JPH03153782A - アクリル系水性樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、無機質板等各種の表面処理剤、耐水性を必要
とする外装用水性塗料やクリアコート剤、紙の表面加工
剤等の用途に使用される（メタ）アクリル酸エステル系
水溶液樹脂に関するものである。

〔従来の技術および課題〕

従来、塗料等の有機溶剤による臭気や作業環境汚染等の
諸問題を解決するために、各種の水溶液樹脂が開発され
ている。その中でも水溶性アクリル樹脂は、光沢が良く
耐光性、耐薬品性などに優れているために広範囲に使用
されている。

しかし、従来から一般によく用いられているアクリル酸
エステル系水溶液樹脂は、酸価１５０〜５００を有して
おり、この硬化物の皮膜は、水によって溶出または膨潤
するという欠点を有している。したがって、これらは実
用上極めて苛酷な耐水性および耐温水繰り返し等の要求
される、無機質板用下塗剤や寒冷地域向は外装塗料等の
用途には、不適なものであった。

本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、前記の従来の水溶
液樹脂の欠点が克服され、その皮膜が極めて耐水性に優
れたアクリル系水性樹脂組成物を開発するに至った。

〔課題を解決するための手段〕

すなわち本発明は、酸価が２５〜６５で重量平均分子量
が３，０００〜１００，０００である、不飽和カルボン
酸と（メタ）アクリル酸との共重合体を主成分とする、
アクリル系水性樹脂組成物を提供することにより、前記
の課題を解決しようとするものである。

さらに詳しくは本発明では、酸価を水溶液化可能な権限
まで減少させ、また重量平均分子量を３，０００〜ｔｏ
ｏ、ｏｏｏの範囲内に制御し、好ましくは滴下重合方法
を用い、さらにまた好適な親水性有機溶媒を選択するこ
とにより、耐水性の良好なアクリル系水性樹脂を提供し
ようとするものである。

本発明のアクリル系水性樹脂は、好適には親水性の有機
溶媒の存在下に、不飽和カルボン酸と（メタ）アクリル
酸エステルとを所定の酸価になるように適当な条件の下
で共重合し、必要に応じて中和を行い、水で希釈するこ
とによって製造される。ここで、酸価とは共重合体中に
含まれるカルボキシル基の量として測定されるものであ
る。

本発明におけるアクリル系水性樹脂の特徴は、その中に
含まれる樹脂の酸価を２５〜６５に制御し、また重量平
均分子量を３，０００〜１００，０００に調節すること
により、耐水性の優れた被覆用樹脂を得るものである。

この時、水溶液または均一で安定な水性液にするために
、使用用途に適した分子量の調節、さらに親水性溶剤の
選択が必要となってくる。また、このものは、樹脂組成
のガラス転移点に関係なく優れた造膜性を示すものであ
る。

本発明の水性樹脂組成物は、例えば無機質板用のシーラ
ーとして使用する場合、多量の水で希釈することで、樹
脂はミクロなミセル状態になり、安定に分散され、浸透
性の良好な水性分散樹脂となる。このものはまた、エマ
ルジョン系シーラーに比べ樹脂自体ミクロで無機質板へ
の浸透性が良好で、補強効果をも有する。また溶剤タイ
プより安全性、臭気および高含水率基材に対する浸透性
も優れている。

本発明の水性樹脂組成物は、金属板等に対する密着性も
よく、高光沢で耐候性、耐汚染性に優れたトップコート
材としても十分使用可能である。

さらに、カーボンブラックやチタン白等の顔料との混和
性も良く、塗料化して高光沢の塗材を作ることができる
。

酸価を２５以下にした場合、その樹脂は中和しても水溶
化されずゲル化してしまう、また、酸価６５以上の場合
、その皮膜は水に対し溶解、膨潤を伴う極めて耐水性の
悪い水溶液樹脂となる。さらに、分子量に関しても同様
に、ｔｏｏ、ｏｏｏ以上では、非常な高粘度で水溶化も
せず、また３、０００以下では、酸価を減少させても耐
水性の良好な樹脂はできない。

本発明に用いられる不飽和カルボン酸としては、アクリ
ル酸、メタアクリル酸、マレイン酸、イタコン酸、フマ
ル酸などがある。

（メタ）アクリル酸エステルモノマーとしては、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、アクリル酸ラウリル、メタ
クリル酸メチル、メタクリル酸ブチル等が用いられる。

これらモノマーを重合させるためのラジカル重合開始剤
としては、一般によく用いられる油溶性触媒が適し、と
りわけ、アゾビスイソブチロニトリル、ベンゾイルパー
オキサイド等が用いられる。

重合はまた、親水性有機溶剤中で行われることが好まし
い、上記親水性有機溶剤としては；メタノール、エタノ
ール、イソプロピルアルコール、エチレングリコール等
のアルコール類、エチレングリコールモノメチルエーテ
ル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチ
レングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコ
ールモノメチルエーテル等のグリコール誘導体類、ジオ
キサンのようなエーテル類、それにアセトンのようなケ
トン類等が用いられる。

この場合、プレ重合を行うと高分子量重合体の生成が容
易であり、本発明でも好適に使用される。

また、共重合体中のカルボン酸の中和剤は、使用酸量に
対し等モル量の添加が最適である。その塩基性中和剤と
しては：アンモニア、第１アミン、第２アミン、第３ア
ミン類などがある。これらの例としては、モノエタノー
ルアミン、ジェタノールアミン、トリエタノールアミン
、Ｎ、Ｎジェタノールアミン、アミノメチルプロパン等
がある。

〔実施例〕

次に、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。

え３１１１ユ 温度計、撹拌機、還流冷却機および不活性ガス導入口を
備えた反応容器に、エタノール３００重量部、メタアク
リル酸メチル３３．６部、２エチルへキシルアクリレー
ト１３部、メタクリル酸１．３部、重合開始剤（アゾビ
スイソブチロニトリル）１．９部を入れ、還流温度で２
０分間反応を行い、引き続き、メタアクリル酸メチル２
４６部、２エチルへキシルアクリレート９５部およびメ
タクリル酸１５部の混合物に重合開始剤を７部溶解した
液を３時間かけて滴下し重合する０滴下終了後３時間熟
成し、冷却後エタノールアミン１７部で中和し、水で希
釈して樹脂濃度４０％とし、酸価２６、重量平均分子量
２０，０００の水溶液樹脂を得た。

犬］Ｌ匹−２ 実施例１と同様の方法にて行い、滴下するメタクリル酸
量のみを２０．７部とし、酸価３５、重量平均分子量２
０，０００の水溶液樹脂を得た。

ルｍ 実施例１と同様の方法にて行い、滴下するメタクリル酸
量のみを９８．７部とし、酸価１３３、重量平均分子量
２０，０００の水溶液樹脂を得た。

ｍユ 実施例１と同様の方法にて行い、滴下するメタクリル酸
量のみを６．７部とし、酸価１３、重量平均分子量２０
，０００の樹脂を得たが、水溶液化できずゲル状態にな
った。

実施例１．２および比較例１で得られた水性樹脂組成物
について、光沢および耐水性の試験を行った。結果を第
１表に示す。

第１表 光　沢二金属板に樹脂を塗工し２４時間２０℃、Ｒ）１
６５％で乾燥後の光沢を観察した。

耐水性：上記金属板を２４時間水浸漬した後の状態を観
察した。

第１表および以下の表において、 ◎　は、優れている、 Ｏ゛は、良い、 Δ　は、やや劣る、 ×　は、劣る、 をそれぞれ示す。

支１１」 実施例１と同様な装置を用い、これにイソプロピルアル
コール８０部、β−メルカプトプロピオン酸１部、パー
サティック酸ビニル１８部、無水マレイン酸０．８部、
メタクリル酸０．７部、メタクリル酸メチル１３部、ポ
リエチレングリコールジアクリレー）（４ＥＧＡ）０．
０２部、２−エチルへキシルアクリレート（２ＥＨＡ）
９部に、アゾビスイソブチロニトリルを０．６部入れ、
沸点で２０分閉子備重合し、その後、メタクリル酸メチ
ル８０部、２ＥＨＡ５６部、メタクリル酸６部、４ＥＧ
Ａ０．０９部、アゾビスイソブチロニトリル２．１部の
混合物を３時間３０分で滴下し、反応させ、さらに３時
間３０分熟成する０反応混合物を冷却後、ジメチルエタ
ノールアミン４３部で中和し、固形分６２％の共重合物
を含む樹脂組成物を得た。固形分の酸価は２６であった
。

栗］Ｌ匹−ユ 実施例３の方法にしたがい、計算上のガラス転移転が３
０℃になるようにメタクリル酸メチル、２Ｅ）ＩＡ量を
変えて重合を行い、固形分６２％の樹脂組成物を得た。

酸価は２６であった。

次に、実施例３および４で得られた樹脂組成物を水で希
釈して２０％水溶液とし、各種無機質板用シーラーとし
て用いた場合の剥離試験および耐水性試験を行った。結
果を第２表に示す。

剥離試験はＪＩＳ　Ｋ−５４００に、また耐水性試験も
ＪＴＳ　Ｋ−５４００に準拠した。

第２表 無機質板への浸透性が良好で、 耐水性、 耐汚染性 に優れた塗膜を形成する。

また溶剤タイプより安 全作、 臭気および高含水率基材に対する浸透性も優れている。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 酸価が２５〜６５で重量平均分子量が３，０００〜１０
   ０，０００である、不飽和カルボン酸と（メタ）アクリ
   ル酸との共重合体を主成分とする、アクリル系水性樹脂
   組成物。