JP2011012188A - 樹脂用架橋剤組成物の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】安全性が高く、水酸基、カルボキシル基、アミド基、アミノ基、ウレタン基等の官能基を分子中に有する樹脂を含む、塗料、インキ、クリアーコーティング材等に混合した後の保存安定性に優れ、皮膜耐熱性、耐油性、基材への密着性等の皮膜物性を向上させる架橋剤組成物を提供すること。
【解決手段】少なくとも、下記成分(A)、成分(B)および成分(C)
(A)金属アルコキシド
(B)有機スルホン酸
(C)β−ケトエステル
を反応または混合することを特徴とする樹脂用架橋剤組成物の製造方法。
【選択図】なし
【解決手段】少なくとも、下記成分(A)、成分(B)および成分(C)
(A)金属アルコキシド
(B)有機スルホン酸
(C)β−ケトエステル
を反応または混合することを特徴とする樹脂用架橋剤組成物の製造方法。
【選択図】なし
Description
本発明は、金属アルコキシドを原料とする樹脂用架橋剤組成物の製造方法に関するものであり、更には、樹脂への混合後の保存安定性が高く、溶剤が揮発すること等によって容易に架橋させることを目的とした、樹脂用架橋剤組成物の製造方法に関するものである。更に詳しくは、塗料、インキ、クリアーコーティング材等に好適に使用できる樹脂用架橋剤に関するものである。
従来、水酸基、カルボキシル基、アミド基、アミノ基、ウレタン基等を分子中に有する樹脂は、成膜後の耐熱性、耐溶剤性、基材への密着性等といった膜物性を向上する目的で塗料、インキ、クリアーコーティング材等の各種バインダーとして使用されている。
これらの官能基を有する樹脂の架橋剤としては、チタンアルコキシドやチタンキレートを代表とする有機金属化合物を使用する例が知られている。特に、架橋剤組成物としては、アセチルアセトンを配位子とした金属キレート化合物、特にチタンアセチルアセトネートやジルコニウムアセチルアセトネート等を使用する例が知られている(例えば、非特許文献1)。
しかしながら、配位子として使用されているアセチルアセトンが変異原性の疑いのある物質として欧州食品安全機関(EFSA、European FoodSafety Authority)の食品混合物リストから除外されたことを受け、欧州印刷インキ協会(EuPIA、European Printing Ink Association)は、チタンアセチルアセトネートを使用しないインキ組成物の検討を勧告している。
この問題を解決するために、β−ジケトンであるアセチルアセトンの代わりとして、β−ケトエステルであるアセト酢酸エチルを使用したチタンキレートを使用することが考えられるが、アセト酢酸エチルを使用したチタンキレートを架橋剤として使用した場合、樹脂を含有するインキ組成物に混合後、短時間で増粘現象やゲル化が認められる。そのため、アセト酢酸エチルを使用したチタンキレートは、そのままでは、塗料、インキ、クリアーコーティング材等の架橋剤として使用する場合、保存安定性の面で使用が困難であった。
そこで、β−ケトエステルを配位子とした金属キレート化合物とマレイン酸樹脂を併用する方法が特許文献1で提案されているが、従来使用されている金属アセチルアセトネート化合物に比較し、インキ等の樹脂溶液に混合し、経時した後にインキ皮膜を形成すると、混合直後に形成した皮膜と比較して耐熱性が低下する。
一方、β−ジケトンであるアセチルアセトンの代わりとして、有機酸を配位子とするチタンアシレートを使用することが考えられるが、かかるチタンアシレートを、樹脂を含有するインキ組成物に混合したインキは、経時した後にインキ皮膜を形成した場合、耐熱性等の皮膜物性が混合直後に比較して低下する現象が確認されている。
その他の方法として、チタンオルソエステルと、リン酸モノアルキル若しくはリン酸ジアルキルとの反応物を使用する方法が特許文献2で提案されているが、経時した後にインキ塗膜を形成すると、混合直後に比較して耐熱性が低下する。
塗料、インキ、クリアーコーティング材等の架橋剤への要求は、ますます高くなってきており、かかる公知技術では、耐熱性、架橋性、保存安定性等に優れた架橋剤を得るには不十分であり、更なる改良の余地があった。
杉山岩吉、「含有金属有機化合物とその利用」、M.R.機能性物質シリーズNo.5(日本シーエムアイ株式会社)p.103〜p.109
本発明は上記背景技術に鑑みてなされたものであり、その課題は、安全性が高く、水酸基、カルボキシル基、アミド基、アミノ基、ウレタン基等の官能基を分子中に有する樹脂への混合後の保存安定性が高く、溶剤が揮発する等の簡易な工程によって架橋させることが可能な樹脂用架橋剤組成物の製造方法及び樹脂用架橋剤組成物を提供することにある。
本発明者は、上記の課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、金属アルコキシドに対して、有機スルホン酸およびβ−ケトエステルを混合または反応させることによって、上記課題が解決できることを見出して、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、少なくとも、下記成分(A)、成分(B)および成分(C)
(A)金属アルコキシド
(B)有機スルホン酸
(C)β−ケトエステル
を反応または混合することを特徴とする樹脂用架橋剤組成物の製造方法を提供するものである。
(A)金属アルコキシド
(B)有機スルホン酸
(C)β−ケトエステル
を反応または混合することを特徴とする樹脂用架橋剤組成物の製造方法を提供するものである。
また、本発明は、水酸基、カルボキシル基、アミド基、アミノ基およびウレタン基よりなる群から選ばれる少なくとも1つの官能基を分子中に含む樹脂を架橋することが可能な、および/または、架橋する用途に用いる上記の樹脂用架橋剤組成物の製造方法を提供するものである。
また、本発明は、上記の樹脂用架橋剤組成物の製造方法を使用して得られたものであることを特徴とする樹脂用架橋剤組成物を提供するものである。
また、本発明は、上記の樹脂用架橋剤組成物及び樹脂を用いて得られたものであることを特徴とする、塗料、インキまたはクリアーコーティング材を提供するものである。
本発明の樹脂用架橋剤組成物の製造方法で製造される樹脂用架橋剤組成物は、アセチルアセトン等のβ−ジケトンを配位子として使用していないため、変異原性の疑いがなく極めて安全性に優れ、水酸基、カルボキシル基、アミド基、アミノ基、ウレタン基等を分子中に有する樹脂への混合後の保存安定性が高く、溶剤を揮発させる等の簡易な工程によって、該樹脂を架橋させることが可能である。また、該樹脂を架橋して得られる皮膜の耐熱性、耐溶剤性、基材への密着性等の物性をより向上させる効果を有する。
以下、本発明について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、任意に変形して実施することができる。
本発明の樹脂用架橋剤組成物の製造方法は、少なくとも、下記の成分(A)、成分(B)および成分(C)を反応または混合することを特徴とする。
(A)金属アルコキシド
(B)有機スルホン酸
(C)β−ケトエステル
(A)金属アルコキシド
(B)有機スルホン酸
(C)β−ケトエステル
<(A)金属アルコキシド>
成分(A)としては、金属アルコキシドであれば特に限定はないが、下記式(1)または式(2)で表される金属アルコキシドが、高い架橋反応性が得られる点で好ましい。
[式(1)中、M1は、チタン、ジルコニウム、ハフニウムの何れかの金属原子、R1〜R4は、それぞれ独立に炭素数1〜18個のアルキル基を示す。]
成分(A)としては、金属アルコキシドであれば特に限定はないが、下記式(1)または式(2)で表される金属アルコキシドが、高い架橋反応性が得られる点で好ましい。
式(1)で表される「金属アルコキシド」は、式(1)中のM1で表される金属原子として、チタンまたはジルコニウムが好ましく、チタンが特に好ましい。
式(1)で表される「金属アルコキシド」は、式(1)中のR1〜R4が、それぞれ独立に炭素数1〜18個のアルキル基であるが、それぞれ独立に炭素数1〜8個のアルキル基であるものが、高い架橋反応性が得られる点でより好ましく、それぞれ独立に炭素数1〜5個のアルキル基であるものが同様の点で特に好ましい。
式(1)で表される「金属アルコキシド」としては、以下の具体例に限定はされないが、M1がチタンのチタン化合物としては、例えば、チタンテトラメトキシド、チタンテトラエトキシド、チタンテトラノルマルプロポキシド、チタンテトライソプロポキシド、チタンテトラノルマルブトキシド、チタンテトライソブトキシド、チタンジイソプロポキシジノルマルブトキシド、チタンジターシャリーブトキシジイソプロポキシド、チタンテトラターシャリーブトキシド、チタンテトライソオクチロキシド、チタンテトラステアリルアルコキド等が挙げられる。これらは、単独または2種類以上混合して用いることができる。
また、M1がジルコニウムのジルコニウム化合物としては、例えば、ジルコニウムテトラメトキシド、ジルコニウムテトラエトキシド、ジルコニウムテトラノルマルプロポキシド、ジルコニウムテトライソプロポキシド、ジルコニウムテトラノルマルブトキシド、ジルコニウムテトライソブトキシド、ジルコニウムジイソプロポキシジノルマルブトキシド、ジルコニウムジターシャリーブトキシジイソプロポキシド、ジルコニウムテトラターシャリーブトキシド、ジルコニウムテトライソオクチロキシド、ジルコニウムテトラステアリルアルコキシド等が挙げられる。これらは、単独または2種類以上混合して用いることができる。
式(2)で表される「金属アルコキシド」は、式(2)中のR5〜R7が、それぞれ独立に炭素数1〜18個のアルキル基であるが、それぞれ独立に炭素数1〜8個のアルキル基であるものが、高い架橋反応性が得られる点でより好ましく、それぞれ独立に炭素数1〜5個のアルキル基であるものが同様の点で特に好ましい。
式(2)で表される「金属アルコキシド」としては、以下の具体例に限定はされないが、例えば、アルミニウムトリメトキシド、アルミニウムトリエトキシド、アルミニウムトリノルマルプロポキシド、アルミニウムトリイソプロポキシド、アルミニウムトリノルマルブトキシド、アルミニウムトリイソブトキシド等が挙げられる。これらは、単独または2種類以上混合して用いることができる。また、式(1)で表される「金属アルコキシド」と式(2)で表される「金属アルコキシド」との併用もできる。
<(B)有機スルホン酸>
本発明の樹脂架橋剤組成物の製造方法における成分(B)は、有機スルホン酸であれば特に限定はないが、下記式(3)で表される構造を有するものが、架橋反応をコントロールし、架橋剤を添加した塗料、インキ、クリアーコーティング材の安定性を高める点で好ましい。
本発明の樹脂架橋剤組成物の製造方法における成分(B)は、有機スルホン酸であれば特に限定はないが、下記式(3)で表される構造を有するものが、架橋反応をコントロールし、架橋剤を添加した塗料、インキ、クリアーコーティング材の安定性を高める点で好ましい。
式(3)で表される「有機スルホン酸」中のR8は、炭素数1〜30個のアルキル基であることが、架橋反応をコントロールし、架橋剤を添加した塗料、インキ、クリアーコーティング材の安定性を高める点でより好ましく、炭素数1〜25個のアルキル基であることが特に好ましい。また、炭素数が7〜30のアリール基であることが、架橋反応をコントロールし、架橋剤を添加した塗料、インキ、クリアーコーティング材の安定性を高める点でより好ましく、炭素数7〜25個のアリール基であることが特に好ましい。
具体的には特に限定はないが、例えば、メタンスルホン酸、トルエンスルホン酸、キシレンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、ペンタデシルベンゼンスルホン酸等が挙げられる。これらは、単独または2種類以上併用できる。
「(A)金属アルコキシド」と「(B)有機スルホン酸」との使用割合は、(A)と(B)のモル比が(A)/(B)=1/0.1〜1/4(モル比)が好ましく、(A)/(B)=1/0.1〜1/2(モル比)がより好ましく、(A)/(B)=1/0.1〜1/1(モル比)が特に好ましい。(A)/(B)の比率において、(A)が少なすぎると、インキ皮膜等の、耐熱性、耐溶剤性、基材への密着性等を低下させる原因となる場合があり、一方、(A)が多すぎると、インキ組成物等の経時安定性を低下させる場合がある。
<(C)β−ケトエステル>
本発明の樹脂架橋剤組成物の製造方法においては、成分(C)であるβ−ケトエステルが必須である。β−ケトエステルとしては特に限定はないが、下記式(4)で表される構造を有するものが、高い架橋反応性と架橋剤の安定性を高める点で好ましい。
本発明の樹脂架橋剤組成物の製造方法においては、成分(C)であるβ−ケトエステルが必須である。β−ケトエステルとしては特に限定はないが、下記式(4)で表される構造を有するものが、高い架橋反応性と架橋剤の安定性を高める点で好ましい。
式(4)中、R9は、炭素数1〜18個のアルキル基、または、炭素数が7〜21のアリール基であるが、炭素数1〜15個のアルキル基、または、炭素数が7〜15のアリール基であることが、高い架橋反応性と架橋剤の安定性を高める点でより好ましく、炭素数1〜10個のアルキル基、または、炭素数が7〜10のアリール基であることが特に好ましい。
具体的には特に限定はないが、例えば、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、アセト酢酸プロピル、アセト酢酸ブチル、メチルピバロイルアセテート、メチルイソブチロイルアセテート、エチルベンゾイルアセテート、カプロイル酢酸メチル、ラウロイル酢酸メチル、パルミトイル酢酸メチル、2−アセトアセトキシエチルメタクリレート等が挙げられる。これらは、単独または2種類以上混合して用いることができる。
<使用割合>
「(A)金属アルコキシド」と「(C)β−ジケトエステル」との使用割合は、(A)と(C)のモル比が(A)/(C)=1/0.1〜1/4(モル比)が好ましく、(A)/(C)=1/0.1〜1/2(モル比)がより好ましく、(A)/(C)=1/0.1〜1/1(モル比)が特に好ましい。(A)/(C)の比率において、(A)が少なすぎると、インキ皮膜等の、耐熱性、耐溶剤性、基材への密着性等を低下させる原因となる場合があり、一方、(A)が多すぎると、インキ組成物等の経時安定性を低下させる場合がある。
「(A)金属アルコキシド」と「(C)β−ジケトエステル」との使用割合は、(A)と(C)のモル比が(A)/(C)=1/0.1〜1/4(モル比)が好ましく、(A)/(C)=1/0.1〜1/2(モル比)がより好ましく、(A)/(C)=1/0.1〜1/1(モル比)が特に好ましい。(A)/(C)の比率において、(A)が少なすぎると、インキ皮膜等の、耐熱性、耐溶剤性、基材への密着性等を低下させる原因となる場合があり、一方、(A)が多すぎると、インキ組成物等の経時安定性を低下させる場合がある。
例えば、後記する形態(4)では、成分(A)が2工程で用いられているが、このように1つの成分が何回かに分けて用いられる場合、上記した各成分の使用割合は、何回かに分けて用いられた1つの成分の合計量で計算したものである。また、例えば、成分(A)として、式(1)で表される金属アルコキシドと、式(2)で表される金属アルコキシドとを併用する場合のように複数種類の成分を用いる場合、それらの合計量で計算したものである。
<製造方法>
本発明の樹脂用架橋剤組成物の製造方法は、少なくとも、上記成分(A)、成分(B)および成分(C)を反応または混合することを特徴とする。中でも、上記した「(A)金属アルコキシド」と「(B)有機スルホン酸」と「(C)β−ケトエステル」とを、反応または混合する順番の如何を問わず、少なくとも何れかと何れかは反応させることが好ましい。少なくとも、成分(A)と成分(B)とは反応させることが、架橋剤の安定性を高める点でより好ましい。また、成分(A)と成分(C)とを反応させることが、架橋反応をコントロールし、架橋剤を添加した塗料、インキ、クリアーコーティング材の安定性を高める点で好ましい。
本発明の樹脂用架橋剤組成物の製造方法は、少なくとも、上記成分(A)、成分(B)および成分(C)を反応または混合することを特徴とする。中でも、上記した「(A)金属アルコキシド」と「(B)有機スルホン酸」と「(C)β−ケトエステル」とを、反応または混合する順番の如何を問わず、少なくとも何れかと何れかは反応させることが好ましい。少なくとも、成分(A)と成分(B)とは反応させることが、架橋剤の安定性を高める点でより好ましい。また、成分(A)と成分(C)とを反応させることが、架橋反応をコントロールし、架橋剤を添加した塗料、インキ、クリアーコーティング材の安定性を高める点で好ましい。
「(A)金属アルコキシド」と「(B)有機スルホン酸」と「(C)β−ケトエステル」とを、反応させる順番を問わず、すべて他の何れかと反応させることが上記の理由で特に好ましい。中でも、(A)、(B)および(C)を混合した後、反応を進行させることも好ましい。
本発明の樹脂用架橋剤組成物の製造方法は、「金属アルコキシド(A)」、「有機スルホン酸(B)」および「β−ケトエステル(C)」を混合させるだけであってもよい。「混合させた組成」には、全量反応が進まず、実質的にすべて未反応のまま残っている場合も、一部反応が進み反応物が混合している場合も含まれる。
本発明の樹脂用架橋剤組成物の製造方法としては、以下の5形態が好ましい。
(1)(A)と(B)を反応または混合後、更に(C)を反応または混合する
(2)(A)と(C)を反応または混合後、更に(B)を反応または混合する
(3)(B)と(C)を反応または混合後、更に(A)を反応または混合する
(4)(A)と(B)を反応または混合後、更に、(A)と(C)を反応または混合した組成物を、反応または混合する
(5)(A)と(B)と(C)を同時に反応または混合する
(1)(A)と(B)を反応または混合後、更に(C)を反応または混合する
(2)(A)と(C)を反応または混合後、更に(B)を反応または混合する
(3)(B)と(C)を反応または混合後、更に(A)を反応または混合する
(4)(A)と(B)を反応または混合後、更に、(A)と(C)を反応または混合した組成物を、反応または混合する
(5)(A)と(B)と(C)を同時に反応または混合する
このうち、形態(4)の「(A)と(B)を反応または混合後、更に、(A)と(C)を反応または混合した組成物を、反応または混合する製造方法」が、高い架橋反応性と架橋剤の安定性を高め、更に架橋反応をコントロールし、架橋剤を添加した塗料、インキ、クリアーコーティング材の安定性を高める点で特に好ましい。
<樹脂用架橋剤組成物>
上記した本発明の製造方法を使用して得られた樹脂用架橋剤組成物は、アセチルアセトン等のβ−ジケトンを使用していないため安全性に優れ、官能基を有する樹脂への混合後の保存安定性が高く、簡易な工程によって該樹脂を架橋させることが可能である。また、該樹脂を架橋して得られる皮膜は、耐熱性、耐溶剤性、基材への密着性等に優れている。
上記した本発明の製造方法を使用して得られた樹脂用架橋剤組成物は、アセチルアセトン等のβ−ジケトンを使用していないため安全性に優れ、官能基を有する樹脂への混合後の保存安定性が高く、簡易な工程によって該樹脂を架橋させることが可能である。また、該樹脂を架橋して得られる皮膜は、耐熱性、耐溶剤性、基材への密着性等に優れている。
本発明における樹脂用架橋剤組成物は、水酸基、カルボキシル基、アミド基、アミノ基およびウレタン基よりなる群から選ばれる少なくとも1つの官能基を分子中に含む樹脂を架橋する用途に特に好適に使用できる。該樹脂用架橋剤組成物は、かかる官能基を分子中に含む樹脂を好適に架橋させることができる。
水酸基、カルボキシル基、アミド基、アミノ基およびウレタン基よりなる群から選ばれた少なくとも1つの官能基を分子中に含む樹脂としては、特に制限なく使用できるが、具体的には例えば、公知の塗料やインキに使用されている樹脂である、ニトロセルロース;アルキド樹脂;ポリエステル樹脂;ロジン変性ポリエステル樹脂;ポリアミド樹脂;エポキシ樹脂;メラミン樹脂;アクリル系樹脂、スチレン系樹脂等のビニル系樹脂;ヒドロキシメタクリレート、ヒドロキシアクリレート、アクリル酸、アクリルアミド、メチロールアクリルアミド等を共重合成分として含有する熱硬化性アクリル系共重合体;フェノール樹脂;ロジン変性フェノール樹脂等が挙げられる。
本発明における樹脂用架橋剤組成物を用いる場合は、必要に応じて、「希釈有機溶剤」を用いて希釈してから樹脂と混合してもよい。「希釈有機溶剤」については特に限定はないが、好ましい「希釈有機溶剤」としては、炭化水素系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤等が挙げられる。具体的には、ヘキサン、ヘプタン、トルエン等の炭化水素系溶剤;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸イソプロピル等のエステル系溶剤;メタノール、エタノール、ノルマルプロパノール、イソプロパノール、ノルマルブタノール、イソブタノール、ターシャリーブタノール等のアルコール系溶剤等が挙げられる。
本発明の樹脂用架橋剤組成物を樹脂に混合する場合、その混合量は特に限定はないが、樹脂100質量部に対して、本発明の樹脂用架橋組成物0.1〜100質量部が好ましく、0.5〜80質量部がより好ましく、1〜50質量部が特に好ましい。
<樹脂用架橋剤組成物の用途>
本発明の樹脂用架橋剤組成物は樹脂の架橋剤として有用であり、その用途は特に限定はないが、塗料、インキ、クリアーコーティング材等用の架橋剤としてより有用である。
本発明の樹脂用架橋剤組成物は樹脂の架橋剤として有用であり、その用途は特に限定はないが、塗料、インキ、クリアーコーティング材等用の架橋剤としてより有用である。
本発明の樹脂用架橋剤組成物は、架橋可能で適当な有機溶剤に溶解する樹脂を含有するフレキソ印刷用インキまたはグラビア印刷用インキに特に有用である。
本発明の樹脂用架橋剤組成物を、塗料、インキ、クリアーコーティング材等に混合する場合、その混合量は特に限定はないが、塗料、インキ、クリアーコーティング材等100質量部に対して、本発明の樹脂用架橋組成物0.1〜10質量部が好ましく、0.1〜6質量部がより好ましく、0.5〜3質量部が特に好ましい。
本発明の樹脂用架橋剤組成物と、塗料、インキ、クリアーコーティング材等中の樹脂との架橋反応は、塗料、インキ、クリアーコーティング材等を製造する時の混合時、あるいは、塗料、インキ、クリアーコーティング材等を基材に塗布した後の乾燥工程において生ずる。
本発明の樹脂用架橋剤組成物を混合した、塗料、インキ、クリアーコーティング材等が塗布される基材としては、延伸ポリプロピレン(OPP)フィルム、無延伸ポリプロピレンフィルム(CPP)フィルム、変性ポリプロピレンフィルム等のビニル樹脂系フィルム;ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム等のポリエステルフィルム;ポリアミド、ポリスチレン等の各種プラスチックフィルム;それらにアルミニウム等の金属の蒸着されたフィルム、例えば、金属蒸着延伸ポリプロピレン(VM−OPP)フィルム、金属蒸着無延伸ポリプロピレン(VM−CPP)フィルム、金属蒸着ポリエチレンテレフタレート(VM−PET)等が挙げられる。
本発明の樹脂用架橋剤組成物を混合した、塗料、インキ、クリアーコーティング材等を、基材表面に塗布する場合の塗布量は特に限定はないが、乾燥後の乾燥膜厚として、0.3〜5μmが好ましく、より好ましくは0.8〜2μmである。
本発明の樹脂用架橋剤組成物を混合した塗料、インキ、クリアーコーティング材等を基材表面に塗布する場合の塗布・印刷方法は特に限定はないが、一般的なグラビアコート、シルクスクリーンコート、グラビア印刷、シルクスクリーン印刷、フレキソ印刷等が好ましく、特にグラビアコートが好ましい。
本発明の樹脂用架橋剤組成物を混合して得られた塗料、インキ、クリアーコーティング材等を基材に塗布した後に乾燥することが、樹脂の架橋を高める点で好ましい。乾燥温度は特に限定はないが、25℃〜150℃が好ましく、40℃〜130℃が特に好ましい。乾燥時間は特に限定はないが、1秒〜2時間が好ましく、30秒〜1時間が特に好ましい。
<作用・原理>
本発明の製造方法で製造された樹脂用架橋剤組成物が、保存中に増粘現象やゲル化を生じ難いといった高い保存安定性を有しながら、優れた架橋性能を与える作用・原理は明らかではなく、本発明は以下の作用・原理の範囲に限定されるものではないが、以下のことが考えられる。
本発明の製造方法で製造された樹脂用架橋剤組成物が、保存中に増粘現象やゲル化を生じ難いといった高い保存安定性を有しながら、優れた架橋性能を与える作用・原理は明らかではなく、本発明は以下の作用・原理の範囲に限定されるものではないが、以下のことが考えられる。
本来、チタンアルコキシドを代表とする金属アルコキシドは、水酸基やカルボキシル基等を有する化合物との反応性が高く、特に、水酸基を有する化合物との反応は、容易にエステル交換反応が進行することが知られている。本発明の樹脂用架橋剤組成物もまた、同様な機構でエステル交換反応が進行する。水酸基を有する化合物が、高分子で、かつ一分子中の水酸基量が2分子以上であれば、本発明の樹脂用架橋剤組成物によって、それぞれの水酸基がエステル交換反応することによって架橋し、更に分子量が高い樹脂等の高分子化合物が得られる。この架橋反応により、耐熱性、耐溶剤性、耐油性といった性能を向上させたと考えられる。
また、配位子として使用しているスルホン酸中のプロトンによって、樹脂と金属アルコキシドの架橋が阻害されるため、官能基を有する樹脂を含む塗料、インキ、クリアーコーティング材等に混合した状態では、架橋反応が生じ難くなり、高い保存安定性が発現したと考えられる。
以下に、実施例および比較例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限りこれらの実施例および比較例に限定されるものではない。
製造例1
チタンテトライソプロポキシド28.4g(0.10モル)を反応容器内に仕込み、攪拌しながらドデシルベンゼンスルホン酸16.3g(0.05モル)を滴下し、室温(25℃)下で10分間攪拌混合を行い、チタン化合物Aを得た。
チタンテトライソプロポキシド28.4g(0.10モル)を反応容器内に仕込み、攪拌しながらドデシルベンゼンスルホン酸16.3g(0.05モル)を滴下し、室温(25℃)下で10分間攪拌混合を行い、チタン化合物Aを得た。
製造例2
チタンテトライソプロポキシド28.4g(0.10モル)を反応容器内に仕込み、攪拌しながらアセト酢酸エチル39.0g(0.30モル)を滴下した。滴下終了後、30分間還流を行い、チタン化合物Bを得た。
チタンテトライソプロポキシド28.4g(0.10モル)を反応容器内に仕込み、攪拌しながらアセト酢酸エチル39.0g(0.30モル)を滴下した。滴下終了後、30分間還流を行い、チタン化合物Bを得た。
製造例3
チタンテトライソプロポキシド28.4g(0.10モル)を反応容器内に仕込み、攪拌しながらアセト酢酸メチル23.2g(0.20モル)を滴下した。滴下終了後、30分間還流を行い、チタン化合物Cを得た
チタンテトライソプロポキシド28.4g(0.10モル)を反応容器内に仕込み、攪拌しながらアセト酢酸メチル23.2g(0.20モル)を滴下した。滴下終了後、30分間還流を行い、チタン化合物Cを得た
製造例4
ジルコニウムテトラブトキシド45.2g(0.1モル)を反応容器内に仕込み、攪拌しながらアセト酢酸エチル26.0g(0.2モル)を滴下した。滴下終了後、30分間還流を行い、ジルコニウム化合物Aを得た。
ジルコニウムテトラブトキシド45.2g(0.1モル)を反応容器内に仕込み、攪拌しながらアセト酢酸エチル26.0g(0.2モル)を滴下した。滴下終了後、30分間還流を行い、ジルコニウム化合物Aを得た。
実施例1
製造例1で製造したチタン化合物A100質量部、製造例2で製造したチタン化合物B20質量部を40℃で混合して樹脂用架橋剤組成物1を得た。
製造例1で製造したチタン化合物A100質量部、製造例2で製造したチタン化合物B20質量部を40℃で混合して樹脂用架橋剤組成物1を得た。
実施例2
製造例1で製造したチタン化合物A100質量部、製造例2で製造したチタン化合物B25質量部を40℃で混合して樹脂用架橋剤組成物2を得た。
製造例1で製造したチタン化合物A100質量部、製造例2で製造したチタン化合物B25質量部を40℃で混合して樹脂用架橋剤組成物2を得た。
実施例3
製造例1で製造したチタン化合物A100質量部、製造例3で製造したチタン化合物C20質量部を40℃で混合して樹脂用架橋剤組成物3を得た。
製造例1で製造したチタン化合物A100質量部、製造例3で製造したチタン化合物C20質量部を40℃で混合して樹脂用架橋剤組成物3を得た。
実施例4
製造例1で製造したチタン化合物A100質量部、製造例4で製造したジルコニウム化合物A20質量部を40℃で混合して樹脂用架橋剤組成物4を得た。
製造例1で製造したチタン化合物A100質量部、製造例4で製造したジルコニウム化合物A20質量部を40℃で混合して樹脂用架橋剤組成物4を得た。
実施例5
チタンテトライソプロポキシド28.4g(0.10モル)を反応容器内に仕込み、攪拌しながらドデシルベンゼンスルホン酸14.4g(0.044モル)を滴下し、室温(25℃)下で5分間攪拌混合を行った。攪拌混合終了後、アセト酢酸エチル4.58g(0.035モル)を滴下し、滴下終了後、30分間還流を行い、樹脂用架橋剤組成物5を得た。
チタンテトライソプロポキシド28.4g(0.10モル)を反応容器内に仕込み、攪拌しながらドデシルベンゼンスルホン酸14.4g(0.044モル)を滴下し、室温(25℃)下で5分間攪拌混合を行った。攪拌混合終了後、アセト酢酸エチル4.58g(0.035モル)を滴下し、滴下終了後、30分間還流を行い、樹脂用架橋剤組成物5を得た。
実施例6
チタンテトライソプロポキシド28.4g(0.10モル)を反応容器内に仕込み、攪拌しながらアセト酢酸エチル4.58g(0.035モル)を滴下し、滴下終了後、室温(25℃)下で5分間攪拌混合を行った。攪拌混合終了後、ドデシルベンゼンスルホン酸14.4g(0.044モル)を滴下し、滴下終了後、30分間還流を行い、樹脂用架橋剤組成物6を得た。
チタンテトライソプロポキシド28.4g(0.10モル)を反応容器内に仕込み、攪拌しながらアセト酢酸エチル4.58g(0.035モル)を滴下し、滴下終了後、室温(25℃)下で5分間攪拌混合を行った。攪拌混合終了後、ドデシルベンゼンスルホン酸14.4g(0.044モル)を滴下し、滴下終了後、30分間還流を行い、樹脂用架橋剤組成物6を得た。
実施例7
アセト酢酸エチル4.58g(0.035モル)を反応容器内に仕込み、攪拌しながらドデシルベンゼンスルホン酸14.4g(0.044モル)を滴下し、滴下終了後、室温(25℃)下で5分間攪拌混合を行った。攪拌混合終了後、チタンテトライソプロポキシド28.4g(0.10モル)を滴下し、滴下終了後、30分間還流を行い、樹脂用架橋剤組成物7を得た。
アセト酢酸エチル4.58g(0.035モル)を反応容器内に仕込み、攪拌しながらドデシルベンゼンスルホン酸14.4g(0.044モル)を滴下し、滴下終了後、室温(25℃)下で5分間攪拌混合を行った。攪拌混合終了後、チタンテトライソプロポキシド28.4g(0.10モル)を滴下し、滴下終了後、30分間還流を行い、樹脂用架橋剤組成物7を得た。
比較例1
製造例1で製造したチタン化合物Aを樹脂用架橋剤組成物8として使用した。
製造例1で製造したチタン化合物Aを樹脂用架橋剤組成物8として使用した。
比較例2
製造例2で製造したチタン化合物Bを樹脂用架橋剤組成物9として使用した。
製造例2で製造したチタン化合物Bを樹脂用架橋剤組成物9として使用した。
比較例3
チタンテトライソプロポキシド28.4g(0.10モル)を反応容器内に仕込み、攪拌しながらブチルアシッドホスフェート(モノブチル/ジブチル=1:1モル比の混合品)18.2g(0.10モル)を滴下し、滴下終了後、30分間還流を行い、チタン化合物Dを得た。得られたチタン化合物D100質量部、製造例2で製造したチタン化合物B20質量部を40℃で混合して樹脂用架橋剤組成物10を得た。
チタンテトライソプロポキシド28.4g(0.10モル)を反応容器内に仕込み、攪拌しながらブチルアシッドホスフェート(モノブチル/ジブチル=1:1モル比の混合品)18.2g(0.10モル)を滴下し、滴下終了後、30分間還流を行い、チタン化合物Dを得た。得られたチタン化合物D100質量部、製造例2で製造したチタン化合物B20質量部を40℃で混合して樹脂用架橋剤組成物10を得た。
比較例4
市販のチタンアセチルアセトネート化合物であるチタンテトラアセチルアセトネート(マツモトファインケミカル社製 オルガチックスTC−401)を樹脂用架橋剤組成物11として使用した。
市販のチタンアセチルアセトネート化合物であるチタンテトラアセチルアセトネート(マツモトファインケミカル社製 オルガチックスTC−401)を樹脂用架橋剤組成物11として使用した。
評価例1
ポリアミド樹脂(富士化成工業社製トーマイド90)10質量部、酸化チタン(テイカ社製 JR600A)21質量部、硝化綿樹脂HIG1/4(SNPE社製)6質量部、トルエン37質量部、イソプロピルアルコール16質量部、酢酸エチル10質量部をボールミルで練肉し、白インキ組成物を得た。
ポリアミド樹脂(富士化成工業社製トーマイド90)10質量部、酸化チタン(テイカ社製 JR600A)21質量部、硝化綿樹脂HIG1/4(SNPE社製)6質量部、トルエン37質量部、イソプロピルアルコール16質量部、酢酸エチル10質量部をボールミルで練肉し、白インキ組成物を得た。
上記で得られた「白インキ組成物」100質量部に、上記実施例1〜5、上記比較例1〜4の樹脂用架橋剤組成物を、それぞれ2質量部加えて混合し、試験用白インキを調製した。
<評価試験>
以下の評価方法に従って、実施例1〜7、比較例1〜4の白インキ組成物の保存安定性(経時粘度安定性)、インキ皮膜の耐熱性、および、基材への密着性を評価し、その結果を表1に示した。表1中、「−」は、白インキがゲル化したため、評価不能であることを示す。
以下の評価方法に従って、実施例1〜7、比較例1〜4の白インキ組成物の保存安定性(経時粘度安定性)、インキ皮膜の耐熱性、および、基材への密着性を評価し、その結果を表1に示した。表1中、「−」は、白インキがゲル化したため、評価不能であることを示す。
[保存安定性(経時粘度安定性)の試験方法と評価]
試験用白インキ組成物を50℃で7日間経時前後の粘度変化(ザーンカップNo.4による粘度測定データ)から保存安定性(経時粘度安定性)の評価を行った。
○:経時後/経時前の粘度比が1.5未満である
△:経時後/経時前の粘度比が1.5以上、3.0未満である
×:経時後/経時前の粘度比が3.0以上である
試験用白インキ組成物を50℃で7日間経時前後の粘度変化(ザーンカップNo.4による粘度測定データ)から保存安定性(経時粘度安定性)の評価を行った。
○:経時後/経時前の粘度比が1.5未満である
△:経時後/経時前の粘度比が1.5以上、3.0未満である
×:経時後/経時前の粘度比が3.0以上である
[耐熱性の試験方法と評価]
試験用白インキ組成物を調製直後にOPPフィルムに、バーコーターNo.6を用いて塗布した後、室温下にて1時間以上乾燥した。皮膜とアルミ箔とを重ねあわせ、熱傾斜試験機を用いて1Kg/cm2の圧力で1秒間アルミ箔を押圧し、140〜180℃における試験用白インキ皮膜のアルミ箔への転写と試験用白インキ皮膜の外観変化を目視判定にて評価した。同様に、試験用白インキ組成物を50℃で7日間静置した後、OPPフィルムに、バーコーターNo.6を用いて塗布した後、室温下にて1時間以上乾燥した。皮膜とアルミ箔とを重ねあわせ、熱傾斜試験機を用いて1Kg/cm2の圧力で1秒間アルミ箔を押圧し、140〜180℃における試験用白インキ皮膜のアルミ箔への転写と試験用白インキ皮膜の外観変化を目視判定にて評価した。
○:170℃以上まで、皮膜のアルミ箔への転写と外観変化が見られない
△:160℃以上、170℃未満で、皮膜のアルミ箔への転写と外観変化が見られる
×:160℃未満で、皮膜のアルミ箔への転写と外観変化が見られる
試験用白インキ組成物を調製直後にOPPフィルムに、バーコーターNo.6を用いて塗布した後、室温下にて1時間以上乾燥した。皮膜とアルミ箔とを重ねあわせ、熱傾斜試験機を用いて1Kg/cm2の圧力で1秒間アルミ箔を押圧し、140〜180℃における試験用白インキ皮膜のアルミ箔への転写と試験用白インキ皮膜の外観変化を目視判定にて評価した。同様に、試験用白インキ組成物を50℃で7日間静置した後、OPPフィルムに、バーコーターNo.6を用いて塗布した後、室温下にて1時間以上乾燥した。皮膜とアルミ箔とを重ねあわせ、熱傾斜試験機を用いて1Kg/cm2の圧力で1秒間アルミ箔を押圧し、140〜180℃における試験用白インキ皮膜のアルミ箔への転写と試験用白インキ皮膜の外観変化を目視判定にて評価した。
○:170℃以上まで、皮膜のアルミ箔への転写と外観変化が見られない
△:160℃以上、170℃未満で、皮膜のアルミ箔への転写と外観変化が見られる
×:160℃未満で、皮膜のアルミ箔への転写と外観変化が見られる
[密着性の試験方法と評価]
試験用白インキ組成物を調製直後にOPPフィルムに、バーコーターNo.6を用いて塗布した後、室温下にて1時間以上乾燥した。ニチバンセロテープ(登録商標)24mm幅の粘着面を試験用白インキ皮膜上に貼り付けた後、強くテープを引き剥がし、皮膜の剥がれを目視判定にて評価した。同様に、試験用白インキ組成物を50℃で7日間静置した後、OPPフィルムに、バーコーターNo.6を用いて塗布した後、室温下にて1時間以上乾燥した。ニチバンセロテープ(登録商標)24mm幅の粘着面を試験用白インキ皮膜上に貼り付けた後、強くテープを引き剥がし、皮膜の剥がれを目視判定にて評価した。
○:皮膜がフィルムから全く剥離しない
△:皮膜の面積比率として、50%未満がフィルムから剥離する
×:皮膜の面積比率として、50%以上がフィルムから剥離する
試験用白インキ組成物を調製直後にOPPフィルムに、バーコーターNo.6を用いて塗布した後、室温下にて1時間以上乾燥した。ニチバンセロテープ(登録商標)24mm幅の粘着面を試験用白インキ皮膜上に貼り付けた後、強くテープを引き剥がし、皮膜の剥がれを目視判定にて評価した。同様に、試験用白インキ組成物を50℃で7日間静置した後、OPPフィルムに、バーコーターNo.6を用いて塗布した後、室温下にて1時間以上乾燥した。ニチバンセロテープ(登録商標)24mm幅の粘着面を試験用白インキ皮膜上に貼り付けた後、強くテープを引き剥がし、皮膜の剥がれを目視判定にて評価した。
○:皮膜がフィルムから全く剥離しない
△:皮膜の面積比率として、50%未満がフィルムから剥離する
×:皮膜の面積比率として、50%以上がフィルムから剥離する
評価例2
硝化綿樹脂HIG1/4(SNPE社製)5質量部、酢酸エチル95質量部を混合して「クリアーコーティング剤組成物」を得た。
硝化綿樹脂HIG1/4(SNPE社製)5質量部、酢酸エチル95質量部を混合して「クリアーコーティング剤組成物」を得た。
上記で得られた「クリアーコーティング剤組成物」100質量部に、上記実施例1〜5、上記比較例1〜4の樹脂用架橋剤組成物を2質量部加えて混合し、試験用クリアーコーティング材を調製した。
<評価試験>
実施例1〜5、比較例1〜4の試験用クリアーコーティング材の保存安定性(経時粘度安定性)を上記の評価方法に従って評価した。また、耐溶剤性を下記の評価方法に従って評価し、その結果を表2に示した。
実施例1〜5、比較例1〜4の試験用クリアーコーティング材の保存安定性(経時粘度安定性)を上記の評価方法に従って評価した。また、耐溶剤性を下記の評価方法に従って評価し、その結果を表2に示した。
[耐溶剤性の試験方法と評価]
試験用クリアーコーティング材を、OPPフィルムに、バーコーターNo.6を用いて塗布した後、室温下にて1時間以上乾燥した。皮膜上に溶剤(トルエン、イソプロピルアルコール、メチルエチルケトン)を含んだ脱脂綿を置き、500gの分銅にて加重をかけながら、50往復回表面を摩擦した。摩擦後の皮膜のはがれ度合いを評価した。
○:皮膜の剥がれなし
△:皮膜の剥がれが25%未満あり
×:皮膜の剥がれが25%以上あり
試験用クリアーコーティング材を、OPPフィルムに、バーコーターNo.6を用いて塗布した後、室温下にて1時間以上乾燥した。皮膜上に溶剤(トルエン、イソプロピルアルコール、メチルエチルケトン)を含んだ脱脂綿を置き、500gの分銅にて加重をかけながら、50往復回表面を摩擦した。摩擦後の皮膜のはがれ度合いを評価した。
○:皮膜の剥がれなし
△:皮膜の剥がれが25%未満あり
×:皮膜の剥がれが25%以上あり
実施例1〜7の樹脂用架橋剤組成物を白インキ組成物に混合した試験用白インキでは、評価した保存安定性試験、皮膜の耐熱性試験および基材への密着性試験の何れの結果も良好であった。また、実施例1〜7の樹脂用架橋剤組成物をクリアーコーティング剤組成物に混合したクリアーコーティング材では、評価した保存安定性試験および皮膜の耐溶剤性試験の何れの結果も良好であった。
一方、比較例1〜3の樹脂用架橋剤組成物を白インキ組成物およびクリアーコーティング剤組成物に混合した試験用白インキおよびクリアーコーティング材の場合、保存安定性試験と皮膜特性の両方またはどちらか一方が劣っていた。比較例4は安全性に劣っていた。
本発明の樹脂用架橋剤組成物は、アセチルアセトンを配位子として使用せずに、水酸基、カルボキシル基、アミド基、アミノ基、ウレタン基等の官能基を分子中に有する樹脂を含む塗料、インキ、クリアーコーティング剤に混合した後の保存安定性に優れ、耐熱性、耐溶剤性、基材への密着性等の皮膜特性を向上することができる。上述の効果を奏することから、本発明の樹脂用架橋剤組成物は、グラビアインキ、フレキソインキ等の各種印刷インキや、耐熱塗料、電線ワニス等の産業分野へ広く利用できる。
Claims (17)
- 少なくとも、下記成分(A)、成分(B)および成分(C)
(A)金属アルコキシド
(B)有機スルホン酸
(C)β−ケトエステル
を反応または混合することを特徴とする樹脂用架橋剤組成物の製造方法。 - 成分(A)と成分(B)を反応または混合後、更に成分(C)を反応または混合することを特徴とする請求項1記載の樹脂用架橋剤組成物の製造方法。
- 成分(A)と成分(C)を反応または混合後、更に成分(B)を反応または混合することを特徴とする請求項1記載の樹脂用架橋剤組成物の製造方法。
- 成分(B)と成分(C)を反応または混合後、更に成分(A)を反応または混合することを特徴とする請求項1記載の樹脂用架橋剤組成物の製造方法。
- 成分(A)と成分(B)を反応または混合後、更に成分(A)と成分(C)を反応または混合した組成物を反応または混合することを特徴とする請求項1記載の樹脂用架橋剤組成物の製造方法。
- 成分(A)と成分(B)と成分(C)を同時に反応または混合することを特徴とする請求項1記載の樹脂用架橋剤組成物の製造方法。
- 該金属アルコキシド(A)と該有機スルホン酸(B)の反応または混合モル比が1/0.1〜1/4である請求項1ないし請求項10の何れかの請求項記載の樹脂用架橋剤組成物の製造方法。
- 該金属アルコキシド(A)と該β−ケトエステル(C)の反応または混合モル比が1/0.1〜1/4である請求項1ないし請求項11の何れかの請求項記載の樹脂用架橋剤組成物の製造方法。
- 水酸基、カルボキシル基、アミド基、アミノ基およびウレタン基よりなる群から選ばれる少なくとも1つの官能基を分子中に含む樹脂を架橋する請求項1ないし請求項12の何れかの請求項記載の樹脂用架橋剤組成物の製造方法。
- 請求項1ないし請求項13の何れかの請求項記載の樹脂用架橋剤組成物の製造方法を使用して得られたものであることを特徴とする樹脂用架橋剤組成物。
- 請求項14記載の樹脂用架橋剤組成物及び樹脂を用いて得られたものであることを特徴とする塗料。
- 請求項14記載の樹脂用架橋剤組成物及び樹脂を用いて得られたものであることを特徴とするインキ。
- 請求項14記載の樹脂用架橋剤組成物及び樹脂を用いて得られたものであることを特徴とするクリアーコーティング材。
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