JPH08506130A - 増粘有機組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 水−混和性有機液体、アルミナ、水及び有効量の、アルミナを所望の程度に凝集又はゲル化させるが剪断力が加えられるとゲル化組成物が粘度を低下させるか又は流動性となるのを許すゲル化剤を含む増粘剪断減粘組成物。

Description

【発明の詳細な説明】 増粘有機組成物 発明の背景 発明の分野 本発明は増粘又は粘性化有機組成物に関する。さらに特定的には、本発明は水 −混和性有機液体化合物を含む剪断減粘可能な増粘組成物に関する。 先行技術の説明 水−混和性有機液体を含む増粘又は粘性化組成物は多様な適用において用途を 見いだしてきた。例えばそのような増粘組成物はペイント、ニス及び類似のコー ティングを表面から除去するためのコーティングリムーバー；グラフィティリム ーバー；航空機で用いるための氷結防止剤などとして用いることができる。典型 的にこれらの増粘有機液体−含有組成物は、所望の水−混和性（溶解性）有機液 体及び組成物に所望の流動学的性質を与える増粘添加物を含む。例えばペイント リムーバーなどのコーティングリムーバーの場合、組成物は傾いた、例えば垂直 な表面に接着するのに十分な粘度を示すことが望ましい。航空機の氷結防止の場 合組成物は、板翼表面が正しく氷結防止されるために、風の剪断作用により除去 されるまで翼の傾いた表面に接着しているのに十分な粘度を示すのが特に重要で ある。 水−混和性有機液体を含む増粘組成物に望まれる性質はチキソトロープ挙動又 は剪断減粘挙動の性質である。そのような配合物は、手動の震 盪、中程度の撹拌などの中程度の剪断力を加えられると静止状態における高度に 粘性のゲルから容易に注入し得る、又は流動性の組成物に戻る。この剪断減粘性 により、噴霧できるか、又は類似に適用できる配合物中に組成物を容易に挿入す ることができる。 発明の概略 従って本発明の目的は増粘有機組成物の提供である。 本発明の別の目的は、水−混和性有機液体を含む増粘有機組成物の提供である 。 さらに別の本発明の目的は、水−混和性有機液体を含む剪断減粘可能な増粘組 成物の提供である。 本発明の上記の、及び他の目的は請求の範囲及び本明細書に示される説明から 明らかになるであろう。 本発明は、水−混和性有機液体；好ましくは水性分散液の形態のアルミナ；水 性分散液中の水を含む水：及びアルミナを凝集させ、ゲル化するように作用する が剪断力が加えられると組成物が減粘する、すなわち低下した粘度を示すのを許 すゲル化剤を含むチキソトロープ性又は剪断減粘可能である増粘有機組成物を提 供する。 好ましい実施態様の説明 本発明の組成物は４つの主成分、すなわち水−混和性有機液体；アルミナ；ゲ ル化剤；及び水を含む。 本発明の組成物で有用な有機液体は、水中で溶解性又は混和性の事実上いずれ の有機液体（又はそれらの混合物）を含むこともできる。有機液体は水とすべて の割合において完全に混和性である必要はないが、一般に“水溶性”であると考 えられるのに十分な混和性を示さなければな らない。有機液体は、少なくとも約３０重量％の量で水に溶解する、又は混合す る程度の溶解性又は混和性を有する。用いることができる適した有機液体の非制 限的例には水溶性又は水−混和性モノ−又はポリヒドロキシ有機化合物、例えば 脂肪族及び芳香族アルコール類、特に炭素数が約１〜約４の脂肪族アルコール類 ；グリコール類；グリコールエーテル類；カーボネート類；窒素含有化合物、例 えばラクタム類、アミド類及びアミン類；ケトン類；エステル類が含まれる。適 した有機液体の特定の例にはメタノール、エタノール、イソプロパノール、ｎ− ブタノール、プロピレングリコール、エチレングリコール、プロピレングリコー ルモノメチルエーテル、プロピレングリコールｔ−ブチルエーテル、ジプロピレ ングリコールモノメチルエーテル、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネ ート、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、蟻酸メチル、酢酸エチル、フタル酸ジオク チル、アセトンなど、ならびに上記のいずれか又はすべての混合物が含まれるが これらに限られるわけではない。ほとんどの場合、有機液体又はそれらの混合物 は、組成物の目的とされる最終用途のための活性成分として作用する有機液体に 基づいて選ばれることが理解されるであろう。例えばペイント（コーティング） リムーバー組成物の場合、Ｎ−メチル−２−ピロリドンが塗面又はコーティング 面からペイント又は他のコーティングを剥がす（ｌｉｆｔ）ことが知られている ので、それが選ばれる。通常グリコールが用いられる氷結防止剤の場合は明らか に、有機液体は組成物の目的とされる用途において活性成分として作用する。有 機液体が担体としてのみ作用し、活性成分は組成物中に挿入される他の化合物（ 又はそれらの混合物）である場合がある。例えば組成物はカビ除去剤としてとし て用いることができ、有機 液体は少量であるが有効量の殺カビ剤（ａｌｇｉｃｉｄｅ）のための担体として 主に作用する。上記の通り水−混和性有機液体の混合物を含むことができる有機 液体は一般に、約３０〜約８５重量％の量、好ましくは約４０〜約８０重量％の 量で組成物中に存在する。 本発明の組成物において増粘剤として用いられるアルミナは、組成物中でチキ ソトロープとして機能するいずれの水和アルミナを含むこともできる。アルミナ 粉末も用いることができるが、一般にアルミナはアルミナ、特にボーマイトアル ミナ（ｂｏｅｈｍｉｔｅ ａｌｕｍｉｎａ）の水性媒体、特に脱イオン水中のス ラリ又は分散液の形態で用いられる。そのような水性分散液又はスラリは、米国 特許第４，７４６，５０３号又は第４，６７６，９２８号に開示されているよう な方法により生成することができ、両者の記載事項はすべての目的に関して引用 することにより本明細書の内容となる。一般にアルミナ分散液は、分散液の生成 法、用いられるアルミナの特定の種類及びアルミナ分散液に求められる粘度に依 存して約１〜約３０重量％のアルミナを含む。アルミナが分散液を介して組成物 中に挿入される場合、分散液（１〜３０重量％のアルミナを含む）は一般に約１ ０〜約７０重量％の量で組成物中に存在する。−般にアルミナはＡｌ₂Ｏ₃として 、チキソトロープとして作用する、すなわち所望の程度の粘度又はゲル生成を組 成物に与えるのに十分な量で組成物中に存在する。有機液体及び存在する他の成 分の量及び種類に依存して、アルミナのＡｌ₂Ｏ₃としての量は広範囲で変化する ことができる。しかし一般にＡｌ₂Ｏ₃としてのアルミナの量は約０．５〜約２５ 重量％の範囲である。 本発明の組成物の第３の主成分はゲル化剤である。凝集剤と考えるこ とができるゲル化剤は、アルミナを、従って組成物を凝集又はゲル化させるよう に作用するいずれの化合物又は物質であることもできる。ゲル化剤は、組成物を 粘性とするのに十分なアルミナのゲル化又は凝集を起こす性質を有していなけれ ばならない。さらにゲル化剤は、剪断力が加えられると組成物が低下した粘度を 示すのを許す種類のものでなければならない。多数のそのようなゲル化剤を用い ることができ、唯一の必要条件はゲル化剤が組成物中に存在する量の水に溶解す る程度の水溶性であることである。一般にゲル化剤として事実上いずれのイオン 性化合物も用いることができる。適したゲル化剤の非制限的例には無機酸類及び ある種の水溶性有機酸類；１価の酸及びある種の水溶性有機酸の塩類；ある種の アミン−型化合物；水酸化アンモニウム；などが含まれる。ゲル化剤の特定の例 には硝酸アルミニウム、塩化アルミニウム、硝酸第２鉄、塩化第２鉄、硝酸マグ ネシウム、塩化ナトリウム、酢酸マグネシウム、水酸化アルミニウムなどが含ま れるがこれらに限られるわけではない。組成物の所望の流動学的性質を得るため に望ましいか、又は必要な場合、１種又はそれ以上のゲル化剤を用いることがで きることがわかるであろう。ゲル化剤は有効量で、すなわち所望の程度のゲル化 を与えるが剪断力が加えられると組成物が流動性となる（低下した粘度を示す） のを許す量で存在する。一般にゲル化剤は組成物の約０．００１〜約１０重量％ 、好ましくは約０．００５〜約５重量％の量で存在する。 本発明の組成物は水の存在も必要とする。水は、アルミナ分散液及び／又はゲ ル化剤中の水も含んで少なくとも約１０重量％、一般に約１０〜約９０重量％、 好ましくは約１５〜約７０重量％の量で存在する。 一般に本発明の組成物は、例えば激しい震盪又は手動の撹拌により与 えることができる剪断力を加えられると剪断減粘する。実際に、組成物が静止状 態にある時は安定なゲルのままであり、それが手動により激しく震盪されると容 易に流動性の、又は注入可能な液体の状態に戻ることは、本発明の組成物の特徴 である。かくして組成物は、組成物を有効に及び平均に表面上に分配することが できるエアゾールディスペンザー及び他の種類の噴霧装置で用いるのに理想的に 適しており、組成物は表面上に適用されるとゲル化又は流れに抵抗し、静止状態 で残るが、例えば手動の震盪により中程度の剪断が用いられるのみで急速に流動 性組成物に変わる。かくして剪断力は、剪断力が加えられると組成物を静止状態 の安定なゲルから流動性の媒体に変えるのに十分な剪断の量でなければならない 。 組成物のｐＨは広範囲で変えることができる。ゲル化剤が酸性又は塩基性材料 を含むことができるという事実により証明される通り、ｐＨは一般に、組成物の 最終目的用途のために所望の程度のｐＨを有することが望まれていなければ、考 慮事項ではない。 上記の通り、組成物が働かされる最終用途に依存して他の添加物を挿入するこ とができる。例えば組成物がペイント又はコーティングリムーバー配合物として 用いられる場合、組成物はコーティングが除去された表面の水洗を容易にするた めに界面活性剤を含むのが有利である。さらにそのようなペイント又はコーティ ングリムーバー用途の場合、ペイント又はコーティングが除去された表面の腐食 を抑制するために腐食防止剤を用いるのが普通である。組成物がグラフィティー リムーバーとして用いられる場合、研磨剤、例えば炭酸カルシウム、コランダム 又はグラフィティーの除去を助けるための研磨剤として作用することができる他 の材料を挿入するのが望ましい。 本発明の組成物の望ましい特徴の１つは、アルミナである増粘剤が比較的不活 性であり、環境的に安全なことである。これは組成物が、比較的大量の組成物が 雨水下水管中に洗い流され得る、又は氷結防止剤の場合、空気中に、及び結局地 上に分散され得る氷結合防止剤、グラフィティーリムーバーなどの用途で用いら れる場合に特に有利である。 本発明をより十分に説明するために、以下の非制限的実施例を示す。 実施例１ ７９．０重量％のエタノール、２０．８重量％のボーマイトアルミナの水性分 散液（２０重量％Ａｌ₂Ｏ₃）及び０．２重量％の水酸化アンモニウム（１．５重 量％の水溶液）を含む組成物を、上記の順序で成分を加えることにより製造した 。成分の各添加の後に組成物を高剪断ミキサー（Ｒｏｓｓ Ｍｏｄｅｌ １００ −Ｌ）を用いて１〜２分間混合した。組成物のｐＨは６．１であり、剪断を止め ると“ゲル”となった。１３週間後、組成物はまだ物理的に安定である、すなわ ち感知できる（シネレシス）相分離又は沈降がないことが見いだされた。組成物 の粘度をコーン／プレート測定系を有するＢｏｈｌｉｎ ＶＯＲレオメーターを 用いて測定した。製造の後の流動学的結果を下記に示す： 剪断速度（秒^-1） 粘度（ｃＰ） １．５ １７，４９０ ５．８ ３，６４４ ２３．３ ８６２ ９２．５ ２２３ この実施例の組成物はグラフィティーリムーバー、氷結防止剤などと して用いることができた。 実施例２ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｌｕｂｒｉｃａｎｔ Ｃｏ．により販売されているエ チレングリコールーベース凍結防止剤を用い、以下の組成を有する氷結防止組成 物を製造した： 重量％ “Ａｎｔｉｆｒｅｅｚｅ” ４８．１ ボーマイトアルミナ分散液（２０％Ａｌ₂Ｏ₃） １２．０ 水 ３８．５ 硝酸マグネシウム（Ｍｇ（ＮＯ₃）₂・６Ｈ₂Ｏ） ０．７ 硝酸アルミニウム（Ａｌ（ＮＯ₃）₃・９Ｈ₂Ｏ） ０．７ 成分を示されている順序で加え、スパチュラを用いて１〜２分間手動混合した 。次いで混合物を１〜２分間音波処理した（Ｈｅａｔ Ｓｙｓｔｅｍｓ−Ｕｌｔ ｒａｓｏｎｉｃｓ，Ｉｎｃ．，Ｍｏｄｅｌ Ｗ−３８５）。配合物のｐＨは６． ０であった。配合物は製造の１１週間後も安定であることが見いだされた。実施 例１の方法により製造後の粘度測定を行い、以下の結果を得た： 剪断速度（秒^-1） 粘度（ｃＰ） １．５ ２，８９１ ５．８ ６２４ ２３．３ １６３ ９２．５ ４９．６ この組成物は、氷結防止剤として用いると、航空機翼上で安定なゲルのままで あり、それにより板翼表面の完全な氷結防止を保証する。しか し航空機が滑走を開始すると、翼の剪断が組成物を流動化し、組成物は翼から流 れ、それにより過剰の重量又は板翼表面との抵触を防ぐ。 実施例３ 実施例２の方法により以下の組成を有する増粘プロピレングリコール組成物を 製造した； 重量％ プロピレングリコール ４７．７ ボーマイトアルミナ分散液（２０％Ａｌ₂Ｏ₃） １１．９ 硝酸マグネシウム（Ｍｇ（ＮＯ₃）₂・６Ｈ₂Ｏ） ０．７ 硝酸アルミニウム（Ａｌ（ＮＯ₃）₃・９Ｈ₂Ｏ） ０．７ 水 ３８．２ 水酸化ナトリウム（５０％） ０．８ ＃４スピンドルを用いたＢｒｏｏｋｆｉｅｌｄ粘度測定は以下の通りである： ＲＰＭ 粘度（ｃＰ） ０．３ ３，３３３ ０．６ ２，０００ ６．０ １，２００ １２．０ ５５０ 実施例４ 以下の成分を示されている順序及び量で高剪断において５〜６分間混合するこ とにより増粘プロピレングリコール組成物を製造した： 重量％ ボーマイトアルミナ分散液（５．９％Ａｌ₂Ｏ₃） ４４．７ プロピレングリコール ５４．６ 水酸化アルミニウム（１．５％） ０．７ 組成物のｐＨは７．３であった。＃４スピンドルを用いたＢｒｏｏｋｆｉｅｌ ｄ粘度測定を以下に示す： ＲＰＭ 粘度（ｃＰ） １０．０ ４，１００ ２０．０ ２，３００ ６０．０ ９７０ １００．０ ６６０ 実施例５ 以下の増粘プロピレングリコール組成物を製造した： 重量％ 水 ３５．０ 硝酸（０．３規定） ５．４ ボーマイトアルミナ分散液（７１．４％Ａｌ₂Ｏ₃） ３．５ プロピレングリコール ５３．８ 水酸化ナトリウム ２．２ 挙げられている最初の３成分を高剪断下（Ｒｏｓｓ Ｍｉｘｅｒ Ｍｏｄｅｌ １００−Ｌ）で１０分間混合した。最後の２成分を示されている順序で加え、 組成物を完了までにさらに５分間混合した。組成物の ｐＨは３．３であった。 組成物は非常にチキソトロープ性であることが見いだされた。＃４スピンドルを 用いたＢｒｏｏｋｆｉｅｌｄ粘度測定は以下の通りである： ＲＰＭ 粘度（ｃＰ） １０．０ １８，２００ ２０．０ １０，６００ ６０．０ ４，１００ １００．０ ２，７００ 実施例５の組成物を実施例４の組成物と比較することによりわかる通り、アル ミナ含有量及びゲル化剤の種類と量を変えることにより組成物の粘度における劇 的な差を生ずることができる。 実施例６ グラフィティーリムーバーとして有用な以下の組成物を製造した： 重量％ ジエチレングリコールモノメチルエーテル ５３．５ 水 ３０．１ ボーマイトアルミナ分散液（２０％Ａｌ₂Ｏ₃） １３．４ 硝酸マグネシウム（ＭｇＮＯ₃・６Ｈ₂Ｏ） ０．７ 硝酸アルミニウム（Ａｌ（ＮＯ₃）₃・９Ｈ₂Ｏ） ０．７ 水酸化ナトリウム（５０％） １．６ 成分を上記の順序で加え、５分間の中程度の撹拌により、及び次いで２〜３分 間の高剪断により混合した。配合物のｐＨは１３であった。＃４スピンドルを用 いたＢｒｏｏｋｆｉｅｌｄ粘度測定は以下の通りである： ＲＰＭ 粘度（ｃＰ） １０．０ ５，７８０ ２０．０ ３，１５０ ６０．０ １，２６０ １００．０ ８６４ 実施例７ ペイント又は他のコーティングリムーバーとして有用な以下の組成物を製造し た： 重量％ 水 ３５．８ ボーマイト（水分散型）アルミナ（７１．４％Ａｌ₂Ｏ₃） ３．５ プロピレングリコール第３ブチルエーテル ３６．０ Ｎ−メチル−２−ピロリドン ２４．０ 塩化ナトリウム ０．７ この組成物を製造する場合、アルミナをゆっくり水に加え、２０分間の中程度 の撹拌を用いて混合し、分散液を生成した。次いで残りの成分を挙げられている 順序で加え、２〜３分間の高剪断を用いて混合した。組成物のｐＨは５．７であ った。＃４スピンドルを用いたＢｒｏｏｋｆｉｅｌｄ粘度測定は以下の通りであ る： ＲＰＭ 粘度（ｃＰ） １０ １０，２００ ２０ ５，０００ ５０ ２，３６４ １００ １，４２０ 実施例８ ペイント又は他のコーティングリムーバーとして有用な以下の組成物を実施例 ７の方法により製造した： 重量％ 水 ３５．７ ボーマイト（水分散型）アルミナ（７１．４％Ａｌ₂Ｏ₃） ３．５ プロピレングリコール第３ブチルエーテル ３５．８ Ｎ−メチル−２−ピロリドン ２３．９ 水酸化アンモニウム（１．５％） １．１ 組成物のｐＨは８．５であった。＃４スピンドルを用いたＢｒｏｏｋｆｉｅｌ ｄ粘度測定は以下の通りである： ＲＰＭ 粘度（ｃＰ） １０ ５，７２０ ２０ ２，９４０ ５０ １，２８４ １００ ７０４ 実施例９ ペイントリムーバーとして有用な以下の組成物を製造した。 重量％ 水 １４．６ 硝酸溶液（０．３規定） ５．０ ボーマイトアルミナ（７１．４％Ａｌ₂Ｏ₃） ３．５ プロピレングリコール第３ブチルエーテル ４５．０ Ｎ−メチル−２−ピロリドン ３０．０ 塩化ナトリウム ０．８ 水酸化アンモニウム（１．５％） １．１ 組成物の製造の場合、硝酸を水に加え、続いてアルミナをゆっくり加えて２０ 分間の中程度の撹拌を用いて混合し、分散液を生成した。残り の成分を挙げられている順序で加え、２〜３分間の高剪断を用いて混合した。組 成物のｐＨは７．３であった。＃４スピンドルを用いたＢｒｏｏｋｆｉｅｌｄ粘 度測定は以下の通りである： ＲＰＭ 粘度（ｃＰ） １０ ４，９８０ ２０ ２，６４０ ５０ １，１６０ １００ ６４０ 実施例１０ 以下のプロピレングリコール−含有組成物を製造した： 重量％ 水 ３５．０ 硝酸溶液（０．３規定） ５．４ ボーマイトアルミナ（７１．４％Ａｌ₂Ｏ₃） ３．６ プロピレングリコール ５３．８ 塩化ナトリウム ２．２ 組成物を製造する場合、硝酸を水に加えた。アルミナをゆっくり加え、１０分 間の高剪断を用いて混合し、分散液を生成した。高剪断の使用を続けながらプロ ピレングリコールを加え、約１分間混合し、続いて塩化ナトリウムを加え、その 後完了まで５分間混合を続けた。組成物のｐＨは３．３であった。＃４スピンド ルを用いたＢｒｏｏｋｆｉｅｌｄ粘度測定は以下の通りである： ＲＰＭ 粘度（ｃＰ） １０ １８，２００ ２０ １０，６００ ６０ ４，１００ １００ ２，７００ 前文の説明及び実施例は本発明の選ばれた実施態様を例示している。 その見解において、変更及び修正が当該技術分野における熟練者により示唆され 、それはすべて本発明の精神及び範囲内にある。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９５年３月９日 【補正内容】 請求の範囲 １．約３０〜約８５重量％の水−混和性有機液体； Ａｌ₂Ｏ₃として計算して約０．５〜約２５重量％の、組成物中でチキソト ロープとして機能する種類の水和アルミナ； 約１５〜約７０重量％の水；及び 約０．００５〜約５重量％の水溶性ゲル化剤を含み、該ゲル化剤は組成物 中に溶解し、該アルミナを凝集又はゲル化させて増粘組成物を生成するが、剪断 力が加えられると該増粘組成物が低下した粘度を示すのを許す種類のものである 剪断減粘可能な増粘組成物。 ２．該アルミナが水性分散液として加えられる請求の範囲第１項に記載の組成 物。 ３．該アルミナが該水性分散液中で約１〜約３０重量％の量で存在し、該水性 分散液が該組成物中で約１０〜約７０重量％の量で存在する請求の範囲第２項に 記載の組成物。 ４．該水和アルミナがボーマイトを含む請求の範囲第１項に記載の組成物。 ５．該ゲル化剤がイオン性化合物を含む請求の範囲第１項に記載の組成物。 ６．該水−混和性有機液体がモノヒドロキシ有機化合物を含む請求の範囲第１ 項に記載の組成物。 ７．該水−混和性有機液体がポリヒドロキシ有機化合物を含む請求の範囲第１ 項に記載の組成物。 ８．該水−混和性有機液体がラクタムを含む請求の範囲第１項に記載の組成物 。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．約３０〜約８５重量％の水−混和性有機液体； 約０．５〜約２５重量％の、組成物においてチキソトロープとして機能す る種類の水和アルミナ； 約１０〜約９０重量％の水；及び 有効量の、該アルミナの凝集又はゲル化を誘導して増粘組成物を生成する が、剪断力が加えられると該増粘組成物が低下した粘度を示すのを許す種類のゲ ル化剤 を含む剪断減粘可能な増粘組成物。 ２．該アルミナがＡｌ₂Ｏ₃として約０．５〜約２５重量％の量で存在する請求 の範囲第１項に記載の組成物。 ３．該アルミナが水性分散液として加えられる請求の範囲第２項に記載の組成 物。 ４．該アルミナが約１〜約３０重量％の量で該水性分散液中に存在し、該水性 分散液が約１０〜約７０重量％の量で該組成物中に存在する請求の範囲第３項に 記載の組成物。 ５．該水が約１５〜７０重量％の量で該組成物中に存在する請求の範囲第１項 に記載の組成物。 ６．該水和アルミナがボーマイトを含む請求の範囲第１項に記載の組成物。 ７．該ゲル化剤がイオン性化合物を含む請求の範囲第１項に記載の組成物。 ８．該水−混和性有機液体がモノヒドロキシ有機化合物を含む請求の範囲第１ 項に記載の組成物。 ９．該水−混和性有機液体がポリヒドロキシ有機化合物を含む請求の範囲第１ 項に記載の組成物。 １０．該水−混和性有機液体がラクタムを含む請求の範囲第１項に記載の組成 物。 １１．該ゲル化剤が約０．００１〜約１０重量％の量で存在する上記１項に記 載の組成物。