JP2005510617A - 照射硬化性ポリウレタン分散液 - Google Patents

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Abstract

本発明は、必須ジイソシアネート化合物としてのテトラメチルキシリレンジイソシアネートの反復単位を有する不飽和ポリウレタンを含有する水性分散液を包含する新規照射硬化性組成物に関する。本発明はまた、溶媒の不存在下におけるこれらの分散液の製造方法に関する。この生成物および方法は、溶媒の不存在、アミン化合物の不存在および刺激性物質の不存在の観点から厳しい環境上の要件を満たすことができる。本発明による分散液から得られるコーティングは、良好な寒冷可撓性と組み合わされている良好な耐性の全部を一緒に備えている。特に、当該コーティングは光沢があり、また高度の接着性、汚れ、水および溶剤に対する良好な化学的耐性および引掻きおよび摩擦に対する良好な機械的耐性を示す。

Description

本発明は、必須ジイソシアネート化合物として、テトラメチルキシリレンジイソシアネート(以下の記載において、TMXIと称する)の反復単位を有する不飽和ポリウレタンを含有する水性溶液を包含する新規照射硬化性組成物に関する。本発明はまた、特にいずれの溶媒も存在させることなく、これらの分散液を製造する方法に関する。さらにまた、本発明は、必須ジイソシアネート化合物として、テトラメチルキシリレンジイソシアネート(以下の記載において、TMXIと称する)の反復単位を有する不飽和ポリウレタンを包含する新規照射硬化性組成物に関する
ポリウレタン分散液(PUD)は、そのサイズが20〜200nmである非常に小さいポリウレタンポリマー粒子の安定な水中分散液の形態で製造される。これらの生成物は、毛細管力の効果による各粒子の凝集を包含する複雑な処理期間中、水分の乾燥により連続薄膜の形成を可能にする。
ポリウレタン分散液は、揮発性有機成分(VOC)の減少に同時的に寄与するとともに、最高に性能を提供することから、市場における増大する重要性が見出されている。従って、これらには、いずれか柔軟な基体上へのコーティング用途における要求を満たすために、工業界で成長している重要性が見出される。
照射により硬化させることができるポリウレタン分散液は当分野で公知である。紫外線照射または電子ビーム(UV−PUD)により硬化可能なものは、これらが硬化後に高い架橋度を有することから、最高性能の獲得に特に適している。照射により硬化可能なポリウレタン分散液は通常、施用用途にかかわり低揮発性有機成分(VOC)および低粘度を備えた水ベース生成物である。これらは、硬化前に粘着性のないコーティングを形成し、このコーティングは硬化後に優れた耐性を有する硬質であるが、可撓性のコーティングになる。この種の組成物は、例えばUS5,290,663、US4,153,778,EP181,486およびEP704,469特許に開示されている。これらは、溶媒も水も含有していない慣用の照射硬化性組成物の代替品である。
溶媒の不存在下におけるポリウレタンポリマーの合成は、分子量が増大する結果として、格別に高い粘度を急速に獲得することにより制限されることがある。TMXIを基材とするポリウレタンは、別種のポリウレタンポリマーに比較し、格別に低い粘度を備えている。
溶媒を用いないポリウレタン水分散液の合成を可能にするTMXIの性質は、例えば下記参考文献に記載されている:“Unique Waterborne Systems Based on TMXI aliphatic isocyanate”、R.D.Cody、Progress in Organic coatings、22、107−123(1993)。別の同様の参考文献には、Waterborne and Higher Solids Coatings Symposium(1990年2月21−23日、New Orleans UAS)で提出されたR.D.CodyおよびV.S.Askew著、“New and Improved Waterborne Polyurethanes from the TMXI Aliphatic Isocyanate Faxnily”がある。
“Progress in Organic Coatings”に発表された上記論文には、「ポリ(ウレタン)分散液は、水中に分散された完全に反応した高分子量ポリ(ウレタン)−ポリ(尿素)ポリマーである」と述べられている(109頁11−12行)。すなわち、これらのTMXI−PUDポリマーは、さらに硬化させることはできない(さらに架橋させることはできない)。
さらにまた、このようなTMXI−PUDポリマーは、得られる生成物の性質の観点で、特に生成物の耐性にかかわり最も満足すべき結果を常時、生じさせるものでもない。このことは、下記本発明に従い行われた例1および慣用の完全反応したTMXI−PUDポリマーである比較例11を用いる二重摩擦耐性試験結果によって評価される。
本発明の課題は、低揮発性有機成分(VOC)を含有し、また溶媒を用いない、従って減圧におけるストリッピング操作を用いないことによる高度の操作再現性を伴い、硬化後に高性能プロフィールを有するポリウレタン分散液を提供することにある。
ポリウレタン分散液は一般に、先ずポリイソシアネート化合物を、イソシアネートと反応させることができる少なくとも2個の反応性基を含有する有機化合物、一般にポリオール化合物と反応させることによって生成されるポリウレタンプレポリマーを調製することにより製造される。この反応は通常、触媒を用い、および溶媒の存在下に中程度の温度で行われる。過剰のポリイソシアネートを用いて生成されるプレポリマーは遊離イソシアネート末端基を含有し、この基を次いで、末端イソシアネート基の不活性化に用いられるいずれか周知の反応剤、例えばエチレン状不飽和官能性基を含有する化合物により封鎖する(または鎖延長する)。ポリウレタンプレポリマーの分散方法は通常、水中への高剪断分散処理前、または処理中に、プレポリマーをそのアニオン性塩形態に中和することを要する。好ましくは、ポリウレタンプレポリマーを激しく撹拌しながら水中に添加するか、または別法として、プレポリマーに水中で撹拌することもできる。溶媒は、減圧における補足的ストリッピング操作期間中に分離する。
本発明により、いずれの溶媒も存在させることなく、TMXI含有不飽和ポリウレタン分散液を製造することができることが驚くべきことに見出された。最初に生成されたポリウレタンプレポリマーを、不飽和含有化合物により末端封鎖する工程中に、当然に考えられるようなゲル化または重合は生起せず、また反応混合物の粘度は比較的低いままであることが見出された。これらの条件において、溶媒のストリッピング工程は不必要であり、得られる分散液中の揮発性有機化合物(VOC)は格別に少ない。さらにまた、分散液の製造に必要な反応混合物の中和は、pH制御または分散液安定性の問題を伴うことなく、無機塩基により達成することができる。このことは、アミン化合物の使用を拒否することができ、従って悪臭および健康損傷可能性の排除を可能にする。さらにまた、不飽和末端封鎖性化合物を適当に選択することによって、いわゆる「Xiのない分散液」とも称される無刺激性分散液を得ることが可能にされる。
本発明による分散液は高い乾燥成分含有量、低粘度、優れた安定性、小さい粒子サイズおよび良好な薄膜形成性を有する。
本発明による分散液から得られるコーティングは総合的に、良好な寒冷可撓性および良好な耐性を有する。コーティングは汚れ、水および溶剤に対し良好な化学的安定性を有し、また室温または低温において可撓性を備えながら引掻きおよび摩擦に対する良好な機械的安定性を有する。これらは基体に対する優れた接着性を示す。高い透明性および光沢は良好な光学的性質に望まれる性質である。
従って、本発明は、少なくとも1種のエチレン状不飽和ポリウレタンポリマーを含有する水性分散液を包含する照射硬化性組成物であって、このエチレン状不飽和ポリウレタンポリマーが、
(i)テトラメチルキシリレンジイソシアネートを主要成分として含有する少なくとも1種のジイソシアネート化合物、
(ii)イソシアネート基と反応させることができる少なくとも2個の反応性基を含有する少なくとも1種の有機化合物、および
(iii)ポリウレタンポリマーを水性媒質中に分散可能にする少なくとも1種の親水性化合物、
からポリウレタンプレポリマー(A)を生成し、このポリウレタンプレポリマー(A)を次いで、
(iv)イソシアネート基と反応させることができる少なくとも1個の反応性基および少なくとも1個のエチレン状不飽和を含有する少なくとも1種の不飽和化合物と反応させ、エチレン状不飽和照射硬化性ポリウレタンポリマー(B)を生成させることによって形成される照射硬化性組成物を提供する。
本発明はまた、ポリウレタン含有分散液を含有する照射硬化性組成物の製造方法を提供し、この方法は、
(A)
(i)テトラメチルキシリレンジイソシアネートを含有する少なくとも1種のジイソシアネート化合物、
(ii)イソシアネート基と反応させることができる少なくとも2個の反応性基を含有する少なくとも1種の有機化合物、
(iii)ポリマーの水分散性を確保する少なくとも1種の親水性化合物、
を反応させることによってポリウレタンプレポリマーを生成させ、
(B)このポリウレタンプレポリマーを、
(iv)イソシアネート基と反応させることができる少なくとも1個の反応性基およびポリマーに照射硬化性を付与することができる少なくとも1個のエチレン状不飽和を含有する少なくとも1種の不飽和化合物と反応させることによって照射硬化性エチレン状不飽和を含有するポリウレタンポリマーを生成させ、
(C)このポリウレタンポリマーを含有する組成物を水性媒質中に分散させる、ことを包含し、所望により、水中に分散させる前、または分散中に、ポリウレタンポリマーを少なくとも1種の中和剤と反応させることを包含する。
もう一つの態様において、化合物(iii)を、そのポリウレタンプレポリマー中への配合に先立ち、そのイオン性塩に中和する。
本発明による組成物および方法は、これらが下記利点を提供する観点から有利である:
1)照射硬化後、光沢、接着性、汚れ耐性、水および溶剤耐性、引掻き及び摩擦耐性および低温可撓性の諸点における高性能プロフィール。
2)従来技術で開示されているような追加の溶媒ストリッピング工程がないことから、再現性の観点で魅力的方法。
3)溶媒の不存在、アミン化合物の不存在および刺激性物質の不存在の諸点にかかわる環境にやさしい共感。生成物の「グリーン」(green)様相は、今日、市場において基本的な追加の価値になる。溶媒は揮発性有機成分(VOC)の増加に寄与し、またアミン化合物はコーティング領域に悪臭を発生し、また引続いて健康を損なわせる。皮膚刺激問題は生成物の安全な取り扱いを制限し、使用者にとって魅力がない製品にする特殊ラベル(Xi)の使用を賦課する。
4)機械的性質(より硬質であって、またより柔軟である)および親水性(より親水性であるか、または疎水性である)の諸点における広範囲のポリマー特性。この広いスペクトルは多くの相違する用途分野、例えば弾力性床、木材、プラスティック、ガラス、金属、自動車、コンクリート、塗料受容性コーティング、オーバープリントワニス、インキ結合剤、インキジェットとしての用途の包含を可能にする。
本発明により提供される利点は、下記の点で予想外のものであると信じられる:
−親の製品と比較した硬化後の性質および性能の劇的改変を付随するもう一種のタイプの製品を導くポリマー組成、方法および硬化/施用の主要変化を含むことから、公知TMXI−PUDから照射硬化性TMXI−PUDを誘導することは直接的なことではない。
−最終ポリマー水分散液が高乾燥成分含有量、低粘度、小さい粒子サイズ、優れた安定性および容易な薄膜形成性などの一連の好ましい特性を示すことは予想外のことである。
−照射硬化性TMXI−PUDが、可撓性基体上において改良された耐性と寒冷可撓性などとの拮抗する性質の組合せを提供することは予想外のことである。
−反応操作は、いずれの溶媒も使用することなく行うことができ、特に反応性二重結合が存在するにもかかわらず、第二工程中における粘度の格別の上昇またはゲル化が生じないことは予想外のことである。
反応操作をアセトンまたはN−メチルピロリドンなどの溶媒中で行う場合、ポリマーのゲル化が実験的に観察され、また溶媒の存在がより高度の稀釈によってすべてのゲル化の防止に好ましいものとして自然に受け入れられていることから、これは全く驚くべきことである。
−この方法が、分散後に発生する反応器堆積を付随することなく、アミン中和の代わりにソーダ中和を非常に容易に順応させることができることは予想外のことである。別のポリマー/プロセスの場合、pHおよび分散液の安定性の問題、すなわちより高いpHがポリマーの色の変化および/または早まった加水分解を導くという問題が、しばしば無機塩基を用いることによって見出される。
−無溶媒(VOC)、無アミン化合物(臭い)および無刺激(健康)によって提供される環境上の利益を、良好な性能を備えた単一の生成物およびさらに再現性の利益(溶媒ストリッピングが不必要)と組合せて可能にすることができることは予想外のことである。
さらにまた、本発明は、少なくとも1種のエチレン状不飽和ポリウレタンポリマーを含有する照射硬化性組成物に関し、このエチレン状不飽和ポリウレタンポリマーが、
(i)テトラメチルキシリレンジイソシアネートを主要成分として含有する少なくとも1種のジイソシアネート化合物、
(ii)イソシアネート基と反応させることができる少なくとも2個の反応性基を含有する少なくとも1種の有機化合物、
からポリウレタンプレポリマー(A´)を生成し、このポリウレタンプレポリマー(A´)を次いで、
(iii)イソシアネート基と反応させることができる少なくとも1個の反応性基および少なくとも1個のエチレン状不飽和を含有する少なくとも1種の不飽和化合物と反応させ、エチレン状不飽和照射硬化性ポリウレタンポリマー(B´)を生成させることにより製造される照射硬化性組成物に関する。
本発明による好適態様を下記に挙げる。
テトラメチルキシリレンジイソシアネート(化合物i)は、式OCN−(C(CH32−C64−C(CH32−NCOで表わされる。ベンゼン環上のイソシアネート置換基の反応性位置は、オルト、メタまたはパラであることができる。メタ化合物は、市販されていることから好ましい。化合物(i)中のテトラメチルキシリレンジイソシアネートの量は好ましくは、50〜100重量/重量%、さらに好ましくは80〜100重量/重量%、最も好ましくは95〜100重量/重量%の範囲である。
イソシアネート(化合物ii)と反応させることができる少なくとも2個の反応性基を含有する有機化合物は好ましくは、ポリオール化合物であるが、例えばアミン化合物を使用することもできる。
適当な例は、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリアセタールポリオール、ポリエステルアミドポリオール、ポリアクリレートポリオール、ポリチオエーテルポリオールおよびその組合せである。ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオールおよびポリカーボネートポリオールは好適である。イソシアネートと反応させることができる少なくとも2個の反応性基を含有する有機化合物は好ましくは、400〜5,000の範囲内の数平均分子量を有する。
ポリエステルポリオールは特に好適であり、使用することができる適当なポリエステルポリオールは多価、好ましくは二価アルコール化合物(ここに、三価アルコール化合物を付加してもよい)とポリカルボン酸、好ましくはジカルボン酸またはそれらの対応する無水カルボン酸とのヒドロキシル末端反応生成物を包含する。ラクトンの開環重合によって得られるポリエステルポリオールを使用することもできる。
これらのポエステルポリオールの形成に使用することができるポリカルボン酸化合物は、脂肪族、環状脂肪族、芳香族および/またはヘテロ環状化合物であることができ、またこれらは置換されていてもよく(例えば、ハロゲン原子)、また飽和または不飽和であることができる。脂肪族ジカルボン酸の例として、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸およびドデカンジカルボン酸を挙げることができる。環状脂肪族ジカルボン酸の例として、ヘキサヒドロフタル酸を挙げることができる。芳香族ジカルボン酸の例として、イソフタル酸、テレフタル酸、オルト−フタル酸、テトラクロロフタル酸および1,5−ナフタレンジカルボン酸を挙げることができる。使用することができる不飽和脂肪族ジカルボン酸の中で、フマール酸、マレイン酸、イタコン酸、シトラコン酸、メサコン酸およびテトラヒドロフタル酸を挙げることができる。トリ−およびテトラ−カルボン酸の例は、トリメリト酸、トリメシン酸およびピロメリト酸を包含する。
ポリエステルポリオールの製造に好ましく用いられる多価アルコール化合物は、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ジブチレングリコール、2−メチル−1,3−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、1,4−シクロヘキサンジメタノール、ビスフェノールAまたは水素添加ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物またはプロピレンオキサイド付加物を包含する。トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、グリセリンおよびペンタエリスリトールなどのトリオール化合物またはテトラオール化合物を使用することもできる。これらの多価アルコール化合物は一般に、上記ポリカルボン酸との重縮合によるポリエステルポリオールの製造に使用されるが、特定の態様に従う場合、これらはまた、ポリウレタンプレポリマー反応混合物に添加することもできる。
適当なポリエーテルポリオールは、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、およびポリテトラメチレングリコール、またはそのブロックコポリマーを包含する。
使用することができる適当なポリカーボネートポリオールは、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコールまたはテトラメチレングリコールなどのジオール化合物とホスゲンとの、ジフェニルカーボネートなどのジアリールカーボネートとの、またはエチレンおよび/またはプロピレンカーボネートなどの環状カーボネートとの反応生成物を包含する。
使用することができる適当なポリアセタールポリオールは、ジエチレングリコールなどのグリコール化合物とホルムアルデヒドとの反応によって製造される化合物を包含する。適当なポリアセタール化合物はまた、環状アセタール化合物の重合によって製造することもできる。
イソシアネートと反応させることができる少なくとも2個の反応性基を含有する、これらの有機化合物の総量は、ポリウレタンプレポリマーの30〜90重量%、さらに好ましくは40〜60重量%の範囲である。
好ましくは、化合物(ii)はポリオール化合物、好ましくはポリエステルポリオール、さらに好ましくはネオペンチルグリコールとアジピン酸との重縮合から製造され、5000よりも多くない分子量を有するポリエステルポリオールである。ポリエステルポリオールはまた、空気乾燥性成分、例えば長鎖状不飽和脂肪酸を含有することもできる。
(i)または(ii)と反応させることができる親水性化合物(iii)は好ましくは、導入されて存在するか、または側鎖に存在し、イオン性または非イオン性の親水性性質を示すことができる官能性基を有するポリオールであり、さらに好ましくはアニオン性塩基(またはこのようなアニオン性塩基に引続いて変換できる酸基)、例えばカルボキシレートまたはスルホネート塩基(またはこのようなカルボキシレートまたはスルホネート塩基に変換できるカルボン酸またはスルホン酸)を含有するポリオールである。化合物(iii)はポリウレタンプレポリマーを自己分散性にするのに必要である。
イソシアネート末端ポリウレタンプレポリマー中に導入されるカルボキシレート塩基は一般に、一般式(HO)xR(COOH)y(式中、Rは炭素原子1〜12個を有する直鎖状または分枝鎖状炭化水素残基を表わし、xおよびyは独立し、1〜3の整数である)で表わされるヒドロキシカルボン酸から誘導される。これらのヒドロキシカルボン酸の例は、クエン酸および酒石酸を包含する。最も好適なヒドロキシカルボン酸は、α,α−ジメチロールアルカン酸、すなわち上記式において、x=2およびy=1である化合物、例えば2,2−ジメチロールプロピオン酸である。ポリウレタンポリマーの側鎖アニオン性塩基含有量は、広い限界内で変えることができるが、この量は必要な程度の水−分散性および架橋度を有するポリウレタンを得るのに充分であるべきである。
もう一つの態様において、スルホネート塩基は、スルホネート化ジカルボン酸と1種または2種以上の上記多価アルコール化合物との反応によって、またはスルホネート化ジオール化合物と1種または2種以上の上記ポリカルボン酸化合物との反応によって得られるスルホネート化ポリエステルを用いて、当該プレポリマー中に導入することができる。スルホネート化ジカルボン酸の適当な例は、5−(ソディオスルホ)−イソフタル酸およびスルホイソフタル酸を包含する。適当なスルホネート化ジオール化合物の例は、ソディオスルホハイドロキノンおよび2−(ソディオスルホ)−1,4−ブタンジオールを包含する。
さらにもう一つの態様において、親水性化合物(iii)は、架橋反応に対し感受性であるいずれか別の官能性基、例えばイソシアネート、ヒドロキシ、アミン、アクリル、アリル、ビニル、アルケニル、アルキニル、ハロゲン、エポキシ、アジリジン、アルデヒド、ケトン、無水物、カーボネート、シラン、アセトアセトキシ、カルボジイミド、ウレイドアルキル、N−メチロールアミン、N−メチロールアミド、N−アルコキシ−メチルアミン、N−アルコキシ−メチルアミドなどを含有することができる。架橋反応に対し感受性である官能性基を含有する特に好適なポリオール化合物は、アクリル酸またはメタアクリル酸官能性基を含有する化合物であり、これにより紫外線光または電子ビームによりラディカル架橋が開始される。
代表的に、ポリウレタンプレポリマー中の親水性化合物(iii)の総量は、ポリウレタンポリマーの1〜40重量%、好ましくは4〜10重量%の範囲である。
イシシアネート末端ポリウレタンプレポリマーの製造期間中、反応剤は一般に、イソシアネート基とイソシアネート官能性基と反応させることができる基との比率が約1.1:1〜約4:1、好ましくは約1.3:1〜2:1に相当する割合で使用する。この比率は、ポリマー中の硬質ウレタンまたは尿素部分のレベルおよびその分子量を固定するために、最重要事項である。
本発明の構成を順次工程として使用することが推奨され、この場合、少なくとも1種のジイソシアネート化合物(i)または少なくとも1種の有機化合物(ii)および親水性化合物(iii)を、2部または数部にわけて増量しながら添加するか、または連続装入する。このような反応方法は、特に環流する溶媒の濃縮による熱を吸収するために存在する溶媒が存在しない場合、反応による発熱を良好に制御することを可能にする。
少なくとも1種の不飽和化合物(iv)は、それらの分子中に少なくとも1個の不飽和官能性基、例えばアクリル、メタアクリルまたはアリル系の基を有し、また少なくとも1個のイソシアネートと反応可能な官能性基を有する。アクリル系官能性基は、そのより高い反応性から好適である。少なくとも1個のヒドロキシ官能性基が遊離のまま残されているポリオールとのアクリル酸またはメタアクリル酸エステル、例えばアルキル基に炭素原子1〜20個を有し、また直鎖状または分枝鎖状構造を有するヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートは特に適している。モノ不飽和化合物の例には、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレートまたはヒドロキシブチルアクリレートなどがある。多不飽和化合物の例には、トリメチロールプロパンジアクリレート、グリセロールジアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ジトリメチロールプロパントリアクリレートおよびそれらのポリエトキシル化、ポリプロポキシル化またはブロックコポリマー均等物がある。無刺激性特性を有する最終組成物を提供する生成物は好適である。この理由で、モノ不飽和生成物およびジトリメチロールプロパントリアクリレートは特に適している。
トリメチロールプロパンおよびペンタエリスリトールなどのポリオールのアクリル化がモノアクリレート、ジアクリレート、トリアクリレートおよびテトラアクリレートの混合物をもたらすこと、およびこの混合物の特徴確認はそのヒドロキシル値を測定することによって可能にされることは当業者にとって公知である。生成される種々のアクリレートの各割合を変えるために、温度、種類および反応触媒の量、アクリル酸の量などの反応パラメーターを修正することは知られている。一例として、本発明のポリウレタンポリマー用の鎖封鎖剤としてペンタエリスリトールのアクリル化から誘導されるアクリレート混合物を用いる目的の場合、50〜250mgKOH/g、好ましくは80〜150mgKOH/gの範囲のヒドロキシル値を選択すると好ましい。このような選択の理由として、ヒドロキシル値が小さい場合、混合物中のペンタエリスリトールテトラアクリレートの割合が多すぎ、本発明による水性分散液から得られる硬化コーティングの可撓性が損なわれる傾向がある。
ポリウレタンプレポリマーの利用できるイソシアネート基が反応期間中に充分に変換されるような方法で、アクリル化鎖末端形成剤を使用することができる、この場合、ヒドロキシル基に対するイソシアネート基の好ましいモル比は、1.0〜2.0である。この比率を1よりも低くするという非常に特殊な要件が望まれることもある。特に、プレポリマーのイソシアネート基と反応しない未ヒドロキシル化多不飽和化合物を、プレポリマーの重量に基づき5〜50%、好ましくは20〜30%過剰に添加し、照射後のポリマーの架橋度を強化することができる。
所望により、ポリウレタンプレポリマーの製造は、ポリウレタン製造に適する公知触媒のいずれか、例えばアミン化合物および有機金属化合物の存在下に行うことができる。これらの触媒の例は、トリエチレンジアミン、N−エチルモルホリン、トリエチルアミン、ジブチルスズジラウレート、第一スズオクタノエート、ジオクチルスズジアセテート、オクタン酸鉛塩、第一スズオレエート、ジブチルスズオキサイドなどを包含する。揮発性有機化合物ではない触媒は好適である。
中和剤(v)は、カルボン酸、スルホン酸などと反応し、安定なアニオン塩を生成させることができる塩基化合物である。
末端にイソシアネート基を有するポリウレタンプレポリマーの水中への分散期間中、または分散前に、上記酸基をアニオン性塩基に変換するのに適する中和剤は揮発性有機塩基および/または非揮発性塩基であることができる。揮発性有機塩基は、室内条件下における薄膜形成期間中、その少なくとも約90%が揮発する塩基であり、他方、非揮発性塩基は室内条件下における薄膜形成期間中、その少なくとも約95%が揮発しない塩基である。
適当な揮発性有機塩基は、アンモニア、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリイソプロピルアミン、トリブチルアミン、N,N−ジメチルシクロヘキシルアミン、N,N−ジメチルアニリン、N−メチルモルホリン、N−メチルピペラジン、N−メチルピロリドンおよびN−メチルピペリジンからなる群から好ましく選択することができる。
適当な非揮発性有機塩基は、一価金属、好ましくはアルカリ金属、例えばリチウム、ナトリウムおよびカリウムを含む塩基を包含する。これらの非揮発性塩基は、無機または有機塩、好ましくはアニオンが水和物、水酸化物、炭酸塩および重炭酸塩として分散液中に残留しない塩の形態で用いることができる。
ポリウレタンポリマーは、工程(B)後、または工程(C)期間中に中和剤(v)と反応させる。この中和を工程(C)期間中に行う場合、中和剤(v)は無機塩基化合物であることができる。
水酸化ナトリウムは、最も好適な中和剤である。
これらの中和剤の総量は、中和しようとする酸基の総量に従い計算すべきである。揮発性有機塩基を使用する場合、5〜30重量%、好ましくは10〜20重量%過剰の中和剤を添加すると有利であり、これにより全部の酸基の中和が確実にされる。
場合により、工程(C)後、追加の化合物(vi)を添加する。この追加の化合物はポリマーのシアネート末端基を鎖延長させることができるポリアミン化合物である。
この鎖延長剤はポリウレタンプレポリマーの末端イソシアネート基と反応させる活性水素原子を担持していなければならない。鎖延長剤は適当に水溶解性であり、80個までの炭素原子、好ましくは12個までの炭素原子を有する脂肪族、環状脂肪族、芳香族またはヘテロ環状の第一または第二ポリアミンである。
このポリアミンの総量はポリウレタンプレポリマー中に存在するイソシアネート基の量に従い計算しなければならない。鎖延長期間中の鎖延長剤の活性水素に対するプレポリマー中のイソシアネート基の比率は、当量に基づき約1.0:0.7〜約1.0:1.1、好ましくは約1.0:0.9〜約1.0:1.02の範囲であることができる。残留イソシアネート基が存在しない充分に反応したポリウレタンポリマー(ポリウレタン尿素)を得るためには、この比率は1.0:1.0である。
ポリウレタンプレポリマーの鎖延長をポリアミンにより行う場合、このポリアミンの総量はポリウレタンプレポリマー中に存在するイソシアネート基の量に従い計算しなければならない。
ポリウレタンポリマーの非線状度は、鎖延長に用いられるポリアミンの官能度により制御される。望ましい官能度は、種々のアミン官能度を有するポリアミンを混合することによって達成することができる。例えば、2.5の官能度はジアミンとトリアミンとの当モル混合物を用いることによって得ることができる。ポリアミンは2〜4、好ましくは2〜3の官能度を有する。
ここで有用なこのような鎖延長剤の例は、ヒドラジン、エチレンジアミン、ピペラジン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラアミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン、N,N,N−トリス(2−アミノエチル)アミン、N−(2−ピペラジノエチル)エチレンジアミン、N,N´−ビス(2−アミノエチル)ピペラジン、N,N,N´−トリス(2−アミノエチル)エチレンジアミン、N−[N−(2−アミノエチル)−2−アミノエチル]−N´−(2−アミノエチル)ピペラジン、N−(2−アミノエチル)−N´−(2−ピペラジノエチル)エチレンジアミン、N,N−ビス(2−アミノエチル)−N−(2−ピペラジノエチル)アミン、N,N−ビス(2−ピペラジノエチル)アミン、グアニジン、メラミン、N−(2−アミノエチル)−1,3−プロパンジアミン、3,3´−ジアミノベンジジン、2,4,6−トリアミノピリミジン、
ジプロピレントリアミン、テトラプロピレンペンタアミン、トリプロピレンテトラミン、N,N−ビス(6−アミノヘキシル)アミン、N,N´−ビス(3−アミノプロピル)エチレンジアミン、2,4−ビス(4´−アミノベンジル)アニリン、1,4−ブタンジアミン、1,6−ヘキサンジアミン、1,8−オクタンジアミン、1,10−デカンジアミン、2−メチルペンタメチレンジアミン、1,12−ドデカンジアミン、イソホロンジアミン(または1−アミノ−3−アミノメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキサン)、ビス(4−アミノシクロヘキシル)メタン[またはビス(アミノシクロヘキサン−4−イル)メタン]、およびビス(4−アミノ−3−メチルシクロヘキシル)メタン[またはビス(アミノ−2−メチルシクロヘキサン−4−イル)メタン]、ポリエチレンアミン、ポリオキシエチレンアミンおよび/またはポリオキシプロピレンアミン[例えば、TEXACOからのジェファミン(Jeffamines)]を包含する。
もう一つの態様において、水分散液に対し感受性である官能性基がスルホネート基である場合、このスルホネート基はスルホネート化ジアミン、例えば2,4−ジアミノ−5−メチルベンゼンスルホン酸のナトリウム塩またはアルファ,オメガ−ポリプロピレングリコールジアミンスルホプロピル酸を用いる鎖延長によってポリウレタンポリマー中に導入される。
好適態様において、この鎖延長剤は脂肪族ジアミンから選択され、好ましくは1,5−ジアミノ−2−メチルペンタンである。
鎖延長反応は一般に、5°〜90℃、好ましくは20°〜50℃、最も好ましくは10〜20℃の温度で行われる。
本発明による組成物は好ましくは、光開始剤と称される開始剤を含有する。この開始剤は紫外線照射にさらされると、架橋反応を開始させる。本発明の好適光開始剤は、液体形態であり、また水に容易に分散または稀釈され、安定で、無発熱性組成物を提供するラディカル重合用の低揮発性光開始剤である。光開始剤は好ましくは、0.1〜10%d/dの濃度で使用する。一例として、純粋光開始剤15%を、含水分散液に添加し、これにより33%の固形物含有量に乾燥させた際、4.5%乾燥成分がもたらされる。
本発明に従い使用することができる光開始剤は、この目的に慣用の開始剤から選択する。適当な光開始剤は、これらに制限されないものとして、芳香族カルボニル化合物、例えばベンゾフェノンおよびそのアルキルまたはハロゲン誘導体、アントラキノンおよびその誘導体、チオキサントンおよびその誘導体、ベンゾインエーテル、芳香族または非芳香族アルファ−ジオン、ベンジルジアルキルケタールおよびアセトフェノン誘導体を包含する。
適当な光開始剤の例には、アセトフェノン、プロピオフェノン、2−フェニルアセトフエノン、2−クロロ−2−フェニルアセトフェノン、2,2−ジクロロ−2−フェニルアセトフェノン、2−ブチルオキシ−2−フェニルアセトフェノン、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、2,2−ジエトキシアセトフェノン、2−メチロール−2−メトキシ−2−フェニルアセトフェノン、ベンゾフェノン、4−トリクロロメチルベンゾフェノン、インデノン、1,3−インダンジオン、フルオレノン、キサントン、チオキサントン、2−クロロチオキサントン、アントラキノン、2−エチルアントラキノン、ビアセチルグリオキサル、1,2−インダンジオン、p−クロロフェニル−グリオキサル、カンホキノン、ベンゾインメチルおよびエチルエーテルなどがある。
光開始剤の光開始作用は、或る場合、窒素原子に隣接した炭素原子上に少なくとも1個の水素原子を有することを特徴とする第三アミンによって格別に改善される。適当な第三アミンは、トリエチルアミン、トリエタノールアミン、N−メチル−ジエタノールアミン、N,N−ジメチル−エタノールアミン、N,N−ジメチルステアリルアミン、N,N−ジメチルアニリン、N,N−ジ(2−ヒドロキシエチル)アニリンまたはアミノアクリレート、例えばジメチルアミン、ジエチルアミン、ジエタノールアミンなどのような第二アミンとトリメチロールプロパンジアクリレートなどのようなポリオールアクリレートとの付加生成物である。
或る場合、窒素原子に隣接した少なくとも1個の炭素原子に少なくとも1個の水素原子を有する第三アミン官能性基を芳香族ケトン官能性基とともに同一分子中に有する化合物、例えば2−イソプロピルオキシ−2−(4−ジメチルアミノフェニル)プロピオフェノン、4−ジメチルアミノ−ベンゾフェノン、4,4´−ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、2−ジエチルアミノ−9−フルオレノン、7−ジエチルアミノ−4−メチルコーマリン、N−メチルアクリドンなどを組み合わせると有利であることがある。同様に、窒素原子に隣接した少なくとも1個の炭素原子に少なくとも1個の水素原子を有する第三アミン官能性基を、少なくとも1個のアクリルまたはメタアクリル基とともに同一分子中に有する化合物、例えばトリエタノールアミン、N−メチルジエタノールアミン、N,N−ジメチルエタノールアミンまたはN,N−ジ(2−ヒドロキシエチル)アニリンのモノ−、ジ−およびトリアクリレートまたはメタアクリレートを組み合わせることもできる。
本発明による組成物を加速電子ビームにより硬化させる場合、この種の照射はそれ自体によりフリーラディカルを生じさせ、また格別に迅速な硬化を確実にするのに充分な量のエネルギーを発生することから、光開始剤の使用は不必要である。
所望により、本発明による組成物は、最終組成物に改良された望ましい性質を付与するか、または望ましくない性質を抑制するために添加することができる別種の補助物質を含有することができる。これらの添加には、これらに制限されないものとして、公知架橋剤(例えば、ポリアジリジン化合物)、殺生物剤[例えば、アクリサイド(Acricide)AS]、酸化防止剤[例えば、イルガノックス(Irganox)245]、可塑剤(例えば、ジオクチルフタレート)、顔料(例えば、カーボンブラック)、シリカゾル[例えば、アセメート(Acemate)TS100]、レベリング剤[例えば、バイク(Byk)306]、湿潤剤[例えば、バイク(Byk)346]、保湿剤(例えば、エチレングリコール、2−ピロリジノン、2−メチル−2,4−ペンタンジオール)、発泡制御剤[例えば、デハイドロン(Dehydron)1293]、増粘剤[例えば、タイロース(Tylose)MH6000]、融合助剤[例えば、テキサノール(Texanol)]、熱安定剤、紫外線安定剤[例えば、チヌビン(Tinuvin)328または622]を包含する。
組成物はまた、別種のポリマー分散液、例えばポリビニルアセテート、エポキシ樹脂、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリブタジエン、ポリビニルクロライド、ポリアクリレートおよびその他のホモポリマーおよびコポリマー分散液と配合することができる。これらのポリマーは、本発明によるポリウレタン分散液との補助的架橋をもたらすのに適する反応官能性基を偶発的に含有することができる。
本発明による水性分散液は、約5〜65重量%、好ましくは約30〜50重量%、さらに好ましくは30〜35重量%の総固体含有量;25℃で測定し、50〜5000mPa.s、好ましくは100〜500mPa.sの粘度;7〜11、好ましくは7〜8のpH;約10〜1000nm、好ましくは30〜300nm、さらに好ましくは50〜100nmの平均粒子サイズを有すると適当である。薄膜形成温度は好ましくは、0〜70℃、さらに好ましくは0〜20℃の範囲であることができる。
本発明はまた、少なくとも1種のポリウレタンポリマーを含有する水性分散液を包含する照射硬化性組成物を製造する反応剤としてのテトラメチルキシリレンジイソシアネートの使用に関する。
本発明による照射硬化性組成物は、広範囲の技術による紫外線照射(例えば、80W/cmまたは120W/cm)によって硬化させると好ましいが、電子ビーム照射(例えば、50kGy、250kv)はもう一つの手段であり、これにより格別に迅速な硬化および光開始剤を含有していない組成物の使用可能性が得られる。
明白なように、ポリウレタンプレポリマー(A´)を製造する場合、化合物(i)と化合物(ii)とを先ず反応させ、このポリウレタンプレポリマー(A´)を次いで、化合物(iv)と反応させ、照射硬化性ポリウレタン(B´)を製造する。この場合、化合物(iii)、(v)および(vi)が使用されないことは勿論のことである。このようにして得られた乾燥した溶媒を含有しない不飽和ポリウレタンは単独で、または照射硬化用の別の飽和または(多)不飽和ポリマー、オリゴマーまたはモノマーと組合わせて使用する。上述した光開始剤およびその他の補助物質をまた、使用することができる。このようにして得られた組成物はラドキュア(radcure)用途、粉末コーティングおよび熱溶融用途で使用される。
ここで、本発明を例により説明する。これらの例において、物理−化学的性質および処理操作は、用途にかかわり要求される性能を得るために、所望により修正することができるものとして示されている。
これらの例において、いくつかの特性値の測定は下記試験に従い行なった。
乾燥物質含有量は、重量測定法により測定し、%で表わされている。
粘度は、25℃において、ブルックフィールド(Brookfield)RVT粘度計でスピンドルN°1を50rpmで用いて測定し、mPa.sで表わされている。
水性ポリマー分散液の平均粒子サイズは、マルバーン粒子分析機(Malvern Particle Analyser)タイプ7027 & 4600SMを使用するレーザー光散乱によって測定し、nmで表わされている。
粗粒値(grits value)は、50μ篩上で濾過したポリマー分散液からの乾燥残留物の量であり、mg/リットルで表わされている。
汚染耐性:コーティング上に被験物質を載せることによって評価する。使用された被験物質は、水滴(teer)、ブロック研磨剤、ブラックアルコール、鉛筆、水中BB770着色剤、ホワイトスピリット(white spirit)中SR380着色剤および白色アルコール中SG146着色剤である。液を基体上に施用し、顕微鏡ガラスで覆い、次いで4時間にわたり放置する。汚染は、イソプロパノールを飽和させたティシュを用いる組み合わせ摩擦により洗浄する。残留する汚れは、1〜5の尺度(5=最高)を用い、視覚により評価する。大きい数値(5)は、いずれかの家庭用品の汚染に対する最上の防護を提供するものと予想される。
可撓性:被覆されたPVCの可撓性は、室温または−10℃で評価することができる。室温において、被覆材料を90°に、次いで80°に折りたたみ、次いで欠損(亀裂、接着喪失)を1〜5の尺度(5=最高)を用い記録する。−10°において、被覆対照材料は堅くなり、次いで2つの横断方向でテーブルの端に90°折りたたむ。基体の破損を1〜5の尺度(5=無破損)を用い記録する。大きい数値(5)は、可撓性基体を取り扱った場合、破損が生じないことを予測させる。
二重摩擦(double rubs):二重摩擦は、条件に応じ、水、水−エタノール1:1またはイソプロパノールで飽和させた木綿布片を用いて行う:1回の二重摩擦は前方および逆方への移動に等しい。報告数値は、コーティングを経る破損に必要な二重摩擦の回数である。大きい数値(>100)は、最適コーティング耐性を予想させる。
分解可能性:100μの含水薄膜をガラス上に形成する。薄膜の乾燥期間中、この薄膜に水滴を載せ、乾燥するコーティングの指を用いる分解を試みる。分解可能性はスキンまたは粗粒が不可逆性様相で指の下に形成される以前のオープン時間(分)により表わされている。大きい数値(>60分)は、フレキソ印刷、ヘリオ印刷(heliography)またはインキジェットによるインキ施用期間中、不可逆的乾燥破損がないことを予想させる。
接着性:接着性は、コーティング上に接着テープを堅固に押付け、次いで迅速に取り除く方法を用いて測定する。接着力の喪失によるコーティングに対する損傷は1〜5の尺度(5=最上)で表わす。高度の接着(5)は、コーティングと基体との間の強力な永久的結合の確保に必要である。
光沢:コーティング薄膜の光沢は、60°の角度の入射光でガードナー(Gardner)光沢計を用い測定した。高い光沢値(>75)は、多くの市場で有利であると予測される。
例1(トリエチルアミン)
機械的撹拌機、サーモカップル、蒸気凝縮機および滴下ロートを備えた二重壁ガラス反応器に、平均分子量〜670ダルトンを有するポリエステル190.0g(これは、アジピン酸とネオペンチルグリコールとの重縮合によって得られる)、ジメチロールプロピオン酸53.2g、シクロヘキサンジメタノール24.5g、テトラメチルキシリレンジイソシアネート332.2g、イルガノックス(Irganox)245 2.3g、チヌビン(Tinuvin)328 245.4g、チヌビン(Tinuvin)622 4.6gおよび反応触媒としてアセトン中のジブチルスズラウレート溶液(10%)0.6gを装入する。この反応混合物を撹拌しながら90℃まで加熱し、次いでイソシアネート含有量が1.67meq/gに達するまで縮合操作を維持する。ポリウレタンプレポリマーを70℃まで冷却させる。
この容器に、ペンタエリスリトールトリアクリレート(PETIA)314.9g中に溶解した4−メトキシフェノール0.18gを添加する。この反応混合物を70℃に維持し、次いでこの末端封鎖操作を、イソシアネート含有量が0.42meq/gに達するまで維持する。次いで、この温かいプレポリマー中に、中和剤としてトリエチルアミン40.6gを添加し、均質にする。この反応器に、室温で激しく撹拌しながら水1722gを添加する。相転換点を超える。激しい混合の約5分後に、安定なポリマー分散液が得られるが、撹拌を1時間にわたり維持する。アクチサイド(Acticide)AS 2.6gを殺生物剤として添加する。この生成物を100μ篩上で濾過する。この生成物は、32.9%の乾燥物質含有量、33mPa.sの粘度、7.8のpH、48nmの粒子サイズおよび<100mg/lの粗粒子含有量を有していた。この生成物は溶媒を含有していない。
例2(NaOH)
機械的撹拌機、サーモカップル、蒸気凝縮機および滴下ロートを備えた二重壁ガラス反応器に、平均分子量〜670ダルトンを有するポリエステル190.0g(これは、アジピン酸とネオペンチルグリコールとの重縮合によって得られる)、ジメチロールプロピオン酸53.2g、シクロヘキサンジメタノール24.5g、テトラメチルキシリレンジイソシアネート332.2g、イルガノックス(Irganox)245 2.2g、チヌビン(Tinuvin)328 4.5g、チヌビン(Tinuvin)622 4.5gおよび反応触媒としてアセトン中のジブチルスズラウレート溶液(10%)0.6gを装入する。この反応混合物を撹拌しながら90℃まで加熱し、次いでイソシアネート含有量が1.67meq/gに達するまで縮合操作を維持する。ポリウレタンプレポリマーを70℃まで冷却させる。
この容器に、ペンタエリスリトールトリアクリレート(PETIA)302.4g中に溶解した4−メトキシフェノール0.18gを添加する。この反応混合物を70℃に維持し、次いでこの末端封鎖操作を、イソシアネート含有量が0.45meq/gに達するまで維持する。次いで、この反応器に、室温で激しく撹拌しながら中和剤として水560g中の苛性ソーダ16.1gを添加し、次いで水1140gの二次添加を行うと、相転換点を越える。混合の約5分後、安定なポリマー分散液が得られるが、撹拌を1時間にわたり維持する。アクチサイド(Acticide)AS 2.6gを殺生物剤として添加する。この生成物を100μ篩上で濾過する。この生成物は、33.4%の乾燥物質含有量、20mPa.sの粘度、7.2のpH、75nmの粒子サイズおよび<100mg/lの粗粒子含有量を有していた。この分散液は溶媒もアミン化合物も含有していない。
これらの分散液にイルガキュア(Irgacure)500 1.5%(これはCibaにより市販されている光開始剤である)を配合する。これらを白色PVC上に施用し、@5m/分、80W/cmで紫外線光下に硬化させる。
コーティング以前の分散液の老化(1ヶ月、@40℃)
Figure 2005510617

コーティングの老化(1ヶ月、@40℃)
Figure 2005510617

コーティングの老化(3週間、@70℃、95%湿度)
Figure 2005510617
例1−2の結論
TMXIを基材とする照射硬化性ポリウレタン分散液を、揮発性有機アミンによる中和の代わりに、非揮発性無機塩(苛性ソーダ)を用い、硬化後のコーティング性能の有害な劣化を伴うことなく製造することができる。しかしながら、例2の結果は、安定性について幾分良好であり、また老化に際する可撓性および分解について幾分劣る。
例3(無刺激性トリエチルアミン)
機械的撹拌機、サーモカップル、蒸気凝縮機および滴下ロートを備えた二重壁ガラス反応器に、平均分子量〜670ダルトンを有するポリエステル205.9g(これは、アジピン酸とネオペンチルグリコールとの重縮合によって得られる)、ジメチロールプロピオン酸57.6g、シクロヘキサンジメタノール26.6g、テトラメチルキシリレンジイソシアネート359.9g、反応触媒としてアセトン中のジブチルスズラウレート溶液(10%)0.65g、イルガノックス(Irganox)245 2.41g(Cibaにより販売されている光開始剤)、チヌビン(Tinuvin)328 4.82g(Cibaにより販売されている紫外線吸収剤)およびチヌビン(Tinuvin)622 4.42g(Cibaにより販売されている干渉アミン光安定剤)を装入する。この反応混合物を撹拌しながら90℃まで加熱する。発熱後、反応混合物を、イソシアネート含有量が1.67meq/gに達するまで100℃に維持する。ポリウレタンプレポリマーを80℃まで冷却させる。
この容器に、ジ−トリメチロールプロパン−トリ−アクリレート31.3g中に溶解した4−メトキシフェノール0.38gをゆっくりと添加する。この反応混合物を、イソシアネート含有量が0.45meq/gに達するまで80℃に維持する。次いで、この温かく、末端封鎖されたプレポリマーに、室温で水613g中のトリエチルアミン44gを添加し、均質にする。この反応容器に、室温において激しく撹拌しながら、水1200gをさらに添加する。相転換後、安定なポリマー分散液が得られる。この分散液を30℃以下に冷却させる。アクチサイド(Acticide)AS 2.79gを殺生物剤として添加する。この生成物を100μ篩上で濾過する。この生成物は、32.5%の乾燥物質含有量、22mPa.sの粘度、7.0のpH、67nmの粒子サイズおよび<100mg/lの粗粒子含有量を有していた。この生成物は溶媒を含有せず、また刺激もない。
例4:無刺激性(NaOH)
機械的撹拌機、サーモカップル、蒸気凝縮機および滴下ロートを備えた二重壁ガラス反応器に、平均分子量〜670ダルトンを有するポリエステル205.9g(これは、アジピン酸とネオペンチルグリコールとの重縮合によって得られる)、ジメチロールプロピオン酸57.6g、シクロヘキサンジメタノール26.6g、テトラメチルキシリレンジイソシアネート359.9g、反応触媒としてアセトン中のジブチルスズラウレート溶液(10%)0.65g、イルガノックス(Irganox)245 2.41g、チヌビン(Tinuvin)328 4.82gおよびチヌビン(Tinuvin)622 4.42gを装入する。この反応混合物を撹拌しながら90℃まで加熱する。発熱後、イソシアネート含有量が1.67meq/gに達するまで100℃に維持する。ポリウレタンプレポリマーを80℃まで冷却させる。
この容器に、ジ−トリメチロールプロパン−トリ−アクリレート313g中に溶解した4−メトキシフェノール0.38gをゆっくり添加する。この反応混合物を、イソシアネート含有量が0.45meq/gに達するまで80℃に維持する。次いで、この温かい末端封鎖したプレポリマーに室温で水616g中の苛性ソーダ17.42gを添加し、均質にする。この反応容器に、室温において激しく撹拌しながら、水1200gをさらに添加する。相転換後、安定なポリマー分散液が得られる。この分散液を30℃以下に冷却させる。アクチサイド(Acticide)AS 2.79gを殺生物剤として添加する。この生成物を100μ篩上で濾過する。この生成物は、32.8%の乾燥物質含有量、26mPa.sの粘度、7.7のpH、57nmの粒子サイズおよび<100mg/lの粗粒子含有量を有していた。この生成物は溶媒を含有せず、また刺激もない。
これらの分散液を、光開始剤としてイルガキュア(Irgacure)500 1.5%および増粘剤としてUCECOAT XE430/水(1:1)13%を配合する。これらを白色PVC上に〜12μの厚さで施用する。このコーティングを80W/cmおよび5m/分の速度で照射する。
Figure 2005510617
例3−4の結論
揮発性有機化合物およびアミン化合物の不存在と、皮膚および眼に対する刺激がないことおよび硬化後の優れたコーティング性能とを組み合わせて有するTMXIを基材とする照射硬化性ポリウレタン分散液を製造することができる。
例5(軟質態様、トリエチルアミン)
機械的撹拌機、サーモカップル、蒸気凝縮機および滴下ロートを備えた二重壁ガラス反応器に、平均分子量〜2000ダルトンを有するポリエステル491.9g(これは、アジピン酸とネオペンチルグリコールとの重縮合によって得られる)、ジメチロールプロピオン酸28.7g、テトラメチルキシリレンジイソシアネート179.4g、反応触媒としてアセトン中のジブチルスズラウレート溶液(10%)0.7g、イルガノックス(Irganox)245 2.17g、チヌビン(Tinuvin)328 4.352gおよびチヌビン(Tinuvin)622 4.35gを装入する。この反応混合物を撹拌しながら90℃まで加熱する。発熱後、イソシアネート含有量が0.78meq/gに達するまで100℃に維持する。ポリウレタンプレポリマーを80℃まで冷却させる。
この容器に、ペンタエリスリトールトリアクリレート(PETIA)169.1g中に溶解した4−メトキシフェノール0.35gをゆっくり添加する。この反応混合物を、イソシアネート含有量が0.24meq/gに達するまで80℃に維持する。次いで、この温かい末端封鎖したプレポリマーに、室温で、水545g中のトリエチルアミン21.88gを添加し、均質にする。この反応容器に、激しく撹拌しながら室温で、水1090gをさらに添加する。相転換後、安定なポリマー分散液が得られる。この分散液を30℃以下に冷却させる。アクチサイド(Acticide)AS 2.51gを殺生物剤として添加する。この生成物を100μ篩上で濾過する。この生成物は、33.3%の乾燥物質含有量、15mPa.sの粘度、7.1のpH、234nmの粒子サイズおよび<100mg/lの粗粒子含有量を有していた。この分散液は溶媒を含有していない。
例6(硬質態様、トリエチルアミン)
機械的撹拌機、サーモカップル、蒸気凝縮機および滴下ロートを備えた二重壁ガラス反応器に、平均分子量〜670ダルトンを有するポリエステル158.4g(これは、アジピン酸とネオペンチルグリコールとの重縮合によって得られる)、ジメチロールプロピオン酸44.3g、シクロヘキサンジメタノール20.4g、テトラメチルキシリレンジイソシアネート276.8g、反応触媒としてアセトン中のジブチルスズラウレート溶液(10%)0.5g、イルガノックス(Irganox)245 1.89g、チヌビン(Tinuvin)328 3.77gおよびチヌビン(Tinuvin)622 3.77gを装入する。この反応混合物を撹拌しながら90℃まで加熱する。発熱後、イソシアネート含有量が1.67meq/gに達するまで100℃に維持する。ポリウレタンプレポリマーを80℃まで冷却させる。
この容器に、ペンタエリスリトールトリアクリレート(PETIA)254.9g中に溶解した4−メトキシフェノール0.15gを添加する。この反応混合物を、イソシアネート含有量が0.44meq/gに達するまで80℃に維持する。この混合物に、EBECRYL1290 251.6g(これはUCB Chemicalsからのウレタンアクリレートオリゴマーである)を添加し、アクリル不飽和レベルを増加させる。次いで、この温かい末端封鎖したプレポリマーに、水525g中のトリエチルアミン33.7を室温で添加し、均質にする。この反応容器に、激しく撹拌しながら室温で水1000gをさらに添加する。相転換後、安定なポリマー分散液が得られる。この分散液を30℃以下に冷却させる。アクチサイド(Acticide)AS 2.54gを殺生物剤として添加する。この生成物を100μ篩上で濾過する。この生成物は、37.4%の乾燥物質含有量、28mPa.sの粘度、7.3のpH、94nmの粒子サイズおよび<100mg/lの粗粒子含有量を有していた。この分散液は溶媒を含有していない。
これらの分散液に、光開始剤としてイルガキュア(Irgacure)500 1.5%および増粘剤としてXE430/水(1:1)13%を配合する。これらを白色PVC上に〜12μの厚さで施用する。このコーティングを80W/cmおよび5m/分の速度で照射する。
Figure 2005510617
例5−6の結論
TMXIを基材とする照射硬化性ポリウレタン分散液は、硬化後、軟質の可撓性コーティングから硬質で弾力性のないコーティングまで広範囲にわたる機械的性質および性能を備えている。
例7(親水性態様、トリエチルアミン)
機械的撹拌機、サーモカップル、蒸気凝縮機および滴下ロートを備えた二重壁ガラス反応器に、10%ポリエチレンオキサイド単位および90%ポリオキシプロピレン単位から構成されており、平均分子量〜2750ダルトンを有するトリ−ブロックコポリマーであるポリエーテル340.6g、ジメチロールプロピオン酸32.2g、シクロヘキサンジメタノール16.7g、テトラメチルキシリレンジイソシアネート210.5g、反応触媒としてアセトン中のジブチルスズラウレート溶液(10%)0.6g、イルガノックス(Irganox)245 2.33g、チヌビン(Tinuvin)328 4.66gおよびチヌビン(Tinuvin)622 4.66gを装入する。この反応混合物を撹拌しながら90℃まで加熱する。発熱後、イソシアネート含有量が1.25meq/gに達するまで100℃に維持する。ポリウレタンプレポリマーを80℃まで冷却させる。
この容器に、ペンタエリスリトールトリアクリレート(PETIA)331g中に溶解した4−メトキシフェノール0.87gをゆっくり添加する。この反応混合物を、イソシアネート含有量が0meq/gに達するまで80℃に維持する。次いで、この温かい末端封鎖したプレポリマーに水552g中のトリエチルアミン24.6gを室温で添加し、均質にする。この反応容器に、激しく撹拌しながら室温で水1200gをさらに添加する。相転換後、安定なポリマー分散液が得られる。この分散液を30℃以下に冷却させる。アクチサイド(Acticide)AS 2.69gを殺生物剤として添加する。この生成物を100μ篩上で濾過する。この生成物は、33.6%の乾燥物質含有量、37mPa.sの粘度、7.2のpH、88nmの粒子サイズおよび<100mg/lの粗粒子含有量を有していた。この分散液は溶媒を含有していない。
例8(親水性態様、NaOH)
機械的撹拌機、サーモカップル、蒸気凝縮機および滴下ロートを備えた二重壁ガラス反応器に、10%ポリエチレンオキサイド単位および90%ポリオキシプロピレン単位から構成されており、平均分子量〜2750ダルトンを有するトリ−ブロックコポリマーであるポリエーテル340.6g、ジメチロールプロピオン酸32.2g、シクロヘキサンジメタノール16.7g、テトラメチルキシリレンジイソシアネート210.5g、反応触媒としてアセトン中のジブチルスズラウレート溶液(10%)0.6g、イルガノックス(Irganox)245 2.33g、チヌビン(Tinuvin)328 4.66gおよびチヌビン(Tinuvin)622 4.66gを装入する。この反応混合物を撹拌しながら90℃まで加熱する。発熱後、この反応混合物を、イソシアネート含有量が1.25meq/gに達するまで100℃に維持する。ポリウレタンプレポリマーを80℃まで冷却させる。
この容器に、ペンタエリスリトールトリアクリレート(PETIA)331g中に溶解した4−メトキシフェノール0.37gをゆっくり添加する。この反応混合物を、イソシアネート含有量が0meq/gに達するまで80℃に維持する。次いで、この温かい末端封鎖したプレポリマーに、水552g中の苛性ソーダ9.79gを室温で添加し、均質にする。この反応容器に、室温において激しく撹拌しながら、水1200gをさらに添加する。相転換後、安定なポリマー分散液が得られる。この分散液を30℃以下に冷却させる。アクチサイド(Acticide)AS 2.69gを殺生物剤として添加する。この生成物を100μ篩上で濾過する。この生成物は、33.1%の乾燥物質含有量、33mPa.sの粘度、7.2のpH、92nmの粒子サイズおよび<100mg/lの粗粒子含有量を有していた。この生成物は溶媒もアミン化合物も含有していない。
これらの生成物に、光開始剤としてイルガキュア(Irgacure)500 1.5%および増粘剤としてXE430/水(1:1)13%を配合する。これらを白色PVC上に〜4μの厚さで施用する。このコーティングを80W/cmおよび5m/分の速度で照射する。
Figure 2005510617
例7−8の比較
これらのTMXIを基材とする照射硬化性ポリウレタン分散液は、硬化前、優れた水再溶解性コーティングを提供するのに充分な親水性を有するが、硬化後、優れた耐性および可撓性プロフィールを有するコーティングを提供する。これらは高度の光沢を示す。
例9(順次工程法、トリエチルアミン)
機械的撹拌機、サーモカップル、蒸気凝縮機および滴下ロートを備えた二重壁ガラス反応器に、テトラメチルキシリレンジイソシアネート332.2gを装入し、次いで60℃に加熱する。平均分子量〜670ダルトンを有するポリエステル95g(これは、アジピン酸とネオペンチルグリコールとの重縮合によって得られる)、ジメチロールプロピオン酸26.6g、シクロヘキサンジメタノール12.2g、反応触媒としてアセトン中のジブチルスズラウレート溶液(10%)0.6g、イルガノックス(Irganox)245 2.2g、チヌビン(Tinuvin)328 4.4gおよびチヌビン(Tinuvin)622 4.4gを装入する。この反応混合物を撹拌しながら90℃まで加熱する。発熱後、この反応混合物を60℃まで冷却させる。平均分子量〜670ダルトンを有するポリエステル95g(これは、アジピン酸とネオペンチルグリコールとの重縮合によって得られる)、ジメチロールプロピオン酸26.6gおよびシクロヘキサンジメタノール12.2gを再度、添加する。この反応混合物を、イソシアネート含有量が1.67meq/gに達するまで100℃に加熱する。ポリウレタンプレポリマーを80℃まで冷却させる。
この容器に、ペンタエリスリトールトリアクリレート(PETIA)293.4g中に溶解した4−メトキシフェノール0.36gをゆっくり添加する。この反応混合物を、イソシアネート含有量が0.48meq/gに達するまで80℃に維持する。次いで、この温かい末端封鎖したプレポリマーに水560g中のトリエチルアミン40.6gを室温で添加し、均質にする。この反応容器に、激しく撹拌しながら室温で、水1120gをさらに添加する。相転換後、安定なポリマー分散液が得られる。この分散液を30℃以下に冷却させる。アクチサイド(Acticide)AS 2.58gを殺生物剤として添加する。この生成物を100μ篩上で濾過する。この生成物は、33.2%の乾燥物質含有量、20mPa.sの粘度、7.0のpH、101nmの粒子サイズおよび<100mg/lの粗粒子含有量を有していた。この分散液は溶媒を含有していない。
Figure 2005510617
例9の結論
TMXIを基材とする照射硬化性ポリウレタン分散液は、順次的モノマー添加法を用い製造することができ、この方法は架橋されたコーティングの性能に有害でない様相で、反応熱を制御する利益をもたらす。
例10(比較例:不飽和を含まない態様、トリエチルアミン)
機械的撹拌機、サーモカップル、蒸気凝縮機および滴下ロートを備えた二重壁ガラス反応器に、平均分子量〜670ダルトンを有するポリエステル95.3g(これは、アジピン酸とネオペンチルグリコール+ブタンジオール1:1(モル)との重縮合によって得られる)、平均分子量〜700ダルトンを有するポリエステル95.3g(これは、アジピン酸とブタンジオールとの重縮合によって得られる)、ジメチロールプロピオン酸16.52g、トリメチロールプロパン1.65g、テトラメチルキシリレンジイソシアネート122.1g、反応触媒としてN−メチルピロリドン中のジブチルスズラウレート溶液(10%)0.33g、イルガノックス(Irganox)245 0.83g、チヌビン(Tinuvin)328 1.65gおよびチヌビン(Tinuvin)622 1.65gを装入する。この反応混合物を、イソシアネート含有量が1.02meq/gに達するまで撹拌しながら90℃まで加熱する。
この反応混合物を50℃まで冷却させ、次いでトリエチルアミン10.58gおよび2−ジメチルアミノ−2−メチル−1−プロパノール(水中80%)3.61gを中和剤として添加し、均質にする。この反応容器に、激しく撹拌しながら室温で、水560gをさらに添加する。相転換後、安定なポリマー分散液が得られる。この分散液を20℃以下に冷却させ、次いで1,3−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン15.1gおよびプロピレンジアミン4gを滴下添加し、次いで1時間放置し、反応を充分に完了させる。アクチサイド(Acticide)AS 2.79gを殺生物剤として添加する。この生成物を100μ篩上で濾過する。この生成物は、35.0%の乾燥物質含有量、500mPa.sの粘度、8.3のpH、約90nmの粒子サイズおよび<100mg/lの粗粒子含有量を有する。この分散液は溶媒を含有していない。
これらの生成物に、光開始剤としてイルガキュア(Irgacure)500 1.5%および増粘剤としてXE430/水(1:1)13%を配合する。これらを白色PVC上に〜12μの厚さで施用する。このコーティングを80W/cmおよび5m/分の速度で照射する。
Figure 2005510617
比較例10の結論
照射硬化性でないTMXIを基材とする充分に反応させたポリウレタン分散液は、劇的に減少した耐性を有するコーティングをもたらす。
例11(比較例:H12MDI−態様、トリエチルアミン)
機械的撹拌機、サーモカップル、蒸気凝縮機および滴下ロートを備えた二重壁ガラス反応器に、平均分子量〜670ダルトンを有するポリエステル213g(これは、アジピン酸とネオペンチルグリコールとの重縮合によって得られる)、ジメチロールプロピオン酸59.6g、シクロヘキサンジメタノール27.5g、イルガノックス(Irganox)245 2.6g、チヌビン(Tinuvin)328 5.2g、チヌビン(Tinuvin)622 5.2g、4,4´−ジジシクロヘキシルメタンジイソシアネート400.0g、アセトン300.0g、反応触媒としてアセトン中のジブチルスズラウレート溶液(10%)0.1g、を装入する。この反応混合物を、撹拌しながら〜60℃まで加熱する。発熱後、この反応混合物を、イソシアネート含有量が1.14meq/gに達するまでアセトン環流下に保持する。次いで、この容器に、IRR291 335.0g[これは、UVB Chemicalsからの三官能性ポリオールアクリレートであり、70mgKOH/gのヒドロキシル値および<5mgKOH/gの酸価を有する]をゆっくり添加する。
この反応混合物を、イソシアネート含有量が0.34meq/gに達するまで環流下に保持する。この反応混合物を45℃に冷却させる。この温かいプレポリマーに、トリエチルアミン44.96gを添加し、次いで混合し、均質にする。次いで、転換点に到達するまで、室温で水1877.0gをゆっくり添加し、次いで残りの水を激しく撹拌しながら室温でさらに添加する。これにより、安定なポリマー分散液が得られる。アクチサイド(Acticide)AS 2.96gを殺生物剤として添加する。残留レベルが0.15%以下に達するまで、アセトンを減圧で留去する。このポリマー分散液を30℃以下に冷却させ、次いで100μ篩上で濾過する。この生成物は、35.0%の乾燥物質含有量、100mPa.sの粘度、7.5のpH、100nmの粒子サイズおよび<100mg/lの粗粒子含有量を有していた。この分散液は痕跡量のアセトンを含有する。
これらの分散液に、光開始剤としてイルガキュア(Irgacure)500 1.5%および増粘剤としてXE430/水(1:1)13%を配合する。これらを白色PVC上または厚いポリプロピレン上に〜12μの厚さで施用した(接着試験)。このコーティングを80W/cmおよび5m/分の速度で照射する。
Figure 2005510617
比較例11の結論
TMXI以外のもう一種のジイソシアネート(この場合、4,4´−ジジシクロヘキシルメタンジイソシアネート)を基材とする不飽和ポリウレタン分散液は、依然として痕跡量の溶媒を含有しており、また低い可撓性、耐性および接着性を有する架橋したコーティングをもたらす。
例12(製造方法中に溶媒を用いる比較例)
機械的撹拌機、サーモカップル、蒸気凝縮機および滴下ロートを備えた二重壁ガラス反応器に、平均分子量〜670ダルトンを有するポリエステル133.0g(これは、アジピン酸とネオペンチルグリコールとの重縮合によって得られる)、ジメチロールプロピオン酸37.2g、シクロヘキサンジメタノール17.2g、テトラメチルキシリレンジイソシアネート232.6g、反応触媒としてアセトン中のジブチルスズラウレート溶液(10%)0.6gおよび溶媒としてアセトン180.0gを装入する。この反応混合物を、撹拌しながら56℃まで溶媒の環流下に加熱し、次いでこの縮合操作を、イソシアネート含有量が1.18meq/gに達するまで保持する。この容器に、ペンタエリスリトールトリアクリレート(PETIA)223.6g中の4−メトキシフェノール0.165gを添加し、この末端封鎖反応を溶媒環流下に維持する。この反応混合物は、そのイソシアネート含有量が0.32meq/gに達する前に、充分にゲル化する。
比較例12の結論
この合成はPETIAによる末端封鎖段階中に、プレポリマーのゲル化を導く;これは反応がアセトンのような有機溶媒の存在下に生起できないが、溶媒の不存在下には容易に生じるという事実を示している。
例13(不飽和ポリウレタンが乾燥物質として収集される場合の例)
機械的撹拌機、サーモカップル、蒸気凝縮機および滴下ロートを備えた二重壁ガラス反応器に、平均分子量〜670ダルトンを有し、アジピン酸とネオペンチルグリコールとの重縮合によって得られるポリエステル316.75g、ジメチロールプロピオン酸88.69g、シクロヘキサンジメタノール40.85g、テトラメチルキシリレンジイソシアネート553.71gおよび反応触媒としてアセトン中のジブチルスズラウレート溶液(10%)1.00gを装入する。この反応混合物を、撹拌しながら90℃まで加熱する。発熱が約105℃まで記録される。縮合操作を、イソシアネート含有量が1.67meq/gに達するまで90℃で維持する。このポリウレタンプレポリマーを70℃に冷却させる。この容器に、2−ヒドロキシエチルアクリレート(HEA)198.36g中に溶解した4−メトキシフェノール0.48gを添加する。この反応混合物を70℃に維持し、次いでイソシアネート含有量がほとんど0meq/gに達する時点である反応完了まで、末端封鎖反応を継続する。次いで、温かく粘性のオリゴマーを反応容器から採取し、次いで室温まで冷却させる。この冷たいオリゴマーは固形物になり、また溶媒を含有していない。
例14(不飽和ポリウレタンが乾燥物質として収集される場合の比較例)
機械的撹拌機、サーモカップル、蒸気凝縮機および滴下ロートを備えた二重壁ガラス反応器に、平均分子量〜670ダルトンを有し、アジピン酸とネオペンチルグリコールとの重縮合によって得られるポリエステル253.40g、ジメチロールプロピオン酸70.95g、シクロヘキサンジメタノール32.68g、テトラメチルキシリレンジイソシアネート442.96gおよび反応触媒としてアセトン中のジブチルスズラウレート溶液(10%)0.80gを装入する。この反応混合物を、撹拌しながら90℃まで加熱する。発熱が約105℃まで記録される。この縮合操作を、イソシアネート含有量が1.67meq/gに達するまで90℃で維持する。このポリウレタンプレポリマーを70℃に冷却させる。この容器に、ペンタエリスリトールトリアクリレート(PETIA)675.92g中に溶解した4−メトキシフェノール0.59gを添加する。この反応混合物を70℃に維持し、次いでイソシアネート含有量がほとんど0meq/gに達する時点である反応完了まで、末端封鎖反応を継続する。次いで、温かく粘性のオリゴマーを反応容器から採取し、次いで室温まで冷却させる。この冷たいオリゴマーは固形物になり、また溶媒を含有していない。
Figure 2005510617
これら2種のオリゴマーを配合物(例13−14(13.3%)−TPGDA(53.3%)−EB1290(33.3%))として、イルガキュア(Irgacure)500 1.5%およびByk346 1%とともに使用した。これらの配合物を厚い白色PVC薄膜上に〜12g/m2で施用した。これらを80W/cmで4X5m/分の速度で硬化させた。
Figure 2005510617
これらの乾燥した不飽和ポリウレタンは100%液体照射硬化性組成物の成分として動作することができる。その特異な化学的性質(ポリウレタン、分子量、カルボキシル官能性基およびアクリレート官能性基)により硬化した薄膜に望ましい性質(光沢、接着性、耐性、可撓性)を付与することができる。
拡張することによって、これは別種の照射硬化性組成物、例えば紫外線−粉末(UV-powders)または紫外線−温融解(UV-warm melts)および紫外線−熱融解(UV-hot melts)に使用することができる。

Claims (18)

  1. 少なくとも1種のエチレン状不飽和ポリウレタンポリマーを含有する水性分散液を包含する照射硬化性組成物であって、このエチレン状不飽和ポリウレタンポリマーが、
    (i)テトラメチルキシリレンジイソシアネートを主要成分として含有する少なくとも1種のジイソシアネート化合物、
    (ii)イソシアネート基と反応させることができる少なくとも2個の反応性基を含有する少なくとも1種の有機化合物、および
    (iii)ポリウレタンポリマーを水性媒質中に分散可能にする少なくとも1種の親水性化合物、
    からポリウレタンプレポリマー(A)を生成し、このポリウレタンプレポリマー(A)を次いで、
    (iv)イソシアネート基と反応させることができる少なくとも1個の反応性基および少なくとも1個のエチレン状不飽和を含有する少なくとも1種の不飽和化合物と反応させ、エチレン状不飽和照射硬化性ポリウレタンポリマー(B)を生成させることによって形成される、上記照射硬化性組成物。
  2. 化合物(ii)がポリオール化合物である、請求項1に記載の照射硬化性組成物。
  3. 化合物(ii)が5000よりも多くない分子量を有するポリエステルポリオールである、請求項2に記載の照射硬化性組成物。
  4. 化合物(iii)がアニオン性塩形成性基またはこのようなアニオン性塩基に引続き変換することができる酸基を含有する化合物である、請求項1〜3のいずれかに記載の照射硬化性組成物。
  5. 化合物(iii)のアニオン性塩基がスルホネートまたはカルボキシレート塩基である、請求項4に記載の照射硬化性組成物。
  6. 化合物(iii)のアニオン性塩基が、一般式(HO)xR(COOH)y(式中、Rは炭素原子1〜12個を有する直鎖状または分枝鎖状炭化水素基を表わし、およびxおよびyは1〜3の整数である)で表わされるヒドロキシカルボン酸から誘導されるカルボキシレート塩基である、請求項5に記載の照射硬化性組成物。
  7. 不飽和化合物(iv)が最終分散液に刺激性を誘発しないように選択される化合物であり、好ましくはジトリメチロールプロパントリアクリレートである、請求項1〜6のいずれかに記載の照射硬化性組成物。
  8. 基体上のコーティングの調製における請求項1〜7のいずれかに記載の照射硬化性組成物の使用。
  9. ポリウレタン含有分散液を包含する照射硬化性組成物の製造方法であって、
    (A)
    (i)テトラメチルキシリレンジイソシアネートを含有する少なくとも1種のジイソシアネート化合物、
    (ii)イソシアネート基と反応させることができる少なくとも2個の反応性基を含有する少なくとも1種の有機化合物、
    (iii)ポリマーの水分散性を確保する少なくとも1種の親水性化合物、
    を反応させることによってポリウレタンプレポリマーを生成させ、
    (B)このポリウレタンプレポリマーを、
    (iv)イソシアネート基と反応させることができる少なくとも1個の反応性基およびポリマーに照射硬化性を付与することができる少なくとも1個のエチレン状不飽和を含有する少なくとも1種の不飽和化合物と反応させることによって照射硬化性エチレン状不飽和を含有するポリウレタンポリマーを生成させ、
    (C)このポリウレタンポリマーを含有する組成物を水性媒質中に分散させる、ことを包含し、所望により、水中に分散させる前、または分散中に、ポリウレタンポリマーを少なくとも1種の中和剤と反応させる、上記製造方法。
  10. ポリウレタンプレポリマーを生成する反応(A)を溶媒の不存在下に特異的に行う、請求項9に記載の方法。
  11. 中和剤(v)が塩基化合物である、請求項9または10のいずれかに記載の方法。
  12. 工程(B)後、ポリウレタンポリマーを中和剤と反応させる、請求項9〜11のいずれかに記載の方法。
  13. 工程(C)中に、ポリウレタンポリマーを中和剤と反応させる、請求項9〜11のいずれかに記載の方法。
  14. 中和剤(v)が揮発性アミン化合物である、請求項9〜13のいずれかに記載の方法。
  15. 中和剤(v)が不揮発性無機化合物、好ましくは苛性ソーダ(NaOH)である、請求項13に記載の方法。
  16. 工程(C)後、追加の化合物(vi)、好ましくはポリマーの残留イソシアネート末端基を鎖延長させることができるポリアミン化合物を添加する、請求項9〜15のいずれかに記載の方法。
  17. 不飽和化合物(iv)が刺激を誘発しない化合物、好ましくはジトリメチロールプロパントリアクリレートである、請求項9〜16のいずれかに記載の方法。
  18. 少なくとも1種のポリウレタンポリマーを含有する水性分散液を包含する照射硬化性組成物の製造における反応剤としてのテトラメチルキシリレンジイソシアネートの使用。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007112938A (ja) * 2005-10-21 2007-05-10 Daicel-Cytec Co Ltd 被覆剤組成物とその硬化物および硬化方法
JP2010535258A (ja) * 2007-08-02 2010-11-18 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア 作用剤を含んだポリマーネットワーク、その製造方法、及びその使用方法
WO2016002615A1 (ja) * 2014-06-30 2016-01-07 Dic株式会社 紫外線硬化性組成物
JP2016503122A (ja) * 2013-01-17 2016-02-01 オルネクス ベルギー エス エー 可逆性乾燥を伴う放射線硬化性水性組成物

Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102690595A (zh) 2003-06-12 2012-09-26 瓦尔斯帕供应公司 含有反应性稀释剂的涂料组合物和方法
MY139350A (en) * 2003-09-26 2009-09-30 Invista Tech Sarl Alloy blends of polyurethane and latex rubber
US7342068B2 (en) * 2003-11-18 2008-03-11 Air Products And Chemicals, Inc. Aqueous polyurethane dispersion and method for making and using same
US20050196601A1 (en) 2004-03-05 2005-09-08 Fitzgerald Lawrence J. Microporous sheets with barrier coatings
JP2006247963A (ja) * 2005-03-09 2006-09-21 Oji Paper Co Ltd インクジェット記録用シート
US7264856B2 (en) * 2005-03-21 2007-09-04 Eastman Kodak Company Fusible inkjet recording element and printing method
EP1707600A1 (en) * 2005-03-31 2006-10-04 Cytec Surface Specialties Austria GmbH Aqueous radiation-curable binder composition
US20070149704A1 (en) * 2005-06-17 2007-06-28 Reichhold, Inc. Radiation curable polyurethane dispersions
US20070021554A1 (en) * 2005-07-01 2007-01-25 Urban Marek W Waterborne UV-crosslinkable thiol-ene polyurethane dispersions
TWI286144B (en) * 2005-10-27 2007-09-01 Agi Corp Radio-curable branched polyurethane and radio-curable composition containing the same
EP1845143A1 (en) * 2006-04-14 2007-10-17 Cytec Surface Specialties, S.A. Aqueous radiation curable polyurethane compositions
KR100783054B1 (ko) * 2006-12-29 2007-12-07 (주)디피아이 홀딩스 수용성 우레탄 수지, 그 제조 방법 및 이를 갖는 도료조성물
CN101050334B (zh) * 2007-03-16 2010-08-25 广州市实力体育设备有限公司 紫外光固化水性涂料及其制备方法和应用
US20080254387A1 (en) * 2007-04-13 2008-10-16 Jianfei Yu Negative-working imageable elements and methods of use
US20110017085A1 (en) * 2008-03-18 2011-01-27 Cytec Surfaces Specialties, S.A. Aqueous radiation curable polyurethane compositions
US9617453B2 (en) 2009-12-14 2017-04-11 Air Products And Chemicals, Inc. Solvent free aqueous polyurethane dispersions and methods of making and using the same
EP2468830A1 (en) * 2010-12-27 2012-06-27 Cytec Surface Specialties, S.A. Radiation Curable Polyurethane Compositions
EP2468782A1 (en) 2010-12-27 2012-06-27 Cytec Surface Specialties, S.A. Radiation curable compositions
CN102352010B (zh) * 2011-06-22 2012-11-21 惠州市汉诺新材料有限公司 一种水性聚氨酯-聚脲分散体的制备方法
CN102432800B (zh) * 2011-09-05 2013-05-08 惠州市汉诺新材料有限公司 一种水油两用分散剂及其制备方法和用途
US20140120353A1 (en) * 2012-10-30 2014-05-01 Bayer Materialscience Llc Radiation-curable polyurethane dispersions
EP2735365A1 (en) 2012-11-21 2014-05-28 Allnex Belgium, S.A. Process for the preparation of colloidal polymerized particles.
EP3521012A1 (en) 2013-09-18 2019-08-07 Firestone Building Products Co., LLC Peel and stick roofing membranes with cured pressure-sensitive adhesives
CA2941239C (en) 2014-03-07 2022-12-06 Firestone Building Products Co., LLC Roofing membranes with pre-applied, cured, pressure-sensitive seam adhesives
WO2016018310A1 (en) * 2014-07-30 2016-02-04 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Printable recording media
EP3212721A4 (en) 2014-10-31 2017-09-06 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Radiation curable binder dispersion for an inkjet ink
US10364363B2 (en) 2015-01-30 2019-07-30 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Radiation curable binder dispersion
CN104804701B (zh) * 2015-04-30 2017-08-08 安吉县广泰化工纸业有限公司 一种醇溶性聚氨酯胶粘剂及其制备方法
US20200299965A1 (en) 2016-03-25 2020-09-24 Firestone Building Products Company, Llc Fully-adhered roof system adhered and seamed with a common adhesive
US12006692B2 (en) 2016-03-25 2024-06-11 Holcim Technology Ltd Fully-adhered roof system adhered and seamed with a common adhesive
EP3820924A1 (en) * 2018-07-10 2021-05-19 DSM IP Assets B.V. Radiation-curable aqueous polyurethane dispersions

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT1153000B (it) * 1982-07-01 1987-01-14 Resem Spa Dispersioni acquose di poliuretani da oligouretani aventi gruppi terminali insaturi
DE4122266A1 (de) * 1991-07-05 1993-01-07 Hoechst Ag Polyurethan-dispersionen
DE4228713A1 (de) * 1992-08-28 1994-03-03 Hoechst Ag Wäßrige, strahlenhärtbare Bindemitteldispersionen
AT404733B (de) * 1997-04-09 1999-02-25 Vianova Kunstharz Ag Verfahren zur herstellung von strahlungshärtbaren wasserverdünnbaren urethanharzen und deren verwendung
US6166127A (en) * 1997-06-27 2000-12-26 The Sherwin-Williams Company Interpenetrating networks of polymers
DE19814872A1 (de) * 1998-04-02 1999-10-07 Basf Ag Strahlungshärtbare Zubereitungen

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007112938A (ja) * 2005-10-21 2007-05-10 Daicel-Cytec Co Ltd 被覆剤組成物とその硬化物および硬化方法
JP2010535258A (ja) * 2007-08-02 2010-11-18 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア 作用剤を含んだポリマーネットワーク、その製造方法、及びその使用方法
JP2016503122A (ja) * 2013-01-17 2016-02-01 オルネクス ベルギー エス エー 可逆性乾燥を伴う放射線硬化性水性組成物
WO2016002615A1 (ja) * 2014-06-30 2016-01-07 Dic株式会社 紫外線硬化性組成物
JP6075677B2 (ja) * 2014-06-30 2017-02-08 Dic株式会社 紫外線硬化性組成物
JPWO2016002615A1 (ja) * 2014-06-30 2017-04-27 Dic株式会社 紫外線硬化性組成物

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EP1451261A1 (en) 2004-09-01
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