JP2013209433A - Method for producing polyester resin aqueous dispersion - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ポリエステル樹脂水性分散体の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing an aqueous polyester resin dispersion.
従来から、ポリエステル樹脂は被膜形成用の樹脂として広く用いられている。ポリエステル樹脂は、被膜とされた場合の加工性、薬品やアルコールに対する耐性(耐薬品性、耐アルコール性)および耐候性に優れている。同時に、ポリエステル樹脂は、ポリエチレンテレフタレート(PET)やポリブチレンテレフタレート(PBT)などのポリエステル樹脂、塩化ビニルなどからなる成形品やフィルム、あるいは各種の金属からなる金属箔などの様々な基材への密着性にも優れている。そのため、このような基材に対する塗料、インキ、接着剤またはコーティング剤などの用途において、ポリエステル樹脂を有機溶剤に溶解したものが非常に多く使用されている。 Conventionally, a polyester resin has been widely used as a resin for forming a film. The polyester resin is excellent in processability when formed into a film, resistance to chemicals and alcohol (chemical resistance, alcohol resistance) and weather resistance. At the same time, the polyester resin adheres to various substrates such as polyester resins such as polyethylene terephthalate (PET) and polybutylene terephthalate (PBT), molded articles and films made of vinyl chloride, and metal foils made of various metals. Also excellent in properties. For this reason, in applications such as paints, inks, adhesives or coating agents for such a substrate, a polyester resin dissolved in an organic solvent is very often used.
なお、近年、環境保護、消防法による危険物規制、あるいは職場環境の改善などの理由により、有機溶剤の使用が抑制される傾向にある。そのため、前記のような用途において、ポリエステル樹脂を有機溶剤に溶解したものではなく、水性媒体に微分散させてなるポリエステル樹脂水性分散体の使用が強く求められており、その開発が盛んにおこなわれている。 In recent years, the use of organic solvents tends to be suppressed for reasons such as environmental protection, regulation of dangerous goods by the Fire Service Act, or improvement of the workplace environment. Therefore, in the above-mentioned applications, there is a strong demand for the use of an aqueous polyester resin dispersion in which a polyester resin is not dissolved in an organic solvent but is finely dispersed in an aqueous medium. ing.
このようなポリエステル樹脂水性分散体として、例えば、ポリエステル樹脂のカルボキシル基を塩基性化合物で中和することにより、水性媒体中に分散させたポリエステル樹脂水性分散体が提案されている(特許文献1および2参照)。さらに、特許文献1および2には、このような水性分散体を用いることにより、加工性、耐水性、耐薬品性および耐アルコール性などの性能に優れた樹脂被膜を形成し得ることが開示されている。特に、酸成分としてテレフタル酸やイソフタル酸などが用いられたポリエステル樹脂が分散されてなるポリエステル樹脂水性分散体であると、樹脂被膜とされた場合の硬度、耐水性、耐溶剤性および加工性などにより優れるものとなるため、塗料、コーティング剤および接着剤などの用途において工業的な利用価値が高いことが知られている。 As such a polyester resin aqueous dispersion, for example, a polyester resin aqueous dispersion in which a carboxyl group of a polyester resin is neutralized with a basic compound and dispersed in an aqueous medium has been proposed (Patent Documents 1 and 2). 2). Further, Patent Documents 1 and 2 disclose that by using such an aqueous dispersion, a resin film having excellent performance such as processability, water resistance, chemical resistance and alcohol resistance can be formed. ing. In particular, in the case of a polyester resin aqueous dispersion in which a polyester resin in which terephthalic acid or isophthalic acid is used as an acid component is dispersed, the hardness, water resistance, solvent resistance, workability, etc. when the resin film is formed It is known that the industrial utility value is high in applications such as paints, coating agents and adhesives.
一般に、ポリエステル樹脂水性分散体から樹脂被膜を製造する場合は、該樹脂被膜における有機溶剤や分散助剤などの添加物の残存量を極力少なくするために、ポリエステル樹脂水性分散体に使用される有機溶剤や塩基性化合物がより低沸点であることが好ましい。より低沸点である有機溶剤や塩基性化合物を用いることで、樹脂被膜の形成時に水性分散体を加熱乾燥させた場合に有機溶剤や塩基性化合物が容易に揮発するため、得られる樹脂被膜中におけるこれらの残存量が少ないものとなる。より低沸点である塩基性化合物としては、例えば、アンモニアが挙げられる。しかしながら、特許文献1および2に記載されたポリエステル樹脂水性分散体の製造において、塩基性化合物としてアンモニアを用いると、未分散物(例えば、ポリエステル樹脂の凝集物、沈殿物あるいは析出物など)が多く発生し、製造系内において、ろ過詰まりなどが発生するという問題がある。 In general, when a resin film is produced from an aqueous polyester resin dispersion, the organic resin used in the aqueous polyester resin dispersion is used to minimize the residual amount of additives such as organic solvents and dispersion aids in the resin film. It is preferable that the solvent or the basic compound has a lower boiling point. By using an organic solvent or basic compound having a lower boiling point, the organic solvent or basic compound easily volatilizes when the aqueous dispersion is heated and dried during the formation of the resin film. These remaining amounts are small. Examples of the basic compound having a lower boiling point include ammonia. However, in the production of the aqueous polyester resin dispersions described in Patent Documents 1 and 2, when ammonia is used as the basic compound, there are many undispersed materials (for example, aggregates, precipitates, or precipitates of polyester resin). There is a problem that the clogging occurs in the production system.
このような状況に鑑み、本発明の課題は、樹脂被膜とされた場合に各種特性に優れるポリエステル樹脂水性分散体を、塩基性化合物としてアンモニアを用いた場合であっても、製造時の分散不良や製造系内におけるろ過詰まりを顕著に低減させつつ、特殊な機械を用いることなく簡便に製造する方法を提供することを目的とする。 In view of such a situation, the problem of the present invention is that a polyester resin aqueous dispersion that is excellent in various properties when made into a resin film, even when ammonia is used as a basic compound, poor dispersion during production Another object of the present invention is to provide a method for producing easily without using a special machine while significantly reducing clogging in a production system.
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、本発明に到達した。
すなわち本発明の要旨は、以下の通りである。
(1)テレフタル酸を60モル%以上含有する酸成分、およびエチレングリコールを40モル%以上含有するアルコール成分を含み、酸価が4〜40mgKOH/gであるポリエステル樹脂を、界面活性剤を用いることなく有機溶剤、アンモニアとともに水性媒体に混合し、次いで、以下の攪拌工程(I)および攪拌工程(II)をこの順におこなうことを特徴とするポリエステル樹脂水性分散体の製造方法。
攪拌工程(I)(ポリエステル樹脂のガラス転移温度−10)℃以上(ガラス転移温度)℃以下の温度で30分以上攪拌することにより、ポリエステル樹脂の分散効率を80%以上とする工程。
攪拌工程(II)(ポリエステル樹脂のガラス転移温度+10)℃以上の温度で60分以上攪拌することにより、ポリエステル樹脂の分散効率を97%以上とする工程。
なお、上記攪拌工程(I)および攪拌工程(II)において、ポリエステル樹脂の分散効率とは、用いられるポリエステル樹脂の質量に対する、実際に水性分散体中に分散されているポリエステル樹脂の質量の割合を示すものである。
The present inventor has reached the present invention as a result of intensive studies to solve the above problems.
That is, the gist of the present invention is as follows.
(1) A surfactant is used for a polyester resin containing an acid component containing 60 mol% or more of terephthalic acid and an alcohol component containing 40 mol% or more of ethylene glycol and having an acid value of 4 to 40 mgKOH / g. A method for producing an aqueous polyester resin dispersion comprising mixing an organic solvent and ammonia together with an aqueous medium and then performing the following stirring step (I) and stirring step (II) in this order.
Stirring step (I) (Glass transition temperature of polyester resin −10) Step of stirring polyester resin at a dispersion efficiency of 80% or more by stirring for 30 minutes or more at a temperature not lower than (glass transition temperature) ° C.
Stirring Step (II) (Glass Transition Temperature of Polyester Resin +10) A step of stirring the polyester resin at a dispersion efficiency of 97% or more by stirring at a temperature of 60 ° C. or higher.
In the stirring step (I) and the stirring step (II), the dispersion efficiency of the polyester resin is the ratio of the mass of the polyester resin actually dispersed in the aqueous dispersion to the mass of the polyester resin used. It is shown.
(2)攪拌工程(I)において、攪拌翼の周速度を0.2〜2.0m/sとして撹拌を行うことを特徴とする(1)のポリエステル樹脂水性分散体の製造方法。 (2) The method for producing a polyester resin aqueous dispersion according to (1), wherein in the stirring step (I), stirring is performed at a peripheral speed of the stirring blade of 0.2 to 2.0 m / s.
(3)攪拌工程(II)において、攪拌翼の周速度を0.1〜1.5m/sとして撹拌を行うことを特徴とする(1)または(2)のポリエステル樹脂水性分散体の製造方法。 (3) The method for producing an aqueous polyester resin dispersion according to (1) or (2), wherein in the stirring step (II), stirring is performed at a peripheral speed of the stirring blade of 0.1 to 1.5 m / s. .
(4)(1)〜(3)のいずれかの製造方法で製造されたことを特徴とするポリエステル樹脂水性分散体。 (4) An aqueous polyester resin dispersion produced by the production method of any one of (1) to (3).
(5)(4)のポリエステル樹脂水性分散体から形成されてなることを特徴とする樹脂被膜。 (5) A resin film formed from the aqueous polyester resin dispersion of (4).
本発明の製造方法によれば、用いられるポリエステル樹脂の酸価や組成を特定のものとすることにより、保存安定性、樹脂被膜とされる場合の造膜性、樹脂被膜とされた場合の耐水性、耐アルコール性、耐薬品性および耐屈曲性に優れるポリエステル樹脂水性分散体を製造することができる。加えて、二段階の攪拌工程を設け、かつこれらの攪拌工程における攪拌温度および攪拌時間を特定の範囲に制御することにより、上記のような特性に優れるポリエステル樹脂分散体を、塩基性化合物としてアンモニアを用いた場合であっても、製造時の分散不良や製造系内におけるろ過詰まりなどを顕著に低減させつつ、特殊な機械を用いることなく簡便に製造することができる。 According to the production method of the present invention, by specifying the acid value and composition of the polyester resin used, the storage stability, the film forming property when the resin film is formed, and the water resistance when the resin film is formed A polyester resin aqueous dispersion having excellent properties, alcohol resistance, chemical resistance and flex resistance can be produced. In addition, by providing a two-step stirring process and controlling the stirring temperature and stirring time in these stirring processes to a specific range, a polyester resin dispersion having excellent characteristics as described above can be converted into ammonia as a basic compound. Even in the case of using, it is possible to manufacture easily without using a special machine while significantly reducing the dispersion failure at the time of manufacture and clogging in the production system.
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のポリエステル樹脂水性分散体(以下、単に「水性分散体」と称する場合がある)の製造方法は、テレフタル酸を60モル%以上含有する酸成分、およびエチレングリコールを40モル%以上含有するアルコール成分を含み、酸価が4〜40mgKOH/gであるポリエステル樹脂を、界面活性剤を用いることなく有機溶剤、アンモニアとともに水性媒体に混合し、次いで、以下の攪拌工程(I)および攪拌工程(II)をこの順におこなうことを特徴とする。
攪拌工程(I)(ポリエステル樹脂のガラス転移温度−10)℃以上(ガラス転移温度)℃以下の温度で30分以上攪拌することにより、ポリエステル樹脂の分散効率を80%以上とする工程。
攪拌工程(II)(ポリエステル樹脂のガラス転移温度+10)℃以上の温度で60分以上攪拌することにより、ポリエステル樹脂の分散効率を97%以上とする工程。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The method for producing a polyester resin aqueous dispersion of the present invention (hereinafter sometimes referred to simply as “aqueous dispersion”) contains an acid component containing 60 mol% or more of terephthalic acid and 40 mol% or more of ethylene glycol. A polyester resin containing an alcohol component and having an acid value of 4 to 40 mg KOH / g is mixed in an aqueous medium together with an organic solvent and ammonia without using a surfactant, and then the following stirring step (I) and stirring step ( II) is performed in this order.
Stirring step (I) (Glass transition temperature of polyester resin −10) Step of stirring polyester resin at a dispersion efficiency of 80% or more by stirring for 30 minutes or more at a temperature not lower than (glass transition temperature) ° C.
Stirring Step (II) (Glass Transition Temperature of Polyester Resin +10) A step of stirring the polyester resin at a dispersion efficiency of 97% or more by stirring at a temperature of 60 ° C. or higher.
なお、上記攪拌工程(I)および攪拌工程(II)において、ポリエステル樹脂の分散効率とは、水性分散体中におけるポリエステル樹脂の分散性の指標である。本発明においては、分散効率が高い値であるほど、ポリエステル樹脂の未分散物(ポリエステル樹脂の沈殿物、凝集物あるいは析出物など)が低減していることを示している。分散効率の求め方については後述する。 In the stirring step (I) and the stirring step (II), the dispersion efficiency of the polyester resin is an indicator of the dispersibility of the polyester resin in the aqueous dispersion. In the present invention, the higher the dispersion efficiency, the lower the non-dispersed polyester resin (polyester resin precipitate, aggregate or precipitate). A method for obtaining the dispersion efficiency will be described later.
本発明のポリエステル樹脂水性分散体の製造方法においては、上記の攪拌工程(I)および攪拌工程(II)という二段階の攪拌工程を有し、かつ、これらの攪拌工程における攪拌温度および攪拌時間を特定の範囲に同時に制御することにより、塩基性化合物としてアンモニアを用いた場合であっても、得られる水性分散体中のポリエステル樹脂の未分散物の発生を効果的に抑制し、製造時における系内の濾過詰まりを防止することができるという顕著な効果が奏される。 In the manufacturing method of the polyester resin aqueous dispersion of the present invention, the stirring step (I) and the stirring step (II) have two stages of stirring steps, and the stirring temperature and stirring time in these stirring steps are set. By simultaneously controlling to a specific range, even when ammonia is used as the basic compound, it effectively suppresses the occurrence of undispersed polyester resin in the resulting aqueous dispersion, and the system during production The remarkable effect that the filtration clogging inside can be prevented is exhibited.
まず、本発明の製造方法において使用されるポリエステル樹脂について説明する。ポリエステル樹脂とは、構成成分として酸成分およびアルコール成分を含有するものである。 First, the polyester resin used in the production method of the present invention will be described. The polyester resin contains an acid component and an alcohol component as constituent components.
ポリエステル樹脂を構成する酸成分においては、全酸成分中、テレフタル酸を60モル%以上含有することが必要であり、70モル%以上含有することが好ましく、80モル%以上含有することがより好ましく、90モル%以上含有することがさらに好ましい。本発明においては、テレフタル酸を上記の範囲で含有するポリエステル樹脂を用いることにより、樹脂被膜とされた場合における耐屈曲性および耐アルコール性に優れたポリエステル樹脂水性分散体を製造することができる。つまり、テレフタル酸の含有量が60モル%未満であるポリエステル樹脂を用いた場合は、樹脂被膜とされた場合の耐屈曲性および耐アルコール性に劣る水性分散体しか得られないという問題がある。 In the acid component constituting the polyester resin, it is necessary to contain 60 mol% or more of terephthalic acid in all acid components, preferably 70 mol% or more, more preferably 80 mol% or more. More preferably, the content is 90 mol% or more. In the present invention, by using a polyester resin containing terephthalic acid in the above range, an aqueous polyester resin dispersion excellent in bending resistance and alcohol resistance in the case of a resin film can be produced. That is, when a polyester resin having a terephthalic acid content of less than 60 mol% is used, there is a problem that only an aqueous dispersion inferior in bending resistance and alcohol resistance when formed into a resin film is produced.
ポリエステル樹脂に共重合される、テレフタル酸以外の酸成分としては、芳香族ジカルボン酸、飽和脂肪族ジカルボン酸、不飽和脂肪族ジカルボン酸、脂環式ジカルボン酸、3官能以上のカルボン酸等、末端に2個以上のカルボキシル基を有するポリカルボン酸などが挙げられる。 Examples of acid components other than terephthalic acid that are copolymerized with the polyester resin include aromatic dicarboxylic acids, saturated aliphatic dicarboxylic acids, unsaturated aliphatic dicarboxylic acids, alicyclic dicarboxylic acids, and trifunctional or higher functional carboxylic acids. And polycarboxylic acids having two or more carboxyl groups.
芳香族ジカルボン酸としては、イソフタル酸、フタル酸、無水フタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、3−tert−ブチルイソフタル酸、ジフェン酸などが挙げられる。飽和脂肪族ジカルボン酸としては、シュウ酸、コハク酸、無水コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、アイコサン二酸、水添ダイマー酸などが挙げられる。不飽和脂肪族ジカルボン酸としては、フマル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、イタコン酸、無水イタコン酸、シトラコン酸、無水シトラコン酸、ダイマー酸などが挙げられる。脂環式ジカルボン酸としては、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸、1,3−シクロヘキサンジカルボン酸、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸、2,5−ノルボルネンジカルボン酸およびその無水物、テトラヒドロフタル酸およびその無水物等が挙げられる。また、3官能以上のカルボン酸としては、トリメリット酸、ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、無水ベンゾフェノンテトラカルボン酸、トリメシン酸、エチレングリコールビス(アンヒドロトリメリテート)、グリセロールトリス(アンヒドロトリメリテート)、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸などが挙げられる。これらの酸成分は、単独で用いられてもよいし、2種類以上が併用されてもよい。 Examples of the aromatic dicarboxylic acid include isophthalic acid, phthalic acid, phthalic anhydride, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, 3-tert-butylisophthalic acid, and diphenic acid. Examples of the saturated aliphatic dicarboxylic acid include oxalic acid, succinic acid, succinic anhydride, adipic acid, azelaic acid, sebacic acid, dodecanedioic acid, aicosane diacid, hydrogenated dimer acid, and the like. Examples of the unsaturated aliphatic dicarboxylic acid include fumaric acid, maleic acid, maleic anhydride, itaconic acid, itaconic anhydride, citraconic acid, citraconic anhydride, and dimer acid. Examples of the alicyclic dicarboxylic acid include 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid, 1,3-cyclohexanedicarboxylic acid, 1,2-cyclohexanedicarboxylic acid, 2,5-norbornenedicarboxylic acid and its anhydride, tetrahydrophthalic acid and its anhydride. Thing etc. are mentioned. Trifunctional or higher carboxylic acids include trimellitic acid, pyromellitic acid, benzophenone tetracarboxylic acid, trimellitic anhydride, pyromellitic anhydride, benzophenone tetracarboxylic acid anhydride, trimesic acid, ethylene glycol bis (anhydrotrimethyl). And glycerol tris (anhydro trimellitate), 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid, and the like. These acid components may be used alone or in combination of two or more.
なお、本発明において使用されるポリエステル樹脂においては、全酸成分中における、スルホン酸塩基を有する芳香族ジカルボン酸成分の含有割合が1モル%未満であることが好ましく、スルホン酸塩基を有する芳香族ジカルボン酸成分を全く含有しないものであることがより好ましい。スルホン酸塩基を有する芳香族ジカルボン酸成分を1モル%以上含有するものであると、樹脂被膜とされた場合の耐水性に顕著に劣るポリエステル樹脂水性分散体しか得られない場合がある。 In the polyester resin used in the present invention, the content of the aromatic dicarboxylic acid component having a sulfonate group in the total acid component is preferably less than 1 mol%, and the aromatic having a sulfonate group More preferably, it does not contain any dicarboxylic acid component. If the aromatic dicarboxylic acid component having a sulfonate group is contained in an amount of 1 mol% or more, only an aqueous polyester resin dispersion that is remarkably inferior in water resistance when formed into a resin film may be obtained.
一般的に、スルホン酸塩基を有する芳香族ジカルボン酸をポリエステル樹脂の組成に対して配合することで、界面活性剤などを使用しなくても、該ポリエステル樹脂を容易に水性媒体に分散することができるという利点がある。しかしながら、その一方で、スルホン酸塩基を有する芳香族ジカルボン酸の含有量が多すぎるとポリエステル樹脂の耐水性を損ねてしまう場合がある。その結果、樹脂被膜とされた場合の耐水性に劣る水性分散体しか得られない場合があるため、本発明においては、スルホン酸塩基を有する芳香族ジカルボン酸を1モル%以上含有するポリエステル樹脂を使用することは好ましくないのである。 Generally, by blending an aromatic dicarboxylic acid having a sulfonate group with the composition of the polyester resin, the polyester resin can be easily dispersed in an aqueous medium without using a surfactant or the like. There is an advantage that you can. However, on the other hand, if the content of the aromatic dicarboxylic acid having a sulfonate group is too large, the water resistance of the polyester resin may be impaired. As a result, since only an aqueous dispersion inferior in water resistance in the case of a resin film may be obtained, in the present invention, a polyester resin containing 1 mol% or more of an aromatic dicarboxylic acid having a sulfonate group is used. It is not preferable to use it.
スルホン酸塩基を有する芳香族ジカルボン酸成分としては、例えば、5−ナトリウムスルホイソフタル酸(SIPA−Na)、5−ナトリウムスルホテレフタル酸(STPA−Na)、5−カリウムスルホイソフタル酸(SIPA−K)、5−カリウムスルホテレフタル酸(STPA−K)、5−リチウムスルホイソフタル酸(SIPA−Li)、5−リチウムスルホテレフタル酸(STPA−Li)、3,5−ジ(カルボ−β−ヒドロキシエトキシ)ベンゼンスルホン酸ナトリウム(SIPG−Na)、2,5−ジ(カルボ−β−ヒドロキシエトキシ)ベンゼンスルホン酸ナトリウム(STPG−Na)、3,5−ジ(カルボ−β−ヒドロキシエトキシ)ベンゼンスルホン酸カリウム(SIPG−K)、3,5−ジ(カルボ−β−ヒドロキシエトキシ)ベンゼンスルホン酸リチウム(SIPG−Li)、5−ナトリウムスルホイソフタル酸ジメチル(SIPM−Na)、5−ナトリウムスルホテレフタル酸ジメチル(STPM−Na)、5−カリウムスルホイソフタル酸ジメチル(SIPM−K)、5−リチウムスルホイソフタル酸ジメチル(SIPM−Li)などが挙げられる。 Examples of the aromatic dicarboxylic acid component having a sulfonate group include 5-sodium sulfoisophthalic acid (SIPA-Na), 5-sodium sulfoterephthalic acid (STPA-Na), and 5-potassium sulfoisophthalic acid (SIPA-K). 5-potassium sulfoterephthalic acid (STPA-K), 5-lithium sulfoisophthalic acid (SIPA-Li), 5-lithium sulfoterephthalic acid (STPA-Li), 3,5-di (carbo-β-hydroxyethoxy) Sodium benzenesulfonate (SIPG-Na), 2,5-di (carbo-β-hydroxyethoxy) sodium benzenesulfonate (STPG-Na), potassium 3,5-di (carbo-β-hydroxyethoxy) benzenesulfonate (SIPG-K), 3,5-di (carbo-β-hydroxy) Toxi) lithium benzenesulfonate (SIPG-Li), dimethyl 5-sodium sulfoisophthalate (SIMM-Na), dimethyl 5-sodium sulfoterephthalate (STPM-Na), dimethyl 5-potassium sulfoisophthalate (SIMM-K) And dimethyl 5-lithium sulfoisophthalate (SIPM-Li).
本発明にて用いられるポリエステル樹脂は、全アルコール成分中、エチレングリコールを40モル%以上含有することが必要であり、50モル%以上含有することが好ましく、60モル%以上含有することがより好ましく、70モル%以上含有することがさらに好ましい。エチレングリコールを上記の範囲で含有するポリエステル樹脂を用いることで、樹脂被膜とされた場合の耐薬品性に優れる水性分散体を製造することができる。つまり、エチレングリコールの含有量が40モル%未満であるポリエステル樹脂を用いた場合は、樹脂被膜とされた場合の耐薬品性に劣る水性分散体しか得られないという問題がある。 The polyester resin used in the present invention is required to contain 40 mol% or more of ethylene glycol in all alcohol components, preferably 50 mol% or more, more preferably 60 mol% or more. More preferably, the content is 70 mol% or more. By using a polyester resin containing ethylene glycol in the above range, an aqueous dispersion having excellent chemical resistance when formed into a resin film can be produced. That is, when a polyester resin having an ethylene glycol content of less than 40 mol% is used, there is a problem that only an aqueous dispersion having inferior chemical resistance when obtained as a resin film is obtained.
ポリエステル樹脂に共重合される、エチレングリコール以外のアルコール成分としては、脂肪族グリコール、脂環族グリコール、エーテル結合含有グリコール、3官能以上のアルコール成分などが挙げられる。脂肪族グリコールとしては、エチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、1,5−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,9−ノナンジオール、2−エチル−2−ブチルプロパンジオールなどが挙げられる。脂環族グリコールとしては、1,4−シクロヘキサンジメタノールなどが挙げられる。エーテル結合含有グリコールとしては、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、ポリテトラメチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどが挙げられる。3官能以上のアルコール成分としては、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールなどが挙げられる。アルコール成分としては、上記の他にも、2,2−ビス[4−(ヒドロキシエトキシ)フェニル]プロパン(ビスフェノールA)のアルキレンオキシド付加体、ビス[4−(ヒドロキシエトキシ)フェニル]スルホン(ビスフェノールS)のアルキレンオキシド付加体などが挙げられる。これらのアルコール成分は、単独で用いられてもよいし、2種類以上が併用されてもよい。 Examples of alcohol components other than ethylene glycol that are copolymerized with the polyester resin include aliphatic glycols, alicyclic glycols, ether bond-containing glycols, and trifunctional or higher functional alcohol components. Aliphatic glycols include ethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 2-methyl-1,3-propanediol, 1,5-pentanediol, neopentyl Examples include glycol, 1,6-hexanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 1,9-nonanediol, and 2-ethyl-2-butylpropanediol. Examples of the alicyclic glycol include 1,4-cyclohexanedimethanol. Examples of the ether bond-containing glycol include diethylene glycol, triethylene glycol, dipropylene glycol, polytetramethylene glycol, polyethylene glycol, and polypropylene glycol. Examples of the tri- or higher functional alcohol component include glycerin, trimethylolethane, trimethylolpropane, and pentaerythritol. As the alcohol component, in addition to the above, an alkylene oxide adduct of 2,2-bis [4- (hydroxyethoxy) phenyl] propane (bisphenol A), bis [4- (hydroxyethoxy) phenyl] sulfone (bisphenol S) ) Alkylene oxide adduct and the like. These alcohol components may be used alone or in combination of two or more.
本発明の製造方法にて用いられるポリエステル樹脂には、本発明の特性を損なわない範囲において、必要に応じて、脂肪族ラクトンやヒドロキシカルボン酸などが共重合されていてもよい。脂肪族ラクトンとしては、ε−カプロラクトン、δ−バレロラクトン、γ−バレロラクトンなどが挙げられる。ヒドロキシカルボン酸としては、乳酸、β−ヒドロキシ酪酸、p−ヒドロキシ安息香酸、4−ヒドロキシフェニルステアリン酸のエチレンオキシド付加体などが挙げられる。ポリエステル樹脂中の脂肪族ラクトンやヒドロキシカルボン酸の共重合量は、各樹脂被膜特性のバランスを損ねない観点から、全構成成分中の10モル%以下とすることが好ましく、5モル%以下とすることがより好ましく、1モル%以下とすることがさらにより好ましい。 The polyester resin used in the production method of the present invention may be copolymerized with an aliphatic lactone or a hydroxycarboxylic acid, if necessary, within a range not impairing the characteristics of the present invention. Examples of the aliphatic lactone include ε-caprolactone, δ-valerolactone, and γ-valerolactone. Examples of the hydroxycarboxylic acid include lactic acid, β-hydroxybutyric acid, p-hydroxybenzoic acid, an ethylene oxide adduct of 4-hydroxyphenyl stearic acid, and the like. The copolymerization amount of the aliphatic lactone or hydroxycarboxylic acid in the polyester resin is preferably 10 mol% or less in all the constituent components from the viewpoint of not impairing the balance of the properties of each resin film, and 5 mol% or less. It is more preferable that the amount be 1 mol% or less.
また、本発明の製造方法にて用いられるポリエステル樹脂には、本発明の特性を損なわない範囲で、必要に応じて、モノカルボン酸および/またはモノアルコールが共重合されていてもよい。モノカルボン酸またはモノアルコールの共重合割合は、ポリエステル樹脂を構成する酸成分またはアルコール成分のうち、各々1モル%未満であることが好ましく、0.1モル%未満であることがより好ましく、0モル%であることが特に好ましい。これら成分の共重合割合が1モル%以上であると、後述するポリエステル樹脂の製造時に、分子鎖の延長を阻害する場合があり、ポリエステル樹脂の重縮合が進まず所望の分子量が得られなくなってしまう。その結果、このようなポリエステル樹脂が分散された水性分散体は、樹脂被膜とされた場合の造膜性に劣るものとなる場合がある。 The polyester resin used in the production method of the present invention may be copolymerized with a monocarboxylic acid and / or a monoalcohol, if necessary, within a range not impairing the characteristics of the present invention. The copolymerization ratio of the monocarboxylic acid or monoalcohol is preferably less than 1 mol%, more preferably less than 0.1 mol%, of the acid component or alcohol component constituting the polyester resin. It is particularly preferred that it is mol%. When the copolymerization ratio of these components is 1 mol% or more, the elongation of the molecular chain may be inhibited during the production of the polyester resin described later, and the desired molecular weight cannot be obtained without the polycondensation of the polyester resin proceeding. End up. As a result, an aqueous dispersion in which such a polyester resin is dispersed may be inferior in film forming property when formed into a resin film.
モノカルボン酸としては、例えば、安息香酸、フェニル酢酸、ラウリン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸などが挙げられる。モノアルコールとしては、例えば、セチルアルコール、デシルアルコール、ラウリルアルコール、ミリスチルアルコール、オクチルアルコール、ステアリルアルコールなどが挙げられる。 Examples of the monocarboxylic acid include benzoic acid, phenylacetic acid, lauric acid, palmitic acid, stearic acid, oleic acid and the like. Examples of the monoalcohol include cetyl alcohol, decyl alcohol, lauryl alcohol, myristyl alcohol, octyl alcohol, stearyl alcohol, and the like.
本発明の製造方法にて用いられるポリエステル樹脂の酸価は、水性分散体とされる際の分散性および長期保存安定性を向上させる観点から、4〜40mgKOH/gであることが必要であり、6〜30mgKOH/gであることが好ましく、8〜30mgKOH/gであることがより好ましく、8〜25mgKOH/gであることがさらに好ましい。使用されるポリエステル樹脂の酸価が4mgKOH/g未満であると、ポリエステル樹脂の水性媒体への分散が困難となり、たとえ分散できたとしても均一な水性分散体を得ることは難しく、保存安定性に劣るものとなる。一方、使用されるポリエステル樹脂の酸価が40mgKOH/gを超える場合は、樹脂被膜とされた場合に、耐水性、耐薬品性および耐屈曲性に劣る水性分散体しか得られないという問題がある。ポリエステル樹脂の酸価を上記の範囲に制御するためには、重縮合により得られたポリエステルに対し解重合を行うという手法を採用すればよい。 The acid value of the polyester resin used in the production method of the present invention needs to be 4 to 40 mgKOH / g from the viewpoint of improving the dispersibility and long-term storage stability when the aqueous dispersion is used, It is preferably 6 to 30 mgKOH / g, more preferably 8 to 30 mgKOH / g, and even more preferably 8 to 25 mgKOH / g. If the acid value of the polyester resin used is less than 4 mgKOH / g, it becomes difficult to disperse the polyester resin in an aqueous medium, and even if it can be dispersed, it is difficult to obtain a uniform aqueous dispersion, which improves storage stability. It will be inferior. On the other hand, when the acid value of the polyester resin used exceeds 40 mgKOH / g, there is a problem that only an aqueous dispersion inferior in water resistance, chemical resistance and flex resistance can be obtained when a resin film is formed. . In order to control the acid value of the polyester resin within the above range, a method of depolymerizing the polyester obtained by polycondensation may be employed.
本発明の製造方法にて用いられるポリエステル樹脂のガラス転移温度は、−50〜100℃が好ましく、0〜100℃であることがより好ましく、40〜100℃であることがさらに好ましい。ガラス転移温度が−50℃未満であると、得られるポリエステル樹脂の耐熱性に劣る場合がある。一方、100℃を超えると、得られるポリエステル樹脂の水性媒体に対する分散化が難しくなる場合がある。なお、ポリエステル樹脂のガラス転移温度を上記の範囲に制御するためには、ポリエステルを重合する際の各種モノマーを適宜選定するという手法を採用すればよい。 The glass transition temperature of the polyester resin used in the production method of the present invention is preferably −50 to 100 ° C., more preferably 0 to 100 ° C., and further preferably 40 to 100 ° C. If the glass transition temperature is less than −50 ° C., the resulting polyester resin may be inferior in heat resistance. On the other hand, when it exceeds 100 ° C., it may be difficult to disperse the obtained polyester resin in an aqueous medium. In order to control the glass transition temperature of the polyester resin within the above range, a method of appropriately selecting various monomers when polymerizing the polyester may be employed.
本発明の製造方法にて用いられるポリエステル樹脂の数平均分子量は、製造される水性分散体を樹脂被膜とされる場合の造膜性および加工性を向上させる観点から、3000〜25000であることが好ましく、3000〜20000であることがより好ましく、5000〜20000であることがさらに好ましく、7000〜15000であることが特に好ましい。つまり、ポリエステル樹脂の数平均分子量が3000未満であると、樹脂被膜とされる場合に造膜性に劣る水性分散体しか得られない場合がある。一方、数平均分子量が25000を超えると、ポリエステル樹脂の体積平均粒径が大きくなってしまい、得られる水性分散体の保存安定性に劣る場合がある。なお、数平均分子量を上記の範囲に制御するためには、重縮合により得られたポリエステルに対し解重合を行うという手法を採用すればよい。 The number average molecular weight of the polyester resin used in the production method of the present invention is 3000 to 25000 from the viewpoint of improving the film forming property and workability when the produced aqueous dispersion is used as a resin film. Preferably, it is 3000 to 20000, more preferably 5000 to 20000, and particularly preferably 7000 to 15000. That is, when the number average molecular weight of the polyester resin is less than 3000, only an aqueous dispersion having inferior film-forming properties may be obtained when a resin film is formed. On the other hand, when the number average molecular weight exceeds 25000, the volume average particle size of the polyester resin becomes large, and the storage stability of the resulting aqueous dispersion may be inferior. In order to control the number average molecular weight within the above range, a method of depolymerizing the polyester obtained by polycondensation may be employed.
なお、本発明の製造方法にて用いられるポリエステル樹脂の分散度は、1.5〜6であることが好ましく、1.5〜5であることがより好ましく、2〜4であることがさらに好ましい。なお、分散度とは重量平均分子量を数平均分子量で除した値のことを示す。ここでいう重量平均分子量は、数平均分子量と同様に、後述するような公知の測定方法により得ることができる。 In addition, it is preferable that the dispersity of the polyester resin used with the manufacturing method of this invention is 1.5-6, It is more preferable that it is 1.5-5, It is further more preferable that it is 2-4. . The degree of dispersion indicates a value obtained by dividing the weight average molecular weight by the number average molecular weight. The weight average molecular weight here can be obtained by a known measurement method as described later, as with the number average molecular weight.
次に、本発明にて用いられるポリエステル樹脂の製造方法について説明する。
つまり、本発明にて用いられるポリエステル樹脂は、上述のような原料モノマーを組み合わせて公知の方法で製造することができる。ポリエステル樹脂の製造方法の具体例としては、原料モノマー成分および/またはその低重合体を、不活性雰囲気下で反応させてエステル化反応をおこない、引き続いて所望の分子量に達するまで重縮合反応を進めることによりポリエステル樹脂を得る方法などを挙げることができる。
Next, the manufacturing method of the polyester resin used by this invention is demonstrated.
That is, the polyester resin used in the present invention can be produced by a known method by combining raw material monomers as described above. As a specific example of a method for producing a polyester resin, a raw material monomer component and / or a low polymer thereof is reacted in an inert atmosphere to carry out an esterification reaction, and then a polycondensation reaction proceeds until a desired molecular weight is reached. The method etc. which obtain a polyester resin by this can be mentioned.
エステル化反応における反応温度は180〜260℃とすることが好ましい。また、反応時間は2.5〜10時間とすることが好ましく、4時間〜6時間とすることがより好ましい。 The reaction temperature in the esterification reaction is preferably 180 to 260 ° C. The reaction time is preferably 2.5 to 10 hours, more preferably 4 to 6 hours.
重縮合反応における反応温度は220〜280℃が好ましい。また、重縮合反応は減圧下でおこなわれてもよく、減圧度は130Pa以下であることが好ましい。減圧度が低いと、重縮合時間が長くなったり、あるいは得られるポリエステル樹脂の数平均分子量が低いものとなったりする場合がある。減圧に際しては、大気圧から130Pa以下に達するまで、60〜180分程度の時間をかけて徐々に減圧することが好ましい。 The reaction temperature in the polycondensation reaction is preferably 220 to 280 ° C. The polycondensation reaction may be performed under reduced pressure, and the degree of reduced pressure is preferably 130 Pa or less. If the degree of vacuum is low, the polycondensation time may be long, or the resulting polyester resin may have a low number average molecular weight. In reducing the pressure, it is preferable to gradually reduce the pressure over a period of about 60 to 180 minutes until the pressure reaches 130 Pa or less from the atmospheric pressure.
重縮合反応においては、反応を促進されるための重縮合触媒が用いられてもよい。重縮合触媒としては、特に限定されないが、酢酸亜鉛、三酸化アンチモン、テトラ−n−ブチルチタネート、n−ブチルヒドロキシオキソスズなどの公知の化合物を用いることができる。触媒の使用量としては、酸成分1モルに対し、0.1〜20×10−4モルとすることが好ましい。 In the polycondensation reaction, a polycondensation catalyst for promoting the reaction may be used. The polycondensation catalyst is not particularly limited, and known compounds such as zinc acetate, antimony trioxide, tetra-n-butyl titanate, and n-butylhydroxyoxotin can be used. As a usage-amount of a catalyst, it is preferable to set it as 0.1-20 * 10 < -4 > mol with respect to 1 mol of acid components.
また、重縮合反応においては、熱安定剤としてのリン酸やリン酸トリエチルなどを用いることもできる。これらの熱安定剤は重縮合触媒と同時に添加されてもよいし、もしくはどちらか一方を先に添加し、後からもう一方を添加してもよい。 In the polycondensation reaction, phosphoric acid or triethyl phosphate as a heat stabilizer can also be used. These heat stabilizers may be added simultaneously with the polycondensation catalyst, or one of them may be added first, and the other may be added later.
また、上記の重縮合反応に引き続き、不活性雰囲気下において、前記の酸成分および/またはアルコール成分を添加することにより解重合反応をおこなってもよい。解重合に際しては、ポリエステル樹脂に所望の酸価を付与することができる観点から、酸成分でおこなうことが好ましい。また、ポリエステル樹脂の数平均分子量と酸価をバランスよく所望の値にすることができる観点から、酸成分のなかでも、トリメリット酸および/またはその無水物を用いて解重合することがより好ましい。 In addition, following the above polycondensation reaction, a depolymerization reaction may be performed by adding the acid component and / or alcohol component in an inert atmosphere. The depolymerization is preferably performed with an acid component from the viewpoint of imparting a desired acid value to the polyester resin. Further, from the viewpoint that the number average molecular weight of the polyester resin and the acid value can be adjusted to a desired value in a balanced manner, it is more preferable to perform depolymerization using trimellitic acid and / or its anhydride among the acid components. .
次いで、本発明の製造方法にて製造されるポリエステル樹脂水性分散体について以下に説明する。ポリエステル樹脂水性分散体は、ポリエステル樹脂が水性媒体中に分散されてなるものである。該水性分散体は乳液状物であってもよい。 Subsequently, the polyester resin aqueous dispersion manufactured with the manufacturing method of this invention is demonstrated below. The polyester resin aqueous dispersion is obtained by dispersing a polyester resin in an aqueous medium. The aqueous dispersion may be an emulsion.
ここで、水性媒体とは、水を含む液体からなる媒体をいうものであり、1質量%未満の割合であれば有機溶剤やアンモニア以外の塩基性化合物を含んでいてもよい。 Here, the aqueous medium refers to a medium composed of a liquid containing water, and may contain a basic compound other than an organic solvent or ammonia as long as the ratio is less than 1% by mass.
本発明の製造方法においては、ポリエステル樹脂の含有量が5〜50質量%となるように水性分散体を製造することが好ましく、15〜40質量%となるように水性分散体を製造することがより好ましい。水性分散体中のポリエステル樹脂の含有量が50質量%を超えると、分散していたポリエステル樹脂が凝集しやすくなり、保存安定性に乏しい水性分散体しか得られない場合がある。一方、水性分散体中のポリエステル樹脂の含有率が5質量%未満であると、該水性分散体から樹脂被膜を形成した場合に、十分な膜厚を有する被膜を得るために多量のポリエステル樹脂水性分散体を消費してしまうことがあり、コストなどの観点から好ましくない。 In the production method of the present invention, the aqueous dispersion is preferably produced so that the content of the polyester resin is 5 to 50% by mass, and the aqueous dispersion is produced so as to be 15 to 40% by mass. More preferred. When the content of the polyester resin in the aqueous dispersion exceeds 50% by mass, the dispersed polyester resin tends to aggregate, and only an aqueous dispersion having poor storage stability may be obtained. On the other hand, when the content of the polyester resin in the aqueous dispersion is less than 5% by mass, when a resin film is formed from the aqueous dispersion, a large amount of aqueous polyester resin is used to obtain a film having a sufficient film thickness. The dispersion may be consumed, which is not preferable from the viewpoint of cost.
本発明の製造方法にて製造されるポリエステル樹脂水性分散体は、そのpHが6以上であることが好ましく、7以上であることがより好ましく、8以上であることがさらに好ましい。pHが6未満であると、水性分散体中に分散しているポリエステル樹脂が凝集してしまい、均一な水性分散体が得られなくなる場合がある。 The polyester resin aqueous dispersion produced by the production method of the present invention preferably has a pH of 6 or more, more preferably 7 or more, and even more preferably 8 or more. If the pH is less than 6, the polyester resin dispersed in the aqueous dispersion may be aggregated and a uniform aqueous dispersion may not be obtained.
本発明の製造方法により製造されるポリエステル樹脂水性分散体において、ポリエステル樹脂の体積平均粒径は、保存安定性を向上させる観点から、10nm以上400nm以下の微粒子であることが好ましく、30nm以上300nm以下であることがより好ましく、50nm以上200nm以下であることがさらに好ましい。体積平均粒子径が400nmを超える場合は、水性分散体中に沈殿物が発生し、保存安定性に劣る場合がある。一方、ポリエステル樹脂の体積平均粒径が10nm未満であると、水性分散体としての取扱いが難しくなる場合がある。 In the aqueous polyester resin dispersion produced by the production method of the present invention, the volume average particle size of the polyester resin is preferably fine particles of 10 nm or more and 400 nm or less, and 30 nm or more and 300 nm or less from the viewpoint of improving storage stability. It is more preferable that it is 50 nm or more and 200 nm or less. When the volume average particle diameter exceeds 400 nm, precipitates are generated in the aqueous dispersion, and the storage stability may be inferior. On the other hand, when the volume average particle size of the polyester resin is less than 10 nm, handling as an aqueous dispersion may be difficult.
水性媒体として用いられる水の種類は特に制限されず、蒸留水、イオン交換水、市水、工業用水等が挙げられる。なかでも、水性分散体としたときの不純物の混入を防止する観点から、蒸留水やイオン交換水を使用することが好ましい。 The type of water used as the aqueous medium is not particularly limited, and examples thereof include distilled water, ion exchange water, city water, and industrial water. Especially, it is preferable to use distilled water or ion-exchange water from a viewpoint which prevents mixing of the impurity when it is set as an aqueous dispersion.
本発明におけるポリエステル樹脂水性分散体には、本発明の効果を損なわない範囲で、必要に応じて、アルコールや、他の水性ポリエステル樹脂、水性ウレタン樹脂、水性オレフィン樹脂あるいは水性アクリル樹脂などの水性樹脂などが配合されてもよい。 In the polyester resin aqueous dispersion in the present invention, an aqueous resin such as alcohol, other water-based polyester resin, water-based urethane resin, water-based olefin resin, or water-based acrylic resin may be used as long as the effects of the present invention are not impaired. Etc. may be blended.
次に、本発明のポリエステル樹脂水性分散体の製造方法について詳しく説明する。
つまり、上述のようなポリエステル樹脂を、界面活性剤を用いることなく、有機溶剤、アンモニアとともに水性媒体に混合させ、次いで、上記のような攪拌工程(I)および攪拌工程(II)をこの順におこなうことを必須とするものである。このような二段階の攪拌工程を特定の温度下で特定時間おこなうことにより、ポリエステル樹脂が良好に分散し、未分散物の発生が抑制された安定な水性分散体を、特別な装置を用いることなく簡便に効率よく得ることができる。
Next, the manufacturing method of the polyester resin aqueous dispersion of this invention is demonstrated in detail.
That is, the polyester resin as described above is mixed with an organic solvent and ammonia in an aqueous medium without using a surfactant, and then the stirring step (I) and the stirring step (II) are performed in this order. It is essential. By using such a two-step stirring process for a specific time at a specific temperature, a polyester resin can be dispersed well and a stable aqueous dispersion in which generation of undispersed materials is suppressed should be used with a special apparatus. And can be obtained simply and efficiently.
本発明の製造方法においては、ポリエステル樹脂のカルボキシル基がアンモニアと中和して生成するカルボキシルアニオンの親水性作用により、該ポリエステル樹脂が膨潤し分散化が進行する、いわゆる「自己乳化」が達成される。したがって、あらかじめポリエステル樹脂を有機溶剤に溶解して溶液を得、この溶液を、アンモニアを含む水性媒体と混合して分散化を達成する、いわゆる「転相乳化」を採る必要がないため、工業的な製法としてより有利である。なお、「転相乳化」とは、ポリエステル樹脂の有機溶剤液に、この溶液に含まれる有機溶剤量を超える量の水を添加して、有機溶剤液の系を、有機溶剤相からO/Wエマルション分散系に変化させることである。 In the production method of the present invention, so-called “self-emulsification” in which the polyester resin swells and disperses by the hydrophilic action of the carboxyl anion generated by neutralizing the carboxyl group of the polyester resin with ammonia is achieved. The Therefore, it is not necessary to take a so-called “phase inversion emulsification” in which a polyester resin is dissolved in an organic solvent in advance to obtain a solution, and this solution is mixed with an aqueous medium containing ammonia to achieve dispersion. It is more advantageous as a simple manufacturing method. The “phase inversion emulsification” means that an amount of water exceeding the amount of organic solvent contained in this solution is added to the organic solvent liquid of the polyester resin, and the organic solvent liquid system is changed from the organic solvent phase to O / W. Changing to an emulsion dispersion.
本発明の製造方法において、上記のポリエステル樹脂を、有機溶剤やアンモニアとともに水性媒体に混合させる手法としては、特に限定されるものではなく、例えば、ポリエステル樹脂、有機溶剤およびアンモニアを、界面活性剤を用いることなく水性媒体中に一括で仕込み、昇温しながら混合することが挙げられる。アンモニア以外の塩基性化合物を用いた場合には、ポリエステル樹脂が水性媒体中に分散することが困難となる。 In the production method of the present invention, the method for mixing the polyester resin in an aqueous medium together with an organic solvent and ammonia is not particularly limited. For example, the polyester resin, the organic solvent and ammonia are mixed with a surfactant. It is possible to add them all together in an aqueous medium without using them and mix them while raising the temperature. When a basic compound other than ammonia is used, it is difficult for the polyester resin to be dispersed in the aqueous medium.
本発明の製造方法においては、上述のように、塩基性化合物として、アンモニアを用いる必要がある。アニモニアはあらゆる塩基性化合物の中でも、比較的低沸点であり、また、得られたポリエステル樹脂水性分散体を用い被膜を得る際、乾燥時の加熱が比較的低温で行うことができ、かつ形成された被膜中の塩基性化合物の残存量を減らすことができる点で、最も好ましく用いることができるからである。加えて、塩基性化合物としてアンモニアを用いることで、得られる水性分散体の保存安定性に優れるという利点がある。ここで、得られる樹脂被膜において塩基性化合物が多く残存することは、該被膜の耐水性、耐アルコール性、耐薬品性、耐屈曲性を損ねるため、乾燥時に低温で容易に揮発することは重要である。例えば、本発明にて得られたポリエステル樹脂水性分散体を用いると、120℃で1分間という低温および短時間の加熱で被膜を得ることができる。 In the production method of the present invention, as described above, it is necessary to use ammonia as the basic compound. Animonia has a relatively low boiling point among all basic compounds, and when forming a film using the obtained polyester resin aqueous dispersion, heating during drying can be performed at a relatively low temperature and formed. This is because it can be most preferably used because the remaining amount of the basic compound in the coated film can be reduced. In addition, by using ammonia as the basic compound, there is an advantage that the storage stability of the obtained aqueous dispersion is excellent. Here, the presence of a large amount of basic compounds in the resulting resin film impairs the water resistance, alcohol resistance, chemical resistance, and flex resistance of the film, so it is important that it easily volatilizes at low temperatures during drying. It is. For example, when the aqueous polyester resin dispersion obtained in the present invention is used, a film can be obtained by heating at 120 ° C. for 1 minute and for a short time.
本発明においては、アンモニアとして、アンモニア水溶液が用いられてもよい。 In the present invention, an ammonia aqueous solution may be used as ammonia.
アンモニアの使用量は、製造される水性分散体におけるポリエステル樹脂の分散性を優れたものとし、さらに分散効率および長期保存安定性などを向上させる観点から、酸価20mgKOH/gのポリエステル樹脂100gに対して、0.55〜0.73gのアンモニア(水溶液を用いる場合、例えば25質量%のアンモニア水であれば2.19〜2.91g)を用いることが好ましく、0.61〜0.67g(25質量%のアンモニア水であれば2.43〜2.67g)用いることがより好ましい。アンモニアの使用量の目安としては、酸価が2倍となれば、用いるアンモニアの使用量も2倍とするのが好ましい。アンモニアの使用量が過多であると、攪拌工程(I)または攪拌工程(II)において、液粘度が激しく上昇したり、未分散物が多量に発生したりするなど、安定な水性分散体を得ることが困難となる場合がある。また、その使用量が過少であるとポリエステル樹脂の水性媒体中への分散が不十分となり、均一な水性分散体を得ることができない場合がある。 The amount of ammonia used is based on the polyester resin 100 g having an acid value of 20 mgKOH / g from the viewpoint of improving the dispersibility of the polyester resin in the aqueous dispersion produced and further improving the dispersion efficiency and long-term storage stability. Thus, it is preferable to use 0.55 to 0.73 g of ammonia (when using an aqueous solution, for example, 2.19 to 2.91 g if 25% by mass of ammonia water), 0.61 to 0.67 g (25 If it is a mass% ammonia water, it is more preferable to use 2.43 to 2.67 g). As a measure of the amount of ammonia used, if the acid value is doubled, the amount of ammonia used is preferably doubled. When the amount of ammonia used is excessive, in the stirring step (I) or the stirring step (II), a stable aqueous dispersion is obtained, for example, the liquid viscosity increases drastically or a large amount of undispersed matter is generated. May be difficult. If the amount used is too small, the polyester resin may not be sufficiently dispersed in the aqueous medium, and a uniform aqueous dispersion may not be obtained.
アンモニアの好ましい使用量を当量で換算すると、用いられるポリエステル樹脂の酸価に対して1.0〜1.3倍当量添加することが好ましく、1.0〜1.2倍当量添加することがより好ましい。1.0倍当量であると水性媒体中への分散が不十分であり、1.3倍当量を超えると安定な水性分散体を得ることが難しくなるばかりでなく、保存安定性が低下することがある。 When the preferred amount of ammonia is converted in terms of equivalents, it is preferably added in an amount equivalent to 1.0 to 1.3 times the acid value of the polyester resin used, and more preferably added in an amount equivalent to 1.0 to 1.2 times. preferable. If it is 1.0 times equivalent, dispersion in an aqueous medium is insufficient, and if it exceeds 1.3 times equivalent, not only is it difficult to obtain a stable aqueous dispersion, but also storage stability is lowered. There is.
また、混合においては、有機溶剤を用いることにより水性化を容易にすることができる。ただし、後述する脱溶剤工程により有機溶剤および/またはアンモニアの一部、または、全部を留去することができる。 In mixing, the use of an organic solvent can facilitate the formation of an aqueous solution. However, a part or all of the organic solvent and / or ammonia can be distilled off by the solvent removal step described later.
有機溶剤としては、例えば、ケトン系有機溶剤、芳香族系炭化水素系有機溶剤、エーテル系有機溶剤、含ハロゲン系有機溶剤、アルコール系有機溶剤、エステル系有機溶剤、グリコール系有機溶剤など公知のものを使用することができる。 Examples of the organic solvent include known organic solvents such as ketone organic solvents, aromatic hydrocarbon organic solvents, ether organic solvents, halogen-containing organic solvents, alcohol organic solvents, ester organic solvents, and glycol organic solvents. Can be used.
ケトン系有機溶剤としては、メチルエチルケトン、アセトン、ジエチルケトン、メチルプロピルケトン、メチルイソブチルケトン、2−ヘキサノン、5−メチル−2−ヘキサノン、シクロペンタノン、シクロヘキサノンなどが挙げられる。芳香族炭化水素系有機溶剤としては、トルエン、キシレン、ベンゼンなどが挙げられる。 Examples of the ketone organic solvent include methyl ethyl ketone, acetone, diethyl ketone, methyl propyl ketone, methyl isobutyl ketone, 2-hexanone, 5-methyl-2-hexanone, cyclopentanone, and cyclohexanone. Examples of the aromatic hydrocarbon-based organic solvent include toluene, xylene, benzene and the like.
エーテル系有機溶剤としては、ジオキサン、テトラヒドロフランなどが挙げられる。含ハロゲン系有機溶剤としては、四塩化炭素、トリクロロメタン、ジククロロメタンなどが挙げられる。アルコール系有機溶剤としては、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、イソブタノール、sec−ブタノール、tert−ブタノール、n−アミルアルコール、イソアミルアルコール、sec−アミルアルコール、tert−アミルアルコール、1−エチル−1−プロパノール、2−メチル−1−ブタノールなどが挙げられる。 Examples of the ether organic solvent include dioxane and tetrahydrofuran. Examples of the halogen-containing organic solvent include carbon tetrachloride, trichloromethane, dichloromethane and the like. Examples of alcohol-based organic solvents include methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, isobutanol, sec-butanol, tert-butanol, n-amyl alcohol, isoamyl alcohol, sec-amyl alcohol, tert-amyl alcohol, Examples include 1-ethyl-1-propanol and 2-methyl-1-butanol.
エステル系有機溶剤としては、酢酸エチル、酢酸−n−プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸−n−ブチル、酢酸イソブチル、酢酸−sec−ブチル、酢酸−3−メトキシブチル、プロピオン酸メチルなどが挙げられる。グリコール系有機溶剤としては、エチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールエチルエーテルアセテートなどが挙げられる。また、3−メトキシ−3−メチルブタノール、3−メトキシブタノール、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジアセトンアルコールなどの有機溶剤も使用することができる。なお、有機溶剤は、単独で使用されてもよいし、あるいは2種以上が併用されてもよい。 Examples of the ester organic solvent include ethyl acetate, n-propyl acetate, isopropyl acetate, n-butyl acetate, isobutyl acetate, sec-butyl acetate, 3-methoxybutyl acetate, and methyl propionate. Examples of glycol organic solvents include ethylene glycol, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monopropyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol ethyl ether acetate, diethylene glycol, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol Examples thereof include monobutyl ether and diethylene glycol ethyl ether acetate. Further, organic solvents such as 3-methoxy-3-methylbutanol, 3-methoxybutanol, acetonitrile, dimethylformamide, dimethylacetamide, diacetone alcohol and the like can also be used. In addition, an organic solvent may be used independently or 2 or more types may be used together.
有機溶剤としては、20℃における水への溶解度が5g/L以上のものが好ましく、10g/L以上のものがさらに好ましい。また、沸点は150℃以下であることが好ましい。沸点が150℃を超える場合、後述の脱溶剤工程において有機溶剤を蒸留させるために多量のエネルギーを浪費してしまうという問題がある。特に、前記溶解度が5g/L以上でかつ沸点が150℃以下である有機溶剤が好ましい。このような条件を満たす具体的な有機溶剤としては、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、エチレングリコールモノエチルエーテルなどが挙げられる。なかでも、易分散性、分散安定性、揮散性などにより優れる観点から、炭素数2〜4のアルコールが好ましく、炭素数3のアルコールがより好ましく、イソプロパノールが特に好ましい。 As an organic solvent, the solubility in water at 20 ° C. is preferably 5 g / L or more, more preferably 10 g / L or more. Moreover, it is preferable that a boiling point is 150 degrees C or less. When the boiling point exceeds 150 ° C., there is a problem that a large amount of energy is wasted in order to distill the organic solvent in the solvent removal step described later. In particular, an organic solvent having a solubility of 5 g / L or more and a boiling point of 150 ° C. or less is preferable. Specific organic solvents satisfying such conditions include methyl ethyl ketone, tetrahydrofuran, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, ethylene glycol monoethyl ether, and the like. Of these, alcohols having 2 to 4 carbon atoms are preferred, alcohols having 3 carbon atoms are more preferred, and isopropanol is particularly preferred from the viewpoint of excellent ease of dispersibility, dispersion stability, volatility, and the like.
さらに、有機溶剤を用いる場合には、その含有割合を制御することによって、より分散効率や安定性の高い水性分散体を容易に製造することができる。例えば、有機溶剤としてイソプロパノールを用いる場合、有機溶剤中のイソプロパノールの含有割合は、17〜27質量%とすることが好ましい。 Further, when an organic solvent is used, an aqueous dispersion with higher dispersion efficiency and stability can be easily produced by controlling the content ratio. For example, when isopropanol is used as the organic solvent, the content ratio of isopropanol in the organic solvent is preferably 17 to 27% by mass.
本発明の製造方法においては、界面活性剤を用いないことが必要である。界面活性剤を用いると、ポリエステル樹脂を容易に水性媒体に分散することができる反面、樹脂被膜とされた場合の耐水性が顕著に低下した水性分散体しか得られないという問題があるからである。 In the production method of the present invention, it is necessary not to use a surfactant. This is because when a surfactant is used, the polyester resin can be easily dispersed in an aqueous medium, but there is a problem that only an aqueous dispersion in which the water resistance when the resin film is formed is significantly reduced can be obtained. .
ここで、一般的な界面活性剤としては、例えば、Aldrich社製のIgepalシリーズ;三洋化成社製のナロアクティーN-100、ナロアクティーN-120、ナロアクティーN-140などナロアクティーシリーズ;三洋化成社製のサンノニックSS-120、サンノニックSS-90、サンノニックSS-70などのサンノニックSSシリーズ;三洋化成社製のサンノニックFD-140、サンノニックFD-100、サンノニックFD-80などのサンノニックFDシリーズ;三洋化成社製のセドランFF-220、セドランFF-210、セドランFF-200、セドランFF-180などのセドランFFシリーズ;三洋化成社製のセドランSNP-112などのセドランSNPシリーズ;三洋化成社製のニューポールPE-64、ニューポールPE-74、ニューポールPE75などのニューポールPEシリーズ;サンモリン11などが挙げられる。 Here, as a general surfactant, for example, Igepal series manufactured by Aldrich; Naroacty N-100, Naroacty N-120, Naroacty N-140 manufactured by Sanyo Kasei Co., Ltd., etc .; Sanyo Kasei Sannonic SS series such as Sannonic SS-120, Sannonic SS-90 and Sannonic SS-70 manufactured by Sanyo Chemical Co., Ltd .; Sannonic FD series such as Sannonic FD-140, Sannonic FD-100 and Sannonic FD-80 manufactured by Sanyo Chemical; Sanyo Kasei Cedran FF series such as Cedran FF-220, Cedran FF-210, Cedran FF-200, Cedran FF-180 manufactured by Sanyo Chemical Co., Ltd. Cedran SNP series such as Cedran SNP-112 manufactured by Sanyo Kasei Co., Ltd. PE-64, New Pole P New Paul PE series such as E-74 and New Paul PE75; Sanmorin 11 and the like.
攪拌工程(I)について以下に述べる。
攪拌工程(I)は、(ポリエステル樹脂のガラス転移温度−10)℃以上(ガラス転移温度)℃以下の温度で30分以上攪拌することにより、ポリエステル樹脂の分散効率を80%以上とする工程である。
The stirring step (I) will be described below.
The stirring step (I) is a step of setting the polyester resin dispersion efficiency to 80% or more by stirring for 30 minutes or more at a temperature of (glass transition temperature of the polyester resin−10) ° C. or more (glass transition temperature) ° C. or less. is there.
ここで、分散効率とはポリエステル樹脂水性分散体におけるポリエステル樹脂の分散性を示すものであり、以下のような手法により算出されるものである。
まず、ポリエステル樹脂水性分散体を製造する際に仕込むポリエステル樹脂の質量を秤量し、この値をW0gとする。次いで、実際に製造された水性分散体の質量Z1gを用い、最終的に得られた水性分散体に分散されているポリエステル樹脂の質量W1を次式より計算する。
W1(g)=(Z1)×[水性分散体中の固形分濃度(%)/100]
Here, the dispersion efficiency indicates the dispersibility of the polyester resin in the aqueous polyester resin dispersion, and is calculated by the following method.
First, the mass of the polyester resin charged when the aqueous polyester resin dispersion is produced is weighed, and this value is defined as W 0 g. Next, using the mass Z 1 g of the aqueous dispersion actually produced, the mass W 1 of the polyester resin dispersed in the finally obtained aqueous dispersion is calculated from the following equation.
W 1 (g) = (Z 1 ) × [concentration of solid content in aqueous dispersion (%) / 100]
次いで、下記式により、ポリエステル樹脂水性分散体の分散効率を求める。
分散効率(%)=(W1/W0)×100
なお、水性分散体中の固形分濃度の算出方法は、実施例において詳述する。
Next, the dispersion efficiency of the aqueous polyester resin dispersion is determined by the following formula.
Dispersion efficiency (%) = (W 1 / W 0 ) × 100
In addition, the calculation method of solid content concentration in an aqueous dispersion is explained in full detail in an Example.
本発明においては、分散効率が低い値であるほど、水性分散体に分散されていないポリエステル樹脂がより多くの未分散物となって、沈殿、凝集あるいは析出していることを示している。 In this invention, it has shown that the polyester resin which is not disperse | distributed to an aqueous dispersion becomes more undispersed material and precipitates, aggregates, or precipitates, so that a dispersion efficiency is a low value.
例えば、使用されるポリエステル樹脂のTgが50℃である場合は、攪拌工程(I)における攪拌温度(攪拌槽の温度)を40〜50℃に制御しつつ、30分以上の時間で攪拌するのである。攪拌温度および攪拌時間をこの範囲に同時に制御しながら攪拌することで、ポリエステル樹脂をアンモニアおよび/または水性媒体によって適度に膨潤させることができ、攪拌工程(I)の終了時における分散効率を80%以上とすることができる。加えて、続く攪拌工程(II)において、ポリエステル樹脂を安定的に分散させることができるという顕著な効果が奏される。 For example, when the Tg of the polyester resin used is 50 ° C., the stirring temperature (temperature of the stirring tank) in the stirring step (I) is controlled at 40 to 50 ° C., and stirring is performed for 30 minutes or more. is there. By stirring while simultaneously controlling the stirring temperature and stirring time within this range, the polyester resin can be appropriately swollen with ammonia and / or an aqueous medium, and the dispersion efficiency at the end of the stirring step (I) is 80%. This can be done. In addition, in the subsequent stirring step (II), there is a remarkable effect that the polyester resin can be stably dispersed.
攪拌工程(I)における攪拌温度が、(ポリエステル樹脂のガラス転移温度−10)℃未満であるとポリエステル樹脂の膨潤が不十分となり、一方、攪拌工程(I)における温度が、(ガラス転移温度)℃を超えると分散が不均一に進行し、いずれの場合においても、攪拌工程(I)の終了時における分散効率が80%未満となってしまう。その結果、未分散物が多くなり、ポリエステル樹脂が安定に分散した水性分散体を得られなくなる。 When the stirring temperature in the stirring step (I) is less than (glass transition temperature of the polyester resin−10) ° C., the polyester resin is insufficiently swollen, while the temperature in the stirring step (I) is (glass transition temperature). When the temperature exceeds ℃, the dispersion proceeds non-uniformly, and in any case, the dispersion efficiency at the end of the stirring step (I) becomes less than 80%. As a result, the amount of undispersed material increases and an aqueous dispersion in which the polyester resin is stably dispersed cannot be obtained.
攪拌工程(I)における攪拌時間は30分以上であることが必要であり、30〜180分であることが好ましく、30〜120分であることがより好ましく、30〜90分であることがさらに好ましい。攪拌時間が30分未満であると、アンモニアや水性媒体によるポリエステル樹脂の膨潤が不十分となり、ポリエステル樹脂が安定して分散された水性分散体を得ることができない。一方、180分を超えると、そのために過剰なエネルギーを消費することになるため、コストなどの観点から好ましくない。 The stirring time in the stirring step (I) needs to be 30 minutes or more, preferably 30 to 180 minutes, more preferably 30 to 120 minutes, and further preferably 30 to 90 minutes. preferable. When the stirring time is less than 30 minutes, swelling of the polyester resin by ammonia or an aqueous medium becomes insufficient, and an aqueous dispersion in which the polyester resin is stably dispersed cannot be obtained. On the other hand, if it exceeds 180 minutes, excessive energy is consumed for this purpose, which is not preferable from the viewpoint of cost and the like.
攪拌工程(I)の終了時における分散効率は、80%以上であることが必要であり、85%以上であることが好ましい。分散効率が80%未満であると、続く攪拌工程(II)においてポリエステル樹脂を安定して分散させることができず、攪拌工程(II)の終了時における分散効率を所望の範囲とすることができない。 The dispersion efficiency at the end of the stirring step (I) needs to be 80% or more, and preferably 85% or more. If the dispersion efficiency is less than 80%, the polyester resin cannot be stably dispersed in the subsequent stirring step (II), and the dispersion efficiency at the end of the stirring step (II) cannot be in a desired range. .
攪拌工程(II)について以下に述べる。攪拌工程(II)は、上述のように、(ポリエステル樹脂のガラス転移温度+10)℃以上の温度で60分以上攪拌することにより、ポリエステル樹脂の分散効率を97%以上とする工程である。 The stirring step (II) will be described below. As described above, the stirring step (II) is a step of setting the dispersion efficiency of the polyester resin to 97% or more by stirring at a temperature of (polyester resin glass transition temperature + 10) ° C. or more for 60 minutes or more.
例えば、使用されるポリエステル樹脂のTgが50℃である場合は、攪拌工程(II)における攪拌温度(攪拌槽の温度)を60℃以上に制御し、60分以上の時間で攪拌するのである。攪拌槽の温度および攪拌時間をこの範囲に制御しながら攪拌することによって、ポリエステル樹脂が良好に分散し、攪拌工程(II)の終了時における分散効率を97%以上とすることができる。その結果、未分散物の発生が抑制された安定な水性分散体を、特別な装置を用いることなく簡便に効率よく得ることができる。 For example, when Tg of the polyester resin to be used is 50 ° C., the stirring temperature (temperature of the stirring tank) in the stirring step (II) is controlled to 60 ° C. or higher and stirred for 60 minutes or longer. By stirring while controlling the temperature of the stirring tank and the stirring time within this range, the polyester resin is dispersed well, and the dispersion efficiency at the end of the stirring step (II) can be 97% or more. As a result, a stable aqueous dispersion in which the generation of undispersed material is suppressed can be easily and efficiently obtained without using a special apparatus.
攪拌工程(II)における温度が(ポリエステル樹脂のガラス転移温度+10)℃未満であると、ポリエステル樹脂の分散が不完全なものとなり、未分散物が多量に発生してしまう。なお、攪拌工程(II)における温度は(Tg+10)〜110℃であることが好ましい。 When the temperature in the stirring step (II) is lower than (glass transition temperature of polyester resin + 10) ° C., the dispersion of the polyester resin becomes incomplete, and a large amount of undispersed matter is generated. In addition, it is preferable that the temperature in stirring process (II) is (Tg + 10) -110 degreeC.
攪拌工程(II)における攪拌時間が60分未満であると、ポリエステル樹脂の分散が不十分となり、ポリエステル樹脂が安定に分散した水性分散体を得られなくなる。攪拌時間は60〜180分であることが好ましく、60〜120分であることがより好ましい。攪拌時間が180分を超えると、そのために過剰なエネルギーを消費することになり、コストなどの観点から好ましくない。 When the stirring time in the stirring step (II) is less than 60 minutes, the polyester resin is not sufficiently dispersed, and an aqueous dispersion in which the polyester resin is stably dispersed cannot be obtained. The stirring time is preferably 60 to 180 minutes, and more preferably 60 to 120 minutes. When the stirring time exceeds 180 minutes, excessive energy is consumed for this purpose, which is not preferable from the viewpoint of cost and the like.
攪拌工程(II)の終了時における分散効率は、97%以上であることが必要であり、99%以上であることが好ましい。分散効率が97%未満であると、得られる水性分散体中において、ポリエステル樹脂を安定して分散させることができない。その結果、未分散物が発生し、製造系内においてろ過詰まりなどが発生してしまう。 The dispersion efficiency at the end of the stirring step (II) needs to be 97% or more, and preferably 99% or more. If the dispersion efficiency is less than 97%, the polyester resin cannot be stably dispersed in the resulting aqueous dispersion. As a result, undispersed matter is generated, and filtration clogging occurs in the production system.
なお、攪拌工程(I)および攪拌工程(II)において、攪拌させるための装置としては、ポリエステル樹脂の分散性向上の観点から、ホモミキサ等の各種撹拌装置を用いることができるが、その際、撹拌翼の選定は重要である。すなわち、撹拌容器に対し、撹拌翼の回転半径は十分に大きいものであると、撹拌効率を十分に高めることができ、ひいては本発明の攪拌工程(I)および攪拌工程(II)の分散効率を高めることができる。 In the stirring step (I) and the stirring step (II), as a device for stirring, various stirring devices such as a homomixer can be used from the viewpoint of improving the dispersibility of the polyester resin. The choice of wings is important. That is, when the rotation radius of the stirring blade is sufficiently large with respect to the stirring vessel, the stirring efficiency can be sufficiently increased, and consequently the dispersion efficiency of the stirring step (I) and the stirring step (II) of the present invention is increased. Can be increased.
さらに、攪拌させるための手法として、撹拌翼の翼先端の周速度は、攪拌工程(I)では、0.2〜2.0m/sであることが好ましく、0.3〜1.5m/sであることがより好ましい。攪拌工程(II)では、0.1〜1.5m/sであることが好ましく、0.2〜1.0m/sであることが好ましい。このような周速度で撹拌を行うことにより、本願発明の攪拌工程(I)および攪拌工程(II)の終了時における分散効率を、上記の範囲とすることが可能となる。 Furthermore, as a method for stirring, the peripheral speed of the blade tip of the stirring blade is preferably 0.2 to 2.0 m / s in the stirring step (I), and 0.3 to 1.5 m / s. It is more preferable that In stirring process (II), it is preferable that it is 0.1-1.5 m / s, and it is preferable that it is 0.2-1.0 m / s. By performing stirring at such a peripheral speed, the dispersion efficiency at the end of the stirring step (I) and the stirring step (II) of the present invention can be set in the above range.
なお、周速度とは、撹拌翼の回転数n(rpm)(1分間あたりの回転数)および撹拌翼の回転半径(すなわち、撹拌翼半径)R(mm)を用い、下記式より算出される値であり、撹拌のスケールによらず撹拌の効率を表す指標である。
周速度(m/s)=2πnR
例えば、容量3Lの円筒状容器(容器内部の半径75mm、高さ170mm)に対し、回転半径が70mmとなる撹拌翼を備えた撹拌装置を用いて、回転数30rpmで撹拌した際の撹拌翼先端の周速度は0.21m/sであり、同じく回転数70rpmで撹拌した際の撹拌翼先端の周速度は0.51m/sである。
The peripheral speed is calculated from the following formula using the rotation speed n (rpm) of the stirring blade (rotation speed per minute) and the rotation radius of the stirring blade (that is, the stirring blade radius) R (mm). It is a value and is an index representing the efficiency of stirring regardless of the scale of stirring.
Peripheral speed (m / s) = 2πnR
For example, the tip of a stirring blade when stirring at a rotation speed of 30 rpm using a stirring device equipped with a stirring blade having a rotation radius of 70 mm for a cylindrical container having a capacity of 3 L (radius inside the container: 75 mm, height: 170 mm) The peripheral speed of the stirring blade is 0.21 m / s, and the peripheral speed at the tip of the stirring blade is 0.51 m / s when stirring at a rotational speed of 70 rpm.
本発明のポリエステル樹脂水性分散体の製造方法においては、攪拌工程(I)および攪拌工程(II)の後段に、有機溶剤やアンモニアの留去(脱溶剤)をおこなってもよい。系中に有機溶剤やアンモニアが残存している状態では、水性分散体の保存安定性に劣る場合があるからである。 In the method for producing a polyester resin aqueous dispersion of the present invention, the organic solvent or ammonia may be distilled off (desolvent) after the stirring step (I) and the stirring step (II). This is because the storage stability of the aqueous dispersion may be inferior when the organic solvent or ammonia remains in the system.
脱溶剤工程は、分散工程の後に水性媒体を蒸留する方法によりおこなうことができる。蒸留は、常圧、減圧下いずれでおこなってもよく、蒸留をおこなう装置としては、液体を投入できる槽を備え、適度な攪拌ができるものであればよい。 The solvent removal step can be performed by a method of distilling the aqueous medium after the dispersion step. Distillation may be carried out at normal pressure or under reduced pressure, and any apparatus can be used as long as it is equipped with a tank into which a liquid can be introduced and can be appropriately stirred.
また、本発明の製造方法においては、異物などを取り除く目的で、攪拌工程(I)および攪拌工程(II)の後段に、ろ過工程が設けられていてもよい。ろ過工程においては、例えば、600メッシュのステンレス製フィルター(濾過精度25μm、綾織)を設置し、常圧ろ過、または、加圧(空気圧0.2MPa程度)ろ過をおこなえばよい。ろ過工程は攪拌工程(I)及び攪拌工程(II)の直後に設けられてもよいし、前述の脱溶剤工程を設ける場合には、脱溶剤工程の後に設けられてもよい。 Moreover, in the manufacturing method of this invention, the filtration process may be provided in the back | latter stage of stirring process (I) and stirring process (II) in order to remove a foreign material etc. In the filtration step, for example, a 600-mesh stainless steel filter (filtration accuracy 25 μm, twill) may be installed, and normal pressure filtration or pressure (air pressure of about 0.2 MPa) filtration may be performed. The filtration step may be provided immediately after the stirring step (I) and the stirring step (II), or may be provided after the solvent removal step when the above-described solvent removal step is provided.
本発明の製造方法により製造されるポリエステル樹脂水性分散体には、本発明の効果を損なわない範囲おいて、必要に応じて、硬化剤、各種添加剤、保護コロイド作用を有する化合物、水、有機溶剤、酸化チタン、亜鉛華、カーボンブラック等の顔料、染料、他の水性ポリエステル樹脂、水性ウレタン樹脂、水性オレフィン樹脂、水性アクリル樹脂等の水性樹脂などが配合されてもよい。 In the polyester resin aqueous dispersion produced by the production method of the present invention, a curing agent, various additives, a compound having a protective colloid action, water, and an organic solvent are added to the polyester resin aqueous dispersion as long as the effects of the present invention are not impaired. Solvents, pigments such as titanium oxide, zinc white, and carbon black, dyes, other water-based polyester resins, water-based urethane resins, water-based olefin resins, water-based resins such as water-based acrylic resins, and the like may be blended.
本発明の製造方法により製造されるポリエステル樹脂水性分散体から、本発明の樹脂被膜を形成することができる。樹脂被膜の形成方法としては、特に限定されるものではなく、例えば、グラビアコート法、マイヤーバーコート法、ディッピング法、はけ塗り法、スプレーコート法、カーテンフローコート法などの手法を採用することができる。これらの方法を用いてポリエステル樹脂水性分散体を各種の基材表面に均一にコーティングし、必要に応じて室温付近でセッティングした後、乾燥および焼き付けのための加熱処理に供することにより、本発明の樹脂被膜を基材表面に密着させて形成することができる。加熱処理に用いられる加熱装置としては、通常の熱風循環型のオーブンや、赤外線ヒータなどが挙げられる。 The resin film of the present invention can be formed from the aqueous polyester resin dispersion produced by the production method of the present invention. The method for forming the resin film is not particularly limited. For example, a gravure coating method, a Mayer bar coating method, a dipping method, a brush coating method, a spray coating method, a curtain flow coating method, or the like may be employed. Can do. By using these methods, the polyester resin aqueous dispersion is uniformly coated on the surface of various substrates, set as necessary near room temperature, and then subjected to a heat treatment for drying and baking, whereby the present invention is used. The resin coating can be formed in close contact with the substrate surface. Examples of the heating device used for the heat treatment include a normal hot air circulation type oven and an infrared heater.
加熱温度や加熱時間は、基材の種類などにより適宜選択されるものである。なかでも、経済性を考慮した場合、加熱温度としては通常60〜250℃であることが好ましく、70〜230℃であることがより好ましく、80〜200℃であることがさらに好ましい。加熱時間としては通常1秒〜30分間であることが好ましく、5秒〜20分であることがより好ましく、10秒〜10分であることがさらに好ましい。 The heating temperature and the heating time are appropriately selected depending on the type of substrate. Especially, when economical efficiency is considered, it is preferable that it is 60-250 degreeC normally as heating temperature, It is more preferable that it is 70-230 degreeC, It is further more preferable that it is 80-200 degreeC. The heating time is usually preferably 1 second to 30 minutes, more preferably 5 seconds to 20 minutes, and further preferably 10 seconds to 10 minutes.
本発明の樹脂被膜の厚さは、その目的や用途によって適宜選択されるものである。なかでも、0.01〜40μmであることが好ましく、0.1〜30μmであることがより好ましく、0.5〜20μmであることがさらに好ましい。 The thickness of the resin coating of the present invention is appropriately selected depending on the purpose and application. Especially, it is preferable that it is 0.01-40 micrometers, it is more preferable that it is 0.1-30 micrometers, and it is further more preferable that it is 0.5-20 micrometers.
本発明の製造方法により製造されるポリエステル樹脂水性分散体は保存安定性に優れるものであり、加えて、樹脂被膜とされた場合の造膜性、耐水性、耐アルコール性、耐薬品性および耐屈曲性に優れている。そのため、得られる樹脂被膜は例えば、ボイル処理やレトルト処理をおこなう包装フィルム、浴室などに代表される高温多湿空間用の加飾フィルムの積層部材などの用途において非常に有用である。 The aqueous polyester resin dispersion produced by the production method of the present invention is excellent in storage stability. In addition, when it is formed into a resin film, it has film-forming properties, water resistance, alcohol resistance, chemical resistance and resistance. Excellent flexibility. Therefore, the obtained resin film is very useful in applications such as a packaging film that performs boil processing and retort processing, and a laminated member of a decorative film for a high-temperature and high-humidity space represented by a bathroom.
以下、本発明を実施例により、さらに具体的に説明する。本発明は、これらの実施例により限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. The present invention is not limited to these examples.
本発明にて用いられた評価方法、測定方法は下記の通りである。
(1)ポリエステル樹脂の構成
高分解能核磁気共鳴装置(日本電子社製、「ECA500 NMR」)を用いて1H−NMR分析することにより、それぞれの共重合成分のピーク強度からポリエステル樹脂の組成を求めた。分析条件としては、溶媒として重水素化トリフルオロ酢酸を用い、分解能を500MHz、温度を25℃とした。また、1H−NMRスペクトル上に帰属・定量可能なピークが認められないモノマーを含む樹脂については、封管中230℃で3時間メタノール分解をおこなった後にガスクロマトグラム分析に供し、定量分析をおこなった。
The evaluation method and measurement method used in the present invention are as follows.
(1) Composition of polyester resin By 1 H-NMR analysis using a high-resolution nuclear magnetic resonance apparatus (manufactured by JEOL Ltd., “ECA500 NMR”), the composition of the polyester resin is determined from the peak intensity of each copolymer component. Asked. As analysis conditions, deuterated trifluoroacetic acid was used as a solvent, the resolution was 500 MHz, and the temperature was 25 ° C. In addition, for resins containing monomers that do not have a peak that can be assigned or quantified on the 1 H-NMR spectrum, methanol was decomposed in a sealed tube at 230 ° C. for 3 hours, and then subjected to gas chromatogram analysis for quantitative analysis. It was.
(2)ポリエステル樹脂の酸価
ポリエステル樹脂0.5gを、水と1,4−ジオキサンの混合溶媒[(水)/(1,4−ジオキサン)=1/9、体積比]50mlに室温で溶解し、溶解液とした。この溶解液を、クレゾールレッドを指示薬として0.1Nの水酸化カリウムメタノール溶液で滴定し、中和に消費された共重合ポリエステル樹脂1gあたりの水酸化カリウムのmg数(mgKOH/g)を酸価とした。
(2) Acid value of polyester resin 0.5 g of polyester resin was dissolved in 50 ml of a mixed solvent of water and 1,4-dioxane [(water) / (1,4-dioxane) = 1/9, volume ratio] at room temperature. And used as a solution. This solution was titrated with 0.1N potassium hydroxide methanol solution using cresol red as an indicator, and the number of mg of potassium hydroxide (gKOH / g) per gram of copolyester resin consumed for neutralization was determined by acid value. It was.
(3)ポリエステル樹脂のガラス転移温度
ポリエステル樹脂10mgをサンプルとし、入力補償型示差走査熱量測定装置(パーキンエルマー社製、「Diamond DSC」、検出範囲:−50℃〜200℃)を用い、昇温速度10℃/分の条件で測定をおこなった。そして、得られた昇温曲線中の、低温側ベースラインを高温側に延長した直線と、ガラス転移の階段状変化部分の曲線の勾配が最大となるような点で引いた接線との交点における温度を求め、これをガラス転移温度とした。
(3) Glass transition temperature of polyester resin 10 mg of the polyester resin was used as a sample, and the temperature was raised using an input compensation type differential scanning calorimeter (Perkin Elmer, “Diamond DSC”, detection range: −50 ° C. to 200 ° C.). Measurements were made at a speed of 10 ° C./min. And in the obtained temperature rise curve, at the intersection of the straight line obtained by extending the low temperature side baseline to the high temperature side and the tangent line drawn at the point where the slope of the step change portion of the glass transition becomes maximum The temperature was determined and used as the glass transition temperature.
(4)ポリエステル樹脂の数平均分子量、重量平均分子量
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用い、以下の条件でポリスチレン換算の数平均分子量、重量平均分子量を測定した。
[送液ユニット]:島津製作所社製LC−10ADvp
[紫外−可視分光光度計]:島津製作所社製SPD−6AV、検出波長:254nm
[カラム]:Shodex社製KF−803 1本、Shodex社製KF−804 2本を直列に接続して使用
[溶媒]:テトラヒドロフラン
[測定温度]:40℃
(4) Number average molecular weight and weight average molecular weight of polyester resin Using gel permeation chromatography (GPC), the polystyrene-equivalent number average molecular weight and weight average molecular weight were measured under the following conditions.
[Liquid feeding unit]: LC-10ADvp manufactured by Shimadzu Corporation
[Ultraviolet-visible spectrophotometer]: SPD-6AV manufactured by Shimadzu Corporation, detection wavelength: 254 nm
[Column]: One Shodex KF-803 and two Shodex KF-804s connected in series [Solvent]: Tetrahydrofuran [Measurement temperature]: 40 ° C.
(5)ポリエステル樹脂水性分散体の固形分濃度
ポリエステル樹脂水性分散体を約1g秤量し、これをX1gとした。さらにこの水性分散体を150℃で2時間乾燥した後の残存物の質量を秤量し、これをY1gとした。そして、以下の式(イ)により固形分濃度を求めた。
固形分濃度(質量%)=(Y1/X1)×100 (イ)
(5) Concentration of solid content of aqueous polyester resin dispersion About 1 g of the aqueous polyester resin dispersion was weighed to obtain X 1 g. Furthermore, the mass of the residue after drying this aqueous dispersion at 150 ° C. for 2 hours was weighed, and this was defined as Y 1 g. And solid content concentration was calculated | required by the following formula | equation (I).
Solid content concentration (% by mass) = (Y 1 / X 1 ) × 100 (A)
(6)ポリエステル樹脂水性分散体のpH
pHメーター(堀場製作所社製、「F−21」)を用い、pH7およびpH9の標準緩衝液(ナカライテスク社製)により校正した後、測定温度を25℃としてポリエステル樹脂水性分散体のpHを測定した。
(6) pH of aqueous polyester resin dispersion
Using a pH meter (Horiba Seisakusho "F-21") and calibrating with pH 7 and pH 9 standard buffer (Nacalai Tesque), the measurement temperature is 25 ° C and the pH of the polyester resin aqueous dispersion is measured. did.
(7)ポリエステル樹脂水性分散体中のポリエステル樹脂の体積平均粒径、および数平均粒径
ポリエステル樹脂水性分散体中のポリエステル樹脂の濃度が0.1質量%になるように水で希釈した。これに対してレーザー回折式粒径測定装置[日機装社製、「MICROTRAC UPA」(モデル9340−UPA)]を用い、水性分散体中のポリエステル樹脂の体積平均粒径、および数平均粒径を測定した。なお、ポリエステル樹脂の屈折率は1.57、ポリエステル樹脂の密度は1.21g/cm3に設定した。
(7) Volume average particle diameter and number average particle diameter of polyester resin in aqueous polyester resin dispersion The product was diluted with water so that the concentration of the polyester resin in the aqueous polyester resin dispersion was 0.1% by mass. On the other hand, a volume average particle diameter and a number average particle diameter of the polyester resin in the aqueous dispersion are measured using a laser diffraction particle diameter measuring apparatus [manufactured by Nikkiso Co., Ltd., “MICROTRAC UPA” (model 9340-UPA)]. did. The refractive index of the polyester resin was set to 1.57, and the density of the polyester resin was set to 1.21 g / cm 3 .
(8)ポリエステル樹脂水性分散体中の分散効率
ポリエステル樹脂水性分散体を製造する際に仕込むポリエステル樹脂の質量を秤量(W0とする)し、実際に製造された水性分散体の質量(Z1とする)を用いて、得られた水性分散体に分散されているポリエステル樹脂の質量W1を次式(ロ)より計算した。
W1(g)=(Z1)×[上記(5)にて求められた水性分散体中の固形分濃度(%)/100] (ロ)
次いで、以下の式(ハ)により分散効率を求めた。
分散効率(%)=(W1/W0)×100 (ハ)
(8) Dispersion efficiency in aqueous polyester resin dispersion The mass of the polyester resin charged when the aqueous polyester resin dispersion is produced is weighed (referred to as W 0 ), and the mass of the aqueous dispersion actually produced (Z 1 The mass W 1 of the polyester resin dispersed in the obtained aqueous dispersion was calculated from the following formula (B).
W 1 (g) = (Z 1 ) × [Solid content concentration (%) / 100 in aqueous dispersion determined in (5) above] (b)
Subsequently, the dispersion efficiency was calculated | required by the following formula | equation (c).
Dispersion efficiency (%) = (W 1 / W 0 ) × 100 (c)
(9)ポリエステル樹脂水性分散体の保存安定性
水性分散体30gを50mLのガラス製サンプル瓶に密封し、25℃で180日保存した。保存後、サンプル瓶から上澄み液を採取し、固形分濃度を測定し、以下の式(ニ)により、沈殿したポリエステル樹脂の割合を計算し、以下の基準で評価した。
沈殿したポリエステル樹脂の割合(質量%)=[保存前の固形分濃度(質量%)−保存後の固形分濃度(質量%)]/[保存前の固形分濃度(質量%)] (ニ)
◎:沈殿したポリエステル樹脂の割合が0.1質量%未満である。
○:沈殿したポリエステル樹脂の割合が0.1質量%以上0.5質量%未満である。
△:沈殿したポリエステル樹脂の割合が0.5質量%以上1.0質量%未満である。
×:沈殿したポリエステル樹脂の割合が1.0質量%以上である。
(9) Storage stability of aqueous polyester resin dispersion 30 g of the aqueous dispersion was sealed in a 50 mL glass sample bottle and stored at 25 ° C for 180 days. After storage, the supernatant liquid was collected from the sample bottle, the solid content concentration was measured, the ratio of the precipitated polyester resin was calculated by the following formula (d), and evaluated according to the following criteria.
Ratio of precipitated polyester resin (mass%) = [solid content concentration before storage (mass%) − solid content concentration after storage (mass%)] / [solid content concentration before storage (mass%)] (d)
(Double-circle): The ratio of the precipitated polyester resin is less than 0.1 mass%.
(Circle): The ratio of the precipitated polyester resin is 0.1 mass% or more and less than 0.5 mass%.
(Triangle | delta): The ratio of the precipitated polyester resin is 0.5 mass% or more and less than 1.0 mass%.
X: The ratio of the precipitated polyester resin is 1.0 mass% or more.
(10)樹脂被膜の造膜性
水性分散体を、二軸延伸PETフィルム(ユニチカ社製、厚さ38μm)のコロナ処理面に、卓上型コーティング装置(安田精機社製、フィルムアプリケータNo.542−AB型、バーコータ装着)を用いてコーティングした。その後、120℃に設定された熱風乾燥機中で1分間乾燥させることにより、膜厚が1μmの樹脂被膜を形成した。樹脂被膜を目視にて観察し、以下の基準で造膜性を評価した。なお、樹脂被膜の膜厚は、厚み計(ユニオンツール社製、「MICROFINE」)を用い、フィルムの厚みを予め測定しておき、水性分散体を用いてフィルム上に樹脂被膜を形成した後、この樹脂被膜を有する基材の厚みを同様の方法で測定し、その差を求めることにより算出した。
○:クラック、ブツおよび白化のいずれもが見られない。
×:クラック、ブツおよび白化のいずれかが見られる。
(10) Film-forming property of resin coating An aqueous dispersion is applied to a corona-treated surface of a biaxially stretched PET film (manufactured by Unitika Ltd., thickness 38 μm) on a desktop coating apparatus (Yasuda Seiki Co., Ltd., film applicator No. 542). -AB type, equipped with a bar coater). Then, the resin film whose film thickness is 1 micrometer was formed by making it dry for 1 minute in the hot air dryer set to 120 degreeC. The resin film was visually observed, and the film forming property was evaluated according to the following criteria. In addition, the film thickness of the resin film was measured in advance using a thickness meter (manufactured by Union Tool, “MICROFINE”), and after forming the resin film on the film using an aqueous dispersion, The thickness of the substrate having this resin coating was measured by the same method, and the difference was calculated.
○: Neither cracks, butts and whitening are observed.
X: Any of cracks, bumps and whitening is observed.
(11)樹脂被膜の耐水性
前記(10)と同様にして、PETフィルム上に膜厚が1μmの樹脂被膜を形成した。その後、60℃の蒸留水に浸漬させ、24時間後に静かに引き上げ、風乾させた。次いで、樹脂被膜の外観を目視にて観察し、以下の基準で耐水性を評価した。
○:樹脂被膜において、外観変化が全くなかった。
△:樹脂被膜表面が白く曇った。
×:樹脂被膜が溶解、膨潤した。
(11) Water Resistance of Resin Film A resin film having a thickness of 1 μm was formed on the PET film in the same manner as (10). Thereafter, it was immersed in distilled water at 60 ° C., gently pulled up after 24 hours, and air-dried. Next, the appearance of the resin coating was visually observed, and the water resistance was evaluated according to the following criteria.
○: There was no change in the appearance of the resin coating.
(Triangle | delta): The resin film surface became cloudy white.
X: The resin film was dissolved and swollen.
(12)樹脂被膜の耐アルコール性
前記(10)と同様にして、PETフィルム上に膜厚が1μmの樹脂被膜を形成した。その後、25℃のイソプロパノールに浸漬させ、24時間後に静かに引き上げ、風乾させた。次いで、樹脂被膜の外観を目視にて観察し、以下の基準で耐アルコール性を評価した。
○:樹脂被膜において、外観変化が全くなかった。
△:樹脂被膜表面が白く曇った。
×:樹脂被膜が溶解、膨潤した。
(12) Alcohol resistance of resin coating In the same manner as in (10) above, a resin coating having a thickness of 1 μm was formed on a PET film. Then, it was immersed in 25 degreeC isopropanol, and it pulled up gently 24 hours later, and made it air dry. Next, the appearance of the resin film was visually observed, and the alcohol resistance was evaluated according to the following criteria.
○: There was no change in the appearance of the resin coating.
(Triangle | delta): The resin film surface became cloudy white.
X: The resin film was dissolved and swollen.
(13)樹脂被膜の耐薬品性
前記(10)と同様にして、PETフィルム上に膜厚が1μmの樹脂被膜を形成した。その後、25℃の塩酸水溶液(0.1N)に浸漬させ、24時間後に静かに引き上げ、風乾させた。次いで、樹脂被膜の外観を目視にて観察し、以下の基準で耐薬品性を評価した。
○:外観変化が全くなかった。
×:表面状態が変化(表面が白く曇る、樹脂被膜が溶解、膨潤などの変化)した。
(13) Chemical resistance of resin coating In the same manner as in (10) above, a resin coating having a thickness of 1 μm was formed on a PET film. Then, it was immersed in 25 degreeC hydrochloric acid aqueous solution (0.1N), and it pulled up gently 24 hours later, and made it air dry. Next, the appearance of the resin coating was visually observed, and chemical resistance was evaluated according to the following criteria.
○: No change in appearance.
X: The surface state was changed (the surface was clouded white, the resin film was dissolved, swelled, etc.).
(14)樹脂被膜の耐屈曲性
得られた水性分散体を、ティンフリースチール(0.3mm厚)に、卓上型コーティング装置(安田精機社製、「フィルムアプリケータNo.542−AB型」、バーコータ装着)を用いてコーティングした。その後、150℃に設定された熱風乾燥機中で3分間乾燥させることにより、膜厚が4μmの樹脂被膜を形成した。次いで、樹脂被膜が形成されたティンフリースチールを150mm×50mmに切り出し、試験片とした。測定はJIS K5600−5−1にしたがって、次のようにおこなった。すなわち、被膜性能評価装置(安田精機製、「塗料被膜屈曲試験機 No.514」)に、樹脂被膜形成面が曲率芯棒に対して外側となるように試験片を差し込み、1秒間で180°折り曲げた。その後、折り曲げた部分を目視にて観察し、以下の基準で耐屈曲性を評価した。なお、曲率芯棒として直径の異なる3種を用い、それぞれの直径は10mm、6mmおよび1mmであった。曲率芯棒の直径が小さいほど厳しい条件下の試験であるものであり、厳しい条件下での試験で良い評価ほど、耐屈曲性が良好であると判断する。
○:樹脂被膜が割れたり、剥がれたりしておらず、折り曲げに耐えている。
△:樹脂被膜に微小のひび割れ(2mm未満の亀裂)が見られる。
×:樹脂被膜が割れて、剥がれている。
(14) Bending resistance of resin coating The obtained aqueous dispersion was applied to a tin-free steel (0.3 mm thickness) with a desktop coating device (“Yamada Seiki Co., Ltd.,“ Film Applicator No. 542-AB type ”), Coated with a bar coater). Then, the resin film with a film thickness of 4 micrometers was formed by making it dry for 3 minutes in the hot air dryer set to 150 degreeC. Next, the tin-free steel on which the resin film was formed was cut out to 150 mm × 50 mm to obtain a test piece. The measurement was performed as follows according to JIS K5600-5-1. That is, a test piece was inserted into a film performance evaluation apparatus (“Paint film bending tester No. 514” manufactured by Yasuda Seiki Co., Ltd.) so that the resin film forming surface was on the outer side with respect to the curvature core rod, and 180 ° in 1 second. Bent. Then, the bent part was observed visually and the bending resistance was evaluated according to the following criteria. In addition, three types having different diameters were used as the curvature core rods, and the respective diameters were 10 mm, 6 mm and 1 mm. The smaller the diameter of the curvature core rod, the more severe the test, and the better the evaluation under the severe test, the better the bending resistance.
○: The resin film is not broken or peeled off, and is resistant to bending.
(Triangle | delta): A micro crack (crack less than 2 mm) is seen in a resin film.
X: The resin film is cracked and peeled off.
(15)攪拌時の周速度
攪拌時における撹拌翼の回転数(rpm)および撹拌翼半径(mm)を用い、下記式により算出した。
周速度(m/s)=2πnR
(15) Peripheral speed during stirring The rotation speed (rpm) and the stirring blade radius (mm) of the stirring blade during stirring were used to calculate the following speed.
Peripheral speed (m / s) = 2πnR
実施例、および比較例で用いたポリエステル樹脂は、以下のようにして得た。
[ポリエステル樹脂の調製例]
[ポリエステル樹脂A]
テレフタル酸(TPA)2907g、イソフタル酸(IPA)1246g、エチレングリコール(EG)1055g、ネオペンチルグリコール(NPG)1745gからなる混合物をオートクレーブ中で、260℃で6時間加熱してエステル化反応をおこなった。仕込樹脂組成は、TPA/IPA/EG/NPG=70/30/68/67(モル比)であった。次いで、触媒として三酸化アンチモン1.8g(酸成分1モルあたり2.5×10−4モル)とリン酸0.3g(酸成分1モルあたり1.0×10−4モル)を添加し、系の温度を280℃に昇温し、系の圧力を徐々に減じて1.5時間後に13Paとした。この条件下でさらに重縮合反応を続け、4時間後に系を窒素ガスで常圧にし、系の温度を下げ、265℃になったところで有水トリメリット酸105g(酸成分1モルに対して0.02モル)を添加し、265℃で2時間撹拌して、解重合反応をおこなった。その後、系を窒素ガスで加圧状態にしておいてシート状に樹脂を払い出した。これを室温まで十分に冷却した後、クラッシャーで粉砕し、篩を用いて目開き1〜6mmの分画を採取し、粒状のポリエステル樹脂Aを得た。ポリエステル樹脂Aの仕込組成を表1に示す。
The polyester resin used in Examples and Comparative Examples was obtained as follows.
[Preparation example of polyester resin]
[Polyester resin A]
A mixture consisting of 2907 g of terephthalic acid (TPA), 1246 g of isophthalic acid (IPA), 1055 g of ethylene glycol (EG) and 1745 g of neopentyl glycol (NPG) was heated in an autoclave at 260 ° C. for 6 hours to carry out an esterification reaction. . The charged resin composition was TPA / IPA / EG / NPG = 70/30/68/67 (molar ratio). Next, 1.8 g of antimony trioxide (2.5 × 10 −4 mol per mol of the acid component) and 0.3 g of phosphoric acid (1.0 × 10 −4 mol per mol of the acid component) were added as catalysts, The system temperature was raised to 280 ° C., and the system pressure was gradually reduced to 13 Pa after 1.5 hours. Under this condition, the polycondensation reaction was continued, and after 4 hours, the system was brought to atmospheric pressure with nitrogen gas, and the temperature of the system was lowered to 265 ° C. .02 mol) was added and stirred at 265 ° C. for 2 hours to effect depolymerization. Thereafter, the system was pressurized with nitrogen gas, and the resin was discharged in a sheet form. This was sufficiently cooled to room temperature, then pulverized with a crusher, and a fraction having an opening of 1 to 6 mm was collected using a sieve to obtain a granular polyester resin A. The charge composition of the polyester resin A is shown in Table 1.
[ポリエステル樹脂B]
テレフタル酸(TPA)4153g、エチレングリコール(EG)1133g、ネオペンチルグリコール(NPG)1614gからなる混合物をオートクレーブ中で、260℃で6時間加熱してエステル化反応をおこなった。仕込樹脂組成はTPA/EG/NPG=100/73/62(モル比)であった。次いで、触媒として酢酸亜鉛1.4g(酸成分1モルあたり2.5×10−4モル)を添加し、系の温度を280℃に昇温し、系の圧力を徐々に減じて1.5時間後に13Paとした。この条件下でさらに重縮合反応を続け、3時間後に系を窒素ガスで常圧にし、系の温度を下げ、265℃になったところで無水トリメリット酸96g(酸成分1モルに対して0.02モル)を添加し、265℃で2時間撹拌して、解重合反応をおこなった。その後、系を窒素ガスで加圧状態にしておいてシート状に樹脂を払い出した。これを室温まで十分に冷却した後、クラッシャーで粉砕し、篩を用いて目開き1〜6mmの分画を採取し、粒状のポリエステル樹脂Bを得た。ポリエステル樹脂Bの仕込組成を表1に示す。
[Polyester resin B]
A mixture composed of 4153 g of terephthalic acid (TPA), 1133 g of ethylene glycol (EG) and 1614 g of neopentyl glycol (NPG) was heated in an autoclave at 260 ° C. for 6 hours to carry out an esterification reaction. The charged resin composition was TPA / EG / NPG = 100/73/62 (molar ratio). Next, 1.4 g of zinc acetate (2.5 × 10 −4 mol per mol of acid component) was added as a catalyst, the temperature of the system was raised to 280 ° C., and the pressure of the system was gradually reduced to 1.5 It was set to 13 Pa after time. Under this condition, the polycondensation reaction was further continued, and after 3 hours, the system was brought to atmospheric pressure with nitrogen gas, the temperature of the system was lowered, and when the temperature reached 265 ° C., 96 g of trimellitic anhydride (0. 02 mol) was added and stirred at 265 ° C. for 2 hours to carry out a depolymerization reaction. Thereafter, the system was pressurized with nitrogen gas, and the resin was discharged in a sheet form. This was sufficiently cooled to room temperature, then pulverized with a crusher, and a fraction having an opening of 1 to 6 mm was collected using a sieve to obtain a granular polyester resin B. The charge composition of the polyester resin B is shown in Table 1.
[ポリエステル樹脂C〜L]
ポリエステル樹脂の仕込組成、および解重合剤を、表1のように変更した以外は、ポリエステル樹脂Aと同様にして、ポリエステル樹脂C〜Lを得た。
[Polyester resins C to L]
Polyester resins C to L were obtained in the same manner as the polyester resin A except that the charged composition of the polyester resin and the depolymerizing agent were changed as shown in Table 1.
TPA:テレフタル酸
IPA:イソフタル酸
ADA:アジピン酸
EG:エチレングリコール
NPA:ネオペンチルグリコール
BAEO:2,2−ビス[4−(ヒドロキシエトキシ)フェニル]プロパンのエチレンオキシド付加体
TMMA:無水トリメリット酸
TMA:有水トリメリット酸
SIPA:5−ナトリウムスルホイソフタル酸
TPA: terephthalic acid IPA: isophthalic acid ADA: adipic acid EG: ethylene glycol NPA: neopentyl glycol BAEO: ethylene oxide adduct of 2,2-bis [4- (hydroxyethoxy) phenyl] propane TMMA: trimellitic anhydride TMA: Hydrous trimellitic acid SIPA: 5-sodium sulfoisophthalic acid
得られたポリエステル樹脂A〜Lの最終樹脂組成および特性値を表2に示す。 Table 2 shows the final resin compositions and characteristic values of the obtained polyester resins A to L.
[実施例1]
ジャケット付きの、密閉が可能な円筒状ガラス容器(内容量3L;容器内部の半径75mm、高さ170mm)と、攪拌機(東京理科器械社製、「MAZELA NZ−1200」)を用い、ポリエステル樹脂Aを300g、イソプロパノールを180g、濃度が25質量%であるアンモニア水を7.6g(ポリエステル樹脂の酸価に対して1.05倍当量のアンモニアに相当)、蒸留水を512gそれぞれガラス容器内に仕込み、攪拌翼(羽根付き攪拌棒;羽根の直径140mm)の回転速度を70rpmに保って攪拌しながら、ジャケット内に熱水を通して昇温した。内温が58℃になった時点で昇温を止め、そこから攪拌を30分間続けた。攪拌中は内温を58〜62℃に保つよう適宜昇温をおこなった。ここまでの攪拌は攪拌工程(I)である。
[Example 1]
Polyester resin A using a jacketed cylindrical glass container with a jacket (inner volume 3 L; inner radius of 75 mm, height of 170 mm) and a stirrer (manufactured by Tokyo Science Instruments Co., Ltd., “MAZELA NZ-1200”) 300 g, 180 g of isopropanol, 7.6 g of ammonia water having a concentration of 25% by mass (corresponding to 1.05 times equivalent of ammonia to the acid value of the polyester resin), and 512 g of distilled water were each charged in a glass container. The temperature of the agitating blade (stirring rod with blades; blade diameter: 140 mm) was increased by passing hot water through the jacket while stirring at a rotation speed of 70 rpm. When the internal temperature reached 58 ° C., the temperature was raised and stirring was continued for 30 minutes. During stirring, the temperature was appropriately raised so as to keep the internal temperature at 58 to 62 ° C. The stirring up to this point is the stirring step (I).
以下は、攪拌工程(II)による攪拌である。つまり、攪拌工程(I)をおこなった後、攪拌を続けながら再びジャケット内に熱水を通して昇温し78℃になった時点で昇温を止め、そこから攪拌を120分間続けた。攪拌中は内温を78〜82℃に保つよう適宜昇温をおこなった。その後、ジャケット内に冷水を通し、回転速度を30rpmに下げて攪拌しつつ、25℃まで冷却しポリエステル樹脂水性分散体を得た。得られた水性分散体に対し、600メッシュのステンレス製フィルターによるろ過をおこなった。 The following is the stirring by the stirring step (II). That is, after carrying out the stirring step (I), while continuing stirring, the temperature was raised again through hot water through the jacket, and when the temperature reached 78 ° C., the temperature was raised and stirring was continued for 120 minutes. During the stirring, the temperature was appropriately raised so as to keep the internal temperature at 78 to 82 ° C. Thereafter, cold water was passed through the jacket, and the rotation speed was lowered to 30 rpm and the mixture was cooled to 25 ° C. while stirring to obtain an aqueous polyester resin dispersion. The obtained aqueous dispersion was filtered with a 600 mesh stainless steel filter.
[実施例2]
ポリエステル樹脂Bを用いること、および、濃度が25質量%であるアンモニア水の仕込量を8.8g(ポリエステル樹脂の酸価に対して1.0倍当量のアンモニアに相当)、蒸留水を511gに変更し、実施例1で記載している製造方法と同様の手順で、ポリエステル樹脂水性分散体を得た。なお、攪拌工程(I)の攪拌温度は68〜72℃、攪拌工程(II)の攪拌温度は84〜88℃とした。
[Example 2]
Use of polyester resin B, and feed amount of ammonia water having a concentration of 25% by mass to 8.8 g (corresponding to 1.0 times equivalent of ammonia to the acid value of polyester resin) and distilled water to 511 g A polyester resin aqueous dispersion was obtained in the same manner as in the production method described in Example 1 with modification. In addition, the stirring temperature of stirring process (I) was 68-72 degreeC, and the stirring temperature of stirring process (II) was 84-88 degreeC.
[実施例3]
ポリエステル樹脂Cを用いること、および、濃度が25質量%であるアンモニア水の仕込量を10.5g(ポリエステル樹脂の酸価に対して1.0倍当量のアンモニアに相当)、蒸留水の仕込量を510gに変更し、実施例1で記載している製造方法と同様の手順で、ポリエステル樹脂水性分散体を得た。なお、攪拌工程(I)の攪拌温度は38〜40℃、攪拌工程(II)の攪拌温度は63〜66℃とした。
[Example 3]
Use polyester resin C, and charge 10.5 g of ammonia water having a concentration of 25% by mass (corresponding to 1.0 times equivalent of ammonia to the acid value of polyester resin), charge of distilled water Was changed to 510 g, and an aqueous polyester resin dispersion was obtained in the same procedure as in the production method described in Example 1. In addition, the stirring temperature of stirring process (I) was 38-40 degreeC, and the stirring temperature of stirring process (II) was 63-66 degreeC.
[実施例4]
ポリエステル樹脂Dを用いること、および、濃度が25質量%であるアンモニア水の仕込量を3.0g(ポリエステル樹脂の酸価に対して1.1倍当量のアンモニアに相当)、蒸留水の仕込量を517gに変更し、実施例1で記載している製造方法と同様の手順で、ポリエステル樹脂水性分散体を得た。なお、攪拌工程(I)の攪拌温度は65〜68℃、攪拌工程(II)の攪拌温度は81〜84℃とした。
[Example 4]
Use polyester resin D, and charge 3.0 g of ammonia water having a concentration of 25% by mass (equivalent to 1.1 times equivalent of ammonia to the acid value of polyester resin), charge of distilled water Was changed to 517 g, and an aqueous polyester resin dispersion was obtained in the same procedure as in the production method described in Example 1. In addition, the stirring temperature of stirring process (I) was 65-68 degreeC, and the stirring temperature of stirring process (II) was 81-84 degreeC.
[実施例5]
イソプロパノールの仕込量を220g、蒸留水の仕込量を472gに変更し、実施例1で記載している製造方法と同様の手順で、ポリエステル樹脂水性分散体を得た。攪拌工程(I)および攪拌工程(II)の攪拌温度についても実施例1と同様とした。
[Example 5]
The amount of isopropanol charged was changed to 220 g and the amount of distilled water charged was changed to 472 g, and an aqueous polyester resin dispersion was obtained in the same procedure as in the production method described in Example 1. The stirring temperature in the stirring step (I) and the stirring step (II) was also the same as in Example 1.
[実施例6]
イソプロパノールの仕込量を150g、蒸留水の仕込量を542gに変更し、実施例1で記載している製造方法と同様の手順で、ポリエステル樹脂水性分散体を得た。攪拌工程(I)および攪拌工程(II)の攪拌温度についても実施例1と同様とした。
[Example 6]
The amount of isopropanol charged was changed to 150 g and the amount of distilled water charged was changed to 542 g, and a polyester resin aqueous dispersion was obtained in the same procedure as in the production method described in Example 1. The stirring temperature in the stirring step (I) and the stirring step (II) was also the same as in Example 1.
[実施例7]
濃度が25質量%であるアンモニア水の仕込量を9.4g(ポリエステル樹脂の酸価に対して1.3倍当量のアンモニアに相当)、蒸留水の仕込量を511gに変更し、実施例1で記載している製造方法と同様の手順で、ポリエステル樹脂水性分散体を得た。攪拌工程(I)および攪拌工程(II)の攪拌温度についても実施例1と同様とした。
[Example 7]
Example 1 The amount of ammonia water having a concentration of 25% by mass was changed to 9.4 g (corresponding to 1.3 times equivalent of ammonia to the acid value of the polyester resin), and the amount of distilled water was changed to 511 g. A polyester resin aqueous dispersion was obtained by the same procedure as in the production method described in 1. above. The stirring temperature in the stirring step (I) and the stirring step (II) was also the same as in Example 1.
[実施例8]
ポリエステル樹脂Iを用いること、および、濃度が25質量%であるアンモニア水の仕込量を1.5g(ポリエステル樹脂の酸価に対して1.05倍当量のアンモニアに相当)、蒸留水の仕込量を518gに変更し、実施例1で記載している製造方法と同様の手順で、ポリエステル樹脂水性分散体を得た。なお、攪拌工程(I)の攪拌温度も実施例1と同様とした。
[Example 8]
Using polyester resin I, and charging amount of ammonia water having a concentration of 25% by mass (corresponding to 1.05 times equivalent of ammonia to the acid value of polyester resin), charging amount of distilled water Was changed to 518 g, and an aqueous polyester resin dispersion was obtained in the same procedure as in the production method described in Example 1. The stirring temperature in the stirring step (I) was the same as that in Example 1.
[実施例9]
ポリエステル樹脂Jを用いること、および、濃度が25質量%であるアンモニア水の仕込量を15.3g(ポリエステル樹脂の酸価に対して1.05倍当量のアンモニアに相当)、蒸留水の仕込量を505gに変更し、実施例1で記載している製造方法と同様の手順で、ポリエステル樹脂水性分散体を得た。なお、攪拌工程(I)の攪拌温度も実施例1と同様とした。
[Example 9]
Use polyester resin J, and charge 15.3 g of ammonia water having a concentration of 25% by mass (corresponding to 1.05 times equivalent of ammonia to the acid value of the polyester resin), charge of distilled water Was changed to 505 g, and an aqueous polyester resin dispersion was obtained in the same procedure as in the production method described in Example 1. The stirring temperature in the stirring step (I) was the same as that in Example 1.
[実施例10]
ポリエステル樹脂Kを用いること以外は、実施例1で記載している製造方法と同様の仕込み量、および手順で、ポリエステル樹脂水性分散体を得た。なお、攪拌工程(I)の攪拌温度も実施例1と同様とした。
[Example 10]
A polyester resin aqueous dispersion was obtained by the same charging amount and procedure as in the production method described in Example 1 except that the polyester resin K was used. The stirring temperature in the stirring step (I) was the same as that in Example 1.
[実施例11]
ポリエステル樹脂Lを用いること、および、濃度が25質量%であるアンモニア水の仕込量を9.6g(ポリエステル樹脂の酸価に対して1.05倍当量のアンモニアに相当)、蒸留水の仕込量を510gに変更し、実施例1で記載している製造方法と同様の手順で、ポリエステル樹脂水性分散体を得た。なお、攪拌工程(I)の攪拌温度も実施例1と同様とした。
[Example 11]
Using polyester resin L, and charging amount of ammonia water having a concentration of 25% by mass to 9.6 g (corresponding to 1.05 times equivalent ammonia to the acid value of polyester resin), charging amount of distilled water Was changed to 510 g, and an aqueous polyester resin dispersion was obtained in the same procedure as in the production method described in Example 1. The stirring temperature in the stirring step (I) was the same as that in Example 1.
[実施例12]
攪拌工程(I)における温度を、53〜57℃、すなわち(Tg−10)℃とし、実施例1で記載している製造方法と同様の手順で、ポリエステル樹脂水性分散体を得た。なお、攪拌工程(I)の攪拌温度は53〜57℃とした。
[Example 12]
The temperature in the stirring step (I) was 53 to 57 ° C., that is, (Tg−10) ° C., and an aqueous polyester resin dispersion was obtained by the same procedure as the production method described in Example 1. In addition, the stirring temperature of stirring process (I) was 53-57 degreeC.
[実施例13〜15]
攪拌工程(I)における攪拌時間を、表4に示したように変更した以外は、実施例1で記載している製造方法と同様の手順で、ポリエステル樹脂水性分散体を得た。
[Examples 13 to 15]
A polyester resin aqueous dispersion was obtained in the same procedure as the production method described in Example 1, except that the stirring time in the stirring step (I) was changed as shown in Table 4.
[実施例16〜18]
攪拌工程(II)における攪拌時間を、表4に示したように変更した以外は、実施例1で記載している製造方法と同様の手順で、ポリエステル樹脂水性分散体を得た。
[Examples 16 to 18]
A polyester resin aqueous dispersion was obtained in the same procedure as the production method described in Example 1, except that the stirring time in the stirring step (II) was changed as shown in Table 4.
[実施例19]
攪拌機(東京理科器械社製、「MAZELA NZ−1200」)に対し、羽根の直径が60mmである攪拌翼を取り付け、攪拌工程(I)では回転数70rpm、攪拌工程(II)では回転数30rpmにて攪拌を行う以外は、実施例1で記載している製造方法と同様の手順で、ポリエステル樹脂水性分散体を得た。
[Example 19]
A stirrer having a blade diameter of 60 mm is attached to a stirrer (manufactured by Tokyo Science Instruments Co., Ltd., “MAZELA NZ-1200”). The stirring speed is 70 rpm in the stirring process (I), and the rotating speed is 30 rpm in the stirring process (II). A polyester resin aqueous dispersion was obtained in the same procedure as in the production method described in Example 1, except that stirring was performed.
[実施例20]
実施例19で用いた撹拌翼を用い、攪拌工程(I)では回転数60rpm、攪拌工程(II)では回転数30rpmにて攪拌を行う以外は、実施例1で記載している製造方法と同様の手順で、ポリエステル樹脂水性分散体を得た。
[Example 20]
The same as the production method described in Example 1, except that the stirring blade used in Example 19 is used and stirring is performed at a rotational speed of 60 rpm in the stirring process (I) and at a rotational speed of 30 rpm in the stirring process (II). A polyester resin aqueous dispersion was obtained by the procedure described above.
[比較例1]
ポリエステル樹脂Eを用いること、および、濃度が25質量%であるアンモニア水の仕込量を7.2g(ポリエステル樹脂の酸価に対して1.0倍当量のアンモニアに相当)、蒸留水の仕込量を513gに変更し、実施例1で記載している製造方法と同様の手順で、ポリエステル樹脂水性分散体を得た。なお、攪拌工程(I)の攪拌温度は55〜59℃、攪拌工程(II)の攪拌温度は75〜79℃とした。
[Comparative Example 1]
Use of polyester resin E and 7.2 g of ammonia water having a concentration of 25% by mass (corresponding to 1.0 times equivalent of ammonia to the acid value of polyester resin), distilled water Was changed to 513 g, and an aqueous polyester resin dispersion was obtained in the same procedure as in the production method described in Example 1. In addition, the stirring temperature of stirring process (I) was 55-59 degreeC, and the stirring temperature of stirring process (II) was 75-79 degreeC.
[比較例2]
ポリエステル樹脂Fを用いること、および、濃度が25質量%であるアンモニア水の仕込量を7.3g(ポリエステル樹脂の酸価に対して1.05倍当量のアンモニアに相当)、蒸留水の仕込量を513gに変更し、実施例1で記載している製造方法と同様の手順で、ポリエステル樹脂水性分散体を得た。なお、攪拌工程(I)の攪拌温度は50〜55℃、攪拌工程(II)の攪拌温度は75〜79℃とした。
[Comparative Example 2]
Using polyester resin F, and charging amount of ammonia water having a concentration of 25% by mass to 7.3 g (corresponding to 1.05 times equivalent of ammonia to acid value of polyester resin), charging amount of distilled water Was changed to 513 g, and an aqueous polyester resin dispersion was obtained in the same procedure as in the production method described in Example 1. In addition, the stirring temperature of stirring process (I) was 50-55 degreeC, and the stirring temperature of stirring process (II) was 75-79 degreeC.
[比較例3]
ポリエステル樹脂Gを用いること、および、濃度が25質量%であるアンモニア水の仕込量を1.4g(ポリエステル樹脂の酸価に対して1.1倍当量のアンモニアに相当)、蒸留水の仕込量を519gに変更し、実施例1で記載している製造方法と同様の手順で、ポリエステル樹脂水性分散体の製造方法をおこなった。しかしながら、反応の途中から内容物であるポリエステル樹脂全体が凝集してしまい、水性分散体を得ることができなかった。なお、攪拌工程(I)の攪拌温度は58〜62℃、攪拌工程(II)の攪拌温度は78〜82℃とした。
[Comparative Example 3]
Using polyester resin G, and charging amount of ammonia water having a concentration of 25% by mass (equivalent to 1.1 times equivalent of ammonia to acid value of polyester resin), charging amount of distilled water Was changed to 519 g, and a method for producing a polyester resin aqueous dispersion was performed in the same procedure as the production method described in Example 1. However, the entire polyester resin as the contents aggregated during the reaction, and an aqueous dispersion could not be obtained. In addition, the stirring temperature of stirring process (I) was 58-62 degreeC, and the stirring temperature of stirring process (II) was 78-82 degreeC.
[比較例4]
ポリエステル樹脂Hを用いること、および、濃度が25質量%であるアンモニア水の仕込量を16g(ポリエステル樹脂の酸価に対して1.0倍当量のアンモニアに相当)、蒸留水の仕込を504gに変更し、実施例1で記載している製造方法と同様の手順で、ポリエステル樹脂水性分散体を得た。なお、攪拌工程(I)の攪拌温度は50〜55℃、攪拌工程(II)の攪拌温度は75〜79℃とした。
[Comparative Example 4]
Use of polyester resin H, and supply amount of ammonia water having a concentration of 25% by mass to 16 g (corresponding to 1.0 times equivalent of ammonia to the acid value of polyester resin), and supply of distilled water to 504 g A polyester resin aqueous dispersion was obtained in the same manner as in the production method described in Example 1 with modification. In addition, the stirring temperature of stirring process (I) was 50-55 degreeC, and the stirring temperature of stirring process (II) was 75-79 degreeC.
[比較例5]
攪拌工程(II)の攪拌温度を、攪拌工程(I)の攪拌温度と同じ温度に変更し、濃度が25質量%であるアンモニア水の仕込量を7.2g(ポリエステル樹脂の酸価に対して1.0倍当量のアンモニアに相当)、蒸留水の仕込量を513gに変更し、実施例1の製造方法と同様の手順で、ポリエステル樹脂水性分散体を得た。具体的には、攪拌工程(I)の攪拌温度は58〜62℃とし、攪拌工程(II)の攪拌温度も58〜62℃とした。
[Comparative Example 5]
The stirring temperature in the stirring step (II) is changed to the same temperature as the stirring temperature in the stirring step (I), and the amount of ammonia water having a concentration of 25% by mass is 7.2 g (based on the acid value of the polyester resin). 1.0 equivalent of ammonia), the amount of distilled water charged was changed to 513 g, and an aqueous polyester resin dispersion was obtained in the same procedure as in the production method of Example 1. Specifically, the stirring temperature in the stirring step (I) was 58 to 62 ° C, and the stirring temperature in the stirring step (II) was also set to 58 to 62 ° C.
[比較例6]
攪拌工程(I)の攪拌温度を、攪拌工程(II)の攪拌温度と同じ温度に変更し、濃度が25質量%であるアンモニア水の仕込量を7.2g(ポリエステル樹脂の酸価に対して1.0倍当量のアンモニアに相当)、蒸留水の仕込量を513gに変更し、実施例1の製造方法と同様の手順で、ポリエステル樹脂水性分散体を得た。具体的には、攪拌工程(I)の攪拌温度は78〜82℃とし、攪拌工程(II)の攪拌温度も78〜82℃とした。
[Comparative Example 6]
The stirring temperature of the stirring step (I) is changed to the same temperature as the stirring temperature of the stirring step (II), and the amount of ammonia water having a concentration of 25% by mass is 7.2 g (based on the acid value of the polyester resin). 1.0 equivalent of ammonia), the amount of distilled water charged was changed to 513 g, and an aqueous polyester resin dispersion was obtained in the same procedure as in the production method of Example 1. Specifically, the stirring temperature in the stirring step (I) was 78 to 82 ° C, and the stirring temperature in the stirring step (II) was also set to 78 to 82 ° C.
[比較例7]
界面活性剤(Aldrich社製、「IgepalCO720」)の10質量%水溶液を25g加え、濃度が25質量%であるアンモニア水の仕込量を7.2g(ポリエステル樹脂の酸価に対して1.0倍当量のアンモニアに相当)、蒸留水の仕込量を513gに変更し、実施例1の製造方法と同様の手順で、ポリエステル樹脂水性分散体を得た。攪拌工程(I)および攪拌工程(II)の攪拌温度についても実施例1と同様とした。
[Comparative Example 7]
25 g of a 10% by mass aqueous solution of a surfactant (manufactured by Aldrich, “IgepalCO720”) was added, and the amount of ammonia water having a concentration of 25% by mass was 7.2 g (1.0 times the acid value of the polyester resin). Equivalent to ammonia), the charged amount of distilled water was changed to 513 g, and an aqueous polyester resin dispersion was obtained in the same procedure as in the production method of Example 1. The stirring temperature in the stirring step (I) and the stirring step (II) was also the same as in Example 1.
[比較例8]
撹拌工程(I)における温度を48〜52℃、すなわち(Tg−10)℃未満とし,攪拌工程(II)における温度を75〜79℃とした以外は、実施例1で記載している製造方法と同様の手順で、ポリエステル樹脂水性分散体を得た。
[Comparative Example 8]
The production method described in Example 1 except that the temperature in the stirring step (I) is 48 to 52 ° C, that is, less than (Tg-10) ° C, and the temperature in the stirring step (II) is 75 to 79 ° C. A polyester resin aqueous dispersion was obtained in the same procedure as described above.
[比較例9]
撹拌工程(I)における撹拌時間を25分とした以外は、実施例1で記載している製造方法と同様の手順で、ポリエステル樹脂水性分散体を得た。
[Comparative Example 9]
A polyester resin aqueous dispersion was obtained in the same procedure as the production method described in Example 1, except that the stirring time in the stirring step (I) was 25 minutes.
[比較例10]
撹拌工程(II)における撹拌時間を55分とした以外は、実施例1で記載している製造方法と同様の手順で、ポリエステル樹脂水性分散体を得た。
[Comparative Example 10]
A polyester resin aqueous dispersion was obtained in the same procedure as in the production method described in Example 1, except that the stirring time in the stirring step (II) was 55 minutes.
[比較例11]
濃度が25質量%であるアンモニア水を、トリエチルアミン11g(ポリエステル樹脂の酸価に対して1.05倍当量のトリエチルアミンに相当)に変更し、実施例1で記載している製造方法と同様の手順で、ポリエステル樹脂水性分散体を得た。攪拌工程(I)おの攪拌温度は、68〜72℃とした。
[Comparative Example 11]
The ammonia water having a concentration of 25% by mass was changed to 11 g of triethylamine (corresponding to 1.05 times equivalent of triethylamine with respect to the acid value of the polyester resin), and the same procedure as in the production method described in Example 1 was used. Thus, an aqueous polyester resin dispersion was obtained. The stirring temperature of the stirring step (I) was 68 to 72 ° C.
実施例1〜20および比較例1〜11において得られたポリエステル樹脂水性分散体の評価結果、および該水性分散体を用いて得られるポリエステル樹脂被膜の評価結果を、表3、表4および表5に示す。なお、表3〜5におけるアンモニアの添加量は、アンモニア水を用いた場合は、アンモニアの量として記載した。 Tables 3, 4 and 5 show the evaluation results of the polyester resin aqueous dispersions obtained in Examples 1 to 20 and Comparative Examples 1 to 11 and the evaluation results of the polyester resin coatings obtained using the aqueous dispersions. Shown in In addition, the addition amount of ammonia in Tables 3-5 was described as the amount of ammonia when ammonia water was used.
表3から明らかなように、実施例1〜20のような本発明のポリエステル樹脂水性分散体の製造方法を用いると、分散不良や沈殿物が生じることが無く、分散効率がよい状態でポリエステル樹脂水性分散体を得ることができた。加えて、得られた水性分散体は長期間の保存安定性に非常に優れており、該水性分散体から得られた樹脂被膜は、造膜性、耐水性、耐アルコール性、耐薬品性および耐屈曲性に優れていた。さらに、該樹脂被膜は水性分散体より得られているため、環境への負荷を低減できる点においても非常に優れるものであった。 As is clear from Table 3, when the method for producing a polyester resin aqueous dispersion of the present invention as in Examples 1 to 20 is used, there is no occurrence of poor dispersion or precipitate, and the polyester resin is in a state of good dispersion efficiency. An aqueous dispersion could be obtained. In addition, the obtained aqueous dispersion is very excellent in long-term storage stability, and the resin film obtained from the aqueous dispersion has a film forming property, water resistance, alcohol resistance, chemical resistance and Excellent bending resistance. Furthermore, since the resin coating is obtained from an aqueous dispersion, it is very excellent in that the burden on the environment can be reduced.
比較例1においては、用いられるポリエステル樹脂中に、テレフタル酸が60モル%以上の割合で含有されていなかった。そのため、製造された水性分散体から得られた樹脂被膜は耐アルコール性に乏しいものであった。 In Comparative Example 1, terephthalic acid was not contained in the polyester resin used in a proportion of 60 mol% or more. Therefore, the resin film obtained from the produced aqueous dispersion has poor alcohol resistance.
比較例2においては、用いられるポリエステル樹脂中に、アルコール成分としてのエチレングリコールが40モル%以上の割合で含有されていなかった。そのため、製造された水性分散体から得られた樹脂被膜は耐薬品性に乏しいものであった。 In Comparative Example 2, the polyester resin used did not contain ethylene glycol as an alcohol component in a proportion of 40 mol% or more. Therefore, the resin film obtained from the produced aqueous dispersion has poor chemical resistance.
比較例3においては、用いられるポリエステル樹脂の酸価が4mgKOH/g未満であった。そのため、水性分散体中に固形物が凝集してしまい、水性分散体を得ることができなかった。 In Comparative Example 3, the acid value of the polyester resin used was less than 4 mgKOH / g. For this reason, solids aggregated in the aqueous dispersion, and an aqueous dispersion could not be obtained.
比較例4においては、用いられるポリエステル樹脂の酸価が40mgKOH/gを超えるものであった。そのため、得られた樹脂被膜は耐水性および耐薬品性に乏しく、さらに耐屈曲性にもやや劣るものであった。 In Comparative Example 4, the acid value of the polyester resin used exceeded 40 mgKOH / g. Therefore, the obtained resin film was poor in water resistance and chemical resistance, and was slightly inferior in flex resistance.
比較例5においては、水性分散体の製造方法の攪拌工程(II)の攪拌温度が(ポリエステル樹脂のTg+10)℃未満であった。そのため、多量に分散不良が発生し、分散効率の低い水性分散体しか得られなかった。また、得られた水性分散体においては、保存安定性にも劣るものであった。 In Comparative Example 5, the stirring temperature in the stirring step (II) of the method for producing an aqueous dispersion was less than (Tg of polyester resin + 10) ° C. Therefore, a large amount of poor dispersion occurred, and only an aqueous dispersion with low dispersion efficiency was obtained. Further, the obtained aqueous dispersion was inferior in storage stability.
比較例6においては、水性分散体の製造方法での攪拌工程(I)の攪拌温度がポリエステル樹脂のTgを超えるものであった。そのため、多量に分散不良が発生してしまい分散効率の低い水性分散体しか得られなかった。 In Comparative Example 6, the stirring temperature in the stirring step (I) in the method for producing an aqueous dispersion exceeded the Tg of the polyester resin. Therefore, a large amount of poor dispersion occurred, and only an aqueous dispersion having low dispersion efficiency was obtained.
比較例7においては、界面活性剤を使用して水性分散体を得た。そのため、該水性分散体から得られた樹脂被膜は耐水性に乏しいものであった。 In Comparative Example 7, an aqueous dispersion was obtained using a surfactant. Therefore, the resin film obtained from the aqueous dispersion has poor water resistance.
比較例8においては、撹拌工程(I)における温度が(Tg−10)℃未満であったため、攪拌工程(I)および攪拌工程(II)の終了時における分散効率が低いものとなり、得られた水性分散体は保存安定性に劣るものとなった。 In Comparative Example 8, since the temperature in the stirring step (I) was less than (Tg-10) ° C., the dispersion efficiency at the end of the stirring step (I) and the stirring step (II) was low and obtained. The aqueous dispersion was inferior in storage stability.
比較例9においては、攪拌工程(I)における攪拌時間が短すぎたため、攪拌工程(I)および攪拌工程(II)の終了時における分散効率が低いものとなり、得られた水性分散体は保存安定性に劣るものとなった。 In Comparative Example 9, since the stirring time in the stirring step (I) was too short, the dispersion efficiency at the end of the stirring step (I) and the stirring step (II) was low, and the obtained aqueous dispersion was storage stable. It became inferior.
比較例10においては、攪拌工程(II)における攪拌時間が短すぎたため、攪拌工程(II)の終了時における分散効率が低いものとなり、得られた水性分散体は保存安定性に劣るものとなった。 In Comparative Example 10, since the stirring time in the stirring step (II) was too short, the dispersion efficiency at the end of the stirring step (II) was low, and the obtained aqueous dispersion was inferior in storage stability. It was.
比較例11においては、アンモニアに代えて、塩基性化合物としてトリエチルアミンを使用して水性分散体を得た。そのため、得られた水性分散体は保存安定性に劣るものとなり、加えて、耐水性、耐アルコール性、耐薬品性および耐屈曲性に劣るものであった。 In Comparative Example 11, an aqueous dispersion was obtained using triethylamine as a basic compound instead of ammonia. Therefore, the obtained aqueous dispersion was inferior in storage stability, and in addition, inferior in water resistance, alcohol resistance, chemical resistance and flex resistance.
Claims (5)
攪拌工程(I)(ポリエステル樹脂のガラス転移温度−10)℃以上(ガラス転移温度)℃以下の温度で30分以上攪拌することにより、ポリエステル樹脂の分散効率を80%以上とする工程。
攪拌工程(II)(ポリエステル樹脂のガラス転移温度+10)℃以上の温度で60分以上攪拌することにより、ポリエステル樹脂の分散効率を97%以上とする工程。
なお、上記攪拌工程(I)および攪拌工程(II)において、ポリエステル樹脂の分散効率とは、用いられるポリエステル樹脂の質量に対する、実際に水性分散体中に分散されているポリエステル樹脂の質量の割合を示すものである。 A polyester resin containing an acid component containing 60 mol% or more of terephthalic acid and an alcohol component containing 40 mol% or more of ethylene glycol and having an acid value of 4 to 40 mg KOH / g is organic without using a surfactant. A method for producing an aqueous polyester resin dispersion, comprising mixing in an aqueous medium together with a solvent and ammonia, and then performing the following stirring step (I) and stirring step (II) in this order.
Stirring step (I) (Glass transition temperature of polyester resin −10) Step of stirring polyester resin at a dispersion efficiency of 80% or more by stirring for 30 minutes or more at a temperature not lower than (glass transition temperature) ° C.
Stirring Step (II) (Glass Transition Temperature of Polyester Resin +10) A step of stirring the polyester resin at a dispersion efficiency of 97% or more by stirring at a temperature of 60 ° C. or higher.
In the stirring step (I) and the stirring step (II), the dispersion efficiency of the polyester resin is the ratio of the mass of the polyester resin actually dispersed in the aqueous dispersion to the mass of the polyester resin used. It is shown.
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