JP3092159B2 - 水性分散樹脂の製造方法 - Google Patents

水性分散樹脂の製造方法

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JP3092159B2 JP02331739A JP33173990A JP3092159B2 JP 3092159 B2 JP3092159 B2 JP 3092159B2 JP 02331739 A JP02331739 A JP 02331739A JP 33173990 A JP33173990 A JP 33173990A JP 3092159 B2 JP3092159 B2 JP 3092159B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は新しいアルキド樹脂水性分散液の製造方法に
関する。更に詳しくは、通常用いられる乳化剤及び保護
コロイドを含まない新しいアルキド重合体の水性分散液
の製造方法に関する。
(従来の技術) 従来、表面の保護と美装を目的として、アルキド塗料
が用いられている。この従来のアルキド樹脂塗料は有機
溶剤を媒体としているため、作業雰囲気中に溶剤が揮散
して作業環境を悪化させ、安全衛生上好ましくない上、
火災や爆発の危険を常にはらんでいるものであった。
このような問題を解決するため、水性のアルキド樹脂
が開発されている。
水性のアルキド樹脂としては、アミン中和タイプとエ
マルジョンタイプが知られている。
しかし、アミン中和タイプは高酸価のため、エマルジ
ョンタイプは使用される乳化剤のため、特に常乾タイプ
では耐水性が十分でなく用途が限られている。
乳化剤を使用しない水分散タイプのアルキド樹脂とし
て多価アルコールの一成分としてポリオキシエチレンを
用いる水性アルキド樹脂が実用化されてきている。
しかしこのタイプはポリオキシエチレン鎖の親水性の
ため耐水性が劣り、この改良のためポリオキシエチレン
−ポリオキシプロピレンを用いる方法が提案されている
(特公昭63−34885号公報)。
(発明が解決しようとする課題) しかしこのタイプも中油、長油アルキドの水性分散樹
脂をうるには10%以上のポリオキシエチレン−ポリオキ
シプロピレンを用いることが必要となり、やはり耐水性
の低下が避けられず、合成樹脂調合ペイントの水性化と
いう課題を解決することはできない。
本発明の目的は、溶剤系長中油アルキドと同等の性能
を有する水系の樹脂を提供することにある。
(課題を解決するための手段) そこで、本発明者らは、長中油アルキドの水性化に関
し、鋭意検討を重ねた結果、目的とする性能を有するア
ルキド樹脂に酸基及び/またはポリオキシアルキレン鎖
を付加させこのビニル樹脂部分で水分散化せしめること
により、その性能を低下させることなく、水分散性アル
キド樹脂が得られることを見いだし、本発明を完成させ
るに至った。
即ち本発明は、二重結合を有するアルキド樹脂(A)
と、酸基及び/又はポリオキシエチレン含有モノマーを
含む重合性ビニルモノマー(B)と他の共重合可能な重
合性ビニルモノマー(C)とを共重合するにあたり、油
溶性アルキド樹脂(A)に重合性ビニルモノマー(C)
の一部を反応させて得られる共重合体に、重合性ビニル
モノマー(B)と重合性ビニルモノマー(C)の残部と
を反応せしめるものであり、さらに二重結合を有するア
ルキド樹脂(A)に重合性ビニルモノマー(C)を反応
させるに際し、重合性ビニルモノマー(C)を重合性ビ
ニルモノマー全量の三分の一以上の量を使用することを
特徴とする水性分散樹脂の製造方法である。
ここで用いられる二重結合を有するアルキド樹脂
(A)とは、市販されている長油、中油、短油かくアル
キド及びエポキシ樹脂と脂肪酸との反応成生物即ちいわ
ゆるエポキシエステル類のいずれをも用いることができ
る。もちろん必要とする性能に合わせ油脂類、脂肪酸
類、多価アルコール、多塩基酸などより合成した物であ
っても良いことは言うまでもない。この場合希釈溶剤を
自由に選択できる利点がある。
これらのアルキド樹脂を水性化するに於て、酸基含有
モノマー及び/又はポリオキシエチレン含有モノマーを
含む重合性ビニルモノマーを共重合することが必要であ
る。
酸基含有モノマーとしては、例えば(メタ)アクリル
酸、クロトン酸イタコン酸、マレイン酸、フマル酸等の
不飽和カルボン酸類が挙げられる。
共重合する酸基の量は、樹脂固形分の酸価が10〜60と
なる量が望ましい。10より低い場合は得られる水性分散
体の安定性が悪くなり、60より多い場合には得られる塗
膜の性能、特に耐水性、耐食性が劣る。
更にポリオキシエチレン含有モノマーとしては次の一
般式に示されるごときものである。
(R1,R2はHまたは炭素数1〜4のアルキル基またはフ
ェニル基、R3はHまたは炭素数1〜20のアルキル基、n
はオキシエチレンの繰り返し数を表わす。) このポリオキシエチレン含有モノマーとしては、ポリ
オキシエチレンメタクリレートが挙げられる。このモノ
マーの使用量は、アルキド樹脂(A)の重合性ビニルモ
ノマー[(B)+(C)]の合計100重量%に対して、1
0重量%以下であり、10重量%を越えて使用した場合、
塗膜の耐水性の低下、耐候性の低下が起こり好ましくな
い。
ここに挙げた酸基及び/またはポリオキシエチレン含
有モノマーは他の共重合可能な重合性ビニルモノマーと
共に用いられる。
ここで述べる他の共重合可能な重合性ビニルモノマー
とは例えば,スチレン,ビニルトルエン,2−メチルスチ
レン,t−ブチルスチレン,クロルスチレン等のスチレン
系モノマー:アクリル酸メチル,アクリル酸エチル,ア
クリル酸イソプロピル,アクリル酸n−ブチル,アクリ
ル酸イソブチル,アクリル酸n−アミル,アクリル酸イ
ソアミル,アクリル酸n−ヘキシル,アクリル酸2−エ
チルヘキシル,アクリル酸n−オクチル,アクリル酸デ
シル,アクリル酸ドデシル等のアクリル類エステル類:
メタクリル酸メチル,メタクリル酸プロピル,メタクリ
ル酸n−ブチル,メタクリル酸イソブチル,メタクリル
酸n−アミル,メタクリル酸n−ヘキシル,メタクリル
酸n−オクチル,メタクリル酸2−エチルヘキシル,メ
タクリル酸デシル,メタクリル酸ドデシル等のメタクリ
ル酸エステル類:アクリル酸ヒドロキシエチル,アクリ
ル酸ヒドロキシプロピル,メタクリル酸ヒドロキシエチ
ル,メタクリル酸ヒドロキシプロピル等のヒドロキシル
基含有モノマー:N−メチロール(メタ)アクリルアミ
ド,N−ブトキシメチル(メタ)アクリルアミド等のN−
置換(メタ)アクリル系モノマー等が挙げられる.更
に,アミノ基を含有するモノマーとしては,例えば,N,N
−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート,N,N−ジ
エチルアミノエチル(メタ)アクリレート,N,N−ジメチ
ルアミノプロピル(メタ)アクリレートで代表される3
級アミノ基含有モノマーが挙げられる。
ここで、重合性モノマーを反応させるに際しては、他
の共重合可能な重合性ビニルモノマーを全重合性モノマ
ーの三分の一以上反応させた後、水分散化するに必要な
酸基及び/又はポリオキシエチレン含有モノマーと残り
の他の共重合可能な重合性ビニルモノマーを該共重合体
に反応せしむることが必要である。酸基及び/又はポリ
オキシエチレン含有モノマーをその他の共重合可能なビ
ニルモノマーと均一に重合した場合には、得られる水性
樹脂は水溶性か、水分散体となっても高粘度となり、何
れにしても取扱の容易な粘度に於いては低濃度の樹脂と
なり実用上好ましくない。
更に、二重結合を有するアルキド樹脂と重合性ビニル
モノマーの比率は90:10〜10:90、好ましくは80:20〜40:
60であることが望ましい。ビニルモノマーが10以下では
良好な分散体が得られにくく、逆にアルキド樹脂が10以
下の場合には充分な酸化硬化皮膜が得られない。
本発明に於て、アルキド樹脂と重合性モノマーを共重
合する場合、あらゆる重合法を適用できる。例えばアル
キド樹脂を重合性モノマーに溶解せしめ重合触媒存在
下、重合を進める方法がある。あるいは、アルキド樹脂
を溶剤に溶解せしめ重合性モノマーと重合触媒を滴下し
つつ重合する方法も有用である。
本発明に用いられる重合触媒としては、例えば公知の
過硫酸カリウム又はアンモニウム、過酸化水素、過炭酸
塩のような無機のパーオキサイド化合物、アシルパーオ
キサイド(例えば過酸化ベンゾイル)、アルキルヒドロ
パーオキサイド(例えば、第3級ブチルヒドロパーオキ
サイド、p−メンタンヒドロパーオキサイド)、シアル
キルパーオキシド(例えばジ−第3級ブチルパーオキシ
ド)ノヨウナユウキパーオキシド化合物、アゾビスイソ
ブチロニトリル系化合物が用いられる。
また、無機又は有機パーオキサイド化合物は、還元剤
と組み合わせて、レドックス系触媒として使用すること
もできる。これら重合触媒は2種以上併用してもよい。
本発明により得られる樹脂を水中に分散させる場合、
必要に応じて樹脂中のカルボキシル基の一部または全部
を中和剤によって中和することが望ましく、中和後に於
けるpHは6.5〜9.5とするのが良い。中和剤としては、例
えば水酸化カリウム、水酸化ナトリウムなどの無機アル
カリ、アンモニア、モノメチルアミン、ジメチルアミ
ン、トリエチルアミン、モノエチルアミン、ジエチルア
ミン、トリエチルアミン、モノ−nプロピルアミン、ジ
メチルn−プロピルアミン、モノエタノールアミン、ジ
エタノールアミン、トリエタノールアミン、N−メチル
エタノールアミン,N−アミノエチルエタノールアミン、
N−メチルジエタノールアミン、モノイソプロパノール
アミン、ジイソプロパノールアミン、トリイソプロパノ
ールアミン、ヒドロキシルアミン、NN−ジメチルエタノ
ールアミン、NN−ジメチルプロパノールアミン等のアミ
ン類などから選ばれるところの1種または2種以上であ
る。
本発明の水性分散樹脂はアルキド樹脂の特長を損なう
ことなく優れた水分散性と安定性を有する水分散体を与
えるものであり、従来の水分散性樹脂に比べ、種々の特
長を有する。
第一には、アルキド樹脂の長所である可とう性、肉持
ち感、密着性、耐水性及びアクリルポリマーの高硬度、
乾燥性、耐候性、耐汚染性を併せ持つ。第二には優れた
水分散性、分散安定性を有する点であり、本発明の樹脂
で直接顔料を分散せしめることが可能である。
本発明の水性分散樹脂は塗料用として有用なものであ
る。塗料として利用するに当たり、必要により、可塑
剤、アクリル系エマルジョン、各種ラテックス、水溶性
樹脂などを混合することにより、改質することが出来
る。
又常乾・強制乾燥用に使用するときは、金属ドライヤ
ーを添加して空気硬化を促進することが好ましい。金属
ドライヤーとしては、例えばナフテン酸コバルト、ナフ
テン酸鉛、ナフテン酸ジルコニウム、ナフテン酸マンガ
ン、ナフテン酸カルシウムなど一種または二種以上の混
合物で用いられる。それらの使用量は、樹脂固形分100
部当り金属量として0.05〜0.5部が好ましい。
焼き付け用塗料として利用するに当たっては、必要に
よりアミノ樹脂、ブロックイソシアネート、エポキシ樹
脂などの硬化剤を配合してもよい。これら硬化剤は水溶
性または水分散の状態で使用するのが好ましい。硬化剤
使用量は樹脂固形分100部に対して固形分で2〜50部が
好ましい。
本発明で得られる塗料は、刷毛塗り、浸漬塗装、エア
ースプレー塗装、エアレスプレー塗装等での塗装作業性
に優れる。従来のエマルション塗料では乳化剤の影響で
発泡し易く、また水溶性塗料ではタレ易いなど何れの場
合にも塗面状態、塗装作業性に欠点を有する。
(発明の効果) 本発明に係わる水性分散樹脂は乳化剤を含まず、かつ
水分散形であるため、発泡しにくくたれにくいと言う利
点を有し、又良好な塗膜性能を示す。
(実施例) 次に、本発明を実施例、比較例、応用例及び比較応用
例により、一層、具体的に説明する。以下特に断わりの
ない限り、すべて重量基準であるものとする。
実施例1 温度計、攪拌装置、還流冷却管を備えた四つ口フラス
コにベッコゾールP−470(大日本インキ化学工業株式
会社製、大豆油変性長油アルキド樹脂 商品名)1000部
とブチルセロソルブ600部とを加え130℃に昇温し、重合
触媒としてパーブチルZ(日本油脂製)を用いスチレン
200部及びメチルメタクリレート200部を2時間かけて滴
下し重合する。ブレンマーPME−4000(日本油脂製:メ
チルエーテル化ポリオキシエチレンメタクリレート)70
部を加え、更にスチレン60部、メチルメタクリレート60
部及びメタクリル酸110部を2時間かけて滴下し重合す
る。反応終了後更に3時間130℃に保持したのち70℃以
下に冷却し、トリエチルアミン125部を加えて中和し、
蒸留水1200部を2時間かけて加え水性分散樹脂を得た。
この水性分散樹脂は、不揮発分45.2%、粘度1750cp
s、pH8.7であり分散安定性に優れたものであった。
実施例2 温度計、攪拌装置、還流冷却管を備えた四つ口フラス
コにベッコゾールJ−557(大日本インキ化学工業株式
会社製、サフラワー油変性中油アルキド樹脂、商品名)
1000部とメチルエチルケトン155部とを加え80℃に昇温
し、重合触媒としてパーブチルO(日本油脂製)を用
い、ブチルメタクリレート200部を1.5時間かけて滴下し
重合したのち、更にブチルメタクリレート75部及びアク
リル酸25部を続けて1.5時間かけて滴下し重合せしめ
た。反応終了後、更に3時間保持したのち、ジメチルエ
タノールアミン35部を加え中和したのち、蒸留水500部
を2時間かけて加え水中に分散せしめた後、減圧下にて
低沸点の溶剤を除去し、水性分散樹脂を得た。
この水性分散樹脂は、不揮発分48.3%、粘度1310cp
s、pH9.1であり分散安定性に優れたものであった。
実施例3 温度計、攪拌装置、還流冷却管を備えた四つ口フラス
コにアマニ油脂肪酸150部とエピクロン1050(大日本イ
ンキ化学工業株式会社製エポキシ樹脂)150部を加え、2
30℃にて酸価10まで反応せしめた後、110℃以下まで冷
却後ブチルアルコール700部を加え希釈した。この反応
物を110℃にてパーブチルZを重合触媒として用い、ブ
チルアクリレート250部及びメチルメタクリレート250部
を3時間かけて滴下し反応せしめたのち、更にブチルメ
タクリレート155部メタクリル酸45部を1時間かけて滴
下し重合せしめた。反応終了後更に3時間保持したの
ち、トリエチルアミン55部を加え中和したのち蒸留水10
00部を3時間かけて加え分散せしめた後、減圧下にて溶
剤を除去し、水性分散樹脂を得た。この水性分散樹脂
は、不揮発分53.6%、粘度860cps、pH7.9であり分散安
定性に優れたものであった。
比較例1 実施例3に於て、全重合性ビニルモノマーを混合して
滴下し重合する以外実施例3全くと同じ工程にてビニル
変性アルキド樹脂を合成し、中和し蒸留水を加えたとこ
ろ、得られた樹脂は透明な高粘度溶液となった。更に蒸
留水を加えて不揮発分25%としたところ粘度は8630cps
となり取り扱える範囲の粘度となったが、不揮発分が低
く塗料用樹脂としては使用困難なもであった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C09D 151/08 C09D 151/08 155/00 155/00 (56)参考文献 特開 昭57−126813(JP,A) 特開 昭55−112216(JP,A) 特開 昭50−115297(JP,A) 特公 昭45−12387(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08F 251/00 - 291/00 C08F 299/00 - 299/08 C09D 1/00 - 201/10

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】二重結合を有するアルキド樹脂(A)と、
    酸基及び/又はポリオキシエチレン含有モノマーを含む
    重合性ビニルモノマー(B)と他の共重合可能な重合性
    ビニルモノマー(C)とを共重合するにあたり、二重結
    合を有するアルキド樹脂(A)に重合性ビニルモノマー
    (C)の一部を反応させて得られる共重合体に、重合性
    ビニルモノマー(B)と重合性ビニルモノマー(C)の
    残部とを反応せしめることを特徴とする水性分散樹脂の
    製造方法。
  2. 【請求項2】二重結合を有するアルキド樹脂(A)に重
    合性ビニルモノマー(C)の一部を反応させるに際し、
    重合性ビニルモノマー(C)に重合性ビニルモノマー全
    量の三分の一以上の量を使用することを特徴とする請求
    項1記載の水性分散樹脂の製造方法。
  3. 【請求項3】二重結合を有するアルキド樹脂(A)と重
    合性ビニルモノマー[(B)+(C)]との比率が90:1
    0〜10:90であることを特徴とする請求項1または2記載
    の水性分散樹脂の製造方法。
  4. 【請求項4】酸基含有重合性ビニルモノマーを、樹脂固
    形分の酸価が10〜60となる量で用いることを特徴とする
    請求項1、2または3記載の水性分散樹脂の製造方法。
  5. 【請求項5】ポリオキシエチレン含有重合性ビニルモノ
    マーの使用量が、アルキド樹脂(A)と重合性ビニルモ
    ノマー[(B)+(C)]の合計100重量%に対して、1
    0重量%以下であることを特徴とする請求項1、2、3
    又は4記載の水性分散樹脂の製造方法。
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