JP2010195982A - Polyurethane resin emulsion for water-based paint - Google Patents

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JP2010195982A JP2009044492A JP2009044492A JP2010195982A JP 2010195982 A JP2010195982 A JP 2010195982A JP 2009044492 A JP2009044492 A JP 2009044492A JP 2009044492 A JP2009044492 A JP 2009044492A JP 2010195982 A JP2010195982 A JP 2010195982A
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Koichi Mori
宏一 森
Mototaka Inagi
基孝 稲木
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polyurethane resin emulsion for water-based paint, giving a dried coated film having an impact resistance which is the same with or better than that of a conventional water-based emulsion and having good time stability unattainable by conventional polyurethane resin emulsions. <P>SOLUTION: The polyurethane resin emulsion satisfies the conditions that the glass transition temperature of the polyurethane resin (U) is -110°C to -20°C and the linear expansion ratio representing the difference in the length of a dried film before and after being immersed in dimethylformamide at 25°C for 48 hr is 100-180%, provided that the dry film is obtained by drying the polyurethane resin emulsion at 105°C for 3 hr. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、水性塗料用ポリウレタン樹脂エマルションに関する。詳しくは水性塗料に使用されるポリウレタン樹脂エマルションに関する。   The present invention relates to a polyurethane resin emulsion for water-based paints. Specifically, the present invention relates to a polyurethane resin emulsion used for water-based paints.

ポリウレタン樹脂エマルションの用途の一つに水性塗料が挙げられる。水性塗料用に利用できるポリウレタン樹脂エマルションとしては、例えば特定の界面活性剤を用いたポリウレタン樹脂エマルション(特許文献1)、粒子径分布を規定したポリウレタン樹脂エマルション(特許文献2)などが報告されている。これらのポリウレタン樹脂エマルションを水性塗料に用いた場合、乾燥塗膜の耐衝撃性はポリウレタン樹脂以外のエマルションを用いた場合と比較し向上する。   One of the uses of the polyurethane resin emulsion is an aqueous paint. As polyurethane resin emulsions that can be used for water-based paints, for example, polyurethane resin emulsions using a specific surfactant (Patent Document 1), polyurethane resin emulsions that define particle size distribution (Patent Document 2), and the like have been reported. . When these polyurethane resin emulsions are used in water-based paints, the impact resistance of the dried coating film is improved as compared with the case where emulsions other than polyurethane resins are used.

特開2005−179484号公報JP 2005-179484 A 特開2003−321648号公報JP 2003-321648 A

しかしながら、上記のポリウレタン樹脂エマルションを水性塗料に用いた場合、水性塗料の経日安定性が十分ではないという問題があった。本発明は、水性塗料用のポリウレタン樹脂エマルションであって、本発明のポリウレタン樹脂エマルションを用いた水性塗料の乾燥塗膜の耐衝撃性が従来のポリウレタン樹脂エマルジョンを用いたものと比較して遜色なく、かつ従来のポリウレタン樹脂エマルションでは成し得なかった水性塗料の経日安定性を向上させるポリウレタン樹脂エマルションを提供することを課題とする。   However, when the above polyurethane resin emulsion is used in an aqueous paint, there is a problem that the stability of the aqueous paint over time is not sufficient. The present invention is a polyurethane resin emulsion for water-based paint, and the impact resistance of the dry paint film of the water-based paint using the polyurethane resin emulsion of the present invention is comparable to that using a conventional polyurethane resin emulsion. Another object of the present invention is to provide a polyurethane resin emulsion that improves the day-to-day stability of water-based paints that cannot be achieved with conventional polyurethane resin emulsions.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、本発明に到達した。すなわち本発明は、ポリウレタン樹脂(U)および水性分散媒を含有する下記(1)〜(2)を満たす水性塗料用ポリウレタン樹脂エマルションである。
(1)ポリウレタン樹脂(U)のガラス転移温度が−110℃〜−20℃である。
(2)ポリウレタン樹脂エマルションを105℃で3時間乾燥して得られる乾燥皮膜をジメチルホルムアミド中に25℃で48時間浸漬させた前後の線膨張率が100〜180%である。
The inventors of the present invention have arrived at the present invention as a result of intensive studies to solve the above problems. That is, this invention is a polyurethane resin emulsion for water-based paints satisfying the following (1) to (2) containing a polyurethane resin (U) and an aqueous dispersion medium.
(1) The glass transition temperature of the polyurethane resin (U) is -110 ° C to -20 ° C.
(2) The linear expansion coefficient before and after the dried film obtained by drying the polyurethane resin emulsion at 105 ° C. for 3 hours is immersed in dimethylformamide at 25 ° C. for 48 hours is 100 to 180%.

本発明の水性塗料用ポリウレタン樹脂エマルションを用いて得られた水性塗料は、以下の効果を奏する。
・乾燥塗膜の耐衝撃性が従来のポリウレタン樹脂エマルションを用いて得られたものと比較して遜色ない。
・水性塗料の経日安定性が良好である。
The aqueous paint obtained by using the polyurethane resin emulsion for aqueous paints of the present invention has the following effects.
-The impact resistance of the dried coating film is comparable to that obtained using a conventional polyurethane resin emulsion.
・ The water paint has good stability over time.

本発明のポリウレタン樹脂エマルションは、ポリウレタン樹脂(U)[以下において、単に(U)と表記する場合がある]、および水性分散媒を含有する。   The polyurethane resin emulsion of the present invention contains a polyurethane resin (U) [hereinafter sometimes simply referred to as (U)], and an aqueous dispersion medium.

本発明におけるポリウレタン樹脂(U)は、ポリイソシアネート成分(a1)、ポリオール成分(a2)、親水基含有活性水素含有成分(a3)、および必要によりその他の成分(a4)とから構成される。   The polyurethane resin (U) in the present invention is composed of a polyisocyanate component (a1), a polyol component (a2), a hydrophilic group-containing active hydrogen-containing component (a3), and, if necessary, other components (a4).

(U)を構成するポリイソシアネート成分(a1)[以下において、単に(a1)と表記する場合がある]としては、従来からポリウレタン製造に使用されているものが使用できる。(a1)としては、2個以上のイソシアネート基を有し、炭素数(以下、Cと略記する)6〜20(イソシアネート基中の炭素を除く、以下同様)の芳香族ポリイソシアネート(a11)、C2〜18の脂肪族ポリイソシアネート(a12)、C4〜15の脂環式ポリイソシアネート(a13)、C8〜15の芳香脂肪族ポリイソシアネート(a14)、およびこれらのポリイソシアネートの変性物(a15)が挙げられる。(a1)は1種で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。   As the polyisocyanate component (a1) constituting the (U) [hereinafter sometimes simply referred to as (a1)], those conventionally used for polyurethane production can be used. As (a1), an aromatic polyisocyanate (a11) having 2 or more isocyanate groups and having 6 to 20 carbon atoms (hereinafter abbreviated as C) (excluding carbon in the isocyanate groups, the same shall apply hereinafter), C2-18 aliphatic polyisocyanate (a12), C4-15 alicyclic polyisocyanate (a13), C8-15 araliphatic polyisocyanate (a14), and a modified product (a15) of these polyisocyanates. Can be mentioned. (A1) may be used alone or in combination of two or more.

C6〜20の芳香族ポリイソシアネート(a11)としては、例えば1,3−および/または1,4−フェニレンジイソシアネート、2,4−および/または2,6−トリレンジイソシアネート(TDI)、粗製TDI、4,4’−および/または2,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、粗製MDI[粗製ジアミノフェニルメタン〔ホルムアルデヒドと芳香族アミン(アニリン)またはその混合物との縮合生成物;ジアミノジフェニルメタンと少量(たとえば5〜20重量%)の3官能以上のポリアミンとの混合物〕のホスゲン化物:ポリアリールポリイソシアネート(PAPI)]、4,4’−ジイソシアナトビフェニル、3,3 ’−ジメチル−4,4’−ジイソシアナトビフェニル、3,3’−ジメチル−4,4’−ジイソシアナトジフェニルメタン、1,5−ナフチレンジイソシアネート、4,4’,4”−トリフェニルメタントリイソシアネート、m−およびp−イソシアナトフェニルスルホニルイソシアネートなどが挙げられる。   Examples of the C6-20 aromatic polyisocyanate (a11) include 1,3- and / or 1,4-phenylene diisocyanate, 2,4- and / or 2,6-tolylene diisocyanate (TDI), crude TDI, 4,4′- and / or 2,4′-diphenylmethane diisocyanate (MDI), crude MDI [crude diaminophenylmethane [condensation product of formaldehyde with an aromatic amine (aniline) or mixture thereof; diaminodiphenylmethane and a small amount (for example, 5-20% by weight) mixture with trifunctional or higher functional polyamines]: phosgenates: polyaryl polyisocyanates (PAPI)], 4,4′-diisocyanatobiphenyl, 3,3′-dimethyl-4,4 ′ -Diisocyanatobiphenyl, 3,3'-dimethyl-4,4 ' Diisocyanatodiphenylmethane, 1,5-naphthylene diisocyanate, 4,4 ', 4 "- triphenylmethane triisocyanate, etc. m- and p- isocyanatophenyl sulfonyl isocyanate.

C2〜18の脂肪族ポリイソシアネート(a12)としては、例えばエチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、ドデカメチレンジイソシアネート、1,6,11−ウンデカントリイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、2,6−ジイソシアナトメチルカプロエート、ビス(2−イソシアナトエチル)フマレート、ビス(2−イソシアナトエチル)カーボネート、2−イソシアナトエチル−2,6−ジイソシアナトヘキサノエートなどが挙げられる。   Examples of the C2-18 aliphatic polyisocyanate (a12) include ethylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate (HDI), dodecamethylene diisocyanate, 1,6,11-undecane triisocyanate, and 2,2,4-trimethyl. Hexamethylene diisocyanate, lysine diisocyanate, 2,6-diisocyanatomethyl caproate, bis (2-isocyanatoethyl) fumarate, bis (2-isocyanatoethyl) carbonate, 2-isocyanatoethyl-2,6-diisocyanate And natohexanoate.

C4〜15の脂環式ポリイソシアネート(a13)としては、例えばイソホロンジイソシアネート(IPDI)、4,4−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(水添MDI)、シクロヘキシレンジイソシアネート、メチルシクロヘキシレンジイソシアネート(水添TDI)、ビス (2−イソシアナトエチル)−4−シクロヘキセン−1,2−ジカルボキシレート、2,5−および/または2,6−ノルボルナンジイソシアネートなどが挙げられる。   Examples of the C4-15 alicyclic polyisocyanate (a13) include isophorone diisocyanate (IPDI), 4,4-dicyclohexylmethane diisocyanate (hydrogenated MDI), cyclohexylene diisocyanate, methylcyclohexylene diisocyanate (hydrogenated TDI), and bis. (2-isocyanatoethyl) -4-cyclohexene-1,2-dicarboxylate, 2,5- and / or 2,6-norbornane diisocyanate.

C8〜15の芳香脂肪族ポリイソシアネート(a14)としては、例えばm−および/またはp−キシリレンジイソシアネート(XDI)、α,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネート(TMXDI)などが挙げられる。   Examples of the C8-15 araliphatic polyisocyanate (a14) include m- and / or p-xylylene diisocyanate (XDI), α, α, α ′, α′-tetramethylxylylene diisocyanate (TMXDI), and the like. Can be mentioned.

ポリイソシアネートの変性物(a15)としては、上記ポリイソシアネートの変性物(ウレタン基、カルボジイミド基、アロファネート基、ウレア基、ビューレット基、ウレトジオン基、ウレトイミン基、イソシアヌレート基および/またはオキサゾリドン基含有変性物など;遊離イソシアネート基含量が通常8〜33%、好ましくは10〜30%とくに12〜29%のもの)、例えば変性MDI(ウレタン変性MDI、カルボジイミド変性MDI、トリヒドロカルビルホスフェート変性MDI等)、ウレタン変性TDI、ビウレット変性HDI、イソシアヌレート変性HDI、イソシアヌレート変性IPDIなどのポリイソシアネートの変性物が挙げられ、ウレタン変性ポリイソシアネート[過剰のポリイソシアネート(TDI、MDIなど)とポリオールとを反応させて得られる遊離イソシアネート含有プレポリマー]の製造に用いるポリオールとしては、後述の低分子ポリオールが挙げられる。2種以上の併用としては、変性MDIとウレタン変性TDI(イソシアネート含有プレポリマー)との併用が挙げられる。   As the modified polyisocyanate (a15), the modified polyisocyanate (urethane group, carbodiimide group, allophanate group, urea group, burette group, uretdione group, uretoimine group, isocyanurate group and / or oxazolidone group-containing modified product) A free isocyanate group content is usually 8 to 33%, preferably 10 to 30%, particularly 12 to 29%), such as modified MDI (urethane modified MDI, carbodiimide modified MDI, trihydrocarbyl phosphate modified MDI, etc.), urethane Examples include modified polyisocyanates such as modified TDI, biuret-modified HDI, isocyanurate-modified HDI, isocyanurate-modified IPDI, and urethane-modified polyisocyanates [excess polyisocyanates (such as TDI and MDI). ) As the polyol used for the production of reacting a polyol with the free isocyanate-containing prepolymer obtained, include low molecular weight polyols described below. Examples of the combination of two or more types include a combination of modified MDI and urethane-modified TDI (isocyanate-containing prepolymer).

これらポリイソシアネート成分(a1)のうちで好ましいのは、C2〜18の脂肪族ポリイソシアネート(a12)およびC4〜15の脂環式ポリイソシアネート(a13)であり、さらに好ましいのはC4〜15の脂環式ポリイソシアネート(a13)、特に好ましいのはIPDIおよび水添MDIである。   Among these polyisocyanate components (a1), preferred are C2-18 aliphatic polyisocyanate (a12) and C4-15 alicyclic polyisocyanate (a13), and more preferred are C4-15 fat. Cyclic polyisocyanates (a13), particularly preferred are IPDI and hydrogenated MDI.

ポリオール成分(a2)[以下において、単に(a2)と表記する場合がある]としては、数平均分子量400〜5,000の高分子ポリオール(a21)、および数平均分子量400未満の低分子ポリオール(a22)が挙げられる。   Examples of the polyol component (a2) [hereinafter sometimes simply referred to as (a2)] include a polymer polyol (a21) having a number average molecular weight of 400 to 5,000, and a low molecular polyol having a number average molecular weight of less than 400 ( a22).

高分子ポリオール(a21)としては、ポリエーテルポリオール(a211)、ポリエステルポリオール(a212)、およびポリカーボネートポリオール(a213)などが挙げられる。
(a21)の数平均分子量は通常400〜5,000、好ましくは500〜5,000、さらに好ましくは1,000〜3,000である。〔以下において数平均分子量はMnと略記することがある。〕
Examples of the polymer polyol (a21) include polyether polyol (a211), polyester polyol (a212), and polycarbonate polyol (a213).
The number average molecular weight of (a21) is usually 400 to 5,000, preferably 500 to 5,000, and more preferably 1,000 to 3,000. [In the following, the number average molecular weight may be abbreviated as Mn. ]

Mnはゲルパーミエーションクロマトグラフィー(以下GPC)を用いて、テトラヒドロフランを溶媒として、ポリスチレンを標準として測定することができる。   Mn can be measured by gel permeation chromatography (hereinafter GPC) using tetrahydrofuran as a solvent and polystyrene as a standard.

ポリエーテルポリオール(a211)としては、脂肪族ポリエーテルポリオールおよび芳香族環含有ポリエーテルポリオールが挙げられる。   Examples of the polyether polyol (a211) include aliphatic polyether polyols and aromatic ring-containing polyether polyols.

脂肪族ポリエーテルポリオールとしては、脂肪族低分子量活性水素原子含有化合物(水酸基当量が30以上150未満の2価〜8価またはそれ以上の脂肪族多価アルコール、および活性水素原子含有基として1級もしくは2級アミノ基を含有する化合物)のアルキレンオキサイド(以下、AOと略記)付加物が使用できる。   Aliphatic polyether polyols include aliphatic low molecular weight active hydrogen atom-containing compounds (divalent to octavalent or higher aliphatic polyhydric alcohols having a hydroxyl group equivalent of 30 to less than 150, and primary as active hydrogen atom-containing groups. Alternatively, an alkylene oxide (hereinafter abbreviated as AO) adduct of a compound containing a secondary amino group can be used.

AOが付加される脂肪族多価アルコールには、直鎖もしくは分岐の脂肪族2価アルコール[(ジ)エチレングリコール、(ジ)プロピレングリコール、1,2−,1,3−,2,3−および1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、3−メチル−1,5ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、2−メチル−1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオールおよび1,12−ドデカンジオールなど]および脂環式2価アルコール[環状基を有する低分子ジオール、たとえば特公昭45−1474号公報記載のもの]、脂肪族3価アルコール[グリセリン、トリメチロールプロパン、トリアルカノールアミンなど]、および脂肪族4価以上のアルコール[ペンタエリスリトール、ジグリセリン、トリグリセリン、ジペンタエリスリトール、ソルビット、ソルビタン、ソルバイドなど]が挙げられる。   The aliphatic polyhydric alcohol to which AO is added includes a linear or branched aliphatic dihydric alcohol [(di) ethylene glycol, (di) propylene glycol, 1,2-, 1,3-, 2,3- And 1,4-butanediol, neopentyl glycol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 2-methyl-1,8-octanediol, 1,9-nonanediol and 1,12 -Dodecanediol, etc.] and alicyclic dihydric alcohols [low molecular diols having a cyclic group, such as those described in JP-B No. 45-1474], aliphatic trihydric alcohols [glycerin, trimethylolpropane, trialkanolamine, etc. And aliphatic tetravalent or higher alcohol [pentaerythritol, diglycerin, triglycerin, dipenta Risuritoru, sorbitol, sorbitan, and the like is sorbide, etc.].

AOが付加される1級もしくは2級アミノ基を含有する化合物としては、アルキル(炭素数1〜12)アミン、および(ポリ)アルキレンポリアミン(アルキレン基の炭素数2〜6、アルキレン基の数1〜4、ポリアミンの数2〜5)などが挙げられる。   Examples of the compound containing a primary or secondary amino group to which AO is added include alkyl (1 to 12 carbon atoms) amine, and (poly) alkylene polyamine (2 to 6 carbon atoms of an alkylene group, 1 number of alkylene groups). -4, and the number of polyamines 2-5).

芳香族環含有ポリエーテルポリオールとしては芳香族低分子量活性水素原子含有化合物(水酸基当量が30以上150未満の2価〜8価またはそれ以上の、フェノール類および芳香族アミン)のAO付加物が使用できる。   As the aromatic ring-containing polyether polyol, an AO adduct of an aromatic low-molecular-weight active hydrogen atom-containing compound (dihydric to octavalent or higher, phenols and aromatic amines having a hydroxyl group equivalent of 30 to less than 150) is used. it can.

AOが付加されるフェノール類としては、ヒドロキノン、カテコール、レゾルシン、ビスフェノールA、ビスフェノールS、ビスフェノールFなど、芳香族アミンとしてはアニリンおよびフェニレンジアミンなどが挙げられる。   Examples of phenols to which AO is added include hydroquinone, catechol, resorcin, bisphenol A, bisphenol S, and bisphenol F, and examples of aromatic amines include aniline and phenylenediamine.

AO付加物の製造に用いるAOとしては、炭素数2〜12またはそれ以上のAO、例えばエチレンオキサイド(以下、EOと略記)、プロピレンオキサイド(以下、POと略記)、1,2−、2,3−および1,3−ブチレンオキサイド、テトラヒドロフラン(THF)、α−オレフィンオキサイド、スチレンオキサイド、エピハロヒドリン(エピクロルヒドリン等)、およびこれらの2種以上の併用が挙げられる。   As AO used for manufacture of an AO adduct, C2-C12 or more AO, for example, ethylene oxide (hereinafter abbreviated as EO), propylene oxide (hereinafter abbreviated as PO), 1,2-, 2, Examples include 3- and 1,3-butylene oxide, tetrahydrofuran (THF), α-olefin oxide, styrene oxide, epihalohydrin (such as epichlorohydrin), and combinations of two or more thereof.

脂肪族ポリエーテルポリオールとしては、例えばポリオキシエチレンポリオール[ポリエチレングリコール(以下PEGと略記)など]、ポリオキシプロピレンポリオール[ポリプロピレングリコール(以下PPGと略記)など]、ポリオキシエチレン/プロピレンポリオール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール(以下、PTMGと略記)などが挙げられる。   Examples of the aliphatic polyether polyol include polyoxyethylene polyol [polyethylene glycol (hereinafter abbreviated as PEG)], polyoxypropylene polyol [polypropylene glycol (hereinafter abbreviated as PPG)], polyoxyethylene / propylene polyol, and polytetraethylene. And methylene ether glycol (hereinafter abbreviated as PTMG).

芳香族環含有ポリエーテルポリオールとしては、ビスフェノール骨格を有するポリオール、例えばビスフェノールAのEO付加物[ビスフェノールAのEO2モル付加物、ビスフェノールAのEO4モル付加物、ビスフェノールAのEO6モル付加物、ビスフェノールAのEO8モル付加物、ビスフェノールAのEO10モル付加物、ビスフェノールAのEO20モル付加物等]およびビスフェノールAのPO付加物[ビスフェノールAのPO2モル付加物、ビスフェノールAのPO3モル付加物、ビスフェノールAのPO5モル付加物等]、並びにレゾルシンのEOもしくはPO付加物などが挙げられる。   Examples of the aromatic ring-containing polyether polyol include polyols having a bisphenol skeleton, such as EO addition product of bisphenol A [EO2 mol addition product of bisphenol A, EO4 mol addition product of bisphenol A, EO6 mol addition product of bisphenol A, bisphenol A. EO 8 mol adduct, bisphenol A EO 10 mol adduct, bisphenol A EO 20 mol adduct, etc.] and bisphenol A PO adduct [bisphenol A PO 2 mol adduct, bisphenol A PO 3 mol adduct, bisphenol A PO5 mole adducts, etc.], and resorcin EO or PO adducts.

ポリエステルポリオール(a212)としては、通常の方法すなわちジオール成分(前述と同様のもの)とジカルボン酸成分{脂肪族ジカルボン酸(コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバチン酸など)、芳香族ジカルボン酸(テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸など)などの単独または2種以上の混合物など}とを反応(縮合)させることによって得られる縮合型ポリエステルポリオール、あるいは、ラクトン(ε−カプロラクトン、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトンなどの単独または2種以上の混合物など)を開
環重合させることによって得られるポリラクトンポリオールなどが挙げられる。
As the polyester polyol (a212), a conventional method, that is, a diol component (the same as described above) and a dicarboxylic acid component {aliphatic dicarboxylic acid (succinic acid, adipic acid, azelaic acid, sebacic acid, etc.), aromatic dicarboxylic acid ( Terephthalic acid, isophthalic acid, phthalic acid, etc.) alone or a mixture of two or more thereof, etc.}, a condensed polyester polyol obtained by reacting (condensing), or a lactone (ε-caprolactone, γ-butyrolactone, γ -A polylactone polyol obtained by ring-opening polymerization of valerolactone alone or a mixture of two or more thereof.

縮合型ポリエステルポリオールは、低分子量(通常Mn300未満)の多価アルコールと多価カルボン酸もしくはそのエステル形成性誘導体とのポリエステルである。   The condensed polyester polyol is a polyester of a low molecular weight (usually less than Mn300) polyhydric alcohol and a polyvalent carboxylic acid or an ester-forming derivative thereof.

低分子量の多価アルコールとしては、前述の水酸基当量が30以上150未満の2価〜8価またはそれ以上の脂肪族多価アルコールおよび水酸基当量が30以上150未満の2価〜8価またはそれ以上のフェノールのAO低モル付加物が使用できる。   Examples of the low molecular weight polyhydric alcohol include divalent to octavalent or higher aliphatic polyhydric alcohol having a hydroxyl group equivalent of 30 or more and less than 150 and divalent to octavalent or more of hydroxyl group equivalent of 30 to less than 150. AO low molar adducts of phenol can be used.

多価カルボン酸もしくはそのエステル形成性誘導体としては、脂肪族ジカルボン酸(コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバチン酸 、フマル酸、マレイン酸など)、脂環式ジカルボン酸(ダイマー酸など)、芳香族ジカルボン酸(テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸など)および3価またはそれ以上のポリカルボン酸(トリメリット酸、ピロメリット酸など)、これらの無水物(無水コハク酸、無水マレイン酸、無水フタル酸、無水トリメリット酸など)、これらの酸ハロゲン化物(アジピン酸ジクロライドなど)、これらの低分子量アルキルエステル(コハク酸ジメチル、フタル酸ジメチルなど)およびこれらの併用が挙げられる。   Examples of polycarboxylic acids or ester-forming derivatives thereof include aliphatic dicarboxylic acids (succinic acid, adipic acid, azelaic acid, sebacic acid, fumaric acid, maleic acid, etc.), alicyclic dicarboxylic acids (dimer acid, etc.), aromatic Dicarboxylic acids (terephthalic acid, isophthalic acid, phthalic acid, etc.) and trivalent or higher polycarboxylic acids (trimellitic acid, pyromellitic acid, etc.), and their anhydrides (succinic anhydride, maleic anhydride, phthalic anhydride) Acid, trimellitic anhydride, etc.), their acid halides (such as adipic acid dichloride), their low molecular weight alkyl esters (such as dimethyl succinate and dimethyl phthalate), and combinations thereof.

縮合型ポリエステルポリオールとしては、例えばポリエチレンアジペートジオール、ポリブチレンアジペートジオール、ポリヘキサメチレンアジペートジオール、ポリヘキサメチレンイソフタレートジオール、ポリネオペンチルアジペートジオール、ポリエチレンプロピレンアジペートジオール、ポリエチレンブチレンアジペートジオール、ポリブチレンヘキサメチレンアジペートジオール、ポリジエチレンアジペートジオール、ポリ(ポリテトラメチレンエーテル)アジペートジオール、ポリ(3−メチルペンチレンアジペート)ジオール、ポリエチレンアゼレートジオール、ポリエチレンセバケートジオール、ポリブチレンアゼレートジオール、ポリブチレンセバケートジオール、ポリネオペンチルテレフタレートジオールなどが挙げられる。   Examples of the condensed polyester polyol include polyethylene adipate diol, polybutylene adipate diol, polyhexamethylene adipate diol, polyhexamethylene isophthalate diol, polyneopentyl adipate diol, polyethylene propylene adipate diol, polyethylene butylene adipate diol, polybutylene hexamethylene Adipate diol, polydiethylene adipate diol, poly (polytetramethylene ether) adipate diol, poly (3-methylpentylene adipate) diol, polyethylene azelate diol, polyethylene sebacate diol, polybutylene azelate diol, polybutylene sebacate diol And polyneopentyl terephthalate diol That.

ポリラクトンポリオールは、低分子量多価アルコールへのラクトンの重付加物であり、ラクトンとしては、炭素数4〜12のラクトンが使用でき、例えば4−ブタノリド、5−ペンタノリドおよび6−ヘキサノリドなどが挙げられる。ポリラクトンポリオールとしては、例えばポリカプロラクトンジオール、ポリバレロラクトンジオール、ポリカプロラクトントリオールなどが挙げられる。   A polylactone polyol is a polyaddition product of a lactone to a low molecular weight polyhydric alcohol. As the lactone, a lactone having 4 to 12 carbon atoms can be used, and examples thereof include 4-butanolide, 5-pentanolide, and 6-hexanolide. It is done. Examples of the polylactone polyol include polycaprolactone diol, polyvalerolactone diol, and polycaprolactone triol.

ポリカーボネートポリオール(a213)としては、炭素数4〜12、好ましくは炭素数6〜10、さらに好ましくは炭素数6〜9のアルキレン基を有するアルキレンジオールの1種または2種以上と、低分子カーボネート化合物(例えば、アルキル基の炭素数1〜6のジアルキルカーボネート、炭素数2〜6のアルキレン基を有するアルキレンカーボネートおよび炭素数6〜9のアリール基を有するジアリールカーボネートなど)から、脱アルコール反応させながら縮合させることによって製造されるポリカーボネートポリオールが挙げられる。   As the polycarbonate polyol (a213), one or more alkylene diols having an alkylene group having 4 to 12 carbon atoms, preferably 6 to 10 carbon atoms, more preferably 6 to 9 carbon atoms, and a low molecular carbonate compound. (For example, dialkyl carbonate having 1 to 6 carbon atoms of alkyl group, alkylene carbonate having 2 to 6 carbon atoms, diaryl carbonate having 6 to 9 carbon atoms, or the like) condensation while causing a dealcoholization reaction The polycarbonate polyol manufactured by making it be mentioned is mentioned.

炭素数4〜12のアルキレン基を有するアルキレンジオールとしては、直鎖アルキレンジオール(例えばテトラメチレンジオール、ペンタメチレンジオール、ヘキサメチレンジオール、ヘプタメチレンジオール、オクタメチレンジオール、ノナメチレンジオールなど)および分岐アルキレンジオール(例えば2−メチルペンタンジオール、3−メチルペンタンジオール、2−メチルヘキサンジオール、3−メチルヘキサンジオール、2−メチルヘプタンジオール、3−メチルヘプタンジオール、4−メチルヘプタンジオール、2−メチルオクタンジオール、3−メチルオクタンジオールおよび4−メチルオクタンジオールなど)であり、特に好ましいのは、直鎖のものではテトラメチレンジオール、ペンタメチレンジオール、ヘキサメチレンジオールおよびノナメチレンジオール、分岐のものでは3−メチル−1,5−ペンタンジオールおよび2−メチル−1,8−オクタンジオールである。   Examples of the alkylene diol having an alkylene group having 4 to 12 carbon atoms include linear alkylene diols (eg, tetramethylene diol, pentamethylene diol, hexamethylene diol, heptamethylene diol, octamethylene diol, and nonamethylene diol) and branched alkylene diols. (For example, 2-methylpentanediol, 3-methylpentanediol, 2-methylhexanediol, 3-methylhexanediol, 2-methylheptanediol, 3-methylheptanediol, 4-methylheptanediol, 2-methyloctanediol, 3-methyloctanediol, 4-methyloctanediol, etc.), and particularly preferred are tetramethylenediol, pentamethylenediol, hexamethylene Ol and nonamethylene diol, intended for the branch which is 3-methyl-1,5-pentanediol and 2-methyl-1,8-octanediol.

ポリカーボネートポリオール(a213)としては、結晶性のポリカーボネートジオールと非晶性のポリカーボネートジオールが挙げられる。結晶性のポリカーボネートジオールの例としては「ニッポラン980R」(日本ポリウレタン(株)製)、「プラクセルCD220」(ダイセル(株)製)などが、非晶性ポリカーボネートジオールとしては「PCDL T4672」(旭化成(株)製)、「PCDL T5652」(旭化成(株)製)、「クラレポリオールC−2090」(クラレ(株)製)などが挙げられる。ポリカーボネートポリオール(a213)のうち好ましいのは結晶性のポリカーボネートジオール、特に「ニッポラン980R」である。   Examples of the polycarbonate polyol (a213) include crystalline polycarbonate diol and amorphous polycarbonate diol. Examples of crystalline polycarbonate diols include “Nipporan 980R” (manufactured by Nippon Polyurethane Co., Ltd.), “Placcel CD220” (manufactured by Daicel Corporation), etc., and amorphous polycarbonate diols such as “PCDL T4672” (Asahi Kasei) Co., Ltd.), “PCDL T5652” (Asahi Kasei Co., Ltd.), “Kuraray Polyol C-2090” (Kuraray Co., Ltd.), and the like. Of the polycarbonate polyols (a213), crystalline polycarbonate diols, particularly “Niporan 980R” are preferred.

Mn400未満の低分子ポリオール(a22)としては、炭素数2〜15の多価アルコール類[2価アルコール(例えば、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、1,5−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサンジオール、1,8−オクタンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、ジエチレングリコールなど);3価アルコール(例えばグリセリン、トリメチロールプロパンなど);これらの多価アルコールのエチレンオキサイドおよび/またはプロピレンオキサイド低モル付加物(Mn400未満)など]が挙げられる。   As the low molecular polyol (a22) having a Mn of less than 400, polyhydric alcohols having 2 to 15 carbon atoms [dihydric alcohols (for example, ethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, neo Pentyl glycol, 1,6-hexanediol, 1,8-octanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol, diethylene glycol, etc.); trihydric alcohols (eg glycerin, trimethylolpropane, etc.); ethylene oxides of these polyhydric alcohols And / or propylene oxide low molar adducts (Mn less than 400) and the like].

高分子ポリオール(a21)のうち好ましいのは耐衝撃性の観点から脂肪族ポリエーテルジオールおよび脂肪族ポリエステルジオール、特に好ましいのはPTMG、ポリブチレンアジペートジオール、ポリヘキサメチレンアジペートジオールおよびこれらのうちの2種以上の併用である。   Among the high-molecular polyols (a21), aliphatic polyether diols and aliphatic polyester diols are preferable from the viewpoint of impact resistance, and particularly preferable are PTMG, polybutylene adipate diol, polyhexamethylene adipate diol, and two of them. It is a combination of more than species.

親水基含有活性水素含有成分(a3)[以下において、単に(a3)と表記する場合がある]としては、炭素数6〜24のジアルキロールアルカン酸が使用でき、例えば2,2−ジメチロールプロピオン酸(DMPAと略記)、2,2−ジメチロールブタン酸、2 ,2−ジメチロールヘプタン酸、2,2−ジメチロールオクタン酸などが挙げられる。これらの塩、例えばアミン類(トリエチルアミン、アルカノールアミン、モルホリンなど)の塩および/またはアルカリ金属塩(ナトリウム塩など)も使用できる。   As the hydrophilic group-containing active hydrogen-containing component (a3) [hereinafter sometimes simply referred to as (a3)], a dialkyl alkanoic acid having 6 to 24 carbon atoms can be used, for example, 2,2-dimethylol. Examples include propionic acid (abbreviated as DMPA), 2,2-dimethylolbutanoic acid, 2,2-dimethylolheptanoic acid, 2,2-dimethyloloctanoic acid, and the like. These salts such as salts of amines (triethylamine, alkanolamine, morpholine, etc.) and / or alkali metal salts (sodium salt, etc.) can also be used.

その他の成分(a4)としては鎖伸長剤(a41)および停止剤(a42)などが挙げられる。   Examples of the other component (a4) include a chain extender (a41) and a terminator (a42).

(a41)としては、炭素数2〜10のジアミン類(例えばエチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、イソホロンジアミン、トルエンジアミン、ピペラジンなど)、ポリアルキレンポリアミン類(例えばジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンなど)、ヒドラジンもしくはその誘導体(二塩基酸ジヒドラジド例えばアジピン酸ジヒドラジドなど)、炭素数2〜10のアミノアルコール類(例えばエタノールアミン、ジエタノールアミン、2−アミノ−2−メチルプロパノール、トリエタノールアミンなど)等が挙げられる。   (A41) includes diamines having 2 to 10 carbon atoms (for example, ethylenediamine, propylenediamine, hexamethylenediamine, isophoronediamine, toluenediamine, piperazine, etc.), polyalkylene polyamines (for example, diethylenetriamine, triethylenetetramine, etc.), hydrazine Alternatively, derivatives thereof (dibasic acid dihydrazide such as adipic acid dihydrazide), amino alcohols having 2 to 10 carbon atoms (such as ethanolamine, diethanolamine, 2-amino-2-methylpropanol, triethanolamine, etc.) and the like can be mentioned.

(a42)としては、炭素数1〜8のモノアルコール類(メタノール、エタノール、イソプロパノール、セロソルブ類、カルビトール類など)、炭素数1〜10のモノアミン類(モノメチルアミン、モノエチルアミン、モノブチルアミン、ジブチルアミン、モノオクチルアミンなどのモノもしくはジアルキルアミン;モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、ジイソプロパノールアミンなどのモノもしくはジアルカノールアミンなど)などが挙げられる。
(a41)および(a42)の使用量の合計は、(a1)のNCO基の当量に基づいて通常0.8当量以下、好ましくは0.7当量以下であり、(a42)の使用量は、(a1)のNCO基の当量に基づいて通常0.3当量以下、好ましくは0.2当量以下である。
Examples of (a42) include monoalcohols having 1 to 8 carbon atoms (methanol, ethanol, isopropanol, cellosolves, carbitols, etc.), monoamines having 1 to 10 carbon atoms (monomethylamine, monoethylamine, monobutylamine, dioxygen) Mono- or dialkylamines such as butylamine and monooctylamine; mono- or dialkanolamines such as monoethanolamine, diethanolamine and diisopropanolamine).
The total amount of (a41) and (a42) used is usually 0.8 equivalents or less, preferably 0.7 equivalents or less, based on the equivalent of the NCO group in (a1). Based on the equivalent of the NCO group of (a1), it is usually 0.3 equivalent or less, preferably 0.2 equivalent or less.

本発明におけるポリウレタン樹脂(U)は、末端基の少なくとも一つがイソシアネート基であるウレタンプレポリマー(u)[以下において、単に(u)と表記する場合がある]から得られるウレタン樹脂であることが好ましい。   The polyurethane resin (U) in the present invention is a urethane resin obtained from a urethane prepolymer (u) in which at least one of the end groups is an isocyanate group [hereinafter sometimes simply referred to as (u)]. preferable.

ポリウレタン樹脂(U)のガラス転移温度(以下においてTgと略記する)は、(U)を用いた水性塗料の乾燥塗膜の耐衝撃性に影響を及ぼす因子であり、通常−110〜−20℃、好ましくは−105〜−25℃、さらに好ましくは−100〜−30℃である。Tgが−110℃未満または−20℃を超えるポリウレタン樹脂を含有するエマルションを用いる水性塗料の乾燥塗膜は耐衝撃性が劣る。   The glass transition temperature (hereinafter abbreviated as Tg) of the polyurethane resin (U) is a factor affecting the impact resistance of the dry paint film of the water-based paint using (U), and is usually −110 to −20 ° C. The temperature is preferably −105 to −25 ° C., more preferably −100 to −30 ° C. A dry paint film of an aqueous paint using an emulsion containing a polyurethane resin having a Tg of less than −110 ° C. or more than −20 ° C. is inferior in impact resistance.

Tgを測定する際に用いるポリウレタン樹脂エマルションの乾燥皮膜は、ポリウレタン樹脂エマルションを固形分量の濃度を基に膜厚が0.2±0.1mmとなるようにフィルム状にキャストし、105℃で3時間順風乾燥機で乾燥することで得られるものである(以後、ポリウレタン樹脂エマルションの乾燥皮膜とは本手法にて得られるものとする)。   The dry film of the polyurethane resin emulsion used when measuring Tg was cast in a film shape so that the film thickness was 0.2 ± 0.1 mm based on the solid content concentration, and the film was 3 at 105 ° C. It is obtained by drying with a time-smooth dryer (hereinafter, the dry film of the polyurethane resin emulsion shall be obtained by this method).

ポリウレタン樹脂(U)のTgは、ポリウレタン樹脂エマルションの乾燥皮膜を3.0±0.5cm×0.5±0.2cm×0.2±0.1mmの大きさに切り取ったものを動的粘弾性測定装置Rheogel−E4000(ユービーエム社製)にて基本周波数11Hz、温度幅−110〜180℃の範囲で損失弾性率E’’を測定し、その最大値を与える温度によって得られる。   The Tg of the polyurethane resin (U) is a dynamic viscosity obtained by cutting a dry film of a polyurethane resin emulsion into a size of 3.0 ± 0.5 cm × 0.5 ± 0.2 cm × 0.2 ± 0.1 mm. The loss elastic modulus E ″ is measured in the range of a fundamental frequency of 11 Hz and a temperature range of −110 to 180 ° C. with an elasticity measuring device Rheogel-E4000 (manufactured by UBM), and is obtained by a temperature giving the maximum value.

(U)のTgを本発明の範囲内とする方法としては、主として、高分子ポリオール(a21)の種類の選択、架橋点密度の最適化、並びにウレタン基及びウレア基の重量割合の最適化が挙げられる。   The method of bringing the Tg of (U) within the scope of the present invention mainly includes the selection of the type of the polymer polyol (a21), the optimization of the crosslinking point density, and the optimization of the weight ratio of the urethane group and the urea group. Can be mentioned.

高分子ポリオール(a21)のうち、ポリエーテルジオール(a211)またはポリエステルジオール(a212)を用いることによりTgが低下し、特に脂肪族ポリエーテルジオールまたは脂肪族ポリエステルジオールを用いるとTgが低下しやすい。   Of the polymer polyol (a21), the Tg is lowered by using the polyether diol (a211) or the polyester diol (a212), and particularly when the aliphatic polyether diol or the aliphatic polyester diol is used, the Tg tends to be lowered.

(U)の架橋点密度の最適化は、官能基数3以上の活性水素含有化合物および官能基数3以上のポリイソシアネートのポリウレタン樹脂(U)中における合計モル濃度(mmol/g)を最適な範囲に設定することにより可能である。   The optimization of the crosslinking point density of (U) is to bring the total molar concentration (mmol / g) in the polyurethane resin (U) of the active hydrogen-containing compound having 3 or more functional groups and the polyisocyanate having 3 or more functional groups into the optimal range. It is possible by setting.

本発明における「架橋点密度」とは、上記の合計モル濃度を意味するものであり、その値は、好ましくは0.10〜1.00mmol/g、さらに好ましくは0.15〜0.95mmol/g、特に好ましくは0.20〜0.80mmol/gである。架橋点密度が0.10mmol/g以上であれば経日安定性がさらに良好になる傾向があり、1.00mmol/g以下であればTgが比較的低くなるので乾燥塗膜の耐衝撃性がさらに向上する傾向にある。   The “crosslinking point density” in the present invention means the above total molar concentration, and the value is preferably 0.10 to 1.00 mmol / g, more preferably 0.15 to 0.95 mmol / g. g, particularly preferably 0.20 to 0.80 mmol / g. If the cross-linking point density is 0.10 mmol / g or more, the stability over time tends to be further improved, and if it is 1.00 mmol / g or less, the Tg is relatively low, so the impact resistance of the dried coating film is high. There is a tendency to further improve.

(U)中の架橋点密度を目標値とするためには下記式に従って、(a1)、(a2)、(a3)、(a4)の仕込み重量を設定することが好ましい。
なお、以下において重量の単位はいずれもgである。
目標とする架橋点密度(mmol/g)=[{((a1)の平均官能基数−2)×(a1)の仕込み重量/(a1)の平均分子量}+{((a2)の平均官能基数−2)×(a2)の仕込み重量/(a2)の平均分子量}+{((a3)の平均官能基数−2)×(a3)の仕込み重量/(a3)の平均分子量}+{((a4)の平均官能基数−2)×(a4)の仕込み重量/(a4)の平均分子量}]×1000/エマルション製造後の樹脂成分の予測全重量
In order to set the crosslinking point density in (U) as a target value, it is preferable to set the charged weights of (a1), (a2), (a3), and (a4) according to the following formula.
In the following, the unit of weight is g.
Target crosslinking point density (mmol / g) = [{(number of average functional groups of (a1) −2) × charge weight of (a1) / average molecular weight of (a1)} + {(average number of functional groups of (a2) −2) × (a2) preparation weight / (average molecular weight of (a2)} + {(average number of functional groups of (a3) −2) × (a3) preparation weight / (a3) average molecular weight} + {(( a4) average number of functional groups-2) × (a4) charged weight / (a4) average molecular weight}] × 1000 / predicted total weight of resin components after emulsion production

ここで、エマルション製造後の樹脂成分の予測全重量=(プレポリマー製造時の溶媒以外の仕込み重量)+(後工程のエマルション製造時の水以外の伸長剤+停止剤の仕込み重量)+(伸長剤として作用する水の重量)、であり、伸長剤として作用する水の重量は以下の式によって計算される。
伸長剤として作用する水の重量={プレポリマーの残存NCOの予測当量数−(アミン系伸長剤の当量数+停止剤の当量数)}×18÷2
なお、当量数は当該分子のモル数×1分子当たりの平均官能基数である。
Here, the predicted total weight of the resin component after the emulsion production = (charge weight other than the solvent at the time of prepolymer production) + (charge weight of extender other than water at the time of emulsion production in the post-process + charge of stop agent) + (extension) Weight of water acting as an agent), and the weight of water acting as an extender is calculated by the following equation:
Weight of water acting as extender = {predicted equivalent number of residual NCO of prepolymer− (equivalent number of amine extender + equivalent number of terminator)} × 18 ÷ 2
The number of equivalents is the number of moles of the molecule × the average number of functional groups per molecule.

ウレタン基[−NH−COO−]及びウレア基[−NH−CO−NH−]の重量割合の最適化はプレポリマー(u)の製造時の(a1)、(a2)及び(a3)の仕込み当量数の合計を設定することにより可能である。   Optimization of the weight ratio of urethane group [—NH—COO—] and urea group [—NH—CO—NH—] is the preparation of (a1), (a2) and (a3) during production of prepolymer (u). This is possible by setting the total number of equivalents.

前述のように、(U)のTgを−110℃〜−20℃とするためには、(U)の重量に基づくウレタン基およびウレア基の合計重量の割合が好ましくは7.0〜30.0%、さらに好ましくは7.5〜29.5%、特に好ましくは8.0〜29.0%とすることが好ましい。
ウレタン基及びウレア基のそれぞれの割合は特に限定されず、ウレタン基のみであってもよく、ウレア基のみであってもよい。
As described above, in order to set the Tg of (U) to −110 ° C. to −20 ° C., the ratio of the total weight of urethane groups and urea groups based on the weight of (U) is preferably 7.0 to 30. 0%, more preferably 7.5 to 29.5%, particularly preferably 8.0 to 29.0%.
Each ratio of a urethane group and a urea group is not specifically limited, Only a urethane group may be sufficient and only a urea group may be sufficient.

ウレタン基およびウレア基の合計重量の割合が7.0%以上のポリウレタン樹脂エマルションを用いる水性塗料は経日安定性がより良好となり、30.0%以下であると水性塗料の乾燥塗膜は耐衝撃性がより優れる。
なお、脂肪族ポリエーテルジオールおよび脂肪族ポリエステルジオール以外の高分子ポリオールを用いて(U)のTgを本発明の範囲内とするためには、ウレタン基およびウレア基の合計重量を8.0〜15.0重量%の範囲内にすることが望ましい。
Aqueous paint using a polyurethane resin emulsion having a total weight ratio of urethane groups and urea groups of 7.0% or more has better aging stability, and if it is 30.0% or less, the dry paint film of the aqueous paint is resistant to water. Greater impact properties.
In order to make the Tg of (U) within the scope of the present invention using a polymer polyol other than aliphatic polyether diol and aliphatic polyester diol, the total weight of urethane groups and urea groups is 8.0 to 8.0. It is desirable to be within the range of 15.0% by weight.

(U)中のウレタン基含量を目標値とするためには下記式に従って、(u)の製造時の(a2)と(a3)の仕込み当量数の合計を設定することが好ましい。
目標とするウレタン基含量(%)=[(a2)と(a3)の仕込み当量数の合計×59÷エマルション製造後の樹脂成分の予測全重量]×100
In order to set the urethane group content in (U) as a target value, it is preferable to set the total number of charged equivalents of (a2) and (a3) during the production of (u) according to the following formula.
Target urethane group content (%) = [total number of equivalents of (a2) and (a3) × 59 ÷ predicted total weight of resin components after emulsion production] × 100

(U)中のウレア基含量を目標値とするためには、(u)に使用される(a1)の仕込み当量数などから下記式に従って設定するのが好ましい。
目標とするウレア基含量(%)=100×[{(a1)の仕込み当量数−(a2)と(a3)の仕込み当量数の合計}×57×アミン伸長剤比率]+{(a1)の仕込み当量数−(a2)と(a3)の仕込み当量数の合計}÷2×57×(1−伸長剤比率)]÷エマルション製造後の樹脂成分の予測全重量
In order to set the urea group content in (U) as a target value, it is preferable to set according to the following formula from the number of charged equivalents of (a1) used in (u).
Target urea group content (%) = 100 × [{number of charged equivalents of (a1) −total number of charged equivalents of (a2) and (a3)} × 57 × amine extender ratio] + {(a1) Number of charged equivalents—total number of charged equivalents of (a2) and (a3)} ÷ 2 × 57 × (1-extender ratio)] ÷ predicted total weight of resin components after emulsion production

上式におけるアミン伸長剤比率は、(u)の末端に存在するイソシアネート基の当量に対するアミン伸長剤の当量の比率のことであり下記式で計算されるものである。
アミン伸長剤比率=(アミン系伸長剤の当量数+停止剤の当量数)÷(アミン系伸長剤の当量数+停止剤の当量数+伸長剤として作用する水の当量数)
The amine extender ratio in the above formula is the ratio of the equivalent of the amine extender to the equivalent of the isocyanate group present at the end of (u) and is calculated by the following formula.
Amine extender ratio = (equivalent number of amine extender + equivalent number of stopper) / (equivalent number of amine extender + equivalent number of stopper + equivalent number of water acting as extender)

本発明のポリウレタン樹脂エマルションの乾燥皮膜をジメチルホルムアミド中に浸漬させた前後の線膨張率は、(U)を用いた水性塗料の経日安定性に影響を及ぼす因子であり、通常100〜180%、好ましくは100〜175%であり、さらに好ましくは100〜170%である。ポリウレタン樹脂エマルションの乾燥皮膜をジメチルホルムアミド中に浸漬させた前後の線膨張率は100%を下回ることはなく、180%を越えるポリウレタン樹脂エマルションを用いた水性塗料は経日安定性が劣る。   The linear expansion coefficient before and after immersing the dry film of the polyurethane resin emulsion of the present invention in dimethylformamide is a factor affecting the daily stability of the aqueous paint using (U), and is usually 100 to 180%. , Preferably it is 100 to 175%, More preferably, it is 100 to 170%. The linear expansion coefficient before and after the dry film of the polyurethane resin emulsion is immersed in dimethylformamide does not fall below 100%, and the aqueous paint using the polyurethane resin emulsion exceeding 180% is inferior in stability over time.

前記線膨張率は、ポリウレタン樹脂エマルションの乾燥皮膜を1.0±0.2cm×4.0±0.3cm×0.2±0.1mmの大きさに切り取ったものを試験片として使用し、試験片をジメチルホルムアミド中に25℃、48時間浸漬させ、浸漬前後の試験片の対角線の長さを測定し、次式で線膨張率を求めることができる。
線膨張率(%)=[浸漬後の試験片の対角線の長さ÷浸漬前の試験片の対角線の長さ]×100
The linear expansion coefficient was obtained by cutting a dry film of polyurethane resin emulsion into a size of 1.0 ± 0.2 cm × 4.0 ± 0.3 cm × 0.2 ± 0.1 mm as a test piece, The test piece is immersed in dimethylformamide at 25 ° C. for 48 hours, the length of the diagonal line of the test piece before and after immersion is measured, and the linear expansion coefficient can be obtained by the following equation.
Linear expansion coefficient (%) = [Diagonal length of test piece after immersion / Diagonal length of test piece before immersion] × 100

乾燥皮膜をジメチルホルムアミド中に浸漬させた前後の線膨張率を本発明の範囲内とするためには、(U)の架橋点密度を0.10〜1.00mmol/gになるように設定し、かつ(U)の重量に基づくウレタン基およびウレア基の合計重量の割合を7.0〜30.0重量%に設定することが望ましい。   In order to set the linear expansion coefficient before and after the dried film was immersed in dimethylformamide within the scope of the present invention, the crosslinking point density of (U) was set to be 0.10 to 1.00 mmol / g. And, it is desirable to set the ratio of the total weight of the urethane group and the urea group based on the weight of (U) to 7.0 to 30.0% by weight.

ポリウレタン樹脂(U)の−30〜−10℃での貯蔵弾性率E’は、水性塗料の乾燥塗膜の耐衝撃性の観点から好ましくは10〜1,500MPa、さらに好ましくは20〜1,400MPa、特に好ましくは30〜1,300MPaである。   The storage elastic modulus E ′ of the polyurethane resin (U) at −30 to −10 ° C. is preferably 10 to 1,500 MPa, more preferably 20 to 1,400 MPa, from the viewpoint of the impact resistance of the dry coating film of the water-based paint. Particularly preferred is 30 to 1,300 MPa.

−30〜−10℃での貯蔵弾性率E’は、ポリウレタン樹脂エマルションの乾燥皮膜を3.0±0.5cm×0.5±0.2cm×0.2±0.1mmの大きさに切り取ったものを動的粘弾性測定装置Rheogel−E4000(ユービーエム社製)にて基本周波数11Hz、温度幅−50〜100℃の範囲で貯蔵弾性率E’を測定し、−30〜−10℃での貯蔵弾性率E’として測定することができる。   The storage elastic modulus E ′ at −30 to −10 ° C. was obtained by cutting a dry film of a polyurethane resin emulsion into a size of 3.0 ± 0.5 cm × 0.5 ± 0.2 cm × 0.2 ± 0.1 mm. The storage elastic modulus E ′ was measured at a fundamental frequency of 11 Hz and a temperature range of −50 to 100 ° C. with a dynamic viscoelasticity measuring device Rheogel-E4000 (manufactured by UBM), and at −30 to −10 ° C. It can be measured as the storage elastic modulus E ′.

(U)の貯蔵弾性率E’を本発明の範囲内とするためには、高分子ポリオール(a21)のうち、ポリエーテルジオール(a211)、またはポリエステルジオール(a212)を用いることが好ましく、特に脂肪族ポリエーテルジオール、脂肪族ポリエステルジオールを用い(U)の架橋点密度を0.10〜1.00mmol/gになるように設定し、かつ(U)の重量に基づくウレタン基およびウレア基の合計重量の割合を7.0〜30.0重量%に設定することが望ましい。   In order to make the storage elastic modulus E ′ of (U) within the scope of the present invention, it is preferable to use the polyether diol (a211) or the polyester diol (a212) in the polymer polyol (a21). Using an aliphatic polyether diol and an aliphatic polyester diol, the crosslinking point density of (U) is set to 0.10 to 1.00 mmol / g, and urethane groups and urea groups based on the weight of (U) It is desirable to set the ratio of the total weight to 7.0 to 30.0% by weight.

本発明におけるプレポリマー(u)の製造は、通常20℃〜150℃、好ましくは60℃〜110℃の反応で行われ、反応時間は通常2〜15時間である。(u)の製造は、NCO基と実質的に非反応性の有機溶剤の存在下または非存在下で行うことができる。プレポリマーは通常2〜9%の遊離NCO基含量を有する。   The production of the prepolymer (u) in the present invention is usually carried out by a reaction at 20 ° C to 150 ° C, preferably 60 ° C to 110 ° C, and the reaction time is usually 2 to 15 hours. The production of (u) can be carried out in the presence or absence of an organic solvent substantially nonreactive with NCO groups. The prepolymer usually has a free NCO group content of 2-9%.

(u)の製造時の水酸基含有成分の平均の水酸基当量は、好ましくは50〜450、さらに好ましくは80〜420、特に好ましくは100〜400である。   The average hydroxyl equivalent of the hydroxyl group-containing component during the production of (u) is preferably 50 to 450, more preferably 80 to 420, and particularly preferably 100 to 400.

(u)の製造時の[(a1)の仕込み当量数]/[(a2)と(a3)の仕込み当量数の合計]は、好ましくは1.10〜1.90、さらに好ましくは、1.15〜1.85、特に好ましくは、1.20〜1.80である。   [Number of charged equivalents of (a1)] / [total number of charged equivalents of (a2) and (a3)] during the production of (u) is preferably 1.10 to 1.90, more preferably 1. 15 to 1.85, particularly preferably 1.20 to 1.80.

(U)中のカルボキシル基[−COOH]含量の上限は、通常4.0重量%(以下において、%は特に限定しない限り重量%を表す)、エマルションの安定性および水性塗料としたときの粘度の観点から好ましくは0.3〜3.5%、さらに好ましくは0.4〜3.4%、特に好ましくは0.5〜3.3%である。なお、本発明におけるカルボキシル基含量は、カルボキシル基が中和されたカルボキシレート基(−COO−)であっても該カルボキシレート基からカルボキシル基に換算した含有量をカルボキシル基含量とする。
(U)中のカルボキシル基含量が上記の範囲内となるようにするためには、下記式に従って(u)の製造時の(a3)の仕込み量を設定することが好ましい。
The upper limit of the content of the carboxyl group [—COOH] in (U) is usually 4.0% by weight (in the following, “%” represents “% by weight unless otherwise specified”), the stability of the emulsion, and the viscosity when used as an aqueous paint. From this viewpoint, it is preferably 0.3 to 3.5%, more preferably 0.4 to 3.4%, and particularly preferably 0.5 to 3.3%. In addition, the carboxyl group content in this invention makes content converted into the carboxyl group from this carboxylate group the carboxyl group content even if it is the carboxylate group (-COO-) by which the carboxyl group was neutralized.
In order for the carboxyl group content in (U) to be within the above range, it is preferable to set the amount of (a3) charged during the production of (u) according to the following formula.

目標とするカルボキシル基含量(%)=[(a3)の仕込量に基づくCOOHに相当する重量÷エマルション製造後の樹脂成分の全重量]×100   Target carboxyl group content (%) = [weight corresponding to COOH based on the charged amount of (a3) / total weight of resin components after emulsion production] × 100

上記ウレタン化反応においては反応を促進させるため、必要により通常のウレタン反応に使用される触媒を使用してもよい。触媒としては、アミン触媒、たとえばトリエチルアミン、N−エチルモルホリン、トリエチレンジアミンおよび米国特許第4524104号明細書に記載のシクロアミジン類[1,8−ジアザ−ビシクロ[5,4,0]−7−ウンデセン(サンアプロ株式会社製、DBU)など];錫系触媒、たとえばジブチル錫ジラウリレート、ジオクチル錫ジラウリレートおよびオクチル酸錫;チタン系触媒、たとえばテトラブチルチタネートが挙げられる。   In the urethanization reaction, in order to promote the reaction, a catalyst used in a normal urethane reaction may be used if necessary. Examples of the catalyst include amine catalysts such as triethylamine, N-ethylmorpholine, triethylenediamine, and cycloamidines [1,8-diaza-bicyclo [5,4,0] -7-undecene described in US Pat. No. 4,524,104. (San Apro Co., Ltd., DBU) and the like]; tin-based catalysts such as dibutyltin dilaurate, dioctyltin dilaurate and tin octylate; titanium-based catalysts such as tetrabutyl titanate.

本発明のポリウレタン樹脂エマルションは、(u)を必要により親水化(中和)した後、あるいは親水化しながら 、必要により鎖伸長剤(a41)、および/または停止剤(a42)を含む水性媒体と混合してポリウレタン樹脂エマルションとし、NCO基が実質的に無くなるまで反応[水または(a41)による鎖伸長および/または(a42)による反応停止]を行うことにより製造することができる。水性媒体との混合および反応における温度は、通常10℃〜60℃、好ましくは20℃〜50℃である。   The polyurethane resin emulsion of the present invention comprises an aqueous medium containing a chain extender (a41) and / or a terminator (a42) as necessary after hydrophilizing (neutralizing) (u) as necessary or while making it hydrophilic. A polyurethane resin emulsion is mixed to produce a polyurethane resin emulsion, and the reaction [chain extension by water or (a41) and / or termination of reaction by (a42)] is carried out until NCO groups are substantially eliminated. The temperature in mixing and reaction with the aqueous medium is usually 10 ° C to 60 ° C, preferably 20 ° C to 50 ° C.

水性媒体の使用量は、ポリウレタン樹脂(U)の含有量がエマルションの重量に基づいて20〜60%、好ましくは30〜50%となるような量である。   The amount of the aqueous medium used is such that the content of the polyurethane resin (U) is 20 to 60%, preferably 30 to 50% based on the weight of the emulsion.

親水化(中和)はポリウレタン樹脂エマルション製造後に行ってもよい。(a41)による鎖伸長および/または(a42)による反応停止を行う場合には、(u)を水性媒体中に分散させた後に、(a41)および/または(a42)を加えて(u)と反応させるのが好ましい。   Hydrophilization (neutralization) may be performed after the production of the polyurethane resin emulsion. When chain extension according to (a41) and / or reaction termination according to (a42) is performed, (u) is dispersed in an aqueous medium, and then (a41) and / or (a42) is added and (u) and It is preferable to react.

また、有機溶剤(S)(以下において、単に(S)と表記することがある)の存在下に(a1)と上記活性水素含有成分を反応させて(u)の溶液を製造し(a41)および/または(a42)を反応させるか、有機溶剤の存在下に(a1)と上記活性水素含有成分および必要により(a41)および/または(a42)を一段で反応させることにより、(U)の有機溶剤溶液を製造し、水性媒体中に分散させることにより、(U)のポリウレタン樹脂エマルションを製造することもできる。この場合も、親水化(中和)はポリウレタン樹脂エマルションの製造前に行っても製造の段階で行っても製造後に行ってもよい。   In addition, a solution of (u) is produced by reacting (a1) with the above active hydrogen-containing component in the presence of an organic solvent (S) (hereinafter sometimes simply referred to as (S)) (a41) And / or (a42), or by reacting (a1) with the above active hydrogen-containing component and optionally (a41) and / or (a42) in the presence of an organic solvent in one step. A polyurethane resin emulsion (U) can also be produced by producing an organic solvent solution and dispersing it in an aqueous medium. Also in this case, the hydrophilization (neutralization) may be performed before or after the production of the polyurethane resin emulsion.

上記の反応の際に用いる(S)および水性媒体に含有させる親水性溶剤としては、NCO基と実質的に非反応性のものおよび親水性(水混和性)のものであれば問題なく使用でき、例えば、アセトン、エチルメチルケトンなどのケトン類、エステル類、エーテル類、アミド類、アルコール類が挙げられる。これらのうち好ましいのはアセトンである。   The hydrophilic solvent (S) used in the above reaction and contained in the aqueous medium can be used without any problem as long as it is substantially non-reactive with NCO groups and hydrophilic (water miscible). Examples thereof include ketones such as acetone and ethyl methyl ketone, esters, ethers, amides, and alcohols. Of these, acetone is preferred.

水性媒体中の水と親水性溶剤との重量比は通常100/0〜50/50、好ましくは100/0〜80/20 特に好ましくは100/0である。   The weight ratio of water to the hydrophilic solvent in the aqueous medium is usually 100/0 to 50/50, preferably 100/0 to 80/20, and particularly preferably 100/0.

(S)および/または水性媒体に親水性溶剤を使用した場合には、ポリウレタン樹脂エマルション製造後に必要によりこれらを留去してもよい。   When a hydrophilic solvent is used in (S) and / or the aqueous medium, these may be distilled off as necessary after production of the polyurethane resin emulsion.

ポリウレタン樹脂(U)、(U)の溶剤溶液、ウレタンプレポリマー(u)または(u)の溶剤溶液を水性媒体に乳化分散させる装置は特に限定されず、例えば下記の方式の乳化機が挙げられる。:1)錨型撹拌方式、2)回転子−固定子式方式[例えば「エバラマイルダー」(荏原製作所(株)製)]、3)ラインミル方式[例えばラインフローミキサー]、4)静止管混合式[例えばスタティックミキサー]、5)振動式[例えば「VIBRO MIXER」(冷化工業(株)製)]、6)超音波衝撃式[例えば超音波ホモジナイザー]、7)高圧衝撃式[例えばガウリンホモジナイザー(ガウリン社)]、8)乳化式[例えば膜乳化モジュール]および9)遠心薄膜接触式[例えばフィルミックス]。これらのうち、好ましいのは、1)、2)、5)、8)および9)である。   An apparatus for emulsifying and dispersing the polyurethane resin (U), the solvent solution of (U), the urethane prepolymer (u) or the solvent solution of (u) in an aqueous medium is not particularly limited, and examples thereof include an emulsifier of the following method. . 1) Vertical stirring system, 2) Rotor-stator system [for example, “Ebara Milder” (manufactured by Ebara Manufacturing Co., Ltd.)], 3) Line mill system [for example, line flow mixer], 4) Stationary tube mixing Formula [for example, static mixer], 5) Vibration type [for example, “VIBRO MIXER” (manufactured by Chilling Industries Co., Ltd.)], 6) Ultrasonic impact type [for example, ultrasonic homogenizer], 7) High pressure impact type [for example, Gaurin homogenizer (Gaurin)], 8) Emulsification [e.g. membrane emulsification module] and 9) Centrifugal membrane contact [e.g. fillmix]. Of these, 1), 2), 5), 8) and 9) are preferred.

(a41)による鎖伸長および/または(a42)による反応停止を行う場合には、連続式の乳化機[好ましくは上記2)例えばエバラマイルダー]を用いてプレポリマーを水性媒体中に分散させ、次いでバッチ式乳化機[好ましくは上記1)錨型撹拌方式]を用いて(a41)および/または(a42)を加えて混合してプレポリマーと反応させるのが好ましい。   When chain extension according to (a41) and / or reaction termination according to (a42) is performed, the prepolymer is dispersed in an aqueous medium using a continuous emulsifier [preferably 2) such as Ebara Milder, Next, it is preferable to add (a41) and / or (a42) using a batch type emulsifier [preferably the above 1) vertical stirring method] and mix and react with the prepolymer.

本発明のポリウレタン樹脂エマルションの固形分の濃度は、好ましくは20〜60重量%、さらに好ましくは30〜50%(以下において、特に限定しない限り%は重量%を表す)である。なお、本発明において「固形分」とは、水性分散媒以外の成分をいう。   The concentration of the solid content of the polyurethane resin emulsion of the present invention is preferably 20 to 60% by weight, more preferably 30 to 50% (in the following, unless otherwise specified,% represents% by weight). In the present invention, “solid content” refers to components other than the aqueous dispersion medium.

以下において本発明のポリウレタン樹脂エマルジョンを用いて、水性塗料を調製する方法について説明する。
水性塗料には、塗膜形成補助やバインダー機能の向上などを目的として、必要により本発明のポリウレタン樹脂エマルション以外に、他の樹脂エマルションまたは水溶性樹脂を併用していてもよい。
Hereinafter, a method for preparing an aqueous paint using the polyurethane resin emulsion of the present invention will be described.
In addition to the polyurethane resin emulsion of the present invention, other resin emulsions or water-soluble resins may be used in combination with the water-based paint, if necessary, for the purpose of assisting in forming a coating film or improving the binder function.

水性塗料に併用される他の樹脂エマルションまたは水溶性樹脂としては、例えば本発明のポリウレタン樹脂エマルション以外のポリウレタン樹脂エマルション、ポリアクリル樹脂エマルション、ポリエステル樹脂エマルション、水溶性ポリウレタン樹脂、水溶性ポリアクリル樹脂及び水溶性ポリエステル樹脂などが挙げられる。これらの他の樹脂エマルションまたは水溶性樹脂は、水性塗料の用途毎に、各用途で常用されるもの等から適宜選択することができる。   Examples of other resin emulsions or water-soluble resins used in combination with water-based paints include polyurethane resin emulsions other than the polyurethane resin emulsion of the present invention, polyacrylic resin emulsions, polyester resin emulsions, water-soluble polyurethane resins, water-soluble polyacrylic resins, and Examples include water-soluble polyester resins. These other resin emulsions or water-soluble resins can be appropriately selected from those commonly used in each application for each application of the water-based paint.

水性塗料における本発明のポリウレタン樹脂エマルションの固形分の含有量は、水性塗料の重量に基づいて通常0.1〜60重量%、好ましくは1〜50重量%である。
また、水性塗料における他の樹脂エマルション及び水溶性樹脂の固形分の含有量は、水性塗料の重量に基づいて通常60重量%以下、好ましくは50重量%以下である。
The solid content of the polyurethane resin emulsion of the present invention in the aqueous coating is usually 0.1 to 60% by weight, preferably 1 to 50% by weight, based on the weight of the aqueous coating.
Further, the solid content of the other resin emulsion and the water-soluble resin in the water-based paint is usually 60% by weight or less, preferably 50% by weight or less based on the weight of the water-based paint.

水性塗料は、更に架橋剤、顔料、顔料分散剤、粘度調整剤、消泡剤、防腐剤、劣化防止剤、安定化剤及び凍結防止剤などを1種または2種以上含有することができる。   The water-based paint can further contain one or more kinds of a crosslinking agent, a pigment, a pigment dispersant, a viscosity modifier, an antifoaming agent, a preservative, a deterioration preventing agent, a stabilizer, an antifreezing agent and the like.

架橋剤としては水溶性または水分散性のアミノ樹脂、水溶性または水分散性のポリエポキシド、水溶性または水分散性のポリイソシアネート化合物、ポリエチレン尿素などが挙げられる。
架橋剤の添加量は水性分散体の固形分重量を基準として、通常0〜30%、好ましくは0.1〜20%である。
Examples of the crosslinking agent include water-soluble or water-dispersible amino resins, water-soluble or water-dispersible polyepoxides, water-soluble or water-dispersible polyisocyanate compounds, and polyethylene urea.
The addition amount of the crosslinking agent is usually 0 to 30%, preferably 0.1 to 20%, based on the solid content weight of the aqueous dispersion.

顔料としては、水への溶解度が1以下の無機顔料、例えば白色顔料、黒色顔料、灰色顔料、赤色顔料、茶色顔料、黄色顔料、緑色顔料、青色顔料、紫色顔料およびメタリック顔料;並びに有機顔料、例えば天然有機顔料合成系有機顔料、ニトロソ顔料、ニトロ顔料、顔料色素型アゾ顔料、水溶性染料からつくるアゾレーキ、難溶性染料からつくるアゾレーキ、塩基性染料からつくるレーキ、酸性染料からつくるレーキ、キサンタンレーキ、アントラキノンレーキ、バット染料からの顔料、フタロシアニン顔料などが挙げられる。顔料の含量は、水性塗料の重量に基づいて通常50%以下、好ましくは30%以下である。   Examples of the pigment include inorganic pigments having a solubility in water of 1 or less, such as white pigments, black pigments, gray pigments, red pigments, brown pigments, yellow pigments, green pigments, blue pigments, purple pigments and metallic pigments; and organic pigments, For example, natural organic pigment synthetic organic pigments, nitroso pigments, nitro pigments, pigment dye-type azo pigments, azo lakes made from water-soluble dyes, azo lakes made from poorly soluble dyes, lakes made from basic dyes, lakes made from acid dyes, xanthan lakes , Anthraquinone lake, pigments from vat dyes, phthalocyanine pigments, and the like. The pigment content is usually 50% or less, preferably 30% or less, based on the weight of the water-based paint.

顔料分散剤は各種の界面活性剤[アニオン性、カチオン性、ノニオン性、両性]および高分子型乳化分散剤(Mn1,000〜20,000)が挙げられ、好ましいのは高分子型乳化分散剤である。顔料分散剤の含量は、顔料の重量に基づいて通常20%以下、好ましくは15%以下である。   Examples of the pigment dispersant include various surfactants [anionic, cationic, nonionic, amphoteric] and a polymeric emulsifying dispersant (Mn 1,000 to 20,000). Preferred are the polymeric emulsifying dispersant. It is. The content of the pigment dispersant is usually 20% or less, preferably 15% or less, based on the weight of the pigment.

粘度調整剤としては増粘剤、例えば無機系粘度調整剤(ケイ酸ソーダやベントナイトなど)、セルロース系粘度調整剤(メチルセルロール、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロースなど、Mnは通常20,000以上)、タンパク質系(カゼイン、カゼインソーダ、カゼインアンモニウムなど)、アクリル系(ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリル酸アンモニウムなど、Mnは通常20,000以上)、およびビニル系(ポリビニルアルコールなど、Mnは通常20,000以上)が挙げられる。
粘度調整剤の含量は水性塗料の重量に基づいて通常5%以下、好ましくは3%以下である。
As a viscosity modifier, a thickener, for example, an inorganic viscosity modifier (such as sodium silicate or bentonite), a cellulose-based viscosity modifier (such as methylcellulose, carboxymethylcellulose, hydroxymethylcellulose, Mn is usually 20,000 or more), Protein (casein, casein soda, casein ammonium, etc.), acrylic (sodium polyacrylate, ammonium polyacrylate, etc., Mn is usually 20,000 or more), and vinyl (polyvinyl alcohol, etc., Mn is usually 20,000) Above).
The content of the viscosity modifier is usually 5% or less, preferably 3% or less, based on the weight of the aqueous paint.

消泡剤としては、長鎖アルコール(オクチルアルコールなど)、ソルビタン誘導体(ソルビタンモノオレートなど)、シリコーンオイル(ポリメチルシロキサン、ポリエーテル変性シリコーンなど)などが挙げられる。消泡剤の含量は、水性塗料の重量に基づいて通常5%以下、好ましくは3%以下である。   Examples of antifoaming agents include long-chain alcohols (such as octyl alcohol), sorbitan derivatives (such as sorbitan monooleate), silicone oils (such as polymethylsiloxane and polyether-modified silicone), and the like. The content of the antifoaming agent is usually 5% or less, preferably 3% or less, based on the weight of the aqueous paint.

防腐剤としては、有機窒素硫黄化合物系防腐剤、有機硫黄ハロゲン化物系防腐剤などが挙げられる。防腐剤の含量は、水性塗料の重量に基づいて通常5%以下、好ましくは3%以下である。   Examples of the preservative include organic nitrogen sulfur compound-based preservatives, organic sulfur halide-based preservatives, and the like. The content of the preservative is usually 5% or less, preferably 3% or less, based on the weight of the aqueous paint.

劣化防止剤および安定化剤(紫外線吸収剤、酸化防止剤など)としてはヒンダードフェノール系、ヒンダードアミン系、ヒドラジン系、リン系、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系などが挙げられる。劣化防止剤および安定化剤(紫外線吸収剤、酸化防止剤など)の含量は、水性塗料の重量に基づいて通常5%以下、好ましくは3%以下である。   Examples of deterioration inhibitors and stabilizers (such as ultraviolet absorbers and antioxidants) include hindered phenols, hindered amines, hydrazines, phosphoruss, benzophenones, and benzotriazoles. The content of deterioration inhibitors and stabilizers (such as UV absorbers and antioxidants) is usually 5% or less, preferably 3% or less, based on the weight of the aqueous paint.

凍結防止剤としては、エチレングリコール、プロピレングリコールなどが挙げられる。
凍結防止剤の含量は、水性塗料の重量に基づいて通常5%以下、好ましくは3%以下である。
Examples of the antifreezing agent include ethylene glycol and propylene glycol.
The content of the antifreezing agent is usually 5% or less, preferably 3% or less, based on the weight of the aqueous paint.

水性塗料には、さらに溶剤を添加してもよい。追加する溶剤としては例えば1価アルコール(メタノール、エタノール、プロパノールなど)、グリコール類(エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコールなど)、3価以上のアルコール(GLなど)、セロソルブ類(メチルおよびエチルセロソルブなど)などが使用できる。追加する溶剤の含有割合は、水性塗料の重量のうち、好ましくは20%以下、さらに好ましくは15%以下である。   A solvent may be further added to the water-based paint. Examples of the solvent to be added include monohydric alcohols (such as methanol, ethanol, and propanol), glycols (such as ethylene glycol, propylene glycol, and diethylene glycol), trivalent or higher alcohols (such as GL), and cellosolves (such as methyl and ethyl cellosolve). Etc. can be used. The content ratio of the solvent to be added is preferably 20% or less, more preferably 15% or less, based on the weight of the aqueous paint.

本発明のポリウレタン樹脂エマルジョンを用いて水性塗料を作るには、本発明のポリウレタン樹脂エマルジョンと上記記載のものを混合、撹拌することで製造する。混合の際は全ての成分を同時に混合しても、各成分を段階的に入れてもよい。   In order to make an aqueous paint using the polyurethane resin emulsion of the present invention, the polyurethane resin emulsion of the present invention and the above-mentioned one are mixed and stirred. When mixing, all components may be mixed simultaneously or each component may be added stepwise.

水性塗料の固形分濃度は、好ましくは10〜70%、さらに好ましくは15〜60%である。   The solid content concentration of the water-based paint is preferably 10 to 70%, more preferably 15 to 60%.

以下、実施例を以て本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されない。以下、部は重量部を意味する。
実施例1
撹拌機および加熱器を備えた簡易加圧反応装置に、Mn2,000のポリテトラメチレングリコール[PTMG2,000、三菱化学(株)製]を410部、1,4ブタンジオールを42部、DMPAを36部、IPDIを312部、およびアセトン(1)を200部、窒素を導入しながら仕込んだ。その後95℃に加熱し、5時間かけてウレタン化反応を行い、プレポリマーを製造した。反応混合物を40℃に冷却後、アセトン(2)306部、トリエチルアミン27部を添加・混合し、さらに水1,905部を加え回転子−固定子式方式の機械乳化機で乳化することで水性分散体を得た。得られた水性分散体に撹拌下、10%のジエチレントリアミン水溶液を87部加え、50℃で5時間撹拌し、鎖伸長反応を行った。その後、減圧下に65℃でアセトンを除去し、ポリウレタン樹脂エマルション(No.1)を得た。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention concretely, this invention is not limited to these. Hereinafter, the part means part by weight.
Example 1
In a simple pressure reactor equipped with a stirrer and a heater, 410 parts of polytetramethylene glycol [PTMG 2,000, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation] of Mn 2,000, 42 parts of 1,4 butanediol, DMPA 36 parts, 312 parts of IPDI and 200 parts of acetone (1) were charged while introducing nitrogen. Thereafter, the mixture was heated to 95 ° C. and subjected to urethanization reaction for 5 hours to produce a prepolymer. After cooling the reaction mixture to 40 ° C., 306 parts of acetone (2) and 27 parts of triethylamine are added and mixed, and 1,905 parts of water are further added and emulsified with a rotor-stator type mechanical emulsifier. A dispersion was obtained. While stirring, 87 parts of a 10% diethylenetriamine aqueous solution was added to the obtained aqueous dispersion, followed by stirring at 50 ° C. for 5 hours to carry out a chain extension reaction. Thereafter, acetone was removed at 65 ° C. under reduced pressure to obtain a polyurethane resin emulsion (No. 1).

実施例1と同様の方法で、表1および表2の原料を用いて実施例2〜7および比較例1〜5のポリウレタン樹脂エマルションNo.2〜No.12を製造した。なお「PTMG1000」および「PTMG3000」[三菱化学(株)製]は、それぞれMn1,000と3,000のポリテトラメチレングリコール、「ニッポラン4073」[日本ポリウレタン(株)製]はMn2,000のポリヘキサメチレンアジペートジオール、「ニッポラン981」[日本ポリウレタン(株)製]はMn1,000の炭素数6のアルキレン基を有するポリカーボネートジオールである。得られたポリウレタン樹脂エマルションの架橋点密度並びにウレタン基およびウレア基の合計重量のポリウレタン樹脂に対する割合を表1および表2に示した。   In the same manner as in Example 1, using the raw materials shown in Tables 1 and 2, the polyurethane resin emulsions Nos. 2 to 7 and Comparative Examples 1 to 5 in Comparative Examples 1 to 5 were used. 2-No. 12 was produced. “PTMG1000” and “PTMG3000” (manufactured by Mitsubishi Chemical Co., Ltd.) are polytetramethylene glycols of Mn 1,000 and 3,000, respectively, and “Nipporan 4073” (manufactured by Nippon Polyurethane Co., Ltd.) is a polymethylene of Mn 2,000. Hexamethylene adipate diol, “Nipporan 981” (manufactured by Nippon Polyurethane Co., Ltd.) is a polycarbonate diol having an alkylene group of 6 carbon atoms with Mn of 1,000. Tables 1 and 2 show the crosslinking point density of the obtained polyurethane resin emulsion and the ratio of the total weight of urethane groups and urea groups to the polyurethane resin.

Figure 2010195982
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Figure 2010195982
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これらのポリウレタン樹脂のTg、ポリウレタン樹脂エマルションを固形分量を基に膜厚が0.2±0.1mmとなる量をフィルム状にキャストし、105℃で3時間順風乾燥機で乾燥して得られたポリウレタン樹脂エマルションの乾燥皮膜を25℃でジメチルホルムアルデヒド中に48時間浸漬させた後の線膨張率および乾燥皮膜の−30〜−10℃での貯蔵弾性率E’を下記の評価方法で評価した。結果を表3および表4に示す。
<ポリウレタン樹脂のTg>
ポリウレタン樹脂エマルションを固形分量を基に膜厚が0.2±0.1mmとなる量をフィルム状にキャストし、105℃で3時間順風乾燥機で乾燥して得られたポリウレタン樹脂エマルションの乾燥皮膜を3.0±0.5cm×0.5±0.2cm×0.2±0.1mmの大きさに切り取ったものを動的粘弾性測定装置Rheogel−E4000(ユービーエム社製)にて基本周波数11Hz、温度幅−100〜180℃の範囲で損失弾性率E’’を測定し、損失弾性率E’’が最大値を示す温度をTgとした。
These polyurethane resins are obtained by casting a polyurethane resin emulsion in the form of a film with a film thickness of 0.2 ± 0.1 mm based on the solid content and drying it at 105 ° C. for 3 hours in a wind-air dryer. The linear expansion coefficient after dipping the dried film of the polyurethane resin emulsion in dimethylformaldehyde at 25 ° C. for 48 hours and the storage elastic modulus E ′ of the dried film at −30 to −10 ° C. were evaluated by the following evaluation methods. . The results are shown in Table 3 and Table 4.
<Tg of polyurethane resin>
A polyurethane resin emulsion dried film obtained by casting a polyurethane resin emulsion in a film form in an amount of 0.2 ± 0.1 mm based on the solid content and drying it at 105 ° C. for 3 hours with a wind dryer. Is cut into a size of 3.0 ± 0.5 cm × 0.5 ± 0.2 cm × 0.2 ± 0.1 mm using a dynamic viscoelasticity measuring device Rheogel-E4000 (manufactured by UBM). The loss elastic modulus E ″ was measured in a frequency range of 11 Hz and a temperature range of −100 to 180 ° C., and the temperature at which the loss elastic modulus E ″ reached the maximum value was defined as Tg.

<ポリウレタン樹脂エマルションの乾燥皮膜の有機溶剤中に浸漬させた後の線膨張率>
ポリウレタン樹脂エマルションを固形分量を基に膜厚が0.2±0.1mmとなる量をフィルム状にキャストし、105℃で3時間順風乾燥機で乾燥して得られたポリウレタン樹脂エマルションの乾燥皮膜を、乾燥後速やかに1.0±0.2cm×4.0±0.3cm×0.2±0.1mmの大きさに切り取り、試験片の対角線の長さを測定した。続いて同試験片をジメチルホルムアミド中に25℃、48時間浸漬させ、浸漬後、試験片表面の溶剤を拭き取り、速やかに試験片の対角線の長さを測定し、次式で線膨張率を求めた。
線膨張率(%)=[浸漬後の試験片の対角線の長さ÷浸漬前の試験片の対角線の長さ]×100
<Linear expansion coefficient after being immersed in the organic solvent of the dry film of a polyurethane resin emulsion>
A polyurethane resin emulsion dried film obtained by casting a polyurethane resin emulsion into a film shape in an amount of 0.2 ± 0.1 mm based on the solid content and drying it at 105 ° C. for 3 hours with a wind dryer. Was immediately cut into a size of 1.0 ± 0.2 cm × 4.0 ± 0.3 cm × 0.2 ± 0.1 mm after drying, and the length of the diagonal line of the test piece was measured. Subsequently, the test piece was immersed in dimethylformamide at 25 ° C. for 48 hours, and after immersion, the solvent on the surface of the test piece was wiped off, the length of the diagonal line of the test piece was measured immediately, and the linear expansion coefficient was obtained by the following formula. It was.
Linear expansion coefficient (%) = [Diagonal length of test piece after immersion / Diagonal length of test piece before immersion] × 100

<ポリウレタン樹脂の−30〜−10℃での貯蔵弾性率E’>
ポリウレタン樹脂エマルションを固形分量を基に膜厚が0.2±0.1mmとなる量をフィルム状にキャストし、105℃で3時間順風乾燥機で乾燥することで得られるものであるポリウレタン樹脂エマルションの乾燥皮膜を3.0±0.5cm×0.5±0.2cm×0.2±0.1mmの大きさに切り取ったものを動的粘弾性測定装置Rheogel−E4000(ユービーエム社製)にて基本周波数11Hz、温度幅−50〜100℃の範囲で貯蔵弾性率E’を測定した。
<Storage elastic modulus E ′ of polyurethane resin at −30 to −10 ° C.>
Polyurethane resin emulsion obtained by casting a polyurethane resin emulsion in a film shape in an amount of 0.2 ± 0.1 mm based on the solid content and drying it at 105 ° C. for 3 hours with a wind dryer. A dry viscoelasticity measuring device Rheogel-E4000 (manufactured by UBM Co., Ltd.) is obtained by cutting a dry film of the size of 3.0 ± 0.5 cm × 0.5 ± 0.2 cm × 0.2 ± 0.1 mm. The storage elastic modulus E ′ was measured at a fundamental frequency of 11 Hz and a temperature range of −50 to 100 ° C.

Figure 2010195982
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Figure 2010195982
(注1)−20℃での貯蔵弾性率E’
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(Note 1) Storage elastic modulus E ′ at −20 ° C.

評価例1[自動車用水性塗料としての評価1]
イオン交換水27部、水性ポリエステル樹脂エマルション[固形分25%、「バイロナールMD−1480」、東洋紡(株)製]38部、酸化チタン[「CR−93」、石原産業(株)製]35部、カーボンブラック[「FW200P」、デグサ(株)製]1部、硫酸バリウム[「W−1」、竹原化学(株)製]35部、タルク[「ハイトロン」、竹原化学(株)製]9部、湿潤剤[固形分70%、「SNウェット366」、サンノプコ(株)製]5部、沈降防止剤[固形分20%、「ディスパロンAQ−600」、楠本化成(株)製]7部、ジメチルアミノエタノール10%水溶液2部をペイントコンディショナーにより30分間混合分散した。ここに水性メラミン樹脂[固形分85%、「サイメル1141」、三井サイテック(株)製]10部、1−ノナノール17部、さらに上記で得たポリウレタン樹脂エマルションNo.1を200部撹拌下混合した。さらにイオン交換水を用いて粘度が300mPa・s[25℃、TOKIMEC(株)回転式粘度計(60rpm)]となるよう調製し、水性塗料(A−1)を得た。
Evaluation Example 1 [Evaluation 1 as water-based paint for automobiles]
27 parts of ion exchange water, aqueous polyester resin emulsion [solid content 25%, “Vylonal MD-1480”, manufactured by Toyobo Co., Ltd.] 38 parts, titanium oxide [“CR-93”, manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.] 35 parts , Carbon black [“FW200P”, manufactured by Degussa Co., Ltd.] 1 part, barium sulfate [“W-1”, manufactured by Takehara Chemical Co., Ltd.] 35 parts, talc [“Hytron”, manufactured by Takehara Chemical Co., Ltd.] 9 Parts, wetting agent [solid content 70%, “SN Wet 366”, San Nopco Co., Ltd.] 5 parts, settling agent [solid content 20%, “Dispalon AQ-600”, Enomoto Kasei Co., Ltd.] 7 parts Then, 2 parts of a 10% aqueous solution of dimethylaminoethanol was mixed and dispersed with a paint conditioner for 30 minutes. Here, aqueous melamine resin [solid content 85%, “Cymel 1141”, manufactured by Mitsui Cytec Co., Ltd.] 10 parts, 17 parts of 1-nonanol, and polyurethane resin emulsion No. 1 obtained above. 1 was mixed with 200 parts of stirring. Furthermore, it prepared so that it might become a viscosity of 300 mPa * s [25 degreeC, TOKIMEC Co., Ltd. rotational viscometer (60 rpm)] using ion-exchange water, and the aqueous coating material (A-1) was obtained.

評価例1と同様の方法で、ポリウレタン樹脂エマルジョンNo.1の代わりにポリウレタン樹脂エマルションNo.2〜No.12を用いて水性塗料(A−2)〜(A−12)を製造した。   In the same manner as in Evaluation Example 1, polyurethane resin emulsion No. 1 instead of polyurethane resin emulsion No. 1 2-No. 12 was used to produce water-based paints (A-2) to (A-12).

<水性塗料の保存安定性試験>
水性塗料(A−1)〜(A−12)について、それぞれ130gを内径4.0cm、容積140mlのガラス瓶に入れ、25℃で24時間または20日間保管後の外観(凝集物の有無)および粘度変化を評価した。粘度の測定は25℃においてTOKIMEC(株)製回転式粘度計(60rpm)により行った。結果を表5及び表6に示す。
<Storage stability test of water-based paint>
About each of water-based paints (A-1) to (A-12), 130 g is put in a glass bottle having an inner diameter of 4.0 cm and a volume of 140 ml and stored at 25 ° C. for 24 hours or 20 days (presence of aggregates) and viscosity. Changes were evaluated. The viscosity was measured at 25 ° C. with a rotary viscometer (60 rpm) manufactured by TOKIMEC. The results are shown in Tables 5 and 6.

<塗膜の耐衝撃性試験>
水性塗料(A−1)〜(A−12)を10cm×20cmの鋼板にスプレー塗布し、150℃で20分加熱して25μmの塗膜を作成した。この塗装した鋼板を用いてJIS K−5600−5−3に準拠しデュポン式にて荷重500gにて耐衝撃試験を行った。結果を表5及び表6に示す。
<Impact resistance test of coating film>
Water-based paints (A-1) to (A-12) were spray-coated on a 10 cm × 20 cm steel plate and heated at 150 ° C. for 20 minutes to form a 25 μm coating film. Using this coated steel plate, an impact resistance test was conducted with a load of 500 g using a DuPont system in accordance with JIS K-5600-5-3. The results are shown in Tables 5 and 6.

Figure 2010195982
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Figure 2010195982
(注1)
○:試験後、塗膜表面のキズが少ない。
△:試験後、塗膜表面のキズは大きいが、鋼板は露出していない状態。
×:試験後、塗膜表面のキズが大きく、鋼板が露出している状態。
Figure 2010195982
(Note 1)
○: There are few scratches on the coating film surface after the test.
Δ: After the test, the surface of the coating film is greatly scratched, but the steel sheet is not exposed.
X: The state where the scratches on the coating film surface are large and the steel sheet is exposed after the test.

評価例2[自動車用水性塗料としての評価2]
イオン交換水613部、水性ポリアクリル樹脂エマルション[固形分50%、「AE981A」、JSR(株)製]166部、アルミニウム顔料[固形分60%、「010WD」、昭和アルミパウダー(株)製]71部、層状シリケート[「KMP−590」、信越化学(株)製]7部、消泡剤[「SNデフォーマー393」、サンノプコ(株)製]4部、増粘剤[固形分30%、「ビスライザーAP−2」、三洋化成工業(株)製]33部、ジメチルエタノールアミン6部、ポリプロピレングリコール[「サンニックスPP−950」、三洋化成工業(株)製]7部、エチレングリコールモノブチルエーテル94部、N−メチル−2−ピロリドン27部をペイントコンディショナーにより30分間混合分散した。ここに水性メラミン樹脂[固形分85%、「サイメル1141」、三井サイテック(株)製]66部、1−ノナノール117部、さらに上記で得たポリウレタン樹脂エマルションNo.1を200部撹拌下混合した。さらにイオン交換水を用いて粘度が300mPa・s[25℃、TOKIMEC(株)回転式粘度計(60rpm)]となるよう調製し、水性塗料(B−1)を得た。
Evaluation Example 2 [Evaluation 2 as water-based paint for automobiles]
613 parts of ion exchange water, aqueous polyacrylic resin emulsion [solid content 50%, “AE981A”, manufactured by JSR Corporation] 166 parts, aluminum pigment [solid content 60%, “010WD”, manufactured by Showa Aluminum Powder Co., Ltd.] 71 parts, layered silicate [“KMP-590”, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.] 7 parts, antifoaming agent [“SN deformer 393”, manufactured by San Nopco Co., Ltd.] 4 parts, thickener [solid content 30%, “Viserizer AP-2”, Sanyo Chemical Industries, Ltd.] 33 parts, dimethylethanolamine 6 parts, Polypropylene glycol [“Sanix PP-950”, Sanyo Chemical Industries, Ltd.] 7 parts, Ethylene glycol mono 94 parts of butyl ether and 27 parts of N-methyl-2-pyrrolidone were mixed and dispersed for 30 minutes by a paint conditioner. Here, aqueous melamine resin [solid content 85%, “Cymel 1141”, manufactured by Mitsui Cytec Co., Ltd.] 66 parts, 117 parts of 1-nonanol, and polyurethane resin emulsion No. 1 obtained above. 1 was mixed with 200 parts of stirring. Furthermore, it prepared so that it might become a viscosity of 300 mPa * s [25 degreeC, TOKIMEC Co., Ltd. rotational viscometer (60 rpm)] using ion-exchange water, and the aqueous coating material (B-1) was obtained.

評価例2と同様の方法で、ポリウレタン樹脂エマルジョンNo.1の代わりにポリウレタン樹脂エマルションNo.2〜No.12を用いて水性塗料(B−2)〜(B−12)を製造した。   In the same manner as in Evaluation Example 2, polyurethane resin emulsion no. 1 instead of polyurethane resin emulsion No. 1 2-No. 12 was used to produce water-based paints (B-2) to (B-12).

<水性塗料の保存安定性試験>
水性塗料(B−1)〜(B−12)について、それぞれ130gを内径4.0cm、容積140mlのガラス瓶に入れ、25℃で24時間または20日間保管後の外観(凝集物の有無)および粘度変化を評価した。粘度の測定は25℃においてTOKIMEC(株)製回転式粘度計(60rpm)により行った。結果を表7及び表8に示す。
<Storage stability test of water-based paint>
About each of the water-based paints (B-1) to (B-12), 130 g was put in a glass bottle having an inner diameter of 4.0 cm and a volume of 140 ml, and the appearance (presence of aggregates) and viscosity after storage at 25 ° C. for 24 hours or 20 days. Changes were evaluated. The viscosity was measured at 25 ° C. using a rotary viscometer (60 rpm) manufactured by TOKIMEC. The results are shown in Table 7 and Table 8.

<塗膜の耐衝撃性試験>
上記で得た水性塗料(B−1)〜(B−12)を10cm×20cmの鋼板にスプレー塗布し、150℃で20分加熱して25μmの塗膜を作成した。この塗装した鋼板を用いてJIS K−5600−5−3に準拠しデュポン式にて荷重500gにて耐衝撃試験を行った。結果を表7及び表8に示す。
<Impact resistance test of coating film>
The aqueous paints (B-1) to (B-12) obtained above were spray-coated on a 10 cm × 20 cm steel plate and heated at 150 ° C. for 20 minutes to form a 25 μm coating film. Using this coated steel plate, an impact resistance test was conducted with a load of 500 g using a DuPont system in accordance with JIS K-5600-5-3. The results are shown in Table 7 and Table 8.

Figure 2010195982
Figure 2010195982

Figure 2010195982
(注1)
○:試験後、塗膜表面のキズが少ない。
△:試験後、塗膜表面のキズは大きいが、鋼板は露出していない状態。
×:試験後、塗膜表面のキズが大きく、鋼板が露出している状態。
Figure 2010195982
(Note 1)
○: There are few scratches on the coating film surface after the test.
Δ: After the test, the surface of the coating film is greatly scratched, but the steel sheet is not exposed.
X: The state where the scratches on the coating film surface are large and the steel sheet is exposed after the test.

評価例3[自動車用途以外の一般的な水性塗料としての評価]
イオン交換水90部、増粘剤[「ビスライザーAP−2」、三洋化成工業(株)製]70部、顔料分散剤[「キャリボンL−400」、三洋化成工業(株)製]10部、酸化チタン[「CR−93」、石原産業(株)製]140部、カーボンブラック[「FW200P」、デグサ(株)製]、炭酸カルシウム160部をペイントコンディショナーにより30分間混合分散した。ここに1−ノナノール20部、アクリルエマルション[「ポリトロンZ330」、旭化成(株)製]200部、さらに上記で得たポリウレタン樹脂エマルションNo.1を200部撹拌下混合した。さらにイオン交換水を用いて粘度が150mPa・s[25℃、TOKIMEC(株)回転式粘度計(60rpm)]となるよう調製し、水性塗料(C−1)を得た。
Evaluation Example 3 [Evaluation as a general water-based paint other than automotive applications]
90 parts of ion-exchanged water, 70 parts of thickener [“Biseriser AP-2”, manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd.], 10 parts of pigment dispersant [“Calibon L-400”, manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd.] In addition, 140 parts of titanium oxide [“CR-93”, manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.], carbon black [“FW200P”, manufactured by Degussa Co., Ltd.], and 160 parts of calcium carbonate were mixed and dispersed with a paint conditioner for 30 minutes. Here, 20 parts of 1-nonanol, 200 parts of an acrylic emulsion [“Polytron Z330”, manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd.], and the polyurethane resin emulsion No. obtained above were used. 1 was mixed with 200 parts of stirring. Furthermore, it prepared so that it might become a viscosity of 150 mPa * s [25 degreeC, TOKIMEC Co., Ltd. rotational viscometer (60 rpm)] using ion-exchange water, and the water-based coating material (C-1) was obtained.

評価例3と同様の方法で、ポリウレタン樹脂エマルジョンNo.1の代わりにポリウレタン樹脂エマルションNo.2〜No.12を用いて水性塗料(C−2)〜(C−12)を製造した。   In the same manner as in Evaluation Example 3, polyurethane resin emulsion No. 1 instead of polyurethane resin emulsion No. 1 2-No. 12 was used to produce water-based paints (C-2) to (C-12).

<水性塗料の保存安定性試験>
水性塗料(C−1)〜(C−12)について、それぞれ130gを内径4.0cm、容積140mlのガラス瓶に入れ、25℃で24時間または20日間保管後の外観(凝集物の有無)および粘度変化を評価した。粘度の測定は25℃においてTOKIMEC(株)製回転式粘度計(60rpm)により行った。結果を表9及び表10に示す。
<Storage stability test of water-based paint>
About each of water-based paints (C-1) to (C-12), 130 g was put in a glass bottle having an inner diameter of 4.0 cm and a volume of 140 ml, and the appearance (presence of aggregates) and viscosity after storage for 24 hours or 20 days at 25 ° C. Changes were evaluated. The viscosity was measured at 25 ° C. using a rotary viscometer (60 rpm) manufactured by TOKIMEC. The results are shown in Table 9 and Table 10.

<塗膜の耐衝撃性試験>
上記で得た水性塗料(C−1)〜(C−12)を10cm×20cmの鋼板にスプレー塗布し、150℃で20分加熱して25μmの塗膜を作成した。この塗装した鋼板を用いてJIS K−5600−5−3に準拠しデュポン式にて荷重500gにて耐衝撃試験を行った。結果を表9及び表10に示す。
<Impact resistance test of coating film>
The aqueous paints (C-1) to (C-12) obtained above were spray-coated on a 10 cm × 20 cm steel plate and heated at 150 ° C. for 20 minutes to form a 25 μm coating film. Using this coated steel plate, an impact resistance test was conducted with a load of 500 g using a DuPont system in accordance with JIS K-5600-5-3. The results are shown in Table 9 and Table 10.

Figure 2010195982
Figure 2010195982

Figure 2010195982
(注1)
○:試験後、塗膜表面のキズが少ない。
△:試験後、塗膜表面のキズは大きいが、鋼板は露出していない状態。
×:試験後、塗膜表面のキズが大きく、鋼板が露出している状態。
Figure 2010195982
(Note 1)
○: There are few scratches on the coating film surface after the test.
Δ: After the test, the surface of the coating film is greatly scratched, but the steel sheet is not exposed.
X: The state where the scratches on the coating film surface are large and the steel sheet is exposed after the test.

本発明のポリウレタン樹脂エマルションは、水性塗料用ポリウレタン樹脂エマルジョンに好適に使用でき、優れた保存安定性または耐衝撃性を要求される広範な用途に使用することが可能である。例えば、自動車用塗料、建材用塗料、家電用塗料、プラスチック用塗料、接着剤用および繊維加工用(顔料捺染用、不織布用、補強繊維用集束剤および抗菌剤用バインダーなど)のポリウレタン樹脂エマルションとして利用可能である。   The polyurethane resin emulsion of the present invention can be suitably used as a polyurethane resin emulsion for water-based paints, and can be used for a wide range of applications requiring excellent storage stability or impact resistance. For example, polyurethane resin emulsions for automobile paints, building material paints, home appliance paints, plastic paints, adhesives and fiber processing (pigment printing, non-woven fabrics, sizing agents for reinforcing fibers, binders for antibacterial agents, etc.) Is available.

Claims (5)

ポリウレタン樹脂(U)および水性分散媒を含有し、下記(1)および(2)を満たす水性塗料用ポリウレタン樹脂エマルション。
(1)ポリウレタン樹脂(U)のガラス転移温度が−110℃〜−20℃である。
(2)ポリウレタン樹脂エマルションを105℃で3時間乾燥して得られる膜厚0.2±0.1mmの乾燥皮膜を25℃でジメチルホルムアミド中に48時間浸漬させた前後の線膨張率が100〜180%である。
A polyurethane resin emulsion for water-based paints containing a polyurethane resin (U) and an aqueous dispersion medium and satisfying the following (1) and (2).
(1) The glass transition temperature of the polyurethane resin (U) is -110 ° C to -20 ° C.
(2) The linear expansion coefficient before and after immersing a dry film having a film thickness of 0.2 ± 0.1 mm obtained by drying the polyurethane resin emulsion at 105 ° C. for 3 hours in dimethylformamide at 25 ° C. for 48 hours is 100- 180%.
ポリウレタン樹脂エマルションを105℃で3時間乾燥して得られる膜厚0.2±0.1mmの乾燥皮膜の−30〜−10℃での貯蔵弾性率E’が10〜1,500MPaである請求項1記載のポリウレタン樹脂エマルション。   The storage elastic modulus E ′ at −30 to −10 ° C. of a dry film having a film thickness of 0.2 ± 0.1 mm obtained by drying the polyurethane resin emulsion at 105 ° C. for 3 hours is 10 to 1,500 MPa. 1. The polyurethane resin emulsion according to 1. ポリウレタン樹脂(U)を構成する高分子ポリオール成分が、数平均分子量500〜5,000の脂肪族ポリエーテルジオールまたは脂肪族ポリエステルジオールである請求項1又は2記載のポリウレタン樹脂エマルション。   The polyurethane resin emulsion according to claim 1 or 2, wherein the polymer polyol component constituting the polyurethane resin (U) is an aliphatic polyether diol or an aliphatic polyester diol having a number average molecular weight of 500 to 5,000. ポリウレタン樹脂(U)の架橋点密度が0.10〜1.00mmol/gである請求項1〜3のいずれか記載のポリウレタン樹脂エマルション。   The polyurethane resin emulsion according to any one of claims 1 to 3, wherein the polyurethane resin (U) has a crosslinking point density of 0.10 to 1.00 mmol / g. ポリウレタン樹脂(U)に含まれるウレタン基およびウレア基の合計重量がポリウレタン樹脂(U)の重量に基づいて7.0〜30.0重量%である請求項1〜4のいずれか記載のポリウレタン樹脂エマルション。   The polyurethane resin according to any one of claims 1 to 4, wherein the total weight of urethane groups and urea groups contained in the polyurethane resin (U) is 7.0 to 30.0 wt% based on the weight of the polyurethane resin (U). Emulsion.
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