JP2001514312A - 凝集助剤無しに低温で皮膜を形成するコア/シェル構造の疎水ポリマーをベースとしたラテックス - Google Patents
凝集助剤無しに低温で皮膜を形成するコア/シェル構造の疎水ポリマーをベースとしたラテックスInfo
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Abstract
(57)【要約】
ガラス遷移温度が50℃以上の硬いシェルで包囲された、ガラス遷移温度が20℃以下の軟いコアで構成されたポリマーを含むラテックスを、凝集助剤なしに低温で乾燥して得られる表面被覆用の疎水性皮膜。
Description
【0001】 本発明は表面処理に関するものであり、特に表面処理用の疎水性熱可塑性皮膜
(フィルム)、特に揮発性有機化合物も凝集助剤も含まないラテックスを低温乾
燥して得られる皮膜に関するものである。
(フィルム)、特に揮発性有機化合物も凝集助剤も含まないラテックスを低温乾
燥して得られる皮膜に関するものである。
【0002】 本発明で「ラテックス」とは1種以上のモノマーを乳化重合して得られるポリ マー粒子の水性分散体を意味する。 多くのラテックスが建築、製紙、繊維および皮革工業用で用いられており、特
に各種材料の表面処理に塗料、ワニス、接着剤およびマスチックとして用いられ
ている。一般に、この種のラテックスは最低皮膜形成温度(以下、MFT)をで
きるだけ低くする必要がある。MFTは水の蒸発後に粒子が連続した皮膜を形成
する最低温度である。
に各種材料の表面処理に塗料、ワニス、接着剤およびマスチックとして用いられ
ている。一般に、この種のラテックスは最低皮膜形成温度(以下、MFT)をで
きるだけ低くする必要がある。MFTは水の蒸発後に粒子が連続した皮膜を形成
する最低温度である。
【0003】 ラテックス中に分散した粒子を構成するポリマーのガラス遷移温度(Tgで表 す)が低い場合、ラテックスは室温で皮膜を容易に形成できるが、得られた皮膜
は粘着性があり、機械的耐久性が不十分である。逆にポリマーのTgを高くする と、皮膜の性質は良くなるが、室温での皮膜形成には凝集(coalescence)助剤 を添加する必要がある。米国特許第4,455,402号および第5,021,469号に記載のよ
うに、一般に凝集助剤は塗布および皮膜形成中に蒸発する揮発性有機化合物であ
る。
は粘着性があり、機械的耐久性が不十分である。逆にポリマーのTgを高くする と、皮膜の性質は良くなるが、室温での皮膜形成には凝集(coalescence)助剤 を添加する必要がある。米国特許第4,455,402号および第5,021,469号に記載のよ
うに、一般に凝集助剤は塗布および皮膜形成中に蒸発する揮発性有機化合物であ
る。
【0004】 しかし、環境問題およびコスト削減等の理由で、揮発性有機化合物も凝集助剤
も含まないでMFTが低く、粘着性が全くなく、機械特性に優れた皮膜を低温で
形成できるラテックスの開発が望まれている。
も含まないでMFTが低く、粘着性が全くなく、機械特性に優れた皮膜を低温で
形成できるラテックスの開発が望まれている。
【0005】 この目的を達成するために欧州特許第466,409号は、皮膜形成に寄与する一般 に「軟い」ラテックスとよばれるTgの低いラテックスと機械的結着性を提供す る一般に「硬い」ラテックスとよばれるTgの高いラテックスとの2種類のラテッ
クスの混合物をベースとした溶液を提案している。 米国特許第263,193号には「軟い」シェルと、「硬い」コアとのシェル/コア ラテックスをベースとする溶液が記載されている。 欧州特許第609,756号には上記特許とは逆にTgが−5℃から−55℃の範囲の
「軟い」コアと、Tgが50℃以下の「硬い」シェルとを有する二段階で作られ たラテックスが記載されている。 フランス国特許第2,090,483号には、第1段階で得られるTgが10℃以下のポ リマー35〜50%と、第2段階で得られるTgが60℃以上のポリマー50〜6
5%とで構成され、第1段階のポリマーが第2段階のポリマーに架橋・固定された
二段階重合によって得られるラテックスが記載されている。
クスの混合物をベースとした溶液を提案している。 米国特許第263,193号には「軟い」シェルと、「硬い」コアとのシェル/コア ラテックスをベースとする溶液が記載されている。 欧州特許第609,756号には上記特許とは逆にTgが−5℃から−55℃の範囲の
「軟い」コアと、Tgが50℃以下の「硬い」シェルとを有する二段階で作られ たラテックスが記載されている。 フランス国特許第2,090,483号には、第1段階で得られるTgが10℃以下のポ リマー35〜50%と、第2段階で得られるTgが60℃以上のポリマー50〜6
5%とで構成され、第1段階のポリマーが第2段階のポリマーに架橋・固定された
二段階重合によって得られるラテックスが記載されている。
【0006】 本出願人は上記の問題を解決するにはコア/シェル構造を有する疎水性ポリマ
ーの粒子を含むラテックスが必要であることを見出した。 「軟い」コアとはTgが20℃以下のものを意味し、「硬い」シェアとはTgが
50℃以上であるものを意味する。 本出願人は、ポリマー粒子の全重量に対するシェルの重量が30%を超えない
限り、表面に塗布されたラテックスは凝集助剤または揮発性有機化合物を用いず
に、低温乾燥によって、軟い部分が硬いマトリクス中に分散した均質構造を有す
る粘着性が全くない機械特性の良い連続皮膜を形成するということを見出した。
ーの粒子を含むラテックスが必要であることを見出した。 「軟い」コアとはTgが20℃以下のものを意味し、「硬い」シェアとはTgが
50℃以上であるものを意味する。 本出願人は、ポリマー粒子の全重量に対するシェルの重量が30%を超えない
限り、表面に塗布されたラテックスは凝集助剤または揮発性有機化合物を用いず
に、低温乾燥によって、軟い部分が硬いマトリクス中に分散した均質構造を有す
る粘着性が全くない機械特性の良い連続皮膜を形成するということを見出した。
【0007】 一般に、「疎水性」とは水への不溶性または水に対する親和性の不足をいう。
本発明ではこの親和性の不足に等級をつけることができる。これは、本発明の疎
水性が「ポリマーの特性」D.W.Van Krevelen、1990年、第3版、220頁に記載のよ
うに、溶解パラメータ(δ)で定義されるためである。各ポリマーはこのパラメ
ータによって水に対する親和性で分類できる。本発明では、(δ)が26以下の場
合にポリマーは疎水性であるという。さらに、ポリマー1の(δ1)がポリマー2
の(δ2)より小さい場合、ポリマー1はポリマー2よりも疎水性であるという
。
本発明ではこの親和性の不足に等級をつけることができる。これは、本発明の疎
水性が「ポリマーの特性」D.W.Van Krevelen、1990年、第3版、220頁に記載のよ
うに、溶解パラメータ(δ)で定義されるためである。各ポリマーはこのパラメ
ータによって水に対する親和性で分類できる。本発明では、(δ)が26以下の場
合にポリマーは疎水性であるという。さらに、ポリマー1の(δ1)がポリマー2
の(δ2)より小さい場合、ポリマー1はポリマー2よりも疎水性であるという
。
【0008】 本発明の対象はTgが20℃以下の軟い特性のポリマー(P1)70〜90重 量%をTgが50℃以上の硬い特性のポリマー(P2)10〜30重量%中に分 散させたもので構成される疎水性熱可塑性皮膜にある。 ポリマーP1はポリマーP2からなるマトリクス中に独立した節の形で分散し
ている。 本発明皮膜は上記定義で疎水性であり、P1はP2よりも疎水性である。 P1のTgは0℃以下で、P2のTgは60℃以上であるのが好ましい。
ている。 本発明皮膜は上記定義で疎水性であり、P1はP2よりも疎水性である。 P1のTgは0℃以下で、P2のTgは60℃以上であるのが好ましい。
【0009】 本発明の皮膜は2つの方法で特徴付けることができる。第1の方法は透過電子
顕微鏡である。本発明に対応する一つの例を図1に示す。皮膜から切り出した8 0nm厚さの切片をポリマーP1に固有の試薬で染色したもので、ポリマーP1
は暗くなり、ポリマーP2は明るくなる。図1から皮膜の構造が実際に上記の通 りである(すなわちP1の個々の節(nodule)がP2の連続マトリクス中に分散
している)ことが明らかにわかる。第2の方法は動的熱分析(DMA)である。
上記の皮膜に対応する一つの例を図2に示す。この図からtanδが材料中の2つの
別の相の存在を示す2つのピークを有することがわかる。さらに、室温で測定し
たヤング率E’が1×108Pa以上であることから皮膜は粘着性が全くないこ とが分かり、皮膜でのポリマーP1とP2の各比率から連続相を構成するのは「
硬い」ポリマーP2であることがわかる。
顕微鏡である。本発明に対応する一つの例を図1に示す。皮膜から切り出した8 0nm厚さの切片をポリマーP1に固有の試薬で染色したもので、ポリマーP1
は暗くなり、ポリマーP2は明るくなる。図1から皮膜の構造が実際に上記の通 りである(すなわちP1の個々の節(nodule)がP2の連続マトリクス中に分散
している)ことが明らかにわかる。第2の方法は動的熱分析(DMA)である。
上記の皮膜に対応する一つの例を図2に示す。この図からtanδが材料中の2つの
別の相の存在を示す2つのピークを有することがわかる。さらに、室温で測定し
たヤング率E’が1×108Pa以上であることから皮膜は粘着性が全くないこ とが分かり、皮膜でのポリマーP1とP2の各比率から連続相を構成するのは「
硬い」ポリマーP2であることがわかる。
【0010】 本発明皮膜を形成するポリマーは以下で説明する二段階乳化重合で調製でき、
基本的に下記(1)〜(7)からなる群Iの中から選択されるモノマーの重合で
得られる単位で構成される: (1)C1−C8(メタ)アクリル酸エステル (2)直鎖または分岐鎖を有するカルボン酸ビニルエステル、例えば酢酸ビニル
およびステアリン酸ビニル (3)スチレンおよびその誘導体、例えばクロロメチルスチレン、αメチルスチ
レン等 (4)共役ジエン、例えばブタジエンおよびイソプレン (5)アクリルアミド、メタクリルアミドおよびアクリロニトリル (6)塩化ビニル (7)(メタ)アクリル酸およびその誘導体、例えばオムハイドライド(omhydr
ides)。
基本的に下記(1)〜(7)からなる群Iの中から選択されるモノマーの重合で
得られる単位で構成される: (1)C1−C8(メタ)アクリル酸エステル (2)直鎖または分岐鎖を有するカルボン酸ビニルエステル、例えば酢酸ビニル
およびステアリン酸ビニル (3)スチレンおよびその誘導体、例えばクロロメチルスチレン、αメチルスチ
レン等 (4)共役ジエン、例えばブタジエンおよびイソプレン (5)アクリルアミド、メタクリルアミドおよびアクリロニトリル (6)塩化ビニル (7)(メタ)アクリル酸およびその誘導体、例えばオムハイドライド(omhydr
ides)。
【0011】 軟いポリマーおよび硬いポリマーのいずれの場合もモノマーの選択は当該ポリ
マーに付与する所望の特性(例えば疎水性およびTg)に依存する。 例えば、ポリマーのTgは下記のフォックス則(Fox law)によって演繹的に評
価できる: 1/Tg=wa/Tg(a)+wb/Tg(b)+... (ここで、w(a)およびw(b)はモノマーaおよびbの重量であり、Tg( a)およびTg(b)は対応するホモポリマーのガラス遷移温度である)。Tg(
a)およびTg(b)は文献、例えば「ポリマーの手引き」第3版、1989年に記 載されている。
マーに付与する所望の特性(例えば疎水性およびTg)に依存する。 例えば、ポリマーのTgは下記のフォックス則(Fox law)によって演繹的に評
価できる: 1/Tg=wa/Tg(a)+wb/Tg(b)+... (ここで、w(a)およびw(b)はモノマーaおよびbの重量であり、Tg( a)およびTg(b)は対応するホモポリマーのガラス遷移温度である)。Tg(
a)およびTg(b)は文献、例えば「ポリマーの手引き」第3版、1989年に記 載されている。
【0012】 調製すべきポリマーごとに所望のTgが得られるようにモノマー(複数のモノ マーを用いる場合はモノマー混合物)の種類および組成を決める。 「硬い」ポリマーを調製する場合、重合すべきモノマー混合物はメチルメタク
リレート、スチレンおよび塩化ビニルからなる群の中から選択される少なくとも
1種のモノマーで大部分を構成することができる。 「軟い」特性のポリマーを調製する場合、モノマー混合物はブチルアクリレー
ト、ブタジエンおよびイソプレンからなる群の中から選択される少なくとも1種 のモノマーで大部分を構成することができる。
リレート、スチレンおよび塩化ビニルからなる群の中から選択される少なくとも
1種のモノマーで大部分を構成することができる。 「軟い」特性のポリマーを調製する場合、モノマー混合物はブチルアクリレー
ト、ブタジエンおよびイソプレンからなる群の中から選択される少なくとも1種 のモノマーで大部分を構成することができる。
【0013】 軟い部分と硬い部分は共重合可能な二重結合を少なくとも2つ有するモノマー を用いて架橋することができる。これらのモノマーは下記(a)〜(e)からな
る群IIの中から選択することができる: (a)共役ジエン、例えばブタジエンおよびイソプレン (b)不飽和カルボン酸またはα、βジカルボン酸のアリルエステル、例えばア
リルアクリレート、アリルメタクリレートまたはマレイン酸ジアリル (c)ポリアクリルまたはポリメタクリル、例えばエチレングリコールジメタク
リレート、1,3−ブチレングリコールジメタクリレート、1,4−ブタンジオールジ
アクリレートおよびペンタエリトリトールテトラアクリレート (d)ポリビニル、例えばジビニルベンゼンまたはトリビニルベンゼン (e)ポリアリル、例えばシアヌル酸トリアリルまたはトリメシン酸トリアリル
。
る群IIの中から選択することができる: (a)共役ジエン、例えばブタジエンおよびイソプレン (b)不飽和カルボン酸またはα、βジカルボン酸のアリルエステル、例えばア
リルアクリレート、アリルメタクリレートまたはマレイン酸ジアリル (c)ポリアクリルまたはポリメタクリル、例えばエチレングリコールジメタク
リレート、1,3−ブチレングリコールジメタクリレート、1,4−ブタンジオールジ
アクリレートおよびペンタエリトリトールテトラアクリレート (d)ポリビニル、例えばジビニルベンゼンまたはトリビニルベンゼン (e)ポリアリル、例えばシアヌル酸トリアリルまたはトリメシン酸トリアリル
。
【0014】 コアのみを架橋するのが好ましい。本発明の好ましい架橋モノマーはブタジエ
ンおよび1,4−ブタンジオールジアクリレートである。架橋モノマーの含有率は 粒子の全重量の0〜10重量%である。 「軟い」部分に残りのモノマー単位を導入することによって「硬い」部分を「
軟い」部分にグラフトさせることができる。この残りのモノマー単位は群II(
a)すなわち共役ジエン、重合中にジエンの1,2位置に部分的に混和することに よって得られるモノマー単位または群II(b)すなわち2種の異なる共重合可 能な反応性官能基を有する不飽和カルボン酸またはα、βジカルボン酸のアリル
エステルの中から選択されるグラフトモノマーを「軟い」部分に混和することに
よって得られる。
ンおよび1,4−ブタンジオールジアクリレートである。架橋モノマーの含有率は 粒子の全重量の0〜10重量%である。 「軟い」部分に残りのモノマー単位を導入することによって「硬い」部分を「
軟い」部分にグラフトさせることができる。この残りのモノマー単位は群II(
a)すなわち共役ジエン、重合中にジエンの1,2位置に部分的に混和することに よって得られるモノマー単位または群II(b)すなわち2種の異なる共重合可 能な反応性官能基を有する不飽和カルボン酸またはα、βジカルボン酸のアリル
エステルの中から選択されるグラフトモノマーを「軟い」部分に混和することに
よって得られる。
【0015】 本発明の好ましいグラフトモノマーはブタジエン、アリルメタクリレートおよ
びマレイン酸ジアリルである。 グラフトモノマーの含有率は粒子の全重量の0〜10重量%である。 本発明の皮膜を得る1つの方法はコア/シェル構造を有する粒子のラテックス
を凝集助剤または他の揮発性有機化合物なしに低温乾燥することである。
びマレイン酸ジアリルである。 グラフトモノマーの含有率は粒子の全重量の0〜10重量%である。 本発明の皮膜を得る1つの方法はコア/シェル構造を有する粒子のラテックス
を凝集助剤または他の揮発性有機化合物なしに低温乾燥することである。
【0016】 本発明の他の対象は、40℃以下、好ましくは約25℃の温度で蒸発によって
皮膜を形成する、凝集助剤も揮発性有機化合物も含まないラテックスにおいて、
下記(1)および(2): (1)コアを形成する、Tgが20℃以下の軟い特性の少なくとも1種のポリマー
70〜90重量% (2)シェルを形成する、Tgが50℃以上の硬い特性の少なくとも1種のポリマ
ー10〜30重量% からなるコア/シェル構造を有する疎水ポリマー粒子をベースとすることを特徴
とするラテックスにある。
皮膜を形成する、凝集助剤も揮発性有機化合物も含まないラテックスにおいて、
下記(1)および(2): (1)コアを形成する、Tgが20℃以下の軟い特性の少なくとも1種のポリマー
70〜90重量% (2)シェルを形成する、Tgが50℃以上の硬い特性の少なくとも1種のポリマ
ー10〜30重量% からなるコア/シェル構造を有する疎水ポリマー粒子をベースとすることを特徴
とするラテックスにある。
【0017】 コアのTgは0℃以下、シェルのTgは60℃以上であるのが好ましい。本発明
ではコアはシェルよりも疎水性である。 本発明のラテックスは下記(1)および(2)からなるモノマー混合物の乳化
重合によって二段階で調製される: (1)群Iの中から選択される少なくとも1種のモノマー90〜100重量% (2)群IIの中から選択される少なくとも1種のモノマー0〜10重量%
ではコアはシェルよりも疎水性である。 本発明のラテックスは下記(1)および(2)からなるモノマー混合物の乳化
重合によって二段階で調製される: (1)群Iの中から選択される少なくとも1種のモノマー90〜100重量% (2)群IIの中から選択される少なくとも1種のモノマー0〜10重量%
【0018】 一般に、本発明のラテックスは当業者に周知の重合方法を用いて少なくとも2 段階の乳化重合で調製される。 各段階で重合されるモノマー混合物の組成はその段階で生成されるポリマーに
付与する所望の特性(Tgおよび疎水性)に依存する。 本発明では、粒子のコアを構成するTgが20℃以下の「軟い」ポリマーを第1
段階で調製し、次いでシェルを構成するTgが50℃以上の「硬い」ポリマーを 調製する。
付与する所望の特性(Tgおよび疎水性)に依存する。 本発明では、粒子のコアを構成するTgが20℃以下の「軟い」ポリマーを第1
段階で調製し、次いでシェルを構成するTgが50℃以上の「硬い」ポリマーを 調製する。
【0019】 粒子を完全な構造にするためには、コア形成用の重合すべきモノマー混合物は
シェル形成用の重合すべきモノマー混合物よりも疎水性でなければならないこと
は理解できよう。 各段階で重合反応は不活性雰囲気でラジカル開始剤の存在下に行うのが好まし
い。開始系は熱によまものか、酸化還元系または過酸化物系、例えばtert-ブチ ルヒドロペルオキシド/二硫酸ナトリウムまたはジイソプロピルベンゼンを用い
ることができ、使用量はモノマーの全質量の0.2〜1重量%、好ましくは0.25〜0
.5重量%である。
シェル形成用の重合すべきモノマー混合物よりも疎水性でなければならないこと
は理解できよう。 各段階で重合反応は不活性雰囲気でラジカル開始剤の存在下に行うのが好まし
い。開始系は熱によまものか、酸化還元系または過酸化物系、例えばtert-ブチ ルヒドロペルオキシド/二硫酸ナトリウムまたはジイソプロピルベンゼンを用い
ることができ、使用量はモノマーの全質量の0.2〜1重量%、好ましくは0.25〜0
.5重量%である。
【0020】 本発明の乳化重合反応は用いる開始系の種類に応じて25〜150℃の温度で
行われる。 本発明の分散体は半連続法を用いて調製するのが好ましく、それによって各モ
ノマーの反応性の差に依存する組成の変化を制限することができる。モノマーは
純粋な形または水および界面活性剤とのプレエマルションの形で一般に3時間半 〜5時間かけて導入する。絶対に必要ということではないが、1〜15%の種モ ノマーを播種することも有用である。本発明の乳化重合法で用いる乳化剤系は親
水性/親油性バランスが適当な乳化剤の中から選択される。好ましい乳化剤系は
アニオン性界面活性剤、例えばナトリウムラウリルサルフェート、エトキシル化
ノニルフェノールサルフェート、特に20〜25molの酸化エチレンを含むもの 、ベンゼンドデカンスルホネートおよびエトキシル化脂肪アルコールサルフェー
トと、非イオン性界面活性剤、例えばエトキシル化ノニルフェノール、特に10
〜40molの酸化エチレンを含むもの、およびエトキシル化脂肪アルコールとの 組合せからなる。
行われる。 本発明の分散体は半連続法を用いて調製するのが好ましく、それによって各モ
ノマーの反応性の差に依存する組成の変化を制限することができる。モノマーは
純粋な形または水および界面活性剤とのプレエマルションの形で一般に3時間半 〜5時間かけて導入する。絶対に必要ということではないが、1〜15%の種モ ノマーを播種することも有用である。本発明の乳化重合法で用いる乳化剤系は親
水性/親油性バランスが適当な乳化剤の中から選択される。好ましい乳化剤系は
アニオン性界面活性剤、例えばナトリウムラウリルサルフェート、エトキシル化
ノニルフェノールサルフェート、特に20〜25molの酸化エチレンを含むもの 、ベンゼンドデカンスルホネートおよびエトキシル化脂肪アルコールサルフェー
トと、非イオン性界面活性剤、例えばエトキシル化ノニルフェノール、特に10
〜40molの酸化エチレンを含むもの、およびエトキシル化脂肪アルコールとの 組合せからなる。
【0021】 本発明の他の対象は表面被覆用皮膜の製造方法にある。 本発明方法では本発明ラテックスを凝集助剤または揮発性有機化合物を添加せ
ずに、そのまま任意の表面に塗布し、0〜40℃、好ましくは約25℃の温度で
乾燥させる。 本発明の1つの対象はコア/シェル構造を有するポリマー粒子からなるラテッ
クスを40℃以下、好ましくは約25℃の温度で乾燥させることによって、各種
表面、例えばガラス、皮革および金属の表面上に表面処理用皮膜を製造する方法
において、凝集助剤または他の揮発性有機化合物なしに乾燥させることを特徴と
する方法にある。
ずに、そのまま任意の表面に塗布し、0〜40℃、好ましくは約25℃の温度で
乾燥させる。 本発明の1つの対象はコア/シェル構造を有するポリマー粒子からなるラテッ
クスを40℃以下、好ましくは約25℃の温度で乾燥させることによって、各種
表面、例えばガラス、皮革および金属の表面上に表面処理用皮膜を製造する方法
において、凝集助剤または他の揮発性有機化合物なしに乾燥させることを特徴と
する方法にある。
【0022】 本発明皮膜は多くの用途、例えば塗料、ワニスおよび木材、皮革または紙の表
面処理における結合剤として使用することができる。本発明皮膜は対象となる用
途に応じた配合および/または添加量で用いられる。 いくつかの用途では、本発明皮膜で表面処理された材料は皮膜と同じ側に他の
材料、例えばガラス、紙または皮革を有することができ、また、反射防止皮膜、
耐引掻性皮膜または紫外線遮断皮膜を含むことができる。 以下、本発明の実施例を説明するが、本発明が下記実施例に限定されるもので
はない。
面処理における結合剤として使用することができる。本発明皮膜は対象となる用
途に応じた配合および/または添加量で用いられる。 いくつかの用途では、本発明皮膜で表面処理された材料は皮膜と同じ側に他の
材料、例えばガラス、紙または皮革を有することができ、また、反射防止皮膜、
耐引掻性皮膜または紫外線遮断皮膜を含むことができる。 以下、本発明の実施例を説明するが、本発明が下記実施例に限定されるもので
はない。
【0023】実施例1 本発明ラテックスの調製 攪拌装置と、温度計と、反応器の温度を一定に保つための加熱媒体を循環させ
るジェケットとを備えた5リットル容の反応器を用いた。 室温に保った反応器を窒素で脱気し、1500gの脱イオン水と、4.8gの リン酸水素二ナトリウムとを攪拌下に導入する。次いで、この混合物に乳化剤と
して40.05 gのナトリウムラウリルサルフェートを溶解する。 次いで、反応器の内容物の温度を57℃に上げ、この温度を保ちながら、99
1.75gのn-ブチルアクリレートと、9.2gの1,4-ブタンジオールジアクリレ
ートとを同時に添加する。
るジェケットとを備えた5リットル容の反応器を用いた。 室温に保った反応器を窒素で脱気し、1500gの脱イオン水と、4.8gの リン酸水素二ナトリウムとを攪拌下に導入する。次いで、この混合物に乳化剤と
して40.05 gのナトリウムラウリルサルフェートを溶解する。 次いで、反応器の内容物の温度を57℃に上げ、この温度を保ちながら、99
1.75gのn-ブチルアクリレートと、9.2gの1,4-ブタンジオールジアクリレ
ートとを同時に添加する。
【0024】 反応器の温度を66℃に上げ、1.3gの過硫酸カリウムを12.5gの水に溶
かした溶液と、0.925gのメタ重亜硫酸ナトリウムを35gの水に溶かした 溶液とを反応混合物に添加する。 約15分の誘導時間の後、反応器の温度は107℃に上がる。この発熱反応の
後、98.9gのn-ブチルアクリレートと、5.48gのマレイン酸ジアリルとか
らなる混合物を80℃に維持された反応器に添加し、その後、 0.15gの過硫
酸カリウムを25gの水に溶解した溶液を添加する。反応器の温度を80℃に1時
間保つと、コルター(Coulter) 直径が77nmのラテックス粒子からなるエラス
トマーのコアが97%の変換率で得られる。
かした溶液と、0.925gのメタ重亜硫酸ナトリウムを35gの水に溶かした 溶液とを反応混合物に添加する。 約15分の誘導時間の後、反応器の温度は107℃に上がる。この発熱反応の
後、98.9gのn-ブチルアクリレートと、5.48gのマレイン酸ジアリルとか
らなる混合物を80℃に維持された反応器に添加し、その後、 0.15gの過硫
酸カリウムを25gの水に溶解した溶液を添加する。反応器の温度を80℃に1時
間保つと、コルター(Coulter) 直径が77nmのラテックス粒子からなるエラス
トマーのコアが97%の変換率で得られる。
【0025】 得られた反応混合物を80℃に保った状態で攪拌下に1gのナトリウムスルホ
キシレートホルムアルデヒドを5gの水に溶した溶液を添加する。次いで、27
9.9gのメチルメタクリレートと、さらに0.825gのジイソプロピルベンゼ
ンヒドロペルオキシドを275gの水に溶した溶液を1時間かけて添加する。 メチルメタクリレートの添加開始後、反応器の内容物を80℃に1.5時間保 ち、0.5gのtert-ブチルヒドロペルオキシドと、0.175gのメタ重亜硫酸 ナトリウムを10gの水に溶解した溶液とを添加する。
キシレートホルムアルデヒドを5gの水に溶した溶液を添加する。次いで、27
9.9gのメチルメタクリレートと、さらに0.825gのジイソプロピルベンゼ
ンヒドロペルオキシドを275gの水に溶した溶液を1時間かけて添加する。 メチルメタクリレートの添加開始後、反応器の内容物を80℃に1.5時間保 ち、0.5gのtert-ブチルヒドロペルオキシドと、0.175gのメタ重亜硫酸 ナトリウムを10gの水に溶解した溶液とを添加する。
【0026】 次いで、反応混合物を80℃に1時間保つ。1時間後に反応器の内容物を室温 に冷却する。 平均粒径が85nmで、固形分が39.9%のグラフト化共重合体のラテック スが変換率96.4%で得られる。得られたポリマーを分析すると、−38℃と 、105℃の2つのTgを有することがわかる。
【0027】実施例2、3 製造されるコポリマーのTgを変えるために実施例1と同じ操作条件で各段階 で重合すべきモノマーの組成を変えた。 実施例2、3のラテックス2および3の粒子の特徴は以下の通り: ラテックス2(本発明の実施例2): 平均粒径: 90nm Tg1: −49℃ Tg2: 100℃ ラテックス2(比較例3): 平均粒径: 90nm Tg1: −44℃ Tg2: 33℃
【0028】実施例4 非構造粒子のラテックスの調製 (比較例) この実施例のラテックスはポリマーP2がポリマーP1よりも疎水性であるた
め非構造粒子である。 実施例1と同じ操作条件で、メチルメタクリレートの代わりに279.9gの スチレンを用いた。 平均粒径が81nmで、固形分が40.15%のラテックスが変換率99%で 得られた。
め非構造粒子である。 実施例1と同じ操作条件で、メチルメタクリレートの代わりに279.9gの スチレンを用いた。 平均粒径が81nmで、固形分が40.15%のラテックスが変換率99%で 得られた。
【0029】実施例5 軟いラテックスと硬いラテックスの2種のラテックスの混合物の調製(比較例 )
軟いラテックス、ポリブチルアクリレート(PBuA)の調製 攪拌装置と、温度計と、反応器の温度を一定に保つために加熱媒体を循環させ
るジェケットとを備えた2リットル容の反応器を用いた。 室温に保った反応器を窒素で脱気し、750gの脱イオン水と、2.4gのリ ン酸水素二ナトリウムとを攪拌下に導入する。次いで、この混合物に乳化剤とし
て20.025 gのソジウムラウリルサルフェートを溶解する。 次いで、反応器の内容物の温度を57℃に上げ、この温度を保ちながら、49
5.9gのn-ブチルアクリレートと、4.6gの1,4-ブタンジオールジアクリレー
トとを同時に添加する。
軟いラテックス、ポリブチルアクリレート(PBuA)の調製 攪拌装置と、温度計と、反応器の温度を一定に保つために加熱媒体を循環させ
るジェケットとを備えた2リットル容の反応器を用いた。 室温に保った反応器を窒素で脱気し、750gの脱イオン水と、2.4gのリ ン酸水素二ナトリウムとを攪拌下に導入する。次いで、この混合物に乳化剤とし
て20.025 gのソジウムラウリルサルフェートを溶解する。 次いで、反応器の内容物の温度を57℃に上げ、この温度を保ちながら、49
5.9gのn-ブチルアクリレートと、4.6gの1,4-ブタンジオールジアクリレー
トとを同時に添加する。
【0030】 反応器の温度を66℃に上げ、0.4625gのメタ重亜硫酸ナトリウムを1 5gの水に溶解した溶液と、0.65gの過硫酸ナトリウムを15gの水にした 溶解した溶液とを反応混合物に添加する。 約15分の誘導時間の後、反応器の温度を114℃に上げる。次いで、反応混
合物を80℃に1時間保つ。1時間後に反応器の内容物を室温に冷却する。 平均粒径が82nmで、固形分が36.90%のラテックスが変換率99%で 得られる。
合物を80℃に1時間保つ。1時間後に反応器の内容物を室温に冷却する。 平均粒径が82nmで、固形分が36.90%のラテックスが変換率99%で 得られる。
【0031】硬いラテックス(ポリメチルメタクリレート)(PMMA)の調製 前回と同じ操作条件で下記(1)〜(7)にした: (1)750gの水を601gにする (2)2.4gのリン酸水素二ナトリウムを1.76gにする (3)20.025 gのナトリウムラウリルサルフェートを14.7 gにする (4)495.9gのn-ブチルアクリレートの代わりに501.4gのメチルメタ
クリレートを用いる (5)4.6gのブタンジオールジアクリレートの代わりに1.77gのテトラド
デシルメルカプタンを用いる (6)0.4625gのメタ重亜硫酸ナトリウムを0.24gにする (7)0.65gの過硫酸カリウムを0.67gにする
クリレートを用いる (5)4.6gのブタンジオールジアクリレートの代わりに1.77gのテトラド
デシルメルカプタンを用いる (6)0.4625gのメタ重亜硫酸ナトリウムを0.24gにする (7)0.65gの過硫酸カリウムを0.67gにする
【0032】 平均粒径が81nmで、固形分が41.40%のラテックスが変換率99%で 得られる。 次いで、得られた2種のラテックスを混合して80重量%の軟いポリマーと2
0重量%の硬いポリマーとを含む最終組成物を得た。
0重量%の硬いポリマーとを含む最終組成物を得た。
【0033】実施例6 皮膜の調製 実施例1で得られたラテックスを薄い層にしてガラス板に塗布し、室温で乾燥
させた。水の蒸発後に粘着性が全くない連続した均質な膜が得られる。厚さが3
00μmのこの皮膜を長さ20mm、幅4mmの長方形シートに切断し、10m
m/分の引張速度で引張機械試験を行った。得られた結果は以下の通り: 弾性率: 30MPa 降伏応力: 0.7MPa 破断点伸び: 150%
させた。水の蒸発後に粘着性が全くない連続した均質な膜が得られる。厚さが3
00μmのこの皮膜を長さ20mm、幅4mmの長方形シートに切断し、10m
m/分の引張速度で引張機械試験を行った。得られた結果は以下の通り: 弾性率: 30MPa 降伏応力: 0.7MPa 破断点伸び: 150%
【0034】実施例7〜10 実施例4と同じ操作条件で実施例1のラテックスの代わりに実施例2〜5のラ
テックスを用いた。 得られた皮膜に対して前回と同じ試験を行った。得られた結果は以下の通り:
実施例7の場合(本発明のラテックスNo.2) 粘着性の全くない柔軟な皮膜 弾性率: 80MPa 降伏応力: 2MPa 破断点伸び: 100%
テックスを用いた。 得られた皮膜に対して前回と同じ試験を行った。得られた結果は以下の通り:
実施例7の場合(本発明のラテックスNo.2) 粘着性の全くない柔軟な皮膜 弾性率: 80MPa 降伏応力: 2MPa 破断点伸び: 100%
【0035】 実施例8の場合(比較例のラテックスNo.3) 粘着性のある柔軟な皮膜 弾性率: 3MPa 降伏応力: 0.45MPa 破断点伸び: 300% 実施例9の場合(比較例の非構造ラテックスNo.4) 粘着性のある皮膜 弾性率: 1MPa 降伏応力: 0.16MPa 破断点伸び: 100% 破壊エネルギー: 0.1mJ/mm3
【0036】 実施例10の場合(比較例のラテックス混合物No.5) 弾性率: 2MPa 降伏応力: 0.2MPa 破断点伸び: 100% 破壊エネルギー: 0.1mJ/mm3 1×107以下のE’(図3)は粘着性の存在を示している。
【図1】 本発明皮膜のTEM写真。
【図2】 本発明のコア/シェルラテックスのDMA皮膜の写真。
【図3】 80%PBuA/20%PMMAラテックス混合物から得られる皮
膜のDMA図(実施例10)
膜のDMA図(実施例10)
【手続補正書】特許協力条約第34条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成12年2月28日(2000.2.28)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0005
【補正方法】変更
【補正内容】
【0005】 この目的を達成するために欧州特許第466,409号は、皮膜形成に寄与する一般 に「軟い」ラテックスとよばれるTgの低いラテックスと機械的結着性を与える 一般に「硬い」ラテックスとよばれるTgの高いラテックスとの2種類のラテック
スの混合物をベースとした溶液を提案している。 欧州特許第609,756号には上記特許とは逆にTgが−5℃から−55℃の範囲の
「軟い」コアと、Tgが50℃以下の「硬い」シェルとを有する二段階で作られ たラテックスが記載されている。 フランス国特許第2,090,483号には、第1段階で得られるTgが10℃以下のポ リマー35〜50%と、第2段階で得られるTgが60℃以上のポリマー50〜6
5%とで構成され、第1段階のポリマーが第2段階のポリマーに架橋・固定された
二段階重合によって得られるラテックスが記載されている。
スの混合物をベースとした溶液を提案している。 欧州特許第609,756号には上記特許とは逆にTgが−5℃から−55℃の範囲の
「軟い」コアと、Tgが50℃以下の「硬い」シェルとを有する二段階で作られ たラテックスが記載されている。 フランス国特許第2,090,483号には、第1段階で得られるTgが10℃以下のポ リマー35〜50%と、第2段階で得られるTgが60℃以上のポリマー50〜6
5%とで構成され、第1段階のポリマーが第2段階のポリマーに架橋・固定された
二段階重合によって得られるラテックスが記載されている。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SZ,UG,ZW),EA(AM ,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM) ,AU,BR,CA,CN,CZ,ID,IL,JP, KP,NO,SG,TR,US (72)発明者 ルイブレ,リュドヴィク フランス国 75016 パリ アヴニュ ド ゥ ランバル 29 (72)発明者 ムニエ,ジル フランス国 64230 マゼロル ブール ドゥ マゼロル(番地なし) Fターム(参考) 4J026 AA42 AA45 AA46 AA55 AA68 AC17 AC34 AC35 BA25 BA27 BB02 BB07 BB09 DA04 DA07 DA09 DB04 DB08 DB13 FA04 FA07 GA08 4J038 CA021 CA022 CC012 CC021 CC081 CC101 CD021 CF011 CF021 CG031 CG141 CG142 CG161 CG171 CH022 CH031 CH041 CH052 CP001 MA08 MA10 MA13
Claims (14)
- 【請求項1】 Tgが20℃以下の軟い70〜90重量%のポリマー(P1 )をTgが50℃以上の硬い10〜30重量%のポリマー(P2)中に分散させ て得られる表面接着剤を含まない疎水性熱可塑性皮膜において、 ポリマーP2からなるマトリクス中にポリマーP1が独立した節の形で分散し
ていることを特徴とする皮膜。 - 【請求項2】 P1がP2よりも疎水性である請求項1に記載の皮膜。
- 【請求項3】 P1のTgが0℃以下で、P2のTgが60℃以上である請求
項1または2に記載の皮膜。 - 【請求項4】 下記(1)〜(7): (1)C1−C8(メタ)アクリル酸エステル (2)直鎖または分岐鎖を有するカルボン酸ビニルエステル、例えば酢酸ビニル
およびステアリン酸ビニル (3)スチレンおよびその誘導体、例えばクロロメチルスチレン、αメチルスチ
レン等 (4)共役ジエン、例えばブタジエンおよびイソプレン (5)アクリルアミド、メタクリルアミドおよびアクリロニトリル (6)塩化ビニル (7)(メタ)アクリル酸およびその誘導体、 からなる群Iの中から選択される少なくとも1種のモノマーの重合から得られる
単位80〜100重量%と、 下記(8)〜(13): (8)不飽和カルボン酸またはα、βジカルボン酸のアリルエステル (9)共役ジエン、例えばブタジエンおよびイソプレン (10)アリルアクリレートおよびアリルメタクリレート (11)ジオールジアクリレートまたはジメタクリレート、例えばエチレングリ
コールジメタクリレート、1,3−ブチレングリコールジメタクリレートおよび1,4
−ブタンジオールジアクリレート (12)ポリビニルベンゼン、例えばジビニルベンゼンまたはトリビニルベンゼ
ン (13)ポリアリル、例えばマレイン酸ジアリルまたはマレイン酸トリアリル からなる群IIの中から選択される少なくとも1種のモノマーの重合から得られ
る単位0〜10重量%でP1およびP2が構成される請求項1〜3のいずれか一
項に記載の皮膜。 - 【請求項5】 P1が群Iのモノマーの中ではブチルアクリレート、エチル
アクリレート、ブタジエン、ブチルメタクリレートおよびメチルメタクリレート
、群IIのモノマーの中で1,4−ブタンジオールジアクリレート、ブタジエン、 エチレングリコールジアクリレート、マレイン酸ジアリルおよびアリルメタクリ
レートであり、P2が群Iのモノマーの中でメチルメタクリレート、ブチルメタ
クリレートおよびメタクリル酸で、群IIのモノマーではない請求項4に記載の
皮膜。 - 【請求項6】 40℃以下の温度で蒸発させて皮膜を形成する、凝集助剤ま
たは揮発性有機化合物を全く含まないラテックスにおいて、 下記(1)および(2): (1)コアを形成するTgが20℃以下の少なくとも1種の軟いポリマー70〜9
0重量%、 (2)シェルを形成するTgが50℃以上の少なくとも1種の硬いポリマー10〜
30重量% からなるコア/シェル構造を有する疎水ポリマー粒子をベースとすることを特徴
とするラテックス。 - 【請求項7】 コアがシェルより疎水性である請求項6に記載のラテックス
。 - 【請求項8】 コアのTgが0℃以下で、シェルのTgが60℃以上である請
求項6または7に記載のラテックス。 - 【請求項9】 下記(1)および(2): (1)群Iの中から選択される少なくとも1種のモノマー90〜100重量%、 (2)群IIの中から選択される少なくとも1種のモノマー0〜10重量% からなるモノマー混合物の乳化重合で二段階でポリマーが作られる請求項6〜8
のいずれか一項に記載のラテックス。 - 【請求項10】 請求項6〜9のいずれか一項に記載のラテックスを40℃
以下の温度で乾燥させる、請求項1〜5に記載の皮膜の製造方法において、 凝集助剤または他の揮発性有機化合物なしに乾燥することを特徴とする方法。 - 【請求項11】 請求項10に記載の方法を用いることを特徴とするガラス
、皮革、木材、紙または金属等の材料の表面処理方法。 - 【請求項12】 請求項1〜5に記載の皮膜の塗料、ワニスおよび木材、皮
革または紙の表面処理における結合剤としての使用。 - 【請求項13】 請求項1〜5に記載の皮膜で被覆された表面を有するガラ
ス、皮革、金属、紙または木材等の表面。 - 【請求項14】 請求項1〜5に記載の皮膜と同じ側に少なくとも1種の他
の材料、例えば反射防止皮膜または耐引掻性皮膜を有する請求項13に記載の表
面。
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PCT/FR1998/001859 WO1999011681A1 (fr) | 1997-08-28 | 1998-08-27 | Latex a base de polymeres hydrophobes structures en coeur/ecorce filmifiant a basse temperature sans agents de coalescence |
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WO2015015827A1 (ja) * | 2013-08-01 | 2015-02-05 | 関西ペイント株式会社 | 水性塗料組成物 |
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