JP7512789B2 - Water-based polyurethane resin dispersion - Google Patents

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Description

本発明は、耐アルコール性に優れた塗膜を形成することができる水性ポリウレタン樹脂分散体に関する。 The present invention relates to an aqueous polyurethane resin dispersion that can form a coating film with excellent alcohol resistance.

ポリウレタン樹脂は、塗料、接着剤、繊維加工処理剤、紙処理剤、インキ、コーティング剤等として広く用いられている。従来の溶剤系ポリウレタンと比較して揮発性有機物を減少できることから環境対応材料として溶剤系ポリウレタンからの置き換えが進んでいる材料である。 Polyurethane resins are widely used as paints, adhesives, textile processing agents, paper processing agents, inks, coating agents, etc. Compared to conventional solvent-based polyurethanes, they can reduce volatile organic compounds, so they are increasingly being replaced by solvent-based polyurethanes as an environmentally friendly material.

前記溶剤系ウレタンはウレタン樹脂が溶剤に溶解しているため、加熱温度によらず造膜性が良好であるのに対し、水性ポリウレタン樹脂分散体は粒子形状を有しており、粒子同士の融着により造膜するため、溶剤系ウレタンに比べ造膜性が劣ることから、得られる塗膜の耐薬品性、とりわけ耐アルコール性が低下するという問題点があった。 The above-mentioned solvent-based urethane has good film-forming properties regardless of the heating temperature because the urethane resin is dissolved in a solvent, whereas water-based polyurethane resin dispersions have a particulate shape and form films by fusion of the particles, resulting in inferior film-forming properties compared to solvent-based urethanes, which causes the problem of reduced chemical resistance, especially alcohol resistance, of the resulting coating film.

上記の性能を向上させるために、様々な種類の水性ポリウレタン樹脂分散体が開発されている。例えば、特許文献1では、ポリウレタン樹脂の原料ポリオールとして、脂環構造を有するポリカーボネートポリオールを使用することにより、得られる塗膜の耐薬品性が向上すると報告されている。 In order to improve the above performance, various types of aqueous polyurethane resin dispersions have been developed. For example, Patent Document 1 reports that the chemical resistance of the resulting coating film is improved by using a polycarbonate polyol having an alicyclic structure as the raw polyol of the polyurethane resin.

また、例えば特許文献2のように、脂肪族ポリカーボネートポリオール由来の構造及び水酸基含有ポリアミン由来の構造を有することを特徴とするポリウレタン樹脂と、アクリル樹脂との複合樹脂水性分散体から得られるフィルムが優れた耐薬品性を示すことが知られている。
また、例えば特許文献3のように、脂肪族ポリカーボネートポリオール由来の構造及び水酸基含有ポリアミン由来の構造を有し、水性樹脂分散体組成物中の水酸基(OH)に対するイソシアネート基(NCO)のモル比(NCO/OH比)が、0.1~10であることを特徴とするポリウレタン樹脂分散体組成物から得られる塗膜が優れた耐薬品性を示すことが知られている。
In addition, as disclosed in Patent Document 2, for example, it is known that a film obtained from an aqueous dispersion of a composite resin of a polyurethane resin having a structure derived from an aliphatic polycarbonate polyol and a structure derived from a hydroxyl group-containing polyamine, and an acrylic resin, exhibits excellent chemical resistance.
In addition, as disclosed in Patent Document 3, for example, it is known that a coating film obtained from a polyurethane resin dispersion composition having a structure derived from an aliphatic polycarbonate polyol and a structure derived from a hydroxyl group-containing polyamine, and characterized in that the molar ratio of isocyanate groups (NCO) to hydroxyl groups (OH) in the aqueous resin dispersion composition (NCO/OH ratio) is 0.1 to 10, exhibits excellent chemical resistance.

特開平6-248046号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-248046 特開2019-172753号公報JP 2019-172753 A 特開2020-083902号公報JP 2020-083902 A

特許文献1では耐酸性及び耐アルカリ性に関して開示されている一方、耐アルコール性に関する開示がされていないため、耐アルコール性に対する影響は不明である。また特許文献2では、複合樹脂水性分散体の製造について、ウレタン樹脂合成工程及びアクリルモノマー重合工程が必須であるため、製造工程の負荷が大きいという問題があった。ウレタンは概してアルコールに侵される傾向があり、コーティング剤としてのウレタンは例えば除菌用に用いられるアルコールと相性が良くない。そのため、ポリウレタン樹脂の水性分散体そのものに耐アルコール性を備えさせることに対する需要が存在する。
特許文献3では、本明細書の参考例に記載の通り、薬液に接触した際の塗膜の外観の変化で耐薬品性を評価しているが、耐アルコール性を評価する方法としては不十分である。特に、近年、要求が高まっているアルコール薬品で拭きとる時の耐薬品性は、薬液に接触させる方法では、評価ができなかった。また、水性ポリウレタン樹脂分散体の構成要素と耐アルコールとの関係が明確では無かった。
Patent Document 1 discloses acid resistance and alkali resistance, but does not disclose alcohol resistance, so the effect on alcohol resistance is unclear. In addition, Patent Document 2 has a problem that the burden on the manufacturing process is large because the urethane resin synthesis process and the acrylic monomer polymerization process are essential for the production of the composite resin aqueous dispersion. Urethane generally tends to be corroded by alcohol, and urethane as a coating agent is not compatible with alcohol used for sterilization, for example. Therefore, there is a demand for the aqueous dispersion of polyurethane resin itself to have alcohol resistance.
In Patent Document 3, as described in the Reference Examples of this specification, the chemical resistance is evaluated based on the change in the appearance of the coating film when it comes into contact with a chemical solution, but this is insufficient as a method for evaluating alcohol resistance. In particular, the chemical resistance when wiping with an alcoholic chemical, which has become increasingly demanded in recent years, could not be evaluated by the method of contacting the chemical solution. In addition, the relationship between the components of the aqueous polyurethane resin dispersion and the alcohol resistance was not clear.

本発明の課題は、上記の従来技術における問題点を解決し、耐アルコール性に優れた塗膜を形成することができる水性ポリウレタン樹脂分散体を提供することにある。 The object of the present invention is to provide an aqueous polyurethane resin dispersion that can solve the problems of the above-mentioned conventional techniques and form a coating film with excellent alcohol resistance.

本発明者らは、前記の従来技術の問題点を克服すべく種々の検討を行った結果、脂環構造を有するポリカーボネートポリオール(Aa)由来の構造、ポリイソシアネート(Ab)由来の構造、酸性基含有ポリオール(Ac)由来の構造及び水酸基含有ポリアミン(Ad)由来の構造を有するポリウレタン樹脂(A)を水系媒体中に分散させてなり、前記ポリウレタン樹脂(A)の水酸基価が3.0~15mgKOH/gである水性ポリウレタン樹脂分散体から形成される塗膜が、良好な耐アルコール性を有するとの知見を得て、本発明に至った。 The present inventors conducted various studies to overcome the problems of the conventional techniques described above, and as a result, discovered that a coating film formed from an aqueous polyurethane resin dispersion obtained by dispersing polyurethane resin (A) having a structure derived from polycarbonate polyol (Aa) having an alicyclic structure, a structure derived from polyisocyanate (Ab), a structure derived from acidic group-containing polyol (Ac) and a structure derived from hydroxyl group-containing polyamine (Ad) in an aqueous medium, in which the polyurethane resin (A) has a hydroxyl value of 3.0 to 15 mgKOH/g, has good alcohol resistance, leading to the present invention.

本発明は、具体的には以下のとおりである。
(1)第1の発明は、脂環構造を有するポリカーボネートポリオール(Aa)由来の構造、ポリイソシアネート(Ab)由来の構造、酸性基含有ポリオール(Ac)由来の構造、及び水酸基含有ポリアミン(Ad)由来の構造を有するポリウレタン樹脂(A)が水系媒体中に分散させてなり、ポリウレタン樹脂(A)の水酸基価が3.0~15mgKOH/gの範囲である、水性ポリウレタン樹脂分散体である。
(2)第2の発明は、さらに鎖延長剤(Ae)由来の構造を有する、前記(1)に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体である。
(3)第3の発明は、脂環構造を有するポリカーボネートポリオール(Aa)中の脂環構造の含有量が、ポリカーボネートポリオール(Aa)の全量に対して1~50質量%である前記(1)又は(2)記載の水性ポリウレタン樹脂分散体である。
(4)第4の発明は、脂環構造を有するポリカーボネートポリオール(Aa)が、シクロヘキサン環を含有する、前記(1)~(3)のいずれか記載の水性ポリウレタン樹脂分散体である。
(5)第5の発明は、ポリイソシアネート(Ab)が、イソホロンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート及び4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネートからなる群から選ばれる少なくとも1種である、前記(1)~(4)のいずれか記載の水性ポリウレタン樹脂分散体である。
(6)第6の発明は、水酸基含有ポリアミン(Ad)が、3,5-ジアミノベンジルアルコール、1,3-ジアミノ-2-プロパノール、2,2’-(エチレンビスイミノ)ビスエタノール、N-(2-ヒドロキシエチル)-N’-(2-アミノエチル)エチレンジアミン、N-(3-ヒドロキシプロピル)エチレンジアミン、2-[ビス(2-アミノエチル)アミノ]エタノール、1-[2-[(2-アミノエチル)アミノ]エチル]アミノ-2-プロパノール、N,N-ビス(ヒドロキシエチル)ジエチレントリアミン、N1,N4-ビス(ヒドロキシエチル)ジエチレントリアミン、N1-(2-ヒドロキシプロピル)トリエチレンテトラアミン、N4-(2-ヒドロキシプロピル)トリエチレンテトラアミン、N-(2-ヒドロキシプロピル)トリエチレンテトラアミン、及び2-(2-アミノエチルアミノ)エタノールからなる群より選ばれる少なくとも1種である、前記(1)~(5)のいずれか記載の水性ポリウレタン樹脂分散体である。
(7)第7の発明は、水酸基含有ポリアミン(Ad)が、2-(2-アミノエチルアミノ)エタノールである、前記(1)~(6)のいずれか記載の水性ポリウレタン樹脂分散体である。
(8)第8の発明は、ポリウレタン樹脂(A)中に含まれる脂環構造の含有量が、ポリウレタン樹脂(A)全量に対して、固形分基準で30~50質量%である、前記(1)~(7)のいずれか記載の水性ポリウレタン樹脂分散体である。
(9)第9の発明は、前記(1)~(8)のいずれかに記載の水性ポリウレタン樹脂分散体を含有する、塗料組成物である。
(10)第10の発明は、前記(1)~(8)のいずれかに記載の水性ポリウレタン樹脂分散体を含有する、コーティング剤組成物である。
(11)第11の発明は、前記(1)~(8)のいずれかに記載の水性ポリウレタン樹脂分散体を乾燥させて得られる、塗膜である。
(12)第12の発明は、前記(1)~(8)のいずれかに記載の水性ポリウレタン樹脂分散体を20~100℃の温度に付す工程を含む、塗膜の製造方法である。
Specifically, the present invention is as follows.
(1) A first invention is an aqueous polyurethane resin dispersion, in which polyurethane resin (A) having a structure derived from a polycarbonate polyol (Aa) having an alicyclic structure, a structure derived from a polyisocyanate (Ab), a structure derived from an acidic group-containing polyol (Ac), and a structure derived from a hydroxyl group-containing polyamine (Ad) is dispersed in an aqueous medium, and the hydroxyl value of the polyurethane resin (A) is in the range of 3.0 to 15 mgKOH/g.
(2) A second invention is the aqueous polyurethane resin dispersion according to the above (1), which further has a structure derived from a chain extender (Ae).
(3) A third invention is the aqueous polyurethane resin dispersion according to the above (1) or (2), wherein the content of the alicyclic structure in the polycarbonate polyol (Aa) having an alicyclic structure is 1 to 50 mass% based on the total amount of the polycarbonate polyol (Aa).
(4) A fourth invention is the aqueous polyurethane resin dispersion according to any one of (1) to (3) above, wherein the polycarbonate polyol (Aa) having an alicyclic structure contains a cyclohexane ring.
(5) A fifth invention is the aqueous polyurethane resin dispersion according to any one of (1) to (4), wherein the polyisocyanate (Ab) is at least one selected from the group consisting of isophorone diisocyanate, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, and 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate.
(6) A sixth aspect of the present invention is the aqueous polyurethane resin dispersion according to any one of (1) to (5), wherein the hydroxyl-containing polyamine (Ad) is at least one selected from the group consisting of 3,5-diaminobenzyl alcohol, 1,3-diamino-2-propanol, 2,2'-(ethylene bisimino) bisethanol, N-(2-hydroxyethyl)-N'-(2-aminoethyl)ethylenediamine, N-(3-hydroxypropyl)ethylenediamine, 2-[bis(2-aminoethyl)amino]ethanol, 1-[2-[(2-aminoethyl)amino]ethyl]amino-2-propanol, N,N-bis(hydroxyethyl)diethylenetriamine, N1,N4-bis(hydroxyethyl)diethylenetriamine, N1-(2-hydroxypropyl)triethylenetetraamine, N4-(2-hydroxypropyl)triethylenetetraamine, N-(2-hydroxypropyl)triethylenetetraamine, and 2-(2-aminoethylamino)ethanol.
(7) A seventh aspect of the present invention is the aqueous polyurethane resin dispersion according to any one of (1) to (6) above, wherein the hydroxyl group-containing polyamine (Ad) is 2-(2-aminoethylamino)ethanol.
(8) An eighth invention is the aqueous polyurethane resin dispersion according to any one of (1) to (7), wherein the content of the alicyclic structure contained in the polyurethane resin (A) is 30 to 50 mass% on a solids content basis with respect to the total amount of the polyurethane resin (A).
(9) A ninth invention is a coating composition containing the aqueous polyurethane resin dispersion according to any one of (1) to (8) above.
(10) A tenth invention is a coating agent composition containing the aqueous polyurethane resin dispersion according to any one of (1) to (8) above.
(11) An eleventh aspect of the present invention is a coating film obtained by drying the aqueous polyurethane resin dispersion according to any one of (1) to (8) above.
(12) A twelfth aspect of the present invention is a method for producing a coating film, comprising a step of subjecting the aqueous polyurethane resin dispersion according to any one of (1) to (8) above to a temperature of 20 to 100° C.

本発明によれば、耐アルコール性に優れた塗膜を形成することができる水性ポリウレタン樹脂分散体が提供される。 The present invention provides an aqueous polyurethane resin dispersion that can form a coating film with excellent alcohol resistance.

本発明の水性ポリウレタン樹脂分散体は、脂環構造を有するポリカーボネートポリオール(Aa)由来の構造、ポリイソシアネート(Ab)由来の構造、酸性基含有ポリオール(Ac)由来の構造及び水酸基含有ポリアミン(Ad)由来の構造を有するポリウレタン樹脂(A)を水系媒体中に分散させてなり、前記ポリウレタン樹脂(A)の水酸基価が3.0~15mgKOH/gである水性ポリウレタン樹脂分散体である。 The aqueous polyurethane resin dispersion of the present invention is an aqueous polyurethane resin dispersion obtained by dispersing in an aqueous medium a polyurethane resin (A) having a structure derived from a polycarbonate polyol (Aa) having an alicyclic structure, a structure derived from a polyisocyanate (Ab), a structure derived from an acidic group-containing polyol (Ac), and a structure derived from a hydroxyl group-containing polyamine (Ad), and the hydroxyl value of the polyurethane resin (A) is 3.0 to 15 mgKOH/g.

<ポリウレタン樹脂(A)>
本発明で使用するポリウレタン樹脂(A)(以下、「(A)」ということもある。)は、脂環構造を有するポリカーボネートポリオール(Aa)由来の構造、ポリイソシアネート(Ab)由来の構造、酸性基含有ポリオール(Ac)由来の構造及び水酸基含有ポリアミン(Ad)由来の構造を有し、水系媒体に分散されている。このポリウレタン樹脂(A)は、水酸基価が3.0~15mgKOH/gである。ポリウレタン樹脂(A)又はその各構成単位の由来となる成分は、公知のものを使用することができ、その製造方法も限定されない。また、上記ポリウレタン樹脂(A)は、上記以外に、鎖延長剤(Ae)、(Aa)及び(Ac)以外のその他のポリオール(Af)由来の構成単位、又は中和剤(Ag)由来の構成単位を有していてもよい。
<Polyurethane resin (A)>
The polyurethane resin (A) used in the present invention (hereinafter, sometimes referred to as "(A)") has a structure derived from a polycarbonate polyol (Aa) having an alicyclic structure, a structure derived from a polyisocyanate (Ab), a structure derived from an acidic group-containing polyol (Ac), and a structure derived from a hydroxyl group-containing polyamine (Ad), and is dispersed in an aqueous medium. This polyurethane resin (A) has a hydroxyl value of 3.0 to 15 mgKOH/g. The polyurethane resin (A) or the components from which each of its structural units is derived may be known, and the manufacturing method thereof is not limited. In addition to the above, the polyurethane resin (A) may have a structural unit derived from a chain extender (Ae), a polyol (Af) other than (Aa) and (Ac), or a neutralizer (Ag).

(脂環構造を有するポリカーボネートポリオール(Aa))
ポリウレタン樹脂(A)は、脂環構造を有するポリカーボネートポリオール(Aa)由来の構成単位を有する。脂環構造を有するポリカーボネートポリオール(Aa)は、脂環構造を有するポリオール成分を少なくとも一種含むポリオールモノマーと、炭酸エステルやホスゲンとを反応させることにより得られる。安全性や試薬の取扱等の観点から製造が容易であること、末端塩素化物の副生成がない点から、脂環構造を有するポリオール成分を少なくとも一種含むポリオールモノマーと、炭酸エステルとを反応させて得られるポリカーボネートポリオールが好ましい。
(Polycarbonate polyol (Aa) having an alicyclic structure)
The polyurethane resin (A) has a structural unit derived from a polycarbonate polyol (Aa) having an alicyclic structure. The polycarbonate polyol (Aa) having an alicyclic structure is obtained by reacting a polyol monomer containing at least one polyol component having an alicyclic structure with a carbonate ester or phosgene. From the viewpoints of safety and handling of reagents, etc., it is easy to manufacture, and there is no by-production of terminal chlorinated products, so a polycarbonate polyol obtained by reacting a polyol monomer containing at least one polyol component having an alicyclic structure with a carbonate ester is preferred.

前記脂環構造を有するポリカーボネートポリオール(Aa)を構成するポリオールモノマーの少なくとも一部は脂環構造を有する。その脂環構造の含有量は、ポリカーボネートポリオール(Aa)の全量に対して1~55質量%が好ましく、1~50質量%がより好ましく、5~45質量%がさらに好ましく、10~40質量%がさらにより好ましい。脂環構造の含有量が前記範囲にあると、硬度及び密着性に優れた塗膜を与え、耐アルコール性が向上する点で好ましい。
脂環構造の含有量とは、例えば、構造中にシクロヘキサン環を有する場合は、シクロヘキサン残基の含有量を示し、ジシクロヘキシルメタンの場合も、シクロヘキサン残基の含有割合を示す。シクロヘキサン残基とは、シクロヘキサン環に置換基が結合している場合、置換基を除いたシクロヘキサン環の構造を示す。
At least a part of the polyol monomer constituting the polycarbonate polyol (Aa) having an alicyclic structure has an alicyclic structure. The content of the alicyclic structure is preferably 1 to 55 mass% based on the total amount of the polycarbonate polyol (Aa), more preferably 1 to 50 mass%, even more preferably 5 to 45 mass%, and even more preferably 10 to 40 mass%. When the content of the alicyclic structure is within the above range, it is preferable in that a coating film excellent in hardness and adhesion is provided and alcohol resistance is improved.
The content of the alicyclic structure refers to the content of the cyclohexane residue when the structure contains a cyclohexane ring, and also refers to the content ratio of the cyclohexane residue in the case of dicyclohexylmethane. When a substituent is bonded to the cyclohexane ring, the cyclohexane residue refers to the structure of the cyclohexane ring excluding the substituent.

前記脂環構造を有するポリカーボネートポリオール(Aa)を構成する、脂環構造を有するポリオールモノマーとしては、公知のものを使用することができる。その中でも、脂環構造としてシクロヘキサン環を含有するポリオールモノマーを用いることが、塗膜としたときの硬度や耐アルコール性等の観点から好ましい。脂環構造を有するポリオールモノマーの具体例としては、例えば、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、1,4-シクロヘキサンジオール、1,3-シクロペンタンジオール、1,4-シクロヘプタンジオール、2,5-ビス(ヒドロキシメチル)-1,4-ジオキサン、2,7-ノルボルナンジオール、テトラヒドロフランジメタノール、1,4-ビス(ヒドロキシエトキシ)シクロヘキサン等が挙げられる。 As the polyol monomer having an alicyclic structure constituting the polycarbonate polyol (Aa) having an alicyclic structure, known ones can be used. Among them, it is preferable to use a polyol monomer containing a cyclohexane ring as the alicyclic structure from the viewpoint of hardness and alcohol resistance when formed into a coating film. Specific examples of polyol monomers having an alicyclic structure include 1,4-cyclohexanedimethanol, 1,3-cyclohexanedimethanol, 1,4-cyclohexanediol, 1,3-cyclopentanediol, 1,4-cycloheptanediol, 2,5-bis(hydroxymethyl)-1,4-dioxane, 2,7-norbornanediol, tetrahydrofuran dimethanol, 1,4-bis(hydroxyethoxy)cyclohexane, etc.

前記脂環構造を有するポリカーボネートポリオール(Aa)を構成する、脂環構造を有するポリオールモノマーとしては、耐アルコール性向上の観点から、1,4-シクロヘキサンジメタノールを好適に使用することができる。 As the polyol monomer having an alicyclic structure constituting the polycarbonate polyol (Aa) having an alicyclic structure, 1,4-cyclohexanedimethanol can be preferably used from the viewpoint of improving alcohol resistance.

前記脂環構造を有するポリカーボネートポリオール(Aa)としては、上記脂環構造を有するポリオールモノマー以外に、脂環構造を有さないポリオールを構成成分として含むことができる。脂環構造を有さないポリオールは、特に制限されず、例えば、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-ノナンジオール等の直鎖状脂肪族ジオール、2-メチル-1,3-プロパンジオール、2-メチル-1,5-ペンタンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、2-メチル-1,8-オクタンジオール等の分岐鎖状脂肪族ジオールといった脂肪族ポリオール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等の3官能以上の多価アルコール;1,4-ベンゼンジメタノール、1,3-ベンゼンジメタノール、1,2-ベンゼンジメタノール、4,4’-ナフタレンジメタノール、3,4’-ナフタレンジメタノール等の芳香族ジオール;6-ヒドロキシカプロン酸とヘキサンジオールとのポリエステルポリオール等のヒドロキシカルボン酸とジオールとのポリエステルポリオール;アジピン酸とヘキサンジオールとのポリエステルポリオール等のジカルボン酸とジオールとのポリエステルポリオール;ポリエチレングリコールやポリプロピレングリコールやポリテトラメチレングリコール等のポリエーテルポリオールが挙げられ、脂肪族ポリオールが好ましく、直鎖状脂肪族ジオールがより好ましく、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオールがさらに好ましい。 The polycarbonate polyol (Aa) having an alicyclic structure may contain, as a constituent, a polyol that does not have an alicyclic structure, in addition to the polyol monomer having an alicyclic structure. The polyol that does not have an alicyclic structure is not particularly limited, and may be, for example, aliphatic polyols such as linear aliphatic diols such as 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,7-heptanediol, 1,8-octanediol, and 1,9-nonanediol, branched aliphatic diols such as 2-methyl-1,3-propanediol, 2-methyl-1,5-pentanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, and 2-methyl-1,8-octanediol, trifunctional or higher polyhydric alcohols such as trimethylolpropane and pentaerythritol; 1,4-benzenedimethanol, 1,3-benzenedimethanol, 1,2-benzene Examples of the polyol include aromatic diols such as dimethanol, 4,4'-naphthalenedimethanol, and 3,4'-naphthalenedimethanol; polyester polyols of hydroxycarboxylic acids and diols such as polyester polyols of 6-hydroxycaproic acid and hexanediol; polyester polyols of dicarboxylic acids and diols such as polyester polyols of adipic acid and hexanediol; and polyether polyols such as polyethylene glycol, polypropylene glycol, and polytetramethylene glycol. Aliphatic polyols are preferred, linear aliphatic diols are more preferred, and 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, and 1,6-hexanediol are even more preferred.

脂環構造を有するポリカーボネートポリオール(Aa)のポリオールモノマーは、単独で用いてもよいし、複数種を併用してもよい。ただし、少なくとも1種類の脂環構造を有するポリオールは含む。 The polyol monomers of the polycarbonate polyol (Aa) having an alicyclic structure may be used alone or in combination of two or more kinds. However, at least one type of polyol having an alicyclic structure is included.

炭酸エステルとしては、特に制限されないが、例えば、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート等の脂肪族炭酸エステル;ジフェニルカーボネート等の芳香族炭酸エステル;エチレンカーボネート等の環状炭酸エステル等が挙げられる。その他に、ポリカーボネートポリオールを生成することができるホスゲン等も使用できる。中でも、脂環構造を有するポリカーボネートポリオール(Aa)の製造のしやすさから、脂肪族炭酸エステルが好ましく、ジメチルカーボネートがより好ましい。 The carbonate ester is not particularly limited, but examples thereof include aliphatic carbonate esters such as dimethyl carbonate and diethyl carbonate; aromatic carbonate esters such as diphenyl carbonate; and cyclic carbonate esters such as ethylene carbonate. In addition, phosgene and the like capable of producing polycarbonate polyol can also be used. Among these, aliphatic carbonate esters are preferred, and dimethyl carbonate is more preferred, because of the ease of producing polycarbonate polyol (Aa) having an alicyclic structure.

脂環構造を有するポリカーボネートポリオール(Aa)は、その分子中に、ポリカーボネートポリオールの特性を損なわない範囲で、1分子中の平均のカーボネート結合の数未満の数のエーテル結合やエステル結合を含有していてもよい。 The polycarbonate polyol (Aa) having an alicyclic structure may contain ether bonds or ester bonds in its molecule in a number less than the average number of carbonate bonds in one molecule, as long as the properties of the polycarbonate polyol are not impaired.

脂環構造を有するポリカーボネートポリオール(Aa)は、数平均分子量(Mn)が400~5,000であることが好ましい。Mnが400以上であると、ソフトセグメントとしての性能が良好で、塗膜を形成した場合に割れが発生し難い。Mnが5,000以下であると、脂環構造を有するポリカーボネートポリオール(Aa)とポリイソシアネート(Ab)との反応性が低下することなく、ウレタンプレポリマーの製造工程に時間がかかったり、反応が充分に進行しなかったりするという問題や、ポリカーボネートポリオールの粘度が高くなり、取り扱いが困難になるという問題が生じない。脂環構造を有するポリカーボネートポリオール(Aa)のMnは、500~3,500であることがより好ましく、600~2,500であることがさらに好ましい。なお、本発明において、Mnは、水酸基価及びH-NMR若しくはアルカリ加水分解後のガスクロマトグラフィーによる組成物の定量値から算出した値である。 The polycarbonate polyol (Aa) having an alicyclic structure preferably has a number average molecular weight (Mn) of 400 to 5,000. When Mn is 400 or more, the performance as a soft segment is good, and cracks are unlikely to occur when a coating film is formed. When Mn is 5,000 or less, the reactivity of the polycarbonate polyol (Aa) having an alicyclic structure with the polyisocyanate (Ab) is not reduced, and problems such as the production process of the urethane prepolymer taking a long time, the reaction not proceeding sufficiently, and the viscosity of the polycarbonate polyol becoming high and difficult to handle do not occur. The Mn of the polycarbonate polyol (Aa) having an alicyclic structure is more preferably 500 to 3,500, and even more preferably 600 to 2,500. In the present invention, Mn is a value calculated from the hydroxyl value and the quantitative value of the composition by 1 H-NMR or gas chromatography after alkali hydrolysis.

ポリオールモノマー及び炭酸エステルから脂環構造を有するポリカーボネートポリオール(Aa)を製造する方法としては、例えば、反応器中に炭酸エステルと、この炭酸エステルのモル数に対して過剰のモル数のポリオールとを加え、温度160~200℃、圧力50mmHg程度で5~6時間反応させた後、更に数mmHg以下の圧力において200~220℃で数時間反応させる方法が挙げられる。上記反応においては副生するアルコールを系外に抜き出しながら反応させることが好ましい。その際、炭酸エステルが副生するアルコールと共沸することにより系外へ抜け出る場合には、過剰量の炭酸エステルを加えてもよい。また、上記反応において、チタニウムテトラブトキシド等の触媒を使用してもよい。 A method for producing a polycarbonate polyol (Aa) having an alicyclic structure from a polyol monomer and a carbonate ester includes, for example, adding a carbonate ester and an excess number of moles of polyol relative to the number of moles of the carbonate ester to a reactor, reacting for 5 to 6 hours at a temperature of 160 to 200°C and a pressure of about 50 mmHg, and then reacting for several hours at 200 to 220°C and a pressure of a few mmHg or less. In the above reaction, it is preferable to carry out the reaction while removing the by-product alcohol from the system. In that case, if the carbonate ester escapes from the system by forming an azeotrope with the by-product alcohol, an excess amount of carbonate ester may be added. In the above reaction, a catalyst such as titanium tetrabutoxide may be used.

(ポリイソシアネート(Ab))
ポリウレタン樹脂(A)は、ポリイソシアネート(Ab)由来の構成単位を有する。ポリイソシアネート(Ab)としては、公知のものを使用することができる。例えば、1,3-フェニレンジイソシアネート、1,4-フェニレンジイソシアネート、2,4-トリレンジイソシアネート(TDI)、2,6-トリレンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、2,4-ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4’-ジイソシアナトビフェニル、3,3’-ジメチル-4,4’-ジイソシアナトビフェニル、3,3’-ジメチル-4,4’-ジイソシアナトジフェニルメタン、1,5-ナフチレンジイソシアネート、4,4’,4’’-トリフェニルメタントリイソシアネート、m-イソシアナトフェニルスルホニルイソシアネート、p-イソシアナトフェニルスルホニルイソシアネート等の芳香族イソシアネート化合物;エチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート(PDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、ドデカメチレンジイソシアネート、1,6,11-ウンデカントリイソシアネート、2,2,4-トリメチル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、2,6-ジイソシアナトメチルカプロエート、ビス(2-イソシアナトエチル)フマレート、ビス(2-イソシアナトエチル)カーボネート、2-イソシアナトエチル-2,6-ジイソシアナトヘキサノエート等の脂肪族イソシアネート化合物;イソホロンジイソシアネート(IPDI)、4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(水素添加MDI)、シクロヘキシレンジイソシアネート、メチルシクロヘキシレンジイソシアネート(水素添加TDI)、ビス(2-イソシアナトエチル)-4-ジクロヘキセン-1,2-ジカルボキシレート、2,5-ノルボルナンジイソシアネート、2,6-ノルボルナンジイソシアネート等の脂環式イソシアネート化合物が挙げられる。ポリイソシアネート(Ab)は、その構造の一部又は全部がイソシアヌレート化、カルボジイミド化、又はビウレット化など誘導化されていてもよい。
(Polyisocyanate (Ab))
The polyurethane resin (A) has a structural unit derived from a polyisocyanate (Ab). As the polyisocyanate (Ab), a known one can be used. For example, 1,3-phenylene diisocyanate, 1,4-phenylene diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate (TDI), 2,6-tolylene diisocyanate, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI), 2,4-diphenylmethane diisocyanate, 4,4'-diisocyanatobiphenyl, 3,3'-dimethyl- ... aromatic isocyanate compounds such as naphthylene diisocyanate, 1,5-naphthylene diisocyanate, 4,4',4''-triphenylmethane triisocyanate, m-isocyanatophenylsulfonyl isocyanate, and p-isocyanatophenylsulfonyl isocyanate; ethylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, pentamethylene diisocyanate (PDI), hexamethylene diisocyanate (HDI), Aliphatic isocyanate compounds such as dodecamethylene diisocyanate, 1,6,11-undecane triisocyanate, 2,2,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, lysine diisocyanate, 2,6-diisocyanatomethyl caproate, bis(2-isocyanatoethyl) fumarate, bis(2-isocyanatoethyl) carbonate, and 2-isocyanatoethyl-2,6-diisocyanatohexanoate; isophorone diisocyanate Examples of the isocyanate include alicyclic isocyanate compounds such as isocyanate (IPDI), 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate (hydrogenated MDI), cyclohexylene diisocyanate, methylcyclohexylene diisocyanate (hydrogenated TDI), bis(2-isocyanatoethyl)-4-dicyclohexene-1,2-dicarboxylate, 2,5-norbornane diisocyanate, and 2,6-norbornane diisocyanate. The polyisocyanate (Ab) may have a structure that is partially or entirely derivatized by isocyanuration, carbodiimidization, biuretization, or the like.

前記のポリイソシアネート(Ab)の中でも、反応性の制御等の観点から、芳香族イソシアネート化合物、脂環式イソシアネート化合物が好ましく、耐アルコール性向上の観点から、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)及び4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(水素添加MDI)がさらに好ましい。ポリイソシアネート(Ab)は、単独で用いてもよいし、複数種を併用してもよい。 Among the polyisocyanates (Ab), aromatic isocyanate compounds and alicyclic isocyanate compounds are preferred from the viewpoint of controlling reactivity, and isophorone diisocyanate (IPDI), 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI) and 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate (hydrogenated MDI) are more preferred from the viewpoint of improving alcohol resistance. The polyisocyanates (Ab) may be used alone or in combination of two or more kinds.

ポリイソシアネート(Ab)が、イソホロンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート及び4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネートからなる群から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。 It is preferable that the polyisocyanate (Ab) is at least one selected from the group consisting of isophorone diisocyanate, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, and 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate.

イソシアネート化合物(Ab)の使用量は、ポリイソシアネート(Ab)のイソシアネート基と全ポリオール由来の水酸基との比(イソシアネート基/水酸基(モル比))が、0.5~3.0の範囲となる量であることが好ましく、1.2~2.0の範囲となる量であることがより好ましい。なお、前記全ポリオールとは、脂環構造を有するポリカーボネートポリオール(Aa)と、後述する酸性基含有ポリオール(Ac)と、後述するその他のポリオール(Af)との合計であって、後述する水酸基含有ポリアミン(Ad)由来の構成成分は含まない。 The amount of isocyanate compound (Ab) used is preferably an amount such that the ratio of the isocyanate groups of polyisocyanate (Ab) to the hydroxyl groups derived from all polyols (isocyanate groups/hydroxyl groups (molar ratio)) is in the range of 0.5 to 3.0, and more preferably in the range of 1.2 to 2.0. The total polyols refers to the total of polycarbonate polyol (Aa) having an alicyclic structure, acidic group-containing polyol (Ac) described below, and other polyols (Af) described below, and does not include components derived from hydroxyl group-containing polyamine (Ad) described below.

(酸性基含有ポリオール(Ac))
ポリウレタン樹脂(A)は、水への分散性を向上させるために酸性基含有ポリオール(Ac)由来の構成単位を有することが好ましい。酸性基含有ポリオール(Ac)とは、一分子中に2個以上の水酸基と、1個以上の酸性基を含有するものである。酸性基含有ポリオール(Ac)は、一種類を単独で用いてもよいし、複数種類を併用してもよい。
(Acidic Group-Containing Polyol (Ac))
The polyurethane resin (A) preferably has a structural unit derived from an acidic group-containing polyol (Ac) in order to improve dispersibility in water. The acidic group-containing polyol (Ac) is a polyol containing two or more hydroxyl groups and one or more acidic groups in one molecule. The acidic group-containing polyol (Ac) may be used alone or in combination of two or more kinds.

酸性基含有ポリオール(Ac)としては、公知のものを使用することができる。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等のジメチロールアルカン酸;N,N-ビスヒドロキシエチルグリシン、N,N-ビスヒドロキシエチルアラニン、3,4-ジヒドロキシブタンスルホン酸、3,6-ジヒドロキシ-2-トルエンスルホン酸等が挙げられる。中でも入手の容易さの観点から、2個のメチロール基を含む炭素数4~12のジメチルロールアルカン酸が好ましく、ジメチロールアルカン酸の中でも、2,2-ジメチロールプロピオン酸がより好ましい。 As the acidic group-containing polyol (Ac), known polyols can be used. Examples include dimethylolalkanoic acids such as 2,2-dimethylolpropionic acid and 2,2-dimethylolbutanoic acid; N,N-bishydroxyethylglycine, N,N-bishydroxyethylalanine, 3,4-dihydroxybutanesulfonic acid, and 3,6-dihydroxy-2-toluenesulfonic acid. Among these, from the viewpoint of ease of availability, dimethylolalkanoic acids having 4 to 12 carbon atoms and containing two methylol groups are preferred, and among dimethylolalkanoic acids, 2,2-dimethylolpropionic acid is more preferred.

(水酸基含有ポリアミン(Ad))
ポリウレタン樹脂(A)は、水酸基含有ポリアミン(Ad)由来の構成単位を有する。ポリウレタン樹脂(A)に水酸基含有ポリアミン(Ad)を導入することで、分子量が増大し、さらに水酸基が付与される。
(Hydroxyl-containing polyamine (Ad))
The polyurethane resin (A) has a structural unit derived from a hydroxyl group-containing polyamine (Ad). By introducing the hydroxyl group-containing polyamine (Ad) into the polyurethane resin (A), the molecular weight is increased and further hydroxyl groups are imparted.

水酸基含有ポリアミン(Ad)は、1分子中に1個以上の水酸基(フェノール性水酸基は除く)と、アミノ基及び/又はイミノ基を2個以上含有するものであり、公知の化合物を使用することができる。このような化合物としては、3級アミンを除くアルカノールポリアミン類が好ましく、具体的には、3,5-ジアミノベンジルアルコールなどの芳香族アルカノールジアミン類、1,3-ジアミノ-2-プロパノール、2,2’-(エチレンビスイミノ)ビスエタノール、N-(2-ヒドロキシエチル)-N’-(2-アミノエチル)エチレンジアミン、N-(3-ヒドロキシプロピル)エチレンジアミン、2-[ビス(2-アミノエチル)アミノ]エタノール、1-[2-[(2-アミノエチル)アミノ]エチル]アミノ-2-プロパノール、N、N-ビス(ヒドロキシエチル)ジエチレントリアミン、N1,N4-ビス(ヒドロキシエチル)ジエチレントリアミン、N1-(2-ヒドロキシプロピル)トリエチレンテトラアミン、N4-(2-ヒドロキシプロピル)トリエチレンテトラアミン、N-(2-ヒドロキシプロピル)トリエチレンテトラアミン、2-(2-アミノエチルアミノ)エタノール等の脂肪族アルカノールポリアミン類が挙げられる。 The hydroxyl-containing polyamine (Ad) contains one or more hydroxyl groups (excluding phenolic hydroxyl groups) and two or more amino groups and/or imino groups in one molecule, and any known compound can be used. As such compounds, alkanol polyamines other than tertiary amines are preferred, and specific examples include aromatic alkanol diamines such as 3,5-diaminobenzyl alcohol, 1,3-diamino-2-propanol, 2,2'-(ethylene bisimino) bisethanol, N-(2-hydroxyethyl)-N'-(2-aminoethyl) ethylenediamine, N-(3-hydroxypropyl) ethylenediamine, 2-[bis(2-aminoethyl) amino] ethanol, 1-[2-[(2-aminoethyl) amino] ethyl] amino-2-propanol, N,N-bis(hydroxyethyl) diethylenetriamine, N1,N4-bis(hydroxyethyl) diethylenetriamine, N1-(2-hydroxypropyl) triethylenetetraamine, N4-(2-hydroxypropyl) triethylenetetraamine, N-(2-hydroxypropyl) triethylenetetraamine, and aliphatic alkanol polyamines such as 2-(2-aminoethylamino) ethanol.

水酸基含有ポリアミン(Ad)としては、ポリウレタン樹脂(A)の合成の容易さ、ポリウレタン樹脂(A)への水酸基付与の容易性及び本発明の塗膜の耐アルコール性向上の観点から、2-(2-アミノエチルアミノ)エタノールを好適に使用することができる。 As the hydroxyl group-containing polyamine (Ad), 2-(2-aminoethylamino)ethanol can be preferably used from the viewpoints of ease of synthesis of the polyurethane resin (A), ease of imparting hydroxyl groups to the polyurethane resin (A), and improvement of the alcohol resistance of the coating film of the present invention.

水酸基含有ポリアミン(Ad)は、一種類を単独で用いてもよいし、複数種類を併用してもよい。 The hydroxyl-containing polyamine (Ad) may be used alone or in combination with multiple types.

(鎖延長剤(Ae))
ポリウレタン樹脂(A)は、分子量を増加させるために鎖延長剤(Ae)由来の構成単位を有していてもよい。鎖延長剤(Ae)は、脂環構造を有するポリカーボネートポリオール(Aa)、酸性基含有ポリオール(Ac)、水酸基含有ポリアミン(Ad)、及び後述するその他のポリオール(Af)以外の化合物であって、ポリウレタンプレポリマーのイソシアナト基と反応性を有する化合物である。
(Chain extender (Ae))
The polyurethane resin (A) may have a structural unit derived from a chain extender (Ae) in order to increase the molecular weight. The chain extender (Ae) is a compound other than the polycarbonate polyol (Aa) having an alicyclic structure, the acidic group-containing polyol (Ac), the hydroxyl group-containing polyamine (Ad), and the other polyol (Af) described later, and is a compound reactive with the isocyanato group of the polyurethane prepolymer.

鎖延長剤(Ae)としては、公知のものを使用することができる。例えば、エチレンジアミン、1,4-テトラメチレンジアミン、2-メチル-1,5-ペンタンジアミン、1,4-ブタンジアミン、1,6-ヘキサメチレンジアミン、1,4-ヘキサメチレンジアミン、3-アミノメチル-3,5,5-トリメチルシクロヘキシルアミン、1,3-ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、キシリレンジアミン、ピペラジン、2,5-ジメチルピペラジン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン等のアミン化合物、水等が挙げられ、アミン化合物が好ましい。 As the chain extender (Ae), known ones can be used. For example, amine compounds such as ethylenediamine, 1,4-tetramethylenediamine, 2-methyl-1,5-pentanediamine, 1,4-butanediamine, 1,6-hexamethylenediamine, 1,4-hexamethylenediamine, 3-aminomethyl-3,5,5-trimethylcyclohexylamine, 1,3-bis(aminomethyl)cyclohexane, xylylenediamine, piperazine, 2,5-dimethylpiperazine, diethylenetriamine, and triethylenetetramine, and water can be mentioned, with amine compounds being preferred.

鎖延長剤(Ae)のうち、数平均分子量(Mn)が300以下のポリアミンが好ましい。Mnが300以下であることは、ポリウレタン樹脂の凝集力を高くするために必要であり、1分子内の官能基数が2以上のポリアミンを使用することはポリウレタン樹脂のMnを高くし、耐久性を向上させるために必要である。 Among the chain extenders (Ae), polyamines with a number average molecular weight (Mn) of 300 or less are preferred. Having an Mn of 300 or less is necessary to increase the cohesive strength of the polyurethane resin, and using polyamines with two or more functional groups in one molecule is necessary to increase the Mn of the polyurethane resin and improve its durability.

鎖延長剤(Ae)は、一種類を単独で用いてもよいし、複数種類を併用してもよい。 The chain extender (Ae) may be used alone or in combination with multiple types.

(水酸基含有ポリアミン(Ad)及び鎖延長剤(Ae)の使用量)
水酸基含有ポリアミン(Ad)及び鎖延長剤(Ae)の合計の使用量は、ポリウレタン樹脂(A)の合成中間体であるポリウレタンプレポリマー中の鎖延長起点となるイソシアナト基の当量以下であることが好ましく、ポリウレタンプレポリマー中のイソシアナト基の0.7~0.99当量であることがより好ましい。ポリウレタンプレポリマー中のイソシアナト基の当量以下の量で、水酸基含有ポリアミン(Ad)及び鎖延長剤(Ae)を添加することで、鎖延長されたポリウレタン樹脂(A)の分子量を低下させず、塗膜の強度を高くすることができる傾向がある。
水酸基含有ポリアミン(Ad)は、ポリウレタン樹脂(A)の水酸基価が3.0~15mgKOH/gの範囲となるように使用する。具体的な水酸基含有ポリアミン(Ad)の使用量は、脂環構造を有するポリカーボネートポリオール(Aa)、ポリイソシアネート(Ab)及び酸性基含有ポリオール(Ac)の全固形分に対し、0.1~10質量%であることが好ましく、0.3~7.0質量%であることがより好ましく、0.5~5.0質量%であることがさらに好ましい。
鎖延長剤(Ae)を使用する場合において、鎖延長剤(Ae)の使用量は、脂環構造を有するポリカーボネートポリオール(Aa)、ポリイソシアネート(Ab)及び酸性基含有ポリオール(Ac)の全固形分に対し、0.1~15質量%であることが好ましく、0.1~10質量%であることがより好ましい。
(Amounts of Hydroxyl-Containing Polyamine (Ad) and Chain Extender (Ae) Used)
The total amount of the hydroxyl-containing polyamine (Ad) and the chain extender (Ae) used is preferably equal to or less than the equivalent of the isocyanato group that serves as the chain extension starting point in the polyurethane prepolymer, which is a synthetic intermediate of the polyurethane resin (A), and more preferably 0.7 to 0.99 equivalents of the isocyanato group in the polyurethane prepolymer. By adding the hydroxyl-containing polyamine (Ad) and the chain extender (Ae) in an amount equal to or less than the equivalent of the isocyanato group in the polyurethane prepolymer, there is a tendency that the strength of the coating film can be increased without decreasing the molecular weight of the chain-extended polyurethane resin (A).
The hydroxyl group-containing polyamine (Ad) is used so that the hydroxyl group value of the polyurethane resin (A) is in the range of 3.0 to 15 mgKOH/g. The specific amount of the hydroxyl group-containing polyamine (Ad) used is preferably 0.1 to 10 mass %, more preferably 0.3 to 7.0 mass %, and even more preferably 0.5 to 5.0 mass %, based on the total solid content of the polycarbonate polyol (Aa) having an alicyclic structure, the polyisocyanate (Ab), and the acidic group-containing polyol (Ac).
When the chain extender (Ae) is used, the amount of the chain extender (Ae) used is preferably 0.1 to 15 mass %, more preferably 0.1 to 10 mass %, based on the total solid contents of the polycarbonate polyol (Aa) having an alicyclic structure, the polyisocyanate (Ab), and the acidic group-containing polyol (Ac).

((Aa)及び(Ac)以外のその他のポリオール(Af))
ポリウレタン樹脂(A)は上記脂環構造を有するポリカーボネートポリオール(Aa)及び酸性基含有ポリオール(Ac)以外のその他のポリオール(Af)由来の構成単位を有していてもよい。
その他のポリオール(Af)としては、公知のものを使用することができる。例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、エチレンオキシドとプロピレンオキシド、エチレンオキシドとブチレンオキシドとのランダム共重合体やブロック共重合体等のポリエーテルポリオール;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、1,3-ブタンジオール、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、ネオペンチルグリコール、ジ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、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、2-ブチル-2-エチル-1,3-プロパンジオール等の短鎖脂肪族ジオール;1,4-シクロヘキサンジオール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフェノールA等の脂環式ジオール;1,4-ベンゼンジメタノール、1,3-ベンゼンジメタノール、1,2-ベンゼンジメタノール、4,4’-ナフタレンジメタノール、3,4’-ナフタレンジメタノール等の芳香族ジオール;トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等の3官能以上の多価アルコール;ビスフェノールA、ハイドロキノン、ビスヒドロキシエトキシベンゼン及びそれらのアルキレンオキシド付加体等のジオール;テレフタル酸、イソフタル酸、オルソフタル酸、1,5-ナフタル酸、2,6-ナフタル酸、4,4’-ジフェニルジカルボン酸、2,2’-ジフェニルジカルボン酸、4,4’- ジフェニルエーテルジカルボン酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸、1,3-シクロヘキサンジカルボン酸、1,2-シクロヘキサンジカルボン酸、4-メチル-1,2-シクロヘキサンジカルボン酸、ドデカンジカルボン酸、ダイマー酸、水添ダイマー酸等のポリカルボン酸と、上記ポリオールとから得られるポリエステルポリオール等が挙げられる。
その他のポリオール化合物(Af)は、ポリオール化合物(Aa)、(Ac)及び(Af)の全量に対し、70質量%未満の量で含まれていることが好ましく、60質量%未満の量で含まれていることがより好ましく、50質量%未満の量で含まれていることがさらに好ましく、40質量%未満の量で含まれていることがさらにより好ましい。水性ポリウレタン樹脂に求める物性に応じて、本発明の効果を損なわない範囲で、その他のポリオール化合物(Af)の種類、量はともに当業者であれば適宜調整することができるが、その他のポリオール化合物(Af)由来の構造は、ポリウレタン樹脂(A)中に含まれていなくてもよい。
(Polyol (Af) other than (Aa) and (Ac))
The polyurethane resin (A) may have a structural unit derived from a polyol (Af) other than the polycarbonate polyol (Aa) having an alicyclic structure and the acidic group-containing polyol (Ac).
Other polyols (Af) that can be used include known polyols, such as polyether polyols, such as polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene ether glycol, random copolymers or block copolymers of ethylene oxide and propylene oxide, or ethylene oxide and butylene oxide; short-chain aliphatic polyols, such as ethylene glycol, propylene glycol, 1,3-propanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, neopentyl glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene glycol, 3-methyl-1,5-pentanediol, and 2-butyl-2-ethyl-1,3-propanediol. Diols; alicyclic diols such as 1,4-cyclohexanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol, and hydrogenated bisphenol A; aromatic diols such as 1,4-benzenedimethanol, 1,3-benzenedimethanol, 1,2-benzenedimethanol, 4,4'-naphthalenedimethanol, and 3,4'-naphthalenedimethanol; trifunctional or higher polyhydric alcohols such as trimethylolpropane and pentaerythritol; diols such as bisphenol A, hydroquinone, bishydroxyethoxybenzene, and alkylene oxide adducts thereof; terephthalic acid, isophthalic acid, orthophthalic acid, 1,5-naphthalic acid, 2,6-naphthalic acid, 4,4'-diphenyldicarboxylic acid, 2,2'-diphenyldicarboxylic acid, 4,4'- Examples of the polyester polyols include polyester polyols obtained from polycarboxylic acids such as diphenyl ether dicarboxylic acid, trimellitic acid, pyromellitic acid, adipic acid, azelaic acid, sebacic acid, 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid, 1,3-cyclohexanedicarboxylic acid, 1,2-cyclohexanedicarboxylic acid, 4-methyl-1,2-cyclohexanedicarboxylic acid, dodecanedicarboxylic acid, dimer acid, and hydrogenated dimer acid, and the above-mentioned polyols.
The other polyol compound (Af) is preferably contained in an amount of less than 70 mass% based on the total amount of the polyol compounds (Aa), (Ac) and (Af), more preferably contained in an amount of less than 60 mass%, even more preferably contained in an amount of less than 50 mass%, and even more preferably contained in an amount of less than 40 mass%. Depending on the physical properties required for the aqueous polyurethane resin, the type and amount of the other polyol compound (Af) can be appropriately adjusted by a person skilled in the art within a range that does not impair the effects of the present invention, but the structure derived from the other polyol compound (Af) does not need to be contained in the polyurethane resin (A).

(中和剤(Ag))
ポリウレタン樹脂(A)は、上記酸性基を中和させるために中和剤(Ag)由来の構成単位を有していてもよい。中和剤(Ag)は、一種類を単独で用いてもよいし、複数種類を併用してもよい。
(Neutralizing Agent (Ag))
The polyurethane resin (A) may have a constituent unit derived from a neutralizing agent (Ag) in order to neutralize the acidic group. The neutralizing agent (Ag) may be used alone or in combination of two or more kinds.

中和剤(Ag)としては、公知のものを使用することができる。例えば、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリイソプロピルアミン、トリブチルアミン、トリエタノールアミン、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、N-フェニルジエタノールアミン、2-ジメチルアミノエタノール、2-(ジメチルアミノ)-2-メチル-1-プロパノール、ジエチルエタノールアミン、N-メチルモルホリン、ピリジン等の有機アミン類;水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の無機アルカリ、アンモニア等を用いることができる。 As the neutralizing agent (Ag), known neutralizing agents can be used. For example, organic amines such as trimethylamine, triethylamine, triisopropylamine, tributylamine, triethanolamine, N-methyldiethanolamine, N-ethyldiethanolamine, N-phenyldiethanolamine, 2-dimethylaminoethanol, 2-(dimethylamino)-2-methyl-1-propanol, diethylethanolamine, N-methylmorpholine, and pyridine; inorganic alkalis such as sodium hydroxide and potassium hydroxide, and ammonia can be used.

中和剤(Ag)としては、水性ポリウレタン樹脂分散体組成物中の水系媒体を乾燥する際の温度(通常は50~180℃)で揮発してポリウレタン皮膜から消失し、より一層優れた接着強度が得られる点から、その沸点が200℃以下であることが好ましく、-50~180℃の範囲であることがより好ましい。100℃以下の低温下で数秒間~1時間の短時間に乾燥塗膜を得る際には、その沸点が130℃以下であることが好ましく、110℃以下であることがより好ましい。 The neutralizing agent (Ag) preferably has a boiling point of 200°C or less, more preferably in the range of -50 to 180°C, since it volatilizes and disappears from the polyurethane film at the temperature (usually 50 to 180°C) when the aqueous medium in the aqueous polyurethane resin dispersion composition is dried, resulting in even better adhesive strength. When obtaining a dry coating film in a short time of several seconds to 1 hour at a low temperature of 100°C or less, the boiling point is preferably 130°C or less, more preferably 110°C or less.

中和剤(Ag)を用いる場合の使用量としては、ポリウレタン樹脂(A)に含まれる上記酸性基のモル数に対して0.8~1.2倍の範囲であることが好ましい。前記中和剤(Ae)の使用量が上記水性ポリウレタン樹脂分散体に含まれる上記酸性基のモル数に対して0.8倍以上であると、得られる分散体の安定性が高く、1.2倍以下であると、100℃以下の低温乾燥下で数秒間~1時間の短時間で基材密着性が高い塗膜を得ることができる。 When using a neutralizing agent (Ag), the amount used is preferably in the range of 0.8 to 1.2 times the number of moles of the acidic groups contained in the polyurethane resin (A). When the amount of the neutralizing agent (Ae) used is 0.8 times or more the number of moles of the acidic groups contained in the aqueous polyurethane resin dispersion, the stability of the resulting dispersion is high, and when it is 1.2 times or less, a coating film with high adhesion to the substrate can be obtained in a short time of several seconds to 1 hour under low-temperature drying at 100°C or less.

ポリウレタン樹脂(A)において、脂環構造を有するポリカーボネートポリオール(Aa)と、酸性基含有ポリオール(Ac)と、その他のポリオール(Af)との合計の水酸基当量数は、50~4000であることが好ましい。水酸基当量数がこの範囲であれば、得られたポリウレタン樹脂を含む水性ポリウレタン樹脂分散体の製造が容易である。得られる水性ポリウレタン樹脂分散体の貯蔵安定性の観点から、水酸基当量数は、100~3500であることが好ましく、120~3000であることがより好ましく、130~2500であることがさらに好ましい。酸性基含有ポリオール(Ac)及びその他のポリオール(Af)の合計の使用量は、上記範囲を達成することができる範囲で任意の量を用いることができるが、ポリオール化合物(Aa)、(Ac)及び(Af)の全量に対し、80質量%未満の量で含まれていることが好ましい。 In the polyurethane resin (A), the total hydroxyl equivalent number of the polycarbonate polyol (Aa) having an alicyclic structure, the acidic group-containing polyol (Ac), and the other polyol (Af) is preferably 50 to 4000. If the hydroxyl equivalent number is within this range, it is easy to manufacture an aqueous polyurethane resin dispersion containing the obtained polyurethane resin. From the viewpoint of the storage stability of the obtained aqueous polyurethane resin dispersion, the hydroxyl equivalent number is preferably 100 to 3500, more preferably 120 to 3000, and even more preferably 130 to 2500. The total amount of the acidic group-containing polyol (Ac) and the other polyol (Af) used can be any amount within the range that can achieve the above range, but it is preferable that it is contained in an amount of less than 80 mass% based on the total amount of the polyol compounds (Aa), (Ac), and (Af).

水酸基当量数は、以下の式(1)及び(2)で算出することができる。
各ポリオール成分の水酸基当量数=各ポリオール成分の分子量/各ポリオール成分の水酸基の数・・・(1)
ポリオール成分の合計の水酸基当量数=M/ポリオール成分の合計モル数・・(2)
式(2)において、Mは、[〔ポリカーボネートポリオール成分の水酸基当量数×ポリカーボネートポリオール成分のモル数〕+〔酸性基含有ポリオールの水酸基当量数×酸性基含有ポリオールのモル数〕+〔その他のポリオールの水酸基当量数×その他のポリオールのモル数〕]を示す。
The hydroxyl group equivalent number can be calculated by the following formulas (1) and (2).
Hydroxyl equivalent number of each polyol component=molecular weight of each polyol component/number of hydroxyl groups of each polyol component (1)
Total hydroxyl equivalent number of polyol components=M/total mole number of polyol components (2)
In formula (2), M represents [[hydroxyl equivalent number of polycarbonate polyol component × number of moles of polycarbonate polyol component] + [hydroxyl equivalent number of acidic group-containing polyol × number of moles of acidic group-containing polyol] + [hydroxyl equivalent number of other polyol × number of moles of other polyol]].

(水性ポリウレタン樹脂分散体の製造方法)
次に、水性ポリウレタン樹脂分散体の製造方法について説明する。水性ポリウレタン樹脂分散体は、ポリウレタン樹脂(A)が水系媒体中に分散されている。水性ポリウレタン樹脂分散体の製造方法は、下記工程が含まれる。
(I)前記脂環構造を有するポリカーボネートポリオール(Aa)、前記ポリイソシアネート(Ab)、酸性基含有ポリオール(Ac)、並びに場合により(Aa)及び(Ac)以外のその他のポリオール(Af)を反応させてポリウレタンプレポリマーを得る工程、
(II)前記ポリウレタンプレポリマーの酸性基を中和剤(Ag)にて中和する工程、
(III)前記ポリウレタンプレポリマーを水系媒体中に分散させる工程、並びに
(IV)前記ポリウレタンプレポリマー、前記ポリウレタンプレポリマーのイソシアナト基と反応性を有する水酸基含有ポリアミン(Ad)、及び鎖延長剤(Ae)を反応させる工程。
さらに、工程(I)で有機溶剤を使用する場合、工程(V)として、有機溶剤を除去する工程が含まれてもよい。
本発明の水性ポリウレタン樹脂分散体は、公知の文献(例えば、国際公開第2016/039396号、国際公開第2016/163394号等)に記載の公知の方法により製造することができる。
(Method for producing aqueous polyurethane resin dispersion)
Next, a method for producing the aqueous polyurethane resin dispersion will be described. The aqueous polyurethane resin dispersion is a dispersion of the polyurethane resin (A) in an aqueous medium. The method for producing the aqueous polyurethane resin dispersion includes the following steps.
(I) a step of reacting the polycarbonate polyol (Aa) having an alicyclic structure, the polyisocyanate (Ab), the acidic group-containing polyol (Ac), and optionally a polyol (Af) other than (Aa) and (Ac) to obtain a polyurethane prepolymer;
(II) neutralizing the acidic groups of the polyurethane prepolymer with a neutralizing agent (Ag);
(III) a step of dispersing the polyurethane prepolymer in an aqueous medium, and (IV) a step of reacting the polyurethane prepolymer with a hydroxyl group-containing polyamine (Ad) reactive with an isocyanato group of the polyurethane prepolymer, and a chain extender (Ae).
Furthermore, when an organic solvent is used in step (I), step (V) may include a step of removing the organic solvent.
The aqueous polyurethane resin dispersion of the present invention can be produced by a known method described in known literature (for example, WO 2016/039396, WO 2016/163394, etc.).

(ポリウレタンプレポリマー)
前記工程(I)において、ポリウレタンプレポリマーは、脂環構造を有するポリカーボネートポリオール(Aa)、ポリイソシアネート(Ab)、酸性基含有ポリオール(Ac)、(Aa)及び(Ac)以外のその他のポリオール(Af)を反応させて得られる。したがって、ポリウレタンプレポリマーは、(a1)脂環構造を有するポリカーボネートポリオール由来の構造、(a2)ポリイソシアネート由来の構造、(a3)酸性基含有ポリオール由来の構造を少なくとも有し、(a4)その他のポリオール由来の構造を任意に有する。
(Polyurethane prepolymer)
In the step (I), the polyurethane prepolymer is obtained by reacting a polycarbonate polyol (Aa) having an alicyclic structure, a polyisocyanate (Ab), an acidic group-containing polyol (Ac), and a polyol (Af) other than (Aa) and (Ac). Thus, the polyurethane prepolymer has at least (a1) a structure derived from a polycarbonate polyol having an alicyclic structure, (a2) a structure derived from a polyisocyanate, and (a3) a structure derived from an acidic group-containing polyol, and optionally has (a4) a structure derived from another polyol.

ポリウレタンプレポリマーは、ポリウレタンプレポリマーの固形分基準で、遊離イソシアナト基の含有割合が0.5~5.0質量%となる範囲内で選択されると、水に対する分散性が良好となる点で好ましい。 It is preferable that the polyurethane prepolymer has a free isocyanato group content of 0.5 to 5.0% by mass based on the solid content of the polyurethane prepolymer, since this provides good dispersibility in water.

ポリウレタンプレポリマーの酸価(AV)は、4~40mgKOH/gが好ましく、6~32mgKOH/gがより好ましく、8~29mgKOH/gがさらにより好ましい。ポリウレタンプレポリマーの酸価を4mgKOH/g以上とすることで、水系媒体への分散性、貯蔵安定性を良くすることができる傾向がある。また、ポリウレタンプレポリマーの酸価を40mgKOH/g以下とすることで、ポリウレタン樹脂の塗膜の耐水性を高め、得られるフィルムの柔軟性を高くすることができる傾向がある。また、塗膜作製時の乾燥性を上げることができる傾向がある。 The acid value (AV) of the polyurethane prepolymer is preferably 4 to 40 mgKOH/g, more preferably 6 to 32 mgKOH/g, and even more preferably 8 to 29 mgKOH/g. By making the acid value of the polyurethane prepolymer 4 mgKOH/g or more, there is a tendency that the dispersibility in aqueous media and the storage stability can be improved. Furthermore, by making the acid value of the polyurethane prepolymer 40 mgKOH/g or less, there is a tendency that the water resistance of the polyurethane resin coating film can be increased, and the flexibility of the resulting film can be increased. Furthermore, there is a tendency that the drying property during coating film production can be improved.

なお、「ポリウレタンプレポリマーの酸価」とは、ポリウレタンプレポリマーを製造するにあたって用いられる溶媒及びポリウレタンプレポリマーを水系媒体中に分散させるための中和剤を除く、いわゆる固形分の酸価である。 The "acid value of the polyurethane prepolymer" refers to the acid value of the so-called solid content, excluding the solvent used in producing the polyurethane prepolymer and the neutralizing agent used to disperse the polyurethane prepolymer in the aqueous medium.

具体的には、ポリウレタンプレポリマーの酸価は、下記式(3)によって導き出すことができる。 Specifically, the acid value of a polyurethane prepolymer can be calculated using the following formula (3):

〔ポリウレタンプレポリマーの酸価〕=〔(酸性基含有ポリオールのミリモル数)×(酸性基含有ポリオール1分子中の酸性基の数)+(ヒドロキシアルカン酸のミリモル数)×(ヒドロキシアルカン酸1分子中の酸性基の数)〕×56.1/〔ポリイソシアネート、酸性基含有ポリオール、ヒドロキシアルカン酸、ブロック化剤、脂環構造を有するポリカーボネートポリオール、及びその他のポリオールの合計の質量〕・・・(3) [Acid value of polyurethane prepolymer] = [(number of millimoles of acidic group-containing polyol) x (number of acidic groups in one molecule of acidic group-containing polyol) + (number of millimoles of hydroxyalkanoic acid) x (number of acidic groups in one molecule of hydroxyalkanoic acid)] x 56.1 / [total mass of polyisocyanate, acidic group-containing polyol, hydroxyalkanoic acid, blocking agent, polycarbonate polyol with alicyclic structure, and other polyols] ... (3)

(工程(I)~(V))
工程(I)~(III)及び(V)は、前記公知文献記載の方法により行われる。
(Steps (I) to (V))
The steps (I) to (III) and (V) are carried out by the methods described in the above-mentioned known publications.

前記ポリウレタンプレポリマーと、前記ポリウレタンプレポリマーのイソシアナト基と反応性を有する水酸基含有ポリアミン(Ad)、及び鎖延長剤(Ae)とを反応させる工程(IV)は、ポリウレタンプレポリマー同士を架橋し、ポリウレタン樹脂(A)の分子量を目的の範囲に調整する工程である。さらに、前記の通り、水酸基含有ポリアミン(Ad)の種類や使用量を調整することにより、ポリウレタン樹脂(A)の水酸基価が3.0~15mgKOH/gの範囲とすることができる。
前記工程(IV)において、鎖延長剤(Ae)の代わりに、水酸基含有ポリアミンとともに、酸性基を含まないポリオール及び/又は酸性基含有ポリオールを使用することもできる。これらのポリオールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4-ブタンジオール、1,6-ヘキサンジオール等のジオール化合物、ポリエチレングリコールに代表されるポリアルキレングリコール類が挙げられる。
The step (IV) of reacting the polyurethane prepolymer with the hydroxyl-containing polyamine (Ad) reactive with the isocyanato group of the polyurethane prepolymer and the chain extender (Ae) is a step of crosslinking the polyurethane prepolymers together and adjusting the molecular weight of the polyurethane resin (A) to a desired range. Furthermore, as described above, the hydroxyl value of the polyurethane resin (A) can be adjusted to a range of 3.0 to 15 mgKOH/g by adjusting the type and amount of the hydroxyl-containing polyamine (Ad).
In the step (IV), a polyol not containing an acidic group and/or a polyol containing an acidic group may be used together with the hydroxyl group-containing polyamine in place of the chain extender (Ae). Examples of such polyols include diol compounds such as ethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, and 1,6-hexanediol, and polyalkylene glycols such as polyethylene glycol.

前記工程(IV)は冷却下でゆっくりと行ってもよく、また場合によっては60℃以下の加熱条件下で反応を促進して行ってもよい。冷却下における反応時間は、例えば0.5~24時間とすることができ、60℃以下の加熱条件下における反応時間は、例えば0.1~6時間とすることができる。 The step (IV) may be carried out slowly under cooling, or, in some cases, may be carried out by promoting the reaction under heating conditions of 60°C or less. The reaction time under cooling may be, for example, 0.5 to 24 hours, and the reaction time under heating conditions of 60°C or less may be, for example, 0.1 to 6 hours.

前記工程(IV)において、水酸基含有ポリアミンは、前記ポリウレタンプレポリマーに対し、60℃以下で反応させることが好ましい。具体的には、ポリウレタンプレポリマーを水に分散させた後、60℃以下で反応させることが好ましい。60℃を超える温度で反応を行った場合、水酸基含有ポリアミンの水酸基がイソシアナト基と反応し、意図した量の水酸基を付与できない場合がある。 In the step (IV), the hydroxyl-containing polyamine is preferably reacted with the polyurethane prepolymer at 60°C or less. Specifically, the polyurethane prepolymer is preferably dispersed in water and then reacted at 60°C or less. If the reaction is carried out at a temperature exceeding 60°C, the hydroxyl groups of the hydroxyl-containing polyamine may react with the isocyanato groups, making it impossible to impart the intended amount of hydroxyl groups.

水性ポリウレタン樹脂分散体の製造において、前記工程(II)と前記工程(IV)とは、どちらを先に行ってもよいし、同時に行うこともできる。前記工程(II)と、前記工程(III)は、同時に行ってもよい。更に、前記工程(II)、前記工程(III)及び前記工程(IV)は、同時に行ってもよい。 In the production of the aqueous polyurethane resin dispersion, the steps (II) and (IV) may be carried out in either order, or may be carried out simultaneously. The steps (II) and (III) may be carried out simultaneously. Furthermore, the steps (II), (III) and (IV) may be carried out simultaneously.

(水性ポリウレタン樹脂分散体)
水性分散体中におけるポリウレタン樹脂(A)の割合は、5~60質量%、好ましくは20~50質量%である。
(Aqueous Polyurethane Resin Dispersion)
The content of the polyurethane resin (A) in the aqueous dispersion is from 5 to 60% by mass, preferably from 20 to 50% by mass.

水性分散体中におけるポリウレタン樹脂(A)の水酸基価は、水性ポリウレタン樹脂分散体から得られる塗膜の耐アルコール性向上の点から3.0~15mgKOH/gであり、貯蔵安定性の点から3.5~13mgKOH/gが好ましく、4.0~11mgKOH/gがより好ましく、5.0~10mgKOH/gがさらに好ましい。水酸基価とは、試料1g中の水酸基と当量の水酸化カリウムのミリグラム(mg)数であり、JIS K 1557のA法によって測定することができる。 The hydroxyl value of the polyurethane resin (A) in the aqueous dispersion is 3.0 to 15 mgKOH/g from the viewpoint of improving the alcohol resistance of the coating film obtained from the aqueous polyurethane resin dispersion, and is preferably 3.5 to 13 mgKOH/g, more preferably 4.0 to 11 mgKOH/g, and even more preferably 5.0 to 10 mgKOH/g from the viewpoint of storage stability. The hydroxyl value is the number of milligrams (mg) of potassium hydroxide equivalent to the hydroxyl groups in 1 g of sample, and can be measured by Method A of JIS K 1557.

水性分散体中におけるポリウレタン樹脂(A)の重量平均分子量(Mw)は、200,000~10,000,000であることが好ましく、300,000~5,000,000であることがより好ましく、400,000~2,000,000であることがさらに好ましい。重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定したものであり、予め作成した標準ポリスチレンの検量線から求めた換算値を使用することができる。重量平均分子量を200,000以上とすることで、良好な塗膜を得ることができる傾向がある。重量平均分子量を10,000,000以下とすることで、水性ポリウレタン樹脂分散体の乾燥性をより高くすることができる傾向がある。 The weight average molecular weight (Mw) of the polyurethane resin (A) in the aqueous dispersion is preferably 200,000 to 10,000,000, more preferably 300,000 to 5,000,000, and even more preferably 400,000 to 2,000,000. The weight average molecular weight is measured by gel permeation chromatography (GPC), and a converted value obtained from a calibration curve of a standard polystyrene prepared in advance can be used. By setting the weight average molecular weight to 200,000 or more, a good coating film tends to be obtained. By setting the weight average molecular weight to 10,000,000 or less, the drying property of the aqueous polyurethane resin dispersion tends to be improved.

水性分散体中におけるポリウレタン樹脂(A)中に含まれる脂環構造の含有量は、ポリウレタン樹脂(A)全量に対して、固形分基準で30~50質量%であることが好ましく、32~48質量%がより好ましく、34~46質量%がさらに好ましい。脂環構造の含有割合が上記範囲にあると、水性ポリウレタン樹脂分散体の分散性の低下、粒子のメジアン径の増大、ゲル化、及び加水分解等を抑制することができる点で好ましい。なお、水性分散体中におけるポリウレタン樹脂(A)中に含まれる脂環構造の含有量における「脂環構造の含有量」は、ポリカーボネートポリオール(Aa)、ポリイソシアネート(Ab)等ポリウレタン樹脂(A)の全構成成分中に存在する脂環構造の、ポリウレタン樹脂(A)中の含有量を指す。 The content of the alicyclic structure contained in the polyurethane resin (A) in the aqueous dispersion is preferably 30 to 50 mass% based on the solid content of the total amount of the polyurethane resin (A), more preferably 32 to 48 mass%, and even more preferably 34 to 46 mass%. If the content ratio of the alicyclic structure is within the above range, it is preferable in that it is possible to suppress a decrease in dispersibility of the aqueous polyurethane resin dispersion, an increase in the median diameter of the particles, gelation, hydrolysis, etc. Note that the "content of the alicyclic structure" in the content of the alicyclic structure contained in the polyurethane resin (A) in the aqueous dispersion refers to the content in the polyurethane resin (A) of the alicyclic structure present in all the constituent components of the polyurethane resin (A), such as the polycarbonate polyol (Aa) and the polyisocyanate (Ab).

水性分散体中におけるポリウレタン樹脂(A)において、ウレタン結合及びウレア結合の含有割合は、固形分基準で7~25質量%であることが好ましく、8~22質量%であることがより好ましい。 In the polyurethane resin (A) in the aqueous dispersion, the content of urethane bonds and urea bonds is preferably 7 to 25 mass% based on the solid content, and more preferably 8 to 22 mass%.

ウレタン結合及びウレア結合の含有割合は、ポリイソシアネート(Ab)、脂環構造を有するポリカーボネートポリオール(Aa)、酸性基含有ポリオール(Ac)、水酸基含有ポリアミン(Ad)及びその他のポリオール(Af)、並びに場合によってブロック化剤及び鎖延長剤(Ae)の、それぞれの分子量、1分子中における水酸基、イソシアナト基及びアミノ基の数並びに水性ポリウレタン樹脂分散体における固形分基準での各原料の使用割合によって制御することができる。 The content ratio of urethane bonds and urea bonds can be controlled by the molecular weight of each of the polyisocyanate (Ab), polycarbonate polyol (Aa) having an alicyclic structure, acidic group-containing polyol (Ac), hydroxyl group-containing polyamine (Ad) and other polyols (Af), and optionally the blocking agent and chain extender (Ae), the number of hydroxyl groups, isocyanato groups and amino groups in one molecule, and the usage ratio of each raw material on a solid content basis in the aqueous polyurethane resin dispersion.

前記ウレタン結合及びウレア結合の含有割合を7質量%以上とすることで、塗膜乾燥後の塗膜表面のベタツキを低減できる場合がある。また、前記ウレタン結合及びウレア結合の含有割合を25質量%以下とすることで、水性ポリウレタン樹脂分散体から形成される塗膜と基材の密着性が高くなる場合がある。 By making the content of the urethane bond and urea bond 7% by mass or more, it may be possible to reduce stickiness on the coating film surface after drying. In addition, by making the content of the urethane bond and urea bond 25% by mass or less, it may be possible to improve adhesion between the coating film formed from the aqueous polyurethane resin dispersion and the substrate.

ここで、ポリウレタンにおいてカーボネート、ウレタン等それぞれの構造・基がどの原料に由来するものであるかは当業者にとっては明らかなものであること、また、生成するポリウレタン樹脂には原料のほぼ全てが取り込まれること、或いはそのように設計することは容易であるため、ポリウレタン樹脂(A)中の脂環構造、ウレタン結合、ウレア結合等の含有量は、仕込み量、各原料の分子量及び各構造に相当する部分の分子量又はモル数により、凡そ計算することができる。 It is clear to those skilled in the art which raw materials each structure/group in polyurethane, such as carbonate and urethane, comes from, and since almost all of the raw materials are incorporated into the polyurethane resin produced, or it is easy to design it that way, the contents of alicyclic structures, urethane bonds, urea bonds, etc. in polyurethane resin (A) can be roughly calculated from the charge amounts, the molecular weights of each raw material, and the molecular weights or mole numbers of the portions corresponding to each structure.

水性分散体中におけるポリウレタン樹脂(A)の酸価は、特に制限されないが、固形分基準で10~40mgKOH/gであることが好ましく、15~32mgKOH/gであることがより好ましく、17~30mgKOH/gであることがさらに好ましい。前記ポリウレタン樹脂(A)の酸価を固形分基準で10~40mgKOH/gの範囲とすることで、貯蔵安定性が向上する傾向がある。酸価は、JIS K 1557の指示薬滴定法に準拠して測定することができる。測定においては、酸性基を中和するために使用した中和剤を取り除いて測定する。例えば、有機アミン類を中和剤として用いた場合には、水性ポリウレタン樹脂分散体をガラス板上に塗布し、温度60℃、20mmHgの減圧下で24時間乾燥して得られた塗膜をN-メチルピロリドン(NMP)に溶解させて、JIS K 1557の指示薬滴定法に準拠して酸価を測定することができる。 The acid value of the polyurethane resin (A) in the aqueous dispersion is not particularly limited, but is preferably 10 to 40 mgKOH/g, more preferably 15 to 32 mgKOH/g, and even more preferably 17 to 30 mgKOH/g based on the solid content. By setting the acid value of the polyurethane resin (A) in the range of 10 to 40 mgKOH/g based on the solid content, the storage stability tends to be improved. The acid value can be measured in accordance with the indicator titration method of JIS K 1557. In the measurement, the neutralizing agent used to neutralize the acidic groups is removed and the measurement is performed. For example, when organic amines are used as the neutralizing agent, the aqueous polyurethane resin dispersion is applied to a glass plate, and the coating film obtained by drying at a temperature of 60°C and a reduced pressure of 20 mmHg for 24 hours is dissolved in N-methylpyrrolidone (NMP), and the acid value can be measured in accordance with the indicator titration method of JIS K 1557.

水性分散体中におけるポリウレタン樹脂(A)のガラス転移温度(Tg)は、-10℃以上であることが好ましく、-10~100℃であることがより好ましく、10~90℃であることがさらに好ましく、30~80℃であることがさらにより好ましい。ポリウレタン樹脂(A)のTgが-10℃以上であると、耐アルコール性がより優れる。 The glass transition temperature (Tg) of the polyurethane resin (A) in the aqueous dispersion is preferably -10°C or higher, more preferably -10 to 100°C, even more preferably 10 to 90°C, and even more preferably 30 to 80°C. If the Tg of the polyurethane resin (A) is -10°C or higher, the alcohol resistance is superior.

<硬化剤(B)>
本発明で、任意で使用することができる硬化剤(B)(以下、「(B)」ということもある。)は、ポリウレタン樹脂(A)の中の官能基、好ましくは水酸基及び酸性基と反応して、樹脂組成物の硬化に寄与し得る化合物である。本発明の水性ポリウレタン樹脂分散体組成物の一態様は、ポリウレタン樹脂(A)と硬化剤(B)とが水系媒体中に分散している組成物である。
<Curing Agent (B)>
The curing agent (B) (hereinafter sometimes referred to as "(B)") that can be optionally used in the present invention is a compound that can react with functional groups, preferably hydroxyl groups and acidic groups, in the polyurethane resin (A) and contribute to the curing of the resin composition. One embodiment of the aqueous polyurethane resin dispersion composition of the present invention is a composition in which the polyurethane resin (A) and the curing agent (B) are dispersed in an aqueous medium.

硬化剤(B)としては、公知のものを使用することができる。例えば、ポリイソシアネート化合物、ポリカルボジイミド化合物、アミノ樹脂、エポキシ基含有化合物、アジリジン化合物等が挙げられる。 As the curing agent (B), a known compound can be used. Examples include polyisocyanate compounds, polycarbodiimide compounds, amino resins, epoxy group-containing compounds, aziridine compounds, etc.

硬化剤(B)としては、ポリウレタン樹脂(A)の中の水酸基と反応し得るポリイソシアネート化合物及びポリウレタン樹脂(A)の中の水酸基と反応し得るアミノ樹脂、またポリウレタン樹脂(A)の中の酸性基と反応し得るポリカルボジイミド化合物を好適に使用することができる。 As the curing agent (B), polyisocyanate compounds capable of reacting with the hydroxyl groups in the polyurethane resin (A), amino resins capable of reacting with the hydroxyl groups in the polyurethane resin (A), and polycarbodiimide compounds capable of reacting with the acidic groups in the polyurethane resin (A) can be suitably used.

硬化剤(B)は、一種類を単独で用いてもよいし、複数種類を併用してもよい。 The curing agent (B) may be used alone or in combination with multiple types.

前記ポリイソシアネート化合物は、1分子中に少なくとも2個のイソシアナト基を有する化合物である。例えば、前記ポリイソシアネート(Ab)に記載された化合物と同じ化合物を使用することができる。なかでも、脂肪族イソシアネート化合物、脂環式イソシアネート化合物が好ましい。 The polyisocyanate compound is a compound having at least two isocyanate groups in one molecule. For example, the same compounds as those described in the polyisocyanate (Ab) above can be used. Among them, aliphatic isocyanate compounds and alicyclic isocyanate compounds are preferred.

前記ポリイソシアネート化合物は、イソシアナト基がブロック化剤でブロックされていてもよい。ブロック化剤として例えば、フェノール、クレゾール等のフェノール系、メタノール、エタノール等の脂肪族アルコール系;マロン酸ジメチル、アセチルアセトン等の活性メチレン系;ブチルメルカプタン、ドデシルメルカプタン等のメルカプタン系;アセトアニリド、酢酸アミド等の酸アミド系;ε-カプロラクタム、δ-バレロラクタム等のラクタム系;コハク酸イミド、マレイン酸イミド等の酸イミド系;アセトアルドオキシム、アセトンオキシム、メチルエチルケトオキシム等のオキシム系;ジフェニルアニリン、アニリン、エチレンイミン、ジメチルピラゾール等のアミン系、ヒドロキシピバリン酸、ジメチロールプロピオン酸等のヒドロキシカルボン酸等が挙げられる。なかでも、塗膜の平滑性向上の点から、オキシム系ブロック化剤、活性メチレン系ブロック化剤、アミン系のブロック化剤が好ましく、ピラゾールがより好ましい。 The polyisocyanate compound may have an isocyanato group blocked with a blocking agent. Examples of blocking agents include phenol-based agents such as phenol and cresol, aliphatic alcohol-based agents such as methanol and ethanol, active methylene-based agents such as dimethyl malonate and acetylacetone, mercaptan-based agents such as butyl mercaptan and dodecyl mercaptan, acid amide-based agents such as acetanilide and acetate amide, lactam-based agents such as ε-caprolactam and δ-valerolactam, acid imide-based agents such as succinimide and maleimide, oxime-based agents such as acetaldoxime, acetoneoxime, and methylethylketoxime, amine-based agents such as diphenylaniline, aniline, ethyleneimine, and dimethylpyrazole, and hydroxycarboxylic acids such as hydroxypivalic acid and dimethylolpropionic acid. Among these, oxime-based blocking agents, active methylene-based blocking agents, and amine-based blocking agents are preferred from the viewpoint of improving the smoothness of the coating film, and pyrazole is more preferred.

前記ポリイソシアネート化合物としては、市販品を使用できる。例えば、Vencorex社製のEASAQUA(登録商標)シリーズが挙げられるが、かかる例示にのみ限定されるものではない。 Commercially available products can be used as the polyisocyanate compound. For example, the EASAQUA (registered trademark) series manufactured by Vencorex can be used, but the present invention is not limited to these examples.

前記ポリカルボジイミド化合物としては、例えばN,N’-ジ-o-トルイルカルボジイミド、N,N’-ジフェニルカルボジイミド、N,N’-ジ-2,6-ジメチルフェニルカルボジイミド、N,N’-ビス(2,6-ジイソプロピルフェニル)カルボジイミド、N,N’-ジオクチルデシルカルボジイミド、N-トリイル-N’-シクロヘキシルカルボジイミド、N,N’-ジ-2,2-ジ-tert-ブチルフェニルカルボジイミド、N-トリイル-N’-フェニルカルボジイミド、N,N’-ジ-p-ニトロフェニルカルボジイミド、N,N’-ジ-p-アミノフェニルカルボジイミド、N,N’-ジ-p-ヒドロキシフェニルカルボジイミド、N,N’-ジシクロヘキシルカルボジイミド、N,N’-ジ-p-トルイルカルボジイミド等が挙げられる。このようなカルボジイミドとしては日清紡ケミカル株式会社製のカルボジライトシリーズが挙げられるが、かかる例示にのみ限定されるものではない。 Examples of the polycarbodiimide compound include N,N'-di-o-toluylcarbodiimide, N,N'-diphenylcarbodiimide, N,N'-di-2,6-dimethylphenylcarbodiimide, N,N'-bis(2,6-diisopropylphenyl)carbodiimide, N,N'-dioctyldecylcarbodiimide, N-triyl-N'-cyclohexylcarbodiimide, N,N'-di-2,2-di-tert-butylphenylcarbodiimide, N-triyl-N'-phenylcarbodiimide, N,N'-di-p-nitrophenylcarbodiimide, N,N'-di-p-aminophenylcarbodiimide, N,N'-di-p-hydroxyphenylcarbodiimide, N,N'-dicyclohexylcarbodiimide, and N,N'-di-p-toluylcarbodiimide. Examples of such carbodiimides include the Carbodilite series manufactured by Nisshinbo Chemical Inc., but are not limited to these examples.

前記アミノ樹脂としては、アミノ成分とアルデヒド成分との反応によって得られる部分メチロール化アミノ樹脂又は完全メチロール化アミノ樹脂を使用することができる。アミノ成分としては、例えばメラミン、尿素、ベンゾグアナミン、アセトグアナミン、ステログアナミン、スピログアナミン、ジシアンジアミド等が挙げられる。アルデヒド成分としては、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ベンズアルデヒド等が挙げられる。 As the amino resin, a partially methylolated amino resin or a fully methylolated amino resin obtained by the reaction of an amino component with an aldehyde component can be used. Examples of the amino component include melamine, urea, benzoguanamine, acetoguanamine, steroguanamine, spiroguanamine, and dicyandiamide. Examples of the aldehyde component include formaldehyde, paraformaldehyde, acetaldehyde, and benzaldehyde.

また、前記メチロール化アミノ樹脂のメチロール基を、適当なアルコールによって、部分的に又は完全にエーテル化したものも使用することができる。エーテル化に用いられるアルコールとしては、例えばメチルアルコール、エチルアルコール、n-プロピルアルコール、i-プロピルアルコール、n-ブチルアルコール、i-ブチルアルコール、2-エチルブタノール、2―エチルヘキサノール等が挙げられる。 The methylolated amino resin may also be used in which the methylol groups are partially or completely etherified with a suitable alcohol. Examples of alcohols used for etherification include methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, i-propyl alcohol, n-butyl alcohol, i-butyl alcohol, 2-ethylbutanol, and 2-ethylhexanol.

前記アミノ樹脂としては、メラミン樹脂が好ましく、部分又は完全メチロール化メラミン樹脂のメチロール基をメチルアルコールで部分的に又は完全にエーテル化したメチルエーテル化メラミン樹脂、部分又は完全メチロール化メラミン樹脂のメチロール基をブチルアルコールで部分的に又は完全にエーテル化したブチルエーテル化メラミン樹脂、部分又は完全メチロール化メラミン樹脂のメチロール基をメチルアルコール及びブチルアルコールで部分的に又は完全にエーテル化したメチル―ブチル混合エーテル化メラミン樹脂がより好ましい。 As the amino resin, melamine resin is preferred, and more preferred are methyl etherified melamine resins in which the methylol groups of partially or fully methylolated melamine resins are partially or completely etherified with methyl alcohol, butyl etherified melamine resins in which the methylol groups of partially or fully methylolated melamine resins are partially or completely etherified with butyl alcohol, and methyl-butyl mixed etherified melamine resins in which the methylol groups of partially or fully methylolated melamine resins are partially or completely etherified with methyl alcohol and butyl alcohol.

前記アミノ樹脂としては、市販品を使用できる。例えば、三井化学株式会社製のユーバン(登録商標)シリーズが挙げられるが、かかる例示にのみ限定されるものではない。 Commercially available amino resins can be used. For example, the U-BAN (registered trademark) series manufactured by Mitsui Chemicals, Inc. can be used, but the present invention is not limited to these examples.

<水性ポリウレタン樹脂分散体組成物の製造>
本発明に係る水性ポリウレタン樹脂分散体組成物は、ポリウレタン樹脂(A)及び水系媒体を含み、硬化剤(B)を含有していてもよい。
水系媒体は、水又は水と親水性有機溶媒との混合媒体である。
水としては、例えば、上水、イオン交換水、蒸留水、超純水などが挙げられる。
親水性有機溶媒としては、例えば、アセトン、エチルメチルケトンなどのケトン類;N-メチルピロリドン、N-エチルピロリドンなどのピロリドン類;ジエチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテルなどのエーテル類;メタノール、エタノール、n-プロパノール、イソプロパノール、エチレングリコール、ジエチレングリコールなどのアルコール類;KJケミカル社製「KJCMPA(R)-100」に代表されるβ-アルコキシプロピオンアミドなどのアミド類;2-(ジメチルアミノ)-2-メチル-1-プロパノール(DMAP)などの水酸基含有三級アミンが挙げられる。
水系媒体中の親水性有機溶媒の量は、0~20質量%であることが好ましい。
水性ポリウレタン樹脂分散体のpHは、5.0~9.0が好ましい。
<Production of Aqueous Polyurethane Resin Dispersion Composition>
The aqueous polyurethane resin dispersion composition according to the present invention contains a polyurethane resin (A) and an aqueous medium, and may contain a curing agent (B).
The aqueous medium is water or a mixed medium of water and a hydrophilic organic solvent.
Examples of water include tap water, ion-exchanged water, distilled water, and ultrapure water.
Examples of hydrophilic organic solvents include ketones such as acetone and ethyl methyl ketone; pyrrolidones such as N-methylpyrrolidone and N-ethylpyrrolidone; ethers such as diethyl ether and dipropylene glycol dimethyl ether; alcohols such as methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, ethylene glycol, and diethylene glycol; amides such as β-alkoxypropionamide, typified by "KJCMPA(R)-100" manufactured by KJ Chemical Co.; and hydroxyl group-containing tertiary amines such as 2-(dimethylamino)-2-methyl-1-propanol (DMAP).
The amount of the hydrophilic organic solvent in the aqueous medium is preferably from 0 to 20% by mass.
The pH of the aqueous polyurethane resin dispersion is preferably from 5.0 to 9.0.

ポリウレタン樹脂(A)と硬化剤(B)とを混合する場合の固形分重量比は、貯蔵安定性及び塗膜の耐アルコール性向上の点から、ポリウレタン樹脂(A)の固形分重量に対する硬化剤(B)の比が、(B)/(A)=0.10~0.65であることが好ましく、0.13~0.63であることがより好ましい。より詳細には、ポリウレタン樹脂(A)の単位水酸基価(1mgKOH/g)当たりの両者の比率が、0.010~0.065であることが好ましく、0.013~0.063であることが、耐アルコール性をより向上させる観点からより好ましい。 When mixing polyurethane resin (A) and curing agent (B), the solids weight ratio of the curing agent (B) to the solids weight of polyurethane resin (A) is preferably (B)/(A) = 0.10 to 0.65, more preferably 0.13 to 0.63, from the viewpoint of improving storage stability and alcohol resistance of the coating film. More specifically, the ratio of the two per unit hydroxyl value (1 mg KOH/g) of polyurethane resin (A) is preferably 0.010 to 0.065, more preferably 0.013 to 0.063, from the viewpoint of further improving alcohol resistance.

水性ポリウレタン樹脂分散体組成物は、上記水性ポリウレタン樹脂分散体を必須成分として含有するが、必要に応じてその他の樹脂及び/又はその他の添加剤を含有してもよい。 The aqueous polyurethane resin dispersion composition contains the aqueous polyurethane resin dispersion as an essential component, but may also contain other resins and/or other additives as necessary.

前記その他の樹脂としては、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アルキド樹脂、ポリオレフィン樹脂、塩化ビニル樹脂等が挙げられる。中でもポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂が好ましく、ポリエステル樹脂エマルジョン、アクリル樹脂エマルジョン及びポリオレフィン樹脂エマルジョン選ばれる少なくとも1種を添加することがより好ましく、アクリル樹脂エマルジョンを添加することがさらに好ましい。これらは単独で用いてもよいし、複数種を併用してもよい。
なお、エマルジョンとは、水中又は有機溶媒及び水の混合媒体中に樹脂が分散された状態を示す。
Examples of the other resins include polyester resins, acrylic resins, polyether resins, polycarbonate resins, polyurethane resins, epoxy resins, alkyd resins, polyolefin resins, vinyl chloride resins, etc. Among them, polyester resins, acrylic resins, and polyolefin resins are preferred, and it is more preferred to add at least one selected from polyester resin emulsions, acrylic resin emulsions, and polyolefin resin emulsions, and it is even more preferred to add acrylic resin emulsions. These may be used alone or in combination.
The emulsion refers to a state in which a resin is dispersed in water or in a mixed medium of an organic solvent and water.

前記その他の添加剤としては、例えば、表面調整剤、乳化剤、増粘剤、ウレタン化触媒、充填剤、発泡剤、顔料、染料、撥油剤、造膜助剤、中空発泡体、難燃剤、消泡剤、レベリング剤、ブロッキング防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、可塑剤、沈降防止剤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よい。 Examples of the other additives that can be used include surface conditioners, emulsifiers, thickeners, urethane catalysts, fillers, foaming agents, pigments, dyes, oil repellents, film-forming assistants, hollow foams, flame retardants, defoamers, leveling agents, anti-blocking agents, UV absorbers, light stabilizers, plasticizers, and anti-settling agents. These additives may be used alone or in combination of two or more.

表面調整剤としては、一般に高分子量化に伴う粘性の変化、表面張力の変化、泡の発生に起因して生じる塗膜の欠陥を解消し得る性能を有する、表面調整剤、レベリング剤、濡れ剤、消泡剤等と称されるものであれば、特に制限なく使用することができ、例えば、アクリル系、ビニル系、シリコーン系、フッ素系、セルロース系、天然ワックス系、水溶性有機溶媒等の各種表面調整剤、レベリング剤、濡れ剤、消泡剤等の他、界面活性剤も好ましく挙げられ、中でも濡れ剤が好ましい。 Surface conditioners that can be used without particular restrictions include those called surface conditioners, leveling agents, wetting agents, defoamers, etc., which have the ability to eliminate defects in coating films caused by changes in viscosity, changes in surface tension, and foam generation that generally accompany high molecular weight. For example, various surface conditioners, leveling agents, wetting agents, defoamers, etc., such as acrylic, vinyl, silicone, fluorine, cellulose, natural wax, and water-soluble organic solvents, as well as surfactants are preferred, and among these, wetting agents are preferred.

顔料としては、公知の着色顔料や体質顔料、光輝性顔料を使用することができる。着色顔料としては例えば、酸化鉄、酸化チタン、亜鉛華、モリブデンレッド、コバルトブルー、カーボンブラック等の無機顔料や、キナクリドン顔料、キナクリドンキノン顔料、ジオキサジン顔料、フタロシアニン顔料、アントラピリミジン顔料、アンサンスロン顔料、インダンスロン顔料、フラバンスロン顔料、ペリレン顔料、ジケトピロロピロール顔料、ペリノン顔料、キノフタロン顔料、アントラキノン顔料、チオインジゴ顔料、アゾ顔料等の有機顔料等が挙げられる。体質顔料としては例えば、クレー、カオリン、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、タルク、シリカ、アルミナホワイト等が挙げられる。光輝性顔料としては例えば、アルミニウム、銅、亜鉛、真鍮、ニッケル、酸化アルミニウム、雲母、酸化チタンや酸化鉄で被覆された酸化アルミニウム、酸化鉄や酸化チタンで被覆された雲母等が挙げられる。 As the pigment, known color pigments, extender pigments, and luster pigments can be used. Examples of color pigments include inorganic pigments such as iron oxide, titanium oxide, zinc oxide, molybdenum red, cobalt blue, and carbon black, and organic pigments such as quinacridone pigments, quinacridonequinone pigments, dioxazine pigments, phthalocyanine pigments, anthrapyrimidine pigments, anthanthrone pigments, indanthrone pigments, flavanthrone pigments, perylene pigments, diketopyrrolopyrrole pigments, perinone pigments, quinophthalone pigments, anthraquinone pigments, thioindigo pigments, and azo pigments. Examples of extender pigments include clay, kaolin, barium sulfate, barium carbonate, calcium carbonate, talc, silica, and alumina white. Examples of luster pigments include aluminum, copper, zinc, brass, nickel, aluminum oxide, mica, aluminum oxide coated with titanium oxide or iron oxide, and mica coated with iron oxide or titanium oxide.

造膜助剤は、一般に水性塗装剤を用いた塗膜を成膜する際、成膜を促進する作用を有する親水性化合物である。造膜助剤としては例えば、N-メチルピロリドン、N-エチルピロリドン、N-プロピルピロリドン、N-イソプロピルピロリドン、N-ブチルピロリドン、N-シクロヘキシルピロリドン、N-オクチルピロリドン、N-フェニルピロリドン、ビニルピロリドン等のピロリドン系化合物;メタノール、エタノール、イソプロパノール、n-ブタノール、n-ヘキサノール等のアルコール系化合物;プロピレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール等のグリコール系化合物等が挙げられ、中でもピロリドン系化合物が好ましい。
造膜助剤は、ポリウレタン樹脂(A)が分散されている水系媒体を兼ねることもできる。
The film-forming assistant is generally a hydrophilic compound that has the effect of promoting film formation when forming a coating film using an aqueous coating agent. Examples of the film-forming assistant include pyrrolidone compounds such as N-methylpyrrolidone, N-ethylpyrrolidone, N-propylpyrrolidone, N-isopropylpyrrolidone, N-butylpyrrolidone, N-cyclohexylpyrrolidone, N-octylpyrrolidone, N-phenylpyrrolidone, and vinylpyrrolidone; alcohol compounds such as methanol, ethanol, isopropanol, n-butanol, and n-hexanol; glycol compounds such as propylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, triethylene glycol, and polyethylene glycol; and the like. Among these, pyrrolidone compounds are preferred.
The film-forming auxiliary can also serve as the aqueous medium in which the polyurethane resin (A) is dispersed.

本発明の水性ポリウレタン樹脂分散体組成物の製造方法は、特に制限されないが、公知の製造方法を用いることができる。例えば、前記水性ポリウレタン樹脂分散体を前記硬化剤(B)及び/又は上述した各種添加剤を攪拌混合することにより製造される。 The method for producing the aqueous polyurethane resin dispersion composition of the present invention is not particularly limited, and any known production method can be used. For example, the aqueous polyurethane resin dispersion is produced by stirring and mixing the curing agent (B) and/or the various additives described above.

<塗料組成物、コーティング剤組成物>
本発明は、水性ポリウレタン樹脂分散体を含有する塗料組成物及びコーティング剤組成物に関する。本発明の塗料組成物及びコーティング剤組成物とは、水性ポリウレタン樹脂分散体を含有する組成物が塗料用途及びコーティング剤用途に用いられるものである。
<Paint composition, coating composition>
The present invention relates to a paint composition and a coating composition containing an aqueous polyurethane resin dispersion. The paint composition and the coating composition of the present invention are compositions containing an aqueous polyurethane resin dispersion and used for paint applications and coating applications.

塗料組成物、コーティング剤組成物には、水性ポリウレタン樹脂分散体に含まれる樹脂以外の樹脂の水性分散液及び/又は水溶液を添加することができる。このような他の樹脂としては、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アルキド樹脂、ポリオレフィン樹脂、塩化ビニル樹脂等が挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、複数種を併用してもよい。他の樹脂は、1種以上の親水性基を有することが好ましい。親水性基としては、水酸基、カルボキシ基、スルホン酸基、ポリエチレングリコール基等が挙げられる。 Aqueous dispersions and/or aqueous solutions of resins other than the resins contained in the aqueous polyurethane resin dispersion can be added to the paint composition and coating composition. Examples of such other resins include polyester resins, acrylic resins, polyether resins, polycarbonate resins, polyurethane resins, epoxy resins, alkyd resins, polyolefin resins, and vinyl chloride resins. These may be used alone or in combination. It is preferable that the other resins have one or more hydrophilic groups. Examples of hydrophilic groups include hydroxyl groups, carboxyl groups, sulfonic acid groups, and polyethylene glycol groups.

他の樹脂としては、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。 The other resin is preferably at least one selected from the group consisting of polyester resin, acrylic resin, and polyolefin resin.

ポリエステル樹脂は、通常、酸成分とアルコ-ル成分とのエステル化反応又はエステル交換反応によって製造することができる。酸成分としては、ポリエステル樹脂の製造に際して酸成分として通常使用される化合物を使用することができる。酸成分としては、例えば、脂肪族多塩基酸、脂環族多塩基酸、芳香族多塩基酸等を使用することができる。 Polyester resins can usually be produced by an esterification reaction or transesterification reaction between an acid component and an alcohol component. As the acid component, compounds that are usually used as acid components in the production of polyester resins can be used. As the acid component, for example, aliphatic polybasic acids, alicyclic polybasic acids, aromatic polybasic acids, etc. can be used.

アクリル樹脂は、分子内に、1又は複数種の「(メタ)アクリロイル基」を有する「(メタ)アクリルモノマー」由来の重合単位を有する化合物である。アクリル樹脂は、通常、1種以上の(メタ)アクリルモノマーを重合させることにより得られる。 Acrylic resin is a compound that has polymerization units derived from "(meth)acrylic monomers" that have one or more "(meth)acryloyl groups" in the molecule. Acrylic resins are usually obtained by polymerizing one or more (meth)acrylic monomers.

前記(メタ)アクリルモノマーとしては、例えば、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、メチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール-ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリ(エチレングリコール-テトラメチレングリコール)モノ(メタ)アクリレート、ポリ(プロピレングリコール-テトラメチレングリコール)モノ(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、オクトキシポリエチレングリコール-ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ラウロキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ステアロキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸アルキルエステル;フェノキシエチル(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシポリプロピレングリコールポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、フェノキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、フェノキシポリプロピレングリコールポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸アリールエステル等が挙げられる。 Examples of the (meth)acrylic monomer include 2-ethylhexyl (meth)acrylate, methyl (meth)acrylate, butyl (meth)acrylate, tetrahydrofurfuryl (meth)acrylate, dodecyl (meth)acrylate, cyclohexyl (meth)acrylate, dicyclopentenyl (meth)acrylate, dicyclopentenyloxyethyl (meth)acrylate, isobornyl (meth)acrylate, polyethylene glycol mono(meth)acrylate, polypropylene glycol mono(meth)acrylate, polyethylene glycol-polypropylene glycol mono(meth)acrylate, poly(ethylene glycol-tetramethylene glycol) mono(meth)acrylate, poly(propylene glycol-tetramethylene glycol) mono(meth)acrylate, Examples of (meth)acrylic acid alkyl esters include acrylate, methoxypolyethylene glycol mono(meth)acrylate, octoxypolyethylene glycol-polypropylene glycol mono(meth)acrylate, lauroxypolyethylene glycol mono(meth)acrylate, and stearoxypolyethylene glycol mono(meth)acrylate; and (meth)acrylic acid aryl esters such as phenoxyethyl (meth)acrylate, nonylphenoxypolyethylene glycol mono(meth)acrylate, nonylphenoxypolypropylene glycol polyethylene glycol mono(meth)acrylate, phenoxypolyethylene glycol mono(meth)acrylate, and phenoxypolypropylene glycol polyethylene glycol mono(meth)acrylate.

ポリエーテル樹脂としては、エーテル結合を有する重合体又は共重合体が挙げられ、例えばポリオキシエチレン系ポリエーテル、ポリオキシプロピレン系ポリエーテル、ポリオキシブチレン系ポリエーテル、ビスフェノールA又はビスフェノールF等の芳香族ポリヒドロキシ化合物から誘導されるポリエーテル等が挙げられる。 Examples of polyether resins include polymers or copolymers having ether bonds, such as polyoxyethylene-based polyethers, polyoxypropylene-based polyethers, polyoxybutylene-based polyethers, and polyethers derived from aromatic polyhydroxy compounds such as bisphenol A or bisphenol F.

ポリカーボネート樹脂としては、ビスフェノール化合物から製造された重合体が挙げられ、例えばビスフェノールA・ポリカーボネート等が挙げられる。 Polycarbonate resins include polymers made from bisphenol compounds, such as bisphenol A polycarbonate.

ポリウレタン樹脂としては、アクリルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオール等の各種ポリオール成分とポリイソシアネートとの反応によって得られるウレタン結合を有する樹脂が挙げられる。 Polyurethane resins include resins having urethane bonds obtained by reacting various polyol components, such as acrylic polyols, polyester polyols, polyether polyols, and polycarbonate polyols, with polyisocyanates.

エポキシ樹脂としては、ビスフェノール化合物とエピクロルヒドリンの反応によって得られる樹脂等が挙げられる。ビスフェノール化合物としては、例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールFが挙げられる。 Epoxy resins include resins obtained by reacting bisphenol compounds with epichlorohydrin. Examples of bisphenol compounds include bisphenol A and bisphenol F.

アルキド樹脂としては、フタル酸、テレフタル酸、コハク酸等の多塩基酸と多価アルコールに、更に油脂・油脂脂肪酸(大豆油、アマニ油、ヤシ油、ステアリン酸等)、天然樹脂(ロジン、コハク等)等の変性剤を反応させて得られたアルキド樹脂が挙げられる。 Examples of alkyd resins include alkyd resins obtained by reacting polybasic acids such as phthalic acid, terephthalic acid, and succinic acid with polyhydric alcohols and further with modifiers such as oils and oil-based fatty acids (soybean oil, linseed oil, coconut oil, stearic acid, etc.) and natural resins (rosin, amber, etc.).

ポリオレフィン樹脂としては、オレフィン系モノマーを適宜他のモノマーと通常の重合法に従って重合又は共重合することにより得られるポリオレフィン樹脂を、乳化剤を用いて水分散するか、あるいはオレフィン系モノマーを適宜他のモノマーと共に乳化重合することにより得られる樹脂が挙げられる。また、場合により、前記のポリオレフィン樹脂が塩素化されたいわゆる塩素化ポリオレフィン変性樹脂を用いてもよい。 Examples of polyolefin resins include polyolefin resins obtained by polymerizing or copolymerizing an olefin monomer with other monomers according to a conventional polymerization method, and dispersing the polyolefin resin in water using an emulsifier, or resins obtained by emulsion polymerizing an olefin monomer with other monomers. In some cases, the polyolefin resin may be chlorinated to use a so-called chlorinated polyolefin modified resin.

オレフィン系モノマーとしては、例えば、エチレン、プロピレン、1-ブテン、3-メチル-1-ブテン、4-メチル-1-ペンテン、3-メチル-1-ペンテン、1-ヘプテン、1-ヘキセン、1-デセン、1-ドデセン等のα-オレフィン;ブタジエン、エチリデンノルボルネン、ジシクロペンタジエン、1,5-ヘキサジエン等の共役ジエン又は非共役ジエンが挙げられ、これらのモノマーは、単独であってもよいし、複数種を併用してもよい。 Examples of olefin monomers include α-olefins such as ethylene, propylene, 1-butene, 3-methyl-1-butene, 4-methyl-1-pentene, 3-methyl-1-pentene, 1-heptene, 1-hexene, 1-decene, and 1-dodecene; and conjugated or non-conjugated dienes such as butadiene, ethylidenenorbornene, dicyclopentadiene, and 1,5-hexadiene. These monomers may be used alone or in combination.

オレフィン系モノマーと共重合可能な他のモノマーとしては、例えば、スチレン、酢酸ビニル、ビニルアルコール、マレイン酸、シトラコン酸、イタコン酸、無水マレイン酸、無水シトラコン酸、無水イタコン酸が挙げられ、これらのモノマーは、単独であってもよいし、複数種を併用してもよい。 Examples of other monomers that can be copolymerized with olefin monomers include styrene, vinyl acetate, vinyl alcohol, maleic acid, citraconic acid, itaconic acid, maleic anhydride, citraconic anhydride, and itaconic anhydride. These monomers may be used alone or in combination.

塗料組成物及びコーティング剤組成物には、必要に応じて、表面調整剤、乳化剤、硬化剤、増粘剤、ウレタン化触媒、充填剤、発泡剤、顔料、染料、撥油剤、中空発泡体、難燃剤、消泡剤、レベリング剤、ブロッキング防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、可塑剤、沈降防止剤等の通常の添加剤を含有することができる。これらは、複数種を併用してもよい。 The paint composition and coating composition may contain, as necessary, conventional additives such as surface conditioners, emulsifiers, curing agents, thickeners, urethane catalysts, fillers, foaming agents, pigments, dyes, oil repellents, hollow foams, flame retardants, defoamers, leveling agents, antiblocking agents, UV absorbers, light stabilizers, plasticizers, and antisettling agents. A combination of these may be used.

塗料組成物及びコーティング剤組成物の製造方法は、特に制限されないが、公知の製造方法を用いることができる。一般的には、塗料組成物及びコーティング剤組成物は、前記水性ポリウレタン樹脂分散体組成物と上述した他の樹脂及び/又は各種添加剤を混合し、更に水系媒体を添加し、適用方法に応じた粘度に調整することにより製造される。 The method for producing the paint composition and the coating composition is not particularly limited, and any known production method can be used. In general, the paint composition and the coating composition are produced by mixing the aqueous polyurethane resin dispersion composition with the other resins and/or various additives described above, adding an aqueous medium, and adjusting the viscosity according to the application method.

塗料組成物の被塗装材質又はコーティング剤組成物の被コーティング材質の被適用材質としては、金属、プラスチック、無機物、木材等が挙げられ、電着塗装板も好適な被適用材質に挙げることができる。 Materials to which the paint composition can be applied or to which the coating composition can be applied include metals, plastics, inorganic materials, wood, etc., and electrocoated panels are also suitable.

塗料組成物の塗装方法又はコーティング剤組成物のコーティング方法としては、例えば、ベル塗装、スプレー塗装、ロール塗装、シャワー塗装、浸漬塗装が挙げられる。また、塗装又はコーティングした後で、その塗装面又はコーティング面に、さらに他の材料を適用することもできる。そのような中塗り用組成物の適用方法としては、例えば、インクジェット印刷方法、フレキソ印刷方法、グラビア印刷方法、反転オフセット印刷方法、枚葉スクリーン印刷方法、ロータリースクリーン印刷方法、エアスプレイ塗装方式、ベル塗装方式及び静電塗装方式式が挙げられる。 Examples of methods for applying a paint composition or a coating agent composition include bell coating, spray coating, roll coating, shower coating, and dip coating. After painting or coating, other materials can be applied to the painted or coated surface. Examples of methods for applying such undercoat compositions include inkjet printing, flexographic printing, gravure printing, reverse offset printing, sheet-fed screen printing, rotary screen printing, air spray coating, bell coating, and electrostatic coating.

<塗膜>
本発明の水性ポリウレタン樹脂分散体を乾燥させることで、塗膜を得ることができる。
水性ポリウレタン樹脂分散体より得られる塗膜の厚さは、特に制限されないが、0.5~200μmに調整することが好ましく、1~100μmに調整することがより好ましく、5~50μmに調整することがさらに好ましく、10~40μmに調整することがさらにより好ましい。
<Coating film>
A coating film can be obtained by drying the aqueous polyurethane resin dispersion of the present invention.
The thickness of the coating film obtained from the aqueous polyurethane resin dispersion is not particularly limited, but is preferably adjusted to 0.5 to 200 μm, more preferably 1 to 100 μm, even more preferably 5 to 50 μm, and even more preferably 10 to 40 μm.

本発明の水性ポリウレタン樹脂分散体から得られる塗膜の耐アルコール性は、塗膜が破れるまでのラビング往復回数として、15往復以上が好ましく、17往復以上がより好ましい。耐アルコール性は、実施例記載の方法により測定される。また、本発明の水性ポリウレタン樹脂分散体を使用して得られた塗膜を、アルコールを含むシート等で拭く場合、コーティング剤としての機能を発揮するためには耐アルコール性が必要である。この場合、アルコールに含浸し静置するのみのスポット試験では十分な評価ができず、後述のラビング試験の方がコーティング剤としての性能を評価できる。 The alcohol resistance of the coating film obtained from the aqueous polyurethane resin dispersion of the present invention is preferably 15 or more round trips of rubbing until the coating film breaks, and more preferably 17 or more round trips. The alcohol resistance is measured by the method described in the Examples. Furthermore, when the coating film obtained using the aqueous polyurethane resin dispersion of the present invention is wiped with a sheet containing alcohol, alcohol resistance is necessary to function as a coating agent. In this case, a spot test in which the coating film is simply soaked in alcohol and left to stand cannot provide a sufficient evaluation, and the rubbing test described below is better for evaluating the performance as a coating agent.

本発明の水性ポリウレタン樹脂分散体から得られた塗膜の、実施例記載の方法で測定した密着性は、剥離しなかった塗膜の割合として、95%以上が好ましく、98%以上が更に好ましい。 The adhesion of the coating film obtained from the aqueous polyurethane resin dispersion of the present invention, as measured by the method described in the Examples, is preferably 95% or more, and more preferably 98% or more, as the percentage of the coating film that did not peel off.

<塗膜の製造方法>
本発明の水性ポリウレタン樹脂分散体を塗布後に、乾燥ないし硬化させることで、塗膜を得ることができる。塗料組成物又はコーティング剤組成物を被適用材質に適用した後、加熱により該組成物を乾燥ないし硬化させて塗膜を得ることが好ましい。
前記加熱方法としては、自己の反応熱による加熱方法と、塗料組成物及びコーティング剤組成物と被適用材質とを積極加熱する加熱方法等が挙げられる。積極加熱は、塗料組成物及びコーティング剤組成物と被適用材質を熱風オーブンや電気炉、赤外線誘導加熱炉に入れて加熱する方法が挙げられる。
<Method of producing coating film>
A coating film can be obtained by applying the aqueous polyurethane resin dispersion of the present invention and then drying or curing it. It is preferable to apply the paint composition or coating composition to a target material and then dry or cure the composition by heating to obtain a coating film.
The heating method includes a heating method using the heat of reaction of the composition itself, a heating method in which the paint composition or coating composition and the material to which it is applied are actively heated, etc. Active heating includes a method in which the paint composition or coating composition and the material to which it is applied are placed in a hot air oven, an electric furnace, or an infrared induction heating furnace and heated.

本発明の組成物は、20℃以上、かつ好ましくは100℃以下、より好ましくは80℃以下の温度に加熱することにより、乾燥ないし硬化させることができる。
具体的には、前述のコーティング材料組成物を電着塗面、鋼板、木材、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂、アクリロニトリルブタジエンスチレン(ABS)樹脂などの各種プラスチック基材に、スプレー、ハケ、アプリケーター、バーコーター等を用いて塗布し、100℃以下、好ましくは80℃のオーブン、加熱槽等に1~120分間、好ましくは、1~60分間、より好ましくは1~45分間保持する方法により乾燥ないし硬化させることができる。
複層塗膜の中のプライマー、ベースコート等として用いる場合には、前述の各種基材に塗布後、例えば、20~80℃で1~30分間、好ましくは、1~10分間、より好ましくは、2~6分間保持して、次いで任意成分として、さらにもう1種のベースコートを塗布して、同様の温度、時間で処理した後に、トップコート(用途によっては、クリアコートという)を塗布して、100℃以下、好ましくは、80℃以下で10~120分間、より好ましくは、20~90分間、さらにより好ましくは、30~60分間加熱することができる。
本発明の一つの態様は、水性ポリウレタン樹脂分散体を20~100℃の温度に付す工程を含む、塗膜を得る方法である。
The composition of the present invention can be dried or cured by heating to a temperature of 20° C. or higher and preferably 100° C. or lower, more preferably 80° C. or lower.
Specifically, the coating material composition can be applied to various plastic substrates such as electrodeposition coated surfaces, steel plates, wood, polycarbonate resins, acrylic resins, polyethylene terephthalate (PET) resins, and acrylonitrile butadiene styrene (ABS) resins, using a spray, brush, applicator, bar coater, or the like, and then dried or cured by a method of retaining the applied coating in an oven, heating tank, or the like at 100° C. or lower, preferably 80° C., for 1 to 120 minutes, preferably 1 to 60 minutes, and more preferably 1 to 45 minutes.
When used as a primer, base coat, or the like in a multi-layer coating film, after application to the various substrates described above, it is possible to hold, for example, at 20 to 80°C for 1 to 30 minutes, preferably 1 to 10 minutes, and more preferably 2 to 6 minutes, and then, as an optional component, another type of base coat is applied and treated at the same temperature and time, after which a top coat (which may be called a clear coat depending on the application) is applied and heated at 100°C or less, preferably 80°C or less, for 10 to 120 minutes, more preferably 20 to 90 minutes, and even more preferably 30 to 60 minutes.
One embodiment of the present invention is a method for obtaining a coating film, comprising the step of subjecting an aqueous polyurethane resin dispersion to a temperature of from 20 to 100°C.

次に、実施例及び比較例を挙げて、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited to these.

[水性ポリウレタン樹脂分散体の製造]
[合成例1]
水性ポリウレタン樹脂分散体(U1)
ETERNACOLL(登録商標) UM90(1/3)(宇部興産製;数平均分子量916;水酸基価123mgKOH/g;ポリオール成分が1,4-シクロヘキサンジメタノール:1,6-ヘキサンジオール=1:3のモル比のポリオール混合物と炭酸エステルとを反応させて得られたポリカーボネートジオール、180g)と、2,2-ジメチロールプロピオン酸(29.5g)と、水素添加MDI(204g)とを、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DMM、75.2g)中、ジブチル錫ジラウリレート(0.3g)存在下、窒素雰囲気下で、80~95℃で5時間加熱した。反応混合物を80℃まで冷却し、これにトリエチルアミン(22.3g)を添加・混合したもののうち、358gを、強撹拌のもと水(619g)の中に加えた。ついで、35質量%の2-メチル-1,5-ペンタンジアミン水溶液(69.4g)と、35質量%の2-(2-アミノエチルアミノ)エタノール水溶液(8.41g)とを加えて、水性ポリウレタン樹脂分散体水性ポリウレタン樹脂分散体(U1)を得た。
[Production of aqueous polyurethane resin dispersion]
[Synthesis Example 1]
Aqueous polyurethane resin dispersion (U1)
ETERNACOLL (registered trademark) UM90 (1/3) (manufactured by Ube Industries; number average molecular weight 916; hydroxyl value 123 mg KOH/g; polycarbonate diol obtained by reacting a polyol mixture having a molar ratio of 1,4-cyclohexanedimethanol:1,6-hexanediol=1:3 with a carbonate ester, 180 g), 2,2-dimethylolpropionic acid (29.5 g), and hydrogenated MDI (204 g) were heated in dipropylene glycol dimethyl ether (DMM, 75.2 g) in the presence of dibutyltin dilaurate (0.3 g) under a nitrogen atmosphere at 80 to 95° C. for 5 hours. The reaction mixture was cooled to 80° C., and triethylamine (22.3 g) was added and mixed thereto, and 358 g of the mixture was added to water (619 g) under strong stirring. Next, 35% by mass of 2-methyl-1,5-pentanediamine aqueous solution (69.4 g) and 35% by mass of 2-(2-aminoethylamino)ethanol aqueous solution (8.41 g) were added to obtain an aqueous polyurethane resin dispersion (U1).

[合成例2]
水性ポリウレタン樹脂分散体(U2)
ETERNACOLL(登録商標) UM90(1/3)(宇部興産製;数平均分子量916;水酸基価123mgKOH/g;ポリオール成分が1,4-シクロヘキサンジメタノール:1,6-ヘキサンジオール=1:3のモル比のポリオール混合物と炭酸エステルとを反応させて得られたポリカーボネートジオール、180g)と、2,2-ジメチロールプロピオン酸(29.0g)と、水素添加MDI(202g)とを、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DMM、73.0g)中、ジブチル錫ジラウリレート(0.3g)存在下、窒素雰囲気下で、80~95℃で5時間加熱した。反応混合物を80℃まで冷却し、これにトリエチルアミン(21.9g)を添加・混合したもののうち、354gを、強撹拌のもと水(615g)の中に加えた。ついで、35質量%の2-メチル-1,5-ペンタンジアミン水溶液(59.5g)と、35質量%の2-(2-アミノエチルアミノ)エタノール水溶液(16.7g)とを加えて、水性ポリウレタン樹脂分散体(U2)を得た。
[Synthesis Example 2]
Aqueous polyurethane resin dispersion (U2)
ETERNACOLL (registered trademark) UM90 (1/3) (manufactured by Ube Industries; number average molecular weight 916; hydroxyl value 123 mg KOH/g; polycarbonate diol obtained by reacting a polyol mixture having a molar ratio of 1,4-cyclohexanedimethanol:1,6-hexanediol=1:3 with a carbonate ester, 180 g), 2,2-dimethylolpropionic acid (29.0 g), and hydrogenated MDI (202 g) were heated in dipropylene glycol dimethyl ether (DMM, 73.0 g) in the presence of dibutyltin dilaurate (0.3 g) under a nitrogen atmosphere at 80 to 95° C. for 5 hours. The reaction mixture was cooled to 80° C., and triethylamine (21.9 g) was added and mixed thereto, and 354 g of the mixture was added to water (615 g) under strong stirring. Next, a 35% by mass aqueous solution of 2-methyl-1,5-pentanediamine (59.5 g) and a 35% by mass aqueous solution of 2-(2-aminoethylamino)ethanol (16.7 g) were added to obtain an aqueous polyurethane resin dispersion (U2).

[合成例3]
水性ポリウレタン樹脂分散体(U3)
ETERNACOLL(登録商標) UM90(3/1)(宇部興産製;数平均分子量916;水酸基価123mgKOH/g;ポリオール成分が1,4-シクロヘキサンジメタノール:1,6-ヘキサンジオール=3:1のモル比のポリオール混合物と炭酸エステルとを反応させて得られたポリカーボネートジオール、190g)と、2,2-ジメチロールプロピオン酸(27.6g)と、水素添加MDI(180g)とを、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DMM、143g)中、ジブチル錫ジラウリレート(0.3g)存在下、窒素雰囲気下で、80~95℃で5時間加熱した。反応混合物を80℃まで冷却し、これにトリエチルアミン(20.8g)を添加・混合したもののうち、421gを、強撹拌のもと水(585g)の中に加えた。ついで、35質量%の2-メチル-1,5-ペンタンジアミン水溶液(54.6g)と、35質量%の2-(2-アミノエチルアミノ)エタノール水溶液(8.56g)とを加えて、水性ポリウレタン樹脂分散体(U3)を得た。
[Synthesis Example 3]
Aqueous polyurethane resin dispersion (U3)
ETERNACOLL (registered trademark) UM90 (3/1) (manufactured by Ube Industries; number average molecular weight 916; hydroxyl value 123 mg KOH/g; polycarbonate diol obtained by reacting a polyol mixture having a molar ratio of 1,4-cyclohexanedimethanol:1,6-hexanediol=3:1 with a carbonate ester, 190 g), 2,2-dimethylolpropionic acid (27.6 g), and hydrogenated MDI (180 g) were heated in dipropylene glycol dimethyl ether (DMM, 143 g) in the presence of dibutyltin dilaurate (0.3 g) under a nitrogen atmosphere at 80 to 95° C. for 5 hours. The reaction mixture was cooled to 80° C., and triethylamine (20.8 g) was added and mixed thereto, of which 421 g was added to water (585 g) under strong stirring. Next, a 35% by mass aqueous solution of 2-methyl-1,5-pentanediamine (54.6 g) and a 35% by mass aqueous solution of 2-(2-aminoethylamino)ethanol (8.56 g) were added to obtain an aqueous polyurethane resin dispersion (U3).

[合成例4]
水性ポリウレタン樹脂分散体(U4)
ETERNACOLL(登録商標) UC100(宇部興産製;数平均分子量1000;水酸基価110mgKOH/g;1,4-シクロヘキサンジメタノールと炭酸エステルとを反応させて得られたポリカーボネートジオール、180g)と、2,2-ジメチロールプロピオン酸(28.3g)と、水素添加MDI(191g)とを、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DMM、145g)中、ジブチル錫ジラウリレート(0.3g)存在下、窒素雰囲気下で、80~95℃で5時間加熱した。反応混合物を80℃まで冷却し、これにトリエチルアミン(21.3g)を添加・混合したもののうち、395gを、強撹拌のもと水(440g)の中に加えた。ついで、35質量%の2-メチル-1,5-ペンタンジアミン水溶液(61.4g)と、35質量%の2-(2-アミノエチルアミノ)エタノール水溶液(8.00g)とを加えて、水性ポリウレタン樹脂分散体(U4)を得た。
[Synthesis Example 4]
Aqueous polyurethane resin dispersion (U4)
ETERNACOLL (registered trademark) UC100 (manufactured by Ube Industries; number average molecular weight 1000; hydroxyl value 110 mgKOH/g; polycarbonate diol obtained by reacting 1,4-cyclohexanedimethanol with carbonate ester, 180 g), 2,2-dimethylolpropionic acid (28.3 g), and hydrogenated MDI (191 g) were heated in dipropylene glycol dimethyl ether (DMM, 145 g) in the presence of dibutyltin dilaurate (0.3 g) under a nitrogen atmosphere at 80 to 95° C. for 5 hours. The reaction mixture was cooled to 80° C., and triethylamine (21.3 g) was added and mixed, and 395 g of the mixture was added to water (440 g) under strong stirring. Next, a 35% by mass aqueous solution of 2-methyl-1,5-pentanediamine (61.4 g) and a 35% by mass aqueous solution of 2-(2-aminoethylamino)ethanol (8.00 g) were added to obtain an aqueous polyurethane resin dispersion (U4).

[合成例5]
水性ポリウレタン樹脂分散体(U5)
ETERNACOLL(登録商標) UM90(3/1)(宇部興産製;数平均分子量916;水酸基価123mgKOH/g;ポリオール成分が1,4-シクロヘキサンジメタノール:1,6-ヘキサンジオール=3:1のモル比のポリオール混合物と炭酸エステルとを反応させて得られたポリカーボネートジオール、152g)と、PTMG2000(三菱ケミカル製;数平均分子量1955;水酸基価57.4mgKOH/g;ポリテトラメチレンエーテルグリコール、38.0g)と、2,2-ジメチロールプロピオン酸(26.5g)と、水素添加MDI(167g)を、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DMM、137g)中、ジブチル錫ジラウリレート(0.3g)存在下、窒素雰囲気下で、80~95℃で5時間加熱した。反応混合物を80℃まで冷却し、これにトリエチルアミン(20.0g)を添加・混合したもののうち、405gを、強撹拌のもと水(563g)の中に加えた。ついで、35質量%の2-メチル-1,5-ペンタンジアミン水溶液(50.0g)と、35質量%の2-(2-アミノエチルアミノ)エタノール水溶液(8.23g)とを加えて、水性ポリウレタン樹脂分散体(U5)を得た。
[Synthesis Example 5]
Aqueous polyurethane resin dispersion (U5)
ETERNACOLL (registered trademark) UM90 (3/1) (manufactured by Ube Industries; number average molecular weight 916; hydroxyl value 123 mg KOH/g; polycarbonate diol obtained by reacting a polyol mixture having a molar ratio of 1,4-cyclohexanedimethanol:1,6-hexanediol=3:1 with a carbonate ester, 152 g), PTMG2000 (manufactured by Mitsubishi Chemical; number average molecular weight 1955; hydroxyl value 57.4 mg KOH/g; polytetramethylene ether glycol, 38.0 g), 2,2-dimethylolpropionic acid (26.5 g), and hydrogenated MDI (167 g) were heated in dipropylene glycol dimethyl ether (DMM, 137 g) in the presence of dibutyltin dilaurate (0.3 g) under a nitrogen atmosphere at 80 to 95° C. for 5 hours. The reaction mixture was cooled to 80° C., and triethylamine (20.0 g) was added thereto and mixed, and 405 g of the mixture was added to water (563 g) under strong stirring. Next, a 35% by mass aqueous solution of 2-methyl-1,5-pentanediamine (50.0 g) and a 35% by mass aqueous solution of 2-(2-aminoethylamino)ethanol (8.23 g) were added thereto to obtain an aqueous polyurethane resin dispersion (U5).

[合成例6]
水性ポリウレタン樹脂分散体(U6)
ETERNACOLL(登録商標) UH100(宇部興産製;数平均分子量1,000;水酸基価110mgKOH/g;1,6-ヘキサンジオールと炭酸エステルとを反応させて得られたポリカーボネートジオール、180g)と、2,2-ジメチロールプロピオン酸(27.9g)と、水素添加MDI(188g)とを、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DMM、72.0g)中、ジブチル錫ジラウリレート(0.3g)存在下、窒素雰囲気下で、80~95℃で5時間加熱した。反応混合物を80℃まで冷却し、これにトリエチルアミン(21.0g)を添加・混合したもののうち、367gを、強撹拌のもと水(637g)の中に加えた。ついで、35質量%の2-メチル-1,5-ペンタンジアミン水溶液(68.4g)と、35質量%の2-(2-アミノエチルアミノ)エタノール水溶液(8.60g)とを加えて、水性ポリウレタン樹脂分散体(U6)を得た。
[Synthesis Example 6]
Aqueous polyurethane resin dispersion (U6)
ETERNACOLL (registered trademark) UH100 (manufactured by Ube Industries; number average molecular weight 1,000; hydroxyl value 110 mgKOH/g; polycarbonate diol obtained by reacting 1,6-hexanediol with carbonate ester, 180 g), 2,2-dimethylolpropionic acid (27.9 g), and hydrogenated MDI (188 g) were heated in dipropylene glycol dimethyl ether (DMM, 72.0 g) in the presence of dibutyltin dilaurate (0.3 g) under a nitrogen atmosphere at 80 to 95° C. for 5 hours. The reaction mixture was cooled to 80° C., and triethylamine (21.0 g) was added and mixed thereto, and 367 g of the mixture was added to water (637 g) under strong stirring. Then, a 35% by mass aqueous solution of 2-methyl-1,5-pentanediamine (68.4 g) and a 35% by mass aqueous solution of 2-(2-aminoethylamino)ethanol (8.60 g) were added to obtain an aqueous polyurethane resin dispersion (U6).

[合成例7]
水性ポリウレタン樹脂分散体(U7)
ETERNACOLL(登録商標) UM90(1/3)(宇部興産製;数平均分子量916;水酸基価123mgKOH/g;ポリオール成分が1,4-シクロヘキサンジメタノール:1,6-ヘキサンジオール=1:3のモル比のポリオール混合物と炭酸エステルとを反応させて得られたポリカーボネートジオール、180g)と、2,2-ジメチロールプロピオン酸(29.1g)と、水素添加MDI(202g)とを、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DMM、75.2g)中、ジブチル錫ジラウリレート(0.3g)存在下、窒素雰囲気下で、80~95℃で5時間加熱した。反応混合物を80℃まで冷却し、これにトリエチルアミン(22.0g)を添加・混合したもののうち、356gを、強撹拌のもと水(617g)の中に加えた。ついで、35質量%の2-メチル-1,5-ペンタンジアミン水溶液(78.3g)を加えて、水性ポリウレタン樹脂分散体(U7)を得た。
[Synthesis Example 7]
Aqueous polyurethane resin dispersion (U7)
ETERNACOLL (registered trademark) UM90 (1/3) (manufactured by Ube Industries; number average molecular weight 916; hydroxyl value 123 mg KOH/g; polycarbonate diol obtained by reacting a polyol mixture having a molar ratio of 1,4-cyclohexanedimethanol:1,6-hexanediol=1:3 with a carbonate ester, 180 g), 2,2-dimethylolpropionic acid (29.1 g), and hydrogenated MDI (202 g) were heated in dipropylene glycol dimethyl ether (DMM, 75.2 g) in the presence of dibutyltin dilaurate (0.3 g) under a nitrogen atmosphere at 80 to 95° C. for 5 hours. The reaction mixture was cooled to 80° C., and triethylamine (22.0 g) was added and mixed thereto, and 356 g of the mixture was added to water (617 g) under strong stirring. Then, a 35% by mass aqueous solution of 2-methyl-1,5-pentanediamine (78.3 g) was added to obtain an aqueous polyurethane resin dispersion (U7).

[合成例8]
水性ポリウレタン樹脂分散体(U8)
ETERNACOLL(登録商標) UM90(3/1)(宇部興産製;数平均分子量916;水酸基価123mgKOH/g;ポリオール成分が1,4-シクロヘキサンジメタノール:1,6-ヘキサンジオール=3:1のモル比のポリオール混合物と炭酸エステルとを反応させて得られたポリカーボネートジオール、1500g)と、2,2-ジメチロールプロピオン酸(220g)と、水素添加MDI(1450g)とを、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DMM、1350g)中、ジブチル錫ジラウリレート(2.6g)存在下、窒素雰囲気下で、80~90℃で6時間加熱した。反応混合物を80℃まで冷却し、これにトリエチルアミン(149g)を添加・混合したもののうち、4360gを、強撹拌のもと水(6900g)の中に加えた。ついで、35質量%の2-メチル-1,5-ペンタンジアミン水溶液(626g)を加えて、水性ポリウレタン樹脂分散体(U8)を得た。
[Synthesis Example 8]
Aqueous polyurethane resin dispersion (U8)
ETERNACOLL (registered trademark) UM90 (3/1) (manufactured by Ube Industries; number average molecular weight 916; hydroxyl value 123 mg KOH/g; polycarbonate diol obtained by reacting a polyol mixture having a molar ratio of 1,4-cyclohexanedimethanol:1,6-hexanediol=3:1 with a carbonate ester, 1500 g), 2,2-dimethylolpropionic acid (220 g), and hydrogenated MDI (1450 g) were heated in dipropylene glycol dimethyl ether (DMM, 1350 g) in the presence of dibutyltin dilaurate (2.6 g) under a nitrogen atmosphere at 80 to 90° C. for 6 hours. The reaction mixture was cooled to 80° C., and triethylamine (149 g) was added and mixed thereto. Of the mixture, 4360 g was added to water (6900 g) under strong stirring. Then, a 35% by mass aqueous solution of 2-methyl-1,5-pentanediamine (626 g) was added to obtain an aqueous polyurethane resin dispersion (U8).

[合成例9]
水性ポリウレタン樹脂分散体(U9)
ETERNACOLL(登録商標) UM90(3/1)(宇部興産製;数平均分子量916;水酸基価123mgKOH/g;ポリオール成分が1,4-シクロヘキサンジメタノール:1,6-ヘキサンジオール=3:1のモル比のポリオール混合物と炭酸エステルとを反応させて得られたポリカーボネートジオール、180g)と、2,2-ジメチロールプロピオン酸(26.8g)と、水素添加MDI(173g)とを、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DMM、137g)中、ジブチル錫ジラウリレート(0.3g)存在下、窒素雰囲気下で、80~95℃で5時間加熱した。反応混合物を80℃まで冷却し、これにトリエチルアミン(20.2g)を添加・混合したもののうち、430gを、強撹拌のもと水(594g)の中に加えた。ついで、35質量%の2-メチル-1,5-ペンタンジアミン水溶液(30.5g)と、35質量%の2-(2-アミノエチルアミノ)エタノール水溶液(31.5g)とを加えて、水性ポリウレタン樹脂分散体(U9)を得た。
[Synthesis Example 9]
Aqueous polyurethane resin dispersion (U9)
ETERNACOLL (registered trademark) UM90 (3/1) (manufactured by Ube Industries; number average molecular weight 916; hydroxyl value 123 mg KOH/g; polycarbonate diol obtained by reacting a polyol mixture having a molar ratio of 1,4-cyclohexanedimethanol:1,6-hexanediol=3:1 with a carbonate ester, 180 g), 2,2-dimethylolpropionic acid (26.8 g), and hydrogenated MDI (173 g) were heated in dipropylene glycol dimethyl ether (DMM, 137 g) in the presence of dibutyltin dilaurate (0.3 g) under a nitrogen atmosphere at 80 to 95° C. for 5 hours. The reaction mixture was cooled to 80° C., and triethylamine (20.2 g) was added and mixed thereto, and 430 g of the mixture was added to water (594 g) under strong stirring. Next, a 35% by mass aqueous solution of 2-methyl-1,5-pentanediamine (30.5 g) and a 35% by mass aqueous solution of 2-(2-aminoethylamino)ethanol (31.5 g) were added to obtain an aqueous polyurethane resin dispersion (U9).

[合成例10]
ETERNACOLL(登録商標) UM90(1/3)(宇部興産製;数平均分子量916;水酸基価123mgKOH/g;ポリオール成分が1,4-シクロヘキサンジメタノール:1,6-ヘキサンジオール=1:3のモル比のポリオール混合物と炭酸エステルとを反応させて得られたポリカーボネートジオール、180g)と、2,2-ジメチロールプロピオン酸(29.1g)と、水素添加MDI(202g)とを、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DMM、75.2g)中、ジブチル錫ジラウリレート(0.3g)存在下、窒素雰囲気下で、80~95℃で5時間加熱した。反応混合物を80℃まで冷却し、これにトリエチルアミン(22.0g)を添加・混合したもののうち、356gを、強撹拌のもと水(617g)の中に加えた。ついで、35質量%の2-メチル-1,5-ペンタンジアミン水溶液(48.6g)と35質量%のジエチレントリアミン水溶液(17.6g)を加えて、水性ポリウレタン樹脂分散体(U10)を得た。該分散体におけるポリウレタン樹脂の水酸基価は、0mgKOH/gであった。
[Synthesis Example 10]
ETERNACOLL (registered trademark) UM90 (1/3) (manufactured by Ube Industries; number average molecular weight 916; hydroxyl value 123 mg KOH/g; polycarbonate diol obtained by reacting a polyol mixture having a molar ratio of 1,4-cyclohexanedimethanol:1,6-hexanediol=1:3 with a carbonate ester, 180 g), 2,2-dimethylolpropionic acid (29.1 g), and hydrogenated MDI (202 g) were heated in dipropylene glycol dimethyl ether (DMM, 75.2 g) in the presence of dibutyltin dilaurate (0.3 g) under a nitrogen atmosphere at 80 to 95° C. for 5 hours. The reaction mixture was cooled to 80° C., and triethylamine (22.0 g) was added and mixed thereto, and 356 g of the mixture was added to water (617 g) under strong stirring. Then, 35% by mass of 2-methyl-1,5-pentanediamine aqueous solution (48.6 g) and 35% by mass of diethylenetriamine aqueous solution (17.6 g) were added to obtain an aqueous polyurethane resin dispersion (U10). The hydroxyl value of the polyurethane resin in the dispersion was 0 mgKOH/g.

[実施例1]
水性ポリウレタン樹脂分散体U1の100質量部に対し、イソシアネート系硬化剤としてVencorex社製 EASAQUA XD870を10質量部、精製水を8.3質量部、N-メチルピロリドンを5.0質量部、赤色顔料(トーヨーカラー株式会社製;EMFピンク2B-1)を4.5質量部、表面調整剤(BYK-Chemie製;BYK-345)を0.6質量部配合し、水性ポリウレタン樹脂分散体組成物を製造した。実施例及び比較例で得られた水性ポリウレタン樹脂分散体組成物について、ポリカーボネートポリオール由来の脂環構造の含有量、水酸基価を表1に纏めて示す。
[Example 1]
For 100 parts by mass of the aqueous polyurethane resin dispersion U1, 10 parts by mass of EASAQUA XD870 manufactured by Vencorex as an isocyanate curing agent, 8.3 parts by mass of purified water, 5.0 parts by mass of N-methylpyrrolidone, 4.5 parts by mass of a red pigment (EMF Pink 2B-1 manufactured by Toyo Color Co., Ltd.), and 0.6 parts by mass of a surface conditioner (BYK-Chemie; BYK-345) were blended to produce an aqueous polyurethane resin dispersion composition. The content of the alicyclic structure derived from the polycarbonate polyol and the hydroxyl value of the aqueous polyurethane resin dispersion compositions obtained in the examples and comparative examples are summarized in Table 1.

[実施例2]
水性ポリウレタン樹脂分散体U1の代わりに水性ポリウレタン樹脂分散体U2を用いた以外、実施例1と同様にして水性ポリウレタン樹脂分散体組成物を製造した。
[Example 2]
An aqueous polyurethane resin dispersion composition was produced in the same manner as in Example 1, except that the aqueous polyurethane resin dispersion U2 was used instead of the aqueous polyurethane resin dispersion U1.

[実施例3]
水性ポリウレタン樹脂分散体U1の代わりに水性ポリウレタン樹脂分散体U3を用いた以外、実施例1と同様にして水性ポリウレタン樹脂分散体組成物を製造した。
[Example 3]
An aqueous polyurethane resin dispersion composition was produced in the same manner as in Example 1, except that the aqueous polyurethane resin dispersion U3 was used instead of the aqueous polyurethane resin dispersion U1.

[実施例4]
水性ポリウレタン樹脂分散体U1の代わりに水性ポリウレタン樹脂分散体U4を用いた以外、実施例1と同様にして水性ポリウレタン樹脂分散体組成物を製造した。
[Example 4]
An aqueous polyurethane resin dispersion composition was produced in the same manner as in Example 1, except that the aqueous polyurethane resin dispersion U4 was used instead of the aqueous polyurethane resin dispersion U1.

[実施例5]
水性ポリウレタン樹脂分散体U1の代わりに水性ポリウレタン樹脂分散体U5を用いた以外、実施例1と同様にして水性ポリウレタン樹脂分散体組成物を製造した。
[Example 5]
An aqueous polyurethane resin dispersion composition was produced in the same manner as in Example 1, except that the aqueous polyurethane resin dispersion U5 was used instead of the aqueous polyurethane resin dispersion U1.

[比較例1]
水性ポリウレタン樹脂分散体U6の100質量部に対し、イソシアネート系硬化剤としてVencorex社製 EASAQUA XD870を10質量部、精製水を8.3質量部、N-メチルピロリドンを5.0質量部、赤色顔料(トーヨーカラー株式会社製;EMFピンク2B-1)を4.5質量部、表面調整剤(BYK-Chemie製;BYK-345)を0.6質量部配合し、水性ポリウレタン樹脂分散体組成物を製造した。
[Comparative Example 1]
An aqueous polyurethane resin dispersion composition was produced by blending 10 parts by mass of EASAQUA XD870 manufactured by Vencorex Corporation as an isocyanate curing agent, 8.3 parts by mass of purified water, 5.0 parts by mass of N-methylpyrrolidone, 4.5 parts by mass of a red pigment (EMF Pink 2B-1 manufactured by Toyo Color Co., Ltd.), and 0.6 parts by mass of a surface conditioner (BYK-Chemie; BYK-345) with 100 parts by mass of the aqueous polyurethane resin dispersion U6.

[比較例2]
水性ポリウレタン樹脂分散体U6の代わりに水性ポリウレタン樹脂分散体U7を用いた以外、比較例1と同様にして水性ポリウレタン樹脂分散体組成物を製造した。
[Comparative Example 2]
An aqueous polyurethane resin dispersion composition was produced in the same manner as in Comparative Example 1, except that the aqueous polyurethane resin dispersion U7 was used instead of the aqueous polyurethane resin dispersion U6.

[比較例3]
水性ポリウレタン樹脂分散体U6の代わりに水性ポリウレタン樹脂分散体U8を用いた以外、比較例1と同様にして水性ポリウレタン樹脂分散体組成物を製造した。
[Comparative Example 3]
An aqueous polyurethane resin dispersion composition was produced in the same manner as in Comparative Example 1, except that the aqueous polyurethane resin dispersion U8 was used instead of the aqueous polyurethane resin dispersion U6.

[比較例4]
水性ポリウレタン樹脂分散体U6の代わりに水性ポリウレタン樹脂分散体U9を用いた以外、比較例1と同様にして水性ポリウレタン樹脂分散体組成物を製造した。
[Comparative Example 4]
An aqueous polyurethane resin dispersion composition was produced in the same manner as in Comparative Example 1, except that the aqueous polyurethane resin dispersion U9 was used instead of the aqueous polyurethane resin dispersion U6.

[試験サンプルの製造方法]
後述する各評価試験のために、以下に示される方法で試験片を作成した。前記の実施例1~5及び比較例1~4の各水性ポリウレタン樹脂分散体組成物を、ポリカーボネート板(70mm×150mm、厚さ2.0mm、株式会社エンジニアリングテストサービス製)に#18バーコーターでそれぞれ塗布し、90℃、5分の加熱を行って、ポリカーボネート板に塗膜が形成されてなる試験サンプルを得た。
[Manufacturing method of test sample]
For each evaluation test described later, test pieces were prepared by the following method. Each of the aqueous polyurethane resin dispersion compositions of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 4 was applied to a polycarbonate plate (70 mm x 150 mm, thickness 2.0 mm, manufactured by Engineering Test Service Co., Ltd.) using a #18 bar coater, and heated at 90°C for 5 minutes to obtain a test sample in which a coating film was formed on the polycarbonate plate.

[耐アルコール性の評価]
得られた試験サンプルを用いて溶剤ラビング試験を行い、耐アルコール性を評価した。溶剤ラビング試験は、80質量%エタノールを含浸したウエハースに700gの荷重をかけて各試験サンプルの表面を往復擦過し、塗膜に破れが確認された時点での往復回数を測定することにより行った。往復回数は、数値が大きいほど耐アルコール性が高いことを意味する。
[Evaluation of alcohol resistance]
The obtained test samples were subjected to a solvent rubbing test to evaluate the alcohol resistance. The solvent rubbing test was performed by applying a load of 700 g to a wafer impregnated with 80% by mass ethanol, rubbing the surface of each test sample back and forth, and measuring the number of back and forth strokes at the time when the coating film was found to break. The larger the number of back and forth strokes, the higher the alcohol resistance.

[密着性の評価]
得られた試験サンプルを用いて碁盤目剥離試験を行い、密着性を評価した。碁盤目剥離試験は、塗膜に20mm×20mmの面積に縦横2mm間隔で切り目を入れ、粘着テープを貼った後、粘着テープを基材に対し直角上方へ引き剥がした時の、剥離しなかった塗膜の割合を評価した。数値が大きいほど密着性が高いことを意味する。実施例のサンプルはいずれにおいても、本試験で剥離しなかった塗膜の割合は100%であった。このことから、本発明の組成物は塗膜としたときに良好な密着性を有することがわかる。
[Adhesion evaluation]
The obtained test samples were used to carry out a cross-cut peel test to evaluate adhesion. In the cross-cut peel test, the coating film was cut at 2 mm intervals in the vertical and horizontal directions in an area of 20 mm x 20 mm, and an adhesive tape was applied to the coating film. The adhesive tape was then peeled upward at a right angle to the substrate, and the proportion of coating film that did not peel off was evaluated. The larger the value, the higher the adhesion. In all of the samples of the examples, the proportion of coating film that did not peel off in this test was 100%. This shows that the composition of the present invention has good adhesion when used as a coating film.

Figure 0007512789000001
Figure 0007512789000001

表1の結果から、実施例1~5について、溶剤ラビング試験はいずれも15往復以上であることから、良好な耐アルコール性を有することがわかる。具体的には、実施例1~5から、脂環構造を有するポリカーボネートポリオール(Aa)を含むポリウレタン樹脂(A)の塗膜は良好な耐アルコール性を示すことがわかる。一方、比較例1から、ポリウレタン樹脂(A)が、脂環構造を有するポリカーボネートポリオール(Aa)由来の構造を有しない場合、耐アルコール性が低下することがわかる。比較例2、3から、ポリウレタン樹脂(A)が、水酸基含有ポリアミン(Ad)由来の構造を有しない場合、耐アルコール性が低下することがわかる。比較例4から、ポリウレタン樹脂(A)の水酸基価が15mgKOH/gを超える場合、耐アルコール性が低下することがわかる。 From the results in Table 1, it can be seen that in Examples 1 to 5, the solvent rubbing test was performed 15 times or more, and therefore the coating film of polyurethane resin (A) containing polycarbonate polyol (Aa) having an alicyclic structure exhibits good alcohol resistance. On the other hand, from Comparative Example 1, it can be seen that when polyurethane resin (A) does not have a structure derived from polycarbonate polyol (Aa) having an alicyclic structure, the alcohol resistance decreases. From Comparative Examples 2 and 3, it can be seen that when polyurethane resin (A) does not have a structure derived from hydroxyl group-containing polyamine (Ad), the alcohol resistance decreases. From Comparative Example 4, it can be seen that when the hydroxyl value of polyurethane resin (A) exceeds 15 mgKOH/g, the alcohol resistance decreases.

[参考例1]
水性ポリウレタン樹脂分散体U7の100質量部に対し、表面調整剤(BYK-Chemie製;BYK-345)を0.5質量部配合し、水性ポリウレタン樹脂分散体組成物を製造した。得られた水性ポリウレタン樹脂分散体組成物を、ポリエチレンテレフタレートフィルム(ルミラー、東レ株式会社製)に#20バーコーターでそれぞれ塗布し、80℃、10分の加熱を行って、ポリエチレンテレフタレートフィルム板に塗膜が積層されてなる積層体1を得た。
得られた積層体1を用いて溶剤ラビング試験を行い、耐アルコール性を評価した。溶剤ラビング試験は、40質量%エタノールを含浸したウエハースに1,500gの荷重をかけて試験サンプルの表面を50回往復擦過した。塗膜の外観を観察したところ、白化は見られなかった。
一方、得られた積層体1を用いてスポット試験を行い、耐アルコール性を評価した。積層体の上に、80質量%エタノールを含浸したウエハースを設置し、室温で25時間放置した。塗膜の外観を確認したところ、白化が見られた。
[Reference Example 1]
A surface conditioner (BYK-345, manufactured by BYK-Chemie) was mixed in an amount of 0.5 parts by mass per 100 parts by mass of the aqueous polyurethane resin dispersion U7 to produce an aqueous polyurethane resin dispersion composition. The aqueous polyurethane resin dispersion composition thus obtained was applied to a polyethylene terephthalate film (Lumirror, manufactured by Toray Industries, Inc.) using a #20 bar coater, and heated at 80°C for 10 minutes to obtain a laminate 1 in which a coating film was laminated on a polyethylene terephthalate film plate.
The obtained laminate 1 was subjected to a solvent rubbing test to evaluate the alcohol resistance. In the solvent rubbing test, a wafer impregnated with 40% by mass of ethanol was rubbed back and forth 50 times on the surface of the test sample with a load of 1,500 g. When the appearance of the coating film was observed, no whitening was observed.
On the other hand, a spot test was performed to evaluate the alcohol resistance using the obtained laminate 1. A wafer impregnated with 80% by mass of ethanol was placed on the laminate and left at room temperature for 25 hours. When the appearance of the coating film was checked, whitening was observed.

[参考例2]
参考例1の水性ポリウレタン樹脂分散体U7の代わりに、水性ポリウレタン樹脂分散体U10を用いた以外は、同様の方法で、積層体サンプル2を得た。
積層体サンプル2を用い、参考例1と同様の方法で、溶剤ラビング試験を行い、耐アルコール性を評価したところ、塗膜に白化が見られた。
積層体サンプル2を用い、参考例1と同様の方法で、スポット試験を行い、耐アルコール性を評価したところ、塗膜に白化は見られなかった。
以上の参考例1及び2の結果から、水性ポリウレタン樹脂分散体を用いてスポット試験とラビング試験を行ったところ、参考例1と参考例2とで、評価結果が逆転することがわかった。
[Reference Example 2]
A laminate sample 2 was obtained in the same manner as in Reference Example 1, except that the aqueous polyurethane resin dispersion U7 was replaced with the aqueous polyurethane resin dispersion U10.
A solvent rubbing test was carried out using laminate sample 2 in the same manner as in Reference Example 1 to evaluate the alcohol resistance, and whitening was observed in the coating film.
A spot test was carried out using laminate sample 2 in the same manner as in Reference Example 1 to evaluate the alcohol resistance, and no whitening was observed in the coating film.
From the results of Reference Examples 1 and 2 above, when a spot test and a rubbing test were carried out using the aqueous polyurethane resin dispersion, it was found that the evaluation results of Reference Examples 1 and 2 were reversed.

本発明の水性ポリウレタン樹脂分散体は、耐アルコール性に優れるため、塗料組成物、コーティング剤組成物等として広く利用できる。 The aqueous polyurethane resin dispersion of the present invention has excellent alcohol resistance and can be widely used as a paint composition, a coating composition, etc.

Claims (12)

脂環構造を有するポリカーボネートポリオール(Aa)由来の構造、ポリイソシアネート(Ab)由来の構造、酸性基含有ポリオール(Ac)由来の構造、及び水酸基含有ポリアミン(Ad)由来の構造を有するポリウレタン樹脂(A)を水系媒体中に分散させてなり、
ポリウレタン樹脂(A)の水酸基価が3.0~15mgKOH/gの範囲である、
水性ポリウレタン樹脂分散体。
a polyurethane resin (A) having a structure derived from a polycarbonate polyol (Aa) having an alicyclic structure, a structure derived from a polyisocyanate (Ab), a structure derived from an acidic group-containing polyol (Ac), and a structure derived from a hydroxyl group-containing polyamine (Ad) dispersed in an aqueous medium;
The hydroxyl value of the polyurethane resin (A) is in the range of 3.0 to 15 mgKOH/g.
Aqueous polyurethane resin dispersion.
さらに鎖延長剤(Ae)由来の構造を有する、請求項1に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体。 The aqueous polyurethane resin dispersion according to claim 1, further comprising a structure derived from a chain extender (Ae). 脂環構造を有するポリカーボネートポリオール(Aa)中の脂環構造の含有量が、ポリカーボネートポリオール(Aa)の全量に対して1~50質量%である請求項1又は2に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体。 The aqueous polyurethane resin dispersion according to claim 1 or 2, wherein the content of the alicyclic structure in the polycarbonate polyol (Aa) having an alicyclic structure is 1 to 50 mass% based on the total amount of the polycarbonate polyol (Aa). 脂環構造を有するポリカーボネートポリオール(Aa)が、シクロヘキサン環を含有する、請求項1~3のいずれか一項に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体。 The aqueous polyurethane resin dispersion according to any one of claims 1 to 3, wherein the polycarbonate polyol (Aa) having an alicyclic structure contains a cyclohexane ring. ポリイソシアネート(Ab)が、イソホロンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート及び4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネートからなる群から選ばれる少なくとも1種である、請求項1~4のいずれか一項に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体。 The aqueous polyurethane resin dispersion according to any one of claims 1 to 4, wherein the polyisocyanate (Ab) is at least one selected from the group consisting of isophorone diisocyanate, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, and 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate. 水酸基含有ポリアミン(Ad)が、3,5-ジアミノベンジルアルコール、1,3-ジアミノ-2-プロパノール、2,2’-(エチレンビスイミノ)ビスエタノール、N-(2-ヒドロキシエチル)-N’-(2-アミノエチル)エチレンジアミン、N-(3-ヒドロキシプロピル)エチレンジアミン、2-[ビス(2-アミノエチル)アミノ]エタノール、1-[2-[(2-アミノエチル)アミノ]エチル]アミノ-2-プロパノール、N,N-ビス(ヒドロキシエチル)ジエチレントリアミン、N1,N4-ビス(ヒドロキシエチル)ジエチレントリアミン、N1-(2-ヒドロキシプロピル)トリエチレンテトラアミン、N4-(2-ヒドロキシプロピル)トリエチレンテトラアミン、N-(2-ヒドロキシプロピル)トリエチレンテトラアミン、及び2-(2-アミノエチルアミノ)エタノールからなる群より選ばれる少なくとも1種である、請求項1~5のいずれか一項に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体。 The aqueous polyurethane resin dispersion according to any one of claims 1 to 5, wherein the hydroxyl group-containing polyamine (Ad) is at least one selected from the group consisting of 3,5-diaminobenzyl alcohol, 1,3-diamino-2-propanol, 2,2'-(ethylene bisimino) bisethanol, N-(2-hydroxyethyl)-N'-(2-aminoethyl) ethylenediamine, N-(3-hydroxypropyl) ethylenediamine, 2-[bis(2-aminoethyl)amino]ethanol, 1-[2-[(2-aminoethyl)amino]ethyl]amino-2-propanol, N,N-bis(hydroxyethyl)diethylenetriamine, N1,N4-bis(hydroxyethyl)diethylenetriamine, N1-(2-hydroxypropyl)triethylenetetraamine, N4-(2-hydroxypropyl)triethylenetetraamine, N-(2-hydroxypropyl)triethylenetetraamine, and 2-(2-aminoethylamino)ethanol. 水酸基含有ポリアミン(Ad)が、2-(2-アミノエチルアミノ)エタノールである、請求項6に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体。 The aqueous polyurethane resin dispersion according to claim 6, wherein the hydroxyl-containing polyamine (Ad) is 2-(2-aminoethylamino)ethanol. ポリウレタン樹脂(A)中に含まれる脂環構造の含有量が、ポリウレタン樹脂(A)全量に対して、固形分基準で30~50質量%である、請求項1~7のいずれか一項に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体。 The aqueous polyurethane resin dispersion according to any one of claims 1 to 7, wherein the content of the alicyclic structure contained in the polyurethane resin (A) is 30 to 50 mass% on a solids basis with respect to the total amount of the polyurethane resin (A). 請求項1~8のいずれか一項に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体を含有する、塗料組成物。 A coating composition containing the aqueous polyurethane resin dispersion according to any one of claims 1 to 8. 請求項1~8のいずれか一項に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体を含有する、コーティング剤組成物。 A coating composition containing the aqueous polyurethane resin dispersion according to any one of claims 1 to 8. 請求項1~8のいずれか一項に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体を乾燥させて得られる、塗膜。 A coating film obtained by drying the aqueous polyurethane resin dispersion according to any one of claims 1 to 8. 請求項1~8のいずれか一項に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体を20~100℃の温度に付す工程を含む、塗膜の製造方法。 A method for producing a coating film, comprising a step of subjecting the aqueous polyurethane resin dispersion according to any one of claims 1 to 8 to a temperature of 20 to 100°C.
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