JP3206979B2 - 水性被覆組成物 - Google Patents

水性被覆組成物

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は主としてポリ塩化ビニル
やポリエステル等のプラスチックのフィルムの表面に塗
布して、該フィルム表面に撥水性、潤滑性、離型性等を
付与するために使用される水性被覆組成物に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】例えば農業用軟質ポリ塩化ビニル、防塵
性ポリ塩化ビニル等に耐水性、防塵性、バリヤー性、剥
離性等を付与する目的や、磁気テープ、熱転写リボン等
の基材として使用されるポリエステル系のポリエチレン
テレフタレート(PET)やポリエチレンナフタレート
(PEN)等のプラスチックフィルム基材の表面または
裏面に撥水性、潤滑性、離型性等を付与するためにコー
ティング処理が行われる。
【0003】従来、このようなプラスチックフィルムの
表面コーティング処理に使用されるコーティング剤とし
ては、合成樹脂エマルジョンまたは水溶性合成樹脂水溶
液等のベースにシリコン系あるいはフッ素系の高分子界
面活性剤を添加したものが提供されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のコーティング剤は上記高分子界面活性剤を上記ベー
スに添加して撥水性、潤滑性、離型性等を付与する添加
型であるため。上記高分子界面活性剤の移行、効果の持
続性等に問題があり、またプラスチックフィルムと塗膜
との間にも上記高分子界面活性剤が存在して、上記プラ
スチックフィルムと塗膜との密着性に悪影響を及ぼすと
云う問題点もあった。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は上記従来の課題
を解決するための手段として、ラジカル重合性シリコン
マクロモノマーA10〜50重量%と、分子内にリン酸
基を含有するビニル単量体B2〜8重量%と、上記シリ
コンマクロモノマーAおよび上記ビニル単量体Bと共重
合可能な他のビニル単量体C40〜80重量%とからな
り、アルカリ中和により水で希釈可能とした水性グラフ
ト共重合体、一分子中にエポキシ基を2個以上有する
グリシジルエーテルを5〜30重量%添加した水性被覆
組成物を提供するものである。
【0006】本発明を以下に詳細に説明する。 〔ラジカル重合性シリコンマクロモノマーA〕 本発明で使用されるラジカル重合性シリコンマクロモノ
マーAとは末端にラジカル重合性のビニル基を有するシ
リコンマクロモノマーであり、このようなシリコンマク
ロモノマーは例えばポリジアルキルシロキサンの末端の
OH基を利用してエステル化によってアクリル酸、メタ
クリル酸、イタコン酸、クロトン酸等のα−β不飽和脂
肪酸を導入したり、エステル交換によってメチルアクリ
レート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、
エチルメタクリレート等のアクリルエステル、メタクリ
ルエステルを導入することによって得られるポリジアル
キルシロキサンのモノアクリルまたはメタクリルエステ
ル、あるいはアリルアルコール等のOH基を有するビニ
ル単量体をエーテル化によって導入することによって得
られるポリジアルキルシロキサンのモノアリルエーテル
等がある。通常上記ポリジアルキルシロキサンとしては
分子量が1000〜50000程度のもので、アルキル
基は炭素数4以下の低級アルキル基を有するものが使用
される。
【0007】〔リン酸基含有ビニル単量体B〕 本発明において使用されるリン酸基含有ビニル単量体B
とは、例えばβ−ヒドロキシエチルアクリレート、β−
ヒドロキシエチルメタクリレート、β−ヒドロキシプロ
ピルアクリレート、β−ヒドロキシプロピルメタクリレ
ート、ポリエチレングリコールモノアクリレート、ポリ
エチレングリコールモノメタクリレート、ポリプロピレ
ングリコールモノアクリレート、ポリプロピレングリコ
ールモノメタクリレート、β−ヒドロキシ−γクロロプ
ロピルアクリレート、β−ヒドロキシ−γクロロプロピ
ルメタクリレート等のアクリル酸またはメタクリル酸の
ヒドロキシアルキルエステルとリン酸とのモノまたはジ
エステルである。上記リン酸基含有ビニル単量体Bを更
に具体的に例示すれば、下記の通りである。
【化1】
【化2】
【化3】
【化4】
【0008】〔他のビニル単量体C〕 本発明に使用される他のビニル単量体Cとは上記シリコ
ンマクロモノマーAおよび上記リン酸基含有ビニル単量
体Bと共重合可能なものであり、例えばメチルアクリレ
ート、エチルアクリレート、n-ブチルアクリレート、is
o-ブチルアクリレート、2-エチルヘキシルアクリレー
ト、シクロヘキシルアクリレート、テトラヒドロフルフ
リルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルメタ
クリレート、n-ブチルメタクリレート、iso-ブチルメタ
クリレート、2-エチルヘキシルメタクリレート、ステア
リルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、メチル
ビニルエーテル、エチルビニルエーテル、n-プロピルビ
ニルエーテル、n-ブチルビニルエーテル、iso-ブチルビ
ニルエーテル、スチレン、α−メチルスチレン、アクリ
ロニトリル、メタクリロニトリル、酢酸ビニル、塩化ビ
ニル、塩化ビニリデン、弗化ビニル、弗化ビニリデン、
2-ヒドロキシエチルアクリレート、2-ヒドロキシエチル
メタクリレート、2-ヒドロキシプロピルアクリレート、
2-ヒドロキシプロピルメタクリレート、アリルアルコー
ル、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレー
ト、グリシジルアリルエーテル、アクリル酸、メタクリ
ル酸、イタコン酸、クロトン酸、マレイン酸、無水マレ
イン酸、シトラコン酸、アクリルアミド、メタクリルア
ミド、N−メチロールアクリルアミド、N−メチロール
メタクリルアミド、ジメチルアミノエチルアクリレー
ト、ジメチルアミノエチルメタクリレート等のビニル単
量体がある。
【0009】〔グラフト共重合体の製造〕 本発明のグラフト共重合体は通常溶液重合によって製造
される。上記溶液重合に使用される溶剤としては通常メ
タノール、エタノール、iso-プロパノール、sec-プロパ
ノール、アセトン、メチルエチルケトン、テトラヒドロ
フラン等の水溶性有機溶剤の一種または二種以上、ある
いは上記水溶性有機溶剤の一種または二種以上と若干量
の水との混合溶剤等があり、また上記溶液重合に使用さ
れる重合開始剤としては、ベンゾイルパーオキシド、ラ
ウロイルパーオキシド、クメンハイドロパーオキシド、
アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスバレロニトリル
等の油溶性開始剤がある。
【0010】単量体処方としては、通常シリコンマクロ
モノマーAの一種または二種以上が10〜50重量%、
リン酸基含有ビニル単量体Bの一種または二種以上が2
〜8重量%、ビニル単量体Cの一種または二種以上が4
0〜80重量%とし、単量体濃度は通常30〜50重量
%程度とする。
【0011】このようにして得られたグラフト共重合体
はアルカリによって中和されて水溶性ないし水分散性と
され、水で希釈することが出来るようになる。この際使
用されるアルカリとしては主としてトリエチルアミン、
ジイソプロピルアミン、ジエタノールアミン、トリエタ
ノールアミン、ジメチルエタノールアミン等のアミン、
アンモニア等の揮発性アルカリがあるが、カセイソー
ダ、カセイカリ、炭酸ソーダ等の不揮発性アルカリが使
用されてもよい。上記アルカリによる中和は完全中和で
あっても部分中和であってもよく、また中和は重合前に
行われてもよい。
【0012】本発明においては重合後あるいはアルカリ
中和後に所望なれば蒸留により使用した水溶性有機溶剤
を除去して水と置換してもよい。
【0013】更に本発明においては溶液重合に代えてエ
マルジョン重合が適用されてもよい。上記エマルジョン
重合にあたっては主としてノニオン界面活性剤および/
またはアニオン界面活性剤が用いられ、重合開始剤とし
ては過硫酸アンモニウム、過硫酸ソーダ、過硫酸カリ、
過ホウ酸ソーダ等の水溶性開始剤、あるいは上記水溶性
開始剤と次亜硫酸ソーダ、重亜硫酸ソーダ、アスコルビ
ン酸ソーダ等の還元剤を併用したレドックス系が使用さ
れる。
【0014】〔調合〕 このようにして得られた水性グラフト共重合体溶液に
は、架橋剤として一分子中にエポキシ基を2個以上有す
るグリシジルエーテルが添加される。上記グリシジルエ
ーテルは望ましくは水溶率90重量%以上のものが選択
され、このようなグリシジルエーテルとしては例えば下
記に示す構造式を有するみものがある。
【化5】
【化6】
【化7】
【化8】
【化9】
【化10】
【化11】 上記グリシジルエーテルは上記水性グラフト共重合体溶
液に対して固形分比で5〜30重量%の範囲で添加され
る。上記グリシジルエーテルの添加量が5重量%未満で
あれば架橋密度が不足し良好な耐溶剤性や物理特性が得
られずまた30重量%を越えると耐水性に劣る結果を生
ずる。
【0015】〔コーティング〕 このようにして得られた本発明の被覆組成物は例えばP
VCフィルム、PETフィルム等の基材にスプレー、ロ
ールコーター、フローコーター、スピンコート等の通常
のコーティング方法にて通常1μm以下の膜厚で塗布さ
れる。上記コーティングによって得られた塗膜は常温乾
燥においても架橋するが、通常は100〜120℃で3
〜7分程度の強制乾燥が行われる。
【0016】
【作用】本発明の被覆組成物は水希釈性があり、有機溶
剤の毒性、引火性等の問題は解消される。そして本発明
の被覆組成物を基材にコーティングした場合にはグリシ
ジルエーテルとリン酸基とにより架橋を生じ、耐水性、
物理特性の良好な塗膜となる。そして該塗膜において水
性グラフト共重合体は側鎖にポリシロキサンあるいはポ
リジアルキルシロキサン鎖を有するから外側に該ポリシ
ロキサンあるいはポリジアルキルシロキサン鎖が配向さ
れ、それによって良好な撥水性、潤滑性、離型性が得ら
れ、また上記ポリシロキサンあるいはポリジアルキルシ
ロキサン鎖は化学的に結合されているから、転移、移行
等がなく、効果は長時間にわたって持続的である。また
基材側にはリン酸基含有ビニル単量体Bおよびビニル単
量体Cに由来する主鎖が配されるから、基材に対して良
好な密着性が得られ、またリン酸基のアルカリ塩のため
に良好な導電性が得られる。
【0017】
【実施例】〔実施例1〕(グラフト共重合体Aの製造) 攪拌機、温度計、コンデンサー、窒素ガス導入管を備え
た1lのフラスコにイソプロピルアルコール200重量
部(以下単に部とする)を仕込み、窒素ガスにより30
分間バブリングを行った後、温度を80℃に昇温する。
別に用意した滴下ロートにメチルメタクリレート40
部、β−ヒドロキシエチルメタクリレート25部、ホス
マーM(ユニケミカル社製商品名:アシッドフォスホオ
キシエチルメタクリレート)5部、AK−30(東亞合
成化学工業株式会社製商品名:シリコンマクロモノマー
分子量約30000)30部、およびアゾビスイソブ
チロニトリル0.5部の混合液を入れ2時間かけて滴下
する。1時間後にアゾビスイソブチロニトリル0.1部
をメチルエチルケトン30部に溶解した溶液を添加し8
0℃で5時間反応させた。このようにして固形分が3
0.3重量%の乳白色の樹脂液を得た。次に該樹脂液に
ジメチルエタノールアミン4.2部、イオン交換水23
3部を加え共沸により有機溶媒を2時間かけて除去し
た。このようにして固形分が30重量%の乳白色の水性
グラフト共重合体Aを得た。
【0018】〔実施例2〕(グラフト共重合体Bの製
造) 実施例1と同じ装置で、スチレン30部、β−ヒドロキ
シエチルメタクリレート30部、ホスマーM10部、F
M0725(チッソ株式会社製商品名:末端メタクリロ
キシ基ポリジメチルシロキサン 分子量10000)3
0部、およびアゾビスイソブチロニトリル0.5部の混
合液を滴下し、トリエチルアミン9.6部とした以外は
すべて実施例1と同じ操作に従って重合を行った。この
ようにして固形分が30重量%、乳白色の水性グラフト
共重合体Bを得た。
【0019】〔比較例1〕(比較共重合体Cの製造) 実施例2においてホスマーMをメタクリル酸10部とし
た以外はすべて同じ配合、操作に従って重合して固形分
が30重量%の乳白色の比較共重合体Cを得た。
【0020】〔比較例2〕(比較共重合体Dの製造) 実施例1,2と同じ装置で、フラスコにイオン交換水2
00部、ドデシルベンゼンスルフォン酸ナトリウム0.
1重量部を仕込み、窒素置換しながら80℃に昇温す
る。別にメチルメタクリレート100部、ブチルアクリ
レート98部、ホスマーM 2部、イオン交換水100
部、ドデシルベンゼンスルフォン酸ナトリウム2部、過
硫酸カリウム0.5部をホモジナイザーにより乳化した
モノマーエマルジョンを2時間にわたり滴下した後さら
に85℃で3時間保持して固形分が40重量%の乳白色
エマルジョンである比較共重合体Dを得た。
【0021】上記実施例1,2および比較例1,2によ
って得られた共重合体A,B,C,Dについて、表1に
示す処方で試料を調合し、厚さ100μmのPETフィ
ルムにロールコーターによって上記試料を夫々膜厚1μ
mとなるように塗装し、110℃×5分の強制乾燥を行
った後、耐水性および物理特性についての試験を行っ
た。その結果を表1に示す。
【0022】
【表1】 架橋剤a:デナコールEX−614B(ナガセ化成工業
社製商品名) ソルビトールポリグリシジルエーテル 水溶率90% 架橋剤b:デナコールEX−512(ナガセ化成工業社
製商品名) ポリグリセロールポリグリシジルエーテル 水溶率10
0% 添加剤a:水可溶性ポリエーテル変性シリコーン 試験方法 ゲル分率:テフロン板上で形成した塗膜を剥離しアセト
ン中に30分間超音波機にかけ不溶解部の割合(重量
%)を算出した。 密着性 :碁盤目セロテープ剥離試験 耐水性 :40℃−72時間 動摩擦係数:HEIDON型摩擦測定器
【0023】表1によれば、本発明の水性被覆組成物を
使用した試料1,2,3では良好な架橋性(ゲル分
率)、潤滑性(動摩擦係数)、密着性、耐水性が得られ
るが、リン酸基をカルボキシル基に代えた比較共重合体
Cを使用した比較試料1では架橋性に劣り、したがって
耐水性が悪化し、また耐水性試験後の潤滑性も大巾に低
下する。また架橋剤を添加しない比較試料2も同様に架
橋性に劣り、耐水性および耐水性試験後の潤滑性が大巾
に低下している。更にシリコンマクロモノマーを使用せ
ずシリコンを後添加した比較試料3では架橋性は比較試
料1,2に比して良好であるが、試料1,2,3に比し
ては低く、かつ潤滑性および密着性が劣る。
【0024】
【発明の効果】したがって、本発明においては毒性、引
火性の危険のない水性被覆組成物を使用して、撥水性、
潤滑性、離型性、密着性の良好なかつ耐久性のある塗膜
が得られる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川上 進 愛知県名古屋市瑞穂区二野町8番3号 ナトコペイント株式会社内 (72)発明者 畑 宏則 愛知県名古屋市瑞穂区二野町8番3号 ナトコペイント株式会社内 (72)発明者 谷口 圭司 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株 式会社 リコー内 (72)発明者 原田 成之 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株 式会社 リコー内 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C09D 163/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ラジカル重合性シリコンマクロモノマーA
    10〜50重量%と、分子内にリン酸基を含有するビニ
    ル単量体B2〜8重量%と、上記シリコンマクロモノマ
    ーAおよび上記ビニル単量体Bと共重合可能な他のビニ
    ル単量体C40〜80重量%とからなり、アルカリ中和
    により水で希釈可能とした水性グラフト共重合体、一
    分子中にエポキシ基を2個以上有するグリシジルエーテ
    ルを5〜30重量%添加したことを特徴とする水性被覆
    組成物
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