JP2002138107A - アルキルアセタール化ポリビニルアルコール樹脂、インク及び樹脂の製造方法 - Google Patents
アルキルアセタール化ポリビニルアルコール樹脂、インク及び樹脂の製造方法Info
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Abstract
際に粘度上昇が起こりにくいアルキルアセタール化ポリ
ビニルアルコール樹脂及びその製造方法及びその樹脂を
用いたインクを提供することにある。 【解決手段】 ポリビニルアルコールとアルデヒドとの
アセタール化反応によって合成されるアルキルアセター
ル化ポリビニルアルコール樹脂であって、重合度が15
0〜1000、アセタール化度60モル%以上、樹脂中
の金属イオン濃度が100ppm以下であることを特徴
とするアルキルアセタール化ポリビニルアルコール樹
脂。
Description
化ポリビニルアルコール樹脂及びそれを用いたインク及
び樹脂の製造方法に関する。
ニルアルコール樹脂は造膜性、顔料等の分散性、塗布面
への接着性等に優れた性質を有することから、プラスチ
ック用塗料、焼き付けエナメル、ウォッシュプライマ
ー、接着剤ラッカー等の様々な用途で使用され、特にイ
ンク用バインダー樹脂、塗料用バインダー樹脂等、様々
な用途に使用されている。
使用した場合には、性能を十分に発揮させるためにアル
キルアセタール化ポリビニルアルコール樹脂の添加量を
多くする必要があったが、添加量を多くすると得られる
インクの粘度が上昇するという問題点があった。一方、
添加量を少なくすると顔料の分散性が低下したり、塗布
面にひび割れが起こる等の問題点があった。
として、特表2000―503341号公報には変性ポ
リビニルアセタールが提案されているが、樹脂を変性さ
せるため樹脂物性が変化する可能性があった。
点を解消し、例えばインク用、塗料用のバインダー樹脂
として用いた際に粘度上昇が起こりにくいアルキルアセ
タール化ポリビニルアルコール樹脂及びその製造方法及
びその樹脂を用いたインクを提供することにある。
ール化ポリビニルアルコール樹脂は、ポリビニルアルコ
ールとアルデヒドとのアセタール化反応によって合成さ
れるアルキルアセタール化ポリビニルアルコール樹脂で
あって、重合度が150〜1000、アセタール化度6
0モル%以上、樹脂中の金属イオン濃度が100ppm
以下であるものである。
ル化ポリビニルアルコール樹脂をインク用バインダー樹
脂として用いたものである。
アルコール樹脂の製造方法は、ポリビニルアルコールに
酸触媒を用いてアルデヒドを反応させてアセタール化
し、中和した後、弱酸又はアルコールを用いて金属イオ
ンを低減化してなるものである。
アルキルアセタール化ポリビニルアルコール樹脂とは、
ポリビニルアルコールに酸触媒を用いてアルデヒドを反
応させてアセタール化することにより得られたもののこ
とをいう。上記アルデヒドとしては、特に限定されない
が、ホルムアルデヒド、炭素数1〜6の脂肪族アルデヒ
ド等から選ばれる少なくとも1種以上が挙げられる。好
ましくは、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロ
ピオンアルデヒド、ブチルアルデヒド、さらに好ましく
はブチルアルデヒドが挙げられる。
アルコール樹脂のアセタール化度は、60モル%以上に
限定される。60モル%より少ないと、アルキルアセタ
ール化ポリビニルアルコール樹脂の親水性が増大し、樹
脂の粒子の析出が困難となり、また、耐水性も低下す
る。好ましくは60〜70モル%である。
アルコール樹脂のアセチル基を構成する単位の量(以下
アセチル基含有量という。)は、0.5〜20モル%が
好ましく、より好ましくは3.0モル〜15モル%であ
る。アセチル基の含有量が0.5モル%未満のものは、
ポリビニルアルコールの製造上困難となる場合があり、
20モル%を超えるものは、低分子量のポリビニルアル
コールの製造上分子量の制御が困難になることや、アル
キルアセタール化ポリビニルアルコール樹脂の製造上困
難となる場合がある。アセチル基の含有量をさらに好ま
しい範囲である3.0モル〜15モル%とすると、樹脂
の粘度低下効果が向上する。
アルコール樹脂のポリビニルアルコール単位の含有量
は、10〜39モル%が好ましい。ポリビニルアルコー
ル単位の含有量が、10モル%未満のものは、アルキル
アセタール化ポリビニルアルコール樹脂の合成上困難と
なる場合があり、39モル%を超えるものは、アルキル
アセタール化ポリビニルアルコール樹脂の製造上困難と
なる場合があり、インクのバインダー樹脂として用いら
れた場合には貯蔵安定性が悪化する恐れもある。好まし
くは25〜35モル%である。
ビニルアルコール樹脂の重合度は、150〜1000で
ある。重合度が、150未満では原料であるポリビニル
アルコールの合成が困難であり、1000を超えるとエ
タノール溶液とした場合の溶液粘度が高くなりすぎるの
で上記範囲に限定される。また、インク用バインダー樹
脂として用いた場合の乾燥後の塗膜強度や使い勝手を考
慮すると、重合度150〜800が好ましい。
アルコール樹脂の金属イオン濃度は、100ppm以下
に限定される。これは、アルキルアセタール化ポリビニ
ルアルコール樹脂の製造の過程において使用される触媒
や中和剤による残留物であり、通常は樹脂中に150p
pm程度残留しているものと考えられる。上記金属イオ
ン濃度が100ppmを超えると、インク用バインダー
樹脂として用いた場合における顔料分散のコントロール
が困難となる。
いられる金属の残留イオンであり、例えばナトリウムイ
オン、カリウムイオン、カルシウムイオン、バリウムイ
オン等が挙げられる。
コール樹脂の製造方法としては、加温したポリビニルア
ルコール水溶液を好ましくは40℃以下に冷却後、酸触
媒を添加し、再度好ましくは−10℃〜+30℃に冷却
する。その後、アルデヒドを添加してアセタール化反応
を開始し、好ましくは20〜60℃、1〜6時間攪拌す
ることによりアセタール化を完了し、中和した後、金属
イオンを低減化して得ることが好ましい。
分解度を80〜97モル%、好ましくは85モル〜97
モル%のものが挙げられる。上記範囲内の加水分解度の
ポリビニルアルコールを用いてアルキルアセタール化ポ
リビニルアルコール樹脂を製造すると、アルキルアセタ
ール化ポリビニルアルコール樹脂のアセチル基量を3〜
20モル%にすることができる。
酸が挙げられる。反応溶液のpHとしては、35%濃度
塩酸を添加することにより、1以下とするのが好まし
い。
方法や熱水や蒸留水や脱イオン水等で洗浄する方法が挙
げられる。上記中和剤としては、炭酸ナトリウム、水酸
化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水
酸化バリウム、炭酸カルシウム等が挙げられる。
は、弱酸又はアルコールを用いる方法や熱水や蒸留水で
洗浄する方法等が挙げられる。通常行われる中和→洗浄
→乾燥の工程において、中和の後に弱酸又はアルコール
を添加し、その後洗浄を行う方法が特に好ましい。中和
剤として添加された金属イオンは、樹脂中でキレートを
形成し、通常の洗浄では樹脂中に残存する。しかしなが
ら、中和後に弱酸又はアルコールを添加し、その後洗浄
を行えば樹脂中の金属イオンを効率よく低減することが
できる。上記弱酸としては、酢酸、ぎ酸、ジクロロ酢
酸、トリクロロ酢酸等が挙げられる。上記アルコールと
しては、エタノール、メタノール、プロパノール、ブタ
ノールなどが挙げられる。上記弱酸又はアルコールの使
用量としては、中和剤中の金属イオンと等モル以上が好
ましい。
コール樹脂は、各種様々な用途に使用される。好ましく
は、インク用バインダー、セラミックバインダー、プリ
ント基板用接着剤、銀塩用バインダーとしての使用があ
る。このような各種バインダーとして使用される場合に
は、溶剤に溶かした場合の溶液粘度の低下によるハイソ
リッド化が可能となり、使用溶剤を低減することが可能
となる。また、同じ量の溶剤量でバインダーを多く用い
ることができるので、銀塩、顔料等の分散性体も向上
し、同時に分散安定性の利点が得られる。
ル化ポリビニルアルコール樹脂をインク用バインダー樹
脂として用いたものである。上記アルキルアセタール化
ポリビニルアルコール樹脂は、20%濃度のエタノール
溶液とした場合の溶液粘度が、通常のものと比べて低い
ため、インクにおけるバインダー含量を多く設定するこ
とができる。よって、顔料分散性が高く、光沢のあるイ
ンクを得ることが可能となる。
アセタール化ポリビニルアルコール樹脂の配合量として
は、特には限定されないが、5〜25重量%、好ましく
は10〜20重量%が挙げられる。
ール化ポリビニルアルコール樹脂以外に顔料、溶媒、そ
の他必要に応じて接着促進剤、遅延剤、可塑剤、充填
剤、ワックス、相溶化剤、界面活性剤、分散剤、タック
剤等の添加剤が添加されてもよい。上記顔料としては、
カーボンブラック、ジアゾ又はフタロシアニン顔料等が
挙げられる。上記溶媒としては、エタノール等のアルコ
ール又はエチルアセテート等のエステル等が挙げられ
る。
様を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみ
に限定されるものではない。
蒸留水2733.1mlにポリビニルアルコール(クラ
レ社製;アセチル基含有量1.2モル%、酢酸ソーダ含
有量1.27%)を286.2 gを投入し、90℃以
上に昇温して完全に溶解させた。次いで液温を25℃ま
で下げて、触媒として35%濃塩酸を74.6g一括投
入した。その後更に冷却し、数回に分けてn−ブチルア
ルデヒド176.1gを添加した。途中、反応促進のた
めに35%濃塩酸を230ml希釈して添加し、25℃
に温度上げて5時間この温度に保って、得られた白色粉
末を沈殿させた。次に、得られた白色粉末を50℃、4
時間水洗し、pHが7以上となるように炭酸ナトリウム
水溶液で中和した。その後、金属イオン低減の為、酢酸
を2.26g投入して1時間50℃にて保持した後、p
Hが7となるまで蒸留水で洗浄し、濾過、乾燥して、ア
ルキルアセタール化ポリビニルアルコール樹脂を得た。
尚、得られたアルキルアセタール化ポリビニルアルコー
ル樹脂の重合度は220、ブチラール化度は69モル
%、アセチル基含有量は1.0モル%、ビニルアルコー
ル単位は30モル%であった。樹脂溶液粘度及び樹脂中
の金属(ナトリウム)イオンの濃度は表1に示した。
ルコール樹脂溶液の粘度の測定方法 20重量%エタノール溶液とし、ミックスローターで室
温で12時間以上攪拌して完全に溶解させた。続いて、
メカニカルスペクトルメータ(RMS−800:レオメ
トリクス社製)を用いて高速せん断(100rad/
s)後の粘度を測定した。ジオメトリーは二軸円筒型、
25℃にて行った。測定サンプルをジグにピペットにて
必要量挿入後、プリシェアをかけ、その後5分放置し
た。定常ずり速度をサンプルにかけた状態の粘度を測定
した。
後、試料溶液を適量とり、吸光度を測定して、検量線か
ら濃度を定量した。
た酢酸2.26gを、メタノール(1 級)1.21g、
その後の時間を2時間に変更したこと以外は実施例1と
同様にして、アルキルアセタール化ポリビニルアルコー
ル樹脂を得た。得られたアルキルアセタール化ポリビニ
ルアルコール樹脂の物性は表1に示した。
た酢酸を投入せず、30℃の蒸留水で4時間洗浄したこ
と以外は実施例1と同様にして、アルキルアセタール化
ポリビニルアルコール樹脂を得た。得られたアルキルア
セタール化ポリビニルアルコール樹脂の物性は表1に示
した。
た酢酸を投入せず、40℃の蒸留水で4時間洗浄したこ
と以外は実施例1と同様にして、アルキルアセタール化
ポリビニルアルコール樹脂を得た。得られたアルキルア
セタール化ポリビニルアルコール樹脂の物性は表1に示
した。
た酢酸を投入しなかったこと以外は実施例1と同様にし
て、アルキルアセタール化ポリビニルアルコール樹脂を
得た。得られたアルキルアセタール化ポリビニルアルコ
ール樹脂の物性は表1に示した。
に、比較例1で得られたアルキルアセタール化ポリビニ
ルアルコール樹脂350gを投入し、熱水で4時間保持
して金属塩低減化を行った。その後濾過、乾燥して、ア
ルキルアセタール化ポリビニルアルコール樹脂を得た。
得られたアルキルアセタール化ポリビニルアルコール樹
脂の物性は表1に示した。
蒸留水2733.1mlにポリビニルアルコール(クラ
レ社製;アセチル基量3.3モル%、酢酸ソーダ含有量
0.1%)を276.3 gを投入し、90℃以上に昇
温して完全に溶解させた。次いで液温を25℃まで下げ
て、触媒として35%濃塩酸を74.6g一括投入し
た。その後更に冷却し、数回に分けてn−ブチルアルデ
ヒド176.1gを添加した。途中、反応促進のために
35%濃塩酸を230ml希釈して添加し、25℃に温
度を上げて5時間この温度に保って、得られた白色粉末
を沈殿させた。次に、得られた白色粉末を50℃、4時
間水洗し、pHが7以上となるように炭酸ナトリウム水
溶液で中和した。その後、金属イオン低減の為、酢酸を
2.26g投入して1時間50℃にて保持した後、pH
が7となるまで蒸留水で洗浄し、濾過、乾燥して、アル
キルアセタール化ポリビニルアルコール樹脂を得た。
尚、得られたアルキルアセタール化ポリビニルアルコー
ル樹脂の重合度は220、ブチラール化度は67モル
%、アセチル基含有量は3.0モル%、ビニルアルコー
ル単位は30モル%であった。樹脂溶液粘度及び樹脂中
の金属(ナトリウム)イオンの濃度は表1に示した。
た酢酸2.26gを塩酸2.15ml(1モル/L)、
その後の温度を50℃から25℃に変更したこと以外は
実施例6と同様にして、アルキルアセタール化ポリビニ
ルアルコール樹脂を得た。得られたアルキルアセタール
化ポリビニルアルコール樹脂の物性は表1に示した。
た酢酸2.26gを硫酸1.08ml(1モル/L)、
その後の温度を50℃から25℃に変更したこと以外は
実施例6と同様にして、アセタール化ポリビニルアルコ
ール樹脂を得た。得られたアルキルアセタール化ポリビ
ニルアルコール樹脂の物性は表1に示した。
た酢酸2.26gをジシクロ酢酸(和光純薬(株))
2.26gに変更したこと以外は実施例6と同様にし
て、アルキルアセタール化ポリビニルアルコール樹脂を
得た。得られたアルキルアセタール化ポリビニルアルコ
ール樹脂の物性は表1に示した。
れた酢酸2.26gをトリクロロ酢酸(和光純薬
(株))2.26gに変更したこと以外は実施例6と同
様にして、アルキルアセタール化ポリビニルアルコール
樹脂を得た。得られたアルキルアセタール化ポリビニル
アルコール樹脂の物性は表1に示した。
れた酢酸2.26gを、メタノール(1 級)1.21
g、その後の時間を2時間に変更したこと以外は実施例
6と同様にして、アルキルアセタール化ポリビニルアル
コール樹脂を得た。得られたアルキルアセタール化ポリ
ビニルアルコール樹脂の物性は表1に示した。
た酢酸を投入しなかったこと以外は実施例6と同様にし
て、アルキルアセタール化ポリビニルアルコール樹脂を
得た。得られたアルキルアセタール化ポリビニルアルコ
ール樹脂の物性は表1に示した。
lに、比較例1で得られたアルキルアセタール化ポリビ
ニルアルコール樹脂350gを投入し、30℃の蒸留水
で4時間洗浄した。その後濾過、乾燥して、アルキルア
セタール化ポリビニルアルコール樹脂を得た。得られた
アルキルアセタール化ポリビニルアルコール樹脂の物性
は表1に示した。
に変更して4時間洗浄したこと以外は実施例12と同様
にして、アルキルアセタール化ポリビニルアルコール樹
脂を得た。得られたアルキルアセタール化ポリビニルア
ルコール樹脂の物性は表1に示した。
〜13及び比較例1、2で得られた各アルキルアセター
ル化ポリビニルアルコール樹脂30gと未変性エタノー
ル120gをスクリュー瓶に採取し、一昼夜攪拌した。
その後、顔料15gとガラスビーズ50gを投入し、ペ
イントシェイカーにて90分シェイクしてインクを得
た。得られたインクにつき性能評価を行った。結果を下
記の表2に示す。
して測定を行い、流体がニュートン流体か非ニュートン
流体かで粘度の適正を判断した。その判断にはチクソト
ロピー(初期値粘度―低速せん断後の粘度)値を用い
た。また、顔料の分散状態に関しては光沢度測定を行っ
た。測定方法としては、バーコーターにてインクをPE
Tフィルム上に塗布し、自然乾燥後、塗布面の膜厚チェ
ックを行い、光沢度計を用いて測定した。結果を表1に
示す。
ルアルコール樹脂は、樹脂中の金属イオン低減すること
により、例えばインク用バインダー樹脂として用いた場
合には同じ樹脂濃度でもインクの粘度を低下させること
ができる。従って、インク用バインダー樹脂、インク等
に好適に用いることができる。
Claims (5)
- 【請求項1】 ポリビニルアルコールとアルデヒドとの
アセタール化反応によって合成されるアルキルアセター
ル化ポリビニルアルコール樹脂であって、重合度が15
0〜1000、アセタール化度60モル%以上、樹脂中
の金属イオン濃度が100ppm以下であることを特徴
とするアルキルアセタール化ポリビニルアルコール樹
脂。 - 【請求項2】 上記金属イオンが、ナトリウムイオン、
カリウムイオン、カルシウムイオン、バリウムイオンか
ら選ばれる少なくとも1つであることを特徴とする請求
項1記載のアルキルアセタール化ポリビニルアルコール
樹脂。 - 【請求項3】 アセチル基を構成する単位の量が3〜2
0モル%であることを特徴とする請求項1〜2記載のア
ルキルアセタール化ポリビニルアルコール樹脂。 - 【請求項4】 請求項1〜3記載のアルキルアセタール
化ポリビニルアルコール樹脂がインク用バインダー樹脂
として用いられていることを特徴とするインク。 - 【請求項5】 ポリビニルアルコールに酸触媒を用いて
アルデヒドを反応させてアセタール化し、中和した後、
弱酸又はアルコールを用いて金属イオンを低減化してな
る請求項1〜3記載のアルキルアセタール化ポリビニル
アルコール樹脂の製造方法。
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