125●ポリカーボネートポリオールの特長と塗料用途展開
ウレタン研究所

コーティンググループ

齋藤
田中
重安

鉄平
高廣
真治

オール（以下 PCD）で原料グリコールに 1,6 −ヘキサ1．はじめにンジオール（以下 1,6 − HG）を使用したもので、合成コーティング、接着剤、シーリング材料などの用途

皮革用ポリウレタン樹脂や水性ポリウレタン樹脂の原分野では、更なる高性能・高機能化と共に環境負荷低料として使用される。当社の代表的な PCD 製品を表減に対する関心が一段と高まっている。それに伴い各1 に示す。

原料メーカーでは精力的に差別化に向け様々な手法で商品開発が行われている。
当社はポリウレタンの原料であるイソシアネートや3．PCP の高性能・高機能化と開発品ポリオール等の原料を保有する強みを生かし、新たなPCD は高い耐熱性、耐水性、耐候性、耐薬品性を観点から新規の材料およびその誘導製品を開発してい有するが、近年、需要の多い自動車内装材を中心としる。特にポリウレタン樹脂のソフトセグメントを形た合成皮革用途や塗料用途で、耐久性や耐寒性、耐摩成するポリオールの一種であるポリカーボネートポリ

耗性面でより高い性能を要求されている［2］。そこで、オール（以下、PCP）は、ポリエステルやポリエーテこれらの要求に対応する差別化・多官能型の PCP のル骨格よりも耐水性、耐熱性など優れた特性を有し開発に着手し、従来の PCP では得られなかった特徴ており、各用途分野に使用することで優れた製品のを有する 3 種類の『ニッポラン 976』、『ニッポラン創出が期待され、今後その需要は高まるものと期待

993』、『PCP − 100L』を開発した。各開発 PCP の特長［1］されるについて解説する。

。

本稿では、ソフトセグメントに求められる柔軟性と耐久性（耐摩耗性、耐加水分解性など）・耐薬品性（日焼止め剤、虫除け剤など）との両立と高性能化をコン

4．『ニッポラン 976』、『ニッポラン 993』、『PCP − 100L』の基本性状

セプトに開発した PCP 開発品と用途展開について紹介する。

表 2 に開発製品である『ニッポラン 976』、
『ニッポラン 993』、『PCP − 100L』の代表性状を示す。『ニッポラン 976』、
『ニッポラン 993』は液状 PCD でハンド2．PCP とはリング良好、『PCP − 100L』は平均官能基数が約 3 のPCP はジアルキルカーボネート類やアルキレンカーPCP である。以下に各 PCP の特長を示す。

ボネート類、その他カーボネート類と、グリコールとの反応によって得られ（図 1）、一般的に分子量 500

O～ 3,000 の分子鎖中にカーボネート基と水酸基官能基HO数が 2 以上を有するポリオールである。最も汎用的な

製品名

O

図１

PCP は、水酸基官能基数が 2 のポリカーボネートジ
表１RCOnR

PCD 一般式

当社代表的 1,6HG ベース PCD 製品

外観
水酸基価
固形分 分子量平均粘度（25℃） （mgKOH ／ g） （％） （g ／ mol） 官能基数 （mm2 ／ s@75℃）

ニッポラン ® 980R 白色固体

56100200022300

ニッポラン 981

白色固体

1121001000

2400

ニッポラン 970

白色固体

224

1005002100OHTOSOH Research & Technology Review Vol.61（2017）

126

表２
製品名

開発品 PCP の代表特性値

外観
水酸基価
固形分 分子量平均
粘度（25℃） （mgKOH ／ g） （％） （g ／ mol） 官能基数 （mm2 ／ s@75℃）

ニッポラン 976

淡黄色液体

224

100500280

ニッポラン 993

淡黄色液体

37.4

100

3000

23500

PCP−100L

白色固体

146

100

1100

2.8750（2）耐摩耗性の向上［1］『ニッポラン 976』の特長『ニッポラン 976』をポリオール原料に用いた水系（1）溶剤溶解性、他ポリオールとの相溶性
PCP のうち最も汎用的なニッポラン 980R などのポリウレタンディスパージョン（以下 PUD）を調製し、PCP は、それを用いた皮革、塗膜樹脂の性能に優れる合皮材料のトップコート層（表面処理層）に使用した

反面、室温固体で結晶性が高く、低温での溶剤溶解性

際の耐摩耗性の評価結果を示す。評価に用いた合皮材や他ポリオール、特にポリエーテルポリオール、アク料のトップコート配合を表 4 に示す。

リルポリオールとの相溶性が低いという課題がある。

耐摩耗性の評価は、市販のポリウレタンレザーに一方、開発品『ニッポラン 976』は分子量 500 で室0.1g ／ 100cm2（2 コート）スプレー塗布をし、80℃で温液状、低粘度であるため、ハンドリングに優れる特3 分間焼付け後に 1 週間 25℃／ 50％ RH 養生後に行っ長を有する。また、表 3 に示すように溶剤溶解性やアた。試験は学振摩耗堅牢度試験機を用い、荷重 1kgf

クリルポリオールとの相溶性に優れ、耐候性を改善すとした。その結果を図 2 に示す。
『ニッポラン 976』は、る目的で、溶剤系 2 液塗料などのポリオール成分と併結晶性が高く分子量の相違するニッポラン 980R、ニッ用して使用することができる。

ポラン 970 と比較し優れた耐摩耗性を示す。
『ニッポラン 976』を用いることで高い耐摩耗性を発現するこ

表３
相溶性試験対象

各原料に対する相溶性（2 週間経時）
溶剤

酢酸ブチル

ポリオール

メチルエチルケトン

50％

PCP 濃度アクリルポリオール

50％

20％

PTMG
50％

経時条件

25℃

5℃

25℃

5℃

25℃

5℃

50℃

ニッポラン 980R

◯×

◯××××

ニッポラン 976◯◯◯◯◯◯◯◯：相溶性良好、×：固化、分離
PTMG：ポリテトラメチレングリコール Mn＝2,000
アクリルポリオール：固形分 50％（トルエン、酢酸ブチル）

表４評価に用いたトップコート配合

主剤
PUD

48

艶消剤

3.6

表面調整剤

3.2

消泡剤

0.4

基材湿潤剤

0.8

水24

TOTAL

80

硬化剤
C−AQ−130＊1

103−エトキシプロピオン酸エチル

10＊1 脂肪族イソシアネート硬化剤

東ソー研究・技術報告第 61 巻（2017）

3,000

127

20,000N−：ニッポラン−10℃屈曲回数（回）

摩耗回数（回）

N−：ニッポラン

2,000

1,0000

図２

N−976

N−970

15,00010,0005,000

0N−980R

トップコート皮膜の学振摩耗試験結果

N−993

図３

N−970

N−980R

トップコート皮膜の低温屈曲性試験結果とから自動車内装を中心とした合成皮革用途や塗料用試験はフレキシオメーターを用い− 10℃の低温とした。

途の展開が期待される。

その結果、図 3 に示す通り、先の評価と同様、ニッ
ポラン 980R、ニッポラン 970 と比較し『ニッポラン993』を使用したトップコート被膜は、ガラス転移温［2］『ニッポラン 993』の特長『ニッポラン 993』はポリオール主鎖の結晶性を抑度が− 30℃以下となり、良好な低温屈曲性が得られる

制し、分子間力を低下させる構造を導入することで、ことを確認した。ガラス転移温度（Tg）は図 4 に示ガラス転移温度が低下する。
『ニッポラン 993』をポす通りで、耐寒性は Tg が低いほど良好な傾向を示す。

リオール原料に使用したポリウレタン樹脂は、柔軟性

Tg は動的粘弾性の損失弾性率 E’’の数値から確認しが付与され、ガラス転移温度低下に伴い耐寒性が向上た。

する特長を有する。
［3］『PCP − 100L』の特長
近年、塗料用途を中心に高い薬品性が要求される分（1）耐寒性の向上『ニッポラン 976』の試験と同様に、『ニッポラン野に対し、『PCP − 100L』を開発した。図 5 に示すイメー993』をポリオール原料に用いた PUD を調製し、合皮ジの多官能型 PCP で、それを用いたポリウレタン樹材料のトップコート層（表面処理層）に使用した際の脂において、特長ある架橋構造から優れた耐薬品性と耐寒性の評価を行った。評価に用いた合皮材料のトッ柔軟性を併せ持つ。

プコート配合を表 4 に示す。
耐寒性の評価は、市販のポリウレタンレザーに 0.1g（1）耐薬品性と触感の両立～ 2 液型塗料処方例～

2／ 100cm （2 コート）スプレー塗布をし、80℃で 3 分『PCP − 100L』を用いた溶剤系 2 液型触感塗料塗膜間焼付け後、1 週間 25℃／ 50％ RH 養生後に行った。の諸性能を示す。評価に用いた塗料処方の配合例を

0.25

損失弾性率 E （GPa）

N−993

N−980RN−9700.20.150.10.050−60−40−2002040温度（℃）

図４

動的粘弾性測定結果

6080100TOSOH Research & Technology Review Vol.61（2017）128

膜上に滴下し、23℃で一定時間放置後、表面を洗浄しOHて塗膜の状態を評価した。判定基準は、塗膜外観に変化が無いもの、薬液痕のみ残るものを「＋」、膨潤やOH溶解するものを「−」とした。『PCP − 100L』は、2 官HO

図５

能の市販ポリオールと比較して優れた耐薬品性を示し多官能型 PCP−100L 構造イメージた。
図 6 に柔軟性の指標とした触感の評価結果を示す。

表 5 に示す。PCP20g に対し、レベリング剤、艶消剤、試験方法は、調製した塗膜の表面を摩擦感テスターを触媒、及びシンナーとして酢酸ブチルを最終的な固形用い測定し、μ（平均摩擦係数）とμ MD（摩擦係数分が 30％となるように配合、混合することで主剤をの標準偏差）の数値から以下の様に算出し数値化した。

得た。これを硬化剤と所定の条件で混合、塗工し、塗一般的に、この数値が大きい程、触感が良好とされ［3］、膜評価を行った。

『PCP − 100L』は優れた触感と耐薬品性とを両立する

表 6 に耐薬品性の結果を示す。各種薬剤を 1 滴塗

表５ことを確認した。

PCP を用いた溶剤系 2 液型塗料処方例

主剤
PCP−100L20

基材湿潤剤

0.25

艶消剤

5＊2 脂肪族イソシアネート硬化剤
OH ／ NCO＝1 ／ 1（mol）
WET100μm
基材：ABS 樹脂
硬化条件：25℃／ 30 分＋80℃／ 30 分＋25℃／ 2 日

ジオクチル錫ジラウレート 0.05
酢酸ブチル

82

硬化剤
C−HXR＊210

表６PCP−100L

N−981

N−970

付着性
JIS K5600−5−6＋＋＋日焼止め剤＊3＋−＋虫除け剤＊4＋−＋

ポリオール名称

耐薬品性点滴法（23℃）

耐薬品性評価結果＊3 市販日焼止め SPF45＊4 10％DEET 溶液（N,N−ジエチル−3−メチルベンズアミド／エタノール＝10 ／ 90）

Poor ← 触感（μ／μMD）→ Good

80
70

N−：ニッポラン

60
50
40
摩擦感テスター
触感＝μ／μMD30
20

PCP−100LN−981

図６N−970

触感評価結果東ソー研究・技術報告第 61 巻（2017）129

Isocyanate
HEMA
NCO
prepolymer

PCP−100LLight
Curable Resin
NV＝80％

Solvent

図７

ウレタンアクリレートオリゴマー合成フロー

表７

PCP−100L

N−980R

N−981

ABS＋＋＋PC＋＋＋PET＋＋＋＋−−

ポリオール名称
付着性
JIS K5600−5−6UV アクリレート塗膜評価結果

耐薬品性
日焼止め剤
点滴法（23℃）（2）耐薬品性と付着性の両立～ UV 硬化型塗料処方例～『PCP − 100L』 を 用 い 評 価 に 用 い る ウ レ タ ン ア ク

WET100μm
重合開始剤：5％添加
予備乾燥：50℃／ 1 時間
UV 照射：1,200mJ ／ cm2

5．引用文献リレートを調製した。図 7 の合成フローに示す様に［1］岩田敬治，ポリウレタン樹脂ハンドブック（1987）

NCO 末端プレポリマーに HEMA（2 −ヒドロキシエチ［2］㈱富士キメラ総研，機能性塗料・コーティングのルメタクリレート）を反応させることでオリゴマーを得た。プラスチック基材に対し塗工し、予備乾燥後、現状と将来展望（2010）［3］安田一美，工業塗装，147，87 − 92，（1997）

UV 硬化装置を用い硬化させることで、評価塗膜を作製した。その塗膜を用い、基材付着性と耐薬品性を評

ニッポラン ®、コロネート ® は日本における東ソー株価した。

式会社の登録商標です。

表 7 に評価結果を示す。判定基準は、付着性の評価は剥がれの少ない分類 0 ～ 1 を「＋」、剥がれの多い分類 2 ～ 5 を「−」とした。
『PCP − 100L』は優れた耐薬品性を有すると共に、硬化収縮の抑制に起因すると推定される各種基材に対し、2 官能 PCD と同等に高い付着性であることを確認した。

4．おわりにポリカーボネートポリオール（PCP）の優れた耐久性に更に特化した性能を付与することで、相溶性と耐摩耗性に優れる『ニッポラン 976』
、低温屈曲性（耐寒性）に優れる『ニッポラン 993』
、耐薬品性と柔軟性の両立を可能とする『PCP − 100L』を開発し、様々な塗料形態（溶剤系、水系、UV 硬化系）に応用可能であることを確認できた。今後、本稿で紹介した開発
PCP は、よりハイエンドな塗料や合成皮革、更には接着剤やエラストマーなど様々な用途分野の性能向上に貢献できるものと期待している。