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技術 水性樹脂組成物

出願人 サカタインクス株式会社
発明者 宮本賢人北岡直幸
出願日 1995年5月8日 (24年10ヶ月経過) 出願番号 1995-109695
公開日 1996年11月19日 (23年4ヶ月経過) 公開番号 1996-302216
状態 特許登録済
技術分野 高分子組成物 塗料、除去剤
主要キーワード 塩基性化合物水溶液 水性樹脂バインダー ハンドプルーファー プラスチック製フィルム 印刷再現性 水性タイプ 水性樹脂エマルジョン 無機塩基性化合物
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1996年11月19日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

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目的

臭気がなく、水性樹脂の溶解または分散安定性が良好で、かつ乾燥皮膜耐水性が優れた水性樹脂組成物を提供すること。

構成

分子内にカルボキシル基を有し、塩基性化合物の存在下で水中に溶解または分散可能な樹脂、塩基性化合物および水から主として構成される水性樹脂組成物において、当該塩基性化合物として120℃以上の沸点を有するジアミン化合物を含有することを特徴とする水性樹脂組成物。

概要

背景

塗料印刷インキ接着剤といった各種被覆剤の分野では、被覆剤自体の乾燥性バインダー樹脂溶解性を良好とする等の理由から、芳香族炭化水素系ケトン系あるいはエステル系等の有機溶剤溶剤としたタイプが主流であったが、近年、環境問題、省資源労働安全および火災などの危険回避の見地から、有機溶剤を極力抑えた水性タイプのものが要望されるようになっている。

それに伴って、バインダー樹脂も水中に溶解あるいは分散できる性能が必要となり、使用目的に応じて、アクリル系、スチレン−アクリル系、スチレン−マレイン酸系、ポリエステル系、アルキッド系ポリウレタン系などの樹脂を、分子内にカルボキシル基を導入し、塩基性化合物の存在下で水中に溶解あるいは分散させる方法(一般にこの方法で得られた樹脂を水溶性樹脂あるいは水分散性樹脂という)、あるいは乳化剤の存在化で水中に分散させる方法(水性樹脂エマルジョン)により水性化されている。

上記の方法から得られる水性タイプのバインダー樹脂には次のような特徴があり、要求性能に応じて使い分けがなされる。

一般に、水溶性樹脂や水分散性樹脂は、再溶解性流動性が良好であり、一方、水性樹脂エマルジョンは、乾燥性や耐水性が良好である。

そこで、例えば紙やプラスチックフィルムを対象とした印刷インキの場合、再溶解性や流動性に起因する印刷再現性等がより必要とされる分野には、水溶性樹脂や水分散性樹脂が、また、乾燥性や耐水性がより必要とされる分野には水性樹脂エマルジョンが主バインダー樹脂として利用される。

そして、水溶性樹脂や水分散性樹脂を使用した系では、乾燥性や耐水性を付与するために、塩基性化合物としてアンモニアや低沸点有機アミンなどの高揮発性のものが使用される。

しかし、一般に高揮発性塩基性化合物は臭気がひどく、作業環境を悪化させる上に、印刷機上での流動性や再溶解性の低下が顕著となるという問題がある。

この様な問題を起こさないために、ジメチルアミノエタノールなどの低揮発性塩基性化合物、アルカリ金属塩などの無機塩基性化合物が使用されることもあるが、これらの系では乾燥性や耐水性が不良となるという問題がある。

概要

臭気がなく、水性樹脂の溶解または分散安定性が良好で、かつ乾燥皮膜の耐水性が優れた水性樹脂組成物を提供すること。

分子内にカルボキシル基を有し、塩基性化合物の存在下で水中に溶解または分散可能な樹脂、塩基性化合物および水から主として構成される水性樹脂組成物において、当該塩基性化合物として120℃以上の沸点を有するジアミン化合物を含有することを特徴とする水性樹脂組成物。

目的

そこで本発明の目的は、前記の問題を全て解決し、臭気がなく、水性樹脂の溶解または分散安定性が良好で、かつ、乾燥皮膜の耐水性が優れた水性樹脂組成物を提供することである。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

分子内にカルボキシル基を有し、塩基性化合物の存在下で水中に溶解または分散可能な樹脂、塩基性化合物および水から主として構成される水性樹脂組成物において、当該塩基性化合物として120℃以上の沸点を有するジアミン化合物を含有することを特徴とする水性樹脂組成物。

請求項2

前記ジアミン化合物がつぎの一般式(1)〜(4)で表される化合物よりなる群から選ばれた少なくとも1種である請求項1記載の水性樹脂組成物。

請求項

ID=000002HE=080 WI=055 LX=0325 LY=0900[ここで、R1は炭素数が2〜4のアルキレン基、R2、R3、R4およびR5はそれぞれ独立にHまたは炭素数が1〜4のアルキル基(ただし、R1が炭素数2のアルキレン基の場合、R2、R3、R4およびR5は同時にHとならない)、R6およびR7はそれぞれ独立にHまたは炭素数が1〜3のアルキル基、R8はHまたはメチル基、R9は炭素数が2または3のアルキレン基、R10およびR11はそれぞれ独立にHまたは炭素数が1もしくは2のアルキル基を表す]。

請求項3

前記ジアミン化合物が前記一般式(3)で表されるトリエチレンジアミン誘導体である請求項2記載の水性樹脂組成物。

技術分野

0001

本発明は水性樹脂組成物に関する。さらに詳しくは、印刷インキ塗料コーティング剤接着剤など各種水性被覆剤のバインダーなどに使用され、臭気がなく、水性樹脂の溶解または分散安定性に優れ、かつ、乾燥皮膜耐水性が良好な水性樹脂組成物に関する。

背景技術

0002

塗料、印刷インキ、接着剤といった各種被覆剤の分野では、被覆剤自体の乾燥性バインダー樹脂溶解性を良好とする等の理由から、芳香族炭化水素系ケトン系あるいはエステル系等の有機溶剤溶剤としたタイプが主流であったが、近年、環境問題、省資源労働安全および火災などの危険回避の見地から、有機溶剤を極力抑えた水性タイプのものが要望されるようになっている。

0003

それに伴って、バインダー樹脂も水中に溶解あるいは分散できる性能が必要となり、使用目的に応じて、アクリル系、スチレン−アクリル系、スチレン−マレイン酸系、ポリエステル系、アルキッド系ポリウレタン系などの樹脂を、分子内にカルボキシル基を導入し、塩基性化合物の存在下で水中に溶解あるいは分散させる方法(一般にこの方法で得られた樹脂を水溶性樹脂あるいは水分散性樹脂という)、あるいは乳化剤の存在化で水中に分散させる方法(水性樹脂エマルジョン)により水性化されている。

0004

上記の方法から得られる水性タイプのバインダー樹脂には次のような特徴があり、要求性能に応じて使い分けがなされる。

0005

一般に、水溶性樹脂や水分散性樹脂は、再溶解性流動性が良好であり、一方、水性樹脂エマルジョンは、乾燥性や耐水性が良好である。

0006

そこで、例えば紙やプラスチックフィルムを対象とした印刷インキの場合、再溶解性や流動性に起因する印刷再現性等がより必要とされる分野には、水溶性樹脂や水分散性樹脂が、また、乾燥性や耐水性がより必要とされる分野には水性樹脂エマルジョンが主バインダー樹脂として利用される。

0007

そして、水溶性樹脂や水分散性樹脂を使用した系では、乾燥性や耐水性を付与するために、塩基性化合物としてアンモニアや低沸点有機アミンなどの高揮発性のものが使用される。

0008

しかし、一般に高揮発性塩基性化合物は臭気がひどく、作業環境を悪化させる上に、印刷機上での流動性や再溶解性の低下が顕著となるという問題がある。

0009

この様な問題を起こさないために、ジメチルアミノエタノールなどの低揮発性塩基性化合物、アルカリ金属塩などの無機塩基性化合物が使用されることもあるが、これらの系では乾燥性や耐水性が不良となるという問題がある。

発明が解決しようとする課題

0010

そこで本発明の目的は、前記の問題を全て解決し、臭気がなく、水性樹脂の溶解または分散安定性が良好で、かつ、乾燥皮膜の耐水性が優れた水性樹脂組成物を提供することである。

課題を解決するための手段

0011

すなわち本発明は、分子内にカルボキシル基を有し、塩基性化合物の存在下で水中に溶解または分散可能な樹脂、塩基性化合物および水から主として構成される水性樹脂組成物において、当該塩基性化合物として120℃以上の沸点を有するジアミン化合物を含有することを特徴とする水性樹脂組成物に関する。

0012

また、その良好な態様として、前記ジアミン化合物がつぎの一般式(1)〜(4)で表される化合物よりなる群から選ばれた少なくとも1種である水性樹脂組成物に関する。

0013

0014

[ここで、R1は炭素数が2〜4のアルキレン基、R2、R3、R4およびR5はそれぞれ独立にHまたは炭素数が1〜4のアルキル基(ただし、R1が炭素数2のアルキレン基の場合、R2、R3、R4およびR5は同様にHとならない)、R6およびR7はそれぞれ独立にHまたは炭素数が1〜3のアルキル基、R8はHまたはメチル基、R9は炭素数が2または3のアルキレン基、R10およびR11はそれぞれ独立にHまたは炭素数が1もしくは2のアルキル基を表す]。

0015

さらに良好な態様として、前記ジアミン化合物が一般式(3)で表されるトリエチレンジアミン誘導体である水性樹脂組成物に関する。

0016

以下に発明をより詳しく説明する。

0017

本発明の水性樹脂組成物は、特定の塩基性化合物の存在下、分子内にカルボキシル基を有する樹脂を、水中に溶解または分散させた系である。

0018

本発明で特定する塩基性化合物としては、水中で塩基性を示す沸点が120℃以上のジアミン化合物がいずれも使用可能であるが、特に前記一般式(1)〜(4)で示される化合物が好適である。

0019

さらに具体的には、一般式(1)で示される化合物として、N,N,N′,N′−テトラメチル−1,2−ジアミノエタン、1,3−ジアミノプロパン、1,4−ジアミノブタン、3−(ジブチルアミノプロピルアミン等が挙げられる。

0020

一般式(2)で示される化合物としては、4−ジメチルアミノピリジン等が挙げられる。

0021

一般式(3)で示される化合物としては、トリエチレンジアミン、2−メチル−トリエチレンジアミン等が挙げられる。

0022

一般式(4)で示される化合物としては、N−アミノエチルモルフォリン、N−アミノプロピルモルフォリン、N−(ジメチルアミノエチル)モルフォリン等が挙げられる。

0023

これらの塩基性化合物は単独で使用してもよく、あるいは混合して使用してもよい。

0024

さらに臭気や耐水性に問題を及ぼさない範囲内で、通常、塩基性化合物の全量の20モル%程度までの範囲内で他の無機有機の塩基性化合物を併用することもできる。

0025

また塩基性化合物の使用量は、通常、樹脂の中和量の20〜220%程度である。塩基性化合物の使用量が前記の範囲より少なくなると、低酸価の樹脂では水中での分散安定性が低下し、一方、多くなると臭気の発生や耐水性の低下がみられ好ましくない。また、塩基性化合物の沸点が120℃未満では臭気の発生がみられ好ましくない。

0026

次に本発明で使用する樹脂としては、分子内にカルボキシル基を有し、塩基性化合物の存在下で水中に溶解または分散可能な天然樹脂および合成樹脂のいずれもあげられる。

0027

ここで天然樹脂としては、ロジン、ロジン変性マレイン酸などのロジン誘導体樹脂、セラックなどを挙げることができる。

0028

また、合成樹脂としては、(メタアクリル酸と他の共重合可能単量体(たとえばアルキル(メタ)アクリレート、アルキル(メタ)アクリルアミドスチレン系単量体脂肪酸ビニルエステル系単量体など)を共重合して得られるアクリル系樹脂、マレイン酸系単量体とスチレン系単量体を共重合して得られるスチレン−マレイン酸系樹脂エチレンおよび(メタ)アクリル酸、ならびに必要に応じて他の共重合可能な単量体を共重合して得られるエチレン−アクリル酸系樹脂などの各種共重合体樹脂ポリウレタン樹脂ポリエステル樹脂ポリアミド樹脂アルキッド樹脂などを挙げることができる。

0029

上記樹脂の酸価としては、天然樹脂および共重合体樹脂では10〜350、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂およびアルキッド樹脂では5〜100の範囲が好ましく、酸価が前記の範囲より低くなると水中での分散安定性が充分でなく、また、前記の範囲より高くなると水性樹脂組成物の乾燥性、および乾燥樹脂皮膜の耐水性が低下し好ましくない。

0030

また、前記樹脂の分子量(数平均分子量、以下同様)としては、5,000〜200,000の範囲が好適であり、さらに10,000〜100,000の範囲がより好適である。分子量が前記範囲未満では、えられる樹脂皮膜弾性に乏しく、脆弱なものとなり、分子量が前記範囲を超えると、水性化が困難となり好ましくない。

0031

これらの樹脂を水性化する方法としては、直接、塩基性化合物の水溶液中に溶解または分散させる方法、樹脂を低級アルコールグリコール誘導体などの水溶性有機溶剤に一旦溶解させた後、塩基性化合物の水溶液中に溶解または分散させ、有機溶剤を留去する方法、あるいは樹脂の合成段階で塩基性化合物の水溶液中に溶解または分散させる方法などで、利用できるいずれの方法でもよい。

0032

さらに樹脂組成物中に占める樹脂分の割合としては、組成物中に固形分として5〜40重量%程度の割合が流動性や使用の容易性より好適である。

0033

前記のごとく塩基性化合物の存在下で樹脂を水中に溶解または分散させて得られる本発明の水性樹脂組成物は、各種水性被覆剤組成物のバインダーとして利用される。

0034

まず、本発明の水性樹脂組成物は、紙やプラスチックフィルムの接着剤として利用可能であり、さらに架橋剤や硬化剤などを添加してより高い接着性を発揮させることもできる。

0035

また、有機あるいは無機の染料顔料といった着色剤を系中に含有させて、各種基材、例えば金属などの無機基材、紙、木材、プラスチック製フィルム容器などの有機基材の表面に印刷あるいは塗工することにより、水性印刷インキや塗料の分野で利用することができる。

0036

本発明の水性樹脂組成物に基づく各種水性被覆剤は、臭気がなく、水性樹脂バインダーの溶解または分散安定性に優れ、かつ、乾燥皮膜の耐水性が良好である。

0037

以下、実施例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、特にことわりの無い限り、「部」および「%」は「重量部」および「重量%」を表す。

0038

樹脂合成例]
合成例1
撹拌機温度計ジムロート窒素ガス導入管を備えた四つ口フラスコ酢酸エチル600部を仕込み環流するまで加熱した後、窒素ガスを導入しながら、メタクリル酸90部、メチルメタクリレート130部、n−ブチルアクリレート100部、スチレン80部、および反応開始剤してアゾビスイソブチロニトリル4部を混合したものを2時間かけて滴下した。さらに同温度に保ちながら2時間重合させた後、溶剤を減圧下に蒸発させて、酸価146、分子量25000のアクリル樹脂を得た。

0039

合成例2
撹拌機、温度計、ジムロート、窒素ガス導入管を備えた四つ口フラスコに分子量2000のポリカプロラクトンジオール200部、ジメチロールプロピオン酸40.2部、およびイソホロンジイソシアネート166.5部をメチルエチルケトン270部中で80〜90℃で8時間反応させ、冷却後、アセトン226部を加え均一にした後、イソホロンジアミン41.7部、モノエタノールアミン12.8部およびアセトン580部を加え、固形分濃度30%のポリウレタン樹脂溶液を得た。ポリウレタン樹脂の分子量は10000であった。

0040

実施例1〜5および比較例1〜3
表1の組成に従って、合成例1で調製したアクリル樹脂の破砕物塩基性化合物水溶液中に75〜85℃で加熱溶解させて実施例1〜5および比較例1〜3の水性樹脂組成物を得た。表1における数値部数である。

0041

実施例6〜8および比較例4〜6
表1の組成に従って、合成例2で調製したポリウレタン樹脂溶液を塩基性化合物水溶液に添加した後、メチルエチルケトンおよびアセトンを留去して実施例6〜8および比較例4〜6の水性樹脂組成物を得た。

0042

評価方法および評価結果]実施例1〜8および比較例1〜6の水性樹脂組成物の臭気、分散安定性を評価し、その結果を表2に示した。

0043

また、実施例1〜5および比較例1〜3は下記のインキ1、実施例6〜8および比較例4〜6は下記のインキ2の組成にて、各混合物レッドビルペイントコンディショナー混練し、水性インキ組成物を調製した後、耐水性の評価を行ない、その結果を表2に示した。

0044

インキ組成
インキ1
水性樹脂組成物60.0部
シアニンブルー顔料15.0部
シリコーン系消泡剤0.4部
水 24.6部
インキ2
水性樹脂組成物 45.0部
シアニンブルー顔料 15.0部
水 40.0部
なお、臭気、分散安定性および耐水性の試験方法は以下の通りとした。

0045

(臭気)実施例1〜8および比較例1〜6の水性樹脂組成物の臭いを嗅ぎ、悪臭が全くないものをA、悪臭がほとんどないものをB、悪臭のあるものをCとした。
(分散安定性)実施例1〜8および比較例1〜6の水性樹脂組成物を40℃で7日加温した後、外観の変化から分散安定性を評価した。

0046

A:透明で外観に全く変化が認められない
B:僅かに濁りが認められる
C:不透明になるかまたは沈殿物が生じる
(耐水性)実施例1〜5および比較例1〜3の水性樹脂組成物を用いて得られた水性インキ組成物を、ハンドプルーファーでコート紙に印刷した後、学振型耐摩擦試験機にて水を充分に含ませたさらし布を当て布として、200gの荷重下で100回摩擦した。摩擦後の印刷物の損傷の有無から耐水性を評価した。

0047

A:印刷面に傷が認められない
B:印刷面に傷が認められる
(耐水耐揉み性)実施例6〜8および比較例4〜6の水性樹脂組成物を用いて得られた水性インキ組成物を、ハンドプルーファーで厚さ30μmの二軸延伸ポリプロピレンフィルムに印刷して1日放置後、印刷物を水に浸漬し、20回手揉みした。その際における印刷面からインキが剥離する状態から耐水性を評価した。

0048

A:印刷面からインキが剥離しない
B:印刷面からインキが剥離する
なお、臭気、分散安定性については良好な範囲をB、耐水性、耐水耐揉み性については良好な範囲をAとした。

0049

0050

発明の効果

0051

以上、実施例を挙げて具体的に示したように、本発明の水性樹脂組成物は臭気がなく、水性樹脂の溶解または分散安定性に優れ、かつ、乾燥皮膜の耐水性が良好な水性樹脂組成物である。

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