JP2000229232A

JP2000229232A - 無機粉末用分散剤

Info

Publication number: JP2000229232A
Application number: JP11031539A
Authority: JP
Inventors: Akira Kobayashi; 亮小林
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 1999-02-09
Filing date: 1999-02-09
Publication date: 2000-08-22

Abstract

(57)【要約】【課題】分散性と長期の分散安定性を同時に兼ね備えた
無機粉末用分散剤を提供する。【解決手段】側鎖のポリアルキレンオキサイド基付加モ
ル数と共重合体主鎖の分子量が特定の範囲のポリアルキ
レングリコールビニルエーテルと無水マレイン酸の共重
合体は、無機粉末の分散効果と、スラリー静置時の固い
沈降層形成を抑制する効果を有しており、各種無機粉末
用の分散に適した分散剤である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は無機粉末用分散剤に
関する。更に詳しくは、塗料、インキ等に使用される無
機顔料、研磨材、セラミックス等に使用される無機粉末
の分散剤に関する。

【０００２】

【従来の技術】塗料、インキにおいて、無機顔料による
隠蔽力、着色力等の特性を最大限に発揮する為に無機顔
料を媒体中で高度に分散させる必要がある。研磨材にお
いても、より高精度の研磨性を実現する為、砥粒粉体を
固い凝集構造を形成しないよう、高度に分散させる必要
がある。また、セラミックス成形においては、より品質
が安定した成形体を得る為には、原料となるセラミック
ス粉体と各種配合物が常に均一な混合物となるよう、原
料粉体を高度に分散させる必要がある。これら無機粉末
分散のため、リグニン系、ナフタレン系等のスルホン酸
塩系分散剤、アクリル酸系、マレイン酸系等のポリカル
ボン酸塩系分散剤等が使用されている。しかし、これら
の分散剤を添加した無機粉末スラリーでも長期的な分散
安定性が必ずしも十分でない。

【０００３】そこで、分散性と長期的な分散安定性を同
時に兼ね備えた分散剤として、側鎖にポリアルキレング
リコール構造を有するカルボン酸系重合体が効果が高い
事が認められている（特開平９−５２９２１号、特開平
１０−２１９１８０号）。しかし、これら実施例に記載
された重合体を用いても、スラリーを静置保管中に粒子
の凝集が進行し、ハードケーキを形成し再分散が困難に
なる等の問題があり、このハードケーキの生成を抑制す
る耐ハードケーキ性に優れる分散剤が求められている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこの問題を解
決するもので、無機粉末の分散性と長期的な分散安定性
に優れ、特に耐ハードケーキ性に優れ、ハードケーキを
形成しにくい分散剤を提供するものである。

【０００５】

【課題を解決する為の手段】前記目的を達成する分散剤
として、ポリアルキレングリコールビニルエーテルと無
水マレイン酸の共重合体及び／又はその加水分解物にお
いて、側鎖のアルキレンオキサイド基付加モル数と共重
合体の重量平均分子量又は重合度が特定の範囲のものが
見出され、該分散剤は無機粉末に対して優れた分散性
と、長期の分散安定性及び耐ハードケーキ性を有する。
側鎖のアルキレンオキサイド基付加モル数と共重合体の
重量平均分子量又は重合度が特定の範囲を外れると、そ
れ以外の構造が同じものであっても長期の分散安定性及
び耐ハードケーキ性で劣ることとなる。両物性に与える
側鎖のアルキレンオキサイド基付加モル数と共重合体の
重量平均分子量又は重合度の影響は極めて顕著である。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。

【０００７】ポリアルキレングリコールビニルエーテル
と無水マレイン酸の共重合体とは、一般式（１）で示さ
れるポリアルキレングリコールビニルエーテルと無水マ
レイン酸を共重合してなる共重合体である。

【０００８】

【化４】

【０００９】（Ａは炭素数２〜４のアルキレン基、アル
キレンオキサイド基付加モル数ｎは３０〜１５０の整数
であり、好ましくは３０〜１００、Ｒ１は水素または炭
素数１〜２０の有機残基）

【００１０】ポリアルキレングリコールビニルエーテル
と無水マレイン酸の共重合体のカルボキシル基の一部ま
たは全部を加水分解した加水分解物も好適に使用するこ
とができる。加水分解物にはその塩も含まれる。塩とし
ては例えばリチウム、ナトリウム、カリウム等のアルカ
リ金属イオン、カルシウム、マグネシウム等のようなア
ルカリ土類金属イオン、アルミニウム、鉄などのような
３価金属イオン、アンモニウム、エタノールアミン、ジ
メチルアミン、トリエチルアミン、トリエタノールアミ
ンなどの有機アミン等が挙げられる。

【００１１】無水マレイン酸には、無水マレイン酸の他
に、無水マレイン酸誘導体や他のα，β−不飽和カルボ
ン酸が含まれていても良い。

【００１２】得られる共重合体の特性を変えない範囲
で、スチレン、αオレフィン等のオレフィン、メチルビ
ニルエーテル、エチルビニルエーテル、ｎ−プロピルビ
ニルエーテル、イソプロピルビニルエーテル、ｎ−ブチ
ルビニルエーテル、イソブチルビニルエーテル等の低級
アルキルビニルエーテルなどの単量体を共重合すること
ができる。

【００１３】ポリアルキレングリコールビニルエーテル
と無水マレイン酸の共重合体、その加水分解物（以下
「ポリカルボン酸系共重合体」という）はそれぞれ単独
で、或いは併用して無機粉末用分散剤に用いることがで
きる。

【００１４】ポリカルボン酸系共重合体の分子量は、Ｇ
ＰＣで測定した重量平均分子量が、ポリエチレングリコ
ール換算で３０，０００〜１５０，０００であり、好ま
しくは５０，０００〜１００，０００である。また、重
合度ｍに換算した場合、ｍが１０〜７０が好ましい範囲
である。ここで重合度ｍとは、重量平均分子量をポリア
ルキレングリコールビニルエーテルと無水マレイン酸の
分子量の合計で除した数値である。重量平均分子量およ
び重合度がその範囲を外れても、短期的には無機粉末に
対して優れた分散性を示すが、長期的に無機粉末が沈降
し、ケーキ状となるなど分散安定性で劣る。

【００１５】ポリアルキレングリコールビニルエーテル
のアルキレンオキサイド基付加モル数ｎは３０〜１５０
の範囲でなければならず、好ましくは３０〜１００の範
囲である。アルキレンオキサイド基付加モル数がその範
囲にあると無機粉末を長期的に良好に分散し、ケーキの
発生を防止することが可能となる。

【００１６】ポリカルボン酸系共重合体の製造方法に
は、公知の重合手段、高分子反応手段を任意に適用しう
る（例えば特開平９−５２９２１号、特開平１０−２１
９１８０号）。本発明の共重合体は、溶媒中での重合及
び無溶媒での重合にて得られる。本発明で使用される溶
媒としては、ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン等の
ベンゼン誘導体、酢酸エチルや酢酸イソプロピル等の有
機酸エステル類、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類、四塩化炭素、クロロホルム等の
有機ハロゲン化物などがあげられるが、溶媒の除去、重
合速度等を考慮するとベンゼン誘導体が好ましい。製造
方法としては、例えば、ベンゾイルパーオキサイド、ア
ゾビスイソブチロニトリル等のラジカル触媒を使用し、
溶媒中で、５〜１５０℃でラジカル共重合を行う溶液重
合、また、溶媒を使用せずにポリアルキレングリコール
ビニルエーテルに無水マレイン酸をよく溶解させた後、
上述のラジカル触媒により５〜１５０℃でバルク重合す
る製法である。

【００１７】本発明の無機粉末用分散剤はポリカルボン
酸系共重合体以外に、湿潤剤、消泡剤、ＰＨ調整剤、凍
結安定剤、増粘剤、流動性改良剤、防腐剤、防黴剤、バ
インダー樹脂、他の分散剤等を併用することができる。

【００１８】本発明の無機粉末用分散剤は、無機粉末の
分散に好適に使用する事ができ、長期的な分散安定性に
優れ、無機粉末の沈降によるケーキの発生を防止するこ
とができる。無機粉末としては無機顔料、研磨材、セラ
ミックス粉等がある。無機顔料としては例えば、二酸化
チタン、亜鉛華、塩基性硫酸鉛、鉛白、リトポン等の白
顔料、カーボンブラック、松煙（ランプブラック）、ボ
ーンブラック、黒鉛、酸化鉄、鉄黒等の黒色顔料、クロ
ームバーミリオン・モリブデン赤、べんがら（酸化鉄）
等の赤顔料、黄鉛、黄色酸化鉄、チタン黄、黄土（オー
カー）等の黄色顔料、クロン緑、コバルト緑、酸化クロ
ム等の緑顔料、群青、紺青等の青顔料、アルミニウム
粉、ブロンズ粉、銅粉、ステンレススチール粉等の金属
粉顔料、アスベスチン、炭酸カルシウム、クレー、ケイ
ソウ土、ホワイトカーボン、ベントナイト、タルク、沈
降性硫酸マグネシウム、バライト、沈降性硫酸バリウ
ム、マイカ、セッコウ等の体質顔料、カオリン、サチン
ホワイト、水酸化アルミニウム、チタンホワイト等の塗
工紙用顔料等が挙げられるが、特にこれらに限定はされ
ない。

【００１９】本発明の無機粉末用分散剤はこの他に、研
磨材用の砥粒分散やセラミックス成形時の分散に使用す
る事ができる。対象となる無機粉末としては例えば、酸
化アルミ、ジルコニア、酸化セリウム、炭化珪素、炭化
ホウ素、窒化ホウ素、炭化チタン、炭化タングステン、
窒化チタン、サイアロン、窒化珪素等の砥粒及びセラミ
ックス原料、コロイダルシリカ、ヒュームドシリカ、ダ
イヤモンド、コランダム、ベーマイト、ガーネット、エ
メリー、ケイ砂、軽石、ケイソウ土、ドロマイト等の砥
粒が挙げられるが、特にこれらに限定はされない。

【００２０】無機粉末用分散剤の使用量は、無機粉末に
対して、０．０１〜２０重量％、好ましくは０．０５〜
１０重量％である。使用形態は水に溶解し水溶液として
も使用できるし、溶融温度が室温以上の場合は粉砕して
粉体としても使用できる。

【００２１】

【実施例】次に、実施例により本発明を更に詳細に説明
する。

【００２２】表１記載のポリカルボン酸系共重合体を水
に溶解し、アンモニア中和しｐＨ７のポリマー水溶液と
した。得られたポリマー水溶液を使用し、ボールミルを
用いてポリカルボン酸系共重合体を純分として０．９８
重量部、ポリエーテル系消泡剤０．０２重量部、酸化チ
タン／ＣＲ−５５０（石原産業製）２０重量部、純水８
０重量部よりなる酸化チタンスラリーを製造した。再分
散性評価の為、得られた酸化チタンスラリー５００ｃｃ
を直径７５ｍｍ密閉容器に移し２０℃にて静置した。１
週静置後及び４週静置後スラリーに、重量２５ｇ、直径
６ｍｍガラス棒を静かに落下させた時の感触によりスラ
リー固さを評価した。次に、スラリー中に、直径５０ｍ
ｍ撹拌翼が１００ｃｃ位置になるように静かに設置し、
回転数４００ｒｐｍにて６０分撹拌後、スラリー上層部
の濃度を固形分により測定し再分散性（％）＝（撹拌後
スラリー濃度）／（調整時スラリー濃度）×１００を算
出した。更に、再分散したスラリーの分散性を確認する
為、塗工紙試験として、基紙として中性紙を用い、再分
散スラリーを基紙の片面に５０μｍの厚さに塗布し、ぶ
つ、むら等がないものを○、ぶつ、むら等のあるものを
×とした。比較ポリマーとしてポリアクリル酸について
も同様に評価した。結果を表１に示す。

【００２３】

【表１】

【００２４】（注１）ケーキ固さ判定基準 ○：ガラス棒が抵抗なく自重で底部に達する。 △：ガラス棒が自重では底部に達するが、若干抵抗感が
ある。 ×：ガラス棒がハードケーキを形成しており力を加えて
も底部に達しない又は、プリン状の凝集層を形成してい
る。

【００２５】表１から明らかなように、本発明の無機粉
末用分散剤により分散した無機粉末スラリーは、ハード
ケーキ及び凝集層の形成が抑制され、４週静置後も再分
散性に優れており、紙塗工試験においてもぶつ、むら等
が無いことから、分散性及び分散安定化性に優れてお
り、取扱い易い事が判る。一方比較例に明らかなように
本発明の重量平均分子量、アルキレンオキサイド基付加
モル数、重合度を外れるものは再分散性、耐ハードケー
キ性が著しく劣ることが明らかである。それらの物性に
与える重量平均分子量、アルキレンオキサイド基付加モ
ル数、重合度の影響が顕著であることがわかる。

【００２６】

【発明の効果】本発明の無機粉末用分散剤は、分散効果
と分散安定効果を同時に兼ね備えており、各種無機粉末
用スラリーの分散剤に適している。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4D077 AA03 AA08 AB02 AB04 AB05 AB06 AB20 AC05 BA02 BA03 CA03 CA15 DC26Z DD03X DD12X DD29Z DE07X DE10X DE12X 4J027 AA08 AC02 AC07 AJ01 BA04 CA14 CA15 CA18 CB04 CB09 4J100 AE09P AK32Q BA03P BA04P BA05P BA06P BA08P CA04 CA31 DA01 HA08 JA15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一般式（１）で示されるポリアルキレン
グリコールビニルエーテルと無水マレイン酸の共重合体
及び／又はその加水分解物からなり、それらの重量平均
分子量が３０，０００〜１５０，０００である、耐ハー
ドケーキ性に優れることを特徴とする無機粉末用分散
剤。【化１】（Ａは炭素数２〜４のアルキレン基、アルキレンオキサ
イド基付加モル数ｎは３０〜１５０、Ｒ１は水素または
炭素数１〜２０の有機残基）
【請求項２】一般式（１）で示されるポリアルキレン
グリコールビニルエーテルと無水マレイン酸の共重合体
及び／又はその加水分解物からなり、それらの重量平均
分子量が５０，０００〜１００，０００である、耐ハー
ドケーキ性に優れることを特徴とする無機粉末用分散
剤。【化２】（Ａは炭素数２〜４のアルキレン基、アルキレンオキサ
イド基付加モル数ｎは３０〜１００、Ｒ１は水素または
炭素数１〜２０の有機残基）
【請求項３】一般式（１）で示されるポリアルキレン
グリコールビニルエーテルと無水マレイン酸の共重合体
及び／又はその加水分解物からなり、それらの重合度ｍ
が１０〜７０である、耐ハードケーキ性に優れることを
特徴とする無機粉末用分散剤。【化３】（Ａは炭素数２〜４のアルキレン基、アルキレンオキサ
イド基付加モル数ｎは３０〜１００、Ｒ１は水素または
炭素数１〜２０の有機残基）
【請求項４】請求項１乃至請求項３のいずれか一の請
求項に記載の無機粉末用分散剤と無機粉末を含有してな
る無機粉末スラリー。