JPS6221004B2 - - Google Patents

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JPS6221004B2
JPS6221004B2 JP54065385A JP6538579A JPS6221004B2 JP S6221004 B2 JPS6221004 B2 JP S6221004B2 JP 54065385 A JP54065385 A JP 54065385A JP 6538579 A JP6538579 A JP 6538579A JP S6221004 B2 JPS6221004 B2 JP S6221004B2
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JP
Japan
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acid
copolymer
coating
aqueous dispersion
weight
Prior art date
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JP54065385A
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English (en)
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JPS55157611A (en
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Toshiharu Sagara
Hiroshi Oota
Mitsuru Kojima
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Sakata Inx Corp
Original Assignee
Sakata Shokai Ltd
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Publication date
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  • Polymerisation Methods In General (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は、新規な被覆用水性分散物に関し、よ
り詳しくは、各種紙類に塗布した場合、すぐれた
塗膜性能を発揮する水性分散物を得ることを目的
としたもので、例えばインキ、塗料、接着剤、コ
ーテイング剤、等の用途に有用な被覆用水性分散
物に係る。 従来、紙用の被覆剤としては、油性タイプ、溶
剤タイプ、あるいは水性タイプの各タイプのもの
が使用されていたが、近年当該被覆加工分野にお
いても生産性の向上、省資源、脱公害が強く要望
されるに至り、水性タイプの被覆剤が一躍クロー
ズアツプされるようになつてきている。 しかし、この水性タイプの被覆剤を使用した塗
膜は、油性タイプあるいは溶剤タイプのそれに比
較して光沢及び耐摩性、耐水性等の諸耐性が不十
分なものであつた。 また最近特に包装分野における紙製品たとえば
各種包装袋あるいは段ボール等では積上げ又は輸
送時の荷くずれによる事故が大きな問題となつて
おり、滑り防止効果を有する被覆剤が種々検討さ
れているが、一般に滑り防止効果を上げようとす
れば塗布面同志のブロツキングという現象を生じ
易く、両性能を同時に満足させるような被覆剤は
見い出されていなかつた。 上述の種々の理由から本発明の被覆剤には(1)乾
燥性が良いこと、(2)光沢が良好なこと、(3)耐摩
性、耐水性等の諸耐性に優れていること、(4)塗布
面がブロツキングしないこと、(5)滑り防止効果が
優れていること、等の性能が要求される。 従来かかる目的に各種の水性被覆剤が使用され
てきているが、これらは大別すると水可溶型のも
のと、水分散型のものとに分けることができる。
水可溶性被覆剤は、塗膜性質に関しては秀れたも
のが多いが、乾燥が著しく遅いという重大な欠点
があつて、今日単独で用いられることは少なく、
むしろ造膜性能の良い水性分散型被覆剤の出現に
よつてその比重は水分散型において高まりつつあ
る。本発明の水性分散物も、係る状況に対応すべ
く開発されたものである。 現在、被覆用水性分散物としては多種類のもの
が商品化されているが、本発明に記載する用途に
従来から使用されているものとしては、アクリル
系重合体エマルジヨン、スチレンシエラツクグラ
フト共重合体エマルジヨンがその代表的なもので
ありその他スチレン/マレイン酸ジエステル共重
合体エマルジヨンがある。これらは、一般的には
造膜性能が良好であるものとされているが充分で
はなく、又生成皮膜は前述の諸性能をすべて満足
させ得るものではなかつた。 即ちアクリル系共重合体エマルジヨンは、その
造膜性能の向上の目的で、メチルメタクリレート
のようないわゆるハードモノマーに対してソフト
モノマーと称される比較的長鎖のアルキル基を有
するアクリレートあるいはメタクリレートモノマ
ーが多く使用されている故にブロツキング傾向が
強いという欠点があつた。この欠点を各良しよう
とソフトモノマーの使用比率を減ずると造膜性能
を著しく損じることになる。 又、スチレンシエラツクグラフト共重合体エマ
ルジヨンは、エマルジヨン粒子径が極めて微細な
ため、特異な造膜性能を有し、賞用されてきた
が、光沢が不充分で又、生成被膜がもろく耐摩性
に欠けるため、その使用に際しては、耐摩性向上
剤として、ワツクス類を添加するのが普通で、従
つて塗膜面が非常に滑り易くなるという欠点があ
つた。このスチレンシエラツクグラフト共重合体
エマルジヨンにおいてもその可とう性の向上のた
めに前述の長鎖アルキル基を有するアクリレート
あるいはメタクリレートモノマーが有効である
が、アクリル系共重合体エマルジヨンの場合と同
様、ブロツキング傾向が強くなるという好ましく
ない結果をもたらすのが一般的であつた。 また、スチレン/マレイン酸ジエステル共重合
体エマルジヨンは、比較的すぐれた諸性能を有す
るものであるが、光沢が得られず十分なものとは
言えなかつた。 このように従来の水性分散物は性能において一
長一短があつてすべての性能を満足するものは見
い出されていなかつた。 本発明者らは、上述の諸点に鑑みて鋭意研究を
行つた結果、本発明を完成するに至つた。 即ち本発明は、水性媒体中において乳化剤の存
在下で (a) アクリル酸もしくはメタクリル酸のエステル
(ただし、エステル基は炭素数1〜8個のアル
キル基である)の1種以上 20〜95重量% (b) スチレン系単量体の1種以上 0〜50重量% (c) α−β不飽和2塩基酸のジエステル(ただし
エステル基は炭素数1〜8個のアルキル基であ
る)の1種以上 5〜30重量% から主として構成され且つ(a)成分及び(b)成分のみ
から形成される共重合体のガラス転移温度が0℃
以上であるように配合された単量体混合物を乳化
共重合せしめることを特徴とする被覆用水性分散
物に関するものである。 本発明において使用するアクリル酸もしくはメ
タクリル酸エステルとしては、アクリル酸メチル
メタクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタク
リル酸エチル、アクリル酸η−プロピル、メタク
リル酸η−プロピル、アクリル酸i−プロピル、
メタクリル酸i−プロピル、アクリル酸η−ブチ
ル、メタクリル酸η−ブチル、アクリル酸i−ブ
チル、メタクリル酸i−ブチル、アクリル酸sec
−ブチル、メタクリル酸sec−ブチル、アクリル
酸t−ブチル、メタクリル酸t−ブチル、アクリ
ル酸η−アミル、メタクリル酸η−アミル、アク
リル酸η−ヘキシル、メタクリル酸η−ヘキシル
アクリル酸2エチルヘキシル、メタクリル酸2エ
チルヘキシル、アクリル酸η−オクチル、メタク
リル酸η−オクチル等が挙げられる。 これらは単独で使用しても2種以上の混合物と
して使用してもよい。尚エステル基が炭素数を1
〜8のアルキル基であるとしたのは、次の理由に
よる。即ち、アルキル基の炭素数が9以上になる
と(c)成分であるα・β不飽和2塩基酸のジエステ
ルとの共重合性が著しく低下し、安定な分散物が
得られないばかりか(c)成分が未反応のまま分散物
中に残存するため被膜形成時に表面に移行して被
膜がべとつくという欠点を生ずる。従つてアルキ
ル基の炭素数は8以下、より好ましくは4以下で
あることが必要である。 次に本発明に使用するスチレン系単量体として
はスチレン、ビニルトルエン、α−メチルスチレ
ン等が例示されるが、これらも単独もしくは2種
以上の混合物として使用してもよい。 本発明でスチレン系単量体を使用する理由は、
これらの単量体、特にスチレンが(c)成分である
α・β不飽和2塩基酸ジエステルとの共重合体性
が優れているため、安定な分散物が得られ易いこ
とによる。しかし他面、スチレン系単量体の使用
は、生成被覆の光沢を低下させること又生成被膜
の耐水性を損なうので余り多量に使用することは
好ましくなくその使用比率は、50重量%以下、好
適には30重量%以下であることがよい結果をもた
らす。 さらに本発明に使用するα・β不飽和2塩基酸
のジエステルとしては、マレイン酸、フマル酸、
イタコン酸、メサコン酸、シトラコン酸のジエス
テルが挙げられるが、特にマレイン酸、フマル
酸、イタコン酸のジアルキルエステルが好まし
く、該エステル基は炭素数は1〜8個、より好ま
しくは4〜8個を有するアルキル基で且つ両エス
テル基は同一であつても異つていてもよい。 具体的にはマレイン酸ジブチル、フマル酸ジブ
チル、イタコン酸ジブチル、マレイン酸ジオクチ
ルフマル酸ジオクチル、イタコン酸ジオクチル、
マレイン酸ジ2−エチルヘキシル、フマル酸ジ2
−エチルヘキシル、イタコン酸ジ2−エチルヘキ
シル、マレイン酸ブチル2−エチルヘキシル、フ
マル酸ブチル2−エチルヘキシル、イタコン酸ブ
チル2−エチルヘキシル等が例示される。 これらは単独もしくは2種以上混合して使用し
ても何ら差し支えはない。又、上記単量体の使用
比率を5〜30重量%となしたのは、5重量%以下
の使用比率では可塑化効果に乏しく、生成被膜は
耐摩性が充分でなく、光沢も劣ることとなり、一
方30重量%を越える使用比率にあつては、これら
の単量体の共重合性が比較的悪いため分散物中に
単量体が多量に残存することとなつて分散物の安
定性を損うか、あるいは例え安定性の良好な分散
物が得られても生成被膜にべとつきが残るように
なるためである。 このα・β不飽和2塩基酸ジエステルの使用
は、本発明の主要な要件をなすものであるがその
理由をより明確にするために長鎖アルキルエステ
ル基を有するアクリル酸もしくはメタクリル酸エ
ステル系単量体との比較において 説明すると、後者はそれのみによつて共重合体
を可塑化しようとする時にはブロツキング化が強
く現われているが、前者は同一の可塑化効果にお
いても長鎖アクリレート系単量体に比しブロツキ
ング傾向が著しく低いことによるものである。 次に本発明の場合は上記α・β不飽和2塩基酸
のジエステルを除く、(a)成分及び(b)成分のみから
形成される共重合体のガラス転移温度が0℃以上
好ましくは40℃以上であることを要するが、本発
明にいうガラス転移温度とは、下記に示す近似式
により導き出すことが出来る。 1/Tg=W/T+W/T+W/T
……… Tg;共重合体のガラス転移温度(絶対温度) W1、W2、W3;共重合体中における特定の単量体
の重量% T1、T2、T3;その単量体から成る均質重合体の
ガラス転移温度(絶対温度) 具体的な計算例を本発明の単量体混合物において
示すと、例えばメタクリル酸メチル/アクリル酸
ブチル/スチレン/マレイン酸ジブチル=0.4/
0.2/0.2/0.2重量比から成る単量体混合物の場
合、マレイン酸ジブチルは本発明にいう(c)成分に
相当するので、これを除いた残りの単量体混合物
中の各々の単量体の重量比率を求めるとメタクリ
ル酸メチル/アクリル酸ブチル/スチレン=
0.5/0.25/0.25となる。従つて、この単量体混合
物から得られる共重合体のガラス転移温度は、上
式を用いて46℃と計算される。(但し、ポリメタ
クリル酸メチル、ポリアクリル酸ブチル、ポリス
チレンのガラス転移温度は各々105℃、−54℃、
100℃である) この(a)成分及び(b)成分のみから形成される共重
合体のガラス転移温度が0℃以下である場合は、
本発明で使用するα・β不飽和2塩基酸のジエス
テルの有する特異的な効果は認められ難くなり、
生成被膜はべとつきが強く現われるようになる。 本発明の被覆用水性分散物の製造に際しては、
一般公知のエマルジヨン重合法が適用可能であ
る。 即ち、乳化剤としてアニオン、あるいはノニオ
ン系界面活性剤の存在下単量体混合物を乳化状態
で共重合せしめれば良いが、一般的に低分子活性
剤の使用は、生成被膜の耐水性に悪い影響を及ぼ
すので、耐水性が特に要求される場合には、高分
子アニオン系活性剤が乳化剤として好適である。 本発明の水性分散物もかかる乳化剤を使用する
ことによつて最も優れた性能を有するものとな
る。かかる高分子乳化剤としては、シエラツクが
その代表的なものであるが、その他にカルボキシ
ル基を有するアクリル酸系又はマレイン酸系共重
合体が有効である。 これらは塩基性物質とりわけアンモニアあるい
は有機、アミン類等の揮発性塩基の使用によつて
水可溶性となり、アニオン系界面活性剤として乳
化重合における乳化剤として作用するが、被膜形
成時には塩基類の揮発によつて再び水不溶性とな
るため生成被膜の耐水性が損なわれることがない
ものである。 以下本発明を実施例によつてより詳しく説明す
る。 実施例 1 温度計、撹拌機、N2ガス導入管、および還流
冷却器を付した反応器に、乳化剤として25%のシ
エラツクアンモニア水溶液400部、水200部、過硫
酸アンモニウム1.2部を仕込み60℃に保ちなが
ら、メタクリル酸メチル160部、アクリル酸η−
ブチル80部、スチレン80部、マレイン酸ジブチル
80部から成る混合物を2時間を要して滴下した。
滴下後さらに2時間、60℃に保つた後、過硫酸ア
ンモニウムの0.6部を追加して80℃ほど昇温し同
温度で2時間重合反応を行なわせて不揮発分約50
%を有する安定な分散物を得た。 以下同様の操作で、実施例2〜6の分散物を表
1に示す配合組成を用いて得た。但し実施例4〜
6において使用した乳化剤はメタクリル酸メチ
ル/アクリル酸エチル/アクリル酸=0.5/0.3/
0.2の組成から成るアクリル系共重合体のアンモ
ニア水溶液である。 さらに実施例1と同様の操作で比較例1〜5の
分散物を表1に示す配合組成を用いて得た。 かくして得られた分散物は、その安定性を観察
するとともに被膜性能を調べるため各分散物をハ
ンドプリンターを用いてあらかじめ青色の水性イ
ンキによつて印刷を施させたジユートライナー上
に塗布し、以下に記す試験方法によつて試験し
た。 1 安定性;分散物を室温で1ケ月放置し、分
離、凝集の有無を観察した。 2 光沢:村上色彩技術研究所製光沢計GM−3
を使用して入射角60゜における光沢を測定し
た。 3 耐摩性;学振型耐摩擦堅牢度試験機にて荷重
500gの条件で、インキ面が露出するまでの回
数を測定した。 4 耐水性;塗布面を水で浸らせた布で10回強く
こすり塗膜の状態変化を観察することによつて
判定し、ほとんど変化のないものを(◎)、や
や光沢の低下を認めるものを(〇)光沢がかな
り低下するものを(△)、塗膜が白化あるいは
剥れるものを(×)として表示した。
【表】
【表】 5 ブロツキング性;塗布面同志を内側に重ね合
せ1Kg/m2の荷重下、室温で1日放置した後試
料を再び剥す時の抵抗の大小によつて判定し、
全く抵抗のないものを(◎)、やや抵抗を認め
るものを(〇)、かなり抵抗を認めるが塗膜の
状態変化がないものを(△)、抵抗が強く剥す
と塗膜に損傷が認められるものを(×)と表示
した。 6 滑り易さ;東洋精機製滑り角測定機を使用し
て塗布面同志が滑り出す角度を測定した。 結果を表1に併わせて示したが、本発明の分散
物が優れた被膜性能を有することは表1より明ら
かである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 水性媒体中において、単量体として、 (a) アクリル酸もしくはメタクリル酸のエステル
    (ただし、エステル基は炭素数1〜8個のアル
    キル基である)の1種以上 20〜95重量% (b) スチレン系単量体の1種以上 0〜50重量% (c) α・β不飽和2塩基酸のジエステル(ただ
    し、エステル基は炭素数1〜8個のアルキル基
    である。)の1種以上 5〜30重量% から主として構成され且つ(a)成分及び(b)成分のみ
    から形成される共重合体のガラス転移温度が0℃
    以上であるように配合された単量体混合物を高分
    子アニオン系乳化剤の存在下乳化共重合せしめて
    得たことを特徴とする被覆用水性分散物。 2 (a)成分及び(b)成分のみから形成される共重合
    体のガラス転移温度が40℃以上である特許請求の
    範囲第1項記載の被覆用水性分散物。 3 α・β不飽和2塩基酸のジエステルがマレイ
    ン酸、フタル酸、イタコン酸から選ばれたα・β
    不飽和2塩基酸のジエステルである特許請求の範
    囲第1項記載の被覆用水性分散物。 4 高分子アニオン系乳化剤がシエラツク又はア
    ルカリ可溶性アクリル酸系共重合体又はマレイン
    酸系共重合体から選ばれた高分子アニオン系乳化
    剤である特許請求の範囲第1項記載の被覆用水性
    分散物。
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