JPH05132535A - コーテイング用途のための水性ポリウレタン−ビニルポリマー分散液 - Google Patents
コーテイング用途のための水性ポリウレタン−ビニルポリマー分散液Info
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- JPH05132535A JPH05132535A JP4106557A JP10655792A JPH05132535A JP H05132535 A JPH05132535 A JP H05132535A JP 4106557 A JP4106557 A JP 4106557A JP 10655792 A JP10655792 A JP 10655792A JP H05132535 A JPH05132535 A JP H05132535A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 水性ポリウレタン−ビニルポリマー分散液の
製造方法に関する。 【構成】 (a) カルボキシル−含有の、水分散性のイ
ソシアネートを末端基とするポリウレタンプレポリマー
を形成させ、(b) 前記プレポリマーに、ポリエチレン
系不飽和モノマーを含有するビニルモノマー組成物を加
えてプレポリマー/モノマー混合物を形成させ、(c)
前記プレポリマー/モノマー混合物に第三アミンを加
え、(d) 前記プレポリマー/モノマー混合物を水に分
散させ、(e) 前記水性分散液に油溶性の遊離基ラジカ
ル開始剤と連鎖伸長剤を加え、そして、(f) 水性分散
液を加熱してビニルモノマーを重合させ、プレポリマー
の連鎖伸長を完了させることからなる。
製造方法に関する。 【構成】 (a) カルボキシル−含有の、水分散性のイ
ソシアネートを末端基とするポリウレタンプレポリマー
を形成させ、(b) 前記プレポリマーに、ポリエチレン
系不飽和モノマーを含有するビニルモノマー組成物を加
えてプレポリマー/モノマー混合物を形成させ、(c)
前記プレポリマー/モノマー混合物に第三アミンを加
え、(d) 前記プレポリマー/モノマー混合物を水に分
散させ、(e) 前記水性分散液に油溶性の遊離基ラジカ
ル開始剤と連鎖伸長剤を加え、そして、(f) 水性分散
液を加熱してビニルモノマーを重合させ、プレポリマー
の連鎖伸長を完了させることからなる。
Description
【0001】
【発明の分野】本発明はポリウレタンとビニルポリマー
成分からなる水性ポリマー分散液に関する。
成分からなる水性ポリマー分散液に関する。
【0002】
【発明の背景】紙製品、例えばブックカバー、マガジン
カバーおよびラベルの加工業者はこれらの最終製品に耐
摩耗性、耐擦りきず性、耐アルコール性、耐せっけん
性、耐油性等を有する保護コーティングを施す。
カバーおよびラベルの加工業者はこれらの最終製品に耐
摩耗性、耐擦りきず性、耐アルコール性、耐せっけん
性、耐油性等を有する保護コーティングを施す。
【0003】従来、これらの保護用コーティングは主と
してアルキド、ポリスチレンおよびニトロセルロースポ
リマーを使用する溶媒をベースとしたものであった。他
のコーティングとしてはUVで硬化したエポキシアクリ
レートまたはポリエチレンの積層物が使用されてきた。
これらのコーティングで当面する問題点は、例えばUV
ランプのような特殊な装置の必要性、コーティングを乾
燥させる際の有機溶媒の回収に必要なこれらの費用であ
る。さらに、コーティングによってはロールコータで印
刷後、長いオーブンで乾燥させることが必要である。水
性インクが使用される加工業者の設備では、何ら装置に
変更が必要ないかまたは最小限の変更で印刷中に適用で
きる水性コーティング製品が望ましい。
してアルキド、ポリスチレンおよびニトロセルロースポ
リマーを使用する溶媒をベースとしたものであった。他
のコーティングとしてはUVで硬化したエポキシアクリ
レートまたはポリエチレンの積層物が使用されてきた。
これらのコーティングで当面する問題点は、例えばUV
ランプのような特殊な装置の必要性、コーティングを乾
燥させる際の有機溶媒の回収に必要なこれらの費用であ
る。さらに、コーティングによってはロールコータで印
刷後、長いオーブンで乾燥させることが必要である。水
性インクが使用される加工業者の設備では、何ら装置に
変更が必要ないかまたは最小限の変更で印刷中に適用で
きる水性コーティング製品が望ましい。
【0004】これらの問題点のいくつかを解決する製品
は入手できるが、ほとんどの問題点を解決するような広
範囲にわたる特性を有する製品は得られていない。例え
ば、アクリル系の分散液はいくらか耐溶剤性を示すが、
アルカリおよび摩耗には弱い。UVコーティングは印刷
中に適用でき、良好な保護を与えるがそれらは高価であ
り、刺激物質または過敏物質であるモノマーを含有して
いる。
は入手できるが、ほとんどの問題点を解決するような広
範囲にわたる特性を有する製品は得られていない。例え
ば、アクリル系の分散液はいくらか耐溶剤性を示すが、
アルカリおよび摩耗には弱い。UVコーティングは印刷
中に適用でき、良好な保護を与えるがそれらは高価であ
り、刺激物質または過敏物質であるモノマーを含有して
いる。
【0005】慣用のフレキソ印刷法またはグラビア印刷
法を用いて、好ましくは既存の設備で競合しうる価格
で、耐溶剤性、耐腐食性、耐摩耗性を有し、良好な光沢
と可撓性を与えることができる水性コーティングに対す
る要望が存在する。
法を用いて、好ましくは既存の設備で競合しうる価格
で、耐溶剤性、耐腐食性、耐摩耗性を有し、良好な光沢
と可撓性を与えることができる水性コーティングに対す
る要望が存在する。
【0006】米国特許第3,684,758号および同第
3,705,164号は、(a)ゲル化が特性である高分
子量の陽イオン性ポリウレタンと、(b)陰イオン性基
を含む高分子量のポリウレタンの安定な水性分散液の存
在下でビニルモノマーをラジカル乳化重合に付して安定
した水性ポリマー分散液を製造する方法を開示してい
る。第3,705,164号の特許は実施例9および10
で二官能性モノマー、すなわち、ブタジエンとブタンジ
オールジメタクリレートをそれぞれ含有するモノマー混
合物の使用を示している。
3,705,164号は、(a)ゲル化が特性である高分
子量の陽イオン性ポリウレタンと、(b)陰イオン性基
を含む高分子量のポリウレタンの安定な水性分散液の存
在下でビニルモノマーをラジカル乳化重合に付して安定
した水性ポリマー分散液を製造する方法を開示してい
る。第3,705,164号の特許は実施例9および10
で二官能性モノマー、すなわち、ブタジエンとブタンジ
オールジメタクリレートをそれぞれ含有するモノマー混
合物の使用を示している。
【0007】米国特許第4,198,330号はポリウレ
タンラテックスと少なくとも1個のビニルモノマーとの
ポリマーを開示し、そのポリマーはラテックスの存在
下、モノマーの遊離基ラジカル重合で得られ、約60℃
以下の温度で硬質の樹脂質としての特徴を示すとしてい
る。実施例3はモノマーの重合を開始するためにアゾビ
スイソブチロニトリル(AIBN)の使用を示してい
る。
タンラテックスと少なくとも1個のビニルモノマーとの
ポリマーを開示し、そのポリマーはラテックスの存在
下、モノマーの遊離基ラジカル重合で得られ、約60℃
以下の温度で硬質の樹脂質としての特徴を示すとしてい
る。実施例3はモノマーの重合を開始するためにアゾビ
スイソブチロニトリル(AIBN)の使用を示してい
る。
【0008】米国特許第4,644,030号は、(A)
不活性液体の重合性エチレン系不飽和モノマー物質の存
在下、NCOを末端基とするポリウレタンプレポリマー
を製造し、(B) (A)からの生成物を水中で分散させ、
(C) 得られた水性分散液中でプレポリマーを連鎖−伸
長させ、(D) (C)からの水性分散液をビニル付加重合
条件に付し、モノマー物質を現場重合させ、連鎖伸長し
たポリウレタン対モノマー物質の重量割合を約9:1〜
約1:9にする、ことからなる高分子物質の安定な水性
分散液の製造方法を開示している。
不活性液体の重合性エチレン系不飽和モノマー物質の存
在下、NCOを末端基とするポリウレタンプレポリマー
を製造し、(B) (A)からの生成物を水中で分散させ、
(C) 得られた水性分散液中でプレポリマーを連鎖−伸
長させ、(D) (C)からの水性分散液をビニル付加重合
条件に付し、モノマー物質を現場重合させ、連鎖伸長し
たポリウレタン対モノマー物質の重量割合を約9:1〜
約1:9にする、ことからなる高分子物質の安定な水性
分散液の製造方法を開示している。
【0009】さらに米国特許第4,664,030号に開
示されているのは、得られる水性分散液およびそれらの
フィルム、シートおよびその他の製品を製造するための
使用である。実施例7はモノマー物質として二官能性の
ヘキサンジオールジアクリレートの使用を示している。
示されているのは、得られる水性分散液およびそれらの
フィルム、シートおよびその他の製品を製造するための
使用である。実施例7はモノマー物質として二官能性の
ヘキサンジオールジアクリレートの使用を示している。
【0010】欧州特許出願第0 308 115 A2号
は陰イオン性の水分散性のポリウレタンとビニルポリマ
ーを、10:90〜90:10の重量比で含有する、界
面活性剤不含の水性ポリマー分散液を開示しており、そ
の分散液は、(A) 少なくとも1種のビニルモノマー中
で陰イオン性の水分散性のイソシアネートを末端基とす
るポリウレタン溶液を形成させ、(B) その溶液を水性
媒質中で分散させ、(C) ポリウレタンを連鎖を伸長さ
せ、そして(D) さらにビニルモノマーを加え、そして
(E) ビニルモノマーの重合を開始させるか、または
(F) ビニルモノマーの重合を開始させ、そして(G) さ
らに重合の間にビニルモノマーを加える、ことによって
得られたものである。
は陰イオン性の水分散性のポリウレタンとビニルポリマ
ーを、10:90〜90:10の重量比で含有する、界
面活性剤不含の水性ポリマー分散液を開示しており、そ
の分散液は、(A) 少なくとも1種のビニルモノマー中
で陰イオン性の水分散性のイソシアネートを末端基とす
るポリウレタン溶液を形成させ、(B) その溶液を水性
媒質中で分散させ、(C) ポリウレタンを連鎖を伸長さ
せ、そして(D) さらにビニルモノマーを加え、そして
(E) ビニルモノマーの重合を開始させるか、または
(F) ビニルモノマーの重合を開始させ、そして(G) さ
らに重合の間にビニルモノマーを加える、ことによって
得られたものである。
【0011】実施例13はAIBN開始剤と二官能性モ
ノマーとしてのジアリルフタレートを使用するポリウレ
タン−ビニルポリマーの製造を示している。
ノマーとしてのジアリルフタレートを使用するポリウレ
タン−ビニルポリマーの製造を示している。
【0012】
【発明の概要】本発明は水性ポリウレタン−ビニルポリ
マー分散液の製造方法に関する。水性ポリマー分散液
は、(a) カルボキシル−含有の、水分散性のイソシア
ネートを末端基とするポリウレタンプレポリマーを形成
させ、(b) 前記プレポリマーにポリエチレン系不飽和
モノマーを含有するビニルモノマー混合物を加えて、プ
レポリマー/モノマー混合物を生成させ、(c) 前記プ
レポリマー/モノマー混合物に第三アミンを加え、(d)
前記プレポリマー/モノマー混合物を水に分散させ、
(e) 前記水性分散液に油溶性遊離基ラジカル開始剤と
連鎖伸長剤を加え、そして、(f) 水性分散液を加熱し
てビニルモノマーを重合させ、そしてプレポリマーの連
鎖伸長を完了させることによって製造される。
マー分散液の製造方法に関する。水性ポリマー分散液
は、(a) カルボキシル−含有の、水分散性のイソシア
ネートを末端基とするポリウレタンプレポリマーを形成
させ、(b) 前記プレポリマーにポリエチレン系不飽和
モノマーを含有するビニルモノマー混合物を加えて、プ
レポリマー/モノマー混合物を生成させ、(c) 前記プ
レポリマー/モノマー混合物に第三アミンを加え、(d)
前記プレポリマー/モノマー混合物を水に分散させ、
(e) 前記水性分散液に油溶性遊離基ラジカル開始剤と
連鎖伸長剤を加え、そして、(f) 水性分散液を加熱し
てビニルモノマーを重合させ、そしてプレポリマーの連
鎖伸長を完了させることによって製造される。
【0013】水性ポリウレタン−ビニルポリマー分散液
は慣用のフレキソ印刷法またはグラビア印刷法を用いて
紙製基体に適用し、適度の耐溶剤性、耐腐食性、耐摩耗
性を有し、良好な光沢と可撓性を与えることができる。
ポリウレタン−ビニルポリマー分散液を適用しうる他の
基体には、例えばスチールとアルミニウムのような金
属、例えば耐衝撃性を有するポリスチレン、ポリカーボ
ネート、マイラーポリエステルおよびポリプロピレンの
ようなプラスチックおよび木材がある。
は慣用のフレキソ印刷法またはグラビア印刷法を用いて
紙製基体に適用し、適度の耐溶剤性、耐腐食性、耐摩耗
性を有し、良好な光沢と可撓性を与えることができる。
ポリウレタン−ビニルポリマー分散液を適用しうる他の
基体には、例えばスチールとアルミニウムのような金
属、例えば耐衝撃性を有するポリスチレン、ポリカーボ
ネート、マイラーポリエステルおよびポリプロピレンの
ようなプラスチックおよび木材がある。
【0014】〔本発明の詳細な説明〕イソシアネートを
末端基とするポリウレタンプレポリマーは、平均的に1
分子当り少なくとも約2個の活性水素原子を有する有機
物質、通常ジオールおよび好ましくはポリエステルポリ
オールを化学量論的に過剰の有機ジイソシアネートと反
応させて一般的に製造される。適切な割合の有機物質
は、プレポリマーに陰イオン性の水分散性を付与する手
段として、さらに少なくとも1個の比較的反応しないペ
ンダントのカルボキシル基を有するのが好ましく、この
カルボキシル基は第三アミンで中和してプレポリマー形
成とモノマーの添加後、但し、水性分散液の形成前に塩
を形成する。
末端基とするポリウレタンプレポリマーは、平均的に1
分子当り少なくとも約2個の活性水素原子を有する有機
物質、通常ジオールおよび好ましくはポリエステルポリ
オールを化学量論的に過剰の有機ジイソシアネートと反
応させて一般的に製造される。適切な割合の有機物質
は、プレポリマーに陰イオン性の水分散性を付与する手
段として、さらに少なくとも1個の比較的反応しないペ
ンダントのカルボキシル基を有するのが好ましく、この
カルボキシル基は第三アミンで中和してプレポリマー形
成とモノマーの添加後、但し、水性分散液の形成前に塩
を形成する。
【0015】プレポリマーを製造するのに使用されるポ
リイソシアネートは脂肪族、脂環式、芳香脂肪族または
芳香族ポリイソシアネートであってもよい。好適なポリ
イソシアネートの例としてはエチレンジイソシアネー
ト、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホ
ロンジイソシアネート、シクロヘキサン−1,4−ジイ
ソシアネート、4,4′−ジシクロヘキシルメタンジイ
ソシアネート、1,4−フェニレンジイソシアネート、
2,4−トルエンジイソシアネート、2,6−トルエンジ
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、2,4′−ジフェニルメタンジイソシアネー
ト、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートおよ
び1,5−ナフチレンジイソシアネートを挙げることが
できる。またポリイソシアネートの混合物も使用するこ
とができる。
リイソシアネートは脂肪族、脂環式、芳香脂肪族または
芳香族ポリイソシアネートであってもよい。好適なポリ
イソシアネートの例としてはエチレンジイソシアネー
ト、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホ
ロンジイソシアネート、シクロヘキサン−1,4−ジイ
ソシアネート、4,4′−ジシクロヘキシルメタンジイ
ソシアネート、1,4−フェニレンジイソシアネート、
2,4−トルエンジイソシアネート、2,6−トルエンジ
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、2,4′−ジフェニルメタンジイソシアネー
ト、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートおよ
び1,5−ナフチレンジイソシアネートを挙げることが
できる。またポリイソシアネートの混合物も使用するこ
とができる。
【0016】プレポリマーの製造に使用しうる範囲の5
00〜6000の分子量を有する重合体ポリオールは、
特にジオールとトリオールおよびそれらの混合物を包含
するが、より高い官能性を有するポリオールもまた、例
えば、少ない方の成分としてジオールと混合して使用す
ることができる。ポリオールは、ポリウレタンの処方に
使用されるまたは使用が提案されている重合体ポリオー
ルの中、任意のものであってもよい。特に、ポリオール
はポリエステル、ポリエステルアミド、ポリエーテル、
ポリチオエーテル、ポリカーボネート、ポリアセター
ル、ポリオレフィンまたはポリシロキサンであってもよ
い。ポリオールの分子量は700〜3000であるのが
好ましい。
00〜6000の分子量を有する重合体ポリオールは、
特にジオールとトリオールおよびそれらの混合物を包含
するが、より高い官能性を有するポリオールもまた、例
えば、少ない方の成分としてジオールと混合して使用す
ることができる。ポリオールは、ポリウレタンの処方に
使用されるまたは使用が提案されている重合体ポリオー
ルの中、任意のものであってもよい。特に、ポリオール
はポリエステル、ポリエステルアミド、ポリエーテル、
ポリチオエーテル、ポリカーボネート、ポリアセター
ル、ポリオレフィンまたはポリシロキサンであってもよ
い。ポリオールの分子量は700〜3000であるのが
好ましい。
【0017】使用しうるポリエステルポリオールは、例
えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジ
エチレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,4
−ブタンジオール、フランジメタノール、シクロヘキサ
ンジメタノール、グリセロール、トリメチロールプロパ
ンまたはペンタエリスリトール、またはそれらの混合物
のような多価アルコールと、ポリカルボン酸、特にジカ
ルボン酸またはそれらのエステル−生成誘導体、例え
ば、コハク酸、グルタル酸およびアジピン酸またはそれ
らのメチルエステル、フタール酸無水物またはジメチル
テレフタレートとのヒドロキシルを末端基とする反応生
成物である。ポリオールとともに、ラクトン、例えばカ
プロラクトンの重合で得られるポリエステルもまた使用
することができる。ポリエステルアミドはアミノアルコ
ール、例えば、エタノールアミンをポリエステル化混合
物中に混入させて得ることもできる。
えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジ
エチレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,4
−ブタンジオール、フランジメタノール、シクロヘキサ
ンジメタノール、グリセロール、トリメチロールプロパ
ンまたはペンタエリスリトール、またはそれらの混合物
のような多価アルコールと、ポリカルボン酸、特にジカ
ルボン酸またはそれらのエステル−生成誘導体、例え
ば、コハク酸、グルタル酸およびアジピン酸またはそれ
らのメチルエステル、フタール酸無水物またはジメチル
テレフタレートとのヒドロキシルを末端基とする反応生
成物である。ポリオールとともに、ラクトン、例えばカ
プロラクトンの重合で得られるポリエステルもまた使用
することができる。ポリエステルアミドはアミノアルコ
ール、例えば、エタノールアミンをポリエステル化混合
物中に混入させて得ることもできる。
【0018】使用しうるポリエーテルポリオールは環状
オキシド、例えば、エチレンオキシド、プロピレンオキ
シドまたはテトラヒドロフランの重合によるかまたは1
個またはそれ以上のこのようなオキシドを多官能性の開
始剤に、例えば、水、エチレングリコール、プロピレン
グリコール、ジエチレングリコール、シクロヘキサンジ
メタノール、グリセロール、トリメチロールプロパン、
ペンタエリスリトールまたはビスフェノールAに加える
ことによって得られる生成物を包含している。とりわけ
有用なポリエーテルには、ポリオキシプロピレンのジオ
ールとトリオール、エチレンオキシドとプロピレンオキ
シドの適切な開始剤へ同時または連続の付加によって得
られたポリ(オキシエチレン−オキシプロピレン)のジ
オールとトリオール、およびテトラヒドロフランの重合
によって得られるポリテトラメチレンエーテルグリコー
ルがある。
オキシド、例えば、エチレンオキシド、プロピレンオキ
シドまたはテトラヒドロフランの重合によるかまたは1
個またはそれ以上のこのようなオキシドを多官能性の開
始剤に、例えば、水、エチレングリコール、プロピレン
グリコール、ジエチレングリコール、シクロヘキサンジ
メタノール、グリセロール、トリメチロールプロパン、
ペンタエリスリトールまたはビスフェノールAに加える
ことによって得られる生成物を包含している。とりわけ
有用なポリエーテルには、ポリオキシプロピレンのジオ
ールとトリオール、エチレンオキシドとプロピレンオキ
シドの適切な開始剤へ同時または連続の付加によって得
られたポリ(オキシエチレン−オキシプロピレン)のジ
オールとトリオール、およびテトラヒドロフランの重合
によって得られるポリテトラメチレンエーテルグリコー
ルがある。
【0019】使用しうるポリチオエーテルポリオールは
チオジグリコールを単独または他のグリコール、ジカル
ボン酸、ホルムアルデヒド、アミノアルコールまたはア
ミノカルボン酸とのいずれかの縮合で得られる生成物を
包含する。
チオジグリコールを単独または他のグリコール、ジカル
ボン酸、ホルムアルデヒド、アミノアルコールまたはア
ミノカルボン酸とのいずれかの縮合で得られる生成物を
包含する。
【0020】使用しうるポリカーボネートポリオール
は、ジオール、例えば、1,3−プロパンジオール、1,
4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ジエ
チレングリコールまたはテトラエチレングリコールをジ
アリールカーボネートと、例えば、ジフェニルカーボネ
ートまたはホスゲンと反応させて得られた生成物を包含
する。
は、ジオール、例えば、1,3−プロパンジオール、1,
4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ジエ
チレングリコールまたはテトラエチレングリコールをジ
アリールカーボネートと、例えば、ジフェニルカーボネ
ートまたはホスゲンと反応させて得られた生成物を包含
する。
【0021】使用することができるポリアセタールポリ
オールは、例えば、ジエチレングリコール、トリエチレ
ングリコールまたはヘキサンジオールのようなグリコー
ルをホルムアルデヒドと反応させて調製したものを包含
する。好適なポリアセタールはまた環状アセタールを重
合させて製造することができる。好適なポリオレフィン
ポリオールはヒドロキシルを末端基とするあるブタジエ
ンのホモ−ポリマーおよびコポリマーを包含する。
オールは、例えば、ジエチレングリコール、トリエチレ
ングリコールまたはヘキサンジオールのようなグリコー
ルをホルムアルデヒドと反応させて調製したものを包含
する。好適なポリアセタールはまた環状アセタールを重
合させて製造することができる。好適なポリオレフィン
ポリオールはヒドロキシルを末端基とするあるブタジエ
ンのホモ−ポリマーおよびコポリマーを包含する。
【0022】陰イオン性の水分散性プレポリマーの製造
で使用しうる酸基を含有するイソシアネート−反応性化
合物には、例えば、式
で使用しうる酸基を含有するイソシアネート−反応性化
合物には、例えば、式
【化1】 (式中、Rは水素またはC1〜C10アルキル基である)
を有するジヒドロキシアルカン酸のようなジオール、ト
リオールを含有するカルボキシル基があげられる。好ま
しいカルボキシル含有のジオールは2,2−ジメチロー
ルプロピオン酸である。所望により、カルボキシル含有
のジオールまたはトリオールを、プレポリマーに混入す
る前にジカルボン酸と反応させてポリエステルに混入す
ることもできる。有用な酸基含有化合物としては、例え
ば、リジン、システインおよび3,5−ジアミノ安息香
酸のようなアミノカルボン酸がある。
を有するジヒドロキシアルカン酸のようなジオール、ト
リオールを含有するカルボキシル基があげられる。好ま
しいカルボキシル含有のジオールは2,2−ジメチロー
ルプロピオン酸である。所望により、カルボキシル含有
のジオールまたはトリオールを、プレポリマーに混入す
る前にジカルボン酸と反応させてポリエステルに混入す
ることもできる。有用な酸基含有化合物としては、例え
ば、リジン、システインおよび3,5−ジアミノ安息香
酸のようなアミノカルボン酸がある。
【0023】陰イオン性で水分散性のイソシアネートを
末端基とするポリウレタンポリマーは、約30〜130
℃の温度で実質的に無水条件下、化学量論的に過剰な有
機ポリイソシアネートを重合体ポリオールおよび任意の
他の必要とするイソシアネート−反応性化合物とを、イ
ソシアネート基とヒドロキシル基との間の反応が実質的
に完了するまで反応させる慣用の方法で製造することが
できる。ポリイソシアネートと活性水素含有成分を、イ
ソシアネート基対ヒドロキシルの基の比の数が約1.
1:1〜約6:1の範囲、好ましくは1.5:1〜3:
1の範囲にあるような割合で反応させるのが好適であ
る。所望により、良く知られた錫触媒をプレポリマー生
成を助けるのに使用することができる。
末端基とするポリウレタンポリマーは、約30〜130
℃の温度で実質的に無水条件下、化学量論的に過剰な有
機ポリイソシアネートを重合体ポリオールおよび任意の
他の必要とするイソシアネート−反応性化合物とを、イ
ソシアネート基とヒドロキシル基との間の反応が実質的
に完了するまで反応させる慣用の方法で製造することが
できる。ポリイソシアネートと活性水素含有成分を、イ
ソシアネート基対ヒドロキシルの基の比の数が約1.
1:1〜約6:1の範囲、好ましくは1.5:1〜3:
1の範囲にあるような割合で反応させるのが好適であ
る。所望により、良く知られた錫触媒をプレポリマー生
成を助けるのに使用することができる。
【0024】カルボキシル含有の水分散性ポリウレタン
プレポリマーとビニルモノマーとの混合物は単にビニル
モノマー組成物をプレポリマーに加えることにより製造
される。ビニルモノマー組成物はポリ−エチレン系不飽
和コモノマーを含有しなければならない。
プレポリマーとビニルモノマーとの混合物は単にビニル
モノマー組成物をプレポリマーに加えることにより製造
される。ビニルモノマー組成物はポリ−エチレン系不飽
和コモノマーを含有しなければならない。
【0025】プレポリマーと組み合わせることのできる
適切なビニルモノマーとしてはエチレン系不飽和炭化水
素、エステルおよびエーテル、特にアクリル酸とメタク
リル酸のエステル、ビニルアルコールのエステルおよび
スチレンがあげられる。具体的には、ブタジエン、イソ
プレン、スチレン、置換スチレン、アクリル酸、メタク
リル酸およびマレイン酸の低級アルキル(C1〜C6)エ
ステル、酢酸ビニルと酪酸ビニル、アクリロニトリル、
ビニルメチル、プロピルおよびブチルエーテル、塩化ビ
ニル、塩化ビニリデン等をあげることができる。適切な
ポリエチレン系不飽和モノマーはブタジエン、イソプレ
ン、アリルメタクリレート、ブタンジオールジアクリレ
ートとヘキサンジオールジアクリレートのようなC2〜
C6ジオールのジアクリレートエステル、ジビニルベン
ゼン、ジビニルエーテル、ジビニルスルフィド、トリメ
チロールプロパントリアクリレート等を包含する。
適切なビニルモノマーとしてはエチレン系不飽和炭化水
素、エステルおよびエーテル、特にアクリル酸とメタク
リル酸のエステル、ビニルアルコールのエステルおよび
スチレンがあげられる。具体的には、ブタジエン、イソ
プレン、スチレン、置換スチレン、アクリル酸、メタク
リル酸およびマレイン酸の低級アルキル(C1〜C6)エ
ステル、酢酸ビニルと酪酸ビニル、アクリロニトリル、
ビニルメチル、プロピルおよびブチルエーテル、塩化ビ
ニル、塩化ビニリデン等をあげることができる。適切な
ポリエチレン系不飽和モノマーはブタジエン、イソプレ
ン、アリルメタクリレート、ブタンジオールジアクリレ
ートとヘキサンジオールジアクリレートのようなC2〜
C6ジオールのジアクリレートエステル、ジビニルベン
ゼン、ジビニルエーテル、ジビニルスルフィド、トリメ
チロールプロパントリアクリレート等を包含する。
【0026】プレポリマー/モノマー混合物を水中に分
散させる前に、プレポリマーを水性分散性にするに充分
な量、すなわち従来技術で良く知られているようにカル
ボキシル官能基を実質的に中和する量で第三アミンを混
合物に加える。適切には、アミンをカルボキシル官能基
の1当量当たり約65〜100%のアミン当量で加え
る。ジヒドロキシアルカン酸が約80%中和するまでア
ミンを添加するのが好ましい。
散させる前に、プレポリマーを水性分散性にするに充分
な量、すなわち従来技術で良く知られているようにカル
ボキシル官能基を実質的に中和する量で第三アミンを混
合物に加える。適切には、アミンをカルボキシル官能基
の1当量当たり約65〜100%のアミン当量で加え
る。ジヒドロキシアルカン酸が約80%中和するまでア
ミンを添加するのが好ましい。
【0027】本発明の実施で使用しうる第三アミンは、
比較的揮発性であるので硬化するとコーティングから蒸
発する。その例としては次式
比較的揮発性であるので硬化するとコーティングから蒸
発する。その例としては次式
【化2】 (式中、R、R1およびR2は独立してC1〜C4アルキル
およびヒドロキシアルキル基である)を有するアミンで
ある。このような第三アミンは具体的には、トリエチル
アミン、ジメチルエタノールアミン、メチルジエタノー
ルアミンおよびメチルジエチルアミンである。
およびヒドロキシアルキル基である)を有するアミンで
ある。このような第三アミンは具体的には、トリエチル
アミン、ジメチルエタノールアミン、メチルジエタノー
ルアミンおよびメチルジエチルアミンである。
【0028】得られる分散液中の有機層と水層の相溶性
を確実にするために、混合物を水中で分散させる前に第
三アミンをプレポリマー/モノマー混合物に加えること
が重要である。さらに有機層と水層の相溶性を増強する
ために、N−メチルピロリドンのような極性有機液体の
少量を最終のポリマー分散液の1〜12重量%、好まし
くは3〜6重量%の範囲の量で加えることができる。
を確実にするために、混合物を水中で分散させる前に第
三アミンをプレポリマー/モノマー混合物に加えること
が重要である。さらに有機層と水層の相溶性を増強する
ために、N−メチルピロリドンのような極性有機液体の
少量を最終のポリマー分散液の1〜12重量%、好まし
くは3〜6重量%の範囲の量で加えることができる。
【0029】プレポリマー/ビニルモノマー混合物を従
来技術の良く知られた方法を用いて水中で分散させるこ
とができる。混合物をかきまぜながら水に加えるのが好
ましく、もしくは水を混合物中に入れ撹拌させてもよ
い。
来技術の良く知られた方法を用いて水中で分散させるこ
とができる。混合物をかきまぜながら水に加えるのが好
ましく、もしくは水を混合物中に入れ撹拌させてもよ
い。
【0030】プレポリマーと反応する活性水素−含有連
鎖伸長剤にはポリオール、アミノアルコール、アンモニ
ア、第一または第二脂肪族、脂環式、芳香族、芳香脂肪
族または複素環式アミン、特にジアミンが好適である。
鎖伸長剤にはポリオール、アミノアルコール、アンモニ
ア、第一または第二脂肪族、脂環式、芳香族、芳香脂肪
族または複素環式アミン、特にジアミンが好適である。
【0031】好適な連鎖伸長剤の例としては、エチレン
ジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラ
ミン、プロピレンジアミン、ブチレンジアミン、ヘキサ
メチレンジアミン、シクロヘキシレンジアミン、ピペラ
ジン、2−メチルピペラジン、フェニレンジアミン、ト
ルエンジアミン、トリス(2−アミノエチル)アミン、
4,4′−メチレンビス(2−クロルアニリン)、3,3′
−ジクロロ−4,4′−ジフェニルジアミン、2,6−ジ
アミノピリジン、4,4′−ジアミノジフェニルメタ
ン、イソホロンジアミン、およびジエチレントリアミン
とアクリレートとの付加物またはその加水分解生成物を
あげることができる。
ジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラ
ミン、プロピレンジアミン、ブチレンジアミン、ヘキサ
メチレンジアミン、シクロヘキシレンジアミン、ピペラ
ジン、2−メチルピペラジン、フェニレンジアミン、ト
ルエンジアミン、トリス(2−アミノエチル)アミン、
4,4′−メチレンビス(2−クロルアニリン)、3,3′
−ジクロロ−4,4′−ジフェニルジアミン、2,6−ジ
アミノピリジン、4,4′−ジアミノジフェニルメタ
ン、イソホロンジアミン、およびジエチレントリアミン
とアクリレートとの付加物またはその加水分解生成物を
あげることができる。
【0032】水性ポリマー分散液によって付与される改
良された耐水性を得るためには、遊離基ラジカル開始剤
は、遊離基ラジカル生成物質が水層に比べて有機層に優
先的に分配する、すなわち水層には実質的には溶けない
という意味で、油溶性物質でなければならない。好適な
油溶性の遊離基ラジカル開始剤は、例えば、2,2′−
アゾビス(2,4−ジメチルペンタンニトリル)および2,
2′−アゾビス(2−メチルプロパン−ニトリル)〔AI
BN〕のようなアゾ−タイプの開始剤である。重合技術
で良く知られている還元剤と酸化剤(遊離基ラジカル開
始剤)からなるレドックス系もまた使用することができ
るが、遊離基ラジカル開始剤は油溶性でなくてはならな
い。
良された耐水性を得るためには、遊離基ラジカル開始剤
は、遊離基ラジカル生成物質が水層に比べて有機層に優
先的に分配する、すなわち水層には実質的には溶けない
という意味で、油溶性物質でなければならない。好適な
油溶性の遊離基ラジカル開始剤は、例えば、2,2′−
アゾビス(2,4−ジメチルペンタンニトリル)および2,
2′−アゾビス(2−メチルプロパン−ニトリル)〔AI
BN〕のようなアゾ−タイプの開始剤である。重合技術
で良く知られている還元剤と酸化剤(遊離基ラジカル開
始剤)からなるレドックス系もまた使用することができ
るが、遊離基ラジカル開始剤は油溶性でなくてはならな
い。
【0033】モノマー混合物の遊離基ラジカル重合とプ
レポリマーの連鎖伸長は、連鎖伸長反応が水性分散液に
連鎖伸長剤を加えると進行しはじめるので、高温、すな
わち、重合反応を維持する速度で遊離基ラジカルを解離
し、プレポリマーの連鎖伸長を完了させるのに充分な温
度で行なわれる。好適な温度範囲は50〜90℃であ
り、60〜80℃がより好ましい。
レポリマーの連鎖伸長は、連鎖伸長反応が水性分散液に
連鎖伸長剤を加えると進行しはじめるので、高温、すな
わち、重合反応を維持する速度で遊離基ラジカルを解離
し、プレポリマーの連鎖伸長を完了させるのに充分な温
度で行なわれる。好適な温度範囲は50〜90℃であ
り、60〜80℃がより好ましい。
【0034】使用される連鎖伸長剤の量はプレポリマー
中の遊離のイソシアネート基にほぼ等しい量であるべき
であり、連鎖伸長における活性水素対プレポリマーにお
けるイソシアネート基の割合は0.7〜1.3:1の範囲
が好ましい。勿論、水が連鎖伸長剤として使用される場
合には、連鎖伸長剤と分散媒体の両方として作用する水
は遊離基イソシアネート基に比べて大過剰に存在するこ
とになるので、これらの割合はあてはまらないであろ
う。
中の遊離のイソシアネート基にほぼ等しい量であるべき
であり、連鎖伸長における活性水素対プレポリマーにお
けるイソシアネート基の割合は0.7〜1.3:1の範囲
が好ましい。勿論、水が連鎖伸長剤として使用される場
合には、連鎖伸長剤と分散媒体の両方として作用する水
は遊離基イソシアネート基に比べて大過剰に存在するこ
とになるので、これらの割合はあてはまらないであろ
う。
【0035】ビニルモノマーの重合は2つの方法の1つ
で行なうことができる。第1の方法ではモノマーを加
え、第三アミンを加える前にポリウレタンプレポリマー
を膨潤させるのがよい。ついで油溶性の遊離基ラジカル
開始剤を用いてモノマーを重合させる。使用されるモノ
マーの割合は生成した分散液中の全固形分に基づいて2
5〜75%が適当であり、40〜60%が好ましい。
で行なうことができる。第1の方法ではモノマーを加
え、第三アミンを加える前にポリウレタンプレポリマー
を膨潤させるのがよい。ついで油溶性の遊離基ラジカル
開始剤を用いてモノマーを重合させる。使用されるモノ
マーの割合は生成した分散液中の全固形分に基づいて2
5〜75%が適当であり、40〜60%が好ましい。
【0036】第2の方法ではビニルモノマーの重合は、
はじめに一部のモノマーをプレポリマーに加え、第三ア
ミンで中和させ、プレポリマー/モノマー混合物を水中
で分散させ、続いて追加のモノマー(同一または相異な
る)をその工程の間に加える重合を包含している。もし
くは、モノマー組成物のつぎの一部をアミン添加後プレ
ポリマー/モノマー分散液に加え、重合が開始する前に
撹拌して平衡させることができる。
はじめに一部のモノマーをプレポリマーに加え、第三ア
ミンで中和させ、プレポリマー/モノマー混合物を水中
で分散させ、続いて追加のモノマー(同一または相異な
る)をその工程の間に加える重合を包含している。もし
くは、モノマー組成物のつぎの一部をアミン添加後プレ
ポリマー/モノマー分散液に加え、重合が開始する前に
撹拌して平衡させることができる。
【0037】得られたポリマー分散液は20〜60重量
%の固形分を含有し、コーティング組成物として使用す
ることができ、木材、金属、ガラス、布、レザー、紙、
プラスチック、フォーム等を含む任意の基体にブラッシ
ング、浸漬、流動コーティング、噴霧等を含む任意の慣
用の方法で適用することができる。一般的には、水性組
成物のコーティングは乾燥させ、周囲温度〜150℃の
温度範囲で24時間〜5分の範囲の時間で硬化させる。
%の固形分を含有し、コーティング組成物として使用す
ることができ、木材、金属、ガラス、布、レザー、紙、
プラスチック、フォーム等を含む任意の基体にブラッシ
ング、浸漬、流動コーティング、噴霧等を含む任意の慣
用の方法で適用することができる。一般的には、水性組
成物のコーティングは乾燥させ、周囲温度〜150℃の
温度範囲で24時間〜5分の範囲の時間で硬化させる。
【0038】〔実施例1〕本実施例に下記の成分を使用
する水性ポリマー分散液の製造を示す。
する水性ポリマー分散液の製造を示す。
【0039】 1 ホルムレッツ55−56a 96 重量部 2 メチレンジシクロヘキシルジイソシアネート 87 3 10% DABCO T-12b 0.2 4 N−メチルピロリドン 25 5 ジメチロールプロピオン酸 14 6 N−メチルピロリドン 27 7 ブチルアクリレート 69 8 スチレン 129 9 ヘキサンジオールジアクリレート 0.9 10 トリエチルアミン 11 11 水 502 12 エチレンジアミン 10 13 N−メチルピロリドン 8.4 14 VAZO 64c 0.9 15 水 20 a. Witco Chemical社製のポリ(ネオペンチルアジペー
ト)MW-2000 b. Air Products and Chemicals社製のジブチル錫ジラ
ウレート c. DuPont社製のAIBN
ト)MW-2000 b. Air Products and Chemicals社製のジブチル錫ジラ
ウレート c. DuPont社製のAIBN
【0040】加熱、冷却、撹拌およびシール用窒素ガス
キャピラリーを備えた清浄で乾燥した反応器に、ポリエ
ステルポリオール(1)、続いて脂肪族ジイソシアネー
ト(2)および錫触媒(3)を仕込んだ。反応混合物を
かきまぜながら94℃にし、0.5時間保った。この時
点でN−メチルピロリドン(4)溶媒を、加え次いでN
CO%(理論値のNCOは11.6%に等しい)を滴定
により測定した。NCO値が適合したならば、酸ジオー
ル(5)粉末を加え、次いで溶媒(6)を加え、反応を
94℃に保ち、2.5時間行なった。
キャピラリーを備えた清浄で乾燥した反応器に、ポリエ
ステルポリオール(1)、続いて脂肪族ジイソシアネー
ト(2)および錫触媒(3)を仕込んだ。反応混合物を
かきまぜながら94℃にし、0.5時間保った。この時
点でN−メチルピロリドン(4)溶媒を、加え次いでN
CO%(理論値のNCOは11.6%に等しい)を滴定
により測定した。NCO値が適合したならば、酸ジオー
ル(5)粉末を加え、次いで溶媒(6)を加え、反応を
94℃に保ち、2.5時間行なった。
【0041】ブチルアクリレート(7)を加えている間
に混合物を25℃に冷却し、ついでスチレン(8)を加
え、続いてジアクリレート(9)を加えた。25℃でプ
レポリマー−モノマー溶液にかきまぜながらトリエチル
アミン(10)を加え、溶解させた。
に混合物を25℃に冷却し、ついでスチレン(8)を加
え、続いてジアクリレート(9)を加えた。25℃でプ
レポリマー−モノマー溶液にかきまぜながらトリエチル
アミン(10)を加え、溶解させた。
【0042】第2の反応器にシール用窒素ガス下、蒸留
水(11)を仕込み、25℃に保った。VAZO 64
触媒(14)を溶媒(13)に溶解させた。水を撹拌
し、プレポリマー−モノマー溶液を1分あたりプレポリ
マー溶液の6.7%の速度で加えた。VAZO 64触媒
の溶液を徐々に仕込み、5分間混合した。ジアミン(1
2)を水(15)に溶解し、開始剤の後に直ちに加え
た。分散液を60〜65℃に加熱し、発熱させて75℃
とし、モノマーが1000ppmより少なくなる迄維持し
た。
水(11)を仕込み、25℃に保った。VAZO 64
触媒(14)を溶媒(13)に溶解させた。水を撹拌
し、プレポリマー−モノマー溶液を1分あたりプレポリ
マー溶液の6.7%の速度で加えた。VAZO 64触媒
の溶液を徐々に仕込み、5分間混合した。ジアミン(1
2)を水(15)に溶解し、開始剤の後に直ちに加え
た。分散液を60〜65℃に加熱し、発熱させて75℃
とし、モノマーが1000ppmより少なくなる迄維持し
た。
【0043】得られた水性ポリマー分散液(G)は約4
0%の固形分含量と約8のpHを有していた。
0%の固形分含量と約8のpHを有していた。
【0044】〔実施例2〕スチレン(8)を当量のブチ
ルアクリレートに置き換える以外は実施例1の方法に従
い水性ポリマー分散液(B)を得た。
ルアクリレートに置き換える以外は実施例1の方法に従
い水性ポリマー分散液(B)を得た。
【0045】〔実施例3〕VAZO 64開始剤の代り
に過硫酸カリウムを水溶性開始剤として使用して、実施
例2による方法に従い、水性ポリマー分散液(A)を調
製した。
に過硫酸カリウムを水溶性開始剤として使用して、実施
例2による方法に従い、水性ポリマー分散液(A)を調
製した。
【0046】〔実施例4〕スチレン(8)とブチルアク
リレート(7)をエチルアクリレートの当量で置き換え
る以外は、実施例3の方法に従って水性ポリマー分散液
(P)を調製した。
リレート(7)をエチルアクリレートの当量で置き換え
る以外は、実施例3の方法に従って水性ポリマー分散液
(P)を調製した。
【0047】〔実施例5〕スチレン(8)とブチルアク
リレート(7)をブチルメタクリレートの当量で置き換
える以外は、実施例1の方法に従って水性ポリマー分散
液(H)を調製した。
リレート(7)をブチルメタクリレートの当量で置き換
える以外は、実施例1の方法に従って水性ポリマー分散
液(H)を調製した。
【0048】〔実施例6〕ブチルアクリレート(7)を
スチレンの当量で置き換える以外は実施例1の方法に従
い水性ポリマー分散液(I)を調製した。
スチレンの当量で置き換える以外は実施例1の方法に従
い水性ポリマー分散液(I)を調製した。
【0049】〔実施例7〕スチレン(8)とブチルアク
リレート(7)をメチルメタクリレートの当量で置き換
える以外は実施例1の方法に従って水性ポリマー分散液
(J)を調製した。
リレート(7)をメチルメタクリレートの当量で置き換
える以外は実施例1の方法に従って水性ポリマー分散液
(J)を調製した。
【0050】〔実施例8〕ポリ(ネオペンチルアジペー
ト)をポリテトラメチレンエーテルグリコール(分子量
2,000)で置き換える以外は実施例1の方法に従っ
て水性ポリマー分散液(O)を調製した。
ト)をポリテトラメチレンエーテルグリコール(分子量
2,000)で置き換える以外は実施例1の方法に従っ
て水性ポリマー分散液(O)を調製した。
【0051】〔実施例9〕水性ポリマー分散液(K)を
下記における物質を使用し、実施例1の方法に従って調
製した。
下記における物質を使用し、実施例1の方法に従って調
製した。
【0052】 1 ホルムレッツ55−56 131 重量部 2 メチレンジシクロヘキシルジイソシアネート 58 3 10% DABCO T-12 0.4 4 N−メチルピロリドン 25 5 ジメチロールプロピオン酸 9.3 6 N−メチルピロリドン 40 7 ブチルアクリレート 199 8 −−− −− 9 ヘキサンジオールジアクリレート 1.8 10 トリエチルアミン 7.8 11 脱イオン水 494 12 エチレンジアミン 0.8 13 N−メチルピロリドン 11 14 VAZO 64 1.1 15 脱イオン水 20
【0053】〔実施例10〕水性ポリマー分散液を、イ
ソホロンジイソシアネート(IPDI)を下記に示すメ
チレンジシクロヘキシルジイソシアネートの代わりに使
用する以外、実施例1の方法に従って調製した。
ソホロンジイソシアネート(IPDI)を下記に示すメ
チレンジシクロヘキシルジイソシアネートの代わりに使
用する以外、実施例1の方法に従って調製した。
【0054】 1 ホルムレッツ55-56 97 重量部 2 IPDI 75 3 10% DABCO T-12 0.2 4 N−メチルピロリドン 25 5 ジメチロールプロピオン酸 14 6 N−メチルピロリドン 28 7 ブチルアクリレート 70 8 スチレン 130 9 ヘキサンジオールジアクリレート 0.9 10 トリエチルアミン 11 11 脱イオン水 508 12 エチレンジアミン 10 13 N−メチルピロリドン 8.5 14 VAZO 64 0.9 15 脱イオン水 20
【0055】〔実施例11〕水性分散液を、テトラメチ
ルキシレンジイソシアネート(TMXDI)を下記で示
すメチレンジシクロヘキシルジイソシアネートの代わり
に使用する以外は実施例1の方法に従って調製した。
ルキシレンジイソシアネート(TMXDI)を下記で示
すメチレンジシクロヘキシルジイソシアネートの代わり
に使用する以外は実施例1の方法に従って調製した。
【0056】 1 ホルムレッツ55-56 97 重量部 2 TMXDI 81 3 10% DABCO T-12 0.2 4 N−メチルピロリドン 25 5 ジメチロールプロピオン酸 14 6 N−メチルピロリドン 28 7 ブチルアクリレート 70 8 スチレン 129 9 ヘキサンジオールジアクリレート 0.9 10 トリエチルアミン 11 11 脱イオン水 505 12 エチレンジアミン 10 13 N−メチルピロリドン 8.4 14 VAZO 64 0.9 15 脱イオン水 20
【0057】〔実施例12〕水性ポリマー分散液A−P
を冷却圧延鋼機パネル上でコーティング組成物として評
価した。表1は種々のコーティングの評価のデータを示
す。
を冷却圧延鋼機パネル上でコーティング組成物として評
価した。表1は種々のコーティングの評価のデータを示
す。
【0058】〔パネル調製とコーティング〕ボンダーラ
イト(Bonderite)1000の冷却圧延鋼の6″試験片
の打抜き面をメチルエチルケトンで拭き取り、乾燥させ
る。鋼パネルの最先端部に40番(#)の針金を巻い
て、塗布棒を置く。塗布棒の直前に、パネルの幅全体に
わたってポリマー分散液を注ぐ。基体との接触を保つの
に充分な力を加えて塗布棒を分散液上を下方に移動させ
て塗布を行なう。塗膜を、所望する適用の程度にもよる
が24時間風燥するかまたは200°Fで30分間焼成
する。パネルの底部からカットされた2″幅のストリッ
プを沸騰水のブラッシングテストおよび接着テストに使
用する。残りのパネルは他のテストに使用する。
イト(Bonderite)1000の冷却圧延鋼の6″試験片
の打抜き面をメチルエチルケトンで拭き取り、乾燥させ
る。鋼パネルの最先端部に40番(#)の針金を巻い
て、塗布棒を置く。塗布棒の直前に、パネルの幅全体に
わたってポリマー分散液を注ぐ。基体との接触を保つの
に充分な力を加えて塗布棒を分散液上を下方に移動させ
て塗布を行なう。塗膜を、所望する適用の程度にもよる
が24時間風燥するかまたは200°Fで30分間焼成
する。パネルの底部からカットされた2″幅のストリッ
プを沸騰水のブラッシングテストおよび接着テストに使
用する。残りのパネルは他のテストに使用する。
【0059】〔パネルテストの方法〕沸騰水ブラッシン
グ:パネル底部からの2″幅試験片を沸騰している脱イ
オン水中に20分間漬ける。ブラッシング(白化)の程
度を観察する。すなわち、0〜10の中、0は最悪であ
り、10は最良である。
グ:パネル底部からの2″幅試験片を沸騰している脱イ
オン水中に20分間漬ける。ブラッシング(白化)の程
度を観察する。すなわち、0〜10の中、0は最悪であ
り、10は最良である。
【0060】沸騰水接着:ブラッシングテストの2″試
験片上の温かい塗膜をクロスハッチ接着用工具を用いて
90°角(頂角)で基体に達するように引掻ききずをつ
くる。テープをクロスハッチ膜様に貼りつけ、一瞬で引
きはがす。基体に保持された塗膜のパーセント、すなわ
ち、全部(100%)保持=10、全部除去=0;90
%保持=9などで記録する。
験片上の温かい塗膜をクロスハッチ接着用工具を用いて
90°角(頂角)で基体に達するように引掻ききずをつ
くる。テープをクロスハッチ膜様に貼りつけ、一瞬で引
きはがす。基体に保持された塗膜のパーセント、すなわ
ち、全部(100%)保持=10、全部除去=0;90
%保持=9などで記録する。
【0061】MEK摩擦:綿棒をメチルエチルケトンで
湿らし、相当な力、ほとんど綿棒が折れるほどの力を用
いて塗膜を摩擦する。1回の摩擦で前方と後方へのスト
ロークは等しくする。綿棒は常にメチルエチルケトンを
十分しみ込ませておかなければならない。塗膜を破断さ
せるのに必要な摩擦の回数を記録する。但し、400回
は越えない。
湿らし、相当な力、ほとんど綿棒が折れるほどの力を用
いて塗膜を摩擦する。1回の摩擦で前方と後方へのスト
ロークは等しくする。綿棒は常にメチルエチルケトンを
十分しみ込ませておかなければならない。塗膜を破断さ
せるのに必要な摩擦の回数を記録する。但し、400回
は越えない。
【0062】Ajax摩擦:Ajaxクレンザーと脱イオン水の
スラリーを調製する。人差し指の周りに一片の布をきつ
く巻きつけ、Ajaxスラリーに浸す。布にAjaxクレンザー
を充分に保持させながら、塗膜を激しく、塗膜を破断さ
せるような力で摩擦する。200回を越えない、塗膜を
破断させるのに必要な摩擦の回数を記録する。1回の摩
擦で前方と後方へのストロークは等しくする。
スラリーを調製する。人差し指の周りに一片の布をきつ
く巻きつけ、Ajaxスラリーに浸す。布にAjaxクレンザー
を充分に保持させながら、塗膜を激しく、塗膜を破断さ
せるような力で摩擦する。200回を越えない、塗膜を
破断させるのに必要な摩擦の回数を記録する。1回の摩
擦で前方と後方へのストロークは等しくする。
【0063】鉛筆硬度:定量され、分類された種々のグ
ラファイト硬度を有する一組の鉛筆を使用する。グラフ
ァイトは平らで、〜45°に保った鉛筆のグラファイト
の端が塗膜を押し通すほどでなければならない。塗膜に
掻ききずをつくるのに用いた最も硬いグラファイトを記
録する。
ラファイト硬度を有する一組の鉛筆を使用する。グラフ
ァイトは平らで、〜45°に保った鉛筆のグラファイト
の端が塗膜を押し通すほどでなければならない。塗膜に
掻ききずをつくるのに用いた最も硬いグラファイトを記
録する。
【0064】スポットテスト−10%塩酸と10%水酸
化ナトリウムに30分間:上記の試薬の数滴を塗膜の異
なった部分に加え、30分間そのままに置く。残留して
いる試薬を吸収させ、その作用を記録する。0=最悪、
10=最良。
化ナトリウムに30分間:上記の試薬の数滴を塗膜の異
なった部分に加え、30分間そのままに置く。残留して
いる試薬を吸収させ、その作用を記録する。0=最悪、
10=最良。
【0065】
【表1】 分散液B=F=L、すなわち、同一分散液
【0066】比較 A 水溶性開始剤 B 油溶性開始剤 C 全てのモノマーを添加したバッチ D モノマーの1/2添加、遅れて1/2添加したバッチ E モノマーの1/2添加、1/2膨潤させたバッチ F ビニル=ブチルアクリレート、転移点=−54℃ G ビニル=ブチルアクリレート/スチレン、転移点=
26℃ H ビニル=ブチルメタクリレート、転移点=20℃ I ビニル=スチレン、転移点=100℃ J ビニル=メチルメタクリレート、転移点=105℃ K イソシアネート/ヒドロキシル=3.35:1、ビ
ニル=ブチルアクリレート L イソシアネート/ヒドロキシル=6.7:1、ビニ
ル=ブチルアクリレート M ポリエチレン系不飽和モノマーなし N 60%ビニル/40%ウレタン O ポリテトラメチレンエーテルグリコール P エチルアクリレートと水溶性開始剤
26℃ H ビニル=ブチルメタクリレート、転移点=20℃ I ビニル=スチレン、転移点=100℃ J ビニル=メチルメタクリレート、転移点=105℃ K イソシアネート/ヒドロキシル=3.35:1、ビ
ニル=ブチルアクリレート L イソシアネート/ヒドロキシル=6.7:1、ビニ
ル=ブチルアクリレート M ポリエチレン系不飽和モノマーなし N 60%ビニル/40%ウレタン O ポリテトラメチレンエーテルグリコール P エチルアクリレートと水溶性開始剤
【0067】〔等級スケール=1(最悪)〜10(最
良)〕表1のデータから大量の尿素官能基を含有するポ
リマーが、ポリマー分散液M対ポリマー分散液Kの比較
が示すように、有機溶媒に対して相対的に不活性になる
ことがわかる。
良)〕表1のデータから大量の尿素官能基を含有するポ
リマーが、ポリマー分散液M対ポリマー分散液Kの比較
が示すように、有機溶媒に対して相対的に不活性になる
ことがわかる。
【0068】油溶性開始剤の使用はポリマーを相対的に
水感受性がないようにする。表1中の油溶性の触媒で造
ったポリマー分散液B−Jを水溶性の開始剤で造ったポ
リマー分散液Aおよびポリマー分散液Pと比較する。さ
らに水非感受性は界面活性剤がポリマー合成に使用され
ないので役立つ。
水感受性がないようにする。表1中の油溶性の触媒で造
ったポリマー分散液B−Jを水溶性の開始剤で造ったポ
リマー分散液Aおよびポリマー分散液Pと比較する。さ
らに水非感受性は界面活性剤がポリマー合成に使用され
ないので役立つ。
【0069】ビニルモノマーの使用は全てのポリウレタ
ン系に比較して価格を低下させ、表1におけるポリマー
分散液F、G、H、IおよびJの比較が示すように、ポ
リマーフィルムの硬度をビニルモノマーの選択によって
制御することができる。また分散液の低い固有粘度は慣
用のグラビアおよびフレキソ印刷に対する適用性が考え
られる。
ン系に比較して価格を低下させ、表1におけるポリマー
分散液F、G、H、IおよびJの比較が示すように、ポ
リマーフィルムの硬度をビニルモノマーの選択によって
制御することができる。また分散液の低い固有粘度は慣
用のグラビアおよびフレキソ印刷に対する適用性が考え
られる。
【0070】ビニル相の鎖間混合と鎖間架橋の組み合わ
せはウレタン特性の保持を可能にしている。アクリル系
多官能性の架橋剤を用いないで調製されたポリマー分散
液Mをその架橋剤で調製したポリマー分散液Lと比較す
ると、良好な鎖間混合、油溶性開始剤、ビニルポリマー
の架橋およびウレタン組成物の適切な選択を組み合わせ
ることにより、ウレタンが少ない方の成分である場合で
さえ良好な特性を有するポリマーを調製することができ
る。40%ウレタンと60%ビニルのレベルで造られた
ポリマー分散液Nの良好な特性に注目すべきである。
せはウレタン特性の保持を可能にしている。アクリル系
多官能性の架橋剤を用いないで調製されたポリマー分散
液Mをその架橋剤で調製したポリマー分散液Lと比較す
ると、良好な鎖間混合、油溶性開始剤、ビニルポリマー
の架橋およびウレタン組成物の適切な選択を組み合わせ
ることにより、ウレタンが少ない方の成分である場合で
さえ良好な特性を有するポリマーを調製することができ
る。40%ウレタンと60%ビニルのレベルで造られた
ポリマー分散液Nの良好な特性に注目すべきである。
【0071】〔実施例13〕ビニル成分がスチレンとア
クリル系モノマーからなるポリウレタン−ビニルポリマ
ーの水性分散液は紙ラベル素材をコーティングするのに
特に好適である。この実施例ではポリウレタン−ビニル
ポリマー分散液Gを紙ラベルコーティングとして評価す
る。20番(#)の針金を巻いた塗布棒を使用し、分散
液で市販のラベルをコーティングする。コーティングさ
れたラベルを5分間200°Fのオーブンで乾燥した。
クリル系モノマーからなるポリウレタン−ビニルポリマ
ーの水性分散液は紙ラベル素材をコーティングするのに
特に好適である。この実施例ではポリウレタン−ビニル
ポリマー分散液Gを紙ラベルコーティングとして評価す
る。20番(#)の針金を巻いた塗布棒を使用し、分散
液で市販のラベルをコーティングする。コーティングさ
れたラベルを5分間200°Fのオーブンで乾燥した。
【0072】
【表2】
【0073】〔工業的適用への記述〕本発明は水性ポリ
ウレタン/ビニルポリマー分散液を調製する方法を提供
するものであって、これは耐溶剤性、耐腐食性、耐摩耗
性、良好な光沢と可撓性を有するコーティングされた紙
基体を調製するのに特に好適である。
ウレタン/ビニルポリマー分散液を調製する方法を提供
するものであって、これは耐溶剤性、耐腐食性、耐摩耗
性、良好な光沢と可撓性を有するコーティングされた紙
基体を調製するのに特に好適である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ベーマ・ラオ・ビジエイエンドラン アメリカ合衆国ペンシルベニア州18049. エメイアス.パークビユードライブノース 4702 (72)発明者 リチヤード・ダービー アメリカ合衆国ペンシルベニア州18104. アレンタウン.クレストアベニユーノース 2753 (72)発明者 ブルース・アラン・グルーバー アメリカ合衆国ペンシルベニア州18049. エメイアス.パークビユードライブサウス 4781
Claims (24)
- 【請求項1】 水性ポリウレタン−ビニルポリマー分散
液の製造方法において、 (a) カルボキシル−含有の、水分散性のイソシアネー
トを末端基とするポリウレタンプレポリマーを形成さ
せ、 (b) プレポリマーに、ポリエチレン系不飽和モノマー
を含有するビニルモノマー組成物を加えてプレポリマー
/モノマー混合物を形成させ、 (c) プレポリマーを水分散性にするのに充分な量の第
三アミンをプレポリマー/モノマー混合物に加え、 (d) プレポリマー/モノマー混合物を水に分散させ、 (e) 水性分散液に油溶性の遊離基ラジカル開始剤と連
鎖−伸長剤を加え、そして、 (f) 水性分散液を加熱してビニルモノマーを重合さ
せ、そしてプレポリマーの連鎖伸長を完了させることか
らなる改良された前記方法。 - 【請求項2】 工程(a)がイソシアネートを末端基とす
るポリウレタンプレポリマーを形成させ、そしてそれを
酸基−含有ジオールと反応させることからなる、請求項
1記載の方法。 - 【請求項3】 第三アミンがトリエチルアミンである請
求項1記載の方法。 - 【請求項4】 極性の有機液体を、プレポリマー/モノ
マー混合物の水への分散に先立ってその混合物に加えて
有機層と水層の相溶性を増強させる請求項1記載の方
法。 - 【請求項5】 酸基−含有ジオールがジヒドロキシアル
カン酸である請求項2記載の方法。 - 【請求項6】 水性ポリウレタン−ビニルポリマー分散
液の製造方法において、 (a) カルボキシル−含有の、水分散性の脂肪族または
脂環式イソシアネートを末端基とするポリウレタンプレ
ポリマーを形成させ、 (b) プレポリマーに、C1〜C6アルキル(メト)アク
リレートである少なくとも1個のモノマー、スチレンま
たはその混合物およびC2〜C6ジオールのジアクリレー
トであるポリエチレン系不飽和モノマーを含有するビニ
ルモノマー組成物を加えてプレポリマー/モノマー混合
物を形成させ、 (c) プレポリマー/モノマー混合物に第三アミンをカ
ルボキシル基の1当量あたり65〜100%のアミン当
量で加え、 (d) プレポリマー/モノマー混合物を水に分散させ、 (e) 水性分散液にアゾ−タイプの油溶性遊離基ラジカ
ル開始剤とジアミン連鎖−伸長剤を加え、そして (f) 水性分散液を65〜90℃に加熱してビニルモノ
マーを重合させ、そしてプレポリマーの連鎖伸長を完了
させることからなる改良された前記方法。 - 【請求項7】 工程(a)がイソシアネートを末端基とす
るポリウレタンプレポリマーを形成させ、そしてそれを
ジヒドロキシアルカン酸と反応させることからなる請求
項6記載の方法。 - 【請求項8】 極性の有機液体をプレポリマー/モノマ
ー混合物の水への分散に先立ってその混合物に加えて有
機層と水層の相溶性を増強させる請求項7記載の方法。 - 【請求項9】 第三アミンがトリエチルアミンである請
求項8記載の方法。 - 【請求項10】 酸基−含有ジオールが2,2−ジメチ
ロールプロピオン酸である請求項9記載の方法。 - 【請求項11】 水性ポリウレタン−ビニルポリマー分
散液の製造方法において、 (a) 2,2−ジメチロールプロピオン酸と反応させて
水分散性とした、脂肪族または脂環式イソシアネートを
末端基とする水分散性のポリウレタンプレポリマーを形
成させ、 (b) プレポリマーに、C1〜C6アルキル(メト)アク
リレートである少なくとも1個のモノマー、スチレンま
たはその混合物およびC2〜C6ジオールのジアクリレー
トであるポリエチレン系不飽和モノマーを含有するビニ
ルモノマー組成物を加えてプレポリマー/モノマー混合
物を形成させ、 (c) プレポリマー/モノマー混合物に第三アミンをカ
ルボキシル基の1当量あたり65〜100%のアミン当
量で加え、 (d) 極性有機液体をプレポリマー/モノマー混合物に
加え、そして混合物を水に分散させ、 (e) 水性分散液にアゾ−タイプの油溶性遊離基ラジカ
ル開始剤とエチレンジアミン連鎖−伸長剤を加え、そし
て (f) 水性分散液を65〜90℃に加熱してビニルモノ
マーを重合させ、そしてプレポリマーの連鎖伸長を完了
させることからなる改良された前記方法。 - 【請求項12】 極性有機液体がN−メチルピロリドン
である請求項11記載の方法。 - 【請求項13】 請求項1記載の方法で製造した水性ポ
リウレタン−ビニルポリマー分散液。 - 【請求項14】 請求項2記載の方法で製造した水性ポ
リウレタン−ビニルポリマー分散液。 - 【請求項15】 請求項3記載の方法で製造した水性ポ
リウレタン−ビニルポリマー分散液。 - 【請求項16】 請求項4記載の方法で製造した水性ポ
リウレタン−ビニルポリマー分散液。 - 【請求項17】 請求項5記載の方法で製造した水性ポ
リウレタン−ビニルポリマー分散液。 - 【請求項18】 請求項6記載の方法で製造した水性ポ
リウレタン−ビニルポリマー分散液。 - 【請求項19】 請求項7記載の方法で製造した水性ポ
リウレタン−ビニルポリマー分散液。 - 【請求項20】 請求項8記載の方法で製造した水性ポ
リウレタン−ビニルポリマー分散液。 - 【請求項21】 請求項9記載の方法で製造した水性ポ
リウレタン−ビニルポリマー分散液。 - 【請求項22】 請求項10記載の方法で製造した水性
ポリウレタン−ビニルポリマー分散液。 - 【請求項23】 請求項11記載の方法で製造した水性
ポリウレタン−ビニルポリマー分散液。 - 【請求項24】 請求項12記載の方法で製造した水性
ポリウレタン−ビニルポリマー分散液。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US691766 | 1991-04-26 | ||
US07/691,766 US5173526A (en) | 1991-04-26 | 1991-04-26 | Aqueous polyurethane-vinyl polymer dispersions for coating applications |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05132535A true JPH05132535A (ja) | 1993-05-28 |
JP2655525B2 JP2655525B2 (ja) | 1997-09-24 |
Family
ID=24777887
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4106557A Expired - Lifetime JP2655525B2 (ja) | 1991-04-26 | 1992-04-24 | コーティング用途のための水性ポリウレタン−ビニルポリマー分散液 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5173526A (ja) |
EP (1) | EP0510572B1 (ja) |
JP (1) | JP2655525B2 (ja) |
KR (1) | KR960004113B1 (ja) |
DE (1) | DE69220286T2 (ja) |
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KR100646647B1 (ko) * | 2001-04-19 | 2006-11-17 | 주식회사 코오롱 | 폴리우레탄계 탄성섬유의 제조방법 |
KR100719044B1 (ko) * | 2001-04-19 | 2007-05-16 | 주식회사 코오롱 | 폴리우레탄계 탄성섬유 및 그의 제조방법 |
JP2013087211A (ja) * | 2011-10-19 | 2013-05-13 | Aica Kogyo Co Ltd | プライマー組成物 |
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JP3019176B2 (ja) * | 1992-12-01 | 2000-03-13 | 第一工業製薬株式会社 | 放射線硬化性ポリウレタンエマルジョン組成物の製造方法 |
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