JP2003026958A

JP2003026958A - 水分散性顔料およびその顔料水分散液

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Publication number: JP2003026958A
Application number: JP2001224840A
Authority: JP
Inventors: Takumi Tanaka; 巧田中; Hideji Kagawa; 秀治香川
Original assignee: Daito Kasei Kogyo Co Ltd
Current assignee: Daito Kasei Kogyo Co Ltd
Priority date: 2001-05-09
Filing date: 2001-07-25
Publication date: 2003-01-29

Abstract

(57)【要約】【課題】中性の水に分散されるとき、容易に分解さ
れ、長時間の水分安定性に優れ、被覆安定性にも優れる
水分散性顔料を提供し、かつこの顔料を水に分散させた
顔料水分散液を得る。【解決手段】顔料粉体に下記一般式で示されるアルコ
キシシラン化合物を表面被覆する。【化４】（式中、ｎとｋは１以上の整数、ｍは１〜３の整数であ
り、ｘとｙはそれぞれ１〜３の整数であり、ｘ＋ｙ＝４
である。また、Ｒ_１、Ｒ_２は水素、または炭素数が１〜
１０までの炭化水素基である。）さらに、上記アルコキ
シシラン化合物にて表面処理された顔料粉体を水に分散
させて、顔料水分散液を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば水性のメイ
クアップ化粧品、サンスクリーン化粧料のような水性化
粧料、濁り性の入浴剤、あるいは水性インキ等水分散性
製品に用いられる水分散性顔料およびその水分散性顔料
を含有する顔料水分散液に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、顔料を水に分散させようとする場
合、金属酸化物のような無機顔料では、一般的に中性領
域に等電点があるため、水中で顔料粒子同士が凝縮し、
親水性が高いにも関わらず、すぐに沈降してしまう。そ
こで、親水性を上げるために、等電点がアルカリ性側に
あるアルミナや等電点が酸性側にあるシリカで顔料粒子
表面を被覆するという方法が一般的に採られている。

【０００３】また、カーボンの場合、疎水性が強く、水
には容易に分散されないため、水分散液を調整すること
はきわめて難しい。そのためカーボンではその親水性を
上げるため、グラフト反応により水酸基やカルボキシル
基を導入する試みや、プラズマ照射により水酸基のよう
な親水性の官能基を導入する試みが採られている。

【０００４】一方、白濁性の入浴剤に使用される酸化チ
タンでは、例えば、特公平７−１７４９４号公報、特開
平３−２９４２２０号公報に開示されているように、ア
シル化アミノ酸系界面活性剤や、ポリエチレングリコー
ルのような分散性非イオン界面活性剤と脂肪酸石ケンで
被覆するという方法が採られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、金属酸
化物の顔料を水に分散させる際に採られている、顔料粒
子表面にアルミナやシリカで処理することによって、水
との親和性をあげるという方法では、その表面活性のた
めに水分散性が十分に得られないという問題点がある。

【０００６】また、カーボンの場合に採られている、グ
ラフト反応よりその表面に水酸基やカルボキシル基を導
入する試みや、プラズマ照射により水酸基のような親水
性の官能基を導入するという方法は、工業的にスケール
アップが困難で、コスト高になるという問題点がある。

【０００７】一方、白濁入浴剤に用いられるような酸化
チタンの場合に採られている、アシル化アミノ酸系界面
活性剤で被覆する方法や、ポリエチレングリコールのよ
うな水分散性非イオン界面活性剤と脂肪酸石ケンで被覆
するという方法では、短時間の分散性はよいが、長時間
の水分散安定性が得られないという問題点や、被覆例と
被覆される顔料との間に化学結合が存在しないため被覆
安定性が優れないという問題点があるため、水性の化粧
料や、インキには適さない。

【０００８】本発明は、このような問題点を解消するた
めになされたもので、中性の水に分散されるときに容易
に分散され、長時間水分散安定性に優れ、被覆安定性に
も優れる水分散性顔料を提供し、併せてこの水分散性顔
料を水に分散させた顔料水分散液を提供することを目的
とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段および作用・効果】前記目
的を達成するために、第１発明による水分散性顔料は、
顔料粉体に下記一般式

【化２】（式中、ｎとｋは１以上の整数、ｍは１〜３の整数であ
り、ｘとｙはそれぞれ１〜３の整数であり、ｘ＋ｙ＝４
である。また、Ｒ_１、Ｒ_２は水素、または炭素数が１〜
１０の炭化水素基である。）にて示されるアルコキシシ
ラン化合物を表面処理してなることを特徴とするもので
ある。

【００１０】本発明の水分散性顔料によれば、アルコキ
シシラン基部分が顔料粉体と反応し、顔料粉体表面にポ
リエチレングリコール基を導入することによって、いか
なるｐＨにおいても優れた水分散性を示すことができ
る。また、この表面処理された顔料粉体を水分散液とし
たとき、その水分散液は凝集沈降を起こしにくい安定な
分散体とすることができる。さらにこの過程において、
前記のアルコキシシラン化合物は顔料粉体表面の水酸基
のような官能基と反応をおこし、一般的にアルコール脱
離して顔料表面に化学結合されることによって固着され
るので、被覆安定性はきわめて良好であり、ホモミキサ
ーのような強力なせん断がかかる撹拌装置で撹拌されて
も前記アルコキシシラン化合物が離脱することはない。

【００１１】本発明においては、前記一般式にて示され
る、アルコキシシラン化合物の顔料粉体への表面処理量
は、その表面処理される顔料粉体の粒子径によるが、一
般的に、０．１〜５０ｗｔ％の処理量とするのが好まし
い。一般的に５０ｗｔ％を越えると、アルコキシシラン
化合物が顔料粉体と反応せずにアルコキシシラン同士が
反応し、副生成物を反応させる確率が高くなるため好ま
しくない。一方、表面処理量が０．１ｗｔ％未満になる
と、目的とする水分散性を十分に発揮することができな
くなるので好ましくない。

【００１２】次に、第２発明による顔料水分散液は、第
１発明に係る分散性顔料を含有することを特徴とするも
のである。この第２発明において、第１発明のアルコキ
シシラン化合物が表面処理された顔料粉体の水分散性中
の濃度は８０ｗｔ％以下とするのがよい。８０ｗｔ％を
越えると分散液の粘度が著しく上昇するためハンドリン
グが困難となるので好ましくない。なおこの濃度の下限
については用途に応じて設定されるべきであり、特に限
定されるものではない。ここで、前記水分散液を調整す
る際には、ホモミキサーやあるいはビーズミルのような
特殊ミキサーを利用する方が分散安定性の優れた分散体
を調整することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】次に、本発明による水分散性顔料
およびその顔料を含有する水分散液の実施の形態につい
て説明する。

【００１４】本発明による水分散性顔料において下記一
般式；

【化３】（式中、ｎとｋは１以上の整数、ｍは１〜３の整数であ
り、ｘとｙはそれぞれ１〜３までの整数であり、ｘ＋ｙ
＝４である。またＲ_１，Ｒ_２は水素、または炭素数が１
〜１０までの炭化水素基である。）にて示されるアルコ
キシシラン化合物としては、例えば、デグサ社からＤＹ
ＮＡＳＩＬＡＮ４１４０の名称で市販されているポリエ
ーテルシラン（ｎ＝１０、ｋ＝３、ｍ＝１、ｘ＝１、ｙ
＝３、Ｒ_１＝ＣＨ_３、Ｒ_２＝Ｈ）、信越化学工業（株）
からＫＢＭ−６４１，ＫＢＭ−７１３の名称で市販され
ているポリエーテルシラン化合物等が挙げられる。

【００１５】これらのアルコキシシラン化合物を顔料表
面に被覆処理する方法としては、次のような方法があ
る。

【００１６】まず、表面に被覆するべき所定量のアルコ
キシシラン化合物を濃度が１〜２０ｗｔ％になるように
適当な溶剤に溶解する。これを例えばヘンシェルミキサ
ー等の適当なミキサーに入れ、その後被覆されるべき顔
料粉体を投入し、一定時間撹拌する。この後、撹拌しな
がらミキサーを加熱減圧して溶剤を除去した後、約１０
０℃にて６時間加熱し、その後粉砕して目的とする水分
散性顔料を得る。ここで用いられる溶剤としては、イソ
プロピルアルコール、アセトン、塩化メチレン等のアル
コキシシランを溶解することができる極性有機溶媒が好
ましい。

【００１７】こうして得られる水分散性顔料粉体は、前
記一般式にて示されたアルコキシシランがアルコールを
脱離した形で、化学結合して表面被覆されている。

【００１８】ここで、前記一般式にて示されるアルコキ
シシラン化合物の被覆量は特に限定されるものではない
が、原料となる粒子粉体の粒子径によって異なり、十分
な水分散性が得られる最小の被覆量であればよい。しか
し、一般的には被覆量が５０ｗｔ％を越えると、アルコ
キシシラン化合物同士が反応し、副生成物を反応させる
確率が高くなり、好ましくない。一方、０．１ｗｔ％未
満の場合にはいかなる粒子径の顔料粉体の場合でも十分
な水分散性が得られなくなるため好ましくない。

【００１９】本発明により表面被覆される顔料粉体とし
ては、無機顔料、有機顔料、カーボン、樹脂粉体顔料が
ある。ここで、無機顔料としては、酸化チタン、ベンガ
ラ、黄酸化鉄、黒色酸化鉄、群青、亜鉛華、酸化マグネ
シウム、酸化ジルコニウム、マイカ、セリサイト、タル
ク、シリカ、カオリン、炭酸カルシウム、水酸化クロ
ム、ケイ酸マグネシウム、酸化アルミニウム、硫酸バリ
ウム、チタン被覆雲母等が挙げられる。また、有機顔料
としては、リソールルビンＢ、レーキレッドＣ、リソー
ルレッド、ローダミンＢ、ヘリンドンピンクＣＮ、パー
マネントレッド、ベンジジンオレンジＧ、フタロシアニ
ンブルー等が挙げられる。また、樹脂粉体顔料としては
ナイロンパウダー、アクリルパウダー、シリコンパウダ
ーなどが挙げられる。

【００２０】また、本発明の顔料水分散液を調整する方
法としては、次のような方法がある。すなわち、上記の
ような方法で調整された水分散性顔料を、８０ｗｔ％ま
での範囲の適当な濃度になるように、撹拌機付の槽に水
と共に投入し、ある程度混合撹拌する。次いで、この水
スラリー液を内部および羽根をセラミック加工したビー
ズミル（ダイノミル）に１０回パスするように通過させ
る。このときのビーズは０．５ｍｍφでジルコニア製が
好ましい。このようにすると表面処理顔料粉体は粉砕さ
れながら分散され、かつ、粒子が細かくなりながら分散
されるので分散安定性がさらに向上する。

【００２１】また、このような分散体を調整する際に、
適当な分散剤、例えば非イオン界面活性剤のエチレンオ
キシド８モル付加のポリオキシエチレンラウリルエーテ
ル（以下ＰＯＥ（８）ラウリルエーテルのように記
す）、ＰＯＥ（２０）セチルエーテル、ＰＯＥ（６）ス
テアリルエーテル、ＰＯＥ（３０）オレイルエーテル、
ＰＯＥ（２０）ソルビタンモノラウレート、ＰＯＥ（２
０）ソルビタンモノパルミテート、ＰＯＥ（２０）ソル
ビタントリステアレート、ＰＯＥ（２０）ソルビタンモ
ノオレエート、ＰＯＥ（２０）モノステアレート、デカ
グリセリルモノラウレート、ＰＯＥ（４０）硬化ヒマシ
油等の他、ＰＯＥ（１０）オクチルフェノールエーテ
ル、ＰＯＥ（３５）ノニルフェノールエーテル、ポリエ
チレングリコール、オキシエチレンオキシプロピレンブ
ロックポリマー（エチレンオキシド６０％平均分子量〜
５，４００）等が０．１〜３０ｗｔ％配合された場合、
さらに安定な分散液を得ることができる。

【００２２】なお、化粧料に配合される前記化粧料顔料
の配分量としては、化粧料の総量に対して０．１〜１０
０ｗｔ％が好ましく、より好ましくは１〜６０ｗｔ％で
ある。また、前記化粧料の剤型としては、二層状、油中
水型エマルジョン、水中油型エマルジョン、ジェル状、
スプレー、ムース状、油性、固形状等、従来公知の剤型
を使用することができる。特に、サンスクリーン剤の用
途には、二層状、油中水型エマルジョン状、ジェル状が
好ましく、また、ファンデーションの用途には、固形
型、固形エマルジョン状、ジェル状、油中水型エマルジ
ョン、水中油型エマルジョン、油状、ムース状などが好
ましい。

【００２３】

【実施例】次に、本発明による水分散性顔料およびその
顔料を含有する顔料水分散液の具体的な実施例について
説明する。

【００２４】（実施例１）デグサ社より市販のアルコキ
シシラン、ＤＹＮＡＳＩＬＡＮＥ４１４０が石原産業社
製酸化チタン（ＣＲ−５０）に対して2ｗｔ％になるよ
うに秤量し、このアルコキシシランが５ｗｔ％となるよ
うにイソプロピルアルコールに溶解する。

【００２５】次に、このアルコキシシランイソロピルア
ルコール溶液をヘンシェルミキサーに投入後、所定量の
酸化チタン（ＣＲ−５０）を投入し３０分間撹拌する。
この後、撹拌しながら温度を８０℃まで上昇させ、減圧
する。イソプロピルアルコールが完全に除去されるま
で、撹拌、加熱減圧を続ける。

【００２６】次いで、完全にイソプロピルアルコールが
除去された後、ヘンシェルミキサーより払い出し、加熱
乾燥機に入れ１００℃で６時間加熱処理をした後、パル
ベライザーで粉砕して、前記シラン化合物で表面処理さ
れた酸化チタンを得た。

【００２７】（実施例２）実施例１と同様のアルコキシ
シランを用い、原料として微粒子酸化チタンである石原
産業社製酸化チタン（ＴＴＯ−Ｓ−３）に対して８ｗｔ
％となるように秤量し、前記実施例１と同様の方法で前
記シラン化合物で表面処理された微粒子酸化チタンを得
た。

【００２８】（実施例３）信越化学工業（株）より市販
のアルコキシシラン、ＫＢＭ−６４１が微粒子酸化亜鉛
である住友大阪セメント社製酸化亜鉛（ＺｎＯ−３５
０）に対して１０ｗｔ％となるように秤量する以外は、
実施例１と同様の方法で表面処理された微粒子酸化亜鉛
を得た。

【００２９】（実施例４）実施例３で使用したのと同じ
アルコキシシランが赤酸化鉄に対して５ｗｔ％となるよ
うに秤量する以外は、実施例１と同様の方法で表面処理
赤酸化物を得た。

【００３０】（実施例５）信越化学工業（株）より市販
されているＫＢＭ−７１３が、三菱化学製カーボンモナ
ーク８００に対して、５ｗｔ％となるように秤量する以
外は、実施例１と同様の方法で４表面処理カーボンモナ
ークを得た。

【００３１】（比較例１〜４）比較例として、実施例１
〜４に使用した親水性の原料を、それぞれ使用した。

【００３２】（比較例５）実施例１と同様の酸化チタン
を使って、特開平３−２９４２２０号公報に記載の方法
により、ポリエチレングリコールと脂肪酸石ケンにて被
覆処理した酸化チタンを得た。

【００３３】（実施例６）実施例２にて得られた表面処
理微粒子酸化チタン６０重量部と、数平均分子量が２０
０００のポリエチレングリコール２４重量部と精製水７
４重量部をホモミキサーにて混合撹拌した後、０．５ｍ
ｍφのジルコニアビーズを充填したダイノミルで１０回
パスさせて、顔料水分散液を得た。

【００３４】（実施例７）実施例３にて得られた表面処
理微粒子酸化亜鉛８０重量部とＰＯＥ（８）ラウリルエ
ーテル２７重量部と精製水７３重量部をホモミキサーに
て混合撹拌した後、実施例６と同様の方法にて顔料水分
散液を得た。

【００３５】（実施例８）実施例５にて得られた表面処
理カーボンモナーク７０重量部とＰＯＥ（２０）ソルビ
タンモノラウレート２５．５重量部と精製水７４．５重
量部とで、実施例７と同様の方法により顔料水分散液を
得た。

【００３６】（比較例６〜８）比較例６〜８のそれぞれ
の未処理原料を使用し、それぞれ同様の方法で顔料水分
散液を得た。

【００３７】これら実施例１〜５および比較例１〜５の
結果を表１にまとめた。それぞれの顔料の水分散性につ
いては、５０ｍｌビーカーに精製水３０ｍｌをとり、顔
料粉体を投入したときの自己分散性（撹拌なし）を目視
により評価し、また、分散安定性に付いては１０分間ス
ターラーにて撹拌後、２４時間後の濁り度で評価した。

【表１】

【００３８】また、実施例６〜８および比較例６〜８の
結果を表２にまとめた。顔料水分散液の分散状態は目視
にて、分散安定については５０℃の恒温槽中で一ヶ月後
の状態を目視にて評価した。

【表２】

【００３９】表１に示されたとおり、本発明における水
分散化粧料について、水への分散性は非常によく、また
表２で示されたように、本発明の顔料水分散液について
も、分散状態、分散安定性が共によく、良好な結果であ
る。これら水分散顔料あるいは水分散液を使用して、分
散性の非常に高い水性のメイクアップ化粧品やサンスク
リーン化粧品あるいは、水性のインキが製造可能にな
る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】顔料粉体に下記一般式【化１】（式中、ｎとｋは１以上の整数、ｍは１〜３の整数であ
り、ｘとｙはそれぞれ１〜３の整数であり、ｘ＋ｙ＝４
である。また、Ｒ_１、Ｒ_２は水素、または炭素数が１〜
１０の炭化水素基である。）にて示されるアルコキシシ
ラン化合物を表面処理してなることを特徴とする水分散
性顔料。
【請求項２】請求項１に記載の水分散性顔料を含有す
ることを特徴とする顔料水分散液。