JPH11228666A - 非晶質エチレン性不飽和ポリウレタン - Google Patents

非晶質エチレン性不飽和ポリウレタン

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JPH11228666A
JPH11228666A JP10333371A JP33337198A JPH11228666A JP H11228666 A JPH11228666 A JP H11228666A JP 10333371 A JP10333371 A JP 10333371A JP 33337198 A JP33337198 A JP 33337198A JP H11228666 A JPH11228666 A JP H11228666A
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hydroxyalkyl
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マイケル・ジエー.・ドヴオルチヤツク
Lanny D Venham
ラニー・デイー.・ヴエンハム
Scott A Grace
スコツト・エー・グレース
Kevan E Hudson
ケヴアン・イー.・ハドソン
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Bayer Corp
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Bayer AG
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 無溶剤1成分塗料組成物で使用するのに適し
た低粘度のエチレン性不飽和ポリウレタンを提供する。 【解決手段】 本発明は、 i) 実質的にイソシアネート基を含まず、 ii) 25℃で液体であり、 iii) 1〜20重量%の総エチレン性不飽和基含量(C
=C,MW24として計算)をもち、 iv) 4−イソシアナトメチル−1,8−オクタメチレ
ンジイソシアネート(NTI)とヒドロキシアルキル
(メタ)アクリレートの反応生成物を含むエチレン性不
飽和ポリウレタンに関する。 本発明は、これらのエチレン性不飽和ポリウレタンを含
有する1成分塗料組成物にも関する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は25℃で液体である
エチレン性不飽和ポリウレタンと、1成分塗料組成物中
の結合剤としてのこれらのポリウレタンの使用に関す
る。
【0002】
【従来の技術】アクリロイル基を含む脂肪族ポリウレタ
ンは公知であり、米国特許第5,128,432号、
5,136,009号及び5,300,615号並びに
DE−A4,404,616に記載されている。米国特
許第5,128,432号はHDI又はIPDI等のモ
ノマージイソシアネートからの液体ウレタンアクリレー
トの製造に関する。固体生成物の形成を避けるために
は、ヒドロキシアクリレートと、エステル基を含む単官
能性アルコール(例えば、場合によりアルコキシル化し
てもよいトリメチロールプロパン(TMP)ジアセテー
ト又はジアクリレート)と、飽和多価アルコール(例え
ばTMP)の混合物にモノマージイソシアネートを反応
させることが必要である。米国特許第5,136,00
9号はこのジイソシアネートをヒドロキシアクリレート
と飽和多価アルコール(例えばTMP)の混合物に反応
させることによるトリメチル−HDIからのウレタンア
クリレートの製造に関する。米国特許第5,300,6
15号は、米国特許第5,128,432号によるウレ
タンアクリレートが10℃未満で濁ることを開示してい
る。この問題は、HDIとIPDIの混合物を、ヒドロ
キシアクリレートと、エステル基を含むアルコキシル化
単官能性アルコール(例えばアルコキシル化TMPジア
セテート又はジアクリレート)と、分枝鎖飽和1価又は
2価アルコールと、場合により直鎖飽和1価又は2価ア
ルコールの混合物に反応させることにより解決される。
【0003】DE−A4,404,616は低粘度ポリ
イソシアネート(例えば低粘度HDIトライマー)とヒ
ドロキシアクリレートの反応生成物を含むポリカーボネ
ート用塗料組成物に関する。該組成物は反応性希釈剤と
してビスアクリレートも含有している。上記各米国特許
に記載されている組成物の欠点の1つは、無溶剤1成分
塗料組成物中で使用するには粘度が高過ぎるという点で
ある。HDI又はIPDI等のモノマージイソシアネー
トをヒドロキシアクリレートと直接反応させて粘度を低
下させようとすると、固体生成物が形成される。上記ド
イツ特許公開に記載されているHDIトライマー等の低
粘度ポリイソシアネートを使用しても、反応性希釈剤の
不在下では固体生成物が形成される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は従来技術の欠点のないエチレン性不飽和ポリウレタン
を提供することである。本発明の別の目的は、1成分塗
料組成物用結合剤として使用するのに適しており、政府
に規制されている環境上有害な有機溶剤や反応性希釈剤
を必要とせずに許容可能な低粘度をもつエチレン性不飽
和ポリウレタンを提供することである。これらの目的
は、以下に詳細に記載する本発明によるエチレン性不飽
和ポリウレタンにより達成することができる。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、 i) 実質的にイソシアネート基を含まず、 ii) 25℃で液体であり、 iii) 1〜20重量%の総エチレン性不飽和基含量(C
=C,MW24として計算)をもち、 iv) 4−イソシアナトメチル−1,8−オクタメチレ
ンジイソシアネート(NTI)とヒドロキシアルキル
(メタ)アクリレートの反応生成物を含むエチレン性不
飽和ポリウレタンに関する。 本発明は更に、これらのエチレン性不飽和ポリウレタン
を含有する1成分塗料組成物にも関する。
【0006】
【発明の実施の形態】エチレン性不飽和ポリウレタン
は、4−イソシアナトメチル−1,8−オクタメチレン
ジイソシアネート(NTI)をヒドロキシ官能性エチレ
ン性不飽和化合物、好ましくはヒドロキシアルキル(メ
タ)アクリレートと反応させることにより製造される。
利用可能な(メタ)アクリロイル基を含むヒドロキシ官
能性化合物としてはアクリル酸又はメタクリル酸のヒド
ロキシアルキルエステル、好ましくはアルキル基中に1
〜8個の炭素を含むものが挙げられ、例えばアクリル酸
又はメタクリル酸の2−ヒドロキシエチルエステル、2
−ヒドロキシプロピルエステル及び2−、3−又は4−
ヒドロキシブチルエステルである。ヒドロキシアルキル
(メタ)アクリレートを使用してNTIと反応させるこ
とが好ましいが、少量(即ち50モル%まで、好ましく
は30モル%まで、より好ましくは20モル%まで)の
他のヒドロキシ官能性エチレン性不飽和化合物も使用し
てもよい。
【0007】これらの他のヒドロキシ官能性、好ましく
はモノヒドロキシ官能性エチレン性不飽和化合物の例と
しては、好ましくは5〜14個の炭素原子をもち、少な
くとも1個、好ましくは少なくとも2個のβ,γ−エチ
レン性不飽和エーテル基を含むβ,γ−エチレン性不飽
和エーテルアルコール類(例えばアリルアルコール、グ
リセロールジアリルエーテル、トリメチロールプロパン
ジアリルエーテル及びペンタエリトリトールトリアリル
エーテル)、ヒドロキシアルキルビニルエーテル類(例
えば2−ヒドロキシエチルビニルエーテル及び4−ヒド
ロキシブチルビニルエーテル)、(メタ)アクリル酸と
モノエポキシド化合物の反応生成物、ε−カプロラクト
ン1モル以上とヒドロキシアルキル(メタ)アクリル酸
エステル1モルの付加物、及び好ましくはプロピレンオ
キシド又はエチレンオキシド、好ましくはプロピレンオ
キシドによるこれらのヒドロキシアルキル(メタ)アク
リル酸エステルのアルコキシル化物が挙げられる。不飽
和ポリウレタンの性質は不飽和アルコールの選択により
変えることができる。例えば、ヒドロキシアルキル(メ
タ)アクリレートと反応させた不飽和ポリウレタンは、
ε−カプロラクトンとヒドロキシアルキル(メタ)アク
リル酸エステルの付加物又はこれらのヒドロキシアルキ
ル(メタ)アクリル酸エステルのアルコキシル化物で修
飾したポリイソシアネートよりも硬質の塗膜を生じる。
【0008】本発明によるエチレン性不飽和ポリウレタ
ンは実質的にイソシアネート基を含まず、1〜20重量
%、好ましくは3〜15重量%、より好ましくは5〜1
5重量%の総エチレン性不飽和基含量(C=C,MW2
4として計算)をもつ。エチレン性不飽和ポリウレタン
は一般に25℃で100,000mPa.s未満、好ま
しくは50,000mPa.s未満の粘度をもつ。好ま
しくは、これらの粘度は樹脂純液、即ち溶剤又は共重合
性モノマーの不在下で得られる。塗料組成物中で使用す
る前に、エチレン性不飽和ポリウレタンに公知添加剤を
配合してもよい。これらの添加剤の例としては、湿潤
剤、流れ調節剤、皮張り防止剤、消泡剤、艶消剤(例え
ばシリカ、ケイ酸アルミニウム及び高沸点ろう)、粘度
調節剤、顔料、染料、紫外線吸収剤、熱安定剤及び酸化
崩壊安定剤が挙げられる。
【0009】他の添加剤としては、有機溶剤及び/又は
共重合性モノマー、好ましくは共重合性モノマーが挙げ
られる。利用可能な溶剤の例としてはトルエン、キシレ
ン、シクロヘキサン、酢酸ブチル、酢酸エチル、エチル
グリコールアセテート、メトキシプロピルアセテート
(MPA)、アセトン、メチルエチルケトン及びその混
合物等のポリウレタン塗料技術から公知のものが挙げら
れる。共重合性モノマーは少なくとも1個の共重合性オ
レフィン二重結合、好ましくは2個以上の二重結合を含
み、好ましくは23℃で1000mPa.s以下、より
好ましくは500mPa.s以下の粘度をもつ有機化合
物から選択され、例えば炭素原子数2〜6のグリコール
のジアクリレート、ポリアクリレート、ジメタクリレー
ト及びポリメタクリレートや、3〜4個のヒドロキシル
基と3〜6個の炭素原子をもつポリオール類が挙げられ
る。
【0010】これらの化合物の例としては、エチレング
リコールジアクリレート、プロパン1,3−ジオールジ
アクリレート、ブタン1,4−ジオールジアクリレー
ト、ヘキサン1,6−ジオールジアクリレート、トリメ
チロールプロパントリアクリレート、ペンタエリトリト
ールトリ及びテトラアクリレートと、対応するメタクリ
レートが挙げられる。エチレングリコール、プロパン
1,3−ジオール、ブタン1,4−ジオールで重合開始
したポリエーテルグリコールのジ(メタ)アクリレー
ト;トリメチロールプロパン1モルとエチレンオキシド
及び/又はプロピレンオキシド2.5〜5モルの反応生
成物のトリアクリレート;並びにペンタエリトリトール
1モルとエチレンオキシド及び/又はプロピレンオキシ
ド3〜6モルの反応生成物のトリ及びテトラアクリレー
トも利用できる。他の共重合性モノマーとしては、芳香
族ビニル化合物(例えばスチレン)、ビニルアルキルエ
ーテル(例えばビニルブチルエーテル又はトリエチレン
グリコールジビニルエーテル)及びアリル化合物(例え
ばトリアリルイソシアヌレート)が挙げられる。好まし
くは、共重合性モノマーは2以上の官能価をもつ。不活
性溶剤及び共重合性モノマーは樹脂固体を基にして20
0重量%まで、好ましくは100重量%まで、より好ま
しくは20重量%までの量で存在する。
【0011】塗料組成物は任意種の支持体に塗布するた
めに使用することができ、例えば木材、プラスチック、
皮、紙、編織布、ガラス、セラミック、石膏、組積造、
金属及びコンクリートが挙げられる。塗料組成物は吹付
塗、引き塗り、流し塗り、流延、浸漬被覆、ロール塗り
等の標準方法により塗布することができる。塗料組成物
は透明ラッカーでも着色ラッカーでもよい。不活性溶剤
を使用する場合にはその蒸発後に、紫外線、電子ビーム
もしくはγ線等の高エネルギー輻射線を照射するか、過
酸化物もしくはアゾ化合物の存在下で高温まで加熱する
か、又は高温もしくは室温以下の温度で吸湿性酸の金属
塩と場合により(ヒドロ)ペルオキシドで硬化させるこ
とにより塗料を架橋させることができる。
【0012】塗料を紫外線照射により架橋させる場合に
は、光重合開始剤を塗料組成物に加える。利用可能な光
重合開始剤は公知であり、J.Korsarの著書“L
ight−Sensitive Systems”,
J.Wiley & Sons,New York −
London− Sydney,1976とHoube
n−Weyl,Methoden der Organ
ischen Chemie,第E20巻,80頁以
下、Georg Thieme Verlag,Stu
ttgart,1987に記載されているものが挙げら
れる。特に適切な光重合開始剤としてはベンゾインエー
テル類(例えばベンゾインイソプロピルエーテル)、ベ
ンジルケタール類(例えばベンジルジメチルケター
ル)、及びヒドロキシアルキルフェノン類(例えば1−
フェニル−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−
オン)が挙げられる。光重合開始剤は用途に応じてエチ
レン性不飽和ポリウレタン及び他の任意の共重合性モノ
マーの重量を基にして0.1〜10重量%、好ましくは
0.1〜5重量%の量を添加することができる。光重合
開始剤は個別に加えてもよいし、有利な相乗効果を得る
ように混合物として使用してもよい。
【0013】高温で塗料組成物を硬化させるためには、
エチレン性不飽和ポリウレタンの重量を基にして0.1
〜10重量%、好ましくは0.1〜5重量%の開始剤
(例えば過酸化物又はアゾ化合物)の存在下で硬化を実
施しなければならない。高温で塗料組成物を硬化させる
ためには80〜240℃、好ましくは120〜160℃
の温度が必要である。利用可能な開始剤としては公知遊
離基開始剤が挙げられ、例えば脂肪族アゾ化合物(例え
ばアゾジイソブチロニトリル、アゾビス−2−メチルバ
レロニトリル、1,1’−アゾビス−1−シクロヘキサ
ンニトリル及びアルキル2,2’−アゾビスイソブチレ
ート)、対称ジアシルペルオキシド(例えばアセチルペ
ルオキシド、プロピオニルペルオキシド、ブチリルペル
オキシド、ブロモ、ニトロ、メチル又はメトキシ基で置
換したベンゾイルペルオキシド及びラウリルペルオキシ
ド)、対称ペルオキシジカーボネート(例えばジエチル
ペルオキシジカーボネート、ジイソプロピルペルオキシ
ジカーボネート、ジシクロヘキシルペルオキシジカーボ
ネート及びジベンゾイルペルオキシジカーボネート)、
第3ブチルペルオキシ−2−エチルヘキサノエート及び
第3ブチルペルベンゾエート、ヒドロペルオキシド(例
えば第3ブチルヒドロペルオキシド及びクメンヒドロペ
ルオキシド)並びにジアルキルペルオキシド(例えばジ
クミルペルオキシド、第3ブチルクミルペルオキシド又
はジ第3ブチルペルオキシド)が挙げられる。
【0014】本発明による塗料組成物は、イソシアネー
ト基の一部をβ,γ−エチレン性不飽和エーテルアルコ
ールと反応させておくという条件で、乾燥剤と場合によ
り(ヒドロ)ペルオキシドの存在下に室温で硬化させる
こともできる。アクリロイル基はこの方法では硬化でき
ないが、アリルエーテル基は重合開始すると、(メタ)
アクリロイル基と反応することができる。利用可能な乾
燥剤は公知であり、アマニ油脂肪酸、タル油脂肪酸及び
大豆油脂肪酸等の酸;アビエチン酸やナフテン酸等の樹
脂酸;酢酸;イソオクタン酸;並びに塩酸や硫酸等の無
機酸の金属塩、好ましくはコバルト又はバナジウム塩が
挙げられる。塗料組成物に可溶性であり、乾燥剤として
作用するコバルト及びバナジウム化合物が特に適切であ
り、例えば上記酸の塩や、Akzoから市販されている
“Vanadiumbeschleuniger VN
−2(バナジウム促進剤VN−2)”等の市販品が挙げ
られる。乾燥剤は一般に、金属含量がエチレン性不飽和
ポリウレタンの重量を基にして0.0005〜1.0重
量%、好ましくは0.001〜0.5重量%となるよう
な量を有機溶液の形態で使用する。
【0015】(ヒドロ)ペルオキシドの例としては、ジ
第3ブチルペルオキシド、ベンゾイルペルオキシド、シ
クロヘキサノンペルオキシド、メチルエチルケトンペル
オキシド、アセチルアセトンペルオキシド、ジノニルペ
ルオキシド、ビス−(4−第3ブチルシクロヘキシル)
ペルオキシジカーボネート、第3ブチルヒドロペルオキ
シド、クメンヒドロペルオキシド、2,5−ジメチルヘ
キサン−2,5−ヒドロペルオキシド及びジイソプロピ
ルベンゼンモノヒドロペルオキシドが挙げられる。(ヒ
ドロ)ペルオキシドはエチレン性不飽和ポリウレタンの
重量を基にして1〜10重量%の量を使用するのが好ま
しい。コバルトと過酸化物の存在下で硬化させると、塗
料組成物は一般に20℃で1〜24時間にわたって硬化
し、高品質塗膜を形成する。しかし、より低温(例えば
−5℃)でも硬化できるし、130℃までの高温でより
短時間でも硬化できる。
【0016】以下、実施例及び比較例により本発明を具
体的に説明するが、本発明はこれらの実施例及び比較例
に制限されない。「部」及び「%」で表す全ての量は、
特に指定しない限り重量に基づく。
【0017】実施例 ポリイソシアネート1 − NTI NCO含量50.2%及び25℃の粘度〜10mPa.
sの4−イソシアナトメチル−1,8−オクタメチレン
ジイソシアネート。ポリイソシアネート2 − HDI NCO含量50.0%、25℃の粘度<20mPa.s
の1,6−ジイソシアナトヘキサン。ポリイソシアネート3 − IPDI NCO含量37.8%、25℃の粘度<20mPa.s
の1−イソシアナト−3,3,5−トリメチル−5−イ
ソシアナトメチルシクロヘキサン。ポリイソシアネート4 − HMDI NCO含量32.0%、25℃の粘度20〜40mP
a.sの4,4’−ビス(イソシアナトシクロヘキシ
ル)メタン。ポリイソシアネート5 − ウレトジオン基とイソシア
ヌレート基を含み、HDIから製造した低粘度ポリイソ
シアネート。 ウレトジオン基含有ポリイソシアネート即ち二量化1,
6−ヘキサメチレンジイソシアネート70重量部と、
N,N’,N”−トリス−(6−イソシアナトヘキシ
ル)イソシアヌレート30重量部と、両者生成物の高級
同族体少量を含む混合物。その100%無溶剤形態にお
いて、このポリイソシアネートは25℃で平均粘度19
5mPa.sであり、平均NCO含量20.0%であっ
た(Bayer社の市販品Desmodur N 34
00)。
【0018】ポリイソシアネート6 − イソシアヌレ
ート基を含み、HDIから製造した低粘度ポリイソシア
ネート。 HDIから製造し、滴定によるイソシアネート含量2
3.0%、遊離HDI含量0.5重量%未満及び25℃
で1150mPa.sの粘度をもつ低粘度イソシアヌレ
ート基含有ポリイソシアネート(Bayer社の市販品
DesmodurLS 2025)。ポリイソシアネート7 − イソシアヌレート基を含
み、HDIから製造したポリイソシアネート。 HDIから製造し、イソシアネート含量21.7%、遊
離HDI含量0.5重量%未満及び20℃で3930m
Pa.sの粘度をもつイソシアヌレート基含有ポリイソ
シアネート(Bayer社の市販品Desmodur
LS 3300)。
【0019】実施例1〜7 − エチレン性不飽和ポリ
ウレタンの製造 丸底フラスコにポリイソシアネート1当量と最終生成物
の重量を基にして0.1%のジブチル錫ジラウレートを
仕込んだ。フラスコにオーバーヘッドスターラー、窒素
入口、熱電対、温度制御器、加熱マントル及び冷却器を
取り付けた。次に、温度が60℃を越えないように窒素
ブランケット下にフラスコを撹拌しながらヒドロキシア
ルキル(メタ)アクリレート1当量を漸増添加した。添
加の完了後、滴定により測定したイソシアネート含量が
0.5重量%未満になるまで温度を60℃に2時間維持
した。ポリイソシアネート及びヒドロキシアルキル(メ
タ)アクリレートと、得られたウレタンアクリレートの
粘度及びエチレン性不飽和基含量計算値(C=C,MW
24)を下表に示す。
【0020】
【表1】
【0021】上記表から明らかなように、NTIとヒド
ロキシエチルアクリレート又はヒドロキシエチルメタク
リレートから製造した不飽和ポリウレタンは25℃で低
粘度樹脂である。これらの樹脂が液体であるという事実
は、他のモノマーイソシアネート(実施例2〜4)又は
低粘度付加物(実施例5〜7)から製造した不飽和ポリ
ウレタンと比較すると特筆に値する。他の型のポリイソ
シアネートを使用すると、固体であるか、固体を含む
か、又は許容不能に高い粘度をもつエチレン性不飽和ポ
リウレタンを生じる。
【0022】実施例8〜9 − 不飽和ポリウレタンか
ら製造した塗料 配合物1として、不飽和ポリウレタン80部、トリメチ
ロールプロパントリアクリレート16部、2−ヒドロキ
シ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン(C
iba−Geigy市販品Darocur 1173)
4部を使用して実施例1の不飽和ポリウレタンから塗料
を製造した。配合物をガラスパネル上に湿潤膜厚3ミル
に伸ばし、高さ15cmの300ワット電球の下に通し
て紫外線硬化させた。〜1900mJ/cm2 に対応す
る速度2m/minで1パスで配合物1を硬化させた。
不飽和ポリウレタンと振子硬度を下表に示す。
【0023】
【表2】
【0024】以上、例示の目的で本発明を詳細に説明し
たが、以上の説明は単に例示の目的に過ぎず、発明の精
神及び範囲内で種々の変形が当業者により可能であり、
本発明は請求の範囲のみに制限されると理解すべきであ
る。
フロントページの続き (72)発明者 ラニー・デイー.・ヴエンハム アメリカ合衆国ウエストヴアージニア州 26159パデン・シテイー、ノース・サー ド・アヴエニユー 40 (72)発明者 スコツト・エー・グレース アメリカ合衆国ペンシルヴアニア州15108 コラオポリス、シヤデイー・グレン・ド ライヴ 309 (72)発明者 ケヴアン・イー.・ハドソン アメリカ合衆国ペンシルヴアニア州15108 コラオポリス、グレノラ・ドライヴ 121

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】i) 実質的にイソシアネート基を含ま
    ず、 ii) 25℃で液体であり、 iii) 1〜20重量%の総エチレン性不飽和基含量(C
    =C,MW24として計算)をもち、 iv) 4−イソシアナトメチル−1,8−オクタメチレ
    ンジイソシアネート(NTI)とヒドロキシアルキル
    (メタ)アクリレートの反応生成物を含むエチレン性不
    飽和ポリウレタン。
  2. 【請求項2】 前記ヒドロキシアルキル(メタ)アクリ
    レートがアルキル基中に1〜8個の炭素を含むアクリル
    酸又はメタクリル酸のヒドロキシアルキルエステルを含
    む請求項1に記載のエチレン性不飽和ポリウレタン。
  3. 【請求項3】 前記ヒドロキシアルキル(メタ)アクリ
    レートが2−ヒドロキシエチルアクリレート及び/又は
    2−ヒドロキシエチルメタクリレートを含む請求項1に
    記載のエチレン性不飽和ポリウレタン。
  4. 【請求項4】 3〜15重量%の総エチレン性不飽和基
    含量(C=C,MW24として計算)をもつ請求項1に
    記載のエチレン性不飽和ポリウレタン。
  5. 【請求項5】 3〜15重量%の総エチレン性不飽和基
    含量をもつ請求項2に記載のエチレン性不飽和ポリウレ
    タン。
  6. 【請求項6】 3〜15重量%の総エチレン性不飽和基
    含量をもつ請求項3に記載のエチレン性不飽和ポリウレ
    タン。
  7. 【請求項7】 5〜15重量%の総エチレン性不飽和基
    含量をもつ請求項1に記載のエチレン性不飽和ポリウレ
    タン。
  8. 【請求項8】 5〜15重量%の総エチレン性不飽和基
    含量をもつ請求項2に記載のエチレン性不飽和ポリウレ
    タン。
  9. 【請求項9】 5〜15重量%の総エチレン性不飽和基
    含量をもつ請求項3に記載のエチレン性不飽和ポリウレ
    タン。
  10. 【請求項10】 請求項1に記載のエチレン性不飽和ポ
    リウレタンを含む1成分塗料組成物。
JP10333371A 1997-11-12 1998-11-10 非晶質エチレン性不飽和ポリウレタン Pending JPH11228666A (ja)

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