JPS6156260B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6156260B2
JPS6156260B2 JP51074056A JP7405676A JPS6156260B2 JP S6156260 B2 JPS6156260 B2 JP S6156260B2 JP 51074056 A JP51074056 A JP 51074056A JP 7405676 A JP7405676 A JP 7405676A JP S6156260 B2 JPS6156260 B2 JP S6156260B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
parts
molecular weight
polyol
ethylene oxide
mixture
Prior art date
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Expired
Application number
JP51074056A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS52155627A (en
Inventor
Masamichi Sugimoto
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Chemical Industries Ltd
Original Assignee
Sanyo Chemical Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Chemical Industries Ltd filed Critical Sanyo Chemical Industries Ltd
Priority to JP7405676A priority Critical patent/JPS52155627A/en
Publication of JPS52155627A publication Critical patent/JPS52155627A/en
Publication of JPS6156260B2 publication Critical patent/JPS6156260B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は風合が柔らかく反発弾性の優れた被膜
形成性ウレタンエマルシヨンに関するものであ
り、合成皮革の中間層、含浸剤および接着剤とし
てすぐれた性能を有するウレタンエマルシヨンに
関するものである。 従来、これらに用いるウレタン樹脂は有機溶剤
溶液の形として使用されているが、有機溶剤を使
用した場合種々の問題(例えば、毒性、引火性、
大気汚染等)があるため、溶剤溶液より得られる
ものと同様の性能の樹脂皮膜が得られるウレタン
エマルシヨンの開発が要望されており、種々検討
されているが未だ満足なものはない。 一般的に合成皮革用として使用される有機溶剤
型ウレタン樹脂において、ポリオール成分として
ポリエステルジオール類、ポリテトラメチレンジ
オールを、ポリイソシアネート成分として4・
4′−ジフエニルメタンジイソシアネートを、さら
に低分子ジオールを併用することにより反発弾性
の優れたフイルムまたはシートの得られることは
公知である。しかしこれらの知見をそのままウレ
タンエマルシヨンの分野へ応用した場合は、それ
から得られるフイルムおよびシートの成膜性が悪
くまたそれらの風合が硬くなる等、実用に適さな
いものであることが判明した。 本発明者は主として合成皮革の中間層、合浸剤
および接着剤として使用した場合、すぐれた性能
を有するウレタンエマルシヨンに関し研究を重ね
た結果、これらの用途として必要な反発弾性およ
び被膜形成性が優れ、かつ風合の柔らかいフイル
ムまたはシートの得られるウレタンエマルシヨン
の発明に到達したものである。すなわち本発明は
ポリオールとポリイソシアネートとのNCO基過
剰プレポリマーを水の存在下で鎖伸長剤と反応さ
せて得たポリウレタンと水からなるウレタンエマ
ルシヨンにおいて、該ポリオールが分子量500〜
3000のポリエステルポリオール(A)、分子量200〜
5000のポリオキシアルキレン(C2〜C3)ポリオー
ル(B)および必要により低分子ポリオール(C)からな
り、かつ(A)、(B)(C)の混合平均分子量が1000〜3000
で、重量比、(A/B+C)が10〜0.5であること
を特徴とする風合が柔らかく反発弾性の優れた被
膜形成性ウレタンエマルシヨンである。 本発明において使用されるポリオールとポリイ
ソシアネートとを反応させて得られるNCO基過
剰プレポリマーにおいて、ポリオールとしては分
子量500〜3000のポリエステルポリオール(A)、分
子量200〜5000のポリオキシアルキレン(C2
C3)ポリオール(B)および必要により(A)、(B)以外の
低分子ポリオール(C)からなるポリオールが挙げら
れる。 上記分子量500〜3000のポリエステルポリオー
ル(A)としては、エチレングリコール、プロピレン
グリコール、1・6−ヘキサンジオール、ジエチ
レングリコール、ジプロピレングリコール、グリ
セリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリス
リトール、ソルビトール等のポリオール類とコハ
ク酸、グルタール酸、アジピン酸、マレイン酸、
フマル酸、フタル酸、トリメリツト酸等のポリカ
ルボン酸類とを反応させて得られるポリエステル
ポリオール類のうち上記分子量範囲のものが挙げ
られる。これらのうち、分子量500〜3000のポリ
エチレンアジペート、ポリプロピレンアジペー
ト、ポリブチレンアジペート、ポリエチレンブチ
レンアジペート、ポリジエチレンアジペートなど
のポリエステルジオール類が好ましい。(A)で分子
量が500未満のものを使用した場合にはそれから
得られるフイルムやシートがかたくなり成膜性が
わるくなる。また、3000より大のものを使用した
場合にはやわらかくなるが反発弾性が低下する。
上記分子量200〜5000のポリオキシアルキレン
(C2〜C3)ポリオール(B)としては、エチレングリ
コール、プロピレングリコール、グリセリン、ト
リメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、
ソルビトール等のポリオール類のエチレンオキシ
ド、プロピレンオキシド等のアルキレンオキシド
の1種または2種以上の付加物(2種以上の付加
物の場合ブロツクまたはランダム付加物)のうち
上記分子量範囲のものが挙げられる。これらのう
ち分子量500〜3000のポリオキシプロピレングリ
コール、ポリオキシプロピレングリコールのエチ
レンオキシド付加物(エチレンオキシド付加重量
≦20%)、グリセリン、トリメチロールプロパン
等のポリオール類のプロピレンオキシド付加物、
さらにこれにエチレンオキシドを付加したもの
(エチレンオキシド付加重量≦40%)が好まし
い。(B)で分子量が200未満のものを使用した場合
にはそれから得られるフイルムやシートがかたく
なり成膜性がわるくなる。また5000より大のもの
を使用した場合にはやわらかくなるが反発弾性が
低下する。また上記低分子ポリオール(C)として
は、エチレングリコール、プロピレングリコー
ル、ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、
1・6−ヘキサンジオール、ジエチレングリコー
ル、ジプロピレングリコール、グリセリン、トリ
メチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソ
ルビトール、ハイドロキノンのエチレンオキシド
2〜4モル付加物、2・2−ビスフエノールプロ
パンのエチレンオキシド2〜4モル付加物のポリ
オール類が挙げられる。これらのうちエチレング
リコール、プロピレングリコール、ブタンジオー
ル、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコ
ールが好ましい。 本発明で使用されるポリオールは(A)、(B)、(C)の
混合平均分子量(平均分子量という)が1000〜
2500で重量比(A/B+C)が8〜0.5となるよ
うな割合で使用される。A/B+C>8のものは
被膜形成性が低下し、A/B+C<0.5または平
均分子量>2500のものは反発弾性が悪く、平均分
子量<1000のものは風合が硬くなる。低分子ポリ
オール(C)は必要により加えられるものであり、ポ
リオール中の配合量はとくに制限されないが、通
常全ポリオール中で0〜10%(重量)、好ましく
は、0〜5%(重量)である。また全ポリオール
中の平均官能基数は特に限定されないが、特に風
合の柔らかい被膜を得る為には2〜2.5であるこ
とが好ましい。 ポリイソシアネートとしては、従来から慣用さ
れている全ての芳香族、脂肪族ポリイソシアネー
ト化合物が使用できる。例えば2・4−および
2・6−トリレンジイソシアネート(TDI)、
4・4′−ジフエニルメタンジイソシアネート
(MDI)1・5−ナフチレンジイソシアネート
(NDI)等の芳香族ポリイソシアネート、キシリ
レンジイソシアネート(XDI)、1・6−ヘキサ
メチレンジイソシアネート(HDI)、ジシクロヘ
キシルメタン−4・4′−ジイソシアネート
(HMDI)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
(IPDI)、2・6−ジイソシアネートメチルカプ
ロエート(LDI)等の脂肪族ポリイソシアネー
ト、これらの混合物およびこれらの2ないし3量
体等が挙げられる。 これらのうち、2・4−および2・6−トリレ
ンジイソシアネート(TDI)、4・4′−ジフエニ
ルメタンジイソシアネート(MDI)、キシリレン
ジイソシアネート(XDI)、1・6−ヘキサメチ
レンジイソシアネート(HDI)が好ましい。 ポリオールとポリイソシアネートとのNCO基
過剰プレポリマーにおいて製造方法は、慣用の方
法でよく、例えばポリオールとポリイソシアネー
トとをNCO基過剰のモル比に混合し、通常50〜
100℃の温度で窒素気流下撹拌することにより行
なわれる。この場合必要に応じベンゾイルクロラ
イド、無水フタル酸、リン酸、安息香酸、パラト
ルエンスルホン酸、BF3のようなルイス酸のよう
な反応制御添加剤や、ジブチルチンジラウレー
ト、オクチル酸鉛、トリエチレンジアミン等の反
応促進添加剤、場合によつてはジメチルホルムア
ミド、トルエン、キシレン、ジオキサン、アセト
ン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、
酢酸エチル、トリクロルエチレン、パークロルエ
チレン等ののようなNCO基と反応しない有機溶
剤を存在させてもよい。 本発明において使用される鎖伸長剤として通常
のウレタン樹脂の製造に用いられているものと同
じでよく、例えば1分子中に1級および2級アミ
ノ基のうちから選ばれた少くとも2個のアミノ基
を有する水溶性ポリアミン類、アミン化合物の乳
化分散物が挙げられる。これらのうちエチレンジ
アミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレ
ンジアミン、キシリレンジアミン、ジエチレント
リアミン、トリエチレンテトラミン等のような水
溶性の脂肪族ポリアミン、およびピペラジンのよ
うな水溶性の脂環式ポリアミン等が好ましい。鎖
伸長剤の使用量はとくに限定はないが、通常
NCO基過剰プレポリマー中のNCO基に対し0.1〜
2当量となるアミノ基を含む量であればよく、好
ましくは0.3〜1当量となる量である。 エマルシヨンの製造方法もとくに限定はなく
NCO基過剰プレポリマー、鎖伸長剤、水および
必要により乳化剤を任意の順に加え、乳化するこ
とにより作成できる。(この際水も一部反応す
る)具体的には例えば、(1)NCO基過剰プレポリ
マーと乳化剤とを混合し撹拌しつつ水を添加して
乳化し、鎖伸長剤を添加する方法、(2)鎖伸長剤お
よび乳化剤を含む水溶液中に、強力な撹拌の下に
NCO基過剰プレポリマーを添加する方法、(3)
NCO基過剰プレポリマーを乳化剤で乳化し、別
に鎖伸長剤の水溶液またはエマルシヨンと混合す
る方法、(4)NCO基過剰プレポリマーと鎖伸長剤
を別々に乳化剤を含む水溶液に同時に強力に撹拌
しながら加える方法、(5)NCO基過剰プレポリマ
ーと鎖伸長剤と水を乳化剤を用いず機械的に強力
に乳化する方法等を挙げることができる。これら
のうち好ましくは(1)、(3)の方法である。これらエ
マルシヨンの作成においては、NCO基過剰プレ
ポリマーのNCO基のすべてが水と反応しない間
に鎖伸長剤を加えることがエマルシヨンの安定性
や得られる皮膜の強度向上の為に好ましい。
NCO基過剰プレポリマーと水および鎖伸長剤の
反応は通常乳化分散工程中の混合の間に進行する
が、反応を促進する為に30〜70℃程度に加熱して
もよい。また反応が激しくまた進行しすぎる場合
は冷却して行つてもよい。また乳化分散工程にお
いてもNCO基過剰プレポリマーの作成時に使用
することのできる反応制御添加剤、反応促進添加
剤、溶剤等を加えることができる。乳化剤として
は例えば高級アルコール、アルキルフエノール、
アリールフエノール、ポリオキシプロピレングリ
コール等のエチレンオキシド付加物のような非イ
オン系界面活性剤、アルキルフエノール、高級ア
ルコール等のエチレンオキシド付加物の硫酸エス
テル塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩のような
アニオン系界面活性剤、およびこれらの混合物が
好ましい。 乳化剤の使用量は樹脂分に対し0〜30重量%で
よく、さらに好ましくは3〜12重量%である。撹
拌は通常の撹拌装置で行えばよいが、乳化物の粒
子をできるだけ小さくし造膜性をよくするため
に、ホモミキサー、ホモジナイザー、デイスパー
ミル等の乳化装置の使用が好ましい。最終的に得
られるウレタンエマルシヨンの濃度は特に制限さ
れないが、通常20〜60重量%好ましくは30〜50重
量%である。 本発明のウレタンエマルシヨンは、安定性が良
好な上に被膜にした場合反発弾性が優れ風合が柔
らかい被膜が得られる特徴を有している。 本発明において、ポリオールとしてポリエステ
ルポリオールのみを用いた場合には反発弾性は良
いが、被膜形成性(成膜性)が非常に悪くかつ風
合がかたい。またポリオキシアルキレン(C2
C3)ポリオールのみを用いた場合は成膜性がよく
風合は柔らかいが、反発弾性が劣る。ポリエステ
ルポリオール、ポリオキシアルキレン(C2
C3)ポリオールおよび必要により低分子ポリオー
ルを用いた場合でも、本発明に記載した範囲以外
のものを用いた場合には、反発弾性、成膜性、風
合のいずれかが不充分となる。 本発明のウレタンエマルシヨンは合成皮革を製
造する場合の織物、編物、不織布等の基布への含
浸あるいはコーテイング剤、接着剤、塗料のビヒ
クル、インキ用ビヒクル、更にアクリル、酢酸ビ
ニル、エチレン−酢酸ビニル等の樹脂のエマルシ
ヨンや、天然ゴム、SBR、NBR等のゴムラテツ
クスに配合して使用される変性改質剤や織物の風
合改質剤としても有用である。 以下本発明を実施例によりさらに説明するが、
本発明はこれらに限定されるものではない。 実施例 1 ポリエチレンブチレンアジペート(平均分子
量:2500)700部とポリオキシプロピレングリコ
ール(平均分子量:950)100部との混合物に4・
4′−ジフエニルメタンジイソシアネート200部を
加え、反応容器中で窒素気流下撹拌し反応せし
め、末端遊離イソシアネート基を3.5%含有した
ウレタンプレポリマーを得た。このウレタンプレ
ポリマー100部にアニオン系界面活性剤(ノニル
フエノールのエチレンオキシド6モル付加物の硫
酸エステル塩)2部と、非イオン系界面活性剤
〔ポリオキシプロピレングリコール(分子量約
2000)のエチレンオキシド10モル付加物〕8部と
の混合物を加え、よく撹拌混合したものに水100
部を加えて乳化分散させた後、これにピペラジン
の13%水溶液14部を加え約30分撹拌し、粒子径
0.5〜1μでかつ樹脂分約50%の経時的に安定な
エマルシヨンを得た。 実施例 2 ポリエチレンブチレンアジペート(平均分子
量:2000)600部とポリオキシプロピレングリコ
ール(平均分子量:900)150部との混合物に4・
4′−ジフエニルメタンジイソシアネート250部を
加え、反応容器中で窒素気流下撹拌し反応せし
め、末端遊離イソシアネート基を4.5%含有した
ウレタンプレポリマーを得た。このウレタンプレ
ポリマー100部に2種類の非イオン系界面活性剤
〔ノニルフエノールのエチレンオキシド40モル付
加物2部と、ポリオキシプロピレングリコール
(分子量約2000)のエチレンオキシド10モル付加
物8部〕の混合物10部を加え、よく撹拌混合した
ものに水100部を加えて乳化分散させた後、これ
にピペラジンの13%水溶液13部を加え約30分撹拌
し、粒子径0.5〜1μでかつ樹脂分約50%の経時
的に安定なエマルシヨンを得た。 実施例 3 ポリエチレンブチレンアジペート(平均分子
量:2500)350部とポリオキシプロピレングリコ
ール(平均分子量:900)400部との混合物に、ト
リレンジイソシアネート(2・4−、2・6−異
性体混合比が80:20のもの)100部と4・4′−ジ
フエニルメタンジイソシアネート150部とを加
え、反応容器中で窒素気流下撹拌し反応せしめ、
末端遊離イソシアネート基を5%含有したウレタ
ンプレポリマーを得た。 このウレタンプレポリマー100部に2種類の非
イオン系界面活性剤〔ノニルフエノールのエチレ
ンオキシド40モル付加物2部と、ポリオキシプロ
ピレングリコール(分子量約2000)のエチレンオ
キシド10モル付加物8部〕の混合物10部を加え、
よく撹拌混合したものに水100部を加えて乳化分
散させた後、これにヘキサメチレンジアミンの15
%水溶液23部を加え約30分撹拌し、粒子径0.5〜
1μでかつ樹脂分約50%の経時的に安定なエマル
シヨンを得た。 実施例 4 ポリエチレンブチレンアジペート(平均分子
量:2000)600部とグリセリンのプロピレンオキ
シド付加物(平均分子量:3000)210部との混合
物に、トリレンジイソシアネート(2・4−、
2・6−異性体混合比が80:20のもの)40部と
4・4′−ジフエニルメタンジイソシアネート150
部とを加え、反応容器中で窒素気流下撹拌し反応
せしめ、末端遊離イソシアネート基を3.5%含有
したウレタンプレポリマーを得た。このウレタン
プレポリマー100部に2種類の非イオン系界面活
性剤〔ノニルフエノールのエチレンオキシド40モ
ル付加物2部とポリオキシプロピレングリコール
(分子量約2000)のエチレンオキシド10モル付加
物8部〕の混合物10部を加え、よく撹拌混合した
ものに水100部を加えて乳化分散させた後、これ
にピペラジンの13%水溶液13部を加え約30分撹拌
し、粒子径0.5〜1μでかつ樹脂分約50%の経時
的に安定なエマルシヨンを得た。 実施例 5 ポリエチレンブチレンアジペート(平均分子
量:2500)500部とポリオキシプロピレングリコ
ール(平均分子量:900)240部と1・4−ブタン
ジオール20部との混合物に、トリレンジイソシア
ネート(2・4−、2・6−異性体混合比が80:
20のもの)240部を加え、反応容器中で窒素気流
下撹拌し反応せしめ、末端遊離イソシアネート基
を5.8%含有したウレタンプレポリマーを得た。 このウレタンプレポリマー100部に2種類の非
イオン系界面活性剤〔ノニルフエノールのエチレ
ンオキシド40モル付加物2部と、ポリオキシプロ
ピレングリコール(分子量約2000)のエチレンオ
キシド10モル付加物8部〕の混合物10部を加え、
よく撹拌混合したものに水95部を加えて乳化分散
させた後、これにピペラジンの13%水溶液20部を
加え約30撫撹拌し、粒子径0.5〜1μでかつ樹脂
分約50%の経時的に安定なエマルシヨンを得た。 比較例 1 ポリエチレンブチレンアジペート(平均分子
量:2500)200部とポリオキシプロピレングリコ
ール(平均分子量:950)500部との混合物に4・
4′−ジフエニルメタンジイソシアネート300部を
加え、反応容器中で窒素気流下撹拌〔反応せし
め、末端遊離イソシアネート基を5%含有したウ
レタンプレポリマーを得た。このウレタンプレポ
リマー100部にアニオン系界面活性剤(ノニルフ
エノールのエチレンオキシド6モル付加物の硫酸
エステル塩)2部と非イオン系界面活性剤〔ポリ
オキシプロピレングリコール(分子量約2000)の
エチレンオキシド10モル付加物〕8部との混合物
を加え、よく撹拌混合したものに水100部を加え
て乳化分散させた後、これにピペラジンの13%水
溶液13部を加え約30分撹拌し、粒子径0.5〜1μ
でかつ樹脂分約50%の経時的に安定なエマルシヨ
ンを得た。 比較例 2 ポリオキシプロピレングリコール(平均分子
量:950)540部とグリセリンのプロピレンオキシ
ド付加物(平均分子量:1000)190部との混合物
にトリレンジイソシアネート(2・4−、2・6
−異性体混合比が80:20のもの)270部を加え、
反応容器中で窒素気流下撹拌し反応せしめ、末端
遊離イソシアネート基を5.8%含有したウレタン
プレポリマーを得た。このウレタンプレポリマー
100部にアニオン系界面活性剤(ノニルフエノー
ルのエチレンオキシド6モル付加物の硫酸エステ
ル塩)2部と非イオン系界面活性剤〔ポリオキシ
プロピレングリコール(分子量約2000)のエチレ
ンオキシド10モル付加物〕8部との混合物を加
え、よく撹拌混合したものに水93部を加えて乳化
分散させた後、これにピペラジンの13%水溶液23
部を加え約30分撹拌し、粒子径0.5〜1μでかつ
樹脂分約50%の経時的に安定なエマルシヨンを得
た。 比較例 3 ポリエチレンブチレンアジペート(平均分子
量:1500)750部と4・4′−ジフエニルメタンジ
イソシアネート250部を加え、反応容器中で窒素
気流下撹拌し反応せしめ、末端遊離イソシアネー
ト基を4.2%含有したウレタンプレポリマーを得
た。 このウレタンプレポリマー100部に2種類の非
イオン系界面活性剤〔ノニルフエノールのエチレ
ンオキシド40モル付加物2部とポリオキシプロピ
レングリコール(分子量2000)のエチレンオキシ
ド10モル付加物8部〕の混合物10部を加え、よく
撹拌混合したものに水97部を加えて乳化分散させ
た後、これにピペラジンの13%水溶液17部を加え
約30分撹拌し、粒子径0.5〜1μでかつ樹脂分約
50%の経時的に安定なエマルシヨンを得た。 比較例 4 ポリエチレンブチレンアジペート(平均分子
量:1000)550部とポリオキシプロピレングリコ
ール(平均分子量:400)100部との混合物に、
4・4′−ジフエニルメタンジイソシアネート350
部を加え、反応容器中で窒素気流下撹拌し反応せ
しめ、末端遊離イソシアネート基を5%含有した
ウレタンプレポリマーを得た。このウレタンプレ
ポリマー100部に2種類の非イオン系界面活性剤
〔ノニルフエノールのエチレンオキシド40モル付
加物2部と、ポリオキシプロピレングリコール
(分子量約2000)のエチレンオキシド10モル付加
物8部〕の混合物10部を加え、よく撹拌混合した
ものに水94部を加えて乳化分散させた後、これに
ヘキサメチレンジアミンの15%水溶液23部を加え
約30分撹拌し、粒子径0.5〜1μでかつ樹脂分約
50%の経時的に安定なエマルシヨンを得た。 実施例 6 実施例1〜5、および比較例1〜4で得られた
各エマルシヨン100部にアルカリ増粘型アクリル
エマルシヨン10部を混合しさらにノプコDC−
100A(ステアリン酸アンモニウムサンノプコ(株)
製品)5部を加えて増粘させ、クリーム泡立て機
を使用して約2倍に発泡させた。こうして得られ
たクリーム状発泡体を離型紙上に約1mm厚でコー
テイングし、140℃で3〜4分間加熱すると、緻
密なセルをもつ発泡シートが得られた。これらの
シートについて性能テスト(風合、反発弾性、成
膜性)を行つた。結果を表−1に示す。
The present invention relates to a film-forming urethane emulsion that is soft to the touch and has excellent impact resilience, and relates to a urethane emulsion that has excellent performance as an intermediate layer, impregnating agent, and adhesive for synthetic leather. Conventionally, the urethane resin used for these has been used in the form of an organic solvent solution, but when organic solvents are used, there are various problems (for example, toxicity, flammability,
Because of this (air pollution, etc.), there is a demand for the development of a urethane emulsion that can provide a resin film with the same performance as that obtained from a solvent solution, and although various studies have been conducted, none has yet been satisfactory. In organic solvent-based urethane resins that are generally used for synthetic leather, polyester diols and polytetramethylene diol are used as polyol components, and 4.
It is known that a film or sheet with excellent impact resilience can be obtained by using 4'-diphenylmethane diisocyanate in combination with a low molecular weight diol. However, when these findings were directly applied to the field of urethane emulsions, it was found that the resulting films and sheets had poor film formation properties and a hard texture, making them unsuitable for practical use. . The present inventor has conducted extensive research on urethane emulsions that have excellent performance when used primarily as intermediate layers of synthetic leather, infiltrating agents, and adhesives, and has found that they have excellent impact resilience and film-forming properties, which are necessary for these applications. The present inventors have achieved the invention of a urethane emulsion that can produce a film or sheet with a soft texture. That is, the present invention provides a urethane emulsion consisting of polyurethane and water obtained by reacting a prepolymer with excess NCO groups of polyol and polyisocyanate with a chain extender in the presence of water, in which the polyol has a molecular weight of 500 to 500.
3000 polyester polyol (A), molecular weight 200~
5000 polyoxyalkylene (C 2 - C 3 ) polyol (B) and optionally a low molecular polyol (C), and the average molecular weight of (A), (B) and (C) mixed is 1000 - 3000
It is a film-forming urethane emulsion with a soft texture and excellent impact resilience, characterized by a weight ratio (A/B+C) of 10 to 0.5. In the NCO group-excessive prepolymer obtained by reacting the polyol and polyisocyanate used in the present invention, the polyols include polyester polyol (A) with a molecular weight of 500 to 3000, polyoxyalkylene (C 2 to
C 3 ) polyol (B) and, if necessary, a polyol consisting of a low molecular weight polyol (C) other than (A) and (B). The polyester polyol (A) having a molecular weight of 500 to 3000 includes polyols such as ethylene glycol, propylene glycol, 1,6-hexanediol, diethylene glycol, dipropylene glycol, glycerin, trimethylolpropane, pentaerythritol, and sorbitol, and succinic acid. , glutaric acid, adipic acid, maleic acid,
Among polyester polyols obtained by reacting with polycarboxylic acids such as fumaric acid, phthalic acid, and trimellitic acid, those having a molecular weight within the above-mentioned range can be mentioned. Among these, polyester diols such as polyethylene adipate, polypropylene adipate, polybutylene adipate, polyethylene butylene adipate, and polydiethylene adipate having a molecular weight of 500 to 3000 are preferred. If (A) with a molecular weight of less than 500 is used, the resulting film or sheet will become hard and have poor film formability. Furthermore, if a material larger than 3000 is used, it becomes soft but the rebound resilience decreases.
The above-mentioned polyoxyalkylene ( C2 - C3 ) polyol (B) having a molecular weight of 200-5000 includes ethylene glycol, propylene glycol, glycerin, trimethylolpropane, pentaerythritol,
Among adducts of one or more types of alkylene oxides such as ethylene oxide and propylene oxide of polyols such as sorbitol (in the case of adducts of two or more types, block or random adducts), those having a molecular weight within the above-mentioned range can be mentioned. Among these, polyoxypropylene glycol with a molecular weight of 500 to 3000, ethylene oxide adducts of polyoxypropylene glycol (ethylene oxide addition weight ≦ 20%), propylene oxide adducts of polyols such as glycerin and trimethylolpropane,
Further, it is preferable to add ethylene oxide to this (weight of ethylene oxide added≦40%). If (B) is used that has a molecular weight of less than 200, the resulting film or sheet will become hard and have poor film formability. Also, if a material larger than 5000 is used, it will become softer, but the rebound resilience will decrease. In addition, the above-mentioned low molecular polyols (C) include ethylene glycol, propylene glycol, butanediol, neopentyl glycol,
2-4 mole ethylene oxide adduct of 1,6-hexanediol, diethylene glycol, dipropylene glycol, glycerin, trimethylolpropane, pentaerythritol, sorbitol, hydroquinone, 2-4 mole ethylene oxide adduct of 2,2-bisphenolpropane Examples include polyols. Among these, ethylene glycol, propylene glycol, butanediol, diethylene glycol, and dipropylene glycol are preferred. The polyol used in the present invention has a mixed average molecular weight (referred to as average molecular weight) of (A), (B), and (C) of 1000 to 1000.
2500 and the weight ratio (A/B+C) is 8 to 0.5. If A/B+C>8, the film forming property will decrease, if A/B+C<0.5 or average molecular weight>2500, impact resilience will be poor, and if average molecular weight <1000, the feel will be hard. The low-molecular polyol (C) is added as necessary, and its amount in the polyol is not particularly limited, but it is usually 0 to 10% (by weight), preferably 0 to 5% (by weight) in the total polyol. be. The average number of functional groups in all polyols is not particularly limited, but is preferably from 2 to 2.5 in order to obtain a coating with a particularly soft texture. As the polyisocyanate, all conventional aromatic and aliphatic polyisocyanate compounds can be used. For example 2,4- and 2,6-tolylene diisocyanate (TDI),
Aromatic polyisocyanates such as 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI), 1,5-naphthylene diisocyanate (NDI), xylylene diisocyanate (XDI), 1,6-hexamethylene diisocyanate (HDI), dicyclohexylmethane- 4,4'-diisocyanate (HMDI) 3-isocyanatomethyl-3,5.
Examples include aliphatic polyisocyanates such as 5-trimethylcyclohexyl isocyanate (IPDI) and 2,6-diisocyanate methyl caproate (LDI), mixtures thereof, and di- or trimers thereof. Among these, 2,4- and 2,6-tolylene diisocyanate (TDI), 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI), xylylene diisocyanate (XDI), 1,6-hexamethylene diisocyanate (HDI) is preferred. A prepolymer containing polyol and polyisocyanate with excess NCO groups may be produced by a conventional method. For example, polyol and polyisocyanate are mixed at a molar ratio of excess NCO groups, usually 50 to 50%.
This is carried out by stirring under a nitrogen stream at a temperature of 100°C. In this case, reaction control additives such as benzoyl chloride, phthalic anhydride, phosphoric acid, benzoic acid, p-toluenesulfonic acid, Lewis acids such as BF3 , dibutyltin dilaurate, lead octylate, triethylene diamine, etc. reaction accelerator additives, in some cases dimethylformamide, toluene, xylene, dioxane, acetone, methyl ethyl ketone, tetrahydrofuran,
Organic solvents that do not react with NCO groups may be present, such as ethyl acetate, trichlorethylene, perchlorethylene, and the like. The chain extender used in the present invention may be the same as that used in the production of ordinary urethane resins, for example, at least two chain extenders selected from primary and secondary amino groups in one molecule. Examples include water-soluble polyamines having an amino group and emulsified dispersions of amine compounds. Among these, water-soluble aliphatic polyamines such as ethylenediamine, tetramethylenediamine, hexamethylenediamine, xylylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, etc., and water-soluble alicyclic polyamines such as piperazine are preferred. There is no particular limit to the amount of chain extender used, but usually
0.1 to NCO groups in NCO group-excess prepolymer
The amount may be any amount as long as it contains an amino group of 2 equivalents, preferably 0.3 to 1 equivalent. There are no particular limitations on the method for producing emulsions.
It can be prepared by adding an NCO group-excessive prepolymer, a chain extender, water and, if necessary, an emulsifier in any order and emulsifying the mixture. (Water also partially reacts at this time.) Specifically, for example, (1) a method of mixing an NCO-excess prepolymer and an emulsifier, adding water while stirring to emulsify, and adding a chain extender; 2) In an aqueous solution containing a chain extender and an emulsifier, under strong stirring.
Method of adding NCO-rich prepolymer, (3)
A method in which the NCO group-excessive prepolymer is emulsified with an emulsifier and then mixed separately with an aqueous solution or emulsion of a chain extender, (4) the NCO group-excess prepolymer and the chain extender are separately added to an aqueous solution containing an emulsifier while stirring vigorously. and (5) a method of strongly mechanically emulsifying the NCO group-excess prepolymer, chain extender, and water without using an emulsifier. Among these, methods (1) and (3) are preferred. In preparing these emulsions, it is preferable to add a chain extender while all of the NCO groups in the NCO-rich prepolymer have not reacted with water, in order to improve the stability of the emulsion and the strength of the resulting film.
The reaction between the NCO group-excessive prepolymer, water, and chain extender usually proceeds during mixing during the emulsification and dispersion process, but it may be heated to about 30 to 70°C to accelerate the reaction. In addition, if the reaction is vigorous or progresses too much, the reaction may be carried out with cooling. Also in the emulsification and dispersion step, reaction control additives, reaction accelerating additives, solvents, etc., which can be used when preparing the NCO group-excessive prepolymer, can be added. Examples of emulsifiers include higher alcohols, alkylphenols,
Nonionic surfactants such as arylphenols and ethylene oxide adducts such as polyoxypropylene glycol; anionic surfactants such as sulfate ester salts and alkylbenzene sulfonates of ethylene oxide adducts such as alkylphenols and higher alcohols; and mixtures thereof are preferred. The amount of emulsifier used may be 0 to 30% by weight, more preferably 3 to 12% by weight based on the resin content. Stirring may be carried out using an ordinary stirring device, but in order to make the particles of the emulsion as small as possible and improve film-forming properties, it is preferable to use an emulsifying device such as a homomixer, homogenizer, or disper mill. The concentration of the urethane emulsion finally obtained is not particularly limited, but is usually 20 to 60% by weight, preferably 30 to 50% by weight. The urethane emulsion of the present invention is characterized by good stability, and when formed into a film, provides a film with excellent impact resilience and soft texture. In the present invention, when only a polyester polyol is used as the polyol, the impact resilience is good, but the film forming property (film forming property) is very poor and the texture is hard. Also, polyoxyalkylene (C 2 ~
C 3 ) When only polyol is used, the film formation properties are good and the texture is soft, but the impact resilience is poor. Polyester polyol, polyoxyalkylene (C 2 ~
Even if a C 3 ) polyol and, if necessary, a low-molecular-weight polyol are used, if a polyol outside the range described in the present invention is used, the impact resilience, film-forming properties, and texture will be insufficient. The urethane emulsion of the present invention can be used as a coating agent, an adhesive, a paint vehicle, an ink vehicle, and an impregnation agent for base fabrics such as woven fabrics, knitted fabrics, and non-woven fabrics when manufacturing synthetic leather. It is also useful as a modification modifier used in emulsions of resins such as vinyl, rubber latexes such as natural rubber, SBR, NBR, etc., and as a texture modifier for textiles. The present invention will be further explained below with reference to Examples.
The present invention is not limited to these. Example 1 A mixture of 700 parts of polyethylene butylene adipate (average molecular weight: 2500) and 100 parts of polyoxypropylene glycol (average molecular weight: 950) was
200 parts of 4'-diphenylmethane diisocyanate was added and reacted with stirring under a nitrogen stream in a reaction vessel to obtain a urethane prepolymer containing 3.5% of terminal free isocyanate groups. To 100 parts of this urethane prepolymer, 2 parts of an anionic surfactant (sulfuric ester salt of 6 moles of ethylene oxide adduct of nonylphenol) and a nonionic surfactant [polyoxypropylene glycol (molecular weight approx.
Add a mixture of 10 moles of ethylene oxide (2000) and 8 parts of ethylene oxide, mix well, and add 100 parts of water.
14 parts of a 13% aqueous solution of piperazine was added to this and stirred for about 30 minutes to determine the particle size.
A stable emulsion over time with a particle size of 0.5 to 1 μm and a resin content of about 50% was obtained. Example 2 A mixture of 600 parts of polyethylene butylene adipate (average molecular weight: 2000) and 150 parts of polyoxypropylene glycol (average molecular weight: 900) was
250 parts of 4'-diphenylmethane diisocyanate was added and reacted with stirring under a nitrogen stream in a reaction vessel to obtain a urethane prepolymer containing 4.5% of terminal free isocyanate groups. A mixture of 100 parts of this urethane prepolymer and two types of nonionic surfactants [2 parts of 40 moles of ethylene oxide adduct of nonylphenol and 8 parts of 10 moles of ethylene oxide adduct of polyoxypropylene glycol (molecular weight approximately 2000)] was added to 10 parts of this urethane prepolymer. After adding 100 parts of water and emulsifying and dispersing the mixture with thorough stirring, add 13 parts of a 13% aqueous solution of piperazine and stir for about 30 minutes. An emulsion stable over time of % was obtained. Example 3 A mixture of 350 parts of polyethylene butylene adipate (average molecular weight: 2500) and 400 parts of polyoxypropylene glycol (average molecular weight: 900) was added with a mixture ratio of tolylene diisocyanate (2, 4-, 2, 6-isomers). Add 100 parts of 80:20) and 150 parts of 4,4'-diphenylmethane diisocyanate and stir in a reaction vessel under a nitrogen stream to react.
A urethane prepolymer containing 5% terminal free isocyanate groups was obtained. A mixture of 100 parts of this urethane prepolymer and two types of nonionic surfactants [2 parts of 40 moles of ethylene oxide adduct of nonylphenol and 8 parts of 10 moles of ethylene oxide adduct of polyoxypropylene glycol (molecular weight approximately 2000)] was added to 10 parts of this urethane prepolymer. add part,
After stirring and mixing well, add 100 parts of water to emulsify and disperse, and then add 15 parts of hexamethylene diamine to the mixture.
Add 23 parts of % aqueous solution and stir for about 30 minutes until the particle size is 0.5~
An emulsion with a diameter of 1μ and a resin content of approximately 50% was obtained which was stable over time. Example 4 Tolylene diisocyanate (2,4-,
2,6-isomer mixing ratio 80:20) 40 parts and 150 parts of 4,4'-diphenylmethane diisocyanate
The mixture was stirred and reacted in a reaction vessel under a nitrogen stream to obtain a urethane prepolymer containing 3.5% of terminal free isocyanate groups. To 100 parts of this urethane prepolymer, 10 parts of a mixture of two types of nonionic surfactants [2 parts of 40 moles of ethylene oxide adduct of nonylphenol and 8 parts of 10 moles of ethylene oxide adduct of polyoxypropylene glycol (molecular weight about 2000)] After stirring and mixing well, add 100 parts of water to emulsify and disperse, then add 13 parts of a 13% aqueous solution of piperazine and stir for about 30 minutes to obtain a particle size of 0.5 to 1μ and a resin content of about 50%. An emulsion that was stable over time was obtained. Example 5 Tolylene diisocyanate (2,4-, 2.6-isomer mixing ratio is 80:
20) was added and reacted with stirring under a nitrogen stream in a reaction vessel to obtain a urethane prepolymer containing 5.8% of terminal free isocyanate groups. A mixture of 100 parts of this urethane prepolymer and two types of nonionic surfactants [2 parts of 40 moles of ethylene oxide adduct of nonylphenol and 8 parts of 10 moles of ethylene oxide adduct of polyoxypropylene glycol (molecular weight approximately 2000)] was added to 10 parts of this urethane prepolymer. add part,
After stirring and mixing well, add 95 parts of water to emulsify and disperse, then add 20 parts of a 13% aqueous solution of piperazine and stir for about 30 minutes. A stable emulsion was obtained. Comparative Example 1 4.
300 parts of 4'-diphenylmethane diisocyanate was added and reacted with stirring under a nitrogen stream in a reaction vessel to obtain a urethane prepolymer containing 5% terminal free isocyanate groups. To 100 parts of this urethane prepolymer, 2 parts of an anionic surfactant (sulfuric ester salt of 6 moles of ethylene oxide adduct of nonylphenol) and 10 moles of ethylene oxide of polyoxypropylene glycol (molecular weight approximately 2000) were added to the nonionic surfactant. After adding 8 parts of the mixture with 8 parts of piperazine and stirring well, add 100 parts of water to emulsify and disperse the mixture. Add 13 parts of a 13% aqueous solution of piperazine to this and stir for about 30 minutes to obtain a particle size of 0.5 to 1μ.
A stable emulsion over time with a resin content of approximately 50% was obtained. Comparative Example 2 Tolylene diisocyanate (2.4-, 2.6) was added to a mixture of 540 parts of polyoxypropylene glycol (average molecular weight: 950) and 190 parts of propylene oxide adduct of glycerin (average molecular weight: 1000).
- Add 270 parts of isomer mixture ratio 80:20),
The mixture was stirred and reacted in a reaction vessel under a nitrogen stream to obtain a urethane prepolymer containing 5.8% terminal free isocyanate groups. This urethane prepolymer
100 parts, 2 parts of anionic surfactant (sulfuric ester salt of 6 moles of ethylene oxide adduct of nonylphenol) and 8 parts of nonionic surfactant [10 moles of ethylene oxide adduct of polyoxypropylene glycol (molecular weight approximately 2000)] Add a mixture of
The emulsion was stirred for about 30 minutes to obtain a stable emulsion with a particle size of 0.5 to 1 μm and a resin content of about 50% over time. Comparative Example 3 750 parts of polyethylene butylene adipate (average molecular weight: 1500) and 250 parts of 4,4'-diphenylmethane diisocyanate were added and reacted with stirring under a nitrogen stream in a reaction vessel, resulting in a product containing 4.2% of terminal free isocyanate groups. A urethane prepolymer was obtained. To 100 parts of this urethane prepolymer was added 10 parts of a mixture of two types of nonionic surfactants [2 parts of a 40 mole ethylene oxide adduct of nonylphenol and 8 parts of a 10 mole ethylene oxide adduct of polyoxypropylene glycol (molecular weight 2000)]. In addition, 97 parts of water was added to the well-stirred mixture to emulsify and disperse, and then 17 parts of a 13% aqueous solution of piperazine was added to this and stirred for about 30 minutes to obtain a particle size of 0.5 to 1μ and a resin content of about
An emulsion that was 50% stable over time was obtained. Comparative Example 4 A mixture of 550 parts of polyethylene butylene adipate (average molecular weight: 1000) and 100 parts of polyoxypropylene glycol (average molecular weight: 400),
4,4'-diphenylmethane diisocyanate 350
The mixture was stirred and reacted in a reaction vessel under a nitrogen stream to obtain a urethane prepolymer containing 5% terminal free isocyanate groups. A mixture of 100 parts of this urethane prepolymer and two types of nonionic surfactants [2 parts of 40 moles of ethylene oxide adduct of nonylphenol and 8 parts of 10 moles of ethylene oxide adduct of polyoxypropylene glycol (molecular weight approximately 2000)] was added to 10 parts of this urethane prepolymer. After adding 94 parts of water and emulsifying and dispersing the mixture with thorough stirring, add 23 parts of a 15% aqueous solution of hexamethylene diamine and stir for about 30 minutes to obtain a particle size of 0.5 to 1μ and a resin content. about
An emulsion that was 50% stable over time was obtained. Example 6 100 parts of each of the emulsions obtained in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 4 were mixed with 10 parts of an alkali thickened acrylic emulsion, and further Nopco DC-
100A (Ammonium stearate San Nopco Co., Ltd.)
Product) 5 parts were added to increase the viscosity, and the cream was foamed to about twice its size using a cream whisk. The creamy foam thus obtained was coated on release paper to a thickness of about 1 mm and heated at 140° C. for 3 to 4 minutes to obtain a foam sheet with dense cells. Performance tests (hand feel, impact resilience, film forming properties) were conducted on these sheets. The results are shown in Table-1.

【表】【table】

【表】【table】

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 ポリオールとポリイソシアネートとのNCO
基過剰プレポリマーを水の存在下で鎖伸長剤と反
応させて得たポリウレタンと水からなるウレタン
エマルシヨンにおいて、該ポリオールが分子量
500〜3000のポリエステルポリオール(A)、分子量
200〜5000のポリオキシアルキレン(C2〜C3)ポ
リオール(B)および必要により低分子ポリオール(C)
からなり、かつ(A)、(B)、(C)の混合平均分子量が
1000〜2500で重量比〔A/(B+C)〕が8〜0.5
であることを特徴とする風合が柔らかく反発弾性
の優れた被膜形成性ウレタンエマルシヨン。
[Claims] 1 NCO of polyol and polyisocyanate
In a urethane emulsion consisting of polyurethane and water obtained by reacting a group-rich prepolymer with a chain extender in the presence of water, the polyol has a molecular weight of
Polyester polyol (A) from 500 to 3000, molecular weight
200 to 5000 polyoxyalkylene (C 2 to C 3 ) polyol (B) and optionally low molecular polyol (C)
and the mixed average molecular weight of (A), (B), and (C) is
1000-2500, weight ratio [A/(B+C)] is 8-0.5
A film-forming urethane emulsion with a soft texture and excellent impact resilience.
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