JP3367089B2 - ロジン系水性樹脂及びその製造法 - Google Patents

ロジン系水性樹脂及びその製造法

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JP3367089B2 JP27060594A JP27060594A JP3367089B2 JP 3367089 B2 JP3367089 B2 JP 3367089B2 JP 27060594 A JP27060594 A JP 27060594A JP 27060594 A JP27060594 A JP 27060594A JP 3367089 B2 JP3367089 B2 JP 3367089B2
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雅彦 藤江
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はロジン系水性樹脂及びそ
の製造法に関する。更に詳しくは、紙塗工用バインダ
ー、水性塗料用バインダー、水性粘接着剤用タッキファ
イヤー、ビニルモノマーの乳化重合用乳化剤等として有
用なロジン系水性樹脂及びその製造法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、前記用途では、シェラック、ロジ
ン−マレイン酸樹脂、スチレン−マレイン酸樹脂、スチ
レン−アクリル樹脂等の各種樹脂を、例えばアルカリ金
属、アンモニア、有機アミン等で中和してなる各種水性
液が使用されている。
【0003】シェラックはロジンと同様に天然樹脂であ
るが、ロジンに比し供給や品質面での不安が大きく、周
知の通り工業的には汎用し難い材料である。また、ロジ
ン−マレイン酸樹脂、スチレン−マレイン酸樹脂、スチ
レン−アクリル樹脂等の水性液を使用してなる塗膜は、
一般に耐水性や顔料分散性等に難点がある。
【0004】ロジンエステル系樹脂は、本来親油性に富
むため、油性の塗料、接着剤等のビヒクルや改質剤とし
て好適である。ロジンエステル系樹脂を水性化するに
は、かかる親油性に起因して、比較的多量の乳化剤や保
護コロイドを用いて強制的に水に乳化分散する方法が採
用されている。しかし、得られる水分散液は貯蔵安定性
や機械的安定性が不十分であり、例えば貯蔵時にエマル
ジョンが凝集破壊したり、塗工機上で樹脂が析出するな
どの問題があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前記実情に鑑
み、従来から油性バインダーや改質剤として好適なロジ
ン系樹脂に着目し、前記課題を解決したロジン系水性樹
脂及びその製造法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者は前記課題を解
決するべく、ロジン系樹脂に着目し、かつ該ロジン系樹
脂に水溶解性や安定な水分散性を付与すべく鋭意検討を
行った結果、特定の親水性成分を樹脂分子に導入するこ
とで前記用途に好適なロジン系樹脂を収得できることを
見出した。本発明は、かかる知見に基づき完成されたも
のである。
【0007】すなわち本発明は、(A)ロジン類10〜
65重量%及び(B)ポリアルキレングリコールモノア
ルキルエーテル30〜80重量%、並びに残余の(C)
多価アルコール及び(D)α,β−不飽和カルボン酸を
エステル化反応させてなることを特徴とするロジン系水
性樹脂に係る。
【0008】更に本発明は、溶媒の存在下または不存在
に、(A)ロジン類10〜65重量%及び(B)ポリア
ルキレングリコールモノアルキルエーテル30〜80重
量%、並びに残余の(C)多価アルコール及び(D)
α,β−不飽和カルボン酸を同時または逐次的に仕込
み、エステル化反応せしめることを特徴とするロジン系
水性樹脂の製造法に係る。
【0009】以下、本発明の構成を説明する。本発明で
使用するロジン類(A)としては、ガムロジン、トール
油ロジン、ウッドロジン等の天然ロジンやその精製物、
またこれらを不均化、水添、重合したもの、並びにこれ
らの混合物が挙げられる。
【0010】ポリアルキレングリコールモノアルキルエ
ーテル(B)としては、格別の制限はないが、得られる
樹脂の水溶性や水分散性をより考慮した場合には、一般
式: RO(CH2 CH2 O)n
【0011】(式中、Rは炭素数1〜4のアルキル基
を、nは5〜100の整数を示す。)で表される化合物
が好ましい。具体的には、ポリエチレングリコールモノ
メチルエーテル、ポリエチレングリコールモノエチルエ
ーテル、ポリエチレングリコールモノプロピルエーテ
ル、ポリエチレングリコールモノブチルエーテルであ
り、エチレンオキシド付加モル数nが5〜100の整数
となるものが該当し、これらはいずれも単独または2種
以上を組み合わせて使用できる。ここに、Rの炭素数が
5をあまりに越える場合やnが5未満の場合には、得ら
れる樹脂の水溶性や水分散性が劣る。また、nが100
を越える場合は、得られるロジン系樹脂から調製される
塗料などの各種製品の耐水性が劣るなどの不利がある。
【0012】多価アルコール(C)としては、特に制限
なく公知各種を使用でき、例えばエチレングリコール、
ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロ
ピレングリコール、ジプロピレングリコール、ネオペン
チルグリコール、ヘキサンジオール、グリセリン、トリ
メチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビト
ール等が挙げられる。これら多価アルコールは、いずれ
も単独または2種以上を組み合わせて使用できる。
【0013】α,β−不飽和カルボン酸(D)として
は、特に制限なく公知各種を使用でき、例えばフマル
酸、マレイン酸、イタコン酸、シトラコン酸及び、無水
マレイン酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸等が挙
げられる。これらのα,β−不飽和カルボン酸は、いず
れも単独または2種以上を組み合わせて使用できる。な
お、本発明の目的及び効果を逸脱することのない範囲
で、(D)以外の多塩基酸を併用することもできる。
【0014】本発明のロジン系水性樹脂を製造するにあ
たっては、特に制限なく一般的なエステル化反応を採用
できる。すなわち、前記成分(A)、(B)、(C)及
び(D)の各所定量を、反応容器に同時または逐次的に
仕込み、系内を加熱しエステル化すれば良い。該反応
は、無溶媒または溶媒存在下、反応系内を150〜30
0℃で加熱脱水しながら5〜30時間程度保持すれば良
い。使用溶媒としては(A)〜(D)成分に対し非反応
性であり、かつ水との分離が容易な溶媒が好適であり、
具体的にはベンゼン、トルエン、キシレンなどが挙げら
れる。なお、生成樹脂の色調を考慮すれば、窒素ガス、
二酸化炭素ガスなどの不活性ガスで置換しまたは該気流
下に反応させるのが良い。
【0015】本発明の製造法において、(A)〜(D)
の各成分比は、得られるロジン系水性樹脂の水溶解・分
散性、安定性、顔料分散性、耐水性などの諸物性や、該
樹脂を使用して調製される塗工剤である塗料、粘着剤、
接着剤等の性能を考慮して適宜決定される。具体的に
は、(A)、(B)、(C)及び(D)の合計量が10
0重量部である場合に、(A)が10〜65重量%、
(B)が30〜80重量%であり、残余が(C)及び
(D)であることが必須とされる。とくに(A)の含有
量が10重量%未満の場合には、従来のロジン系樹脂の
各種の優れた性能である顔料分散性、粘着性等が十分に
発現せず、また65重量%を越える場合には、得られる
樹脂の水溶性や安定な水分散性が得られない。また
(B)の含有量が30重量%未満の場合には得られる樹
脂の水溶性や安定な水分散性が得られず、また80重量
%を越える場合には該樹脂を用いてなる塗料等の各種製
品の耐水性が悪くなる。
【0016】本発明のロジン系水性樹脂を水溶液または
水分散液となすには、該樹脂に所定量の水を加えて撹拌
すればよく、この際必要に応じて加熱処理を行ったり、
アンモニア水や有機アミンなどの中和剤を添加しても良
い。これにより、通常は固形分50重量%程度で粘度1
000cps/25℃程度の樹脂水溶液または水分散液
が得られる。
【0017】こうして得られたロジン系水性樹脂を有効
成分とし、更に必要に応じて可塑剤、増粘剤、消泡剤、
レベリング剤等の添加剤を併用することにより、安定
性、耐水性などに優れた各種の塗工製品、例えば塗料、
粘着剤、接着剤等を調製できる。
【0018】
【発明の効果】本発明のロジン系水性樹脂は、水への溶
解性や分散性に優れるほか放置安定性や耐水性が良好で
ある。該ロジン系水性樹脂を使用して、とくに耐水性、
該安定性に優れた紙塗工用、水性塗料用などの各種水性
バインダー、各種水性粘接着用のタッキファイヤー、ビ
ニルモノマーの乳化重合用乳化剤などを提供できる。
【0019】
【実施例】以下、実施例および比較例により本発明を更
に具体的に説明するが、本発明がこれらの実施例のみに
限定されないことはもとよりである。
【0020】実施例1 ガムロジン711g、グリセリン107g、フマル酸1
89g、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル
(分子量1000)2100g及びキシレン150gを
フラスコに仕込み、窒素置換した後、280℃で13時
間加熱、撹拌を行った。この後、200℃で20分を要
してキシレンを減圧除去した。内容物を熱時に取り出し
て、冷却、固化し、酸価19.5のロジン系水性樹脂を
得た。
【0021】実施例2 ガムロジン711g、マレイン酸189gをフラスコに
仕込み、窒素置換した後、200℃で2時間加熱、撹拌
しマレイン酸変性ロジンを得た。これにペンタエリスリ
トール80g、ポリエチレングリコールモノメチルエー
テル(分子量1000)2100g及びキシレン150
gを仕込み、280℃で10時間加熱、撹拌を行った。
この後、200℃で20分を要してキシレンを減圧除去
した。内容物を熱時に取り出して、冷却、固化し、酸価
18.1のロジン系水性樹脂を得た。
【0022】実施例3 トール油ロジン1077g、グリセリン161g、フマ
ル酸283g、ポリエチレングリコールモノエチルエー
テル(分子量400)1260g及びキシレン150g
をフラスコに仕込み、窒素置換した後、280℃で10
時間加熱、撹拌を行った。この後、200℃で20分を
要してキシレンを減圧除去した。内容物を熱時に取り出
して、冷却、固化し、酸価19.4のロジン系水性樹脂
を得た。
【0023】実施例4 トール油ロジン1185g、グリセリン216g、シク
ロヘキサンジメタノール54g、フマル酸315g、ポ
リエチレングリコールモノメチルエーテル(分子量10
00)1500g及びキシレン150gをフラスコに仕
込み、窒素置換した後、280℃で10時間加熱、撹拌
を行った。この後、200℃で20分を要してキシレン
を減圧除去した。内容物を熱時に取り出して、冷却、固
化し、酸価20.4のロジン系水性樹脂を得た。
【0024】比較例1 ガムロジン300g、グリセリン122g、フマル酸2
63g、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル
(分子量1500)2600g及びキシレン150gを
フラスコに仕込み、窒素置換した後、280℃で12時
間加熱、撹拌を行った。この後、200℃で20分を要
してキシレンを減圧除去した。内容物を熱時に取り出し
て、冷却、固化し、酸価17.6のロジン系水性樹脂を
得た。
【0025】比較例2 ガムロジン1900g、グリセリン345g、シクロヘ
キサンジメタノール217g、フマル酸500g、ポリ
エチレングリコールモノメチルエーテル(分子量100
0)600g及びキシレン150gをフラスコに仕込
み、窒素置換した後、280℃で10時間加熱、撹拌を
行った。この後、200℃で20分を要してキシレンを
減圧除去した。内容物を熱時に取り出して、冷却、固化
し、酸価37.3のロジン系水性樹脂を得た。
【0026】実施例1〜4及び比較例1〜2で得られた
各ロジン系水性樹脂につき、水溶解・分散性、貯蔵安定
性及び接着剪断強度を下記方法にて評価した。評価結果
は表1に示す。
【0027】水溶解・分散性: 水50部に樹脂50部
を加え、その溶解または分散状態を目視観察した。 貯蔵安定性 : 上記水溶液及び分散液を40℃で3
ケ月保存した後、その外観変化の有無を目視観察した。 接着剪断強度 : JIS K6850に準じ、試験片
としてダンボール片を使用して樹脂を溶融へら塗りして
試験した。
【0028】
【表1】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−80467(JP,A) 特開 昭55−25444(JP,A) 特開 昭55−137117(JP,A) 特開 平7−120958(JP,A) 特開 昭60−133053(JP,A) 特開 平5−86333(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C09F 1/04

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A)ロジン類10〜65重量%及び
    (B)ポリアルキレングリコールモノアルキルエーテル
    30〜80重量%、並びに残余の(C)多価アルコール
    及び(D)α,β−不飽和カルボン酸をエステル化反応
    させてなることを特徴とするロジン系水性樹脂。
  2. 【請求項2】 ポリアルキレングリコールモノアルキル
    エーテルが一般式: RO(CH2 CH2 O)n H (式中、Rは炭素数1〜4のアルキル基を、nは5〜1
    00の整数を示す。)で表される請求項1記載のロジン
    系水性樹脂。
  3. 【請求項3】 溶媒の存在下または不存在に、(A)ロ
    ジン類10〜65重量%及び(B)ポリアルキレングリ
    コールモノアルキルエーテル30〜80重量%、並びに
    残余の(C)多価アルコール及び(D)α,β−不飽和
    カルボン酸を同時または逐次的に仕込み、エステル化反
    応せしめることを特徴とするロジン系水性樹脂の製造
    法。
  4. 【請求項4】 ポリアルキレングリコールモノアルキル
    エーテルが一般式: RO(CH2 CH2 O)n H (式中、Rは炭素数1〜4のアルキル基を、nは5〜1
    00の整数を示す。)で表される請求項3記載のロジン
    系水性樹脂の製造法。
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