JP6134592B2 - 樹脂粒子溶剤分散体及びその用途 - Google Patents
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Description
まず、本発明の樹脂粒子溶剤分散体に使用する樹脂粒子について説明する。前記樹脂粒子は、メタクリル酸イソブチル及び/又はメタクリル酸tert−ブチルに由来する構造単位60〜85重量%と、多官能ビニル系単量体に由来する構造単位15〜40重量%とを含んでいる。
樹脂粒子を得るための重合方法としては、特に限定されないが、シード重合法、乳化重合法、ソープフリー乳化重合法(界面活性剤を使用しない乳化重合法)、懸濁重合法、分散重合法等の方法を用いることができる。これら重合方法の中で、一般に粒度分布が広くなる懸濁重合法以外の方法が好ましく、好ましい粒度分布(粒子径の変動係数が20%以下)を有する平均粒子径0.1〜1.0μmの樹脂粒子を容易に得ることができることから、シード重合法、乳化重合法、又はソープフリー乳化重合法がより好ましい。
シード重合法による樹脂粒子の製造方法は、第1のビニル系単量体の重合体からなる種粒子に第2のビニル系単量体を吸収させ、第2のビニル系単量体を重合させる方法である。
乳化重合法による樹脂粒子の製造方法は、前記樹脂粒子の製造に使用した原料のうちで重合反応に関与して前記樹脂粒子を形成する全ての成分の量に対して60〜85重量%のメタクリル酸イソブチル及び/又はメタクリル酸tert−ブチルを含む単官能ビニル系単量体と、前記樹脂粒子の製造に使用した原料のうちで重合反応に関与して前記樹脂粒子を形成する全ての成分の量に対して15〜40重量%の多官能ビニル系単量体とを含む重合性単量体混合物を、界面活性剤の存在下で媒体中に乳化させ、重合開始剤の存在下で重合させる方法である。
ソープフリー乳化重合法による樹脂粒子の製造方法は、前記重合性単量体混合物を界面活性剤の非存在下で媒体中に乳化させる以外は、乳化重合法による樹脂粒子の製造方法と同様である。
前述したシード重合、乳化重合、ソープフリー乳化重合等の重合では、樹脂粒子を含むスラリーが得られる。このスラリーからの樹脂粒子を単離する方法としては、公知の方法を用いることができ、例えば、噴霧乾燥法、ドラムドライヤーに代表される加熱された回転ドラムに付着させて乾燥する方法、凍結乾燥法等を用いることができる。これら方法のうち、噴霧乾燥法が好ましい。
本発明の樹脂粒子溶剤分散体は、有機溶剤と、前記有機溶剤中に分散している前記樹脂粒子とを含む樹脂粒子溶剤分散体であって、前記樹脂粒子溶剤分散体中における前記樹脂粒子の平均粒子径が、0.1〜1.0μmの範囲内であり、前記有機溶剤の溶解度パラメータ(以下「SP値」と称する)が8.0〜12.5の範囲内である。
本発明の塗料は、本発明の樹脂粒子溶剤分散体と、バインダー樹脂とを含んでいる。本発明の塗料は、ハードコート層用の塗工液であることが好ましい。前記ハードコート層用の塗工液は、本発明の樹脂粒子溶剤分散体と、バインダー樹脂とを含んでいる。
前記塗料を基材フィルム上に塗工した後、前記塗料を硬化させることで塗膜を基材フィルム上に形成することができ、基材フィルムの少なくとも一方の面上に塗膜が形成された積層フィルム(樹脂フィルム)を得ることができる。
以下の実施例及び比較例における、スラリー中における粒子(種粒子又は樹脂粒子)の体積平均粒子径の測定は、以下のようにして行った。
液体(ノニオン性界面活性剤水溶液)の屈折率B.I.の実部=1.333(水の屈折率)
固体(測定対象の粒子)の屈折率の実部=粒子の屈折率
固体の屈折率の虚部=0
固体の形状因子=1
また、測定条件及び測定手順は、以下の通りとする。
測定時間:60秒
測定回数:1
ポンプ速度:50〜60%
PIDS相対濃度:40〜55%程度
超音波出力:8
<測定手順>
オフセット測定、光軸調整、バックグラウンド測定を行った後、上記した分散液を、スポイトを用いて、上記のレーザー回折・散乱方式粒度分布測定装置のユニバーサルリキッドサンプルモジュール内へ注入する。上記のユニバーサルリキッドサンプルモジュール内の濃度が上記のPIDS相対濃度に達し、上記のレーザー回折・散乱方式粒度分布測定装置のソフトウェアが「OK」と表示したら、測定を開始する。なお、測定は、ユニバーサルリキッドサンプルモジュール中でポンプ循環を行うことによって上記粒子を分散させた状態、かつ、超音波ユニット(ULM ULTRASONIC MODULE)を起動させた状態で行う。
本出願書類において、単官能ビニル系単量体が複数種類の単量体M1〜Mn(nは混合物を構成するモノマーの種類の数を表す)の混合物である場合、単官能ビニル系単量体の重合体(単量体M1〜Mnの共重合体)のガラス転移温度Tg(K)は、次に示すフォックス式
により計算されるものとする。単独重合体のガラス転移温度は、例えば、J.Brandrup(ブランドラップ)及びE.H.Immergut(イメルグート)編、「Polymer Handbook(ポリマーハンドブック)」、Interscience Publishers(インターサイエンスパブリシャーズ)に認められうる。また、本明細書では、前記フォックス式により計算されたK単位のガラス転移温度Tg(K)から273.15を減ずることにより、℃単位のガラス転移温度を算出した。
本出願書類において、有機溶剤のSP値は、Fedorsの方法〔Robert F.Fedors、Polymer Engineering and Science、14、147−154(1974)〕により計算された値であるものとする。SP値δは、置換基の凝集エネルギーEcoh[cal/mol]及びモル分子容V[cm3/mol]から下記式
δ=[ΣEcoh/ΣV]1/2
を用いて算出できる。本出願書類では、SP値の単位として、従来慣用的に使用されている単位「(cal/cm3)1/2」を用いる。この単位は、以下の式
1(cal/cm3)1/2=2.05(MPa)1/2
によってSI単位「(MPa)1/2」に換算できる。
Fedorsの方法により計算されたヘキサンのSP値は7.3(cal/cm3)1/2であり、Fedorsの方法により計算された酢酸ブチルのSP値は8.7(cal/cm3)1/2であり、Fedorsの方法により計算されたアセトンのSP値は8.43(cal/cm3)1/2であり、Fedorsの方法により計算されたメチルエチルケトンのSP値は9.0(cal/cm3)1/2であり、Fedorsの方法により計算されたトルエンのSP値は9.1(cal/cm3)1/2であり、Fedorsの方法により計算されたエタノールのSP値は10.97(cal/cm3)1/2であり、Fedorsの方法により計算されたイソプロピルアルコールのSP値は11.5(cal/cm3)1/2であり、Fedorsの方法により計算されたエチレングリコールのSP値は14.8(cal/cm3)1/2であった。
本出願書類における、固形分濃度が20重量%となるように前記有機溶剤の量を調整したときの、樹脂粒子溶剤分散体の見掛け粘度は、以下のようにして測定されるものとする。
(ここに、ηa:見掛け粘度[mPa・s]
Kn:スピンドル回転数及びスピンドル番号の組み合わせに基づく換算係数
θ:粘度計指示値)
換算係数Knは、No.1スピンドルを使用した場合には1mPa・s、No.2スピンドルを使用した場合には5mPa・s、No.3スピンドルを使用した場合には20mPa・sとする。
実施例及び比較例における、樹脂粒子溶剤分散体中における樹脂粒子の平均粒子径の測定は、以下のようにして行った。
粒子径の変動係数[%]=(標準偏差[μm]/平均粒子径[μm])×100
を用いて算出した。
攪拌機及び温度計を備えた内容量5Lのオートクレーブ内に、水性媒体としての水3200重量部と、反応性アニオン性界面活性剤としてのp−スチレンスルホン酸ナトリウム(東ソー有機化学株式会社製、商品名「スピノマー(登録商標)NaSS」)2.9重量部を供給した。次に、オートクレーブに、予め調製しておいた単官能ビニル系単量体(第1のビニル系単量体)としてのメタクリル酸メチル(三菱レイヨン株式会社製、商品名「アクリエステル(登録商標)M」)800重量部と連鎖移動剤としてのn−オクチルメルカプタン3重量部との混合物を仕込み、オートクレーブの内部を窒素置換しながらオートクレーブの内容物を攪拌下に70℃まで加温した。その後、オートクレーブの内温を70℃に保ち、重合開始剤としての過硫酸カリウム4重量部をオートクレーブの内容物に添加した後、12時間重合を行って、種粒子を含むスラリーを得た。得られた種粒子を含むスラリーは、種粒子の体積平均粒子径が0.28μm、固形分濃度が20重量%であった。
攪拌機及び温度計を備えた内容量5Lのオートクレーブ内に、水性媒体としての水3200重量部と、反応性アニオン性界面活性剤としてのポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩(第一工業製薬株式会社製、商品名「アクアロン(登録商標)KH−1025」;純分25重量%)2.25重量部(重合性単量体混合物100重量部に対して0.07重量部)とを供給した。次いで、オートクレーブ内へ、予め調製しておいたメタクリル酸tert−ブチル(共栄社化学株式会社製、商品名「ライトエステルTB」)640重量部と多官能ビニル系単量体としてのメタクリル酸アリル(三菱レイヨン株式会社製、商品名「アクリエステル(登録商標)A」)160重量部との混合液(重合性単量体混合物)を供給した。オートクレーブの内容物を200rpmの攪拌回転数で攪拌しつつ、70℃に加熱した。次に、重合開始剤としての過硫酸アンモニウム(和光純薬工業株式会社製)8.0重量部を供給した後、70℃にて2時間に亘って攪拌を続けながら乳化重合を行った(1次恒温)。続いて、オートクレーブの内温を80℃に保つ処理(2次恒温)を1時間行って樹脂粒子を含むスラリーを得た後、スラリーを室温(約25℃)まで冷却した。冷却後のスラリー中における樹脂粒子の体積平均粒子径を測定した結果、スラリー中における樹脂粒子の体積平均粒子径は0.31μm、スラリー中における樹脂粒子の粒子径の変動係数は15.2%であった。
攪拌機及び温度計を備えた内容量5Lのオートクレーブ内に、水性媒体としての水3200重量部、重合分散剤としてのヒドロキシエチルセルロース(ダイセルファインケム株式会社製、商品名「HECダイセル(登録商標)SP−200」)0.8重量部及び反応性界面活性剤としてのp−スチレンスルホン酸ナトリウム(東ソー有機化学株式会社製、商品名「スピノマー(登録商標)NaSS」)0.16重量部を供給して攪拌及び溶解した。次いで、オートクレーブ内へ、予め調製しておいたメタクリル酸イソブチル(共栄社化学株式会社製、商品名「ライトエステルIB」、その単独重合体のガラス転移温度48℃)560重量部と多官能ビニル系単量体としてのエチレングリコールジメタクリレート(共栄社化学株式会社製、商品名「ライトエステルEG」)240重量部との混合液を供給した。オートクレーブの内容物を200rpmの攪拌回転数で攪拌しつつ、70℃に加熱した。次に、重合開始剤としての過硫酸アンモニウム(和光純薬工業株式会社製)4.0重量部をオートクレーブ内に供給した後、70℃にて2時間にわたって攪拌を続けながら乳化重合を行った(1次恒温)。続いて、オートクレーブの内温を80℃に保つ処理(2次恒温)を1時間行って樹脂粒子を含むスラリーを得た後、スラリーを室温(約25℃)まで冷却した。冷却後のスラリー中における樹脂粒子の体積平均粒子径を測定した結果、スラリー中における樹脂粒子の体積平均粒子径は0.51μm、スラリー中における樹脂粒子の粒子径の変動係数は14.1%であった。
メタクリル酸tert−ブチル(共栄社化学株式会社製、商品名「ライトエステルTB」)に代えてメタクリル酸メチル(三菱レイヨン株式会社製、商品名「アクリエステル(登録商標)M」)を用いたこと以外は、製造例2と同様にして、樹脂粒子を含むスラリーを得た。得られたスラリー中における樹脂粒子の体積平均粒子径は0.29μmであり、得られたスラリー中における樹脂粒子の粒子径の変動係数は15.7%であった。
メタクリル酸tert−ブチル(共栄社化学株式会社製、商品名「ライトエステルTB」)910重量部に代えてメタクリル酸メチル(三菱レイヨン株式会社製、商品名「アクリエステル(登録商標)M」、その単独重合体のガラス転移温度105℃)780重量部及びメタクリル酸tert−ブチル(共栄社化学株式会社製、商品名「ライトエステルTB」)130重量部を用いたこと以外は、製造例1と同様にして、樹脂粒子を含むスラリーを得た。得られたスラリー中における樹脂粒子の体積平均粒子径は0.81μmであり、得られたスラリー中における樹脂粒子の粒子径の変動係数は14.1%であった。
メタクリル酸tert−ブチル(共栄社化学株式会社製、商品名「ライトエステルTB」)910重量部及びエチレングリコールジメタクリレート390重量部に代えて、メタクリル酸メチル(三菱レイヨン株式会社製、商品名「アクリエステル(登録商標)M」)300重量部、メタクリル酸tert−ブチル(共栄社化学株式会社製、商品名「ライトエステルTB」)840重量部、及びエチレングリコールジメタクリレート60重量部を用いたこと以外は、製造例1と同様にして、樹脂粒子を含むスラリーを得た。スラリー中における樹脂粒子の体積平均粒子径を測定した結果、スラリー中における樹脂粒子の体積平均粒子径は0.82μm、スラリー中における樹脂粒子の粒子径の変動係数は13.7%であった。
Vパドル型攪拌翼を持つ撹拌機を備えた内容量5Lの反応容器内に、水2700重量部と、ピロリン酸マグネシウム265.2重量部と、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルリン酸ナトリウム(東邦化学工業株式会社製、商品名「フォスファノール(登録商標)LO−529」)27.0重量部とを加えた。
攪拌機及び温度計を備えた内容量5Lのオートクレーブ内に、水性媒体としての水3200重量部と、反応性アニオン性界面活性剤としてのポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩(第一工業製薬株式会社製、商品名「アクアロン(登録商標)KH−1025」;純分25重量%)4.16重量部(重合性単量体混合物100重量部に対して0.13重量部)とを供給した。次いで、オートクレーブ内へ、予め調製しておいたメタクリル酸tert−ブチル(共栄社化学株式会社製、商品名「ライトエステルTB」)640重量部と多官能ビニル系単量体としてのメタクリル酸アリル(三菱レイヨン株式会社製、商品名「アクリエステル(登録商標)A」)160重量部との混合液(重合性単量体混合物)を供給した。オートクレーブの内容物を200rpmの攪拌回転数で攪拌しつつ、70℃に加熱した。次に、重合開始剤としての過硫酸アンモニウム(和光純薬工業株式会社製)8.0重量部を供給した後、70℃にて2時間に亘って攪拌を続けながら乳化重合を行った(1次恒温)。続いて、オートクレーブの内温を80℃に保つ処理(2次恒温)を1時間行って樹脂粒子を含むスラリーを得た後、スラリーを室温(約25℃)まで冷却した。冷却後のスラリー中における樹脂粒子の体積平均粒子径を測定した結果、スラリー中における樹脂粒子の体積平均粒子径は0.19μm、スラリー中における樹脂粒子の粒子径の変動係数は15.8%であった。
内容量2リットルのステンレス鋼(SUS)製ビーカーに対して、有機溶剤としての酢酸ブチル960重量部(樹脂粒子溶剤分散体100重量%に対して80重量%)と、製造例1で得られた樹脂粒子(1)240重量部(樹脂粒子溶剤分散体100重量%に対して20重量%)とを供給して予備攪拌し、混合物を得た。その後、得られた混合物を高速乳化・分散機(商品名「T.K.ホモミクサーMARK II 2.5型」、プライミクス株式会社製)を用いて攪拌回転数6000rpmで約20分間攪拌し、樹脂粒子(1)を有機溶剤中に分散させ、固形分濃度(樹脂粒子の含有率)20重量%の樹脂粒子溶剤分散体を得た。
有機溶剤として酢酸ブチルに代えてメチルエチルケトンを用いたこと以外は、実施例1と同様にして、固形分濃度20重量%の樹脂粒子溶剤分散体を得た。
有機溶剤として酢酸ブチルに代えてイソプロピルアルコールをこと以外は、実施例1と同様にして、固形分濃度20重量%の樹脂粒子溶剤分散体を得た。
製造例1で得られた樹脂粒子(1)に代えて、製造例2で得られた樹脂粒子(2)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、固形分濃度20重量%の樹脂粒子溶剤分散体を得た。
製造例1で得られた樹脂粒子(1)に代えて、製造例3で得られた樹脂粒子(3)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、固形分濃度20重量%の樹脂粒子溶剤分散体を得た。
製造例1で得られた樹脂粒子(1)に代えて、製造例8で得られた樹脂粒子(8)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、固形分濃度20重量%の樹脂粒子溶剤分散体を得た。
有機溶剤として酢酸ブチルに代えてアセトン/エタノール=80/20(体積比)の混合溶剤(SP値8.9(cal/cm3)1/2)を用いたこと以外は、実施例4と同様にして、固形分濃度20重量%の樹脂粒子溶剤分散体を得た。
有機溶剤として酢酸ブチルに代えてヘキサンを用いたこと以外は、実施例1と同様にして、固形分濃度20重量%の樹脂粒子溶剤分散体を得た。
有機溶剤として酢酸ブチルに代えてエチレングリコールを用いたこと以外は、実施例1と同様にして、固形分濃度20重量%の樹脂粒子溶剤分散体を得た。
製造例2で得られた樹脂粒子(2)に代えて、製造例4で得られた樹脂粒子(4)を用いたこと以外は、実施例2と同様にして、固形分濃度20重量%の樹脂粒子溶剤分散体を得た。
製造例2で得られた樹脂粒子(2)に代えて、製造例5で得られた樹脂粒子(5)を用いたこと以外は、実施例2と同様にして、固形分濃度20重量%の樹脂粒子溶剤分散体を得た。
製造例2で得られた樹脂粒子(2)に代えて、製造例6で得られた樹脂粒子(6)を用いたこと以外は、実施例2と同様にして、固形分濃度20重量%の樹脂粒子溶剤分散体を得た。
製造例2で得られた樹脂粒子(2)に代えて、製造例7で得られた樹脂粒子(7)を用いたこと以外は、実施例2と同様にして、固形分濃度20重量%の樹脂粒子溶剤分散体を得た。
実施例1〜5及び比較例1〜6で得られた樹脂粒子溶剤分散体のそれぞれを用いて、以下の方法により11種類のハードコート層を作製した。
実施例1〜5及び比較例1〜6の樹脂粒子溶剤分散体のそれぞれから得られた11種類のハードコート層について、以下の方法で耐傷付き性を評価した。
実施例1〜5及び比較例1〜6の樹脂粒子溶剤分散体のそれぞれから得られた11種類のハードコート層について、以下の方法で耐ブロッキング性を評価した。
Claims (4)
- 有機溶剤と、
前記有機溶剤中に分散している樹脂粒子とを含む樹脂粒子溶剤分散体であって、
前記樹脂粒子溶剤分散体中における前記樹脂粒子の平均粒子径が、0.1〜1.0μmの範囲内であり、
前記樹脂粒子が、メタクリル酸イソブチル及び/又はメタクリル酸tert−ブチルに由来する構造単位66.3〜85重量%と、多官能ビニル系単量体に由来する構造単位15〜40重量%とを含み、
前記有機溶剤の溶解度パラメータが8.0〜12.5の範囲内であることを特徴とする樹脂粒子溶剤分散体。 - 固形分濃度が20重量%となるように前記有機溶剤の量を調整したときの、見掛け粘度が100mPa・s以下であることを特徴とする請求項1に記載の樹脂粒子溶剤分散体。
- 樹脂フィルムのアンチブロッキング剤に使用される請求項1又は2に記載の樹脂粒子溶剤分散体。
- 請求項1〜3の何れか1項に記載の樹脂粒子溶剤分散体と、バインダー樹脂とを含むことを特徴とする塗料。
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