JP5059668B2 - 樹脂組成物およびその製造方法 - Google Patents
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Description
樹脂組成物は、その100質量部に対して、水35〜10000質量部に溶解させることにより樹脂エマルジョンとすることができる。
樹脂エマルジョンは、粘着剤や接着剤、塗料、印刷インキ、コーティング剤として用いることができ、これらは、粘着テープや粘着シート、粘着フィルムの材料や、紙やプラスチックフィルム、セメント、モルタルおよび金属などへの表面被覆剤として用いることができる。
これらビニル重合体は、単体で用いてもよく2種類以上のものを併用してもよい。
ガラス転移温度は好ましくは100℃以下、重量平均分子量は好ましくは5000以下である。この範囲とすることにより、汎用設備にてビニル重合体を前記連続相中に均一に分散させることができ、得られる樹脂組成物も、より安定したものになる。
また、ガラス転移温度が0℃未満のビニル重合体および、重量平均分子量が300未満のビニル重合体は、常温で半固体や液体であるため、得られる樹脂組成物は固形状とならない。
樹脂組成物中のビニル重合体の平均粒子径は、選択するビニル重合体の種類や、これを混練する装置のせん断力によって調整することができる。すなわち、平均分子量の小さいビニル重合体を選択し、せん断力を大きくして界面活性剤および水の分散を促進させることにより、樹脂組成物中のビニル重合体の平均粒子径を小さくすることができる。
また、選択する界面活性剤の種類や量によっても調整が可能である。
例えば、界面活性剤の配合量を多くすることにより、樹脂組成物中のビニル重合体の平均粒子径を小さくすることができ、反対に、その配合量を少なくすることにより平均粒子径を大きくすることができる。
これら非イオン型界面活性剤は、単体で用いてもよく2種類以上のものを併用してもよい。
HLB値の好ましい範囲は14〜17である。この範囲とすることにより、樹脂組成物の状態にて長期常温保管後も、水に溶解し、樹脂エマルジョンが得られる。
水の添加量は、ビニル重合体100質量部に対し、0.1〜20質量部、好ましくは0.5〜5質量部の範囲とする。0.1質量部未満では得られた固形状の樹脂組成物を水に溶解させた際に安定した樹脂エマルジョンが得られず、20質量部を超えると樹脂組成物中に均一に分散し難くなる。
樹脂組成物をペレット状に切断するための装置としては、例えば、公知のストランドカット方式、ホットカット方式などのものがある。
ストランドカット方式とは、押出成形機にてストランド状に押し出された混練物を冷却し、ペレタイザーへ導いてペレット状に切断して回収する方法である。
ホットカット方式とは、押出成形機にてストランド状に押し出された混練物を、押出成形機先端に取り付けられたロータリーカッターにてペレット状に切断して回収する方法である。
冷却することでストランド全体を固化させて、分散させたビニル重合体の微粒子同士が再結合することを防止できる。これにより、貯蔵安定性に優れた固形状の樹脂組成物を得ることができる。この樹脂組成物は、長期間保管した後も水に溶解させて安定した樹脂エマルジョンが得られる。
また、樹脂組成物を樹脂ペレットとする他の方法として、ニーダーやバンバリミキサー、押出機などで混練した後、2本ロール等で板状にした後にダイサーで樹脂ペレットとする方法もある。
この場合でも、2本ロール等で板状にした後、もしくは樹脂ペレットとした後に樹脂組成物をガラス転移温度以下の温度まで冷却することが望ましい。
ビニル重合体としての石油樹脂(ガラス転移温度42℃、重量平均分子量1400、商品名エスコレッツ2101;エクソンモービル社製)100部と界面活性剤としてのポリオキシエチレンラウリルエーテル(HLB値16.8、商品名エマルゲン123P;花王社製)成分5.0部および蒸留水5.0部を、シリンダ温度90℃設定のベント付き二軸溶融押出機(TEX−30α;日本製鋼所製)100rpmにて混練を行った後、ダイスから94℃にて吐出された混練物を、樹脂温度が30℃以下になるまで冷却してストランドを得た。ストランドの含水率をカールフィッシャー水分計(MKC−210;京都電子)にて測定し、樹脂組成物における水の実配合量とした。得られたストランドをストランドカット方式にてペレット状に切断し、樹脂組成物を得た。
こうして得られた樹脂組成物は固形状のものであり、通常の紙袋やポリオレフィン製袋などで梱包、貯蔵及び搬送ができた。
[界面活性剤のHLB値]
界面活性剤のHLB値とは、界面活性剤の水と水に不溶性の有機化合物への両者に対する相対的親和力の比を表す値であり、種々の方法にて求められるが、今回はグリフィン法を用いて算出した。グリフィン法とは、界面活性剤の親水基の式量と分子量を元に定義され、下記の式にて表わされる。
HLB値 = 20 × 親水部の式量の総和 / 分子量
[ガラス転移温度]
JIS K7121 9.3に準じて測定し、補外ガラス転移開始温度を算出した。
[重量平均分子量]
下記記載のサイズ排除クロマトグラフィー測定条件にて重量平均分子量を測定した。
装置名:SYSTEM−21Shodex(昭和電工社製)
カラム:PL gel MIXED−Bを3本直列
温度:40℃
検出:示差屈折率
溶媒:テトラハイドロフラン
濃度:2質量%
検量線:標準ポリスチレン(PS)(PL社製)を用いて作製し、重量平均分子量はPS換算値で表した。
[乳化性]
樹脂組成物ペレット100部を25℃の蒸留水100部に投入して1時間静置することで白色の樹脂エマルジョンが得られる。この樹脂エマルジョンの不揮発分を、JIS K6828−1に準拠して算出した。測定は、次の手順によって行った。樹脂組成物ペレットの不溶分を含まない樹脂エマルジョン1.0gを平底皿にはかり取り、105℃のオーブン(ACRギヤー・オーブン;東洋精機製作所製)にて1時間乾燥させ、乾燥後の残留分をはかり、下記の一般式(数1)にて算出した。評価は、不揮発分が45%以上のものを優、不揮発分15%以上45%未満のものを良、不揮発分15%未満のものを不可とした。
(式中、Nは不揮発分(%)、m0は平底皿の質量(g)、m1は平底皿と試料との合計質量(g)、m2は平底皿と蒸発残留分との合計の質量(g)を表す。)
[平均粒子径]
レーザ回折/散乱式粒度分布測定装置LA-920( 株式会社堀場製作所社製)を用いレーザ回折法で樹脂エマルジョン中の樹脂粒子のメジアン径測定を実施した。評価は、平均粒子径と樹脂エマルジョンの安定性の関係を考慮し、0.5μm未満のものを優、0.5〜1.0μmのものを良、1.0μmを超えるものを不可とした。
[樹脂組成物の貯蔵安定性]
ペレット状の樹脂組成物をガラス瓶に入れて密栓し、23℃のオーブン中で2ヶ月および6ヶ月貯蔵したサンプルについて貯蔵安定性試験を実施した。試験は、サンプルを上記乳化性の試験と同様の手順で不揮発分を算出した。評価は、不揮発分が40%以上のものを優、不揮発分15%以上40%未満のものを良、不揮発分15%未満のものを不可とした。
実施例1で使用した界面活性剤をポリオキシエチレンラウリルエーテル(HLB値12.1、商品名エマルゲン108;花王社製陰イオン型界面活性剤)に変更した以外は、実施例1と同様に試験を実施し、実施例2とした。なお、吐出時の樹脂温度は94℃であった。
実施例1で使用した界面活性剤をポリオキシエチレンラウリルエーテル(HLB値18.4、商品名エマルゲン150;花王社製)に変更した以外は、実施例1と同様に試験を実施し、実施例3とした。なお、吐出時の樹脂温度は96℃であった。
実施例1で使用した界面活性剤をポリオキシエチレンスチレン化フェニルエーテル(HLB値13.0、商品名ノイゲンEA−137;第一工業製薬社製)に変更した以外は、実施例1と同様に試験を実施し、実施例4とした。なお、吐出時の樹脂温度は95℃であった。
実施例1で使用した界面活性剤をポリオキシエチレンスチレン化フェニルエーテル(HLB値14.8、商品名ノイゲンEA−177;第一工業製薬社製)に変更した以外は、実施例1と同様に試験を実施し、実施例5とした。なお、吐出時の樹脂温度は95℃であった。
実施例1で使用した界面活性剤をポリオキシエチレンスチレン化フェニルエーテル(HLB値15.6、商品名ノイゲンEA−197;第一工業製薬社製)に変更した以外は、実施例1と同様に試験を実施し、実施例6とした。なお、吐出時の樹脂温度は95℃であった。
実施例1で使用した界面活性剤をポリオキシエチレンオレインエーテル(HLB値14.5、商品名ペグノールO−16A;東邦化学工業社製)に変更した以外は、実施例1と同様に試験を実施し、実施例7とした。なお、吐出時の樹脂温度は95℃であった。
実施例1で使用した界面活性剤をポリオキシエチレンノニルフェノールエーテル(HLB値15.8、商品名ノナール530;東邦化学工業社製)に変更した以外は、実施例1と同様に試験を実施し、実施例8とした。なお、吐出時の樹脂温度は95℃であった。
実施例1で使用した界面活性剤をポリオキシエチレンアルキルエーテル(HLB値16.3、商品名レオコールTD−200;ライオン社製)に変更した以外は、実施例1と同様に試験を実施し、実施例9とした。なお、吐出時の樹脂温度は95℃であった。
実施例1で使用した熱可塑性樹脂を石油樹脂(ガラス転移温度65℃、重量平均分子量4100、商品名G−115;日本ゼオン社製)に変更した以外は、実施例1と同様に試験を実施し、実施例10とした。なお、吐出時の樹脂温度は118℃であった。
実施例1で使用した熱可塑性樹脂を水添石油樹脂(ガラス転移温度50℃、重量平均分子量1500、商品名P−100;荒川化学工業社製)に変更した以外は、実施例1と同様に試験を実施し、実施例11とした。なお、吐出時の樹脂温度は97℃であった。
実施例1で使用した熱可塑性樹脂をテルペン樹脂(ガラス転移温度50℃、重量平均分子量1200、商品名PX−1000;ヤスハラケミカル社製)に変更した以外は、実施例1と同様に試験を実施し、実施例12とした。なお、吐出時の樹脂温度は102℃であった。
実施例1で使用した熱可塑性樹脂をロジンエステル樹脂(ガラス転移温度57℃、重量平均分子量1100、商品名RE−100L;アリゾナケミカル社製)に変更した以外は、実施例1と同様に試験を実施し、実施例12とした。なお、吐出時の樹脂温度は100℃であった。
実施例1で使用した界面活性剤をポリオキシエチレンラウリルエーテル(HLB値9.6、商品名エマルゲン104P;花王社製)に変更した以外は、実施例1と同様に試験を実施し、比較例1とした。なお、吐出時の樹脂温度は95℃であった。
実施例1で使用した界面活性剤をポリオキシエチレンラウリルエーテル(HLB値10.5、商品名エマルゲン106;花王社製)に変更した以外は、実施例1と同様に試験を実施し、比較例2とした。なお、吐出時の樹脂温度は95℃であった。
実施例1で使用した界面活性剤をポリオキシエチレンスチレン化フェニルエーテル(HLB値10.6、商品名ノイゲンEA−87;第一工業製薬社製)に変更した以外は、実施例1と同様に試験を実施し、比較例3とした。なお、吐出時の樹脂温度は94℃であった。
実施例1で使用した界面活性剤をポリオキシエチレンオレインエーテル(HLB値9.6、商品名ペグノールO−6;東邦化学工業社製)に変更した以外は、実施例1と同様に試験を実施し、比較例4とした。なお、吐出時の樹脂温度は94℃であった。
実施例1で使用した界面活性剤をポリオキシエチレンオレインエーテル(HLB値11.2、商品名ノナール208;東邦化学工業社製)に変更した以外は、実施例1と同様に試験を実施し、比較例5とした。なお、吐出時の樹脂温度は94℃であった。
実施例1で使用した界面活性剤をポリオキシエチレンアルキルエーテル(HLB値10.2、商品名TD−50;ライオン社製)に変更した以外は、実施例1と同様に試験を実施し、比較例6とした。なお、吐出時の樹脂温度は95℃であった。
Claims (3)
- ガラス転移温度0〜140℃かつ重量平均分子量300〜10000の石油樹脂、ロジン樹脂、テルペン樹脂から選ばれる少なくとも一種であるビニル重合体100質量部と、グリフィン法で求めたHLB値が12〜20の非イオン型界面活性剤1〜20質量部と、水0.1〜20質量部とを含有する固形状の樹脂組成物。
- 石油樹脂、ロジン樹脂、テルペン樹脂から選ばれる少なくとも一種であるビニル重合体が、平均粒子径0.1〜1.0μmの分散相として、界面活性剤と水とが混合してなる連続相を介して隣接していることを特徴とする請求項1に記載した固形状の樹脂組成物。
- 石油樹脂、ロジン樹脂、テルペン樹脂から選ばれる少なくとも一種であるビニル重合体100質量部と、グリフィン法で求めたHLB値が12〜20の非イオン型界面活性剤1〜20質量部と、水0.1〜20質量部とを、混練装置で混練した後、ビニル重合体のガラス転移温度以下に冷却することを特徴とする樹脂組成物の製造方法。
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