JP7077558B2 - Aqueous polyurethane resin dispersion and its use - Google Patents

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本発明は、水系媒体中にポリウレタン樹脂を分散させた水性ポリウレタン樹脂分散体に関し、より詳しくは、基材に対して、高い密着性を有する塗膜を与える水性ポリウレタン樹脂に関する。また、本発明は、前記水性ポリウレタン樹脂分散体の製造方法、並びに前記水性ポリウレタン樹脂分散体を含有するコーティング用組成物、塗料用組成物、インク用組成物、及び前記ポリウレタン樹脂分散体を含む組成物を乾燥させて得られるポリウレタン樹脂フィルムに関する。 The present invention relates to an aqueous polyurethane resin dispersion in which a polyurethane resin is dispersed in an aqueous medium, and more particularly to an aqueous polyurethane resin that gives a coating film having high adhesion to a substrate. The present invention also comprises a method for producing the aqueous polyurethane resin dispersion, a coating composition containing the aqueous polyurethane resin dispersion, a coating composition, an ink composition, and the polyurethane resin dispersion. The present invention relates to a polyurethane resin film obtained by drying an object.

水性ポリウレタン樹脂分散体は、従来の溶剤系ウレタンと比較して揮発性有機物を減少できる環境対応材料であることから、溶剤系ポリウレタンからの置き換えが進んでいる材料である。
水性ポリウレタン樹脂分散体は、基材への密着性、耐摩耗性、耐衝撃性、耐溶剤性等に優れていることから、塗料、インク、接着剤、各種コーティング剤として、紙、プラスチックス、フィルム、金属、ゴム、エラストマー、繊維製品等に幅広く使用される。
近年、プラスチック基材や金属基材などの表面保護コーティング剤の需要が高まっており、特に金属基材への密着性が高い水性ポリウレタン樹脂が望まれている。
例えば、炭素原子数2~20個のアルキル基を側鎖に有するポリウレタンとビニル重合体とがポリシロキサン構造を介して結合した複合樹脂を含有することを特徴とする複合樹脂組成物が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
Since the aqueous polyurethane resin dispersion is an environment-friendly material capable of reducing volatile organic compounds as compared with the conventional solvent-based urethane, it is a material that is being replaced with solvent-based polyurethane.
Since the water-based polyurethane resin dispersion has excellent adhesion to the substrate, abrasion resistance, impact resistance, solvent resistance, etc., it can be used as a paint, ink, adhesive, various coating agents, such as paper and plastics. Widely used in films, metals, rubbers, elastomers, textile products, etc.
In recent years, there has been an increasing demand for surface protective coating agents such as plastic substrates and metal substrates, and in particular, water-based polyurethane resins having high adhesion to metal substrates are desired.
For example, a composite resin composition characterized by containing a composite resin in which a polyurethane having an alkyl group having 2 to 20 carbon atoms in a side chain and a vinyl polymer are bonded via a polysiloxane structure is disclosed. (See, for example, Patent Document 1).

特開2011-105906JP 2011-105906

しかしながら、特許文献1記載の樹脂組成物においては、力学特性の調整のためのシロキサン構造を形成させるために、加水分解性シリル基やシラノール基を有する化合物をポリウレタン樹脂とは別に使用する必要があった。シロキサン構造のような第3成分を導入しないポリウレタン樹脂組成物では、コーティング剤の基材への密着性が不十分であり、特段第3成分を存在させることなく、プラスチック基材や金属基材の表面保護用コーティング剤として適用できるポリウレタン樹脂分散体は知られていなかった。 However, in the resin composition described in Patent Document 1, it is necessary to use a compound having a hydrolyzable silyl group or a silanol group separately from the polyurethane resin in order to form a siloxane structure for adjusting the mechanical properties. rice field. In a polyurethane resin composition that does not introduce a third component such as a siloxane structure, the adhesion of the coating agent to the base material is insufficient, and the plastic base material or the metal base material can be used without the presence of the third component. A polyurethane resin dispersion applicable as a coating agent for surface protection has not been known.

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、脂環式構造を有するポリカーボネートポリオール由来の構造と、ポリイソシアネート由来の構造と、酸性基含有ポリオール由来の構造と、鎖延長剤由来の構造とを有する水性ポリウレタン樹脂分散体において、下記の式(1)及び式(2)に示す部分構造を有する水性ポリウレタン樹脂分散体により、上記課題が解決することを見出したものである。

Figure 0007077558000001
The present invention has been made to solve the above problems, and has a structure derived from a polycarbonate polyol having an alicyclic structure, a structure derived from a polyisocyanate, a structure derived from an acidic group-containing polyol, and a chain extender. It has been found that the above-mentioned problems can be solved by the aqueous polyurethane resin dispersion having the partial structures represented by the following formulas (1) and (2) in the aqueous polyurethane resin dispersion having the derived structure.
Figure 0007077558000001

本発明により、基材への密着性が高い水性ポリウレタン樹脂分散体が提供される。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention provides an aqueous polyurethane resin dispersion having high adhesion to a substrate.

以下、本発明の実施態様を詳細に説明する。なお、本発明のような高分子化合物は、複数種類の原料化合物の反応により多数の構造を有する生成物が得られるものである。そのため、高分子化合物は、包含される多数の構造を一般式で記載することができてもその構造により一義的に示されない。また、その物性について、機器分析等により直接的に測定し、特定することや既存の化合物と区別することは困難である。よって、本発明においては「水性ポリウレタン樹脂分散体」をはじめとした高分子化合物を、必要に応じ製造方法により特定することがある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. In a polymer compound like the present invention, a product having a large number of structures can be obtained by reacting a plurality of types of raw material compounds. Therefore, even if a large number of included structures can be described by a general formula, the polymer compound is not uniquely shown by the structure. In addition, it is difficult to directly measure and identify the physical characteristics by instrumental analysis or the like, or to distinguish them from existing compounds. Therefore, in the present invention, a polymer compound such as "aqueous polyurethane resin dispersion" may be specified by a production method as necessary.

本発明の水性ポリウレタン樹脂分散体は、脂環式構造を有するポリカーボネートポリオール由来の構造と、ポリイソシアネート由来の構造と、酸性基含有ポリオール由来の構造と、鎖延長剤由来の構造とを有する水性ポリウレタン樹脂分散体において
下記の式(1)及び式(2)に示す部分構造を有する水性ポリウレタン樹脂分散体である。

Figure 0007077558000002
The aqueous polyurethane resin dispersion of the present invention has a structure derived from a polycarbonate polyol having an alicyclic structure, a structure derived from a polyisocyanate, a structure derived from an acidic group-containing polyol, and a structure derived from a chain extender. It is an aqueous polyurethane resin dispersion having a partial structure represented by the following formulas (1) and (2) in the resin dispersion.
Figure 0007077558000002

(脂環式構造を有するポリカーボネートポリオール由来の構造)
脂環式構造を有するポリカーボネートポリオール由来の構造とは、脂環式構造を有するポリカーボネートポリオールの分子構造のうち、ウレタン化反応に関与する基以外の部分構造のことを示す。ポリウレタン樹脂の構造中には、複数種の脂環式構造を有するポリカーボネートポリオーに由来する基が含まれていてもよい。
(Structure derived from polycarbonate polyol having an alicyclic structure)
The structure derived from the polycarbonate polyol having an alicyclic structure indicates a partial structure of the molecular structure of the polycarbonate polyol having an alicyclic structure other than the groups involved in the urethanization reaction. The structure of the polyurethane resin may contain a group derived from a polycarbonate polyo having a plurality of alicyclic structures.

脂環式構造を有するポリカーボネートポリオール由来の構造をポリウレタンに導入するポリカーボネートポリオールとしては、例えば、炭素原子数が5~12の脂環式構造を有するポリオール由来の構造を有するポリカーボネートポリオールが挙げられる。
前記炭素原子数が5~12の脂環式構造を有するポリオール由来の構造とは、炭素原子数が5~12の脂環式構造を有するポリオール分子のうち、カーボネート化反応に関与する基以外の部分構造のことを示す。
炭素原子数が5~12の脂環式構造を有するポリオール由来の構造をポリカーボネートポリオールに導入するためのポリオールとしては、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)シクロヘキサン等が挙げられるが、これらに限定されない。
Examples of the polycarbonate polyol that introduces a structure derived from a polycarbonate polyol having an alicyclic structure into polyurethane include a polycarbonate polyol having a structure derived from a polyol having an alicyclic structure having 5 to 12 carbon atoms.
The structure derived from a polyol having an alicyclic structure having 5 to 12 carbon atoms is a group of polyol molecules having an alicyclic structure having 5 to 12 carbon atoms other than the groups involved in the carbonateization reaction. Indicates a partial structure.
Specific examples of the polyol for introducing a structure derived from a polyol having an alicyclic structure having 5 to 12 carbon atoms into a polycarbonate polyol include 1,4-cyclohexanedimethanol and 1,3-cyclohexanedimethanol. 1,4-Cyclohexanediol, 1,3-Cyclopentanediol, 1,4-Cycloheptandiol, 2,5-bis (hydroxymethyl) -1,4-dioxane, 2,7-norbornandiol, tetrahydrofurandimethanol , 1,4-Bis (hydroxyethoxy) cyclohexane and the like, but are not limited thereto.

更に、脂環式構造を有するポリカーボネートポリオールは、その構造の一部に脂環式構造を有しないポリオールに由来する構造を有していてもよい。
脂環式構造を有しないポリオールに由来する構造をポリカーボネートポリオールに導入するためのポリオールとしては、例えば、脂肪族ポリオールが挙げられ、例えば、炭素原子数2~12の脂肪族ポリオールである。具体的には、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、1,6-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-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が、これらに限定されない。
Further, the polycarbonate polyol having an alicyclic structure may have a structure derived from a polyol having no alicyclic structure as a part of the structure.
Examples of the polyol for introducing a structure derived from a polyol having no alicyclic structure into a polycarbonate polyol include an aliphatic polyol, and for example, an aliphatic polyol having 2 to 12 carbon atoms. Specifically, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,7-heptanediol, 1,8-octanediol, 1,9 -Linear aliphatic diols such as nonanediol; 2-methyl-1,3-propanediol, 2-methyl-1,5-pentanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 2-methyl-1 , 9-Nonandiol and other branched chain aliphatic diols; trifunctional or higher polyhydric alcohols such as trimethylolpropane and pentaerythritol can be mentioned, but are not limited thereto.

脂環式構造を有さないポリオールに由来する構造を分子中に有するようなポリカーボネートポリオールは、脂環式構造を有するポリオールとそれ以外のポリオールとを用いて通常の方法でポリカーボネートポリオールを調製することで、得ることができる。脂環式構造を有するポリカーボネートポリオールにおける脂環式構造を有するポリオールに由来する構造の割合は、ポリカーボネートポリオールの調製の際に加えるポリオールの比率によって適宜調節することができるが、脂環式構造を有するポリオール由来の構造の割合が、好ましくは10モル%以上であり、更に好ましくは20モル%以上であり、特に好ましくは25モル%以上である。
この範囲とすることで、基材への密着性が高い水性ポリウレタン樹脂分散体を得ることができる。
For a polycarbonate polyol having a structure derived from a polyol having no alicyclic structure in the molecule, a polycarbonate polyol shall be prepared by a usual method using a polyol having an alicyclic structure and a polyol other than the polyol. And you can get it. The proportion of the structure derived from the polyol having the alicyclic structure in the polycarbonate polyol having the alicyclic structure can be appropriately adjusted by the ratio of the polyol added at the time of preparing the polycarbonate polyol, but has the alicyclic structure. The proportion of the structure derived from the polyol is preferably 10 mol% or more, more preferably 20 mol% or more, and particularly preferably 25 mol% or more.
Within this range, an aqueous polyurethane resin dispersion having high adhesion to the substrate can be obtained.

(ポリイソシアネート由来の構造)
本発明においてポリイソシアネート由来の構造とは、ポリイソシアネートの分子構造のうち、ポリウレタン化反応に関与する基以外の部分構造のことを示す。
本発明の水性ポリウレタン樹脂分散体において、ポリイソシアネート由来の構造は、脂肪族ポリイソシアネート由来の構造と、芳香族ポリイソシアネート由来の構造とを含むことが好ましい。
更に、脂肪族ポリイソシアネート由来の構造とは、ポリイソシアネートの分子構造のうち、ポリウレタン化反応に関与する基以外の部分構造のことを示し、芳香族ポリイソシアネート由来の構造とは、芳香族ポリイソシアネートの分子構造のうち、ポリウレタン化反応に関与する基以外の部分構造のことを示す。
(Structure derived from polyisocyanate)
In the present invention, the polyisocyanate-derived structure refers to a partial structure of the molecular structure of polyisocyanate other than the groups involved in the polyurethane-forming reaction.
In the aqueous polyurethane resin dispersion of the present invention, the polyisocyanate-derived structure preferably includes a structure derived from an aliphatic polyisocyanate and a structure derived from an aromatic polyisocyanate.
Further, the structure derived from the aliphatic polyisocyanate indicates a partial structure of the molecular structure of the polyisocyanate other than the group involved in the polyurethaneization reaction, and the structure derived from the aromatic polyisocyanate is the aromatic polyisocyanate. Of the molecular structures of the above, the partial structures other than the groups involved in the polyurethaneization reaction are shown.

(脂肪族ポリイソシアネート)
脂肪族ポリイソシアネート由来の構造をポリウレタンに導入するポリイソシアネートとしては、2個以上のイソシアナト基を有する脂肪族ポリイソシアネートが挙げられ、具体的には、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の脂肪族ポリイソシアネート及びイソホロンジイソシアネート(IPDI)、4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(水素添加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-ジクロヘキセン-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ネート等の脂環式構造を有する脂肪族ポリシアネート等が挙げられるが、これらに限定されない。
(Aliphatic polyisocyanate)
Examples of the polyisocyanate that introduces the structure derived from the aliphatic polyisocyanate into polyurethane include aliphatic polyisocyanates having two or more isocyanato groups, specifically, ethylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, and hexamethylene diisocyanate (HDI). ), Dodecamethylene diisocyanate, 1,6,11-undecantryisocyanate, 2,2,4-trimethylhexamethylenediisocyanate, lysine diisocyanate, 2,6-diisocyanatomethylcaproate, bis (2-isocyanatoethyl) fumarate , Bis (2-isocyanatoethyl) carbonate, 2-isocyanatoethyl-2,6-diisocyanatohexanoate and other aliphatic polyisocyanates and isophorone diisocyanates (IPDI), 4,4'-dicyclohexylmethanediisocyanate (hydrogen) Addition MDI), cyclohexylene diisocyanate, methylcyclohexylene diisocyanate (hydrogenated TDI), bis (2-isocyanatoethyl) -4-diclohexene-1,2-dicarboxylate, 2,5-norbornandiisocyanate, 2,6- Examples thereof include, but are not limited to, aliphatic polycyanates having an alicyclic structure such as norbornandiisocyanate.

(芳香族ポリイソシアネート)
芳香族ポリイソシアネート由来の構造をポリウレタンに導入するポリイソシアネートとしては、2個以上のイソシアナト基を有する芳香族ポリイソシアネートが挙げられ、具体的には、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’-ジフェニレン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’-ジイソシアネトビフェニル、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、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が、これらに限定されない。
(Aromatic polyisocyanate)
Examples of the polyisocyanate that introduces the structure derived from the aromatic polyisocyanate into polyurethane include aromatic polyisocyanates having two or more isocyanato groups, specifically 1,3-phenylenediisocyanate and 1,4-phenylene. Diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate (TDI), 2,6-tolylene diisocyanate, 4,4'-diphenylenemethane diisocyanate (MDI), 2,4-diphenylmethane diisocyanate, 4,4'-diisocyanetobiphenyl , 3,3'-dimethyl-4,4'-diisocyanatobiphenyl, 3,3'-dimethyl-4,4'-diisocyanatodiphenylmethane, 1,5-naphthylene diisocyanate, m-isocyanatophenylsulfonyl isocyanate , P-isocyanatophenylsulfonyl isocyanate and the like, but are not limited thereto.

ポリイソシアネート由来の構造としては、前記脂環式構造を有する脂肪族イソシアネート由来の構造と、前記芳香族イソシアネート由来の構造とを含むことが好ましい。
また、前記脂環式構造を有する脂肪族イソシアネート由来の構造と、前記芳香族イソシアネート由来の構造の量は、ポリウレタン調製の際に加えるイソシアネートの量により任意の割合で設計することができるが、好ましくは脂環式構造を有する脂肪族イソシアネート由来の構造と芳香族イソシアネート由来の構造のモル比率が80:20~20:80で、更に好ましくは80:20~50:50で、特に好ましくは80:20~60:40である。
この範囲とすることで、基材への密着性がより高い水性ポリウレタン樹脂分散体を得ることができる。
The structure derived from the polyisocyanate preferably includes the structure derived from the aliphatic isocyanate having the alicyclic structure and the structure derived from the aromatic isocyanate.
Further, the amount of the structure derived from the aliphatic isocyanate having the alicyclic structure and the structure derived from the aromatic isocyanate can be designed at an arbitrary ratio depending on the amount of isocyanate added at the time of preparing the polyurethane, but it is preferable. The molar ratio of the structure derived from the aliphatic isocyanate having an alicyclic structure to the structure derived from the aromatic isocyanate is 80:20 to 20:80, more preferably 80:20 to 50:50, and particularly preferably 80: It is 20 to 60:40.
Within this range, an aqueous polyurethane resin dispersion having higher adhesion to the substrate can be obtained.

(酸性基ポリオール由来の構造)
本発明において、酸性基含有ポリオール由来の構造とは、酸性基含有ポリオールの分子構造のうち、ポリウレタン化反応に関与する基以外の部分構造のことを示す。
酸性基含有ポリオール由来の構造をポリウレタンに導入するポリオールとしては、酸性基を少なくとも1個分子内に有するポリオールが挙げられる。酸性基は、特に制限されないが、カルボキシ基、スルホニル基、リン酸基、フェノール性水酸基等が挙げられる。
酸性基含有ポリオールの種類は、特に制限されないが、具体的には、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等が挙げられる。この中でも入手容易性の観点から、2個のメチロール基を含む炭素原子数4~12のアルカン酸(ジメチロールアルカン酸)が好ましく、中でも、2,2-ジメチロールプロピオン酸が好ましい。
なお、本発明のポリウレタン樹脂において酸性基含有ポリオール由来の構造は、複数種の酸性基含有ポリオールを用いることで、複数種の酸性基含有ポリオール由来の構造を有していてもよい。
(Structure derived from acidic group polyol)
In the present invention, the structure derived from the acidic group-containing polyol means a partial structure of the molecular structure of the acidic group-containing polyol other than the groups involved in the polyurethane-forming reaction.
Examples of the polyol that introduces a structure derived from an acidic group-containing polyol into polyurethane include a polyol having at least one acidic group in the molecule. The acidic group is not particularly limited, and examples thereof include a carboxy group, a sulfonyl group, a phosphoric acid group, and a phenolic hydroxyl group.
The type of the acid group-containing polyol is not particularly limited, but specifically, dimethylol alkanoic acid such as 2,2-dimethylol propionic acid and 2,2-dimethylol butanoic acid, and N, N-bishydroxyethylglycine. , N, N-bishydroxyethylalanine, 3,4-dihydroxybutanesulfonic acid, 3,6-dihydroxy-2-toluenesulfonic acid and the like. Among these, from the viewpoint of availability, an alkanoic acid having 4 to 12 carbon atoms (dimethylol alkanoic acid) containing two methylol groups is preferable, and among them, 2,2-dimethylol propionic acid is preferable.
In the polyurethane resin of the present invention, the structure derived from the acidic group-containing polyol may have a structure derived from a plurality of types of acidic group-containing polyols by using a plurality of types of acidic group-containing polyols.

(部分構造)
本発明の水性ポリウレタン樹脂分散体は、下記の式(1)及び式(2)の部分構造を有する。

Figure 0007077558000003
前記式(1)は、イソシアナト基とアミノ基との反応により生じる部分構造(下記の反応式(A))であり、前記式(2)は、イソシアナト基とイミノ基との反応により生じる部分構造(下記の反応式(B))である。
式(1)は、例えば、イソシアナト基と(a)2以上のアミノ基のみを有する鎖延長剤のアミノ基との反応により生じる部分構造、またはイソシアナト基と(c)アミノ基及びイミノ基を少なくとも1つずつ有する鎖延長剤のアミノ基との反応により生じる部分構造である。
また、式(2)は、例えば、イソシアナト基と(b)2以上のイミノ基のみを有する鎖延長剤のイミノ基との反応により生じる部分構造、またはイソシアナト基と(c)アミノ基及びイミノ基を少なくとも1つずつ有する鎖延長剤のイミノ基との反応により生じる部分構造である。
Figure 0007077558000004
(Partial structure)
The aqueous polyurethane resin dispersion of the present invention has the following partial structures of the formulas (1) and (2).
Figure 0007077558000003
The formula (1) is a partial structure (reaction formula (A) below) generated by a reaction between an isocyanato group and an amino group, and the formula (2) is a partial structure generated by a reaction between an isocyanato group and an imino group. (The following reaction formula (B)).
The formula (1) is, for example, a partial structure generated by the reaction of an isocyanato group with an amino group of (a) a chain extender having only two or more amino groups, or at least an isocyanato group and (c) an amino group and an imino group. It is a partial structure generated by the reaction with the amino group of the chain extender having one by one.
Further, the formula (2) is, for example, a partial structure generated by a reaction between an isocyanato group and (b) an imino group of a chain extender having only two or more imino groups, or an isocyanato group and (c) amino group and imino group. It is a partial structure generated by the reaction with the imino group of the chain extender having at least one of.
Figure 0007077558000004

前記式(1)と前記式(2)のモル比率は、イソシアナト基と反応するアミノ基とイミノ基の割合を調節することにより任意の割合で設計することができる。
さらに、イソシアナト基と反応するアミノ基とイミノ基の割合は、鎖延長剤の種類と量を調節することにより、任意の割合で設計することができる。
前記式(1)と前記式(2)のモル比率は、好ましくは99:1~1:99で、より好ましくは95:5~5:95で、さらに好ましく90:10~10:90で、特に好ましくは80:20~20:80である。
この範囲とすることで、基材への密着性がより高い水性ポリウレタン樹脂分散体を得ることができる。
(鎖延長剤由来の構造)
本発明において、鎖延長剤由来の構造とは、鎖延長剤の分子構造のうち、鎖延長化反応に関与する基以外の部分構造のことを示す。
本発明の水性ポリウレタン樹脂分散体において、鎖延長剤由来の構造は、2以上のアミノ基のみを有する鎖延長剤由来の構造、2以上のイミノ基のみを有する鎖延長剤由来の構造、アミノ基及びイミノ基と少なくとも1つずつ有する鎖延長剤由来の構造からなる郡より選ばれる2以上の構造を有することが好ましい。
更に、2以上のアミノ基のみを有する鎖延長剤由来の構造とは、鎖延長剤の分子構造のうち、鎖延長化反応に関与する基以外の部分構造のことを示し、2以上のイミノ基のみを有する鎖延長剤由来の構造とは、鎖延長剤の分子構造のうち、鎖延長化反応に関与する基以外の部分構造のことを示し、アミノ基及びイミノ基と少なくとも1つずつ有する鎖延長剤由来の構造とは、鎖延長剤の分子構造のうち、鎖延長化反応に関与する基以外の部分構造のことを示す。
The molar ratio of the formula (1) and the formula (2) can be designed at any ratio by adjusting the ratio of the amino group and the imino group that react with the isocyanato group.
Furthermore, the ratio of the amino group and the imino group that react with the isocyanato group can be designed at any ratio by adjusting the type and amount of the chain extender.
The molar ratio of the formula (1) to the formula (2) is preferably 99: 1 to 1:99, more preferably 95: 5 to 5:95, still more preferably 90:10 to 10:90. Particularly preferably, it is 80:20 to 20:80.
Within this range, an aqueous polyurethane resin dispersion having higher adhesion to the substrate can be obtained.
(Structure derived from chain extender)
In the present invention, the structure derived from the chain extender refers to a partial structure of the molecular structure of the chain extender other than the groups involved in the chain extension reaction.
In the aqueous polyurethane resin dispersion of the present invention, the structure derived from the chain extender is a structure derived from a chain extender having only two or more amino groups, a structure derived from a chain extender having only two or more imino groups, and an amino group. And it is preferable to have two or more structures selected from the group consisting of a structure derived from a chain extender having at least one imino group.
Further, the structure derived from the chain extender having only two or more amino groups indicates a partial structure of the molecular structure of the chain extender other than the group involved in the chain extension reaction, and two or more imino groups. The structure derived from the chain extender having only one indicates a partial structure of the molecular structure of the chain extender other than the group involved in the chain extension reaction, and has at least one amino group and one imino group. The structure derived from the extender indicates a partial structure of the molecular structure of the chain extender other than the group involved in the chain extension reaction.

((a)2以上のアミノ基のみを有する鎖延長剤)
2以上のアミノ基のみを有する鎖延長剤由来の構造をポリウレタンに導入する化合物としては、2以上のアミノ基のみを有する化合物が挙げられ、具体的には、エチレンジアミン、イソホロンジアミン、2-メチル-1,5-ペンタンジアミン、1,2-ビス(2-アミノ-2-プロピル)ベンゼン、1,3-ビス(2-アミノ-2-プロピル)ベンゼン、1,4-ビス(2-アミノ-2-プロピル)ベンゼン等が挙げられるが、これらに限定されない。
((A) Chain extender having only 2 or more amino groups)
Examples of the compound that introduces a structure derived from a chain extender having only two or more amino groups into polyurethane include compounds having only two or more amino groups, specifically, ethylenediamine, isophoronediamine, and 2-methyl-. 1,5-Pentanediamine, 1,2-bis (2-amino-2-propyl) benzene, 1,3-bis (2-amino-2-propyl) benzene, 1,4-bis (2-amino-2) -Propyl) benzene and the like, but are not limited to these.

((b)2以上のイミノ基のみを有する鎖延長剤)
2以上のイミノ基のみを有する鎖延長剤由来の構造をポリウレタンに導入する化合物としては、2以上のイミノ基のみを有する化合物が挙げられ、具体的には、N,N’-ジ-t-ブチルエチレンジアミン、(1R,2R)‐N,N′‐ジtert‐ブチル‐1,2‐ビス(2‐ナフチル)エチレンジアミン、N’-シクロヘキシル-2-メチル-N-(2-メチルプロピル)-2,4-ペンタンジアミン等が挙げられるが、これらに限定されない。
((B) Chain extender having only 2 or more imino groups)
Examples of the compound for introducing a structure derived from a chain extender having only 2 or more imino groups into polyurethane include compounds having only 2 or more imino groups, and specifically, N, N'-di-t-. Butylethylenediamine, (1R, 2R) -N, N'-tert-butyl-1,2-bis (2-naphthyl) ethylenediamine, N'-cyclohexyl-2-methyl-N- (2-methylpropyl) -2 , 4-Pentanediamine and the like, but are not limited thereto.

((c)アミノ基及びイミノ基を少なくとも1つずつ有する鎖延長剤)
アミノ基及びイミノ基を少なくとも1つずつ有する鎖延長剤由来の構造をポリウレタンに導入する化合物としては、アミノ基及びイミノ基を少なくとも1つずつ有する化合物が挙げられ、具体的には、アミノエチルエタノールアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン等が挙げられるが、これらに限定されない。
((C) Chain extender having at least one amino group and one imino group)
Examples of the compound for introducing a structure derived from a chain extender having at least one amino group and one imino group into polyurethane include a compound having at least one amino group and one imino group, and specifically, aminoethylethanol. Examples thereof include, but are not limited to, amines, diethylenetriamines, triethylenetetramines, tetraethylenepentamines and pentaethylenehexamines.

本発明の水性ポリウレタン樹脂分散体調整の際は、鎖延長剤は、(a)、(b)、(c)からなる郡より選ばれる2以上の鎖延長剤を用いることが好ましい。
さらに全鎖延長剤中のアミノ基とイミノ基のモル比率は、好ましくは99:1~1:99で、より好ましくは95:5~5:95で、さらに好ましく90:10~10:90で、特に好ましくは80:20~20:80である。
この範囲とすることで、基材への密着性がより高い水性ポリウレタン樹脂分散体を得ることができる。
When preparing the aqueous polyurethane resin dispersion of the present invention, it is preferable to use two or more chain extenders selected from the group consisting of (a), (b) and (c) as the chain extender.
Further, the molar ratio of amino groups to imino groups in the full chain extender is preferably 99: 1 to 1:99, more preferably 95: 5 to 5:95, and even more preferably 90:10 to 10:90. Particularly preferably, it is 80:20 to 20:80.
Within this range, an aqueous polyurethane resin dispersion having higher adhesion to the substrate can be obtained.

(水性ポリウレタン樹脂分散体の製造方法)
本発明の水性ポリウレタン樹脂分散体は、前記脂環式構造を有するポリカーボネートポリオール由来の構造と、前記ポリイソシアネート由来の構造と、前記酸性基含有ポリオール由来の構造と、前記鎖延長剤由来の構造とを有する水性ポリウレタン樹脂が、水系媒体に分散されているものをいい、例えば、
脂環式構造を有するポリカーボネートポリオール、ポリイソシアネート、酸性基含有ポリオールとを反応させてポリウレタンプレポリマーを得る工程(α)と、
ポリウレタンプレポリマーの酸性基を中和する工程(β)と、
中和された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
ポリウレタンプレポリマーのイソシアナト基と鎖延長剤とを反応させて水性ポリウレタン樹脂を得る工程(δ)
を含む方法により製造することができる。
(Manufacturing method of aqueous polyurethane resin dispersion)
The aqueous polyurethane resin dispersion of the present invention has a structure derived from a polycarbonate polyol having the alicyclic structure, a structure derived from the polyisocyanate, a structure derived from the acidic group-containing polyol, and a structure derived from the chain extender. Aqueous polyurethane resin having is dispersed in an aqueous medium, for example,
A step (α) of reacting a polycarbonate polyol having an alicyclic structure, a polyisocyanate, and an acidic group-containing polyol to obtain a polyurethane prepolymer, and
The step of neutralizing the acidic group of the polyurethane prepolymer (β),
A step of dispersing the neutralized polyurethane prepolymer in an aqueous medium (γ) and a step of reacting the isocyanato group of the polyurethane prepolymer with a chain extender to obtain an aqueous polyurethane resin (δ).
It can be manufactured by a method including.

前記工程(α)は、少なくとも1種類以上の水性有機溶媒を反応系中に加えて行うことが好ましい。水性有機溶媒の種類としては、水に対して溶解性があり、ウレタン化反応を阻害しない液体であれば特に制限されない。具体例としては、ジプロピレングリコールジメチルエーテルなどのポリアルキレングリコールのアルキルエーテル溶剤、N-エチルピロリドンなどのラクタム類が挙げられる。
ポリウレタンプレポリマーの酸性基を中和する工程(β)と、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)は同時に行ってもよく、また、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)と、鎖延長剤と反応させて水性ポリウレタン樹脂を得る工程(δ)は同時に行ってもよい。
The step (α) is preferably carried out by adding at least one kind of aqueous organic solvent to the reaction system. The type of the aqueous organic solvent is not particularly limited as long as it is a liquid that is soluble in water and does not inhibit the urethanization reaction. Specific examples include an alkyl ether solvent of polyalkylene glycol such as dipropylene glycol dimethyl ether, and lactams such as N-ethylpyrrolidone.
The step of neutralizing the acidic group of the polyurethane prepolymer (β) and the step of dispersing the polyurethane prepolymer in the aqueous medium (γ) may be performed at the same time, or the step of dispersing the polyurethane prepolymer in the aqueous medium. The step (γ) and the step (δ) of reacting with the chain extender to obtain an aqueous polyurethane resin may be performed at the same time.

さらに、ポリウレタンプレポリマーのイソシアナト基と鎖延長剤とを反応させて水性ポリウレタン樹脂を得る工程(δ)では、2種類以上の鎖延長剤を併用することができるが、1種類ずつ逐次使用して水性ポリウレタン樹脂を得てもよいし、2種類以上を同時に使用して水性ポリウレタン樹脂を得てもよい。
工程(γ)におけるポリウレタンプレポリマーの水系媒体への分散の方法は、特に制限されないが、ホモミキサーやホモジナイザーによって水系媒体を攪拌しながらウレタンプレポリマー又はウレタンプレポリマー溶液を添加することによって得ることができる。また、ポリウレタンプレポリマー溶液に水系媒体を添加して分散してもよい。この際、水性ポリウレタン樹脂分散体中のポリウレタン樹脂の割合が5~60重量%となるようにすることが好ましく、より好ましくは20~50重量%となるようにする。
Further, in the step (δ) of reacting the isocyanato group of the polyurethane prepolymer with the chain extender to obtain an aqueous polyurethane resin, two or more kinds of chain extenders can be used in combination, but one kind is sequentially used one by one. A water-based polyurethane resin may be obtained, or two or more kinds may be used at the same time to obtain a water-based polyurethane resin.
The method of dispersing the polyurethane prepolymer in the aqueous medium in the step (γ) is not particularly limited, but it can be obtained by adding the urethane prepolymer or the urethane prepolymer solution while stirring the aqueous medium with a homomixer or a homogenizer. can. Further, an aqueous medium may be added to the polyurethane prepolymer solution to disperse the solution. At this time, the proportion of the polyurethane resin in the aqueous polyurethane resin dispersion is preferably 5 to 60% by weight, more preferably 20 to 50% by weight.

(ポリウレタンプレポリマー)
本発明のポリウレタンプレポリマーは、前記脂環式構造を有するポリカーボネートポリオールと前記ポリイソシアネートと前記酸性基含有ポリオールとを反応させて得られるものである。
ポリオール及び酸性基含有ポリオールの合計の水酸基のモル数に対するポリイソシアネートのイソシアナト基のモル数の比が、1.1~2.5であることが好ましく、1.2~2.2がより好ましく、特に1.3~2.0が好ましい。
(Polyurethane prepolymer)
The polyurethane prepolymer of the present invention is obtained by reacting the polycarbonate polyol having the alicyclic structure with the polyisocyanate and the acidic group-containing polyol.
The ratio of the number of moles of the isocyanato group of the polyisocyanate to the number of moles of the total hydroxyl group of the polyol and the acid group-containing polyol is preferably 1.1 to 2.5, more preferably 1.2 to 2.2. Particularly 1.3 to 2.0 is preferable.

ポリイソシアネートと、ポリオールと酸性基含有ポリオールとを反応させ、ポリウレタンプレポリマーを得る際には、触媒を用いることもできる。
触媒は、特に制限されないが、例えば、スズ系触媒(トリメチルスズラウレート、ジブチルスズジラウレート等)や鉛系触媒(オクチル酸鉛等)等の金属と有機及び無機酸の塩、及び有機金属誘導体、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等が挙げられる。中でも、反応性の観点から、ジブチルスズジラウレートが好ましい。
ポリイソシアネートと、ポリオールと、酸性基含有ポリオールとの反応は、無溶剤でも、有機溶剤を加えて行なってもよい。有機溶剤としては、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、酢酸エチル等が挙げられる。これらのうち、アセトン、メチルエチルケトン、酢酸エチルは、ポリウレタンプレポリマーを水に分散し、更に鎖伸長反応に付した後に、加熱減圧により除去できるので好ましい。また、N-メチルピロリドン、N-エチルピロリドンは、得られた水性ポリウレタン分散体の塗膜を作成する際に造膜助剤として働くため好ましい。
ポリイソシアネートと、ポリオールと、酸性基含有ポリオールとの反応により、末端にイソシアナト基を有するポリウレタンプレポリマーが、無溶剤又は有機溶剤溶液として得られる。ウレタンプレポリマーの粘度が高く、水への分散が困難な場合には、有機溶剤を用いて希釈して分散性を増大することができる。ここで使用できる有機溶剤としては、ポリウレタンプレポリマーを製造する際に使用した溶媒を用いることができる。
A catalyst can also be used when the polyisocyanate is reacted with the polyol and the acid group-containing polyol to obtain a polyurethane prepolymer.
The catalyst is not particularly limited, but is, for example, a metal such as a tin-based catalyst (trimethyltin laurate, dibutyltin dilaurate, etc.) or a lead-based catalyst (lead octylate, etc.), salts of organic and inorganic acids, an organic metal derivative, and an amine. Examples thereof include system catalysts (triethylamine, N-ethylmorpholin, triethylenediamine, etc.), diazabicycloundecene system catalysts, and the like. Of these, dibutyltin dilaurate is preferable from the viewpoint of reactivity.
The reaction between the polyisocyanate, the polyol, and the acid group-containing polyol may be carried out without a solvent or with the addition of an organic solvent. Examples of the organic solvent include acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, tetrahydrofuran, dioxane, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, N-methylpyrrolidone, N-ethylpyrrolidone, ethyl acetate and the like. Of these, acetone, methyl ethyl ketone, and ethyl acetate are preferable because they can be removed by heating and reducing pressure after the polyurethane prepolymer is dispersed in water and further subjected to a chain extension reaction. Further, N-methylpyrrolidone and N-ethylpyrrolidone are preferable because they act as a film-forming auxiliary when preparing a coating film of the obtained aqueous polyurethane dispersion.
By reacting the polyisocyanate with the polyol and the acid group-containing polyol, a polyurethane prepolymer having an isocyanato group at the terminal can be obtained as a solvent-free or organic solvent solution. When the viscosity of the urethane prepolymer is high and it is difficult to disperse it in water, it can be diluted with an organic solvent to increase the dispersibility. As the organic solvent that can be used here, the solvent used in producing the polyurethane prepolymer can be used.

(中和剤)
ポリウレタンプレポリマーを水中に分散するために、塩基性成分をウレタンプレポリマー溶液に添加し、ポリウレタンプレポリマーに含まれる酸性基含有ポリオール由来の酸性基を中和することができる。
中和に用いることができる塩基性成分としては、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-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、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の無機アルカリ、アンモニア等が挙げられる。中でも好ましくは、有機アミンであり、特に好ましいものはトリエチルアミンである。添加方法としては、ポリウレタンプレポリマー溶液に、塩基性成分を、直接又は水溶液として添加する方法が好ましく、その添加量は、ポリウレタンプレポリマー中の酸性基に対して0.5~2倍当量とすることができ、0.7~1.5倍当量が好ましく、特に0.85~1.3倍当量が好ましい。
なお、これらの中和剤は、複数種を併用してもよい。
(Neutralizer)
In order to disperse the polyurethane prepolymer in water, a basic component can be added to the urethane prepolymer solution to neutralize the acidic groups derived from the acidic group-containing polyol contained in the polyurethane prepolymer.
Basic components that can be used for neutralization include trimethylamine, triethylamine, triisopropylamine, tributylamine, triethanolamine, N-methyldiethanolamine, N-phenyldiethanolamine, dimethylethanolamine, diethylethanolamine, and N-methylmorpholin. , Organic amines such as pyridine, inorganic alkalis such as sodium hydroxide and potassium hydroxide, ammonia and the like. Of these, organic amines are preferable, and triethylamine is particularly preferable. As a method of addition, a method of adding the basic component directly or as an aqueous solution to the polyurethane prepolymer solution is preferable, and the addition amount thereof is 0.5 to 2 times the equivalent of the acidic group in the polyurethane prepolymer. It is possible, and a 0.7 to 1.5 times equivalent is preferable, and a 0.85 to 1.3 times equivalent is particularly preferable.
A plurality of types of these neutralizers may be used in combination.

(水系媒体)
本発明の水性ポリウレタン樹脂分散体は、ポリウレタンプレポリマーと鎖延長剤を反応させて得られるポリウレタン樹脂が、水系媒体中に分散された形態にある。水系媒体としては、例えば、上水、イオン交換水、蒸留水、超純水等が挙げられる。中でも入手の容易さや塩の影響で粒子が不安定になること等を考慮して、イオン交換水を用いることが好ましい。また前記有機溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、n-プロパノール、イソプロパノール等のアルコール溶剤;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン溶剤;エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール等のポリアルキレングリコール;ポリアルキレングリコールのアルキルエーテル溶剤;N-メチル-2-ピロリドン、N-エチル-2-ピロリドン等のラクタム溶剤などが挙げられる。
前記水系媒体は、本発明の水性ポリウレタン樹脂分散体全量中に、10質量%~90質量%の範囲で含まれることが好ましく、20質量%~80質量%の範囲で含まれることがより好ましい。また、水系媒体は、複数種を併用してもよい。
(Water-based medium)
The aqueous polyurethane resin dispersion of the present invention is in a form in which a polyurethane resin obtained by reacting a polyurethane prepolymer with a chain extender is dispersed in an aqueous medium. Examples of the aqueous medium include clean water, ion-exchanged water, distilled water, ultrapure water and the like. Above all, it is preferable to use ion-exchanged water in consideration of easy availability and unstable particles due to the influence of salt. Examples of the organic solvent include alcohol solvents such as methanol, ethanol, n-propanol and isopropanol; ketone solvents such as acetone and methyl ethyl ketone; polyalkylene glycols such as ethylene glycol, diethylene glycol and propylene glycol; and alkyl ethers of polyalkylene glycol. Solvent; Examples thereof include lactam solvents such as N-methyl-2-pyrrolidone and N-ethyl-2-pyrrolidone.
The aqueous medium is preferably contained in the range of 10% by mass to 90% by mass, more preferably in the range of 20% by mass to 80% by mass, in the total amount of the aqueous polyurethane resin dispersion of the present invention. Further, a plurality of types of water-based media may be used in combination.

(塗料組成物、コーティング剤組成物及びインク組成物)
本発明は、上記水性ポリウレタン樹脂分散体を含有する塗料組成物、コーティング剤組成物及びインク組成物にも関する。
本発明の塗料組成物、コーティング剤組成物及びインク組成物には、上記水性ポリウレタン樹脂分散体以外にも、他の樹脂を添加することもできる。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、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。
他の樹脂としては、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、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。
(Paint composition, coating agent composition and ink composition)
The present invention also relates to a coating composition, a coating agent composition and an ink composition containing the aqueous polyurethane resin dispersion.
In addition to the above-mentioned aqueous polyurethane resin dispersion, other resins may be added to the coating composition, the coating agent composition and the ink composition of the present invention. Examples of 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. Examples of the hydrophilic group include a hydroxyl group, a carboxy group, a sulfonic acid group, a polyethylene glycol group and the like.
The other resin is preferably at least one selected from the group consisting of polyester resin, acrylic resin, and polyolefin resin.

ポリエステル樹脂は、通常、酸成分とアルコ-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。
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。前記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。
The polyester resin can usually be produced by an esterification reaction or a transesterification reaction between an acid component and an alcohol component. As the acid component, a compound usually used as an acid component in the production of the polyester resin can be used. As the acid component, for example, an aliphatic polybasic acid, an alicyclic polybasic acid, an aromatic polybasic acid and the like can be used.
The hydroxyl value of the polyester resin is preferably about 10 to 300 mgKOH / g, more preferably about 50 to 250 mgKOH / g, and even more preferably about 80 to 180 mgKOH / g. The acid value of the polyester resin is preferably about 1 to 200 mgKOH / g, more preferably about 15 to 100 mgKOH / g, and even more preferably about 25 to 60 mgKOH / g.

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。
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。
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 weight average molecular weight of the polyester resin is preferably 500 to 500,000, more preferably 1,000 to 300,000, still more preferably 1,500 to 200,000.
As the acrylic resin, a hydroxyl group-containing acrylic resin is preferable. The hydroxyl group-containing acrylic resin comprises a hydroxyl group-containing polymerizable unsaturated monomer and another polymerizable unsaturated monomer copolymerizable with the hydroxyl group-containing polymerizable unsaturated monomer, for example, in a solution polymerization method in an organic solvent, in water. It can be produced by copolymerizing by a known method such as the emulsion polymerization method of.
The hydroxyl group-containing polymerizable unsaturated monomer is a compound having one or more hydroxyl groups and one or more polymerizable unsaturated bonds in one molecule. For example, (meth) acrylic acids such as 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 3-hydroxypropyl (meth) acrylate, and 4-hydroxybutyl (meth) acrylate and 2 to 8 carbon atoms. Monoesters with dihydric alcohols; ε-caprolactone modified forms of these monoesters; N-hydroxymethyl (meth) acrylamides; allyl alcohols; (meth) acrylates with polyoxyethylene chains at the end of the molecule. And so on.

他の重合性不飽和モノマーとしては、トリメチロールプロパントリアクリレート、ジビニルベンゼンなどの多官能重合性不飽和結合を有する化合物などが挙げられる。
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については、例えば、重合性不飽和モノマーの1種として、カルボキシ基、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。
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程度が好ましく、2~100mgKOH/g程度がより好ましく、3~60mgKOH/g程度が更に好ましい。
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程度が好ましく、2~150mgKOH/g程度がより好ましく、5~100mgKOH/g程度が更に好ましい。
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の範囲内であることが好適である。
Examples of other polymerizable unsaturated monomers include compounds having a polyfunctional polymerizable unsaturated bond such as trimethylolpropane triacrylate and divinylbenzene.
The hydroxyl group-containing acrylic resin preferably has an anionic functional group. As for the hydroxyl group-containing acrylic resin having an anionic functional group, for example, as one kind of polymerizable unsaturated monomer, a polymerizable unsaturated monomer having an anionic functional group such as a carboxy group, a sulfonic acid group and a phosphoric acid group is used. Can be manufactured by.
The hydroxyl value of the hydroxyl group-containing acrylic resin is preferably about 1 to 200 mgKOH / g, more preferably about 2 to 100 mgKOH / g, and more preferably 3 to 60 mgKOH from the viewpoint of storage stability of the composition and water resistance of the obtained coating film. About / g is more preferable.
When the hydroxyl group-containing acrylic resin has an acid group such as a carboxy group, the acid value of the hydroxyl group-containing acrylic resin is preferably about 1 to 200 mgKOH / g from the viewpoint of water resistance of the obtained coating film and the like. About 150 mgKOH / g is more preferable, and about 5 to 100 mgKOH / g is even more preferable.
The weight average molecular weight of the hydroxyl group-containing acrylic resin is preferably 1,000 to 200,000, more preferably 2,000 to 100,000, and even more preferably in the range of 3,000 to 50,000. be.

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から誘導されるポリエーテル等が挙げられる。
ポリカーボネート樹脂としては、ビスフェノール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。
ポリウレタン樹脂としては、アクリルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオール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。
エポキシ樹脂としては、ビスフェノール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が挙げられる。
Examples of the polyether resin include polymers or copolymers having an ether bond, and examples thereof include aromatics such as polyoxyethylene-based polyether, polyoxypropylene-based polyether, polyoxybutylene-based polyether, bisphenol A or bisphenol F. Examples thereof include polyethers derived from group polyhydroxy.
Examples of the polycarbonate resin include polymers produced from bisphenol, and examples thereof include bisphenol A and polycarbonate.
Examples of the polyurethane resin include resins having a urethane bond obtained by reacting various polyol components such as acrylic polyol, polyester polyol, polyether polyol, and polycarbonate polyol with polyisocyanate.
Examples of the epoxy resin include a resin obtained by the reaction of bisphenol and epichlorohydrin. Examples of bisphenol include bisphenol A and bisphenol F.

アルキド樹脂としては、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(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。
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。
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が挙げられる。これらのモノマーは、複数種を併用してもよい。
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、無水イタコン酸が挙げられる。これらのモノマーは、複数種を併用してもよい。
Alkyd resins include polybasic acids and polyhydric alcohols such as phthalic acid, terephthalic acid, and succinic acid, as well as fats and oils and fat fatty acids (soybean oil, flaxseed oil, palm oil, stearic acid, etc.), and natural resins (rosin, succinic acid, etc.). Etc.), and examples thereof include alkyd resins obtained by reacting with a modifying agent such as.
As the polyolefin resin, a polyolefin resin obtained by appropriately polymerizing or copolymerizing an olefin-based monomer with another monomer according to a normal polymerization method is water-dispersed using an emulsifier, or an olefin-based monomer is appropriately used as another monomer. Examples thereof include a resin obtained by emulsifying and polymerizing with the same. Further, depending on the case, a so-called chlorinated polyolefin-modified resin in which the above-mentioned polyolefin resin is chlorinated may be used.
Examples of the olefin-based monomer include ethylene, propylene, 1-butene, 3-methyl-1-butene, 4-methyl-1-pentene, 3-methyl-1-pentene, 1-heptene, 1-hexene and 1-. Α-olefins such as decene and 1-dodecene; conjugated diene or non-conjugated diene such as butadiene, etilidennorbornene, dicyclopentadiene, 1,5-hexadiene and styrenes can be mentioned. A plurality of types of these monomers may be used in combination.
Examples of other monomers copolymerizable with the olefin-based monomer include vinyl acetate, vinyl alcohol, maleic acid, citraconic acid, itaconic acid, maleic anhydride, citraconic anhydride and itaconic anhydride. A plurality of types of these monomers may be used in combination.

本発明の塗料組成物、コーティング剤組成物及びインク組成物は、硬化剤を含むことができ、これにより、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又は複層塗膜、コーティング膜や印刷物の耐水性等を向上させることができる。
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、カルボジイミド等を用いることできる。硬化剤は、複数種を併用してもよい。
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。前記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、ベンズアルデヒド等が挙げられる。
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。
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。
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。
The coating composition, coating agent composition and ink composition of the present invention may contain a curing agent, whereby a coating material or a multi-layer coating material or a coating obtained by using the coating material composition or the coating agent composition may be contained. It is possible to improve the water resistance of the film or printed matter.
As the curing agent, for example, amino resin, polyisocyanate, blocked polyisocyanate, melamine resin, carbodiimide and the like can be used. A plurality of types of curing agents may be used in combination.
Examples of the amino resin include a partially or fully methylolated amino resin obtained by reacting an amino component with an aldehyde component. Examples of the amino component include melamine, urea, benzoguanamine, acetoguanamine, steloganamin, spiroganamin, dicyandiamide and the like. Examples of the aldehyde component include formaldehyde, paraformaldehyde, acetaldehyde, benzaldehyde and the like.
Examples of the polyisocyanate include compounds having two or more isocyanato groups in one molecule, and examples thereof include hexamethylene diisocyanate and trimethylhexamethylene diisocyanate.
Examples of the blocked polyisocyanate include those obtained by adding a blocking agent to the isocyanato group of the above-mentioned polyisocyanate, and examples of the blocking agent include phenols such as phenol and cresol, and aliphatics such as methanol and ethanol. Alcohol-based, active methylene-based such as dimethyl malonate and acetylacetone, mercaptan-based such as butyl mercaptan and dodecyl mercaptan, acid amide-based such as acetanilide and acetate amide, lactam-based such as ε-caprolactam and δ-valerolactam, succinateimide Examples thereof include acidimide-based agents such as maleic acidimide, oxime-based agents such as acetoaldoxime, acetoneoxime and methylethylketooxime, and amine-based blocking agents such as diphenylaniline, aniline and ethyleneimine.
Examples of the melamine resin include methylol melamines such as dimethylol melamine and trimethylol melamine; alkyl ethers or condensates of these methylol melamines; and condensates of alkyl ethers of methylol melamine.

本発明の塗料組成物、コーティング剤組成物及びインク組成物には、着色顔料や体質顔料、光輝性顔料を添加することができる。
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る。これらは、単独であってもよいし、複数種を併用してもよい。特に、着色顔料として、酸化チタン及び/又はカーボンブラックを使用することが好ましい。
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る。これらは、複数種を併用してもよい。特に、体質顔料として、硫酸バリウム及び/又はタルクを使用することが好ましく、硫酸バリウムを使用することがより好ましい。
光輝性顔料は、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を使用することができる。
本発明の塗料組成物、コーティング剤組成物及びインク組成物には、必要に応じて、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、沈降防止剤等の通常の添加剤を含有することができる。これらは、複数種を併用してもよい。
Coloring pigments, extender pigments, and brilliant pigments can be added to the coating composition, coating agent composition, and ink composition of the present invention.
Examples of the coloring pigment include titanium oxide, zinc flower, carbon black, molybdenum red, prusian blue, cobalt blue, azo pigment, phthalocyanine pigment, quinacridone pigment, isoindoline pigment, slene pigment, perylene pigment and the like. These may be used alone or in combination of two or more. In particular, it is preferable to use titanium oxide and / or carbon black as the coloring pigment.
Examples of the extender pigment include clay, kaolin, barium sulfate, barium carbonate, calcium carbonate, talc, silica, and alumina white. These may be used in combination of a plurality of types. In particular, it is preferable to use barium sulfate and / or talc as the extender pigment, and it is more preferable to use barium sulfate.
As the glitter pigment, for example, aluminum, copper, zinc, brass, nickel, aluminum oxide, mica, aluminum oxide coated with titanium oxide or iron oxide, mica coated with titanium oxide or iron oxide can be used. ..
The coating composition, coating agent composition and ink composition of the present invention may contain, if necessary, a thickener, a curing catalyst, an ultraviolet absorber, a light stabilizer, an antifoaming agent, a plasticizer, a surface conditioner, and a precipitation agent. It can contain ordinary additives such as inhibitors. These may be used in combination of a plurality of types.

本発明の塗料組成物、コーティング剤組成物及びインク組成物の製造方法は、特に制限されないが、公知の製造方法を用いることができる。一般的には、塗料組成物及びコーティング剤組成物は、上記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。
塗料組成物の被塗装材質、コーティング剤組成物の被コーティング材質又はインク組成物の被適用材質としては、金属、プラスチック、無機物、木材等が挙げられ、電着塗装板にも好適に挙げることができる。
電着塗装板とは、被塗物を水溶性塗料中に浸積してその被塗物を陰極(又は陽極)として、そして塗料を被塗物の反対電極として直流電圧を印加し、被塗物に塗膜を形成させた積層板である。電着塗装は、複雑な形状を有する被塗物であっても細部にまで塗装を施すことができ、自動的かつ連続的に塗装することができるので、自動車車体などの大型で複雑な形状を有し、高い防錆性が要求される被塗物の下塗り塗装方法として好ましい。また、他の塗装方法と比較して、塗料の使用効率が極めて高いことから経済的であり、工業的な塗装方法として好ましい。例えば、カチオン電着塗装は、陽イオン性を有するカチオン電着塗料中に被塗物を陰極として浸漬し、電圧を印加することにより行われる。
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、浸漬塗装が挙げられる。インク組成物の適用方法としては、例えば、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が挙げられる。
The method for producing the coating composition, the coating agent composition and the ink composition of the present invention is not particularly limited, but a known production method can be used. Generally, the coating composition and the coating agent composition are produced by mixing the above-mentioned aqueous polyurethane resin dispersion with the above-mentioned various additives, further adding an aqueous medium, and adjusting the viscosity according to the application method. Will be done.
Examples of the material to be coated of the coating composition, the material to be coated of the coating agent composition, or the material to be applied of the ink composition include metals, plastics, inorganic substances, wood, etc. can.
An electrodeposition coating plate is an electrodeposition coating plate in which an object to be coated is immersed in a water-soluble paint and a DC voltage is applied using the object to be coated as a cathode (or anode) and the paint as an opposite electrode of the object to be coated. It is a laminated board in which a coating film is formed on an object. With electrodeposition coating, even an object to be coated with a complicated shape can be painted in detail and can be painted automatically and continuously, so large and complicated shapes such as automobile bodies can be applied. It is preferable as an undercoat coating method for an object to be coated, which has high rust resistance and is required. Further, it is economical because the use efficiency of the paint is extremely high as compared with other painting methods, and it is preferable as an industrial painting method. For example, cationic electrodeposition coating is performed by immersing an object to be coated in a cationic electrodeposition coating material having a cationic property as a cathode and applying a voltage.
Examples of the coating method of the coating composition or the coating method of the coating agent composition include bell coating, spray coating, roll coating, shower coating, and dip coating. Examples of the method of applying the ink composition include an inkjet printing method, a flexographic printing method, a gravure printing method, a reverse offset printing method, a sheet-fed screen printing method, and a rotary screen printing method.

塗料組成物、コーティング剤組成物及びインク組成物を被適用材質に適用した後、加熱硬化させて塗膜、コーティングを得ることが好ましい。
前記加熱方法としては、自己の反応熱による加熱方法と、塗料組成物、コーティング剤組成物及びインク組成物と被適用材質を積極加熱する加熱方法等が挙げられる。積極加熱は、塗料組成物、コーティング剤組成物及びインク組成物と被適用材質を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。
前記加熱温度は、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。前記加熱時間は、0.0001~20時間が好ましく、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は、例えば、120℃で3~10秒での加熱が挙げられる。
特に本発明では、80~90℃程度の比較的低温で基材への密着性の高い塗膜を形成することができる。
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、3~50μmの厚さの塗膜を形成することがより好ましい。
It is preferable that the coating composition, the coating agent composition and the ink composition are applied to the material to be applied and then heat-cured to obtain a coating film and a coating.
Examples of the heating method include a heating method using its own reaction heat, a heating method for actively heating a coating composition, a coating agent composition, an ink composition, and an applied material. Examples of the positive heating include a method in which a coating composition, a coating agent composition, an ink composition and an applied material are placed in a hot air oven, an electric furnace, or an infrared induction heating furnace to heat them.
The heating temperature is preferably 40 to 200 ° C, more preferably 60 to 160 ° C. By heating at such a 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 such a heating time, a polyurethane resin film having higher hardness can be obtained. Drying conditions for obtaining the polyurethane resin film include, for example, heating at 120 ° C. for 3 to 10 seconds.
In particular, in the present invention, it is possible to form a coating film having high adhesion to a substrate at a relatively low temperature of about 80 to 90 ° C.
The thickness of the coating film after curing is not particularly limited, but is preferably 1 to 100 μm, and more preferably 3 to 50 μm.

(ポリウレタン樹脂フィルム)
本発明は、更に、上記水性ポリウレタン樹脂分散体から得られるポリウレタン樹脂フィルムにも関する。
水性ポリウレタン樹脂分散体を用いて、ポリウレタン樹脂フィルムを得ることができる。水性ポリウレタン樹脂分散体を離形性基材に適用し、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形性基材から剥離させることで、ポリウレタン樹脂フィルムが得られる。
前記加熱方法としては、自己の反応熱による加熱方法と、前記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。
前記加熱温度は、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。前記加熱時間は、0.0001~20時間が好ましく、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は、例えば、120℃で3~10秒での加熱が挙げられる。
(Polyurethane resin film)
The present invention further relates to a polyurethane resin film obtained from the aqueous polyurethane resin dispersion.
A polyurethane resin film can be obtained by using an aqueous polyurethane resin dispersion. A polyurethane resin film can be obtained by applying an aqueous polyurethane resin dispersion to a releasable substrate, drying and curing it by means such as heating, and then peeling the cured product of the polyurethane resin from the releasable substrate. ..
Examples of the heating method include a heating method using its own reaction heat and a heating method in which the reaction heat and positive heating of the mold are used in combination. Examples of positive heating of the mold include a method of heating the mold in a hot air oven, an electric furnace, or an infrared induction heating furnace.
The heating temperature is preferably 40 to 200 ° C, more preferably 60 to 160 ° C. By heating at such a 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 such a heating time, a polyurethane resin film having higher hardness can be obtained. Drying conditions for obtaining the polyurethane resin film include, for example, heating at 120 ° C. for 3 to 10 seconds.

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。 Next, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the scope of the present invention is not limited thereto.

(基材への密着性評価)
水性ポリウレタン樹脂組成物を、70mm×50mmの鋼板上にそれぞれ塗布し、80℃で60分間乾燥させて、水性ポリウレタン樹脂分散体でコーティングされた金属基材を作製した。得られた硬化膜に2mm間隔で縦横11本の切込みを入れ、100個のマスを作成した。セロハンテープをマス全体に貼り、消しゴムで擦り、よく密着させた上で、勢いよくセロハンテープを剥がし、基材への密着性を評価した。
1マスでも剥がれた時点で終了とし、剥がれなければ、この操作を最大10回繰り返した。基材面に剥がれず残った数(分子)と、剥がれるまで試験を行った回数(括弧の中の数)を評価結果とした。
(Evaluation of adhesion to substrate)
The aqueous polyurethane resin composition was applied onto each of a 70 mm × 50 mm steel sheet and dried at 80 ° C. for 60 minutes to prepare a metal substrate coated with the aqueous polyurethane resin dispersion. Eleven vertical and horizontal cuts were made in the obtained cured film at intervals of 2 mm to prepare 100 cells. The cellophane tape was applied to the entire mass, rubbed with an eraser, adhered well, and then the cellophane tape was vigorously peeled off to evaluate the adhesion to the substrate.
It was terminated when even one square was peeled off, and if it was not peeled off, this operation was repeated up to 10 times. The number of molecules remaining on the surface of the substrate without peeling and the number of tests performed until peeling (number in parentheses) were used as the evaluation results.

[実施例1]
攪拌機及び加熱器を備えた反応装置で、ETERNACOLL UM90(1/3)(登録商標;宇部興産株式会社製ポリカーボネートジオール;数平均分子量907;水酸基価123.7mgKOH/g;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)319.52g(0.352モル)と、2,2-ジメチロールプロピオン酸45.89g(0.342モル)と、水素添加MDI 240.05g(0.915モル)、MDI 63.62g(0.254モル)とを、N-エチルピロリドン中ジブチルスズジラウリレート(0.5g)存在下、窒素雰囲気下で、80~90℃で5時間加熱した。ウレタン化反応終了時のイソシアナト基含量は、4.05重量%であった。反応混合物を80℃にした後、トリエチルアミン34.67gを加え、30分攪拌した。反応混合物のうち、404.4gを抜き出し、強攪拌しながら水513.6gに入れた後、鎖延長剤として2-メチル-1,5-ペンタンジアミン15.0gとジエチレントリアミン3.8gを加え、水性ポリウレタン樹脂分散体を得た。
[Example 1]
ETERNALCOLL UM90 (1/3) (registered trademark; polycarbonate diol manufactured by Ube Kosan Co., Ltd .; number average molecular weight 907; hydroxyl value 123.7 mgKOH / g; polyol component 1,4- Cyclohexanedimethanol: Polycarbonate diol obtained by reacting a polyol mixture having a molecular ratio of 1,6-hexanediol = 1: 3 with a carbonic acid ester) 319.52 g (0.352 mol) and 2,2-di. 45.89 g (0.342 mol) of methylolpropionic acid, 240.05 g (0.915 mol) of hydrogenated MDI, 63.62 g (0.254 mol) of MDI were added to dibutyltin dilaurylate in N-ethylpyrrolidone (dibutyltin dilaurylate). 0.5 g) In the presence of a nitrogen atmosphere, the mixture was heated at 80 to 90 ° C. for 5 hours. The isocyanato group content at the end of the urethanization reaction was 4.05% by weight. After the reaction mixture was brought to 80 ° C., 34.67 g of triethylamine was added, and the mixture was stirred for 30 minutes. Of the reaction mixture, 404.4 g was extracted and placed in 513.6 g of water with vigorous stirring, and then 15.0 g of 2-methyl-1,5-pentanediamine and 3.8 g of diethylenetriamine were added as chain extenders to add aqueous solution. A polyurethane resin dispersion was obtained.

[比較例1]
攪拌機及び加熱器を備えた反応装置で、ETERNACOLL UM90(1/3)(登録商標;宇部興産株式会社製ポリカーボネートジオール;数平均分子量900 ;水酸基価124.7 mgKOH/g;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)176.3g(0.196モル)と、2,2-ジメチロールプロピオン酸26.3g(0.196モル)と、水素添加MDI 169.7g(0.647モル)とを、N-メチルメチルピロリドン中ジブチルスズジラウリレート(0.3g)存在下、窒素雰囲気下で、80~90℃で5時間加熱した。ウレタン化反応終了時のイソシアナト基含量は、3.90重量%であった。反応混合物を80℃にした後、トリエチルアミン19.9gを加え、30分攪拌した。反応混合物のうち、416.5gを抜き出し、強攪拌しながら水527.5gに入れた後、鎖延長剤として2-メチル-1,5-ペンタンジアミン水溶液19.64gを加え、水性ポリウレタン樹脂分散体を得た。

Figure 0007077558000005
[Comparative Example 1]
ETERNALCOLL UM90 (1/3) (registered trademark; polycarbonate diol manufactured by Ube Kosan Co., Ltd .; number average molecular weight 900; hydroxyl value 124.7 mgKOH / g; polyol component 1,4 -Cyclohexanedimethanol: Polycarbonate diol obtained by reacting a polyol mixture having a molecular ratio of 1,6-hexanediol = 1: 3 with a carbonic acid ester) 176.3 g (0.196 mol) and 2,2-. 26.3 g (0.196 mol) of dimethylol propionic acid and 169.7 g (0.647 mol) of hydrogenated MDI in the presence of dibutyltin dilaurylate (0.3 g) in N-methylmethylpyrrolidone, in a nitrogen atmosphere. Underneath, it was heated at 80-90 ° C. for 5 hours. The isocyanato group content at the end of the urethanization reaction was 3.90% by weight. After the reaction mixture was brought to 80 ° C., 19.9 g of triethylamine was added, and the mixture was stirred for 30 minutes. Of the reaction mixture, 416.5 g was extracted and placed in 527.5 g of water with strong stirring, and then 19.64 g of a 2-methyl-1,5-pentanediamine aqueous solution was added as a chain extender to add an aqueous polyurethane resin dispersion. Got
Figure 0007077558000005

実施例1と比較例1との比較から、本発明の水性ポリウレタン樹脂分散体を基材に塗布、乾燥し、得られた塗膜は基材との密着性が優れていることが分かる。 From the comparison between Example 1 and Comparative Example 1, it can be seen that the aqueous polyurethane resin dispersion of the present invention is applied to the substrate and dried, and the obtained coating film has excellent adhesion to the substrate.

本発明の水性ポリウレタン樹脂分散体は、塗料、コーティング剤、プライマー、接着剤、インク、フィルム等の原料として広く利用できる。 The aqueous polyurethane resin dispersion of the present invention can be widely used as a raw material for paints, coating agents, primers, adhesives, inks, films and the like.

Claims (10)

脂環式構造を有するポリカーボネートポリオール由来の構造と、ポリイソシアネート由来の構造と、酸性基含有ポリオール由来の構造と、鎖延長剤由来の構造とを有する水性ポリウレタン樹脂分散体において、
前記鎖延長剤は、(a)2以上のアミノ基のみを有する鎖延長剤、及び(c)アミノ基及びイミノ基を少なくとも1つずつ有する鎖延長剤であり、
下記の式(1)及び式(2)に示す部分構造を有する水性ポリウレタン樹脂分散体(ただし、重合性不飽和結合を有するポリウレタン樹脂と重合性不飽和結合を有する化合物を水系媒体中に分散してなる水性ポリウレタン樹脂分散体を除く)。
Figure 0007077558000006
In an aqueous polyurethane resin dispersion having a structure derived from a polycarbonate polyol having an alicyclic structure, a structure derived from a polyisocyanate, a structure derived from an acidic group-containing polyol, and a structure derived from a chain extender.
The chain extender is (a) a chain extender having only two or more amino groups, and (c) a chain extender having at least one amino group and one imino group.
An aqueous polyurethane resin dispersion having a partial structure represented by the following formulas (1) and (2) (however, a polyurethane resin having a polymerizable unsaturated bond and a compound having a polymerizable unsaturated bond are dispersed in an aqueous medium. Excluding the aqueous polyurethane resin dispersion).
Figure 0007077558000006
前記式(1)に示す部分構造は、
イソシアナト基と(a)2以上のアミノ基のみを有する鎖延長剤のアミノ基との反応により生じる部分構造、または
イソシアナト基と(c)アミノ基及びイミノ基を少なくとも1つずつ有する鎖延長剤のアミノ基との反応により生じる部分構造である、
請求項1に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体。
The partial structure shown in the above formula (1) is
A partial structure produced by the reaction of an isocyanato group with an amino group of (a) a chain extender having only two or more amino groups, or a chain extender having at least one isocyanato group and (c) an amino group and an imino group. A partial structure produced by the reaction with an amino group,
The aqueous polyurethane resin dispersion according to claim 1.
前記式(1)と前記式(2)のモル比率が99:1~1:99である請求項1又は2に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体。 The aqueous polyurethane resin dispersion according to claim 1 or 2 , wherein the molar ratio of the formula (1) to the formula (2) is 99: 1 to 1:99. 前記ポリイソシアネート由来の構造は、脂肪族ポリイソシアネート由来の構造と、芳香族ポリイソシアネート由来の構造とを有することを特徴とする請求項1~のいずれか1項に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体。 The aqueous polyurethane resin dispersion according to any one of claims 1 to 3 , wherein the polyisocyanate-derived structure has a structure derived from an aliphatic polyisocyanate and a structure derived from an aromatic polyisocyanate. .. 脂環式構造を有するポリカーボネートポリオール、ポリイソシアネートと、酸性基含有ポリオールとを反応させてプレポリマーを得る工程(α)と、
前記プレポリマー中の酸性基を中和する工程(β)と、
中和されたプレポリマーを水系分散体に分散させる工程(γ)と、
水系媒体に分散されたプレポリマーと鎖延長剤とを反応させる工程(δ)とを含む請求項1~のいずれか1項に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体の製造方法。
A step (α) of reacting a polycarbonate polyol or polyisocyanate having an alicyclic structure with an acidic group-containing polyol to obtain a prepolymer.
The step of neutralizing the acidic group in the prepolymer (β) and
The step of dispersing the neutralized prepolymer in the aqueous dispersion (γ),
The method for producing an aqueous polyurethane resin dispersion according to any one of claims 1 to 4 , which comprises a step (δ) of reacting a prepolymer dispersed in an aqueous medium with a chain extender.
前記プレポリマーを得る工程(α)において、少なくとも1種類以上の水性有機溶媒を加えることを特徴とする請求項に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体の製造方法。 The method for producing an aqueous polyurethane resin dispersion according to claim 5 , wherein at least one kind of aqueous organic solvent is added in the step (α) for obtaining the prepolymer. 請求項1~のいずれか1項に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体を含有する塗料組成物。 A coating composition containing the aqueous polyurethane resin dispersion according to any one of claims 1 to 4 . 請求項1~のいずれか1項に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体を含有するコーティング剤組成物。 A coating agent composition containing the aqueous polyurethane resin dispersion according to any one of claims 1 to 4 . 請求項1~のいずれか1項に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体を含有するインク組成物。 An ink composition containing the aqueous polyurethane resin dispersion according to any one of claims 1 to 4 . 請求項1~のいずれか1項に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体を含有する組成物を乾燥及び硬化させて得られるポリウレタン樹脂フィルム。 A polyurethane resin film obtained by drying and curing a composition containing the aqueous polyurethane resin dispersion according to any one of claims 1 to 4 .
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