JPH10114858A - 着色剤組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ポリウレタン用のペースト状着色剤は、カー
ボンブラックを高含有率にすると、粘度が高まり使用し
にくいものとなるばかりか、カーボンブラックの分散不
良による着色力の低下が生じる。 【解決手段】 ポリオール化合物にイソシアネート化合
物を、好ましくはポリオールの水酸基の１当量に対し他
の一方の成分をそのイソシアネート基が０．０１〜０．
２当量の比率で反応させたイソシアネート変性ポリオー
ルに、カーボンブラックを、好ましくは変性ポリオール
１００重量部に対して１０〜７０重量部分散含有させ、
次いでこれに再度イソシアネート化合物を同様に反応さ
せて低粘度化して、カーボンブラック含有のペースト状
着色剤組成物とする。流動性、取扱い作業性が良好で、
添加すべきポリウレタンのウレタン反応性、強度物性、
成形品表面密着性の低下がなく、また、着色力が高くポ
リウレタンへの添加量が少なく済むため、経済性にも優
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建材、自動車内外
装部品、断熱材、クッション材等の産業資材用として広
く用いられるポリウレタン用の高濃度、低粘度で流動性
の高い、取り扱い作業性に優れるカーボンブラック分散
着色剤組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】ポリウレタンは耐衝撃性、耐薬品性等に
優れているため、従来より発泡、非発泡の形態を問わず
成形品として広範囲の用途に利用されている。加えてカ
ーボンブラックにより黒色に着色して使用される場合が
多い。

【０００３】この中で、カーボンブラックは予め、ポリ
オール化合物に分散させたペーストタイプのものを使用
する場合が多い。コスト面、作業性面から高濃度、低粘
度品のニーズが高いが、高濃度分散ペーストは、高粘度
液体で流動性が乏しいため取り扱い難く、成形加工時の
混合均一性が劣るという欠点を有する。

【０００４】このような欠点を改良するため、粘度を下
げ流動性を高める方法として、界面活性剤等の分散剤を
添加する方法が知られているが、大幅な粘度低下は難し
く、種類によってはウレタン反応の阻害、強度物性の低
下、成形物表面に塗装した場合、分散剤のブリードによ
り塗膜とウレタン成形品との密着性が低下するといった
問題がある。

【０００５】かかる状況から、ウレタン反応性の低下、
ポリウレタン成形品の強度物性、及び成形品表面の密着
性の低下を招くことがなく、しかもそれ自体の取り扱い
作業性に優れるカーボンブラック分散ポリオールの、高
カーボン濃度化、低粘度化、流動性付与の方法が強く望
まれている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従って、ウレタン反応
性、強度物性、密着性の低下がなく、取り扱い作業性に
優れる高濃度、低粘度で流動性に優れるカーボン分散ペ
ーストを得るためには、カーボンブラック分散用樹脂と
してポリオール化合物に反応性化合物を反応させて得ら
れる変性樹脂を探索することが、目下の解決されるべき
課題であることを見出した。

【０００７】本発明者は、鋭意研究した結果、カーボン
ブラック分散用樹脂として、ポリオール化合物（Ａ）に
イソシアネート化合物（Ｂ）を反応させて得られるイソ
シアネート変性ポリオール樹脂を使用することにより、
ウレタン反応性、強度物性の低下がなく、取り扱い作業
性に優れる高濃度、低粘度、流動性の高いカーボンブラ
ック分散ペーストが得られることを見出し、特願平５−
１７９０５６号（特開平７−３３９７８号）として特許
出願している。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者は、更に鋭意研
究した結果、ポリオール化合物（Ａ）にイソシアネート
化合物（Ｂ）を反応させて得られるイソシアネート変性
ポリオール（Ｃ）にカーボンブラックを分散させた着色
剤組成物（Ｄ）に、更にイソシアネート化合物（Ｂ）を
反応させることにより、更にカーボンブラック濃度が飛
躍的に向上し、ウレタン反応性、強度物性の低下がな
く、取り扱い作業性に優れるポリウレタン用カーボンブ
ラック分散着色剤組成物が得られることを見出し、本発
明を完成させるに至った。

【０００９】すなわち本発明は、ポリオール化合物
（Ａ）にイソシアネート化合物（Ｂ）を反応させて得ら
れるイソシアネート変性ポリオール（Ｃ）にカーボンブ
ラックを分散させた着色剤組成物（Ｄ）に、更にイソシ
アネート化合物（Ｂ）を反応させて得られる変性ポリオ
ールを担体樹脂とするポリウレタン用着色剤組成物に関
する。

【００１０】そして成分（Ａ）と成分（Ｂ）との反応割
合（Ａ）／（Ｂ）、及び成分（Ｄ）と成分（Ｂ）との反
応割合（Ｄ）／（Ｂ）を、（Ａ）及び（Ｄ）成分中に含
有する水酸基の１当量に対し、（Ｂ）成分中に含有する
イソシアネート基が０．０１〜０．２当量の範囲にする
ことが好適であり、また、成分（Ａ）及び（Ｄ）とイソ
シアネート化合物（Ｂ）との反応温度を、４０〜８０℃
とすることが好適である。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態の典型的なも
の及び最良の状態は後記実施例に具体的に示されるが、
本発明を実施する上で選択可能な各構成要件について説
明すると以下の通りである。

【００１２】本発明で用いるポリオール化合物（Ａ）と
しては、ポリウレタン用として使用可能なポリエステル
ポリオール、ポリエーテルポリオールが使用できる。ポ
リエステルポリオールの具体例としては、多価アルコー
ル例えばエチレングリコール、ジエチレングリコール、
プロピレングリコール、トリメチロールプロパン、グリ
セリン等と、多塩基酸例えばシュウ酸、アジピン酸、セ
バシン酸、マレイン酸、フマル酸、イソフタル酸、テレ
フタル酸との縮合反応により得られる、主として末端に
水酸基を有するものが挙げられる。

【００１３】また、ポリエーテルポリオールの具体例と
しては、多価アルコール例えばグリセリン、トリメチロ
ールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール等
とアルキレンオキサイド例えば、エチレンオキサイド、
プロピンオキサイド等との付加反応により得られるポリ
ヒドロキシ化合物が挙げられる。

【００１４】以上の他、ウレタン用に用いられるポリエ
ステルポリオール類、ポリエーテルポリオール類が、本
発明においても好適に使用できる。

【００１５】これらポリオール化合物（Ａ）は１種を単
独で使用しても良く、２種以上を混合して使用しても良
い。中でも好ましいものは、ジエチレングリコール、プ
ロピレングリコール、グリセリン等とアジピン酸、マレ
イン酸との縮合反応により得られるポリエステルポリオ
ール、グリセリン、トリメチロールプロパンとプロピレ
ンオキサイドとの付加反応により得られるポリエーテル
ポリオールであり、特に好ましいものは、グリセリンと
アジピン酸、マレイン酸との縮合反応により得られるポ
リエステルポリオール、グリセリン、プロピレンオキサ
イドとの付加反応により得られるポリエーテルポリオー
ルである。

【００１６】イソシアネート化合物（Ｂ）の具体例とし
ては、１．４−テトラメチレンジイソシアネート、１．
６−ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイ
ソシアネート、シクロヘキサノン−１．３−（または
１．４−）ジイソシアネート、ジシクロヘキシル−４．
４’−ジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−
４．４’−ジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネー
ト、トルイレン−２．４−（または−２．５−，−２．
６−）ジイソシアネート、ジフェニル−３．３’−（ま
たは−４．４’−）ジイソシアネート、ジフェニルメタ
ン−４．４’−ジイソシアネート、テトラリン−１．５
−ジイソシアネート、３．３’−ジメチルジフェニルメ
タン−４．４’−ジイソシアネート、ナフチレン−１．
５−（または−２．６−）ジイソシアネート、１．３−
ジイソプロピルベンゾール−２．４−ジイソシアネー
ト、３．３’−、５．５’−テトラエチルジフェニルメ
タン−４．４’−ジイソシアネートの多量体が挙げられ
る。

【００１７】これらイソシアネート化合物（Ｂ）は１種
を単独で使用しても良く、２種以上を混合して使用して
も良い。中でも好ましいものは、１．６−ヘキサメチレ
ンジイソシアネート、トルイレン−２．４’−（または
−２．５−，−２．６−）ジイソシアネート、ジフェニ
ルメタン−４．４’−ジイソシアネートであり、特に好
ましいものは、反応性の面からトルイレン−２．４’−
（または−２．５−，−２．６−）ジイソシアネート、
ジフェニルメタン−４．４’−ジイソシアネートであ
る。

【００１８】かかるポリオール化合物（Ａ）とイソシア
ネート化合物（Ｂ）との反応割合、及びポリオール化合
物（Ａ）にイソシアネート化合物（Ｂ）を反応させ得ら
れるイソシアネート変性ポリオール（Ｃ）にカーボンブ
ラックを分散させた着色剤組成物（Ｄ）とイソシアネー
ト化合物（Ｂ）との反応割合としては、（Ａ）／
（Ｂ）、（Ｄ）／（Ｂ）が（Ａ）及び（Ｄ）成分中に含
有する水酸基の１当量に対し、（Ｂ）成分中に含有する
イソシアネート基が０．０１〜０．２当量の範囲であ
る。中でも０．０５〜０．１当量の範囲が濃度と粘度の
面から特に好ましい。

【００１９】尚、（Ｂ）の使用割合が０．０１当量未満
では、十分な反応性が得られず、カーボンブラックを分
散した時、十分に粘度を下げることが出来ず、カーボン
ブラック濃度も向上しない。０．２当量を越えると、反
応性が高過ぎて、逆に粘度が高くなり好ましくない。

【００２０】（Ａ）及び（Ｄ）と（Ｂ）との反応温度は
４０〜８０℃の範囲である。中でも６０〜７０℃の範囲
が特に好ましい。

【００２１】尚、反応温度が４０℃未満では十分な反応
が得られず、８０℃を越えるとゲル化が起こり好ましく
ない。

【００２２】本発明に使用されるカーボンブラックの具
体例としては、ファーネス法、チャンネル法カーボンブ
ラック及びアセチレンブラック等の顔料グレードとして
市販されているものが挙げられる。

【００２３】カーボンブラックの配合割合としては、ポ
リオール化合物（Ａ）にイソシアネート化合物（Ｂ）を
反応させて得られるイソシアネート変性ポリオール
（Ｃ）１００重量部に対して１０〜７０重量部の範囲で
ある。中でも流動性の面から３０〜４０重量部が好まし
い。

【００２４】尚、カーボンブラックの配合割合が７０重
量部を越えると流動性が損なわれ取り扱いにくく、成形
加工時の混合均一性が劣り、また１０重量部未満ではイ
ソシアネート変性ポリオール（Ｃ）を用いなくとも流動
性があるので、本発明の意義が失われる。

【００２５】カーボンブラックをポリオール化合物
（Ａ）とイソシアネート化合物（Ｂ）を反応させて得ら
れるイソシアネート変性ポリオール（Ｃ）に分散させる
に当たっては、三本ロールミル、ボールミル、ビーズミ
ル、サンドミル、アトライター等一般に分散装置として
使用されるものが利用出来る。

【００２６】前述の如くして得られた本発明の着色剤組
成物は、発泡、非発泡の形態を問わず成形品用途に使用
されるポリウレタンに対して必要に応じて利用出来る。

【００２７】また、本発明の着色剤組成物には、上記の
成分以外に、本発明に特有の効果であるカーボンブラッ
クの濃度と流動性を損なわない範囲で、公知慣用の顔
料、染料、無機充填剤、有機充填剤、反応触媒、発泡
剤、分散剤、紫外線吸収剤（光安定剤）、酸化防止剤等
を添加しても良い。

【００２８】

【実施例】以下製造例、実施例及び比較例によって本発
明を更に具体的に説明する。尚、例中、特に断りのない
限り、部は全て重量部を表すものとする。

【００２９】製造例１ ポリオール化合物（Ａ）として、ポリエーテルポリオー
ル［大日本インキ化学工業（株）製：ハイプロックスＴ
Ｇ−３０００ 水酸基価５５ 重量平均分子量３０００
半硬質ウレタンフォーム用］１００重量部、イソシア
ネート化合物（Ｂ）としてトルイレン−２．４’−（ま
たは−２．５−、２．６−）−ジイソシアネート２部を
撹拌機、温度計を装備した反応容器中で６３〜６７℃で
４時間反応させ、本発明でカーボンブラック分散用樹脂
として用いるイソシアネート変性ポリオール（Ｃ−１）
を得た。

【００３０】得られたイソシアネート変性ポリオール
（Ｃ−１）は、淡黄色透明で、粘度２４ポイズ（２５
℃）であった。

【００３１】製造例２ ポリオール化合物（Ａ）として、ポリエーテルポリオー
ル［三洋化成工業（株）製：サンニックスＦＡ−７０３
水酸基価３５ 重量平均分子量５０００ 半硬質ウレ
タンフォーム用］１００重量部、イソシアネート化合物
（Ｂ）としてジフェニルメタン−４．４’−ジイソシア
ネート１．５部を用い、反応温度を６０〜６３℃で行っ
た以外は製造例１と同様にしてイソシアネート変性ポリ
オール（Ｃ−２）を得た。得られたイソシアネート変性
ポリオール（Ｃ−２）は淡黄色透明で、粘度２０ポイズ
（２５℃）であった。

【００３２】製造例３ ポリオール化合物（Ａ）として、ポリエステルポリオー
ル［大日本インキ化学工業（株）製：ポリライトＯＤ−
Ｘ−１０５ 軟質ウレタンフォーム用］１００部、イソ
シアネート化合物（Ｂ）として、１．６−ヘキサメチレ
ンジイソシアネート１．５部を用いた以外は製造例１と
同様にしてイソシアネート変性ポリオール（Ｃ−３）を
得た。 得られたイソシアネート変性ポリオール（Ｃ−
３）は、淡黄色透明で粘度１８ポイズ（２５℃）であっ
た。

【００３３】製造例４ トルイレン−２．４’−（または−２．５−，２．６
−）−ジイソシアネート３．５部を使用した以外は製造
例１と同様にしてイソシアネート変性ポリオール（Ｃ−
４）を得た。得られたイソシアネート変性ポリオール
（Ｃ−４）は、淡黄色透明で粘度３５ポイズ（２５℃）
であった。

【００３４】実施例１ カーボンブラック［三菱化学（株）製：三菱^#４５］３
５０部、イソシアネート変性ポリオール（Ｃ−１）６５
０部を容器中に秤量、ミキサーにて均一になるまで混合
し、三本ロールミルで分散させ、着色剤組成物（Ｄ−
１）を得た。

【００３５】この着色剤組成物（Ｄ−１）１００部、イ
ソシアネート化合物（Ｂ）としてトルイレン−２．４’
−（または−２．５−、２．６−）−ジイソシアネート
１．０部を撹拌機、温度計を装備した反応容器中で６０
〜６５℃で４時間反応させ着色剤組成物を得た。

【００３６】実施例２ カーボンブラック［デグサ社製：スペシャルブラックＳ
−１７０］３００部、イソシアネート変性ポリオール
（Ｃ−２）６５０部を容器中に秤量、ミキサーにて均一
になるまで混合し、三本ロールミルで分散させ、着色剤
組成物（Ｄ−２）を得た。

【００３７】この着色剤組成物（Ｄー２）１００部、ジ
フェニルメタン−４．４’−ジイソシアネート１．０部
を撹拌機、温度計を装備した反応容器中で６５〜７０℃
で４時間反応させ着色剤組成物を得た。

【００３８】実施例３ カーボンブラック［三菱化学（株）製：ＭＡ−１００］
３００部、イソシアネート変性ポリオール（Ｃ−３）７
００部を容器中に秤量、ミキサーにて均一になるまで混
合し、三本ロールミルで分散させ、着色剤組成物（Ｄ−
３）を得た。

【００３９】この着色剤組成物（Ｄ−３）１００部、
１．６−ヘキサメチレンジイソシアネート１．５部を撹
拌機、温度計を装備した反応容器中で５０〜５５℃で４
時間反応させ着色剤組成物を得た。

【００４０】比較例１ カーボンブラック［三菱化学（株）製：三菱^#４５］３
５０部、イソシアネート変性ポリオール（Ｃ−２）６５
０部を容器中に秤量、ミキサーにて均一になるまで混合
し、三本ロールミルで分散させ、着色剤組成物を得た。

【００４１】比較例２ カーボンブラック［三菱化学（株）製：三菱^#４５］３
５０部、イソシアネート変性ポリオール（Ｃ−４）６５
０部を使用した以外は、比較例１と同様にして着色剤組
成物を得た。

【００４２】比較例３ カーボンブラック［デグサ社製：スペシャルブラックＳ
−１７０］２００部、イソシアネート変性ポリオール
（Ｃ−１）８００部を容器中に秤量、ミキサーにて均一
になるまで混合し、三本ロールミルで分散させ着色剤組
成物を得た。

【００４３】比較例４ カーボンブラック［デグサ社製：スペシャルブラックＳ
−１７０］３００部、イソシアネート変性ポリオール
（Ｃ−２）７００部を容器中に秤量、ミキサーにて均一
になるまで混合し、三本ロールミルで分散させ着色剤組
成物（Ｄ−４）を得た。

【００４４】この着色剤組成物（Ｄ−４）１００部、ジ
フェニルメタン−４．４’−ジイソシアネート０．０１
部を撹拌機、温度計を装備した反応容器中で７０〜７５
℃で４時間反応させ着色剤組成物を得た。

【００４５】下記の試験により性能を評価した。結果を
表１に示す。

【００４６】（１）粘度：Ｂ８型回転粘度計［株式会社
東京計器製］にて液温を２５℃に調整し、７ローター、
２０ｒ．ｐ．ｍで測定した。

【００４７】（２）流動性：２５℃の雰囲気中で、直径
２．５ｃｍ、高さ５ｃｍの試験管に分散ペーストを満た
した後、水平に倒して３秒間放置、流れ具合を下記の３
段階で評価した。

【００４８】 ○‥‥容易に流れ出る △‥‥若干ではあるが流れ出る ×‥‥全く流れ出ない

【００４９】（３）濃度：酸化チタン［テイカ（株）
製：ＪＲ−７０１］５５部、ポリエーテルポリオール
［三洋化成工業（株）製：サンニックスＦＡ−７０２］
４５部を容器中に秤量、ミキサーにて均一になるまで混
合し、三本ロールミルで分散させ、濃度試験用白ペース
トを得た。この白ペースト１００部、本発明の着色剤組
成物５部を容器中に秤量、ミキサーにて均一になるまで
混合し、ヘラで展色紙にうすくのばし膜を形成した。濃
度を目視で観察、比較例１を１００として指数で表し
た。

【００５０】本発明の着色剤組成物は、濃度が極めて高
く、加えて着色剤粘度が大巾に低下、流動性を向上出
来、ポリウレタン用として有用である。

【００５１】

【表１】

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポリオール化合物（Ａ）にイソシアネー
   ト化合物（Ｂ）を反応させて得られるイソシアネート変
   性ポリオール（Ｃ）にカーボンブラックを分散させた着
   色剤組成物（Ｄ）に、更にイソシアネート化合物（Ｂ）
   を反応させて得られるポリウレタン用着色剤組成物。
2. 【請求項２】 ポリオール化合物（Ａ）とイソシアネー
   ト化合物（Ｂ）との反応割合（Ａ）／（Ｂ）、及びイソ
   シアネート変性ポリオール（Ｃ）にカーボンブラックを
   分散させた着色剤組成物（Ｄ）とイソシアネート化合物
   （Ｂ）との反応割合（Ｄ）／（Ｂ）が、（Ａ）及び
   （Ｄ）成分中に含有する水酸基の１当量に対し、（Ｂ）
   成分中に含有するイソシアネート基が０．０１〜０．２
   当量の範囲にあることを特徴とする請求項１に記載され
   た組成物。
3. 【請求項３】 ポリオール化合物（Ａ）イソシアネート
   化合物（Ｂ）、及びイソシアネート変性ポリオール
   （Ｃ）にカーボンブラックを分散させた着色剤組成物
   （Ｄ）とイソシアネート化合物（Ｂ）の反応温度が、４
   ０〜８０℃の範囲にあることを特徴とする請求項１又は
   ２に記載された組成物。