JPH10273587A - 水性ポリウレタン系エマルジョン組成物並びにこれを用いた水性エマルジョン塗料及び接着剤 - Google Patents

水性ポリウレタン系エマルジョン組成物並びにこれを用いた水性エマルジョン塗料及び接着剤

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JPH10273587A
JPH10273587A JP9092837A JP9283797A JPH10273587A JP H10273587 A JPH10273587 A JP H10273587A JP 9092837 A JP9092837 A JP 9092837A JP 9283797 A JP9283797 A JP 9283797A JP H10273587 A JPH10273587 A JP H10273587A
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JP
Japan
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emulsion
aqueous polyurethane
aqueous
acid
diisocyanate
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Application number
JP9092837A
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English (en)
Inventor
Takeshi Morishima
剛 森島
Shunsuke Murakami
俊介 村上
Toshiaki Sasahara
俊昭 笹原
Shin Konishi
伸 小西
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Polyurethane Industry Co Ltd
Original Assignee
Nippon Polyurethane Industry Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 水性ポリウレタンエマルジョンと不飽和単量
体から得られる水系樹脂エマルジョンからなる水性ポリ
ウレタン系エマルジョン組成物、並びに、塗膜外観、柔
軟性、耐候性に優れた水性エマルジョン塗料及びあらゆ
る基材との接着に優れた水性エマルジョン接着剤を提供
する。 【解決手段】 特定の有機ジイソシアネート、ポリオー
ル、鎖延長剤、カルボン酸含有低分子ポリオールを反応
させて得られた水性ポリウレタンエマルジョンと特定の
水系樹脂エマルジョンからなる水性ポリウレタン系エマ
ルジョン組成物を塗料に用いたところ、良好な密着性、
柔軟性を示した。また、これを接着剤に用いたところ、
あらゆる基材に対して良好な接着性を示した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、水性ポリウレタン
エマルジョン及び不飽和単量体から得られる水系樹脂エ
マルジョン組成物並びに種々の材料、特に非極性基材へ
の接着性、密着性が良好な水性接着剤及び水性塗料に関
する。
【0002】
【従来の技術】近年、接着剤、塗料等の分野では、有機
溶剤系のものが主流であったが、大気汚染防止、消防法
上の規制、労働衛生等の観点から、水系のものが採用さ
れ始めている。この水性接着剤、塗料用の樹脂として、
ポリエステルベースやポリエーテルベースのポリウレタ
ン系樹脂にカルボン酸塩等の親水性極性基を含有させた
もの等が提案されている。例えば、 ・特開平4−68022号公報には、水酸基含有ポリア
ルキレンオキサイドとポリイソシアネートから得られる
ポリウレタン樹脂の水性分散体が示されている。 ・特開平5−117358号公報には、分子量が15,
000〜10,000の両末端水酸基含有ポリエステル
ジオールと、少なくとも1個のイソシアネート基を有す
るイソシアネート単量体から得られる水系ポリウレタン
樹脂組成物が示されている。 ・特公平5−86829号公報には、水酸基含有水素添
加ポリブタジエンを含有させた水性ポリウレタン樹脂系
接着剤が示されている。 ・特開平6−65552号公報には、水性ポリウレタン
エマルジョンとゴムラテックスを配合した水性接着剤が
示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の水性ポ
リウレタンエマルジョンは、実際の使用に当たっては様
々な問題が指摘されている。例えば、 ・特開平4−68022号公報記載の水性ポリウレタン
エマルジョンは、ポリエーテルベースのため、耐水性等
に難があった。 ・特開平5−117358号公報記載の水系ポリウレタ
ン樹脂は、ポリエチレンテレフタレートやナイロンとい
った、いわゆる極性基材に対する接着性、密着性は良好
であるが、非極性基材に対する接着性は満足できるもの
ではなかった。 ・特公平5−86829号公報記載の水性ポリウレタン
系接着剤は、導入している水酸基含有水素添加ポリブタ
ジエンが、直鎖ユニットと側鎖ユニットの比率が極端に
偏っているため、ポリオレフィン部分の結晶性が大きく
なりすぎている。そのため得られる接着剤は基材に対し
て接着性、密着性が良好なものではない。また、従来の
水酸基含有ポリブタジエン等の水酸基含有ポリオレフィ
ンは、官能基数が2を越えるため、目的とするポリウレ
タン樹脂そのものが得られにくかった。 ・特開平6−65552号公報の水性接着剤は、プライ
マー成分が必要であるため、作業性に劣った。
【0004】本発明は、水性ポリウレタン系エマルジョ
ン組成物並びに汎用的なポリオレフィンを含めた全ての
プラスチック等様々な基材への接着性、密着性を十分に
満足させ、経時安定性、耐久性に優れた水系接着剤及び
水系塗料を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は以下
の(1)〜(4)に示されるものである。 (1) 次の(A)〜(C)の条件を満たすことを特徴
とする水性ポリウレタン系エマルジョン組成物。 (A)水性ポリウレタン系エマルジョン組成物が、水性
ポリウレタンエマルジョン(a)と不飽和単量体から得
られる水系樹脂エマルジョン(b)を混合し、かつ、
(a)/(b)が固形分重量比で95/5〜5/95で
あること。 (B)水性ポリウレタンエマルジョン(a)が、少なく
とも以下に示す(イ)〜(ホ)を反応させて得られたも
のであること。 (イ)有機ジイソシアネート。 (ロ)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、の中から少なくとも
1種類以上選択される高分子ポリオール。 (ハ)鎖延長剤。 (ニ)カルボン酸含有低分子ポリオール。 (ホ)中和剤。 (C)水系樹脂エマルジョン(b)が、以下に示すもの
の中から少なくとも1種類以上選択されるものであるこ
と。 イソプレンラテックス、クロロプレン系エマルジョン、
スチレン−ブタジエン系エマルジョン、ニトリル−ブタ
ジエン系エマルジョン、ブタジエン系エマルジョン、塩
化ビニル系エマルジョン、ビニルピリジン−スチレン−
ブタジエン系エマルジョン、ポリブテン系エマルジョ
ン、ポリエチレン系エマルジョン、酢酸ビニル系エマル
ジョン、エチレン−酢酸ビニル系エマルジョン、塩化ビ
ニリデン系エマルジョン、メチルメタクリレート−ブタ
ジエン系エマルジョン、及びこれらのラテックスをカル
ボキシル変性したもの
【0006】(2) 次の(A)〜(C)の条件を満た
すことを特徴とする前記(1)記載の水性ポリウレタン
系エマルジョン組成物。 (A)水性ポリウレタン系エマルジョン組成物が、水性
ポリウレタンエマルジョン(a)と不飽和単量体からの
水系樹脂エマルジョン(b)を混合し、かつ、(a)/
(b)が固形分重量比で95/5〜5/95であるこ
と。 (B)水性ポリウレタンエマルジョン(a)が、少なく
とも以下に示す(イ)〜(ホ)を反応させて得られたも
のであること。 (イ)トルエンジイソシアネート、ジフェニルメタンジ
イソシアネート、イソホロ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、水素添加ジフェニルメ
タンジイソシアネートの中から少なくとも1種類以上選
択される有機ジイソシアネート。 (ロ)酸成分が、芳香族ジカルボン酸/脂肪族ジカルボ
ン酸=35/65〜65/35(重量比)であるポリエ
ステルジオール、エチレンオキサイドユニットが50モ
ル%以下のポリエーテルジオール、1,6−ヘキサンジ
オールを用いたポリカーボネートジオール、の中から少
なくとも1種類以上選択される高分子ポリオール。 (ハ)炭素数15以下の鎖延長剤。 (ニ)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の中から少なくとも1種類以上選択
されるカルボン酸含有低分子ポリオール。 (ホ)中和剤。 (C)水系樹脂エマルジョン(b)が、イソプレンラテ
ックスを用いたものであること。
【0007】(3) 前記(1)及び/又は(2)記載
の水性ポリウレタン系エマルジョン組成物を用いること
を特徴とする水性エマルジョン塗料。
【0008】(4) 前記(1)及び/又は(2)記載
の水性ポリウレタン系エマルジョン組成物を用いること
を特徴とする水性エマルジョン接着剤。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明における水性ポリウレタン
エマルジョン(a)に使用される有機ジイソシアネート
(イ)は、トルエンジイソシアネート(以下TDIと称
する)、ジフェニルメタンジイソシアネート(以下MD
Iと称する)、ジフェニルジメチルメタンジイソシアネ
ート、ジベンジルジイソシアネート、ナフチレンジイソ
シアネート、フェニ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
ネート等の芳香族ジイソシアネート、テトラメチレンジ
イソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、リ
ジンジイソシアネート、2−メチルペンタン−1,5−
ジイソシアネート、3−メチルペンタン−1,5−ジイ
ソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサヘチレン
−1,6−ジイソシアネート、2,4,4−トリメチル
ヘキサヘチレン−1,6−ジイソシアネート等の脂肪族
ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート(以下
IPDIと称する)、シクロヘキシルジイソシアネー
ト、、水素添加キシリレンジイソシアネート(以下H6
XDIと称する)、水素添加ジフェニルメタンジイソシ
アネート(以下H12MDIと称する)、水素添加トリメ
チルキシリレンジイソシアネート等の脂環族ジイソシア
ネートがある。これらの有機ジイソシアネートは単独で
も用いることができるし、混合物にして用いても良い。
更には、これらのアダクト変性体、カルボジイミド変性
体、アロファネート変性体、ビュレット変性体、ウレト
ジオン変性体、ウレトイミン変性体、イソシアヌレート
変性体等の変性体も使用できる。
【0010】これらの有機ポリイソシアネートではTD
I、MDI、IPDI、H6 XDI、H12MDIが好ま
しい。
【0011】本発明における水性ポリウレタンエマルジ
ョン(a)に使用される高分子ポリオール(ロ)は、数
平均分子量500〜10,000の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
オールから少なくとも1種類以上選択されるものであ
る。
【0012】ポリエステルポリオールとしては、フタル
酸、イソフタル酸(以下iPAと称する)、テレフタル
酸、ナフタレンジカルボン酸、コハク酸、酒石酸、シュ
ウ酸、マロン酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン
酸、スベリン酸、クルタコン酸、アゼライン酸(以下A
ZAと称する)、セバシン酸、コハク酸、アジピン酸、
セバシン酸、アゼライン酸、1,4−シクロヘキシルジ
カルボン酸、α−ハイドロムコン酸、β−ハイドロムコ
ン酸、α−ブチル−α−エチルグルタル酸、α,β−ジ
エチルサクシン酸、マレイン酸、フマル酸、ヘミメリチ
ン酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、ベンゾフェノ
ンテトラカルボン酸等のポリカルボン酸又は無水物等の
1種類以上と、エチレングリコール(以下EGと称す
る)、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコー
ル、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオ
ール、1,2−ブタンジオール、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(以下1,6−HDと称
する)、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,
8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、ネオ
ペンチルグリコール(以下NPGと称する)、ジエチレ
ングリコール、ジプロピレングリコール、シクロヘキサ
ン−1,4−ジオール、シクロヘキサン−1,4−ジメ
タノール、ダイマー酸ジオール、ビスフェノールAのエ
チレンオキサイドやプロピレンオキサイド付加物、トリ
メチロールプロパン、グリセリン、ヘキサントリオー
ル、クオドロール等の低分子ジオール、低分子トリオー
ル等の1種類以上との脱水縮合反応から得られる。更
に、ε−カプロラクトン、アルキル置換ε−カプロラク
トン、δ−バレロラクトン、アルキル置換δ−バレロラ
クトン等の環状エステル(いわゆるラクトン)モノマー
の開環重合から得られるラクトン系ポリエステルポリオ
ール等がある。
【0013】これらのポリエステルポリオールでは、酸
成分が芳香族ジカルボン酸/脂肪族ジカルボン酸=35
/65〜65/35(重量比)であるポリエステルジオ
ールが好ましく、更にはポリオール成分に炭素数8以下
の低分子ポリオールを用いたものが好ましい。
【0014】ポリエーテルポリオールとしては、前述の
低分子ポリオールやグリセリン、トリメチロールプロパ
ン、ペンタエリスリトール、ソルビトール、また、シュ
ークローズ、グルコース、フラクトース等のシュガー系
アルコール類、エチレンジアミン、プロピレンジアミ
ン、トルエンジアミン、メタフェニレンジアミン、ジフ
ェニルメタンジアミン、キシリレンジアミン等のような
活性水素基を2個以上有する化合物を開始剤として、エ
チレンオキサイド(以下EOと称する)、プロピレンオ
キサイド(以下POと称する)、ブチレンオキサイド、
アミレンオキサイド、メチルグリシジルエーテル等のア
ルキルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテ
ル等のアリールグリシジルエーテル、テトラヒドロフラ
ン等の環状エーテルモノマーの単品又は混合物から公知
の方法により付加重合することで得られる。
【0015】これらのポリエーテルポリオールでは、E
Oユニットが50モル%以下のポリエーテルジオールが
好ましい。
【0016】ポリカーボネートポリオールとしては、前
述のポリエステルポリオール源の低分子ポリオールの1
種類以上とジアルキルカーボネート、ジアルキレンカー
ボネート、ジフェニルカーボネートとのいずれかの脱ア
ルコール反応、脱グリコール反応や脱フェノール反応か
ら得られる。また、上記のポリエステルポリオールやポ
リエーテルポリオールとの共重合体も使用できる。
【0017】これらのポリカーボネートポリオールで
は、1,6−HDを用いたポリカーボネートジオールが
好ましく、更には原料ポリオール中における1,6−H
Dが50モル%以上のものが好ましい。
【0018】また、前記の高分子ポリオールには、ウレ
ア樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、
ポリエステル樹脂、ポリビニルアルコ−ル等活性水素基
を2個以上含有するものであれば、高分子ポリオールと
して用いることができる。
【0019】本発明における水性ポリウレタンエマルジ
ョン(a)に使用される鎖延長剤(ハ)としては、分子
量18〜500の水、尿素、低分子ポリオールや低分子
ポリアミンや低分子アミノアルコール等があり、これら
は単独又は2種類以上用いてもよい。
【0020】鎖延長剤としての低分子ポリオールは、前
記のポリエステルポリオール源の低分子ポリオールがあ
る。
【0021】低分子ポリアミンとしては、エチレンジア
ミン、ヘキサメチレンジアミン、イソホロンジアミン
(以下IPDAと称する)、メンセンジアミン、ジフェ
ニルメタンジアミン、ジアミノジフェニルスルホン、キ
シレンジアミン、ピペラジン、水素添加キシリレンジア
ミン、水素添加ジフェニルメタンジアミン(以下H12
DAと称する)等の単品又はこれらの2種類以上の混合
物がある。
【0022】アミノアルコールとしては、モノエタノー
ルアミン、ジエタノールアミン、N−メチルジエタノー
ルアミン、N−フェニルジプロパノールアミン等があ
る。
【0023】これらの鎖延長剤では、炭素数15以下の
ものが好ましい。
【0024】本発明における水性ポリウレタンエマルジ
ョン(a)に使用されるカルボン酸含有低分子ポリオー
ル(ニ)としては、2,2−ジメチロールプロピオン酸
(以下DMPAと称する)、2,2−ジメチロールブタ
ン酸(以下DMBAと称する)、2,2−ジメチロール
吉草酸等のカルボン酸含有ポリオール、イミノジ酢酸と
グリシドールの付加物等が挙げられる。これらは、その
まま鎖延長剤的に用いられてもよいし、ポリオール中に
導入されていてもよい。
【0025】これらのカルボン酸含有低分子ポリオール
では、DMPA、DMBAの少なくとも1種類を用いる
ことが好ましい。
【0026】本発明における水性ポリウレタンエマルジ
ョン(a)に使用される中和剤(ホ)としては、アンモ
ニア、エチルアミン、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−フェニルジエタノールアミン、モノエタノール
アミン、ジメチルエタノールアミン、ジエチルエタノー
ルアミン、モルホリン、N−メチルモルホリン、2−ア
ミノ−2−エチル−1−プロパノール等の有機アミン
類、リチウム、カリウム、ナトリウム等のアルカリ金
属、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムの無機アルカリ
類等が挙げられるが、乾燥後の耐候性や耐水性を向上さ
せるためには、熱によって容易に解離する揮発性の高い
ものが好ましく、アンモニア、トリメチルアミン、トリ
エチルアミンが好ましい。また、これら中和剤は、それ
ぞれ単独又は2種以上の混合物でも使用することができ
る。
【0027】前記の親水性極性基は、最終的には塩の形
でポリウレタン樹脂中に存在することになるが、中和し
てから樹脂中に導入しても良いし、極性基を樹脂中に導
入してから中和しても良い。
【0028】本発明における水性ポリウレタンエマルジ
ョン(a)には、その他の親水性極性基を導入してもよ
い。例えば、スルホン酸塩基、リン酸塩基、ホスフィン
酸塩基、ホスホン酸塩基等のようなアニオン性極性基、
3級アミノ基、第4級アンモニウム塩基等のようなカチ
オン性極性基、カルボキシルベタイン基、スルホベタイ
ン基、ホスホベタイン基等のような両性極性基、オキシ
エチレン基等のようなノニオン性極性基等が挙げられ
る。
【0029】水系ポリウレタンエマルジョン(a)にお
けるカルボン酸塩導入量は、固形分換算で0.1〜3.
0mmol/gであり、好ましくは、0.2〜2.9m
mol/gである。カルボン酸塩導入量が前述の下限未
満の場合は、ポリウレタン樹脂がうまく水中に分散しな
い。上限を越える場合は、乾燥後のポリウレタン系樹脂
の耐水性が不足する。
【0030】本発明のポリウレタン系樹脂組成物には、
必要に応じて反応停止剤を使用することができる。反応
停止剤としてはモノアルコール、モノアミン、アミノア
ルコール等や、これらの混合物があり、また、フェニル
イソシアネート、ブチルイソシアネート、シクロヘキシ
ルイソシアネート等のようなモノイソシアネートも反応
停止剤として使用できる。
【0031】具体的なモノアルコールとしては、メタノ
ール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、
2−エチルヘキサノール等がある。モノアミンとして
は、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン等の
1級アミンや、ジエチルアミン、ジブチルアミン等の2
級アミンがある。アミノアルコールとしては、モノエタ
ノールアミン、ジエタノールアミン等が挙げられる。
【0032】本発明に用いるポリウレタン樹脂の製造方
法としては、活性水素過剰の雰囲気で反応させるワンシ
ョット法や、活性水素化合物と有機ジイソシアネートと
をNCO基過剰で反応させてNCO末端プレポリマーを
合成しておき、その後、活性水素化合物を反応させるプ
レポリマー法等、公知の方法にて合成できる。また、ポ
リウレタン樹脂を水と相溶する有機溶剤中で反応後、水
を添加し、その後、有機溶剤を取り除く方法や、溶剤を
使用しないで樹脂を合成し、強制的に水に分散や溶解さ
せる方法でも得られる
【0033】ワンショット法の場合、活性水素/NCO
の比は、0.5〜1未満であり、好ましくは、0.8〜
1未満である。0.5未満の場合は、ポリウレタン樹脂
の分子量が小さすぎるため、耐久性に欠ける。1以上の
場合は、樹脂を合成する際、ゲル化が起こりやすくな
る。
【0034】プレポリマー法の場合、プレポリマー合成
時の活性水素/NCOの比は1.1〜5.0であり、好
ましくは1.5〜4.0である。1.1未満の場合は、
プレポリマーの分子量が大きくなりすぎて、その後の反
応工程に進みにくくなる。5.0を越える場合は、接着
性に乏しくなる。
【0035】有機溶剤を用いる場合、使用できる有機溶
剤としては、トルエン、キシレン、スワゾ−ル(コスモ
石油株式会社製の芳香族系炭化水素溶剤)、ソルベッソ
(エクソン化学株式会社製の芳香族系炭化水素溶剤)等
の芳香族系溶剤、アセトン、メチルエチルケトン、メチ
ルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶
剤、メタノール、エタノール、イソプロパノール等のア
ルコール系溶剤、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソブ
チル等のエステル系溶剤、エチレングリコ−ルエチルエ
−テルアセテ−ト、プロピレングリコ−ルメチルエ−テ
ルアセテ−ト、3−メチル−3−メトキシブチルアセテ
−ト、エチル−3−エトキシプロピオネ−ト等のグリコ
−ルエ−テルエステル系溶剤、テトラヒドロフラン、ジ
オキサン等のエ−テル系溶剤が挙げられる。前記溶剤は
1種又は2種以上使用することができる。
【0036】本発明に使用するイソシアネート基末端プ
レポリマーや、ポリウレタン樹脂を合成する際の反応触
媒としては、公知のいわゆるウレタン化触媒を用いるこ
とができる。具体的には、ジオクチルチンジラウレート
等の有機金属化合物や、トリエチレンジアミン等の有機
アミンやその塩等が挙げられる。ウレタン化時の反応温
度は、10〜100℃、好ましくは30〜80℃であ
る。
【0037】このようにして得られるポリウレタン系樹
脂の数平均分子量は、5,000以上が好ましく、特に
10,000以上がが好ましい。ポリウレタン樹脂の数
平均分子量が5,000未満の場合は、耐久性に乏しく
なる。
【0038】本発明における不飽和単量体からの水系樹
脂エマルジョン(b)としては、イソプレン系エマルジ
ョン、クロロプレン系エマルジョン、スチレン−ブタジ
エン系エマルジョン、ニトリル−ブタジエン系エマルジ
ョン、ブタジエン系エマルジョン、塩化ビニル系エマル
ジョン、ビニルピリジン−スチレン−ブタジエン系エマ
ルジョン、ポリブテン系エマルジョン、ポリエチレン系
エマルジョン、酢酸ビニル系エマルジョン、エチレン−
酢酸ビニル系エマルジョン、塩化ビニリデン系エマルジ
ョン、メチルメタクリレート−ブタジエン系エマルジョ
ン、及びこれらのラテックスをカルボキシル変性したも
のから少なくとも1種類以上選択されるものである。
【0039】本発明に用いることのできる具体的な水系
樹脂エマルジョンとしては、例えば以下のものが挙げら
れる。 イソプレンラテックス: クラプレン LIR−700(クラレ製) クロロプレンラテックス: デンカクロロプレン LA−50、LT−50(電気化
学工業製) スチレン−ブタジエンラテックス: JSR 0561、2108(日本合成ゴム製) Nipol LX119(日本ゼオン製) ニトリル−ブタジエンラテックス: Nipol 1551、1577(日本ゼオン製) ブタジエンラテックス: JSR 0700(日本合成ゴム製) Nipol LX111(日本ゼオン製) 塩化ビニルラテックス: ゼオン 151、351、576(日本ゼオン製) ビニルピリジン−スチレン−ブタジエンラテックス: Nipol 2518FS(日本ゼオン製) JSR 0650(日本合成ゴム製) ポリブテンラテックス: HV−100、300(日石樹脂化学製) ポリエチレンラテックス: サンスターポリジョン E−162、E−362(サン
スター技研製) 酢酸ビニルラテックス: スミカフレックス S−500、S−510(住友化学
工業製) エチレン−酢酸ビニルラテックス: エバディック EV−15、260(大日本インキ化学
工業製) 塩化ビニリデンラテックス: サランラテックス 103S(旭ダウ製) メチルメタクリレート−ブタジエンラテックス クロスレン 2M−33A、2M−36(武田薬品工業
製) カルボキシル変性スチレン−ブタジエンラテックス: JSR 0668、0691、0591(日本合成ゴム
製) カルボキシル変性ニトリル−ブタジエンラテックス: クロスレン NA−10、11(武田薬品工業製) カルボキシル変性メチルメタクリレート−ブタジエンラ
テックス クロスレン 2M−30、2M−38(武田薬品工業
製)
【0040】本発明に用いる水系樹脂エマルジョン
(b)としては、イソプレン系エマルジョン、クロロプ
レン系エマルジョン、ニトリル−ブタジエン系エマルジ
ョン、ブタジエン系エマルジョン、ビニルピリジン−ス
チレン−ブタジエン系エマルジョン、ポリブテン系エマ
ルジョン、ポリエチレン系エマルジョン、メチルメタク
リレート−ブタジエン系エマルジョン及びこれらのカル
ボキシル変性したものの中から少なくとも1種類以上選
択されるものが好ましく、更にはイソプレン系ラテック
ス及びこれをカルボキシル変性したものを含有するもの
が最も好ましい。
【0041】また、不飽和単量体から得られる水系樹脂
エマルジョンには、上記以外のアクリル系エマルジョ
ン、天然ゴムラテックス等公知の水性樹脂エマルジョン
を併用してもよい。更に本発明の水性ポリウレタン系エ
マルジョン組成物に水性アクリル樹脂、ポリビニルアル
コール、水性ポリエステル樹脂、水性ポリオレフィン樹
脂等他の水性樹脂と混合してもよい。
【0042】本発明の水性ポリウレタン系エマルジョン
組成物における水性ポリウレタンエマルジョン(a)と
水系樹脂エマルジョン(b)の配合比は、固形分換算比
で、(a)/(b)=95/5〜5/95である。水性
ポリウレタンエマルジョンが5重量%未満の場合は、ポ
リオレフィン等の非極性基材への密着性に乏しくなる。
また、水系樹脂エマルジョンが5重量%未満の場合は、
ポリエステルやナイロン等の極性基材への密着性に乏し
くなる。
【0043】本発明の水性接着剤は、本発明の水性ポリ
ウレタン系エマルジョン組成物に、必要に応じて水性接
着剤システムで慣用される添加剤及び助剤を配合して得
られる。例えば、顔料、溶剤、ブロッキング防止剤、分
散安定剤、粘度調節剤、レベリング剤、ゲル化防止剤、
光安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、耐熱性向上剤、
無機及び有機充填剤、可塑剤、滑剤、帯電防止剤、補強
材、触媒等である。配合方法は、攪拌、分散等公知の方
法で得られる。なお、必要に応じて、使用直前にアクア
ネート−100(日本ポリウレタン工業製 水分散性ポ
リイソシアネート)のような硬化剤を配合しても良い。
【0044】本発明の水性塗料は、本発明の水性ポリウ
レタン系エマルジョン組成物に、必要に応じて水性塗料
システムで慣用される添加剤及び助剤を配合して得られ
る。例えば、顔料、溶剤、ブロッキング防止剤、分散安
定剤、粘度調節剤、レベリング剤、ゲル化防止剤、光安
定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、耐熱性向上剤、無機
及び有機充填剤、可塑剤、滑剤、帯電防止剤、補強材、
触媒等である。配合方法は、攪拌、分散等公知の方法で
得られる。なお、必要に応じて、使用直前にアクアネー
ト−100(日本ポリウレタン工業製 水分散性ポリイ
ソシアネート)のような硬化剤を配合しても良い。
【0045】
【実施例】以下に実施例を用いて本発明を具体的に説明
するが、本発明はこれらに限定されるものではない。特
にことわりのない限り、実施例中の「部」及び「%」は
それぞれ「重量部」及び「重量%」を意味する。
【0046】〔水性ポリウレタンエマルジョンの合成〕 合成実施例1 攪拌機、温度計、窒素シール管、冷却器のついた反応器
に、数平均分子量2,000のポリ(オキシテトラメチ
レン)ジオール(以下PTG−2000と称する)を3
44部、IPDIを126部、ジブチルチンジラウレー
ト(以下、DBTDLと称する)を0.03部仕込み、
80℃で2時間反応させた。次いでこの反応液を50℃
まで冷却した後、DMPAを23.5部、トリエチルア
ミン(以下TEAと称する)を17.7部、アセトンを
194部を加えて3時間反応させた。更にこの反応液に
アセトンを216部を加えて30℃まで冷却し、IPD
Aが33.5部、モノエタノ−ルアミン(以下MEAと
称する)が2.67部、イソプロピルアルコール(以下
IPAと称する)が103部、水が778部からなる混
合液を加えて高速攪拌し、この液よりアセトンとIPA
を留去して、固形分40%、粘度100cP/25℃の
水性ポリウレタンエマルジョンPU−1を得た。
【0047】合成実施例2 合成実施例1と同様な反応器に、数平均分子量2,00
0のポリ(オキシプロピレン)グリコール(以下PPG
−2000と称する)を345部、H6 XDIを77.
8部、DBTDLを0.03部仕込み、80℃で2時間
反応させた。次いでこの反応液を50℃まで冷却した
後、DMPAを11.7部、TEAを8.85部、アセ
トンを177部を加えて3時間反応させた。更にこの反
応液にアセトンを175部を加えて30℃まで冷却し、
IPDAが13.4部、MEAが1.07部、IPAが
87.9部、水が1039部からなる混合液を加えて高
速攪拌し、この液よりアセトンとIPAを留去して、固
形分30%、粘度1000cP/25℃の水性ポリウレ
タンエマルジョンPU−2を得た。
【0048】合成実施例3 合成実施例1と同様な反応器に、数平均分子量1,00
0のポリ(ヘキサメチレンカーボネート)ジオール(以
下、PCD−1000と略称する)を175部、NPG
を9.11部、H12MDIを138部、IPDIを3
8.9部、DBTDLを0.02部仕込み、80℃で2
時間反応させた。次いでこの反応液を50℃まで冷却し
た後、DMPAを35.2部、TEAを26.6部、ア
セトンを143部を加えて3時間反応させた。更にこの
反応液にアセトンを176部を加えて30℃まで冷却
し、H12MDAが26.8部、MEAが2.14部、I
PAが79.7部、水が637部からなる混合液を加え
て高速攪拌し、この液よりアセトンとIPAを留去し
て、固形分30%、粘度3000cP/25℃の水性ポ
リウレタンエマルジョンPU−3を得た。
【0049】合成実施例4 合成実施例1と同様な反応器に、数平均分子量2,00
0で、iPA/AZA=1/1(重量比)、NPG/E
G=9/1(重量比)の混合カルボン酸及び混合低分子
ポリオールから得られるポリエステルジオール(以下P
ES−2000と称する)を343部、NPGを36.
5部、DMBAを26.2部、TDIを119部、アセ
トンを208部、DBTDLを0.03部を仕込み、5
0℃で10時間反応させた。次いでこの反応液にTEA
を17.7部、アセトンを301部を加えた後、水12
08部を加えて高速攪拌し、この液よりアセトンを留去
して、固形分30%、粘度1000cP/25℃の水性
ポリウレタンエマルジョンPU−4を得た。
【0050】合成実施例5 合成実施例1と同様な反応器に、PTG−2000を3
45部、NPGを18.2部、DMBAを26.2部、
MDIを125部、アセトンを202部を0.03部を
仕込み、50℃で10時間反応させた。次いでこの反応
液にTEAを17.7部、アセトンを293部を加えた
後、水1183部を加えて高速攪拌し、この液よりアセ
トンを留去して、固形分30%、粘度3500cP/2
5℃の水性ポリウレタンエマルジョンPU−5を得た。
表1に合成実施例1〜5を示す。
【0051】
【表1】
【0052】表1において PTG−2000:数平均分子量2,000のポリテト
ラメチレングリコール PPG−2000:数平均分子量2,000ポリプロピ
レングリコール PCD−1000:数平均分子量1,000のポリ(ヘ
キサメチレンカーボネート)ジオール PES−2000:iPA/AZA=1/1、NPG/
EG=1/1(重量比)の混合カルボン酸及び混合低分
子ジオールから得られる数平均分子量2,000ポリエ
ステルジオール IPDI :イソホロンジイソシアネート H6XDI :水素添加キシリレンジイソシアネー
ト H12MDI :4,4′−ジシクロヘキシルメタン
ジイソシアネート TDI :トルエンジイソシアネート MDI :4,4’−ジフェニルメタンジイソ
シアネート DBTDL :ジブチルチンジラウレート DMPA :ジメチロールプロピオン酸 DMBA :ジメチロールブタン酸 TEA :トリエチルアミン NPG :ネオペンチルグリコール IPDA :イソホロンジアミン H12MDA :4,4′−ジシクロヘキシルメタン
ジアミン MEA :モノエタノールアミン
【0053】[水性ポリウレタン系エマルジョン組成物
の調製] 実施例1 PU−1にpH=8に調製したクラプレン LIR−7
00をPU−1/LIR−700=70/30(固形分
換算)になるように配合した。得られた水性ポリウレタ
ン系エマルジョン組成物をE−1とする。
【0054】実施例2〜20、比較例1〜4 表2〜4に示す割合で、実施例1と同様にして水性ポリ
ウレタン系エマルジョン組成物をE−2〜24を得た。
【0055】
【表2】
【0056】
【表3】
【0057】
【表4】
【0058】表2〜4において、水系樹脂エマルジョン
(b)の記号は以下の通りである。 (A):クラプレン LIR−700(クラレ製 イソ
プレン系) (B):デンカクロロプレン LA−50(電気化学工
業製 クロロプレン系) (C):JSR 0561(日本合成ゴム製 スチレン
−ブタジエン系) (D):Nipol 1551(日本ゼオン製 ニトリ
ル−ブタジエン系) (E):JSR 0700(日本合成ゴム製 ブタジエ
ン系) (F):ゼオン 151(日本ゼオン製 塩化ビニル
系) (G):Nipol 2518FS(日本ゼオン製 ビ
ニルピリジン−スチレン−ブタジエン系) (H):HV−100(日石樹脂化学製 ポリブテン
系) (I):サンスターポリジョン E−162(サンスタ
ー技研製 ポリエチレン系) (J):スミカフレックス S−500(住友化学工業
製 酢酸ビニル系) (K):エバディック EV−260(大日本インキ化
学工業製 エチレン−酢酸ビニル系) (L):サランラテックス 103S(旭ダウ製 塩化
ビニリデン系) (M):クロスレン 2M−33A(武田薬品工業製
メチルメタクリレート−ブタジエン系) (N):JSR 0668(日本合成ゴム製 カルボキ
シル変性スチレン−ブタジエン系) (O):クロスレン NA−10(武田薬品工業製 カ
ルボキシル変性ニトリル−ブタジエン系) (P):クロスレン 2M−30(武田薬品工業製 カ
ルボキシル変性メチルメタクリレート−ブタジエン系) 全て固形分換算して配合した。
【0059】[塗膜作成] 実施例21 実施例1で調製したE−1に、アクアネート100(自
己乳化型ポリイソシアネート、日本ポリウレタン工業
製)を全固形分に対して20部、キョウワノールM(造
膜助剤 協和発酵工業製)を全固形分に対して15部を
配合して、クリアー塗料を調製した。この塗料を用い
て、ポリプロピレン板にバ−コ−タ−で乾燥塗膜30〜
40μになるように塗装した後、80℃で20分間乾燥
を行い、更に室温で5時間静置して塗装サンプルを得
た。
【0060】実施例22、比較例5、6 E−1の代わりにE−2、21、22を用いて、表5に
示す割合で配合し、クリアー塗料を調製した。これらの
塗料を実施例21と同様の方法で塗装サンプルを得た。
【0061】実施例21、22及び比較例5、6におけ
る塗膜の密着性、柔軟性を評価した。密着性は、JIS
K−5400の碁盤目テープ法に準じて測定した。柔
軟性については、温冷繰り返し試験にて評価した。 碁盤目テープ法:塗膜にカッターガイドを用いてカッタ
ーナイフで1mm四方の100個のマス目状に切れ込み
を入れ、その上からセロハンテープで圧着し、その後瞬
間的にはがし、塗膜のはがれ状態を見た。 10:塗膜のはがれが認められない 8:塗膜のはがれが0〜5% 6:塗膜のはがれが5〜15% 4:塗膜のはがれが15〜35% 2:塗膜のはがれが35〜65% 0:塗膜のはがれが65%以上 温冷繰り返し法:塗膜を−20℃で1時間、50℃で1
時間のサイクルで10サイクル後の塗膜外観を評価 ○:塗膜に割れが認められない ×:塗膜に割れ発生 実施例21、22及び比較例5、6に塗膜の評価を表5
に示す。
【0062】
【表5】
【0063】[接着剤調製] 実施例23 実施例3で調製したE−3に、アクアネート100を全
固形分に対して20部、キョウワノールMを全固形分に
対して15部を配合し、接着剤を調製した。
【0064】実施例24、25、比較例7、8 E−3の代わりにE−4、5、23、24を用いて、表
3に示す割合で配合し、接着剤を調製した。
【0065】〔接着試験〕調製した接着剤をバーコータ
ーNo.6にて、塗布量がドライで2g毎平方メートル
になるように、以下に示すフィルムの組み合わせで両面
に塗布した。 (1)コロナ処理CPPフィルム/コロナ処理CPPフ
ィルム (2)コロナ処理PETフィルム/コロナ処理PETフ
ィルム (3)コロナ処理PETフィルム/コロナ処理CPPフ
ィルム (4)コロナ処理CPPフィルム/コロナ処理ナイロン
フィルム 接着剤を被着体に塗布し、80℃×5秒のオープンタイ
ムを取った後、すぐに貼り合わせ、貼り合わせ後50℃
×24時間の条件にて静置した。その後、15mm幅に
カットし、引張速度:50mm/分、測定雰囲気:25
℃×50%RHにてT型剥離試験を行った。接着試験の
結果を表6に示す。
【0066】
【表6】
【0067】表6において CPP :未延伸のポリプロピレン PET :ポリエチレンテレフタレート 測定単位:gf/15mm フィルム材破は、CPPフィルムに発生
【0068】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明により、ポリ
オレフィン含有水性ポリウレタン系樹脂組成物並びに汎
用的なポリオレフィンを含めた全てのプラスチック等様
々な基材への接着性、密着性を十分に満足させ、耐久性
に優れた水系接着剤及び水系塗料を提供することが可能
となった。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成9年9月30日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0033
【補正方法】変更
【補正内容】
【0033】 ワンショット法の場合、NCO基/活性
水素基の比は、0.5〜1未満であり、好ましくは、
0.8〜1未満である。0.5未満の場合は、ポリウレ
タン樹脂の分子量が小さすぎるため、耐久性に欠ける。
1以上の場合は、樹脂を合成する際、ゲル化が起こりや
すくなる。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0034
【補正方法】変更
【補正内容】
【0034】 プレポリマー法の場合、プレポリマー合
成時のNCO基/活性水素基の比は1.1〜5.0であ
り、好ましくは1.5〜4.0である。1.1未満の場
合は、プレポリマーの分子量が大きくなりすぎて、その
後の反応工程に進みにくくなる。5.0を越える場合
は、接着性に乏しくなる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C09J 175/04 C09J 175/04

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 次の(A)〜(C)の条件を満たすこと
    を特徴とする水性ポリウレタン系エマルジョン組成物。 (A)水性ポリウレタン系エマルジョン組成物が、水性
    ポリウレタンエマルジョン(a)と不飽和単量体から得
    られる水系樹脂エマルジョン(b)を混合し、 かつ、(a)/(b)が固形分重量比で95/5〜5/
    95であること。 (B)水性ポリウレタンエマルジョン(a)が、少なく
    とも以下に示す(イ)〜(ホ)を反応させて得られたも
    のであること。 (イ)有機ジイソシアネート。 (ロ)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、 の中から少なくとも1種類以上選択される高分子ポリオ
    ール。 (ハ)鎖延長剤。 (ニ)カルボン酸含有低分子ポリオール。 (ホ)中和剤。 (C)水系樹脂エマルジョン(b)が、以下に示すもの
    の中から少なくとも1種類以上選択されるものであるこ
    と。 イソプレン系エマルジョン、 クロロプレン系エマルジョン、 スチレン−ブタジエン系エマルジョン、 ニトリル−ブタジエン系エマルジョン、 ブタジエン系エマルジョン、 塩化ビニル系エマルジョン、 ビニルピリジン−スチレン−ブタジエン系エマルジョ
    ン、 ポリブテン系エマルジョン、 ポリエチレン系エマルジョン、 酢酸ビニル系エマルジョン、 エチレン−酢酸ビニル系エマルジョン、 塩化ビニリデン系エマルジョン、 メチルメタクリレート−ブタジエン系エマルジョン、 及びこれらのラテックスをカルボキシル変性したもの
  2. 【請求項2】 次の(A)〜(C)の条件を満たすこと
    を特徴とする請求項1記載の水性ポリウレタン系エマル
    ジョン組成物。 (A)水性ポリウレタン系エマルジョン組成物が、水性
    ポリウレタンエマルジョン(a)と不飽和単量体からの
    水系樹脂エマルジョン(b)を混合し、かつ、(a)/
    (b)が固形分重量比で95/5〜5/95であるこ
    と。 (B)水性ポリウレタンエマルジョン(a)が、少なく
    とも以下に示す(イ)〜(ホ)を反応させて得られたも
    のであること。 (イ)トルエンジイソシアネート、 ジフェニルメタンジイソシアネート、 イソホロ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、 水素添加ジフェニルメタンジイソシアネートの中から少
    なくとも1種類以上選択される有機ジイソシアネート。 (ロ)酸成分が、芳香族ジカルボン酸/脂肪族ジカルボ
    ン酸=35/65〜65/35(重量比)であるポリエ
    ステルジオール、 エチレンオキサイドユニットが50モル%以下のポリエ
    ーテルジオール、 1,6−ヘキサンジオールを用いたポリカーボネートジ
    オール、 の中から少なくとも1種類以上選択される高分子ポリオ
    ール。 (ハ)炭素数15以下の鎖延長剤。 (ニ)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の中から少なくとも1種
    類以上選択されるカルボン酸含有低分子ポリオール。 (ホ)中和剤。 (C)水系樹脂エマルジョン(b)が、イソプレンラテ
    ックスを用いたものであること。
  3. 【請求項3】 請求項1及び/又は請求項2記載の水性
    ポリウレタン系エマルジョン組成物を用いることを特徴
    とする水性エマルジョン塗料。
  4. 【請求項4】 請求項1及び/又は請求項2記載の水性
    ポリウレタン系エマルジョン組成物を用いることを特徴
    とする水性エマルジョン接着剤。
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