JP2866662B2 - ポリウレタン樹脂組成物及び塗料 - Google Patents

ポリウレタン樹脂組成物及び塗料

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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40High-molecular-weight compounds
    • C08G18/62Polymers of compounds having carbon-to-carbon double bonds
    • C08G18/6216Polymers of alpha-beta ethylenically unsaturated carboxylic acids or of derivatives thereof
    • C08G18/625Polymers of alpha-beta ethylenically unsaturated carboxylic acids; hydrolyzed polymers of esters of these acids
    • C08G18/6254Polymers of alpha-beta ethylenically unsaturated carboxylic acids and of esters of these acids containing hydroxy groups

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は,木材用塗料,特にコンクリート型枠用塗料
に適した木材用塗料用ポリウレタン樹脂組成物及びこれ
を用いた木材用塗料に関する。
(従来の技術) 従来のウレタン樹脂塗料としては, 1)ポリオールとしてポリエステル系,ポリエーテル系
またはビニル系ポリマー および 2)ポリイソシアネートとしてヘキサメチレンジイソシ
アネート誘導体(例えば,デスモジユールN:バイエル社
商品名),トルイレンジイソシアネート誘導体(例え
ば,デスモジユールL:バイエル社商品名),キシリレン
ジイソシアネート誘導体(例えば,タケネート−D−11
0N:武田薬品(株)商品名)などを反応させて得られる
ものがある。しかしながら,ポリエステル系またはポリ
エーテル系ポリマーはその分子構造から指触乾燥が遅
く,塗装作業上ゴミが付着し易い等の欠点がある。また
ビニル系ポリマーはポリエステル系およびポリエーテル
系ポリマーよりは乾燥性が良好であるが,最近の塗装ラ
インの高速化,および塗装の省力化により,さらに速乾
性を要求されている。
一方,上記のポリオールと組み合わせて用いる為の速
乾型ポリイソシアネートとしては,トルイレンジイソシ
アネートのポリマー(例えば,デスモジユールIL:バイ
エル社製)などがあり,それを組み合わせた塗膜は速乾
性ではあるが,硬質であるためクランクが入り易い,ま
た,塗膜の良好な平滑性,特にコンクリート型枠合板に
使用した場合の硬化したコンクリートの面を平滑とする
ためには光沢が必要とされるが,上記のポリイソシアネ
ートを用いた場合には,塗料の光沢に劣る欠点がある。
(発明が解決しようとする課題) 以上のように,従来のポリウレタン塗料は,ポリエス
テル系,ポリエーテル系,ビニル系のいずれも,乾燥性
が不充分であり,乾燥した塗装板を積み重ねてもブロツ
キングを生じたりするものであつた。
また,これらのポリウレタン塗料は,光沢に劣り,さ
らに,ポリエステル系,ポリエーテル系では,耐アルカ
リ性に劣り,コンクリート型枠合板用として使用するこ
とが困難であつた。
本発明は,これらの課題を解決するものであり,乾燥
性,光沢,耐アルカリ性等に優れた木材用塗料用ポリウ
レタン樹脂組成物及びこれを用いた木材用塗料を提供す
るものである。
(課題を解決するための手段) 本発明は, (A)水酸基を有するモノエチレン性不飽和単量体0.5
〜50重量%, (B)エチレン性不飽和二重結合を有する一塩基酸及び
/又は多塩基酸0〜1重量%, 並びに (C)その他のエチレン性不飽和単量体49〜99.5重量% を全体が100重量%になるように配合し,重合させて得
られる重量平均分子量が5000〜25000,数平均分子量が20
00〜10000である共重合体と,ポリメチレン・ポリフエ
ニル・ポリイソシアネートを含有してなる 木材用塗料用ポリウレタン樹脂組成物及びこれを用いた
木材用塗料に関する。
まず,前記共重合体について詳述する。
上記(A)成分としては,アクリル酸β−ヒドロキシ
エチル,アクリル酸−β−ヒドロキシプロピル,アクリ
ル酸−2−ヒドロキシプロピル,アクリル酸−β−ヒド
ロキシブチル,アクリル酸−4−ヒドロキシブチル,ア
クリル酸−β−ヒドロキシペンチル,グリセリン,トリ
メチロールプロパン等の多価アルコールのアクリル酸モ
ノエステルまたはこれらと同様なメタクリル酸モノエス
テル,N−メチロールアクリルアマイドまたはN−メチロ
ールメタクリルアマイドなどの水酸基を有するモノエチ
レン性不飽和単量体がある。
(A)成分は,共重合体となる全単量体成分中0.5〜5
0重量%,好ましくは10〜30重量%配合される。ここで
(A)成分が0.5重量%未満の場合には,後に生成する
ウレタン結合が少なくて充分に本発明の目的を達成する
ことができず,また50重量%を越えると後述するイソシ
アネートを多量に必要とするため可使時間が短くなるほ
か,コストも高くなる。
(B)成分のエチレン性不飽和二重結合をもつ一塩基
酸としては,アクリル酸,メタクリル酸,クロトン酸等
があり,多塩基酸としてはイタコン酸,フマル酸,アコ
ニツク酸等がある。また,これら一塩基酸または多塩基
酸の無水物も使用できる。
(b)成分は,必要に応じ使用され,共重合体となる
全単量体成分中0〜1重量%,好ましくは0〜0.8重量
%使用される。ここで(B)成分が1重量%を超える
と,後に水酸基とイソシアネート基との反応が促進さ
れ,極端に可使時間が短くなる。
(C)成分のその他のエチレン性不飽和単量体として
は,アクリル酸メチル,アクリル酸エチル,アクリル酸
ブチル,アクリル酸イソプロピル,アクリル酸2−エチ
ルヘキシル等のアクリル酸アルキルエステル,メタクリ
ル酸の同様のアルキルエステル,スチレン若しくはビニ
ルトルエン,α−メチルスチレン,クロロスチレン等の
置換スチレン,アクリロニトリル,メタクリロニトリ
ル,塩化ビニル,酢酸ビニル,マレイン酸ジアルキルエ
ステル等通常のアクリルポリオール共重合体の成分とし
て使用可能なものを挙げることができる。
これらの中で,スチレン,メタクリル酸メチル及び/
又はアクリル酸ブチルが好ましいものとして使用され
る。これらの単量体を使用することにより硬質で特性の
良好な塗膜が得られる。なお,アクリル酸ブチルは,塗
膜のガラス転移点,クラツクの防止等の面から,全単量
体成分中0〜20重量%配合されるのが好ましい。これら
(C)成分は,前記(A)及び(B)成分の残部,すな
わち49〜99.5重量%配合される。
以上の各単量体成分を配合し重合する。
重合方法に特に制限はなく塊状重合,懸濁重合,乳化
重合,溶液重合等が挙げられるが,作業性等の面から溶
液重合が好ましい。
溶液重合は,以上にあげた(A)成分,必要に応じて
(B)成分および(C)成分の混合物に対応溶媒として
トルオール,酢酸ブチル,メチルイソブチルケトンなど
を使用し,重合触媒として過酸化ベンゾイル,ジターシ
ヤリブチルパーオキサイド等のパーオキサイド系触媒及
び/又はアゾビスイソブチロニトリル等のアゾ系触媒を
前記単量体総量に対し,好ましくは0.1〜5重量%加え,
2〜8時間,好ましくは80〜160℃で反応させて得られ
る。次いで適当な固形分になるように溶剤でうすめられ
る。
以上のようにして得られる共重合体は,重量平均分子
量(以下,Mwという)が5000〜25000,好ましくは,10000
〜20000,数平均分子量(以下,Mnという)が2000〜1000
0,好ましくは4000〜9000であることが必要である。Mwが
25000を超えると,又はMnが10000を超えると光沢及び塗
装作業性に劣り,Mwが5000未満又はMnが2000未満である
と,塗膜の耐久性に劣り,クラツクが入り易い。最も好
ましくは,Mwが15000前後,Mnが8000前後とされる。
なお本発明におけるMw及びMnは,ゲル・パーミエーシ
ヨン・クロマトグラフイーによつて測定し,標準ポリス
チレンの検量線を用いて換算した値である。
次にポリメチレン・ポリフエニル・ポリイソシアネー
トについて詳述する。本発明で使用されるポリメチレン
・ポリフエニル・ポリイソシアネートとは,下記一般式
(I)で表わされる化合物である。
(但し,nは0又は正の数を示す) 一般式(I)において,nは特に制限されないが,一般
にnが0〜4.0,特に0.1〜1.0のものが使用される。
ポリメチレン・ポリフエニル・ポリイソシアネート
は,多種市販されており,本発明においても,ミリオネ
ートMR−100,MR−200,MR−300,MR−400(商品名,いず
れも日本ポリウレタン工業(株)製),スミジユール44
V−20(商品名,住友バイエルウレタン(株)製)等の
市販品が使用できる。
本発明において,前記共重合体とポリメチレン・ポリ
フエニル・ポリイソシアネートは,共重合体の水酸基
と,ポリメチレン・ポリフエニル・ポリイソシアネート
のイソシアネート基の比率が,前者/後者で1/0.5〜1/3
となのように配合するのが好ましい。配合は,本発明の
ポリウレタン樹脂組成物を使用する直前に,両者を攪拌
混合するのが好ましい。
本発明のポリウレタン樹脂組成物を,本発明の塗料と
する際には,一般の塗料に使用される各種添加剤を配合
することができる。
着色剤としては,酸化チタン,酸化鉄,カーボンブラ
ツク等の無機顔料,アゾ系,フタロシアニン系等の有機
顔料,沈降性硫酸バリウム,炭酸カルシウム,クレイ等
の体質顔料などが使用される。
可塑性としては,ジブチルフタレート,ジオクチルフ
タレート等が使用される。
その他,ニトロセルロース等の繊維素誘導体,ジブチ
ルチンジラウレート等の有機金属塩,アミン類(ウレタ
ン化反応促進剤),塗膜改質用添加剤などが適宜使用さ
れる。
なお,以上の各種添加剤は,共重合体の方に予め混合
しておき,これを,使用直前に,ポリメチレン・ポリフ
エニル・ポリイソシアネートと混合するのが好ましい。
こうして得られる塗料は,スペレー,カーテンフロー
コーター,ロールコーター,デイピイング等,公知の塗
料方法により塗装することができる。
本発明になる塗料は,木材に塗装でき,速乾性及び光
沢にすぐれた塗膜を得ることができる。
(実施例) 以下に,本発明を実施例により説明するが,本発明は
これらに限定されるものではない。なお,部は重量部,
%は重量%を表わす。
合成例1〜6(共重合体の製造) 溶媒としてトルオール40部及び酢酸ブチル20部,表1
に示す単量体及び重合開始剤を混合し,不活性ガス気流
下,100℃で8時間反応させた。これを酢酸ブチルで固形
分が55%となるように稀釈し,共重合体溶液を得た。
これらの25℃におけるガードナー粘度,酸価,水酸基
価,重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)を測
定し,表1に示した。
なお,Mw及びMnは以下の条件で測定した。
すなわち,ゲル・パーミエーシヨン・クロマトグラフ
イー法(GPC)により標準ポリスチレンによる検量線を
用いて測定した。
GPS条件 使用機器:日立635型HLC カラム:ゲルパツクR440,R450及びR400M(日立化成工
業(株)商品名)を直列に連結。
溶離液:テトラハイドロフラン カラム温度:25℃ 流量:2ml/min 検出器:示差屈折計 実施例1〜4並びに比較例1及び4 合成例1〜5で製造した共重合体と,ポリメチレン・
ポリフエニル・ポリイソシアネート(スミジユール44V
−20,イソシアネート基含有率約31重量%,住友バイエ
ルウレタン(株)製)とを表2に示す比で(水酸基/イ
ソシアネート基がほぼ1/1.5になる比率)配合し,100μ
アプリケーターで,180mm×90mmのラワン合板上に塗装
し,室温(約20℃)で7日間乾燥させた。
比較例2 市販ポリエステルウレタンとして,フタルキツド806
−65(日立化成工業(株)製)を表2に示す配合で用い
て,前記と同様に塗装した。
比較例3 市販アクリルラツカーとして,ヒタロイド1005(日立
化成工業(株)製)のみを用いて,前記と同様に塗装し
た。
塗膜の評価 以上のようにして得られた塗料及び塗膜を,下記の項
目で評価した。結果を表2に示す。
可使時間;混合してからゲル化までの時間を20℃で評
価した。
光沢;鮮映性を目視し,きれいにものが写り鮮映性の
あるものを良好,鮮映性のないものを劣るとして評価し
た。
二次付着性;水道水に48時間浸漬し,その後塗膜を2m
m方眼のゴバン目状に100目に切断し,その上にセロテー
プをはつて剥離し,塗膜に残存したます目の数で評価し
た。
耐水性;水道水に30日間浸漬し,その後の塗膜を目視
し,ワレ,ハガレ及びフクレのないものを良好,ワレ,
ハガレ又はフクレのあるものを劣るとして評価した。
寒熱繰返し性;80℃に2時間,−20℃に2時間を1サ
イクルとして6サイクル繰返し,その後の塗膜を目視
し,ワレ及びハガレのないものを良好,ワレ又はハガレ
のあるものを劣るとして評価した。
耐アルカリ性;10%NaOHに3日間浸漬し,その後の塗
膜を目視し,ワレ,ハガレ及び変色のないものを良好,
ワレ,ハガレ又は変色のあるものを劣るとして評価し
た。
ブロツキング性;塗装後,室温で18時間乾燥した後,
塗装面が上方向となるように塗装したラワン合板を積み
重ね,最下のラワン合板に2tの荷重がかかるようにし
た。その後そのラワン合板がブロツキングしたか否かを
判定し,ブロツキングのないものを良好,ブロツキング
したものを劣るとして評価した。
(発明の効果) 本発明の木材用塗料用ポリウレタン樹脂組成物は従来
のポリウレタン系に比べ光沢,耐アルカリ性,ブロツキ
ング性に優れるものであり,これによつて特にコンクリ
ート型枠合板用として有用な木材用塗料を得ることがで
きる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−37016(JP,A) 特公 昭49−6555(JP,B1)

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(A)水酸基を有するモノエチレン性不飽
    和単量体0.5〜50重量%、 (B)エチレン性不飽和二重結合を有する一塩基酸及び
    /又は多塩基酸0〜1重量%、 並びに (C)その他のエチレン性不飽和単量体49〜99.5重量% を全体が100重量%になるように配合し、重合させて得
    られる重量平均分子量が5000〜25000、数平均分子量が2
    000〜10000である共重合体と、ポリメチレン・ポリフェ
    ニル・ポリイソシアネートとを含有してなる木材用塗料
    用ポリウレタン樹脂組成物。
  2. 【請求項2】(C)成分のその他のエチレン性不飽和単
    量体が、スチレン、メタクリル酸メチル及び/又はアク
    リル酸ブチルを含有するものである請求項1記載の木材
    用塗料用ポリウレタン樹脂組成物。
  3. 【請求項3】(C)成分のアクリル酸ブチルを、
    (A)、(B)及び(C)成分の合計に対し、0〜20重
    量%配合するものである請求項2記載の木材用塗料用ポ
    リウレタン樹脂組成物。
  4. 【請求項4】共重合体の重量平均分子量が10000〜20000
    である請求項1,2又は3記載の木材用塗料用ポリウレタ
    ン樹脂組成物。
  5. 【請求項5】共重合体の数平均分子量が4000〜9000であ
    る請求項1,2,3又は4記載の木材用塗料用ポリウレタン
    樹脂組成物。
  6. 【請求項6】請求項1,2,3,4又は5記載の木材用塗料用
    ポリウレタン樹脂組成物を含有してなる木材用塗料。
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