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特許7567480ウレタン樹脂組成物、表面処理剤、及び、物品
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-10-07
(45)【発行日】2024-10-16
(54)【発明の名称】ウレタン樹脂組成物、表面処理剤、及び、物品
(51)【国際特許分類】
   C09K 3/00 20060101AFI20241008BHJP
   C08L 23/00 20060101ALI20241008BHJP
   C08L 67/00 20060101ALI20241008BHJP
   C09D 175/04 20060101ALI20241008BHJP
   C09D 167/00 20060101ALI20241008BHJP
   C09D 123/00 20060101ALI20241008BHJP
   C09D 7/61 20180101ALI20241008BHJP
   C09D 5/02 20060101ALI20241008BHJP
   B32B 27/40 20060101ALI20241008BHJP
   B32B 27/32 20060101ALI20241008BHJP
   B32B 27/18 20060101ALI20241008BHJP
   C08L 75/04 20060101ALI20241008BHJP
【FI】
C09K3/00 R
C08L23/00
C08L67/00
C09D175/04
C09D167/00
C09D123/00
C09D7/61
C09D5/02
B32B27/40
B32B27/32 C
B32B27/32 E
B32B27/18 Z
C08L75/04
【請求項の数】 4
(21)【出願番号】P 2020561290
(86)(22)【出願日】2019-12-05
(86)【国際出願番号】 JP2019047586
(87)【国際公開番号】W WO2020129669
(87)【国際公開日】2020-06-25
【審査請求日】2022-10-18
(31)【優先権主張番号】P 2018239601
(32)【優先日】2018-12-21
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000002886
【氏名又は名称】DIC株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100161207
【弁理士】
【氏名又は名称】西澤 和純
(74)【代理人】
【識別番号】100215935
【弁理士】
【氏名又は名称】阿部 茂輝
(74)【代理人】
【識別番号】100189337
【弁理士】
【氏名又は名称】宮本 龍
(74)【代理人】
【識別番号】100188673
【弁理士】
【氏名又は名称】成田 友紀
(74)【代理人】
【識別番号】100177471
【弁理士】
【氏名又は名称】小川 眞治
(74)【代理人】
【識別番号】100163290
【弁理士】
【氏名又は名称】岩本 明洋
(74)【代理人】
【識別番号】100149445
【弁理士】
【氏名又は名称】大野 孝幸
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 盛緒
(72)【発明者】
【氏名】坂井 美代
(72)【発明者】
【氏名】中庄谷 隆典
(72)【発明者】
【氏名】千々和 宏之
【審査官】久保 道弘
(56)【参考文献】
【文献】特開2015-229710(JP,A)
【文献】特開2002-226758(JP,A)
【文献】特開2018-184581(JP,A)
【文献】特開2010-100805(JP,A)
【文献】国際公開第2015/087932(WO,A1)
【文献】国際公開第2015/029627(WO,A1)
【文献】国際公開第2013/191104(WO,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C09K 3/00
C08L 75/04
C08L 23/00
C08L 67/00
C09D 175/04
C09D 167/00
C09D 123/00
C09D 7/61
C09D 5/02
B32B 27/40
B32B 27/32
B32B 27/18
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ウレタン樹脂(A)と、オレフィン樹脂(B)と、水(C)と、密着性付与剤(D)とを含有するウレタン樹脂組成物と、乾式シリカを含むフィラー(E)とを含有し、
前記オレフィン樹脂(B)が、酸変性したポリオレフィンであり、
前記密着性付与剤(D)が、酸基を有するポリエステルであって、数平均分子量が450~4,000であり、
前記ウレタン樹脂組成物中の前記オレフィン樹脂(B)の含有率が、0.01~10質量%の範囲内であり、
前記ウレタン樹脂組成物中の前記水(C)の含有率が、30~95質量%の範囲であり、
前記ウレタン樹脂組成物中の前記密着性付与剤(D)の含有率が、0.01~20質量%の範囲であることを特徴とする表面処理剤
【請求項2】
前記密着性付与剤(D)の酸価が、10~70mgKOH/gの範囲である請求項1記載の表面処理剤
【請求項3】
請求項1又は2記載の表面処理剤により形成された層を有することを特徴とする物品。
【請求項4】
熱可塑性オレフィンシートの上に、表面処理剤により形成された層を有する請求項3記載の物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ウレタン樹脂組成物、表面処理剤、及び、表面処理剤による層を有する物品に関する。
【背景技術】
【0002】
自動車内装TPO(熱可塑性オレフィン)レザー用シートの製造工程においては、その表面に耐久性および意匠性付与の観点から、表面処理剤により仕上げがなされている。従来の表面処理剤に用いられる材料は、有機溶剤を含んだ溶剤系樹脂組成物が主流であったが、近年の環境規制の高まりを受け、有機溶剤を実質的に含まない水性表面処理剤の開発が進められている。
【0003】
前記水性表面処理剤としては、例えば、水を含有する2種類のウレタン樹脂組成物を塗り重ねる方法が開示されている(例えば、特許文献1を参照。)。係る方法では、耐摩耗性等に優れるものの、TPOに対する密着性が不十分であった。
【0004】
このように、表面処理剤を水性化すると、従来の溶剤系樹脂組成物に比べ、TPOへの密着性が劣るとの指摘がなされていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開2006-176615号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明が解決しようとする課題は、水を含有するウレタン樹脂組成物において、熱可塑性オレフィン(TPO)シートに対する密着性に優れるウレタン樹脂組成物を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は、ウレタン樹脂(A)と、オレフィン樹脂(B)と、水(C)と、数平均分子量が300以上の密着性付与剤(D)とを含有することを特徴とするウレタン樹脂組成物を提供するものである。
【0008】
また、本発明は、前記ウレタン樹脂組成物を含有することを特徴とする表面処理剤、及び、その表面処理剤により形成された層を有することを特徴とする物品を提供するものである。
【発明の効果】
【0009】
本発明のウレタン樹脂組成物は、TPOシートへの密着性(以下、「TPO密着性」と略記する。)に優れるものである。また、本発明のウレタン樹脂組成物は、水を含有するものであり、環境に優しい材料である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
本発明のウレタン樹脂組成物は、ウレタン樹脂(A)と、オレフィン樹脂(B)と、水(C)と、特定の密着性付与剤(D)とを含有するものである。
【0011】
前記ウレタン樹脂(A)は、水(C)に分散し得るものであり、例えば、アニオン性基、カチオン性基、ノニオン性基等の親水性基を有するウレタン樹脂;乳化剤で強制的に水(B)中に分散したウレタン樹脂などを用いることができる。これらのウレタン樹脂(A)は単独で用いても2種以上を併用してもよい。
【0012】
前記アニオン性基を有するウレタン樹脂を得る方法としては、例えば、カルボキシル基を有する化合物及びスルホニル基を有する化合物からなる群より選ばれる1種以上の化合物を原料として用いる方法が挙げられる。
【0013】
前記カルボキシル基を有する化合物としては、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-ジメチロールプロピオン酸、2,2-吉草酸等を用いることができる。これらの化合物は単独で用いても2種以上を併用してもよい。
【0014】
前記スルホニル基を有する化合物としては、例えば、3,4-ジアミノブタンスルホン酸、3,6-ジアミノ-2-トルエンスルホン酸、2,6-ジアミノベンゼンスルホン酸、N-(2-アミノエチル)-2-アミノエチルスルホン酸等を用いることができる。これらの化合物は単独で用いても2種以上を併用してもよい。
【0015】
前記カルボキシル基及びスルホニル基は、樹脂組成物中で、一部又は全部が塩基性化合物に中和されていてもよい。前記塩基性化合物としては、例えば、アンモニア、トリエチルアミン、ピリジン、モルホリン等の有機アミン;モノエタノールアミン、ジメチルエタノールアミン等のアルカノールアミン;ナトリウム、カリウム、リチウム、カルシウム等を含む金属塩基化合物などを用いることができる。
【0016】
前記カチオン性基を有するウレタン樹脂を得る方法としては、例えば、アミノ基を有する化合物の1種又は2種以上を原料として用いる方法が挙げられる。
【0017】
前記アミノ基を有する化合物としては、例えば、トリエチレンテトラミン、ジエチレントリアミン等の1級及び2級アミノ基を有する化合物;N-メチルジエタノールアミン、N-エチルジエタノールアミン等のN-アルキルジアルカノールアミン、N-メチルジアミノエチルアミン、N-エチルジアミノエチルアミン等のN-アルキルジアミノアルキルアミンなどの3級アミノ基を有する化合物などを用いることができる。これらの化合物は単独で用いても2種以上を併用してもよい。
【0018】
前記ノニオン性基を有するウレタン樹脂を得る方法としては、例えば、オキシエチレン構造を有する化合物の1種又は2種以上を原料として用いる方法が挙げられる。
【0019】
前記オキシエチレン構造を有する化合物としては、例えば、ポリオキシエチレングリコール、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール、ポリオキシエチレンポリオキシテトラメチレングリコール等のオキシエチレン構造を有するポリエーテルポリオールを用いることができる。これらの化合物は単独で用いても2種以上を併用してもよい。
【0020】
以上の親水性基を有するウレタン樹脂を製造するために用いる原料の使用量としては、より一層優れた耐薬品性、耐摩耗性、耐候性、及び、耐加水分解性が得られる点から、ウレタン樹脂(A)の原料中0.1~15質量%の範囲であることが好ましく、1~10質量%の範囲がより好ましく、1.5~7質量%の範囲が更に好ましい。
【0021】
前記強制的に水(C)中に分散するウレタン樹脂を得る際に用いることができる乳化剤としては、例えば、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンスチリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンソルビトールテトラオレエート、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレン共重合体等のノニオン性乳化剤;オレイン酸ナトリウム等の脂肪酸塩、アルキル硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルフォン酸塩、アルキルスルホコハク酸塩、ナフタレンスルフォン酸塩、ポリオキシエチレンアルキル硫酸塩、アルカンスルフォネートナトリウム塩、アルキルジフェニルエーテルスルフォン酸ナトリウム塩等のアニオン性乳化剤;アルキルアミン塩、アルキルトリメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩等のカチオン性乳化剤などを用いることができる。これらの乳化剤は単独で用いても2種以上を併用してもよい。
【0022】
前記ウレタン樹脂(A)としては、具体的には、例えば、前記した親水性基を有するウレタン樹脂を製造するために用いる原料、ポリイソシアネート(a1)、ポリオール(a2)、及び、鎖伸長剤(a3)の反応物を用いることができる。これらの反応は公知のウレタン化反応を用いることができる。
【0023】
前記ポリイソシアネート(a1)としては、例えば、フェニレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート、カルボジイミド化ジフェニルメタンポリイソシアネート等の芳香族ポリイソシアネート;ヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、ダイマー酸ジイソシアネート、ノルボルネンジイソシアネート等の脂肪族または脂環式ポリイソシアネートなどを用いることができる。これらのポリイソシアネートは単独で用いても2種以上を併用してもよい。
【0024】
前記ポリイソシアネート(a1)としては、より一層優れた耐薬品性、耐摩耗性、及び、耐候性が得られる点から、脂環式ポリイソシアネートを用いることが好ましく、少なくともイソシアネート基の窒素原子がシクロヘキサン環と直接連結した構造を1つ以上有するポリイソシアネートを用いることがより好ましく、イソホロンジイソシアネート及び/又はジシクロヘキシルメタンジイソシアネートを用いることが更に好ましく、更に延伸時の加工性がより一層向上する点から、イソホロンジアミンがより好ましい。また、脂環式ポリイソシアネートの使用量としては、より一層優れた耐薬品性、耐摩耗性、及び、耐候性が得られる点から、ポリイソシアネート(a1)中30質量%以上であることが好ましく、40質量%以上がより好ましく、50質量%以上が更に好ましい。
【0025】
また、本発明のウレタン樹脂組成物が表面処理剤として使用される際に、より一層の耐光性、及び、延伸時の加工性が求められる場合には、前記ポリイソシアネート(a1)として、前記脂環式ポリイソシアネートと脂肪族ポリイソシアネートとを併用することが好ましく、前記脂肪族ポリイソシアネートとしては、ヘキサメチレンジイソシアネートを用いることが好ましい。この際のポリイソシアネート(a1)中の前記脂環式ポリイソシアネートの含有量としては、30質量%以上であることが好ましく、40質量%以上がより好ましく、50質量%以上が更に好ましい。
【0026】
前記ポリイソシアネート(a1)の使用量としては、より一層優れた耐薬品性、耐摩耗性、及び、耐候性が得られる点から、ウレタン樹脂(A)の原料中5~50質量%の範囲であることが好ましく、15~40質量%の範囲がより好ましく、20~37質量%の範囲が更に好ましい。
【0027】
前記ポリオール(a2)としては、例えば、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリアクリルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリブタジエンポリオール等を用いることができる。これらのポリオールは単独で用いても2種以上を併用してもよい。これらの中でも、より一層優れた耐薬品性、耐摩耗性、及び、耐候性が得られる点から、ポリカーボネートポリオールを用いることが好ましい。
【0028】
前記ポリカーボネートポリオールとしては、例えば、炭酸エステル及び/又はホスゲンと、水酸基を2個以上有する化合物との反応物を用いることができる。
【0029】
前記炭酸エステルとしては、例えば、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジフェニルカーボネート、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等を用いることができる。これらの化合物は単独で用いても2種以上を併用してもよい。
【0030】
前記水酸基を2個以上有する化合物としては、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、1,4-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、1,2-ブタンジオール、2-メチル-1,3-プロパンジオール、1,5-ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6-ヘキサンジオール、1,5-ヘキサンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、1,7-ヘプタンジオール、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、1,8-ノナンジオール、2-エチル-2-ブチル-1,3-プロパンジオール、1,10-デカンジオール、1,12-ドデカンジオール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、1,3-シクロヘキサンジメタノール、トリメチロールプロパン、3-メチルペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、トリメチロールエタン、グリセリン等を用いることができる。これらの化合物は単独で用いても2種以上を併用してもよい。これらの中でも、より一層優れた耐薬品性、耐摩耗性、及び、耐候性が得られる点から、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、3-メチルペンタンジオール、及び、1,10-デカンジオールからなる群から選ばれる1種以上の化合物を用いることが好ましく、1,6-ヘキサンジオールがより好ましい。
【0031】
前記ポリカーボネートポリオールの使用量としては、より一層優れた耐薬品性、耐摩耗性、及び、耐候性が得られる点から、ポリオール(a2)中85質量%以上であることが好ましく、90質量%以上がより好ましく、95質量%以上が更に好ましい。
【0032】
前記ポリカーボネートポリオールの数平均分子量としては、より一層優れた耐薬品性、機械的強度、耐摩耗性、及び、耐候性が得られる点から、100~100,000の範囲であることが好ましく、150~10,000の範囲より好ましく、200~2,500の範囲が更に好ましい。なお、前記ポリカーボネートポリオールの数平均分子量は、ゲル・パーミエーション・カラムクロマトグラフィー(GPC)法により測定した値を示す。
【0033】
前記ポリカーボネートポリオール以外の前記ポリオール(a2)の数平均分子量としては、より一層優れた耐候性が得られる点から、500~100,000の範囲であることが好ましく、700~50,000の範囲より好ましく、800~10,000の範囲が更に好ましい。なお、前記ポリオール(a2)の数平均分子量は、ゲル・パーミエーション・カラムクロマトグラフィー(GPC)法により測定した値を示す。
【0034】
前記ポリオール(a2)の使用量としては、ウレタン樹脂(A)の原料中30~80質量%の範囲であることが好ましく、40~75質量%の範囲がより好ましく、50~70質量%の範囲が更に好ましい。
【0035】
前記鎖伸長剤(a3)としては、例えば、数平均分子量が50~450の範囲のもの(前記ポリカーボネートポリオールを除く。)であり、具体的には、エチレンジアミン、1,2-プロパンジアミン、1,6-ヘキサメチレンジアミン、ピペラジン、2,5-ジメチルピペラジン、イソホロンジアミン、1,2-シクロヘキサンジアミン、1,3-シクロヘキサンジアミン、1,4-シクロヘキサンジアミン、4,4’-ジシクロヘキシルメタンジアミン、3,3’-ジメチル-4,4’-ジシクロヘキシルメタンジアミン、1,4-シクロヘキサンジアミン、ヒドラジン等のアミノ基を有する鎖伸長剤;エチレングリコール、ジエチレンリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジ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、ヘキサメチレングリコール、サッカロース、メチレングリコール、グリセリン、ソルビトール、ビスフェノールA、4,4’-ジヒドロキシジフェニル、4,4’-ジヒドロキシジフェニルエーテル、トリメチロールプロパン等の水酸基を有する鎖伸長剤などを用いることができる。これらの鎖伸長剤は単独で用いても2種以上を併用してもよい。
【0036】
前記鎖伸長剤(a3)としては、前記した中でも、より一層優れた耐薬品性、機械的強度、耐摩耗性、及び、耐候性が得られる点から、アミノ基を有する鎖伸長剤を用いることが好ましく、ピペラジン及び/又はヒドラジンがより好ましく、ピペラジン及びヒドラジンの合計量としては、前記鎖伸長剤(a3)中30質量%以上であることが好ましく、50質量%以上がより好ましく、60質量%以上が更に好ましく、80質量%以上が特に好ましい。また、前記鎖伸長剤(a3)としては、平均官能基数が3未満であること好ましく、2.5未満がより好ましい。また、
【0037】
前記鎖伸長剤(a3)の使用量としては、より一層優れた耐薬品性、機械的強度、耐摩耗性、及び、耐候性が得られる点から、ウレタン樹脂(A)の原料中0.5~10質量%の範囲であることが好ましく、0.7~5質量%の範囲がより好ましく、0.9~2.3の範囲が更に好ましい。
【0038】
前記ウレタン樹脂(A)の製造方法としては、例えば、前記ポリイソシアネート(a1)と前記ポリオール(a2)と前記親水性基を有するウレタン樹脂を製造するために用いる原料を反応させることによって、イソシアネート基を有するウレタンプレポリマーを製造し、次いで、前記ウレタンプレポリマーと、前記鎖伸長剤(a3)とを反応させることによって製造する方法;前記ポリイソシアネート(a1)、前記ポリオール(a2)、親水性基を有するウレタン樹脂を製造するために用いる原料、及び、前記鎖伸長剤(a3)を一括に仕込み反応させる方法等が挙げられる。これらの反応は、例えば50~100℃で3~10時間行うことが挙げられる。
【0039】
前記親水性基を有するウレタン樹脂を製造するために用いる原料が有する水酸基、前記ポリオール(a2)が有する水酸基、及び、前記鎖伸長剤(a3)が有する水酸基及びアミノ基の合計と、前記ポリイソシアネート(a1)が有するイソシアネート基とのモル比[(イソシアネート基)/(水酸基及びアミノ基)]としては、0.8~1.2の範囲であることが好ましく、0.9~1.1の範囲であることがより好ましい。
【0040】
前記ウレタン樹脂(A)を製造する際には、前記ウレタン樹脂(A)に残存するイソシアネート基を失活させることが好ましい。前記イソシアネート基を失活させる場合には、メタノール等の水酸基を1個有するアルコールを用いることが好ましい。前記アルコールの使用量としては、ウレタン樹脂(A)100質量部に対し、0.001~10質量部の範囲であることが好ましい。
【0041】
また、前記ウレタン樹脂(A)を製造する際には、有機溶剤を用いてもよい。前記有機溶剤としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン化合物;テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル化合物;酢酸エチル、酢酸ブチル等の酢酸エステル化合物;アセトニトリル等のニトリル化合物;ジメチルホルムアミド、N-メチルピロリドン等のアミド化合物などを用いることができる。これらの有機溶媒は単独で用いても2種以上を併用してもよい。なお、前記有機溶剤は、蒸留法等によって最終的には除去されることが好ましい。
【0042】
前記ウレタン樹脂(A)のウレタン結合の含有量としては、より一層優れた耐薬品性、耐摩耗性、及び、耐候性が得られる点から、980~4,000mmol/kgの範囲が好ましく、1,000~3,500mmol/kgの範囲がより好ましく、1,100~3,000mmol/kgの範囲が更に好ましく、1,150~2,500mmol/kgの範囲が更に好ましい。なお、前記ウレタン樹脂(A)のウレタン結合の含有量は、前記ポリイソシアネート(a1)、ポリオール(a2)、親水性基を有するウレタン樹脂を製造するために用いる原料、および、鎖伸長剤(a3)の仕込み量から算出される値を示す。
【0043】
前記ウレタン樹脂(A)のウレア結合の含有量としては、より一層優れた耐薬品性、耐摩耗性、及び、耐候性が得られる点から、315~850mmol/kgの範囲であることが好ましく、350~830mmol/kgの範囲がより好ましく、400~800mmol/kgの範囲が更に好ましく、410~770mmol/kgの範囲が更に好ましい。なお、なお、前記ウレタン樹脂(A)のウレア結合の含有量は、前記ポリイソシアネート(a1)、ポリオール(a2)、親水性基を有するウレタン樹脂を製造するために用いる原料、および、鎖伸長剤(a3)の仕込み量から算出される値を示す。
【0044】
前記ウレタン樹脂(A)の脂環構造の含有量としては、より一層優れた耐薬品性、耐摩耗性、及び、耐候性が得られる点から、500~3,000mmol/kgの範囲であることが好ましく、600~2,900mmol/kgの範囲がより好ましく、700~2,700mmol/kgの範囲が更に好ましい。なお、なお、前記ウレタン樹脂(A)の脂環構造の含有量は、前記ポリイソシアネート(a1)、ポリオール(a2)、親水性基を有するウレタン樹脂を製造するために用いる原料、および、鎖伸長剤(a3)の仕込み量から算出される値を示す。
【0045】
前記ウレタン樹脂(A)の含有率としては、塗工性、作業性および保存安定性の点から、ウレタン樹脂組成物中1~30質量%の範囲であることが好ましく、2~20質量%の範囲がより好ましい。
【0046】
前記オレフィン樹脂(B)は、TPO密着性を向上する目的で使用するものである。前記オレフィン樹脂(B)としては、例えば、ポリオレフィン化合物を重合したポリオレフィン;天然ゴム、エチレン-酢酸ビニル共重合体、合成イソプロピレンゴム;これらの変性物などを用いることができる。これらのオレフィン樹脂は単独で用いても2種以上を併用しもよい。
【0047】
前記ポリオレフィン化合物としては、例えば、エチレン、プロピレン、1-ブテン、1-ペンテン、1-ヘキセン、1-ヘプテン、1-オクテン、1-ノネン等のものを用いることができる。また、これらのオレフィン化合物は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。前記ポリオレフィンは、ホモポリマーであってもコポリマーであってもよい。
【0048】
前記ポリオレフィンの変性物としては、例えば、水酸基で変性したポリオレフィン、酸変性したポリオレフィン、アミノ基で変性したポリオレフィン等を用いることができる。これらのポリオレフィンは単独で用いても2種以上を併用してもよい。これらの中でも、酸変性したポリオレフィンを用いることが、TPO密着性をより一層向上できる点から好ましい。
【0049】
前記酸変性したポリオレフィンとしては、例えば、ポリオレフィンを塩素化せずに酸変性したものを用いることができる。前記酸変性には、不飽和カルボン酸又はその無水物を用いて、ポリオレフィンと反応させる方法が好ましい。前記不飽和カルボン酸としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、メサコン酸、イタコン酸、アコニット酸、クロトン酸;これらの無水物等;不飽和カルボン酸のハーフエステル、ハーフアミド等を用いることができる。これらの化合物は単独で用いても2種以上を併用してもよい。これらの中でも、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、及び、無水マレイン酸からなる群より選ばれる1種以上を用いることが好ましい。
【0050】
また、前記酸変性したポリオレフィンとしては、水への分散性に優れる点から、ポリエーテル鎖を有しているものを用いることが好ましく、前記ポリエーテル鎖としては、ポリエチレン鎖、及び/又は、ポリプロピレン鎖が好ましく、ポリエチレン鎖がより好ましい。
【0051】
前記オレフィン樹脂(B)の重量平均分子量としては、より一層優れたTPO密着性が得られる点から、10,000~500,000の範囲であることが好ましく、20,000~200,000の範囲がより好ましい。なお、前記オレフィン樹脂(B)の重量平均分子量は、ゲル・パーミエーション・カラムクロマトグラフィー(GPC)法により測定した値を示す。
【0052】
前記オレフィン樹脂(B)の含有率としては、より一層優れたTPO密着性が得られる点から、0.01~10質量%の範囲であることが好ましく、0.1~7質量%の範囲がより好ましい。
【0053】
また、前記ウレタン樹脂(A)(=固形分)100質量部に対する、前記オレフィン樹脂(B)の使用量としては、1~60質量部の範囲であることが好ましく、2~50質量部の範囲がより好ましい。
【0054】
前記水(C)としては、イオン交換水、蒸留水等を用いることができる。前記水(C)の含有率としては、ウレタン樹脂組成物の塗工性、作業性および保存安定性の点から、ウレタン樹脂組成物中30~95質量%の範囲であることが好ましく、40~90質量%の範囲がより好ましい。
【0055】
前記密着性付与剤(D)としては、優れたTPO密着性を得る点で、数平均分子量が300以上のものを用いることが必須である。前記密着性付与剤の数平均分子量としては、より一層優れたTPO密着性が得られる点から、400~10,000の範囲であることが好ましく、450~4,000の範囲がより好ましく、500~1,000の範囲が更に好ましい。なお、前記密着性付与剤(D)の数平均分子量は、化学式から算出できる場合はその値を示し、その他はゲル・パーミエーション・カラムクロマトグラフィー(GPC)法により測定した値を示す。
【0056】
前記密着性付与剤(D)としては、例えば、酸基を有するポリマー、酸性基を有するポリマー、官能基を有するポリマー等を用いることができる。これらの密着性付与剤は単独で用いても2種以上を併用してもよい。これらの中でも、より一層優れたTPO密着性が得られる点から、酸基を有するポリマーを用いることが好ましい。
【0057】
前記酸基を有するポリマーとしては、例えば、酸基を有するポリエステル、酸基を有するアクリルポリマー、酸基を有するスチレンポリマー、酸基を有するスチレン-イソプレンポリマー、酸基を有するスチレン-ブタジエンポリマー等を用いることができる。これらのポリマーは単独で用いても2種以上を併用してもよい。これらの中でも、水(C)への親和性、及び、保存安定性が良好であり、より一層優れたTPO密着性が得られる点から、酸基を有するポリエステルを用いることが好ましい。
【0058】
前記酸基を有するポリエステルとしては、例えば、2個以上の水酸基を有する化合物と多塩基酸との反応物を用いることができる。
【0059】
前記2個以上の水酸基を有する化合物としては、例えば、エチレングリコール、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、1,6-ヘキサンジオール、1,7-ヘプタンジオール、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、1,10-デカンジオール、1,12-ドデカンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,3-ブタンジオール、2,2-ジエチル-1,3-プロパンジオール、2,2-ジエチルプロパンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、2-エチル-2-ブチル-1,3-プロパンジオール、2-メチル-1,8-オクタンジオール、2,4-ジエチル-1,5-ペンタンジオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等の化合物を用いることができる。これらの化合物は単独で用いても2種以上を併用してもよい。これらの中でも、より一層優れたPVC密着性が得られる点から、2~3個の水酸基を有する化合物を用いることが好ましく、3個の水酸基を有する化合物を用いることがより好ましい。
【0060】
前記多塩基酸としては、例えば、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、ドデカン二酸、アゼライン酸等の脂肪族多塩基酸;シトラコン酸、イタコン酸、無水シトラコン酸、無水イタコン酸等の不飽和基を有する多塩基酸;オルトフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、無水フタル酸等の芳香族多塩基酸などを用いることができる。これらの多塩基酸は単独で用いても2種以上を併用してもよい。これらの中でも、より一層優れたPVC密着性が得られる点から、脂肪族多塩基酸を用いることが好ましい。
【0061】
前記酸基を有するポリマーの酸価としては、より一層優れたTPO密着性が得られる点から、10~70mgKOH/gの範囲であることが好ましく、15~40mgKOH/gの範囲がより好ましい。なお、前記酸基を有するポリマーの酸価は、JISK0070-1992に準拠した電位差滴定法により測定した値を示す。
【0062】
前記密着性付与剤(D)には、必要に応じて、溶剤、中和剤等のその他の成分が含有されていてよい。これらの中でも、水(C)への親和性、及び、保存安定性がより一層向上する点から、中和剤を含有することが好ましい。
【0063】
前記溶剤としては、例えば、1-メトキシ-2-ヒドロキシプロパン、1-メトキシ-2-プロピルアセテート、ジピロピレングリコールモノメチルエーテル、2,2,4-トリメチ-3-ヒドロキシオエンチルイソブチレ-ト、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ジアセトンアルコール、ダイアセトンアルコール、ジメチルカルビトール、酢酸メチルエステル、酢酸エチルエステル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセチルアセトン、アセチルアセトン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノメチルエーテル、ジメチルカーボネート等を用いることができる。これらの溶剤は単独で用いても2種以上を併用してもよい。前記溶剤を用いる場合の含有量としては、例えば、密着性付与剤(D)中1~30質量%の範囲が挙げられる。
【0064】
前記中和剤としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の不揮発性塩基;トリメチルアミン、トリエチルアミン、ジメチルエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、トリエタノール等の三級アミン化合物、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジブチルアミン等の二級アミン化合物、エチレンジアミン、メチルアミン、エチルアミン、ブチルアミン等の一級アミン化合物、アンモニアなどを用いることができる。これらの中和剤は単独で用いても2種以上を併用してもよい。前記中和剤を用いる場合の含有量としては、例えば、密着性付与剤(D)中0.001~3質量%の範囲が挙げられる。
【0065】
前記密着性付与剤(D)の含有率としては、より一層優れたTPO密着性が得られる点から、0.01~20質量%の範囲であることが好ましく、0.1~10質量%の範囲がより好ましい。
【0066】
また、前記ウレタン樹脂(A)(=固形分)100質量部に対する、前記密着性付与剤(D)の使用量としては、5~100質量部の範囲であることが好ましく、10~70質量部の範囲がより好ましい。
【0067】
本発明のウレタン樹脂組成物は、前記ウレタン樹脂(A)、オレフィン樹脂(B)、水(C)、及び、密着性付与剤(D)を必須成分として含有するが、必要に応じてその他の添加剤を用いてもよい。
【0068】
前記その他の添加剤としては、例えば、フィラー(E)、架橋剤(F)、乳化剤、消泡剤、レベリング剤、増粘剤、粘弾性調整剤、消泡剤、湿潤剤、分散剤、防腐剤、可塑剤、浸透剤、香料、殺菌剤、殺ダニ剤、防かび剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、帯電防止剤、難燃剤、染料、顔料(例えば、チタン白、ベンガラ、フタロシアニン、カーボンブラック、パーマネントイエロー等)等を用いることができる。これらの添加剤は単独で用いても2種以上を併用しても良い。
【0069】
前記その他の添加剤としては、本発明のウレタン樹脂組成物が表面処理剤として使用される場合、その塗膜にマット感が必要な用途において使用される場合には、フィラー(E)、及び、塗膜の機械的強度を向上するために架橋剤(F)を用いることが好ましい
【0070】
前記フィラー(E)としては、例えば、シリカ粒子、有機ビーズ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、タルク、水酸化アルミニウム、硫酸カルシウム、カオリン、雲母、アスベスト、マイカ、ケイ酸カルシウム、アルミナシリケイト等を用いることができる。これらのフィラーは、単独で用いても2種以上を併用してもよい。
【0071】
前記シリカ粒子としては、例えば、乾式シリカ、湿式シリカ等を用いることができる。これらの中でも、散乱効果が高く光沢値の調整範囲が広くなることから、乾式シリカが好ましい。これらシリカ粒子の平均粒子径としては、2~14μmの範囲であることが好ましく、3~12μmの範囲がより好ましい。なお、前記シリカ粒子の平均粒子径は、粒度分布測定結果の積算粒子量曲線において、その積算量が50%を占めるときの粒子径(粒度分布におけるD50での粒子径)を示す。
【0072】
前記有機ビーズとしては、例えば、アクリルビーズ、ウレタンビーズ、シリコンビーズ、オレフィンビーズ等を用いることができる。
【0073】
前記フィラー(E)を用いる場合の使用量は、付与するマット感に応じて適宜決定することができるが、例えば、ウレタン樹脂(A)100質量部に対して、0.1~30質量部の範囲であることが好ましく、1~10質量部の範囲がより好ましい。
【0074】
前記架橋剤(F)としては、例えば、イソシアネート架橋剤、エポキシ架橋剤、カルボジイミド架橋剤、オキサゾリジン架橋剤、オキサゾリン架橋剤、メラミン架橋剤等を用いることができる。これらの架橋剤は単独で用いても2種以上を併用してもよい。
【0075】
前記架橋剤(F)を用いる場合の使用量としては、例えば、前記ウレタン樹脂(A)100質量部に対して、5~40質量部の範囲であることが好ましく、10~30質量部の範囲がより好ましい。
【0076】
以上、本発明のウレタン樹脂組成物は、優れたTPO密着性が得られるものである。よって、本発明のウレタン樹脂組成物は、TPOレザーの表面処理剤として好適に用いることができ、TPOレザーに特に好適に使用することができる。
【0077】
次に、本発明の表面処理剤により表面処理したTPOレザーについて説明する。
【0078】
前記TPOレザーは、例えば、TPOシート上に前記表面処理剤を塗工し、乾燥して表面処理層を形成した後、延伸加工を施す方法が挙げられる。
【0079】
前記表面処理剤の塗工方法としては、例えば、バーコーター、ロールコーター、スプレーコーター、ナイフコーター等を使用する方法が挙げられる。
【0080】
前記延伸加工を施す方法としては、例えば、真空成型機を使用する方法が挙げられる。前記延伸としては、例えば、110~150%の範囲が挙げられる。なお、本発明においては、前記表面処理剤を用いることにより、1回の表面処理剤の塗工で、延伸加工が施し易く、かつTPO密着性に優れるTPOレザーを得ることができる。
【0081】
前記表面処理剤による層の厚さとしては、例えば、0.1~100μmの範囲である。
【実施例
【0082】
以下、実施例を用いて、本発明をより詳細に説明する。
【0083】
[合成例1]ウレタン樹脂(A-1)水分散体の調製
攪拌機、温度計、および窒素還流管を備えた四つ口フラスコに、メチルエチルケトン250質量部、及びオクチル酸第一錫0.001質量部を入れ、次いで、ポリカーボネートポリオール-1(1,4-ブタンジオール及び1,6-ヘキサンジオールを原料とするもの、数平均分子量:1,000)200質量部、2,2-ジメチロールプロピオン酸15質量部、イソホロンジイソシアネート49質量部、ヘキサメチレンジイソシアネート34質量部を入れ、70℃で1時間反応させ、ウレタンプレポリマーのメチルエチルケトン溶液を得た。
次いで、このウレタンプレポリマーのメチルエチルケトン溶液に、ヒドラジン6.8質量部、トリエチルアミン15質量部を混合させた後に、イオン交換水820質量部を加えてウレタン樹脂(A-1)が水に分散した乳化液を得た。
次いで、前記乳化液からメチルエチルケトンを留去し、更にイオン交換水を加えることで、不揮発分30質量%のウレタン樹脂(A-1)水分散体を得た。
得られたウレタン樹脂(A-1)のウレタン結合の含有量は2,052mmol/kg、ウレア結合の含有量は698mmol/kg、脂環構造の含有量は715mmol/kgであった。
【0084】
[合成例2]ウレタン樹脂(A-2)水分散体の調製
攪拌機、温度計、および窒素還流管を備えた四つ口フラスコに、メチルエチルケトン250質量部、及びオクチル酸第一錫0.001質量部を入れ、次いで、ポリカーボネートポリオール-3(1,6-ヘキサンジオールを原料とするもの、数平均分子量:2,000)を220質量部、2,2-ジメチロールプロピオン酸12質量部、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート70質量部を入れ、70℃で1時間反応させ、ウレタンプレポリマーのメチルエチルケトン溶液を得た。
次いで、このウレタンプレポリマーのメチルエチルケトン溶液に、ピペラジン4.5質量部、トリエチルアミン9質量部を混合させた後に、イオン交換水880質量部を加えてウレタン樹脂(A-2)が水に分散した乳化液を得た。
次いで、前記乳化液からメチルエチルケトンを留去し、更にイオン交換水を加えることで、不揮発分32質量%のウレタン樹脂(A-2)水分散体を得た。
得られたウレタン樹脂(A-2)のウレタン結合の含有量は1,278mmol/kg、ウレア結合の含有量は435mmol/kg、脂環構造の含有量は1,713mmol/kgであった。
【0085】
[合成例3]ウレタン樹脂(A-3)水分散体の調製
攪拌機、温度計、および窒素還流管を備えた四つ口フラスコに、メチルエチルケトン250質量部、及びオクチル酸第一錫0.001質量部を入れ、次いで、ポリカーボネートポリオール-4(1,6-ヘキサンジオールを原料とするもの、数平均分子量:2,000)を138質量部、ポリカーボネートポリオール-5(1,6-ヘキサンジオールを原料とするもの、数平均分子量:500)を55質量部、2,2-ジメチロールプロピオン酸13質量部、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート100質量部を入れ、70℃で1時間反応させ、ウレタンプレポリマーのメチルエチルケトン溶液を得た。
次いで、このウレタンプレポリマーのメチルエチルケトン溶液に、ピペラジン5.6質量部、トリエチルアミン10質量部を混合させた後に、イオン交換水880質量部を加えてウレタン樹脂(A-3)が水に分散した乳化液を得た。
次いで、前記乳化液からメチルエチルケトンを留去し、更にイオン交換水を加えることで、不揮発分30質量%のウレタン樹脂(A-3)水分散体を得た。
得られたウレタン樹脂(A-3)のウレタン結合の含有量は1,747mmol/kg、ウレア結合の含有量は576mmol/kg、脂環構造の含有量は2,341mmol/kgであった。
【0086】
[実施例1]
合成例1で得られたウレタン樹脂(A-1)水分散体26質量、酸変性非塩素化ポリオレフィン(ユニチカ株式会社製「アローベースSD-1010」、不揮発分:20.5質量%、以下「POf」と略記する。)17質量、カルボジイミド化合物(日清紡ケミカル株式会社製「カルボジライトE-04」、不揮発分;40質量%)2.5質量%、シリカ(エボニックデグサ社製「ACEMATT 3300」、乾式法で製造され表面を有機処理されたシリカ粒子、平均粒子径:9.5μm)2質量%、密着性付与剤(アジピン酸およびトリメチロールプロパンを反応させた酸基を有するポリエステル、数平均分子量;716、酸価;30mgKOH/g、固形分;80質量%(その他、中和剤;ジメチルエタノールアミン0.5質量%、及び、溶剤;1-メトキシ-2-ヒドロキシプロパンを含有。)、以下「C-1」と略記する。)1質量、水51.5質量%を混合することで、ウレタン樹脂組成物を得た。
【0087】
[実施例2]
C-1の使用量を3質量%に、水の使用量を49.5質量%に変更した以外は、実施例1と同様にしてウレタン樹脂組成物を得た。
【0088】
[実施例3]
C-1の使用量を5質量%に、水の使用量を47.5質量%に変更した以外は、実施例1と同様にしてウレタン樹脂組成物を得た。
【0089】
[実施例4]
ウレタン樹脂(A-1)水分散体に代えて、合成例2で得られたウレタン樹脂(A-2)水分散体を用いた以外は、実施例3と同様にしてウレタン樹脂組成物を得た。
【0090】
[実施例5]
ウレタン樹脂(A-1)水分散体に代えて、合成例2で得られたウレタン樹脂(A-3)水分散体を用いた以外は、実施例3と同様にしてウレタン樹脂組成物を得た。
【0091】
C-1の使用量を0質量%に、水の使用量を52.5質量%に変更した以外は、実施例1と同様にしてウレタン樹脂組成物を得た。
【0092】
[数平均分子量の測定方法]
合成例等で用いたポリオール及び密着性付与剤の数平均分子量、並びに、オレフィン樹脂の重量平均分子量は、ゲル・パーミエーション・カラムクロマトグラフィー(GPC)法により、下記の条件で測定し得られた値を示す。
【0093】
測定装置:高速GPC装置(東ソー株式会社製「HLC-8220GPC」)
カラム:東ソー株式会社製の下記のカラムを直列に接続して使用した。
「TSKgel G5000」(7.8mmI.D.×30cm)×1本
「TSKgel G4000」(7.8mmI.D.×30cm)×1本
「TSKgel G3000」(7.8mmI.D.×30cm)×1本
「TSKgel G2000」(7.8mmI.D.×30cm)×1本
検出器:RI(示差屈折計)
カラム温度:40℃
溶離液:テトラヒドロフラン(THF)
流速:1.0mL/分
注入量:100μL(試料濃度0.4質量%のテトラヒドロフラン溶液)
標準試料:下記の標準ポリスチレンを用いて検量線を作成した。
【0094】
(標準ポリスチレン)
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン A-500」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン A-1000」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン A-2500」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン A-5000」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-1」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-2」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-4」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-10」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-20」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-40」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-80」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-128」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-288」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-550」
【0095】
[評価用サンプルの作製方法]
実施例及び比較例で得られたウレタン樹脂組成物を配合した後、バーコーターNo.14を用いて表面をコロナ処理したTPOシート(厚さ0.4mm)上に塗工した後、120℃で1分間乾燥して評価用サンプルを得た。
【0096】
[真空成形品の作製]
上記で得られた評価用サンプルを真空成形機(成光産業株式会社製「真空成形機 フォーミング300X」)を用いて、面積比で130%になるように真空成形を行い、真空成形品を得た。
【0097】
[TPO密着性の評価]
上記で得られた真空成型品の表面処理層にホットメルトテープを180℃で30秒間、0.615kg/cmの圧力で接着し、幅17mmでの剥離強度を測定し、以下のように評価した。
「T」;15N/17mm以上
「F」;15N/17mm未満
【0098】
【表1】
【0099】
本発明のウレタン樹脂組成物は、優れたTPO密着性を有することがわかった。また、実施例1~3では、延伸加工もスムーズに施すことができた。
【0100】
一方、比較例1は、密着性付与剤(D)を用いない態様であるが、TPO密着性が不良であった。
【0101】
比較例2は、密着性付与剤(D)の代わりに、数平均分子量が本発明で規定する範囲を下回る密着性付与剤を用いた態様であるが、TPO密着性が不良であった。