WO2001062823A1 - Procede de production de resine alkyde - Google Patents

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polyester resin
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Kei Ito
Chicara Kawamura
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Kansai Paint Co Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G63/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/02Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
    • C08G63/12Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds derived from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
    • C08G63/46Polyesters chemically modified by esterification
    • C08G63/48Polyesters chemically modified by esterification by unsaturated higher fatty oils or their acids; by resin acids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G63/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/78Preparation processes

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing an alkyd resin using a polyester resin recovered and regenerated from waste such as a waste pet bottle.o
  • terephthalic acid as a dibasic acid component, which is one of the raw materials for the production of alkyd resins, is more expensive than using phthalic acid or phthalic anhydride.
  • terephthalic acid was usually not used in the production of alkyd resins, or even used in small amounts, since terephthalic acid was likely to occur.
  • waste disposal has become a problem, and research on the utilization of waste pet bottles by recycling has been conducted.
  • a method for producing an alkyd resin by using a polyester resin recovered from waste materials such as waste pet bottles and regenerated is described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-122873.
  • This method is a method of depolymerizing and transesterifying the recovered polyester resin with an alkyd resin oligomer having a hydroxyl group having a molecular weight of 500 or less.
  • a step of pre-synthesizing the alkyd resin is required, and the amount of the alcohol component at the time of depolymerization is small, so that the recovered polyester resin is hard to be sufficiently depolymerized.
  • There are problems such as long time required for depolymerization.
  • An object of the present invention is to provide a method for producing an alkyd resin in a short time by using a polyester resin recovered and recycled from waste.
  • the present inventors have found that this time, a mixture of an alcohol component containing a polyhydric or higher alcohol, a fat and / or a fatty acid and a polybasic acid component, The present inventors have found that the above object can be achieved by depolymerizing the polyester resin recovered and recycled from the product 'and performing an esterification reaction, and have completed the present invention.
  • an alcohol component in which the weight ratio of the former Z of the polyhydric alcohol of 3 or less to the alcohol of 4 or more and the latter is in the range of 0 to 20, the fats and / or fatty acids A method for producing an alkyd resin by depolymerizing a polyester resin containing terephthalic acid as a main raw material recovered from waste and regenerating it in a mixture with a polybasic acid component and subjecting it to an esterification reaction. Wherein the polyester resin is used in an amount of 5 to 40% by weight based on the total of the polyester resin, the alcohol component, the fats and oils or the fatty acid, and the polybasic acid component.
  • the present invention provides a method for producing an alkyd resin having an oil length of 30 to 70%.
  • the polyester resin containing terephthalic acid as a main raw material (hereinafter sometimes abbreviated as "recycled PES") used in the method of the present invention for recycling of resources is used.
  • Polyethylene terephthalate eg, PET bottles
  • PET bottles collected in Japan
  • polyethylene terephthalate industrial waste polyethylene terephthalate based on terephthalic acid
  • polybutylene terephthalate etc.
  • polyester resins made by recycling waste generated in the production of polyester products films, fibers, automobile parts, electric and electronic parts, etc.
  • This regenerated PES is usually used in the form of chips or crushed material.
  • the method of the present invention is characterized in that the above-mentioned regeneration is carried out in a mixture of an alcohol component containing an alcohol having a valency of 4 or more and, if necessary, a polyol having a valency of 3 or less;
  • An alkyd resin is obtained by performing an esterification reaction while depolymerizing PES.
  • esterification reaction is used to include both ordinary esterification reactions and transesterification reactions.
  • the tetrahydric or higher alcohol constituting the above alcohol component include tetrahydric or higher alcohols such as diglycerin, triglycerin, pentaerythritol, dipentaerythritol, and sorbitol.
  • pentaerythritol is particularly preferable in terms of the curing and drying properties of the coating film when the obtained alkyd resin is used in a paint.
  • the above trivalent The following polyhydric alcohols include, for example, trihydric alcohols such as trimethylol-l-mouth pan, trimethylolethane and glycerin; for example, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol , Propylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, neopentyl glycol, 1,6-hexanediol, 1,4-dimethylolcyclohexane
  • dihydric alcohols such as glycerin, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, and propylene glycol. (For example, pentaerythritol) when mixed and used. This is preferable from the viewpoint that alcohol having a
  • the mixing ratio of the polyhydric alcohol having a valency of 3 or less to the alcohol having a valency of 4 or more is 0 to 20, preferably 0.02 to 10 in terms of the weight ratio of the former / the latter. Preferably, it is in the range of 0.05-5.
  • the fats and oils mixed with the alcohol component include, for example, soybean oil, safflower oil, linseed oil, tall oil, coconut oil, palm Kernel oil, castor oil, dehydrated castor oil, fish oil, tung oil and the like can be mentioned.
  • drying oils or semi-drying oils having an iodine value of 100 or more are preferable, and soybean oil, tall oil and the like are particularly preferable.
  • fatty acids for example, Soybean oil fatty acids, safflower oil fatty acids, linseed oil fatty acids, tole oil fatty acids, coconut oil fatty acids, palm kernel oil fatty acids, castor oil fatty acids, dehydrated castor oil fatty acids, fish oil fatty acids, tung oil fatty acids, etc. it can.
  • drying oil fatty acids or semi-dry oil fatty acids having an iodine value of 100 or more are preferable, and soybean oil fatty acids and tall oil fatty acids are particularly preferable.
  • the total compounding amount of the above-mentioned mixture of these fats and oils and Z or fatty acid is a quantitative range in which the oil length of the obtained alkyd resin is in the range of 30 to 70%, preferably 40 to 60%. An amount within such a range is appropriate from the viewpoints of the drying properties of the coating film in the case of a dried coating film and the physical properties of the coating film.
  • polybasic acids commonly used as the acid component constituting the alkyd resin can be similarly used.
  • phthalic anhydride isophthalic acid, terephthalic acid, tetrahydrophthalic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, naphthalenedicarboxylic acid, 4,4'-biphenyldicarboxylic acid, diphenylmethane 4,4'-Dicarboxylic acid, dicarboxylic acid, fumaric acid, adipic acid, sebacic acid, maleic anhydride, and other dibasic acids; trimellitic anhydride, pyromellitic anhydride Tribasic or higher polybasic acids such as trimethic acid, methylcyclohexene tricarboxylic acid, etc .; dibasic acids or tribasic or higher polybasic acids!
  • the amount of the polybasic acid component used is such that the number of equivalents of the carboxyl group of the polybasic acid component is 0.5 to 1, particularly 0.6 to 0.99, relative to 1 equivalent of the hydroxyl group of the alcohol component. Further, it is particularly preferable that the thickness be in the range of 0.7 to 0.99 from the viewpoints of water resistance and physical properties of the dried coating film.
  • the polybasic acid component is an ester of a polybasic acid
  • the “carboxyl group of the polybasic acid component” is converted into a carboxyl group formed by hydrolyzing the ester.
  • the mixing ratio of the alcohol component, the fat and / or the fat and / or the fatty acid and the polybasic acid component in the mixture is not particularly limited, but generally, the alcohol component is a fat and / or a fatty acid polybasic. It is suitable that the weight ratio of the acid component is in the range of 100 to 700 to 50 to 200, particularly 100 to 75 to 600 Z75 to 150.
  • the depolymerization of regenerated PES proceeds without a catalyst at a temperature higher than the melting point of PES (240 ° C or higher for a regenerated unit), but the depolymerization is performed at a lower temperature or more efficiently. To do so, it is generally preferred to use a depolymerization catalyst.
  • Examples of the depolymerization catalyst used in this case include monobutyltin hydroxide, dibutyltin oxide, monobutyltin-12-ethylhexanoate, dibutyltin dilaurate, and oxidized Examples include monotin, tin acetate, zinc acetate, manganese acetate, cobalt acetate, calcium acetate, lead acetate, litharge, antimony trioxide, tetrabutyl titanate, and tetrisopropyl titanate.
  • the amount of these depolymerization catalysts used is Normally 0.005 to 10 parts by weight, particularly 0.01 to 5 parts by weight, based on 100 parts by weight of the regenerated PES, alcohol component, fat and / or fatty acid and polybasic acid component in total. It is preferably within.
  • These depolymerization catalysts can also usually be esterification reaction catalysts.
  • a mixture of the above-described alcohol component, oil and fat and / or fatty acid, and a polybasic acid component is used, and the depolymerization of regenerated PES is performed in the mixture, and the esterification reaction is performed.
  • the conditions for producing the alkyd resin at this time are not particularly limited as long as the depolymerization of the regenerated PES and the esterification reaction proceed simultaneously or sequentially.
  • An alkyd resin can be produced by a depolymerization and an esterification reaction.
  • the regenerated PES is used in an amount such that the oil length of the alkyd resin to be formed is in the range of 30 to 70%, preferably 40 to 60%, when the dried coating film is used. It is appropriate in terms of the drying properties of the coating film and the physical properties of the coating film. To this end, in general, the regenerated PES is calculated based on the total of the regenerated PES and the alcohol component and the oil or fat, or the fatty acid and the polybasic acid component. Preference is given to using amounts in the range from 5 to 40% by weight, especially from 10 to 35% by weight, more particularly from 10 to 30% by weight.
  • a small amount is added in advance to the reaction system.
  • a phosphorus compound for example, by adding 0.1 to 10 parts by weight of a phosphorus compound per 100 parts by weight of the total of the above mixture and regenerated PES to carry out the esterification reaction, it is possible to suppress the coloring of the resulting alkyd resin.
  • the phosphorus compound include: phosphoric acid, phosphorous acid, hypophosphorous acid; and alkyl esters or phenyl esters of these acids (for example, trimethyl phosphite, trimethyl phosphite). Triphenyl phosphite, triphenyl phosphite, etc.).
  • the alkyd resin After the completion of the depolymerization and esterification reactions, the alkyd resin is usually cooled and can be taken out as it is.However, in order to improve filterability and handling workability, the alkyd resin should be diluted with an organic solvent and taken out. Is also good.
  • the type of the organic solvent is not particularly limited as long as it can dissolve the alkyd resin.
  • the alkyd resin obtained by the method of the present invention has excellent solubility in an organic solvent, and can be dissolved in a weak solvent such as mineral spirits even though it contains a terephthalic acid component. It is useful as a resin binder in a coating composition.
  • alkyd resins that can be dissolved in a weak solvent have been heavily used with emphasis on recoatability, and the alkyd resins obtained by the method of the present invention are suitable for this purpose.
  • the alkyd resin obtained by the method of the present invention has an oil length of from 30 to 70%, particularly from 40 to 60%; a number average molecular weight of from 2,000 to 12,200, particularly from 2,500 to 10,00. , 000; hydroxyl value is 10 to 150 mgKOH / g, especially 15 to 130 mgKOH / g;
  • the acid value is preferably in the range of 1 to 50 mg KOHZg, particularly 3 to 20 mg KOHZg.
  • the alkyd resin obtained by the method of the present invention which uses a drying oil fatty acid or a semi-dry oil fatty acid as a fatty acid, has excellent oxidative drying properties and is suitably used as a resin for a room temperature-curable paint. can do.
  • drying properties can be further improved by using metal compound dryers such as cobalt naphdate, zirconium naphthenate, and lead naphthenate together. it can.
  • the alkyd resin obtained by the method of the present invention in particular, the alkyd resin obtained by using a saturated fatty acid as a fatty acid, is an amino resin such as a melamine resin, or a polyisocyanate compound.
  • an amino resin such as a melamine resin, or a polyisocyanate compound.
  • a curing agent having reactivity with a hydroxyl group such as an epoxy compound, it can be suitably used as a resin for a thermosetting coating material.
  • the coating composition containing the alkyd resin obtained by the method of the present invention can be produced by a method known per se except that the alkyd resin is used as at least a part of the resin binder. And can be.
  • an esterification reaction by depolymerization and dehydration condensation was performed to obtain an alkyd resin. Then, the mixture was cooled and diluted by adding 10 parts of mineral spirit to obtain an alkyd resin solution having a nonvolatile content of about 60%.
  • Example 1 The procedure of Example 1 was repeated, except that the composition was changed as shown in Table 1 below, to obtain each of the alkyl resin solutions having a nonvolatile content of about 60%.
  • Example 1 The procedure of Example 1 was repeated, except that 2.0 parts of trimethyl phosphate was added, to obtain an alkyd resin solution having a nonvolatile content of about 60%.
  • a reactor equipped with a thermometer, a stirrer, a heating device and a rectification column was charged with 149 parts of pentaerythritol, 30 parts of ethylene glycol monohydrate, 512 parts of soybean oil fatty acid and 210 parts of phthalic anhydride. It was charged and heated to 140 ° C with stirring. 5.0 parts of dibutyltin oxide, 5.0 parts of zinc acetate and 150 parts of recycled polyethylene terephthalate (recycled PET) were charged into the mixture, and the temperature was raised to 200 ° C, followed by dehydration for 2 hours.
  • recycled PET recycled polyethylene terephthalate
  • the mixture was heated to 240 ° C and maintained at the same temperature for 2 hours.At the same time, 50 parts of xylene for reflux was added, and the esterification reaction was carried out at 240 ° C by depolymerization and dehydration condensation. A resin was obtained. Then, the mixture was cooled and diluted by adding 620 parts of mineral spirit to obtain an alkyd resin solution having a nonvolatile content of about 60%.
  • a reactor equipped with a thermometer, a stirrer, a heating device, and a rectification column was charged with 89 parts of pentaerythritol, 30 parts of ethylene glycol, 540 parts of soybean oil, and 237 parts of phthalic anhydride.
  • the temperature was raised to 140 ° C.
  • 5.0 parts of Lisa, 5.0 parts of zinc acetate and recycled polyethylene terephthalate (Recycled PET) Charge 150 parts, raise the temperature to 200 ° C, raise the temperature to 240 ° C over 2 hours while dehydrating, and hold for 2 hours at the same temperature, then use it for reflux.
  • 50 parts of xylene was added, and an esterification reaction was carried out at 240 ° C. by depolymerization and dehydration condensation to obtain an alkyd resin.
  • the mixture was cooled and diluted by adding 610 parts of mineral spirits to obtain an alkyd resin solution having a nonvolatile content of about 60%.
  • Example 1 136 parts of glycerin was used instead of 119 parts of pentaerythritol and 30 parts of ethylene glycol, and the amount of phthalic anhydride was changed from 207 parts to 230 parts. The same operation as in Example 1 was carried out, except that an alky resin solution having a nonvolatile content of about 60% was obtained.
  • Each of the resulting clear paints is applied to a tin plate with a dry film thickness of 100 ⁇ m, and is applied in a room at 20 ° C and 60% RH.
  • the time for touch drying and the time for curing and drying when allowed to stand were measured. Further, the hardness of the cured and dried coating film was measured using a König pendulum hardness meter. The test results are shown in Table 2 below.
  • a transparent alkyd resin can be produced in a short time by using a polyester resin recovered and regenerated from waste.
  • the method of the present invention can be used for recycling, such as waste pet bottles, to utilize waste.
  • the alkyd resin obtained by the method of the present invention can be suitably used as a resin for a room temperature-curable coating oil or in combination with a curing agent as a resin for a thermosetting coating oil.
  • the alkyd resin obtained by the method of the present invention is a transparent and non-turbid resin despite containing a terephthalic acid component. It can be dissolved in a weak solvent such as mineral spirits. Therefore, it can be suitably used as a coating resin for applications requiring repaintability.

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Description

明 細 書
アルキ ド樹脂の製造方法
技術分野
本発明は、 廃棄ぺッ トボ トルなどの廃物から回収し再生し たポリエステル樹脂を用いたアルキ ド樹脂の製造方法に関す o
背景技術
従来、 アルキ ド樹脂の製造原料の 1つである二塩基酸成分 としてテレフタル酸を使用すると、 フタル酸又は無水フタル 酸を使用するより もコス ト高となり、 また、 得られる樹脂が 濁ったり、 異物が発生しやすくなるため、 通常、 アルキ ド樹 脂の製造にテレフタル酸は使用されていないか、 使用された としても少量であった。 また、 近年、 廃棄物の処理が問題と なっており、 廃棄ぺッ トボ トルのリサイクルなどによる利用 についての研究が行われている。
廃棄ぺッ トボ トルなどの廃物から回収し再生したポリエス テル樹脂を使用してアルキ ド樹脂を製造する方法が、 例えば、 特開平 1 1 一 2 2 8 7 3 3号公報に記載されている。 その方 法は、 回収したポリエステル樹脂と分子量 5 0 0 0以下の水 酸基を有するアルキ ド樹脂ォリ ゴマーとを解重合 · エステル 交換させる方法である。 しかしながら、 この方法においては、 アルキ ド樹脂ォリ ゴマ一を予め合成する工程が必要であり、 また、 解重合する際のアルコール成分量が少ないので、 回収 したポリエステル樹脂が十分に解重合され難く、 解重合に長 時間を要する等の問題がある。 本発明の目的は、 廃物から回収し再生したポリエステル樹 脂.を使用して、 アルキ ド樹脂を短時間で製造する方法を提供 することである。
発明の開示
本発明者らは、 上記目的を達成すべく鋭意研究を行った結 果、 今回、 4価以上のアルコールを含有するアルコール成分 と油脂及び/又は脂肪酸と多塩基酸成分との混合物中で、 廃 物'から回収し再生したポリエステル樹脂を解重合すると共に、 エステル化反応することによって、 上記目的を達成すること ができることを見出し本発明を完成するに至った。
かく して、 本発明によれば、 3価以下の多価アルコールと 4価以上のアルコールとの前者 Z後者の重量比が 0〜 2 0の 範囲内にあるアルコール成分と、 油脂及び/又は脂肪酸と、 多塩基酸成分との混合物中で、 廃物から回収し再生したテレ フタル酸を主原料とするポリエステル樹脂を解重合すると共 に、 エステル化反応させることによりアルキ ド樹脂を製造す る方法であって、 該ポリエステル樹脂と該アルコール成分と 該油脂及びノ又は脂肪酸と該多塩基酸成分との合計に基づい て、 該ポリエステル樹脂を 5〜 4 0重量%の量で使用するこ とを特徴とする油長 3 0〜 7 0 %のアルキ ド樹脂の製造方法 が提供される。
本発明によれば、 また、 上記の方法によって製造されるァ ルキ ド樹脂を含有する塗料組成物が提供される。
以下、 本発明の方法についてさ らに詳細に説明する。
発明の実施の形態 本発明の方法において使用される、 廃物から回収し再生し たテレフタル酸を主原料とするポリエステル樹脂 (以下、 「再 生 P E S」 と略称するこ とがある) には、 資源の リサイ クル のために回収されたポリエチレンテレフタ レー ト (例えば P E Tボ トル) 、 産業廃棄物ポリエチレンテレフタ レ一 ト、 テ レフタル酸を主原料とするポリエチレンテレフタ レー トゃポ リ ブチレンテレフタ レ一 トなどのポリエステル製品 (フィル ム、 繊維、 自動車部品、 電気 · 電子部品など) の製造に際し て発生する屑などを再生したポ リエステル樹脂が包含され、 特に リサイ クルポ リエチレンテレフタ レー 卜が好適である。 この再生 P E Sは、 通常、 チップ又は粉砕物の形態で使用に 供される。
本発明の方法は、 4価以上のアルコール及び必要に応じて 3価以下の多価ルコールを含んでなるアルコール成分と、 油 脂及び 又は脂肪酸と、 多塩基酸成分との混合物中で、 上記 再生 P E Sの解重合を行う と共に、 エステル化反応させるこ とによって、 アルキ ド樹脂を得る ものである。 本明細書にお いて、 「エステル化反応」 なる語は、 通常のエステル化反応 とエステル交換反応との両者を包含するものと して使用する。 上記アルコール成分を構成する 4価以上のアルコールと し ては、 例えば、 ジグリ セリ ン、 ト リ グリ セリ ン、 ペンタェリ スリ トール、 ジペンタエリ スリ トール、 ソルビ トールなどの 4価以上のアルコールを挙げるこ とができ、 なかでもペンタ エリ スリ トールが、 得られるアルキ ド樹脂を塗料に使用 した 場合の塗膜の硬化乾燥性の面か 好ま しい。 また、 上記 3価 以下の多価アルコールとしては、 例えば、 ト リ メ チ口一ルプ 口パン、 ト リ メ チロールェタ ン、 グリセリ ンなどの 3価アル コール ; 例えば、 エチレングリ コール、 ジエチレングリ コー ル、 ト リエチレングリ コール、 プロピレングリ コール、 1, 3 —プロパンジオール、 1, 4 _ブタ ンジオール、 1, 5— ペンタ ンジオール、 ネオペンチルグリ コール、 1, 6 —へキ サンジオール、 1, 4 一ジメチロールシク ロへキサンなどの 2価アルコールを挙げるこ とができ、 これらのう ち、 なかで もグリセ リ ン、 エチレングリ コール、 ジエチレングリ コール、 ト リ エチレングリ コール、 プロ ピレングリ コールが、 前記 4 価以上のアルコール (例えば、 ペンタエリ スリ トールなど) と混合使用 した際の解重合性や、 高融点の 4価以上のアルコ ールを低温で溶解するこ とができる点などの観点から好適で める。
上記アルコール成分において、 3価以下の多価アルコール と 4価以上のアルコールとの配合割合は、 前者/後者の重量 比で 0〜 2 0、 好ま しく は 0 . 0 2〜 1 0、 さ らに好ま しく は 0 . 0 5〜5の範囲内にあるのが適当である。
上記アルコール成分と混合される油脂すなわち、 脂肪酸の ト リ グリ セリ ド及び/又は脂肪酸において、 油脂と しては、 例えば、 大豆油、 サフラワー油、 アマ二油、 トール油、 やし 油、 パーム核油、 ヒマシ油、 脱水ヒマシ油、 魚油、 桐油など を挙げる こ とができる。 油脂と しては、 なかでもヨウ素価が 1 0 0以上の乾性油又は半乾性油が好ま しく、 特に大豆油、 トール油などが好適である。 また、 脂肪酸と しては、 例えば、 大豆油脂肪酸、 サフラワー油脂肪酸、 アマ二油脂肪酸、 トー ル油脂肪酸、 やし油脂肪酸、 パーム核油脂肪酸、 ヒマシ油脂 肪酸、 脱水ヒマシ油脂肪酸、 魚油脂肪酸、 桐油脂肪酸などを 挙げるこ とができる。 脂肪酸と しては、 なかでもヨウ素価が 1 0 0以上の乾性油脂肪酸又は半乾性油脂肪酸が好ま しく 、 特に大豆油脂肪酸、 トール油脂肪酸などが好適である。
これら油脂及び Z又は脂肪酸の前記混合物における合計の 配合量は、 得られるアルキ ド樹脂の油長が 3 0〜 7 0 %、 好 ま しく は 4 0〜 6 0 %の範囲内となる量的範囲内となるよう な量であることが、 乾燥塗膜と した場合の塗膜の乾燥性、 塗 膜物性などの面から適当である。
また、 上記アルコール成分と油脂及び 又は脂肪酸と共に 使用される多塩基酸成分と しては、 アルキ ド樹脂を構成する 酸成分と して通常使用される多塩基酸を同様に使用するこ と ができ、 例えば、 無水フタル酸、 イ ソフタル酸、 テレフタル 酸、 テ トラ ヒ ドロ無水フタル酸、 へキサヒ ドロ無水フタル酸、 ナフタ レンジカルボン酸、 4, 4 ' 一ビフ ヱニルジカルボン 酸、 ジフ ヱニルメ タ ン一 4, 4 ' —ジカルボン酸、 コノヽク酸、 フマル酸、 アジ ピン酸、 セバシ ン酸、 無水マ レイ ン酸などの 二塩基酸 ; 無水 ト リ メ リ ッ ト酸、 無水ピロメ リ ッ ト酸、 ト リ メ シ ン酸、 メ チルシク ロへキセン ト リ カルボン酸などの 3価 以上の多塩基酸 ; これらの二塩基酸又は 3価以上の多塩基酸 の〇!〜( 6 (特に C i C アルキルエステルなどを挙げる こ とができる。 なかでも二塩基酸又はその C t〜 C 6 (特に C i〜 C 4) アルキルエステルが好適である。 これらの多塩基酸成分の使用量は、 前記アルコール成分の 水酸基 1当量に対して、 多塩基酸成分のカルボキシル基の当 量数が 0. 5〜1、 特に 0. 6 〜0. 9 9、 さ らに特に 0. 7〜0. 99の範囲内となるようにするこ とが乾燥塗膜と し た場合の塗膜の耐水性、 塗膜物性などの観点から好適である。 ここで 「多塩基酸成分のカルボキシル基」 は、 多塩基酸成 分が多塩基酸のエステルである場合は、 そのエステルを加水 分解して生成するカルボキシル棊に換算したものである。
さ らに、 前記混合物中におけるアルコール成分、 油脂及び /又は脂.肪酸ならびに多塩基酸成分の配合割合は特に制限さ れるものではないが、 一般には、 アルコール成分ノ油脂 ' 脂 肪酸 多塩基酸成分の重量比で 1 00 5 0〜7 00ノ 5 0 〜200、 特に 1 0 0ノ 7 5〜600Z75〜: 1 50の範囲 内が適当である。
本発明の方法において、 再生 P E Sの解重合は、 P E Sの 融点以上 (再生ぺッ トでは 240 °C以上) の温度では無触媒 でも進行するが、 それよ り低温で又は効率的に解重合を行う ためには、 一般に、 解重合触媒を使用することが好ま しい。 その際に使用される解重合触媒と しては、 例えば、 モノ プチ ル錫ハイ ドロォキサイ ド、 ジブチル錫ォキサイ ド、 モノプチ ル錫一 2—ェチルへキサノエ一ト、 ジブチル錫ジラウ レ一 ト、 酸化第一錫、 酢酸錫、 酢酸亜鉛、 酢酸マンガン、 酢酸コバル ト、 酢酸カルシウム、 酢酸鉛、 リサージ、 三酸化アンチモン、 テ トラブチルチタネ一 ト、 テ トライ ソプロ ピルチタネー 卜な どを挙げるこ とができる。 これらの解重合触媒の使用量は、 前記再生 P E Sとアルコール成分と油脂及び/又は脂肪酸と 多塩基酸成分との合計 1 00重量部に対して、 通常 0. 00 5〜 1 0重量部、 特に 0. 0 1〜 5重量部の範囲内にあるの が好適である。 これらの解重合触媒は、 通常、 エステル化反 応触媒にもなり うる。
本発明では、 以上に述べたアルコール成分と、 油脂及び 又は脂肪酸と、 多塩基酸成分との混合物を用い、 その中で再 生 P E Sの解重合を行う と共に、 エステル化反応を行う こと により、 アルキ ド樹脂を生成せしめる。 その際のアルキ ド樹 脂の生成条件は、 再生 P E Sの解重合とエステル化反応が同 時的に又は順次に進行するようなものであれば特に制限され るものではなく、 例えば、 上記混合物中に、 再生 P E S及び 必要に応じて解重合触媒を加え、 約 1 80〜約 2 70 °C、 好 ま しく は約 200〜約 26 0 °Cの温度で 3〜 1 0時間程度保 持し、 解重合及びエステル化反応させることにより、 アルキ ド樹脂を製造することができる。
その際、 再生 P E Sは、 生成するアルキ ド樹脂の油長が 3 0〜 7 0 %、 好ま しく は 40〜60 %の範囲内となるような 量で使用することが、 乾燥塗膜とした場合の塗膜の乾燥性、 塗膜物性などの面から適当であり、 そのためには、 一般に、 再生 P E Sを、 再生 P E Sとアルコール成分と油脂及び 又 は脂肪酸と多塩基酸成分との合計に基いて 5〜 40重量%、 特に 1 0〜35重量%、 さらに特に 1 0〜30重量%の範囲 内の量で使用することが好ま しい。
また、 アルキ ド樹脂の製造において、 反応系中に予め少量. 例えば上記混合物及び再生 P E Sの合計 1 00重量部あたり 0. 1〜 1 0重量部のリ ン化合物を添加してエステル化反応 を行う こ とにより、 生成するアルキ ド樹脂の着色を抑制する こ とができる。 上記リ ン化合物と しては、 例えば、 リ ン酸、 亜リ ン酸、 次亜リ ン酸 ; 及びこれらの酸のアルキルエステル 又はフ ヱニルエステル (例えば、 ト リ メ チルホスフ ァイ ト、 ト リ メチルホスフヱ一 ト、 ト リ フエニルホスフ ァイ ト、 ト リ フ ヱニルホスフヱ一ト等) などを挙げるこ とができる。
解重合及びエステル化反応終了後、 アルキ ド樹脂は、 通常、 冷却され、 そのまま取出すこともできるが、 濾過性、 取り扱 い作業性をよ くするため、 有機溶剤によって希釈して取出す ようにしてもよい。 上記有機溶剤の種類は、 アルキ ド樹脂を 溶解できるものである限り特に限定されるものではない。
本発明の方法によって得られるアルキ ド樹脂は、 有機溶剤 に対する溶解性に優れており、 テレフタル酸成分を含有して いるにもかかわらずミ ネラルスピリ ッツのような弱溶剤にも 溶解するこ とができ、 塗料組成物における樹脂バイ ンダーと して有用である。 近年、 塗り重ね塗装性が重視され、 弱溶剤 で溶解可能なアルキ ド樹脂が重用されているが、 本発明の方 法により得られるアルキ ド樹脂はこの目的に適合しう る もの である。
本発明の方法によって得られるアルキ ド樹脂は、 油長が 3 0〜 70 %、 特に 40〜 6 0 % ; 数平均分子量が 2, 000 〜 1 2, 0 00、 特に 2, 5 00〜 1 0, 000 ; 水酸基価が 1 0〜1 5 0mgKOH/g、 特に 1 5〜1 30mgKOH / g ; 酸価が l〜50mgKOHZg、 特に 3〜2 0m g K OHZgの範囲内にあることが好ま しい。
本発明の方法によって得られるアルキ ド樹脂は、 脂肪酸と して乾性油脂肪酸又は半乾性油脂肪酸を使用 したものは酸化 乾燥性に優れており、 常温硬化型塗料用樹脂と して好適に使 用するこ とができる。 常温硬化型塗料用樹脂と して使用する 場合には、 ナフデン酸コバル ト、 ナフテン酸ジルコニウム、 ナフテン酸鉛などの金属化合物 ドライヤを併用することによ り乾燥性をさ らに向上させるこ とができる。
本発明の方法によって得られるアルキ ド樹脂、 なかでも脂 肪酸と して飽和脂肪酸を使用 して得たアルキ ド樹脂は、 メ ラ ミ ン樹脂などのア ミ ノ樹脂、 ポ リ イ ソシァネー ト化合物、 ェ ポキシ化合物などの水酸基と反応性を有する硬化剤と組み合 せて熱硬化型用塗料用樹脂と して好適に使用するこ とができ る。 本発明の方法により得られるアルキ ド樹脂を含有する塗 料組成物は、 樹脂バイ ンダ一の少な く とも一部と して該アル キ ド樹脂を用いる以外、 それ自体既知の方法で製造する こ と ができる。
実施例
以下、 実施例により本発明をさ らに具体的に説明する。 な お、 「部」 及び 「%」 は、 それぞれ重量基準による ものとす る o
実施例 1
温度計、 攪拌機、 加熱装置及び精留塔を具備した反応装置 に、 ペンタエリ ス リ トール 1 1 9部、 エチレングリ コール 3 0部、 大豆油脂肪酸 3 4 7部、 大豆油 1 84部及び無水フタ ル酸 20 7部を仕込み、 攪拌しながら 1 40 °Cまで昇温した。 この中にリサ一ジ 5. 0部、 酢酸亜鉛 5. 0部及び再生ポリ エチレンテレフタレー ト (再生 P E T) 1 50部を仕込み、 200 °Cに昇温後、 脱水しながら 2時間かけて 240 °Cまで 昇温し、 同温度で 2時間保持した時点で還流用のキシレン 5 0部を加え、 さらに 240 °Cで解重合と脱水縮合によるエス テル化反応を行いアルキ ド樹脂を得た。 ついで冷却及びミネ ラルスピリ ッッ 6 1 0部の添加による希釈を行い、 不揮発分 約 60 %のアルキ ド樹脂溶液を得た。
実施例 2〜 5
実施例 1において、 配合組成を後記表 1に示すとおり とす る以外は実施例 1と同様に操作し、 不揮発分約 6 0%の各ァ ルキ ド樹脂溶液を得た。
実施例 6
温度計、 攪拌機、 加熱装置及び精留塔を具備した反応装置 に、 ペンタエリ スリ トール 1 1 9部、 エチレングリ コール 3 0部、 大豆油脂肪酸 3 4 7部、 大豆油 1 84部及び無水フタ ル酸 20 7部を仕込み、 攪拌しながら 1 40 °Cまで昇温した。 この中に再生ポリエチレンテレフタレ一 ト (再生 P E T) 1 50部を仕込み、 200 °Cに昇温後、 脱水しながら 2時間か けて 25 5 °Cまで昇温し、 同温度で 3時間保持した時点で還 流用のキシレン 50部を加え、 240 °Cまで冷却し、 同温度 で解重合と脱水縮合によるエステル化反応を行いアルキ ド樹 脂を得た。 ついで冷却及びミネラルスピリ ッッ 6 1 0部の添 加による希釈を行い、 不揮発分約 6 0 %のアルキ ド樹脂溶液 を得た。
実施例 7
実施例 1において、 ト リ メ チルホスフェー ト 2. 0部を添 加する以外は実施例 1と同様に操作し、 不揮発分約 60 %の アルキ ド樹脂溶液を得た。
実施例 8
温度計、 攪拌機、 加熱装置及び精留塔を具備した反応装置 に、 ペンタエリ スリ トール 1 49部、 エチレングリ コ一ノレ 3 0部、 大豆油脂肪酸 5 2 1部及び無水フタル酸 2 1 0部を仕 込み、 攪拌しながら 1 40 °Cまで昇温した。 この中にジブチ ル錫オキサイ ド 5. 0部、 酢酸亜鉛 5. 0部及び再生ポ リェ チレンテレフタ レー ト (再生 P E T) 1 50部を仕込み、 2 00 °Cに昇温後、 脱水しながら 2時間かけて 2 40 °Cまで昇 温し、 同温度で 2時間保持した時点で還流用のキシレン 50 部を加え、 さ らに 240 °Cで解重合と脱水縮合によるエステ ル化反応を行いアルキ ド樹脂を得た。 ついで冷却及びミ ネラ ルスピリ ッ ッ 620部の添加による希釈を行い、 不揮発分約 60 %のアルキ ド樹脂溶液を得た。
実施例 9
温度計、 攪拌機、 加熱装置及び精留塔を具備した反応装置 に、 ペンタエリ ス リ トール 89部、 エチレングリ コール 30 部、 大豆油 5 40部及び無水フタル酸 23 7部を仕込み、 攪 拌しながら 1 40 °Cまで昇温した。 この中にリサ一ジ 5. 0 部、 酢酸亜鉛 5. 0部及び再生ポリエチレンテレフタ レー ト (再生 P E T ) 1 5 0部を仕込み、 2 0 0 °Cに昇温後、 脱水 しながら 2時間かけて 2 4 0 °Cまで昇温し、 同温度で 2時間 保持した時点で還流用のキシレン 5 0部を加え、 さ らに 2 4 0 °Cで解重合と脱水縮合によるエステル化反応を行いアルキ ド樹脂を得た。 ついで冷却及びミネラルスピリ ッツ 6 1 0部 の添加による希釈を行い、 不揮発分約 6 0 %のアルキ ド樹脂 溶液を得た。
比較例 1
実施例 1 と同様の反応装置に、 ペンタエリス リ トール 1 1 9部、 エチレングリ コール 7 8部、 大豆油脂肪酸 3 4 7部、 大豆油 1 8 4部、 テレフタル酸 1 3 0部及び無水フタル酸 2 0 7部を仕込み、 攪拌しながら 1 4 0 °Cまで昇温した。 この 中にリサージ 5 . 0部と酢酸亜鉛 5 . 0部を仕込み、 2 0 0 °Cに昇温後、 2 4 0 °Cまで 2時間かけて昇温し、 同温度で 2 時間保持した時点で還流用のキシレン 5 0部を加え、 さ らに 2 4 0 °Cで脱水縮合反応を行いアルキ ド樹脂を得た。 ついで 冷却及びミネラルスピリ ッッ 6 1 0部の添加による希釈を行 い、 不揮発分約 6 0 %のアルキ ド樹脂溶液を得た。
比較例 2
実施例 1において、 ペンタエリスリ トール 1 1 9部及びェ チレングリ コール 3 0部のかわりにグリセリ ン 1 3 6部を使 用し、 かつ無水フタル酸の量を 2 0 7部から 2 3 0部に変更 する以外は実施例 1 と同様に操作し、 不揮発分約 6 0 %のァ ルキ ド樹脂溶液を得た。
上記実施例 1〜 9及び比較例 1〜 2で得られたアルキ ド榭 脂溶液の樹脂性状を下記表 1 に示す。
表 1
実施例
No. 1 2 3 4 5 6 へ。ン夕エリスリト-ル 119 119 126 119 119 119
Γリセリン 46
原 エチレンク'、リコール 30 6 30 30 シ"エチレンク、、リコール 51 材 大豆油脂肪酸 347 347 174 347 347 347 大豆油 184 184 88 184 184 184 料 無水フタル酸 207 148 200 207 207 207 テレフタル酸
リサージ 5 5 5 5 5 ジブチル錫ォキサイド
酢酸亜鉛 5 5 5 5 5 再生 PET 150 225 150 150 150 150 トリメチルホスフヱ一ト
還流用キシレン 50 50 50 50 50 50 ミネラルスピリッッ 610 610 610 610 610 610 数平均分子量 4100 4000 3800 4000 3900 4100 樹 樹脂酸価 (mgKOH/g) 7. 6 7. 4 6. 9 7. 2 7. 5 7. 2 脂 樹脂水酸基価 (ingKOH/g) 27 26 101 55 25 27 性 樹脂溶液の; r-にナ-色数 7 7 7 7 7 7 状 樹脂溶液の -にナ-粘度 YZ Z Z Y YZ Z 樹脂溶液の外観 良好 良好 良好 良好 良好 良好
表 1(続き)
Figure imgf000015_0001
試験例 9及び比較試験例 1〜 2
塗料組成物の製造及び試験塗板の作成
上記実施例及び比較例で得た不揮発分 6 0 %の各アルキ ド 樹脂溶液 1 96部に、 5 %ナフテン酸コバル ト溶液 0. 6部 及び 1 2 %ナフテ ン酸ジルコニウ ム溶液 2. 5部を混合して 各ク リ ャ塗料を得た。
得られた各ク リ ャ塗料を、 プリ キ板に乾燥膜厚が 1 00〃 mとなるよう に塗装し、 20°C、 6 0 %RHの室内において 静置したときの指触乾燥時間及び硬化乾燥時間を測定した。 また、 この硬化乾燥した塗膜について、 ケ一ニッ ヒ振り子硬 度計での硬度を測定した。 試験結果を下記表 2に示す。
Figure imgf000016_0001
産業上の利用可能性
本発明の方法によれば、 廃物から回収、 再生したポリエス テル樹脂を使用して、 透明なアルキ ド樹脂を短時間で製造す ることができる。 本発明の方法は、 廃物を利用するため廃棄 ぺッ トボ トルなどのリサイ クルによる利用を行う こ とができ る。
また、 本発明の方法によって得られるアルキ ド樹脂は、 常 温硬化型塗料用樹脂と して又は硬化剤と組合せて熱硬化型塗 料油用樹脂と して好適に使用するこ とができる。 また、 本発 明の方法によつて得られるアルキ ド樹脂は、 テレフタル酸成 分を含有しているにも拘わらず透明で濁りのない樹脂である こ とができ、 かつミ ネラルスッ ピリ ッッのような弱溶剤にも 溶解可能である。 このため、 塗り重ね塗装性が要求される用 途の塗料樹脂と しても好適に使用するこ とができる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 3価以下の多価アルコールと 4価以上のアルコールと の前者 Z後者の重量比が 0〜 2 0の範囲内にあるアルコール 成分と、 油脂及び/又は脂肪酸と、 多塩基酸成分との混合物 中で、 廃物から回収し再生したテレフタル酸を主原料とする ポリエステル樹脂を解重合すると共に、 エステル化反応させ るこ とによ りアルキ ド樹脂を製造する方法であって、 該ポリ エステル樹脂と該アルコール成分と該油脂及び/又は脂肪酸 と該多塩基酸成分との合計に基づいて、 該ポリエステル樹脂 を 5〜 4 0重量%の量で使用するこ とを特徴とする油長 3 0 〜 7 0 %のアルキ ド樹脂の製造方法。
2 . ポ リエステル樹脂がリサイ クルポ リエチレンテレフタ レー トである請求の範囲第 1項に記載の方法。
3 . 4価以上のアルコールがジグリセリ ン、 ト リ グリ セリ ン、 ペンタエリ ス リ トール及びジペンタエ リ ス リ トール及び ソルビ トールよ りなる群から選ばれる請求の範囲第 1項に記 載の方法。
4 . 4価以上のアルコールがペンタエリ ス リ トールである 請求の範囲第 1項に記載の方法。
5 . 3価以下の多価アルコールが、 ト リ メ チロールプロノ、° ン、 ト リ メ チロールェタ ン、 グリセリ ン、 エチレングリ コ一 ル、 ジエチレングリ コール、 ト リエチレングリ コール、 プロ ピレングリ コール、 1, 3 —プロパンジオール、 1, 4 —ブ タ ンジオール、 1, 5—ペンタ ンジオール、 ネオペンチルグ リ コール、 1, 6 —へキサンジオール及び 1 , 4 —ジメ チ口 ールシク ロへキサンよりなる群から選ばれる請求の範囲第 1 項に記載の方法。
6 . 3価以下の多価アルコールがグリ セリ ン、 エチレング リ コール、 ジエチレングリ コール、 ト リエチレングリ コール 又はプロ ピレンダリ コールである請求の範囲第 1項に記載の 方法。
7 . アルコール成分における 3価以下の多価アルコール Z 4価以上のアルコールの重量比が 0 . 0 2〜 1 0の範囲内に ある請求の範囲第 1項に記載の方法。
8 . 油脂が半乾性油又は乾性油であり、 脂肪酸が半乾性油 脂肪酸又は乾性油脂肪酸である請求の範囲第 1項に記載の方 法。
9 . 多塩基酸成分が、 無水フタル酸、 イソフタル酸、 テレ フタル酸、 テ トラ ヒ ドロ無水フタル酸、 へキサヒ ドロ無水フ タル酸、 ナフタ レンジカルボン酸、 4, 4 ' 一ビフ ヱニルジ カルボン.酸、 ジフ ヱニルメ タ ン一 4, 4 ' —ジカルボン酸、 コハク酸、 フマル酸、 アジピン酸及びセバシ ン酸、 無水マレ イ ン酸よ りなる群から選ばれる二塩基酸又はその C i〜 C 6ァ ルキルエステルである請求の範囲第 1項に記載の方法。
1 0 . アルコール成分の水酸基 1当量に対して多塩基酸成 分のカルボキシル基の当量数が 0 . 5 ~ 1の範囲内となるよ うな割合で多塩基酸成分を使用する請求の範囲第 1項に記載 の方法。
1 1 . ポリエステル樹脂とアルコール成分と油脂及び Z又 は脂肪酸と多塩基酸成分との合計に基づいて、 ポリエステル 樹脂を 5〜 4 0重量%の量で使用する請求の範囲第 1項に記 載の方法。
1 2 . ポリエステル樹脂とアルコール成分と油脂及び/又 は脂肪酸と多塩基酸成分との合計に基づいて、 ポリエステル 樹脂を 1 0〜 3 5重量%の量で使用する請求の範囲第 1項に 記載の方法。
1 3 . アルコール成分と油脂及び 又は脂肪酸と多塩基酸 成分との混合物中にポリエステル樹脂及び必要に応じて解重 合触媒を加え、 解重合及びエステル化反応を行う請求の範囲 第 1項に記載の方法。
1 4 '. 解重合触媒が、 モノプチル鍚ハイ ド口オキサイ ド、 ジブチル錫ォキサイ ド、 モノプチル鍚— 2—ェチルへキサノ エー ト、 ジブチル錫ジラウレ一 ト、 酸化第一錫、 酢酸錫、 酢 酸亜鉛、 酢酸マンガン、 酢酸コバルト、 酢酸カルシウム、 酢 酸鉛、 三酸化アンチモン、 テ トラブチルチタネー ト及びテ ト ライソプロピルチタネー トよりなる群 (から選ばれる請求の範 囲第 1 3項に記載の方法。
. 1 5 . 解重合触媒をポリエステル樹脂とアルコール成分と 油脂及び 又は脂肪酸と多塩基酸成分との合計 1 0 0重量部 に対して 0 . 0 0 5〜 1 0重量部の範囲内で使用する請求の 範囲第 1 3項に記載の方法。
1 6 . 解重合及びエステル化反応を 1 8 0〜 2 7 0 °Cの温 度で行う請求の範囲第 1 3項に記載の方法。
1.7 . 反応系に少量のリ ン化合物を添加する請求の範囲第 1 3項に記載の方法。
18. アルキ ド樹脂が 40〜 60 %の油長を有する請求の 範囲第 1項に記載の方法。
19. 請求の範囲第 1〜 18項のいずれか一項に記載の方 法によって製造されるアルキ ド樹脂。
20. 請求の範囲第 1〜 18項のいずれか一項に記載の方 法によって製造されるアルキ ド樹脂を含有する塗料組成物。
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