JP2000128937A - 樹脂組成物 - Google Patents

樹脂組成物

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JP2000128937A
JP2000128937A JP10307102A JP30710298A JP2000128937A JP 2000128937 A JP2000128937 A JP 2000128937A JP 10307102 A JP10307102 A JP 10307102A JP 30710298 A JP30710298 A JP 30710298A JP 2000128937 A JP2000128937 A JP 2000128937A
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JP
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polyvinyl alcohol
cyclic acetal
water
acetal structure
resin composition
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JP10307102A
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English (en)
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Koju Kotake
弘寿 小竹
Hisao Ishii
久男 石井
Yukihisa Hoshino
幸久 星野
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Denka Co Ltd
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Denki Kagaku Kogyo KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ポリビニルアルコールの皮膜は、水に溶解す
るため、耐水性が必要とされる用途には使用できない
が、本発明はこの問題を解決するものである。 【解決手段】 カルボキシル基を含有する環状アセター
ル構造及びアルキルアルデヒド等によりアセタール化さ
れた環状アセタール構造、ビニルアルコール構造、酢酸
ビニル構造を有する変成ポリビニルアルコール系重合体
を含有する水性樹脂組成物は、実質的に水に不溶な塗膜
を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、紙、木材、皮革な
どの天然物、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、エポ
キシ樹脂などの高極性樹脂、ガラス、セラミックス、金
属などの無機物などとの密着性が良好で、かつ親水性と
耐水性とを兼ね備えた変性ポリビニルアルコール系樹
脂、それを含有してなる水性樹脂組成物および薄膜に関
する。
【0002】
【従来の技術】ポリビニルアルコールは造膜性、透明
性、他素材との密着性及び強度に優れ、紙、木材、無機
物、各種フィルム、無機物等のコート材、接着剤、バイ
ンダー等として広く使用されている。しかし、ポリビニ
ルアルコールは水酸基を多く含有するため水との親和性
が強く水への溶解性には優れるが、その水溶液を塗布、
乾燥して得た塗膜は逆に吸湿による物性変化、特に力学
的性質の変化が大きいことや吸湿による寸法変化が大き
いなどの問題点を有する。
【0003】昨今の環境問題から塗料等の用途では水を
主体とする溶剤系に溶解する樹脂が好んで使用される傾
向にある。その中でも、ポリビニルアルコールは好適に
用いられるが、一方で、塗膜にした際の耐水性に問題を
有している。
【0004】この問題を改善するため、従来は他の重合
体や可塑剤のブレンド、ポリビニルアルコールの水酸基
を減少させる変性、塗膜形成後に塗膜上に耐湿性を改良
する目的で他の重合体塗膜を形成する方法などが行われ
てきた。しかし、他の重合体をブレンドするのはポリビ
ニルアルコールと親和性をもつ重合体の種類が少なく、
またポリビニルアルコールの水酸基の存在による水との
親和性は解消されないことから問題点の大きな改善は困
難であった。また、可塑剤をブレンドするのは、長期間
の使用による可塑剤の減少によるトラブルが起こり本質
的改善とは言えない。ポリビニルアルコールの水酸基を
減少させる変性としては、例えばポリビニルアルコール
の原料であるポリビニルエステルの鹸化を部分的にして
エステル構造を残す部分鹸化ポリビニルアルコールやポ
リビニルアルコールの水酸基とアルデヒドを反応させて
アセタール基を導入させたポリビニルアセタール樹脂な
どがある。これらはポリビニルアルコールの水酸基を減
少させ、水との親和性を減少させ、一方で極性を低下さ
せるには良い方法であるが、水酸基が少ない分ポリビニ
ルアルコールの特長を低下させ、市販のポリビニルアセ
タール樹脂では、水に不溶となることが多い。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、皮膜
形成までは造膜性、密着性などポリビニルアルコールの
水酸基に由来する特長を活かし、皮膜形成後は、水酸基
に由来する耐水性等の問題点を改善する変性ポリビニル
アルコール系樹脂それを含有してなる水性樹脂組成物、
薄膜を提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明はカル
ボキシル基含有環状アセタール構造、環状アセタール構
造、およびビニルアルコール構造を含有する変性ポリビ
ニルアルコール系樹脂、該変性ポリビニルアルコール系
樹脂を含有してなる、水性樹脂組成物および実質的に水
に不溶の薄膜を提供するものである。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明における変性ポリビニルア
ルコール系樹脂は構造中に2種類の環状のアセタール構
造及びビニルアルコール構造を含有するものであり、更
に酢酸ビニル構造を含有するするものも含まれる。ここ
で、2種類の環状のアセタール構造とは一般式Iで示さ
れるカルボキシル基含有環状アセタール構造及び一般式
IIで示される環状アセタール構造である。
【0008】
【化3】
【0009】
【化4】
【0010】(Rは脂肪族化合物側鎖または芳香族化合
物側鎖)
【0011】この環状のアセタール構造はポリビニルア
ルコールに各種アルデヒドを反応させることにより得る
ことができる。すなわち樹脂中のビニルアルコール単位
に由来する水酸基とアルデヒドが反応し−O−CHR−
O−なる化学構造が生成する。ここで、−CHR−なる
構造はO=CHRなる化学式で表されるアルデヒドに由
来する構造である。ポリビニルアルコール中の1,2−
ジオール構造あるいは1,3−ジオール構造等とアルデ
ヒドが反応することにより一般式I又はIIで示される5
員環または6員環等の環状のアセタール構造が得られ
る。
【0012】これらのアルデヒド類の具体例としては、
アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、n−ブチル
アルデヒド、イソブチルアルデヒド、ペンチルアルデヒ
ド、n−ヘキシルアルデヒド、シクロヘキシルアルデヒ
ド、オクチルアルデヒド等の脂肪族アルデヒド類や、ベ
ンズアルデヒド、ベンジルアルデヒド、ナフチルアルデ
ヒド等の芳香族アルデヒド類がある。これらとポリビニ
ルアルコールを用いることにより環状のアセタール構造
を得ることができる。脂肪族アルデヒドを用いることに
よりRを脂肪族化合物の側鎖とすることができ、芳香族
アルデヒドを用いることによりRを芳香族化合物の側鎖
とすることができる。Rは脂肪族化合物側鎖または報告
族化合物側鎖だけであっても、両方の混合物であっても
よい。なおここで混合物とは変性ポリビニルアルコール
系樹脂の一つの重合体分子の内部構造においてRが脂肪
族化合物側鎖と芳香族化合物側鎖が混合している場合
と、一つの重合体分子のRは脂肪族化合物側鎖又は芳香
族化合物側鎖であるがそれらの重合体分子が混合した状
態となっている場合の両方を意味する。
【0013】また、カルボキシル基を有するアルデヒド
として、例えばグリオキシル酸、ムコクロル酸等があ
り、これらを用いることによりカルボキシル基含有環状
アセタール構造を得ることができる。
【0014】本発明において変性ポリビニルアルコール
系樹脂中のカルボキシル基含有環状アセタール構造の含
有量は1〜20モル%、環状アセタール構造の含有量は
3〜50モル%であることが好ましい。カルボキシル基
含有環状アセタール構造が1モル%未満では、親水性が
不足し水に不溶となる。一方、20モル%を超えると親
水性が強すぎて薄膜とした場合容易に水に溶解してしま
う。環状アセタール構造が、3モル%未満では薄膜とし
た場合の耐水性が低下し、50モル%を超えると、水へ
の溶解性が低下する。紙、木材、無機物、各種フィル
ム、無機物等のコート材、接着剤、バインダー等として
使用する場合変性ポリビニルアルコール系樹脂中のカル
ボキシル基含有環状アセタール構造は1〜20モル%、
環状アセタール構造は3〜50モル%であることが好ま
しい。
【0015】アルデヒドと反応させるポリビニルアルコ
ールとしては部分ケン化ポリビニルアルコール、完全ケ
ン化ポリビニルアルコール、又はカルボキシル基、スル
ホン基、燐酸基等により変性されたポリビニルアルコー
ルを使用することができる。
【0016】本発明の変性ポリビニルアルコール系樹脂
は更に酢酸ビニル構造を含有することもできる。この場
合ビニルアルコール構造の含有量は20〜95モル%が
好ましく、酢酸ビニル構造の含有量は0〜10モル%、
好ましくは1〜10モル%の範囲である。
【0017】本発明の変性ポリビニルアルコール系樹脂
の平均重合度は特に限定されないが、原料として用いら
れるポリビニルアルコールの平均重合度により50〜5
000のものとすることができる、更に100〜400
0のものを好適に使用することができる。
【0018】本発明の変性ポリビニルアルコール系樹脂
の製造方法には特に限定はないがポリビニルアルコール
を水に溶解後、酸触媒及びアルデヒド類とを添加し、所
定の温度、時間をかけてアセタール化反応を行った後、
必要に応じて酸を中和、希釈する方法で製造することが
できる。
【0019】本発明の変性ポリビニルアルコール系樹脂
を含有してなる薄膜は、実質的に水に不溶であることを
特徴とするが、ここで実質的に水に不溶であるとは、常
温下で24時間大量の水中に薄膜を浸漬した際に、薄膜
が残存し、かつ薄膜の残存率が50%以上であることを
意味する。なお、ここで薄膜とは、一般的に塗膜、シー
ト、フィルム等と呼称されるものを含む。
【0020】本発明の水性樹脂組成物とは変性ポリビニ
ルアルコール系樹脂を含有してなる水溶液であり、それ
以外の成分を含有せしめることもできる。例えば、塗工
を目的にする場合には、他の溶剤,例えば、メタノー
ル、エタノール、イソプロピルアルコール、ノルマルブ
タノール等のアルコール類、トルエン、キシレン、エチ
ルベンゼン等の芳香族有機溶剤類、酢酸メチル、酢酸エ
チル、酢酸ブチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸
エチル、酪酸メチル、酪酸エチル、アセト酢酸メチル、
アセト酢酸エチル、安息香酸メチル等のエステル類、ア
セトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケト
ン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、ベン
ゾヘノン、アセトフェノン等のケトン類、ヘキサン、ペ
ンタン、オクタン、シクロヘキサン、デカン等の低級パ
ラフィン類、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、
エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコ
ールジエチルエーテル、プロピレングリコールジエチル
エーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル等の
エーテル類、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−
ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン、アセト
アニリド等のアミド類、アンモニア、トリメチルアミ
ン、トリエチルアミン、ノルマルブチルアミン、ジノル
マルブチルアミン、トリノルマルブチルアニン、アニリ
ン、N−メチルアニリン、N,N−ジメチルアニリン、
ピリジン等のアミン類などの有機溶剤を使用することが
できる。
【0021】水性樹脂組成物中にはガラス、セラミック
ス、金属などのフィラーや有機顔料などの微粉体を分散
含有せしめることが可能である。また同様に有機染料や
医薬・農薬等の生理活性を有する薬剤を分散または溶解
含有させめることも可能である。
【0022】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
尚、特に記載のない限り「部」及び「%」は、各々重量
部及び重量%を表わす。
【0023】(実施例1)撹拌機を付けた容器内にイオ
ン交換水90部、ポリビニルアルコール(重合度80
0、鹸化度98.5モル%)10部をそれぞれ仕込み、
攪拌しながら90℃でポリビニルアルコールを溶解し
た。室温まで冷却後、35%塩酸1部、次いでグリオキ
シル酸0.74部、n−ブチルアルデヒド2.5部を添
加し、室温から60℃まで昇温後、60℃で5時間保持
した。その後、水酸化ナトリウムでpH7に中和し、室
温まで冷却後、攪拌を停止した。得られた水性樹脂組成
物の物性を表1に示した。得られた水性樹脂組成物を6
0μm厚のアルミ箔の片面にワイヤーバーコーティング
により塗布し、100℃×1時間にて乾燥して厚さが1
0μmの薄膜試験片を得た、それについて耐水性評価を
行った。
【0024】評価結果を表1及び表2に、また評価基準
を下記に示す。耐水性 イオン交換水を満たした水槽中に、試験片を温度23℃
×24時間浸漬した後に、100℃×1時間試験片を乾
燥し、試験片の外観変化及び重量変化を測定した。 ○:状態変化が認められない。 ×:吸水により薄膜が膨潤もしくは一部薄膜が溶出して
いる。
【0025】(実施例2および比較例1)第1表に示す
ように原料を変えた以外は実施例1と同様にして水性樹
脂組成物を得た、その評価結果を第1表及び第2表に示
す。
【0026】
【表1】
【0027】
【表2】
【0028】
【発明の効果】本発明の変性ポリビニルアルコール系樹
脂は水溶性でありながら、薄膜とした場合に耐水性を有
し、印刷分野、接着剤分野、セラミックバインダー等に
好適に使用される。
フロントページの続き Fターム(参考) 4J002 BE021 BE061 BF021 FD010 FD090 GH00 GJ00 HA04 4J038 CE061 GA16 MA08 NA04 NA06 NA12 PC02 PC06 PC08 PC09 PC10 4J100 AD02P AF15R AF16Q AG04S BA16H BA16Q CA05 CA06 CA31 DA36 HA43 HC16 HC17 HC18 HC20 HC27

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一般式Iで示されるカルボキシル基含有
    環状アセタール構造、一般式IIで示される環状アセター
    ル構造、およびビニルアルコール構造を含有する変性ポ
    リビニルアルコール系樹脂。 【化1】 【化2】 (Rは脂肪族化合物側鎖または芳香族化合物側鎖)
  2. 【請求項2】 酢酸ビニル構造を含有する請求項1に記
    載の変性ポリビニルアルコール系樹脂。
  3. 【請求項3】 カルボキシル基含有環状アセタール構造
    が1〜20モル%、環状アセタール構造が3〜50モル
    %である請求項1又は請求項2に記載の変性ポリビニル
    アルコール系樹脂。
  4. 【請求項4】 請求項1、請求項2又は請求項3に記載
    の変性ポリビニルアルコール系樹脂を含有してなる水性
    樹脂組成物。
  5. 【請求項5】 請求項1、請求項2又は請求項3に記載
    の変性ポリビニルアルコール系樹脂を含有してなる実質
    的に水に不溶であることを特徴とする薄膜。
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Effective date: 20040420