JP2018177861A - Aqueous polyurethane resin dispersion for water vapor gas barrier coating - Google Patents

Aqueous polyurethane resin dispersion for water vapor gas barrier coating Download PDF

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山田 健史
Takeshi Yamada
健史 山田
秀樹 市橋
Hideki Ichihashi
秀樹 市橋
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an aqueous polyurethane resin dispersion for water vapor gas barrier coating that gives a coating film having high water vapor gas barrier properties.SOLUTION: In the polyurethane resin dispersion for water vapor gas barrier coating having a polyurethane resin dispersed in an aqueous medium, the polyurethane resin includes a constitutional unit derived from a polycarbonate polyol compound having an alicyclic structure in the main chain and a film formed of the aqueous polyurethane resin dispersion for water vapor gas barrier coating has a water vapor permeability of less than 4.0×10cmcm/cms Pa as measured under conditions of a film thickness of 0.08 mm, 273.15K and 1.013×10Pa in accordance with JIS Z0208.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、水蒸気ガスバリアコート用水性ポリウレタン樹脂分散体に関する。   The present invention relates to an aqueous polyurethane resin dispersion for water vapor gas barrier coating.

食品や飲料等の包装に代表的に用いられる包装材料は、様々な流通、冷蔵等の保存や加熱殺菌等の処理等から内容物を保護するため、強度や割れにくさ、耐レトルト性、耐熱性といった機能ばかりでなく、内容物を確認できるよう透明性に優れる等多岐に渡る機能が要求されており、透明性、軽量性、経済性等の理由からプラスチックフィルムや容器の使用が主流になっている。   Packaging materials typically used for packaging of food and beverages etc. have strength, resistance to cracking, retort resistance, heat resistance, etc. in order to protect the contents from various distribution, preservation such as cold storage, and treatment such as heat sterilization. Not only the function such as the nature but also a wide range of functions such as excellent transparency so as to be able to confirm the contents are required, and the use of plastic films and containers becomes mainstream for reasons such as transparency, lightness and economy. ing.

食品、医薬品、化粧品等の包装に用いられるプラスチックフィルムの要求性能としては、水蒸気、酸素等の各種ガスに対するバリア性、透明性、耐レトルト処理性、耐衝撃性、柔軟性、ヒートシール性等が挙げられる。   The required performance of plastic films used for packaging of food, medicines, cosmetics etc. includes barrier properties against various gases such as water vapor and oxygen, transparency, retort resistance, impact resistance, flexibility, heat sealability etc. It can be mentioned.

ガスバリア層を形成するガスバリア性材料としては、耐レトルト性及びガス又は水蒸気バリア性の高い塩化ビニリデンが多用されてきたが、廃棄の焼成時にダイオキシンが発生する等の問題がある。また、ポリビニルアルコール樹脂やエチレン−ポリビニルアルコール共重合体をバリアコーティング材料として用いた場合酸素バリア性は高いが、水蒸気バリア性が著しく低下する問題があった。   As a gas barrier material for forming a gas barrier layer, vinylidene chloride having high retort resistance and gas or water vapor barrier properties has been widely used, but there are problems such as generation of dioxin at the time of firing of disposal. In addition, when a polyvinyl alcohol resin or an ethylene-polyvinyl alcohol copolymer is used as a barrier coating material, the oxygen barrier property is high, but there is a problem that the water vapor barrier property is significantly reduced.

架橋環式炭化水素基を有するポリイソシアネート化合物で構成される水性ポリウレタン樹脂分散体が高いガスバリア性を示すことが知られている(特許文献1、2参照)。また、キシリレンジイソシアネート又は水添キシリレンジイソシアネートを構成単位とする水性ポリウレタン樹脂分散体がガスバリア性を示すことが知られている(特許文献3参照)。更に、トリシクロデカン骨格を有するジオールから構成される水性ポリウレタン樹脂分散体が、水蒸気バリア性を示すことが知られている(特許文献4参照)。   It is known that an aqueous polyurethane resin dispersion composed of a polyisocyanate compound having a crosslinked cyclic hydrocarbon group exhibits high gas barrier properties (see Patent Documents 1 and 2). Further, it is known that an aqueous polyurethane resin dispersion having xylylene diisocyanate or hydrogenated xylylene diisocyanate as a constitutional unit exhibits gas barrier properties (see Patent Document 3). Furthermore, it is known that an aqueous polyurethane resin dispersion composed of a diol having a tricyclodecane skeleton exhibits water vapor barrier properties (see Patent Document 4).

特開2006−143991号公報Unexamined-Japanese-Patent No. 2006-143991 特開2007−217642号公報JP 2007-217642 A 特許4524463号公報Patent No. 4524463 特開2016−20466号公報JP, 2016-20466, A

しかしながら、特許文献1〜4に記される水性ポリウレタン樹脂分散体から得られるフィルムは、水蒸気ガスバリア性が高くなかった。   However, the films obtained from the aqueous polyurethane resin dispersions described in Patent Documents 1 to 4 did not have high water vapor gas barrier properties.

本発明の課題は、高い水蒸気ガスバリア性を有する塗膜を与える水蒸気ガスバリアコート用水性ポリウレタン樹脂分散体を提供することである。   An object of the present invention is to provide an aqueous polyurethane resin dispersion for water vapor gas barrier coating, which gives a coating film having high water vapor gas barrier properties.

本発明者らは、主鎖に脂環式構造を有するポリカーボネートポリオールを用いた水性ポリウレタン樹脂を含み、特定の水蒸気透過性を有する塗膜を形成できるポリウレタン樹脂フィルムを与える水蒸気ガスバリアコート用水性ポリウレタン樹脂分散体は、得られる塗膜が高い水蒸気ガスバリア性を有することを見出した。   The present inventors are an aqueous polyurethane resin for water vapor gas barrier coating which gives an aqueous polyurethane resin using a polycarbonate polyol having an alicyclic structure in the main chain and which can form a coating film having a specific water vapor permeability. The dispersion was found to have high water vapor gas barrier properties of the resulting coating.

本発明は、以下の[1]〜[9]に関する。
[1]ポリウレタン樹脂が水性媒体に分散されている水蒸気ガスバリアコート用水性ポリウレタン樹脂分散体であって、
前記ポリウレタン樹脂が、主鎖に脂環式構造を有するポリカーボネートポリオール化合物に由来する構成単位を含み、
前記水蒸気ガスバリアコート用水性ポリウレタン樹脂分散体から形成されるポリウレタン樹脂フィルムを、フィルムの厚さ0.08mm、273.15K、1.013×10Paの条件で、JIS Z0208に従って測定した水蒸気透過性が、4.0×10−10cm・cm/cm・s・Pa未満である、
水蒸気ガスバリアコート用水性ポリウレタン樹脂分散体。
[2]主鎖に脂環式構造を有するポリカーボネートポリオールの脂環式構造の含有率が、1〜50重量%である、[1]の水蒸気ガスバリアコート用水性ポリウレタン樹脂分散体。
[3]ポリウレタン樹脂が、更に、脂環式構造を有するポリイソシアネート化合物に由来する構成単位を含む、[1]又は[2]の水蒸気ガスバリアコート用水性ポリウレタン樹脂分散体。
[4]脂環式構造を有するポリイソシアネート化合物が、イソホロンジイソシアネート及び/又はジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネートである、[3]の水蒸気ガスバリアコート用水性ポリウレタン樹脂分散体。
[5]ポリウレタン樹脂中の脂環式構造の含有率が、5〜50重量%である、[1]〜[4]のいずれかの水蒸気ガスバリアコート用水性ポリウレタン樹脂分散体。
[6][1]〜[5]のいずれかの水蒸気ガスバリアコート用水性ポリウレタン樹脂分散体を含有する、塗料組成物。
[7][1]〜[5]のいずれかの水蒸気ガスバリアコート用水性ポリウレタン樹脂分散体を含有する、コーティング組成物。
[8][1]〜[5]のいずれかの水蒸気ガスバリアコート用水性ポリウレタン樹脂分散体から形成された、ポリウレタン樹脂フィルム。
[9]基材の少なくとも一方に、[1]〜[5]のいずれかの水蒸気ガスバリアコート用水性ポリウレタン樹脂分散体から形成されたポリウレン樹脂フィルムが積層された、ポリウレタン樹脂フィルム積層体。
The present invention relates to the following [1] to [9].
[1] An aqueous polyurethane resin dispersion for water vapor gas barrier coating, wherein a polyurethane resin is dispersed in an aqueous medium,
The polyurethane resin contains a structural unit derived from a polycarbonate polyol compound having an alicyclic structure in its main chain,
Water vapor permeability of the polyurethane resin film formed from the aqueous polyurethane resin dispersion for water vapor gas barrier coating was measured according to JIS Z0208 under the conditions of film thickness 0.08 mm, 273.15 K, 1.013 × 10 5 Pa Is less than 4.0 × 10 −10 cm 3 · cm / cm 2 · s · Pa,
Waterborne polyurethane resin dispersion for water vapor gas barrier coating.
[2] The aqueous polyurethane resin dispersion for water vapor gas barrier coat according to [1], wherein the content of the alicyclic structure of the polycarbonate polyol having an alicyclic structure in the main chain is 1 to 50% by weight.
[3] The aqueous polyurethane resin dispersion for water vapor gas barrier coat of [1] or [2], wherein the polyurethane resin further contains a structural unit derived from a polyisocyanate compound having an alicyclic structure.
[4] The aqueous polyurethane resin dispersion for water vapor gas barrier coat of [3], wherein the polyisocyanate compound having an alicyclic structure is isophorone diisocyanate and / or dicyclohexylmethane-4,4'-diisocyanate.
[5] The aqueous polyurethane resin dispersion for water vapor gas barrier coat according to any one of [1] to [4], wherein the content of the alicyclic structure in the polyurethane resin is 5 to 50% by weight.
[6] A paint composition comprising the aqueous polyurethane resin dispersion for water vapor gas barrier coating according to any one of [1] to [5].
[7] A coating composition comprising the aqueous polyurethane resin dispersion for water vapor gas barrier coating according to any one of [1] to [5].
[8] A polyurethane resin film formed from the aqueous polyurethane resin dispersion for water vapor gas barrier coating according to any one of [1] to [5].
[9] A polyurethane resin film laminate in which a polyurethane resin film formed of the aqueous polyurethane resin dispersion for water vapor gas barrier coating according to any one of [1] to [5] is laminated on at least one of the substrates.

本発明により、高い水蒸気ガスバリア性を有する塗膜を与える水蒸気ガスバリアコート用水性ポリウレタン樹脂分散体が提供される。   According to the present invention, an aqueous polyurethane resin dispersion for water vapor gas barrier coating is provided which gives a coating film having high water vapor gas barrier properties.

本明細書において「工程」との語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。また「〜」を用いて示された数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。さらに組成物中の各成分の含有量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数の物質の合計量を意味する。   In the present specification, the term "step" is included in the term if the intended purpose of the step is achieved, even if it can not be distinguished clearly from the other steps, not only an independent step. . Moreover, the numerical range shown using "-" shows the range which includes the numerical value described before and after "-" as the minimum value and the maximum value, respectively. Furthermore, the content of each component in the composition means the total amount of the plurality of substances present in the composition unless a plurality of substances corresponding to each component are present in the composition.

<水蒸気ガスバリアコート用水性ポリウレタン樹脂分散体>
水蒸気ガスバリアコート用水性ポリウレタン樹脂分散体(以下、単に「水性ポリウレタン樹脂分散体」ともいう。)は、ポリウレタン樹脂が水性媒体に分散されており、前記ポリウレタン樹脂が、主鎖に脂環構造を有するポリカーボネートポリオール化合物に由来する構成単位を含み、前記水蒸気ガスバリアコート用水性ポリウレタン樹脂分散体から形成されるポリウレタン樹脂フィルムを、フィルムの厚さ0.08mm、273.15K、1.013×10Paの条件で、JIS Z0208に従って測定した水蒸気透過性が、4.0×10−10cm・cm/cm・s・Pa未満である。
<Water-based polyurethane resin dispersion for water vapor gas barrier coat>
In the aqueous polyurethane resin dispersion for water vapor gas barrier coating (hereinafter, also simply referred to as "aqueous polyurethane resin dispersion"), a polyurethane resin is dispersed in an aqueous medium, and the polyurethane resin has an alicyclic structure in the main chain The polyurethane resin film containing a constitutional unit derived from a polycarbonate polyol compound and formed from the aqueous polyurethane resin dispersion for water vapor gas barrier coating, has a film thickness of 0.08 mm, 273.15 K, 1.013 × 10 5 Pa Under the conditions, the water vapor permeability measured in accordance with JIS Z0208 is less than 4.0 × 10 −10 cm 3 · cm / cm 2 · s · Pa.

<<ポリウレタン樹脂>>
ポリウレタン樹脂は、(a)主鎖に脂環構造を有するポリカーボネートポリオール化合物に由来する構成単位を含む。ポリウレタン樹脂は、更に、(b)ポリイソシアネート化合物に由来する構成単位、(c)酸性基含有ポリオール化合物に由来する構成単位、(d)末端停止剤に由来する構成単位及び(B)鎖延長剤に由来する構成単位からなる群より選択される1以上の構成単位を有することができる。ポリウレタン樹脂は、(a)主鎖に脂環構造を有するポリカーボネートポリオール化合物に由来する構成単位、(b)ポリイソシアネート化合物に由来する構成単位、(c)酸性基含有ポリオール化合物に由来する構成単位、(B)鎖延長剤に由来する構成単位、及び場合により(d)末端停止剤に由来する構成単位を有することが好ましい。以下、各構成単位を形成する成分について説明する。
<< Polyurethane resin >>
The polyurethane resin (a) contains a structural unit derived from a polycarbonate polyol compound having an alicyclic structure in the main chain. The polyurethane resin further comprises (b) a constituent unit derived from a polyisocyanate compound, (c) a constituent unit derived from an acidic group-containing polyol compound, (d) a constituent unit derived from an end terminator and (B) a chain extender And one or more structural units selected from the group consisting of structural units derived from The polyurethane resin is (a) a structural unit derived from a polycarbonate polyol compound having an alicyclic structure in the main chain, (b) a structural unit derived from a polyisocyanate compound, (c) a structural unit derived from an acidic group-containing polyol compound, It is preferred to have (B) a constituent unit derived from a chain extender and optionally (d) a constituent unit derived from an end terminator. Hereinafter, components forming each structural unit will be described.

<<<(a)主鎖に脂環式構造を有するポリカーボネートポリオール化合物>>>
(a)主鎖に脂環式構造を有するポリカーボネートポリオール化合物(以下、「(a)ポリカーボネートポリオール化合物」ともいう。)は、1分子中に2つ以上の水酸基(フェノール性水酸基は除く)を有していれば、特に制限されない。なお、(a)ポリカーボネートポリオール化合物は、本発明の特性や機能を損なわない程度において、その分子中に、1分子中の平均のカーボネート結合の数以下であるエーテル結合やエステル結合を含有していてもよい。(a)ポリカーボネートポリオール化合物は、単独であってもよく、複数種を併用してもよい。
<<< (a) polycarbonate polyol compound having an alicyclic structure in the main chain>>>
(A) A polycarbonate polyol compound having an alicyclic structure in its main chain (hereinafter, also referred to as “(a) polycarbonate polyol compound”) has two or more hydroxyl groups (excluding phenolic hydroxyl groups) in one molecule. If it does, it will not be restricted in particular. In addition, the (a) polycarbonate polyol compound contains, in the molecule, an ether bond or an ester bond which is equal to or less than the average number of carbonate bonds in one molecule, to the extent that the properties and functions of the present invention are not impaired It is also good. The polycarbonate polyol compound (a) may be used alone or in combination of two or more.

(a)ポリカーボネートポリオール化合物は、例えば、主鎖に脂環式構造を有するポリオールモノマー及び場合により主鎖に脂環式構造を有するポリオールモノマー以外のポリオールモノマー(以下、「その他のポリオールモノマー」ともいう。)と、炭酸エステル化合物及び/又はホスゲンとを反応させることにより得られる。   (A) The polycarbonate polyol compound is, for example, a polyol monomer other than a polyol monomer having an alicyclic structure in the main chain and a polyol monomer optionally having an alicyclic structure in the main chain (hereinafter also referred to as "other polyol monomers") ) And carbonic ester compound and / or phosgene.

主鎖に脂環式構造を有するポリオールモノマーとしては、特に制限されないが、例えば主鎖に炭素数5〜12の脂環式基を有するポリオール等が挙げられる。具体的には、1,4−シクロヘキサンジメタノール、1,3−シクロヘキサンジメタノール、1,4−シクロヘキサンジオール、1,3−シクロペンタンジオール、1,4−シクロヘプタンジオール、2,5−ビス(ヒドロキシメチル)−1,4−ジオキサン、2,7−ノルボルナンジオール、テトラヒドロフランジメタノール、1,4−ビス(ヒドロキシエトキシ)シクロヘキサン、イソソルビド等の主鎖に脂環式構造を有するジオールが挙げられる。入手が容易である観点から、主鎖に脂環式構造を有するポリオールモノマーは、1,4−シクロヘキサンジメタノールが好ましい。   Although it does not restrict | limit especially as a polyol monomer which has an alicyclic structure in a principal chain, For example, the polyol etc. which have a C5-C12 alicyclic group in a principal chain are mentioned. Specifically, 1,4-cyclohexanedimethanol, 1,3-cyclohexanedimethanol, 1,4-cyclohexanediol, 1,3-cyclopentanediol, 1,4-cycloheptanediol, 2,5-bis ( A diol having an alicyclic structure in the main chain, such as hydroxymethyl) -1,4-dioxane, 2,7-norbornanediol, tetrahydrofuran dimethanol, 1,4-bis (hydroxyethoxy) cyclohexane, isosorbide and the like can be mentioned. From the viewpoint of easy availability, the polyol monomer having an alicyclic structure in the main chain is preferably 1,4-cyclohexanedimethanol.

その他のポリオールモノマーとしては、例えば、脂肪族ポリオールモノマー、芳香族ポリオールモノマー、ポリエステルポリオールモノマー、ポリエーテルポリオールモノマーが挙げられる。   Other polyol monomers include, for example, aliphatic polyol monomers, aromatic polyol monomers, polyester polyol monomers, and polyether polyol monomers.

脂肪族ポリオールモノマーとしては、特に制限されないが、例えば、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,5−ヘキサンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール等の直鎖状脂肪族ジオール;2−メチル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール、2−メチル−1,5−ペンタンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2−メチル−1,9−ノナンジオール等の分岐鎖状脂肪族ジオール;トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等の3官能以上の多価アルコールが挙げられる。   The aliphatic polyol monomer is not particularly limited. For example, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,5-hexanediol, 1,6-hexanediol, 1 Linear aliphatic diols such as 1,7-heptanediol, 1,8-octanediol, 1,9-nonanediol; 2-methyl-1,3-propanediol, 2,2-dimethyl-1,3-propane Branched aliphatic diols such as diol, 2-methyl-1,5-pentanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 2-methyl-1,9-nonanediol; trimethylolpropane, pentaerythritol, etc. And trifunctional or higher functional polyhydric alcohols.

芳香族ポリオールモノマーとしては、特に制限されないが、例えば、1,4−ベンゼンジメタノール、1,3−ベンゼンジメタノール、1,2−ベンゼンジメタノール、4,4’−ナフタレンジメタノール、3,4’−ナフタレンジメタノール等が挙げられる。   The aromatic polyol monomer is not particularly limited, and, for example, 1,4-benzenedimethanol, 1,3-benzenedimethanol, 1,2-benzenedimethanol, 4,4'-naphthalenedimethanol, 3,4 '-Naphthalene dimethanol etc. are mentioned.

ポリエステルポリオールモノマーとしては、特に制限されないが、例えば、6−ヒドロキシカプロン酸とヘキサンジオールとのポリエステルポリオール等のヒドロキシカルボン酸とジオールとのポリエステルポリオール、アジピン酸とヘキサンジオールとのポリエステルポリオール等のジカルボン酸とジオールとのポリエステルポリオール等が挙げられる。   The polyester polyol monomer is not particularly limited, but, for example, a polyester polyol of hydroxycarboxylic acid and diol such as polyester polyol of 6-hydroxycaproic acid and hexanediol, and a dicarboxylic acid such as polyester polyol of adipic acid and hexanediol And polyester polyols and the like.

ポリエーテルポリオールモノマーとしては、特に制限されないが、例えば、ポリエチレングリコールやポリプロピレングリコールやポリテトラメチレングリコール等のポリアルキレングリコール等が挙げられる。   The polyether polyol monomer is not particularly limited, and examples thereof include polyalkylene glycols such as polyethylene glycol, polypropylene glycol and polytetramethylene glycol, and the like.

炭酸エステル化合物としては、特に制限されないが、例えば、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート等の脂肪族炭酸エステル化合物、ジフェニルカーボネート、ジトリルカーボネート等の芳香族炭酸エステル化合物、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等の環状炭酸エステル化合物等が挙げられる。ポリカーボネートポリオールの製造が容易になる観点から、炭酸エステル化合物は、脂肪族炭酸エステル、環状炭酸エステルが好ましく、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチレンカーボネートが特に好ましい。   The carbonic acid ester compound is not particularly limited, but, for example, aliphatic carbonic acid ester compounds such as dimethyl carbonate and diethyl carbonate, aromatic carbonic acid ester compounds such as diphenyl carbonate and ditolyl carbonate, cyclic carbonic esters such as ethylene carbonate and propylene carbonate Compounds etc. may be mentioned. From the viewpoint of facilitating the production of the polycarbonate polyol, the carbonic acid ester compound is preferably an aliphatic carbonic acid ester or a cyclic carbonic acid ester, and dimethyl carbonate, diethyl carbonate and ethylene carbonate are particularly preferable.

製造が容易であり、かつ末端塩素化物の副生成物が存在しない観点から、(a)ポリカーボネートポリオール化合物は、主鎖に脂環式構造を有するポリオールモノマー及び場合によりその他のポリオールモノマーと、炭酸エステル化合物とを反応させて得られることが好ましい。また、得られる水性ポリウレタン樹脂分散体の分散性が優れる観点から、(a)ポリカーボネートポリオール化合物は、主鎖に脂環式構造を有するポリオールモノマーと、その他のポリオールモノマーと、炭酸エステル化合物とを反応させて得られることがより好ましい。得られる水性ポリウレタン樹脂分散体を高固形分化する際に、粘度上昇を抑止できる観点から、(a)ポリカーボネートポリオール化合物は、主鎖に脂環式構造を有するポリオールモノマーと炭酸エステル化合物とを反応させて得られることが好ましい。ここで、主鎖に脂環式構造を有するポリオールモノマー及び場合によりその他のポリオールモノマーとして、主鎖に脂環式構造を有するジオールと直鎖状脂肪族ジオールとの組み合わせ、及び主鎖に脂環式構造を有するジオールが好ましい。   From the viewpoint of easy production and absence of by-products of terminal chlorinated compounds, (a) polycarbonate polyol compounds are a polyol monomer having an alicyclic structure in the main chain and optionally other polyol monomers, and a carbonate ester It is preferable to be obtained by reacting a compound. Further, from the viewpoint of the excellent dispersibility of the aqueous polyurethane resin dispersion to be obtained, the (a) polycarbonate polyol compound reacts with a polyol monomer having an alicyclic structure in the main chain, another polyol monomer, and a carbonic acid ester compound. It is more preferable to be obtained by From the viewpoint of suppressing an increase in viscosity when the resulting aqueous polyurethane resin dispersion is subjected to high-solid differentiation, the (a) polycarbonate polyol compound causes a polyol monomer having an alicyclic structure in the main chain to react with a carbonate compound. Is preferably obtained. Here, a combination of a diol having an alicyclic structure in the main chain and a linear aliphatic diol as a polyol monomer having an alicyclic structure in the main chain and optionally another polyol monomer, and an alicyclic ring in the main chain Preference is given to diols having the formula structure.

以上により、(a)ポリカーボネートポリオール化合物は、ポリカーボネートジオールであることが好ましく、1,4−シクロヘキサンジメタノールと炭酸エステルとを反応させて得られたポリカーボネートジオール、並びに/又は、1,6−ヘキサンジオール及び1,4−シクロヘキサンジメタノールの混合物と炭酸エステルとを反応させて得られたポリカーボネートジオールであることが特に好ましい。   From the above, the (a) polycarbonate polyol compound is preferably a polycarbonate diol, and a polycarbonate diol obtained by reacting 1,4-cyclohexanedimethanol and a carbonate ester, and / or 1,6-hexanediol Particularly preferred is a polycarbonate diol obtained by reacting a mixture of 1,4-cyclohexanedimethanol with a carbonate ester.

主鎖に脂環式構造を有するポリオールモノマー、炭酸エステル化合物、及び場合によりその他のポリオールモノマーからポリカーボネートポリオール化合物を製造するための具体的な方法としては、反応器中に炭酸エステルと、この炭酸エステルのモル数に対して過剰のモル数のポリオールモノマーとを加え、常圧下、温度160〜200℃で12時間反応させた後、更に6.7kPa以下の圧力において200〜220℃で数時間反応させる方法が挙げられる。上記反応においては副生するアルコールを系外に抜き出しながら反応させることが好ましい。その際、炭酸エステルが副生するアルコールと共沸することにより系外へ抜け出る場合には、過剰量の炭酸エステルを加えてもよい。また、上記反応において、チタニウムテトラブトキシド等の触媒を使用してもよい。   As a specific method for producing a polycarbonate polyol compound from a polyol monomer having an alicyclic structure in its main chain, a carbonate compound, and optionally other polyol monomers, a carbonate and its carbonate in a reactor An excess number of moles of the polyol monomer is added to the number of moles, and the mixture is reacted under normal pressure at a temperature of 160 to 200 ° C. for 12 hours, and further reacted at 200 to 220 ° C. for several hours at a pressure of 6.7 kPa or less The method is mentioned. In the above reaction, it is preferable to make the reaction take out the by-produced alcohol out of the system. At that time, when the carbonate ester is azeotropically formed with the by-produced alcohol and thus comes out of the system, an excess amount of the carbonate ester may be added. In the above reaction, a catalyst such as titanium tetrabutoxide may be used.

<<<<(a)ポリカーボネートポリオール化合物の特性>>>>
(a)ポリカーボネートポリオール化合物中の脂環式構造の含有率(以下、「脂環構造含有率(ポリオール)」ともいう。)は、特に制限されないが、1〜50重量%が好ましく、10〜50重量%が更に好ましく、13〜50重量%がより好ましく、20〜50重量%が特に好ましい。脂環構造含有率(ポリオール)がこの範囲であることで、塗膜の水蒸気ガスバリア性がより高まることに加えて、塗膜にした際に耐摩耗性が良好な水性ポリウレタン樹脂分散体とすることができ、かつ高固形分化した際の粘度上昇を抑えることができる。
<<<< (a) Properties of polycarbonate polyol compound >>>>
(A) The content of the alicyclic structure in the polycarbonate polyol compound (hereinafter, also referred to as “alicyclic structure content (polyol)”) is not particularly limited, but 1 to 50% by weight is preferable, and 10 to 50 % By weight is more preferable, 13 to 50% by weight is more preferable, and 20 to 50% by weight is particularly preferable. When the alicyclic structure content (polyol) is in this range, in addition to the fact that the water vapor gas barrier property of the coating film is further enhanced, an aqueous polyurethane resin dispersion having good abrasion resistance when formed into a coating film It is possible to suppress the increase in viscosity at the time of high solid differentiation.

本明細書において、脂環構造含有率(ポリオール)は、(a)ポリカーボネートポリオールに占める、脂環式基の重量割合とする。例えば、シクロヘキサン残基等のシクロアルカン残基(1,4−ヘキサンジメタノールの場合は、シクロヘキサンから2つの水素原子を除いた部分)や、テトラヒドロフラン残基等の不飽和へテロ環残基(テトラヒドロフランジメタノールの場合は、テトラヒドロフランから2つの水素原子を除いた部分)に基づき、算出した値をいう。   In the present specification, the alicyclic structure content (polyol) is defined as the weight ratio of the alicyclic group to the (a) polycarbonate polyol. For example, a cycloalkane residue such as a cyclohexane residue (in the case of 1,4-hexanedimethanol, a portion obtained by removing two hydrogen atoms from cyclohexane) or an unsaturated heterocyclic residue such as a tetrahydrofuran residue (tetrahydrofuran In the case of dimethanol, it refers to a value calculated based on the portion obtained by removing two hydrogen atoms from tetrahydrofuran.

(a)ポリカーボネートポリオール化合物の数平均分子量は、400〜8,000であることが好ましく、400〜4,000であることがより好ましい。数平均分子量がこの範囲であることで、適切な粘度及び良好な取り扱い性が得られ、更に(b)ポリイソシアネート化合物との反応性が充分なものとなることから、ポリウレタン樹脂、好ましくは後述する(A)ポリウレタンプレポリマーの製造容易性、効率化等が向上する。また得られたポリウレタン樹脂のソフトセグメントとしての性能の確保が容易であり、強靭な塗膜が得られるという利点を有する。さらに得られたポリウレタン樹脂を含む水性ポリウレタン樹脂分散体を用いて塗膜を形成した場合に、割れの発生を抑制し易い。   The number average molecular weight of the (a) polycarbonate polyol compound is preferably 400 to 8,000, and more preferably 400 to 4,000. When the number average molecular weight is in this range, a suitable viscosity and good handleability can be obtained, and furthermore, the reactivity with the (b) polyisocyanate compound will be sufficient, so a polyurethane resin, preferably mentioned later (A) The easiness of production of polyurethane prepolymer, improvement of efficiency and the like are improved. In addition, it is easy to ensure the performance of the obtained polyurethane resin as a soft segment, and it has an advantage that a tough coating can be obtained. Furthermore, when a coating film is formed using the aqueous polyurethane resin dispersion containing the obtained polyurethane resin, it is easy to suppress generation | occurrence | production of a crack.

本明細書において、数平均分子量は、JIS K 1577に準拠して測定した水酸基価に基づいて算出した数平均分子量とする。具体的には、水酸基価を測定し、末端基定量法により、(56.1×1,000×価数)/水酸基価[mgKOH/g]で算出する。式中において、価数は1分子中の水酸基の数である。   In the present specification, the number average molecular weight is a number average molecular weight calculated based on the hydroxyl value measured in accordance with JIS K 1577. Specifically, the hydroxyl value is measured, and it is calculated by (56.1 × 1,000 × number of valence) / hydroxyl value [mg KOH / g] by an end group determination method. In the formula, the valence is the number of hydroxyl groups in one molecule.

(a)ポリカーボネートポリオール化合物の水酸基当量数は、特に制限されず、50〜950とすることができ、好ましくは70〜400である。また、(a)ポリカーボネートポリオール化合物と、(c)酸性基含有ポリオールとの合計の水酸基当量数(総水酸基当量数)は、100〜1,000であることが好ましい。総水酸基当量数が、この範囲であれば、乾燥性、増粘性が上がりやすく、得られたポリウレタン樹脂を含む水性ポリウレタン樹脂分散体の製造が容易であり、硬度の点で優れた塗膜が得られやすい。更に、得られる水性ポリウレタン樹脂分散体の貯蔵安定性、乾燥性と塗布して得られる塗膜の硬度の観点から、総水酸基当量数は、好ましくは140〜800、より好ましくは180〜600、特に好ましくは200〜400である。   The number of hydroxyl group equivalents of the (a) polycarbonate polyol compound is not particularly limited, and can be 50 to 950, and preferably 70 to 400. Moreover, it is preferable that the hydroxyl-equivalent number (total hydroxyl-equivalent number) of the sum total of (a) polycarbonate polyol compound and (c) acidic-group containing polyol is 100-1,000. If the total number of hydroxyl group equivalents is in this range, the drying property and the thickening property tend to increase, the production of the aqueous polyurethane resin dispersion containing the obtained polyurethane resin is easy, and a coating film excellent in hardness is obtained. It is easy to be Furthermore, from the viewpoint of the storage stability of the aqueous polyurethane resin dispersion obtained, the drying property and the hardness of the coating film obtained by coating, the total number of hydroxyl group equivalents is preferably 140 to 800, more preferably 180 to 600, particularly Preferably it is 200-400.

本明細書において、水酸基当量数は、以下の式(1)及び(2)で算出することができる。
各ポリオールの水酸基当量数=各ポリオールの分子量/各ポリオールの水酸基の数(フェノール性水酸基は除く)・・・(1)
ポリオールの総水酸基当量数=M/ポリオールの合計モル数・・・(2)
ポリウレタン樹脂(A)の場合、式(2)において、Mは、[〔(a)ポリカーボネートポリオール化合物の水酸基当量数×(a)ポリカーボネートポリオール化合物のモル数〕+〔(c)酸性基含有ポリオールの水酸基当量数×(c)酸性基含有ポリオールのモル数〕]を示す。
In the present specification, the number of hydroxyl group equivalents can be calculated by the following formulas (1) and (2).
Number of hydroxyl group equivalents of each polyol = molecular weight of each polyol / number of hydroxyl groups of each polyol (excluding phenolic hydroxyl groups) (1)
Total number of hydroxyl group equivalents of polyol = M / total number of moles of polyol (2)
In the case of the polyurethane resin (A), in the formula (2), M is [[number of hydroxyl group equivalents of (a) polycarbonate polyol compound x number of moles of (a) polycarbonate polyol compound] + [(c) acidic group-containing polyol Number of hydroxyl group equivalents × (c) number of moles of acidic group-containing polyol]].

<<<(b)ポリイソシアネート化合物>>>
(b)ポリイソシアネート化合物としては、特に制限されないが、例えば、芳香族ポリイソシアネート、脂肪族ポリイソシアネート、脂環式ポリイソシアネートが挙げられる。(b)ポリイソシアネート化合物は、単独で用いてもよいし、複数種を併用してもよい。
<<< (b) Polyisocyanate compound >>>
The polyisocyanate compound (b) is not particularly limited, and examples thereof include aromatic polyisocyanates, aliphatic polyisocyanates and alicyclic polyisocyanates. The polyisocyanate compound (b) may be used alone or in combination of two or more.

芳香族ポリイソシアネートとしては、特に制限されないが、例えば、1,3−フェニレンジイソシアネート、1,4−フェニレンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート(TDI)、2,6−トリレンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、2,4−ジフェニルメタンジイソシアネート、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−イソシアナトフェニルスルホニルイソシアネート、p−イソシアナトフェニルスルホニルイソシアネート等が挙げられる。   The aromatic polyisocyanate is not particularly limited, and, for example, 1,3-phenylene diisocyanate, 1,4-phenylene diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate (TDI), 2,6-tolylene diisocyanate, 4,4 '-Diphenylmethane diisocyanate (MDI), 2,4-diphenylmethane diisocyanate, 4,4'-diisocyanatobiphenyl, 3,3'-dimethyl-4,4'-diisocyanatobiphenyl, 3,3'-dimethyl-4 4,4'-diisocyanatodiphenylmethane, 1,5-naphthylene diisocyanate, 4,4 ', 4' '-triphenylmethane triisocyanate, m-isocyanatophenylsulfonyl isocyanate, p-isocyanatophenylsulfonyl isocyanate, etc. To be

脂肪族ポリイソシアネートとしては、特に制限されないが、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等が挙げられる。   The aliphatic polyisocyanate is not particularly limited, and, for example, ethylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate (HDI), dodecamethylene diisocyanate, 1,6,11-undecanetriisocyanate, 2,2,4-trimethylhexa Methylene diisocyanate, lysine diisocyanate, 2,6-diisocyanatomethyl caproate, bis (2-isocyanatoethyl) fumarate, bis (2-isocyanatoethyl) carbonate, 2-isocyanatoethyl-2,6-diisocyanato Hexanoate etc. are mentioned.

脂環式ポリイソシアネートとしては、特に制限されないが、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(H12MDI、水素添加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(水素添加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−ノルボルナンジイソシアネート、2,6−ノルボルナンジイソシアネート等が挙げられる。   The alicyclic polyisocyanate is not particularly limited. For example, isophorone diisocyanate (IPDI), 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate (H12MDI, hydrogenated MDI), cyclohexylene diisocyanate, methylcyclohexylene diisocyanate (hydrogenated TDI) And bis (2-isocyanatoethyl) -4-cyclohexene-1,2-dicarboxylate, 2,5-norbornane diisocyanate, 2,6-norbornane diisocyanate and the like.

(b)ポリイソシアネート化合物としては、1分子当たりイソシアナト基を2個有するものを使用することができるが、後述する(A)ポリウレタンプレポリマーがゲル化をしない範囲で、トリフェニルメタントリイソシアネートのような、1分子当たりイソシアナト基を3個以上有するポリイソシアネート化合物も使用することができる。   (B) As a polyisocyanate compound, although what has two isocyanato groups per molecule can be used, in the range which (A) polyurethane prepolymer mentioned later does not gelatinize, like triphenylmethane triisocyanate It is also possible to use polyisocyanate compounds having three or more isocyanato groups per molecule.

(b)ポリイソシアネート化合物は、アルファネート、ヌレート等に変性されていてもよい。   (B) The polyisocyanate compound may be modified to alphanate, nurate or the like.

(b)ポリイソシアネート化合物は、塗膜の耐久性が上がり、かつ後述するポリウレタン樹脂中の脂環式構造の含有率を効率的に高めることができる観点から、脂環式ポリイソシアネートが好ましい。また、前記観点に加えて、反応の制御を容易に行うことができるという観点から、(b)ポリイソシアネート化合物は、イソホロンジイソシアネート及び/又は4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネートがより好ましく、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネートが特に好ましい。即ち、ポリウレタン樹脂は、更に、脂環式構造を有するポリイソシアネート化合物に由来する構成単位を含むことが好ましい。また、ポリウレタン樹脂は、前記脂環式構造を有するポリイソシアネート化合物が、イソホロンジイソシアネート(IPDI)及び/又はジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネートであることがより好ましく、ジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネートであることが特に好ましい。   The polyisocyanate compound (b) is preferably an alicyclic polyisocyanate from the viewpoint of enhancing the durability of the coating film and efficiently increasing the content of the alicyclic structure in a polyurethane resin described later. In addition to the above-mentioned viewpoints, from the viewpoint that the reaction can be easily controlled, the (b) polyisocyanate compound is more preferably isophorone diisocyanate and / or 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate, 4,4 Particularly preferred is' -dicyclohexylmethane diisocyanate. That is, the polyurethane resin preferably further contains a structural unit derived from a polyisocyanate compound having an alicyclic structure. In the polyurethane resin, the polyisocyanate compound having an alicyclic structure is more preferably isophorone diisocyanate (IPDI) and / or dicyclohexylmethane-4,4'-diisocyanate, and dicyclohexylmethane-4,4'- Particular preference is given to diisocyanates.

<<<(c)酸性基含有ポリオール>>>
(c)酸性基含有ポリオールは、1分子中に2個以上の水酸基(フェノール性水酸基は除く)と、1個以上の酸性基を含有するものである。酸性基としては、カルボキシ基、スルホン酸基、リン酸基、フェノール性水酸基等が挙げられる。(c)酸性基含有ポリオールは、単独で用いてもよいし、複数種を併用してもよい。
<<< (c) Acid group containing polyol>
The acidic group-containing polyol (c) is one containing two or more hydroxyl groups (excluding phenolic hydroxyl groups) and one or more acid groups in one molecule. As an acidic group, a carboxy group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, phenolic hydroxyl group etc. are mentioned. The acidic group-containing polyol (c) may be used alone or in combination of two or more.

(c)酸性基含有ポリオールとしては、特に制限されないが、例えば、2,2−ジメチロールプロピオン酸、2,2−ジメチロールブタン酸等のジメチロールアルカン酸、N,N−ビスヒドロキシエチルグリシン、N,N−ビスヒドロキシエチルアラニン、3,4−ジヒドロキシブタンスルホン酸、3,6−ジヒドロキシ−2−トルエンスルホン酸が挙げられる。入手が容易である観点から、(c)酸性基含有ポリオールは、1分子中に2個の水酸基と1個のカルボキシ基を有する化合物を含有する化合物が好ましく、2個のメチロール基を含む炭素数4〜12のジメチルロールアルカン酸がより好ましく、2,2−ジメチロールプロピオン酸が特に好ましい。   (C) The acidic group-containing polyol is not particularly limited, and examples thereof include dimethylolalkanoic acids such as 2,2-dimethylol propionic acid and 2,2-dimethylol butanoic acid, N, N-bishydroxyethyl glycine, N, N-bishydroxyethyl alanine, 3,4-dihydroxybutanesulfonic acid, 3,6-dihydroxy-2-toluenesulfonic acid can be mentioned. From the viewpoint of easy availability, the (c) acidic group-containing polyol is preferably a compound containing a compound having two hydroxyl groups and one carboxy group in one molecule, and the carbon number containing two methylol groups 4 to 12 dimethyl roll alkanoic acid is more preferred, and 2,2-dimethylol propionic acid is particularly preferred.

(c)酸性基含有ポリオールの水酸基当量数は、特に制限されず、20〜300とすることができ、好ましくは50〜200である。また、(c)酸性基含有ポリオールの水酸基当量数は、前記した総水酸基当量数を満足する範囲であることが好ましい。   The number of hydroxyl group equivalents of the (c) acidic group-containing polyol is not particularly limited, and can be 20 to 300, preferably 50 to 200. Moreover, it is preferable that the hydroxyl equivalent number of (c) acidic group containing polyol is a range which satisfies the above-mentioned total hydroxyl group equivalent number.

<<<(d)末端停止剤>>>
(d)末端停止剤としては、イソシアナト基と反応する基を1つ有する化合物が挙げられ、例えば、n−ブチルアミン、ジ−n−ブチルアミン、ジエタノールアミン等のモノアミン;エタノール、イソプロパノール、ブタノール等の1価アルコール等が好ましい。(d)末端停止剤は、単独で用いてもよいし、複数種を併用してもよい。
<<<< (d) end terminator >>>
(D) Examples of the terminal stopper include compounds having one group which reacts with an isocyanato group, and examples thereof include monoamines such as n-butylamine, di-n-butylamine and diethanolamine; and monovalents such as ethanol, isopropanol and butanol. Alcohol and the like are preferred. (D) The end terminator may be used alone or in combination of two or more.

<<<鎖延長剤(B)>>>
鎖延長剤(B)としては、イソシアナト基と反応する基を2以上有する化合物が挙げられ、例えば、エチレンジアミン、1,4−テトラメチレンジアミン、2−メチル−1,5−ペンタンジアミン、1,4−ブタンジアミン、1,6−ヘキサメチレンジアミン、1,4−ヘキサメチレンジアミン、3−アミノメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキシルアミン、1,3−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、キシリレンジアミン、ピペラジン、アジポイルヒドラジド、ヒドラジン、2,5−ジメチルピペラジン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン等のポリアミン化合物;エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール等のジオール化合物;ポリエチレングリコールに代表されるポリアルキレングリコール類;水が挙げられる。なお、鎖延長剤である水は、水系媒体としても機能し得る。鎖延長剤(B)は、単独で使用してもよく、2種類以上を併用してもよい。
<<< chain extender (B) >>>
Examples of the chain extender (B) include compounds having two or more groups that react with an isocyanato group, and examples thereof include ethylene diamine, 1,4-tetramethylene diamine, 2-methyl-1,5-pentane diamine, 1,4 -Butanediamine, 1,6-hexamethylenediamine, 1,4-hexamethylenediamine, 3-aminomethyl-3,5,5-trimethylcyclohexylamine, 1,3-bis (aminomethyl) cyclohexane, xylylenediamine, Polyamine compounds such as piperazine, adipoyl hydrazide, hydrazine, 2,5-dimethylpiperazine, diethylene triamine, triethylene tetramine, etc. Diol compounds such as ethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol; To polyethylene glycol Include water; polyalkylene glycols represented. Water as a chain extender can also function as an aqueous medium. The chain extender (B) may be used alone or in combination of two or more.

鎖延長剤(B)としては、好ましくはポリアミン化合物、さらに好ましくはジアミン化合物、特に好ましくは1級ジアミン化合物である。   The chain extender (B) is preferably a polyamine compound, more preferably a diamine compound, particularly preferably a primary diamine compound.

<<<ポリウレタン樹脂の特性>>>
ポリウレタン樹脂中の脂環式構造の含有率(以下、「脂環構造含有率(ポリウレタン)」ともいう。)は特に制限されないが、5〜50重量%が好ましく、10〜50重量%がより好ましく、20〜50重量%が更に好ましく、35〜50重量%が特に好ましい。脂環構造含有率(ポリウレタン)をこの範囲とすることで、塗膜の水蒸気ガスバリア性がより高まることに加えて、塗膜にした際に耐摩耗性が良好な水性ポリウレタン樹脂分散体とすることができ、かつ高固形分化した際の粘度上昇を抑えることができる。
<<< Characteristics of polyurethane resin >>>
The content of the alicyclic structure in the polyurethane resin (hereinafter, also referred to as "alicyclic structure content (polyurethane)") is not particularly limited, but 5 to 50 wt% is preferable, and 10 to 50 wt% is more preferable. 20 to 50% by weight is more preferable, and 35 to 50% by weight is particularly preferable. By setting the alicyclic structure content (polyurethane) in this range, in addition to the fact that the water vapor gas barrier property of the coating film is further enhanced, it is possible to obtain an aqueous polyurethane resin dispersion having good abrasion resistance when formed into a coating film. It is possible to suppress the increase in viscosity at the time of high solid differentiation.

ここで、脂環構造含有率(ポリウレタン)は、ポリウレタン樹脂中に占める、脂環式基の重量割合とする。例えば、シクロヘキサン残基等のシクロアルカン残基(1,4−ヘキサンジメタノールの場合は、シクロヘキサンから2つの水素原子を除いた部分)や、ジシクロヘキシルメタン残基(4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネートの場合は、ジシクロヘキシルメタンから4つの水素原子と1つの炭素原子を除いた部分)や、イソホロン残基(イソホロンジイソシアネートの場合は、シクロヘキサンから5つの水素原子を除いた部分)に基づき、算出した値をいう。   Here, the alicyclic structure content (polyurethane) is a weight ratio of an alicyclic group in the polyurethane resin. For example, a cycloalkane residue such as a cyclohexane residue (in the case of 1,4-hexanedimethanol, a portion obtained by removing two hydrogen atoms from cyclohexane) or a dicyclohexylmethane residue (4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate) In the case of dicyclohexylmethane, the calculated value is based on 4 hydrogen atoms and 1 carbon atom removed) or isophorone residue (in the case of isophorone diisocyanate, 5 hydrogen atoms removed from cyclohexane) Say.

ポリウレタン樹脂の重量平均分子量は、好ましくは25,000〜10,000,000、より好ましくは、50,000〜5,000,000であり、更に好ましくは、100,000〜1,000,000である。重量平均分子量が25,000以上であることで、水性ポリウレタン樹脂分散体の乾燥により、良好なフィルムを得ることができる傾向がある。重量平均分子量が1,000,000以下であることで、水性ポリウレタン樹脂分散体の乾燥性をより高くすることができる傾向がある。本明細書において、重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定したものであり、予め作成した標準ポリスチレンの検量線から求めた換算値を使用することができる。   The weight average molecular weight of the polyurethane resin is preferably 25,000 to 10,000,000, more preferably 50,000 to 5,000,000, and still more preferably 100,000 to 1,000,000. is there. When the weight average molecular weight is 25,000 or more, drying of the aqueous polyurethane resin dispersion tends to be able to obtain a good film. When the weight average molecular weight is 1,000,000 or less, the drying property of the aqueous polyurethane resin dispersion tends to be able to be further enhanced. In the present specification, the weight average molecular weight is measured by gel permeation chromatography (GPC), and a conversion value obtained from a calibration curve of standard polystyrene prepared in advance can be used.

<<<ポリウレタン樹脂の組成>>>
ポリウレタン樹脂における(a)ポリカーボネートポリオール化合物由来の構成単位、(b)ポリイソシアネート化合物に由来する構成単位、(c)酸性基含有ポリオール化合物に由来する構成単位、(d)末端停止剤に由来する構成単位及び(B)鎖延長剤に由来する構成単位の含有量は、特に制限されないが、後述するポリウレタン樹脂分散体の製造方法における、各成分の使用量となる量が挙げられる。
<<< Composition of polyurethane resin >>>
(A) a structural unit derived from a polycarbonate polyol compound, (b) a structural unit derived from a polyisocyanate compound, (c) a structural unit derived from an acidic group-containing polyol compound, and (d) a structure derived from an end terminator in a polyurethane resin The content of the structural unit derived from the unit and the chain extender (B) is not particularly limited, but examples thereof include the amounts used of the respective components in the method for producing a polyurethane resin dispersion described later.

<<水系媒体>>
水系媒体としては、水が挙げられる。水としては、例えば、上水、イオン交換水、蒸留水、超純水等が挙げられるが、入手が容易であることや、粒子が不安定になる原因となる塩の影響が少ないこと等の観点から、イオン交換水であることが好ましい。
<< Water based medium >>
An aqueous medium includes water. Examples of water include, but are not limited to, fresh water, ion-exchanged water, distilled water, ultrapure water, etc., such as being easy to obtain and having little influence of salts causing particles to become unstable, etc. From the viewpoint of ion exchange water, it is preferable.

なお、水系媒体は、有機溶媒を含んでいてもよい。有機溶媒としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、N−メチルピロリドン、N−エチルピロリドン、β−アルコキシプロピオンアミド(KJケミカルズ製KJCMPA(R)−100、KJCMBPA(R)−100)、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、酢酸エチル等が挙げられる。水性ポリウレタン樹脂分散体から塗膜を作製する際に造膜助剤として働く観点から、N−メチルピロリドン、N−エチルピロリドン、β−アルコキシプロピオンアミド、ジプロピレングリコールジメチルエーテルが、好ましい。また、前記した造膜助剤の効果に加えて、水性ポリウレタン樹脂分散体の固形分を上げた際の粘度を低く抑えることが出来る観点から、N−メチルピロリドン、N−エチルピロリドンが、より好ましい。   The aqueous medium may contain an organic solvent. Examples of the organic solvent include acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, tetrahydrofuran, dioxane, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, N-methyl pyrrolidone, N-ethyl pyrrolidone, β-alkoxypropionamide (KJ CMPA (R) -100 manufactured by KJ Chemicals KJCMBPA (R) -100), dipropylene glycol dimethyl ether, ethyl acetate and the like. N-methyl pyrrolidone, N-ethyl pyrrolidone, β-alkoxy propionamide, and dipropylene glycol dimethyl ether are preferable from the viewpoint of acting as a film forming aid when producing a coating film from the aqueous polyurethane resin dispersion. In addition to the effects of the film-forming aid described above, N-methyl pyrrolidone and N-ethyl pyrrolidone are more preferable from the viewpoint of being able to suppress the viscosity when raising the solid content of the aqueous polyurethane resin dispersion to a low level. .

<<添加剤>>
水性ポリウレタン樹脂分散体は、求められる機能、特性、用途等に応じて、増粘剤、光増感剤、硬化触媒、紫外線吸収剤、光安定剤、消泡剤、可塑剤、表面調整剤、沈降防止剤等の添加剤を含有することができる。添加剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。添加剤の種類は当業者に公知である。
<< Additives >>
The aqueous polyurethane resin dispersion is a thickener, a photosensitizer, a curing catalyst, an ultraviolet absorber, a light stabilizer, an antifoamer, a plasticizer, a surface conditioner, or the like, according to the required function, characteristics, use, etc. Additives such as anti-settling agents can be included. The additives may be used alone or in combination of two or more. The types of additives are known to those skilled in the art.

<<組成>>
水性ポリウレタン樹脂分散体中のポリウレタン樹脂の含有率は、5〜60質量%が好ましく、より好ましくは15〜50質量%である。水性ポリウレタン樹脂分散体中の水系媒体及び添加剤の含有率は、適宜選択できる。
<< Composition >>
The content of the polyurethane resin in the aqueous polyurethane resin dispersion is preferably 5 to 60% by mass, and more preferably 15 to 50% by mass. The content of the aqueous medium and the additive in the aqueous polyurethane resin dispersion can be appropriately selected.

<水性ポリウレタン樹脂分散体の製造方法>
水性ポリウレタン樹脂分散体の製造方法は、(a)主鎖に脂環構造を有するポリカーボネートポリオール化合物に由来する構成単位を含むポリウレタン樹脂が水性媒体に分散されている、水性ポリウレタン樹脂分散体が得られる方法であれば特に限定されない。
<Method of producing aqueous polyurethane resin dispersion>
According to the method for producing an aqueous polyurethane resin dispersion, (a) an aqueous polyurethane resin dispersion is obtained in which a polyurethane resin containing a structural unit derived from a polycarbonate polyol compound having an alicyclic structure in the main chain is dispersed in an aqueous medium It is not particularly limited as long as it is a method.

水性ポリウレタン樹脂分散体の製造方法は、下記工程:
(a)主鎖に脂環構造を有するポリカーボネートポリオール化合物と、(c)酸性基含有ポリオール化合物を、(b)ポリイソシアネート化合物と反応させて(A)ポリウレタンプレポリマーを得る工程(α)、
(A)ポリウレタンプレポリマーの酸性基を中和する工程(β)、
(A)ポリウレタンプレポリマーを水系媒体中に分散させる工程(γ)、及び
(A)ポリウレタンプレポリマーと、(A)ポリウレタンプレポリマーのイソシアナト基と反応性を有する(B)鎖延長剤とを反応させる工程(δ)を含むことが好ましい。
The method for producing the aqueous polyurethane resin dispersion is as follows:
Step (a) of reacting (a) a polycarbonate polyol compound having an alicyclic structure in the main chain and (c) an acidic group-containing polyol compound with (b) a polyisocyanate compound to obtain (A) a polyurethane prepolymer,
(A) the step of neutralizing the acid group of the polyurethane prepolymer (β),
(A) Step of dispersing polyurethane prepolymer in aqueous medium (γ), and (A) reaction of polyurethane prepolymer with (B) chain extender having reactivity with isocyanato group of polyurethane prepolymer (A) It is preferable to include the step (δ) of

工程(α)〜工程(δ)を含む水性ポリウレタン樹脂分散体の製造方法により、(a)主鎖に脂環構造を有するポリカーボネートポリオール化合物に由来する構成単位を有するポリウレタン樹脂、具体的には、(a)主鎖に脂環構造を有するポリカーボネートポリオール化合物に由来する構成単位、(b)ポリイソシアネート化合物に由来する構成単位、(c)酸性基含有ポリオール化合物に由来する構成単位、(B)鎖延長剤に由来する構成単位、及び場合により(d)末端停止剤に由来する構成単位を有するポリウレタン樹脂が水性媒体に分散されている、水性ポリウレタン樹脂分散体が得られる。以下に、水性ポリウレタン樹脂分散体の製造方法の好ましい態様について説明する。   A polyurethane resin having a structural unit derived from a polycarbonate polyol compound having an alicyclic structure in the main chain (a), specifically, according to the method for producing an aqueous polyurethane resin dispersion including steps (α) to (δ): (A) a structural unit derived from a polycarbonate polyol compound having an alicyclic structure in the main chain, (b) a structural unit derived from a polyisocyanate compound, (c) a structural unit derived from an acidic group-containing polyol compound, (B) a chain An aqueous polyurethane resin dispersion is obtained, in which a polyurethane resin having a structural unit derived from an extender, and optionally (d) a structural unit derived from a terminal stopper, is dispersed in an aqueous medium. Below, the preferable aspect of the manufacturing method of aqueous polyurethane resin dispersion is demonstrated.

<<工程(α)>>
工程(α)において、(A)ポリウレタンプレポリマーは、少なくとも、(a)ポリカーボネートポリオール化合物と、(b)ポリイソシアネート化合物と、(c)酸性基含有ポリオール化合物とを反応させて得られる。
<< Step (α) >>
In the step (α), the (A) polyurethane prepolymer is obtained by reacting at least (a) a polycarbonate polyol compound, (b) a polyisocyanate compound, and (c) an acidic group-containing polyol compound.

工程(α)において、(a)ポリカーボネートポリオール化合物と(c)酸性基含有ポリオール化合物は、順不同で(b)ポリイソシアネート化合物と反応させることができ、(a)ポリカーボネートポリオール化合物と(c)酸性基含有ポリオール化合物を同時に(b)ポリイソシアネート化合物に反応させてもよい。また、工程(α)は、更に、得られた(A)ポリウレタンプレポリマーに、(d)末端停止剤を添加する工程を含んでもよい。   In the step (α), the (a) polycarbonate polyol compound and the (c) acidic group-containing polyol compound can be reacted with the (b) polyisocyanate compound in random order, and (a) the polycarbonate polyol compound and (c) acidic group The contained polyol compound may be simultaneously reacted with the (b) polyisocyanate compound. Step (α) may further include the step of adding (d) an end terminator to the obtained (A) polyurethane prepolymer.

工程(α)において、反応性を向上させるために、触媒を用いることができる。触媒としては、特に制限はされないが、例えば、スズ系触媒(トリメチルスズラウリレート、ジブチルスズジラウリレート等)や鉛系触媒(オクチル酸鉛等)、チタン系触媒(チタンテトラブトキシド等)等の金属塩、有機金属誘導体、アミン系触媒(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等)、ジアザビシクロウンデセン系触媒が挙げられる。中でも、反応性の観点から、ジブチルスズジラウリレート、チタンテトラブトキシドが好ましい。   In the step (α), a catalyst can be used to improve the reactivity. The catalyst is not particularly limited, but, for example, metals such as tin-based catalyst (trimethyltin laurate, dibutyltin dilaurate etc.), lead-based catalyst (lead acid octylate etc.), titanium-based catalyst (titanium tetrabutoxide etc.) Examples thereof include salts, organometallic derivatives, amine catalysts (triethylamine, N-ethylmorpholine, triethylenediamine, etc.) and diazabicycloundecene catalysts. Among them, dibutyltin dilaurate and titanium tetrabutoxide are preferable from the viewpoint of reactivity.

工程(α)において、反応は、無溶媒で行ってもよいし、有機溶媒の存在下で行ってもよい。無溶媒で反応を行う場合には、(a)ポリカーボネートポリオール化合物と、(c)酸性基含有ポリオール化合物と、(b)ポリイソシアネート化合物の混合物が、撹拌性の観点から、液状であることが好ましい。有機溶媒は、水系媒体において前記したとおりであり、(A)ポリウレタンプレポリマーを水に分散し、鎖延長反応を行った後に加熱又は減圧により除去できる観点から、アセトン、メチルエチルケトン、酢酸エチルが好ましい。   In the step (α), the reaction may be carried out without a solvent or in the presence of an organic solvent. When the reaction is carried out without solvent, it is preferable that the mixture of (a) polycarbonate polyol compound, (c) acidic group-containing polyol compound and (b) polyisocyanate compound is liquid from the viewpoint of stirring property. . The organic solvent is as described above in the aqueous medium, and is preferably acetone, methyl ethyl ketone or ethyl acetate from the viewpoint that it can be removed by heating or reducing pressure after dispersing the polyurethane prepolymer (A) in water and performing chain extension reaction.

工程(α)において、反応は、不活性ガス雰囲気下で行ってもよいし、大気雰囲気下で行ってもよい。   In the step (α), the reaction may be carried out under an inert gas atmosphere or under an air atmosphere.

工程(α)において、反応温度は、特に制限はされないが、40〜150℃が好ましく、更に好ましくは60〜120℃である。反応温度が40℃以上であることで、原料が十分に溶解し又は原料が十分な流動性を得て、(A)ポリウレタンプレポリマーの粘度を低くして充分な撹拌を行うことができ、反応温度が150℃以下であることで、副反応が起こる等の不具合を起こさずに、反応を進行させることができる。   In the step (α), the reaction temperature is preferably, but not limited to, 40 to 150 ° C., more preferably 60 to 120 ° C. When the reaction temperature is 40 ° C. or more, the raw material is sufficiently dissolved or the raw material has sufficient fluidity, and the viscosity of the (A) polyurethane prepolymer can be lowered to perform sufficient stirring. By setting the temperature to 150 ° C. or less, the reaction can be allowed to proceed without causing problems such as occurrence of side reactions.

<<<使用量>>>
工程(α)において、(a)ポリカーボネートポリオール化合物の使用量は、(a)ポリカーボネートポリオール化合物、(b)ポリイソシアネート化合物、(c)酸性基含有ポリオール化合物、(B)鎖延長剤、及び場合により(d)末端停止剤の全量100質量部に対して、好ましくは20〜80質量部、より好ましくは30〜70質量部、特に好ましくは35〜60質量部である。(a)ポリカーボネートポリオール化合物の使用量が30質量部以上であることで、得られる水性ポリウレタン樹脂分散体の乾燥性を高くすることができる傾向があり、80質量部以下であることで、得られる水性ポリウレタン樹脂分散体の貯蔵安定性がより向上する傾向がある。
<<< Used amount >>>
In the step (α), the amount of the (a) polycarbonate polyol compound used is (a) polycarbonate polyol compound, (b) polyisocyanate compound, (c) acidic group-containing polyol compound, (B) chain extender, and optionally (D) The amount is preferably 20 to 80 parts by mass, more preferably 30 to 70 parts by mass, and particularly preferably 35 to 60 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of the terminal stopper. When the amount of the polycarbonate polyol compound used is 30 parts by mass or more, there is a tendency that the drying property of the obtained aqueous polyurethane resin dispersion can be enhanced, and it is obtained by being 80 parts by mass or less The storage stability of the aqueous polyurethane resin dispersion tends to be further improved.

工程(α)において、(b)ポリイソシアネート化合物の使用量は、(a)ポリカーボネートポリオール化合物及び(c)酸性基含有ポリオール化合物の全水酸基のモル数に対する、(b)ポリイソシアネート化合物のイソシアナト基のモル数の比が、1.05〜2.5である量が好ましく、1.1〜2.0である量が更に好ましく、1.3〜1.8である量が特に好ましい。   In the step (α), the amount used of the (b) polyisocyanate compound is the isocyanate group of the (b) polyisocyanate compound relative to the number of moles of all hydroxyl groups of the (a) polycarbonate polyol compound and (c) acidic group-containing polyol compound. The ratio of the number of moles is preferably an amount of 1.05 to 2.5, more preferably an amount of 1.1 to 2.0, and particularly preferably an amount of 1.3 to 1.8.

(b)ポリイソシアネート化合物のイソシアナト基のモル数の比が1.05以上であることで、分子末端にイソシアナト基を有しない(A)ポリウレタンプレポリマーの量が少なくなり、(B)鎖延長剤と反応しない分子が少なくなる。これにより、水性ポリウレタン樹脂分散体の貯蔵安定性が確保しやすくなる。また、水性ポリウレタン樹脂分散体を乾燥した後に、フィルムを形成しやすくなる。また、(b)ポリイソシアネート化合物のイソシアナト基のモル数の比が2.5以下であることで、反応系内に残る未反応の(b)ポリイソシアネート化合物の量が少なくなり、(b)ポリイソシアネート化合物と(B)鎖延長剤が効率的に反応し、水と反応による望まない分子伸長を起こしにくくなるため、水性ポリウレタン樹脂分散体の調製を適切に行うことができ、貯蔵安定性がより向上する。更に、得られる水性ポリウレタン樹脂分散体の乾燥性が高くなる傾向がある。   When the ratio of the number of moles of isocyanato groups of the polyisocyanate compound (b) is 1.05 or more, the amount of (A) polyurethane prepolymer having no isocyanato group at the molecular terminal decreases, and (B) a chain extender Fewer molecules do not react with it. This makes it easy to ensure the storage stability of the aqueous polyurethane resin dispersion. In addition, after drying the aqueous polyurethane resin dispersion, it becomes easy to form a film. In addition, when the ratio of the number of moles of isocyanato groups of the (b) polyisocyanate compound is 2.5 or less, the amount of unreacted (b) polyisocyanate compound remaining in the reaction system decreases, and (b) poly Since the isocyanate compound and (B) chain extender react efficiently, and it becomes difficult to cause unwanted molecular elongation due to the reaction with water, the preparation of the aqueous polyurethane resin dispersion can be properly performed, and the storage stability is more than that. improves. Furthermore, the drying properties of the resulting aqueous polyurethane resin dispersion tend to be high.

工程(α)において、(a)ポリカーボネートポリオール化合物、(b)ポリイソシアネート化合物、(c)酸性基含有ポリオール化合物、(B)鎖延長剤、及び場合により(d)末端停止剤の全量100質量部に対する、(b)ポリイソシアネート化合物の量は、前記したモル比の条件を満たす範囲で、(a)ポリカーボネートポリオール化合物及び(c)酸性基含有ポリオール化合物の種類又は質量に応じて、適宜設定することができる。   In the step (α), the total amount of 100 parts by mass of (a) polycarbonate polyol compound, (b) polyisocyanate compound, (c) acidic group-containing polyol compound, (B) chain extender, and optionally (d) end terminator The amount of the (b) polyisocyanate compound relative to the above may be appropriately set according to the type or mass of the (a) polycarbonate polyol compound and the (c) acidic group-containing polyol compound within the range satisfying the above-mentioned molar ratio. Can.

工程(α)において、(c)酸性基含有ポリオール化合物の使用量は、(a)ポリカーボネートポリオール化合物、(b)ポリイソシアネート化合物、(c)酸性基含有ポリオール化合物、(B)鎖延長剤、及び場合により(d)末端停止剤の全量100質量部に対して、好ましくは0.5〜10質量部、より好ましくは4〜9質量部である。(c)酸性基含有ポリオール化合物の使用量が0.5質量部以上であることで、得られる水蒸気ガスバリアコート用水性ポリウレタン樹脂の水系媒体中への分散性が良好になる傾向があり、10質量部以下であることで、得られる水性ポリウレタン樹脂分散体の乾燥性が高くなる傾向がある。また、水性ポリウレタン樹脂分散体を塗布して得た塗膜の耐水性を高くすることができ、得られるフィルムの柔軟性も良好にすることができる傾向がある。   In the step (α), the amount used of (c) the acidic group-containing polyol compound is (a) a polycarbonate polyol compound, (b) a polyisocyanate compound, (c) an acidic group-containing polyol compound, (B) a chain extender, and In some cases, the amount is preferably 0.5 to 10 parts by mass, more preferably 4 to 9 parts by mass, based on 100 parts by mass of the total amount of the (d) end terminator. (C) When the amount of the acidic group-containing polyol compound used is 0.5 parts by mass or more, the dispersibility of the obtained aqueous polyurethane resin for water vapor barrier coat in an aqueous medium tends to be good, 10 mass By being less than 1 part, the drying property of the obtained aqueous polyurethane resin dispersion tends to be high. Moreover, the water resistance of the coating film obtained by apply | coating an aqueous polyurethane resin dispersion can be made high, and there exists a tendency which can also improve the softness | flexibility of the film obtained.

工程(α)において、(d)末端停止剤の使用量は、ポリウレタン樹脂及び(A)ポリウレタンプレポリマーの分子量等に応じて適宜決定することができる。   In the step (α), the amount used of the (d) end terminator can be appropriately determined according to the molecular weight and the like of the polyurethane resin and the (A) polyurethane prepolymer.

工程(α)において、有機溶媒の使用量は、(a)ポリカーボネートポリオール化合物と、(c)酸性基含有ポリオール化合物と、(b)ポリイソシアネート化合物との全量に対して質量基準で、好ましくは0.1〜2.0倍であり、より好ましくは0.15〜0.8倍である。   In the step (α), the amount of the organic solvent used is preferably 0 on a mass basis with respect to the total amount of (a) polycarbonate polyol compound, (c) acidic group-containing polyol compound and (b) polyisocyanate compound. 1 to 2.0 times, more preferably 0.15 to 0.8 times.

<<<(A)ポリウレタンプレポリマー>>>
工程(α)により、(a)主鎖に脂環構造を有するポリカーボネートポリオール化合物に由来する構成単位、(b)ポリイソシアネート化合物に由来する構成単位、(c)酸性基含有ポリオール化合物に由来する構成単位及び(B)鎖延長剤に由来する構成単位を有する(A)ポリウレタンプレポリマーが得られる。また、工程(α)が、更に、得られた(A)ポリウレタンプレポリマーに、(d)末端停止剤を添加する工程を含む場合、(A)ポリウレタンプレポリマーの末端が、(d)末端停止剤に由来する構造を有する。
<<< (A) polyurethane prepolymer>>>
In the step (α), (a) a structural unit derived from a polycarbonate polyol compound having an alicyclic structure in the main chain, (b) a structural unit derived from a polyisocyanate compound, (c) a structure derived from an acidic group-containing polyol compound A polyurethane prepolymer (A) is obtained having units and structural units derived from (B) chain extender. Further, when the step (α) further comprises the step of adding (d) an end terminator to the obtained (A) polyurethane prepolymer, (A) the end of the polyurethane prepolymer is (d) end-terminated It has a structure derived from an agent.

工程(α)で得られる(A)ポリウレタンプレポリマーの酸価(AV)は、8〜40mgKOH/gが好ましく、より好ましくは20〜35mgKOH/gであり、特に好ましくは24〜30mgKOH/gである。(A)ポリウレタンプレポリマーの酸価が8mgKOH/g以上であることで、水系媒体への分散性、貯蔵安定性を良くすることができる傾向がある。(A)ポリウレタンプレポリマーの酸価が40mgKOH/g以下であることで、得られるポリウレタン樹脂の塗膜の耐水性を高め、得られるフィルムの柔軟性を高くすることができる傾向があり、塗膜作製時の乾燥性を上げることができる傾向もある。   The acid value (AV) of the polyurethane prepolymer (A) obtained in step (α) is preferably 8 to 40 mg KOH / g, more preferably 20 to 35 mg KOH / g, and particularly preferably 24 to 30 mg KOH / g . When the acid value of the polyurethane prepolymer (A) is 8 mg KOH / g or more, the dispersibility in an aqueous medium and the storage stability tend to be able to be improved. (A) When the acid value of the polyurethane prepolymer is 40 mg KOH / g or less, the water resistance of the coating film of the obtained polyurethane resin tends to be enhanced, and the flexibility of the film obtained can be enhanced. There is also a tendency to be able to increase the drying properties at the time of preparation.

また、水性ポリウレタン樹脂分散体の固形分を上げた際の粘度を低く抑えることができる点から、(A)ポリウレタンプレポリマーの酸価は、12〜28mgKOH/gが好ましく、より好ましくは16〜27mgKOH/gである。   In addition, the acid value of the polyurethane prepolymer (A) is preferably 12 to 28 mg KOH / g, more preferably 16 to 27 mg KOH, from the viewpoint that the viscosity when increasing the solid content of the aqueous polyurethane resin dispersion can be suppressed low. It is / g.

本明細書において、「(A)ポリウレタンプレポリマーの酸価(AV)」とは、工程(α)で使用される有機溶媒及び後述の工程(β)で使用される中和剤を除いた、いわゆる固形分中の酸価を示す。具体的には、(A)ポリウレタンプレポリマーの酸価は、下記式(3)によって導き出すことができる。
〔(A)ポリウレタンプレポリマーの酸価〕=〔((c)酸性基含有ポリオール化合物のミリモル数)×((c)酸性基含有ポリオール化合物1分子中の酸性基の数)〕×56.11/〔(a)ポリカーボネートポリオール化合物、(c)酸性基含有ポリオール化合物及び(b)ポリイソシアネート化合物の合計の質量〕・・・(3)
In the present specification, “(A) acid value (AV) of polyurethane prepolymer” refers to the organic solvent used in step (α) and the neutralizing agent used in step (β) described below, It shows the so-called acid value in solid content. Specifically, the acid value of the (A) polyurethane prepolymer can be derived by the following formula (3).
[Acid number of (A) polyurethane prepolymer] = [((m) number of millimoles of acid group-containing polyol compound) × ((c) number of acid group in one molecule of acid group-containing polyol compound)] × 56.11 / [Mass of total of (a) polycarbonate polyol compound, (c) acidic group-containing polyol compound and (b) polyisocyanate compound] (3)

<<工程(β)>>
工程(β)において、(A)ポリウレタンプレポリマーの酸性基は、具体的には、中和剤により中和される。工程(β)における(A)ポリウレタンプレポリマーの酸性基とは、(c)酸性基含有ポリオールで前記したとおりである。
<< Step (β) >>
In the step (β), the acidic groups of the (A) polyurethane prepolymer are specifically neutralized by the neutralizing agent. The acidic group of the (A) polyurethane prepolymer in the step (β) is as described above for the (c) acidic group-containing polyol.

工程(β)で使用される中和剤としては、公知の塩基であれば特に制限されないが、例えば、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、トリエタノールアミン、N−メチルジエタノールアミン、N−エチルジエタノールアミン、N−フェニルジエタノールアミン、ジメチルエタノールアミン、ジエチルエタノールアミン、N−メチルモルホリン、ピリジン等の有機アミン類;水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の無機アルカリ塩類、アンモニアが挙げられる。中和剤は、好ましくは有機アミン類であり、より好ましくは3級アミンである。分散安定性が向上する観点から、中和剤はトリエチルアミンであることがより好ましい。   The neutralizing agent used in step (β) is not particularly limited as long as it is a known base, and examples thereof include trimethylamine, triethylamine, triisopropylamine, tributylamine, triethanolamine, N-methyldiethanolamine, and N-ethyl. Organic amines such as diethanolamine, N-phenyldiethanolamine, dimethylethanolamine, diethylethanolamine, N-methylmorpholine, and pyridine; inorganic alkali salts such as sodium hydroxide and potassium hydroxide; and ammonia. The neutralizing agent is preferably an organic amine, more preferably a tertiary amine. From the viewpoint of improving the dispersion stability, the neutralizing agent is more preferably triethylamine.

<<工程(γ)>>
工程(γ)において、(A)ポリウレタンプレポリマーは、水系媒体中に分散される。工程(γ)において、水系媒体中に(A)ポリウレタンプレポリマーを分散させる方法としては、特に制限されないが、例えば、ホモミキサーやホモジナイザー等によって撹拌されている水系媒体中に、(A)ポリウレタンプレポリマーを添加する方法、ホモミキサーやホモジナイザー等によって撹拌されている(A)ポリウレタンプレポリマーに水系媒体を添加する方法等が挙げられる。
<< Step (γ) >>
In step (γ), the (A) polyurethane prepolymer is dispersed in an aqueous medium. In the step (γ), the method for dispersing the polyurethane prepolymer (A) in the aqueous medium is not particularly limited. For example, in the aqueous medium stirred by a homomixer, a homogenizer, etc. The method of adding a polymer, the method of adding an aqueous medium to the (A) polyurethane prepolymer stirred by a homomixer, a homogenizer, etc., etc. are mentioned.

<<工程(δ)>>
工程(δ)において、(A)ポリウレタンプレポリマーは、(B)鎖延長剤との反応により、鎖延長される。工程(δ)において、鎖延長剤(B)の使用量は、(A)ポリウレタンプレポリマー中の鎖延長起点となるイソシアナト基に対して、当量以下であることが好ましく、より好ましくはイソシアナト基に対して0.7〜0.99当量である。イソシアナト基の当量以下の量で鎖延長剤(B)を添加することで、鎖延長されたウレタンポリマー(即ち、ポリウレタン樹脂)の分子量を低下させず、得られる水性ポリウレタン樹脂分散体を塗布して得た塗膜の強度を高くすることができる傾向がある。
<< Step (δ) >>
In step (δ), (A) the polyurethane prepolymer is chain extended by reaction with (B) a chain extender. In the step (δ), the amount of the chain extender (B) used is preferably not more than the equivalent with respect to the isocyanato group as the chain extension starting point in (A) polyurethane prepolymer, and more preferably an isocyanato group The ratio is 0.7 to 0.99 equivalent. By adding the chain extender (B) in an amount equal to or less than the equivalent weight of the isocyanato group, the resulting aqueous polyurethane resin dispersion is coated without lowering the molecular weight of the chain-extended urethane polymer (ie, polyurethane resin). There is a tendency that the strength of the obtained coating can be increased.

工程(δ)は、冷却下(例えば、温度0〜40℃)でゆっくりと行ってもよく、また場合によっては60℃以下の加熱条件下で反応を促進して行ってもよい。冷却下における反応時間は、例えば0.5〜24時間とすることができ、60℃以下の加熱条件下における反応時間は、例えば0.1〜6時間とすることができる。   Step (δ) may be carried out slowly (eg, at a temperature of 0 to 40 ° C.) under cooling, and in some cases, may be carried out to promote the reaction under heating conditions of 60 ° C. or less. The reaction time under cooling can be, for example, 0.5 to 24 hours, and the reaction time under heating conditions of 60 ° C. or less can be, for example, 0.1 to 6 hours.

<<好ましい態様>>
工程(α)〜工程(δ)を含む水性ポリウレタン樹脂分散体の製造方法において、工程(β)と、工程(δ)とは、どちらを先に行ってもよいし、同時に行うこともできる。また、更に、工程(β)と、工程(γ)と、工程(δ)は、同時に行ってもよい。また、工程(δ)は、工程(γ)と同時に行ってもよく、工程(γ)の後に行ってもよい。工程(δ)が、工程(γ)と同時及び/又は後に行われる場合、水系媒体としての水が鎖延長剤を兼ねることにもなる。
<< Preferred embodiment >>
In the method for producing an aqueous polyurethane resin dispersion including the steps (α) to (δ), either the step (β) or the step (δ) may be performed first, or may be performed simultaneously. Furthermore, the step (β), the step (γ) and the step (δ) may be performed simultaneously. In addition, the step (δ) may be performed simultaneously with the step (γ) or may be performed after the step (γ). When the step (δ) is performed simultaneously with and / or after the step (γ), water as an aqueous medium also serves as a chain extender.

よって、水性ポリウレタン樹脂分散体の製造方法のより好ましい例としては、以下の方法が挙げられる:
(a)ポリカーボネートポリオール化合物と、(c)酸性基含有ポリオール化合物を、(b)ポリイソシアネート化合物と反応させて(A)ポリウレタンプレポリマーを得る(工程(α’));
次いで、(A)ポリウレタンプレポリマーの酸性基を中和する(工程(β’))、
工程(β)で得られた溶液を水系媒体中に分散させる(工程(γ’))、
分散媒中に分散した(A)ポリウレタンプレポリマーと、(A)ポリウレタンプレポリマーのイソシアナト基と反応性を有する(B)鎖延長剤とを反応させること(工程(δ’))により、水性ポリウレタン樹脂分散体を得る。
Therefore, as a more preferred example of the method for producing the aqueous polyurethane resin dispersion, the following method may be mentioned:
(A) reacting a polycarbonate polyol compound and (c) an acidic group-containing polyol compound with (b) a polyisocyanate compound to obtain (A) a polyurethane prepolymer (step (α '));
Then, the acid group of (A) polyurethane prepolymer is neutralized (step (β ′)),
Dispersing the solution obtained in step (β) in an aqueous medium (step (γ ′)),
Aqueous polyurethane by reacting (A) polyurethane prepolymer dispersed in a dispersion medium with (B) a chain extender having reactivity with isocyanato group of (A) polyurethane prepolymer (step (δ ′)) A resin dispersion is obtained.

<<水性ポリウレタン樹脂分散体から形成されるポリウレタン樹脂フィルムの特性>>
ポリウレタン樹脂フィルムは、水性ポリウレタン樹脂分散体から形成される。水性ポリウレタン樹脂分散体から形成されるポリウレタン樹脂フィルムは、フィルムの厚さ0.08mm、273.15K、1.013×10Paの条件で、JIS Z0208に従って測定した水蒸気透過性(以下、単に「水蒸気透過性」ともいう)が、4.0×10−10cm・cm/cm・s・Pa未満である。水性ポリウレタン樹脂分散体を用いてなるポリウレタン樹脂フィルムの水蒸気透過性が、4.0×10−10cm・cm/cm・s・Pa未満であるため、水性ポリウレタン樹脂分散体を用いてなる塗膜は、高い水蒸気ガスバリア性を有する。ポリウレタン樹脂フィルムの水蒸気透過性は、好ましくは、4.0×10−10cm・cm/cm・s・Pa未満であり、より好ましくは5.0×10−11cm・cm/cm・s・Pa未満である。また、ポリウレタン樹脂フィルムの水蒸気透過性は、0cm・cm/cm・s・Pa超とすることができ、1.0×10−11〜1.0×10−10cm・cm/cm・s・Paであることがより好ましい。
<< Characteristics of polyurethane resin film formed from aqueous polyurethane resin dispersion >>
The polyurethane resin film is formed from an aqueous polyurethane resin dispersion. The polyurethane resin film formed from the aqueous polyurethane resin dispersion has a water vapor permeability measured according to JIS Z 0208 under the conditions of film thickness of 0.08 mm, 273.15 K, 1.013 × 10 5 Pa (hereinafter simply referred to as “ Also referred to as “water vapor permeability” is less than 4.0 × 10 −10 cm 3 · cm / cm 2 · s · Pa. Since the water vapor permeability of the polyurethane resin film formed using the aqueous polyurethane resin dispersion is less than 4.0 × 10 -10 cm 3 · cm / cm 2 · s · Pa, the aqueous polyurethane resin dispersion is used. The coating film has high water vapor gas barrier properties. The water vapor permeability of the polyurethane resin film is preferably less than 4.0 × 10 −10 cm 3 · cm / cm 2 · s · Pa, more preferably 5.0 × 10 −11 cm 3 · cm / cm It is less than 2 · s · Pa. The water vapor permeability of the polyurethane resin film can be more than 0 cm 3 · cm / cm 2 · s · Pa, 1.0 × 10 -11 to 1.0 × 10 -10 cm 3 · cm / cm More preferably, it is 2 · s · Pa.

ポリウレタン樹脂フィルムは、具体的には、水性ポリウレタン樹脂分散体を離型性基材に適用し、加熱等の手段により乾燥、硬化させ、続いてポリウレタン樹脂の硬化物を離型性基材から剥離させることにより得ることができる。   Specifically, the polyurethane resin film applies an aqueous polyurethane resin dispersion to a releasable substrate, and is dried and cured by means such as heating, and subsequently the cured product of the polyurethane resin is peeled off from the releasable substrate It can be obtained by

加熱方法としては、自己の反応熱による加熱方法と、反応熱と型の積極加熱とを併用する加熱方法等が挙げられる。型の積極加熱は、型ごと熱風オーブンや電気炉、赤外線誘導加熱炉に入れて加熱する方法が挙げられる。加熱温度は、40〜200℃であることが好ましく、より好ましくは60〜160℃である。このような温度で加熱することにより、より効率的に乾燥を行うことができる。加熱時間は、好ましくは0.0001〜20時間、より好ましくは1〜10時間である。このような加熱時間とすることにより、より硬度の高いポリウレタン樹脂フィルムを得ることができる。ポリウレタン樹脂フィルムを得るための乾燥条件としては、例えば、120℃で3〜10秒で加熱する方法が採用される。   As a heating method, a heating method using its own reaction heat and a heating method using reaction heat and active heating of the mold in combination may be mentioned. The active heating of the mold may be carried out by placing the mold in a hot-air oven, an electric furnace, or an infrared induction heating furnace for heating. The heating temperature is preferably 40 to 200 ° C, more preferably 60 to 160 ° C. By heating at such temperature, drying can be performed more efficiently. The heating time is preferably 0.0001 to 20 hours, more preferably 1 to 10 hours. By setting it as such heating time, a polyurethane resin film with higher hardness can be obtained. As a drying condition for obtaining a polyurethane resin film, for example, a method of heating at 120 ° C. for 3 to 10 seconds is adopted.

よって、測定に用いられるポリウレタン樹脂フィルムは、加熱温度が40〜200℃であり、加熱時間が0.0001〜20時間であり、かつ乾燥条件が120℃で3〜10秒で加熱する方法である、製造条件で得られるポリウレタン樹脂フィルムであることが好ましい。   Therefore, the polyurethane resin film used for the measurement has a heating temperature of 40 to 200 ° C., a heating time of 0.0001 to 20 hours, and a drying condition of 120 ° C. for 3 to 10 seconds. It is preferable that it is a polyurethane resin film obtained by manufacturing conditions.

なお、得られるポリウレタン樹脂フィルムの厚さは、前記水蒸気透過性の測定条件における厚みに限定されないが、1〜100μmであることが好ましく、より好ましくは、3〜50μmである。   In addition, although the thickness of the polyurethane resin film obtained is not limited to the thickness in the measurement conditions of the said water-vapor permeability, it is preferable that it is 1-100 micrometers, More preferably, it is 3-50 micrometers.

<塗料組成物及びコーティング剤組成物>
塗料組成物及びコーティング剤組成物は、水性ポリウレタン樹脂分散体を含有する。塗料組成物及びコーティング剤組成物は、水性ポリウレタン樹脂分散体以外の成分として、他の樹脂、硬化剤、着色顔料、体質顔料、光輝性顔料及び通常の添加剤を含有することができる。水性ポリウレタン樹脂分散体以外の成分は、単独で用いてもよいし、複数種を併用してもよい。
<Coating composition and coating composition>
The coating composition and the coating composition contain an aqueous polyurethane resin dispersion. The coating composition and the coating agent composition can contain other resins, a curing agent, a coloring pigment, an extender pigment, a bright pigment and conventional additives as components other than the aqueous polyurethane resin dispersion. The components other than the aqueous polyurethane resin dispersion may be used alone or in combination of two or more.

<<他の樹脂>>
他の樹脂としては、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アルキド樹脂、ポリオレフィン樹脂、塩化ビニル樹脂等が挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、複数種を併用してもよい。他の樹脂は、水中での分散性の観点から、1種以上の親水性基を有することが好ましい。親水性基としては、水酸基、カルボキシ基、スルホン酸基、ポリエチレングリコール基等が挙げられる。
<< Other resin >>
Other resins include polyester resin, acrylic resin, polyether resin, polycarbonate resin, polyurethane resin, epoxy resin, alkyd resin, polyolefin resin, vinyl chloride resin and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Other resins preferably have one or more hydrophilic groups from the viewpoint of dispersibility in water. Examples of the hydrophilic group include a hydroxyl group, a carboxy group, a sulfonic acid group, a polyethylene glycol group and the like.

他の樹脂としては、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、及びポリオレフィン樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。   The other resin is preferably at least one selected from the group consisting of a polyester resin, an acrylic resin, and a polyolefin resin.

ポリエステル樹脂は、酸成分とアルコール成分とのエステル化反応又はエステル交換反応によって製造することができる。酸成分としては、ポリエステル樹脂の製造に際して酸成分として通常使用される化合物を使用することができる。酸成分としては、例えば、脂肪族多塩基酸、脂環族多塩基酸、芳香族多塩基酸等を使用することができる。   The polyester resin can be produced by an esterification reaction or transesterification reaction of an acid component and an alcohol component. As the acid component, compounds which are usually used as an acid component in the production of polyester resins can be used. As an acid component, an aliphatic polybasic acid, an alicyclic polybasic acid, an aromatic polybasic acid etc. can be used, for example.

ポリエステル樹脂の水酸基価は、10〜300mgKOH/g程度が好ましく、50〜250mgKOH/g程度がより好ましく、80〜180mgKOH/g程度が更に好ましい。ポリエステル樹脂の酸価は、1〜200mgKOH/g程度が好ましく、15〜100mgKOH/g程度がより好ましく、25〜60mgKOH/g程度が更に好ましい。ポリエステル樹脂の重量平均分子量は、500〜500,000が好ましく、1,000〜300,000がより好ましく、1,500〜200,000が更に好ましい。   The hydroxyl value of the polyester resin is preferably about 10 to 300 mg KOH / g, more preferably about 50 to 250 mg KOH / g, and still more preferably about 80 to 180 mg KOH / g. The acid value of the polyester resin is preferably about 1 to 200 mg KOH / g, more preferably about 15 to 100 mg KOH / g, and still more preferably about 25 to 60 mg KOH / g. 500-500,000 are preferable, as for the weight average molecular weight of a polyester resin, 1,000-300,000 are more preferable, and 1,500-200,000 are still more preferable.

アクリル樹脂としては、水酸基含有アクリル樹脂が好ましい。水酸基含有アクリル樹脂は、水酸基含有重合性不飽和モノマー及び該水酸基含有重合性不飽和モノマーと共重合可能な他の重合性不飽和モノマーとを、例えば、有機溶媒中での溶液重合法、水中でのエマルション重合法等の既知の方法によって共重合させることにより製造できる。   As an acrylic resin, a hydroxyl group-containing acrylic resin is preferable. The hydroxyl group-containing acrylic resin comprises, for example, a solution polymerization method in an organic solvent, a hydroxyl group-containing polymerizable unsaturated monomer and another polymerizable unsaturated monomer copolymerizable with the hydroxyl group-containing polymerizable unsaturated monomer, in water It can manufacture by copolymerizing by well-known methods, such as the emulsion polymerization method of this.

水酸基含有重合性不飽和モノマーは、1分子中に水酸基及び重合性不飽和結合をそれぞれ1個以上有する化合物である。例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸と炭素数2〜8の2価アルコールとのモノエステル化物;これらのモノエステル化物のε−カプロラクトン変性体;N−ヒドロキシメチル(メタ)アクリルアミド;アリルアルコール;分子末端が水酸基であるポリオキシエチレン鎖を有する(メタ)アクリレート等を挙げることができる。   The hydroxyl group-containing polymerizable unsaturated monomer is a compound having one or more hydroxyl group and one or more polymerizable unsaturated bond in one molecule. For example, (meth) acrylic acid such as 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 3-hydroxypropyl (meth) acrylate, 4-hydroxybutyl (meth) acrylate and the like, and having 2 to 8 carbon atoms Monoesters with dihydric alcohols; ε-caprolactone modified products of these monoesters; N-hydroxymethyl (meth) acrylamide; allyl alcohol; (meth) acrylate having a polyoxyethylene chain whose molecular terminal is a hydroxyl group Etc. can be mentioned.

水酸基含有アクリル樹脂は、アニオン性官能基を有することが好ましい。アニオン性官能基を有する水酸基含有アクリル樹脂としては、例えば、重合性不飽和モノマーの1種として、カルボン酸基、スルホン酸基、リン酸基等のアニオン性官能基を有する重合性不飽和モノマーを用いることにより製造できる。   The hydroxyl group-containing acrylic resin preferably has an anionic functional group. As a hydroxyl group-containing acrylic resin having an anionic functional group, for example, a polymerizable unsaturated monomer having an anionic functional group such as a carboxylic acid group, a sulfonic acid group or a phosphoric acid group as one kind of a polymerizable unsaturated monomer It can be manufactured by using.

水酸基含有アクリル樹脂の水酸基価は、組成物の貯蔵安定性や得られる塗膜の耐水性等の観点から、1〜200mgKOH/gが好ましく、2〜100mgKOH/gがより好ましく、3〜60mgKOH/gが更に好ましい。また、水酸基含有アクリル樹脂がカルボキシル基等の酸基を有する場合、該水酸基含有アクリル樹脂の酸価は、得られる塗膜の耐水性等の観点から、1〜200mgKOH/gが好ましく、2〜150mgKOH/gがより好ましく、5〜100mgKOH/gが更に好ましい。水酸基含有アクリル樹脂の重量平均分子量は、1,000〜200,000が好ましく、2,000〜100,000がより好ましく、更に好ましくは3,000〜50,000の範囲内である。   The hydroxyl value of the hydroxyl group-containing acrylic resin is preferably 1 to 200 mg KOH / g, more preferably 2 to 100 mg KOH / g, and more preferably 3 to 60 mg KOH / g, from the viewpoint of storage stability of the composition and water resistance of the obtained coating film. Is more preferred. When the hydroxyl group-containing acrylic resin has an acid group such as a carboxyl group, the acid value of the hydroxyl group-containing acrylic resin is preferably 1 to 200 mg KOH / g, and 2 to 150 mg KOH, from the viewpoint of water resistance and the like of the coating film obtained. / G is more preferable, and 5 to 100 mg KOH / g is further preferable. 1,000-200,000 are preferable, as for the weight average molecular weight of a hydroxyl-containing acrylic resin, 2,000-100,000 are more preferable, More preferably, it exists in the range of 3,000-50,000.

ポリエーテル樹脂としては、エーテル結合を有する重合体又は共重合体が挙げられ、例えば、ポリオキシエチレン系ポリエーテル、ポリオキシプロピレン系ポリエーテル、ポリオキシブチレン系ポリエーテル、ビスフェノールA又はビスフェノールF等の芳香族ポリヒドロキシ化合物から誘導されるポリエーテル等が挙げられる。   As a polyether resin, the polymer or copolymer which has an ether bond is mentioned, For example, polyoxyethylene-type polyether, polyoxypropylene-type polyether, polyoxybutylene-type polyether, bisphenol A or bisphenol F etc. Polyethers derived from aromatic polyhydroxy compounds and the like can be mentioned.

ポリカーボネート樹脂としては、ビスフェノール化合物から製造された重合体が挙げられ、例えば、ビスフェノールA・ポリカーボネート等が挙げられる。   As a polycarbonate resin, the polymer manufactured from the bisphenol compound is mentioned, For example, bisphenol A polycarbonate etc. are mentioned.

ポリウレタン樹脂としては、例えば、アクリル、ポリエステル、ポリエーテル、ポリカーボネート等の各種ポリオール成分とポリイソシアネートとの反応によって得られるウレタン結合を有する樹脂が挙げられる。   As a polyurethane resin, resin which has a urethane bond obtained by reaction of various polyol components, such as an acryl, polyester, a polyether, a polycarbonate, etc. and polyisocyanate is mentioned, for example.

エポキシ樹脂としては、ビスフェノール化合物とエピクロルヒドリンの反応によって得られる樹脂等が挙げられる。ビスフェノールとしては、例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールF等が挙げられる。   As an epoxy resin, the resin etc. which are obtained by reaction of a bisphenol compound and epichlorohydrin are mentioned. Examples of bisphenols include bisphenol A and bisphenol F.

アルキド樹脂としては、例えば、フタル酸、テレフタル酸、コハク酸等の多塩基酸と多価アルコールに、更に油脂・油脂脂肪酸(大豆油、アマニ油、ヤシ油、ステアリン酸等)、天然樹脂(例えば、ロジン、コハク等)等の変性剤を反応させて得られたアルキド樹脂が挙げられる。   Examples of alkyd resins include polybasic acids such as phthalic acid, terephthalic acid, and succinic acid and polyhydric alcohols, as well as oils and fats / oil fatty acids (soybean oil, linseed oil, coconut oil, stearic acid etc.), natural resins (eg And alkyd resins obtained by reacting modifiers such as rosin and succinic acid).

ポリオレフィン樹脂としては、オレフィン系モノマーを適宜他のモノマーと通常の重合法に従って重合又は共重合することにより得られるポリオレフィン樹脂を、乳化剤を用いて水分散するか、あるいはオレフィン系モノマーを適宜他のモノマーと共に乳化重合することにより得られる樹脂が挙げられる。また、場合により、前記のポリオレフィン樹脂が塩素化されたいわゆる塩素化ポリオレフィン変性樹脂を用いてもよい。   As a polyolefin resin, a polyolefin resin obtained by polymerizing or copolymerizing an olefin monomer with another monomer appropriately according to a general polymerization method is dispersed in water using an emulsifying agent, or an olefin monomer is suitably used with another monomer And resins obtained by emulsion polymerization. Moreover, you may use what is called chlorinated polyolefin modified resin in which the said polyolefin resin was chlorinated depending on the case.

オレフィン系モノマーとしては、例えば、エチレン、プロピレン、1−ブテン、3−メチル−1−ブテン、4−メチル−1−ペンテン、3−メチル−1−ペンテン、1−ヘプテン、1−ヘキセン、1−デセン、1−ドデセン等のα−オレフィン;ブタジエン、エチリデンノルボルネン、ジシクロペンタジエン、1,5−ヘキサジエン、スチレン類等の共役ジエン又は非共役ジエン等が挙げられる。オレフィン系モノマーは、単独であってもよいし、複数種を併用してもよい。   Examples of olefin monomers include ethylene, propylene, 1-butene, 3-methyl-1-butene, 4-methyl-1-pentene, 3-methyl-1-pentene, 1-heptene, 1-hexene, 1- Α-olefins such as decene and 1-dodecene; conjugated dienes and non-conjugated dienes such as butadiene, ethylidene norbornene, dicyclopentadiene, 1,5-hexadiene, styrenes and the like can be mentioned. The olefin monomer may be used alone or in combination of two or more.

また、オレフィン系モノマーと共重合可能な他のモノマーとしては、例えば、酢酸ビニル、ビニルアルコール、マレイン酸、シトラコン酸、イタコン酸、無水マレイン酸、無水シトラコン酸、無水イタコン酸等が挙げられる。他のモノマーは、単独であってもよいし、複数種を併用してもよい。   Moreover, as another monomer copolymerizable with an olefin type monomer, vinyl acetate, vinyl alcohol, maleic acid, citraconic acid, itaconic acid, maleic anhydride, citraconic anhydride, itaconic anhydride etc. are mentioned, for example. The other monomers may be used alone or in combination of two or more.

<<硬化剤>>
硬化剤としては、例えば、アミノ樹脂、ポリイソシアネート、ブロック化ポリイソシアネート、メラミン樹脂、カルボジイミド、ポリオール等が挙げられる。塗料組成物及びコーティング剤組成物が硬化剤を含むと、塗料組成物又はコーティング剤組成物を用いて得られる塗膜、複層塗膜、コーティング膜又は印刷物の耐水性等を向上させることができる。硬化剤は、単独であってもよいし、複数種を併用してもよい。
<< hardening agent >>
Examples of the curing agent include amino resins, polyisocyanates, blocked polyisocyanates, melamine resins, carbodiimides, polyols and the like. When the coating composition and the coating composition contain a curing agent, the water resistance, etc. of the coating film, multilayer coating film, coating film or printed matter obtained using the coating composition or the coating composition can be improved. . The curing agent may be used alone or in combination of two or more.

アミノ樹脂としては、例えば、アミノ成分とアルデヒド成分との反応によって得られる部分もしくは完全メチロール化アミノ樹脂が挙げられる。アミノ成分としては、例えば、メラミン、尿素、ベンゾグアナミン、アセトグアナミン、ステログアナミン、スピログアナミン、ジシアンジアミド等が挙げられる。アルデヒド成分としては、例えば、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ベンツアルデヒド等が挙げられる。   The amino resin includes, for example, partially or completely methylated amino resin obtained by the reaction of an amino component and an aldehyde component. Examples of the amino component include melamine, urea, benzoguanamine, acetoguanamine, steroguanamine, spiloganamine, dicyandiamide and the like. Examples of the aldehyde component include formaldehyde, paraformaldehyde, acetaldehyde, benzaldehyde and the like.

ポリイソシアネートとしては、例えば、1分子中に2個以上のイソシアナト基を有する化合物が挙げられ、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート等が挙げられる。   Examples of the polyisocyanate include compounds having two or more isocyanato groups in one molecule, and examples thereof include hexamethylene diisocyanate and trimethylhexamethylene diisocyanate.

ブロック化ポリイソシアネートとしては、前述のポリイソシアネートのイソシアナト基
にブロック剤を付加することによって得られるものが挙げられ、ブロック化剤としては、
フェノール、クレゾール等のフェノール系、メタノール、エタノール等の脂肪族アルコール系、マロン酸ジメチル、アセチルアセトン等の活性メチレン系、ブチルメルカプタン、ドデシルメルカプタン等のメルカプタン系、アセトアニリド、酢酸アミド等の酸アミド系、ε−カプロラクタム、δ−バレロラクタム等のラクタム系、コハク酸イミド、マレイン酸イミド等の酸イミド系、アセトアルドオキシム、アセトンオキシム、メチルエチルケトオキシム等のオキシム系、ジフェニルアニリン、アニリン、エチレンイミン等のアミン系等のブロック化剤が挙げられる。
Examples of blocked polyisocyanates include those obtained by adding a blocking agent to the isocyanato group of the aforementioned polyisocyanate, and as the blocking agent,
Phenols, phenols such as cresol, aliphatic alcohols such as methanol and ethanol, active methylenes such as dimethyl malonate and acetylacetone, mercaptans such as butyl mercaptan and dodecyl mercaptan, acid amides such as acetanilide, acetic acid amide, ε -Lactams such as caprolactam and δ-valerolactam, imides such as succinimide and maleimide, oximes such as acetoaldoxime, acetone oxime and methyl ethyl ketoxime, amines such as diphenylaniline, aniline and ethyleneimine And other blocking agents.

メラミン樹脂としては、例えば、ジメチロールメラミン、トリメチロールメラミン等のメチロールメラミン;これらのメチロールメラミンのアルキルエーテル化物又は縮合物;メチロールメラミンのアルキルエーテル化物の縮合物が挙げられる。   Examples of melamine resins include methylolmelamines such as dimethylolmelamine and trimethylolmelamine; alkyl ethers or condensates of these methylolmelamines; and condensates of alkylolates of methylolmelamine.

ポリオールとしては、例えば、ポリロタキサン、及びそれから誘導される化合物が挙げられる。   The polyol includes, for example, polyrotaxane and compounds derived therefrom.

<<着色顔料>>
着色顔料としては、例えば、酸化チタン、亜鉛華、カーボンブラック、モリブデンレッド、プルシアンブルー、コバルトブルー、アゾ顔料、フタロシアニン顔料、キナクリドン顔料、イソインドリン顔料、スレン系顔料、ペリレン顔料等が挙げられ、酸化チタン及び/又はカーボンブラックが好ましい。着色顔料は、単独であってもよいし、複数種を併用してもよい。
<< Colored pigment >>
Examples of color pigments include titanium oxide, zinc flower, carbon black, molybdenum red, Prussian blue, cobalt blue, azo pigments, phthalocyanine pigments, quinacridone pigments, isoindoline pigments, styrene pigments, perylene pigments, etc. Titanium and / or carbon black are preferred. The color pigments may be used alone or in combination of two or more.

<<体質顔料>>
体質顔料としては、例えば、クレー、カオリン、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、タルク、シリカ、アルミナホワイトが挙げられ、硫酸バリウム及び/又はタルクが好ましく、硫酸バリウムがより好ましい。体質顔料は、単独であってもよいし、複数種を併用してもよい。
<< constitution pigment >>
Examples of extender pigments include clay, kaolin, barium sulfate, barium carbonate, calcium carbonate, talc, silica and alumina white, with barium sulfate and / or talc being preferred, and barium sulfate is more preferred. The extender pigment may be used alone or in combination of two or more.

<<光輝性顔料>>
光輝性顔料としては、例えば、アルミニウム、銅、亜鉛、真ちゅう、ニッケル、酸化アルミニウム、雲母、酸化チタンや酸化鉄で被覆された酸化アルミニウム、酸化チタンや酸化鉄で被覆された雲母が挙げられる。光輝性顔料は、単独であってもよいし、複数種を併用してもよい。
<< Glittering pigment >>
Examples of bright pigments include aluminum, copper, zinc, brass, nickel, aluminum oxide, mica, aluminum oxide coated with titanium oxide and iron oxide, and mica coated with titanium oxide and iron oxide. The bright pigment may be used alone or in combination of two or more.

<<通常の添加剤>>
通常の添加剤としては、増粘剤、硬化触媒、紫外線吸収剤、光安定剤、消泡剤、可塑剤、表面調整剤、沈降防止剤等が挙げられる。塗料組成物及びコーティング剤組成物の機能、特性、用途等に応じて適宜選択できる。通常の添加剤は、単独で用いてもよいし、複数種を併用してもよく、市販品をそのまま使用してもよい。
<< Normal Additives >>
Typical additives include thickeners, curing catalysts, ultraviolet light absorbers, light stabilizers, antifoaming agents, plasticizers, surface conditioners, anti-settling agents and the like. It can select suitably according to the function, the characteristic, the use, etc. of a paint constituent and a coating agent constituent. The conventional additives may be used alone or in combination of two or more, and commercially available products may be used as they are.

<<塗料組成物及びコーティング剤組成物の製造方法>>
塗料組成物及びコーティング剤組成物の製造方法は、特に制限されないが、公知の製造方法を採用することができる。好適には、塗料組成物及びコーティング剤組成物は、水性ポリウレタン樹脂分散体と上述した各種添加剤を混合し、更に水系媒体を添加し、適用方法に応じた粘度に調整することにより製造される。
<< Coating composition and method of producing coating composition >>
The method for producing the coating composition and the coating agent composition is not particularly limited, but any known production method can be employed. Preferably, the coating composition and the coating agent composition are produced by mixing the aqueous polyurethane resin dispersion and the various additives described above, adding an aqueous medium, and adjusting the viscosity according to the application method. .

<<塗料組成物及びコーティング剤組成物の使用方法>>
塗料組成物は被塗装基材に塗装でき、コーティング剤組成物は被コーティング基材に適用できる。このような、被塗装基材及び被コーティング基材の材質としては、例えば、金属、プラスチック、無機物、木材等が挙げられる。塗料組成物の塗装方法又はコーティング剤組成物のコーティング方法としては、例えば、ベル塗装、スプレー塗装、ロール塗装、シャワー塗装、浸漬塗装、インクジェット印刷方法、フレキソ印刷方法、グラビア印刷方法、反転オフセット印刷方法、枚葉スクリーン印刷方法、ロータリースクリーン印刷方法等が挙げられる。
<< Method of using paint composition and coating composition >>
The coating composition can be applied to the substrate to be coated, and the coating composition can be applied to the substrate to be coated. As a material of such a to-be-coated base material and a to-be-coated base material, a metal, a plastics, an inorganic substance, a wood etc. are mentioned, for example. The coating method of the coating composition or the coating method of the coating composition includes, for example, bell coating, spray coating, roll coating, shower coating, dip coating, inkjet printing method, flexographic printing method, gravure printing method, reverse offset printing method , Sheet-fed screen printing methods, rotary screen printing methods, and the like.

塗料組成物及びコーティング剤組成物の硬化後の塗膜の厚さは、特に制限されないが、1〜100μmの厚さが好ましく、より好ましくは、3〜50μmの厚さの塗膜を形成することが特に好ましい。   The thickness of the coating film after curing of the coating composition and the coating agent composition is not particularly limited, but a thickness of 1 to 100 μm is preferable, and more preferably, a coating film having a thickness of 3 to 50 μm is formed. Is particularly preferred.

<ポリウレタン樹脂フィルム積層体>
ポリウレタン樹脂フィルム積層体は、基材の少なくとも一方に、水性ポリウレタン樹脂分散体から形成されたポリウレン樹脂フィルムが積層されている。ポリウレタン樹脂フィルムについては、前記のとおりである。
<Polyurethane resin film laminate>
In the polyurethane resin film laminate, a polyurethane resin film formed from an aqueous polyurethane resin dispersion is laminated on at least one of the substrates. The polyurethane resin film is as described above.

ポリウレタン樹脂フィルム積層体の基材としては、被塗装基材及び被コーティング基材の材質として前記した基材が挙げられ、熱可塑性樹脂で構成された基材が好ましい。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ビニル系樹脂、アクリル系樹脂、セロファン等が挙げられる。これらの樹脂は単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。基材の厚さは、特に制限されず、適宜設定できる。   As a base material of a polyurethane resin film layered product, the base material mentioned above as a material of a coated base material and a coated base material is mentioned, and a base material constituted by thermoplastic resin is preferred. Examples of the thermoplastic resin include polyolefin resins, polyester resins, polyamide resins, vinyl resins, acrylic resins, cellophane and the like. These resins can be used alone or in combination of two or more. The thickness of the substrate is not particularly limited, and can be set as appropriate.

次に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではない。   EXAMPLES The present invention will next be described by way of examples, which should not be construed as limiting the scope of the present invention.

(実施例1)
撹拌機、還流冷却管及び温度計を挿入した反応容器で、ETERNACOLL UM90(3/1)(宇部興産製;数平均分子量916;水酸基価123mgKOH/g;脂環式構造の含有量39重量%;ポリオール成分が1,4−シクロヘキサンジメタノール:1,6−ヘキサンジオール=3:1のモル比のポリオール混合物と炭酸エステルとを反応させて得られたポリカーボネートジオール、1,500g)と、2,2−ジメチロールプロピオン酸(220g)と、ジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネート(H12MDI、1,450g)とを、N−メチルピロリドン(NMP、1,350g)中、ジブチルスズジラウリレート(2.6g)存在下、窒素雰囲気下で80〜90℃で、6時間加熱した。ウレタン化反応終了時のプレポリマー中のNCO基含有量は3.97重量%であった。反応混合物を80℃まで冷却し、これにトリエチルアミン(149g)を添加・混合した。このときの粘度は、2,000cPであった。反応混合物の中から4,360gを抜き出して、強撹拌下のもと水(6,900g)の中に加えた。次いで、35重量%の2−メチル−1,5−ペンタンジアミン水溶液(MPMD水溶液、626g)を加えて、水性ポリウレタン樹脂分散体を得た。
Example 1
In a reaction vessel into which a stirrer, a reflux condenser and a thermometer are inserted, ETERNACOLL UM 90 (3/1) (manufactured by Ube Industries, Ltd .; number average molecular weight 916; hydroxyl value 123 mg KOH / g; content of alicyclic structure 39% by weight; Polycarbonate diol obtained by reacting a polyol mixture having a molar ratio of 1,4-cyclohexanedimethanol: 1,6-hexanediol = 3: 1 with a carbonate component, 1,500 g), 2, 2 -Dimethylol propionic acid (220 g) and dicyclohexylmethane-4,4'-diisocyanate (H12 MDI, 1,450 g) in N-methylpyrrolidone (NMP, 1,350 g) dibutyltin dilaurate (2.6 g) In the presence of nitrogen atmosphere at 80-90 ° C. for 6 hours. The NCO group content in the prepolymer at the end of the urethanization reaction was 3.97% by weight. The reaction mixture was cooled to 80 ° C., to which triethylamine (149 g) was added and mixed. The viscosity at this time was 2,000 cP. 4,360 g of the reaction mixture was withdrawn and added to water (6,900 g) under strong stirring. Next, a 35 wt% aqueous solution of 2-methyl-1,5-pentanediamine (MPMD aqueous solution, 626 g) was added to obtain an aqueous polyurethane resin dispersion.

(実施例2)
撹拌機及び加熱器を備えた反応装置で、ETERNACOLL(登録商標) UM90(3/1)(宇部興産製;数平均分子量916;水酸基価123mgKOH/g;脂環式構造の含有量39重量%;ポリオール成分が1,4−シクロヘキサンジメタノール:1,6−ヘキサンジオール=3:1のモル比のポリオール混合物と炭酸エステルとを反応させて得られたポリカーボネートジオール、175g)と、2,2−ジメチロールプロピオン酸(26.0g)と、イソホロンジイソシアネート(IPDI、142g)とを、N−メチルピロリドン(137g)中、ジブチル錫ジラウレート(0.3g)存在下、窒素雰囲気下で、80〜90℃で6時間加熱した。反応混合物を80℃まで冷却し、これにトリエチルアミン(19.6g)を添加・混合したもののうち、404gを抜き出し、強撹拌のもと水(535g)の中に加えた。次いで、35重量%の2−メチル−1,5−ペンタンジアミン水溶液(60.9g)を加えて、水性ポリウレタン樹脂分散体を得た。
(Example 2)
In a reactor equipped with a stirrer and a heater, ETERNACOLL® UM90 (3/1) (manufactured by Ube Industries, Ltd .; number average molecular weight 916; hydroxyl value 123 mg KOH / g; content of alicyclic structure 39% by weight; Polycarbonate diol obtained by reacting a polyol mixture having a molar ratio of 1,4-cyclohexanedimethanol: 1,6-hexanediol = 3: 1 with a carbonate ester, 175 g), Methylol propionic acid (26.0 g) and isophorone diisocyanate (IPDI, 142 g) in N-methylpyrrolidone (137 g) in the presence of dibutyltin dilaurate (0.3 g) at 80-90 ° C. under a nitrogen atmosphere. Heated for 6 hours. The reaction mixture was cooled to 80 ° C. and 404 g of it was added and mixed with triethylamine (19.6 g), and added to water (535 g) under strong stirring. Then, 35 wt% of 2-methyl-1,5-pentanediamine aqueous solution (60.9 g) was added to obtain an aqueous polyurethane resin dispersion.

(実施例3)
撹拌機、還流冷却管及び温度計を挿入した反応容器で、ETERNACOLL UM90(1/3)(宇部興産製;数平均分子量916;水酸基価123mgKOH/g;脂環式構造の含有量13重量%;ポリオール成分が1,4−シクロヘキサンジメタノール:1,6−ヘキサンジオール=1:3のモル比のポリオール混合物と炭酸エステルとを反応させて得られたポリカーボネートジオール、150g)と、2,2−ジメチロールプロピオン酸(22.0g)と、ジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネート(H12MDI、145g)とを、N−メチルピロリドン(135g)中、ジブチル錫ジラウレート(0.3g)存在下、窒素雰囲気下で、80−90℃で、6時間加熱した。反応混合物を80℃まで冷却し、これにトリエチルアミン(14.9g)を添加・混合した。反応混合物の中から436gを抜き出して、強撹拌下のもと水(690g)の中に加えた。次いで、35重量%の2−メチル−1,5−ペンタンジアミン水溶液(62.6g)を加えて、水性ポリウレタン樹脂分散体を得た。
(Example 3)
In a reaction vessel into which a stirrer, a reflux condenser and a thermometer are inserted, ETERNACOLL UM 90 (1/3) (manufactured by Ube Industries, Ltd .; number average molecular weight 916; hydroxyl value 123 mg KOH / g; content of alicyclic structure 13% by weight; Polycarbonate diol obtained by reacting a polyol mixture having a molar ratio of 1,4-cyclohexanedimethanol: 1,6-hexanediol = 1: 3 with a carbonate ester, 150 g), Methylol propionic acid (22.0 g) and dicyclohexylmethane-4,4'-diisocyanate (H12 MDI, 145 g) in N-methylpyrrolidone (135 g) in the presence of dibutyltin dilaurate (0.3 g) under nitrogen atmosphere And heated at 80-90.degree. C. for 6 hours. The reaction mixture was cooled to 80 ° C., to which triethylamine (14.9 g) was added and mixed. 436 g of the reaction mixture was withdrawn and added to water (690 g) under vigorous stirring. Then, 35 wt% of 2-methyl-1,5-pentanediamine aqueous solution (62.6 g) was added to obtain an aqueous polyurethane resin dispersion.

(比較例1)
撹拌機及び加熱器を備えた反応装置で、ETERNACOLL(登録商標) UH200(宇部興産製;数平均分子量2,000;水酸基価57mgKOH/g;1,6−ヘキサンジオールと炭酸エステルとを反応させて得られたポリカーボネートジオール、101g)と、2,2−ジメチロールプロピオン酸(11.8g)と、イソホロンジイソシアネート(IPDI、71.4g)とを、N−メチルピロリドン(73.0g)中、ジブチル錫ジラウレート(0.2g)存在下、窒素雰囲気下で、80〜90℃で3時間加熱した。反応混合物を80℃まで冷却し、これにトリエチルアミン(8.8g)を添加・混合し、この混合物のうち、230gを抜き出し、強撹拌のもと水(382g)の中に加えた。次いで、35重量%の2−メチル−1,5−ペンタンジアミン水溶液(5.8g)を加えて、水性ポリウレタン樹脂分散体を得た。
(Comparative example 1)
In a reaction apparatus equipped with a stirrer and a heater, ETERNACOLL (registered trademark) UH 200 (manufactured by Ube Industries, Ltd .; number average molecular weight 2,000; hydroxyl value 57 mg KOH / g; 1,6-hexanediol and carbonate ester are reacted The obtained polycarbonate diol, 101 g), 2,2-dimethylol propionic acid (11.8 g) and isophorone diisocyanate (IPDI, 71.4 g) in N-methylpyrrolidone (73.0 g), dibutyltin The mixture was heated at 80 to 90 ° C. for 3 hours in a nitrogen atmosphere in the presence of dilaurate (0.2 g). The reaction mixture was cooled to 80 ° C., to which triethylamine (8.8 g) was added and mixed, and 230 g of this mixture was withdrawn and added into water (382 g) under strong stirring. Then, 35 wt% of 2-methyl-1,5-pentanediamine aqueous solution (5.8 g) was added to obtain an aqueous polyurethane resin dispersion.

(水蒸気透過性)
実施例1〜3、比較例1で得た水性ポリウレタン樹脂分散体をガラス板上に乾燥後の膜厚が約0.08mmになるように均一に塗布した。次いで、室温にて16時間放置後、60℃にて1時間、更に120℃にて3時間乾燥して、ポリウレタン樹脂フィルムを得た。得られたポリウレタン樹脂フィルムをガラス板より剥離した後、273.15K、1.013×10Paの条件で、JIS Z0208に準拠する方法で、水蒸気透過性を測定した。数字が小さいほど、水蒸気の透過性が低く、ガスバリア性が高い事を示す。
(Water vapor permeability)
The aqueous polyurethane resin dispersions obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 were uniformly coated on a glass plate so that the film thickness after drying was about 0.08 mm. Next, after standing at room temperature for 16 hours, it was dried at 60 ° C. for 1 hour and further at 120 ° C. for 3 hours to obtain a polyurethane resin film. After peeling the obtained polyurethane resin film from the glass plate, water vapor permeability was measured according to JIS Z0208 under conditions of 273.15K and 1.013 × 10 5 Pa. The smaller the number, the lower the water vapor permeability and the higher the gas barrier property.

Figure 2018177861
Figure 2018177861

表1の実施例1〜3と比較例1の比較から、ポリウレタン樹脂が、主鎖に脂環式構造を有するポリカーボネートポリオールに由来する構成単位を含む場合、得られるポリウレタン樹脂フィルムの水蒸気透過性が4.0×10−10cm・cm/cm・s・Pa未満であり、高い水蒸気ガスバリア性を有していた。中でも、実施例1、2と実施例3の比較から、(1)主鎖に脂環式構造を有するポリカーボネートポリオール化合物の脂環式構造の含有率が高いほど、得られるポリウレタン樹脂フィルムの水蒸気透過性がより低くなり、より高い水蒸気ガスバリア性を有していた。更に、実施例1と実施例2の比較から、(2)ポリウレタン樹脂の脂環式構造の含有率が高いほど、より顕著な効果を示した。また、実施例1と実施例2の比較から、(3)ポリウレタン樹脂が、イソホロンジイソシアネートに由来する構成単位を含む場合に比べて、ジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネートに由来する構成単位を含む場合は、水蒸気ガスバリア性に特に有効であることが分かった。 From the comparison of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 in Table 1, when the polyurethane resin contains a structural unit derived from a polycarbonate polyol having an alicyclic structure in the main chain, the water vapor permeability of the polyurethane resin film obtained is It was less than 4.0 × 10 −10 cm 3 · cm / cm 2 · s · Pa and had high water vapor gas barrier properties. Among them, from the comparison of Examples 1 and 2 with Example 3, (1) the water vapor transmission of the polyurethane resin film obtained as the content of the alicyclic structure of the polycarbonate polyol compound having an alicyclic structure in the main chain is higher The properties were lower and it had higher water vapor gas barrier properties. Furthermore, from the comparison of Example 1 and Example 2, the higher the content of the alicyclic structure of (2) polyurethane resin, the more remarkable the effect was shown. Further, from the comparison of Example 1 and Example 2, (3) the polyurethane resin contains the structural unit derived from dicyclohexylmethane-4,4'-diisocyanate as compared with the case where the structural unit derived from isophorone diisocyanate is contained. The case was found to be particularly effective for water vapor gas barrier properties.

フィルムコート用水蒸気バリア性ウレタン樹脂は、良好な水蒸気バリア性を有するので、包装材用のフィルムラミネート用コーティング材、太陽電池用保護フィルム用のコーティング材や表示素子用バリア性基板のコーティング材等の電子材料用コーティング材、建築材料用コーティング材、工業材料用コーティング材等、水蒸気バリア性が必要な用途であれば好適に使用できる。   Since a water vapor barrier urethane resin for film coating has a good water vapor barrier property, a coating material for film lamination for a packaging material, a coating material for a protective film for a solar cell, a coating material for a barrier substrate for a display element, etc. The coating material for electronic materials, the coating material for construction materials, the coating material for industrial materials, etc. can be suitably used if it is a use which requires water vapor barrier property.

Claims (9)

ポリウレタン樹脂が水性媒体に分散されている水蒸気ガスバリアコート用水性ポリウレタン樹脂分散体であって、
前記ポリウレタン樹脂が、主鎖に脂環式構造を有するポリカーボネートポリオール化合物に由来する構成単位を含み、
前記水蒸気ガスバリアコート用水性ポリウレタン樹脂分散体から形成されるポリウレタン樹脂フィルムを、フィルムの厚さ0.08mm、273.15K、1.013×10Paの条件で、JIS Z0208に従って測定した水蒸気透過性が、4.0×10−10cm・cm/cm・s・Pa未満である、
水蒸気ガスバリアコート用水性ポリウレタン樹脂分散体。
An aqueous polyurethane resin dispersion for water vapor gas barrier coating, wherein a polyurethane resin is dispersed in an aqueous medium,
The polyurethane resin contains a structural unit derived from a polycarbonate polyol compound having an alicyclic structure in its main chain,
Water vapor permeability of the polyurethane resin film formed from the aqueous polyurethane resin dispersion for water vapor gas barrier coating was measured according to JIS Z0208 under the conditions of film thickness 0.08 mm, 273.15 K, 1.013 × 10 5 Pa Is less than 4.0 × 10 −10 cm 3 · cm / cm 2 · s · Pa,
Waterborne polyurethane resin dispersion for water vapor gas barrier coating.
主鎖に脂環式構造を有するポリカーボネートポリオールの脂環式構造の含有率が、1〜50重量%である、請求項1項に記載の水蒸気ガスバリアコート用水性ポリウレタン樹脂分散体。   The water-based polyurethane resin dispersion for water vapor gas barrier coat according to claim 1, wherein the content of the alicyclic structure of the polycarbonate polyol having an alicyclic structure in the main chain is 1 to 50% by weight. ポリウレタン樹脂が、更に、脂環式構造を有するポリイソシアネート化合物に由来する構成単位を含む、請求項1又は2に記載の水蒸気ガスバリアコート用水性ポリウレタン樹脂分散体。   The aqueous polyurethane resin dispersion for water vapor gas barrier coat according to claim 1 or 2, wherein the polyurethane resin further comprises a structural unit derived from a polyisocyanate compound having an alicyclic structure. 脂環式構造を有するポリイソシアネート化合物が、イソホロンジイソシアネート及び/又はジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネートである、請求項3に記載の水蒸気ガスバリアコート用水性ポリウレタン樹脂分散体。   The water-based polyurethane resin dispersion for water vapor gas barrier coat according to claim 3, wherein the polyisocyanate compound having an alicyclic structure is isophorone diisocyanate and / or dicyclohexylmethane-4,4'-diisocyanate. ポリウレタン樹脂中の脂環式構造の含有率が、5〜50重量%である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の水蒸気ガスバリアコート用水性ポリウレタン樹脂分散体。   The water-based polyurethane resin dispersion for water vapor gas barrier coat according to any one of claims 1 to 4, wherein the content of the alicyclic structure in the polyurethane resin is 5 to 50% by weight. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の水蒸気ガスバリアコート用水性ポリウレタン樹脂分散体を含有する、塗料組成物。   A paint composition comprising the aqueous polyurethane resin dispersion for water vapor gas barrier coat according to any one of claims 1 to 5. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の水蒸気ガスバリアコート用水性ポリウレタン樹脂分散体を含有する、コーティング組成物。   The coating composition containing the water-based polyurethane resin dispersion for water-vapor barrier coatings of any one of Claims 1-5. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の水蒸気ガスバリアコート用水性ポリウレタン樹脂分散体から形成された、ポリウレタン樹脂フィルム。   A polyurethane resin film formed from the aqueous polyurethane resin dispersion for water vapor gas barrier coating according to any one of claims 1 to 5. 基材の少なくとも一方に、請求項1〜5のいずれか1項に記載の水蒸気ガスバリアコート用水性ポリウレタン樹脂分散体から形成されたポリウレン樹脂フィルムが積層された、ポリウレタン樹脂フィルム積層体。   The polyurethane resin film laminated body on which the polyurethane resin film formed from the aqueous | water-based polyurethane resin dispersion for water vapor barrier coats of any one of Claims 1-5 was laminated | stacked on at least one of a base material.
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