JPH08295791A - ポリエステル樹脂水性分散体 - Google Patents

ポリエステル樹脂水性分散体

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JPH08295791A
JPH08295791A JP10226395A JP10226395A JPH08295791A JP H08295791 A JPH08295791 A JP H08295791A JP 10226395 A JP10226395 A JP 10226395A JP 10226395 A JP10226395 A JP 10226395A JP H08295791 A JPH08295791 A JP H08295791A
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polyester resin
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Abstract

(57)【要約】 【構成】軟化点40〜200℃、数平均分子量10,0
00〜30,000のポリエステル樹脂(A)とスルホ
ン酸金属塩基含有芳香族ジカルボン酸を5〜20モル%
含有するポリカルボン酸成分とポリオール成分とからな
る分子量3,000〜10,000のポリエステル樹脂
(B)とが、水性媒体中に分散化されていることを特徴
とするポリエステル樹脂水性分散体に関する。 【効果】保存安定性が良好であり、かつ耐水性、耐溶剤
性、硬度あるいは強度、および耐熱性に優れた皮膜を形
成し、接着剤、塗料、インキ用樹脂等に使用できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はポリエステル樹脂水性分
散体に関するものであり、更に詳しくは保存安定性が良
好であり、かつ耐水性、耐溶剤性、硬度あるいは強度、
および耐熱性に優れた皮膜を形成するポリエステル樹脂
水性分散体に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ポリエステル樹脂水性分散体として、
(1)有機溶剤と水との混合物に水分散性のポリカルボ
ン酸成分としてスルホン酸金属塩基含有芳香族ジカルボ
ン酸が0.5〜10モル%含まれ、分子量2,500〜
30,000、軟化点40〜200℃のポリエステル樹
脂を溶解あるいは分散せしめて得られるポリエステル樹
脂水性分散体(特公昭61−58092号公報)が知ら
れている。
【0003】また、(2)ポリエステル樹脂がカルボン
酸成分、ジオール成分に対して1〜5モル%のエステル
形成性スルホン酸金属塩単量体を使用して得られ、一旦
有機溶剤を含有するポリエステル樹脂水性分散体を製造
したのち、該水性分散体より常圧あるいは減圧下に有機
溶剤を溜去せしめることにより得られる、実質的に溶剤
を含有しないポリエステル樹脂水性分散体(特公昭64
−10547公報)が知られている。
【0004】(3)水分散性ポリエステル樹脂がスルホ
ン酸金属塩基含有芳香族ジカルボン酸とポリエチレング
リコールセグメントの両方を有するものである、水に消
散し得るポリエステル樹脂の製造方法(特公昭47−4
0873号公報)も知られている。
【0005】また複数の異なるポリエステル樹脂よりな
るポリエステル樹脂水性分散体としては、(4)いずれ
も水性分散体を形成しうる結晶性および非結晶性のポリ
エステル樹脂を含む水性分散体(特公昭60ー1334
号公報)や、(5)カルボキシル基を有する分子量1,
000〜10,000のポリエステル樹脂と分子量10,
000〜100,000の疎水性ポリエステル樹脂とを
部分的に反応させたポリエステル樹脂の水性分散体(特
公平6ー99662号公報)が知られている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、有機溶剤など
を使用して得られるポリエステル樹脂水性分散体のう
ち、特に特公昭61−58092号公報に開示されるよ
うな、水分散性ポリエステル樹脂が有機溶剤を含む水性
媒体中に単に分散されているものは、分散体としての安
定性が有機溶剤の存在に依存しており、水性媒体の蒸発
や水などによる希釈で媒体の組成が変化すると不安定化
して粘度が非常に高いものになったり、分散体粒子の合
一などが起こって沈降物を生じたり、甚だしくは凝集物
を生ずることがある。
【0007】特公昭64−10547号公報に開示され
るような、THFなどの有機溶剤を含む水性媒体に水分
散性ポリエステル樹脂を溶解あるいは分散させた後、有
機溶剤を溜去せしめることで得られるポリエステル樹脂
水性分散体は、最終的に得られる水性分散体は実質的に
水のみを媒体とするものであるが、水分散性ポリエステ
ル樹脂は、有機溶剤に対して充分な親和性を有し、かつ
有機溶剤を含む水性媒体および水に対しても適度な親和
性を持つ必要があり、耐水性と耐溶剤性が不充分なもの
になり易い。
【0008】特公昭47ー40873号公報に開示され
るような、スルホン酸金属塩基含有芳香族ジカルボン酸
とポリエチレングリコールセグメントの両方を有する水
分散性ポリエステル樹脂は、容易に水に溶解あるいは分
散し得るものであるが、このような水分散性ポリエステ
ル樹脂は、耐水性が劣ったものとなり易い。また、ポリ
マー骨格中にポリエチレングリコールセグメントを含む
ことは、ガラス転移点の高い水分散性ポリエステルを得
にくく、形成する皮膜がべたつきやすく、強度が低くな
るという欠点を有する。
【0009】特公昭60ー1334号公報に開示される
ような結晶性および非結晶性のポリエステル樹脂を含ん
でなる水性分散体は、結晶性ポリエステルを分散化する
ために多量の親水成分が必要となり、耐水性の劣ったも
のとなったり、結晶性成分のために分散体粒子の安定性
が劣ったものとなりやすい。
【0010】さらに特公平6ー99662号公報に開示
されるようなカルボキシル基を有するポリエステル樹脂
と疎水性の高分子量ポリエステル樹脂とを部分的に反応
させたものは、その製造中に2種類のポリエステル樹脂
が結合する反応だけでなく、高分子量ポリエステル樹脂
が加水分解やエステル交換反応によって分解されてしま
うため、架橋剤の使用なくしては充分な耐水性あるいは
皮膜強度が得られないものとなる。
【0011】本発明は、上記課題を解決するポリエステ
ル樹脂水性分散体を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上述した
ような従来型技術における種々の欠点を解消すべく鋭意
検討したところ、特定の2種類ポリエステル樹脂を水性
媒体中に分散することにより、保存安定性が良好であ
り、かつ耐水性、耐溶剤性、硬度あるいは強度、および
耐熱性に優れた皮膜を形成するポリエステル樹脂水性分
散体が得られることを見出し本発明を完成するに至っ
た。
【0013】すなわち本発明は、軟化点40〜200
℃、数平均分子量5,000〜30,000のポリエステ
ル樹脂(A)とスルホン酸金属塩基含有芳香族ジカルボ
ン酸を5〜20モル%含有するポリカルボン酸成分とポ
リオール成分とからなる分子量3,000〜10,000
のポリエステル樹脂(B)とが、水性媒体(C)中に分
散していることを特徴とするポリエステル樹脂水性分散
体を提供するものである。
【0014】本発明のポリエステル樹脂水性分散体は、
保存安定性が良好であり、かつ耐水性、耐溶剤性、硬度
あるいは強度、および耐熱性に優れた皮膜を形成するも
のである。
【0015】本発明のポリエステル樹脂水性分散体に含
まれるポリエステル樹脂(A)は、軟化点40〜200
℃、数平均分子量5,000〜30,000のものである
必要がある。なぜならば、ポリエステル樹脂(A)は、
本発明のポリエステル樹脂水性分散体の構成成分中、主
に耐水性、耐溶剤性、硬度あるいは強度、および耐熱性
の性能を発現する成分であり、分散体粒子の核として水
性分散体中に存在している。その軟化点が40℃より低
い場合や、数平均分子量が5,000より小さい場合、
充分な前記の諸物性を有する皮膜を形成しないものとな
るからである。また、軟化点が200℃より高い場合
や、数平均分子量が30,000より大きい場合、保存
安定性が良好な水性分散体が得られにくくなるばかり
か、皮膜を形成しないおそれがある。
【0016】本発明のポリエステル樹脂水性分散体に含
まれるポリエステル樹脂(B)は、スルホン酸金属塩基
含有芳香族ジカルボン酸を5〜20モル%含有するポリ
カルボン酸成分とポリオール成分とからなる数平均分子
量3,000〜10,000のものである必要がある。な
ぜならば、ポリエステル樹脂(B)は本発明のポリエス
テル樹脂水性分散体の構成成分中、主に保存安定性を発
現する成分であり、その一部が上記ポリエステル樹脂
(A)を包むか、あるいは(A)の周囲に付着する形で
存在し、一部が水性媒体中に溶解あるいは分散している
状態で存在している。スルホン酸金属塩基含有芳香族ジ
カルボン酸が5モル%より少ない場合には、保存安定性
が不良となるか、甚だしくは水性分散体そのものが得ら
れないおそれがある。スルホン酸金属塩基含有芳香族ジ
カルボン酸が20モル%より多い場合には、得られる水
性分散体の粘度が非常に高いものであったり、形成する
皮膜などが耐水性の不良なものであるおそれがある。ま
た、数平均分子量が3,000より小さいものである
と、水性分散体が形成する皮膜の耐水性が不良になる
し、上記ポリエステル(A)によって発現されている諸
物性を低下させる原因にもなる。数平均分子量が10,
000以上である場合には、水性分散体の保存安定性が
劣ったものとなるおそれがある。
【0017】本発明のポリエステル樹脂(A)および
(B)は、本発明で開示する(A)あるいは(B)の要
件を満たすものであれば、それぞれが異なる成分のポリ
エステル樹脂の2種類以上よりなる群で構成されていて
もよい。すなわち、ポリエステル樹脂(A)は、軟化点
40〜200℃、数平均分子量5,000〜30,000
のポリエステル樹脂の1種類あるいは2種類以上で構成
されるものであってよいし、ポリエステル樹脂(B)
は、スルホン酸金属塩基含有芳香族ジカルボン酸を5〜
20モル%含有するポリカルボン酸成分とポリオール成
分とからなる数平均分子量3,000〜10,000のポ
リエステル樹脂の1種類あるいは2種類以上で構成され
るものであってよい。
【0018】ポリエステル樹脂(A)は、軟化点40〜
200℃、数平均分子量5,000〜30,000のポリ
エステル樹脂であればその他特に限定されるものではな
いが、スルホン酸金属塩基含有芳香族ジカルボン酸を含
有しないか、あるいは4モル%以下で含有するポリカル
ボン酸成分とポリオール成分とからなるポリエステル樹
脂である場合が好ましい。この場合さらに水性媒体
(C)が、数平均分子量32〜300、sp値8.5〜
15である有機化合物を50重量%以下の濃度で含む水
を主たる成分とするものである場合が好ましい。この要
件を満足する場合には水性分散体の保存安定性が良好で
あり、形成する皮膜が耐溶剤性に優れ、強度が高く、耐
水性が特に良好なポリエステル樹脂水性分散体が得られ
る。
【0019】本発明のポリエステル樹脂水性分散体は、
さらにポリエステル樹脂(A)と(B)と水性媒体
(C)との割合が、 (B)/{(A)+(B)}=5〜50重量% {(A)+(B)}/{(A)+(B)+(C)}=5
〜50重量% の式を満たすものであることが好ましい。
【0020】上記の式(B)/{(A)+(B)}で示
される値が5重量%より小さい場合には、保存安定性が
不良な水性分散体となるか、甚だしくは水性分散体が得
られないおそれがある。また50重量%より大きい場合
には、得られる水性分散体の粘度が非常に高いものであ
ったり、形成する皮膜などが耐水性の不良なものである
おそれがある。
【0021】上記の式{(A)+(B)}/{(A)+
(B)+(C)}で示される値は使用上の利便性のため
には5重量%以下であっても良いが、本発明のポリエス
テル樹脂水性分散体は、固形分濃度5重量%程度で通常
の取扱いができないほど粘度が高いことはありえず、あ
まりに固形分濃度を低くすることは、輸送や保管の経費
を無駄にするばかりでなく、水性分散体を使用に供する
際の乾燥工程で余計なエネルギーや時間を消費すること
となるので好ましくない。また、50重量%より大きい
場合には、水性分散体の粘度が非常に高いものとなるお
それがある。
【0022】本発明のポリエステル樹脂水性分散体に含
まれる水性媒体(C)は、水を主たる成分とする液体状
の媒体を指す。この水性媒体の組成はポリエステル樹脂
(A)および(B)の特徴、主にスルホン酸金属塩基含
有ジカルボン酸の含有量に合わせて、得られる水性分散
体の特性、特に分散体の平均粒子径と粘度が所望のもの
となるように調整すれば良い。
【0023】本発明においてポリエステル樹脂の数平均
分子量とは、LiBrを10ミリモル毎リットル(ミリ
モル/l)なる濃度で含有するジメチルホルムアミドを
移動相とするゲルパーミエーションクロマトグラフィー
によって測定される数平均分子量をいう。
【0024】また本発明においてポリエステル樹脂の軟
化点とは、ASTM(E28−58T)で規定される方
法に準拠して測定した軟化点をいう。本発明のポリエス
テル樹脂(A)および(B)は、従来公知にして慣用の
方法で合成され得る。
【0025】上記の好ましいポリエステル樹脂(A)
は、例えば以下に示す方法で合成することができるが、
この例に示すものに限定されるものではない。下記ポリ
カルボン酸成分と下記ポリオール成分は公知にして慣用
なる方法で反応させて一般式−SO3 Mで表される基を
有する水分散性ポリエステル樹脂を得ることができる。
すなわち不活性ガス雰囲気中で触媒の存在下または不存
在下に、前述したそれぞれのポリカルボン酸成分とポリ
オール成分とを好ましくは180〜300℃に加熱して
エステル化あるいはエステル交換反応せしめ、次いで減
圧下に重縮合せしめることによって目的とするポリエス
テル樹脂(A)が調製される。
【0026】減圧下に重縮合せしめる代わりに、この工
程をなくするか、あるいは脂肪族炭化水素および/また
は芳香族炭化水素、ないしはこれらの混合物よりなる有
機化合物を還流させたのち、前記有機化合物を系外へ溜
去することによっても目的とするポリエステル樹脂
(A)が調製される。
【0027】まず、ポリカルボン酸成分のスルホン酸金
属塩基含有ジカルボン酸として代表的なものを示せば、
4−スルホイソフタル酸、5−スルホイソフタル酸、ス
ルホテレフタル酸、4−スルホナフタレン−2,7−ジ
カルボン酸およびこれらの金属塩などであり、さらにこ
れらの縮合可能なジカルボン酸誘導体も使用することが
できる。金属塩としてはLi、Na、K、Mg、Ca、
Cu、Feなどの塩が挙げられる。特に好ましいもの
は、5−ソデウムスルホイソフタル酸あるいは5−ソデ
ウムスルホイソフタル酸ジメチルである。
【0028】上記以外のポリカルボン酸成分としては、
例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、o−フタル酸、
2,6−ナフタレンジカルボン酸などのスルホン酸金属
塩基含有ジカルボン酸以外の芳香族ジカルボン酸、蓚
酸、マロン酸、ジメチルマロン酸、琥珀酸、グルタル
酸、アジピン酸、トリメチルアジピン酸、ピメリン酸、
2,2−ジメチルグルタル酸、アゼライン酸、セバシン
酸、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸などの脂肪族ジ
カルボン酸、1,3−シクロペンタンジカルボン酸、
1,2−シクロヘキサンジカルボン酸、1,3−シクロ
ヘキサンジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカル
ボン酸、テトラヒドロ−o−フタル酸、ヘキサヒドロ−
o−フタル酸、テトラクロロ−o−フタル酸、ヘット
酸、ハイミック酸(「ハイミック酸」は日立化成工業
(株)製品、同社の登録商標)などの脂環族ジカルボン
酸およびこれらの縮合可能な誘導体を使用することがで
きる。これらのポリカルボン酸は1種あるいは2種以上
の混合物として使用することができる。
【0029】また、全ポリカルボン酸成分中に合計で1
0ミリ%以下であればカプリル酸、カプリン酸、ラウリ
ン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オ
レイン酸、リシノール酸、リノール酸、リノレン酸、エ
レオステアリン酸などの脂肪酸、p−ヒドロキシ安息香
酸、p−(2−ヒドロキシエトキシ)安息香酸、サリチ
ル酸などのヒドロキシ安息香酸類、トリメリット酸、ピ
ロメリット酸などの3官能以上のポリカルボン酸および
これらの縮合可能な誘導体を使用することができる。
【0030】他方、前記ポリオール成分としては、例え
ばエチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピ
レングリコール、ジプロピレングリコール、1,3−ブ
チレングリコール、1,4−ブチレングリコールなどを
はじめ、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサング
リコール、2,7−ジメチル−4,7−オクタンジオー
ル、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2−エチ
ル−2−ブチル−1,3−プロパンジオール、2,2,
4−トリメチル−1,6−ヘキサンジオール、3−メチ
ル−1,5−ペンタンジオール、ポリエチレングリコー
ル、ポリプロピレングリコールもしくはポリテトラメチ
レングリコールなどの脂肪族ジオール、1,3−シクロ
ヘキサンジメタノール、1,4−シクロヘキサンジメタ
ノールなどの脂環族ジオール、1,4−ジヒドロキシエ
トキシベンゼン、ビスフェノールAのエチレンオキシド
またはプロピレンオキシド付加物などの含芳香核ジオー
ルなどが挙げられこれらの1種あるいは2種以上の混合
物として使用することができる。
【0031】炭素数4以下の脂肪族グリコールがポリエ
ステル樹脂の全ポリオール成分中に10モル%以上含ま
れるように使用するればより好ましいものとなる。さら
にポリエステル樹脂中のポリオール成分の10モル%以
下であればグリセリン、トリメチロールプロパン、ペン
タエリトリットなどの3官能以上の種々のポリオールを
使用することができる。
【0032】ここにおいて、上記した触媒として代表的
なものを例示すると、酸化アンチモン、酸化バリウム、
酢酸亜鉛、酢酸マンガン、酢酸コバルト、琥珀酸亜鉛、
ほう酸亜鉛、蟻酸カドミウム、一酸化鉛、珪酸カルシウ
ム、ジブチル錫オキシド、ブチルヒドロキシ錫オキシ
ド、テトライソプロピルチタネート、テトラブチルチタ
ネート、マグネシウムメトキシド、ナトリウムメトキシ
ドなどが挙げられる。また、上記の重縮合は好ましくは
水銀柱0.1〜10mm(mmHg)なる減圧条件の下
で行われる。
【0033】上記の好ましいポリエステル樹脂(B)
は、例えば以下に示す方法で合成することができるが、
この例に示すものに限定されるものではない。上記のポ
リカルボン酸成分とポリオール成分は公知にして慣用な
る方法で反応させて一般式−SO3 Mで表される基を有
する水分散性ポリエステル樹脂を得ることができる。す
なわち、不活性ガス雰囲気中で触媒の存在下または不存
在下に、前述したそれぞれのポリカルボン酸成分とポリ
オール成分とを好ましくは180〜300℃に加熱して
エステル化あるいはエステル交換反応せしめ、次いで減
圧下に重縮合せしめることによって目的とするポリエス
テル樹脂(B)が調製される。
【0034】減圧下に重縮合せしめる代わりに、この工
程をなくするか、あるいは脂肪族炭化水素および/また
は芳香族炭化水素、ないしはこれらの混合物よりなる有
機化合物を還流させたのち、前記有機化合物を系外へ溜
去することによっても目的とするポリエステル樹脂
(B)が調製される。
【0035】ポリエステル樹脂(B)のポリカルボン酸
成分としては、上記ポリエステル樹脂(A)の例に示し
たものと同様のスルホン酸金属塩基含有ジカルボン酸、
あるいはこれらの縮合可能なジカルボン酸誘導体、およ
びスルホン酸金属塩基含有芳香族ジカルボン酸以外の芳
香族ジカルボン酸、脂肪族ジカルボン酸、脂環族ジカル
ボン酸あるいはこれらの縮合可能な誘導体が使用でき
る。全ポリカルボン酸成分中に合計で40モル%以下で
あれば脂肪酸、ヒドロキシ安息香酸類、あるいは3官能
以上のポリカルボン酸およびこれらの縮合可能な誘導体
を使用することができる。
【0036】またポリオール成分としては、ポリエステ
ル樹脂(A)の例に示したものと同様の脂肪族ジオー
ル、脂環族ジオール、含芳香核ジオールなどが挙げられ
る。ポリオール成分の40モル%以下であればグリセリ
ン、トリメチロールプロパン、ペンタエリトリットなど
の3官能以上の種々のポリオールを使用することができ
る。
【0037】本発明のポリエステル樹脂水性分散体は、
上記のようにして得られたポリエステル樹脂(A)およ
び(B)が微粒子化して、(B)が(A)を包むか、あ
るいは(B)が(A)の周囲に付着した形で水性媒体中
に存在するように調製したものである。
【0038】このようなポリエステル樹脂水性分散体
は、例えば以下に示す方法で調製することができるが、
これらの例に示すものに限定されるものではない。 ポリエステル樹脂(A)あるいは(B)のいずれか軟
化点の高いほうの軟化点以上の温度で、両者をあらかじ
め溶融混合したものを水性媒体(C)中で60〜140
℃に加熱してポリエステル樹脂水性分散体を得る。
【0039】ポリエステル樹脂(A)および(B)
と、(A)と(B)の合計重量に対して5〜40%重量
%の水性媒体(C)とをあらかじめ混合し、さらに水性
媒体(C)で希釈してポリエステル樹脂水性分散体を得
る。
【0040】ポリエステル樹脂(A)および(B)を
それぞれ粉砕せしめたものを、水性媒体(C)中で60
〜140℃に加熱してポリエステル樹脂水性分散体を得
る。 ポリエステル樹脂(B)を水性媒体(C)にあらかじ
め混合し、その混合物中にポリエステル樹脂(A)を投
入して60〜140℃に加熱してポリエステル樹脂水性
分散体を得る。
【0041】ポリエステル樹脂(A)および(B)と
を、数平均分子量32〜300、sp値8.5〜15で
ある有機化合物とあらかじめ混合したものに水を加えて
ポリエステル樹脂水性分散体をえる。
【0042】ポリエステル樹脂(A)を数平均分子量
32〜300、sp値8.5〜15である有機化合物と
あらかじめ混合したものと、ポリエステル樹脂(B)を
水とあらかじめ混合したものを各種混合装置、乳化分散
装置などを使用してポリエステル樹脂水性分散体を得
る。さらに必要に応じて、該水性分散体より常圧あるい
は減圧下に有機化合物を溜去する。
【0043】例えば上記の例のようにして得られたポリ
エステル樹脂水性分散体は、さらに必要に応じて、該水
性分散体より常圧あるいは減圧下に有機化合物を溜去す
ることによって、上記の有機化合物の含有量を減少せし
めたり、あるいは上記の有機化合物を実質的に含有しな
いものとしても良い。
【0044】上記の数平均分子量32〜300、sp値
8.5〜15である有機化合物として代表的なものを例
示すると、例えばメタノール、エタノール、イソプロピ
ルアルコール、ノルマルプロピルアルコール、イソブチ
ルアルコール、ノルマルブチルアルコール、セカンダリ
ーブチルアルコール、アミルアルコール、シクロヘキサ
ノールなどのアルコール類、アセトン、メチルエチルケ
トン、シクロヘキサノンなどのケトン類、酢酸エチルな
どのエステル類、エチルセロソルブ、ブチルセロソル
ブ、メチルカルビトール、エチルカルビトール、ブチル
カルビトールなどのグリコールエーテル類の有機化合物
のほか、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、
N−メチル−2−ピロリドン、ジオキサンなどが挙げら
れる。これらの有機化合物は1種類で、あるいは2種類
以上を混合して使用することができる。2種類以上を混
合して使用する場合には、水性媒体(C)は、それらの
合計が50重量%以下の濃度で含まれる水を主たる成分
とするものが好ましい。
【0045】本発明のポリエステル樹脂水性分散体は、
上記の例に示す方法以外の方法によって調製されたもの
であっても良い。しかし、最終的に得るポリエステル樹
脂水性分散体は、上記のとおりポリエステル樹脂(A)
とポリエステル樹脂(B)と水性媒体(C)との割合
が、 (B)/{(A)+(B)}=5〜50重量% {(A)+(B)}/{(A)+(B)+(C)}=5
〜50重量% の2式を満たすものであることが好ましい。
【0046】本発明のポリエステル樹脂水性分散体は、
中和剤および/または乳化剤を含むものであっても良
い。中和剤としては、代表的なものを例示すると、アン
モニア、あるいはトリエチルアミン、ジエタノールアミ
ン、トリエタノールアミン、ジメチルエタノールアミ
ン、N−メチルモルホリンなどの有機アミン類、NaO
H、KOH、Ca(OH)2 などのアルカリ金属あるい
はアルカリ土類金属の水酸化物等が挙げられる。
【0047】また乳化剤としては、代表的なものを例示
すると、アルキルベンゼンスルホン酸、アルキル硫酸、
アルキルアリルポリエーテル硫酸のカリウム塩ないしは
ナトリウム塩、あるいはアンモニウム塩などのような種
々のアニオン性乳化剤、ポリオキシエチレンアルキルエ
ーテル、ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテルな
どのような種々のノニオン性乳化剤等が挙げられる。
【0048】中和剤の使用量は、ポリエステル樹脂
(A)および(B)が有する酸性を示す官能基を中和す
るのに足る程度の量であるのが好ましく、ポリエステル
樹脂水性分散体のpHが7前後となるように、その使用
量を適宜、調整することが望ましい。また乳化剤を使用
する場合には、皮膜の耐水性などを低下させるおそれが
あるので、その使用量は、ポリエステル樹脂(A)およ
び(B)の合計重量の5重量%以下であることが好まし
い。
【0049】本発明のポリエステル樹脂水性分散体は接
着剤、塗料、インキ、バインダーあるいは各種処理剤な
どの主要な構成成分として、繊維加工、紙加工、フィル
ム加工、印刷、塗装などの分野に利用できる。
【0050】本発明のポリエステル樹脂は単独または必
要により他の樹脂との併用および架橋剤の併用が可能で
ある。すなわちかかる他の樹脂や架橋剤との組み合わせ
により、得られる皮膜などの硬さ、耐熱性、耐水性、耐
久性が、さらに向上することが期待できる。
【0051】上記した他の樹脂として代表的なものを例
示すると、アクリルエマルション、合成ゴムラッテク
ス、水性アクリル樹脂、水性ウレタン樹脂、水性フェノ
ール樹脂あるいは本発明のポリエステル樹脂水性分散体
以外の水性ポリエステル樹脂などが挙げられ、これらの
うちの1種類または2種類以上を、それぞれ使用目的な
らびに加工方法によって、適宜選択してよい。
【0052】上記した架橋剤としては、代表的なものを
例示するとアミノプラスト、エポキシ化合物、ポリイソ
シアネート化合物およびイソシアネート基を一次的に保
護したポリイソシアネート化合物、エチレンイミン化合
物などが挙げられ、これらのうちの1種類または2種類
以上を、それぞれ使用目的ならびに加工方法によって、
適宜選択してよい。
【0053】また、必要に応じて、無機質フィラーなど
を加えてた形で以て、使用することもできる。
【0054】
【実施例】以下に本発明を、合成例、実施例、比較例に
より、一層具体的に詳述するが、本発明はこれらの例に
よって限定されるものではない。以下において部および
%は、特に断りのない限り、すべて重量基準であるもの
とする。
【0055】なお、各種の試験項目ないしは測定項目
は、以下の方法で行ったものである。 (1)数平均分子量 LiBrを10ミリmol/lの濃度で含有するジメチ
ルホルムアミドを移動相とするゲルパーミエーションク
ロマトグラフィーによって測定した。
【0056】(2)軟化点 ASTM(E28−58T)で規定される方法に準拠し
て、環球法により測定した。
【0057】(3)水分散体の粒子径 動的光散乱法による測定を行い、キュムラント法で解析
された平均粒径(流体力学的相当径)を採用した。
【0058】(4)水分散体の保存安定性 ポリエステル樹脂水分散体を40℃で1週間保存し、外
観の変化、沈降などの有無を目視評価した。
【0059】 評価5:外観の変化がなく、沈降なども全くない。 4:外観が変化している(色目の変化など)が、沈降な
どはない。 3:少量の沈降物が生じた。 2:外観の変化と、沈降物を同時に生じた。 1:大量の沈降物、あるいは凝集物を生じた。
【0060】(5)皮膜の耐水性 ポリエステル樹脂水分散体を厚さ125マイクロメート
ル(μm)のポリエチレンテレフタレートフィルムに乾
燥後の膜厚が10μmとなる様に塗布し90℃なる温度
で2分間乾燥したのち、さらに140℃で1分間加熱し
た。
【0061】このようにして得られる塗工フィルムを、
25℃のイオン交換水に24時間浸漬し、白色化の程
度、および塗工膜の付着の様子を観察した。評価5:白
色化せず、塗工膜はフィルム上に完全に残っている。
【0062】4:ごく薄く白色化している。塗工膜は完
全に残っている。 3:薄くあるいは部分的に白色化している。塗工膜は完
全に残っている。 2:塗工膜全体が白色化しているか、部分的な浮きある
いは溶出がある。 1:塗工膜全体が白色化し指でこすると簡単にはがれ
る。あるいは、塗工膜の半分以上が浮いているか、溶出
して失われている。
【0063】(6)皮膜の耐溶剤性 上記のようにして得られる塗工フィルムを、キシレンを
しみ込ませたガーゼで4.9×104 パスカル(Pa)
なる接触荷重を与えて往復運動摩擦を行って、皮膜が溶
解するか、あるいは皮膜が破れて破壊するかして基材の
ポリエチレンテレフタレートフィルムが露出するまでの
往復運動回数を計測した。
【0064】評価5:100回以上 4: 60回以上 3: 40回以上 2: 20回以上 1: 20回未満 (7)皮膜の鉛筆引っかき値 上記のようにして得られる塗工フィルムを鋼板上に固定
し、JIS K 5400に規定される手かき法で鉛筆
引っかき値を皮膜のすり傷および破れで測定し、皮膜の
硬度および強度の評価とした。
【0065】 評価5:2Hですり傷がつかない、あるいは破れない。 4: Hですり傷がつかない、あるいは破れない。 3:HBですり傷がつかない、あるいは破れない。 2: Bですり傷がつかない、あるいは破れない。 1: Bですり傷がつく、あるいは破れる。
【0066】(8)接着剤層の耐熱性 ポリエステル樹脂水性分散体を乾燥後の膜厚が20μm
となるように塗布する以外は上記と同様にして得られる
塗工フィルムと、厚さ50μmのポリエチレンテレフタ
レートフィルムとを重ね合わせ、140℃なる温度で
1.96×105Paなる圧力で5分間圧着し、25ミ
リメートル(mm)幅に切断して試験片を作製した。
【0067】このようにして得られる試験片を40℃な
る温度の雰囲気中に30分間静置したのち、重さ200
グラム(g)の重りを使用して、180゜はく離の要領
で荷重をかけて、50℃ではく離が60mm進行するま
での時間、あるいは240分間で何mmはく離したかを
計測した。
【0068】 評価5:240分間で30mm以下のはく離。 4:240分間で60mm以下のはく離。 3:120分以下で60mmはく離。 2: 60分以下で60mmはく離。 1: 30分以下で60mmはく離。
【0069】(9)水分散性ポリエステル樹脂の合成例 合成例1 反応容器にエチレングリコール558部、ネオペンチル
グリコール468部、テレフタル酸896部、イソフタ
ル酸598部、ブチルヒドロキシ錫オキシド0.5部を
反応容器に仕込み180℃から240℃まで240分間
かけて昇温し、その後240℃で反応を続けて約290
部の溜出液をトラップした。続いて、テトライソプロピ
ルチタネート0.5部を仕込んで220〜280℃で、
水銀柱10〜0.5mmの減圧下に重縮合反応を行っ
た。このようにして分子量16,400、軟化点158
℃なるポリエステル樹脂を得た。以下、これをポリエス
テル樹脂(A1)と記すことにする。あるいは単にA1
と略記することがある。
【0070】合成例2 反応容器にエチレングリコール558部、ネオペンチル
グリコール468部、テレフタル酸896部、イソフタ
ル酸553部、ブチルヒドロキシ錫オキシド0.5部を
反応容器に仕込み180℃から240℃まで240分間
かけて昇温し、その後240℃で反応を続けて約280
部の溜出液をトラップした。続いて、5−ソデウムスル
ホイソフタル酸ジメチル80部、テトライソプロピルチ
タネート0.5部を仕込んで240℃で反応物が透明に
なるまで溜出液を除いた後、220〜280℃で、水銀
柱10〜0.5mmの減圧下に重縮合反応を行った。分
子量14,700、軟化点176℃のポリエステル樹脂
(A2)を得た。
【0071】合成例3〜6 さらに、表1の配合組成で合成例1あるいは2と同様の
方法により、ポリエステル樹脂(A3)〜(A6)を得
た。これらのポリエステル樹脂の分子量ならびに軟化点
を、まとめて表1に示す。
【0072】合成例7 反応容器にエチレングリコール558部、ジエチレング
リコール477部、テレフタル酸896部、イソフタル
酸448部、ブチルヒドロキシ錫オキシド0.5部を反
応容器に仕込み180℃から240℃まで240分間か
けて昇温し、その後240℃で反応を続けて約260部
の溜出液をトラップした。続いて、5−ソデウムスルホ
イソフタル酸ジメチル266部、テトライソプロピルチ
タネート0.5部を仕込んで240℃で反応物が透明に
なるまで溜出液を除いた後、220〜280℃で、水銀
柱10〜0.5mmの減圧下に重縮合反応を行った。分
子量14700、軟化点176℃のポリエステル樹脂
(B1)を得た。
【0073】合成例8、9 さらに用いる原料の比率を表2に示すように変更した以
外は、合成例7と同様にして、ポリエステル樹脂(B
2)および(B3)を得た。
【0074】ポリエステル樹脂(B1)〜(B3)の組
成、分子量ならびに軟化点を、まとめて表2に示す。
【0075】
【表1】 《表1の脚注》 表中の”組成”を示す数字は、いずれも、「モル%」を意味するものとする。
【0076】 「EG」………………………「エチレングリコール」の略記 「NPG」……………………「ネオペンチルグリコール」の略記 「DEG」……………………「ジエチレングリコール」の略記 「TPA」……………………「テレフタル酸」の略記 「IPA」……………………「イソフタル酸」の略記 「AA」………………………「アジピン酸」の略記 「SSI」……………………「5−ソデウムスルホイソフタル酸」の略記 組成分析は、核磁気共鳴の測定により行った。
【0077】表中の”分子量”を示す数値は、いずれも
測定値の百分の一の数値となっているので、実際にはそ
れぞれを百倍(×100)したものである。表中の”軟
化点”を示す数値の単位は、「℃」である。
【0078】
【表2】 《表2の脚注》表中の記号、数値の単位などは、表1の
場合と同じ。
【0079】〔実施例1〕60部のポリエステル樹脂
(A1)と、40部のポリエステル樹脂(B2)を90
部のN−メチル−2−ピロリドンに溶解させたものを、
加熱および攪拌装置を有する容器を使用して60〜80
℃なる温度にに保ちつつ、210部の水を60分間かけ
て少しづつ添加して、乳白色のポリエステル樹脂水性分
散体を得た。
【0080】得られた水性分散体の粒子径は210nm
であり、水性分散体を40℃で1週間保存したところ、
外観になんら変化はなかった。ポリエチレンテレフタレ
ートフィルム上の皮膜は、僅かに白濁したものであった
が、耐水性、耐溶剤性、鉛筆引っかき値はいずれも良好
であり、接着剤層の耐熱性も良好であった。
【0081】〔比較例1〕100部のポリエステル樹脂
(A2)の、10mmスクリーン通過の粉砕物を、あら
かじめ調製した。90部のノルマルブチルセロソルブ
と、210部の水を加熱および攪拌装置を有する容器内
で攪拌、混合する中へ、前記A2の粉砕物を投入し、1
20分間、100℃なる温度で攪拌を続けたところ、乳
白色のポリエステル樹脂水性分散体が得られたが、仕込
んだA2のうち60部に相当する不溶物が容器内に残っ
た。
【0082】得られた水性分散体の固形分濃度は12重
量%、粒子径は320nmであり、水性分散体を40℃
で1週間保存したところ、白色の沈降物を大量に生じ
た。ポリエチレンテレフタレートフィルム上の皮膜の耐
水性、鉛筆引っかき値はいずれも良好であり、接着剤層
の耐熱性も良好であった。
【0083】〔実施例2〕80部のポリエステル樹脂
(A2)、および20部のポリエステル樹脂(B1)
の、いずれも10mmスクリーン通過の粉砕物を、それ
ぞれ、あらかじめ調製した。90部のノルマルブチルセ
ロソルブと、210部の水を加熱および攪拌装置を有す
る容器内で攪拌、混合する中へ、前記の2種の粉砕物を
投入し、120分間、100℃なる温度で攪拌を続け、
乳白色のポリエステル樹脂水性分散体を得た。
【0084】得られた水性分散体の粒子径は180nm
であり、水性分散体を40℃で1週間保存したところ、
外観になんら変化はなかった。ポリエチレンテレフタレ
ートフィルム上の皮膜の耐水性、耐溶剤性、鉛筆引っか
き値はいずれも良好であり、接着剤層の耐熱性も良好で
あった。
【0085】〔実施例3〕60部のポリエステル樹脂
(A2)および40部のポリエステル樹脂(B1)の、
いずれも10mmスクリーン通過の粉砕物を、それぞ
れ、あらかじめ調製した。90部のイソプロピルアルコ
ールと、310部の水を加熱および攪拌装置を有する容
器内で攪拌、混合する中へ、前記の2種の粉砕物を投入
し、120分間、80℃なる温度で攪拌を続け、乳白色
を呈する半透明のポリエステル樹脂水性分散体を得た。
得られた水性分散体から、10〜20mmHgの減圧下
でイソプロピルアルコールと水を溜去させて、実質的に
水を媒体とする乳白色のポリエステル樹脂水性分散体の
400部を得た。
【0086】得られた水性分散体の粒子径は160nm
であり、水性分散体を40℃で1週間保存したところ、
外観になんら変化はなかった。ポリエチレンテレフタレ
ートフィルム上の皮膜の耐水性、耐溶剤性、鉛筆引っか
き値はいずれも良好であり、接着剤層の耐熱性も良好で
あった。
【0087】〔実施例4〕40部のポリエステル樹脂
(A2)、および60部のポリエステル樹脂(B1)
の、いずれも10mmスクリーン通過の粉砕物を、それ
ぞれ、あらかじめ調製した。90部のノルマルブチルセ
ロソルブと、210部の水を加熱および攪拌装置を有す
る容器内で攪拌、混合する中へ、前記の2種の粉砕物を
投入し、120分間、100℃なる温度で攪拌を続け、
乳白色のポリエステル樹脂水性分散体を得た。
【0088】得られた水性分散体の粒子径は86nmで
あり、水性分散体を40℃で1週間保存したところ、外
観になんら変化はなかった。ポリエチレンテレフタレー
トフィルム上の皮膜の耐溶剤性は良好であり、接着剤層
の耐熱性も良好であった。
【0089】〔実施例5〕60部のポリエステル樹脂
(A3)、および40部のポリエステル樹脂(B1)
の、いずれも10mmスクリーン通過の粉砕物を、それ
ぞれ、あらかじめ調製した。90部のノルマルブチルセ
ロソルブと、210部の水を加熱および攪拌装置を有す
る容器内で攪拌、混合する中へ、前記の2種の粉砕物を
投入し、120分間、100℃なる温度で攪拌を続け、
半透明のポリエステル樹脂水性分散体を得た。
【0090】得られた水性分散体の粒子径は60nmで
あり、水性分散体を40℃で1週間保存したところ、外
観になんら変化はなかった。ポリエチレンテレフタレー
トフィルム上の皮膜の耐溶剤性は良好であった。
【0091】〔実施例6〕60部のポリエステル樹脂
(A4)、および40部のポリエステル樹脂(B1)
の、いずれも10mmスクリーン通過の粉砕物を、それ
ぞれ、あらかじめ調製した。90部のノルマルブチルセ
ロソルブと、210部の水を加熱および攪拌装置を有す
る容器内で攪拌、混合する中へ、前記の2種の粉砕物を
投入し、120分間、100℃なる温度で攪拌を続け、
半透明のポリエステル樹脂水性分散体を得た。
【0092】得られた水性分散体の粒子径は160nm
であり、水性分散体を40℃で1週間保存したところ、
外観になんら変化はなかった。ポリエチレンテレフタレ
ートフィルム上の皮膜の物性は良好であった。
【0093】〔比較例2〕60部のポリエステル樹脂
(A6)、および40部のポリエステル樹脂(B1)
の、いずれも10mmスクリーン通過の粉砕物を、それ
ぞれ、あらかじめ調製した。90部のノルマルブチルセ
ロソルブと、210部の水を加熱および攪拌装置を有す
る容器内で攪拌、混合する中へ、前記の2種の粉砕物を
投入し、120分間、100℃なる温度で攪拌を続け、
乳白色のポリエステル樹脂水性分散体を得た。
【0094】得られた水性分散体の粒子径は120nm
であり、水性分散体を40℃で1週間保存したところ、
外観になんら変化はなかった。ポリエチレンテレフタレ
ートフィルム上の皮膜の耐水性、耐溶剤性、鉛筆引っか
き値、接着剤層の耐熱性いずれも低下したものであっ
た。
【0095】〔比較例3〕60部のポリエステル樹脂
(A2)、および40部のポリエステル樹脂(B2)
の、いずれも10mmスクリーン通過の粉砕物を、それ
ぞれ、あらかじめ調製した。90部のノルマルブチルセ
ロソルブと、210部の水を加熱および攪拌装置を有す
る容器内で攪拌、混合する中へ、前記の2種の粉砕物を
投入し、120分間、100℃なる温度で攪拌を続けた
ところ、乳白色のポリエステル樹脂水性分散体が得られ
たが、仕込んだA2およびB2の50部に相当する重量
の不溶物が容器内に残った。
【0096】得られた水性分散体の固形分濃度は14重
量%、粒子径は測定不能であった。水性分散体を40℃
で1週間保存したところ、白色の沈降物を大量に生じ
た。ポリエチレンテレフタレートフィルム上の皮膜の耐
水性、鉛筆引っかき値はいずれも良好であり、接着剤層
の耐熱性も良好であった。
【0097】〔比較例4〕60部のポリエステル樹脂
(A2)、および40部のポリエステル樹脂(B3)の
いずれも10mmスクリーン通過の粉砕物を、それぞれ
あらかじめ調製した。90部のノルマルブチルセロソル
ブと、210部の水を加熱および攪拌装置を有する容器
内で攪拌、混合する中へ、前記の2種の粉砕物を投入
し、120分間、100℃なる温度で攪拌を続け、半透
明のポリエステル樹脂水性分散体を得た。
【0098】得られた水性分散体の粒子径は60nmで
あり、水性分散体を40℃で1週間保存したところ、外
観になんら変化はなかった。ポリエチレンテレフタレー
トフィルム上の皮膜の耐水性、鉛筆引っかき値、耐熱性
は劣ったものであった。
【0099】〔実施例7〕60部のポリエステル樹脂
(A5)と、あらかじめ10mmスクリーン通過に粉砕
しておいた40部のポリエステル樹脂(B1)、および
25部の水とを雰囲気加圧型ニーダを使用して、ジャケ
ット温度140℃にて40分間混練して淡褐色透明の混
合物としたのち、混合物を80〜100℃の温度に維持
しながら、1時間かけて水42部を少しづつ投入し、さ
らに233部の水を加えて乳白色のポリエステル樹脂水
性分散体を得た。
【0100】得られた水性分散体の粒子径は180nm
であり、水性分散体を40℃で1週間保存したところ、
外観になんら変化はなかった。ポリエチレンテレフタレ
ートフィルム上の皮膜の耐水性、耐溶剤性、鉛筆引っか
き値はいずれも良好であり、接着剤層の耐熱性も良好で
あった。
【0101】実施例1〜7と比較例1〜4の、ポリエス
テル樹脂水性分散体の組成を表3、表4及び表5にまと
めて示す。
【0102】
【表3】
【0103】
【表4】
【0104】
【表5】 《表3の脚注》ポリエステル樹脂”A1”〜”A6”お
よび”B1”〜”B3”の欄に示す数値は、全ポリエス
テル樹脂中の「重量%」を意味するものである。
【0105】媒体の欄に示す数値は、全ポリエステル樹
脂に対する「重量%」を意味するものである。 「NMP」……………………「N−メチル−2−ピロリドン]の略記 「BCS」……………………「ノルマルブチルセロソルブ」の略記 固形分濃度は、ポリエステル樹脂と媒体を合計した中
の、ポリエステル樹脂の「重量%」を意味する。
【0106】粒子径の単位は、ナノメートル(nm)で
ある。但し、粒子径の欄に示す”−”は、測定が不可能
であったことを示す。
【0107】
【発明の効果】保存安定性が良好であり、かつ耐水性、
耐溶剤性、硬度あるいは強度、および耐熱性に優れた皮
膜を形成するポリエステル樹脂水性分散体であるので、
接着剤、塗料、インキ用樹脂として、あるいは本発明の
ポリエステル樹脂水性分散体を単独もしくは少量の架橋
剤などを配合してフィルム、紙、繊維加工用途における
コーティング剤としての利用に好適な水性樹脂が提供さ
れる。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】軟化点40〜200℃、数平均分子量5,
    000〜30,000のポリエステル樹脂(A)とスル
    ホン酸金属塩基含有芳香族ジカルボン酸を5〜20モル
    %含有するポリカルボン酸成分とポリオール成分とから
    なる数平均分子量3,000〜10,000のポリエステ
    ル樹脂(B)とが、水性媒体(C)中に分散しているこ
    とを特徴とするポリエステル樹脂水性分散体。
  2. 【請求項2】ポリエステル樹脂(A)のポリカルボン酸
    成分として、スルホン酸金属塩基含有芳香族ジカルボン
    酸を含有することを特徴とする請求項1記載のポリエス
    テル樹脂水性分散体。
  3. 【請求項3】ポリエステル樹脂(A)のポリカルボン酸
    成分が、スルホン酸金属塩基含有芳香族ジカルボン酸を
    0〜4モル%含有することを特徴とする請求項1又は2
    記載のポリエステル樹脂水性分散体。
  4. 【請求項4】水性媒体(C)が、数平均分子量32〜3
    00、sp値8.5〜15である有機化合物を50重量
    %以下の濃度で含む水を主たる成分とするものであるこ
    とを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載のポリ
    エステル樹脂水性分散体。
  5. 【請求項5】ポリエステル樹脂(A)と(B)と水性媒
    体(C)との割合が、(B)/{(A)+(B)}=5
    〜50重量%及び {(A)+(B)}/{(A)+(B)+(C)}=5
    〜50重量% の式を満たすものであることを特徴とする請求項1〜4
    のいずれか1項記載のポリエステル樹脂水性分散体。
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