JPH0819365B2 - 顔料分散剤 - Google Patents

顔料分散剤

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JPH0819365B2
JPH0819365B2 JP62299882A JP29988287A JPH0819365B2 JP H0819365 B2 JPH0819365 B2 JP H0819365B2 JP 62299882 A JP62299882 A JP 62299882A JP 29988287 A JP29988287 A JP 29988287A JP H0819365 B2 JPH0819365 B2 JP H0819365B2
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義朗 松原
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日本油脂株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、塗料、インキ製造において被覆用組成物に
顔料を混合する際用いられる顔料分散剤に関するもので
ある。
(従来の技術) 顔料を使用する塗料、印刷インキ、着色プラスチック
などの色材工業では、各種界面活性剤が多く使用されて
いる。
顔料を分散媒に分散するとき、分散媒にぬれやすいか
どうかが重要な要素である。たとえば有機顔料は水に分
散しようとしても分散剤なしでは一般に困難である。
また色材で高外観性を得るには顔料をできるだけ微小
にする必要がある。しかし顔料は、その乾燥工程でアグ
リゲイション(aggregation)またはアグロメレイショ
ン(agglomeration)の状態でかなり凝集しているし、
顔料−水のペースト状態でもそれらが凝集していること
は電子顕微鏡でも確認される。この凝集体を破壊するた
めにはかなり大きなエネルギーを必要とする。そこで、
この分散エネルギーを軽減するために顔料を活性剤で表
面処理することにより凝集を迎えるなどの方法がとられ
ている。
また、分散された顔料はブラウン運動によって衝突し
再凝集を起こす可能性がある。そこでブラウン運動を迎
えるために分散媒の粘度を増加させたり、顔料表面に荷
電を与えたり、また、吸着層を作ったりして一定の距離
以内に粒子が近づかないようにしたり、自然沈降を防ぐ
ため比重差を少なくしたりして凝集を防ぐ工夫がなされ
ている。
具体的な分散剤としては特開昭60−166318号公報、
特開昭61−174939号公報および特開昭61−61623号
公報などで提案されているものがある。
(本発明が解決しようとする問題点) 上記の顔料分散剤の内、,の公開特許公報に記載
されている顔料分散剤(以下,の顔料分散剤と言
う)は構造中に塩基性の官能基を持ち:この塩基性の官
能基が顔料表面に吸着し、その結果形成された吸着層の
立体反発効果により微粒化された顔料を安定に保つとい
うものであるが、構造中の塩基により効果が発現される
性質上、いわゆる酸性顔料に対しては絶大な効果を発揮
するが:塩基性の顔料に対してはほとんど効果はあらわ
れず、かえって外観性の低下、塗膜の軟化等の不都合を
引き起こすこともある。
またの公開特許公報に記載されている顔料分散剤は
構造中に酸性の官能基を持ち、,の顔料分散剤で分
散が難しい塩基性の顔料に対して効果が期待されるが、
顔料分散剤の分子量が小さいため、分散効果は不充分で
あった。
一般に塩基性の顔料の分散性を向上させるためには、
分散樹脂中に酸価を持たせれば良いといわれているが、
通常のアルキッド樹脂、アクリル樹脂においては、カル
ボキシル基の分布が全くのランダムであり、このため立
体反発効果を持たせるための充分な吸着層ができにく
く、結果として分散性はそれほど向上しない。
本発明は塩基性顔料に対して効果の優れた顔料分散剤
を提供することを目的としている。
(問題点を解決するための手段) 本発明者等は次の一般式 (式中のR1は炭素数2〜25の2価の脂肪族、脂環式また
は芳香族炭化水素基であり、部分的に−O−基、−CO0
基を有しても良い。R2は炭素数3〜5のアルキレン基、
mは5〜500、nは1〜50を示す。)で表わされる化合
物を、顔料分散剤として用いると、この顔料分散剤はそ
の構造において、顔料表面に吸着する部分と、立体反発
効果を呈するための吸着を形成する部分とにはっきりわ
かれており、且つ分子量の設定が容易であるため、外観
向上効果など顔料分散安定化効果が著しく改善されるこ
とを見出し、本発明を完成するに至った。
本発明の顔料分散剤を構成する式(1)で表わされる
化合物において、 はアルキレンエステル基を表わすが、アルキレン基は炭
素原子数3〜5が好ましく、特に好ましいアルキレン基
はペンタメチレン基であり、これはε−カプロラクトン
から誘導される。
式(1)の化合物は次のようにして製造される。R1
炭素原子数が2〜25の脂肪族ジオール、たとえばエチレ
ングリコール、プロピレングリコール、1,4ブタンジオ
ール、1,6ヘキサンジオール、1,10−デカンジオール、
ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ネオ
ペンチルグリコール、トリエチレングリコール、ポリエ
チレングリコール、ポリプロピレングリコールなど、ま
たはR1の炭素原子数が2〜25の脂環式ジオール、たとえ
ば、水素化ビスフェノールA、シクロヘキサン1,4ジオ
ール、などまたは芳香族環を含んだジオール、たとえ
ば、ビスフェノールジヒドロキシプロピルエーテル、さ
らには、上記ジオールと二塩基酸例えばテレフタル酸、
イソフタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸
などを脱水縮合させることにより得られる炭素原子数2
〜25のポリエステルジオールなどジオールに無水ピロメ
リット酸を加え、窒素雰囲気下で140℃〜170℃、好まし
くは150℃〜160℃でエステル化反応を行ない、両末端に
水酸基を持ち主鎖中にカルボキシル基を持った、直鎖状
のポリエステルを得る。この場合、キシレン、セロソル
ブアセテート、エチルセロソルブ、ソルベッソ100(芳
香族系溶媒、エッソスタンダード社製,商品名)などの
水酸基またはカルボキシル基と反応性のない有機溶媒を
使用してもよい。この末端に水酸基を持ち、主鎖中にカ
ルボキシル基を持った直鎖状のポリエステル(またはポ
リエステル溶液)に、テトラブチルチタネート、ブチル
錫ジラウレートなどの触媒の存在下に、ε−カプロラク
トン、δ−バイロラクトン、γ−ブチロラクトンなどの
ラクトン類を開環重合させ、式(1)のカルボキシル基
を含むポリエステル化合物を得る。mの値が5未満の場
合は、充分な立体反発効果が得られず、充分な顔料分散
性が得られない。また500を越える場合は、顔料への吸
着力が弱くなり、顔料分散性が低下する。nの値が50を
越える場合は、分散樹脂との相溶性が悪くなり、顔料分
散性は低下する。
得られたポリエステル化合物は、トルエン、キシレ
ン、ソルベッソ100などの芳香族系溶媒、酢酸エチル、
酢酸ブチルなどのエステル系溶媒、n−ブタノールなど
のアルコール系溶媒などの非水系溶媒で希釈して使用し
てもよい。
本発明の顔料分散剤は、各種顔料、各種樹脂を加え分
散して分散ペーストとして用いられる。この場合、顔料
としては塗料業界で通常使用されている各種の無機、有
機顔料が用いられ、無機顔料としては例えばカーボンブ
ラック、亜鉛華、酸化チタン、アンチモン白、酸化鉄
黒、ベンガラ、鉛丹、カドミウムエロー、硫化亜鉛、リ
トポン、硫酸バリウム、硫酸鉛、炭酸バリウム、鉛白、
アルミナホワイト等が、又有機顔料としてはアゾ系、ポ
リ縮合アゾ系、メタルコンプレックスアゾ系、ベンゾイ
ミダゾロン系、フタロシアニンブルー系、フタロシアニ
ングリーン系、チオインジコ系、アンスラキノン系、フ
ラバンスロン系、インダンスレン系、アンスラピリジン
系、ピランスロン系、イソインドリノン系、ペリレン
系、ペリノン系、およびキナクリドン系の各種顔料が用
いられる。
また上記分散ペーストに用いられる分散樹脂として
は、アルキッド樹脂、オイルフリーアルキッド樹脂、エ
ポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹
脂、グアナミン樹脂、尿素樹脂等が挙げられる。
本発明の顔料分散剤を用いた分散ペーストは、顔料分
散剤を顔料に対して、0.01〜500%、好ましくは、0.1〜
200%(重量比)添加し、次いで1種または2種以上の
上記分散樹脂を混合した後、必要に応じて塗料工業にお
いて使用される溶媒、例えば、トルエン、キシレン、ソ
ルベッソ100、ソルベッソ150等の芳香族炭化水素系溶
媒、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶媒、メチ
ルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系
溶媒の1種または2種以上を加え、通常の分散機、例え
ば、ロールミル、ボールミル、サンドグラインドミル、
ペイントシェーカー、プラネタリーミキサー、ハイスピ
ードディスパー分散機等を用いて製造される。
顔料に対して、添加する顔料分散剤の添加量が0.01%
未満の場合は、充分な顔料分散性が得られず、また分散
ペーストの貯蔵安定性が劣り、また500%を越える場合
は、顔料表面に吸着せず遊離した顔料分散剤が存在し、
顔料分散性が劣る。
かくして得られる分散ペーストは、極めて良好な顔料
分散性と貯蔵安定性を示し、分散ペーストとして有用で
ある。
(作用) 本発明の顔料分散剤が、極めて顔料分散性と貯蔵安定
性に優れるのは、構造中のカルボキシル基が顔料表面に
強く吸着し、かつポリエステル部分が立体反発層を形成
し、顔料粒子の再凝集を妨げていることに起因している
ものと思われる。
(実施例) 以下、実施例、比較例、応用例、応用比較例により本
発明をさらに詳細に説明する。尚各例中、部および%は
特記しない限り重量部および重量%を示す。
実施例1 冷却管、窒素ガス導入管、温度計、撹拌羽根を備えた
反応容器に、キシレン37.5部、セロソルブアセテート3
7.5部、ネオペンチルグリコール17.8部、無水ピロメリ
ット酸31.9部を仕込み、150〜160℃に昇温し、窒素ガス
雰囲気下、5時間反応を行なった。樹脂酸価が334以下
になった時点で50℃まで冷却し、ε−カプロラクトン24
9.7部、テトラブチルチタネート0.6部を加え、150℃で
5時間撹拌を行なった。加熱残分が76%以上になった時
点で冷却し、キシレン312.5部、セロソルブアセテート3
12.5部を加え、顔料分散剤(1)を得た。得られた顔料
分散剤の特性値を表1に示す。
実施例2〜16 表1に示す原料成分を用い、顔料分散剤(2)〜(1
6)を実施例1と同様な方法で製造した。これらの顔料
分散剤の特性値を表1に示す。
比較例1〜2 表1に示す原料成分を用い、顔料分散剤(17)〜(1
8)を実施例1と同様な方法で製造した。これらの顔料
分散剤の特性を表1に示す。
比較例3 n−オクタノール7.2部、ε−カプロラクトン92.8
部、およびジブチル錫ジラウレート0.003部を窒素雰囲
気下で撹拌し、1時間以内で160℃に加熱した。99%の
加熱残分が得られるとただちに付加反応を終えた。この
ε−カプロラクトンポリエステル16.9部に、キシレン20
部、酢酸エチルセロソルブ10部にデスモジュールN(ヘ
キサメチレンジイソシアネートの3量体、加熱残分75
%)7.2部、ジブチル錫ジラウレート0.004部を加えて、
窒素雰囲気下60℃で、OH基が完全に反応するまで加熱撹
拌した。
さらにこの反応混合物をキシレン10部で希釈し、N−
メチル−ピロリドン10部に溶かした。1,12−ジアミノド
デカン0.8部をすみやかに加えた。当初に反応したNCO基
の66%が反応したとき、反応混合物をキシレン13.2部で
希釈し、N−メチルピロリドン10部に溶かしたN,N−ジ
アリンメラミン1.9部を加えた。反応混合物を70℃で加
熱し、この温度で1時間撹拌した。
得られた顔料分散剤(19)の粘度はU−V(ガードナ
ー気泡粘度:25℃)、加熱残分は25.5%であった。
比較例4 撹拌器、温度計、窒素ガス導入管およびジーン/スタ
ークトラップを着けた還流コンデンサーを備えた500ml
四つ口フラスコに、1,2,4,5−ベンゼンテトラカルボン
酸25.4g、2−エチルヘキシルアルコール39.0g、キシレ
ン50mlの混合物を加え、ここにテトラブチルチタネート
0.2gを加え、窒素気流中160〜180℃にて18時間加熱還流
させ、発生した水分はジーン・スタークトラップで分離
した。反応終了後、150℃にて減圧下にキシレンを除去
し、59.0gの淡褐色の油状物を得た。得られた顔料分散
剤(20)の酸価は96.0mg KOH/gであった。
応用例1 実施例1で得られた顔料分散剤(1)を用い、表2の
分散配合により、ペイントシェーカー(レッドデビル社
製)で顔料を分散し、分散ペーストAを得た。得られた
分散ペーストの平均粒径と貯蔵安定性を測定した。その
結果を表2に示す。次に分散ペーストを用いて表2の塗
料配合により塗料を作成した。次にその塗料に希釈用シ
ンナー(セロソルブアセテート/キシレン=50/50%比
混合溶媒)を加えてフォードカップNo.4で粘度20秒(25
℃)になるように調整した後、下記の如くしてつくった
塗装試験板にスプレー塗装を行ない、140℃で30分間焼
き付けて試験片を得た。得られた試験片の30℃鏡面光沢
(ドリゴン変角光沢計、ハンターラボラトリー製)を測
定した。測定結果を表2に示す。
上記塗装試験板としては、リン酸亜鉛鋼板に、日本油
脂(株)製「アクアNo.4200(商品名)」を乾燥膜厚20
μmになるように電着塗装し、170℃で20分間焼き付
け、さらに中塗塗料として日本油脂(株)製「エピコN
o.1500シーラーTX−100(商品名)」を乾燥膜厚25μm
になるように塗布し、140℃で30分間焼き付けたものを
使用した。」 応用例2〜16 表2に示す分散配合により、応用例1と同様に分散を
行ない、分散ペーストB〜Pを得た。得られた分散ペー
ストの平均粒径および貯蔵安定性の結果を表2に示す。
分散ペーストを用いて表2に示した配合により塗料を作
成し、応用例1と同様にして、試験片を作成し、30度鏡
面光沢度を測定した。測定結果を表2に示す。
応用比較例1〜7 表2に示す分散配合により、応用例1と同様に分散を
行ない、分散ペーストQ〜Wを得た。得られた分散ペー
ストの平均粒径および貯蔵安定性の結果を表2に示す。
分散ペーストを用いて表2に示した配合により塗料を作
成し、応用例1と同様にして試験片を作成し、30度鏡面
光沢度を測定した。測定結果を表2に示す。
(発明の効果) 応用例1〜16の結果から明らかなように実施例1〜16
の本発明の顔料分散剤を用いた分散ペースは塗膜の外観
(30度鏡面光沢度)と分散ペーストの平均粒径から明ら
かなように顔料分散性(30度鏡面光沢度)と貯蔵安定性
が優れていることがわかる。応用比較例1ではアルキレ
ンエステル部分のmが500を越える場合であり、顔料分
散性と貯蔵安定性が劣っている。応用比較例2では一分
子中にカルボキシル基のnが50を越える場合であり、顔
料分散性と貯蔵安定性が劣っている。特開昭60−166318
号公報による応用比較例3は顔料分散性と貯蔵安定性が
劣っている。特開昭61−61623号公報による応用比較例
4は顔料分散性と貯蔵安定性が劣っている。本発明の顔
料分散剤を顔料に対して0.01未満使用した応用比較例5
及び本発明の顔料分散剤を使用しない応用比較例7はい
づれも顔料分散性と貯蔵安定性が劣っている。本発明の
顔料分散剤を顔料に対して500%を越えて使用した応用
比較例6は顔料分散性に劣っている。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】次の一般式 (式中のR1は炭素数2〜25の2価の脂肪族、脂環式また
    は芳香族炭化水素基であり、部分的に−O−基、−CO0
    基を有しても良い。R2は炭素数3〜5のアルキレン基、
    mは5〜500、nは1〜50を示す。)で表わされるカル
    ボキシル基を含むポリエステル化合物から成る顔料分散
    剤。
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