JP2003327681A - 回収ポリエチレンテレフタレートを用いた塗料用樹脂の製造方法 - Google Patents
回収ポリエチレンテレフタレートを用いた塗料用樹脂の製造方法Info
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Abstract
た、中・長油長アルキド樹脂からなる塗料用樹脂の製造
方法を提供する。 【解決手段】以下の工程により塗料用樹脂を製造する。 (a)回収ポリエチレンテレフタレ−トを、多価アルコ
ール及び油と共に、エステル交換反応させ、油長が60
〜90%の樹脂中間体を製造する。 (b)該樹脂中間体に、多価カルボン酸を添加し、エス
テル化反応させ、酸価18mgKOH/g未満であり、
かつ数平均分子量2000〜8000の樹脂を製造す
る。
Description
として回収されたポリエチレンテレフタレート(以下、
PETという。)の廃棄物等を使用した塗料用樹脂の製
造方法に関するものである。
用途に広く利用されている。このようなPET製品は、
その量も増加してきており、省資源、環境保護の観点か
ら回収し、リサイクルされるようになってきている。回
収されたPET(以下、回収PETという。)のリサイ
クル方法の1つとして塗料用樹脂として利用することが
考えられてきている。回収PETを塗料用樹脂として利
用する方法が、例えば、特開平6−9923号等の公報
に記載されている。該特許公報には、PETをアルコー
リシス(アルコール分解)し、次いで、酸及び酸無水物
でエステル化する方法で製造した樹脂を、塗料用結合剤
に使用することが開示されている。しかしながら、この
方法は、主に脂肪酸を用いたアルキド樹脂の製造方法で
あるため、短油長アルキド樹脂の製造には適するが、中
・長油長アルキド樹脂の製造への応用が困難であった。
従来技術の課題を背景になされたものであり、回収PE
Tを原料とした、中・長油長アルキド樹脂からなる塗料
用樹脂の製造方法を提供することを目的とする。
リエチレンテレフタレートを用いた塗料用樹脂の製造方
法であって、以下の工程、(a)回収ポリエチレンテレ
フタレ−トを、多価アルコール及び油と共に、エステル
交換反応させ、油長が60〜90%の樹脂中間体を製造
する工程、及び、(b)前記樹脂中間体に、多価カルボ
ン酸を添加し、エステル化反応させ、酸価18mgKO
H/g未満でかつ数平均分子量2000〜8000の樹
脂を製造する工程、からなることを特徴とする方法に関
する。以下、本発明について詳細に説明する。
サイクルすることを目的として回収されたPET製の成
形品や、フィルム、繊維等であり、通常、数平均分子量
約1万〜3万を有するものである。回収PETは、溶融
を早め、また、取扱い性を向上させるため、塗料用樹脂
の原料として他の成分と反応させる際、事前に、フレー
ク状、粒状、粉砕 による粉状またはペレット状等の形
態にしたものが適当である。粉砕等を行った場合には、
回収PETの平均粒径は、10mm以下、好ましくは、
8mm以下程度が適当である。本発明の工程(a)にお
いては、このような回収PETに、多価アルコール、油
及び、必要により、触媒を添加し、エステル交換反応さ
せ、樹脂中間体を製造する。本発明において、樹脂中間
体は、エステル交換反応により生じた全ての成分を含め
たものをいう。
リセリンや、エチレングリコール、ジエチレングリコー
ル、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコー
ル、ネオペンチルグリコール、2,2,4−トリメチル
−1,3−ペンタンジオール、1,2−プロパンジオー
ル、1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオー
ル、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオー
ル、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオ
ール、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール、
1,4−シクロヘキサンジメタノール、1,2−シクロ
ヘキサンジメタノール、1,3−シクロヘキサンジメタ
ノール、トリメチレングリコール、テトラメチレングリ
コール、ペンタメチレングリコール、ヘキサメチレング
リコール、テトラエチレングリコール、トリメチロール
エタン、トリメチロールプロパン、トリメチロールヘキ
サン、トリエチロールプロパン、1,2,4−ブタント
リオール、あるいはこれらの二種以上の混合物等が代表
的なものとして挙げられる。
水ヒマシ油、大豆油、トウモロコシ油、米糠油、綿実
油、亜麻仁油、桐油、菜種油、サフラワー油、ヒマワリ
油、トール油、椰子油、パーム核油、あるいはこれらの
二種以上の混合物等が代表的なものとして挙げられる。
前記触媒としては、通常のアルキド樹脂合成のエステル
交換反応に使用されている各種触媒が特に制限なく利用
できる。具体的には、例えば、ナフテン酸鉛等のナフテ
ン酸金属類や、スズ・オクトエート、水酸化カルシウ
ム、ギ酸カルシウム、水酸化リチウム、水酸化バリウ
ム、水酸化ナトリウム、ナトリウムメトキシド、酢酸マ
ンガン・4水和物、ジブチルスズオキシド等が好適に挙
げられる。特に、好ましい触媒は、ナフテン酸鉛であ
る。
合は、(25:75〜75:25)、好ましくは、(3
0:70〜60:40)が適当である。回収PETの割
合が、前記範囲より少ないと、得られる樹脂中間体の数
平均分子量が小さくなり易く、また水酸基価も高くなり
過ぎるので、塗料用樹脂として使用した場合、得られる
塗膜性能が低下する傾向にあり、一方、前記範囲より多
過ぎると、回収PETの分解が困難となり易く、後述す
る有機溶剤に溶解し難くなる傾向にある。触媒の添加量
は、回収PETと多価アルコールと油とからなる混合物
100質量部に対し、例えば、0.005〜1.0質量
部が適当である。
ールと油とからなる混合物を、任意に触媒存在下で、エ
ステル交換反応させる。反応条件は、反応温度、例え
ば、200〜300℃、好ましくは、230〜270℃
の条件下で、例えば、0.1〜3時間、好ましくは、
0.5〜2.5時間が適当である。この反応において
は、回収PETのアルコール分解反応、及び油とのエス
テル交換反応が同時に起こり、数平均分子量が、例え
ば、2000以下、好ましくは、1000〜1500
で、油長が60〜90%、好ましくは、65〜80%で
ある樹脂中間体が製造される。樹脂中間体の数平均分子
量が、2000を越えると、ブツが残りやすくなる傾向
にある。また、油長が前記範囲より低いと、反応物が、
室温において高粘度で、不均一な状態となるため、取扱
いが困難となり、一方、油長が前記範囲より高いと、多
価アルコールの割合が少量となるため、回収PETを前
記分子量まで分解できない場合があるため、何れも好ま
しくない。
ルコールとでアルコール分解反応し、次いで油でエステ
ル交換反応させる方法もあるが、2段階の反応となるた
め反応時間が長くなり、製造工程上非効率となり易い。
次に、工程(b)においては、工程(a)より得られた
樹脂中間体に、通常の塗料用アルキド樹脂の製法と同様
にして、多価カルボン酸及び必要に応じて還流反応用溶
剤を加え、エステル化反応させ、塗料用樹脂を製造す
る。前記多価カルボン酸としては、例えば、無水フタル
酸や、イソフタル酸、テレフタル酸、1,4-及び1,3-シク
ロヘキサンジカルボン酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、
無水マレイン酸、フマル酸、無水コハク酸、アジピン
酸、セバチン酸、アゼライン酸、無水トリメリット酸、
無水ピロメリット酸、及びそれらの混合物等が代表的な
ものとして挙げられる。なお、多価カルボン酸ととも
に、安息香酸、パラターシャリーブチル安息香酸等のモ
ノカルボン酸を併用してもよい。
反応時の生成水と共沸し、生成水のみを系外に除去しう
るようにデカンター内で容易に分離でき、前記樹脂中間
体を溶解するものであれば、種塗料用溶剤が利用可能で
ある。このような還流反応用溶剤としては、具体的に、
キシレンが好適に挙げられる。樹脂中間体と多価カルボ
ン酸との質量割合は、(70:30〜95:5)、好ま
しくは、(72:28〜80:20)が適当である。な
お、多価カルボン酸の配合量が前記範囲より少ないと、
樹脂の分子量が高くなり難くい傾向にあり、一方、前記
範囲より多過ぎると、部分的に高分子化し過ぎ、ゲル化
し易くなる傾向にある。還流反応用溶剤の量は、樹脂中
間体と多価カルボン酸と合計量に対し2〜4質量%程度
が適当である。
脂中間体に、多価カルボン酸と任意に還流反応用溶剤と
加え、エステル化反応させる。反応条件は、反応温度、
例えば、200〜250℃、好ましくは、215〜24
0℃の条件下で、例えば、3〜10時間、好ましくは、
4〜6時間が適当である。エステル化反応の条件を調整
することにより、得られる樹脂は、数平均分子量200
0〜8000、好ましくは、3500〜5000に、ま
た、酸価18mgKOH/g未満、好ましくは、17.
5mgKOH/g未満(下限は、例えば、8mgKOH
/gであろう)にする必要がある。前記数平均分子量範
囲にすることにより、塗膜性能や、塗装作業性に優れた
塗料が得られる。また、前記酸価範囲とすることにより
耐水性や、耐アルカリ性等に優れた塗膜を形成する塗料
が得られる。
て、前述の多価アルコールや脂肪酸を、樹脂中間体10
0質量部に対し、10質量部以下の範囲にて添加し、要
求される塗膜性能を付与する変性樹脂を製造することも
可能である。ここで使用する脂肪酸としては、例えば、
大豆油脂肪酸や、綿実油脂肪酸、亜麻仁油脂肪酸、トー
ル油脂肪酸、米糠脂肪酸、魚油脂肪酸等の動植物油脂肪
酸、あるいはこれらの混合物が挙げられる。かくして得
られた樹脂は、塗料用の結合剤としての中・長油長アル
キド樹脂からなる樹脂として使用し得る。
に、アミノプラスト樹脂や、ポリイソシアネート、エポ
キシ樹脂等の架橋剤;トルエンや、キシレン、ブタノー
ル、ミネラル・スピリッツ、ブチルセロソルブ、メチル
エチルケトン等の各種塗料用有機溶剤;更に必要に応じ
て、着色顔料や、体質顔料等の充填剤;タレ防止剤や、
ワキ防止剤、流動化剤、紫外線吸収剤、光安定剤、汚れ
防止剤等の各種添加剤;アルキド樹脂や、ポリエステル
樹脂、セルロースアセテートブチレート樹脂、エポキシ
樹脂、アクリル樹脂等の各種合成樹脂を配合し、塗料化
できる。
細に説明する。なお、実施例中「部」、「%」は、特に
断らない限り質量基準で示す。
を配した分水器を備えた4つ口反応容器に、大豆油2
4.2部、ペンタエリスリトール6.7部、エチレング
リコール1.1部及び微粉砕した回収PET(平均粒径
8mm)4.4部及びナフテン酸鉛0.003部を加
え、窒素雰囲気下、250℃に加温し、反応させ、約
0.5時間後、反応ベースとメタノールとを1対2の容
量比で混合し、外観上、成分の分離がない状態に達した
ことを確認した後、130℃まで冷却し、樹脂中間体を
製造した。該樹脂中間体の数平均分子量は、1100で
あり、油長は、理論上66.5%であった。次いで、該
樹脂中間体に、無水フタル酸13.7部、還流反応用キ
シレン1.6部を加え、220℃に加温し、反応させ、
約4時間後に樹脂酸価が15mgKOH/g以下に達し
た時点で反応を終了し、冷却した。得られた樹脂に、キ
シレン3.3部、ミネラル・スピリッツ43.5部を加
え、樹脂の不揮発分が50%となるように調整すること
で、粘度29.1st/20℃、ガードナー色数3の中
油長アルキド樹脂溶液(油長50%)を得た。得られた
樹脂の酸価は、14.8mgKOH/gであり、数平均
分子量は、3900であった。
4.2部、ペンタエリスリトール6.7部、エチレング
リコール1.1部及び微粉砕した回収PET(平均粒径
8mm))4.4部及びジブチルスズオキシド0.01
3部を加え、窒素雰囲気下、230℃に加温し、反応さ
せ、約2.5時間後、反応ベースとメタノールとを1対
2の容量比で混合し、外観上、成分の分離がない状態に
達したことを確認した後、130℃まで冷却し、樹脂中
間体を製造した。該樹脂中間体の数平均分子量は、12
00であり、油長は理論上66.5%であった。次い
で、該樹脂中間体に、無水フタル酸13.7部及び還流
反応用キシレン1.6部を加え、220℃に加温し、反
応させ、約4時間後に樹脂酸価15mgKOH/g以下
に達した時点で反応を終了し、冷却した。得られた樹脂
に、キシレン3.3部及びミネラル・スピリッツ43.
5部を加え、樹脂の不揮発分が50%となるように調整
することで、粘度33.2st/20℃、ガードナー色
数3の中油長アルキド樹脂溶液(油長50%)を得た。
得られた樹脂の酸価は、14.6mgKOH/gであ
り、数平均分子量は、3800であった。
4.2部、ペンタエリスリトール6.7部及びナフテン
酸鉛0.003部を加え、窒素雰囲気下、250℃に加
温し、反応させ、約0.3時間後、反応ベースとメタノ
ールとを1対2の容量比で混合し、外観上、成分の分離
がない状態に達したことを確認後、130℃まで冷却
し、樹脂中間体を製造した。該樹脂中間体の数平均分子
量は、1100であり、油長は、理論上78.3%であ
った。次いで、該樹脂中間体に、無水フタル酸17.1
部、エチレングリコール2.5部及び還流反応用キシレ
ン1.6部を加え、235℃に加温し、反応させ、約5
時間後に樹脂酸価15mgKOH/g以下に達した時点
で反応を終了し、冷却した。得られた樹脂に、キシレン
3.3部及びミネラル・スピリッツ43.5部を加え、
樹脂の不揮発分が50%となるように調整することで、
粘度36.4st/20℃、ガードナー色数4の中油長
アルキド樹脂溶液(油長50%)を得た。得られた樹脂
の酸価は、13.2mgKOH/gであり、数平均分子
量は、3800であった。
1.0部、ペンタエリスリトール8.5部、微粉砕した
回収PET5.6部及びナフテン酸鉛0.003部を加
え、窒素雰囲気下、250℃に加温し、反応させ、約
0.5時間後、反応ベースとメタノールとを1対2の容
量比で混合し、外観上、成分の分離がない状態に達した
ことを確認後、130℃まで冷却し、樹脂中間体を製造
した。該樹脂中間体の数平均分子量は、1300であ
り、油長は、理論上78.3%であった。次いで、該樹
脂中間体に、無水フタル酸15.2部及び還流反応用キ
シレン2.2部を加え、230℃に加温し、反応させ、
約4.5時間後に樹脂酸価18mgKOH/g以下に達
した時点で反応を終了し、冷却した。得られた樹脂に、
キシレン1.1部及びミネラル・スピリッツ16.2部
を加え、樹脂の不揮発分が80%となるように調整する
ことで、粘度32.8st/20℃、ガードナー色数4
の長油長アルキド樹脂溶液(油長65%)を得た。な
お、樹脂の酸価は、17.1mgKOH/gであり、数
平均分子量は、3200であった。
1.0部、ペンタエリスリトール8.5部及びナフテン
酸鉛0.003部を加え、窒素雰囲気下、250℃に加
温し、反応させ、約0.3時間後、反応ベースとメタノ
ールとを1対2の容量比で混合し、外観上、成分の分離
がない状態に達したことを確認した後、130℃まで冷
却し、樹脂中間体を製造した。該樹脂中間体の数平均分
子量は、1300であり、油長は、理論上85.7%で
あった。次いで、該樹脂中間体に、無水フタル酸19.
5部、エチレングリコール1.8部及び還流反応用キシ
レン2.2部を加え、245℃に加温し、反応させ、約
4時間後に樹脂酸価が18mgKOH/g以下に達した
時点で反応を終了し、冷却した。
ネラル・スピリッツ16.4部を加え、樹脂の不揮発分
が80%となるように調整することで、粘度30.2s
t/20℃、ガードナー色数5の長油長アルキド樹脂溶
液(油長65%)を得た。得られた樹脂の酸価は、1
6.5mgKOH/gであり、数平均分子量は、350
0であった。実施例1〜実施例3、及び参考例1〜2で
得られた各アルキド樹脂溶液(塗料ワニス)60部に、
酸化チタン25部及びミネラル・スピリッツ15部を加
え、塗料を調製した。また、ドライヤーとして、実施例
1、実施例3及び参考例1には、ナフテン酸コバルト
0.01部、ナフテン酸鉛0.27部を、実施例2及び
参考例2には、ナフテン酸コバルト0.015部、ナフ
テン酸鉛0.45部を添加した。得られた塗料につい
て、貯蔵安定性及び乾燥性試験に供し、また、乾燥塗膜
について、光沢試験に供し、更に、塗膜外観を観察し
た。その結果を表1に示す。
100秒/20℃(フォードカップ#4)に調整し、試
験管に50℃×1週間静置した。 注2)ミネラル・スピリッツにて、塗料を40秒/20
℃(フォードカップ#4)に調整し、ガラス板に吹き付
け、塗布後、23℃、50%RHの室内で乾燥させた。 注3)ミネラル・スピリッツにて、塗料を40秒/20
℃(フォードカップ#4)に調整し、ガラス板に吹き付
け、塗布後、20℃で、1週間自然乾燥し、塗膜表面を
目視判定した。 注4)注3)で得られた塗膜の60度鏡面光沢度。 表1より明らかの通り、本発明の方法で得られた実施例
1〜3の樹脂を使用した塗料は、参考例1及び2の従来
のアルキド樹脂を使用した塗料とほぼ同等の特性を有し
ていた。
として有効に再利用することが可能である。
Claims (4)
- 【請求項1】回収ポリエチレンテレフタレートを用いた
塗料用樹脂の製造方法であって、以下の工程、(a)回
収ポリエチレンテレフタレ−トを、多価アルコール及び
油と共に、エステル交換反応させ、油長が60〜90%
の樹脂中間体を製造する工程、及び、(b)前記樹脂中
間体に、多価カルボン酸を添加し、エステル化反応さ
せ、酸価18mgKOH/g未満でかつ数平均分子量2
000〜8000の樹脂を製造する工程、からなること
を特徴とする方法。 - 【請求項2】工程(a)における回収ポリエチレンテレ
フタレートと多価アルコールとの質量割合が、(25:
75〜75:25)であり、かつ前記樹脂中間体の数平
均分子量が2000以下である、請求項1に記載の方
法。 - 【請求項3】工程(b)における前記樹脂中間体と多価
カルボン酸との質量割合が、(70:30〜95:5)
である、請求項1又は2に記載の方法。 - 【請求項4】工程(b)におけるエステル化反応を、脂
肪酸及び/又は多価アルコールの存在下で行うことを特
徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の方法。
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