JP2021517917A - 混ぜ入れ二酸化チタン顔料組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
a) 少なくとも1つのアミン官能基(−NH2R、−NHR2、または−NR3)および少なくとも1つのヒドロキシ官能基(−OH)を有する有機化合物、無機アルカリ塩、およびそれらの組合せの群から選択される、少なくとも1つの不揮発性中和剤;
b) 低分子量単量体分散剤、ポリマー分散剤、およびそれらの組合せの群から選択される、少なくとも1つの分散剤成分;ならびに
c) 少なくとも1つの多価アルコール成分
を含む。
二酸化チタン粒子と分散剤パッケージとの合計重量に基づいて約95%〜約99.5重量%の量で顔料組成物中に存在する、複数の二酸化チタン粒子;
二酸化チタン粒子と分散剤パッケージとの合計重量に基づいて約0.5%〜約5重量%の範囲内の量で顔料組成物中に存在する、分散剤パッケージであって、以下のものを含む分散剤パッケージ:
少なくとも1つのアミン官能基と少なくとも一つのヒドロキシ官能基とを有する有機化合物、無機アルカリ塩、およびそれらの組合せの群から選択される、少なくとも1つの不揮発性中和剤であって、二酸化チタン粒子と分散剤パッケージとの合計重量に基づいて約0.02重量%〜約4.86重量%の範囲内の量で顔料組成物中に存在する、不揮発性中和剤;
低分子量単量体分散剤、ポリマー分散剤、およびそれらの組合せの群から選択される、少なくとも1つの分散剤成分であって、二酸化チタン粒子と分散剤パッケージとの合計重量に基づいて約0.02重量%~約4.86重量%の範囲の量で顔料組成物中に存在する分散剤成分;および
二酸化チタン粒子と分散剤パッケージとの合計重量に基づいて約0.10重量%〜約4.86重量%の範囲内の量で顔料組成物中に存在する、少なくとも1つの多価アルコール成分。
二酸化チタン粒子と分散剤パッケージとの合計重量を基準にして、少なくとも約98重量%の量で顔料組成物中に存在する、複数の二酸化チタン粒子であって、その表面上に堆積された少なくとも1つの無機コーティングを有し、その無機コーティング(複数可)が、金属酸化物コーティング、金属水酸化物コーティング、およびそれらの組合せの群から選択される、二酸化チタン粒子;
二酸化チタン粒子と分散剤パッケージとの合計重量を基準にして約2重量%を超えない量で顔料組成物中に存在する、分散剤パッケージであって、以下のものを含む、分散剤パッケージ:
少なくとも1つのアミン官能基および少なくとも1つのヒドロキシ官能基を有する有機化合物、無機アルカリ塩、およびそれらの組合せの群から選択される、少なくとも1つの不揮発性中和剤であって、二酸化チタン粒子と分散剤パッケージとの合計重量を基準にして約0.05重量%〜約1.0重量%の範囲内の量で顔料組成物中に存在する、不揮発性中和剤;
低分子量単量体分散剤、ポリマー分散剤、およびそれらの組合せの群から選択される、少なくとも1つの分散剤成分であって、二酸化チタン粒子と分散剤パッケージとの組合せ重量を基準にして約0.05重量%〜約1.0重量%の範囲内の量で顔料組成物中に存在する、分散剤成分;および
二酸化チタン粒子と分散剤パッケージとの合計重量を基準にして約0.05%〜約1.0%の範囲内の量で顔料組成物中に存在する、少なくとも1つの多価アルコール成分。
顔料組成物120.0 gをプラスチックカップ中の脱イオン水37.0 gに注ぎ入れ、次いで舌圧子を用いてカップ内の成分を手動で混合することによって、本明細書に開示された二酸化チタン顔料組成物の混ぜ入れ特性の迅速なチェックを行った。76.5%固形分のスラリーが得られた。
塩化物法により形成され、その結晶格子中に1.0%のアルミナを含有する微粒子二酸化チタン顔料を、0.075%のヘキサメタリン酸ナトリウム分散剤、および分散物のpHを9.5以上に調整するために十分な量の水酸化ナトリウムの存在下で水中に分散させ、固形分35%の水性分散物を得た。得られたスラリーを、Microtrac X 100粒度アナライザーによる決定で粒子の94%が0.63ミクロンより小さい粒度を有するようになるまで、サンディングミリング(4:1のジルコン砂対顔料重量比を使用)にかけた。
実施例2の湿った二酸化チタン濾過ケーキ(乾燥顔料1000 gに相当)を脱イオン水と混合して50%スラリーを得た。次に、10.61 gの33%トリメチロールプロパン(TMP)水溶液を加え、スラリーに完全に混合した。次いで、TMP処理二酸化チタンスラリーを115°Cのオーブン中で含水率1%未満に乾燥させた。乾燥顔料を粉砕して乾燥顔料粉末を得た。次いで、蒸気噴射器圧力を160 psiに、マイクロナイザーリング圧力を118 psiに設定して、1:2.5の蒸気対顔料重量比を用いて、乾燥顔料粉末を蒸気微粉化した。得られた顔料を、実施例1に記載のように混ぜ入れ特性試験に供した。ペーストを形成しただけであった。標準固形分76%でのスラリーは得ることができなかった。
実施例2の湿った二酸化チタン濾過ケーキ(乾燥顔料1000 gに相当)をステンレス鋼製ポット中で秤量した。10.61 gの33% TMP水溶液、2.0 gのグリセロール、3.0 gの2-アミノ-2-メチル-1,3-プロパンジオール、1.75 gの40% 2-ホスホノブタン-1,2,4-トリカルボン酸テトラナトリウム塩水溶液、および1.48 gのPat-Add 603(Patcham Ltd.のポリマー分散剤)を用いて化学物質混合物を調製した。この化学物質混合物をポット中の濾過ケーキと混合した。混合すると、濾過ケーキを流動化して、追加の水なしでスラリーを形成することができた。次いで、処理された二酸化チタンスラリーを115℃のオーブン中で含水率1%未満に乾燥させた。乾燥顔料を粉砕して乾燥顔料粉末を得た。次いで、蒸気噴射器圧力を160 psiに、マイクロナイザーリング圧力を118 psiに設定して、1:2.5の蒸気対顔料重量比を用いて、乾燥顔料粉末を、蒸気微粉化した。得られた顔料を、実施例1に記載されたように混ぜ入れ特性試験に供した。それは低グリットで固形分含量77%の液体スラリーを形成した。
実施例2の湿った二酸化チタン濾過ケーキ(乾燥顔料1000 gに相当)をステンレススチール製ポット中で秤量した。10.61 gの33%トリメチロールプロパン水溶液、2.88 gのグリセロール、3.0 gのトリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン、1.75 gの40% 2-ホスホノブタン-1,2,4-トリカルボン酸テトラナトリウム塩水溶液、および1.48 gのPat-Add 603(Patcham Ltd.のポリマー分散剤)を用いて化学物質混合物を調製した。この化学物質混合物をポット中の濾過ケーキと混合した。混合すると、濾過ケーキを流動化して、追加の水なしでスラリーを形成することができた。次いで、処理された二酸化チタンスラリーを115℃のオーブン中で含水率1%未満に乾燥させた。乾燥顔料を粉砕して乾燥顔料粉末を得た。次いで、蒸気噴射器圧力を160 psiに、マイクロナイザーリング圧力を118 psiに設定して、1:2.5の蒸気対顔料重量比を用いて、乾燥顔料粉末を蒸気微粉化した。得られた顔料を、実施例1に記載のように、混ぜ入れ特性試験に供した。それは固形分77%で低グリットの液体スラリーを形成した。
実施例2の湿った二酸化チタン濾過ケーキ(1000 gの乾燥顔料に相当)をステンレス鋼ポット中で重量測定した。10.61 gの33%トリメチロールプロパン水溶液、2.0 gのグリセロール、10.0 gのGenamin Gluco 50、1.75 gの40% 2-ホスホノブタン-1,2,4-トリカルボン酸四ナトリウム塩水溶液、および1.48 gのPat-Add 603(Patcham Ltd.のポリマー分散剤)を用いて化学物質混合物を調製した。この化学物質混合物をポット中の濾過ケーキと混合した。混合すると、濾過ケーキを流動化して、追加の水なしでスラリーを形成することができた。次いで、処理された二酸化チタンスラリーを115℃のオーブン中で含水率1%未満に乾燥させた。次いで、乾燥顔料を粉砕して乾燥顔料粉末を得た。次いで、蒸気噴射器圧力を160 psiに、マイクロナイザーリング圧力を118 psiに設定して、1:2.5の蒸気対顔料重量比を用いて、乾燥顔料粉末を蒸気微粉化した。得られた顔料を、実施例1に記載のように、混ぜ入れ特性試験に供した。それは固形分77%で低グリットの液体スラリーを形成した。
実施例2の湿った二酸化チタン濾過ケーキ(乾燥顔料1000 gに相当)をステンレススチール製ポット中で秤量した。10.61 gの33%トリメチロールプロパン水溶液、2.0 gのグリセロール、2.0 gの炭酸ナトリウム、1.75 gの40% 2-ホスホノブタン-1,2,4-トリカルボン酸テトラナトリウム塩水溶液、および1.48 gのPat-Add 603(Patcham Ltd.のポリマー分散剤)を用いて化学物質混合物を調製した。この化学物質混合物をポット中の濾過ケーキと混合した。混合すると、濾過ケーキを流動化して、余分な水を追加することなくスラリーを形成することができた。次いで、処理された二酸化チタンスラリーを115℃のオーブン中で含水率1%未満に乾燥させた。乾燥顔料を粉砕して乾燥顔料粉末を得た。次いで、蒸気噴射器圧力を160 psiに、マイクロナイザーリング圧力を118 psiに設定して、1:2.5の蒸気対顔料重量比を用いて、乾燥顔料粉末を蒸気微粉化した。得られた顔料を、実施例1に記載のように、混ぜ入れ特性試験に供した。それは低グリットで77%固形分の液体スラリーを形成した。
8a.標準的顔料粉砕スラリー調製物
実施例3の標準的顔料を、親水性アクリル酸系分散剤およびヒドロキシルアミン系共分散剤を伴う脱イオン水中で湿潤させた後、カウルスブレードで10分間高速粉砕した。スラリーの特性を表1に示す。
実施例3〜6の混ぜ入れ顔料を脱イオン水に添加し、プロペラブレードで撹拌した。スラリーの特性を表1に示す。
本明細書に開示される二酸化チタン顔料組成物の混ぜ入れ特性は、分散剤パッケージの3つ全ての構成成分、すなわち中和剤、分散剤成分および多価アルコール成分の組合せにより得られる。これらの構成成分はいずれも個別には有効ではない。このことを確認するために、以下の実験を行った。
試験例2:光沢アクリル塗料配合物中の標準的顔料および混ぜ入れ顔料の試験
各試験において、試料および標準品は表に示すように同一の配合物に調製した。スラリーの実際の使用量は、固形分のパーセントに基づいて調整した。水も調整した。その後、レネタカード上に両方の塗料を並べて引延し(drawn down)した。光沢計を用いて、乾燥塗膜の光沢を、60度の角度での反射光から測定した。積分球分光光度計を用いて乾燥塗料のCIE L*値とb*値を測定し、これらの値を用いて着色強度と着色色調を計算した。
着色強度(Tint strength)は、下記のKubelka Munk式を使用して計算した。
式中、
K=カーボンブラック顔料の吸光度
S=二酸化チタン顔料の散乱
着色色調(Tint Tone)は以下のように計算した。
塗料製造の際に、低い着色強度(tint strength:TS)は、バッチが規格外になる主要因の一つである。着色力を高めるために、二酸化チタン顔料を後から添加する必要がある。しかしながら、従来の二酸化チタン顔料は、後添加の前に粉砕して顔料分散体を作らなければならない。この実施例は、本願で開示された二酸化チタン顔料組成物の、TS調節に関する利点を実証する。
Claims (32)
- 水性ラテックス塗料配合物中に使用するための二酸化チタン顔料組成物であって、
複数の二酸化チタン粒子と;
前記二酸化チタン粒子および分散剤パッケージの合計重量を基準にして約5重量%を超えない量で前記二酸化チタン粒子の表面上に堆積された、分散剤パッケージと
を含み、
前記分散剤パッケージが、
少なくとも1つのアミン官能基および少なくとも1つのヒドロキシ官能基を有する有機化合物、無機アルカリ塩、およびそれらの組合せの群から選択される、少なくとも1つの不揮発性中和剤と;
低分子量単量体分散剤、ポリマー分散剤、およびそれらの組合せの群から選択される、少なくとも1つの分散剤成分と;
少なくとも1つの多価アルコール成分と
を含む、
二酸化チタン顔料組成物。 - 前記二酸化チタン粒子が塩化物法によって形成されるものである、請求項1に記載の二酸化チタン顔料組成物。
- 前記二酸化チタン粒子が、その表面上に堆積された少なくとも1つの無機コーティングを有し、前記無機コーティングが、金属酸化物コーティング、金属水酸化物コーティング、およびそれらの組合せの群から選択される、請求項1に記載の二酸化チタン顔料組成物。
- 前記無機コーティングが、シリカコーティング、アルミナコーティング、ジルコニウムコーティング、およびそれらの組合せの群から選択される、請求項3に記載の二酸化チタン顔料組成物。
- 前記分散剤パッケージが、前記二酸化チタン粒子と前記分散剤パッケージとの合計重量を基準にして約2重量%を超えない量で前記顔料組成物中に存在する、請求項1に記載の二酸化チタン顔料組成物。
- 少なくとも1つのアミン官能基および少なくとも1つのヒドロキシ官能基を有する前記有機化合物が、アルキルアミンヒドロキシル、芳香族アミンヒドロキシル、およびそれらの組合せの群から選択される、請求項1に記載の二酸化チタン顔料組成物。
- 少なくとも1つのアミン官能基および少なくとも1つのヒドロキシ官能基を有する前記有機化合物が、2-アミノ-2-メチル-1,3-プロパンジオール、2-アミノ-2-エチル-1,3-プロパンジオール、トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン、トリエタノールアミン、N-ブチル-ジエタノールアミン、ジメチルグルカミン、およびそれらの組合せの群から選択される、請求項6に記載の二酸化チタン顔料組成物。
- 前記無機アルカリ塩が、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属重炭酸塩、およびそれらの組合せの群から選択される、請求項1に記載の二酸化チタン顔料組成物。
- 前記低分子量単量体分散剤が、ホスフェート、カルボン酸、ジカルボン酸またはトリカルボン酸、ホスホネート、ホスホネート系カルボン酸、およびそれらの組合せの群から選択される、請求項1に記載の二酸化チタン顔料組成物。
- 前記低分子量単量体分散剤が、ヘキサメタリン酸ナトリウム、ホスフェートカルボン酸、ホスフェートカルボン酸カルボン酸の塩、ヒドロキシルカルボン酸、ヒドロキシルカルボン酸の塩、およびそれらの組合せの群から選択される、請求項9に記載の二酸化チタン顔料組成物。
- 前記ポリマー分散剤が、アミン、カルボン酸、スルホン酸、ホスホン酸、リン酸、ならびにアミン、カルボン酸、スルホン酸、ホスホン酸、およびリン酸の塩、ならびにそれらの組合せの群から選択される1つ以上の化合物の官能基を含むポリマー分子である、請求項1に記載の二酸化チタン顔料組成物。
- 前記ポリマー分散剤が、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸コポリマー、ポリアクリル酸およびポリアクリル酸コポリマーの塩、マレイン酸コポリマー、マレイン酸コポリマーの塩、ならびにそれらの組合せの群から選択される、請求項11に記載の二酸化チタン顔料組成物。
- 前記多価アルコール成分が、アルキル直鎖ポリオール、アルキル分岐鎖ポリオール、およびそれらの組合せの群から選択される、請求項1に記載の二酸化チタン顔料組成物。
- 前記多価アルコール成分が、トリメチロールプロパン、ジトリメチロールプロパン、グリセロール、ジグリセロール、ペンタエリスリトール、マンニトール、およびそれらの組合せの群から選択される、請求項13に記載の二酸化チタン顔料組成物。
- 水性ラテックス塗料配合物中に使用するための二酸化チタン顔料組成物スラリーであって、
水性媒体と;
前記水性媒体中に分散された、複数の二酸化チタン粒子と;
前記二酸化チタン粒子および分散剤パッケージの合計重量を基準にして約5重量%を超えない量で前記水性媒体中に存在する、分散剤パッケージと
を含み、
前記分散剤パッケージが、
少なくとも1つのアミン官能基および少なくとも1つのヒドロキシ官能基を有する有機化合物、無機アルカリ塩、およびそれらの組合せの群から選択される、少なくとも1つの不揮発性中和剤と;
低分子量単量体分散剤、ポリマー分散剤、およびそれらの組合せの群から選択される、少なくとも1つの分散剤成分と;
少なくとも1つの多価アルコール成分と
を含む、
二酸化チタン顔料組成物スラリー。 - 前記二酸化チタン粒子が、その表面上に堆積された少なくとも一つの無機コーティングを有し、前記無機コーティングが、金属酸化物コーティング、金属水酸化物コーティング、およびそれらの組合せの群から選択される、請求項15に記載の二酸化チタン顔料組成物スラリー。
- 前記分散剤パッケージが、前記二酸化チタン粒子と前記分散剤パッケージとの合計重量を基準にして約2重量%を超えない量で前記顔料組成物中に存在する、請求項15に記載の二酸化チタン顔料組成物スラリー。
- 少なくとも一つのアミン官能基および少なくとも一つのヒドロキシ官能基を有する前記有機化合物が、アルキルアミンヒドロキシル、芳香族アミンヒドロキシル、およびそれらの組合せの群から選択される、請求項15に記載の二酸化チタン顔料組成物スラリー。
- 少なくとも一つのアミン官能基および少なくとも一つのヒドロキシ官能基を有する前記有機化合物が、2-アミノ-2-メチル-1,3-プロパンジオール、2-アミノ-2-エチル-1,3-プロパンジオール、トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン、トリエタノールアミン、N-ブチル-ジエタノールアミン、ジメチルグルカミン、およびそれらの組合せの群から選択される、請求項18に記載の二酸化チタン顔料組成物スラリー。
- 前記無機アルカリ塩が、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属重炭酸塩、およびそれらの組合せの群から選択される、請求項15に記載の二酸化チタン顔料組成物スラリー。
- 前記低分子量単量体分散剤が、ホスフェート、カルボン酸、ジカルボン酸またはトリカルボン酸、ホスホネート、ホスホネート系カルボン酸、およびそれらの組合せの群から選択される、請求項15に記載の二酸化チタン顔料組成物スラリー。
- 前記低分子量単量体分散剤が、ヘキサメタリン酸ナトリウム、ホスフェートカルボン酸、ホスフェートカルボン酸の塩、ヒドロキシルカルボン酸、ヒドロキシルカルボン酸の塩、およびそれらの組合せの群から選択される、請求項21に記載の二酸化チタン顔料組成物スラリー。
- 前記ポリマー分散剤が、アミン、カルボン酸、スルホン酸、ホスホン酸、リン酸、ならびにアミン、カルボン酸、スルホン酸、ホスホン酸、およびリン酸の塩、ならびにそれらの組合せから選択される群から選択される1つ以上の化合物の官能基を含むポリマー分子である、請求項15に記載の二酸化チタン顔料組成物スラリー。
- 前記ポリマー分散剤が、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸コポリマー、ポリアクリル酸およびポリアクリル酸コポリマーの塩、マレイン酸コポリマー、マレイン酸コポリマーの塩、ならびにそれらの組合せの群から選択される、請求項23に記載の二酸化チタン顔料組成物スラリー。
- 前記多価アルコール成分が、アルキル直鎖ポリオール、アルキル分岐鎖ポリオール、およびそれらの組合せの群から選択される、請求項15記載の二酸化チタン顔料組成物スラリー。
- 前記多価アルコール成分が、トリメチロールプロパン、ジトリメチロールプロパン、グリセロール、ジグリセロール、ペンタエリスリトール、マンニトール、およびこれらの組合せの群から選択される、請求項25に記載の二酸化チタン顔料組成物スラリー。
- 水性ラテックス塗料配合中に使用するための二酸化チタン顔料組成物を形成する方法であって、
複数の二酸化チタン粒子を提供することと;
分散剤パッケージであって、
少なくとも1つのアミン官能基および少なくとも1つのヒドロキシ官能基を有する有機化合物、無機アルカリ塩、およびそれらの組合せの群から選択される、少なくとも1つの不揮発性中和剤;
低分子量単量体分散剤、ポリマー分散剤、およびそれらの組合せの群から選択される、少なくとも1つの分散剤成分;および
少なくとも1つの多価アルコール成分
を含む、分散剤パッケージを提供することと;
前記分散剤パッケージを、前記二酸化チタン粒子および前記分散剤パッケージの合計重量を基準にして約5重量%を超えない量で前記二酸化チタン粒子の表面上に堆積させることと
を含む、
方法。 - 前記二酸化チタン粒子は未加工の二酸化チタン粒子であり、
前記方法は、前記分散剤パッケージを前記未加工の二酸化チタン粒子の表面上に堆積させることの前に、前記二酸化チタン粒子を所望の粒径に粉砕し、前記粉砕された二酸化チタン粒子を濾過および洗浄して、湿った顔料濾過ケーキを形成することをさらに含み、
前記分散剤パッケージを前記湿った顔料濾過ケーキと混合することによって、前記分散剤パッケージが前記二酸化チタン粒子の表面上に堆積される、
請求項27に記載の方法。 - 前記湿った顔料濾過ケーキを乾燥して乾燥顔料濾過ケーキを形成することと;
前記乾燥顔料濾過ケーキを粉砕して粉砕顔料濾過ケーキを形成することと;
前記粉砕濾過ケーキを蒸気微粉化して、前記二酸化チタン顔料組成物を形成することと
をさらに含む、請求項28に記載の方法。 - 水性ラテックス塗料配合物中に使用するための二酸化チタン顔料組成物スラリーを形成する方法であって、
水性媒体を提供することと;
複数の二酸化チタン粒子を提供することと;
分散剤パッケージであって、
少なくとも1つのアミン官能基および少なくとも1つのヒドロキシ官能基を有する有機化合物、無機アルカリ塩、およびそれらの組合せの群から選択される、少なくとも1つの不揮発性中和剤;
低分子量単量体分散剤、ポリマー分散剤、およびそれらの組合せの群から選択される、少なくとも1つの分散剤成分;および
少なくとも1つの多価アルコール成分
を含む、分散剤パッケージを提供することと;
前記分散剤パッケージを、前記二酸化チタン粒子および前記分散剤パッケージの合計重量を基準にして約5重量%を超えない量で前記二酸化チタン粒子の表面上に堆積させて二酸化チタン顔料組成物を形成することと;
前記二酸化チタン顔料組成物を前記水性媒体中に分散させることと
を含む、方法。 - 前記二酸化チタン粒子が未加工の二酸化チタン粒子であり、
前記方法は、前記分散剤パッケージを前記未加工の二酸化チタン粒子の表面上に堆積させることの前に、前記二酸化チタン粒子を所望の粒径に粉砕し、前記粉砕された二酸化チタン粒子を濾過および洗浄して、湿った顔料濾過ケーキを形成することをさらに含み、
前記分散剤パッケージを前記湿った顔料濾過ケーキと混合することによって、前記分散剤パッケージが前記二酸化チタン粒子の表面上に堆積される、
請求項30に記載の方法。 - 前記二酸化チタン顔料組成物を前記水性媒体中に分散させる前に、
前記湿った顔料濾過ケーキを乾燥して乾燥顔料濾過ケーキを形成することと;
前記乾燥顔料濾過ケーキを粉砕して粉砕顔料濾過ケーキを形成することと;
前記粉砕濾過ケーキを蒸気微粉化して前記二酸化チタン顔料組成物を形成することと、
をさらに含む、請求項31に記載の方法。
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