JP2002519460A - 会合的増粘高分子の水系濃縮物、および濃縮物の粘度を下げるための非イオン性界面活性剤の使用方法 - Google Patents

会合的増粘高分子の水系濃縮物、および濃縮物の粘度を下げるための非イオン性界面活性剤の使用方法

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Abstract

(57)【要約】 この発明は、会合的増粘高分子の水系濃縮物に関し、この濃縮物は粘度降下剤として非イオン性界面活性剤を含む。非イオン性界面活性剤は水溶性であって化学式（Ｉ）を有し、ここでＲは６−１２個の炭素原子を有するアルキル基であり、ＡＯはエチレンオキシ基またはプロピレンオキシ基であって、エチレンオキシ基およびプロピレンオキシ基の総数に対するエチレンオキシ基の割合は１：２から５：６であり、ａは７から１６の数字である。この非イオン性界面活性剤が少量存在することによって粘度が驚異的に大幅に降下し、このことによって、濃縮物を増粘の目的に用いるときにその性質に悪影響を与えることなく、高い割合の会合的高分子を有する濃縮物を形成することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 この発明は、会合的増粘高分子の水系濃縮物に関し、前記濃縮物は粘度降下剤
として非イオン性界面活性剤を含む。非イオン性界面活性剤が少量存在すること
によって粘度が驚異的に大きく降下するため、濃縮物を増粘の目的に用いるとき
に、その特性に負の影響を与えることなく、高い割合で会合的高分子を有する濃
縮物の形成が可能となる。
【０００２】 会合的増粘高分子は疎水基を有するため、それらは分子内疎水性会合を形成で
き、分散した粒子の表面に吸着する。結果として会合的高分子は、同じ分子量の
疎水基を持たない対応する高分子よりもかなり大きな増粘効果を有する。会合的
高分子を、容易にポンピングおよび分別できるような低粘度を有する高度に濃縮
された水溶液の形で調製するのは難しいことが公知である。この問題を解決する
やり方の１つは有機溶剤を加えることであるが、有機溶剤は揮発性が高く環境問
題の原因となるため、これは避けるべきである。別のやり方は非イオン性界面活
性剤を加えることで、そのミセル形成能によって濃縮物の粘度を降下できる。
【０００３】 ＥＰ−Ａ−６１８ ２４３は、非イオン性化合物および三重結合を有するアセ
チレンジオールを組合せることによって、粘度が改善されることを示す。その実
施例に示されるとおり、重量比１８．５−２５％の会合的高分子を含み、１０，
０００ｍＰａ・ｓ以下の粘度を有する濃縮物を得るためには、重量比約１５−２
２％の非イオン性化合物と重量比約１−５％のアセチレン化合物との添加が必要
である。
【０００４】 ＥＰ−Ａ−６８２ ０９４から、会合的高分子に対する粘度降下剤として、エ
トキシル化されたアルキルフェノール、エトキシル化されたアルコールおよびポ
リグリコールからなる群から選択される非イオン性界面活性剤を用いることが公
知である。粘度は本質的に降下するが、実施例８によると、４，３００ｍＰａ・
ｓの粘度を有する会合的高分子の２５％濃縮物を得るために、２０％の非イオン
性界面活性剤が要求される。
【０００５】 またＥＰ−Ａ−６８２ ０９４は、アニオン界面活性剤を用い得ることを示す
が、それらはしばしば望ましくない泡立ちと、特定の用途において望ましくない
影響とを起こす。たとえば色組成物中に存在すると、それらは耐水性の低い乾燥
した色塗装となる。
【０００６】 ＥＰ−Ａ−４６０ ８９６は、水系会合的増粘剤の粘度を降下させるためにシ
クロデキストリンを用いることを開示する。
【０００７】 Ｗ０９７／０２３２５から、増粘剤の濃縮物に対する粘度降下剤として、次の
化学式を有する付加物を用いることが公知である。
【０００８】
【化４】
【０００９】 ここでＲ1は６−１０個の炭素原子を有する脂肪族炭化水素基であり、Ｒ2はアル
キレン基であり、ｎは３から７の数字であり、ＤＥ−Ａ１−１９ ６００ ４６
７は、粘度降下剤として特にＣ8アルキルグリコシドを用いることを開示する。
後に述べた２つの参考文献の非イオン性界面活性剤はしばしば良好な粘度降下能
を有するが、それらは水溶解性に限度があり、および／または水系組成物におい
て泡立つ傾向がある。またその界面活性剤は、コーティング組成物およびその乾
燥した層において濁りなどの問題を起こし得る。
【００１０】 この発明の目的は、その後の用途にあまり影響しないような、低い割合の粘度
調節添加剤を有する会合的増粘剤の水系濃縮物を調製可能にすることである。そ
れらはコーティング組成物およびその乾燥した層において濁りを生じるべきでな
い。さらに必要とされるのは、添加剤が泡立ちを起こさないことと、容易に生分
解可能であって毒性を有さないこととである。
【００１１】 これらの目的は、会合的増粘高分子に対する粘度降下剤として、エチレンオキ
シ基およびプロピレンオキシ基からなる親水基を有する非イオン性界面活性剤を
用いることによって達成できることが見出された。この発明に含まれる非イオン
性界面活性剤は次の一般的な化学式を有し、
【００１２】
【化５】
【００１３】 ここでＲは６−１２個、好ましくは７−１０個の炭素原子を有するアルキル基で
あり、ＡＯはエチレンオキシ基またはプロピレンオキシ基であって、エチレンオ
キシ基およびプロピレンオキシ基の総数に対するエチレンオキシ基の割合は１：
２から５：６、好ましくは８：１３から４：５であり、ａは７から１６、好まし
くは８から１４の数字である。これらの非イオン性界面活性剤は泡立ちを防ぐ性
質を有すると同時に、驚異的に良好な粘度降下能を有する。またこれらは容易に
水に溶解できる。このことは、この界面活性剤がカラーフィルムの表面に拡散し
た後、雨でより簡単に洗い流されることを意味する。その結果、カラーフィルム
表面の粘着性が下がり、それがカーボンブラックおよび汚れと結合する傾向が減
少する。
【００１４】 非イオン性付加物のアルキレンオキシ基はランダムに加えられても、ブロック
で加えられてもよく、またはランダム添加およびブロックでの添加の組合せとし
て加えられてもよい。好ましい実施例に従うと、まずエチレンオキシドがアルコ
ールに加えられ、次いでプロピレンオキシドが加えられる。これらの非イオン性
界面活性剤は次の化学式で例示でき、
【００１５】
【化６】
【００１６】 ここでＲは上述の意味であり、ＥＯはエチレンオキシ基を示し、ＰＯはプロピレ
ンオキシ基を示し、ｅおよびｐは数字であって、ｅおよびｐのΣは７−１６、好
ましくは８−１４であり、かつｅ／ｅ＋ｐの割合は１：２から５：６、好ましく
は８：１３から４：５である。
【００１７】 脂肪族基Ｒは直鎖型でも分岐していてもよいが、分岐した脂肪族基は驚くべき
ことに粘度の降下に本質的に寄与することが見出されたため、分岐した脂肪族基
の方が好ましい。分岐した基の例としては次の化学式に含まれるものがあり、
【００１８】
【化７】
【００１９】 ここでｍおよびｐは少なくとも２であり、かつｍ＋ｐ＋２の合計は８−１０であ
る。たとえば、２−エチルヘキシルまたは２−プロピルヘプチルなどである。ま
たは、８−１１個の炭素原子を有するアルキル基であって、そのアルキル鎖が化
学式−ＣＨ（ＣＨ3）−を有する２−４個、好ましくは２−３個の基を含有する
ものである。
【００２０】 化学式Ｉの非イオン性界面活性剤は従来の手法で調製できる。つまり、Ｒが前
述の意味を有する化学式ＲＯＨのアルコールを、たとえばアルカリ触媒の存在下
でアルコキシル化してもよい。アルコキシル化においては、いわゆる狭範囲（na
rrow range）触媒を用いる方が、その結果得られるアルコキシル化物に含まれる
未反応のアルコールの割合が低くなるために好ましい。所望であれば、たとえば
蒸留によって未反応のアルコールを取除くこともできる。
【００２１】 この発明は、会合的高分子の水系濃縮物にも関し、この濃縮物は２３℃および
１２ｒｐｍにおいて測定したときに１００−２０，０００ｃＰ、好ましくは２０
０−１０，０００ｃＰのブルックフィールド粘度を有する。通常、濃縮物は重量
比１０−５０、好ましくは１５−４５％の会合的高分子と、重量比１−２５％、
好ましくは１−１５％の、化学式Ｉに従った非イオン性界面活性剤とを含む。会
合的高分子と非イオン性界面活性剤との重量比は通常１５：１から２：１である
が、より高い割合の非イオン性界面活性剤を、たとえば３：２まで、用いてもよ
い。このことは、濃縮物が非常に高い割合の会合的高分子を含有するとき、たと
えば重量比３５％以上のとき、に考慮されてもよい。
【００２２】 最も一般的なタイプの会合的高分子は、エチレンオキシ基を含むポリウレタン
、ブロック高分子、アルカリ可溶性のアクリル酸エステル、共重合体、およびア
ニオンまたは非イオン性セルロースエーテルであり、これらには炭化水素基など
の疎水基が組込まれている。疎水基は少なくとも２個であり、これらは高分子の
端部に位置しても、高分子鎖の中にあっても、または高分子鎖からぶら下がる基
であってもよい。疎水基は通常、ミセル様の凝集体を形成できる、６−２２個の
炭素原子を有する炭化水素基である。好ましい会合的増粘高分子は非イオン性高
分子である。この発明に含まれる会合的高分子の例は、ＥＰ−Ａ−１１，８０６
、ＥＰ−Ａ−５７，８７５、ＥＰ−Ａ−２４８，６１２、ＥＰ−Ａ−２５０，９
４３、ＥＰ−Ａ−３１０，３４５、ＥＰ−Ａ−３９０，２４０、ＵＳ４，０７９
，０２８、ＵＳ４，２２８，２７７、ＷＯ９３／２４５７７およびＷＯ９４／６
８４０に開示される。会合的高分子の分子量は４，０００から１００，０００で
あることが好適であるが、それ以上の分子量を有する高分子も用いることができ
る。
【００２３】 会合的高分子は通常、水を主成分とする紙のコーティング剤ならびに水を主成
分とするワニスおよび塗料組成物などの、結合剤を含有するコーティング組成物
における増粘剤として用いられる。
【００２４】 好適な結合剤は、アルキド樹脂などのエマルション結合剤、ならびにラテック
ス結合剤、たとえばポリ酢酸ビニル、ポリアクリル酸エステル、酢酸ビニルとア
クリル酸エステルとの共重合体、酢酸ビニルとエチレンとの共重合体、酢酸ビニ
ルとエチレンと塩化ビニルとの共重合体、スチレンとアクリル酸エステルとの共
重合体、およびスチレンとブタジエンとの共重合体などである。ラテックス結合
剤は通常アニオン界面活性剤によって安定化される。化学式Ｉの付加物を含む会
合的高分子は、ラテックス結合剤を含むワニスおよび塗料組成物における使用に
特に好適であることが見出された。
【００２５】 この発明は、以下の実施例によってさらに例示される。 実施例１ 疎水基としてＣ16-18アルキレニル基を有する分子量約１４，０００の会合的
ポリウレタン高分子を重量比２０％含有するいくつかの濃縮物を、１ｇのポリウ
レタン高分子を基準にして１ｍｍｏｌｅの粘度降下界面活性剤を有するポリウレ
タン高分子と、水とを混合することによって調整した。
【００２６】 粘度降下添加剤の化学構造を以下の表に示す。次いで混合物を均一になるまで
撹拌し、混合物のブルックフィールド粘度を２３℃および１２ｒｐｍにおいて測
定した。次の結果が得られた。
【００２７】
【表１】
【００２８】 １） アルコール１モル当り約２．２メチル基。 この結果は、化学式Ｉの化合物が驚異的に良好な粘度降下能を有することを示
す。
【００２９】 実施例２ ９部の水と、下記の表に従ってポリウレタン１ｇ当り１ｍｍｏｌｅの界面活性
剤を有する試験１−８に従った１ｄｌのポリウレタン濃縮物とを含むポリウレタ
ン溶液に基づくワニスを混合することによって、ワニスを調製した。その結果得
られたワニスを２００ｍｍの厚さでガラスプレート上に塗布して乾燥させた。ワ
ニス層の光沢を、８５℃において白い背景に対する反射率を測定することによっ
て測定した。ワニスの透明度を、２段階に分割した目盛上で視覚的に評価した。
以下の結果が得られた。
【００３０】
【表２】
【００３１】 １） アルコール１モル当り約２．２メチル基。 結果に示されるとおり、この発明の界面活性剤によって、試験ＨおよびＩの同
じ鎖長を有する比較用界面活性剤よりも良好な反射率および外観を有するワニス
が得られた。
【００３２】 実施例３ 実施例２と同様にして、市販の会合的ポリウレタン（セボ・デルデン（Sevo D
elden）ＢＶより供給されるセラッド（Serad）１１００ＦＸ）の２０％濃縮物を
調製し、濃縮物のブルックフィールド粘度を定めた。以下の結果が得られた。
【００３３】
【表３】
【００３４】 結果に示されるとおり、この発明に従った化学式Ｉの化合物は驚異的に良好な
粘度降下の効果を有する。
【００３５】 実施例４ 実施例２と同様にして、市販の会合的ポリウレタン高分子（レオックス（Reox
）社より提供されるレオレート（Rheolate）２０８）の２０％濃縮物を調製した
。濃縮物のブルックフィールド粘度を定めたところ、以下の結果が得られた。
【００３６】
【表４】
【００３７】 この結果は、この発明に従った添加剤が濃縮物の粘度をかなりの程度降下させ
たことを示す。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 会合的増粘高分子の水系濃縮物に対する粘度降下剤としての
    、次の化学式の水系非イオン性界面活性剤の使用方法であって、 【化１】 ここでＲは６−１２個の炭素原子を有するアルキル基であり、ＡＯはエチレンオ
    キシ基またはプロピレンオキシ基であって、エチレンオキシ基およびプロピレン
    オキシ基の総数に対するエチレンオキシ基の割合は１：２から５：６であり、ａ
    は７から１６の数字である、使用方法。
  2. 【請求項２】 非イオン性界面活性剤は次の化学式を有し、 【化２】 ここでＲは前記の意味を有し、ＥＯはエチレンオキシ基を示し、ＰＯはプロピレ
    ンオキシ基を示し、ｅおよびｐは数字であって、ｅ＋ｐのΣは７−１６である、
    請求項１に記載の使用方法。
  3. 【請求項３】 Ｒは、次の化学式のアルキル基であり、 【化３】 ここでｍおよびｐは少なくとも２であってｍ＋ｐ＋２の合計は８−１０であり、
    または化学式−ＣＨ（ＣＨ3）−を２−４基を含み、８−１１個の炭素原子を有
    するアルキル基である、請求項１または２に記載の使用方法。
  4. 【請求項４】 エチレンオキシ基およびプロピレンオキシ基の総数に対する
    エチレンオキシ基の割合は８：１３から４：５である、請求項１から３のいずれ
    かに記載の使用方法。
  5. 【請求項５】 会合的高分子はポリウレタンである、請求項１から４のいず
    れかに記載の使用方法。
  6. 【請求項６】 会合的増粘高分子の水系濃縮物であって、濃縮物は請求項１
    から３のいずれかに従って定められる非イオン性界面活性剤を含み、かつ２３℃
    および１２ｒｐｍにおいて測定された１００−２０，０００ｃＰのブルックフィ
    ールド粘度を有することを特徴とする、濃縮物。
  7. 【請求項７】 重量比１０−５０％の会合的高分子と、重量比１−２５％の
    非イオン性界面活性剤とを含むことを特徴とする、請求項６に記載の濃縮物。
  8. 【請求項８】 ２００−１０，０００ｃＰのブルックフィールド粘度を有し
    、重量比１５−４５％の会合的高分子と、重量比１−１５％の非イオン性界面活
    性剤とを含むことを特徴とする、請求項６または７に記載の濃縮物。
  9. 【請求項９】 会合的高分子はポリウレタンであることを特徴とする、請求
    項６から８のいずれかに記載の濃縮物。
  10. 【請求項１０】 会合的高分子の分子量は４，０００−１００，０００であ
    ることを特徴とする、請求項６から９のいずれかに記載の濃縮物。
JP2000557297A 1998-06-30 1999-01-29 会合的増粘高分子の水系濃縮物、および濃縮物の粘度を下げるための非イオン性界面活性剤の使用方法 Pending JP2002519460A (ja)

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