JPH1112329A - 水性樹脂分散体 - Google Patents

水性樹脂分散体

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JPH1112329A
JPH1112329A JP16471297A JP16471297A JPH1112329A JP H1112329 A JPH1112329 A JP H1112329A JP 16471297 A JP16471297 A JP 16471297A JP 16471297 A JP16471297 A JP 16471297A JP H1112329 A JPH1112329 A JP H1112329A
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JP
Japan
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resin dispersion
aqueous resin
monomer
water
emulsifier
Prior art date
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Pending
Application number
JP16471297A
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English (en)
Inventor
Tomio Hashimoto
富雄 橋本
Toshibumi Midorikawa
俊文 緑川
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Toyo Ink Mfg Co Ltd
Original Assignee
Toyo Ink Mfg Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】下塗り塗料、中塗り塗料、上塗り塗料用ベース
樹脂で下地に対する密着性、耐水性、耐薬品性、保存安
定性の良好な塗膜を提供すること。 【解決手段】ラジカル重合可能なエチレン性不飽和単量
体とポリオレフィン類と乳化剤、重合開始剤、水を必須
成分としてラジカル重合し、その製造時において滴下系
を0.5μ以下にすることにより得られる耐水性、密着
性、保存安定性の良好な水性樹脂分散体。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の適応する技術分野】本発明は、耐水性、密着性
の良好な水性樹脂分散体に関し、さらに詳しくは樹脂中
にポリオレフィン類をもつ分散樹脂の粒子径が極めて細
かく、耐水性、密着性、保存安定性の良好な水性樹脂分
散体に関するものである。
【0002】本発明の組成物は塗料、合成樹脂、金属、
ガラス、陶磁器、石膏、紙、木材、皮革、さらには軽量
コンクリ−ト、モルタル、硅酸カルシュウム板、スレ−
ト、または石膏ボ−ドなどの各種基材に施される下塗り
塗料、中塗り塗料、上塗り塗料用ベース樹脂として、耐
水性、密着性、耐薬品性、保存安定性等の良好な塗膜を
形成する。
【0003】
【従来の技術】近年、資源等の有効利用の点から有機溶
剤型塗料から水性型塗料、特に水性エマルジョン型塗料
に代わりつつある。しかしながら、通常の水性エマルジ
ョン型塗料は、水中に分散した乳化重合型樹脂が乾燥に
際して融着して皮膜を形成するために有機溶剤型塗料に
比べ、塗膜の緻密性が悪く、塗料に要求される性能の中
で特に皮膜の耐水性、下地に対する密着性が悪いという
欠点を有していた。
【0004】この欠点を改良するために乳化重合系の樹
脂において、ポリオレフィン類の後添加をする方法が知
られているが、分離、ゲル化等の保存安定性が悪く又、
安定性を向上させるために界面活性剤を多量に使用する
ことにより良好になるが、目的の耐水性、下地に対する
密着性の向上に悪影響しポリオレフィン類を添加した効
果が殆ど無い。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは種々検討
の結果、耐水性、下地に対する密着性、保存安定性の良
好な水性樹脂分散体を提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
【0007】第一の発明は、ラジカル重合可能なエチレ
ン性不飽和単量体とポリオレフィン類を乳化剤、重合開
始剤、水を必須としてラジカル重合することにより得ら
れる水性樹脂分散体である。
【0008】第二の発明は、水性樹脂分散体の平均粒子
径が150nm以下であることを特徴とする第一発明の
水性樹脂分散体である。
【0009】第三の発明は、水への溶解性が0.3重量
%以下である油溶性重合開始剤を使用することを特徴と
する第一ないし第二発明の水性樹脂分散体である。
【0010】第四の発明は、乳化剤として反応性乳化剤
を使用することを特徴とする第一ないし第三発明の水性
樹脂分散体である。
【0011】第五の発明は、ラジカル重合可能なエチレ
ン性不飽和単量体としてカルボキシル基を有する単量体
を全単量体に対して0.5〜5重量%使用することを特
徴とする第一ないし第四発明の水性樹脂分散体である。
【0012】第六の発明は,滴下モノマーの油滴が0.
5μ以下であることを特徴とする請求項1〜5のいずれ
か記載の水性樹脂分散体である。
【0013】本発明に使用するエチレン性不飽和単量体
としては(メタ)アクリル酸のアルキルエステルからな
る単量体であり、アクリル酸メチル、アクリル酸エチ
ル、アクリル酸ブチル、アクリル酸2エチルヘキシル、
メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル
酸2エチルヘキシル、メタクリル酸オクチル、メタクリ
ル酸ステアリル、メタクリル酸シクロヘキシル等の(メ
タ)アクリル酸エステル類や、スチレン、アルファメチ
ルスチレン、ビニルトルエン、酢酸ビニル、プロピオン
酸ビニル、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フ
マル酸、イタコン酸、アクリルアミド、N−メチロール
アクリルアミド、アクリル酸ヒドロキシエチル、アクリ
ル酸ヒドロキシルプロピル、メタクリル酸ヒドロキシエ
チル、エチレングリコールジメタクリレート、ジアリル
フタレート、ジビニルベンゼン、グリシジルメタクリレ
ート等が使用することができる。
【0014】また、カルボキシル基を有する単量体とし
て、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル
酸、イタコン酸、等が、製造時あるいは水性樹脂分散体
の保存時の安定性が向上するため併用することが好まし
い。この目的のためにカルボキシル基を有する単量体を
全単量体に対して0.5〜5重量部使用することが好ま
しい。0.5重量部以下では重合安定性、経時による粘
度安定性が悪く、また5重量部以上では得られた皮膜の
耐水性が悪くなる。
【0015】また、流動性、乾燥性の調整、樹脂保存時
の安定性の向上を主目的として、アクリルアミド、N−
メチロールアクリルアミド、アクリル酸ヒドロキシエチ
ル、アクリル酸ヒドロキシルプロピル、メタクリル酸ヒ
ドロキシエチル等が使用できる。さらに皮膜に架橋構造
を付与する目的で、エチレングリコールジメタクリレー
ト、ジアリルフタレート、ジビニルベンゼン、グリシジ
ルメタクリレート等が使用できる。これらの目的のため
に、これらの1種または2種以上を混合して使用する。
これらは全単量体に対して0. 1〜10重量部使用する
ことが望ましく、より好ましくは、0.5〜5重量部使
用することである。0.1重量部以下では得られた皮膜
の耐水性が悪く、10重量部以上では皮膜にワレ等が発
生する。
【0016】また、皮膜に架橋構造を付与、さらに下地
への密着性の向上を主目的として、有機アルコキシシラ
ン化合物でビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエト
キシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシ
シラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシ
ラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−メ
タクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メ
タクリロキシプロピルトリエトキシシラン、ヘキシルト
リエトキシシラン、ヘプチルトリエトキシシラン、オク
チルトリエトキシシラン、ノニルトリエトキシシラン、
デシルトリエトキシシラン、ウンデシルトリエトキシシ
ラン、ドデシルトリエトキシシラン、テトラデシルトリ
エトキシシラン、ペンタデシルトリエトキシシラン、ヘ
キサデシルトリエトキシシラン、ヘプタデシルトリエト
キシシシラン、オクタデシルトリエトキシシラン、ノナ
デシルトリエトキシシラン、エイコシルトリエトキシシ
ラン、およびこれらの混合物があげられる。
【0017】本発明で使用するポリオレフィン類はポリ
エチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン類を塩
素含有率60%以上まで塩素化して得られた樹脂などが
ある。重合に際しては、これらの1種または2種以上を
混合して使用する。これらはラジカル重合可能なエチレ
ン性不飽和単量体100重量部に対して0.1〜20重
量部使用することが望ましく、より好ましくは0.5〜
10重量部使用することである。ポリオレフィンの量が
20重量部より多い場合はラジカル重合可能なエチレン
性不飽和単量体との反応性が低下し残留モノマーが発生
したり、凝集物が多量に出たりする。また、重合に際し
ては滴下系モノマーにポリオレフィン類を溶解し油滴径
を0.5μ以下にすることが好ましく、0.5μ以上の
油滴径であると重合安定性が悪く凝集物が発生しやす
い。油滴径を細かくする方法としては、ホモミキサー、
ラインミキサー、高圧ホモジナイザー等が使用出来るが
油滴径を0.5μ以下にするには、特に油滴径の分布が
狭く、かつ短時間で細かくすることが出来るパイプライ
ンミキサーが適している。また、油滴径の測定方法とし
てはレーザー解析法による微粒子径測定装置、光学顕微
鏡等が使用できる。
【0018】本発明で使用する反応性乳化剤は分子内に
ラジカル重合可能な不飽和2重結合を1個以上有するア
ニオン性またはノニオン性の乳化剤であり、例えば下記
一般式(1)、(2)で表されるスルホコハク酸エステ
ル系(市販品としては、例えば、花王(株)製ラテムル
S−120P、S−180A、三洋化成(株)製エレミ
ノールJS−2等)、一般式(3)で表されるアルキル
フェノールエーテル系(市販品としては、第一工業製薬
(株)製アクアロンHS−10、RN−20等)があ
る。
【0019】一般式(1)
【0020】
【化1】
【0021】一般式(2)
【0022】
【化2】
【0023】一般式(3)
【0024】
【化3】
【0025】乳化重合に際しては、これらの1種または
2種以上を混合して使用する。これら乳化剤はラジカル
重合可能なエチレン性不飽和単量体100重量に対して
0.1〜10重量部使用することが望ましい。10重量
部以上では粒子径は小さくなるが、多量の乳化剤を使用
するため、その悪影響として被膜の耐水性が悪くなる。
さらに、これらの乳化剤が反応性を有しない場合には、
たとえ安定な樹脂分散体が得られたとしても活性剤の溶
出による耐水性の低下は免れない。
【0026】本発明のもう一つの特徴は、重合開始剤と
して油溶性開始剤を使用する点にある。油溶性重合開始
剤に代えて水溶性の過硫酸塩、過酸化物およびアゾビス
化合物等を熱、または還元性物質によってレドックス的
にラジカル分解して単量体の重合をせしめると重合過程
で粒子径が大きくなり、皮膜の耐水性が悪くなる。油溶
性開始剤としては、tert−ブチルパ−ベンゾエ−
ト、ラウリルパ−オキサイド、過酸化ベンゾイル、te
rt−ブチルハイドロパ−オキシド、アゾビスイソブチ
ロニトリル、アゾビスジメチルブチロニトリル、アゾビ
スバレロニトリル等が好ましい。これら油溶性開始剤は
単独で使用することもできるが、エリソルビン酸ナトリ
ウム等の還元剤と併用によるレドックス型で使用しても
よい。
【0027】油溶性開始剤は、ラジカル重合可能なエチ
レン性単量体100重量部に対して、0.1〜10重量
部が使用される。
【0028】本発明において、硫酸第2銅、塩化第2銅
などの銅イオン、硫酸第2鉄、塩化第2鉄などの遷移金
属イオンを反応釜の仕込み水に対して10-7〜10-5
ル/リットルの範囲で添加することが望ましい。
【0029】本発明により得られる水性樹脂分散体は、
染料、顔料等の着色剤、フィラ−等を配合することがで
き、合成樹脂、金属、ガラス、陶磁器、石膏、紙、木
材、皮革、さらに軽量コンクリ−ト、軽量気泡コンクリ
−ト、モルタル、硅酸カルシュウム板、スレ−ト、石膏
ボ−ド等へのトップコ−ト用塗料、塗料バインダ−、紙
加工剤、繊維処理剤等に使用することができる。
【0030】以下、実施例により、本発明を説明する。
例中、部とは重量部を、%とは重量%をそれぞれ表す。
【0031】実施例1 攪拌機、温度計、滴下ロート、還流器を備えた反応容器
に表1に示す反応缶量を仕込み、窒素ガスで飽和させ
る。表1の滴下分は予めパイプラインミキサ−(ライン
ミキサ−)で油滴径を0.5μ以下にする。内温を80
℃に昇温した後、重合開始剤の反応釜量を添加し、5分
後に滴下を開始した。滴下量を2時間で滴下し、80℃
でさらに2時間熟成した後冷却し、アンモニアでPH8
〜9に調整した。油滴径の測定、水性樹脂分散体の粒子
径の測定はレ−ザ−解析法微粒子径測定装置(コ−ルタ
−社製ナノサイザ−)で測定した。固形分35.0%、
粘度500cps、粒子径120nmの樹脂分散体を得
た。
【0032】
【表1】
【0033】実施例2〜6 実施例1と同様の方法で、エチレン性単量体、ポリオレ
フィンの種類、量、アルコキシシランモノマ−、反応性
乳化剤を変えて樹脂分散体を得た。
【0034】
【表2】
【0035】実施例より得られた水性樹脂分散体の重合
安定性、粒子径の測定をおこない結果は表3に示した。
また水性樹脂分散体に成膜助剤等を加え調整し、樹脂皮
膜の耐水性試験、耐凍結・融解試験、耐薬品性試験、耐
透水性試験を行った。結果は表4に示したとおりであっ
た。
【0036】試験方法 1.塗膜の作成 水性樹脂分散体に成膜助剤(テキサノ−ル)でMFTが
0℃になるように調整した。
【0037】2.耐水性試験方法 スレ−ト板上に刷毛にて厚さ0.5mmになるように塗
布し、室温で72Hr常温乾燥し、50℃温水に7日間
浸漬しブリスタ−等がないかどうか肉眼で判定する。 判定基準 5:良好(全く異常の無いもの) 1:不良(全面に著しい外観変化が認められるもの)
【0038】3.耐凍結融解試験方法 20℃の水中浸漬2時間・・−20℃水中凍結2時間を
1サイクルとし、30サイクルおこない塗膜の外観を肉
眼およびル−ペで観察した。 判定基準 5:良好(全く異常の無いもの) 1:不良(全面に著しい外観変化が認められるもの)
【0039】4.耐薬品性試験方法 スレート板上に刷毛にて厚さ0.5mmになるように塗布
し、室温で72Hr常温乾燥し、5重量%の水酸化ナト
リウム水溶液に7日間浸漬しブリスター等がないかどう
か肉眼で判定する。 判定基準 5:良好(全く異常の無いもの) 1:不良(全面に著しい外観変化が認められるの)
【0040】5.透水性試験方法 スレ−ト板上に刷毛にて厚さ0.5mmになるように塗
布し、室温で72Hr常温乾燥した塗板に、JIS K
−5400透水度試験法に準じて行った。24時間後の
透水度で判定した。 判定基準 5:良好(透水度0.3ml以下) 1:不良(透水度3.0ml以上)
【0041】
【表3】
【0042】
【表4】
【0043】
【発明の効果】本発明の水性樹脂分散体は、合成樹脂、
金属、ガラス、陶磁器、石膏、紙、木材、皮革等の各種
基材に、下塗りを施すことなく塗布でき、さらには軽量
コンクリ−ト、軽量気泡コンクリ−ト、モルタル、硅酸
カルシュ−ム板、スレ−ト板、または石膏ボ−ドなどの
各種無機質基材に対しての塗布に対し良好な塗膜を形成
する。また、これら基材に施された下塗り塗料の上に塗
布でき、耐水性、耐薬品性、耐汚染性の良好な塗膜を形
成することができた。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ラジカル重合可能なエチレン性不飽和単量
    体とポリオレフィン類と乳化剤、重合開始剤、水を必須
    成分としてラジカル重合することにより得られる性樹脂
    分散体。
  2. 【請求項2】水性樹脂分散体の平均粒子径が150nm
    以下であることを特徴とする請求項1記載の耐水性、密
    着性、保存安定性の良好な水性樹脂分散体。
  3. 【請求項3】水への溶解性が0.3重量%以下である油
    溶性重合開始剤を使用することを特徴とする請求項1〜
    2いずれか記載の水性樹脂分散体。
  4. 【請求項4】乳化剤として反応性乳化剤を使用すること
    を特徴とする請求項1〜3いずれか記載の水性樹脂分散
    体。
  5. 【請求項5】ラジカル重合可能なエチレン性不飽和単量
    体としてカルボキシル基を有する単量体を全単量体に対
    して0.5〜5重量%使用することを特徴とする請求項
    1〜4のいずれか記載の水性樹脂分散体。
  6. 【請求項6】滴下モノマーの油滴が0.5μ以下である
    ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか記載の水性樹
    脂分散体。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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