JP2000119361A - アクリル−ウレタン共重合体水分散液並びに該分散液を含有してなるコーティング剤及び接着剤 - Google Patents
アクリル−ウレタン共重合体水分散液並びに該分散液を含有してなるコーティング剤及び接着剤Info
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Abstract
た密着性を有する水性アクリル−ウレタン共重合組成
物、及びその用途を提供する。 【解決手段】(a)有機ポリイソシアネート化合物、
(b)Tg0〜100℃、水酸基価10〜100のアク
リルポリオール5〜50重量%を含有する高分子ポリオ
ール、(c)アニオン性基と活性水素を有する化合物及
び場合により(d)鎖伸長剤を用いて得られたイソシア
ネート基末端プレポリマーの中和物を、水中で(e)特
定の鎖伸長剤を用いて鎖伸長してなる水性アクリル−ウ
レタン共重合組成物、並びにこの共重合組成物を含有し
てなるコーティング剤及び接着剤である。
Description
タン共重合組成物及びその用途に関する。さらに詳しく
は、本発明は、特にポリプロピレンやポリエステルなど
の難接着性のプラスチックフィルムに対し、優れた密着
性を有する水性アクリル−ウレタン共重合組成物、並び
にこの共重合組成物を含有してなる密着性に優れる塗料
や印刷インキなどのコーティング剤及び接着剤に関する
ものである。
どの各種コーティング剤の分野においては有機溶剤系樹
脂が主流であったが、近年、大気汚染問題、作業環境の
改善などの理由から水系樹脂に代替されつつある。上記
用途におけるバインダーとして、カルボキシル基を有す
る各種樹脂、主にアクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポ
リウレタン樹脂が提案されている。そして、他の樹脂同
様アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂に関しては水溶化あ
るいは水分散化の試みが種々なされており、それらは単
独のみならず、ブレンド、複合化、及び共重合化するこ
とでポリウレタン樹脂の有利な性質(機械抵抗、耐ブロ
ッキング性及び耐薬品性)とアクリル樹脂の有利な性質
(低コスト、耐候性、耐光性及び高固形分濃度)を併せ
もつ様々な水系樹脂が開発されている。水系ウレタン−
アクリル共重合体については、例えば(1)水分散ポリ
ウレタンを調製し、次いでエチレン性不飽和単量体を
「その場」で重合する方法(米国特許第4318833
号明細書)、(2)エチレン性不飽和アルコールの反応
生成物を含むビニル基を末端基とする完全に反応したウ
レタン組成物に、エチレン性不飽和単量体を共重合させ
る方法(米国特許第4644030号明細書)、(3)
水分散性ポリウレタンと予備形成されたアクリル系樹脂
の存在下でアクリル系単量体を重合し、水性分散物を製
造する方法(日本特許第2634470号)などが提案
されている。しかしながら、上記(1)の方法において
は、均質な分子混合物が得られにくいという欠点があ
る。また、(2)及び(3)の方法においては、いずれ
も完全な共重合体とはならず、ポリウレタン樹脂、アク
リル−ウレタン共重合樹脂、及びアクリル樹脂の混合体
となり均一なポリマーではないため、最適水準の水系ア
クリル−ウレタン共重合体の性質を得ることはできない
という欠点がある。したがって、従来の水系ウレタン−
アクリル共重合体は、難接着性のプラスチックフィルム
に対して、充分な性能を発現していないのが現状であ
る。
事情のもとで、特にポリプロピレンやポリエステルなど
の難接着性のプラスチックフィルムに対し、優れた密着
性を有する水性アクリル−ウレタン共重合組成物、並び
にこの共重合組成物を用いた密着性に優れるコーティン
グ剤及び接着剤を提供することを目的としてなされたも
のである。
を達成するために鋭意研究を重ねた結果、特定の成分か
ら得られたイソシアネート基末端プレポリマーの中和物
を、水中で鎖伸長してなる水性アクリル−ウレタン共重
合組成物が、難接着性プラスチックフィルムに対して優
れた密着性を有し、その目的に適合しうることを見出
し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。す
なわち、本発明は、(1)(a)有機ポリイソシアネー
ト化合物、(b)高分子ポリオール、(c)分子中にア
ニオン性親水基と少なくとも2個の活性水素を有する化
合物及び場合により用いられる(d)鎖伸長剤から得ら
れたイソシアネート基末端プレポリマーの中和物を、
(e)水溶性ポリアミン及びヒドラジン誘導体の中から
選ばれた少なくとも1種の鎖伸長剤を用いて水中で鎖伸
長してなる水性ポリウレタン系樹脂を含有する組成物に
おいて、上記(b)成分の高分子ポリオールとして、ガ
ラス転移温度が0〜100℃で、かつ水酸基価が10〜
100mgKOH/gのアクリルポリオール5〜50重量%
を含有するものを用いたことを特徴とする水性アクリル
−ウレタン共重合組成物、(2)(b)成分の高分子ポ
リオールが、アクリルポリオール5〜50重量%と、ポ
リエステル系ポリオール、ポリカーボネート系ポリオー
ル及びポリエーテル系ポリオールの中から選ばれた少な
くとも1種95〜50重量%を含有するものである第
(1)項記載の水性アクリル−ウレタン共重合組成物、
(3)(a)成分の有機ポリイソシアネート化合物が、
脂肪族ジイソシアネート化合物及び脂環式ジイソシアネ
ート化合物の中から選ばれた少なくとも1種である第
(1)又は(2)項記載の水性アクリル−ウレタン共重
合組成物、(4)(c)成分が、分子中にカルボキシル
基と少なくとも2個の活性水素を有する化合物であり、
該カルボキシル基の樹脂中の含有量が、樹脂の重量に基
づき0.3〜2.5重量%である第(1)、(2)又は
(3)項記載の水性アクリル−ウレタン共重合組成物、
(5)第(1)、(2)、(3)又は(4)項記載の水
性アクリル−ウレタン共重合組成物を含有してなるコー
ティング剤、及び(6)第(1)、(2)、(3)又は
(4)項記載の水性アクリル−ウレタン共重合組成物を
含有してなる接着剤、を提供するものである。
共重合組成物において、(a)成分として用いられる有
機ポリイソシアネート化合物としては特に制限はなく、
従来公知の様々な有機ポリイソシアネート化合物を用い
ることができるが、これらの中で、脂肪族ジイソシアネ
ート化合物及び脂環式ジイソシアネート化合物が、得ら
れる共重合組成物の性能面から好ましい。中でも、イソ
ホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイ
ソシアネート、ノルボランジイソシアネート及びヘキサ
メチレンジイソシアネートが好適である。これらは単独
で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよ
い。また、(b)成分として用いられる高分子ポリオー
ルは、必須成分としてアクリルポリオールを含有するも
のであって、このアクリルポリオールは、以下に示す1
分子中にエチレン性不飽和基1個を有し、かつ官能基と
してヒドロキシル基を有する単量体を必須成分とし、こ
のものと、所望により用いられる共重合可能な単量体と
を、従来公知の方法、例えば塊状重合法や溶液重合法な
どで重合させることにより、製造することができる。上
記1分子中にエチレン性不飽和基1個を有し、かつ官能
基としてヒドロキシル基を有する単量体の例としては、
2−ヒドロキシエチルアクリレート、3−クロロ−2−
ヒドロキシブチルアクリレート、2−ヒドロキシブチル
アクリレート、6−ヒドロキシヘキシルアクリレート、
2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシ
プロピルメタクリレート、6−ヒドロキシヘキシルメタ
クリレート、5,6−ジヒドロキシヘキシルメタクリレ
ートなどが挙げられる。これらは単独で用いてもよい
し、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
メチル(メタ)クリレート、エチル(メタ)クリレー
ト、n−プロピル(メタ)クリレート、n−ブチル(メ
タ)クリレート、イソプロピル(メタ)クリレート、イ
ソブチル(メタ)クリレート、n−アミル(メタ)クリ
レート、n−ヘキシル(メタ)クリレート、イソアミル
(メタ)クリレート、トリフルオロエチル(メタ)クリ
レート、ベンジル(メタ)クリレート、2−n−ブトキ
シエチル(メタ)クリレート、2−クロロエチル(メ
タ)クリレート、sec−ブチル(メタ)クリレート、
tert−ブチル(メタ)クリレート、2−エチルブチ
ル(メタ)クリレート、シンナミル(メタ)クリレー
ト、シクロヘキシル(メタ)クリレート、シクロペンチ
ル(メタ)クリレート、2−エトキシエチル(メタ)ク
リレート、フルフリル(メタ)クリレート、ヘキサフル
オロイソプロピル(メタ)クリレート、3−メトキシブ
チル(メタ)クリレート、2−メトキシブチル(メタ)
クリレート、2−ニトロ−2−メチルプロピル(メタ)
クリレート、n−オクチル(メタ)クリレート、2−エ
チルヘキシル(メタ)クリレート、2−フェノキシエチ
ル(メタ)クリレート、2−フェニルエチル(メタ)ク
リレート、フェニル(メタ)クリレート、テトラヒドロ
フルフリル(メタ)クリレート、テトラピラニル(メ
タ)クリレート、(メタ)クリル酸などのアクリル系単
量体、さらにはアクリロニトリル、酢酸ビニル、ビニル
ピリジン、ビニルピロリドン、メチルクロトナート、無
水マレイン酸、スチレン、α−メチルスチレンなどのエ
チレン性単量体などが挙げられる。なお、上記(メタ)
クリレートとはアクリレート又はメタクリレートを意味
し、(メタ)クリル酸とはアクリル酸又はメタクリル酸
を意味する。これらの共重合可能な単量体は単独で用い
てもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。こ
れらアクリルポリオールは、他に用いる高分子ポリオー
ル成分であるポリエステル系ポリオール、ポリカーボネ
ート系ポリオール、ポリエーテル系ポリオールなどの中
で重合することも可能である。
ルとしてガラス転移温度(Tg)が0〜100℃で、か
つ水酸基価が10〜100mgKOH/gのものを用いるこ
とが必要である。Tgや水酸基価が上記範囲を逸脱する
ものでは、所望の性能を有するアクリル−ウレタン共重
合組成物が得られず、本発明の目的が達せられない。得
られるアクリル−ウレタン共重合組成物の性能の面か
ら、Tgは特に30〜80℃の範囲が好ましい。一方、
水酸基価は特に30〜70mgKOH/gの範囲が好まし
い。また、アクリルポリオールの分子量は、得られるア
クリル−ウレタン共重合組成物の性能の面から、重量平
均分子量で、好ましくは1000〜100000、より
好ましくは5000〜50000、特に好ましくは80
00〜30000の範囲である。本発明においては、
(b)成分の高分子ポリオールとして、前記アクリルポ
リオールを5〜50重量%の割合で含有するものが用い
られる。このアクリルポリオールの含有量が5重量%未
満ではアクリル樹脂による有利な性質の発現が不十分で
あるし、50重量%を超えるとウレタン樹脂による有利
な性質(特に弾性など)の発現が不十分となる。アクリ
ル樹脂とウレタン樹脂の有利な性質をそれぞれ併せもつ
バランスなどを考慮すると、このアクリルポリオールの
好ましい含有量は5〜50重量%の範囲であり、特に1
0〜30重量%の範囲が好適である。該(b)成分の高
分子ポリオールには、前記アクリルポリオール以外に、
他の高分子ポリオールが含まれており、この他の高分子
ポリオールとしては、例えばポリエステル系ポリオー
ル、ポリカーボネート系ポリオール及びポリエーテル系
ポリオールを好ましく挙げることができる。
て、例えば、ポリエチレンアジペート、ポリエチレンプ
ロピレンアジペート、ポリブチレンアジペート、ポリエ
チレンブチレンアジペート、ポリヘキサメチレンアジペ
ート、ポリジエチレンアジペート、ポリエチレンテレフ
タレート、ポリヘキサメチレンイソフタレートアジペー
ト、ポリエチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネ
ート、ポリエチレンセバケート、ポリブチレンセバケー
ト、ポリ−ε−カプロラクトンジオール、ポリ−3−メ
チル−1,5−ペンチレンアジペート、1,6−ヘキサン
ジオールとダイマー酸の重縮合物などが挙げられる。ま
た、ポリカーボネート系ポリオールとしては、例えばポ
リヘキサメチレンカーボネートジオールなどを挙げるこ
とができる。さらに、ポリエーテル系ポリオールとし
て、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレン
グリコール、ポリテトラメチレングリコールなどの単独
重合体、ブロック共重合体、及びランダム共重体などが
挙げられる。また、エーテル系とエステル系を組み合わ
せたエーテル・エステル系ポリオールを用いることも可
能である。これらの他の高分子ポリオールは1種用いて
もよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。本発
明のアクリル−ウレタン共重合組成物において、(c)
成分として用いられる分子中にアニオン性親水基と少く
とも2個の活性水素を有する化合物としては、特に制限
はないが、得られるアクリル−ウレタン共重合組成物の
性能の面から、アニオン性親水基としてカルボキシル基
を有するものが好ましく、このようなものとしては、例
えば2,2−ジメチロールプロピオン酸、2,2−ジメチ
ロールブタン酸などを挙げることができる。これらは単
独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いても
よく、またプレポリマー調製前後いずれでもかまわない
が、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ−n−
プロピルアミン、トリブチルアミン、トリエタノールア
ミンなどのアミン類、水酸化カリウム、水酸化ナトリウ
ム、アンモニアなどで中和して用いられる。
ボキシル基の樹脂中の含有量は、樹脂の重量に基づき、
0.3〜2.5重量%の範囲が好ましく、特に0.5〜1.
5重量%の範囲が好ましい。この含有量が0.3重量%
未満では乳化が困難あるいは乳化安定性が不十分である
し、2.5重量%を超えると樹脂の耐水性が低下し、好
ましくない。本発明においては、プレポリマーを調製す
る際に、必要に応じ、(d)成分として鎖伸長剤を用い
ることができる。この鎖伸長剤としては、例えばエチレ
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、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリ
トール、ソルビトールなどの低分子量多価アルコール、
さらには、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘ
キサメチレンジアミン、ジアミノシクロヘキシルメタ
ン、ピペラジン、2−メチルピペラジン、イソホロンジ
アミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミ
ンなどの低分子量ポリアミンなどが挙げられる。これら
の鎖伸長剤は単独で用いてもよいし、2種以上を組み合
わせて用いてもよい。本発明においては、前記(a)成
分、(b)成分、(c)成分及び必要に応じて(d)成
分を用い、まず末端にイソシアネート基を有するウレタ
ンプレポリマーを調製する。このウレタンプレポリマー
の調製は、例えば、従来公知のワンショット法(1段
式)又は多段式のイソシアネート重付加反応法によっ
て、反応温度40〜150℃程度の条件下で行うことが
できる。この際、必要に応じ、ジブチル錫ジラウレー
ト、スタナスオクトエート、ジブチル錫−2−エチルヘ
キソエート、トリエチルアミン、トリエチレンジアミ
ン、N−メチルモルホリンなどの反応触媒を1種又は2
種以上添加してもよい。また、反応段階若しくは反応終
了後、イソシアネート基と反応しない有機溶剤を添加し
てもよく、この有機溶剤としては、例えばアセトン、メ
チルエチルケトン、トルエン、テトラヒドロフラン、ジ
オキサン、ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリド
ンなどを用いることができる。
中で鎖伸長させるが、この際プレポリマーを必要ならば
中和したのち、水中に乳化分散させ、鎖伸長剤で高分子
量化する。この際用いる鎖伸長剤としては、エチレンジ
アミン、プロピレンジアミン、ヘキサメチレンジアミ
ン、ジアミノシクロヘキシルメタン、ピペラジン、2−
メチルピペラジン、イソホロンジアミン、ジエチレント
リアミン、トリエチレンテトラミン、ヒドラジンなどの
水溶性ポリアミンあるいはヒドラジン誘導体が用いられ
る。これらの鎖伸長剤は単独で用いてもよいし、2種以
上を組み合わせて用いてもよい。溶剤を用いてプレポリ
マー反応を行った場合には、例えば鎖伸長反応を終えて
から減圧蒸留などの方法で除去するのが望ましい。当然
のことながら、適当な界面活性剤、例えば高級脂肪酸、
樹脂酸、酸性脂肪アルコール、硫酸エステル、高級アル
キルスルホン酸、アルキルアリールスルホン酸、スルホ
ン化ひまし油、スルホコハク酸エステルなどに代表され
るアニオン系界面活性剤あるいは、エチレンオキシドと
長鎖脂肪アルコールまたはフェノール類との公知の反応
生成物に代表されるノニオン系界面活性剤などを併用し
て乳化性を保持してもよい。このようにして得られた本
発明の水性アクリル−ウレタン共重合組成物は、それ自
体耐久性、耐候(光)性、耐水性などに優れた樹脂物性
を有するが、水系オキサゾリン系架橋剤、水系(ポリ)
カルボジイミド系架橋剤、水系エポキシ樹脂系架橋剤、
などカルボキシル基と反応性のある架橋剤を併用するこ
とで、さらに優れた耐水性を付与することも可能であ
る。本発明の水性アクリル−ウレタン共重合組成物は、
被着物に対する密着性に優れ、特に難接着性のポリプロ
ピレンやポリエステルなどのプラスチックフィルムに対
しても優れた密着性を示すとともに、乾燥塗膜は可撓
性、耐摩耗性、耐洗たく性、光沢性などが良好であるこ
とから、これらの性質が要求される各種用途に用いられ
るが、特に接着剤あるいは塗料、印刷インキなどの各種
コーティング剤に好適である。したがって、本発明はま
た、該水性アクリル−ウレタン共重合組成物を含有して
なる接着剤及びコーティング剤をも提供するものであ
る。本発明の水性アクリル−ウレタン共重合組成物が上
記効果を発現する理由については、アクリル樹脂がウレ
タン樹脂中に組み込まれた完全均一な共重合体であるた
めと推測される。
説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定
されるものではない。なお、本実施例におけるアクリル
ポリオールは、大日本インキ化学工業(株)がアクリディ
ックの商標で市販している材料である。 実施例1 撹拌機、還流冷却管、温度計及び窒素吹込み管を備えた
4ツ口フラスコに、アクリディックA−808T 56
重量部(不揮発分約50重量%、OHV=約20mgKOH
/g、Tg=97℃)、ポリヘキサメチレンカーボネー
トジオール(重量平均分子量1000)70重量部、
1,6−ヘキサンジオール2.4重量部、2,2−ジメチ
ロールプロピオン酸6.7重量部、ジブチル錫ジラウレ
ート0.001重量部及びメチルエチルケトン60重量
部を加え、均一混合後、ジシクロヘキシルメタンジイソ
シアネート52.4重量部を加え、80℃で2時間反応
させ、不揮発分に対する遊離イソシアネート基含有量
1.7重量%のウレタンプレポリマーのメチルエチルケ
トン溶液を得た。この溶液を30℃まで冷却し、トリエ
チルアミン5重量部を加え中和後、水350重量部を徐
々に加えて乳化分散させ、これにエチレンジアミンの2
0重量%水溶液15重量部を添加後2時間撹拌した。減
圧下約2時間かけて60℃まで昇温しながら、脱溶剤を
行い、固形分約35重量%の水性アクリル−ウレタン共
重合組成物を得た。この組成物におけるアクリル−ウレ
タン共重合樹脂中の2,2−ジメチロールプロピオン酸
由来のカルボキシル基含有量は1.4重量%であった。 実施例2 実施例1で用いたものと同様な反応装置に、アクリディ
ックA−809(不揮発分約50重量%、OHV=約2
0mgKOH/g、Tg=61℃)112重量部、ポリブチ
レンアジペートジオール(重量平均分子量1700)6
8重量部、エチレングリコール1.2重量部、2,2−ジ
メチロールブタン酸7.4重量部、ジブチル錫ジラウレ
ート0.001重量部及びメチルエチルケトン60重量
部を加え、均一混合後、イソホロンジイソシアネート4
4.6重量部を加え、80℃で2時間反応させ、不揮発
分に対する遊離イソシアネート基含有量1.9重量%の
ウレタンプレポリマーのメチルエチルケトン溶液を得
た。この溶液を30℃まで冷却し、トリエチルアミン5
重量部を加え中和後、水350重量部を徐々に加えて乳
化分散させ、これにヒドラジンの60重量%水溶液5.
8重量部を添加後2時間撹拌した。減圧下約2時間かけ
て60℃まで昇温しながら、脱溶剤を行い、固形分約3
5重量%の水性アクリル−ウレタン共重合組成物を得
た。この組成物におけるアクリル−ウレタン共重合樹脂
中の2,2−ジメチロールブタン酸由来のカルボキシル
基含有量は1.2重量%であった。
ックA−811(不揮発分約50重量%、OHV=約1
7mgKOH/g、Tg=59℃)128重量部、ポリ−ε
−カプロラクトンジオール(重量平均分子量2000)
80重量部、ポリエチレングリコール(重量平均分子量
1000)10重量部、2,2−ジメチロールプロピオ
ン酸6.7重量部、ジブチル錫ジラウレート0.001重
量部及びメチルエチルケトン60重量部を加え、均一混
合後、イソホロンジイソシアネート44.6重量部を加
え、80℃で2時間反応させ、不揮発分に対する遊離イ
ソシアネート基含有量1.5重量%のウレタンプレポリ
マーのメチルエチルケトン溶液を得た。この溶液を30
℃まで冷却し、トリエチルアミン5重量部を加え中和
後、水350重量部を徐々に加えて乳化分散させ、これ
にエチレンジアミンの20重量%水溶液18重量部を添
加後2時間撹拌した。減圧下約2時間かけて60℃まで
昇温しながら、脱溶剤を行い、固形分約35重量%の水
性アクリル−ウレタン共重合組成物を得た。この組成物
におけるアクリル−ウレタン共重合樹脂中の2,2−ジ
メチロールプロピオン酸由来のカルボキシル基含有量は
1.1重量%であった。 実施例4 実施例1で用いたものと同様な反応装置に、アクリディ
ック44−198(不揮発分約50重量%、OHV=約
20mgKOH/g、Tg=70℃)56重量部、ポリ−3
−メチル−ペンタンアジペート(重量平均分子量100
0)50重量部、ポリプロピレングリコール(重量平均
分子量1000)20重量部、2,2−ジメチロールプ
ロピオン酸6.7重量部、ジブチル錫ジラウレート0.0
01重量部及びメチルエチルケトン60重量部を加え、
均一混合後、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート
52.4重量部を加え、80℃で2時間反応させ、不揮
発分に対する遊離イソシアネート基含有量1.6重量%
のウレタンプレポリマーのメチルエチルケトン溶液を得
た。この溶液を30℃まで冷却し、トリエチルアミン5
重量部を加え中和後、水350重量部を徐々に加えて乳
化分散させ、これにエチレンジアミンの20重量%水溶
液15重量部を添加後2時間撹拌した。減圧下約2時間
かけて60℃まで昇温しながら、脱溶剤を行い、固形分
約35重量%の水性アクリル−ウレタン共重合組成物を
得た。この組成物におけるアクリル−ウレタン共重合樹
脂中の2,2−ジメチロールプロピオン酸由来のカルボ
キシル基含有量は1.4重量%であった。
メチレンカーボネートジオール(重量平均分子量100
0)80重量部、1,6−ヘキサンジオール2.4重量
部、2,2−ジメチロールプロピオン酸6.7重量部、ジ
ブチル錫ジラウレート0.001重量部及びメチルエチ
ルケトン60重量部を加え、均一混合後、ジシクロヘキ
シルメタンジイソシアネート52.4重量部を加え、8
0℃で2時間反応させ、不揮発分に対する遊離イソシア
ネート基含有量2.1重量%のウレタンプレポリマーの
メチルエチルケトン溶液を得た。この溶液を30℃まで
冷却し、トリエチルアミン5重量部を加え中和後、水3
50重量部を徐々に加えて乳化分散させ、これにエチレ
ンジアミンの20重量%水溶液15重量部を添加後2時
間撹拌した。減圧下約2時間かけて60℃まで昇温しな
がら、脱溶剤を行い、固形分約35重量%の水性ウレタ
ン樹脂を得た。 比較例2 実施例1で用いたものと同様な反応装置に、ポリブチレ
ンアジペートジオール(重量平均分子量1700)10
2重量部、エチレングリコール1.2重量部、2,2−ジ
メチロールプロピオン酸6.7重量部、ジブチル錫ジラ
ウレート0.001重量部及びメチルエチルケトン60
重量部を加え、均一混合後、イソホロンジイソシアネー
ト44.6重量部を加え、80℃で2時間反応させ、不
揮発分に対する遊離イソシアネート基含有量2.7重量
%のウレタンプレポリマーのメチルエチルケトン溶液を
得た。この溶液を30℃まで冷却し、トリエチルアミン
5重量部を加え中和後、水350重量部を徐々に加えて
乳化分散させ、これにヒドラジンの60重量%水溶液
5.8重量部を添加後2時間撹拌した。減圧下約2時間
かけて60℃まで昇温しながら、脱溶剤を行い、固形分
約35重量%の水性ウレタン樹脂を得た。 比較例3 実施例1で用いたものと同様な反応装置に、ポリ−ε−
カプロラクトンジオール(重量平均分子量2000)1
20重量部、ポリエチレングリコール(重量平均分子量
1000)10重量部、2,2−ジメチロールプロピオ
ン酸6.7重量部、ジブチル錫ジラウレート0.001重
量部及びメチルエチルケトン60重量部を加え、均一混
合後、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート52.
4重量部を加え、80℃で2時間反応させ、不揮発分に
対する遊離イソシアネート基含有量2重量%のウレタン
プレポリマーのメチルエチルケトン溶液を得た。この溶
液を30℃まで冷却し、トリエチルアミン5重量部を加
え中和後、水350重量部を徐々に加えて乳化分散さ
せ、これにエチレンジアミンの20重量%水溶液18重
量部を添加後2時間撹拌した。減圧下約2時間かけて6
0℃まで昇温しながら、脱溶剤を行い、固形分約35重
量%の水性ウレタン樹脂を得た。実施例1〜4及び比較
例1〜3で得られた水性樹脂をそれぞれ樹脂固形分濃度
が10重量%になるように純水で希釈し、バーコーダー
(No.8)を使用して、厚さ20μmのコロナ放電延
伸処理ポリプロピレンフィルム(OPP)の放電処理
面、及び厚さ11μmのポリエチレンテレフタレート
(PET)の片面に塗布し、60〜80℃で乾燥し塗装
フィルムを得た。得られた塗装フィルムを恒温恒湿機に
より、温度40℃、相対湿度0%で24時間でエージン
グ後、塗装面に粘着セロハンテープを貼付け、角度60
度で急速に剥がした際の塗装皮膜の外観を観測し、以下
の基準で評価した。評価結果を第1表に示す。 (1)透明性 ◎;非常に良好 ○;良好 △;普通 ×;不良 (2)光沢 ◎;非常に良好 ○;良好 △;普通 ×;不良 (3)接着性 ○;塗装皮膜の80%以上がフィルム側に残った。 △;塗装皮膜の50%以上80%未満がフィルム側に残
った。 ×;塗装皮膜の50%未満しかフィルム側に残らなかっ
た。
組成物は、均一な共重合物であるため、難接着性のプラ
スチックフィルム(OPP、PET)に塗布した場合、
アクリル、ウレタンの単独樹脂、あるいはそれらのブレ
ンド樹脂、さらには一部共重合した樹脂混合体を用いた
場合に比較し、接着性のみならず透明性や光沢などの外
観においても優れた性能を発現し、水系接着剤、水系塗
料として幅広い展開が可能である。
24)
並びに該分散液を含有してなるコーティング剤及び接着
剤
共重合体水分散液及びその用途に関する。さらに詳しく
は、本発明は、特にポリプロピレンやポリエステルなど
の難接着性のプラスチックフィルムに対し、優れた密着
性を有するアクリル−ウレタン共重合体水分散液、並び
にこの共重合体水分散液を含有してなる密着性に優れる
塗料や印刷インキなどのコーティング剤及び接着剤に関
するものである。
どの各種コーティング剤の分野においては有機溶剤系樹
脂が主流であったが、近年、大気汚染問題、作業環境の
改善などの理由から水系樹脂に代替されつつある。上記
用途におけるバインダーとして、カルボキシル基を有す
る各種樹脂、主にアクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポ
リウレタン樹脂が提案されている。そして、他の樹脂同
様アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂に関しては水溶化あ
るいは水分散化の試みが種々なされており、それらは単
独のみならず、ブレンド、複合化、及び共重合化するこ
とでポリウレタン樹脂の有利な性質(機械抵抗、耐ブロ
ッキング性及び耐薬品性)とアクリル樹脂の有利な性質
(低コスト、耐候性、耐光性及び高固形分濃度)を併せ
もつ様々な水系樹脂が開発されている。水系ウレタン−
アクリル共重合体については、例えば(1)水分散ポリ
ウレタンを調製し、次いでエチレン性不飽和単量体を
「その場」で重合する方法(米国特許第4318833
号明細書)、(2)エチレン性不飽和アルコールの反応
生成物を含むビニル基を末端基とする完全に反応したウ
レタン組成物に、エチレン性不飽和単量体を共重合させ
る方法(米国特許第4644030号明細書)、(3)
水分散性ポリウレタンと予備形成されたアクリル系樹脂
の存在下でアクリル系単量体を重合し、水性分散物を製
造する方法(日本特許第2634470号)などが提案
されている。しかしながら、上記(1)の方法において
は、均質な分子混合物が得られにくいという欠点があ
る。また、(2)及び(3)の方法においては、いずれ
も完全な共重合体とはならず、ポリウレタン樹脂、アク
リル−ウレタン共重合樹脂、及びアクリル樹脂の混合体
となり均一なポリマーではないため、最適水準の水系ア
クリル−ウレタン共重合体の性質を得ることはできない
という欠点がある。したがって、従来の水系ウレタン−
アクリル共重合体は、難接着性のプラスチックフィルム
に対して、充分な性能を発現していないのが現状であ
る。
事情のもとで、特にポリプロピレンやポリエステルなど
の難接着性のプラスチックフィルムに対し、優れた密着
性を有するアクリル−ウレタン共重合体水分散液、並び
にこの共重合体水分散液を用いた密着性に優れるコーテ
ィング剤及び接着剤を提供することを目的としてなされ
たものである。
を達成するために鋭意研究を重ねた結果、特定の成分か
ら得られたイソシアネート基末端プレポリマーの中和物
を、水中で鎖伸長してなるアクリル−ウレタン共重合体
水分散液が、難接着性プラスチックフィルムに対して優
れた密着性を有し、その目的に適合しうることを見出
し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。す
なわち、本発明は、(1)(a)有機ポリイソシアネー
ト化合物、(b)高分子ポリオール、(c)分子中にカ
ルボキシル基と少なくとも2個の活性水素を有する化合
物及び場合により用いられる(d)鎖伸長剤から得られ
たイソシアネート基末端プレポリマーの中和物を、
(e)水溶性ポリアミン及びヒドラジン誘導体の中から
選ばれた少なくとも1種の鎖伸長剤を用いて水中で鎖伸
長してなる水性ポリウレタン系樹脂を含有する水分散液
において、上記(b)成分の高分子ポリオールとして、
ガラス転移温度が0〜100℃で、かつ水酸基価が10
〜100mgKOH/gのアクリルポリオール5〜50重量
%を含有するものを用いたことを特徴とするアクリル−
ウレタン共重合体水分散液、(2)(b)成分の高分子
ポリオールが、アクリルポリオール5〜50重量%と、
ポリエステル系ポリオール、ポリカーボネート系ポリオ
ール及びポリエーテル系ポリオールの中から選ばれた少
なくとも1種95〜50重量%を含有するものである第
(1)項記載のアクリル−ウレタン共重合体水分散液、
(3)(a)成分の有機ポリイソシアネート化合物が、
脂肪族ジイソシアネート化合物及び脂環式ジイソシアネ
ート化合物の中から選ばれた少なくとも1種である第
(1)又は(2)項記載のアクリル−ウレタン共重合体
水分散液、(4)(c)成分が、分子中にカルボキシル
基と少なくとも2個の活性水素を有する化合物であり、
該カルボキシル基の樹脂中の含有量が、樹脂の重量に基
づき0.3〜2.5重量%である第(1)、(2)又は
(3)項記載のアクリル−ウレタン共重合体水分散液、
(5)第(1)、(2)、(3)又は(4)項記載のア
クリル−ウレタン共重合体水分散液を含有してなるコー
ティング剤、及び(6)第(1)、(2)、(3)又は
(4)項記載のアクリル−ウレタン共重合体水分散液を
含有してなる接着剤、を提供するものである。
合体水分散液において、(a)成分として用いられる有
機ポリイソシアネート化合物としては特に制限はなく、
従来公知の様々な有機ポリイソシアネート化合物を用い
ることができるが、これらの中で、脂肪族ジイソシアネ
ート化合物及び脂環式ジイソシアネート化合物が、得ら
れる共重合体水分散液の性能面から好ましい。中でも、
イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン
ジイソシアネート、ノルボランジイソシアネート及びヘ
キサメチレンジイソシアネートが好適である。これらは
単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いて
もよい。また、(b)成分として用いられる高分子ポリ
オールは、必須成分としてアクリルポリオールを含有す
るものであって、このアクリルポリオールは、以下に示
す1分子中にエチレン性不飽和基1個を有し、かつ官能
基としてヒドロキシル基を有する単量体を必須成分と
し、このものと、所望により用いられる共重合可能な単
量体とを、従来公知の方法、例えば塊状重合法や溶液重
合法などで重合させることにより、製造することができ
る。上記1分子中にエチレン性不飽和基1個を有し、か
つ官能基としてヒドロキシル基を有する単量体の例とし
ては、2−ヒドロキシエチルアクリレート、3−クロロ
−2−ヒドロキシブチルアクリレート、2−ヒドロキシ
ブチルアクリレート、6−ヒドロキシヘキシルアクリレ
ート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒド
ロキシプロピルメタクリレート、6−ヒドロキシヘキシ
ルメタクリレート、5,6−ジヒドロキシヘキシルメタ
クリレートなどが挙げられる。これらは単独で用いても
よいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
メチル(メタ)クリレート、エチル(メタ)クリレー
ト、n−プロピル(メタ)クリレート、n−ブチル(メ
タ)クリレート、イソプロピル(メタ)クリレート、イ
ソブチル(メタ)クリレート、n−アミル(メタ)クリ
レート、n−ヘキシル(メタ)クリレート、イソアミル
(メタ)クリレート、トリフルオロエチル(メタ)クリ
レート、ベンジル(メタ)クリレート、2−n−ブトキ
シエチル(メタ)クリレート、2−クロロエチル(メ
タ)クリレート、sec−ブチル(メタ)クリレート、
tert−ブチル(メタ)クリレート、2−エチルブチ
ル(メタ)クリレート、シンナミル(メタ)クリレー
ト、シクロヘキシル(メタ)クリレート、シクロペンチ
ル(メタ)クリレート、2−エトキシエチル(メタ)ク
リレート、フルフリル(メタ)クリレート、ヘキサフル
オロイソプロピル(メタ)クリレート、3−メトキシブ
チル(メタ)クリレート、2−メトキシブチル(メタ)
クリレート、2−ニトロ−2−メチルプロピル(メタ)
クリレート、n−オクチル(メタ)クリレート、2−エ
チルヘキシル(メタ)クリレート、2−フェノキシエチ
ル(メタ)クリレート、2−フェニルエチル(メタ)ク
リレート、フェニル(メタ)クリレート、テトラヒドロ
フルフリル(メタ)クリレート、テトラピラニル(メ
タ)クリレート、(メタ)クリル酸などのアクリル系単
量体、さらにはアクリロニトリル、酢酸ビニル、ビニル
ピリジン、ビニルピロリドン、メチルクロトナート、無
水マレイン酸、スチレン、α−メチルスチレンなどのエ
チレン性単量体などが挙げられる。なお、上記(メタ)
クリレートとはアクリレート又はメタクリレートを意味
し、(メタ)クリル酸とはアクリル酸又はメタクリル酸
を意味する。これらの共重合可能な単量体は単独で用い
てもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。こ
れらアクリルポリオールは、他に用いる高分子ポリオー
ル成分であるポリエステル系ポリオール、ポリカーボネ
ート系ポリオール、ポリエーテル系ポリオールなどの中
で重合することも可能である。
ルとしてガラス転移温度(Tg)が0〜100℃で、か
つ水酸基価が10〜100mgKOH/gのものを用いるこ
とが必要である。Tgや水酸基価が上記範囲を逸脱する
ものでは、所望の性能を有するアクリル−ウレタン共重
合体水分散液が得られず、本発明の目的が達せられな
い。得られるアクリル−ウレタン共重合体水分散液の性
能の面から、Tgは特に30〜80℃の範囲が好まし
い。一方、水酸基価は特に30〜70mgKOH/gの範囲
が好ましい。また、アクリルポリオールの分子量は、得
られるアクリル−ウレタン共重合体水分散液の性能の面
から、重量平均分子量で、好ましくは1000〜100
000、より好ましくは5000〜50000、特に好
ましくは8000〜30000の範囲である。本発明に
おいては、(b)成分の高分子ポリオールとして、前記
アクリルポリオールを5〜50重量%の割合で含有する
ものが用いられる。このアクリルポリオールの含有量が
5重量%未満ではアクリル樹脂による有利な性質の発現
が不十分であるし、50重量%を超えるとウレタン樹脂
による有利な性質(特に弾性など)の発現が不十分とな
る。アクリル樹脂とウレタン樹脂の有利な性質をそれぞ
れ併せもつバランスなどを考慮すると、このアクリルポ
リオールの好ましい含有量は5〜50重量%の範囲であ
り、特に10〜30重量%の範囲が好適である。該
(b)成分の高分子ポリオールには、前記アクリルポリ
オール以外に、他の高分子ポリオールが含まれており、
この他の高分子ポリオールとしては、例えばポリエステ
ル系ポリオール、ポリカーボネート系ポリオール及びポ
リエーテル系ポリオールを好ましく挙げることができ
る。
て、例えば、ポリエチレンアジペート、ポリエチレンプ
ロピレンアジペート、ポリブチレンアジペート、ポリエ
チレンブチレンアジペート、ポリヘキサメチレンアジペ
ート、ポリジエチレンアジペート、ポリエチレンテレフ
タレート、ポリヘキサメチレンイソフタレートアジペー
ト、ポリエチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネ
ート、ポリエチレンセバケート、ポリブチレンセバケー
ト、ポリ−ε−カプロラクトンジオール、ポリ−3−メ
チル−1,5−ペンチレンアジペート、1,6−ヘキサン
ジオールとダイマー酸の重縮合物などが挙げられる。ま
た、ポリカーボネート系ポリオールとしては、例えばポ
リヘキサメチレンカーボネートジオールなどを挙げるこ
とができる。さらに、ポリエーテル系ポリオールとし
て、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレン
グリコール、ポリテトラメチレングリコールなどの単独
重合体、ブロック共重合体、及びランダム共重体などが
挙げられる。また、エーテル系とエステル系を組み合わ
せたエーテル・エステル系ポリオールを用いることも可
能である。これらの他の高分子ポリオールは1種用いて
もよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。本発
明のアクリル−ウレタン共重合体水分散液において、
(c)成分として用いられる分子中にカルボキシル基と
少くとも2個の活性水素を有する化合物としては、特に
制限はないが、得られるアクリル−ウレタン共重合体水
分散液の性能の面から、アニオン性親水基としてカルボ
キシル基を有するものが好ましく、このようなものとし
ては、例えば2,2−ジメチロールプロピオン酸、2,2
−ジメチロールブタン酸などを挙げることができる。こ
れらは単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて
用いてもよく、またプレポリマー調製前後いずれでもか
まわないが、トリメチルアミン、トリエチルアミン、ト
リ−n−プロピルアミン、トリブチルアミン、トリエタ
ノールアミンなどのアミン類、水酸化カリウム、水酸化
ナトリウム、アンモニアなどで中和して用いられる。
ボキシル基の樹脂中の含有量は、樹脂の重量に基づき、
0.3〜2.5重量%の範囲が好ましく、特に0.5〜1.
5重量%の範囲が好ましい。この含有量が0.3重量%
未満では乳化が困難あるいは乳化安定性が不十分である
し、2.5重量%を超えると樹脂の耐水性が低下し、好
ましくない。本発明においては、プレポリマーを調製す
る際に、必要に応じ、(d)成分として鎖伸長剤を用い
ることができる。この鎖伸長剤としては、例えばエチレ
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、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリ
トール、ソルビトールなどの低分子量多価アルコール、
さらには、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘ
キサメチレンジアミン、ジアミノシクロヘキシルメタ
ン、ピペラジン、2−メチルピペラジン、イソホロンジ
アミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミ
ンなどの低分子量ポリアミンなどが挙げられる。これら
の鎖伸長剤は単独で用いてもよいし、2種以上を組み合
わせて用いてもよい。本発明においては、前記(a)成
分、(b)成分、(c)成分及び必要に応じて(d)成
分を用い、まず末端にイソシアネート基を有するウレタ
ンプレポリマーを調製する。このウレタンプレポリマー
の調製は、例えば、従来公知のワンショット法(1段
式)又は多段式のイソシアネート重付加反応法によっ
て、反応温度40〜150℃程度の条件下で行うことが
できる。この際、必要に応じ、ジブチル錫ジラウレー
ト、スタナスオクトエート、ジブチル錫−2−エチルヘ
キソエート、トリエチルアミン、トリエチレンジアミ
ン、N−メチルモルホリンなどの反応触媒を1種又は2
種以上添加してもよい。また、反応段階若しくは反応終
了後、イソシアネート基と反応しない有機溶剤を添加し
てもよく、この有機溶剤としては、例えばアセトン、メ
チルエチルケトン、トルエン、テトラヒドロフラン、ジ
オキサン、ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリド
ンなどを用いることができる。
中で鎖伸長させるが、この際プレポリマーを必要ならば
中和したのち、水中に乳化分散させ、鎖伸長剤で高分子
量化する。この際用いる鎖伸長剤としては、エチレンジ
アミン、プロピレンジアミン、ヘキサメチレンジアミ
ン、ジアミノシクロヘキシルメタン、ピペラジン、2−
メチルピペラジン、イソホロンジアミン、ジエチレント
リアミン、トリエチレンテトラミン、ヒドラジンなどの
水溶性ポリアミンあるいはヒドラジン誘導体が用いられ
る。これらの鎖伸長剤は単独で用いてもよいし、2種以
上を組み合わせて用いてもよい。溶剤を用いてプレポリ
マー反応を行った場合には、例えば鎖伸長反応を終えて
から減圧蒸留などの方法で除去するのが望ましい。当然
のことながら、適当な界面活性剤、例えば高級脂肪酸、
樹脂酸、酸性脂肪アルコール、硫酸エステル、高級アル
キルスルホン酸、アルキルアリールスルホン酸、スルホ
ン化ひまし油、スルホコハク酸エステルなどに代表され
るアニオン系界面活性剤あるいは、エチレンオキシドと
長鎖脂肪アルコールまたはフェノール類との公知の反応
生成物に代表されるノニオン系界面活性剤などを併用し
て乳化性を保持してもよい。このようにして得られた本
発明のアクリル−ウレタン共重合体水分散液は、それ自
体耐久性、耐候(光)性、耐水性などに優れた樹脂物性
を有するが、水系オキサゾリン系架橋剤、水系(ポリ)
カルボジイミド系架橋剤、水系エポキシ樹脂系架橋剤、
などカルボキシル基と反応性のある架橋剤を併用するこ
とで、さらに優れた耐水性を付与することも可能であ
る。本発明のアクリル−ウレタン共重合体水分散液は、
被着物に対する密着性に優れ、特に難接着性のポリプロ
ピレンやポリエステルなどのプラスチックフィルムに対
しても優れた密着性を示すとともに、乾燥塗膜は可撓
性、耐摩耗性、耐洗たく性、光沢性などが良好であるこ
とから、これらの性質が要求される各種用途に用いられ
るが、特に接着剤あるいは塗料、印刷インキなどの各種
コーティング剤に好適である。したがって、本発明はま
た、該アクリル−ウレタン共重合体水分散液を含有して
なる接着剤及びコーティング剤をも提供するものであ
る。本発明のアクリル−ウレタン共重合体水分散液が上
記効果を発現する理由については、アクリル樹脂がウレ
タン樹脂中に組み込まれた完全均一な共重合体であるた
めと推測される。
説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定
されるものではない。なお、本実施例におけるアクリル
ポリオールは、大日本インキ化学工業(株)がアクリディ
ックの商標で市販している材料である。 実施例1 撹拌機、還流冷却管、温度計及び窒素吹込み管を備えた
4ツ口フラスコに、アクリディックA−808T 56
重量部(不揮発分約50重量%、OHV=約20mgKOH
/g、Tg=97℃)、ポリヘキサメチレンカーボネー
トジオール(重量平均分子量1000)70重量部、
1,6−ヘキサンジオール2.4重量部、2,2−ジメチ
ロールプロピオン酸6.7重量部、ジブチル錫ジラウレ
ート0.001重量部及びメチルエチルケトン60重量
部を加え、均一混合後、ジシクロヘキシルメタンジイソ
シアネート52.4重量部を加え、80℃で2時間反応
させ、不揮発分に対する遊離イソシアネート基含有量
1.7重量%のウレタンプレポリマーのメチルエチルケ
トン溶液を得た。この溶液を30℃まで冷却し、トリエ
チルアミン5重量部を加え中和後、水350重量部を徐
々に加えて乳化分散させ、これにエチレンジアミンの2
0重量%水溶液15重量部を添加後2時間撹拌した。減
圧下約2時間かけて60℃まで昇温しながら、脱溶剤を
行い、固形分約35重量%のアクリル−ウレタン共重合
体水分散液を得た。この水分散液におけるアクリル−ウ
レタン共重合樹脂中の2,2−ジメチロールプロピオン
酸由来のカルボキシル基含有量は1.4重量%であっ
た。 実施例2 実施例1で用いたものと同様な反応装置に、アクリディ
ックA−809(不揮発分約50重量%、OHV=約2
0mgKOH/g、Tg=61℃)112重量部、ポリブチ
レンアジペートジオール(重量平均分子量1700)6
8重量部、エチレングリコール1.2重量部、2,2−ジ
メチロールブタン酸7.4重量部、ジブチル錫ジラウレ
ート0.001重量部及びメチルエチルケトン60重量
部を加え、均一混合後、イソホロンジイソシアネート4
4.6重量部を加え、80℃で2時間反応させ、不揮発
分に対する遊離イソシアネート基含有量1.9重量%の
ウレタンプレポリマーのメチルエチルケトン溶液を得
た。この溶液を30℃まで冷却し、トリエチルアミン5
重量部を加え中和後、水350重量部を徐々に加えて乳
化分散させ、これにヒドラジンの60重量%水溶液5.
8重量部を添加後2時間撹拌した。減圧下約2時間かけ
て60℃まで昇温しながら、脱溶剤を行い、固形分約3
5重量%のアクリル−ウレタン共重合体水分散液を得
た。この水分散液におけるアクリル−ウレタン共重合樹
脂中の2,2−ジメチロールブタン酸由来のカルボキシ
ル基含有量は1.2重量%であった。
ックA−811(不揮発分約50重量%、OHV=約1
7mgKOH/g、Tg=59℃)128重量部、ポリ−ε
−カプロラクトンジオール(重量平均分子量2000)
80重量部、ポリエチレングリコール(重量平均分子量
1000)10重量部、2,2−ジメチロールプロピオ
ン酸6.7重量部、ジブチル錫ジラウレート0.001重
量部及びメチルエチルケトン60重量部を加え、均一混
合後、イソホロンジイソシアネート44.6重量部を加
え、80℃で2時間反応させ、不揮発分に対する遊離イ
ソシアネート基含有量1.5重量%のウレタンプレポリ
マーのメチルエチルケトン溶液を得た。この溶液を30
℃まで冷却し、トリエチルアミン5重量部を加え中和
後、水350重量部を徐々に加えて乳化分散させ、これ
にエチレンジアミンの20重量%水溶液18重量部を添
加後2時間撹拌した。減圧下約2時間かけて60℃まで
昇温しながら、脱溶剤を行い、固形分約35重量%のア
クリル−ウレタン共重合体水分散液を得た。この水分散
液におけるアクリル−ウレタン共重合樹脂中の2,2−
ジメチロールプロピオン酸由来のカルボキシル基含有量
は1.1重量%であった。 実施例4 実施例1で用いたものと同様な反応装置に、アクリディ
ック44−198(不揮発分約50重量%、OHV=約
20mgKOH/g、Tg=70℃)56重量部、ポリ−3
−メチル−ペンタンアジペート(重量平均分子量100
0)50重量部、ポリプロピレングリコール(重量平均
分子量1000)20重量部、2,2−ジメチロールプ
ロピオン酸6.7重量部、ジブチル錫ジラウレート0.0
01重量部及びメチルエチルケトン60重量部を加え、
均一混合後、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート
52.4重量部を加え、80℃で2時間反応させ、不揮
発分に対する遊離イソシアネート基含有量1.6重量%
のウレタンプレポリマーのメチルエチルケトン溶液を得
た。この溶液を30℃まで冷却し、トリエチルアミン5
重量部を加え中和後、水350重量部を徐々に加えて乳
化分散させ、これにエチレンジアミンの20重量%水溶
液15重量部を添加後2時間撹拌した。減圧下約2時間
かけて60℃まで昇温しながら、脱溶剤を行い、固形分
約35重量%のアクリル−ウレタン共重合体水分散液を
得た。この水分散液におけるアクリル−ウレタン共重合
樹脂中の2,2−ジメチロールプロピオン酸由来のカル
ボキシル基含有量は1.4重量%であった。
メチレンカーボネートジオール(重量平均分子量100
0)80重量部、1,6−ヘキサンジオール2.4重量
部、2,2−ジメチロールプロピオン酸6.7重量部、ジ
ブチル錫ジラウレート0.001重量部及びメチルエチ
ルケトン60重量部を加え、均一混合後、ジシクロヘキ
シルメタンジイソシアネート52.4重量部を加え、8
0℃で2時間反応させ、不揮発分に対する遊離イソシア
ネート基含有量2.1重量%のウレタンプレポリマーの
メチルエチルケトン溶液を得た。この溶液を30℃まで
冷却し、トリエチルアミン5重量部を加え中和後、水3
50重量部を徐々に加えて乳化分散させ、これにエチレ
ンジアミンの20重量%水溶液15重量部を添加後2時
間撹拌した。減圧下約2時間かけて60℃まで昇温しな
がら、脱溶剤を行い、固形分約35重量%の水性ウレタ
ン樹脂を得た。 比較例2 実施例1で用いたものと同様な反応装置に、ポリブチレ
ンアジペートジオール(重量平均分子量1700)10
2重量部、エチレングリコール1.2重量部、2,2−ジ
メチロールプロピオン酸6.7重量部、ジブチル錫ジラ
ウレート0.001重量部及びメチルエチルケトン60
重量部を加え、均一混合後、イソホロンジイソシアネー
ト44.6重量部を加え、80℃で2時間反応させ、不
揮発分に対する遊離イソシアネート基含有量2.7重量
%のウレタンプレポリマーのメチルエチルケトン溶液を
得た。この溶液を30℃まで冷却し、トリエチルアミン
5重量部を加え中和後、水350重量部を徐々に加えて
乳化分散させ、これにヒドラジンの60重量%水溶液
5.8重量部を添加後2時間撹拌した。減圧下約2時間
かけて60℃まで昇温しながら、脱溶剤を行い、固形分
約35重量%の水性ウレタン樹脂を得た。 比較例3 実施例1で用いたものと同様な反応装置に、ポリ−ε−
カプロラクトンジオール(重量平均分子量2000)1
20重量部、ポリエチレングリコール(重量平均分子量
1000)10重量部、2,2−ジメチロールプロピオ
ン酸6.7重量部、ジブチル錫ジラウレート0.001重
量部及びメチルエチルケトン60重量部を加え、均一混
合後、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート52.
4重量部を加え、80℃で2時間反応させ、不揮発分に
対する遊離イソシアネート基含有量2重量%のウレタン
プレポリマーのメチルエチルケトン溶液を得た。この溶
液を30℃まで冷却し、トリエチルアミン5重量部を加
え中和後、水350重量部を徐々に加えて乳化分散さ
せ、これにエチレンジアミンの20重量%水溶液18重
量部を添加後2時間撹拌した。減圧下約2時間かけて6
0℃まで昇温しながら、脱溶剤を行い、固形分約35重
量%の水性ウレタン樹脂を得た。実施例1〜4及び比較
例1〜3で得られた水性樹脂をそれぞれ樹脂固形分濃度
が10重量%になるように純水で希釈し、バーコーダー
(No.8)を使用して、厚さ20μmのコロナ放電延
伸処理ポリプロピレンフィルム(OPP)の放電処理
面、及び厚さ11μmのポリエチレンテレフタレート
(PET)の片面に塗布し、60〜80℃で乾燥し塗装
フィルムを得た。得られた塗装フィルムを恒温恒湿機に
より、温度40℃、相対湿度0%で24時間でエージン
グ後、塗装面に粘着セロハンテープを貼付け、角度60
度で急速に剥がした際の塗装皮膜の外観を観測し、以下
の基準で評価した。評価結果を第1表に示す。 (1)透明性 ◎;非常に良好 ○;良好 △;普通 ×;不良 (2)光沢 ◎;非常に良好 ○;良好 △;普通 ×;不良 (3)接着性 ○;塗装皮膜の80%以上がフィルム側に残った。 △;塗装皮膜の50%以上80%未満がフィルム側に残
った。 ×;塗装皮膜の50%未満しかフィルム側に残らなかっ
た。
分散液は、均一な共重合物であるため、難接着性のプラ
スチックフィルム(OPP、PET)に塗布した場合、
アクリル、ウレタンの単独樹脂、あるいはそれらのブレ
ンド樹脂、さらには一部共重合した樹脂混合体を用いた
場合に比較し、接着性のみならず透明性や光沢などの外
観においても優れた性能を発現し、水系接着剤、水系塗
料として幅広い展開が可能である。
Claims (6)
- 【請求項1】(a)有機ポリイソシアネート化合物、
(b)高分子ポリオール、(c)分子中にアニオン性親
水基と少なくとも2個の活性水素を有する化合物及び場
合により用いられる(d)鎖伸長剤から得られたイソシ
アネート基末端プレポリマーの中和物を、(e)水溶性
ポリアミン及びヒドラジン誘導体の中から選ばれた少な
くとも1種の鎖伸長剤を用いて水中で鎖伸長してなる水
性ポリウレタン系樹脂を含有する組成物において、上記
(b)成分の高分子ポリオールとして、ガラス転移温度
が0〜100℃で、かつ水酸基価が10〜100mgKOH
/gのアクリルポリオール5〜50重量%を含有するも
のを用いたことを特徴とする水性アクリル−ウレタン共
重合組成物。 - 【請求項2】(b)成分の高分子ポリオールが、アクリ
ルポリオール5〜50重量%と、ポリエステル系ポリオ
ール、ポリカーボネート系ポリオール及びポリエーテル
系ポリオールの中から選ばれた少なくとも1種95〜5
0重量%を含有するものである請求項1記載の水性アク
リル−ウレタン共重合組成物。 - 【請求項3】(a)成分の有機ポリイソシアネート化合
物が、脂肪族ジイソシアネート化合物及び脂環式ジイソ
シアネート化合物の中から選ばれた少なくとも1種であ
る請求項1又は2記載の水性アクリル−ウレタン共重合
組成物。 - 【請求項4】(c)成分が、分子中にカルボキシル基と
少なくとも2個の活性水素を有する化合物であり、該カ
ルボキシル基の樹脂中の含有量が、樹脂の重量に基づき
0.3〜2.5重量%である請求項1、2又は3記載の水
性アクリル−ウレタン共重合組成物。 - 【請求項5】請求項1、2、3又は4記載の水性アクリ
ル−ウレタン共重合組成物を含有してなるコーティング
剤。 - 【請求項6】請求項1、2、3又は4記載の水性アクリ
ル−ウレタン共重合組成物を含有してなる接着剤。
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