JP5718686B2 - 熱可塑性樹脂水性分散液及びこれを用いた耐水性皮膜 - Google Patents
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Landscapes
- Coating Of Shaped Articles Made Of Macromolecular Substances (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Description
なお、本明細書において、「(メタ)アクリル」は、「アクリルまたはメタクリル」を意味する。
なお、これらの両性高分子乳化剤は、2種類以上を併用しても構わない。
R1−(CnH2nO)m−R2・・・・・(1)
なお、式中、R1は下記の2種類の基(a)及び(b)から選ばれる基を示し、R2は、Hまたは炭素数1〜4のアルキル基を示し、nは1〜3の整数を示し、mは4〜25の整数を示す。
(a)(メタ)アクリロイルオキシ基
(CH2=CH−COO− または CH2=C(CH3)−COO−)
(b)(メタ)アクリロイルオキシエトキシ基
(CH2=CH−COO−CH2−CH2−O− 又は CH2=C(CH3)−COO−CH2−CH2−O−)
<中和度>
アニオン性高分子乳化剤と両性高分子乳化剤は、中和に使用したアルカリ性成分(アンモニア)のモル数を、重合体中の酸性単量体成分(例えばアクリル酸、メタクリル酸等)の合計モル数で除して、百分率(%)で示す。また、カチオン性高分子乳化剤は、中和に使用した酸性成分(酢酸)のモル数を、重合体中のアルカリ性単量体成分(例えばN,N-ジメチルアミノエチルメタクリレート等)の合計モル数で除して、百分率(%)で示す。
水性分散液約1gを精秤し熱風循環乾燥機にて105℃×3時間乾燥させた後、デシケーターの中で放冷しその重量を測定した。そして、下記の式に従い、固形分を算出した。
固形分(重量%)=(乾燥後の試料の重量/乾燥前の試料の重量)×100
高分子乳化剤の重量平均分子量は、以下の手順に従ってゲルパーミエイションクロマトグラフィー(GPC)法によって測定した。
なお、カルボキシル基含有モノマーを用いて得られる重合体(EM2、EM3)は、下記のカルボキシル基をエステル化する前処理を行った上で測定試料とした。
1)サンプル調整
サンプルを室温で24時間乾燥した後、常温にて5時間減圧乾燥した(真空乾燥機LHV−122(タバイエスペック(株)製)使用)。
得られた重合体サンプルをテトラヒドロフラン(THF)に溶解して0.2重量%溶液として、これを測定試料とした。
2)エステル化処理
カルボキシル基含有モノマーを用いて製造したEM2及びEM3については、上記の減圧乾燥後の重合体サンプルから測定試料(THF溶液)を調製するのに先立って、クロロホルム/メタノール混合液中で、エステル化剤(トリメチルシリルジアゾメタンヘキサン溶液)を加えて、溶解するまで室温で撹拌を行った(48〜72時間)。続いて室温で乾燥させた後、上記同様、0.2重量%のTHF溶液を調製して測定試料とした。
3)GPC測定
上記のようにして調製した測定試料を、島津製作所(株)製:GPC−6Aを使用し、下記の条件で測定した。
・流速:1ml/min
・展開溶媒:THF(テトラヒドロフラン)
・カラム:PLゲル10μmミックスB(ポリマー・ラボラトリー社製)
・標準試料:単分散PS(ポリマー・ラボラトリー社製)
・リファレンス:Sumilizer BHT(住友化学(株)製、分子量:220)
・検出器:RI、UV
水性分散液約400gを500mlのポリエチレン製瓶に入れて、蓋をした後、25℃の恒温槽に3時間放置して、温度が25℃になったところで、B型粘度計(TOKI SANGYO Co.製、TV−10M型)で粘度を測定した。
レーザー回折型粒度分布測定装置(島津社製:SALD−2100)を用いて体積平均
粒子径を測定した。
耐水性試験を行った後の接着強度測定用サンプルを剥離試験に掛ける前に外観評価を行った。
◎:サンプル全面に変化がなかった。
○:サンプルに白濁部分があった。
△:サンプルに白濁・フクレ部分があった。
×:サンプル全面に白濁・フクレがあった。
(サンプルの調製)
(実施例1〜6、比較例1〜4におけるサンプル調製)
下記の熱可塑性樹脂水性分散液作成例に示す手順にしたがって得られた熱可塑性樹脂分散液に表3に示す過酸化物を添加・分散させた。それぞれのサンプルをPET樹脂製フィルム(東レ(株)製:ルミラー、ポリエチレンテレフタレート製、厚さ25μm、コロナ表面処理)のコロナ表面処理面に4g/m2-Dryとなるように塗布し、80℃、1分間の条件下で乾燥した。そして、同様に調製したもう1枚の基材と、塗布面同士が重なるようにして載せた。その後、ヒートシールテスター(130℃×10分、圧力0.1MPa)を用いてヒートシールした。
ヒートシール後のサンプルを室温まで放冷した後、カッターナイフを用いて15mm巾に切り出してサンプルとした。
上記の手順において、「PET樹脂製フィルム(東レ(株)製:ルミラー、ポリエチレンテレフタレート製、厚さ25μm、コロナ表面処理)」を「アルミ箔(日本製箔(株)製、厚さ30μm)」に、また、ヒートシールテスターの条件を、「200℃×10分、圧力0.1MPa」に変更した以外は、上記と同様にしてサンプルを作製した。
上記サンプルを85℃の温水に浸漬し、0時間(温水浸漬直前)、24時間、148時間後の各サンプルを取り出し、付着水を清浄な布で拭き取った後、所定の剥離条件(200mm/min、剥離角180°)で剥離試験を実施して耐水試験後の接着強度を測定した。
各浸漬時間における接着強度(耐水試験の接着強度)と、初期(スタート直後)の接着強度との比の値を百分率(%)で示したものを保持率として算出し、接着強度が温水浸漬に対してどの程度維持できるかの尺度とした。
保持率(%)=(耐水試験後の接着強度)/(スタート直後の接着強度)×100
(製造例1〜4)
冷却器、窒素導入管、攪拌機及びモノマー滴下ロート及び加熱用のジャケットを装備した150L反応器に攪拌下、表1に記した各成分を表1に記した量仕込み、窒素置換後、内部温度を80℃まで上昇させた。更に、表1に記載の量の重合開始剤(2,2′−アゾビスイソブチロニトリル)を添加して、重合を開始した。温度を80℃に保って4時間重合を継続させた。次いで、得られた共重合体を表1に記載の量の中和剤で中和した後、イソプロパノール(IPA)を留去しながら水を添加して置換し、粘稠なアクリル系共重合体からなるカチオン性高分子乳化剤(製造例1)、アニオン性高分子乳化剤(製造例2)又は、両性系高分子乳化剤(製造例3)の中和物の水溶液(以下、「EM1」(製造例1)、「EM2」(製造例2)、「EM3」(製造例3)と称する。)を得た(収率はいずれも97%)。なお、ノニオン性高分子乳化剤は、中和が必要ないので、IPAを留去しながら水を添加して置換し、粘稠なノニオン性高分子乳化剤(以下、「EM4」(製造例4と称する。)を得た(収率は97%)。
((メタ)アクリル酸)
・アクリル酸…三菱化学(株)製、以下「AA」と略する。
・メタクリル酸…三菱レイヨン(株)製、以下「MAA」と略する。
・N,N-ジメチルアミノエチルメタクリレート…三洋化成工業(株)製、メタクリレートDMA、以下「DMA」と略する。
・メチルメタクリレート…三菱レイヨン(株)製、以下「MMA」と略する。
・ラウリルメタクリレート…三菱レイヨン(株)製、以下「SLMA」と略する。
・ブチルメタクリレート…三菱レイヨン(株)製、以下、「BMA」と略する。
・メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート ポリエチレングリコール繰り返し単位数9・・・日本油脂(株)製、以下「PME」と略する。
・t−ブチルパーオキシ2−エチルヘキシルカーボネート…アルケマ吉富(株)製:ルペロックスTBEC(10時間半減期温度:100℃)、以下「ルペロックスTBEC」と称する。
・t−ブチルハイドロパーオキサイド…アルケマ吉富(株)製:ルペロックスTBH(10時間半減期温度:172℃)、以下「ルペロックスTBH」と称する。
・2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン…アルケマ吉富(株)製:ルペロックス101(10時間半減期温度:120℃)、以下、「ルペロックス101」と称する。
・イソプロパノール…(株)トクヤマ製:トクソーIPA(登録商標)、以下「IPA」と略する。
エチレン−酢酸ビニル共重合体(三井デュポン社製;商品名 エバフレックス220、酢酸ビニル含有量28重量%)70重量部、エチレン−メタクリル酸共重合体(三井デュポン社製;商品名 ニュクレル N1050H、メタクリル酸含有量10重量%)30重量部を混合して、二軸押出機(池貝鉄鋼社製;型式番号PCM45 L/D=30、注入口 2箇所)のホッパーから、100重量部/時間の割合で押出機内に連続的に供給した。次いで、第1の注入口から、表1に示す高分子乳化剤水溶液を固形分換算で10重量部/時間、第2の注入口から水84重量部/時間を連続的に供給し、100℃の温度で押し出して乳白色の熱可塑性樹脂水性分散液を得た。表2に示す固形分濃度になるように、得られた水性分散液に温水を添加して調整した。その結果を表2に示す。
各イオン性高分子乳化剤で製造された熱可塑性樹脂水性分散液(以下、カチオン系「EM1-1」、アニオン系「EM2-1」、両性系「EM3-1」、ノニオン系「EM4-1」)と称する。)
500mlのガラス製ビーカーに表2に示す熱可塑性樹脂水性分散液を投入した。25mmのディスパーサー型攪拌翼(1500rpm)で撹拌しながら、熱可塑性樹脂分散液の固形分100重量部に対して、表3に示す量の過酸化物を過酸化物/イソプロパノール/水=1/4.5/4.5の分散液(溶液)として添加し、引き続き5分間攪拌して評価用サンプルとした。
評価用サンプルは、耐水接着強度試験を実施した。結果を表3に示す。
実施例1〜4は、過酸化物を使用しない対応する比較例と比べ、いずれも接着強度及び耐水接着強度が良好である。これは分散液中に含まれる過酸化物がヒートシール時にラジカルを発生して架橋が進み、接着層の凝集力が高くなって接着力と耐水接着力が向上したものと考えられる。
また、実施例5〜7は、過酸化物として、10時間半減期温度が異なるものを用いた例である。これらは、いずれも、使用上問題ない強度を示している。なお、実施例7では、基材をアルミ箔とし、ヒートシール温度を高くしており、条件調整により、更に良好な結果が得られることがわかった。
Claims (6)
- 熱可塑性樹脂を、高分子乳化剤を用いて水系媒体に分散させた水性分散液中に、過酸化物を含有させた熱可塑性樹脂水性分散液であって、
上記熱可塑性樹脂は、オレフィン系モノマーの単独重合体又はその共重合体、オレフィン系モノマー成分の含有率が50重量%以上の共重合体、及びこれらの無水マレイン酸変性重合体から選ばれる少なくとも1種でり、かつ、
上記高分子乳化剤は、下記ア)〜エ)から選ばれる少なくとも1種の高分子乳化剤である熱可塑性樹脂水性分散液。
ア)(メタ)アクリル酸を用いた共重合体からなるアニオン性高分子乳化剤、
イ)ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート−アルキル(メタ)アクリレート共重合体又はジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリルアミド−(メタ)アクリル酸アルキルエステル共重合体からなるカチオン性高分子乳化剤、
ウ)(メタ)アクリル酸を主成分とするアニオン性単量体と(メタ)アクリル酸アルキルアミノアルキルを主成分とするカチオン性単量体とを含有する単量体混合物を共重合して得られる両性高分子乳化剤、
エ)下記式(1)で示される反応性乳化剤。
R 1 −(C n H 2n O) m −R 2 (1)
なお、式中、R 1 は下記の2種類の基(a)及び(b)から選ばれる基を示し、R 2 は、Hまたは炭素数1〜4のアルキル基を示し、nは1〜3の整数を示し、mは4〜25の整数を示す。
(a)(メタ)アクリロイルオキシ基
(CH 2 =CH−COO− または CH 2 =C(CH 3 )−COO−)
(b)(メタ)アクリロイルオキシエトキシ基
(CH 2 =CH−COO−CH 2 −CH 2 −O− 又は CH 2 =C(CH 3 )−COO−CH 2 −CH 2 −O− - 上記過酸化物の含有量は、熱可塑性樹脂と高分子乳化剤の合計量100重量部に対して、0.5重量部以上10重量部以下である請求項1に記載の熱可塑性樹脂水性分散液。
- 上記過酸化物の10時間半減期温度が40℃以上155℃以下である請求項1又は2に記載の熱可塑性樹脂水性分散液。
- 上記高分子乳化剤は、重量平均分子量が5,000以上1,000,000以下の高分子乳化剤である請求項1〜3のいずれか1項に記載の熱可塑性樹脂水性分散液。
- 上記過酸化物が熱可塑性樹脂水性分散液の連続相に存在する請求項1〜4のいずれか1項に記載の熱可塑性樹脂水性分散液。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の熱可塑性樹脂水性分散液を加熱乾燥することにより得られる耐水性皮膜。
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