JPS60223823A - ポリアミド樹脂 - Google Patents

ポリアミド樹脂

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JPS60223823A
JPS60223823A JP60066421A JP6642185A JPS60223823A JP S60223823 A JPS60223823 A JP S60223823A JP 60066421 A JP60066421 A JP 60066421A JP 6642185 A JP6642185 A JP 6642185A JP S60223823 A JPS60223823 A JP S60223823A
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    • C08G69/34Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids derived from polyamines and polycarboxylic acids using polymerised unsaturated fatty acids
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の背景コ 本発明はポリアミド樹脂に関する。更に詳しくは、フレ
キソインキ工業で有用な高分子量脂肪酸ポリアミド樹脂
の改良に関し、環境保護基準に従う製品を提供すること
にある。改良点は酸末端を採用し、且つ充分量の不飽和
単量体脂肪酸を使用して、比較的高い固形分濃度を可能
にし、また良好なインキワニス性質を維持するにもかか
わらず溶媒放出の低減化を可能にする高分子量製品を与
えることにある。
フレキソインキは溶媒ベースのインキであり、ローラま
たはパッドによって可撓性シートのプラスチック箔や紙
に適用される。ある種の性質を有するフレキソインキバ
インダーを見い出す必要があり、これらのインキ樹脂お
よびこれから誘導されるインキの実用的見地からすれば
、ポリアミド樹脂はアルコール溶媒に可溶である必要が
あり、またかかる可溶性はタフネス、伺着性および光沢
を損なうことなく達成されねばならない。
米国特許第3253940号では、アルコール性溶媒、
特にエタノールへの溶解性を大きく改良して問題を解決
した。これは、エチレンジアミンの如きジアミン類の高
分子量脂肪酸ポリアミド樹脂の製造において、比較的短
鎖または低級の脂肪族−塩基酸を使用することを通じて
達成されている。かかる低級−塩基酸の例としては、酢
酸、プロピオン酸、酪酸などの炭素数5以下を有するも
のが挙げられている。米国特許第3224893号にお
いては、ヒドロキシモノカルボン酸が当該高分子量脂肪
酸ポリアミド樹脂に使用されている。
これら特許におけるポリアミド樹脂のアルコール溶媒ワ
ニスは、不揮発固形分が35重量%程度である。
、: 従来提供されている樹脂は、通常のアルコール5
、へへ 性溶媒で使用することができる。しかし、環境問題の解
決がめられているので、揮発性アルコール溶媒からの放
出の如き放出を減少させる努力がなされている。かかる
放出を減少させる一手段は、米国特許第3776865
号に記述の水減少性高分子量脂肪酸ポリアミド樹脂を与
えることである。
該特許に開示の如く、このことは高分子量脂肪酸ポリア
ミド樹脂の酸末端によって達成され、該ポリアミド樹脂
では高分子量脂肪酸および他の補助ジカルボン酸の酸成
分と、イソホロンジアミン単独またはアルキレンジアミ
ン(例、エチレンジアミ / )ノTh+ ’& ;市
’PJ/7) ’J ’? S ’ノlli p Ma
A−6−メー今を蔦アミン成分を使用している。酸末端
は、カルボキシル当量100当たり約50〜75のアミ
ン当量を使用することにより達成される。これら樹脂の
n−プロパツールの如きアルコール溶媒ワニスでは、非
不揮発固形分が約40%程度であると開示されている。
他の米国再発行特許第28533号では、酢酸、プロピ
オン酸の如き低級−塩基酸とある種のアミン組み合イつ
せを使用した高分子量脂肪酸ポリアミド樹脂を取り扱っ
ており、エタノール中で60%までの溶解度を開示して
いるが、多くの場合は50%またはそれ以下である。
環境基準が更により一層厳格になっているので、かかる
基準に応する樹脂を提供する努力が続行されている。5
5〜60%程度、好ましくは60%以上の高固形分ワニ
スが着色インキにおいて配合されるのであれば、溶媒放
出基準を満足し、溶媒放出を減少させるには望ましいこ
とである。高固形分ワニスに関し、低分子量樹脂の開発
が対象とされるかもしれないが、このことはフレキソイ
ンキ用途で要求される他の性質に大きな影響を与えるこ
となく達成されねばならない。上記要求としては、一般
に以下のことが挙げられる。
(a)高固形分インキワニスにおける良好な溶解性 (b)固形分60%で非常に低い粘度 (c)ゲル抵抗性 (d)非粘着性のタフネス (e)付着性 (f)光沢 [発明の要約1 今回、フレキソインキ用の高固形分ワニスを提供す゛る
のに好適な高分子量脂肪酸ポリアミド樹脂を製造できる
ことが見出され、これは溶媒放出低減化の現基準に応じ
ることができ、他方フレキソインキ用途で他に必要な性
質を保持することが判明した。このポリアミド樹脂は高
分子量脂肪酸とジアミン類から製造されるものであり、
酸成分に不飽和脂肪酸モノマーを含み、8〜20、好ま
しくはlO〜15の範囲の酸価を有する酸末端生成物を
与えるようにアミンとカルボキシルの相対型を採用して
いる。
この生成物は固形分60%またはそれ以上のレベルでア
ルコール性インキワニスに使用することができ、しかも
粘度、軟化点、色、ゲル抵抗性などのインキ特性の全体
を良好に維持するものである。
[発明の詳細] 上述の如く、本発明は酸末端の高分子量脂肪酸ポリアミ
ド樹脂に関するものであり、該ポリアミド樹脂は高固形
分ワニスを提供するのに好適であり、該ワニスから溶媒
放出低減化の現基準に即応するフレキソインキを製造す
ることができる。
本発明ポリアミド樹脂は、(a)高分子量脂肪酸と、低
級脂肪族−塩基酸を不飽和−塩基性高級脂肪酸と混合し
て使用しているモノカルボン酸混合物とを含む酸成分、
および(b)短鎖ジアミンと長鎖ジアミンを含むアミン
成分を、酸末端生成物を与えるように上記酸成分を過剰
に使用して反応させることにより製造される。酸末端と
は、樹脂がアミン価に対して相対的に高い酸価を有して
いることを意味する。本発明の性質を与えるには、樹脂
は8〜20.好ましくは、lO〜15の範囲の酸価を有
しているへきである。アミン価は約2、即ち約1.7〜
25の範囲である。このような値は、酸当量当たり約0
.92〜0.96のアミン当量、または酸当量100当
たり約92〜96のアミン当量、または約1.04〜1
.09の酸/アミン比を採用することにより達成される
。好ましい酸/アミン当量比的1.06には、酸当量1
00に対してアミン当量的94を採石するばよい。
ポリアミド樹脂製造の反応条件は、広範囲に変化させて
よい。一般に反応は約140〜250’Cの範囲の温度
で実施する。好ましくは約200 ℃で反応を実施する
。反応時間も広範囲に変化さUてよく、これはある程度
温度に依存する。通常、所定温度に達した後に2〜8時
間必要である。好ましい反応時間は約3時間である。典
型的な反応条件は、205℃で2〜3時間である。必要
であれば、捕を性ali /−1= tiし給木瞳害 
オナー拉a1ル九円シ起こすことのある空気に樹脂混合
物が接触しないようにするため、減圧を適用してもよい
。空気との接触を避けるために、不活性ガスを使用して
もよい。典型的には、使用した短鎖−塩基酸の揮発と損
失を避けるために、最初に反応混合物を低温で加熱し、
その後温度を高い反応温度に上昇させる。このようにし
て通常、約140℃で約1時間加熱し、続いて温度を約
205℃に上昇させ約1.5〜3時間反応させる。
本発明の低級脂肪族−塩基酸は、一般式RCOO■](
式中、Rは水素または炭素数1〜4の脂肪族基である。
)で示されるものである。本発明のこの範囲に包含され
る酸は、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸などである。
物性、入手可能性および経済性の見地から。酢酸および
プロピオン酸が本発明の好ましい酸である。
本発明で使用する不飽和高級脂肪酸は、炭素数12〜2
2を有するものであり、より望ましくは炭素数16〜2
0を有するものである。オレイン酸、リノール酸および
II / Iノ゛ノmtn加ど串舎持IQの酸が好まし
い酸であり、タル油脂肪酸中に認められるオレイン酸と
リノール酸の混合物の如き上記酸の混合物ら好ましい。
高分子量脂肪酸はよく知られており、市販の製品である
。ポリアミド樹脂の製造に使用できる高分子量脂肪酸は
、乾性油または半乾性油の重合、または遊離脂肪酸もし
くはこれら脂肪酸の単純アルコールエステルからもたら
されるものである。
脂肪酸とは、炭素数8〜24を有する、飽和、エチレン
性不飽和およびアセチレン性不飽和の天然および合成の
一塩姑性脂肪酸を包含することを意味する。高分子量脂
肪酸とは、重合脂肪酸のことである。高分子量脂肪ラジ
カルとは、重合脂肪酸の炭化水素ラジカルのことであり
、二量体脂肪酸、三量化脂肪酸および高級ポリマー脂肪
酸の二価、三価および他の多価炭化水素ラジカルを包括
するものである。二価および三価の炭化水素ラジカルと
は、ここではそれぞれ二量体脂肪ラジカルおよび三量体
脂肪ラジカルと称する。
飽和、エチレン性不飽和およびアセチレン性不飽和の脂
肪酸は通常、ある程度異なった技術によって重合される
が、重合生成物の官能類似性のために、ずぺて一般に高
分子量脂肪酸と称される。
エチレン性およびアセチレン性の不飽和脂肪酸は重合可
能であり、その重合法は上記米国特許第3157681
号に記述されている。飽和脂肪酸は通常、米国特許第3
157681号に記述のものとはある程度異なる技術に
よって重合されるが、重合生成物の官能類似性のために
、エチレン性およびアセチレン性の不飽和脂肪酸に適用
可能と記述されている方法によって製造されるものと同
等と考えられる。
高分子量脂肪酸中に存在する単量体、二量体および三量
体の脂肪酸については上述の通りであるが、単量体脂肪
酸はモノマーと、二量体脂肪酸はダイマーと、三量体ま
たはより高級な高分子量脂肪酸はトリマーとしばしば称
され、高分子惧脂11/j酸中におけるこれら酸の含有
量は、対応するメチルエステルの常套気液クロマトグラ
フィによって分析測定することができる。他の測定法は
微分子(micromolecular)蒸留分析法で
ある。この方法はアール・エフ・パスチケ(R,F、 
Pa5chke)らのジャーナル・オブ・アメリカン・
オイル・ケミストス・ソザエテ4CJ、 Am、 O4
l Chem、Soc、)XXXI(No、1)、5.
(1954)の方法であり、蒸留は高真空(5ミクロン
以下)下で実施され、単量体フラクションは155℃で
蒸留する産物の重量から算出され、二量体フラクション
は155〜250℃の間で蒸留する産物の重量から算出
され、三量体(または高級)フラクションは残渣に基づ
いて算出される。ここで特記しない限り、本発明で使用
する高分子量脂肪酸の分析には、気液クロマトグラフィ
(G、L、C)法を採用した。気液クロマトグラフィを
採用すると、単量体脂肪酸と二組゛ 体脂肪酸の間の一
部中間体が認められる。その正確な性質は充分には知ら
れていないので、ここでは単に中間体を称する。そのた
めに当該方法によって測定した二量体脂肪酸の値は、微
分子蕉留法に、にっで測定した値よりも若干低い。一般
に、微分クロマトグラフィ法による含量よりも若干高い
これら、2つの方法の相違により、各種脂肪酸フラクシ
ョンの含量値はいくらか変化する。しかし、ある技術の
値と他の技術の値を相関させる単純で直接的な数理的関
係は知られていない。
不飽和C+a脂肪酸に基づく市販重合脂肪酸の典型的な
組成は、以下の通りである。
cps−塩基酸5〜15重惧% C38二塩基酸60〜80重量% C54(および高級)三塩基酸10〜35重量%本発明
で使用する製品は、二量体脂肪酸含量(C38二塩基酸
)が65〜75%(約70%か好ましい)であるもので
ある。単量体脂肪酸含量は約8〜12%(好ましくは約
lθ%)、三量体(および高級)のものは約lO〜16
%(好ましくは約12%)である。上記中間体は8%以
下、典型的には約6%である。
従って、本発明の酸成分は、以下の構成から成る。
酸成分(100当m) 当量% (a)重合脂肪酸 45〜55 (b)不飽和脂肪酸 15〜30 (c)短鎖−塩基酸 20〜35 カルボキシル当量% 100 重合脂肪酸は、上記市販製品の典型的組成で述べた如く
残りの単量体−塩基酸を包含する。重合中に単量体脂肪
酸は変性され、一般にイソステアリン酸と称される。か
かる酸は上記成分(b)の不飽和脂肪酸には包含されず
、上記当量値は不飽和脂肪酸に加えられない。
」二連の如く、アミン成分は、炭素数2〜3のアルキレ
ンツアミン(例、エチレンジアミン)の如き短鎖ジアミ
ンと、炭素数6〜IOのアルキレンジアミン(例、ヘキ
ザメチレンジアミン)の如き長鎖ジアミンとの混合物で
あり、短鎖ジアミンはアミン成分のアミン当量の50%
以上である。従って、アミン成分は以下の構成から成る
アミン成分(100当量) 当量% (a)短鎖ジアミン 50〜60 (b)長鎖ジアミン 40〜50 アミン当量% 100 以下の実施例では、粘度はブルックフィールド・サーモ
セル(T hermosel)粘度計でその操作方法に
従って測定した溶融粘度センチボイズ(p)であり、2
20℃で測定する。本発明のポリアミド樹脂の軟化点(
溶融点)は、常套の環球溶融点測定法(ASTM E2
8−58T)によって測定した。
色は、指示溶媒の40%不揮発分溶液のガードナーカラ
ーによって測定した。アミン価とは、試料1g中の遊離
アミン基に当量のKOHミリグラム数を意味する。酸価
とは試料1g中の遊離酸またはカルボキシル基に当量の
K 01−1ミリグラム数を意味する。
ポリアミド樹脂は、次の典型的な方法に従って製造した
典型的なポリアミド樹脂製造法 100/94または1.06の酸/アミン比を採用し、
酸およびアミンの反応体を消泡剤(ダウ・コーニング製
消泡剤)および触媒としての1−13P04(85%溶
液月%以下と共に反応器に充填する。反応体を温度14
0℃に加熱し、この温度で1時間保持し、その温度を2
05°Cに上昇さHlこれを15時間保持する。約15
mmの真空を205℃で0.5時間適用し、その後温度
を低下させ、ブチル化ヒドロキシトルエン(BIIT)
を酸化防止剤として加え、その後ポリアミド樹脂生成物
を取り出す。
[実施例] 次に実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。
なお、%および部は、特記しない限り重量単位である。
使用した重合脂肪酸は、以下の分析値を何する重合タル
浦脂肪酸(商品名・VER8ADYME204)であっ
た。
ケン化価(S、 V、) 198.5 酸価(A、 V、) 189.2 サ一モセル粘度(25°C) 54.5ボイズ色(ガー
ドナー:無溶媒) 7+ F e 3 、7 ppm P 25ppm S 44 ppm ヨウ素価 999 モノマー(M)% 1o、9 中間体(1)% 53 ダイマー(D)% 711 トリマー(1゛)% 126 実施例1 上述の典型的方法に従い、以下の原料でもってポリアミ
ド樹脂を製造した。
重 量 当量 g % % (a)重合タル油脂肪酸 269.57 53.9 5
0.2(VER8ADYME 204) (b)不飽和タル油脂肪酸 90.43 18.1 1
6.8モノマー(ALIPHAT44A) (c)プロピオン酸(+)A) 46.54 9.3 
33.0(d)エチレンジアミン(EDA) 31.:
14 6.3 54.1(e)へキザメチレンジアミン
62.12 12.4 39.9(IIMDA)70%
水溶液 205℃で反応スケジュールを完結後、温度を低下させ
、B I T 5 gを加え、生成物を排出した。
生成物は次の分析値と性質を有していた。
酸価 I2.2 アミン価 1.7 軟化点(B&R) l’17℃ 粘度(160℃、サーモセル) 0.51p色(ガード
ナー) 6 実施例2 実施例1と同様の方法で、次の反応体でポリアミド樹脂
を製造した。
重 量 当量 −J−−壮l VER8ADYME 204 247.5 49.50
49.4ALIPHAT44A 133.7 26.7
426.6PA 31.6 6.3224.0 EDA 29.2 5.8454.I HMDA 58.0 11.60 39.9得られる生
成物は次の分析値と性質を有していた。
酸価 I2゜l アミン価 22 軟化点(B&R) I O58C 粘度(160℃、サーモセル) 0.44p色 6 実施例1の樹脂を各種溶媒混合物に溶解し、ワニスを通
常の凍結融解試験(4℃/25℃)に付してゲルまたは
ゲル化性質と共にガードナーホルト粘度を観察し、分単
位で測定した。次の実施例は高固形分での溶媒溶解性を
具体的に示す。
実施例3 本例で試験した溶媒系は、メタノール(MTOtl )
、エタノール(E1’OH)およびヘキサジ(I()で
あった。溶媒系、ガードナーボルト粘度およびゲル性質
は、次の第1表に示す。
第1表 MTOH5025−5025 ETOH−25502550 H5050502525 ガ一ドナーポルト粘度(GHV) 60%固形分 A2+ AI −八]、−AI+55%
固形分 A3−4 A2−3 A2+A2−3 A2+
ゲル試験(GT)−分 60%固形分 23/26 >100室温23/26 
>100ケル 55%固形分 6/1024/26 >10010/1
422/25第1表(続) MTOH−5025−100 ETOH755075100− H25−−−− ガードナーホルト粘度(GHV) 60%固形分 A−B A1+ A−A+ A2+55
%固形分 Al−Al−2Al−2AI A2−3ゲル
試験(GT)−分 60%固形分 >100 >100 >100 >10
038/3955%固形分 >10035/3777/
78 >10029/31実施例4 実施例3と同様の方法で、試料をメタノール、ヘキサジ
およびn−プロパツール(NPA)の溶媒系を使用して
評価した。結果を第■表に示す。
」ル表 MTOH25−5025 NPA 25 50 25 50 H50502525 (#1ガロン) 6.0 6.0 6.3 6.3Gl
(V−60% Al+ −Al+ へ十−55% A2
 − A2− Al−1−G i’ −60% > 1
00室温ゲル20/23 >100−55% 28/3
1室温ゲル8/12 24/26第■表(続) M’l’OH−5025− NPA 7550 75 100 I]25 (#1ガロン) 6.4 6.7 6.7 6.7GH
V−60% = A D+ −55% A−AI−A−B−C GT−60% 室温ゲル45/47 >100室温ゲル
−55% >100 25/27 34/35 >10
0実施例5 本例で使用した溶媒組成はメタノール、エタノールおよ
びエチルアセテート(EAC)であった。
結果を第■表に示す。
第1II表 MToll 50 25 − 50 25 −ETOH
−2550255075 EAC505050252525 (#/ガロン)7.0 7.0 7.0 6.8 6.
8 6.8GIIV−60% Al−2−−Al−Δ1
−八−へ55% A3+A2− − A2−3 A2 
Al−2GT−60% 〉100室温 室温>100 
>100室温ゲル ゲル tゲル 一55% >100 >100室温36/38 >10
0 >100ゲル 実施例6 本例での溶媒組成は、メタノール、n−プロパツールお
よびエチルアセテートであった。結果を第■表に示す。
鼻蕉表 MToll 25 − 50 25 NPA ’ 25 50 25 50 75EAC50
50252525 #/ガロン 7.0 7.1 6.8 6.9 6.9
GIIV−60%−AI+A −55%A2’−−A2− Ai C−D(チクソ) 実施例7 実施例2の樹脂でもって以下の白色フレキソインキを調
合した。
成 分 (#/ガロン) 試 利 二酸化チタン (34,2) 50.00% 50.0
0%実施例2の樹脂 (8,0) 28.10% 29
.40%MTOH(6,6) 10.95% 10.3
%ETOH(6,6) 10.95% −H(5,5)
 、−10,3% 100.00% 100.00% 上記実施例から、樹脂ワニスは高固形分レベルでフレキ
ソインキを調合できることが明らかである。エタノール
はフレキソインキは一般に使用される好ましい溶媒の−
っであり、良好な結果が第1表の試料9で認められる。
メタノールまたはヘキサンの追加、特に(エタノールに
代えて)n−プロパツールの使用は、好ましいものであ
る。エヂルアセテートと共にメタノールを使用すること
も、良好な結果を与える。好ましい溶媒は、低級脂肪族
炭化水素系アルコール類の如きアルコール系溶媒の単独
または混合物である。即ち、炭素原子1〜5個を有する
アルコール類であり、例えば、メタノール、エタノール
およびプロパツールであり、これらがより一層好ましい
ものである。アルコール類は、ベースの使用アルコール
溶媒と同じ蒸発速度を有する他の補助溶媒と混合して使
用することができる。補助溶媒の例としては、(炭素数
1〜5の)アルキルアセテート類、および炭素数6〜1
2を有する脂肪族または脂環式炭化水素の如き典型的な
炭化水素系溶媒が挙げられる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、(A)炭素数2〜3の短鎖ジアミン50〜60当量
    パーセントと炭素数6〜10の長鎖ジアミン40〜50
    当屯パーセントを含むアミン成分、および(B)二量体
    脂肪酸含量65〜75重量%の重合脂肪酸45〜55当
    量パーセント、炭素数12〜22の不飽和−塩基脂肪酸
    15〜30当量パーセントおよび残りとして式RC00
    H(式中、Rは水素または炭素数1〜4の脂肪族炭化水
    素基である。)で示される低級脂肪族−塩基酸を含む酸
    成分の縮合生成物であり、酸成分からの酸当量/アミン
    成分からのアミン当量の当量比が約1゜04〜109の
    範囲であることを特徴とするポリアミド樹脂。 2、短鎖ジアミンがエチレンジアミン、長鎖ジアミンが
    ヘキサメチレンジアミンである」−記第13、エチレン
    ジアミンをアミン成分の約54当量パーセントの量、ヘ
    キサメチレンジアミンをアミン成分の約40当量パーセ
    ントの量で使用する上記第2項のポリアミド樹脂。 4、重合脂肪酸が重合タル油脂肪酸、不飽和脂肪酸がタ
    ル油脂肪酸、および低級脂肪族−塩基酸がプロピオン酸
    である上記第1項のポリアミド樹脂。 5、重合タル油脂肪酸を酸成分の約50当量パーセント
    の量で使用する上記第4項のポリアミド樹脂。 6、不飽和脂肪酸を酸成分の約17当量パーセントの量
    、およびプロピオン酸を約33当量パーセントの量で使
    用する上記第5項のポリアミド樹脂。 7、不飽和脂肪酸を酸成分の約20当量パーセントの量
    、およびプロピオン酸を約24当量パーセントの量で使
    用する」二記第5項のポリアミド樹脂。 る上記第1項のポリアミド樹脂。 9.酸価lO〜15の範囲を有する上記第8項のポリア
    ミド樹脂。 10、酸価的12を有する上記第8項のポリアミド樹脂
    。 11、上記第1項のポリアミド樹脂のアルコール性溶媒
    溶液。 12、アルコール性溶媒がエタノールである上記第11
    項の溶液。 +3.エタノールがメタノールを混合されている上記第
    12項の溶液。 14、アルコール性溶媒と同じ蒸発速度を有する補助溶
    媒を更に含有する上記第11項の溶液。
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