JP5297085B2 - Water-based polyester resin hybridized with layered silicate, resin composition for film formation, polyester film and fiber - Google Patents

Water-based polyester resin hybridized with layered silicate, resin composition for film formation, polyester film and fiber Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an aqueous polyester resin improved with its application property and solving the issues of working environment and environment maintenance caused by a solvent by making the polyester resin as an aqueous solution, without invading base materials in the case of using it for processing fibers, PET films or the like, and also equipping excellent flame retardance. <P>SOLUTION: This aqueous polyester resin is produced through the process of reacting for the condensation or polycondensation of a polycarboxylic acid component, glycol component and water solubility-imparting component in the presence of a layered silicate. The aqueous polyester resin is imparted with a property of dispersing or dissolving in an aqueous medium by the water solubility-imparting component. Also, the flame retardance is imparted by making it a nano-composite with the layered silicate. Further, by nano-composite formation with the layered silicate, its form becomes hardly collapsible on burning and the scattering of liquid droplets at a high temperature is inhibited. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、水系溶媒に分散又は溶解可能であり、且つ燃焼時の高温の液滴の飛散が抑制された、層状珪酸塩とハイブリッド化した水性ポリエステル樹脂、この層状珪酸塩とハイブリッド化した水性ポリエステル樹脂を含有する皮膜形成用樹脂組成物、並びにこの皮膜形成用樹脂組成物にて加工処理が施されたポリエステルフィルム及び繊維に関するものである。 The present invention relates to a water-based polyester resin hybridized with a layered silicate , which can be dispersed or dissolved in an aqueous solvent, and which prevents scattering of high-temperature droplets during combustion, and a water-based polyester hybridized with this layered silicate. The present invention relates to a resin composition for film formation containing a resin, and a polyester film and fibers that have been processed with the resin composition for film formation.

ポリエステル樹脂は、周知のごとくその優れた機械的性質および化学的特性のため、衣料用、産業用等の繊維のほか磁気テープ、フレキシブルディスク等の磁気記録材料用基材として、或いは写真用、電気絶縁用、ケーブルラッピング用、コンデンサー用、蒸着用、粘着テープ用、プリンターリボン用及び磁気カード用基材として、また、FRP等の離型用、包装用及び農業用等の各種産業用途にも幅広く用いられている。   As is well known, polyester resin is known for its excellent mechanical and chemical properties, so it can be used as a base material for magnetic recording materials such as magnetic tape and flexible disks, as well as for textiles for clothing and industrial use, or for photography, electrical use. Widely used as a base material for insulation, cable wrapping, condenser, vapor deposition, adhesive tape, printer ribbon and magnetic card, and for various industrial applications such as mold release for FRP, packaging and agriculture. It is used.

近年、火災防止の観点から合成繊維や各種プラスチック製品の耐燃焼性の向上への要請が強まっているが、従来のポリエステル樹脂は耐燃焼性の面では不充分であった。このため、ポリエステル製造時にハロゲン系有機化合物やアンチモン化合物等に代表される難燃剤を添加する等によって難燃化が図られてきた。   In recent years, there has been an increasing demand for improving the fire resistance of synthetic fibers and various plastic products from the viewpoint of fire prevention, but conventional polyester resins have been insufficient in terms of fire resistance. For this reason, flame retarding has been attempted by adding a flame retardant typified by a halogenated organic compound or an antimony compound at the time of polyester production.

しかしながら、これらの難燃化剤は接炎時に有毒なガスを発生するという問題点があり、このため、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の水和金属化合物を添加することが提案されたが、充分な難燃性を得るには多量に添加する必要があり、ポリエステル樹脂本来の優れた特性が失われてしまうものであった。   However, these flame retardants have the problem of generating toxic gases when they come into contact with flames. For this reason, it has been proposed to add hydrated metal compounds such as aluminum hydroxide and magnesium hydroxide. In order to obtain sufficient flame retardancy, it is necessary to add a large amount, and the original excellent properties of the polyester resin are lost.

そこで、これらの問題を解決するために、ポリエステル製造時に難燃剤として特定のリン化合物を添加又は共重合する方法が提案されている(特許文献1〜3参照)。   Thus, in order to solve these problems, a method of adding or copolymerizing a specific phosphorus compound as a flame retardant during polyester production has been proposed (see Patent Documents 1 to 3).

しかしながら、これらのリン含有ポリエステル樹脂は、トルエン、キシレン等の汎用有機溶剤に難溶なものが多く、これらの汎用有機溶剤をもちいた繊維やPETフィルム等の加工処理用リン含有ポリエステル樹脂の溶液、分散液を得るためには、重合度を極めて低いものとしなければならず、ポリエステル樹脂本来の特性を維持しにくいものであった。このため、このようなリン含有ポリエステル樹脂の重合度を高く保ってポリエステル樹脂の本来の特性を維持しつつ、繊維やPETフィルム等の基材加工処理用樹脂として塗布により施そうとする場合には、ジオキサン、DMF、HFIP、OCP等の溶解性が高い有機溶剤を使用しなければならず、これらの溶剤は溶解性が高いものの、作業環境、環境保全の見地から問題があった。   However, many of these phosphorus-containing polyester resins are hardly soluble in general-purpose organic solvents such as toluene and xylene, and solutions of phosphorus-containing polyester resins for processing such as fibers and PET films using these general-purpose organic solvents, In order to obtain a dispersion, the degree of polymerization had to be extremely low, and it was difficult to maintain the original characteristics of the polyester resin. For this reason, when maintaining the original properties of the polyester resin while maintaining a high degree of polymerization of such a phosphorus-containing polyester resin, when applying by coating as a substrate processing resin such as fibers and PET film Organic solvents having high solubility such as dioxane, DMF, HFIP, OCP and the like must be used. Although these solvents have high solubility, there are problems from the viewpoint of working environment and environmental conservation.

また有機溶剤を用いた場合には加工基材である繊維やPETフィルム等自体を侵すという問題もあったが、リン含有ポリエステル樹脂は水への分散性や溶解性を有さず、溶剤として水系の溶剤を用いることもできなかった。   In addition, when an organic solvent is used, there is a problem that the processed substrate, such as fiber and PET film itself, is eroded. However, the phosphorus-containing polyester resin does not have dispersibility or solubility in water, and the aqueous solvent is used as a solvent. This solvent could not be used.

そこで、本出願人は、これらの問題を解決するため、ポリエステルの合成の際に反応系中に水溶性付与成分と反応性リン含有化合物とを含有させることを提案している(特許文献4参照)。これにより、ポリエステル樹脂本来の有する優れた性質を保持しつつ、難燃性が付与され、且つ水性系により加工処理が可能となった水性ポリエステル樹脂が得られる。
特開平6−16796号公報 特開2001−139784号公報 特開2001−163962号公報 特開2004−67910号公報
In order to solve these problems, the present applicant has proposed that a water-soluble imparting component and a reactive phosphorus-containing compound are contained in the reaction system during the synthesis of polyester (see Patent Document 4). ). As a result, an aqueous polyester resin that is imparted with flame retardancy and can be processed by an aqueous system while retaining the excellent properties inherent in the polyester resin is obtained.
JP-A-6-16796 JP 2001-139784 A JP 2001-163962 A JP 2004-67910 A

上記のようにポリエステル樹脂の難燃化が進められているが、本発明者らは、ポリエステル樹脂の水性化を達成しつつ、火災防止等のため、難燃性の付与だけでなく、更なる特性をポリエステル樹脂に付与すべく、ポリエステル樹脂の改良をすすめてきた。そして、本発明者らは、ポリエステル樹脂が燃焼した場合でも燃焼後のポリエステル樹脂から高温の液滴が飛散することに着目し、このような液滴の飛散を防止することができれば、仮にポリエステル樹脂が燃焼した場合でも、被害の拡大を抑制することができるとの着想を得た。   As described above, the flame retardancy of the polyester resin has been promoted. However, the present inventors have achieved not only the addition of flame retardancy but also the further prevention of fire while achieving the water-based polyester resin. The polyester resin has been improved in order to impart characteristics to the polyester resin. And the present inventors pay attention to the fact that even when the polyester resin burns, high-temperature droplets are scattered from the burned polyester resin, and if such droplets can be prevented from scattering, The idea was that even if burned, the spread of damage could be suppressed.

本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、ポリエステル樹脂の水性化によって塗布性が向上されると共に溶剤に起因する作業環境、環境保全の問題を解消することができ、また繊維やPETフィルム等の基材に対する加工に用いられる場合でもこれらの基材を侵すことがなく、しかも仮に燃焼した場合でも高温の液滴の飛散が抑制された層状珪酸塩とハイブリッド化した水性ポリエステル樹脂、この層状珪酸塩とハイブリッド化した水性ポリエステル樹脂を含有する皮膜形成用樹脂組成物、並びにこの皮膜形成用樹脂組成物にて加工処理が施されたポリエステルフィルム及び繊維を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and the coating property is improved by making the polyester resin water-based, and the working environment caused by the solvent and the problem of environmental conservation can be solved. An aqueous polyester resin hybridized with a layered silicate that does not attack these substrates even when used for processing on a substrate such as a PET film, and even when burnt, the scattering of high-temperature droplets is suppressed, It is an object of the present invention to provide a film-forming resin composition containing an aqueous polyester resin hybridized with the layered silicate, and a polyester film and fibers processed with the film-forming resin composition.

本発明に係る層状珪酸塩とハイブリッド化した水性ポリエステル樹脂は、多価カルボン酸成分、グリコール成分及び水溶性付与成分が、層状珪酸塩の存在下で反応して縮合又は重縮合する工程を経て製造されたものであることを特徴とする。このため、この層状珪酸塩とハイブリッド化した水性ポリエステル樹脂は、ポリエステル樹脂本来の有する優れた性質が保持されたまま、水溶性付与成分によって水系溶媒に分散又は溶解可能であるという性質が付与される。しかも層状珪酸塩とナノコンポジット化することで難燃性が向上し、また燃焼したとしても形状が崩れにくくなって高温の液滴の飛散が抑制される。 The aqueous polyester resin hybridized with the layered silicate according to the present invention is produced through a process in which a polyvalent carboxylic acid component, a glycol component, and a water-solubilizing component are reacted in the presence of the layered silicate and condensed or polycondensed. It is characterized by being made. For this reason, the aqueous polyester resin hybridized with the layered silicate is imparted with the property that it can be dispersed or dissolved in an aqueous solvent by the water-solubilizing component while retaining the excellent properties inherent in the polyester resin. . In addition, by making a nanocomposite with a layered silicate, flame retardancy is improved, and even when burned, the shape is difficult to collapse and scattering of high temperature droplets is suppressed.

尚、水溶性付与成分は多価カルボン酸成分とグリコール成分のうちいずれかにも該当することがある。   The water-solubilizing component may correspond to either a polyvalent carboxylic acid component or a glycol component.

上記水溶性付与成分の使用量は、前記多価カルボン酸成分と水溶性付与成分の使用量の合計量に対して1〜60モル%の範囲であるこの場合、水性ポリエステル樹脂に十分な水分散性若しくは水溶性が付与され、且つ良好な樹脂強度が維持される。 The usage-amount of the said water solubility provision component is the range of 1-60 mol% with respect to the total amount of the usage-amount of the said polyhydric carboxylic acid component and a water solubility provision component . In this case, sufficient water dispersibility or water solubility is imparted to the aqueous polyester resin, and good resin strength is maintained.

また、上記層状珪酸塩の使用量は、ポリエステル樹脂に対して0.1〜15質量%の範囲である。この場合、層状珪酸塩を含む水性ポリエステル樹脂の水分散液の安定性が向上し、またこの層状珪酸塩とハイブリッド化した水性ポリエステル樹脂から形成される皮膜に優れた強度や透明性が付与される。 The amount of the layered silicate, area by der of 0.1 to 15% by weight relative to the polyester resin. In this case, the stability of the aqueous dispersion of the aqueous polyester resin containing layered silicate is improved, and excellent strength and transparency are imparted to the film formed from the aqueous polyester resin hybridized with the layered silicate. .

また、上記層状珪酸塩は、天然品及び合成品から選択される一種以上のものであることが好ましい。この場合、層状珪酸塩とポリエステル樹脂とが有効にハイブリッド化した水性ポリエステル樹脂が得られる。   The layered silicate is preferably at least one selected from natural products and synthetic products. In this case, an aqueous polyester resin in which the layered silicate and the polyester resin are effectively hybridized is obtained.

また、上記層状珪酸塩は有機層状珪酸塩であっても良い。この場合、層状珪酸塩とポリエステル樹脂との相溶性が向上し、両者のハイブリッド化が促進される。尚、この場合は有機層状珪酸塩に適した分散溶媒が用いられることが望ましい。   The layered silicate may be an organic layered silicate. In this case, the compatibility between the layered silicate and the polyester resin is improved, and the hybridization between the two is promoted. In this case, it is desirable to use a dispersion solvent suitable for the organic layered silicate.

また、上記水溶性付与成分は、金属スルホネート基を有するジカルボン酸、三塩基酸、四塩基酸、或いはこれらのエステル形成性誘導体から選択される一種以上を含む。この場合、水性ポリエステル樹脂中に金属スルホネート基が有効に残存し、水性ポリエステル樹脂に優れた親水性が付与される。 Further, the water-imparting component, a dicarboxylic acid having a metal sulfonate group, tribasic acids, tetrabasic acids, or including a least one selected from ester-forming derivatives thereof. In this case, the metal sulfonate group effectively remains in the aqueous polyester resin, and excellent hydrophilicity is imparted to the aqueous polyester resin.

また、上記金属スルホネート基を有するジカルボン酸は、5−ソジウムスルホイソフタル酸及びそのエステル形成性誘導体から選択される一種以上であり、この5−ソジウムスルホイソフタル酸及びそのエステル形成性誘導体の使用量の総量が、上記多価カルボン酸成分全量に対して1〜60モル%の範囲であることが好ましい。この場合、水性ポリエステル樹脂中にスルホン酸ナトリウム基が有効に残存することで、水性ポリエステル樹脂に特に優れた親水性が付与され、層状珪酸塩とハイブリッド化した水性ポリエステル樹脂に特に優れた水分散性若しくは水溶性が付与される。   The dicarboxylic acid having a metal sulfonate group is at least one selected from 5-sodium sulfoisophthalic acid and ester-forming derivatives thereof. Use of the 5-sodium sulfoisophthalic acid and ester-forming derivatives thereof The total amount is preferably in the range of 1 to 60 mol% with respect to the total amount of the polyvalent carboxylic acid component. In this case, the sodium sulfonate group effectively remains in the water-based polyester resin, so that the water-based polyester resin is given particularly excellent hydrophilicity, and the water-dispersibility particularly excellent in the water-based polyester resin hybridized with the layered silicate. Or water solubility is provided.

また、水溶性付与成分である三塩基酸、四塩基酸及びこれらのエステル形成性誘導体の使用量の総量は、上記多価カルボン酸成分全量に対して1〜60モル%の範囲であることが好ましい。この場合、水性ポリエステル樹脂中にカルボキシル基が有効に残存することで、水性ポリエステル樹脂に特に優れた親水性が付与され、層状珪酸塩とハイブリッド化した水性ポリエステル樹脂に特に優れた水分散性若しくは水溶性が付与される。   Further, the total amount of the tribasic acid, the tetrabasic acid and their ester-forming derivatives that are water-soluble imparting components may be in the range of 1 to 60 mol% with respect to the total amount of the polyvalent carboxylic acid component. preferable. In this case, the carboxyl group effectively remains in the aqueous polyester resin, thereby imparting particularly excellent hydrophilicity to the aqueous polyester resin, and particularly excellent water dispersibility or water solubility in the aqueous polyester resin hybridized with the layered silicate. Sex is imparted.

また、水溶性付与成分である三塩基酸として、トリメリット酸及びそのエステル形成性誘導体から選択される少なくとも一種が使用されることが好ましい。この場合、水性ポリエステル樹脂中にカルボキシル基を有効に残存し、水性ポリエステル樹脂に更に優れた親水性が付与される。   Moreover, it is preferable to use at least 1 type selected from trimellitic acid and its ester-forming derivative as a tribasic acid which is a water solubility provision component. In this case, the carboxyl group effectively remains in the aqueous polyester resin, and further excellent hydrophilicity is imparted to the aqueous polyester resin.

本発明に係る皮膜形成用樹脂組成物は、上記のような層状珪酸塩とハイブリッド化した水性ポリエステル樹脂を含有することを特徴とする。このため、この皮膜形成用樹脂組成物は、ポリエステル樹脂本来の有する優れた性質が保持されたまま、組成物中の層状珪酸塩とハイブリッド化した水性ポリエステル樹脂に水溶性付与成分によって水系溶媒に分散又は溶解可能であるという性質が付与される。しかもこの水性ポリエステル樹脂は層状珪酸塩とナノコンポジット化していることで、難燃性が向上するだけでなく、燃焼時にその形状が崩れにくくなり、高温の液滴が飛散することが抑制される。 The resin composition for film formation according to the present invention is characterized by containing an aqueous polyester resin hybridized with the layered silicate as described above. For this reason, this film-forming resin composition is dispersed in an aqueous solvent by a water-soluble imparting component in an aqueous polyester resin hybridized with the layered silicate in the composition while retaining the excellent properties inherent in the polyester resin. Or the property of being soluble is given. In addition, since this water-based polyester resin is made into a nanocomposite with a layered silicate, not only flame retardancy is improved, but the shape of the water-based polyester resin is not easily broken during combustion, and scattering of high-temperature droplets is suppressed.

この皮膜形成用樹脂組成物は、ポリエステルフィルム表面加工用であることが好ましい。この場合、この皮膜形成用樹脂組成物によって表面加工が施されたポリエステルフィルムの表面に難燃性が付与され、また燃焼時における高温の液滴の飛散が抑制される。   This film-forming resin composition is preferably for polyester film surface processing. In this case, flame retardancy is imparted to the surface of the polyester film that has been surface-treated by this film forming resin composition, and scattering of high-temperature droplets during combustion is suppressed.

また、この皮膜形成用樹脂組成物は、繊維加工用であることも好ましい。この場合、この皮膜形成用樹脂組成物による加工が施された繊維の難燃性が向上するだけでなく、燃焼時にその形状が崩れにくくなり、高温の液滴が飛散することが抑制される。   The film-forming resin composition is also preferably used for fiber processing. In this case, not only the flame retardancy of the fiber that has been processed with the film-forming resin composition is improved, but the shape of the fiber is less likely to collapse during combustion, and high-temperature droplets are prevented from scattering.

本発明に係るポリエステルフィルムは、上記皮膜形成用樹脂組成物による表面処理が施されていることを特徴とする。このため、このポリエステルフィルムは難燃性が向上するだけでなく、燃焼時にその形状が崩れにくくなり、高温の液滴が飛散することが抑制される。   The polyester film according to the present invention is characterized by being subjected to a surface treatment with the film forming resin composition. For this reason, this polyester film not only improves flame retardancy, but also its shape is less likely to collapse during combustion, and high temperature droplets are prevented from scattering.

本発明に係る繊維は、上記皮膜形成用樹脂組成物による加工処理が施されていることを特徴とする。このため、この繊維は難燃性が向上するだけでなく、燃焼時にその形状が崩れにくくなり、高温の液滴が飛散することが抑制される。   The fiber according to the present invention is characterized by being processed by the above-mentioned resin composition for film formation. For this reason, this fiber not only improves flame retardancy, but also its shape is less likely to collapse during combustion, and high temperature droplets are prevented from scattering.

本発明によれば、層状珪酸塩とハイブリッド化した水性ポリエステル樹脂に、ポリエステル樹脂が本来有する優れた性質に加えて、水系溶媒に分散又は溶解可能であるという性質が付与され、この層状珪酸塩とハイブリッド化した水性ポリエステル樹脂、並びにこの層状珪酸塩とハイブリッド化した水性ポリエステル樹脂を含有する皮膜形成用樹脂組成物は、水系の組成物の状態での塗布が可能となり、労働安全性、環境保全性及び基材の加工の容易性等の観点から優れている。しかも層状珪酸塩とハイブリッド化した水性ポリエステル樹脂の難燃性が向上し、且つ燃焼したとしてもその形状が崩れにくくなって高温の液滴が飛散することが抑制され、耐燃焼性が高くなる。また、この層状珪酸塩とハイブリッド化した水性ポリエステル樹脂を含有する皮膜形成用樹脂組成物による加工が施されたポリエステルフィルム及び繊維には、優れた耐燃焼性が付与される。 According to the present invention, the aqueous polyester resin hybridized with the layered silicate is given the property of being dispersible or soluble in an aqueous solvent in addition to the excellent properties inherent in the polyester resin. The hybrid water-based polyester resin and the film-forming resin composition containing the water-based polyester resin hybridized with this layered silicate can be applied in the state of an aqueous composition, thus providing occupational safety and environmental safety. And it is excellent from the viewpoint of the ease of processing of the substrate. Moreover, the flame retardancy of the aqueous polyester resin hybridized with the layered silicate is improved, and even if it is burned, its shape is difficult to collapse, and high-temperature droplets are prevented from scattering, and the combustion resistance is enhanced. Moreover, the outstanding flame resistance is provided to the polyester film and fiber which were processed with the resin composition for film formation containing the aqueous polyester resin hybridized with this layered silicate .

以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described.

本発明に係る水性ポリエステル樹脂は、多価カルボン酸成分、グリコール成分、水溶性付与成分を、層状珪酸塩の存在下で反応させて縮合又は重縮合させる工程を経て得られる。   The aqueous polyester resin according to the present invention is obtained through a step of reacting a polyvalent carboxylic acid component, a glycol component, and a water-solubilizing component in the presence of a layered silicate for condensation or polycondensation.

尚、このように水性ポリエステル樹脂の原料を、多価カルボン酸成分、グリコール成分、水溶性付与成分と分類した場合における、多価カルボン酸成分及びグリコール成分には、水溶性付与成分に該当するものも含まれる。   In addition, when the raw material of the water-based polyester resin is classified as a polyvalent carboxylic acid component, a glycol component, and a water-solubility imparting component, the polyvalent carboxylic acid component and the glycol component correspond to the water-solubility imparting component. Is also included.

上記の多価カルボン酸成分は、二価以上の多価カルボン酸と、この多価カルボン酸の無水物、エステル、酸クロライド、ハロゲン化物等の誘導体であって後述するグリコール成分と反応してエステルを形成するもの(多価カルボン酸のエステル形成性誘導体)から選択される1種以上の化合物から成る。   The polyvalent carboxylic acid component is a divalent or higher polyvalent carboxylic acid and a derivative of the polyvalent carboxylic acid, such as an anhydride, ester, acid chloride, or halide. It comprises one or more compounds selected from those that form (ester-forming derivatives of polyvalent carboxylic acids).

この前記多価カルボンとしては、例えば芳香族ジカルボン酸及び脂肪族ジカルボン酸等のジカルボン酸が挙げられる。芳香族ジカルボン酸としては、例えばテレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ジフェン酸、ナフタル酸、1,2−ナフタレンジカルボン酸、1,4−ナフタレンジカルボン酸、1,5−ナフタレンジカルボン酸及び2,6−ナフタレンジカルボン酸等を挙げることができ、脂肪族ジカルボン酸としては例えば直鎖、分岐及び脂環式のシュウ酸、マロン酸、コハク酸、マレイン酸、イタコン酸、グルタール酸、アジピン酸、ピメリン酸、2,2−ジメチルグルタール酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、1,3−シクロペンタンジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、ジグリコール酸、チオジプロピオン酸等が挙げられる。   Examples of the polyvalent carboxylic acid include dicarboxylic acids such as aromatic dicarboxylic acids and aliphatic dicarboxylic acids. Examples of the aromatic dicarboxylic acid include terephthalic acid, isophthalic acid, phthalic acid, diphenic acid, naphthalic acid, 1,2-naphthalenedicarboxylic acid, 1,4-naphthalenedicarboxylic acid, 1,5-naphthalenedicarboxylic acid, and 2,6. -Naphthalenedicarboxylic acid and the like, and examples of the aliphatic dicarboxylic acid include linear, branched and alicyclic oxalic acid, malonic acid, succinic acid, maleic acid, itaconic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid 2,2-dimethylglutaric acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, dodecanedioic acid, 1,3-cyclopentanedicarboxylic acid, 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid, diglycolic acid, thiodipropionic acid, etc. Can be mentioned.

これらの多価カルボン酸及びそのエステル形成性誘導体は一種単独で使用され、或いは複数種が併用される。これらの多価カルボン酸及びそのエステル形成性誘導体のうち、テレフタル酸、イソフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸類、並びにコハク酸、アジピン酸、セバシン酸、ドデカン二酸等の脂肪族ジカルボン酸類が、反応の容易性、得られる樹脂の耐候性、耐久性等の点から好適に使用される。特に水溶性付与成分に該当しない多価カルボン酸成分として芳香族ジカルボン酸類のみが用いられるか、或いは芳香族ジカルボン酸類が多価カルボン酸成分の主成分であることが最適である。   These polyvalent carboxylic acids and ester-forming derivatives thereof are used alone or in combination. Among these polyvalent carboxylic acids and ester-forming derivatives thereof, aromatic dicarboxylic acids such as terephthalic acid, isophthalic acid, and 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, and succinic acid, adipic acid, sebacic acid, dodecanedioic acid, etc. Aliphatic dicarboxylic acids are preferably used in terms of ease of reaction, weather resistance of the resulting resin, durability, and the like. In particular, it is optimal that only aromatic dicarboxylic acids are used as the polyvalent carboxylic acid component not corresponding to the water-solubilizing component, or that the aromatic dicarboxylic acid is the main component of the polyvalent carboxylic acid component.

上記グリコール成分には、グリコールのほか、グリコールに対応するジアセテート化合物等のようなグリコールの誘導体であって前記多価カルボン酸成分と反応してエステルを形成するもの(グリコールのエステル形成性誘導体)も含まれ得る。   In addition to glycol, the glycol component is a glycol derivative such as a diacetate compound corresponding to glycol, which reacts with the polyvalent carboxylic acid component to form an ester (an ester-forming derivative of glycol). May also be included.

このグリコールとしては、例えばエチレングリコール及びジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ペンタエチレングリコール、ヘキサエチレングリコール、ヘプタエチレングリコール、オクタエチレングリコール等のポリエチレングリコール、並びにプロピレングリコール及びジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、テトラプロピレングリコール等のポリプロピレングリコール、並びに1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール、2−エチル−2−ブチル−1,3−プロパンジオール、2−エチル−2−イソブチル−1,3−プロパンジオール、2,2,4−トリメチル−1,6−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、2,2,4,4−テトラメチル−1,3−シクロブタンジオール、4,4’−ジヒドロキシビフェノール、4,4’−メチレンジフェノール、4,4’−イソプロピリデンジフェノール、1,5−ジヒドロキシナフタリン、2,5−ジヒドロキシナフタリン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン(ビスフェノールA)、ビスフェノールS等が挙げられる。   Examples of the glycol include ethylene glycol and diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, pentaethylene glycol, hexaethylene glycol, heptaethylene glycol, octaethylene glycol, and other polyethylene glycols, and propylene glycol, dipropylene glycol, and tripropylene glycol. , Polypropylene glycol such as tetrapropylene glycol, and 1,3-propanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 2,2-dimethyl -1,3-propanediol, 2-ethyl-2-butyl-1,3-propanediol, 2-ethyl-2-isobutyl-1,3-propanediol 2,2,4-trimethyl-1,6-hexanediol, 1,2-cyclohexanedimethanol, 1,3-cyclohexanedimethanol, 1,4-cyclohexanedimethanol, 2,2,4,4-tetramethyl -1,3-cyclobutanediol, 4,4'-dihydroxybiphenol, 4,4'-methylenediphenol, 4,4'-isopropylidenediphenol, 1,5-dihydroxynaphthalene, 2,5-dihydroxynaphthalene, 2 , 2-bis (4-hydroxyphenyl) propane (bisphenol A), bisphenol S, and the like.

これらのグリコール及びそのエステル形成性誘導体は一種単独で使用され、或いは複数種が併用される。これらのグリコール及びそのエステル形成性誘導体のうち、特にエチレングリコール、ジエチレングリコール、並びに1,4−ブタンジオール等のブタンジオール類、並びに1,6−ヘキサンジオール等のヘキサンジオール類、並びに1,4−シクロヘキサンジメタノール類、ネオペンチルグリコール及びビスフェノールA等が、反応の容易性、得られる樹脂の耐久性等の点から好適に使用される。   These glycols and their ester-forming derivatives are used singly or in combination. Among these glycols and their ester-forming derivatives, ethylene glycol, diethylene glycol, butanediols such as 1,4-butanediol, hexanediols such as 1,6-hexanediol, and 1,4-cyclohexane Dimethanols, neopentyl glycol, bisphenol A, and the like are preferably used from the viewpoint of easy reaction, durability of the resulting resin, and the like.

上記水溶性付与成分は、水性ポリエステル樹脂の原料中の多価カルボン酸、グリコール及びこれらのエステル形成性誘導体のうち少なくともいずれかと反応して、水性ポリエステル樹脂の骨格構造の一部を構成する。またこのとき水性ポリエステル樹脂の骨格中に水溶性付与成分に起因するイオン性の極性基を導入するなどして、水性ポリエステル樹脂に親水性を付与し、水性ポリエステル樹脂を水系溶媒に分散又は溶解可能なものとするものである。   The water-solubilizing component reacts with at least one of polyvalent carboxylic acid, glycol and ester-forming derivatives thereof in the raw material of the aqueous polyester resin to constitute a part of the skeleton structure of the aqueous polyester resin. At this time, hydrophilicity can be imparted to the aqueous polyester resin by introducing an ionic polar group resulting from the water-solubilizing component into the skeleton of the aqueous polyester resin, and the aqueous polyester resin can be dispersed or dissolved in an aqueous solvent. It is what shall be.

このような水溶性付与成分としては、例えば金属スルホネート基を有するジカルボン酸、三塩基酸無水物や四塩基酸無水物等の三価以上の多価カルボン酸、並びにこれらのエステル形成性誘導体等が挙げられる。   Examples of such water-solubilizing components include dicarboxylic acids having a metal sulfonate group, trivalent or higher polyvalent carboxylic acids such as tribasic acid anhydrides and tetrabasic acid anhydrides, and ester-forming derivatives thereof. Can be mentioned.

この水溶性付与成分のうち、金属スルホネート基を有するジカルボン酸及びそのエステル形成性誘導体(以下、総称して金属スルホネート基を有するジカルボン酸等という)としては、例えば5−スルホイソフタル酸、2−スルホイソフタル酸、4−スルホイソフタル酸、スルホテレフタル酸、4−スルホナフタレン−2,6−ジカルボン酸等のアルカリ金属塩並びにこれらのエステル、酸クロライド、ハロゲン化物等のエステル形成性誘導体が挙げられる。水性ポリエステル樹脂に良好な水分散性又は水溶性が付与されるためには、前記アルカリ金属がナトリウム、カリウム又はリチウムであることが好ましい。   Among these water-solubilizing components, dicarboxylic acids having a metal sulfonate group and ester-forming derivatives thereof (hereinafter collectively referred to as dicarboxylic acids having a metal sulfonate group, etc.) include, for example, 5-sulfoisophthalic acid, 2-sulfo Examples include alkali metal salts such as isophthalic acid, 4-sulfoisophthalic acid, sulfoterephthalic acid, 4-sulfonaphthalene-2,6-dicarboxylic acid, and ester-forming derivatives thereof such as esters, acid chlorides and halides. In order to impart good water dispersibility or water solubility to the aqueous polyester resin, the alkali metal is preferably sodium, potassium or lithium.

金属スルホネート基を有するジカルボン酸等が水溶性付与成分として用いられると、水性ポリエステル樹脂中に金属スルホネート基が有効に残存し、優れた親水性が付与される。特に水溶性付与成分として5−ソジウムスルホイソフタル酸又はそのエステル(例えば5−スルホン酸ナトリウムジメチルイソフタル酸)が用いられると、水性ポリエステル樹脂中にスルホン酸ナトリウム基が有効に残存し、優れた親水性が付与される。   When a dicarboxylic acid having a metal sulfonate group or the like is used as a water solubility-imparting component, the metal sulfonate group effectively remains in the aqueous polyester resin and excellent hydrophilicity is imparted. In particular, when 5-sodium sulfoisophthalic acid or an ester thereof (for example, sodium 5-sulfonate dimethylisophthalic acid) is used as a water-solubilizing component, the sodium sulfonate group effectively remains in the aqueous polyester resin and has excellent hydrophilicity. Sex is imparted.

また、水溶性付与成分として三価以上の多価カルボン酸及びそのエステル形成性誘導体(以下、総称して三価以上の多価カルボン酸等という)が用いられる場合、縮合反応又は重縮合反応による水性ポリエステル樹脂の調製時に、前記三価以上の多価カルボン酸等に起因するカルボキシル基が骨格中に残存する状態で反応を終了させた後、この残存カルボキシル基が、例えばアンモニア、アルカノールアミン、アルカリ金属化合物等の塩基性化合物で中和されることで、水性ポリエステル樹脂が水系溶媒に分散又は溶解可能となる。   When a trivalent or higher polyvalent carboxylic acid and an ester-forming derivative thereof (hereinafter collectively referred to as trivalent or higher polyvalent carboxylic acid, etc.) are used as the water-solubilizing component, When the aqueous polyester resin is prepared, after the reaction is completed in a state in which the carboxyl group resulting from the trivalent or higher polyvalent carboxylic acid or the like remains in the skeleton, the residual carboxyl group may be, for example, ammonia, alkanolamine, alkali By neutralizing with a basic compound such as a metal compound, the aqueous polyester resin can be dispersed or dissolved in an aqueous solvent.

上記三価以上の多価カルボン酸等としては、例えばヘミメリット酸、トリメリット酸、トリメジン酸、メロファン酸、ピロメリット酸、ベンゼンペンタカルボン酸、メリット酸、シクロプロパン−1,2,3−トリカルボン酸、シクロペンタン−1,2,3,4−テトラカルボン酸、エタンテトラカルボン酸等の多価カルボン酸、並びにこれらのエステル形成性誘導体が挙げられる。これらの中でも特に無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸並びにこれらのエステル形成性誘導体が使用されると、水性ポリエステル樹脂の三次元架橋が充分に抑制されて重縮合反応後のカルボキシル基が有効に残存する点で、好ましい。   Examples of the trivalent or higher polyvalent carboxylic acid include hemimellitic acid, trimellitic acid, trimedic acid, merophanic acid, pyromellitic acid, benzenepentacarboxylic acid, meritic acid, cyclopropane-1,2,3-tricarboxylic acid Examples thereof include polycarboxylic acids such as acid, cyclopentane-1,2,3,4-tetracarboxylic acid and ethanetetracarboxylic acid, and ester-forming derivatives thereof. Among these, especially when trimellitic anhydride, pyromellitic anhydride and their ester-forming derivatives are used, the three-dimensional crosslinking of the aqueous polyester resin is sufficiently suppressed, and the carboxyl group after the polycondensation reaction remains effectively. This is preferable.

このような三価以上の多価カルボン酸等、特に三塩基酸無水物、四塩基酸無水物及びそのエステル形成性誘導体のうち少なくとも一種が、水溶性付与成分として用いられると、水性ポリエステル樹脂中に、カルボキシル基が有効に残存し、優れた親水性が付与される。   When at least one of such trivalent or higher polyvalent carboxylic acids, particularly tribasic acid anhydrides, tetrabasic acid anhydrides and ester-forming derivatives thereof, is used as a water-solubilizing component, In addition, the carboxyl group remains effectively, and excellent hydrophilicity is imparted.

水溶性付与成分としては、上記の三価以上の多価カルボン酸等、金属スルホネート基を有するジカルボン酸等のうち、一種のみが用いられても良く、或いは二種以上が併用されても良い。   As the water-solubility-imparting component, only one kind may be used among the above-described trivalent or higher polyvalent carboxylic acids, dicarboxylic acids having a metal sulfonate group, or two or more kinds may be used in combination.

金属スルホネート基を有するジカルボン酸等や三価以上の多価カルボン酸等のような多価カルボン酸成分に該当する水溶性付与成分が用いられる場合、水溶性付与成分の使用量は、多価カルボン酸成分全量に対して1〜60モル%の範囲であること好ましい。この場合、水性ポリエステル樹脂に特に優れた親水性が付与され、層状珪酸塩とハイブリッド化した水性ポリエステル樹脂に優れた水分散性若しくは水溶性が付与されると共に、良好な樹脂強度が維持される。また前記使用量が特に2〜40モル%の範囲であれば、水性ポリエステル樹脂を含有する皮膜形成性組成物から形成される皮膜に特に高い難燃性、耐久性等が付与される。   When a water-soluble imparting component corresponding to a polyvalent carboxylic acid component such as a dicarboxylic acid having a metal sulfonate group or a trivalent or higher-valent polycarboxylic acid is used, the amount of the water-soluble imparting component used is a polyvalent carboxylic acid. It is preferable that it is the range of 1-60 mol% with respect to the total amount of an acid component. In this case, particularly excellent hydrophilicity is imparted to the aqueous polyester resin, and excellent water dispersibility or water solubility is imparted to the aqueous polyester resin hybridized with the layered silicate, and good resin strength is maintained. Moreover, if the said usage-amount is especially the range of 2-40 mol%, especially high flame retardance, durability, etc. are provided to the film | membrane formed from the film-forming composition containing water-based polyester resin.

また、水溶性付与成分として金属スルホネート基を有するジカルボン酸等が用いられる場合、金属スルホネート基を有するジカルボン酸等の使用量は多価カルボン酸成分全量に対して1〜60モル%の範囲であることが好ましい。この場合、水性ポリエステル樹脂は引張破壊強さ等の特に良好な樹脂強度を有すると共に、皮膜形成性組成物に用いられる場合には特に良好な耐水性、耐久性を有することとなる。   When a dicarboxylic acid having a metal sulfonate group or the like is used as the water-solubilizing component, the amount of the dicarboxylic acid having a metal sulfonate group is in the range of 1 to 60 mol% based on the total amount of the polyvalent carboxylic acid component. It is preferable. In this case, the water-based polyester resin has particularly good resin strength such as tensile fracture strength, and has particularly good water resistance and durability when used in a film-forming composition.

また特に金属スルホネート基を有するジカルボン酸として5−ソジウムスルホイソフタル酸及びそのエステル形成性誘導体から選択される一種以上が使用される場合には、この5−ソジウムスルホイソフタル酸及びそのエステル形成性誘導体の使用量の総量が、多価カルボン酸成分全量に対して1〜60モル%の範囲であると、水性ポリエステル樹脂中にスルホン酸ナトリウム基が充分に残存し、層状珪酸塩とハイブリッド化した水性ポリエステル樹脂に優れた水分散性若しくは水溶性が付与される。この5−ソジウムスルホイソフタル酸及びそのエステル形成性誘導体の使用量の総量が1〜30モル%の範囲であると、特に優れた効果が得られる。   In particular, when one or more selected from 5-sodium sulfoisophthalic acid and its ester-forming derivatives are used as the dicarboxylic acid having a metal sulfonate group, this 5-sodium sulfoisophthalic acid and its ester-forming properties are used. When the total amount of the derivative used is in the range of 1 to 60 mol% with respect to the total amount of the polyvalent carboxylic acid component, sufficient sodium sulfonate groups remain in the aqueous polyester resin and hybridized with the layered silicate. Excellent water dispersibility or water solubility is imparted to the aqueous polyester resin. A particularly excellent effect is obtained when the total amount of 5-sodiumsulfoisophthalic acid and its ester-forming derivative is in the range of 1 to 30 mol%.

また水溶性付与成分として三価以上の多価カルボン酸等が用いられる場合、三価以上の多価カルボン酸等の使用量は、多価カルボン酸成分全量に対して1〜60モル%の範囲であることが好ましい。この場合、不必要な架橋反応が排除されるような重合条件下で水性ポリエステル樹脂が製造される場合において、充分な重合度と水分散性若しくは水溶性とを有する水性ポリエステル樹脂が得られる。また水溶性付与成分として三価以上の多価カルボン酸等のみが使用される場合は、三価以上の多価カルボン酸等の使用量は、多価カルボン酸成分全量に対して5〜40モル%の範囲であることが好ましい。   In addition, when a trivalent or higher polyvalent carboxylic acid or the like is used as the water solubility-imparting component, the usage amount of the trivalent or higher polyvalent carboxylic acid or the like is in the range of 1 to 60 mol% based on the total amount of the polyvalent carboxylic acid component It is preferable that In this case, when the aqueous polyester resin is produced under a polymerization condition that eliminates unnecessary crosslinking reaction, an aqueous polyester resin having a sufficient degree of polymerization and water dispersibility or water solubility can be obtained. When only a trivalent or higher polyvalent carboxylic acid or the like is used as the water solubility-imparting component, the usage amount of the trivalent or higher polyvalent carboxylic acid or the like is 5 to 40 mol relative to the total amount of the polyvalent carboxylic acid component. % Is preferable.

また、特に三価以上の多価カルボン酸等として三塩基酸、四塩基酸及びこれらのエステル形成性誘導体から選択されるものが用いられる場合は、この三塩基酸、四塩基酸及びこれらのエステル形成性誘導体の使用量の総量が、多価カルボン酸成分全量に対して1〜60モル%の範囲であると、水性ポリエステル樹脂中にカルボキシル基が充分に残存し、層状珪酸塩とハイブリッド化した水性ポリエステル樹脂に優れた水分散性若しくは水溶性が付与される。この三塩基酸、四塩基酸及びこれらのエステル形成性誘導体の使用量の総量が1〜30モル%の範囲であると、特に優れた効果が得られる。   In particular, when a tribasic acid, a tetrabasic acid, or an ester-forming derivative thereof is used as a trivalent or higher polyvalent carboxylic acid, the tribasic acid, tetrabasic acid, or ester thereof When the total amount of the formable derivative used is in the range of 1 to 60 mol% with respect to the total amount of the polyvalent carboxylic acid component, sufficient carboxyl groups remain in the aqueous polyester resin and hybridized with the layered silicate. Excellent water dispersibility or water solubility is imparted to the aqueous polyester resin. A particularly excellent effect is obtained when the total amount of the tribasic acid, tetrabasic acid, and these ester-forming derivatives used is in the range of 1 to 30 mol%.

尚、本明細書における水系溶媒とは、水単独のほか、水と親水性溶媒との混合溶媒を含む。親水性溶媒としては、メタノール、エタノール、2−プロパノール等のアルコール類、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチルセロソルブ及びブチルセロソルブ等のグリコールエーテル等、シクロヘキサノン等が例示される。上記の水と親水性溶媒との混合溶媒において、水と親水性溶媒の比率は特に限定されないが、ポリエステル樹脂液の安定性及び作業性環境の安全性等を考慮すれば、混合溶媒中に0.1〜50重量%の親水性溶媒が含まれることが好ましい。   The aqueous solvent in this specification includes not only water but also a mixed solvent of water and a hydrophilic solvent. Examples of the hydrophilic solvent include alcohols such as methanol, ethanol and 2-propanol, glycol ethers such as propylene glycol monomethyl ether, ethyl cellosolve and butyl cellosolv, and cyclohexanone. In the mixed solvent of water and a hydrophilic solvent, the ratio of water and the hydrophilic solvent is not particularly limited. However, considering the stability of the polyester resin liquid and the safety of the workability environment, it is 0 in the mixed solvent. It is preferable that 1 to 50% by weight of a hydrophilic solvent is contained.

なお、本発明の水性ポリエステル樹脂において、三価以上の多価カルボン酸等が水溶性付与成分として用いられる場合、既述のように例えばアンモニア、アルカノールアミン等の塩基性化合物で中和されることにより水性ポリエステル樹脂が水系溶媒に分散又は溶解可能なものとなるが、このような手段が用いられる場合であっても、上記と同様である。   In the aqueous polyester resin of the present invention, when a trivalent or higher polyvalent carboxylic acid or the like is used as a water-solubilizing component, it is neutralized with a basic compound such as ammonia or alkanolamine as described above. As a result, the aqueous polyester resin can be dispersed or dissolved in the aqueous solvent. Even when such a means is used, the same as described above.

また、上記多価カルボン酸成分、グリコール成分及び水溶性付与成分の配合量は、各成分に含まれるカルボキシル基及びそのエステル形成性誘導基の総数と、ヒドロキシル基及びそのエステル形成性誘導基の総数とが、モル比率で1:1〜2.5の範囲となるように調整されることが好ましい。尚、この場合、水溶性付与成分である三価以上の多価カルボン酸等はジカルボン酸とみなして配合量が算出される。   The blending amounts of the polyvalent carboxylic acid component, the glycol component and the water-solubilizing component are as follows: the total number of carboxyl groups and ester-forming derivative groups contained in each component, and the total number of hydroxyl groups and ester-forming derivative groups Is preferably adjusted so that the molar ratio is in the range of 1: 1 to 2.5. In this case, trivalent or higher polyvalent carboxylic acid or the like which is a water-solubilizing component is regarded as dicarboxylic acid, and the blending amount is calculated.

また、水性ポリエステル樹脂の調製時には、分子量を調整するために、適宜の量の公知の多官能性化合物、例えば、ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン、ジメチロールブタン酸、3官能性カルボン酸などが使用されることも好ましい。   In preparing the aqueous polyester resin, an appropriate amount of a known polyfunctional compound such as pentaerythritol, trimethylolpropane, dimethylolbutanoic acid, trifunctional carboxylic acid or the like is used to adjust the molecular weight. It is also preferable.

また、上記以外の反応成分として、例えばp−ヒドロキシ安息香酸、1価の脂肪族アルコール等が併せて用いられることも可能である。   Moreover, as reaction components other than the above, for example, p-hydroxybenzoic acid, monovalent aliphatic alcohol, and the like can be used together.

また、層状珪酸塩は、本発明に係る水性ポリエステル樹脂をナノコンポジット化するために使用される。この層状珪酸塩としては、特に膨潤性やイオン交換能を有する各種スメクタイト、膨潤性フッ素マイカ、膨潤性雲母等が用いられる。この層状珪酸塩は、天然品、合成品のいずれであっても良い。また層状珪酸塩は一種単独で用いられても良く、また複数種が併用されても良い。   The layered silicate is used for nanocompositing the aqueous polyester resin according to the present invention. As the layered silicate, various smectites having swelling properties and ion exchange ability, swelling fluorine mica, swelling mica and the like are used. This layered silicate may be either a natural product or a synthetic product. The layered silicate may be used alone or in combination of two or more.

また、この層状珪酸塩は、結晶層間に存在する陽イオンが、第4級アンモニウムイオン等の有機イオンとイオン交換されている有機層状珪酸塩であっても良い。有機層状珪酸塩が用いられる場合には、この有機層状珪酸塩に適した分散溶媒が使用されることが望ましい。   The layered silicate may be an organic layered silicate in which cations existing between crystal layers are ion-exchanged with organic ions such as quaternary ammonium ions. When organic layered silicate is used, it is desirable to use a dispersion solvent suitable for the organic layered silicate.

水性ポリエステル樹脂が調製される際の層状珪酸塩の使用量は適宜設定されるが、特にこの使用量が、生成する水性ポリエステル樹脂全量に対して0.1〜15質量%の範囲であることが好ましい。この場合、水性ポリエステル樹脂の難燃性の向上や燃焼時の高温の液滴の飛散抑制等の効果に加えて、層状珪酸塩を含む水性ポリエステル樹脂の水分散液の安定性が向上すると共に水性ポリエステル樹脂から形成される皮膜強度や透明性が向上する。   The amount of layered silicate used when the aqueous polyester resin is prepared is set as appropriate. In particular, the amount used may be in the range of 0.1 to 15% by mass with respect to the total amount of the aqueous polyester resin produced. preferable. In this case, in addition to the effects of improving the flame retardancy of the aqueous polyester resin and suppressing the scattering of high-temperature droplets during combustion, the stability of the aqueous dispersion of the aqueous polyester resin containing the layered silicate is improved and the aqueous The film strength and transparency formed from the polyester resin are improved.

また、層状珪酸塩の粒径等の寸法は特に制限されないが、好ましくは粒径が1μm以下、更に好ましくは100nm以下となるようにする。   Further, the size of the layered silicate such as the particle diameter is not particularly limited, but the particle diameter is preferably 1 μm or less, more preferably 100 nm or less.

本発明の水性ポリエステル樹脂は、公知のポリエステル製造方法により多価カルボン酸成分、グリコール成分及び水溶性付与成分を重合又は縮重合させて生成される。例えば多価カルボン酸成分が多価カルボン酸であり、且つグリコール成分がグリコールである場合に、この多価カルボン酸とグリコールとを一段階の反応で反応させる直接エステル化反応が採用される。   The aqueous polyester resin of the present invention is produced by polymerizing or polycondensing a polyvalent carboxylic acid component, a glycol component, and a water-solubilizing component by a known polyester production method. For example, when the polyvalent carboxylic acid component is a polyvalent carboxylic acid and the glycol component is glycol, a direct esterification reaction in which the polyvalent carboxylic acid and glycol are reacted in a one-step reaction is employed.

また、例えば多価カルボン酸成分が多価カルボン酸のエステル形成性誘導体であり、グリコール成分がグリコールである場合に、多価カルボン酸のエステル形成性誘導体とグリコールとのエステル交換反応である第一段反応と、前記第一段反応による反応生成物が重縮合する第二段反応とを経て、水性ポリエステル樹脂が製造されても良い。例えば、多価カルボン酸成分としてテレフタル酸ジメチル(DMT)が、グリコール成分としてエチレングリコール(EG)が用いられる場合、DMTとEGとのエステル交換反応(第一段反応)によりビスヒドロキシエチレンテレフタレート(BHET)が生成し、このBHETの重縮合(第二段反応)により、ポリエチレンテレフタレートが生成する。なお、この場合、多価カルボン酸成分及びグリコール成分以外の成分は、上記第一段反応の当初から第二段反応終了に至るまでの任意の時期に添加され、反応に供される。   Further, for example, when the polyvalent carboxylic acid component is an ester-forming derivative of a polyvalent carboxylic acid and the glycol component is glycol, the first is a transesterification reaction between the ester-forming derivative of the polyvalent carboxylic acid and the glycol. The aqueous polyester resin may be produced through a first stage reaction and a second stage reaction in which the reaction product of the first stage reaction is polycondensed. For example, when dimethyl terephthalate (DMT) is used as the polyvalent carboxylic acid component and ethylene glycol (EG) is used as the glycol component, bishydroxyethylene terephthalate (BHET) is obtained by transesterification (first stage reaction) between DMT and EG. ) And polyethylene terephthalate is produced by polycondensation of BHET (second stage reaction). In this case, components other than the polyvalent carboxylic acid component and the glycol component are added at any time from the beginning of the first-stage reaction to the end of the second-stage reaction, and subjected to the reaction.

上記第一段反応と第二段反応とを経る水性ポリエステル樹脂の製造方法について、更に具体的に説明する。第一段反応であるエステル交換反応においては、反応系中に水性ポリエステル樹脂の製造に供される全ての原料が最初から含有されていて良い。このエステル交換反応は、例えばジカルボン酸ジエステルとグリコール化合物とが反応容器に保持された状態で、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気下、常圧条件下で、150〜260℃まで徐々に昇温加熱してエステル交換反応を進行させる。   The method for producing an aqueous polyester resin that undergoes the first-stage reaction and the second-stage reaction will be described more specifically. In the transesterification which is the first stage reaction, all raw materials used for the production of the aqueous polyester resin may be contained in the reaction system from the beginning. In this transesterification reaction, for example, a dicarboxylic acid diester and a glycol compound are held in a reaction vessel, and gradually heated to 150 to 260 ° C. under an inert gas atmosphere such as nitrogen gas under normal pressure conditions. Then, the transesterification reaction proceeds.

第二段反応である重縮合反応は、例えば6.7hPa(5mmHg)以下の減圧下、160〜280℃の温度範囲内で進行させる。   The polycondensation reaction which is the second stage reaction is allowed to proceed within a temperature range of 160 to 280 ° C. under a reduced pressure of, for example, 6.7 hPa (5 mmHg) or less.

この第一段反応及び第二段反応において、任意の時期に反応系中に触媒として、従来公知のチタン、アンチモン、鉛、亜鉛、マグネシウム、カルシウム、マンガン、アルカリ金属化合物等が添加されても良い。   In the first stage reaction and the second stage reaction, conventionally known titanium, antimony, lead, zinc, magnesium, calcium, manganese, alkali metal compounds, etc. may be added to the reaction system at any time as a catalyst. .

上記のようにして水性ポリエステル樹脂が製造される過程において、多価カルボン酸成分、グリコール成分及び水溶性付与成分の縮合又は重縮合は、層状珪酸塩の存在下で進行させる。例えば水性ポリエステル樹脂が一段階の反応(直接エステル化反応)で生成される場合には、多価カルボン酸成分、グリコール成分及び水溶性付与成分を含む反応系中に層状珪酸塩を含有させ、この状態で多価カルボン酸成分、グリコール成分及び水溶性付与成分の縮合又は重縮合を進行させる。また、水性ポリエステル樹脂が上記第一段反応と第二段反応の二段階の反応で生成する場合には、第一段反応の前や後など任意のタイミングで反応系中に層状珪酸塩を加え、この状態で第二段反応を進行させる。   In the process of producing the aqueous polyester resin as described above, the condensation or polycondensation of the polyvalent carboxylic acid component, the glycol component, and the water solubility-imparting component proceeds in the presence of the layered silicate. For example, when an aqueous polyester resin is produced by a one-step reaction (direct esterification reaction), a layered silicate is contained in a reaction system containing a polyvalent carboxylic acid component, a glycol component and a water solubility-imparting component. In the state, condensation or polycondensation of the polyvalent carboxylic acid component, the glycol component and the water-solubilizing component is allowed to proceed. In addition, when the aqueous polyester resin is produced by the two-stage reaction of the first-stage reaction and the second-stage reaction, a layered silicate is added to the reaction system at any timing such as before or after the first-stage reaction. In this state, the second stage reaction is allowed to proceed.

反応系への層状珪酸塩の添加は適宜の手法で行われる。例えば、まず水分散性ベントナイト等の水分散性の層状珪酸塩を水に分散させて、水分散液を調製する。このとき層状珪酸塩の粒子が膨潤し、結晶内の層間距離が大きくなる。この水分散液を反応系中に滴下するなどして、層状珪酸塩を反応系に添加する。また、有機層状珪酸塩が使用される場合には、有機層状珪酸塩を適宜の有機溶剤に分散させた分散液を調製する。この場合も有機層状珪酸塩の粒子が膨潤し、結晶の層間距離が大きくなる。この分散液を反応系中に滴下するなどして、有機層状珪酸塩を反応系に添加する。   Addition of the layered silicate to the reaction system is performed by an appropriate method. For example, a water-dispersed layered silicate such as water-dispersible bentonite is first dispersed in water to prepare an aqueous dispersion. At this time, the layered silicate particles swell and the interlayer distance in the crystal increases. The layered silicate is added to the reaction system, for example, by dropping the aqueous dispersion into the reaction system. When organic layered silicate is used, a dispersion is prepared by dispersing the organic layered silicate in an appropriate organic solvent. Also in this case, the organic layered silicate particles swell and the distance between the crystals increases. The organic layered silicate is added to the reaction system, for example, by dropping the dispersion into the reaction system.

このようにして多価カルボン酸成分、グリコール成分及び水溶性付与成分の縮合又は重縮合が、層状珪酸塩の存在下で進行すると、層状珪酸塩が単層剥離して分散した剥離型ナノコンポジットが形成され、或いはポリエステル樹脂の分子鎖が層状珪酸塩の層間に挿入した挿入型ナノコンポジットが形成される。   When the condensation or polycondensation of the polyvalent carboxylic acid component, the glycol component and the water-solubilizing component proceeds in the presence of the layered silicate in this way, a peelable nanocomposite in which the layered silicate is separated and dispersed is obtained. An insertion type nanocomposite in which a molecular chain of a polyester resin is inserted between layers of a layered silicate is formed.

このようにして層状珪酸塩とナノコンポジット化した水性ポリエステル樹脂は、ポリエステル樹脂本来の有する優れた性質が保持されたまま、水系溶媒に分散又は溶解可能であるという性質が付与される。また、この水性ポリエステル樹脂には難燃性が付与され、更に仮に燃焼したとしても高温の液滴が飛散しにくいという特性が付与される。   The aqueous polyester resin nanocomposited with the layered silicate in this way is given the property of being dispersible or soluble in an aqueous solvent while maintaining the excellent properties inherent in the polyester resin. In addition, this water-based polyester resin is imparted with flame retardancy, and further has the property that high-temperature droplets are unlikely to scatter even if burnt.

本発明に係る水性ポリエステル樹脂は各種用途に用いられる。特に、この水性ポリエステル樹脂は上述した如く、耐久性等に優れかつ水系溶媒に分散又は溶解可能であるという特徴を具備することから、この水性ポリエステル樹脂は、皮膜形成用樹脂組成物の調製に好適に使用される。なお、水性ポリエステル樹脂が皮膜形成用樹脂組成物の調製に使用される場合、前記水性ポリエステル樹脂の数平均分子量は5000〜50000の範囲であることが好ましい。このように数平均分子量が5000以上であれば、水性ポリエステル樹脂の耐久性及び耐水性が特に優れたものとなり、また、耐加水分解性の向上にも充分な効果を発揮する。またこの数平均分子量が50000以下であることで、皮膜形成用樹脂組成物中で水性ポリエステル樹脂が水系溶媒に分散又は溶解された場合に、優れた溶液安定性が維持される。   The aqueous polyester resin according to the present invention is used for various applications. In particular, as described above, the aqueous polyester resin has characteristics such as excellent durability and can be dispersed or dissolved in an aqueous solvent. Therefore, the aqueous polyester resin is suitable for the preparation of a film-forming resin composition. Used for. In addition, when aqueous polyester resin is used for preparation of the resin composition for film formation, it is preferable that the number average molecular weights of the said aqueous polyester resin are the range of 5000-50000. Thus, when the number average molecular weight is 5000 or more, the durability and water resistance of the water-based polyester resin are particularly excellent, and a sufficient effect is exhibited for improving hydrolysis resistance. Moreover, when this number average molecular weight is 50000 or less, when the aqueous polyester resin is dispersed or dissolved in an aqueous solvent in the resin composition for film formation, excellent solution stability is maintained.

また水性ポリエステル樹脂が皮膜形成用樹脂組成物の調製に使用される場合、この水性ポリエステル樹脂の固有粘度は0.05〜1.0の範囲が好ましい。この場合、皮膜形成用樹脂組成物に優れた難燃性、耐久性及び耐水性が付与されると共に、分散液もしくは溶液の長期保存安定性が向上する。すなわち、固有粘度が0.05以上であることで皮膜形成用樹脂組成物から特に優れた強度のフィルムが形成されると共に、固有粘度が1.0以下であることで分散液もしくは溶液の長期保存安定性を特に優れたものとなる。また、特に前記固有粘度が0.12〜0.9の範囲で、特に優れた効果が得られる。また更に前記固有粘度が0.2〜0.9の範囲で、最適な効果が得られる。   Moreover, when aqueous polyester resin is used for preparation of the film forming resin composition, the intrinsic viscosity of this aqueous polyester resin is preferably in the range of 0.05 to 1.0. In this case, excellent flame retardancy, durability and water resistance are imparted to the film-forming resin composition, and the long-term storage stability of the dispersion or solution is improved. That is, when the intrinsic viscosity is 0.05 or more, a film having particularly excellent strength is formed from the film-forming resin composition, and when the intrinsic viscosity is 1.0 or less, the dispersion or solution is stored for a long time. Stability is particularly excellent. In particular, particularly excellent effects can be obtained when the intrinsic viscosity is in the range of 0.12 to 0.9. Furthermore, an optimum effect is obtained when the intrinsic viscosity is in the range of 0.2 to 0.9.

本発明に係る皮膜形成用樹脂組成物は、上記水性ポリエステル樹脂を含有するため、水系の組成物の状態での塗布が可能であり、この皮膜形成用樹脂組成物の使用により基材の加工処理が行われる際の労働安全性及び環境保全性が優れている。なお、この皮膜形成用樹脂組成物には、必要に応じ、例えば浸透剤、難燃剤、静電気防止剤、顔料、染料、酸化防止剤、紫外線吸収剤、消泡剤、分散助剤等の添加剤が含有されても良い。   Since the film-forming resin composition according to the present invention contains the water-based polyester resin, it can be applied in the state of an aqueous composition. By using this film-forming resin composition, the base material is processed. Occupational safety and environmental conservation are excellent. The film-forming resin composition may contain additives such as penetrants, flame retardants, antistatic agents, pigments, dyes, antioxidants, ultraviolet absorbers, antifoaming agents, and dispersion aids as necessary. May be contained.

本発明に係る皮膜形成用樹脂組成物が繊維製品の処理に対して使用される場合の処理方法としては、例えばこの皮膜形成用樹脂組成物を織物、編物、不織布、敷物、ウエブ等に浸漬法、パディング法、コーティング法等により塗布する方法、経糸糊付け方法と同様にサイジング機によって水性ポリエステル樹脂を糸条に塗布する方法、前記処理された糸条を製織に供する方法等が挙げられる。   As a treatment method when the resin composition for film formation according to the present invention is used for the treatment of textile products, for example, the resin composition for film formation is immersed in a woven fabric, a knitted fabric, a nonwoven fabric, a rug, a web or the like. Examples thereof include a method of applying by a padding method, a coating method, etc., a method of applying an aqueous polyester resin to a yarn by a sizing machine in the same manner as a warp gluing method, a method of subjecting the treated yarn to weaving, and the like.

また、この皮膜形成用樹脂組成物がPETフィルムのポリエステルフィルムの表面処理に使用される場合の使用方法としては、例えば、製造されたPETフィルムに対して事後的に皮膜形成用樹脂組成物を塗布する方法が挙げられる。また、例えばPET等のポリエステルを常法によりフィルム化する過程のいずれかの段階で、ポリエステルフィルムの表面に皮膜形成用樹脂組成物を塗布する方法も挙げられる。後者の場合、PETのフィルム化は、例えばPETの乾燥、溶融押し出し、未延伸シート化、二軸延伸、熱処理の各工程を経て行われるが、皮膜形成用樹脂組成物は前記いずれかの工程で、例えば浸漬法、カーテンコート法、グラビアコート法、ワイヤーバー法、スプレーコート法、リバースコート法またはダイコート法等によりフィルム表面に塗布される。   Moreover, as a usage method when this film-forming resin composition is used for the surface treatment of a polyester film of a PET film, for example, a film-forming resin composition is subsequently applied to the produced PET film. The method of doing is mentioned. In addition, for example, a method of applying a film-forming resin composition to the surface of the polyester film at any stage of the process of forming a polyester such as PET by a conventional method is also included. In the latter case, the film formation of PET is performed through, for example, PET drying, melt extrusion, unstretched sheet formation, biaxial stretching, and heat treatment, but the film-forming resin composition is in any of the above steps. For example, it is applied to the film surface by a dipping method, curtain coating method, gravure coating method, wire bar method, spray coating method, reverse coating method or die coating method.

さらに、本発明に係る水性ポリエステル樹脂を含有する皮膜形成用樹脂組成物の用途としては、上記に例示される用途のほか、金属、ガラス、紙、木材等のコーティング剤、並びに電子基板等のオーバーコート剤、並びにアンカーコート剤、インクバインダー等の接着剤関係、並びにポリ塩化ビニル、ポリカーボネート等のプラスチックフィルムの表面処理剤等としての用途も挙げられる。   Furthermore, as a use of the film-forming resin composition containing the aqueous polyester resin according to the present invention, in addition to the uses exemplified above, coating agents for metals, glass, paper, wood, etc., and overcoating for electronic substrates, etc. Examples of the coating agent include adhesives such as an anchor coating agent and an ink binder, and uses as a surface treatment agent for plastic films such as polyvinyl chloride and polycarbonate.

このように皮膜形成用樹脂組成物による表面処理が施されたポリエステルフィルムや繊維等には難燃性が付与され、また火災等により燃焼したとしても表面の水性ポリエステル樹脂が崩れにくくなり、高温の液滴の飛散が抑制される。このため、火災等における被害の拡大が抑制される。   As described above, the polyester film or fiber subjected to the surface treatment with the film-forming resin composition is imparted with flame retardancy, and even if it is burned by a fire or the like, the surface water-based polyester resin is less likely to collapse, Droplet scattering is suppressed. For this reason, the expansion of the damage in a fire etc. is suppressed.

以下に本発明を具体的な実施例に基づいて更に詳述する。但し、本発明はこれらの実施例に限定されない。尚、以下に使用される「部」及び「%」は、特に示さない限り、全て重量基準である。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on specific examples. However, the present invention is not limited to these examples. Note that “parts” and “%” used below are all based on weight unless otherwise specified.

(実施例1)
層状珪酸塩として水分散性ベントナイト(ホージュン株式会社製「ベンゲルブライト23」)を用い、この層状珪酸塩13.5部と、水300部とを混合し、ホモミキサーを用いて5000rpm、30分の条件で攪拌して、層状珪酸塩の水分散液を調製した。
Example 1
Water dispersible bentonite (“Bengel Bright 23” manufactured by Hojun Co., Ltd.) is used as the layered silicate, 13.5 parts of this layered silicate and 300 parts of water are mixed, and 5000 rpm, 30 minutes using a homomixer. The mixture was stirred under conditions to prepare an aqueous dispersion of layered silicate.

また、反応容器内に、ジメチルテレフタル酸(DMT)179.4部、ジメチルイソフタル酸(DMI)46.2部、5−スルホン酸ナトリウムジメチルイソフタル酸(SIPM)47.0部、エチレングリコール(EG)163.0部、及び触媒としてシュウ酸チタニウムカリ0.1部を加え、常圧、窒素雰囲気中で攪拌混合しながら200℃に昇温した。次に、3時間かけて反応温度を260℃にまで徐々に昇温し、エステル交換反応を終了させた。   Also, in the reaction vessel, 179.4 parts of dimethyl terephthalic acid (DMT), 46.2 parts of dimethyl isophthalic acid (DMI), 47.0 parts of sodium dimethylisophthalic acid (SIPM), ethylene glycol (EG) 163.0 parts and 0.1 parts of potassium potassium oxalate as a catalyst were added, and the temperature was raised to 200 ° C. while stirring and mixing in a normal pressure and nitrogen atmosphere. Next, the reaction temperature was gradually raised to 260 ° C. over 3 hours to complete the transesterification reaction.

その後、反応系を130〜180℃の温度範囲に保った状態で、200rpmの条件で攪拌しながら、この反応系中に上記層状珪酸塩の水分散液を少量ずつ滴下した。この間に蒸発する水は系外に排出した。   Thereafter, the aqueous dispersion of the layered silicate was added dropwise to the reaction system while stirring the reaction system in a temperature range of 130 to 180 ° C. at 200 rpm. During this time, the water evaporated was discharged out of the system.

その後、反応系に三酸化アンチモンを0.08部加えた後、この反応系を250℃に保持した状態で徐々に減圧し、250℃、0.67hPa(0.5mmHg)の条件に2時間保持することで重縮合反応を進行させ、水性ポリエステル樹脂を得た。   Thereafter, 0.08 part of antimony trioxide was added to the reaction system, and then the pressure was gradually reduced while maintaining the reaction system at 250 ° C., and maintained at 250 ° C. and 0.67 hPa (0.5 mmHg) for 2 hours. As a result, the polycondensation reaction was advanced to obtain an aqueous polyester resin.

得られた水性ポリエステル樹脂25部と、水75部とを、溶解槽中で混合し、温度80〜95℃で2時間かけて攪拌することにより、水性ポリエステル樹脂を水に溶解させた。これにより、水性ポリエステル樹脂の25%水溶液を得た。   25 parts of the obtained aqueous polyester resin and 75 parts of water were mixed in a dissolution tank and stirred at a temperature of 80 to 95 ° C. for 2 hours to dissolve the aqueous polyester resin in water. Thereby, a 25% aqueous solution of an aqueous polyester resin was obtained.

(実施例2)
実施例1において、層状珪酸塩として、ホージュン株式会社製「ベンゲルブライト23」に代えて、ホージュン株式会社製「ベンゲルブライト25」を用いた。それ以外の条件は実施例1と同一にして、水性ポリエステル樹脂の25%水溶液を得た。
(Example 2)
In Example 1, “Bengel Bright 25” manufactured by Hojun Co., Ltd. was used in place of “Bengel Bright 23” manufactured by Hojung Co., Ltd. as the layered silicate. The other conditions were the same as in Example 1 to obtain a 25% aqueous solution of an aqueous polyester resin.

(実施例3)
実施例1において、層状珪酸塩の水分散液の調製時における層状珪酸塩の使用量を21.6部、水の使用量を500部に変更した。それ以外の条件は実施例1と同一にして、水性ポリエステル樹脂の25%水溶液を得た。
(Example 3)
In Example 1, the amount of layered silicate used in the preparation of the aqueous dispersion of layered silicate was changed to 21.6 parts, and the amount of water used was changed to 500 parts. The other conditions were the same as in Example 1 to obtain a 25% aqueous solution of an aqueous polyester resin.

(実施例4)
実施例1において、層状珪酸塩の水分散液の調製時における層状珪酸塩の使用量を27.0部、水の使用量を700部に変更した。それ以外の条件は実施例1と同一にして、水性ポリエステル樹脂の25%水溶液を得た。
(実施例5)
実施例1において、層状珪酸塩の水分散液の調製時における層状珪酸塩の使用量を16.0部、テレフタル酸ジメチルの使用量を82.0部、5−スルホン酸ナトリウムジメチルイソフタル酸の使用量を195.8部に変更した。それ以外の条件は実施例1と同一にして、水性ポリエステル樹脂の25%水溶液を得た。
(実施例6)
層状珪酸塩として水分散性ベントナイト(ホージュン株式会社製「ベンゲルブライト23」)を用い、この層状珪酸塩13.8部と、水300部とを混合し、ホモミキサーを用いて5000rpm、30分の条件で攪拌して、層状珪酸塩の水分散液を調製した。
Example 4
In Example 1, the amount of layered silicate used in the preparation of the aqueous dispersion of layered silicate was changed to 27.0 parts, and the amount of water used was changed to 700 parts. The other conditions were the same as in Example 1 to obtain a 25% aqueous solution of an aqueous polyester resin.
(Example 5)
In Example 1, the amount of layered silicate used in the preparation of the aqueous dispersion of layered silicate was 16.0 parts, the amount of dimethyl terephthalate used was 82.0 parts, and the use of sodium dimethylisophthalic acid 5-sulfonate The amount was changed to 195.8 parts. The other conditions were the same as in Example 1 to obtain a 25% aqueous solution of an aqueous polyester resin.
(Example 6)
A water dispersible bentonite (“Bengel Bright 23” manufactured by Hojun Co., Ltd.) is used as the layered silicate, 13.8 parts of this layered silicate and 300 parts of water are mixed, and 5000 rpm, 30 minutes using a homomixer. The mixture was stirred under conditions to prepare an aqueous dispersion of layered silicate.

また、反応容器内に、ジメチルテレフタル酸171.7部、ジメチルイソフタル酸46.2部、エチレングリコール163.0部及び触媒として触媒としてシュウ酸チタニウムカリ0.1部を加え、常圧、窒素雰囲気中で攪拌混合しながら200℃に昇温した。次に、4時間かけて反応温度を260℃にまで徐々に昇温し、エステル交換反応を終了させた。   Further, 171.7 parts of dimethyl terephthalic acid, 46.2 parts of dimethyl isophthalic acid, 163.0 parts of ethylene glycol and 0.1 part of titanium potassium oxalate as a catalyst are added to the reaction vessel, and atmospheric pressure and nitrogen atmosphere are added. The temperature was raised to 200 ° C. with stirring and mixing. Next, the reaction temperature was gradually raised to 260 ° C. over 4 hours to complete the transesterification reaction.

その後、反応系を80℃以下まで冷却し、この反応系に上記層状珪酸塩の水分散液を加えた。次いで、この反応系を100℃まで昇温し、反応系中の水を全て蒸発させた。次に、この反応系に無水トリメリット酸38.1部を添加した後、この反応系を250℃に保持した状態で徐々に減圧し、250℃、0.67hPa(0.5mmHg)の条件に2時間保持することで重縮合反応を進行させ、酸価50.2、固有粘度0.37、数平均分子量7700の水性ポリエステル樹脂を得た。   Thereafter, the reaction system was cooled to 80 ° C. or less, and the aqueous dispersion of the layered silicate was added to the reaction system. Next, the temperature of the reaction system was raised to 100 ° C. to evaporate all the water in the reaction system. Next, after adding 38.1 parts of trimellitic anhydride to the reaction system, the reaction system was gradually depressurized while being kept at 250 ° C., and the conditions were 250 ° C. and 0.67 hPa (0.5 mmHg). The polycondensation reaction was advanced by holding for 2 hours to obtain an aqueous polyester resin having an acid value of 50.2, an intrinsic viscosity of 0.37, and a number average molecular weight of 7700.

得られた水性ポリエステル樹脂25部と、水73.7部と、25%アンモニア水1.3部とを溶解槽中で混合し、攪拌しながら、温度80〜95℃で2時間かけて攪拌することにより、水性ポリエステル樹脂を水に溶解させた。これにより、水性ポリエステル樹脂の25%水溶液を得た。   25 parts of the obtained aqueous polyester resin, 73.7 parts of water, and 1.3 parts of 25% aqueous ammonia are mixed in a dissolution tank and stirred at a temperature of 80 to 95 ° C. for 2 hours while stirring. As a result, the aqueous polyester resin was dissolved in water. Thereby, a 25% aqueous solution of an aqueous polyester resin was obtained.

(実施例7)
実施例6において、ジメチルテレフタル酸の使用量を184.6部に変更し、更に無水トリメリット酸に代えて、無水ピロメリット酸を28.8部使用した。それ以外の条件は実施例6と同一にして、水性ポリエステル樹脂の25%水溶液を得た。
(Example 7)
In Example 6, the amount of dimethyl terephthalic acid used was changed to 184.6 parts, and 28.8 parts of pyromellitic anhydride was used instead of trimellitic anhydride. The other conditions were the same as in Example 6 to obtain a 25% aqueous solution of an aqueous polyester resin.

(実施例8)
実施例6において、層状珪酸塩の水分散液の調製時における層状珪酸塩の使用量を14.8部、ジメチルテレフタル酸の使用量を82.0部、無水トリメリット酸の使用量を127.0部に変更した。それ以外の条件は実施例6と同一にして、水性ポリエステル樹脂の25%水溶液を得た。
(Example 8)
In Example 6, the amount of layered silicate used in the preparation of the aqueous dispersion of layered silicate was 14.8 parts, the amount of dimethylterephthalic acid used was 82.0 parts, and the amount of trimellitic anhydride used was 127. Changed to 0 parts. The other conditions were the same as in Example 6 to obtain a 25% aqueous solution of an aqueous polyester resin.

(実施例9)
層状珪酸塩として水分散性ベントナイト(ホージュン株式会社製「ベンゲルブライト23」)を用い、この層状珪酸塩13.8部と、水300部とを混合し、ホモミキサーを用いて5000rpm、30分の条件で攪拌して、層状珪酸塩の水分散液を調製した。
Example 9
A water dispersible bentonite (“Bengelbright 23” manufactured by Hojun Co., Ltd.) is used as the layered silicate, 13.8 parts of this layered silicate and 300 parts of water are mixed, and 5000 rpm, 30 minutes using a homomixer. The mixture was stirred under conditions to prepare an aqueous dispersion of layered silicate.

また、反応容器内に、ジメチルテレフタル酸174.3部、ジメチルイソフタル酸46.2部、5−スルホン酸ナトリウムジメチルイソフタル酸23.5部、エチレングリコール163.0部及び触媒として触媒としてシュウ酸チタニウムカリ0.1部を加え、常圧、窒素雰囲気中で攪拌混合しながら200℃に昇温した。次に、4時間かけて反応温度を260℃にまで徐々に昇温し、エステル交換反応を終了させた。   Further, 174.3 parts of dimethylterephthalic acid, 46.2 parts of dimethylisophthalic acid, 23.5 parts of sodium dimethylisophthalic acid, 163.0 parts of ethylene glycol, and titanium oxalate as a catalyst as a catalyst are contained in a reaction vessel. 0.1 parts of potassium was added, and the temperature was raised to 200 ° C. while stirring and mixing in a normal pressure and nitrogen atmosphere. Next, the reaction temperature was gradually raised to 260 ° C. over 4 hours to complete the transesterification reaction.

その後、反応系を80℃以下まで冷却し、この反応系に上記層状珪酸塩の水分散液を加えた。次いで、この反応系を100℃まで昇温し、反応系中の水を全て蒸発させた。次に、この反応系に無水トリメリット酸20.3部を添加した後、この反応系を250℃に保持した状態で徐々に減圧し、250℃、0.67hPa(0.5mmHg)の条件に2時間保持することで重縮合反応を進行させ、酸価50.2、固有粘度0.37、数平均分子量7700の水性ポリエステル樹脂を得た。   Thereafter, the reaction system was cooled to 80 ° C. or less, and the aqueous dispersion of the layered silicate was added to the reaction system. Next, the temperature of the reaction system was raised to 100 ° C. to evaporate all the water in the reaction system. Next, after adding 20.3 parts of trimellitic anhydride to the reaction system, the reaction system was gradually depressurized while being kept at 250 ° C., and the conditions were 250 ° C. and 0.67 hPa (0.5 mmHg). The polycondensation reaction was advanced by holding for 2 hours to obtain an aqueous polyester resin having an acid value of 50.2, an intrinsic viscosity of 0.37, and a number average molecular weight of 7700.

得られた水性ポリエステル樹脂25部と、水73.7部と、25%アンモニア水1.3部とを溶解槽中で混合し、攪拌しながら、温度80〜95℃で2時間かけて攪拌することにより、水性ポリエステル樹脂を水に溶解させた。これにより、水性ポリエステル樹脂の25%水溶液を得た。   25 parts of the obtained aqueous polyester resin, 73.7 parts of water, and 1.3 parts of 25% aqueous ammonia are mixed in a dissolution tank and stirred at a temperature of 80 to 95 ° C. for 2 hours while stirring. As a result, the aqueous polyester resin was dissolved in water. Thereby, a 25% aqueous solution of an aqueous polyester resin was obtained.

(実施例10)
実施例9において、ジメチルテレフタル酸の使用量を179.4部に変更し、更に無水トリメリット酸に代えて、無水ピロメリット酸を17.3部使用した。それ以外の条件は実施例9と同一にして、水性ポリエステル樹脂の25%水溶液を得た。
(Example 10)
In Example 9, the amount of dimethyl terephthalic acid used was changed to 179.4 parts, and 17.3 parts of pyromellitic anhydride was used instead of trimellitic anhydride. Other conditions were the same as in Example 9, and a 25% aqueous solution of an aqueous polyester resin was obtained.

(比較例1)
実施例1において、層状珪酸塩の水分散液を調製せず、反応系に層状珪酸塩の水分散液を加えることなく、他は実施例1と同一の条件で、固有粘度0.40、数平均分子量8000の水性ポリエステル樹脂を生成し、この水性ポリエステル樹脂を用いて水性ポリエステル樹脂の25%水溶液を得た。
(Comparative Example 1)
In Example 1, an aqueous dispersion of layered silicate was not prepared, and an aqueous viscosity of layered silicate was not added to the reaction system, but the other conditions were the same as in Example 1, and the intrinsic viscosity was 0.40. An aqueous polyester resin having an average molecular weight of 8000 was produced, and a 25% aqueous solution of the aqueous polyester resin was obtained using this aqueous polyester resin.

(比較例2)
実施例1において、層状珪酸塩の水分散液を反応系に加えることなく、それ以外は実施例1と同一の条件で水性ポリエステル樹脂を生成した。この水性ポリエステル樹脂と、水分散性ベントナイト(ホージュン株式会社製「ベンゲルブライト23」)に水を加えて、実施例1と同じ濃度の水性ポリエステル樹脂の25%水溶液を得た。
(Comparative Example 2)
In Example 1, an aqueous polyester resin was produced under the same conditions as in Example 1 except that the aqueous dispersion of layered silicate was not added to the reaction system. Water was added to this water-based polyester resin and water dispersible bentonite (“Bengel Bright 23” manufactured by Hojun Co., Ltd.) to obtain a 25% aqueous solution of the water-based polyester resin having the same concentration as in Example 1.

(燃焼試験)
各実施例及び比較例で得られた水性ポリエステル樹脂の25%水溶液を用い、ポリエステルトロピカル布に対してパディング法にて加工を施し、これを110℃で5分間乾燥させた後、180℃で1分間キュア処理を施して、試験布を得た。
(Combustion test)
Using a 25% aqueous solution of the aqueous polyester resin obtained in each Example and Comparative Example, the polyester tropical cloth was processed by a padding method, dried at 110 ° C. for 5 minutes, and then 1 ° C. at 180 ° C. A curing treatment was performed for a minute to obtain a test cloth.

この試験布に対して、接炎法(JIS L 1091 D法)に準拠して燃焼性試験を実施し、試験布が燃焼するまでに要した接炎回数を測定した。   The test cloth was subjected to a flammability test in accordance with a flame contact method (JIS L 1091 D method), and the number of times of flame contact required until the test cloth burned was measured.

また、この燃焼性試験によって試験布が燃焼した場合には、この試験布からの高温の液滴の滴下の有無を確認した。   Further, when the test cloth burned by this flammability test, it was confirmed whether or not a high temperature droplet was dropped from the test cloth.

この結果を表1に示す。   The results are shown in Table 1.

Figure 0005297085
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上記結果から明らかなように、実施例1〜10では接炎回数が多く、難燃性が高いことが確認された。   As is clear from the above results, in Examples 1 to 10, it was confirmed that the number of flame contact was large and the flame retardancy was high.

また、比較例1,2では試験布が燃焼した際には高温の液滴が下方に滴下したのに対して、実施例1〜10では燃焼してもこのような滴下が生じなかった。従って、実施例1〜10では、例えば火災時における燃え広がりの抑制にも効果を発揮することが確認された。   Further, in Comparative Examples 1 and 2, when the test cloth burned, high temperature droplets dropped downward, whereas in Examples 1 to 10, such dripping did not occur even when burned. Therefore, in Examples 1-10, it was confirmed that an effect is exhibited also in the suppression of the spread of the flame at the time of fire, for example.

(X線回折)
株式会社リガク製のX線回折測定装置「SWXD−FK」を用い、各実施例で得られた水性ポリエステル樹脂の粉末X線回折測定を行ったところ、層状珪酸塩に特徴的な13〜14Åの面間隔に対応する回折ピークが確認されず、各実施例における水性ポリエステル樹脂中には層状珪酸塩が単層剥離して分散したナノコンポジット構造が形成されていることが確認された。
(X-ray diffraction)
Using an X-ray diffraction measurement device “SWXD-FK” manufactured by Rigaku Corporation, the powder X-ray diffraction measurement of the aqueous polyester resin obtained in each Example was performed. A diffraction peak corresponding to the interplanar spacing was not confirmed, and it was confirmed that a nanocomposite structure in which the layered silicate was separated and dispersed was formed in the aqueous polyester resin in each Example.

Claims (11)

多価カルボン酸成分、グリコール成分及び水溶性付与成分が、層状珪酸塩の存在下で反応して縮合又は重縮合する工程を経て製造された、層状珪酸塩とハイブリッド化した水性ポリエステル樹脂であり、
前記水溶性付与成分が、金属スルホネート基を有するジカルボン酸、三塩基酸、四塩基酸、或いはこれらのエステル形成性誘導体から選択される一種以上を含み、前記水溶性付与成分の使用量が、前記多価カルボン酸成分と水溶性付与成分の使用量の合計量に対して1〜60モル%の範囲であり、
前記層状珪酸塩の使用量が、水性ポリエステル樹脂全量に対して0.1〜15質量%の範囲であることを特徴とする層状珪酸塩とハイブリッド化した水性ポリエステル樹脂。
A polyvalent carboxylic acid component, a glycol component, and a water-solubilizing component are water polyester resins hybridized with a layered silicate produced through a process of condensation or polycondensation by reaction in the presence of the layered silicate,
The water-solubility-imparting component contains one or more selected from dicarboxylic acids having a metal sulfonate group, tribasic acid, tetrabasic acid, or ester-forming derivatives thereof, and the amount of the water-solubility-imparting component used is Ri range der of 1-60 mol% based on the total amount of the amount of the polycarboxylic acid component and a water-imparting components,
The layered amount of silicate, an aqueous polyester resin total amount with respect to 0.1 to 15% by weight layered silicate and wherein the range der Rukoto of the hybridized aqueous polyester resin.
上記層状珪酸塩が、天然品及び合成品から選択される一種以上のものであることを特徴とする請求項1記載の層状珪酸塩とハイブリッド化した水性ポリエステル樹脂。 The aqueous polyester resin hybridized with the layered silicate according to claim 1 , wherein the layered silicate is one or more selected from natural products and synthetic products. 上記層状珪酸塩が有機層状珪酸塩であることを特徴とする請求項1又は2に記載の層状珪酸塩とハイブリッド化した水性ポリエステル樹脂。 3. The aqueous polyester resin hybridized with the layered silicate according to claim 1 or 2 , wherein the layered silicate is an organic layered silicate. 上記金属スルホネート基を有するジカルボン酸が、5−ソジウムスルホイソフタル酸及びそのエステル形成性誘導体から選択される一種以上であり、この5−ソジウムスルホイソフタル酸及びそのエステル形成性誘導体の使用量の総量が、上記多価カルボン酸成分全量に対して1〜60モル%の範囲であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の層状珪酸塩とハイブリッド化した水性ポリエステル樹脂。 The dicarboxylic acid having a metal sulfonate group is at least one selected from 5-sodium sulfoisophthalic acid and ester-forming derivatives thereof, and the amount of 5-sodium sulfoisophthalic acid and ester-forming derivatives used thereof is The aqueous polyester resin hybridized with the layered silicate according to any one of claims 1 to 3 , wherein the total amount is in the range of 1 to 60 mol% with respect to the total amount of the polyvalent carboxylic acid component. . 三塩基酸、四塩基酸及びこれらのエステル形成性誘導体の使用量の総量が、上記多価カルボン酸成分全量に対して1〜60モル%の範囲であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の層状珪酸塩とハイブリッド化した水性ポリエステル樹脂。 The total amount of tribasic acid, tetrabasic acid and their ester-forming derivatives used is in the range of 1 to 60 mol% with respect to the total amount of the polyvalent carboxylic acid component. An aqueous polyester resin hybridized with the layered silicate according to any one of the above. 三塩基酸としてトリメリット酸及びそのエステル形成性誘導体から選択される少なくとも一種が使用されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の層状珪酸塩とハイブリッド化した水性ポリエステル樹脂。 The aqueous polyester hybridized with the layered silicate according to any one of claims 1 to 3, wherein at least one selected from trimellitic acid and an ester-forming derivative thereof is used as a tribasic acid. resin. 請求項1乃至のいずれか一項に記載の層状珪酸塩とハイブリッド化した水性ポリエステル樹脂を含有することを特徴とする皮膜形成用樹脂組成物。 A resin composition for film formation, comprising an aqueous polyester resin hybridized with the layered silicate according to any one of claims 1 to 6 . ポリエステルフィルム表面加工用であることを特徴とする請求項に記載の皮膜形成用樹脂組成物。 The resin composition for forming a film according to claim 7 , wherein the resin composition is for polyester film surface processing. 繊維加工用であることを特徴とする請求項に記載の皮膜形成用樹脂組成物。 The resin composition for film formation according to claim 7 , which is used for fiber processing. 請求項又はに記載の皮膜形成用樹脂組成物による表面処理が施されていることを特徴とするポリエステルフィルム。 A polyester film, which has been subjected to a surface treatment with the film-forming resin composition according to claim 7 or 8 . 請求項又はに記載の皮膜形成用樹脂組成物による加工処理が施されていることを特徴とする繊維。 A fiber that has been processed with the film-forming resin composition according to claim 7 or 9 .
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