JP2002088229A - 水性樹脂組成物 - Google Patents

水性樹脂組成物

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JP2002088229A
JP2002088229A JP2000281707A JP2000281707A JP2002088229A JP 2002088229 A JP2002088229 A JP 2002088229A JP 2000281707 A JP2000281707 A JP 2000281707A JP 2000281707 A JP2000281707 A JP 2000281707A JP 2002088229 A JP2002088229 A JP 2002088229A
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aqueous resin
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JP2000281707A
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Kiyoshi Masamune
潔 正宗
Naohiro Fujita
直博 藤田
Akira Ogawa
亮 小川
Koji Akimoto
耕司 秋本
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Adeka Corp
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Asahi Denka Kogyo KK
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 ガラス繊維などの繊維材料の集束剤あるいは
水性塗料として有用な水性樹脂組成物を提供する。 【解決手段】 下記一般式(I)で表されるポリエポキ
シ化合物および水を配合する水性樹脂組成物。 (式中、nは0.1〜20の数を表し、Zは直接結合、
酸素原子数1〜4のアルキリデン基またはSOを表
し、Xは水素原子またはグリシジル基を表すが、Xの1
0%以上はグリシジル基を表す。)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、水性樹脂組成物に
関し、詳しくは、熱着色性に優れ、特に、各種基材の塗
料、ガラス繊維などの繊維材料の集束剤に好適に使用す
ることができる水性樹脂組成物に関するものである。
【0002】
【従来技術および発明が解決しようとする課題】エポキ
シ樹脂は、各種基材に対する接着性、耐熱性、耐薬品
性、電気特性、機械特性などに優れるため、特に、塗
料、接着剤、繊維処理剤などとして広く用いられてい
る。
【0003】エポキシ樹脂を上述の用途に使用する場合
には、取り扱いを容易にするためにエポキシ樹脂を、各
種低沸点溶媒に溶解した溶剤タイプのものが一般的であ
ったが、火災の危険性、人体への有害性、地球環境への
悪影響などの問題から、低沸点溶媒の使用が制限される
ようになり、近年、エポキシ樹脂に乳化剤を使用して水
中に分散させた水系樹脂組成物が開発され実用化されて
いる。
【0004】一方、ポリオレフィン、ポリエステルなど
の熱可塑性樹脂にガラス繊維などの繊維材料をブレンド
して得られる繊維強化樹脂(FRTPあるいはFRP)
が強度、剛性に優れることから伸長が目覚しい。
【0005】ところで、ガラス繊維は、溶融したガラス
を紡糸してフィラメントを形成せしめた後、それら数百
〜数千本を束ねて1本のストランドとし、これを3〜6
mmの長さに切断してチョップドストランドとするか、
あるいは更にそれら数十本を集めてロービングを形成せ
しめることにより得られる。ガラス繊維の製造時あるい
は熱可塑性樹脂とのブレンド時の摩擦によって生じる糸
割れ、ケバ立ちを防ぎ、フィラメントを保護するために
ガラス繊維集束剤が用いられている。
【0006】従来、ガラス繊維などの繊維材料の集束剤
としては、でんぷん、加工でんぷん、デキストリン、ア
ミロースなどのでんぷん類(例えば、特開昭50―12
394号公報、特開平3−183644号公報):カル
ボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール、アク
リルアミド−酢酸ビニル共重合体(例えば、特開昭63
−236733号公報)などの合成高分子化合物が用い
られていたが、皮膜形成性が充分とは言えず、そのため
にガラス繊維の毛羽発生を充分抑えているとは言えず、
機械的強度、耐温熱水性が充分とは言えなかった。
【0007】このような問題点を解消するために、エポ
キシ樹脂からなる水性樹脂を繊維材料の集束剤として使
用することも提案されており、例えば、特開平10−1
82951号公報には、ビスフェノール化合物のアルキ
レンオキシド80〜800モル付加物あるいは該付加物
をポリイソシアネート化合物で縮合した縮合物からなる
ビスフェノール系ポリエーテル化合物を配合してなる、
ガラス繊維集束剤として好適なエポキシ樹脂水分散物が
提案されているが、これらに記載されている通常のエポ
キシ樹脂を使用した水性樹脂組成物を用いた場合には、
これを含有してなるFRPあるいはFRTPが着色を生
じたり、物性が劣るなどという問題があった。
【0008】一方、通常のビスフェノール化合物のジグ
リシジルエーテルに対し、さらにその二級の水酸基にエ
ピクロルヒドリンを反応させて得られる多官能のビスフ
ェノール型エポキシ樹脂が、電気・電子部品の封止材
料、積層板などの用途に有用であることが提案されてい
る(例えば、米国特許第4623701号明細書、特開
平5−5020号公報、特開平6−248055号公
報、特開平6−298904号公報など)。しかし、こ
れらの公報には、これを用いてなる水性樹脂を製造する
ことに関しては全く記載されていない。
【0009】本発明の目的は、加熱による着色がなく、
物性に優れた繊維強化樹脂を提供することが可能なガラ
ス繊維などの繊維材料の集束剤などとして好適に使用す
ることのできる水性樹脂組成物を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、鋭意検討
を重ねた結果、特定のポリエポキシ化合物を使用してな
る水性樹脂組成物を、繊維材料、特にガラス繊維の集束
剤として使用することで、加熱による着色もなく優れた
物性を有する繊維強化樹脂製品を提供しうることを見出
し、本発明に到達した。
【0011】即ち、本発明は、(イ)下記一般式(I)
で表されるポリエポキシ化合物および水を配合してなる
水性樹脂組成物を提供するものである。
【0012】
【化2】
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の水性樹脂組成物に
ついて詳細に説明する。
【0014】一般式(I)中、Zで表される炭素原子数
1〜4のアルキリデン基としては、例えば、メチリデ
ン、エチリデン、プロピリデン、ブチリデンなどの基が
あげられる。また、nは0.1〜20、好ましくは1〜
15の数を表し、Xは水素原子またはグリシジル基を表
すが、Xの10%以上、好ましくは30%以上がグリシ
ジル基でなければならない。nが0.1未満の場合ある
いはXの10%未満しかグリシジル基でない場合には、
三官能以上の多官能エポキシ化合物の含有量が少なくな
るため、例えば、繊維材料の集束剤として用いた場合
に、これを含有してなる繊維強化樹脂の物性面で満足で
きるものが得られず、またnが20を越える場合には、
水分散物の安定な水性樹脂組成物が得られないおそれが
あるため好ましくない。
【0015】本発明に使用される(イ)成分のポリエポ
キシ化合物は、一分子中に少なくとも1個の二級水酸基
を有するビスフェノール類のジグリシジルエーテルとエ
ピクロルヒドリンとをアルカリおよび層間移動触媒の存
在下に反応させることによって容易に製造することので
きるものである。ここで、アルカリとしては、例えば、
水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム
などがあげられ、層間移動触媒としては、例えば、テト
ラメチルアンモニウムクロリド、テトラブチルアンモニ
ウムブロミド、メチルトリオクチルアンモニウムクロリ
ド、メチルトリデシルアンモニウムクロリド、N,N−
ジメチルピロリジニウムクロリド、N−エチル−N−メ
チルピロリジニウムヨージド、N−ブチル−N−メチル
ピロリジニウムブロミド、N−ベンジル−N−メチルピ
ロリジニウムクロリド、N−エチル−N−メチルピロリ
ジニウムブロミド、N−ブチル−N−メチルモルホリニ
ウムブロミド、N−ブチル−N−メチルモルホリニウム
ヨージド、N−アリル−N−メチルモルホリニウムブロ
ミド、N−メチル−N−ベンジルピペリジニウムクロリ
ド、N−メチル−N−ベンジルピペリジニウムブロミ
ド、N,N−ジメチルピペリジニウムヨージド、N−メ
チル−N−エチルピペリジニウムアセテート、N−メチ
ル−N−エチルピペリジニウムヨージドなどがあげられ
るが、テトラメチルアンモニウムクロリドが好ましい。
本反応におけるエピクロルヒドリンの使用量は、ジグリ
シジルエーテルの水酸基1当量に対し、1当量以上、特
に2〜10当量の範囲で使用され、アルカリはグリシジ
ル化される水酸基1当量に対し、0.1〜2.0モル、
特に0.3〜1.5モル使用され、層間移動触媒は、反
応剤の全重量に対し、0.01〜10モル%、特に0.
2〜2モル%使用される。本反応は炭化水素、エーテル
またはケトンのような溶媒下で行なうこともできるが、
過剰のエピクロルヒドリンを溶媒として使用することも
できる。本反応は20〜100℃、特に30〜80℃の
範囲で行なわれ、20℃未満であると反応が遅くなり長
時間の反応が必要となり、100℃を越えると副反応が
多く起こり好ましくない。この製法に関しては、例え
ば、H. BATZER AND S. A. ZAHIR, JOURNAL OF APPLIED
POLYMER SCIENCE VOL 19 PP. 609-617(1975)などに記載
されている。また、特開平5−239181号公報には
第二アルコールのグリシジルエーテルの製造方法が提案
されているが、該方法を適用することもできる。また、
特開平1−168722号公報および特開平5−502
0号公報には、ジメチルスルホキシドを使用する方法が
提案されており、この方法によって製造することもでき
る。
【0016】ここで、一分子中に少なくとも1個の二級
水酸基を有するビスフェノール類のジグリシジルエーテ
ルは、公知の化合物であるが、ビスフェノール化合物と
エピクロルヒドリンとを反応させて製造する一段法、あ
るいは低分子量のビスフェノール化合物のジグリシジル
エーテルとビスフェノール化合物とを反応させて製造す
る二段法のいずれの方法でもよく、これを提供すること
のできるビスフェノール化合物としては、メチリデンビ
スフェノール(ビスフェノールF)、エチリデンビスフ
ェノール、イソプロピリデンビスフェノール(ビスフェ
ノールA)、ブチリデンビスフェノール、ビフェノー
ル、スルホンビスフェノール(ビスフェノールS)など
があげられる。
【0017】本発明に使用される(イ)成分のポリエポ
キシ化合物は、エポキシ当量が1000未満、特に、5
00未満であることが好ましく、エポキシ当量が100
0を越えるような場合には、硬化物が着色したり、本願
を繊維材料の集束剤として用いた場合にはこれを配合し
た樹脂の物性を低下するおそれがあるため好ましくな
い。
【0018】本発明の水性樹脂組成物には、(イ)成分
のポリエポキシ化合物とともに他のポリエポキシ化合物
を使用することもできる。
【0019】ここで使用できるポリエポキシ化合物とし
ては、例えば、ハイドロキノン、レゾルシン、ピロカテ
コール、フロログルシノール、ジヒドロキシナフタレ
ン、ビフェノール、メチレンビスフェノール(ビスフェ
ノールF)、メチレンビス(オルトクレゾール)、エチ
リデンビスフェノール、イソプロピリデンビスフェノー
ル(ビスフェノールA)、イソプロピリデンビス(オル
トクレゾール)、テトラブロモビスフェノールA、1,
3−ビス(4−ヒドロキシクミルベンゼン)、1,4−
ビス(4−ヒドロキシクミルベンゼン)、1,1,3−
トリス(4−ヒドロキシフェニル)ブタン、1,1,
2,2−テトラ(4−ヒドロキシフェニル)エタン、チ
オビスフェノール、スルホビスフェノール、オキシビス
フェノール、フェノールノボラック、オルソクレゾール
ノボラック、エチルフェノールノボラック、ブチルフェ
ノールノボラック、オクチルフェノールノボラック、レ
ゾルシンノボラック、ビスフェノールAノボラック、ビ
スフェノールFノボラック、テルペンジフェノール、
(1−(4−(1−(4−ヒドロキシフェニル)−1−
メチルエチル)フェニル)エチリデン)ビスフェノール
などの多価フェノール化合物のポリグリジルエーテル化
合物;上記多価フェノール化合物にエチレンオキシドお
よび/またはプロピレンオキシド付加物のポリグリシジ
ルエーテル化合物;上記多価フェノール化合物の水添物
のポリグリシジルエーテル化合物;エチレングリコー
ル、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ヘキ
サンジオール、ポリグリコール、チオジグリコール、グ
リセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリト
ール、ソルビトール、ビスフェノールA−エチレンオキ
シド付加物、ジシクロペンタジエンジメタノールなどの
多価アルコール類のポリグリシジルエーテル;マレイン
酸、フマル酸、イタコン酸、コハク酸、グルタル酸、ス
ベリン酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ダ
イマー酸、トリマー酸、フタル酸、イソフタル酸、テレ
フタル酸、トリメリット酸、トリメシン酸、ピロメリッ
ト酸、テトラヒドロフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、
エンドメチレンテトラヒドロフタル酸などの脂肪族、芳
香族または脂環族多塩基酸のグリシジルエステル類およ
びグリシジルメタクリレートの単独重合体または共重合
体;N,N−ジグリシジルアニリン、ビス(4−(N−
メチル−N−グリシジルアミノ)フェニル)メタンなど
のグリシジルアミノ基を有するエポキシ化合物;ビニル
シクロヘキセンジエポキシド、ジシクロペンタンジエン
ジエポキサイド、3,4−エポキシシクロヘキシルメチ
ル−3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレー
ト、3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキシルメチ
ル−6−メチルシクロヘキサンカルボキシレート、ビス
(3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキシルメチ
ル)アジペートなどの環状オレフィン化合物のエポキシ
化物;エポキシ化ポリブタジエン、エポキシ化スチレン
−ブタジエン共重合物などのエポキシ化共役ジエン重合
体、トリグリシジルイソシアヌレートなどの複素環化合
物があげられる。また、これらのエポキシ化合物は末端
イソシアネートのプレポリマーによって内部架橋された
ものあるいは多価の活性水素化合物で高分子量化したも
のでもよい。
【0020】また、本発明の(イ)成分のポリエポキシ
化合物あるいはその他のポリエポキシ化合物は、カルボ
キシル基などのアニオン性基あるいはアミノ基、アンモ
ニウム基などのカチオン性基を導入して自己乳化性を持
たせたり、アセトアセテート基、アルコキシシリル基な
どの反応性基を導入したり、あるいはリン酸エステル基
を導入して難燃化を図るなどの各種の変性を行うことも
できる。
【0021】本発明の水性樹脂組成物には、上記(イ)
成分のポリエポキシ化合物を水に分散させる際、乳化剤
を配合することが好ましく、特に、(a)ビスフェノー
ル化合物のアルキレンオキシド付加物、(b)ポリエチ
レングリコールおよび(c)ポリオキシエチレンポリオ
キシプロピレンブロックまたはランダムポリマーの中か
ら選ばれる少なくとも一種のポリオール化合物を(d)
ポリイソシアネート化合物で縮合した(ロ)ポリエーテ
ル化合物、さらに、(a)ビスフェノール化合物のアル
キレンオキシド付加物の中から選ばれる少なくとも一種
のポリオール化合物並びに(b)ポリエチレングリコー
ルおよび(c)ポリオキシエチレンポリオキシプロピレ
ンブロックまたはランダムポリマーの中から選ばれる少
なくとも一種のポリオール化合物を(d)ポリイソシア
ネート化合物で縮合したポリエーテル化合物を乳化剤と
して用いることで、保存安定性に優れ、硬化物の熱着色
の小さい水性樹脂組成物を得ることができる。
【0022】上記(a)成分のビスフェノール化合物の
アルキレンオキシド付加物に使用できるビスフェノール
化合物としては前記で例示した化合物などがあげられ、
アルキレンオキシドとしては、例えば、エチレンオキシ
ド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、ペンチレ
ンオキシド、ヘキシレンオキシド、ヘプチレンオキシ
ド、オクチレンオキシド、ノニレンオキシド、デシレン
オキシドなどがあげられ、特に、エチレンオキシドおよ
び/またはプロピレンオキシドが好ましい。
【0023】上記(a)成分のビスフェノール化合物の
アルキレンオキシド付加物は、アルキレンオキシド1〜
800モル、特に2〜400モル付加物であることが好
ましい。1モル未満では水分散物の安定性が低下するお
それがあり、800モルより多い場合には、凝集を生じ
るおそれがある。さらにこれに上記(b)成分および/
または上記(c)成分を組み合わせる場合には、アルキ
レンオキシド1〜80モル、特に2〜40モル付加物で
あることが好ましい。
【0024】上記(c)成分のポリオキシエチレンポリ
オキシプロピレンブロックまたはランダムポリマーは、
オキシエチレン単位50〜1000、特に75〜50
0、オキシプロピレン単位1〜100、特に5〜80で
あるものが好ましく、オキシエチレン単位が50未満で
は、乳化安定性が低下するおそれがあり、1000を超
える場合には凝集を起こすおそれがある。また、特に、
例えば、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレン、
ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレン−ポリオキ
シエチレンなどの構造を有するポリオキシエチレンポリ
オキシプロピレンブロックポリマーを使用することで特
に安定な水分散物が得られるため好ましい。
【0025】上記(d)成分のポリイソシアネート化合
物としては、脂肪族、脂環式および芳香族ポリイソシア
ネートがあげられ、具体的には、2,4−トリレンジイ
ソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、
4,4−ジフェニルメタンジイソシアネート、フェニレ
ンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、テ
トラメチルキシリレンジイソシアネート、テトラメチレ
ンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネー
ト、リジンジイソシアネートエステル、1,4−シクロ
へキシレンジイソシアネート、4,4’−ジシクロヘキ
シルメタンジイソシアネート、3,3’−ジメトキシ−
4,4’−ビフェニレンジイソシアネート、1,5−ナ
フタレンジイソシアネート、1,5−テトラヒドロナフ
タレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート
などがあげられる。
【0026】上記(d)成分の使用量は、上記(a)〜
(c)成分のアルコール性水酸基1当量に対し、イソシ
アネート基0.1〜1.0当量、特に0.4〜0.9当
量の範囲内であることが好ましく、0.1当量未満では
目的とするものが十分得られないおそれがあり、1.0
当量を超えて使用すると高分子量化して乳化剤としての
機能を果たせなくなるおそれがある。
【0027】また、上記(a)成分と上記(b)成分お
よび/または上記(c)成分とを組み合わせて用いる場
合には、(a)成分と(b)成分および/または(c)
成分の使用量は、モル比で2/1〜1/10、特に、1
/1〜1/5であることが好ましく、(a)成分がこれ
未満の場合には凝集を生じるおそれがあり、(a)成分
がこれより多い場合には水分散物の安定性が低下するお
それがある。
【0028】これらのポリエーテル化合物を得る方法と
しては、ポリオール類とポリイソシアネート類からポリ
エーテル化合物を得るために用いられる通常の方法がそ
のまま適用でき、上記(a)〜(c)成分を予め混合し
てそれを上記(d)成分と反応させる方法、上記(a)
〜(c)成分を別々に上記(d)成分と反応させる方法
などがあげられ、その方法に関しては特に限定されるも
のではない。
【0029】また、上記反応は有機溶媒中で行うことも
でき、斯かる有機溶媒としては、例えば、アセトン、メ
チルエチルケトン、イソブチルケトンなどのケトン類、
酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル類、ジオキサ
ン、テトラヒドロフランなどのエーテル類、トルエン、
キシレンなどの芳香族炭化水素類、ジメチルホルムアミ
ド、ジメチルアセトアミドなどのアミド類、ジメチルス
ルホキサイドなどのスルホキサイド類ならびにこれら2
種類以上の混合溶媒をあげることができる。
【0030】また、上記反応は触媒存在下で行うことも
でき、斯かる触媒としては、例えば、トリエチルアミ
ン、N−エチルモルホリン、トリエチレンジアミンなど
のアミン類、ジブチル錫ジラウレート、ジオクチル錫ジ
ラウレートなどの錫化合物などをあげることができる。
【0031】本発明の水性樹脂組成物には、他の乳化剤
を単独あるいは組み合わせて使用することができる。こ
れらの他の乳化剤としては、例えば、ラウリルエーテル
エチレンオキサイド付加物、セチルエーテルエチレンオ
キサイド付加物、ステアリルエーテルエチレンオキサイ
ド付加物、オレイルエーテルエチレンオキサイド付加
物、オクチルフェニルエーテルエチレンオキサイド付加
物、ノニルフェニルエーテルエチレンオキサイド付加
物、ソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノパルミ
テート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタントリ
ステアレート、ソルビタンモノオレート、ソルビタント
リオレート、ソルビタンセスキオレート、ソルビタンジ
ステアレート、ソルビタンモノラウレートエチレンオキ
サイド付加物、ソルビタンモノパルミテートエチレンオ
キサイド付加物、ソルビタンモノステアレートエチレン
オキサイド付加物、ソルビタントリステアレートエチレ
ンオキサイド付加物、ソルビタンモノオレートエチレン
オキサイド付加物、ソルビタントリオレートエチレンオ
キサイド付加物、テトラオレイン酸ポリオキシエチレン
ソルビット、グリセロールモノステアレート、ポリエチ
レングリコールモノラウレート、ポリエチレングリコー
ルモノステアレート、ポリエチレングリコールジステア
レート、ポリエチレングリコールモノオレート、ポリエ
チレンアルキルアミン、ひまし油エチレンオキサイド付
加物、硬化ひまし油エチレンオキサイド付加物あるいは
これらをポリイソシアネート化合物で縮合した縮合物な
どのノニオン系界面活性剤;脂肪酸塩、高級アルコール
の硫酸エステル塩、液体脂肪油の硫酸エステル塩、脂肪
族アミンおよび脂肪族アマイドの硫酸塩、脂肪族アルコ
ールのリン酸エステル、二塩基性酸性脂肪酸エステルの
スルホン酸塩、脂肪酸アミドのスルホン酸塩、アルキル
アリルスルホン酸、ホルマリン縮合ナフタリン酸塩など
のアニオン系界面活性剤;第一アミン塩、第二アミン
塩、第三アミン塩、第四級アミン塩、ピリジニウム塩な
どのカチオン系界面活性剤;ベタイン型、硫酸エステル
型、スルホン酸型などの両性界面活性剤などがあげられ
る。
【0032】これらの乳化剤の配合量は、上記(イ)成
分のポリエポキシ化合物100重量部に対し、好ましく
は0.01〜30重量部、より好ましくは0.1〜20
重量部である。該配合量が0.01重量部未満では乳化
剤としての機能を十分に発揮することができず、30重
量部よりも多いときにはガラス繊維集束剤として用いた
場合の集束能あるいはこれを含有する樹脂の物性が低下
するおそれがある。
【0033】本発明の水性樹脂組成物には、上記(イ)
成分のポリエポキシ化合物100重量部に対し、水が2
0重量部以上、特に50重量部以上配合される。水の配
合量が20重量部よりも少ない時には水分散物としての
安定性が保てなくなるおそれがある。また、水の配合量
の上限に関しては特に制限されるものではないが、一般
には取り扱いの問題から1000重量部以下、特に50
0重量部以下が好ましいが、用途に応じてはさらにこれ
を希釈して使用することができる。
【0034】本発明の水性樹脂組成物を製造する方法
は、例えば、上記乳化剤を上記(イ)成分のポリエポキ
シ化合物または水の何れか一方あるいは両方に予め配合
してこれらを混合攪拌する方法、あるいは上記(イ)成
分のポリエポキシ化合物と水との混合攪拌時に上記乳化
剤を一括して配合する方法など、種々の方法が用いられ
るが、その方法は特に限定されるものではない。
【0035】ここで、上記攪拌に使用される攪拌機とし
ては、例えば、ディスパー、ホモミキサー、回転型ホモ
ジナイザー、高圧ホモジナイザーなどがあげられる。
【0036】本発明の水性樹脂組成物には、上記(イ)
成分のポリエポキシ化合物を水に分散させる際、必要に
応じて、有機溶剤を配合することができる。
【0037】ここで有機溶剤としては、例えば、アセト
ン、メチルイソプロピルケトン、プロピレングリコール
モノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチル
エーテルアセテート、シクロヘキサノンなどのケトン
類;テトラヒドロフラン、1,2−ジメトキシエタン、
1,2−ジエトキシエタンなどのエーテル類;酢酸エチ
ル、酢酸n−ブチルなどのエステル類;イソ−またはn
−ブタノール、イソ−またはn−プロパノール、アミル
アルコールなどのアルコール類;ベンゼン、トルエン、
キシレンなどの芳香族炭化水素;テレピン油、D−リモ
ネン、ピネンなどのテルペン系炭化水素油;ミネラルス
ピリット、スワゾール#310(丸善石油化学
(株))、ソルベッソ#100(エクソン化学(株))
などのパラフィン系溶剤;四塩化炭素、クロロホルム、
トリクロロエチレン、塩化メチレンなどのハロゲン化脂
肪族炭化水素;クロロベンゼンなどのハロゲン化芳香族
炭化水素;アニリン、トリエチルアミン、ピリジン、ジ
オキサン、酢酸、アセトニトリル、二硫化炭素などがあ
げられる。これらの溶剤は単独で用いることも、また任
意に2種以上の混合溶剤として用いることも可能であ
る。
【0038】これらの有機溶剤は、水100重量部に対
し、0〜100重量部の範囲で適宜配合される。
【0039】また、本発明の水性樹脂組成物には、通
常、エポキシ樹脂用の硬化剤を配合することができ、該
硬化剤としては、例えば、ジエチレントリアミン、トリ
エチレントリアミン、テトラエチレンペンタミンなどの
ポリアルキルポリアミン類;1,2−ジアミノシクロヘ
キサン、1,4−ジアミノ−3,6−ジエチルシクロヘ
キサン、イソホロンジアミンなどの脂環式ポリアミン
類;m−キシリレンジアミン、ジアミノジフェニルメタ
ン、ジアミノジフェニルスルホンなどの芳香族ポリアミ
ン類などがあげられる。また、これらのポリアミン類
と、フェニルグリシジルエーテル、ブチルグリシジルエ
ーテル、ビスフェノールA−ジグリシジルエーテル、ビ
スフェノールF−ジグリシジルエーテルなどのグリシジ
ルエーテル類またはカルボン酸のグリシジルエステル類
などの各種エポキシ樹脂とを常法によって反応させるこ
とによって製造されるポリエポキシ付加変性物;これら
のポリアミン類と、フタル酸、イソフタル酸、ダイマー
酸などのカルボン酸類とを常法によって反応させること
によって製造されるアミド化変性物;これらのポリアミ
ン類とホルムアルデヒドなどのアルデヒド類およびフェ
ノール、クレゾール、キシレノール、第三ブチルフェノ
ール、レゾルシンなどの核に少なくとも一個のアルデヒ
ド化反応性場所を有するフェノール類とを常法によって
反応させることによって製造されるマンニッヒ化変性物
などがあげられる。さらに、ジシアンジアミド、酸無水
物、イミダゾール類などの潜在性硬化剤も使用できる。
【0040】また、本発明の水性樹脂組成物には、必要
に応じて、硬化触媒;モノグリシジルエーテル類、ジオ
クチルフタレート、ジブチルフタレート、ベンジルアル
コール、コールタールなどの反応性または非反応性の希
釈剤(可塑剤);ガラス繊維、炭素繊維、セルロース、
ケイ砂、セメント、カオリン、クレー、水酸化アルミニ
ウム、ベントナイト、タルク、シリカ、微粉末シリカ、
二酸化チタン、カーボンブラック、グラファイト、酸化
鉄、瀝青物質などの充填剤もしくは顔料;γ−アミノプ
ロピルトリエトキシシラン、N−β−(アミノエチル)
−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−β−
(アミノエチル)−N’−β−(アミノエチル)−γ−
アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アニリノプロ
ピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルト
リエトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキ
シル)エチルトリエトキシシラン、ビニルトリエトキシ
シラン、N−β−(N−ビニルベンジルアミノエチル)
−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−メタク
リロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロ
ピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリ
メトキシシランなどのシランカップリング剤;キャンデ
リラワックス、カルナウバワックス、木ろう、イボタロ
ウ、みつろう、ラノリン、鯨ろう、モンタンワックス、
石油ワックス、脂肪酸ワックス、脂肪酸エステル、脂肪
酸エーテル、芳香族エステル、芳香族エーテルなどの潤
滑剤;増粘剤;チキソトロピック剤;酸化防止剤;光安
定剤;紫外線吸収剤;難燃剤;消泡剤;防錆剤;コロイ
ダルシリカ、コロイダルアルミナなどの常用の添加物を
配合してもよく、さらに、キシレン樹脂、石油樹脂など
の粘着性の樹脂類を併用することもできる。
【0041】さらに本発明の水性樹脂組成物には、他の
水性樹脂を併用することもでき、これら他の水性樹脂と
しては、例えば、各種のでんぷん類、ヒドロキシエチル
セルロース、メチルセルロース、カルボキシメチルセル
ロースなどのセルロース誘導体、ゼラチン、カゼイン、
ポリビニルアルコールおよびその誘導体、ポリビニルピ
ロリドン、スチレン−無水マレイン共重合体、エチレン
−無水マレイン酸共重合体、ポリアクリルアミドおよび
その誘導体、ポリエチレングリコールなどの水溶性高分
子、スチレン−ブタジエン共重合体、ポリ酢酸ビニル、
ポリウレタン、ポリアクリル酸エステル、塩化ビニル−
酢酸ビニル共重合体、エチレン酢酸ビニル共重合体、エ
チレン−ブタジエン−アクリル系共重合体、ポリ塩化ビ
ニリデンなどのラテックスなどがあげられる。
【0042】本発明の水性樹脂組成物の用途は、各種基
材への塗料、接着剤など、特に限定されるものではない
が、ガラス繊維、炭素繊維、セラミック繊維、金属繊
維、アラミド繊維などの繊維材料、とりわけガラス繊維
の集束剤として特に好適に使用することができる。
【0043】ここでガラス繊維としては、含アルカリガ
ラス、低アルカリガラス、無アルカリガラスのいずれの
原料から製造されたものでもよく、これらのガラス繊維
の製造法としては、特に限定されるものではないが、例
えば、ロービング、チョップドストランド、ミルドファ
イバーなどの方法があげられる。
【0044】上記ガラス繊維の形態は、特に限定される
ものではないが、繊維長で0.5〜10mm、繊維径で
1〜50μ、特に繊維長1〜5mm、繊維径2〜20μ
のものを用いることが、物性あるいは表面性が特に良好
なものが得られるため好ましい。
【0045】本発明の水性樹脂組成物をガラス繊維集束
剤として用いて処理されたガラス繊維は、熱可塑性樹脂
あるいは熱硬化性樹脂に混合することにより、物性に優
れたガラス繊維強化樹脂(FRTP、FRP)を得るこ
とができる。上記熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリ
プロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエ
チレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、
ポリフェニレンサルファイド、ポリアミド、ポリフェニ
レンオキサイド、アクリルニトリル−スチレン樹脂(A
S樹脂)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹
脂(ABS樹脂)、ポリアセタール樹脂などがあげら
れ、上記熱硬化性樹脂樹脂としては、例えば、フェノー
ル樹脂、ポリイミド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エ
ポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂などが
あげられる。
【0046】上記ガラス繊維強化樹脂の具体的用途とし
ては、FRTPではアイロン、ドライヤーなどの熱機具
の耐熱部品、コネクター、スイッチ、ケースなどの電子
・電気部品、パソコン、FAX,複写機の部品、タン
ク、エンジンカバー、ドアミラー、バンパーなどの自動
車内外部品、時計、カメラ、ガスバーナーなどの部品が
あげられる。FRPでは、ユニットバス、システムキッ
チン、トイレ、浄化槽などの住宅設備、ガソリンタン
ク、オートバイ部品、サンルーフなどの自動車部品、食
器洗浄などの家電製品、小型船舶、ヘルメットなどに成
形する用途があげられる。最近では、FRPをSMC
(Sheet molding conpound)法
やBMC(バルク・モールディング・コンパウンド)法
により成形化する方法が知られている。特にSMC法の
場合、ガラス繊維の集束性、酸性領域での集束剤液のp
H安定性に優れ、適当なスチレン溶解性を持ち、SMC
シートの強度があるため厚膜化に向いている。
【0047】
【実施例】以下、実施例を示して本発明の水性樹脂組成
物を更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定され
るものではない。
【0048】製造例1 還流装置、攪拌装置、減圧装置および滴下装置を備えた
フラスコ中に、固形エポキシ樹脂(ビスフェノールA
ジグリシジルエーテル、エポキシ当量475、n=2.
1)47.5重量部、エピクロルヒドリン46.3重量
部およびテトラメチルアンモニウムクロライド0.2重
量部を仕込み、滴下装置中に水酸化ナトリウム5.5重
量部を48重量%水溶液として入れておく。水酸化ナト
リウム水溶液を還流下50〜60℃の内部温度で80t
orrで2時間かけて滴下し、同時に水を共沸蒸留によ
り除去した。その後さらに2時間反応し、冷却、ろ過
し、溶媒をエバポレーターで蒸発除去してエポキシ当量
310(G〔一般式(I)において、Xがグリシジル基
である比率〕=62%)のポリエポキシ化合物(P−
1)を得た。
【0049】製造例2 還流装置、攪拌装置、減圧装置および滴下装置を備えた
フラスコ中に、固形エポキシ樹脂(ビスフェノールA
ジグリシジルエーテル、エポキシ当量650、n=3.
4)65重量部、エピクロルヒドリン46.3重量部お
よびテトラメチルアンモニウムクロライド0.2重量部
を仕込み、滴下装置中に水酸化ナトリウム8.5重量部
を48重量%水溶液として入れておく。水酸化ナトリウ
ム水溶液を還流下50〜60℃の内部温度で80tor
rで2時間かけて滴下し、同時に水を共沸蒸留により除
去した。その後さらに2時間反応し、冷却、ろ過し、溶
媒をエバポレーターで蒸発除去してエポキシ当量340
(G=65%)のポリエポキシ化合物(P−2)を得
た。
【0050】製造例3 還流装置、攪拌装置、減圧装置および滴下装置を備えた
フラスコ中に、固形エポキシ樹脂(ビスフェノールA
ジグリシジルエーテル、エポキシ当量2000、n=
5.8)200重量部、エピクロルヒドリン46.3重
量部およびテトラメチルアンモニウムクロライド0.2
重量部を仕込み、滴下装置中に水酸化ナトリウム15重
量部を48重量%水溶液として入れておく。水酸化ナト
リウム水溶液を還流下50〜60℃の内部温度で80t
orrで2時間かけて滴下し、同時に水を共沸蒸留によ
り除去した。その後さらに2時間反応し、冷却、ろ過
し、溶媒をエバポレーターで蒸発除去してエポキシ当量
420(G=55%)のポリエポキシ化合物(P−3)
を得た。
【0051】製造例4 還流装置、攪拌装置、減圧装置および滴下装置を備えた
フラスコ中に、固形エポキシ樹脂47.5重量部、エ
ピクロルヒドリン92.5重量部およびテトラメチルア
ンモニウムクロライド0.4重量部を仕込み、滴下装置
中に水酸化ナトリウム4.9重量部を48重量%水溶液
として入れておく。水酸化ナトリウム水溶液を還流下5
0〜60℃の内部温度で80torrで2時間かけて滴
下し、同時に水を共沸蒸留により除去した。その後さら
に2時間反応し、冷却、ろ過し、溶媒をエバポレーター
で蒸発除去してエポキシ当量278(G=82%)のエ
ポキシ化合物(P−4)を得た。
【0052】製造例5 還流装置、攪拌装置、減圧装置および滴下装置を備えた
フラスコ中に、固形エポキシ樹脂65重量部、エピク
ロルヒドリン162重量部およびジメチルスルホキシド
81.0重量部を仕込み、70℃で撹拌しながら、水酸
化ナトリウム9.1重量部を徐々に添加し、添加後さら
に3時間反応させた。次に未反応のエピクロルヒドリン
およびジメチルスルホキシドの大部分を減圧下に留去
し、副生塩とジメチルスルホキシドを含む反応生成物を
メチルイソブチルケトン150重量部に溶解し、さらに
30%水酸化ナトリウム水溶液2重量部を加え、70℃
で2時間反応した。水洗、油水分離後、溶媒をエバポレ
ーターで蒸発除去してエポキシ当量295(G=90
%)のエポキシ化合物(P−5)を得た。
【0053】(乳化剤の製法)ビスフェノールAエチ
レンオキシド3モル付加物324重量部(0.2モル)
およびポリエチレン−ポリプロピレン(重量比4:1)
ブロックポリマー2680重量部(0.4モル)および
水添ジフェニルメタンジイソシアネート50重量部
(0.4モル)を混合し、さらに触媒としてアデカスタ
ブBT−11(旭電化工業(株)製;ジブチル錫ラウレ
ート)3gを加え、80℃で2時間反応させて乳化剤
を製造した。
【0054】実施例1〜5 上記製造例1〜5により得られたエポキシ化合物440
重量部、乳化剤100重量部およびプロピレングリコ
ールモノメチルエーテル10重量部を加えて50℃まで
昇温して均一となった(製造例3のエポキシ化合物を用
いた場合は100℃程度まで昇温して均一とした)後
に、ホモミキサーにて攪拌しながら水430重量部を徐
々に加えて水性樹脂組成物(SP−1〜SP−5)をそ
れぞれ製造した。
【0055】実施例6 上記製造例1により得られたエポキシ化合物140重量
部、固形エポキシ樹脂300重量部、乳化剤100
重量部およびプロピレングリコールモノメチルエーテル
10重量部を加えて50℃まで昇温して均一となった後
に、ホモミキサーにて攪拌しながら水430重量部を徐
々に加えて水性樹脂組成物(SP−6)を製造した。
【0056】実施例7〜11 上記製造例1〜5により得られたエポキシ化合物440
重量部、乳化剤60重量部およびプロピレングリコー
ルモノメチルエーテル70重量部を加えて50℃まで昇
温して均一となった(製造例3のエポキシ化合物を用い
た場合は100℃程度まで昇温して均一とした)後に、
ホモミキサーにて攪拌しながら水430重量部を徐々に
加えて水性樹脂組成物(SP−7〜SP−11)をそれ
ぞれ製造した。
【0057】実施例12 上記製造例1により得られたエポキシ化合物140重量
部、固形エポキシ樹脂300重量部、乳化剤60重
量部およびプロピレングリコールモノメチルエーテル7
0重量部を加えて50℃まで昇温して均一となった後
に、ホモミキサーにて攪拌しながら水430重量部を徐
々に加えて水性樹脂組成物(SP−11)を製造した。
【0058】比較例1 固形エポキシ樹脂440重量部、乳化剤100重量
部およびプロピレングリコールモノメチルエーテル10
重量部を加えて50℃まで昇温して均一となった後に、
ホモミキサーにて攪拌しながら水430重量部を徐々に
加えて水性樹脂組成物(HSP−1)を製造した。
【0059】比較例2 エピコート#152(油化シェルエポキシ製;フェノー
ルノボラックエポキシ樹脂、エポキシ当量190)44
0重量部、乳化剤100重量部およびプロピレングリ
コールモノメチルエーテル10重量部を加えて50℃ま
で昇温して均一となった後に、ホモミキサーにて攪拌し
ながら水430重量部を徐々に加えて水性樹脂組成物
(HSP−2)を製造した。
【0060】比較例3 固形エポキシ樹脂440重量部、乳化剤60重量部
およびプロピレングリコールモノメチルエーテル70重
量部を加えて50℃まで昇温して均一となった後に、ホ
モミキサーにて攪拌しながら水430重量部を徐々に加
えて水性樹脂組成物(HSP−3)を製造した。
【0061】比較例4 エピコート#152(油化シェルエポキシ製;フェノー
ルノボラックエポキシ樹脂、エポキシ当量190)44
0重量部、乳化剤60重量部およびプロピレングリコ
ールモノメチルエーテル70重量部を加えて50℃まで
昇温して均一となった後に、ホモミキサーにて攪拌しな
がら水430重量部を徐々に加えて水性樹脂組成物(H
SP−4)を製造した。
【0062】使用例1(ガラス繊維集束剤として) 上記の実施例1〜12および比較例1〜4により得られ
た水性樹脂組成物を用いて以下の評価試験を行った。そ
の結果を表2〜表5に示した。
【0063】HUX390(旭電化工業(株)製;水性
ポリウレタン樹脂)3.5重量%、γ−アミノプロピル
トリエトキシシラン0.5重量%、カルナバワックス
0.3重量%、上記水性樹脂組成物5.0重量%および
水90.7重量%からなる集束剤を直径13μmのガラ
ス繊維に固形分として1.0重量%付加させ、1600
本のガラス繊維ストランドとし、このストランドを切
断、乾燥して3mmのチョップドストランドをそれぞれ
得た。
【0064】上記により得られたチョップドストランド
を使用して、下記表1に示した配合1〜3にて、二軸押
出し機で混練し、ペレタイザーでペレットを作成し、こ
れを射出成形法で試験片をそれぞれ作成した。それぞれ
の温度条件も表1に示した。
【0065】
【表1】
【0066】上記で作成した試験片をASTMに準じ
て、引張強度(kg/cm2 )、耐水強度(kg/cm
2 )、IZOD衝撃強度(kgcm/cm2 )を測定
し、さらに色差計にて色相(b値)を求めた。また、配
合1の試験片については、ASTMに準じて、曲げ強度
(kg/cm 2 )も測定した。尚、耐水強度は、プレッ
シャークッカー中、120℃、蒸気圧2atmの条件下
で40時間処理した試験片について引張試験を行なっ
た。
【0067】
【表2】
【0068】
【表3】
【0069】
【表4】
【0070】
【表5】
【0071】使用例2(水性塗料として) 上記の実施例1〜6および比較例1〜2により得られた
水性樹脂組成物を用いて以下の評価試験を行った。その
結果を表6に示した。
【0072】アデカコールW−284(旭電化工業
(株)製;分散剤、固形分40%)4重量部、水30重
量部、酸化チタン30重量部、炭酸カルシウム30重量
部およびタルク30重量部をディスパー、ボールミルで
分散し、ここに上記の実施例1〜6および比較例1〜2
により得られた水性樹脂組成物200重量部を混合して
塗料組成物をそれぞれ製造した。得られた塗料組成物に
硬化剤としてアデカハードナーEH−040−1(旭電
化工業(株)製;変性脂肪族ポリアミン、活性水素当量
187)を混合(エポキシ当量:活性水素当量=1:
1.1)したものをJIS G 3141の圧延鋼鈑
(密着性はモルタル板)に膜厚100〜150μで塗布
し、25℃で1週間養生した後、下記の物性値を得た。
【0073】(鉛筆硬度)JIS K 5400に従
い、鉛筆硬度を測定した。
【0074】(耐食性)JIS K 5400に従い、
200時間SSTにかけて耐蝕性試験を行なった。
【0075】 1 : さび、膨れなし。 2 : さび、膨れややみられる。 3 : さび、膨れ多くみられる。
【0076】(耐候性)83℃ウエザオメーターで20
0時間劣化前後の試験片を色差計で測定した。Δb値を
示した。
【0077】(耐衝撃性)JIS K 5400に従
い、デュポン式耐衝撃性試験機を用いて耐衝撃性(c
m)を行なった。
【0078】(密着性)JIS K 5400に従い、
アドヒージョンテスターを用いて、密着性(kgf)を
測定した。
【0079】
【表6】
【0080】上記の結果より明らかなように、通常のビ
スフェノール型エポキシを用いて得られる水性樹脂組成
物(比較例1)は、これをガラス繊維集束剤として用い
て得られるガラス繊維強化樹脂の引張強度、特に耐水処
理後の引張強度の低下が著しい。また、ノボラックフェ
ノール型エポキシを用いて得られる水性樹脂組成物(比
較例2)は、ガラス繊維強化樹脂を製造した際の引張強
度の問題は改善されるものの、着色が著しい。また、こ
れらを水性塗料として用いた場合には、前者では耐食
性、耐水性が劣り、後者では耐候性、耐衝撃性、密着性
が劣る。
【0081】これに対して、本発明の特定のポリエポキ
シ化合物を配合してなる水性樹脂組成物(実施例1〜
6)は、これをガラス繊維集束剤として用いて得られる
ガラス繊維強化樹脂の着色がなく、引張強度、特に耐水
処理後の引張強度の低下も小さい。さらに、これを水性
塗料として用いた場合にも、耐食性、耐候性、耐衝撃
性、密着性などの諸物性に優れたものが得られる。
【0082】
【発明の効果】本発明の水性樹脂組成物は、特に、ガラ
ス繊維などの繊維材料の集束剤あるいは水性塗料として
有用である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C08L 75:08) C08L 75:08) (72)発明者 小川 亮 埼玉県南埼玉郡菖蒲町昭和沼20番地 旭電 化工業株式会社内 (72)発明者 秋本 耕司 埼玉県南埼玉郡菖蒲町昭和沼20番地 旭電 化工業株式会社内 Fターム(参考) 4J002 CD051 CK042 DE026 FD140 FD150 GH01 4J038 DB061 DG132 KA03 KA06 MA12 NA03 NA11 NA27 PC02 PC03 PC04 PC10

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (イ)下記一般式(I)で表されるポリ
    エポキシ化合物および水を配合してなる水性樹脂組成
    物。 【化1】
  2. 【請求項2】 (イ)成分のポリエポキシ化合物が、上
    記一般式(I)中のnが1〜15で、Xの30%以上が
    グリシジル基であるポリエポキシ化合物である請求項1
    記載の水性樹脂組成物。
  3. 【請求項3】 (イ)成分のポリエポキシ化合物100
    重量部に対し、(a)ビスフェノール化合物のアルキレ
    ンオキシド付加物、(b)ポリエチレングリコールおよ
    び(c)ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロ
    ックまたはランダムポリマーの中から選ばれる少なくと
    も一種のポリオール化合物を(d)ポリイソシアネート
    化合物で縮合した(ロ)ポリエーテル化合物の少なくと
    も一種0.01〜30重量部を配合してなる請求項1ま
    たは2記載の水性樹脂組成物。
  4. 【請求項4】 繊維材料の集束剤として使用する請求項
    1〜3の何れかに記載の水性樹脂組成物。
  5. 【請求項5】 ガラス繊維集束剤として使用する請求項
    4記載の水性樹脂組成物。
  6. 【請求項6】 水性塗料として使用する請求項1〜3の
    何れかに記載の水性樹脂組成物。
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