JP6533795B2

JP6533795B2 - 分散樹脂

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Publication number: JP6533795B2
Application number: JP2016558626A
Authority: JP
Inventors: ファブレスフィリップ; ブローツマンアンドレ; ヴォートアネット; ローランドカトリン; シーレトルシュテン; メーヒェイリナ; マウスクリスティアン
Original assignee: Evonik Degussa GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 2014-03-26
Filing date: 2015-03-04
Publication date: 2019-06-19
Anticipated expiration: 2035-03-04
Also published as: DE102014205680A8; EP3122447A1; DE102014205680A1; PL3122447T3; CN106232674A; US20180028994A1; WO2015144404A1; EP3122447B1; TR201900124T4; JP2017508851A; US10010838B2; CN106232674B

Description

本発明は、新規な分散樹脂、前記分散樹脂の製造並びに固体を分散させるための前記分散樹脂の使用に関する。

通常、充填剤、染料又は顔料等の固体は、固体を効果的に安定化させ、必要とされる機械的剪断力を低下させ、非常に高度な充填を可能とするために、分散樹脂を使用して液体媒体に分散させる。分散樹脂は表面活性材料であり、分散対象の粒子の表面の湿潤及び／又は被覆を行い、望ましくない再凝集が生じないように分散させる粒子を安定化させる。そのため、分散樹脂を使用することにより、塗料、ワニス、印刷インク及びその他のコーティング材料の製造において、例えば、重要な成分として系の外観及び物理化学的特性を実質的に左右する充填剤や顔料等の固体を容易に導入することができる。これらの固体は、最適に利用するために、組成物中に均一に分散させ、分散させた後は安定化させる必要がある。

現在では、様々な物質が固体用の分散剤として使用されている。例えば、レシチン、脂肪酸、それらの塩又はアルキルフェノールエトキシレート等の非常に単純な低分子量化合物に加え、高い分子量を有するより複雑な構造体も分散樹脂として使用されている。特に、アミノ官能性及びアミド官能性系が広く使用されている。

例えば、特許文献１〜３には、ポリエステル変性ポリアミンからなる分散樹脂が開示されている。特許文献４には、ポリアミン塩並びにポリアミン塩の顔料及び充填剤用の分散樹脂としての使用が開示されている。上記ポリエステルは、ヒドロキシカルボン酸又はラクトンを使用して製造されている。

分散樹脂を使用する場合、例えば、顔料ペーストに使用する場合には高濃度の分散添加剤を添加する必要がある場合が多い；ペーストにおける達成可能な顔料添加レべルが低い；ペーストの安定性及び粘度が不十分となる；溶媒を使用する必要がある；凝集が生じる場合がある、といった不都合が生じる場合がある。また、ペーストの保管後に色合いが変化したり、各種バインダー及び顔料との親和性が低いといった問題が生じる場合も多い。公知の分散添加剤を使用する場合には、コーティング材料の耐水性又は光安定性に悪影響を及ぼしたり、望ましくない発泡が生じる場合がある。また、分散樹脂は市販のコーティング媒体との親和性に劣るため、光沢に悪影響を及ぼす場合も多い。さらに、可能であれば再生可能資源から得られる市販の安価な原料を使用することが求められている。

従って、先行技術に対して改良された特性を有する固体用の分散樹脂に対する需要が高まっている。特に、多くの異なる固体に対して非常に高い安定化作用を有する分散樹脂が求められている。

ドイツ特許第２８３０８６０号国際公開第２０００／０２４５０３号国際公開第２００１／０２１２９８号欧州特許出願公開第８９３１５５号

本発明の目的は、向上した性能（特性）を示し、例えば、固体を分散させるために有利に使用することができる分散樹脂を提供することにある。

上記目的は、本発明に係る新規な分散樹脂によって達成される。

本発明は、下記式（Ｉ）で表される分散樹脂又は下記式（Ｉ）で表される化合物の塩を提供する。

（式中、
Ｔは、重合を終了させる基であり、
Ｚは、塩基性基又は塩基性基を含む基であり、
Ｐは、ジカルボン酸又は多価カルボン酸とジオール又はポリオールからなるポリエステルである。）

本発明の分散樹脂は、有効な分散性能を示すと共に、得られる組成物の粘度及びレオロジーに悪影響を与えることはない。従って、本発明の分散樹脂を使用することにより、色強度に悪影響を与えることなく、非常に高価な顔料の使用量を減少させることができる。また、使用する分散樹脂により、染料や充填剤及び／又は顔料等の固体を含む、ペースト、塗料、ワニス、印刷インキ及びその他のコーティング材料の粘性挙動が実質的に決まることになる。本発明の分散樹脂は、液体塗料及びワニスの粘度（好ましくはニュートン粘性挙動）を大きく低下させると共に、非常に低く保つという通常の要件を満たすことができる。また、本発明の分散樹脂は、安価かつ市販されている原料からなる。特に、本発明の式（Ｉ）で表される樹脂の部位（ポリエステル）Ｐは、ジカルボン酸とジオールを使用して形成されており、高価で不利なカプロラクトンの使用を回避することができる。（特に部位Ｐを形成するために）安価かつ市販されている原料を使用することにより、本発明の分散樹脂の構造を広範に変化させると共に、本発明の分散樹脂を安定的に供給することができる。

式（Ｉ）で表される本発明の分散樹脂の一部は、ジカルボン酸又は多価カルボン酸とジオール又はポリオールからなるポリエステル単位Ｐである。式（Ｉ）で表される分散樹脂に含まれるポリエステル単位Ｐは、通常は、遊離ＯＨ基を有していてもよいカルボキシ官能性ポリエステルであり、その後の反応において遊離ＯＨ基の一部又は全てを例えば無水物と反応させてカルボキシ官能性ポリエステルを形成する。より具体的には、ポリエステルは、ＯＨ官能性を有する、好ましくは非晶質の、直鎖状又はわずかに分岐した飽和又は不飽和コポリエステルである。

本発明に関連して使用するジカルボン酸又は多価カルボン酸は、ジカルボン酸の遊離酸、無水物又はエステルを含み、エステルの場合には、メチル又はエチルエステル等の低分子量エステルが好ましい。

適当なジカルボン酸又は多価カルボン酸としては、例えば、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、１，２−シクロヘキサンジカルボン酸及びその異性体、コハク酸、セバシン酸、メチルテトラヒドロフタル酸、メチルヘキサヒドロフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、テトラヒドロフタル酸、ドデカン二酸、アジピン酸、グルタル酸、シトラコン酸、フマル酸、イタコン酸、マレイン酸、メサコン酸、アゼライン酸、ピロメリット酸及び／又はトリメット酸、それらの酸無水物及び／又は低分子量アルキルエステル（メチルエステル等）が挙げられる。

適当なジオール又はポリオールとしては、例えば、エチレングリコール、１，２−及び／又は１，３−プロパンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、１，２−及び／又は１，４−ブタンジオール、１，３−ブチルエチルプロパンジオール、１，３−メチルプロパンジオール、１，５−ペンタンジオール、シクロヘキサンジメタノール、ジシドール、グリセリン、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＢ、ビスフェノールＣ、ビスフェノールＦ、ノルボルニレングリコール、１，４−べンジルジメタノール、１，４−べンジルジエタノール及び／又は２，４−ジメチル−２−エチルヘキサン−１，３−ジオールが挙げられる。

ポリエステル単位Ｐは、好ましくは、２５〜７５重量％のジカルボン酸又は多価カルボン酸と、２５〜７５重量％のジオール又はポリオールと、を含む。なお、ジオール又はポリオールとジカルボン酸又は多価カルボン酸との合計は１００重量％である。

ポリエステルの製造方法は当業者には周知である。ポリエステルは、通常は、ジカルボン酸又は多価カルボン酸又はそれらの無水物をジオール又はポリオールと縮合させて製造する。ポリエステルの特性は、主として出発材料の性質及び比率によって決まる。

本発明においては、ポリエステル単位は、出発物質である酸及びアルコールの連続式又は（半）回分式エステル化及び縮合を一段階又は二段階で実施することによって製造する。ポリエステル単位は、溶融縮合によって合成することが好ましい。この場合、使用するジカルボン酸又は多価カルボン酸とジオール又はポリオールとを反応させる。１３０〜２８０℃の温度で３〜３０分間にわたって溶融物内で重縮合を生じさせる。重縮合時に放出された水の大半を大気圧下での蒸留によって除去する。その後、所望の分子量又は所望の酸価に達するまで、残留する水及び揮発性のジオール又はポリオールを除去する。この操作は、必要に応じて、減圧下で実施するか、反応混合物に不活性ガス流を通過させることによって容易に行うことができる。また、反応の実施前又は反応の実施中に共沸剤及び／又は触媒を添加することによって反応を促進させることができる。適当な共沸剤の例としては、トルエン及びキシレンが挙げられる。代表的な触媒としては、チタン酸テトラブチル又はジブチルスズオキシド等の有機チタン又は有機スズ化合物が挙げられる。また、亜鉛等からなる触媒（酢酸亜鉛等）、アンチモン又はジルコニウム等からなる触媒（ジルコニウムイソプロポキシド等）や、金属を含まないエステル化触媒（トルエンスルホン酸や、ハロゲン化酢酸（例えば、トリフルオロ酢酸）等の強有機酸等）も使用することができる。また、酸化防止剤、ラジカル安定化剤及び色安定化剤等のその他の添加剤や処理助剤を使用することもできる。反応は、窒素雰囲気等の不活性ガス雰囲気下で実施することが好ましい。

上述したように製造したポリエステルを、ジカルボン酸又はその無水物と反応させて酸官能性ポリエステルを得る。酸官能性ポリエステルはＰ−ＣＯＯＨで表される。ＯＨ基の２０〜１００％、好ましくは３０〜８０％、より好ましくは４０〜７０％をジカルボン酸又はその無水物と反応させる。この工程では無水物を使用することが好ましい。無水物としては、例えば、無水フタル酸（ＰＡｎ）、１，２−シクロヘキサンジカルボン酸無水物、無水コハク酸、無水マレイン酸、メチルテトラヒドロフタル酸無水物、メチルヘキサヒドロフタル酸無水物（ＭＨＨ−ＰｈＡ）、ヘキサヒドロフタル酸無水物及び／又はトリメリット酸無水物を使用する。

本発明のポリエステルは、７００〜１０，０００ｇ／ｍｏｌ、好ましくは９００〜４０００ｇ／ｍｏｌのＭｎを有し、１５００〜４０，０００ｇ／ｍｏｌ、好ましくは２０００〜１５，０００ｇ／ｍｏｌのＭｗを有する。本発明においては、モル質量はサイズ排除クロマトグラフィー（ＳＥＣ）によって測定する。サイズ排除クロマトグラフィーを実施する場合には、Ｍｅｒｃｋ社製の３本のカラム（ＰＳ４００（２５０×７ｍｍ）、ＰＳ４０（２５０×７ｍｍ）、ＰＳ１（２５０×７ｍｍ））（粒径：５μｍ）を直列に接続する。較正後、２０μｌのポリエステル（ｃ（ポリエステル）＝２０ｍｇ／ｍｌ）のテトラヒドロフラン溶液をＲｈｅｏｄｙｎｅ７１２５インジェクタを使用して４０℃で注入し、１ｍｌ／分の流量（Ｗａｔｅｒｓ５１０ＨＰＬＣポンプ）で４０℃において分析する（移動相：脱気テトラヒドロフラン、示差屈折計（Ｗａｔｅｒｓ４１０）（４０℃））。ポリスチレン標準に対する較正後に評価を行う。ポリスチレン標準（標準１：Ｍｐ３７７４００、Ｍｐ９６０００、Ｍｐ２０６５０、Ｍｐ１３００、Ｍｐ１６２；標準２：Ｍｐ２８３３００、Ｍｐ５０４００、Ｍｐ１０８５０、Ｍｐ２９３０、Ｍｐ９８０；標準３：Ｍｐ２１８８００、Ｍｐ６８９００、Ｍｐ１００５０、Ｍｐ１９４０、Ｍｐ５８０（Ｍｐ＝ピーク最大モル質量（ｍｏｌａｒｍａｓｓａｔｐｅａｋｍａｘｉｍｕｍ））は、例えば、Ｍｅｒｃｋ社又はＰｏｌｙｍｅｒＬａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ社から市販されている。

ポリエステルＰは、３０〜３００ｍｇＫＯＨ／ｇ、好ましくは５０〜２００ｍｇＫＯＨ／ｇのＯＨ価を有する。本発明においては、ＯＨ価はＤＩＮ５３２４０−２に準拠して測定する。具体的には、４−ジメチルアミノピリジン（触媒）の存在下でサンプルを無水酢酸と反応させ、水酸基をアセチル化させる。各水酸基に対して１分子の酢酸が生成し、過剰の無水酢酸の加水分解によって２分子の酢酸が得られる。滴定法により、主値（ｍａｉｎｖａｌｕｅ）と空試験値との差から酢酸の消費量を測定する（並行して実施）。

ポリエステルＰは、１００ｍｇＫＯＨ／ｇ未満、好ましくは１０〜８０ｍｇＫＯＨ／ｇ、より好ましくは２０〜６０ｍｇＫＯＨ／ｇの酸価（ＤＩＮＥＮＩＳＯ２１１４に準拠して測定）を有する。酸価（ＡＮ）は、１ｇの物質中に含まれる酸を中和するために必要水酸化カリウムの量（ｍｇ）を意味する。分析対象のサンプルをジクロロメタンに溶解させ、フェノールフタレインに対して０．１Ｎエタノール性水酸化カリウム溶液で滴定を行う。

式（Ｉ）で表される分散樹脂の別の構成成分は基Ｚであり、基Ｚは塩基性基又は塩基性基を含む基である。基Ｚは多官能性であり、２個以上のＴ−Ｐ基及び／又はＴ基が共有結合によって基Ｚに結合するか、塩として基Ｚに結合することができる。好適な実施形態では、基Ｚは、ポリアリルアミン又はポリ（Ｃ_２−４アルキレンイミン）を含み、好ましくはポリ（Ｃ_２−４アルキレンイミン）を含む。

ポリ（Ｃ_２−４−アルキレンイミン）は、好ましくはポリエチレンイミン（ＰＥＩ）であり、直鎖状又は分岐鎖状のポリエチレンイミンを使用することができる。ポリエチレンイミンは、分岐鎖状のポリマー構造を有する多官能性のカチオン性ポリエチレンイミンであることが好ましい。これらのポリエチレンイミンは、実験式（ＣＨ_２−ＣＨ_２−ＮＨ）_ｎ−（１０＜ｎ＜１０^５）で表される。これらのポリエチレンイミンは、通常は、透明又はわずかに濁った無色又は黄色がかった液体である。これらのポリエチレンイミンの粘度は、分子量、濃度及び分枝度に応じて異なる。

ポリ（Ｃ_２−４アルキレンイミン）（特に、好ましいポリ（Ｃ_２−４アルキレンイミン）であるポリエチレンイミン）は、好ましくは２００〜６００，０００ｇ／ｍｏｌ、より好ましくは４００〜１００，０００ｇ／ｍｏｌ、さらに好ましくは６００〜３０，０００ｇ／ｍｏｌの平均分子量（Ｍｗ）を有する。

好ましいポリエチレンイミンは、例えば、Ｌｕｐａｓｏｌ（登録商標）（ＢＡＳＦ社製）又はエポミン（ＥＰＯＭＩＮ）（株式会社日本触媒製）として市販されている。

基Ｔは、重合を終了させる基である。重合を終了させる基は、本願明細書において「ストッパ」ともいう。

適当な重合を終了させる基としては、モノカルボン酸が挙げられ、アミノ基を有していないモノカルボン酸が特に好ましい。

好ましいモノカルボン酸としては、置換されていてもよいＣ_１−２５脂肪族モノカルボン酸が挙げられ、Ｃ_１−２５脂肪族モノカルボン酸は、水酸基、Ｃ_１−４アルコキシ基又はハロゲンで置換されていてもよい。好ましい脂肪族モノカルボン酸の炭素原子数は８以上である。脂肪族モノカルボン酸が置換されている場合には、置換基は水酸基であることが好ましい。特に好ましいモノカルボン酸の例としては、グリコール酸、乳酸、カプロン酸、ラウリン酸、ステアリン酸、メトキシ酢酸、リシノール酸、１２−ヒドロキシステアリン酸、１２−ヒドロキシドデカン酸、５−ヒドロキシドデカン酸、５−ヒドロキシデカン酸、４−ヒドロキシデカン酸が挙げられる。上記酸は、単独又は異なる酸の混合物として使用することができる。

ストッパとしての基Ｔの活性は、ネットワークの形成の防止並びに対応するゲル化の抑制に由来する。ポリエステル鎖の長さは、ストッパとしての基Ｔの存在によって制御することができ、例えば、製造時にモノカルボン酸を使用することによって制御することができる。

本発明の一実施形態では、基Ｔを形成するための上述した化合物（より具体的にはモノカルボン酸）は、ポリエステル単位Ｐの合成時（中）に添加する。この場合、ポリエステル単位Ｔ−Ｐは、２５〜８０重量％のジカルボン酸又は多価カルボン酸と、２５〜８０重量％のジオール又はポリオールと、１〜２５重量％の重合を終了させる基（より具体的にはモノカルボン酸）と、からなる組成を有する。なお、これらの成分の合計は１００重量％である。

ポリエステルＰに結合している基Ｔは、Ｚに直接結合している基Ｔとは異なっていてもよい。従って、ポリエステルの製造時及び基Ｔ及び中間体Ｔ−ＰとＺとの反応時に２種類の異なる基Ｔを使用することができる。なお、ポリエステルの製造時及びポリエステルとＺとの反応時に異なる基Ｔを使用することもできる。

ポリエステルＰ（以下「Ｔ−Ｐ−ＣＯＯＨ」ともいう）に対する基Ｚの化合物（特に、ポリアリルアミン又はポリ（Ｃ_２−４アルキレンイミン））の重量比は、本発明の分散樹脂を極性又は非極性有機溶媒内において粒子状固体を分散するために使用するか否かに応じて広範囲において変化させることができる。基Ｚの化合物（より具体的にはポリアリルアミン又はポリ（Ｃ_２−４アルキレンイミン））に対するポリエステルＰ（Ｔ−Ｐ−ＣＯＯＨ）の重量比が３０：１〜１：１、好ましくは２０：１〜２：１、より好ましくは１５：１〜４：１である場合に、分散樹脂を使用して有利な結果が得られる。

ポリエステルＰの製造時に使用する基Ｔは脂肪族又は芳香族アルコール（Ｔ−ＯＨ）であってもよく、Ｚに直接結合する基Ｔはモノカルボン酸である。Ｔ−ＯＨの例としては、イソプロパノール、イソブタノール、ｔｅｒｔ−ブタノール、２−エチルブタノール、３−ヘプタノール、オクタノール、デカノール、ドデカノール、２−エチルヘキサノール、３，５，５−トリメチルヘキサノール、３、７−ジメチルオクタノール、フェノール及びアルキルフェノールが挙げられる。また、ゲルベアルコールも適している。ゲルベアルコールは、ＣＨ_２ＯＨ基に対してβ位で分岐した第一級アルコールである。ゲルベアルコールは当業者に公知であり、多くのゲルベアルコールが古くから市販されている。ゲルベアルコールは、１００年以上前から知られているゲルベ反応（二量化反応）によって得られる。適当なゲルベアルコールとしては、Ｉｓｏｆｏｌ（Ｃｏｎｄｅａ社製）として市販されているアルコールが挙げられる。

基Ｔと基Ｔ−Ｐは、基Ｔ又はポリエステルＰのカルボン酸基を介してＺに結合している。従って、好ましい分散樹脂は、ポリエステル（Ｔ−Ｐ−ＣＯＯＨ（末端カルボン酸基を有するＰ鎖））の酸性基と、Ｚに結合したＴの酸性基との縮合によって得られる。ポリエステルの酸性基は、ポリエステル成分のカルボン酸基又はジカルボン酸及び／又は無水物と反応させたポリエステルのＯＨ基であってもよい。基本的な反応の反応順序を以下に示す。

（式中、Ｚ、Ｔ及びＰは上述した通りである。）

本発明の好適な実施形態では、分散樹脂は、基Ｚとしてポリアルキルアミン又はポリ（Ｃ_２−４アルキレンイミン）を含み、基Ｚには少なくとも２つの同一又は異なるＴ−Ｐ鎖が結合している。通常、コーティング系における親和性を最適化し、多くの組成系において分散剤を広範な用途で使用することができるようにする場合には、異なるＴ−Ｐ鎖を基Ｚに結合させる。各ポリエステル鎖（Ｔ−Ｐ）は、ポリエステル単位Ｐの末端カルボキシ基と、ポリアリルアミン又はポリ（Ｃ_２−４アルキレンイミン）の第一級又は第二級アミノ基の窒素原子との共有結合性アミド結合、又は、ポリエステル単位Ｐのカルボキシレート基と、ポリアリルアミン又はポリ（Ｃ_２−４アルキレンイミン）の置換アンモニウム基の正電荷を有する窒素原子とのイオン性塩結合（ｉｏｎｉｃｓａｌｔｂｏｎｄ）を介してポリアリルアミン又はポリ（Ｃ_２−４アルキレンイミン）に結合していることが好ましい。好適な実施形態における分散樹脂は少なくとも２つのポリエステル鎖（Ｔ−Ｐ）を含むため、分散樹脂の製造時においてポリエステル鎖を基Ｚに結合させるために使用するアミド化反応条件の厳密性に応じて、各ポリエステル鎖に対してアミド結合と塩結合が混在する場合がある。この場合の好ましい分散樹脂は、下記式（ＩＩ）によって簡略化して表わすことができる。

（式中、
Ｘ−＊−＊−Ｘは、ポリアリルアミン又はポリ（Ｃ_２−４アルキレンイミン）であり、
Ｙは、アミド結合又は塩結合を介してポリアリルアミン又はポリ（Ｃ_２−４アルキレンイミン）に結合したＴ−Ｐポリエステル鎖であり、Ｔ及びＰは上述した通りであり、ｑは２〜２０００である。）

ｑは、好ましくは３以上であり、より好ましくは５以上である。ｑは、好ましくは１０００以下であり、より好ましくは５００以下である。

式（ＩＩ）においてＸ−＊−＊−Ｘで表されるポリアリルアミン又はポリ（Ｃ_２−４アルキレンイミン）に対する式（ＩＩ）における単位Ｙの重量比は、好ましくは３０：１〜１：１、より好ましくは２０：１〜２：１、特に好ましくは１５：１〜４：１である。

本発明に係る分散樹脂は、対応する成分Ｔ、Ｐ又はＴ−Ｐ及びＺを反応させることによって製造することができる。従って、本発明は、本発明の分散樹脂の製造方法であって、重合を終了させる基の存在下において、ジカルボン酸又は多価カルボン酸とジオール又はポリオールを縮合させる第１の工程と、前記第１の工程で得られたポリエステルをジカルボン酸又はその無水物と反応させて酸官能性ポリエステルを得る第２の工程と、前記第２の工程で得られた前記酸官能性ポリエステルを基Ｚの化合物と反応させる第３の工程と、を含むことを特徴とする方法を提供する。第３の工程も、重合を終了させる基Ｔの存在下において実施することが好ましい。

本発明の好適な実施形態では、式（ＩＩ）に従って、ポリアリルアミン又はポリ（Ｃ_２−４アルキレンイミン）（より具体的にはポリエチレンイミン）を、基Ｔが結合した酸官能性ポリエステル単位Ｐと反応させる。この場合、別の基Ｔを添加することもできる。好適な実施形態では、上述した反応の実施時に別の基Ｔを添加する。

例えば、分散樹脂は、少なくとも２個の第一級、第二級又は第三級アミノ基を有するポリアリルアミン又はポリ（Ｃ_２−４アルキレンイミン）と、中間体Ｔ−Ｐ−ＣＯＯＨと、から製造することができ、中間体Ｔ−Ｐ−ＣＯＯＨのカルボキシ基は、ポリエステル単位Ｐのカルボキシ基である。ポリアリルアミン又はポリ（Ｃ_２−４アルキレンイミン）のアミノ基と、ポリエステルＰのカルボキシ基は、アミド結合又は塩結合を形成してもよい。ポリ（Ｃ_２−４アルキレンイミン）が第三級アミノ基のみを含む場合には、塩結合のみが形成される。その他の場合には、反応条件に応じて塩結合又はアミド結合が形成される。通常、低い温度及び／又は短い反応時間等の穏やかな反応条件を使用する場合には塩結合が形成され、高い温度及び／又は長い反応時間等のより厳しい反応条件を使用する場合にはアミド結合が形成される傾向がある。このような傾向は当業者には公知である。

本発明の方法の第３の工程において実施する、本発明の分散樹脂を得るための、ポリアリルアミン又はポリ（Ｃ_２−４アルキレンイミン）と中間体Ｔ−Ｐ−ＣＯＯＨとの反応は、５０〜２５０℃の温度において、好ましくは不活性雰囲気下で、必要に応じてエステル化触媒の存在下で実施する。温度は、好ましくは８０℃以上、より好ましくは１００℃以上である。製造時における分散樹脂の炭化を最小化するために、温度は、好ましくは２００℃以下、より好ましくは１８０℃以下とする。適当な不活性ガスとしては、原則として、最終生成物又は出発材料と反応しない気体が挙げられ、例えば、希ガス又は窒素を使用することができ、窒素を使用することが好ましい。

酸官能性ポリエステルは、ポリアリルアミン又はポリ（Ｃ_２−４アルキレンイミン）との反応の前に別途製造することが好ましい。この場合、ジカルボン酸又は多価カルボン酸を、１５０〜２５０℃の温度において、不活性雰囲気下で、必要に応じてエステル化触媒の存在下においてジオール又はポリオール及びストッパＴとして好ましく使用されるモノカルボン酸と反応させ、得られたポリエステルをジカルボン酸又はその無水物と反応させて酸官能性ポリエステルを得る。得られたポリエステル（Ｔ−Ｐ−ＣＯＯＨ）とポリアリルアミン又はポリ（Ｃ_２−４アルキレンイミン）との反応は、５０〜２５０℃、好ましくは１００〜１８０℃において、好ましくは基Ｔの存在下において実施することができる。

上述したようにして得られた分散樹脂が遊離アミノ基を含む場合には、酸又は四級化剤との反応によって置換アンモニウム基に転化させることができる（すなわち、分散樹脂を置換アンモニウム塩とすることができる）。この場合に使用する適当な試薬としては、酸性の染料及び顔料を含む、酢酸、硫酸、塩酸、アルキルスルホン酸、硫酸水素アルキル及びアリールスルホン酸等の、鉱酸、強有機酸又は酸性塩、硫酸ジメチル（ＤＭＳ）等の硫酸ジアルキル、塩化メチル及び塩化エチル等のハロアルカン等の四級化剤が挙げられる。

また、本発明は、本発明の分散樹脂を含む組成物を提供する。具体的には、本発明の組成物は、本発明の分散樹脂と、粒子状固体と、を含む。本発明の別の実施形態では、組成物は、好ましくは、式（Ｉ）で表される分散樹脂と、粒子状固体と、有機媒体と、からなる分散液を含む。

本発明に係る組成物中に存在する粒子状固体は、任意の有機又は無機固体材料を含むことができる。より具体的には、粒子状固体は有機媒体に実質的に不溶であり、分散樹脂によって微粉状態で有機媒体内において安定化されている。

適当な固体の例としては、染料、顔料、充填剤及びその他の固体助剤（アジュバント）が挙げられる。特に適当な微粉固体の例としては、溶解インク用の顔料、塗料及びプラスチック用の顔料、エキステンダー及び充填材、織物、液体染色浴、液体インク及びその他の液体塗布系用の染料（より具体的には微粉染料）、蛍光増白剤及び助剤、例えば、油系掘削泥水及び逆エマルション（ｉｎｖｅｒｔｅｍｕｌｓｉｏｎ）用の固体、ドライクリーニング用液体用の混入物質及び粒子状固体、磁気記録用の粒子状セラミック材料、磁性材料及び物質、有機溶媒分散液として使用される殺生物剤、農薬及び医薬が挙げられる。

好ましく使用される微粉固体としては、例えば、ＣｏｌｏｕｒＩｎｄｅｘ（１９７１年）の第三版以降及びその改訂版並びに補遺における「Ｐｉｇｍｅｎｔｓ」の項に記載されている顔料が挙げられる。無機顔料の例としては、二酸化チタン、酸化亜鉛、プルシャンブルー、硫化カドミウム、酸化鉄、硫化水銀、ウルトラマリン及びクロム顔料（クロム酸塩等）、鉛、亜鉛、バリウム、カルシウムのモリブデン酸塩、混合クロム酸塩及び硫酸塩、それらの混合物及び変性物（ＰｒｉｍｒｏｓｅＣｈｒｏｍｅ、ＬｅｍｏｎＣｈｒｏｍｅ、ＭｉｄｄｌｅＣｈｒｏｍｅ、ＯｒａｎｇｅＣｈｒｏｍｅ、ＳｃａｒｌｅｔＣｈｒｏｍｅ及びＲｅｄＣｈｒｏｍｅとして市販されている赤緑〜黄色顔料）が挙げられる。有機顔料の例としては、アゾ、ジアゾ、縮合アゾ、チオインジゴ、インダンスロン、イソインダンスロン、アンサンスロン、アントラキノン、イソジベンザアントロン、トリフェノジオキサジン、キナクリドン、フタロシアニン、より具体的には、銅フタロシアニン及びその環ハロゲン化誘導体、酸性、塩基性及び媒染染料のレーキが挙げられる。分散性に関しては、カーボンブラックは厳密には無機物質だが、有機顔料に近い挙動を示す。好ましい有機顔料としては、フタロシアニン、好ましくは銅フタロシアニン、モノアゾ、ジアゾ、インダンスロン、アンサンスロン、キナクリドン染料及びカーボンブラックが挙げられる。

その他の好ましい微粉固体としては、エキステンダー及び充填剤、例えば、タルク、カオリン、二酸化ケイ素、バライト及び石灰、粒子状セラミック材料、例えば、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素、二酸化ジルコニウム、二酸化チタン、窒化ケイ素、窒化ホウ素、炭化ケイ素、炭化ホウ素、窒化ケイ素／アルミニウム及び金属チタン酸塩、磁性体、例えば、遷移金属（好ましくは鉄及びクロム）の磁性酸化物、例えば、γ−Ｆｅ_２Ｏ_３、Ｆｅ_３Ｏ_４、コバルトドープ酸化鉄、酸化カルシウム、亜鉄酸塩、好ましくは亜鉄酸バリウム（バリウムフェライト）、金属粒子、好ましくは金属鉄、ニッケル、コバルト及びそれらの合金、農薬、例えば、殺真菌剤のフルトリアフェン、カルベンダジム、クロロタロニル及びマンゼブが挙げられる。

本発明の組成物に好ましくは含まれる有機媒体は、好ましくは、極性有機媒体又は非極性芳香族炭化水素又はハロゲン化炭化水素を含む。有機媒体に関連して使用する「極性」という用語は、有機液体又は樹脂が適度な結合又は強い結合を形成することができることを意味する（「ＡＴｈｒｅｅＤｉｍｅｎｓｉｏｎａｌＡｐｐｒｏａｃｈｔｏＳｏｌｕｂｉｌｉｔｙ」，Ｃｒｏｗｌｅｙｅｔａｌ．，ＪｏｕｒｎａｌｏｆＰａｉｎｔＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，３８巻，１９６６，２６９頁を参照）。これらの有機媒体は、通常は５個以上の水素結合を有する（上記文献を参照）。

適当な極性有機媒体の例としては、アミン、エーテル（好ましくは低級アルキルエーテル）、有機酸、エステル、ケトン、グリコール、アルコール及びアミドが挙げられる。適度に強い水素結合を有するそのような液体の多くの例が、「ＣｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙａｎｄＳｏｌｕｂｉｌｉｔｙ」，ＩｂｅｒｔＭｅｌｌａｎ，１９６８年，ＮｏｙｅｓＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，表２．１４，３９〜４０頁に記載されている。上記文献の上記部分に記載されている液体は極性有機媒体に該当し、上記文献の上記部分は本願明細書の開示の一部として援用する。

好ましい極性有機液体の例としては、ジアルキルケトン、アルカンカルボン酸及びアルカノールのアルキルエステル、グリコール及びグリコールエステル及びエーテル、アルカノール及び環状エーテル、好ましくは炭素原子数が６以下の液体が挙げられる。特に好ましい有機媒体としては、ジアルキル及びシクロアルキルケトン、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、ジイソプロビルケトン、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン、メチルイソアミルケトン、メチルｎ−アミルケトン及びシクロヘキサノン、アルキルエステル、例えば、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル、ギ酸エチル、プロピオン酸メチル、酢酸メトキシプロピル及び酪酸エチル、グリコール及びグリコールエステル及びエーテル、例えば、エチレングリコール、２−エトキシエタノール、３−メトキシプロピルプロパノール、３−エトキシプロピルプロパノール、酢酸２−ブトキシエチル、酢酸３−メトキシプロピル、酢酸３−エトキシプロピル及び酢酸２−エトキシエチル、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−ブタノール及びイソブタノール、ジアルキルエーテル及び環状エーテル、例えば、ジエチルエーテル及びテトラヒドロフランが挙げられる。

単独又は上述した極性有機媒体との混合物として使用することができる実質的に非極性の媒体の例としては、芳香族炭化水素、例えば、トルエン及びキシレン、ハロゲン化脂肪族及び芳香族炭化水素、例えば、トリクロロエチレン、パークロロエチレン及びクロロベンゼンが挙げられる。

本発明の分散液に適した極性樹脂の例としては、塗料及び液状インク等の多くの用途において使用される液状インク、塗料及びチップの製造に適した膜形成樹脂が挙げられる。そのような樹脂の例としては、ポリアミド、例えば、ＢＡＳＦ社製のＶｅｒｓａｍｉｄ（商標）、セルロースエーテル、例えば、エチルセルロース及びエチルヒドロキシエチルセルロースが挙げられる。塗料用樹脂の例としては、短油性アルキド／メラミン−ホルムアルデヒド樹脂、ポリエステル／メラミン−ホルムアルデヒド樹脂、熱硬化性アクリル／メラミン−ホルムアルデヒド樹脂、長油性アルキド樹脂、多層樹脂（アクリル及び尿素／アルデヒド樹脂等）が挙げられる。

分散液は、必要に応じてその他の成分を含んでいてもよく、その他の成分の例としては、樹脂（有機媒体の構成成分以外の樹脂）、バインダー、液化剤（例えば、英国特許出願第１５０８５７６号及び英国特許出願第２１０８１４３号に開示されている液化剤）、沈降防止剤、可塑化剤、レベリング剤及び保存剤が挙げられる。

本発明の組成物（好ましくは分散液）は、通常は５〜９５重量％の微粉固体を含み、正確な量は、固体の性質並びに固体と有機媒体の相対密度に応じて決定する。例えば、固体が有機顔料等の有機物質である分散液は、分散液の総重量に対して１５〜６０重量％の固体を含むことが好ましく、固体が無機顔料、充填剤又はエキステンダー等の無機物質である分散液は、分散液の総重量に対して４０〜９０重量％の微粉固体を含むことが好ましい。

本発明の組成物（より具体的には分散液）は、通常の組成物及び分散液の製造方法によって得ることができる。固体、有機媒体及び本発明の分散樹脂は、通常は任意の順序で混合することができる。この場合、例えば、ボールミル粉砕、ビードミル粉砕、グラベルミル粉砕又はプラスチックロール粉砕等の機械的な方法により、混合物に含まれる固体の粒子のサイズを適当なサイズに減少させることができる。固体に対しては、単独又は有機媒体又は分散樹脂との混合物の状態で粒子のサイズを減少させる処理を行うことができ、その後、組成物のその他の構成成分を添加し、得られた混合物を撹拌して組成物（好ましくは分散液）を得ることができる。

組成物を乾燥した状態とする必要がある場合には、好ましくは揮発性の液体媒体を使用し、蒸発等の簡単な分離手段によって粒子状固体から除去することができる。ただし、分散液は液体媒体を含むことが好ましい。

乾燥状態の組成物が実質的に分散樹脂と粒子状固体とからなる場合には、組成物は、本発明の分散樹脂を、粒子状固体に対して、少なくとも０．２重量％、より好ましくは少なくとも０．５重量％、さらに好ましくは少なくとも１．０重量％の割合で含むことが好ましい。乾燥状態の組成物は、本発明の分散樹脂を、粒子状固体に対して、５０重量％以下、より好ましくは２０重量％以下、さらに好ましくは１０重量％以下の割合で含むことが好ましい。

上述したように、本発明の分散樹脂は、ミルベース（ｍｉｌｌｂａｓｅ）の製造に特に適している。本発明の別の実施形態では、本発明の分散樹脂及び膜形成樹脂バインダー並びに必要に応じて有機媒体の存在下において粒子状固体を粉砕することができる。

従って、本発明の別の態様は、粒子状固体と、本発明に係る分散樹脂と、膜形成樹脂と、を含むミルベースを提供する。

ミルベースは、通常、ミルベースの総重量に対して２０〜７０重量％の粒子状固体を含む。ミルベース中の粒子状固体の割合は、好ましくは３０重量％以上、より好ましくは５０重量％以上である。

ミルベース中の樹脂の量は広い範囲で変化させることができるが、ミルベースの総重量に対して、好ましくは１０重量％以上、より好ましくは２０重量％以上である。

ミルベース中の本発明の分散樹脂の量は粒子状固体の量に応じて決定するが、好ましくはミルベースに対して０．５〜５重量％である。

本発明に係る分散樹脂を含む分散液及びミルベースは、特に、塗料（好ましくは高い固体含有量を有する塗料）及び液状インク（好ましくはフレキソ印刷用液状インク、グラビアインク及びスクリーン印刷用インク）における使用に適している。また、非水性セラミック技術、特に、ベルトコーティング法、ドクターブレードを使用した塗布法及び押出又は射出成形法にも有利に使用することができる。

上述した用途において、本発明の分散樹脂は、公知の分散樹脂、特に、ヒドロキシカルボン酸又はラクトンを使用して形成されたポリエステルからなる公知の分散樹脂に対して利点を有する。特に、本発明の分散樹脂は、溶媒等の有機媒体における溶解性が向上している。そのため、本発明の分散樹脂は、通常、４℃で長期にわたって保管した場合に分離や結晶化を示すことはない。低温で保管する場合には、−２５℃で分離が生じる場合がある。しかしながら、本発明の分散樹脂は、４〜１０℃に加熱することによって容易に再溶解させることができる。本発明の分散樹脂が塗料や装飾用インクに含まれる場合には、より高い光沢度及びより低いヘイズ値が得られる。

当業者は、さらなる説明を必要とすることなく、上述した説明を最も広範に利用することができると思われる。好適な実施形態及び実施例は単に記述的な開示として解釈されるべきであり、本発明はそれらに限定されるものではない。

以下、実施例を参照して本発明についてさらに具体的に説明する。本発明の他の実施形態も同様に実施することができる。

以下の実施例においては、量に関する数値の単位は、特記しない限りにおいて「重量部」である。アミン価、ＯＨ価及び酸価の単位は「ｍｇＫＯＨ／ｇ」である。使用したモノマー、ポリエステル及び本発明の分散樹脂の合成に使用したモノマーの量並びに得られたポリエステル又は分散樹脂の物性（ＯＨ価、酸価及び分子量）を各表に示す。

中間体の製造
実施例Ａ）：モノカルボン酸を添加して製造したポリエステルＰ：
当業者に公知のポリエステルの製造方法によってポリエステル中間体Ｐを製造した。最初に、機械的撹拌器、温度計及び還流冷却器を備えたガラス反応容器内において、１４０〜１６０℃において不活性ガス雰囲気下で縮合を実施し、反応温度を２００〜２３０℃までゆっくりと上昇させて酸価を５未満とした。

得られたポリエステルＰの組成及び物性を表１に示す。

実施例Ｂ）：一価アルコールを添加して製造したポリエステルＰ：
当業者に公知のポリエステルの製造方法によってポリエステル中間体Ｐを製造した。最初に、機械的撹拌器、温度計及び還流冷却器を備えたガラス反応容器内において、１４０〜１６０℃において不活性ガス雰囲気下で縮合を実施し、反応温度を２００〜２３０℃までゆっくりと上昇させて酸価を５未満とした。

得られたポリエステルＰの組成及び物性を表２に示す。

実施例１：実施例Ａ）で得られたポリエステルを使用し、メチルヘキサヒドロフタル酸無水物（ＭＨＨ−ＰＡｎ）を添加した分散樹脂の製造
実施例Ａ）で得られたポリエステル中間体を、無水物（ＭＨＨ−ＰＡｎ）、脂肪酸（ラウリン酸）及びポリエチレンイミン（ＢＡＳＦ社製のＬｕｐａｓｏｌ（登録商標）ＰＲ８５１５）と順番に混合し、約１３０〜１５０℃で反応させて酸価を５０未満とし、放出された水を蒸留によって除去した。上記反応により、粘性又は高い粘性を有するが、架橋されておらず、分散樹脂として使用することができる黄色から褐色の生成物が形成された。

得られた分散樹脂の組成及び物性を表３に示す。

実施例２：実施例Ａ）で得られたポリエステルを使用し、無水フタル酸（ＰＡｎ）を添加した分散樹脂の製造
実施例Ａ）で得られたポリエステル中間体を、無水物（ＰＡｎ）、脂肪酸（ラウリン酸）及びポリエチレンイミン（ＢＡＳＦ社製のＬｕｐａｓｏｌ（登録商標）ＰＲ８５１５）と順番に混合し、約１３０〜１５０℃で反応させて酸価を５０未満とし、放出された水を蒸留によって除去した。上記反応により、粘性又は高い粘性を有するが、架橋されておらず、分散樹脂として使用することができる黄色から褐色の生成物が形成された。

得られた分散樹脂の組成及び物性を表４に示す。

実施例３：実施例Ａ）で得られたポリエステルを使用し、メチルヘキサヒドロフタル酸無水物（ＭＨＨ−ＰＡｎ）を添加した分散樹脂の製造
実施例Ａ）で得られたポリエステル中間体を、無水物（ＭＨＨ−ＰＡｎ）、脂肪酸（リシノール酸）及びポリエチレンイミン（ＢＡＳＦ社製のＬｕｐａｓｏｌ（登録商標）ＰＲ８５１５）と順番に混合し、約１３０〜１５０℃で反応させて酸価を５０未満とし、放出された水を蒸留によって除去した。上記反応により、粘性又は高い粘性を有するが、架橋されておらず、分散樹脂として使用することができる黄色から褐色の生成物が形成された。

得られた分散樹脂の組成及び物性を表５に示す。

実施例４：実施例Ｂ）で得られたポリエステルを使用し、メチルヘキサヒドロフタル酸無水物（ＭＨＨ−ＰＡｎ）を添加した分散樹脂の製造
実施例Ｂ）で得られたポリエステル中間体を、無水物（ＭＨＨ−ＰＡｎ）、脂肪酸（ラウリン酸）及びポリエチレンイミン（ＢＡＳＦ社製のＬｕｐａｓｏｌ（登録商標）ＰＲ８５１５）と順番に混合し、約１３０〜１５０℃で反応させて酸価を５０未満とし、放出された水を蒸留によって除去した。上記反応により、粘性又は高い粘性を有するが、架橋されておらず、分散樹脂として使用することができる黄色から褐色の生成物が形成された。

得られた分散樹脂の組成及び物性を表６に示す。

実施例５：実施例Ｂ）で得られたポリエステルを使用し、無水フタル酸（ＰＡｎ）を添加した分散樹脂の製造
実施例Ｂ）で得られたポリエステル中間体を、無水物（ＰＡｎ）、脂肪酸（ラウリン酸）及びポリエチレンイミン（ＢＡＳＦ社製のＬｕｐａｓｏｌ（登録商標）ＰＲ８５１５）と順番に混合し、約１３０〜１５０℃で反応させて酸価を５０未満とし、放出された水を蒸留によって除去した。上記反応により、粘性又は高い粘性を有するが、架橋されておらず、分散樹脂として使用することができる黄色から褐色の生成物が形成された。

得られた分散樹脂の組成及び物性を表５に示す。

Claims

下記式（Ｉ）で表される分散樹脂又は下記式（Ｉ）で表される化合物の塩。

（式中、
Ｔは、重合を終了させる基であるモノカルボン酸であり、
Ｚは、塩基性基又は塩基性基を含む基であるポリアリルアミン又はポリ（Ｃ _２−４アルキレンイミン）であり、
Ｐは、ジカルボン酸又は多価カルボン酸とジオール又はポリオールからなるポリエステルである。）
前記ジカルボン酸又は多価カルボン酸が、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、１，２−シクロヘキサンジカルボン酸及びその異性体、コハク酸、セバシン酸、メチルテトラヒドロフタル酸、メチルヘキサヒドロフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、テトラヒドロフタル酸、ドデカン二酸、アジピン酸、グルタル酸、シトラコン酸、フマル酸、イタコン酸、マレイン酸、メサコン酸、アゼライン酸、ピロメリット酸及び／又はトリメット酸、それらの酸無水物及び／又はアルキルエステルから選択されることを特徴とする、請求項１に記載の分散樹脂。
前記ジオール又はポリオールが、エチレングリコール、１，２−及び／又は１，３−プロパンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、１，２−及び／又は１，４−ブタンジオール、１，３−ブチルエチルプロパンジオール、１，３−メチルプロパンジオール、１，５−ペンタンジオール、シクロヘキサンジメタノール、ジシドール、グリセリン、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＢ、ビスフェノールＣ、ビスフェノールＦ、ノルボルニレングリコール、１，４−べンジルジメタノール、１，４−べンジルジエタノール及び／又は２，４−ジメチル−２−エチルヘキサン−１，３−ジオールから選択されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の分散樹脂。
Ｐで表されるポリエステルが、７００〜１０，０００ｇ／ｍｏｌのＭｎ及び１５００〜４０，０００ｇ／ｍｏｌのＭｗを有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の分散樹脂。
Ｚが、２００〜６００，０００ｇ／ｍｏｌの平均分子量（Ｍｗ）を有するポリエチレンイミンであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の分散樹脂。
Ｚで表される基の化合物に対するＰで表されるポリエステルの重量比が３０：１〜１：１であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の分散樹脂。
請求項１に記載の分散樹脂の製造方法であって、重合を終了させる基の存在下において、ジカルボン酸又は多価カルボン酸とジオール又はポリオールを縮合させる第１の工程と、前記第１の工程で得られたポリエステルをジカルボン酸又はその無水物と反応させて酸官能性ポリエステルを得る第２の工程と、前記第２の工程で得られた前記酸官能性ポリエステルをＺで表される基の化合物と反応させる第３の工程と、を含むことを特徴とする方法。
前記第２の工程を、Ｔで表される重合を終了させる基の存在下において実施することを特徴とする、請求項７に記載の方法。
前記第２の工程を５０〜２５０℃の温度で実施することを特徴とする、請求項７又は８に記載の方法。
Ｚで表される基の化合物に対するポリエステルの重量比が、３０：１〜１：１、好ましくは２０：１〜２：１、特に好ましくは１５：１〜４：１であることを特徴とする、請求項７〜９のいずれか一項に記載の方法。
請求項１に記載の分散樹脂を含むことを特徴とする組成物。
請求項１に記載の分散樹脂と、粒子状固体と、を含むことを特徴とする、請求項１１に記載の組成物。
請求項１に記載の分散樹脂と、粒子状固体と、有機媒体と、からなる分散液であることを特徴とする、請求項１１又は１２に記載の組成物。
請求項１に記載の分散樹脂の、固体用の分散剤としての使用。