JP2000239595A - 顔料分散剤 - Google Patents
顔料分散剤Info
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Abstract
シウムを、湿式粉砕して製造するときに用いることによ
りスラリーを低粘度化し、ポンプ圧送をスムーズに行う
ことができる顔料分散剤を提供すること。 【解決手段】 式〔I〕 【化1】 で表されるポリアクリル酸及び/又はポリメタクリル酸
の部分金属中和塩であって、前記式中Mは、水素:一価
金属のモル比が6:4〜2:8であり、水溶液のpHが
3〜6.5の範囲であり、かつ重量平均分子量が10000〜500
00であることを特徴とする顔料分散剤。
Description
び/又はポリメタクリル酸の部分中和塩からなり、湿式
粉砕時に用いる炭酸カルシウムスラリー用顔料分散剤に
関する。
用する場合、例えば、塗被紙用水系塗料などにおいて
は、炭酸カルシウムの分散剤性に優れているものが強く
要求される。塗被紙の製造においては、炭酸カルシウム
スラリーの粘度が高いと、良好な塗布がされにくくな
る。また、塗布後蒸発乾燥する水分量についても少量で
あることが望まれる。また、塗被紙製造上、炭酸カルシ
ウムを微粒化することが高白紙光沢度発現に有用であ
る。そこで、少量の使用で高濃度スラリー状炭酸カルシ
ウムの湿式微粉砕を可能にする顔料分散剤が希求されて
いる。また、微粉砕時に高濃度スラリーがポンプ圧送さ
れるが、高流動性であればコストパフォーマンス上も有
用である。
リポリリン酸ソーダ、ヘキサメタリン酸ソーダ等のリン
酸系ソーダ塩が、有機系としては、ポリアクリル酸ソー
ダ、ナフタレンスルホン酸ソーダ等が用いられる。しか
しながら、このような分散剤による顔料スラリーの低粘
度化および経日安定性は満足できる状態ではなかった。
マレイン酸との共重合物を塗被紙用顔料分散剤として使
用することが提案されている。しかし、これらの分散剤
は塗被紙製造に用いられる炭酸カルシウムの、湿式粉砕
時のスラリーの低粘度化に有効ではない。
るように、特定のアクリル酸/マレイン酸との共重合物
を併用することにより顔料スラリーの粘度の上昇などを
抑制することができる。しかし、これらの分散剤はいず
れも製造に手間がかかり、安価で更に有効な顔料分散剤
が望まれていた。
アクリル酸塩ではいずれも、微粉砕時の炭酸カルシウム
スラリーが増粘してしまうという問題があった。
料として使用する微粒子炭酸カルシウムを、湿式粉砕し
て製造するときに用いることによりスラリーを低粘度化
し、ポンプ圧送をスムーズに行うことができる顔料分散
剤を提供することを目的とする。
について鋭意検討を重ねた結果、式〔I〕
の部分金属中和塩であって、前記式中Mは、水素:一価
金属のモル比が6:4〜2:8であり、水溶液のpHが
3〜6.5の範囲であり、かつ重量平均分子量が10000〜500
00であることを特徴とする顔料分散剤を用いることによ
り、湿式粉砕時の炭酸カルシウムスラリーの粒径を微粒
化でき、粘度を著しく下げるのに有効であり、またポン
プ圧送も容易なスラリーを製造可能であることを見出
し、この知見にもとづいて本発明をなすに至った。
クリル酸及び/又はポリメタクリル酸の部分金属中和塩
は、重量平均分子量は10000〜50000の範囲である。重量
平均分子量は10000〜20000の範囲がより好ましい。重量
平均分子量が10000より低い場合は、湿式粉砕時のスラ
リーの低粘度化はできない、即ち低分子化合物が多くな
ると粘度低減されにくい。また、50000より高い場合、
粉砕によって生じた粒子の再凝集が起こりやすいので、
低粘度化を妨げる。更に重量平均分子量が20000より高
い場合、程度は小さいものの粒子の再凝集によって低粘
度化が妨げられる。
クロマトグラフィー(GPC)によりポリエチレングリ
コールを標準物質とすることによって容易に測定でき
る。
リウムなどがあるが、ナトリウムが好ましい。
溶液のpHは、固形分濃度40%に調整した液をガラス電
極法により測定した値である。部分中和塩の溶液のpH
が、3より小さいと軽質炭酸カルシウム、重質炭酸カル
シウムスラリーで気泡が発生しさらにその粘度が急激に
上昇するため顔料の分散の効果が満足いくものでない。
pHが、6.5を越えたら軽質炭酸カルシウム、重質炭酸
カルシウムスラリーが凝集して微粒化できない。pHが
3〜6.5の分散剤であれば顔料の分散性が著しく良好で、
湿式粉砕時の微粒化にも著しく有効である。特に、pH
4〜6の分散剤であれば、顔料の分散性が著しく良好
で、湿式粉砕時の微粒化にも著しく有効である。
るポリアクリル酸及び/又はポリメタクリル酸の部分金
属中和塩において、式中Mの、水素:一価金属のモル比
は6:4〜2:8の範囲であれば顔料分散性は著しく良
好である。このモル比が6:4よりも該金属のモル比が
小さい場合は、炭酸カルシウムのスラリーで気泡が発生
し更にその粘度が上昇するため、顔料の分散が満足いく
ものでなく、2:8より該金属のモル比が大きい場合
は、湿式粉砕の微粒化が満足行くものでない。
タクリル酸を水酸化ナトリウムなどの一価金属の水酸化
物で部分中和した後重合溶媒中で重合開始剤と共に滴下
して重合させることにより製造できる。
アクリル酸及び/又はポリメタクリル酸の部分金属中和
塩において式中Mの、水素:一価金属のモル比は、アク
リル酸及び/又はメタクリル酸と部分中和に使われる水
酸化ナトリウムなどの一価金属の水酸化物の仕込みモル
比によって決定される。
タクリル酸(A)と、一価金属水酸化物(B)をA:B
=1.0:0.4〜0.8のモル比で混合したアクリル
酸又はメタクリル酸の部分金属中和塩を重合することに
よって製造される。A:B=1.0:0.4であれば、
上記式〔I〕中Mの水素:一価金属のモル比が6:4と
なり、A:B=1.0:0.8であれば、水素:一価金
属のモル比は2:8となる。A:Bのモル比がこの範囲
より一価金属水酸化物のモル比が小さければ、炭酸カル
シウムのスラリー調製時に気泡が発生し更にその粘度が
上昇するため、顔料の分散が満足行くものではない。ま
た一価金属水酸化物のモル比が大きければ、湿式粉砕の
微粒子化が満足行くものでない。
通常、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸
カリウム等の過硫酸塩、t−ブチルハイドロパーオキサ
イド、過酸化水素水のような水溶性過酸化物が一般的で
ある。これらの開始剤は単独で用いても良いし、併用し
ても良い。
応温度60〜100℃、反応時間を0.5〜20時間で
行う。
及び/又はポリメタクリル酸部分中和塩の重量平均分子
量は、反応温度、重合開始剤の量、重合系への連鎖移動
剤の導入等によって調節することができる。
ることができるが、顔料としては炭酸カルシウムが好ま
しく、軽質炭酸カルシウムが特に好ましい。
本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例
に限定されるものでない。
液174g(1.35モル)を混合撹拌し、アクリル酸部分金
属中和塩水溶液を調製した。撹拌機、温度計、環流冷却
管をとりつけた1000mlフラスコに純水163gを仕込み撹
拌しながら、80℃に加熱した。ここに、先に調製したア
クリル酸部分金属中和塩水溶液と12重量%過硫酸アンモ
ニウム水溶液60.0gを各々独立にかつ同時に3時間で滴
下した。滴下終了後、2時間熟成させポリアクリル酸部
分金属中和塩を得た。得られた水溶液を40重量%まで濃
縮して分散剤として用い、以下に記すように一連の粉
砕、測定を実施した。仕込みモル比より、上記式〔I〕
中Mの、水素:一価金属のモル比は4.6:5.4であ
った。また測定の結果、重量平均分子量は14000、
ポリアクリル酸中和塩のpHは5.0であった。
水と本発明の分散剤を合計で175g採取しホモミキサーを
用いて撹拌しながらカルサイト系立方状の軽質炭酸カル
シウム(粒径3.3μm)325gを加えて軽質炭酸カルシウ
ムスラリーを調製した。分散剤添加量は軽質炭酸カルシ
ウムに対し固形分で0.7重量%とした。その後ホモミキ
サーで低速で10分撹拌を続けた後、容量600mlのベッセ
ルに移し、得られた粗スラリーを、6連式サンドグライ
ンダー(アイメックス(株)製)を用いて、粗スラリー
/ガラスビーズの容積比1.0/1.2で2時間湿式粉砕し
た。粉砕後、ガラスビーズを100メッシュ金網を用い
て、濾過し最終スラリーを得た。得られたスラリーの粘
度と粒径を測定した。
炭酸カルシウムの代わりに、重質炭酸カルシウム(粒径
15μm)を用いる以外は、全て同じ方法でスラリーを調
製し、その粘度と粒径を測定した。
として軽質炭酸カルシウムと重質炭酸カルシウムの混合
物のスラリーを組成比(60/40、50/50、20/80)で変化
させて調製し、その粘度と粒径を測定した。
H=4.01(フタル酸塩標準液)、pH=6.86(中性リン酸
塩標準液)、pH=9.18(ほう酸塩標準液)の3つの標準
液を用いて25℃で行い、部分中和塩の40重量%水溶液の
pHを求めた。
ソー社製のゲルパーミエイションクロマトグラフィー
(GPC)で測定した。詳しい条件を以下に示す。 カラム;OH pak SB-806 HQ + SB804 HQ + SB802.5 HQ
(昭和電工株式会社製)検出器;示差屈折計 溶離液;0.05mol/L 硝酸ナトリウム水溶液とアセトニト
リルの容積比8:2混合液 標準物質;ポリエチレングリコール
度を東機産業社製ブルックフィールド型(B型)粘度計
で測定した。また、その粒径を島津製作所社製の遠心沈
降型粒度分布測定装置(SACP-2-20型)で測定した。 メ
ッシュ積算ふるい上の値を、それぞれの粒径範囲でもと
めガウス粒度分布に換算し算出する。但し、2μm以下
の粒径の区分(%)の大小で粒径が微粒であることを示
す。
クリル酸を用いて反応し、アクリル酸を部分中和する3
1%NaOH水溶液の添加量と重合開始剤である過硫酸アン
モニウム水溶液の滴下量を変更することによって得た。
応し、アクリル酸を部分中和する31%NaOH水溶液の添
加量を発明のモル比、溶液のpHを本発明の範囲外で変
えて得た。比較例3と4は、スラリー化せず、粘度、粒
径を測定できなかった。
ンT-40を用いた。
散剤の性状を表1に示す。さらに、得られた顔料分散剤
を用いて湿式微粉砕後の炭酸カルシウム最終スラリーの
挙動を調べた。粘度を表2、表3、表4に、粒径を表
5、表6に示した。
により湿式粉砕時のスラリー粘度上昇の問題もなく微粒
化でき、ポンプ圧送もスムーズに行えたことが明らかに
なった。
び/又はポリメタクリル酸の部分中和塩である本発明の
顔料分散剤を用いることにより、顔料スラリーの粘度を
適切に維持でき、顔料を微粒化できた。また、ポンプ圧
送などの操業安定性にも著しく有効である。
Claims (3)
- 【請求項1】 式〔I〕 【化1】 で表されるポリアクリル酸及び/又はポリメタクリル酸
の部分金属中和塩であって、前記式中Mは、水素:一価
金属のモル比が6:4〜2:8であり、水溶液のpHが
3〜6.5の範囲であり、かつ重量平均分子量が10000〜500
00の範囲であることを特徴とする顔料分散剤。 - 【請求項2】 前記ポリアクリル酸及び/又はポリメタ
クリル酸の部分金属中和塩の重量平均分子量が10000〜2
0000の範囲である請求項1記載の顔料分散剤。 - 【請求項3】 アクリル酸又はメタクリル酸(A)と一
価金属水酸化物(B)をA:B=1.0:0.4〜0.
8のモル比で混合したアクリル酸又はメタクリル酸の部
分金属中和塩を重合することを特徴とする請求項1記載
の顔料分散剤の製造方法。
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