JP4717367B2 - 軟化温度が高い合成アルキルシリコーンワックス - Google Patents

Description

本発明は一般的にはワックスに関し、具体的には合成ワックスに関する。

天然ワックス、例えばキャンデリラワックス及びカルナウバワックスは、口紅などの化粧品や、皮革製品、家具及び自走車の分野で艶出し剤に長く使用されている。天然ワックスの他の使用分野には、例えば、電気絶縁用組成物、カーボンペーパー及び塗料剥離剤、インキ、木材仕上げ剤及び様々な工業用コーティング材などがある。

艶出し剤に関して、合成ワックスではなく天然ワックスが使用される主な理由はそれらの軟化点もしくは軟化温度が高いためである。ここで、“軟化点”もしくは“軟化温度”という用語は、ワックスが表面上で最初に軟化もしくは溶融し始める温度を意味するものと理解される。艶出し剤、特に自走車の艶出し剤では、高温に耐える性質が消費者受けにとって重要である。高温に耐えることができないと、艶出し処理された表面が、指紋や、または葉及び土などの衝突物によって残される様々な痕などによって視覚的に不完全なものになり易くなる。

それらの高い軟化温度にも拘わらず、上記の用途分野に天然のワックスを使用することには欠点がある。天然ワックスの製造は、特定の季節の作物の収穫の出来に依存し、その結果、天然ワックスは、幅の広い価格変動の影響を受けやすい。

また、天然ワックスは、それらの化学組成及び／または物理的性質もしくは流動特性を一様に維持することができないという欠点がある。この一様さの欠如は、天然ワックスが様々な農場から収穫されるという事を原因とする。また、同じ農場から収穫された天然ワックスの場合でも、収穫年ごとの変化で軟化温度に差が生じ得、その差は５°Ｆにもなる。これらの変動は、天然ワックスを使用する製品の不均一な性能をしばしば招く。

この問題を解決するために、天然ワックスの製造業者は、複数の異なる農場からワックスを購入し、そして均一な物理的及び化学的特性を達成するためにこれらの異なる入手源から得たワックスをブレンドしている。この際、二つの最も重要な特性は軟化点及び溶融粘度である。このブレンド作業は、その大部分が試行錯誤によって決定され、労働集約的な作業であり、その結果、コストが高くなり、それは結局天然ワックスの購入者の負担となる。

これまで、天然ワックスの軟化温度と同じぐらいの軟化温度を有する合成ワックスを製造する試みが為されてきた。これらの試みは大概において不成功であった。天然ワックスの軟化点と同程度の軟化点を有する現在入手可能な合成ワックスは、最終の用途によって必要とされる他の物理的及び化学的特性、例えばそれの調合性（ａｂｉｌｉｔｙ ｔｏ ｂｅ ｆｏｒｍｕｌａｔｅｄ）または高い光沢を得るための磨き性（ａｂｉｌｉｔｙ ｔｏ ｂｅ ｂｕｆｆｅｄ）を示さない。

それゆえ、天然ワックスの軟化点と同等かまたはそれを超える軟化点を有し、物理的及び化学的性質において一様であり、そして最終用途、例えば自走車の艶出し剤または化粧品によって要求される特性を示す合成ワックスに対する要望がある。

本発明の要約

本発明は、Ｃ３０＋アルファオレフィンワックスを触媒の存在下にシロキサン水素化物によりヒドロシリル化することを含む、天然ワックスと同等かまたはそれを超える高い軟化点を有する線状もしくは環状アルキルシリコーンワックスを製造する方法に関する。本発明に従い製造される高い軟化点を有する合成アルキルシリコーンワックスは、天然ワックスの軟化温度と同等かまたはそれを超える軟化温度を達成し、そしてその結果、これまで天然ワックスが必要であった用途において使用することができる。天然ワックスの代わりに上記の合成アルキルシリコーンワックスを使用することは、最終製品の物理的及び化学的特性の均一性を高め、またコストを低減する。

それ故、本発明は、他の面では、軟化点の高いワックスを利用するコンパウンドであって、このワックスが、次式（Ｉ）または（ＩＩ）：
Ｍｅ₃ ＳｉＯ（ＲＭｅＳｉＯ）_x （Ｍｅ₂ ＳｉＯ）_y ＳｉＭｅ₃ 式（Ｉ）
［式中、Ｒは、Ｈ₃ Ｃ−（ＣＨ₂ ）_z であり、
ｚは、２８〜１００であり、
ｘは、１〜１０００であり、
ｙは、０〜１０００である］
または

［式中、Ｒは、Ｈ₃ Ｃ−（ＣＨ₂ ）_z であり、
ｚは、２８〜１００であり、
ａは、１〜２０であり、
ｂは、０〜２０であり、そして
ａ＋ｂは、３〜６の範囲である］
で表される、前記コンパウンドに関する。

このようなコンパウンドには、例えば、皮革製品、家具及び自走車の分野の艶出し剤、電気絶縁用コンパウンド、カーボンペーパー及び塗料剥離剤などが包含される。

本発明のこれらの及び他の課題、利点及び特徴は、以下の説明から明らかとなろう。

好ましい態様の詳細な説明

本発明は、天然ワックスの軟化温度と同等の高い軟化点を有する線状もしくは環状アルキルシリコーンワックスを製造する方法を提供する。この線状アルキルシリコーンワックスは、次式（Ｉ）
Ｍｅ₃ ＳｉＯ（ＲＭｅＳｉＯ）_x （Ｍｅ₂ ＳｉＯ）_y ＳｉＭｅ₃ 式（Ｉ）
［式中、Ｒは、Ｈ₃ Ｃ−（ＣＨ₂ ）_z であり、
ｚは、２８〜１００であり、
ｘは、１〜１０００であり、
ｙは、０〜１０００であり、そして
Ｍｅは、ＣＨ₃ である］
で表される。

好ましくは、ｚは３０〜５０である。最も好ましくは、ｚは平均値として３４．７である。また、好ましくは、ｘは１〜１００であり、ｙは２００未満である。式（Ｉ）で表されるワックスは、約６０℃〜８５℃の軟化温度を示す。

本発明の上記環状アルキルシリコーンワックスは、下記式（ＩＩ）

［式中、Ｒは、Ｈ₃ Ｃ−（ＣＨ₂ ）_z であり、
ｚは、２８〜１００であり、
ａは、１〜２０であり、
ｂは、０〜２０であり、そして
ａ＋ｂは、３〜６の範囲であり、
Ｍｅは、ＣＨ₃ である］
で表される。

好ましくは、ａは１〜６であり、ｂは０〜５であり、そしてａ＋ｂの合計は３〜６の範囲である。上記式（ＩＩ）で表されるワックスは、約６０℃〜７５℃の軟化温度を示す。

上記式（Ｉ）及び（ＩＩ）で表される高い軟化点を有するアルキルシリコーンワックスを製造する方法は、ヒドロシリル化を介して、Ｃ３０＋アルファオレフィンワックスをシリコーン水素化物ポリマーと触媒の存在下に反応させることを含む。上記Ｃ３０＋アルファオレフィンワックスは、高い割合の線状構造（＞９５％）及び高い割合の末端オレフィン官能基（＞９５％）を有する如何なるワックスからでも選択することができる。好ましくは、上記Ｃ３０＋アルファオレフィンワックスは、次式（ＩＩＩ）
Ｈ₂ Ｃ＝ＣＨ−（ＣＨ₂ ）_n −ＣＨ₃ 式（ＩＩＩ）
［式中、ｎは３０〜１００である］
で表される。好ましくは、ｎは３０〜５０である。最も好ましくは、ｎは平均値として３２．７である。本発明に使用するのに最も好ましいＣ３０＋アルファオレフィンワックスは、Ｃｈｅｖｒｏｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによって販売されているＡｌｐｈａ Ｏｌｅｆｉｎ ３０＋ＨＡと称されるものである。

上記シリコーン水素化物ポリマーは好ましくは液状であり、そしてＳｉ−Ｈ官能基を有しかつ０．１ｍｍｏｌ／ｇの最小残留Ｓｉ−ＯＨ官能基を有するものであればどのようなものでもよい。本発明に使用できるシリコーン水素化物ポリマーの非限定的例には、鎖の末端もしくは鎖に沿ってあるいはその両方にＳｉ−Ｈ官能基を有する線状のもの、並びに環状のものが包含される。好ましくは、式（Ｉ）で表される線状アルキルシリコーンワックスの合成に使用されるシリコーン水素化物ポリマーは、次式（ＩＶ）：
Ｍｅ₃ ＳｉＯ（Ｍｅ₂ ＳｉＯ）_x （ＨＭｅＳｉＯ）_y ＳｉＭｅ₃ 式（ＩＶ）
［式中、ｘは１〜１０００であり、
ｙは０〜１０００であり、そして
ＭｅはＣＨ₃ である］
で表される。

好ましい態様の一つでは、ｘは１〜１００であり、ｙは２００未満である。

好ましくは、式（ＩＩ）で表される環状アルキルシリコーンワックスの合成に使用されるシリコーン水素化物ポリマーは、次式（Ｖ）：

［式中、ａは１〜２０であり、
ｂは１〜２０であり、そして
ａ＋ｂは３〜６の範囲であり、そして
ＭｅはＣＨ₃ である］
で表される。

好ましくは、ａは１〜６であり、ｂは０〜６であり、そしてａ＋ｂの合計は３〜６の範囲である。

上記オレフィンの内部異性化よりもかなり早い速度で末端オレフィンのヒドロシリル化を促進する触媒は、如何なるものでも、本方法に使用することができる。このような触媒の例には、白金、パラジウム及びロジウムまたはこれらの無機塩もしくは有機錯体が包含される。好ましくは、この触媒はＰｔＣｌ₂ と低分子量ビニル置換シリコーンとの中性錯体である。この触媒の非限定的な例には、Ａｓｈｂｙ’ｓ^(R) 及びＫａｒｓｔｅｄｔ’ｓ^(R) 触媒が包含される。Ａｓｈｂｙ’ｓ^(R) 触媒は次式を有する。

［（ＶｉＭｅＳｉＯ）₄ ］₃ Ｐｔ
［式中、Ｖｉはビニリデン樹脂であり、そしてＭｅはＣＨ₃ である］
Ｋａｒｓｔｅｄｔ’ｓ^(R) 触媒は次式を有する。

［（ＶｉＭｅ₂ Ｓｉ）₂ Ｏ］₃ Ｐｔ₂
［式中、Ｖｉはビニリデン樹脂であり、そしてＭｅはＣＨ₃ である］
上記ヒドロシリル化反応は、８０℃〜１５０℃、好ましくは８０℃〜１２０℃、最も好ましくは８０℃〜１００℃の温度で行われる。

上記Ｃ３０＋アルファオレフィンワックスは、Ｓｉ−Ｈ官能基に対し１．００〜１．２０のモル比のアルファオレフィン、好ましくはＳｉ−Ｈ官能基に対し１．０５〜１．１０のモル比のアルファオレフィンの量で存在する。

好ましい態様の一つでは、上記Ｃ３０＋アルファオレフィンワックスは、先ず、約８０〜９０℃で生ずる溶融状態まで加熱する。その後、この溶融したＣ３０＋アルファオレフィンワックスに触媒を混ぜ入れる。触媒をＣ３０＋アルファオレフィンワックス内に混ぜ入れた後、シリコーン水素化物ポリマーをこの混合物に導入し、そして温度をおおよそで１００℃を超えないように監視する。次いで、この混合物を約１００℃の温度で約４時間加熱する。次いで、アルキルシリコーンワックスを、通常の工業的手順に沿って、容器から取り出しそして冷却する。

本発明の高い軟化点を有する線状もしくは環状アルキルシリコーンワックスは、天然ワックスを利用する殆ど全ての用途において天然ワックスの代替物として使用することができる。このような用途には、例えば、皮革製品、家具及び自走車用途の艶出し剤、電気絶縁用コンパウンド、カーボンペーパー、塗料剥離剤、インキ、木材仕上げ剤及び様々な工業用艶出し剤などが包含される。本発明の高軟化点アルキルシリコーンワックスは、簡単に調合できそして磨き処理に使用できるため、自走車用の艶出し剤に使用するのに特に好適である。

以下の例は、本発明を例示することを目的としたものである。しかし、これらの例は、どのような意味でも本発明の範囲を限定するものとは解釈するべきではない。

以下の表には、式（ＩＩＩ）及び（ＩＶ）で表される種々の化合物を、様々なワックス組成物を製造するために使用した。全ての実験ワックス１〜５の実験手順は次の通りである。

Ｃ３０＋アルファオレフィンワックスをフラスコに加え、そして溶融するまで典型的には約８０〜９０℃に加熱した。次いで、白金触媒（約１０ｐｐｍのＫａｒｓｔｅｄ’ｓもしくはＡｓｈｂｙ’ｓのいずれか）を攪拌しながら上記溶融ワックスに加えた。次に、シリコーン水素化物機能性液体を、反応下混合物の温度を監視しながら、この溶融ワックスに別の漏斗から滴下した。必要に応じて、加熱マントルを取り除き（発熱のため）、反応中の温度を１００℃以下に維持した。シリコーン水素化物機能性液体の添加が完了した後、この混合物を更に４時間１００℃に加熱した。次いで、この混合物のサンプルを採取し、そしてＩＲ分析を行い、全てのシリコーン水素化物が消費されたことを確認した。この時点において、実験４及び５では、減圧を行って痕跡量の未反応Ｓｉ−Ｈ試薬を除去した。この工程の完了後、全ての五種の溶融生成物を、それぞれ、頂部開口型ジャーに注ぎ入れ、そして室温まで冷却した。次いで、得られた固形ワックスのサンプルを、軟化点について測定した。その結果を、以下の表に示す。

上記の表から示されるように、本発明の高軟化点アルキルシリコーンワックスの三種は、キャンデリラワックス（軟化温度＝最小で約６８℃）の軟化温度と同等かまたはそれを超える軟化温度を有し、他方、本発明のアルキルシリコーンワックスの一種は、カルナウバワックス（軟化温度＝最小で約８０℃）の軟化温度と同等かまたはそれを超える軟化温度を有する。

Claims (31)

1. 軟化点が６０〜８５℃である線状アルキルシリコーンワックスを含むコンパウンドであって、
   前記線状アルキルシリコーンワックスが、次式（Ｉ）
   Ｍｅ_３ＳｉＯ（Ｍｅ_２ＳｉＯ）_ｙ（ＲＭｅＳｉＯ）_ｘＳｉＭｅ_３ 式（Ｉ）
   ［式中、Ｒは、Ｈ_３Ｃ−（ＣＨ_２）_ｚであり、
   ｚは、３０〜５０であり、
   ｘは、１〜１０００であり、
   ｙは、０〜１０００であり、そして
   Ｍｅは、ＣＨ_３である］
   であって、式（ＩＩＩ）
   Ｈ_２Ｃ＝ＣＨ−（ＣＨ_２）_ｎ−ＣＨ_３ 式（ＩＩＩ）
   ［式中、ｎはｚ−２である］
   を有するオレフィンワックスを、触媒の存在下にシロキサン水素化物ポリマーによりヒドロシリル化する段階を含む方法で製造され、
   コンパウンドが艶出し剤コンパウンド、電気絶縁用組成物、及び塗料剥離剤からなる群から選択される前記コンパウンド。
2. シロキサン水素化物ポリマーが、次式（ＩＶ）
   Ｍｅ_３ＳｉＯ（Ｍｅ_２ＳｉＯ）_ｙ（ＨＭｅＳｉＯ）_ｘＳｉＭｅ_３ 式（ＩＶ）
   ［式中、ｘ及びｙは請求項１に定義した通りである］
   で表されるものである、請求項１のコンパウンド。
3. ｚが平均値として３４．７である、請求項１のコンパウンド。
4. ｘが１〜１００である、請求項２のコンパウンド。
5. ｙが２００未満である、請求項２のコンパウンド。
6. 触媒が、［（ＶｉＭｅＳｉＯ）_４］_３Ｐｔ及び［（ＶｉＭｅ_２Ｓｉ）_２Ｏ］_３Ｐｔ_２（式中、Ｖｉはビニリデン樹脂であり、そしてＭｅはＣＨ_３である）からなる群から選択される、請求項１のコンパウンド。
7. 触媒が、白金、パラジウム、ロジウム及びこれらの無機錯体、有機錯体もしくはオルガノシリコーン錯体からなる群から選択される、請求項１のコンパウンド。
8. ｎが平均値として３２．７である、請求項１のコンパウンド。
9. 軟化点が６０〜７５℃である環状アルキルシリコーンワックスを含むコンパウンドであって、
   前記環状アルキルシリコーンワックスが、次式（ＩＩ）
   

   

   ［式中、Ｒは、Ｈ_３Ｃ−（ＣＨ_２）ｚであり、
   ｚは、３０〜５０であり、
   ａは、１〜２０であり、
   ｂは、０〜２０であり、
   ａ＋ｂは、３〜６の範囲であり、
   Ｍｅは、ＣＨ_３である］
   であって、次式（ＩＩＩ）
   Ｈ_２Ｃ＝ＣＨ−（ＣＨ_２）_ｎ−ＣＨ_３ 式（ＩＩＩ）
   ［式中、ｎはｚ−２である］
   を有するオレフィンワックスを、触媒の存在下にシロキサン水素化物ポリマーによりヒドロシリル化する段階を含む方法で製造され、
   コンパウンドが艶出し剤コンパウンド、電気絶縁用組成物、及び塗料剥離剤からなる群から選択される前記コンパウンド。
10. シロキサン水素化物ポリマーが、次式（Ｖ）
    

    

    ［式中、ａ、ｂ及びａ＋ｂ、及びＭｅは請求項９で定義した通りである］
    で表されるものである、請求項９のコンパウンド。
11. ｚが平均値として３４．７である、請求項９のコンパウンド。
12. ａが１〜６である、請求項１０のコンパウンド。
13. ｂが０〜６である、請求項１０のコンパウンド。
14. 触媒が、［（ＶｉＭｅＳｉＯ）_４］_３Ｐｔ及び［（ＶｉＭｅ_２Ｓｉ）_２Ｏ］_３Ｐｔ_２（式中、Ｖｉはビニリデン樹脂であり、そしてＭｅはＣＨ_３である）からなる群から選択される、請求項９のコンパウンド。
15. 触媒が白金である、請求項９の方法。
16. 軟化点が６０〜８５℃である線状アルキルシリコーンワックスを含む自走車用艶出し剤であって、
    前記線状アルキルシリコーンワックスが、次式（Ｉ）
    Ｍｅ_３ＳｉＯ（Ｍｅ_２ＳｉＯ）_ｙ（ＲＭｅＳｉＯ）_ｘＳｉＭｅ_３ 式（Ｉ）
    ［式中、Ｒは、Ｈ_３Ｃ−（ＣＨ_２）_ｚであり、
    ｚは、３０〜５０であり、
    ｘは、１〜１０００であり、
    ｙは、０〜１０００であり、そして
    Ｍｅは、ＣＨ_３である］
    であることを特徴とする前記自走車用艶出し剤。
17. ｚが平均値として３４．７である、請求項１６の自走車用艶出し剤。
18. ｘが１〜１００である、請求項１６の自走車用艶出し剤。
19. ｙが２００未満である、請求項１６の自走車用艶出し剤。
20. 軟化点が６０〜７５℃である環状アルキルシリコーンワックスを含む自走車用艶出し剤であって、
    前記環状アルキルシリコーンワックスが、次式（ＩＩ）
    

    

    ［式中、Ｒは、Ｈ_３Ｃ−（ＣＨ_２）ｚであり、
    ｚは、３０〜５０であり、
    ａは、１〜２０であり、
    ｂは、０〜２０であり、
    ａ＋ｂは、３〜６の範囲であり、
    Ｍｅは、ＣＨ_３である］
    であることを特徴とする前記自走車用艶出し剤。
21. ｚが平均値として３４．７である、請求項２０の自走車用艶出し剤。
22. ａが１〜６である、請求項２０の自走車用艶出し剤。
23. ｂが０〜６である、請求項２０の自走車用艶出し剤。
24. 軟化点が６０〜８５℃である線状アルキルシリコーンワックスを含むコンパウンドであって、
    前記線状アルキルシリコーンワックスが、次式（Ｉ）
    Ｍｅ_３ＳｉＯ（Ｍｅ_２ＳｉＯ）_ｙ（ＲＭｅＳｉＯ）_ｘＳｉＭｅ_３ 式（Ｉ）
    ［式中、Ｒは、Ｈ_３Ｃ−（ＣＨ_２）_ｚであり、
    ｚは、３０〜５０であり、
    ｘは、１〜１０００であり、
    ｙは、０〜１０００であり、そして
    Ｍｅは、ＣＨ_３である］
    であって、
    コンパウンドが艶出し剤コンパウンド、電気絶縁用組成物、及び塗料剥離剤からなる群から選択される前記コンパウンド。
25. ｚが平均値として３４．７である、請求項２４のコンパウンド。
26. ｘが１〜１００である、請求項２４のコンパウンド。
27. ｙが２００未満である、請求項２４のコンパウンド。
28. 軟化点が６０〜７５℃である環状アルキルシリコーンワックスを含むコンパウンドであって、
    前記環状アルキルシリコーンワックスが、次式（ＩＩ）
    

    

    ［式中、Ｒは、Ｈ_３Ｃ−（ＣＨ_２）ｚであり、
    ｚは、３０〜５０であり、
    ａは、１〜２０であり、
    ｂは、０〜２０であり、
    ａ＋ｂは、３〜６の範囲であり、
    Ｍｅは、ＣＨ_３である］
    であって、
    コンパウンドが艶出し剤コンパウンド、電気絶縁用組成物、及び塗料剥離剤からなる群から選択される前記コンパウンド。
29. ｚが平均値として３４．７である、請求項２８のコンパウンド。
30. ａが１〜６である、請求項２８のコンパウンド。
31. ｂが０〜６である、請求項２８のコンパウンド。