JPWO2018021495A1 - 樹脂組成物及びその用途、並びに樹脂組成物の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
また、PVA系樹脂は、かかる水溶性を利用し、溶剤不要の水性塗工液として、感熱記録体の保護層用、感熱記録層用の塗工液や、インクジェット記録媒体のインク受容層用塗工液等に広く利用されている。
更には、感熱記録媒体の感熱発色層用の塗工液にも用いられており、顕色剤やロイコ染料を分散させた塗工液として好適である。
感熱記録媒体は、支持基材上に、ロイコ染料、顕色剤及び分散剤を含む水分散液を塗工・乾燥して形成された感熱発色層を有しており、加熱によりロイコ染料と顕色剤が溶融して混ざり合い、反応して発色する。
例えば、特許文献1には、スルホン基を含むポリビニルアルコール誘導体を分散剤として用いることが提案されている。
また、近年では紫外線吸収性を高めることを目的として、例えば、特許文献2では、アセトアセチル基及びスルホン酸基を有するPVA系樹脂を用いることも提案されている。
そこで、本発明は、このような背景下において、スルホン酸又はその塩基を含有するPVA系樹脂を含有する樹脂組成物において、前記PVA系樹脂の高温下での着色(黄変)が抑制され、よって、高温下(具体的に、50〜200℃)に晒された場合の着色(黄変)が低下された樹脂組成物を提供することを目的とするものである。
(1)スルホン酸又はその塩基含有ポリビニルアルコール系樹脂(A)と塩素成分(B)を含有し、前記塩素成分(B)の含有量が、前記スルホン酸又はその塩基含有ポリビニルアルコール系樹脂(A)100質量部に対して、塩素原子換算で0.1質量部以下である樹脂組成物。
(2)前記スルホン酸又はその塩基含有ポリビニルアルコール系樹脂(A)のスルホン酸又はその塩基の含有量が0.01〜10モル%である、前記(1)記載の樹脂組成物。
(3)前記塩素成分(B)が塩化ナトリウムである、前記(1)又は(2)記載の樹脂組成物。
(4)前記(1)〜(3)のいずれか1つに記載の樹脂組成物からなる分散剤。
(5)前記(1)〜(3)のいずれか1つに記載の樹脂組成物と、ロイコ染料、顕色剤及び水を含有する感熱発色層用塗工液。
(6)前記(1)〜(3)のいずれか1つに記載の樹脂組成物を製造する方法であって、ビニルエステル系単量体とスルホン酸又はその塩基含有不飽和単量体を共重合し、得られた重合体をケン化する工程を含み、さらに、ケン化前に前記スルホン酸又はその塩基含有不飽和単量体の塩素成分を除去する工程、及びケン化後のスルホン酸又はその塩基含有ポリビニルアルコール系樹脂(A)の塩素成分を除去する工程のうちの少なくとも1つを含む樹脂組成物の製造方法。
なお、以下に記載する構成要件の説明は、本発明の実施態様の一例(代表例)であり、これらの内容に特定されるものではない。
本明細書において、(メタ)アリルとはアリルあるいはメタリル、(メタ)アクリルとはアクリルあるいはメタクリル、(メタ)アクリレートとはアクリレートあるいはメタクリレートをそれぞれ意味する。
また、本明細書において、質量で表される全ての百分率や部は、重量で表される百分率や部と同様である。
本発明で用いられるスルホン酸又はその塩基含有PVA系樹脂(A)は、PVA系樹脂の主鎖に直接又は結合鎖を介してスルホン酸又はその塩基を有するものであり、例えば、スルホン酸又はその塩基は下記一般式(1)で示される。
かかる平均重合度が低すぎると塗膜にクラックが生じやすくなる傾向があり、高すぎると塗工等の作業性が低下する傾向がある。
中でも製造時の安全面と作業性の点から、(1)のビニルエステル系単量体とスルホン酸又はその塩基含有不飽和単量体を共重合し、得られた重合体をケン化して得ることが好ましい。
また、上記のスルホアルキルマレートの具体例としては、例えば、ナトリウムスルホプロピル−2−エチルヘキシルマレート、ナトリウムスルホプロピルトリデシルマレート、ナトリウムスルホプロピルエイコシルマレート等が挙げられる。
また、上記のスルホアルキル(メタ)アクリルアミドとしての具体例としては、例えば、ナトリウムスルホメチルアクリルアミド、ナトリウムスルホ−t−ブチルアクリルアミド、ナトリウムスルホ−s−ブチルアクリルアミド、ナトリウムスルホ−t−ブチルメタクリルアミド等が挙げられる。
さらに、上記のスルホアルキル(メタ)アクリレートとしての具体例としては、例えば、ナトリウムスルホエチルアクリレート等が挙げられる。
共重合により導入する場合、上記スルホン酸又はその塩基含有不飽和単量体の中でもオレフィンスルホン酸又はその塩が好適に使用される。
溶媒の使用量は、目的とする共重合体の重合度に合わせて、溶媒の連鎖移動定数を考慮して適宜選択すればよく、例えば、溶媒がメタノールの時は、S(溶媒)/M(単量体)=0.01〜10(質量比)、好ましくは0.05〜3(質量比)程度の範囲から選択される。
また、共重合反応の反応温度は、使用する溶媒や圧力により30℃〜沸点程度で行われ、より具体的には、35〜150℃、好ましくは40〜75℃の範囲で行われる。
アルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、tert−ブタノール等の低級アルコールが挙げられるが、中でも炭素数1〜3のアルコール、特にはメタノールが好ましく用いられる。アルコール中の共重合体の濃度は、系の粘度により適宜選択されるが、通常は10〜60質量%の範囲から選ばれる。ケン化に使用される触媒としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、ナトリウムメチラート、ナトリウムエチラート、カリウムメチラート、リチウムメチラート等のアルカリ金属の水酸化物やアルコラートの如きアルカリ触媒;硫酸、塩酸、硝酸、メタスルフォン酸、ゼオライト、カチオン交換樹脂等の酸触媒が挙げられる。
また、ケン化反応の反応温度は特に限定されないが、10〜60℃であることが好ましく、20〜50℃であることが特に好ましい。
かくして、本発明で用いられるスルホン酸又はその塩基含有PVA系樹脂(A)が得られる。
〔樹脂組成物〕
本発明の樹脂組成物はスルホン酸又はその塩基含有PVA系樹脂(A)と塩素成分(B)を含有するものであり、塩素成分(B)はスルホン酸又はその塩基含有PVA系樹脂(A)を製造する際の原料に由来すると推測される。例えば、スルホン酸又はその塩基含有PVA系樹脂(A)が上記した(1)ビニルエステル系単量体とスルホン酸又はその塩基含有不飽和単量体を共重合しケン化する方法により製造される場合、スルホン酸又はその塩基含有不飽和単量体に不純物として混入していた塩素がケン化触媒(例えば、水酸化ナトリウム)と反応し、塩化物(例えば、塩化ナトリウム)としてスルホン酸又はその塩基含有PVA系樹脂(A)中に存在すると推測される。
よって、塩素成分(B)は、樹脂組成物中で塩化ナトリウム(NaCl)、塩化カリウム(KCl)、塩化マグネシウム(MgCl2)等の塩化物として存在する。
塩素成分(B)の具体的な含有量としては、例えば、スルホン酸又はその塩基含有PVA系樹脂(A)100質量部に対して、塩素原子換算で0.001〜0.1質量部であることが好ましい。
なお、塩素成分(B)の測定方法としては、蛍光X線による方法が用いられる。
(i)の方法は詳細には、スルホン酸又はその塩基含有不飽和単量体を溶媒(水及び/又はアルコールなど)で洗浄し、ろ過する方法、溶媒中で合成したスルホン酸又はその塩基含有不飽和単量体を濃縮乾固しアルコールにより抽出する方法、ケン化前のビニルエステル系単量体とスルホン酸又はその塩基含有不飽和単量体との共重合体を洗浄し、ろ過する方法が挙げられ、中でも純度の点から、スルホン酸又はその塩基含有不飽和単量体を溶媒(水及び/又はアルコールなど)で洗浄し、ろ過する方法が好ましい。
本発明の樹脂組成物は、高温下に晒されても着色(黄変)の少ないものであり、種々の用途に有効に用いられる。
本発明の樹脂組成物の用途としては、例えば、下記の(1)〜(10)に示すような各種用途が挙げられる。
(1)成形物関係:繊維、フィルム、シート、パイプ、チューブ、防漏膜、暫定皮膜、ケミカルレース用、水溶性繊維等。
(2)接着剤関係:木材、紙、アルミ箔、プラスチック等の接着剤、粘着剤、再湿剤、不織布用バインダー、石膏ボードや繊維板等の各種建材用バインダー、各種粉体造粒用バインダー、セメントやモルタル用添加剤、ホットメルト型接着剤、感圧接着剤、アニオン性塗料の固着剤等。
(3)被覆剤関係:紙のクリアーコーティング剤、紙の顔料コーティング剤、紙の内添サイズ剤、繊維製品用サイズ剤、経糸糊剤、繊維加工剤、皮革仕上げ剤、塗料、防曇剤、金属腐食防止剤、亜鉛メッキ用光沢剤、帯電防止剤、導電剤、暫定塗料等。
(4)疎水性樹脂用ブレンド剤関係:疎水性樹脂の帯電防止剤、および親水性付与剤、複合繊維、フィルムその他成形物用添加剤等。
(5)懸濁分散安定剤関係:感熱発色層用塗工液の顕色剤用分散剤、塗料、墨汁、水性カラー、接着剤等の顔料分散安定剤、塩化ビニル、塩化ビニリデン、スチレン、(メタ)アクリレート、酢酸ビニル等の各種ビニル化合物の懸濁重合用分散安定剤等。
(6)乳化分散安定剤関係:各種アクリルモノマー、エチレン性不飽和化合物、ブタジエン性化合物の乳化重合用乳化剤、ポリオレフィン、ポリエステル樹脂等疎水性樹脂、エポキシ樹脂、パラフィン、ビチューメン等の後乳化剤等。
(7)増粘剤関係:各種水溶液やエマルジョンや石油掘削流体の増粘剤等。
(8)凝集剤関係:水中懸濁物及び溶存物の凝集剤、パルプ、スラリーの濾水性等。
(9)交換樹脂等関係:イオン交換樹脂、キレート交換樹脂、イオン交換膜等。
(10)その他:土壌改良剤、感光剤、感光性レジスト樹脂等。
上記の中でも特に、本発明の樹脂組成物は、各種分散液の分散剤として有用であり、特に感熱記録媒体の感熱発色層用塗工液の顕色剤の分散剤として有用である。
次に、本発明の感熱発色層用塗工液について説明する。
本発明の感熱記録発色層用塗工液には、上記のスルホン酸又はその塩基含有PVA系樹脂(A)及び塩素成分(B)を含有してなる樹脂組成物とロイコ染料と顕色剤と水を含有するものであり、スルホン酸又はその塩基含有PVA系樹脂(A)が分散剤となってロイコ染料、顕色剤を分散させたものである。
カルボン酸塩のカルボン酸としては、例えば、ギ酸、酢酸、酪酸、安息香酸などが挙げられ、塩としてはアルカリ金属塩またはアルカリ土類金属塩が挙げられる。中でもカルボン酸は酢酸が好ましく、塩としてはアルカリ金属塩、特にナトリウム塩が好ましく、具体的には酢酸ナトリウムである。
ロイコ染料含有分散液または顕色剤含有分散液を調製するには、上記のスルホン酸又はその塩基含有PVA系樹脂(A)及び塩素成分(B)を含有する樹脂組成物を分散剤に使用して、ロイコ染料及び顕色剤を分散させる。なお、ロイコ染料含有分散液および顕色剤含有分散液の両者において上記本発明の樹脂組成物を分散剤に使用する場合に限定されず、少なくとも一方の分散液において上記本発明の樹脂組成物を使用することができる。この場合、少なくとも顕色剤含有分散液において上記本発明の樹脂組成物を使用することが好ましい。
〔スルホン酸又はその塩基含有不飽和単量体の製造〕
常法に従い、スルホン酸又はその塩基含有不飽和単量体としてアリルスルホン酸ナトリウムを製造し、水/アルコール(混合比5/5)の混合溶媒で、洗浄し、熱ろ過(温度:50℃)を行い、アリルスルホン酸ナトリウム1を得た。蛍光X線にて、アリルスルホン酸ナトリウム1中の塩素の含有量を測定した。その結果、アリルスルホン酸ナトリウム62部のうち塩素の含有量は0.16部であった。
還流冷却器、滴下漏斗、撹拌機を備えた反応缶に、酢酸ビニル1000部、メタノール422部、上記で得られたアリルスルホン酸ナトリウム1を62部仕込み、アゾビスイソブチロニトリルを1.4部投入し、撹拌しながら窒素気流下で温度を上昇させ、還流させながら重合を行った。
途中、アゾビスイソブチロニトリルを1.4部ずつ4回投入し、酢酸ビニルの重合率が酢酸ビニルモノマー仕込み量の全量の96.4%となった時点で、m−ジニトロベンゼン0.1部を添加して重合を終了し、酢酸ビニルとアリルスルホン酸ナトリウムの共重合体を得た。続いて、メタノール蒸気を吹き込む方法により未反応の酢酸ビニルモノマーを系外に除去し共重合体のメタノール溶液を得た。
次いで、該溶液をメタノールで希釈して上記で得られた酢酸ビニルとアリルスルホン酸ナトリウム1の共重合体のメタノール溶液の固形分濃度55%に調整してニーダーに仕込み、溶液温度を35℃に保ちながら、水酸化ナトリウムのメタノール溶液(ナトリウムの濃度が水酸化ナトリウムのメタノール溶液全体の2%)を共重合体中の酢酸ビニル構造単位1モルに対して8ミリモルとなる割合で加えてケン化を行った。ケン化が進行すると共にケン化物が析出し、粒子状となった時点で、濾別し、メタノールで洗浄して熱風乾燥機中で乾燥し、スルホン酸又はその塩基含有PVA系樹脂と塩素成分を含有する樹脂組成物1を得た。
塩素成分の含有量は、スルホン酸又はその塩基含有PVA系樹脂100部に対して、塩素原子換算で0.092部であった。
上記で得られた樹脂組成物1の10%水溶液を膜厚100μmになるよう型枠に流し込み、23℃、50%RHの条件下で3日間乾燥してキャストフィルムを作製した。得られたキャストフィルムを150℃、5時間熱処理し、分光測色計CM−2600d(コニカミノルタセンシング株式会社製)を用いて透過法にてYI値を測定した。結果を表1に示す。
〔樹脂組成物2の製造〕
還流冷却器、滴下漏斗、撹拌機を備えた反応缶に、酢酸ビニル1000部、メタノール422部、上記で得られたアリルスルホン酸ナトリウム1を116部仕込み、アゾビスイソブチロニトリルを1.4部投入し、撹拌しながら窒素気流下で温度を上昇させ、還流させながら重合を行った。
途中、アゾビスイソブチロニトリルを1.4部ずつ4回投入し、酢酸ビニルの重合率が酢酸ビニルモノマー仕込み量の全量の96.4%となった時点で、m−ジニトロベンゼン0.1部を添加して重合を終了し、酢酸ビニルとアリルスルホン酸ナトリウム1の共重合体を得た。続いて、メタノール蒸気を吹き込む方法により未反応の酢酸ビニルモノマーを系外に除去し共重合体のメタノール溶液を得た。
次いで、該溶液をメタノールで希釈して上記で得られた酢酸ビニルとアリルスルホン酸ナトリウム1の共重合体のメタノール溶液の固形分濃度55%に調整してニーダーに仕込み、溶液温度を35℃に保ちながら、水酸化ナトリウムのメタノール溶液(ナトリウムの濃度が水酸化ナトリウムのメタノール溶液全体の2%)を共重合体中の酢酸ビニル構造単位1モルに対して8ミリモルとなる割合で加えてケン化を行った。ケン化が進行すると共にケン化物が析出し、粒子状となった時点で、濾別し、メタノールで洗浄し、更に濾別し、メタノールで洗浄して、熱風乾燥機中で乾燥し、スルホン酸又はその塩基含有PVA系樹脂と塩素成分を含有する樹脂組成物を得た。
塩素成分の含有量は、スルホン酸又はその塩基含有PVA系樹脂100部に対して、塩素原子換算で0.005部であった。
実施例1において、アリルスルホン酸ナトリウム1に替えて、塩素成分を0.28部含有するアリルスルホン酸ナトリウム3を62部用いた以外は同様に行い、樹脂組成物3を得、得られた樹脂組成物3について、実施例1と同様に評価した。
得られた樹脂組成物3の塩素成分の含有量は、スルホン酸又はその塩基含有PVA系樹脂100部に対して、塩素原子換算で0.241部であった。
実施例1において、アリルスルホン酸ナトリウム1に替えて、塩素成分を0.31部含有するアリルスルホン酸ナトリウム4を62部用いた以外は同様に行い、樹脂組成物4を得、得られた樹脂組成物4について、実施例1と同様に評価した。
得られた樹脂組成物4の塩素成分の含有量は、スルホン酸又はその塩基含有PVA系樹脂100部に対して、塩素原子換算で0.225部であった。
実施例1において、樹脂組成物1に替えて、未変性PVA(ケン化度88モル%、重合度300)と塩素成分を含有する樹脂組成物5を用いた以外は同様にして、着色評価を行った。結果を表1に示す。
得られた樹脂組成物5の塩素成分の含有量は、PVA100部に対して、塩素原子換算で0.062部であった。
実施例1において、樹脂組成物1に替えて、未変性PVA(ケン化度88モル%、重合度300)と塩素成分を含有する樹脂組成物6を用いた以外は同様にして、着色評価を行った。結果を表1に示す。
得られた樹脂組成物6の塩素成分の含有量は、PVA100部に対して、塩素原子換算で0.207部であった。
また、未変性のPVAについては塩素の含有量は着色に影響しないものであった。
Claims (6)
- スルホン酸又はその塩基含有ポリビニルアルコール系樹脂(A)と塩素成分(B)を含有し、
前記塩素成分(B)の含有量が、前記スルホン酸又はその塩基含有ポリビニルアルコール系樹脂(A)100質量部に対して、塩素原子換算で0.1質量部以下である樹脂組成物。 - 前記スルホン酸又はその塩基含有ポリビニルアルコール系樹脂(A)のスルホン酸又はその塩基の含有量が0.01〜10モル%である、請求項1記載の樹脂組成物。
- 前記塩素成分(B)が塩化ナトリウムである、請求項1又は2記載の樹脂組成物。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の樹脂組成物からなる分散剤。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の樹脂組成物と、ロイコ染料、顕色剤及び水を含有する感熱発色層用塗工液。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の樹脂組成物を製造する方法であって、
ビニルエステル系単量体とスルホン酸又はその塩基含有不飽和単量体を共重合し、得られた重合体をケン化する工程を含み、
さらに、ケン化前に前記スルホン酸又はその塩基含有不飽和単量体の塩素成分を除去する工程、及びケン化後のスルホン酸又はその塩基含有ポリビニルアルコール系樹脂(A)の塩素成分を除去する工程のうちの少なくとも1つを含む樹脂組成物の製造方法。
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