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JP5544724B2 - Aqueous polyurethane resin composition and molded film using the same - Google Patents

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JP5544724B2
JP5544724B2 JP2009035795A JP2009035795A JP5544724B2 JP 5544724 B2 JP5544724 B2 JP 5544724B2 JP 2009035795 A JP2009035795 A JP 2009035795A JP 2009035795 A JP2009035795 A JP 2009035795A JP 5544724 B2 JP5544724 B2 JP 5544724B2
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誠司 前浜
隆夫 蒲原
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Tosoh Corp
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Description

本発明は、水性ポリウレタン樹脂組成物およびこれを用いて製造した手袋等のフィルム成型体に関する。   The present invention relates to an aqueous polyurethane resin composition and a film molding such as a glove produced using the same.

水性ポリウレタン樹脂は、引火性、作業環境、取扱の容易性の観点から、従来は溶剤系ポリウレタンが用いられた用途、例えば塗料、接着剤、フィルム成型体等で代替が進んでいる。   From the viewpoints of flammability, work environment, and ease of handling, replacement of water-based polyurethane resins has been advanced with applications in which solvent-based polyurethane has been conventionally used, such as paints, adhesives, and film molded bodies.

これらの中で、膜厚が必要とされる用途として、例えば厚塗りの塗料、防水材、手袋等のフィルム成型体をあげることができる(例えば特許文献1)。通常、このような用途では樹脂固形分濃度の高い水性ポリウレタン樹脂を用いて、塗布または浸漬後、高温で乾燥する製造法が、乾燥時間短縮の観点から有利である。   Among these, examples of applications that require a film thickness include film molded bodies such as thick paints, waterproof materials, and gloves (for example, Patent Document 1). Usually, in such applications, a production method in which an aqueous polyurethane resin having a high resin solid content concentration is used and dried at a high temperature after application or immersion is advantageous from the viewpoint of shortening the drying time.

しかし、例えば手袋として適切な膜厚(100〜300μm)を得ようとすると、乾燥中に蒸発する水の影響でフィルムの膨れ(基材からのはく離)や気泡が生じたり、フィルム表面が荒れるという問題があり、均質な製品を得ることが困難であった。また、膜厚を確保するため、複数回の塗布や浸漬を実施した場合、生産コストが増加するという問題があった。   However, for example, when trying to obtain an appropriate film thickness (100 to 300 μm) as a glove, the film surface swells (peeling from the base material) or bubbles are caused by the influence of water that evaporates during drying, or the film surface becomes rough. There were problems and it was difficult to obtain a homogeneous product. In addition, in order to ensure the film thickness, there has been a problem that the production cost increases when a plurality of times of application and immersion are performed.

特開2005−306893号公報JP-A-2005-306893

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は高温で成型しても、膨れや気泡のない均質なフィルム成型体を得ることが可能な水性ポリウレタン樹脂組成物およびこれを用いて製造したフィルム成型体を提供するものである。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to use an aqueous polyurethane resin composition capable of obtaining a homogeneous film molded body free from blisters and bubbles even when molded at a high temperature, and the same. A molded film produced by the method is provided.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、特定の水性ポリウレタン樹脂と非イオン性界面活性剤を含む組成物を用いることで、高温で乾燥した場合であっても、均質なフィルム成型体の製造が可能になり、得られたフィルムが例えば手袋に使用可能な力学的物性を有するという、新たな事実を見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、ポリイソシアネートとポリヒドロキシ化合物から製造される水性ポリウレタン樹脂および非イオン性界面活性剤を含有し、樹脂固形分濃度が50重量%以上である水性ポリウレタン樹脂組成物であって、当該水性ポリウレタン樹脂が特定の条件を満たす水性ポリウレタン樹脂組成物およびこれを用いて製造したフィルム成型体である。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have used a composition containing a specific aqueous polyurethane resin and a nonionic surfactant, so that even when dried at a high temperature. Thus, it has become possible to produce a homogeneous film molding, and has found a new fact that the obtained film has mechanical properties that can be used for, for example, gloves, and has completed the present invention. That is, the present invention is an aqueous polyurethane resin composition containing an aqueous polyurethane resin produced from a polyisocyanate and a polyhydroxy compound and a nonionic surfactant, and having a resin solid content concentration of 50% by weight or more, An aqueous polyurethane resin composition in which the aqueous polyurethane resin satisfies specific conditions, and a film molded product produced using the same.

以下、本発明について詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail.

本発明の水性ポリウレタン樹脂組成物は、ポリイソシアネートとポリヒドロキシ化合物から製造される水性ポリウレタン樹脂および非イオン性界面活性剤を含有し、樹脂固形分濃度が50重量%以上である水性ポリウレタン樹脂組成物であって、当該水性ポリウレタン樹脂が以下の条件を満たす水性ポリウレタン樹脂組成物である。   The aqueous polyurethane resin composition of the present invention comprises an aqueous polyurethane resin produced from a polyisocyanate and a polyhydroxy compound and a nonionic surfactant, and has a resin solid content concentration of 50% by weight or more. The aqueous polyurethane resin is an aqueous polyurethane resin composition that satisfies the following conditions.

(ア)ポリイソシアネートの50重量%以上がジフェニルメタンジイソシアネートである
(イ)水性ポリウレタン樹脂に含まれる親水基が樹脂固形分1gに対して0.03〜0.30mmolである
本発明の水性ポリウレタン樹脂組成物は、ポリイソシアネートとポリヒドロキシ化合物から製造される水性ポリウレタン樹脂および非イオン性界面活性剤を含有するものである。
(A) 50% by weight or more of the polyisocyanate is diphenylmethane diisocyanate (A) The hydrophilic group contained in the aqueous polyurethane resin is 0.03 to 0.30 mmol with respect to 1 g of resin solid content. The product contains an aqueous polyurethane resin produced from a polyisocyanate and a polyhydroxy compound and a nonionic surfactant.

水性ポリウレタン樹脂は、少なくともポリイソシアネートとポリヒドロキシ化合物を反応させてプレポリマーを得た後、乳化前、乳化中または乳化後に鎖延長することで得られる。   The aqueous polyurethane resin is obtained by reacting at least a polyisocyanate and a polyhydroxy compound to obtain a prepolymer, and then extending the chain before, during or after emulsification.

水性ポリウレタン樹脂を製造するために使用されるポリイソシアネートは、50重量%以上がジフェニルメタンジイソシアネートである必要がある。ジフェニルメタンジイソシアネートが50重量%未満の場合、フィルムとした場合の物性が低下する。凝集物の発生を防止し、かつ、フィルムとした場合の物性や外観の低下を防止するため、好ましくは60〜95重量%である。   The polyisocyanate used for producing the aqueous polyurethane resin needs to be 50% by weight or more of diphenylmethane diisocyanate. When diphenylmethane diisocyanate is less than 50% by weight, the physical properties of the film are lowered. The amount is preferably 60 to 95% by weight in order to prevent the generation of aggregates and to prevent deterioration of physical properties and appearance when a film is formed.

水性ポリウレタン樹脂は親水基を含むものである。ここに、親水基とはカルボン酸基、スルホン酸基等のアニオン性基およびこれらを水酸化ナトリウム、3級アミン等の塩基性化合物で中和して得られるアニオン性基である。   The aqueous polyurethane resin contains a hydrophilic group. Here, the hydrophilic group is an anionic group such as a carboxylic acid group or a sulfonic acid group, and an anionic group obtained by neutralizing these with a basic compound such as sodium hydroxide or tertiary amine.

水性ポリウレタン樹脂に含まれる親水基の量は、樹脂固形分1gに対して0.03〜0.30mmolであることが必要であり、好ましくは0.05〜0.15mmolである。親水基が0.03mmol未満の場合は、水性ポリウレタン樹脂の分散安定性が不十分となり相分離が進みやすい。また、0.30mmolを超える場合は、平均粒子径が小さくなりすぎて、粘度が上昇し、充分に樹脂固形分濃度を上げることが困難となり、さらに乾燥塗膜の耐水性が低下するおそれがある。   The amount of the hydrophilic group contained in the aqueous polyurethane resin is required to be 0.03 to 0.30 mmol, preferably 0.05 to 0.15 mmol, with respect to 1 g of the resin solid content. When the hydrophilic group is less than 0.03 mmol, the dispersion stability of the aqueous polyurethane resin is insufficient and phase separation tends to proceed. On the other hand, if it exceeds 0.30 mmol, the average particle size becomes too small, the viscosity increases, it becomes difficult to sufficiently increase the resin solid content concentration, and the water resistance of the dried coating film may be further lowered. .

本発明の水性ポリウレタン樹脂組成物が含有する非イオン性界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、アセチレンジオールの酸化エチレン付加物、ポリオキシエチレン誘導体、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、脂肪酸モノグリセライド、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンラウリルアミン等のポリオキシエチレンアルキルアミン等が挙げられる。   Examples of the nonionic surfactant contained in the aqueous polyurethane resin composition of the present invention include polyoxyethylene alkyl ethers such as polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene octyl phenyl ether, and polyoxyethylene nonyl phenyl ether. Polyoxyethylene alkyl phenyl ether, ethylene oxide adduct of acetylenic diol, polyoxyethylene derivative, sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester, fatty acid monoglyceride, polyethylene glycol fatty acid ester, polyoxyethylene alkyl such as polyoxyethylene laurylamine An amine etc. are mentioned.

非イオン性界面活性剤の含有量は、界面活性剤の種類やポリマーの疎水性の程度により異なるが、本発明の水性ポリウレタン樹脂組成物中、好ましくは0.1〜5重量%、さらに好ましくは0.2〜3重量%である。また、非イオン性活性剤の好ましいHLBとしては12〜20であり、さらに好ましくは14〜17である。   The content of the nonionic surfactant varies depending on the type of the surfactant and the hydrophobicity of the polymer, but is preferably 0.1 to 5% by weight, more preferably in the aqueous polyurethane resin composition of the present invention. 0.2 to 3% by weight. Moreover, as preferable HLB of a nonionic active agent, it is 12-20, More preferably, it is 14-17.

本発明の水性ポリウレタン樹脂組成物は、乾燥時間の短縮および膨れ抑制の観点から、樹脂固形分濃度が50重量%以上である必要があり、好ましくは55〜80重量%、より好ましくは60〜75重量%である。樹脂固形分濃度が50重量%未満の場合は、長い乾燥時間が必要であり、また水分の蒸発によって膨れが生じやすく、フィルムの外観が劣る。ここに、樹脂固形分濃度とは、水や溶剤を揮発させて不揮発分を測定し、もとの重量に対する比として求められ、JIS K 6828−1に規定されている合成樹脂エマルジョンの試験用法に従って測定できる。   The aqueous polyurethane resin composition of the present invention needs to have a resin solid content concentration of 50% by weight or more, preferably 55 to 80% by weight, more preferably 60 to 75%, from the viewpoint of shortening drying time and suppressing swelling. % By weight. When the resin solid content concentration is less than 50% by weight, a long drying time is required, and swelling is likely to occur due to evaporation of moisture, resulting in poor film appearance. Here, the resin solid content concentration is obtained by measuring the non-volatile content by volatilizing water or a solvent, obtained as a ratio to the original weight, and according to the test method of the synthetic resin emulsion defined in JIS K 6828-1. It can be measured.

本発明の水性ポリウレタン樹脂組成物の平均粒子径としては特に制限はないが、樹脂固形分濃度を上げて適当な粘性を確保し、かつ、水性ポリウレタン樹脂組成物の安定性を維持するため、0.05〜5.0μmが好ましく、より好ましくは0.1〜3.0μmであり、さらに好ましくは0.2〜1.5μmである。   The average particle size of the aqueous polyurethane resin composition of the present invention is not particularly limited, but it is 0 in order to increase the resin solid content concentration to ensure an appropriate viscosity and to maintain the stability of the aqueous polyurethane resin composition. 0.05 to 5.0 μm is preferable, more preferably 0.1 to 3.0 μm, and still more preferably 0.2 to 1.5 μm.

本発明の水性ポリウレタン樹脂組成物の製造方法としては、例えば、(a)ポリイソシアネート、ポリヒドロキシ化合物および親水基を有するポリヒドロキシ化合物を反応させて得たプレポリマーを非イオン性界面活性剤の存在下で乳化後、鎖延長する、(b)ポリイソシアネートとポリヒドロキシ化合物を反応させて得たプレポリマーを、親水基を有するポリアミン化合物で鎖延長した後、非イオン性界面活性剤の存在下で乳化する、等があげられる。   Examples of the method for producing the aqueous polyurethane resin composition of the present invention include: (a) Prepolymer obtained by reacting a polyisocyanate, a polyhydroxy compound and a polyhydroxy compound having a hydrophilic group with a nonionic surfactant. After emulsification, the chain is extended. (B) A prepolymer obtained by reacting a polyisocyanate and a polyhydroxy compound is chain-extended with a polyamine compound having a hydrophilic group, and then in the presence of a nonionic surfactant. Emulsification and the like.

本発明で使用されるポリイソシアネートのうちのジフェニルメタンジイソシアネートとしては、例えば、2,4'−ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4'−ジフェニルメタンジイソシアネート、粗製MDI、これらの混合物等があげられる。   Among the polyisocyanates used in the present invention, examples of diphenylmethane diisocyanate include 2,4′-diphenylmethane diisocyanate, 4,4′-diphenylmethane diisocyanate, crude MDI, a mixture thereof, and the like.

ジフェニルメタンジイソシアネート以外のポリイソシアネートとしては、例えば、脂肪族ポリイソシアネート、脂環族ポリイソシアネート、芳香族ポリイソシアネート、芳香脂肪族ポリイソシアネート等があげられる。脂肪族ポリイソシアネートとしては、例えば、1,4−テトラメチレンジイソシアネート、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、ダイマー酸ジイソシアネート等があげられ、脂環族ポリイソシアネートとしては、例えば、1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、3−イソシアナトメチル−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン(イソホロンジイソシアネート)、ビス−(4−イソシアナトシクロヘキシル)メタン(水添MDI)、ノルボルナンジイソシアネート等があげられ、芳香族ポリイソシアネートとしては、例えば、1,4−フェニレンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、3,3'−ジメチル−4,4'−ジイソシアナトビフェニル、3,3'−ジメチル−4,4'−ジイソシアナトジフェニルメタン、1,5−ナフチレンジイソシアネート等があげられ、芳香脂肪族ポリイソシアネートとしては、例えば、1,3−キシリレンジイソシアネート、1,4−キシリレンジイソシアネート、α,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネート等があげられる。また、これらの混合物を使用することもできる。   Examples of polyisocyanates other than diphenylmethane diisocyanate include aliphatic polyisocyanates, alicyclic polyisocyanates, aromatic polyisocyanates, and araliphatic polyisocyanates. Examples of the aliphatic polyisocyanate include 1,4-tetramethylene diisocyanate, 1,6-hexamethylene diisocyanate, 2,2,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, 2,4,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, lysine diisocyanate, Examples of alicyclic polyisocyanates include 1,3-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, 1,4-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, 3-isocyanatomethyl-3, and the like. 3,5-trimethylcyclohexane (isophorone diisocyanate), bis- (4-isocyanatocyclohexyl) methane (hydrogenated MDI), norbornane diisocyanate and the like, and as aromatic polyisocyanate, For example, 1,4-phenylene diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, 3,3′-dimethyl-4,4′-diisocyanatobiphenyl, 3,3′-dimethyl-4 , 4'-diisocyanatodiphenylmethane, 1,5-naphthylene diisocyanate and the like, and examples of the araliphatic polyisocyanate include 1,3-xylylene diisocyanate, 1,4-xylylene diisocyanate, α, α , Α ′, α′-tetramethylxylylene diisocyanate and the like. Mixtures of these can also be used.

本発明で使用されるポリイソシアネートは、50重量%以上がジフェニルメタンジイソシアネートである必要がある。ジフェニルメタンジイソシアネートが50重量%未満の場合、フィルムとした場合の物性が低下する。凝集物の発生を防止し、かつ、フィルムとした場合の物性や外観の低下を防止するため、好ましくは60〜95重量%である。   The polyisocyanate used in the present invention needs to be 50% by weight or more of diphenylmethane diisocyanate. When diphenylmethane diisocyanate is less than 50% by weight, the physical properties of the film are lowered. The amount is preferably 60 to 95% by weight in order to prevent the generation of aggregates and to prevent deterioration of physical properties and appearance when a film is formed.

本発明で使用されるポリヒドロキシ化合物は、イソシアネート基に対して反応性を有する水酸基を2個以上含む化合物である。   The polyhydroxy compound used in the present invention is a compound containing two or more hydroxyl groups having reactivity with isocyanate groups.

分子量が400以上である高分子のポリヒドロキシ化合物としては、例えば、ポリエステルポリオール(a)、ポリエーテルポリオール(b)、これらの2種以上の混合物等があげられる。   Examples of the polymer polyhydroxy compound having a molecular weight of 400 or more include polyester polyol (a), polyether polyol (b), and a mixture of two or more thereof.

ポリエステルポリオール(a)としては、例えば、縮合ポリエステルポリオール(a1)、ポリカーボネートポリオール(a2)、ポリラクトンポリオール(a3)等があげられる。   Examples of the polyester polyol (a) include condensed polyester polyol (a1), polycarbonate polyol (a2), polylactone polyol (a3) and the like.

縮合ポリエステルポリオール(a1)としては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、ブチルエチルプロパンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール等のジオール類とコハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸、無水マレイン酸、フマル酸、1,3−シクロペンタンジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレンジカルボン酸等のジカルボン酸との反応物があげられ、具体的には、ポリエチレンアジペートジオール、ポリブチレンアジペートジオール、ポリヘキサメチレンアジペートジオール、ポリネオペンチレンアジペートジオール、ポリエチレンプロピレンアジペートジオール、ポリエチレンブチレンアジペートジオール、ポリブチレンヘキサメチレンアジペートジオール、ポリ(ポリテトラメチレンエーテル)アジペートジオール等のアジペート系縮合ポリエステルジオール、ポリエチレンアゼレートジオール、ポリブチレンアゼレートジオール等のアゼレート系縮合ポリエステルジオール等を例示できる。   Examples of the condensed polyester polyol (a1) include ethylene glycol, propylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 1 , 6-hexanediol, neopentyl glycol, butyl ethyl propane diol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, polyethylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene glycol and other diols and succinic acid, adipic acid, azelaic acid, sebacine Acid, dodecanedicarboxylic acid, maleic anhydride, fumaric acid, 1,3-cyclopentanedicarboxylic acid, 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid, terephthalic acid, isophthalic acid, phthalic acid, naphthalene Examples include reactants with dicarboxylic acids such as rubonic acid, such as polyethylene adipate diol, polybutylene adipate diol, polyhexamethylene adipate diol, polyneopentylene adipate diol, polyethylene propylene adipate diol, polyethylene butylene adipate diol. Examples thereof include adipate condensation polyester diols such as polybutylene hexamethylene adipate diol and poly (polytetramethylene ether) adipate diol, and azelate condensation polyester diols such as polyethylene azelate diol and polybutylene azelate diol.

ポリカーボネートポリオール(a2)としては、例えば、上記ジオール類とジメチルカーボネート等によって代表されるようなジアルキルカーボネートの反応物等があげられ、具体的には、ポリテトラメチレンカーボネートジオール、ポリ3−メチルペンタメチレンカーボネートジオール、ポリヘキサメチレンカーボネートジオール等を例示できる。   Examples of the polycarbonate polyol (a2) include a reaction product of a dialkyl carbonate as typified by the above diols and dimethyl carbonate, and specific examples thereof include polytetramethylene carbonate diol, poly 3-methylpentamethylene. Examples thereof include carbonate diol and polyhexamethylene carbonate diol.

ポリラクトンポリオール(a3)としては、例えば、ε−カプロラクトン、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトンおよびこれらの2種以上の混合物の開環重合物等があげられ、具体的にはポリカプロラクトンジオール等を例示できる。   Examples of the polylactone polyol (a3) include ε-caprolactone, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, and a ring-opening polymer of a mixture of two or more thereof. Specific examples include polycaprolactone diol and the like. It can be illustrated.

ポリエーテルポリオール(b)としては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−ブチレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、カテコール、ヒドロキノン、ビスフェノールA等の活性水素原子を少なくとも2個有する化合物の1種または2種以上を開始剤として、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド、スチレンオキサイド、エピクロルヒドリン、テトラヒドロフラン、シクロヘキシレン等のモノマーの1種または2種以上を付加重合させた反応物があげられ、モノマーの2種以上を付加重合させた反応物の場合は、ブロック付加、ランダム付加または両者の混合系でも良い。具体的には、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール等を例示できる。   Examples of the polyether polyol (b) include ethylene glycol, propylene glycol, 1,3-butylene glycol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, diethylene glycol, neopentyl glycol, catechol, hydroquinone, and bisphenol A. 1 type or 2 types of monomers such as ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, styrene oxide, epichlorohydrin, tetrahydrofuran, cyclohexylene, etc., with one or more compounds having at least two active hydrogen atoms as initiators A reaction product obtained by addition polymerization of the above can be mentioned. In the case of a reaction product obtained by addition polymerization of two or more monomers, block addition, random addition, or a mixed system of both may be used. Specific examples include polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene ether glycol and the like.

これらの高分子のポリヒドロキシ化合物の中で、フィルム成型体の耐水性の観点から、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコールが好ましく、ポリテトラメチレンエーテルグリコールがさらに好ましい。なお、2種以上の混合物の場合には、ポリヒドロキシ化合物の30重量%以上がポリテトラメチレンエーテルグリコールであることが好ましい。   Among these polymer polyhydroxy compounds, polypropylene glycol and polytetramethylene ether glycol are preferable, and polytetramethylene ether glycol is more preferable from the viewpoint of water resistance of the molded film. In the case of a mixture of two or more, it is preferable that 30% by weight or more of the polyhydroxy compound is polytetramethylene ether glycol.

高分子のポリヒドロキシ化合物の水酸基価としては、10〜300mgKOH/gが好ましく、より好ましくは20〜250mgKOH/gである。水酸基価は、JIS−K0070に規定された方法、すなわち、試料に無水酢酸およびピリジンを加えて溶解させ、放冷後、水、トルエンを加えて調整した滴定試料液を、KOHエタノール溶液で中和滴定することで測定できる。水酸基価は、1gの試料に含まれる水酸基をアセチル化するために消費された酢酸を中和するのに要する水酸化カリウムのmg数で表される。   The hydroxyl value of the polymer polyhydroxy compound is preferably 10 to 300 mgKOH / g, more preferably 20 to 250 mgKOH / g. The hydroxyl value is determined by the method specified in JIS-K0070, that is, the sample solution prepared by adding acetic anhydride and pyridine to the sample to dissolve, allowing to cool, and adding water and toluene after neutralization is neutralized with a KOH ethanol solution. It can be measured by titration. The hydroxyl value is represented by the number of mg of potassium hydroxide required to neutralize acetic acid consumed to acetylate the hydroxyl group contained in a 1 g sample.

分子量が400未満である低分子のポリヒドロキシ化合物としては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール等の脂肪族ジオール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリロトール等の多官能脂肪族ポリオール、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフェノールA等の脂環族ジオール、ビスフェノールA、ハイドロキノン、ビスヒドロキシエトキシベンゼン等の芳香族ジオール、これらのアルキレンオキシド付加体のポリオール等があげられる。   Examples of the low molecular weight polyhydroxy compound having a molecular weight of less than 400 include ethylene glycol, propylene glycol, 1,3-propanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, and 1,5-pentanediol. 1,6-hexanediol, neopentyl glycol, diethylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene glycol and other aliphatic diols, glycerin, trimethylolpropane, pentaerythritol and other polyfunctional aliphatic polyols, 1,4-cyclohexane Diols, 1,4-cyclohexanedimethanol, alicyclic diols such as hydrogenated bisphenol A, aromatic diols such as bisphenol A, hydroquinone, bishydroxyethoxybenzene, and alkylene oxide adducts thereof Polyol, and the like.

本発明で使用される親水基を有するポリヒドロキシ化合物としては、例えば、2,2−ジメチロールプロピオン酸、2,2−ジメチロールブタン酸、2,2−ジメチロール酪酸、2,2−ジメチロール吉草酸等があげられる。これらを原料の一部として製造したカルボン酸基含有ポリエステルポリオールも好適に用いることができる。また、5−スルホイソフタル酸、スルホテレフタル酸、4−スルホフタル酸等によってスルホン酸基が導入されたポリエステルポリオールを使用しても良い。これらの親水基が導入されたポリヒドロキシ化合物は、アンモニア、トリエチルアミン等の有機アミンやNa、K、Li、Ca等の金属塩基から選ばれる少なくとも1種によって中和した後、プレポリマーの原料として用いることもできる。   Examples of the polyhydroxy compound having a hydrophilic group used in the present invention include 2,2-dimethylolpropionic acid, 2,2-dimethylolbutanoic acid, 2,2-dimethylolbutyric acid, and 2,2-dimethylolvaleric acid. Etc. Carboxylic acid group-containing polyester polyols produced using these as part of the raw material can also be suitably used. Further, a polyester polyol having a sulfonic acid group introduced by 5-sulfoisophthalic acid, sulfoterephthalic acid, 4-sulfophthalic acid, or the like may be used. These polyhydroxy compounds introduced with hydrophilic groups are neutralized with at least one selected from organic amines such as ammonia and triethylamine and metal bases such as Na, K, Li and Ca, and then used as raw materials for prepolymers. You can also.

本発明で使用される親水基を有するポリアミン化合物としては、例えば、2−(2−アミノエチルアミノ)エタンスルホン酸ナトリウム、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸とエチレンジアミンの付加反応物のナトリウム塩、リジン、1,3−プロピレンジアミン−β−エチルスルホン酸等をあげることができる。これらの親水基を有するポリアミン化合物による鎖延長は、乳化前に行われる。   Examples of the polyamine compound having a hydrophilic group used in the present invention include sodium 2- (2-aminoethylamino) ethanesulfonate, sodium salt of addition reaction product of 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid and ethylenediamine. Lysine, 1,3-propylenediamine-β-ethylsulfonic acid, and the like. Chain extension with these polyamine compounds having hydrophilic groups is carried out before emulsification.

親水基を有するポリヒドロキシ化合物または親水基を有するポリアミン化合物の使用量は、水性ポリウレタン樹脂に含まれる親水基の量が、樹脂固形分1gに対して0.03〜0.30mmol、好ましくは0.05〜0.15mmolとなるように調整される必要がある。親水基が0.03mmol未満の場合は、水性ポリウレタン樹脂の分散安定性が不十分となり相分離が進みやすい。また、0.30mmolを超える場合は、平均粒子径が小さくなりすぎて、粘度が上昇し、充分に樹脂固形分濃度を上げることが困難となり、さらに乾燥塗膜の耐水性が低下するおそれがある。   The amount of the polyhydroxy compound having a hydrophilic group or the polyamine compound having a hydrophilic group is such that the amount of the hydrophilic group contained in the aqueous polyurethane resin is 0.03 to 0.30 mmol, preferably 0. It is necessary to adjust so that it may become 05-0.15 mmol. When the hydrophilic group is less than 0.03 mmol, the dispersion stability of the aqueous polyurethane resin is insufficient and phase separation tends to proceed. On the other hand, if it exceeds 0.30 mmol, the average particle size becomes too small, the viscosity increases, it becomes difficult to sufficiently increase the resin solid content concentration, and the water resistance of the dried coating film may be further lowered. .

プレポリマーの合成において、ポリイソシアネートに由来するイソシアネート基の合計とポリヒドロキシ化合物に由来する水酸基の合計のモル比:NCO/OHは特に制限はないが、分散不良を防止し、ポリアミン化合物で鎖延長する際のゲル化を防止するため、1.03〜1.5の範囲が好ましく、1.05〜1.4がさらに好ましい。   In the synthesis of the prepolymer, the molar ratio of the total isocyanate groups derived from the polyisocyanate and the total hydroxyl groups derived from the polyhydroxy compound: NCO / OH is not particularly limited, but prevents poor dispersion and extends the chain with the polyamine compound. In order to prevent gelation, the range of 1.03 to 1.5 is preferable, and 1.05 to 1.4 is more preferable.

プレポリマーの合成を行う際に、反応を均一に進行させるため、アセトン、メチルエチルケトン、アセトニトリル、酢酸エチル、ジオキサン、テトラヒドロフラン等のイソシアネート基に不活性な有機溶剤を反応中、又は反応終了後に添加してもよい。   When synthesizing the prepolymer, an organic solvent inert to isocyanate groups such as acetone, methyl ethyl ketone, acetonitrile, ethyl acetate, dioxane, tetrahydrofuran, etc. is added during or after the reaction in order to make the reaction proceed uniformly. Also good.

プレポリマーの合成の温度範囲は特に制限はないが、プレポリマーの粘度上昇を防止し、かつ、ウレタン化を十分に進行させるため、好ましくは30〜120℃、さらに好ましくは40〜100℃、特に好ましくは45〜90℃である。   The temperature range for the synthesis of the prepolymer is not particularly limited, but is preferably 30 to 120 ° C., more preferably 40 to 100 ° C., particularly in order to prevent an increase in the viscosity of the prepolymer and to sufficiently promote urethanization. Preferably it is 45-90 degreeC.

プレポリマーを得る際の適当な反応時間は、反応温度等の条件に依存するが、通常0.1〜10時間反応させることでプレポリマーを得ることができる。   The appropriate reaction time for obtaining the prepolymer depends on conditions such as the reaction temperature, but the prepolymer can be usually obtained by reacting for 0.1 to 10 hours.

プレポリマーがカルボン酸基やスルホン酸基のような塩形成可能な親水基を含む場合は、中和剤を用いて親水化(中和)させることが望ましい。中和剤として使用できる塩基性化合物としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム等の無機塩基類、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリエチレンジアミン、ジメチルアミノエタノール、N−メチルモルホリン等の第3級アミン類、アンモニア水等があげられる。   In the case where the prepolymer contains a hydrophilic group capable of forming a salt such as a carboxylic acid group or a sulfonic acid group, it is desirable to make it hydrophilic (neutralized) using a neutralizing agent. Examples of basic compounds that can be used as the neutralizing agent include inorganic bases such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, and sodium carbonate, and tertiary compounds such as trimethylamine, triethylamine, triethylenediamine, dimethylaminoethanol, and N-methylmorpholine. Examples include amines and aqueous ammonia.

親水化(中和)の方法としては、特に制限は無いが、(a)プレポリマーの合成前、合成中または合成後に中和剤と反応させる、(b)乳化の際に用いる水に中和剤を添加する等で実施できる。   There are no particular restrictions on the method of hydrophilization (neutralization), but (a) reaction with a neutralizing agent before, during or after synthesis of the prepolymer, (b) neutralization with water used during emulsification It can be carried out by adding an agent.

本発明の水性ポリウレタン樹脂組成物の製造方法で使用できる非イオン性界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、アセチレンジオールの酸化エチレン付加物、ポリオキシエチレン誘導体、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、脂肪酸モノグリセライド、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンラウリルアミン等のポリオキシエチレンアルキルアミン等が挙げられる。   Examples of the nonionic surfactant that can be used in the method for producing the aqueous polyurethane resin composition of the present invention include polyoxyethylene alkyl ethers such as polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene octylphenyl ether, and polyoxyethylene nonylphenyl. Polyoxyethylene alkyl phenyl ethers such as ethers, ethylene oxide adducts of acetylenic diol, polyoxyethylene derivatives, sorbitan fatty acid esters, polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters, fatty acid monoglycerides, polyethylene glycol fatty acid esters, polyoxyethylene laurylamine, etc. Examples include oxyethylene alkylamine.

非イオン性界面活性剤の添加法については、特に制限は無いが、例えば(a)乳化前に添加する、(b)乳化中に使用する水と共に添加する等の方法で実施できる。   Although there is no restriction | limiting in particular about the addition method of a nonionic surfactant, For example, it can implement by methods, such as adding (a) adding before emulsification, (b) adding with the water used during emulsification.

非イオン性界面活性剤の使用量は、界面活性剤の種類やポリマーの疎水性の程度により異なるが、本発明の水性ポリウレタン樹脂組成物中、好ましくは0.1〜5重量%、さらに好ましくは0.2〜3重量%である。また、非イオン性活性剤の好ましいHLBとしては12〜20であり、さらに好ましくは14〜17である。   The amount of nonionic surfactant used varies depending on the type of surfactant and the degree of hydrophobicity of the polymer, but is preferably 0.1 to 5% by weight, more preferably in the aqueous polyurethane resin composition of the present invention. 0.2 to 3% by weight. Moreover, as preferable HLB of a nonionic active agent, it is 12-20, More preferably, it is 14-17.

乳化の際に使用する水の量は、特に制限はないが、樹脂固形分に100重量部に対して25〜120重量部が好ましく、40〜90重量部がさらに好ましい。水の量が樹脂固形分に100重量部に対して25重量部未満の場合、増粘のため撹拌が困難になるおそれがあり、また120重量部を超える場合は、適切な樹脂固形分濃度を得るために、大量の水を留去する必要がある。   The amount of water used in the emulsification is not particularly limited, but is preferably 25 to 120 parts by weight, more preferably 40 to 90 parts by weight, based on 100 parts by weight of the resin solid content. If the amount of water is less than 25 parts by weight relative to 100 parts by weight of resin solids, stirring may be difficult due to thickening, and if it exceeds 120 parts by weight, an appropriate resin solids concentration should be set. In order to obtain, it is necessary to distill off a large amount of water.

本発明における水性ポリウレタン樹脂は、乳化前、乳化中または乳化後に鎖延長剤を添加し、高分子量化することが望ましい。本発明で使用される鎖延長剤とは、水または1級もしくは2級のアミノ基を2個以上含有するポリアミン化合物であって、プレポリマーの残イソシアネート基を鎖伸長することで高分子量化が達成できる。具体的なポリアミン化合物として、例えば、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、ヘキサメチレンジアミン、キシリレンジアミン、メタフェニレンジアミン、ピペラジン、ヒドラジン、アジピン酸ジヒドラジド等があげられる。ポリアミンの使用量はプレポリマーの末端イソシアネート基に対して0.3〜1.5等量、好ましくは0.4〜1.2等量で任意に選ぶことができる。   The aqueous polyurethane resin in the present invention is desirably made high molecular weight by adding a chain extender before, during or after emulsification. The chain extender used in the present invention is water or a polyamine compound containing two or more primary or secondary amino groups, and has a high molecular weight by chain extension of the remaining isocyanate groups of the prepolymer. Can be achieved. Specific examples of the polyamine compound include ethylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, hexamethylenediamine, xylylenediamine, metaphenylenediamine, piperazine, hydrazine, and adipic acid dihydrazide. The amount of polyamine used can be arbitrarily selected from 0.3 to 1.5 equivalents, preferably 0.4 to 1.2 equivalents, based on the terminal isocyanate group of the prepolymer.

水性ポリウレタン樹脂組成物が低沸点の有機溶剤を含有する場合は、減圧下、30〜80℃で溶媒を留去することが望ましい。また、水を追加または留去することで、水性ポリウレタン樹脂組成物中の樹脂固形分濃度を調整することも可能である。   When the aqueous polyurethane resin composition contains a low-boiling organic solvent, it is desirable to distill off the solvent at 30 to 80 ° C. under reduced pressure. Moreover, it is also possible to adjust the resin solid content density | concentration in an aqueous polyurethane resin composition by adding or distilling water.

本発明の水性ポリウレタン樹脂組成物は、耐久性を向上させる目的で架橋剤を含有することもできる。架橋剤としては、例えば、アミノ樹脂、エポキシ化合物、アジリジン化合物、カルボジイミド化合物、オキサゾリン化合物、ポリイソシアネート化合物等をあげることができる。   The aqueous polyurethane resin composition of the present invention can also contain a crosslinking agent for the purpose of improving durability. Examples of the crosslinking agent include amino resins, epoxy compounds, aziridine compounds, carbodiimide compounds, oxazoline compounds, polyisocyanate compounds, and the like.

さらに、本発明の水性ポリウレタン樹脂組成物は、凝集性を阻害しない範囲で通常に使用される添加剤、例えば、可塑剤、粘着付与剤(ロジン樹脂、ロジンエステル樹脂、テルペン樹脂、テルペンフェノール樹脂石油樹脂、クマロン樹脂等)、充填剤、顔料、増粘剤、消泡剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、難燃剤、防腐剤等を含有することも可能である。   Furthermore, the water-based polyurethane resin composition of the present invention contains additives that are usually used within a range that does not inhibit cohesion, such as plasticizers, tackifiers (rosin resin, rosin ester resin, terpene resin, terpene phenol resin petroleum Resin, coumarone resin, etc.), fillers, pigments, thickeners, antifoaming agents, antioxidants, ultraviolet absorbers, flame retardants, preservatives and the like.

本発明のフィルム成型体の製造方法としては特に制限はなく、公知の技術、例えば、塩凝固法、熱凝固法等をあげることができる。水性ポリウレタン樹脂組成物を塗布または浸漬させる基材としては、例えば磁器、ガラス、金属等、従来公知の種々の型を用いることができる。また、繊維材料基材に含浸または塗布した後、乾燥させることも可能である。   There is no restriction | limiting in particular as a manufacturing method of the film molding of this invention, Well-known techniques, for example, a salt coagulation method, a heat coagulation method, etc. can be mention | raise | lifted. As a substrate on which the aqueous polyurethane resin composition is applied or immersed, various conventionally known types such as porcelain, glass and metal can be used. It is also possible to dry after impregnating or applying to the fiber material substrate.

本発明のフィルム成型体の膜厚は、用途によって異なるため、特に制限はないが、10〜1000μmが好ましく、20〜1000μmがさらに好ましく、100〜500μmが特に好ましい。   The film thickness of the molded film of the present invention is not particularly limited because it varies depending on the application, but is preferably 10 to 1000 μm, more preferably 20 to 1000 μm, and particularly preferably 100 to 500 μm.

本発明のフィルム成型体は、例えば、手袋、指サック、コンドーム、医療用バッグ、皮革様シート、カテーテル、O−リング等として使用することができる。   The molded film of the present invention can be used, for example, as a glove, finger sack, condom, medical bag, leather-like sheet, catheter, O-ring and the like.

本発明のフィルム成型体は、特に架橋剤を使用しなくても優れた機械物性(伸び、引張り強度、低モジュラス)を示す。破断強度は25MPa以上、好ましくは30MPa以上、破断伸びは400%以上、好ましくは500%以上、300%モジュラスは10MPa以下、好ましくは5MPa以下である(測定条件:チャック間距離20mm、引張り速度100mm/分)。   The film molded product of the present invention exhibits excellent mechanical properties (elongation, tensile strength, low modulus) without using a crosslinking agent. The breaking strength is 25 MPa or more, preferably 30 MPa or more, the breaking elongation is 400% or more, preferably 500% or more, and the 300% modulus is 10 MPa or less, preferably 5 MPa or less (measurement conditions: distance between chucks 20 mm, pulling speed 100 mm / Min).

また、本発明の水性ポリウレタン樹脂組成物は、常温または高温乾燥時に膨れが発生し難く、平滑なフィルムを成型可能であるため、種々の基材に対するコーティング剤としても好適に使用することが可能である。塗工法としては、例えば、はけ塗り、流し込み、ナイフ塗布、吹き付け、噴霧、スピン塗布、ロール塗りまたは浸漬により塗布した後、室温または200℃までの焼付けにより乾燥することで行うことができる。   In addition, the aqueous polyurethane resin composition of the present invention is less likely to swell when dried at room temperature or high temperature, and can form a smooth film. Therefore, it can be suitably used as a coating agent for various substrates. is there. As the coating method, for example, the coating can be performed by brushing, pouring, knife coating, spraying, spraying, spin coating, roll coating, or dipping, followed by drying by baking to room temperature or 200 ° C.

本発明の水性ポリウレタン樹脂組成物は、高温で成型しても、膨れや気泡が生じないため、簡便な方法で均質なフィルム成型体を得ることができる。   The aqueous polyurethane resin composition of the present invention does not generate blisters or bubbles even when molded at a high temperature, so that a homogeneous film molded product can be obtained by a simple method.

以下に、実施例を用いて本発明を詳細に説明するが、それらの内容は本発明の範囲を特に制限するものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples, but the contents thereof do not particularly limit the scope of the present invention.

本発明の水性ポリウレタン樹脂組成物に関する評価法は、以下の通りである。   Evaluation methods for the aqueous polyurethane resin composition of the present invention are as follows.

<平均粒子径の測定方法>
水性ポリウレタン樹脂組成物の平均粒子径は、マイクロトラックUPA150(日機装(株)製)を使用して粒子径分布を測定し、体積平均粒子径を求めた。
<Measurement method of average particle diameter>
The average particle size of the aqueous polyurethane resin composition was determined by measuring the particle size distribution using Microtrac UPA150 (manufactured by Nikkiso Co., Ltd.) to determine the volume average particle size.

<フィルムの調製法>
PETフィルム上にバーコーターまたはアプリケータを用いて水性ポリウレタン樹脂組成物を延伸し、所定温度(90〜150℃)に加熱したオーブン中で所定時間(5〜15分)乾燥させた後、PETフィルムからはく離することでフィルムを調製した。
<Method for preparing film>
An aqueous polyurethane resin composition is stretched on a PET film using a bar coater or an applicator, dried in an oven heated to a predetermined temperature (90 to 150 ° C.) for a predetermined time (5 to 15 minutes), and then the PET film. A film was prepared by peeling off the film.

<フィルム物性の評価>
上記で調製したフィルムから、JIS3号ダンベル型で打ち抜くことで試験片を調製した。得られた試験片を用いて、引張り試験機でフィルムの破断強度、破断時伸び、300%モジュラスを測定した。測定条件としては、標線間距離20mm、引張り速度100mm/分で行った。
<Evaluation of film properties>
A test piece was prepared from the film prepared above by punching with a JIS No. 3 dumbbell mold. Using the obtained test piece, the breaking strength, elongation at break, and 300% modulus of the film were measured with a tensile tester. The measurement conditions were a distance between marked lines of 20 mm and a pulling speed of 100 mm / min.

実施例および比較例中で使用した原料は、以下の通りである。   The raw materials used in Examples and Comparative Examples are as follows.

PTMG1000:ポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTG1000、保土谷化学工業株式会社製、分子量1000、OH価112.8mgKOH/g)
PTMG2000: ポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTG2000、保土谷化学工業株式会社製、分子量2000、OH価56.5mgKOH/g)
PPG2000:ポリプロピレングリコール(サンニックスPP−2000、三洋化成工業株式会社製、分子量2000、OH価54.8mgKOH/g)
2,2−ジメチロールプロピオン酸:東京化成工業株式会社製
ネオペンチルグリコール:東京化成工業株式会社製
トリメチロールプロパン:東京化成工業株式会社製
4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート:ミリオネートMT、日本ポリウレタン工業株式会社製
イソホロンジイソシアネート:東京化成工業株式会社製
1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート:東京化成工業株式会社製
非イオン性界面活性剤A:ポリオキシエチレンラウリルエーテル(ノニオンK−220、日油株式会社製、HLB16.5)
非イオン性面活性剤B:ポリオキシエチレンセチルエーテル(ノニオンP−210、日油株式会社製、HLB12.9)
<プレポリマーの合成>
攪拌翼、加熱装置および還流冷却器を備えた反応装置にPTMG2000、300.0重量部を加え、120℃に加熱し、60分間減圧下で脱水を行なった。80℃に冷却した後、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート29.8重量部を加え、3時間反応させた。続いて、2,2−ジメチロールプロピオン酸5.3重量部、ネオペンチルグリコール22.5重量部、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート82.3重量部およびメチルエチルケトン188.5重量部を加え、3時間反応させて、プレポリマーNo.1を合成した。同様にして、表1の配合で反応させてプレポリマーNo.2〜13を合成した。
PTMG1000: polytetramethylene ether glycol (PTG1000, manufactured by Hodogaya Chemical Co., Ltd., molecular weight 1000, OH value 112.8 mgKOH / g)
PTMG2000: Polytetramethylene ether glycol (PTG2000, manufactured by Hodogaya Chemical Co., Ltd., molecular weight 2000, OH value 56.5 mgKOH / g)
PPG2000: Polypropylene glycol (Sanix PP-2000, manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd., molecular weight 2000, OH value 54.8 mgKOH / g)
2,2-dimethylolpropionic acid: manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. Neopentyl glycol: manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. trimethylolpropane: manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. 4,4′-diphenylmethane diisocyanate: Millionate MT, Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd. Company-made isophorone diisocyanate: Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. 1,6-hexamethylene diisocyanate: Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. nonionic surfactant A: Polyoxyethylene lauryl ether (Nonion K-220, NOF Corporation make, HLB16.5)
Nonionic surfactant B: polyoxyethylene cetyl ether (Nonion P-210, manufactured by NOF Corporation, HLB 12.9)
<Synthesis of prepolymer>
PTMG2000, 300.0 parts by weight, was added to a reactor equipped with a stirring blade, a heating device and a reflux condenser, heated to 120 ° C., and dehydrated under reduced pressure for 60 minutes. After cooling to 80 ° C., 29.8 parts by weight of 1,6-hexamethylene diisocyanate was added and reacted for 3 hours. Subsequently, 5.3 parts by weight of 2,2-dimethylolpropionic acid, 22.5 parts by weight of neopentyl glycol, 82.3 parts by weight of 4,4′-diphenylmethane diisocyanate and 188.5 parts by weight of methyl ethyl ketone were added for 3 hours. The prepolymer no. 1 was synthesized. In the same manner, the prepolymer No. 1 was reacted with the formulation shown in Table 1. 2 to 13 were synthesized.

Figure 0005544724
実施例1
表2に示すように、脱イオン水142.8重量部にトリエチルアミン2.1重量部、非イオン性界面活性剤A3.2重量部を加え、この水溶液にNo.1のプレポリマー300.0重量部を攪拌しながら滴下し、乳化分散させた。続いて、10%ピペラジン水溶液20.0重量部(ピペラジンとして2.0重量部)を加えて、室温で30分間攪拌することで鎖延長し、乳化液を得た。最後に、得られた乳化液を脱溶剤し、脱イオン水で調整して樹脂固形分濃度60.0重量%の水性ポリウレタン樹脂組成物を得た。この水性ポリウレタン樹脂組成物の平均粒子径は0.63μmであった。
Figure 0005544724
Example 1
As shown in Table 2, 2.1 parts by weight of triethylamine and 3.2 parts by weight of the nonionic surfactant A were added to 142.8 parts by weight of deionized water. 300.0 parts by weight of the prepolymer 1 was added dropwise with stirring and emulsified and dispersed. Subsequently, 20.0 parts by weight of a 10% piperazine aqueous solution (2.0 parts by weight as piperazine) was added, and the chain was extended by stirring at room temperature for 30 minutes to obtain an emulsion. Finally, the obtained emulsion was desolvated and adjusted with deionized water to obtain an aqueous polyurethane resin composition having a resin solid content concentration of 60.0% by weight. The average particle size of this aqueous polyurethane resin composition was 0.63 μm.

Figure 0005544724
実施例1
<フィルムの調製および評価>
PETフィルム上にアプリケータを用いて水性ポリウレタン樹脂組成物を延伸し、130℃に加熱したオーブン中で10分間乾燥させた後、PETフィルムからはく離することでフィルムNo.1を調製した。得られたフィルムは表面が平滑であり、膜厚は150μmであった。このフィルムの破断強度、破断時伸び率、300%モジュラスはそれぞれ32MPa、700%、2.5MPaであった。表3にフィルム調製条件、膜厚およびフィルム物性をまとめた。
Figure 0005544724
Example 1
<Preparation and evaluation of film>
An aqueous polyurethane resin composition is stretched on an PET film using an applicator, dried in an oven heated to 130 ° C. for 10 minutes, and then peeled off from the PET film to remove film No. 1 was prepared. The obtained film had a smooth surface and a film thickness of 150 μm. The breaking strength, elongation at break, and 300% modulus of this film were 32 MPa, 700%, and 2.5 MPa, respectively. Table 3 summarizes the film preparation conditions, film thickness, and film properties.

Figure 0005544724
実施例2
表2に示すように、No.2のプレポリマーおよびその他の化合物を使用した以外は、実施例1と同様にして水性ポリウレタン樹脂組成物を製造した。
Figure 0005544724
Example 2
As shown in Table 2, no. An aqueous polyurethane resin composition was produced in the same manner as in Example 1 except that the prepolymer 2 and other compounds were used.

表3に示す乾燥温度、乾燥時間および膜厚により、フィルムNo.2〜4を調製した。   According to the drying temperature, drying time and film thickness shown in Table 3, film No. 2-4 were prepared.

実施例3〜実施例13、参考例
表2に示すように、No.2〜9のプレポリマーおよびその他の化合物を使用した以外は、実施例1と同様にして水性ポリウレタン樹脂組成物を製造した。
As shown in Example 3 to Example 13 and Reference Example Table 2, An aqueous polyurethane resin composition was produced in the same manner as in Example 1 except that 2 to 9 prepolymers and other compounds were used.

表3に示す乾燥温度、乾燥時間および膜厚により、フィルムNo.5〜16を調製した。   According to the drying temperature, drying time and film thickness shown in Table 3, film No. 5-16 were prepared.

比較例1〜6
表2に示すように、比較例1及び2はNo.2のプレポリマー、比較例3〜6はNo.10〜13のプレポリマーおよびその他の化合物を使用した以外は、実施例1と同様にして水性ポリウレタン樹脂組成物を製造した。これらのうち、比較例1では非イオン性界面活性剤を使用しなかったため、乳化安定性が低く、増粘のため水性ポリウレタン樹脂組成物を得られなかった。比較例6ではプレポリマー合成時の2,2−ジメチロールプロピオン酸の使用量が19.5重量部と多いため、水性ポリウレタン樹脂に含まれる親水基が樹脂固形分1gに対して0.32mmolと高く、その結果、エマルジョンの平均子粒径が小さいため、乳化中に著しく増粘し、水性ポリウレタン樹脂組成物を得られなかった。また、比較例5ではプレポリマー合成時の2,2−ジメチロールプロピオン酸の使用量が1.2重量部と少ないため、水性ポリウレタン樹脂に含まれる親水基が樹脂固形分1gに対して0.02mmolと低く、その結果、親水基濃度が低すぎるため乳化安定性が劣り、樹脂固形分が沈降した。
Comparative Examples 1-6
As shown in Table 2, Comparative Examples 1 and 2 are No. No. 2 prepolymer, Comparative Examples 3 to 6, An aqueous polyurethane resin composition was produced in the same manner as in Example 1 except that 10 to 13 prepolymers and other compounds were used. Among these, since the nonionic surfactant was not used in Comparative Example 1, the emulsion stability was low, and an aqueous polyurethane resin composition could not be obtained due to thickening. In Comparative Example 6, the amount of 2,2-dimethylolpropionic acid used in the prepolymer synthesis is as large as 19.5 parts by weight, so that the hydrophilic group contained in the aqueous polyurethane resin is 0.32 mmol with respect to 1 g of the resin solid content. As a result, since the average particle size of the emulsion was small, the viscosity was remarkably increased during emulsification, and an aqueous polyurethane resin composition could not be obtained. In Comparative Example 5, the amount of 2,2-dimethylolpropionic acid used during the synthesis of the prepolymer is as low as 1.2 parts by weight, so that the hydrophilic group contained in the aqueous polyurethane resin is 0. As a result, the emulsification stability was inferior because the hydrophilic group concentration was too low, and the resin solids settled.

表3に示す乾燥温度、乾燥時間および膜厚により、フィルムNo.17〜19を調製した。比較例2では乳化の際に、樹脂固形分に100重量部に対して125重量部の脱イオン水を使用したため、脱溶媒後の樹脂固形分濃度が45.0重量%と低く、その結果、フィルム成型の際に、水の蒸発による膨れや気泡の発生が顕著であり、外観が著しく劣っており、比較例3では総ポリイソシアネートに対してジフェニルメタンジイソシアネート(4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート)の重量比が低いため、比較例4ではジフェニルメタンジイソシアネート(4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート)を使用しなかったため、これらの水性ポリウレタン樹脂組成物から調製したフィルムは全て、膨れや気泡が顕著であり、外観が著しく劣っていた。フィルムNo.17〜19は膨れや気泡が顕著であるため、フィルム物性を測定できなかった。   According to the drying temperature, drying time and film thickness shown in Table 3, film No. 17-19 were prepared. In Comparative Example 2, 125 parts by weight of deionized water was used for 100 parts by weight of resin solids during emulsification, so the resin solids concentration after desolvation was as low as 45.0% by weight. During film molding, blistering and bubble generation due to water evaporation are remarkable, and the appearance is remarkably inferior. In Comparative Example 3, the weight of diphenylmethane diisocyanate (4,4′-diphenylmethane diisocyanate) relative to the total polyisocyanate Since the ratio was low, diphenylmethane diisocyanate (4,4′-diphenylmethane diisocyanate) was not used in Comparative Example 4, so all the films prepared from these aqueous polyurethane resin compositions had noticeable blisters and bubbles and had an appearance. It was extremely inferior. Film No. Since the blisters and air bubbles of Nos. 17 to 19 were remarkable, the film physical properties could not be measured.

Claims (4)

ポリイソシアネートとポリヒドロキシ化合物から製造される水性ポリウレタン樹脂および非イオン性界面活性剤を含有し、樹脂固形分濃度が50重量%以上である水性ポリウレタン樹脂組成物であって、当該水性ポリウレタン樹脂が以下の条件を満たすことを特徴とする水性ポリウレタン樹脂組成物。
(ア)ポリイソシアネートの60〜95重量%がジフェニルメタンジイソシアネートであり、残部が脂肪族ポリイソシアネートまたは脂環族ポリイソシアネートである
(イ)水性ポリウレタン樹脂に含まれるアニオン性基が樹脂固形分1gに対して0.03〜0.30mmolである
An aqueous polyurethane resin composition comprising an aqueous polyurethane resin produced from a polyisocyanate and a polyhydroxy compound and a nonionic surfactant and having a resin solid content concentration of 50% by weight or more, wherein the aqueous polyurethane resin is An aqueous polyurethane resin composition characterized by satisfying the following conditions.
(A) 60 to 95% by weight of the polyisocyanate is diphenylmethane diisocyanate, and the remainder is aliphatic polyisocyanate or alicyclic polyisocyanate. (A) Anionic groups contained in the aqueous polyurethane resin are based on 1 g of resin solids. 0.03 to 0.30 mmol
ポリヒドロキシ化合物の30重量%以上がポリテトラメチレンエーテルグリコールであることを特徴とする請求項1に記載の水性ポリウレタン樹脂組成物。 The aqueous polyurethane resin composition according to claim 1, wherein 30% by weight or more of the polyhydroxy compound is polytetramethylene ether glycol. 請求項1又は請求項2に記載の水性ポリウレタン樹脂組成物から成膜されたことを特徴とするフィルム成型体。 A film molded article formed from the aqueous polyurethane resin composition according to claim 1 or 2. 膜厚が10〜1000μmであることを特徴とする請求項3に記載のフィルム成型体。 The film molding according to claim 3, wherein the film thickness is 10 to 1000 µm.
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