JP2009096876A - Method for producing polyurethane emulsion, polyurethane emulsion and polyurethane coated glass - Google Patents
Method for producing polyurethane emulsion, polyurethane emulsion and polyurethane coated glass Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009096876A JP2009096876A JP2007269575A JP2007269575A JP2009096876A JP 2009096876 A JP2009096876 A JP 2009096876A JP 2007269575 A JP2007269575 A JP 2007269575A JP 2007269575 A JP2007269575 A JP 2007269575A JP 2009096876 A JP2009096876 A JP 2009096876A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- polyol
- emulsion
- polyurethane
- polyurethane emulsion
- water
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 title claims abstract description 99
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 title claims abstract description 92
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 title claims abstract description 92
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 239000011521 glass Substances 0.000 title claims description 67
- 150000003077 polyols Chemical class 0.000 claims abstract description 101
- 229920005862 polyol Polymers 0.000 claims abstract description 78
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 55
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 25
- 239000005056 polyisocyanate Substances 0.000 claims abstract description 21
- 229920001228 polyisocyanate Polymers 0.000 claims abstract description 21
- 230000001588 bifunctional effect Effects 0.000 claims abstract description 20
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000012948 isocyanate Substances 0.000 claims abstract description 15
- 150000002513 isocyanates Chemical class 0.000 claims abstract description 15
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 claims abstract description 10
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 claims abstract description 10
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000000049 pigment Substances 0.000 claims description 15
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 claims description 13
- IQPQWNKOIGAROB-UHFFFAOYSA-N isocyanate group Chemical group [N-]=C=O IQPQWNKOIGAROB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 9
- 238000010992 reflux Methods 0.000 claims description 6
- 150000004985 diamines Chemical class 0.000 claims description 4
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 abstract 1
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-Butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- -1 polytetramethylene Polymers 0.000 description 20
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 18
- ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N Triethylamine Chemical compound CCN(CC)CC ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 239000000047 product Substances 0.000 description 15
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 12
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 11
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 10
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 10
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 9
- 150000002009 diols Chemical class 0.000 description 9
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 9
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 9
- JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N Ethyl urethane Chemical compound CCOC(N)=O JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 150000007942 carboxylates Chemical class 0.000 description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 6
- 238000004945 emulsification Methods 0.000 description 6
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 6
- PTBDIHRZYDMNKB-UHFFFAOYSA-N 2,2-Bis(hydroxymethyl)propionic acid Chemical compound OCC(C)(CO)C(O)=O PTBDIHRZYDMNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 5
- NIMLQBUJDJZYEJ-UHFFFAOYSA-N isophorone diisocyanate Chemical compound CC1(C)CC(N=C=O)CC(C)(CN=C=O)C1 NIMLQBUJDJZYEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000005058 Isophorone diisocyanate Substances 0.000 description 4
- UKLDJPRMSDWDSL-UHFFFAOYSA-L [dibutyl(dodecanoyloxy)stannyl] dodecanoate Chemical compound CCCCCCCCCCCC(=O)O[Sn](CCCC)(CCCC)OC(=O)CCCCCCCCCCC UKLDJPRMSDWDSL-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 238000012644 addition polymerization Methods 0.000 description 4
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 4
- 239000012975 dibutyltin dilaurate Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 4
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 4
- GETQZCLCWQTVFV-UHFFFAOYSA-N trimethylamine Chemical compound CN(C)C GETQZCLCWQTVFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920002799 BoPET Polymers 0.000 description 3
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N Furan Chemical compound C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- SJRJJKPEHAURKC-UHFFFAOYSA-N N-Methylmorpholine Chemical compound CN1CCOCC1 SJRJJKPEHAURKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004359 castor oil Substances 0.000 description 3
- 235000019438 castor oil Nutrition 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 description 3
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 3
- ZEMPKEQAKRGZGQ-XOQCFJPHSA-N glycerol triricinoleate Natural products CCCCCC[C@@H](O)CC=CCCCCCCCC(=O)OC[C@@H](COC(=O)CCCCCCCC=CC[C@@H](O)CCCCCC)OC(=O)CCCCCCCC=CC[C@H](O)CCCCCC ZEMPKEQAKRGZGQ-XOQCFJPHSA-N 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 229920000768 polyamine Polymers 0.000 description 3
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 3
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 3
- 229920006264 polyurethane film Polymers 0.000 description 3
- 229920005749 polyurethane resin Polymers 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- QEGNUYASOUJEHD-UHFFFAOYSA-N 1,1-dimethylcyclohexane Chemical compound CC1(C)CCCCC1 QEGNUYASOUJEHD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JVYDLYGCSIHCMR-UHFFFAOYSA-N 2,2-bis(hydroxymethyl)butanoic acid Chemical compound CCC(CO)(CO)C(O)=O JVYDLYGCSIHCMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005057 Hexamethylene diisocyanate Substances 0.000 description 2
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 125000002947 alkylene group Chemical group 0.000 description 2
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 2
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 2
- JHIVVAPYMSGYDF-UHFFFAOYSA-N cyclohexanone Chemical compound O=C1CCCCC1 JHIVVAPYMSGYDF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KORSJDCBLAPZEQ-UHFFFAOYSA-N dicyclohexylmethane-4,4'-diisocyanate Chemical compound C1CC(N=C=O)CCC1CC1CCC(N=C=O)CC1 KORSJDCBLAPZEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000005442 diisocyanate group Chemical group 0.000 description 2
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 2
- RRAMGCGOFNQTLD-UHFFFAOYSA-N hexamethylene diisocyanate Chemical compound O=C=NCCCCCCN=C=O RRAMGCGOFNQTLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 2
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 239000005453 ketone based solvent Substances 0.000 description 2
- 150000002596 lactones Chemical class 0.000 description 2
- 239000002649 leather substitute Substances 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 150000002894 organic compounds Chemical group 0.000 description 2
- 238000012643 polycondensation polymerization Methods 0.000 description 2
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 2
- 238000007151 ring opening polymerisation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000007142 ring opening reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- IMNIMPAHZVJRPE-UHFFFAOYSA-N triethylenediamine Chemical compound C1CN2CCN1CC2 IMNIMPAHZVJRPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NWZSZGALRFJKBT-KNIFDHDWSA-N (2s)-2,6-diaminohexanoic acid;(2s)-2-hydroxybutanedioic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](O)CC(O)=O.NCCCC[C@H](N)C(O)=O NWZSZGALRFJKBT-KNIFDHDWSA-N 0.000 description 1
- RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 1,4-Dioxane Chemical compound C1COCCO1 RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IZXIZTKNFFYFOF-UHFFFAOYSA-N 2-Oxazolidone Chemical compound O=C1NCCO1 IZXIZTKNFFYFOF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DKPFZGUDAPQIHT-UHFFFAOYSA-N Butyl acetate Natural products CCCCOC(C)=O DKPFZGUDAPQIHT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000004970 Chain extender Substances 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LEVWYRKDKASIDU-IMJSIDKUSA-N L-cystine Chemical compound [O-]C(=O)[C@@H]([NH3+])CSSC[C@H]([NH3+])C([O-])=O LEVWYRKDKASIDU-IMJSIDKUSA-N 0.000 description 1
- KDXKERNSBIXSRK-UHFFFAOYSA-N Lysine Natural products NCCCCC(N)C(O)=O KDXKERNSBIXSRK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004472 Lysine Substances 0.000 description 1
- OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N Malonic acid Chemical compound OC(=O)CC(O)=O OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NTIZESTWPVYFNL-UHFFFAOYSA-N Methyl isobutyl ketone Chemical compound CC(C)CC(C)=O NTIZESTWPVYFNL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UIHCLUNTQKBZGK-UHFFFAOYSA-N Methyl isobutyl ketone Natural products CCC(C)C(C)=O UIHCLUNTQKBZGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005062 Polybutadiene Substances 0.000 description 1
- GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N Triethanolamine Chemical compound OCCN(CCO)CCO GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZJCCRDAZUWHFQH-UHFFFAOYSA-N Trimethylolpropane Chemical compound CCC(CO)(CO)CO ZJCCRDAZUWHFQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- IVHKZGYFKJRXBD-UHFFFAOYSA-N amino carbamate Chemical class NOC(N)=O IVHKZGYFKJRXBD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 1
- 239000002518 antifoaming agent Substances 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 239000002216 antistatic agent Substances 0.000 description 1
- 239000003849 aromatic solvent Substances 0.000 description 1
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 description 1
- 239000002981 blocking agent Substances 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000002843 carboxylic acid group Chemical group 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 238000004040 coloring Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229960003067 cystine Drugs 0.000 description 1
- 229940105990 diglycerin Drugs 0.000 description 1
- GPLRAVKSCUXZTP-UHFFFAOYSA-N diglycerol Chemical compound OCC(O)COCC(O)CO GPLRAVKSCUXZTP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 230000001804 emulsifying effect Effects 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 239000003759 ester based solvent Substances 0.000 description 1
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 1
- 239000004088 foaming agent Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 1
- 239000003349 gelling agent Substances 0.000 description 1
- TZMQHOJDDMFGQX-UHFFFAOYSA-N hexane-1,1,1-triol Chemical compound CCCCCC(O)(O)O TZMQHOJDDMFGQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FUZZWVXGSFPDMH-UHFFFAOYSA-M hexanoate Chemical compound CCCCCC([O-])=O FUZZWVXGSFPDMH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- IKDUDTNKRLTJSI-UHFFFAOYSA-N hydrazine monohydrate Substances O.NN IKDUDTNKRLTJSI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000033444 hydroxylation Effects 0.000 description 1
- 238000005805 hydroxylation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011256 inorganic filler Substances 0.000 description 1
- 229910003475 inorganic filler Inorganic materials 0.000 description 1
- GJRQTCIYDGXPES-UHFFFAOYSA-N iso-butyl acetate Natural products CC(C)COC(C)=O GJRQTCIYDGXPES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FGKJLKRYENPLQH-UHFFFAOYSA-M isocaproate Chemical compound CC(C)CCC([O-])=O FGKJLKRYENPLQH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- OQAGVSWESNCJJT-UHFFFAOYSA-N isovaleric acid methyl ester Natural products COC(=O)CC(C)C OQAGVSWESNCJJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004816 latex Substances 0.000 description 1
- 229920000126 latex Polymers 0.000 description 1
- 239000004611 light stabiliser Substances 0.000 description 1
- 239000012263 liquid product Substances 0.000 description 1
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 1
- CRVGTESFCCXCTH-UHFFFAOYSA-N methyl diethanolamine Chemical compound OCCN(C)CCO CRVGTESFCCXCTH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WWZKQHOCKIZLMA-UHFFFAOYSA-M octanoate Chemical compound CCCCCCCC([O-])=O WWZKQHOCKIZLMA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000012766 organic filler Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- WXZMFSXDPGVJKK-UHFFFAOYSA-N pentaerythritol Chemical compound OCC(CO)(CO)CO WXZMFSXDPGVJKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 229920002857 polybutadiene Polymers 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 239000011527 polyurethane coating Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 229920013730 reactive polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000012744 reinforcing agent Substances 0.000 description 1
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 description 1
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 239000005315 stained glass Substances 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 1
- 150000003512 tertiary amines Chemical class 0.000 description 1
- IMFACGCPASFAPR-UHFFFAOYSA-N tributylamine Chemical compound CCCCN(CCCC)CCCC IMFACGCPASFAPR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RKBCYCFRFCNLTO-UHFFFAOYSA-N triisopropylamine Chemical compound CC(C)N(C(C)C)C(C)C RKBCYCFRFCNLTO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004034 viscosity adjusting agent Substances 0.000 description 1
- 239000004846 water-soluble epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 1
- PAPBSGBWRJIAAV-UHFFFAOYSA-N ε-Caprolactone Chemical group O=C1CCCCCO1 PAPBSGBWRJIAAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Surface Treatment Of Glass (AREA)
- Polyurethanes Or Polyureas (AREA)
- Paints Or Removers (AREA)
Abstract
Description
本発明は、高い伸び率を有するポリウレタンを提供するためのポリウレタンエマルジョンの製造方法、ポリウレタンエマルジョン及び該ポリウレタンエマルジョンを被覆したガラスに関する。より詳しくは、密着性及び弾性に優れ、ガラス表面にポリウレタン被覆層を形成させた際に、ガラスが割れてもガラス破片の飛散防止が可能なポリウレタンエマルジョン及びその製造方法に関する。また、前記ポリウレタンエマルジョンをガラス表面に被覆したポリウレタン被覆ガラスに関する。 The present invention relates to a method for producing a polyurethane emulsion for providing a polyurethane having a high elongation, a polyurethane emulsion, and a glass coated with the polyurethane emulsion. More specifically, the present invention relates to a polyurethane emulsion excellent in adhesion and elasticity and capable of preventing scattering of glass fragments even when the glass is broken when a polyurethane coating layer is formed on the glass surface, and a method for producing the same. The present invention also relates to a polyurethane-coated glass in which the polyurethane emulsion is coated on the glass surface.
従来から、塗料或いは接着剤、コーティング剤等に使用してこれを硬化してなる水系ポリウレタンエマルジョンが知られていた。この水系ポリウレタンエマルジョンは、被塗装物へ塗装したときの密着性、被膜強度、硬度等を向上させたものである。 Conventionally, a water-based polyurethane emulsion obtained by curing a paint, an adhesive, a coating agent or the like has been known. This water-based polyurethane emulsion has improved adhesion, coating strength, hardness and the like when applied to an object to be coated.
例えば、特許文献1には、耐アルカリ性、耐加水分解性、耐熱性等を維持しながら、とくに、低温柔軟性や低温屈曲性に優れ、接着剤、コーティング材、塗料、合成皮革、人工皮革に使用するポリウレタンエマルジョンの提供を目的として、有機ジイソシアネート、ポリカーボネートジオール、ポリテトラメチレングリコール及び1個の親水性中心と少なくとも2個のイソシアネート反応性の基を有する化合物からなるウレタンプレポリマーと鎖延長剤との反応生成物からなるポリウレタンエマルジョンが記載されている。
しかしながら、特許文献1に記載のポリウレタンエマルジョンを硬化させて得られるポリウレタン硬化物は未だ柔軟性に欠けるため、例えば、ポリウレタン層を形成したガラスが割れた際に、被覆したポリウレタン硬化物も割れてしまいガラス破片の飛散を防止することができなかった。
本発明は、従来のポリウレタンエマルジョンが有するこれらの欠点を解決することを目的として開発されたものであり、その目的は、硬化状態において、皮膜強度、被塗装物への密着性、柔軟性及び弾性を兼ね備え、且つガラスが割れた際にもガラス破片の飛散を防ぐことができるポリウレタンエマルジョンを提供することである。
また、本発明の他の目的は、このポリウレタンエマルジョンをガラス等の表面に被覆したポリウレタン被覆ガラスを提供することである。
However, since the polyurethane cured product obtained by curing the polyurethane emulsion described in
The present invention was developed for the purpose of solving these drawbacks of conventional polyurethane emulsions. The purpose of the present invention is to provide film strength, adhesion to an object, flexibility and elasticity in a cured state. And providing a polyurethane emulsion capable of preventing scattering of glass fragments even when the glass is broken.
Another object of the present invention is to provide a polyurethane-coated glass in which this polyurethane emulsion is coated on the surface of glass or the like.
本発明の請求項1のポリウレタンエマルジョンの製造方法は、
(I)1種またはそれ以上の有機ポリイソシアネートからなるイソシアネート成分(A)と、
2官能基ポリオール(B1)、または前記2官能基ポリオール(B1)と2〜4官能基ポリオール(B2)との混合物からなるポリオール成分(B)と、
カルボキシル基を有するポリオール成分(C)と、
を、
イソシアネート基/活性水素基(当量比)=1.0/0.5〜0.9の条件で反応させてプレポリマー(D)を製造する工程と、
(II)得られたプレポリマー(D)を中和後、プレポリマー(D)100質量部に対して水130質量部以上の条件下において水中に分散させ攪拌しエマルジョンとする工程と、
これを40〜45℃で還流することによって残存ポリイソシアネート成分と水との緩慢な反応によって緩慢に発生するジアミンを残存ポリイソシアネート成分と反応させて反応を完結させることを特徴とする。
請求項2のポリウレタンエマルジョンの製造方法は、請求項1において、前記エマルジョンに、さらに水系顔料及び水系増粘剤を添加することを特徴とする。
The process for producing a polyurethane emulsion according to
(I) an isocyanate component (A) comprising one or more organic polyisocyanates;
A polyol component (B) comprising a bifunctional polyol (B1) or a mixture of the bifunctional polyol (B1) and the 2-4 functional polyol (B2);
A polyol component (C) having a carboxyl group;
The
A step of producing a prepolymer (D) by reacting under conditions of isocyanate group / active hydrogen group (equivalent ratio) = 1.0 / 0.5 to 0.9;
(II) after neutralizing the obtained prepolymer (D), dispersing in water under conditions of 130 parts by weight or more of water with respect to 100 parts by weight of the prepolymer (D) and stirring to make an emulsion;
By refluxing this at 40 to 45 ° C., a diamine that is slowly generated by a slow reaction between the remaining polyisocyanate component and water is reacted with the remaining polyisocyanate component to complete the reaction.
The method for producing a polyurethane emulsion according to
請求項3のポリウレタンエマルジョンは、1種またはそれ以上の有機ポリイソシアネートからなるイソシアネート成分(A)と、
2官能基ポリオール(B1)または前記2官能基ポリオール(B1)と2〜4官能基ポリオール(B2)との混合物からなるポリオール成分(B)と、
カルボキシル基を有するポリオール成分(C)と、
を、
イソシアネート基/活性水素基(当量比)=1.0/0.5〜0.9の条件で反応させてプレポリマー(D)を得て、これを中和後、該プレポリマー(D)100質量部に対して水130質量部以上を加えてエマルジョンとしたものを40〜45℃で還流することによって残存ポリイソシアネート成分と水との緩慢な反応によって緩慢に発生するジアミンを残存ポリイソシアネート成分と反応させて反応を完結させたことを特徴とする。
請求項4のポリウレタンエマルジョンは、請求項3において、前記エマルジョンに、さらに水系顔料及び水系増粘剤を添加したことを特徴とする。
The polyurethane emulsion of claim 3 comprises an isocyanate component (A) comprising one or more organic polyisocyanates;
A polyol component (B) comprising a bifunctional polyol (B1) or a mixture of the bifunctional polyol (B1) and the 2-4 functional polyol (B2);
A polyol component (C) having a carboxyl group;
The
Is reacted under the conditions of isocyanate group / active hydrogen group (equivalent ratio) = 1.0 / 0.5 to 0.9 to obtain a prepolymer (D). After neutralizing this, the prepolymer (D) 100 A diamine that is slowly generated by a slow reaction of the remaining polyisocyanate component and water by refluxing at 40 to 45 ° C. by adding 130 parts by weight or more of water with respect to part by weight of the remaining polyisocyanate component The reaction is completed by the reaction.
The polyurethane emulsion of claim 4 is characterized in that, in claim 3, an aqueous pigment and an aqueous thickener are further added to the emulsion.
請求項5のポリウレタン被覆ガラスは、前記請求項4又は5のポリウレタンエマルジョンをガラス表面に塗布したことを特徴とする。 The polyurethane-coated glass according to claim 5 is characterized in that the polyurethane emulsion according to claim 4 or 5 is applied to the glass surface.
本発明によれば、硬化後に、被塗装物への高い密着性と、引張破断伸び率が500%以上の柔軟性及び弾性、引張破断強度20MPa以上の強靭性、耐水性を有するポリウレタンエマルジョンを得ることができる。
また、このポリウレタンエマルジョンを用いてガラス表面にウレタン層を形成した場合には、ガラスが割れてもウレタン層は割れることなく、その柔軟性と弾性によりガラス破砕時の衝撃を吸収すると共に、微細なガラス破片をも保持してガラスの飛散を防止することができ、地震時などにおいて安全性を確保できる。
According to the present invention, after curing, a polyurethane emulsion having high adhesion to an object to be coated, flexibility and elasticity having a tensile elongation at break of 500% or more, toughness having a tensile strength at break of 20 MPa or more, and water resistance is obtained. be able to.
In addition, when a urethane layer is formed on the glass surface using this polyurethane emulsion, the urethane layer does not break even if the glass is cracked. Glass fragments can also be held to prevent glass scattering, and safety can be ensured in the event of an earthquake.
以下、図面及び表を参照しながら本発明の構成について詳細に説明する。
本発明のポリウレタンエマルジョンの製造方法は、
(I)1種またはそれ以上の有機ポリイソシアネートからなるイソシアネート成分(A)と、
2官能基ポリオール(B1)、または2官能基ポリオール(B1)と2〜4官能基ポリオール(B2)との混合物からなるポリオール成分(B)と、
カルボキシル基を有するポリオール成分(C)と、
を、イソシアネート基/活性水素基(当量比)=1.0/0.5〜0.9の条件下で反応させてプレポリマー(D)を製造する工程と、
(II)得られたプレポリマー(D)を中和後、プレポリマー(D)100質量部に対して水130質量部以上の条件下において水中に分散させ、エマルジョンとする工程と、を含んでなることを特徴とする。
Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail with reference to the drawings and tables.
The process for producing the polyurethane emulsion of the present invention comprises:
(I) an isocyanate component (A) comprising one or more organic polyisocyanates;
A polyol component (B) comprising a bifunctional polyol (B1) or a mixture of a bifunctional polyol (B1) and a 2-4 functional polyol (B2);
A polyol component (C) having a carboxyl group;
Are reacted under the conditions of isocyanate group / active hydrogen group (equivalent ratio) = 1.0 / 0.5 to 0.9 to produce a prepolymer (D),
(II) after neutralizing the obtained prepolymer (D) and dispersing in water under conditions of 130 parts by weight or more of water with respect to 100 parts by weight of the prepolymer (D) to form an emulsion. It is characterized by becoming.
得られたポリウレタンエマルジョンはアニオン系ポリウレタン樹脂の水系エマルジョンであり、その硬化物は伸び率500%以上、破断引張強さ20MPa以上のフィルム強さを有するもので、ガラス板、アクリル板、PET等のポリエステル板等への密着性に優れている。このエマルジョンを塗布し、硬化させてポリウレタン層を形成させたガラス板は、ガラスが破砕したときにもその破片が飛散しないという優れた効果を発揮する。 The obtained polyurethane emulsion is an aqueous emulsion of an anionic polyurethane resin, and its cured product has a film strength of elongation of 500% or more and breaking tensile strength of 20 MPa or more, such as glass plate, acrylic plate, PET, etc. Excellent adhesion to polyester plates. The glass plate on which the emulsion is applied and cured to form a polyurethane layer exhibits an excellent effect that even when the glass is crushed, the fragments are not scattered.
本発明に用いる有機ポリイソシアネートからなるイソシアネート成分(A)としては、例えば、4,4’−メチレンビスシクロヘキシルジイソシアネート(水添MDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、イソフォロンジイソシアネート(IPDI)、ジメチルシクロヘキサンジイソシアネート(水添XDI)等の脂肪族ジイソシアネート、等が挙げられる。これらは、単独で使用しても良いし、2種以上を混合して使用しても良い。中でも、後述するプレポリマー(D)中和物を水中に投入時、エマルジョンが安定化するまで、急激な水との反応を避けるのが好ましいため、低活性ポリイソシアネートが好ましく、トリレンジイソシアネート、イソフォロンジイソシアネート(IPDI)がより好ましい。 Examples of the isocyanate component (A) comprising the organic polyisocyanate used in the present invention include 4,4′-methylenebiscyclohexyl diisocyanate (hydrogenated MDI), hexamethylene diisocyanate (HDI), isophorone diisocyanate (IPDI), and dimethylcyclohexane. Aliphatic diisocyanates such as diisocyanate (hydrogenated XDI), and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Among them, when a prepolymer (D) neutralized product described later is introduced into water, it is preferable to avoid a rapid reaction with water until the emulsion is stabilized. Forone diisocyanate (IPDI) is more preferred.
本発明に用いるポリオール成分(B)は、2官能基ポリオール(B1)、または前記2官能基ポリオール(B1)と2〜4官能基ポリオール(B2)との混合物(B1+B2)である。 The polyol component (B) used in the present invention is a bifunctional polyol (B1) or a mixture (B1 + B2) of the bifunctional polyol (B1) and the 2-4 functional polyol (B2).
本発明に用いる2官能基ポリオール(B1)としては具体的には特に限定しないが、例えば、
イ)ポリオキシポリアルキレンジオール(短分子ジオールに対するアルキレンオキサイドの付加重合によって得られるもの)
ロ)ポリエステル系ジオール(ジカルボン酸とジオールの縮合重合によって得られるもの)
ハ)ポリオキシテトラメチレンポリオール(短分子ジオールとフランの開環重合によって得られるもの)
ニ)カーボネート系ポリオール(短分子ジオールとジアルキルカーボネートとの縮合重合によって得られるもの)
ホ)ラクトン系ポリオール(短分子ジオールに対するラクトンの開環付加重合によって得られるもの)
ヘ)ひまし油系ポリオール(ひまし油若しくはひまし油のエステル交換誘導物)
ト)液状ゴム系ポリオール(ブタジエンゴムの過酸化水素による末端ヒドロキシル化によって得られるもの)
チ)及びこれら2種以上の混合物
等を挙げることができる。中でも、前記イ)、ハ)が、他成分との相溶性、合成系の粘度上昇の抑制、易エマルジョン化性、耐加水分解性等より、好ましい。
2官能基ポリオール(B1)の分子量は1000〜4000であることが必要であるが、これは分子量1000未満の場合、得られたポリウレタン硬化物の伸び率が500以下となり不適当であり、また、分子量4000を超えた場合は、他成分との相溶性、特にイソシアネート成分(A)との相溶性が悪くなり、製造に支障をきたすためである。
この分子量は、より良い効果を得るためには、好ましくは1500〜2000とすることが上記と同様の理由から好ましい。
Although it does not specifically limit as bifunctional group polyol (B1) used for this invention, For example,
B) Polyoxypolyalkylene diol (obtained by addition polymerization of alkylene oxide to short molecular diol)
B) Polyester diol (obtained by condensation polymerization of dicarboxylic acid and diol)
C) Polyoxytetramethylene polyol (obtained by ring-opening polymerization of short molecular diol and furan)
D) Carbonate polyol (obtained by condensation polymerization of short molecular diol and dialkyl carbonate)
E) Lactone polyols (obtained by ring-opening addition polymerization of lactones to short molecular diols)
F) Castor oil-based polyol (castor oil or castor oil derivative)
G) Liquid rubber polyol (obtained by terminal hydroxylation of butadiene rubber with hydrogen peroxide)
H) and mixtures of two or more thereof. Among them, the above a) and c) are preferred from the viewpoint of compatibility with other components, suppression of increase in viscosity of the synthetic system, easy emulsification, hydrolysis resistance and the like.
The molecular weight of the bifunctional polyol (B1) needs to be 1000 to 4000, but when the molecular weight is less than 1000, the resulting polyurethane cured product has an elongation of 500 or less, which is inappropriate. When the molecular weight exceeds 4000, the compatibility with other components, particularly the compatibility with the isocyanate component (A), is deteriorated, and the production is hindered.
In order to obtain a better effect, the molecular weight is preferably 1500 to 2000 for the same reason as described above.
本発明に用いる2〜4官能基ポリオール(B2)としては具体的には特に限定しないが、例えば、
リ)ポリオキシポリアルキレンポリオール(短分子ポリオールに対するアルキレンオキサイドの付加重合によって得られるもの)
ヌ)ラクトン系ポリオール(短分子ポリオールに対するラクトンの開環付加重合によって得られるもの)
ル)及びこれら2種以上の混合物
等を挙げることができる。中でも、前記ヌ)で挙げたラクトン系ポリオールが、他成分との相溶性、易エマルジョン化性等の観点より好ましい。
ここで、短分子ポリオールとしては、例えばグリセリン、トリメタノールプロパン、ヘキサントリオール、ペンタエリスリトール、ジグリセリン等を挙げることができる。中でも、特にグリセリン、トリメタノールプロパンが好ましい。
2〜4官能基ポリオール(B2)の分子量は300〜1000であることが好ましい。これは、分子量300未満の場合、プレポリマーの粘度が高くなり、エマルジョン化が困難になり、また、分子量が1000を超えた場合には架橋効果が小さくなり、皮膜強度に欠けるためである。
より良い効果を得るためには、前記分子量は好ましくは500〜800であることが上記と同様の理由から好ましい。
Although it does not specifically limit as 2-4 functional group polyol (B2) used for this invention, For example,
B) Polyoxypolyalkylene polyol (obtained by addition polymerization of alkylene oxide to short molecular polyol)
Nu) Lactone polyol (obtained by ring-opening addition polymerization of lactone to short molecule polyol)
And a mixture of two or more of these. Among these, the lactone polyols mentioned in the above (iii) are preferable from the viewpoints of compatibility with other components and easy emulsification.
Here, examples of the short molecular polyol include glycerin, trimethanolpropane, hexanetriol, pentaerythritol, and diglycerin. Of these, glycerin and trimethanolpropane are particularly preferable.
The molecular weight of the 2-4 functional group polyol (B2) is preferably 300-1000. This is because when the molecular weight is less than 300, the viscosity of the prepolymer becomes high, making it difficult to emulsify, and when the molecular weight exceeds 1000, the crosslinking effect is reduced and the film strength is lacking.
In order to obtain a better effect, the molecular weight is preferably 500 to 800 for the same reason as described above.
本発明において、ポリオール成分(B)の配合量としては、イソシアネート成分(A)1当量に対し、1個の親水性中心と少なくとも2個の活性水素基とを有する化合物が0.3〜0.5当量、好ましくは0.3〜0.4当量であることが必要である。前記配合量が0.3当量未満のとき、得られるポリウレタン硬化物の伸び率が500%以下で不適当である。また、0.5当量を超える時、プレポリマー(D)の粘度が高くてエマルジョン化が困難となる。 In the present invention, the compounding amount of the polyol component (B) is 0.3 to 0.000 for a compound having one hydrophilic center and at least two active hydrogen groups with respect to 1 equivalent of the isocyanate component (A). It should be 5 equivalents, preferably 0.3 to 0.4 equivalents. When the said compounding quantity is less than 0.3 equivalent, the elongation rate of the polyurethane hardened | cured material obtained is 500% or less, and is unsuitable. Moreover, when exceeding 0.5 equivalent, the viscosity of a prepolymer (D) will be high and emulsification will become difficult.
本発明に使用するカルボキシル基を有するポリオール(C)としては、例えば2,2−ジメチロールプロピオン酸、2,2−ジメチロールブタン酸、等が挙げられる。また、ジアミノカルボン酸類、例えばリシン、シスチンおよび3,5−ジアミノカルボン酸等も使用することができる。中でも、ジオールであるためイソシアネートとの反応が緩慢であり扱いやすく、また安価でもあるという理由から、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が好ましい。 Examples of the polyol (C) having a carboxyl group used in the present invention include 2,2-dimethylolpropionic acid and 2,2-dimethylolbutanoic acid. Diaminocarboxylic acids such as lysine, cystine and 3,5-diaminocarboxylic acid can also be used. Among these, 2,2-dimethylolpropionic acid and 2,2-dimethylolbutanoic acid are preferred because they are diols, and thus the reaction with isocyanate is slow, easy to handle, and inexpensive.
なお、2官能基ポリオール(B1)と2〜4官能基ポリオール(B2)の配合量、及びこれらとポリオール(C)との配合量は、イソシアネート1当量あたり、
2官能基ポリオール(B1):0.15〜0.4当量、
2〜4官能基ポリオール(B2):0.06〜0.10当量、
で、B1+B2当量の合計量が0.3〜0.5当量、
ポリオール(C):0.1〜0.4当量(詳細は後述する)
で、B1+B2+C当量の合計量が0.5〜0.9当量(詳細は後述する)、
とすることが好ましい。
In addition, the compounding quantity of bifunctional polyol (B1) and 2-4 functional group polyol (B2), and the compounding quantity of these and polyol (C) are the equivalent per isocyanate,
Bifunctional polyol (B1): 0.15 to 0.4 equivalents,
2 to 4 functional group polyol (B2): 0.06 to 0.10 equivalent,
And the total amount of B1 + B2 equivalents is 0.3 to 0.5 equivalents,
Polyol (C): 0.1 to 0.4 equivalent (details will be described later)
And the total amount of B1 + B2 + C equivalent is 0.5-0.9 equivalent (details will be described later),
It is preferable that
本発明において、プレポリマー(D)を調整するに当たっては、前記カルボキシル基を有するポリオール(C)と塩を形成させるため、中和剤を更に添加することが必要である。中和剤としては、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−メチルモルホリン等の3級アミン類、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア等のアルカリ類が挙げられるが、乾燥後の耐候性や耐水性を向上させるためには、揮発性の高いものがよく、中でもトリメチルアミン、トリエチルアミンが好ましい。これらは、単独で使用することもできるし、2種以上を混合して使用することもできる。
中和剤の使用量は、カルボキシル基を有するポリオール(C)1モルに対して、中和剤1〜0.3モルとする。中和剤0.3モル未満のときは、エマルジョン化が困難となるため好ましくない。
In the present invention, when preparing the prepolymer (D), it is necessary to further add a neutralizing agent in order to form a salt with the polyol (C) having a carboxyl group. As neutralizers, tertiary amines such as trimethylamine, triethylamine, triisopropylamine, tributylamine, triethanolamine, N-methyldiethanolamine, N-methylmorpholine, and alkalis such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, and ammonia In order to improve the weather resistance and water resistance after drying, those having high volatility are preferable, and trimethylamine and triethylamine are particularly preferable. These can be used alone or in combination of two or more.
The amount of the neutralizing agent used is 1 to 0.3 mol of the neutralizing agent with respect to 1 mol of the polyol (C) having a carboxyl group. When the amount is less than 0.3 mol of the neutralizing agent, emulsification becomes difficult.
上記のようにカルボン酸塩を形成させ、プレポリマー(D)に導入する。カルボン酸塩導入量は、イソシアネート成分(A)1当量に対し、1個の親水性中心と少なくとも2個の活性水素基とを有する化合物を0.1〜0.4当量、好ましくは0.2〜0.3当量であることが好ましい。カルボン酸塩導入量が0.1当量未満の場合、エマルジョン化が困難であり、一方カルボン酸塩導入量が0.4当量を超えた場合には、硬化後のポリウレタン皮膜の耐温水、耐アルコール性が低下するため好ましくない。 A carboxylate is formed as described above and introduced into the prepolymer (D). The amount of carboxylate introduced is 0.1 to 0.4 equivalent, preferably 0.2, of a compound having one hydrophilic center and at least two active hydrogen groups per equivalent of the isocyanate component (A). It is preferable that it is -0.3 equivalent. When the amount of carboxylate introduced is less than 0.1 equivalent, emulsification is difficult, while when the amount of carboxylate introduced exceeds 0.4 equivalent, the polyurethane film after curing is resistant to hot water and alcohol. This is not preferable because the properties are lowered.
本発明のポリウレタンエマルジョンの製造方法において、プレポリマー(D)を製造する工程としては、例えば、
(i)イソシアネート成分(A)が1当量に対して、
(ii)分子量1000〜4000を有する2官能基ポリオール(B1)、または2官能基ポリオール(B1)と2〜4官能基ポリオール(B2)との混合物からなるポリオール成分(B)を0.3〜0.5当量、
(iii)カルボキシル基を有するポリオール成分(C)0.1〜0.4当量を、
公知の方法(例えば、80〜95℃、4時間の反応)で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(D)を得る。
ここで、イソシアネート基と活性水素基の割合としては、イソシアネート基/活性水素基(当量比)=1/0.5〜0.9、好ましくは、1/0.6〜0.7とすることが好ましい。この割合が1/0.5未満の場合、ポリウレタンエマルジョンの分子量が小さくなり、硬化後のポリウレタン皮膜において、要求される破断引張強さ(20MPa以上)を達成することができない。また、1/0.9を超えた場合、プレポリマー(D)の粘度が高くなり、後の水系エマルジョン化に困難を来すため好ましくない。
In the method for producing the polyurethane emulsion of the present invention, the step of producing the prepolymer (D) includes, for example,
(i) with respect to 1 equivalent of the isocyanate component (A),
(ii) A polyol component (B) composed of a bifunctional polyol (B1) having a molecular weight of 1000 to 4000 or a mixture of a bifunctional polyol (B1) and a 2 to 4 functional polyol (B2) is 0.3 to 0.5 equivalents,
(iii) 0.1 to 0.4 equivalent of a polyol component (C) having a carboxyl group,
It is made to react by a known method (for example, reaction at 80 to 95 ° C. for 4 hours) to obtain a prepolymer (D) having a terminal isocyanate group.
Here, the ratio of isocyanate group to active hydrogen group is isocyanate group / active hydrogen group (equivalent ratio) = 1 / 0.5 to 0.9, preferably 1 / 0.6 to 0.7. Is preferred. When this ratio is less than 1 / 0.5, the molecular weight of the polyurethane emulsion becomes small, and the required tensile strength at break (20 MPa or more) cannot be achieved in the cured polyurethane film. On the other hand, when the ratio exceeds 1 / 0.9, the viscosity of the prepolymer (D) becomes high, which makes it difficult to make an aqueous emulsion later.
本発明のポリウレタンエマルジョンの製造方法においては、上記のようにして得られたプレポリマー(D)を中和後、水中に分散させ攪拌してエマルジョンとする。
エマルジョン化に際しての水の量は、プレポリマー(D)100質量部に対して、水130質量部以上が必要である。好ましくは水150〜300質量部である。水の量が130質量部未満の場合、溶液がゲル化するためエマルジョンが形成できず好ましくない。
また、エマルジョン化の際は上記のようにプレポリマー(D)を強制的に直接水に分散させてポリウレタンエマルジョンを得る方法でも良いが、他にも、プレポリマー(D)を、水と相溶する有機溶剤中に溶解後、水を上記分量添加し、その後前記有機溶剤を取り除く方法でもよい。
In the method for producing a polyurethane emulsion of the present invention, the prepolymer (D) obtained as described above is neutralized, then dispersed in water and stirred to obtain an emulsion.
The amount of water for emulsification needs to be 130 parts by mass or more of water with respect to 100 parts by mass of the prepolymer (D). Preferably it is 150-300 mass parts of water. When the amount of water is less than 130 parts by mass, the solution gels, which is not preferable because an emulsion cannot be formed.
In addition, when emulsifying, a method of forcibly dispersing the prepolymer (D) directly in water as described above to obtain a polyurethane emulsion may be used. Alternatively, the prepolymer (D) is compatible with water. Alternatively, after dissolving in an organic solvent, water may be added in the above amount, and then the organic solvent may be removed.
なお、上記のようにして得られたポリウレタンエマルジョンには、必要に応じて公知の添加剤及び助剤を使用できる。例えば、顔料、可塑剤、難燃剤、有機及び無機充填剤、補強剤、ゲル化防止剤、増粘剤、粘度調整剤、帯電防止剤、界面活性剤(レベリング剤、消泡剤、分散安定剤、ブロッキング防止剤)、酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、等を添加することができる。なお、顔料と増粘剤に関しては、後述する本発明のポリウレタンエマルジョンの塗布方法において、絵具を製造する場合の必須成分であるため、詳細は後述する。上記の添加剤及び助剤は、予め原料成分のポリオールに混合して使用できる。 In addition, a well-known additive and auxiliary agent can be used for the polyurethane emulsion obtained by making it above as needed. For example, pigments, plasticizers, flame retardants, organic and inorganic fillers, reinforcing agents, anti-gelling agents, thickeners, viscosity modifiers, antistatic agents, surfactants (leveling agents, antifoaming agents, dispersion stabilizers) , Anti-blocking agents), antioxidants, light stabilizers, ultraviolet absorbers, and the like. In addition, since it is an essential component in the case of manufacturing a pigment in the coating method of the polyurethane emulsion of this invention mentioned later about a pigment and a thickener, it mentions later for details. The above additives and auxiliaries can be used in advance mixed with the polyol of the raw material component.
次に、上述のようにして得られた本発明のポリウレタンエマルジョンを、硬化させポリウレタン皮膜を作成するためのウレタン化の手順について以下に述べる。
上記のようにして得たポリウレタンエマルジョンは、0.1〜0.5当量の未反応の残存イソシアネート基を残しているため、次いで40〜45℃で12時間以上還流することによって残存ポリイソシアネート成分と水との緩慢な反応によって緩慢に発生するポリアミンを残存ポリイソシアネート成分と反応させて反応を完結させる。
ここで、還流温度が40℃以下の場合は、残存ポリイソシアネートと水との反応が極めて遅く、ポリアミンの生成が進まず、結果として残存ポリイソシアネートが残り、十分な高分子化に至らず、乾燥後のフィルムは脆くなり引張強度が20Mpa以下、伸び率も500%以下となり好ましくない。また、45℃以上の場合は、残存ポリイソシアネートと水との反応が急激に進行するために、副生成物の炭酸ガスが起泡剤となってエマルジョンを泡化・樹脂化させてきれいなエマルジョンの生成を阻害し、また生成したポリアミンと反応すべき残存ポリイソシアネートが少なくなり、結果として十分な高分子化に至らず、乾燥後のフィルムは脆くなり引張強度が20Mpa以下、伸び率も500%以下となり好ましくない。
Next, the urethanization procedure for curing the polyurethane emulsion of the present invention obtained as described above to form a polyurethane film will be described below.
Since the polyurethane emulsion obtained as described above leaves 0.1 to 0.5 equivalents of unreacted residual isocyanate groups, the polyurethane emulsion is then refluxed at 40 to 45 ° C. for 12 hours or more. A polyamine that is slowly generated by a slow reaction with water is reacted with the remaining polyisocyanate component to complete the reaction.
Here, when the reflux temperature is 40 ° C. or less, the reaction between the remaining polyisocyanate and water is extremely slow, and the production of polyamine does not proceed. As a result, the remaining polyisocyanate remains and does not lead to sufficient polymerization and is dried. The later film becomes fragile and has a tensile strength of 20 Mpa or less and an elongation of 500% or less, which is not preferable. In addition, when the temperature is 45 ° C. or higher, the reaction between the residual polyisocyanate and water proceeds rapidly, so that the by-product carbon dioxide gas becomes a foaming agent to make the emulsion foamed and resinized, resulting in a clean emulsion. As a result, there is less residual polyisocyanate to be reacted with the generated polyamine, resulting in insufficient polymerization, the film after drying becomes brittle, the tensile strength is 20 Mpa or less, and the elongation is 500% or less. It is not preferable.
この際、必要に応じて有機溶剤等の溶剤を使用することもできる(使用しないことに越したことは無いが)。使用できる溶剤としては、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、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、トルエン、キシレン等の芳香族溶剤、メチレンクロライド等のクロル系溶剤、その他、ジオキサン、ジメチルフルムアミド、N−メチルピロリドン、テトラヒドロフラン等のイソシアネートに対して不活性な有機溶媒を用いる事ができる。中でも、ケトン系溶剤は水溶性であり、且つ真空下での脱溶剤がしやすいという観点から好ましい。 At this time, a solvent such as an organic solvent can be used as necessary (although it has never been better not to use it). Solvents that can be used include ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone and cyclohexanone, ester solvents such as ethyl acetate, butyl acetate and isobutyl acetate, aromatic solvents such as toluene and xylene, and chloric solvents such as methylene chloride. Solvents and other organic solvents inert to isocyanates such as dioxane, dimethylfluramide, N-methylpyrrolidone, and tetrahydrofuran can be used. Among these, ketone solvents are preferable from the viewpoint that they are water-soluble and can be easily removed in a vacuum.
また、溶剤を使用した場合は、真空下で脱溶剤する。
かくして得られたポリウレタンエマルジョン混合物は、樹脂分濃度が40%以下、液粘度が800cps/23℃以下である。より樹脂分高濃度のポリウレタンエマルジョン混合物を必要とする場合は、さらに真空下で脱水して、樹脂分濃度・液粘度を上げて使用しても支障はない。
When a solvent is used, the solvent is removed under vacuum.
The polyurethane emulsion mixture thus obtained has a resin concentration of 40% or less and a liquid viscosity of 800 cps / 23 ° C. or less. If a polyurethane emulsion mixture with a higher resin content is required, it can be dehydrated under vacuum to increase the resin concentration and liquid viscosity.
ウレタン化に際しては、公知のウレタン化触媒を必要に応じて使用することができる。具体的には、ジブチルチンジラウレート、オクチル酸鉛等の有機金属化合物、トリエチレンジアミン、N,N‘−テトラメチルブタンジアミン等の有機ジアミン類を挙げることができる。 In urethanization, a known urethanization catalyst can be used as necessary. Specific examples include organic metal compounds such as dibutyltin dilaurate and lead octylate, and organic diamines such as triethylenediamine and N, N′-tetramethylbutanediamine.
また、ウレタン化に際しては、前記ポリウレタンエマルジョン混合物に、支障がない限りにおいて、他樹脂系のエマルジョンをブレンドして使用できる。例えば、アクリルエマルジョン、ポリエステルエマルジョン、ポリオレフィンエマルジョン、ラテックス等である。この際、必要に応じて染料を添加することも可能である。上記他樹脂系のエマルジョンや、染料の混合は、ボールミル、サンドグラインドミル等を用いて行われる。 In the case of urethanization, as long as there is no hindrance to the polyurethane emulsion mixture, other resin-based emulsions can be blended and used. For example, acrylic emulsion, polyester emulsion, polyolefin emulsion, latex and the like. At this time, a dye may be added as necessary. The other resin-based emulsion and the dye are mixed using a ball mill, a sand grind mill or the like.
次に、上記のようにして得られたポリウレタンエマルジョン若しくはその混合物を用いて、板上に被覆する方法、及び、特にガラス表面に塗布する塗布方法について説明する。
得られたポリウレタンエマルジョン若しくはその混合物は、ガラス板やアクリル板、PET板等の表面との密着性に優れ、それ自体でも機械コーティング、ディッピング等で塗布でき、また刷毛、ローラー、スプレー等で塗布することができる。
Next, a method for coating on a plate using the polyurethane emulsion obtained as described above or a mixture thereof, and particularly a coating method for coating on a glass surface will be described.
The obtained polyurethane emulsion or a mixture thereof is excellent in adhesion to the surface of glass plate, acrylic plate, PET plate, etc., and can be applied by mechanical coating, dipping, etc., or applied by brush, roller, spray, etc. be able to.
また、得られたポリウレタンエマルジョン(樹脂分濃度40%)を、例えばPETフィルム上に約150μm厚みでコーティングし、室温下で12時間乾燥後、さらに100℃で30分乾燥すると、約60μm厚みの淡黄色透明フィルムが得られる。このフィルムは、柔く引張破断伸び率が500%以上を有し、引張破断強度20MPa以上の強靭で、しかも耐水性に優れたものである。 Further, when the obtained polyurethane emulsion (resin concentration 40%) is coated on a PET film with a thickness of about 150 μm, dried at room temperature for 12 hours, and further dried at 100 ° C. for 30 minutes, a light layer with a thickness of about 60 μm is obtained. A yellow transparent film is obtained. This film has a tensile elongation at break of 500% or more, a toughness with a tensile strength at break of 20 MPa or more, and excellent water resistance.
さらにまた、室温乾燥が必要な場合には、得られたポリウレタンエマルジョン(樹脂分濃度40%)100質量部に、反応性の架橋剤を1〜3%添加したものを、前記と同様の方法でコーティングし、室温下で1時間乾燥すると、約60μm厚みの無色透明フィルムが得られる。このフィルムは、柔く引張破断伸び率が500%以上を有し、引張破断強度20MPa以上の強靭で、しかも耐水性に優れたものである。 Furthermore, when room temperature drying is necessary, a polyurethane crosslinking agent (resin concentration: 40%) obtained by adding 1 to 3% of a reactive crosslinking agent to 100 parts by mass of the polyurethane emulsion is obtained in the same manner as described above. When coated and dried at room temperature for 1 hour, a colorless transparent film having a thickness of about 60 μm is obtained. This film has a tensile elongation at break of 500% or more, a toughness with a tensile strength at break of 20 MPa or more, and excellent water resistance.
ここで、前記反応性の架橋剤とは、ポリウレタンエマルジョンを構成するポリウレタン樹脂鎖に導入されたカルボン酸基に反応する官能基を2個以上有する有機化合物であり、即ちエマルジョンのポリウレタン樹脂と架橋反応する有機化合物を指す。例えば、水溶性のエポキシ樹脂、例えばエポライト(共栄社化学(株)製)、親水性ポリカルボジイミド、例えばカルボジライト(日清紡績(株)製)、オキサゾリドン系反応性ポリマー、例えばエポクロス((株)日本触媒製)等を挙げることができる。 Here, the reactive crosslinking agent is an organic compound having two or more functional groups that react with a carboxylic acid group introduced into a polyurethane resin chain constituting a polyurethane emulsion, that is, a crosslinking reaction with the polyurethane resin in the emulsion. Refers to organic compounds. For example, a water-soluble epoxy resin such as Epolite (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.), a hydrophilic polycarbodiimide such as carbodilite (manufactured by Nisshinbo Co., Ltd.), an oxazolidone-based reactive polymer such as Epocross (manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd.) And the like.
これらを常温乾燥にて使用する際には、上記のように、添加量はポリウレタンエマルジョン混合物に対して0.3〜3%であることが好ましい。これは、添加量0.3%未満のときは、引張破断伸び率が500%以上、引張破断強度20MPa以上を達成できるものの、耐水性に劣り、3%を超えるときには引張破断伸び率が500%以下となるためである。 When these are used at room temperature drying, as described above, the addition amount is preferably 0.3 to 3% with respect to the polyurethane emulsion mixture. This is because when the amount added is less than 0.3%, the tensile elongation at break is 500% or more and the tensile strength at break is 20 MPa or more, but the water resistance is poor, and when it exceeds 3%, the tensile elongation at break is 500%. This is because
ポリウレタンエマルジョン若しくはその混合物をガラス製品にディッピングにてコーティングする際は、公知の方法で行うことができる。得られたウレタンコーティングガラス製品は、ガラスが割れてもガラス破片が飛散せず安全性が高い。例えば、ポリウレタンエマルジョン混合物(樹脂分濃度40%)をガラスビンの外側に一回ディッピングしてウレタン層を形成し、上述の方法で乾燥させたフィルム付きガラスビンは、鉄ハンマーで打撃すると大きな砕片に破砕されるが、壊れたガラスは飛散しない。比較のため、ウレタン層を形成しないガラスビンを鉄ハンマーで打撃すると、小さな砕片に破砕され、粉々に飛散する。 When a polyurethane emulsion or a mixture thereof is coated on a glass product by dipping, it can be performed by a known method. The obtained urethane-coated glass product has high safety because glass fragments are not scattered even if the glass is broken. For example, a glass bottle with a film formed by dipping a polyurethane emulsion mixture (resin concentration 40%) once on the outside of a glass bottle to form a urethane layer and dried by the above method is broken into large pieces when hit with an iron hammer. The broken glass will not scatter. For comparison, when a glass bottle that does not form a urethane layer is struck with an iron hammer, it is crushed into small pieces and scattered into pieces.
また、上記のポリウレタンエマルジョン若しくはその混合物は、さらに水系顔料と水系増粘剤を加えて、液状やパテ状の絵具を製造しガラスなどの基板に塗布することにより、ステンドグラス調のポリウレタン被覆ガラス板を製造することが可能である。すなわち、上述のポリウレタンエマルジョン(樹脂分濃度25−43%)に、水系顔料と水系増粘剤を加えて、液状の絵具を作成する。水系顔料としては公知の顔料の水系エマルジョンが使用でき、例えばPSMトナー(御国色素(株)製)等を挙げることができる。
また、水系増粘剤としては、水の溶解または分散して粘度を上昇させる材料で、例えばチクゾール(共栄社化学(株)製)、アロマロン(日本合成化学工業(株)製)、スノーテックス(電気化学工業(株)製)等を挙げることができる。
配合量としては、ポリウレタンエマルジョン(樹脂分濃度40%)が100質量部に対して、水系顔料が5〜15質量部(白以外)または40〜60質量部(白)、水系増粘剤が0.3〜0.8質量部(液状絵具)または3〜5質量部(パテ状絵具)とすることが好ましい。
パテ状絵具及び液状絵具の静止時粘度は、それぞれ約9000cpsと3000cps(BH系粘度計)である。
In addition, the above polyurethane emulsion or a mixture thereof is made of a stained glass-like polyurethane-coated glass plate by adding a water-based pigment and a water-based thickener to produce a liquid or putty-like paint and applying it to a substrate such as glass. Can be manufactured. That is, an aqueous pigment and an aqueous thickener are added to the above-mentioned polyurethane emulsion (resin concentration 25-43%) to prepare a liquid paint. As the water-based pigment, a known water-based emulsion of a pigment can be used, and examples thereof include PSM toner (manufactured by Mikuni Dye Co., Ltd.).
In addition, water-based thickeners are materials that dissolve or disperse water to increase the viscosity. For example, Tikuzol (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.), Aromalon (manufactured by Nippon Synthetic Chemical Industry Co., Ltd.), Snowtex (electric Chemical Industry Co., Ltd.).
The blending amount is 5 to 15 parts by weight (other than white) or 40 to 60 parts by weight (white) of water-based pigment, 0 to water-based thickener with respect to 100 parts by weight of polyurethane emulsion (resin concentration 40%). 3 to 0.8 parts by mass (liquid paint) or 3 to 5 parts by mass (putty paint) is preferable.
The resting viscosities of the putty-like paint and the liquid paint are about 9000 cps and 3000 cps (BH viscometer), respectively.
このようにして得られた液状やパテ状の絵具を、ガラス等の表面に塗布する。すなわち、図1に示すように、まず、黒又は濃グレー等の濃色を、ガラス板或いはアクリル板など基板上に枠状に配置して外郭1を形成し、次に前記枠の内部2を、前記液状絵具を用いて彩色する。このような塗布方法により、ステンドグラス調のポリウレタン被覆ガラス板を得ることができる。なお、ポリウレタンエマルジョンを複数回塗布することにより、色の濃度を変化させることも可能である。
このようにして得たステンドグラス調のポリウレタン被覆ガラス板は、通常のステンドグラスと比較して安価に作成できる。また、ガラスが破砕された際にも、ポリウレタン層がガラス破片を保持するため、ガラス片の飛散を防止することができ安全性が高い。
The liquid or putty-like paint thus obtained is applied to the surface of glass or the like. That is, as shown in FIG. 1, first, a dark color such as black or dark gray is arranged in a frame shape on a substrate such as a glass plate or an acrylic plate to form an
The stained glass-like polyurethane-coated glass plate obtained in this way can be produced at a lower cost than ordinary stained glass. Further, even when the glass is crushed, the polyurethane layer holds the glass fragments, so that the glass fragments can be prevented from being scattered and the safety is high.
以下、本発明を実施例を用いて詳細に説明するが、本発明が以下の実施例に限定されるものではない。なお、特に断りの無い限り、実施例中の「部」及び「%」はそれぞれ質量部、質量%を意味する。また、下記において、ポリオール(1)はポリオキシポリプロピレンポリオール(分子量2000、官能基数2)を示し、ポリオール(2)はポリオキシテトラメチレンポリオール(分子量400、官能基数2)を示し、ポリオール(3)はトリメチロールプロパンのε―カプロラクトン開環重合から得られるポリオール(分子量305、官能基数3)を示す。
後述する引張試験特性試験は、「JIS K6301 3号ダンベル」に基づいて行い、引張試験機は、「(株)島津製作所製、オートグラフS−500」を用い、引張速度100mm/minにて測定した。
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated in detail using an Example, this invention is not limited to a following example. Unless otherwise specified, “parts” and “%” in the examples mean “parts by mass” and “% by mass”, respectively. In the following, polyol (1) represents polyoxypolypropylene polyol (molecular weight 2000, functional group number 2), polyol (2) represents polyoxytetramethylene polyol (molecular weight 400, functional group number 2), polyol (3) Indicates a polyol (molecular weight 305, functional group number 3) obtained from ε-caprolactone ring-opening polymerization of trimethylolpropane.
The tensile test characteristic test described later is performed based on “JIS K6301 No. 3 dumbbell”, and the tensile tester is “Autograph S-500, manufactured by Shimadzu Corporation” and measured at a tensile speed of 100 mm / min. did.
(実施例1)
攪拌機、温度計、窒素シール管、冷却器の付いた4つ口フラスコに、メチルエチルケトン150部、ポリオール(1)を170部、ポリオール(3)を13.2部仕込んだ。次いで、イソホロンジイソシアネート100部、ジブチルチンジラウレート0.1部を投入し、80℃で3時間反応させた。次に、予め調整しておいたメチルエチルケトン50部、ジメチロールプロピオン酸19.8部、トリエチルアミン12.5部からなるカルボン酸塩溶液を投入し、さらに80℃で2時間反応させて、生成物溶液を得た。この生成物溶液を40℃まで冷却した後、水を718部仕込んで転相させ、その後この生成物溶液を40〜45℃、12時間還流によって残存ポリイソシアネートと水を鎖延長反応させた。
その後、ロータリーエバポレーターにてメチルエチルケトンを除去して、ポリウレタンエマルジョン(以下、PE−1とする)を得た。PE−1の固形分は35.1%、粘度600cps/25℃であった。
かくして、得られたポリウレタンエマルジョンをPETフィルム上に150μm厚みでコーテインングし、室温下で12時間乾燥後、さらに100℃で30分乾燥して、約53μm厚みのポリウレタン被覆無色透明フィルムを得た。このフィルムは、柔く引張破断伸び率が625%を有し、引張破断強度35.6MPaの強靭で、しかも耐水性に優れたものであった。
また、得られたポリウレタンエマルジョンに、ガラスビンをディッピング(浸漬)し、ゆっくり引き上げて、エマルジョンの付着した状態で100℃で30分乾燥して、約27μm厚みのポリウレタンが外側に被覆されたガラスビンを得た。このガラスビンを鉄ハンマーで打撃すると大きな砕片に破砕されたが、壊れたガラスは飛散しなかった。一方、フィルムで被覆されていないガラスビンを鉄ハンマーで打撃すると、小さな砕片に破砕され、粉々に飛散した。
Example 1
A four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer, a nitrogen seal tube, and a condenser was charged with 150 parts of methyl ethyl ketone, 170 parts of polyol (1), and 13.2 parts of polyol (3). Next, 100 parts of isophorone diisocyanate and 0.1 part of dibutyltin dilaurate were added and reacted at 80 ° C. for 3 hours. Next, a pre-adjusted carboxylate solution consisting of 50 parts of methyl ethyl ketone, 19.8 parts of dimethylolpropionic acid and 12.5 parts of triethylamine is added, and further reacted at 80 ° C. for 2 hours to obtain a product solution. Got. After cooling the product solution to 40 ° C., 718 parts of water was added to cause phase inversion, and then the product polyisocyanate and water were subjected to chain extension reaction by refluxing at 40 to 45 ° C. for 12 hours.
Thereafter, methyl ethyl ketone was removed with a rotary evaporator to obtain a polyurethane emulsion (hereinafter referred to as PE-1). The solid content of PE-1 was 35.1% and the viscosity was 600 cps / 25 ° C.
Thus, the obtained polyurethane emulsion was coated on a PET film at a thickness of 150 μm, dried at room temperature for 12 hours, and further dried at 100 ° C. for 30 minutes to obtain a polyurethane-coated colorless transparent film having a thickness of about 53 μm. This film was soft, had a tensile elongation at break of 625%, was tough with a tensile strength at break of 35.6 MPa, and was excellent in water resistance.
In addition, a glass bottle is dipped (immersed) in the obtained polyurethane emulsion, slowly pulled up, and dried at 100 ° C. for 30 minutes with the emulsion attached, to obtain a glass bottle having an outer surface coated with a polyurethane having a thickness of about 27 μm. It was. When this glass bottle was hit with an iron hammer, it was broken into large pieces, but the broken glass did not scatter. On the other hand, when a glass bottle not covered with a film was hit with an iron hammer, it was crushed into small pieces and scattered into pieces.
(実施例2)
実施例1において得られたポリウレタンエマルジョン(PE−1)100質量部に、エポキシ樹脂としてエポライト100E(共栄社化学(株)製)を1質量部を加えて混合した。以下、これをポリウレタンエマルジョンPE−2とする。このポリウレタンエマルジョンPE−2を150μmの厚みで塗布し、室温下で72時間乾燥後、約62μmの厚みの無色透明フィルムを得た。このフィルムは、柔く引張破断伸び率が550%を有し、引張破断強度28.7MPaの強靭で、しかも耐水性に優れたものであった。
また、得られたポリウレタンエマルジョン(PE−2)に、ガラスビンをディッピング(浸漬)し、ゆっくり引き上げて、エマルジョンの付着した状態で常温で24時間乾燥して、約29μmの厚みの無色透明フィルムが外側に被覆されたガラスビンを得た。これを鉄ハンマーで打撃すると大きな砕片に破砕されたが、壊れたガラスは飛散しなかった。
(Example 2)
To 100 parts by mass of the polyurethane emulsion (PE-1) obtained in Example 1, 1 part by mass of Epolite 100E (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.) as an epoxy resin was added and mixed. Hereinafter, this is referred to as polyurethane emulsion PE-2. This polyurethane emulsion PE-2 was applied to a thickness of 150 μm and dried at room temperature for 72 hours to obtain a colorless transparent film having a thickness of about 62 μm. This film was soft, had a tensile elongation at break of 550%, was tough with a tensile strength at break of 28.7 MPa, and was excellent in water resistance.
Further, the obtained polyurethane emulsion (PE-2) is dipped (immersed) in a glass bottle, slowly pulled up and dried at room temperature for 24 hours with the emulsion attached, and a colorless transparent film having a thickness of about 29 μm is formed on the outside. A glass bottle coated with is obtained. When this was hit with an iron hammer, it was broken into large pieces, but the broken glass did not scatter.
(実施例3)
攪拌機、温度計、窒素シール管、冷却機のついた4口フラスコに、ポリオール(2)を94部、ポリオール(3)を25部を仕込み、その後イソホロンジイソシアネートを100部、ジブチルチンジラウレートを0.1部、Nメチルピロリドン9部に溶解させたジメチロールプロピオン酸9部を投入し、80℃で3時間反応させた。その後トリエチルアミンを9部を混合して、液状生成物溶液を得た。反応終了後、水を356部加えて転相させ、
その後この生成物溶液を40〜45℃、12時間還流によって残存ポリイソシアネートと水を鎖延長反応させ、ポリウレタンエマルジョン(PE−5)を得た。PE−5の固形分は39.0%、粘度650cps/25℃であった。
このPE−5を150μmの厚みで塗布し、室温下で12時間乾燥後、さらに100℃で30分乾燥して、約62μmの厚みの無色透明フィルムを得た。このフィルムは、柔く引張破断伸び率が550%を有し、引張破断強度28.7MPaの強靭で、しかも耐水性に優れたものであった。
また、得られたポリウレタンエマルジョン(PE−5)に、ガラスビンをディッピング(浸漬)し、ゆっくり引き上げて、エマルジョンの付着した状態で100℃で30分乾燥して、約29μm厚みの無色透明フィルムが外側に被覆されたガラスビンを得た。これを鉄ハンマーで打撃すると大きな砕片に破砕されたが、壊れたガラスは飛散しなかった。
(Example 3)
A four-necked flask equipped with a stirrer, thermometer, nitrogen seal tube, and cooler was charged with 94 parts of polyol (2) and 25 parts of polyol (3), then 100 parts of isophorone diisocyanate and 0.1 part of dibutyltin dilaurate. 1 part and 9 parts of dimethylolpropionic acid dissolved in 9 parts of N methylpyrrolidone were added and reacted at 80 ° C. for 3 hours. Thereafter, 9 parts of triethylamine was mixed to obtain a liquid product solution. After completion of the reaction, add 356 parts of water to invert the phase,
Thereafter, the product solution was subjected to chain extension reaction between the remaining polyisocyanate and water by refluxing at 40 to 45 ° C. for 12 hours to obtain a polyurethane emulsion (PE-5). PE-5 had a solid content of 39.0% and a viscosity of 650 cps / 25 ° C.
This PE-5 was applied to a thickness of 150 μm, dried at room temperature for 12 hours, and further dried at 100 ° C. for 30 minutes to obtain a colorless transparent film having a thickness of about 62 μm. This film was soft, had a tensile elongation at break of 550%, was tough with a tensile strength at break of 28.7 MPa, and was excellent in water resistance.
Moreover, a glass bottle is dipped (immersed) in the obtained polyurethane emulsion (PE-5), slowly pulled up and dried at 100 ° C. for 30 minutes with the emulsion attached, and a colorless transparent film having a thickness of about 29 μm is formed on the outer side. A glass bottle coated with is obtained. When this was hit with an iron hammer, it was broken into large pieces, but the broken glass did not scatter.
(実施例4)
上記実施例2において得られたポリウレタンエマルジョン(PE−2)100質量部に、水系顔料10質量部(白以外)または50質量部(白)と、水系増粘剤0.5質量部(液状絵具)または3質量部(パテ状絵具)を加えて、絵具を作成した。
顔料及び増粘剤の配合量は表1に示すとおりとし、黒色絵具はパテ状、それ以外の色は液状となるように顔料及び増粘剤の量を調整した。なお、各色の表中の量は、上記の処方質量部に相当する。
Example 4
To 100 parts by mass of the polyurethane emulsion (PE-2) obtained in Example 2 above, 10 parts by mass (except white) or 50 parts by mass (white) of an aqueous pigment, and 0.5 parts by mass of an aqueous thickener (liquid paint) ) Or 3 parts by mass (putty-like paint) was added to create a paint.
The blending amounts of the pigment and the thickener were as shown in Table 1, and the amounts of the pigment and the thickener were adjusted so that the black paint was putty and the other colors were liquid. In addition, the quantity in the table | surface of each color is equivalent to said prescription mass part.
このガラス板に鉄ハンマーを打ち付けガラスを破壊させると、ガラスにヒビが入ったが完全には割れず、破砕片の飛散もなかった。一方、透明ガラス板状に絵を書かずに鉄ハンマーを打ち付けると、ガラスは割れて飛散した。
When this glass plate was struck with an iron hammer to break the glass, the glass cracked, but it was not completely broken and the fragments were not scattered. On the other hand, when an iron hammer was struck without writing a picture on a transparent glass plate, the glass broke and scattered.
(比較例1)
攪拌機、温度計、窒素シール管、冷却機のついた4口フラスコに、メチルエチルケトンを150部、ポリオール(1)を72部、ポリオール(2)を30.4部、ポリオール(3)を13.2部仕込み、その後イソホロンジイソシアネートを100部、ジブチルチンジラウレートを0.1部仕込み、80℃で3時間反応させた。
次いで、予め調整しておいたメチルエチルケトン50部、ジメチロールプロピオン酸15.6部、トリエチルアミン9.84部からなるカルボン酸塩溶液を投入し、80℃で2時間反応させて生成物溶液を得た。
この生成物溶液を40℃以下まで冷却させた後水を474部仕込んで転相させ、常温まで冷却させた。ここに、予め調整しておいた水50部、ヒドラジン水和物15.3部からなるアミン液を滴下したのち、1時間鎖延長反応させた。反応終了後、その状態のまま室温で12時間放置して、残存イソシアネート基とセル内に浸透する過剰量の水との反応により反応を終了させた。その後、ロータリーエバポレーターにてメチルエチルケトンを除去して、ポリウレタンエマルジョン(CPE−1)を得た。CPE−1の固形分は35.1%、粘度450cps/25℃であった。
かくして、得られたポリウレタンエマルジョンをPETフィルム上に150μmの厚みでコーテインングし、室温下で12時間乾燥後、さらに100℃で30分乾燥して、約51μmの厚みの無色透明フィルムを得た。このフィルムは、柔く引張破断伸び率が300%を有し、引張破断強度44.4MPaの強靭で、耐水性に優れたものであったが、得られたポリウレタンエマルジョンに、ガラスビンをディッピング(浸漬)し、ゆっくり引き上げて、エマルジョンの付着した状態で100℃で30分乾燥して、約25μm厚みの無色透明フィルムが外側に被覆したガラスビンを得た。
これを鉄ハンマーで打撃すると大きな砕片に破砕され、壊れたガラス片が飛散した。
(Comparative Example 1)
In a four-necked flask equipped with a stirrer, thermometer, nitrogen seal tube, and cooler, 150 parts of methyl ethyl ketone, 72 parts of polyol (1), 30.4 parts of polyol (2), and 13.2 of polyol (3) Then, 100 parts of isophorone diisocyanate and 0.1 part of dibutyltin dilaurate were added and reacted at 80 ° C. for 3 hours.
Subsequently, a carboxylate solution consisting of 50 parts of methyl ethyl ketone, 15.6 parts of dimethylolpropionic acid, and 9.84 parts of triethylamine prepared in advance was added and reacted at 80 ° C. for 2 hours to obtain a product solution. .
The product solution was cooled to 40 ° C. or lower, charged with 474 parts of water, phase-inverted, and cooled to room temperature. A preliminarily prepared amine solution consisting of 50 parts of water and 15.3 parts of hydrazine hydrate was added dropwise, followed by a chain extension reaction for 1 hour. After completion of the reaction, the reaction was allowed to stand at room temperature for 12 hours in this state, and the reaction was terminated by a reaction between the residual isocyanate group and an excessive amount of water penetrating into the cell. Thereafter, methyl ethyl ketone was removed by a rotary evaporator to obtain a polyurethane emulsion (CPE-1). CPE-1 had a solid content of 35.1% and a viscosity of 450 cps / 25 ° C.
Thus, the obtained polyurethane emulsion was coated on a PET film to a thickness of 150 μm, dried at room temperature for 12 hours, and further dried at 100 ° C. for 30 minutes to obtain a colorless transparent film having a thickness of about 51 μm. This film was soft, had a tensile elongation at break of 300%, was tough with a tensile breaking strength of 44.4 MPa, and was excellent in water resistance. A glass bottle was dipped (immersed) in the obtained polyurethane emulsion. The glass bottle was slowly pulled up and dried at 100 ° C. for 30 minutes with the emulsion attached to obtain a glass bottle with a colorless transparent film having a thickness of about 25 μm coated on the outside.
When this was hit with an iron hammer, it was broken into large pieces, and broken pieces of glass were scattered.
以上、本発明のポリウレタンエマルジョンの製造方法により得られたエマルジョンを硬化させたポリウレタン硬化物は、被塗装物への高い密着性と、引張破断伸び率が500%以上の柔軟性及び弾性、引張破断強度20MPa以上の強靭性、耐水性を有する。
このポリウレタン硬化物は、ガラス、アクリル、PET等や、フィルムなどへのコーティングや塗料に適用することが可能である。このポリウレタンエマルジョンを用いてガラス表面にウレタン層を形成した場合には、ガラスが割れてもウレタン層は割れることなく、その柔軟性と弾性により、ガラス破砕時の衝撃を吸収すると共に、微細なガラス破片をも保持して飛散を防止する。
As described above, the polyurethane cured product obtained by curing the emulsion obtained by the method for producing a polyurethane emulsion of the present invention has high adhesion to an object to be coated, flexibility and elasticity with a tensile elongation at break of 500% or more, and tensile fracture. It has a toughness and water resistance of 20 MPa or more.
This polyurethane cured product can be applied to coatings and paints on glass, acrylic, PET, and the like. When a polyurethane layer is formed on the glass surface using this polyurethane emulsion, the urethane layer does not break even if the glass breaks. Holds debris to prevent splashing.
1:外郭
2:枠の内部
1: Outline 2: Inside the frame
Claims (5)
2官能基ポリオール(B1)、または前記2官能基ポリオール(B1)と2〜4官能基ポリオール(B2)との混合物からなるポリオール成分(B)と、
カルボキシル基を有するポリオール成分(C)と、
を、
イソシアネート基/活性水素基(当量比)=1.0/0.5〜0.9の条件で反応させてプレポリマー(D)を製造する工程と、
(II)得られたプレポリマー(D)を、プレポリマー(D)100質量部に対して水130質量部以上の条件下において水中に分散させ攪拌しエマルジョンとする工程と、
を含んでなるポリウレタンエマルジョンの製造方法。 (I) an isocyanate component (A) comprising one or more organic polyisocyanates;
A polyol component (B) comprising a bifunctional polyol (B1) or a mixture of the bifunctional polyol (B1) and the 2-4 functional polyol (B2);
A polyol component (C) having a carboxyl group;
The
A step of producing a prepolymer (D) by reacting under conditions of isocyanate group / active hydrogen group (equivalent ratio) = 1.0 / 0.5 to 0.9;
(II) a step of dispersing the obtained prepolymer (D) in water under a condition of 130 parts by weight or more of water with respect to 100 parts by weight of the prepolymer (D) and stirring to make an emulsion;
A process for producing a polyurethane emulsion comprising
2官能基ポリオール(B1)、または前記2官能基ポリオール(B1)と2〜4官能基ポリオール(B2)との混合物からなるポリオール成分(B)と、
カルボキシル基を有するポリオール成分(C)と、
を、
イソシアネート基/活性水素基(当量比)=1.0/0.5〜0.9の条件で反応させてプレポリマー(D)を得て、これを中和後、
該プレポリマー(D)100質量部に対して水130質量部以上を加えてエマルジョンとしたものを40〜45℃で還流することによって残存ポリイソシアネート成分と水との緩慢な反応によって緩慢に発生するジアミンを残存ポリイソシアネート成分と反応させて反応を完結させることを特徴とするポリウレタンエマルジョン。 An isocyanate component (A) composed of one or more organic polyisocyanates;
A polyol component (B) comprising a bifunctional polyol (B1) or a mixture of the bifunctional polyol (B1) and the 2-4 functional polyol (B2);
A polyol component (C) having a carboxyl group;
The
Is reacted under the conditions of isocyanate group / active hydrogen group (equivalent ratio) = 1.0 / 0.5 to 0.9 to obtain a prepolymer (D), which was neutralized,
The emulsion obtained by adding 130 parts by mass or more of water to 100 parts by mass of the prepolymer (D) and refluxing at 40 to 45 ° C. is slowly generated by a slow reaction between the residual polyisocyanate component and water. A polyurethane emulsion characterized by reacting a diamine with a residual polyisocyanate component to complete the reaction.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007269575A JP2009096876A (en) | 2007-10-16 | 2007-10-16 | Method for producing polyurethane emulsion, polyurethane emulsion and polyurethane coated glass |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007269575A JP2009096876A (en) | 2007-10-16 | 2007-10-16 | Method for producing polyurethane emulsion, polyurethane emulsion and polyurethane coated glass |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009096876A true JP2009096876A (en) | 2009-05-07 |
Family
ID=40700190
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007269575A Pending JP2009096876A (en) | 2007-10-16 | 2007-10-16 | Method for producing polyurethane emulsion, polyurethane emulsion and polyurethane coated glass |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009096876A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2021050334A (en) * | 2019-09-18 | 2021-04-01 | 日本パーミル株式会社 | Composition for base material scattering prevention coating, base material scattering prevention coating, scattering preventive base material, method for forming scattering preventive base material and kit for forming base material scattering prevention coating |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08259657A (en) * | 1995-03-20 | 1996-10-08 | Saint Gobain Vitrage | Method for producing polyurethane resin |
JPH1081850A (en) * | 1996-05-15 | 1998-03-31 | Bayer Ag | Coating composition for glass substrate |
JP2001302876A (en) * | 2000-04-24 | 2001-10-31 | Toyo Ink Mfg Co Ltd | Aqueous resin composition for coloring glass bottles, aqueous coating composition, and colored glass bottles using the same |
JP2002179759A (en) * | 2000-12-13 | 2002-06-26 | Asahi Kasei Corp | Polyurethane emulsion |
JP2003119241A (en) * | 2001-10-15 | 2003-04-23 | Arakawa Chem Ind Co Ltd | Aqueous polyurethane resin |
JP2005060675A (en) * | 2003-07-30 | 2005-03-10 | Serasutaa Toryo Kk | Coating composition containing inorganic particle |
JP2005146165A (en) * | 2003-11-18 | 2005-06-09 | Arakawa Chem Ind Co Ltd | Water-based polyurethane resin, aqueous dispersion of water-based polyurethane resin, binder for printing ink and printing ink composition |
JP2007016193A (en) * | 2005-07-11 | 2007-01-25 | Asahi Kasei Chemicals Corp | Crosslinkable aqueous coating composition |
-
2007
- 2007-10-16 JP JP2007269575A patent/JP2009096876A/en active Pending
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08259657A (en) * | 1995-03-20 | 1996-10-08 | Saint Gobain Vitrage | Method for producing polyurethane resin |
JPH1081850A (en) * | 1996-05-15 | 1998-03-31 | Bayer Ag | Coating composition for glass substrate |
JP2001302876A (en) * | 2000-04-24 | 2001-10-31 | Toyo Ink Mfg Co Ltd | Aqueous resin composition for coloring glass bottles, aqueous coating composition, and colored glass bottles using the same |
JP2002179759A (en) * | 2000-12-13 | 2002-06-26 | Asahi Kasei Corp | Polyurethane emulsion |
JP2003119241A (en) * | 2001-10-15 | 2003-04-23 | Arakawa Chem Ind Co Ltd | Aqueous polyurethane resin |
JP2005060675A (en) * | 2003-07-30 | 2005-03-10 | Serasutaa Toryo Kk | Coating composition containing inorganic particle |
JP2005146165A (en) * | 2003-11-18 | 2005-06-09 | Arakawa Chem Ind Co Ltd | Water-based polyurethane resin, aqueous dispersion of water-based polyurethane resin, binder for printing ink and printing ink composition |
JP2007016193A (en) * | 2005-07-11 | 2007-01-25 | Asahi Kasei Chemicals Corp | Crosslinkable aqueous coating composition |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2021050334A (en) * | 2019-09-18 | 2021-04-01 | 日本パーミル株式会社 | Composition for base material scattering prevention coating, base material scattering prevention coating, scattering preventive base material, method for forming scattering preventive base material and kit for forming base material scattering prevention coating |
JP2023029450A (en) * | 2019-09-18 | 2023-03-03 | 日本パーミル株式会社 | Composition for base material scattering prevention coating, base material scattering prevention coating, scattering preventive base material, method for forming scattering preventive base material and kit for forming base material scattering prevention coating |
JP7253831B2 (en) | 2019-09-18 | 2023-04-07 | 日本パーミル株式会社 | Composition for base material anti-scattering coating film, base material anti-scattering coating film, anti-scattering base material, method for forming anti-scattering base material, and kit for forming base material anti-scattering coating film |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7232859B2 (en) | Polyurethane dispersion and articles prepared therefrom | |
US11118000B2 (en) | Polyurethane or polyurethane-urea aqueous dispersion, preparation method therefor, and use thereof | |
CA2637503C (en) | Polyurethane dispersions for sealants | |
JP3885531B2 (en) | Water-based polyurethane emulsion, water-based adhesive and water-based paint using the same | |
EP2218741A1 (en) | Aqueous polyurethane resin, hydrophilic resin and film | |
US20070265388A1 (en) | Polyurethane dispersion and articles prepared therefrom | |
JP5073470B2 (en) | Polyurethane emulsion and its cured product | |
JPWO2006062165A1 (en) | Water-based polyurethane resin, method for producing water-based polyurethane resin, and film | |
JP5227561B2 (en) | Urea resin composition | |
JP5071958B2 (en) | Aqueous polyurethane composition | |
JP2024525422A (en) | Polyol Compositions and Methods | |
JP2005060690A (en) | Polyurethane resin, aqueous polyurethane resin, hydrophilic modifier, moisture-permeable resin, and method for producing polyurethane resin | |
JP7167446B2 (en) | Aqueous polyurethane resin composition, artificial leather using said composition, surface treatment agent for leather | |
JP4449038B2 (en) | Method for producing aqueous polyurethane composition | |
JP2009096876A (en) | Method for producing polyurethane emulsion, polyurethane emulsion and polyurethane coated glass | |
JPH11323252A (en) | Polyurethane emulsion for water-based paint and water-based paint using the same | |
JP2000073008A (en) | Waterproof material composed of quick curing polyurethane coating film curable at normal temperature, mending material and its production | |
JP4959120B2 (en) | Liquid blocked urethane prepolymer | |
JP2004149662A (en) | Polyurethane emulsion and its cured product | |
JP2000265054A (en) | Polyurethane resin material for slush molding | |
JP5626620B2 (en) | Method for producing aqueous polyurethane dispersion | |
WO2015057606A1 (en) | Sealant compositions with a polyurethane dispersion and a hydroxy-functional compound | |
JP2002030131A (en) | One-pack moisture-curing urethane composition | |
JP2004027148A (en) | Polyurea resin composition, curing agent for polyurea resin and composition set for forming polyurea resin | |
JP2005336372A (en) | Curable resin emulsion and method for producing the same, and emulsion resin composition |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20100910 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120126 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20121218 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20130410 |