JP2002173535A - Method for producing water dispersion of biodegradable polyester resin - Google Patents
Method for producing water dispersion of biodegradable polyester resinInfo
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Abstract
Description
【発明の属する技術分野】本発明は、生分解性ポリエス
テル樹脂からなる水分散体の製造方法に関するものであ
る。The present invention relates to a method for producing an aqueous dispersion comprising a biodegradable polyester resin.
【0001】[0001]
【従来の技術】従来の溶剤型塗料は、有機溶剤を含んで
いるため、引火等の危険性があり、また、環境汚染等の
問題があった。近年、揮発性有機化合物(VOC)の規
制が特に厳しくなり、塗料及びコーティング剤の分野で
は、水分散体、粉体塗料、紫外線・電子線硬化塗料等へ
とその様態が移行しつつある。中でも、水分散体あるい
は水性エマルジョンは、環境への負荷が小さく、また溶
剤型塗料と同様に液状であることから、現行の塗料製造
及び塗装ラインをほぼそのまま使用できるという長所を
有するため、代替技術のうちで最も有望視されている。2. Description of the Related Art Conventional solvent-based paints include organic solvents and therefore have the danger of ignition and the like, and also have problems such as environmental pollution. In recent years, regulations on volatile organic compounds (VOCs) have become particularly strict, and in the field of paints and coatings, the form is shifting to aqueous dispersions, powder paints, ultraviolet / electron beam curable paints, and the like. Among them, aqueous dispersions or aqueous emulsions have the advantage that they have little impact on the environment and are liquid like solvent-based paints, so that they have the advantage of being able to use the current paint production and painting lines almost as they are, and therefore have to use alternative technologies. The most promising of them.
【0002】また近年、環境への配慮から、石油原料に
頼らずしかも廃棄時にも環境への負荷の少ない生分解性
樹脂が注目されている。従って水分散体用樹脂として生
分解性樹脂を使用することで、きわめて環境にやさしい
水分散体を提供できると考えられる。In recent years, due to environmental considerations, biodegradable resins that do not rely on petroleum raw materials and have little environmental impact even at the time of disposal have attracted attention. Therefore, it is considered that the use of a biodegradable resin as the resin for an aqueous dispersion can provide an extremely environmentally friendly aqueous dispersion.
【0003】これまでに生分解性樹脂水分散体について
はいくつか提案がなされている。特開平9−77910
号公報等には澱粉誘導体が、WO9704036号には
ポリヒドロキシアルカノエートが、コロイドポリマージ
ャーナル、273巻、501頁(1995年)にはポリ
カプロラクトンが、特開平11−92712号公報には
脂肪族ジカルボン酸とグリコール類から構成される脂肪
族ポリエステルが、それぞれ開示されている。しかしな
がらこれらの生分解性樹脂はいずれも融点ないし分解温
度が低いため、使用可能な温度範囲が制限されたもので
あった。[0003] Some proposals have been made on aqueous dispersions of biodegradable resins. JP-A-9-77910
And the like, starch derivatives are described in Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. 9-97036, polyhydroxyalkanoates are described in WO9704036, polycaprolactone is described in Colloid Polymer Journal, Vol. 273, p. Aliphatic polyesters composed of acids and glycols are each disclosed. However, these biodegradable resins have a low melting point or decomposition temperature, so that the usable temperature range is limited.
【0004】生分解性樹脂のなかで、ポリ乳酸は、融点
ないし軟化点が約100〜170℃と比較的高く、ま
た、耐水性にも優れるため、塗料及びコーティング材料
としては好適である。このポリ乳酸系水分散体に関して
は、従来より薬剤徐放を目的としたマイクロカプセル化
の研究が盛んに行われてきた。例えば、特開昭63−1
22620号公報、特開平5−58882号公報、特開
平6−72863号公報、特開平9−110678号公
報には、乳酸系ポリマーを用いたマイクロカプセル化技
術が開示されている。これらにおいては、乳酸系ポリマ
ーを有機溶剤に溶解し、これに薬物を溶解あるいは分散
させた後、界面活性剤含有水溶液中に滴下または混合
し、撹拌して転相乳化させることにより水中油(O/
W)型乳剤を形成する方法が採用されている。これらの
方法により得られるマイクロカプセルは、構成ポリマー
が十分な親水性を有していないために自己分散性がな
く、界面活性剤作用を有する界面活性剤等の助剤添加が
不可欠であり、これらの化合物添加による耐水性低下が
顕著であった。さらに樹脂を一旦溶解させるために有機
溶剤が多量に必要であるという問題があった。[0004] Among the biodegradable resins, polylactic acid has a relatively high melting point or softening point of about 100 to 170 ° C and is excellent in water resistance, so that it is suitable as a coating material and a coating material. Regarding this polylactic acid-based aqueous dispersion, research on microencapsulation for the purpose of sustained release of a drug has been actively conducted. For example, JP-A-63-1
Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 22620, 5-58882, 6-72863, and 9-110678 disclose a microencapsulation technique using a lactic acid-based polymer. In these, a lactic acid-based polymer is dissolved in an organic solvent, and the drug is dissolved or dispersed therein. /
A method of forming a W) type emulsion is employed. Microcapsules obtained by these methods have no self-dispersibility because the constituent polymer does not have sufficient hydrophilicity, and it is essential to add an auxiliary agent such as a surfactant having a surfactant action. Was significantly reduced due to the addition of the compound. Further, there is a problem that a large amount of an organic solvent is required to once dissolve the resin.
【0005】また、特開平10−101911号にはア
ニオン系乳化剤を用いたポリ乳酸系生分解性水分散体に
関する技術が開示されているが、アニオン系乳化剤を使
用した場合には得られる皮膜の耐水性低下が顕著であっ
た。[0005] Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-101911 discloses a technique relating to a polylactic acid-based biodegradable aqueous dispersion using an anionic emulsifier. The decrease in water resistance was remarkable.
【0006】特開平12−7789号にはポリ乳酸等の
生分解ポリエステルからなる自己分散性粒子及びその製
造方法に関する技術が開示されているが、この場合の製
造方法は転相乳化方法であり、製造過程において塩化メ
チレンやクロロホルム等の有機溶剤を多量に使用する必
要があり、作業環境上好ましいものではないとともに、
得られる水分散体からのこれら溶剤の完全な除去が困難
であったり、また溶剤留去及び回収の工程が完全密閉系
でないため周辺環境への影響が無視できない等の問題が
あった。Japanese Unexamined Patent Publication No. 12-7789 discloses a technique relating to self-dispersing particles composed of biodegradable polyester such as polylactic acid and a method for producing the same. In this case, the production method is a phase inversion emulsification method. In the manufacturing process, it is necessary to use a large amount of an organic solvent such as methylene chloride or chloroform, which is not preferable in terms of working environment,
There were problems that it was difficult to completely remove these solvents from the obtained aqueous dispersion, and that the effects on the surrounding environment could not be ignored because the solvent distillation and recovery steps were not completely closed systems.
【0007】また、特定の酸価を有する芳香族系ポリエ
ステル樹脂から、有機溶媒の使用量を大幅に削減しつ
つ、均一で安定な水分散体を得る方法が見いだされてい
るが(特開平9−296100号公報)、これらの芳香
族系ポリエステル樹脂には生分解性が見られなかった。Further, a method has been found in which a uniform and stable aqueous dispersion is obtained from an aromatic polyester resin having a specific acid value while greatly reducing the amount of an organic solvent used (Japanese Patent Laid-Open No. 9-1997). No. -296100), no biodegradability was observed in these aromatic polyester resins.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記現状を鑑
みてなされたものであり、その目的は、有機溶剤の使用
量を大幅に削減し、特殊な設備や煩雑な操作を用いるこ
となく、容易かつ安価に、貯蔵安定性に優れかつ生分解
性及び耐水性に優れた塗膜を形成し得る水分散体組成物
の製造方法を提供することである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above situation, and has as its object to greatly reduce the amount of organic solvent used, without using special equipment and complicated operations. An object of the present invention is to provide a method for producing an aqueous dispersion composition that can easily and inexpensively form a coating film having excellent storage stability and excellent biodegradability and water resistance.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記課題
を解決するために鋭意検討した結果、ポリ乳酸を主体と
する生分解性ポリエステル樹脂から水分散体を得る場合
に、少量の塩基性化合物及び両親媒性溶剤の存在下に加
熱撹拌することにより、概樹脂を一旦有機溶剤に溶解し
なくても、均一で安定な水分散体が得られることを見出
し、本発明に達した。Means for Solving the Problems The present inventors have conducted intensive studies to solve the above-mentioned problems. As a result, when obtaining an aqueous dispersion from a biodegradable polyester resin mainly composed of polylactic acid, a small amount of a base is required. It has been found that a uniform and stable aqueous dispersion can be obtained by heating and stirring in the presence of an amphoteric compound and an amphipathic solvent without dissolving the resin in an organic solvent.
【0010】すなわち、本発明の要旨は、下記成分
(A)〜(D)を含み合計100質量%とした生分解性
ポリエステル樹脂水分散体の製造方法であって、分散工
程、加熱工程、乳化工程及び冷却工程からなり、分散工
程では、撹拌下に下記成分(A)の全部と成分(B)お
よび(C)の全部または一部を水媒体中に粗分散させ、
加熱工程及び乳化工程においては、乳化工程が終了する
前までに、撹拌下に残りの成分を加え、60℃または成
分(A)のガラス転移温度のうちの高い方の温度以上に
加熱し、粒径が20μm以上の生分解性ポリエステル樹
脂粗大粒子が1質量%以下になるまで継続して撹拌する
ことを特徴とする、生分解性ポリエステル樹脂水分散体
の製造方法である。 (A)乳酸単位を50モル%以上含有し、乳酸単位中の
D体含有率が0.1〜25モル%、酸価が5〜50KO
Hmg/gである生分解性ポリエステル樹脂10〜60
質量%、(B)塩基性化合物、(C)生分解性ポリエス
テル樹脂に対して可塑化能力を有する両親媒性の有機溶
剤0.1〜30質量%、(D)水。That is, the gist of the present invention is a method for producing an aqueous dispersion of a biodegradable polyester resin containing the following components (A) to (D) and having a total of 100% by mass. And a cooling step. In the dispersing step, all of the following components (A) and all or a part of the components (B) and (C) are coarsely dispersed in an aqueous medium with stirring.
In the heating step and the emulsifying step, before the emulsifying step is completed, the remaining components are added with stirring, and the mixture is heated to 60 ° C. or higher than the higher of the glass transition temperatures of the components (A). A method for producing an aqueous dispersion of a biodegradable polyester resin, comprising continuously stirring until the coarse particles of the biodegradable polyester resin having a diameter of 20 μm or more become 1% by mass or less. (A) The lactic acid unit contains 50 mol% or more, the D-form content in the lactic acid unit is 0.1 to 25 mol%, and the acid value is 5 to 50 KO.
Hmg / g biodegradable polyester resin 10-60
(B) a basic compound, (C) 0.1 to 30% by mass of an amphiphilic organic solvent having a plasticizing ability with respect to a biodegradable polyester resin, and (D) water.
【0011】[0011]
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明で用いられる生分解性ポリエステル樹脂(A)
は、主成分として乳酸単位を含む乳酸系ポリマーであ
り、単独では水に分散または溶解しない、本質的に疎水
性のポリマーである。以下、該生分解性ポリエステル樹
脂の構成成分について説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail.
Biodegradable polyester resin (A) used in the present invention
Is a lactic acid-based polymer containing a lactic acid unit as a main component, and is an essentially hydrophobic polymer that does not disperse or dissolve alone in water. Hereinafter, the components of the biodegradable polyester resin will be described.
【0012】本発明で使用される生分解性ポリエステル
樹脂としては、乳酸の単独重合体、または乳酸と他のヒ
ドロキシカルボン酸、例えば、グリコール酸、3−ヒド
ロキシ酪酸、4−ヒドロキシ酪酸、4−ヒドロキシ吉草
酸、5−ヒドロキシ吉草酸、6−ヒドロキシカプロン酸
等との共重合体、または乳酸と脂肪族カルボン酸及びグ
リコール類との共重合体、またはポリ乳酸と他のポリヒ
ドロキシカルボン酸、ポリカプロラクトン、あるいは脂
肪族ポリエステル等との混合物が挙げられる。該生分解
性ポリエステル樹脂中の乳酸単位は、50モル%以上で
あることが必要であり、好ましくは70モル%以上、さ
らに好ましくは90モル%以上である。乳酸単位が50
モル%未満では、水分散体から得られる樹脂被膜の耐熱
性が低く実用的でなくなる。The biodegradable polyester resin used in the present invention includes a homopolymer of lactic acid or lactic acid and another hydroxycarboxylic acid such as glycolic acid, 3-hydroxybutyric acid, 4-hydroxybutyric acid, and 4-hydroxybutyric acid. Copolymers of valeric acid, 5-hydroxyvaleric acid, 6-hydroxycaproic acid, etc., or copolymers of lactic acid and aliphatic carboxylic acids and glycols, or polylactic acid and other polyhydroxycarboxylic acids, polycaprolactone Or a mixture with an aliphatic polyester or the like. The lactic acid unit in the biodegradable polyester resin must be at least 50 mol%, preferably at least 70 mol%, more preferably at least 90 mol%. Lactic acid unit is 50
If the amount is less than mol%, the heat resistance of the resin film obtained from the aqueous dispersion is low, which is not practical.
【0013】さらに乳酸単位中のD-乳酸の含有量は、
0.1〜25モル%であることが必要であり、好ましく
は0.5〜20モル%、さらに好ましくは2〜15モル
%である。D-乳酸の含有量が0.1%未満であると、
両親媒性有機溶剤に膨潤又は溶解しにくくなるため、本
発明の方法による水分散化が困難となる。またD-乳酸
の含有量が25%以上であると、ガラス転移温度が低下
し、得られる被膜の耐熱性が低下する傾向にある。Further, the content of D-lactic acid in the lactic acid unit is as follows:
It is necessary to be 0.1 to 25 mol%, preferably 0.5 to 20 mol%, more preferably 2 to 15 mol%. When the content of D-lactic acid is less than 0.1%,
Since it is difficult to swell or dissolve in an amphiphilic organic solvent, it is difficult to disperse in water by the method of the present invention. When the content of D-lactic acid is 25% or more, the glass transition temperature tends to decrease, and the heat resistance of the resulting coating tends to decrease.
【0014】本発明において、生分解性ポリエステル樹
脂の酸価は5〜50mgKOH/gであることが必要で
あり、特に10〜40mgKOH/gが好ましい。この
酸価が50mgKOH/gを超えると、形成される塗膜
の耐水性が劣る場合がある。一方、酸価が5mgKOH
/g未満の場合は、乳化に寄与するカルボキシル基量が
十分でなく、良好な水分散体組成物を得ることができな
い。また、かかる生分解性ポリエステル樹脂は、GPC
(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー,ポリスチ
レン換算)で測定される数平均分子量が2,000〜4
0,000の範囲内でなければならない。さらには3,
000〜20,000の範囲内が好ましい。2000未
満では、水分散体組成物から形成される塗膜に十分な強
度や加工性が付与できない。また40,000を越える
と、乳化に寄与するカルボキシル基量が十分に付与する
ことができず、良好な水分散体組成物を得ることができ
ないのみならず、粘度が異常に高くなり製造時の作業性
を悪化させる恐れがある。In the present invention, the acid value of the biodegradable polyester resin needs to be 5 to 50 mgKOH / g, and particularly preferably 10 to 40 mgKOH / g. If the acid value exceeds 50 mgKOH / g, the water resistance of the formed coating film may be poor. On the other hand, the acid value is 5 mgKOH
If it is less than / g, the amount of carboxyl groups contributing to emulsification is not sufficient, and a good aqueous dispersion composition cannot be obtained. Further, such a biodegradable polyester resin is GPC
(Number average molecular weight measured by gel permeation chromatography, polystyrene conversion) is 2,000 to 4
Must be in the range of 0000. And three
It is preferably in the range of 000 to 20,000. If it is less than 2,000, sufficient strength and workability cannot be imparted to the coating film formed from the aqueous dispersion composition. If it exceeds 40,000, the amount of carboxyl groups contributing to emulsification cannot be sufficiently imparted, and not only a good aqueous dispersion composition cannot be obtained, but also the viscosity becomes abnormally high, and The workability may be deteriorated.
【0015】生分解性ポリエステル樹脂の酸価としてそ
の含有量が表されるカルボキシル基は、生分解性ポリエ
ステル樹脂の微粒子の形成(乳化)に必要な官能基であ
る。カルボキシル基は、樹脂骨格中に存在するよりも樹
脂分子鎖の末端に偏在している方が、得られる水分散体
組成物の安定性及び形成される塗膜の耐水性の面から好
ましい。副反応やゲル化等を伴わずに分子鎖末端に特定
量のカルボキシル基を導入する方法としては、多塩基酸
成分を使用して高分子量の生分解ポリエステル樹脂を解
重合する方法、ポリエステルの重縮合反応の開始時以降
に多塩基酸成分を添加する方法、重縮合反応の終了直前
に多塩基酸の酸無水物を添加する方法、大部分の分子鎖
末端がカルボキシル基である低分子量ポリエステル樹脂
を鎖長延長剤により高分子量化させる方法、等が挙げら
れ、中でも多塩基酸成分で解重合する方法、ポリエステ
ルの重縮合反応の開始時以降に多塩基酸成分を添加する
方法が好ましい。The carboxyl group, whose content is expressed as the acid value of the biodegradable polyester resin, is a functional group necessary for forming (emulsifying) fine particles of the biodegradable polyester resin. It is more preferable that the carboxyl group be unevenly distributed at the terminal of the resin molecular chain than in the resin skeleton, from the viewpoint of the stability of the obtained aqueous dispersion composition and the water resistance of the formed coating film. As a method for introducing a specific amount of carboxyl group to the molecular chain terminal without side reaction or gelation, a method of depolymerizing a high molecular weight biodegradable polyester resin using a polybasic acid component, A method of adding a polybasic acid component after the start of the condensation reaction, a method of adding an acid anhydride of a polybasic acid immediately before the end of the polycondensation reaction, a low molecular weight polyester resin in which most of the molecular chain ends are carboxyl groups And a method of depolymerizing with a polybasic acid component, and a method of adding the polybasic acid component after the start of the polyester polycondensation reaction.
【0016】生分解性ポリエステル樹脂にカルボキシル
基を導入するために使用する多塩基酸及びその酸無水物
としては公知のものが使用できるが、具体的には、コハ
ク酸、無水コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、テレフ
タル酸、イソフタル酸、無水フタル酸、トリメリット
酸、無水トリメリット酸、ピロメリット酸、無水ピロメ
リット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸、無水ベン
ゾフェノンテトラカルボン酸、トリメシン酸、エチレン
グリコールビス(アンヒドロトリメリテート)、グリセ
ロールトリス(アンヒドロトリメリテート)、1,2,
3−プロパントリカルボン酸、1,2,3,4−ブタン
テトラカルボン酸等が挙げられ、このうち特にトリメリ
ット酸、無水トリメリット酸、ピロメリット酸、無水ピ
ロメリット酸、1,2,3−プロパントリカルボン酸、
1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸が好ましく用
いられる。As the polybasic acid and its acid anhydride used for introducing a carboxyl group into the biodegradable polyester resin, known ones can be used. Specifically, succinic acid, succinic anhydride, adipic acid , Sebacic acid, terephthalic acid, isophthalic acid, phthalic anhydride, trimellitic acid, trimellitic anhydride, pyromellitic acid, pyromellitic anhydride, benzophenonetetracarboxylic acid, benzophenonetetracarboxylic anhydride, trimesic acid, ethylene glycol bis ( Anhydrotrimellitate), glycerol tris (anhydrotrimellitate), 1,2,2
Examples thereof include 3-propanetricarboxylic acid, 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid, and among them, trimellitic acid, trimellitic anhydride, pyromellitic acid, pyromellitic anhydride, 1,2,3- Propanetricarboxylic acid,
1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid is preferably used.
【0017】本発明において、水分散体組成物中の生分
解性ポリエステル樹脂の含有率は、用途、乾燥膜厚、塗
布方法等によって適宜選択されるべきであるが、10〜
60質量%が好ましく、特に20〜50質量%であるこ
とが好ましい。含有率が10質量%未満では塗膜の乾燥
に長時間を要する。また含有率が60質量%を超える
と、該水分散体組成物の粘度が著しく高くなり、他成分
の配合や塗布が困難となる場合がある。In the present invention, the content of the biodegradable polyester resin in the aqueous dispersion composition should be appropriately selected depending on the use, dry film thickness, coating method and the like.
It is preferably 60% by mass, particularly preferably 20 to 50% by mass. When the content is less than 10% by mass, it takes a long time to dry the coating film. When the content exceeds 60% by mass, the viscosity of the aqueous dispersion composition becomes extremely high, and it may be difficult to mix and apply other components.
【0018】本発明の水分散体組成物には、樹脂微粒子
間の凝集を防ぐために、塩基性化合物を使用することが
必要である。この塩基性化合物は乳化に際して生分解性
ポリエステル樹脂中のカルボキシル基を中和し、中和反
応で生成したカルボキシアニオン間の電気的反発力によ
って、あるいは、後述する少量の特定の界面活性剤との
併用により、ポリエステル樹脂微粒子間の凝集を防ぎ、
水分散体組成物としての優れた貯蔵安定性に寄与する。
塩基性化合物としては塗膜形成時に加熱によって揮散す
る化合物が好ましく、アンモニア及び/または沸点が2
50℃以下の有機アミン化合物が好適に使用できる。In the aqueous dispersion composition of the present invention, it is necessary to use a basic compound in order to prevent aggregation between resin fine particles. This basic compound neutralizes the carboxyl groups in the biodegradable polyester resin during emulsification, and by the electric repulsion between carboxy anions generated by the neutralization reaction, or with a small amount of a specific surfactant described later. Combination prevents aggregation between polyester resin particles,
It contributes to excellent storage stability as a water dispersion composition.
As the basic compound, a compound which volatilizes by heating at the time of forming a coating film is preferable, and ammonia and / or a boiling point of 2
Organic amine compounds having a temperature of 50 ° C. or lower can be suitably used.
【0019】有機アミン化合物の例としては、メチルア
ミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、エチルアミ
ン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、n−プロピル
アミン、イソプロピルアミン、n−ブチルアミン、se
c−ブチルアミン、tert−ブチルアミン、モノエタ
ノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールア
ミン、N,N−ジメチルエタノールアミン、N,N−ジ
エチルエタノールアミン、N−メチル−N,N−ジエタ
ノールアミン、アミノエタノールアミン、3−メトキシ
プロピルアミン、3−エトキシプロピルアミン、3−ジ
エチルアミノプロピルアミン、メチルアミノプロピルア
ミン、ジメチルアミノプロピルアミン、テトラメチルア
ンモニウムヒロドキシド、テトラエチルアンモニウムヒ
ドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド等
を挙げることができる。入手しやすいことから、トリエ
チルアミンを好適に使用することができる。Examples of the organic amine compound include methylamine, dimethylamine, trimethylamine, ethylamine, diethylamine, triethylamine, n-propylamine, isopropylamine, n-butylamine, and
c-butylamine, tert-butylamine, monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, N, N-dimethylethanolamine, N, N-diethylethanolamine, N-methyl-N, N-diethanolamine, aminoethanolamine, 3- Examples thereof include methoxypropylamine, 3-ethoxypropylamine, 3-diethylaminopropylamine, methylaminopropylamine, dimethylaminopropylamine, tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, and tetrabutylammonium hydroxide. Triethylamine can be suitably used because it is easily available.
【0020】塩基性化合物の添加量は、生分解性ポリエ
ステル樹脂中に含まれるカルボキシル基を部分的に中和
し得る量、すなわち、カルボキシル基に対して0.5〜
1.5倍当量を添加することが好ましい。0.5倍当量
未満では塩基性化合物添加の効果が小さく、1.5倍当
量を超えると水分散体組成物が著しく増粘したり、貯蔵
安定性が低下する場合がある。The amount of the basic compound to be added is such that the carboxyl groups contained in the biodegradable polyester resin can be partially neutralized, that is, 0.5 to 0.5 with respect to the carboxyl groups.
It is preferable to add 1.5 equivalents. If the amount is less than 0.5 times equivalent, the effect of adding the basic compound is small, and if it exceeds 1.5 times equivalent, the aqueous dispersion composition may be significantly thickened or the storage stability may be reduced.
【0021】本発明においては、生成した水分散体組成
物の安定性を確保する目的で、あるいは、後述の乳化処
理速度を加速させる目的で、両親媒性でかつ生分解ポリ
エステル樹脂に対して可塑化能力を有する有機溶媒を必
要とする。有機溶媒は、沸点が100℃以下または水と
共沸可能であり、しかも毒性、爆発性や引火性の低い、
汎用の有機溶剤が好ましい。沸点が100℃以上である
か又は水と共沸しないものは、後の工程で十分に除去す
ることが困難となる。また、本発明において、両親媒性
の有機溶剤とは、20℃における水に対する溶解度が5
g/L以上である有機溶剤をいう。特に、溶解度が10
g/L以上のものを用いることが好ましい。水に対する
溶解度が5g/L未満のものは、乳化処理の加速効果に
乏しく、また、水分散体組成物の安定性が低下しやす
い。In the present invention, an amphiphilic and biodegradable polyester resin is used for the purpose of ensuring the stability of the resulting aqueous dispersion composition or for the purpose of accelerating the emulsification treatment speed described below. Requires an organic solvent having a chemical conversion ability. The organic solvent has a boiling point of 100 ° C. or lower and can be azeotropic with water, and has low toxicity, explosiveness and flammability.
General-purpose organic solvents are preferred. Those having a boiling point of 100 ° C. or higher or not azeotropic with water are difficult to sufficiently remove in a later step. In the present invention, an amphiphilic organic solvent is defined as having a solubility in water at 20 ° C. of 5
g / L or more. In particular, a solubility of 10
It is preferable to use one having g / L or more. When the solubility in water is less than 5 g / L, the effect of accelerating the emulsification treatment is poor, and the stability of the aqueous dispersion composition is liable to decrease.
【0022】また、有機溶剤の生分解性ポリエステル樹
脂に対する可塑化能力は、簡便な試験によって、膨潤度
または溶解度として評価することができる。すなわち、
膨潤度は、粒径1〜5mmの樹脂片を質量比で10倍量
の有機溶剤中、60℃で1時間撹拌した後、直ちに樹脂
片を取り出し、表面に付着した有機溶剤を拭って質量を
測定して、乾燥質量との比で表される。また、樹脂片の
一部または全部が溶解する場合には、溶解度が測定で
き、残存樹脂の乾燥質量、または樹脂が溶解した有機溶
剤をエバポレートして得られた溶解成分の乾燥質量から
算出される。こうして評価された膨潤度が1.02以上
または溶解度が0.01g/g以上であればその有機溶
剤の可塑化能力を有すると判断される。可塑化能力が無
いと判断される有機溶剤は、乳化処理速度を加速させる
効果及び水媒体中に分散している樹脂微粒子を安定化さ
せる効果に乏しい。The ability of the organic solvent to plasticize the biodegradable polyester resin can be evaluated as a degree of swelling or solubility by a simple test. That is,
The degree of swelling is as follows. A resin piece having a particle size of 1 to 5 mm is stirred at 60 ° C. for 1 hour in an organic solvent having a mass ratio of 10 times, then the resin piece is immediately taken out, and the organic solvent adhering to the surface is wiped to remove the mass. It is measured and expressed as a ratio to the dry mass. When a part or all of the resin pieces dissolve, the solubility can be measured and calculated from the dry mass of the residual resin or the dry mass of the dissolved component obtained by evaporating the organic solvent in which the resin is dissolved. . If the swelling degree thus evaluated is 1.02 or more or the solubility is 0.01 g / g or more, it is determined that the organic solvent has a plasticizing ability. An organic solvent judged to have no plasticizing ability is poor in the effect of accelerating the emulsification treatment speed and the effect of stabilizing the resin fine particles dispersed in the aqueous medium.
【0023】かかる両親媒性の有機溶剤としては、エタ
ノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブ
タノール、sec−ブタノール、tert−ブタノー
ル、tert−アミルアルコール等のアルコール類、イ
ソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン
等のエーテル類、メチルエチルケトン、ジエチルケトン
等のケトン類、酢酸エチル、酢酸−n−プロピル、酢酸
イソプロピル、酢酸−tert−ブチル、プロピオン酸
メチル、プロピオン酸エチル、炭酸ジメチル等のエステ
ル類、エチレングリコールジメチルエーテル、プロピレ
ングリコールジメチルエーテル等のグリコール誘導体、
アセトニトリル等を例示することができる。これらの溶
剤は単一でも、また2種以上を混合しても使用できる。
中でも、イソプロパノール、酢酸エチル、アセトニトリ
ルが好ましく、樹脂の結晶性(D体含有率)に応じて適
宜選択できる。Examples of such amphiphilic organic solvents include alcohols such as ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, sec-butanol, tert-butanol and tert-amyl alcohol, isopropyl ether, tetrahydrofuran and dioxane. Ethers, ketones such as methyl ethyl ketone, diethyl ketone, etc., esters such as ethyl acetate, n-propyl acetate, isopropyl acetate, tert-butyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, dimethyl carbonate, ethylene glycol dimethyl ether, propylene Glycol derivatives such as glycol dimethyl ether,
Acetonitrile and the like can be exemplified. These solvents may be used alone or in combination of two or more.
Among them, isopropanol, ethyl acetate and acetonitrile are preferable, and can be appropriately selected according to the crystallinity (D-form content) of the resin.
【0024】かかる両親媒性有機溶剤は、乳化時には水
分散体組成物に対して0.1〜30質量%、好ましくは
1〜20質量%含有することが必要である。0.1質量
%未満の場合には、乳化処理の加速効果に乏しく、ま
た、水分散体組成物の安定性、塗膜形成性や接着性に劣
る。一方、水分散体組成物に対して該有機溶剤の含有率
が30質量%を超えると、「低有機溶剤」という水分散
体本来の目的が失われるだけでなく、水分散体組成物が
異常に増粘したり、貯蔵安定性が低下するという不具合
を生じやすい。かかる両親媒性有機溶剤は、沸点が10
0℃以下または水と共沸可能であれば、後述の乳化工程
中、あるいはその後の工程でその一部または全てを系外
に容易に除去(ストリッピング)することができ、最終
的に水分散体組成物に対して0.01〜20質量%、さ
らに好ましくは0.01〜10質量%とすることができ
る。When emulsifying, the amphiphilic organic solvent must be contained in an amount of 0.1 to 30% by mass, preferably 1 to 20% by mass, based on the aqueous dispersion composition. When the amount is less than 0.1% by mass, the effect of accelerating the emulsification treatment is poor, and the stability, coating film forming property and adhesiveness of the aqueous dispersion composition are poor. On the other hand, when the content of the organic solvent with respect to the aqueous dispersion composition exceeds 30% by mass, not only the original purpose of the aqueous dispersion called “low organic solvent” is lost, but also the aqueous dispersion composition is abnormal. Liable to increase the viscosity or decrease the storage stability. Such amphiphilic organic solvents have a boiling point of 10
If the temperature is 0 ° C. or lower or if azeotropic with water, part or all of it can be easily removed (stripping) out of the system during or after the emulsification step described below, and finally the water dispersion It can be 0.01 to 20% by mass, more preferably 0.01 to 10% by mass, based on the body composition.
【0025】本発明では、前述した有機溶剤を系外に除
去(ストリッピング)する工程において、水分散体組成
物の貯蔵安定性や他成分との混合安定性を確保する目的
で、界面活性剤を使用することが好ましい。本発明でい
う界面活性剤とは、水媒体中の樹脂微粒子の表面に吸着
し、安定化効果を示して樹脂微粒子間の凝集を防ぐ作用
を有するものである。かかる界面活性剤は、生分解性ポ
リエステル樹脂に対して2質量%以下、好ましくは1質
量%以下で使用され、形成される塗膜の諸性能を低下さ
せること無く、上述の各種安定性を著しく向上させるこ
とができる。また、界面活性剤を使用することにより、
ポリエステル樹脂の酸価及び前記両親媒性有機溶剤の含
有量を低減できるという効果もある。In the present invention, in the above-mentioned step of removing (stripping) the organic solvent out of the system, a surfactant is used for the purpose of ensuring the storage stability of the aqueous dispersion composition and the mixing stability with other components. It is preferred to use The surfactant referred to in the present invention has a function of adsorbing on the surface of resin fine particles in an aqueous medium, exhibiting a stabilizing effect, and preventing aggregation between resin fine particles. Such a surfactant is used in an amount of 2% by mass or less, preferably 1% by mass or less with respect to the biodegradable polyester resin, and remarkably enhances the above-mentioned various stability without deteriorating various properties of a formed coating film. Can be improved. Also, by using a surfactant,
There is also an effect that the acid value of the polyester resin and the content of the amphiphilic organic solvent can be reduced.
【0026】具体的には、完全鹸化及び部分鹸化ポリビ
ニルアルコール、カルボキシ変性ポリビニルアルコー
ル、アルキル変性ポリビニルアルコール、α−オレフィ
ン−ビニルアルコール共重合体等のポリビニルアルコー
ル類、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキ
シエチレン脂肪酸エステル等のポリオキシエチレン類、
カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロ
ース、ヒドロキシプロピルセルロース、酸化デンプン、
エーテル化デンプン、アラビアゴム等の多糖類、ポリビ
ニルピロリドン、ポリアクリルアミド、ポリアクリル
酸、アクリル酸及び/またはメタクリル酸を一成分とす
るビニル単量体の重合物等を例示することができる。Specifically, fully or partially saponified polyvinyl alcohol, carboxy-modified polyvinyl alcohol, alkyl-modified polyvinyl alcohol, polyvinyl alcohols such as α-olefin-vinyl alcohol copolymer, polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene Polyoxyethylenes such as fatty acid esters,
Carboxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, oxidized starch,
Examples include polysaccharides such as etherified starch and gum arabic, polyvinylpyrrolidone, polyacrylamide, polyacrylic acid, and a polymer of a vinyl monomer containing acrylic acid and / or methacrylic acid as one component.
【0027】本発明では、上述の各成分を用いて、以下
の方法により、特殊な設備や煩雑な操作を用いることな
しに、容易かつ安価に、目的とする水分散体組成物を製
造することができる。すなわち、この製造方法は、分散
工程、加熱工程、乳化工程及び冷却工程の実質的に4つ
の工程より成り、分散工程においては、撹拌下に前記生
分解性ポリエステル樹脂である成分(A)の全部と成分
(B)および(C)の全部または一部を水媒体中に粗分
散させ、加熱工程及び乳化工程においては、乳化工程が
終了する前までに(本発明の実施例の条件では乳化工程
終了より20分前までに)、撹拌下に残りの成分を加え
た後、あるいは加えながら、60℃及びポリエステル樹
脂のガラス転移温度のうちの高い方の温度以上に加熱
し、粗大粒子が1質量%以下になるまで(本発明の実施
例の条件ではこの温度で20〜100分間)継続して撹
拌を行うことにより、樹脂の微粒子化を達成し、冷却工
程においては、得られた水分散体を室温付近まで冷却す
るというものである。本発明の目的とする水分散体組成
物を得るためには、これらはいずれも不可欠の工程であ
り、連続して実施されなければならない。In the present invention, the desired aqueous dispersion composition can be easily and inexpensively produced by using the above-mentioned components by the following method without using special equipment and complicated operations. Can be. That is, this production method comprises substantially four steps of a dispersing step, a heating step, an emulsifying step and a cooling step. In the dispersing step, all of the component (A) which is the biodegradable polyester resin is stirred under stirring. And all or part of the components (B) and (C) are coarsely dispersed in an aqueous medium, and in the heating step and the emulsifying step, before the emulsifying step is completed (under the conditions of the examples of the present invention, the emulsifying step 20 minutes before the end), after or while adding the remaining components with stirring, the mixture is heated to 60 ° C. or higher, which is the higher of the glass transition temperature of the polyester resin. % (At this temperature for 20 to 100 minutes under the conditions of the examples of the present invention), thereby achieving fine particles of the resin. In the cooling step, the obtained aqueous dispersion is obtained. With room temperature Up to is that to cool. All of these are indispensable steps and must be performed continuously in order to obtain the aqueous dispersion composition intended for the present invention.
【0028】処理装置としては、槽内に投入された水媒
体と樹脂粉末ないしは粒状物等から成る混合物を適度に
撹拌でき、槽内を60℃以上に加熱できるものであれば
よく、固/液撹拌装置や乳化装置として広く当業者に知
られている装置を使用することができる。かかる装置と
して、プロペラミキサー、タービンミキサーのような一
軸の撹拌機、タービン・ステータ型高速回転式撹拌機
(特殊機化工業社製、T.K.Homo−Mixer、
T.K.Homo−Jettor、IKA−MASCH
INENBAU社製、Ultra−Turrax)、高
速剪断型ミキサと槽壁面を掻き取るスクレーパ付き低速
摺動型の混練パドルやアンカーミキサを併設した複合型
撹拌機(特殊機化工業社製、T.K.Agi−Homo
−Mixer、T.K.Combimix)等を例示す
ることができる。処理装置は、バッチ式でも、原料投入
と処理物の取り出しを連続で行うような連続生産式でも
よい。また処理槽は密閉できるものが好ましい。かかる
処理装置に原料を投入する方法としては、全原料を一括
して槽内に投入する方法、原料の一部をまず投入し、あ
る段階で残りの原料を逐次投入する方法が挙げられる。As the treatment apparatus, any apparatus can be used as long as it can appropriately stir a mixture of an aqueous medium and a resin powder or a granular material and the like and can heat the inside of the tank to 60 ° C. or more. Devices widely known to those skilled in the art can be used as a stirring device or an emulsifying device. Examples of such a device include a uniaxial stirrer such as a propeller mixer and a turbine mixer, and a turbine / stator type high-speed rotary stirrer (TK Homo-Mixer, manufactured by Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd.).
T. K. Homo-Jettor, IKA-MASCH
INENBAU (Ultra-Turrax), a compound stirrer equipped with a high-speed shearing type mixer and a low-speed sliding type kneading paddle with a scraper for scraping the tank wall and an anchor mixer (manufactured by TK. Agi-Homo
-Mixer, T .; K. Combimix). The processing apparatus may be of a batch type or a continuous production type in which the input of raw materials and the removal of the processed product are continuously performed. The treatment tank is preferably one that can be sealed. Examples of a method of charging the raw materials into such a processing apparatus include a method of charging all the raw materials collectively into a tank, and a method of charging a part of the raw materials first and sequentially charging the remaining raw materials at a certain stage.
【0029】本発明の製造方法においては、生分解性ポ
リエステル樹脂は、分散工程中にその全量を投入する必
要がある。加熱工程以降に投入された場合、無撹拌ある
いは撹拌速度が十分でない状態でガラス転移温度以上に
加熱されるため、粉末、粒状またはペレット状である生
分解性ポリエステル樹脂はブロッキングを起こしやすく
なる。いったんブロッキングすると、いくら高速撹拌し
ても完全な乳化は達成されない。その他の原料(B)お
よび(C)については、分散工程〜乳化工程の何れの段
階でも槽内に投入することができるが、後述の乳化工程
が終了する前までに(本発明の実施例の条件では乳化工
程終了より20分前までに)、その全てを槽内に投入す
る必要がある。冷却工程で投入された場合には、得られ
た水分散体組成物の貯蔵安定性が劣る傾向がある。な
お、界面活性剤を添加する場合は、予め水媒体中に溶解
あるいは均一分散しておき、乳化工程以前に投入するこ
とが好ましい。In the production method of the present invention, the entire amount of the biodegradable polyester resin must be introduced during the dispersion step. When charged after the heating step, the powder is heated to a temperature equal to or higher than the glass transition temperature without stirring or with insufficient stirring speed, so that the biodegradable polyester resin in the form of powder, granules, or pellets is likely to cause blocking. Once blocked, complete emulsification is not achieved, no matter how fast stirring. The other raw materials (B) and (C) can be charged into the tank at any stage from the dispersion step to the emulsification step, but before the emulsification step described below is completed (see Examples of the present invention). Under the conditions, 20 minutes before the end of the emulsification step), it is necessary to put all of them into the tank. When introduced in the cooling step, the resulting aqueous dispersion composition tends to have poor storage stability. When adding a surfactant, it is preferable to dissolve or uniformly disperse the surfactant in an aqueous medium in advance, and to add the surfactant before the emulsification step.
【0030】分散工程は、ポリエステル樹脂の塊状化を
防ぐ目的で実施され、通常、室温下での撹拌によって行
われるが、次工程の加熱工程に時間を要する場合には、
槽内を加熱しながら分散工程を実施してもよい。その
際、槽内温度が40℃に達するまでにポリエステル樹脂
粉末ないし粒状物を水媒体に均一分散しておく必要があ
る。なお、本発明でいう水媒体とは、水または水と前記
有機溶剤及び/または塩基性化合物及び/または界面活
性剤との混合物である。分散工程の終点、すなわち、ポ
リエステル樹脂粉末ないし粒状物が水媒体に均一分散し
ている状態とは、T.N.Zwietering(Ch
emical Engineering Scienc
e,8巻,244頁,1958年)が定義した「完全浮
遊状態」、すなわち、粒子が一個も槽底に1〜2秒間以
上留まってない状態のことであり、槽内はこの「完全浮
遊状態」を達成する完全浮遊撹拌速度NJS以上で撹拌さ
れることが好ましい。槽内の撹拌状態は、通常、目視に
よって簡便に判断できる。完全浮遊撹拌速度は、使用す
る撹拌羽根の種類、大きさや槽内の位置、ポリエステル
樹脂の投入量やその形状等の多数の因子によって左右さ
れるため、実際の処理装置を用いた試験によって決定さ
れなければならない。また、槽内の撹拌速度をNJSより
も更に高くしていくと、ある速度NSA以上で自由表面か
らの気体の巻き込みが始まる。この現象は、市販の消泡
剤によって解消、あるいは低減されるが、槽内の撹拌速
度は、NJS〜NSAの範囲であるのが好ましい。槽内が
「完全浮遊状態」に達したら、この状態を保って速やか
に加熱工程に移ることが好ましい。「完全浮遊状態」に
達する以前に槽内を加熱すると前記の塊状化が起こる場
合がある。The dispersing step is carried out for the purpose of preventing the polyester resin from agglomerating, and is usually carried out by stirring at room temperature. However, if the subsequent heating step requires time,
The dispersion step may be performed while heating the inside of the tank. At that time, it is necessary to uniformly disperse the polyester resin powder or granules in an aqueous medium until the temperature in the tank reaches 40 ° C. The aqueous medium in the present invention is water or a mixture of water and the organic solvent and / or the basic compound and / or the surfactant. The end point of the dispersion step, that is, the state in which the polyester resin powder or the particulate matter is uniformly dispersed in the aqueous medium is described in T.I. N. Zwiretering (Ch
electronic Engineering Science
e, Vol. 8, p. 244, 1958), which means a state in which no particles remain at the bottom of the tank for more than 1 to 2 seconds. It is preferable that the stirring is performed at a completely floating stirring speed NJS or more that achieves the “state”. The stirring state in the tank can usually be easily determined visually. The perfect floating stirring speed depends on many factors such as the type of stirring blade used, the size and position in the tank, the amount of the polyester resin charged and its shape, and is determined by a test using an actual processing apparatus. There must be. Further, when the stirring speed in the tank is further increased than NJS, the entrainment of gas from the free surface starts at a certain speed NSA or more. This phenomenon is eliminated or reduced by a commercially available antifoaming agent, but the stirring speed in the tank is preferably in the range of NJS to NSA. When the inside of the tank reaches a “perfectly floating state”, it is preferable that the state be maintained and the heating step be started immediately. If the inside of the tank is heated before reaching the “completely floating state”, the above-mentioned agglomeration may occur.
【0031】本発明における加熱工程とは、乳化工程に
必要とする温度に槽内を加熱する工程であり、分散工程
において槽内が完全浮遊状態に達したのち、加熱を開始
した時点から始まる工程である。槽内に前記有機溶剤及
び塩基性化合物が存在していれば、この工程で既に樹脂
微粒子の形成は始まっている。但し、その速度は十分で
ないため、できるだけ短時間で所定の温度まで槽内を加
熱することが好ましい。槽内を加熱する方法としては、
槽壁にジャケットを備え付けるか、槽内に螺旋コイル管
を挿入する、あるいは、両者を併用する方法があり、本
発明においては何れの方法も採用できるが、加熱工程に
要する時間を短縮し、しかも、槽内温度を均一にし、高
精度で制御できるため、槽壁にジャケットを備え付ける
方法が好ましい。また、本工程中に系の粘度が異常に増
加する場合があるが、そのような場合には、前記有機溶
剤及び塩基性化合物の何れかを乳化工程で槽内に投入す
ることでこの問題を解決することができる。The heating step in the present invention is a step of heating the inside of the tank to a temperature required for the emulsification step, and a step starting from the time when heating is started after the inside of the tank reaches a completely floating state in the dispersion step. It is. If the organic solvent and the basic compound are present in the tank, the formation of resin fine particles has already started in this step. However, since the rate is not sufficient, it is preferable to heat the inside of the tank to a predetermined temperature in a short time as possible. As a method of heating the inside of the tank,
There is a method in which a jacket is provided on the tank wall, or a spiral coil tube is inserted into the tank, or both are used.In the present invention, either method can be adopted, but the time required for the heating step is reduced, and In order to make the temperature in the tank uniform and to control it with high precision, it is preferable to provide a jacket on the tank wall. In addition, the viscosity of the system may be abnormally increased during this step. In such a case, the problem is solved by charging any of the organic solvent and the basic compound into the tank in the emulsification step. Can be solved.
【0032】本発明において、乳化工程とは、槽内温度
が、生分解性ポリエステル樹脂のガラス転移温度又は6
0℃のうちの高い方の温度に到達した時点から開始され
る工程である。該温度に槽内を加熱することにより、系
内の乳化(樹脂微粒子の形成)速度は、著しく加速され
る。一方、該温度未満で処理を行った場合には、前述し
た「系の粘度が異常に増加する」ケースが発生して、実
質的に槽内を撹拌することが不可能になり、目的とする
水分散体が得られなくなる場合がある。但し、完全密閉
型の反応槽でない場合は、槽内温度を両親媒性有機溶剤
の沸点または90℃のいずれか低い方の温度以下に制御
する必要がある。該温度を超えると両親媒性有機溶剤ま
たは水の蒸発が著しくなり、これにより生成した樹脂微
粒子の凝集が助長される場合がある。加圧可能な完全密
閉型反応槽の場合は、耐圧の限度内で温度を高くするこ
とができる。In the present invention, the emulsification step means that the temperature in the tank is the glass transition temperature of the biodegradable polyester resin or 6%.
This is a step started from a point in time when the temperature reaches the higher one of 0 ° C. By heating the inside of the tank to this temperature, the emulsification (formation of resin fine particles) rate in the system is remarkably accelerated. On the other hand, if the treatment is performed at a temperature lower than the temperature, the above-described case where “the viscosity of the system abnormally increases” occurs, and it becomes impossible to substantially stir the inside of the tank, and the intended purpose is obtained. A water dispersion may not be obtained. However, when the reaction vessel is not a completely closed type reaction vessel, it is necessary to control the temperature in the vessel to a temperature lower than the lower of the boiling point of the amphiphilic organic solvent or 90 ° C. If the temperature is exceeded, evaporation of the amphiphilic organic solvent or water becomes remarkable, which may promote aggregation of the formed resin fine particles. In the case of a pressurized completely closed reaction tank, the temperature can be raised within the limit of pressure resistance.
【0033】乳化工程では、水媒体の粘度が幾分上昇す
るため、前記NSAよりも高い撹拌速度N'SAで自由表面
からの気体の巻き込みが始まる。従って、NJS〜N'SA
の範囲で撹拌を行うのが好ましい。撹拌速度がNJS未満
では、乳化が進行している生分解性ポリエステル樹脂粉
末ないし粒状物の表面の更新が十分ではないため、乳化
に要する時間が長くなり、また、貯蔵安定性に優れる水
分散体組成物が得られない場合がある。一方、攪拌速度
がN'SAを超えると、発泡が起こり作業性が低下するだ
けでなく、気体の巻き込みにより樹脂と水媒体との接触
面積が小さくなり、乳化の効率が低下し、この工程に長
時間を要することになる。In the emulsification step, the entrainment of gas from the free surface starts at a stirring speed N'SA higher than the NSA, since the viscosity of the aqueous medium increases somewhat. Therefore, NJS ~ N'SA
It is preferable to carry out stirring within the range described above. If the stirring speed is lower than NJS, the renewal of the surface of the biodegradable polyester resin powder or granular material in which the emulsification is progressing is not sufficient, so that the time required for the emulsification becomes longer and the aqueous dispersion is excellent in storage stability. The composition may not be obtained. On the other hand, if the stirring speed exceeds N'SA, not only foaming occurs and the workability is reduced, but also the contact area between the resin and the aqueous medium is reduced due to the entrainment of gas, and the efficiency of emulsification is reduced. It will take a long time.
【0034】乳化工程の終点は、系内の粗大粒子が1質
量%以下となってから、次の工程である冷却工程に移る
ために冷却を開始する時点とする。粗大粒子の量は、一
定時間間隔で系内の水分散体をサンプリング測定するこ
とで判断される。本発明でいう粗大粒子とは、635メ
ッシュ、線径0.02mm、平織のステンレス製フィル
ターを加圧下でも通過しない樹脂粒子、すなわち粒径2
0μm以上とみなせる粒子のことであって、該フィルタ
ーを用いてろ過した際のフィルター上に残存する粗大粒
子固形分を指す。該固形分の質量が1質量%を超える場
合には、さらに目開きの小さいフィルターでろ過を繰り
返しても樹脂粒子の粒径分布が広いため、粒子の凝集・
沈殿を招き、優れた貯蔵安定性を有する水分散体組成物
は得られない。系内の粗大粒子が1質量%以下になった
後は、1時間以内に冷却工程に移行することが好まし
い。長時間攪拌を続けることは、さらなる微粒子化の効
果が少ないばかりか、生分解性ポリエステル樹脂が加水
分解を受けやすくなり、水分散体組成物の貯蔵安定性や
形成される塗膜の性能が低下する場合がある。The end point of the emulsification step is a point in time when the cooling is started to move to the next cooling step after the amount of coarse particles in the system becomes 1% by mass or less. The amount of the coarse particles is determined by sampling and measuring the aqueous dispersion in the system at regular time intervals. The coarse particles referred to in the present invention are resin particles that do not pass through a 635-mesh, 0.02 mm wire diameter, plain-woven stainless steel filter even under pressure, that is, a particle size of 2.
A particle that can be regarded as 0 μm or more, and refers to a coarse particle solid content remaining on the filter when filtered using the filter. When the mass of the solid content exceeds 1% by mass, the particle size distribution of the resin particles is wide even if the filtration is repeated with a filter having a smaller opening.
Precipitation is caused, and an aqueous dispersion composition having excellent storage stability cannot be obtained. After the amount of the coarse particles in the system becomes 1% by mass or less, it is preferable to shift to the cooling step within one hour. Continuing stirring for a long time not only reduces the effect of further micronization, but also makes the biodegradable polyester resin more susceptible to hydrolysis, lowering the storage stability of the aqueous dispersion composition and the performance of the formed coating film. May be.
【0035】上記乳化工程において、水分散体とする対
象樹脂のガラス転移温度が比較的高くて可塑化しにくい
場合等には、密閉式の反応装置を用いて加圧下で行う
と、より効率的に樹脂を微粒子化できる。このときの圧
力は、0.01〜5MPaが好ましく、0.01〜0.
5MPaであることがより好ましい。加圧することで反
応温度を両親媒性有機溶剤や水の沸点以上に高くできる
ため、樹脂の可塑化が促進される。その際の反応温度は
両親媒性有機溶剤の沸点以上かつスチーム蒸気温度ある
いは120℃未満が好ましい。5MPaを超える圧力下
や、120℃を超える温度下では、生分解性ポリエステ
ル樹脂が加水分解されやすくなる。In the above emulsification step, when the target resin to be an aqueous dispersion has a relatively high glass transition temperature and is difficult to be plasticized, it is more efficient to carry out the emulsification under pressure using a closed reactor. The resin can be finely divided. The pressure at this time is preferably 0.01 to 5 MPa, and 0.01 to 0.
More preferably, it is 5 MPa. By increasing the pressure, the reaction temperature can be increased to the boiling point of the amphipathic organic solvent or water, so that the plasticization of the resin is promoted. The reaction temperature at that time is preferably higher than the boiling point of the amphiphilic organic solvent and lower than the steam vapor temperature or lower than 120 ° C. Under a pressure exceeding 5 MPa or a temperature exceeding 120 ° C., the biodegradable polyester resin is easily hydrolyzed.
【0036】冷却工程は、生成した水分散体を室温付近
まで冷却するための工程であり、自然冷却してもよい
し、前記ジャケットやコイル管に冷媒を通して強制冷却
してもよい。その際には、形成された水分散体表面の水
が蒸発して固形分濃度の高い被膜を形成する、いわゆる
「皮張り」を防ぐため、該水分散体が40℃以下に冷却
されるまでは撹拌を継続することが好ましい。但し、撹
拌は前記目的を達するためのものであればよく、その速
度はNJS以下で行うのが好ましい。なお、冷却工程で
は、後述する物質を添加、混合することもできる。The cooling step is a step for cooling the produced water dispersion to around room temperature, and may be naturally cooled, or may be forcibly cooled by passing a cooling medium through the jacket or the coil tube. At that time, in order to prevent so-called "skinning" in which water on the surface of the formed water dispersion evaporates to form a film having a high solid content, until the water dispersion is cooled to 40 ° C or lower. It is preferable to continue stirring. However, the stirring may be any as long as it achieves the above-mentioned purpose, and the speed is preferably NJS or less. In the cooling step, a substance to be described later can be added and mixed.
【0037】上記分散、加熱、乳化、冷却の各工程を経
て水分散体を得る際に、任意の工程中、あるいは工程間
において、必要に応じてさらにジェット粉砕処理に供し
て、粒径を小さくすることができる(ジェット粉砕工
程)。本発明でいうジェット粉砕処理とは、上記各工程
を通じて得られたポリエステル樹脂水分散体を、高圧下
でノズルやスリットのような細孔より高速で噴出させ、
樹脂粒子同士や樹脂粒子を衝突板等に衝突させて、機械
的なエネルギーで樹脂粒子を細粒化するものである。When an aqueous dispersion is obtained through the above-described steps of dispersion, heating, emulsification, and cooling, the particles may be further subjected to a jet pulverizing treatment during any step or between steps as necessary to reduce the particle size. (Jet crushing process). Jet pulverization treatment in the present invention, the polyester resin aqueous dispersion obtained through each of the above steps, at a high pressure and high-speed jet from nozzles and pores such as slits,
The resin particles collide with each other or the resin particles against a collision plate or the like, and the resin particles are finely divided by mechanical energy.
【0038】こうしたジェット粉砕処理に用いられる装
置としては、(1)流体を10〜200MPaの高圧下
でノズルより噴出させ、これを1秒以内に衝突板等に衝
突させて樹脂粒子を細粒化する粉砕機(例えば、A.
P.V.GAULIN社製、ホモジナイザー、みずほ工
業社製、マイクロフルイタイザーM−110E/H)、
(2)流体を10〜50MPaの高圧下でノズルより噴
出させ、これに10〜100kHzで0.3〜500W
/cm2の超音波を照射して樹脂粒子を細粒化する粉砕
機(例えば、特殊機化工業社製、T.K.ミクロマイザ
ー、SONICCORPORATION社製、ソノレー
ター)、(3)流体を高圧、50〜300m/secの
高速下で流体同士を衝突させ、樹脂粒子を細粒化する粉
砕機(例えば、ナノマイザー社製、ナノマイザーPE
N)等を例示することができる。The apparatus used in such a jet pulverizing process is as follows: (1) A fluid is jetted from a nozzle under a high pressure of 10 to 200 MPa, and the fluid is made to collide with a collision plate or the like within 1 second to make resin particles fine. Crusher (for example, A.I.
P. V. GAULIN, Homogenizer, Mizuho Industries, Microfluidizer M-110E / H),
(2) A fluid is ejected from a nozzle under a high pressure of 10 to 50 MPa, and a fluid of 0.3 to 500 W at 10 to 100 kHz.
Crusher (for example, TK Micromizer, SONICCORPORATION, Sonorator, manufactured by Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd.) that irradiates ultrasonic waves of / cm 2 with ultrasonic waves. A pulverizer (for example, Nanomizer PE manufactured by Nanomizer Co., Ltd.) that collides fluids at a high speed of 50 to 300 m / sec to make resin particles finer.
N) and the like.
【0039】いずれの装置をもちいてジェット粉砕する
場合においても、それ以前の各工程を通じて得られた水
分散体の流動性を向上させる目的で、加圧下、水分散体
を室温〜90℃程度に加熱しておいてもよい。In the case of jet pulverization using any of the apparatuses, the water dispersion is heated to about room temperature to about 90 ° C. under pressure in order to improve the fluidity of the water dispersion obtained through the preceding steps. It may be heated.
【0040】また、乳化工程と冷却工程の間、冷却工程
の途中、又は冷却工程終了後に、有機溶剤を系外への除
去する工程を設けてもよい(ストリッピング工程)。こ
の場合、撹拌下、溶剤を留去できるような減圧条件下で
行う。冷却工程終了後に行う場合には、再度加熱するこ
とが好ましい。A step of removing the organic solvent out of the system may be provided between the emulsifying step and the cooling step, during the cooling step, or after the cooling step is completed (stripping step). In this case, the stirring is performed under reduced pressure so that the solvent can be distilled off. When performing after the cooling step, it is preferable to heat again.
【0041】得られた水分散体組成物には、必要に応じ
てレベリング剤、消泡剤、ワキ防止剤、粘度調整剤、顔
料分散剤、滑剤等の各種添加剤、酸化チタンや亜鉛華、
カーボンブラック等の顔料や染料、タルクやカオリン、
クレー等の充填剤、あるいは他の水性樹脂を混合しても
よい。また、酸化亜鉛、あるいは酸化スズ等の金属酸化
物微粒子を添加することにより、水分散体や塗膜にそれ
ぞれ、紫外線カット能・抗菌能、あるいは帯電防止能を
付与することもできる。The resulting aqueous dispersion composition may contain, if necessary, various additives such as a leveling agent, an antifoaming agent, an anti-spitting agent, a viscosity modifier, a pigment dispersant, a lubricant, titanium oxide and zinc oxide,
Pigments and dyes such as carbon black, talc and kaolin,
A filler such as clay or another aqueous resin may be mixed. Further, by adding metal oxide fine particles such as zinc oxide or tin oxide, the aqueous dispersion or the coating film can be provided with an ultraviolet ray cutting ability, an antibacterial ability, or an antistatic ability, respectively.
【0042】本発明の水分散体組成物は、ディップコー
ト法、はけ塗り法、ロールコート法、スプレーコート
法、グラビアコート法、カーテンフローコート法、各種
印刷法等により、樹脂成形体、不織布、紙、ガラス、金
属等の各種基材上に均一に塗装することができ、必要に
応じて室温付近でのセッティングや低温での乾燥工程を
経た後、高温熱処理を行うことで、均一で光沢度が高
く、しかも各種の性能に優れた塗膜を得ることができ
る。高温熱処理は、通常、熱風循環型のオーブンや赤外
線加熱ヒーター等により、120〜250℃で10秒〜
30分間加熱することで達成される。The aqueous dispersion composition of the present invention can be prepared by a dip coating method, a brush coating method, a roll coating method, a spray coating method, a gravure coating method, a curtain flow coating method, various printing methods, or the like. It can be uniformly applied on various substrates such as paper, glass, metal, etc., and after setting at around room temperature or drying at low temperature, if necessary, heat treatment at high temperature to achieve uniform and glossy A coating film having a high degree and excellent in various performances can be obtained. The high-temperature heat treatment is usually performed at 120 to 250 ° C. for 10 seconds using a hot air circulation type oven or an infrared heater.
Achieved by heating for 30 minutes.
【0043】[0043]
【実施例】以下、実施例によって本発明を具体的に説明
するが、本発明はこれらに限定されるものではない。各
分析項目は以下の方法に従って行った。 (1)生分解性ポリエステル樹脂の分子量 GPC分析(島津製作所製、溶媒:テトラヒドロフラ
ン、屈折率分光計、ポリスチレン換算)より分子量を求
めた。 (2)生分解性ポリエステル樹脂の酸価 ポリエステル樹脂0.1gを20mlの塩化メチレンに
溶解し、フェノールフタレインを指示薬としてKOHで
滴定を行い、中和に消費されたKOHのmg数を酸価と
して求めた。 (3)生分解性ポリエステル樹脂のガラス転移温度(T
g) 樹脂10mgをサンプルとし、示差走査熱量測定装置
(パーキンエルマー社製、DSC7)を用いて昇温速度
10℃/分の条件で測定を行い、求めた。EXAMPLES The present invention will now be described specifically with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. Each analysis item was performed according to the following method. (1) Molecular weight of biodegradable polyester resin The molecular weight was determined by GPC analysis (Shimadzu Corporation, solvent: tetrahydrofuran, refractive index spectrometer, converted to polystyrene). (2) Acid value of biodegradable polyester resin 0.1 g of polyester resin is dissolved in 20 ml of methylene chloride, titrated with KOH using phenolphthalein as an indicator, and the acid value of mg of KOH consumed for neutralization is determined. Asked. (3) The glass transition temperature of the biodegradable polyester resin (T
g) Using 10 mg of the resin as a sample, measurement was performed using a differential scanning calorimeter (DSC7, manufactured by PerkinElmer) at a heating rate of 10 ° C./min.
【0044】(4)水分散体組成物の固形分濃度 作成された水分散体組成物を適量秤量し、これを100
℃以上で残存物(固形分)の質量が恒量に達するまで加
熱し、恒量後の質量より固形分濃度を求めた。 (5)水分散体組成物の粘度 コーンプレート型回転粘度計(レオロジ社製、MR−3
ソリキッドメータ)を用い、剪断速度10sec-1、3
0℃での粘度を測定した。但し、水分散体組成物のチク
ソ性を考慮して、回転を始めて定常状態になった時点で
の粘度を求めた。 (6)水分散体組成物の平均粒子経 粒度分布測定装置(日機装社製、MICROTRAC
UPA150)を用いて測定し、体積平均粒子径で評価
した。 (7)水分散体組成物の貯蔵安定性 調製した水分散体組成物について、25℃の条件で貯蔵
を行ない、組成物の状況の変化を目視観察し、以下の基
準に従って評価した。 ×:3日以内に相分離、沈殿、固化等の明らかな外観変
化が認められた。 △:3日以上1週間未満の間に外観の変化が認められ
た。 ○:1週間以上2週間未満の間に外観の変化が認められ
られた。 ◎:2週間以上外観の変化が認められなかった。(4) Solid Content Concentration of Aqueous Dispersion Composition An appropriate amount of the prepared aqueous dispersion composition was weighed,
The mixture was heated at a temperature of not less than ° C until the mass of the residue (solid content) reached a constant weight, and the solid content concentration was determined from the mass after the constant weight. (5) Viscosity of aqueous dispersion composition Cone plate type rotational viscometer (manufactured by Rheology, MR-3)
And a shear rate of 10 sec −1 , 3
The viscosity at 0 ° C. was measured. However, in consideration of the thixotropy of the aqueous dispersion composition, the viscosity at the time of starting rotation and in a steady state was determined. (6) Apparatus for measuring average particle size and particle size distribution of aqueous dispersion composition (MICROTRAC, manufactured by Nikkiso Co., Ltd.)
UPA150) and evaluated by volume average particle size. (7) Storage Stability of Aqueous Dispersion Composition The prepared aqueous dispersion composition was stored at 25 ° C., and changes in the composition were visually observed and evaluated according to the following criteria. ×: A clear change in appearance such as phase separation, precipitation, and solidification was observed within 3 days. Δ: Change in appearance was observed between 3 days and less than 1 week. ○: Change in appearance was observed between one week and less than two weeks. A: No change in appearance was observed for 2 weeks or more.
【0045】樹脂合成例1 ポリ乳酸(数平均分子量6万、D体含有率1.7%)2
88gをオートクレーブ中に仕込み、脱気乾燥後、23
0℃に加熱し、トリメリット酸8.4gを添加して1時
間加熱撹拌して解重合反応を行ない、シート状に払い出
した。これを室温まで十分に冷却した後、クラッシャー
で粉砕し、生分解性ポリエステル樹脂Aを得た。Resin Synthesis Example 1 Polylactic acid (number average molecular weight 60,000, D-form content 1.7%) 2
88 g was charged in an autoclave, and after degassing and drying, 23 g
The mixture was heated to 0 ° C., 8.4 g of trimellitic acid was added, and the mixture was heated and stirred for 1 hour to carry out a depolymerization reaction, and was discharged in a sheet form. After sufficiently cooling this to room temperature, it was pulverized with a crusher to obtain a biodegradable polyester resin A.
【0046】樹脂合成例2 ポリ乳酸(数平均分子量10万、D体含有率9%)と
1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸10.5gを
用いた以外は、樹脂合成例1と同様にして解重合反応を
行い、粉砕して樹脂Bを得た。Resin Synthesis Example 2 Resin Synthesis Example 1 was the same as Resin Synthesis Example 1 except that polylactic acid (number average molecular weight: 100,000, D-form content: 9%) and 10.5 g of 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid were used. In the same manner, a depolymerization reaction was performed and pulverized to obtain a resin B.
【0047】樹脂合成例3 ポリ乳酸(数平均分子量10万、D体含有率19%)を
用いた以外は、樹脂合成例1と同様にして解重合反応を
行い、粉砕して樹脂Cを得た。Resin Synthesis Example 3 A depolymerization reaction was carried out in the same manner as in Resin Synthesis Example 1 except that polylactic acid (number-average molecular weight: 100,000, D-form content: 19%) was obtained. Was.
【0048】樹脂合成例4 ポリ乳酸(数平均分子量10万、D体含有率1.7%)
265g、ポリカプロラクトン(数平均分子量8万)2
3gを用い、樹脂合成例1と同様にして解重合反応を行
い、粉砕して樹脂Dを得た。Resin Synthesis Example 4 Polylactic acid (number average molecular weight 100,000, D-form content 1.7%)
265 g, polycaprolactone (number average molecular weight 80,000) 2
Using 3 g, a depolymerization reaction was carried out in the same manner as in Resin Synthesis Example 1, and pulverized to obtain Resin D.
【0049】樹脂A〜Dの分析結果を表1に示す。Table 1 shows the results of the analysis of the resins A to D.
【0050】[0050]
【表1】 [Table 1]
【0051】実施例1 装置として、ジャケット付きで密閉可能な2Lガラス容
器を備えた卓上型ホモディスパー(特殊機化工業社製、
TKロボミックス)を用いた。ガラス容器に、生分解性
ポリエステル樹脂A250g、アセトニトリル100
g、ポリビニルアルコール(ユニチカ製、UF170
G)2質量%水溶液100gと蒸留水550g及び該ポ
リエステル樹脂中に含まれる全カルボキシル基量の1.
2倍当量に相当するトリエチルアミンを投入し、6,0
00rpmで撹拌し、容器底部に樹脂粒状物の沈澱が認
められず、完全浮遊状態となっていることを確認した
(分散工程)。その後、ジャケットに所定温度の熱水を
通して加熱し、系内温度を60℃まで上昇させた(加熱
工程)。60℃に達したところで撹拌を7,000rp
mとし、系内温度を70〜72℃に保って更に25分間
撹拌し、乳白色の均一な水分散体を得、一部サンプリン
グにより粗大粒子が1質量%以下となったのを確認した
後、さらに10分間攪拌を続けた(乳化工程)。その
後、ジャケット内に冷水を流して4000rpmで撹拌
しながら室温まで冷却した(冷却工程)。ステンレス製
フィルター(635メッシュ、線径0.02mm平織)
を用いて全量を濾過し、水分散体組成物を得た。濾過時
に20μm以上の粗大粒子は1質量%以下であった。Example 1 As a device, a table type homodisper equipped with a 2 L glass container capable of being sealed with a jacket (manufactured by Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd.)
TK Robomix) was used. In a glass container, 250 g of biodegradable polyester resin A, 100 parts of acetonitrile
g, polyvinyl alcohol (UF170 made by Unitika)
G) 100 g of a 2% by mass aqueous solution, 550 g of distilled water, and 1. of the total carboxyl group content in the polyester resin.
Triethylamine equivalent to twice equivalent was added, and 6,0
The mixture was stirred at 00 rpm, and no precipitation of resin particles was observed at the bottom of the container, and it was confirmed that the resin particles were completely suspended (dispersion step). Thereafter, the jacket was heated by passing hot water at a predetermined temperature to raise the temperature in the system to 60 ° C. (heating step). When the temperature reaches 60 ° C., the stirring is performed at 7,000 rpm.
m, and the mixture was further stirred for 25 minutes while maintaining the temperature in the system at 70 to 72 ° C. to obtain a milky white uniform aqueous dispersion, and after partially sampling, it was confirmed that the coarse particles had become 1% by mass or less. Stirring was continued for another 10 minutes (emulsification step). Thereafter, the jacket was cooled to room temperature while flowing cold water in the jacket and stirring at 4000 rpm (cooling step). Stainless steel filter (635 mesh, wire diameter 0.02mm plain weave)
The whole amount was filtered using to obtain an aqueous dispersion composition. At the time of filtration, coarse particles having a size of 20 μm or more were 1% by mass or less.
【0052】実施例2 生分解性樹脂として樹脂Bを用い、両親媒性有機溶剤と
してメチルエチルケトンを用いた以外は、実施例1と同
様の操作を行って水分散体組成物を得た。得られた水分
散体組成物の分析結果を表2に示す。Example 2 An aqueous dispersion composition was obtained in the same manner as in Example 1, except that resin B was used as a biodegradable resin and methyl ethyl ketone was used as an amphiphilic organic solvent. Table 2 shows the analysis results of the obtained aqueous dispersion composition.
【0053】実施例3 生分解性樹脂として樹脂Cを用い、両親媒性有機溶剤と
してイソプロパノールを用い、ポリビニルアルコールの
代わりにカルボキシメチルセルロース(数平均分子量2
5万)を用い、乳化工程において系内の温度を60℃に
した以外は、実施例1と同様な操作を行って水分散体組
成物を得た。得られた水分散体組成物の分析結果を表2
に示す。Example 3 Resin C was used as a biodegradable resin, isopropanol was used as an amphiphilic organic solvent, and carboxymethyl cellulose (number average molecular weight 2
50,000), and the same procedure as in Example 1 was carried out, except that the temperature in the system was set to 60 ° C. in the emulsification step, to obtain an aqueous dispersion composition. Table 2 shows the analysis results of the obtained aqueous dispersion compositions.
Shown in
【0054】実施例4 樹脂Cを用い、カルボキシメチルセルロース水溶液を使
用せずに、蒸留水を650gとした以外は、実施例3と
同様の操作を行って水分散体組成物を得た。得られた水
分散体組成物の分析結果を表2に示す。Example 4 An aqueous dispersion composition was obtained in the same manner as in Example 3, except that 650 g of distilled water was used instead of the aqueous solution of carboxymethyl cellulose using the resin C. Table 2 shows the analysis results of the obtained aqueous dispersion composition.
【0055】実施例5 生分解性樹脂として樹脂Dを350g用い、蒸留水を5
00gとした以外は、実施例3と同様な操作を行って水
分散体組成物を得た。得られた水分散体組成物の分析結
果を表2に示す。Example 5 Using 350 g of resin D as a biodegradable resin, distilled water
An aqueous dispersion composition was obtained by performing the same operation as in Example 3 except that the amount was changed to 00 g. Table 2 shows the analysis results of the obtained aqueous dispersion composition.
【0056】実施例6 完全密閉型の容器を使用し、容器の内圧を0.10MP
aとした。乳化工程の温度を100℃にした以外は、実
施例1と同様にして水分散体組成物を得た。得られた水
分散体組成物の分析結果を表2に示す。Example 6 A completely closed container was used, and the internal pressure of the container was 0.10 MPa.
a. An aqueous dispersion composition was obtained in the same manner as in Example 1, except that the temperature in the emulsification step was changed to 100 ° C. Table 2 shows the analysis results of the obtained aqueous dispersion composition.
【0057】実施例7 実施例1で得られた水分散体をA.P.V.GAULI
N社製、ホモジナイザー15MR−8TAを用い、40
℃に加温して、70MPaの条件でジェット粉砕処理を
1回おこない、室温まで冷却した。得られた水分散体組
成物の分析結果を表2に示す。Example 7 The aqueous dispersion obtained in Example 1 was treated with A.I. P. V. GAULI
N homogenizer 15MR-8TA, 40
The mixture was heated to 70 ° C., subjected to one jet pulverization treatment under the condition of 70 MPa, and cooled to room temperature. Table 2 shows the analysis results of the obtained aqueous dispersion composition.
【0058】比較例1 樹脂Aの代わりに解重合前のポリ乳酸(数平均分子量6
万、D体含有率1.7%、酸価1mgKOH/g)を用
いた以外は、実施例1と同様な操作を行って水分散体組
成物を得た。ただし、乳化工程では、実施例1の同工程
で要した時間と同じ時間を経過した時点でも、粗大粒子
が1質量%以下にまで減少しなかったが、冷却工程へ移
行させ、室温まで冷却後、濾過をおこなった。濾過時に
20μm以上の粗大粒子が全体の39質量%認められ
た。得られた水分散体組成物の分析結果を表2に示す。Comparative Example 1 Polylactic acid before depolymerization (number average molecular weight 6
An aqueous dispersion composition was obtained by performing the same operation as in Example 1, except that the content of D-form was 1.7% and the acid value was 1 mgKOH / g). However, in the emulsification step, the coarse particles did not decrease to 1% by mass or less even after the same time as the time required in the same step in Example 1, but the process was shifted to the cooling step and cooled to room temperature. And filtration. At the time of filtration, 39% by mass of coarse particles of 20 μm or more was observed. Table 2 shows the analysis results of the obtained aqueous dispersion composition.
【0059】比較例2 両親媒性有機溶剤を用いずに蒸留水を700gとした以
外は、実施例1と同様な操作を行って水分散体組成物を
得た。ただし、乳化工程では、実施例1の同工程で要し
た時間と同じ時間を経過した時点でも、粗大粒子が1質
量%以下にまで減少しなかったが、冷却工程へ移行さ
せ、室温まで冷却後、濾過をおこなった。濾過時に20
μm以上の粗大粒子が全体の27質量%認められた。得
られた水分散体組成物の分析結果を表2に示す。Comparative Example 2 An aqueous dispersion composition was obtained in the same manner as in Example 1, except that 700 g of distilled water was used without using the amphiphilic organic solvent. However, in the emulsification step, the coarse particles did not decrease to 1% by mass or less even after the same time as the time required in the same step in Example 1, but the process was shifted to the cooling step and cooled to room temperature. And filtration. 20 at the time of filtration
27% by mass of coarse particles of μm or more were observed. Table 2 shows the analysis results of the obtained aqueous dispersion composition.
【0060】比較例3 樹脂B300gをテトラヒドロフラン300gに加熱溶
解し、該ポリエステル樹脂中に含まれる全カルボキシル
基量の1.2倍当量に相当するトリエチルアミンを加え
た。7,000rpmでの撹拌下、ここへ蒸留水600
gの混合物を30g/分の速度で添加して転相乳化を行
なった。得られた水分散体組成物の分析結果を表2に示
す。Comparative Example 3 300 g of resin B was dissolved in 300 g of tetrahydrofuran by heating, and triethylamine equivalent to 1.2 times equivalent of the total amount of carboxyl groups contained in the polyester resin was added. Under stirring at 7,000 rpm, distilled water 600
g of the mixture was added at a rate of 30 g / min to perform phase inversion emulsification. Table 2 shows the analysis results of the obtained aqueous dispersion composition.
【0061】比較例4 比較例3で得られた水分散体中の過剰な有機溶剤分を留
去するために撹拌下で80℃に加熱したところ、テトラ
ヒドロフランが十分に留去される以前に凝集が起こり、
白色の塊状物が得られた。Comparative Example 4 The aqueous dispersion obtained in Comparative Example 3 was heated to 80 ° C. with stirring to remove excess organic solvent in the aqueous dispersion. Happens,
A white mass was obtained.
【0062】[0062]
【表2】 [Table 2]
【0063】[0063]
【発明の効果】本発明の生分解性ポリエステル系水分散
体の製造方法によれば、有機溶剤の使用量を大幅に低減
でき、製造工程を簡略化できるとともに、優れた貯蔵安
定性を有する水分散体が得られる。この生分解性ポリエ
ステル系水分散体から形成される塗膜は、優れた耐水
性、耐薬品性、耐候性等を兼ね備えており、紙用塗工液
や各種バインダーとして好適に用いることができる。According to the method for producing a biodegradable polyester-based aqueous dispersion of the present invention, the amount of organic solvent used can be greatly reduced, the production process can be simplified, and water having excellent storage stability can be obtained. A dispersion is obtained. The coating film formed from this biodegradable polyester-based aqueous dispersion has excellent water resistance, chemical resistance, weather resistance, and the like, and can be suitably used as a paper coating liquid and various binders.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 白澤 大輔 京都府宇治市宇治小桜23番地 ユニチカ株 式会社中央研究所内 Fターム(参考) 4F070 AA47 AC12 AC19 AC36 AC38 AC43 AC46 CA03 CB03 CB12 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (72) Inventor Daisuke Shirasawa 23 Uji Kozakura, Uji City, Kyoto Prefecture Unitika Central Research Laboratory F-term (reference) 4F070 AA47 AC12 AC19 AC36 AC38 AC43 AC46 CA03 CB03 CB12
Claims (5)
質量%とした生分解性ポリエステル樹脂水分散体の製造
方法であって、分散工程、加熱工程、乳化工程及び冷却
工程からなり、分散工程では、撹拌下に下記成分(A)
の全部と成分(B)および(C)の全部または一部を水
媒体中に粗分散させ、加熱工程及び乳化工程において、
乳化工程が終了する前までに、撹拌下に残りの成分を加
え、60℃または成分(A)のガラス転移温度のうちの
高い方の温度以上に加熱し、粒径が20μm以上の生分
解性ポリエステル樹脂粗大粒子が1質量%以下になるま
で継続して撹拌することを特徴とする、生分解性ポリエ
ステル樹脂水分散体の製造方法。 (A)乳酸単位を50モル%以上含有し、乳酸単位中の
D体含有率が0.1〜25モル%、酸価が5〜50KO
Hmg/gである生分解性ポリエステル樹脂10〜60
質量%、(B)塩基性化合物、(C)生分解性ポリエス
テル樹脂に対して可塑化能力を有する両親媒性の有機溶
剤0.1〜30質量%、(D)水。1. A total of 100 including the following components (A) to (D):
A method for producing an aqueous dispersion of a biodegradable polyester resin in the form of a mass%, comprising a dispersing step, a heating step, an emulsifying step and a cooling step.
And all or part of components (B) and (C) are coarsely dispersed in an aqueous medium, and in a heating step and an emulsifying step,
Before the end of the emulsification step, the remaining components are added with stirring, and the mixture is heated to 60 ° C. or the higher of the glass transition temperatures of the component (A), and the biodegradable particles having a particle size of 20 μm or more are heated. A method for producing an aqueous dispersion of a biodegradable polyester resin, wherein stirring is continued until the polyester resin coarse particles become 1% by mass or less. (A) The lactic acid unit contains 50 mol% or more, the D-form content in the lactic acid unit is 0.1 to 25 mol%, and the acid value is 5 to 50 KO.
Hmg / g biodegradable polyester resin 10-60
(B) a basic compound, (C) 0.1 to 30% by mass of an amphiphilic organic solvent having a plasticizing ability with respect to a biodegradable polyester resin, and (D) water.
0℃以下の有機アミン化合物である、請求項1記載の生
分解性ポリエステル樹脂水分散体の製造方法。2. The method according to claim 1, wherein the basic compound is ammonia or a compound having a boiling point of 25.
The method for producing an aqueous dispersion of a biodegradable polyester resin according to claim 1, which is an organic amine compound having a temperature of 0 ° C or lower.
対して質量比で10倍量の溶剤中に60℃で1時間撹拌
後の該樹脂の膨潤度(浸漬前後の質量比)が1.02以
上、または同条件下での溶解度が0.01g/g以上で
ある請求項1または2記載の生分解性ポリエステル樹脂
水分散体の製造方法。3. The swelling degree (mass ratio before and after immersion) of the organic solvent after stirring for 1 hour at 60 ° C. in a solvent whose mass ratio is 10 times that of the biodegradable polyester resin is 1. The method for producing an aqueous dispersion of a biodegradable polyester resin according to claim 1 or 2, wherein the solubility under the same conditions is 02 g or more or 0.01 g / g or more.
90モル%以上含有し、乳酸単位中のD体含有率が1〜
20モル%であることを特徴とする、請求項1ないし3
記載の生分解性ポリエステル樹脂水分散体の製造方法。4. The biodegradable polyester resin contains at least 90 mol% of a lactic acid unit, and the D-form content in the lactic acid unit is 1 to 4.
4. The composition according to claim 1, wherein the content is 20 mol%.
A method for producing the aqueous dispersion of a biodegradable polyester resin according to the above.
件下で行うことを特徴とする、請求項1ないし4記載の
生分解性ポリエステル樹脂水分散体の製造方法。 【0001】5. The process for producing an aqueous dispersion of a biodegradable polyester resin according to claim 1, wherein the emulsification step is carried out under a pressurized condition using a closed stirrer. [0001]
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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