説明

ポリオレフィン系樹脂を含む樹脂分散体組成物、及びそれを含有してなるプライマー、塗料、及びその積層体

【課題】安定性に優れ、ポリオレフィン以外の塗膜との密着性が向上し、耐湿性、耐水性、耐油性(耐GH性)、耐薬品性、耐擦性などの塗膜特性が良好であり、かつ、ポリオレフィンからなる基材に対して十分な密着性を有する、ポリオレフィン系重合体に対するプライマーや塗料等として有用な、樹脂分散体組成物を提供する。
【解決手段】ポリオレフィン(A)に親水性高分子(B)を、(A):(B)=100:5〜100:500(重量比)の割合で結合させてなる重合体(C)と、酸価0〜80mgKOH/gであるアクリル樹脂及び/又は酸価0〜40mgKOH/gであるウレタン樹脂を、水に分散させてなることを特徴とする樹脂分散体組成物、及びこれを用いたプライマー、塗料、積層体。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ポリオレフィン系樹脂を含む樹脂分散体組成物、及びそれを含有してなるプライマー、塗料、及びその積層体に関する。
【背景技術】
【0002】
プロピレン重合体やプロピレン・α−オレフィン共重合体などのポリオレフィンは安価であり、しかも、機械的物性、耐熱性、耐薬品性、耐水性などに優れていることから、広い分野で使用されている。しかしながら、こうしたポリオレフィンは、分子中に極性基を持たないため一般に低極性であり、塗装や接着が困難であり改善が望まれていた。このため、ポリオレフィンの成形体の表面を薬剤などで化学的に処理すること、コロナ放電処理、プラズマ処理、火炎処理などの手法で成形体表面を酸化処理することといった種々の手法が試みられてきている。しかるにこれらの方法では、特殊な装置が必要であるばかりでなく、塗装性や接着性の改良効果が必ずしも十分ではなかった。
【0003】
そこで比較的簡便な方法でポリオレフィン、例えばプロピレン系重合体に良好な塗装性や接着性を付与するための工夫として、いわゆる塩素化ポリプロピレンや酸変性プロピレン・α−オレフィン共重合体、さらに酸変性塩素化ポリプロピレンが開発されてきた。このような変性ポリオレフィンを、ポリオレフィンの成形体表面に表面処理剤、接着剤或いは塗料等として塗布するのである。変性ポリオレフィンは通常、有機溶媒の溶液、又は水への分散体などの形態で塗布される。安全衛生及び環境汚染の面から通常、水分散体が好ましく用いられる。
【0004】
本出願人は、ポリオレフィン素材、もしくはポリオレフィン等を含有するプラスチック素材に対して良好な密着性を示し、通常塗装や接着が困難な未処理ポリプロピレンのような難接着性の基材上にも塗膜を形成うるような、ポリオレフィンに親水性高分子を結合させてなる重合体を水に分散させてなる樹脂分散体を特許文献1において開示している。
一方で、これらの変性ポリオレフィンをプライマーや塗料として使用する場合、ポリオレフィン以外の塗膜との密着性を向上させたり、耐水性、耐油性(耐GH性)、耐薬品性、耐擦性などの塗膜特性を向上させたりするために、アクリル樹脂、ウレタン樹脂等からなる樹脂分散体を添加する必要がある。しかしこれらの成分は一般的にポリオレフィンからなる基材に対して密着性が高くないため、変性ポリオレフィンの樹脂分散体単独では十分な基材密着性を有する塗膜を形成可能であっても、アクリル樹脂、ウレタン樹脂等の混合後には基材密着性が大幅に低下するという課題があった。
【0005】
このような課題を解決するために、特許文献2にはプロピレン系重合体を含む重合体にアクリル樹脂、ウレタン樹脂等を配合した水性樹脂分散体が示されている。また、特許文献3には、水性非塩素ポリオレフィンの水性分散体にアニオン系ウレタンエマルジョンを配合した塗装組成物が開示されている。
【特許文献1】特開2007−246871
【特許文献2】特開2007−39645
【特許文献3】特開2008−56914
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献2及び3に開示されている発明は分散粒子径が細かく安定で、ブリードアウトが抑制され、ポリオレフィン系基材に対する表面処理剤、接着剤あるいは塗料等として有用な、樹脂の水分散体を提供することを目的としている。
しかしながら、アクリル樹脂、ウレタン樹脂等を配合した場合、プロピレン系重合体を含む重合体や非塩素ポリオレフィンの水性分散体自身が持つ密着性より低くなってしまい、結果としてプライマーや塗料として十分に強力な密着性は得られないという問題は残っていた。
【0007】
そこで本発明は、安定性に優れ、ポリオレフィン以外の塗膜との密着性が向上し、耐湿性、耐水性、耐油性(耐GH性)、耐薬品性、耐擦性などの塗膜特性が良好であり、かつ、ポリオレフィンからなる基材に対して十分な密着性を有する、ポリオレフィン系重合体に対するプライマーや塗料等として有用な、樹脂分散体組成物を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明者は上記目的を達成するため鋭意検討した結果、ポリオレフィンに親水性高分子を所定割合で結合させた重合体と、特定の樹脂を水に分散させてなる樹脂分散体組成物が、ポリオレフィン基材に対する優れた密着性及び耐湿性、耐油性を備えることを見いだし本発明に至った。
即ち本発明の要旨は、ポリオレフィン(A)に親水性高分子(B)を、(A):(B)=100:5〜100:500(重量比)の割合で結合させてなる重合体(C)と、酸価0〜80mgKOH/gであるアクリル樹脂及び/又は酸価0〜40mgKOH/gであるウレタン樹脂を、水に分散させてなる樹脂分散体組成物に関する。
【0009】
また本発明は、前記アクリル樹脂がノニオン性アクリル樹脂、前記ウレタン樹脂がノニオン性ウレタン樹脂である樹脂分散体組成物に関する。
また本発明は、前記アクリル樹脂及び/又は前記ウレタン樹脂のTgが40℃以下である樹脂分散体組成物に関する。
また本発明は、前記重合体(C)と前記アクリル樹脂及び/又はウレタン樹脂がそれぞれ別々の粒子を形成して分散してなる樹脂分散体組成物に関する。
【0010】
また本発明は、前記重合体(C)が、ポリオレフィン(A)に親水性高分子(B)がグラフト結合したグラフト共重合体である樹脂分散体組成物に関する。
また本発明の別の要旨は、前記樹脂分散体組成物を含んでなる、プライマー及び塗料に関する。
また本発明の別の要旨は、熱可塑性樹脂成形体(F)に、前記樹脂分散体組成物、前記プライマー、又は前記塗料を塗布し、樹脂層が形成されてなる積層体に関する。
【発明の効果】
【0011】
本発明の樹脂分散体組成物は、アクリル樹脂及び/又はウレタン樹脂を含むので、ポリオレフィン以外の塗膜との密着性が向上し、耐湿性、耐水性、耐油性(耐GH性)、耐薬品性、耐擦性などの塗膜特性が良好な塗膜を提供することができる。
さらに、本発明の樹脂分散体組成物からなる塗膜は、ポリオレフィンからなる基材に対して密着性が高くないアクリル樹脂及び/又はウレタン樹脂を含むにも関わらず、ポリオレフィンに親水性高分子を結合させてなる重合体のみを水に分散させてなる樹脂分散体からなる塗膜と比べて、基材密着性を大幅に低下させることなく、ポリオレフィン基材に対して強力な密着性を示す。よって、本発明の塗膜は、ポリオレフィン素材、特にプロピレン素材、もしくはプロピレン系重合体素材等を含有するプラスチック素材に対して良好な密着性を示し、通常塗装や接着が困難な未処理のポリプロピレンのような難密着性の基材上にも形成しうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明するが、以下に記載する構成要件の説明は、本発明の実施態様の代表例であり、これらの内容に本発明は限定されるものではない。
本発明の樹脂分散体組成物は、ポリオレフィン(A)に親水性高分子(B)を、(A):(B)=100:5〜100:500(重量比)の割合で結合させてなる重合体(C)と、酸価0〜80mgKOH/gであるアクリル樹脂及び/又は酸価0〜40mgKOH/gであるウレタン樹脂(D)を、水に分散させてなる。
【0013】
重合体(C)と前記アクリル樹脂及び/又はウレタン樹脂(D)を含む樹脂分散体組成物の形態は特に限定されない。例えば、重合体(C)とアクリル樹脂及び/又はウレタン樹脂(D)とをそれぞれ乳化して混合する方法がある。この方法では、重合体(C)からなる粒子とアクリル樹脂及び/又はウレタン樹脂(D)からなる粒子とがそれぞれ別々に形成され、水に分散された樹脂分散体組成物が得られる。
【0014】
或いは重合体(C)とアクリル樹脂及び/又はウレタン樹脂(D)を混合後、乳化する方法がある。この方法では、1粒子中に重合体(C)とアクリル樹脂及び/又はウレタン樹脂(D)とが混ざり合った粒子が水に分散された樹脂分散体組成物が得られる。例えばアクリル樹脂及び/又はウレタン樹脂(D)の重合時に重合体(C)を共存させることで両者を混合でき、水に乳化・分散させて一粒子内にアクリル樹脂及び/又はウレタン樹脂(D)と重合体(C)とを含む粒子を形成しうる。またアクリル樹脂及び/又はウレタン樹脂(D)と重合体(C)とを別々に合成後、溶融混練等することによっても両者を混合でき、水に乳化・分散させて一粒子内に樹脂と重合体(C)とを含む粒子を形成しうる。
【0015】
重合体(C)と樹脂それぞれの性質を有効に発揮するためには重合体(C)からなる粒子とアクリル樹脂及び/又はウレタン樹脂(D)からなる粒子とが別々に存在する樹脂分散体組成物が好ましい。このような樹脂分散体組成物は、例えば、重合体(C)を水に乳化・分散させてなる分散体と、アクリル樹脂及び/又はウレタン樹脂(D)を水に乳化・分散させてなる分散体とを混合することで得られる。
【0016】
以下、本発明の樹脂分散体組成物に用いる成分について説明する。
[1]ポリオレフィン(A)
本発明の樹脂分散体組成物に用いられるポリオレフィン(A)としては、反応性基を有しないポリオレフィン(A1)、又は反応性基を有するポリオレフィン(A2)を用いることができる。
【0017】
[1−1]反応性基を有しないポリオレフィン(A1)
ポリオレフィン(A1)としては、公知の各種ポリオレフィン及び変性ポリオレフィンを用いることができ、特に限定されないが、例えば、エチレン又はプロピレンの単独重合体、エチレン及びプロピレンの共重合体、エチレン又は/及びプロピレンとその他のコモノマー、例えばブテン−1、ペンテン−1、ヘキセン−1、ヘプテン−1、オクテン−1、シクロペンテン、シクロヘキセン、及びノルボルネンなどの炭素数2以上のα−オレフィンコモノマーとの共重合体、もしくはこれらコモノマーの2種類以上の共重合体を用いることができる。
【0018】
α−オレフィンコモノマーとして好ましくは炭素数2〜6のα−オレフィンコモノマーである。またα−オレフィンモノマーと酢酸ビニル、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステルなどのコモノマーとの共重合体、芳香族ビニルモノマーなどのコモノマーとの共重合体又はその水素添加体、共役ジエンブロック共重合体の水素添加体、なども用いることができる。なお単に共重合体という場合はランダム共重合体であってもブロック共重合体であってもよい。更に、これらポリオレフィンを塩素化した塩素化ポリオレフィンも使用しうる。塩素化ポリオレフィンの塩素化度は通常5質量%以上、好ましくは10質量%以上であり、また塩素化度は通常50質量%以下であり、好ましくは30質量%以下である。
【0019】
ポリオレフィン(A1)として具体的には、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、プロピレン−ブテン共重合体、プロピレン−ヘキセン共重合体、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン、塩素化エチレン−プロピレン共重合体、塩素化プロピレン−ブテン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体(SBS)の水素添加体(SEBS)、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体(SIS)の水素添加体(SEPS)などである。好ましくはプロピレン単独重合体又はプロピレンと他のα−オレフィンとの共重合体であり、これらは塩素化されていてもよい。より好ましくは、プロピレン単独重合体、エチレン−プロピレン共重合体、プロピレン−ブテン共重合体、塩素化ポリプロピレン、塩素化エチレン−プロピレン共重合体、又は塩素化プロピレン−ブテン共重合体である。更に好ましくは、プロピレン単独重合体、エチレン−プロピレン共重合体、プロピレン−ブテン共重合体である。
【0020】
好ましくはポリオレフィン(A1)のプロピレンの含有率が50mol%以上であり、より好ましくは70mol%以上であり、さらに好ましくは90mol%以上であり、最も好ましくは100mol%である。通常、プロピレンの含量が高いほどポリプロピレン基材への密着性が増す傾向がある。
ポリオレフィン(A1)は1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0021】
プロピレン単独重合体又は共重合体の立体規則性としては、全体または部分的にアイソタクチック構造を有するものが好ましい。例えば通常のアイソタクチックポリプロピレンはもちろんのこと、特開2003−231714号公報やUS4,522,982号公報に記載されているような、アイソタクチックブロックポリプロピレンや、ステレオブロックポリプロピレン等も使用することができる。
【0022】
好ましくは、ポリオレフィン(A1)は、アイソタクチックブロックとアタクチックブロックとを有するステレオブロックポリプロピレンの単独重合体又は共重合体である。最も好ましくはアイソタクチックブロックとアタクチックブロックとを有するステレオブロックポリプロピレン重合体である。
また、好ましくは、アイソタクチック立体規則性を示す[mmmm]ペンタッドが10%〜90%の範囲である。下限値の好ましい値は20%、さらに好ましくは30%、より好ましくは40%である。上限値の好ましい値は80%、さらに好ましくは70%、より好ましくは60%、より好ましくは55%である。ペンタッドの比率の測定方法は特開2003−231714号公報に記載の方法を用いることができる。下限値より高いほどべたつき度合いが小さくなる傾向があり、また上限値より低いほど結晶化度が低くなり樹脂分散体の調製が容易になる傾向がある。
【0023】
本発明におけるポリオレフィンは、GPC(Gel Permeation Chromatography)で測定し各々のポリスチレンの検量線で換算した重量平均分子量Mwが1,000〜500,000であることが好ましい。下限値のより好ましい値は10,000、さらに好ましくは30,000、特に好ましくは50,000である。上限値のより好ましい値は300,000、さらに好ましくは250,000、特に好ましくは200,000である。Mwが下限値より高いほどべたつき度合いが小さくなり基材への密着性が増す傾向があり、また上限値より低いほど粘度が低くなり樹脂分散体の調製が容易になる傾向がある。なおGPC測定は、テトラヒドロフラン(THF)などを溶媒として、市販の装置を用いて従来公知の方法で行われる。
【0024】
本発明のポリオレフィン(A1)の製法については、本発明の要件を満たす重合体を製造できれば特に限定されず、いかなる製法であってもよい。例えばラジカル重合、カチオン重合、アニオン重合、配位重合などが挙げられ、それぞれリビング重合的であってもよい。
また配位重合の場合は、例えばチーグラー・ナッタ触媒により重合する方法又はシングルサイト触媒またはカミンスキー触媒により重合する方法が挙げられる。好ましい製法としては、シングルサイト触媒による製造方法を挙げることができる。この理由としては、一般にシングルサイト触媒がリガンドのデザインにより分子量分布や立体規則性分布がシャープであることなどが挙げられる。またシングルサイト触媒としては、例えばメタロセン触媒、ブルックハート型触媒を用いうる。メタロセン触媒ではC1対称型、C2対称型、C2V対称型、CS対称型など、重合するポリオレフィンの立体規則性に合わせて好ましい触媒を選択すればよい。好ましくはC1対称型、C2対称型のメタロセン触媒を用いることができる。
【0025】
また重合は溶液重合、スラリー重合、バルク重合、気相重合などいずれの重合形態でもよい。溶液重合やスラリー重合の場合、溶媒としては、例えばトルエン、キシレン等の芳香族系炭化水素、ヘキサン、オクタン、デカン等の脂肪族系炭化水素、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂環式脂肪族系炭化水素、塩化メチレン、四塩化炭素、クロルベンゼン等のハロゲン化炭化水素、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル等のエステル類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール等のアルコール類、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル類、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド等の極性溶媒類などが挙げられる。なかでも芳香族系炭化水素、脂肪族系炭化水素、及び脂環族系炭化水素が好ましく、より好ましくはトルエン、キシレン、ヘキサン、ヘプタン、シクロペンタン、及びシクロヘキサンである。これらは1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
なおポリオレフィン(A1)は直鎖状であっても分岐状であってもよい。
【0026】
[1−2]反応性基を有するポリオレフィン(A2)
反応性基を有するポリオレフィン(A2)としては、例えば、重合時に反応性基を有しない不飽和化合物と反応性基を有する不飽和化合物とを共重合した共重合体(A2a)、又は、反応性基を有するラジカル重合性不飽和化合物をポリオレフィンにグラフト重合した重合体(A2b)を用いることができる。
【0027】
共重合体(A2a)は、反応性基を有しない不飽和化合物と、反応性基を有する不飽和化合物とを共重合して得られ、反応性基を有する不飽和化合物が主鎖に挿入された共重合体である。例えば、エチレン、プロピレン、ブテン等のα−オレフィンと、アクリル酸、無水マレイン酸等のα、β−不飽和カルボン酸又は無水物とを共重合体して得られる。共重合体(A2a)として具体的には、例えばエチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸エステル−無水マレイン酸共重合体などが使用できる。これらは1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。製造方法は[1−1]で述べた方法を同様に用いることができる。
【0028】
重合体(A2b)は、予め重合したポリオレフィンに、反応性基を有するラジカル重合性不飽和化合物をグラフト重合して得られ、反応性基を有する不飽和化合物は主鎖にグラフトされている。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィンに(メタ)アクリル酸、フマル酸、マレイン酸又はその無水物、イタコン酸又はその無水物、クロトン酸、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチルや(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリル酸(ジメチルアミノ)エチル、(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸(2−イソシアナト)エチル等をグラフトした重合体である。これらは1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。なお(メタ)アクリル酸とはアクリル酸とメタクリル酸の総称であり、他もこれに準ずる。
【0029】
本反応のポリオレフィンとしては、上述の反応性基を有しないポリオレフィン(A1)を使用することができる。
重合体(A2b)として具体的には、例えば無水マレイン酸変性ポリプロピレン及びその塩素化物、無水マレイン酸変性エチレン−プロピレン共重合体及びその塩素化物、無水マレイン酸変性プロピレン−ブテン共重合体、アクリル酸変性ポリプロピレン及びその塩素化物、アクリル酸変性エチレン−プロピレン共重合体及びその塩素化物、アクリル酸変性プロピレン−ブテン共重合体などが挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0030】
グラフト重合に用いるラジカル重合開始剤としては、通常のラジカル開始剤から適宜選択して使用することができ、例えば有機過酸化物、アゾニトリル等を挙げることができる。有機過酸化物としては、ジ(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサンなどのパーオキシケタール類、クメンヒドロパーオキシドなどのハイドロパーオキシド類、ジ(t−ブチル)パーオキシドなどのジアルキルパーオキサイド類、ベンゾイルパーオキシドなどのジアシルパーオキサイド類、t−ブチルパーオキシイソプロピルモノカルボナートなどのパーオキシエステル類が使用できる。アゾニトリルとしてはアゾビスブチロニトリル、アゾビスイソプロピルニトリル等が挙げられる。なかでもベンゾイルパーオキシド及びt−ブチルパーオキシイソプロピルモノカルボナートが特に好ましい。これらは1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0031】
ラジカル重合開始剤とグラフト共重合単位の使用割合は、通常、ラジカル重合開始剤:グラフト共重合単位=1:100〜2:1(モル比)の範囲である。好ましくは1:20〜1:1の範囲である。
反応温度は、通常50℃以上であり、好ましくは80〜200℃の範囲が好適である。反応時間は、通常2〜20時間程度である。
【0032】
重合体(A2b)の製法については、本発明の要件を満たす重合体を製造できれば特に限定されず、いかなる製法であってもよい。例えば、溶液中で加熱攪拌して反応する方法、無溶媒で溶融加熱攪拌して反応する方法、押し出し機で加熱混練して反応する方法等が挙げられる。
溶液中で製造する場合の溶媒としては、[1−1]で挙げた溶媒を同様に用いることができる。
【0033】
反応性基を有するポリオレフィン(A2)中の反応性基の含有量は、ポリオレフィン1g当たり0.01〜5mmol、即ち0.01〜5mmol/gの範囲にあることが好ましい。より好ましい下限値は0.05mmol/gであり、さらに好ましくは0.1mmol/gであり、特に好ましくは0.15mmol/gである。より好ましい上限値は1mmol/gであり、更に好ましくは0.8mmol/gであり、特に好ましくは0.5mmol/gである。下限値より高いほど親水性高分子(B)の結合量が増し重合体(C)の親水性が増すため分散粒子径が小さくなる傾向にあり、上限値より低いほど、基材である結晶性のポリオレフィンに対する密着性が増す傾向にある。なお、ジカルボン酸無水物基は基中にカルボン酸基を2つ含むとみなせるので、ジカルボン酸無水物基1モルは反応性基2モルと数える。
【0034】
なおポリオレフィン(A2)は直鎖状であっても分岐状であってもよい。
ポリオレフィン(A2)は1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明においては、ポリオレフィン(A)として、反応性基を有しないポリオレフィン(A1)と反応性基を有するポリオレフィン(A2)の双方を、親水性高分子(B)との組合せや目的とする重合体(C)の特性等に応じて適宜用いうる。但し少なくとも、反応性基を有するポリオレフィン(A2)を含むことが好ましい。親水性高分子(B)の結合量の制御がしやすく、また結合に用いうる反応が多様であるなどの利点がある。反応性基を有するポリオレフィン(A2)のみを使用してもよい。
【0035】
また環境負荷を低減する目的からは、ポリオレフィン(A)は実質的に塩素を含まないことが望ましい。実質的に塩素を含まないとは、例えばポリオレフィンの塩素化率が5質量%未満である。
反応性基としては、例えばカルボン酸基、ジカルボン酸無水物基、及びジカルボン酸無水物モノエステル基、水酸基、アミノ基、エポキシ基、イソシアネート基などが挙げられる。より好ましくは、ポリオレフィン(A)はカルボン酸基、ジカルボン酸無水物基、及びジカルボン酸無水物モノエステル基からなる群より選ばれる少なくとも1種を有する。これらカルボン酸基等は反応性が高く親水性高分子と結合が容易なだけでなく、これらの基を有する不飽和化合物も多くポリオレフィンへ共重合もしくはグラフト反応させることも容易である。
また重合体(A2a)と重合体(A2b)のいずれも用いうるが、通常、好ましいのは重合体(A2b)である。親水性高分子(B)の結合量の制御がしやすいなどの利点がある。
【0036】
[2]親水性高分子(B)
本発明の樹脂分散体組成物に用いられる親水性高分子とは、25℃の水に10質量%の濃度で溶解させたときに不溶分が1質量%以下の高分子を言う。親水性高分子(B)としては、本発明の効果を著しく損なわない限り、特に限定されず用いることができ、合成高分子、半合成高分子、天然高分子のいずれも用いることができる。反応性基を有していてもよい。
【0037】
合成高分子としては、特に限定されないが例えばポリ(メタ)アクリル樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルピロリドン樹脂等が使用できる。天然高分子としては、特に限定されないが例えばコーンスターチ小麦デンプン、かんしょデンプン、馬鈴薯デンプン、タピオカデンプン、米デンプンなどのデンプン、ふのり、寒天、アルギン酸ソーダなどの海藻、アラビアゴム、トラガントゴム、こんにゃくなどの植物粘質物、にかわ、カゼイン、ゼラチンなどの動物性タンパク、プルラン、デキストリンなどの発酵粘質物、等が使用できる。半合成高分子としては、特に限定されないが例えばカルボキシルデンプン、カチオンデンプン、デキストリンなどのデンプン質、ビスコース、メチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシルメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロースなどのセルロース、等が使用できる。
【0038】
なかでも好ましくは、親水性度合いの制御がしやすく、特性も安定している合成高分子である。より好ましくは、ポリ(メタ)アクリル樹脂などのアクリル系樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、及びポリビニルピロリドン樹脂、ポリエーテル樹脂である。これらは1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。親水性の高いポリエーテル樹脂が最も好ましい。
【0039】
本発明に用いるアクリル系樹脂は、通常、不飽和カルボン酸若しくはそのエステル又は無水物を、ラジカル重合、アニオン重合、又はカチオン重合により重合することで得られる。ポリオレフィン(A)との結合方法は特に限定されないが、例えば、ポリオレフィンに直接ラジカルグラフト重合する方法、水酸基、アミノ基、グリシジル基、(無水)カルボン酸基等の反応性基を有するアクリル系樹脂を、反応性基を有するポリオレフィンと反応させる方法、等が挙げられる。
【0040】
親水性を示す不飽和カルボン酸若しくはそのエステル又は無水物として好ましくは、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸ジメチルアミノエチル(メタ)アクリル酸ジメチルアミノエチル四級化物、(メタ)アクリルアミドが挙げられる。
本発明に用いるポリビニルアルコール樹脂は、通常、酢酸ビニルを重合させポリ酢酸ビニルを得た後、ケン化することで得られる。ケン化度は完全ケン化でも部分ケン化でもよい。
【0041】
本発明に用いるポリビニルピロリドン樹脂は、通常、ビニルピロリドンを重合させることで得られる。
本発明に用いるポリエーテル樹脂は、通常、環状アルキレンオキサイドまたは環状アルキレンイミンを開環重合することで得られる。ポリオレフィン(A)との結合方法は特に限定されないが、例えば、反応性基を有するポリオレフィン中で環状アルキレンオキサイドを開環重合する方法、開環重合等により得られたポリエーテルポリオールやポリエーテルアミンなどの反応性基を有する親水性高分子を、反応性基を有するポリオレフィンと反応する方法、等が挙げられる。
【0042】
ポリエーテルアミンは、ポリエーテル骨格を有する樹脂の片末端又は両末端に、反応性基としての1級アミノ基を有する化合物である。ポリエーテルポリオールはポリエーテル骨格を有する樹脂の両末端に、反応性基としての水酸基を有する化合物である。
親水性を示すポリアルキレンオキサイドやポリアルキレンイミンとして好ましくは、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリエチレンイミンが挙げられる。
【0043】
又はポリエーテルアミンとしては、ハンツマン社製ジェファーミンMシリーズ、Dシリーズ、EDシリーズなどを使用してもよい。
本発明に用いる親水性高分子(B)はポリオレフィン(A)との結合前に、ポリオレフィン(A)と反応しうる反応性基を1以上有しているのが好ましい。反応性基としては、例えばカルボン酸基、ジカルボン酸無水物基、及びジカルボン酸無水物モノエステル基、水酸基、アミノ基、エポキシ基、イソシアネート基などが挙げられるが、好ましくは少なくともアミノ基を有する。
【0044】
アミノ基はカルボン酸基、無水カルボン酸基、グリシジル基、イソシアネート基など多種の反応性基と反応性が高いのでポリオレフィンと親水性高分子を結合させることが容易である。アミノ基は1級、2級、3級のいずれでもよいが、より好ましくは1級アミノ基である。
反応性基は1以上あればよいが、より好ましくは反応性基を1つのみ有する。反応性基が2以上あると、ポリオレフィン(A)と結合させる際に3次元網目構造となりゲル化してしまう可能性がある。
【0045】
ただし反応性基を複数有していても、他より反応性の高い反応性基が1つのみであればよい。例えば複数の水酸基と、それより反応性の高い1つのアミノ基を有する親水性高分子は好ましい例である。ここで反応性とはポリオレフィン(A)の有する反応基との反応性である。
本発明における親水性高分子(B)は、重合体(C)に十分な親水性を付与するためには高分子である必要があり、GPCで測定しポリスチレンの検量線で換算した重量平均分子量Mwが200以上のものとする。下限値は好ましくは300、より好ましくは500である。但し重量平均分子量Mwが200,000以下であることが好ましい。上限値のより好ましい値は100,000であり、さらに好ましくは10,000である。Mwが下限値より高いほど重合体(C)の親水性が増し分散粒子径が小さくなり安定に分散する傾向にあり、また上限値より低いほど粘度が低く樹脂分散体を調製しやすい傾向にある。なおGPC測定は、THFなどを溶媒として、市販の装置を用いて従来公知の方法で行われる。
【0046】
ポリオレフィン(A)に結合している親水性高分子(B)の量は、ポリオレフィン1g当たり0.01〜5mmol、即ち0.01〜5mmol/gの範囲にあることが好ましい。より好ましい下限値は0.05mmol/gであり、さらに好ましくは0.1mmol/gであり、特に好ましくは0.15mmol/gである。より好ましい上限値は1mmol/gであり、更に好ましくは0.8mmol/gであり、特に好ましくは0.5mmol/gであり、最も好ましくは0.3mmol/gである。下限値より高いほど重合体(C)の親水性が増し分散粒子径が小さくなり安定に分散する傾向にあり、上限値より低いほど、基材である結晶性のポリオレフィンに対する密着性が増す傾向にある。
【0047】
ポリオレフィン(A)と親水性高分子(B)とは、ポリオレフィン(A)に親水性高分子(B)がグラフト結合したグラフト共重合体、ポリオレフィン(A)の片末端又は両末端に親水性高分子(B)が結合した状態を含むポリオレフィン(A)と親水性高分子(B)とのブロック共重合体、とがあり得るが、好ましくはグラフト共重合体である。親水性高分子(B)の含有量が制御しやすく、またブロック共重合体に比べて親水性高分子(B)の含有量を上げやすい利点がある。
【0048】
親水性高分子(B)はポリオレフィン(A)に対して、種々の反応形態により結合させることができる。その形態は特に限定されないが、例えば、ラジカルグラフト反応や反応性基を利用した反応である。
ラジカルグラフト反応によれば、炭素−炭素共有結合による結合が形成される。
反応性基を利用した反応は、ポリオレフィン(A)と親水性高分子(B)の双方に反応性基を有していてそれらを反応させて結合させるものであり、共有結合又はイオン結合が形成される。この反応としては、例えばカルボン酸基とヒドロキシル基のエステル化反応、カルボン酸基とエポキシ基との開環反応、1級又は2級アミノ基とエポキシ基との開環反応、カルボン酸基と1級又は2級アミノ基のアミド化反応、カルボン酸基と3級アミノ基の4級アンモニウム化反応、カルボン酸基とイソシアナート基のウレタン化反応、1級又は2級アミノ基とイソシアナート基のウレタン化反応等が挙げられる。各反応の反応率は1〜100%の間で任意に選べばよく、好ましくは50〜100%、さらに好ましくは70〜100%である。カルボン酸基が二塩基酸もしくはその無水物である場合は、二塩基酸もしくはその無水物一当量に対し、一当量反応させても二当量反応させてもよい。
【0049】
[3]重合体(C)
ポリオレフィン(A)と親水性高分子(B)を結合させ重合体(C)を製造する方法としては、通常、ポリオレフィン(A)存在下で親水性モノマーを重合してポリオレフィン(A)に結合した親水性高分子(B)を形成する方法(R1)、又は予め重合した親水性高分子(B)をポリオレフィン(A)に結合させる方法(R2)がある。いずれもポリオレフィン(A)としては、反応性基を有しないポリオレフィン(A1)、又は反応性基を有するポリオレフィン(A2)、ともに用いうる。
【0050】
[3−1]重合体(C)の製造方法(R1)
本方法では、ポリオレフィン(A)存在下で、親水性モノマーを重合することでポリオレフィン(A)に結合した親水性高分子(B)を得る。親水性モノマーの重合方法は、例えば付加重合、縮合重合、開環重合などを用いうる。このとき重合後に親水性高分子を形成しうる範囲であれば疎水性モノマーを共重合させてもよい。
【0051】
具体的には、例えば、親水性ラジカル重合性不飽和化合物をラジカル重合開始剤の存在下で重合して親水性高分子(B)を形成するとともにポリオレフィン(A)に結合させる方法がある。この場合ポリオレフィン(A)としては反応性基を有するポリオレフィン(A2)も用いうるが、通常は反応性基を有しないポリオレフィン(A1)を用いる。
親水性ラジカル重合性不飽和化合物としては、特に限定されないが、例えば(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸メトキシポリエチレングリコール、(メタ)アクリル酸ジメチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸ジメチルアミノエチル四級化物、ビニルピロリドンなどが挙げられる。
【0052】
また親水性を示す範囲内で疎水性ラジカル重合性化合物を共重合することができる。
共重合可能な疎水性モノマーとしては、例えば炭素原子数1〜12のアルキル基、アリール基又はアリールアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステル系モノマーや、炭素原子数1〜12の炭化水素基を有する重合性ビニルモノマーなどが挙げられる。
炭素原子数1〜12のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステル系モノマーとしては、例えば(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n−プロピル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸t−ブチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸ノニル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸ドデシル等が挙げられる。
【0053】
炭素原子数1〜12のアリール基又はアリールアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステル系モノマーとしては、例えば(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸トルイル、(メタ)アクリル酸ベンジル等が挙げられる。
炭素原子数1〜12の炭化水素基を有する重合性ビニルモノマーとしては酢酸ビニルやスチレンモノマー等が挙げられる。
【0054】
好ましくは、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸ブチルなどの(メタ)アクリル酸エステル類、酢酸ビニルが挙げられる。
または、ラジカル重合性不飽和化合物をラジカル重合開始剤の存在下で重合して高分子を形成するとともにポリオレフィン(A)に結合させ、次いで変性し親水性高分子(B)とする方法がある。例えば(メタ)アクリル酸t−ブチルを重合後、酸性下で加水分解しポリ(メタ)アクリル酸に変性する方法、酢酸ビニルを重合後、ケン化してポリビニルアルコールに変性する方法などが挙げられる。共重合可能な疎水性モノマーとしては(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸ブチルなどの(メタ)アクリル酸エステル類、酢酸ビニルが挙げられる。この場合ポリオレフィン(A)としては反応性基を有するポリオレフィン(A2)も用いうるが、通常は反応性基を有しないポリオレフィン(A1)を用いる。
【0055】
或いは、反応性基を有するポリオレフィン(A2)を用い、この反応性基を開始末端として、親水性ラジカル重合性不飽和化合物や親水性開環重合モノマー等を重合して親水性高分子(B)を得る方法がある。
親水性ラジカル重合性不飽和化合物としては上述のものを同様に用いうる。親水性開環重合モノマーとしてはエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、エチレンイミンなどが挙げられる。共重合可能な疎水性モノマーとしては、トリメチレンオキサイド、テトラヒドロフラン、β−プロピオラクトン、γ−ブチロラクトン、ε−カプロラクトンなどが挙げられる。
【0056】
これらはいずれも、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
反応方法については、本発明の要件を満たす重合体を製造できれば特に限定されず、いかなる方法であってもよい。例えば、溶液中で加熱攪拌して反応する方法、無溶媒で溶融加熱攪拌して反応する方法、押し出し機で加熱混練して反応する方法等が挙げられる。反応温度は、通常0〜200℃の範囲であり、好ましくは30〜150℃の範囲である。溶液中で製造する場合の溶媒としては、[1−1]で挙げた溶媒を同様に用いることができる。
【0057】
[3−2]重合体(C)の製造方法(R2)
本方法では、予め重合した親水性高分子(B)をポリオレフィン(A)に結合させる。この場合親水性高分子(B)としては(2)で挙げたものを用いうる。
具体的には、例えば、まず親水性モノマーを重合して親水性高分子とする際に分子内に不飽和二重結合を残しておき、次いでラジカル重合性開始剤を用いてポリオレフィン(A)にグラフト重合させる方法がある。この場合ポリオレフィン(A)としては反応性基を有するポリオレフィン(A2)も用いうるが、通常は反応性基を有しないポリオレフィン(A1)を用いる。
【0058】
また、まず末端に反応性基を有する親水性高分子を重合し、次いでこれを反応性基を有するポリオレフィン(A2)に結合させる方法がある。末端に反応性基を有する親水性高分子は、開始剤や連鎖移動剤として反応性基を有する化合物を用いて親水性モノマーを重合することで得られる。もしくはエポキシ化合物等の親水性開環重合モノマーを開環重合することによっても得られる。
【0059】
このとき用いうる親水性モノマーとしては、[3−1]で挙げた各種親水性モノマーを同様に用いうる。
これらはいずれも、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
反応方法については、本発明の要件を満たす重合体を製造できれば特に限定されず、いかなる方法であってもよい。例えば、溶液中で加熱攪拌して反応する方法、無溶媒で溶融加熱攪拌して反応する方法、押し出し機で加熱混練して反応する方法等が挙げられる。反応温度は、通常0〜200℃の範囲であり、好ましくは30〜150℃の範囲である。溶液中で製造する場合の溶媒としては、[1−1]で挙げた溶媒を同様に用いることができる。
【0060】
[4]重合体(C)の分散体の製造方法
重合体(C)の分散体の製造方法は、特に限定されないが、例えば、重合体(C)、水、及び水以外の溶媒の混合物を調製したのち、該混合物から該溶媒を除去することにより水性分散体とする方法、重合体(C)が溶融する温度以上で溶融させた後に水を添加して分散体とする方法、などが挙げられる。好ましくは前者である。重合体、水、及び水以外の溶媒の混合物を調製したのち混合物から該溶媒を除去することにより水性分散体とする方法によれば、粒径の細かい水分散体が作りやすい。混合物を調製する際は必要に応じ加熱してもよい。温度は、通常30〜150℃である。樹脂分散体における水以外の溶媒の比率は、最終的には通常50%以下とする。好ましくは20%以下とし、さらに好ましくは10%以下とし、特に好ましくは1%以下とする。
【0061】
なかでも、重合体(C)に水以外の溶媒を加え、必要に応じ加熱して溶解させた後に水を添加する方法ではより粒径の細かい水分散体が作りやすく、更に好ましい。溶媒への溶解時、又は水の添加時の温度は、通常30〜150℃である。また水以外の溶媒に一旦溶解する場合は、水を添加した後に溶媒を留去してもよい。樹脂分散体における水以外の溶媒の比率は上述の通りである。
【0062】
本方法に用いられる水以外の溶媒としては、例えば、トルエン、キシレン等の芳香族系炭化水素、ヘキサン、オクタン、デカン等の脂肪族系炭化水素、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂環式脂肪族系炭化水素、塩化メチレン、四塩化炭素、クロルベンゼン等のハロゲン化炭化水素、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル等のエステル類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルプロピルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、2−ブタノール、イソブタノール、t−ブタノール、シクロヘキサノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール等のアルコール類、ジプロピルエーテル、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル類、2−メトキシエタノール、2−エトキシエタノール、2−ブトキシエタノール、2−メトキシプロパノール、2−エトキシプロパノール、ジアセトンアルコール等の2以上の官能基を持つ有機溶媒、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド等の極性溶媒類などが挙げられる。
【0063】
なかでも水に1質量%以上溶解する溶媒が好ましく、さらに好ましくは5質量%以上溶解するものであり、例えば、メチルエチルケトン、メチルプロピルケトン、シクロヘキサノン、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、2−ブタノール、イソブタノール、t−ブタノール、シクロヘキサノール、テトラヒドロフラン、2−メトキシエタノール、2−エトキシエタノール、2−ブトキシエタノール、2−メトキシプロパノール、2−エトキシプロパノール、ジアセトンアルコールが好ましい。
【0064】
溶媒溶解状態および溶融状態にしたのち、水を添加し樹脂分散体を製造する装置としては、特に限定されないが、例えば、撹拌装置付き反応釜、一軸または二軸の混練機などが使用できる。その際の攪拌速度は装置の選択に伴い多少異なるが、通常、10〜1000rpmの範囲である。
【0065】
[5]重合体(C)の分散体
本発明に用いる重合体(C)は水への分散性に非常に優れ、また上述した重合体(C)の分散体の製造方法によれば分散粒子径の細かい水性樹脂分散体が得られるので、これを混合して得られる本発明の樹脂分散体組成物は分散粒子径が細かく、かつ樹脂が安定に分散している利点がある。従ってこれを用いると優れた外観の塗布品が得られる。
【0066】
重合体(C)の分散体における重合体(樹脂)の分散粒子径は、体積換算として粒径が細かい方から累積で50%の粒子径(50%粒子径、又は50%平均粒子径と称する。)を求めた場合、通常50%粒子径で10μm以下であり、好ましくは1μm以下である。本発明によれば、50%粒子径が0.5μm以下とすることができ、より好ましくは0.3μm以下、更に好ましくは0.2μm以下、最も好ましくは0.1μm以下とすることができる。同じく90%粒子径を求めた場合、更に好ましくは90%粒子径を1μm以下とすることができ、特に好ましくは0.5μm以下とすることができる。分散粒子径を小さくすることで、分散安定性を向上させ、凝集が起きにくく、より安定に分散できる。また90%粒子径と50%粒子径の比が小さくなることは、粒度分布が狭くなることを意味し結果として分散安定性が向上する。
【0067】
なお、本発明において分散とは、分散粒子が極めて小さく単分子で分散している状態、実質的には溶解と言えるような状態を含む概念である。従って、分散粒子径の下限値については特に制限はない。
重合体(C)の分散体は、全体に対して固形分は、好ましくは5質量%以上、より好ましくは10質量%以上、さらに好ましくは20質量%以上である。また好ましくは70質量%以下であり、より好ましくは60質量%以下であり、更に好ましくは50質量%以下であり、特に好ましくは40質量%以下である。固形分の量が少ないほど粘度が低く種々の塗布方法に適用でき使用しやすく、また分散体としての安定性も高い傾向にある。ただし、本発明の樹脂分散体組成物を、例えばプライマーや接着剤として使用する際に、塗布後の水の乾燥にあまり多量のエネルギーと時間をかけないためには固形分が多い方が好ましい。
【0068】
以上のように重合体(C)の分散体は、界面活性剤を用いず、しかも分散粒子径が非常に小さい利点がある。
但し、他の目的、用途等に応じて必要により界面活性剤を含有させてもよい。
界面活性剤としては例えばカチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、両性界面活性剤、反応性界面活性剤などを使用することができる。界面活性剤としては、通常、炭素数4以上のアルキル基、アルケニル基、アルキルアリール基又はアルケニルアリール基を疎水基として有するものを用いる。好ましくは炭素数8以上であり、より好ましくは炭素数12以上である。ただし通常、炭素数30以下である。
【0069】
ノニオン性界面活性剤としては、例えばポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンステアリエ−テル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエ−テル、モノラウリン酸ポリオキシエチレンソルビタンなどが挙げられる。アニオン性界面活性剤としては、例えばドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、スルホコハク酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンラウリル硫酸エーテルナトリウムなどが挙げられる。カチオン性界面活性剤としては、例えば塩化ステアリルトリメチルアンモニウム、臭化セチルトリメチルアンモニウムなどが挙げられる。両性界面活性剤としては、例えばラウリルジメチルアミノ酢酸ベタインなどが挙げられる。
【0070】
また、上記の界面活性剤にラジカル重合性官能基を有するいわゆる反応性界面活性剤などを使用することができ、反応性界面活性剤を用いた場合はこの樹脂分散体を用いて形成した皮膜の耐水性を向上できる。代表的な市販反応性界面活性剤としては、エレミノールJS−2(三洋化成工業製)、ラテムルS−180(花王製)が挙げられる。
重合体(C)100質量部に対する界面活性剤の比率は、通常50質量部以下であり、好ましくは30質量部以下である。
【0071】
しかし界面活性剤を用いる必要がない点が本発明の利点の一つであり、従って界面活性剤量は少ない方が好ましく、樹脂分散体の界面活性剤含有量が、重合体(C)100質量部に対し10質量部以下であることが好ましい。より好ましくは5質量部以下、更に好ましくは2質量部以下である。界面活性剤を実質的に含まないこともできる。実質的に界面活性剤を含まないとは重合体(C)100質量部に対して1質量部未満であることを言う。
【0072】
界面活性剤量を減らすことにより、従来問題となっていたブリードアウトを抑制でき外観に優れた塗装品が得られる利点があり、本樹脂分散体を塗装の最表面の塗料として用いることができる。また界面活性剤を含有すると塗装の耐水性が低下しやすいためこの点でも界面活性剤量が少ないことが望ましい。
ただしノニオン性界面活性剤は他の界面活性剤に比べて耐水性を低下させにくいのでノニオン性界面活性剤は多少多めに含んでもよい。例えば重合体(C)100質量部に対してノニオン性界面活性剤以外の界面活性剤は5質量部以下とすべき場合、ノニオン性界面活性剤は10質量部以下としてもよい。
【0073】
また、塩素化ポリオレフィンを用いる必要がなく環境負荷を低減できる点も本発明の利点の一つである。
重合体(C)の分散体には、必要に応じて酸性物質や塩基性物質を添加することができる。酸性物質としては例えば塩酸、硫酸などの無機酸、酢酸などの有機酸が挙げられる。塩基性物質として例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどの無機塩基、トリエチルアミン、ジエチルアミン、ジエチルエタノールアミン、2−メチル−2−アミノ−プロパノールなどが挙げられる。
【0074】
[6]アクリル樹脂及び/又はウレタン樹脂(D)
(D−1)酸価0〜80mgKOH/gであるアクリル樹脂
本発明の樹脂分散体組成物に用いられるアクリル樹脂は、酸価0〜80mgKOH/gのアニオン性もしくはノニオン性のアクリル樹脂であれば特に限定されない。アクリル樹脂は、(メタ)アクリル酸及び/又はそのエステルの単独重合体又は共重合体を言う。なお(メタ)アクリルとはアクリル及び/又はメタクリルを指す。
【0075】
(メタ)アクリル酸エステルの具体例としては、炭素原子数1〜12のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステル系モノマー、例えば(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n−プロピル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸t−ブチル、(メタ)アクリル酸ペンチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸ノニル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸ドデシル等、又は、炭素原子数6〜12のアリ−ル基またはアラルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステル、例えば(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸ベンジル等が挙げられる。
【0076】
或いは、ヘテロ原子を含有する炭素原子数1〜20のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステル類、例えば(メタ)アクリル酸ジメチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸ジエチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸−2−アミノエチル、(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸−2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸−2−メトキシエチル、(メタ)アクリル酸−3−メトキシプロピル、(メタ)アクリル酸とポリエチレンオキサイドの付加物等、フッ素原子を含有する炭素原子数1〜20のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステル類、例えば(メタ)アクリル酸トリフルオロメチルメチル、(メタ)アクリル酸2−トリフルオロメチルエチル、(メタ)アクリル酸2−パ−フルオロエチルエチル等、(メタ)アクリルアミド系モノマー、例えば(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリルジメチルアミド等が、それぞれ挙げられる。
【0077】
上記の(メタ)アクリル酸及び/又はそのエステル類に加えて、いわゆるマクロモノマーと称される分子の末端に二重結合を有するものも含まれる。これら(メタ)アクリル系マクロモノマー類は重量平均分子量が通常、数百〜50、000までの範囲にある。このような(メタ)アクリル系オリゴマーは、例えば、上記の(メタ)アクリル酸及び/又はそのエステル類100質量部あたり、通常1〜80質量部の範囲で用いられる。
【0078】
また上記のマクロモノマー以外に、カプロラクトン変性(メタ)アクリル系オリゴマー、末端水酸基含有(メタ)アクリル系オリゴマー、オリゴエステル(メタ)アクリル系オリゴマー、ウレタン(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレートなども挙げられる。
アクリル樹脂の場合、酸価は通常0mgKOH/g以上、80mgKOH/g以下であり、好ましくは45mgKOH/g以下、さらに好ましくは35mgKOH/g以下、さらに好ましくは25mgKOH/g以下、さらに好ましく5mgKOH/g以下である。80mgKOH/gを以下であると、ポリオレフィン重合体(C)とアクリル樹脂を分散させてなる樹脂分散体組成物のポリオレフィン基材に対する密着性が高くなり、また得られる塗膜の耐水性も良好となり好ましい。密着性の点から、特にノニオン性のアクリル樹脂を用いることが好ましい。
【0079】
ここでアニオン性アクリル樹脂とは酸価5mgKOH/g以上のものを指し、ノニオン性アクリル樹脂とは酸価5mgKOH/g未満のものを指す。
アクリル樹脂中に酸基を導入する方法は、アクリル酸もしくはメタクリル酸を他の(メタ)アクリル酸エステルと水中で乳化重合するのが一般的である。
アクリル樹脂を水に分散して分散体とする際に、アクリル樹脂自身の乳化性が低い場合もしくは乳化重合する場合、アニオン系もしくはノニオン系界面活性剤を使用しても良い。
【0080】
界面活性剤を使用する場合、通常、炭素数4以上のアルキル基、アルケニル基、アルキルアリール基又はアルケニルアリール基を疎水基として有するものを用いる。好ましくは炭素数8以上であり、より好ましくは炭素数12以上である。ただし通常、炭素数30以下である。
アニオン性界面活性剤としては、例えばドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、スルホコハク酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンラウリル硫酸エーテルナトリウムなどが挙げられる。
【0081】
ノニオン性界面活性剤としては、例えばポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンステアリエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、モノラウリン酸ポリオキシエチレンソルビタンなどが挙げられる。
アニオン性界面活性剤の量としては、アクリル樹脂100重量部に対して好ましくは10wt%以下、より好ましくは5wt%以下である。10wt%以下であると親水性が高すぎず、塗膜の耐水性が良好となり好ましい。
【0082】
ノニオン性界面活性剤の量としては、アクリル樹脂100重量部に対して好ましくは30wt%以下、より好ましくは20wt%以下である。30wt%以下であると親水性が高すぎず塗膜の耐水性が良好であり、また界面活性剤がブリードアウトせず外観が良好となる。
アクリル樹脂には、耐水性、耐熱性、耐溶剤性、耐薬品性を付与するために、架橋性官能基を導入し架橋剤を併用することができる。例えば(メタ)アクリル酸グリシジルのようなエポキシ基を有する共重合体と架橋剤として多官能カルボン酸または多官能アミン、(メタ)アクリル酸−2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシブチルのような水酸基を有する共重合体と多官能イソシアネート、または、ジアセトンアクリルアミド、アクロレインのようなカルボニル基を有する共重合体とアジピン酸ジヒドラジド、セバシン酸ジヒドラジドのような多官能ヒドラジンのような架橋系を用いることができる。なかでも、カルボニル基と多官能ヒドラジンによる架橋系は、一液で保存が可能でありながら、常温でも硬化が可能であるため好ましい。これらの架橋性官能基はアクリル樹脂100質量部あたり0.5質量部以上有するのが好ましく、より好ましくは1質量部以上である。ただしアクリル樹脂100質量部あたり20質量部以下有するのが好ましく、より好ましくは10質量部以下である。下限値より高いほど十分な架橋効果が得られやすく、上限値より低いほど保存安定性等が高まる傾向がある。
【0083】
上述のようなアクリル樹脂を製造するための重合方法としては、特に限定されないが、例えば溶液重合、バルク重合、乳化重合、もしくは懸濁重合等の方法を用いうる。
溶液重合、バルク重合で得られたアクリル樹脂を水性エマルジョン化し水分散体とするためには溶液の存在下もしくは不存在下で、コロイドミルなどの機械力により、乳化・分散を行い、その後に必要に応じて残留溶剤を減圧下もしくは大気圧下で留去すればよい。乳化重合又は懸濁重合を用いれば直接水性エマルジョンとしてポリマーが得ることができる。
【0084】
本発明で用いられるアクリル樹脂としては、数平均分子量が1,000以上が好ましく、より好ましくは20,000以上である。但し1,000,000以下が好ましく、より好ましくは500,000以下である。
本発明で用いられるアクリル樹脂の分散体中のアクリル樹脂粒子の粒径は、0.01μm〜0.5μm、さらに好ましくは0.05μm〜0.3μmである。また、樹脂固形分が15〜70質量%であることが好ましい。液粘度は1〜50,000mPa・sが好ましい。
【0085】
(D−2)酸価0〜40mgKOH/gであるウレタン樹脂
本発明の樹脂分散体組成物に用いられるウレタン樹脂は、酸価0〜40mgKOH/gのアニオン性もしくはノニオン性のウレタン樹脂である。特に限定されるものではないが、例えば(i)1分子中に平均2個以上の活性水素を含有する成分、(ii)多価イソシアネート成分とを反応させて得られるウレタンポリマー、または、上記(i)成分及び(ii)成分をイソシアネート基過剰の条件下で反応させて得られるイソシアネート基含有プレポリマーとジオール等の鎖伸長剤とを反応させて得られるウレタンポリマーが挙げられる。アニオン性ウレタン樹脂の場合には酸成分(酸残基)を含有させ、ノニオン性ウレタン樹脂の場合にはポリエチレングリコール鎖を含有させるのが一般的である。
【0086】
ウレタン樹脂を水に分散させて分散体とする際に、ウレタン樹脂自身の乳化性が低い場合、アニオン系もしくはノニオン系界面活性剤を使用しても良い。
なお、イソシアネート基含有プレポリマーの鎖伸長方法は公知の方法によればよく、例えば、鎖伸長剤として、水、水溶性ポリアミン、グリコール類などを使用し、イソシアネート基含有プレポリマーと鎖伸長剤成分とを、必要に応じて触媒の存在下で反応させればよい。
【0087】
前記(i)成分の1分子中に平均2個以上の活性水素を含有する成分としては、特に限定されるものではないが、水酸基性の活性水素を有するものが好ましい。このような化合物の具体例としては、次のようなものが挙げられる。
(1)ジオール化合物:エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,2−ブチレングリコール、1,3−ブチレングリコール、2,3−ブチレングリコール、1,4−ブチレングリコール、1,5−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサングリコール、2,5−ヘキサンジオール、ジプロピレングリコール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、トリシクロデカンジメタノール、1,4−シクロヘキサンジメタノール等。
【0088】
(2)ポリエーテルジオール:前記のジオール化合物のアルキレンオキシド付加物、アルキレンオキシドや環状エーテル(テトラヒドロフランなど)の開環(共)重合体、例えばポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、エチレングリコール−プロピレングリコールの(ブロックまたはランダム)共重合体、グリコール、ポリテトラメチレン
グリコール、ポリヘキサメチレングリコール、ポリオクタメチレングリコール等。
【0089】
(3)ポリエステルジオール:アジピン酸、コハク酸、セバシン酸、グルタル酸、マレイン酸、フマル酸、フタル酸等のジカルボン酸(無水物)と上記(1)で挙げられたようなエチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,8−オクタメチレンジオール、ネオペンチルグリコール等のジオール化合物とを水酸基過剰の条件で重縮合させて得られたものが挙げられる。具体的には、エチレングリコール−アジピン酸縮合物、ブタンジオール−アジピン縮合物、ヘキサメチレングリコール−アジピン酸縮合物、エチレングリコール−プロピレングリコール−アジピン酸縮合物、或いはグリコールを開始剤としてラクトンを開環重合させたポリラクトンジオール等が例示できる。
【0090】
(4)ポリエーテルエステルジオール:エーテル基含有ジオール(前記(2)のポリエーテルジオールやジエチレングリコール等)または、これと他のグリコールとの混合物を上記(3)で例示したような(無水)ジカルボン酸に加えてアルキレンオキシドを反応させてなるもの、例えば、ポリテトラメチレングリコール−アジピン酸縮合物等。
(5)ポリカーボネートジオール:一般式HO−R−(O−C(O)−O−R)x−OH(式中、Rは炭素原子数1〜12の飽和脂肪酸ジオール残基、xは分子の繰り返し単位の数を示し、通常5〜50の整数である。)で示される化合物等。これらは、飽和脂肪族ジオールと置換カーボネート(炭酸ジエチル、ジフェニルカーボネートなど)とを水酸基が過剰となる条件で反応させるエステル交換法、前記飽和脂肪族ジオールとホスゲンを反応させるか、または必要に応じて、その後さらに飽和脂肪族ジオールを反応させる方法などにより得ることができる。
【0091】
上記の(1)から(5)に例示したような化合物は、1種又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
前記(i)成分と反応させる(ii)多価イソシアネート成分としては、1分子中に平均2個以上のイソシアネート基を含有する脂肪族、脂環族または芳香族の化合物が使用できる。
【0092】
脂肪族ジイソシアネート化合物としては、炭素原子数1〜12の脂肪族ジイソシアネートが好ましく、例えばヘキサメチレンジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサンジイソシアネートなどが挙げられる。脂環式ジイソシアネート化合物としては、炭素原子数4〜18の脂環式ジイソシアネートが好ましく、例えば、1,4−シクロヘキサンジイソシアネート、メチルシクロヘキシレンジイソシアネートなどが挙げられる。芳香族イソシアネートとしては、トリレンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネートなどが挙げられる。
【0093】
アニオン性ウレタン樹脂の場合、酸成分(酸残基)を含有させその中和されたイオン性で水分散性を発現するのが一般的である。酸残基の含有量としてはウレタン樹脂の酸価として、好ましくは5mgKOH/g以上、より好ましくは10mgKOH/g以上であって、好ましくは40mgKOH/g以下、より好ましくは30mgKOH/g以下である。酸価が5以上では水分散性が十分となり、一方酸価が40mgKOH/g以下であるとポリオレフィン重合体(C)とウレタン樹脂分散体からなる組成物のポリオレフィン基材に対する密着性が高く、また塗膜の耐水性も良好となるため好ましい。密着性の点から、特にノニオン性のウレタン樹脂を用いることが好ましい。
【0094】
ここでアニオン性ウレタン樹脂とは酸価5mgKOH/g以上のものを指し、ノニオン性ウレタン樹脂とは酸価5mgKOH/g未満のものを指す。
ウレタン樹脂中に酸基を導入する方法は、従来から用いられている方法が特に制限なく使用できるが、例えばジメチロールアルカン酸を前記(2)から(4)に記載したグリコール成分の一部もしくは全部と置き換えることによって予めポリエーテルジオール、ポリエステルジオール、ポリエーテルエステルジオールなどにカルボキシル基を導入しておくことにより、酸基を導入する方法が好ましい。ここで用いられるジメチロールアルカン酸としては、例えば、ジメチロール酢酸、ジメチロールプロピオン酸、ジメチロール酪酸などを挙げることができる。
【0095】
ノニオン性ウレタン樹脂を水に分散させる場合、ポリエチレングリコール鎖を含有させその親水性で水分散性を発現するか、ノニオン性の界面活性剤を使用するのが一般的である。
ポリエチレングリコールの量としてはウレタン樹脂中に20〜80wt%、好ましくは30〜70wt%、さらに好ましくは40〜60wt%である。20wt%以下では十分な水分散性が発現して粒子径が細かくなり、80wt%以下であると親水性が高すぎず塗膜の耐水性が良好となるため好ましい。
【0096】
ウレタン樹脂を水に分散させる際に界面活性剤を使用する場合、上記アクリル樹脂と同様に使用することができる。
本発明のウレタン樹脂としては、数平均分子量が1,000以上が好ましく、より好ましくは20,000以上である。但し1,000,000以下が好ましく、より好ましくは200,000以下である。
【0097】
本ウレタン樹脂の水分散体を製造する場合、その製造方法は特に限定されないが、前述のアクリル樹脂の水分散体の製造方法に準じて製造しうる。
本ウレタン樹脂の水性樹脂分散体中のウレタン樹脂粒子の粒径は、0.01μm〜0.5μm、さらに好ましくは0.05μm〜0.3μmである
また樹脂固形分が15〜70質量%であることが好ましい。液粘度は1〜10,000mPa・sが好ましい。
【0098】
アクリル樹脂及び/又はウレタン樹脂(D)のガラス転移温度(Tg)は、40℃以下が好ましい。好ましくは20℃以下、さらに好ましくは0℃以下である。40℃以下では、ポリオレフィン重合体(C)とアクリル樹脂及び/又はウレタン樹脂(D)からなる組成物のポリオレフィン基材に対する密着性が高くなる傾向にあり好ましい。
ポリオレフィン重合体(C)とアクリル樹脂及び/又はウレタン樹脂(D)の配合比率は、特に制限はないが、樹脂分散体組成物の固形分比率で(C):(D)=1:0.1〜1:20(重量比)の範囲で混合することが好ましい。(C)1重量部に対し、(D)0.1重量部を超えると塗膜の耐油性、耐擦性等を改善できる傾向にあり、(C)1重量部に対し、(D)20重量部以下ではポリオレフィン基材への密着性が良好である。
【0099】
[7]その他の成分
本発明の樹脂分散体組成物には、本発明の効果を著しく損なわない範囲で、必要に応じて種々の添加剤を含有させることができる。例えば、紫外線吸収剤、酸化防止剤、耐候安定剤、耐熱防止剤等の各種安定剤;酸化チタン、カーボンブラック、フェライト等の導電性付与剤、染料、顔料分散剤、レべリング剤、消泡剤、増粘剤、防腐剤、防かび剤、防錆剤、濡れ剤等の各種添加剤を配合使用してもよい。
【0100】
消泡剤としては例えばエアープロダクト社製のサーフィノール104PA及びサーフィノール440等が挙げられる。
また耐水性、耐溶剤性などの各種の塗膜性能をさらに向上させるために。架橋剤を分散体中の樹脂100重量部に対して0.01〜100重量部添加することができる。架橋剤としては自己架橋性を有する架橋剤、カルボキシル基と反応する官能基を分子内に複数固有する化合物、多価の配位座を有する金属錯体等を用いることができ、このうちイソシアネート化合物、メラミン化合物、尿素化合物、エポキシ化合物、カルボジイミド化合物、オキサゾリン基含有化合物、ジルコニウム塩化合物、シランカップリング剤等が好ましい。またこれらの架橋剤を組み合わせて使用してもよい。
【0101】
本発明の樹脂分散体組成物をプライマー、塗料、インキ等の用途に使用した場合、乾燥速度を上げたり或いは仕上がり感の良好な表面を得る目的で、水以外の親水性有機溶媒を配合することができる。親水性有機溶媒としては、メタノール、エタノール等のアルコール類、アセトン等のケトン類、エチレングリコール、プロピレングリコール等のグリコール類及びそのエーテル類、等が挙げられる。また樹脂分散体の安定性を損なわない範囲で上記以外の有機もしくは無機の化合物を樹脂分散体に添加することもできる。
【0102】
[7−1]他の樹脂の併用
本発明の樹脂分散体組成物には、本発明の効果を著しく損なわない範囲で、必要に応じて水溶性樹脂又は水に分散しうる樹脂を混合し使用することができる。例えば塗装外観の向上(光沢の付与、或いはツヤ消し)やタック性の低減などに効果がある。界面活性剤を用いて分散しうる樹脂でもよい。水溶性樹脂としては例えば、親水性高分子(B)として挙げたような樹脂が使用でき、例えばこれら樹脂を水に溶解した水溶液を本発明の樹脂分散体と混合して用いる。
【0103】
水に分散しうる樹脂としては例えば、(D−1)以外のアクリル樹脂、ポリエポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、(D−2)以外のウレタン樹脂、メラミン樹脂、アルキッド樹脂等が挙げられる。これら樹脂と重合体(C)を含む樹脂分散体の形態は特に限定されない。例えば、これら樹脂と重合体(C)とをそれぞれ乳化して混合する方法がある。この方法では、これら樹脂からなる粒子と重合体(C)からなる粒子とがそれぞれ別々に形成され、水に分散された水性樹脂分散体が得られる。
【0104】
或いはこれら樹脂と重合体(C)とを混合後、乳化する方法がある。この方法では、1粒子中にこれら樹脂と重合体(C)とが混ざり合った粒子が水に分散された水性樹脂分散体が得られる。例えば樹脂の重合時に重合体(C)を共存させることで両者を混合でき、水に乳化・分散させて一粒子内に樹脂と重合体(C)とを含む粒子を形成しうる。また樹脂と重合体(C)とを別々に合成後、溶融混練等することによっても両者を混合でき、水に乳化・分散させて一粒子内に樹脂と重合体(C)とを含む粒子を形成しうる。
【0105】
重合体(C)と樹脂それぞれの性質を有効に発揮するためには重合体(C)からなる粒子と樹脂からなる粒子とが別々に存在する水性樹脂分散体が好ましい。このような水性樹脂分散体は、例えば、重合体(C)を水に乳化・分散させてなる分散体と、樹脂を水に乳化・分散させてなる分散体とを混合することで得られる。
成分(A)と上記他の樹脂との質量比は90:10〜10:90が好ましい。即ちポリオレフィン成分と他の樹脂との合計量を100質量部として、ポリオレフィン(A)の量が10質量部以上であり、90質量部以下が好ましい。ポリオレフィン(A)の量が10質量部未満では、ポリオレフィン系基材に対する密着性が不十分となる。好ましくは15質量部以上とし、より好ましくは20質量部以上とする。ポリオレフィン(A)の量が90質量部より大きいと、このような複合水性樹脂分散体から得られる塗膜の物性、具体的には塗膜の強度、耐水性、耐候性、耐擦性、耐溶剤性などが不十分となってしまう。好ましくは85質量部以下とし、より好ましくは80質量部以下とする。
【0106】
成分(C)と上記他の樹脂の合計量と水との質量比は5:95〜60:40が好ましい。すなわち成分(C)、他の樹脂及び水の総量を100質量部として成分(C)と他の樹脂の合計量が好ましくは5質量部以上であり、60質量部以下である。5質量部以上では、塗布、加熱硬化等の作業性が良好となり好ましい。より好ましくは10質量部以上であり、さらに好ましくは15質量部以上とする。60質量部より以下であると、樹脂分散体組成物の粘度が高くなりすぎず、塗布性が良好となり、均一な塗膜が形成できるため好ましい。より好ましくは55質量部以下とし、さらに好ましくは50質量部以下とする。
【0107】
上記他の樹脂を水性エマルジョン化し水性分散体とするには、必要により界面活性剤を用いることができる。界面活性剤としては、例えば[5]で挙げたようなものを用いうる。
界面活性剤の含有量は、樹脂100質量部に対して通常20質量部以下とする。好ましくは10質量部以下であり、より好ましくは5質量部以下、更に好ましくは2質量部以下である。
【0108】
界面活性剤の含有量は少ないほど、界面活性剤のブリードアウトが起きにくい。最も好ましくは界面活性剤を実質的に使用しない。
また界面活性剤は、重合体(C)と樹脂を混合した後乳化する製造方法にも用いうる。
[7−2]顔料の添加
本発明の樹脂分散体組成物には顔料(E)を加えることができる。顔料(E)を含む樹脂分散体組成物は塗料として好適である。
【0109】
使用しうる顔料は特に限定されないが、例えば、酸化チタン、カーボンブラック、酸化鉄、酸化クロム、紺青、ベンガラ、黄鉛、黄色酸化鉄等の無機顔料やアゾ系顔料、アントラセン系顔料、ペリノン系顔料、ペリレン系顔料、キナクリドン系顔料、イソインドリノン系顔料、インジゴ系顔料、フタロシアニン系顔料等の有機顔料等の着色顔料;タルク、炭酸カルシウム、クレイ、カオリン、シリカ、沈降性硫酸バリウム等の体質顔料;導電カーボン、アンチモンドープの酸化スズをコートしたウイスカー等の導電顔料;アルミニウム、銅、亜鉛、ニッケル、スズ、酸化アルミニウム等の金属または合金等の無着色或いは着色された金属製光輝材などを挙げることができ、1種または2種以上を併用してもよい。
【0110】
樹脂分散体組成物に対する顔料(E)の添加量は、樹脂(重合体(C)と他の樹脂の合計量)100質量部に対して、10質量部以上が好ましい。より好ましくは50質量部以上とする。但し400質量部以下が好ましく、より好ましくは200質量部以下である。下限値より添加量が多いほど発色性、隠蔽性が高くなる傾向にあり、上限値より少ないほど密着性、耐湿性、耐油性が高くなる傾向にある。
【0111】
このとき顔料分散剤を用いてもよい。例えば、BASFジャパン社製のジョンクリル等の水性アクリル系樹脂;ビックケミー社製のBYK−190等の酸性ブロック共重合体;スチレン−マレイン酸共重合体;エアプロダクツ社(エアープロダクト社)製のサーフィノールT324等のアセチレンジオール誘導体;イーストマンケミカル社製のCMCAB−641−0.5等の水溶性カルボキシメチルアセテートブチレート等を挙げることができる。これらの顔料分散剤を用いることで、安定な顔料ペーストを調製することが出来る。
【0112】
本発明の樹脂分散体組成物はプライマー、プライマーレス塗料、接着剤、インキ等に使用することができる。本発明は特にプライマーや塗料、接着剤として有用に用いることができる。特にポリオレフィン基材に適する。例えば自動車内装用・外装用等の自動車用塗料、プライマー、携帯電話・パソコン等の家電用塗料、建築材料用塗料等に用いうる。
【0113】
[8]積層体
本発明の樹脂分散体組成物又はこれを含むプライマー、塗料を基材に塗布し、樹脂層を形成して積層体とすることができる。この樹脂層はポリオレフィン(A)に親水性高分子(B)を(A):(B)=100:5〜100:500(重量比)の割合で結合させた重合体(C)を含む層である。
【0114】
この積層体は自動車用、家電用、建材用など各種用途に用いることができる。基材はフィルム、シート、板状体等、形状は問わない。
本発明の樹脂分散体組成物は、結晶性を有するオレフィン系重合体の成形体(基材)に塗布し塗膜を形成することができる。基材としてのオレフィン系重合体としては、高圧法ポリエチレン、中低圧法ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ−4−メチル−1−ペンテン、ポリ−1−ブテン、ポリスチレン等のオレフィン系重合体、エチレン・プロピレン共重合体、エチレン・ブテン共重合体、プロピレン・ブテン共重合体等のオレフィン共重合体等が挙げられる。これらのオレフィン共重合体のうち、プロピレン系重合体が好ましく用いられる。また、ポリプロピレンと合成ゴムとからなる成形体、ポリアミド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂等からなる成形体、例えば自動車用バンパー等の成形体、さらには鋼板や電着処理用鋼板等の表面処理にも用いることができる。
【0115】
また本発明の樹脂分散体組成物が適用される成形体は、上記の各種重合体あるいは樹脂が、射出成形、圧縮成形、中空成形、押出成形、回転成形等の公知の成形法のいずれの方法によって成形されたものであってもよい。
これら成形体にタルク、亜鉛華、ガラス繊維、チタン白、硫酸マグネシウム等の無機充填剤、顔料等が配合されている場合にも、密着性の良い塗膜を形成することができる。
【0116】
[8−1]積層体の製造方法
基材上に樹脂層を形成する方法としては、特に限定されることなく公知の方法が使用しうるが、例えば、樹脂分散体又は塗料をスプレーで塗布する方法、ローラーで塗布する方法、刷毛で塗布する方法などが挙げられる。
樹脂分散体組成物又はプライマー、塗料を塗布した後、通常、ニクロム線、赤外線、高周波等により加熱して塗膜を硬化させ、所望の塗膜を表面に有する積層体を得ることができる。塗膜の硬化条件は、基材の材質、形状、使用する塗料の組成等によって適宜選ばれる。硬化温度に特に制限はないが、実用性を考慮して通常、50℃以上、好ましくは60℃以上である。ただし通常150℃以下、好ましくは130℃以下とする。
【0117】
積層される樹脂層の膜厚(硬化後)は、基材の材質、形状、使用する塗料の組成等によって適宜選びうるが、通常0.1μm以上であり、好ましくは1μm以上、更に好ましくは5μm以上である。但し通常500μm以下であり、好ましくは300μm以下、更に好ましくは200μm以下である。
【0118】
[8−2]熱可塑性樹脂成形体(F)
本発明の積層体の基材としては熱可塑性樹脂成形体が望ましい。熱可塑性樹脂成形体(F)としては、特に限定されるものではないが、例えばポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂等からなる成形体である。なかでも本発明はポリオレフィン樹脂からなる熱可塑性樹脂成形体(F)(以下、ポリオレフィン成形体と称する。)に適用すると好ましい。
【0119】
ポリオレフィン成形体は通常、結晶性ポリオレフィンの成形体であり、公知の各種ポリオレフィンを用いることができ、特に限定されないが、例えば、エチレン又はプロピレンの単独重合体、エチレン及びプロピレンの共重合体、エチレン又は/及びプロピレンとその他のコモノマー、例えばブテン−1、ペンテン−1、ヘキセン−1、ヘプテン−1、オクテン−1、シクロペンテン、シクロヘキセン、及びノルボルネンなどの炭素数2以上のα−オレフィンコモノマーとの共重合体、もしくはこれらコモノマーの2種類以上の共重合体を用いることができる。
【0120】
α−オレフィンコモノマーとして好ましくは炭素数2〜6のα−オレフィンコモノマーである。またα−オレフィンモノマーと酢酸ビニル、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステルなどのコモノマーとの共重合体、芳香族ビニルモノマーなどのコモノマーとの共重合体又はその水素添加体、共役ジエンブロック共重合体の水素添加体、なども用いることができる。なお単に共重合体という場合はランダム共重合体であってもブロック共重合体であってもよい。またポリオレフィンは必要に応じ変性されていてもよい。
【0121】
これらは用途に合わせて、単独でも混合物としても使用できる。
ポリオレフィンは、好ましくはメルトフローレート(MFR)が2g/10分以上であり、より好ましくは10g/10分以上、特に好ましくは25g/10分である。ただし好ましくは300g/10分以下、より好ましくは200g/10分以下である。MFRが下限値より高いとポリオレフィンの流れ性が高まる傾向にある。逆にMFRが上限値より低いと機械物性が高まる傾向にある。
【0122】
ポリオレフィンのMFRは、重合時に調整したものであってもよく、或いは重合後にジアシルパーオキサイド、ジアルキルパーオキサイド等の有機過酸化物で調整したものであってもよい。
ポリオレフィンとしてより好ましくは結晶性ポリプロピレンである。結晶性ポリプロピレンとは、プロピレン単独重合体及び/又はプロピレン・エチレン共重合体である。ここでプロピレン・エチレン共重合体とは、プロピレン・エチレンランダム共重合体及び/又はプロピレン・エチレンブロック共重合体であり、好ましくはプロピレン・エチレンブロック共重合体である。
【0123】
ここで、プロピレン・エチレンブロック共重合体は、結晶性ポリプロピレン部(a単位部)とエチレン・プロピレンランダム共重合体部(b単位部)とからなる。
上記a単位部は、通常、プロピレンの単独重合、場合によってはプロピレンに少量の他のα−オレフィンを共重合することによって得られる。
a単位部のポリプロピレン単独重合体のMFRは、好ましくは10g/10分以上、より好ましくは15g/10分以上、更に好ましくは20g/10分以上であり、特に好ましくは40g/10分以上である。但し好ましくは500g/10分以下、より好ましくは400g/10分以下、更に好ましくは300g/10分以下である。
【0124】
このMFRが下限値より高いほど流れ性が高まる傾向にある。逆にMFRが上限値より低いほど機械物性が高まる傾向にある。
一方、b単位部はプロピレンとエチレンとのランダム共重合によって得られるゴム状成分である。
b単位部のプロピレン・エチレンランダム共重合体部のプロピレン含量は、好ましくは30質量%以上、より好ましくは40質量%以上、更に好ましくは50質量%以上である。但し好ましくは85質量%以下、より好ましくは80質量%以下、更に好ましくは75質量%以下である。プロピレン含量がこの範囲である場合、その分散性や、ガラス転移温度が適切な範囲となり、衝撃特性が良好となる傾向がある。プロピレン含量は、プロピレン・エチレンランダム共重合体部の重合時にプロピレンとエチレンの濃度比を制御することにより調整できる。
【0125】
b単位部のプロピレン・エチレンランダム共重合体部の分子量は、特に制約はないが、分散性や耐衝撃性を考慮すれば、重量平均分子量(Mw)が好ましくは20万〜300万、より好ましくは30万〜250万、更に好ましくは40万〜200万である。
a単位部、b単位部の量については特に制限はないが、一般にa単位部は、好ましくは全体量の95質量%以下、より好ましくは50〜95質量%、更に好ましくは60〜90質量%、b単位部は、好ましくは全体量の5質量%以上、より好ましくは5〜50質量%、更に好ましくは10〜40質量%となるように調整される。b単位部の量が下限値以上であるほど耐衝撃特性が高まる傾向があり、上限値以下であるほど剛性、強度及び耐熱性が高まる傾向がある。
【0126】
本発明において、b単位部の量は昇温溶出分別法を用いて測定するものとする。即ちa単位部はオルトジクロロベンゼンによる抽出において100℃以下で溶出しないが、b単位部は容易に溶出する。従って、製造後のプロピレン・エチレンブロック共重合体に対して上記オルトジクロロベンゼンによる抽出分析により組成を判定するものとする。
a単位部とb単位部の量の比率は、プロピレン単独重合体部の重合量とプロピレン・エチレンランダム共重合体部の重合量によって決まるので、それぞれの重合時間を制御すること等により調整できる。
【0127】
プロピレン単独重合体やプロピレン・エチレンブロック共重合体の製造法は特に限定されるものではなく、公知の方法、条件の中から適宜に選択される。
プロピレンの重合触媒としては、通常、高立体規則性触媒が用いられる。例えば、四塩化チタンを有機アルミニウム化合物で還元し更に各種の電子供与体及び電子受容体で処理して得られた三塩化チタン組成物と、有機アルミニウム化合物及び芳香族カルボン酸エステルを組み合わせた触媒(特開昭56−100806号、特開昭56−120712号、特開昭58−104907号の各公報参照)、及び、ハロゲン化マグネシウムに四塩化チタンと各種の電子供与体を接触させた担持型触媒(特開昭57−63310号、同63−43915号、同63−83116号の各公報参照)等を例示することができる。更にWO91/04257号公報等に示されるようなメタロセン系触媒も挙げられる。なおメタロセン系触媒は、アルモキサンを含まなくてもよいが、好ましくはメタロセン化合物とアルモキサンとを組み合わせた触媒、いわゆるカミンスキー系触媒である。
【0128】
プロピレン・エチレンブロック共重合体は、まず上記触媒の存在下で気相重合法、液相塊状重合法、スラリー重合法等の製造プロセスを適用してプロピレンを単独で重合し、続いてプロピレンとエチレンをランダム重合することにより得られる。上記した溶融特性(MFR)等を有するプロピレン・エチレンブロック共重合体を得るためにはスラリー法や気相流動床法を用いて多段重合することが好ましい。或いはプロピレンの単独重合を多段で行い、続いてプロピレンとエチレンをランダム重合する方法で得ることもできる。b単位部の多いプロピレン・エチレンブロック共重合体を製造する場合は気相流動床法が特に好ましい。
【0129】
プロピレン単独重合体は、上記触媒の存在下で相重合法、液相塊状重合法、スラリー重合法等の製造プロセスを適用してプロピレンを単独で重合することにより得られる。上記した溶融特性(MFR)を有するプロピレン単独重合体を得るためにはスラリー法や気相流動床法を用いて多段重合することが好ましい。
本発明のプロピレン単独重合体及びプロピレン・エチレンブロック共重合体は、構造材料として用いるためには機械的物性に優れ剛性や耐衝撃特性が高いことが好ましい。即ち曲げ弾性率が、好ましくは300MPa以上、より好ましくは500〜3000MPa、更に好ましくは1000〜2000MPaである。この範囲内とすることで剛性に優れ構造材料として適したものとなる。またIZOD衝撃強度は、好ましくは1kJ/m2以上、より好ましくは2〜100kJ/m2、更に好ましくは5〜80kJ/m2、特に好ましくは8〜60kJ/m2である。この範囲内とすることで耐衝撃特性に優れ構造材料として適したものとなる。
熱可塑性樹脂成形体は1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0130】
[8−3]無機フィラー成分
本発明に用いられる熱可塑性樹脂成形体(F)は無機フィラー成分を含有することができる。
特に、結晶性ポリオレフィンに無機フィラー成分を配合することにより成形体の曲げ弾性率、剛性などの機械的性質を向上させることができる。
具体的には、タルク、マイカ、モンモリロナイト等の板状フィラー;短繊維ガラス繊維、長繊維ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、アルミナ繊維、ボロン繊維、ゾノライト等の繊維状フィラー;チタン酸カリウム、マグネシウムオキシサルフェート、窒化珪素、ホウ酸アルミニウム、塩基性硫酸マグネシウム、酸化亜鉛、ワラストナイト、炭酸カルシウム、炭化珪素等の針状(ウイスカー)フィラー;沈降性炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等の粒状フィラー;ガラスバルーンのようなバルン状フィラー、等である。亜鉛華、チタン白、硫酸マグネシウム等の無機充填剤や顔料も使用できる。なかでも物性とコストのバランスからタルク、マイカ、ガラス繊維、ウイスカーが好ましく、より好ましくはタルク、マイカ、ガラス繊維である。
【0131】
無機フィラー成分は、界面活性剤、カップリング剤等で表面処理を施されていてもよい。表面処理したフィラーは成形品の強度や耐熱剛性をさらに向上させる効果を有する。
無機フィラー成分の使用量は、成形品の目的や用途によって広い範囲から選択されるが、結晶性ポリオレフィン100質量部に対し、好ましくは1〜80質量部、より好ましくは2〜75質量部、更に好ましくは5〜60質量部である。
【0132】
無機フィラー成分を含有させることにより、結晶性ポリオレフィンの曲げ弾性率は、好ましくは1000MPa以上、より好ましくは1500〜10000MPa、更に好ましくは2000〜8000MPaに改善することができる。またIZOD衝撃強度は、好ましくは1kJ/m2以上、より好ましくは2〜80kJ/m2、更に好ましくは4〜60kJ/m2に改善できる。
無機フィラー成分は1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0133】
以下、好ましいフィラーについて詳述する。
(1)タルク
本発明で用いるタルクの平均粒径は、通常10μm以下、好ましくは0.5〜8μm、より好ましくは1〜7μmである。平均粒径値とは、レーザー回折法(例えば堀場製作所製LA920W)や液層沈降方式光透過法(例えば島津製作所製CP型等)による測定結果から粒度累積分布曲線を描き、これから読みとった累積量50質量%の粒径値である。本発明での値はレーザー回折法で測定した平均粒径値である。
【0134】
タルクとしては、天然に産出したタルクを機械的に微粉砕化したものを更に精密に分級して得られる微粒子状のものを用いる。一旦粗分級したものを更に分級してもよい。
機械的粉砕方法としては、例えばジョークラシャ−、ハンマークラシャ−、ロールクラシャー、スクリーンミル、ジェット粉砕機、コロイドミル、ローラーミル、振動ミル等の粉砕機を用いる方法が挙げられる。粉砕されたタルクは、上記平均粒径に調節するために、サイクロン、サイクロンエアセパレーター、ミクロセパレーター、シャープカットセパレター等の装置で1回又は繰り返し、湿式又は乾式分級される。
【0135】
本発明のタルクの製造方法としては、特定の粒径に粉砕した後、シャープカットセパレターにて分級操作を行うことが好ましい。
これらのタルクは、重合体との接着性或いは分散性を向上させる目的で、各種の有機チタネート系カップリング剤、有機シランカップリング剤、不飽和カルボン酸又はその無水物をグラフトした変性ポリオレフィン、脂肪酸、脂肪酸金属塩、脂肪酸エステル等によって表面処理されていてもよい。
【0136】
(2)ガラス繊維
ガラス繊維としてはガラスチョップドストランドを用いるのが一般的である。ガラスチョップドストランドの長さは通常3〜50mmであり、繊維の径は通常3〜25μm、好ましくは8〜14μmである。
ガラスチョップドストランドとしては、シラン系化合物による表面改質や、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン、エポキシ樹脂、オレフィン系成分などの集束剤等による表面処理を施したものを用いることが好ましい。
【0137】
集束剤としてのオレフィン系成分としては、不飽和カルボン酸変性ポリオレフィンやポリオレフィン低分子量物などが挙げられる。
本発明においては、結晶性ポリオレフィンとガラス繊維との界面接着による機械的強度の向上を図るために、不飽和カルボン酸及び/又はその誘導体により変性したポリオレフィンを配合してもよい。特にポリプロピレンを母体として変性したものが好ましく、変性率が0.1〜10質量%のものを用いることが好ましい。
【0138】
(3)マイカ
マイカは、平均粒径が2〜100μmで平均アスペクト比が10以上のものが好ましく、平均粒径が2〜80μmで平均アスペクト比が15以上のものがより好ましい。マイカの平均粒径が上記範囲内であることで、成形品の耐傷性、衝撃強度をより向上させ外観の低下が抑制できる。
【0139】
またマイカはいわゆる白マイカ、金マイカ、黒マイカ等いずれでも構わないが、金マイカ、白マイカが好ましく、白マイカがより好ましい。
マイカの製造方法は特に限定されず、前述のタルクに準じた方法で製造されるが、乾式粉砕・湿式分級又は湿式粉砕・湿式分級方式が好ましく、湿式粉砕・湿式分級方式がより好ましい。
【0140】
[8−4]エラストマー成分
本発明に用いられる熱可塑性樹脂成形体(F)が結晶性ポリオレフィン成形体である場合、更に、エラストマー成分を含有させることができる。これにより成形体の耐衝撃強度を向上させることができる。
エラストマー成分としては、エチレン・α−オレフィンランダム共重合ゴム、エチレン・α−オレフィン・非共役ジエン共重合体ゴム、スチレン含有熱可塑性エラストマー等が挙げられる。
【0141】
具体例としては、エチレン・プロピレン共重合体ゴム、エチレン・1−ブテン共重合体ゴム、エチレン・1−ヘキセン共重合体ゴム、エチレン・1−オクテン共重合体ゴム等のエチレン・α−オレフィン共重合体ゴム;エチレン・プロピレン・エチリデンノルボルネン共重合体ゴム(EPDM)等のエチレン・α−オレフィン・非共役ジエン共重合体ゴム;スチレン−ブタジエン−スチレントリブロック体の水素添加物(SEBS)、スチレン−イソプレン−スチレントリブロック体の水素添加物(SEPS)等のスチレン含有熱可塑性エラストマーが例示できる。
【0142】
これらのエラストマーは下記のように製造することができる。
これらエラストマー成分のMFR(230℃、2.16kg荷重)は、本発明の主要用途の一つである自動車外装材を考慮した場合、好ましくは0.5〜150g/10分、より好ましくは0.7〜100g/10分、更に好ましくは0.7〜80g/10分である。
エラストマー成分は1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0143】
[8−5]その他の成分
熱可塑性樹脂成形体(F)は、上記以外に、本発明の効果を著しく損なわない範囲で、任意の添加剤や配合成分を含有することができる。具体的には、着色するための顔料、フェノール系、イオウ系、リン系などの酸化防止剤、帯電防止剤、ヒンダードアミン等光安定剤、紫外線吸収剤、有機アルミ・タルク等の各種核剤、分散剤、中和剤、発泡剤、銅害防止剤、滑剤、難燃剤、ポリエチレン樹脂等他の樹脂、などを挙げることができる。
【0144】
[8−6]熱可塑性樹脂成形体(F)の製造方法
以上述べた樹脂に、必要に応じて各種成分を配合し、混合及び溶融混練する。混練方法は特に限定されず、一軸押出機、二軸押出機、バンバリーミキサー、ロールミキサー、ブラベンダープラストグラフ、ニーダー等の通常の混練機を用いて混練・造粒することによって、本発明の熱可塑性樹脂成形体(F)を構成する熱可塑性樹脂組成物が得られる。各成分の分散を良好にするためには、好ましくは二軸押出機を用いる。
【0145】
この混練・造粒の際には、上記各成分を同時に混練してもよく、また性能向上をはかるべく各成分を分割して混練する方法を採用することもできる。
次いで熱可塑性樹脂組成物を成形し熱可塑性樹脂成形体(F)を得るが、成形方法は公知の各種方法を用いることができる。
例えば射出成形(ガス射出成形も含む)、圧縮成形、射出圧縮成形(プレスインジェクション)、押出成形、中空成形、回転成形、カレンダー成形、インフレーション成形、一軸延伸フィルム成形、二軸延伸フィルム成形等が挙げられる。好ましくは射出成形、圧縮成形、射出圧縮成形を用いるのが好ましく、生産性等を考慮すると射出成形が特に好ましい。
【0146】
[8−7]積層体の用途
本発明の積層体は、塗膜密着性に優れ、さらに剛性、耐衝撃性、に優れた物性バランスを有する。また積層体を構成する樹脂層が実質的に界面活性剤を含まない場合にはブリードアウトも生じないため外観にも優れる。また、塩素などのハロゲンを含有する必要がないため環境負荷を少なくすることができる。
【0147】
従って本発明の積層体は、自動車、家電、建材など各種工業部品に用いることができ、特に、薄肉化、高機能化、大型化された部品・材料として実用に十分な性能を有している。
例えば、バンパー、インストルメントパネル、トリム、ガーニッシュなどの自動車部品、テレビケース、洗濯機槽、冷蔵庫部品、エアコン部品、掃除機部品などの家電機器部品、便座、便座蓋、水タンクなどのトイレタリー部品、浴槽、浴室の壁、天井、排水パンなどの浴室周りの部品などの各種工業部品用成形材料として用いることができる。
【実施例】
【0148】
次に本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、以下の実施例に制限されるものでは無い。
<物性測定方法及び評価方法>
(1)プロピレン含量
プロピレン−ブテン共重合体におけるプロピレンの含量[P]は、NMR装置(日本電子(株)製、400MHz)にて13C−NMRスペクトル測定法により測定した結果から算出した。試料350〜500mgを、10mmφのNMR用サンプル管中で、約2.2mlのオルトジクロロベンゼンを用いて完全に溶解させた。次いで、ロック溶媒として約0.2mlの重水素化ベンゼンを加え、均一化させた後、130℃でプロトン完全デカップリング法により測定を行った。測定条件は、パルス角90°、パルス間隔パルス間隔10秒、積算回数6000回で測定した。
プロピレン及びブテンのケミカルシフト及び含量はJ.C.Randall, Macromolecules, 11,592(1978)の記載を参考にして算出した。
【0149】
(2)重量平均分子量、数平均分子量
はじめに試料5mgを10mlのバイアル瓶に採取し、安定剤としてBHT250ppm含有のテトラヒドロフランを5g添加し50℃で完全に溶解させる。室温に冷却後孔径0.45μmのフィルターでろ過し、ポリマー濃度0.1重量%の試料溶液を調製した。次に、カラムとしてTSKgel GMHXL−L(30cm×2本)にガードカラムTSKguardcolumnHXL−Hを装着した東ソー(株)社製GPC HLC−8020を使用しGPC測定を行った。測定条件としては、試料溶液のインジェクション量:50μl、カラム温度:40℃、溶媒:テトラヒドロフラン、流量1.0ml/minで測定した。
【0150】
重量平均分子量、及び数平均分子量の算出に際しては、標準試料として市販の単分散のポリスチレン標準試料を測定し、標準試料の保持時間と分子量から検量線を作成し算出を行った。
【0151】
(3)グラフト率
重合体200mgとクロロホルム4800mgを10mlのサンプル瓶に入れて50℃で30分加熱し完全に溶解させた。材質NaCl、光路長0.5mmの液体セルにクロロホルムを入れ、バックグラウンドとした。次に溶解した重合体溶液を液体セルにいれて、日本分光(株)製FT−IR460plusを用い、積算回数32回にて赤外線吸収スペクトルを測定した。無水マレイン酸のグラフト率は、無水マレイン酸をクロロホルムに溶解した溶液を測定し検量線を作成したものを用いて計算した。そしてカルボニル基の吸収ピーク(1780cm−1付近の極大ピーク、1750〜1813cm−1)の面積から、別途作成した検量線に基づき、重合体中の酸成分含有量を算出し、これをグラフト率(質量%)とした。
【0152】
(4)分散粒子径
日機装(株)社製マイクロトラック UPAを用いて測定した。分散体の密度を0.9kg/m、形状を球形、分散媒を水として測定時間180秒にて測定し、体積換算として粒径が細かい方から累積で50%の粒子径、90%の粒子径を求めた。
【0153】
(5)ピール強度
自動車外装用グレードのポリプロピレンを70mm×150mm×3mmにインジェクション成型し基板を作成後、これを2等分し70mm×75mm×3mmの基板を作成した。一端の部分に変性ポリオレフィン組成物が塗布されないように約1cmマスキングテープを貼り付けた後、基板表面をイソプロピルアルコールで清拭した。次に変性ポリオレフィン組成物を塗布量約10g/mとなるように噴霧塗布し、この試験片をセーフベンドライヤー中90℃で3分乾燥後、マスキングテープを剥がした。
【0154】
次に2液型ポリウレタン塗料を塗布量約100−150g/mとなるように噴霧塗布した。次にこの塗布後の試験片をセーフベンドライヤー中90℃で30分乾燥した。
焼付け後25℃で24時間以上放置した積層体の、硬化した2液型ポリウレタン塗料の上からカッターで1.5cm幅に切り込みを入れた。
FUDOH社製レオメーターを用い、この切込みを入れた端を片方の治具に、反対側の端にあたる基板の部分をもう片方の治具に挟み、引っ張り速度50mm/minで180°方向に引っ張った時の剥離強度を測定し、剥離強度を1cm当りに換算した。
【0155】
[製造例1]
(溶融混練工程)
プロピレン−ブテン共重合体(三井化学社製、タフマーXM7080、プロピレン含有量80モル%)200kgと無水マレイン酸5kgをスーパーミキサーでドライブレンドした後、2軸押出機(日本製鋼所社製TEX54αII)を用い、プロピレン−ブテン共重合体100重量部に対し1重量部となるようにt−ブチルパーオキシイソプロピルモノカルボナート(日本油脂社製パーブチルI)を液添ポンプで途中フィードしながら、ニーディング部のシリンダー温度200℃、スクリュー回転数125rpm、吐出量80kg/時間の条件下で混練し、ペレット状の製品を得た。
【0156】
このようにして得られた無水マレイン酸変性プロピレン−ブテン共重合体の無水マレイン酸基の含量(グラフト率)は0.8重量%(無水マレイン酸基として0.08mmol/g、カルボン酸基として0.16mmol/g)であった。また重量平均分子量は156,000、数平均分子量は84,000(ともにポリスチレン換算)であった。
【0157】
(溶液変性工程)
次に、底抜き出し弁とオイル循環式ジャケットヒーターのついた2Lガラスフラスコに還流冷却管、温度計、窒素ガス吹込み管、攪拌機を設置した後、上記無水マレイン酸変性プロピレン−ブテン共重合体150gとトルエン150gを仕込み、窒素ガスを吹き込みながら110℃になるまで加温、撹拌した。
【0158】
昇温後、無水マレイン酸2.25gを加えて溶解させた後、パーブチルIを0.75g加え、7時間同温度で撹拌を続けた。そののち溶液0.5gを抜き出し、アセトンを加えて、沈殿したポリマーを濾別し、更にアセトンで沈殿・濾別を繰り返し、最終的に得られたポリマーを減圧乾燥した。この変性ポリマーの無水マレイン酸基の含量(グラフト率)は1.5重量%(無水マレイン酸基として0.15mmol/g、カルボン酸基として0.30mmol/g)であった。また重量平均分子量は146,000、数平均分子量は77,000(ともにポリスチレン換算)であった。
【0159】
(乳化工程)
次に、溶液にトルエン129gを加え希釈した後、テトラキス[メチレン−3−(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’―ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン(チバスペシャリティケミカル社製 イルガノックス1010)0.075g加えた。ジャケット温度(外温)を75℃に下げ、更にイソプロパノール15gを加えて1時間撹拌した後、70℃の温水600gを加え撹拌した。15分撹拌を続けた後、静置すると上部にトルエン溶液相、下部に温水相とニ相に分離するので、底抜き出し弁より温水を抜き出した。温水での洗浄操作をもう1回繰り返した後、トルエン溶液に、メトキシポリ(オキシエチレン/オキシプロピレン)−2−プロピルアミン(ハンツマン社製ポリエーテルアミン;ジェファーミンM−1000、分子量1000(公称値))の22.5g(22.5mmol)をイソプロパノール405gおよび水101gに溶解した溶液を、1時間かけて滴下した。
【0160】
還流冷却管とフラスコとの間にディーン・スターク管を設置し、ジャケット温度90℃にて得られた液体を減圧して溶媒を120g留去し、水90gを加える工程を5回繰り返した。その後さらに2−アミノ−2−メチル−1−プロパノールの90%水溶液(AMP90)1.5g(15mmol)を加え、固形分が30重量%になるまでトルエンとイソプロパノールと水を減圧留去し、白色の水分散体を得た。分散粒子径を測定した結果、50%粒子径は46μm、90%粒子径は64μmであった。
【0161】
[参考例1]
製造例1のポリオレフィン水性分散体(固形分30wt%)を、前記の方法で基板に塗装し、ピール強度を評価した。結果を表1に示す。
【0162】
[実施例1]
第一工業社製 ノニオン性自己乳化型ポリウレタン水性分散体 スーパーフレックス500M(固形分45wt%、粒子径d50 150nm、Tg−39℃(カタログ値))20g及び、製造例1のポリオレフィン水性分散体(固形分30wt%)15gを各々pH7.5以上に調整した後、混合し樹脂分散体組成物を作成し、分散粒子径を測定した。
得られた樹脂分散体組成物を、前記の方法で基板に塗装し、ピール強度を評価した。結果を表1に示す。スーパーフレックス500Mを使用していない参考例1と比較して密着性が低下することなく、良好な密着性を示した。
【0163】
[実施例2]
実施例1のスーパーフレックス500Mの代わりに、第一工業社製 ノニオン性強制乳化型ポリウレタン水性分散体 スーパーフレックスE4000(固形分45wt%、粒子径d50 280nm、Tg−58℃(カタログ値))20gを用いた以外は実施例1と同様の方法で樹脂分散体組成物を作成して評価した。結果を表1に示す。スーパーフレックスE4000を使用していない参考例1と比較して密着性が低下することなく、良好な密着性を示した。
【0164】
[実施例3]
実施例1のスーパーフレックス500Mの代わりに、第一工業社製 アニオン性ポリウレタン水性分散体 スーパーフレックス150(固形分35wt%、粒子径d50 75nm、Tg 40℃(カタログ値))を用いた以外は実施例1と同様の方法で樹脂分散体組成物を作成して評価した。結果を表1に示す。スーパーフレックス150を使用していない参考例1と比較して密着性が大幅に低下することなく、良好な密着性を示した。
【0165】
[比較例1]
実施例1のスーパーフレックス500Mの代わりに、第一工業社製 アニオン性ポリウレタン水性分散体 スーパーフレックス210(固形分35wt%、粒子径d50 29nm、Tg 41℃(カタログ値))を用いた以外は実施例1と同様の方法で樹脂分散体組成物を作成して評価した。結果を表1に示す。スーパーフレックス210を使用していない参考例1と比較して、密着性が大幅に低下した。
【0166】
[実施例4]
実施例1のスーパーフレックス500Mの代わりに、BASFジャパン社製 アニオン性アクリル水性分散体 ジョンクリル1980(固形分40wt%、粒子径d50 51nm、Tg 69℃(カタログ値))を用いた以外は実施例1と同様の方法で樹脂分散体組成物を作成して評価した。結果を表1に示す。
ジョンクリル1980を使用していない参考例1と比較して密着性が大幅に低下することなく、良好な密着性を示した。
【0167】
[比較例2]
実施例1のスーパーフレックス500Mの代わりに、BASFジャパン社製 アニオン性アクリル水性分散体 ジョンクリル1535(固形分41wt%、粒子径d50 62nm、Tg 50℃(カタログ値))を用いた以外は実施例1と同様の方法で樹脂分散体組成物を作成して評価した。結果を表1に示す。
ジョンクリル1535を使用していない参考例1と比較して、密着性が大幅に低下した。
【0168】
[比較例3]
実施例1のスーパーフレックス500Mの代わりに、BASFジャパン社製 アニオン性アクリル水性分散体 ジョンクリル57J(固形分37wt%、Tg 67℃(カタログ値))を用いた以外は実施例1と同様の方法で樹脂分散体組成物を作成して評価した。結果を表1に示す。ジョンクリル57Jを使用していない参考例1と比較して、密着性が大幅に低下した。
【0169】
[参考例2]
東洋化成社製 塩素化PP水性分散体 EH−801(固形分30重量%、塩素化度16wt%、Mw45,000)を、実施例1と同様の方法で樹脂分散体組成物を作成して評価した。結果を表1に示す。
【0170】
[比較例4]
実施例1における製造例1のポリオレフィン水性分散体の代わりに、東洋化成社製 塩素化ポリプロピレン水性分散体 EH−801(固形分30重量%)を用いた以外は実施例1と同様の方法で樹脂分散体組成物を作成して評価した。結果を表1に示す。親水性高分子を有さない重合体の水性分散体であるEH−801を使用した場合には、スーパーフレックス500Mを使用していない参考例2と比較して、密着性が大幅に低下した。
【0171】
【表1】

【産業上の利用可能性】
【0172】
本発明の樹脂分散体組成物は、結晶性を有するオレフィン系重合体に対する表面処理剤、プライマー、接着剤、コーティング剤、塗料等としてきわめて有用である。また、本発明の積層体は、塗膜密着性に優れ、幅広い工業製品に適用可能である。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ポリオレフィン(A)に親水性高分子(B)を、(A):(B)=100:5〜100:500(重量比)の割合で結合させてなる重合体(C)と、酸価0〜80mgKOH/gであるアクリル樹脂及び/又は酸価0〜40mgKOH/gであるウレタン樹脂を、水に分散させてなることを特徴とする樹脂分散体組成物。
【請求項2】
前記アクリル樹脂がノニオン性アクリル樹脂、前記ウレタン樹脂がノニオン性ウレタン樹脂である、請求項1に記載の樹脂分散体組成物。
【請求項3】
前記アクリル樹脂及び/又は前記ウレタン樹脂のTgが40℃以下である、請求項1又は2に記載の樹脂分散体組成物。
【請求項4】
前記重合体(C)と前記アクリル樹脂及び/又はウレタン樹脂がそれぞれ別々の粒子を形成して分散してなる、請求項1〜3のいずれかに記載の樹脂分散体組成物。
【請求項5】
前記重合体(C)が、ポリオレフィン(A)に親水性高分子(B)がグラフト結合したグラフト共重合体である、請求項1〜4のいずれかに記載の樹脂分散体組成物。
【請求項6】
請求項1〜5のいずれかに記載の樹脂分散体組成物を含んでなる、プライマー。
【請求項7】
請求項1〜5のいずれかに記載の樹脂分散体組成物を含んでなる、塗料。
【請求項8】
熱可塑性樹脂成形体(F)に、請求項1〜5のいずれかに記載の樹脂分散体組成物、請求項6の記載のプライマー、又は請求項7に記載の塗料を塗布し、樹脂層が形成されてなる、積層体。

【公開番号】特開2010−53188(P2010−53188A)
【公開日】平成22年3月11日(2010.3.11)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−217358(P2008−217358)
【出願日】平成20年8月26日(2008.8.26)
【出願人】(000005968)三菱化学株式会社 (4,356)
【Fターム(参考)】