JPWO2020138117A1 - 塩素化ポリオレフィン樹脂組成物及びその用途 - Google Patents
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Abstract
本発明は、ポリオレフィン樹脂基材などの基材に対し良好な接着性を示すことができるので、良好な塗膜を形成でき、良好な乳化性及び安定性を示すことができ、よって、塗料、プライマー、インキ、接着剤、ヒートシール剤などの用途において有用であり、安全面でも問題のない、塩素化ポリオレフィン樹脂組成物を提供することを目的とする。本発明は、成分(A):塩素化ポリオレフィンと、成分(B):式(1)で表されるグリシジル基を少なくとも1つ有する化合物とを含む塩素化ポリオレフィン樹脂組成物を提供する。成分(B)に含まれる式(1)で表される化合物のうちの少なくとも1つは水溶率が20%以上である。成分(A)は、好ましくは酸変性塩素化ポリオレフィンである。本発明の塩素化ポリオレフィン樹脂組成物は、塗料、プライマー、インキ、接着剤又はヒートシール剤として用いられ得る。
Description
本発明は、塩素化ポリオレフィン樹脂組成物及びその用途に関する。
特許文献1には、α−オレフィンオキサイド及びα,ω−オレフィンオキサイドから選ばれる少なくともいずれかを含む塩素化ポリオレフィン系樹脂組成物が、水系分散液、樹脂溶液、固形物の何れの態様でも良好な接着性を示すことが記載されている。
しかしながら、特許文献1の塩素化ポリオレフィン系樹脂組成物の水系分散液では、所定量の乳化剤を使用していた。乳化剤量を減配させると接着性及び耐水性の更なる向上が期待されるが、単に乳化剤を減配させると乳化性、安定性が低下することがあり、改善の余地があった。
本発明は、上述した従来の問題点が解消され、ポリオレフィン樹脂基材などの基材に対し良好な接着性を示すことができるので良好な塗膜を形成でき、良好な乳化性及び安定性を示すことができ、よって、塗料、プライマー、インキ、接着剤、ヒートシール剤などの用途において有用であり、安全面でも問題のない、塩素化ポリオレフィン樹脂組成物を提供することを目的とする。
本発明は、以下の〔1〕〜〔7〕を提供する。
〔1〕成分(A):塩素化ポリオレフィンと、
成分(B):式(1):
で表される基を少なくとも1つ有する化合物と、
を含み、
成分(B)が、水溶率20%以上である前記化合物を少なくとも含む
塩素化ポリオレフィン樹脂組成物。
〔2〕成分(C):一般式(2)で表されるα−オレフィンオキサイド及び/又は一般式(3)で表されるα,ω−オレフィンオキサイドを更に含む〔1〕に記載の塩素化ポリオレフィン樹脂組成物。
(式中、mは、3〜26の整数である)
(式中、nは、2〜28の整数である)
〔3〕成分(B)が式(1)で表される基を2個以上有する化合物を少なくとも1つ含む〔1〕又は〔2〕に記載の塩素化ポリオレフィン樹脂組成物。
〔4〕成分(B)の含有量が成分(A)の含有量100重量部に対し0.1〜15重量部である〔1〕〜〔3〕のいずれか1項に記載の塩素化ポリオレフィン樹脂組成物。
〔5〕成分(A)が酸変性塩素化ポリオレフィンを含む〔1〕〜〔4〕のいずれか1項に記載の塩素化ポリオレフィン樹脂組成物。
〔6〕成分(E):塩基性物質、成分(F):乳化剤、及び、成分(G):水性媒体からなる群より選ばれる少なくとも1つを更に含む〔1〕〜〔5〕のいずれか1項に記載の塩素化ポリオレフィン樹脂組成物。
〔7〕〔1〕〜〔6〕のいずれか1項に記載の塩素化ポリオレフィン樹脂組成物を含む塗料、プライマー、インキ、接着剤又はヒートシール剤。
〔1〕成分(A):塩素化ポリオレフィンと、
成分(B):式(1):
を含み、
成分(B)が、水溶率20%以上である前記化合物を少なくとも含む
塩素化ポリオレフィン樹脂組成物。
〔2〕成分(C):一般式(2)で表されるα−オレフィンオキサイド及び/又は一般式(3)で表されるα,ω−オレフィンオキサイドを更に含む〔1〕に記載の塩素化ポリオレフィン樹脂組成物。
〔3〕成分(B)が式(1)で表される基を2個以上有する化合物を少なくとも1つ含む〔1〕又は〔2〕に記載の塩素化ポリオレフィン樹脂組成物。
〔4〕成分(B)の含有量が成分(A)の含有量100重量部に対し0.1〜15重量部である〔1〕〜〔3〕のいずれか1項に記載の塩素化ポリオレフィン樹脂組成物。
〔5〕成分(A)が酸変性塩素化ポリオレフィンを含む〔1〕〜〔4〕のいずれか1項に記載の塩素化ポリオレフィン樹脂組成物。
〔6〕成分(E):塩基性物質、成分(F):乳化剤、及び、成分(G):水性媒体からなる群より選ばれる少なくとも1つを更に含む〔1〕〜〔5〕のいずれか1項に記載の塩素化ポリオレフィン樹脂組成物。
〔7〕〔1〕〜〔6〕のいずれか1項に記載の塩素化ポリオレフィン樹脂組成物を含む塗料、プライマー、インキ、接着剤又はヒートシール剤。
本発明の塩素化ポリオレフィン樹脂組成物は、ポリオレフィン樹脂基材などの基材に塗布すると、基材との接着性に優れており、良好な塗膜を得ることができる。したがって、本発明の塩素化ポリオレフィン樹脂組成物は、塗料、プライマー、インキ、接着剤、ヒートシール剤などの各用途において有用である。
本発明の塩素化ポリオレフィン樹脂組成物は、成分(A):塩素化ポリオレフィンと成分(B):式(1)で表される基を少なくとも1つ有する化合物を含む。
〔成分(A):塩素化ポリオレフィン〕
塩素化ポリオレフィンは、ポリオレフィンに塩素が導入されて得られる樹脂である。
塩素化ポリオレフィンは、ポリオレフィンに塩素が導入されて得られる樹脂である。
(原料ポリオレフィン)
塩素化ポリオレフィンの原料であるポリオレフィンは、特に制限はなく、減成などの前処理が施されてもよく、結晶性及び非結晶性の何れでもよい。ポリオレフィンとしては例えば、ポリプロピレン、プロピレン−α−オレフィン共重合物、エチレン−酢酸ビニル共重合物が挙げられる。ポリオレフィンは、1種単独でもよいし、2種以上の組み合わせでもよい。
塩素化ポリオレフィンの原料であるポリオレフィンは、特に制限はなく、減成などの前処理が施されてもよく、結晶性及び非結晶性の何れでもよい。ポリオレフィンとしては例えば、ポリプロピレン、プロピレン−α−オレフィン共重合物、エチレン−酢酸ビニル共重合物が挙げられる。ポリオレフィンは、1種単独でもよいし、2種以上の組み合わせでもよい。
プロピレン−α−オレフィン共重合物は、主成分としてのプロピレンとα−オレフィンとが共重合して得られる樹脂である。共重合物の形態に特に制限はなく、例えば、ブロック共重合物及びランダム共重合物が挙げられる。α−オレフィン成分としては、例えば、エチレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテン、4−メチル−1−ペンテンが挙げられる。プロピレン−α−オレフィン共重合物を原料とする塩素化ポリオレフィンの、プロピレン成分の含有量は、50モル%以上が好ましい。これにより、ポリオレフィン樹脂に対する接着性が向上し得る。
エチレン−酢酸ビニル共重合物は、エチレンと酢酸ビニルモノマーを共重合して得られる樹脂である。エチレン−酢酸ビニル共重合物のエチレンと酢酸ビニルとのモル比は特に限定されないが、酢酸ビニル成分が5〜45モル%が好ましい。これにより、極性物質との接着性、塗膜強度が良好となり得る。
ポリオレフィンの融点は、100〜180℃が好ましく、120〜170℃がより好ましい。
(塩素化)
塩素化ポリオレフィンの製造方法は特に限定されない。例えば、ポリオレフィン(好ましくは、後述の酸変性ポリオレフィン)に塩素を導入する工程を含む方法が挙げられる。
塩素化ポリオレフィンの製造方法は特に限定されない。例えば、ポリオレフィン(好ましくは、後述の酸変性ポリオレフィン)に塩素を導入する工程を含む方法が挙げられる。
塩素導入にあたり、ポリオレフィンを予めクロロホルムなどの塩素系溶媒に溶解しておいてもよい。塩素の導入は、通常、反応系への塩素ガスの吹き込みにより行う。塩素ガスの吹き込みは、紫外線の照射下で行ってもよいし、ラジカル反応開始剤の存在下又は不存在下で行ってもよい。塩素ガスの吹き込みの際の圧力は制限されず、常圧でも加圧下でもよい。塩素ガスの吹き込みの際の温度は特に制限されないが、通常は、50〜140℃である。
ラジカル反応開始剤としては、例えば、有機過酸化物系化合物及びアゾニトリル類が挙げられる。有機過酸化物系化合物としては、例えば、ジ−tert−ブチルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、tert−ブチルクミルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ジラウリルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(tert−ブチルペルオキシ)ヘキサン、クメンハイドロパーオキサイド、tert−ブチルハイドロパーオキサイド、1,1−ビス(tert−ブチルパーオキシ)−3,5,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ビス(tert−ブチルパーオキシ)−シクロヘキサン、シクロヘキサノンパーオキサイド、tert−ブチルパーオキシベンゾエート、tert−ブチルパーオキシイソブチレート、tert−ブチルパーオキシ−3,5,5−トリメチルヘキサノエート、tert−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、tert−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、クミルパーオキシオクトエートなどが挙げられる。アゾニトリル類としては、例えば、2,2−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、2,2−アゾビスイソブチロニトリル、2,2−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)などが挙げられる。
ポリオレフィンへの塩素導入が終了した後に塩素化ポリオレフィンが得られる。系内の塩素系溶媒は、通常、減圧などにより留去されるか、或いは、有機溶剤で置換される。
(酸変性塩素化ポリオレフィン)
成分(A)は、塩素化ポリオレフィン1種単独でもよいし、構造、製法等の異なる塩素化ポリオレフィン2種以上の組み合わせでもよいが、酸変性塩素化ポリオレフィンを少なくとも1種類含むことが好ましい。これにより、水系分散液において良好な分散性を発揮し得る。
成分(A)は、塩素化ポリオレフィン1種単独でもよいし、構造、製法等の異なる塩素化ポリオレフィン2種以上の組み合わせでもよいが、酸変性塩素化ポリオレフィンを少なくとも1種類含むことが好ましい。これにより、水系分散液において良好な分散性を発揮し得る。
酸変性塩素化ポリオレフィンとは、ポリオレフィンに、α,β−不飽和カルボン酸及び/又はその誘導体と塩素が導入された樹脂である。
α,β−不飽和カルボン酸及びその誘導体としては、例えばマレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、無水シトラコン酸、メサコン酸、イタコン酸、無水イタコン酸、アコニット酸、無水アコニット酸、無水ハイミック酸、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸エステルなどが挙げられる。中でも、ポリオレフィンへのグラフト性を考慮すると、無水マレイン酸が好ましい。α,β−不飽和カルボン酸及び/又はその誘導体のグラフト量は、0〜20重量%が好ましく、0〜10重量%がより好ましい。20重量%以下であることにより、未反応物の発生を抑制することができる。グラフト重量(重量%)は、アルカリ滴定法又はフーリエ変換赤外分光法により求めることができる。酸変性塩素化ポリオレフィンに用いられるα,β−不飽和カルボン酸及びその誘導体は、1種単独でもよいし、2種以上の組み合わせでもよい。
(酸変性・塩素化の方法)
酸変性塩素化ポリオレフィンの製造方法としては例えば、下記の工程を含む方法が挙げられる:
工程(1):ポリオレフィンを酸変性して酸変性ポリオレフィンを得る工程;及び
工程(2);酸変性ポリオレフィンに塩素を導入する工程。
酸変性塩素化ポリオレフィンの製造方法としては例えば、下記の工程を含む方法が挙げられる:
工程(1):ポリオレフィンを酸変性して酸変性ポリオレフィンを得る工程;及び
工程(2);酸変性ポリオレフィンに塩素を導入する工程。
工程(2)は先に説明したのと同様であるので、以下、工程(1)について説明する。工程(1)において、酸変性は、例えば、ポリオレフィンにα,β−不飽和カルボン酸及び/又はその誘導体をグラフト共重合により導入する方法が挙げられる。グラフト共重合の際の条件は特に限定はなく、溶融法、溶液法などの公知の方法に従って行えばよい。溶融法による場合、操作が簡単である上、短時間で反応できる。溶液法による場合、副反応が少なく均一なグラフト重合物が得られる。
溶融法による場合、例えば、ラジカル反応開始剤の存在下でポリオレフィンを加熱融解(加熱溶融)して反応させる。加熱融解の温度は、融点以上であればよく、融点以上300℃以下であることが好ましい。加熱融解の際には、バンバリーミキサー、ニーダー、押し出し機などの機器を使用することができる。溶液法による場合、例えば、ポリオレフィンを有機溶剤に溶解させた後、ラジカル反応開始剤の存在下に加熱撹拌して反応させる。有機溶剤としては、トルエン、キシレンなどの芳香族系溶剤が好ましい。反応の際の温度は、100〜180℃が好ましい。溶融法及び溶液法の際用いるラジカル反応開始剤としては、塩素化ポリオレフィンの製造例において例示したラジカル反応開始剤が挙げられる。
(塩素含有率)
本発明において、塩素化ポリオレフィンの塩素含有率は、10重量%以上が好ましく、15重量%以上がより好ましい。これにより、良好な溶剤溶解性が得られる。上限は、45重量%以下が好ましく、35重量%以下がより好ましい。これにより、極性を一定以下に抑えることができ、ポリオレフィン基材などの非極性基材に対し充分な接着性を得ることができる。従って、塩素化ポリオレフィンの塩素含有率は、10〜45重量%が好ましく、より好ましくは15〜35重量%である。
本発明において、塩素化ポリオレフィンの塩素含有率は、10重量%以上が好ましく、15重量%以上がより好ましい。これにより、良好な溶剤溶解性が得られる。上限は、45重量%以下が好ましく、35重量%以下がより好ましい。これにより、極性を一定以下に抑えることができ、ポリオレフィン基材などの非極性基材に対し充分な接着性を得ることができる。従って、塩素化ポリオレフィンの塩素含有率は、10〜45重量%が好ましく、より好ましくは15〜35重量%である。
塩素含有率はJIS−K7229に準じて測定し得る。すなわち、塩素含有樹脂を酸素雰囲気下で燃焼させ、発生した気体塩素を水で吸収し、滴定により定量する「酸素フラスコ燃焼法」を用いて測定できる。後述の実施例における塩素含有率もこの方法で測定した値である。
塩素化ポリオレフィンの重量平均分子量は、200,000以下が好ましく、80,000以下がより好ましく、60,000以下が更に好ましい。下限は、通常10,000以上、より好ましくは、20,000以上である。重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法により、標準ポリスチレン検量線から求めることができる。
〔成分(B):グリシジル基を有する化合物〕
成分(B)は、グリシジル基を少なくとも1つ有する化合物である。グリシジル基は、式(1)で表される。
成分(B)は、グリシジル基を少なくとも1つ有する化合物である。グリシジル基は、式(1)で表される。
(水溶率)
式(1)で表される基を少なくとも1つ有する化合物は、水溶性でも疎水性でもよいが、水溶性が好ましい。成分(B)が式(1)で表される基を少なくとも1つ有する化合物1種である場合、その化合物が水溶性であることが好ましい。成分(B)が式(1)で表される基を少なくとも1つ有する化合物の2種以上の組み合わせである場合、それらのうちの少なくとも1つが水溶性であることが好ましく、全ての化合物が水溶性であることがより好ましい。化合物が水溶性であることは。水溶率により表すことができる。化合物の水溶率は、通常は20%以上、好ましくは25%以上、より好ましくは30%以上、更に好ましくは31%以上である。上限は特になく、100%以下であればよい。
式(1)で表される基を少なくとも1つ有する化合物は、水溶性でも疎水性でもよいが、水溶性が好ましい。成分(B)が式(1)で表される基を少なくとも1つ有する化合物1種である場合、その化合物が水溶性であることが好ましい。成分(B)が式(1)で表される基を少なくとも1つ有する化合物の2種以上の組み合わせである場合、それらのうちの少なくとも1つが水溶性であることが好ましく、全ての化合物が水溶性であることがより好ましい。化合物が水溶性であることは。水溶率により表すことができる。化合物の水溶率は、通常は20%以上、好ましくは25%以上、より好ましくは30%以上、更に好ましくは31%以上である。上限は特になく、100%以下であればよい。
水溶率は、以下の方法により測定できる。水18gと試料(成分(B))2gを混合して水溶液を調製し、得られる水溶液の6gを遠心管に採取して遠心分離後、上澄み層4.5gを分取して凍結乾燥する。凍結乾燥後の重量(遠心管の重量を含む)Wから水に溶けた試料の重量Xを算出し、以下の式に代入して水溶率(%)を算出する。なお、水と試料の混合、遠心分離、凍結乾燥等の操作の条件は、実施例と同様に行えばよい。
(式) 水溶率(%)=X/2×100
(式) 水溶率(%)=X/2×100
(式(1)で表される基の数(官能基数))
式(1)で表される基を少なくとも1つ有する化合物は、当該基を2つ以上有することが好ましい。上限は特に限定されないが、好ましくは10以下、より好ましくは7以下である。
式(1)で表される基を少なくとも1つ有する化合物は、当該基を2つ以上有することが好ましい。上限は特に限定されないが、好ましくは10以下、より好ましくは7以下である。
(母骨格)
式(1)で表される基を少なくとも1つ有する化合物の当該基以外の構造は特に限定されない。例えば、飽和結合及び不飽和結合の有無、直鎖、分岐鎖、環状構造の有無の限定はなく、炭素原子以外の原子(例えば、酸素原子)を含んでもよい。母骨格も特に限定されないが、例えば、(ポリ)グリセリン(例えば、グリセリン、ジグリセリン、ポリグリセリン)、トリメチロールプロパン、(ポリ)アルキレングリコール(例えば、エチレングリコール、ポリエチレングリコール)、フェノール(ポリ)エチレンオキサイド、が挙げられる。
式(1)で表される基を少なくとも1つ有する化合物の当該基以外の構造は特に限定されない。例えば、飽和結合及び不飽和結合の有無、直鎖、分岐鎖、環状構造の有無の限定はなく、炭素原子以外の原子(例えば、酸素原子)を含んでもよい。母骨格も特に限定されないが、例えば、(ポリ)グリセリン(例えば、グリセリン、ジグリセリン、ポリグリセリン)、トリメチロールプロパン、(ポリ)アルキレングリコール(例えば、エチレングリコール、ポリエチレングリコール)、フェノール(ポリ)エチレンオキサイド、が挙げられる。
(エポキシ当量)
式(1)で表される基を少なくとも1つ有する化合物のエポキシ当量は、通常は100以上、好ましくは110以上である。上限は、通常は500以下、好ましくは300以下、より好ましくは200以下である。
式(1)で表される基を少なくとも1つ有する化合物のエポキシ当量は、通常は100以上、好ましくは110以上である。上限は、通常は500以下、好ましくは300以下、より好ましくは200以下である。
(化合物の例)
式(1)で表される基を少なくとも1つ有する化合物としては例えば、(ポリ)グリセロールポリグリシジルエーテル(例、ジグリセロールポリグリシジルエーテル、トリグリセロールポリグリシジルエーテル、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル)、(ポリ)アルキレングリコールジグリシジルエーテル(例、(ポリ)エチレングリコールジグリシジルエーテル、(ポリ)プロピレングリコールジグリシジルエーテル)、(ポリ)エチレングリコールグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、フェノール(EO)5グリシジルエーテル、p−tert−ブチルフェニルグリシジルエーテルが挙げられる。これらのうち、グリセロールポリグリシジルエーテル、ジグリセロールポリグリシジルエーテル、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、フェノール(EO)5グリシジルエーテルが好ましい。
式(1)で表される基を少なくとも1つ有する化合物としては例えば、(ポリ)グリセロールポリグリシジルエーテル(例、ジグリセロールポリグリシジルエーテル、トリグリセロールポリグリシジルエーテル、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル)、(ポリ)アルキレングリコールジグリシジルエーテル(例、(ポリ)エチレングリコールジグリシジルエーテル、(ポリ)プロピレングリコールジグリシジルエーテル)、(ポリ)エチレングリコールグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、フェノール(EO)5グリシジルエーテル、p−tert−ブチルフェニルグリシジルエーテルが挙げられる。これらのうち、グリセロールポリグリシジルエーテル、ジグリセロールポリグリシジルエーテル、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、フェノール(EO)5グリシジルエーテルが好ましい。
成分(B)は、式(1)で表される基を少なくとも1つ有する化合物1種単独でもよいし、前記化合物2種以上の組み合わせでもよい。成分(B)は、式(1)で表される基を2つ以上有する化合物を少なくとも1種含むことが好ましい。また、成分(B)は、水溶率が70%以上の、式(1)で表される基を少なくとも1つ有する化合物を少なくとも1種含むことが好ましい。
(成分(B)の含有量)
本発明の組成物において、成分(B)の含有量は、成分(A)の含有量100重量部に対し0.1重量部以上が好ましく、1重量部以上がより好ましく、3重量部以上がさらに好ましい。これにより、塩素化ポリオレフィンに対する安定性を良好に発現できる。上限は、15重量部以下が好ましく、10重量部以下がより好ましく、8重量部以下がさらに好ましい。これにより、ポリオレフィンに対する接着性を良好に発現することができる。
本発明の組成物において、成分(B)の含有量は、成分(A)の含有量100重量部に対し0.1重量部以上が好ましく、1重量部以上がより好ましく、3重量部以上がさらに好ましい。これにより、塩素化ポリオレフィンに対する安定性を良好に発現できる。上限は、15重量部以下が好ましく、10重量部以下がより好ましく、8重量部以下がさらに好ましい。これにより、ポリオレフィンに対する接着性を良好に発現することができる。
〔成分(C):一般式(2)及び(3)で表されるオレフィンオキサイド〕
成分(C)は、α−オレフィンオキサイド及びα,ω−オレフィンオキサイドの少なくともいずれかである。これらはそれぞれ、一般式(2)及び一般式(3)で表される。
成分(C)は、α−オレフィンオキサイド及びα,ω−オレフィンオキサイドの少なくともいずれかである。これらはそれぞれ、一般式(2)及び一般式(3)で表される。
(一般式(2)で表される化合物)
一般式(2)中のmは3以上の整数であり、好ましくは7以上の整数である。これにより、適度な極性を示し、塩素化ポリオレフィンとの相溶性が良好となり得るため、安定剤としての性能が良好に発揮され得る。また揮発性も十分に低いものとなり、塗膜乾燥時の蒸発による塗膜外観の悪化、濃縮時、固形化時の減圧工程における揮散などの問題が抑制され得る。mは26以下の整数であり、好ましくは15以下の整数である。これにより、重量当たりのオキシラン酸素量が適当な量となり、塩素化ポリオレフィン樹脂組成物として物性を損なわない添加量で優れた安定性が得られ得る。mは3〜26の、好ましくは7〜15の整数である。mが7〜15の整数であることにより、塩素化ポリオレフィン樹脂組成物の製造の際、減圧工程での揮発による損失及び重量当たりのオキシラン酸素量の間のバランスが良好となり得るので、一般式(2)で表される化合物の添加量がより少量でも効果的に安定化剤としての効能が発揮され得る。本発明の塩素化ポリオレフィン樹脂組成物が食品包装材用インキ等に用いられる場合、安全性を鑑み、代表的な変異原性試験であるAmes試験において変異原性が陰性であることが求められることがある。その際、一般式(2)で表されかつmが7〜15である化合物は、Ames試験において変異原性が陰性であるため、本発明の樹脂組成物が上記の用途に使用される際には、成分(C)として好ましい。
一般式(2)中のmは3以上の整数であり、好ましくは7以上の整数である。これにより、適度な極性を示し、塩素化ポリオレフィンとの相溶性が良好となり得るため、安定剤としての性能が良好に発揮され得る。また揮発性も十分に低いものとなり、塗膜乾燥時の蒸発による塗膜外観の悪化、濃縮時、固形化時の減圧工程における揮散などの問題が抑制され得る。mは26以下の整数であり、好ましくは15以下の整数である。これにより、重量当たりのオキシラン酸素量が適当な量となり、塩素化ポリオレフィン樹脂組成物として物性を損なわない添加量で優れた安定性が得られ得る。mは3〜26の、好ましくは7〜15の整数である。mが7〜15の整数であることにより、塩素化ポリオレフィン樹脂組成物の製造の際、減圧工程での揮発による損失及び重量当たりのオキシラン酸素量の間のバランスが良好となり得るので、一般式(2)で表される化合物の添加量がより少量でも効果的に安定化剤としての効能が発揮され得る。本発明の塩素化ポリオレフィン樹脂組成物が食品包装材用インキ等に用いられる場合、安全性を鑑み、代表的な変異原性試験であるAmes試験において変異原性が陰性であることが求められることがある。その際、一般式(2)で表されかつmが7〜15である化合物は、Ames試験において変異原性が陰性であるため、本発明の樹脂組成物が上記の用途に使用される際には、成分(C)として好ましい。
本発明において、成分(A)が酸変性塩素化ポリオレフィンを少なくとも含む場合、成分(C)は一般式(2)で表されるα−オレフィンオキサイドを少なくとも含むことが好ましく、一般式(2)で表されるα−オレフィンオキサイドであることがより好ましい。一般式(2)で表されるα−オレフィンオキサイドは1分子中にエポキシ基を1つ有している。そのため、本発明の塩素化ポリオレフィン樹脂組成物が酸変性塩素化ポリオレフィンと一般式(2)で表されるα−オレフィンオキサイドを含む場合、組成物中の酸無水物又は有機酸との間の架橋反応が効率的に抑制され得る。またこの場合、塩素化ポリオレフィン樹脂組成物が溶剤を更に含む場合に、組成物の溶液安定性を良好に保ち得る。
(一般式(3)で表される化合物)
一般式(3)中のnは2以上の整数であり、好ましくは10以上の整数である。これにより、一般式(2)のmが3以上である場合と同様の利点が得られ得る。nは28以下の整数であり、好ましくは20以下の整数である。これにより、一般式(2)のmが26以下である場合と同様の利点が得られ得る。nは2〜28の、好ましくは10〜20の整数である。nが10〜20の整数であることにより、塩素化ポリオレフィン樹脂組成物の製造の際、減圧工程での揮発による損失及び重量当たりのオキシラン酸素量の間のバランスが良好となり得るので、より少ない添加量で効果的に安定化剤としての効能を発揮することができる。
一般式(3)中のnは2以上の整数であり、好ましくは10以上の整数である。これにより、一般式(2)のmが3以上である場合と同様の利点が得られ得る。nは28以下の整数であり、好ましくは20以下の整数である。これにより、一般式(2)のmが26以下である場合と同様の利点が得られ得る。nは2〜28の、好ましくは10〜20の整数である。nが10〜20の整数であることにより、塩素化ポリオレフィン樹脂組成物の製造の際、減圧工程での揮発による損失及び重量当たりのオキシラン酸素量の間のバランスが良好となり得るので、より少ない添加量で効果的に安定化剤としての効能を発揮することができる。
(成分(C)の含有量)
本発明の組成物において、成分(C)の含有量は、成分(A)の含有量100重量部に対し0.1〜15重量部であることが好ましい。0.1重量部以上であることにより、塩素化ポリオレフィンに対する安定性を良好に発現することができる。15重量部以下であることにより、ポリオレフィンに対する接着性を良好に発現することができる。
本発明の組成物において、成分(C)の含有量は、成分(A)の含有量100重量部に対し0.1〜15重量部であることが好ましい。0.1重量部以上であることにより、塩素化ポリオレフィンに対する安定性を良好に発現することができる。15重量部以下であることにより、ポリオレフィンに対する接着性を良好に発現することができる。
〔成分(B)と成分(C)の含有比〕
本発明の組成物において、成分(C)の含有量は、成分(B)の含有量100重量部に対し、好ましくは10重量部以上、より好ましくは20重量部以上、更に好ましくは40重量部以上である。上限は、好ましくは1000重量部以下、より好ましくは800重量部以下、更に好ましくは200重量部以下である。従って、10〜1000重量部が好ましく、20〜800重量部がより好ましく、40〜200重量部が更に好ましい。
本発明の組成物において、成分(C)の含有量は、成分(B)の含有量100重量部に対し、好ましくは10重量部以上、より好ましくは20重量部以上、更に好ましくは40重量部以上である。上限は、好ましくは1000重量部以下、より好ましくは800重量部以下、更に好ましくは200重量部以下である。従って、10〜1000重量部が好ましく、20〜800重量部がより好ましく、40〜200重量部が更に好ましい。
〔成分(D):他の安定剤〕
本発明の塩素化ポリオレフィン樹脂組成物は、成分(D):成分(B)及び(C)以外の安定剤を含有していてもよい。成分(B)及び(C)以外の安定剤としては、例えば、エポキシ化大豆油、グリシジルエーテル構造を有するエポキシ化合物(フェニルグリシジルエーテルなど)、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸鉛などの金属石鹸類、酸化鉛、三塩基性硫酸鉛などの無機酸塩類、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫マレートなどの有機金属化合物類などが挙げられる。成分(D)は安定剤1種単独でもよいし、2種以上の安定剤の組み合わせでもよい。
本発明の塩素化ポリオレフィン樹脂組成物は、成分(D):成分(B)及び(C)以外の安定剤を含有していてもよい。成分(B)及び(C)以外の安定剤としては、例えば、エポキシ化大豆油、グリシジルエーテル構造を有するエポキシ化合物(フェニルグリシジルエーテルなど)、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸鉛などの金属石鹸類、酸化鉛、三塩基性硫酸鉛などの無機酸塩類、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫マレートなどの有機金属化合物類などが挙げられる。成分(D)は安定剤1種単独でもよいし、2種以上の安定剤の組み合わせでもよい。
〔安定剤の合計含有量〕
本発明の塩素化ポリオレフィン樹脂組成物は、成分(B)、(C)及び(D)の含有量の合計が、成分(A)の含有量100重量部に対し、0.1重量部以上が好ましい。これにより、塩素化ポリオレフィンに対する安定化効果が良好に発現し得る。上限は、15重量部以下が好ましく、12重量部以下がより好ましい。これにより、ポリオレフィンなどの基材に対する接着性を良好に発現させることができる。従って、成分(B)、(C)及び(D)の含有量の合計は、成分(A)の含有量100重量部に対し0.1〜15重量部が好ましく、より好ましくは0.1〜12重量部である。
本発明の塩素化ポリオレフィン樹脂組成物は、成分(B)、(C)及び(D)の含有量の合計が、成分(A)の含有量100重量部に対し、0.1重量部以上が好ましい。これにより、塩素化ポリオレフィンに対する安定化効果が良好に発現し得る。上限は、15重量部以下が好ましく、12重量部以下がより好ましい。これにより、ポリオレフィンなどの基材に対する接着性を良好に発現させることができる。従って、成分(B)、(C)及び(D)の含有量の合計は、成分(A)の含有量100重量部に対し0.1〜15重量部が好ましく、より好ましくは0.1〜12重量部である。
〔任意成分〕
(成分(E)〜(G):塩基性物質、乳化剤、水性媒体)
塩素化ポリオレフィン樹脂組成物は、成分(E):塩基性物質、成分(F):乳化剤、及び成分(G):水性媒体からなる群より選ばれる少なくとも1つを更に含んでもよい。これらを含むことで、塩素化ポリオレフィン樹脂組成物は水系分散液となり得る。水系分散液においては通常、酸変性塩素化ポリオレフィン樹脂から構成される樹脂成分が、水性媒体に乳化及び/又は分散した状態となる。
(成分(E)〜(G):塩基性物質、乳化剤、水性媒体)
塩素化ポリオレフィン樹脂組成物は、成分(E):塩基性物質、成分(F):乳化剤、及び成分(G):水性媒体からなる群より選ばれる少なくとも1つを更に含んでもよい。これらを含むことで、塩素化ポリオレフィン樹脂組成物は水系分散液となり得る。水系分散液においては通常、酸変性塩素化ポリオレフィン樹脂から構成される樹脂成分が、水性媒体に乳化及び/又は分散した状態となる。
塩素化ポリオレフィン樹脂組成物が成分(E)を含むことにより、成分(A)としての酸変性塩素化ポリオレフィンの酸性成分を中和し、成分(G)への分散性をより高めることができる。塩基性物質としては例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア、メチルアミン、プロピルアミン、ヘキシルアミン、オクチルアミン、エタノールアミン、プロパノールアミン、ジエタノールアミン、N−メチルジエタノールアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、N,N−ジメチルエタノールアミン、2−ジメチルアミノ−2−メチル−1−プロパノール、2−アミノ−2−メチル−1−プロパノール、モルホリン、ジメチルエタノールアミンなどが挙げられ、好ましくはアンモニア、トリエチルアミン、2−アミノ−2−メチル−1−プロパノール、モルホリン、ジメチルエタノールアミンなどが挙げられる。成分(E)は、1種類の塩基性物質でもよいし、2種以上の塩基性物質の組み合わせでもよい。
成分(E)の含有量は、塩素化ポリオレフィン樹脂組成物中の酸性成分の量に応じて、任意の量に調整することができる。塩素化ポリオレフィン樹脂組成物のpHが、通常は5以上、好ましくは6以上となる量である。これにより、十分に中和がされ、安定な分散性が保たれ得る。よって、酸変性塩素化ポリオレフィンが他の成分に分散しない、或いは分散しても経時的に沈殿、分離が生じ易いといった理由による、貯蔵安定性の悪化が防止され得る。一方、上限は通常、pH10以下となる量である。これにより、他成分との相溶性、作業上の安全性を良好に保持できる。従って、成分(E)の含有量は、塩素化ポリオレフィン樹脂組成物のpHが好ましくは5以上となる量、より好ましくはpH6〜10となる量である。
塩素化ポリオレフィン樹脂組成物が成分(F)を含むことにより、酸変性塩素化ポリオレフィンの、水性媒体への分散性の安定化を図り得る。乳化剤としては例えば、界面活性剤が挙げられる。界面活性剤は特に限定されないが、例えば、ノニオン界面活性剤、アニオン界面活性剤が挙げられ、ノニオン界面活性剤が好ましい。これにより、耐湿性など安定性のより良好な塩素化ポリオレフィン樹脂組成物(水系分散液)が得られる。
ノニオン界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレン誘導体、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン多価アルコール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンポリオール、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン硬化ひまし油、ポリオキシアルキレン多環フェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、アルキルアルカノールアミド、ポリアルキレングリコール(メタ)アクリレートなどが挙げられる。好ましくは、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミンである。
アニオン界面活性剤としては、例えば、アルキル硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、メチルタウリル酸塩、スルホコハク酸塩、エーテルスルホン酸塩、エーテルカルボン酸塩、脂肪酸塩、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物、アルキルアミン塩、第四級アンモニウム塩、アルキルベタイン、アルキルアミンオキシドなどが挙げられる。好ましくは、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、スルホコハク酸塩である。
成分(F)は、1種類の乳化剤でもよいし、2種以上の乳化剤の組み合わせでもよい。
成分(F)の添加量は、成分(A)100重量%に対して、一般に35重量%以下、好ましくは30重量%以下、より好ましくは20重量%以下、更に好ましくは5重量%以下、更により好ましくは実質的に含有しないことである。これにより、乳化剤の量を適量とすることができ、過剰な乳化剤に起因する接着性及び耐湿性の低下を防止できる。また過剰な乳化剤は、塩素化ポリオレフィン樹脂組成物を乾燥被膜とした際に可塑効果、ブリード現象などの問題を引き起こし、ブロッキングの発生を招くが、上記添加量とすることによりこれらの問題も防止できる。乳化剤の添加量は、できる限り少ない方がよい。
塩素化ポリオレフィン樹脂組成物が成分(G)を含むことにより、組成物中の樹脂成分を分散又は乳化できる。水性媒体は、水及び親水性物質から選ばれ得る。親水性物質は、親水性を示す物質であればよく、好ましくは、酸変性塩素化ポリオレフィンが溶けない極性物質であり、例えば、アルコール系、ケトン系、及びエステル系の親水性物質が挙げられる。これらのうち、アルコール系又はケトン系の親水性物質が好ましく、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、アセトンがより好ましい。成分(G)は、1種類の水性媒体でもよいし、2種以上の水性媒体を組み合わせて用いてもよい。
(成分(H):架橋剤)
塩素化ポリオレフィン樹脂組成物が成分(E)〜(G)の少なくとも1つを含む場合、成分(H):架橋剤を更に含んでもよい。架橋剤は、酸変性塩素化ポリオレフィン、成分(E)及び(F)など他の成分中に存在する、水酸基、カルボキシル基、アミノ基等の基と反応し、架橋構造を形成し得る化合物であればよく、水溶性の架橋剤、及び、架橋剤の水分散体(何らかの方法で水に分散されている状態の架橋剤)のいずれでもよい。架橋剤としては、例えば、ブロックイソシアネート化合物、脂肪族又は芳香族のエポキシ化合物、アミン系化合物、アミノ樹脂などが挙げられる。成分(H)は、1種の架橋剤単独でも、2種以上の架橋剤の組み合わせでもよい。架橋剤の添加方法は特に限定されず、添加時は、水性化工程途中、或いは水性化後のいずれでもよい。
塩素化ポリオレフィン樹脂組成物が成分(E)〜(G)の少なくとも1つを含む場合、成分(H):架橋剤を更に含んでもよい。架橋剤は、酸変性塩素化ポリオレフィン、成分(E)及び(F)など他の成分中に存在する、水酸基、カルボキシル基、アミノ基等の基と反応し、架橋構造を形成し得る化合物であればよく、水溶性の架橋剤、及び、架橋剤の水分散体(何らかの方法で水に分散されている状態の架橋剤)のいずれでもよい。架橋剤としては、例えば、ブロックイソシアネート化合物、脂肪族又は芳香族のエポキシ化合物、アミン系化合物、アミノ樹脂などが挙げられる。成分(H)は、1種の架橋剤単独でも、2種以上の架橋剤の組み合わせでもよい。架橋剤の添加方法は特に限定されず、添加時は、水性化工程途中、或いは水性化後のいずれでもよい。
(成分(I):有機溶剤)
塩素化ポリオレフィン樹脂組成物は、成分(I):有機溶剤を更に含んでもよい。これにより、塩素化ポリオレフィン樹脂組成物は樹脂溶液となり得る。
塩素化ポリオレフィン樹脂組成物は、成分(I):有機溶剤を更に含んでもよい。これにより、塩素化ポリオレフィン樹脂組成物は樹脂溶液となり得る。
有機溶剤としては、例えば、トルエン、キシレンなどの芳香族溶剤、酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル系溶剤、メチルエチルケトン、メチルブチルケトンなどのケトン系溶剤、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサンなどの脂環式溶剤、ノナン、デカンなどの脂肪族溶剤が挙げられる。成分(I)は1種の有機溶剤単独でも、2種以上の有機溶剤の組み合わせでもよい。成分(I)の含有量は、塩素化ポリオレフィン100重量部に対して、10〜95重量部であることが好ましく、30〜90重量部であることがより好ましい。
(成分(J):希釈剤)
塩素化ポリオレフィン樹脂組成物は、成分(I)とともに成分(J):希釈剤を含んでもよい。これにより、保存安定性が向上し得る。希釈剤としては、例えば、アルコール、プロピレン系グリコールエーテルが挙げられる。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、イソプロパノール、ブタノールが挙げられる。プロピレン系グリコールエーテルとしては、例えば、プロピレングリコールメチルエーテル、プロピレングリコールエチルエーテル、プロピレングリコール−tert−ブチルエーテルが挙げられる。成分(J)は1種単独の希釈剤でもよいし、2種以上の希釈剤の組み合わせでもよい。成分(J)の含有量は、通常、成分(I)の含有量に対し1〜20重量%である。
塩素化ポリオレフィン樹脂組成物は、成分(I)とともに成分(J):希釈剤を含んでもよい。これにより、保存安定性が向上し得る。希釈剤としては、例えば、アルコール、プロピレン系グリコールエーテルが挙げられる。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、イソプロパノール、ブタノールが挙げられる。プロピレン系グリコールエーテルとしては、例えば、プロピレングリコールメチルエーテル、プロピレングリコールエチルエーテル、プロピレングリコール−tert−ブチルエーテルが挙げられる。成分(J)は1種単独の希釈剤でもよいし、2種以上の希釈剤の組み合わせでもよい。成分(J)の含有量は、通常、成分(I)の含有量に対し1〜20重量%である。
(他の任意成分)
塩素化ポリオレフィン樹脂組成物は、用途、目的等に応じて、成分(A)〜(J)以外の他の任意成分を更に含んでもよい。塩素化ポリオレフィン樹脂組成物が水系分散液である場合の任意成分としては、例えば、アルキッド樹脂、水性アクリル樹脂、水性ウレタン樹脂、上記成分(A)以外の変性ポリオレフィン樹脂、低級アルコール類、低級ケトン類、低級エステル類、防腐剤、レベリング剤、酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、染料、顔料、金属塩、酸類が挙げられる。
塩素化ポリオレフィン樹脂組成物は、用途、目的等に応じて、成分(A)〜(J)以外の他の任意成分を更に含んでもよい。塩素化ポリオレフィン樹脂組成物が水系分散液である場合の任意成分としては、例えば、アルキッド樹脂、水性アクリル樹脂、水性ウレタン樹脂、上記成分(A)以外の変性ポリオレフィン樹脂、低級アルコール類、低級ケトン類、低級エステル類、防腐剤、レベリング剤、酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、染料、顔料、金属塩、酸類が挙げられる。
〔塩素化ポリオレフィン樹脂組成物の形態及び製造方法〕
本発明の塩素化ポリオレフィン樹脂組成物は、各種形態(剤形)で使用できる。形態としては例えば、溶液(例えば、樹脂溶液、水系分散液)、固形物が挙げられ、用途など必要に応じて適宜選択できる。本発明の塩素化ポリオレフィン樹脂組成物の形態は、溶液が好ましく、水系分散液がより好ましい。塩素化ポリオレフィン樹脂組成物の製造方法は、成分(A)に成分(B)を添加する工程を少なくとも含めばよく、組成物の形態に応じて適宜選択される。
本発明の塩素化ポリオレフィン樹脂組成物は、各種形態(剤形)で使用できる。形態としては例えば、溶液(例えば、樹脂溶液、水系分散液)、固形物が挙げられ、用途など必要に応じて適宜選択できる。本発明の塩素化ポリオレフィン樹脂組成物の形態は、溶液が好ましく、水系分散液がより好ましい。塩素化ポリオレフィン樹脂組成物の製造方法は、成分(A)に成分(B)を添加する工程を少なくとも含めばよく、組成物の形態に応じて適宜選択される。
(水系分散液)
水系分散液の製造方法は特に限定されない。例えば、成分(A)及び(B)、必要に応じて用いられる他の成分を反応系に添加し、分散させて製造することができる。各原料の添加順序は問わない。
水系分散液の製造方法は特に限定されない。例えば、成分(A)及び(B)、必要に応じて用いられる他の成分を反応系に添加し、分散させて製造することができる。各原料の添加順序は問わない。
水系分散液の製造方法としては、例えば、各成分を反応系に一括又は逐次添加し分散又は乳化する方法が挙げられ、具体的には例えば、下記の工程を含む方法が挙げられる:
工程(1):成分(A)(好ましくは、酸変性塩素化ポリオレフィン)を成形し固形物(例えば、ペレット)を得る工程(樹脂固形化工程);及び
工程(2):固形物に少なくとも成分(B)を添加し乳化する工程(乳化工程)。
工程(1):成分(A)(好ましくは、酸変性塩素化ポリオレフィン)を成形し固形物(例えば、ペレット)を得る工程(樹脂固形化工程);及び
工程(2):固形物に少なくとも成分(B)を添加し乳化する工程(乳化工程)。
工程(1)において、成形は、適当な成形手段を用いて行えばよい。成形手段としては、例えば、ベント付き押出機(反応溶媒を減圧留去するためのベント口を備える押出機が挙げられる。成形前に、成分(C)を系内に添加することが好ましい。成分(C)の添加は、成分(A)を成形手段に供給する際に合わせて供給して行えばよい。これにより、樹脂固形化工程での脱塩酸による樹脂の劣化を抑制できる。工程(1)において、成分(A)は、成形手段に供給する前に、通常は、成分(A)中に残存する塩素化溶媒の少なくとも一部を除去(濃縮)することが好ましい。固形分濃度が好ましくは30%以上、より好ましくは35%以上、更に好ましくは40%以上となるよう調整されていることが好ましい。塩素化溶媒の除去(濃縮)は、エバポレーター等の減圧留去手段、又は乾燥手段を用いて行えばよい。
工程(2)において、成分(B)の他に、通常は、成分(E)〜(G)を添加する。必要に応じて、成分(D)、(H)及び任意成分から選ばれる少なくとも1つを更に添加してもよい。添加は一括添加でも逐次添加でもよい。工程(2)は、両親媒性溶剤の存在下行ってもよい。両親媒性溶剤としては例えば、エチレングリコールモノブチルエーテル(ブチルセロソルブ)、プロピレングリコールモノプロピルエーテルが挙げられる。また、工程(2)は、トルエン等の溶融助剤の存在下で行ってもよい。
乳化方法は特に限定されないが、例えば、強制乳化法、転相乳化法、D相乳化法、ゲル乳化法が挙げられる。乳化の際、通常は撹拌処理を行う。撹拌方法は特に限定されず、例えば、撹拌羽根、ディスパー、ホモジナイザー等の機器を用いる単独撹拌、上記のうち2以上の機器を組み合わせて用いる複合撹拌が挙げられる。撹拌機器の他の例としては、サンドミル、多軸押出機が挙げられる。撹拌の際の温度条件は特に限定されないが、好ましくは高温下で撹拌し終了後に冷却する。撹拌終了後冷却までの間に、反応系の内圧をコントロール(好ましくは0.2MPa以上)して保持(例えば、1時間)してもよい。これにより、得られる水系分散液から溶融助剤を効率よく、ほぼ完全に除去できる。
水系分散液においては、通常、水性媒体中に樹脂成分が乳化及び/又は分散している。樹脂成分の平均粒子径は、好ましくは300nm以下、より好ましくは200nm以下である。これにより、水系分散液の、貯蔵安定性及び他の樹脂との相溶性が良好となり得る。また、水系分散液の、基材への接着性、耐溶剤性(耐ガソホール性など)、耐湿性、耐ブロッキング性などの安定性の低下を抑制できる。粒子径の下限には特に制限はない。平均粒子径の下限は小さすぎないことが好ましく、30nm以上が一般的である。これにより、界面活性剤の添加量の増加を抑制でき、基材への接着性、耐湿性、耐溶剤性などの安定性の低下を抑制できる。本発明における平均粒子径は、光拡散法を用いた粒度分布測定により測定することができ、後述の実施例中の数値はこの方法で測定された数値である。
平均粒子径の調整方法としては、例えば、界面活性剤の添加量による調整、水性媒体中で樹脂を乳化する際の撹拌力による調整が挙げられる。樹脂成分の平均粒子径を300nm以下に調整するためには、水系分散液の調製の際に、有機溶剤などに水を加えて転相させる方法である転相乳化法、高いシェア力を持つ撹拌方法である複合撹拌、又は、サンドミル、多軸押出機などの機器を用いる方法を採用することが好ましい。
(樹脂溶液)
本発明の塩素化ポリオレフィン樹脂組成物が有機溶剤を更に含む場合の製造方法としては、例えば、成分(A)に成分(B)を加えた後、反応系内に残存する塩素化溶媒を有機溶剤に置換する方法、成分(A)に成分(B)を加えた後、系内に残存する塩素化溶媒を除去し、続けて成分(I)等の必要な成分を加える方法が挙げられる。成分(A)に成分(B)を加える前に、予め塩素化溶媒を濃縮しておくことが好ましい。塩素化溶媒の除去の方法としては、減圧などによる留去、乾燥が挙げられ、その際、ドラムドライヤー、ベント付き押出機などの機器を用いてもよい。
本発明の塩素化ポリオレフィン樹脂組成物が有機溶剤を更に含む場合の製造方法としては、例えば、成分(A)に成分(B)を加えた後、反応系内に残存する塩素化溶媒を有機溶剤に置換する方法、成分(A)に成分(B)を加えた後、系内に残存する塩素化溶媒を除去し、続けて成分(I)等の必要な成分を加える方法が挙げられる。成分(A)に成分(B)を加える前に、予め塩素化溶媒を濃縮しておくことが好ましい。塩素化溶媒の除去の方法としては、減圧などによる留去、乾燥が挙げられ、その際、ドラムドライヤー、ベント付き押出機などの機器を用いてもよい。
(固形物)
本発明の塩素化ポリオレフィン樹脂組成物は、固形物(例えば、ペレット)でもよい。固形物とは、有機溶剤、水性媒体などの溶剤(液体成分)を含まないことを意味する。固形物の製造方法としては、例えば、成分(A)に成分(B)を加えた後、塩素化溶媒を除去する方法、上述の樹脂溶液としての塩素化ポリオレフィン樹脂組成物を脱溶剤する方法が挙げられる。
本発明の塩素化ポリオレフィン樹脂組成物は、固形物(例えば、ペレット)でもよい。固形物とは、有機溶剤、水性媒体などの溶剤(液体成分)を含まないことを意味する。固形物の製造方法としては、例えば、成分(A)に成分(B)を加えた後、塩素化溶媒を除去する方法、上述の樹脂溶液としての塩素化ポリオレフィン樹脂組成物を脱溶剤する方法が挙げられる。
塩素化溶媒を除去した後には、生成物をそのまま本発明の組成物として用いてもよいし、必要に応じて所望の形状に成形してもよい。成形手段としては、例えば、押出機、水冷式ペレタイザーなどの機器が挙げられる。
〔用途〕
本発明の塩素化ポリオレフィン樹脂組成物は、塗料、インキ、プライマー、接着剤及びヒートシール剤の各種用途において利用可能である。中でも、ポリオレフィン基材用塗料、ポリオレフィン基材用インキ、ポリオレフィン基材用接着剤、ポリオレフィン基材用プライマー、ポリオレフィン基材用ヒートシール剤として使用することが好ましい。
本発明の塩素化ポリオレフィン樹脂組成物は、塗料、インキ、プライマー、接着剤及びヒートシール剤の各種用途において利用可能である。中でも、ポリオレフィン基材用塗料、ポリオレフィン基材用インキ、ポリオレフィン基材用接着剤、ポリオレフィン基材用プライマー、ポリオレフィン基材用ヒートシール剤として使用することが好ましい。
本発明の塩素化ポリオレフィン樹脂組成物には、必要に応じて、酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、顔料、染料、無機充填剤などの添加剤を配合してもよい。
本発明の塩素化ポリオレフィン樹脂組成物は、必要に応じて、アルキッド樹脂、アクリル樹脂、ポリアクリルポリオール、ポリエステル樹脂、ポリエステルポリオール、ポリウレタン樹脂、他の塩素化ポリオレフィンなどの樹脂と併用してもよい。
実施例1
(1)マレイン化
メルトインデックスが60g/10min.(JIS K 7210−1(2014)に準じて測定)で融点が146℃の結晶性ポリプロピレン樹脂(100重量部、無水マレイン酸2重量部、開始剤ジ−tert−ブチルパーオキサイド1.5重量部をあらかじめ十分に混合後、L/D=34、φ=40mmの二軸押出機に滞留時間が10分になるように供給した。バレル温度は反応ゾーン(第3バレル〜第5バレル)を200℃に設定して反応し、第7バレルにて脱気を行い未反応の無水マレイン酸を除去して無水マレイン酸変性プロピレン系共重合体を得た。無水マレイン酸のグラフト量は、1.5重量%であった。なお、各実施例及び比較例において、無水マレイン酸のグラフト量は、アルカリ滴定法にて測定した値である。
(1)マレイン化
メルトインデックスが60g/10min.(JIS K 7210−1(2014)に準じて測定)で融点が146℃の結晶性ポリプロピレン樹脂(100重量部、無水マレイン酸2重量部、開始剤ジ−tert−ブチルパーオキサイド1.5重量部をあらかじめ十分に混合後、L/D=34、φ=40mmの二軸押出機に滞留時間が10分になるように供給した。バレル温度は反応ゾーン(第3バレル〜第5バレル)を200℃に設定して反応し、第7バレルにて脱気を行い未反応の無水マレイン酸を除去して無水マレイン酸変性プロピレン系共重合体を得た。無水マレイン酸のグラフト量は、1.5重量%であった。なお、各実施例及び比較例において、無水マレイン酸のグラフト量は、アルカリ滴定法にて測定した値である。
(2)塩素化
(1)で得られた共重合体5kgをグラスライニングされた50L反応釜に投入し、33Lのクロロホルムを入れ、0.2MPaの圧力の下、温度97℃で充分に溶解させた後、開始剤2,2−アゾビスイソブチロニトリルを5g添加し、上記釜内圧力を0.2MPaに制御しながらガス状の塩素を反応釜に吹き込むことで塩素化反応を行い、塩素化度28%の無水マレイン酸変性塩素化プロピレン系共重合体溶液(固形分約13%:成分(A))を得た。
(1)で得られた共重合体5kgをグラスライニングされた50L反応釜に投入し、33Lのクロロホルムを入れ、0.2MPaの圧力の下、温度97℃で充分に溶解させた後、開始剤2,2−アゾビスイソブチロニトリルを5g添加し、上記釜内圧力を0.2MPaに制御しながらガス状の塩素を反応釜に吹き込むことで塩素化反応を行い、塩素化度28%の無水マレイン酸変性塩素化プロピレン系共重合体溶液(固形分約13%:成分(A))を得た。
(3)固形化
(2)で得られた共重合体溶液をエバポレーターで固形分約40%に濃縮後、成分(C):安定剤(1,2−エポキシヘキサデカン、以下“α16”と記載)を成分(A)100重量部に対し4.5重量部添加した。反応溶媒を減圧留去するためのベント口を設置したベント付2軸押出機でクロロホルムを除去し、無水マレイン酸変性塩素化プロピレン系共重合体をストランド状に押出した後、ペレタイザーでペレット化を行い、塩素化ポリオレフィン1(無水マレイン酸変性塩素化プロピレン系共重合体、重量平均分子量40,000)を得た。
(2)で得られた共重合体溶液をエバポレーターで固形分約40%に濃縮後、成分(C):安定剤(1,2−エポキシヘキサデカン、以下“α16”と記載)を成分(A)100重量部に対し4.5重量部添加した。反応溶媒を減圧留去するためのベント口を設置したベント付2軸押出機でクロロホルムを除去し、無水マレイン酸変性塩素化プロピレン系共重合体をストランド状に押出した後、ペレタイザーでペレット化を行い、塩素化ポリオレフィン1(無水マレイン酸変性塩素化プロピレン系共重合体、重量平均分子量40,000)を得た。
(4)乳化
撹拌器、冷却管、滴下ロートを取り付けた3Lスケールの4つ口フラスコ内に、得られたペレット状の塩素化樹脂200g、純水4g、成分(F):界面活性剤(ポリオキシエチレンオレイルエーテル)20g、成分(B):安定剤デナコールEX−313(グリセロールポリグリシジルエーテル、エポキシ当量141g/eq、水溶率99%、ナガセケムテックス社製)10g(成分(A)100重量部に対し5重量部)、メチルシクロヘキサン60g、並びにn−ブチルセロソルブ60gを添加し、85℃で1時間混練した。次に、モルホリン18gを添加し、1時間保持した後、90℃の温水820gを約2時間かけて添加した。その後、減圧処理を行い、メチルシクロヘキサン、n−ブチルセロソルブを除去した後、室温まで撹拌したまま冷却し、無水マレイン酸変性塩素化プロピレン系共重合体の水分散体組成物を得た。
撹拌器、冷却管、滴下ロートを取り付けた3Lスケールの4つ口フラスコ内に、得られたペレット状の塩素化樹脂200g、純水4g、成分(F):界面活性剤(ポリオキシエチレンオレイルエーテル)20g、成分(B):安定剤デナコールEX−313(グリセロールポリグリシジルエーテル、エポキシ当量141g/eq、水溶率99%、ナガセケムテックス社製)10g(成分(A)100重量部に対し5重量部)、メチルシクロヘキサン60g、並びにn−ブチルセロソルブ60gを添加し、85℃で1時間混練した。次に、モルホリン18gを添加し、1時間保持した後、90℃の温水820gを約2時間かけて添加した。その後、減圧処理を行い、メチルシクロヘキサン、n−ブチルセロソルブを除去した後、室温まで撹拌したまま冷却し、無水マレイン酸変性塩素化プロピレン系共重合体の水分散体組成物を得た。
実施例2〜7、比較例1〜2
乳化工程にて添加する成分(B)を、表1記載の、デナコールEX−321(トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル)、EX−421(ジグリセロールポリグリシジルエーテル)、EX−810(エチレングリコールジグリシジルエーテル)、EX−830(ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル)、EX−145(フェノール(EO)5グリシジルエーテル)、EX−314(グリセロールポリグリシジルエーテル)、EX−211(ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル)、EX−252(水添ビスフェノールAジグリシジルエーテル)(いずれもナガセケムテックス社製、それぞれの水溶率、エポキシ当量は、表2に掲載)に変更した以外は、実施例1と同様にして実施例2〜7および比較例1〜2の水性酸変性ポリプロピレン系共重合体樹脂組成物を得た。
乳化工程にて添加する成分(B)を、表1記載の、デナコールEX−321(トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル)、EX−421(ジグリセロールポリグリシジルエーテル)、EX−810(エチレングリコールジグリシジルエーテル)、EX−830(ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル)、EX−145(フェノール(EO)5グリシジルエーテル)、EX−314(グリセロールポリグリシジルエーテル)、EX−211(ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル)、EX−252(水添ビスフェノールAジグリシジルエーテル)(いずれもナガセケムテックス社製、それぞれの水溶率、エポキシ当量は、表2に掲載)に変更した以外は、実施例1と同様にして実施例2〜7および比較例1〜2の水性酸変性ポリプロピレン系共重合体樹脂組成物を得た。
実施例8
乳化工程にて添加する成分(F)を界面活性剤(ポリオキシエチレンラウリルアミン)40gに変更した以外は、実施例1と同様にして実施例8の水性酸変性ポリプロピレン系共重合体樹脂組成物を得た。
乳化工程にて添加する成分(F)を界面活性剤(ポリオキシエチレンラウリルアミン)40gに変更した以外は、実施例1と同様にして実施例8の水性酸変性ポリプロピレン系共重合体樹脂組成物を得た。
<水溶率>
密閉栓のついたガラス管に、水18gと成分(B)を2g入れ、1分間よく振り混ぜた後、一晩静置し水溶液を得た。得られた水溶液6gを遠心管に採取し、10000rpmで3分間遠心分離を行った。遠心分離後、上澄み層4.5gを分取し、凍結乾燥(東京理化器械製凍結乾燥機(FD−1)、12時間)を行い、凍結乾燥後の残渣の重量(遠心管の重量を含む)Wを計測した。Wから遠心管の重量を差し引き、水に溶解した成分(B)の重量Xを算出し、以下の式に代入して水溶率を得た。
(式) 水溶率(%)=(X/2)×100
密閉栓のついたガラス管に、水18gと成分(B)を2g入れ、1分間よく振り混ぜた後、一晩静置し水溶液を得た。得られた水溶液6gを遠心管に採取し、10000rpmで3分間遠心分離を行った。遠心分離後、上澄み層4.5gを分取し、凍結乾燥(東京理化器械製凍結乾燥機(FD−1)、12時間)を行い、凍結乾燥後の残渣の重量(遠心管の重量を含む)Wを計測した。Wから遠心管の重量を差し引き、水に溶解した成分(B)の重量Xを算出し、以下の式に代入して水溶率を得た。
(式) 水溶率(%)=(X/2)×100
<平均粒子径>
実施例及び比較例で得られた水性酸変性ポリプロピレン系共重合体樹脂組成物は、東亜DKK社製「ゼータサイザー」を用いて動的光散乱法により、乳化直後の初期平均粒子径(μm)、貯蔵1カ月後(25℃条件)の平均粒子径(μm)、及び貯蔵2カ月後(25℃条件)の平均粒子径(μm)を測定した。
実施例及び比較例で得られた水性酸変性ポリプロピレン系共重合体樹脂組成物は、東亜DKK社製「ゼータサイザー」を用いて動的光散乱法により、乳化直後の初期平均粒子径(μm)、貯蔵1カ月後(25℃条件)の平均粒子径(μm)、及び貯蔵2カ月後(25℃条件)の平均粒子径(μm)を測定した。
<貯蔵安定性(貯安性)>
初期の平均粒子径と、1カ月後の平均粒子径を比較し、下記の基準で貯蔵安定性を評価した。
初期の平均粒子径と、1カ月後の平均粒子径を比較し、下記の基準で貯蔵安定性を評価した。
(評価基準)
A:平均粒子径の変動率が10%以下である。
B:平均粒子径の変動率が10%超〜20%以下である。
C:平均粒子径の変動率が20%超である。
A:平均粒子径の変動率が10%以下である。
B:平均粒子径の変動率が10%超〜20%以下である。
C:平均粒子径の変動率が20%超である。
<接着性>
実施例及び比較例で得られた水性酸変性ポリプロピレン系共重合体樹脂組成物を、固形分30重量%に調整し、ポリプロピレン基材に塗装し、80℃で5分間乾燥した後、二液ウレタン塗料を塗装し、80℃で30分間乾燥し、試験片(塗装板)をそれぞれ作製した。
実施例及び比較例で得られた水性酸変性ポリプロピレン系共重合体樹脂組成物を、固形分30重量%に調整し、ポリプロピレン基材に塗装し、80℃で5分間乾燥した後、二液ウレタン塗料を塗装し、80℃で30分間乾燥し、試験片(塗装板)をそれぞれ作製した。
塗装板の塗膜に1mm間隔で素地に達する線状の刻みを縦横に入れて、100個の区画(碁盤目)を作り、その上にセロハン粘着テープを密着させて180°方向に引きはがした。セロハン粘着テープを密着させて引き剥がす操作を同一の100個の区画につき10階行い、付着性(接着性)を以下の基準で評価した。剥離した塗膜の区画が50個以下であれば、実用上問題はない。
(評価基準)
A:塗膜の剥離が見られない。
B:剥離した塗膜の区画が50個以下である。
C:剥離した塗膜の区画が50個超である。
A:塗膜の剥離が見られない。
B:剥離した塗膜の区画が50個以下である。
C:剥離した塗膜の区画が50個超である。
表1より、(B)成分の代わりに水溶率が20%未満の化合物を用いる比較例と比べて、(A)及び(B)成分を用いる実施例では、適度な平均粒子径を示し、貯蔵安定性及び接着性の良好な、水系分散液が得られることが分かる。これらの結果は、本発明の塩素化ポリオレフィン樹脂組成物が、ポリオレフィン樹脂基材などの基材に対し良好な接着性を示すことができるので良好な塗膜を形成でき、良好な乳化性及び安定性を示すことができことを示している。
Claims (7)
- 成分(B)が式(1)で表される基を2個以上有する化合物を少なくとも1つ含む請求項1又は2に記載の塩素化ポリオレフィン樹脂組成物。
- 成分(B)の含有量が成分(A)の含有量100重量部に対し0.1〜15重量部である請求項1〜3のいずれか1項に記載の塩素化ポリオレフィン樹脂組成物。
- 成分(A)が酸変性塩素化ポリオレフィンを含む請求項1〜4のいずれか1項に記載の塩素化ポリオレフィン樹脂組成物。
- 成分(E):塩基性物質、成分(F):乳化剤、及び、成分(G):水性媒体からなる群より選ばれる少なくとも1つを更に含む請求項1〜5のいずれか1項に記載の塩素化ポリオレフィン樹脂組成物。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の塩素化ポリオレフィン樹脂組成物を含む塗料、プライマー、インキ、接着剤又はヒートシール剤。
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