JPH03500183A - 微粒状物質の安定な分散液を形成する改良法 - Google Patents

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、微粒状物質の安定な分散液を形成する改良法に関するものである。特 に、本発明は有機流体中の、およびシリコーン基剤流体中の微粒状物質の、安定 な分散液を形成する方法に関するものである。

発明の背景 安定なげん濁液を得るための種々の液体媒体中の微粒状物質の分散は、印刷イン クや塗料のような分野においてかなりの技術的重要性を有する工程である。一般 には、受容し得るレオロジー特性を一貫して有し、得られるけん濁液がけん濁し た微粒状物質の沈降（ｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ）または沈１ｋ　（ｓｅｔｔ ｌｉｎｇ）に対して高レベルの安定性を有することが好ましい。

これに替わるものとして、沈澱が生ずるならば、沈積物（ｓｅｄ　ｉ　ｍｅｎ　 ｔ　）は大きな困難なしに再分散させられるものでなければならない。

けん濁液の安定性に影響を与えるものとして、微粒状物質の大きさ、形、極性、 電荷および密度を含む幾つかの要因が知られている。このうち、大きさの役割は 一般に、沈降（または浮遊（Ｉｅｖｉｔａｔｉｏｎ）　）に関するストークスの 法則に示唆されているように、最も重要なものとである考えられている。実際的 な目的には、大きさが約０．１ミクロン以下であるならば、粒子は何箇月もげん 濁液中に留まって、分散された状態であり続ける。実際に、多くのけん濁工程の 主要な目標は、けん濁させる物質の粒子の大きさを機械的な手段、たとえば乾燥 状態における、および／またはけん濁状態におけるミル磨砕により、実行可能な 限り減少させることである。ミル磨砕はしばしば、微粒子の生成および／または 安定化を容易にするために、磨砕助剤、またはけん濁助剤の存在下に行われる。

経験は、−次位子（ｐｒｉｍａｒｙ　ｐａｒｔｉｃｌｅｓ）の塊状集積の回避が しばしば極めて困難であることを教えている。

けん濁した粒子の間の相互作用の３種の主要な型は＝（ａ）電気的なもの（同種 電荷間の反発力）；　（ｂ）ファン・デル・ワールスカによるもの：および（Ｃ ）コロイド保護によるもの、と定義されている。広く言えば、これらの相互作用 はそれぞれ電荷、媒体の極性および添加した巨大分子の影響を受ける。けん濁安 定性の理論は水系に関しては十分に実証されているが、非水系に関しては理論と 実際との間の一致が十分には確立されていない。

改良されたけん濁安定性を達成するための通常のアプローチは“けん濁助剤”の 添加である。けん濁助剤には数種の異なる変種が可能であるが、全て、分散した 粒子と分散体の連続相との両立性を改良し、かつ／または粒子の実質的な沈澱を 阻止することを追及するものである。通常使用されるけん濁助剤は界面活性剤お よび粒子／液体界面で吸着されて作用する両性重合体である。ときには、連続相 と粒子との極性を適合させる意図で、第２の液体を通常はかなりの量添加する。

最後に、適当な重合体の添加による液体媒体の非特定的濃化（ｎｏｎ−ｓｐｅｃ ｉｆｉｃ　ｔｈｉｃｋｅｎｉｎｇ）が、ときには、粒子の塊状集積および／また は沈澱を減少させるために使用される。

現存の文献は、本発明とは対照的に、微粒状物質を第２の液体と接触させると、 しばしばけん濁安定性に不利益な効果を与え得ることを示唆している。その最も よく知られている事実は顔料、たとえば有機低極性液体に分散している二酸化チ タニウム中の水の存在である。水の存在は顔料の集積物の迅速な沈澱形成につな がり得る。

一般には第１の液体、すなわち連続相との混合に先立って、比較的大量の第２の 液体をあらかじめ添加する。ベルギー特許第６５５，１６７号は、塗料の被覆力 と光沢とを改良する方法を開示しており、これには約４０重量％の水を用い、つ いで１重量％の界面改質成分、たとえばアセチルアセトンを用いる顔料の予備処 理と、これに続く、得られたスラリーの乾燥状態までの加熱とが包含されている 。その後、この乾燥、処理した粉末を分散相に分散させる。

微細に分割した粉末を連続相と混合する前に適当な第２の液体をこの粉末に添加 する方法が、この第２の液体の最終濃度が小さくて連続相の全体としての極性に 有意の影響を与えない場合でも、けん濁安定性を実質的に改良し得ることがここ に見いだされた。

発明の要約 本発明は、微粒状物質を分散液の連続相に導入する前に、低分子量アルコール、 クロロホルム、アセトンおよびヘプタンよりなるグループから選択した有効量の 液体で微粒状物質を予備処理することによる、微粒状物質の有機流体および／ま たはシリコーン基剤流体中の安定な分散液を形成する改良された方法を包含する 。

発明の記述 本発明は、微粒状物質の有機流体および／またはシリコーン基剤流体中の分散液 を製造するある場合に、適当な液体を微粒状物質に予備添加すると、得られる分 散液の安定性が著しく改良されるという発見を基礎とするものである。

本発明の実施態様において、形成すべき分散液の連続相は有機流体、シリコーン 基剤流体およびその混合物が可能である。

本発明の範囲内の分散液の形成に連続相として好ましいものは鉱油、ポリオルガ ノシロキサンおよびポリアルキレングリコールである。

特に好ましいものは、 ＲＲ 式中、 Ｒは同一であっても異なっていてもよく、工ないし約１２個の炭素原子を有する アルキル基であり、 Ｘは約５ないし約５０，０００の数値であるのポリオルガノシロキサン、および 、 （ｂ）そのアルキレン基が２ないし約３個の炭素原子を含有するポリアルキレン グリコールの使用である。

本発明の実施態様において微粒状物質の選択は狭く厳密なものではないが、連続 相に可溶であってはならない。本発明の実施態様において好ましいものはステア リン酸マグネシウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸バリウムおよびシ リカの微粒状物質としての使用である。

微粒状物質は、連続相の重量を基準にして約０．Ｏｌないし約２０重量％の範囲 の量で存在し得る。好ましくは、本件微粒状物質は、同様の基準で約Ｏ０ｉない し約５．０％の範囲の量で存在する。

微粒状物質の連続相への添加に先立って、微粒状物質を１ないし約８個の炭素原 子を有する低分子量アルコール；ｌまたは２個の炭素原子を有するハロゲン化炭 化水素、たとえば塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、臭化メチレン、四 臭化炭素、二塩化エチレン、トリクロロエタン等；３ないし約１１個の炭素原子 を有する脂肪族まｔ；は環状脂肪族のケトン、たとえばアセトン、メチルエチル ケトン、ジブチルケトン、ペンチルブチルケトン、ジベンチルケトン等；および ５ないし約１０個の炭素原子を有する脂肪族または環状脂肪族の炭化水素、たと えばペンタン、ヘキサン、イソヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン 、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロへブタン等よりなるグループから選 択した液体との接触により予備処理する。好ましい低分子量アルコールにはエタ ノール、インプロパツール、ｎ−ブタノール、ｔ−ブタノール、ｎ−アミルアル コール、ｎ−ヘキシルアルコール、インオクタツール、ｎ−ノナノール、ｎ−デ カノール等が含まれる。微粒状物質の予備も理に使用する液体の量は、微粒状物 質の重量を基準にして約１重量％から１００重量％を超える範囲である。好まし くは、同様の基準で約５ないし約５０重量％の液体を微粒状物質の予備処理に使 用する。最も好ましくは、同様の基準で約２５ないし約３５重量％を使用する。

上記の液体で処理した湿った微粒状物質は、連続相に添加して所望の分散液を形 成させることができる。予備処理した微粒状分散液の乾燥は必要でもなく、望ま しくもない。

得られる分散液中に存在する連続相に対して反応性の予備処理液体が比較的少量 であるために、この予備処理液体は通常は連続相の性質に影響を与えない。

驚くべきことには、本件明細書中で例示するように、予備処理液体を未処理の微 粒状物質とともに直接に連続相に添加しても、得られる分散液の安定性は向上し ない。実際、ある場合には、示される性質に逆の効果が見られるのである。

以下の理論にに束縛させることは望ましくないが、連続相に導入するときに微粒 状物質の間に起こる相互作用は、粒子上の予備処理液体の存在により影響を受け ると推測される。この相互作用はひいては分散液の究極の状態と微粒状物質の塊 状集積とを支配し、その意味で、分散液の安定性にとって決定的である。

本発明の明らかな有用性にも拘わらず、その示唆から利益を受け得る系は容易に は予言することができず、経験的に決定しなければならないことは、明言してお かなければならない。実際に、名称は同一の微粒状物質の異なる試料が、沈降試 験において、個々の添加する予備処理液体に対応して異なる作用をすることが見 いだされているのである。

以下の実施例は、本発明をさらに説明するために与えられるものであるが、本発 明の範囲を限定するものととらえてはならない。以下の全ての百分率は、これと 異なる表記がない限り、重量百分率を表す。

実施例　■ ２部の粉末マリンクロット（Ｍａｌｌｉｎｃｋｒｏｄｔ＠　）ステアリン酸マグ ネシウムを１部のインプロパツール（ＩＰＡ）と混合してペーストを形成させた 。適当な量のポリアミルシリコーン油とポリジメチルシリコーン油との混合物を このペーストに添加し、ロールミルで均質になるまで混合して、固体分４％のけ ん濁液を製造した。得られた均質な分散液を、沈澱速度測定用の１００　ｗｒＱ の目盛り付きガラスシリンダーに注ぎ入れた。

ＩＰＡ　を　ｔ−ｆｌノール、クロロホルム、ヘプタン、および比較用の液体と してのポリジメチルシリコーン油とポリアミルシリコーン油との混合物で置き換 えて、上記の方法を繰り返した。４ｇのステアリン酸マグネシウムを９６ｇの上 記のシリコーン流体混合物と混合して、対照試料をも調製した。各分散液の沈澱 速度を３日間にわたって監視した。

％沈澱データは表■で説明し、微粒状物質が沈澱したのちの上澄み分画で示した 。

表１ 予備処理液体　１日　２日　３日 なしく対照例’）　２０　４２　４７ シリコ一ン流体　２　１３　２５ ＩＰＡ　ｌ　２　８ ｔ−ブタノール　３　５　９ り、ロロホルム　２４１４ ヘプタン　１２６ 予備処理液体の予備添加による分散液の安定性の改良は明らかであるが、改良の 程度は液体によって異なる。対照実験としてのシリコーン流体混合物の予備添加 もけん濁安定性の改良を示したが、この改良のレベルは混合中に導入された機械 的仕事によるものであろう。その改良の程度は、本発明の範囲内の４種の液体の 予備添加で得られるものより、はるかに小さい。

実施例　１１ １部のマリンクロット■ステアリン酸マグネシウムを２部の　ＩＰＡと混合し、 所望のレベルの　ＩＰＡを含有するペーストが得られるま。

で、室温で蒸発させた。このようにして５％、１０％、３０％および５０％の　 ＩＰＡ　を含有するペーストを調製した。ついで、適当な量の実施例！のシリコ ーン流体混合物をこのペーストに添加して、４％の固体分を含有する分散液を調 製した。機械的混合は使用しなかった。ついで、この分散液を１００−の目盛り 付きガラスシリンダーに注ぎ入れ、沈澱速度を測定した。

４ｇのステアリン酸マグネシウムを９６ｇの上記のシリコーン流体混合物と混合 して、対照試料をも調製した。

なしく封蝋例）　２０　４２　４７ ５％　ＩＰＡ　１２　２６　４１ １０％ＩＰＡ　２　１１　２４ ３０％　ＩＰＡ　２　４　１０ ５０％　ＩＰＡ　６　２１　２６ 第２の液体の予備添加の効果は５％ないし　５０％のレベルで検出可能である。

医基！Ｌユ■ 適当な量の　ＩＰＡを実施例Ｉのシリコーン流体混合物と混合して、この流体が ０．１％、０．３％、０．５％、１％および２％の　ＩＰＡを含有するようにし た。ついで、マリンクロットのステアリン酸マグネシウム４ｇを９６ｇの個々の 流体に導入した。ついで、このけん濁液を１００ｗｎ（ｌの目盛り付きガラスシ リンダーに注ぎ入れ、沈澱速度を監視した。

全てのけん濁液の沈澱速度は寅質的に同一であり、同等量の予備処理液体を連続 相に予備添加しても分散液の安定性に影響を与えないことを示しｔこ。

実施例　ＩＶ ２部のマリンクロット■ステアリン酸マグネシウムを１部の　ＩＰＡと混合し、 ついで、適当な量のｌＯセンナストークスのジメチルシリコーン油で希釈して固 体分６％の分散液とした。ＩＰＡに替えてヘプタンを用いて上記の方法を繰り返 し、ついで、沈澱速度を測定した。６ｇのステアリン酸Ｍｇを９４ｇの１０セン チストークス油と混合して、対照試料をも調製した。

表ＩＩ！ 試料　１日　２日　３日 対照例　６　２４　３０ ＩＰＡ予備添加　２　３　９ ヘプタン予備添加　２　１１　１６ ジメチルシリコーン油中の固体分レベルの異なる分散液の安定性に対して、予備 処理液体の予備添加の効果が示された。

衷菓色−ヱ □それぞれ２部のフィッシャー（Ｆｉｓｈｅｒ■）ステアリン酸カルシウム、フ ィッシャーステアリン酸亜鉛およびミース・ケミカル（Ｍｅｔｈｅ＠　Ｃｈｅｍ ｉｃａｌ）ステアリン酸バリウムをＬ部の　ＩＰＡ　と混合し、ついで、適当な 量の１０センチストークスのジメチルシリコーン油で希釈して固体分４％の分散 液を形成させｔ；。ＩＰＡに替えてヘプタンを用い、上記の方法を繰り返しｆ− 、、ＩＰＡ　またはへブタンを予備添加することなく、それぞれの対照試料をも 調製した。１００　ｔｎＱの目盛り付きガラスシリンダー中で、けん濁液の沈澱 速度を監視した。

ステアリン酸Ｚｎ　３０　２０　Ｂ ２部のマリンクロット■ステアリン酸マグネシウムを１部の　ＩＰＡと混合し、 ついで、適当量のライトコ・カーネーション（Ｗｉｔｃｏ　Ｃａｒｎａｔｉｏｎ ＠）白鉱油（６５−７５９Ｕ　Ｓ　）で希釈して固体分４％のけん濁液を形成さ せた。ＩＰＡに替えてヘプタンを用い、上記の方法を繰り返した。

ＩＰＡまＩ；はへブタンを予備添加することなく、対照試料をも調製した。

対照例　１１　２４　− ＩＰＡ予備添加　５−１６ ヘプタン予備添加　６−１１ Ｘ蔦！Ｌヱ■ ２部のフィッシャー■ステアリン酸Ｚｎを１部の　ＩＰＡ　と混合し、ついで、 ユニオン・カーバイド社よりニーコン（ＵＣＯＮ）ＬＢ−６５として市販されて いるポリプロピレングリコールの適当量で希釈して、固体分４％のけん濁液とし た。ＩＰＡに替えてヘプタンを用い、上記の方法を繰り返した。ＩＰＡまたはへ ブタンを予備添加することなく、対照試料をも調製した。

表Ｖｌ 試料 対照例　５８ ＩＰＡ予備添加　４５ ヘプタン予備添加　３２ 実施例　Ｖｌｌ＋ １部のテユラノックス（ＴＵＬＬＡＮＯＸ＠）　５００疎水化シリカを２部のへ ブタンと混合し、ついで、ｌＯセンナストークスのジメチルシリコーン油で希釈 して、固体分１％の分散液を形成させた。ヘプタンを予備添加することなく、対 照試料をも調製した。

金属ステアリン酸塩の分散液とは異なり、この分散液は、シリカとシリコーンと の屈折率が類似しているために透明に近いが、時間の経過とともに沈澱したのち には、ガラスシリンダーの底部にシリカの塊状集積が検出できる。底部に沈澱し ｔ；体積％を沈澱速度の測定に使用した。

表Ｖ１１ ジメチルシリコーン油中の沈澱の体積％試料　１日　２日　３日 対照例　１６　１８　１７ ヘプタン予備添加　１１　１２　１２ 底部に塊状集積した物質は、明らかに異なる充填構造を経ている。このことは、 ２日で１８％集積するが５日では１７％の沈澱である対照例けん濁液の場合に示 されている。

国際調査報告 ＳＡ　３０１３８

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. １．微粒状物質の分散液の連続相への導入に先立って、１ないし約８個の炭素原 子を有する低分子量アルコール、１または２個の炭素原子を有するハロゲン化炭 化水素、３ないし約１１個の炭素原子を有する脂肪族または環状脂肪族のケトン および５ないし約１０個の炭素原子を有する脂肪族または環状脂肪族の炭化水素 により構成されるグループから選択した有効量の予備処理液体で微粒状物質を予 備処理することよりなる、有機流体および／またはシリコーン基剤の流体が上記 の分散液の連続相である微粒状物質の安定な分散液を形成させる方法。
2. ２．上記の分散液の連続相が鉱油、ポリオルガノシロキサン流体およびポリアル キレングリコールよりなるものであることを特徴とする請求の範囲第１項記載の 方法。
3. ３．上記のポリオルガノシロキサン流体が式▲数式、化学式、表等があります▼ 式中、 Ｒは同一であっても異なっていてもよく、１ないし約１２個の炭素原子を有する アルキル基であり、 ｘは約５ないし約５０，０００の数値であるのものであることを特徴とする請求 の範囲第２項記載の方法。
4. ４．上記のポリアルキレングリコールが２ないし約３個の炭素原子を含有するも のであることを特徴とする請求の範囲第２項記載の方法。
5. ５．上記の低分子量アルコールがエタノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノー ル、ｔ−ブタノールおよびｎ−アミルアルコールよりなるものであることを特徴 とする請求の範囲第１項記載の方法。
6. ６．上記の微粒状物質がステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸亜鉛、ステア リン酸カルシウム、ステアリン酸バリウムおよびシリカよりなるグループから選 択したものであることを特徴とする請求の範囲第１項記載の方法。
7. ７．上記の微粒状物質が連続相の重量を基準にして約０．０１ないし約２０重量 ％の範囲の量で分散液中に存在することを特徴とする請求の範囲第１項記載の方 法。
8. ８．上記の微粒状物質が連続相の重量を基準にして約０．１ないし約５．０重量 ％の範囲の量で分散液中に存在することを特徴とする請求の範囲第７項記載の方 法。
9. ９．上記の微粒状物質をその微粒状物質の重量を基準にして約１重量％から１０ ０重量％を超える範囲の量の予備処理液体で予備処理することを特徴とする請求 の範囲第１項記載の方法。
10. １０．上記の微粒状物質をその徴粒状物質の重量を基準にして約５ないし約５０ 重量％の範囲の量の予備処理液体で予備処理することを特徴とする請求の範囲第 ９項記載の方法。
11. １１．上記の微粒状物質をその微粒状物質の重量を基準にして約２５ないし約３ ５重量％の範囲の量の予備処理液体で予備処理することを特徴とする請求の範囲 第１０項記載の方法。
12. １２．上記の予備処理液体がクロロホルムであることを特徴とする請求の範囲第 １項記載の方法。
13. １３．上記の予備処理液体がアセトンであることを特徴とする請求の範囲第１項 記載の方法。
14. １４．上記の予備処理液体がへブタンであることを特徴とする請求の範囲第１項 記載の方法。
15. １５．微粒状物質の有機流体および／またはシリコーン基剤流体の連続相への導 入に先立って、上記の微粒状物質を１ないし約８個の炭素原子を有する低分子量 アルコール、１または２個の炭素原子を有するハロゲン化炭化水素、３ないし約 １１個の炭素原子を有する脂肪族または環状脂肪族のケトンおよび５ないし約１ ０個の炭素原子を有する脂肪族または環状脂肪族の炭化水素により構成されるグ ループから選択した有効量の予備処理液体と接触させることにより得られる、上 記の微粒状物質の上記の有機流体および／またはシリコーン基剤流体中の安定な 分散液。