JPH0687936A - ポリウレタン・アクリル樹脂水性分散体の製造方法 - Google Patents

ポリウレタン・アクリル樹脂水性分散体の製造方法

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JPH0687936A
JPH0687936A JP26300592A JP26300592A JPH0687936A JP H0687936 A JPH0687936 A JP H0687936A JP 26300592 A JP26300592 A JP 26300592A JP 26300592 A JP26300592 A JP 26300592A JP H0687936 A JPH0687936 A JP H0687936A
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urethane prepolymer
acrylic
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JP26300592A
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Hiroo Suzuki
弘男 鈴木
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Toyo Ink Mfg Co Ltd
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Toyo Ink Mfg Co Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D39/00Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders
    • B21D39/06Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders of tubes in openings, e.g. rolling-in

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Graft Or Block Polymers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】耐水性、耐汚染性、耐傷付性、ニュートン流動
に近い粘性等の優れた性質を有する水性樹脂分散体の製
造方法を得ること。 【構成】油性ウレタンプレポリマー(A)を、カルボキ
シル基を有するアクリル系モノマーを含む重合性モノマ
ー混合物(B)に溶解し、水酸基を含有する親水性有機
溶剤中でラジカル重合し、揮発性アルカリで中和水分散
することを特徴としたポリウレタン・アクリル樹脂水性
分散体の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ポリウレタン・アクリ
ル樹脂水性分散体の製造方法に関する。更に詳しくは、
水性アクリル系ポリマーに油性ウレタンプレポリマーを
導入することによって、乾燥皮膜の耐水性、耐汚染性、
耐傷付性等の物性を向上した塗料、印刷インキ,粘着剤
用等の樹脂として、有用なポリウレタン・アクリル樹脂
水性分散体の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、大気汚染、現場作業環境の改善あ
るいは資源等の有効利用、更には火災に対する安全性の
観点ら、有機溶剤型樹脂から水性型樹脂に代わりつつあ
る。
【0003】ウレタン系樹脂についても水性化が進んで
おり、例えば(1)ウレタン樹脂にカルボキシル基等の
アニオン基を導入して、後アルカリにて中和して水性化
する方法(2)ウレタン樹脂を乳化剤の存在下で水に分
散させる方法等があるが、(1)については分子量が高
くならず、従ってフィルム化した際の物性があまり期待
できず、(2)についても多量の活性剤を使用している
為、耐水性,耐汚染性等の皮膜物性が良好でなかった。
【0004】以上のような問題を解決する方法として、
ウレタンポリマーの弾性、伸び等の特性を生かし、製造
面を含め工業的に利用範囲の広い手段として、特開昭5
9−138211号公報ではジイソシアネートと分子量
200〜4000のポリオールとから得られたウレタン
プレポリマーを分子量300以下のウレタン用鎖伸長剤
で更に高分子化し、酸又はアルカリでイオン化したポリ
ウレタン2〜40重量部を、メタクリル酸メチル、アク
リル酸ブチル、スチレン等のエチレン性不飽和単量体1
00重量部と混合し、この重合性溶液を水に分散させ、
これを乳化重合してポリウレタンアクリル樹脂水性エマ
ルジョンを製造する方法が提案された。
【0005】この方法によると、耐水性、弾性と伸びの
バランス等の皮膜物性の優れた水系ポリウレタンアクリ
ル樹脂が得られる。しかしながら得られたポリマーの流
動性は乳化重合しているため、チキソトロピック性の傾
向が強く、グラビア印刷,又はロールコーター等の印刷
塗工適性に問題がある。
【0006】一方、ポリマーの流動性を考慮した手法と
して、あらかじめカルボキシル基等のアニオン基を有す
るアクリル系ポリマーを通常の溶剤重合で合成してお
き、これを分散剤にして、油性ウレタンポリマーを混合
後、水系にてアルカリ中和分散さす方法が検討されてい
る。
【0007】この手法で作成した水性樹脂分散体はチキ
ソトロピック性が少なく、流動性は良いが、貯蔵安定性
が悪い。又、基本的に両ポリマーに相溶性がないと乾燥
皮膜が濁る問題がある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】油性ウレタンプレポリ
マーを、カルボキシル基を有するアクリル系モノマーを
含む重合性モノマー混合物に溶解し、水酸基を含有する
親水性有機溶剤中で、ラジカル重合した後、アンモニア
水又はアミン等の揮発性アルカリで中和、水分散するこ
とによって、水性アクリル系ポリマーに油性ウレタンプ
レポリマーの持つ耐水性、耐汚染性、耐傷付性等の優れ
た性質を付与出来ること、及び得られた水性樹脂分散体
がニュートン流動に近い粘性を示し、塗料、印刷イン
キ、及び粘着剤用樹脂として、印刷塗工適性が良好であ
ることを見い出し、本発明に至った。
【0009】
【課題を解決するための手段】第1の発明は、油性ウレ
タンプレポリマー(A)を、カルボキシル基を有するア
クリル系モノマーを含む重合性モノマー混合物(B)に
溶解し、水酸基を含有する親水性有機溶剤中でラジカル
重合し、揮発性アルカリで中和水分散することを特徴と
したポリウレタン・アクリル樹脂水性分散体の製造方法
である。
【0010】第2の発明は、油性ウレタンプレポリマー
(A)が、ジイソシアネートとポリオール、又はポリエ
ステルとから得られたウレタンプレポリマーであり、カ
ルボキシル基を有するアクリル系モノマーを含む重合性
モノマー混合物(B)が (a)カルボキシル基含有エチレン性不飽和モノマー 5〜30重量部 (b)メタクリル酸アルキルエステル (アルキル基のC数1〜8) 20〜80重量部 (c)アクリル酸アルキルエステル (アルキル基のC数1〜8) 20〜80重量部 (d)その他の重合性不飽和モノマー 1〜30重量部 であり、(a)+(b)+(c)+(d)=100重量
部であり、さらに(A)/(B)の成分比で2/98〜
50/50である第1の発明に記載されたポリウレタン
・アクリル樹脂水性分散体の製造方法である。
【0011】本発明に使用する重合性アクリル系モノマ
ーの内、カルボキシル基含有エチレン性不飽和モノマー
としては、アクリル酸、メタクリル酸、フマール酸、イ
タコン酸等が使用出来る。メタクリル酸アルキルエステ
ル(アルキル酸のC数1〜8)としては、メタクリル酸
メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メ
タクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸オクチル
等が使用出来る。アクリル酸アルキルエステル(アルキ
ル酸のC数1〜8)としては、アクリル酸メチル、アク
リル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸イソブチ
ル、アクリル酸2エチルヘキシル等が使用出来る。その
他の重合性不飽和モノマーとしては、スチレン、α−メ
チルスチレン、ビニルトルエン等のスチレン系モノマ
ー、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、バーサチック酸
ビニル等のカルボン酸ビニルエステル、アクリロニトリ
ル、メタクリロニトリル、アクリルアミド、N−メチロ
ールアクリルアミド、アクリル酸ヒドロキシエチル、ア
クリル酸ヒドロキプロピル、n−ブトキシメチルアクリ
ルアミド等の単独、又は混合物が使用出来る。
【0012】本発明に使用するウレタンプレポリマーと
しては、芳香族,脂環族系のジイソシアネート類、いず
れも使用可能である。ポリオール類としては、一般のウ
レタン製品に使用されるポリエーテル類、ポリエステル
類等いずれも使用出来、メチルエチルケトン,メチルイ
ソブチルケトン,酢酸ブチル等の有機溶剤の存在下、又
は不存在下で50℃〜120℃で反応させて、油性ウレ
タンプレポリマーが作成出来る。通常、イソシアネート
基の含有量は、固形分換算で5〜20%に設定する。
【0013】必要に応じて使用する鎖伸長剤としては、
N−メチルジエタノールアミン,N−エチルジエタノー
ルアミン,エチレングリコール,又はジアミノエタノー
ル,ピペラジン,ヒドラジン等があり、単独,又は混合
使用出来る。これらの油性ウレタンプレポリマーは市販
されており、例えばオレスターNP1000,オレスタ
ーNP2000,オレスターNP−38−70S(以
上、三井東圧化学(株)製),タケネートL−1006
(武田薬品工業(株))などがある。
【0014】本発明に使用する芳香族,脂肪族,脂環族
系のジイソシアネート類としては、例えば1・4−テト
ラメチレンジイソシアネート,1・5−ナフテンジイソ
シアネート,1・6−ヘキサメチレンジイソシアネー
ト,3−イソシアネートメチル−3・5.5−トリメチ
ルシクロヘキシルイソシアネート,メチルシクロヘキシ
ル−2・4−ジイソシアネート,トルイレンジイソシア
ネート,ジフェニルメチルメタンジイソシアネートなど
の1種又は2種以上の混合物が用いられる。
【0015】本発明に使用するポリオール類としては、
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,ビスフェノー
ルA,トリメチロールプロパン,グリセリン,ポリエチ
レングリコール,ポリプロピレングリコール等があり、
1種又は2種以上の混合物が用いられる。ポリエステル
類としては、エチレングリコール,プロピレングリコー
ル,ネオペンチルグリコール,トリメチロールプロパ
ン,ペンタジンオール,ジエチレングリコール等の低分
子グリコールとフタル酸,イソフタル酸,マレイン酸等
の2塩基性酸との縮合により得られる。
【0016】本発明に使用出来る水酸基を含有する親水
性有機溶剤としては、メチルアルコール,エチルアルコ
ール,n−プロピルアルコール,イソプロピルアルコー
ル,ジアセトンアルコール,エチレングリコールモノメ
チルエーテル,エチレングリコールモノエチルエーテ
ル,エチレングリコールモノブチルエーテル,ジエチレ
ングリコールモノエチルエーテルなどの1種又は2種以
上の混合物が使用される。場合によっては、使用する樹
脂の溶解性から、若干の疎水性溶剤,例えばトルエン,
酢酸エチル,メチルエチルケトン,メチルイソブチルケ
トン等の若干の併用も可能である。
【0017】上記ラジカル重合反応に使用されるラジカ
ル重合開始剤としては、ベンゾイックパーオキサイド,
t−ブチルハイドロパーオキサイド等の過酸化物系,及
びアゾビスイソブチロニトリル等のアゾ系の開始剤が使
用出来る。使用するラジカル重合開始剤の量は、重合性
アクリル系モノマー混合物に対して重量比で0.1〜
5.0%が適当である。重合温度は親水性有機溶剤の種
類,及び開始剤の種類によって異なるが、70℃〜12
0℃が適当である。
【0018】油性ウレタンプレホリマー(A)と、カル
ボキシル基を有するアクリル系モノマーを含む重合性モ
ノマー混合物(B)との含有比が、(A)/(B)が固
形分比で、2/98以下になると油性ウレタンプレポリ
マーの有する耐水性、耐汚染性、耐傷付性等の物性付与
効果が乏しい。一方50/50以上になると反応したポ
リウレタンアクリル樹脂分散体の貯蔵安定性が悪く、経
時保存中に分離したり、又乾燥皮膜が不透明になる問題
が発生する。
【0019】油性ウレタンプレポリマーを重合性アクリ
ル系モノマー混合物に溶解し、水酸基を含有する親水性
有機溶剤中で重合した場合、油性ウレタンプレポリマー
のイソシアネート基が親水性有機溶剤中の水酸基と反応
してブロックされる事、又、アクリル系モノマーが油性
ウレタンプレポリマーに一部分グラフトし、両ポリマー
が部分的な相互侵入網状構造を形成している為か、得ら
れた樹脂水性分散体は貯蔵安定性が良く、乾燥皮膜の透
明性が良い。
【0020】この様に製造されたポリウレタン・アクリ
ル樹脂水性分散体は、必要に応じて消泡剤、造膜助剤,
架橋剤,粘着付与剤,染料,顔料,充填剤等を配合し
て、クリヤーコート剤,トップコート剤,塗料,粘着
剤,印刷インキ,アンダーコート剤,布,紙の含浸剤等
に利用出来る。
【0021】以下、実施例により、本発明を説明する。
例中、部では重量部を、%とは重量%をそれぞれ示す。
【0022】実施例1 攪拌器,温度計,滴下ロート,還流器を備えた反応容器
に下記表1に示す反応釜量を仕込み、窒素ガスで飽和さ
せる。表1の滴下量分をあらかじめ混合しておく。内温
を80℃に昇温した後、滴下量(1)を2時間で滴下し
た。80〜82℃で更に3時間加熱熟成した後、50℃
に冷却し、滴下量(2)を1時間で滴下した。
【0023】
【表1】
【0024】不揮発分20.2%,粘度550cpsの
樹脂水性分散体を得た。この樹脂水性分散体は、室温で
1ケ月間、40℃で10日間保存したが、分離もなく、
粘度の経時変化も殆どなかった。粘性はニュートニアン
な流動性を示した。
【0025】上記樹脂水性分散体を50μのPET F
ilmにグラビア印刷機にて印刷し、室温にて7日間放
置後、25℃の水に30分間浸漬したが、白化もなく耐
水性は良好であった。又、乾燥皮膜自体、油性ウレタン
ポリマー特有の活性が付与されており、JIS K54
00に基づく鉛筆引っかき試験方法を活用した耐傷付性
は良好であった。
【0026】実施例2〜3 実施例1と同様の方法で、親水性有機溶剤,油性ウレタ
ンプレホリマー,重合性アクリル系モノマー,中和剤の
種類と量を変えて、各々樹脂水性分散体を得た。
【0027】
【表2】
【0028】
【0029】得られた樹脂水性分散体の性状は、実施例
2については、不揮発分20.1%,粘度830cp
s,実施例3については、不揮発分19.7%,粘度3
70cpsであった。
【0030】これらの樹脂水性分散体を室温で1ケ月
間,及び40℃で10日間保存したが、実施例1と同様
異常なかった。
【0031】上記、実施例3の樹脂水性分散体90部に
対して、水性メラミン樹脂サイメル370(三井サイア
ナミッド(株)製、不揮発分88±2%)を10部配合
し、ブリキ板上に塗膜厚が10μなるようにロールコー
ターにて塗工し、180℃−10分の焼付乾燥を行っ
た。ロールコーター塗装適性は良好であった。焼付乾燥
した塗工物について、100℃−30分間の沸水テス
ト、及び油性マジックインキによる汚染テストを実施し
たが、いずれも良好な結果を示した。
【0032】比較例1 前記実施例1の表1において、重合性アクリル系モノマ
ー成分をイソプロピルアルコール中で重合開始剤ベンゾ
イックパーオキサイドを用いて、溶液重合を行い、アク
リル系ポリマーを重合した。このポリマーに油性ウレタ
ンプレポリマーNP2000を所定量攪拌混合し、後ア
ンモニア水で中和後、水分散体を作成した。この樹脂水
性分散体は室温で一日放置後、層分離を起こした。又、
乾燥皮膜も不透明であった。
【0033】試験方法及び評価 汚染テスト 焼付乾燥した塗工物表面に赤色,及び黒色のマジックイ
ンキにて×印を記入し、室温24時間放置後、エタノー
ル含湿布で拭き取り、痕跡の有無を観察。
【0034】
【発明の効果】本発明の技術的特徴としては、油性ウレ
タンポリマーを、カルボキシル基を有するアクリル系モ
ノマーを含む重合性モノマー混合物に溶解し、水酸基を
含有する親水性有機溶剤中でラジカル重合することによ
って、水性アクリル系ポリマーに油性ウレタンポリマー
の持つ耐水性,耐汚染性,耐傷付性等の優れた性質が付
与出来る事、及び得られた水性樹脂分散体が貯蔵安定性
が良く、ニュートン流動に近い粘性を示し、塗料,印刷
インキ、及び粘着剤用樹脂として、良好な印刷塗工適性
を有すした。さらに、同一組成であらかじめ合成したア
クリル系ポリマーと油性ウレタンプレポリマーの単独ブ
レンド系での樹脂水性分散体では得られぬ優れた効果を
有している。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】油性ウレタンプレポリマー(A)を、カル
    ボキシル基を有するアクリル系モノマーを含む重合性モ
    ノマー混合物(B)に溶解し、水酸基を含有する親水性
    有機溶剤中でラジカル重合し、揮発性アルカリで中和水
    分散することを特徴としたポリウレタン・アクリル樹脂
    水性分散体の製造方法。
  2. 【請求項2】油性ウレタンプレポリマー(A)が、ジイ
    ソシアネートとポリオール、又はポリエステルとから得
    られたウレタンプレポリマーであり、カルボキシル基を
    有するアクリル系モノマーを含む重合性モノマー混合物
    (B)が (a)カルボキシル基含有エチレン性不飽和モノマー 5〜30重量部 (b)メタクリル酸アルキルエステル (アルキル基のC数1〜8) 20〜80重量部 (c)アクリル酸アルキルエステル (アルキル基のC数1〜8) 20〜80重量部 (d)その他の重合性不飽和モノマー 1〜30重量部 であり、(a)+(b)+(c)+(d)=100重量
    部であり、さらに(A)/(B)の成分比で2/98〜
    50/50である請求項1記載のポリウレタン・アクリ
    ル樹脂水性分散体の製造方法。
JP26300592A 1992-09-04 1992-09-04 ポリウレタン・アクリル樹脂水性分散体の製造方法 Pending JPH0687936A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2797206A1 (fr) * 1999-08-04 2001-02-09 Christine Roslyj Procede de liaison rigide entre un element tubulaire et un element plan metallique notamment applicable aux echelles et analogues
KR100458311B1 (ko) * 2002-01-16 2004-11-26 주식회사 보광 분무형 방수제 조성물

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