JP2002309161A - ポリオレフィン系樹脂用コーティング組成物およびその製造方法 - Google Patents
ポリオレフィン系樹脂用コーティング組成物およびその製造方法Info
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Abstract
れ、しかも、極性を有する塗料用樹脂との相溶性や溶液
安定性にも優れたコーティング組成物を提供する。 【解決手段】 ポリプロピレンおよびプロピレン−α−
オレフィン共重合体から選ばれる少なくとも1種に、
α,β−不飽和カルボン酸およびその酸無水物から選ば
れる少なくとも1種をグラフト共重合した後に塩素化し
て酸変性塩素化ポリオレフィンとした後、1個の水酸基
を有する(メタ)アクリル酸エステルをエステル結合さ
せた後に、(メタ)アクリル酸系モノマーをグラフト共
重合して得られる樹脂を含有することを特徴とするポリ
オレフィン系樹脂用コーティング組成物。
Description
のポリオレフィン系樹脂との密着性に優れたコーティン
グ組成物に関する。
ピレン等のポリオレフィン系樹脂は、優れた性質を持ち
安価であることから、自動車部品等に多量に使用されて
いる。しかしながら、ポリウレタン系樹脂、ポリアミド
系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂等の極性
を有する合成樹脂とは異なり、非極性でかつ結晶性のた
め、塗装や接着が困難であるという問題を有する。
より、ポリオレフィン系樹脂成形品の表面をプラズマ処
理やガス炎処理して活性化することにより付着性を改良
しているが、この方法は、工程が複雑で多大な設備費や
時間的ロスを伴うこと、また成形品の形の複雑さおよび
顔料や添加物の影響により、表面処理効果にバラツキを
生ずる等の欠点を有している。
する方法としては、自動車のポリプロピレンバンパー塗
装に見られるようなプライマー組成物を用いる方法が種
々提案されている(例えば特公平6−2771号)。
ては、ポリオレフィン類を不飽和カルボン酸および/ま
たはその酸無水物で変性して塩素化した塩素化ポリオレ
フィン系樹脂を主成分としたプライマー組成物を用いて
いる(例えば特公平1−16414号)。また、特公平
3−60872号においては、塩素化ポリプロピレンと
液状ゴムへのラジカル重合性不飽和物のグラフト重合に
より、ポリオレフィンと他の極性樹脂との両者に付着す
るバインダーとしての効果が確認されている。
ン系樹脂組成物は、プライマー組成物や上塗り塗料に含
まれるアクリル系、ポリエステル系、ポリウレタン系樹
脂等との相溶性が悪く、均一なフィルムを形成するのが
困難であった。また、液状ゴムを使用した変性物は、塗
膜にタックが生じることがあり、相溶性、溶液安定性を
十分に改善することはできなかった。
問題を解決し得て、ポリオレフィン系樹脂に対する密着
性に優れ、しかも、極性を有する塗料用樹脂との相溶性
や溶液安定性にも優れたコーティング組成物を提供する
ことにある。
を重ねた結果、酸変性塩素化ポリオレフィンと水酸基含
有(メタ)アクリル酸エステルをエステル結合させて、
酸変性塩素化ポリオレフィンに二重結合を導入し、さら
に(メタ)アクリル酸系モノマーをグラフト共重合して
得られるアクリル変性塩素化ポリオレフィンにより、相
溶性、溶液安定性が改善されることを見出し、本発明を
完成するに至った。
ポリオレフィン系樹脂用コーティング組成物およびその
製造方法を提供するものである。 項1. ポリプロピレンおよびプロピレン−α−オレフ
ィン共重合体から選ばれる少なくとも1種に、α,β−
不飽和カルボン酸およびその酸無水物から選ばれる少な
くとも1種をグラフト共重合した後に塩素化して酸変性
塩素化ポリオレフィンとした後、1個の水酸基を有する
(メタ)アクリル酸エステルをエステル結合させた後
に、(メタ)アクリル酸系モノマーをグラフト共重合し
て得られる樹脂を含有することを特徴とするポリオレフ
ィン系樹脂用コーティング組成物。 項2. ポリプロピレンおよびプロピレン−α−オレフ
ィン共重合体から選ばれる少なくとも1種に対し、α,
β−不飽和カルボン酸およびその酸無水物から選ばれる
少なくとも1種を0.1〜10重量%グラフト共重合し
た項1に記載の組成物。 項3. 酸変性塩素化ポリオレフィンの塩素含有率が1
6〜35重量%である項1または2に記載の組成物。 項4. 酸変性塩素化ポリオレフィンと(メタ)アクリ
ル酸系モノマーの重量比が50:50〜10:90であ
る項1〜3のいずれかに記載の組成物。 項5. (メタ)アクリル酸系モノマーが(メタ)アク
リル酸シクロヘキシルを20〜80重量%含むことを特
徴とする項1〜4のいずれかに記載の組成物。 項6. ポリプロピレンおよびプロピレン−α−オレフ
ィン共重合体から選ばれる少なくとも1種に、α,β−
不飽和カルボン酸およびその酸無水物から選ばれる少な
くとも1種をグラフト共重合し、次いで塩素化して酸変
性塩素化ポリオレフィンとし、次いで加熱してカルボキ
シル基部分を酸無水物基とし、この酸無水物基と水酸基
含有(メタ)アクリル酸エステルの水酸基をエステル結
合させた後に、(メタ)アクリル酸系モノマーをグラフ
ト共重合することを特徴とするポリオレフィン系樹脂用
コーティング組成物の製造方法。
コーティング組成物を製造するには、まず、ポリプロピ
レンおよびプロピレン−α−オレフィン共重合体から選
ばれる少なくとも1種に、α,β−不飽和カルボン酸お
よびその酸無水物から選ばれる少なくとも1種をグラフ
ト共重合して、酸変性ポリオレフィン(a)を得る。
よびプロピレン−α−オレフィン共重合体は、結晶質、
非晶質にかかわらない。プロピレン−α−オレフィン共
重合体は、プロピレンを主体としてこれにα−オレフィ
ンを共重合したものである。α−オレフィンとしては、
例えば、エチレン、1−ブテン、1−ヘプテン、1−オ
クテン、4−メチル−1−ペンテンなどを1種または数
種用いることができる。プロピレン−α−オレフィン共
重合体のプロピレン成分とα−オレフィン成分との比率
には特に制限はないが、プロピレン成分が50モル%以
上であることが望ましい。
ロピレン−α−オレフィン共重合体にグラフト共重合す
るα,β−不飽和カルボン酸またはその酸無水物として
は、例えば、マレイン酸、イタコン酸、シトラコン酸お
よびこれらの酸無水物が挙げられる。これらの中でも酸
無水物が好ましく、無水マレイン酸、無水イタコン酸が
より好ましい。グラフト共重合する量は、0.1〜10
重量%が好ましく、より好ましくは1〜5重量%であ
る。
レフィン共重合体にα,β−不飽和カルボン酸またはそ
の酸無水物をグラフト共重合する方法としては、溶液法
や溶融法などの公知の方法が挙げられる。
すなわち、ポリプロピレンまたはプロピレン−α−オレ
フィン共重合体を、トルエン等の芳香族有機溶媒に10
0〜180℃で溶解させた後、α,β−不飽和カルボン
酸またはその酸無水物を添加し、さらにラジカル発生剤
として水素引き抜き効果が高い有機過酸化物を一括また
は分割で添加して反応させる。この反応液をアセトン等
のケトン系有機溶媒に投入して樹脂を取り出し、乾燥
し、酸変性ポリオレフィン(a)を得る。
すなわち、ポリプロピレンまたはプロピレン−α−オレ
フィン共重合体を、融点以上に加温溶融した後、α,β
−不飽和カルボン酸またはその酸無水物と、ラジカル発
生剤として有機過酸化物を添加して反応させる。反応
後、溶融状態で減圧して未反応のα,β−不飽和カルボ
ン酸またはその酸無水物を除去し、酸変性ポリオレフィ
ン(a)を得る。溶融法では、ニーダー、押し出し機な
どを使用する。
化物としては、例えば、ベンゾイルパーオキサイド、ジ
クミルパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド
等が挙げられ、反応温度と分解温度によって選定するこ
とができる。
フィン(a)を塩素化して、酸変性塩素化ポリオレフィ
ン(b)を得る。
変性ポリオレフィン(a)を溶解し、ラジカル触媒の存
在下または不存在下で、塩素含有率が16〜35重量%
になるまで塩素ガスを吹き込んで行うことができる。塩
素系溶媒としては、例えば、テトラクロロエチレン、テ
トラクロロエタン、四塩化炭素、クロロホルム等が挙げ
られる。溶解、反応温度としては、塩素系溶媒中で酸変
性ポリオレフィン(a)が溶解する温度以上が望まし
い。
α−オレフィン共重合体の酸変性で得られた酸変性ポリ
オレフィン(a)は、酸変性に用いた酸成分がα,β−
不飽和カルボン酸である場合には、ジカルボキシル基を
有し、酸変性に用いた酸成分がα,β−不飽和カルボン
酸の酸無水物である場合には、酸無水物基を有してい
る。しかしながら、酸無水物基は、空気中や溶媒中の水
分を吸収して容易に開環するため、酸変性塩素化ポリオ
レフィン(b)においては、時間の経過とともにジカル
ボキシル基に変化していることがよくある。
(b)を水酸基含有(メタ)アクリル酸エステルと反応
させる前に、酸変性塩素化ポリオレフィン(b)を、例
えば、有機溶媒中に溶解または分散する際に加熱脱水し
て、ジカルボキシル基を酸無水物基に変化させておくの
が好ましい。このようにジカルボキシル基を閉環させて
酸無水物基にした後に、1個の水酸基を有する(メタ)
アクリル酸エステルを反応させてエステル化し、酸変性
塩素化ポリオレフィン(b)に二重結合を導入する。
は、エステル化触媒を用いれば可能である。しかしなが
ら、エステル化触媒が最終組成物にまで残存し、塗膜性
能に影響を与える可能性がある。そこで、水酸基とエス
テル化し易い酸無水物基を予め形成しておき、この酸無
水物基と水酸基含有(メタ)アクリル酸エステルの水酸
基をエステル結合させるのが好ましい。
ン、キシレン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサ
ン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、酢
酸エチル、テトラヒドロフラン、プロピレングリコール
類等が挙げられ、1種または複数種の溶媒を混合して使
用できる。ただし、酸無水物基を予め形成させるために
は加熱が必要であり、沸点が120℃以上の溶媒を用い
るか、加圧が可能な容器で加圧しながら加熱するのが好
ましい。この加熱の条件としては、加熱温度110〜1
35℃程度が好ましく、加熱時間30分〜2時間程度が
好ましい。
(メタ)アクリル酸エステルとしては、例えば、アクリ
ル酸2−ヒドロキシエチル、アクリル酸2−ヒドロキシ
プロピル、アクリル酸ポリプロピレングリコール、メタ
クリル酸2−ヒドロキシエチル、メタクリル酸2−ヒド
ロキシプロピル、メタクリル酸ポリプロピレングリコー
ル等の1個の水酸基を有する(メタ)アクリル酸エステ
ルが挙げられる。2個以上の水酸基を有する(メタ)ア
クリル酸エステルを用いると、エステル結合させる段階
で架橋が始まり、ゲル化が進んでしまうため、好ましく
ない。
重結合が導入された酸変性塩素化ポリオレフィンに、
(メタ)アクリル酸系モノマーをグラフト共重合して、
アクリル変性塩素化ポリオレフィン(c)を得る。
導入された酸変性塩素化ポリオレフィンを融点以上に加
熱させて重合させる方法、または有機溶媒に溶解させて
反応させる重合のいずれでもよく、前述のα,β−不飽
和カルボン酸およびその酸無水物から選ばれる少なくと
も1種をグラフト共重合させる反応の場合と同様の方法
および装置で行うことができる。
素化ポリオレフィンと(メタ)アクリル酸系モノマーの
重量比が50:50〜10:90となるようにするのが
好ましい。すなわち、(メタ)アクリル酸系モノマーを
50〜90重量%グラフト共重合するのが好ましい。
(メタ)アクリル酸系モノマーが50重量%未満では、
ポリウレタン系塗料樹脂、ポリエステル系塗料樹脂等の
各種極性塗料樹脂に対する相溶性が低下する傾向があ
り、90重量%を超えると、相溶化剤として他の塩素化
ポリオレフィンとの相溶性が低下する傾向がある。
ポリオレフィンに1個の水酸基を有する(メタ)アクリ
ル酸エステルをエステル結合させて二重結合を導入した
後に、反応液の温度を維持し、(メタ)アクリル酸系モ
ノマーとラジカル発生剤の混合物を、二重結合が導入さ
れた酸変性塩素化ポリオレフィン溶液中に滴下させて行
うことができる。
系モノマーとしては、(メタ)アクリル酸や(メタ)ア
クリル酸エステルが挙げられる。(メタ)アクリル酸エ
ステルとしては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチ
ル、アクリル酸プロピル、アクリル酸n−ブチル、アク
リル酸イソブチル、アクリル酸t−ブチル、アクリル酸
2−エチルヘキシル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸
ステアリル、アクリル酸2−ヒドロキシエチル、アクリ
ル酸2−ヒドロキシプロピル、アクリル酸シクロヘキシ
ル、アクリル酸ポリプロピレングリコール、メタクリル
酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピ
ル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸イソブチ
ル、メタクリル酸t−ブチル、メタクリル酸2−エチル
ヘキシル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸ステア
リル、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル、メタクリル
酸2−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸シクロヘキシ
ル、メタクリル酸ポリプロピレングリコール等が挙げら
れる。
リル酸系モノマーの中に、(メタ)アクリル酸シクロへ
キシルが20〜80重量%含まれているのが、目的組成
物の溶液安定性の点から好ましい。(メタ)アクリル酸
シクロへキシルが20重量%未満だと、目的組成物の溶
液安定性が悪くなり2層分離する傾向がある。一方、8
0重量%を超えると、ポリウレタン塗料等との相溶性が
悪くなり塗膜性能が乏しくなる傾向がある。
オキサイド、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサ
ノエート等の有機過酸化物、アゾビスイソブチロニトリ
ル、ジメチル2,2−アゾビスイソブチレート等のアゾ
化合物を使用できる。
して使用することができる。顔料としては、カーボンブ
ラック、二酸化チタン、タルク、亜鉛華、アルミペース
ト等の無機系顔料や、アゾ系等の有機系顔料が使用でき
る。また、得られる樹脂組成物溶液は、実用濃度におい
て均一な溶液であり、これをフィルム等にキャストした
コーティング膜は、均一で透明である。このため、ワン
コート塗料として用いても、塗膜光沢性が良好な塗膜が
得られる。
が、本発明はこれに限定されるものではない。
0)50.0g、無水マレイン酸(日本油脂株式会社
製)3.5g、ジクミルパーオキサイド(日本油脂株式
会社製)1.0gおよびトルエン75.0gを、撹拌機
を取り付けたオートクレーブ中に投入し、密閉後に窒素
置換を5分間行った後、加熱撹拌しながら140℃で5
時間反応を行った。反応終了後に、反応液を大量のメチ
ルエチルケトンに投入し、樹脂を析出させた。この酸変
性ポリオレフィンを取り出し、さらにメチルエチルケト
ンで数回洗浄した後に乾燥し、酸変性ポリオレフィン
(Mw=40000、酸付加量2重量%)を得た。この
樹脂50.0gとテトラクロロエチレン450.0g
を、冷却管、温度計および撹拌装置を取り付けた四つ口
フラスコに仕込み、昇温、撹拌、溶解した。110℃で
酸変性ポリオレフィンが溶解したことを確認した後、ジ
−t−ブチルパーオキサイドを0.5g投入し、塩素ガ
スを31.3g吹き込み、テトラクロロエチレンを留去
後、キシレンで溶媒を置換して酸変性塩素化ポリオレフ
ィン(塩素含有率22.1重量%、酸付加量1.4重量
%)を得た。
ロピレン−エチレン共重合体(Mw=400000、エ
チレン含有量7モル%)を用いる以外は製造例1と同様
にして、無水マレイン酸のグラフト共重合と塩素化を行
い、酸変性塩素化ポリオレフィン(Mw=10000
0、塩素含有率21.2重量%、酸付加量1.6重量
%)を得た。
ロピレン−ブテン共重合体(Mw=40000、ブテン
含有量30モル%)を用いる以外は製造例1と同様にし
て、無水マレイン酸のグラフト共重合と塩素化を行い、
酸変性塩素化ポリオレフィン(Mw=35000、塩素
含有率16.5重量%、酸付加量2.0重量%)を得
た。
四つ口フラスコ中で、製造例1で得られた酸変性塩素化
ポリオレフィン15重量部をキシレン45重量部に溶解
し、120℃で1時間加熱した。その中に、アクリル酸
2−ヒドロキシエチル2重量部を添加し、エステル結合
し易いように撹拌を続けた。その後、メタクリル酸シク
ロへキシル30重量部、メタクリル酸メチル30重量
部、メタクリル酸ラウリル20重量部、メタクリル酸3
重量部、キシレン105重量部およびt−ブチルパーオ
キシ−2−エチルヘキサノエート1.7重量部を十分に
混合した溶液を、3時間かけて滴下した。十分な撹拌を
行いながら、反応を5時間継続した後、冷却した。
23℃での溶液粘度は1200mPa・sであった。樹
脂の重量平均分子量は40000であった。
りに製造例2で得られた酸変性塩素化ポリオレフィンを
用いる以外は実施例1と同様にして、エステル化とグラ
フト共重合を行い、樹脂溶液を得た。
りに製造例3で得られた酸変性塩素化ポリオレフィンを
用いる以外は実施例1と同様にして、エステル化とグラ
フト共重合を行い、樹脂溶液を得た。
酸2−ヒドロキシエチルの代わりにメタクリル酸ポリプ
ロピレングリコールを用いる以外は実施例1と同様にし
て、エステル化とグラフト共重合を行い、樹脂溶液を得
た。
ラフト共重合する際に他の(メタ)アクリル酸系モノマ
ーと混合して滴下した以外は実施例1と同様にして、樹
脂溶液を得た。
脂溶液について、フィルム透明性、溶液安定性およびア
クリル樹脂との相溶性の評価を、以下の方法で行った。
結果を表1に示す。
でガラス板に塗布し、80℃で30分間乾燥したフィル
ムの透明性を確認した。
液状態を確認した。
ール(大日本インキ社製、アクリディックA800)と
樹脂比率1:1でブレンドし、溶液を50μmのアプリ
ケーターでガラス板に塗布し、80℃で30分間乾燥し
たフィルムの透明性を確認した。
EA:アクリル酸2−ヒドロキシエチル、PGMA:メ
タクリル酸ポリプロピレングリコール、CHMA:メタ
クリル酸シクロへキシル、MMA:メタクリル酸メチ
ル、LMA:メタクリル酸ラウリル、MAA:メタクリ
ル酸。
溶液にキシレンを加えて、樹脂分20重量%のキシレン
溶液を調製し、これに酸化チタンを2重量%添加し、ホ
モジナイザーで十分撹拌、分散してプライマーを作製し
た。これをポリプロピレン基材にスプレー塗装した。そ
の上に、シルバーベース塗料を塗布し、さらにその上に
2液型ウレタンクリアー塗料を塗布し、100℃で30
分焼付けし、室温で4日間放置して、塗装片(3c1
b)を得た。
溶液の代わりに比較例1で得られた樹脂溶液を用いた以
外は実施例5と同様にして、塗装片(3c1b)を得
た。
溶液とアクリルポリオール溶液(バイエル社製、デスモ
フェンA365)を樹脂比率1:1で混合し、これに酸
化チタンを2重量%添加し、ホモジナイザーで十分撹
拌、分散した後に、ポリイソシアネート(バイエル社
製、デスモジュールN3390)を添加し、十分撹拌し
てワンコート塗料を得た。これをポリプロピレン基材に
スプレー塗装した。80℃で30分焼付けし、室温で4
日間放置して、塗装片(1c1b)を得た。
溶液の代わりに比較例1で得られた樹脂溶液を用いた以
外は実施例6と同様にして、塗装片(1c1b)を得
た。
た塗装片について、密着性の評価を以下の方法で行っ
た。結果を表2に示す。
碁盤目の切れ目を入れ、ニチバンテープで180°方向
に剥離した。
c1b:プライマー/ベースコート/トップコートを塗
装した後に1回で焼き付けする方法。1c1b:塗料を
塗装した後に1回で焼き付けする方法。
ィング組成物は、溶液安定性に優れ、従来の塩素化ポリ
オレフィンと同様にポリオレフィン系樹脂に対する密着
性に優れているほか、極性を有する塗料用樹脂にも相溶
するかまたは良好に密着する。
用コーティング組成物は、ポリプロピレン等のポリオレ
フィン系樹脂の表面を塗装する場合に用いられるプライ
マー用樹脂および上塗り塗料用樹脂との相溶性が高く、
ポリオレフィン系樹脂との密着性に優れている。
ーティング組成物は、有機溶媒に対する溶解性も向上し
ており、塗料中の樹脂分を高めることができるので、ハ
イソリッド塗料への展開が可能である。
Claims (6)
- 【請求項1】 ポリプロピレンおよびプロピレン−α−
オレフィン共重合体から選ばれる少なくとも1種に、
α,β−不飽和カルボン酸およびその酸無水物から選ば
れる少なくとも1種をグラフト共重合した後に塩素化し
て酸変性塩素化ポリオレフィンとした後、1個の水酸基
を有する(メタ)アクリル酸エステルをエステル結合さ
せた後に、(メタ)アクリル酸系モノマーをグラフト共
重合して得られる樹脂を含有することを特徴とするポリ
オレフィン系樹脂用コーティング組成物。 - 【請求項2】 ポリプロピレンおよびプロピレン−α−
オレフィン共重合体から選ばれる少なくとも1種に対
し、α,β−不飽和カルボン酸およびその酸無水物から
選ばれる少なくとも1種を0.1〜10重量%グラフト
共重合した請求項1に記載の組成物。 - 【請求項3】 酸変性塩素化ポリオレフィンの塩素含有
率が16〜35重量%である請求項1または2に記載の
組成物。 - 【請求項4】 酸変性塩素化ポリオレフィンと(メタ)
アクリル酸系モノマーの重量比が50:50〜10:9
0である請求項1〜3のいずれかに記載の組成物。 - 【請求項5】 (メタ)アクリル酸系モノマーが(メ
タ)アクリル酸シクロヘキシルを20〜80重量%含む
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の組成
物。 - 【請求項6】 ポリプロピレンおよびプロピレン−α−
オレフィン共重合体から選ばれる少なくとも1種に、
α,β−不飽和カルボン酸およびその酸無水物から選ば
れる少なくとも1種をグラフト共重合し、次いで塩素化
して酸変性塩素化ポリオレフィンとし、次いで加熱して
カルボキシル基部分を酸無水物基とし、この酸無水物基
と水酸基含有(メタ)アクリル酸エステルの水酸基をエ
ステル結合させた後に、(メタ)アクリル酸系モノマー
をグラフト共重合することを特徴とするポリオレフィン
系樹脂用コーティング組成物の製造方法。
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