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JP2023151237A - Aqueous urethane resin dispersion and coating material composition, and coating film of the same - Google Patents

Aqueous urethane resin dispersion and coating material composition, and coating film of the same Download PDF

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JP2023151237A
JP2023151237A JP2022060736A JP2022060736A JP2023151237A JP 2023151237 A JP2023151237 A JP 2023151237A JP 2022060736 A JP2022060736 A JP 2022060736A JP 2022060736 A JP2022060736 A JP 2022060736A JP 2023151237 A JP2023151237 A JP 2023151237A
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JP
Japan
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polyurethane resin
polyol
mass
resin dispersion
dispersion composition
Prior art date
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Pending
Application number
JP2022060736A
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Japanese (ja)
Inventor
欣則 杉村
Yoshinori Sugimura
敦史 森上
Atsushi Morigami
健史 山田
Takeshi Yamada
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Ube Corp
Original Assignee
Ube Corp
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Publication date
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Abstract

To provide an aqueous urethane resin dispersion composition which enables formation of a coating film in low temperature drying at 20-100°C, and enables formation of a coating film having adhesion, hardness and flexibility.SOLUTION: An aqueous polyurethane resin dispersion composition contains a polyurethane resin and an aqueous medium, wherein the polyurethane resin has a structural unit derived from polyester polyol (A) containing polyol (Aa) and a dicarboxylic acid (Ab) as components, a structural unit derived from polyether polyol (G) and a structural unit derived from polyisocyanate (B), an aromatic ring is contained in the polyurethane resin, the content of the aromatic ring is 4-18 mass% in the polyurethane resin, the content of an ether bond is 0.5-10 mass%, and the aqueous polyurethane resin dispersion can contribute to SDGs (Sustainable Development Goals).SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、水性ウレタン樹脂分散体に関する。 The present invention relates to an aqueous urethane resin dispersion.

水性ポリウレタン樹脂分散体組成物は、接着性、耐摩耗性、ゴム的性質を有する塗膜を得ることができ、従来の溶剤系ポリウレタンと比較して揮発性有機物を減少できることから環境対応材料として溶剤系ポリウレタンからの置き換えが進んでいる材料である。
水性ポリウレタン樹脂分散体組成物は、たとえば、自動車の外装において中塗りに使用する耐破壊特性材料として使用されている。水性ポリウレタン樹脂分散体組成物は、フィルム、塗料又はコーティング材料、耐破壊特性材料として用いる際には、バーコーター、ロールコーター、エアスプレー等の塗布装置を用いて基材等への塗布が行われる。塗布された水性ポリウレタン樹脂分散体組成物を加熱乾燥することで基材上に塗膜が形成される。
Water-based polyurethane resin dispersion compositions can provide coating films with adhesive properties, abrasion resistance, and rubber-like properties, and can reduce volatile organic matter compared to conventional solvent-based polyurethanes, so they can be used as environmentally friendly materials. This is a material that is increasingly replacing polyurethane-based polyurethanes.
Aqueous polyurethane resin dispersion compositions are used, for example, as anti-fracture materials for use as intermediate coatings in the exterior of automobiles. When the aqueous polyurethane resin dispersion composition is used as a film, paint or coating material, or fracture-resistant material, it is applied to a substrate using a coating device such as a bar coater, roll coater, or air spray. . A coating film is formed on the substrate by heating and drying the applied aqueous polyurethane resin dispersion composition.

ポリカーボネートポリオールを原料とした水性ウレタン樹脂分散体を塗布して得られる塗膜において、耐光性、耐熱性、耐加水分解性、耐油性に優れることが知られている(特許文献1参照)。 It is known that a coating film obtained by applying an aqueous urethane resin dispersion made from polycarbonate polyol as a raw material has excellent light resistance, heat resistance, hydrolysis resistance, and oil resistance (see Patent Document 1).

一方、ポリエステルポリオールを用いた水性ウレタン樹脂分散体から得られる塗膜は多種基材への密着性に優れることで知られている(特許文献2~4)。特許文献2には、ポリオール成分として、2種類のポリオール成分、例えばポリエステルポリオール及びポリエーテルポリオールの混合物を使用し、さらに少なくとも1つの酸基およびイソシアネート基と反応可能な少なくとも1つの基を有する化合物並びに酸無水物を使用したヒドロキシ官能性ポリエステル-ポリウレタン分散体が、硬度、弾性、耐性が調節可能な塗膜が得られることが記載されている。 On the other hand, coating films obtained from aqueous urethane resin dispersions using polyester polyols are known to have excellent adhesion to various substrates (Patent Documents 2 to 4). Patent Document 2 describes a compound in which a mixture of two types of polyol components, for example, a polyester polyol and a polyether polyol, is used as the polyol component, and further has at least one group capable of reacting with at least one acid group and an isocyanate group; It has been described that hydroxy-functional polyester-polyurethane dispersions using acid anhydrides give coatings with adjustable hardness, elasticity and resistance.

特許文献3には、芳香環構造の含有量を特定の範囲とした芳香環構造を有するポリエステルポリオールを使用した水分散性ポリウレタン樹脂を含む鋼板プレコート用水性塗料組成物が、耐溶剤性、追従性、耐植生、硬度及び素地隠蔽性が良好な塗膜を形成することが記載されている。
特許文献4には、芳香環濃度を特定の範囲とした芳香族ポリエステルポリオールを使用したウレタン樹脂組成物が記載されている。
Patent Document 3 discloses a water-based coating composition for pre-coating steel sheets containing a water-dispersible polyurethane resin using a polyester polyol having an aromatic ring structure in which the content of the aromatic ring structure is in a specific range. , it is described that it forms a coating film with good vegetation resistance, hardness, and substrate hiding properties.
Patent Document 4 describes a urethane resin composition using an aromatic polyester polyol having an aromatic ring concentration in a specific range.

特開平10-120757号公報Japanese Patent Application Publication No. 10-120757 特表2010-526921号公報Special Publication No. 2010-526921 特開2011-140561号公報Japanese Patent Application Publication No. 2011-140561 国際公開2019/004349号公報International Publication 2019/004349

特許文献2~4のポリエステルポリオールを用いたポリウレタン樹脂組成物は、種々の樹脂に対して高い密着性を有することが示されているが、低温(例えば80℃)で短時間(例えば10分間)乾燥させた塗膜において、十分な密着性が得られるものではなかった。
また、耐破壊特性材料用途においては、従来の水性ポリウレタン樹脂分散体組成物では、メラミン架橋剤を有するため140℃以上の乾燥工程が必要であった。
It has been shown that the polyurethane resin compositions using the polyester polyols of Patent Documents 2 to 4 have high adhesion to various resins, but they cannot be used at low temperatures (for example, 80°C) for a short period of time (for example, 10 minutes). In the dried coating film, sufficient adhesion was not obtained.
Furthermore, in applications for materials with anti-fracture properties, conventional aqueous polyurethane resin dispersion compositions require a drying process at 140° C. or higher because they contain a melamine crosslinking agent.

地球温暖化ガス排出の観点で、この乾燥温度を従来の140℃以上から20~100℃に下げて塗膜を作成することができれば、エネルギーコスト削減や環境への負荷の低減が期待される。さらに、耐破壊特性材料用途においては、作成された塗膜が十分な密着性や十分な硬度を有する必要がある。 From the perspective of reducing global warming gas emissions, if a coating film can be created by lowering the drying temperature from the conventional 140°C or higher to 20-100°C, it is expected to reduce energy costs and reduce the burden on the environment. Furthermore, in applications for fracture-resistant materials, it is necessary that the created coating film have sufficient adhesion and sufficient hardness.

そこで、本発明の課題は、20~100℃での低温乾燥において、塗膜を作成することができる、水性ウレタン樹脂分散体を提供することである。また、十分な密着性、硬度及び柔軟性を有する塗膜を形成する組成物に用いられる、水性ウレタン樹脂分散体を提供することである。 Therefore, an object of the present invention is to provide an aqueous urethane resin dispersion that can form a coating film by drying at a low temperature of 20 to 100°C. Another object of the present invention is to provide an aqueous urethane resin dispersion that can be used in a composition that forms a coating film having sufficient adhesion, hardness, and flexibility.

本発明者らは、特殊なポリエステルポリオールを使用することで低温短時間の乾燥で高硬度の塗膜を与える水性ウレタン樹脂分散体が得られることを見出した。また好ましい態様においては、低温短時間乾燥で、弾性率が高く、基材への密着性に優れ、破断エネルギーの高い塗膜を与える水性ウレタン樹脂分散体を提供できることを見出した。低温短時間の処理を可能したことで、SDGs(Sustainable Development Goals)のGoal7等の達成に貢献することができる。 The present inventors have discovered that by using a special polyester polyol, it is possible to obtain an aqueous urethane resin dispersion that provides a highly hard coating film by drying at low temperatures and in a short time. It has also been found that, in a preferred embodiment, it is possible to provide an aqueous urethane resin dispersion that can be dried at a low temperature for a short period of time, has a high elastic modulus, has excellent adhesion to a substrate, and provides a coating film with high breaking energy. By enabling low-temperature, short-time processing, it is possible to contribute to achieving Goal 7 of the SDGs (Sustainable Development Goals).

本発明は、具体的には以下のとおりである。
[1]ポリウレタン樹脂及び水系媒体を含む水性ポリウレタン樹脂分散体組成物であって、
前記ポリウレタン樹脂が、ポリオール(Aa)とジカルボン酸(Ab)とを構成成分とするポリエステルポリオール(A)由来の構成単位、ポリエーテルポリオール(G)由来の構成単位及びポリイソシアネート(B)由来の構成単位を有し、かつポリウレタン樹脂中に芳香族環を有し、
ポリウレタン樹脂中の芳香族環の含有量が4質量%~18質量%であり、エーテル結合の含有量が0.5質量%~10質量%である、水性ポリウレタン樹脂分散体組成物。
[2]2種以上のポリウレタン樹脂及び水系媒体を含む水性ポリウレタン樹脂分散体組成物であって、
少なくとも1種のポリウレタン樹脂が、ポリオール(Aa)とジカルボン酸(Ab)とを構成成分とするポリエステルポリオール(A)由来の構成単位及びポリイソシアネート(B)由来の構成単位を有し、かつポリウレタン樹脂中に芳香族環を有し、
少なくとも1種のポリウレタン樹脂がポリエーテルポリオール(G)由来の構成単位及びポリイソシアネート(B)由来の構成単位を有し、
全ポリウレタン樹脂中に、芳香族環の含有量が4質量%~18質量%であり、エーテル結合の含有量が0.5質量%~10質量%である、水性ポリウレタン樹脂分散体組成物。
[3]前記ポリウレタン樹脂が、酸性基含有ポリオール(C)由来の構成単位、及び鎖延長剤(E)由来の構成単位をさらに有する、[1]又は[2]に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体組成物。
[4]前記ジカルボン酸(Ab)が芳香族ジカルボン酸を含む、[1]又は[2]に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体組成物。
[5]前記ポリエステルポリオール(A)、酸性基含有ポリオール及びポリエーテルポリオール(G)以外のポリオール(F)由来の構成単位を有する、[1]又は[2]に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体組成物。
[6]前記芳香族ジカルボン酸における2つのカルボキシル基が、ベンゼン環上のパラ位の関係である、[4]に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体組成物。
[7]前記ポリオール(F)が、ポリカーボネートポリオールである、[5]に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体組成物。
[8]前記ポリエーテルポリオール(G)及び前記ポリオール(F)の水酸基数が2である、[4]に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体組成物。
[9]前記鎖延長剤(E)が、ポリアミンである、[3]に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体組成物。
[10]前記ポリエステルポリオール(A)と前記ポリエーテルポリオール(G)との質量比が50:50~90:10である、[1]に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体組成物。
[11]前記ポリイソシアネート(B)全量中、脂環式ポリイソシアネートを50~100質量%含む、[1]又は[2]に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体組成物。
[12]前記ポリウレタン樹脂の重量平均分子量が100,000以上である、[1]又は[2]に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体組成物。
[13]前記ジカルボン酸(Ab)の水酸基価が55~140mgKOH/gである、[1]又は[2]に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体組成物。
[14][1]又は[2]に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体組成物を含むコーティング材料組成物。
[15] [14]に記載のコーティング材料組成物を塗布後に乾燥させて得られる、塗膜。
[16]前記コーティング材料組成物を80℃、45分間で乾燥させることで得られる塗膜の電着塗面へのコーティング膜の碁盤目剥離試験を行った際に、剥離が認められない、[15]に記載の塗膜。
[17] [14]に記載のコーティング材料組成物を20℃~100℃で乾燥させる工程を含む、塗膜の製造方法。
[18]金属の外装用プライマー又はベースコート用の、[14]に記載のコーティング材料組成物。
[19]耐破壊特性材料用の、[14]に記載のコーティング材料組成物。
[20][15]に記載の塗膜の、フロアコート、プラスチックまたはゴムのコート用の [15]に記載のコーティング材料組成物。
[21][14]に記載のコーティング材料組成物を含有する、鋼板処理剤。
[22]ポリオール(Aa)とジカルボン酸(Ab)とを構成成分とするポリエステルポリオール(A)由来の構成単位、ポリエーテルポリオール(G)由来の構成単位及びポリイソシアネート(B)由来の構成単位を有し、かつポリウレタン樹脂中に芳香族環を有し、ポリウレタン樹脂中の芳香族環の含有量が4質量%~18質量%であり、エーテル結合の含有量が0.5質量%~10質量%である、ポリウレタン樹脂。
[23][22]に記載のポリウレタン樹脂を含有する塗膜。
[24]2種以上のポリウレタン樹脂を含むポリウレタン樹脂組成物であって、
少なくとも1種のポリウレタン樹脂が、ポリオール(Aa)とジカルボン酸(Ab)とを構成成分とするポリエステルポリオール(A)由来の構成単位及びポリイソシアネート(B)由来の構成単位を有し、かつポリウレタン樹脂中に芳香族環を有し、
少なくとも1種のポリウレタン樹脂がポリエーテルポリオール(G)由来の構成単位及びポリイソシアネート(B)由来の構成単位を有し、
全ポリウレタン樹脂中に、芳香族環の含有量が4質量%~18質量%であり、エーテル結合の含有量が0.5質量%~10質量%である、ポリウレタン樹脂組成物。
[25][24]に記載のポリウレタン樹脂組成物を含有する塗膜。
Specifically, the present invention is as follows.
[1] An aqueous polyurethane resin dispersion composition containing a polyurethane resin and an aqueous medium,
The polyurethane resin has a structural unit derived from a polyester polyol (A) whose constituent components are a polyol (Aa) and a dicarboxylic acid (Ab), a structural unit derived from a polyether polyol (G), and a structure derived from a polyisocyanate (B). unit, and has an aromatic ring in the polyurethane resin,
An aqueous polyurethane resin dispersion composition, wherein the content of aromatic rings in the polyurethane resin is 4% by mass to 18% by mass, and the content of ether bonds is 0.5% by mass to 10% by mass.
[2] An aqueous polyurethane resin dispersion composition containing two or more types of polyurethane resins and an aqueous medium,
At least one type of polyurethane resin has a structural unit derived from a polyester polyol (A) containing a polyol (Aa) and a dicarboxylic acid (Ab) and a structural unit derived from a polyisocyanate (B), and the polyurethane resin It has an aromatic ring inside,
At least one type of polyurethane resin has a structural unit derived from a polyether polyol (G) and a structural unit derived from a polyisocyanate (B),
An aqueous polyurethane resin dispersion composition in which the content of aromatic rings is 4% by mass to 18% by mass and the content of ether bonds is 0.5% by mass to 10% by mass in the total polyurethane resin.
[3] The aqueous polyurethane resin dispersion according to [1] or [2], wherein the polyurethane resin further has a structural unit derived from the acidic group-containing polyol (C) and a structural unit derived from the chain extender (E). Composition.
[4] The aqueous polyurethane resin dispersion composition according to [1] or [2], wherein the dicarboxylic acid (Ab) contains an aromatic dicarboxylic acid.
[5] The aqueous polyurethane resin dispersion composition according to [1] or [2], which has structural units derived from a polyol (F) other than the polyester polyol (A), the acidic group-containing polyol, and the polyether polyol (G). thing.
[6] The aqueous polyurethane resin dispersion composition according to [4], wherein the two carboxyl groups in the aromatic dicarboxylic acid are in a para-position relationship on a benzene ring.
[7] The aqueous polyurethane resin dispersion composition according to [5], wherein the polyol (F) is a polycarbonate polyol.
[8] The aqueous polyurethane resin dispersion composition according to [4], wherein the polyether polyol (G) and the polyol (F) have 2 hydroxyl groups.
[9] The aqueous polyurethane resin dispersion composition according to [3], wherein the chain extender (E) is a polyamine.
[10] The aqueous polyurethane resin dispersion composition according to [1], wherein the mass ratio of the polyester polyol (A) and the polyether polyol (G) is 50:50 to 90:10.
[11] The aqueous polyurethane resin dispersion composition according to [1] or [2], which contains 50 to 100% by mass of an alicyclic polyisocyanate based on the total amount of the polyisocyanate (B).
[12] The aqueous polyurethane resin dispersion composition according to [1] or [2], wherein the polyurethane resin has a weight average molecular weight of 100,000 or more.
[13] The aqueous polyurethane resin dispersion composition according to [1] or [2], wherein the dicarboxylic acid (Ab) has a hydroxyl value of 55 to 140 mgKOH/g.
[14] A coating material composition comprising the aqueous polyurethane resin dispersion composition according to [1] or [2].
[15] A coating film obtained by applying and drying the coating material composition according to [14].
[16] When the coating film obtained by drying the coating material composition at 80° C. for 45 minutes was subjected to a checkerboard peel test on the electrodeposited surface, no peeling was observed. 15].
[17] A method for producing a coating film, comprising the step of drying the coating material composition according to [14] at 20°C to 100°C.
[18] The coating material composition according to [14] for use in a metal exterior primer or base coat.
[19] The coating material composition according to [14] for use in fracture-resistant materials.
[20] The coating material composition according to [15] for use in the coating film according to [15], a floor coat, a plastic or rubber coat.
[21] A steel plate treatment agent containing the coating material composition according to [14].
[22] Constituent units derived from polyester polyol (A) containing polyol (Aa) and dicarboxylic acid (Ab), constituent units derived from polyether polyol (G), and constituent units derived from polyisocyanate (B). and has an aromatic ring in the polyurethane resin, the content of the aromatic ring in the polyurethane resin is 4% by mass to 18% by mass, and the content of ether bonds is 0.5% by mass to 10% by mass. %, polyurethane resin.
[23] A coating film containing the polyurethane resin described in [22].
[24] A polyurethane resin composition containing two or more types of polyurethane resins,
At least one type of polyurethane resin has a structural unit derived from a polyester polyol (A) containing a polyol (Aa) and a dicarboxylic acid (Ab) and a structural unit derived from a polyisocyanate (B), and the polyurethane resin It has an aromatic ring inside,
At least one type of polyurethane resin has a structural unit derived from a polyether polyol (G) and a structural unit derived from a polyisocyanate (B),
A polyurethane resin composition in which the content of aromatic rings is 4% by mass to 18% by mass and the content of ether bonds is 0.5% by mass to 10% by mass in the total polyurethane resin.
[25] A coating film containing the polyurethane resin composition according to [24].

本発明の水性ウレタン樹脂分散体を含む組成物は、20~100℃での低温乾燥において、塗膜を作成することができる。また、本発明の水性ウレタン樹脂分散体を含む組成物は、十分な密着性、硬度及び柔軟性を有する塗膜を形成する。 A composition containing the aqueous urethane resin dispersion of the present invention can form a coating film when dried at a low temperature of 20 to 100°C. Further, the composition containing the aqueous urethane resin dispersion of the present invention forms a coating film having sufficient adhesion, hardness, and flexibility.

[本発明の第1の態様]
本発明は、ポリウレタン樹脂及び水系媒体を含む水性ポリウレタン樹脂分散体組成物であって、
前記ポリウレタン樹脂が、ポリオール(Aa)とジカルボン酸(Ab)とを構成成分とするポリエステルポリオール(A)由来の構成単位、ポリエーテルポリオール(G)由来の構成単位及びポリイソシアネート(B)由来の構成単位を有し、かつポリウレタン樹脂中に芳香族環を有し、
ポリウレタン樹脂中の芳香族環の含有量が4質量%~18質量%であり、エーテル結合の含有量が0.5質量%~10質量%である、水性ポリウレタン樹脂分散体組成物。
[First aspect of the present invention]
The present invention is an aqueous polyurethane resin dispersion composition comprising a polyurethane resin and an aqueous medium,
The polyurethane resin has a structural unit derived from a polyester polyol (A) whose constituent components are a polyol (Aa) and a dicarboxylic acid (Ab), a structural unit derived from a polyether polyol (G), and a structure derived from a polyisocyanate (B). unit, and has an aromatic ring in the polyurethane resin,
An aqueous polyurethane resin dispersion composition, wherein the content of aromatic rings in the polyurethane resin is 4% by mass to 18% by mass, and the content of ether bonds is 0.5% by mass to 10% by mass.

前記ポリウレタン樹脂は、さらに、酸性基含有ポリオール(C)由来の構成単位、鎖延長剤(E)由来の構成単位並びに(A)成分、(G)成分及び(C)成分以外のポリオール(F)由来の構成単位を有することが好ましい。
また、水性ポリウレタン樹脂分散体は、上記ポリウレタン樹脂が、中和剤(D)によって中和されていることが好ましい。
The polyurethane resin further contains a structural unit derived from the acidic group-containing polyol (C), a structural unit derived from the chain extender (E), and a polyol (F) other than the component (A), component (G), and component (C). It is preferable to have a structural unit derived from
Further, in the aqueous polyurethane resin dispersion, it is preferable that the polyurethane resin is neutralized with a neutralizing agent (D).

すなわち、ポリウレタン樹脂において、ポリイソシアネート(B)と反応してポリウレタン樹脂を構成する成分としてのポリオール(X)には、ポリエステルポリオール(A)、ポリエーテルポリオール(G)、任意に酸性基含有ポリオール(C)並びに任意にポリオール(F)が含まれる。一方、ジカルボン酸(Ab)と反応してポリエステルポリオール(A)を構成するポリオール(Aa)には、任意に分岐鎖を有するポリオール(Aa1)及び任意に直鎖のポリオール(Aa2)が含まれる。また、ジカルボン酸(Ab)には、任意に芳香族ジカルボン酸(Ab1)及び任意に脂肪族ジカルボン酸(Ab2)が含まれる。 That is, in the polyurethane resin, the polyol (X) as a component that reacts with the polyisocyanate (B) to form the polyurethane resin includes a polyester polyol (A), a polyether polyol (G), and optionally an acidic group-containing polyol ( C) and optionally a polyol (F). On the other hand, the polyol (Aa) that reacts with the dicarboxylic acid (Ab) to form the polyester polyol (A) includes an optionally branched polyol (Aa1) and an optionally linear polyol (Aa2). Further, dicarboxylic acids (Ab) optionally include aromatic dicarboxylic acids (Ab1) and optionally aliphatic dicarboxylic acids (Ab2).

本明細書において、「実質的に100質量%」とは、水性ポリウレタン樹脂分散体組成物の特性や水性ポリウレタン樹脂分散体組成物から得られる塗膜の機能や特性に変化を及ぼす程度のその他の成分は含まないという意味であり、機能や特性を損なわない程度に含まれることを排除するものではない。 In this specification, "substantially 100% by mass" refers to other substances that may change the properties of the aqueous polyurethane resin dispersion composition or the functions and properties of the coating film obtained from the aqueous polyurethane resin dispersion composition. This means that the ingredients are not included, but does not exclude that they may be included to the extent that their functions and characteristics are not impaired.

<ポリエステルポリオール(A)>
ポリエステルポリオール(A)は、ポリオール(Aa)とジカルボン酸(Ab)とを反応させてなるポリオールである。
ポリエステルポリオール(A)は、ポリオール(Aa)とジカルボン酸(Ab)とを脱水縮合せしめる公知のポリエステル製造方法と同様の方法で得られる。
<Polyester polyol (A)>
Polyester polyol (A) is a polyol formed by reacting polyol (Aa) and dicarboxylic acid (Ab).
Polyester polyol (A) is obtained by a method similar to a known polyester production method in which polyol (Aa) and dicarboxylic acid (Ab) are subjected to dehydration condensation.

ポリエステルポリオール(A)は、低温短時間の乾燥で高硬度の塗膜を得る観点から、ポリウレタン樹脂を構成する全ポリオール(X)中、40質量%以上が好ましく、50質量%以上であることがより好ましく、60質量%以上がさらに好ましく、80質量以上が特に好ましい。この範囲では、低温短時間の乾燥で高弾性率の塗膜を得ることもできる。また、ポリエステルポリオール(A)は、低温短時間の乾燥で高密着性の塗膜を得る観点から、ポリウレタン樹脂を構成する全ポリオール(X)中、90質量%以下が好ましく、80質量%以下がより好ましい。 The polyester polyol (A) is preferably 40% by mass or more, and preferably 50% by mass or more of the total polyol (X) constituting the polyurethane resin, from the viewpoint of obtaining a highly hard coating film by drying at a low temperature and in a short time. It is more preferably 60% by mass or more, even more preferably 80% by mass or more. Within this range, a coating film with a high elastic modulus can be obtained by drying at a low temperature for a short time. In addition, from the viewpoint of obtaining a highly adhesive coating film by drying at low temperature and in a short time, the polyester polyol (A) is preferably 90% by mass or less, and 80% by mass or less of the total polyol (X) constituting the polyurethane resin. More preferred.

ポリエステルポリオール(A)の水酸基数は2であることが好ましい。すなわちポリエステルジオールであることが好ましい。水性ポリウレタン樹脂分散体組成物は、架橋をすることなく、硬度及び密着性に優れた塗膜を形成可能であるから、必ずしも架橋は必要でないからである。 It is preferable that the number of hydroxyl groups in the polyester polyol (A) is 2. That is, polyester diol is preferred. This is because the aqueous polyurethane resin dispersion composition can form a coating film with excellent hardness and adhesion without crosslinking, so crosslinking is not necessarily necessary.

ポリエステルポリオール(A)の酸価は、0.01~5.0mgKOH/gであることが好ましい。この範囲であれば、これを原料として、特に良好な物性のポリウレタン樹脂が得られる。酸価は、より好ましくは、0.01~1.0mgKOH/gであり、さらに好ましくは、0.01~0.5mgKOH/gである。この範囲とすることで、水性ウレタン樹脂分散体を乾燥させることで得られる塗膜の硬度や電着塗面への密着性を向上することができる。
本明細書において、酸価は、JIS K 1557の指示薬滴定法に準拠して測定した値とする。
The acid value of the polyester polyol (A) is preferably 0.01 to 5.0 mgKOH/g. Within this range, a polyurethane resin with particularly good physical properties can be obtained using this as a raw material. The acid value is more preferably 0.01 to 1.0 mgKOH/g, even more preferably 0.01 to 0.5 mgKOH/g. By setting it as this range, the hardness of the coating film obtained by drying an aqueous urethane resin dispersion and the adhesiveness to an electrodeposition coating surface can be improved.
In this specification, the acid value is a value measured according to the indicator titration method of JIS K 1557.

ポリエステルポリオール(A)の水酸基価は、22.5~280mgKOH/gであることが好ましく、35~225mgKOH/gであることがより好ましく、55~140mgKOH/gであることがさらに好ましく、55~125mgKOH/gであることが特に好ましい。この範囲であれば、水性ウレタン樹脂分散体を乾燥させることで得られる塗膜の硬度や電着塗面への密着性を向上することができる。
本明細書において、水酸基価は、JIS K 1557のB法に準拠して測定した値とする。
The hydroxyl value of the polyester polyol (A) is preferably 22.5 to 280 mgKOH/g, more preferably 35 to 225 mgKOH/g, even more preferably 55 to 140 mgKOH/g, and even more preferably 55 to 125 mgKOH/g. /g is particularly preferred. Within this range, the hardness of the coating film obtained by drying the aqueous urethane resin dispersion and the adhesion to the electrodeposited surface can be improved.
In this specification, the hydroxyl value is a value measured according to method B of JIS K 1557.

ポリエステルポリオール(A)の数平均分子量Mnは、400~5000であることが好ましい。この範囲であれば、加温下(例えば、75℃)で流動性(例えば、粘度500~10000cP)を容易に得ることができ、取扱い性に優れる。数平均分子量Mnは、より好ましくは、500~3000であり、さらに好ましくは、800~2000であり、特に好ましくは、900~2000である。本明細書において、数平均分子量Mnは、JIS K 1577に準拠して測定した水酸基価に基づいて算出した数平均分子量とする。具体的には、水酸基価を測定し、末端基定量法により、(56.1×1000×価数)/水酸基価を用いて算出する(この式において、水酸基価の単位は[mgKOH/g]である)。前記式中において、価数は1分子中の水酸基の数である。 The number average molecular weight Mn of the polyester polyol (A) is preferably 400 to 5,000. Within this range, fluidity (for example, viscosity of 500 to 10,000 cP) can be easily obtained under heating (for example, 75° C.), resulting in excellent handling properties. The number average molecular weight Mn is more preferably 500 to 3,000, still more preferably 800 to 2,000, particularly preferably 900 to 2,000. In this specification, the number average molecular weight Mn is the number average molecular weight calculated based on the hydroxyl value measured in accordance with JIS K 1577. Specifically, the hydroxyl value is measured and calculated using the terminal group quantitative method using (56.1 x 1000 x valence)/hydroxyl value (in this formula, the unit of hydroxyl value is [mgKOH/g] ). In the above formula, the valence is the number of hydroxyl groups in one molecule.

ポリエステルポリオール(A)の重量平均分子量Mwは、500~30000であることが好ましく、より好ましくは、1000~13000である。本明細書において、重量平均分子量Mwは、GPCにより測定した値とする。 The weight average molecular weight Mw of the polyester polyol (A) is preferably 500 to 30,000, more preferably 1,000 to 13,000. In this specification, the weight average molecular weight Mw is a value measured by GPC.

ポリエステルポリオール(A)の分散度Mw/Mnは、好ましくは、1.0~3.0であり、より好ましくは、1.6~2.5である。 The degree of dispersion Mw/Mn of the polyester polyol (A) is preferably 1.0 to 3.0, more preferably 1.6 to 2.5.

<ポリオール(Aa)>
本発明で使用するポリオール(Aa)は、後述のジカルボン酸(Ab)と反応し、ポリエステルポリオール(A)を形成する。
<Polyol (Aa)>
The polyol (Aa) used in the present invention reacts with a dicarboxylic acid (Ab) described below to form a polyester polyol (A).

ポリオール(Aa)は、分岐鎖を有するポリオール(Aa1)のみを含んでいてもよく、分岐鎖を有するポリオール(Aa1)及び直鎖のポリオール(Aa2)を含んでいてもよい。 The polyol (Aa) may contain only a branched polyol (Aa1), or may contain a branched polyol (Aa1) and a linear polyol (Aa2).

分岐鎖を有するポリオール(Aa1)としては、一分子中に3級の炭素原子又は4級の炭素原子を有するポリオールを示し、例えば、1,2-プロピレングリコール、1-メチル-1,3-ブチレングリコール、2-メチル-1,3-ブチレングリコール、ネオペンチルグリコール、1-メチル-1,4-ペンタンジオール、2-メチル-1,4-ペンタンジオール、3-メチル-1,4-ペンタンジオール、1-メチル-1,5-ペンタンジオール、2-メチル-1,5-ペンタンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、1,2-ジメチルブチレングリコール、1,3-ジメチルブチレングリコール、2,3-ジメチルブチレングリコール、1,4-ジメチルブチレングリコール等を挙げることができるが、得られる塗膜の弾性率や密着性を向上させる観点から、これらの中でも、4級の炭素原子を有するジオールであることが好ましく、ネオペンチルグリコールであることがより好ましい。また、分岐鎖を有するポリオールは、炭素数4~8であることが好ましく、その分岐鎖は、炭化水素基を示し、炭素数1~4のアルキル基であることが好ましく、炭素数1~2のアルキル基であることがより好ましい。
これらの分岐鎖を有するポリオール(Aa1)は単独でまたは2種以上併用して用いることができる。
The branched polyol (Aa1) is a polyol having a tertiary carbon atom or a quaternary carbon atom in one molecule, such as 1,2-propylene glycol, 1-methyl-1,3-butylene. Glycol, 2-methyl-1,3-butylene glycol, neopentyl glycol, 1-methyl-1,4-pentanediol, 2-methyl-1,4-pentanediol, 3-methyl-1,4-pentanediol, 1-Methyl-1,5-pentanediol, 2-methyl-1,5-pentanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 1,2-dimethylbutylene glycol, 1,3-dimethylbutylene glycol, 2 , 3-dimethylbutylene glycol, 1,4-dimethylbutylene glycol, etc. Among these, from the viewpoint of improving the elastic modulus and adhesion of the resulting coating film, diols having a quaternary carbon atom are preferred. is preferable, and neopentyl glycol is more preferable. Further, the polyol having a branched chain preferably has 4 to 8 carbon atoms, and the branched chain represents a hydrocarbon group, preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and the branched chain has 1 to 2 carbon atoms. More preferably, it is an alkyl group.
These branched polyols (Aa1) can be used alone or in combination of two or more.

分岐鎖を有するポリオール(Aa1)の含有量は、ポリオール(Aa)全量中に、好ましくは80質量%以上であり、より好ましくは90質量%以上であり、さらに好ましくは95質量%であり、特に好ましくは実質的に100質量%である。 The content of the branched polyol (Aa1) is preferably 80% by mass or more, more preferably 90% by mass or more, still more preferably 95% by mass, and especially Preferably it is substantially 100% by mass.

直鎖のポリオール(Aa2)としては、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、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、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、等の短鎖脂肪族ジオールを用いることができ、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオールが好ましい。直鎖のポリオール(Aa2)の含有量は、ポリオール(Aa)全量中に、好ましくは20質量%以下であり、より好ましくは10質量%以下あり、さらに5質量%以下であり、特に好ましくは実質的に0質量%である。
これらの直鎖のポリオール(Aa2)は単独でまたは2種以上併用して用いることができる。
As the linear polyol (Aa2), ethylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol , dipropylene glycol, tripropylene glycol, and the like can be used, with 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, and 1,6-hexanediol being preferred. The content of the linear polyol (Aa2) is preferably 20% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, further preferably 5% by mass or less, particularly preferably substantially It is 0% by mass.
These linear polyols (Aa2) can be used alone or in combination of two or more.

<ジカルボン酸(Ab)>
本発明で使用するポリオール(Aa)は、ジカルボン酸(Ab)と反応し、ポリエステルポリオール(A)を形成する。
<Dicarboxylic acid (Ab)>
The polyol (Aa) used in the present invention reacts with a dicarboxylic acid (Ab) to form a polyester polyol (A).

ジカルボン酸(Ab)には、芳香族ジカルボン酸(Ab1)が含まれることが好ましく、その含有量は、ジカルボン酸(Ab)全量中に、好ましくは80質量%以上であり、より好ましくは90質量%以上であり、さらに好ましくは95質量%であり、特に好ましくは実質的に100質量%である。 The dicarboxylic acid (Ab) preferably contains an aromatic dicarboxylic acid (Ab1), and the content thereof is preferably 80% by mass or more, more preferably 90% by mass based on the total amount of the dicarboxylic acid (Ab). % or more, more preferably 95% by mass, particularly preferably substantially 100% by mass.

芳香族ジカルボン酸としては、例えば、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、1,4-ナフタレンジカルボン酸、2,5-ナフタレンジカルボン酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸、ビフェニルジカルボン酸、テトラヒドロフタル酸等、又はこれらの酸無水物、アルキルエステル、酸ハライド等の反応性誘導体などを挙げることができ、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸が好ましく、これらの芳香族ジカルボン酸はその芳香族環上に、炭素数1~4のアルキル基及び/又は炭素数1~4のアルコキシ基を有していてよい。これらの芳香族ジカルボン酸は単独または2種以上併用して用いることができる。これらの中でも、芳香族ジカルボン酸としては、得られる塗膜の弾性率や硬度を高くする観点から芳香族ジカルボン酸における2つのカルボキシル基が、ベンゼン環上のパラ位の関係であるが好ましく、テレフタル酸がより好ましい。 Examples of aromatic dicarboxylic acids include phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, 1,4-naphthalene dicarboxylic acid, 2,5-naphthalene dicarboxylic acid, 2,6-naphthalene dicarboxylic acid, biphenyldicarboxylic acid, and tetrahydrophthalic acid. , or their reactive derivatives such as acid anhydrides, alkyl esters, and acid halides, and phthalic acid, isophthalic acid, and terephthalic acid are preferable. It may have an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms and/or an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms. These aromatic dicarboxylic acids can be used alone or in combination of two or more. Among these, the aromatic dicarboxylic acid is preferably such that the two carboxyl groups in the aromatic dicarboxylic acid are in a para-position relationship on the benzene ring from the viewpoint of increasing the elastic modulus and hardness of the resulting coating film, and terephthalate is preferable. Acids are more preferred.

ジカルボン酸(Ab)は、芳香族ジカルボン酸(Ab1)以外に脂肪族ジカルボン酸(Ab2)を含んでいてもよい。脂肪族ジカルボン酸は、特に限定されないが、例えば、マロン酸、琥珀酸、酒石酸、蓚酸、グルタル酸、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、アルキルコハク酸、リノレイン酸、マレイン酸、フマール酸、メサコン酸、シトラコン酸、イタコン酸等、又はこれらの酸無水物、アルキルエステル、酸ハライド等の反応性誘導体などを挙げることができる。これらの脂肪族ジカルボン酸は単独または2種以上併用して用いることができる。脂肪族ジカルボン酸の含有量は、ジカルボン酸(Ab)全量中に20質量%以下であり、好ましくは10質量%以下であり、より好ましくは5質量%以下であり、さらに好ましくは実質的に0質量%である。 The dicarboxylic acid (Ab) may contain an aliphatic dicarboxylic acid (Ab2) in addition to the aromatic dicarboxylic acid (Ab1). Aliphatic dicarboxylic acids include, but are not limited to, malonic acid, succinic acid, tartaric acid, oxalic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, alkylsuccinic acid, linoleic acid, and maleic acid. , fumaric acid, mesaconic acid, citraconic acid, itaconic acid, etc., or reactive derivatives thereof such as acid anhydrides, alkyl esters, and acid halides. These aliphatic dicarboxylic acids can be used alone or in combination of two or more. The content of aliphatic dicarboxylic acid is 20% by mass or less in the total amount of dicarboxylic acid (Ab), preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, and still more preferably substantially 0% by mass or less. Mass%.

<ポリエーテルポリオール(G)>
ポリエーテルポリオール(G)は、ポリウレタン樹脂を構成する全ポリオール(X)中、70質量%未満の量で含まれていることが好ましく、60質量%未満の量で含まれていることがより好ましく、10~50質量%の量で含まれていることがさらに好ましく、10~40質量%の量で含まれていることが特に好ましい。この範囲であると低温短時間の乾燥で高硬度の塗膜が得られる点から好ましい。また、ポリウレタン樹脂中のエーテル結合の濃度が前記濃度となるように、適宜調整することができる。
<Polyether polyol (G)>
The polyether polyol (G) is preferably contained in an amount of less than 70% by mass, more preferably contained in an amount of less than 60% by mass, based on the total polyol (X) constituting the polyurethane resin. , more preferably in an amount of 10 to 50% by weight, and particularly preferably in an amount of 10 to 40% by weight. This range is preferable because a highly hard coating film can be obtained by drying at a low temperature and in a short time. Further, the concentration of ether bonds in the polyurethane resin can be adjusted as appropriate so that it becomes the above concentration.

ポリエーテルポリオール(G)の水酸基数は2であることが好ましい。すなわちジオールであることが好ましい。水性ポリウレタン樹脂分散体組成物は、架橋をすることなく、硬度及び密着性に優れた塗膜を形成可能であるから、必ずしも架橋は必要でないからである。 It is preferable that the number of hydroxyl groups in the polyether polyol (G) is 2. That is, diol is preferred. This is because the aqueous polyurethane resin dispersion composition can form a coating film with excellent hardness and adhesion without crosslinking, so crosslinking is not necessarily necessary.

ポリエーテルポリオール(G)の数平均分子量は、500~10000であることが好ましく、650~5000であることがより好ましく、900~3000であることがさらに好ましい。 The number average molecular weight of the polyether polyol (G) is preferably from 500 to 10,000, more preferably from 650 to 5,000, even more preferably from 900 to 3,000.

ポリエーテルポリオール(G)の水酸基価は、11~225であることが好ましく、22~173であることがより好ましく、37~125であることがさらに好ましい。 The hydroxyl value of the polyether polyol (G) is preferably from 11 to 225, more preferably from 22 to 173, even more preferably from 37 to 125.

ポリエーテルポリオール(G)としては、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、エチレンオキシドとプロピレンオキシド、エチレンオキシドとブチレンオキシドとのランダム共重合体やブロック共重合体等が挙げられる。
ポリエーテルポリオール(G)は、単独で用いてもよいし、複数種を併用してもよい。
Examples of the polyether polyol (G) include polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene ether glycol, random copolymers and block copolymers of ethylene oxide and propylene oxide, and ethylene oxide and butylene oxide.
The polyether polyol (G) may be used alone or in combination.

ポリエステルポリオール(A)とポリエーテルポリオール(G)との質量比は、50:50~90:10であることが好ましく、55:45~80:20であることがより好ましく、60:40~70:30であることがさらに好ましい。上記質量比が上記範囲であると塗膜は高弾性率でありながら、基材への密着性を発現できる点で好ましい。 The mass ratio of polyester polyol (A) to polyether polyol (G) is preferably 50:50 to 90:10, more preferably 55:45 to 80:20, and 60:40 to 70. :30 is more preferable. It is preferable that the mass ratio is within the above range because the coating film can exhibit adhesiveness to the base material while having a high elastic modulus.

<(A)成分、(G)成分及び(C)成分以外のポリオール(F)>
ポリウレタン樹脂は、後述のポリイソシアネート(B)と反応させてポリウレタン樹脂を構成することができる成分としてのポリオール(X)中に、ポリエステルポリオール(A)、ポリエーテルポリオール(G)及び後述の酸性基含有ポリオール(C)以外に、ポリオール(F)を含有していてもよい。
このような、ポリオール(F)は、ポリウレタン樹脂を構成する全ポリオール(X)中、50質量%未満の量で含まれていることが好ましく、40質量%未満の量で含まれていることがより好ましく、5~30質量%の量で含まれていることがさらに好ましく、5~20質量%の量で含まれていることが特に好ましい。本発明の効果を損なわない範囲であれば、ポリオール(F)の種類、量はともに当業者であれば適宜調整することができる。その他のポリオール(F)は、ポリオール中に含まれていなくてもよい。
<Polyol (F) other than component (A), component (G) and component (C)>
The polyurethane resin contains a polyester polyol (A), a polyether polyol (G), and an acidic group described below in a polyol (X) as a component that can be reacted with a polyisocyanate (B) described below to form a polyurethane resin. In addition to the contained polyol (C), a polyol (F) may be contained.
Such polyol (F) is preferably contained in an amount of less than 50% by mass, and may not be contained in an amount of less than 40% by mass in all polyols (X) constituting the polyurethane resin. More preferably, it is contained in an amount of 5 to 30% by weight, even more preferably in an amount of 5 to 20% by weight. As long as the effects of the present invention are not impaired, both the type and amount of polyol (F) can be adjusted as appropriate by those skilled in the art. Other polyols (F) may not be included in the polyol.

ポリオール(F)としては、公知のものを使用することができる。例えば、ポリカーボネートポリオールといった高分子量ポリオール;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、トリエチレングリコール、テトラ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、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、2-ブチル-2-エチル-1,3-プロパンジオール等の短鎖脂肪族ジオール;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等の脂環式ジオール;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およびそれらのアルキレンオキシド付加体等のジオール等が挙げられる。ポリオール(F)は単独または2種以上併用して用いることができる。これらの中でも、基材密着性及び破断エネルギーの観点から、高分子量ポリオールが好ましく、ポリカーボネートポリオールがより好ましい。
上記のようなポリオール(F)は、市販のものを用いてもよいし、個別に調製したものを用いてもよい。
As the polyol (F), known ones can be used. For example, high molecular weight polyols such as polycarbonate polyols; ethylene glycol, propylene glycol, 1,3-propanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, Short products such as neopentyl glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene glycol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 2-butyl-2-ethyl-1,3-propanediol, etc. Chain aliphatic diols; cycloaliphatic diols such as 1,4-cyclohexanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol, and hydrogenated bisphenol A; diols such as bisphenol A, hydroquinone, bishydroxyethoxybenzene, and their alkylene oxide adducts; etc. Polyol (F) can be used alone or in combination of two or more. Among these, from the viewpoint of substrate adhesion and breaking energy, high molecular weight polyols are preferred, and polycarbonate polyols are more preferred.
As the above polyol (F), a commercially available one may be used, or one prepared individually may be used.

ポリオール(F)の水酸基数は2であることが好ましい。すなわちジオールであることが好ましい。水性ポリウレタン樹脂分散体組成物は、架橋をすることなく、硬度及び密着性に優れた塗膜を形成可能であるから、必ずしも架橋は必要でないからである。密着性の観点で架橋を持たせない方が好ましい。 It is preferable that the number of hydroxyl groups in the polyol (F) is 2. That is, diol is preferred. This is because the aqueous polyurethane resin dispersion composition can form a coating film with excellent hardness and adhesion without crosslinking, so crosslinking is not necessarily necessary. From the viewpoint of adhesion, it is preferable not to have crosslinking.

高分子量ポリオールの数平均分子量は、500~10000であることが好ましく、650~5000であることがより好ましく、900~3000であることがさらに好ましい。 The number average molecular weight of the high molecular weight polyol is preferably from 500 to 10,000, more preferably from 650 to 5,000, even more preferably from 900 to 3,000.

高分子量ポリオールの水酸基価は、10~225であることが好ましく、22~175であることがより好ましく、37~125であることがさらに好ましい。 The hydroxyl value of the high molecular weight polyol is preferably from 10 to 225, more preferably from 22 to 175, even more preferably from 37 to 125.

ポリオール(F)として使用されるポリカーボネートポリオールは、1種以上のポリオール成分と、炭酸エステルやホスゲンとを反応させることにより得られる。安全性や試薬の取扱等の観点から製造が容易であること、末端塩素化物の副生成がない点から、1種以上のポリオールモノマーと、炭酸エステルとを反応させて得られるポリカーボネートポリオールが好ましい。 The polycarbonate polyol used as the polyol (F) is obtained by reacting one or more polyol components with a carbonate ester or phosgene. A polycarbonate polyol obtained by reacting one or more polyol monomers with a carbonate ester is preferred because it is easy to manufacture from the viewpoint of safety and handling of reagents, and there is no by-product of terminally chlorinated products.

ポリカーボネートポリオールのポリオール成分としては、公知のものを使用することができる。例えば、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール等の直鎖状脂肪族ジオール、2-メチル-1,3-プロパンジオール、2-メチル-1,5-ペンタンジオール、等の分岐鎖状脂肪族ジオールといった脂肪族ポリオール;1,4-シクロヘキサンジメタノール、等の主鎖に脂環式構造を有するジオール;1,4-ベンゼンジメタノール、1,3-ベンゼンジメタノール、ポリエステルポリオールポリエーテルポリオールが挙げられる
ポリカーボネートポリオールのポリオール成分は、単独で用いてもよいし、複数種を併用してもよい。
As the polyol component of the polycarbonate polyol, known ones can be used. For example, linear aliphatic diols such as 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 2-methyl-1,3-propanediol, 2-methyl-1,5- Aliphatic polyols such as branched aliphatic diols such as pentanediol; diols having an alicyclic structure in the main chain such as 1,4-cyclohexanedimethanol; 1,4-benzenedimethanol, 1,3-benzene Examples include dimethanol, polyester polyol, polyether polyol. The polyol component of the polycarbonate polyol may be used alone or in combination.

ポリカーボネートポリオールは、その分子中に、ポリカーボネートポリオールの特性を損なわない範囲で、1分子中の平均のカーボネート結合の数未満の数のエーテル結合やエステル結合を含有していてもよい。 The polycarbonate polyol may contain ether bonds or ester bonds in its molecule in a number less than the average number of carbonate bonds in one molecule, as long as the properties of the polycarbonate polyol are not impaired.

<ポリイソシアネート(B)>
ポリイソシアネート(B)としては、公知のものを使用することができる。例えば、1,3-フェニレンジイソシアネート、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(TDI)、2,6-トリレ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(MDI)、2,4-ジフェニルメタンジイソシアネート、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、4,4’,4’’-トリフェニルメタントリイソシアネート、m-イソシアナトフェニルスルホニルイソシアネート、p-イソシアナトフェニルスルホニルイソシアネート等の芳香族ポリイソシアネート;エチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート(PDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、ドデカメチレンジイソシアネート、1,6,11-ウンデカントリイソシアネート、2,2,4-トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、2,6-ジイソシアナトメチルカプロエート、ビス(2-イソシアナトエチル)フマレート、ビス(2-イソシアナトエチル)カーボネート、2-イソシアナトエチル-2,6-ジイソシアナトヘキサノエート等の脂肪族ポリイソシアネート;イソホロンジイソシアネート(IPDI)、4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(水素添加MDI)、シクロヘキシレンジイソシアネート、メチルシクロヘキシレンジイソシアネート(水素添加TDI)、ビス(2-イソシアナトエチル)-4-ジクロヘキセン-1,2-ジカルボキシレート、2,5-ノルボルナンジイソシアネート、2,6-ノルボルナンジイソシアネート等の脂環式ポリイソシアネートが挙げられる。ポリイソシアネート(B)は、その構造の一部又は全部がイソシアヌレート化、カルボジイミド化、又はビウレット化など誘導化されていてもよい。ポリイソシアネート(B)は、単独で用いてもよいし、複数種を併用してもよい。
<Polyisocyanate (B)>
As the polyisocyanate (B), known ones can be used. For example, 1,3-phenylene diisocyanate, 1,4-phenylene diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate (TDI), 2,6-tolylene diisocyanate, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI), 2,4- Diphenylmethane diisocyanate, 4,4'-diisocyanatobiphenyl, 3,3'-dimethyl-4,4'-diisocyanatobiphenyl, 3,3'-dimethyl-4,4'-diisocyanatodiphenylmethane, 1,5 - Aromatic polyisocyanates such as naphthylene diisocyanate, 4,4',4''-triphenylmethane triisocyanate, m-isocyanatophenylsulfonyl isocyanate, p-isocyanatophenylsulfonyl isocyanate; ethylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, penta Methylene diisocyanate (PDI), hexamethylene diisocyanate (HDI), dodecamethylene diisocyanate, 1,6,11-undecane triisocyanate, 2,2,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, lysine diisocyanate, 2,6-diisocyanatomethyl capro Aliphatic polyisocyanates such as ester, bis(2-isocyanatoethyl) fumarate, bis(2-isocyanatoethyl) carbonate, 2-isocyanatoethyl-2,6-diisocyanatohexanoate; isophorone diisocyanate (IPDI) , 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate (hydrogenated MDI), cyclohexylene diisocyanate, methylcyclohexylene diisocyanate (hydrogenated TDI), bis(2-isocyanatoethyl)-4-diclohexene-1,2-dicarboxylate, Examples include alicyclic polyisocyanates such as 2,5-norbornane diisocyanate and 2,6-norbornane diisocyanate. Part or all of the structure of the polyisocyanate (B) may be derivatized such as isocyanurate, carbodiimide, or biuret. Polyisocyanate (B) may be used alone or in combination.

上記のポリイソシアネート(B)の中でも、基材密着性の観点から、脂環式ポリイソシアネートが好ましく、硬度と破断エネルギーの観点から、イソホロンジイソシアネート(IPDI)及び/又は4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(水素添加MDI)がより好ましく、4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネートがさらに好ましい。 ポリイソシアネート(B)中、脂環式ポリイソシアネートは、50~100質量%が好ましく、70~100質量%がより好ましく、90~100質量%がさらに好ましい。 Among the above polyisocyanates (B), alicyclic polyisocyanates are preferred from the viewpoint of adhesion to the substrate, and from the viewpoints of hardness and breaking energy, isophorone diisocyanate (IPDI) and/or 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate. (Hydrogenated MDI) is more preferred, and 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate is even more preferred. In the polyisocyanate (B), the alicyclic polyisocyanate is preferably 50 to 100% by mass, more preferably 70 to 100% by mass, and even more preferably 90 to 100% by mass.

ポリイソシアネート(B)は、単独で用いてもよいし、複数種を併用してもよい。
ポリイソシアネート(B)は、ブロックイソシアネートを含まないことが好ましい。水性ポリウレタン樹脂分散体組成物は、塗膜として使用される際、低温で硬化されるため、高温でブロックを外してイソシアネートを活性化させるブロックイソシアネートは、適さないからである。
Polyisocyanate (B) may be used alone or in combination.
It is preferable that the polyisocyanate (B) does not contain blocked isocyanate. This is because when an aqueous polyurethane resin dispersion composition is used as a coating film, it is cured at a low temperature, so blocked isocyanates that activate the isocyanate by removing blocks at high temperatures are not suitable.

ポリイソシアネート(B)の使用量は、ポリイソシアネート(Ab)のイソシアネート基と全ポリオール(ポリエステルポリオール(A)と、ポリエーテルポリオール(G)と、任意のポリオール(F)と、任意の酸性基含有ポリオール(C)との合計)の水酸基との比(イソシアネート基/水酸基(モル比))が、1.5~2.5であることが好ましく、1.6~2.1であることが特に好ましい。 The amount of polyisocyanate (B) used is based on the isocyanate group of polyisocyanate (Ab), all polyols (polyester polyol (A), polyether polyol (G), any polyol (F), and any acidic group-containing The ratio (isocyanate group/hydroxyl group (molar ratio)) of the total amount of polyol (C) to the hydroxyl group is preferably 1.5 to 2.5, particularly 1.6 to 2.1. preferable.

<酸性基含有ポリオール(C)>
酸性基含有ポリオール(C)とは、一分子中に2個以上の水酸基と、1個以上の酸性基を含有するものである。酸性基含有ポリオール(C)は、一種類を単独で用いてもよいし、複数種類を併用してもよい。
<Acidic group-containing polyol (C)>
The acidic group-containing polyol (C) contains two or more hydroxyl groups and one or more acidic groups in one molecule. The acidic group-containing polyol (C) may be used alone or in combination.

酸性基含有ポリオール(C)としては、公知のものを使用することができる。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のジメチロールアルカン酸;N,N-ビスヒドロキシエチルグリシン、N,N-ビスヒドロキシエチルアラニン、3,4-ジヒドロキシブタンスルホン酸、3,6-ジヒドロキシ-2-トルエンスルホン酸等が挙げられる。中でも入手の容易さの観点から、2個のメチロール基を含む炭素数4~12のジメチルロールアルカン酸が好ましく、ジメチロールアルカン酸の中でも、2,2-ジメチロールプロピオン酸がより好ましい。 As the acidic group-containing polyol (C), known ones can be used. For example, dimethylolalkanoic acids such as 2,2-dimethylolpropionic acid and 2,2-dimethylolbutanoic acid; N,N-bishydroxyethylglycine, N,N-bishydroxyethylalanine, 3,4-dihydroxybutane Examples include sulfonic acid, 3,6-dihydroxy-2-toluenesulfonic acid, and the like. Among them, from the viewpoint of easy availability, dimethylol alkanoic acid having 4 to 12 carbon atoms and containing two methylol groups is preferred, and among dimethylol alkanoic acids, 2,2-dimethylol propionic acid is more preferred.

酸性基含有ポリオール(C)は、樹脂の分散性の観点から、ポリウレタン樹脂を構成する全ポリオール(X)中、4~20質量%の量で含まれていることが好ましく、8~18質量%の量で含まれていることがより好ましく、10~16質量%の量で含まれていることがさらに好ましく、12~15質量%の量で含まれていることが特に好ましい。 From the viewpoint of resin dispersibility, the acidic group-containing polyol (C) is preferably contained in an amount of 4 to 20% by mass, and 8 to 18% by mass, based on the total polyol (X) constituting the polyurethane resin. It is more preferably contained in an amount of 10 to 16% by weight, and particularly preferably 12 to 15% by weight.

水性ポリウレタン樹脂分散体組成物において、ポリエステルポリオール(A)と、ポリエーテルポリオール(G)と酸性基含有ポリオール(C)とポリオール(F)との合計の水酸基当量数は、50~4000であることが好ましい。水酸基当量数がこの範囲であれば、得られたポリウレタン樹脂を含む水性ポリウレタン樹脂分散体組成物の製造が容易である。得られる水性ポリウレタン樹脂分散体組成物から得られる塗膜の破断エネルギーの観点から、水酸基当量数は、好ましくは100~2500、より好ましくは120~1500、特に好ましくは150~1000である。 In the aqueous polyurethane resin dispersion composition, the total number of hydroxyl equivalents of the polyester polyol (A), polyether polyol (G), acidic group-containing polyol (C), and polyol (F) is 50 to 4000. is preferred. When the number of hydroxyl equivalents is within this range, it is easy to produce an aqueous polyurethane resin dispersion composition containing the obtained polyurethane resin. From the viewpoint of the breaking energy of the coating film obtained from the resulting aqueous polyurethane resin dispersion composition, the number of hydroxyl equivalents is preferably 100 to 2,500, more preferably 120 to 1,500, particularly preferably 150 to 1,000.

水酸基当量数は、以下の式(1)及び(2)で算出することができる。
各ポリオール成分の水酸基当量数=各ポリオール成分の分子量/各ポリオール成分の水酸基の数・・・(1)
ポリオール成分の合計の水酸基当量数=M/ポリオール成分の合計モル数・・・(2)
式(2)において、Mは、〔ポリエステルポリオール(A)の水酸基当量数×ポリエステルポリオール(A)のモル数〕+〔ポリエーテルポリオール(G)の水酸基当量数×ポリエ-テルポリオール(G)のモル数〕+〔酸性基含有ポリオール(C)の水酸基当量数×酸性基含有ポリオール(C)のモル数〕+〔ポリオール(F)の水酸基当量数×ポリオール(F)のモル数〕]を示す。
The number of hydroxyl group equivalents can be calculated using the following formulas (1) and (2).
Number of hydroxyl equivalents of each polyol component = Molecular weight of each polyol component / Number of hydroxyl groups of each polyol component... (1)
Total number of hydroxyl equivalents of polyol components = M/total number of moles of polyol components...(2)
In formula (2), M is [number of hydroxyl equivalents of polyester polyol (A) x number of moles of polyester polyol (A)] + [number of hydroxyl equivalents of polyether polyol (G) x number of moles of polyether polyol (G)] [number of moles] + [number of hydroxyl equivalents of acidic group-containing polyol (C) x number of moles of acidic group-containing polyol (C)] + [number of hydroxyl equivalents of polyol (F) x number of moles of polyol (F)]] .

<中和剤(D)>
中和剤(D)は、一種類を単独で用いてもよいし、複数種類を併用してもよい。
<Neutralizing agent (D)>
One type of neutralizing agent (D) may be used alone, or a plurality of types may be used in combination.

中和剤(D)としては、公知のものを使用することができる。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、トリエタノールアミン等の三級アミン;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;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;アンモニア等を用いることができる。 As the neutralizing agent (D), known ones can be used. For example, non-volatile bases such as sodium hydroxide and potassium hydroxide; tertiary amines such as trimethylamine, triethylamine, dimethylethanolamine, methyldiethanolamine, and triethanolamine; secondary amines such as dimethylamine, diethylamine, and dibutylamine; ethylenediamine, Primary amines such as methylamine, ethylamine, butylamine; ammonia, etc. can be used.

上記中和剤(D)としては、コーティング材料組成物中の水系媒体を乾燥する際の温度(通常は50~180℃)で揮発してポリウレタン皮膜から消失し、より一層高い硬度が得られる点から、その沸点が200℃以下であることが好ましく、-50~180℃の範囲であることがより好ましい。100℃以下の低温下で数秒間~1時間の短時間に乾燥塗膜を得る際には、その沸点が130℃以下であることが好ましく、110℃以下であることがより好ましい。 The neutralizing agent (D) volatilizes and disappears from the polyurethane film at the temperature (usually 50 to 180°C) when drying the aqueous medium in the coating material composition, resulting in even higher hardness. Therefore, the boiling point is preferably 200°C or less, more preferably in the range of -50 to 180°C. When drying a coating film in a short period of several seconds to one hour at a low temperature of 100°C or lower, the boiling point is preferably 130°C or lower, more preferably 110°C or lower.

上記中和剤(D)を用いる場合の使用量としては、上記水性ポリウレタン樹脂分散体組成物に含まれる酸性基含有ポリオール(C)の酸性基のモル数に対して0.8~1.2倍の範囲であることが好ましい。前記中和剤(D)の使用量が上記水性ポリウレタン樹脂分散体組成物に含まれる上記酸性基のモル数に対して0.8倍以上であると、得られる分散体の安定性が高く、1.2倍以下であると、100℃以下の低温乾燥下で数秒間~10分間の短時間で硬度、基材密着性と破断エネルギーが全て高い塗膜を得ることができる。 When using the neutralizing agent (D), the amount used is 0.8 to 1.2 based on the number of moles of acidic groups in the acidic group-containing polyol (C) contained in the aqueous polyurethane resin dispersion composition. Preferably, the range is twice that. When the amount of the neutralizing agent (D) used is 0.8 times or more the number of moles of the acidic group contained in the aqueous polyurethane resin dispersion composition, the stability of the resulting dispersion is high; If it is 1.2 times or less, a coating film with high hardness, substrate adhesion, and breaking energy can be obtained in a short period of several seconds to 10 minutes under low-temperature drying at 100° C. or lower.

<鎖延長剤(E)>
鎖延長剤(E)は、ポリウレタンプレポリマーのイソシアナト基と反応性を有する化合物である。鎖延長剤(E)は、一種類を単独で用いてもよいし、複数種類を併用してもよい。
本明細書においては、鎖延長剤としても機能するポリオールは、鎖延長剤(E)には含めず、ポリオール(X)に含める。
<Chain extender (E)>
The chain extender (E) is a compound that is reactive with the isocyanate groups of the polyurethane prepolymer. One type of chain extender (E) may be used alone, or a plurality of types may be used in combination.
In this specification, polyols that also function as chain extenders are not included in chain extenders (E) but are included in polyols (X).

鎖延長剤(E)としては、公知のものを使用することができる。例えば、エチレンジアミン、1,4-テトラメチレンジアミン、2-メチル-1,5-ペンタンジアミン、1,4-ブタンジアミン、1,6-ヘキサメチレンジアミン、1,4-ヘキサメチレンジアミン、3-アミノメチル-3,5,5-トリメチルシクロヘキシルアミン、1,3-ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、キシリレンジアミン、ピペラジン、2,5-ジメチルピペラジン、アミノエチルエタノールアミン等のアミン;水等が挙げられ、アミンが好ましい。 As the chain extender (E), known ones can be used. For example, ethylenediamine, 1,4-tetramethylenediamine, 2-methyl-1,5-pentanediamine, 1,4-butanediamine, 1,6-hexamethylenediamine, 1,4-hexamethylenediamine, 3-aminomethyl -Amines such as 3,5,5-trimethylcyclohexylamine, 1,3-bis(aminomethyl)cyclohexane, xylylenediamine, piperazine, 2,5-dimethylpiperazine, and aminoethylethanolamine; is preferred.

上記鎖延長剤(E)のうち、数平均分子量(Mn)が300以下のジアミンが好ましい。Mnが300以下であることは、ポリウレタン樹脂の凝集力を高くするために必要であり、ジアミンを使用することは、ポリウレタン樹脂のMnを高くし、耐久性を向上させるためのみならず、破断エネルギーの観点からも好ましい。 Among the chain extenders (E), diamines having a number average molecular weight (Mn) of 300 or less are preferred. A Mn of 300 or less is necessary to increase the cohesive force of the polyurethane resin, and the use of diamine not only increases the Mn of the polyurethane resin and improves its durability, but also reduces the breaking energy. It is also preferable from the viewpoint of

上記鎖延長剤(E)の添加量は、得られるウレタンポリマー中の鎖延長起点となるイソシアナト基の当量以下であることが好ましい。イソシアナト基の当量を超えて鎖延長剤(E)を添加した場合には、鎖延長されたウレタンポリマーの分子量が低下して凝集力が低下することがあり、破断エネルギーが低くなる可能性がある。 It is preferable that the amount of the chain extender (E) added is equal to or less than the equivalent of the isocyanato group that serves as a chain extension starting point in the resulting urethane polymer. If the chain extender (E) is added in an amount exceeding the equivalent of the isocyanate group, the molecular weight of the chain-extended urethane polymer may decrease, resulting in a decrease in cohesive force, which may result in a decrease in rupture energy. .

また、鎖延長剤(E)としては、上記例示のほか、イソシアナト基と反応性を有する官能基を3つ以上有する化合物を併用してもよい。そのような化合物を併用することで、N(C=O)NH基の含有量をより制御しやすくなる。その結果、塗膜とする際の乾燥速度をより制御しやすくなる。そのような化合物の例としては、1分子中にアミノ基及び/又はイミノ基を合計で3つ以上有するポリアミンが挙げられ、ジエチレントリアミンのような化合物を用いることができる。 Moreover, as the chain extender (E), in addition to the above-mentioned examples, a compound having three or more functional groups reactive with an isocyanato group may be used in combination. By using such a compound in combination, it becomes easier to control the content of N(C=O)NH groups. As a result, it becomes easier to control the drying rate when forming a coating film. Examples of such compounds include polyamines having a total of three or more amino groups and/or imino groups in one molecule, and compounds such as diethylenetriamine can be used.

<<ポリウレタン樹脂>>
<芳香族環>
ポリウレタン樹脂は、芳香族環を有し、ポリウレタン樹脂中の芳香族環の含有量が4質量%~18質量%であり、5~16質量%であることが好ましく、7~14質量%であることがより好ましい。
この範囲とすることで、ポリウレタン樹脂の塗膜の弾性率を高くすることができる。
ポリウレタン樹脂中の芳香族環の割合は、ポリウレタン樹脂の構成成分全量に対する芳香族環の含有量を示す。例えば、ポリウレタン樹脂がポリエステルポリオール(A)とポリイソシアネート(B)と酸性基含有ポリオール(C)と鎖延長剤(E)とポリオール(F)とポリエーテルポリオール(G)由来の構成成分をそれぞれ有する場合、製造に用いたこれらの原料の合計質量に対する、前記原料中に占める芳香族環の含有量を示す。芳香環の分子量は有機基を除いたベンゼン環やナフタレン環の分子量を用いることとする。例えば、有機基を持たないベンゼン環構造を含有する原料からなるポリウレタン樹脂の芳香族環の割合は下記式(1)より求めることができる。
式(1):芳香族環構造の含有量(質量%)=100×(炭素の原子量×6+水素の原子量×4)×{(ポリエステルポリオール(A)のモル数[mol])×(ポリエステルポリオール(A)に含まれる芳香族環の数)+(ポリイソシアネート(B)のモル数[mol])×(ポリイソシアネート(B)に含まれる芳香族環の数)+(酸性基含有ポリオール(C)のモル数[mol])×(酸性基含有ポリオール(C)に含まれる芳香族環の数)+(鎖延長剤(E)のモル数[mol])×(鎖延長剤(E)に含まれる芳香族環の数)+(ポリオール(F)のモル数[mol])×(ポリオール(F)に含まれる芳香族環の数)+(ポリエーテルポリオール(G)のモル数[mol])×(ポリエーテルポリオール(G)含まれる芳香族環の数)}/(ポリウレタン樹脂の質量[g])
ポリエステルポリオール(A)由来の構成単位、ポリエーテルポリオール(G)由来の構成単位及びポリイソシアネート(B)由来の構成単位からなる群から選択される少なくとも1種は、芳香族環を有する。さらには、任意の酸性基含有ポリオール(C)由来の構成単位、任意の鎖延長剤(E)由来の構成単位、及び任意のポリオール(F)由来の構成単位は芳香族環を有していてもよい。
<<Polyurethane resin>>
<Aromatic ring>
The polyurethane resin has an aromatic ring, and the content of the aromatic ring in the polyurethane resin is 4% by mass to 18% by mass, preferably 5 to 16% by mass, and 7 to 14% by mass. It is more preferable.
By setting it as this range, the elastic modulus of the coating film of polyurethane resin can be made high.
The ratio of aromatic rings in a polyurethane resin indicates the content of aromatic rings relative to the total amount of constituent components of the polyurethane resin. For example, a polyurethane resin has constituent components derived from a polyester polyol (A), a polyisocyanate (B), an acidic group-containing polyol (C), a chain extender (E), a polyol (F), and a polyether polyol (G), respectively. In this case, the content of aromatic rings in the raw materials is shown relative to the total mass of these raw materials used for production. As the molecular weight of the aromatic ring, the molecular weight of a benzene ring or a naphthalene ring excluding organic groups is used. For example, the proportion of aromatic rings in a polyurethane resin made of a raw material containing a benzene ring structure without an organic group can be determined from the following formula (1).
Formula (1): Content of aromatic ring structure (mass%) = 100 x (atomic weight of carbon x 6 + atomic weight of hydrogen x 4) x {(number of moles [mol] of polyester polyol (A)) x (polyester polyol (Number of aromatic rings contained in (A)) + (Number of moles [mol] of polyisocyanate (B)) × (Number of aromatic rings contained in polyisocyanate (B)) + (Acidic group-containing polyol (C ) x (number of aromatic rings contained in acidic group-containing polyol (C)) + (number of moles [mol] of chain extender (E)) x (number of moles [mol] of chain extender (E)) Number of aromatic rings included) + (Number of moles of polyol (F) [mol]) x (Number of aromatic rings included in polyol (F)) + (Number of moles of polyether polyol (G) [mol] ) x (number of aromatic rings contained in polyether polyol (G))}/(mass of polyurethane resin [g])
At least one selected from the group consisting of structural units derived from polyester polyol (A), structural units derived from polyether polyol (G), and structural units derived from polyisocyanate (B) has an aromatic ring. Furthermore, the structural unit derived from any acidic group-containing polyol (C), the structural unit derived from any chain extender (E), and the structural unit derived from any polyol (F) have an aromatic ring. Good too.

<エーテル結合>
ポリウレタン樹脂は、エーテル結合を有し、ポリウレタン樹脂中のエーテル結合の含有量が0.5質量%~10質量%であり、0.8~8質量%であることが好ましく、1.5~6質量%であることがより好ましく、2~5質量%であることがさらにより好ましい。
この範囲とすることで、ポリウレタン樹脂の塗膜の密着性を高くすることができる。
ポリウレタン樹脂中のエーテル基の割合は、ポリウレタン樹脂の構成成分全量に対するエーテル基の含有量を示す。例えば、ポリウレタン樹脂がポリエステルポリオール(A)とポリイソシアネート(B)と酸性基含有ポリオール(C)と鎖延長剤(E)とポリオール(F)とポリエーテルポリオール(G)由来の構成成分をそれぞれ有する場合、製造に用いたこれらの原料の合計質量に対する、前記原料中に占めるエーテル基の含有量を示す。
ポリウレタン樹脂中のエーテル結合の割合は、下記式(2)より求めることができる。
式(2):エーテル結合の含有量(質量%)=100×(酸素の原子量×1)×{(ポリエステルポリオール(A)のモル数[mol])×(ポリエステルポリオール(A)に含まれるエーテル結合の数)+(ポリイソシアネート(B)のモル数[mol])×(ポリイソシアネート(B)に含まれるエーテル結合の数)+(酸性基含有ポリオール(C)のモル数[mol])×(酸性基含有ポリオール(C)に含まれるエーテル結合の数)+(鎖延長剤(E)のモル数[mol])×(鎖延長剤(E)に含まれるエーテル結合の数)+(ポリオール(F)のモル数[mol])×(ポリオール(F)に含まれるエーテル結合の数)+(ポリエーテルポリオール(G)のモル数[mol])×(ポリエーテルポリオール(G)に含まれるエーテル結合の数)}/(ポリウレタン樹脂の質量[g])より求めることができる。
ポリエーテルポリオール(G)由来の構成単位は、エーテル結合を有する。また、ポリエステルポリオール(A)由来の構成単位、ポリイソシアネート(B)由来の構成単位、任意の酸性基含有ポリオール(C)由来の構成単位、任意の鎖延長剤(E)由来の構成単位及び任意のポリオール(F)由来の構成単位は、エーテル結合を有していてもよい。
<ether bond>
The polyurethane resin has an ether bond, and the content of the ether bond in the polyurethane resin is 0.5% to 10% by mass, preferably 0.8% to 8% by mass, and 1.5% to 6% by mass. It is more preferably 2% by mass, and even more preferably 2 to 5% by mass.
By setting it as this range, the adhesiveness of the coating film of polyurethane resin can be improved.
The ratio of ether groups in a polyurethane resin indicates the content of ether groups based on the total amount of constituent components of the polyurethane resin. For example, a polyurethane resin has constituent components derived from a polyester polyol (A), a polyisocyanate (B), an acidic group-containing polyol (C), a chain extender (E), a polyol (F), and a polyether polyol (G), respectively. In this case, the content of ether groups in the raw materials is shown relative to the total mass of these raw materials used for production.
The proportion of ether bonds in the polyurethane resin can be determined from the following formula (2).
Formula (2): Content of ether bond (mass%) = 100 x (atomic weight of oxygen x 1) x {(number of moles [mol] of polyester polyol (A)) x (ether contained in polyester polyol (A)) Number of bonds) + (Number of moles of polyisocyanate (B) [mol]) × (Number of ether bonds contained in polyisocyanate (B)) + (Number of moles of acidic group-containing polyol (C) [mol]) × (Number of ether bonds contained in acidic group-containing polyol (C)) + (Number of moles [mol] of chain extender (E)) x (Number of ether bonds contained in chain extender (E)) + (Polyol (Number of moles [mol] of (F)) × (Number of ether bonds contained in polyol (F)) + (Number of moles [mol] of polyether polyol (G)) × (Number of moles contained in polyether polyol (G) number of ether bonds)}/(mass [g] of polyurethane resin).
The structural unit derived from polyether polyol (G) has an ether bond. In addition, structural units derived from polyester polyol (A), structural units derived from polyisocyanate (B), structural units derived from any acidic group-containing polyol (C), structural units derived from any chain extender (E), and optional The structural unit derived from the polyol (F) may have an ether bond.

本発明の水性ポリウレタン樹脂分散体組成物中のポリウレタン樹脂は、好ましくは、以下のような特徴を有するものである。
ポリウレタン樹脂の数平均分子量(Mn)は、低温乾燥塗膜の破断エネルギーの観点から、50,000以上であることが好ましく、100,000以上であることがより好ましい。数平均分子量を50,000以上とすることで、組成物を100℃以下の温度で乾燥して得られる塗膜がより優れた破断エネルギーを示す。合成することができ、水分散体として取り扱いが可能な粘度であれば、上限は特に制限されない。数平均分子量の上限は通常は2,000,000以下であり、1,000,000以下であることが好ましい。
The polyurethane resin in the aqueous polyurethane resin dispersion composition of the present invention preferably has the following characteristics.
The number average molecular weight (Mn) of the polyurethane resin is preferably 50,000 or more, more preferably 100,000 or more from the viewpoint of breaking energy of a low-temperature dried coating film. By setting the number average molecular weight to 50,000 or more, the coating film obtained by drying the composition at a temperature of 100° C. or lower exhibits better breaking energy. The upper limit is not particularly limited as long as it can be synthesized and has a viscosity that allows it to be handled as an aqueous dispersion. The upper limit of the number average molecular weight is usually 2,000,000 or less, preferably 1,000,000 or less.

ポリウレタン樹脂の重量平均分子量(Mw)は100,000以上であることが好ましく、400000以上であることがより好ましい。重量平均分子量が上記範囲であると塗膜の破断エネルギーの点から好ましい。 The weight average molecular weight (Mw) of the polyurethane resin is preferably 100,000 or more, more preferably 400,000 or more. It is preferable that the weight average molecular weight is within the above range from the viewpoint of the breaking energy of the coating film.

ポリウレタン樹脂の酸価は、特に制限されないが、固形分基準で18~40mgKOH/gであることが好ましく、20~35mgKOH/gであることがより好ましい。ポリウレタン樹脂の酸価が固形分基準で40mgKOH/gより大きくなると、水系媒体中への分散性が悪くなる傾向がある。酸価が固形分基準で18mgKOH/gより小さくなると、基材密着性が低下する傾向にある。酸価は、JIS K 1557の指示薬滴定法に準拠して測定することができる。測定においては、酸性基を中和するために使用した中和剤を取り除いて測定することとする。例えば、有機アミン類を中和剤として用いた場合には、水性ポリウレタン樹脂分散体組成物をガラス板上に塗布し、温度60℃、20mmHgの減圧下で24時間乾燥して得られた塗膜をN-メチルピロリドン(NMP)に溶解させて、JIS K 1557の指示薬滴定法に準拠して酸価を測定することができる。 The acid value of the polyurethane resin is not particularly limited, but is preferably 18 to 40 mgKOH/g, more preferably 20 to 35 mgKOH/g, based on solid content. When the acid value of the polyurethane resin is greater than 40 mgKOH/g based on solid content, the dispersibility in an aqueous medium tends to deteriorate. When the acid value is less than 18 mgKOH/g based on solid content, the adhesion to the substrate tends to decrease. The acid value can be measured according to the indicator titration method of JIS K 1557. In the measurement, the neutralizing agent used to neutralize the acidic groups is removed. For example, when organic amines are used as a neutralizing agent, a coating film obtained by applying an aqueous polyurethane resin dispersion composition onto a glass plate and drying it at a temperature of 60°C and under a reduced pressure of 20 mmHg for 24 hours is obtained. can be dissolved in N-methylpyrrolidone (NMP) and the acid value can be measured according to the indicator titration method of JIS K 1557.

<水性ポリウレタン樹脂分散体組成物>
水性ポリウレタン樹脂分散体組成物は、前記ポリウレタン樹脂及び水系媒体を含み、ポリウレタン樹脂が水系媒体中に分散している。
水系媒体としては、例えば、上水、イオン交換水、蒸留水、超純水などの水や、水と親水性有機溶媒との混合媒体などが挙げられる。
親水性有機溶媒としては、例えば、アセトン、エチルメチルケトンなどのケトン類;N-メチルピロリドン、N-エチルピロリドンなどのピロリドン類;ジエチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテルなどのエーテル類;メタノール、エタノール、n-プロパノール、イソプロパノール、エチレングリコール、ジエチレングリコールなどのアルコール類;KJケミカル社製「KJCMPA(R)-100」に代表されるβ-アルコキシプロピオンアミドなどのアミド類;2-(ジメチルアミノ)-2-メチル-1-プロパノール(DMAP)などの水酸基含有三級アミンが挙げられる。
<Aqueous polyurethane resin dispersion composition>
The aqueous polyurethane resin dispersion composition includes the polyurethane resin and an aqueous medium, and the polyurethane resin is dispersed in the aqueous medium.
Examples of the aqueous medium include water such as clean water, ion-exchanged water, distilled water, and ultrapure water, and a mixed medium of water and a hydrophilic organic solvent.
Examples of hydrophilic organic solvents include ketones such as acetone and ethyl methyl ketone; pyrrolidones such as N-methylpyrrolidone and N-ethylpyrrolidone; ethers such as diethyl ether and dipropylene glycol dimethyl ether; methanol, ethanol, n -Alcohols such as propanol, isopropanol, ethylene glycol, diethylene glycol; Amides such as β-alkoxypropionamide represented by "KJCMPA(R)-100" manufactured by KJ Chemical; 2-(dimethylamino)-2-methyl Examples include hydroxyl group-containing tertiary amines such as -1-propanol (DMAP).

水系媒体中の親水性有機溶媒の量は、0~20質量%であることが好ましく、0~15質量%であることがより好ましく、0~10質量%であることがさらに好ましい。 The amount of the hydrophilic organic solvent in the aqueous medium is preferably 0 to 20% by weight, more preferably 0 to 15% by weight, and even more preferably 0 to 10% by weight.

水性ポリウレタン樹脂分散体組成物のpHは、5.0~10.0であることが好ましく、6.0~9.5であることがより好ましく、6.5~9.0であることがさらに好ましい。 The pH of the aqueous polyurethane resin dispersion composition is preferably 5.0 to 10.0, more preferably 6.0 to 9.5, and even more preferably 6.5 to 9.0. preferable.

水性分散体中におけるポリウレタン樹脂の割合は、好ましくは5~60質量%、より好ましくは20~50質量%である。 The proportion of polyurethane resin in the aqueous dispersion is preferably 5 to 60% by weight, more preferably 20 to 50% by weight.

<水性ポリウレタン樹脂分散体組成物の製造方法>
国際公開第2016/039396号公報等に記載の公知の方法により、水性ポリウレタン樹脂分散体組成物を製造することができる。例えば、以下のような製造方法が挙げられる。
第1の製造方法は、原料を全て混合し、反応させて、水系媒体中に分散させることにより水性ポリウレタン樹脂分散体組成物を得る方法である。
第2の製造方法は、全ポリオール成分とポリイソシアネートとを反応させて、プレポリマーを製造し、前記プレポリマーの酸性基を中和した後、水系媒体中に分散させ、鎖延長剤を反応させることにより水性ポリウレタン樹脂分散体組成物を得る方法である。
水性ポリウレタン樹脂分散体組成物の製造方法としては、分子量の制御が行いやすいため、上記の第2の製造方法が好ましい。
<Method for producing aqueous polyurethane resin dispersion composition>
An aqueous polyurethane resin dispersion composition can be produced by a known method described in International Publication No. 2016/039396 and the like. For example, the following manufacturing method may be mentioned.
The first manufacturing method is a method of obtaining an aqueous polyurethane resin dispersion composition by mixing all raw materials, reacting them, and dispersing them in an aqueous medium.
The second production method involves reacting all polyol components with polyisocyanate to produce a prepolymer, neutralizing the acidic groups of the prepolymer, dispersing it in an aqueous medium, and reacting with a chain extender. This is a method for obtaining an aqueous polyurethane resin dispersion composition.
As a method for manufacturing the aqueous polyurethane resin dispersion composition, the second manufacturing method described above is preferred because the molecular weight can be easily controlled.

特に、本発明においては、以下の(I)~(IV)及び場合により(V)を含む方法により水性ポリウレタン樹脂分散体組成物を製造することができる。
(I)ポリエステルポリオール(A)、ポリエーテルポリオール(G)、ポリイソシアネート(B)、任意の酸性基含有ポリオール(C)及び任意のポリオール(F)を、有機溶剤の存在下、または非存在下で反応させてポリウレタンプレポリマーを得る工程、
(II)前記ポリウレタンプレポリマーの酸性基を中和剤(D)で中和する工程、
(III)前記ポリウレタンプレポリマーを水系媒体に分散させる工程、
(IV)前記ポリウレタンプレポリマーを鎖延長剤(E)で高分子量化する工程、及び場合により、
(V)有機溶剤を除去する工程。
In particular, in the present invention, the aqueous polyurethane resin dispersion composition can be produced by a method including the following (I) to (IV) and optionally (V).
(I) Polyester polyol (A), polyether polyol (G), polyisocyanate (B), any acidic group-containing polyol (C), and any polyol (F) in the presence or absence of an organic solvent. A step of reacting with to obtain a polyurethane prepolymer,
(II) neutralizing the acidic groups of the polyurethane prepolymer with a neutralizing agent (D);
(III) dispersing the polyurethane prepolymer in an aqueous medium;
(IV) a step of increasing the molecular weight of the polyurethane prepolymer with a chain extender (E), and optionally,
(V) Step of removing organic solvent.

[本発明の第2の態様]
本発明の第2の態様は、2種以上のポリウレタン樹脂及び水系媒体を含む水性ポリウレタン樹脂分散体組成物であって、
少なくとも1種のポリウレタン樹脂(I)が、ポリオール(Aa)とジカルボン酸(Ab)とを構成成分とするポリエステルポリオール(A)由来の構成単位及びポリイソシアネート(B)由来の構成単位を有し、かつポリウレタン樹脂中に芳香族環を有し、
少なくとも1種のポリウレタン樹脂(II)がポリエーテルポリオール(G)由来の構成単位及びポリイソシアネート(B)由来の構成単位を有し、
全ポリウレタン樹脂中に、芳香族環の含有量が4質量%~18質量%であり、エーテル結合の含有量が0.5質量%~10質量%である、水性ポリウレタン樹脂分散体組成物である。
[Second aspect of the present invention]
A second aspect of the present invention is an aqueous polyurethane resin dispersion composition comprising two or more types of polyurethane resins and an aqueous medium,
At least one type of polyurethane resin (I) has a structural unit derived from a polyester polyol (A) whose constituent components are a polyol (Aa) and a dicarboxylic acid (Ab) and a structural unit derived from a polyisocyanate (B), and has an aromatic ring in the polyurethane resin,
At least one type of polyurethane resin (II) has a structural unit derived from a polyether polyol (G) and a structural unit derived from a polyisocyanate (B),
An aqueous polyurethane resin dispersion composition in which the content of aromatic rings is 4% by mass to 18% by mass and the content of ether bonds is 0.5% by mass to 10% by mass in the total polyurethane resin. .

ポリウレタン樹脂(I)及び(II)は、いずれも、さらに、酸性基含有ポリオール(C)由来の構成単位、鎖延長剤(E)由来の構成単位並びに(A)成分、(G)成分及び(C)成分以外のポリオール(F)由来の構成単位を有することが好ましい。 Both polyurethane resins (I) and (II) further contain structural units derived from acidic group-containing polyol (C), structural units derived from chain extender (E), component (A), component (G), and ( It is preferable to have a structural unit derived from polyol (F) other than component C).

ポリウレタン樹脂(I)におけるポリエステルポリオール(A)の構成成分であるポリオール(Aa)とジカルボン酸(Ab)としては、本発明の第1の態様と同様のものが挙げられる。
ポリウレタン樹脂(I)におけるポリエステルポリオール(A)としては、本発明の第1の態様と同様のものが挙げられる。
ポリウレタン樹脂(I)におけるポリエステルポリオール(A)の含有量は、全ポリウレタン樹脂中の芳香族環の含有量が4質量%~18質量%であり、エーテル結合の含有量が0.5質量%~10質量%となるように、適宜調整される。
The polyol (Aa) and dicarboxylic acid (Ab) which are constituent components of the polyester polyol (A) in the polyurethane resin (I) include those similar to those in the first aspect of the present invention.
As the polyester polyol (A) in the polyurethane resin (I), the same ones as in the first aspect of the present invention can be mentioned.
The content of the polyester polyol (A) in the polyurethane resin (I) is such that the content of aromatic rings in the total polyurethane resin is 4% by mass to 18% by mass, and the content of ether bonds is 0.5% by mass. It is adjusted appropriately so that it becomes 10% by mass.

ポリウレタン樹脂(I)におけるポリイソシアネート(B)としては、本発明の第1の態様と同様のものが挙げられる。
ポリウレタン樹脂(I)におけるポリイソシアネート(B)の使用量は、ポリイソシアネート(Ab)のイソシアネート基と全ポリオール(Y)の水酸基との比(イソシアネート基/水酸基(モル比))が、1.7~2.5であることが好ましく、1.75~2.3であることが特に好ましい。なお、全ポリオール(Y)とはポリウレタン樹脂(I)を構成する全ポリオールを示す。
As the polyisocyanate (B) in the polyurethane resin (I), the same ones as in the first aspect of the present invention can be mentioned.
The amount of polyisocyanate (B) used in polyurethane resin (I) is such that the ratio of isocyanate groups of polyisocyanate (Ab) to hydroxyl groups of all polyols (Y) (isocyanate group/hydroxyl group (molar ratio)) is 1.7. ˜2.5 is preferable, and 1.75˜2.3 is particularly preferable. Note that the total polyol (Y) refers to all polyols constituting the polyurethane resin (I).

前記ポリウレタン樹脂(I)における酸性基含有ポリオール(C)、中和剤(D)、鎖延長剤(E)及びポリオール(F)としては本発明の第1の態様と同様のものが挙げられる。
ポリウレタン樹脂(I)における酸性基含有ポリオール(C)は、ポリウレタン樹脂(I)を構成する全ポリオール(Y)中、4~20質量%が好ましく、8~18質量%がより好ましく、10~16質量%がさらに好ましく、12~15質量%が特に好ましい。この範囲では、安定な水性分散体を得ることができる。
Examples of the acidic group-containing polyol (C), neutralizing agent (D), chain extender (E), and polyol (F) in the polyurethane resin (I) include the same ones as in the first aspect of the present invention.
The acidic group-containing polyol (C) in the polyurethane resin (I) is preferably 4 to 20% by mass, more preferably 8 to 18% by mass, and more preferably 10 to 16% by mass, based on the total polyol (Y) constituting the polyurethane resin (I). % by weight is more preferable, and 12 to 15% by weight is particularly preferable. Within this range, a stable aqueous dispersion can be obtained.

ポリウレタン樹脂(I)におけるポリオール(F)は、全ポリウレタン樹脂中の芳香族環の含有量が4質量%~18質量%であり、エーテル結合の含有量が0.5質量%~10質量%となるように、適宜調整される。また、2種以上のポリウレタン樹脂合計量に対する含有量が、第1の態様と同範囲となるようにも調整される。 The polyol (F) in the polyurethane resin (I) has an aromatic ring content of 4% to 18% by mass and an ether bond content of 0.5% to 10% by mass in the total polyurethane resin. Adjustments will be made as appropriate to ensure that. Further, the content of the two or more types of polyurethane resins relative to the total amount is also adjusted to be within the same range as in the first embodiment.

ポリウレタン樹脂(I)は、芳香族環を有する。ポリウレタン樹脂(I)において、ポリエステルポリオール(A)由来の構成単位及びポリイソシアネート(B)由来の構成単位からなる群から選択される少なくとも1種は、芳香族環を有する。さらには、任意の酸性基含有ポリオール(C)由来の構成単位、任意の鎖延長剤(E)由来の構成単位、及び任意のポリオール(F)由来の構成単位は芳香族環を有していてもよい。ポリウレタン樹脂(I)は、エーテル結合を有さないことが好ましい。 Polyurethane resin (I) has an aromatic ring. In the polyurethane resin (I), at least one selected from the group consisting of structural units derived from the polyester polyol (A) and structural units derived from the polyisocyanate (B) has an aromatic ring. Furthermore, the structural unit derived from any acidic group-containing polyol (C), the structural unit derived from any chain extender (E), and the structural unit derived from any polyol (F) have an aromatic ring. Good too. It is preferable that the polyurethane resin (I) does not have an ether bond.

ポリウレタン樹脂(II)におけるポリエーテルポリオール(G)としては、本発明の第1の態様と同様のものが挙げられる。
ポリウレタン樹脂(I)におけるポリエーテルポリオール(G)の含有量は、全ポリウレタン樹脂中の芳香族環の含有量が4質量%~18質量%であり、エーテル結合の含有量が0.5質量%~10質量%となるように、適宜調整される。
Examples of the polyether polyol (G) in the polyurethane resin (II) include those similar to those in the first embodiment of the present invention.
The content of the polyether polyol (G) in the polyurethane resin (I) is such that the content of aromatic rings in the total polyurethane resin is 4% by mass to 18% by mass, and the content of ether bonds is 0.5% by mass. It is adjusted as appropriate so that the amount is 10% by mass.

ポリウレタン樹脂(II)におけるポリイソシアネート(B)としては、本発明の第1の態様と同様のものが挙げられる。
ポリウレタン樹脂(II)におけるポリイソシアネート(B)の使用量は、ポリイソシアネート(Ab)のイソシアネート基と全ポリオール(Z)の水酸基との比(イソシアネート基/水酸基(モル比))が、1.7~2.5であることが好ましく、1.75~2.3であることが特に好ましい。
As the polyisocyanate (B) in the polyurethane resin (II), the same ones as in the first aspect of the present invention can be mentioned.
The amount of polyisocyanate (B) used in polyurethane resin (II) is such that the ratio of isocyanate groups of polyisocyanate (Ab) to hydroxyl groups of all polyols (Z) (isocyanate group/hydroxyl group (molar ratio)) is 1.7. ˜2.5 is preferable, and 1.75˜2.3 is particularly preferable.

ポリウレタン樹脂(II)における酸性基含有ポリオール(C)、中和剤(D)、鎖延長剤(E)及びポリオール(F)としては本発明の第1の態様と同様のものが挙げられる。
ポリウレタン樹脂(II)における酸性基含有ポリオール(C)は、ポリウレタン樹脂(II)を構成する全ポリオール(Z)中、1~20質量%が好ましく、2~15質量%がより好ましく、2~8質量%がさらに好ましい。この範囲では、乾燥性の高い塗膜を得ることができる。
As the acidic group-containing polyol (C), neutralizing agent (D), chain extender (E) and polyol (F) in the polyurethane resin (II), the same ones as in the first aspect of the present invention can be mentioned.
The acidic group-containing polyol (C) in the polyurethane resin (II) is preferably 1 to 20% by mass, more preferably 2 to 15% by mass, and more preferably 2 to 8% by mass, based on the total polyol (Z) constituting the polyurethane resin (II). Mass % is more preferred. Within this range, a coating film with high drying properties can be obtained.

ポリウレタン樹脂(II)におけるポリオール(F)は、ポリウレタン樹脂中の芳香族環の含有量が4質量%~18質量%であり、エーテル結合の含有量が0.5質量%~10質量%となるように、適宜調整される。 The polyol (F) in the polyurethane resin (II) has an aromatic ring content of 4% to 18% by mass and an ether bond content of 0.5% to 10% by mass. Adjust accordingly.

ポリウレタン樹脂(II)は、エーテル結合を有する。ポリエーテルポリオール(G)由来の構成単位は、エーテル結合を有する。ポリイソシアネート(B)由来の構成単位、任意の酸性基含有ポリオール(C)由来の構成単位、任意の鎖延長剤(E)由来の構成単位、及び任意のポリオール(F)由来の構成単位は、エーテル結合を有していてもよい。ポリウレタン樹脂(II)は、芳香族環を有さないことが好ましい。 Polyurethane resin (II) has an ether bond. The structural unit derived from polyether polyol (G) has an ether bond. The structural units derived from the polyisocyanate (B), the structural units derived from any acidic group-containing polyol (C), the structural units derived from any chain extender (E), and the structural units derived from any polyol (F), It may have an ether bond. It is preferable that the polyurethane resin (II) does not have an aromatic ring.

ポリウレタン樹脂(I)及びポリウレタン樹脂(II)を含む2種以上のポリウレタン樹脂及び水系媒体を含む水性ポリウレタン樹脂分散体組成物は、全ポリウレタン樹脂中に、芳香族環の含有量が4質量%~18質量%であり、5~16質量%であることが好ましく、7~14質量%であることがより好ましい。この範囲とすることで、ポリウレタン樹脂の塗膜の弾性率を高くすることができる。 An aqueous polyurethane resin dispersion composition containing two or more polyurethane resins including polyurethane resin (I) and polyurethane resin (II) and an aqueous medium has an aromatic ring content of 4% by mass or more in the total polyurethane resin. The amount is 18% by weight, preferably 5 to 16% by weight, and more preferably 7 to 14% by weight. By setting it as this range, the elastic modulus of the coating film of polyurethane resin can be made high.

ポリウレタン樹脂(I)及びポリウレタン樹脂(II)を含む2種以上のポリウレタン樹脂及び水系媒体を含む水性ポリウレタン樹脂分散体組成物は、全ポリウレタン樹脂中に、エーテル結合の含有量が0.5質量%~10質量%であり、0.8~8質量%であることが好ましく、1.5~6質量%であることがより好ましく、2~5質量%であることがさらにより好ましい。この範囲とすることで、ポリウレタン樹脂の塗膜の密着性を高くすることができる。
水性ポリウレタン樹脂分散体組成物の水系媒体、ポリウレタン樹脂の含有量及びpHについては、本発明の第1の態様と同様である。
An aqueous polyurethane resin dispersion composition containing two or more types of polyurethane resins including polyurethane resin (I) and polyurethane resin (II) and an aqueous medium has an ether bond content of 0.5% by mass in the total polyurethane resin. ~10% by weight, preferably from 0.8 to 8% by weight, more preferably from 1.5 to 6% by weight, even more preferably from 2 to 5% by weight. By setting it as this range, the adhesiveness of the coating film of polyurethane resin can be improved.
The aqueous medium, polyurethane resin content, and pH of the aqueous polyurethane resin dispersion composition are the same as in the first embodiment of the present invention.

水性ポリウレタン樹脂分散体組成物の製造方法は、国際公開第2016/039396号公報等に記載の公知の方法により、水性ポリウレタン樹脂分散体を製造することができる。例えば、以下のような製造方法が挙げられる。
第1の製造方法は、ポリウレタン樹脂(I)及びポリウレタン樹脂(II)それぞれに、原料を全て混合し、反応させて、水系媒体中に分散させることにより水性ポリウレタン樹脂分散体を得る方法である。
第2の製造方法は、ポリウレタン樹脂(I)及びポリウレタン樹脂(II)それぞれに、全ポリオール成分とポリイソシアネートとを反応させて、プレポリマーを製造し、前記プレポリマーの酸性基を中和した後、水系媒体中に分散させ、鎖延長剤を反応させることにより水性ポリウレタン樹脂分散体を得る方法である。
水性ポリウレタン樹脂分散体の製造方法としては、分子量の制御が行いやすいため、上記の第2の製造方法が好ましい。
具体的には、ポリウレタン樹脂(I)をポリウレタン樹脂として含む水性ポリウレタン樹脂分散体と、ポリウレタン樹脂(II)をポリウレタン樹脂として含む水性ポリウレタン樹脂分散体とを混合することにより、本発明の水性ポリウレタン樹脂分散体組成物を得ることもできる。この場合の混合比は、全ポリウレタン樹脂に含まれる芳香族環及びエーテル基の含有量が、前記範囲となるように調整される。3種以上の水性ポリウレタン樹脂分散体を混合する場合も、芳香族環及びエーテル基は、前記範囲となるように調整される。
As a method for producing an aqueous polyurethane resin dispersion composition, an aqueous polyurethane resin dispersion can be produced by a known method described in International Publication No. 2016/039396 and the like. For example, the following manufacturing method may be mentioned.
The first production method is to obtain an aqueous polyurethane resin dispersion by mixing all raw materials with each of polyurethane resin (I) and polyurethane resin (II), reacting them, and dispersing them in an aqueous medium.
The second production method is to produce a prepolymer by reacting all polyol components and polyisocyanate in each of polyurethane resin (I) and polyurethane resin (II), and after neutralizing the acidic groups of the prepolymer, This is a method of obtaining an aqueous polyurethane resin dispersion by dispersing it in an aqueous medium and reacting it with a chain extender.
As a method for manufacturing the aqueous polyurethane resin dispersion, the second manufacturing method described above is preferred because it is easy to control the molecular weight.
Specifically, by mixing an aqueous polyurethane resin dispersion containing polyurethane resin (I) as a polyurethane resin and an aqueous polyurethane resin dispersion containing polyurethane resin (II) as a polyurethane resin, the aqueous polyurethane resin of the present invention can be produced. Dispersion compositions can also be obtained. The mixing ratio in this case is adjusted so that the content of aromatic rings and ether groups contained in all polyurethane resins falls within the above range. Even when three or more types of aqueous polyurethane resin dispersions are mixed, the aromatic rings and ether groups are adjusted to fall within the above ranges.

<コーティング材料組成物の製造>
前記水性ポリウレタン樹脂分散体組成物は、コーティング材料組成物に用いられる。
本明細書では、コーティング材料組成物とは、電着塗面、鋼板、木材、プラスチック基材にスプレー、ハケ、アプリケーター、バーコーターなどで塗布して塗膜を形成する材料をいう。
<Manufacture of coating material composition>
The aqueous polyurethane resin dispersion composition is used in a coating material composition.
In this specification, the coating material composition refers to a material that is applied to an electrodeposited surface, a steel plate, wood, or a plastic substrate using a spray, a brush, an applicator, a bar coater, or the like to form a coating film.

コーティング材料組成物は、前記水性ポリウレタン樹脂分散体組成物を必須成分として含有するが、必要に応じてその他の樹脂及び/又はその他の添加剤を含有してもよい。以下、本明細書において単に「コーティング材料組成物」というときは、その他の樹脂、添加剤等を含有させた組成物のみならず、前記水性ポリウレタン樹脂分散体組成物のみからなる組成物も包含する。 The coating material composition contains the aqueous polyurethane resin dispersion composition as an essential component, but may contain other resins and/or other additives as necessary. Hereinafter, the term "coating material composition" used herein includes not only compositions containing other resins, additives, etc., but also compositions consisting only of the aqueous polyurethane resin dispersion composition. .

前記その他の樹脂としては、エマルジョンの状態のアクリル樹脂、オレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、塩化ビニル樹脂、ナイロン樹脂が挙げられる。中でも、アクリルエマルジョン、ポリオレフィンエマルジョン、ポリエステルエマルジョンが好ましく、任意成分として、これらの中から選ばれる少なくとも1種を混合して得られるコーティング材料組成物が好ましい形態である。 Examples of the other resins include acrylic resins, olefin resins, polyester resins, vinyl chloride resins, and nylon resins in the form of emulsions. Among these, acrylic emulsions, polyolefin emulsions, and polyester emulsions are preferred, and a coating material composition obtained by mixing at least one selected from these as an optional component is a preferred form.

前記その他の添加剤としては、例えば、造膜助剤、硬化剤、架橋剤、表面調整剤、乳化剤、増粘剤、ウレタン化触媒、充填剤、発泡剤、顔料、染料、撥油剤、中空発泡体、難燃剤、消泡剤、レベリング剤、ブロッキング防止剤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よい。 Examples of the other additives include coating aids, curing agents, crosslinking agents, surface conditioners, emulsifiers, thickeners, urethanization catalysts, fillers, blowing agents, pigments, dyes, oil repellents, and hollow foaming agents. A flame retardant, an antifoaming agent, a leveling agent, an antiblocking agent, etc. can be used. These additives may be used alone or in combination of two or more.

表面調整剤としては、一般に高分子量化に伴う粘性の変化、表面張力の変化、泡の発生に起因して生じる塗膜の欠陥を解消し得る性能を有する、表面調整剤、レベリング剤、濡れ剤、消泡剤等と称されるものであれば、特に制限なく使用することができ、例えば、アクリル系、ビニル系、シリコーン系、フッ素系、セルロース系、天然ワックス系、水溶性有機溶媒等の各種表面調整剤、レベリング剤、濡れ剤、消泡剤等の他、界面活性剤も好ましく挙げられ、中でも濡れ剤が好ましい。 Examples of surface conditioning agents include surface conditioning agents, leveling agents, and wetting agents that have the ability to eliminate defects in coating films caused by changes in viscosity, changes in surface tension, and generation of bubbles that occur due to the increase in molecular weight. , antifoaming agents, etc. can be used without any particular restrictions. For example, acrylic, vinyl, silicone, fluorine, cellulose, natural wax, water-soluble organic solvents, etc. In addition to various surface conditioning agents, leveling agents, wetting agents, antifoaming agents, and the like, surfactants are also preferred, and wetting agents are particularly preferred.

造膜助剤としては、グリコールエーテルが挙げられる。 Examples of the film forming aid include glycol ether.

コーティング材料組成物の製造方法は、特に制限されないが、公知の製造方法を用いることができる。例えば、前記水性ポリウレタン樹脂分散体組成物、任意成分として、上述したその他樹脂及び各種添加剤を攪拌混合することにより製造される。 The method for producing the coating material composition is not particularly limited, but any known production method can be used. For example, it is manufactured by stirring and mixing the above-mentioned aqueous polyurethane resin dispersion composition with the above-mentioned other resins and various additives as optional components.

コーティング材料組成物において、前記水性ポリウレタン樹脂分散体組成物とその他樹脂との混合割合は、基材密着性及び破断エネルギーの観点から、100/0~10/90(固形分質量比)が好ましく、100/0~15/85がより好ましく、90/10~20/80が更に好ましく、80/20~30/70が特に好ましい。 In the coating material composition, the mixing ratio of the aqueous polyurethane resin dispersion composition and other resins is preferably 100/0 to 10/90 (solid content mass ratio) from the viewpoint of substrate adhesion and breaking energy. The ratio is more preferably 100/0 to 15/85, even more preferably 90/10 to 20/80, and particularly preferably 80/20 to 30/70.

<硬化方法>
コーティング材料組成物は、20℃以上、かつ好ましくは100℃以下、より好ましくは80℃以下の温度に加熱することにより、硬化させることができる。
具体的には、コーティング材料組成物を電着塗面、鋼板、木材、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂、アクリロニトリルブタジエンスチレン(ABS)樹脂などの各種プラスチック基材に、スプレー、ハケ、アプリケーター、バーコーター等を用いて塗布し、100℃以下、好ましくは80℃のオーブン、加熱槽等に通常1~120分間、好ましくは、1~60分間、より好ましくは1~45分間、さらに好ましくは1~20分間保持する方法により硬化させることができる。塗膜の乾燥膜厚は、0.5~200μmに調整することが好ましく、1~100μmに調整することがより好ましく、5~50μmに調整することがさらに好ましく、10~40μmに調整することが特に好ましい。複層塗膜の中のプライマー、ベースコート等として用いる場合には、前述の各種基材に塗布後、例えば、室温~80℃で1~30分間、好ましくは、1~10分間、より好ましくは、2~6分間保持して、任意成分として、さらにもう1種のベースコートを塗布して、同様の乾燥温度、乾燥時間で乾燥させた後に、トップコート(用途によっては、クリアコートという)を塗布して、100℃以下、好ましくは、80℃以下で10~120分間、好ましくは、20~90分間、より好ましくは、30~60分間加熱硬化させることができる。
本発明の一つの態様は、コーティング材料組成物を塗布後に20℃~100℃で乾燥させて得られる塗膜である。
<Curing method>
The coating material composition can be cured by heating to a temperature of 20°C or higher, preferably 100°C or lower, more preferably 80°C or lower.
Specifically, the coating material composition is sprayed or brushed onto various plastic substrates such as electrodeposited surfaces, steel plates, wood, polycarbonate resins, acrylic resins, polyethylene terephthalate (PET) resins, and acrylonitrile butadiene styrene (ABS) resins. , an applicator, a bar coater, etc., and placed in an oven, heating tank, etc. at 100°C or lower, preferably 80°C, for usually 1 to 120 minutes, preferably 1 to 60 minutes, more preferably 1 to 45 minutes, and further Curing can be carried out preferably by holding for 1 to 20 minutes. The dry thickness of the coating film is preferably adjusted to 0.5 to 200 μm, more preferably 1 to 100 μm, even more preferably 5 to 50 μm, and even more preferably 10 to 40 μm. Particularly preferred. When used as a primer, base coat, etc. in a multilayer coating film, after coating on the various substrates mentioned above, for example, at room temperature to 80°C for 1 to 30 minutes, preferably 1 to 10 minutes, more preferably, After holding for 2 to 6 minutes, apply one more base coat as an optional component, dry at the same drying temperature and time, and then apply a top coat (also called a clear coat depending on the application). It can be heated and cured at 100° C. or lower, preferably 80° C. or lower for 10 to 120 minutes, preferably 20 to 90 minutes, more preferably 30 to 60 minutes.
One embodiment of the present invention is a coating film obtained by drying the coating material composition at 20°C to 100°C after application.

<塗膜の物性>
コーティング材料組成物は、塗布後に乾燥させて塗膜を得ることができる。
コーティング材料組成物から得られる塗膜の、実施例記載の方法で測定した破断エネルギーは100MPa以上が好ましく、110MPa以上がより好ましく、120MPa以上がさらに好ましい。上記値は、例えば、ポリオール(F)を使用し、ポリエステルポリオール(A)とポリオール(F)を特定の範囲とした態様において、達成することができる。
<Physical properties of coating film>
The coating material composition can be dried to obtain a coating film after being applied.
The breaking energy of the coating film obtained from the coating material composition measured by the method described in the Examples is preferably 100 MPa or more, more preferably 110 MPa or more, and even more preferably 120 MPa or more. The above value can be achieved, for example, in an embodiment in which polyol (F) is used and polyester polyol (A) and polyol (F) are set in specific ranges.

コーティング材料組成物から得られる塗膜の、実施例記載の方法で測定した電着塗面との密着性は80/100以上が好ましく、100/100がより好ましい。ここで、本発明において塗膜の密着性の評価は「n/100」のように記載する。nは下記試験条件で少なくとも1のマス目が剥離したときに残っていたマス目の数を意味する。密着性試験の条件は、実施例の項で詳細に説明している。上記値は、例えば、ポリオール(F)を使用し、ポリエステルポリオール(A)とポリオール(F)を特定の範囲とした態様において、達成することができる。 The adhesion of the coating film obtained from the coating material composition to the electrodeposited surface measured by the method described in the Examples is preferably 80/100 or more, more preferably 100/100. Here, in the present invention, evaluation of adhesion of a coating film is expressed as "n/100". n means the number of squares remaining when at least one square was peeled off under the following test conditions. The conditions for the adhesion test are explained in detail in the Examples section. The above value can be achieved, for example, in an embodiment in which polyol (F) is used and polyester polyol (A) and polyol (F) are set in specific ranges.

コーティング材料組成物から得られる塗膜の、実施例記載の方法で80℃にて10分間乾燥して得られた13~15μmの塗膜の測定したケーニッヒ硬度は、120超であることが好ましく、123以上であることがより好ましい。 The measured König hardness of the coating film obtained from the coating material composition, which is 13 to 15 μm obtained by drying at 80 ° C. for 10 minutes by the method described in the examples, is preferably more than 120, More preferably, it is 123 or more.

本発明のコーティング材料組成物から得られる塗膜の、実施例記載の方法で測定した弾性率は、1400MPa以上であることが好ましく、1500MPa以上であることがより好ましく、2000MPa以上であることがさらに好ましい。 The elastic modulus of the coating film obtained from the coating material composition of the present invention, measured by the method described in the Examples, is preferably 1400 MPa or more, more preferably 1500 MPa or more, and still more preferably 2000 MPa or more. preferable.

<用途>
コーティング材料組成物は、プライマー材料、ベースコート材料、及び耐破壊特性材料として好適に用いることができる。
本明細書において耐破壊特性材料とは、基材の保護剤として用いられ、かつそれ自身も衝突、石跳ね、落下などの物理的衝撃に対して破壊されにくい特性を有する材料をいう。本発明の水性ポリウレタン樹脂分散体組成物を含むコーティング材料組成物を耐破壊特性材料に好適に使用することができる。
<Application>
The coating material composition can be suitably used as a primer material, base coat material, and anti-fracture material.
In this specification, the term "destruction-resistant material" refers to a material that is used as a protectant for a base material, and which itself has characteristics that make it difficult to be destroyed by physical impact such as a collision, a stone splash, or a fall. A coating material composition containing the aqueous polyurethane resin dispersion composition of the present invention can be suitably used as a fracture-resistant material.

プライマー材料、ベースコート材料、及び耐破壊特性材料は、フロアコーティング、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂、アクリロニトリルブタジエンスチレン(ABS)樹脂などの各種プラスチック基材またはゴムへのコート、鋼板処理剤、自動車、トラック、電車などの車両のような、金属の外装用プライマー又はベースコートなどに広範囲に用いることができ有用であり、特に、金属の外装用プライマー又はベースコートに用いられる。 Primer materials, base coat materials, and anti-fracture materials are used for floor coatings, coatings on various plastic substrates or rubbers such as polycarbonate resins, acrylic resins, polyethylene terephthalate (PET) resins, acrylonitrile butadiene styrene (ABS) resins, and steel plate treatments. It is useful in a wide range of applications, such as primers or base coats for the exterior of metals such as agents, automobiles, trucks, trains and other vehicles, and is particularly useful for primers or base coats for the exterior of metals.

[本発明の第3の態様]
本発明の第3の態様は、ポリオール(Aa)とジカルボン酸(Ab)とを構成成分とするポリエステルポリオール(A)由来の構成単位、ポリエーテルポリオール(G)由来の構成単位及びポリイソシアネート(B)由来の構成単位を有し、
前記ポリエステルポリオール(A)由来の構成単位、前記ポリエーテルポリオール(G)由来の構成単位及び前記ポリイソシアネート(B)由来の構成単位からなる群から選択される少なくとも1種が芳香族環を有し、
ポリウレタン樹脂中の芳香族環が4質量%~18質量%であり、ポリウレタン樹脂中のエーテル基が0.5質量%~10質量%である、ポリウレタン樹脂である。
このポリウレタン樹脂及びその構成単位並びに製造方法については、本発明の第1の態様の水性ポリウレタン樹脂分散体組成物中のポリウレタン樹脂と同様である。
このポリウレタン樹脂は塗膜を形成する。この塗膜の物性及び用途については、上述のコーティング材料組成物の塗膜と同様である。
[Third aspect of the present invention]
A third aspect of the present invention is a structural unit derived from a polyester polyol (A) containing a polyol (Aa) and a dicarboxylic acid (Ab), a structural unit derived from a polyether polyol (G), and a polyisocyanate (B). ) has a constituent unit derived from
At least one member selected from the group consisting of the structural unit derived from the polyester polyol (A), the structural unit derived from the polyether polyol (G), and the structural unit derived from the polyisocyanate (B) has an aromatic ring. ,
A polyurethane resin in which the aromatic rings in the polyurethane resin are 4% by mass to 18% by mass, and the ether groups in the polyurethane resin are 0.5% by mass to 10% by mass.
This polyurethane resin, its constituent units, and manufacturing method are the same as those of the polyurethane resin in the aqueous polyurethane resin dispersion composition of the first aspect of the present invention.
This polyurethane resin forms a coating film. The physical properties and uses of this coating film are the same as those of the coating material composition described above.

[本発明の第4の態様]
2種以上のポリウレタン樹脂を含むポリウレタン樹脂組成物であって、
少なくとも1種のポリウレタン樹脂が、ポリオール(Aa)とジカルボン酸(Ab)とを構成成分とするポリエステルポリオール(A)由来の構成単位及びポリイソシアネート(B)由来の構成単位を有し、かつポリウレタン樹脂中に芳香族環を有し、
少なくとも1種のポリウレタン樹脂がポリエーテルポリオール(G)由来の構成単位及びポリイソシアネート(B)由来の構成単位を有し、
全ポリウレタン樹脂中に、芳香族環の含有量が4質量%~18質量%であり、エーテル結合の含有量が0.5質量%~10質量%である、ポリウレタン樹脂組成物。
このポリウレタン樹脂組成物におけるポリウレタン樹脂の構成単位並びに製造方法については、本発明の第2の態様の水性ポリウレタン樹脂分散体組成物中のポリウレタン樹脂と同様である。
このポリウレタン樹脂は塗膜を形成する。この塗膜の物性及び用途については、上述のコーティング材料組成物の塗膜と同様である。
[Fourth aspect of the present invention]
A polyurethane resin composition containing two or more types of polyurethane resins,
At least one type of polyurethane resin has a structural unit derived from a polyester polyol (A) containing a polyol (Aa) and a dicarboxylic acid (Ab) and a structural unit derived from a polyisocyanate (B), and the polyurethane resin It has an aromatic ring inside,
At least one type of polyurethane resin has a structural unit derived from a polyether polyol (G) and a structural unit derived from a polyisocyanate (B),
A polyurethane resin composition in which the content of aromatic rings is 4% by mass to 18% by mass and the content of ether bonds is 0.5% by mass to 10% by mass in the total polyurethane resin.
The structural units and manufacturing method of the polyurethane resin in this polyurethane resin composition are the same as those for the polyurethane resin in the aqueous polyurethane resin dispersion composition of the second aspect of the present invention.
This polyurethane resin forms a coating film. The physical properties and uses of this coating film are the same as those of the coating material composition described above.

以下に、実施例及び比較例を挙げて、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
なお、物性測定は以下の通り行った。
EXAMPLES The present invention will be explained in more detail below with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited thereto.
The physical properties were measured as follows.

(1)水性ポリウレタン樹脂分散体組成物中のポリウレタン樹脂の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定したものであり、予め作成した標準ポリスチレンの検量線から求めた換算値を記した。
(2)酸価はJIS K 1557の指示薬滴定法に準拠して測定した。
(1) The weight average molecular weight of the polyurethane resin in the aqueous polyurethane resin dispersion composition was measured by gel permeation chromatography (GPC), and the converted value obtained from a standard polystyrene calibration curve prepared in advance was recorded. did.
(2) Acid value was measured in accordance with JIS K 1557 indicator titration method.

(3)塗膜のケーニッヒ硬度は、次のようにして評価した。各水性ポリウレタン樹脂分散体組成物に造膜助剤としてジプロピレングリコールn-ブチルエーテル(安藤パラケミー製ダワノール(登録商標)DPnB)を全体の2質量%、及びシリコン系界面活性剤(ビックケミー社製、BYK-345)を全体の0.5質量%になるように添加して混合したコーティング材料組成物を、日本テストパネル製自動車用カチオン電着塗装板上にバーコーター#20を使って均一に塗布した。次いで、80℃にて10分間乾燥した。得られる塗膜の膜厚は、13~15μmであった。上記で得られた電着塗板とポリウレタン樹脂塗膜との積層体において、前記ポリウレタン樹脂塗膜のケーニッヒ硬度をISO 1522に準拠した方法で測定した。 (3) The Koenig hardness of the coating film was evaluated as follows. Each aqueous polyurethane resin dispersion composition contains 2% by mass of dipropylene glycol n-butyl ether (DOWANOL (registered trademark) DPnB manufactured by Ando Parachemy) as a film-forming agent, and a silicone surfactant (BYK manufactured by BYK A coating material composition prepared by adding and mixing 0.5% by mass of -345) was uniformly applied onto a cationic electrodeposition coating plate for automobiles manufactured by Nippon Test Panel using a bar coater #20. . Then, it was dried at 80°C for 10 minutes. The thickness of the resulting coating film was 13 to 15 μm. In the laminate of the electrocoated plate and the polyurethane resin coating obtained above, the Koenig hardness of the polyurethane resin coating was measured by a method based on ISO 1522.

(4)塗膜の電着層表面への密着性は、次のようにして評価した。水性ポリウレタン樹脂分散体組成物に造膜助剤としてダワノール(登録商標)DPnBを全体の2質量%、及びシリコン系界面活性剤(ビックケミー社製、BYK-345)を全体の0.5質量%になるように添加して混合したコーティング材料組成物を、自動車鋼板カチオン電着塗板(日本テストパネル社製)上にバーコーター#18で塗布し、80℃で45分間加熱乾燥し、得られた塗膜を用いて碁盤目剥離試験を行った。塗膜に10mm×10mmの面積に縦横1mm間隔で切り目を入れ、粘着テープを貼った後、剥がしたときに電着層表面に残っているマスの数を目視で数えて評価した。例えば剥離試験で100個中15個が残っていた場合を15/100と記載した。 (4) The adhesion of the coating film to the electrodeposited layer surface was evaluated as follows. In the aqueous polyurethane resin dispersion composition, Dowanol (registered trademark) DPnB was added as a film-forming agent to 2% by mass of the total, and a silicone surfactant (manufactured by BYK Chemie, BYK-345) was added to 0.5% by mass of the total. The coating material composition added and mixed was applied onto an automobile steel sheet cationic electrodeposited plate (manufactured by Nippon Test Panel Co., Ltd.) using a bar coater #18, and heated and dried at 80°C for 45 minutes. A checkerboard peel test was conducted using the membrane. Cuts were made in the coating film at 1 mm intervals vertically and horizontally in an area of 10 mm x 10 mm, adhesive tape was applied, and the number of squares remaining on the surface of the electrodeposited layer was visually counted and evaluated when it was peeled off. For example, when 15 out of 100 pieces remained in the peel test, it was written as 15/100.

(5)塗膜の引張特性は、以下のようにして評価した。水性ポリウレタン樹脂分散体組成物に造膜助剤としてダワノール(登録商標)DPnBを全体の4.7質量%と、及びシリコン系界面活性剤(ビックケミー社製、BYK-345)を全体の0.5質量%になるように添加して混合したコーティング材料組成物を、PETフィルム上に乾燥膜厚が70μmとなるように塗布した。次いで、室温にて15時間放置後、60℃で2時間、更に120℃で2時間乾燥させて塗膜を作成した。ポリウレタン樹脂フィルムの弾性率は、JIS K 7311に準拠する方法で測定した。塗膜の破断エネルギーは、伸度-応力曲線の伸度ゼロから破断点伸度までの応力を積分して求めた。なお、測定条件は、測定温度23℃、湿度50%、引張速度100mm/分で行った。 (5) The tensile properties of the coating film were evaluated as follows. In the aqueous polyurethane resin dispersion composition, 4.7% by mass of Dowanol (registered trademark) DPnB was added as a film-forming agent, and 0.5% of the total amount of silicone surfactant (BYK-345, manufactured by BYK Chemie) was added to the aqueous polyurethane resin dispersion composition. The coating material composition added and mixed in a mass % was applied onto a PET film so that the dry film thickness was 70 μm. Next, after being left at room temperature for 15 hours, it was dried at 60°C for 2 hours and then at 120°C for 2 hours to form a coating film. The elastic modulus of the polyurethane resin film was measured according to JIS K 7311. The breaking energy of the coating film was determined by integrating the stress from zero elongation to the elongation at break on the elongation-stress curve. Note that the measurement conditions were a measurement temperature of 23° C., humidity of 50%, and a tensile speed of 100 mm/min.

(6) 芳香族環及びエーテル結合のポリウレタン樹脂中の割合は、仕込み量より次式から求めた。
芳香族環構造の含有量(質量%)=100×(炭素の原子量×6+水素の原子量×4)×{(ポリエステルポリオール(A)のモル数[mol])×(ポリエステルポリオール(A)に含まれる芳香族環の数)+(ポリイソシアネート(B)のモル数[mol])×(ポリイソシアネート(B)に含まれる芳香族環の数)+(酸性基含有ポリオール(C)のモル数[mol])×(酸性基含有ポリオール(C)に含まれる芳香族環の数)+(鎖延長剤(E)のモル数[mol])×(鎖延長剤(E)に含まれる芳香族環の数)+(ポリオール(F)のモル数[mol])×(ポリオール(F)に含まれる芳香族環の数)+(ポリエーテルポリオール(G)のモル数[mol])×(ポリエーテルポリオール(G)含まれる芳香族環の数)}/(ポリウレタン樹脂の質量[g])
エーテル結合の含有量(質量%)=100×(酸素の原子量×1)×{(ポリエステルポリオール(A)のモル数[mol])×(ポリエステルポリオール(A)に含まれるエーテル結合の数)+(ポリイソシアネート(B)のモル数[mol])×(ポリイソシアネート(B)に含まれるエーテル結合の数)+(酸性基含有ポリオール(C)のモル数[mol])×(酸性基含有ポリオール(C)に含まれるエーテル結合の数)+(鎖延長剤(E)のモル数[mol])×(鎖延長剤(E)に含まれるエーテル結合の数)+(ポリオール(F)のモル数[mol])×(ポリオール(F)に含まれるエーテル結合の数)+(ポリエーテルポリオール(G)のモル数[mol])×(ポリエーテルポリオール(G)に含まれるエーテル結合の数)}/(ポリウレタン樹脂の質量[g])
(7)原料の数平均分子量、水酸基価はカタログ値である。
(6) The ratio of aromatic rings and ether bonds in the polyurethane resin was determined from the following formula based on the amount charged.
Content of aromatic ring structure (mass%) = 100 x (atomic weight of carbon x 6 + atomic weight of hydrogen x 4) x {(number of moles [mol] of polyester polyol (A)) x (contained in polyester polyol (A) (number of aromatic rings contained in polyisocyanate (B)) + (number of moles [mol] of polyisocyanate (B)) × (number of aromatic rings contained in polyisocyanate (B)) + (number of moles of acidic group-containing polyol (C) [mol] mol]) × (Number of aromatic rings contained in acidic group-containing polyol (C)) + (Number of moles [mol] of chain extender (E)) × (Aromatic ring contained in chain extender (E) ) + (number of moles of polyol (F) [mol]) × (number of aromatic rings contained in polyol (F)) + (number of moles of polyether polyol (G) [mol]) × (polyether Polyol (G) number of aromatic rings contained)}/(mass of polyurethane resin [g])
Content of ether bonds (mass%) = 100 x (atomic weight of oxygen x 1) x {(number of moles [mol] of polyester polyol (A)) x (number of ether bonds contained in polyester polyol (A)) + (Number of moles [mol] of polyisocyanate (B)) x (number of ether bonds contained in polyisocyanate (B)) + (number of moles [mol] of acidic group-containing polyol (C)) x (polyol containing acidic group) (Number of ether bonds contained in (C)) + (Number of moles [mol] of chain extender (E)) x (Number of ether bonds contained in chain extender (E)) + (Mole of polyol (F) number [mol]) x (number of ether bonds contained in polyol (F)) + (number of moles [mol] of polyether polyol (G)) x (number of ether bonds contained in polyether polyol (G)) }/(mass of polyurethane resin [g])
(7) The number average molecular weight and hydroxyl value of raw materials are catalog values.

[製造例1]
<水性ポリウレタン樹脂分散体組成物(1)の製造>
ポリエステルポリオール HS(登録商標) 2F-136P(豊国製油製;LOT.GL7832;数平均分子量1079;水酸基価104.0mgKOH/g;酸価0.81;ネオペンチルグリコールとテレフタル酸を脱水縮合して得られたポリエステルポリオール、152g)と、ポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTMG、三菱化学製;数平均分子量1955;水酸基価57.4mgKOH/g、38.0g)と、2,2-ジメチロールプロピオン酸(28.0g)と、4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(181.6g)とを、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DMM、102.2g)中、ジブチル錫ジラウリレート(0.0606g)存在下、窒素雰囲気下で、80~85℃で4時間加熱した。反応混合物を80℃まで冷却し、これにトリエチルアミン(21.1g)を添加・混合したもののうち、362.7gを、強撹拌のもと水(569.6g)の中に加えた。ついで、35質量%の2-メチル-1,5-ペンタンジアミン水溶液(60.6g)と、35質量%の2-(2-アミノエチルアミノ)エタノール(8.0g)を加えて、水性ポリウレタン樹脂分散体組成物(1)(ポリウレタン樹脂の重量平均分子量460000、酸価27.0)を得た。
[Manufacture example 1]
<Production of aqueous polyurethane resin dispersion composition (1)>
Polyester polyol HS (registered trademark) 2F-136P (manufactured by Toyokuni Oil Co., Ltd.; LOT.GL7832; number average molecular weight 1079; hydroxyl value 104.0 mgKOH/g; acid value 0.81; obtained by dehydration condensation of neopentyl glycol and terephthalic acid. polyester polyol, 152 g), polytetramethylene ether glycol (PTMG, manufactured by Mitsubishi Chemical; number average molecular weight 1955; hydroxyl value 57.4 mgKOH/g, 38.0 g), and 2,2-dimethylolpropionic acid (28 .0g) and 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate (181.6g) in dipropylene glycol dimethyl ether (DMM, 102.2g) in the presence of dibutyltin dilaurylate (0.0606g) under a nitrogen atmosphere, Heated at 80-85°C for 4 hours. The reaction mixture was cooled to 80° C., triethylamine (21.1 g) was added and mixed, and 362.7 g of the mixture was added to water (569.6 g) under strong stirring. Next, 35% by mass 2-methyl-1,5-pentanediamine aqueous solution (60.6g) and 35% by mass 2-(2-aminoethylamino)ethanol (8.0g) were added to form an aqueous polyurethane resin. Dispersion composition (1) (polyurethane resin weight average molecular weight 460,000, acid value 27.0) was obtained.

[製造例2]
<水性ポリウレタン樹脂分散体組成物(2)の製造>
ポリエステルポリオール HS(登録商標) 2F-136P(豊国製油製;LOT.GL7832;数平均分子量1079;水酸基価104.0mgKOH/g;酸価0.81;ネオペンチルグリコールとテレフタル酸を脱水縮合して得られたポリエステルポリオール、117.0g)と、ポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTMG、三菱化学製;数平均分子量1955;水酸基価57.4mgKOH/g、78.2g)と、2,2-ジメチロールプロピオン酸(27.8g)と、4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(175.3g)とを、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DMM、101.1g)中、ジブチル錫ジラウリレート(0.0817g)存在下、窒素雰囲気下で、80~85℃で5時間加熱した。反応混合物を80℃まで冷却し、これにトリエチルアミン(20.6g)を添加・混合したもののうち、364.5gを、強撹拌のもと水(572.5g)の中に加えた。ついで、35質量%の2-メチル-1,5-ペンタンジアミン水溶液(56.0g)と、35質量%の2-(2-アミノエチルアミノ)エタノール(8.0g)を加えて、水性ポリウレタン樹脂分散体組成物(2)(ポリウレタン樹脂の重量平均分子量790000、酸価27.0)を得た。
[Manufacture example 2]
<Production of aqueous polyurethane resin dispersion composition (2)>
Polyester polyol HS (registered trademark) 2F-136P (manufactured by Toyokuni Oil Co., Ltd.; LOT.GL7832; number average molecular weight 1079; hydroxyl value 104.0 mgKOH/g; acid value 0.81; obtained by dehydration condensation of neopentyl glycol and terephthalic acid. polyester polyol, 117.0 g), polytetramethylene ether glycol (PTMG, manufactured by Mitsubishi Chemical; number average molecular weight 1955; hydroxyl value 57.4 mgKOH/g, 78.2 g), and 2,2-dimethylolpropionic acid. (27.8 g) and 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate (175.3 g) in dipropylene glycol dimethyl ether (DMM, 101.1 g) in the presence of dibutyltin dilaurylate (0.0817 g) under a nitrogen atmosphere. The mixture was heated at 80 to 85°C for 5 hours. The reaction mixture was cooled to 80° C., triethylamine (20.6 g) was added and mixed, and 364.5 g of the mixture was added to water (572.5 g) under strong stirring. Next, 35% by mass 2-methyl-1,5-pentanediamine aqueous solution (56.0g) and 35% by mass 2-(2-aminoethylamino)ethanol (8.0g) were added to form an aqueous polyurethane resin. Dispersion composition (2) (polyurethane resin weight average molecular weight 790,000, acid value 27.0) was obtained.

[製造例3]
<水性ポリウレタン樹脂分散体組成物(3)の製造>
ポリエステルポリオール HS(登録商標) 2F-136P(豊国製油製;LOT.GL0734;数平均分子量1090;水酸基価103.0mgKOH/g;酸価0.74;ネオペンチルグリコールとテレフタル酸を脱水縮合して得られたポリエステルポリオール、96.1g)と、ポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTMG、三菱化学製;数平均分子量1955;水酸基価57.4mgKOH/g、64.1g)と、2,2-ジメチロールプロピオン酸(36.9g)と、4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(195.2g)とを、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DMM、100.0g)中、ジブチル錫ジラウリレート(0.1536g)存在下、窒素雰囲気下で、80~85℃で5時間加熱した。反応混合物を80℃まで冷却し、これにトリエチルアミン(27.3g)を添加・混合したもののうち、365.5gを、強撹拌のもと水(562.5g)の中に加えた。ついで、35質量%の2-メチル-1,5-ペンタンジアミン水溶液(57.2g)と、35質量%の2-(2-アミノエチルアミノ)エタノール(15.9g)を加えて、水性ポリウレタン樹脂分散体組成物(3)(ポリウレタン樹脂の重量平均分子量870000、酸価36.0)を得た。
[Manufacture example 3]
<Production of aqueous polyurethane resin dispersion composition (3)>
Polyester polyol HS (registered trademark) 2F-136P (manufactured by Toyokuni Oil Co., Ltd.; LOT.GL0734; number average molecular weight 1090; hydroxyl value 103.0 mgKOH/g; acid value 0.74; obtained by dehydration condensation of neopentyl glycol and terephthalic acid. polyester polyol, 96.1 g), polytetramethylene ether glycol (PTMG, manufactured by Mitsubishi Chemical; number average molecular weight 1955; hydroxyl value 57.4 mgKOH/g, 64.1 g), and 2,2-dimethylolpropionic acid. (36.9 g) and 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate (195.2 g) in dipropylene glycol dimethyl ether (DMM, 100.0 g) in the presence of dibutyltin dilaurylate (0.1536 g) under a nitrogen atmosphere. The mixture was heated at 80 to 85°C for 5 hours. The reaction mixture was cooled to 80° C., triethylamine (27.3 g) was added and mixed, and 365.5 g of the mixture was added to water (562.5 g) under strong stirring. Next, 35% by mass 2-methyl-1,5-pentanediamine aqueous solution (57.2g) and 35% by mass 2-(2-aminoethylamino)ethanol (15.9g) were added to form an aqueous polyurethane resin. Dispersion composition (3) (polyurethane resin weight average molecular weight 870,000, acid value 36.0) was obtained.

[製造例4]
<水性ポリウレタン樹脂分散体組成物(4)の製造>
ポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTMG、三菱化学製;数平均分子量1968;水酸基価57.0mgKOH/g、50.5kg)と、2,2-ジメチロールプロピオン酸(1.9kg)と、イソホロンジイソシアネート(12.6kg)とを、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DMM、18.5kg)中、窒素雰囲気下で、80~90℃で7.5時間加熱した。反応混合物を80℃まで冷却し、これにトリエチルアミン(1.5kg)を添加・混合したもののうち、79.7kgを、強撹拌のもと水(126.1kg)の中に加えた。ついで、ピペラジン(1.2kg)を加えて、水性ポリウレタン樹脂分散体組成物(4)(ポリウレタン樹脂の重量平均分子量880000、酸価12.2)
[Manufacture example 4]
<Production of aqueous polyurethane resin dispersion composition (4)>
Polytetramethylene ether glycol (PTMG, manufactured by Mitsubishi Chemical; number average molecular weight 1968; hydroxyl value 57.0 mgKOH/g, 50.5 kg), 2,2-dimethylolpropionic acid (1.9 kg), and isophorone diisocyanate (12 .6 kg) in dipropylene glycol dimethyl ether (DMM, 18.5 kg) under a nitrogen atmosphere at 80-90° C. for 7.5 hours. The reaction mixture was cooled to 80° C., triethylamine (1.5 kg) was added and mixed, and 79.7 kg of the mixture was added to water (126.1 kg) under strong stirring. Next, piperazine (1.2 kg) was added to prepare the aqueous polyurethane resin dispersion composition (4) (weight average molecular weight of polyurethane resin: 880,000, acid value: 12.2).

[製造例5]
<水性ポリウレタン樹脂分散体組成物(5)の製造>
ポリエステルポリオール HS(登録商標) 2F-136P(豊国製油製;LOT.GL7832;数平均分子量1079;水酸基価104.0mgKOH/g;酸価0.81;ネオペンチルグリコールとテレフタル酸を脱水縮合して得られたポリエステルポリオール、180.2g)と、2,2-ジメチロールプロピオン酸(27.5g)と、4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(184.7g)とを、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DMM、142.3g)中、ジブチル錫ジラウリレート(0.1512g)存在下、窒素雰囲気下で、80~85℃で4.5時間加熱した。反応混合物を80℃まで冷却し、これにトリエチルアミン(20.4g)を添加・混合したもののうち、392.4gを、強撹拌のもと水(541.5g)の中に加えた。ついで、35質量%の2-メチル-1,5-ペンタンジアミン水溶液(59.7g)と、35質量%の2-(2-アミノエチルアミノ)エタノール(8.0g)を加えて、水性ポリウレタン樹脂分散体組成物(5)(ポリウレタン樹脂の重量平均分子量690000、酸価27.2)
[Manufacture example 5]
<Production of aqueous polyurethane resin dispersion composition (5)>
Polyester polyol HS (registered trademark) 2F-136P (manufactured by Toyokuni Oil Co., Ltd.; LOT.GL7832; number average molecular weight 1079; hydroxyl value 104.0 mgKOH/g; acid value 0.81; obtained by dehydration condensation of neopentyl glycol and terephthalic acid. dipropylene glycol dimethyl ether (DMM, 142g), 2,2-dimethylolpropionic acid (27.5g), and 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate (184.7g). The mixture was heated at 80 to 85° C. for 4.5 hours in the presence of dibutyltin dilaurylate (0.1512 g) in a nitrogen atmosphere. The reaction mixture was cooled to 80° C., triethylamine (20.4 g) was added and mixed, and 392.4 g of the mixture was added to water (541.5 g) under strong stirring. Next, 35% by mass 2-methyl-1,5-pentanediamine aqueous solution (59.7g) and 35% by mass 2-(2-aminoethylamino)ethanol (8.0g) were added to form an aqueous polyurethane resin. Dispersion composition (5) (weight average molecular weight of polyurethane resin 690,000, acid value 27.2)

[製造例6]
<水性ポリウレタン樹脂分散体組成物(6)の製造>
ヘキサンジオールとイソフタル酸を脱水縮合して得られたポリエステルポリオール(数平均分子量1000;水酸基価112.2mgKOH/g;酸価0.04、180.1g)と、2,2-ジメチロールプロピオン酸(28.7g)と、4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(192.4g)とを、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DMM、145.0g)中、ジブチル錫ジラウリレート(0.1348g)存在下、窒素雰囲気下で、80~85℃で4.5時間加熱した。反応混合物を80℃まで冷却し、これにトリエチルアミン(21.4g)を添加・混合したもののうち、392.5gを、強撹拌のもと水(539.9g)の中に加えた。ついで、35質量%の2-メチル-1,5-ペンタンジアミン水溶液(62.7g)と、35質量%の2-(2-アミノエチルアミノ)エタノール(8.0g)を加えて、水性ポリウレタン樹脂分散体組成物(6)(ポリウレタン樹脂の重量平均分子量660000、酸価27.5)
[Manufacture example 6]
<Production of aqueous polyurethane resin dispersion composition (6)>
A polyester polyol obtained by dehydration condensation of hexanediol and isophthalic acid (number average molecular weight 1000; hydroxyl value 112.2 mgKOH/g; acid value 0.04, 180.1 g) and 2,2-dimethylolpropionic acid ( 28.7 g) and 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate (192.4 g) in dipropylene glycol dimethyl ether (DMM, 145.0 g) in the presence of dibutyltin dilaurylate (0.1348 g) under a nitrogen atmosphere. , and heated at 80-85° C. for 4.5 hours. The reaction mixture was cooled to 80° C., triethylamine (21.4 g) was added and mixed, and 392.5 g of the mixture was added to water (539.9 g) under strong stirring. Next, 35% by mass 2-methyl-1,5-pentanediamine aqueous solution (62.7g) and 35% by mass 2-(2-aminoethylamino)ethanol (8.0g) were added to form an aqueous polyurethane resin. Dispersion composition (6) (weight average molecular weight of polyurethane resin 660,000, acid value 27.5)

[製造例7]
<水性ポリウレタン樹脂分散体組成物(7)の製造>
ETERNACOLL(登録商標) UM90(3/1)(宇部興産製;数平均分子量903;水酸基価124.3mgKOH/g;1,4-シクロヘキサンジメタノール、1,6-ヘキサンジオール(モル比で3:1)と炭酸エステルとを反応させて得られたポリカーボネートジオール、152.1g)と、ポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTMG、三菱化学製;数平均分子量1955;水酸基価57.4mgKOH/g、37.9g)と、2,2-ジメチロールプロピオン酸(29.7g)と、4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(202.8g)とを、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DMM、107.0g)中、ジブチル錫ジラウリレート(0.1837g)存在下、窒素雰囲気下で、80~85℃で5時間加熱した。反応混合物を80℃まで冷却し、これにトリエチルアミン(22.2g)を添加・混合したもののうち、365.3gを、強撹拌のもと水(569.6g)の中に加えた。ついで、35質量%の2-メチル-1,5-ペンタンジアミン水溶液(62.2g)と、35質量%の2-(2-アミノエチルアミノ)エタノール(8.0g)を加えて、水性ポリウレタン樹脂分散体組成物(7)(ポリウレタン樹脂の重量平均分子量710000、酸価27.0)
[Manufacture example 7]
<Production of aqueous polyurethane resin dispersion composition (7)>
ETERNACOLL (registered trademark) UM90 (3/1) (manufactured by Ube Industries; number average molecular weight 903; hydroxyl value 124.3 mgKOH/g; 1,4-cyclohexanedimethanol, 1,6-hexanediol (3:1 molar ratio) ) and carbonate ester, 152.1 g) and polytetramethylene ether glycol (PTMG, manufactured by Mitsubishi Chemical; number average molecular weight 1955; hydroxyl value 57.4 mgKOH/g, 37.9 g) , 2,2-dimethylolpropionic acid (29.7 g), and 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate (202.8 g) were dissolved in dibutyltin dilaurylate ( 0.1837g) under a nitrogen atmosphere at 80-85°C for 5 hours. The reaction mixture was cooled to 80° C., triethylamine (22.2 g) was added and mixed, and 365.3 g of the mixture was added to water (569.6 g) under strong stirring. Next, 35% by mass 2-methyl-1,5-pentanediamine aqueous solution (62.2g) and 35% by mass 2-(2-aminoethylamino)ethanol (8.0g) were added to form an aqueous polyurethane resin. Dispersion composition (7) (weight average molecular weight of polyurethane resin 710,000, acid value 27.0)

[製造例8]
<水性ポリウレタン樹脂分散体組成物(8)の製造>
ETERNACOLL(登録商標) UM90(3/1)(宇部興産製;数平均分子量903;水酸基価124.3mgKOH/g;1,4-シクロヘキサンジメタノール、1,6-ヘキサンジオール(モル比で3:1)と炭酸エステルとを反応させて得られたポリカーボネートジオール、113.7g)と、ポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTMG、三菱化学製;数平均分子量1955;水酸基価57.4mgKOH/g、76.0g)と、2,2-ジメチロールプロピオン酸(28.4g)と、4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(185.2g)とを、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DMM、102.0g)中、ジブチル錫ジラウリレート(0.1323g)存在下、窒素雰囲気下で、80~85℃で4.5時間加熱した。反応混合物を80℃まで冷却し、これにトリエチルアミン(21.2g)を添加・混合したもののうち、365.7gを、強撹拌のもと水(570.7g)の中に加えた。ついで、35質量%の2-メチル-1,5-ペンタンジアミン水溶液(59.7g)と、35質量%の2-(2-アミノエチルアミノ)エタノール(8.0g)を加えて、水性ポリウレタン樹脂分散体組成物(8)(ポリウレタン樹脂の重量平均分子量740000、酸価27.2)
[Manufacture example 8]
<Production of aqueous polyurethane resin dispersion composition (8)>
ETERNACOLL (registered trademark) UM90 (3/1) (manufactured by Ube Industries; number average molecular weight 903; hydroxyl value 124.3 mgKOH/g; 1,4-cyclohexanedimethanol, 1,6-hexanediol (3:1 molar ratio) ) and carbonate ester (113.7 g) and polytetramethylene ether glycol (PTMG, manufactured by Mitsubishi Chemical; number average molecular weight 1955; hydroxyl value 57.4 mgKOH/g, 76.0 g) , 2,2-dimethylolpropionic acid (28.4 g), and 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate (185.2 g) were dissolved in dibutyltin dilaurylate ( 0.1323g) under a nitrogen atmosphere at 80-85°C for 4.5 hours. The reaction mixture was cooled to 80° C., triethylamine (21.2 g) was added and mixed, and 365.7 g of the mixture was added to water (570.7 g) under strong stirring. Next, 35% by mass 2-methyl-1,5-pentanediamine aqueous solution (59.7g) and 35% by mass 2-(2-aminoethylamino)ethanol (8.0g) were added to form an aqueous polyurethane resin. Dispersion composition (8) (weight average molecular weight of polyurethane resin 740,000, acid value 27.2)

[製造例9]
<水性ポリウレタン樹脂分散体組成物ブレンド品(9)の製造>
水性ポリウレタン樹脂分散体組成物(4)0.29gと水性ポリウレタン樹脂分散体組成物(5)4.71gを攪拌混合し、水性ポリウレタン樹脂分散体組成物(9)得た。
[Manufacture example 9]
<Production of aqueous polyurethane resin dispersion composition blend product (9)>
0.29 g of the aqueous polyurethane resin dispersion composition (4) and 4.71 g of the aqueous polyurethane resin dispersion composition (5) were stirred and mixed to obtain an aqueous polyurethane resin dispersion composition (9).

[製造例10]
<水性ポリウレタン樹脂分散体組成物ブレンド品(10)の製造>
水性ポリウレタン樹脂分散体組成物(4)0.29gと水性ポリウレタン樹脂分散体組成物(6)4.71gを攪拌混合し、水性ポリウレタン樹脂分散体組成物(10)得た。
[Manufacture example 10]
<Production of aqueous polyurethane resin dispersion composition blend product (10)>
0.29 g of the aqueous polyurethane resin dispersion composition (4) and 4.71 g of the aqueous polyurethane resin dispersion composition (6) were stirred and mixed to obtain an aqueous polyurethane resin dispersion composition (10).

[実施例1~5、比較例1~4]
前述の水性ポリウレタン樹脂分散体組成物やその組成物を用いて、前記方法により塗膜を作成し、ケーニッヒ硬度、電着層表面への密着性、引張特性を測定した。その結果を表1に示す。
[Examples 1 to 5, Comparative Examples 1 to 4]
Using the aqueous polyurethane resin dispersion composition and its composition described above, a coating film was prepared by the method described above, and the Koenig hardness, adhesion to the electrodeposited layer surface, and tensile properties were measured. The results are shown in Table 1.

Figure 2023151237000001
Figure 2023151237000001

表1の実施例1~5に示されるように、本発明の水性ウレタン樹脂分散体を、塗布・加熱処理して得られる塗膜は、80℃で10分間という低温・短時間乾燥で高いケーニッヒ硬度を発現する。芳香環濃度及びエーテル基の濃度を一定の範囲内とすることで、80℃で10分間という低温・短時間乾燥で高いケーニッヒ硬度を維持したまま、電着塗面への密着性及び弾性率を高めることができる(実施例1~5参照)。
一方、ポリウレタン樹脂中にエーテル基が全く含まれない場合、密着性が低い(比較例1、2参照)。
また、ポリウレタン樹脂中に芳香環が全く含まれない場合、弾性率や硬度が低くなる(比較例3、4参照)。
As shown in Examples 1 to 5 in Table 1, the coating film obtained by applying and heat-treating the aqueous urethane resin dispersion of the present invention has a high Koenig's resistance when dried at a low temperature and short time of 10 minutes at 80°C. Expresses hardness. By keeping the aromatic ring concentration and ether group concentration within a certain range, it is possible to maintain high König hardness while drying at a low temperature and short time of 10 minutes at 80°C, while improving adhesion and elastic modulus to the electrodeposited surface. (See Examples 1 to 5).
On the other hand, when the polyurethane resin does not contain any ether groups, the adhesion is low (see Comparative Examples 1 and 2).
Furthermore, if the polyurethane resin does not contain any aromatic rings, the elastic modulus and hardness will be low (see Comparative Examples 3 and 4).

本発明の水性ウレタン樹脂分散体を含む組成物は、100℃以下の低温・短時間で乾燥することができ、水性ウレタン樹脂分散体を含む組成物から得られる塗膜の密着性、柔軟性、硬度が高いことから、フロアコート、プラスチック基材またはゴムへのコート、鋼板処理剤、車両のプライマー層などの低温乾燥化による地球温暖化ガス排出抑制への貢献に期待される。 The composition containing the aqueous urethane resin dispersion of the present invention can be dried at a low temperature of 100°C or less in a short time, and the adhesion and flexibility of the coating film obtained from the composition containing the aqueous urethane resin dispersion are improved. Due to its high hardness, it is expected to contribute to reducing global warming gas emissions by drying floor coatings, coatings on plastic substrates or rubber, steel plate treatment agents, and vehicle primer layers by drying them at low temperatures.

Claims (25)

ポリウレタン樹脂及び水系媒体を含む水性ポリウレタン樹脂分散体組成物であって、
前記ポリウレタン樹脂が、ポリオール(Aa)とジカルボン酸(Ab)とを構成成分とするポリエステルポリオール(A)由来の構成単位、ポリエーテルポリオール(G)由来の構成単位及びポリイソシアネート(B)由来の構成単位を有し、かつポリウレタン樹脂中に芳香族環を有し、
ポリウレタン樹脂中の芳香族環の含有量が4質量%~18質量%であり、エーテル結合の含有量が0.5質量%~10質量%である、水性ポリウレタン樹脂分散体組成物。
An aqueous polyurethane resin dispersion composition comprising a polyurethane resin and an aqueous medium,
The polyurethane resin has a structural unit derived from a polyester polyol (A) whose constituent components are a polyol (Aa) and a dicarboxylic acid (Ab), a structural unit derived from a polyether polyol (G), and a structure derived from a polyisocyanate (B). unit, and has an aromatic ring in the polyurethane resin,
An aqueous polyurethane resin dispersion composition, wherein the content of aromatic rings in the polyurethane resin is 4% by mass to 18% by mass, and the content of ether bonds is 0.5% by mass to 10% by mass.
2種以上のポリウレタン樹脂及び水系媒体を含む水性ポリウレタン樹脂分散体組成物であって、少なくとも1種のポリウレタン樹脂が、ポリオール(Aa)とジカルボン酸(Ab)とを構成成分とするポリエステルポリオール(A)由来の構成単位及びポリイソシアネート(B)由来の構成単位を有し、かつポリウレタン樹脂中に芳香族環を有し、 少なくとも1種のポリウレタン樹脂がポリエーテルポリオール(G)由来の構成単位及びポリイソシアネート(B)由来の構成単位を有し、 全ポリウレタン樹脂中に、芳香族環の含有量が4質量%~18質量%であり、エーテル結合の含有量が0.5質量%~10質量%である、水性ポリウレタン樹脂分散体組成物。 An aqueous polyurethane resin dispersion composition containing two or more types of polyurethane resins and an aqueous medium, wherein at least one type of polyurethane resin is a polyester polyol (Aa) containing a polyol (Aa) and a dicarboxylic acid (Ab) as constituent components. ) has a structural unit derived from polyisocyanate (B), and has an aromatic ring in the polyurethane resin, and at least one polyurethane resin contains structural units derived from polyether polyol (G) and a structural unit derived from polyisocyanate (B), and has an aromatic ring in the polyurethane resin. It has a structural unit derived from isocyanate (B), the content of aromatic rings is 4% by mass to 18% by mass, and the content of ether bonds is 0.5% by mass to 10% by mass in the entire polyurethane resin. An aqueous polyurethane resin dispersion composition. 前記ポリウレタン樹脂が、酸性基含有ポリオール(C)由来の構成単位、及び鎖延長剤(E)由来の構成単位をさらに有する、請求項1又は2に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体組成物。 The aqueous polyurethane resin dispersion composition according to claim 1 or 2, wherein the polyurethane resin further has a structural unit derived from the acidic group-containing polyol (C) and a structural unit derived from the chain extender (E). 前記ジカルボン酸(Ab)が芳香族ジカルボン酸を含む、請求項1又は2に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体組成物。 The aqueous polyurethane resin dispersion composition according to claim 1 or 2, wherein the dicarboxylic acid (Ab) contains an aromatic dicarboxylic acid. 前記ポリエステルポリオール(A)、酸性基含有ポリオール及びポリエーテルポリオール(G)以外のポリオール(F)由来の構成単位を有する、請求項1又は2に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体組成物。 The aqueous polyurethane resin dispersion composition according to claim 1 or 2, which has structural units derived from a polyol (F) other than the polyester polyol (A), the acidic group-containing polyol, and the polyether polyol (G). 前記芳香族ジカルボン酸における2つのカルボキシル基が、ベンゼン環上のパラ位の関係である、請求項4に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体組成物。 The aqueous polyurethane resin dispersion composition according to claim 4, wherein the two carboxyl groups in the aromatic dicarboxylic acid are in a para-position relationship on a benzene ring. 前記ポリオール(F)が、ポリカーボネートポリオールである、請求項5に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体組成物。 The aqueous polyurethane resin dispersion composition according to claim 5, wherein the polyol (F) is a polycarbonate polyol. 前記ポリエーテルポリオール(G)及び前記ポリオール(F)の水酸基数が2である、請求項4に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体組成物。 The aqueous polyurethane resin dispersion composition according to claim 4, wherein the polyether polyol (G) and the polyol (F) have two hydroxyl groups. 前記鎖延長剤(E)が、ポリアミンである、請求項3に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体組成物。 The aqueous polyurethane resin dispersion composition according to claim 3, wherein the chain extender (E) is a polyamine. 前記ポリエステルポリオール(A)と前記ポリエーテルポリオール(G)との質量比が50:50~90:10である、請求項1記載の水性ポリウレタン樹脂分散体組成物。 The aqueous polyurethane resin dispersion composition according to claim 1, wherein the mass ratio of the polyester polyol (A) and the polyether polyol (G) is 50:50 to 90:10. 前記ポリイソシアネート(B)全量中、脂環式ポリイソシアネートを50~100質量%含む、請求項1又は2に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体組成物。 The aqueous polyurethane resin dispersion composition according to claim 1 or 2, which contains 50 to 100% by mass of an alicyclic polyisocyanate in the total amount of the polyisocyanate (B). 前記ポリウレタン樹脂の重量平均分子量が100,000以上である、請求項1又は2に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体組成物。 The aqueous polyurethane resin dispersion composition according to claim 1 or 2, wherein the polyurethane resin has a weight average molecular weight of 100,000 or more. 前記ジカルボン酸(Ab)の水酸基価が55~140mgKOH/gである、請求項1又は2に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体組成物。 The aqueous polyurethane resin dispersion composition according to claim 1 or 2, wherein the dicarboxylic acid (Ab) has a hydroxyl value of 55 to 140 mgKOH/g. 請求項1又は2に記載の水性ポリウレタン樹脂分散体組成物を含むコーティング材料組成物。 A coating material composition comprising the aqueous polyurethane resin dispersion composition according to claim 1 or 2. 請求項14に記載のコーティング材料組成物を塗布後に乾燥させて得られる、塗膜。 A coating film obtained by drying the coating material composition according to claim 14 after application. 前記コーティング材料組成物を80℃、45分間で乾燥させることで得られる塗膜の電着塗面へのコーティング膜の碁盤目剥離試験を行った際に、剥離が認められない、請求項15に記載の塗膜。 Claim 15, wherein no peeling is observed when the coating film obtained by drying the coating material composition at 80° C. for 45 minutes is subjected to a checkerboard peeling test of the coating film on the electrodeposited surface. The coating film described. 請求項14に記載のコーティング材料組成物を20℃~100℃で乾燥させる工程を含む、塗膜の製造方法。 A method for producing a coating film, comprising the step of drying the coating material composition according to claim 14 at 20°C to 100°C. 金属の外装用プライマー又はベースコート用の、請求項14に記載のコーティング材料組成物。 15. A coating material composition according to claim 14 for a metal exterior primer or base coat. 耐破壊特性材料用の、請求項14に記載のコーティング材料組成物。 Coating material composition according to claim 14 for materials with anti-fracture properties. 請求項15に記載の塗膜の、フロアコート、プラスチックまたはゴムのコート用の請求項15に記載のコーティング材料組成物。 Coating material composition according to claim 15 for coatings according to claim 15, floor coats, plastic or rubber coats. 請求項14に記載のコーティング材料組成物を含有する、鋼板処理剤。 A steel plate treatment agent containing the coating material composition according to claim 14. ポリオール(Aa)とジカルボン酸(Ab)とを構成成分とするポリエステルポリオール(A)由来の構成単位、ポリエーテルポリオール(G)由来の構成単位及びポリイソシアネート(B)由来の構成単位を有し、かつポリウレタン樹脂中に芳香族環を有し、 ポリウレタン樹脂中の芳香族環の含有量が4質量%~18質量%であり、エーテル結合の含有量が0.5質量%~10質量%である、ポリウレタン樹脂。 It has a structural unit derived from a polyester polyol (A) containing a polyol (Aa) and a dicarboxylic acid (Ab), a structural unit derived from a polyether polyol (G), and a structural unit derived from a polyisocyanate (B), and has an aromatic ring in the polyurethane resin, the content of the aromatic ring in the polyurethane resin is 4% by mass to 18% by mass, and the content of ether bonds is 0.5% by mass to 10% by mass. , polyurethane resin. 請求項22に記載のポリウレタン樹脂を含有する塗膜。 A coating film containing the polyurethane resin according to claim 22. 2種以上のポリウレタン樹脂を含むポリウレタン樹脂組成物であって、少なくとも1種のポリウレタン樹脂が、ポリオール(Aa)とジカルボン酸(Ab)とを構成成分とするポリエステルポリオール(A)由来の構成単位及びポリイソシアネート(B)由来の構成単位を有し、かつポリウレタン樹脂中に芳香族環を有し、 少なくとも1種のポリウレタン樹脂がポリエーテルポリオール(G)由来の構成単位及びポリイソシアネート(B)由来の構成単位を有し、
全ポリウレタン樹脂中に、芳香族環の含有量が4質量%~18質量%であり、エーテル結合の含有量が0.5質量%~10質量%である、ポリウレタン樹脂組成物。
A polyurethane resin composition containing two or more types of polyurethane resins, in which at least one type of polyurethane resin contains structural units derived from a polyester polyol (A) containing a polyol (Aa) and a dicarboxylic acid (Ab) as constituent components; It has a structural unit derived from polyisocyanate (B), and has an aromatic ring in the polyurethane resin, and at least one polyurethane resin has a structural unit derived from polyether polyol (G) and a polyisocyanate (B)-derived structural unit. It has a constituent unit,
A polyurethane resin composition in which the content of aromatic rings is 4% by mass to 18% by mass and the content of ether bonds is 0.5% by mass to 10% by mass in the total polyurethane resin.
請求項24に記載のポリウレタン樹脂組成物を含有する塗膜。 A coating film containing the polyurethane resin composition according to claim 24.
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