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公開番号2024059063
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-30
出願番号2023074826
出願日2023-04-28
発明の名称水系ウレタン分散体および積層体
出願人artience株式会社
代理人
主分類C08G 18/00 20060101AFI20240422BHJP(有機高分子化合物;その製造または化学的加工;それに基づく組成物)
要約【課題】基材への造膜性と投錨性が良好な、耐油性、耐水性、ヒートシール性およびブロッキング性に優れる塗膜を作製可能な、高い生分解性を有する水系ウレタン分散体、および積層体の提供。
【解決手段】本発明の課題は、末端にイソシアナト基を有するウレタンプレポリマー(A)と、鎖延長剤(B)との反応生成物であるウレタン樹脂(C)を含む水系ウレタン分散体であって、前記ウレタン樹脂(C)が下記式を満足することを特徴とする水系ウレタン分散体によって解決される。
0<(X+Y)/Z≦5かつX/Y≦1.7
X:ウレタン樹脂(C)の全質量中におけるウレタン基濃度(mmol/g)
Y:ウレタン樹脂(C)の全質量中におけるウレア基濃度(mmol/g)
Z:ウレタン樹脂(C)の全質量中における環状エステル含有量
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
末端にイソシアナト基を有するウレタンプレポリマー（Ａ）と、鎖延長剤（Ｂ）との反応生成物であるウレタン樹脂（Ｃ）を含む水系ウレタン分散体であって、
下記（１）～（４）を満足することを特徴とする水系ウレタン分散体。
（１）前記ウレタンプレポリマー（Ａ）が、ジヒドロキシカルボン酸を用いた環状エステルの開環重合により得られるポリエステルポリオール（ａ１）とジイソシアネート（ａ２）との反応生成物である。
（２）前記ウレタン樹脂（Ｃ）が、下記式を満たす。
０＜（Ｘ＋Ｙ）／Ｚ≦５
Ｘ：ウレタン樹脂（Ｃ）の全質量中におけるウレタン基濃度（ｍｍｏｌ／ｇ）
Ｙ：ウレタン樹脂（Ｃ）の全質量中におけるウレア基濃度（ｍｍｏｌ／ｇ）
Ｚ：ウレタン樹脂（Ｃ）の全質量中における環状エステル含有量
（３）Ｘ／Ｙ≦１．７である。
（４）鎖延長剤（Ｂ）は、水または分子中に１級または２級のアミノ基を２つ以上有する化合物（ｂ１）である。
続きを表示（約 750 文字）【請求項２】
前記水系ウレタン分散体の平均粒子径が３００ｎｍ以下であることを特徴とする、請求項１記載の水系ウレタン分散体。
【請求項３】
前記ポリエステルポリオール（ａ１）の数平均分子量が２，５００以上であることを特徴とする、請求項１記載の水系ウレタン分散体。
【請求項４】
前記ウレタン樹脂（Ｃ）の全質量中におけるウレタン基濃度（Ｘ）が０．４～１．２ｍｍｏｌ／ｇであることを特徴とする、請求項１記載の水系ウレタン分散体。
【請求項５】
前記ウレタン樹脂（Ｃ）の全質量中におけるウレア基濃度（Ｙ）が０．４～１．２ｍｍｏｌ／ｇであることを特徴とする、請求項１記載の水系ウレタン分散体。
【請求項６】
前記ウレタンプレポリマー（Ａ）を構成するジイソシアネート（ａ２）のイソシアナト基とポリエステルポリオール（ａ１）の水酸基の当量比（イソシアナト基／水酸基）が１．７～２．５であることを特徴とする、請求項１記載の水系ウレタン分散体。
【請求項７】
前記環状エステルがε－カプロラクトン、Ｄ－ラクチド、Ｌ－ラクチド、ＤＬ－ラクチドおよびメソラクチドからなる群より選ばれる少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１記載の水系ウレタン分散体。
【請求項８】
前記ジヒドロキシカルボン酸がジメチロールプロパン酸またはジメチロールブタン酸を含むことを特徴とする請求項１記載の水系ウレタン分散体
【請求項９】
基材と請求項１～８いずれか１項記載の水系ウレタン分散体から形成される層を有する積層体。
【請求項１０】
前記基材が非平滑基材であることを特徴とする請求項９記載の積層体。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、水系ウレタン分散体およびそれを用いて作製した積層体に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、環境への関心の高まりから、生分解樹脂に対する関心が高まっている。生分解性の材料に関しては、土壌中や海洋中で微生物が材料を水と二酸化炭素まで分解することから環境負荷が小さい材料として知られている。一方、コーティング剤分野においては二酸化炭素排出量の減少が求められており、溶剤系から水系材料を使用したコーティング剤への移行が急速に進んでいる。水系材料を使用したコーティング剤としては紙等の非平滑基材に対する投錨性、造膜性が必要であり、塗膜物性としては主に耐油性、耐水性、ヒートシール性、ブロッキング性等が求められる。すでに知られているポリビニルアルコールやデンプン等の水溶性生分解材料は耐水性に難があることが知られており、コーティング剤には不適である。水系材料かつ良好な塗膜物性を持つ生分解性材料の開発が求められている。
【０００３】
特許文献１では、ジメチロールアルカン酸で開環重合したカプロラクトンポリオールからなる生分解度の高いウレタン樹脂が開示されており、その水性化方法についても記載されている。
【０００４】
特許文献２では、ジメチロールアルカン酸で開環重合したカプロラクトンポリオールの末端を過剰のイソシアネートと反応させてウレタン化することで末端イソシアネートプレポリマーを合成し、その後中和して水を加えて乳化し、その乳化物に対してジアミンで鎖延長させて得られるウレタン樹脂の水分散体が開示されている。
【０００５】
一方で、特許文献３では、カプロラクトンポリオールとジメチロールアルカン酸を過剰のイソシアネートとウレタン化することで末端イソシアネートプレポリマーを合成し、その後中和して水を加えて乳化し、その乳化物に対してジアミンで鎖延長させることで得られるウレタン樹脂水分散体が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開平６－３１３０２４号公報
特開平８－２７２４３号公報
特開２０１８－１９３４１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１～３に記載の発明は、ヒートシール性やブロッキング性といった塗膜物性および非平滑基材に対する投錨性や造膜性に課題があった。
【０００８】
本発明は、生分解性、ヒートシール性、ブロッキング性に優れ、かつ非平滑基材に塗布した場合でも造膜性と投錨性が良好で高い耐油性と耐水性を発揮する水系ウレタン分散体およびそれを用いて作製した積層体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、ジヒドロキシカルボン酸を用いた環状エステルの開環重合により得られるポリエステルポリオールを主成分とする水性ウレタン樹脂において、樹脂中の環状エステル含有量、ウレタン結合、およびウレア結合濃度を特定範囲に調整することで、問題が有意に解消できることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明は下記［１］～［９］に関する。
【００１０】
［１］末端にイソシアナト基を有するウレタンプレポリマー（Ａ）と、鎖延長剤（Ｂ）との反応生成物であるウレタン樹脂（Ｃ）を含む水系ウレタン分散体であって、
下記（１）～（４）を満足することを特徴とする水系ウレタン分散体。
（１）前記ウレタンプレポリマー（Ａ）が、ジヒドロキシカルボン酸を用いた環状エステルの開環重合により得られるポリエステルポリオール（ａ１）とジイソシアネート（ａ２）との反応生成物である。
（２）前記ウレタン樹脂（Ｃ）が、下記式を満たす。
０＜（Ｘ＋Ｙ）／Ｚ≦５
Ｘ：ウレタン樹脂（Ｃ）の全質量中におけるウレタン基濃度（ｍｍｏｌ／ｇ）
Ｙ：ウレタン樹脂（Ｃ）の全質量中におけるウレア基濃度（ｍｍｏｌ／ｇ）
Ｚ：ウレタン樹脂（Ｃ）の全質量中における環状エステル含有量
（３）Ｘ／Ｙ≦１．７である。
（４）鎖延長剤（Ｂ）は、水または分子中に１級または２級のアミノ基を２つ以上有する化合物（ｂ１）である。
（【００１１】以降は省略されています）

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