JPS60112822A - 放射線で硬化可能なアクリロイル含有ポリエステル、並びにその製造法及び使用法 - Google Patents

放射線で硬化可能なアクリロイル含有ポリエステル、並びにその製造法及び使用法

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JPS60112822A
JPS60112822A JP59232532A JP23253284A JPS60112822A JP S60112822 A JPS60112822 A JP S60112822A JP 59232532 A JP59232532 A JP 59232532A JP 23253284 A JP23253284 A JP 23253284A JP S60112822 A JPS60112822 A JP S60112822A
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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】 本発明は乳化可能な放射線で硬化させ得るアクリロイル
含有ポリエステル、その製造法、及びその使用法に関す
る。これらのポリエステル水性乳化培は木材及び木材に
似た材料を被覆するのに好適に使用される。これらの乳
化液は通常の外部表面活性剤及び反応性の放射線硬化可
能稀釈剤を存在させないで使用することができる。
溶媒を存在させないで放射線により硬化させ得るアクリ
ロイル含有ポリエステルは以前から知られている。この
ような接合剤系(binder system)の所望
の処理粘度は共重合H(能な反応性稀釈剤を加えること
により得られる。しかしこれらり粘度物質を加えると接
合剤の硬化速度が減少する。
さらにこれらの反応性稀釈剤は生理学的にも安全でない
これらの欠点は水性の接合剤乳化液を使用すれば避ける
ことができる。
アクリロイル含有ポリエステルをベースにした水性乳化
液が既に多数知られている。例えば米国特許第4.03
3,920号においては自己乳化性接合剤を含む絵イオ
ン性水性乳化液が記載されている。
接合剤の自己乳化性は遊離のカルボキシル基をアルカリ
金属水酸化物溶液またはアミンのような塩基で中和する
ことにより得られる。これらの乳化液は使用した中和剤
が接合剤中のエステル基の加水分解を促進する欠点をも
っている。さらにこれらの中和剤は少なくとも部分的に
ペイント・フィルム中に残存し、その木に対する抵抗性
を減少させる。中和剤がアミンの場合にはペイント中フ
ィルムが黄色化する原因となる6他の欠点としてはイオ
ン性の基をもった接合剤が水中に溶出する濃化作用があ
る。
ドイツ特許公開明細置部2,853,921号(米国特
許第4.287.039号に相当)には水、C=C二重
結合をもった少なくとも一種の重合可能予備重合体、外
部分散剤及び光反応開始剤から成る放射線で硬化させ得
る水性接合剤乳化液が記載されている。
この分散液はポリビニルピロリドン及び/又はビニルピ
ロリドン/ビニルエステル共重合体のような分散剤によ
り不活性な有機溶媒に溶解した予備重合体を水中に分散
させることによりつくられる。しかる後蒸留により有機
溶媒を除去する。この方法は溶媒を蒸留で除去する必要
上分散に大華のエネルギーを必要とする欠点をもってい
る。さらに使用する分散剤はペイント・フィルムの一部
とはならない。その結果このペイント・フィルムで得ら
れる水に対する抵抗性は一般に減少する。
ドイツ特許公開明細置部2,804.2113号(米国
特許z<、2et、oee号に相当)には不飽和ポリエ
ステルの混合物の水性乳化液の製造法が記載されている
。不飽和ポリエステル混合物の5〜50重址%は・緒に
縮合したポリアルキレングリコール基及びアリロキシ基
を含む−・種またはそれ以上の不飽和ポリエステルから
成っている。これらは内蔵の乳化剤として作用する。し
かしこのような乳化剤型のポリエステルは短時間で混合
物をゲル化させるためにアクリロイルを含む予備重合体
を乳化させるには不適当である。
ドイツ特許公開明細間第3,200,902号(米国時
3’l第4,451.5(11号に相当)には内蔵の、
乳化剤とアクリロイル含有予備重合体とを含むポリエス
テルJIi合物の放射線で硬化させ得る水性乳化液が記
載されている。
乳化液型のポリエステルはアルキレンオキシ基及びベン
ジルオキシ基を含んでいるが反応性のアクリロイル基を
含まず、従って本発明の放射線で硬化させ得る乳化可能
なアクリロイル含有ポリエステルには類似しない。
以前のドイツ特許公開明、ll1i害第3,241,2
64.9号(1E182年11月9日イ・]け出願、但
し本出願よりも以前に公布されていない)においては、
は1モルのポリエチレン及び/又はポリプロピレングリ
コールエーテル(分子R’、Fa n約300〜e、o
oo)、2モルのジカルボン酸、及び2モルのオキシア
ルキル化され部分的に(メタ)アクリロイル化された飽
和トリヒドロキシ乃至ヘキサヒドロキシ脂肪属アルコー
ルの縮合生成物と形式的に見做されうるポリエステル乳
化剤が記載されている。これらの乳化剤型のポリエステ
ルは放射線で硬化させ得る(メタ)アクリロイル含有予
備重合体を乳化させるのに推奨されている。
当業界の専門家にはまたポリアルキレングリコールをポ
リエステルの中に混入すると水で乳化させf、!する、
或いは水に溶解させ得る生成物が得られることも公知で
ある。しかし、水で容易に稀釈し得るためには、ポリエ
ステルは高度のポリアルキレン金環をもっていなければ
ならない。そのため水に対する抵抗性が不十分なペイン
ト・フィルムが得られる(対照例3#照)。
本発明の目的は反応性の稀釈剤を含まない予備重合体を
含有する放射線で硬化させ得る水で乳化可能なアクリロ
イル含有ポリエステルを提供することである。この目的
は乳化助剤として外部の乳化剤及び/又は溶媒を使用す
ることなく達成される。乳化液からイi)られれたペイ
ントeフィルムは放射線により迅速に硬化させることが
でき、且つ水に対する抵抗性が優れており、良好な物理
的性質(例えば硬さ)をもってなければならない。
本95すJの11的は或種の組成をもったアクリロイル
含有ポリエステルを二段階でつくることにより達成され
る。第一の段階においてはジカルボン酸無水物を部分的
にはポリアルキレングリコ・−ルであるジオールと反応
させる。第二段階においては第 段階の生成物をオキシ
アルキル化されたトリヒドロギジ飽和アルコール及びア
クリル酸でニス云ル化する。
従って未発りJによれば、(A) 1.0モルの少なく
とも 種のジカルボン酸無水物、 (B) 0.02〜0.08モルc7)分子にMnが約
1,000〜2.000の少なくとも 種の飽和ジヒド
ロキシ(dihvdric)ポリエーテルアルコール、
(G) 0.48〜0.42モルの少なくとも−・種の
ジヒドロキシ飽和アルコール、 (D) 1.0モルのオキシアルキル化度が2〜6の少
なくとも−・種のトリヒドロキシ(tri hydri
c)飽和オキシアルキル化アルコール、該オキシアルキ
ル化アルコールの50モル%迄はトリヒドロキシ非オギ
シアルキル化アルコールで置き換えてもよい、及び (E)1.0〜2.0 モAy、好ましくは1.3〜2
.0−Eルのアクリル酸 が共縮合した単位から木質的に成り酢価ANがKOH1
〜50mg/gであることを特徴とするアクリロイル含
有ポリエステルが提供される。
ジカルボン酸無水物の例としては、マレイン酸無水物、
シトラコン酸無水物、テトラヒドロフタル酸無水物、ヘ
キサヒドロフタル酸無水物、及びフタル酸無水物が含ま
れる。マレイン酸無水物が好適である。
飽和ジヒドロキシポリエーテルアルコールはアルキレン
基中に2〜4個の炭素原子をもつポリアルキレングリコ
ールであることが好ましい。分子帛Mnが1,000〜
2.000のポリエチレングリコールが特に好適である
ジヒドロキシ飽和アルコールの例としてはエチレングリ
コール、1.2−フロピレンゲリコール、1゜3−プロ
ピレングリコール、ブタン1.2−ジオール、ブタン1
.3−ジオール、ブタン1.4−ジオール、ペンタン1
.3−ジオール、ヘキサン1.6−ジオール、及び2−
エチルヘキサンジオールがある。エチレングリコール及
び1.2−プロピし・ングリコールが好適である。
オキシアルキル化されたトリヒドロキシ飽和アルコール
は対応するジヒドロキシ飽和アルコールをオキシアルキ
ル化度2〜6にオキシアルキル化することによりつくら
れる。トリヒドロキシ飽和アルコールの例としてはグリ
セリン、トリメチロールエタン、及びトリメチロールプ
ロバンカる。オキシアルキル化度が約4のトリメチロー
ルプロパンが好適である。
オキシアルキル化度は平均として1モルのトリオールに
付加した1.2−アルキレンオキシドのモル数を示す。
適当な1.2−アルキレンオキシドはエチレンオキシド
、プロピレンオキシド、またはそれらの混合物である。
また本発明によれば、(A) 1.0モルの少なくとも
−・種のジカルボン酸無水物、 (B) 0.02 〜0.08モルの分子HE Fa 
nが約1,000 〜2、000の少なくとも一種の飽
和ジヒドロキシポリエーテルアルコール、 (C) 0.48〜0.42モルの少なくとも一種のジ
ヒドロキシ飽和アルコール、 (D) 1.0モルのオキシアルキル化度が2〜6の少
なくとも一種のトリヒドロキシ飽和オキシアルキル化ア
ルコール、該オキシアルキル化アルコールの50モル2
迄はトリヒドロキシ、飽和、非オキシアルキル化アルコ
ールによって置き換えることが出来る、及び (E) 1.0〜2.0モル、tirましくは1.3〜
2.0モルののアクリル酸 が出発原料であり,1〜50+ngKOH/ gの酸価
を有するアクリロイル含有ポリエステルの製造法であっ
て,該成分(A)、(B)及び(C)を窒素雰囲気中に
おいて水に溶解しない溶媒の中で3〜8時間75〜13
0°Cの温度に加熱した後、第二段階において成分(D
)及び(E)を順次又は混合して加え、44)られた混
合物を酸触媒及び禁11〕剤の存在下において共沸条件
Fで、水が分離しなくなり残留した溶媒が蒸W4 L始
めるまで75〜130℃の温度に加熱するアクリロイル
含有ポリエステルの製造法が提供される。
また第一段階において成分(A) 、 (B) 、及び
(C)を加えた後次の段階で(D)及び(E)を加えて
これを縮合させる代りに、成分(^)及び(B)を用い
て第一段階を行い、第二段階で成分(C)、(D)及び
(E)炙使用することも可能である。第一段階で成分(
A) 、(B) 、及び(C)を用い、第二段階で成分
(D)及び(E)を用いることが好適である。
エステル化を促進するのに使用する酸触媒の例としては
、硫酸.p−トルエンスルフォン酸、及びナフタレンス
ルフォン酸がある。これらの触媒は成分(A)〜(E)
の合計に関し0.1〜3申量%の漬で使用される。必要
に応じ2.挿具にの触媒を使用することができる。
ポリエステルの酸価は物質1g当りKOHのmgとして
1〜50、好ましくは2〜20である。
本発明の生成物を望ましくない未成熟な(premat
ure) @合から防ぐためには、成分(A)〜(E)
の合計に関し0.01〜0.3重量%の一種またはそれ
以1−の重合禁止剤または酸化防止剤を、生成物合成の
購い段階で加えることが好ましい。適当な安定側は例え
ばドイツ、シュトッツガル) (Stutt.gart
) 、ゲオルグ・ティーメ(Georg Thieme
)社!861年発行、ツーベン・ワイル(Iloube
n−Weyl) 11、[メトーデン・デル0オル力ニ
ッシェン拳ヘミ−(Methoden der org
anischen Chemie月第XIV/1巻.4
33頁以降に記載されている。
本発明によればまたポリエステルを水性乳化滞系におけ
る放射線で硬化させ(1)る接合剤として使用する刃状
が提供される。
乳化液は本発明の反応生成物をlθ〜70、好ましくは
30〜70千¥%含むことができる。乳化液は例λば攪
拌によりまたは溶解機により水を生成物中に混入するこ
とによりつくることができる。
細かく分散した乳化液をつイるためには30℃より低い
温度で一時に少う1゛宛水を加えることが有利である。
こうすると効果的な攪拌により水中に油を含む乳化液が
得られる。
本発明の反応生成物は特定の技術的効果を達成できる成
分、例えば充填剤、顔料 染料、チキントロピー剤、1
1i−滑止剤、空気の禁1ト効果を遮断するマスキング
剤、艶消し剤、流動抑制剤、等を通常の年で含むことが
できる。
本発明の乳化液は流延機(casting machi
ne)を備えた通常のペイント工程で処理するのに極め
て施している。また本発明の乳化液はロール塗布または
噴霧により被覆することができる。基質は木材からつく
られるか、または木材に似た材料、例えば擬似ベニヤ・
プラスチックスフィルムであることが好ましい。
硬化はイオン化性の例えば高エネルギー電子を用いるか
、または光反応開始剤を存在させて紫外線を使用して行
われ、ペイント・フィルトから水が離脱するまでは照射
を行わないことが有利である。一般に、通常の厚さく乾
燥フィルムとして10〜2’OOgraの厚さ)のペイ
ントにおいては、熱をかけないでも水の離脱によるフィ
ルムの生成は短時間に起る。必要に応じ最高100℃の
温度でフィルムを生成させることもできる。
光反応開始剤は放射線で効果がイ町Iられる目的に対し
て知られている任意の化合物、例えばベンゾフェノン、
または全イ ・般的に芳香族ケト化合物、即ちアルキル
ベンゾフェノン、ドイツ特許公開明細置部1,949,
010号記載のノ\ロゲノメチル化されたベンゾフェノ
ン、ミチラー(Michler)のケトン、アンスロン
またはハロゲン化されたベンゾフェノンであることがで
きる。アンスラキノンまたは多数のその誘導体、例えば
β−メチルアンスラキノン、t−ブチルアンスラキノン
及びアンスラキノンカルボン酸エステル、並びにド・イ
ツ特許公開明細置部1.7949.089号記載のオキ
シムエステルも有効な光反応開始剤である。またドイツ
特許公開明細置部2,825,855吋記載のフェニル
グリオキシル酸エステルも適当である。
好ましくは光反応開始剤はベンゾインまたはその誘導体
、例えばドイツ特許公開明細置部1,769゜168号
、第1.76!1,853吟、第1,769,854号
、第1゜807.297号、第1,807,301吟、
第1,918,878号、及び第1,6S4.143号
記載のもの、またはベンジルケタール、例えばベンジル
ジメチルケタール、或いはヒドロキシアルキルフェノン
、例えば2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプ
ロパン−1−オンである。
光反応開始剤は乳化する前に反応生成物に加えることが
でき、水に対する溶解度が適当であれば乳化液に加える
ことができる。
実施例 下記実施例において割合はすべて重量による。
粘度の測定はヘプラー(Hoepplev)の落[ポー
ル式粘度計により20°Cで行った(DIN 53,0
15)。
すべての実施例において触媒として0.75Xのp−ト
ルエンスルフォン酸を、また禁止剤として0.082の
p−メトキシフェノール + 0.08Xのジーt−プ
チルヒトロキノンを存在させて濃度70%のトルエン中
で縮合を行った。この場合の割合は成分(八)〜(E)
の合計に関するものである。
第1〜2表記載の原料(A)〜(C)を窒素雰囲気−ド
でトルエン中において6時fil 110 ” 120
°Cに加熱する。成分(D)及び(E)、触媒及び禁l
−削を加えた後、木が分離しなくなるまで混合物を11
0〜130°Cに保つ。残留物を50〜80°Cに冷却
した後、溶媒を真空蒸留する。
紫外線で硬化させたフィルムの水に対する抵抗性はフィ
ルムを水で湿らせ、室温に18時間保った後これを評価
することにより試験した。硬化した被膜はこれを水及び
エタノールのl:l混合物、酢酸エチル、またはアセト
ンで湿らせた後8時間後にこれを評価して化学薬品に対
する抵抗性を試験した。[水に対する抵抗性」及び「化
学薬品に対する抵抗性」があるということはフィルムに
目でV、える変化がないということ、即ち斑点が出現し
なかったこと、或いはフィルムが軟化して基質から劉離
しなかったことを意味する。
乳化液をつくるには、夫々250gの実施例1−8の新
規ポリエステルを、5gの光反応開始剤、即ち1−(4
−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチ
ルプロパン−1−オンと共に110gの水と混合し、溶
解機中において毎分8,000回転で2分間剪断を行い
、次に水を用いて攪拌しながら(毎分1゜000回転)
同体分含量を50%に調節する。これにより非常に安定
な(Fllち室温で6ケ月以上安定)水中に油を含む乳
化液が得られる。
木材の表面に?Og/rn’の割合で被覆を行い、実施
例1〜6のポリエステルを混入したヒ記乳化液を少なく
とも8m/分の処理速度で35kmの厚さのペイント・
フィルムにしたが、このフィルムは7分間50℃で水を
蒸発させた後、被覆したフィルムをIST放射器[シュ
トラーレンテクニーグ9ヒデブランデ・ウニルナ−・ラ
ント・プライプラー(Strahlentenchni
k Hidebrande、 Werner und 
Pfleiderer)社製パルス放射器、出力80ワ
ツト/cIl、放射圧@20cm1からの放射器に露出
することにより、水及び化学薬品に対して完全な抵抗性
をもち、ケーニッヒ(Koenig)(7)振子硬さ値
(DIN 53,157)は70〜100秒であった。
下記の対照例1及び2に示されているように、特許請求
の範囲2及び3記載以外の方法を選んだ場合には乳化し
得るポリエステル樹脂は得られなかった。
対照例1 実施例1を繰返したが、混合物(A)〜(C)の代りに
混合物(^)〜(ロ)を第一段階で加熱し、酸価16、
粘度10,500 mPa5の特性をもつポリエステル
をつくった。
対照例2 実施例1を繰返したが、混合物(A)〜(E)のすべて
の成分を二段階に分けて加熱する代りに、−緒に水の分
離がなくなるまで110−130℃に加熱し、酸価18
、粘度10,125 mPa5 c7)特性をもつポリ
エステルをつくった。
対照例1及び2のポリエステルはいずれも添加剤なしで
は乳化させることができなかった。
対照例3で示すように、特許請求の範囲記載の限度以上
にポリアルキレングリコールの量を増加させた場合、弔
・段階でつくられたポリエステルを水中で乳化させるこ
ともtIf能ではあるが、このポリエステルからつくり
紫外線で硬化させたフィルムの水に対する抵抗性は不十
分であった。
対照例3 1.0モルのマレイン酸無水物、0.1モルのポリエチ
レングリコール(分−r−量1,500)、0.4モル
の1.2−プロピレングリコール、1.0モルのオキシ
エチル化したトリメチロールプロパン(オキシエチル化
度4)及び1.8モルのアクリル酸を十分域のトルエン
に溶解して濃度79%の溶液をつくり、触媒及び禁11
−剤を加えた後、水の分離がなくなるまで110〜13
0°Cに加熱する。残留物を冷却した後、溶媒を30〜
80℃において真空蒸留する。得られたポリエステルは
酸価が13で、若干の時間後詰晶化する。このポリエス
テルは実施例1〜6記載のように処理すると、安定な濃
度50%の乳化液をつくるのに用いることができる。
しかし、実施例1〜6の条件によってつくられ硬化させ
たペイント・フィルムは水に対する抵抗性がなかった。
水で湿らせて16時間経た後、木材の表面から完全に剥
離した。
第2表には夫々本発明の成分の代りに同様ではあるが本
発明の範囲内に入らない成分を含む対照生成物が示され
ている。使用した製造法は本発明の方法によるものであ
る。対照例のポリエステルは次の点で本発明のポリエス
テルと異っている。
対照例 4 オキシエチル化されたトリメチロールプロパン(T
MP)の代りにTMPを使用5 オキシエチル化された
丁MPの代りにオキシエチル化されたペンタエリスリト ールを使用 6 分子量1,000未満のポリエチレングリコールを
使用 7 分子42.oooを越えるポリエチレングリコール
を使用 8 ジカルボン酸無水物の代りにフマル酸を使用 対照例4のポリエステルはゲルであり、従って乳化しな
い。対照例5〜8のポリエステル樹脂は添加剤なしでは
水中に油を含む乳化液を生じない。
特許出願人 バイエル・アクチェンゲゼルシャフト

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、(A) 1.0モルの少なくとも ・種のジカルボ
    ン酊無水物、 (B)0.02〜0.08モ/1zc7)分子fit 
    M nが約1,000〜2.000の少なくとも−・種
    の飽和ジヒドロキシポリエーテルアルコール。 (C) 0.48〜0.42モルの少なくとも−・種の
    ジヒドロキシ飽和アルコール、 (’D) 1.0モルのオキシアルキル化度が2〜6の
    少なくとも 種のトリヒドロキシ飽和オキシアルキル化
    アルコール、及び (E) 1.o〜2.0 モルのアクリル酸の共縮合し
    た中位から木質的に成り酸価ANがKO)ll〜5Qm
    g/gであることを特徴とするアクリロイル含有ポリエ
    ステル。 2、最高50モル2の成分(D)の代りにオキシアルキ
    ル化されていないトリヒドロギシ飽和アルコールが含ま
    れている特許請求の範囲第1項記載の7クリロイル含イ
    1ポリエステル。 3、(A) 1.0モルの少なくとも 種のジカルボン
    酸無水物、 (B) 0.02〜o、osモルの分子%F7i nが
    約1,000〜2.000の少なくとも−・種の飽和ジ
    ヒドロキシボリエーテルアルコー−ル。 (C) 0.48〜0.42モルの少なくとも−・種の
    ジヒドロキシ飽和アルコール、 (D) 1.0モルのオキシアルキル化度が2〜6の少
    なくとも・種のトリヒドロキシ飽和オキシアルキル化ア
    ルコール、及び (E) 1.0〜2.0モルのアクリル酸から成る原料
    の中、の出発原料を含有してなり、1〜50mg KO
    H/gの酸価を有するアクリロイル含有ポリエステルの
    製法であって、該成分(A) 、 (B)及び(C)を
    窒素雰囲気中において水に溶解しない溶奴の中で3〜8
    時間75〜130 ’Oの温度に加熱した後、第二段階
    において成分(0)及び(E)を順次又は混合して加え
    、得られた混合物を酸触媒及び禁11、剤の存在下にお
    いて共佛条件下で、水が分離しなくなり残留した溶媒が
    蒸留し始めるまで75〜130°Cの温度に加熱するア
    クリロイル含有ポリエステルの製造法。 4、第一段階で成分(A)及び(B)を順次または混合
    1.て加え、第二段階で成分(C)、(D)及び(E)
    を加える特許請求の範囲第3記載のアクリロイル含イイ
    ポリエステルの製造1大。 5 、 最1ffl 50モル2の成分(D)の代りに
    オギシアルキル化されていないトリヒドロキシ飽和アル
    コールを使用する特許請求の範囲第3記戦のアクリロイ
    ル含有ポリエステルの製造法。 6、特許請求の範囲第1項記載の放射線で硬化させ摺る
    アクリロイル含有ポリエステルを含む水性乳化液。
JP59232532A 1983-11-10 1984-11-06 放射線で硬化可能なアクリロイル含有ポリエステル、並びにその製造法及び使用法 Pending JPS60112822A (ja)

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