JP2017519875A - 粒子の表面処理方法、そうして得られた粒子及びそれの使用 - Google Patents
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Abstract
Description
・シリコーン油処理された粒子は強いダスチング傾向を示す。例えば3.9g/cm3の比較的高い密度を有する二酸化チタンは絶対にこのような傾向を示すべきではないが、シリコーン油処理の後の強いダスチング傾向がUS3,649,321(特許文献2)から知られている。ダスチング傾向は二次加工の時に非常に問題となり、場合によっては安全性にすら関わる。
Rは、R1、メチルまたはヒドロキシであり;
R1は、式(II)のポリエーテル残基であり;
−Z−(O−CmH2m−(n−1))o−[O−(EOx,POy,BOz)−R3]n (II)
式中、
Zは、炭素原子数2〜4、好ましくは炭素原子数3の分岐状または非分岐状アルキレン残基であり、
mは、2〜4、好ましくは3であり、
nは、1〜3、好ましくは1または2、特に好ましくは1であり、
oは、0〜1、好ましくは0であり、
(EOx、POy、BOz)は、オキシエチレン−(EO)、オキシプロピレン−(PO)及び/またはオキシブチレン−単位(BO)を含むオキシアルキレン残基であり、ここでx、y及びzはそれぞれ≧0であり、そしてx、y及びzのうちの少なくとも一つは0ではなく、
R3は、nが1の時は水素であり、または炭素原子数1〜4の炭化水素残基であり、
但し、R1において、炭素原子及び酸素原子の合計は少なくとも70であり、
aは、20から200、好ましくは30から、40から、50から、60からで、170まで、160まで、150まで、140まで、130まで、120まで、110まで、特に好ましくは70から100であり、
bは、1〜50、好ましくは2から、3から、4からで、30まで、25まで、20まで、特に好ましくは5〜15であり、但し、残基RのいずれもR1ではない時は、bは少なくとも3である]
及び少なくとも一種のフタレート不含の可塑剤、
を含むコーティングを備えたTiO2、BaSO4、ZnSまたはリトポン一次粒子からなる粒子であって、
この際、式(I)の少なくとも一種の化合物が、0.01〜2重量%、好ましくは0.05〜1重量%、より好ましくは0.1〜0.8重量%、更により好ましくは0.2〜0.6重量%、特に好ましくは0.3〜0.5重量%の割合で存在し、及び
少なくとも一種のフタレート不含の可塑剤が、0.01〜4.0重量%、好ましくは0.05〜2.0重量%、より好ましくは0.1〜1.6重量%の割合で存在し、
重量%の値は、使用する乾燥した一次粒子の重量を基準とする、
上記粒子に関する。
R1が、式(II)のポリエーテル残基であり、ここで
Zが、炭素原子数2〜4、好ましくは炭素原子数2または3の非分岐状アルキレン残基であり、
oが0であり、
xが、0〜20、好ましくは3〜15、特に好ましくは4〜10であり、
yが、5〜100、好ましくは8〜50、特に好ましくは10〜30であり、
zが、0〜20であり、
R及びR3及び残りの定義は請求項1に定義した通りである、
少なくとも一種の式(I)の化合物を含むコーティングを備えた本発明による粒子である。
Rが、メチルであり、
aが、80〜95であり、
bが、5〜8であり、
R3が、水素であり、
xが、3〜5であり、
yが、10〜25であり、
zが、0である、
少なくとも一種の式(I)の化合物を含むコーティングを備えた本発明による粒子である。
−カルボキシル基から選択される少なくとも一つの酸基を有する炭素原子数6〜21の脂肪族炭化水素と一価もしくは多価脂肪族アルコールまたはこれらの混合物とのエステル、例えば多価脂肪族カルボン酸のエステル、例えばアルキルカルボン酸アルキルエステルまたはアルキルジカルボン酸ジアルキルエステル、ポリエチレングリコールジアルキルカルボン酸エステル、特に多価脂肪環式カルボン酸のエステル、例えばシクロヘキサンジカルボン酸のエステル、特に1,2シクロヘキサンジカルボン酸のエステル;
−スルホニル基−SO3H、またはスルフィニル基−SO2Hから選択される少なくとも一つの酸基を有する炭素原子数6〜21の脂肪族炭化水素と一価もしくは多価の脂肪族もしくは芳香族アルコールまたはこれらの混合物とのエステル;例えばアルカンスルホン酸アルキルエステルまたはアルカンジスルホン酸ジアルキルエステル、ポリエチレングリコールジアルキルスルホン酸エステル、アルカンスルホン酸アリールエステルまたはアルカンジスルホン酸ジアリールエステル;
−芳香族1,4−ジカルボン酸または芳香族トリカルボン酸と一価しくは多価の脂肪族アルコールまたはこれらの混合物とのエステル。
Rは、R1、メチルまたはヒドロキシであり;
R1は、式(II)のポリエーテル残基であり;
−Z−(O−CmH2m−(n−1))o−[O−(EOx,POy,BOz)−R3]n (II)
式中、
Zは、炭素原子数2〜4、好ましくは炭素原子数3の分岐状または非分岐状アルキレン残基であり、
mは、2〜4、好ましくは3であり、
nは、1〜3、好ましくは1または2、特に好ましくは1であり、
oは、0または1、好ましくは0であり、
(EOx、POy、BOz)は、オキシエチレン−(EO)、オキシプロピレン−(PO)及び/またはオキシブチレン−単位(BO)を含むオキシアルキレン残基であり、ここでx、y及びzはそれぞれ≧0であり、そしてx、y及びzのうちの少なくとも一つは0ではなく、
R3は、同一かまたは異なり、nが1の時は水素であり、または炭素原子数1〜4の炭化水素残基であり、
但し、R1において、炭素原子及び酸素原子の合計は少なくとも70であり、
aは、20から200、好ましくは30から、40から、50から、60からで、170まで、160まで、150まで、140まで、130まで、120まで、110まで、特に好ましくは70から100であり、
bは、1〜50、好ましくは2から、3から、4からで、30まで、25まで、20まで、特に好ましくは5〜15であり、但し、残基RのいずれもR1ではない時は、bは少なくとも3である]
及び少なくとも一種のフタレート不含可塑剤またはこれらの混合物と、同時にまたは相次いで接触させ、
この際、式(I)の少なくとも一種の化合物が、0.01〜2重量%、好ましくは0.05〜1重量%、より好ましくは0.1〜0.8重量%、更により好ましくは0.2〜0.6重量%、特に好ましくは0.3〜0.5重量%の割合で使用され、及び
少なくとも一種のフタレート不含の可塑剤が、0.01〜4.0重量%、好ましくは0.05〜2.0重量%、より好ましくは0.1〜1.6重量%の割合で使用され、
重量%の値は、使用する乾燥した一次粒子の重量を基準とする、
上記方法である。
−Y−(O−CmH2m−(n−1))o−[O−(EOx,POy,BOz)−R3]n (IIa)
残基及び指数について上記の定義及び好ましい態様を有し、ここで残基Yは末端が不飽和であり、好ましくはC=C二重結合を有し、更に好ましくは酸素に対してアリル性不飽和であり、特にアリルエーテルである。
V1:乾燥相中でのTiO2粒子の処理
二酸化チタンの乾式表面処理のための出発材料は、噴霧乾燥出口から直接得られる、酸化ケイ素及び酸化アルミニウムからなる無機変性が施されたルチル変態のTiO2であった。この粉末を、本明細書の最後の表1に記載の成分と記載の量で混合し、そしてレーディゲミキサー中で60分間均一化した。その後、表面処理されたTiO2を、スチームジェットミル中で18barの蒸気を用いて乾式粉砕した。その代わりに、粉砕は、ピンミル、エアジェットミル、ローラーミルまたはボールチューブミルを用いて行うことができる。以下の例2〜4では、こうして製造された試料を用いて試験を行った。
ポリエーテルシロキサン及びフタレート不含の可塑剤を用いたTiO2の湿式表面処理のための出発材料は、無機変性後のTiO2フィルターケーキであった。この際、このTiO2はルチル変態で存在し、そして無機変性は二酸化ケイ素及び酸化アルミニウムからなるものであった。このフィルターケーキを、ディスソルバーを用いて水中に再分散し、そしてその懸濁液に、ポリエーテルシロキサンエマルション及びフタレート不含可塑剤を加えた。この得られた懸濁液を噴霧乾燥し、その後、この噴霧粒を、スチームジェットミルを用いて18barの蒸気で乾式粉砕した。
ポリエーテルシロキサン及びフタレート不含可塑剤を用いた硫酸バリウムの乾式表面処理のための出発材料は、湿式化学的に析出した硫酸バリウム(いわゆるブランフィックス)であった。これは、まだ乾式粉砕、例えばスチームジェット粉砕していなかった。この粉末を、ポリエーテルシロキサン及びフタレート不含可塑剤と混合し、そしてレーディゲミキサー中で60秒間均一化した。その後、ポリエーテルシロキサン及びフタレート不含可塑剤で湿潤したBaSO4を、スチームジェットミル中で10barの蒸気を用いて乾式粉砕した。その代わりに、粉砕は、ピンミル、エアジェットミル、ローラーミルまたはボールチューブミルを用いて行うことができる。
ポリエーテルシロキサンを用いた硫化亜鉛の乾式表面処理のための出発材料は、湿式化学的に析出した硫化亜鉛(いわゆるザクトリス(Sachtolith))であった。これは、まだ乾式粉砕、例えばスチームジェット粉砕していなかった。この粉末を、ポリエーテルシロキサン及びフタレート不含可塑剤と混合し、そしてレーディゲミキサー中で60秒間均一化した。その後、ポリエーテルシロキサン及びフタレート不含可塑剤で湿潤したZnSを、スチームジェットミル中で10barの蒸気を用いて乾式粉砕した。その代わりに、粉砕は、ピンミル、エアジェットミル、ローラーミルまたはボールチューブミルを用いて行うことができる。
ポリエーテルシロキサンを用いたリトポンの乾式表面処理のための出発材料は、BaSO4及びZnSの湿式化学的な共析出で生じたリトポンであり、まだ乾式粉砕、すなわち例えばスチームジェット粉砕していないものであった。この粉末を、ポリエーテルシロキサン及びフタレート不含可塑剤と混合し、そしてレーディゲミキサー中で60秒間均一化した。その後、ポリエーテルシロキサン及びフタレート不含可塑剤で湿潤したリトポンを、スチームジェットミル中で10barの蒸気を用いて乾式粉砕した。その代わりに、粉砕は、ピンミル、エアジェットミル、ローラーミルまたはボールチューブミルを用いて行うことができる。
V1:ダスチング決定
試験すべき物質100gを落下ボックス(1)中に計り入れた。この落下ボックスを、レバー(2)を用いて桟で止め、そしてガラスシリンダ(3)中に吊した。試料管(6)に石英ウールを詰め、重さを計り、そしてガラスシリンダ(3)中に差し込んだ。試料管(6)の一方の端部を、滑り弁(4)によって閉じた。他方の端部は、石英ウールを詰めた洗浄フラスコ(7)を介して、真空ホースによって真空ポンプ(8)と接続した。5秒後、落下ボックス(1)を開けた。顔料がガラスシリンダ中を落下し、そしてダストを形成した。10秒後、滑り弁(4)を引き上げた。20秒後、真空ポンプを作動させ、そして正確に20Lの空気をガラスシリンダを通して吸引した。真空ポンプの能力は10L/分であった。真空ポンプを停止した後、予め秤量しておいた試料管を抜き取り、そして再び重さを計った。ダストの目安として、重量差を提示した。その決定は、二重決定として行った。試料のこれらの測定の平均値を表1に記載する(単位:mg/100g材料)。
粉体流動性の決定は、リングせん断試験機RST−XSを用いて行う。バラ材試料を、測定セル中に充填し、そして上から蓋を介して3.5kPaの力(垂直荷重)で荷重を負荷する。測定の間、せん断セルはゆっくりと回転する(ω)。蓋は、二つのタイロッドの助けを借りて回転しないようにされている。バラ材試料のせん断変形が生じる。必要な力(F1及びF2)を測定する。圧密応力σ1とバラ材強度σcとの比率から、バラ材の流動性ffcが決定される。測定結果を表1に示す。
1以下のffc:非流動性、堅くなっている。
1超〜2のffc:高凝集性(乃至非流動性)
2超〜4のffc:凝集性
4超〜10のffc:易流動性
10超のffc:自由流動性
V1:マスターバッチ
熱可塑性ポリマーを含む組成物はマスターバッチとも称する。これらのマスターバッチは、以下の手順に従い製造することができる。
組成物の例として、白色ペーストを調製した。
V1:圧力フィルター試験におけるマスターバッチの試験
分散性は、スクリーンパックを介したポリマーメルトの押出時に生じるフィルター前の圧力上昇に基づいて、圧力フィルター試験で評価した。
p0:初期圧[bar]
F:フィルター面積=6.16cm2
t:測定時間[分]
K:組成物全体を基準とした顔料濃度[重量%]
G:処理量[g/分]
ポリマー中での顔料の分散挙動の試験は、平坦なフィルム中での凝集物の数に基づいて行う。
このためには、規定の分散条件下での白色ペースト中での顔料の粒状性を決定する。このためには、例3(V2)に従う調製された白色ペースト3gを、プラスチックビーカー中で同量のDOPとスパチュラを用いて十分にかき混ぜる。微細度の決定のために、先ず、この希釈したペーストを、ヘグマンゲージ(粒ゲージ)で、ヘグマンゲージ0〜100μm上に引き、次いで同等の微細度の試料をヘグマンゲージ0〜25μm(Erichsen社製)上に引いた。μmでの目視で求められた微細度値を記録し、そして以下の表1に示した。20μmを超える微細度は、不十分な分散を示す。
Claims (16)
- 以下の一般式(I)
Rは、R1、メチルまたはヒドロキシであり;
R1は、式(II)のポリエーテル残基であり;
−Z−(O−CmH2m−(n−1))o−[O−(EOx,POy,BOz)−R3]n (II)
式中、
Zは、炭素原子数2〜4、好ましくは炭素原子数3の分岐状または非分岐状アルキレン残基であり、
mは、2〜4、好ましくは3であり、
nは、1〜3、好ましくは1または2、特に好ましくは1であり、
oは、0〜1、好ましくは0であり、
(EOx、POy、BOz)は、オキシエチレン−(EO)、オキシプロピレン−(PO)及び/またはオキシブチレン−単位(BO)を含むオキシアルキレン残基であり、ここでx、y及びzはそれぞれ≧0であり、そしてx、y及びzのうちの少なくとも一つは0ではなく、
R3は、nが1の時は水素であり、または炭素原子数1〜4の炭化水素残基であり、
但し、R1において、炭素原子及び酸素原子の合計は少なくとも70であり、
aは、20から200、好ましくは30から、40から、50から、60からで、170まで、160まで、150まで、140まで、130まで、120まで、110まで、特に好ましくは70から100であり、
bは、1〜50、好ましくは2から、3から、4からで、30まで、25まで、20まで、特に好ましくは5〜15であり、但し、残基RのいずれもR1ではない時は、bは少なくとも3である]
の少なくとも一種の化合物と少なくとも一種のフタレート不含の可塑剤とからなるコーティングを有する、TiO2、BaSO4、ZnSまたはリトポンからなる粒子であって、
この際、式(I)の少なくとも一種の化合物が、0.01〜2重量%、好ましくは0.05〜1重量%、より好ましくは0.1〜0.8重量%、更により好ましくは0.2〜0.6重量%、特に好ましくは0.3〜0.5重量%の割合で存在し、及び
少なくとも一種のフタレート不含の可塑剤が、0.01〜4.0重量%、好ましくは0.05〜2.0重量%、より好ましくは0.1〜1.6重量%の割合で存在し、
重量%の値は、使用する乾燥した一次粒子の重量を基準とする、
粒子。 - 式(I)中、
R及びR3が、請求項1に定義した通りであり、
R1が、式(II)のポリエーテル残基であり、ここで
Zが、炭素原子数2〜4、好ましくは炭素原子数2または3の非分岐状アルキレン残基であり、
oが、0であり、
xが、0〜20、好ましくは3〜15、特に好ましくは4〜10であり、
yが、5〜100、好ましくは8〜50、特に好ましくは10〜30であり、
zが、0〜20である、
ことを特徴とする請求項1に記載の粒子。 - 式(I)中での指数bに対する指数aの数比が8〜18、好ましくは9〜15、特に10〜12であることを特徴とする、請求項1または2に記載の粒子。
- 指数xが、指数(y+z)の合計の0.05倍と1.2倍との間、好ましくは0.07倍と0.8倍との間、特に0.1倍と0.5倍との間であることを特徴とする、請求項2または3に記載の粒子。
- Rが、メチルであり、
R3が、水素であり、
aが、80〜95であり、
bが、5〜8であり、
xが、3〜5であり、
yが、10〜25であり、
zが、0であり、そして
Z及びoが、請求項2に定義した通りである、
ことを特徴とする、請求項2に記載の粒子。 - 粒子がTiO2であることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一つに記載の粒子。
- 表面処理された粒子100gあたり多くとも30mg、好ましくは多くとも10mgのダスト値を有することを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一つに記載の粒子。
- 少なくとも一種のフタレート不含の可塑剤が、カルボキシル基、スルホニル基−SO3Hまたはスルフィニル基−SO2Hから選択される少なくとも一つの酸基を有する炭素原子数が好ましくは6〜21の脂肪族炭化水素と、炭素原子数が好ましくは6〜20の一価もしくは多価脂肪族アルコールまたは一価もしくは二価芳香族アルコールとのエステル、及び芳香族1,4−(パラ)−ジカルボン酸、好ましくは1,4−ベンゼンジカルボン酸または芳香族トリカルボン酸と、炭素原子数が好ましくは6〜20の一価もしくは多価脂肪族アルコールとのエステルを含む群から選択されることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一つに記載の粒子。
- TiO2、BaSO4、ZnSまたはリトポンからなる表面処理された粒子の製造方法であって、TiO2、BaSO4、ZnSまたはリトポンからなる一次粒子を、次式(I)の少なくとも一種の化合物
及び少なくとも一種のフタレート不含可塑剤またはこれらの混合物と、同時にまたは相次いで接触させ、
この際、式(I)の少なくとも一種の化合物が、0.01〜2重量%、好ましくは0.05〜1重量%、より好ましくは0.1〜0.8重量%、更により好ましくは0.2〜0.6重量%、特に好ましくは0.3〜0.5重量%の割合で使用され、及び
少なくとも一種のフタレート不含の可塑剤が、0.01〜4.0重量%、好ましくは0.05〜2.0重量%、より好ましくは0.1〜1.6重量%の割合で使用され、
ここで重量%の値は、使用した乾燥一次粒子の重量を基準とすることを特徴とする、上記方法。 - 請求項9または10に記載の、TiO2、BaSO4、ZnS及びリトポンからなる表面処理された粒子の製造方法であって、少なくとも一種のフタレート不含の可塑剤が、カルボキシル基、スルホニル基−SO3Hまたはスルフィニル基−SO2Hから選択される少なくとも一つの酸基を有する炭素原子数が6〜21の脂肪族炭化水素と、炭素原子数が好ましくは6〜20の一価もしくは多価脂肪族アルコールまたは一価もしくは二価芳香族アルコールとのエステル、及び芳香族1,4−(パラ)−ジカルボン酸、好ましくは1,4−ベンゼンジカルボン酸もしくは芳香族トリカルボン酸と、炭素原子数が好ましくは6〜20の一価もしくは多価脂肪族アルコールとのエステルを含む群から選択される、上記方法。
- 請求項9、10または11に記載の方法に従い得ることができる、TiO2、BaSO4、ZnSまたはリトポンからなる粒子。
- ポリマー組成物、特にプラスチック成形体もしくはプラスチックフィルムのためのポリマー組成物、またはマスターバッチの製造における、請求項1〜8または12のいずれか一つに記載の粒子の使用。
- 請求項1〜8または12のいずれか一つに記載の粒子を含むことを特徴とする、ポリマー及び/または可塑剤を含む組成物。
- ポリマーが熱硬化性ポリマーまたは熱可塑性ポリマーであることを特徴とする、請求項14に記載の組成物。
- マスターバッチ、プラスチック成形体またはプラスチックフィルムであることを特徴とする、請求項14または15に記載の組成物。
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