JP2002241463A - 水性ウレタン樹脂の製造方法 - Google Patents

水性ウレタン樹脂の製造方法

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JP2002241463A
JP2002241463A JP2001040022A JP2001040022A JP2002241463A JP 2002241463 A JP2002241463 A JP 2002241463A JP 2001040022 A JP2001040022 A JP 2001040022A JP 2001040022 A JP2001040022 A JP 2001040022A JP 2002241463 A JP2002241463 A JP 2002241463A
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urethane resin
diol
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diamine
water
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English (en)
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Hirotsugu Takanashi
広継 高梨
Ichiro Muramatsu
一郎 村松
Masatoshi Motomura
雅俊 本村
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Original Assignee
Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 環境保全に配慮するとともに、生
産性に優れ、さらに耐水性等の物性にも優れた水性ウレ
タン樹脂の製造方法を提供すること。 【解決手段】 両末端に脂肪族炭化水素の炭素に
結合したイソシアネート基を有しさらに分子側鎖にカル
ボキシル基を有する線状ウレタンプレポリマーと、ジア
ミンとを反応し、得られた線状ウレタンプレポリマー中
のカルボキシル基を塩基で中和することによる水性ウレ
タン樹脂の製造方法であって、有機溶媒を使用せず水の
存在下で製造する水性ウレタン樹脂の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、印刷インキ用樹
脂、とりわけ、グラビア印刷インキのバインダーとして
有用な水性ウレタン樹脂の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、地球規模の環境保全への配慮は勿
論、生産性にも優れるバインダーおよび該バインダーを
含有してなる印刷インキの要望が高まってきている。例
えば、特開平7−82333号公報、特開平10−23
1342号公報には、アセトンまたはメチルエチルケト
ン等の有機溶媒の存在下で反応させたウレタン樹脂を、
トリエチルアミンで中和し、水に分散した後、脱溶剤し
て得られる水性グラビア印刷インキ組成物が開示されて
いる。しかしながら、反応で用いたアセトンまたはメチ
ルエチルケトンの脱溶剤工程が必要であり、生産性、環
境保全への配慮を十分満足するものではかった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、環境保全に配慮するとともに、生産性に優
れ、さらに耐水性等の物性にも優れた水性ウレタン樹脂
の製造方法を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
について鋭意検討を重ねた結果、両末端に脂肪族炭化水
素の炭素に結合したイソシアネート基を有しさらに分子
側鎖にカルボキシル基を有する線状ウレタンプレポリマ
ーと、ジアミンとを反応して得られたウレタンプレポリ
マー中のカルボキシル基を塩基で中和することにより水
性ウレタン樹脂が得られ、かつ該水性ウレタン樹脂の製
造工程において、有機溶媒を使用せずに水の存在下で製
造が行えることを見出し、本発明を完成させるに到っ
た。
【0005】即ち、本発明は、両末端に脂肪族炭化水素
の炭素に結合したイソシアネート基(以下、脂肪族イソ
シアネート基、と略記する)を有し、かつ両末端の脂肪
族イソシアネート基のうちの70モル%以上が2級およ
び/または3級の脂肪族炭化水素の炭素に結合したイソ
シアネート基(以下、2級および/または3級の脂肪族
イソシアネート基と略記する)であり、さらに分子側鎖
にカルボキシル基を有する線状ウレタンプレポリマー
(A)中のカルボキシル基の1部または全部を、水の存
在下で塩基により中和してジアミン(B)と反応させ、
鎖伸長させてカルボキシル基が中和されたウレタン樹脂
(I)とすることにより、水中にウレタン樹脂(I)を分
散または溶解させることを特徴とする水性ウレタン樹脂
の製造方法を提供するものであり、また本発明は、上記
の製造方法が印刷インキバインダー用ウレタン樹脂の製
造方法であるものを提供するものである。
【0006】
【発明の実施の形態】以下に、本発明をより詳細に説明
する。本発明で用いる、線状ウレタンプレポリマー
(A)は、両末端に脂肪族イソシアネート基を有し、さ
らに分子側鎖にカルボキシル基を有する線状ウレタンプ
レポリマーであって、かつ、両末端の脂肪族イソシアネ
ート基のうちの70モル%以上が2級および/または3
級の脂肪族イソシアネート基である線状ウレタンプレポ
リマーであれば特に限定されないが、なかでも、両末端
に2級および/または3級の脂肪族イソシアネート基を
有する線状ウレタンプレポリマー(A1)が好ましい。
【0007】本発明で用いる線状ウレタンプレポリマー
(A)は、例えば、分子側鎖にカルボキシル基を有する
ジオール(a1)と、その他のジオール(a2)と、2
個の脂肪族イソシアネート基を有するジイソシアネート
(a3)とを反応させて得ることができる。ジイソシア
ネート(a3)の脂肪族イソシアネート基は、線状脂肪
族でも脂環式でもよい。
【0008】このとき、線状ウレタンプレポリマー
(A)の両末端の脂肪族イソシアネート基のうち、2級
および/または3級脂肪族イソシアネート基が70モル
%未満であると、水とイソシアネート基との反応が起こ
るため、製造したウレタン樹脂組成物の分子量が低下し
て付着性等の物性が低下するため、好ましくない。
【0009】本発明で用いることが好ましい線状ウレタ
ンプレポリマー(A1)は、その両末端が2級および/
または3級の脂肪族イソシアネート基であれば、その製
造方法は限定されないが、例えば、2個の脂肪族イソシ
アネート基を有するジイソシアネート(a3)に対し、
その他のジオール(a2)を過剰に用いて両末端に水酸
基をもつプレポリマーを合成した後に、2個のイソシア
ネート基が2級および/または3級の脂肪族イソシアネ
ート基であるジイソシアネート(a3−1)を反応させ
るか、または、その他のジオール(a2)と2個のイソ
シアネート基が2級および/または3級の脂肪族イソシ
アネート基であるジイソシアネート(a3−1)とを反
応させて得ることができる。
【0010】2個の脂肪族イソシアネート基を有するジ
イソシアネート(a3)の2個のイソシアネート基とし
ては、上記の2級および/または3級の脂肪族イソシア
ネート基を有するジイソシアネート(a3−1)以外
に、例えば、2個の1級脂肪族イソシアネート基を有す
るジイソシアネート(a3−2)、2級と1級の脂肪族
イソシアネート基を有するジイソシアネート(a3−
3)が挙げられる。
【0011】本発明において、脂肪族イソシアネート基
とは、脂肪族炭化水素の炭素に結合したイソシアネート
基を言い、また、1級、2級、3級脂肪族イソシアネー
ト基とは、1級、2級、3級の脂肪族炭化水素の炭素に
結合したイソシアネート基をいう。
【0012】2個の2級および/または3級の脂肪族イ
ソシアネート基を有するジイソシアネート(a3−1)
としては、炭素数9〜17の脂肪族イソシアネート基を
有するジイソシアネートが好ましく、例えば、イソプロ
ピリデンビス−4−シクロヘキシルジイソシアネート、
ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、メチルシク
ロヘキサンジイソシアネート、テトラメチルキシリレン
ジイソシアネート等が挙げられる。
【0013】2個の1級の脂肪族イソシアネート基を有
するジイソシアネート(a3−2)としては、例えば、
ヘキサメチレンジイソシアネート、メタキシリレンジイ
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、ダイマー酸ジイソシアネート等が挙
げられる。
【0014】2級と1級の脂肪族イソシアネート基を有
するジイソシアネート(a3−3)としては、例えば、
イソホロンジイソシアネート、リジンジイソシアネート
メチルエステル等が挙げられる。
【0015】両末端に2級および/または3級の脂肪族
イソシアネート基を有する線状ウレタンプレポリマー
(A1)は、具体的には、例えば、2個の1級脂肪族イ
ソシアネート基を有するジイソシアネート(a3−2)
を使用し、分子側鎖にカルボキシル基を有するジオール
(a1)と、その他のジオール(a2)とを過剰に用い
て、両末端に水酸基をもつプレポリマーを合成した後、
2個の2級および/または3級の脂肪族イソシアネート
基を有するジイソシアネート(a3−1)を反応させて
得ることができる。このとき2個の2級および/または
3級の脂肪族イソシアネート基を有するジイソシアネー
ト(a3−1)と、2個の1級脂肪族イソシアネート基
を有するイソシアネート(a3−2)とのモル比〔(a
3−1)/(a3−2)〕は、2/8〜5/5であるこ
とが好ましい。
【0016】このとき、2個の1級脂肪族イソシアネー
ト基を有するジイソシアネート(a3−2)を、2級と
1級の脂肪族イソシアネート基を有するジイソシアネー
ト(a3−3)に代えて使用することもできる。
【0017】カルボキシル基を有するジオール(a1)
と、その他のジオール(a2)とは、重量比〔(a1)
/(a2)〕が(1/99)〜(30/70)であるこ
とが好ましく、なかでも(5/95)〜(25/75)
であることが特に好ましい。
【0018】カルボキシル基を有するジオール(a1)
としては、例えば、ジメチロールプロピオン酸、ジメチ
ロールブタン酸、ジメチロールペンタン酸、ジメチロー
ル酪酸、ジメチロール吉草酸等が挙げられる。
【0019】その他のジオール(a2)としては、ポリ
エーテルジオール、ポリエステルジオールが好ましい。
【0020】ポリエーテルジオールとしては、例えば、
ポレエチレングリコール、ポリプロピレングリコ−ル、
ポリオキシテトラメチレングリコール、これらの共重合
ポリエーテルジオール等が挙げられる。
【0021】ポリエステルジオールは、例えば、ジカル
ボン酸とジオールとの縮合反応により得ることができ
る。ジカルボン酸としては、例えば、アジピン酸、こは
く酸、グルタル酸、マレイン酸、フマル酸等の脂肪族系
ジカルボン酸、またはその無水物;フタル酸、イソフタ
ル酸、テレフタル酸等の芳香族系カルボン酸、またはそ
の無水物等が挙げられる。またジオールとしては、例え
ば、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,
2−ブチレングリコール、1,3−ブチレングリコー
ル、1,4−ブタンジオール、2,3−ブチレングリコ
ール、イソブチレングリコール、ネオペンチルグリコー
ル、2−メチル−2−プロピル−1,3−プロパンジオ
ール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジ
オ−ル、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、3−
メチル−1,5ペンタンジオール、2,2,4−トリメ
チル−1,3−ペンタンジオール、2−エチル−1,3
−ヘキサンジオール、2,5−メチル−2,5−ヘキサ
ンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、
1,4−ブチンジオール、1,4−ブテンジオール、
2,5−ジメチル−3−ヘキシン−2,5−ジオール等
が挙げられる。
【0022】また、ポリエステルジオールは、例えば、
ε−カプロラクトン、β−メチル−δ−バレロラクトン
等のラクトン化合物と、ジオールモノマー、ポリエステ
ルポリオール、ポリエーテル等のジオール化合物を15
0〜250℃に加熱、攪拌して得ることもできる。
【0023】その他のジオール(a2)の数平均分子量
は、高速印刷時の版の摩耗性を低減し、また付着性を良
好に保つため300〜5,000が好ましい。
【0024】本発明で用いる線状ウレタンプレポリマー
(A)としては、2個の2級および/または3級の脂肪
族イソシアネート基を有するジイソシアネート(a3−
1)と、カルボキシル基を有するジオール(a1)と、
その他ジオール(a2)とを反応させて得られるものが
好ましい。
【0025】本発明で用いるジアミン(B)は、脂肪族
ジアミン、脂環式ジアミン、複素環ジアミン等が挙げら
れ、このうち、1分子中に1個以上の水酸基を有するジ
アミンおよび/またはポリエーテル骨格を持つジアミン
であることが好ましい。
【0026】なかでも、1分子中に1〜4個の水酸基を
有するアルカノールアミン、1分子中に1〜10個のエ
ーテル基を有するエーテルアミンが特に好ましい。
【0027】アルカノールアミンとしては、例えば、ア
ミノエチルエタノールアミン、アミノエチルイソプロパ
ノールアミン、アミノエチルプロパノールアミン、アミ
ノエチルブタノールアミン、アミノエチルイソブタノー
ルアミン、ジ−(2−ヒドロキシエチル)−エチレンジ
アミン、ジ−(2−ヒドロキシエチル)−プロピレンジ
アミン、ジ−(2−ヒドロキシプロピル)−エチレンジ
アミン、ジ−(2−ヒドロキシプロピル)−エチレンジ
アミン、2,3−ジ−ヒドロキシプロピレンエチレン等
が挙げられる。
【0028】エーテルアミンとしては、例えば、ジエチ
レングリコールジアミン、トリエチレングリコールジア
ミン、テトラエチレングリコールジアミン等を含む分子
量104〜2000のポリオキシエチレンジアミン;ジ
プロピレングリコールジアミン、トリプロピレングリコ
ールジアミン、テトラプロピレングリコールジアミン等
を含む分子量132〜2000のポリオキシプロピレン
ジアミン;およびこのポリオキシエチレンジアミンとポ
リオキシプロピレンジアミンの共重合物;ビス−(3−
アミノプロピル)−エーテル、1,2−ビス−(3−ア
ミノプロポキシ)−エタン、1,3−ビス−(3−アミ
プロポキシ)−2,2−ジメチルプロパン等が挙げられ
る。
【0029】これらのジアミンは、単独でも、2種以上
を併用しても使用することができ、必要に応じて、ジノ
ルマルブチルアミン、ジイソブチルアミン、2−エチル
ヘキシルアミン等のモノアミンを併用することができ
る。
【0030】本発明の水性ウレタン樹脂の製造方法は、
水の存在下で、線状ウレタンプレポリマー(A)中のカ
ルボキシル基の一部または全部を塩基により中和した
後、ジアミン(B)と反応させ、鎖伸長させてカルボキ
シル基が中和されたウレタン樹脂(I)とすることによ
り、水中にウレタン樹脂(I)を分散または溶解させる
ことにより製造(製造方法1)するか、
【0031】また、線状ウレタンプレポリマー(A)
に、水と塩基との混合物を加えて、該ウレタンプレポリ
マー中のカルボキシル基の一部または全部を中和した
後、ジアミン(B)と反応させ、鎖伸長させてカルボキ
シル基が中和されたウレタン樹脂(I)とすることによ
り、水中にウレタン樹脂(I)を分散または溶解させる
ことにより、製造(製造方法2)するか
【0032】また、線状ウレタンプレポリマー(A)
に、水と塩基とジアミン(B)との混合物を加えて、該
ウレタンプレポリマー中のカルボキシル基の一部または
全部を中和すると共に、ジアミン(B)と反応させ、鎖
伸長させてカルボキシル基が中和されたウレタン樹脂
(I)とすることにより、水中にウレタン樹脂(I)を分
散または溶解させることにより、製造(製造方法3)す
ることができる。
【0033】これらの製造方法のうち、製造方法1、ま
たは製造方法2が特に好ましい。
【0034】線状ウレタンプレポリマー(A)中のカル
ボキシル基の中和に用いる塩基としては、例えば、アン
モニアまたはアンモニア水、トリメチルアミン、トリエ
チルアミン、N,N−ジメチルエタノーアミン、N,N
−ジエチルエタノーアミン等が挙げられる。このうち、
アンモニアまたはアンモニア水が、インキの乾燥性が良
好である点から、好ましい。
【0035】本発明の製造方法で得られる水性ウレタン
樹脂の数平均分子量は、付着性を良好に保ち、また版の
摩耗性と印刷物の濃度が低下を防止するため10,00
0〜100,000であることが好ましく、なかでも2
0,000〜60,000であることが特に好ましい。数
平均分子量とは、ゲルパーミエーションクロマトグラフ
(GPC)により測定された値で示される分子量をい
い、その数値はポリスチレン換算値である。
【0036】本発明の製造方法で得られる水性ウレタン
樹脂をバインダー樹脂として用いた印刷インキは、例え
ば、上記製造方法で得られた水性ウレタン樹脂と、着色
剤と、アルコール系溶剤を含有した水性媒体とを含有
し、その他必要により充填剤、添加剤等を分散混合する
ことにより得られる。
【0037】アルコール系溶剤を含有した水性媒体に用
いるアルコール系溶剤としては、メタノール、エタノー
ル、ノルマルプロパノール、イソプロパノール、ノルマ
ルブタノール、イソブタノール、ターシャリーブタノー
ル等の炭素数1〜7の脂肪族アルコール;プロピレング
リコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールイ
ソプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチル
エーテル等のグリコールエーテル類等が挙げられる。
【0038】着色剤としては、例えば、有機系顔料、無
機系顔料、染料等の通常のインキにおいて使用される各
種のものが使用できる。
【0039】有機系顔料としては、例えば、カーミン6
B、レーキレッドC、パーマネントレッド2B、ジスア
ゾイエロー、ピラゾロンオレンジ、カーミンFB、クロ
モフタルイエロー、クロモフタルレッド、フタロシアニ
ンブルー、フタロシアニングリーン、ジオキサジンバイ
オレット、キナクリドンマゼンタ、キナクリドンレッ
ド、インダンスロンブルー、ピリミジンイエロー、チオ
インジゴボルドー、チオインジゴマゼンタ、ペリレンレ
ッド、ペリノンオレンジ、イソインドリノンイエロー、
アニリンブラック、ジケトピロロピロ−ルレッド、昼光
蛍光顔料等が挙げられる。
【0040】無機系顔料としては、例えば、カーボンブ
ラック、アルミニウム粉、ブロンズ粉、クロムバーミリ
オン、黄鉛、カドミウムイエロー、カドミウムレッド、
群青、紺青、ベンガラ、黄色酸化鉄、鉄黒、酸化チタ
ン、酸化亜鉛等が挙げられる。
【0041】染料としては、例えば、タートラジンレー
キ、ローダン6Gレーキ、ビクトリアピュアブルーレー
キ、アルカリブルーGトーナー、ブリリアントグリーン
レーキ等が挙げられ、その他、コールタール等を使用す
ることもできる。
【0042】なかでも、耐水性等が優れる点から有機系
顔料または無機系顔料が好ましい。
【0043】また充填剤としては、通常のインキにおい
て使用されるものであれば特に限定はないが、例えば炭
酸カルシウム、炭酸マグネシウム等の炭酸塩;沈降性硫
酸バリウム等の硫酸塩;シリカ、タルク等の珪酸塩等が
挙げられ、これらは単独または2種以上を併用して使用
することができる。
【0044】添加剤としては、ワックス、顔料分散剤、
消泡剤、その他各種が使用できる。
【0045】本発明の印刷インキ中における各種原料成
分の配合量は、水性ウレタン樹脂(固形分として)5〜
30重量%、アルコール系溶剤4〜60重量%、水10
〜70、着色剤0〜55重量%、充填剤0〜20重量
%、添加剤0〜10重量%の範囲が好ましく、なかで
も、水性ウレタン樹脂(固形分として)5〜20重量
%、アルコール系溶剤10〜50重量%、着色剤0〜5
0重量%、充填剤0〜10重量%、添加剤0〜3重量%
の範囲であることが特に好ましい。
【0046】また、印刷インキに用いる基材としては、
例えば、紙等の吸収性基材、ポリエチレン、ポリプロピ
レン、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート(PE
T)、ポリプロピレン(PP)等、プラスチックなどの
非吸収性基材が挙げられる。
【0047】
【実施例】次に、本発明を実施例および比較例、応用例
および比較応用例により、さらに具体的に説明する。以
下において、部及び%は特に断りのない限り、すべて重
量基準であるものとする。
【0048】実施例1 撹拌機、温度計、ジムロート型還流冷却管、窒素ガス導
入管を備えた1リットル四ツ口フラスコに分子量2,0
00のポリオキシテトラメチレングリコール200部と
分子量1,000のポリオキシテトラメチレングリコー
ル100部とジメチロールブタン酸(以下、DMBA、
と称す)44.5部を仕込み、窒素ガスを流し、撹拌し
ながら90℃に昇温した。続いて、テトラメチルキシリ
レンジイソシアネート147部を加え、イソシアネート
基の残存率であるNCO%が1.7に達する迄115℃
で反応し、さらに100℃まで冷却することにより、両
末端に3級の脂肪族イソシアネート基を有する線状ウレ
タンプレポリマーを得た。次に撹拌機、温度計、ジムロ
ート型還流冷却管、窒素ガス導入管を備えた2リットル
四ツ口フラスコに水1,034部、を仕込み、窒素ガス
を流し、25℃で攪拌した。続いて、得られた線状ウレ
タンプレポリマー442部を加え、さらに25%アンモ
ニア水18部を加え、35℃で15分間撹拌し、線状ウ
レタンプレポリマーの水分散液を得た。さらに、アミノ
エチルエタノールアミン9部を加え、35℃で3時間反
応して水性ウレタン樹脂分散液(X−1)を得た。
【0049】実施例2 撹拌機、温度計、ジムロート型還流冷却管、窒素ガス導
入管を備えた1リットル四ツ口フラスコに分子量2,0
00のネオペンチルグリコールとアジピン酸との縮合物
200部と分子量1,000のメチルペンタンジオール
とアジピン酸との縮合物100部とDMBA44.5を
仕込み、窒素ガスを流し、撹拌しながら90℃に昇温し
た。続いて、テトラメチルキシリレンジイソシアネート
147部を加え、イソシアネート基の残存率であるNC
O%が1.7に達する迄115℃で反応し、さらに10
0℃まで冷却し、両末端に3級の脂肪族イソシアネート
基を有する線状ウレタンプレポリマーを得た。次に攪拌
機、温度計、ジムロート型還流冷却管、窒素ガス導入管
を備えた2リットル四ツ口フラスコに水1,034部を
仕込み、窒素ガスを流し、25℃で撹拌した。続いて線
状ウレタンプレポリマー442部を加え、さらに25%
アンモニア水18部を加えて35℃で15分間撹拌し、
線状ウレタンプレポリマーの水分散液を得た。さらに、
トリエチレングリコ−ルジアミン13部を加え、35℃
で3時間反応して水性ウレタン樹脂分散液(X−2)を
得た。
【0050】実施例3 撹拌機、温度計、ジムロート型還流冷却管、窒素ガス導
入管を備えた1リットル四ツ口フラスコに分子量2,0
00のポリオキシテトラメチレングリコール200部と
分子量1,000のポリプロピレングリコール100部
とDMBA44.5を仕込み、窒素ガスを流し、撹拌し
ながら90℃に昇温した。続いて、イソプロピリデンビ
ス−4−シクロヘキシルイソシアネ−ト58を加え、イ
ソシアネート基の残存率であるNCO%が0に達する迄
115℃で反応して、両末端が水酸基のプレポリマーを
得た。続いて、テトラメチルキシリレンジイソシアネー
ト98部を加え、イソシアネート基の残存率であるNC
O%が1.7に達する迄115℃で反応し、さらに10
0℃まで冷却し、両末端に3級の脂肪族イソシアネート
基を有する線状ウレタンプレポリマーを得た。次に水
1,173部と25%アンモニア水18部の混合物を仕
込み、35℃で15分間撹拌し、線状ウレタンプレポリ
マーの水分散液を得た。さらに、アミノエチルエタノ−
ルアミン11部を加え、35℃で3時間反応して水性ウ
レタン樹脂分散液(X−3)を得た。
【0051】実施例4 撹拌機、温度計、ジムロート型還流冷却管、窒素ガス導
入管を備えた1リットル四ツ口フラスコに分子量1,0
00のメチルペンタンジオールとアジピン酸との縮合物
100部と分子量1,000のポリオキシテトラメチレ
ングリコ−ルの200部とDMBA59を仕込み、窒素
ガスを流し、撹拌しながら90℃に昇温した。続いて、
イソホロンジイソシアネ−ト134を加え、イソシアネ
ート基の残存率であるNCO%が0に達する迄100℃
で反応し、両末端が水酸基のプレポリマーを得た。続い
て、テトラメチルキシリレンジイソシアネート49部を
加え、イソシアネート基の残存率であるNCO%が1.
55に達する迄115℃で反応した。さらに100℃ま
で冷却し、両末端に3級の脂肪族イソシアネート基を有
する線状ウレタンプレポリマーを得た。次に撹拌機、温
度計、ジムロート型還流冷却管、窒素ガス導入管を備え
た2リットル四ツ口フラスコに水1,133部を仕込
み、窒素ガスを流し、25℃で撹拌した。続いて線状ウ
レタンプレポリマー487部を加え、さらに25%アン
モニア水24部を加え、35℃で15分間撹拌し、線状
ウレタンプレポリマーの水溶液を得た。さらに、アミノ
エチルエタノールアミン9部を加え、35℃で3時間反
応して水性ウレタン樹脂溶液(X−4)を得た。
【0052】比較例1 撹拌機、温度計、ジムロート型還流冷却管、窒素ガス導
入管を備えた1リットル四ツ口フラスコに水酸基価分子
量2,000のポリプロピレングリコール200部と分
子量1,000のポリプロピレングリコール100部と
DMBA30を仕込み、窒素ガスを流し、撹拌しながら
80℃に昇温した。続いて、イソホロンジイソシアネー
ト112部を加え、イソシアネート基の残存率であるN
CO%が1.9に達する迄、100℃で反応して、両末
端にイソシアネート基を有する線状ウレタンプレポリマ
ーを得た。続いてメチルエチルケトン747部とイソプ
ロピルアルコール320部を加え、両末端にイソシアネ
ート基を有する線状ウレタンプレポリマーの溶液を得
た。さらにイソホロンジアミン16部を加え、40℃で
3時間反応して溶剤可溶性ウレタン樹脂溶液を得た。次
に25%のアンモニア水13部を加え、さらに水1,1
08部を加え水分散させた後、メチルエチルケトンとイ
ソプロピルアルコ−ルを加熱減圧下にて留去させて、水
性ウレタン樹脂分散液(RX−1)を得た。
【0053】比較例2 撹拌機、温度計、ジムロート型還流冷却管、窒素ガス導
入管を備えた1リットル四ツ口フラスコに分子量1,5
00のポリプロピレングリコ−ル300部とDMBA3
0を仕込み、窒素ガスを流し、撹拌しながら80℃に昇
温した。続いて、ヘキサメチレンジイソシアネート84
部を加え、イソシアネート基の残存率であるNCO%が
2.0に達する迄、100℃で反応して、両末端にイソ
シアネート基を有する線状ウレタンプレポリマーを得
た。、続いてアセトン105部を加え、両末端にイソシ
アネート基を有する線状ウレタンプレポリマーの溶液を
得た。次に撹拌機、温度計、ジムロート型還流冷却管、
窒素ガス導入管を備えた2リットル四ツ口フラスコに水
851部、トリエチルアミン18部を仕込み、窒素ガス
を流し、25℃で撹拌した。続いて線状ウレタンプレポ
リマーの溶液373部を加え、35℃で15分間撹拌
し、線状ウレタンプレポリマーの水分散液を得た。さら
に、ヒドラジン2.7部を加え、40℃で3時間反応し
て、加熱減圧下にてアセトンを留去させて、水性ウレタ
ン樹脂分散液(RX−2)を得た。
【0054】実施例、比較例により得られた樹脂の特性
値を第1表に示す。
【0055】
【表1】
【0056】第1表の脚注 粘度 :25℃。B型粘度計により樹脂溶液の粘度を
測定した。 分子量 :GPC(THF溶媒、40℃)でポリスチレ
ン換算による分子量分布測定により数平均分子量を算出
した。 不揮発分:樹脂溶液1gをイソプロピルアルコール5g
で希釈し、107℃で2時間乾燥し、不揮発分を算出し
た。
【0057】応用例例1〜4および比較応用例1、2 「第2表(1)配合組成」で示す組成で、顔料分散機
(ペイントシェーカー)を用いて1時間分散した後、
「第2表(2)粘度」で示す溶剤を用いて、ザーンカッ
プNo.3での粘度が18秒となるように粘度調製を行
い、印刷インキを作成した。この印刷インキを用いて、
株式会社東谷鉄工所製のベビ−印刷機を用いてPPフィ
ルムに印刷し、80℃で15秒乾燥した後、下記の評価
試験を行った。その結果を第3表に示す。
【0058】<評価方法> (1)臭気:ケトンまたはアミン臭気の有無で判断し
た。ケトンまたはアミン臭のないものを○、わずかにケ
トンまたはアミン臭のするものを△、ケトンまたはアミ
ン臭のあるものを×とした。 (2)耐熱水性:印刷したPPフィルムの印刷面に2液
イソシアネ−ト系接着剤を塗布し、ラミネーターでポリ
エチレンフィルムを張り合わせた。このフィルムを張り
合わせた印刷物を95℃の熱水に1時間浸漬し評価し
た。フィルムを張り合わせた印刷物の外観に変化のない
ものを○、フィルムを張り合わせた印刷物の1部分が剥
離したものを△、フィルムを張り合わせた印刷物が完全
に剥離したものを×とした。 (3)耐水性:印刷したPPフィルムを25℃の水に2
4時間浸漬し評価した。印刷したPPフィルムの外観に
変化のないものを○、印刷したPPフィルムの外観の1
部分にブリスターの発生したものを△、印刷したPPフ
ィルムの外観にブリスタ−の発生したものを×とした。 (4)付着性:セロテ−プ(登録商標)を印刷面に貼り
付け、貼り付けたセロテープを剥離し測定した。全く剥
離しないものを○、一部分剥離したものを△、セロテ−
プ幅と同等以上の幅で剥離したものを×とした。
【0059】
【表2】
【0060】
【表3】
【0061】
【発明の効果】本発明は、ウレタン樹脂の製造において
有機溶媒を使用せずに水を使用することによって、環境
保全に配慮するとともに、生産性に優れ、さらに耐熱水
性、耐水性、付着性等の性能バランスに優れた水性ウレ
タン樹脂の製造方法を提供するとともに、該製造方法に
よって得られた水性ウレタン樹脂をバインダー樹脂とし
た印刷インキは、溶剤として従来使用されていたメチル
エチルケトン、トルエン等は使用せずに水とアルコール
を使用することが可能である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4J034 BA05 BA08 CA15 CA22 CB02 CB03 CB04 CB08 CC02 CD04 DA01 DA03 DB03 DB04 DB07 DF01 DF11 DF12 DF14 DG02 DG03 DG04 DG06 DG23 HA01 HA06 HA07 HA13 HA15 HC03 HC12 HC22 HC73 JA03 JA13 JA42 LA16 LA36 QA07 QC05 RA07 4J039 AE04 BC33 BC75 CA03 CA06 DA02 EA38 EA45 GA03

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 両末端に脂肪族炭化水素の炭素に結合し
    たイソシアネート基(以下、脂肪族イソシアネート基、
    と略記する)を有し、かつ両末端の脂肪族イソシアネー
    ト基のうちの70モル%以上が2級および/または3級
    の脂肪族炭化水素の炭素に結合したイソシアネート基
    (以下、2級および/または3級の脂肪族イソシアネー
    ト基と略記する)であり、さらに分子側鎖にカルボキシ
    ル基を有する線状ウレタンプレポリマー(A)中のカル
    ボキシル基の1部または全部を、水の存在下で塩基によ
    り中和した後、ジアミン(B)と反応させ、鎖伸長させ
    てカルボキシル基が中和されたウレタン樹脂(I)とす
    ることにより、水中にウレタン樹脂(I)を分散または
    溶解させることを特徴とする水性ウレタン樹脂の製造方
    法。
  2. 【請求項2】 両末端に脂肪族イソシアネート基を有
    し、かつ両末端のイソシアネート基のうちの70モル%
    以上が2級および/または3級の脂肪族イソシアネート
    であり、さらに分子側鎖にカルボキシル基を有する線状
    ウレタンプレポリマー(A)に、水と塩基との混合物を
    加えて、該ウレタンプレポリマー中のカルボキシル基の
    一部または全部を中和した後、ジアミン(B)と反応さ
    せ、鎖伸長させてカルボキシル基が中和されたウレタン
    樹脂(I)とすることにより、水中にウレタン樹脂(I)
    を分散または溶解させることを特徴とする水性ウレタン
    樹脂の製造方法。
  3. 【請求項3】 両末端に脂肪族イソシアネート基を有
    し、かつ両末端のイソシアネート基のうちの70モル%
    以上が2級および/または3級の脂肪族イソシアネート
    であり、さらに分子側鎖にカルボキシル基を有する線状
    ウレタンプレポリマー(A)に、水、塩基、及びジアミ
    ン(B)の混合物を加えて、該ウレタンプレポリマー中
    のカルボキシル基の一部または全部を中和すると共に、
    ジアミン(B)と反応させ、鎖伸長させてカルボキシル
    基が中和されたウレタン樹脂(I)とすることにより、
    水中にウレタン樹脂(I)を分散または溶解させること
    を特徴とする水性ウレタン樹脂の製造方法。
  4. 【請求項4】 線状ウレタンプレポリマー(A)が、両
    末端に2級および/または3級の脂肪族イソシアネート
    基を有し、さらに分子側鎖にカルボキシル基を有する線
    状ウレタンプレポリマー(A1)である請求項1、2ま
    たは3記載の水性ウレタン樹脂の製造方法。
  5. 【請求項5】 線状ウレタンプレポリマー(A)が、2
    個の脂肪族イソシアネート基を有するジイソシアネート
    (a3)に対し、カルボキシル基を有するジオール(a
    1)および、その他のジオール(a2)を過剰に用い
    て、両末端に水酸基を有するプレポリマーを合成した後
    に、2個のイソシアネート基が2級および/または3級
    の脂肪族イソシアネート基であるジイソシアネート(a
    3−1)を反応させるか、または、カルボキシル基を有
    するジオール(a1)および、その他のジオール(a
    2)と、2個のイソシアネート基が2級および/または
    3級の脂肪族イソシアネート基であるジイソシアネート
    (a3−1)とを反応させて得られたものである請求項
    4記載の水性ウレタン樹脂の製造方法。
  6. 【請求項6】 カルボキシル基を有するジオール(a
    1)と、その他のジオール(a2)との重量比〔(a
    1)/(a2)〕が1/99〜30/70である請求項
    5記載の水性ウレタン樹脂の製造方法。
  7. 【請求項7】 ジオール(a2)がポリエーテルジオー
    ルおよび/またはポリエステルジオールである請求項5
    または6記載の水性ウレタン樹脂の製造方法。
  8. 【請求項8】 ジアミン(B)が、1分子中に1個以上
    の水酸基を有するジアミンおよび/またはポリエーテル
    骨格を持つジアミンである請求項1〜7のいずれか1項
    記載の水性ウレタン樹脂の製造方法。
  9. 【請求項9】 印刷インキバインダー用ウレタン樹脂の
    製造方法である請求項1〜8のいずれか1項記載の水性
    ウレタン樹脂の製造方法。
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