WO2020129669A1 - ウレタン樹脂組成物、表面処理剤、及び、物品 - Google Patents

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WO2020129669A1
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盛緒 佐藤
美代 坂井
隆典 中庄谷
宏之 千々和
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Dic株式会社
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    • C09D7/40Additives
    • C09D7/65Additives macromolecular

Definitions

  • the present invention relates to a urethane resin composition, a surface treatment agent, and an article having a layer of the surface treatment agent.
  • aqueous surface treatment agent for example, a method of coating two types of urethane resin compositions containing water is disclosed (for example, refer to Patent Document 1). Although such a method is excellent in wear resistance and the like, the adhesion to TPO was insufficient.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a urethane resin composition containing water, which has excellent adhesion to a thermoplastic olefin (TPO) sheet.
  • TPO thermoplastic olefin
  • the present invention comprises a urethane resin (A), an olefin resin (B), water (C), and an adhesion-imparting agent (D) having a number average molecular weight of 300 or more, which is a urethane resin composition. It is to provide things.
  • the present invention also provides a surface treatment agent containing the urethane resin composition, and an article having a layer formed by the surface treatment agent.
  • the urethane resin composition of the present invention has excellent adhesion to a TPO sheet (hereinafter abbreviated as “TPO adhesion”).
  • TPO adhesion a TPO sheet
  • the urethane resin composition of the present invention contains water and is an environment-friendly material.
  • the urethane resin composition of the present invention contains a urethane resin (A), an olefin resin (B), water (C), and a specific adhesion-imparting agent (D).
  • the urethane resin (A) is dispersible in water (C), and has, for example, a urethane resin having a hydrophilic group such as an anionic group, a cationic group or a nonionic group; A urethane resin dispersed in B) can be used. These urethane resins (A) may be used alone or in combination of two or more kinds.
  • Examples of the method for obtaining the urethane resin having an anionic group include a method using as a raw material one or more compounds selected from the group consisting of a compound having a carboxyl group and a compound having a sulfonyl group.
  • Examples of the compound having a carboxyl group include 2,2-dimethylolpropionic acid, 2,2-dimethylolbutanoic acid, 2,2-dimethylolbutyric acid, 2,2-dimethylolpropionic acid, and 2,2- Herb acid and the like can be used. These compounds may be used alone or in combination of two or more.
  • Examples of the compound having a sulfonyl group include 3,4-diaminobutanesulfonic acid, 3,6-diamino-2-toluenesulfonic acid, 2,6-diaminobenzenesulfonic acid, N-(2-aminoethyl)- 2-Aminoethylsulfonic acid or the like can be used. These compounds may be used alone or in combination of two or more.
  • the carboxyl group and sulfonyl group may be partially or entirely neutralized with a basic compound in the resin composition.
  • the basic compound include organic amines such as ammonia, triethylamine, pyridine, and morpholine; alkanolamines such as monoethanolamine and dimethylethanolamine; metal base compounds including sodium, potassium, lithium, calcium, and the like. You can
  • a method of obtaining the urethane resin having a cationic group for example, a method of using one or more compounds having an amino group as a raw material can be mentioned.
  • Examples of the compound having an amino group include compounds having primary and secondary amino groups such as triethylenetetramine and diethylenetriamine; N-alkyldialkanolamines such as N-methyldiethanolamine and N-ethyldiethanolamine, and N-methyl.
  • a compound having a tertiary amino group such as N-alkyldiaminoalkylamine such as diaminoethylamine and N-ethyldiaminoethylamine can be used. These compounds may be used alone or in combination of two or more.
  • a method for obtaining the urethane resin having a nonionic group for example, a method of using one or more compounds having an oxyethylene structure as a raw material can be mentioned.
  • a polyether polyol having an oxyethylene structure such as polyoxyethylene glycol, polyoxyethylene polyoxypropylene glycol, polyoxyethylene polyoxytetramethylene glycol can be used. These compounds may be used alone or in combination of two or more.
  • urethane can be obtained from the viewpoint that further excellent chemical resistance, abrasion resistance, weather resistance, and hydrolysis resistance can be obtained.
  • the content in the raw material of the resin (A) is preferably 0.1 to 15% by mass, more preferably 1 to 10% by mass, and further preferably 1.5 to 7% by mass.
  • Examples of the emulsifier that can be used when obtaining the urethane resin that is forcibly dispersed in water (C) include, for example, polyoxyethylene nonylphenyl ether, polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene styryl phenyl ether, and polyoxy.
  • Nonionic emulsifiers such as ethylene sorbitol tetraoleate and polyoxyethylene/polyoxypropylene copolymers; fatty acid salts such as sodium oleate, alkyl sulfate salts, alkylbenzene sulfonates, alkylsulfosuccinates, naphthalene sulfonates, Anionic emulsifiers such as polyoxyethylene alkyl sulfate, alkane sulfonate sodium salt, alkyl diphenyl ether sulfonic acid sodium salt; cationic emulsifiers such as alkyl amine salt, alkyl trimethyl ammonium salt, alkyl dimethyl benzyl ammonium salt, etc. can be used. it can. These emulsifiers may be used alone or in combination of two or more kinds.
  • urethane resin (A) specifically, for example, raw materials used for producing the urethane resin having a hydrophilic group described above, polyisocyanate (a1), polyol (a2), and chain extender ( The reaction product of a3) can be used. Known urethanization reactions can be used for these reactions.
  • polyisocyanate (a1) examples include aromatic polyisocyanates such as phenylene diisocyanate, tolylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, xylylene diisocyanate, naphthalene diisocyanate, polymethylene polyphenyl polyisocyanate and carbodiimidated diphenylmethane polyisocyanate; hexamethylene diisocyanate.
  • aromatic polyisocyanates such as phenylene diisocyanate, tolylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, xylylene diisocyanate, naphthalene diisocyanate, polymethylene polyphenyl polyisocyanate and carbodiimidated diphenylmethane polyisocyanate; hexamethylene diisocyanate.
  • Aliphatic or alicyclic polyisocyanates such as lysine diisocyanate, cyclohexane diisocyanate, isophorone diisocyanate, dicyclohexylmethane diisocyanate, xylylene diisocyanate, tetramethylxylylene diisocyanate, dimer acid diisocyanate, norbornene diisocyanate, and the like can be used.
  • These polyisocyanates may be used alone or in combination of two or more.
  • the polyisocyanate (a1) it is preferable to use an alicyclic polyisocyanate from the viewpoint that further excellent chemical resistance, abrasion resistance, and weather resistance can be obtained, and at least the nitrogen atom of the isocyanate group is cyclohexane. It is more preferable to use a polyisocyanate having one or more structures directly linked to a ring, it is more preferable to use isophorone diisocyanate and/or dicyclohexylmethane diisocyanate, and isophorone will be further improved in processability during stretching. Diamines are more preferred.
  • the amount of the alicyclic polyisocyanate used is preferably 30% by mass or more in the polyisocyanate (a1) from the viewpoint that further excellent chemical resistance, abrasion resistance, and weather resistance can be obtained. 40 mass% or more is more preferable, and 50 mass% or more is still more preferable.
  • the polyisocyanate (a1) may be the above-mentioned oil. It is preferable to use a cyclic polyisocyanate and an aliphatic polyisocyanate in combination, and it is preferable to use hexamethylene diisocyanate as the aliphatic polyisocyanate.
  • the content of the alicyclic polyisocyanate in the polyisocyanate (a1) at this time is preferably 30% by mass or more, more preferably 40% by mass or more, and further preferably 50% by mass or more.
  • the amount of the polyisocyanate (a1) used is in the range of 5 to 50% by mass in the raw material of the urethane resin (A) from the viewpoint that further excellent chemical resistance, abrasion resistance and weather resistance can be obtained. It is preferably present, more preferably in the range of 15 to 40% by mass, still more preferably in the range of 20 to 37% by mass.
  • polyether polyol for example, polyether polyol, polyester polyol, polyacryl polyol, polycarbonate polyol, polybutadiene polyol, etc.
  • polycarbonate polyol for example, polycarbonate polyol, polybutadiene polyol, etc.
  • polycarbonate polyol for example, polycarbonate polyol from the viewpoint that further excellent chemical resistance, abrasion resistance, and weather resistance can be obtained.
  • polycarbonate polyol for example, a reaction product of a carbonic acid ester and/or phosgene and a compound having two or more hydroxyl groups can be used.
  • carbonic acid ester for example, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, diphenyl carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate, etc. can be used. These compounds may be used alone or in combination of two or more.
  • Examples of the compound having two or more hydroxyl groups include ethylene glycol, propylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,3-butanediol, 1,2-butanediol and 2-methyl.
  • 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol and 1,6 are preferred because they are able to obtain further excellent chemical resistance, abrasion resistance and weather resistance. It is preferable to use at least one compound selected from the group consisting of -hexanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol, 3-methylpentanediol, and 1,10-decanediol. More preferable.
  • the amount of the polycarbonate polyol used is preferably 85% by mass or more, and 90% by mass or more in the polyol (a2) from the viewpoint that further excellent chemical resistance, abrasion resistance, and weather resistance can be obtained. Is more preferable, and 95 mass% or more is still more preferable.
  • the number average molecular weight of the polycarbonate polyol is preferably in the range of 100 to 100,000, from the viewpoint of further excellent chemical resistance, mechanical strength, abrasion resistance and weather resistance. It is more preferably in the range of to 10,000, more preferably in the range of 200 to 2,500.
  • the number average molecular weight of the polycarbonate polyol is a value measured by a gel permeation column chromatography (GPC) method.
  • the number average molecular weight of the polyol (a2) other than the polycarbonate polyol is preferably in the range of 500 to 100,000, and more preferably in the range of 700 to 50,000, from the viewpoint of further excellent weather resistance.
  • the range of 800 to 10,000 is more preferable.
  • the number average molecular weight of the polyol (a2) is a value measured by the gel permeation column chromatography (GPC) method.
  • the amount of the polyol (a2) used is preferably in the range of 30 to 80% by mass in the raw material of the urethane resin (A), more preferably in the range of 40 to 75% by mass, and in the range of 50 to 70% by mass. Is more preferable.
  • the chain extender (a3) is, for example, one having a number average molecular weight in the range of 50 to 450 (excluding the polycarbonate polyol), and specifically, ethylenediamine, 1,2-propanediamine, 1, 6-hexamethylenediamine, piperazine, 2,5-dimethylpiperazine, isophoronediamine, 1,2-cyclohexanediamine, 1,3-cyclohexanediamine, 1,4-cyclohexanediamine, 4,4′-dicyclohexylmethanediamine, 3,
  • a chain extender having an amino group is used from the viewpoint that further excellent chemical resistance, mechanical strength, abrasion resistance, and weather resistance can be obtained.
  • piperazine and/or hydrazine are more preferable, and the total amount of piperazine and hydrazine is preferably 30% by mass or more, more preferably 50% by mass or more, and 60% by mass in the chain extender (a3).
  • the above is more preferable, and 80% by mass or more is particularly preferable.
  • the chain extender (a3) preferably has an average number of functional groups of less than 3, and more preferably less than 2.5. Also,
  • the chain extender (a3) is used in an amount of 0.5 in the raw material of the urethane resin (A) from the viewpoint of further excellent chemical resistance, mechanical strength, abrasion resistance, and weather resistance. It is preferably in the range of to 10% by mass, more preferably in the range of 0.7 to 5% by mass, still more preferably in the range of 0.9 to 2.3.
  • the method for producing the urethane resin (A) for example, by reacting the polyisocyanate (a1), the polyol (a2), and the raw material used for producing the urethane resin having the hydrophilic group, an isocyanate group is obtained.
  • a method for producing a urethane prepolymer having ##STR3## and then reacting the urethane prepolymer with the chain extender (a3); the polyisocyanate (a1), the polyol (a2), and a hydrophilic group examples of the raw material used for producing the urethane resin having ##STR3## and a method of charging the chain extender (a3) at once and reacting. These reactions can be carried out, for example, at 50 to 100° C. for 3 to 10 hours.
  • the molar ratio [(isocyanate group)/(hydroxyl group and amino group)] with the isocyanate group of (a1) is preferably in the range of 0.8 to 1.2, and 0.9 to 1.1. The range is more preferable.
  • the urethane resin (A) When producing the urethane resin (A), it is preferable to deactivate the isocyanate group remaining in the urethane resin (A). When deactivating the isocyanate group, it is preferable to use an alcohol having one hydroxyl group such as methanol. The amount of the alcohol used is preferably in the range of 0.001 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the urethane resin (A).
  • An organic solvent may be used when producing the urethane resin (A).
  • the organic solvent include ketone compounds such as acetone and methyl ethyl ketone; ether compounds such as tetrahydrofuran and dioxane; acetic ester compounds such as ethyl acetate and butyl acetate; nitrile compounds such as acetonitrile; dimethylformamide, N-methylpyrrolidone and the like.
  • An amide compound or the like can be used.
  • These organic solvents may be used alone or in combination of two or more. It is preferable that the organic solvent is finally removed by a distillation method or the like.
  • the content of the urethane bond of the urethane resin (A) is preferably in the range of 980 to 4,000 mmol/kg from the viewpoint of obtaining further excellent chemical resistance, abrasion resistance and weather resistance.
  • the range of 3,000 to 3,500 mmol/kg is more preferable, the range of 1,100 to 3,000 mmol/kg is further preferable, and the range of 1,150 to 2,500 mmol/kg is further preferable.
  • the content of the urethane bond of the urethane resin (A) is the polyisocyanate (a1), the polyol (a2), the raw material used for producing the urethane resin having a hydrophilic group, and the chain extender (a3). ) Indicates the value calculated from the charged amount.
  • the content of the urea bond of the urethane resin (A) is preferably in the range of 315 to 850 mmol/kg, from the viewpoint of further excellent chemical resistance, abrasion resistance, and weather resistance.
  • the range of 350 to 830 mmol/kg is more preferable, the range of 400 to 800 mmol/kg is further preferable, and the range of 410 to 770 mmol/kg is further preferable.
  • the content of the urea bond of the urethane resin (A) is the polyisocyanate (a1), the polyol (a2), a raw material used for producing a urethane resin having a hydrophilic group, and a chain extender. The value calculated from the charged amount of (a3) is shown.
  • the content of the alicyclic structure of the urethane resin (A) is in the range of 500 to 3,000 mmol/kg from the viewpoint that further excellent chemical resistance, abrasion resistance and weather resistance can be obtained. Is preferable, the range of 600 to 2,900 mmol/kg is more preferable, and the range of 700 to 2,700 mmol/kg is further preferable.
  • the content of the alicyclic structure of the urethane resin (A) is the polyisocyanate (a1), the polyol (a2), the raw material used for producing the urethane resin having a hydrophilic group, and the chain extension. The value calculated from the charged amount of the agent (a3) is shown.
  • the content of the urethane resin (A) is preferably in the range of 1 to 30% by mass in the urethane resin composition from the viewpoint of coatability, workability and storage stability, and is preferably 2 to 20% by mass. A range is more preferable.
  • the olefin resin (B) is used for the purpose of improving TPO adhesion.
  • the olefin resin (B) for example, polyolefin obtained by polymerizing a polyolefin compound; natural rubber, ethylene-vinyl acetate copolymer, synthetic isopropylene rubber; modified products of these can be used. These olefin resins may be used alone or in combination of two or more kinds.
  • polystyrene resin for example, ethylene, propylene, 1-butene, 1-pentene, 1-hexene, 1-heptene, 1-octene, 1-nonene and the like can be used. Further, these olefin compounds may be used alone or in combination of two or more kinds.
  • the polyolefin may be a homopolymer or a copolymer.
  • modified polyolefin for example, a hydroxyl group-modified polyolefin, an acid-modified polyolefin, or an amino group-modified polyolefin can be used. These polyolefins may be used alone or in combination of two or more. Among these, it is preferable to use an acid-modified polyolefin because the TPO adhesion can be further improved.
  • the acid-modified polyolefin for example, a polyolefin obtained by acid-modifying without chlorinating can be used.
  • a method of reacting with a polyolefin using an unsaturated carboxylic acid or an anhydride thereof is preferable.
  • the unsaturated carboxylic acid include acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, fumaric acid, citraconic acid, mesaconic acid, itaconic acid, aconitic acid, crotonic acid; their anhydrides; half esters of unsaturated carboxylic acids. , Half amide and the like can be used. These compounds may be used alone or in combination of two or more. Among these, it is preferable to use at least one selected from the group consisting of acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, and maleic anhydride.
  • the acid-modified polyolefin it is preferable to use one having a polyether chain from the viewpoint of excellent dispersibility in water, and as the polyether chain, a polyethylene chain and/or a polypropylene chain is used. Chains are preferred and polyethylene chains are more preferred.
  • the weight average molecular weight of the olefin resin (B) is preferably in the range of 10,000 to 500,000, and more preferably in the range of 20,000 to 200,000, from the viewpoint of obtaining even more excellent TPO adhesion. Is more preferable.
  • the weight average molecular weight of the olefin resin (B) is a value measured by the gel permeation column chromatography (GPC) method.
  • the content of the olefin resin (B) is preferably in the range of 0.01 to 10% by mass, and more preferably in the range of 0.1 to 7% by mass, from the viewpoint of obtaining even more excellent TPO adhesion. More preferable.
  • the water (C) ion exchanged water, distilled water, etc. can be used.
  • the content of the water (C) is preferably in the range of 30 to 95% by mass in the urethane resin composition, from the viewpoint of coatability, workability and storage stability of the urethane resin composition, and 40 to The range of 90 mass% is more preferable.
  • the adhesion-imparting agent (D) it is essential to use one having a number average molecular weight of 300 or more in order to obtain excellent TPO adhesion.
  • the number average molecular weight of the adhesion-imparting agent is preferably in the range of 400 to 10,000, more preferably in the range of 450 to 4,000, and more preferably 500, from the viewpoint of obtaining even more excellent TPO adhesion.
  • the range of up to 1,000 is more preferable.
  • the number average molecular weight of the adhesion-imparting agent (D) indicates the value when it can be calculated from the chemical formula, and the others indicate the values measured by the gel permeation column chromatography (GPC) method.
  • adhesion-imparting agent (D) for example, a polymer having an acid group, a polymer having an acidic group, a polymer having a functional group, or the like can be used. These adhesion-imparting agents may be used alone or in combination of two or more kinds. Among these, it is preferable to use a polymer having an acid group from the viewpoint that even more excellent TPO adhesion can be obtained.
  • polymer having an acid group examples include polyester having an acid group, acrylic polymer having an acid group, styrene polymer having an acid group, styrene-isoprene polymer having an acid group, styrene-butadiene polymer having an acid group, and the like. Can be used. These polymers may be used alone or in combination of two or more. Among these, it is preferable to use a polyester having an acid group because it has good affinity to water (C), good storage stability, and excellent TPO adhesion.
  • polyester having an acid group for example, a reaction product of a compound having two or more hydroxyl groups and a polybasic acid can be used.
  • Examples of the compound having two or more hydroxyl groups include ethylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol and 1,7-heptane.
  • Compounds such as diol, 2-methyl-1,8-octanediol, 2,4-diethyl-1,5-pentanediol, trimethylolethane, trimethylolpropane and pentaerythritol can be used.
  • These compounds may be used alone or in combination of two or more. Among these, it is preferable to use a compound having 2 to 3 hydroxyl groups, and more preferable to use a compound having 3 hydroxyl groups, from the viewpoint of obtaining even more excellent PVC adhesion.
  • polybasic acid examples include aliphatic polybasic acids such as oxalic acid, malonic acid, succinic acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, dodecanedioic acid, dodecanedioic acid and azelaic acid.
  • a polybasic acid having an unsaturated group such as citraconic acid, itaconic acid, citraconic anhydride, or itaconic anhydride; an aromatic polybasic acid such as orthophthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, or phthalic anhydride can be used. ..
  • These polybasic acids may be used alone or in combination of two or more. Among these, it is preferable to use an aliphatic polybasic acid from the viewpoint of obtaining even better PVC adhesion.
  • the acid value of the polymer having an acid group is preferably in the range of 10 to 70 mgKOH/g, more preferably in the range of 15 to 40 mgKOH/g, from the viewpoint of obtaining even more excellent TPO adhesion.
  • the acid value of the polymer having an acid group is a value measured by a potentiometric titration method according to JIS K0070-1992.
  • the adhesiveness imparting agent (D) may optionally contain other components such as a solvent and a neutralizing agent. Among these, it is preferable to contain a neutralizing agent from the viewpoint of further improving the affinity for water (C) and the storage stability.
  • the solvent examples include 1-methoxy-2-hydroxypropane, 1-methoxy-2-propylacetate, dipyropyrene glycol monomethyl ether, 2,2,4-trimethyl-3-hydroxyoethylisobutyrate. , Methanol, ethanol, propanol, butanol, diacetone alcohol, diacetone alcohol, dimethyl carbitol, acetic acid methyl ester, acetic acid ethyl ester, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, acetylacetone, acetylacetone, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monomethyl ether, Dimethyl carbonate or the like can be used. These solvents may be used alone or in combination of two or more. When the solvent is used, the content is, for example, in the range of 1 to 30% by mass in the adhesion promoter (D).
  • the neutralizing agent examples include non-volatile bases such as sodium hydroxide and potassium hydroxide; tertiary amine compounds such as trimethylamine, triethylamine, dimethylethanolamine, methyldiethanolamine and triethanol, dimethylamine, diethylamine, dibutylamine and the like. Secondary amine compounds, primary amine compounds such as ethylenediamine, methylamine, ethylamine and butylamine, and ammonia can be used. These neutralizing agents may be used alone or in combination of two or more kinds. When the neutralizing agent is used, the content thereof is, for example, in the range of 0.001 to 3 mass% in the adhesion-imparting agent (D).
  • the content of the adhesion-imparting agent (D) is preferably in the range of 0.01 to 20% by mass, and more preferably 0.1 to 10% by mass, from the viewpoint of obtaining more excellent TPO adhesion. A range is more preferable.
  • the urethane resin composition of the present invention contains the urethane resin (A), the olefin resin (B), water (C), and the adhesion-imparting agent (D) as essential components, but other components may be added as necessary. Additives may be used.
  • additives examples include filler (E), crosslinking agent (F), emulsifier, defoaming agent, leveling agent, thickening agent, viscoelasticity adjusting agent, defoaming agent, wetting agent, dispersant, and preservative.
  • additives may be used alone or in combination of two or more.
  • the urethane resin composition of the present invention when used as a surface treatment agent, when the coating film is used in an application requiring a matte feel, a filler (E), and, It is preferable to use a crosslinking agent (F) in order to improve the mechanical strength of the coating film.
  • Examples of the filler (E) include silica particles, organic beads, calcium carbonate, magnesium carbonate, barium carbonate, talc, aluminum hydroxide, calcium sulfate, kaolin, mica, asbestos, mica, calcium silicate, and alumina silicate. Can be used. These fillers may be used alone or in combination of two or more.
  • silica particles for example, dry silica, wet silica and the like can be used. Among these, dry silica is preferable because it has a high scattering effect and a wide adjustment range of the gloss value.
  • the average particle diameter of these silica particles is preferably in the range of 2 to 14 ⁇ m, more preferably in the range of 3 to 12 ⁇ m.
  • the average particle size of the silica particles indicates the particle size when the integrated amount accounts for 50% in the integrated particle amount curve of the particle size distribution measurement results (the particle size at D50 in the particle size distribution).
  • organic beads for example, acrylic beads, urethane beads, silicon beads, olefin beads, etc. can be used.
  • the amount of the filler (E) used can be appropriately determined according to the matte feel to be imparted.
  • 0.1 to 30 parts by mass is used with respect to 100 parts by mass of the urethane resin (A).
  • the range is preferable, and the range of 1 to 10 parts by mass is more preferable.
  • crosslinking agent (F) for example, an isocyanate crosslinking agent, an epoxy crosslinking agent, a carbodiimide crosslinking agent, an oxazolidine crosslinking agent, an oxazoline crosslinking agent, a melamine crosslinking agent, etc. can be used. These crosslinking agents may be used alone or in combination of two or more kinds.
  • the amount of the cross-linking agent (F) used is preferably in the range of 5 to 40 parts by mass, and preferably in the range of 10 to 30 parts by mass, relative to 100 parts by mass of the urethane resin (A). Is more preferable.
  • the urethane resin composition of the present invention provides excellent TPO adhesion. Therefore, the urethane resin composition of the present invention can be preferably used as a surface treatment agent for TPO leather, and can be particularly preferably used for TPO leather.
  • TPO leather for example, a method of applying the surface treatment agent on a TPO sheet, drying it to form a surface treatment layer, and then stretching it can be mentioned.
  • Examples of the coating method of the surface treatment agent include a method using a bar coater, a roll coater, a spray coater, a knife coater and the like.
  • a method of performing the stretching process for example, a method of using a vacuum forming machine can be mentioned.
  • the stretching include a range of 110 to 150%.
  • the surface treating agent by using the surface treating agent, it is possible to obtain a TPO leather which is easily applied with a stretching process and which is excellent in TPO adhesion by applying the surface treating agent once.
  • the layer thickness of the surface treatment agent is, for example, in the range of 0.1 to 100 ⁇ m.
  • urethane resin (A-1) aqueous dispersion having a nonvolatile content of 30% by mass.
  • the urethane bond content of the obtained urethane resin (A-1) was 2,052 mmol/kg, the urea bond content was 698 mmol/kg, and the alicyclic structure content was 715 mmol/kg.
  • a methyl ethyl ketone solution of urethane prepolymer was obtained.
  • 4.5 parts by mass of piperazine and 9 parts by mass of triethylamine were mixed with a methyl ethyl ketone solution of this urethane prepolymer, and then 880 parts by mass of ion-exchanged water was added thereto to emulsify the urethane resin (A-2) in water.
  • a liquid was obtained.
  • methyl ethyl ketone was distilled off from the emulsion, and ion-exchanged water was further added to obtain a urethane resin (A-2) aqueous dispersion having a nonvolatile content of 32% by mass.
  • the urethane bond content of the obtained urethane resin (A-2) was 1,278 mmol/kg, the urea bond content was 435 mmol/kg, and the alicyclic structure content was 1,713 mmol/kg.
  • urethane resin (A-3) aqueous dispersion having a nonvolatile content of 30% by mass.
  • the urethane bond content of the obtained urethane resin (A-3) was 1,747 mmol/kg, the urea bond content was 576 mmol/kg, and the alicyclic structure content was 2,341 mmol/kg.
  • Example 1 26 parts by mass of the urethane resin (A-1) aqueous dispersion obtained in Synthesis Example 1, acid-modified non-chlorinated polyolefin (“Arrow Base SD-1010” manufactured by Unitika Ltd., nonvolatile content: 20.5% by mass, below) Abbreviated as "POf.”) 17 parts by mass, carbodiimide compound (Nisshinbo Chemical Co., Ltd. "Carbodilite E-04", nonvolatile content: 40% by mass) 2.5% by mass, silica (Evonik Degussa "ACEMATT 3300").
  • Example 2 A urethane resin composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of C-1 used was changed to 3% by mass and the amount of water used was changed to 49.5% by mass.
  • Example 3 A urethane resin composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of C-1 used was changed to 5% by mass and the amount of water used was changed to 47.5% by mass.
  • Example 4 A urethane resin composition was obtained in the same manner as in Example 3 except that the urethane resin (A-2) water dispersion obtained in Synthesis Example 2 was used in place of the urethane resin (A-1) water dispersion. It was
  • Example 5 A urethane resin composition was obtained in the same manner as in Example 3 except that the urethane resin (A-3) water dispersion obtained in Synthesis Example 2 was used in place of the urethane resin (A-1) water dispersion. It was
  • a urethane resin composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of C-1 used was changed to 0% by mass and the amount of water used was changed to 52.5% by mass.
  • Measuring device High-speed GPC device ("HLC-8220GPC” manufactured by Tosoh Corporation) Column: The following columns manufactured by Tosoh Corporation were connected in series and used. "TSKgel G5000" (7.8 mm ID x 30 cm) x 1 "TSK gel G4000” (7.8 mm ID x 30 cm) x 1 "TSK gel G3000" (7.8 mm ID x 30 cm) x 1 This "TSKgel G2000" (7.8 mm ID x 30 cm) x 1 Detector: RI (differential refractometer) Column temperature: 40°C Eluent: Tetrahydrofuran (THF) Flow rate: 1.0 mL/min Injection volume: 100 ⁇ L (tetrahydrofuran solution with a sample concentration of 0.4% by mass) Standard sample: A calibration curve was prepared using the following standard polystyrene.
  • the urethane resin composition of the present invention was found to have excellent TPO adhesion. In addition, in Examples 1 to 3, the stretching process could be performed smoothly.
  • Comparative Example 1 was a mode in which the adhesion-imparting agent (D) was not used, but the TPO adhesion was poor.
  • Comparative Example 2 was an embodiment in which the adhesion imparting agent (D) was replaced with an adhesion imparting agent having a number average molecular weight below the range specified in the present invention, but the TPO adhesion was poor.

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Abstract

本発明は、ウレタン樹脂(A)と、オレフィン樹脂(B)と、水(C)と、数平均分子量が300以上の密着性付与剤(D)とを含有することを特徴とするウレタン樹脂組成物を提供するものである。また、本発明は、前記ウレタン樹脂組成物を含有することを特徴とする表面処理剤を提供するものである。また、本発明は、表面処理剤により形成された層を有することを特徴とする物品を提供するものである。前記密着性付与剤(D)は、10~70mgKOH/gの範囲の酸価を有するポリエステルであることが好ましい。前記密着性付与剤(D)の含有率は、0.01~20質量%の範囲であることが好ましい。前記物品は、熱可塑性オレフィンシートの上に、表面処理剤により形成された層を有するものであることが好ましい。

Description

ウレタン樹脂組成物、表面処理剤、及び、物品
 本発明は、ウレタン樹脂組成物、表面処理剤、及び、表面処理剤による層を有する物品に関する。
 自動車内装TPO(熱可塑性オレフィン)レザー用シートの製造工程においては、その表面に耐久性および意匠性付与の観点から、表面処理剤により仕上げがなされている。従来の表面処理剤に用いられる材料は、有機溶剤を含んだ溶剤系樹脂組成物が主流であったが、近年の環境規制の高まりを受け、有機溶剤を実質的に含まない水性表面処理剤の開発が進められている。
 前記水性表面処理剤としては、例えば、水を含有する2種類のウレタン樹脂組成物を塗り重ねる方法が開示されている(例えば、特許文献1を参照。)。係る方法では、耐摩耗性等に優れるものの、TPOに対する密着性が不十分であった。
 このように、表面処理剤を水性化すると、従来の溶剤系樹脂組成物に比べ、TPOへの密着性が劣るとの指摘がなされていた。
特開2006-176615号公報
 本発明が解決しようとする課題は、水を含有するウレタン樹脂組成物において、熱可塑性オレフィン(TPO)シートに対する密着性に優れるウレタン樹脂組成物を提供することである。
 本発明は、ウレタン樹脂(A)と、オレフィン樹脂(B)と、水(C)と、数平均分子量が300以上の密着性付与剤(D)とを含有することを特徴とするウレタン樹脂組成物を提供するものである。
 また、本発明は、前記ウレタン樹脂組成物を含有することを特徴とする表面処理剤、及び、その表面処理剤により形成された層を有することを特徴とする物品を提供するものである。
 本発明のウレタン樹脂組成物は、TPOシートへの密着性(以下、「TPO密着性」と略記する。)に優れるものである。また、本発明のウレタン樹脂組成物は、水を含有するものであり、環境に優しい材料である。
 本発明のウレタン樹脂組成物は、ウレタン樹脂(A)と、オレフィン樹脂(B)と、水(C)と、特定の密着性付与剤(D)とを含有するものである。
 前記ウレタン樹脂(A)は、水(C)に分散し得るものであり、例えば、アニオン性基、カチオン性基、ノニオン性基等の親水性基を有するウレタン樹脂;乳化剤で強制的に水(B)中に分散したウレタン樹脂などを用いることができる。これらのウレタン樹脂(A)は単独で用いても2種以上を併用してもよい。
 前記アニオン性基を有するウレタン樹脂を得る方法としては、例えば、カルボキシル基を有する化合物及びスルホニル基を有する化合物からなる群より選ばれる1種以上の化合物を原料として用いる方法が挙げられる。
 前記カルボキシル基を有する化合物としては、例えば、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、2,2-ジメチロール酪酸、2,2-ジメチロールプロピオン酸、2,2-吉草酸等を用いることができる。これらの化合物は単独で用いても2種以上を併用してもよい。
 前記スルホニル基を有する化合物としては、例えば、3,4-ジアミノブタンスルホン酸、3,6-ジアミノ-2-トルエンスルホン酸、2,6-ジアミノベンゼンスルホン酸、N-(2-アミノエチル)-2-アミノエチルスルホン酸等を用いることができる。これらの化合物は単独で用いても2種以上を併用してもよい。
 前記カルボキシル基及びスルホニル基は、樹脂組成物中で、一部又は全部が塩基性化合物に中和されていてもよい。前記塩基性化合物としては、例えば、アンモニア、トリエチルアミン、ピリジン、モルホリン等の有機アミン;モノエタノールアミン、ジメチルエタノールアミン等のアルカノールアミン;ナトリウム、カリウム、リチウム、カルシウム等を含む金属塩基化合物などを用いることができる。
 前記カチオン性基を有するウレタン樹脂を得る方法としては、例えば、アミノ基を有する化合物の1種又は2種以上を原料として用いる方法が挙げられる。
 前記アミノ基を有する化合物としては、例えば、トリエチレンテトラミン、ジエチレントリアミン等の1級及び2級アミノ基を有する化合物;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等のN-アルキルジアルカノールアミン、N-メチルジアミノエチルアミン、N-エチルジアミノエチルアミン等のN-アルキルジアミノアルキルアミンなどの3級アミノ基を有する化合物などを用いることができる。これらの化合物は単独で用いても2種以上を併用してもよい。
 前記ノニオン性基を有するウレタン樹脂を得る方法としては、例えば、オキシエチレン構造を有する化合物の1種又は2種以上を原料として用いる方法が挙げられる。
 前記オキシエチレン構造を有する化合物としては、例えば、ポリオキシエチレングリコール、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール、ポリオキシエチレンポリオキシテトラメチレングリコール等のオキシエチレン構造を有するポリエーテルポリオールを用いることができる。これらの化合物は単独で用いても2種以上を併用してもよい。
 以上の親水性基を有するウレタン樹脂を製造するために用いる原料の使用量としては、より一層優れた耐薬品性、耐摩耗性、耐候性、及び、耐加水分解性が得られる点から、ウレタン樹脂(A)の原料中0.1~15質量%の範囲であることが好ましく、1~10質量%の範囲がより好ましく、1.5~7質量%の範囲が更に好ましい。
 前記強制的に水(C)中に分散するウレタン樹脂を得る際に用いることができる乳化剤としては、例えば、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンスチリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンソルビトールテトラオレエート、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレン共重合体等のノニオン性乳化剤;オレイン酸ナトリウム等の脂肪酸塩、アルキル硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルフォン酸塩、アルキルスルホコハク酸塩、ナフタレンスルフォン酸塩、ポリオキシエチレンアルキル硫酸塩、アルカンスルフォネートナトリウム塩、アルキルジフェニルエーテルスルフォン酸ナトリウム塩等のアニオン性乳化剤;アルキルアミン塩、アルキルトリメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩等のカチオン性乳化剤などを用いることができる。これらの乳化剤は単独で用いても2種以上を併用してもよい。
 前記ウレタン樹脂(A)としては、具体的には、例えば、前記した親水性基を有するウレタン樹脂を製造するために用いる原料、ポリイソシアネート(a1)、ポリオール(a2)、及び、鎖伸長剤(a3)の反応物を用いることができる。これらの反応は公知のウレタン化反応を用いることができる。
 前記ポリイソシアネート(a1)としては、例えば、フェニレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ナフタレ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、カルボジイミド化ジフェニルメタンポリイソシアネート等の芳香族ポリイソシアネート;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、シクロヘキサンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、ダイマー酸ジイソシアネート、ノルボルネンジイソシアネート等の脂肪族または脂環式ポリイソシアネートなどを用いることができる。これらのポリイソシアネートは単独で用いても2種以上を併用してもよい。
 前記ポリイソシアネート(a1)としては、より一層優れた耐薬品性、耐摩耗性、及び、耐候性が得られる点から、脂環式ポリイソシアネートを用いることが好ましく、少なくともイソシアネート基の窒素原子がシクロヘキサン環と直接連結した構造を1つ以上有するポリイソシアネートを用いることがより好ましく、イソホロンジイソシアネート及び/又はジシクロヘキシルメタンジイソシアネートを用いることが更に好ましく、更に延伸時の加工性がより一層向上する点から、イソホロンジアミンがより好ましい。また、脂環式ポリイソシアネートの使用量としては、より一層優れた耐薬品性、耐摩耗性、及び、耐候性が得られる点から、ポリイソシアネート(a1)中30質量%以上であることが好ましく、40質量%以上がより好ましく、50質量%以上が更に好ましい。
 また、本発明のウレタン樹脂組成物が表面処理剤として使用される際に、より一層の耐光性、及び、延伸時の加工性が求められる場合には、前記ポリイソシアネート(a1)として、前記脂環式ポリイソシアネートと脂肪族ポリイソシアネートとを併用することが好ましく、前記脂肪族ポリイソシアネートとしては、ヘキサメチレンジイソシアネートを用いることが好ましい。この際のポリイソシアネート(a1)中の前記脂環式ポリイソシアネートの含有量としては、30質量%以上であることが好ましく、40質量%以上がより好ましく、50質量%以上が更に好ましい。
 前記ポリイソシアネート(a1)の使用量としては、より一層優れた耐薬品性、耐摩耗性、及び、耐候性が得られる点から、ウレタン樹脂(A)の原料中5~50質量%の範囲であることが好ましく、15~40質量%の範囲がより好ましく、20~37質量%の範囲が更に好ましい。
 前記ポリオール(a2)としては、例えば、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリアクリルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリブタジエンポリオール等を用いることができる。これらのポリオールは単独で用いても2種以上を併用してもよい。これらの中でも、より一層優れた耐薬品性、耐摩耗性、及び、耐候性が得られる点から、ポリカーボネートポリオールを用いることが好ましい。
 前記ポリカーボネートポリオールとしては、例えば、炭酸エステル及び/又はホスゲンと、水酸基を2個以上有する化合物との反応物を用いることができる。
 前記炭酸エステルとしては、例えば、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジフェニルカーボネート、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等を用いることができる。これらの化合物は単独で用いても2種以上を併用してもよい。
 前記水酸基を2個以上有する化合物としては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、1,2-ブタンジオール、2-メチル-1,3-プロパンジオール、1,5-ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6-ヘキサンジオール、1,5-ヘキサンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、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、1,8-ノナンジオール、2-エチル-2-ブチル-1,3-プロパンジオール、1,10-デカンジオール、1,12-ドデカンジオール、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、トリメチロールプロパン、3-メチルペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、トリメチロールエタン、グリセリン等を用いることができる。これらの化合物は単独で用いても2種以上を併用してもよい。これらの中でも、より一層優れた耐薬品性、耐摩耗性、及び、耐候性が得られる点から、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、1,4-シクロヘキサンジメタノール、3-メチルペンタンジオール、及び、1,10-デカンジオールからなる群から選ばれる1種以上の化合物を用いることが好ましく、1,6-ヘキサンジオールがより好ましい。
 前記ポリカーボネートポリオールの使用量としては、より一層優れた耐薬品性、耐摩耗性、及び、耐候性が得られる点から、ポリオール(a2)中85質量%以上であることが好ましく、90質量%以上がより好ましく、95質量%以上が更に好ましい。
 前記ポリカーボネートポリオールの数平均分子量としては、より一層優れた耐薬品性、機械的強度、耐摩耗性、及び、耐候性が得られる点から、100~100,000の範囲であることが好ましく、150~10,000の範囲より好ましく、200~2,500の範囲が更に好ましい。なお、前記ポリカーボネートポリオールの数平均分子量は、ゲル・パーミエーション・カラムクロマトグラフィー(GPC)法により測定した値を示す。
 前記ポリカーボネートポリオール以外の前記ポリオール(a2)の数平均分子量としては、より一層優れた耐候性が得られる点から、500~100,000の範囲であることが好ましく、700~50,000の範囲より好ましく、800~10,000の範囲が更に好ましい。なお、前記ポリオール(a2)の数平均分子量は、ゲル・パーミエーション・カラムクロマトグラフィー(GPC)法により測定した値を示す。
 前記ポリオール(a2)の使用量としては、ウレタン樹脂(A)の原料中30~80質量%の範囲であることが好ましく、40~75質量%の範囲がより好ましく、50~70質量%の範囲が更に好ましい。
 前記鎖伸長剤(a3)としては、例えば、数平均分子量が50~450の範囲のもの(前記ポリカーボネートポリオールを除く。)であり、具体的には、エチレンジアミン、1,2-プロパンジアミン、1,6-ヘキサメチレンジアミン、ピペラジン、2,5-ジメチルピペラジン、イソホロンジアミン、1,2-シクロヘキサンジアミン、1,3-シクロヘキサンジアミン、1,4-シクロヘキサンジアミン、4,4’-ジシクロヘキシルメタンジアミン、3,3’-ジメチル-4,4’-ジシクロヘキシルメタンジアミン、1,4-シクロヘキサンジアミン、ヒドラジン等のアミノ基を有する鎖伸長剤;エチレングリコール、ジエチレンリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、ヘキサメチレングリコール、サッカロース、メチレングリコール、グリセリン、ソルビトール、ビスフェノールA、4,4’-ジヒドロキシジフェニル、4,4’-ジヒドロキシジフェニルエーテル、トリメチロールプロパン等の水酸基を有する鎖伸長剤などを用いることができる。これらの鎖伸長剤は単独で用いても2種以上を併用してもよい。
 前記鎖伸長剤(a3)としては、前記した中でも、より一層優れた耐薬品性、機械的強度、耐摩耗性、及び、耐候性が得られる点から、アミノ基を有する鎖伸長剤を用いることが好ましく、ピペラジン及び/又はヒドラジンがより好ましく、ピペラジン及びヒドラジンの合計量としては、前記鎖伸長剤(a3)中30質量%以上であることが好ましく、50質量%以上がより好ましく、60質量%以上が更に好ましく、80質量%以上が特に好ましい。また、前記鎖伸長剤(a3)としては、平均官能基数が3未満であること好ましく、2.5未満がより好ましい。また、
 前記鎖伸長剤(a3)の使用量としては、より一層優れた耐薬品性、機械的強度、耐摩耗性、及び、耐候性が得られる点から、ウレタン樹脂(A)の原料中0.5~10質量%の範囲であることが好ましく、0.7~5質量%の範囲がより好ましく、0.9~2.3の範囲が更に好ましい。
 前記ウレタン樹脂(A)の製造方法としては、例えば、前記ポリイソシアネート(a1)と前記ポリオール(a2)と前記親水性基を有するウレタン樹脂を製造するために用いる原料を反応させることによって、イソシアネート基を有するウレタンプレポリマーを製造し、次いで、前記ウレタンプレポリマーと、前記鎖伸長剤(a3)とを反応させることによって製造する方法;前記ポリイソシアネート(a1)、前記ポリオール(a2)、親水性基を有するウレタン樹脂を製造するために用いる原料、及び、前記鎖伸長剤(a3)を一括に仕込み反応させる方法等が挙げられる。これらの反応は、例えば50~100℃で3~10時間行うことが挙げられる。
 前記親水性基を有するウレタン樹脂を製造するために用いる原料が有する水酸基、前記ポリオール(a2)が有する水酸基、及び、前記鎖伸長剤(a3)が有する水酸基及びアミノ基の合計と、前記ポリイソシアネート(a1)が有するイソシアネート基とのモル比[(イソシアネート基)/(水酸基及びアミノ基)]としては、0.8~1.2の範囲であることが好ましく、0.9~1.1の範囲であることがより好ましい。
 前記ウレタン樹脂(A)を製造する際には、前記ウレタン樹脂(A)に残存するイソシアネート基を失活させることが好ましい。前記イソシアネート基を失活させる場合には、メタノール等の水酸基を1個有するアルコールを用いることが好ましい。前記アルコールの使用量としては、ウレタン樹脂(A)100質量部に対し、0.001~10質量部の範囲であることが好ましい。
 また、前記ウレタン樹脂(A)を製造する際には、有機溶剤を用いてもよい。前記有機溶剤としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン化合物;テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル化合物;酢酸エチル、酢酸ブチル等の酢酸エステル化合物;アセトニトリル等のニトリル化合物;ジメチルホルムアミド、N-メチルピロリドン等のアミド化合物などを用いることができる。これらの有機溶媒は単独で用いても2種以上を併用してもよい。なお、前記有機溶剤は、蒸留法等によって最終的には除去されることが好ましい。
 前記ウレタン樹脂(A)のウレタン結合の含有量としては、より一層優れた耐薬品性、耐摩耗性、及び、耐候性が得られる点から、980~4,000mmol/kgの範囲が好ましく、1,000~3,500mmol/kgの範囲がより好ましく、1,100~3,000mmol/kgの範囲が更に好ましく、1,150~2,500mmol/kgの範囲が更に好ましい。なお、前記ウレタン樹脂(A)のウレタン結合の含有量は、前記ポリイソシアネート(a1)、ポリオール(a2)、親水性基を有するウレタン樹脂を製造するために用いる原料、および、鎖伸長剤(a3)の仕込み量から算出される値を示す。
 前記ウレタン樹脂(A)のウレア結合の含有量としては、より一層優れた耐薬品性、耐摩耗性、及び、耐候性が得られる点から、315~850mmol/kgの範囲であることが好ましく、350~830mmol/kgの範囲がより好ましく、400~800mmol/kgの範囲が更に好ましく、410~770mmol/kgの範囲が更に好ましい。なお、なお、前記ウレタン樹脂(A)のウレア結合の含有量は、前記ポリイソシアネート(a1)、ポリオール(a2)、親水性基を有するウレタン樹脂を製造するために用いる原料、および、鎖伸長剤(a3)の仕込み量から算出される値を示す。
 前記ウレタン樹脂(A)の脂環構造の含有量としては、より一層優れた耐薬品性、耐摩耗性、及び、耐候性が得られる点から、500~3,000mmol/kgの範囲であることが好ましく、600~2,900mmol/kgの範囲がより好ましく、700~2,700mmol/kgの範囲が更に好ましい。なお、なお、前記ウレタン樹脂(A)の脂環構造の含有量は、前記ポリイソシアネート(a1)、ポリオール(a2)、親水性基を有するウレタン樹脂を製造するために用いる原料、および、鎖伸長剤(a3)の仕込み量から算出される値を示す。
 前記ウレタン樹脂(A)の含有率としては、塗工性、作業性および保存安定性の点から、ウレタン樹脂組成物中1~30質量%の範囲であることが好ましく、2~20質量%の範囲がより好ましい。
 前記オレフィン樹脂(B)は、TPO密着性を向上する目的で使用するものである。前記オレフィン樹脂(B)としては、例えば、ポリオレフィン化合物を重合したポリオレフィン;天然ゴム、エチレン-酢酸ビニル共重合体、合成イソプロピレンゴム;これらの変性物などを用いることができる。これらのオレフィン樹脂は単独で用いても2種以上を併用しもよい。
 前記ポリオレフィン化合物としては、例えば、エチレン、プロピレン、1-ブテン、1-ペンテン、1-ヘキセン、1-ヘプテン、1-オクテン、1-ノネン等のものを用いることができる。また、これらのオレフィン化合物は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。前記ポリオレフィンは、ホモポリマーであってもコポリマーであってもよい。
 前記ポリオレフィンの変性物としては、例えば、水酸基で変性したポリオレフィン、酸変性したポリオレフィン、アミノ基で変性したポリオレフィン等を用いることができる。これらのポリオレフィンは単独で用いても2種以上を併用してもよい。これらの中でも、酸変性したポリオレフィンを用いることが、TPO密着性をより一層向上できる点から好ましい。
 前記酸変性したポリオレフィンとしては、例えば、ポリオレフィンを塩素化せずに酸変性したものを用いることができる。前記酸変性には、不飽和カルボン酸又はその無水物を用いて、ポリオレフィンと反応させる方法が好ましい。前記不飽和カルボン酸としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、メサコン酸、イタコン酸、アコニット酸、クロトン酸;これらの無水物等;不飽和カルボン酸のハーフエステル、ハーフアミド等を用いることができる。これらの化合物は単独で用いても2種以上を併用してもよい。これらの中でも、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、及び、無水マレイン酸からなる群より選ばれる1種以上を用いることが好ましい。
 また、前記酸変性したポリオレフィンとしては、水への分散性に優れる点から、ポリエーテル鎖を有しているものを用いることが好ましく、前記ポリエーテル鎖としては、ポリエチレン鎖、及び/又は、ポリプロピレン鎖が好ましく、ポリエチレン鎖がより好ましい。
 前記オレフィン樹脂(B)の重量平均分子量としては、より一層優れたTPO密着性が得られる点から、10,000~500,000の範囲であることが好ましく、20,000~200,000の範囲がより好ましい。なお、前記オレフィン樹脂(B)の重量平均分子量は、ゲル・パーミエーション・カラムクロマトグラフィー(GPC)法により測定した値を示す。
 前記オレフィン樹脂(B)の含有率としては、より一層優れたTPO密着性が得られる点から、0.01~10質量%の範囲であることが好ましく、0.1~7質量%の範囲がより好ましい。
 また、前記ウレタン樹脂(A)(=固形分)100質量部に対する、前記オレフィン樹脂(B)の使用量としては、1~60質量部の範囲であることが好ましく、2~50質量部の範囲がより好ましい。
 前記水(C)としては、イオン交換水、蒸留水等を用いることができる。前記水(C)の含有率としては、ウレタン樹脂組成物の塗工性、作業性および保存安定性の点から、ウレタン樹脂組成物中30~95質量%の範囲であることが好ましく、40~90質量%の範囲がより好ましい。
 前記密着性付与剤(D)としては、優れたTPO密着性を得る点で、数平均分子量が300以上のものを用いることが必須である。前記密着性付与剤の数平均分子量としては、より一層優れたTPO密着性が得られる点から、400~10,000の範囲であることが好ましく、450~4,000の範囲がより好ましく、500~1,000の範囲が更に好ましい。なお、前記密着性付与剤(D)の数平均分子量は、化学式から算出できる場合はその値を示し、その他はゲル・パーミエーション・カラムクロマトグラフィー(GPC)法により測定した値を示す。
 前記密着性付与剤(D)としては、例えば、酸基を有するポリマー、酸性基を有するポリマー、官能基を有するポリマー等を用いることができる。これらの密着性付与剤は単独で用いても2種以上を併用してもよい。これらの中でも、より一層優れたTPO密着性が得られる点から、酸基を有するポリマーを用いることが好ましい。
 前記酸基を有するポリマーとしては、例えば、酸基を有するポリエステル、酸基を有するアクリルポリマー、酸基を有するスチレンポリマー、酸基を有するスチレン-イソプレンポリマー、酸基を有するスチレン-ブタジエンポリマー等を用いることができる。これらのポリマーは単独で用いても2種以上を併用してもよい。これらの中でも、水(C)への親和性、及び、保存安定性が良好であり、より一層優れたTPO密着性が得られる点から、酸基を有するポリエステルを用いることが好ましい。
 前記酸基を有するポリエステルとしては、例えば、2個以上の水酸基を有する化合物と多塩基酸との反応物を用いることができる。
 前記2個以上の水酸基を有する化合物としては、例えば、エチレングリコール、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、1,10-デカンジオール、1,12-ドデカンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,3-ブタンジオール、2,2-ジエチル-1,3-プロパンジオール、2,2-ジエチルプロパンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、2-エチル-2-ブチル-1,3-プロパンジオール、2-メチル-1,8-オクタンジオール、2,4-ジエチル-1,5-ペンタンジオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等の化合物を用いることができる。これらの化合物は単独で用いても2種以上を併用してもよい。これらの中でも、より一層優れたPVC密着性が得られる点から、2~3個の水酸基を有する化合物を用いることが好ましく、3個の水酸基を有する化合物を用いることがより好ましい。
 前記多塩基酸としては、例えば、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、ドデカン二酸、アゼライン酸等の脂肪族多塩基酸;シトラコン酸、イタコン酸、無水シトラコン酸、無水イタコン酸等の不飽和基を有する多塩基酸;オルトフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、無水フタル酸等の芳香族多塩基酸などを用いることができる。これらの多塩基酸は単独で用いても2種以上を併用してもよい。これらの中でも、より一層優れたPVC密着性が得られる点から、脂肪族多塩基酸を用いることが好ましい。
 前記酸基を有するポリマーの酸価としては、より一層優れたTPO密着性が得られる点から、10~70mgKOH/gの範囲であることが好ましく、15~40mgKOH/gの範囲がより好ましい。なお、前記酸基を有するポリマーの酸価は、JISK0070-1992に準拠した電位差滴定法により測定した値を示す。
 前記密着性付与剤(D)には、必要に応じて、溶剤、中和剤等のその他の成分が含有されていてよい。これらの中でも、水(C)への親和性、及び、保存安定性がより一層向上する点から、中和剤を含有することが好ましい。
 前記溶剤としては、例えば、1-メトキシ-2-ヒドロキシプロパン、1-メトキシ-2-プロピルアセテート、ジピロピレングリコールモノメチルエーテル、2,2,4-トリメチ-3-ヒドロキシオエンチルイソブチレ-ト、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ジアセトンアルコール、ダイアセトンアルコール、ジメチルカルビトール、酢酸メチルエステル、酢酸エチルエステル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセチルアセトン、アセチルアセトン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノメチルエーテル、ジメチルカーボネート等を用いることができる。これらの溶剤は単独で用いても2種以上を併用してもよい。前記溶剤を用いる場合の含有量としては、例えば、密着性付与剤(D)中1~30質量%の範囲が挙げられる。
 前記中和剤としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の不揮発性塩基;トリメチルアミン、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、トリエタノール等の三級アミン化合物、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジブチルアミン等の二級アミン化合物、エチレンジアミン、メチルアミン、エチルアミン、ブチルアミン等の一級アミン化合物、アンモニアなどを用いることができる。これらの中和剤は単独で用いても2種以上を併用してもよい。前記中和剤を用いる場合の含有量としては、例えば、密着性付与剤(D)中0.001~3質量%の範囲が挙げられる。
 前記密着性付与剤(D)の含有率としては、より一層優れたTPO密着性が得られる点から、0.01~20質量%の範囲であることが好ましく、0.1~10質量%の範囲がより好ましい。
 また、前記ウレタン樹脂(A)(=固形分)100質量部に対する、前記密着性付与剤(D)の使用量としては、5~100質量部の範囲であることが好ましく、10~70質量部の範囲がより好ましい。
 本発明のウレタン樹脂組成物は、前記ウレタン樹脂(A)、オレフィン樹脂(B)、水(C)、及び、密着性付与剤(D)を必須成分として含有するが、必要に応じてその他の添加剤を用いてもよい。
 前記その他の添加剤としては、例えば、フィラー(E)、架橋剤(F)、乳化剤、消泡剤、レベリング剤、増粘剤、粘弾性調整剤、消泡剤、湿潤剤、分散剤、防腐剤、可塑剤、浸透剤、香料、殺菌剤、殺ダニ剤、防かび剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、帯電防止剤、難燃剤、染料、顔料(例えば、チタン白、ベンガラ、フタロシアニン、カーボンブラック、パーマネントイエロー等)等を用いることができる。これらの添加剤は単独で用いても2種以上を併用しても良い。
 前記その他の添加剤としては、本発明のウレタン樹脂組成物が表面処理剤として使用される場合、その塗膜にマット感が必要な用途において使用される場合には、フィラー(E)、及び、塗膜の機械的強度を向上するために架橋剤(F)を用いることが好ましい
 前記フィラー(E)としては、例えば、シリカ粒子、有機ビーズ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、タルク、水酸化アルミニウム、硫酸カルシウム、カオリン、雲母、アスベスト、マイカ、ケイ酸カルシウム、アルミナシリケイト等を用いることができる。これらのフィラーは、単独で用いても2種以上を併用してもよい。
 前記シリカ粒子としては、例えば、乾式シリカ、湿式シリカ等を用いることができる。これらの中でも、散乱効果が高く光沢値の調整範囲が広くなることから、乾式シリカが好ましい。これらシリカ粒子の平均粒子径としては、2~14μmの範囲であることが好ましく、3~12μmの範囲がより好ましい。なお、前記シリカ粒子の平均粒子径は、粒度分布測定結果の積算粒子量曲線において、その積算量が50%を占めるときの粒子径(粒度分布におけるD50での粒子径)を示す。
 前記有機ビーズとしては、例えば、アクリルビーズ、ウレタンビーズ、シリコンビーズ、オレフィンビーズ等を用いることができる。
 前記フィラー(E)を用いる場合の使用量は、付与するマット感に応じて適宜決定することができるが、例えば、ウレタン樹脂(A)100質量部に対して、0.1~30質量部の範囲であることが好ましく、1~10質量部の範囲がより好ましい。
 前記架橋剤(F)としては、例えば、イソシアネート架橋剤、エポキシ架橋剤、カルボジイミド架橋剤、オキサゾリジン架橋剤、オキサゾリン架橋剤、メラミン架橋剤等を用いることができる。これらの架橋剤は単独で用いても2種以上を併用してもよい。
 前記架橋剤(F)を用いる場合の使用量としては、例えば、前記ウレタン樹脂(A)100質量部に対して、5~40質量部の範囲であることが好ましく、10~30質量部の範囲がより好ましい。
 以上、本発明のウレタン樹脂組成物は、優れたTPO密着性が得られるものである。よって、本発明のウレタン樹脂組成物は、TPOレザーの表面処理剤として好適に用いることができ、TPOレザーに特に好適に使用することができる。
 次に、本発明の表面処理剤により表面処理したTPOレザーについて説明する。
 前記TPOレザーは、例えば、TPOシート上に前記表面処理剤を塗工し、乾燥して表面処理層を形成した後、延伸加工を施す方法が挙げられる。
 前記表面処理剤の塗工方法としては、例えば、バーコーター、ロールコーター、スプレーコーター、ナイフコーター等を使用する方法が挙げられる。
 前記延伸加工を施す方法としては、例えば、真空成型機を使用する方法が挙げられる。前記延伸としては、例えば、110~150%の範囲が挙げられる。なお、本発明においては、前記表面処理剤を用いることにより、1回の表面処理剤の塗工で、延伸加工が施し易く、かつTPO密着性に優れるTPOレザーを得ることができる。
 前記表面処理剤による層の厚さとしては、例えば、0.1~100μmの範囲である。
 以下、実施例を用いて、本発明をより詳細に説明する。
[合成例1]ウレタン樹脂(A-1)水分散体の調製
 攪拌機、温度計、および窒素還流管を備えた四つ口フラスコに、メチルエチルケトン250質量部、及びオクチル酸第一錫0.001質量部を入れ、次いで、ポリカーボネートポリオール-1(1,4-ブタンジオール及び1,6-ヘキサンジオールを原料とするもの、数平均分子量:1,000)200質量部、2,2-ジメチロールプロピオン酸15質量部、イソホロンジイソシアネート49質量部、ヘキサメチレンジイソシアネート34質量部を入れ、70℃で1時間反応させ、ウレタンプレポリマーのメチルエチルケトン溶液を得た。
 次いで、このウレタンプレポリマーのメチルエチルケトン溶液に、ヒドラジン6.8質量部、トリエチルアミン15質量部を混合させた後に、イオン交換水820質量部を加えてウレタン樹脂(A-1)が水に分散した乳化液を得た。
 次いで、前記乳化液からメチルエチルケトンを留去し、更にイオン交換水を加えることで、不揮発分30質量%のウレタン樹脂(A-1)水分散体を得た。
 得られたウレタン樹脂(A-1)のウレタン結合の含有量は2,052mmol/kg、ウレア結合の含有量は698mmol/kg、脂環構造の含有量は715mmol/kgであった。
[合成例2]ウレタン樹脂(A-2)水分散体の調製
 攪拌機、温度計、および窒素還流管を備えた四つ口フラスコに、メチルエチルケトン250質量部、及びオクチル酸第一錫0.001質量部を入れ、次いで、ポリカーボネートポリオール-3(1,6-ヘキサンジオールを原料とするもの、数平均分子量:2,000)を220質量部、2,2-ジメチロールプロピオン酸12質量部、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート70質量部を入れ、70℃で1時間反応させ、ウレタンプレポリマーのメチルエチルケトン溶液を得た。
 次いで、このウレタンプレポリマーのメチルエチルケトン溶液に、ピペラジン4.5質量部、トリエチルアミン9質量部を混合させた後に、イオン交換水880質量部を加えてウレタン樹脂(A-2)が水に分散した乳化液を得た。
 次いで、前記乳化液からメチルエチルケトンを留去し、更にイオン交換水を加えることで、不揮発分32質量%のウレタン樹脂(A-2)水分散体を得た。
 得られたウレタン樹脂(A-2)のウレタン結合の含有量は1,278mmol/kg、ウレア結合の含有量は435mmol/kg、脂環構造の含有量は1,713mmol/kgであった。
[合成例3]ウレタン樹脂(A-3)水分散体の調製
 攪拌機、温度計、および窒素還流管を備えた四つ口フラスコに、メチルエチルケトン250質量部、及びオクチル酸第一錫0.001質量部を入れ、次いで、ポリカーボネートポリオール-4(1,6-ヘキサンジオールを原料とするもの、数平均分子量:2,000)を138質量部、ポリカーボネートポリオール-5(1,6-ヘキサンジオールを原料とするもの、数平均分子量:500)を55質量部、2,2-ジメチロールプロピオン酸13質量部、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート100質量部を入れ、70℃で1時間反応させ、ウレタンプレポリマーのメチルエチルケトン溶液を得た。
 次いで、このウレタンプレポリマーのメチルエチルケトン溶液に、ピペラジン5.6質量部、トリエチルアミン10質量部を混合させた後に、イオン交換水880質量部を加えてウレタン樹脂(A-3)が水に分散した乳化液を得た。
 次いで、前記乳化液からメチルエチルケトンを留去し、更にイオン交換水を加えることで、不揮発分30質量%のウレタン樹脂(A-3)水分散体を得た。
 得られたウレタン樹脂(A-3)のウレタン結合の含有量は1,747mmol/kg、ウレア結合の含有量は576mmol/kg、脂環構造の含有量は2,341mmol/kgであった。
[実施例1]
 合成例1で得られたウレタン樹脂(A-1)水分散体26質量部、酸変性非塩素化ポリオレフィン(ユニチカ株式会社製「アローベース SD-1010」、不揮発分:20.5質量%、以下「POf」と略記する。)17質量部、カルボジイミド化合物(日清紡ケミカル株式会社製「カルボジライトE-04」、不揮発分;40質量%)2.5質量%、シリカ(エボニックデグサ社製「ACEMATT 3300」、乾式法で製造され表面を有機処理されたシリカ粒子、平均粒子径:9.5μm)2質量%、密着性付与剤(アジピン酸およびトリメチロールプロパンを反応させた酸基を有するポリエステル、数平均分子量;716、酸価;30mgKOH/g、固形分;80質量%(その他、中和剤;ジメチルエタノールアミン0.5質量%、及び、溶剤;1-メトキシ-2-ヒドロキシプロパンを含有。)、以下「C-1」と略記する。)1質量部、水51.5質量%を混合することで、ウレタン樹脂組成物を得た。
[実施例2]
 C-1の使用量を3質量%に、水の使用量を49.5質量%に変更した以外は、実施例1と同様にしてウレタン樹脂組成物を得た。
[実施例3]
 C-1の使用量を5質量%に、水の使用量を47.5質量%に変更した以外は、実施例1と同様にしてウレタン樹脂組成物を得た。
[実施例4]
 ウレタン樹脂(A-1)水分散体に代えて、合成例2で得られたウレタン樹脂(A-2)水分散体を用いた以外は、実施例3と同様にしてウレタン樹脂組成物を得た。
[実施例5]
 ウレタン樹脂(A-1)水分散体に代えて、合成例2で得られたウレタン樹脂(A-3)水分散体を用いた以外は、実施例3と同様にしてウレタン樹脂組成物を得た。
 C-1の使用量を0質量%に、水の使用量を52.5質量%に変更した以外は、実施例1と同様にしてウレタン樹脂組成物を得た。
[数平均分子量の測定方法]
 合成例等で用いたポリオール及び密着性付与剤の数平均分子量、並びに、オレフィン樹脂の重量平均分子量は、ゲル・パーミエーション・カラムクロマトグラフィー(GPC)法により、下記の条件で測定し得られた値を示す。
測定装置:高速GPC装置(東ソー株式会社製「HLC-8220GPC」)
カラム:東ソー株式会社製の下記のカラムを直列に接続して使用した。
 「TSKgel G5000」(7.8mmI.D.×30cm)×1本
 「TSKgel G4000」(7.8mmI.D.×30cm)×1本
 「TSKgel G3000」(7.8mmI.D.×30cm)×1本
 「TSKgel G2000」(7.8mmI.D.×30cm)×1本
検出器:RI(示差屈折計)
カラム温度:40℃
溶離液:テトラヒドロフラン(THF)
流速:1.0mL/分
注入量:100μL(試料濃度0.4質量%のテトラヒドロフラン溶液)
標準試料:下記の標準ポリスチレンを用いて検量線を作成した。
(標準ポリスチレン)
 東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン A-500」
 東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン A-1000」
 東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン A-2500」
 東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン A-5000」
 東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-1」
 東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-2」
 東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-4」
 東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-10」
 東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-20」
 東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-40」
 東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-80」
 東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-128」
 東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-288」
 東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-550」
[評価用サンプルの作製方法]
 実施例及び比較例で得られたウレタン樹脂組成物を配合した後、バーコーターNo.14を用いて表面をコロナ処理したTPOシート(厚さ0.4mm)上に塗工した後、120℃で1分間乾燥して評価用サンプルを得た。
[真空成形品の作製]
 上記で得られた評価用サンプルを真空成形機(成光産業株式会社製「真空成形機 フォーミング300X」)を用いて、面積比で130%になるように真空成形を行い、真空成形品を得た。
[TPO密着性の評価]
 上記で得られた真空成型品の表面処理層にホットメルトテープを180℃で30秒間、0.615kg/cmの圧力で接着し、幅17mmでの剥離強度を測定し、以下のように評価した。
 「T」;15N/17mm以上
 「F」;15N/17mm未満
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 本発明のウレタン樹脂組成物は、優れたTPO密着性を有することがわかった。また、実施例1~3では、延伸加工もスムーズに施すことができた。
 一方、比較例1は、密着性付与剤(D)を用いない態様であるが、TPO密着性が不良であった。
 比較例2は、密着性付与剤(D)の代わりに、数平均分子量が本発明で規定する範囲を下回る密着性付与剤を用いた態様であるが、TPO密着性が不良であった。

Claims (9)

  1. ウレタン樹脂(A)と、オレフィン樹脂(B)と、水(C)と、数平均分子量が300以上の密着性付与剤(D)とを含有することを特徴とするウレタン樹脂組成物。
  2. 前記密着性付与剤(D)が、酸基を有するものである請求項1記載のウレタン樹脂組成物。
  3. 前記密着性付与剤(D)の酸価が、10~70mgKOH/gの範囲である請求項2記載のウレタン樹脂組成物。
  4. 前記密着性付与剤(D)が、ポリエステルである請求項2又は3記載のウレタン樹脂組成物。
  5. 前記密着性付与剤(D)の含有率が、0.01~20質量%の範囲である請求項1~4のいずれか1項記載のウレタン樹脂組成物。
  6. 請求項1~5のいずれか1項記載のウレタン樹脂組成物を含有することを特徴とする表面処理剤。
  7. 更にフィラー(E)を含有する請求項6記載の表面処理剤。
  8. 請求項6又は7記載の表面処理剤により形成された層を有することを特徴とする物品。
  9. 熱可塑性オレフィンシートの上に、表面処理剤により形成された層を有する請求項8記載の物品。
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