JP4254094B2

JP4254094B2 - 顔料組成物の製法

Info

Publication number: JP4254094B2
Application number: JP2001325358A
Authority: JP
Inventors: 輝紀和田; 真由美小倉; 哲也難波; 光晴日野; 卓也小谷
Original assignee: Toyo Ink SC Holdings Co Ltd
Current assignee: Toyo Ink SC Holdings Co Ltd
Priority date: 2001-10-23
Filing date: 2001-10-23
Publication date: 2009-04-15
Anticipated expiration: 2021-10-23
Also published as: JP2003128951A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、顔料に常温固体の非水溶性樹脂を処理した顔料組成物の製造方法である。
【０００２】
さらに詳細には、塗料、インキ、プラスチック用着色剤、捺染、カラートナーやその他の色材用として適性の優れた顔料組成物の製法に関するものである
【０００３】
【従来の技術】
通常、顔料を各種産業資材の色材として展開する方法としては、水分を含んだウエットケーキ顔料を用いる方法と、乾燥顔料を用いる方法がある。
【０００４】
ウエットケーキ顔料は、インキ、プラスチック用着色剤に用いられる。また、乾燥顔料はインキ、プラスチック用着色剤、塗料、捺染、カラートナーにおいて用いられる。
【０００５】
これらのいずれも、合成後不溶解物である顔料を濾過機によって濾過され、ウエットケーキ顔料および乾燥顔料とされる。
【０００６】
一方、乾燥顔料を用いる方法では、乾燥により顔料の一次粒子が凝集し、その後の分散・練肉工程によっても、十分に微細な粒子を得ることが難しい。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前記した顔料製造方法においては、合成して得られた顔料の水性懸濁液中の塩類を除去精製し、脱水することにより水分を減少させなければならず、フィルタープレス等の過大な濾過機が必要である。
【０００８】
これらのことより、従来よりも容易に且つ効率よく洗浄性、水分離性を向上させ、かつ乾燥後も分散性の優れた顔料組成物の製造方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記の課題を解決するため、顔料の水性懸濁液と、常温固体の非水溶性樹脂を周速１０ｍ／ｓｅｃ以上で高速駆動する回転体を備えたメディアレス分散装置によって処理することで得られた顔料組成物が非常に洗浄性、水分離性の優れていることを見いだし、本発明に至った。
【００１０】
すなわち、第１の発明は、顔料濃度が１〜４０重量％である顔料の水性懸濁液と、メディアレス分散装置にての処理時温度における弾性率が１×１０ ⁶ 〜２×１０ ⁹ ｄｙｎ／ｃｍ ² の値を有する常温固体の非水溶性樹脂を、周速１０ｍ／ｓｅｃ以上で高速駆動する回転体を備え、該回転体と、外側のシリンダー径との比が１００．００６％〜１１０％であるメディアレス分散装置によって処理することを特徴とする顔料組成物の製法である。
【００１１】
第２の発明は、顔料の水性懸濁液中の顔料分１００重量部に対し、常温固体の非水溶性樹脂が５００重量部以下であることを特徴とする請求項１記載の顔料組成物の製法である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明で用いる顔料の水性懸濁液は、合成後の未精製水性懸濁液はもちろん、一旦濾過、洗浄を行ったウエットケーキ顔料に水を加え、再び水性懸濁液としたもの、また乾燥・粉砕を行った顔料粉体や体質顔料等を再度水に分散させたものでもよい。
【００１８】
また、この方法で使用される顔料の水性懸濁液は、合成時に微細粒子とするための表面処理剤、界面活性剤、分散剤や顔料誘導体等の添加を行ってもよい。
【００１９】
この顔料の水性懸濁液の顔料の濃度は、顔料の種類によって異なるが、一般には１〜４０重量％、好ましくは１〜１０重量％であり、より好ましくは１〜５重量％である。この範囲の上限は、顔料を水性懸濁液として取り扱える状態に起因しており、分散機で処理する時の流動性による。この範囲の下限については、１重量％以下での処理は、生産性が著しく低下することによる。
【００２０】
顔料としては、酸化チタン、カーボンブラック、炭酸カルシウム、硫酸バリウムのような無機顔料、アゾ系顔料、フタロシアニン顔料、縮合多環系顔料のような有機顔料があげられる。
【００２１】
本発明の常温固体の非水溶性樹脂は、塗料、インキ、プラスチック用着色剤、捺染、カラートナーなどの目的とする用途に用いられる各種の樹脂そのもの、あるいはそれら各種の樹脂、溶剤およびその他の添加剤との相溶性を有し、得られる製品の物性を損なわないものであればよい。上記のような樹脂としては、ロジン変性フェノール樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、石油樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、ケトン樹脂、塩化ビニル・酢酸ビニル共重合樹脂、ブチラール樹脂、塩素化ポリプロピレン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、スチレン・マレイン酸樹脂、天然樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、塩化ビニル樹脂、エポキシ樹脂、アミノ樹脂などがあげられ、任意に単独または２種類以上の樹脂成分を組み合わせて使用できる。
【００２２】
このとき、顔料の微細化、安定化等に関する助剤としての、界面活性剤、分散剤、溶剤等を含んでいてもよい。これら助剤の例としては、ナフタレンスルホン酸ナトリウムのホルマリン縮合物、リグニンスルホン酸ナトリウム、アルキルアリールスルホン酸ナトリウムのようなアニオン界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアリールエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルのような非イオン界面活性剤、モノアルキルアンモニウムクロライド、ジアルキルアンモニウムクロライドのようなカチオン界面活性剤、レシチン、アルキルジアミン、アルキルトリアミン、ナフテン酸金属せっけん、アルキルアミン脂肪酸塩のような分散剤、トルエン、キシレンのような芳香族炭化水素類、鉱物油等の脂肪族炭化水素類、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ｎ−プロパノール、ペンタエリスリトール、２−ブテン−１,４−ジオール、のようなアルコール類、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルエチルヘキサノンのようなケトン類、ジエチルエーテル、メチルビニルエーテル、イソブチルビニルエーテル、のようなエーテル類、酢酸メチル、酢酸エチルのようなエステル類などの従来公知の溶剤を用いることができる。また、大豆油、桐油、アマニ油などの乾性油やこれらの乾性油を変性したものでもよく、半乾性油や不乾性油も使用することができる。
【００２３】
これらの常温固体の非水溶性樹脂は常温にて固体状態で安定に保てるものであればよく、処理温度において弾性率１×１０⁶〜１×１０¹¹ｄｙｎ／ｃｍ²の値を有するものが好ましい。この範囲は、弾性率１×１０⁶ｄｙｎ／ｃｍ²以下の場合には樹脂の固着がおこるためであり、弾性率が１×１０¹¹ｄｙｎ／ｃｍ²以上の場合には、色材として用いる場合の分散性が問題となるためである。なお、本発明における弾性率とは、レオメトリックス社製粘弾性測定装置ＲＤＳ−２で測定した所定温度における樹脂の動的弾性率Ｇ’をさすものとする。また、この時の樹脂径は、平均粒径が２０ｍｍ以下であり、好ましくは１ｍｍ以下である。
【００２４】
顔料の水性懸濁液に添加する常温固体の非水溶性樹脂の配合量は、顔料１００重量部に対し５００重量部以下、好ましくは１５０重量部以下である。５００重量部以上の場合は、得られる顔料組成物の用途が限定される。
【００２５】
本発明で用いるメディアレス分散装置としては、周速１０ｍ／ｓｅｃ以上で高速駆動する回転体と、外側のシリンダー部とが、それぞれ任意の速度で同時に又は片方のみが回転することのできる一対の同軸回転体からなっているものである。このとき、高速駆動する回転体径と、外側のシリンダー径との比が１００．００６％〜１１０％であるものを用いることで、回転体の遠心力による圧縮とシリンダーとの摩砕、剪断による複合作用がおこり、均一かつ効率的に粉砕及び分散を行うことができる。
【００２６】
この回転体の周速としては１０ｍ／ｓｅｃ以上、好ましくは１５ｍ／ｓｅｃ以上である。これは、周速の大きいほど分散度が良好となり、粒子の分散度が大きく向上するとともに、処理に要する時間が極めて短縮されるためである。
【００２７】
本発明の周速１０ｍ／ｓｅｃ以上で高速駆動する回転体を備えたメディアレス分散装置としては、ラインミキサー、フローミキサー、スタティックミキサー、スラッシャー（三井三池加工機（株）社製）、トリゴナル（三井三池加工機（株）社製）、エバラマイルダー（（株）荏原製作所社製）、Ｔ．Ｋ．フィルミックス（特殊機化工業（株）社製）等があげられる。
【００２８】
本発明の製法による顔料組成物は、そのままの水性懸濁液の状態で使用することができるが、容易に且つ効率よく水分離性の向上した顔料組成物であるため、デカンテーション等により容易にウエットケーキとして使用することができる。このときの含水率としては、使用する顔料の種類によって異なるが、通常９０重量％以下で使用し、特に５０重量％以下が好ましく、この値は使用するウエットケーキの取り扱い性に起因する。
【００２９】
また、本発明の製法による顔料組成物を乾燥し、粉末、顆粒、ペレット形状としても使用できる。
【００３０】
【実施例】
以下、実施例に基づき本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれによって限定されるものではない。実施例において「部」はすべて重量部、「％」はすべて重量％を示す。
【００３１】
【実施例１】
３，３’−ジクロロベンジジン２５３部を常法に従ってテトラゾ溶液を得た。一方、アセトアセトアニリド３５４部を用いて常法に従ってカップラ−液を得た。このカップラ−液とテトラゾ溶液をカップリングさせ、アゾ顔料（ＰｉｇｍｅｎｔＹｅｌｌｏｗ−１２）の含有率が４％の水性懸濁液（Ａ）を得た。この得られた未精製の顔料の水性懸濁液１００部に対し、最大粒径１ｍｍ、平均粒径が０．５ｍｍのロジン変性フェノ−ル樹脂（軟化点１６０℃、弾性率Ｇ’＝５×１０⁶ｄｙｎ／ｃｍ²（６０℃））４部を混合したものを、周速５０ｍ／ｓｅｃのフィルミックスで６０℃において連続処理し、顔料組成物（Ｂ）を得た。得られた顔料組成物（Ｂ）をフィルタープレスによって脱水することで含水率４０．０％となった。このウエットケーキ１００部に対し、油性ワニス５０部を加え、ニーダーを用いて６０℃でフラッシングを行った。このときの一次排水をデカンテーションにより除き、ついで二次排水として真空脱水を行い、油性ワニス１３０部、ＡＦソルベント（商品名日本石油（株）製）２５部を加え、ベースインキを作製した。得られたインキの分散度をグラインドメーターで測定したところ、７．５μm以下であった。
【００３２】
【実施例２】
カップリングまでの方法を実施例１と同様にして行い、フィルタープレスによって脱水することで含水率７４．０％となった。このウエットケーキを再び水性懸濁液とすることで、顔料分１０％の水性懸濁液を得た。この顔料の水性懸濁液１００部に対し最大粒径０．５ｍｍ、平均粒径が０．１ｍｍのロジン変性フェノ−ル樹脂（軟化点１６０℃、弾性率Ｇ’＝５×１０⁶ｄｙｎ／ｃｍ²（６０℃））５部を混合したものを、周速５０ｍ／ｓｅｃのフィルミックスで６０℃において連続処理し、顔料組成物（Ｃ）を得た。得られた顔料組成物（Ｃ）をフィルタープレスによって脱水することで含水率３８．０％となった。このウエットケーキ１００部に対し、油性ワニス５０部を加え、ニーダーを用いて６０℃でフラッシングを行った。このときの一次排水をデカンテーションにより除き、ついで二次排水として真空脱水を行い、油性ワニス１３１部、ＡＦソルベント２６部を加え、ベースインキを作製した。得られたインキの分散度をグラインドメーターで測定したところ、７．５μm以下であった。
【００３３】
【実施例３】
実施例１で得られた顔料の水性懸濁液（Ａ）１００部と顔料組成物（Ｂ）１０４部、実施例２で得られた顔料組成物（Ｃ）４２部をそれぞれフィルタ−プレスで濾過し、その濾過時間、含水率を比較した。濾過時間が早いほど含水率が低いほど水分離性が優れていることを示している。顔料の水性懸濁液（Ａ）と比較して顔料組成物（Ｂ）、（Ｃ）は濾過時間が早く、含水率も低い値を示し水分離性が優れていた。その結果を表１に示す。
【００３４】
【表１】

【００３５】
【比較例１】
カップリングまでの方法は実施例１と同様にして行った。得られた顔料組成物をフィルタープレスによって脱水することで、含水率７４．０％となった。このウエットケーキを用いて実施例１と同様に、ベースインキを作製した。
【００３６】
【比較例２】
カップリングまでの方法は実施例１と同様にして行った。得られた未精製の顔料の４％水性懸濁液１００部に対し、１０ポイズ、弾性率Ｇ’＝２×１０³ｄｙｎ／ｃｍ²（６０℃）の油性ワニス（タマノール（荒川化学工業（株）製）４０部をＡＦソルベント６０部に１６０℃で加熱溶解したもの）４部を、周速２１ｍ／ｓｅｃのフィルミックスで６０℃において連続処理を行った。得られた顔料組成物をフィルタープレスによって脱水することで、含水率７４．０％となった。このウエットケーキを用いて実施例１と同様に、ベースインキを作製した。
〈評価〉
実施例１、２と比較例１で得られたベースインキ５８部に油性ワニス３５部、ＡＦソルベント７部を添加し、タックが６．０になるよう調整を行い、顔料濃度７％の印刷用インキを得た。その結果を表２に示す。
【００３７】
【表２】

【００３８】
（分散度）
グラインドメーターを用いて各ベースインキの分散度値（単位μｍ）を測定した。値が小さい程分散度が優れていることを示す。比較例１に対し、実施例１、２は優れた分散度を示した。
（着色力）
ＲＩテスター（石川島産業機械（株）製）にて展色されたアート紙のマクベス濃度を測定した。値が高いほど高着色を示す。比較例１に対し、実施例１、２は高着色であった。
（透明度）
ＲＩテスターにて展色されたアート紙の透明性をクリプトメーター（日本電色工業（株）製）で測定した。値が高いほど透明であることを示す。比較例１に対し、実施例１、２は透明であった。
（光沢）
ＲＩテスターにて展色されたアート紙の光沢をデジタル変角光沢計（日本電色工業（株）製）で測定した。値が高いほど光沢があることを示す。比較例１に対し、実施例１、２は光沢が優れていた。
【００３９】
【実施例４】
１−アミノ−４−メチルベンゼン−２−スルホン酸９５部の酸析を行い、冷却後、常法に従ってジアゾ成分を得た。一方、β−オキシナフトエ酸９５部を用いて常法に従ってカップラー溶液を得た。このカップラー液にジアゾ成分をカップリングさせ、染料を得た。これに、ロジンソープ２１部を加え、ｐＨ１１．０にした後、３５％塩化カルシウム水溶液３００部を加え、レーキ化を行いアゾ顔料（ＰｉｇｍｅｎｔＲｅｄ−５７）の含有率が３％の水性懸濁液を得た。この得られた未精製の顔料の水性懸濁液１００部に対し、最大粒径１ｍｍ、平均粒径が０．５ｍｍのポリエチレン樹脂（軟化点１３０℃、弾性率Ｇ’＝２×１０⁹ｄｙｎ／ｃｍ²（８０℃））１．５部を混合したものを周速２１ｍ／ｓｅｃのラインミキサーで８０℃連続処理し、顔料組成物を得た。得られた顔料組成物をフィルタープレスによって脱水することで含水率４０．０％となった。これを乾燥した顔料組成物３部に対し、ポリエチレン樹脂１９５部、ワックス２部をヘンシェルミキサーで混合し、二軸同方向回転スクリュー押し出し機で練肉・押出した後、ペレタイザーでカットしてプラスチック用着色剤を得た。
【００４０】
【比較例４】
レーキ化までの方法は実施例４と同様にして行った。得られた顔料組成物をフィルタープレスによって脱水することで含水率７２．５％となった。これを乾燥した顔料２部に対し、ポリエチレン樹脂１９６部、ワックス２部をヘンシェルミキサーで混合し、二軸同方向回転スクリュー押し出し機で練肉・押出した後、ペレタイザーでカットしてプラスチック用着色剤を得た。
得られた顔料組成物は次の方法により評価を行った。
〈評価〉
結果を表３に示す。
【００４１】
【表３】

【００４２】
（分散）
得られたプラスチック用着色剤をスライドグラスにのせて加熱溶融させて光学顕微鏡にて粒の数を観察した。粒の数が少ない程分散度が優れていることを示す。比較例４に対し、実施例４は粒の数が少なく、良好な分散度を示していた。
（フィルム分散）
プラスチック用着色剤及びポリエチレン樹脂を顔料濃度が１％となるようにヘンシェルミキサーで混合し、二軸同方向回転スクリュー押し出し機で練肉・押出した後、ペレタイザーでカットしてインフレ−ションフィルム作成機にて厚さ５０μｍのインフレーションフィルムを作成し、面積５０ｃｍ²中のフィルム中のブツの個数を測定した。ブツの個数が少ない程分散度が優れていることを示す。比較例４に対し、実施例４はブツの個数が少なく、良好な分散性を示していた。
（着色力）
顔料／酸化チタン／ポリエチレン樹脂＝０．０５／０．７０／９９．２５の組成で混合し試験用加熱２本ロールで５分間混合、練肉し、厚さ１ｍｍのプレスシートを作成した。得られた厚さ１ｍｍのプレスシートの着色力を測定した。値が高いほど高着色を示す。比較例４に対し、実施例４は高着色であった。
【００４３】
【発明の効果】
本発明によれば、顔料の水性懸濁液と常温固体の非水溶性樹脂を、周速１０ｍ／ｓｅｃ以上で高速駆動する回転体を備えたメディアレス分散装置によって分散せしめることで、従来よりも容易に且つ効率よく水分離性を向上させ、分散性、透明性、着色力、光沢に優れるような顔料組成物を得ることができるものである。

Claims

顔料濃度が１〜４０重量％である顔料の水性懸濁液と、メディアレス分散装置にての処理時温度における弾性率が１×１０⁶〜２×１０⁹ｄｙｎ／ｃｍ²の値を有する常温固体の非水溶性樹脂を、周速１０ｍ／ｓｅｃ以上で高速駆動する回転体を備え、該回転体と、外側のシリンダー径との比が１００．００６％〜１１０％であるメディアレス分散装置によって処理することを特徴とする顔料組成物の製法。
顔料の水性懸濁液中の顔料分１００重量部に対し、常温固体の非水溶性樹脂が５００重量部以下であることを特徴とする請求項１記載の顔料組成物の製法。