JPS6249291B2 - - Google Patents
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Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Epoxy Resins (AREA)
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Description
本発明は、耐熱水性、屈曲性に優れており、特
に食品用途に要求されるフレーバー性を阻害する
水油出成分の少ない塗膜を与えうる水分散可能な
樹脂組成物に関するものである。
近年アクリル系、アクリル−スチレン系、酢酸
ビニル系、エチレン−酢酸ビニル系など乳化重合
等によつて得られる重合体水分散液は、塗料、接
着剤などの工業的用途に広く用いられるようにな
つて来た。しかし、これら従来の重合体水分散液
より形成された塗膜は、金属、木材、セメント硬
化物、プラスチツク等に対する接着力が不十分で
あり、特に熱水浸漬後の密着性において大幅な低
下をひき起したり、フレーバー性を阻害する因子
である水抽出成分が多いため、食品用途には使用
できない等の重大な欠陥を有していた。このよう
な欠陥を改良するために、重合体水性分散液中に
含まれる界面活性剤や保護コロイドなどの水感受
性物質の低減を図つたり、重合体骨格中に官能基
を導入して架橋構造を形成させることが試みられ
ているが、十分な成果を挙げるに至つていない。
又、熱硬化性樹脂、例えばエポキシ樹脂等の併用
により塗膜の耐水性の改善も試みられているが、
(1)貯蔵中に重合体成分とエポキシ樹脂が分離し、
水分散体として安定に存在し得ない。(2)得られた
塗膜が白濁する。(3)塗膜の耐熱水性が十分でない
等の欠点を有していた。
以上の様な状況から、アクリルポリマー鎖にカ
ルボキシル基を導入して水分散可能な機能を付与
し、同時にエポキシ樹脂が有する塗膜の耐熱水性
を付与した複合型水分散体が研究されている。こ
の際アクリルポリマーとエポキシ樹脂の間に化学
結合を介在させることにより、両樹脂の相溶性を
改善し、それによつて水分散体の貯蔵安定性の向
上と、帰られる塗膜の白濁を解消することが可能
である。
特開昭53−1228には、エポキシ樹脂の脂肪族骨
格炭素原子上の水素引き抜きによるアクリル主鎖
へのグラフト化反応が開示されているが、グラフ
ト化されたエポキシ樹脂と遊離のエポキシ樹脂の
相対的比率(以下これをグラフト化率と呼ぶ)を
コントロールすることは非常に困難であり、グラ
フト化率も低いため水分散体の安定性に欠けると
いう欠点を有している。
また予め重合されたカルボキシル基を含有する
アクリルポリマーに、エポキシ樹脂を後から添加
し、反応して得られる組成物が開示されている
が、(特開昭52−107091、特開昭55−3481、特開
昭55−75460)、アクリルポリマーはカルボキシル
基を多量に含有する多官能性ポリマーであり、一
方のエポキシ樹脂は2官能性化合物であるため、
ゲル化を生じせしめずに反応を進めることは非常
に困難である。この方法に従えば、アクリルポリ
マーにエステル型・グラフトされたエポキシ樹脂
と遊離のエポキシ樹脂のグラフト化は、余り高く
することが出来ず、水分散体の貯蔵安定性が悪い
という欠点を有している。しかもエポキシ樹脂が
グラフト化されていないアクリルポリマーが多量
に残存するため、塗膜形成後の耐熱性が悪く、塗
膜が白濁し、同時に水抽出量が多く、特に食品に
接触する塗膜形成剤としては十分満足できる結果
が得られない。
食品に接する代表的な用途として、飲料缶の内
面に施された塗膜があり、内容物の風味に変化
を与えない。120℃以上での殺菌工程において
塗膜の変質がない、缶の成形加工工程におい
て、その加工変形に耐えうる、内容物に塗膜か
らの溶出物が出ない、等の要求性能を満たさなけ
ればならない。
この様な状況から本発明者は、アクリルポリマ
ーとエポキシ樹脂の組み合せによる複合樹脂にお
いて、アクリルポリマーとエポキシ樹脂の間に化
学結合を介在させる際に、水分散体としての必須
の要件である貯蔵安定性と塗膜形成後に要求され
る、特に飲料缶をはじめとする缶詰の内面塗膜に
要求される、耐熱水性、屈曲性、水抽出量を満た
すべく両者の化学結合量を最適な範囲に調節し、
同時に遊離のアクリルポリマーを一定量以下に抑
えることによつて、驚くべきことに、水分散体と
しての必須の要件である貯蔵安定性と、塗膜形成
後に要求される、特に飲料缶をはじめとする缶詰
の内面塗膜に要求される、耐熱水性、屈曲性およ
び水抽出量のほとんど無い事などの性能を全て満
足しうることを発明したものである。
すなわち本発明は、
(イ) 構造式が、次の構成単位(X)、(Y)および
(Z)から成る共重合体(A)成分と
The present invention relates to a water-dispersible resin composition that has excellent hot water resistance and flexibility, and is capable of providing a coating film with few water-oil components that inhibit flavor properties, which are particularly required for food applications. In recent years, aqueous polymer dispersions obtained by emulsion polymerization, such as acrylic, acrylic-styrene, vinyl acetate, and ethylene-vinyl acetate, have come to be widely used in industrial applications such as paints and adhesives. I came. However, coating films formed from these conventional aqueous polymer dispersions have insufficient adhesion to metals, wood, cured cement, plastics, etc., and in particular, their adhesion after immersion in hot water is significantly reduced. It has serious defects such as being unable to be used in food applications because it contains a large amount of water-extractable components, which are factors that cause irritation and inhibit flavor properties. In order to improve these defects, efforts have been made to reduce the amount of water-sensitive substances such as surfactants and protective colloids contained in the aqueous polymer dispersion, and to create crosslinked structures by introducing functional groups into the polymer skeleton. Attempts have been made to form a system, but sufficient results have not been achieved.
In addition, attempts have been made to improve the water resistance of the coating film by using thermosetting resins, such as epoxy resins, etc.
(1) The polymer component and epoxy resin separate during storage,
It cannot exist stably as an aqueous dispersion. (2) The resulting coating film becomes cloudy. (3) It had drawbacks such as insufficient hot water resistance of the coating film. In light of the above circumstances, research is being conducted on composite water dispersions that have a water-dispersible function by introducing carboxyl groups into acrylic polymer chains, and at the same time provide the hot water resistance of the coating film possessed by epoxy resins. At this time, by interposing a chemical bond between the acrylic polymer and the epoxy resin, the compatibility of both resins is improved, thereby improving the storage stability of the aqueous dispersion and eliminating the cloudiness of the resulting paint film. Is possible. JP-A No. 53-1228 discloses a grafting reaction to an acrylic main chain by abstracting hydrogen from an aliphatic skeleton carbon atom of an epoxy resin, but the relationship between a grafted epoxy resin and a free epoxy resin is It is very difficult to control the ratio (hereinafter referred to as the grafting rate), and the grafting rate is also low, resulting in a disadvantage that the aqueous dispersion lacks stability. Furthermore, compositions obtained by adding an epoxy resin to a pre-polymerized acrylic polymer containing carboxyl groups and reacting them have been disclosed; , Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-75460), acrylic polymer is a polyfunctional polymer containing a large amount of carboxyl groups, while epoxy resin is a bifunctional compound.
It is very difficult to proceed with the reaction without causing gelation. According to this method, the grafting rate of the ester-type/grafted epoxy resin to the acrylic polymer and the free epoxy resin cannot be increased very high, and the aqueous dispersion has the disadvantage of poor storage stability. There is. Moreover, since a large amount of acrylic polymer remains without epoxy resin grafting, the heat resistance after coating film formation is poor, the coating film becomes cloudy, and at the same time, a large amount of water is extracted, especially as a coating forming agent that comes into contact with food. However, a fully satisfactory result cannot be obtained. A typical application that comes in contact with food is the coating applied to the inner surface of beverage cans, which does not change the flavor of the contents. The required performance must be met, such as no deterioration of the coating during the sterilization process at 120℃ or higher, the ability to withstand deformation during the can forming process, and no elution from the coating into the contents. No. Under these circumstances, the present inventor has developed a composite resin consisting of a combination of an acrylic polymer and an epoxy resin, which has storage stability, which is an essential requirement for an aqueous dispersion, when interposing a chemical bond between the acrylic polymer and the epoxy resin. The amount of chemical bonding between the two is adjusted to the optimum range to meet the hot water resistance, flexibility, and amount of water extracted, which are required for the inner surface coating of cans such as beverage cans, which are required after coating is formed. death,
At the same time, by suppressing the amount of free acrylic polymer below a certain level, we have surprisingly achieved both the storage stability, which is an essential requirement for an aqueous dispersion, and the storage stability required after coating film formation, especially for beverage cans. This invention satisfies all the properties required for the inner coating of canned goods, such as hot water resistance, flexibility, and almost no water extraction. That is, the present invention provides (a) a copolymer (A) component whose structural formula is composed of the following structural units (X), (Y) and (Z);
【式】 [但しR1は−Hまたは−CH3、R2は[Formula] [However, R 1 is -H or -CH 3 , R 2 is
【式】または[expression] or
【式】 (ここでR5は−CnH2o+1(n=1、2))、R3は (ここでm=0〜100の整数、R6は[Formula] (Here, R 5 is −CnH 2o+1 (n=1, 2)), R 3 is (Here, m = integer from 0 to 100, R 6 is
【式】を表わすものとする。)] (ロ) 構造式が、[Formula] shall be represented. )] (b) The structural formula is
【式】[但しR7は
で表わされるエポキシ樹脂(B)成分および
(ヘ) 構造式が、次の構成単位(X)および(Z)
から成る共重合体(C)成分[Formula] [However, R 7 is The epoxy resin (B) component and (f) structural formula represented by the following structural units (X) and (Z)
Copolymer (C) component consisting of
【式】
とから成る混合物において、重量比が
(C)成分/(A)成分+(B)成分+(C)成分×100<5 (1)
で示される組成を有し、共重合体(A)成分が、構成
単位(X)をxモル、構成単位(Y)をyモルお
よび構成単位(Z)をzモル含み、x、yおよび
zの間の関係式が
20<x/x+y+z×100<70 (2)
30<z/x+y+z×100<80 (3)
1≦y<5 (4)
で示される組成を有し、かつ(A)成分と(B)成分中の
カルボキシル基の50%以下がアミンで中和された
塩であることを特徴とする水分散可能な樹脂組成
物である。
本発明において共重合体(A)成分は、化学構造式
が[Formula] In a mixture consisting of the following, the weight ratio is (C) component / (A) component + (B) component + (C) component A) component contains x moles of the structural unit (X), y moles of the structural unit (Y), and z moles of the structural unit (Z), and the relational expression between x, y, and z is 20<x/x+y+z× 100<70 (2) 30<z/x+y+z×100<80 (3) 1≦y<5 (4) and 50% of the carboxyl groups in component (A) and component (B) % or less of the water-dispersible resin composition is a salt neutralized with an amine. In the present invention, the copolymer (A) component has a chemical structural formula of
【式】で示される構成単位(X)、化学 構造式がConstituent unit (X) represented by [formula], chemical The structural formula is
【式】で示される構成単位 (Y)および化学構造式がConstituent unit represented by [formula] (Y) and the chemical structure is
【式】で示
される構成単位(Z)からなるものであり、それ
ぞれの構成単位を形成するモノマーを共重合する
ことによつて得られる。その構成単位の配列は、
限定するものではなく、規則的、不規則的、ブロ
ツクおよびグラフトのいづれでもよい。
化学構造式がIt consists of a structural unit (Z) represented by the formula and can be obtained by copolymerizing monomers forming each structural unit. The array of its constituent units is
The shape is not limited to regular, irregular, block, or graft. The chemical structure is
【式】で示される構成単位
(X)において、R1は−Hまたは−CH3であり、
R2はIn the structural unit (X) represented by [Formula], R 1 is -H or -CH 3 ,
R 2 is
【式】または[expression] or
【式】(ここで
R5は−CnH2o+1(n=1、2))を指すものであ
る。具体的なモノマーの例としては、アクリル酸
のアルキルエステル、メタクリル酸のアルキルエ
ステル、具体的にはメチルアクリレート、エチル
アクリレート、メチルメタクリレート、エチルメ
タクリレート、ブルメタクリレート、イソブチル
メタクリレート、ヘキシルメタクリレート、2−
エチルヘキシルメタクリレート、オクチルメタク
リレート等、アクリル酸またはメタクリル酸のヒ
ドロキルアルキルエステル、具体的には2−ヒド
ロキシエチルアクリルレート、2−ヒドロキシエ
チルメタクリレートおよびビニル不飽和基を有す
るモノマー、具体的にはスチレン、ビニルトルエ
ン、ジビニルベンゼン等のスチレン系モノマーを
挙げることができる。
構成単位(X)を形成するモノマーは、上記の
うち少なくとも1種類から選ばれたものであり、
好ましくは、2種類以上3種類までのモノマーを
併用することである。例えば、スチレンとエチル
アクリレートの組合せ、が好ましい。
化学構造式が[Formula] (where R 5 refers to -CnH 2o+1 (n=1, 2)). Examples of specific monomers include alkyl esters of acrylic acid, alkyl esters of methacrylic acid, specifically methyl acrylate, ethyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, bull methacrylate, isobutyl methacrylate, hexyl methacrylate, 2-
Hydrokyl alkyl esters of acrylic acid or methacrylic acid such as ethylhexyl methacrylate and octyl methacrylate, specifically 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, and monomers having vinyl unsaturated groups, specifically styrene, vinyl Examples include styrenic monomers such as toluene and divinylbenzene. The monomer forming the structural unit (X) is selected from at least one of the above,
Preferably, two or more and up to three types of monomers are used in combination. For example, a combination of styrene and ethyl acrylate is preferred. The chemical structure is
【式】で示される構
成単位(Y)において、R3は、
(ここでm=0〜100の整数を表わす。)
で示される。構成単位(Y)を形成するモノマー
は、アクリル酸またはメタクリル酸と一般式が後
述する。In the structural unit (Y) represented by [Formula], R 3 is (Here, m represents an integer from 0 to 100.) The monomer forming the structural unit (Y) is acrylic acid or methacrylic acid, and its general formula will be described later.
【式】で示されるビスフ
エノール型エポキシ樹脂とのエステル化反応物で
ある。このとき2つのエポキシ基を有するエポキ
シ樹脂1分子中の1つのエポキシ基のみが反応し
たものであり、残りの1つのエポキシ基は未反応
のまま残存していることが必要である。(A)成分で
示す構造単位中のR3はIt is an esterification reaction product with a bisphenol type epoxy resin represented by the formula. At this time, it is necessary that only one epoxy group in one molecule of the epoxy resin having two epoxy groups reacts, and the remaining epoxy group remains unreacted. R 3 in the structural unit represented by component (A) is
【式】の 反応残基である。 ここで一般式が[Formula] It is a reactive residue. Here the general formula is
【式】で示され
るビスフエノール型エポキシ樹脂とは、ビスフエ
ノールAとエピハロヒドリンとの縮合によつて得
られるものであり、くり返し単位のmによつて、
その分子量の違いが表現される。ビスフエノール
A型エポキシ樹脂の代表的な例としては、旭化成
社製AER−330、331、337、661、664、667、
669、油化シエルエポキシ社製エピコート828、
1001、1004、1007、1009、1010および分子量が1
万以上のフエノキシ樹脂を挙げることができる。
くり返し単位mが0〜100の整数で表わされる
範囲で使用可能であり、100以上になると粘度が
高くなり、実用的でない。好ましいmの範囲とし
ては0〜40の範囲である。
最も好ましいエポキシ樹脂の例としては、塗膜
の加工性及び水抽出性から、エポキシ当量が2000
〜5000のビスフエノールA型エポキシ樹脂をあげ
ることができる。
(Y)成分を構成するモノマーは、前記した如
く、アクリル酸またはメタクリル酸とビスフエノ
ール型エポキシ樹脂による付加反応により合成さ
れるが、(Y)成分を得るためには、予め(X)
成分と(Z)成分とから成る共重合体を合成し、
しかる後にビスフエノール型エポキシ樹脂を付加
してもよい。
化学構造式がThe bisphenol type epoxy resin represented by the formula is obtained by the condensation of bisphenol A and epihalohydrin, and depending on the repeating unit m,
The difference in molecular weight is expressed. Typical examples of bisphenol A type epoxy resins include AER-330, 331, 337, 661, 664, 667 manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd.
669, Epicoat 828 manufactured by Yuka Ciel Epoxy Co., Ltd.
1001, 1004, 1007, 1009, 1010 and molecular weight 1
More than 10,000 phenoxy resins can be mentioned. It can be used within the range where the repeating unit m is an integer from 0 to 100; if it exceeds 100, the viscosity becomes high and is not practical. The preferred range of m is 0 to 40. The most preferred example of epoxy resin is an epoxy resin with an epoxy equivalent of 2000 in terms of processability and water extractability of the coating film.
~5000 bisphenol A type epoxy resins can be mentioned. As mentioned above, the monomer constituting component (Y) is synthesized by an addition reaction between acrylic acid or methacrylic acid and a bisphenol-type epoxy resin.
Synthesize a copolymer consisting of component and (Z) component,
After that, a bisphenol type epoxy resin may be added. The chemical structure is
【式】で示される構成
単位(Z)を形成するモノマーとしては、アクリ
ル酸またはメタクリル酸であり、好ましくはメタ
クリル酸である。
共重合体(A)成分は、構成単位(X)をxモル、
構成単位(Y)をyモルおよび構成単位(Z)を
zモル含む。そのx、yおよびzは、次式
20<x/x+y+z×100<70
30<z/x+y+z×100<80
1≦y<5
を満足する範囲が用いられる。
構成単位(X)はアクリルポリマーの主鎖を形
成するものであり、20モル%以下では重合が難し
く、70モル%以上では、得られる塗膜の耐熱水特
性の低下を避けられない。
構成単位(Y)は、本発明のポイントであるア
クリルポリマーとエポキシ樹脂の相溶性を支配す
るため最も重要であり、(A)成分のポリマー1分子
中に1モル以上含まれている事が必須の条件であ
る。構成単位(Y)が(A)成分中に1モルより少な
いと、アクリルポリマーとエポキシ樹脂との相溶
性は図れず、水分散体の貯蔵安定性を悪くする
し、また焼付時の乾燥時間が大幅に長くなる。ま
た5モル以上では、重合が困難である。
構成単位(Z)は、第一にアミン塩を形成して
組成物を水分散化することと、第二に塗膜形成時
にエポキシ基と反応して架橋するという2つの機
能を有しており、30モル%以下では、十分な水分
散機能が発揮できないばかりでなく、架橋反応が
十分に行えず、塗膜の耐熱水性に劣る。又80モル
%以上では、塗膜中に残存するカルボキシル基に
より耐熱水性を低下させる。
更に、好ましい構成単位数の割合は、次式
35<x/x+y+z×100<55
45<z/x+y+z×100<65
1≦y<3
で示される範囲である。
(A)成分の共重合体の重量平均分子量は、5000〜
50000の範囲が好ましい。5000以下では、得られ
る塗膜の屈曲性が十分でない。また50000以上で
は焼付け乾燥時の水分散体粒子の融着がうまく行
えず塗膜のピンホールを発生する原因となる。更
に好ましいのは、10000〜30000の範囲である。
(A)成分の共重合体を製造する方法としては、そ
れ自体公知の方法、例えば塊状重合、乳化重合ま
たは溶液重合などの方法により製造することがで
きる。好ましくは、メタノール、エタノール、ブ
タノールなどのアルコール類、エチレングリコー
ルモノメチルエーテル、エチレングリコールモノ
ブチルエーテルなどのグリコール誘導体、メチル
エチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケ
トン類、酢酸メチル、酢酸エチルなどのエステル
類などの単一あるいは混合溶媒中で40〜160℃、
好ましくは40〜90℃の温度条件で、アゾ化合物や
過酸化物その他の重合開始剤の存在の下に重合反
応を行うことによつて得られる。
本発明において(B)成分である構造式が、
The monomer forming the structural unit (Z) represented by the formula is acrylic acid or methacrylic acid, preferably methacrylic acid. The copolymer (A) component contains x moles of the structural unit (X),
Contains y moles of the structural unit (Y) and z moles of the structural unit (Z). For x, y, and z, a range that satisfies the following equations is used: 20<x/x+y+z×100<70 30<z/x+y+z×100<80 1≦y<5. The structural unit (X) forms the main chain of the acrylic polymer, and if it is less than 20 mol%, polymerization is difficult, and if it is more than 70 mol%, the hot water resistance of the resulting coating film will inevitably deteriorate. The structural unit (Y) is the most important because it controls the compatibility of the acrylic polymer and the epoxy resin, which is the key point of the present invention, and it is essential that it is contained in 1 mole or more in one molecule of the polymer of the component (A). This is the condition. If the structural unit (Y) is less than 1 mole in component (A), compatibility between the acrylic polymer and the epoxy resin cannot be achieved, the storage stability of the aqueous dispersion will be deteriorated, and the drying time during baking will be shortened. significantly longer. Moreover, if it is 5 moles or more, polymerization is difficult. The structural unit (Z) has two functions: first, it forms an amine salt to water-disperse the composition, and second, it reacts with the epoxy group during coating film formation to crosslink it. If the amount is less than 30 mol %, not only a sufficient water dispersion function cannot be exhibited, but also a sufficient crosslinking reaction cannot be carried out, resulting in poor hot water resistance of the coating film. Moreover, if it is more than 80 mol%, the hot water resistance will be lowered due to carboxyl groups remaining in the coating film. Furthermore, the preferable ratio of the number of structural units is in the range shown by the following formula: 35<x/x+y+z×100<55 45<z/x+y+z×100<65 1≦y<3. The weight average molecular weight of the copolymer of component (A) is 5000~
A range of 50000 is preferred. If it is less than 5000, the resulting coating film will not have sufficient flexibility. Moreover, if it is more than 50,000, the water dispersion particles cannot be properly fused during baking and drying, causing pinholes in the coating film. More preferred is a range of 10,000 to 30,000. The copolymer of component (A) can be produced by a method known per se, such as bulk polymerization, emulsion polymerization, or solution polymerization. Preferably, alcohols such as methanol, ethanol, and butanol; glycol derivatives such as ethylene glycol monomethyl ether and ethylene glycol monobutyl ether; ketones such as methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone; and esters such as methyl acetate and ethyl acetate. or 40-160℃ in a mixed solvent,
It is preferably obtained by carrying out a polymerization reaction at a temperature of 40 to 90°C in the presence of an azo compound, peroxide, or other polymerization initiator. In the present invention, the structural formula of component (B) is
【式】であるエポキシ樹脂は、(A)
成分の構成単位(Y)についての説明の際に記述
したとおりである。(B)成分のエポキシ樹脂の好ま
しい例としては、ビスフエノールA型エポキシ樹
脂であり、塗膜の加工性および水抽出量が少ない
という点において、エポキシ当量で2000〜5000で
あることが最も好ましい。
本発明においては、(B)成分のエポキシ樹脂と、
(A)成分の構成単位(Y)を形成する原料のエポキ
シ樹脂は必ずしも同一である必要はない。好まし
くは同一の樹脂を用いる事である。
本発明において共重合体(C)成分は、化学構造式
がThe epoxy resin represented by the formula is as described in the explanation of the structural unit (Y) of the component (A). A preferred example of the epoxy resin as component (B) is a bisphenol A type epoxy resin, and most preferably has an epoxy equivalent of 2,000 to 5,000 in terms of processability of the coating film and low water extraction. In the present invention, the epoxy resin of component (B),
The raw epoxy resins forming the structural unit (Y) of component (A) do not necessarily have to be the same. Preferably, the same resin is used. In the present invention, the copolymer (C) component has a chemical structural formula of
【式】で示される構成単位(X)、化学 構造式がConstituent unit (X) represented by [formula], chemical The structural formula is
【式】で示される構成単位
(Z)から成るものであり、それぞれの構成単位
を形成するモノマーを共重合することによつて得
られる。その構成単位の配列は、(A)成分と同様に
特に限定するものではない。
構成単位(X)および(Y)を形成しうるモノ
マーの種類は、(A)成分を構成する(X)および
(Z)と全く同様である。
共重合体(C)成分において、構成単位(X)およ
び(Z)の割合は、特に限定するものではなく、
(X)が20〜70モル%、(Z)が30〜80モル%の範
囲が好ましい。
共重合体(C)成分を製造する方法としては、共重
合体(A)成分と同様の方法で行うことができる。ま
た(A)成分の共重合体の製造時において同時に(C)成
分を製造することも可能である。
本発明において、その構成要素である(A)成分、
(B)成分および(C)成分は、それぞれ次の機能を有し
ている。すなわち(A)成分は、水分散の機能を有し
ないエポキシ樹脂を包含して、水分散性を与える
機能を有する。この際、(A)成分中の構成単位
(Y)がエポキシ樹脂との親和性を有し、安定に
エポキシ樹脂を水分散体粒子の中に包含する役割
を果している。(B)成分は、その優れた機械的、熱
的特性を生かして、本発明の目的とする耐熱水
性、屈曲性及び水抽出性の少ない塗膜を与える機
能を与えている。(C)成分は、(A)成分と同様に水分
散性を与える機能を有してはいるが、逆に一定量
以上のときには、耐熱水性を損い、又水抽出量を
増大させ、食品用途においてはフレーバー性を損
うという重大な欠点を有しているため、極力一定
量以下の範囲にある事が好ましい。従つて、本発
明の必須の要件としては、(C)成分の量が重量で
(C)成分/(A)成分+(B)成分+(C)成分×100<5の関
係を必
須の条件とする。5以上では、耐熱水性が損わ
れ、水抽出量も増大する。又塗膜形成時の焼付時
間が長時間掛るという欠点も有している。好まし
くは3以下である。
(A)成分と(B)成分の量は、目的に応じて任意に選
択することができるが、耐熱水性に優れた塗膜、
なかんづく缶用塗膜に要求される性能を満足させ
るためには、重量で
35<(A)成分/(A)成分+(B)成分+(C)成分×100<80
20<(B)成分/(A)成分+(B)成分+(C)成分×100<65
の範囲が好ましい。(A)成分が35重量%以下では水
分散性に欠け、80重量%以上では、耐熱水性が損
われる。(B)成分が20重量%以下では、耐熱水性が
損われ65重量%以上では水分散性が悪い。
本発明においては、(A)成分、(B)成分および(C)成
分を混合する方法は特に限定するものではなく、
3成分のうち2成分を最初に混合しておき、後か
ら1成分を加えることもできるし、同時に3成分
を混合してもよい。
また、(A)成分、(B)成分および(C)成分の混合物を
一度に得る方法としては、予め(A)成分中の構成単
位(Y)を形成モノマーおよび(B)成分の混合物を
作成しておき、これに(A)成分中の(X)および
(Z)の構成単位を形成するモノマーを加えて、
(B)成分の存在下に共重合反応を進めることも可能
である。このとき(C)成分も同時に形成されること
ができる。
(A)成分、(B)成分および(C)成分から成る混合物に
おいて、各成分を分別してその構成成分の量を分
析する方法としては、例えば溶剤の組合せによる
分別法を挙げることができる。その具体的な例を
挙げると、エタノールとテトラヒドロフランの重
量比が6対1の混合溶剤を用いると(B)成分は溶解
性が低く、(A)成分は一定の割合で溶解する。逆に
(C)成分は完全に溶解する。またクロロホルムとテ
トラヒドロフランの重量比で6対1の混合溶剤を
用いれば、(A)および(B)成分は完全に溶解するが、
(C)成分は溶解しない。
本発明においては、特にすぐれた耐熱水性、、
屈曲性および水抽出成分の少ない塗膜を得ようと
する場合には、共重合体(A)成分の構成単位(Y)
およびエポキシ樹脂(B)成分の合計重量が、(A)成
分、(B)成分および(C)成分の合計重量に対して、70
〜90重量%であることが好ましい。70重量%以下
では、耐熱性が低くなるため、耐熱水性の低下を
きたし、85重量%以上では混合物の粘度が高くな
り、また水分散時の安定性が悪化するという問題
点を生じ易い。
本発明においては、(A)成分と(B)成分中のカルボ
キシル基を中和して得られるカルボキシアニオン
により、水分散を可能にせしめているものであ
る。
その中和に用いる化合物は、アミンであり、例
えば、アンモニア、メチルアミン、ジメチルアミ
ン、トリメチルアミン、エチルアミン、ジエチル
アミン、トリエチルアミン、エタノールアミン、
ジエタノールアミン、ジメチルメタノールアミ
ン、ジメチルエタノールアミン等を挙げることが
できる。
本発明における中和に際しては、(A)成分と(B)成
分中のカルボキシル基の合計量に対して、上記の
アミンを0.5当量以下にすることが必須の要件で
ある。0.5当量以上用いた場合には、(A)成分と(B)
成分中のエポキシ基のアニオン重合が進行し易
く、水分散体の貯蔵安定性を極端に悪くする。
好ましいアミンの使用量は0.3当量以下の範囲
である。
アミンによる中和の方法としては、(A)成分、(B)
成分及び(C)成分の混合物に、所定量のアミンを単
独で、あるいは水でアミンを稀釈して添加すれば
よい。
本発明組成物の使用に際しては、まず所望の粘
度になる様に水で稀釈して水分散液を得る。この
とき塗装性の改善あるいは、「はじき」や「む
ら」の発生を防止するために、必要であれば有機
溶剤を加えても良い。本発明では、共重合体成分
(A)及び(C)を含成する際には、水に可溶な有機溶剤
を用いることが好ましく、合成時に用いた有機溶
剤があれば、ここで改めて加える必要はない。
共重合体成分(A)及び(C)の合成及び水分散液を得
るときの有機溶剤としては、例えばメタノール、
エタノール、プロピルアルコール、ブタノール、
ヘキサノール、オクタノール、デカノールなどの
アルコール類、エチレングリコールモノメチルエ
ーテル、エチレングリコールモノエチルエーテ
ル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジ
エチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチ
レングリコールモノエチルエーテル、ジエチレン
グリコールモノブチルエーテルなどのグリコール
誘導体類、ジオキサンのようなエーテル類、アセ
トン、メチルエチルケトン、ジアセトンルコー
ル、シクロヘキサノンのようなケトン類が用いら
れる。これらの有機溶剤は単独よりも、2種以上
の混合溶剤で用いた方が好ましい。好ましい例と
してはエチレングリコールモノブチルエーテル/
ブタノール/オクタノールの組合せおよびブチル
セロソルブ/ブタノール/シクロヘキサノンの組
合せをあげることができる。
水分散液に含まれる水および有機溶剤の合計量
は、樹脂固形分100重量部に対して10〜1000重量
部の範囲が好ましい。また水と有機溶剤の比率は
重量比で3対1〜20対1の比率が好ましい。
得られた水分散液は、スプレー塗装、ローラー
塗装、浸漬塗装あるいは電着塗装などの方法で被
塗物に塗装することができる。
塗装された湿潤塗膜は、100〜200℃で1〜30分
間、好ましくは160〜200℃で1〜5分間、焼付け
ることによつて均一透明で良好な塗膜を形成させ
ることができる。
焼付けることによつて、(A)成分及び(C)成分中の
カルボキシル基と(A)成分及び(B)成分中のエポキシ
基が反応することによつて架橋構造を形成する。
この際の反応は、触媒の添加に拠つて大きな促進
効果をもたらす。触媒としては、塩基性化合物が
有効であり、例えばKOH、NaOHなどのアルカ
リ金属水酸化物、トリフエニルホスフイン、トリ
フエニルホスホニウムエチルヨウ素塩などのリン
系化合物およびトリメチルアミン、ベンジルジメ
チルアミン、ジエチルアミノエタノールなどのア
ミン化合物をあげることができる。好ましいのは
ジエチルアミノエタノールである。
本発明組成物から得られる塗膜は、それ自身で
架橋して良好な塗膜を形成しうるが、必要に応じ
て、本発明組成物の官能基と反応しうる化合物を
添加して、更に架橋度を高める事もできる。すな
わち、本発明組成物の官能基としては、カルボキ
シル基、エポキシ基、水酸基が存在しているた
め、水酸基、アミノ基、カルボキシル基、酸無水
物基、イソシアネート基、メチロール基などの官
能基を有する化合物、とりわけ多官能性の化合物
を添加すれば良い。
その具体的な例としては、ジエチレントリアミ
ン、ジフエニルジアミノメタンなどのポリアミ
ン、フタル酸、トリメリツト酸などの酸無水物、
ブロツク化されたトリレンジイソシアネート、ヘ
キサメチレンジイソシアネートなどのイソシアネ
ートのブロツク化物、尿素樹脂、メラミン樹脂お
よびフエノール樹脂などのメチロール基含有樹
脂、ジシアンジアミド、ベンゾグアナミンなどを
挙げることができる。好ましい例として、メラミ
ン樹脂およびフエノール樹脂を挙げることがで
き、塗膜の耐薬品性を大巾に改善することができ
る。
本発明の組成物に、通常水分散性塗料に使用さ
れる顔料や添加剤等を用いることができる。顔料
としては、酸化チタン、ベンガラ、タルク、炭酸
カルシウム、炭酸マグネシウム、アルミ粉、酸化
鉄、鉛白、クロム酸鉛、カーボンブラツクなどを
挙げることができる。添加剤としては、カルボキ
シメチルセルロース、ポリビニルピロリドン、塩
ビ−酢ビエマルジヨン等を挙げることができる。
本発明の組成物を施工する被塗物としては、鉄
およびその合金類、アルミニウムおよびその合金
類などの金属が主ではあるが必ずしもそれれに限
定されるものではない。特別な用途として飲料缶
をはじめとする缶詰、内面の保護被覆に使用でき
る。
次に実施例によつて本発明をより詳細に説明す
る。実施例中の部は、特にことわらない限り重量
部を示すものとする。
実施例 1
1 共重合体(A)成分の調整
エポキシ当量189のビスフエノールA型エポ
キシ樹脂AER−331(旭化成社製)を蒸留して
エポキシ当量が170のエポキシ樹脂を得た。こ
の樹脂170部にメタクリル酸8.6部を140℃で3
時間反応させて粘稠な樹脂を得た。この樹脂の
酸価は0.5であつた。この樹脂のGPCをとつ
て、その重量分率を調べたところ、エポキシモ
ノアクリレートが20.5重量%、未反応エポキシ
樹脂が79.5重量%であつた。そこでこの樹脂を
スチレンゲル粒子による吸着の差を利用して分
別し、エポキシモノアクリレート(以下エポキ
シモノアクリレートAと呼ぶ。)の100%品を得
た。この化合物は、分子量が426であり、一方
の末端基がアクリロイル基、もう一方の末端基
がエポキシ基であり、本発明組成物中の共重合
体(A)成分中の構成単位(Y)を形成するモノマ
ーである。
予め用意した還流器付き反応器にメチルイソ
ブチルケトン50部、n−ブタノール50部を投入
して、80℃に保つておく。これに下記の組成の
モノマー混合物を滴下していく。
スチレン 35部(0.34モル)
メチルメタクリレート 15部(0.15モル)
エポキシモノアクリレートA
25部(0.056モル)
メタクリル酸 25部(0.29モル)
アゾビスイソブチロニトリル(以下AIBNと呼
ぶ) 4部
滴下終了後AIBN1部を添加して約24時間の
間90℃に保つて反応を続けた。反応終了後、減
圧装置を用いて、溶剤を完全に除去して固体状
の樹脂A−1を得た。A−1の重量平均分子量
は、5500であつた。モノマー収率は99.5%であ
つた。
2 共重合体(C)成分の調整
次に上記の方法と同様にして、メチルイソブ
チルケトン40部、n−ブタノール35部の中で、
スチレン 35部
メチルメタクリレート 15部
メタクリル酸 25部
AIBN 3.5部
の組成のモノマーを重合した。重合後、減圧処
理して完全に溶剤を除去し、固体状の樹脂C−
1を得た。モノマー収率は99.8%であつた。
3 樹脂A−1の解析
まずグロロホルム/THFの重量で6対1の
溶液(混合溶媒Aと呼ぶ)を作成した。この溶
液50部に樹脂A−1 10部を混合撹拌し、一昼
夜放置したところ、上層に一部未溶解部が残つ
た。この未溶解部を口過して、乾燥後IR、
NMRによりエポキシ基およびビスフエノール
Aの骨格の有無を調べた。その結果いづれの存
在も、確認できなかつた。またその重量を測定
したところ0.1部であつた。
次に溶解した部分を取り出して、同様に乾燥
して重量を測定したところ、9.9部であつた。
この溶解部の樹脂のエポキシ基の吸収がIRに
より、ビスフエノールAの骨格がNMRによつ
て検出された。同様にエポキシ当量を測定した
ところ、1950であり、エポキシ・モノアクリレ
ートAのエポキシ基は、そのまま残存している
ことが明らかとなつた。従つて、得られた樹脂
は、99重量%がスチレン/メチルメタクリレー
ト/エポキシ・モノアクリレート/メタクリル
酸=6.07/2.68/1.0/5.17のモル比で構成され
た共重合体であり、残りの1重量%が、エポキ
シ・モノアクリレートを含まない共重合体であ
る事が明らかとなつた。
4 3成分の混合
エポキシ樹脂B−1として、AER−667(旭
化成社製、エポキシ当量2000)を用いて、下記
の樹脂混合液を作成した。
A−1 35部
B−1 62部
C−1 3部
エチレングリコールモノブチルエーテル 35部
n−オクタノール 15部
合 計 150部
5 水分散液の調整
樹脂混合液150部を50℃に加熱し、撹拌をし
ながら、中和剤のジメチルアミノエタノール
4.3部及び水300部を滴下して、水分散液−1を
得た。
得られた水分散液−1を40℃の乾燥器に1ケ
月間放置したが、変化が見られなかつた。
6 焼付塗膜の作成と物性の評価
水分散液−1をアルミ板に、乾燥膜厚で10ミ
クロンになるようにスプレー塗装し、ただちに
180℃に調節されている熱風循環型乾燥器で3
分間焼付けて、透明な塗膜を得た。
この塗膜を用いて、温水浸漬試験、殺菌試
験、屈曲性、水抽出試験を行つた。
温水浸漬試験は、純水、5%NaCl水溶
液、クエン酸5%水溶液の100℃の液中に塗
装された板を1時間浸漬後、引き上げて塗膜の
変質と密着性を調べたものである。
殺菌試験は、125℃の蒸気中に塗装板を1時
間暴して、塗膜の変質と密着性を調べた。
屈曲性は、塗装された側を外側にして180゜
折り曲げて、そのときに発生する亀裂の有無を
調べた。
また水抽出試験は厚生省告示370号指定方法
に従つて抽出試験を行い、抽出物の過マンガン
酸カリウム消費量を調べた。
その結果
(1) 温水浸漬試験
外観 ゴバン目密着
性
純水 異常なし 100/100
5%NaCl水溶液 〃 100/100
5%クエン酸水溶液 異常なし 100/100
(2) 殺菌テスト
外 観 異常なし
ゴバン目密着試験 100/100
(3) 屈曲性 亀裂なし
(4) 水抽出試験
KMnO4 消費量 2.4ppm
実施例 2〜4
実施例1で合成したA−1、C−1及びB−1
を用いて、表−1に示す配合に従つて、水分散液
−2、3、4を得た。It consists of a structural unit (Z) represented by the formula and can be obtained by copolymerizing monomers forming each structural unit. As with component (A), the arrangement of the constituent units is not particularly limited. The types of monomers that can form the structural units (X) and (Y) are exactly the same as (X) and (Z) that constitute component (A). In the copolymer (C) component, the ratio of the structural units (X) and (Z) is not particularly limited,
Preferably, (X) is in a range of 20 to 70 mol%, and (Z) is in a range of 30 to 80 mol%. The copolymer (C) component can be produced by the same method as the copolymer (A) component. It is also possible to produce component (C) at the same time as producing the copolymer of component (A). In the present invention, component (A), which is a constituent element thereof,
Component (B) and component (C) each have the following functions. That is, component (A) includes an epoxy resin that does not have a water dispersion function, and has a function of imparting water dispersibility. At this time, the structural unit (Y) in component (A) has an affinity with the epoxy resin and plays the role of stably incorporating the epoxy resin into the water dispersion particles. Component (B) takes advantage of its excellent mechanical and thermal properties to provide a coating film with hot water resistance, flexibility, and low water extractability, which is the objective of the present invention. Component (C), like component (A), has the function of imparting water dispersibility, but conversely, when the amount exceeds a certain level, it impairs hot water resistance and increases the amount of water extracted, causing food Since it has a serious drawback of impairing flavor properties in applications, it is preferable that the amount be within a certain range as much as possible. Therefore, as an essential requirement of the present invention, the amount of component (C) by weight must satisfy the relationship of (C) component/(A) component + (B) component + (C) component x 100<5. shall be. If it is 5 or more, hot water resistance will be impaired and the amount of water extracted will also increase. It also has the disadvantage that it takes a long time to bake during coating formation. Preferably it is 3 or less. The amounts of component (A) and component (B) can be arbitrarily selected depending on the purpose, but coating films with excellent hot water resistance,
In order to satisfy the performance required for coating films for cans, the weight must be 35 < (A) component / (A) component + (B) component + (C) component x 100 < 80 20 < (B) component The range of /(A) component+(B) component+(C) component×100<65 is preferable. If component (A) is less than 35% by weight, water dispersibility will be lacking, and if it is more than 80% by weight, hot water resistance will be impaired. If component (B) is less than 20% by weight, hot water resistance will be impaired, and if it is more than 65% by weight, water dispersibility will be poor. In the present invention, the method of mixing component (A), component (B), and component (C) is not particularly limited.
Two of the three components may be mixed first and one component may be added later, or the three components may be mixed at the same time. In addition, as a method to obtain a mixture of component (A), component (B), and component (C) at once, a mixture of the monomers forming the structural unit (Y) in component (A) and component (B) is prepared in advance. Then, add monomers forming the structural units of (X) and (Z) in component (A),
It is also possible to proceed with the copolymerization reaction in the presence of component (B). At this time, component (C) can also be formed at the same time. In a mixture consisting of component (A), component (B), and component (C), an example of a method for separating each component and analyzing the amount of each component is a fractionation method using a combination of solvents. To give a specific example, when a mixed solvent of ethanol and tetrahydrofuran is used in a weight ratio of 6:1, component (B) has low solubility and component (A) dissolves at a constant rate. vice versa
Component (C) is completely dissolved. Furthermore, if a mixed solvent of chloroform and tetrahydrofuran is used in a weight ratio of 6:1, components (A) and (B) will be completely dissolved.
Component (C) does not dissolve. In the present invention, particularly excellent hot water resistance,
When trying to obtain a coating film with low flexibility and water extractable components, the structural unit (Y) of the copolymer (A) component
and the total weight of the epoxy resin (B) component is 70% relative to the total weight of the (A) component, (B) component and (C) component.
Preferably it is ~90% by weight. If it is less than 70% by weight, the heat resistance will be low, resulting in a decrease in hot water resistance, and if it is more than 85% by weight, the viscosity of the mixture will be high and the stability during water dispersion will be likely to deteriorate. In the present invention, water dispersion is made possible by carboxyl anions obtained by neutralizing the carboxyl groups in components (A) and (B). The compound used for neutralization is an amine, such as ammonia, methylamine, dimethylamine, trimethylamine, ethylamine, diethylamine, triethylamine, ethanolamine,
Diethanolamine, dimethylmethanolamine, dimethylethanolamine, etc. can be mentioned. When neutralizing in the present invention, it is essential that the amount of the above amine be 0.5 equivalent or less with respect to the total amount of carboxyl groups in components (A) and (B). When using 0.5 equivalent or more, component (A) and (B)
Anionic polymerization of the epoxy groups in the components tends to proceed, resulting in extremely poor storage stability of the aqueous dispersion. The preferred amount of amine used is 0.3 equivalents or less. As for the method of neutralization with amine, (A) component, (B)
A predetermined amount of the amine may be added alone or after diluting the amine with water to the mixture of the component and the component (C). When using the composition of the present invention, it is first diluted with water to obtain a desired viscosity to obtain an aqueous dispersion. At this time, an organic solvent may be added if necessary in order to improve the coating properties or prevent the occurrence of "repelling" or "unevenness". In the present invention, the copolymer component
When containing (A) and (C), it is preferable to use a water-soluble organic solvent, and if there is an organic solvent used during synthesis, there is no need to add it again here. Examples of organic solvents used in the synthesis and aqueous dispersion of copolymer components (A) and (C) include methanol,
ethanol, propyl alcohol, butanol,
Alcohols such as hexanol, octanol, and decanol; glycol derivatives such as ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, and diethylene glycol monobutyl ether; and ethers such as dioxane. Ketones such as , acetone, methyl ethyl ketone, diacetone alcohol, and cyclohexanone are used. It is more preferable to use a mixture of two or more of these organic solvents than to use them alone. A preferred example is ethylene glycol monobutyl ether/
Mention may be made of the butanol/octanol combination and the butyl cellosolve/butanol/cyclohexanone combination. The total amount of water and organic solvent contained in the aqueous dispersion is preferably in the range of 10 to 1000 parts by weight based on 100 parts by weight of the resin solid content. The ratio of water to organic solvent is preferably 3:1 to 20:1 by weight. The obtained aqueous dispersion can be applied to an object by spray coating, roller coating, dipping coating, electrodeposition coating, or the like. The applied wet coating film can be baked at 100 to 200°C for 1 to 30 minutes, preferably at 160 to 200°C for 1 to 5 minutes, to form a uniform, transparent and good coating. By baking, the carboxyl groups in the components (A) and (C) react with the epoxy groups in the components (A) and (B) to form a crosslinked structure.
The reaction at this time is greatly accelerated by the addition of a catalyst. Basic compounds are effective as catalysts, such as alkali metal hydroxides such as KOH and NaOH, phosphorus compounds such as triphenylphosphine and triphenylphosphonium ethyliodine salt, and trimethylamine, benzyldimethylamine, diethylaminoethanol, etc. The following amine compounds can be mentioned. Preferred is diethylaminoethanol. The coating film obtained from the composition of the present invention can crosslink by itself to form a good coating film, but if necessary, a compound capable of reacting with the functional group of the composition of the present invention may be added to further improve the coating film. It is also possible to increase the degree of crosslinking. That is, since carboxyl groups, epoxy groups, and hydroxyl groups are present as functional groups in the composition of the present invention, the composition has functional groups such as hydroxyl groups, amino groups, carboxyl groups, acid anhydride groups, isocyanate groups, and methylol groups. Compounds, especially polyfunctional compounds, may be added. Specific examples include polyamines such as diethylenetriamine and diphenyldiaminomethane, acid anhydrides such as phthalic acid and trimellitic acid,
Examples include blocked isocyanates such as blocked tolylene diisocyanate and hexamethylene diisocyanate, methylol group-containing resins such as urea resins, melamine resins and phenol resins, dicyandiamide, and benzoguanamine. Preferred examples include melamine resins and phenolic resins, which can greatly improve the chemical resistance of the coating film. Pigments, additives, etc. commonly used in water-dispersible paints can be used in the composition of the present invention. Examples of pigments include titanium oxide, red iron oxide, talc, calcium carbonate, magnesium carbonate, aluminum powder, iron oxide, lead white, lead chromate, and carbon black. Examples of additives include carboxymethyl cellulose, polyvinylpyrrolidone, vinyl chloride-acetic acid emulsion, and the like. The objects to be coated with the composition of the present invention are mainly metals such as iron and its alloys, aluminum and its alloys, but are not necessarily limited thereto. As a special purpose, it can be used as a protective coating on the inner surface of cans, including beverage cans. Next, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples. Parts in the examples refer to parts by weight unless otherwise specified. Example 1 1 Preparation of copolymer (A) component Bisphenol A type epoxy resin AER-331 (manufactured by Asahi Kasei Corporation) having an epoxy equivalent of 189 was distilled to obtain an epoxy resin having an epoxy equivalent of 170. Add 8.6 parts of methacrylic acid to 170 parts of this resin at 140°C.
A viscous resin was obtained by reacting for a period of time. The acid value of this resin was 0.5. When this resin was subjected to GPC and its weight fraction was examined, it was found that epoxy monoacrylate was 20.5% by weight and unreacted epoxy resin was 79.5% by weight. Therefore, this resin was fractionated using the difference in adsorption by styrene gel particles, and a 100% product of epoxy monoacrylate (hereinafter referred to as epoxy monoacrylate A) was obtained. This compound has a molecular weight of 426, one terminal group is an acryloyl group, the other terminal group is an epoxy group, and the structural unit (Y) in the copolymer (A) component in the composition of the present invention is It is a monomer that forms. 50 parts of methyl isobutyl ketone and 50 parts of n-butanol are charged into a reactor equipped with a reflux device prepared in advance and kept at 80°C. A monomer mixture having the following composition is added dropwise to this. Styrene 35 parts (0.34 mol) Methyl methacrylate 15 parts (0.15 mol) Epoxy monoacrylate A
25 parts (0.056 mol) Methacrylic acid 25 parts (0.29 mol) 4 parts azobisisobutyronitrile (hereinafter referred to as AIBN) After the dropwise addition, 1 part of AIBN was added and the reaction was continued by keeping at 90°C for about 24 hours. Ta. After the reaction was completed, the solvent was completely removed using a pressure reduction device to obtain solid resin A-1. The weight average molecular weight of A-1 was 5,500. The monomer yield was 99.5%. 2 Preparation of copolymer (C) component Next, in the same manner as above, styrene 35 parts methyl methacrylate 15 parts methacrylic acid 25 parts AIBN 3.5 parts The monomers of the composition were polymerized. After polymerization, the solvent is completely removed by vacuum treatment and solid resin C-
I got 1. The monomer yield was 99.8%. 3 Analysis of Resin A-1 First, a 6:1 solution (referred to as mixed solvent A) of gloloform/THF was prepared. When 50 parts of this solution was mixed and stirred with 10 parts of resin A-1 and left to stand overnight, some undissolved portion remained in the upper layer. Pass this undissolved part through your mouth, dry it, and then IR.
The presence or absence of epoxy groups and bisphenol A skeleton was investigated by NMR. As a result, the existence of either could not be confirmed. When the weight was measured, it was 0.1 part. Next, the dissolved portion was taken out, dried in the same manner, and weighed, and found to be 9.9 parts.
The absorption of the epoxy group of the resin in the dissolved region was detected by IR, and the skeleton of bisphenol A was detected by NMR. When the epoxy equivalent was similarly measured, it was found to be 1950, which revealed that the epoxy group of epoxy monoacrylate A remained intact. Therefore, the obtained resin is a copolymer composed of styrene/methyl methacrylate/epoxy monoacrylate/methacrylic acid = 6.07/2.68/1.0/5.17 in a molar ratio of 99% by weight, and the remaining 1% by weight % was found to be a copolymer containing no epoxy monoacrylate. 4. Mixing of three components The following resin mixture was prepared using AER-667 (manufactured by Asahi Kasei Corporation, epoxy equivalent: 2000) as epoxy resin B-1. A-1 35 parts B-1 62 parts C-1 3 parts Ethylene glycol monobutyl ether 35 parts n-octanol 15 parts Total 150 parts 5 Preparation of aqueous dispersion Heat 150 parts of the resin mixture to 50°C and stir. While the neutralizing agent dimethylaminoethanol
4.3 parts and 300 parts of water were added dropwise to obtain aqueous dispersion-1. The obtained aqueous dispersion-1 was left in a dryer at 40°C for one month, but no change was observed. 6 Creation of baked paint film and evaluation of physical properties Spray the aqueous dispersion-1 onto an aluminum plate to a dry film thickness of 10 microns, and immediately
3 in a hot air circulation type dryer controlled at 180℃
After baking for a minute, a transparent coating was obtained. Using this coating film, a hot water immersion test, a sterilization test, a flexibility test, and a water extraction test were conducted. In the hot water immersion test, a painted board was immersed in a 100°C solution of pure water, 5% NaCl solution, and 5% citric acid solution for 1 hour, and then pulled out to examine the deterioration and adhesion of the coating film. . In the sterilization test, the painted board was exposed to steam at 125°C for 1 hour, and the deterioration and adhesion of the paint film were examined. Flexibility was determined by bending the material 180 degrees with the painted side facing out and examining whether or not there were any cracks. The water extraction test was conducted in accordance with the method specified by Ministry of Health and Welfare Notification No. 370, and the amount of potassium permanganate consumed in the extract was investigated. Results (1) Warm water immersion test Appearance Patch adhesion Pure water No abnormality 100/100 5% NaCl aqueous solution 〃 100/100 5% citric acid aqueous solution No abnormality 100/100 (2) Sterilization test Appearance No abnormality Patch adhesion Test 100/100 (3) Flexibility No cracks (4) Water extraction test KMnO 4 consumption 2.4 ppm Examples 2 to 4 A-1, C-1 and B-1 synthesized in Example 1
Aqueous dispersions-2, 3, and 4 were obtained according to the formulations shown in Table-1.
【表】【table】
【表】
得られた水分散液を用いて実施例と同様の方法
により塗膜を作成し、物性を評価した。その結果
を表−2に示す。また水分散液を25℃で6カ月間
放置したところ、いずれも変化がみられなかつ
た。[Table] Using the obtained aqueous dispersion, a coating film was prepared in the same manner as in the example, and the physical properties were evaluated. The results are shown in Table-2. Further, when the aqueous dispersion was left at 25°C for 6 months, no change was observed in either case.
【表】
比較例 1
実施例1で合成したA−1、C−1及びB−1
を用いて、下記の配合に従つて水分散液5を得
た。
A−1 30部
B−1 60部
C−1 10部
エチレングリコールモノブチルエーテル 35部
n−オクタノール 15部
ジメチルアミノエタノール 3.3部
水 300部
得られた水分散液を用いて、実施例と同様の方
法により塗膜を作成し、物性を評価した。その結
果を下記に示す。
(1) 温水浸漬試験
外観 ゴバン目密着
性
純水 異常なし 100/100
5%NaCl水溶液 白化あり 80/100
5%クエン酸水溶液 白化あり 50/100
(2) 殺菌テスト 少し白化 100/100
(3) 屈曲性 亀裂なし
(4) 水抽出試験
KMnO4 消費量 5.1ppm
比較例 2
実施例1において、用いたジメチルアミノエタ
ノールの量を、8.6部に替えることによつて、水
分散液−6を得た。
水分散液−6を40℃の乾燥器に放置したところ
約1週間でゲル化した。
実施例 5
エポキシ当量が2700であるビスフエノールA型
エポキシ樹脂AER−669(旭化成社製)を270部
にメタクリル酸2.1部をNaOHを触媒として、エ
チレングリコールモノブチルエーテル200部中
で、130℃の温度を保つて約5時間反応させた。
この樹脂溶液472.1部に、スチレン40部、メタ
クリル酸50部、エチルアクリレート20部、ラウリ
ル・パーオキシド5部を混合してモノマー溶液を
作成した。このモノマー溶液の1/3を還流装置を
備えた反応器に仕込み、85℃に約5時間保つ。残
りの1/3を約10時間かけて滴下投入する。滴下終
了後約10時間反応を行なつて粘稠な樹脂溶液を得
た。
この樹脂溶液を減圧により溶剤を除去して、固
体状の樹脂385部を得た。これにクロロホルムと
テトラヒドロフランの重量比で6対1の溶剤を
2000部を加えて、室温でよく撹拌混合したのち、
一昼夜放置した。溶解部1000部を取り出して、再
び減圧により溶剤を除去して固体状樹脂を得た。
GPCによりこの固体状樹脂の分子量分布を調べ
たところAER−669に基づく第一の分子量分布
と、それより高分子側にもう一つの第二の分子量
分布があることが確認された。そこで第一の分子
量分布の低分子側試料X−1と、第二の分子量分
布の高分子側試料X−2をGPCにより分取し
て、NMR及び熱分解ガスクロマトグラフにかけ
た。その結果X−1は2官能性のビスフエノール
A型エポキシ樹脂であり、X−2はスチレン、メ
タクリル酸、エチルアクリレート及びビスフエノ
ールA型エポキシ樹脂の残基が確認された。
この固体状樹脂98部に、実施例1で合成したC
−1成分2部およびシクロヘキノン10部、エチレ
ングリコールモノブチルエーテル10部を加えて均
一に溶解したのち、ジメチルアミノエタノール
3.5部、水395部を加えて水分散体溶液7を得た。
水分散体溶液7の性状は次のとおりであつた。
PH 6.8
粘度(B型粘度計25℃/cps) 380
分散粒子の平均径(μm) 0.4
40℃/1カ月放置後の状態 変化なし
水分散体溶液7をブリキ板に乾燥膜厚が10μに
なる様に塗布し190℃/1分間の焼付けを行つ
た。この作業をくり返して30μの膜厚の塗膜を得
た。この塗膜を水銀アマルガム法によりブリキ板
より剥離し、評価用サンプルとした。
試験はJIS−K−6911に準じて、引張り強伸
度、吸水率を測定した。
引張り強度(Kg/cm2) 45.8
伸び率(%) 9.5
吸水率(wt%)※ 0.8
※1週間25℃浸漬後の重量増
次に本水分散液7を用いて、実施例1と同様に
して塗膜の物性を評価した。その結果を次に示
す。
(1) 温水浸漬試験
外観 ゴバン目密着
性
純水 異常なし 100/100
5%NaCl水溶液 〃 〃
5%クエン酸水溶液 〃 〃
(2) 殺菌テスト 〃 〃
(3) 屈曲性 亀裂なし
(4) 水抽出テスト
KMnO4 消費量 0.8ppm[Table] Comparative Example 1 A-1, C-1 and B-1 synthesized in Example 1
Using this method, aqueous dispersion 5 was obtained according to the following formulation. A-1 30 parts B-1 60 parts C-1 10 parts Ethylene glycol monobutyl ether 35 parts n-octanol 15 parts Dimethylaminoethanol 3.3 parts Water 300 parts Using the obtained aqueous dispersion, the same method as in Example A coating film was prepared and its physical properties were evaluated. The results are shown below. (1) Warm water immersion test Appearance Adherence to pure water No abnormalities 100/100 5% NaCl aqueous solution Whitening 80/100 5% citric acid aqueous solution Whitening 50/100 (2) Sterilization test Slight whitening 100/100 (3) Flexibility No cracks (4) Water extraction test KMnO 4 consumption 5.1 ppm Comparative example 2 Aqueous dispersion-6 was obtained by changing the amount of dimethylaminoethanol used in Example 1 to 8.6 parts. . When the aqueous dispersion-6 was left in a dryer at 40°C, it gelled in about one week. Example 5 270 parts of bisphenol A type epoxy resin AER-669 (manufactured by Asahi Kasei Corporation) having an epoxy equivalent of 2700, 2.1 parts of methacrylic acid and NaOH as a catalyst were mixed at a temperature of 130°C in 200 parts of ethylene glycol monobutyl ether. The reaction was continued for about 5 hours. A monomer solution was prepared by mixing 472.1 parts of this resin solution with 40 parts of styrene, 50 parts of methacrylic acid, 20 parts of ethyl acrylate, and 5 parts of lauryl peroxide. One-third of this monomer solution is charged into a reactor equipped with a reflux device and kept at 85°C for about 5 hours. Add the remaining 1/3 dropwise over about 10 hours. After the dropwise addition was completed, the reaction was carried out for about 10 hours to obtain a viscous resin solution. The solvent was removed from this resin solution under reduced pressure to obtain 385 parts of solid resin. To this, add a solvent of chloroform and tetrahydrofuran in a weight ratio of 6:1.
After adding 2000 parts and stirring and mixing well at room temperature,
I left it for a day and night. 1000 parts of the dissolved portion was taken out and the solvent was removed again under reduced pressure to obtain a solid resin.
When the molecular weight distribution of this solid resin was examined by GPC, it was confirmed that there was a first molecular weight distribution based on AER-669 and a second molecular weight distribution on the higher molecular side. Therefore, a low molecular weight sample X-1 with a first molecular weight distribution and a high molecular weight sample X-2 with a second molecular weight distribution were fractionated by GPC and subjected to NMR and pyrolysis gas chromatography. As a result, it was confirmed that X-1 was a bifunctional bisphenol A type epoxy resin, and X-2 contained residues of styrene, methacrylic acid, ethyl acrylate, and bisphenol A type epoxy resin. Add C synthesized in Example 1 to 98 parts of this solid resin.
- Add 2 parts of component 1, 10 parts of cyclohexynone, and 10 parts of ethylene glycol monobutyl ether and dissolve them uniformly, then dimethylaminoethanol.
3.5 parts and 395 parts of water were added to obtain an aqueous dispersion solution 7. The properties of aqueous dispersion solution 7 were as follows. PH 6.8 Viscosity (B-type viscometer 25℃/cps) 380 Average diameter of dispersed particles (μm) 0.4 Condition after standing at 40℃/1 month No change Spread water dispersion solution 7 on a tin plate and the dry film thickness becomes 10μ The coating was applied in a similar manner and baked at 190°C for 1 minute. This process was repeated to obtain a coating film with a thickness of 30μ. This coating film was peeled off from the tin plate using the mercury amalgam method and used as a sample for evaluation. In the test, tensile strength, elongation, and water absorption were measured in accordance with JIS-K-6911. Tensile strength (Kg/cm 2 ) 45.8 Elongation rate (%) 9.5 Water absorption rate (wt%)* 0.8 *Weight increase after 1 week immersion at 25°C Next, using this aqueous dispersion 7, the same procedure as in Example 1 was carried out. The physical properties of the coating film were evaluated. The results are shown below. (1) Hot water immersion test Appearance Goban adhesion Pure water No abnormalities 100/100 5% NaCl aqueous solution 〃 〃 5% citric acid aqueous solution 〃 〃 (2) Sterilization test 〃 〃 (3) Flexibility No cracks (4) Water extraction Test KMnO 4 consumption 0.8ppm
Claims (1)
よび(Z)から成る共重合体(A)成分と 【式】【式】【式】 [但しR1は−Hまたは−CH3、 R2は【式】または【式】 (ここでR5は−CoH2+1(n=1、2)、 R3は (ここでm=0〜100の整数、R6は【式】 を表わすものとする。)] (ロ) 構造式が、 [但しR7は で表わされるエポキシ樹脂(B)成分および (ハ) 構造式が、次の構成単位(X)および(Z)
から成る共重合体(C)成分 【式】【式】 とから成る混合物において、重量比が (C)成分/(A)成分+(B)成分+(C)成分×100<5 (1) で示される組成を有し、共重合体(A)成分が、構成
単位(X)をxモル、構成単位(Y)をyモルお
よび構成単位(Z)をzモル含み、x、yおよび
zの間の関係式が 20<x/x+y+z×100<70 (2) 30<z/x+y+z×100<80 (3) 1≦y<5 (4) で示される組成を有し、かつ(A)成分と(B)成分中の
カルボキシル基の50%以下がアミンで中和された
塩であることを特徴とする水分散可能な樹脂組成
物。 2 共重合体(A)成分の構成単位(Y)およびエポ
キシ樹脂(B)成分の合計重量が、(A)成分、(B)成分お
よび(C)成分の合計重量に対して、70〜90%である
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の組
成物。 3 共重合体(A)成分およびエポキシ樹脂(B)成分の
用いる割合が重量で次式 35<(A)成分/(A)成分+(B)成分+(C)成分×100<80(5) 20<(B)成分/(A)成分+(B)成分+(C)成分×100<65(6) を満すことを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載の組成物。[Claims] 1 (a) A copolymer (A) component whose structural formula consists of the following structural units (X), (Y) and (Z) and [Formula] [Formula] [Formula] [However, R 1 is -H or -CH 3 , R 2 is [Formula] or [Formula] (where R 5 is -C o H 2+1 (n=1, 2), R 3 is (Here, m = an integer from 0 to 100, and R 6 represents [formula].)] (b) The structural formula is [However, R 7 The epoxy resin (B) component and (c) structural formula represented by the following structural units (X) and (Z)
A copolymer consisting of component (C) [formula] [formula] In a mixture consisting of component (C) and [formula], the weight ratio is component (C) / component (A) + component (B) + component (C) x 100 < 5 (1) The copolymer (A) component contains x moles of the structural unit (X), y moles of the structural unit (Y) and z moles of the structural unit (Z), and x, y and z The relational expression between is 20<x/x+y+z×100<70 (2) 30<z/x+y+z×100<80 (3) 1≦y<5 (4) and (A) A water-dispersible resin composition characterized in that not more than 50% of the carboxyl groups in the component and (B) are salts neutralized with amines. 2 The total weight of the structural unit (Y) of the copolymer (A) component and the epoxy resin (B) component is 70 to 90% of the total weight of the (A) component, (B) component, and (C) component. % of the composition according to claim 1. 3 The ratio of copolymer (A) component and epoxy resin (B) component used is expressed by the following formula 35 < (A) component / (A) component + (B) component + (C) component x 100 < 80 (5 ) 20<component (B)/component (A)+component (B)+component (C)×100<65(6).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21500283A JPS60108417A (en) | 1983-11-17 | 1983-11-17 | Water-dispersible resin composition |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21500283A JPS60108417A (en) | 1983-11-17 | 1983-11-17 | Water-dispersible resin composition |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60108417A JPS60108417A (en) | 1985-06-13 |
JPS6249291B2 true JPS6249291B2 (en) | 1987-10-19 |
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ID=16665074
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP21500283A Granted JPS60108417A (en) | 1983-11-17 | 1983-11-17 | Water-dispersible resin composition |
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-
1983
- 1983-11-17 JP JP21500283A patent/JPS60108417A/en active Granted
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