JPH06200149A - 水性顔料分散体 - Google Patents
水性顔料分散体Info
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- JPH06200149A JPH06200149A JP25007993A JP25007993A JPH06200149A JP H06200149 A JPH06200149 A JP H06200149A JP 25007993 A JP25007993 A JP 25007993A JP 25007993 A JP25007993 A JP 25007993A JP H06200149 A JPH06200149 A JP H06200149A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 顔料と水性ウレタン樹脂からなる水性顔料分
散体。 【効果】 水性塗料や水性印刷インキの着色剤として使
用するとき、従来のものに比べ、優れた顔料分散安定性
性と塗膜の耐水性を与える。
散体。 【効果】 水性塗料や水性印刷インキの着色剤として使
用するとき、従来のものに比べ、優れた顔料分散安定性
性と塗膜の耐水性を与える。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は水性顔料分散体に関す
る。さらに詳しくは、各種水系樹脂溶液もしくは分散液
と混合して塗料やインクの着色剤として使用される水性
顔料分散体に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来、着色剤用の水性顔料分散体として
は、顔料を水溶性アクリル樹脂や界面活性剤などに分散
させたものが一般に用いられている。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の水性顔料分散体を使用した塗料は、保存中に顔料が沈
降してきたり、塗膜の耐水性が悪いため塗膜のふくれや
艶引けが発生しやすい問題があった。 【０００４】 【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記問題
を解決すべく鋭意検討した結果本発明に到達した。即ち
本発明は、顔料（Ａ）と水性ウレタン樹脂（Ｂ）からな
り、（Ａ）の重量に対し、（Ｂ）が０．１〜１０倍であ
る水性顔料分散体である。 【０００５】本発明において、顔料（Ａ）としては、無
機顔料および有機顔料が挙げられる。 無機顔料として
は、白色顔料（チタン白、亜鉛華、リトポン、鉛白な
ど）、透明性白色顔料（炭酸カルシウム、硫酸バリウ
ム、珪酸カルシウムなど）、黒色顔料（カーボン黒、動
物性黒、黒鉛など）、灰色顔料（亜鉛末、スレート粉な
ど）、赤色顔料（ベンガラ、鉛丹など）、茶色顔料（ア
ンバー、酸化鉄粉、バンダイク茶など）、黄色顔料（黄
鉛、ジンククロメート、黄酸化鉄など）、緑色顔料（ク
ロム緑、酸化クロム、ビリジアンなど）、青色顔料（群
青、紺青など）、紫色顔料（マルス紫、淡口コバルト紫
など）、金属粉顔料（アルミニウム粉、銅粉、ブロンズ
粉など）などが挙げられる。有機顔料としては、天然有
機顔料および合成有機顔料が挙げられる。天然有機顔料
としては、コチニール・レーキ、マダー・レーキなどが
挙げられる。合成有機顔料としては、ニトロソ顔料（ナ
フトール・グリンＹ、ナフトール・グリンＢなど）、ニ
トロ顔料（ナフトール・イエローＳ、ピグメント・クロ
リン、リトール・ファスト・イエローＧＧなど）、顔料
色素型アゾ顔料（トルイジン・レッド、ハンサ・イエロ
ー、ナフトールＡＳ−Ｇなど）、水溶性染料から作るア
ゾレーキ（ペルシャ・オレンジ、ポンソー２Ｒ、ボルド
ーＢなど）、難溶性染料から作るアゾレーキ（リソール
・レッド、ボーン・マルーン、レッド・レーキＣな
ど）、塩基性染料から作るレーキ（ファナル・カラーな
ど）、塩基型の酸性染料から作るレーキ（アシッド・グ
リーン・レーキ、ピーコック・ブルー・レーキなど）、
キサンタン・レーキ（エオシンなど）、アントラキノン
レーキ（アリザリン・レーキ、プルプリン・レーキな
ど）、バット染料からの顔料（インジゴ、アルゴン・イ
エローなど）、フタロシニアン顔料（フタロシニアン・
ブルー、フタロシニアン・グリーンなど）などが挙げ
られる。これらの顔料は、単独または２種以上を併用し
て使用される。 【０００６】本発明における水性ウレタン樹脂（Ｂ）
は、活性水素含有化合物と分子内に活性水素基と親水基
を有する化合物と有機ポリイソシアネートとからなる、
親水基を有するプレポリマー（ｂ）を水中に溶解するこ
とにより得られるものである。該活性水素含有化合物と
しては、例えば、高分子ポリオール、低分子ポリオール
およびポリアミンが挙げられる（たとえば特開平３−９
９５１号公報明細書に記載のもの）。 【０００７】高分子ポリオールとして好ましいものはポ
リエーテルポリオールおよびポリエステルポリオールで
あり、特に好ましいものは炭素数２〜６の分岐または直
鎖のアルカンジオールのアジペートおよび／またはフタ
レートジオールである。高分子ポリオールのＯＨ当量は
通常２００〜３０００、好ましくは２５０〜２０００で
ある。 【０００８】低分子ポリオールとして好ましいものは、
１，４−ブタンジオール、３−メチルペンタンジオー
ル、２−エチル−１，３−ヘキサンジオールおよびトリ
メチロールプロパンである。 【０００９】ポリアミンとして好ましいものはヘキサメ
チレンジアミン、イソホロンジアミン、Ｎ−ヒドロキシ
ルエチルエチレンジアミンおよび４・４’−ジアミノジ
シクロヘキシルメタンである。 【００１０】これら活性水素含有化合物は、通常、高分
子ポリオール単独または高分子ポリオールと低分子ポリ
オールおよび／またはポリアミンとを併用して使用され
る。 【００１１】分子内に活性水素と親水基を有する化合物
としては、活性水素とアニオン基｛アニオン基またはア
ニオン形成性基（塩基と反応してアニオン基を形成する
ものであり、この場合にはウレタン化反応前、途中また
は後に塩基で中和することによってアニオン基に変え
る）｝を含有する化合物として公知のもの（たとえば特
公昭４２−２４１９２号公報明細書および特公昭５５−
４１６０７号公報明細書に記載のもの）、分子内に活性
水素とカチオン基を有する化合物として公知のもの（た
とえば特公昭４３−９０７６号公報明細書に記載のも
の）および分子内に活性水素とノニオン性の親水基を有
する化合物として公知のもの（たとえば特公昭４８−４
１７１８号公報に記載のもの）が挙げられ、これらのう
ち好ましいものは分子内に活性水素とアニオン基（カル
ボキシル基、スルホン酸基など）を有する化合物であ
る。この中で特に好ましいものは、分子内に活性水素と
カルボキシル基を有する化合物であり、具体例としては
α，α−ジメチロールプロピオン酸、α，α−ジメチロ
ール酪酸などが挙げられる。。 【００１２】（ｂ）における親水基の含量は、該（ｂ）
に対し通常０．１〜２０重量％、好ましくは、０．５〜
１０重量％である。親水基の含量が０．１重量％未満で
は水溶性の（Ｂ）が得られず、また２０重量％を超える
と塗料またはインキとしたときの塗膜の耐水性が低下す
る。 【００１３】有機ポリイソシアネートとしては特開平３
−９９５１号公報明細書に記載のものが挙げられる。こ
れらのうち好ましいものは２，４および／または２，６
−トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、４，４’−ジ
フェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、ヘキサメ
チレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、イソホロンジイソ
イアネート（ＩＰＤＩ）、４，４’−ジシクロヘキシル
メタンジイソシアネート（水添ＭＤＩ）およびα，α，
α’，α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネ−ト
（ＴＭＸＤＩ）である。 【００１４】（ｂ）を製造するにあたり、活性水素化合
物（分子内に活性水素と親水基を有する化合物を含む）
とポリイソシアネートの割合は種々変えることが出来る
が、活性水素基｛ＯＨ、ＮＨ2、ＮＨ〔（ｂ）を水およ
び／またはポリアミンで鎖伸長するときにアルカノール
アミンを使用する場合は、−ＮＨ2または＝ＮＨのみ活
性水素として計算する〕｝とイソシアネート基との当量
比は通常１：（１．０５〜２）、好ましくは１：（１．
０５〜１．５）である。 【００１５】（ｂ）を製造するにあったての活性水素含
有化合物（分子内に活性水素と親水基を有する化合物を
含む）とポリイソシアネートとの反応方法は、各成分を
一度に反応させるワンショット法または段階的に反応さ
せる多段法｛活性水素含有化合物の一部（たとえば高分
子ポリオール）とポリイソシアネートを反応させてＮＣ
Ｏ末端プレポリマーを形成したのち活性水素含有化合物
の残部を反応させて製造する方法｝のいずれの方法でも
よい。（ｂ）の合成反応は通常４０〜１４０℃、好まし
くは６０〜１２０℃で行われる。また上記プレポリマー
化反応は、イソシアネートに不活性な有機溶剤（たとえ
ばアセトン、トルエン、ジメチルホルムアミドなど）の
中で行ってもよく、反応の途中または反応後に該溶剤を
加えてもよい。 【００１６】本発明における水性ウレタン樹脂（Ｂ）
は、上記の方法で得られた親水基を有するウレタンプレ
ポリマー（ｂ）を公知の方法（アニオン形成性基の場合
は塩基で中和してアニオン基を形成する方法、カチオン
形成性基の場合は４級化剤でカチオン基を形成する方法
や酸で中和してカチオン基を形成する方法）で処理した
後、水中に溶解することにより水性ウレタン樹脂が得ら
れるものであり、好ましくは、該（ｂ）｛この場合
（ｂ）はＮＣＯ末端プレポリマーに限定される）を公知
の方法（アニオン形成性基の場合は塩基で中和してアニ
オン基を形成する方法、カチオン形成性基の場合は４級
化剤でカチオン基を形成する方法や酸で中和してカチオ
ン基を形成する方法）で処理した後、水および／または
ポリアミンで鎖伸長しながら水中に溶解することにより
得られるものである。 【００１７】（Ｂ）の平均官能基数を２未満とする方法
としては、例えば前記（ｂ）の合成段階で、分子内に活
性水素を１個有する化合物｛モノアルコール（たとえば
メタノール、ブタノール）またはモノアミン（たとえば
ブチルアミン、ジブチルアミン）｝を併用する方法や、
（ｂ）｛この場合（ｂ）はＮＣＯ末端プレポリマーに限
定される｝を水および／またはポリアミンで鎖伸長する
ときにモノアミン（たとえばブチルアミン、エタノール
アミン、ジエタノールアミン）を併用する方法が挙げら
れる。（Ｂ）の平均官能基数が２以上になると、得られ
る（Ｂ）がゲル状になったり、顔料の分散性が悪くなる
ので好ましくない。上記でいう平均官能基数とは、
（Ｂ）における一分子当りの鎖伸長反応に寄与したＮＣ
Ｏ基の平均個数である。 【００１８】本発明における（Ａ）と（Ｂ）の比率は、
（Ａ）の重量に対して（Ｂ）が、０．１〜１０倍であ
る。（Ｂ）の比率が０．１倍未満では、（Ａ）が十分に
分散されないため安定な水性顔料分散体が得られない。
一方、（Ｂ）の比率が１０倍を超えると水性顔料分散体
の安定性は問題とならないが、分散体中の（Ａ）の濃度
が低くなるので水性塗料や、水性印刷インキの着色機能
が低下する。通常１０倍以下で安定かつ着色機能に優れ
た水性顔料分散体が得られる。 【００１９】（Ａ）と（Ｂ）とを混合して水性顔料分散
体を得る方法としては、アトライザー、サンドミル、三
本ロール、ボールミルなどに、（Ａ）と（Ｂ）を一括で
混練する方法、予め（Ａ）を仕込んでおき（Ｂ）を少し
づつ配合し混練する方法、あるいは予め（Ｂ）を仕込ん
でおき（Ａ）を少しづつ配合し混練する方法が挙げられ
る。 【００２０】本発明の水性顔料分散体には、必要に応じ
て水性樹脂、染料、有機改質剤、安定剤、分散剤、界面
活性剤、消泡剤、防腐剤、凍結防止剤および増粘剤など
の添加剤をを加えることができる。これらの具体例とし
ては下記のものが挙げられる。 水性樹脂：アクリル系、酢酸ビニル系、塩化ビニル系ま
たはウレタン系エマルション、ＳＢＲ系またはＮＢＲ系
ラテックス。 染料：直接染料、反応性染料または金属錯体染料。 有機改質剤：フッ素樹脂粉末、シリコーン樹脂粉末また
はウレタン樹脂粉末など。 安定剤：ヒンダードフェノール系、ヒドラジン系、燐
系、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、アキザ
リックアシッドアニリド系またはヒンダードアミン系安
定剤。 分散剤：ポリアクリル酸系分散剤。 界面活性剤：ノニルフェノールのエチレンオキサイド付
加物などのノニオン界面活性剤。 消泡剤：シリコーン系またはフッ素系消泡剤など。 防腐剤：有機窒素硫黄化合物系または有機硫黄ハロゲン
化合物系防腐剤など。 凍結防止剤：エチレングリコール、プロピレングリコー
ルなど。 増粘剤：セルロース誘導体、でんぷん誘導体またはポリ
ビニールアルコールなど。 【００２１】また、本発明の水性顔料分散体には、塗膜
性能をさらに向上する目的で架橋剤を加えることができ
る。架橋剤としてはアミノ樹脂［たとえばメチロール化
および／またはアルコキシメチル化された尿素またはメ
ラミン樹脂］；ポリエポキシ化合物［たとえばビスフェ
ノールＡ型グリシジルエーテル、水添ビスフェノールＡ
型グリシジルエーテル、エチレングリコーまたはポリエ
チレングリコールグリシジルエーテル、グリセリン、ト
リメチロールプロパン、ソルビトールなどの多価アルコ
ールのグリシジルエーテル、グリセリン、トリメチロー
ルプロパン、ソルビトールなどにアルキレンオキシド
（炭素数２〜３）を付加させたもののグリシジルエーテ
ル］；ポリエチレン尿素化合物（ジフェニルメタン−ビ
ス−４．４’−Ｎ．Ｎ’−エチレン尿素など）；ポリイ
ソシアネート系化合物（たとえばＩＰＤＩおよびＨＤＩ
の３量化物などをフェノール、メチルエチルケトオキシ
ムまたはε−カプロラクタムなどでブロックしたポリイ
ソシアネート）などが挙げられる。 【００２２】本発明の水性顔料分散体は、顔料分散安定
性および塗膜の耐水性に優れるので水性塗料あるいは水
性印刷インキの着色剤として好適に使用される。 【００２３】 【実施例】以下、実施例により本発明をさらに説明する
が、本発明はこれに限定されるものではない。以下にお
いて、部は重量部、％は重量％を示す。 【００２４】製造例１ 温度計および攪拌機を付けた加圧重合器に、ポリエチレ
ンアジペートジオール（数平均分子量２０００）１６
２．０部、ジメチロールプロピオン酸４７．６部、ｎ−
ブタノール１３．８部、ＩＰＤＩ１７６．０部、アセト
ン４００．０部を仕込み、反応系を窒素ガスで置換した
のち、攪拌下８０℃で７時間反応してＮＣＯ％含有量
２．６８％のＮＣＯ末端ウレタンプレポリマーのアセト
ン溶液を得た。得られたアセトン溶液を３０℃に冷却し
てトリエチルアミン３５．９部を加えた。つぎに水７４
２．９部を該アセトン溶液に加え、減圧下５０〜６０℃
でアセトンを除去し、固形分３５．０％、粘度６０ｃｐ
／２５℃の水溶性ウレタン樹脂１１４２．９部（Ｃ）を
得た。 【００２５】製造例２ 温度計および攪拌機を付けた加圧重合器に、ポリエチレ
ンアジペートジオール（数平均分子量２０００）１７
３．９部、トリメチロールプロパン６．６部、ジメチロ
ールプロピオン酸４７．６部、ＩＰＤＩ１７１．９部、
アセトン４００．０部を仕込み、反応系を窒素ガスで置
換したのち、攪拌下８０℃で７時間反応してＮＣＯ％含
有量２．６５％のＮＣＯ末端ウレタンプレポリマーのア
セトン溶液を得た。得られたアセトン溶液を３０℃に冷
却してトリエチルアミン３５．９部を加えた。つぎにジ
エタノールアミン２０．０部を水７８０．０９部に溶解
したものを該アセトン溶液に加え、減圧下５０〜６０℃
でアセトンを除去し、固形分３５．０％、粘度２３０ｃ
ｐ／２５℃の水溶性ウレタン樹脂１２００．０部（Ｄ）
を得た。 【００２６】製造例３ 温度計および攪拌機を付けた密閉反応槽に、ポリカプロ
ラクトンジオール（数平均分子量２０００）２４６．７
部、１，４ブタンジオールを７．４部、トリメチロール
プロパン５．１部、ジメチロールプロピオン酸１７．９
部、ＩＰＤＩ１２３．０部、アセトン４００部を仕込
み、反応系を窒素ガスで置換したのち、攪拌下８０℃で
７時間反応してＮＣＯ％含有量１．６７％のＮＣＯ末端
ウレタンプレポリマーを得た。得られたアセトン溶液を
３０℃に冷却してトリエチルアミン１３．５部を加え
た。つぎに水６００．０部を該アセトン溶液に加え、減
圧下５０〜６０℃でアセトンを除去し、固形分４０．０
％粘度３５０ｃｐ／２５℃のウレタン樹脂水性分散体１
０００．０部（Ｅ）を得た。 【００２７】実施例１ 酸化チタン１００部、製造例１で得た（Ｃ）３０部、水
７０部を配合し、ボールミルで混練して顔料分散体を得
た。該分散体１００部にブチルセロソルブ、サイメル３
０３（三井サイアナミッド社製、メトキシ化メチロール
メラミン）および製造例３で得た（Ｅ）を表−１に示す
割合で配合したのち、ペイントコンディショナーで均一
に混合し、水性塗料を得た。この塗料の貯蔵安定性およ
び塗膜の耐水性の試験を行なった。その結果を表−１に
示す。 【００２８】実施例２ 酸化チタン１００部、製造例２で得た（Ｄ）３０部、水
７０部を配合し、ボールミルで混練した。以下、実施例
１と同様にして水性塗料を作成し、実施例１と同様の試
験を行った。その結果を表１に示す。 【００２９】比較例１ 酸化チタン１００部、キャリボンＬ−４００（三洋化成
工業株式会社製、ポリカルボン酸型顔料分散剤）１．２
部、水９８．８部を配合し、ボールミルで混練して顔料
分散体をを得た。以下、実施例１と同様にして水性塗料
を作成し、実施例１と同様の試験を行った。その結果を
表１に示す。 【００３０】 【表１】 【００３１】試験方法 塗料の安定性：塗料を２５℃で１４日間保存し、顔料の
沈降の有無を目視観察した。 塗膜の耐水性：塗料をスプレーガンを用いて乾燥膜厚が
２０μになるようブリキ板に塗布し、１８０℃で１０分
間焼き付けたのち、４０℃の温水に３０日間浸漬後の塗
膜表面のフクレ、つやの状態を目視観察した。 【００３２】 【発明の効果】本発明の水性顔料分散体は、水性塗料や
水性印刷インキの着色剤としての良好な着色性能を発揮
するだけでなく、塗料やインキの保存中における顔料の
沈降安定性が優れており、また塗膜の耐水性を著しく向
上させるので、工業的に極めて有用である。
る。さらに詳しくは、各種水系樹脂溶液もしくは分散液
と混合して塗料やインクの着色剤として使用される水性
顔料分散体に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来、着色剤用の水性顔料分散体として
は、顔料を水溶性アクリル樹脂や界面活性剤などに分散
させたものが一般に用いられている。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の水性顔料分散体を使用した塗料は、保存中に顔料が沈
降してきたり、塗膜の耐水性が悪いため塗膜のふくれや
艶引けが発生しやすい問題があった。 【０００４】 【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記問題
を解決すべく鋭意検討した結果本発明に到達した。即ち
本発明は、顔料（Ａ）と水性ウレタン樹脂（Ｂ）からな
り、（Ａ）の重量に対し、（Ｂ）が０．１〜１０倍であ
る水性顔料分散体である。 【０００５】本発明において、顔料（Ａ）としては、無
機顔料および有機顔料が挙げられる。 無機顔料として
は、白色顔料（チタン白、亜鉛華、リトポン、鉛白な
ど）、透明性白色顔料（炭酸カルシウム、硫酸バリウ
ム、珪酸カルシウムなど）、黒色顔料（カーボン黒、動
物性黒、黒鉛など）、灰色顔料（亜鉛末、スレート粉な
ど）、赤色顔料（ベンガラ、鉛丹など）、茶色顔料（ア
ンバー、酸化鉄粉、バンダイク茶など）、黄色顔料（黄
鉛、ジンククロメート、黄酸化鉄など）、緑色顔料（ク
ロム緑、酸化クロム、ビリジアンなど）、青色顔料（群
青、紺青など）、紫色顔料（マルス紫、淡口コバルト紫
など）、金属粉顔料（アルミニウム粉、銅粉、ブロンズ
粉など）などが挙げられる。有機顔料としては、天然有
機顔料および合成有機顔料が挙げられる。天然有機顔料
としては、コチニール・レーキ、マダー・レーキなどが
挙げられる。合成有機顔料としては、ニトロソ顔料（ナ
フトール・グリンＹ、ナフトール・グリンＢなど）、ニ
トロ顔料（ナフトール・イエローＳ、ピグメント・クロ
リン、リトール・ファスト・イエローＧＧなど）、顔料
色素型アゾ顔料（トルイジン・レッド、ハンサ・イエロ
ー、ナフトールＡＳ−Ｇなど）、水溶性染料から作るア
ゾレーキ（ペルシャ・オレンジ、ポンソー２Ｒ、ボルド
ーＢなど）、難溶性染料から作るアゾレーキ（リソール
・レッド、ボーン・マルーン、レッド・レーキＣな
ど）、塩基性染料から作るレーキ（ファナル・カラーな
ど）、塩基型の酸性染料から作るレーキ（アシッド・グ
リーン・レーキ、ピーコック・ブルー・レーキなど）、
キサンタン・レーキ（エオシンなど）、アントラキノン
レーキ（アリザリン・レーキ、プルプリン・レーキな
ど）、バット染料からの顔料（インジゴ、アルゴン・イ
エローなど）、フタロシニアン顔料（フタロシニアン・
ブルー、フタロシニアン・グリーンなど）などが挙げ
られる。これらの顔料は、単独または２種以上を併用し
て使用される。 【０００６】本発明における水性ウレタン樹脂（Ｂ）
は、活性水素含有化合物と分子内に活性水素基と親水基
を有する化合物と有機ポリイソシアネートとからなる、
親水基を有するプレポリマー（ｂ）を水中に溶解するこ
とにより得られるものである。該活性水素含有化合物と
しては、例えば、高分子ポリオール、低分子ポリオール
およびポリアミンが挙げられる（たとえば特開平３−９
９５１号公報明細書に記載のもの）。 【０００７】高分子ポリオールとして好ましいものはポ
リエーテルポリオールおよびポリエステルポリオールで
あり、特に好ましいものは炭素数２〜６の分岐または直
鎖のアルカンジオールのアジペートおよび／またはフタ
レートジオールである。高分子ポリオールのＯＨ当量は
通常２００〜３０００、好ましくは２５０〜２０００で
ある。 【０００８】低分子ポリオールとして好ましいものは、
１，４−ブタンジオール、３−メチルペンタンジオー
ル、２−エチル−１，３−ヘキサンジオールおよびトリ
メチロールプロパンである。 【０００９】ポリアミンとして好ましいものはヘキサメ
チレンジアミン、イソホロンジアミン、Ｎ−ヒドロキシ
ルエチルエチレンジアミンおよび４・４’−ジアミノジ
シクロヘキシルメタンである。 【００１０】これら活性水素含有化合物は、通常、高分
子ポリオール単独または高分子ポリオールと低分子ポリ
オールおよび／またはポリアミンとを併用して使用され
る。 【００１１】分子内に活性水素と親水基を有する化合物
としては、活性水素とアニオン基｛アニオン基またはア
ニオン形成性基（塩基と反応してアニオン基を形成する
ものであり、この場合にはウレタン化反応前、途中また
は後に塩基で中和することによってアニオン基に変え
る）｝を含有する化合物として公知のもの（たとえば特
公昭４２−２４１９２号公報明細書および特公昭５５−
４１６０７号公報明細書に記載のもの）、分子内に活性
水素とカチオン基を有する化合物として公知のもの（た
とえば特公昭４３−９０７６号公報明細書に記載のも
の）および分子内に活性水素とノニオン性の親水基を有
する化合物として公知のもの（たとえば特公昭４８−４
１７１８号公報に記載のもの）が挙げられ、これらのう
ち好ましいものは分子内に活性水素とアニオン基（カル
ボキシル基、スルホン酸基など）を有する化合物であ
る。この中で特に好ましいものは、分子内に活性水素と
カルボキシル基を有する化合物であり、具体例としては
α，α−ジメチロールプロピオン酸、α，α−ジメチロ
ール酪酸などが挙げられる。。 【００１２】（ｂ）における親水基の含量は、該（ｂ）
に対し通常０．１〜２０重量％、好ましくは、０．５〜
１０重量％である。親水基の含量が０．１重量％未満で
は水溶性の（Ｂ）が得られず、また２０重量％を超える
と塗料またはインキとしたときの塗膜の耐水性が低下す
る。 【００１３】有機ポリイソシアネートとしては特開平３
−９９５１号公報明細書に記載のものが挙げられる。こ
れらのうち好ましいものは２，４および／または２，６
−トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、４，４’−ジ
フェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、ヘキサメ
チレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、イソホロンジイソ
イアネート（ＩＰＤＩ）、４，４’−ジシクロヘキシル
メタンジイソシアネート（水添ＭＤＩ）およびα，α，
α’，α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネ−ト
（ＴＭＸＤＩ）である。 【００１４】（ｂ）を製造するにあたり、活性水素化合
物（分子内に活性水素と親水基を有する化合物を含む）
とポリイソシアネートの割合は種々変えることが出来る
が、活性水素基｛ＯＨ、ＮＨ2、ＮＨ〔（ｂ）を水およ
び／またはポリアミンで鎖伸長するときにアルカノール
アミンを使用する場合は、−ＮＨ2または＝ＮＨのみ活
性水素として計算する〕｝とイソシアネート基との当量
比は通常１：（１．０５〜２）、好ましくは１：（１．
０５〜１．５）である。 【００１５】（ｂ）を製造するにあったての活性水素含
有化合物（分子内に活性水素と親水基を有する化合物を
含む）とポリイソシアネートとの反応方法は、各成分を
一度に反応させるワンショット法または段階的に反応さ
せる多段法｛活性水素含有化合物の一部（たとえば高分
子ポリオール）とポリイソシアネートを反応させてＮＣ
Ｏ末端プレポリマーを形成したのち活性水素含有化合物
の残部を反応させて製造する方法｝のいずれの方法でも
よい。（ｂ）の合成反応は通常４０〜１４０℃、好まし
くは６０〜１２０℃で行われる。また上記プレポリマー
化反応は、イソシアネートに不活性な有機溶剤（たとえ
ばアセトン、トルエン、ジメチルホルムアミドなど）の
中で行ってもよく、反応の途中または反応後に該溶剤を
加えてもよい。 【００１６】本発明における水性ウレタン樹脂（Ｂ）
は、上記の方法で得られた親水基を有するウレタンプレ
ポリマー（ｂ）を公知の方法（アニオン形成性基の場合
は塩基で中和してアニオン基を形成する方法、カチオン
形成性基の場合は４級化剤でカチオン基を形成する方法
や酸で中和してカチオン基を形成する方法）で処理した
後、水中に溶解することにより水性ウレタン樹脂が得ら
れるものであり、好ましくは、該（ｂ）｛この場合
（ｂ）はＮＣＯ末端プレポリマーに限定される）を公知
の方法（アニオン形成性基の場合は塩基で中和してアニ
オン基を形成する方法、カチオン形成性基の場合は４級
化剤でカチオン基を形成する方法や酸で中和してカチオ
ン基を形成する方法）で処理した後、水および／または
ポリアミンで鎖伸長しながら水中に溶解することにより
得られるものである。 【００１７】（Ｂ）の平均官能基数を２未満とする方法
としては、例えば前記（ｂ）の合成段階で、分子内に活
性水素を１個有する化合物｛モノアルコール（たとえば
メタノール、ブタノール）またはモノアミン（たとえば
ブチルアミン、ジブチルアミン）｝を併用する方法や、
（ｂ）｛この場合（ｂ）はＮＣＯ末端プレポリマーに限
定される｝を水および／またはポリアミンで鎖伸長する
ときにモノアミン（たとえばブチルアミン、エタノール
アミン、ジエタノールアミン）を併用する方法が挙げら
れる。（Ｂ）の平均官能基数が２以上になると、得られ
る（Ｂ）がゲル状になったり、顔料の分散性が悪くなる
ので好ましくない。上記でいう平均官能基数とは、
（Ｂ）における一分子当りの鎖伸長反応に寄与したＮＣ
Ｏ基の平均個数である。 【００１８】本発明における（Ａ）と（Ｂ）の比率は、
（Ａ）の重量に対して（Ｂ）が、０．１〜１０倍であ
る。（Ｂ）の比率が０．１倍未満では、（Ａ）が十分に
分散されないため安定な水性顔料分散体が得られない。
一方、（Ｂ）の比率が１０倍を超えると水性顔料分散体
の安定性は問題とならないが、分散体中の（Ａ）の濃度
が低くなるので水性塗料や、水性印刷インキの着色機能
が低下する。通常１０倍以下で安定かつ着色機能に優れ
た水性顔料分散体が得られる。 【００１９】（Ａ）と（Ｂ）とを混合して水性顔料分散
体を得る方法としては、アトライザー、サンドミル、三
本ロール、ボールミルなどに、（Ａ）と（Ｂ）を一括で
混練する方法、予め（Ａ）を仕込んでおき（Ｂ）を少し
づつ配合し混練する方法、あるいは予め（Ｂ）を仕込ん
でおき（Ａ）を少しづつ配合し混練する方法が挙げられ
る。 【００２０】本発明の水性顔料分散体には、必要に応じ
て水性樹脂、染料、有機改質剤、安定剤、分散剤、界面
活性剤、消泡剤、防腐剤、凍結防止剤および増粘剤など
の添加剤をを加えることができる。これらの具体例とし
ては下記のものが挙げられる。 水性樹脂：アクリル系、酢酸ビニル系、塩化ビニル系ま
たはウレタン系エマルション、ＳＢＲ系またはＮＢＲ系
ラテックス。 染料：直接染料、反応性染料または金属錯体染料。 有機改質剤：フッ素樹脂粉末、シリコーン樹脂粉末また
はウレタン樹脂粉末など。 安定剤：ヒンダードフェノール系、ヒドラジン系、燐
系、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、アキザ
リックアシッドアニリド系またはヒンダードアミン系安
定剤。 分散剤：ポリアクリル酸系分散剤。 界面活性剤：ノニルフェノールのエチレンオキサイド付
加物などのノニオン界面活性剤。 消泡剤：シリコーン系またはフッ素系消泡剤など。 防腐剤：有機窒素硫黄化合物系または有機硫黄ハロゲン
化合物系防腐剤など。 凍結防止剤：エチレングリコール、プロピレングリコー
ルなど。 増粘剤：セルロース誘導体、でんぷん誘導体またはポリ
ビニールアルコールなど。 【００２１】また、本発明の水性顔料分散体には、塗膜
性能をさらに向上する目的で架橋剤を加えることができ
る。架橋剤としてはアミノ樹脂［たとえばメチロール化
および／またはアルコキシメチル化された尿素またはメ
ラミン樹脂］；ポリエポキシ化合物［たとえばビスフェ
ノールＡ型グリシジルエーテル、水添ビスフェノールＡ
型グリシジルエーテル、エチレングリコーまたはポリエ
チレングリコールグリシジルエーテル、グリセリン、ト
リメチロールプロパン、ソルビトールなどの多価アルコ
ールのグリシジルエーテル、グリセリン、トリメチロー
ルプロパン、ソルビトールなどにアルキレンオキシド
（炭素数２〜３）を付加させたもののグリシジルエーテ
ル］；ポリエチレン尿素化合物（ジフェニルメタン−ビ
ス−４．４’−Ｎ．Ｎ’−エチレン尿素など）；ポリイ
ソシアネート系化合物（たとえばＩＰＤＩおよびＨＤＩ
の３量化物などをフェノール、メチルエチルケトオキシ
ムまたはε−カプロラクタムなどでブロックしたポリイ
ソシアネート）などが挙げられる。 【００２２】本発明の水性顔料分散体は、顔料分散安定
性および塗膜の耐水性に優れるので水性塗料あるいは水
性印刷インキの着色剤として好適に使用される。 【００２３】 【実施例】以下、実施例により本発明をさらに説明する
が、本発明はこれに限定されるものではない。以下にお
いて、部は重量部、％は重量％を示す。 【００２４】製造例１ 温度計および攪拌機を付けた加圧重合器に、ポリエチレ
ンアジペートジオール（数平均分子量２０００）１６
２．０部、ジメチロールプロピオン酸４７．６部、ｎ−
ブタノール１３．８部、ＩＰＤＩ１７６．０部、アセト
ン４００．０部を仕込み、反応系を窒素ガスで置換した
のち、攪拌下８０℃で７時間反応してＮＣＯ％含有量
２．６８％のＮＣＯ末端ウレタンプレポリマーのアセト
ン溶液を得た。得られたアセトン溶液を３０℃に冷却し
てトリエチルアミン３５．９部を加えた。つぎに水７４
２．９部を該アセトン溶液に加え、減圧下５０〜６０℃
でアセトンを除去し、固形分３５．０％、粘度６０ｃｐ
／２５℃の水溶性ウレタン樹脂１１４２．９部（Ｃ）を
得た。 【００２５】製造例２ 温度計および攪拌機を付けた加圧重合器に、ポリエチレ
ンアジペートジオール（数平均分子量２０００）１７
３．９部、トリメチロールプロパン６．６部、ジメチロ
ールプロピオン酸４７．６部、ＩＰＤＩ１７１．９部、
アセトン４００．０部を仕込み、反応系を窒素ガスで置
換したのち、攪拌下８０℃で７時間反応してＮＣＯ％含
有量２．６５％のＮＣＯ末端ウレタンプレポリマーのア
セトン溶液を得た。得られたアセトン溶液を３０℃に冷
却してトリエチルアミン３５．９部を加えた。つぎにジ
エタノールアミン２０．０部を水７８０．０９部に溶解
したものを該アセトン溶液に加え、減圧下５０〜６０℃
でアセトンを除去し、固形分３５．０％、粘度２３０ｃ
ｐ／２５℃の水溶性ウレタン樹脂１２００．０部（Ｄ）
を得た。 【００２６】製造例３ 温度計および攪拌機を付けた密閉反応槽に、ポリカプロ
ラクトンジオール（数平均分子量２０００）２４６．７
部、１，４ブタンジオールを７．４部、トリメチロール
プロパン５．１部、ジメチロールプロピオン酸１７．９
部、ＩＰＤＩ１２３．０部、アセトン４００部を仕込
み、反応系を窒素ガスで置換したのち、攪拌下８０℃で
７時間反応してＮＣＯ％含有量１．６７％のＮＣＯ末端
ウレタンプレポリマーを得た。得られたアセトン溶液を
３０℃に冷却してトリエチルアミン１３．５部を加え
た。つぎに水６００．０部を該アセトン溶液に加え、減
圧下５０〜６０℃でアセトンを除去し、固形分４０．０
％粘度３５０ｃｐ／２５℃のウレタン樹脂水性分散体１
０００．０部（Ｅ）を得た。 【００２７】実施例１ 酸化チタン１００部、製造例１で得た（Ｃ）３０部、水
７０部を配合し、ボールミルで混練して顔料分散体を得
た。該分散体１００部にブチルセロソルブ、サイメル３
０３（三井サイアナミッド社製、メトキシ化メチロール
メラミン）および製造例３で得た（Ｅ）を表−１に示す
割合で配合したのち、ペイントコンディショナーで均一
に混合し、水性塗料を得た。この塗料の貯蔵安定性およ
び塗膜の耐水性の試験を行なった。その結果を表−１に
示す。 【００２８】実施例２ 酸化チタン１００部、製造例２で得た（Ｄ）３０部、水
７０部を配合し、ボールミルで混練した。以下、実施例
１と同様にして水性塗料を作成し、実施例１と同様の試
験を行った。その結果を表１に示す。 【００２９】比較例１ 酸化チタン１００部、キャリボンＬ−４００（三洋化成
工業株式会社製、ポリカルボン酸型顔料分散剤）１．２
部、水９８．８部を配合し、ボールミルで混練して顔料
分散体をを得た。以下、実施例１と同様にして水性塗料
を作成し、実施例１と同様の試験を行った。その結果を
表１に示す。 【００３０】 【表１】 【００３１】試験方法 塗料の安定性：塗料を２５℃で１４日間保存し、顔料の
沈降の有無を目視観察した。 塗膜の耐水性：塗料をスプレーガンを用いて乾燥膜厚が
２０μになるようブリキ板に塗布し、１８０℃で１０分
間焼き付けたのち、４０℃の温水に３０日間浸漬後の塗
膜表面のフクレ、つやの状態を目視観察した。 【００３２】 【発明の効果】本発明の水性顔料分散体は、水性塗料や
水性印刷インキの着色剤としての良好な着色性能を発揮
するだけでなく、塗料やインキの保存中における顔料の
沈降安定性が優れており、また塗膜の耐水性を著しく向
上させるので、工業的に極めて有用である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所
Ｃ０９Ｄ 175/00 ＰＨＷ 8620−4Ｊ
// Ｃ０８Ｇ 18/00 ＮＦＳ 8620−4Ｊ
18/80 ＮＦＭ 8620−4Ｊ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 顔料（Ａ）と水性ウレタン樹脂（Ｂ）か
らなり、（Ａ）の重量に対し、（Ｂ）が０．１〜１０倍
である水性顔料分散体。 【請求項２】 （Ｂ）が、親水基を有するウレタンプレ
ポリマー（ｂ）からなる水溶性ウレタン樹脂であって、
該親水基含量が（ｂ）の重量に基づき０．１〜２０重量
％である請求項１記載の分散体。 【請求項３】 （ｂ）が、親水基を有するＮＣＯ末端ウ
レタンプレポリマーからなり、（Ｂ）が該（ｂ）を水お
よび／またはポリアミンで鎖伸長してなる水溶性ウレタ
ン樹脂であって、かつ（Ｂ）の平均官能基数が２未満に
なるようモノアルコールおよび／またはモノアミンで
（ｂ）のＮＣＯ基の一部をキャップして製造された樹脂
である請求項１または２記載の分散体。 【請求項３】 （Ｂ）が、アニオン基を有する樹脂であ
る請求項１〜３いずれか記載の分散体。 【請求項５】 （Ｂ）が、カルボキシル基を有する樹脂
である請求項１〜４いずれか記載の分散体。 【請求項６】 水性塗料または水性印刷インキの着色剤
用である請求項１〜５いずれか記載の分散体。
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-
1993
- 1993-09-09 JP JP25007993A patent/JP3347840B2/ja not_active Expired - Fee Related
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