JPH0431425A - ポリウレタン水性分散液の製造方法 - Google Patents
ポリウレタン水性分散液の製造方法Info
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- Polyurethanes Or Polyureas (AREA)
- Paints Or Removers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は塗料用、繊維処理用、あるl、S+ま接着用等
に有用な高分子量ポリウレタン樹脂の水性分散液の製造
方法に関するものであり、更に詳しくは有機溶剤の含有
量が極めて少ないため、省資源、低公害、及び安全衛生
性等の面で充分答えることができ、かつ各種コーティン
グ、スプレー塗装等の作業性においても優れた性能を有
するポリウレタン樹脂の水性分散液の製造方法に関する
ものである。
に有用な高分子量ポリウレタン樹脂の水性分散液の製造
方法に関するものであり、更に詳しくは有機溶剤の含有
量が極めて少ないため、省資源、低公害、及び安全衛生
性等の面で充分答えることができ、かつ各種コーティン
グ、スプレー塗装等の作業性においても優れた性能を有
するポリウレタン樹脂の水性分散液の製造方法に関する
ものである。
(従来の技術)
高分子量ポリウレタン樹脂の水性分散液の製造方法につ
いては種々提案されている。例えば特公昭43−907
6号公報、特公昭44−27904号公報には、酸で中
和し得るがあるいは4級化しうる塩基性の第3級アミノ
基を有する化合物や、塩形成能力のあるカルボン酸基や
スルフォン酸基を有する化合物をポリウレタン物質中に
含有させることにより、ポリウレタン物質への水の添加
前あるいは、添加中に塩を形成させることによって、ポ
リウレタン物質を水溶化又は水分散化させる方法が開示
されている。
いては種々提案されている。例えば特公昭43−907
6号公報、特公昭44−27904号公報には、酸で中
和し得るがあるいは4級化しうる塩基性の第3級アミノ
基を有する化合物や、塩形成能力のあるカルボン酸基や
スルフォン酸基を有する化合物をポリウレタン物質中に
含有させることにより、ポリウレタン物質への水の添加
前あるいは、添加中に塩を形成させることによって、ポ
リウレタン物質を水溶化又は水分散化させる方法が開示
されている。
また乳化剤を併用することによって疎水性のプレポリマ
ーを機械的な剪断力を用いて水中に分散させ、高分子化
させること、および予め高分子Hのポリウレタン樹脂溶
液を合成した後、乳化剤を溶解させ、次ぎに水を滴下し
油中水型から水中油型に転相乳化させる方法も知られて
いる。
ーを機械的な剪断力を用いて水中に分散させ、高分子化
させること、および予め高分子Hのポリウレタン樹脂溶
液を合成した後、乳化剤を溶解させ、次ぎに水を滴下し
油中水型から水中油型に転相乳化させる方法も知られて
いる。
しかしながら、いずれの方法に於いても、縮合重合をよ
り容易に行うために、あるいは乳化分散を容易に行うた
めに、有機溶剤を併用することが不可欠である。
り容易に行うために、あるいは乳化分散を容易に行うた
めに、有機溶剤を併用することが不可欠である。
その結果、得られる樹脂分散液はかなりの有機溶剤が残
存しており、現在社会的に強く要請されている省資源、
低公害、及び安全衛生性等の面でに十分答えることがで
きないという欠点を有していた。
存しており、現在社会的に強く要請されている省資源、
低公害、及び安全衛生性等の面でに十分答えることがで
きないという欠点を有していた。
この様な欠点を除くためには、得られた有機溶剤を含ん
だポリウレタン樹脂水分散液を減圧下脱溶剤を行うこと
により、有機溶剤を低減化する方法が非常に有効である
。
だポリウレタン樹脂水分散液を減圧下脱溶剤を行うこと
により、有機溶剤を低減化する方法が非常に有効である
。
しかし、この場合には、脱溶剤時の発泡が著しく、この
ため収率が著しく低下したり、極めて長時間必要となる
などの問題が発生する。
ため収率が著しく低下したり、極めて長時間必要となる
などの問題が発生する。
この発泡を抑制するため消泡剤を使用する方法がある。
しかし、消泡剤を使用すると、その量が極めて僅かでも
、得られるポリウレタン樹脂水分散液はプラスチックフ
ィルム、金属表面等に塗布すると、ハジキ、ピンホール
等の原因となるため、応用面で著しく制約されていた。
、得られるポリウレタン樹脂水分散液はプラスチックフ
ィルム、金属表面等に塗布すると、ハジキ、ピンホール
等の原因となるため、応用面で著しく制約されていた。
このため、従来消泡剤を使用できない低粘度で使用する
必要のあるスプレーやロールフート用のポリウレタン樹
脂水分散液は、減圧下脱溶剤すると発泡するので、脱溶
剤することができず、有機溶剤の低減化が出来なかった
。よって、引火性の低い高沸点の親水性有機溶剤(例え
ばN−メチルピロリドン、ジメチルフォルムアミド等)
を多量に含むタイプのものしか工業的に製造することは
出来なかった。
必要のあるスプレーやロールフート用のポリウレタン樹
脂水分散液は、減圧下脱溶剤すると発泡するので、脱溶
剤することができず、有機溶剤の低減化が出来なかった
。よって、引火性の低い高沸点の親水性有機溶剤(例え
ばN−メチルピロリドン、ジメチルフォルムアミド等)
を多量に含むタイプのものしか工業的に製造することは
出来なかった。
(発明が解決しようとする課題)
上記のとおり、低粘度で塗工する必要のあるポリウレタ
ン樹脂水性分散液は、消泡剤を使用できないため脱溶剤
による有機溶剤含有量の低減化が出来なかったが、本発
明者はこの欠点を克服すべく、鋭意検討を重ねた結果、
従来の消泡剤を使用することな(短時間に減圧下脱溶剤
を行うことが出来る方法を見いだし本発明を完成するに
至った。
ン樹脂水性分散液は、消泡剤を使用できないため脱溶剤
による有機溶剤含有量の低減化が出来なかったが、本発
明者はこの欠点を克服すべく、鋭意検討を重ねた結果、
従来の消泡剤を使用することな(短時間に減圧下脱溶剤
を行うことが出来る方法を見いだし本発明を完成するに
至った。
(課題を解決するための手段)
即ち、本発明は有機溶剤を含んだポリウレタン水性分散
液に、アルコール類、グリフルルエーテル類から選ばれ
る1種又は2種以上の化合物を添加して減圧蒸留を行う
ことを特徴とするポリウレタン水性分散液の製造方法で
あり、上記化合物として水への溶解度が水100gに対
して0.01ないし10gの範囲である化合物を用いる
ことを特徴とするポリウレタン水性分散液の製造方法で
ある。
液に、アルコール類、グリフルルエーテル類から選ばれ
る1種又は2種以上の化合物を添加して減圧蒸留を行う
ことを特徴とするポリウレタン水性分散液の製造方法で
あり、上記化合物として水への溶解度が水100gに対
して0.01ないし10gの範囲である化合物を用いる
ことを特徴とするポリウレタン水性分散液の製造方法で
ある。
この方法により調製される本発明のポリウレタン水性分
散液は、実質的に引火性の高い有機溶剤を殆ど含まず、
かつ応用加工面に於いてハジキやピンホールといった塗
工上の問題点を有しない高分子量ポリウレタン樹脂の水
性分散液である。
散液は、実質的に引火性の高い有機溶剤を殆ど含まず、
かつ応用加工面に於いてハジキやピンホールといった塗
工上の問題点を有しない高分子量ポリウレタン樹脂の水
性分散液である。
従来、上記のような低分子量のアルコール又はエーテル
化合物はアクリル系やエポキシ系では部添加されている
例はあるが、ポリウレタン樹脂の合成に於いては、上記
化合物の殆どは、ウレタン化の際反応停止剤になるため
、ウレタン化反応前に予め除去しておくのが常識であり
、ましてポリウレタン樹脂の合成中において、上記のよ
うな化合物を添加することは、全(常識に反することで
あった。
化合物はアクリル系やエポキシ系では部添加されている
例はあるが、ポリウレタン樹脂の合成に於いては、上記
化合物の殆どは、ウレタン化の際反応停止剤になるため
、ウレタン化反応前に予め除去しておくのが常識であり
、ましてポリウレタン樹脂の合成中において、上記のよ
うな化合物を添加することは、全(常識に反することで
あった。
以下本発明の構成について、更に詳しく説明する。
本発明のポリウレタン水性分散液は特に限定されず、ア
ニオン型、カチオン型、ノニオン型何れも適用すること
が出来る。
ニオン型、カチオン型、ノニオン型何れも適用すること
が出来る。
本発明の特徴は有機溶剤を含むポリウレタン樹脂水性分
散液中の有機溶剤を除去するため、減圧条件下、アルコ
ール類、グリコールエーテル類から選ばれる1種又は2
種以上の化合物をポリウレタン水性分散液に添加して蒸
留することである。
散液中の有機溶剤を除去するため、減圧条件下、アルコ
ール類、グリコールエーテル類から選ばれる1種又は2
種以上の化合物をポリウレタン水性分散液に添加して蒸
留することである。
即ち、ポリウレタン樹脂水性分散液中の有機溶剤を減圧
下除去するため、アルコール類、グリコルエーテル類を
添加することが特徴である。
下除去するため、アルコール類、グリコルエーテル類を
添加することが特徴である。
この場合、水への溶解度が0.01gより低いと、上記
化合物が水へ溶けず、消泡効果が小さくなる。また水へ
の溶解度が10g以上であると、例えば任意に水に混ざ
るアルコール類、グリコールエーテル類では、極端な場
合、金属面やプラスチック表面に塗装された場合、塗料
がはじかれて水滴状となって散在する状態となる。
化合物が水へ溶けず、消泡効果が小さくなる。また水へ
の溶解度が10g以上であると、例えば任意に水に混ざ
るアルコール類、グリコールエーテル類では、極端な場
合、金属面やプラスチック表面に塗装された場合、塗料
がはじかれて水滴状となって散在する状態となる。
従って、水への溶解度が水100gに対して0.01な
いし10gの範囲であるアルコール類等が好ましい。
いし10gの範囲であるアルコール類等が好ましい。
アルコール類としては、例えばn−ブタノール、n−ヘ
キサノール、オクタノール、グリコールエーテル類とし
ては、例えばヘキシルセロソルブが各々挙げられる。中
でも特に好ましい化合物は消泡性、臭気、揮発性等の点
からヘキシルセロソルブである。その使用量は有機溶剤
を含み水中に分散せしめたボワウレタン樹脂水性分散物
に対して0.5〜10%(見かけ重量比)の範囲内であ
る。
キサノール、オクタノール、グリコールエーテル類とし
ては、例えばヘキシルセロソルブが各々挙げられる。中
でも特に好ましい化合物は消泡性、臭気、揮発性等の点
からヘキシルセロソルブである。その使用量は有機溶剤
を含み水中に分散せしめたボワウレタン樹脂水性分散物
に対して0.5〜10%(見かけ重量比)の範囲内であ
る。
この場合0. 5%より少ない場合は脱溶剤時の消泡効
果が少なくなり、脱溶剤に極めて長時間を要したりある
いは脱溶剤が出来なくなる等の問題があり好ましくない
。又、10%をこえた使用量では、もはやそれ以上使用
量を増しても脱溶剤時の消泡効果はあがらず不経済であ
る上に、これらのアルコール類、グリフールエーテル類
は沸点が水より高く揮発しにくいため、塗膜形成速度が
遅(なるので、好ましくない。特に、1〜7%の使用量
が好ましい。
果が少なくなり、脱溶剤に極めて長時間を要したりある
いは脱溶剤が出来なくなる等の問題があり好ましくない
。又、10%をこえた使用量では、もはやそれ以上使用
量を増しても脱溶剤時の消泡効果はあがらず不経済であ
る上に、これらのアルコール類、グリフールエーテル類
は沸点が水より高く揮発しにくいため、塗膜形成速度が
遅(なるので、好ましくない。特に、1〜7%の使用量
が好ましい。
本発明方法によると、短時間で脱溶剤を行うことができ
、得られた低溶剤のポリウレタン水性分散液は塗工性に
優れ、従来の消泡剤を使用して脱溶剤を行った場合に認
められたハジキやビンホルの発生といった問題点も解消
されるという極めて優れた特徴を有している。
、得られた低溶剤のポリウレタン水性分散液は塗工性に
優れ、従来の消泡剤を使用して脱溶剤を行った場合に認
められたハジキやビンホルの発生といった問題点も解消
されるという極めて優れた特徴を有している。
ポリウレタン水性分散液の製造法としては、次のような
ものが挙げられる。
ものが挙げられる。
即ち、分子中に少なくとも2個のイソシアネート基と反
応性の活性水素原子を有しかつ平均分子j!1300〜
20000の活性水素含有化合物と、有機ポリイソシア
ネート化合物とを反応させて、末端がイソシアネート基
のプレポリマーを調整し、次いで前記プレポリマーを水
中へ分散し、更に水中に於て、有機ポリアミン化合物て
鎖伸長し、次いで脱溶剤を行なうことにより、ポリウレ
タン水性分散液が製造される。その際、プレポリマーを
水中へ分散させるため、プレポリマー中に塩形成基を含
有させたり、乳化剤を併用することが行われる。
応性の活性水素原子を有しかつ平均分子j!1300〜
20000の活性水素含有化合物と、有機ポリイソシア
ネート化合物とを反応させて、末端がイソシアネート基
のプレポリマーを調整し、次いで前記プレポリマーを水
中へ分散し、更に水中に於て、有機ポリアミン化合物て
鎖伸長し、次いで脱溶剤を行なうことにより、ポリウレ
タン水性分散液が製造される。その際、プレポリマーを
水中へ分散させるため、プレポリマー中に塩形成基を含
有させたり、乳化剤を併用することが行われる。
ここで、分子中に少なくとも2個のイソシアネート基と
反応性の活性水素原子を有し、がっ平均分子量300〜
20000の活性水素含有化合物は、一般には直鎖状で
、平均分子量が、好ましくは500〜400oのもので
ある。
反応性の活性水素原子を有し、がっ平均分子量300〜
20000の活性水素含有化合物は、一般には直鎖状で
、平均分子量が、好ましくは500〜400oのもので
ある。
この様な化合物としては、末端にヒドロ牛シル基、カル
ボキンル基、アミン基、又はメルカプト基を含む、例え
ばポリエステル、ポリアセタール、ポリエーテル、ポリ
チオエーテル、ポリアミド及びポリエステルアミドの様
なポリヒドロキシ化合物を挙げることが出来る。
ボキンル基、アミン基、又はメルカプト基を含む、例え
ばポリエステル、ポリアセタール、ポリエーテル、ポリ
チオエーテル、ポリアミド及びポリエステルアミドの様
なポリヒドロキシ化合物を挙げることが出来る。
この中、ポリエステル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゜3−プロパンジ
オール、1,4−ブタンジオール、1.5−ベンタンジ
オール、3−メチル−1,5−ベンタンジオール、1,
6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリフール、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
チレングリコル、ポリエチレングリコール(分子量30
0〜6000)、ジプロピレングリコール、トリプロピ
レングリコール、ビスヒドロキシエト牛シベンゼン、1
,4−シクロへ牛サンジオール、1,4シクロヘキサン
ジメタツール、ビスフェノールA、 水$1ビスフェノ
ールA1 ハイドロキノン及びそれらのアルキレンオキ
シド付加体等のグリコール成分と、フハク酸、アジピン
酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸
、無水マレイン酸、フマル酸、1. 3−シクロペンタ
ンジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸
、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、1.4−ナ
フタレンジカルボン酸、2.5−+7タレンジカルボン
酸、2,6〜ナフタレンジカルボン酸、ナフタル酸、ビ
フェニルジカルボン酸、1.2−ビス(フェノキシ)エ
タン−p、 p−ジカルボン酸、これらジカルボン酸
の無水物あるいはエステル形成性誘導体;p−ヒドロキ
シ安息香酸、p−(2−ヒドロキシエトキシ)安息香酸
及びこれらのジヒドロキシカルボン酸のエステル形成性
誘導体等の酸成分とから、脱水縮合反応によって得られ
る。
リコール、プロピレングリコール、1゜3−プロパンジ
オール、1,4−ブタンジオール、1.5−ベンタンジ
オール、3−メチル−1,5−ベンタンジオール、1,
6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリフール、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
チレングリコル、ポリエチレングリコール(分子量30
0〜6000)、ジプロピレングリコール、トリプロピ
レングリコール、ビスヒドロキシエト牛シベンゼン、1
,4−シクロへ牛サンジオール、1,4シクロヘキサン
ジメタツール、ビスフェノールA、 水$1ビスフェノ
ールA1 ハイドロキノン及びそれらのアルキレンオキ
シド付加体等のグリコール成分と、フハク酸、アジピン
酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸
、無水マレイン酸、フマル酸、1. 3−シクロペンタ
ンジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸
、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、1.4−ナ
フタレンジカルボン酸、2.5−+7タレンジカルボン
酸、2,6〜ナフタレンジカルボン酸、ナフタル酸、ビ
フェニルジカルボン酸、1.2−ビス(フェノキシ)エ
タン−p、 p−ジカルボン酸、これらジカルボン酸
の無水物あるいはエステル形成性誘導体;p−ヒドロキ
シ安息香酸、p−(2−ヒドロキシエトキシ)安息香酸
及びこれらのジヒドロキシカルボン酸のエステル形成性
誘導体等の酸成分とから、脱水縮合反応によって得られ
る。
この外に、ε−カプロラクトン等の環状エステル化合物
の開環重合反応によっても得られ、またこれらの共重合
ポリエステルが挙げられる。
の開環重合反応によっても得られ、またこれらの共重合
ポリエステルが挙げられる。
ポリエーテルとしては、エチレングリコール、ジエチレ
ングリコール、トリエチレングリコール、プロピレング
リコール、トリメチレングリコール、1.3−ブタンジ
オール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジ
オール、ネオペンチルグリコール、グリセリン、トリメ
チロールエタン、トリメチロールプロパン、ソルビトー
ル、しょ糖、アコニット糖、トリメリット酸、ヘミメリ
ット酸、燐酸、エチレンジアミン、ジエチレントリアミ
ン、トリイソプロパツールアミン、ピロガロール、ジヒ
ドロキシ安息香酸、ヒドロキシ安息香酸、II2.3−
プロパントリチオール等の活性水素原子を少なくとも2
個有する化合物の1種または2種以上を開始剤として、
エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレン
オキサイド、スチレンオキザイド、エピクロルヒドリン
、テトラヒドロフラン、シクロヘキシレン等のモノマー
の1種または2種以上を常法により付加重合したものが
挙げられる。
ングリコール、トリエチレングリコール、プロピレング
リコール、トリメチレングリコール、1.3−ブタンジ
オール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジ
オール、ネオペンチルグリコール、グリセリン、トリメ
チロールエタン、トリメチロールプロパン、ソルビトー
ル、しょ糖、アコニット糖、トリメリット酸、ヘミメリ
ット酸、燐酸、エチレンジアミン、ジエチレントリアミ
ン、トリイソプロパツールアミン、ピロガロール、ジヒ
ドロキシ安息香酸、ヒドロキシ安息香酸、II2.3−
プロパントリチオール等の活性水素原子を少なくとも2
個有する化合物の1種または2種以上を開始剤として、
エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレン
オキサイド、スチレンオキザイド、エピクロルヒドリン
、テトラヒドロフラン、シクロヘキシレン等のモノマー
の1種または2種以上を常法により付加重合したものが
挙げられる。
ポリカーボネートポリオールとしては、1,4−ブタン
ジオール、l、6−へ牛サンジオール、ジエチレングリ
コール等のグリコールと、ジフェニルカーホネート、ホ
スゲン等との反応によって得られる化合物が挙げられる
。
ジオール、l、6−へ牛サンジオール、ジエチレングリ
コール等のグリコールと、ジフェニルカーホネート、ホ
スゲン等との反応によって得られる化合物が挙げられる
。
その他、ウレタン基又は尿素基を含むポリヒドロキシ化
合物、並びにひまし油、炭水化物の様な天然のポリオー
ルも使用することが出来る。
合物、並びにひまし油、炭水化物の様な天然のポリオー
ルも使用することが出来る。
本発明の平均分子J1300〜20000の活性水素含
有化合物は高分子Iのポリオールと分子量300以下の
低分子量化合物を混合して平均分子量を300〜200
00にしても勿論可能である。
有化合物は高分子Iのポリオールと分子量300以下の
低分子量化合物を混合して平均分子量を300〜200
00にしても勿論可能である。
低分子量化合物としては、分子fi300以下の分子内
に少なくとも2個以上の活性水素を含有する化合物が適
しており、例えば、ポリエステルポリオールの原料とし
て用いたグリコール成分;グリセリン、トリメチロール
エタン、トリメチロールプロパン、ソルビトール、ペン
タエリスリトル等のポリヒドロキシ化合物が挙げられる
。
に少なくとも2個以上の活性水素を含有する化合物が適
しており、例えば、ポリエステルポリオールの原料とし
て用いたグリコール成分;グリセリン、トリメチロール
エタン、トリメチロールプロパン、ソルビトール、ペン
タエリスリトル等のポリヒドロキシ化合物が挙げられる
。
次に、有機ポリイソシアネート化合物としては、例えば
2.4−1−リレンジイソシアネート、2゜6−トリレ
ンジイソシアネート、m−フェニレンジイソシアネート
、p−フェニ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、2. 4’ −ジフ
ェニルメタンジイソシアネート、2.2′ −ジフェニ
ルメタンジイソシアネート、3.3′−ジメチル−4,
4′ −ビフェニレンジイソシアネート、3. 3’
−ジメトキンー4.4′−ビフェニレンジイソシア
ネート、3゜3′−ジクロロ−4,4′ −ビフェニレ
ンジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネ
ート、1,5−テトラヒドロナフタ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、1゜6−へキサ
メチレンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシア
ネート、トリメチルへキサメチレンジイソシアネート、
1,3−シクロヘキシレンジイソシアネート、1,4−
シクロヘキシレンジイソシアネート、キシリレンジイソ
シアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート
、水素添加キシリレンジイソシアネート、リジンジイソ
シアネート、イソホロンジイソシアネート、4゜4′
−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、3.3′
−ジメチル−4,4′ −ジシクロヘキシルメタンジイ
ソシアネート等が挙げられる。
2.4−1−リレンジイソシアネート、2゜6−トリレ
ンジイソシアネート、m−フェニレンジイソシアネート
、p−フェニ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、2. 4’ −ジフ
ェニルメタンジイソシアネート、2.2′ −ジフェニ
ルメタンジイソシアネート、3.3′−ジメチル−4,
4′ −ビフェニレンジイソシアネート、3. 3’
−ジメトキンー4.4′−ビフェニレンジイソシア
ネート、3゜3′−ジクロロ−4,4′ −ビフェニレ
ンジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネ
ート、1,5−テトラヒドロナフタ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、1゜6−へキサ
メチレンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシア
ネート、トリメチルへキサメチレンジイソシアネート、
1,3−シクロヘキシレンジイソシアネート、1,4−
シクロヘキシレンジイソシアネート、キシリレンジイソ
シアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート
、水素添加キシリレンジイソシアネート、リジンジイソ
シアネート、イソホロンジイソシアネート、4゜4′
−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、3.3′
−ジメチル−4,4′ −ジシクロヘキシルメタンジイ
ソシアネート等が挙げられる。
特に有利なものとしては9例えばトルイレンジイソシア
ネートの2量体、又はフェノール、第3級フタノール、
フタールイミド又はカプロラクタムと部分的に反応した
ポリイソシアネートの如くそれ自身架橋構造のポリウレ
タン形成能力をもち、部分的にブロック化されたポリイ
ソシアネートがある。
ネートの2量体、又はフェノール、第3級フタノール、
フタールイミド又はカプロラクタムと部分的に反応した
ポリイソシアネートの如くそれ自身架橋構造のポリウレ
タン形成能力をもち、部分的にブロック化されたポリイ
ソシアネートがある。
プレポリマーを水中へ分散させるためプレポリマー中に
親水基となる塩形成基を含有させたり、乳化剤が併用さ
れる。
親水基となる塩形成基を含有させたり、乳化剤が併用さ
れる。
親水基含有イソシアネート末端プレポリマーに親水基を
導入する方法としては、分子内に少なくとも1個以上の
活性水素原子を有し、かつカルボキシル基、スルホン酸
基、スルホスート基あるいはエチレンオキサイドの繰り
返し単位を含有する親水基含有化合物の少なくとも1種
以上をプレポリマーの製造時に共重合することにより得
られる。
導入する方法としては、分子内に少なくとも1個以上の
活性水素原子を有し、かつカルボキシル基、スルホン酸
基、スルホスート基あるいはエチレンオキサイドの繰り
返し単位を含有する親水基含有化合物の少なくとも1種
以上をプレポリマーの製造時に共重合することにより得
られる。
かかる親水基含有化合物としては、例えば2−オキシエ
タンスルホン酸、フェノールスルホン酸、スルホ安息香
酸、スルホコノ\り酸、5−スルホイソフタル酸、スル
ファニル酸、1.3−フェニレンジアミン−4,6−ジ
スルホン酸、2,4−ジアミノトルエン−5−スルホン
酸等のスルホン酸含有化合物及びこれらの誘導体又はこ
れらを共重合して得られるポリエステルポリオール;2
,2−ジメチロールプロピオン酸、2,2−ジメチロー
ル酪酸、2,2−ジメチロール吉草酸、ジオキシマレイ
ン酸、2. 6〜ジオキシ安息香酸、3゜4−ジアミノ
安息香酸等のカルボン酸含有化合物及びこれらの誘導体
又はこれらを共重合して得られるポリエステルポリオー
ル;エチレンオキシドの繰り返し単位を少なくとも30
重量%以上含有し、ポリマー中に少な(とも1個以上の
活性水素原子を含有する分子量300〜10,000の
ポリエチレン−ポリアル手レン共重合体等のノニオン基
含有化合物又はこれらを共重合して得られるポリエステ
ルポリエーテルポリオールが挙げられる。これら単独で
、もしくは組み合わせて使用されるが、本発明の親水基
含有化合物としては、カルボキシル基含有化合物及びそ
の誘導体又はこれらを共重合して得られるポリエステル
ポリオールが好ましい。又、併用する乳化剤としてはH
LBが16〜18のポリオ手シエチレンノニルフェノル
エーテルやポリオキシエチレン−オキシプロピレンブロ
ック共重合物の様な/ニオン系乳化剤、又ラウリル硫酸
ソーダ、ドデシルベンゼンスルホン酸ソーダの様なアニ
オン系乳化剤等が好ましい。
タンスルホン酸、フェノールスルホン酸、スルホ安息香
酸、スルホコノ\り酸、5−スルホイソフタル酸、スル
ファニル酸、1.3−フェニレンジアミン−4,6−ジ
スルホン酸、2,4−ジアミノトルエン−5−スルホン
酸等のスルホン酸含有化合物及びこれらの誘導体又はこ
れらを共重合して得られるポリエステルポリオール;2
,2−ジメチロールプロピオン酸、2,2−ジメチロー
ル酪酸、2,2−ジメチロール吉草酸、ジオキシマレイ
ン酸、2. 6〜ジオキシ安息香酸、3゜4−ジアミノ
安息香酸等のカルボン酸含有化合物及びこれらの誘導体
又はこれらを共重合して得られるポリエステルポリオー
ル;エチレンオキシドの繰り返し単位を少なくとも30
重量%以上含有し、ポリマー中に少な(とも1個以上の
活性水素原子を含有する分子量300〜10,000の
ポリエチレン−ポリアル手レン共重合体等のノニオン基
含有化合物又はこれらを共重合して得られるポリエステ
ルポリエーテルポリオールが挙げられる。これら単独で
、もしくは組み合わせて使用されるが、本発明の親水基
含有化合物としては、カルボキシル基含有化合物及びそ
の誘導体又はこれらを共重合して得られるポリエステル
ポリオールが好ましい。又、併用する乳化剤としてはH
LBが16〜18のポリオ手シエチレンノニルフェノル
エーテルやポリオキシエチレン−オキシプロピレンブロ
ック共重合物の様な/ニオン系乳化剤、又ラウリル硫酸
ソーダ、ドデシルベンゼンスルホン酸ソーダの様なアニ
オン系乳化剤等が好ましい。
本発明で用いられるポリアミン系鎖伸長剤としては、例
えばエチレンジアミン、1,2−プロパンジアミン、l
、6−ヘキサメチレンジアミン、ピペラジン、2,5−
ジメチルピペラジン、インホロンジアミン、4. 4’
−ジシクロヘキシルメタンジアミン、3,3′−ジ
メチル−4,4′ジシクロヘキシルメタンジアミン、1
,4−シクロへ牛サンジアミン等のジアミン類;ジエチ
レントリアミン、ジプロピレントリアミン、 トリエチ
レンテトラミン等のポリアミン類;ヒドラジン類;酸ヒ
ドラジド類及び水が挙げられ、これら単独あるいは組み
合わせて使用される。
えばエチレンジアミン、1,2−プロパンジアミン、l
、6−ヘキサメチレンジアミン、ピペラジン、2,5−
ジメチルピペラジン、インホロンジアミン、4. 4’
−ジシクロヘキシルメタンジアミン、3,3′−ジ
メチル−4,4′ジシクロヘキシルメタンジアミン、1
,4−シクロへ牛サンジアミン等のジアミン類;ジエチ
レントリアミン、ジプロピレントリアミン、 トリエチ
レンテトラミン等のポリアミン類;ヒドラジン類;酸ヒ
ドラジド類及び水が挙げられ、これら単独あるいは組み
合わせて使用される。
本発明においてはポリウレタン水性分散液では、分子中
に少なくとも2個のイソシアネート基と反応性の活性水
素原子を有し、且つ平均分子量300〜20000の活
性水素原子含有化合物と、有機ポリイソシアネート化合
物とを反応させて末端がイソシアネート基のプレポリマ
ーを調整するが、この際有機ポリインシアネート化合物
の使用量は上記活性水素原子含有化合物の使用量に対し
て、当量比で1.3:2.5、好ましくは1.5:2.
0の割合で使用される。
に少なくとも2個のイソシアネート基と反応性の活性水
素原子を有し、且つ平均分子量300〜20000の活
性水素原子含有化合物と、有機ポリイソシアネート化合
物とを反応させて末端がイソシアネート基のプレポリマ
ーを調整するが、この際有機ポリインシアネート化合物
の使用量は上記活性水素原子含有化合物の使用量に対し
て、当量比で1.3:2.5、好ましくは1.5:2.
0の割合で使用される。
前記プレポリマーの調製は、反応を均一に行なわせるた
めに、例えばジオキサン、アセトン、メチルエチルケト
ン、アセトニトリル、酢酸エチル、テトラヒドロフラン
、トルエン、キシレン等のイソシアネート基に対して不
活性な有機溶剤が使用される。その量は、通常プレポリ
マー固形分に対して20〜100重量%が使用される。
めに、例えばジオキサン、アセトン、メチルエチルケト
ン、アセトニトリル、酢酸エチル、テトラヒドロフラン
、トルエン、キシレン等のイソシアネート基に対して不
活性な有機溶剤が使用される。その量は、通常プレポリ
マー固形分に対して20〜100重量%が使用される。
次に水を加えてプレポリマーの水分散液が調製され、こ
の水性分散液にポリアミン化合物を添加することにより
、鎖伸長がなされる。ポリアミン系鎖伸長剤のプレポリ
マーに対する使用量はプレポリマーの末端インシアネー
ト基の1当量に対して0. 7〜1,1当量の量が好ま
しい。
の水性分散液にポリアミン化合物を添加することにより
、鎖伸長がなされる。ポリアミン系鎖伸長剤のプレポリ
マーに対する使用量はプレポリマーの末端インシアネー
ト基の1当量に対して0. 7〜1,1当量の量が好ま
しい。
−プレポリマーを水分散化するために使用する水の量は
、特に限定されるものではないが、水分散化後、プレポ
リマー(有機溶剤を含む場合はそれを除いて)の重量割
合が約20〜40%となるような量であることが一般的
に好ましい。
、特に限定されるものではないが、水分散化後、プレポ
リマー(有機溶剤を含む場合はそれを除いて)の重量割
合が約20〜40%となるような量であることが一般的
に好ましい。
プレポリマーを水分散化する方法としては、プレポリマ
ーを攪拌しながら水を滴下させて転相乳化させても良い
し、或は良く攪拌している水中ヘプレボリマーを滴下さ
せてもよい。プレポリマーのイソシアネート基と水との
反応を出来るだけ少なくするために、プレポリマーに水
を速やかに添加して水分散化したり、或はホモゲナイザ
ー コロイドミル等による機械的な剪断力を与えながら
水分散化する方法が好ましい。又、水分散化に際して超
音波を使用する方法も好ましいものである。
ーを攪拌しながら水を滴下させて転相乳化させても良い
し、或は良く攪拌している水中ヘプレボリマーを滴下さ
せてもよい。プレポリマーのイソシアネート基と水との
反応を出来るだけ少なくするために、プレポリマーに水
を速やかに添加して水分散化したり、或はホモゲナイザ
ー コロイドミル等による機械的な剪断力を与えながら
水分散化する方法が好ましい。又、水分散化に際して超
音波を使用する方法も好ましいものである。
かくして得られた有機溶剤を含むポリウレタン水性分散
液は、次いで有機溶剤を除去するため、減圧条件下によ
り、水と共沸される。本発明においては、この際有機溶
剤を含むポリウレタン樹脂水性分散液中の有機溶剤を除
去するため、減圧条件下、アルコール類、グリコールエ
ーテル類から選ばれる1種又は2種以上の化合物、特に
水への溶解度が水100gに対して0.01ないし1゜
gの範囲である化合物をポリウレタン水性分散液に添加
して蒸留するのである。
液は、次いで有機溶剤を除去するため、減圧条件下によ
り、水と共沸される。本発明においては、この際有機溶
剤を含むポリウレタン樹脂水性分散液中の有機溶剤を除
去するため、減圧条件下、アルコール類、グリコールエ
ーテル類から選ばれる1種又は2種以上の化合物、特に
水への溶解度が水100gに対して0.01ないし1゜
gの範囲である化合物をポリウレタン水性分散液に添加
して蒸留するのである。
(発明の効果)
本発明方法により得られるポリウレタン水性分散液は塗
工作業性に優れ、特に非常に低粘度で使用されるスプレ
ー塗装やロールコーチインク等ヲ用いる塗装等において
、良好な塗膜を得ることが出来る。
工作業性に優れ、特に非常に低粘度で使用されるスプレ
ー塗装やロールコーチインク等ヲ用いる塗装等において
、良好な塗膜を得ることが出来る。
また金属、プラスチックに対する塗装性に優れ、従来の
ポリウレタン水性分散液では適用することが出来なかっ
た多くの用途に供することができる。
ポリウレタン水性分散液では適用することが出来なかっ
た多くの用途に供することができる。
例えばインキ、自動車塗料用や家庭塗料用ビヒクルをは
じめプラスチック、織物、紙、皮革、木材、金属の被覆
、繊維及び織物への薄膜コーティング、毛皮用の表面フ
ルティング、各種接着剤、その他最近増えてきている家
庭用エアゾール塗料用等広範囲の用途に使用することが
出来る。
じめプラスチック、織物、紙、皮革、木材、金属の被覆
、繊維及び織物への薄膜コーティング、毛皮用の表面フ
ルティング、各種接着剤、その他最近増えてきている家
庭用エアゾール塗料用等広範囲の用途に使用することが
出来る。
(実施例)
以下本発明を実施例により詳しく説明するが、本発明は
これら実施例に同等限定されるものではない。
これら実施例に同等限定されるものではない。
実施例1
温度計、攪拌装置、還流冷却管を備えた4ツロフラスコ
に、先ず1.6ヘキサンジオールーネオベンチルグリコ
ール=アジピン酸−ポリエステル(OH価 102)を
550部加え、減圧下120〜130°Cで脱水を行い
、次いで50 ’Cまで冷却して500部のメチルエチ
ルケトン(以下MEKとスル)を加え、充分攪拌混合し
た後250部の4.4゛−ジフェニルメタンジイソシア
ネートを加え、70 ’Cに加温し、この温度で2時間
反応させて末端イソシアネート基を有するプレポリマー
溶液を得た。反応終了後40°C迄冷却し、ジメチロー
ルプロピオン酸33部を加え、この温度で2時間攪拌を
継続する。次いでホモミキサーで高速攪拌しながらトリ
エチルアミン25部を含む水1000部を投入しプレポ
リマーの水分散液を調製12、更にピペラジン6水和物
45部を溶解した水溶液218部を約3分間を要して滴
下する。この様にして得られた白色の乳濁液500部に
ヘキシルソロソルブ(水100gに対する溶解度0.9
9g)10部(2%対水性分散液)を加え攪拌しながら
減圧下55℃でMEKを除去した。脱溶剤時の発泡は極
めて少なく、約30分でMEKの脱溶剤を終了した。水
を加えて濃度の調製を行なうと不揮発分40.5%、粘
度155epsS pH7,3であり、MEKの残存量
が0. 2%なるポリウレタン水性分散液が得られた。
に、先ず1.6ヘキサンジオールーネオベンチルグリコ
ール=アジピン酸−ポリエステル(OH価 102)を
550部加え、減圧下120〜130°Cで脱水を行い
、次いで50 ’Cまで冷却して500部のメチルエチ
ルケトン(以下MEKとスル)を加え、充分攪拌混合し
た後250部の4.4゛−ジフェニルメタンジイソシア
ネートを加え、70 ’Cに加温し、この温度で2時間
反応させて末端イソシアネート基を有するプレポリマー
溶液を得た。反応終了後40°C迄冷却し、ジメチロー
ルプロピオン酸33部を加え、この温度で2時間攪拌を
継続する。次いでホモミキサーで高速攪拌しながらトリ
エチルアミン25部を含む水1000部を投入しプレポ
リマーの水分散液を調製12、更にピペラジン6水和物
45部を溶解した水溶液218部を約3分間を要して滴
下する。この様にして得られた白色の乳濁液500部に
ヘキシルソロソルブ(水100gに対する溶解度0.9
9g)10部(2%対水性分散液)を加え攪拌しながら
減圧下55℃でMEKを除去した。脱溶剤時の発泡は極
めて少なく、約30分でMEKの脱溶剤を終了した。水
を加えて濃度の調製を行なうと不揮発分40.5%、粘
度155epsS pH7,3であり、MEKの残存量
が0. 2%なるポリウレタン水性分散液が得られた。
得られたポリウレタン水性分散液は未処理鋼板上に厚さ
20ミクロン(ドライ膜厚)になる様にエアースプレ
ーにて塗装したところ、ハジキもピンホールも無い光沢
のある極めて良好な塗膜が得られた。又塗膜の乾燥性も
良好で室温にて20分でタンクフリーとなった。
20ミクロン(ドライ膜厚)になる様にエアースプレ
ーにて塗装したところ、ハジキもピンホールも無い光沢
のある極めて良好な塗膜が得られた。又塗膜の乾燥性も
良好で室温にて20分でタンクフリーとなった。
時の併用化合物の種類及び量を変化させた結果は表の通
りである。
りである。
実施例2−5 比較例1−2
実施例1と同様な方法で樹脂の合成を行い脱溶剤*1)
N−フ゛タノールー水100 gへの溶解度7.08
g*2)シリコン系消泡剤−水に不溶 *3) フ゛チルセロソフ゛=水100g への溶解度
■実施例6 実施例1と同様な装置に分子量515のポリオキジプロ
ピレングリコールを515部加え、120〜130°C
で脱水を行い、次いで60°Cまで冷却し、トルエン2
07部を加えた後、175部のトリレンジイソシアネー
ト(2,4/2.6異性体比=80720)を加え、8
09Cに加温し、この温度で2時間反応させて末端イソ
シアネート基を有するプレポリマー溶液を得た。反応終
了後40’C迄冷却し、攪拌しなからHLBが17のポ
リオキシエチレンノニルフェノールエーテル35部を溶
解させた水1075部を加えホモミキサーで約3分間攪
拌するとプレポリマーの乳白色水分散液が得られる。
g*2)シリコン系消泡剤−水に不溶 *3) フ゛チルセロソフ゛=水100g への溶解度
■実施例6 実施例1と同様な装置に分子量515のポリオキジプロ
ピレングリコールを515部加え、120〜130°C
で脱水を行い、次いで60°Cまで冷却し、トルエン2
07部を加えた後、175部のトリレンジイソシアネー
ト(2,4/2.6異性体比=80720)を加え、8
09Cに加温し、この温度で2時間反応させて末端イソ
シアネート基を有するプレポリマー溶液を得た。反応終
了後40’C迄冷却し、攪拌しなからHLBが17のポ
リオキシエチレンノニルフェノールエーテル35部を溶
解させた水1075部を加えホモミキサーで約3分間攪
拌するとプレポリマーの乳白色水分散液が得られる。
このプレポリマーの水分散液にエチレンジアミン24部
を溶解した水溶液154部を滴下する。この様にして得
られた白色の乳濁液500部にヘキシルセロソルブ25
部加え、減圧下60°Cでトルエンを除去した。脱溶剤
中発泡は殆ど無く、約25分で脱溶剤を終了し、不揮発
分41.9%、粘度470cps、、pH7,8なるポ
リウレタン水性分散液が得られた。このものを用いてガ
ラス板上にエアレススプレーにて塗装に透明したところ
、ハシ牛もピンホールもない優れた光沢のある強靭な弾
性塗膜を形成した。ヘキシルセロソルブにかえてイソプ
ロピルカルピトール(水100gに対する溶解度φ)を
100部添加して脱溶剤を行った場合は、発泡が激しく
脱溶剤は困難であった。又、鉱油系消泡剤(水に不溶)
を0. 5部添加した場合は脱溶剤は可能であったが、
得られたポリウレタン水分散液はガラス板上にエアレス
スプレーにて塗装したところ、全面にハシ牛が発生し使
用に耐えるものではなかった。
を溶解した水溶液154部を滴下する。この様にして得
られた白色の乳濁液500部にヘキシルセロソルブ25
部加え、減圧下60°Cでトルエンを除去した。脱溶剤
中発泡は殆ど無く、約25分で脱溶剤を終了し、不揮発
分41.9%、粘度470cps、、pH7,8なるポ
リウレタン水性分散液が得られた。このものを用いてガ
ラス板上にエアレススプレーにて塗装に透明したところ
、ハシ牛もピンホールもない優れた光沢のある強靭な弾
性塗膜を形成した。ヘキシルセロソルブにかえてイソプ
ロピルカルピトール(水100gに対する溶解度φ)を
100部添加して脱溶剤を行った場合は、発泡が激しく
脱溶剤は困難であった。又、鉱油系消泡剤(水に不溶)
を0. 5部添加した場合は脱溶剤は可能であったが、
得られたポリウレタン水分散液はガラス板上にエアレス
スプレーにて塗装したところ、全面にハシ牛が発生し使
用に耐えるものではなかった。
代理人 弁理士 高 橋 勝 利
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、有機溶剤を含んだポリウレタン水性分散液に、アル
コール類、グリコールエーテル類から選ばれる1種又は
2種以上の化合物を添加して減圧蒸留を行うことを特徴
とするポリウレタン水性分散液の製造方法。 2、アルコール類、グリコールエーテル類として水への
溶解度が水100gに対して0.01ないし10gの範
囲の化合物を用いることを特徴とする請求項1記載のポ
リウレタン水性分散液の製造方法。 3、アルコール類、グリコールエーテル類の使用量が有
機溶剤を含んだポリウレタン樹脂水性分散液に対して0
.5〜10%(見かけ重量比)であることを特徴とする
請求項1又は2記載のポリウレタン水性分散液の製造方
法。 4、アルコール類がブタノール、ペンタノール、ヘキサ
ノール、オクタノールの中の1種又は2種以上であるこ
とを特徴とする請求項1ないし3いずれか記載のポリウ
レタン水性分散液の製造方法。 5、グリコールエーテル類がヘキシルセロソルブである
ことを特徴とする請求項1ないし4いずれか記載のポリ
ウレタン水性分散液の製造方法。 6、有機溶剤がジオキサン、アセトン、メチルエチルケ
トン、アセトニトリル、酢酸エチル、テトラヒドロフラ
ン、トルエン、キシレンの中の1種又は2種以上である
ことを特徴とする請求項1ないし5いずれか記載のポリ
ウレタン水性分散液の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13783590A JPH0431425A (ja) | 1990-05-28 | 1990-05-28 | ポリウレタン水性分散液の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13783590A JPH0431425A (ja) | 1990-05-28 | 1990-05-28 | ポリウレタン水性分散液の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0431425A true JPH0431425A (ja) | 1992-02-03 |
Family
ID=15207943
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13783590A Pending JPH0431425A (ja) | 1990-05-28 | 1990-05-28 | ポリウレタン水性分散液の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0431425A (ja) |
-
1990
- 1990-05-28 JP JP13783590A patent/JPH0431425A/ja active Pending
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