본 발명의 목적은, 상기와 같은 종래기술의 문제을 해결하여 얻어지는 것으로서 폴리올레핀계 수지를 포함하는 소재에 대하여 밀착성이 우수하며, 또한 도료의 성상이 뛰어나 고온 및 저온에서 양호한 안정성을 갖으며, 도막하게 될 때에 작은 돌기가 형성되지 않아 도막의 외관이 매우 우수한, 아크릴변성 염소화폴리올레핀 수지를 포함하는 폴리올레핀소재용 도료조성물을 제공하는데 있다.
본 발명자가 열심히 연구한 결과, 산변성 염소화폴리올레핀 수지에 수산기를 갖는 (메타)아크릴산 에스테르 단량체와 그밖의 비닐계 단량체를 포함하는 단량체 혼합물를 중합시킬 때에, 환상 에테르화합물의 존재 하에서 중합반응을 실시하는 것으로서 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 아크릴변성 염소화폴리올레핀 수지를 제조하는 것이 가능하다는 것을 발견하였다.
본 발명의 제 1 양태는, 아크릴변성 염소화폴리올레핀수지의 제조방법에 있어서 산변성 염소화폴리올레핀수지에 1개의 수산기를 갖는(메타)아크릴산 에스테르단량체와 그 밖의 비닐계 단량체를 포함하는 혼합물을 환상 에테르화합물의 존재 하에서 그라프트 공중합시킨다.
또한, 더욱 상기 환상 에테르화합물을 산변성 염소화폴리올레핀수지 100질량부에 대하여 1∼100질량부를 첨가하여도 좋다.
또한, 더욱 상기 환상 에테르화합물은 디옥산 및/또는 1,3-디옥소란일 수도 있다.
본 발명의 제 2 양태는, 아크릴변성 염소화폴리올레핀수지에 있어서 산변성염소화폴리올레핀수지에 1개의 수산기를 갖는(메타)아크릴산 에스테르단량체와 그 밖의 비닐계 단량체를 포함하는 단량체 혼합물을 환상 에테르화합물의 존재 하에서 그라프트 공중합하고 있다.
또 본 발명의 제 3 양태는 폴리올레핀소재용 조성물에 있어서 상기의 아크릴변성 염소화폴리올레핀수지를 적어도 포함하고 산변성 염소화폴리올레핀수지를 5∼40질량% 포함한다.
본 발명의 아크릴변성 염소화폴리올레핀수지를 제조하기 위한 제 1 공정으로, 적어도 1 종의 폴리올레핀에 α,β-불포화 카르본산 및 그 산무수물로부터 선택되는 적어도 1 종의 산성단량체를 그라프트공중합하여 산변성폴리올레핀이 형성된다.
본 발명에 있어서 "폴리올레핀"은, 결정질 또는 비정질의 어느 것이라도 좋고 폴리프로필렌 또는 프로피렌-α-올레핀공중합체 등을 말한다. "프로피렌-α-올레핀공중합체"는 프로피렌을 주체로 이것에 α-올레핀이 공중합한 것을 말하며, 여기에서 α-올레핀으로 예를들어 에틸렌, 1-부텐, 1-헵텐, 1-옥텐, 4-메틸-1-펜텐 등을 1 종 또는 수종 사용할 수 있다. 프로피렌-α-올레핀공중합체의 프로피렌성분과 α-올레핀성분과의 비율은 특히, 제한되지 않지만 프로피렌성분이 50몰% 이상인 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서 폴리올레핀에 그라프트공중합되는 α,β-불포화 카르본산 또는 그 산무수물로는 예를들어 마레인산, 이타콘산, 시트라콘산 및 이들의 산무수물을 들 수 있다. 이들 중 산무수물이 바람직하고 무수 마레인산, 무수 이타콘산이 특히 바람직하다. 그라프트 공중합하는 양은 0.1∼10질량%가 바람직하고 더욱 바람직한 것은 1∼5질량%이다.
폴리올레핀에 α,β-불포화 카르본산 또는 그 산무수물을 그라프트 공중합하는 방법으로는 라디칼 발생제로서 유기과산화물의 존재 하에서의 용액법이나 용융법 등의 공지의 방법을 들 수 있다.
라디칼 발생제로 사용되는 유기과산화물로서는 예를들어 과산화벤졸,과산화지크밀, 과산화 디-t-부틸 등을 들 수 있고 반응온도과 분해온도에 따라서 적절히 선택된다.
다음으로 상기 방법에 의하여 얻어진 산변성 폴리올레핀을 염소화하여 산변성 염소화폴리올레핀수지를 얻는다. 바람직하게는 상기 수지는 10∼40질량%의 염소함유율을 갖는다. 여기서 염소화의 방법으로는 공지의 방법의 어느 것이라도 좋다.
본 발명에서 사용되는 산변성 염소화폴리올레핀수지로는 예를들어 하드레진M-28(동양화성공업(주)제, 염소화율 20%, 고형분 20%, 톨루엔용액)을 들 수 있다.
이어서, 상기 방법에 의하여 얻어지는 산변성 염소화폴리올레핀수지에 1 개의 수산기를 갖는 (메타)아크릴산에스테르 단량체과 그 밖의 비닐계 단량체를 포함하는 단량체혼합물을 환상에테르화합물의 존재 하에서 중합시켜서 본 발명의 아크릴변성 염소화폴리올레핀수지를 얻는다.
본 발명에 있어서 "1 개의 수산기를 갖는(메타)아크릴산 에스테르단량체"는 산변성 염소화폴리올레핀수지와 반응하여 그것을 에스테르화하기 위하여 1 개 만의 수산기를 갖는(메타)아크릴산 에스테르단량체를 말한다. 만약 2 개 이상의 수산기를 갖는 (메타)아크릴산 에스테르단량체를 갖게 되면 에스테르 결합되는 단계에서 가교가 시작되어 겔(gel)화가 진행하기 때문에 바람직하지 못하다.
여기에서 "1 개의 수산기을 갖는 (메타)아크릴산 에스테르단량체"로는 예를들어 히드록실에틸아크릴레이트, 히드록실프로필아크릴레이트, 폴리프로필렌그리콜아크릴레이트, 히드록실에틸메타아크릴레이트, 히드록실프로필메타아크릴레이트, 폴리프로필렌그리콜메타아크릴레이트 등을 들 수 있다.
본 발명에 있어서 "그 밖의 비닐계 단량체"라는 것은, 상술한 " 1 개의 수산기를 갖는 (메타)아크릴산 에스테르단량체"이외의 어떠한 단량체를 말한다. 이와 같은 단량체로는 특히, (메타)아크릴산계 단량체을 들 수 있으며, 예를들어 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 프로필아크릴레이트, n-부틸아크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트, t-부틸아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, 라우릴아크릴레이트, 스테아릴아크릴레이트, 시크로헥실아크릴레이트, 메틸메타아크릴레이트, 에틸메타아크릴레이트, 프로필메타아크릴레이트, n-부틸메타아크릴레이트, 이소부틸메타아크릴레이트, t-부틸메타아크릴레이트, 2-에틸헥실메타아크릴레이트, 라우릴메타아크릴레이트, 스테아릴메타아크릴레이트, 시크로헥실메타아크릴레이트, 및 식 1 에 나타낸 메톡시폴리에틸렌그리콜모노메타아크릴레이트(n=2∼90) 등을 들 수 있다.
(식 1)
본 발명에 있어서 "환상 에테르화합물"은 상술한 중합반응에 있어서 산변성염소화폴리올레핀수지에 아크릴산계 단량체를 그라프트 공중합할 때에 첨가할 수 있는 어떠한 환상의 에테르화합물을 말한다.
본 발명의 하나의 주제는, 전술의 그라프트 공중합의 경우에 이 환상에테르를 가하면 최종 생성물로서 우수한 물성을 갖는 아크릴변성(그라프트) 염소화폴리올레핀수지가 얻어지는 것이다. 어떠한 특정의 이론에 결부되는 것을 기대하지는 않지만, 전술의 환상 에테르화합물은 그라프트 공중합의 경우, 산무수물에 결합하는 것이 예상되고 도막을 형성한 다음은 건조될 때에 도막으로부터 제거된다.
이와 같은, 환상 에테르화합물로는 특히, 디옥산, 1,4-디옥산-2,3-디올, 1,3-디옥소란이 옥세탄계 화합물로서 2-메틸-2-히드록실메틸-1,3-에폭시프로판, β-프로피오락톤, 모노 및 디메틸프로피오락톤등이 퓨란계 화합물로서 퓨란, 2,3-디히드로퓨란, 2,5-디히드로퓨란, 테트라히드로퓨란, 2,2,5,5-테트라메틸테트라히드로퓨란, 2-헤프틸테트라히드로퓨란 등을 들 수 있으며 특히, 디옥산, 1,3-디옥소란, 테트라히드로퓨란을 보다 더 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시양태로, 환상 에테르화합물은 산변성 염소화폴리올레핀수지의 100질량부에 대하여 1∼100질량부의 함량으로 전술의 그라프트 공중합반응에 첨가되는 것이 바람직하다. 즉, 환상 에테르화합물은 조성물 중에 1 질량부라는 미량으로 존재하면 좋고, 코스트적인 문제로 100질량부까지 존재하면 충분하다.
본 발명에서 사용되는 그라프트 공중합 반응의 조건은 라디칼 발생제의 존재 하에서 어떠한 공지의 반응을 사용하여도 좋고, 라디칼 발생제로서는 과산화벤졸 등의 유기과산화물, 아조비스이소부틸로니트릴, 디메틸2,2-아조비스이소부틸레이트 등의 아조화합물이 사용된다.
본 발명의 다른 실시양태로, 염소함유량 10∼40질량%의 산변성 염소화폴리올레핀수지에 1 개의 수산기를 갖는 (메타)아크릴산 에스테르와, 및 그 밖의 비닐계 단량체와를 포함하는 단량체혼합물을 환상 에테르화합물의 존재 하에서 그라프트 공중합시키는 것을 특징으로 하는 전술의 아크릴변성 염소화폴리올레핀수지의 제조방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 실시양태로, 본 발명의 아크릴변성 염소화폴리올레핀수지를 포함하는 폴리올레핀소재용 도료조성물이 제공되고 본 발명의 조성물은 상기 산변성 염소화폴리올레핀수지를 5∼40질량%의 함유량으로 포함한다. 여기에서 "5∼40질량%의 함유량"이라는 것은 상기 폴리올레핀소재용 도료조성물의 고형분 중에 차지하는 상기 산변성 염소화폴리올레핀수지의 구성비율이 5∼40질량%인 것을 말한다.
상기 폴리올레핀소재용 도료조성물의 고형분 중에 차지하는 상기 산변성 염소화폴리올레핀계 수지의 구성비율이 5질량% 이상이면 상기 조성물이 폴리올레핀계 수지를 포함하는 소재에 대한 밀착성이 우수하다는 것이 되고, 또한, 상기 구성비율이 40질량% 이하이면 상기 조성물이 도료 성상에 뛰어나 고온 및 저온에서 양호한 안정성을 갖게 된다. 또한, 본 발명은 아크릴변성 염소화폴리올레핀수지를 포함하는 것으로서 상기 조성물을 도막할 때에 "부츠"를 형성함이 없어 외관상 매우 뛰어난 도막을 형성할 수 있다.
본 발명의 조성물은, 안료를 첨가하고 분산하여 사용할 수 있다. 안료로는 카본블랙, 이산화티탄, 탈크, 아연화(亞鉛華), 알루미늄페이스트 등의 무기계(無機系) 안료나 아조계 등의 유기계 안료가 사용된다. 또 얻어진 수지조성물 용액은 실용농도가 균일한 용액이고 이것을 필름 등에 케스트한 코팅막은 균일하고 투명하다. 따라서 원코트(One Coat) 도료로 사용하여도 도막 광택성이 양호한 도막을 얻을 수 있다.
[실시예]
이하, 본 발명의 실시예를 들어 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이 것에 한정되는 것은 아니다.
(제조예 1)
(수지 A의 제조)
냉거기(冷去器), 온도계, 모노머 적하장치(滴下裝置) 및 교반기(攪拌機)를 구비한 2 리터 4개의 로프라스코에 하드레진M-28(동양화학공업(주)제의 산변성염소화폴리프로필렌, 염소화율 20%, 고형분 20%, 톨루엔용액) 800g, 1,3-디옥소란 4g, 및 중합개시제의 과산화벤졸(BPO) 2.4g을 넣어 프라스코내 온도를 85℃로 승온하고 이어서 메틸메타아크릴레이트(MMA) 160g, 시크로오헥실메타아크릴레이트(CHMA) 80g, 2-에틸헥실메타아크릴레이트(EHMA) 100g, 히드록실에틸아크릴레이트(HEA) 60g, 톨루엔 56g으로 이루어진 비닐계 단량체 혼합물을 3 시간에 걸쳐서 적하하고 이후에도 같은 온도에서 3 시간 반응을 계속하여 수지고형분 45%의 아크릴변성 염소화폴리올레핀수지(수지 A)를 얻는다.
(제조예 2)
(수지 B의 제조)
1,3-디옥소란 40g을 첨가하고, 톨루엔은 첨가하지 않는 것을 제외하고는 실시예 1 과 동일하게 실시하여 수지고형분 45%의 아크릴변성염소화폴리올레핀수지(수지 B)를 얻었다.
(제조예 3)
(수지 C의 제조)
1,3-디옥소란 80g을 첨가하고, 톨루엔은 첨가하지 않는 것을 제외하고는 실시예 1 과 동일하게 실시하여 수지고형분 44 %의 아크릴변성염소화폴리올레핀수지(수지 C)를 얻었다.
(제조예 4)
(수지 D의 제조)
1,3-디옥소란 112g을 첨가하고, 톨루엔은 첨가하지 않는 것을 제외하고는 실시예 1 과 동일하게 실시하여 수지고형분 43 %의 아크릴변성염소화폴리올레핀수지(수지 D)를 얻었다.
(제조예 5 (비교예))
(수지 E의 제조)
1,3-디옥소란은 첨가하지 않고, 톨루엔은 40g 첨가하는 것을 제외하고는 실시예 1 과 동일하게 실시하여 수지고형분 45 %의 아크릴변성염소화폴리올레핀수지(수지 E)를 얻었다.
제조예 1∼5 에 개시된 수지 A∼E 의 조성은, 이하의 표 1 과 같다.
|
수지A |
수지B |
수지C |
수지D |
수지E |
초기투입M-28 (g)1,3-디옥소란 (g)BPO (g) |
80042.4 |
800402.4 |
800802.4 |
8001122.4 |
800-2.4 |
적하 모노머 혼합물MMA (g)CHMA (g)EHMA (g)HEA (g)톨루엔 (g) |
160801006056 |
1608010060- |
1608010060- |
1608010060- |
160801006040 |
고형분 (%) |
45 |
45 |
44 |
43 |
45 |
(실시예 1∼8 및 비교예 1∼2)
본 발명에 있어서 아크릴변성염소화폴리올레핀수지(수지 A∼D), 및 종래기술에 따른 아크릴변성염소화폴리올레핀수지(수지 E)를 적절히 선택하여 배합하고 이하의 실시예 1∼8 및 비교예 1∼2 의 폴리올레핀소재용 도료조성물을 조제하였다.
실시예 1 : 수지 A, 100 질량부
실시예 2 : 수지 C, 100 질량부
실시예 3 : 수지 C, 90 질량부 ; 산변성염소화폴리올레핀수지(M-28), 10 질량부
실시예 4 : 수지 C, 50 질량부 ; 아크릴폴리올 A, 50 질량부
실시예 5 : 수지 C, 20 질량부 ; 아크릴폴리올 A, 80 질량부
실시예 6 : 수지 C, 50 질량부 ; 아크릴폴리올 B, 50 질량부
실시예 7 : 수지 B, 100 질량부
실시예 8 : 수지 D, 100 질량부
비교예 1 : 수지 E, 100 질량부
비교예 2 : 수지 E, 90 질량부 ; 1,3-디옥소란, 10 질량부
또한, 얻어진 실시예 1∼8 및 비교예 1∼2 의 폴리올레핀소재용 도료조성물의 고온 및 저온에서의 안정성(도료의 성상) 및 도막의 외관에 대하여 평가하고 그리고 초기부착과 내온수성 시험후의 부착성에 대하여도 평가하였다. 각 평가방법은 다음과 같다.
1. 도료의 안정성 : 실시예 1∼8 및 비교예 1∼2 의 도료를 하기의 조건으로 보존하였다.
1-1. 고온 안정성시험 : 40 ℃에서 240 시간 유지한다.
1-2. 저온 안정성시험 : -20 ℃에서 240 시간 유지한다.
2. 도료성상의 평가 : 1 에서 실시한 안정성시험 후에 상온에서 다시 3 시간 정도 방치한 후, 도료성상을 눈으로 이하의 기준을 평가한다.
*1 = 거의 초기와 변함없는 점도를 유지한다.
*2 = 점도상승 및 분리가 확인된다.
*3 = 심한 점도상승 및 분리가 확인된다.
3. 도막외관의 평가 : 1 에서 실시한 안정성시 후의 각 폴리올레핀 소재용 도료조성물을 폴리올레핀 판상에 건조도막 25μm 로 되도록 어플리케이터로 도포하고 상온에서 30분 정도 방치한 후, 도막외관을 눈으로 이하의 기준을 평가한다.
*4 = 거의 초기와 변함없는 광택을 유지하고 있다.
*5 = 광택 저하.
*6 = 심한 광택 저하.
4. 초기부착 및 내온수성 시험후의 부착성 평가 : 폴리올레핀 판상에 건조도막 25μm 로 되도록 어플리케이터로 도포하고 80℃, 30 분 건조한 시험판을 초기부착성 및 내온수성 시험후의 부착성에 대하여 평가하였다. 내온수성 조건으로는 40℃ 온수 중에서 72 시간 침적한 후, 취출하여 부착시험을 실시하였다. 부착시험은 JIS K 5400 에 기재된 기반목법(碁盤目法)에 의하여 판단하였다.
*7 = 도막면에 박리부위가 없다.
*8 = 도막면에 박리부위가 있다.
실시예 1∼8 및 비교예 1∼2 의 폴리올레핀소재용 도료조성물의 수지 등의 성분 배합물, 및 각 시험평가에 대한 결과가 이하의 표 2에 기재되어 있다.
|
실시예 |
비교예 |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
1 |
2 |
아크릴폴리올A(질량부) |
|
|
|
50 |
80 |
|
|
|
|
|
아크릴폴리올B(질량부) |
|
|
|
|
|
50 |
|
|
|
|
수지A (질량부) |
100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
수지B (질량부) |
|
|
|
|
|
|
100 |
|
|
|
수지C (질량부) |
|
100 |
90 |
50 |
20 |
50 |
|
|
|
|
수지D (질량부) |
|
|
|
|
|
|
|
100 |
|
|
수지E (질량부) |
|
|
|
|
|
|
|
|
100 |
90 |
변성CI-PP수지(M-28)(질량부) |
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
1,3-디옥소란(후에 첨가)(질량부) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
변성CI-PP수지에 대한 1,3-디옥소란(%) |
2.5 |
50 |
18.2 |
50 |
50 |
50 |
25 |
70 |
0 |
35 |
변성CI-PP수지비(%) |
28.6 |
28.6 |
35.7 |
14.3 |
5.7 |
14.3 |
28.6 |
28.6 |
28.6 |
28.6 |
고온안정성(도료성상) |
*1 |
*1 |
*1 |
*1 |
*1 |
*1 |
*1 |
*1 |
*3 |
*3 |
고온안정성(도막외관) |
*4 |
*4 |
*4 |
*4 |
*4 |
*4 |
*4 |
*4 |
*6 |
*6 |
저온안정성(도료성상) |
*1 |
*1 |
*1 |
*1 |
*1 |
*1 |
*1 |
*1 |
*3 |
*2 |
저온안정성(도막외관) |
*4 |
*4 |
*4 |
*4 |
*4 |
*4 |
*4 |
*4 |
*6 |
*5 |
초기부착 |
*7 |
*7 |
*7 |
*7 |
*7 |
*7 |
*7 |
*7 |
*7 |
*7 |
내온수성 |
*7 |
*7 |
*7 |
*7 |
*7 |
*7 |
*7 |
*7 |
*7 |
*7 |
아크릴폴리올A : Mn=8000 ; Mw=20000 ; Tg=50℃ ; 수산기가=30mgKOH/g
아크릴폴리올B : Mn=12000 ; Mw=29000 ; Tg=49℃ ; 수산기가=68mgKOH/g
표 2 에서 알수 있듯이 본 발명에 따른 폴리올레핀소재용 도료조성물은 종래기술의 조성물과 비교하여 고온과 저온 양쪽에 있어서 도료의 안정성이 뛰어나고 또한 도막의 외관도 우수하며 이에 더하여 초기부착과 내온수시험후의 부착성에 있어서도 우수한 결과를 나타내었다.