JP2001226325A - 重合性化合物及びそのワックスとしての使用 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 コーティング材料における保持の向上によっ
て、表面塗料にとって適切な機械的強さ等を有する、表
面塗料中において卓越したワックスを提供する。 【解決手段】一般式： Ｚ_ｋ−（Ｙ−（Ｗ）_{（ｍ−ｐ−１−ｋ）}（Ｘ）_ｑ）_ｎ の化合物、及び該化合物の表面塗料への共重合性ワック
ス様添加剤としての使用。［Ｚは炭素数４〜４０の有機
カルボン酸残基であり、Ｘは、共役二重結合を含む炭素
原子数３〜５の有機モノカルボン酸残基を表す。ｋは、
０〜２の整数であり、ｐは０〜２．５の数、ｑは０．５
〜１．５の数である。ｍは３〜８の整数を表す。ｎは例
えば１≦ｎ×ｑ≦６を満たす整数］具体的には、例えば
メタンスルホン酸を触媒として、トリメチロールプロパ
ンとモンタン酸（Ｃ_２８カルボン酸）及びアクリル酸を
反応させた生成物が示される

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、長いアルキル鎖を有するエチレ
ン性不飽和化合物、及び表面塗料用の共重合性ワックス
成分としての前記化合物の使用に関する。

【０００２】ワックス様物質の適用分野は、例えば疎水
化、つや消し、分散、剥離、可塑化、粘度調節、コーテ
ィング、表面構造の平滑化、乳化、融点調節、潤滑、遅
延、光沢調節、柔軟化、表面保護、バインダ、及び相溶
化（compatibilization）の分野である。

【０００３】大部分の用途において、ワックスは添加剤
として用いられ、最終製品に残留する。良好な相溶性及
び高い分子量は、これが基体マトリックス中に残留する
のを助けているが、例えば食品と接触している基体／製
品は、滲出によっても抽出によっても環境に成分をまっ
たく放出しないということがますます求められるように
なっている。このことは、ベース材料と添加剤例えばワ
ックスとの両方に当てはまる。

【０００４】ＵＶ硬化性コーティング、特にペイント及
び印刷インクの分野において、抽出性物質、主としてモ
ノマー及び反応性シンナーの割合は、硬化プロセスを最
適化することによって減らされている。

【０００５】粘度、流れ特性、及び粘着性を改良するた
めの添加剤として、第ＤＥ−Ａ−２４２３３５４号は、
網状にフィルムとして共重合することができる、複数の
アクリルエステル基を含有する多価アルコール部分エス
テルについて記載している。これらは、バインダ系と高
い相溶性があるものとして意図された生成物である。し
かしながらこれらは、過度に低い融点を有する。

【０００６】磨耗保護、滑り摩擦、表面グリップ、光沢
及びつや消しの調節のための添加剤、例えばフィルム中
の粒子形態にある超微粉砕ワックスにおいて、フィルム
中への粒子の耐久性結合の問題は、いまだに解決されて
いない。ワックスは、表面及びフィルムの両方から、抽
出によって溶離し得る。

【０００７】上記問題に基づき、本発明の目的は、コー
ティング材料における保持の向上によって、表面塗料中
において卓越したワックスを見出すことであった。さら
にはこれらのワックスは、表面塗料にとって適切な機械
的強さを有すべきである。

【０００８】反応的に結合されうるワックス様化合物
は、限定された割合の重合性二重結合を有するならば、
この目的を達成するということが、驚くべきことに発見
された。

【０００９】従って本発明は、式： Ｚ_ｋ−（Ｙ−（Ｗ）_{（ｍ−ｐ−１−ｋ）}（Ｘ）_ｑ）_ｎ の化合物に関する：式中、Ｚは、炭素原子数４〜４０で
１〜４個のＣＯＯＨ基を含む有機カルボン酸のＣＯＯＨ
基からＯＨ基を除去することによって得られる基であ
り、Ｙは、炭素原子数３〜１５でｍ個のＯＨ基を含む有
機化合物のヒドロキシル基から（ｍ−ｐ）個の水素原子
を除去することによって得られる基であり、ここにおい
てＹは、Ｃ_２〜Ｃ_４アルキレンオキシドによってアルコ
キシル化された総数ｍのＯＨ基を有する基であってよ
く、その際、（ｍ−ｐ）個のＯＨ基はエステル化されて
いてｐ個のＯＨ基は遊離形態又はエーテル化形態にあ
り、Ｘは、Ｃ−Ｏ二重結合と共役しているオレフィン性
二重結合を含む炭素原子数３〜５の有機モノカルボン酸
のＣＯＯＨ基からＯＨ基を除去することによって得られ
る一価の基であり、Ｗは、炭素原子数１６〜６０の一塩
基カルボン酸のＣＯＯＨ基からＯＨ基を除去することに
よって得られる一価の基であり、ｐは、０〜２．５の数
であり、これは遊離又はエーテル化ＯＨ基の数を示して
おり、ｋは、０〜２の数であり、ｑは、０．５〜１．５
の数であり、これは不飽和酸Ｘにおけるエステル単位の
数を示しており、ｋ＞０の条件下で、ｎは、１〜６の整
数であり、この場合、ｎは、本発明による化合物におけ
る反復単位の数を示しており、ｍは、３〜８の整数であ
って、多価アルコールにおけるＯＨ基の数を示している
が、但し、 １≦ｎ×ｑ≦６、 ２≦（ｎ［ｍ−ｐ−１］）≦１５、 ｍ−ｐ−１＞０、及び ｍ−ｎ−１―ｋ＞１ である。

【００１０】Ｗとして記載されているモノカルボン酸
は、疎水性を有していなければならない。従って、純粋
化合物として又は酸混合物として、Ｃ_１６〜Ｃ_６０、好
ましくはＣ_２２〜Ｃ_４０カルボン酸を用いる必要があ
る。所望の生成物特性のためには、この酸の主フラクシ
ョンが、飽和線状炭化水素鎖を含んでいることが重要で
ある。この種類の混合物中に、不飽和カルボン酸や分岐
カルボン酸も、１０モル％までの量で含まれていてもよ
い。適切な化合物の例には、獣脂脂肪酸、モンタンワッ
クス酸（montan wax acid）、パラフィンオキシデート
（oxidates）、ワックスオキシデート、オレフィンオキ
シデート、工業銘柄Ｃ_３６ゲルベ酸、ベヘン酸、及びエ
ルカ酸がある。

【００１１】所望の分子量及び極性を得るために、所望
であれば、Ｚとして記載されている多塩基カルボン酸を
用いることができる。例えば、水素化ダイマー脂肪酸、
水素化トリマー脂肪酸、ドデカンジオン酸、アジピン
酸、アルキルコハク酸、又はアルケニルコハク酸であ
る。

【００１２】Ｙとして記載されている多価アルコール
は、少なくとも三価アルコール及び／又はそのエトキシ
ル化生成物、例えば、グリセロール、トリメチロールプ
ロパン、ペンタエリトリトール、及びソルビトールであ
る。同様に、８個よりも多いＯＨ基を含んでおらず、か
つ１５個よりも多い炭素原子を有していない限りは、前
記アルコールのダイマー及びトリマー、例えばジグリセ
ロールも適切である。Ｙがアルコキシル化されているな
らば、これは０〜２０個のアルコキシ基、好ましくはエ
トキシ又はプロポキシ基を有する。多価アルコールＹが
含んでいる炭素原子の３〜１５個という数は、存在しう
るアルコキシ基にのみ当てはまる。

【００１３】上記式においてＸで示されているエチレン
性不飽和酸の基は、好ましくはアクリル酸、メタクリル
酸、又はこれらのエステルから生じたものである。

【００１４】エチレン性不飽和酸Ｘにおけるエステル単
位の総数ｎ×ｑは、好ましくは１〜４である。

【００１５】本発明による化合物は一般に２工程プロセ
スで調製される。

【００１６】第一工程において、プレエステル（pre-es
ter）は、多価アルコールＹ、長鎖カルボン酸Ｗ、及び
所望であればジカルボン酸Ｚから調製される。反応は、
標準的エステル化触媒、例えばメタンスルホン酸、酸性
イオン交換体、Ｓｎ化合物、チタン酸エステル、又はＮ
ａメトキシドを用い、溶媒を用いずに実施される。必要
な酸価（ＡＮ）がセットされた後で、エチレン性不飽和
酸Ｘは、ついで第二工程において、検査（work-up）せ
ずに、直接エステル化又はエステル交換反応によって組
込まれる。所望であれば、第二工程については触媒を交
換してもよい。不飽和酸の組込みのための化学量論は、
少なくとも１モル、多くても６モルの不飽和酸が組込ま
れるように選ばれる。二重結合の割合が高くなればなる
ほど生成物の硬さは減少する。

【００１７】本発明による化合物は、室温において固体
のワックス様化合物であり、既知のワックスのように、
固体として、超微粉砕形態、メルト、又は分散形態で用
いることができる。

【００１８】ワックスは、一般に次のような特性を有す
る一連の天然物質又は合成的に調製された物質に対する
技術用語である：すなわち、２０℃で可塑性、脆い〜硬
い固体、粗い〜細かい結晶、半透明〜不透明、非ガラス
様、４０℃以上で分解を伴わずに融解、融点よりわずか
に高い温度において比較的低い粘度、高い温度依存性コ
ンシステンシー及び可溶性、高くない圧力下において艶
出ししうるといった特性である。

【００１９】 実施例 実施例１ トリメチロールプロパン １．０モル モンタン酸（montanic acid） １．５モル（Ｃ_２８カルボン酸） アクリル酸 １．１モル メタンスルホン酸、７０％ ０．１５重量％ モンタン酸を融解し、トリメチロールプロパン及びメタ
ンスルホン酸を添加する。ついでＡＮ＜１０に達するま
で、混合物を１２０℃でエステル化する。アクリル酸を
添加し、ＡＮ＜１０に達するまでエステル化する。水性
アルカリを用いて触媒を中和し、揮発成分の残渣を減圧
下に除去する。バッチを濾過し、混合する（compounde
d）。結果として生じた生成物は、次の特性を示す。

【００２０】 ＡＮ ８．５ ＳＮ ６１ ＤＰ ７８℃ ＭＶ９０ ７０ｍＰａ

【００２１】実施例２ トリメチロールプロパン １．０モル モンタン酸 １．１モル アジピン酸 ０．２モル アクリル酸 １．１モル メタンスルホン酸、７０％ ０．１５重量％ モンタン酸を融解し、トリメチロールプロパン及びメタ
ンスルホン酸を添加する。ついでＡＮ＜１０に達するま
で、混合物を１２０℃でエステル化する。アジピン酸及
びアクリル酸を連続的に添加し、ＡＮ＜１０に達するま
でエステル化する。水性アルカリを用いて触媒を中和
し、揮発成分の残渣を減圧下に除去する。バッチを濾過
し、混合する。結果として生じた生成物は、次の特性を
示す。

【００２２】 ＡＮ ９．５ ＳＮ １６９ ＤＰ ７７℃ ＭＶ９０ ３５０ｍＰａ

【００２３】実施例３ ペンタエリトリトール １．０モル ステアリン酸 ２．５モル メチルアクリレート １．１モル Ｓｎ触媒 ０．１５重量％ ステアリン酸を融解し、ペンタエリトリトール及び触媒
を添加する。ついで混合物を加熱し、ＡＮ＜１０に達す
るまで１９０℃でエステル化する。バッチを１２０℃ま
で冷却し、メチルアクリレートを添加し、メタノールが
もはや留出されなくなるまでエステル交換する。触媒を
沈殿させ、揮発成分の残渣を減圧下に除去する。ついで
バッチを濾過し、混合する。結果として生じた生成物
は、次の特性を示す。

【００２４】 ＡＮ ９．５ ＳＮ １９４ ＤＰ ５５℃ ＭＶ９０ ５０ｍＰａ

【００２５】 実施例４ ペンタエリトリトール １．０モル ステアリン酸 ０．５モル モンタン酸 ２．０モル アクリル酸 １．１モル Ｓｎ触媒 ０．１５重量％ メタンスルホン酸、７０％ バッチをベースとして０．１重量％ モンタン酸及び工業銘柄のステアリン酸を融解し、ペン
タエリトリトール及び触媒を添加する。ついで混合物を
加熱し、ＡＮ＜１０に達するまで１９０℃でエステル化
する。バッチを１２０℃まで冷却し、メタンスルホン酸
を添加し、アクリル酸を計量して入れ、ＡＮ＜１０に達
するまでエステル化する。触媒を中和し、揮発成分の残
渣を減圧下に留去し、バッチを濾過し、混合する。結果
として生じた生成物は、次の特性を示す。

【００２６】 ＡＮ ９．５ ＳＮ １７５ ＤＰ ６８℃ ＭＶ９０ １５０ｍＰａ

【００２７】実施例５ ペンタエリトリトール １．０モル モンタン酸 ２．５モル アクリル酸 １．１モル メタンスルホン酸、７０％ ０．１５重量％ モンタン酸を融解し、トリメチルロールプロパン及びメ
タンスルホン酸を添加する。ついでＡＮ＜１０に達する
まで、混合物を１２０℃でエステル化する。ついでアク
リル酸を添加し、ＡＮ＜１０に達するまでエステル化す
る。水性アルカリを用いて触媒を中和し、揮発成分の残
渣を減圧下に除去する。バッチを濾過し、混合する。結
果として生じた生成物は、次の特性を示す。

【００２８】 ＡＮ １３ ＳＮ １７２ ＤＰ ７６℃ ＭＶ１００ ２２３ｍＰａ

【００２９】実施例１〜５におけるすべての化合物にお
いて、アクリル酸の組込みは、１３―Ｃ―ＮＭＲによっ
て確認することができる。

【００３０】 使用例： 実施例６ ＵＶ硬化性ペイント： ラロマー（登録商標）PO84F（バスフ社（BASF）） ９２．７％ イルガキュア（登録商標）500（チバ社（Ciba）） ３．０％ テゴ・グライド（登録商標）435（テゴ・シミ社(Tego-Chemie)） ０．３％ 実施例５からのワックス ４．０％ ラロマー（Laromer）ＰＯ８４Ｆ：様々な基体上へのＵ
Ｖ及び電子ビーム硬化性ペイント及び印刷インクの照射
硬化用不飽和アクリレート樹脂及び反応性シンナー イルガキュア（Irgacure）５００：イルガキュア１８４
とベンゾフェノンとの共融混合物 テゴ・グライド（Tego Glide）４３５：水性系及びＵＶ
系に推奨される添加剤：より良好な基体湿潤特性、流れ
特性、及び滑り特性のためには０．５〜１％。

【００３１】実施例７ 紙及び木材表面のコーティング 紙 １３５ｇ／ｍ^２ 塗布率 ２０ｇ／ｍ^２ ベーキング率 ５０ｍ／分 電力 ２００Ｗ／ｃｍ^２ ランプ−基体の距離 １００ｍｍ

【００３２】

【表１】

【００３３】 用いられている略語： ＳＮ ケン化価 ＤＰ 滴点 ＭＶ 記載されている温度における溶融粘度 ＰＥ ポリエチレンワックスＰＥ１３０ アミドワックス ビスステアロイル／パルミトイルエチレンジアミン、 ワックスＣ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハインツ・エアハルト ドイツ国、86508・レーリンク、ベルクシ ユトラーセ・21 (72)発明者 アンドレー・ヘンツエ ドイツ国、86199・アウグスブルク、デイ ーベルバツハシユトラーセ・10

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 式： Ｚ_ｋ−（Ｙ−（Ｗ）_{（ｍ−ｐ−１−ｋ）}（Ｘ）_ｑ）_ｎ ［式中、 Ｚは、炭素原子数４〜４０で１〜４個のＣＯＯＨ基を含
   む有機カルボン酸のＣＯＯＨ基からＯＨ基を除去するこ
   とによって得られる基であり、 Ｙは、炭素原子数３〜１５でｍ個のＯＨ基を含む有機化
   合物のヒドロキシル基から（ｍ−ｐ）個の水素原子を除
   去することによって得られる基であり、ここにおいてＹ
   は、Ｃ_２〜Ｃ_４アルキレンオキシドによってアルコキシ
   ル化された総数ｍのＯＨ基を有する基であってよく、そ
   の際、（ｍ−ｐ）個のＯＨ基はエステル化されていてｐ
   個のＯＨ基は遊離形態又はエーテル化形態にあり、 Ｘは、Ｃ−Ｏ二重結合と共役しているオレフィン性二重
   結合を含む炭素原子数３〜５の有機モノカルボン酸のＣ
   ＯＯＨ基からＯＨ基を除去することによって得られる一
   価の基であり、 Ｗは、炭素原子数１６〜６０の一塩基カルボン酸のＣＯ
   ＯＨ基からＯＨ基を除去することによって得られる一価
   の基であり、 ｐは、０〜２．５の数であり、これは遊離又はエーテル
   化ＯＨ基の数を示しており、 ｋは、０〜２の数であり、 ｑは、０．５〜１．５の数であり、これは不飽和酸Ｘに
   おけるエステル単位の数を示しており、 ｋ＞０の条件下で、ｎは、１〜６の整数であり、この場
   合、ｎは、本発明による化合物における反復単位の数を
   示しており、 ｍは、３〜８の整数であって、多価アルコールにおける
   ＯＨ基の数を示しているが、但し、 １≦ｎ×ｑ≦６、 ２≦（ｎ［ｍ−ｐ−１］）≦１５、 ｍ−ｐ−１＞０、及び ｍ−ｎ−１―ｋ＞１ である］で示される化合物。
2. 【請求項２】 ２２〜４０個の炭素原子を有するモノカ
   ルボン酸Ｗが用いられている、請求項１に記載の化合
   物。
3. 【請求項３】 アクリル酸、メタクリル酸、又はこれら
   のエステルが、エチレン性不飽和酸Ｘとして用いられて
   いる、請求項１又は２に記載の化合物。
4. 【請求項４】 表面塗料への共重合性ワックス様添加剤
   としての、請求項１〜３のいずれか１項に記載の化合物
   の使用。