JP2011105959A

JP2011105959A - 多糖顔料分散体

Info

Publication number: JP2011105959A
Application number: JP2011050964A
Authority: JP
Inventors: Darren Mark Ortalano; マークオルタラノ，ダレン; Lori Lynn Lewis; リンルイス，ロリ; Christopher Vissing; ビッシング，クリストファー; Bazzo Joseph P La; バゾ，ジョセフピー．ラ
Original assignee: Sun Chemical Corp
Current assignee: Sun Chemical Corp
Priority date: 1999-12-08
Filing date: 2011-03-09
Publication date: 2011-06-02
Anticipated expiration: 2020-12-08
Also published as: US6294013B1; EP1238017A2; EP1238017B1; BR0016489A; DE60039713D1; JP5623942B2; CN1409747A; WO2001042369A3; KR100726034B1; KR20020070455A; CA2401339C; ATE402983T1; CN1203133C; JP2003516459A; WO2001042369A2; AU2079601A; CA2401339A1

Abstract

【課題】水に分散された少なくとも１つのFD&C及び/D&C顔料、及び多糖樹脂、任意にはスチレン−アクリル樹脂及びエチレンジアミン四酢酸を含む水性顔料分散体に関し、pH−感受性FD&C及びD&C顔料に対して卓越した粘度及び沈降安定性を、良好な色の明度と共に有する分散体の提供。
【解決手段】（i）FD&C顔料及びD&C顔料から選択された顔料；
（ii）多糖樹脂；及び
（iii）水を含んで成る水性顔料分散体。
【選択図】なし

Description

発明の背景：
発明の分野：
本発明は、水基材の化粧品、紙被膜及び食品包装のためのインキを着色するために適切な粘性安定性の水性分散体に関する。より特定には、本発明は、多糖樹脂と共に、水に分散された少なくとも１つの、食品、薬剤及び化粧品（“FD&C”）及び/又は薬剤及び化粧品（“D&C”）顔料を含む水性分散体に関する。

関連技術：
化粧品又は直接的な食品接触のために認定されて来た顔料のみが、水基材の化粧品、食品、及び食品包装、例えばキャンディーラッパーの着色のために使用され得る。化粧品に使用される通常の顔料は、D&C Red 6 (Discdium Salt)、 D&C Red 6 (Barium Lake)、 D&C Red 7 (Dalcium Lake)、 FD&C Yellow 5 (Aluminum Lake)、 FD&C Yellow6 (Aluminum Lake)、 FD&C Yellow 10 (Aluminum Lake) 及びFD&C Blue I (Aluminom Lake) を包含する。それらの上記顔料は、その対応するFD&C及びD&C染料の塩である。

FD&C染料及びD&C染料はすべて、卓越した水溶性を提供する機能的部位、例えばカルボキシル基又はスルホネートを有する。しかしながら、水溶性は、所望しない問題、例えば染料漂白及び染色に導くことができる。それらの問題を妨げるには、FD&C染料及びD&C染料が、それらの機能的部位を金属イオン、例えばナトリウム、バリウム、カルシウム又はアルミニウムによる塩に転換する（“レーキング”）ことによって水不溶性にされる。

配合者は、顔料は水不溶性であることが所望されるが、化粧品又は食品包装にいったん適用されると、顔料は、化粧品又は食品包装のプリント又は着色の間、均等に分布されることが重要であるので、ジレンマと直面する。簡単に言えば、配合者は、水不溶性のレーキングされたFD&C顔料を水に均等に分散することができる。

それらのFC&C顔料の水への分散は、困難な挑戦を提供する。レーキングされた顔料は、水性システムにおいて非常に大きな粘度上昇を引き起こすことができる多量の金属イオン、例えばアルミニウム、バリウム又はカルシウムを含む。例えば、アルミニウムイオンは水において水酸化アルミニウムを形成し、ここで多数の水分子がアルミニウムイオンに“結合されるか”、又は水和化される。十分なアルミニウムイオンが与えられると、水は結果的に、水和化の水のために及びまた、水素結合を通しての隣接する水分子の組織化のために、完全にゲル化することができる。

アルカリ感受性スチレン−アクリル樹脂は通常、産業用有機顔料（例えば、フタロシアニンブルー、ジアリリドイエロー又はカーボンブラック）の分散のためのプリントインキに使用される。しかしながら、それらのアクリル樹脂は、単独では、FD&C又はD&C顔料の安定化において効果的ではなく、そしてアルミニウムイオンはアクリレート官能部にそれ自体結合することができ、そしてスチレンアクリル樹脂は低いpHで水不溶性になるので、ゲル化問題をいっそう重くすることができる。

アメリカ特許第5,059,248号は、FD＆C又はD&C顔料、及び安定剤としてのエチレンジアミン四酢酸又はニトリロ三酢酸の塩を含む水生分散体組成物を開示する。分散体はさらに、低級アルカノール及び/又は水溶性可塑剤を含むことができる。フィルム−形成樹脂、例えばメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、エチルセルロース、セルロースアセテートフタレート、セラック及びポリビニルピロリドンがまた、水性分散体に含まれ得る。

アメリカ特許第4,652,313号は、FD&Cレーキ、ポリマーコロイド、例えばアラビアガム、グアーガム、寒天、キサンガム、PGアルギネート、ヒドロキシプロピルセルロース及びポリマーコロイド、例えばトウモロコシ澱粉を含み、又はポリビニルポリリドンを含むことができる水性レーキ顔料懸濁液を開示する。

アメリカ特許第5,753,021号は、変性された多糖樹脂、キャリヤー及び顔料を含む着色されたインキジェットインキ組成物を開示する。

“万能顔料分散体（Universal Pigment Dispersions）”、すなわちLorama Chemicals, Inc. からのパンフレットは、多糖樹脂、スチレンアクリレート及びエチレンジアミン四酢酸を含む、ペイント組成物への使用のための水性分散体を開示する。

本発明の目的は、均等に食品包装を着色し、そしていったん付着されると、ブリード又はしみないであろう、FD&C及び/又はD&C顔料を含む水性顔料分散体を提供することである。

発明の要約：
１つの観点においては、本発明は、
（i）FD&C顔料及びD&C顔料から選択された顔料；
（ii）多糖樹脂；及び
（iii）水を含んで成る水性顔料分散体に関する。

もう１つの観点においては、本発明は、
（i）FD&C顔料又はD&C顔料、多糖樹脂及び水を均質化してプレミックスを形成すること；そして
（ii）前記プレミックスを、顔料の平均粒度分布が１ミクロン以下になるまで、微粉砕することを含んで成る方法、水性顔料分散体の調製方法に関する。

本発明の水性分散体の特徴は、少なくとも1つのFD&C又はD&C顔料及び多糖の組み合わせである。

本発明の水性分散体の利点は、それが安定し、そして時間と共に粘度の上昇を示さないことである。

好ましい態様の特定の記載：
本発明に使用される顔料は、いずれかのFD&C又はD&C顔料であり得る。好ましいFD&C顔料は、FD&C Red No.40、 FD&C Yellow No.5、 FD&C Yellow No.6及びFD&C Blue No.1を包含する。好ましいD&C顔料は、D&C Red No.6、 D&C Red No.7、 D&C Red No.21、 D&C Red No.22、 D&C Red No.27、 D&C Red No.28、 D&C Red No.30、 D&C Red No.33、 D&C Red No.34、 D&C Red No.36、D&C Orange No.5及びD&C Yellow No.10を包含する。それらの顔料のすべては市販されている。

多糖樹脂は、レーキングされた顔料の金属イオンにより影響される官能基を有すべきではない。さらに、多糖樹脂は、容易にフィルムを形成すべきであり、そして卓越した耐水性を示すべきである。好ましい多糖樹脂は、トウモロコシ澱粉、セルロース及びヒドロキシプロピルセルロースを包含する。特に好ましい多糖樹脂は、43％の多糖樹脂、３％のプロピレングリコール及び54％の水を含む、Lorama Chemicals Inc.,Milton Ontario, Canadaから市販されているJA−250−3である。この樹脂は、6.8のpH、 1.0℃のMFFT及び94.0℃のガラス転移温度を有する。この製品に含まれる多糖樹脂は、500,000〜2,500,000の数平均分子量を有するトウモロコシ澱粉であると思われる。

スチレン−アクリル樹脂は任意には、本発明の水性分散体に含まれ得る。スチレン−アクリル樹脂は、水における顔料の分散を助けるいずれかのスチレン化されたアクリル樹脂であり得る。適切なスチレン−アクリル樹脂は、スチレン/アクリル酸コポリマー、スチレン/アクリル酸/アルキルアクリレートコポリマー、スチレン/メタクリル酸コポリマー、スチレン/メタクリル酸/アルキルアクリレートコポリマーを包含する。特に好ましいスチレン−アクリル樹脂は、S.C.Johnson, Racina, WIから市販されるJoncryl67である。

本発明の水性分散体は、市販の装置及び既知の技法を用いて調製され得る。水性分散体を調製するための特に好ましい方法は、
（i）FD&C顔料及びD&C顔料から成る群から選択された顔料、多糖樹脂及び水を均質化してプレミックスを形成すること；そして
（ii）前記プレミックスを、顔料の平均粒度分布が１ミクロン以下になるまで、微粉砕することをを包含する。

水性顔料分散体は、分散体の合計重量に基づいて、約10〜約35重量％、好ましくは15〜30重量％の顔料を含むことができる。多糖樹脂は、分散体の合計重量に基づいて、約５〜約45重量％、好ましくは10〜40重量％の量で存在することができる。分散体は任意には、分散体の合計重量に基づいて、約１〜約40重量％、好ましくは１〜25重量％のスチレン−アクリル樹脂を含むことができる。

水性顔料分散体は任意には、それらが分散体の所望する性質をそこなわなければ、他の化合物を含むことができる。例えば、その水性分散体はまた、水溶性有機補助溶媒を含むことができる。適切な補助溶媒は、アルカノール（メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、sec−ブタノール及びtert−ブタノール）、多価アルコール（エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール及びグリセロール）、及びアルカノールアミン（モノエタノールアミン、ジエタノールアミン及びトリエタノールアミン）を包含する。

水性顔料分散体に含まれ得るもう１つの任意の化合物は、水酸化アルミニウム形成を低めるためのリガンドである。適切なリガンドは、エチレンジアミノ四酢酸及びその塩を包含する。

次の例は、本発明の好ましい態様を例示し、そして本発明の範囲を限定するものではない。

例１：
下記に列挙される成分を、プレミックスを生成するために、15分間、ホモジナイザーにより混合した：
26.0％のD&C Red No.7 (C19-011, Calsium Lake、 33％の染料含有率、Sun Chemical);
20.0％のA250−3^TM 多糖樹脂溶液（Lorama Chemicals Inc.）;
13.0％のJoncry^TM 67スチレンアクリル樹脂溶液（BC Johnson）;
18.0％のプロピレングリコール；及び
23.0％の蒸留水。

得られるプレミックスを、75°F−90°Fの温度で、再循環モードで、Eiger^TM ミニ−ミルにより18分間、微粉砕した。得られる分散体の初期粘度は50cpsであり、そして室温で少なくとも２ヶ月間、この同じ値でとどまった。

例２（比較）：
例１の一般的方法に従って、水性分散体を、次の成分（多糖を有さない）から調製した：
35.0％のD&C Red No.7 (C19-011, Calcium Lake, 38％の染料含有率、Sun Chemical);
8.75％のJoncryl 67^TM スチレンアクリル樹脂溶液；及び
56.25％の水。

アンモニアを添加し、樹脂を溶解し、そして8.0以上のpHを確保した。

得られる分散体をゲル化した。水を、固形分（全体的な及び顔料）を低めるために練り顔料に添加したが、しかしその分散体の完全なゲル化もまた、生じた。20％〜30％の低い顔料負荷をもたらす多量の水の添加でさえ、分散体の安定性を高めなかった。

例３：
例１の一般的方法に従って、水性分散体を、次の成分から調製した：
29.0％のD&C Red No.6 (C19-012, Barium Lake, 42％の染料含有率、San Chemical)；
27.0％のJoncryl 67^TM スチレンアクリル樹脂溶液；
10.0％のJA250−3^TM 多糖樹脂溶液；
9.0％のプロピレングリコール；及び
25.0％の水。

この分散体の初期粘度は300cpsであり、そして室温で２ヶ月間のエージングの後、わずか400cpsに上昇した。

例４：
例１の一般的方法に従って、水性分散体を、次の成分から調製した：
26.0％のFD&C Yellow No.6 (C69-4537, Aluminum Lake, 43％の染料含有率、Sun Chemical)；
30.0％のJA250−3^TM 多糖樹脂溶液；
10.0％のプロピレングリコール；及び
34.0％の水。

この分散体の初期粘度は2770cpsであった。粘度は、室温で３週間のエージングの後、及び49℃で３日間のエージングの後、変化しなかった。

例５（比較）：
例１の一般的方法に従って、水性分散体を、FD&C Yellow No.5及びJoncryl 67スチレンアクリル樹脂溶液から調製した（但し、多糖は添加されなかった）。多くの異なった組み合わせが試みられるが、その得られる分散体のpH及び粘度は非常に不安定であった。

例６：
例１の一般的方法に従って、水性分散体を、次の成分から調製した：
16.0％のD&C Yellow No.10 (C71-5171, Aluminum Lake,17％の染料含有率、Sun Chemical)；
37.0％のJA250−3^TM 多糖樹脂溶液；
10.0％のプロピレングリコール；及び
37.0％の水。

この分散体の初期粘度は1220cpsであり、これは、室温で、３日後、8000cpsまで上昇した。しかしながら、この粘度はチキソトロープ性であった。

例７：
例６の一般的方法に従って、水性分散体を、次の成分から調製した：
16.0％のD&C Yellow No.10 (C71-5171, Aluminum Lake,17％の染料含有率、Sun Chemical)；
37.0％のJA250−3^TM 多糖樹脂溶液；
10.0％のプロピレングリコール；
1.0％のエチレンジアミン四酢酸；及び
36.0％の水。

この分散体の初期粘度は1230cpsであり、これは、室温での10日間のエージングの後、544cpsまで低下した。理論的に結論づけることは所望しないが、本発明者は、EDTAがアルミニウムをキレート化し、それにより水酸化アルミニウム形成を低めると考える。

例８：
例１の一般的方法に従って、水性分散体を次の成分から調製した：
16.0％のFD&C Blue No.1；
36.0％のJA250-3^TM 多糖樹脂溶液；
8.0％のプロピレングリコール；及び
40.0％の水。

この分散体の初期粘度は良好ではなかった。しかしながら、0.5％のEDTAの添加が、3790cpsの初期粘度を有する分散体を提供し、これは、室温での4日間のエージングの後、2410cpsに低下した。1.0％のEDTAを含む対応する分散体は、3350cpsの初期粘膜を有し、これは、室温での４日間のエージングの後、1900cpsに低下した。

本発明は、その好ましい態様を伴なって、詳細に記載されて来た。しかしながら、本発明は本発明の範囲内で多くの修飾、装置、再配列及び/又は改良を行うことができることは、本発明の開示を考慮して、当業者に明らかであろう。

Claims

（i）FD&C顔料及びD&C顔料から選択された顔料；
（ii）多糖樹脂；及び
（iii）水を含んで成る水性顔料分散体。
前記顔料がFD&C顔料である請求項１記載の分散体。
前記FD＆C顔料が、FD&C Red No.40、 FD&C Yellow No.5、 FD&C Yellow No.6及びFD&C Blue No.1 から成る群から選択される請求項２記載の分散体。
前記顔料が、D&C顔料である請求項１記載の分散体。
前記D&C顔料が、D&C Red No.6、 D&C Red No.7、 D&C Red No.21、 D&C Red No.22、 D&C Red No.27、 D&C Red No.28、 D&C Red No.30、 D&C Red No.33、 D&C Red No.34、 D&C Red No.36、D&C Orange No.5及びD&C Yellow No.10から成る群から選択される請求項４記載の分散体。
前記多糖樹脂が、トウモロコシ澱粉、セルロース及びヒドロキシプロピルセルロースから成る群から選択される請求項１記載の分散体。
前記顔料が、前記分散体の合計重量に基づいて約10〜約35重量％の範囲の量で存在する請求項１記載の分散体。
前記顔料が、前記分散体の合計重量に基づいて約15〜約30重量％の範囲の量で存在する請求項７記載の分散体。
前記多糖樹脂が、前記分散体の合計重量に基づいて約５〜約55重量％の範囲の量で存在する請求項１記載の分散体。
前記多糖樹脂が、前記分散体の合計重量に基づいて約10〜40重量％の範囲の量で存在する請求項９記載の分散体。
スチレン−アクリル樹脂をさらに含んで成る請求項１記載の分散体。
前記スチレン−アクリル樹脂が、スチレン/アクリル酸コポリマー、スチレン/アクリル酸/アルキルアクリレートコポリマー、スチレン/メタクリル酸コポリマー、スチレン/メタクリル酸/アルキルアクリレートコポリマーから成る群から選択される請求項１記載の分散体。
前記スチレン−アクリル樹脂が、前記分散体の合計重量に基づいて約１〜40重量％の範囲の量で存在する請求項11記載の分散体。
前記スチレン−アクリル樹脂が、前記分散体の合計重量に基づいて約１〜25重量％の範囲の量で存在する請求項13記載の分散体。
アルカノール、多価アルコール及びアルカノールアミンから成る群から選択された水溶性有機補助溶媒をさらに含んで成る請求項１記載の分散体。
前記補助溶媒が、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、sec−ブタノール及びtert−ブタノールから成る群から選択されたアルカノールである請求項15記載の分散体。
前記補助溶媒が、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール及びグリセロールから成る群から選択された多価アルコールである請求項15記載の分散体。
前記補助溶媒が、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン及びトリエタノールアミンから成る群から選択されたアルカノールアミンである請求項15記載の分散体。
リガンドをさらに含んで成る請求項１記載の分散体。
前記リガンドが、エチレンジアミン四酢酸又はその塩である請求項19記載の分散体。
水性顔料分散体の調製方法であって、
（i）FD&C顔料及びD&C顔料から成る群から選択された顔料、多糖樹脂及び水を均質化してプレミックスを形成すること；そして
（ii）前記プレミックスを、顔料の平均粒度分布が１ミクロン以下になるまで、微粉砕することを含んで成る方法。