JP2671469B2 - 分散剤 - Google Patents

分散剤

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  • Emulsifying, Dispersing, Foam-Producing Or Wetting Agents (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 イ.発明の目的 [産業上の利用分野] 本発明はクレー、タルク、サチンホワイト等の無機顔
料、特に炭酸カルシウムの分散に適した分散剤に関する
もので、重質炭酸カルシウムの湿式粉砕工程において高
濃度で低粘度、且つ流動性に優れる炭酸カルシウムスラ
リーの製造を可能とする分散剤に関するものであり、無
機顔料業界、製紙業界及び塗料業界で、本願発明は有効
に活用されるものである。
[従来の技術] 炭酸カルシウムスラリーを塗被加工紙、水性塗料等に
適用する際には、炭酸カルシウム粒子の分散性並びにス
ラリーの流動性が使用に際しての重要な因子になる。例
えば塗被加工紙の製造の場合、炭酸カルシウム粒子の分
散性が悪いコーティングカラーは良好な塗工がなされ
ず、出来上がりの塗工紙において種々のトラブルが発生
し品質の低下を招く。又、コーティングカラー塗工後に
塗工紙を乾燥させるため出来るだけ水分量の少ない高濃
度のスラリーが望まれている。
このような背景のもとに、重質炭酸カルシウムを水中
で各種粉砕機により微細に粉砕して湿式微粒子炭酸カル
シウムを製造する際に、湿式粉砕時に高濃度でスラリー
粘度を下げて効率良く粉砕を行うことの出来る湿式粉砕
助剤が要望されている。
該助剤として現在は主にポリアクリル酸、或いはそれ
らの塩、その他アクリル酸等のカルボン酸含有モノマー
と2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン
酸、或いはポリアルキレングリコールモノ(メタ)アク
リレート等との共重合物が使用されている。
[発明が解決しようとする課題] しかし、これらの助剤を使用して十分な流動性を有す
るスラリーを得るためには多量に助剤を使用する必要が
あり不経済であるばかりでなく、分散剤を多量に含有し
たコーティングカラーを用いた場合、塗工紙の印刷性を
悪くすることがあり、これらの助剤は分散剤として必ず
しも優れたものではない。又、これらの助剤は、スラリ
ーを長期間に渡って安定な状態に保つことができない等
の問題もあり当該業界では上記問題点の改良が切望され
ている。
ロ.発明の構成 [課題を解決するための手段] 本発明者らは、炭酸カルシウムの湿式粉砕助剤の前述
の現状に鑑み、従来のポリカルボン酸塩系の分散剤が持
つ欠点、即ち湿式粉砕工程中でその効力を失い高濃度で
低粘度のスラリーが得られないという欠点は、湿式粉砕
の進行に伴って炭酸カルシウム粒子より溶出するCa2+
オンの為にカルボキシル基が封鎖され、分散剤が炭酸カ
ルシウム粒子に吸着し難くなるのが原因と推定し、その
解決方法について鋭意検討を重ね、高カルシウムイオン
濃度中でも強電解質として作用するスルホン基含有モノ
マーを高密度で分散剤中に導入することにより耐カルシ
ウムイオン性を向上させることが出来、分散効果を発現
させ得ることを見出して本発明を完成させた。
即ち、本発明はアクリル酸若しくはメタクリル酸又は
その塩の1種以上とイタコン酸ジスルホアルキル又はそ
れらの塩の1種以上を主構成単量体とする共重合体から
なることを特徴とする分散剤に関するものである。
本発明におけるイタコン酸ジスルホアルキル又はその
塩とは、下記一般式で表せる化合物である。
本発明において好ましいイタコン酸ジスルホアルキル
又はその塩は、上記一般式において、R1、R2が炭素数4
以下のアルキレン基、Mが水素、一価金属またはアンモ
ニウム基のものである。尚、2個あるアルキレン基は同
じものであっても、異なっているものでも良い。
イタコン酸ジスルホアルキル又はその塩の具体的な且
つ好ましい化合物として、イタコン酸ジスルホプロピル
のカリウム塩、イタコン酸ジスルホエチルのナトリウム
塩等を挙げることが出来る。
本発明の共重合体はアクリル酸若しくはメタクリル酸
又はそれらの塩の1種以上とイタコン酸ジスルホアルキ
ル又はその塩の1種以上を主構成単量体とするものであ
るが、アクリル酸若しくはメタクリル酸又はそれらの塩
の1種以上とイタコン酸ジスルホアルキル又はその塩の
1種以上の構成割合は、99/1〜90/10(モル比)のもの
であるのが好ましく、98/2〜95/5のものがより好ましい
ものである。
上記の構成割合の共重合体であると、カルボキシル基
とスルホン基とのバランスにより、耐カルシウムイオン
性が良好で、且つ炭酸カルシウム粒子への吸着能も大き
なものとなり、分散剤の原料として非常に優れたものと
なるため、本発明にとり好ましいものである。
又、イタコン酸ジスルホアルキルにおけるアルキルと
しては、前記したように、炭素数4以下のものが好まし
い。炭素数が4を越えるアルキルを有するイタコン酸ジ
スルホアルキルを用いたものは、界面活性能を有する様
になり、湿式粉砕工程で用いると発泡し易く、作業効率
を低下させるので使用は避けるのが好ましい。
本発明の共重合体はアクリル酸若しくはメタクリル酸
又はそれらの塩の1種以上とイタコン酸ジスルホアルキ
ル又はその塩の1種以上を主構成単量体とするものであ
り、それらの単量体のみからなる共重合体或いはそれら
の単量体とその他の構成単量体、例えばアクリル酸エス
テル、メタクリル酸エステル、スチレン、酢酸ビニル、
アクリルアミド等の共重合可能な単量体との共重合体を
挙げることが出来るが、その他の構成単量体は多量に併
用されると、共重合体の水溶性や分散剤としての能力を
低下させる恐れが多いので、全単量体を基準にして10モ
ル%以下で使用するのが好ましい。
アクリル酸塩、メタクリル酸塩又はイタコン酸ジスル
ホアルキルの塩としては、アクリル酸ナトリウム、アク
リル酸カリウム、イタコン酸ジスルホアルキルのナトリ
ウム塩、イタコン酸ジスルホアルキルのカリウム塩等の
アルカリ金属塩が好ましく、それらは酸の共重合体をア
ルカリにより中和することによって容易に得られる。
又、中和が部分的に行われ未中和の酸が存在し、酸と塩
の共重合体の様な形のものも本発明で用いられるのは当
然のことである。共重合体の分子量(重量平均)として
は、分散剤としての能力を充分に発揮させるために、1,
000〜50,000であることが好ましく、より好ましくは3,0
00〜20,000のものである。
本発明における共重合体は、従来より公知の製造方法
で製造可能であり、製造方法の一例として好ましい方法
を挙げれば以下の通りである。
低級アルコール/水混合溶媒中で単量体混合物を過硫
酸塩の如き重合開始剤を用いて共重合し、次いで溶媒を
除去した後、必要によりアルカリ金属等で中和すること
により製造出来る。
本発明の分散剤は、特に重質炭酸カルシウムの湿式粉
砕の際の分散剤として特に有効なものである。重質炭酸
カルシウムの湿式粉砕は、粒径3〜10μ程度の重質炭酸
カルシウムを水スラリーとなし、それをサンドミル、ア
トライター等の常用の粉砕機を用い、ガラスビーズ、オ
タワサンド等を粉砕媒体として、高速で1〜3時間粉砕
するという様な方法で行われる。本発明の分散剤は、湿
式粉砕時に、予め所定量(重質炭酸カルシウムに対して
固形分比約1%以下で重質炭酸カルシウムの種類、粒
度、濃度等によって決められる)をスラリー中に添加し
ておくか、湿式粉砕中に逐次的に添加する等のいずれの
方法でも使用出来る。
[作用] 本発明に用いられる共重合体が優れた分散剤としての
能力を有する理由については不明であるが、前記した様
にスルホン基の密度が影響している。何故なら、スルホ
ン基含有単量体は、例えばビニルスルホン酸、スチレン
スルホン酸、アリールエーテルスルホン酸等広く知られ
ているが、それらによっては本発明が奏する効果は得ら
れず、分子中に2個のスルホン基を有するイタコン酸ジ
スルホアルキル又はそれらの塩のみによって始めて該効
果が得られることから推定された。スルホン基の密度を
高めることによって充分な耐カルシウムイオン性を付与
することができたのである。
[実施例] 以下、本発明を実施例及び比較例により具体的に説明
するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものでは
ない。
実施例1〜4、比較例1〜2 比表面積17000cm3/gの市販の重質炭酸カルシウムを下
記方法で得た分散剤を含有する水溶液に添加し、オート
ホモミキサー(特殊機化工(株)製)にて、2000rpmで2
0分間撹拌を行い、固形分濃度75重量%のスラリーを得
た。次にこのスラリーを容積500ccのサンドミル(五十
嵐機械(株)製)を用いてスラリー/ガラスビーズの容
積比1.0/1.1で2時間30分湿式粉砕を行った。粉砕後ガ
ラスビーズとスラリーを100メッシュ金網により濾別し
最終スラリーを得た。該スラリーの粘度並びに炭酸カル
シウムの粒度分布を測定した。粘度はブルックフィール
ド型粘度計を用いて25℃で測定し、粒度は遠心式自動粒
度測定装置((株)堀場製作所製)を用いて測定した。
これらの結果を表1に示す。
分散剤の製造 以下の説明で用いられる略号は次の化合物を示す。
DSPI−K:イタコン酸ジスルホプロピルのカリウム塩 DSEI−Na:イタコン酸ジスルホエチルのナトリウム塩 AA−Na:アクリル酸のナトリウム塩 MAA−Na:メタクリル酸のナトリウム塩 AA−NH4:アクリル酸のアンモニウム塩 MA:アクリル酸メチル SS−Na:スチレンスルホン酸のナトリウム塩 実施例1 温度計、撹拌機、2本の滴下ロート及び還流冷却管を
備えた重合用フラスコ(内容積2)にイソプロピルア
ルコール水溶液(45重量%濃度)を750g仕込み、80℃に
加熱した。その後、同温度に維持しつつ、AA450g(6.25
モル)、DSPI−K50g(0.11モル)、水185gよりなる単量
体混合水溶液を240分間かけて滴下し、同時にもう一方
の滴下ロートから過硫酸アンモニウム水溶液(5重量%
濃度)150gを同じく240分間かけて滴下した。滴下終了
後さらに同温度で60分間維持し重合反応を完結せしめ
た。次に減圧下にてイソプロピルアルコールを除去した
後苛性ソーダ水溶液(48重量%濃度)70gで中和し、濃
度40.9重量%、粘度350cps、pH8.0のDSPI−K約2モル
%とAA−Na約98モル%の共重合体を含有する分散剤水溶
液を得た。
実施例2 実施例1と同様にしてDSEI−Na(7モル%)/AA−Na
(93モル%)の共重合体を含有する分散剤水溶液を得
た。
実施例3 実施例1と同様にしてDSPI−K(2モル%)/MAA−Na
(18モル%)/AA−Na(80モル%)の三元共重合体を含
有する分散剤水溶液を得た。
実施例4 実施例1と同様にしてDSPI−K(2モル%)/AA−NH4
(98モル%)/MA(5モル%)の三元共重合体を含有す
る分散剤水溶液を得た。
比較例1 実施例1と同様にしてAA−Naの重合体を含有する分散
剤水溶液を得た。
比較例2 実施例1と同様にしてSS−Na(5モル%)/AA−Na(9
3モル%)の共重合体を含有する分散剤水溶液を得た。
炭酸カルシウムの粒度は粒径2μ以下の炭酸カルシウ
ムの全炭酸カルシウムに対する重量%で示した。
以上の表に示される様に、本発明の分散剤を用いて重
質炭酸カルシウムの湿式粉砕を行うと、従来既知の分散
剤に比べてより少ない添加量で微粒子の炭酸カルシウム
スラリーを得ることが可能である。
ハ.発明の効果 本発明の分散剤を使用して重質炭酸カルシウムの湿式
粉砕を行う場合、従来既知の分散剤を使用する場合に比
較して、より少ない添加量で微粒子のスラリーを得るこ
とが可能になり、且つ高濃度及び安定製の良いスラリー
が得られるため、本発明は顔料製造業界、塗料業界及び
製紙業界に寄与するところ大なるものである。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アクリル酸若しくはメタクリル酸又はそれ
    らの塩の1種以上とイタコン酸ジスルホアルキル又はそ
    の塩の1種以上を主構成単量体とする共重合体からなる
    ことを特徴とする分散剤。
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