(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-05-27
(45)【発行日】2024-06-04
(54)【発明の名称】界面活性ポリマー、これを含有する分散剤・調色性改良剤及び水系塗料
(51)【国際特許分類】
C08F 8/14 20060101AFI20240528BHJP
C08F 212/08 20060101ALI20240528BHJP
C08F 222/08 20060101ALI20240528BHJP
C08G 81/02 20060101ALI20240528BHJP
C09D 201/00 20060101ALI20240528BHJP
C09D 5/02 20060101ALI20240528BHJP
C09D 7/61 20180101ALI20240528BHJP
C09D 7/65 20180101ALI20240528BHJP
【FI】
C08F8/14
C08F212/08
C08F222/08
C08G81/02
C09D201/00
C09D5/02
C09D7/61
C09D7/65
(21)【出願番号】P 2020167385
(22)【出願日】2020-10-02
【審査請求日】2023-05-26
(73)【特許権者】
【識別番号】000106438
【氏名又は名称】サンノプコ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100112438
【氏名又は名称】櫻井 健一
(72)【発明者】
【氏名】北村 匠
【審査官】中落 臣諭
(56)【参考文献】
【文献】特開昭54-106609(JP,A)
【文献】特開昭50-129216(JP,A)
【文献】特開2000-319382(JP,A)
【文献】特開2004-323844(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C08F2/00-301/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
式(1)で表されるカルボン酸(塩)(A)単位と、
エチレン性不飽和基含有ジカルボン酸無水物(B1)及びエチレン性不飽和基含有ジカルボン酸(塩)(B2)からなる群より選ばれる少なくとも1種のジカルボン酸単量体(B)単位と、
エチレン性不飽和基含有芳香族単量体(C)単位とを構成単位としてな
り、
式(1)で表されるカルボン酸(塩)(A)単位の含有モル数(G
A
)とジカルボン酸単量体(B)単位の合計含有モル数(G
B
)との比(G
A
:G
B
)が(70~5):(30~95)であることを特徴とする界面活性ポリマー。
MO
2CC(R
1)=C(R
2)CO(AO)
a-OR
3 (1)
Mは対イオン、R
1、R
2は水素原子、アルキル基、アルケニル基又はアリール基(R
1とR
2とがアルキレン基を形成してもよい)、R
3は炭素数4~22のアルキル基
又はアルケニル基
、Cは炭素原子、Oは酸素原子、AOは炭素数2~4のオキシアルキレン基
であってオキシエチレン基を主体的(オキシアルキレン基の全個数に対して少なくとも80個数%)、aは
6~60の整数を表す。
【請求項2】
式(1)で表されるカルボン酸(塩)(A)単位及びジカルボン酸単量体(B)単位の合計含有モル数(G
A+B)とエチレン性不飽和基含有芳香族単量体(C)単位の含有モル数(G
C)との比(G
A+B:G
C)が(10~60):(90~40)で
ある請求項1に記載の界面活性ポリマー。
【請求項3】
請求項1又は2に記載された界面活性ポリマーを含有してなることを特徴する顔料用分散剤。
【請求項4】
請求項1又は2に記載された界面活性ポリマーを含有してなることを特徴する調色性改良剤。
【請求項5】
水系塗料と、請求項3に記載された顔料用分散剤及び/又は請求項4に記載された調色性改良剤とを含有してなることを特徴する水系塗料組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、界面活性ポリマー、これを含有する分散剤・調色性改良剤及び水系塗料に関する。
【背景技術】
【0002】
スチレン単位と無水マレイン酸単位とマレイン酸エステル単位とからなるコポリマー(特許文献1)が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
従来のコポリマーでは顔料に対する分散性が不十分な場合があり、さらにこれを添加した塗料の耐水性が低下するという問題がある。
本発明は、界面活性能に優れたポリマー{特に、優れた分散性を発揮し、塗料に添加しても塗膜の耐水性が低下しない分散剤}を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の界面活性ポリマーの特徴は、式(1)で表されるカルボン酸(塩)(A)単位と、
エチレン性不飽和基含有ジカルボン酸無水物(B1)及びエチレン性不飽和基含有ジカルボン酸(塩)(B2)からなる群より選ばれる少なくとも1種のジカルボン酸単量体(B)単位と、
エチレン性不飽和基含有芳香族単量体(C)単位とを構成単位としてなり、
式(1)で表されるカルボン酸(塩)(A)単位の含有モル数(G
A
)とジカルボン酸単量体(B)単位の合計含有モル数(G
B
)との比(G
A
:G
B
)が(70~5):(30~95)である点を要旨とする。
【0006】
MO2CC(R1)=C(R2)CO(AO)a-OR3 (1)
【0007】
Mは対イオン、R1、R2は水素原子、アルキル基、アルケニル基又はアリール基(R1とR2とがアルキレン基を形成してもよい)、R3は炭素数4~22のアルキル基又はアルケニル基、Cは炭素原子、Oは酸素原子、AOは炭素数2~4のオキシアルキレン基であってオキシエチレン基を主体的(オキシアルキレン基の全個数に対して少なくとも80個数%)、aは6~60の整数を表す。
【0008】
本発明の顔料用分散剤の特徴は、上記の界面活性ポリマーを含有してなる点を要旨とする。
【0009】
本発明の調色性改良剤の特徴は、上記の界面活性ポリマーを含有してなる点を要旨とする。
【0010】
本発明の水系塗料組成物の特徴は、水系塗料と、上記の顔料用分散剤及び/又は上記の調色性改良剤とを含有してなる点を要旨とする。
【発明の効果】
【0011】
本発明の界面活性ポリマーは、優れた界面活性能を発揮する{特に、優れた分散性を発揮し、塗料に添加しても塗膜の耐水性が低下しない。また、塗料の調色性を向上させる。}
【0012】
本発明の顔料用分散剤は、上記の界面活性ポリマーを含有するので、優れた分散性を発揮し、塗料に添加しても塗膜の耐水性が低下しない。
【0013】
本発明の調色性改良剤は、上記の界面活性ポリマーを含有するので、優れた分散性を発揮し、塗料に添加しても塗膜の耐水性が低下しないことに加え、調色性を改良できる。
【0014】
本発明の水系塗料組成物は、上記の分散剤及び/又は上記の調色性改良剤を含有するので、優れた分散性を発揮し、塗膜の耐水性が低下しない。
【発明を実施するための形態】
【0015】
<式(1)で表されるカルボン酸(塩)(A)単位>
対イオン(M)としては、プロトン、金属イオン{アルカリ金属(リチウム、ナトリウム及びカリウム等)イオン}及びアンモニウムイオン{無機アンモニウムイオン(NH4
+)、炭素数1~6の第1~4級アンモニウムイオン(メチルアンモニウムイオン、トリメチルアンモニウムイオン、ジエチルアンモニウムイオン及びテトラメチルアンモニウムイオン等)}が含まれる。これらのうち、界面活性能(特に分散性及び塗膜の耐水性)の観点から、アンモニウムイオンが好ましく、さらに好ましくは無機アンモニウムイオン(NH4
+)である。
【0016】
R1、R2はすべてが同じでも、一部が同じでも、すべてが異なってもよい。また、R1とR2とがアルキレン基を形成してもよい。
【0017】
水素原子、アルキル基、アルケニル基又はアリール基(R1、R2)のうち、アルキル基としては、炭素数1~22のアルキル基が含まれ、直鎖アルキル基、分岐アルキル基及び環状アルキル基等が挙げられる。
【0018】
水素原子、アルキル基、アルケニル基又はアリール基(R1、R2)のうち、アルケニル基としては、炭素数2~22のアルケニル基が含まれ、直鎖アルケニル基、分岐アルケニル基及び環状アルケニル基等が挙げられる。
【0019】
水素原子、アルキル基、アルケニル基又はアリール基(R1、R2)のうち、アリール基としては、炭素数6~10のアリール基が含まれ、フェニル、ベンジル及びナフチル等が挙げられる。
【0020】
R1とR2とがアルキレン基を形成する場合、プロピレン及びブチレン(「-C(R1)=C(R2)-」は以下の化学構造を形成する)等が挙げられる。
【0021】
【0022】
これらのうち、界面活性能(特に、分散性及び塗膜の耐水性)の観点から、R1、R2としては水素原子及びアルキル基が好ましく、さらに好ましくは水素原子である。
【0023】
炭素数4~22のアルキル基、アルケニル基又はアリール基(R3)のうち、アルキル基としては、直鎖アルキル基、分岐アルキル基及び環状アルキル基等が挙げられる。
【0024】
炭素数4~22のアルキル基、アルケニル基又はアリール基(R3)のうち、アルケニル基としては、炭素数4~22のアルケニル基が含まれ、直鎖アルケニル基、分岐アルケニル基及び環状アルケニル基等が挙げられる。
【0025】
炭素数4~22のアルキル基、アルケニル基又はアリール基(R3)のうち、アリール基としては、炭素数6~10のアリール基が含まれ、フェニル、ベンジル及びナフチル等が挙げられる。
【0026】
これらのうち、界面活性能(特に、分散性及び塗膜の耐水性)の観点から、R3としては炭素数4~22のアルキル基、アルケニル基が好ましく、さらに好ましくは炭素数6~18直鎖アルキル基、分岐アルキル基、直鎖アルケニル基、分岐アルケニル基が好ましく、特に好ましくは炭素数8~12の直鎖アルキル基、分岐アルキル基である。
【0027】
炭素数2~4のオキシアルキレン基(AO)としては、オキシエチレン、オキシプロピレン及びオキシブチレンが挙げられる。これらのうち、界面活性能(特に、分散性)の観点から、オキシエチレンを主体的(オキシアルキレン基の全個数に対して少なくとも80個数%、さらに好ましくは少なくとも90個数%)に含むことが好ましく、さらに好ましくはオキシエチレンである。
【0028】
オキシアルキレン基(AO)に複数種類のオキシアルキレンを含む場合、結合形式に制限はなく、ブロック状、ランダム状及びこれらの組み合わせのいずれでもよいが、界面活性能(特に、分散性)の観点からブロック状を含むことが好ましい。
【0029】
aは、それぞれ、1~60の整数が好ましく、さらに好ましくは2~40の整数、特に好ましくは6~30の整数である。この範囲であると、界面活性能(特に、分散性)がさらに良好となる。
【0030】
<ジカルボン酸単量体(B)単位>
ジカルボン酸単量体(B)単位としては、エチレン性不飽和基含有ジカルボン酸無水物(B1)及びエチレン性不飽和基含有ジカルボン酸(塩)(B2)からなる群より選ばれる少なくとも1種が含まれる。
【0031】
エチレン性不飽和基含有ジカルボン酸無水物(B1)としては、マレイン酸無水物、シトラコン酸無水物、2,3-ジメチルマレイン酸無水物、フェニルマレイン酸無水物及び1-シクロヘキセン-1,2-ジカルボン酸無水物等が挙げられる。
【0032】
エチレン性不飽和基含有ジカルボン酸(塩)(B2)としては、マレイン酸(塩)、フマル酸(塩)、シトラコン酸(塩)、2,3-ジメチルマレイン酸(塩)、フェニルマレイン酸(塩)及び1-シクロヘキセン-1,2-ジカルボン(塩)等が挙げられる。
【0033】
これらのジカルボン酸単量体(B)のうち、界面活性能(特に、分散性及び塗膜の耐水性)の観点から、エチレン性不飽和基含有ジカルボン酸(塩)(B2)を含むことが好ましい。
【0034】
<エチレン性不飽和基含有芳香族単量体(C)単位>
エチレン性不飽和基含有芳香族単量体(C)としては、スチレン、p-メチルスチレン、m-メチルスチレン及びo-メチルスチレン等が挙げられる。これらのうち、界面活性能(特に分散性及び耐水性)の観点から、スチレンが好ましい。
【0035】
本発明の界面活性ポリマーには、式(1)で表されるカルボン酸(塩)(A)単位、ジカルボン酸単量体(B)単位及びエチレン性不飽和基含有芳香族単量体(C)単位以外に、本発明の効果を阻害しない範囲で必要に応じて、その他の共重合単量体単位を含んでよい。
その他の共重合単量体としては、(メタ)アクリル酸(塩)、(メタ)アクリル酸エステル、(メタ)アクリルアミド及びビニルアルコール等が挙げられる。
【0036】
式(1)で表されるカルボン酸(塩)(A)単位及びジカルボン酸単量体(B)単位の合計含有モル数(GA+B)とエチレン性不飽和基含有芳香族単量体(C)単位の含有モル数(GC)との比(GA+B:GC)は、(10~60):(90~40)が好ましく、さらに好ましくは(15~55):(85~45)、特に好ましくは(20~50):(80~50)である。この範囲であると、界面活性能(特に、分散性及び塗膜の耐水性)がさらに良好となる。
【0037】
式(1)で表されるカルボン酸(塩)(A)単位の含有モル数(GA)とジカルボン酸単量体(B)単位の合計含有モル数(GB)との比(GA:GB)は、(70~5):(30~95)が好ましく、さらに好ましくは(60~7):(40~93)、特に好ましくは(50~10):(50~90)である。この範囲であると、界面活性能(特に、分散性及び塗膜の耐水性)がさらに良好となる。
【0038】
界面活性ポリマーの重量平均分子量(Mw)は、1千5百~5万が好ましく、さらに好ましくは2千~4万、特に好ましくは3千~2万5千である。この範囲であると、界面活性能(特に分散性及び塗膜の耐水性)がさらに良好となる。
【0039】
重量平均分子量(Mw)は、ゲルパーミエッションクロマトグラフィ(GPC)により測定できる。
以下の条件で測定した(たとえば、以下の条件で測定できる。)。
【0040】
測定装置 ;HLC-8220(東ソー株式会社)
カラム ;ガードカラムHXL-H、TSKgel SuperHZ4000、TSKgel SuperHZ3000、TSKgel SuperHZ2000及びTSKgel SuperHZ2000(東ソー株式会社)を直列に繋いだもの
検出器 ;RI(示差屈折計)
データ処理;SC-8010(東ソー株式会社)
カラム温度 40℃
溶 媒 ;テトラヒドロフラン
流 速 :1.0ml/分
標準物質 ;TSKgel標準ポリスチレン(東ソー株式会社)
サンプル :1重量%テトラヒドロフラン溶液
【0041】
本発明の界面活性ポリマーは、式(1)で表されるカルボン酸(塩)(A)単位とジカルボン酸単量体(B)単位とエチレン性不飽和基含有芳香族単量体(C)単位とを構成単位としていれば製造方法に制限はなく、式(1)で表されるカルボン酸(塩)(A)とジカルボン酸単量体(B)とエチレン性不飽和基含有芳香族単量体(C)とを共重合させて製造してもよいが、製造しやすさの観点から、エチレン性不飽和基含有ジカルボン酸無水物(B1)とエチレン性不飽和基含有芳香族単量体(C)と必要に応じてその他の共重合単量体とを共重合させてベースポリマー(BP)を得てから、このベースポリマー(BP)と炭素数4~22のアルコール(フェノールやナフトール等を含む;以下同じである。)のアルキレンオキシド付加体(D)とを反応させ、必要に応じて、塩基(アルカリ)でカルボキシル基(式1においてMがプロトン)をカルボキシレート基(式1においてMが金属イオン及び/又はアンモニウムイオン)に変換させて製造する方法が好ましい。
【0042】
なお、このベースポリマー(BP)を経由して製造する場合、エチレン性不飽和基含有カルボン酸無水物(B1)単位が、炭素数4~22のアルコールのアルキレンオキシド付加体(D)との反応によって、式(1)で表されるカルボン酸(塩)(A)単位に変換される。そして、このベースポリマー(BP)を経由して得られる界面活性ポリマーには、式(1)で表されるカルボン酸(塩)(A)単位を構成できなかったエチレン性不飽和基含有ジカルボン酸無水物(B1)単位{すなわち、未反応単量体からなる単位;たとえば、式(2)で表される酸無水物(B1)単位}やエチレン性不飽和基含有ジカルボン酸(塩)(B2)単位{すなわち、加水分解生成体からなる単位;たとえば、式(3)で表されるジカルボン酸(塩)単位}が含まれてもよい。
【0043】
【0044】
【0045】
式(2)及び(3)において、M、R1及びR2は式(1)と同じであり、Cは炭素原子、Oは酸素原子を表す。
【0046】
ベースポリマー(BP)において、エチレン性不飽和基含有ジカルボン酸無水物(B1)の使用量(モル%)は、エチレン性不飽和基含有ジカルボン酸無水物(B1)及びエチレン性不飽和基含有芳香族単量体(C)の合計モル数に基づいて、10~60が好ましく、さらに好ましくは15~55、特に好ましくは20~50である。この範囲であると、界面活性能(特に、分散性及び塗膜の耐水性)がさらに良好となる。
【0047】
ベースポリマー(BP)において、エチレン性不飽和基含有芳香族単量体(C)単位の使用量(モル%)は、エチレン性不飽和基含有ジカルボン酸無水物(B1)及びエチレン性不飽和基含有芳香族単量体(C)の合計モル数に基づいて、40~90が好ましく、さらに好ましくは45~85、特に好ましくは50~80この範囲であると、界面活性能(特に、分散性及び塗膜の耐水性)がさらに良好となる。
【0048】
ベースポリマー(BP)の重量平均分子量(Mw)は、1千~4万が好ましく、さらに好ましくは1千5百~3万5千、特に好ましくは2千~1万である。この範囲であると、界面活性能(特に分散性及び塗膜の耐水性)がさらに良好となる。
【0049】
重量平均分子量(Mw)は、ゲルパーミエッションクロマトグラフィ(GPC)により測定できる(たとえば、上記と同様の条件で測定できる)。
【0050】
ベースポリマー(BP)は、公知の重合方法により製造できる他に、市場からも入手でき、商品名として、たとえば、XIRANE 1000(スチレン-無水マレイン酸樹脂、重量平均分子量5000、スチレン50モル%、無水マレイン酸50モル%、POLYSCOPE社)、XIRANE 2000(スチレン-無水マレイン酸樹脂、重量平均分子量6500、スチレン67モル%、無水マレイン酸33モル%、POLYSCOPE社)、XIRANE 3000(スチレン-無水マレイン酸樹脂、重量平均分子量10000、スチレン75モル%、無水マレイン酸25モル%、POLYSCOPE社)、XIRANE 4000(スチレン-無水マレイン酸樹脂、重量平均分子量10000、スチレン80モル%、無水マレイン酸20モル%、POLYSCOPE社)等が挙げられる。
【0051】
炭素数4~22{6~18が好ましく、さらに好ましくは8~12:式(1)のR3の炭素数に対応する}のアルコールのアルキレンオキシド付加体(D)としては、アルコールのアルキレンオキシド付加体が含まれる。
【0052】
アルコールとしては、炭素数4~22のアルキルアルコール、アルケニルアルコール及びアリールアルコールが含まれる。
【0053】
アルキルアルコールとしては、直鎖アルキルアルコール、分岐アルキルアルコール及び環状アルキルアルコール等が挙げられる。
【0054】
アルケニルアルコールとしては、直鎖アルケニルアルコール、分岐アルケニルアルコール及び環状アルケニルアルコール等が挙げられる。
【0055】
アリールアルコールとしては、フェノール、ベンジルアルコール及びナフトール等が挙げられる。
【0056】
アルコールのアルキレンオキシド付加体(D)を構成するアルキレンオキシドとしては、炭素数2~4のアルキレンオキシドが含まれ、エチレンオキシド、プロピレンオキシド及びブチレンオキシドが挙げられる。これらのうち、界面活性能(特に、分散性)の観点から、エチレンオキシドを主体的(アルキレンオキシドの全個数に対して少なくとも80個数%、さらに好ましくは少なくとも90個数%)に含むことが好ましく、さらに好ましくはエチレンオキシドである。
【0057】
アルコールのアルキレンオキシド付加体(D)に複数種類のオキシアルキレン基を含む場合、結合形式に制限はなく、ブロック状、ランダム状及びこれらの組み合わせのいずれでもよいが、界面活性能(特に、分散性及び塗膜の耐水性)の観点からブロック状を含むことが好ましい。
【0058】
アルコールのアルキレンオキシド付加体(D)において、アルキレンオキシドの付加モル数{式(1)のaに対応する}は、アルコール1モルに対し、1~60モルが好ましく、さらに好ましくは2~40モル、特に好ましくは6~30モルである。この範囲であると、界面活性能(特に、分散性)がさらに良好となる。
【0059】
炭素数4~22のアルコールのアルキレンオキシド付加体(D)は、公知のアルキレンオキシド付加反応により得られる他に、市場からも入手でき、商品名として、エマルミンシリーズ(三洋化成工業株式会社、「エマルミン」は同社の登録商標である。)、ナロアクティーシリーズ(三洋化成工業株式会社、「ナロアクティー」は同社の登録商標である。)、ブラウノンシリーズ(青木油脂工業株式会社、「ブラウノン」は同社の登録商標である。)、ノニオンシリーズ(日油株式会社)等が挙げられる。
【0060】
ベースポリマー(BP)と炭素数4~22のアルコールのアルキレンオキシド付加体(D)とを反応において、炭素数4~22のアルコールのアルキレンオキシド付加体(D)の使用量(重量%)は、ベースポリマー(BP)の重量に基づいて、5~300重量%が好ましく、さらに好ましくは7~200重量%、特に好ましくは10~160重量%である。この範囲であると、界面活性能(特に分散性及び塗膜の耐水性)がさらに良好となる。
【0061】
ベースポリマー(BP)と炭素数4~22のアルコールのアルキレンオキシド付加体(D)とを反応において、炭素数4~22のアルコールのアルキレンオキシド付加体(D)の使用量を過剰に用いるか、又は反応を途中で止めて、アルコールのアルキレンオキシド付加体(D)を界面活性ポリマー中に残存させていてもよい。
【0062】
ベースポリマー(BP)と炭素数4~22のアルコールのアルキレンオキシド付加体(D)とを反応において、酸価の測定(ASTM D3644-2006等)によりエステル化反応をモニターしてもよい。
【0063】
ベースポリマー(BP)と炭素数4~22のアルコールのアルキレンオキシド付加体(D)とを反応において、反応温度は、60~180℃が好ましく、さらに好ましくは80~120℃である。
【0064】
ベースポリマー(BP)と炭素数4~22のアルコールのアルキレンオキシド付加体(D)とを反応において、活性水素原子を含有しない反応溶媒{芳香族溶剤(トルエン及びキシレン等)、炭化水素系溶剤(ヘプテン、シクロヘキサン、及びデカリン等)、エステル溶剤(酢酸エチル、酢酸ブチル及び酢酸ペンチル等)、ケトン溶剤(メチルエチルケトン、ジエチルケトン、メチルイソブチルケトン及びシクロヘキサノン等)}等が使用できる。
【0065】
本発明の界面活性ポリマーは、種々の用途において優れた界面活性能を発揮する。そして、種々の用途のうち、顔料用分散剤及び調色性改良剤等として特に優れた能力を発揮する。
【0066】
本発明の顔料用分散剤及び調色性改良剤には、界面活性ポリマー以外に、添加剤(消泡剤、粘弾性調整剤、湿潤剤、造膜調整剤等)及び/又は溶剤を含有させることができる。
【0067】
消泡剤としてはSNデフォーマー399、同1311及び同1315(サンノプコ株式会社)等、粘弾性調整剤としてはSNシックナー612、同621N、同617及び同618(サンノプコ株式会社)等、湿潤剤としてはSNウエット125、同126、同366、同S、同FST2、同L、同996,同980及び同984(サンノプコ株式会社)等、造膜調整剤としてはテキサノール(イーストマンケミカル社、「テキサノール」は吉村油化学株式会社の登録商標である。)等が挙げられる。溶剤としては水、エチレングリコール、プロピレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル及びポリエチレングリコールモノブチルエーテル等が挙げられる。
【0068】
本発明の顔料用分散剤及び調色性改良剤は水系塗料組成物に好適であり、顔料分散剤又は調色性改良剤の含有量(重量%)は、水系塗料の重量に基づいて、0.01~10が好ましく、さらに好ましくは0.05~5である。この範囲であると、さらに優れた界面活性能(特に、分散性及び塗膜の耐水性)を発揮する。
【0069】
水系塗料としては、水系樹脂(エマルション又はディスパージョン)、顔料、水及び添加剤等を含有することが好ましい。
【0070】
水系樹脂としては、アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂、塩化ビニル樹脂、アクリルスチレン樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂及びフッ素樹脂等が挙げられる。これらのうち、アクリル樹脂、アクリルスチレン樹脂、エポキシ樹脂が好ましい。
【0071】
顔料としては、無機顔料(炭酸カルシウム、酸化チタン、サチンホワイト、硫酸バリウム、タルク、酸化亜鉛、石膏、シリカ及びフェライト等)及び有機顔料(カーボンブラック、フタロシアニンブルー、キナクリドンレッド、イソインドリンエロー等)が挙げられる。添加剤としては、消泡剤、分散剤、レベリング剤、湿潤剤及び粘弾性調整剤等が挙げられる。
【0072】
本発明の水系塗料組成物は、水系塗料と上記の顔料用分散剤又は調色性改良剤とを混合してもよく、溶剤(上記と同じでもの等)で上記の分散剤を希釈してからこの希釈液と水系塗料とを混合してもよい。
【0073】
水系塗料と上記の顔料用分散剤を混合する場合、グラインディングステージ(混練工程)で添加してもよく、レットダウンステージ(調整工程)で添加してもよい。一方、水系塗料と上記の調色性改良剤を混合する場合、レットダウンステージ(調整工程)で添加してもよい。
【0074】
本発明の顔料用分散剤及び調色性改良剤は、水系塗料以外にも適用でき、水系顔料ペーストや水系インク等にも好適である。
【実施例】
【0075】
以下、特記しない限り、「部」は重量部を意味する。
【0076】
<実施例1>
スチレン104部(1モル部)と無水マレイン酸98部(1モル部)とをメチルエチルケトン200部で溶解してモノマー溶液を調製し、油溶性アゾ重合開始剤(V-601、和光純薬富士フィルム株式会社)20部(8.7×10-2モル部)をメチルエチルケトン100部に溶解させ、開始剤溶液を調製した。
80℃のメチルエチルケトン478部を攪拌しながら、これにモノマー溶液及び開始剤溶液を3時間かけ滴下し、滴下終了後さらに3時間反応を継続させた。その後にメチルエチルケトンを留去して、ベースポリマー(bp1;黄褐色固体、重量平均分子量2000、酸価480mgKOH/g)を得た。
【0077】
110℃のメチルイソブチルケトン(MIBK)200部を撹拌しながら、これにベースポリマー(bp1)100部(5×10-2モル部)を加えて溶解させた後、この溶液にアルコールのアルキレンオキシド付加体(c1;ブラウノンEH-6、2-エチルヘキシルアルコールのエチレンオキシド6モル付加体、青木油脂工業株式会社)17部(6.3×10-2モル部)を加えて、120℃で48時間反応させた。ついで、メチルイソブチルケトンを留去して、本発明の界面活性ポリマー(1;褐色粘ちょう液体、重量平均分子量3,000、酸価432mgKOH/g、比(GA+B:GC)50:50、比(GA:GB)20:80)を得た。
【0078】
重量平均分子量は上記と同様に測定し、酸価はASTM D3644-2006に準拠して測定し、また、比(GA:GB)はベースポリマー及び界面活性ポリマーの酸価から算出した(以下、同様である。)。実施例1において、比(GA:GB)=[2×(480-432)/480]:[1-2(480-432)/480]=[0.2]:[0.8]=20:80である。
【0079】
<実施例2>
110℃のメチルイソブチルケトン(MIBK)200部を攪拌しながら、これにベースポリマー(bp2;XIRANE 1000、スチレン-無水マレイン酸樹脂、重量平均分子量5000、スチレン50モル%、無水マレイン酸50モル%、酸価480mgKOH/g、POLYSCOPE社)100部(0.02モル部)を溶解させ、この溶液にアルコールのアルキレンオキシド付加体(c2;ブラウノンEH-30、2-エチルヘキシルアルコールのエチレンオキシド30モル付加体、青木油脂工業株式会社)31部(2.1×10-2モル部)を加えて、110℃で48時間反応させた。ついで、メチルイソブチルケトンを留去して、本発明の界面活性ポリマー(2;褐色粘ちょう液体、重量平均分子量8,700、酸価456mgKOH/g、比(GA+B:GC)50:50、比(GA:GB)10:90)を得た。
【0080】
<実施例3>
「アルコールのアルキレンオキシド付加体(c2)」を「31部(2.1×10-2モル部)」から「155部(10.6×10-2モル部)」に変更したこと以外、実施例2と同様にして、本発明の界面活性ポリマー(3;褐色粘ちょう液体、重量平均分子量23,000、酸価360mgKOH/g、比(GA+B:GC)50:50、比(GA:GB)50:50)を得た。
【0081】
<実施例4>
「アルコールのアルキレンオキシド付加体(c2)」を「31部(2.1×10-2モル部)」から「93部(6.4×10-2モル部)」に変更したこと以外、実施例2と同様にして、本発明の界面活性ポリマー(4;褐色粘ちょう液体、重量平均分子量16,000、酸価408mgKOH/g、比(GA+B:GC)50:50、比(GA:GB)30:70)を得た。
【0082】
<実施例5>
「ベースポリマー(bp2)100部(2×10-2モル部)」を「ベースポリマー(bp3;XIRANE 4000、スチレン-無水マレイン酸樹脂、重量平均分子量10000、スチレン80モル%、無水マレイン酸20モル%、酸価215mgKOH/g、POLYSCOPE社)100部(1×10-2モル部)」に変更したこと及び「アルコールのアルキレンオキシド付加体(c2)31部(2.1×10-2モル部)」を「アルコールのアルキレンオキシド付加体(c4;ブラウノンEL-1515、ラウリルアルコールのEO15モル付加物、青木油脂工業株式会社)16部(1.9×10-2モル部)」に変更したこと以外、実施例2と同様にして、本発明の界面活性ポリマー(5;褐色粘ちょう液体、重量平均分子量12,000、酸価193mgKOH/g、比(GA+B:GC)20:80、比(GA:GB)20:80)を得た。
【0083】
<実施例6>
「アルコールのアルキレンオキシド付加体(c2)31部(2.1×10-2モル部)」を「アルコールのアルキレンオキシド付加体(c5;ブラウノンEL-1530、ラウリルアルコールのEO30モル付加物、青木油脂工業株式会社)16部(1.9×10-2モル部)」に変更したこと以外、実施例2と同様にして、本発明の界面活性ポリマー(5;褐色粘ちょう液体、重量平均分子量25,000、酸価360mgKOH/g、比(GA+B:GC)50:50、比(GA:GB)50:50)を得た。
【0084】
<比較例>
特許文献1(特開平1-92212号公報)の実施例1の記載に基づいて、比較用のポリマー1を得た。
【0085】
本発明の界面活性ポリマー1~5及び比較用のポリマー1のいずれか30部と28重量%アンモニア水70部と混合して、それぞれ、評価試料を調製した。
【0086】
<評価1>耐水性
アクリルスチレンエマルション(アクロナール295DN、BASF社、濃度50重量%、「ACRONAL」はビ-エ-エスエフ アクチエンゲゼルシヤフトの登録商標である。)100部、消泡剤(SNデフォーマー399、サンノプコ株式会社)0.1部及び評価試料5部を均一混合し、ガラス板の上に6ミルアプリケータを用いて塗工した。塗工後のガラス板を40℃で3時間乾燥させた後に25℃の水中に60分間浸漬(静置)させて白化の有無を確認し、それらの結果を下表に示した。また、評価試料を水に変更したこと以外上記と同様にしてブランクについて評価し下表に示した。耐水性が低下すると白化する。
【0087】
【0088】
<評価2>分散性(酸化チタン)
水30部、評価試料1部及び消泡剤(SNデフォーマー399、サンノプコ株式会社)0.1部を撹拌しながら、酸化チタン(タイペークR-820、石原産業株式会社、「タイペーク」は同社の登録商標である。)70部を徐々に添加し、添加終了からさらに5分間撹拌して、分散スラリーを調製した。ついで分散スラリーを25℃の水槽に15分間静置した後、TVB15粘度計(東機産業株式会社、25℃、60rpm)で粘度を測定した。その後、評価試料0.1部を追加し、5分間混合してから、25℃の水槽に分散スラリーを15分間静置した後、同様に粘度測定するという作業をスラリー粘度が100mPa・s以下になるまで繰り返し、消費した評価試料の合計量から添加量(評価試料の消費量×100/水及び酸化チタンの合計量;重量%)を算出し、下表に示した。この添加量が小さいほど、分散性が良好であることを意味する。
【0089】
【0090】
<評価3>分散性(カーボンブラック)
カーボンブラック30部(MA-100、三菱ケミカル株式会社)、評価試料35部、水35部及びガラスビーズ(直径2mm)をガラス瓶に入れ、ペイントシェーカーで60分間振とうさせ、カラーペーストを作成した後、カラーペースト20部とアクリルスチレンエマルション80部(アクロナール295DN、BASF社、濃度50重量%、ビ-エ-エスエフ アクチエンゲゼルシヤフト)とを均一混合し、ガラス板の上に6ミルアプリケータを用いて塗工し、40℃で3時間乾燥させて、塗工試料を調製した。塗工試料それぞれについて、グロスメータにてグロス値(60°)を測定し、下表に示した。この値が大さいほど、分散性が良好であることを意味する。
【0091】
【0092】
<評価4>調色性
1.エマルションベース塗料の調製
表4に記載した原料組成にて、インペラー型羽根を装着したエクセルオートホモジナイザーを用いて、グラインディング及びレットダウンして、エマルションベース塗料を調製した。
【0093】
【0094】
※1 分散剤、サンノプコ株式会社、「ノプコール」は同社の登録商標である。
※2 増粘剤、サンノプコ株式会社
※3 酸化チタン、石原産業株式会社、「タイペーク」は同社の登録商標である。
※4 アクリルエマルション、DIC株式会社、「ボンコート」は同社の登録商標である。
※5 防腐剤、サンノプコ株式会社
※6 造膜調整剤、イーストマンケミカル社、「テキサノール」は吉村油化学株式会社の登録商標である。
【0095】
2.エマルション塗料の調製
評価3と同様にしてカラーペーストを作製した後、カラーペースト5部とエマルションベース塗料95部とを均一に混合して、評価用エマルション塗料を得た。
【0096】
3.調色性評価
評価用エマルション塗料を6ミルアプリケータを用いてコート紙に塗工し、すぐに濡れた塗膜の上をポリエチレン手袋をした指にて30秒間で30回円を描くようにラビングした後、40℃で3時間乾燥させ、色差計(日本電色工業株式会社、SPECTRO COLOR METERMODEL PF-10)でラビング部と非ラビング部との色差を測定し、下表に示した。色差が小さいほど、調色性が良好であることを意味する。
【0097】
【0098】
本発明の界面活性ポリマー(これを含有する分散剤・調色性改良剤及び水系塗料)は、比較用のポリマー(これを含有する分散剤・調色性改良剤及び水系塗料)に比べ、界面活性能(分散性、耐水性、調色性)に優れ、塗料を塗布して得られた塗膜の外観を損なうことがなかった。