solution (manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd., trade name "Newcol 210") was added to 200 parts of the urethane polymer under vigorous stirring under room temperature conditions, followed by 10 wt%. -Aqueous ethylenediamine solution was added, and the mixture was further stirred for 1 hour and then depressurized to remove the solvent to obtain an aqueous adhesive having a solid content of 35% by weight. Then
Polytannic acid resin solution (solid content 42%, manufactured by Teika Co., trade name "K polymer L8", solvent: water, isopropanol, n-butanol) was added to 100 parts of the water-based adhesive solid content, and urethane was added. A water-based adhesive composition was obtained.
【0043】評価項目及び評価法を以下に示す。 (接着力試験)上記実施例1〜4及び比較例1〜5で得
られたウレタン系水性接着剤組成物をJIS L−31
02規定の帆布(並綿9号、幅25mm、長さ250m
m)に塗布後、80℃送風乾燥オーブン中で4分間乾燥
することにより固形分換算塗布量100g/m2 の接着
剤含浸帆布を得た。また、同様に冷間圧延鋼板(幅25
mm、長さ125mm、厚さ2mm)に塗布後、80℃
送風乾燥オーブン中で4分間乾燥することにより固形分
換算塗布量40g/m2 の接着剤塗工冷間圧延鋼板を得
た。その後、上記接着剤含浸帆布と接着剤塗工冷間圧延
鋼板の塗工面同士を合わせ、ロールの線圧:60kg/
25mmで貼り合わせることにより試験片を得た。得ら
れた試験片を23℃条件下で1週間養生後、引っ張り速
度50mm/minにて90°剥離試験をした結果を表
1に示した。 (耐水接着力試験)上記接着力試験と同様の試験片を作
成し、40℃の3%−塩水中に48時間浸漬した後水分
を拭き取り、23℃条件下で、引っ張り速度50mm/
minにて90°剥離試験をした結果を表1に示した。 (貯蔵安定性試験)上記実施例1〜3及び比較例1〜5
で得られたウレタン系水性接着剤組成物について、密閉
ガラス容器内で23℃で2カ月間放置することにより沈
降物の有無を目視で確認した結果を表1に示した。The evaluation items and evaluation methods are shown below. (Adhesive Strength Test) The urethane-based water-based adhesive compositions obtained in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 5 were JIS L-31.
02 standard canvas (normal cotton 9, width 25 mm, length 250 m)
m) and then dried for 4 minutes in a 80 ° C. blast drying oven to obtain an adhesive-impregnated canvas with a coating amount of 100 g / m 2 in terms of solid content. Similarly, cold-rolled steel sheet (width 25
mm, length 125 mm, thickness 2 mm), then 80 ℃
An adhesive-coated cold-rolled steel sheet having a coating amount of 40 g / m 2 in terms of solid content was obtained by drying in a blast drying oven for 4 minutes. Then, the coated surface of the adhesive-impregnated canvas and the coated surface of the adhesive-coated cold-rolled steel sheet were aligned, and the linear pressure of the roll: 60 kg /
A test piece was obtained by laminating it at 25 mm. Table 1 shows the results of 90 ° peel test at a pulling speed of 50 mm / min after curing the obtained test piece for 1 week at 23 ° C. (Water resistance adhesive strength test) A test piece similar to the above adhesive strength test was prepared, dipped in 3% -salt water at 40 ° C for 48 hours and then wiped off moisture, and under a condition of 23 ° C, a pulling speed of 50 mm /
The results of the 90 ° peel test at min are shown in Table 1. (Storage stability test) Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 5 above
Table 1 shows the results of visually confirming the presence or absence of precipitates in the urethane-based water-based adhesive composition obtained in 1. by leaving it in a closed glass container at 23 ° C. for 2 months.
【0044】[0044]
【表1】 [Table 1]
【0045】[0045]
【発明の効果】本発明のウレタン系水性接着剤組成物
は、水溶性有機物のポリタンニン酸化合物を含有してい
るため、金属製被着体に用いた場合でも接着界面に水分
を取り込み錆びるという様なことがないので耐水接着性
が良好であり、また有機物であるため毒性の問題もほと
んどなく、更に水溶性であることから水中での分散安定
性が良好なものである。このため、特に金属被着体に対
して好適に用いられるウレタン系水性接着剤となってい
る。EFFECT OF THE INVENTION Since the urethane-based water-based adhesive composition of the present invention contains a polytannic acid compound of a water-soluble organic substance, even when it is used for a metal adherend, it absorbs water at the bonding interface and rusts. Since it is not such a case, the water-resistant adhesiveness is good, and since it is an organic substance, there is almost no problem of toxicity, and since it is water-soluble, the dispersion stability in water is good. Therefore, it is a urethane-based water-based adhesive that is particularly suitable for use with metal adherends.
Claims (1)
水酸基を2個以上有するポリオール化合物及び、(C)
イソシアネート基と反応可能な活性水素を2個以上有
し、かつカルボキシル基とスルホニル基から選ばれる1
種以上の親水性基を有する官能性化合物を重合させて得
られるウレタンポリマーが水に分散され、上記ウレタン
ポリマー100重量部に、ポリタンニン酸化合物を0.
5〜20重量部添加されていることを特徴とするウレタ
ン系水性接着剤組成物。1. A polyisocyanate compound (A), (B)
A polyol compound having two or more hydroxyl groups, and (C)
1 or more having at least two active hydrogens capable of reacting with an isocyanate group and selected from a carboxyl group and a sulfonyl group
A urethane polymer obtained by polymerizing a functional compound having at least one kind of hydrophilic group is dispersed in water, and 100 parts by weight of the urethane polymer is mixed with a polytannic acid compound of 0.
A urethane-based water-based adhesive composition, characterized in that 5 to 20 parts by weight is added.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23123794A JPH0892540A (en) | 1994-09-27 | 1994-09-27 | Urethane-based aqueous adhesive composition |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP23123794A JPH0892540A (en) | 1994-09-27 | 1994-09-27 | Urethane-based aqueous adhesive composition |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0892540A true JPH0892540A (en) | 1996-04-09 |
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ID=16920473
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23123794A Pending JPH0892540A (en) | 1994-09-27 | 1994-09-27 | Urethane-based aqueous adhesive composition |
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JP (1) | JPH0892540A (en) |
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-
1994
- 1994-09-27 JP JP23123794A patent/JPH0892540A/en active Pending
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