JP5142451B2 - 水性顔料組成物 - Google Patents

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Description

本発明は、水彩絵の具、ポスターカラー、アクリル絵の具等に好適に用いられる水性顔料組成物に関する。
従来、水彩絵の具、ポスターカラー、アクリル絵の具等に用いられている水性顔料組成物は、顔料と樹脂と湿潤剤とを少なくとも含み、経時的に黴が発生したり、腐敗菌が繁殖する欠点を有しているので、抗菌性物質、即ち防腐剤、防黴剤の使用が不可欠である。しかしながら、公知の防腐剤、防黴剤の内、4−(2−ニトロブチル)モルホリン、モルホリン及びイミダゾリン系化合物は、水性顔料組成物に添加した場合、水に溶けた防腐・防黴剤が水と一緒に顔料内部に浸透、吸着してしまう。顔料内部まで浸透、吸着してしまうと、水性顔料組成物中に混入した細菌や黴に、防腐・防黴剤が接触できず、防腐効果、防黴効果を発揮できず、黴が発生したり、腐敗菌が繁殖したりするという問題があった。そこで、水性顔料組成物に用いる防黴剤、防腐剤としては、顔料内部までに浸透、吸着しないものを選択する必要があり、多くの場合は、パラオキシ安息香酸エステル及びそのナトリウム塩を用いていた。水性顔料組成物に、パラオキシ安息香酸エステル及びその化合物を使用した場合、パラオキシ安息香酸エステルおよびその化合物はほとんど水に溶けず、粒子として水性顔料組成物中に存在するため、経時で顔料の内部まで浸透、吸着されること無く、防腐効果、防黴効果が低下して黴が発生したり、腐敗菌が繁殖したりするという問題が発生しない。
特開2002−322406号公報
しかし、パラオキシ安息香酸エステルおよびその化合物は、水に溶けない為、水性顔料組成物中で、粒子として存在するので、上述のような防腐効果、防黴効果が低下したりするという問題はおきないが、代わりにその粒子が顔料の表面に吸着し、吸着したパラオキシ安息香酸エステルに、さらに他の顔料粒子がさらに吸着して顔料を凝集させてしまい、顔料の分散が悪くなり、絵の具の発色を低下させるという問題が発生する。
本発明は、顔料を凝集させ絵の具の発色を低下させず、経時的に防腐効果、防黴効果が低下しない水性顔料組成物を提供することを目的とする。
本発明は、顔料と樹脂と湿潤剤と水とフェノキシエタノールとフッ化ナトリウムとを少なくとも含む水性顔料組成物を要旨とするものである。
フェノキシエタノールとフッ化ナトリウムが、各々防腐剤、防黴剤として知られている物質であるが、これを併用することによって、顔料と樹脂と湿潤剤とを少なくとも含む水性顔料組成物の分散性に対して、良い作用を示すのは、以下の理由によると考えられる。
フッ化ナトリウムは、水に可溶な防腐剤で、水中ですぐにフッ素イオンとナトリウムイオンに分かれる。フッ素イオンは反応性が強く、顔料表面で反応し、顔料表面にとどまるので、他の水溶性防腐剤のように顔料内部まで浸透、吸着せず、防腐、防黴性能を発揮していると考えられる。
フェノキシエタノールは、パラオキシ安息香酸エステルと同様に水に溶けにくい物質であり顔料内部に浸透、吸着しにくく、また、室温で液体であるため、水性顔料組成物中で、パラオキシ安息香酸エステルのように顔料表面に吸着したとしても、液体であることから、流動性があり、強固に顔料を凝集させず、絵の具の発色を低下させるという問題を発生しにくいと考えられる。
また、この二つの防腐剤を併用すると、まず反応性の強いフッ化ナトリウムが顔料と反応する。これにより、顔料表面にフッ素を留め、顔料同士の接触を阻害する効果を発揮する。しかし、フッ化ナトリウムは人体に対する毒性が強いので多くの量を添加するのは好ましくない。そのため、少量のフッ化ナトリウムとパラオキシ安息香酸エステルのような水に溶けない粒子を併用した場合、水に溶けない固体粒子が顔料同志を仲介して凝集させる力が、フッ化ナトリウムによる顔料同士の接触を阻害する効果を上回り、顔料を凝集させ、水性顔料組成物の発色を低下させてしまう。これに対して、防腐剤としてフェノキシエタノールを併用した場合、フッ素の吸着していない顔料表面にフェノキシエタノールが吸着した場合でも、フェノキシエタノールは、液体で流動性があるので、重力や対流等の力で、凝集しかけた顔料同士が流動して、顔料表面のフッ素顔料同士の接触を阻害する効果を発揮させ、顔料凝集防止効果を相乗的に発揮していると考えられる。
以下、本発明を詳細に説明する。
顔料は、着色材として使用するものであって、従来公知の酸化チタン、酸化亜鉛、カーボンブラック、鉄黒、アニリンブラック、ハンザイエロー、ベンジジンイエロー、タートラジンレーキ、パーマネントイエロートナー、カドミウムイエロー、ベンジジンオレンジ、クロムバーミリオン、カドミウムオレンジ、パーマネントオレンジGTR、ファーストオレンジレーキ、レーキレッドC、弁柄、ワッチングレッド、ブリリアントカーミン6B、パーマネントレッドF5R、パーマネントレッド2B、パーマネントレッドFRLL、カーマインレーキ、キナクリドンレッド、メチルバイオレットレーキ、ファーストバイオレットB、キナクリドンバイオレット、インダスレンバイオレット、フタロシアニンブルー、ファーストスカイブルー、紺青、群青、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニングリーン、マーカライトグリーンレーキ、ピグメントグリーンB、ビリジアン、シェンナー、アンバー、アルミニウム粉末、ブロンズ粉末など、有機顔料、無機顔料及び金属粉顔料や、染料や顔料を樹脂粉体と組み合わせた着色加工粉体及び蛍光顔料などや、天然マイカの表面を金属酸化物で被覆したものや、合成マイカの表面を金属酸化物で被覆したパール顔料などの中から、適宣選択して用いることができる。
特に顔料を分散剤で分散させた加工顔料は、分散性、経時安定性、作業性及び水性顔料組成物中に他の分散剤を配合しなくとも良いなどの面から好ましく用いることができ、例えば、ユニスパースイエロー10GN−S、ユニスパースDPPオレンジRA−S、ユニスパースレッド2G−S、ユニスパースバイオレットB−S、ユニスパースブルーB−S、ユニスパースグリーンG−S、ユニスパースブラックC−S(以上チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製)コラニールイエロー10G130、同レッドFGRG130、同カーミンFB130、同バイオレットRL130、同ブルーA2R200、同ブルーA2R130、同ブルーB2G130、同グリーンGG131、同ブラックPR130、同オキサイドブルーCD100、同オキサイドグリーンG131、ホストファインブルーB2G、同イエローHR、同ブラックT、(以上、クラリアント製)EMFカラーイエロー3G、同オレンジO、同レッドHFB、同レッドHR、同ブルーHG、同バイオレットHB(以上、東洋インキ製造(株)製、NKW2103、同2104、同2105、同2117、同2167、同2108(以上、日本蛍光(株)製を例示することができる。
顔料は単独もしくは2種以上混合して使用することができ、その使用量は、顔料の種類や他の成分により異なるものの、水性顔料組成物全量に対して1〜30重量%が好ましい。
樹脂は、定着剤及び展色剤として用いるものである。本発明の水性顔料組成物による筆跡又は、塗布後に皮膜形成能を与え、被筆記面や非塗布面への付着性能を付与したり、水性顔料組成物に粘性を付与したり、顔料の分散安定性を付与したりするといった目的で使用する。水に可溶又は分散するものであれば、使用可能であり、水溶性高分子や水性樹脂エマルションを用いることが出来る。具体的には、膠、アラビアガム、デキストリン等の天然水溶性高分子やカルボキシルメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース等の半合成水溶性高分子、ポリビニールアルコール、アクリル系樹脂等の合成水溶性高分子や、アクリル酸エステル系エマルション、酢酸ビニル系エマルション等の水性樹脂エマルションが使用できる。
ここで、カルボキシルメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース等のセルロース系半合成樹脂は、木材のセルロースの水酸基に他の置換基をエーテル結合させて作られるもので、カルボキシルメチルセルロースは、CMCダイセル1120、同1140、同1170、同1190、同2260、同1290、同1380(以上、ダイセル工業(株))、セロゲン5A、セロゲン7A(以上、第一工業製薬(株)製)が例示できる。ヒドロキシエチルセルロースは、HECダイセルSP900、同SP600、同SP400、同SP200(以上、ダイセル工業(株)製)、チローゼH300P、同H4000P、同10000P(以上、クラリアントポリマー(株)製)が例示できる。ヒドロキシプロピルセルロースは、日曹HPC−SSL、同SL、同L、同M、同H(以上、日本曹達(株)製を例示することが出来る。
また、ポリビニールアルコールは、ポリ酢酸ビニルをアルカリ、酸でケン化することによって得られる水溶性合成高分子であり、市販品としては、ゴーセノールGH−23、同GH−20、同GH−17、同GM−14、同GM−14L、同GL−05、同Gl−03、同KH−20、同KH−17、同KM−11、同KM−11、同KL−05、同KP−08、同KP−06、同NK−05(以上、日本合成化学工業(株)製)、クラレポバールPVA203,同PVA205、同PVA210、同PVA217、同PVA220、同PVA224、同PVA235、同PVA217E、同PVA217EE、同PVA220E、同PVA224E、同PVA403、同PVA405、同PVA420、同PVA420H(以上、(株)クラレ製)、JポバールJP−04、同JP−05、同JP−10、同JP−15、同JP−18、同JP−20、同JP−24、同JP−33、同VP−18、同JP−05S、同JP−18S(以上、日本酢ビ・ポバール(株)製)が例示できる。
更に、アクリル樹脂は、アクリル酸及びその誘導体を重合したものの酸末端基アルカリ塩にし、水に溶けるようにしたものであり、具体的には、メタクリル酸メチル、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチル、アクリル酸イソプロピル、メタクリル酸イソプロピル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸ブチルなどのエステル、又は前記アクリル酸エステルやメタクリル酸エステルを組み合わせた共重合体、スチレン−アクリル酸エステルコポリマー系などが挙げられる。具体的には、グラスコールLS40、同LS41、同LS23、同HA2、同HN2(以上、アライドコロイドリッテッド社製)、ジョンクリル62、同61J、同354、同501(以上、ジョンソン(株)製)が例示できる。
アクリル酸エステル系エマルジョンは、アクリル酸及びその誘導体を重合したものであり、具体的には、メタクリル酸メチル、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチル、アクリル酸イソプロピル、メタクリル酸イソプロピル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸ブチルなどのエステルエマルジョン、又は前記アクリル酸エステルやメタクリル酸エステルを組み合わせた共重合体のエマルジョン、スチレン−アクリル酸エステルコポリマー系エマルションなどが挙げられる。市販されているものとしては、プライマルAC−264、同AC−2235、同E−3122、同EC−1791、同MV23LO、同E−1630、同ASE−60(以上ローム・アンド・ハース・ジャパン(株)製)、ビニゾール1060、同1070、同、1080、同1637、同1020(大同化成工業(株)製)、ウルトラゾールM−40、同H−40、同C−65、同C−66、同A−20、同A−50℃)、同A−52、同D−30、同S−20、同CMX−30、同CMX−43、同K−50、同K−51、同K−52、同K−53、同K−55、同K−63(以上ガンツ化成(株)製)ビスカレックスHV30(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製)を代表的に挙げることができる。
酢酸ビニル系エマルションは、酢酸ビニルを主成分として重合したものであり、具体的には、酢酸ビニルのエマルションやエチレン、塩化ビニル等のを組み合わせた共重合体エマルションなどがあげられる。具体的には、スミカフレックッス400、同500、同205、同840、同870(以上、住友化学工業(株)製、サイビノールAS550、同AS600(以上、サイデン化学工業(株)製)が挙げられる。
これらの樹脂は、単独又は2種以上混合して使用することができ、その有効成分の使用量は水性顔料組成物全量に対して1〜20%重量%が好ましい。
湿潤剤は、凍結防止剤、再溶解性向上剤、乾燥遅延剤等として使用するものであって、グリセリン、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ソルビトール等が挙げられ、単独もしくは2種以上混合して使用することが出来、その使用量は水性顔料組成物全量に対して、0.5〜10重量%が好ましい。
水は、水性顔料組成物の主溶剤として使用する。
フェノキシエタノールおよびフッ化ナトリウムは、防腐剤、防黴剤として用いるものである。フェノキシエタノールは、水性顔料組成物全量に対して1〜0.3重量%が好ましい。フッ化ナトリウムは、人体に対する毒性が強いのでなるべく少量で使用するのが好ましく、水性顔料組成物全量に対し0.1〜0.001重量%が好ましい。
必要に応じて、上記各成分以外を配合することもできる。カオリン、タルク、炭酸カルシウム、シリカ、アルミナ・シリカ、アルミナ、硫酸バリウムなどの体質顔料や、フェノール、クロロアセトアミド、1,2−ベンゾイソチアゾリン−3−オン、5−クロロ−2−メチル−4−イソチアゾリン−3−オン、2−メチル−4−イソチアゾリン−3−オン、2−ピリジンチオール−1−オキサイド・ナトリウム塩、デヒドロ酢酸ナトリウム、安息香酸ナトリウム、ソルビン酸ナトリウム、ソルビン酸カリウムなどの防腐剤・防カビ剤及び防錆剤、脱泡剤、消泡剤、界面活性剤などと併用し得ること勿論である。
本発明の水性顔料組成物は、上記成分をターボミキサー、ヘンシェルミキサー、3本ロールミル、横型ボールミルまたは、横型ビーズミルなどといった従来公知の攪拌、分散機にて混合分散することにより容易に得ることができるが、より防腐剤・防黴剤の効果を発揮させるには、上記成分のうち、防腐剤・防黴剤以外を先に充分混合分散した後、防腐剤・防黴剤を追加し、混合分散するほうが良い。
以下、実施例に基づき本発明を説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
(実施例1)(ポスターカラー)
酸化チタン 40重量部
軽質炭酸カルシウム 15重量部
アラビアガム 7重量部
培焼デキストリン 3重量部
グリセリン 5重量部
水 30重量部
フェノキシエタノール 1重量部
フッ化ナトリウム 0.005重量部
上記成分をラボミキサーで15分攪拌した後、3本ロールミルにて2回通しを行ない白色のポスターカラーを得た。
(実施例2)水彩絵の具
ハンザイエロー10G(C.I.Pigment Name Yellow3)
11重量部
フタロシアニングリーン(C.I.Pigment Name Green7)
1重量部
フタロシアニンブルー(C.I.Pigment Name Blue15:3)
1重量部
酸化チタン 2重量部
重質炭酸カルシウム 15重量部
軽質炭酸カルシウム 15重量部
アルミナシリカ(シペルナートP820、デグサ社製) 5重量部
アラビアガム 12重量部
培焼デキストリン 6重量部
グリセリン 8重量部
水 24重量部
上記成分をラボミキサーで10分攪拌した後、3本ロールミルにて1回通しを行なった後、
フェノキシエタノール 0.6重量部
フッ化ナトリウム 0.002重量部
ソルビン酸カリウム 1重量部
デヒドロ酢酸ナトリウム 0.25重量部
安息香酸ナトリウム 1重量部
上記成分を追加し、ラボミキサーで5分攪拌した後、3本ロールミルにて2回通しを行ない、黄緑色の水彩絵の具を得た。
(実施例3)水彩絵の具
ハンザイエロー10G(C.I.Pigment Name YELLOW3)
2重量部
フタロシアニングリーン(C.I.Pigment Name Green7)
2重量部
重質炭酸カルシウム 28重量部
軽質炭酸カルシウム 14重量部
アルミナシリカ(シペルナートP820、デグサ社製) 5重量部
シリカ 1重量部
培焼デキストリン 19重量部
カルボキシメチルセルロース(セロゲン7A、第一工業製薬製) 1重量部
グリセリン 7重量部
水 21重量部
上記成分をホモミキサーで10分攪拌した後、3本ボールミルにて1回通しを行なった後、
フェノキシエタノール 0.6重量部
フッ化ナトリウム 0.002重量部
ソルビン酸カリウム 0.5重量部
デヒドロ酢酸ナトリウム 0.25重量部
サンアイバックソディウムオマジン(2−ピリジンチオール−1−オキサイド・ナトリウム塩40%含有、三愛石油(株)製) 0.4重量部
上記成分を追加し、ホモミキサーで5分攪拌した後、3本ロールミルにて2回通しを行ない、緑色の水彩絵の具を得た。
(実施例4)ポスターカラー
ジオキサジンバイオレット(C.I.Pigment Name Violet23)
2重量部
群青(C.I.Pigment Name Blue29) 2重量部
蛍光顔料(NKP−8377 日本蛍光(株)製) 8重量部
重質炭酸カルシウム 35重量部
シリカ 2重量部
アラビアガム 10重量部
培焼デキストリン 6重量部
グリセリン 8重量部
分散剤(デモールN 花王(株)製) 0.3重量部
水 26.7重量部
上記成分をボールミルで5時間分散した後、
フェノキシエタノール 0.6重量部
フッ化ナトリウム 0.001重量部
ソルビン酸カリウム 0.5重量部
安息香酸ナトリウム 0.5重量部
フェノール 0.6重量部
上記成分を追加し、ホモミキサーで5分攪拌した後、3本ロールミルにて2回通しを行ない、紫色のポスターカラーを得た。
(実施例5)アクリル絵の具
パール顔料(パールグレースMRY−100、日本光研工業(株)製)
27重量部
アクリル酸エステル系エマルジョン(プライマルAC2235、有効成分46.5%、ローム・アンド・ハース・ジャパン(株)製) 25重量部
アクリル酸エステル系エマルジョン(ビニゾール1020、有効成分29%、大同化成工業(株)製) 6重量部
ヒドロキシエチルセルロース(チローゼH4000P、クラリアントポリマー(株)製)
1重量部
水 31重量部
トリエタノールアミン 1.7重量部
プロピレングリコール 4重量部
シリカ 3.5重量部
消泡剤(ディスホームCA−104C、日本油脂(株)製) 0.3重量部
分散剤(SNデフォーマー247、サンノプコ(株)製) 0.5重量部
フェノキシエタノール 1重量部
フッ化ナトリウム 0.005重量部
ソルビン酸カリウム 0.3重量部
安息香酸ナトリウム 0.5重量部
サンアイバックAP(1,2−ベンゾイソチアゾリン−3−オン10%水溶液、三愛石油(株)製) 0.4重量部
上記成分を追加し、ラボミキサーで30分攪拌し、金色のアクリル絵の具を得た。
(比較例1)
実施例1において、フッ化ナトリウム0.005重量部を除いた他は、実施例1と同様になしてポスターカラーを得た。
(比較例2)
実施例1において、フェノキシエタノール1重量部を除いた他は、実施例1と同様になしてポスターカラーを得た。
(比較例3)
実施例2において、フェノキシエタノール1重量部をパラオキシ安息香酸メチル0.5重量部、フッ化ナトリウム0.005重量部をパラオキシ安息香酸エチル0.7重量部に変えた他は、実施例2と同様になして水彩絵の具を得た。
(比較例4)
実施例2において、フェノキシエタノール1重量部をパラオキシ安息香酸ブチル0.5重量部に変えた他は、実施例2と同様になして水彩絵の具を得た。
(比較例5)
実施例3において、フッ化ナトリウム0.005重量部をパラオキシ安息香酸エチル0.7重量部に変えた他は、実施例3と同様になして水彩絵の具を得た。
(比較例6)
実施例5において、フェノキシエタノール1重量部をモルホリン0.5重量部に変えた他は、実施例5と同様になして水彩絵の具を得た。
上記実施例1〜5、比較例1〜6により得た水性顔料組成物の初期及び経時の防腐・防黴性試験及び水性顔料組成物の分散性確認を行った。
結果を表1に示す。
Figure 0005142451
黴抵抗性試験1
水性顔料組成物作成後48時間以内の水性顔料組成物を、日本工業規格(JIS Z 2911)に記載された「6.塗料の試験」の方法に従い黴抵抗性試験を行った。このとき試験片の代わりに、水性顔料組成物を試料として、培地中心を直径30mmにくりぬいたところに入れ試験した。試料に菌糸の発育が認められないものを「○」、試料に菌糸の発育が認められたものを「×」とした。
黴抵抗性試験2
絵の具用ポリエチレンチューブに入れ、ポリプロピレンキャップをして、60℃恒温槽にて240時間経時した水性顔料組成物を、日本工業規格(JIS Z 2911)に記載された「6.塗料の試験」の方法に従い黴抵抗性の確認を行った。このとき試験片の代わりに、水性顔料組成物を試料として、培地中心を直径30mmにくりぬいたところに入れ試験した。試料に菌糸の発育が認められないものを「○」、試料に菌糸の発育が認められたものを「×」とした。
分散性確認
水性顔料組成物約2gをガラス板上に出し、約等量の水を加え画筆でよく混合し、図画用紙(坪量73.3〜210g/立方メートル、白色度75%以上のもの)に、波状に塗り延ばし、この塗布したものを37℃±5℃で1時間乾燥後、水性顔料組成物塗描跡に着色粒子があることが目視で確認できるか評価した。

Claims (1)

  1. 顔料と樹脂と湿潤剤と水とフェノキシエタノールとフッ化ナトリウムとを少なくとも含む水性顔料組成物。
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