説明

不飽和ポリエステル樹脂組成物及び成形品

【課題】その硬化物が強度、耐クラック性、耐煮沸水性等の各種物性に優れるうえ、樹脂組成物の初期の色数が低く、着色や変色を充分に抑制でき、様々な用途に有用な不飽和ポリエステル樹脂組成物及びそれを用いた成形品を提供する。
【解決手段】不飽和ポリエステル及び重合性単量体を含み、該不飽和ポリエステルは、多塩基酸成分とグリコール成分とから得られるものであり、該多塩基酸成分は、該多塩基酸成分100モル%に対し、芳香族飽和多塩基酸及び/又は直鎖構造の飽和多塩基酸を含む飽和多塩基酸0〜70モル%と、不飽和多塩基酸30〜100モル%とからなり、該グリコール成分は、該グリコール成分100モル%に対し、炭素数3〜6で、かつ両末端に水酸基を有する直鎖構造(エーテル結合を除く)のグリコール化合物を30モル%以上含む不飽和ポリエステル樹脂組成物。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、不飽和ポリエステル樹脂組成物及び成形品に関する。より詳しくは、様々な分野で有用な不飽和ポリエステル樹脂組成物及びそれを用いた成形品に関する。
【背景技術】
【0002】
不飽和ポリエステル樹脂組成物は、建築分野等における建築材料の仕上げ材等として用いられ、例えば、常温で硬化する常温硬化システムに適応できるものが広く採用されている。このような不飽和ポリエステル樹脂は、常温でラジカル重合可能であり、硬化物が靱性、強度、耐久性等の性能を有することから、例えば、塗料やゲルコート材、ライニング材等の被覆材、床材、化粧板、家具材、防食材、防水材(防水ライニング材)、積層材料、繊維強化プラスチック(FRP:Fiber Reinforced Plastics)材料、WPC(Wood Plastic Combination)、ボタン、バスタブ(浴槽)、人工大理石、包装品等の様々な分野において広く用いられている。
【0003】
従来の不飽和ポリエステル樹脂組成物としては、例えば、特許文献1に、光沢保持率と耐黄変性とが共に改善された樹脂組成物として、脂環式飽和二塩基酸及び脂肪族不飽和二塩基酸と特定の多価アルコール成分とから誘導される不飽和ポリエステル、及び、重合性単量体を含有する不飽和ポリエステル樹脂組成物が開示されている。また、特許文献2には、ノボラック型エポキシ(メタ)アクリレート樹脂と同等以上の耐アルコール性能を有し、かつ経済性に優れた樹脂組成物として、二塩基酸成分と、主鎖の炭素数が1〜3でかつ側鎖数が0又は1であるグリコールを含む多価アルコール成分とから得られる不飽和ポリエステル、及び、重合性単量体を含む不飽和ポリエステル樹脂組成物が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特許第4311894号公報
【特許文献2】特開2009−24163号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上述したように、不飽和ポリエステル樹脂組成物に関して検討がなされている。例えば、各種の建造物や床面等の防食、防水、保護、強度や美観の保持を目的として、塗料、ゲルコート剤、ライニング材等の被覆材や、一般の積層用途(補強、補修、水タンク等)、防水ライニング用途に利用される場合、不飽和ポリエステル樹脂組成物には、基材表面を保護し美観を保つ保護機能や美装機能、また、これらの機能の持続性能を向上させるために、その硬化物が強度や耐クラック性、耐煮沸水性、耐熱性等に優れる他、美観等の観点から樹脂組成物の色数が低いことも要求される。また例えば、ボタンに使用される場合にも、クラックや欠け防止のため、その硬化物が強度や耐クラック性、耐熱性等に優れることが要求され、更に、シャツ用ボタン等では淡色であることが望ましいことから、樹脂組成物の色数が低く、また着色や変色が起こりにくいことも求められている。
【0006】
しかしながら、従来の不飽和ポリエステル樹脂組成物では、これらの求められる性能を同時にバランスよく発揮できるものはない。具体的にいうと、充分な耐クラック性を確保するためには、良好な伸び率(引張伸び率)が求められるが、このために、従来の技術では、不飽和度(不飽和ポリエステルを形成する酸成分由来の不飽和度)を下げたり、グリコール成分としてジエチレングリコール等のエーテルグリコール化合物を使用したりすることがなされている。しかし、これらの手段は同時に耐煮沸水性を低下させることにもなる。また、ジエチレングリコール等のエーテル結合を有するグリコール化合物を使用することによる樹脂組成物の着色も懸念される。
【0007】
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、その硬化物が強度、耐クラック性、耐煮沸水性等の各種物性に優れるうえ、樹脂組成物の初期の色数が低く、着色や変色を充分に抑制でき、様々な用途に有用な不飽和ポリエステル樹脂組成物及びそれを用いた成形品を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明者等は、硬化物が伸び率及び耐煮沸水性を同時に満足できる不飽和ポリエステル樹脂組成物について種々検討したところ、不飽和ポリエステルを形成するグリコール成分として、特定のグリコール化合物を特定量用いることによって、その硬化物の強度及び伸び率を確保しつつ、耐煮沸水性を向上させることができるという、従来技術からは想定できない特異な物性を発揮できることを見いだし、しかも樹脂組成物の初期の色数が低く、硬化物の着色や変色も充分に抑制できることを見いだした。そして、このような不飽和ポリエステル樹脂組成物が、特に成形品用樹脂組成物として有用なものであり、また具体的にはゲルコート用、積層用又はボタン(釦)用の樹脂組成物として有用なものであることを見いだし、更に、当該樹脂組成物を用いてなる成形品が各種用途で好適なものとなることを見いだし、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。
【0009】
すなわち本発明は、不飽和ポリエステル及び重合性単量体を含む不飽和ポリエステル樹脂組成物であって、該不飽和ポリエステルは、多塩基酸成分とグリコール成分とから得られるものであり、該多塩基酸成分は、該多塩基酸成分100モル%に対し、芳香族飽和多塩基酸及び/又は直鎖構造の飽和多塩基酸を含む飽和多塩基酸0〜70モル%と、不飽和多塩基酸30〜100モル%とからなり、該グリコール成分は、該グリコール成分100モル%に対し、炭素数3〜6で、かつ両末端に水酸基を有する直鎖構造(エーテル結合を除く)のグリコール化合物を30モル%以上含む不飽和ポリエステル樹脂組成物である。
本発明はまた、上記不飽和ポリエステル樹脂組成物を用いてなる成形品でもある。
以下に本発明を詳述する。
【0010】
−不飽和ポリエステル樹脂組成物−
本発明の不飽和ポリエステル樹脂組成物(以下、「樹脂組成物」ともいう。)は、不飽和ポリエステル及び重合性単量体を含有するものであり、本発明の作用効果を損なわない範囲内でその他の成分を含んでもよい。なお、各成分はそれぞれ1種又は2種以上を使用することができる。本明細書中では、不飽和ポリエステル及び重合性単量体の混合物を「不飽和ポリエステル樹脂」と称することもある。
【0011】
上記不飽和ポリエステル樹脂組成物において、不飽和ポリエステルと重合性単量体との含有割合としては、不飽和ポリエステル/重合性単量体(質量割合)=50〜90/10〜50であることが好適である。この範囲内にあることで、樹脂組成物の硬化物の耐候性や耐熱水性(耐煮沸水性)をより向上できるとともに、樹脂組成物の粘度がより適切なものとなって作業性をより高めることができる。また同時に、硬化物の表面性や樹脂組成物の硬化性をより充分なものとすることができる。より好ましくは、不飽和ポリエステル/重合性単量体(質量割合)=60〜90/10〜40であり、更に好ましくは60〜80/20〜40である。
【0012】
<不飽和ポリエステル>
上記樹脂組成物において、不飽和ポリエステルは、多塩基酸成分とグリコール成分とから得られるものである。具体的には、多塩基酸成分とグリコール成分とを縮合反応して得られるものであることが好適である。また、多塩基酸成分とグリコール成分との反応モル比としては特に限定されないが、例えば、多塩基酸成分/グリコール成分(モル比)=100/90〜100/120であることが好ましい。より好ましくは、100/95〜100/110である。
【0013】
上記不飽和ポリエステルはまた、酸価が5mg/KOH以上、40mg/KOH以下であることが好適である。この範囲にあることによって、耐煮沸水性をより充分に発揮することが可能になる。より好ましくは5mg/KOH以上、30mg/KOH以下である。
なお、酸価は、JIS K6901.5.3−2008に記載の方法に準拠して測定することができる。
【0014】
〔多塩基酸成分〕
上記不飽和ポリエステルの原料たる多塩基酸成分は、不飽和多塩基酸を必須とし、その一部が飽和多塩基酸に置き換えられたものであってもよい。また、飽和多塩基酸は、芳香族飽和多塩基酸及び/又は直鎖構造の飽和多塩基酸を含むものが適当である。飽和多塩基酸100モル%に対する、芳香族飽和多塩基酸及び直鎖構造の飽和多塩基酸の合計量としては、例えば、50モル%以上であることが好ましい。より好ましくは70モル%以上、更に好ましくは90モル%以上、特に好ましくは100モル%、すなわち、本発明で使用する飽和多塩基酸が、すべて芳香族飽和多塩基酸及び/又は直鎖構造の飽和多塩基酸である形態である。
【0015】
上記多塩基酸成分としてはまた、多塩基酸成分100モル%に対し、芳香族飽和多塩基酸及び/又は直鎖構造の飽和多塩基酸を含む飽和多塩基酸0〜70モル%と、不飽和多塩基酸30〜100モル%とからなるものが適当である。中でも、芳香族飽和多塩基酸及び/又は直鎖構造の飽和多塩基酸を含む飽和多塩基酸と、不飽和多塩基酸とを必須とするものが好ましい。上記多塩基酸成分としてより好ましくは、上記多塩基酸成分100モル%に対し、芳香族飽和多塩基酸及び/又は直鎖構造の飽和多塩基酸を含む飽和多塩基酸1〜70モル%と、不飽和多塩基酸30〜99モル%とからなる形態であり、このような形態もまた、本発明の好適な形態の1つである。これによって、硬化物の強度及び耐煮沸水性等をより充分に向上することが可能となる。上記多塩基酸成分100モル%に対する、上記飽和多塩基酸及び不飽和多塩基酸の含有割合として更に好ましくは、上記飽和多塩基酸:20〜70モル%、不飽和多塩基酸:30〜80モル%である。
【0016】
上記飽和多塩基酸において、芳香族飽和多塩基酸としては、例えば、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸、ピロメリット酸;これらの酸の無水物;これらの酸のハロゲン化物;これらの酸のアルキルエステル等の1種又は2種以上を使用することができる。
【0017】
上記直鎖構造の飽和多塩基酸としては、例えば、アジピン酸、コハク酸、アゼライン酸、セバシン酸;これらの酸の無水物;これらの酸のハロゲン化物;これらの酸のアルキルエステル等の1種又は2種以上を使用することができる。
【0018】
上記芳香族飽和多塩基酸及び直鎖構造の飽和多塩基酸の中でも、無水フタル酸、イソフタル酸及び/又はテレフタル酸を用いることが好ましい。すなわち、上記多塩基酸成分として飽和多塩基酸を用いる場合は、少なくとも無水フタル酸、イソフタル酸及び/又はテレフタル酸を用いることが好適である。この場合、イソフタル酸及び/又はテレフタル酸の使用量としては、多塩基酸成分の総量100モル%に対して、20モル%以上であることが好適である。これにより、耐煮沸水性(耐熱水性)をより充分に向上することができる。より好ましくは30モル%以上である。また、70モル%以下であることが好ましく、これにより、硬化性や強度をより向上することができる。より好ましくは60モル%以下、更に好ましくは50モル%以下である。
【0019】
その他の飽和多塩基酸としては、例えば、マロン酸、メチルコハク酸、2,2−ジメチルコハク酸、2,3−ジメチルコハク酸、ヘキシルコハク酸、グルタル酸、2−メチルグルタル酸、3−メチルグルタル酸、2,2−ジメチルグルタル酸、3,3−ジメチルグルタル酸、3,3−ジエチルグルタル酸、ピメリン酸、スベリン酸等の脂肪族飽和多塩基酸;ヘット酸、1,2−ヘキサヒドロフタル酸、1,1−シクロブタンジカルボン酸、trans−1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、ダイマー酸等の脂環式飽和多塩基酸;これらの酸の無水物;これらの酸のハロゲン化物;これらの酸のアルキルエステル等の1種又は2種以上が挙げられる。
【0020】
上記不飽和多塩基酸としては、例えば、マレイン酸、フマル酸、アコニット酸、イタコン酸等のα,β―不飽和多塩基酸;ジヒドロムコン酸等のβ,γ―不飽和多塩基酸;これらの酸の無水物;これらの酸のハロゲン化物;これらの酸のアルキルエステル等の1種又は2種以上を使用することができる。また、不飽和結合を有する不飽和多塩基酸成分として、例えば、テトラヒドロ無水フタル酸、α−テルピネン−無水マレイン酸付加物、シクロペンタジエン−無水マレイン酸付加物(エンドメチレンテトラヒドロフタル酸)、ロジン、エステルガム、乾性油脂肪酸、半乾性油、脂肪酸等の1種又は2種以上を使用することもできる。
【0021】
〔グリコール成分〕
上記グリコール成分は、炭素数3〜6で、かつ両末端に水酸基を有する直鎖構造(エーテル結合を除く)のグリコール化合物(「グリコール化合物(A)」とも称す。)を必須とするものである。このような化合物を必須とすることによって、硬化物の強度及び伸び率を確保しつつ、耐煮沸水性を向上させることができ、しかも樹脂組成物の初期の色数が低く、硬化物の着色や変色を充分に抑制することが可能になる。
なお、ここでいう直鎖構造とは、側鎖を有さない構造であることを意味し、また、「エーテル構造を除く」とは、直鎖構造中にエーテル構造(−O−)を有しないことを意味する。
【0022】
上記グリコール化合物(A)としては、例えば、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−ヘキサンジオール等が好ましい。中でも、炭素数3〜4の化合物が好適であり、これにより、硬化物の強度、伸び率及び耐煮沸水性を同時にバランスよく発揮できるという効果が更に一層向上されることになる。すなわち、上記グリコール化合物(A)の炭素数は3〜4であることが好ましい。より好ましい炭素数は3である。
上記グリコール化合物(A)はまた、動植物由来のグリコールであってもよい。
【0023】
上記グリコール成分はまた、その他のグリコール化合物として、例えば、下記化合物等の1種又は2種以上を含んでもよい。また、動植物由来のグリコールを含んでもよい。
エチレングリコール、ジエチレングリコール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、ジプロピレングリコール、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール(ネオペンチルグリコール)、2−エチル−1,4−ブタンジオール、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、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−ジメチロールシクロヘキサン、2,2−ジエチルプロパン−1,3−ジオール、3−メチルペンタン−1,4−ジオール、2,2−ジエチルブタン−1,3−ジオール、4,5−ノナンジオール、トリエチレングリコール、水素化ビスフェノールA、ビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物、水素化ビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール等。
【0024】
上記グリコール成分としてはまた、該グリコール成分100モル%に対し、上記グリコール化合物(A)を30モル%以上含むことが適当である。これによって、硬化物の強度及び伸び率を確保しつつ、耐煮沸水性を向上させることができ、しかも樹脂組成物の初期の色数が低く、硬化物の着色や変色も充分に抑制できるという効果を充分に発揮することが可能になる。グリコール成分(使用総量)100モル%に対するグリコール化合物(A)の含有割合として好ましくは、35モル%以上、より好ましくは40モル%以上、更に好ましくは50モル%以上である。
【0025】
<重合性単量体>
上記重合性単量体としては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、β−メチルスチレン、ビニルトルエン(o−、m−、p−メチルスチレン)、tert−ブチルスチレン等のスチレン系単量体;メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレート、フェノキシエチルメタクリレート、(ポリ)エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、(ポリ)プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAアルキレンオキサイドジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリレート系単量体;ジビニルベンゼン、酢酸ビニル、エチレングリコールモノアリルエーテル、プロピレングリコールモノアリルエーテル等の1種又は2種以上を使用することができる。
【0026】
上記重合性単量体の中でも、スチレン系単量体、(メタ)アクリレート系単量体が好ましく、上記重合性単量体がスチレン系単量体及び/又は(メタ)アクリレート系単量体を含む形態もまた、本発明の好適な形態の1つである。中でも、重合性単量体100質量%に対し、スチレン系単量体及び(メタ)アクリレート系単量体の総量が50質量%以上であることが好ましく、より好ましくは70質量%以上、更に好ましくは90質量%以上、特に好ましくは100質量%、すなわち本発明で使用する重合性単量体が、すべてスチレン系単量体及び/又は(メタ)アクリレート系単量体である形態である。なお、上記重合性単量体としてスチレン系単量体を少なくとも用いることも好適である。
【0027】
上記樹脂組成物は、以下の硬化剤で硬化させることができる。硬化剤としては、例えば、アセチルアセトンパーオキサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド(MEKPO)、ジエチルケトンパーオキサイド、メチルプロピルケトンパーオキサイド、メチルイソブチルケトンパーオキサイド、メチルアセトアセテートパーオキサイド、エチルアセトアセテートパーオキサイド、シクロヘキサノンパーオキサイド、メチルシクロヘキサノンパーオキサイド、3,3,5−トリメチルシクロヘキサノンパーオキサイド、キュメンパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、t−ブチルイソプロピルパーオキシカーボネート、1,1−ジブチルパーオキシ−3,3,5−トリメチルシクロヘキサノン、t−ブチルパーオキシ−2−エチルへキサノエート、アミルパーオキシ−p−2−エチルヘキサノエート、2−エチルヘキシルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシベンゾエート、t−へキシルパーオキシベンゾエート等の1種又は2種以上を使用することができる。
上記硬化剤の使用量としては、例えば、不飽和ポリエステル樹脂(不飽和ポリエステルと重合性単量体との合計量)100重量部に対して、0.1重量部以上、5重量部以下であることが好適である。より好ましくは0.3質量%以上、3質量%以下である。
【0028】
<その他の成分>
上記樹脂組成物はまた、必要に応じ、硬化を促進するための硬化促進剤を含むことが好ましく、硬化促進剤としては金属石鹸が好適である。
上記金属石鹸としては、例えば、ナフテン酸コバルト、オクチル酸コバルト等のコバルト塩や、ナフテン酸マンガン、ナフテン酸カリウム、オクチル酸カリウム、ナフテン酸カルシウム、オクチル酸カルシウム等の1種又は2種以上を使用することができる。中でも、コバルト塩を必須とすることが好適である。
上記硬化促進剤の使用量としては、例えば、不飽和ポリエステル樹脂100重量部に対して、金属成分量として、0.01重量部以上、5重量部以下であることが好適である。この範囲とすることによって、硬化速度を適度に高め、かつより充分な硬化性を発揮できると同時に、硬化物の強度や色調をより充分なものとすることが可能になる。より好ましくは0.1重量部以上、2重量部以下であり、更に好ましくは0.3重量部以上、1重量部以下である。
【0029】
上記樹脂組成物はまた、必要に応じ、樹脂の硬化を促進させるための促進助剤を含んでいてもよい。
上記促進助剤としては、例えば、アセチルアセトン、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、α−アセチル−γ−ブチロラクトン、N−ピロジニノアセトアセタミド、N,Nジメチルアセトアセタミド等のβ−ジケトン類;ジメチルアニリン、N,N−ジメチルトルイジン、N,N−ジエチルアニリン、N,N−ジ(ヒドロキシ)−4−メチルアニリン等のアミン類等のβ−ケトエステル、β−ケトアミド類等の1種又は2種以上を使用することができる。
上記促進助剤の使用量としては、不飽和ポリエステル樹脂100重量部に対して、0.005重量部以上、1重量部以下であることが好ましい。より好ましくは、0.01重量部以上、0.5重量部以下である。
【0030】
上記樹脂組成物は更に、本発明の作用効果を損なわない範囲内で、例えば、空気乾燥性付与剤、揺変性付与剤、繊維強化材(補強繊維材)、充填材(剤)、重合禁止剤、消泡剤、増粘剤、無機骨材、不活性粉体、低収縮化剤、内部離型剤、着色剤、柄剤、紫外線吸収剤、老化防止剤、可塑剤、難燃剤、安定剤等の添加剤(材)の1種又は2種以上を含有するものであってもよい。
【0031】
上記空気乾燥性付与剤とは、樹脂が硬化する際に樹脂から形成される被膜や成形物の表面に析出し、空気との遮断層を該表面に形成することにより、空気中の酸素が樹脂のラジカル重合を阻害することを防止して樹脂の乾燥性を向上させる作用を有するものである。このような空気乾燥性付与剤としては、例えば、以下の(1)〜(3)に記載するワックス類等が挙げられる。
(1)天然ワックスとしては、例えばキャンデリラワックス、カルナバワックス、ライスワックス、木蝋、ホホバ油等の植物系ワックス;密蝋、ラノリン、鯨蝋等の動物系ワックス;モンタンワックス、オゾケライト、セレシン等の鉱物系ワックス;パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラタム等の石油系ワックス等が挙げられる。
(2)合成ワックスとしては、例えばフィッシャートロプシュワックス、ポリエチレンワックス等の合成炭化水素;モンタンワックス誘導体、パラフィンワックス誘導体、マイクロクリスタリンワックス誘導体等の変性ワックス;動物性油脂の誘導体;カルボキシル基含有単量体とオレフィンとの共重合体;硬化ひまし油、硬化ひまし油誘導体等の水素化ワックス;ステアリン酸、ドデカン酸、ステアリン酸オクタデシル等の炭素数12以上の脂肪酸及びその誘導体;アルキルフェニールや高級アルコールに、エチレンオキサイドやプロピレンオキサイド等のアルキレンオキサイドが付加したアルコール類等が挙げられる。
(3)その他のものとしては、例えば、天然ワックスや合成ワックス等の配合ワックス等が挙げられる。
これらは単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。また、上記ワックス類に、他の成分を含んでもよい。
【0032】
これらの中でも、パラフィンワックスを用いることが好ましい。
なお、樹脂組成物を常温で硬化させる場合には、上記空気乾燥性付与剤としては、JIS K2235−1991に分類される融点が40〜80℃であるものを用いることが好ましい。これにより、樹脂組成物の施工において、硬化途中の樹脂組成物から形成される被膜や成形物の表面に析出しやすくなることから、空気との遮断層が充分に形成されることとなる。
上記空気乾燥性付与剤の使用が必要な場合、使用量は特に限定されないが、不飽和ポリエステル樹脂100重量部に対して、0.001重量部(10ppm)以上、1重量部以下とすることが好ましい。より好ましくは0.01重量部以上、0.3重量部以下である。
【0033】
上記揺変性付与剤としては、無水微粉末シリカ、アスベスト、クレー等が挙げられる。充填剤としては、水酸化アルミ、タルク、珪砂、炭酸カルシウム、酸化アンチモン等が挙げられる。
上記繊維強化材(補強繊維材)としては、例えば、ガラス繊維、金属繊維、セラミック繊維や炭素繊維等の1種又は2種以上を用いることができ、また、形状としては、チョップドストランドマット、クロス(織物)、不織布、三次元織物等の1種又は2種以上のものが使用できる。使用量としては特に限定されないが、成形材料(不飽和ポリエステル樹脂組成物)を100質量%とすると、5〜60質量%であることが好適であり、より好ましくは10〜50質量%である。
【0034】
上記充填剤としては、例えば、水酸化アルミニウム(ATH)、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、アルミナ、クレー、タルク、ガラスパウダー、ミルドファイバー、クリストバライト、マイカ、シリカ、川砂、珪藻土、雲母粉末、石膏、ガラス粉末等の無機充填剤;有機充填剤等が挙げられ、使用量としては特に限定されないが、不飽和ポリエステル樹脂100重量部に対して、20重量部以上、300重量部以下であることが好ましい。
上記重合禁止剤は、可使時間、硬化反応の立ち上がりを調整するために用いられ、例えば、ハイドロキノン、メチルハイドロキノン等のハイドロキノン類;ベンゾキノン、メチル−p−ベンゾキノン等のベンゾキノン類;t−ブチルカテコール等のカテコール類;2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール、4−メトキシフェノール等のフェノール類;フェノチアジン、ナフテン酸銅等が好適である。
上記消泡剤としては、シリコン系等の他、市販の高分子系消飽剤その他添加剤を用いることができる。
【0035】
上記増粘剤としては、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化亜鉛等の多価金属酸化物;水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム等の多価金属水酸化物;多官能イソシアネート等が好適である。
上記無機骨材としては、珪砂、シリカ、クレー、ベントナイト、水酸化アルミニウム、アルミナ、タルク、炭酸カルシウム等の無機粉体等が好適である。
上記不活性粉体としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等の熱可塑性樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂等の熱硬化性樹脂硬化物、ゴム、木材等の粉体及び/又は粉砕物等が好適である。
上記低収縮化剤は、成形収縮を調整するために用いることができ、例えば、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリ酢酸ビニル、架橋ポリスチレン、飽和ポリエステル、ポリ酢酸ビニル−ポリスチレンブロックコポリマー、アクリル/スチレン等の多相構造ポリマー、架橋/非架橋等の多相構造ポリマー、SBS(ゴム)等が挙げられ、使用量としては特に限定されないが、不飽和ポリエステル樹脂100重量部に対して、5重量部以上、50重量部以下であることが好ましい。
【0036】
上記内部離型剤としては、例えば、ステアリン酸、ラウリン酸等の脂肪酸及びステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム等の脂肪酸金属塩等が挙げられ、使用量としては特に限定されないが、不飽和ポリエステル樹脂100重量部に対して、1重量部以上、10重量部以下であることが好適である。
上記着色剤としては、例えば、酸化チタン、カーボンブラック、弁柄、フタロシアニンブルー等の通常用いられる顔料が挙げられ、使用量としては、例えば、不飽和ポリエステル樹脂100重量部に対して、上限が30重量部であることが好ましい。より好ましい上限は20重量部である。
上記柄剤としては、例えば、酸化アルミニウム、PETフィルム、マイカ、セラミック及びそれらを着色剤、表面処理剤等でコーティングしたもの、メッキ処理したもの、熱硬化性樹脂と無機フィラーと着色剤等とを熱硬化させて粉砕したもの等が挙げられる。
【0037】
−製造方法等−
本発明の不飽和ポリエステル樹脂組成物は、不飽和ポリエステル、重合性単量体、及び、必要に応じて添加されるその他の成分を添加・混合することにより得ることができる。
【0038】
上記樹脂組成物により被膜(塗膜)を形成する方法としては、例えば、上記樹脂組成物に硬化剤を混合し、基材に塗布した後硬化させることにより被膜を成形する方法;マット状の繊維強化材を用いる場合には、上記樹脂組成物に硬化剤を混合し、ハンドレイアップ等により繊維強化材を含浸させて被覆材とし、硬化させることにより被膜を形成する方法等が挙げられる。
ここで、基材としては特に限定されず、例えば、ガラス、スレート、コンクリート、モルタル、セラミック、石材等の無機質基材;アルミニウム、鉄、亜鉛、錫、銅、チタン、ステンレス、ブリキ、トタン等からなる金属板、表面に亜鉛、銅、クロム等をメッキした金属、表面をクロム酸、リン酸等で処理した金属等の金属基材;ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ABS(アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン)、FRP(織維強化プラスチック)、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリオレフィン、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ナイロン樹脂、等のプラスチック基材;合成皮革;ヒノキ、スギ、マツ、合板等の木材;繊維、紙等の有機素材等が挙げられる。また、これらの基材は、上記樹脂組成物が塗装される前に、通常用いられるプライマーや、下塗り、中塗り、メタリックベース等の上塗り等塗装用塗料が塗装されていてもよい。
【0039】
上記樹脂組成物を基材に塗布する方法としては、該樹脂組成物が用いられる用途により適宜設定すればよいが、塗装方法としては、例えば、浸漬塗り、刷毛塗り、ロール刷毛塗り、スプレーコート、ロールコート、スピンコート、ディップコート、スピンコート、バーコート、フローコート、静電塗装、ダイコート、フイルムラミネート、ゲルコート等による塗装法等により行うことができる。
【0040】
また上記樹脂組成物から成形品(例えば、積層材やボタン等)を得る方法としては、例えば、通常の注型法、圧縮成形法、遠心成形法、射出成形法、トランスファー成形法、インジェクション成形法、押出成形法等を採用することができる。中でも、注型法によることが好適である。なお、注型法としては、FRP(Fiberglass Reinforced Plastics)型を使用し、常温付近で成形する常温注型法;電鋳型、金型を使用し、60〜110℃程度の成形温度で成形する中温注型法等が好ましい。
【0041】
上記樹脂組成物の硬化方法としては、例えば、施工直前(又は成形直前)に、硬化剤を樹脂組成物に混合し硬化させることが好適である。また、硬化条件に関し、硬化温度としては、常温で行うことが好ましい。より好ましくは、−10〜60℃であり、更に好ましくは、10〜40℃である。ゲル化時間としては、1〜180分であることが好ましい。より好ましくは、5〜60分である。なお、上記樹脂組成物から形成される塗膜や成形品の膜厚としては、用いられる用途により適宜設定すればよい。
【0042】
−用途−
本発明の不飽和ポリエステル樹脂組成物は、上述したように、その硬化物の強度及び伸び率を確保しつつ、耐煮沸水性を向上できるという極めて特異な特性を発揮でき、各種硬化物物性に優れ、樹脂組成物の初期の色数が低く、硬化物の着色や変色を充分に抑制できるものであるため、例えば、塗料やゲルコート材、ライニング材等の被覆材、床材、化粧板、家具材、防食材、防水材(防水ライニング材)、積層材料、繊維強化プラスチック(FRP:Fiber Reinforced Plastics)材料、WPC(Wood Plastic Combination)、ボタン、バスタブ(浴槽)、人工大理石、包装品等の様々な用途に有用なものである。中でも、ゲルコート材、積層材、ボタン材料として用いることが好適であり、このように上記不飽和ポリエステル樹脂組成物が、ゲルコート用、積層用又はボタン(釦)用の樹脂組成物である形態もまた、本発明の好適な形態である。また、上記不飽和ポリエステル樹脂組成物を用いてなる成形品もまた、本発明の1つである。また、上記不飽和ポリエステル樹脂組成物を用いてなるゲルコート材、上記不飽和ポリエステル樹脂組成物を用いてなる積層材、及び、上記不飽和ポリエステル樹脂組成物を用いてなるボタンもまた、本発明の好適な実施形態に含まれる。
【0043】
ここで、ボタン用の樹脂組成物には、その硬化物が、引張伸び率=5%以上、曲げ強度=70MPa以上、引張強度=40MPa以上、熱歪み温度=45℃以上、耐熱変色ΔE=3以内、及び、樹脂ハーゼン色数=100以下を満たすことが望ましいと考えられる。例えば、引張伸び率が5%以上であることで、割れや欠けの発生をより充分に抑制することができ、曲げ強度や引張強度が上記範囲となることで、衣類に取り付けたボタンが使用中に破損するおそれをより充分に軽減することができる。また、熱歪み温度が上記範囲であることで、例えば、アイロン掛けや温風乾燥機を使用した場合にも、破損のおそれをより充分に軽減することができる。更に、耐熱変色ΔEが上記範囲となることで、変色がより目立ちにくくなり、より優れた美観を呈することが可能になる。特に、経時変化やアイロン、温風乾燥機の使用を考慮すると、80℃で10日程度の変化率がΔE=3以内であることがより好適である。また、シャツ用ボタン等では淡色であることが望ましく、初期の樹脂色が着色していると淡色のボタンを作成することが困難となるため、樹脂ハーゼン色数(樹脂組成物のハーゼン色数)が上記範囲となることが好ましい。
本発明の不飽和ポリエステル樹脂組成物は、その硬化物が、上述した範囲の引張伸び率、曲げ強度、引張強度、熱歪み温度、耐熱変色ΔE、及び、ハーゼン色数をバランスよく満たすことができるため、ボタン用の樹脂組成物として有用である。なお、これらの物性は、後述する実施例に記載の手法にて測定することができる。
【発明の効果】
【0044】
本発明の不飽和ポリエステル樹脂組成物は、上述のような構成であるので、その硬化物が強度、耐クラック性、耐煮沸水性等の各種物性に優れるうえ、樹脂組成物の初期の色数が低く、硬化物の着色や変色を充分に抑制できるものである。そのため、種々様々な用途に好適であり、特に、ゲルコート用、積層用又はボタン(釦)用の樹脂組成物として有用である。
【発明を実施するための形態】
【0045】
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「%」は「質量%」を意味するものとする。また、1ポイズ=1×10−1Pa・sである。
下記の合成例において、酸価の測定は、JIS K6901.5.3−2008に記載の方法に準拠して行った。
【0046】
合成例1
温度計、窒素ガス導入管、還流冷却器及び攪拌機を備えた4つ口フラスコを反応器とした。この反応器に、イソフタル酸45モル、1,3−プロパンジオール40モル、ネオペンチルグリコール60モルを仕込んだ。次に上記の内容物を窒素ガス雰囲気下で攪拌しながら、200〜220℃の温度範囲で反応させるとともに、反応物の酸価を随時測定した。そして酸価が10mgKOH/gとなった時点で、上記反応物に、無水マレイン酸55モルを添加混合し、200〜220℃に昇温し、8時間反応させた。これにより、不飽和ポリエステルを得た。この不飽和ポリエステルの酸価は15.0mgKOH/gであった。
この不飽和ポリエステルをスチレンモノマーに80℃で溶解し、モノマー含有率40.0%、粘度9ポイズの不飽和ポリエステル樹脂を得た。
【0047】
合成例2
温度計、窒素ガス導入管、還流冷却器及び攪拌機を備えた4つ口フラスコを反応器とした。この反応器に、イソフタル酸45モル、ジエチレングリコール40モル、ネオペンチルグリコール60モルを仕込んだ。次に上記の内容物を窒素ガス雰囲気下で攪拌しながら、200〜220℃の温度範囲で反応させるとともに、反応物の酸価を随時測定した。そして酸価が10mgKOH/gとなった時点で、上記反応物に、無水マレイン酸55モルを添加混合し、200〜220℃に昇温し、8時間反応させた。これにより、不飽和ポリエステルを得た。この不飽和ポリエステルの酸価は15.0mgKOH/gであった。
この不飽和ポリエステルをスチレンモノマーに80℃で溶解し、モノマー含有率40.0%、粘度9ポイズの不飽和ポリエステル樹脂を得た。
【0048】
合成例3
温度計、窒素ガス導入管、還流冷却器及び攪拌機を備えた4つ口フラスコを反応器とした。この反応器に、イソフタル酸40モル、1,3−プロパンジオール30モル、ネオペンチルグリコール70モルを仕込んだ。次に上記の内容物を窒素ガス雰囲気下で攪拌しながら、200〜220℃の温度範囲で反応させるとともに、反応物の酸価を随時測定した。そして酸価が10mgKOH/gとなった時点で、上記反応物に、無水マレイン酸60モルを添加混合し、200〜220℃に昇温し、8時間反応させた。これにより、不飽和ポリエステルを得た。この不飽和ポリエステルの酸価は20.0mgKOH/gであった。
この不飽和ポリエステルをスチレンモノマーに80℃で溶解し、モノマー含有率43.8%、粘度9ポイズの不飽和ポリエステル樹脂を得た。
【0049】
合成例4
温度計、窒素ガス導入管、還流冷却器及び攪拌機を備えた4つ口フラスコを反応器とした。この反応器に、イソフタル酸40モル、1,2−プロピレングリコール30モル、ネオペンチルグリコール70モルを仕込んだ。次に上記の内容物を窒素ガス雰囲気下で攪拌しながら、200〜220℃の温度範囲で反応させるとともに、反応物の酸価を随時測定した。そして酸価が10mgKOH/gとなった時点で、上記反応物に、無水マレイン酸60モルを添加混合し、200〜220℃に昇温し、8時間反応させた。これにより、不飽和ポリエステルを得た。この不飽和ポリエステルの酸価は20.0mgKOH/gであった。
この不飽和ポリエステルをスチレンモノマーに80℃で溶解し、モノマー含有率43.8%、粘度9ポイズの不飽和ポリエステル樹脂を得た。
【0050】
合成例5
温度計、窒素ガス導入管、還流冷却器及び攪拌機を備えた4つ口フラスコを反応器とした。この反応器に無水フタル酸60モル、無水マレイン酸40モル、1,3−プロパンジオール100モルを仕込んだ。次に上記の内容物を窒素ガス雰囲気下で攪拌しながら、180〜220℃の温度範囲で6時間反応させた。これにより、不飽和ポリエステルを得た。この不飽和ポリエステルの酸価を測定したところ、30.0mgKOH/gであった。
この不飽和ポリエステルをスチレンモノマーに80℃で溶解し、モノマー含有率38.0%、粘度5ポイズの不飽和ポリエステル樹脂を得た。
【0051】
合成例6
温度計、窒素ガス導入管、還流冷却器及び攪拌機を備えた4つ口フラスコを反応器とした。この反応器に、無水マレイン酸100モル、1,3−プロパンジオール100モルを仕込んだ。次に上記の内容物を窒素ガス雰囲気下で攪拌しながら、180〜220℃の温度範囲で6時間反応させた。これにより、不飽和ポリエステルを得た。この不飽和ポリエステルの酸価を測定したところ、30.0mgKOH/gであった。
この不飽和ポリエステルをスチレンモノマーに80℃で溶解し、モノマー含有率40.0%、粘度5ポイズの不飽和ポリエステル樹脂を得た。
【0052】
合成例7
温度計、窒素ガス導入管、還流冷却器及び攪拌機を備えた4つ口フラスコを反応器とした。この反応器に無水フタル酸60モル、無水マレイン酸40モル、1,2−プロピレングリコール100モルを仕込んだ。次に上記の内容物を窒素ガス雰囲気下で攪拌しながら、180〜220℃の温度範囲で6時間反応させた。これにより不飽和ポリエステルを得た。この不飽和ポリエステルの酸価を測定したところ、30.0mgKOH/gであった。
この不飽和ポリエステルをスチレンモノマーに80℃で溶解し、モノマー含有率38.0%、粘度5ポイズの不飽和ポリエステル樹脂を得た。
【0053】
合成例8
温度計、窒素ガス導入管、還流冷却器及び攪拌機を備えた4つ口フラスコを反応器とした。この反応器に、無水マレイン酸100モル、1,2−プロピレングリコール100モルを仕込んだ。次に上記の内容物を窒素ガス雰囲気下で攪拌しながら、180〜220℃の温度範囲で6時間反応させた。これにより、不飽和ポリエステルを得た。この不飽和ポリエステルの酸価を測定したところ、30.0mgKOH/gであった。
この不飽和ポリエステルをスチレンモノマーに80℃で溶解し、モノマー含有率40.0%、粘度5ポイズの不飽和ポリエステル樹脂を得た。
【0054】
合成例9
温度計、窒素ガス導入管、還流冷却器及び攪拌機を備えた4つ口フラスコを反応器とした。この反応器に無水フタル酸70モル、無水マレイン酸30モル、1,3−プロパンジオール80モル、エチレングリコール20モルを仕込んだ。次に上記の内容物を窒素ガス雰囲気下で攪拌しながら、180〜220℃の温度範囲で6時間反応させた。これにより不飽和ポリエステルを得た。この不飽和ポリエステルの酸価を測定したところ、30.0mgKOH/gであった。
この不飽和ポリエステルをスチレンモノマーに80℃で溶解し、モノマー含有率35.0%、粘度5ポイズの不飽和ポリエステル樹脂を得た。
【0055】
合成例10
温度計、窒素ガス導入管、還流冷却器及び攪拌機を備えた4つ口フラスコを反応器とした。この反応器に無水フタル酸70モル、無水マレイン酸30モル、1,3−プロパンジオール50モル、エチレングリコール50モルを仕込んだ。次に上記の内容物を窒素ガス雰囲気下で攪拌しながら、180〜220℃の温度範囲で6時間反応させた。これにより不飽和ポリエステルを得た。この不飽和ポリエステルの酸価を測定したところ、30.0mgKOH/gであった。
この不飽和ポリエステルをスチレンモノマーに80℃で溶解し、モノマー含有率35.0%、粘度5ポイズの不飽和ポリエステル樹脂を得た。
【0056】
合成例11
温度計、窒素ガス導入管、還流冷却器及び攪拌機を備えた4つ口フラスコを反応器とした。この反応器に無水フタル酸70モル、無水マレイン酸30モル、1,3−プロパンジオール10モル、エチレングリコール90モルを仕込んだ。次に上記の内容物を窒素ガス雰囲気下で攪拌しながら、180〜220℃の温度範囲で6時間反応させた。これにより不飽和ポリエステルを得た。この不飽和ポリエステルの酸価を測定したところ、30.0mgKOH/gであった。
この不飽和ポリエステルをスチレンモノマーに80℃で溶解し、モノマー含有率35.0%、粘度5ポイズの不飽和ポリエステル樹脂を得た。
【0057】
合成例12
温度計、窒素ガス導入管、還流冷却器及び攪拌機を備えた4つ口フラスコを反応器とした。この反応器に、イソフタル酸45モル、1,3−プロパンジオール60モル、ネオペンチルグリコール40モルを仕込んだ。次に上記の内容物を窒素ガス雰囲気下で攪拌しながら、200〜220℃の温度範囲で反応させるとともに、反応物の酸価を随時測定した。そして酸価が10mgKOH/gとなった時点で、上記反応物に、無水マレイン酸55モルを添加混合し、200〜220℃に昇温し、8時間反応させた。これにより、不飽和ポリエステルを得た。この不飽和ポリエステルの酸価は20.0mgKOH/gであった。
この不飽和ポリエステルをスチレンモノマーに80℃で溶解し、モノマー含有率40.0%、粘度9ポイズの不飽和ポリエステル樹脂を得た。
【0058】
合成例13
温度計、窒素ガス導入管、還流冷却器及び攪拌機を備えた4つ口フラスコを反応器とした。この反応器に、イソフタル酸45モル、1,4−ブタンジオール60モル、ネオペンチルグリコール40モルを仕込んだ。次に上記の内容物を窒素ガス雰囲気下で攪拌しながら、200〜220℃の温度範囲で反応させるとともに、反応物の酸価を随時測定した。そして酸価が10mgKOH/gとなった時点で、上記反応物に、無水マレイン酸55モルを添加混合し、200〜220℃に昇温し、8時間反応させた。これにより、不飽和ポリエステルを得た。この不飽和ポリエステルの酸価は20.0mgKOH/gであった。
この不飽和ポリエステルをスチレンモノマーに80℃で溶解し、モノマー含有率40.0%、粘度9ポイズの不飽和ポリエステル樹脂を得た。
【0059】
合成例14
温度計、窒素ガス導入管、還流冷却器及び攪拌機を備えた4つ口フラスコを反応器とした。この反応器に、イソフタル酸45モル、1,6−ヘキサンジオール60モル、ネオペンチルグリコール40モルを仕込んだ。次に上記の内容物を窒素ガス雰囲気下で攪拌しながら、200〜220℃の温度範囲で反応させるとともに、反応物の酸価を随時測定した。そして酸価が10mgKOH/gとなった時点で、上記反応物に、無水マレイン酸55モルを添加混合し、200〜220℃に昇温し、8時間反応させた。これにより、不飽和ポリエステルを得た。この不飽和ポリエステルの酸価は20.0mgKOH/gであった。
この不飽和ポリエステルをスチレンモノマーに80℃で溶解し、モノマー含有率40.0%、粘度9ポイズの不飽和ポリエステル樹脂を得た。
【0060】
合成例15
温度計、窒素ガス導入管、還流冷却器及び攪拌機を備えた4つ口フラスコを反応器とした。この反応器に、イソフタル酸45モル、1,8−オクタンジオール60モル、ネオペンチルグリコール40モルを仕込んだ。次に上記の内容物を窒素ガス雰囲気下で攪拌しながら、200〜220℃の温度範囲で反応させるとともに、反応物の酸価を随時測定した。そして酸価が10mgKOH/gとなった時点で、上記反応物に、無水マレイン酸55モルを添加混合し、200〜220℃に昇温し、8時間反応させた。これにより、不飽和ポリエステルを得た。この不飽和ポリエステルの酸価は20.0mgKOH/gであった。
この不飽和ポリエステルをスチレンモノマーに80℃で溶解し、モノマー含有率40.0%、粘度9ポイズの不飽和ポリエステル樹脂を得た。
【0061】
合成例16
温度計、窒素ガス導入管、還流冷却器及び攪拌機を備えた4つ口フラスコを反応器とした。この反応器に、イソフタル酸45モル、1,2−プロピレングリコール60モル、ネオペンチルグリコール40モルを仕込んだ。次に上記の内容物を窒素ガス雰囲気下で攪拌しながら、200〜220℃の温度範囲で反応させるとともに、反応物の酸価を随時測定した。そして酸価が10mgKOH/gとなった時点で、上記反応物に、無水マレイン酸55モルを添加混合し、200〜220℃に昇温し、8時間反応させた。これにより、不飽和ポリエステルを得た。この不飽和ポリエステルの酸価は20.0mgKOH/gであった。
この不飽和ポリエステルをスチレンモノマーに80℃で溶解し、モノマー含有率40.0%、粘度9ポイズの不飽和ポリエステル樹脂を得た。
【0062】
合成例17
温度計、窒素ガス導入管、還流冷却器及び攪拌機を備えた4つ口フラスコを反応器とした。この反応器に、テレフタル酸20モル、1,3−プロパンジオール100モルを仕込んだ。次に上記の内容物を窒素ガス雰囲気下で攪拌しながら、200〜220℃の温度範囲で反応させるとともに、反応物の酸価を随時測定した。そして酸価が1mgKOH/gとなった時点で、上記反応物に、無水マレイン酸80モルを添加混合し、200〜220℃に昇温し、8時間反応させた。これにより、不飽和ポリエステルを得た。この不飽和ポリエステルの酸価は20.0mgKOH/gであった。
この不飽和ポリエステルをスチレンモノマーに80℃で溶解し、モノマー含有率40.0%、粘度9ポイズの不飽和ポリエステル樹脂を得た。
【0063】
合成例18
温度計、窒素ガス導入管、還流冷却器及び攪拌機を備えた4つ口フラスコを反応器とした。この反応器に、テレフタル酸20モル、1,3−プロパンジオール60モル、1,2−プロピレングリコール40モルを仕込んだ。次に上記の内容物を窒素ガス雰囲気下で攪拌しながら、200〜220℃の温度範囲で反応させるとともに、反応物の酸価を随時測定した。そして酸価が1mgKOH/gとなった時点で、上記反応物に、無水マレイン酸80モルを添加混合し、200〜220℃に昇温し、8時間反応させた。これにより、不飽和ポリエステルを得た。この不飽和ポリエステルの酸価は20.0mgKOH/gであった。
この不飽和ポリエステルをスチレンモノマーに80℃で溶解し、モノマー含有率40.0%、粘度9ポイズの不飽和ポリエステル樹脂を得た。
【0064】
合成例19
温度計、窒素ガス導入管、還流冷却器及び攪拌機を備えた4つ口フラスコを反応器とした。この反応器に、テレフタル酸20モル、1,4−ブタンジオール60モル、1,2−プロピレングリコール40モルを仕込んだ。次に上記の内容物を窒素ガス雰囲気下で攪拌しながら、200〜220℃の温度範囲で反応させるとともに、反応物の酸価を随時測定した。そして酸価が1mgKOH/gとなった時点で、上記反応物に、無水マレイン酸80モルを添加混合し、200〜220℃に昇温し、8時間反応させた。これにより不飽和ポリエステルを得た。この不飽和ポリエステルの酸価は20.0mgKOH/gであった。
この不飽和ポリエステルをスチレンモノマーに80℃で溶解し、モノマー含有率40.0%、粘度9ポイズの不飽和ポリエステル樹脂を得た。
【0065】
合成例20
温度計、窒素ガス導入管、還流冷却器及び攪拌機を備えた4つ口フラスコを反応器とした。この反応器に、テレフタル酸20モル、1,6−ヘキサンジオール60モル、1,2−プロピレングリコール40モルを仕込んだ。次に上記の内容物を窒素ガス雰囲気下で攪拌しながら、200〜220℃の温度範囲で反応させるとともに、反応物の酸価を随時測定した。そして酸価が1mgKOH/gとなった時点で、上記反応物に、無水マレイン酸80モルを添加混合し、200〜220℃に昇温し、8時間反応させた。これにより、不飽和ポリエステルを得た。この不飽和ポリエステルの酸価は20.0mgKOH/gであった。
この不飽和ポリエステルをスチレンモノマーに80℃で溶解し、モノマー含有率40.0%、粘度9ポイズの不飽和ポリエステル樹脂を得た。
【0066】
合成例21
温度計、窒素ガス導入管、還流冷却器及び攪拌機を備えた4つ口フラスコを反応器とした。この反応器に、テレフタル酸20モル、1,8−オクタンジオール60モル、1,2−プロピレングリコール40モルを仕込んだ。次に上記の内容物を窒素ガス雰囲気下で攪拌しながら、200〜220℃の温度範囲で反応させるとともに、反応物の酸価を随時測定した。そして酸価が1mgKOH/gとなった時点で、上記反応物に、無水マレイン酸80モルを添加混合し、200〜220℃に昇温し、8時間反応させた。これにより、不飽和ポリエステルを得た。この不飽和ポリエステルの酸価は20.0mgKOH/gであった。
この不飽和ポリエステルをスチレンモノマーに80℃で溶解し、モノマー含有率40.0%、粘度9ポイズの不飽和ポリエステル樹脂を得た。
【0067】
合成例22
温度計、窒素ガス導入管、還流冷却器及び攪拌機を備えた4つ口フラスコを反応器とした。この反応器に、テレフタル酸20モル、1,2−プロピレングリコール100モルを仕込んだ。次に上記の内容物を窒素ガス雰囲気下で攪拌しながら、200〜220℃の温度範囲で反応させるとともに、反応物の酸価を随時測定した。。そして酸価が1mgKOH/gとなった時点で、上記反応物に、無水マレイン酸80モルを添加混合し、200〜220℃に昇温し、8時間反応させた。これにより、不飽和ポリエステルを得た。この不飽和ポリエステルの酸価は20.0mgKOH/gであった。
この不飽和ポリエステルをスチレンモノマーに80℃で溶解し、モノマー含有率40.0%、粘度9ポイズの不飽和ポリエステル樹脂を得た。
【0068】
合成例23
温度計、窒素ガス導入管、還流冷却器及び攪拌機を備えた4つ口フラスコを反応器とした。この反応器に、無水マレイン酸90モル、無水フタル酸10モル、1,3−プロパンジオール100モルを仕込んだ。次に上記の内容物を窒素ガス雰囲気下で攪拌しながら、180〜220℃の温度範囲で6時間反応させた。これにより、不飽和ポリエステルを得た。この不飽和ポリエステルの酸価を測定したところ、30.0mgKOH/gであった。
この不飽和ポリエステルをスチレンモノマー及びメチルメタクリレートに80℃で溶解し、モノマー含有率40.0%、粘度5ポイズの不飽和ポリエステル樹脂を得た。
【0069】
合成例24
温度計、窒素ガス導入管、還流冷却器及び攪拌機を備えた4つ口フラスコを反応器とした。この反応器に無水マレイン酸100モル、1,3−プロパンジオール80モル、1,2−プロピレングリコール20モルを仕込んだ。次に上記の内容物を窒素ガス雰囲気下で攪拌しながら、180〜220℃の温度範囲で6時間反応させた。これにより、不飽和ポリエステルを得た。この不飽和ポリエステルの酸価を測定したところ、30.0mgKOH/gであった。
この不飽和ポリエステルをスチレンモノマー及びジエチレングリコールジメタクリレートに80℃で溶解し、モノマー含有率40.0%、粘度5ポイズの不飽和ポリエステル樹脂を得た。
【0070】
合成例25
温度計、窒素ガス導入管、還流冷却器及び攪拌機を備えた4つ口フラスコを反応器とした。この反応器に無水マレイン酸100モル、1,3−プロパンジオール20モル、1,2−プロピレングリコール80モルを仕込んだ。次に上記の内容物を窒素ガス雰囲気下で攪拌しながら、180〜220℃の温度範囲で6時間反応させた。これにより、不飽和ポリエステルを得た。この不飽和ポリエステルの酸価を測定したところ、30.0mgKOH/gであった。
この不飽和ポリエステルをスチレンモノマー及びメチルメタクリレートに80℃で溶解し、モノマー含有率40.0%、粘度5ポイズの不飽和ポリエステル樹脂を得た。
【0071】
<物性評価>
(注型板作製方法)
それぞれの不飽和ポリエステル樹脂100重量部に対し、ナフテン酸コバルト(金属分6%)を0.5重量部を添加し、よく攪拌混合した後、硬化剤(MEKPO55%もの)を1.0重量部添加し、よく攪拌混合した。減圧で脱泡を行った後、3mmtガラスケース内部に注入し、室温で硬化させた。翌日110℃で2時間アフターキュアーを行った。
このようにして得た注型板(なお、色数は、各々の不飽和ポリエステル樹脂について測定)について、下記の評価方法によって物性を評価した。結果を表1〜3に示す。
【0072】
(評価方法)
(1)曲げ強度及び弾性率
JIS K6911.5.17−2006に従って測定した。
(2)引張強度、弾性率及び伸び率
JIS K7113−1995に従って測定した。
(3)耐水性(耐煮沸水性)
沸騰したイオン交換水中に注型板を全面浸漬し、一定時間ごとに表面の状態を観察した。注型板にクラックが入り始めるまでの時間(Hrs:時間)を測定した。
(4)色数
各々の不飽和ポリエステル樹脂を、JIS K6901.5.2−2008に従って測定した。
【0073】
【表1】

【0074】
【表2】

【0075】
【表3】

【0076】
上述した実施例及び比較例の結果から、本発明の不飽和ポリエステル樹脂組成物を、芳香族飽和多塩基酸及び/又は直鎖構造の飽和多塩基酸を含む飽和多塩基酸0〜70モル%と、不飽和多塩基酸30〜100モル%とからなる多塩基酸成分と、炭素数3〜6で、かつ両末端に水酸基を有する直鎖構造(エーテル結合を除く)のグリコール化合物(グリコール化合物(A))を30モル%以上含むグリコール成分とから得られる不飽和ポリエステル、及び、重合性単量体を含む形態とすることにより、強度、弾性率、伸び率及び耐煮沸水性をバランスよく同時に発揮でき、しかも色数も充分に低いという点において有利な効果を発揮し、それが顕著であることが確認された。
【0077】
例えば、実施例1及び比較例1は、グリコール成分の1種として、グリコール化合物(A)に相当する1,3−プロパンジオール(実施例1)、又は、炭素数2のジエチレングリコール(比較例1)を用いた点でのみ相違するが、この場合、色数及び耐煮沸水性の点で顕著な差異が見られる。また、実施例2及び比較例2は、グリコール成分の1種として、1,3−プロパンジオール(実施例2)、又は、両末端に水酸基を有していない1,2−プロピレングリコール(比較例2)を用いた点でのみ相違するが、この場合、引張伸び率及び耐煮沸水性の点で顕著な差異が見られる。更に、実施例3及び比較例3は、グリコール成分として、1,3−プロパンジオール(実施例3)、又は、両末端に水酸基を有していない1,2−プロピレングリコール(比較例3)を用いた点でのみ相違するが、色数、引張伸び率及び耐煮沸水性の点で顕著な差異が見られ、実施例4及び比較例4でも同様の傾向が見られる。
【0078】
実施例5、6及び比較例5は、いずれも、グリコール成分の1種として1,3−プロパンジオールを用いた例であるが、その使用量が相違する。この使用量が、全グリコール成分100モル%に対して30モル%未満となる比較例5(10モル%)では、実施例5及び6に比べ、引張伸び率及び耐煮沸水性が格段に劣る結果となっている。
【0079】
実施例7、8、9及び比較例6、7は、グリコール成分の1種として、1,3−プロパンジオール(実施例7)、1,4−ブタンジオール(実施例8)、1,6−ヘキサンジオール(実施例9)、炭素数8の1,8−オクタンジオール(比較例6)、両末端に水酸基を有していない1,2−プロピレングリコール(比較例7)を用いた点でのみ相違する。この場合、比較例6及び7では、実施例7〜9に比べて、引張伸び率又は耐煮沸水性に差が見られ、これらを同時にバランスよく発揮できていないことが分かる。実施例10、11、12、13及び比較例8、9でも同様の傾向が見られる。なお、実施例7〜9の中でも、炭素数3〜4のグリコール化合物(A)を用いた実施例7及び8では、実施例9に比べて、強度、弾性率、伸び率及び耐煮沸水性をバランスよく充分に発揮できるという点でより優れた結果となっている。実施例11及び12と実施例13との比較でも、これと同様の傾向が見られる。
【0080】
実施例14、15及び比較例10は、重合性単量体としてスチレン系単量体及び(メタ)アクリレート系単量体を併用し、かつ1,3−プロパンジオールを用いた例であり、主に、1,3−プロパンジオールの使用量が相違する。この使用量が、全グリコール成分100モル%に対して30モル%未満となる比較例10(20モル%)では、実施例14及び15に比べ、引張伸び率及び耐煮沸水性が格段に劣る結果となっている。
【0081】
合成例26
温度計、攪拌機、ガス導入管及び冷却管を備えた反応器に無水マレイン酸45モル、無水フタル酸40モル、アジピン酸15モル、1,3−プロパンジオール100モルを仕込んで反応溶液とした。この反応溶液を、窒素ガス気流下、210℃まで加熱し、生成する縮合水を系外に取り除きながら、随時測定した酸価が20mgKOH/gとなるまで、12時間エステル化反応を行った。その後、上記反応器内の反応溶液を90℃まで冷却して反応を終了させ、反応生成物として不飽和ポリエステルを得た。次いで、この不飽和ポリエステルに重合禁止剤としてのハイドロキノン50ppmとスチレンを投入し、混合することにより、モノマー含有率32.0%、粘度8ポイズの不飽和ポリエステル樹脂を得た。
【0082】
合成例27
温度計、攪拌機、ガス導入管及び冷却管を備えた反応器に無水マレイン酸45モル、無水フタル酸40モル、アジピン酸15モル、1,3−プロパンジオール50モル、1,2−プロピレングリコール50モルを仕込んで反応溶液とした。この反応溶液を、窒素ガス気流下、210℃まで加熱し、生成する縮合水を系外に取り除きながら、随時測定した酸価が20mgKOH/gとなるまで、15時間エステル化反応を行った。その後、上記反応器内の反応溶液を90℃まで冷却して反応を終了させ、反応生成物として不飽和ポリエステルを得た。次いで、この不飽和ポリエステルに重合禁止剤としてのハイドロキノン50ppmとスチレンを投入し、混合することにより、モノマー含有率32.0%、粘度8ポイズの不飽和ポリエステル樹脂を得た。
【0083】
合成例28
温度計、攪拌機、ガス導入管及び冷却管を備えた反応器に無水マレイン酸45モル、無水フタル酸40モル、アジピン酸15モル、1,3−プロパンジオール25モル、1,2−プロピレングリコール75モルを仕込んで反応溶液とした。この反応溶液を、窒素ガス気流下、210℃まで加熱し、生成する縮合水を系外に取り除きながら、随時測定した酸価が20mgKOH/gとなるまで、17時間エステル化反応を行った。その後、上記反応器内の反応溶液を90℃まで冷却して反応を終了させ、反応生成物として不飽和ポリエステルを得た。次いで、この不飽和ポリエステルに重合禁止剤としてのハイドロキノン50ppmとスチレンを投入し、混合することにより、モノマー含有率32.0%、粘度7ポイズの不飽和ポリエステル樹脂を得た。
【0084】
合成例29
温度計、攪拌機、ガス導入管及び冷却管を備えた反応器に無水マレイン酸25モル、無水フタル酸60モル、アジピン酸15モル、1,3−プロパンジオール100モルを仕込んで反応溶液とした。この反応溶液を、窒素ガス気流下、210℃まで加熱し、生成する縮合水を系外に取り除きながら、随時測定した酸価が20mgKOH/gとなるまで、13時間エステル化反応を行った。その後、上記反応器内の反応溶液を90℃まで冷却して反応を終了させ、反応生成物として不飽和ポリエステルを得た。次いで、この不飽和ポリエステルに重合禁止剤としてのハイドロキノン50ppmとスチレンを投入し、混合することにより、モノマー含有率32.0%、粘度8ポイズの不飽和ポリエステル樹脂を得た。
【0085】
合成例30
温度計、攪拌機、ガス導入管及び冷却管を備えた反応器に無水マレイン酸45モル、無水フタル酸40モル、アジピン酸15モル、1,2−プロピレングリコール100モルを仕込んで反応溶液とした。この反応溶液を、窒素ガス気流下、210℃まで加熱し、生成する縮合水を系外に取り除きながら、随時測定した酸価が20mgKOH/gとなるまで、19時間エステル化反応を行った。その後、上記反応器内の反応溶液を90℃まで冷却して反応を終了させ、反応生成物として不飽和ポリエステルを得た。次いで、この不飽和ポリエステルに重合禁止剤としてのハイドロキノン50ppmとスチレンを投入し、混合することにより、モノマー含有率32.0%、粘度9ポイズの不飽和ポリエステル樹脂を得た。
【0086】
合成例31
温度計、攪拌機、ガス導入管及び冷却管を備えた反応器に無水マレイン酸55モル、無水フタル酸20モル、アジピン酸25モル、1,3−プロパンジオール50モル、1,2−プロピレングリコール50モルを仕込んで反応溶液とした。この反応溶液を、窒素ガス気流下、210℃まで加熱し、生成する縮合水を系外に取り除きながら、随時測定した酸価が20mgKOH/gとなるまで、16時間エステル化反応を行った。その後、上記反応器内の反応溶液を90℃まで冷却して反応を終了させ、反応生成物として不飽和ポリエステルを得た。次いで、この不飽和ポリエステルに重合禁止剤としてのハイドロキノン50ppmとスチレンを投入し、混合することにより、モノマー含有率32.0%、粘度8ポイズの不飽和ポリエステル樹脂を得た。
【0087】
合成例32
温度計、攪拌機、ガス導入管及び冷却管を備えた反応器に無水マレイン酸45モル、無水フタル酸40モル、アジピン酸15モル、1,2−プロピレングリコール25モル、ジエチレングリコール75モルを仕込んで反応溶液とした。この反応溶液を、窒素ガス気流下、210℃まで加熱し、生成する縮合水を系外に取り除きながら、随時測定した酸価が20mgKOH/gとなるまで、14時間エステル化反応を行った。その後、上記反応器内の反応溶液を90℃まで冷却して反応を終了させ、反応生成物として不飽和ポリエステルを得た。次いで、この不飽和ポリエステルに重合禁止剤としてのハイドロキノン50ppmとスチレンを投入し、混合することにより、モノマー含有率32.0%、粘度7ポイズの不飽和ポリエステル樹脂を得た。
【0088】
合成例33
温度計、攪拌機、ガス導入管及び冷却管を備えた反応器に無水マレイン酸25モル、無水フタル酸75モル、1,3−プロパンジオール100モルを仕込んで反応溶液とした。この反応溶液を、窒素ガス気流下、210℃まで加熱し、生成する縮合水を系外に取り除きながら、随時測定した酸価が20mgKOH/gとなるまで、10時間エステル化反応を行った。その後、上記反応器内の反応溶液を90℃まで冷却して反応を終了させ、反応生成物として不飽和ポリエステルを得た。次いで、この不飽和ポリエステルに重合禁止剤としてのハイドロキノン50ppmとスチレンを投入し、混合することにより、モノマー含有率32.0%、粘度9ポイズの不飽和ポリエステル樹脂を得た。
【0089】
合成例34
温度計、攪拌機、ガス導入管及び冷却管を備えた反応器に無水マレイン酸25モル、無水フタル酸75モル、1,2−プロピレングリコール100モルを仕込んで反応溶液とした。この反応溶液を、窒素ガス気流下、210℃まで加熱し、生成する縮合水を系外に取り除きながら、随時測定した酸価が20mgKOH/gとなるまで、18時間エステル化反応を行った。その後、上記反応器内の反応溶液を90℃まで冷却して反応を終了させ、反応生成物として不飽和ポリエステルを得た。次いで、この不飽和ポリエステルに重合禁止剤としてのハイドロキノン50ppmとスチレンを投入し、混合することにより、モノマー含有率32.0%、粘度9ポイズの不飽和ポリエステル樹脂を得た。
【0090】
<物性評価>
(注型板作製方法)
それぞれの不飽和ポリエステル樹脂100重量部に対し、促進剤KN(ジャパンコンポジット社製)1重量部、パーメックN(日油社製)1重量部を混合し、室温にて2時間放置して硬化させた後、80℃にて2時間アフターキュアを行った。
このようにして得た注型板(なお、ハーゼン色数は、各々の不飽和ポリエステル樹脂について測定)について、下記の評価方法によって物性を評価した。結果を表4に示す。
【0091】
(評価方法)
(1)曲げ強度及び弾性率
JIS K6911.5.17−2006に従って測定した。
(2)引張強度、弾性率及び伸び率
JIS K7113−1995に従って測定した。
(3)熱歪み温度
JIS K 6911.5.35−2006に従って測定した。
(4)耐熱変色ΔE
厚さ3mmの注型板を用い、80℃エアーオーブン中にて10日間加熱したものと、加熱前のものとの色差を、色差計(日本電色工業社製、Σ−90)を使用して透過法にて測定した
(5)ハーゼン色数
各々の不飽和ポリエステル樹脂を、JIS K6901.5.2−2008に従って測定した。
【0092】
【表4】

【0093】
上述した実施例及び比較例の結果から、本発明の不飽和ポリエステル樹脂組成物を、上述した形態とすることにより、強度、弾性率、伸び率、耐熱性(熱歪み温度、耐熱変色ΔE)をバランスよく同時に発揮でき、しかも樹脂組成物の初期の色数や変色も充分に低減されているという点において有利な効果を発揮し、それが顕著であることが確認されたといえる。
【0094】
例えば、実施例16、17及び比較例11は、グリコール成分として、いずれもグリコール化合物(A)に相当する1,3−プロパンジオールを用いた例であるが、その使用量が相違する。この使用量が、全グリコール成分100モル%に対して30モル%未満となる比較例11(25モル%)では、実施例16及び17に比べ、引張伸び率に劣り、しかも耐熱変色が大きく、ハーゼン色数も格段に大きいため、クラックや欠けが生じたり、変色が目立ち、美観を損なうおそれもある。また、実施例16及び比較例13は、グリコール成分として、1,3−プロパンジオール(実施例16)、又は、両末端に水酸基を有していない1,2−プロピレングリコール(比較例13)を用いた点でのみ相違するが、この場合も、引張伸び率、耐熱変色及びハーゼン色数の点で顕著な差異が見られる。更に、比較例14は、グリコール成分として、両末端に水酸基を有していない1,2−プロピレングリコール及び炭素数2のエチレングリコールのみを用いた点で、実施例16と相違する例であるが、この場合、引張伸び率、熱歪み温度、耐熱変色及びハーゼン色数の点で実施例16と著しい差異が見られる。
【0095】
また比較例12及び15は、グリコール成分として1,3−プロパンジオールのみを用いた例であるものの、多塩基酸成分として飽和多塩基酸を70モル%を超えて使用した例(75モル%)である。この場合は、同じくグリコール成分として1,3−プロパンジオールのみを用いた実施例16に比較して、熱歪み温度が著しく低く、耐熱変色も大きいうえ、比較例12では更に強度及び弾性率も格段に劣る結果となっている。また、比較例16は、特定のグリコール化合物として、両末端に水酸基を有していない1,2−プロピレングリコールを100モル%用いた点で比較例15と相違する例であるが、この比較例16では、実施例16〜18に比較して、引張伸び率、耐熱変色及びハーゼン色数の点で顕著な差異が見られる。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
不飽和ポリエステル及び重合性単量体を含む不飽和ポリエステル樹脂組成物であって、
該不飽和ポリエステルは、多塩基酸成分とグリコール成分とから得られるものであり、
該多塩基酸成分は、該多塩基酸成分100モル%に対し、芳香族飽和多塩基酸及び/又は直鎖構造の飽和多塩基酸を含む飽和多塩基酸0〜70モル%と、不飽和多塩基酸30〜100モル%とからなり、
該グリコール成分は、該グリコール成分100モル%に対し、炭素数3〜6で、かつ両末端に水酸基を有する直鎖構造(エーテル結合を除く)のグリコール化合物を30モル%以上含む
ことを特徴とする不飽和ポリエステル樹脂組成物。
【請求項2】
前記多塩基酸成分は、前記多塩基酸成分100モル%に対し、芳香族飽和多塩基酸及び/又は直鎖構造の飽和多塩基酸を含む飽和多塩基酸1〜70モル%と、不飽和多塩基酸30〜99モル%とからなる
ことを特徴とする請求項1に記載の不飽和ポリエステル樹脂組成物。
【請求項3】
前記グリコール化合物の炭素数は、3〜4である
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の不飽和ポリエステル樹脂組成物。
【請求項4】
前記重合性単量体は、スチレン系単量体及び/又は(メタ)アクリレート系単量体を含む
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の不飽和ポリエステル樹脂組成物。
【請求項5】
請求項1〜4のいずれかに記載の不飽和ポリエステル樹脂組成物を用いてなる
ことを特徴とする成形品。

【公開番号】特開2011−202123(P2011−202123A)
【公開日】平成23年10月13日(2011.10.13)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−73156(P2010−73156)
【出願日】平成22年3月26日(2010.3.26)
【出願人】(503090980)ジャパンコンポジット株式会社 (38)
【Fターム(参考)】