【実施例】
【0052】
以下に実施例及び比較例をあげて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。各例中、%は重量基準である。なお、軟化点、酸価、ロジン二量体成分(A)の分析、各種ロジン成分の構成比率の算出、ガラス転移温度、耐熱性の評価については以下の方法による。
【0053】
(ロジンメチルエステルの分析方法)
本発明におけるロジンエステル中のロジン成分(樹脂酸成分)の分析についてはガスクロマトグラフ分析(GC)によって分析した。GCはアジレントテクノロジー社製 Agilent6890を使用し、カラムはスペルコ社製BDSを使用し、ロジンエステルはトルエンおよびメタノールの1:1混合溶液に溶解させてから測定した。ロジンエステルの純度は、リテンションタイム1.4分〜6.0分に検出されるすべてのピーク面積比の和から算出される中性成分比と後述する酸価から算出した未反応ロジン比率を差し引いた値を指す。また、各種アビエチン酸、ネオアビエチン酸及びパラストリン酸のエステル成分の総量は、各ピーク面積比の和から算出した。例えばロジンメチルエステルにおいては、8.4分に検出されるピークをパラストリン酸メチルエステル成分、12.7分をアビエチン酸メチルエステル成分、14.3分をネオアビエチン酸メチルエステル成分のピークとして算出した。
【0054】
(軟化点の測定)
本発明における重合ロジン化合物はJIS法(JIS K 2425 環球法)により軟化点を測定した。
【0055】
(酸価の測定)
本発明におけるロジンメチルエステル、重合ロジン化合物及びロジンポリエステルはJIS法(JIS K 0070)により酸価を測定した。
【0056】
(水酸基価の測定)
本発明におけるロジンポリエステルはJIS法(JIS K 0070)により水酸基価を測定した。
【0057】
(ロジン二量体成分(A)の分析方法)
本発明における重合ロジン化合物の一官能基含有ロジン二量体成分(a2)、及び官能基を有しないロジン二量体成分(a3)の確認については、ガスクロマトグラフ質量分析(GC−MS)によって分析した。GC−MSは、アジレントテクノロジー社製Agilent6890(GC)及びAgilent5973N(MS)を使用し、カラムはアジレントテクノロジー社製DB-5を使用し、重合ロジン化合物はトルエン及びメタノールの1:1混合溶液に溶解させてから測定した。官能基を有しないロジン二量体成分(a3)は、リテンションタイム22分〜24分に検出されるm/z;520のすべてのピークを指す。また、各種一官能基含有ロジン二量体成分(a2)及び二官能基含有ロジン二量体(a1)は、それぞれの分子量(m/z)に対応するすべてのピークを差す。例えば、一般式(1)でRがメチル基の化合物を製造する場合、得られる重合ロジン化合物中の一官能基含有ロジン二量体成分(a2)は、リテンションタイム24分〜32分に検出されるm/z;574のすべてのピークを指し、二官能基含有ロジン二量体(a1)はリテンションタイム33分〜44分に検出されるm/z;632のすべてのピークを指す。
表3には一官能基含有ロジン二量体成分(a2)、官能基を有しないロジン二量体成分(a3)が検出されなければ含有比率を0とした。また、一官能基含有ロジン二量体成分(a2)が検出された時の含有比率は後述する各種ロジン成分の構成比率の算出方法で得られた数値を示した。
【0058】
(各種ロジン成分の構成比率の算出方法)
本発明における各種ロジン成分の構成比率は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって測定した。GPCは、東ソー(株)製HLC-8220を使用し、カラムとしては東ソー(株)製「Tskgelカラム」を用い、溶媒をTHF、送液量1.0ml/minで測定し、得られた各成分のピーク面積比をロジン三量体以上の成分(B)、ロジン二量体成分(A)(二官能基含有ロジン二量体成分(a1)、一官能基含有ロジン二量体成分(a2)、官能基を有しないロジン二量体成分(a3))、ロジン酸及びロジンエステル成分の構成比率として表3に示した。
【0059】
(ロジンポリエステルの数平均分子量Mn、重量平均分子量Mw、分子量分布Mw/Mnの測定方法)
本発明におけるロジンポリエステルの数平均分子量、重量平均分子量、分子量分布の測定方法は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって測定した。GPCは、東ソー(株)製HLC-8220を使用し、カラムとしては東ソー(株)製「Tskgelカラム」を用い、試料濃度1.0%、溶媒をTHF、送液量0.6ml/min、サンプル注入量10μl、測定温度40℃、RI検出器を用いて測定した。また、検量線は東ソー(株)製「TSK標準ポリスチレン」:「A−1000」、「A−5000」、「F−1」、「F−2」、「F−4」、「F−10」、「F−20」、「F−40」、「F−80」、「F−128」の10サンプルから作成した。
【0060】
(ガラス転移温度の測定)
ロジンポリエステルのガラス転移温度Tgは、ブルカー・エイエックス社製熱分析装置DSC3100Sを使用し、窒素流量200ml/分、昇温速度10℃/分で測定した時のガラス転移温度を表5に記載した。
【0061】
(熱分解温度の測定)
ロジンポリエステルの熱分解温度は、ブルカー・エイエックス社製 示差熱熱重量同時測定装置TG−DTA2000Sを使用し、窒素流量200ml/分、昇温速度5℃/分で測定し、10%重量が減少したときの温度を熱分解温度として表5に記載した。
【0062】
製造例1(試作品1(精製ロジンメチルエステル)の合成)
温度計、攪拌機、窒素導入管及び減圧装置を備えた反応装置に、酸価170.0mgKOH/g、の未精製ロジン(中国ガムロジン)100g、キシレン100g、メタノール83.3gを仕込んだ。これを攪拌しながら塩化チオニル46.4gを2時間かけて滴下して、未精製ロジンにメチルエステル化を施した。滴下終了後5時間還流温度で加熱攪拌後、液温200℃未満、減圧度1300Paの条件下でキシレン及びメタノールを留去した後、更に液温230℃、減圧度1200Paの条件下で蒸留し、精製ロジンメチルエステル(試作品1)を70g得た。酸価は0.5mgKOH/g(未反応率0.3%)であった。GC測定により試作品1中の中性成分量は1.1%(ロジンエステル純度98.6%)、アビエチン酸、ネオアビエチン酸、パラストリン酸の総量は74.7%であった。
【0063】
製造例2(試作品2(精製ロジンエチルエステル)の合成)
温度計、攪拌機、窒素導入管及び減圧装置を備えた反応装置に、酸価170.0mgKOH/g、の未精製ロジン(中国ガムロジン)100g、キシレン100g、エタノール120.0gを仕込んだ。これを攪拌しながら塩化チオニル46.4gを2時間かけて滴下して、未精製ロジンにエチルエステル化を施した。滴下終了後5時間還流温度で加熱攪拌後、液温200℃未満、減圧度1300Paの条件下でキシレン及び
エタノールを留去した後、更に液温240℃、減圧度1200Paの条件下で蒸留し、精製ロジンエチルエステル(試作品2)を75g得た。酸価は0.4mgKOH/g(未反応率0.2%)であった。GC測定により試作品2中の中性成分量は1.5%(ロジンエステル純度98.3%)、アビエチン酸、ネオアビエチン酸、パラストリン酸の総量は72.6%であった。
【0064】
製造例3(試作品3(精製ロジンブチルエステル)の合成)
温度計、攪拌機、窒素導入管及び減圧装置を備えた反応装置に、酸価170.0mgKOH/g、の未精製ロジン(中国ガムロジン)100g、キシレン100g、ブタノール193.0gを仕込んだ。これを攪拌しながら塩化チオニル46.4gを2時間かけて滴下して、未精製ロジンにブチルエステル化を施した。滴下終了後5時間還流温度で加熱攪拌後、液温200℃未満、減圧度1300Paの条件下でキシレン及び
ブタノールを留去した後、更に液温250℃、減圧度1200Paの条件下で蒸留し、精製ロジンエチルエステル(試作品3)を80g得た。酸価は0.6mgKOH/g(未反応率0.4%)であった。GC測定により試作品2中の中性成分量は1.6%(ロジンエステル純度98.0%)、アビエチン酸、ネオアビエチン酸、パラストリン酸の総量は75.1%であった。
【0065】
実施例1(重合ロジン化合物1(一般式(1)でRが水素又はメチル基の化合物)の合成)
冷却管、温度計、攪拌機、窒素導入管を備えた反応装置に、荒川化学工業(株)製試作品1(精製ロジンメチルエステル)を900g、キシレン900g、触媒として塩化亜鉛45.0g及び硫酸45.0gを仕込み、窒素気流下145℃で6時間、重合反応を行なった。反応生成物のキシレン溶液を濃塩酸7g及び温水500gを加えて洗浄した後、更に各500gの温水にて2回洗浄した。洗浄後のキシレン溶液は液温200℃未満、減圧度6000Paの条件下でキシレンを留去した後、更に液温275℃、減圧度150Paの条件下で精製ロジンメチルエステルの分解物及び未反応精製ロジンメチルエステルを留去して、重合ロジン化合物1を405g得た。この軟化点は110℃、酸価は0.5mgKOH/gであった。GC/MS測定により、ロジン二量体成分(A)中に一官能基含有ロジン二量体成分(a2)及び官能基を有しないロジン二量体成分(a3)は検出されなかった。GPC測定により、重合ロジン化合物1のロジン二量体成分(A)は91.6%(ロジン二量体成分(A)中の二官能基含有ロジン二量体成分(a1)の含有率は100%,二官能基含有ロジン二量体成分(a1)の殆どはジメチルエステル基含有ロジン二量体であった)、ロジン酸及びロジンエステルの単量体は5.4%、ロジン三量体以上の成分(B)の含有量は3.0%であった。
【0066】
実施例2(重合ロジン化合物2(一般式(1)でRが水素又はメチル基の化合物)の合成)
触媒として塩化亜鉛45.0g及びリン酸85%水溶液45.0gを使用した以外は実施例1と同様に表1に示すとおりの反応条件で処理を実施した。またその結果を表3に記載した。
【0067】
実施例3(重合ロジン化合物3(一般式(1)でRが水素又はメチル基の化合物)の合成)
触媒(溶媒を兼ねる)としてギ酸900gを使用した以外は実施例1と同様に表1に示すとおりの反応条件で反応を実施した。反応終了後にヘプタン900gを仕込み、ギ酸層を分液し、反応生成物のヘプタン溶液に水500gを加えて洗浄した後、更に各500gの水にて2回洗浄した。洗浄後のヘプタン溶液は、実施例1と同様に処理を実施し、結果を表3に記載した。
【0068】
実施例4(重合ロジン化合物4(一般式(1)でRが水素又はメチル基の化合物)の合成)
触媒としてパラトルエンスルホン酸45.0gを使用した以外は実施例1と同様に表1に示すとおりの反応条件で反応を実施した。反応終了後は実施例3と同様の処理を実施し、結果を表3に記載した。
【0069】
実施例5(重合ロジン化合物5(一般式(1)でRが水素又はメチル基の化合物)の合成)
触媒としてメタンスルホン酸36.0gを使用した以外は実施例1と同様に表1に示すとおりの反応条件で反応を実施した。反応終了後は実施例3と同様の処理を実施し、結果を表3に記載した。
【0070】
実施例6(重合ロジン化合物6(一般式(1)でRが水素又はメチル基の化合物)の合成)
触媒としてメタンスルホン酸36.0g及び酢酸47.4gを使用した以外は実施例1と同様に表1に示すとおりの反応条件で反応を実施した。反応終了後は実施例3と同様の処理を実施し、結果を表3に記載した。
【0071】
実施例7(重合ロジン化合物7(一般式(1)でRが水素又はメチル基の化合物)の合成)
触媒としてテイカ株式会社製固体酸触媒テイカキュア(酸成分がスルホン酸基)19.5gを使用した以外は実施例1と同様に表1に示すとおりの反応条件で反応を実施した。反応終了後にヘプタン68.3gを仕込み、反応生成物のヘプタン溶液と固体酸触媒を分離し、反応生成物のヘプタン溶液に水16gを加えて洗浄した。洗浄後のヘプタン溶液は実施例1と同様に処理を実施し、結果を表3に記載した。
【0072】
実施例8(重合ロジン化合物8(一般式(1)でRが水素又はメチル基の化合物)の合成)
触媒としてオルガノ株式会社製固体酸触媒アンバーリスト(酸成分がスルホン酸基)22.7gを使用した以外は実施例1と同様に表1に示すとおりの反応条件で反応を実施した。反応終了後は実施例7と同様の処理を実施し、結果を表3に記載した。
【0073】
実施例9(重合ロジン化合物9(一般式(1)でRが水素又はエチル基の化合物)の合成)
荒川化学工業(株)製試作品2(精製ロジンエチルエステル)を900g、触媒としてメタンスルホン酸36.0gを使用した以外は実施例1と同様に表1に示すとおりの反応条件で反応を実施した。反応終了後は実施例3と同様の処理を実施し、結果を表3に記載した。
【0074】
実施例10(重合ロジン化合物10(一般式(1)でRが水素又はブチル基の化合物)の合成)
荒川化学工業(株)製試作品3(精製ロジンブチルエステル)を900g、触媒としてメタンスルホン酸36.0gを使用した以外は実施例1と同様に表1に示すとおりの反応条件で反応を実施した。反応終了後は実施例3と同様の処理を実施し、結果を表3に記載した。
【0075】
実施例11(重合ロジン化合物を用いた線状高分子量体(ポリエステル樹脂:ロジンポリエステル)の合成)
実施例1で得られた重合ロジン化合物1を316g、1,4ブタンジオール90g、テトラブチルチタネート5gを温度計、窒素導入管、分水器及び攪拌装置のついた1Lのセパラブルコルベンに仕込み、235℃まで昇温し、5時間保温しメタノールを排出させながらエステル交換反応を行った。セバシン酸101gを仕込み、195℃から3.5時間かけ245℃まで昇温し、その後、2.5時間保温し、エステル化を完結させて高分子量体(ポリエステル樹脂)を得た。反応液の酸価は3.3mgKOH/gであった。次に還流脱水装置を真空減圧装置に替え、真空下(400Pa以下)で減圧重縮合反応を行った。反応は6.5時間行った時点で終了した。得られたポリエステル樹脂のメインピークは数平均分子量(Mn)10000、重量平均分子量(Mw)22000、Mw/Mn=2.2、酸価0.6mgKOH/g、水酸基価5.5mgKOH/gであった。また、実施例2〜10の重合ロジン化合物についても同様の反応を実施し、その結果を表4に記載した。
【0076】
比較例1(重合ロジン1の合成)
未精製ロジン(中国産ガムロジン)900g、触媒として塩化亜鉛40g及び硫酸6.0gを使用した以外は、実施例1と同様に表1に示すとおりの反応条件で処理を実施した。またGC/MS測定は、重合ロジン1をトルエン及びメタノールの1:1混合溶液に溶解させた後、アヅマックス株式会社製トリメチルシリルジアゾメタン10%ヘキサン溶液を数滴加え、重合ロジン1にメチルエステル化反応を施してから分析を行い、その結果を表3に記載した。
【0077】
比較例2
重合ロジン2(商品名:シルバロスPR140、アリゾナケミカル(株)製)に比較例1と同様のメチルエステル化反応を施してから分析を実施し、その結果を表3に記載した。
【0078】
比較例3
重合ロジン3(商品名:ダイマレックス、ハーキュレス(株)製)に比較例1と同様のメチルエステル化反応を施してから分析を実施し、その結果を表3に記載した。
【0079】
比較例4
重合ロジン4(商品名:アラダイムR−140、荒川化学工業(株)製)に比較例1と同様のメチルエステル化反応を施してから分析を実施し、その結果を表3に記載した。
【0080】
比較例5(重合ロジン化合物11の合成)
温度計、攪拌機、窒素導入管を備えた反応装置に、実施例1で得られた重合ロジン化合物1を10g、及び荒川化学工業(株)製試作品1(精製ロジンメチルエステル)を90g仕込み、150℃まで昇温し、攪拌しながら1時間保温して重合ロジン化合物11を100g得た。GPC測定により、重合ロジン化合物11のロジン二量体成分(A)は9.2%(二官能基含有ロジン二量体成分(a1)の含有率は100%)、ロジン酸及びロジンエステルの単量体は90.5%、ロジン三量体以上の成分(B)の含有量は0.3%であった。
【0081】
比較例6(重合ロジン化合物12の合成)
比較例5と同様に表2に示すとおりの配合処方で混合した結果を表3に記載した。
【0082】
比較例7(重合ロジン化合物13の合成)
比較例5と同様に表2に示すとおりの配合処方で混合した結果を表3に記載した。
【0083】
比較例8(重合ロジン化合物14の合成)
温度計、攪拌機、窒素導入管及び減圧装置を備えた反応装置に、酸価146.0mgKOH/g、軟化点137℃の重合ロジン(商品名:アラダイムR−140、荒川化学工業(株)製)100g、キシレン100g、メタノール83.3gを仕込んだ。これを攪拌しながら塩化チオニル46.4gを2時間かけて滴下して、重合ロジンにメチルエステル化を施した。滴下終了後5時間還流温度で加熱攪拌後、液温200℃未満、減圧度1300Paの条件下でキシレン及びメタノールを留去した後、更に液温275℃、減圧度150Paの条件下でロジンメチルエステルの分解物及びロジンメチルエステルを留去して、重合ロジン化合物14を55g得た。この軟化点は109℃、酸価は1.8mgKOH/gであった。GC/MS測定により、ロジン二量体成分(A)中に一官能基含有ロジン二量体成分(a2)及び官能基を有しないロジン二量体成分(a3)が検出された。GPC測定により、重合ロジン化合物14のロジン二量体成分(A)は87.8%(ロジン二量体成分(A)中の二官能基含有ロジン二量体成分(a1)の含有率は51.7%、一官能基含有ロジン二量体成分(a2)の含有率は48.1%、官能基を有しないロジン二量体成分(a3)の含有比率は0.2%)、ロジン酸及びロジンエステルの単量体は2.8%、ロジン三量体以上の成分(B)の含有量は9.4%であった。
【0084】
(重合ロジンメチルエステルを用いた高分子量体の合成)
比較例1〜8の重合ロジン化合物又は重合ロジンのエステル化物を実施例11と同様の反応を実施し、その結果を表4に記載した。
【0085】
【表1】
【0086】
【表2】
【0087】
【表3】
【0088】
二官能基含有ロジン二量体成分(a1)に関して、実施例1乃至8では殆どがジメチルエステル基含有ロジン二量体であり、実施例9では殆どがジエチルエステル基含有ロジン二量体、実施例10では殆どがジブチルエステル基含有ロジン二量体であった。
【0089】
【表4】
【0090】
【表5】