JP2003514977A - 水をベースとするコーティング組成物 - Google Patents

水をベースとするコーティング組成物

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、上塗りに対する接着力を増大させるためにポリエステルをベースとする基材上で使用するのに適した、水をベースとする新しい組成物を提供する。組成物は、(a)コアシェルラテックスポリマー、(b)アクリレートベースの樹脂、スルホン化ポリエステルをベースとする樹脂、ビニルベースの樹脂、およびそれらの組み合わせからなる群より選択される水溶性ポリマー、(c)メラミン架橋剤、および(d)界面活性剤を有し、ラテックスは、(1)(i)α,β−エチレン性不飽和モノマー、(ii)二環式アルキルメタクリレ−ト、および(iii)極性モノマーから形成されるコア、および(2)(i)α,β−エチレン性不飽和モノマー、(ii)二環式アルキルメタクリレ−トおよび芳香族メタクリレートからなる群より選択される少なくとも1つのモノマー、および(iii)少なくとも5重量部の極性モノマーから形成されるシェルを含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 本発明は、水をベースとする新しいコーティング組成物に関する。特に組成物
は、ポリエステルをベースとする基材上で下塗層として使用して、基材と基材に
適用された選択された上塗りとの間の接着力を増大するのに適している。
【0002】 背景 ポリマーフィルム技術における慣行は、基材を下塗層またはコーティングでコ
ーティングして、基材と基材に塗布された上塗りとの間に接着を提供することを
伴う。例えば米国特許第4,098,952号(Kellyら)は、(i)3〜
25モル%のグリシジルメタクリレートまたはグリシジルアクリレート、(ii
)アクリルとメタクリル酸とのエステルから選択される35〜95モル%の1つ
以上のその他の共重合性モノマー、および(iii)1〜60モル%のアクリロ
ニトリルを含む共重合体を含む、いくつかのポリエステル基材のために有用な下
塗層について述べている。その他の構成要素も下塗り組成物に添加できる。例え
ばアルキルメラミンなどの架橋剤を使用して、組成物中に存在するヒドロキシル
およびエポキシ基などの官能基を架橋しても良い。さらに触媒を使用して架橋剤
の内部架橋作用を加速し、また下塗り共重合体中の架橋性官能基に対するその架
橋作用も加速できる。下塗り共重合体は、あらゆる適切な自立合成直鎖ポリエス
テルフィルムであることができる、支持フィルムの少なくとも1つの表面に塗布
できる。
【0003】 ポリエステルをベースとする基材と上塗りとの間に接着を提供する、新しい化
学組成物に対する必要性がなお存在する。
【0004】 要約 本発明は、ポリエステルをベースとする基材上で、基材と選択された上塗りと
の間で下塗層として使用するのに適した、水をベースとする新しいコーティング
組成物に関する。発明の水性組成物は、総組成物重量を基準にして、実質的に (a)約1〜8重量%固形分のコアシェルラテックスポリマー、 (b)アクリレートベースの樹脂、スルホン化ポリエステルをベースとする樹
脂、ビニルベースの樹脂、およびそれらの組み合わせからなる群より選択される
約4〜16重量%固形分の水溶性ポリマー、 (c)約0.2〜20重量%固形分のメラミン架橋剤、および (d)約0.05〜0.2重量%固形分の界面活性剤、 を含み、またはそれらから本質的になり、 コアはシェルより低いTを有して、ラテックスは、 (1)コア総重量を基準にして(i)約60〜95重量部の少なくとも1つ
の約1〜12個の炭素原子を有するα,β−エチレン性不飽和モノマー、(ii
)0〜約35重量部の二環式アルキルメタクリレ−ト、および(iii)少なく
とも5重量部の極性モノマーから形成されるコア、および (2)シェル総重量を基準にして(i)約35〜95重量部の少なくとも1
つの約1〜約12個の炭素原子を有するα,β−エチレン性不飽和モノマー、(
ii)二環式アルキルメタクリレ−トおよび芳香族メタクリレートからなる群よ
り選択される0〜約60重量部の少なくとも1つのモノマー、および(iii)
少なくとも5重量部の極性モノマーから形成されるシェルを含む。
【0005】 本明細書において、「コア/シェルラテックスポリマー」という用語は、複数
の離散したポリマー粒子を含有するラテックスを意味し、各粒子は部分的にまた
は実質的に完全にシェルポリマーで囲まれたコアポリマーを有する。「アクリレ
ートベースの樹脂」という用語は、アクリレート、および例えばアクリレートと
スチレンの共重合体などのアクリレート共重合体を包含する。
【0006】 本明細書において「%重量固形分」とは、発明の組成物中の固形構成要素の重
量%を表す。例えば構成要素の約1〜8重量%固形分は、発明の組成物100g
中に、約1〜8gの構成要素があることを意味する。発明の組成物は水をベース
とするので固形分は100%未満であり、典型的に固形分は約75%未満である
【0007】 発明の組成物は、最初溶液の形態で存在する。組成物を基材(ポリエステルを
ベースとするフィルムなど)に塗布または適用し、乾燥して硬化すると、組成物
は「下塗層」になる。概して下塗層は、基材への接着および上塗りへの接着を提
供することで、つなぎ層の役割をする。ここでの用法では、「上塗り」という用
語は下塗層に適用される層を意味するので、概して下塗層は基材と上塗りとの間
にはさまれる。
【0008】 発明の詳細な説明 発明のコーティング組成物は、約1〜8重量%固形分の量でコア/シェルラテ
ックスポリマーを含む。好ましいコア/シェルラテックスポリマーについては米
国特許第5,500,457号(Sarkarら)で述べられており、シェルポ
リマーに対するコアポリマーの重量比は約10:90〜90:10、好ましくは
約25:75〜50:50であると開示されている。コアポリマーはシェルより
も低いガラス転移温度(T)を有する。本明細書において、Tとは概して、
それ未満では分子内エネルギー障壁のために、ポリマー内の分子または原子の自
由回転が止まる温度を意味する。ポリマーのTは、典型的に単一のはっきりと
画定された温度ではなく、一定温度範囲にわたり存在する。
【0009】 コアポリマーのTは、好ましくは約−60℃〜20℃、より好ましくは約−
10℃〜5℃の範囲である。シェルポリマーのTは、好ましくは約35℃〜1
00℃、より好ましくは約40℃〜90℃の範囲である。シェルポリマーのT が約35℃未満に達すると、コーティング組成物が柔らかくなりブロッキングの
問題が出てくる可能性がある。ブロッキングは、コーティング組成物が意図され
ない表面に付着する場合の望ましくない特性および結果である。例えばブロッキ
ングが生じると、コーティング組成物は、製品をロールに巻いたときに基材の片
面に付着するだけでなく、同一基材の裏面にも付着する。
【0010】 コアは、約1〜12個の炭素原子を有する少なくとも1つのα,β−エチレン
性不飽和モノマーから製造される。このモノマーが、コアの約60〜95重量部
、好ましくは約75〜90重量部を構成する。コアは、二環式アルキルメタクリ
レ−ト、および芳香族メタクリレートからなる群より選択される少なくとも1つ
のモノマーも含有し、それは約40部まで、好ましくは約10〜25部を構成で
きる。コアは、好ましくは少なくとも5重量部の極性モノマーもさらに含有する
【0011】 シェルは、約1〜12個の炭素原子を含有する少なくとも1つのα,β−エチ
レン性不飽和モノマーからも形成できる。このモノマーは、シェルの95重量部
まで、好ましくは約45〜80重量部を構成しても良い。シェルは、二環式アル
キルメタクリレ−ト、および芳香族メタクリレートからなる群より選択される約
60重量部まで、好ましくは約20〜55重量部の少なくとも1つのモノマーも
含有して良い。シェルは、好ましくは少なくとも5重量部の極性モノマーをさら
に含有する。
【0012】 有用なα,β−エチレン性不飽和モノマーとしては、メチルアクリレート、エ
チルアクリレート、メチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、イソデ
シルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、n−ブチルアクリレート
、スチレン、ビニルエステルなどが挙げられるが、これに限定されるものではな
い。好ましいモノマーとしては、エチルアクリレートおよびメチルメタクリレー
トが挙げられる。所望するならば、これらの不飽和モノマーの組み合わせも使用
できる。
【0013】 有用な二環式アルキルメタクリレ−トとしては、ジシクロペンテニルメタクリ
レート、ノルボルニルメタクリレート、およびイソボルニルメタクリレートが挙
げられ後者が好ましいが、これに限定されるものではない。所望するならば、二
環式アルキルメタクリレ−トの組み合わせも使用できる。
【0014】 コアポリマーおよび/またはシェルポリマーは、(1)アクリルメタクリル酸
またはヒドロキシアルキルメタクリレ−トと、(2)N−アルキルアクリルアミ
ド、N,N−ジアルキルアミノモノアルキルメタクリレ−ト、N−アルキルアミ
ノアルキルメタクリレ−ト、およびそれらのカチオン塩をはじめとする、窒素を
含有する化合物とからなる群より選択される、少なくとも5重量部の極性モノマ
ーも含有し、上記のあらゆるアルキル基は8個までの炭素原子、好ましくは2個
までの炭素原子を有する。
【0015】 好ましい極性モノマーとしては、ヒドロキシエチルアクリレートおよびメタク
リレート、N−メチルアクリルアミド、N−ブチルメタクリルアミド、N−メチ
ロールアクリルアミド、N−ブチルアミノエチルメタクリレート、N−N’−ジ
エチルアミノエチルメタクリレート、N,N’−ジメチルアミノエチルメタクリ
レート、およびイソブチオキシメタクリルアミドが挙げられる。特に好ましい極
性モノマーは、ヒドロキシエチルメタクリレートである。
【0016】 コア/シェルラテックスポリマーは、重合容器中で乳化剤を必要とする既知の
エマルジョン重合技術を使用して重合される。有用な乳化剤としては、アニオン
界面活性剤、非イオン性界面活性剤、およびそれらの混合物が挙げられる。有用
な界面活性剤の特定例は、(i)約C〜C12アルキル、アルキルアリール、
および/またはアケニル基からなる群より選択される少なくとも1つの疎水性部
分、および(ii)スルフェート、スルホネート、ホスフェート、ポリオキシエ
チレンスルフェート、ポリオキシエチレンスルホネート、ポリオキシエチレンホ
スフェートなど、およびこのようなアニオン基の塩からなる群より選択される少
なくとも1つのアニオン基を含む分子構造を有し、塩はアルカリ金属塩、アンモ
ニウム塩、三級アミノ塩などからなる群より選択される。
【0017】 コア/シェルラテックスのエマルジョン重合のたの市販の有用なアニオン界面
活性剤の実例としては、Stepan Chemical Co.からポリST
EPTMB−3として入手されるラウリル硫酸ナトリウム、Stepan Ch
emical Co.からポリSTEPTMB−12として入手されるラウリル
エーテル硫酸ナトリウム、およびRhone−PoulencからSIPONA
TETMDS−10として入手されるドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムが
挙げられる。
【0018】 コア/シェルラテックスのエマルジョン重合のための有用な非イオン性界面活
性剤としては、分子構造が、有機脂肪族またはアルキル芳香族疎水性部分と、エ
チレンオキシドなどの親水性アルキレンオキシドとの縮合生成物を含むものが挙
げられる。有用な非イオン性界面活性剤のHLB(親水性−親油性バランス)は
、約10以上、好ましくは約10〜20である。HLB数は、界面活性剤の親水
性(水を好むまたは極性)基と親油性(油を好むまたは非極性)基のサイズおよ
び強度のバランスを表す。
【0019】 コア/シェルラテックスのエマルジョン重合ための市販される有用な非イオン
性界面活性剤の実例としては、ローヌ・プーラン(Rhone−Poulenc
)からそれぞれIGEPALTMCAまたはCOシリーズとして入手されるノニ
ルフェノキシまたはオクチルフェノキシポリ(エチレンオキシ)エタノールと、
ユニオン・カーバイド(Union Carbide)からTERGITOL 15−Sシリーズとして入手されるC11〜C15二級アルコールエトキシル
と、ICI Chemicalsから界面活性剤TWEENTMシリーズとして
入手されるポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステルとが挙げられる。
【0020】 最も好ましくは、コアシェルラテックスポリマーのエマルジョン重合は、アニ
オン界面活性剤(群)および非イオン性界面活性剤(群)の混合物の存在下で生
じ、アニオン界面活性剤と非イオン性界面活性剤との割合は約10:90〜90
:10である。界面活性剤(すなわち乳化剤)の有用な範囲は、ラテックスポリ
マーのコアポリマーとシェルポリマー双方の中の全モノマーの総重量を基準にし
て約1〜8重量%、好ましくは約1.5〜7重量%、そして最も好ましくは約2
〜5重量%である。
【0021】 水溶性熱重合開始剤は、コア/シェルラテックスポリマーのエマルジョン重合
中にも存在する。適切な重合開始剤としては、過硫酸カリウム、過流酸アンモニ
ウム、過硫酸ナトリウム、およびそれらの混合物からなる群より選択されるもの
、および上述の過硫酸塩と、メタ重亜硫酸ナトリウムおよび亜硫酸水素ナトリウ
ムからなる群より選択される還元剤との反応生成物などの酸化還元重合開始剤が
挙げられる。好ましい水溶性重合開始剤は、過硫酸カリウムおよび過流酸アンモ
ニウムである。好ましくは、最も水溶性の重合開始剤が約50℃〜70℃で使用
される。酸化還元タイプの重合開始剤は、好ましくは約25℃〜50℃で使用さ
れる。水溶性重合開始剤は、ラテックスポリマーのコアポリマーおよびシェルポ
リマー双方の全モノマー総重量を基準にして約0.05〜2部、好ましくは約0
.1〜0.5部を構成する。
【0022】 水溶性ポリマーは、上塗りおよび基材に対して良好な接着を示す下塗層を生じ
るように選択される。「良好な接着」とは、概して基材、下塗層、および上塗り
間の接着が、好ましくはASTM 3359−95aの試験方法Bおよび図1に
従って4〜5の評価を示すことを意味する。発明の組成物では、水溶性ポリマー
は好ましくは約4〜16重量%固形分の量で存在する。有用な水溶性ポリマーと
しては、アクリレートベースの樹脂、スルホン化ポリエステルをベースとする樹
脂、およびビニルベースの樹脂が挙げられるが、これに限定されるものではない
【0023】 有用なアクリレートベースの樹脂としては、(1)ポリアクリル酸、ポリメタ
クリル酸、およびそれらの塩、(2)アクリルエマルジョン樹脂およびアクリル
−スチレン共重合体エマルジョン樹脂が挙げられるが、これに限定されるもので
はない。好ましくはアクリルポリマーおよび共重合体エマルジョンは、水をベー
スとする。市販の水をベースとするアクリルエマルジョンの実例としては、どち
らも米国ペンシルベニア州フィラデルフィアのRohm and Haas C
o.から入手されるMaincote(登録商標)HG54DおよびMainc
ote(登録商標)PR−71が挙げられるがこれに限定されるものではない。
市販の水をベースとするアクリル−スチレン共重合体エマルジョンの実例は、こ
れもRohm and Haas Co.から入手されるRhoplex(登録
商標)WL−96である。好ましいアクリレートベースの樹脂については、米国
特許第4,098,952号(Kellyら)の実施例3で述べられている。有
用なスルホン化ポリエステルをベースとする樹脂としては、例えば米国特許第5
,427,835号(Morrisonら)で教示されたものが挙げられるが、
これに限定されるものではない。有用なビニルベースの樹脂としては、ポリ塩化
ビニリデンが挙げられる。
【0024】 架橋剤は、主にコーティング組成物中に存在するヒドロキシル基およびエポキ
シ基である官能基を架橋する機能を果たす。架橋剤は好ましくは、内部架橋でき
て溶剤浸透に対する抵抗性を提供する。適切な架橋剤は、エポキシ樹脂、アルキ
ド樹脂、および/または例えばメラミン、ジアジン、尿素、環状エチレン尿素、
環状プロピレン尿素、チオ尿素、環状エチレンチオ尿素、アルキルメラミン、ア
リールメラミン、ベンゾグアナミン、グアナミン、アルキルグアナミン、および
アリールグアナミンなどのアミンと、例えばホルムアルデヒドなどのアルデヒド
との縮合生成物を含んでも良い。
【0025】 架橋剤は、好ましくは約0.1〜20重量%固形分、より好ましくは約0.1
〜2重量%固形分の量で存在する。発明の実施において有用な市販の架橋剤の実
例としては、どちらも米国ニュージャージー州ウエストパターソンのCYTEC
Companyから入手されるメチル化されたメラミンホルムアルデヒド樹脂
であるCymel(登録商標)323およびCymel(登録商標)373が挙
げられるが、これに限定されるものではない。
【0026】 界面活性剤または湿潤剤はコーティング組成物中で使用されて、組成物の表面
張力を調節し、それが基材上に塗布される能力を改善する。組成物全体のために
有用な界面活性剤は、既述したエマルジョン重合工程のために有用な界面活性剤
とは異なるかもしれない。好ましい界面活性剤は、約7〜10のHLB(親水性
−親油性バランス)値を有する。HLB値は、界面活性剤の親水性(水を好むま
たは極性)基と親油性(油を好むまたは非極性)基とのサイズおよび強度のバラ
ンスを表す。市販の界面活性剤の実例は、米国コネチカット州ダンベリーのユニ
オン・カーバイド(Union Carbide Chemical Comp
any)から市販される、約7のHLBを有するオクチルフェノキシポリエトキ
シエタノールであるTritonTMX−100である。
【0027】 コーティングを適用基材に塗布した際に、加工またはフィルムの取り扱いを助
けるためにコーティング組成物に添加できる、いくつかの任意の構成要素がある
。所望するならば触媒を使用して、架橋剤の内部架橋作用を加速しても良い。触
媒は架橋剤と官能基間の架橋作用を加速することもできる。メラミン架橋剤のた
めに適した触媒としては、塩化アンモニウム、硝酸アンモニウム、チオシアン酸
アンモニウム、無水リン酸アンモニウム、硫酸アンモニウム、リン酸水素二アン
モニウム、塩基との反応によって安定化されたマレイン酸、およびモルホリニウ
ムパラトルエンスルホネートが挙げられる。使用する場合、触媒の量は使用され
る架橋剤の量に依存する。架橋剤が約0.1〜2重量%固形分の量で存在する場
合、存在する触媒の量は、好ましくは約0.005〜1重量%固形分の量である
【0028】 典型的に小さな粒子であるスリップ剤を使用して、発明の下塗層を含有する基
材の取り扱い特性を改善できる。特にスリップ剤は、発明の組成物が塗布された
基材(「下塗りされた基材」と称されることが多い)の仕上げを助けることがで
きる。好ましいスリップ剤は、サブミクロン(10−6m)から数ミクロンの直
径を有するポリスチレンビーズなどのポリマー粒子である。使用する場合、スリ
ップ剤の量は、好ましくは約0.0001〜10重量%固形分、より好ましくは
約0.001〜1重量%固形分である。
【0029】 添加剤が発明の組成物に添加できる。それらとしては、例えば帯電防止剤、着
色剤、紫外線安定剤、ヒンダードアミン光安定剤、およびそれらの組み合わせが
挙げられる。使用する場合、それらは好ましくは約10重量%固形分以下の量で
存在する。有用な帯電防止剤は、米国特許第5,500,547号(Sarka
rら)の10欄、4〜53行で開示される。
【0030】 有用なヒンダードアミン光安定剤としては、(1)ニューヨーク州ホーソーン
のCiba−Geigy Corp.からTINUVIN 770として入手さ
れるビス−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジニル)セバケート、
(2)Ciba−Geigy Corp.からTINUVIN 144として入
手されるビス−(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジニル)−2
−n−ブチル−2−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル
)マロネート、(3)ノースカロライナ州シャーロットのClariantCo
rp.から製品番号PR−31の下に入手されるプロパン二酸[(4−メトキシ
フェニル)−メチレン]−ビス−(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピ
ペリジニル)エステル、(4)Ciba−Geigy Corp.からTINU
VIN 622として入手される4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチ
ル−1−ピペリジンエタノールを有するコハク酸ジメチルポリマー、(5)Ci
ba−GeigyからCHIMASORB 944FLとして入手されるポリ[
6−[(1,1,3,3−テトラメチルブチル)アミノ]−s−トリアジン−2
,4−ジイイル][2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル]イミノ]
ヘキサメチレン[(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ]
、および(6)Ciba−Geigy Corp.からTINUVIN 440
として入手される低分子量(約435g/モル)のアセチル化ヒンダードアミン
光安定剤が挙げられるが、これに限定されるものではない。
【0031】 コーティング組成物は、従来の混合装置および既知の技術を使用して、構成要
素を共に混合して、バッチタイプの反応器または容器内で調合できる。コーティ
ング組成物は、ノッチバーコーティング、ナイフコーティング、およびグラビア
コーティングをはじめとするがこれに限定されるものではない、あらゆる適切な
既知のフィルムコーティング技術によって基材表面に塗布しても良い。基材に塗
布した後、被覆されたフィルムを好ましくは70℃を越え、使用するフィルムの
性質によって定まる最大温度までの温度に加熱して、乾燥および/または硬化す
べきである。被覆された基材は、部分的に乾燥および/または硬化されても良い
。引き続くステップで、下塗層に上塗りが塗布できる。
【0032】 好ましくは組成物は、約0.0076〜0.076mm(0.0003〜0.
003インチ)、より好ましくは約0.0076〜0.025mm(0.000
3〜0.001インチ)の未乾燥塗膜厚でフィルム上に塗布される。下塗層の最
終乾燥厚は、好ましくは約0.01〜5μm、より好ましくは約0.03〜0.
1μmである。
【0033】 本発明の一実施態様では下塗層は光透過性であり、それは入射する光強度の少
なくとも70%、より好ましくは少なくとも80%、そして最も好ましくは少な
くとも90%が透過することを意味する。入射光は、約400〜770nm範囲
の可視光でも、赤外線、紫外線、または電磁スペクトルのその他のあらゆる光で
あることができる。
【0034】 基材が延伸されたポリエステルをベースとするフィルムである場合、コーティ
ング組成物は、延伸工程の前、最中、後に塗布できる。ここでの用法では、「延
伸された」とは、概してポリエステルをベースとするフィルムを一軸または二軸
延伸して、特定の望ましい特性をフィルムに与えることを意味する。フィルム、
特にポリエステルフィルムを延伸する工程については、The Encyclo
pedia of Polymer Science and Enginee
ring第12巻、第二版、193〜216ページで述べられている、二軸延伸
ポリエステルフィルムを製造する典型的な工程は、4つのステップを含む。(1
)ポリエステル樹脂を溶融押出しして急冷しウェブを形成する、(2)ウェブを
縦方向または流れ方向に延伸する、(3)ウェブをウェブ中で横断方向に延伸し
てフィルムを製造する、そして(4)フィルムをヒートセットする。
【0035】 本発明の別の態様では、ポリエステルをベースとする基材を流れ方向に延伸し
た後、横断方向に延伸する前に、コーティング組成物を塗布する。コーティング
組成物をあらかじめ延伸されたポリエステル基材に塗布する際に、基材表面を空
気コロナまたは窒素コロナ処理などのコロナ放電で前処理することが好ましい。
好ましくはコロナ処理は、フィルム表面積平方センチメートルあたり約0.2m
J(mJ/cm)の範囲である。所望するならば、より高いコロナ処理レベル
も使用できる。
【0036】 コーティング組成物は、基材と上塗りの間に、増大された接着を提供する。コ
ーティング組成物は、ポリエステルをベースとする基材に良好な接着を提供する
ように調合される。ポリエステルをベースとする有用な基材の実例としては、例
えばポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(P
BT)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリブチレンナフタレート(P
BN)、およびそれらの共重合体、およびテネシー州キングズポートのEast
man Chemical Co.から入手されるポリエチレンテレフタレート
のPETGおよびPCTGアモルファス共重合体などの未延伸、一軸延伸、およ
び二軸延伸ポリエステルが挙げられる。ポリエステルはカルボキシレートおよび
グリコールサブユニットを含み、例えば(a)カルボキシレートモノマー分子と
グリコールモノマー分子との反応、または(b)エステル転移反応によって生成
できる。各カルボキシレートモノマー分子は2個以上のカルボン酸またはエステ
ル官能基を有し、各グリコールモノマー分子は2個以上のヒドロキシ官能基を有
する。ポリエステルは、単一タイプのカルボキシレートモノマー分子または2種
以上の異なるタイプのカルボキシレートモノマー分子を使用して形成できる。こ
れはグリコールモノマー分子にも当てはまる。グリコールモノマー分子と炭酸エ
ステルとの反応から誘導されるポリカーボネートも「ポリエステル」という用語
に含まれる。
【0037】 ポリマー層またはフィルムの特性は、特定のモノマー分子の選択によって変化
する。ポリエステル層のカルボキシレートサブユニットを形成するのに適したカ
ルボキシレートモノマー分子としては、例えば2,6−ナフタレンジカルボン酸
およびそれらの異性体、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、アゼライン酸
、アジピン酸、セバシン酸、ノルボルネンジカルボン酸、ビシクロオクタンジカ
ルボン酸、1,6−シクロヘキサンジカルボン酸およびそれらの異性体、t−ブ
チルイソフタル酸、トリメリット酸、スルホン化イソフタル酸ナトリウム、2,
2’−ビフェニルジカルボン酸およびそれらの異性体、およびメチルまたはエチ
ルエステルなどのこれらの酸の低級アルキルエステルが挙げられる。「低級アル
キル」という用語は、この文脈ではC1〜C10直鎖または分枝鎖アルキル基を
指す。
【0038】 ポリエステル層のグリコールサブユニットを形成するのに適したグリコールモ
ノマー分子としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブ
タンジオールおよびそれらの異性体、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチル
グリコール、ポリエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリシクロデカ
ンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノールおよびそれらの異性体、ノル
ボルナンジオール、ビシクロ−オクタンジオール、トリメチロールプロパン、ペ
ンタエリスリトール、1,4−ベンゼンジメタノールおよびそれらの異性体、ビ
スフェノールA、1,8−ジヒドロキシビフェニルおよびそれらの異性体、およ
び1,3−ビス(2−ヒドロキシエトキシ)ベンゼンが挙げられる。
【0039】 ポリエステルをベースとする光学フィルムを製造するのに有用なポリエステル
の例は、例えばその内容全体を本願明細書に援用したものとする、米国特許第5
,825,543号、第5,882,774号、および第5,867,316号
、PCT公開第WO99/36262号、第WO99/36248号、および第
WO99/36812号、および米国特許出願第09/399531号で述べら
れている。
【0040】 発明の別の態様では、発明の組成物はポリエステル基材と上塗りの間に良好な
接着を提供する。1つの有用な上塗りは、酢酸ビニル、ビニルアルコール、およ
び塩化ビニルを含むビニル共重合体を含有する。
【0041】 別のクラスの上塗りは、「ハードコート」と称することができる。特に適切な
ハードコートは、米国特許第5,104,929号(Bilkadi)で開示さ
れ、それはプロトン性の基で置換されたエチレン性不飽和脂肪族および/または
シクロ脂肪族モノマー中に分散したコロイド二酸化ケイ素粒子を含む耐摩耗性コ
ーティングである。特に摩擦硬化性コーティング組成物および耐候性コーティン
グは、アクリルまたはメタクリル酸のプロトン基置換エステルまたはアミド中の
直径100μm未満の非水性分散コロイド二酸化ケイ素粒子を含み、 プロトン基置換エステルまたはアミドまたはアクリル酸は、式、 A−Z−A (式中、AおよびAは、独立に 一般式、
【化1】 (式中、 各Rは独立に水素原子またはメチル基であり、 mは1〜5の整数であり、 Rは、(m+1)個の一級ヒドロキシル基を有する脂肪族ポリオールの残基
であって(前記残基はポリオールからのヒドロキシ基の除去によって形成される
)、1〜10個の炭素原子および任意に1個のエーテル酸素原子を含有し、 zは、式、
【化2】 (式中、 Xは五または六員環ヘテロ環を完成するのに必要な二価の基である。)のヘテロ
環基である。)を有するポリ(アクリロイロキシ)−アルコキシプロピル基であ
る。)を有する1つ以上の化合物である。
【0042】 別の適切なハードコートは米国特許第5,633,049号で開示され、それ
は、アクリル酸の多官能性エチレン性不飽和エステル、メタクリル酸の多官能性
エチレン性不飽和エステル、またはそれらの組み合わせ、およびアクリルアミド
を含む、シリカのない保護コーティング前駆体組成物から調製される酸および摩
耗抵抗性コーティングである。
【0043】 ハードコートの第1の主要な構成要素は、好ましくは水素結合できてコーティ
ングに硬さを与えられる、アクリルまたはメタクリル酸の多官能性エチレン性不
飽和エステル(すなわち多官能性アクリレートまたはメタクリレート)である。
好ましい(メタ)アクリル酸の多官能性エチレン性不飽和エステルは、式、
【化3】 (式中、Rは水素、ハロゲンまたは(C)アルキル基であり(好ましく
はRは水素またはメチル基である)、Rは炭素、水素、窒素、過酸化物でな
い酸素、イオウ、またはリン原子を有する環式、分枝、直鎖、脂肪族、芳香族、
またはヘテロ環であることができる多価の有機基であり、Yは水素、(C )アルキル、またはプロトン性の官能基であり、mはエステル中のアクリルまた
はメタクリル基の数を表して少なくとも2の値を有する整数であり、nはR
原子価mの値を有する)で表される。この式に関して述べると、好ましくはR は約14〜100の分子量を有し、mは2〜6の値を有し(より好ましくはmは
2〜5の値を有し、最も好ましくはmは3〜4の値を有し、あるいは多官能性ア
クリレートおよび/またはメタクリレートの混合物を使用する場合、mは約2.
05〜5の平均値を有する。)、nは1〜3の値を有する整数であり、Yはプロ
トン性官能基である。好ましいプロトン性官能基は、−OH、−COOH、−S
H、−PO(OH)、−SOH、および−SO(OH)からなる群より選
択される。
【0044】 概してアクリルアミドは、式、
【化4】 (式中、 (A)RおよびRはそれぞれ独立に、水素と、ヒドロキシ、ハロゲン化物
、カルボニル、およびアミド官能性を任意に有する(C−C)アルキル基と
、カルボニルおよびアミド官能性を任意に有する(C−C)アルキレン基と
、(C−C)アリール基と、(C−C)アルク(C−C)アリール
基と、(C−C18)ヘテロアリール基であるが、ただしRおよびRの1
つだけが水素であり、 (B)Rは水素、ハロゲン、またはメチル基である。)を有する。
【0045】 実施例 以下の実施例は、発明の異なる実施態様および詳細を例証する目的で提供され
る。実施例はこの目的にかなうが、使用される特定の成分と量ならびにその他の
条件と詳細は、本発明の範囲を不当に制限するものでない。特に断りのない限り
全ての百分率は重量%である。
【0046】 接着試験 下に述べる全実施例で、アクリレートベースの上塗り、発明のコーティング組
成物、およびポリエステルベースの基材間の接着は、ASTM D 3359−
95aのテープ試験による接着測定の標準試験法を使用して測定した。試験方法
B「横断切り込みテープ試験」では、コーティングフィルムの各方向に11個の
切り込みを入れた。試験方法は、図1に示す接着試験分類のための評価スケール
も提供する。1の評価値は、様々な層と基材間に接着がほとんどないことを意味
する。4〜5の評価値は、様々な層と基材間に良好な接着があることを意味する
【0047】 便宜上、以下の略語を実施例中で使用する。
【0048】
【表1】 表1 水をベースとするコーティング組成物で使用した様々な構成要素
【0049】 実施例1〜25 厚さ約0.13mm(0.005インチ)を有するあらかじめ二軸延伸したP
ETフィルムを光量0.2mJ/cmでコロナ処理した。従来の混合装置を装
着した小型容器内において、表2で特定する量(全てグラム)の様々な構成要素
で、水をベースとする組成物の様々な100gバッチを製造した。組成物をPE
Tフィルムに塗布した。被覆されたPETフィルムを約107℃(225°F)
のオーブン内で約30秒間乾燥した。被覆された組成物の露出面に、紫外線(U
V)光硬化性のアクリレートベースのモノマーを塗布し、UV硬化した。評価ス
ケール1〜5を使用して、ASTM D 3359−95a試験方法Bに従って
、アクリレートベースのフィルム、下塗層、およびPETフィルム間の接着を試
験した。
【0050】
【表2】
【0051】 表2中の実施例1〜9は、いくつかの水溶性ポリマーと共にコアシェルラテッ
クスの組み合わせを使用すると、良好〜優れた層の接着が達成されることを示す
。しかし全ての水溶性ポリマーが、良好な接着提供するわけではなかった。例え
ば実施例12〜18では、PVDCまたはSL−112のような水溶性ポリマー
は、コアシェルラテックスを使用した場合でさえも良好な接着を提供しなかった
【0052】 水溶性ポリマーなしにコアシェルラテックスを使用した場合(実施例10〜1
1)、コアシェルラテックスなしに水溶性ポリマーを使用した場合(実施例19
〜25)は、層の間に接着不良が観察された。
【0053】 実施例26 米国特許第4,098,952号(Kellyら)の実施例3が述べるように
して、上の表1に列挙した構成要素でラテックス組成物を調製した。ラテックス
を脱イオン水で固形分含量3.5%に希釈して、0.15重量%の界面活性剤T
ritionTMX−100を添加した。
【0054】 厚さ約0.13mm(0.005インチ)を有するあらかじめ二軸延伸したP
ETフィルムを0.2mJ/cmの光量でコロナ処理した。ラテックスをPE
Tフィルム上に塗布し、約107℃(225°F)のオーブン内で約30秒間乾
燥した。乾燥コーティング厚は約0.1μmであった。ラテックスの表面に紫外
線(UV)硬化性のアクリレートベースのモノマーを塗布し、UV硬化した。A
STM D 3359−95a試験方法Bに従って、アクリレートフィルム、ラ
テックス、およびPETフィルム間の接着を試験した。接着は1〜5の評価スケ
ールで、約1であることが観察された。
【0055】 実施例27〜29 US 4,098,952実施例3のラテックス組成物に、表3に従って追加
的構成要素を添加し、コーティング組成物を得た。各構成要素の量はグラムであ
った。各実施例につき総バッチサイズ17,000gを製造した。調合物中で触
媒としてマレイン酸を使用した。0.38mm(0.015インチ)一軸延伸P
ETフィルム上に組成物を塗布し、約107℃(225°F)のオーブン内で約
30秒間強制風乾した。次にPETフィルムを横断方向に最終フィルム厚約0.
13mm(0.005インチ)に延伸した。下塗りされた層の表面に、紫外線硬
化性アクリレートベースのモノマーを塗布してUV硬化した。ASTM D 3
359−95aの試験方法Bに従い評価スケール1〜5を使用して、アクリレー
トフィルム、下塗層、およびPETフィルム間の接着を試験した。
【0056】
【表3】 表3 実施例27〜29の構成要素(グラム)
【0057】 実施例27は、水溶性ポリマー(米国特許第4,098,952号実施例3の
コーティング組成物から調合される)を単独で使用すると、層間に接着不良が観
察されることを示した。対照的に米国特許第4,098,952号の実施例3の
調合物と共にコア/シェルラテックスを使用すると、実施例28および29で示
されるように層の接着力に顕著な増大があった。
【0058】 背景で考察した特許を含め上記の参考文献は、その内容全体を本願明細書に援
用したものとする。
【0059】 本発明は、本願明細書で特に既述されなかったあらゆる要素または品目の不在
下で適切に実施できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C09D 133/00 C09D 133/00 167/00 167/00 // C08L 67:00 C08L 67:00 (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZW ),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU, TJ,TM),AE,AG,AL,AM,AT,AU, AZ,BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH,C N,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,DZ,EE ,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,HR, HU,ID,IL,IN,IS,JP,KE,KG,K P,KR,KZ,LC,LK,LR,LS,LT,LU ,LV,MA,MD,MG,MK,MN,MW,MX, NO,NZ,PL,PT,RO,RU,SD,SE,S G,SI,SK,SL,TJ,TM,TR,TT,TZ ,UA,UG,UZ,VN,YU,ZA,ZW Fターム(参考) 4F006 AA35 AB24 AB52 BA01 DA04 4F100 AA01A AK03A AK25A AK41A AK41B AK42B AL05A AL06A AL06B BA02 BA32A CA02A EH462 EJ32B EJ38B EJ54 EJ551 JA05A JM01A 4F210 AA21 AA24 AB03 AB07 AB10 AD11 AG01 AG03 QC06 QD08 QG01 QG15 QW33 QW34 4J038 CG002 CP061 DA162 DB002 DD122 DD172 JB36 KA03 PC08

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (a)コアがシェルよりも低いTを有し、ラテックスが、 (1)コア総重量を基準にして(i)約60〜95重量部の少なくとも1つ
    の約1〜12個の炭素原子を有するα,β−エチレン性不飽和モノマー、(ii
    )0〜約35重量部の二環式アルキルメタクリレ−ト、および(iii)少なく
    とも5重量部の極性モノマーから形成されるコア、および (2)シェル総重量を基準にして(i)約35〜95重量部の少なくとも1
    つの約1〜約12個の炭素原子を有するα,β−エチレン性不飽和モノマー、(
    ii)0〜約60重量部の二環式アルキルメタクリレ−トおよび芳香族メタクリ
    レートからなる群より選択される少なくとも1つのモノマー、および(iii)
    少なくとも5重量部の極性モノマーから形成されるシェルを含む、約1〜8重量
    %固形分のコアシェルラテックスポリマー、 (b)アクリレートベースの樹脂、スルホン化ポリエステルをベースとする樹
    脂、ビニルベースの樹脂、およびそれらの組み合わせからなる群より選択される
    約4〜16重量%固形分の水溶性ポリマー、 (c)約0.2〜20重量%固形分のメラミン架橋剤、および (d)約0.05〜0.2重量%固形分の界面活性剤 を含み、ポリエステルをベースとする基材をコーティングするのに適した、水を
    ベースとする組成物。
  2. 【請求項2】 α,β−エチレン性不飽和モノマーが、メチルアクリレート
    、エチルアクリレート、メチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、イ
    ソデシルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、n−ブチルアクリレ
    ート、スチレン、ビニルエステル、およびそれらの組み合わせからなる群より選
    択される、請求項1に記載の組成物。
  3. 【請求項3】 二環式アルキルメタクリレ−トが、ジシクロペンテニルメタ
    クリレート、ノルボルニルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、およ
    びそれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項1に記載の組成物。
  4. 【請求項4】 極性モノマーが、(メタ)アクリル酸、ヒドロキシアルキル
    (メタ)アクリレート、N−アルキルアクリルアミド、N,N−ジアルキルアミ
    ノアルキル(メタ)アクリレート、モノアルキルアミノアルキル(メタ)アクリ
    レート、N,N−ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレートのカチオン塩
    、およびN−アルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート、およびそれらの組
    み合わせからなる群より選択され、全てのアルキル基が約12個までの炭素原子
    を含有する、請求項1に記載の組成物。
  5. 【請求項5】 架橋剤が、エポキシ樹脂、アルキド樹脂、アルキルメラミン
    、アリールメラミン、ベンゾグアナミン、グアナミン、アルキルグアナミン、ア
    ルデヒドを有するアリールグアナミン、およびそれらの組み合わせからなる群よ
    り選択される少なくとも1つの構成要素を含む、請求項1に記載の組成物。
  6. 【請求項6】 架橋剤がメチル化されたメラミンホルムアルデヒド樹脂であ
    る、請求項1に記載の組成物。
  7. 【請求項7】 界面活性剤がオクチルポリエチオキシエタノールである、請
    求項1に記載の組成物。
  8. 【請求項8】 約0.1μm〜10μmの平均粒度を有する約0.0001
    〜10重量%固形分のスリップ剤をさらに含む、請求項1に記載の組成物。
  9. 【請求項9】 p−トルエンスルホン酸およびマレイン酸からなる群より選
    択される約0.005〜1.0重量%固形分の触媒をさらに含む、請求項1に記
    載の組成物。
  10. 【請求項10】 約0.1〜2重量%固形分のメラミン架橋剤を含む、請求
    項1に記載の組成物。
  11. 【請求項11】 (a)主面を有するポリエステル基材、および (b)基材の主面の少なくとも一部分上に配置され、請求項1に記載のコーテ
    ィング組成物から形成される下塗層を含む、下塗りされたフィルム。
  12. 【請求項12】 基材が、ポリエチレンテレフタレート、延伸されたポリエ
    チレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、延伸されたポリエチレンナ
    フタレート、およびポリエチレンテレフタレートとポリエチレンナフタレートと
    の共重合体からなる群より選択される、請求項11に記載のフィルム。
  13. 【請求項13】 下塗り層上に配置された上塗りをさらに含む、請求項12
    に記載のフィルム。
  14. 【請求項14】 基材、下塗層、および上塗りの間の接着が、ASTM D
    3359−95aの試験方法Bによる測定で4〜5の値を有する、請求項13
    に記載のフィルム。
  15. 【請求項15】 下塗層が光透過性である、請求項11に記載のフィルム。
  16. 【請求項16】 (a)流れ方向に延伸され、主面を有する一軸延伸ポリエ
    ステルフィルムを提供するステップと、 (b)請求項1に記載の組成物を一軸延伸フィルムの主面にコーティングする
    ステップと、 (c)コーティング組成物を部分的に乾燥するステップと、 (d)一軸延伸フィルムを横断方向に延伸するステップと、 を含む、下塗りされた二軸延伸ポリエステルフィルムを製造する方法。
  17. 【請求項17】 二軸延伸フィルムがポリエチレンテレフタレートである、
    請求項16に記載の方法。
  18. 【請求項18】 (a)主面を有する二軸延伸ポリエステルフィルムを提供
    するステップと、 (b)フィルム主面の少なくとも一部分を表面処理するステップと、 (c)請求項1に記載の組成物を二軸延伸フィルムの主面の少なくとも一部分
    にコーティングするステップと、 (d)コーティング組成物を乾燥するステップと、 を含む、下塗りされた二軸延伸フィルムを製造する方法。
  19. 【請求項19】 表面処理が窒素コロナおよび空気コロナ処理からなる群よ
    り選択される、請求項に18記載の方法。
  20. 【請求項20】 コロナ処理が平方メートルあたり約0.2mJである、請
    求項19に記載の方法。
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