JP2005187582A - 難燃性水性樹脂組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 下記成分(A)および(B)を含んでなる、水性樹脂組成物: (A)重合性不飽和結合を1以上有する界面活性剤を用いてラジカル重合性不飽和単量体を乳化重合してなる、合成樹脂エマルジョン、(B)ポリリン酸塩。
【選択図】 なし
Description
本発明は、水性樹脂組成物に関する。より詳しくは、本発明は、難燃性のバッキング剤、接着剤、およびコーティング剤などに好適に使用できる難燃性水性樹脂エマルジョン組成物に関する。
カーペットのバッキング剤、接着剤、コーティング剤などに難燃性を付与する目的で、従来より、合成樹脂エマルジョンに難燃剤を添加して難燃性を付与する手法がとられている。一般的に、難燃剤としては、難燃効果の高い臭素化合物などのハロゲン化合物、または前記ハロゲン化合物と酸化アンチモンの混合物が採用されている。難燃剤としての臭素化合物としては、例えば、デカブロモジフェニルエーテル、テトラブロモビスフェノールAなどの核臭素置換芳香族化合物が知られている。
よって本発明は、人体および自然環境に対して有害とされるハロゲン系難燃剤を用いることなく、難燃性および貯蔵安定性に優れ、かつフォギング現象を生じ難い、難燃性の水性樹脂組成物を提供することをその目的とする。
本発明による水性樹脂組成物は、下記成分(A)および(B)を含んでなるものである:
(A) 重合性不飽和結合を1以上有する界面活性剤を用いてラジカル重合性不飽和単量体を乳化重合してなる、合成樹脂エマルジョン、
(B) ポリリン酸塩。
本発明による水性樹脂組成物の製造方法は、重合性不飽和結合を1以上有する界面活性剤を用いてラジカル重合性不飽和単量体を乳化重合して得られる合成樹脂エマルジョンに、ポリリン酸塩を添加することを含んでなる。
本発明の別の態様によれば、本発明による水性樹脂組成物を含んでなる難燃化付与剤が提供される。
本発明の別の態様によれば、本発明による難燃化付与剤を、樹脂組成物の前駆組成物に配合することを含んでなる、樹脂組成物を難燃化する方法が提供される。
本発明による水性樹脂組成物は、人体および自然環境に対して有害とされるハロゲン系難燃剤を用いず、難燃剤としてポリリン酸塩を用いてなるものである。このため、本発明による組成物には、ポリリン酸塩の添加による耐水性の向上も期待できる。本発明による樹脂組成物は、特定の合成樹脂エマルジョンを使用することにより、経時的な安定性に優れたものであり、増粘したり、分離したりすることがほとんどない。また本発明による樹脂組成物は、難燃性および貯蔵安定性に優れ、フォギング現象も生じ難い。よって、本発明による樹脂組成物は、難燃性であることが要求されるバッキング剤、接着剤、バインダー、およびコーティング剤などの用途に好適に用いることができる。
本発明による水性樹脂組成物は、(A)重合性不飽和結合を1以上有する界面活性剤を用いてラジカル重合性不飽和単量体を乳化重合してなる、合成樹脂エマルジョンと、(B)ポリリン酸塩とを含んでなるものである。本発明による水溶性樹脂組成物は、難燃性である。ここで難燃性とは、難燃剤を含む樹脂組成物自体、またはその樹脂組成物を配合してなる配合物が、炎にふれても燃えにくいかまたは燃焼せず、また着火した場合であっても炎をあげて燃焼を継続し難い性質を有していることをいう。
本発明において、成分(A)の合成樹脂エマルジョンは、重合性不飽和結合を1以上有する界面活性剤を用いてラジカル重合性不飽和単量体を乳化重合してなるものである。
ラジカル重合性不飽和単量体は、ラジカル重合性不飽和基を有し、かつ、乳化重合に使用できるものであればいずれのものであってもよい。例えば、そのような単量体としては、カルボキシル基またはその無水物基含有単量体、ヒドロキシル基含有単量体、ビニルエステル、芳香族ビニル化合物、オレフィンなどが挙げられる。
なお本明細書において、「(メタ)アクリル」は、アクリルまたはメタクリルを意味する。
ビニルエステルとしては、例えば、(メタ)アクリルアミド、アクリロニトリル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、分岐カルボン酸のビニルエステル、バーサティク酸ビニル、ラウリン酸ビニル等が挙げられる。
オレフィンとしては、エチレン、プロピレンが挙げられる。
芳香族ビニル化合物としては、スチレン、α―メチルスチレンなどが挙げられる。
これらのラジカル重合性不飽和単量体は、2種以上併用ことが好ましい。
架橋性の官能基を有する単量体を使用する場合には、単量体全量中において、架橋性の官能基を有する単量体は、0.1〜20重量%含まれるのが好ましく、より好ましくは0.3〜10重量%含まれる。架橋性の官能基を有する単量体が全単量体中に前記範囲内で含まれると、本発明による樹脂組成物の耐熱性が向上されるので有利である。
本発明に使用する重合性不飽和結合を1以上有する界面活性剤(以下、重合性界面活性剤ということがある)としては、公知の乳化重合に使用可能なものであれば特に限定はなく、アニオン性、カチオン性、ノニオン性等のイオン性に関わらずいずれのものであっても使用可能である。このようなラジカル重合性不飽和結合を1以上有する界面活性剤は公知の物質の中から適宜選択することができる。また、重合性界面活性剤は2種以上を組み合わせて使用してもよい。
重合性界面活性剤に加えて非重合性界面活性剤を使用する場合は、界面活性剤全量中において、重合性界面活性剤の量が60〜100重量%であることが好ましい。重合性界面活性剤の量が60重量%以上であると、本発明による樹脂組成物の貯蔵安定性をさらに向上させることができる。
成分(A)の合成樹脂エマルジョンは、前記した重合性界面活性剤を用いてラジカル重合性不飽和単量体を、公知の乳化重合法に従って重合することによって得ることができる。したがって、重合缶内において使用する単量体を混合して、ここに界面活性剤、および必要に応じて重合開始剤等の補助成分を加えて水系において、乳化重合を行うことよって、重合反応を実施することができる。この場合、単量体および界面活性剤等の成分を一括して重合缶に仕込んで重合してもよく、また、各成分を連続供給しながら重合してもよく、いずれの方法も適用可能である。また、単量体および界面活性剤を水に予め混合分散させてプレエマルジョンを調製した後、重合反応を実施してもよい。このような方法は、重合反応の安定の面から好ましい。さらに、成分を連続供給しながら重合する場合には、その供給する各成分の組成を変化させて、多段重合反応させてもよい。
重合開始剤の使用量は、単量体全量100重量部に対して0.01〜3重量部であることができる。
本発明において、成分(B)のポリリン酸塩としては、例えば、ポリリン酸アンモニウム、ポリリン酸メラミン、ポリリン酸アミドが挙げられる。本発明においては、ポリリン酸アンモニウムが好ましい。ポリリン酸アンモニウムは、難燃性能に優れており、また、自然環境や人体への有害性が問題視されているハロゲン原子を含まず、燃焼時に発生するガスの毒性、および腐食性や発煙性が低減されるという点で優れている。
本発明による水性樹脂組成物は、成分(A)の合成樹脂エマルジョンと、成分(B)のポリリン酸塩とを混合して撹拌することによって得ることができる。例えば、混合および撹拌の操作は、慣用の撹拌機を用いて合成樹脂エマルジョンを撹拌しながら、そこに徐々にポリリン酸塩を添加することにより実施することができる。
本発明のより好ましい態様によれば、水性樹脂組成物における成分(A)と成分(B)との配合割合は、成分(A)の合成樹脂エマルジョンが不揮発分換算で100重量部に対し、成分(B)のポリリン酸塩が5〜300重量部である。
ここで、樹脂組成物とは、難燃性能を付与する対象となる樹脂組成物のことをいい、具体的には、バッキング剤、接着剤、またはコーティング剤として用いられる樹脂組成物のことをいう。また、その前駆組成物とは、難燃性組成物が添加されていないことを除けば、目的とする樹脂組成物の組成をすでに有するものをいう。
エマルジョン1
重合反応缶に、アンモニウム=α−スルホナト−ω−1−(アリルオキシメチル)アルキルオキシポリオキシエチレン(重合性界面活性剤1)3重量部、ポリオキシエチレンアルキルエーテル(非重合性界面活性剤2)0.5重量部、および、水95重量部を仕込み、内温が80℃になるまで加温した。次に、ここに、下記組成からなるモノマー混合物の合計量の10重量%(10.25重量部)と、10重量%過硫酸アンモニウム水溶液1.0重量部とを添加し、内温を80℃に維持して初期重合を行った。
メチルメタクリレート 30重量部
ブチルアクリレート 40重量部
2−エチルヘキシルアクリレート 30重量部
80重量%アクリル酸水溶液 2.5重量部
使用したモノマーおよび界面活性剤の種類および量が表1に示される通りである以外は、前記エマルジョン1の場合と同様にして、固形分濃度50〜51%のエマルジョン2〜19を得た。
なお、エマルジョン16〜19は、重合性界面活性を使用せずに重合を行って得られたエマルジョンであり、比較例に相当する。
非重合性界面活性剤1: ドデシルベンゼンスルホン酸ソーダ、
非重合性界面活性剤2: ポリオキシエチレンアルキルエーテル、
非重合性界面活性剤3: ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸ナトリウム、
重合性界面活性剤1 : アンモニウム=α−スルホナト−ω−1−(アリルオキシメチル)アルキルオキシポリオキシエチレン、
重合性界面活性剤2 : α−スルホ−ω−(1−(アルコキシ)メチル−2−(2−プロペニルオキシ)エトキシ−ポリ(オキシ−1,2−エタンジイル)のアンモニウム塩、
重合性界面活性剤3 : ポリオキシエチレンアルキルプロペニルフェニルエーテル。
例1:
100重量部(不揮発分換算)の合成例で得られたエマルジョン1に対して、ポリリン酸アンモニウム(ポリリン酸アンモニウムA)5重量部と、消泡剤0.1重量部とをディスパーで撹拌しながら添加した。ここに、増粘剤(モビニール LDM 7010(商品名)、クラリアントポリマー株式会社より入手可能)を加えて組成物の粘度が10000〜20000mPa・sになるように調整して、水性樹脂組成物を得た。
使用したエマルジョンおよびポリリン酸アンモニウムの種類および量が表2に示される通りであり、かつ消泡剤を必要に応じて0〜0.4重量部添加した以外は、前記例1の場合と同様にして、例2〜15の水性樹脂組成物を得た。
エマルジョンとして、エマルジョン16〜19を使用した以外は、例2〜15の場合と同様にして、例16〜19の水性樹脂組成物を得た。
ポリリン酸アンモニウムA: Pekoflam TC 204 Powder(商品名)(クラリアント社より入手可能)(平均粒子径8μmの微粉末状ポリリン酸アンモニウム);
ポリリン酸アンモニウムB: Pekoflam TC 151 Liquid(商品名)(クラリアント社より入手可能)(ポリリン酸アンモニウムの低分子量(前記一般式においてnが20以下)の水溶液(ここで、この水溶液の濃度は45%));
ポリリン酸アンモニウムC: Pekoflam TC 203 Powder(商品名)(クラリアント社より入手可能)(前記TC 204とは粒度が異なる(粒形の大きい)(平均粒子径10μm)微粉末状のポリリン酸アンモニウム)。
なお下記において、水溶液であるポリリン酸アンモニウムBの重量部は、水溶液として換算した値である。
試験1: 安定性評価
得られた例1〜19の水性樹脂組成物をガラス瓶に取り、これをそれぞれ常温20℃で2週間保存した。各樹脂組成物について、保存前と保存後の粘度を測定し、保存による粘度の変化を調べ、該樹脂組成物の安定性を評価した。粘度は、B型粘度計を用いて、測定した。安定性の評価は、保存前と保存後の粘度の比を求め、下記の基準に基づいて判定した。
判断基準:
保存後の粘度/保存前の粘度≦ 1.5 :A(良好)
保存後の粘度/保存前の粘度> 2 :B(不良)
例1〜19の水性樹脂組成物をそれぞれ、市販の自動車内装ポリエステル織物にアプリケーターを用いてコーティングした後、150℃の乾燥機により1分乾燥させた。得られた各織物を、幅5cmかつ長さ10cmの織物片に切断し、これを試験片とした。各試験片をそれぞれガラスビンに入れてガラス板で蓋をし、これを80℃に設定したウォーターバス中に20時間浸漬した。浸漬後、ガラスビンの曇りを目視にて観察した。目視による観察結果を下記の基準に基づいて判定し、各組成物のフォギング性を評価した。
判断基準:
AA: くもりがない状態
A: 僅かにくもりが観られる状態
B: くもりが観られる状態
C: 著しいくもりが観られる状態
Claims (14)
- 下記成分(A)および(B)を含んでなる、水性樹脂組成物:
(A) 重合性不飽和結合を1以上有する界面活性剤を用いてラジカル重合性不飽和単量体を乳化重合してなる、合成樹脂エマルジョン、
(B) ポリリン酸塩。 - 成分(B)のポリリン酸塩が、ポリリン酸アンモニウムである、請求項1に記載の水性樹脂組成物。
- 成分(A)において、ラジカル重合性不飽和単量体が、((メタ)アクリル酸アルキルエステル、不飽和カルボン酸、ビニルエステル、および、芳香族ビニル化合物からなる群より選択される1種以上のものである、請求項1または2に記載の水性樹脂組成物。
- 成分(A)において、ラジカル重合性不飽和単量体が、架橋性の官能基を有する単量体をさらに含んでなる、請求項1〜3のいずれか一項に記載の水性樹脂組成物。
- 成分(A)の合成樹脂エマルジョンを不揮発分換算で100重量部、および成分(B)のポリリン酸塩を5〜300重量部の割合で含んでなる、請求項1〜4のいずれか一項に記載の水性樹脂組成物。
- 難燃性である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の水性樹脂組成物。
- 請求項1〜6のいずれか一項に記載の水性樹脂組成物を含んでなる、難燃化付与剤。
- 重合性不飽和結合を1以上有する界面活性剤を用いてラジカル重合性不飽和単量体を乳化重合して得られる合成樹脂エマルジョンに、ポリリン酸塩を混合させて攪拌することを含んでなる、水性樹脂組成物の製造方法。
- ポリリン酸塩が、ポリリン酸アンモニウムである、請求項8に記載の方法。
- 請求項7に記載の難燃化付与剤を、樹脂組成物の前駆組成物に配合することを含んでなる、樹脂組成物を難燃化する方法。
- 前記樹脂組成物が、バッキング剤、接着剤、またはコーティング剤として用いられる、請求項10に記載の方法。
- 請求項1〜6のいずれか一項に記載の水性樹脂組成物を含んでなる、バッキング剤。
- 請求項1〜6のいずれか一項に記載の水性樹脂組成物を含んでなる、接着剤。
- 請求項1〜6のいずれか一項に記載の水性樹脂組成物を含んでなる、コーティング剤。
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