JP2017061621A - ポリエステルおよび缶被覆用塗料 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ポリカルボン酸(A)とポリオール(B)との反応生成物であるポリエステルであって、前記ポリカルボン酸(A)の合計100モル%中、テレフタル酸を15〜50モル%と、イソフタル酸を50〜85モル%とを含み、
前記ポリオール(B)の合計100モル%中、脂環型ジオールを10〜40モル%と、炭素数4〜6で、1級の水酸基を分子の両末端にそれぞれ有し、側鎖を有しない直鎖状ジオール(a)を5〜30モル%と、分子の両末端に水酸基を有し、アルキル基が2個結合した第4級炭素原子を有する分岐型ジオール(b)を40〜70モル%と、炭素数2〜3のジオール(c)を3〜25モル%と含む、ポリエステル。
【選択図】図1
Description
中でも、食料を収容する、いわゆる食缶の内面塗膜においては、耐内容物性(酸耐性および硫化水素耐性)が特に重要である。
塗膜の耐内容物性が不足すると上記現象による錆や黒変が発生する問題があった。
前記ポリカルボン酸(A)の合計100モル%中、テレフタル酸を15〜50モル%と、イソフタル酸を50〜85モル%とを含み、
前記ポリオール(B)の合計100モル%中、脂環型ジオールを10〜40モル%と、炭素数4〜6で、1級の水酸基を分子の両末端にそれぞれ有し、側鎖を有しない直鎖状ジオール(a)を5〜30モル%と、分子の両末端に水酸基を有し、アルキル基が2個結合した第4級炭素原子を有する分岐型ジオール(b)を40〜70モル%と、炭素数2〜3のジオール(c)を3〜25モル%と含む。
また、本明細書において「テレフタル酸」とは、アルキル基で置換されていても良いテレフタル酸を意味し、「イソフタル酸」とは、アルキル基で置換されていても良いイソフタル酸を意味する。
ポリカルボン酸(A)として、上記のエステル化された化合物を使用する場合、「ポリカルボン酸(A)のカルボキシル基の数」は、「−COOH」と「−COOR」(Rは、アルキルアルコールをエステル化に使用した場合であれば、当該エステル化に使用したアルキルアルコールのアルキル基である。)との合算となる。
また、酸無水物基は、2つのカルボキシル基から脱水によって生成するものであるため、本発明においては、酸無水物基1個はカルボキシル基2個に相当するものとする。例えば、無水トリメリット酸は、カルボキシル基3個を有する化合物とみなす。
本発明のポリエステルは、塗料、接着剤等の原料として使用することが好ましく、塗料がより好ましい。また、塗料は、建築用塗料、缶用塗料等があることを缶用塗料が好まし。本発明のポリスエテルを缶用塗料に使用すると、嵩高い脂環型ジオール、および嵩高い分岐型ジオール(b)をポリオール(B)中に50モル%以上使用した効果として、良好な、酸耐性、および硫化水素耐性が得られる。
また分岐型ジオール(b)を使用するとポリエステルの主鎖の同一炭素原子上に複数の側鎖を配置できる。これによりポリエステルは立体障害の大きな分子鎖を形成できる。 本発明では脂環型ジオールと分岐型ジオール(b)とを併用することによる、両者の異なる機構に基づく分子鎖の立体障害の相乗効果により、硬化塗膜を酸成分や硫化水素が透過し難くなることで酸耐性、および硫化水素耐性が得られる。
なお、本発明のポリエステルを塗料に使用した場合、当該塗料は、缶用塗料として通常必要な耐内容物性、耐レトルト性および加工性を満たすことができる。
芳香族二塩基酸としては、例えば、オルソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、およびビフェニルジカルボン酸等が挙げられる。
脂肪族二塩基酸としては、例えばセバシン酸、アジピン酸、コハク酸、アゼライン酸、ドデカンジオン酸、およびダイマー酸等が挙げられる。
脂環式二塩基酸としては、例えば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、および1,2−シクロヘキサンジカルボン酸等が挙げられる。
また、その他、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸、シトラコン酸などのα、β−不飽和ジカルボン酸等が挙げられる。
なお、これらの化合物のアルキルエステル(以下、エステル化物ともいう)および酸無水物も、ポリカルボン酸(A)として使用することができる。
1,2−シクロヘキサンジオール、1,3−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジオール、1,2−シクロヘキサンジメタノール、1,3−シクロヘキサンジメタノール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、2,2−ビス−(4−ヒドロキシシクロヘキシル)プロパン等の6員環ジオール等が挙げられる。
これらの中でも、1,2−シクロヘキサンジメタノール、1,3−シクロヘキサンジメタノール、1,4−シクロヘキサンジメタノール等が好ましく、1,4−シクロヘキサンジメタノールがより好ましい。
炭素数2〜10の脂肪族ジオールとしては、例えば、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,9−ノナンジオール等が挙げられる。
エーテル結合を含有するジオールとしては、例えば、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、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、およびポリテトラメチレングリコール等が挙げられる。
また、ポリカルボン酸(A)がエステル化物を含む場合は、NB/NA=1.10〜2.40であることが好ましく、1.20〜2.10であることがより好ましい。
NBとNAとの比が上記範囲にあれば、缶用塗料に使用したときに耐レトルト性および加工性がより優れるポリエステルが得られる。
フェノールモノマーは、単独または2種類以上を併用できる。
また、フェノール、m−クレゾール、3,5−キシレノール、レゾルシノール等は1分子中に反応部位が3箇所あるため、当量数が3のフェノールモノマーであり官能基が3となる。
また、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールB、ビスフェノールE、ビスフェノールH、ビスフェノールS等のビスフェノールや、カテコール、ハイドロキノン等は、1分子中に反応部位が4箇所あるため、当量数が4のフェノールモノマーであり、官能基が4となる。これに対して当量数が4未満のフェノールモノマーを用いると、分子量が適切なフェノール樹脂を得やすい。そのため、上記フェノール樹脂を使用した塗料は、溶剤に対する溶解性が向上するため、硬化塗膜の表面にフェノール樹脂由来のブツ(異物ないし凝集物)が生じ難い。
パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラタム等の石油系ワックス;
ポリオレフィンワックス、テフロン(登録商標)ワックス等の合成ワックス等が挙げられる。
あらかじめ円筒状に成型された缶胴部材に、缶用塗料を塗装し、硬化することで得る。
また、金属板に、缶用塗料を塗装・硬化したのち、打ち抜き工程を経て、缶胴部、缶蓋部材、缶底部材を得ることもできる。
なお、本発明の食用缶の態様としては、缶胴部、缶蓋部および缶底部からなる、いわゆる3ピース缶でもよく、缶胴部と缶底部との一体成型物に缶蓋が取り付けられた、いわゆる2ピース缶であってもよい。
東ソー社製 高速GPC装置8020シリーズ(THF溶媒、カラム温度40℃、ポリスチレン標準)を用いて測定した。具体的には、カラムとして東ソー製G1000HXL、G2000HXL、G3000HXL、G4000HXLの4本を直列に連結し、流量1.0ml/minにて測定して得られた測定値である。
示差走査熱量計(DSC)(「DSC6220」 SII社製)を用いて10℃/分の昇温速度で測定した。
ポリエステル0.2gを20mlのTHF(テトラヒドロフラン)に溶解し、0.1NのKOHエタノール溶液で滴定し、ポリエステルの酸価(mgKOH/g)を求めた。
[製造例A(エステル交換法)]
ジメチルテレフタル酸157.8部、エチレングリコール16.1部、1,4−ブタンジオール52.7部、1,4−シクロヘキサンジメタノール145.2部、ネオペンチルグリコール223.3部、酢酸亜鉛0.1部、チタンブトキサイド0.1部を仕込み、220℃まで徐々に昇温しエステル交換反応を行った。理論量のメタノールを留出させた後、イソフタル酸405部を添加し3時間かけて250℃まで徐々に昇温しエステル化反応を行った。次に、30分かけて圧力を5mmHg以下まで下げ、その状態で3時間重合反応を行い、本発明のポリエステルを得た。得られた樹脂は、Flexisolv DBE esters(インビスタ社製)/キシレン=1/1(質量比)の混合溶剤で不揮発分濃度40%の樹脂ワニスとした。
テレフタル酸109.7部、イソフタル酸383.9部、セバシン酸66.7部、1,4−ブタンジオール74.3部、ネオペンチルグリコール213部、1,4−シクロヘキサンジメタノール118.9部、エチレングリコール22.5部、トリメチロールプロパン4.4部、チタンブトキサイド0.01部を重合反応器に仕込み、窒素雰囲気下で250℃まで徐々に昇温し、4時間かけてエステル化反応を行った。次に、30分かけて圧力を5mmHg以下まで下げ、その状態で3時間重合反応を行った。この後、樹脂を窒素気流下で200℃まで冷却し、これに無水トリメリット酸6.3部を添加し、2時間反応した。以上より、本発明のポリエステルを得た。得られた樹脂は、Flexisolv DBE esters/キシレン=1/1(質量比)の混合溶剤で不揮発分濃度40%の樹脂ワニスとした。
テレフタル酸170.6部、イソフタル酸369.6部、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸29.5部、1,4−ブタンジオール77.1部、ネオペンチルグリコール203.1部、1,3−シクロペンタンジメタノール124.7部、エチレングリコール 25.5部、チタンブトキサイド0.01部を重合反応器に仕込み、窒素雰囲気下で250℃まで徐々に昇温し、4時間かけてエステル化反応を行った。次に、30分かけて圧力を5mmHg以下まで下げ、その状態で3時間重合反応を行い、本発明のポリエステルを得た。得られた樹脂は、Flexisolv DBE esters/キシレン=1/1(質量比)の混合溶剤で不揮発分濃度40%の樹脂ワニスとした。
製造例(B)に従って、表1に示す原料を使用して製造例(D)、(E)、(H)のポリエステルを合成し、それぞれ不揮発分濃度40%の樹脂ワニスを得た。
製造例(C)に従って、表1に示す原料を使用して製造例(F)、(G)のポリエステルを合成し、それぞれ不揮発分濃度40%の樹脂ワニスを得た。
製造例(B)に従って、表2に示す原料を使用して製造例(I)、(L)、(N)、(P)のポリエステルを合成し、それぞれ不揮発分濃度40%の樹脂ワニスを得た。
製造例(C)に従って、表2に示す原料を使用して製造例(J)、(K)、(M)、(O)、(Q)、(R)のポリエステルを合成し、それぞれ不揮発分濃度40%の樹脂ワニスを得た。
CHDA:1,4−シクロヘキサンジカルボン酸
TMP: トリメチロールプロパン
製造例Aで得られたポリエステルワニス562.5部、住友ベークライト社製メタクレゾール系フェノール樹脂スミライトレジンPR−55317(不揮発分濃度50%のn−ブタノール溶液)150部、溶剤として、Flexisolv DBE esters150部、キシレン87.3部、n−ブタノール50部を混合し、硬化触媒としてドデシルベンゼンスルホン酸0.2部添加し、不揮発分濃度30.0%の塗料を得た。
製造例Bで得られた樹脂ワニス562.5部を用いた以外は、実施例1と同様に行い塗料を得た。
製造例Cで得られた樹脂ワニス562.5部を用いた以外は、実施例1と同様に行い塗料を得た。
製造例Dで得られた樹脂ワニス562.5部を用いた以外は、実施例1と同様に行い塗料を得た。
製造例Eで得られた樹脂ワニス562.5部を用いた以外は、実施例1と同様に行い塗料を得た。
製造例Fで得られた樹脂ワニス562.5部を用いた以外は、実施例1と同様に行い塗料を得た。
製造例Gで得られた樹脂ワニス562.5部を用いた以外は、実施例1と同様に行い塗料を得た。
製造例Hで得られた樹脂ワニス562.5部を用いた以外は、実施例1と同様に行い塗料を得た。
製造例Aで得られた樹脂ワニス472.5部、スミライトレジンPR−55317 222部、キシレン105.3部を用いた以外は、実施例1と同様に行い塗料を得た。
製造例Aで得られた樹脂ワニス690部、スミライトレジンPR−5531748部、 キシレン61.8部を用いた以外は、実施例1と同様に行い塗料を得た。
比較製造例Iで得られた樹脂ワニス562.5部を用いた以外は、実施例1と同様に行い塗料を得た。
比較製造例Jで得られた樹脂ワニス562.5部を用いた以外は、実施例1と同様に行い塗料を得た。
比較製造例Kで得られた樹脂ワニス562.5部を用いた以外は、実施例1と同様に行い塗料を得た。
比較製造例Lで得られた樹脂ワニス562.5部を用いた以外は、実施例1と同様に行い塗料を得た。
比較製造例Mで得られた樹脂ワニス562.5部を用いた以外は、実施例1と同様に行い塗料を得た。
比較製造例Nで得られた樹脂ワニス562.5部を用いた以外は、実施例1と同様に行い塗料を得た。
比較製造例Oで得られた樹脂ワニス562.5部を用いた以外は、実施例1と同様に行い塗料を得た。
比較製造例Pで得られた樹脂ワニス562.5部を用いた以外は、実施例1と同様に行い塗料を得た。
比較製造例Qで得られた樹脂ワニス562.5部を用いた以外は、実施例1と同様に行い塗料を得た。
比較製造例Rで得られた樹脂ワニス562.5部を用いた以外は、実施例1と同様に行い塗料を得た。
比較製造例Pで得られた樹脂ワニス375部、スミライトレジンPR−55317 300部、キシレン124.8部を用いた以外は、実施例1と同様に行い塗料を得た。
比較製造例Pで得られた樹脂ワニス727.5部、スミライトレジンPR−55317 18部、キシレン54.3部を用いた以外は、実施例1と同様に行い塗料を得た。
実施例1〜10、および比較例11〜22で得られた塗料を、ブリキ板(0.23mm厚、♯2.8/2.8)上に、乾燥塗膜量が50mg/100cm2となるように塗装した。この後、200℃で10分間焼き付け、評価用塗装板を作製した。以下のような方法で塗膜の性能を評価した。
塗装板を水に浸漬したまま、レトルト釜で125℃−30分間レトルト処理を行い、塗膜の外観について目視で下記評価基準にて評価した。
◎:レトルト処理前の塗膜と変化なし(良好)
○:ごく薄く白化(使用可)
△:やや白化(使用不可)
×:著しく白化(不良)
塗装板を幅30mm×縦50mmに切断した。次いで図1の(a)に示すようにテストパネル1の塗膜を外側にして、縦長さ30mmの位置に直径3mmの丸棒2を添える。そして、図1の(b)に示すように丸棒2に沿って塗装板を2つ折りにして幅30mm×縦約30mmの試験片3を作製した。この2つ折りにした試験片3の間に厚さ0.23mmのブリキ板を2枚はさみ、図1の(c)に示すように幅150mm×高さ50mm×奥行き50mmの直方体状の1kgのおもり4を高さ400mmから試験片3の折り曲げ部に落下させて完全に折り曲げた。
次いで、試験片3の折り曲げ部を濃度1%の食塩水中に浸漬させ、試験片3の食塩水中に浸漬されていない平面部の金属部分と、食塩水との間を6.0V×6秒通電した時の電流値を測定した。塗膜の加工性が乏しい場合、折り曲げ加工部の塗膜がひび割れて、下地の金属板が露出して導電性が高まるため、電流値が高くなる。評価基準を以下に示す。
◎:20mA未満(良好)
○:20mA以上30mA未満(使用可)
△:30mA以上40mA未満(使用不可)
×:40mA以上(不良)
ブリキ板の両面を前記の塗装条件で塗装、焼付けして、作製した塗装板に、JIS K 5600−5−3に準拠したデュポン衝撃(1/2インチ、300g、20cm)を加えて加工した。この後、クエン酸を2質量%含むpH2程度の水溶液に浸漬して、120℃−30分レトルト処理を行った。さらに37℃で1週間保存後の下地金属の錆の程度を目視で確認した。評価基準を以下に示す。
◎:錆が認められない(良好)
○:加工部にわずかな錆が認められる(使用可)
△:加工部にはっきりした錆が認められる(使用不可)
×:塗膜全面に錆が認められる(不良)
ブリキ板の両面を前記の塗装条件で塗装、焼付けして、作製した塗装板に、JIS K 5600−5−3に準拠したデュポン衝撃(1/2インチ、300g、20cm)を加えて加工した。この後、市販の鯖水煮を細かく粉砕した中に浸漬して、120℃−30分レトルト処理をし、37℃で1週間保存後の下地金属の黒く変色する程度を目視で確認した。評価基準を以下に示す。
◎:黒変が認められない(良好)
○:加工部にわずかな黒変が認められる(使用可)
△:加工部にはっきりした黒変が認められる(使用不可)
×:塗膜全面に黒変が認められる(不良)
DDBSA:ドデシルベンゼンスルホン酸
Claims (6)
- ポリカルボン酸(A)とポリオール(B)との反応生成物であるポリエステルであって 、
前記ポリカルボン酸(A)の合計100モル%中、テレフタル酸を15〜50モル%と、イソフタル酸を50〜85モル%とを含み、
前記ポリオール(B)の合計100モル%中、脂環型ジオールを10〜40モル%と、炭素数4〜6で、1級の水酸基を分子の両末端にそれぞれ有し、側鎖を有しない直鎖状ジオール(a)を5〜30モル%と、分子の両末端に水酸基を有し、アルキル基が2個結合した第4級炭素原子を有する分岐型ジオール(b)を40〜70モル%と、炭素数2〜3のジオール(c)を3〜25モル%と含む、ポリエステル。 - 前記脂環型ジオールが、1,4−シクロヘキサンジメタノールである、請求項1記載のポリエステル。
- 前記分岐型ジオール(b)が、ネオペンチルグリコールである、請求項1または2記載のポリエステル。
- 前記ジオール(c)が、エチレングリコールである、請求項1〜3いずれか1項に記載のポリエステル。
- 請求項1〜4いずれか1項に記載のポリエステルと、フェノール樹脂とを含んでなる、缶用塗料。
- 缶体と、前記缶体の内面に請求項5記載の缶用塗料からなる硬化塗膜とを備えた、食用缶。
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