JP6560038B2 - 水性エマルジョン組成物 - Google Patents
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Description
本発明の水性エマルジョン組成物は、ポリビニルアルコール系樹脂(A)の存在下、エチレン性不飽和単量体(B)と、下記式(I)又は(II)で表される単量体(C)とを共重合して得られる水性エマルジョン(D)と、多価アルデヒド化合物(E)を含有する。なお、この明細書において、(メタ)アクリルとは、アクリルとメタクリルの総称であり、これと類似の表現についても同様である。
(メタ)アクロレインジメチルアセタール、(メタ)アクロレインジエチルアセタール、2−ビニル−1,3−ジオキソラン、2−イソプロペニル−1,3−ジオキソラン等の(メタ)アクロレインのアセタール化物、3−メチル−3−ブテナールジメチルアセタール、3−メチル−3−ブテナールジエチルアセタール、2−(2−メチル−2−プロペニル)−1,3−ジオキソラン等の3−メチル−3−ブテナールのアセタール化物、3−ブテナールジメチルアセタール、3−ブテナールジエチルアセタール、2−(2−プロペニル)−1,3−ジオキソラン等の3−ブテナールのアセタール化物、4−ペンテナールジメチルアセタール、4−ペンテナールジエチルアセタール、2−(3−ブテニル)−1,3−ジオキソラン等の4−ペンテナールのアセタール化物、5−ヘキセナールジメチルアセタール、5−ヘキセナールジエチルアセタール、2−(5−ペンテニル)−1,3−ジオキソラン等の5−ヘキセナールのアセタール化物、6−ヘプテナールジメチルアセタール、6−ヘプテナールジエチルアセタール、2−(6−ヘキセニル)−1,3−ジオキソラン等の6−ヘプテナールのアセタール化物、7−オクテナールジメチルアセタール、7−オクテナールジエチルアセタール、2−(1−ヘプテニル)−1,3−ジオキソラン、2−(6−ヘプテニル)−1,3−ジオキソラン等の7−オクテナールのアセタール化物等のエチレン性不飽和二重結合を有する脂肪族アルデヒドのアセタール化物;
P=([η]×104/8.29)(1/0.62)
実施例及び比較例で得られた水性エマルジョン500gを60メッシュの金網にてろ過し、ろ過残分を秤量し以下の通り評価した。
○:ろ過残分が1.0%以下である
△:ろ過残分が1.0%より大である
×:重合不安定となり粗粒化のためろ過できない
ブナ材を用いた試験
得られた水性エマルジョン組成物をヨーロッパ産ブナ材(柾目)に150g/m2塗布し、はりあわせて7kg/m2の荷重で16時間圧締した。その後、解圧し、20℃65%RH下で7日間養生した後、British Standard BS EN204のD3規格(Serial number of conditioning sequenceの1、2、3)及びD4規格(Serial number of conditioning sequenceの4、5)により引張りせん断接着強度(N/mm2)を測定した。Serial number of conditioning sequenceの各試験条件を示す。
1:20℃65%RH下で7日間放置後、そのまま測定。
2:20℃水中に4日間浸漬し、濡れたまま測定。
3:20℃水中に4日間浸漬後、20℃65%RH下で7日間風乾し、測定。
4:煮沸水中に6時間浸漬、20℃水中に2時間浸漬し、濡れたまま測定。
5:煮沸水中に6時間浸漬、20℃水中に2時間浸漬後、20℃65%RH下で7日間風乾し、測定。
実施例及び比較例で得られた水性エマルジョン組成物の粘度をB型粘度計(40℃、20rpm)で粘度(η0)を測定した。その後40℃で1ヶ月間水性エマルジョン組成物を静置した。静置後、再度B型粘度計(40℃、20rpm)で粘度(η30)を測定した。増粘倍率をη30/η0として定義し、下記の通り評価した。
○:増粘倍率が2よりも小さい
△:増粘倍率が2.0以上、5.0以下
×:増粘倍率が5.0よりも大きい
水性エマルジョン(D)と多価アルデヒド化合物(E)を混和し、水性エマルジョン組成物とした直後に塗布した木材の接着強度と混和後2時間後に塗布した木材の接着強度の比を用いて、以下の通り評価した。接着強度の評価は、(2)耐水、耐煮沸水接着力に記載の方法に準じた圧締、養生を実施後、Serial number if conditioning sequenceの4の試験条件で測定した。
○:(混和後2時間後接着強度/混和直後の接着強度)が1以上
×:(混和後2時間後接着強度/混和直後の接着強度)が1以下
実施例及び比較例で得られた水性エマルジョン組成物を20℃65%RH下でPETフィルム上に流延し、7日間乾燥させてPETフィルムから剥離し、500μmの乾燥皮膜を得た。この皮膜をステンレス製の金属型枠(20cm×20cmで幅1cmの金属枠)にクリップで固定し、ギアオーブンにて120℃で3時間加熱処理した場合の、皮膜の着色性を目視で以下の通り評価した。
○:着色がない
△:やや着色
×:茶色に着色
(Em−1の合成)
還流冷却器、滴下ロート、温度計、窒素吹込口を備えた1リットルガラス製重合容器に、イオン交換水300g、「PVA−117」(株式会社クラレ製、けん化度98.5モル%、平均重合度1700)20.7gを仕込み95℃で2時間攪拌し、完全に溶解した。さらに、酢酸ナトリウム(NaOAc)を0.2g添加し、混合溶解した。次に、このPVA水溶液を冷却、窒素置換後、200rpmで撹拌しながら、60℃に昇温した後、酒石酸の10%水溶液4.4g及び5%過酸化水素水3g(初期仕込みの全単量体に対し、モル比でそれぞれ0.015)をショット添加後、酢酸ビニル28g及びアクロレインジメチルアセタール0.55gを仕込み重合を開始した。重合開始30分後に初期重合終了(酢酸ビニルの残存量が1%未満)を確認した。酒石酸の10%水溶液0.9g及び5%過酸化水素水3gをショット添加後、酢酸ビニル244g及びアクロレインジメチルアセタール4.98gを2時間にわたって連続的に添加し、重合温度を80℃に維持して重合を完結させ、固形分濃度48.4%のポリ酢酸ビニル系エマルジョン(酢酸ビニルの全量に対しアクロレインジメチルアセタール2質量%)が得られた。このエマルジョンの100質量部(固形分)に対して可塑剤としてフェノキシエタノール5質量部を添加混合した。得られたエマルジョン(Em−1)の重合安定性を評価したところ、ろ過残分が1.0%以下であった。Em−1の材料及び重合安定性の評価結果を表1に示す。
100質量部の前記水性エマルジョンEm−1に、多価アルデヒド化合物(E)としてノナンジアルデヒドを0.6質量部、触媒にリン酸を0.2質量部添加した水性エマルジョン組成物を用いて、上記方法に従って、各種条件下での接着性の評価、ポットライフの評価、混合後の耐煮沸接着性劣化度の評価、及び皮膜の耐着色性の評価を行った。得られた結果を表2に示す。
アクロレインジメチルアセタールに代えてアクロレインジエチルアセタールを5質量%使用した以外は実施例1と同様にして水性エマルジョン(Em−2)を得た。Em−2の材料及び重合安定性の評価結果を表1に示す。100質量部の前記水性エマルジョンEm−2に、多価アルデヒド化合物(E)としてノナンジアルデヒドを0.6質量部、触媒にリン酸を0.2質量部添加した水性エマルジョン組成物を用いて、上記方法に従って、各種条件下での接着性の評価、ポットライフの評価、混合後の耐煮沸接着性劣化度の評価、及び皮膜の耐着色性の評価を行った。得られた結果を表2に示す。
アクロレインジメチルアセタールに代えてN−2,2−ジメトキシエチルメタクリルアミドを8質量%使用した以外は実施例1と同様にして水性エマルジョン(Em−3)を得た。Em−3の材料及び重合安定性の評価結果を表1に示す。100質量部の前記水性エマルジョンEm−3に、多価アルデヒド化合物(E)としてノナンジアルデヒドを0.6質量部、触媒にリン酸を0.2質量部添加した水性エマルジョン組成物を用いて、上記方法に従って、各種条件下での接着性の評価、ポットライフの評価、混合後の耐煮沸接着性劣化度の評価、及び皮膜の耐着色性の評価を行った。得られた結果を表2に示す。
アクロレインジメチルアセタールに代えて2−(2−メチル−2−プロペニル)−1,3−ジオキソランを1質量%使用した以外は実施例1と同様にして水性エマルジョン(Em−4)を得た。Em−4の材料及び重合安定性の評価結果を表1に示す。100質量部の前記水性エマルジョンEm−4に、多価アルデヒド化合物(E)としてノナンジアルデヒドを0.6質量部、触媒にリン酸を0.2質量部添加した水性エマルジョン組成物を用いて、上記方法に従って、各種条件下での接着性の評価、ポットライフの評価、混合後の耐煮沸接着性劣化度の評価、及び皮膜の耐着色性の評価を行った。得られた結果を表2に示す。
アクロレインジメチルアセタールに代えて2−(6−ヘプテニル)−1,3−ジオキソランを0.05質量%使用した以外は実施例1と同様にして水性エマルジョン(Em−5)を得た。Em−5の材料及び重合安定性の評価結果を表1に示す。100質量部の前記水性エマルジョンEm−5に、多価アルデヒド化合物(E)としてノナンジアルデヒドを0.6質量部、触媒にリン酸を0.2質量部添加した水性エマルジョン組成物を用いて、上記方法に従って、各種条件下での接着性の評価、ポットライフの評価、混合後の耐煮沸接着性劣化度の評価、及び皮膜の耐着色性の評価を行った。得られた結果を表2に示す。
(Em−6の合成)
還流冷却器、滴下ロート、温度計、窒素吹込口を備えた1リットルガラス製重合容器に、イオン交換水300g、特許4772175号の実施例に記載の方法に準じて作製したエチレン変性PVA1(重合度1700、けん化度95モル%、エチレン変性量5モル%)19.5gを仕込み95℃で2時間攪拌し、完全に溶解した。さらに、酢酸ナトリウム(NaOAc)を0.2g添加し、混合溶解した。次に、このPVA水溶液を冷却、窒素置換後、200rpmで撹拌しながら、60℃に昇温した後、酒石酸の10%水溶液4.4g及び5%過酸化水素水3g(初期仕込みの全単量体に対し、モル比でそれぞれ0.015)をショット添加後、酢酸ビニル30g及び2−(6−ヘプテニル)−1,3−ジオキソラン0.02gを仕込み重合を開始した。重合開始30分後に初期重合終了(酢酸ビニルの残存量が1%未満)を確認した。酒石酸の10%水溶液0.9g及び5%過酸化水素水3gをショット添加後、酢酸ビニル272g及び2−(6−ヘプテニル)−1,3−ジオキソラン0.14gを2時間にわたって連続的に添加し、重合温度を80℃に維持して重合を完結させ、固形分濃度49.1%のポリ酢酸ビニル系エマルジョン(酢酸ビニルの全量に対し2−(6−ヘプテニル)−1,3−ジオキソラン0.05質量%)が得られた。このエマルジョンの100質量部(固形分)に対して可塑剤としてフェノキシエタノール5質量部を添加混合した。得られたエマルジョン(Em−6)の重合安定性を評価したところ、ろ過残分が1.0%以下であった。Em−6の材料及び重合安定性の評価結果を表1に示す。
100質量部の前記水性エマルジョンEm−6に、多価アルデヒド化合物(E)としてノナンジアルデヒドを0.6質量部、触媒にリン酸を0.2質量部添加した水性エマルジョン組成物を用いて、上記方法に従って、各種条件下での接着性の評価、ポットライフの評価、混合後の耐煮沸接着性劣化度の評価、及び皮膜の耐着色性の評価を行った。得られた結果を表2に示す。
(Em−7の合成)
還流冷却器、滴下ロート、温度計、窒素吹込口を備えた1リットルガラス製重合容器に、イオン交換水300g、特許4772175号の実施例に記載の方法に準じて作製したエチレン変性PVA2(重合度1700、けん化度93モル%、エチレン変性量2モル%)20.7gを仕込み95℃で2時間攪拌し、完全に溶解した。さらに、酢酸ナトリウム(NaOAc)を0.2g添加し、混合溶解した。次に、このPVA水溶液を冷却、窒素置換後、200rpmで撹拌しながら、60℃に昇温した後、酒石酸の10%水溶液4.4g及び5%過酸化水素水3g(初期仕込みの全単量体に対し、モル比でそれぞれ0.015)をショット添加後、酢酸ビニル28g及び2−(6−ヘプテニル)−1,3−ジオキソラン0.03gを仕込み重合を開始した。重合開始30分後に初期重合終了(酢酸ビニルの残存量が1%未満)を確認した。酒石酸の10%水溶液0.9g及び5%過酸化水素水3gをショット添加後、酢酸ビニル249g及び2−(6−ヘプテニル)−1,3−ジオキソラン0.25gを2時間にわたって連続的に添加し、重合温度を80℃に維持して重合を完結させ、固形分濃度47.2%のポリ酢酸ビニル系エマルジョン(酢酸ビニルの全量に対し2−(6−ヘプテニル)−1,3−ジオキソラン0.1質量%)が得られた。このエマルジョンの100質量部(固形分)に対して可塑剤としてフェノキシエタノール5質量部を添加混合した。得られたエマルジョン(Em−7)の重合安定性を評価したところ、ろ過残分が1.0%以下であった。Em−7の材料及び重合安定性の評価結果を表1に示す。
100質量部の前記水性エマルジョンEm−7に、多価アルデヒド化合物(E)としてノナンジアルデヒドを0.6質量部、触媒にリン酸を0.2質量部添加した水性エマルジョン組成物を用いて、上記方法に従って、各種条件下での接着性の評価、ポットライフの評価、混合後の耐煮沸接着性劣化度の評価、及び皮膜の耐着色性の評価を行った。得られた結果を表2に示す。
アクロレインジメチルアセタールに変えてアリリデンジアセテートを11質量%使用した以外は実施例1と同様にして水性エマルジョン(Em−8)を得た。Em−8の材料及び重合安定性の評価結果を表1に示す。多価アルデヒド化合物(E)としてノナンジアルデヒドを0.6質量部、触媒にリン酸を0.2質量部添加した水性エマルジョン組成物を用いて、上記方法に従って、各種条件下での接着性の評価、ポットライフの評価、混合後の耐煮沸接着性劣化度の評価、及び皮膜の耐着色性の評価を行った。得られた結果を表2に示す。
(Em−9の合成)
いかり型攪拌機を備えた内容量1.5リットルのステンレス型オートクレーブに、イオン交換水360g、ポリビニルアルコール「PVA−205」(株式会社クラレ製、けん化度88モル%、平均重合度500)24.3g及び「PVA−217」(株式会社クラレ製、けん化度88モル%、平均重合度1700)2.9gを仕込み95℃で2時間攪拌し、完全に溶解した。さらに、酢酸ナトリウム(NaOAc)を0.04g添加した。次に酢酸ビニル350g、アクロレインジメチルアセタール7.29gを仕込み、オートクレーブ内の空気をエチレンで充分に置換した。続いて10%アスコルビン酸水溶液19.5gを仕込み、攪拌下、重合温度を60℃に、エチレン圧を5.0MPaに昇圧した。1%過酸化水素水100gを8時間かけて均一に添加すると共に、酢酸ビニル117gとアクロレインジメチルアセタール2.44gを6時間かけて均一に添加した。エチレン圧は酢酸ビニル及びアクロレインジメチルアセタール添加終了まで5.0MPaを保った。触媒添加終了後に冷却して、消泡剤及びpH調整剤を添加し、水性エマルジョン(Em−9)を得た。得られたエマルジョン(Em−9)の重合安定性を評価したところ、ろ過残分が1.0%以下であった。Em−9の材料及び重合安定性の評価結果を表1に示す。
100質量部の前記水性エマルジョンEm−9に、多価アルデヒド化合物(E)としてノナンジアルデヒドを0.6質量部、触媒にリン酸を0.2質量部添加した水性エマルジョン組成物を用いて、上記方法に従って、各種条件下での接着性の評価、ポットライフの評価、混合後の耐煮沸接着性劣化度の評価、及び皮膜の耐着色性の評価を行った。得られた結果を表2に示す。
100質量部の前記水性エマルジョンEm−6に、多価アルデヒド化合物(E)としてグリオキザールを8質量部、触媒にリン酸を0.2質量部添加した水性エマルジョン組成物を用いて、上記方法に従って、各種条件下での接着性の評価、ポットライフの評価、混合後の耐煮沸接着性劣化度の評価、及び皮膜の耐着色性の評価を行った。得られた結果を表2に示す。
100質量部の前記水性エマルジョンEm−6に、多価アルデヒド化合物(E)としてグルタルジアルデヒドを3質量部、触媒にリン酸を0.2質量部添加した水性エマルジョン組成物を用いて、上記方法に従って、各種条件下での接着性の評価、ポットライフの評価、混合後の耐煮沸接着性劣化度の評価、及び皮膜の耐着色性の評価を行った。得られた結果を表2に示す。
100質量部の前記水性エマルジョンEm−6に、多価アルデヒド化合物(E)としてテレフタル酸ジアルデヒドを10質量部、触媒にリン酸を0.2質量部添加した水性エマルジョン組成物を用いて、上記方法に従って、各種条件下での接着性の評価、ポットライフの評価、混合後の耐煮沸接着性劣化度の評価、及び皮膜の耐着色性の評価を行った。得られた結果を表2に示す。
水性エマルジョンEm−1に、多価アルデヒド化合物(E)に触媒としてリン酸を0.2質量部添加した水性エマルジョン組成物を用いて、上記方法に従って、各種条件下での接着性の評価、ポットライフの評価、混合後の耐煮沸接着性劣化度の評価、及び皮膜の耐着色性の評価を行った。得られた結果を表2に示す。
アクロレインジメチルアセタールを使用しないこと以外は実施例1と同様にして水性エマルジョン(Em−10)を得た。Em−10の材料及び重合安定性の評価結果を表1に示す。前記水性エマルジョンEm−10に、多価アルデヒド化合物(E)としてノナンジアルデヒドを3質量部、触媒にリン酸を0.2質量部添加した水性エマルジョン組成物を用いて、上記方法に従って、各種条件下での接着性の評価、ポットライフの評価、混合後の耐煮沸接着性劣化度の評価、及び皮膜の耐着色性の評価を行った。得られた結果を表2に示す。
特公平7−13223号公報の実施例2に記載された内容に従いエマルジョン組成物(36%酢酸ビニル系エマルジョン(アイカ・アイボンA−340K)100質量部、重質炭酸カルシウム(白石カルシウム、ホワイトンWA)20質量部、メチレンビス(4−フェニルイソシアネート)(日本ポリウレタン製、ポリメリックMDI)20質量部)を作製し、得られたエマルジョン組成物を用いて、上記方法に従って、各種条件下での接着性の評価、ポットライフの評価、混合後の耐煮沸接着性劣化度の評価、及び皮膜の耐着色性の評価を行った。得られた結果を表2に示す。
Claims (7)
- ポリビニルアルコール系樹脂(A)の存在下、エチレン性不飽和単量体(B)と、下記式(I)又は(II)で表される単量体(C)とを共重合して得られる水性エマルジョン(D)と、多価アルデヒド化合物(E)とからなる、水性エマルジョン組成物。
- 単量体(C)が式(II)で表される単量体である、請求項1に記載の水性エマルジョン組成物。
- 式(II)において、Xが−(CH2)n−である、請求項2に記載の水性エマルジョン組成物。
- エチレン性不飽和単量体(B)が、ビニルエステル系単量体及びジエン系単量体からなる群から選ばれる少なくとも1種である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の水性エマルジョン組成物。
- 単量体(C)の使用量が、エチレン性不飽和単量体(B)に対して0.01〜10質量%である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の水性エマルジョン組成物。
- 水性エマルジョン(D)100重量部に対して、多価アルデヒド化合物(E)を0.05〜20重量部含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載の水性エマルジョン組成物。
- 多価アルデヒド化合物(E)のオクタノール/水分配係数の自然対数(LogKow)が、0.5以上である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の水性エマルジョン組成物。
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