WO2019244797A1 - 非晶質ポリエステル樹脂、接着剤、塗料組成物、積層体 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an amorphous polyester resin, an adhesive, a coating composition, and a laminate.
- Priority is claimed on Japanese Patent Application No. 2018-118380 filed on June 22, 2018, the content of which is incorporated herein by reference.
- Polyester resins are widely used for applications such as coating materials, adhesives, films, and molded products.
- Polyethylene terephthalate (PET) which is a type of polyester resin, is inexpensive, has excellent mechanical properties, chemical stability, transparency, and the like, and is widely used as a container for beverages, seasonings, and the like.
- gas barrier properties such as oxygen, carbon dioxide, and water vapor are required so that the contents can be stably stored for a long period of time.
- a film using a polyester resin having a gas barrier property and an adhesive have been studied.
- Patent Document 1 a resin composition containing orthophthalic acid as an essential component
- Patent Document 2 a resin composition containing isophthalic acid as an essential component
- Patent Literature 1 or Patent Literature 2 does not have sufficient gas barrier properties. Further, in the method described in Patent Document 3, the solubility of the polyester resin in the solvent is not sufficient, and it has been difficult to use the polyester resin as a coating agent or an adhesive.
- An object of the present invention is to provide a polyester resin having good solvent solubility and good gas barrier properties by reducing the environmental load by using a biomass-derived monomer.
- An amorphous polyester resin comprising a structural unit represented by the following general formula (1) and a structural unit derived from isophthalic acid,
- the total content of the structural unit represented by the general formula (1) and the structural unit derived from isophthalic acid in the amorphous polyester resin is the structural unit derived from the acid component contained in the amorphous polyester resin.
- Amorphous polyester resin having a total content of at least 70 mol parts per 100 mol parts.
- the amorphous polyester resin according to [1], comprising a structural unit derived from a linear aliphatic diol.
- the total content of the structural units derived from the straight-chain aliphatic diol is 60 mol parts or more based on 100 mol parts of the total content of the structural units derived from the acid component contained in the amorphous polyester resin.
- [4] The amorphous polyester resin according to any one of [1] to [3], wherein the insoluble content of methyl ethyl ketone is 2% by mass or less.
- An adhesive comprising the amorphous polyester resin according to any one of [1] to [5].
- a coating composition comprising the amorphous polyester resin according to any one of [1] to [5].
- a laminate comprising the amorphous polyester resin according to any one of [1] to [5].
- the amorphous polyester resin of the present invention uses a biomass-derived monomer, it can reduce environmental load and has good solvent solubility and gas barrier properties. Therefore, the amorphous polyester resin of the present invention can be suitably used for coating materials, adhesives, films and the like. Since the adhesive, the coating composition, and the laminate of the present invention contain the amorphous polyester resin of the present invention, they can reduce environmental load and have good gas barrier properties. Further, the adhesive, the coating composition, and the laminate of the present invention can be efficiently produced due to the good solvent solubility of the amorphous polyester resin of the present invention.
- the amorphous polyester resin of the present invention (hereinafter, also simply referred to as “polyester resin of the present invention”) is a structural unit represented by the general formula (1) (hereinafter, also referred to as “structural unit (1)”). And a structural unit derived from isophthalic acid (hereinafter, also referred to as “isophthalic acid unit”).
- the gas barrier properties of the polyester resin can be improved.
- the content of the structural unit (1) in the amorphous polyester resin of the present invention is determined based on the structural unit derived from the acid component contained in the amorphous polyester resin of the present invention. Is preferably at least 10 mol parts, more preferably at least 20 mol parts, even more preferably at least 40 mol parts, based on 100 mol parts of the total content of
- the structural unit (1) is contained in the amorphous polyester resin of the present invention by polycondensing an acid component containing 2,5-furandicarboxylic acid and an alcohol component represented by the following formula (2). Can be made.
- the solvent solubility and gas barrier properties of the polyester resin can be improved.
- the total content of the structural unit (1) and the isophthalic acid unit in the amorphous polyester resin is the total of the structural units derived from the acid component contained in the amorphous polyester resin. It is at least 70 mol parts per 100 mol parts, and preferably at least 85 mol parts. When the total content of the structural unit (1) and the isophthalic acid unit is equal to or more than the lower limit, sufficient solvent solubility and gas barrier properties are easily obtained.
- the amorphous polyester resin of the present invention may contain a structural unit derived from an acid component other than the aforementioned 2,5-furandicarboxylic acid and isophthalic acid.
- Examples of the structural unit derived from an acid component other than 2,5-furandicarboxylic acid and isophthalic acid include dicarboxylic acids such as terephthalic acid and orthophthalic acid, and aromatic dicarboxylic acids such as esters and acid anhydrides thereof.
- Acid aliphatic dicarboxylic acids such as sebacic acid, isodecylsuccinic acid, dodecenylsuccinic acid, maleic acid, fumaric acid, adipic acid, succinic acid, and esters or acid anhydrides thereof; and the like.
- the acid from which these structural units are derived may be a plant-derived substance or a petroleum-derived substance.
- a structural unit derived from orthophthalic acid or a linear aliphatic dicarboxylic acid is preferable because the free volume pores are easily reduced.
- the amorphous polyester resin of the present invention may contain a structural unit derived from one or more acid components other than 2,5-furandicarboxylic acid and isophthalic acid.
- the polyester resin of the present invention preferably contains a structural unit derived from a linear aliphatic diol (hereinafter, also referred to as a “linear aliphatic diol unit”) as a structural unit derived from an alcohol component.
- a linear aliphatic diol unit By containing a linear aliphatic diol unit, a resin having a small free volume pore tends to be obtained, and the gas barrier property of the polyester resin tends to be improved.
- the content of the straight-chain aliphatic diol unit in the amorphous polyester resin of the present invention is 60 to 100 mol parts of the total content of the structural units derived from the acid component contained in the amorphous polyester resin of the present invention. More than a molar part is preferable.
- linear aliphatic diol unit examples include ethylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,7-heptanediol, 1,8 And structural units derived from -octanediol, 1,9-nonanediol, 1,10-decanediol and the like. From the viewpoint of solvent solubility, a linear aliphatic diol unit having an odd number of carbon atoms is more preferable.
- the amorphous polyester resin of the present invention may contain one or more linear aliphatic diol units.
- the amorphous polyester resin of the present invention may contain a structural unit derived from a diol other than the linear aliphatic diol unit.
- Structural units derived from diols other than linear aliphatic diol units include neopentyl glycol, 1,2-propanediol, 1,3-butanediol, diethylene glycol, triethylene glycol, 1,4-cyclohexanedimethanol, isosorbide Aliphatic diols such as polyoxypropylene (2.0) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, polyoxypropylene (2.2) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, Polyoxypropylene (2.3) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, polyoxypropylene (2.4) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, polyoxypropylene (3.
- the diol from which these structural units are derived may be a plant-derived substance or a petroleum-derived substance.
- the amorphous polyester resin of the present invention may contain a structural unit derived from a diol other than one or more linear aliphatic diol units.
- the amorphous polyester resin of the present invention may contain at least one selected from the group consisting of a structural unit derived from a trivalent or higher valent acid and a structural unit derived from a trivalent or higher valent alcohol.
- Structural units derived from acids having three or more valencies include trimellitic acid, pyromellitic acid, 1,2,4-cyclohexanetricarboxylic acid, 2,5,7-naphthalenetricarboxylic acid, and 1,2,4-naphthalenetricarboxylic acid , 1,2,5-hexanetricarboxylic acid, 1,2,7,8-octanetetracarboxylic acid, and structural units derived from esters or acid anhydrides thereof.
- a structural unit derived from trimellitic acid or its anhydride is preferable.
- Structural units derived from trihydric or higher alcohols include sorbitol, 1,2,3,6-hexatetralol, 1,4-sorbitan, pentaerythritol, dipentaerythritol, tripentaerythritol, 1,2,4- Butanetriol, 1,2,5-pentanetriol, glycerol, 2-methyl-1,2,3-propanetriol, 2-methyl-1,2,4-butanetriol, trimethylolpropane, 1,3,5- Examples include structural units derived from trihydroxymethylbenzene and the like. Among these structural units, a structural unit derived from trimethylolpropane is preferable.
- polyester resin of the present invention is amorphous, it has good solvent solubility.
- amorphous means having a glass transition point and no melting point.
- a method of adjusting a copolymerization amount of a monomer or the like that gives a structure that easily disturbs crystallinity such as a bent portion in a molecule of the polyester resin there is a method of adjusting a copolymerization amount of a monomer or the like that gives a structure that easily disturbs crystallinity such as a bent portion in a molecule of the polyester resin.
- a monomer that gives a structure that easily disturbs crystallinity such as a bent portion include isophthalic acid, 2,5-furandicarboxylic acid, and a linear aliphatic carboxylic acid having an odd number of carbon atoms.
- the insoluble matter in methyl ethyl ketone (MEK) of the amorphous polyester resin of the present invention (hereinafter also referred to as “methyl ethyl ketone insoluble matter (MEK insoluble matter)”) is based on the mass (100% by mass) of the whole amorphous polyester resin. However, it is preferably 2% by mass or less, more preferably 1% by mass or less, further preferably 0.5% by mass or less, and may be 0% by mass.
- the solubility in a solvent becomes good, and it is easily used suitably for applications such as adhesives and coating materials which are dissolved in a solvent.
- the insoluble content in MEK is an insoluble content obtained by dissolving 0.5 g of a polyester resin in 50 ml of MEK at 70 ° C., and can be specifically measured by the following method.
- the acid value of the amorphous polyester resin of the present invention is preferably at least 5 mgKOH / g, more preferably at least 8 mgKOH / g, even more preferably at least 10 mgKOH / g.
- the acid value is at least the lower limit, the reactivity of the resin tends to be improved.
- the resin is easily made water-soluble by neutralizing the acid terminal with an alkaline substance such as ammonia, sodium hydroxide, or potassium hydroxide, and is used for aqueous adhesives and coating compositions. Can also be used.
- the acid value is preferably 50 mgKOH / g or more, more preferably 65 mgKOH / g or more. In the present invention, the acid value can be measured by the method described below.
- the glass transition temperature (Tg) of the amorphous polyester resin of the present invention is preferably from -10 to 80 ° C, more preferably from 0 to 70 ° C.
- Tg can be measured by the method described below.
- the softening temperature of the amorphous polyester resin of the present invention is preferably 50 to 140 ° C, more preferably 60 to 130 ° C.
- the softening temperature is equal to or higher than the lower limit, handling properties tend to be improved.
- the softening temperature is lower than the above upper limit, the solvent solubility, the smoothness of the coating film, and the adhesiveness tend to be improved.
- the softening temperature can be measured by the method described later.
- the method for producing the amorphous polyester resin of the present invention includes an esterification reaction or a transesterification of an acid component containing isophthalic acid and 2,5-furandicarboxylic acid represented by the following formula (2) with an alcohol component.
- a known method of performing polymerization through a reaction and a polycondensation reaction can be used.
- the polymerization temperature is not particularly limited, it is preferably from 180 to 280 ° C, more preferably from 200 to 270 ° C, even more preferably from 220 to 270 ° C.
- productivity tends to be improved.
- the polymerization temperature is equal to or lower than the upper limit, decomposition of the resin and generation of volatile components causing odor tend to be suppressed.
- a polymerization catalyst such as titanium tetraalkoxide, titanium oxide, dibutyltin oxide, tin oxide, tin acetate, zinc acetate, tin disulfide, antimony trioxide, germanium dioxide, and magnesium acetate can be used.
- Acid components other than 2,5-furandicarboxylic acid and isophthalic acid include, for example, dicarboxylic acids such as terephthalic acid and orthophthalic acid, or aromatic dicarboxylic acids such as esters or acid anhydrides thereof; sebacic acid, Aliphatic dicarboxylic acids such as isodecyl succinic acid, dodecenyl succinic acid, maleic acid, fumaric acid, adipic acid, succinic acid, and esters or acid anhydrides thereof; and the like.
- dicarboxylic acids such as terephthalic acid and orthophthalic acid, or aromatic dicarboxylic acids such as esters or acid anhydrides thereof
- sebacic acid Aliphatic dicarboxylic acids such as isodecyl succinic acid, dodecenyl succinic acid, maleic acid, fumaric acid, adipic acid, succinic acid, and esters or acid anhydrides thereof; and the like.
- the alcohol component preferably contains a linear aliphatic diol.
- linear aliphatic diol examples include ethylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,7-heptanediol, 1,8- Octanediol, 1,9-nonanediol, 1,10-decanediol and the like can be mentioned.
- Examples of the alcohol component other than the linear aliphatic diol include aliphatic diols such as neopentyl glycol, 1,2-propanediol, 1,3-butanediol, diethylene glycol, triethylene glycol, 1,4-cyclohexanedimethanol, and isosorbide.
- Aromatic diols such as 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane;
- the amorphous polyester resin of the present invention contains a structural unit derived from a trivalent or higher acid, trimellitic acid, pyromellitic acid, 1,2,4-cyclohexanetricarboxylic acid, 2,5, Use of 7-naphthalenetricarboxylic acid, 1,2,4-naphthalenetricarboxylic acid, 1,2,5-hexanetricarboxylic acid, 1,2,7,8-octanetetracarboxylic acid, or esters or acid anhydrides thereof can do.
- these acids their esters or acid anhydrides, trimellitic acid or its anhydride is preferable.
- the amorphous polyester resin of the present invention contains a structural unit derived from a trivalent or higher alcohol, sorbitol, 1,2,3,6-hexatetralol, 1,4-sorbitan, pentaerythritol as the alcohol component , Dipentaerythritol, tripentaerythritol, 1,2,4-butanetriol, 1,2,5-pentanetriol, glycerol, 2-methyl-1,2,3-propanetriol, 2-methyl-1,2,2 4-butanetriol, trimethylolpropane, 1,3,5-trihydroxymethylbenzene and the like can be used.
- trihydric or higher alcohols trimethylolpropane is preferable.
- the amorphous polyester resin of the present invention has good solvent solubility and gas barrier properties. Therefore, the amorphous polyester resin of the present invention can be used as an adhesive or a coating composition by dissolving in a solvent. In addition, a laminate of the present invention obtained by laminating various substrates is obtained with the adhesive of the present invention containing the amorphous polyester resin of the present invention. In addition, the coating composition of the present invention containing the amorphous polyester resin of the present invention can provide a laminate of the present invention having excellent gas barrier properties, coated on various substrates.
- Glass transition temperature (Tg) Glass transition temperature A cell was prepared by precisely weighing 10 ⁇ 0.5 mg of the sample in an aluminum pan, heated on a hot plate at 100 ° C. for 10 minutes, and then brought into close contact with dry ice and rapidly cooled. Then, using a differential scanning calorimeter DSC-60Plus manufactured by Shimadzu Corporation, the measurement was performed from a temperature lower than Tg by 20 ° C. or more to 200 ° C. at a heating rate of 5 ° C./min. The temperature at the intersection of the measured low-temperature side baseline and the tangent to the endothermic curve near the glass transition temperature was determined and defined as Tg. In addition, the presence or absence of a peak indicating the melting point of the resin was confirmed, and if no peak appeared, it was determined that the resin was amorphous.
- the effect of improving the gas barrier property of the coated material was calculated by comparing with the transmission coefficient of the PET film itself, and evaluated by the following indexes.
- the following indices are shown as oxygen barrier properties (MEK solution), and specific numerical values are shown as barrier properties to PET films.
- Example 1 500 ppm of tetra-n-butoxytitanium relative to the total amount of the acid component, alcohol component and all components shown in Table 1 was charged into a reaction vessel equipped with a distillation column.
- the charged composition described in Table 1 is a mol part of each component when all the acid components are 100 mol parts.
- the rotation speed of the stirring blade in the reaction vessel was maintained at 200 rpm, the temperature was raised, and the temperature in the reaction system was increased to 265 ° C., and the temperature was maintained.
- Table 1 shows the composition and characteristic values of the obtained polyester resin. Further, the obtained polyester resin was evaluated using the above-described evaluation method. Table 1 shows the results. The obtained polyester resin was amorphous.
- Examples 2 to 5 Comparative Examples 1 to 3
- a polyester resin was obtained in the same manner as in Example 1 except that the acid component and the alcohol component were changed as shown in Table 1, and evaluation was performed in the same manner.
- Table 1 shows the composition, characteristic values, and evaluation results of the obtained polyester resin.
- Each of the obtained polyester resins was amorphous.
- FDCA 2,5-furandicarboxylic acid
- TPA terephthalic acid
- IPA isophthalic acid
- EG ethylene glycol
- 1,3-PDO 1,3-propanediol
- 1,9-NDO 1,9-nonanediol
- NPG neopentyl glycol
- TMP trimethylolpropane.
- the polyester resin of the present invention had good solvent solubility and gas barrier properties.
- the polyester resin of Comparative Example 1 containing no structural unit derived from isophthalic acid was inferior in both solvent solubility and gas barrier properties as compared with the polyester resin of the present invention.
- the polyester resin of Comparative Example 2 containing no structural unit derived from 2,5-furandicarboxylic acid had inferior gas barrier properties as compared with the polyester resin of the present invention. Comparative example in which the total content of the structural unit (1) and the isophthalic acid unit in the polyester resin is less than 70 mol parts based on 100 mol parts of the total content of the structural units derived from the acid component contained in the polyester resin.
- the polyester resin of No. 3 was inferior in both solvent solubility and gas barrier properties as compared with the polyester resin of the present invention.
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Abstract
バイオマス由来のモノマーを使用して環境負荷を低減し、良好な溶剤溶解性およびガスバリア性を有する非晶質ポリエステル樹脂を提供する。本発明の非晶質ポリエステル樹脂は、下記一般式(1)で表される構造単位とイソフタル酸由来の構造単位を含み、前記非晶質ポリエステル樹脂中の前記一般式(1)で表される構造単位と前記イソフタル酸由来の構造単位の合計含有量が、前記非晶質ポリエステル樹脂に含まれる酸成分由来の構造単位の合計含有量100モル部に対して70モル部以上である。
Description
本発明は、非晶質ポリエステル樹脂、接着剤、塗料組成物、積層体に関する。
本願は、2018年6月22日に日本に出願された特願2018-118380号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
本願は、2018年6月22日に日本に出願された特願2018-118380号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
ポリエステル樹脂は、コーティング材料、接着剤、フィルム、成型品等の用途に広く使用されている。ポリエステル樹脂の一種であるポリエチレンテレフタレート(PET)は、安価で、機械的特性、化学的安定性、透明性などに優れており、飲料、調味料等の容器としても広く用いられている。
これらの用途では、内容物を長期に安定保存できるよう、酸素、二酸化炭素、水蒸気等のガスバリア性が必要となる。ポリエステル樹脂の容器にガスバリア性を付与するために、ガスバリア性のあるポリエステル樹脂を用いたフィルムや、接着剤が検討されている。
これらの用途では、内容物を長期に安定保存できるよう、酸素、二酸化炭素、水蒸気等のガスバリア性が必要となる。ポリエステル樹脂の容器にガスバリア性を付与するために、ガスバリア性のあるポリエステル樹脂を用いたフィルムや、接着剤が検討されている。
一方で、近年、地球温暖化抑制等の環境保護の観点から、カーボンニュートラルが特に注目されている。従来の石油原料由来のプラスチックから、環境負荷の少ない植物原料由来のプラスチックへの転換が図られ、バイオマス由来のモノマーを使用したポリエステル樹脂の検討が進められている。
ポリエステル樹脂のガスバリア性を向上する技術として、オルトフタル酸を必須成分とした樹脂組成物(特許文献1)や、イソフタル酸を必須成分とした樹脂組成物(特許文献2)が提案されている。
これらは、ポリエステル樹脂骨格に着目し、高分子鎖間の自由体積孔を小さくすることでバリア能を高める技術として提案されており、溶剤に溶解してPETなどの基材フィルムに塗工し、コーティング材や接着剤として使用することが示されている。
これらは、ポリエステル樹脂骨格に着目し、高分子鎖間の自由体積孔を小さくすることでバリア能を高める技術として提案されており、溶剤に溶解してPETなどの基材フィルムに塗工し、コーティング材や接着剤として使用することが示されている。
また、フラン骨格はベンゼン骨格と比較してガスバリア性が優れていることが知られており、ポリ(アルキレン-2,5-フランジカルボキシレート)を有する、ガスバリア性に優れるフィルムが提案されている(特許文献3)。
2,5-フランジカルボン酸はバイオマス由来物質であり、特許文献3を含め、バイオマスポリエステル原料としても注目されている。
2,5-フランジカルボン酸はバイオマス由来物質であり、特許文献3を含め、バイオマスポリエステル原料としても注目されている。
しかし、特許文献1または特許文献2に記載の方法では、ガスバリア性が十分ではなかった。
また、特許文献3に記載の方法では、ポリエステル樹脂の溶剤に対する溶解性が十分ではなく、コーティング剤や接着剤に使用するのが困難であった。
また、特許文献3に記載の方法では、ポリエステル樹脂の溶剤に対する溶解性が十分ではなく、コーティング剤や接着剤に使用するのが困難であった。
本発明は、バイオマス由来のモノマーを使用して環境負荷を低減し、良好な溶剤溶解性およびガスバリア性を有するポリエステル樹脂を提供することを目的とする。
本発明は以下の態様を有する。
[1]下記一般式(1)で表される構造単位とイソフタル酸由来の構造単位とを含む非晶質ポリエステル樹脂であって、
前記非晶質ポリエステル樹脂中の前記一般式(1)で表される構造単位と前記イソフタル酸由来の構造単位との合計含有量が、前記非晶質ポリエステル樹脂に含まれる酸成分由来の構造単位の合計含有量100モル部に対して70モル部以上である、非晶質ポリエステル樹脂。
[1]下記一般式(1)で表される構造単位とイソフタル酸由来の構造単位とを含む非晶質ポリエステル樹脂であって、
前記非晶質ポリエステル樹脂中の前記一般式(1)で表される構造単位と前記イソフタル酸由来の構造単位との合計含有量が、前記非晶質ポリエステル樹脂に含まれる酸成分由来の構造単位の合計含有量100モル部に対して70モル部以上である、非晶質ポリエステル樹脂。
[2]直鎖脂肪族ジオール由来の構造単位を含む、[1]に記載の非晶質ポリエステル樹脂。
[3]前記直鎖脂肪族ジオール由来の構造単位の合計含有量が、前記非晶質ポリエステル樹脂に含まれる酸成分由来の構造単位の合計含有量100モル部に対して60モル部以上である、[2]に記載の非晶質ポリエステル樹脂。
[4]メチルエチルケトン不溶分が2質量%以下である、[1]~[3]のいずれかに記載の非晶質ポリエステル樹脂。
[5]酸価が5mgKOH/g以上である、[1]~[4]のいずれかに記載の非晶質ポリエステル樹脂。
[3]前記直鎖脂肪族ジオール由来の構造単位の合計含有量が、前記非晶質ポリエステル樹脂に含まれる酸成分由来の構造単位の合計含有量100モル部に対して60モル部以上である、[2]に記載の非晶質ポリエステル樹脂。
[4]メチルエチルケトン不溶分が2質量%以下である、[1]~[3]のいずれかに記載の非晶質ポリエステル樹脂。
[5]酸価が5mgKOH/g以上である、[1]~[4]のいずれかに記載の非晶質ポリエステル樹脂。
[6][1]~[5]のいずれかに記載の非晶質ポリエステル樹脂を含む接着剤。
[7][1]~[5]のいずれかに記載の非晶質ポリエステル樹脂を含む塗料組成物。
[8][1]~[5]のいずれかに記載の非晶質ポリエステル樹脂を含む積層体。
[7][1]~[5]のいずれかに記載の非晶質ポリエステル樹脂を含む塗料組成物。
[8][1]~[5]のいずれかに記載の非晶質ポリエステル樹脂を含む積層体。
本発明の非晶質ポリエステル樹脂は、バイオマス由来のモノマーを使用しているため環境負荷を低減できるとともに、良好な溶剤溶解性およびガスバリア性を有する。そのため、本発明の非晶質ポリエステル樹脂は、コーティング材料、接着剤、フィルム等に好適に使用できる。
本発明の接着剤、塗料組成物、および積層体は、本発明の非晶質ポリエステル樹脂を含むため、環境負荷を低減できるとともに、良好なガスバリア性を有する。また、本発明の接着剤、塗料組成物、および積層体は、本発明の非晶質ポリエステル樹脂の良好な溶剤溶解性により、効率的な製造が可能である。
本発明の接着剤、塗料組成物、および積層体は、本発明の非晶質ポリエステル樹脂を含むため、環境負荷を低減できるとともに、良好なガスバリア性を有する。また、本発明の接着剤、塗料組成物、および積層体は、本発明の非晶質ポリエステル樹脂の良好な溶剤溶解性により、効率的な製造が可能である。
本発明の非晶質ポリエステル樹脂(以下、単に「本発明のポリエステル樹脂」とも言う。)は、一般式(1)で表される構造単位(以下、「構造単位(1)」とも言う。)とイソフタル酸に由来する構造単位(以下、「イソフタル酸単位」とも言う。)とを含む。
構造単位(1)を含むことで、ポリエステル樹脂のガスバリア性を向上させることができる。
ポリエステル樹脂のガスバリア性を十分に向上させるため、本発明の非晶質ポリエステル樹脂中の構造単位(1)の含有量は、本発明の非晶質ポリエステル樹脂に含まれる酸成分に由来する構造単位の合計含有量100モル部に対して10モル部以上が好ましく、20モル部以上がより好ましく、40モル部以上がさらに好ましい。
ポリエステル樹脂のガスバリア性を十分に向上させるため、本発明の非晶質ポリエステル樹脂中の構造単位(1)の含有量は、本発明の非晶質ポリエステル樹脂に含まれる酸成分に由来する構造単位の合計含有量100モル部に対して10モル部以上が好ましく、20モル部以上がより好ましく、40モル部以上がさらに好ましい。
構造単位(1)は、下記式(2)で表される、2,5-フランジカルボン酸を含む酸成分とアルコール成分とを重縮合することにより、本発明の非晶質ポリエステル樹脂中に含ませることができる。
また、イソフタル酸単位を含むことで、ポリエステル樹脂の溶剤溶解性とガスバリア性を向上させることができる。
本発明の非晶質ポリエステル樹脂は、非晶質ポリエステル樹脂中の構造単位(1)とイソフタル酸単位との合計含有量が、非晶質ポリエステル樹脂に含まれる酸成分に由来する構造単位の合計含有量100モル部に対して70モル部以上であり、85モル部以上が好ましい。
構造単位(1)とイソフタル酸単位の合計含有量が前記下限値以上であれば、十分な溶剤溶解性とガスバリア性が得られやすい。
構造単位(1)とイソフタル酸単位の合計含有量が前記下限値以上であれば、十分な溶剤溶解性とガスバリア性が得られやすい。
本発明の非晶質ポリエステル樹脂は、前述した2,5-フランジカルボン酸およびイソフタル酸以外の酸成分に由来する構造単位を含んでもよい。
2,5-フランジカルボン酸およびイソフタル酸以外の酸成分に由来する構造単位としては、例えば、テレフタル酸、オルトフタル酸等の二価のカルボン酸、またはこれらのエステルもしくは酸無水物等の芳香族ジカルボン酸;セバシン酸、イソデシルコハク酸、ドデセニルコハク酸、マレイン酸、フマル酸、アジピン酸、コハク酸、またはこれらのエステルもしくは酸無水物等の脂肪族ジカルボン酸;等に由来する構造単位が挙げられる。
2,5-フランジカルボン酸およびイソフタル酸以外の酸成分に由来する構造単位としては、例えば、テレフタル酸、オルトフタル酸等の二価のカルボン酸、またはこれらのエステルもしくは酸無水物等の芳香族ジカルボン酸;セバシン酸、イソデシルコハク酸、ドデセニルコハク酸、マレイン酸、フマル酸、アジピン酸、コハク酸、またはこれらのエステルもしくは酸無水物等の脂肪族ジカルボン酸;等に由来する構造単位が挙げられる。
これらの構造単位の由来となる酸は、植物由来物質であってもよく、石油由来物質であってもよい。
これらの構造単位のなかでも、自由体積孔を小さくしやすいことから、オルトフタル酸、直鎖状の脂肪族ジカルボン酸に由来する構造単位が好ましい。
本発明の非晶質ポリエステル樹脂は、1種または2種以上の2,5-フランジカルボン酸およびイソフタル酸以外の酸成分に由来する構造単位を含んでもよい。
これらの構造単位のなかでも、自由体積孔を小さくしやすいことから、オルトフタル酸、直鎖状の脂肪族ジカルボン酸に由来する構造単位が好ましい。
本発明の非晶質ポリエステル樹脂は、1種または2種以上の2,5-フランジカルボン酸およびイソフタル酸以外の酸成分に由来する構造単位を含んでもよい。
本発明のポリエステル樹脂は、アルコール成分に由来する構造単位として、直鎖脂肪族ジオールに由来する構造単位(以下、「直鎖脂肪族ジオール単位」とも言う。)を含むことが好ましい。
直鎖脂肪族ジオール単位を含むことで、自由体積孔の小さい樹脂を得られる傾向にあり、ポリエステル樹脂のガスバリア性が良好となる傾向にある。
直鎖脂肪族ジオール単位を含むことで、自由体積孔の小さい樹脂を得られる傾向にあり、ポリエステル樹脂のガスバリア性が良好となる傾向にある。
本発明の非晶質ポリエステル樹脂中の直鎖脂肪族ジオール単位の含有量は、本発明の非晶質ポリエステル樹脂に含まれる酸成分に由来する構造単位の合計含有量100モル部に対して60モル部以上が好ましい。
直鎖脂肪族ジオール単位としては、エチレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,7-ヘプタンジオール、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、1,10-デカンジオール等に由来する構造単位が挙げられる。
溶剤溶解性の観点から、炭素数が奇数の直鎖脂肪族ジオール単位であることがより好ましい。
本発明の非晶質ポリエステル樹脂は、1種または2種以上の直鎖脂肪族ジオール単位を含んでもよい。
溶剤溶解性の観点から、炭素数が奇数の直鎖脂肪族ジオール単位であることがより好ましい。
本発明の非晶質ポリエステル樹脂は、1種または2種以上の直鎖脂肪族ジオール単位を含んでもよい。
本発明の非晶質ポリエステル樹脂は、直鎖脂肪族ジオール単位以外のジオールに由来する構造単位を含んでもよい。
直鎖脂肪族ジオール単位以外のジオールに由来する構造単位としては、ネオペンチルグリコール、1,2-プロパンジオール、1,3-ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、イソソルバイド等の脂肪族ジオール;ポリオキシプロピレン(2.0)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(2.2)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(2.3)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(2.4)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(3.3)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(6.0)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシエチレン(2.0)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシエチレン(2.2)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシエチレン(2.3)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(2.2)-ポリオキシエチレン(2.0)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパンなどの芳香族ジオール;に由来する構造単位が挙げられる。
なお、芳香族ジオールにおけるオキシエチレンまたはオキシプロピレンの後に付されたカッコ内の数値は、オキシエチレン基またはオキシプロピレン基の平均付加モル数を示す。
直鎖脂肪族ジオール単位以外のジオールに由来する構造単位としては、ネオペンチルグリコール、1,2-プロパンジオール、1,3-ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、イソソルバイド等の脂肪族ジオール;ポリオキシプロピレン(2.0)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(2.2)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(2.3)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(2.4)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(3.3)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(6.0)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシエチレン(2.0)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシエチレン(2.2)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシエチレン(2.3)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(2.2)-ポリオキシエチレン(2.0)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパンなどの芳香族ジオール;に由来する構造単位が挙げられる。
なお、芳香族ジオールにおけるオキシエチレンまたはオキシプロピレンの後に付されたカッコ内の数値は、オキシエチレン基またはオキシプロピレン基の平均付加モル数を示す。
これらの構造単位の由来となるジオールは、植物由来物質であってもよく、石油由来物質であってもよい。
本発明の非晶質ポリエステル樹脂は、1種または2種以上の直鎖脂肪族ジオール単位以外のジオールに由来する構造単位を含んでもよい。
本発明の非晶質ポリエステル樹脂は、1種または2種以上の直鎖脂肪族ジオール単位以外のジオールに由来する構造単位を含んでもよい。
本発明の非晶質ポリエステル樹脂は、三価以上の酸に由来する構造単位および三価以上のアルコールに由来する構造単位からなる群から選ばれる少なくとも一つを含んでもよい。
三価以上の酸に由来する構造単位としては、トリメリット酸、ピロメリット酸、1,2,4-シクロヘキサントリカルボン酸、2,5,7-ナフタレントリカルボン酸、1,2,4-ナフタレントリカルボン酸、1,2,5-ヘキサントリカルボン酸、1,2,7,8-オクタンテトラカルボン酸、またはこれらのエステルもしくは酸無水物等に由来する構造単位が挙げられる。
これらの構造単位のなかでも、トリメリット酸またはその無水物に由来する構造単位が好ましい。
これらの構造単位のなかでも、トリメリット酸またはその無水物に由来する構造単位が好ましい。
三価以上のアルコールに由来する構造単位としては、ソルビトール、1,2,3,6-ヘキサテトラロール、1,4-ソルビタン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、1,2,4-ブタントリオール、1,2,5-ペンタントリオール、グリセロール、2-メチル-1,2,3-プロパントリオール、2-メチル-1,2,4-ブタントリオール、トリメチロールプロパン、1,3,5-トリヒドロキシメチルベンゼン等に由来する構造単位が挙げられる。
これらの構造単位のなかでも、トリメチロールプロパンに由来する構造単位が好ましい。
これらの構造単位のなかでも、トリメチロールプロパンに由来する構造単位が好ましい。
本発明のポリエステル樹脂は非晶質であるため、良好な溶剤溶解性を有する。
なお、本発明において非晶質とは、ガラス転移点を持ち、融点が存在しないことを言う。
なお、本発明において非晶質とは、ガラス転移点を持ち、融点が存在しないことを言う。
得られる樹脂を非晶質とするためには、ポリエステル樹脂の分子内に屈曲部位等の結晶性を乱しやすい構造を与えるモノマー等の共重合量を調節する等の手法がある。
屈曲部位等の結晶性を乱しやすい構造を与えるモノマーとしては、イソフタル酸、2,5-フランジカルボン酸、炭素数が奇数の直鎖脂肪族カルボン酸等が挙げられる。
屈曲部位等の結晶性を乱しやすい構造を与えるモノマーとしては、イソフタル酸、2,5-フランジカルボン酸、炭素数が奇数の直鎖脂肪族カルボン酸等が挙げられる。
本発明の非晶質ポリエステル樹脂のメチルエチルケトン(MEK)に対する不溶分(以下、「メチルエチルケトン不溶分(MEK不溶分)」とも言う。)は、非晶質ポリエステル樹脂全体の質量(100質量%)に対して、2質量%以下であることが好ましく、1質量%以下がより好ましく、0.5質量%以下がさらに好ましく、0質量%であってもよい。
MEKに対する不溶分が前記上限値以下であれば、溶剤溶解性が良好となり、接着剤やコーティング材等、溶剤に溶解して扱う用途に好適に使用しやすい。
MEKに対する不溶分が前記上限値以下であれば、溶剤溶解性が良好となり、接着剤やコーティング材等、溶剤に溶解して扱う用途に好適に使用しやすい。
本発明において、MEKに対する不溶分は、0.5gのポリエステル樹脂を70℃のMEK 50mlに溶解した場合の不溶分であり、具体的には以下の方法で測定できる。
(MEKに対する不溶分)
サンプル(ポリエステル樹脂)約0.5gを100mlの三角フラスコに秤量し(D(g))、MEKを50ml加え、70℃に設定したウォーターバスに3時間浸けた。一方、ガラスフィルター1GP100に6~7分目までセライト545をきつく充填し、105℃に設定した真空乾燥機で3時間以上乾燥して秤量した(E(g))。続いて、前記ガラスフィルターを用いて、サンプルを溶解したMEK溶液を吸引濾過した後、前記ガラスフィルターを80℃の真空乾燥機にて3時間以上乾燥して秤量した(F(g))。
サンプル(ポリエステル樹脂)約0.5gを100mlの三角フラスコに秤量し(D(g))、MEKを50ml加え、70℃に設定したウォーターバスに3時間浸けた。一方、ガラスフィルター1GP100に6~7分目までセライト545をきつく充填し、105℃に設定した真空乾燥機で3時間以上乾燥して秤量した(E(g))。続いて、前記ガラスフィルターを用いて、サンプルを溶解したMEK溶液を吸引濾過した後、前記ガラスフィルターを80℃の真空乾燥機にて3時間以上乾燥して秤量した(F(g))。
以下の式に従って、MEKに対する不溶分を算出した
MEKに対する不溶分(質量%)={(F-E)/D}×100
MEKに対する不溶分(質量%)={(F-E)/D}×100
本発明の非晶質ポリエステル樹脂の酸価は、5mgKOH/g以上が好ましく、8mgKOH/g以上がより好ましく、10mgKOH/g以上がさらに好ましい。
酸価が前記下限値以上であれば、樹脂の反応性が向上する傾向にある。
酸価が前記下限値以上であれば、樹脂の反応性が向上する傾向にある。
また、酸価が高ければ、アンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ性物質にて酸末端を中和することにより、樹脂を水溶性にしやすくなり、水系の接着剤、塗料組成物等にも活用できる。
ポリエステル樹脂の水溶性の点からは、酸価は50mgKOH/g以上が好ましく、65mgKOH/g以上がより好ましい。
本発明において酸価は、後述の方法で測定できる。
ポリエステル樹脂の水溶性の点からは、酸価は50mgKOH/g以上が好ましく、65mgKOH/g以上がより好ましい。
本発明において酸価は、後述の方法で測定できる。
本発明の非晶質ポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tg)は、-10~80℃が好ましく、0~70℃がより好ましい。
Tgが前記下限値以上であれば、ハンドリング性が良好となる傾向にある。Tgが前記上限値以下であれば、塗膜の平滑性や接着性が良好となる傾向にある。
本発明においてTgは、後述の方法で測定できる。
Tgが前記下限値以上であれば、ハンドリング性が良好となる傾向にある。Tgが前記上限値以下であれば、塗膜の平滑性や接着性が良好となる傾向にある。
本発明においてTgは、後述の方法で測定できる。
本発明の非晶質ポリエステル樹脂の軟化温度は、50~140℃が好ましく、60~130℃がより好ましい。
軟化温度が前記下限値以上であれば、ハンドリング性が良好となる傾向にある。軟化温度が前記上限値以下であれば、溶剤溶解性、塗膜の平滑性、接着性が良好となる傾向にある。
本発明において軟化温度は、後述の方法で測定できる。
軟化温度が前記下限値以上であれば、ハンドリング性が良好となる傾向にある。軟化温度が前記上限値以下であれば、溶剤溶解性、塗膜の平滑性、接着性が良好となる傾向にある。
本発明において軟化温度は、後述の方法で測定できる。
以下、本発明の非晶質ポリエステル樹脂の製造方法の一例について説明する。
本発明の非晶質ポリエステル樹脂の製造方法としては、イソフタル酸と下記式(2)で表される2,5-フランジカルボン酸とを含む酸成分と、アルコール成分とのエステル化反応またはエステル交換反応、および縮重合反応を経て重合する公知の方法が挙げられる。
本発明の非晶質ポリエステル樹脂の製造方法としては、イソフタル酸と下記式(2)で表される2,5-フランジカルボン酸とを含む酸成分と、アルコール成分とのエステル化反応またはエステル交換反応、および縮重合反応を経て重合する公知の方法が挙げられる。
重合温度は、特に制限されないが、180℃~280℃が好ましく、200~270℃がより好ましく、220~270℃がさらに好ましい。
重合温度が前記下限値以上であれば、生産性が良好となる傾向にある。重合温度が前記上限値以下であれば、樹脂の分解や、臭気の要因となる揮発分の生成を抑制できる傾向にある。
重合温度が前記下限値以上であれば、生産性が良好となる傾向にある。重合温度が前記上限値以下であれば、樹脂の分解や、臭気の要因となる揮発分の生成を抑制できる傾向にある。
重合に際しては、たとえば、チタンテトラアルコキシド、酸化チタン、ジブチルスズオキシド、酸化スズ、酢酸スズ、酢酸亜鉛、二硫化スズ、三酸化アンチモン、二酸化ゲルマニウム、酢酸マグネシウム等の重合触媒を用いることができる。
2,5-フランジカルボン酸およびイソフタル酸以外の酸成分としては、例えば、テレフタル酸、オルトフタル酸等の二価のカルボン酸、またはこれらのエステルもしくは酸無水物等の芳香族ジカルボン酸;セバシン酸、イソデシルコハク酸、ドデセニルコハク酸、マレイン酸、フマル酸、アジピン酸、コハク酸、またはこれらのエステルもしくは酸無水物等の脂肪族ジカルボン酸;等が挙げられる。
アルコール成分としては、直鎖脂肪族ジオールを含むことが好ましい。
直鎖脂肪族ジオールとしては、エチレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,7-ヘプタンジオール、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、1,10-デカンジオール等が挙げられる。
直鎖脂肪族ジオールとしては、エチレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,7-ヘプタンジオール、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、1,10-デカンジオール等が挙げられる。
直鎖脂肪族ジオール以外のアルコール成分としては、ネオペンチルグリコール、1,2-プロパンジオール、1,3-ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、イソソルバイド等の脂肪族ジオール;ポリオキシプロピレン(2.0)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(2.2)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(2.3)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(2.4)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(3.3)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(6.0)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシエチレン(2.0)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシエチレン(2.2)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシエチレン(2.3)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(2.2)-ポリオキシエチレン(2.0)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパンなどの芳香族ジオール;が挙げられる。
本発明の非晶質ポリエステル樹脂が、三価以上の酸に由来する構造単位を含む場合、酸成分として、トリメリット酸、ピロメリット酸、1,2,4-シクロヘキサントリカルボン酸、2,5,7-ナフタレントリカルボン酸、1,2,4-ナフタレントリカルボン酸、1,2,5-ヘキサントリカルボン酸、1,2,7,8-オクタンテトラカルボン酸、またはこれらのエステルもしくは酸無水物等を使用することができる。
これらの酸、またはこれらのエステル若しくは酸無水物のなかでも、トリメリット酸またはその無水物が好ましい。
これらの酸、またはこれらのエステル若しくは酸無水物のなかでも、トリメリット酸またはその無水物が好ましい。
本発明の非晶質ポリエステル樹脂が、三価以上のアルコールに由来する構造単位を含む場合、アルコール成分として、ソルビトール、1,2,3,6-ヘキサテトラロール、1,4-ソルビタン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、1,2,4-ブタントリオール、1,2,5-ペンタントリオール、グリセロール、2-メチル-1,2,3-プロパントリオール、2-メチル-1,2,4-ブタントリオール、トリメチロールプロパン、1,3,5-トリヒドロキシメチルベンゼン等を使用することができる。
これらの三価以上のアルコールのなかでも、トリメチロールプロパンが好ましい。
これらの三価以上のアルコールのなかでも、トリメチロールプロパンが好ましい。
本発明の非晶質ポリエステル樹脂は、良好な溶剤溶解性およびガスバリア性を有する。そのため、本発明の非晶質ポリエステル樹脂は、溶剤に溶解して接着剤、塗料組成物として利用できる。
また、本発明の非晶質ポリエステル樹脂を含む本発明の接着剤により、各種基材を積層した本発明の積層体が得られる。
また、本発明の非晶質ポリエステル樹脂を含む本発明の塗料組成物により、各種基材をコーティングした、ガスバリア性に優れた本発明の積層体が得られる。
また、本発明の非晶質ポリエステル樹脂を含む本発明の接着剤により、各種基材を積層した本発明の積層体が得られる。
また、本発明の非晶質ポリエステル樹脂を含む本発明の塗料組成物により、各種基材をコーティングした、ガスバリア性に優れた本発明の積層体が得られる。
以下に本発明の実施例を示すが、本発明の実施の態様がこれに限定されるものではない。
本実施例で示される樹脂や塗膜の評価方法は以下の通りである。
本実施例で示される樹脂や塗膜の評価方法は以下の通りである。
(1)ポリエステル樹脂の評価方法
(樹脂組成の測定)
サンプルを重クロロホルムに溶解し、測定温度は50℃として、NMR(日本電子社 ECS-400)を用いて以下の条件で測定した。
1H:観測周波数400MHz 積算回数256回
13C:観測周波数100MHz 積算回数10000回
(樹脂組成の測定)
サンプルを重クロロホルムに溶解し、測定温度は50℃として、NMR(日本電子社 ECS-400)を用いて以下の条件で測定した。
1H:観測周波数400MHz 積算回数256回
13C:観測周波数100MHz 積算回数10000回
(ガラス転移温度(Tg))
サンプル10±0.5mgをアルミパンに精秤してセルを作成し、100℃のホットプレートにて10分加熱したのち、ドライアイスに密着させて急冷した。次いで、島津製作所(株)製示差走差熱量計DSC-60Plusを用い、Tgより20℃以上低い温度からから昇温速度5℃/分で200℃まで測定を行った。測定したチャートの低温側のベースラインとガラス転移温度近傍にある吸熱カーブの接線との交点の温度を求め、Tgとした。また、樹脂の融点を示すピークの有無を確認し、ピークが発現しない場合は非晶質であると判断した。
サンプル10±0.5mgをアルミパンに精秤してセルを作成し、100℃のホットプレートにて10分加熱したのち、ドライアイスに密着させて急冷した。次いで、島津製作所(株)製示差走差熱量計DSC-60Plusを用い、Tgより20℃以上低い温度からから昇温速度5℃/分で200℃まで測定を行った。測定したチャートの低温側のベースラインとガラス転移温度近傍にある吸熱カーブの接線との交点の温度を求め、Tgとした。また、樹脂の融点を示すピークの有無を確認し、ピークが発現しない場合は非晶質であると判断した。
(軟化温度(T1/2))
島津製作所(株)製フローテスターCFT-500Dを用い、1mmφ×10mmのノズルにより、荷重294N(30Kgf)、昇温速度3℃/分の等速昇温下で測定した時、サンプル1.0g中の1/2が流出した温度を求めた。
島津製作所(株)製フローテスターCFT-500Dを用い、1mmφ×10mmのノズルにより、荷重294N(30Kgf)、昇温速度3℃/分の等速昇温下で測定した時、サンプル1.0g中の1/2が流出した温度を求めた。
(酸価(AV))
サンプル約0.2gを枝付き三角フラスコ内に精秤し(A(g))、ベンジルアルコール20mlを加え、窒素雰囲気下として230℃のヒーターにて15分加熱し樹脂を溶解した。室温まで放冷後、クロロホルム20ml、クレゾールレッド溶液数滴を加え、0.02規定のKOH溶液にてサンプル溶液が薄紫色に呈色するまで滴定した(滴定量=B(ml)、KOH溶液の力価=p)。ブランク測定を同様に行い(滴定量=C(ml))、以下の式に従って算出した。
酸価(mgKOH/g)=(B-C)×0.02×56.11×p÷A
サンプル約0.2gを枝付き三角フラスコ内に精秤し(A(g))、ベンジルアルコール20mlを加え、窒素雰囲気下として230℃のヒーターにて15分加熱し樹脂を溶解した。室温まで放冷後、クロロホルム20ml、クレゾールレッド溶液数滴を加え、0.02規定のKOH溶液にてサンプル溶液が薄紫色に呈色するまで滴定した(滴定量=B(ml)、KOH溶液の力価=p)。ブランク測定を同様に行い(滴定量=C(ml))、以下の式に従って算出した。
酸価(mgKOH/g)=(B-C)×0.02×56.11×p÷A
(MEKに対する不溶分(MEK不溶分))
サンプル約0.5gを100mlの三角フラスコに秤量し(D(g))、MEKを50ml加え、70℃に設定したウォーターバスに3時間浸けた。一方、ガラスフィルター1GP100に6~7分目までセライト545をきつく充填し、105℃に設定した真空乾燥機で3時間以上乾燥して秤量した(E(g))。続いて、前記ガラスフィルターを用いて、サンプルを溶解したMEK溶液を吸引濾過した。MEKを用いて三角フラスコ内の壁に残存した内容物をすべてガラスフィルター内に移し、ガラスフィルター内はMEKを流して可溶分をすべて吸引瓶に落とした。ガラスフィルター内にMEKが残らないよう吸引を続けたのち、80℃の真空乾燥機にて3時間以上乾燥して秤量した(F(g))。
以下の式に従って、MEKに対する不溶分を算出した
MEKに対する不溶分(質量%)={(F-E)/D}×100
サンプル約0.5gを100mlの三角フラスコに秤量し(D(g))、MEKを50ml加え、70℃に設定したウォーターバスに3時間浸けた。一方、ガラスフィルター1GP100に6~7分目までセライト545をきつく充填し、105℃に設定した真空乾燥機で3時間以上乾燥して秤量した(E(g))。続いて、前記ガラスフィルターを用いて、サンプルを溶解したMEK溶液を吸引濾過した。MEKを用いて三角フラスコ内の壁に残存した内容物をすべてガラスフィルター内に移し、ガラスフィルター内はMEKを流して可溶分をすべて吸引瓶に落とした。ガラスフィルター内にMEKが残らないよう吸引を続けたのち、80℃の真空乾燥機にて3時間以上乾燥して秤量した(F(g))。
以下の式に従って、MEKに対する不溶分を算出した
MEKに対する不溶分(質量%)={(F-E)/D}×100
(ガスバリア性)
サンプル3.0gをMEK7.0gに溶解し、30質量%のMEK溶液を調整した。♯20のバーコーターを用いて、厚さ15μmのPETフィルム上に塗工して、室温で一昼夜以上乾燥させた。得られた塗工フィルムは、PETフィルムと合わせて22μm、すなわち塗工膜としては7μmであった。
基材のPET膜自体、および塗工フィルムを、60mmφにカットして、東洋理化製ガス透過率測定装置K-315N-01を用いて酸素の透過率を測定し、[mL(stp)cm]/(cm2・sec・cmHg)の単位で示される透過係数を得た。
得られた透過係数に基づき、PET膜自体の透過係数との比較により塗工物によるガスバリア性向上効果を算出し、以下の指標で評価した。表中では、酸素バリア性(MEK液)として下記の指標を、PETフィルムに対するバリア性として具体的数値を、それぞれ記載した。
サンプル3.0gをMEK7.0gに溶解し、30質量%のMEK溶液を調整した。♯20のバーコーターを用いて、厚さ15μmのPETフィルム上に塗工して、室温で一昼夜以上乾燥させた。得られた塗工フィルムは、PETフィルムと合わせて22μm、すなわち塗工膜としては7μmであった。
基材のPET膜自体、および塗工フィルムを、60mmφにカットして、東洋理化製ガス透過率測定装置K-315N-01を用いて酸素の透過率を測定し、[mL(stp)cm]/(cm2・sec・cmHg)の単位で示される透過係数を得た。
得られた透過係数に基づき、PET膜自体の透過係数との比較により塗工物によるガスバリア性向上効果を算出し、以下の指標で評価した。表中では、酸素バリア性(MEK液)として下記の指標を、PETフィルムに対するバリア性として具体的数値を、それぞれ記載した。
A:(良好)塗工物のガスバリア性はPETと比較し1.5倍以上向上
B:(やや良好)塗工物はPETよりガスバリア性は高いが、1.5倍未満
C:(効果なし)塗工物のガスバリア性はPETと同等またはPETより低下
D:(測定不可)溶剤不溶分が多く塗工不可
B:(やや良好)塗工物はPETよりガスバリア性は高いが、1.5倍未満
C:(効果なし)塗工物のガスバリア性はPETと同等またはPETより低下
D:(測定不可)溶剤不溶分が多く塗工不可
(重量平均分子量(Mw))
サンプル瓶内に、サンプル0.02gを精秤し、テトラヒドロフランを加えて10gとして、0.2質量%の濃度に調整した。密栓して一晩放置して溶解させた後、孔径0.5μmのメンブレンフィルターを通過させてサンプル溶液とした。
東ソー製HLC-8220GPCを使用し、以下の条件で測定し、10点の標準ポリスチレンにて作成した検量線より分子量値を換算した。
温調:40℃
カラム:東ソー社製 TSK guard column HXL-H、TSK gel GMHXL×3
流量:1.0mL/min
サンプル量:100μL
検出器:RI
サンプル瓶内に、サンプル0.02gを精秤し、テトラヒドロフランを加えて10gとして、0.2質量%の濃度に調整した。密栓して一晩放置して溶解させた後、孔径0.5μmのメンブレンフィルターを通過させてサンプル溶液とした。
東ソー製HLC-8220GPCを使用し、以下の条件で測定し、10点の標準ポリスチレンにて作成した検量線より分子量値を換算した。
温調:40℃
カラム:東ソー社製 TSK guard column HXL-H、TSK gel GMHXL×3
流量:1.0mL/min
サンプル量:100μL
検出器:RI
(実施例1)
表1に示す酸成分、アルコール成分、および全成分の合計量に対して500ppmのテトラ-n-ブトキシチタンを蒸留塔備え付けの反応容器に投入した。なお、表1に記載した仕込み組成は、全酸成分を100モル部としたときの各成分のモル部である。
次いで、反応容器中の攪拌翼の回転数を200rpmに保ち、昇温を開始し、反応系内の温度が265℃になるように加熱し、この温度を保持した。エステル化反応が終了し反応系からの水の留出がなくなった後、反応系内の温度を下げて220℃に保ち、反応容器内を約20分かけて減圧し、真空度を133Paとし、反応系からジオール成分を留出させながら縮合反応を行った。
表1に示す酸成分、アルコール成分、および全成分の合計量に対して500ppmのテトラ-n-ブトキシチタンを蒸留塔備え付けの反応容器に投入した。なお、表1に記載した仕込み組成は、全酸成分を100モル部としたときの各成分のモル部である。
次いで、反応容器中の攪拌翼の回転数を200rpmに保ち、昇温を開始し、反応系内の温度が265℃になるように加熱し、この温度を保持した。エステル化反応が終了し反応系からの水の留出がなくなった後、反応系内の温度を下げて220℃に保ち、反応容器内を約20分かけて減圧し、真空度を133Paとし、反応系からジオール成分を留出させながら縮合反応を行った。
反応とともに反応系の粘度が上昇し、粘度上昇とともに真空度を上昇させ、攪拌翼のトルクが所望の軟化温度を示す値となるまで縮合反応を実施した。そして、所定のトルクを示した時点で撹拌を停止し、窒素を用いて反応系を常圧に戻し、反応物を取り出し、ポリエステル樹脂を得た。
得られたポリエステル樹脂の組成、特性値を表1に示す。
また、得られたポリエステル樹脂について、前述の評価方法を用いて評価を行った。結果を表1に示す。
得られたポリエステル樹脂は非晶質であった。
また、得られたポリエステル樹脂について、前述の評価方法を用いて評価を行った。結果を表1に示す。
得られたポリエステル樹脂は非晶質であった。
(実施例2~5、比較例1~3)
酸成分、アルコール成分を表1に示すとおりに変更する以外は、実施例1と同様の方法でポリエステル樹脂を得、同様に評価を行った。
得られたポリエステル樹脂の組成、特性値、評価結果を表1に示す。
得られたポリエステル樹脂はそれぞれ非晶質であった。
酸成分、アルコール成分を表1に示すとおりに変更する以外は、実施例1と同様の方法でポリエステル樹脂を得、同様に評価を行った。
得られたポリエステル樹脂の組成、特性値、評価結果を表1に示す。
得られたポリエステル樹脂はそれぞれ非晶質であった。
なお、表中の記号は以下の意味を示す。
FDCA:2,5-フランジカルボン酸、
TPA:テレフタル酸、
IPA:イソフタル酸、
EG:エチレングリコール、
1,3-PDO:1,3-プロパンジオール、
1,9-NDO:1,9-ノナンジオール、
NPG:ネオペンチルグリコール、
TMP:トリメチロールプロパン。
FDCA:2,5-フランジカルボン酸、
TPA:テレフタル酸、
IPA:イソフタル酸、
EG:エチレングリコール、
1,3-PDO:1,3-プロパンジオール、
1,9-NDO:1,9-ノナンジオール、
NPG:ネオペンチルグリコール、
TMP:トリメチロールプロパン。
表1に示すように、本発明のポリエステル樹脂は、良好な溶剤溶解性およびガスバリア性を有していた。
イソフタル酸に由来する構造単位を含まない比較例1のポリエステル樹脂は、本発明のポリエステル樹脂と比べて、溶剤溶解性、ガスバリア性ともに劣っていた。
2,5-フランジカルボン酸に由来する構造単位を含まない比較例2のポリエステル樹脂は、本発明のポリエステル樹脂と比べて、ガスバリア性が劣っていた。
ポリエステル樹脂中の構造単位(1)とイソフタル酸単位との合計含有量が、ポリエステル樹脂に含まれる酸成分に由来する構造単位の合計含有量100モル部に対して70モル部未満である比較例3のポリエステル樹脂は、本発明のポリエステル樹脂と比べて、溶剤溶解性、ガスバリア性ともに劣っていた。
イソフタル酸に由来する構造単位を含まない比較例1のポリエステル樹脂は、本発明のポリエステル樹脂と比べて、溶剤溶解性、ガスバリア性ともに劣っていた。
2,5-フランジカルボン酸に由来する構造単位を含まない比較例2のポリエステル樹脂は、本発明のポリエステル樹脂と比べて、ガスバリア性が劣っていた。
ポリエステル樹脂中の構造単位(1)とイソフタル酸単位との合計含有量が、ポリエステル樹脂に含まれる酸成分に由来する構造単位の合計含有量100モル部に対して70モル部未満である比較例3のポリエステル樹脂は、本発明のポリエステル樹脂と比べて、溶剤溶解性、ガスバリア性ともに劣っていた。
Claims (8)
- 直鎖脂肪族ジオール由来の構造単位を含む、請求項1に記載の非晶質ポリエステル樹脂。
- 前記直鎖脂肪族ジオール由来の構造単位の合計含有量が、前記非晶質ポリエステル樹脂に含まれる酸成分由来の構造単位の合計含有量100モル部に対して60モル部以上である、請求項2に記載の非晶質ポリエステル樹脂。
- メチルエチルケトン不溶分が2質量%以下である、請求項1~3のいずれか一項に記載の非晶質ポリエステル樹脂。
- 酸価が5mgKOH/g以上である、請求項1~4のいずれか一項に記載の非晶質ポリエステル樹脂。
- 請求項1~5のいずれか一項に記載の非晶質ポリエステル樹脂を含む接着剤。
- 請求項1~5のいずれか一項に記載の非晶質ポリエステル樹脂を含む塗料組成物。
- 請求項1~5のいずれか一項に記載の非晶質ポリエステル樹脂を含む積層体。
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