JP4824178B2 - 透明顔料形態のペリレン−3,4,9,10−テトラカルボン酸ジイミドの製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は特に環境にやさしく経済的な式(I):
【0002】
【化11】
(式中、uは0〜8の数であり、Eはu>0の場合には塩素又は臭素原子であり、u>1の場合にはその組み合わせでもよい)の透明ペリレン−3,4,9,10−テトラカルボン酸ジイミド顔料の製造方法に関する。
【0003】
【従来技術】
自動車仕上塗料、特に金属仕上塗料の着色には、透明度が高く、色相が良好で、強く着色された光沢度の高い仕上塗料を提供するような顔料が必要とされている。顔料コンセントレート及びペイントは低粘度でなければならず、疑似塑性を示してはならない。更に、非常に良好な堅牢性、特に良好な耐候堅牢性が要求される。
【0004】
合成経路により、有機顔料は粗結晶又は微粉形態で得られる。粗結晶形態で得られる粗顔料は使用前に微粉砕する必要がある。このような微粉砕方法の例としては、例えば塩等の粉砕助剤の存在下又は不在下にロールミル又は振動ミルで湿式又は乾式粉砕し、混練し、再バッティングし、例えば硫酸又はポリリン酸から再沈殿させ(酸ペースト化)、例えば硫酸又はポリリン酸に懸濁する(酸膨潤)。ペリレン−3,4,9,10−テトラカルボン酸ジイミド(以下、ペリルイミドと言う)の場合には、現在までに公知のものは合成から得られたプレ顔料も微粉砕から微粉形態で得られたプレ顔料も処理中、特に乾燥中にアグリゲート及びアグロメレートを形成する傾向が非常に強く、分散性が不良になり、その結果、例えば色強度が低下するので、顔料として直接使用することができない。更に、ペリルイミド顔料はペイント中で凝集する傾向が非常に強い。どちらの現象でも性能特性は今日の要求を満足できなくなる。
【0005】
ペリルイミドは有機茶〜赤紫顔料(C.I.ピグメントバイオレット29、C.I.No.71129)として多年来使用されている。ハロゲン化誘導体を顔料として利用できることも知られている。粗顔料は例えばEP−A−0123256に記載されているようにアルカリ金属水酸化物溶融液中で1,8−ナフタレンジカルボキシイミドを反応させた後、得られたロイコ形態を酸化するか、例えばDE−A−386057に記載されているようにペリレン−3,4,9,10−テトラカルボン酸又はその無水物又はカルボン酸塩(以下、過酸と言う)をアンモニアと縮合させることにより製造される。ハロゲン化誘導体の製法は例えばEP−A−0260648に記載されている。得られたペリルイミドを着色に有用な顔料形態にする方法としては、次のような方法が記載されている。
【0006】
DE−A−1619531は不活性有機溶媒中で粉砕し、乾燥して溶媒を除去することにより粗ペリルイミドを顔料にする方法を記載している。この方法は装置が高価であり、更に溶媒を再生しなければならないのでコストが高い。
【0007】
DE−A−2043820は水性アルカリ媒体中の湿式粉砕方法を記載している。しかし、記載条件下で得られる顔料は今日の要求を満足しない。
【0008】
DE−A−2316536は粗顔料の乾式粉砕後にアミンもしくはアミドの存在下に仕上処理するか又はミルベースを硫酸に懸濁(酸膨潤)して解凝集及び再結晶段階を実施することによりペリルイミド顔料を製造する2段階法を記載している。使用するアミン又はアミドは用途によっては不適合な場合もあり、顔料の用途が限られる。
【0009】
DE−A−2851752は有機顔料の多段階コンディショニング方法を記載しており、一例として特にペリルイミドが挙げられており、少量の酸の存在下に乾式粉砕を実施した後に第2段階で溶媒仕上処理を実施し、粉砕中に形成されたアグロメレートを再結晶させる。酸の存在下の乾式粉砕は使用する粉砕装置の材料要件が厳しく、更に、作業者と環境の粉塵汚染を防ぐことは現実にほぼ不可能である。
【0010】
EP−A−0039912は硫酸段階を介して粗顔料を精製し、微粉砕した後、解凝集の目的で乾式粉砕を実施し、その後、所望により溶媒仕上処理を実施することにより、ペリルイミドとその誘導体である顔料形態のハロゲン化物を製造する方法を開示している。これは多段階法であり、処理中に多量の硫酸が生成され、その処理が必要である。
【0011】
EP−A−0366062は隠蔽力の高いハロゲン化ペリルイミドとハロゲン化ペリルイミドの混合結晶の製造方法を開示している。
【0012】
DE4007728によると、微粉砕ペリルイミド顔料を有機溶媒の存在下にコンディショニングする。これは2段階法である。好適態様はカルボン酸エステルを使用し、仕上処理後に鹸化して廃水中に排出する。
【0013】
EP−A−0678559は粗顔料の2段階微粉砕法を記載している。まず、乾式粉砕処理を実施した後、湿式粉砕を実施する。湿式粉砕は凝集したミルベースを分散させるために必要である。2段階法は費用が高く、製造サイクルに時間がかかり、乾式粉砕は上記のような欠点がある。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
簡単且つ費用効果的な環境にやさしい方法で透明ペリルイミド顔料を製造することが必要とされていた。
【0015】
【課題を解決するための手段】
有利な着色及び流動性をもつ式(I)の透明ペリルイミド顔料をエネルギー密度の高い特殊なビーズ粉砕操作により簡単且つ環境にやさしい方法で粗ペリルイミド顔料から製造できることが今般判明した。
【0016】
本発明は式(I):
【0017】
【化12】
【0018】
(式中、uは0〜8の数であり、Eはu>0の場合には塩素又は臭素原子であり、u>1の場合にはその組み合わせでもよい)の透明ペリルイミド顔料の製造方法として、直径0.9mm以下の粉砕媒体の作用下に1.0kW/l粉砕スペースを上回る電力密度と12m/sを上回る撹拌子周速で運転する撹拌ボールミルで粗ペリルイミド顔料を液体媒体中で湿式粉砕する段階と、得られた顔料を分離する段階を含む方法を提供する。
【0019】
【発明の実施の形態】
本方法の粗ペリルイミド顔料は1,8−ナフタレンジカルボキシイミドをアルカリ金属水酸化物溶融液中で反応させた後にロイコ形態を酸化するか又は上記過酸をアンモニアと縮合させることにより製造したものを利用できる。
【0020】
合成から獲得可能な粗結晶ペリルイミド顔料又は微結晶ペリルイミドプレ顔料である粗ペリルイミド顔料は粉末形態で供給してもよいが、予め分離するか又は分離せずに懸濁液として供給するか又は合成湿潤プレスケーキ形態で供給し、それ以上乾燥せずに湿式粉砕工程に送ると有利である。粗ペリルイミド顔料を例えば再結晶又は例えば硫酸で抽出撹拌することにより精製してもよい。
【0021】
本発明による透明ペリルイミド顔料の製法は驚くべきことに予め乾式粉砕を実施せずに達成される。本発明の湿式粉砕を実施するのに適した撹拌ボールミルの例はバッチ及び連続運転用に設計され、横形又は竪形構造の円筒形又は中空円筒形粉砕チャンバーをもち、1.0kW/l粉砕スペースを上回る比電力密度と12m/sを上回る撹拌子先端速度で運転可能なものである。この構造設計により、十分な粉砕エネルギーをミルベースに伝達することができる。この目的に適したミルの例はDE−C3716587に記載されている。ミルの粉砕強度が低過ぎると、本発明の良好な特性、特に顔料の高い透明度及び色強度と優れた着色性は得られない。撹拌機構による単位時間当たりのエネルギー出力は破壊エネルギー及び摩擦エネルギーとして熱形態でミルベースに伝達される。この大量の熱を安全に放散させるためには、粉砕スペースと粉砕チャンバー表面積(冷却面積)の比をできるだけ低く維持するような構造手段をとる必要がある。高スループットで粉砕は循環下に実施され、熱は主にミルベースを介して外部に放散される。使用される粉砕媒体としては直径0.9mm以下の酸化ジルコニウム、ジルコニウム混合酸化物、酸化アルミニウム又は石英ビーズが挙げられ、直径0.2〜0.9mm、好ましくは0.3〜0.5mmのビーズを使用すると適切である。
【0022】
連続撹拌型ミルを微粉砕に使用する場合には、分離装置と粉砕媒体が実質的に接触しないように粉砕媒体を遠心分離によりミルベースから分離し、分離装置の閉塞を相当程度まで防止できるようにすることが好ましい。この場合には、粉砕媒体チャージを高くして撹拌ボールミルを運転する。連続撹拌ボールミルの場合には、粉砕チャンバーに粉砕媒体をほぼ完全に充填する。
【0023】
粉砕は水性、水性−有機又は有機媒体中で実施することができる。水性アルカリ又は中性pH範囲で溶媒を加えずに粉砕を実施することが好ましい。ミルベース中の顔料濃度は懸濁液の流動性に依存する。前記濃度は30重量%未満、一般に5〜25重量%、好ましくは7.5〜20重量%とすべきである。
【0024】
粉砕時間は該当使用分野に必要な粉末度に依存する。従って、必要な粉末度に応じて撹拌ボールミル内のミルベースの滞留時間は一般に5〜60分間である。滞留時間は通常10〜45分間、好ましくは15〜30分間である。
【0025】
粉砕は0〜100℃、適切には10〜60℃の室温、好ましくは20〜50℃で実施すると有利である。
【0026】
使用する液体粉砕媒体は水、C1−C8アルカノール、有利には水混和性アルカノール(例えばメタノール、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、tert−ブタノール、イソブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、アルキルヘキサノール、エチレングリコール、プロピレングリコール又はグリセロール)、環状アルカノール(例えばシクロヘキサノール)、C1−C5ジアルキルケトン(例えばアセトン、ジエチルケトン、メチルイソブチルケトン又はメチルエチルケトン)、エーテル及びグリコールエーテル(例えばジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、メチルグリコール、エチルグリコール、ブチルグリコール、エチルジグリコール、メトキシプロパノール又はメトキシブタノール)、脂肪酸アミド(例えばジメチルアセトアミド又はジメチルホルムアミド)、環状カルボキサミド(例えばN−メチルピロリドン、バレロラクタム及びカプロラクタム)、複素環塩基(例えばピリジン、モルホリン又はピコリン)、及びジメチルスルホキシド、又はこれらの溶媒と水の混合物が適切である。水とC1−C6アルコールの水溶液が特に好ましい。
【0027】
本発明の1好適態様では、上記過酸とアンモニアから出発し、過酸1モル当たり少なくとも2倍モル量のアンモニアと過酸の重量を基にして少なくとも3倍重量の水を使用し、50〜200℃の温度で反応を実施し、得られた粗顔料を好ましくは予め分離せずに直径0.9mm以下の粉砕媒体の作用下に1.0kW/l粉砕スペースを上回る電力密度と12m/sを上回る撹拌子先端速度で運転する撹拌ボールミルで上記のように液体媒体中で湿式粉砕し、得られた顔料を分離することにより、透明顔料形態のペリレン−3,4,9,10−テトラカルボン酸ジイミドを製造する。この場合の過酸は乾燥形態で使用してもよいし、プレスケーキとして使用してもよい。過酸の重量を基にして5〜15倍、特に6〜10倍の重量の水を使用することが好ましい。過酸1モル当たり2.5〜10倍モル量、特に3〜6倍モル量のアンモニアを使用することが好ましい。アンモニアは水溶液として加えることが好ましいが、ガス形態で導入してもよい。過酸とアンモニアの反応は100〜180℃の温度で所望により過圧下に実施することが好ましい。反応終了後、蒸留ブリッジで約100℃の温度に達するまで有利には大気圧下で過剰のアンモニアを留去すると適切である。粉砕工程前に過剰のアンモニアを完全に除去すると有利であるが、後期まで(例えば粉砕工程後まで)又は顔料分離中までアンモニアを除去しなくてもよい。留去したアンモニアを後続縮合反応で再使用してもよい。所望により、臭害を防ぐために湿式粉砕前及び/又は濾過前に少量の酸で中和してもよい。
【0028】
液相及び粗顔料以外にミルベースは更に、例えば界面活性剤、顔料分散剤、充填剤、安定剤、樹脂、脱泡剤、防塵剤、エキステンダー、シェーディング着色剤、防腐剤、乾燥抑制剤、流動調節剤又はその組み合わせ等の助剤を加えることができる。
【0029】
上記助剤の添加は全顔料製造工程中の任意1時点以上で実施することができ、縮合前又は湿式粉砕前が好ましいが、縮合中、湿式粉砕中、分離前又は分離中、乾燥前又は乾燥中でもよく、更には乾燥顔料(粉末又は顆粒)に添加してもよく、一度に添加してもよいし、2回以上に分けて添加してもよい。助剤総添加量は粗顔料を基にして0〜40重量%、好ましくは1〜25重量%、特に好ましくは5〜15重量%とすることができる。
【0030】
利用可能な界面活性剤としてはアニオンもしくはアニオン活性、カチオンもしくはカチオン活性及びノニオン物質、又はこれらの物質の混合物が挙げられる。アンモニアの蒸留中と湿式粉砕中に発泡しない界面活性剤又は界面活性剤混合物が好ましい。
【0031】
利用可能なアニオン活性物質の例は脂肪酸タウリド、脂肪酸N−メチルタウリド、脂肪酸イセチオネート、アルキルフェニルスルホネート、アルキルナフタレンスルホネート、アルキルフェノールポリグリコールエーテルスルフェート、脂肪アルコールポリグリコールエーテルスルフェート、脂肪酸アミドポリグリコールエーテルスルフェート、アルキルスルホスクシンナメート、アルケニルコハク酸モノエステル、脂肪アルコールポリグリコールエーテルスルホスクシネート、アルカンスルホネート、脂肪酸グルタメート、アルキルスルホスクシネート、脂肪酸サルコシド、脂肪酸(例えばパルミチン酸、ステアリン酸及びオレイン酸)、石鹸(例えば脂肪酸、ナフテン酸及び樹脂酸、例えばアビエチン酸のアルカリ金属塩)、アルカリ可溶性樹脂(例えばロジン改質マレエート樹脂)、並びに塩化シアヌル、タウリン、N’N−ジエチルアミノプロピルアミン及びp−フェニレンジアミンをベースとする縮合物である。樹脂石鹸即ち樹脂酸のアルカリ金属塩が特に好ましい。
【0032】
利用可能なカチオン物質の例は第4級アンモニウム塩、脂肪アミンアルコキシレート、アルコキシル化ポリアミン、脂肪アミノポリグリコールエーテル、脂肪アミン又は脂肪アルコールから誘導される脂肪アミン、ジアミン及びポリアミンとそのアルコキシレート、脂肪酸から誘導されるイミダゾリン、並びにこれらのカチオン物質の塩である。
【0033】
利用可能なノニオン物質の例はアミンオキシド、脂肪アルコールポリグリコールエーテル、脂肪酸ポリグリコールエステル、ベタイン(例えば脂肪酸アミド−N−プロピルベタイン)、脂肪アルコール又は脂肪アルコールポリグリコールエーテルのリン酸エステル、脂肪酸アミドエトキシレート、脂肪アルコール−アルキレンオキシド付加物、並びにアルキルフェノールポリグリコールエーテルである。
【0034】
使用可能な顔料分散剤は式(II):
【0035】
【化13】
【0036】
(式中、R1は水素原子、ヒドロキシル基、アミノ基又はC1−C8アルキル基であり、前記アルキル基は1〜4個の塩素原子、臭素原子、フェニル基、シアノ基、ヒドロキシル基、カルバモイル基、C2−C4アシル基又はC1−C4アルコキシ基で置換されていてもよいし、過フッ素化又は部分フッ素化されていてもよく、R2とR3は相互に独立して水素原子、炭素原子数1〜20の置換もしくは非置換もしくは部分フッ素化もしくは過フッ素化アルキル基、又は炭素原子数2〜20の置換もしくは非置換もしくは部分フッ素化もしくは過フッ素化アルケニル基であり、置換基はヒドロキシル、フェニル、シアノ、塩素、臭素、C2−C4アシル又はC1−C4アルコキシとすることができ、あるいはR2とR3は窒素原子と一緒になって所望により更に窒素、酸素又は硫黄原子を環内に含む飽和、不飽和又は芳香族複素環を形成し、nは1〜6の数である)の化合物、及び/又は式(III):
【0037】
【化14】
【0038】
[式中、Vは2価基−O−、>NR4又は>NR5−Y−X+であり、Wは2価基>NR5−Y−X+であり、oは0〜8の数であり、Dはo>0の場合には塩素又は臭素原子であり、o>1の場合にはその組み合わせでもよく、R4は水素原子、C1−C18アルキル基、特にC1−C4アルキル基、又は置換されていなくてもよいし、ハロゲン、C1−C4アルキル、C1−C4アルコキシもしくはフェニルアゾで1箇所以上置換されていてもよいフェニル基であり、R5は−O−、−NR6−、−S−、フェニレン、−CO−、−SO2−、−CR7R8−又はその化学的に妥当な組み合わせから選択される架橋結合によりC−C鎖の内側を1箇所以上遮断されていてもよいC1−C18アルキレン基であるか、あるいはR5はC1−C4アルキル又はC1−C4アルコキシにより1箇所以上置換されていてもいなくてもよいフェニレン基であり、但し、R6、R7及びR8は相互に独立して各々水素原子又は複素環基、好ましくはイミダゾールもしくはピペラジンにより置換されていてもいなくてもよいC1−C4アルキル基であり、Y−はアニオン基−SO3 −又は−COO−の一方であり、X+はH+であるか、Mm+/m(式中、mは数1、2又は3の1種である)に等価の元素の周期表の主族1〜5もしくは遷移族1もしくは2もしくは4〜8の金属カチオンであるか、又はアンモニウムイオンN+R9R10R11R12であり、置換基R9、R10、R11及びR12は相互に独立して各々水素原子、C1−C30アルキル基、C2−C30アルケニル基、C5−C30シクロアルキル基、非置換もしくはC1−C8アルキル化フェニル基又は(ポリ)アルキレンオキシ基:
【0039】
【化15】
【0040】
(式中、R80は水素又はC1−C4アルキルであり、kは1〜30の数である)であり、アルキル、アルケニル、シクロアルキル、フェニル又はアルキルフェニルとしてのR9、R10、R11及びR12はアミノ、ヒドロキシル及び/又はカルボキシルで置換されていてもよいし、置換基R9及びR10は第4級窒素原子と一緒になって所望により更にヘテロ原子を含む5〜7員飽和環系を形成してもよく、あるいは置換基R9、R10及びR11は第4級窒素原子と一緒になって所望により更にヘテロ原子を含み、所望により付加環を融合した5〜7員芳香族環系を形成してもよい]の化合物、及び/又は式(IV):
【0041】
【化16】
[式中、Aは式:
【0042】
【化17】
のカチオン2価基であり、Bは式:
【0043】
【化18】
のアニオン2価基であり、eは0〜8の数であり、Pはe>0の場合には塩素又は臭素原子であり、e>1の場合にはその組み合わせでもよく、R13はC1−C12アルキレン基、(C6−C10)−アリール(C1−C6)アルキレン基又は(C6−C10)−アリーレン基であり、R14とR15は同一又は異なり、水素原子、置換もしくは非置換C1−C20アルキル基又は置換もしくは非置換C2−C20アルケニル基であるか、あるいはR14とR15は隣接窒素原子と一緒になって所望により更にヘテロ原子環員N、S及び/又はOを含み、所望により付加環を融合した複素環系を形成し、R16は直鎖又は分枝鎖C1−C12アルキレン基である]の化合物、及び/又は式(V):
【0044】
【化19】
[式中、2個のZ基は同一又は異なり、Zは定義Z1、Z2、Z3又はZ4をもち、但し、2個のZ基が同時にZ4であることはなく、Z1は式(Va):
−[X−Y]q−[X1−Y1]r−[X2−NH]sH (Va)
(式中、X、X1及びX2は同一又は異なり、分枝鎖もしくは非分枝鎖C2−C6アルキレン基又は1〜4個のC1−C4アルキル基、ヒドロキシル基、炭素原子数1〜4のヒドロキシアルキル基、及び/又は更に1もしくは2個のC5−C7シクロアルキル基で置換されていてもよいC5−C7シクロアルキレン基であり、Y及びY1は同一又は異なり、NH−、−O−、N(C1−C6アルキル)基:
【0045】
【化20】
であり、qは1〜6の数であり、rとsは相互に独立して0〜6の数であり、但し、rとsが同時に0になることはない)の基であり、Z2は式:
−[X−O]q1−[X1−O]qH (Vb)
(式中、q1は0〜6の数である)の基であり、Z3は式(Vc):
【0046】
【化21】
【0047】
(式中、R20とR21は相互に独立して水素原子、炭素原子数1〜20の置換もしくは非置換もしくは部分フッ素化もしくは過フッ素化アルキル基、又は炭素原子数2〜20の置換もしくは非置換もしくは部分フッ素化もしくは過フッ素化アルケニル基であり、置換基はヒドロキシル、フェニル、シアノ、塩素、臭素、C2−C4アシル又はC1−C4アルコキシとすることができ、あるいはR20とR21は窒素原子と一緒になって所望により更に窒素、酸素又は硫黄原子を環内に含む飽和、不飽和又は芳香族複素環を形成し、Xは上記と同義である)の基であり、Z4は水素、ヒドロキシル、アミノ、フェニル又はC1−C20アルキルであり、フェニル環とアルキル基はCl、Br、CN、OH、C6H5、カルバモイル、C2−C4アシル及びC1−C4アルコキシから構成される群から選択される1個以上の置換基で置換されていてもよく、フェニル環は更にNR20R21(式中、R20及びR21は上記と同義である)で置換されていてもよく、アルキル基は過フッ素化又は部分フッ素化されていてもよい]の化合物を含む。
【0048】
顔料は湿式粉砕後に直接分離することが好ましい。しかし、例えば20〜180℃の温度で水及び/又は有機溶媒で後処理(仕上)を実施してもよい。また、粉砕後に存在する顔料懸濁液を蒸発又は噴霧乾燥すると、濾過を省略できる。
【0049】
本発明の方法によるペリルイミド顔料の製造は実質的に廃棄物を出さずに行われる。使用する少数の薬品は更に処理するか又は完全に再生することができる。
【0050】
公知方法によると透明ペリルイミド顔料の製造は多段階法でしか実施できないか及び/又は多大な環境汚染を伴うので、このように簡単で技術的にエレガントな方法で環境問題を伴わずに透明ペリルイミド顔料の製造が可能であるとは意外であり、予測できなかった。本発明の方法により製造したペリルイミド顔料は着色性と性能特性の点で公知方法により製造した顔料よりも著しく優れている。
【0051】
本発明の方法により製造したペリルイミド顔料を使用し、自動車仕上塗料、特に顔料濃度の高い金属仕上塗料を製造することができる。非常に優れたオーバーコート堅牢性と耐候堅牢性を備える透明光沢塗料が得られる。顔料コンセントレート(ミルベース)とペイントは更に流動性が非常に良好であり、顔料濃度が高く、凝集安定性に優れる。
【0052】
本発明により製造したペリルイミド顔料は例えば単独又は混合物としてのセルロースエーテル及びセルロースエステル(例えばエチルセルロース、ニトロセルロース、酢酸セルロース、酪酸セルロース)、天然樹脂又は合成樹脂(例えば付加重合樹脂又は縮合樹脂、例えばアミノ樹脂、特にユリア−ホルムアルデヒド及びメラミン−ホルムアルデヒド樹脂、アルキド樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂)、ポリカーボネート、ポリオレフィン(例えばポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアクリロニトリル、ポリアクリレート、ポリアミド、ポリウレタン又はポリエステル)、ゴム、カゼイン、シリコーン及びシリコーン樹脂等の高分子量天然又は合成有機材料の着色に利用できる。
【0053】
この点では、上記高分子量有機化合物が塑性物質、溶融液、紡糸液、ワニス、ペイント又は印刷インクのいずれの形態で存在するかは重要ではない。所期用途に応じ、本発明により得られた顔料をブレンド又は調合処方もしくは分散液の形態で利用すると有利である。着色する高分子量有機材料を基にして0.05〜30重量%、より好ましくは0.1〜15重量%の量で本発明により製造した顔料を使用することが好ましい。
【0054】
本発明の方法により製造した顔料を使用すると、アルキドメラミン樹脂ワニス、アクリルメラミンワニス、ポリエステルワニス、ハイソリッドアクリル樹脂ワニス、ポリウレタンをベースとする水性ワニス、及びポリイソシアネート架橋性アクリル樹脂をベースとする2成分ワニス、特に自動車用金属ワニスの類に含まれる当技術分野で一般に使用されている焼付エナメルを着色することができる。
【0055】
本発明により製造した顔料は1又は2成分粉末トナー(1又は2成分現像剤とも言う)、磁気トナー、液体トナー、重合トナー及び特殊トナー等の電子写真用トナー及び現像剤で着色剤として利用することもできる。典型的なトナー用バインダーは例えば単独又は組み合わせとしてのスチレン、スチレンアクリレート、スチレンブタジエン、アクリレート、ポリエステル、フェノールエポキシ樹脂、ポリスルホン、ポリウレタン、更にはポリエチレン及びポリプロピレン等の付加重合、重付加及び重縮合樹脂であり、更に、電荷調節剤、ロウ又は流動助剤等の付加成分を加えてもよいし、これらの添加剤で後期改質してもよい。
【0056】
更に、本発明により製造した顔料は例えば金属、木材、プラスチック、ガラス、セラミック、コンクリート、繊維材料、紙又はゴムから製造した物品の表面に塗布するために使用される粉末及び粉末塗料材料、特に摩擦電気又は動電気的に吹付可能な粉末塗料材料で着色剤として利用できる。
【0057】
使用する典型的な粉末塗料樹脂はエポキシ樹脂、カルボキシル及びヒドロキシル含有ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂及びアクリル樹脂を慣用硬化剤と共に含む。樹脂組み合わせを使用してもよい。例えば、エポキシ樹脂はカルボキシル及びヒドロキシル含有ポリエステル樹脂と併用することが多い。典型的な硬化剤成分は(樹脂系に依存して)例えば酸無水物、イミダゾール及びジシアンジアミドとその誘導体、ブロックイソシアネート、ビスアシルウレタン、フェノール樹脂及びメラミン樹脂、トリグリシジルイソシアヌレート、オキサゾリン並びにジカルボン酸である。
【0058】
更に、本発明により製造した顔料は水性又は非水性インクジェットインクや、ホットメルト技術により機能するインクジェットインクで着色剤としても利用できる。
【0059】
更に、本発明により製造した顔料はカラーフィルター用着色剤としても利用でき、加法及び減法いずれの色生成にも利用できる。
【0060】
本発明により製造した顔料の塗料部門の性質を評価するために、多数の公知ワニスから芳香族成分を含み、中油アルキド樹脂とブタノール−エーテル化メラミン樹脂をベースとするアルキド−メラミン樹脂ワニス(AM)、セルロースアセトブチレートをベースとするポリエステルワニス(PE)、非水性分散液をベースとするハイソリッドアクリル樹脂焼付ワニス(HS)及びポリウレタンをベースとする水性ワニス(PUR)を選択した。
【0061】
色強度と色相はDIN55986に従って測定した。分散後のミルベースの流動性(ミルベース流動性)は次の5点スケールに基づいて評価した。5:高流動性、4:液体、3:粘性、2:やや硬化、1:硬化。
【0062】
粘度は最終顔料濃度までミルベースを希釈後にErichsen製Rossmannビスコスパチュラ、301型を使用して評価した。光沢測定はDIN67530(ASTMD523)に従い、Byk−Mallinckrodt製「マルチグロス」グロスメーターを使用して20°の角度でキャストフィルムで実施した。
【0063】
溶媒堅牢性はDIN55976に従って測定した。
オーバーコート堅牢性はDIN53221に従って測定した。
【0064】
下記実施例中、部及び百分率は各場合に指定物質の重量に基づく。
【0065】
実施例1
水1000部を撹拌圧力容器に加え、ペリレン−3,4,9,10−テトラカルボン酸二無水物100部と25%アンモニア水60.5部を撹拌下に加えた。混合物を150℃まで加熱し、加圧下に150℃で5時間撹拌した。冷却後にアンモニアを水蒸気蒸留により除去した。次に、懸濁液を撹拌できなくなる直前まで水を留去した。10%水酸化ナトリウム水溶液を使用してpHを12.1に調節した。
こうして8.8%粗顔料懸濁液1131部を得た。
【0066】
実施例1a
塩化シアヌル、タウリン、N,N’−ジエチルアミノプロピルアミン及びp−フェニレンジアミンをベースとする18.4%縮合物9.6部を実施例1に従って調製した8.8%粗顔料懸濁液200.8部に加えた。10%水酸化ナトリウム水溶液を使用してpHを12.1に調節した。この懸濁液100.9部を粉砕媒体として直径0.3〜0.4mmのジルコニウム混合酸化物ビーズ360部と共に撹拌ボールミル(Mannheim,Draiswerke GmbH製)に導入し、装填物を先端速度12.1m/s及び電力密度1.3kW/l粉砕スペースで20℃で15分間粉砕した。その後、粉砕媒体を篩別によりミルベースから分離した。更に97.5部のこの懸濁液とジルコニウム混合酸化物ビーズ360部で粉砕を繰り返した。
【0067】
ビーズから分離したミルベースを合わせ、10%塩酸水溶液を使用してpHを1.9に調節した後、吸引濾別し、固体生成物を水洗し、80℃で乾燥した。
こうして顔料16.6部を得た。
【0068】
PURワニスに加えると、赤紫色の透明で強く着色した塗料が得られた。流動性評価は4〜5であった。金属塗料は強く濃く着色していた。
【0069】
実施例1b
実施例1aに従って製造した8.8%粗顔料懸濁液94.1部を粉砕媒体として直径0.3〜0.4mmのジルコニウム混合酸化物ビーズ360部と共に撹拌ボールミル(Mannheim,Draiswerke GmbH製)に導入し、装填物を先端速度15.7m/s及び電力密度3.1kW/l粉砕スペースで20℃で15分間粉砕した。その後、粉砕媒体を篩別によりミルベースから分離した。更に91.7部の粗顔料懸濁液とジルコニウム混合酸化物ビーズ360部で粉砕を繰り返した。
【0070】
ビーズから分離した2つのミルベースを合わせ、10%塩酸水溶液を使用してpHを1.9に調節した後、吸引濾別し、固体生成物を水洗し、80℃で乾燥した。
こうして顔料14部を得た。
【0071】
PEワニスに加えると、赤紫色の透明で強く着色した塗料が得られた。流動性評価は4であり、光沢測定値は57であった。金属塗料は強く濃く着色していた。
【0072】
実施例1c
実施例1aに従って調製した8.8%粗顔料懸濁液201.7部に2価基V及びWのR5が各々エチレン基であり、Y−が−CO2 −であり、X+がプロトンであり、oが数0である式(III)の顔料分散剤1.8部を加えた。10%水酸化ナトリウム水溶液を使用してpHを12.0に調節した。この懸濁液108.2部を粉砕媒体として直径0.3〜0.4mmのジルコニウム混合酸化物ビーズ360部と共に撹拌ボールミル(Mannheim,Draiswerke GmbH製)に導入し、装填物を先端速度15.7m/s及び電力密度3.1kW/l粉砕スペースで20℃で15分間粉砕した。その後、粉砕媒体を篩別によりミルベースから分離した。
【0073】
更にこの懸濁液92.3部で粉砕を繰り返した。
ビーズから分離した2つのミルベースを合わせ、10%塩酸水溶液を使用してpHを1.9に調節した後、吸引濾別し、固体生成物を水洗し、80℃で乾燥した。
こうして顔料18.1部を得た。
【0074】
PURワニスに加えると、赤紫色の透明で強く着色した塗料が得られた。流動性評価は4〜5であった。金属塗料は強く濃く着色していた。
【0075】
実施例2
実施例2a及び2bは本発明の方法に従って製造し、実施例2c〜2fは本発明の方法に比較して従来の低エネルギー密度高速撹拌ボールミルの使用を開示しているDE−A−2043820に従って製造した。
【0076】
実施例2a
BIOS Final Report No.1484の21頁の記載に従って製造した粗ペリルイミド10部を水90部に懸濁した。10%水酸化ナトリウム水溶液を使用してpHを12に調節した。粉砕媒体として直径0.3〜0.4mmのジルコニウム混合酸化物ビーズ360部を添加後、懸濁液を撹拌ボールミル(Mannheim,Draiswerke GmbH製)に導入し、先端速度15.7m/s及び電力密度3.1kW/l粉砕スペースで20℃で15分間粉砕した。その後、粉砕媒体を篩別によりミルベースから分離し、10%塩酸水溶液を使用してpHを1.8に調節した後、ミルベースを吸引濾過し、固体生成物を水洗し、80℃で乾燥した。
こうして顔料9.4部を得た。
【0077】
実施例2b
BIOS Final Report No.1484の21頁の記載に従って製造した粗ペリルイミド10部を7%水酸化ナトリウム水溶液90部に懸濁した。粉砕媒体として直径0.3〜0.4mmのジルコニウム混合酸化物ビーズ360部を添加後、懸濁液を撹拌ボールミル(Mannheim,Draiswerke GmbH製)に導入し、先端速度15.7m/s及び電力密度3.1kW/l粉砕スペースで20℃で15分間粉砕した。その後、粉砕媒体を篩別によりミルベースから分離し、10%塩酸水溶液を使用してpHを1.8に調節した後、ミルベースを吸引濾過し、固体生成物を水洗し、80℃で乾燥した。
こうして顔料9.4部を得た。
【0078】
実施例2c(比較例)
BIOS Final Report No.1484の21頁の記載に従って製造した粗ペリルイミド50部を水260部に懸濁し、10%水酸化ナトリウム水溶液を使用してpHを12に調節した。粉砕媒体として直径2mmの鋼球3045部を添加後、ディスク撹拌メカニズムをもつ撹拌ボールミル(Mannheim,Draiswerke GmbH製)に懸濁液を導入し、周速10.2m/s及び電力密度0.45kW/l粉砕スペースで20℃で75分間粉砕した。その後、粉砕媒体を篩別によりミルベースから分離し、10%塩酸水溶液を使用してpHを1.8に調節した後、ミルベースを吸引濾過し、固体生成物を水洗し、80℃で乾燥した。
こうして顔料45部を得た。
【0079】
実施例2d(比較例)
粉砕時間を15分間とした以外は実施例2cと同様に操作した。
こうして顔料45部を得た。
【0080】
実施例2e(比較例)
BIOS Final Report No.1484の21頁の記載に従って製造した粗ペリルイミド70部を7%水酸化ナトリウム水溶液451部に懸濁した。粉砕媒体として直径2mmの鋼球3045部を添加後、ディスク撹拌メカニズムをもつ撹拌ボールミル(Mannheim,Draiswerke GmbH製)に懸濁液を導入し、周速10.2m/s及び電力密度0.45kW/l粉砕スペースで20℃で75分間粉砕した。その後、粉砕媒体を篩別によりミルベースから分離し、10%塩酸水溶液を使用してpHを1.8に調節した後、ミルベースを吸引濾過し、固体生成物を水洗し、80℃で乾燥した。
こうして顔料60部を得た。
【0081】
実施例2f(比較例)
粉砕時間を15分間とした以外は実施例2eと同様に操作した。
こうして顔料60部を得た。
【0082】
実施例2g
実施例2a〜2fに従って製造した顔料を使用し、HSワニスに加えて塗料を製造した。本発明の方法により製造した実施例2a及び2bからの顔料の塗料は実施例2c〜2fからの顔料の塗料に比較して上色の透明度が高く、より強く還元系に着色しており、より強く濃く金属に着色していた。従って、DE−A−2043820の方法を使用すると、本発明の方法に比較して粉砕時間を3倍にし(実施例2c及び2e)、水酸化ナトリウム溶液濃度を著しく高くしても(実施例2e及び2f)、性質の著しく劣る生成物しか得られなかった。
【0083】
実施例3
BIOS Final Report No.1484の21頁の記載に従って製造した粗ペリルイミド10部とEP−A−0321919の実施例17に従って製造した顔料分散剤のプレスケーキ(23.2%)2.2部を水88.3部に懸濁した。10%水酸化ナトリウム水溶液を使用してpHを12.1に調節した。粉砕媒体として直径0.3〜0.4mmのジルコニウム混合酸化物ビーズ360部を添加後、懸濁液を撹拌ボールミル(Mannheim,Draiswerke GmbH製)に導入し、先端速度15.7m/sで20℃で15分間粉砕した。粉砕を2回繰り返し、懸濁液を合わせた。その後、粉砕媒体を篩別によりミルベースから分離した後、ミルベースを吸引濾過し、固体生成物を水洗し、80℃で乾燥した。
こうして顔料20.2部を得た。
【0084】
HSワニスに加えると、赤紫色の透明で強く着色した塗料が得られた。流動性評価は4〜5であり、光沢測定値は77であった。金属塗料は強く濃く着色していた。
【0085】
実施例4
水1300部を撹拌圧力容器に加え、ペリレン−3,4,9,10−テトラカルボン酸二無水物130部と25%アンモニア水78.6部を撹拌下に加えた。混合物を150℃まで加熱し、加圧下に150℃で5時間撹拌した。冷却後にアンモニアを水蒸気蒸留により除去した。粗顔料を濾過、洗浄及び80℃で乾燥した。
こうして粗ペリルイミド127gを得た。
【0086】
実施例4a
実施例4に従って製造した粗ペリルイミド10部を水85.5部とエタノール4.5部に懸濁した。粉砕媒体として直径0.3〜0.4mmのジルコニウム混合酸化物ビーズ360部を添加後、懸濁液を撹拌ボールミル(Mannheim,Draiswerke GmbH製)に導入し、先端速度15.7m/sで20℃で15分間粉砕した。粉砕を3回繰り返し、懸濁液を合わせた。その後、粉砕媒体を篩別によりミルベースから分離し、10%塩酸水溶液を使用してpHを2に調節した。次いでミルベースを吸引濾過し、固体生成物を水洗し、80℃で乾燥した。
こうして顔料39.1部を得た。
【0087】
顔料19.5部をDE−A−19835757の実施例2に従って製造した顔料分散剤1.95部と機械的に混合した。この顔料調製物を使用し、HSワニスに加えると、赤紫色の強く着色した塗料が得られた。流動性評価は4であり、光沢測定値75、粘度1.1secであった。金属塗料は強く濃く着色していた。
【0088】
実施例4b
実施例4に従って製造した粗ペリルイミド10部を水85.5部とn−メチルピロリドン4.5部に懸濁した。粉砕媒体として直径0.3〜0.4mmのジルコニウム混合酸化物ビーズ360部を添加後、懸濁液を撹拌ボールミル(Mannheim,Draiswerke GmbH製)に導入し、先端速度15.7m/sで20℃で15分間粉砕した。粉砕を3回繰り返し、懸濁液を合わせた。その後、粉砕媒体を篩別によりミルベースから分離し、10%塩酸水溶液を使用してpHを2に調節した。次いでミルベースを吸引濾過し、固体生成物を水洗し、80℃で乾燥した。
こうして顔料39部を得た。
【0089】
HSワニスに加えると、赤紫色の強く着色した塗料が得られた。流動性評価は4〜5でであった。金属塗料は強く濃く着色していた。PURワニスに加えた場合にも同様に赤紫色の強く着色した塗料が得られ、流動性評価は5であり、金属塗料は強く濃く着色していた。
【0090】
実施例5
BIOS Final Report No.1484の21頁の記載に従って製造した粗ペリルイミド10部とDE−A−19835757の実施例4に従って製造した顔料分散剤0.5部を水90部に懸濁した。10%水酸化ナトリウム水溶液を使用してpHを12.4に調節した。粉砕媒体として直径0.3〜0.4mmのジルコニウム混合酸化物ビーズ360部を添加後、懸濁液を撹拌ボールミル(Mannheim,Draiswerke GmbH製)に導入し、先端速度15.7m/sで20℃で15分間粉砕した。粉砕を2回繰り返し、懸濁液を合わせた。その後、粉砕媒体を篩別によりミルベースから分離し、10%塩酸水溶液を使用してpHを2に調節した。次いでミルベースを吸引濾過し、固体生成物を水洗し、80℃で乾燥した。
こうして顔料20.0部を得た。
【0091】
PURワニスに加えると、赤紫色の透明で強く着色した塗料が得られた。流動性評価は4であった。金属塗料は強く濃く着色していた。
Claims (14)
- 1,8−ナフタレンジカルボキシイミドをアルカリ金属水酸化物で溶融させ、ロイコ形態を酸化するか、又はペリレン−3,4,9,10−テトラカルボン酸(塩)もしくは無水物をアンモニアと縮合させることにより粗ペリルイミド顔料を製造する請求項1に記載の方法。
- 水性アルカリ又は中性pH範囲で湿式粉砕を実施する請求項1又は2に記載の方法。
- 撹拌ボールミル内のミルベースの滞留時間が5〜60分間、好ましくは10〜45分間である請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
- 過酸のモル量を基にして少なくとも2倍モル量のアンモニア及び過酸の重量を基にして少なくとも3倍重量の水とペリレン−3,4,9,10−テトラカルボン酸(塩)又は無水物(過酸)を50〜200℃の温度で反応させ、得られた粗顔料を請求項1に記載の湿式粉砕にかける請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
- 過酸1モル当たり3〜6倍モル量のアンモニアを使用する請求項5に記載の方法。
- 過酸の重量を基にして5〜15倍重量の水を使用する請求項5又は6に記載の方法。
- 湿式粉砕前に過剰のアンモニアを留去する請求項5から7のいずれか一項に記載の方法。
- 粗顔料懸濁液を分離せずに湿式粉砕に送る請求項5から8のいずれか一項に記載の方法。
- 粗顔料合成前もしくは粗顔料合成中、湿式粉砕前もしくは湿式粉砕中、顔料分離もしくは乾燥前もしくは顔料分離もしくは乾燥中、乾燥顔料、又は前記時点の2時点以上で界面活性剤、顔料分散剤、充填剤、安定剤、樹脂、脱泡剤、防塵剤、エキステンダー、シェーディング着色剤、防腐剤、乾燥抑制剤、流動調節剤又はその組み合わせから構成される群から選択される助剤を添加する請求項1から9のいずれか一項に記載の方法。
- 粗顔料の重量を基にして0〜40重量%、好ましくは1〜25重量%の合計量の助剤を添加する請求項10に記載の方法。
- 使用する顔料分散剤が式(II):
−[X−Y]q−[X1−Y1]r−[X2−NH]sH (Va)
(式中、X、X1及びX2は同一又は異なり、分枝鎖もしくは非分枝鎖C2−C6アルキレン基又は1〜4個のC1−C4アルキル基、ヒドロキシル基、炭素原子数1〜4のヒドロキシアルキル基、及び/又は更に1もしくは2個のC5−C7シクロアルキル基で置換されていてもよいC5−C7シクロアルキレン基であり、Y及びY1は同一又は異なり、NH−、−O−、N(C1−C6アルキル)基:
−[X−O]q1−[X1−O]qH (Vb)
(式中、q1は0〜6の数である)の基であり、Z3は式(Vc):
- アンモニアの蒸留中及び湿式粉砕中に発泡しないアニオン、カチオン又はノニオン界面活性剤を添加する請求項11又は12に記載の方法。
- 使用する界面活性剤が脂肪酸タウリド、樹脂石鹸、脂肪アミンのアンモニウム塩、又は塩化シアヌル、タウリン、N’N−ジエチルアミノプロピルアミン及びp−フェニレンジアミンの縮合物を含む請求項10から12のいずれか一項に記載の方法。
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