KR20010043548A

KR20010043548A - 안료 분산액

Info

Publication number: KR20010043548A
Application number: KR1020007012667A
Authority: KR
Inventors: 부비알랭; 룩 알렉산데 요제프 마테우스
Original assignee: 앤쥼 쉐이크 바쉬어+마틴 험프리스; 임페리알 케미칼 인더스트리즈 피엘씨
Priority date: 1998-05-14
Filing date: 1999-04-30
Publication date: 2001-05-25
Also published as: ZA200005755B; CN1163556C; US6582505B1; AU3833799A; AU747365B2; BR9910417A; IN2000MU00522A; WO1999058617A1; CA2329337A1; ATE213262T1; GB9810233D0; EP1090081A1; DK1090081T3; CO5070687A1; AR019293A1; ES2172991T3; JP2002514679A; EP1090081B1; DE69900889D1; CN1301285A

Abstract

분산제로서 일반식(I)의 분지된 1차 알콜 알콕실레이트를 포함하는 안료의 수성 분산액:

[CH₃.(CH₂)_n][CH₃.(CH₂)_m].CH.[(CH₂)_p.O.(AO)_q.H] (I)

[식 중, n 및 m은 각각 독립적으로 1 - 13이고; p는 1 또는 2;

n+m+p는 5-19, 특히 7-17;

AO는 C_2-4를 갖는 알킬렌 옥사이드 잔기 특히 에틸렌옥사이드 잔기, 프로필렌 옥사이드 잔기 또는 에틸렌 옥사이드 및 프로필렌 옥사이드 잔기의 혼합물; 및

q는 5-40.]. 바람직하게는 사용된 총 분산제는 일반식(I)의 화합물을 최소한 40중량% 함유한다. 안료 분산액은 다양한 범위의 무기, 유기 안료 또는 카본 블랙을 함유할 수 있고 페인트에 사용될 수 있다.

Description

안료 분산액{DISPERSION OF PIGMENTS}

본발명은 안료의 분산액 특히 수성 분산액, 그 생산 및 페인트 및 표면 코팅 제제에서의 사용에 관한다.

계면활성제는 페인트 및 표면 코팅 제제의 제조에서 사용되는 안료를 분산시키는 것을 돕는데 자주 사용된다. 알킬 페놀 알콕실레이트, 특히 에톡실레이트(APE's)는 이런 목적으로 통상 사용된다. 비록 APE's가 효과적인 계면활성제이긴 하나, APE's의 나쁜 환경적 영향에 대한 감시가 점점 증가되어 가고 있다. 따라서 이들 계면활성제에 대한 대체품이 한동안 연구되어 왔다.

본발명은 어떤 종류의 알콜 알콕실레이트, 특히 에톡실레이트가 APE 분산제에 필적하는 특성을 갖는 수성 안료 분산액 및 이러한 분산액을 포함하는 페인트를 제공한다는 발견에 기초한 것이다.

따라서, 본발명은 분산제로서 최소한 하나의 일반식(I)의 분지된 1차 알콜 알콕실레이트를 포함하는 안료의 수성 분산액을 제공한다:

[CH₃.(CH₂)_n][CH₃.(CH₂)_m].CH.[(CH₂)_p.O.(AO)_q.H] (I)

[식 중, n 및 m은 각각 독립적으로 1 - 13이고; p는 1 또는 2;

n+m+p는 5-19, 특히 7-17;

q는 5-40.]

일반식(I)의 화합물에서, n 및 m은 바람직하게는 각각 독립적으로 최소한 2이고 12 이하이고, p는 바람직하게는 1이고 분지된 알킬 잔기의 탄소 원자의 총수는 바람직하게는 10 - 20, 특히 12 - 18(n+m+p는 7- 17, 특히 9 - 15에 상응함)이다.

알킬렌 옥사이드 그룹은 바람직하게는 모두 에틸렌 옥사이드 잔기이지만, 특히 1:5 내지 10:1의 에틸렌 옥사이드 잔기 대 프로필렌 옥사이드 잔기의 몰 비를 갖는 에틸렌 옥사이드 및 프로필렌 옥사이드 잔기의 혼합물도 비록 폴리에톡실레이트보다는 덜 친수성이지만 사용될 수 있다. 알킬렌 옥사이드 잔기가 혼합된 에틸렌 옥사이드 및 프로필렌 옥사이드 잔기일 때, 폴리알킬렌옥시 사슬은 랜덤 또는 블록 코폴리머 사슬일 수 있다. 5 - 40의 범위 내에서, q는 바람직하게는 5 - 25이다. 더욱 특이적 범위는 분산되는 안료의 특성에 의존한다(아래 참조). 친수성 및 소수성의 상대적인 크기는 분산제의 HLB에 영향을 미칠 것이고 이들의 상대적인 크기는 이런 점에서 사용 환경에 따라서 특이적 특성을 제공하도록 선택될 수 있다. 폴리옥시알킬렌 사슬의 유닛 수인 'q'는 평균값이고 정수가 아닐 수 있다.

본발명에 사용된 일반식(I)의 알콕실레이트 화합물은 종래의 알콕시화 조건, 대표적으로는 알칼리 촉매분해, 특히 예를 들면 NaOH 또는 KOH를 사용하여 알콕사이드를 형성하는(즉석에서) 알콕사이드 촉매분해 하에서 상응하는 분지된 1차 알콜을 알콕시화시켜 제조될 수 있다. 분지된 1차 알콜은 게르벳(Guerbet) 공정에서 제조될 수 있는 실질적으로 완전히 분지된 알콜일 수 있는데, 예를 들면, 2-부틸옥탄올, 2-부틸데칸올, 2-부틸도덱탄올, 2-헥실옥탄올, 2-헥실데칸올, 2-헥실도덱탄올 및 2-옥틸데칸올이다; 또는 이중 결합이 이동할 수 있는 조건하에서 내부 올레핀으로부터 시작하는 옥소(oxo) 공정에서 제조될 수 있는 것과 같은 유사한 수의 탄소 원자를 함유한, 선형 1차 알콜(또는 메틸 가지를 함유한 유사 알콜)과 상기 분지된 1차 알콜의 혼합물일 수 있다. 물론, 혼합물은 상응하는 혼합물을 혼합시킴으로써 제조될 수 있지만, 이는 경제적으로는 유리하지 않다. 상업적으로 이용가능한 분지된 1차 알콜은 실질적으로 순수할 수 있거나 또는 실질적으로 선형인 알콜을 약 50%까지 포함할 수 있다. 그러한 혼합 물질에서, 최소한 두 개의 탄소 원자 길이의 가지를 갖는 분지된 물질의 비율은 통상 최소한 약 30%, 더욱 통상적으로는 약 40%이고 최소한 세 개의 탄소 원자 길이의 가지를 갖는 분지된 물질의 비율은 통상 최소한 20%, 더욱 통상적으로는 약 30%이다. 알콕시화에 의해, 그러한 물질들은 선형 및 메틸 분지된 알콜 알콕실레이트 및 일반식(I)의 화합물의 혼합물을 만든다.

본발명의 안료 분산액의 제조에 사용된 분산제는 기타 계면활성제를 포함할 수 있다. 특히, 그러한 기타 계면활성제는 기타 알콜 알콕실레이트, 특히 에톡실레이트이다. 대표적으로 그러한 기타 에톡실레이트는 선형 또는 실질적으로 선형 물질이다(상기 참조). 실질적인 분산제에서 사용된 일반식(I)의 분지된 1차 알킬 화합물(알킬 사슬에서 최소한 두 개 탄소 원자 길이인 가지를 갖는)의 비율은 바람직하게는 최소한 약 30%, 더욱 바람직하게는 최소 약 40%이다. 바람직하게는, 최소한 세 개의 탄소 원자 길이의 가지를 갖는 분지된 물질의 비율은 최소 약 30%, 더욱 통상적으로는 최소 약 30%이다. 분지된 물질(메틸 가지를 포함하는)의 전체적인 비율은 대표적으로 최소 약 40%, 더욱 통상적으로는 최소 약 50%이다. 사용된 분지된 알콜 에톡실레이트의 특이적 비율은 분산되는 안료의 성질에 의존할 수 있다(아래 참조).

본발명은 특히 페인트 및 기타 표면 코팅에서 최종적으로 사용하기 위한 넓은 범위 안료의 수성 분산액의 제조에 응용될 수 있다. 칼러 인덱스(Colour Index) 기준에 의해 아래에서 언급되는 특정 안료는 완전 기준에서 "C.I.Pigment"라는 구를 생략하고 가끔 색 및 수로 축약된다. 적절한 안료는 티타늄 디옥사이드, 안료 철 옥사이드(Fe₂O₃)와 같은 무기 안료 및 예를 들면, BASF로부터의 Heliogen 청색 L 7080(Blue 15:3), Zeneca로부터의 Monastral 청색 FGX(Blue 15:4), Minerva로부터의 Phthalocyanine 청색(Blue 15) 및 BASF로부터의 Heliogen 청색 L 6920(Blue 15:1)와 같은 다양한 형태의 Blue 15, 및 Zeneca로부터의 Monastral 녹색 GNX-C 및 BASF로부터의 Heliogen 녹색 L 8730과 같은 Green 7과 같은 프탈로시아닌 청색 및 녹색 안료와 같은 유기 안료; Hoechst로부터의 Hansa Bright 노란색 2GX70과 같은, 예를 들면 Yellow 74와 같은 부타나미드 안료; BASF로부터의 Sico Echtrot L 3855(Red 112) 및 Hoechst로부터의 Novoperm 적색 3RK70(Red 170)과 같은, 예를 들면 Red 112 및 Red 170인 나프트카복사미드 안료; Zeneca로부터의 Monolite 보라색 RN과같은 예를 들면 Violet 23인 인돌로디옥사진 안료; Hoechst로부터의 Novoperm 오렌지색 HL70과 같은 예를 들면 Orange 36인 벤지마다졸 안료; Clariant로부터의 Sandorin Jaune 5GD와 같은 예를 들면 Yellow 155인 아조 안료; 및 Clariant로부터의 Sandorin Rouge BN-P와 같은 예를 들면 Red 214인 디아조 안료; 및 카본 블랙, 및 유사 물질을 포함한다.

유기 안료 중, 특이적 표면적(예를 들면 BET 방법에 의해 측정된 바와 같은)에 의한 분할은 특히 언급될 수 있다. 일반적으로, 두 개의 안료 그룹이 있는데, 예를 들면 10 - 40 m².g^-1인 비교적 낮은 BET 표면적을 갖는, 특히 적색, 오렌지색 및 노란색 안료인 제 1 그룹 및 40 - 80 m².g^-1인 비교적 높은 BET 표면적을 갖는, 특히 청색 및 녹색, 프탈로시아닌 안료, 및 보라색 안료인 제 2 그룹이다. 예를 들면 약 40 m².g^-1까지, 특히 10 - 40m².g^-1, 더욱 특히 10 -30 m².g^-1의 비교적 낮은 BET 표면적을 갖는 안료, 특히 적색, 오렌지색 및 노란색 안료에 대해서는 높은 비율의 분지된 사슬 알킬 부분을 갖는 분산제를 사용하여 사용된 분산제 내의 일반식(I)의 분지된 알킬 화합물의 비율이 최소 75%, 더욱 통상적으로는 최소 85% 및 통상적으로는 예를 들면 100%인 최소 95%가 되는 것이 바람직하도록 하는 것이 유리하다. 예를 들면 최소 40 m².g^-1, 특히 40 - 80m².g^-1, 더욱 특히 최소 약 60 m².g^-1의 비교적 낮은 BET 표면적을 갖는 안료, 특히 청색, 녹색 및 보라색 안료에 대해서는 분지된 사슬 알킬 부분의 비율이 덜 중요하지만, 비교적 긴 알콕실레이트 사슬, 예를 들면 15 - 30 알콕실레이트, 특히 에톡실레이트 잔기를 갖는 분산제를 사용하는 것이 유리하다. 그러한 경우 분지된 사슬 알킬 부분의 비율은 전형적으로 최소 40% 및 더욱 통상적으로는 최소 약 50%이지만, 필요한 경우 더 높을 수도 있다. 중간 BET 값, 특히 30 - 60 m².g^-1을 갖는 유기 안료에 대해, 알킬 잔기 내의 탄소 원자의 총수가 10 - 15이고 폴리알킬렌 옥사이드 사슬이 7-15 잔기, 특히 에틸렌 옥사이드 잔기를 함유한 일반식(I)의 분산제를 사용하는 것이 유리하다.

따라서 본발명은:

약 40 m².g^-1까지, 특히 10 - 40m².g^-1의 BET 표면적을 갖고, 알콜 알콕실레이트 분산제의 최소 75%, 특히 최소 85% 및 더욱 특히 예를 들면 100%인 최소 95%인 일반식(I)의 분지된 1차 알콜 알콕실레이트

[CH₃.(CH₂)_n][CH₃.(CH₂)_m].CH.[(CH₂)_p.O.(AO)_q.H] (I)

[식 중, n 및 m은 각각 독립적으로 1 - 13이고; p는 1 또는 2;

n+m+p는 5-19, 특히 7-15;

q는 5-40.]

를 포함하는 특히 적색, 오렌지색 및/또는 노란색 안료인 유기 안료의 수성 분산액 및

최소 40 m².g^-1, 특히 40 - 80m².g^-1의 BET 표면적을 갖고, 알콜 알콕실레이트 분산제의 최소 40%가 최소한 하나의 일반식(I)의 분지된 1차 알콜 알콕실레이트

[CH₃.(CH₂)_n][CH₃.(CH₂)_m].CH.[(CH₂)_p.O.(AO)_q.H] (I)

[식 중, n 및 m은 각각 독립적으로 1 - 13이고; p는 1 또는 2;

n+m+p는 5-19, 특히 7-15;

q는 15-30.]

를 포함하는, 특히 청색, 녹색 및/또는 보라색 안료인 유기 안료의 수성 분산액을 포함한다.

본발명은 페인트에서 궁극적으로 사용되는 안료의 분산액에 특히 응용가능하다. 따라서, 본발명은 본발명의 안료 분산액을 포함하는 페인트를 포함한다. 본발명의 분산제 내에 사용되는 계면활성제의 양은 사용된 특정 물질 및 요구되는 분산액 내의 안료 농도에 의존한다. 티타늄 디옥사이드 및 철 옥사이드 안료와 같은 무기 안료에 대해서는, 사용된 양은 전형적으로 안료 중량의 0.02 - 10%, 통상 0.05 - 5% 및 더욱 통상적으로 0.1 - 2.5%이고; 프탈로시아닌과 같은 유기 안료에 대해서는, 비교적 높은 수준의 분산제, 대표적으로는 안료 중량의 0.02 - 50%, 더욱 통상적으로는 0.1 - 30%가 사용될 수 있고; 카본 블랙에 대해서는 분산제의 양이 대표적으로는 안료 중량의 0.02 - 30%, 더욱 통상적으로는 0.1 - 20 %이다.

본발명에 따라 바람직하게는 사용된 분산제의 40% 이상이 상기 일반식(I)의 알콜 알콕실레이트 분산제이다.

본발명에 따라 제조된 대표적인 1차 분산액은 무기 안료의 약 75%까지, 종종 약 65% 까지 및 유기안료의 약 55%까지를 함유할 수 있다.

페인트 또는 표면 코팅제와 같은 최종 사용 제품에 첨합될 때 최종 제품에 대한 대표적인 안료 레벨은 총 페인트 또는 표면 코팅제에 기초하여 약 0.02 - 약 12%, 특히 약 0.1 - 약 10%이다. 착색된 무기 안료가 사용되는 경우, 안료 레벨은 대표적으로 약 0.05 - 12%, 특히 약 0.2 - 약 10%이고, 백색 안료, 특히 티타늄 디옥사이드에 대해, 안료는 단지 색상이 아니라 불투명성을 제공하도록 존재할 수 있으며 종종 예를 들면 베이스 페인트 제제 내에 25중량%까지, 대표적으로는 0.2 - 25중량%의 농도로 존재한다; 유기 안료, 특히 프탈로시아닌 안료에 대해서는, 안료 레벨은 약 8%까지, 대표적으로는 약 0.05 - 약 8%, 특히 약 0.1 - 약 5% 존재한다; 및 카본 블랙에 대해 안료 레벨은 대표적으로 약 0.05 - 약 8%, 특히 약 0.2 - 약 5%로 존재한다. 이러한 분산액 내의 연속상은 보통 물이지만, 글리콜과 같은 비-수성 혼화가능 매질 또는 용매를 전체 매질의 50 중량%, 예를 들면 2-15%의 양으로 포함할 수 있다.

본발명에 따른 주요 분산액에 포함될 수 있는 기타 성분은:

예를 들면 C₉- C₁₁알콜 6 - 9 에톡실레이트인 알콜 에톡실레이트 및 대표적으로 안료의 0.2 - 5 중량%, 더욱 통상적으로는 0.5 - 3중량%에서 사용되고, 특히 프탈로시아닌 청색 안료와 같은 유기 적색 및 청색 안료가 분산될 때 안료 분산액의 점도를 낮추고 및/또는 안정성을 높이는데 기여하는, 상응하는 설포숙시네이트와 같은 음이온적으로 변조된 알콜 에톡실레이트와 같은 습윤제;

주요 안료 분산액의 0.25 - 3, 더욱 통상적으로는 0.5 - 2 중량%의 양으로 대표적으로 사용되는, 특히 실리콘(유기폴리실옥산) 또는 광유 기초 물질과 같은 소포제(antifoam agent);

예를 들면 암모니아같은 pH를 조절하는 염기;

대표적으로 분산제 중량의 0 - 15%, 더욱 통상적으로는 2 - 10%의 양으로 사용되는 에톡시화된 소르비톨과 같은 습윤제;

예를 들면 비교적 낮은 안료 양(그리하여 낮은 점도)을 갖는 분산액을 비교적 점성인 최종 사용 염기 내에 포함시키고자 할 때, 분산액 중량의 5% 까지, 예를 들면 0.5 - 3%의 양으로 사용되어 점도를 조절하는 농후제; 및

적절하게 유효한 양, 대표적으로는 제제의 1%까지의 양인 살생제를 포함한다.

특히 페인트와 같은 최종 사용 제품에 특이적 특성을 제공하기 위해 안료 분산액에 부가되거나 포함될 수 있는 추가적인 성분은:

안료가 코팅 내로 첨합되는 것을 향상시켜 안료의 향상된 색상 사용을 얻기 위해서 안료 분산액을 분쇄하기 전에 안료 분산액 내에 포함되고, 사용될 경우 대표적으로 분산액 중량의 1 - 40%, 더욱 통상적으로는 10 - 30%의 양으로 존재하는 수지인 분쇄 수지를 포함한다.

본발명의 분산액은 종래의 분산 방법에 의해 제조될 수 있지만, 분산 중 기포 형성을 회피(또는 방지)하기 위해 주의가 필요할 수 있다.

다음 실시예는 본발명을 예시한다. 모든 부(part)와 퍼센트는 다른 언급이 언급 한 중량 기준이다.

재료

AL1 약 50% 모노분지된 1차 알콜 및 약 내부 올레핀 전구체로부터 옥소 공정에 의해 제조된 50% 선형 1차 알콜을 함유하는, C_12-15를 주로 갖고 1차 알콜의 혼합물

AL2 2-부틸옥탄올

AL3 게르벳(Guerbet) 공정에 의해 제조된 분지된 C18 알콜(2-헵틸운데칸-1-올)

분산제

설명

AC1 ICI Surfactants로부터의 Tween 80-소리비탄 모노-올레이트 20-에톡실레이트

AC2 ICI Surfactants로부터의 노닐 페놀 10EO(100%)

AE1 AL1 10-에톡실레이트

AE2 AL1 20-에톡실레이트

AE3 AL2 10-에톡실레이트

AE4 AL2 20-에톡실레이트

AE5 AL1 15-에톡실레이트

AE6 AL3 13-에톡실레이트

AE7 AL3 20-에톡실레이트

안료

	상품명	공급원	색지수 이름	BET*
P1	Sandorin Jaune 5GD	Clariant	C.I.Pigment Yellow 155	31
P2	Hansa Bright yellow 2GX70	Hoechst	C.I.Pigment Yellow 74	14
P3	Monastral green GNX-C	Zeneca	C.I.Pigment Green 7	45
P4	Heliogen green L 8730	BASF	C.I.Pigment Green 7	61
P5	Heliogen blue L 7080	BASF	C.I.Pigment Blue 15:3	63
P6	Monstral blue FGX	Zeneca	C.I.Pigment Blue 15:4	38
P7	Phthalocyanine blue	Minerva	C.I.Pigment Blue 15	-
P8	Heliogen blue L 6920	BASF	C.I.Pigment Blue 15:1	27
P9	Sandorin rouge BP-N	Clariant	C.I.Pigment Red 214	36
P10	Sico Echtrot L3855	BASF	C.I.Pigment Red 112	37
P11	Novoperm red 3RK70	Hoechst	C.I.Pigment Red 170	19
P12	Monolite violet RN	Zeneca	C.I.Pigment Violet 23	74
P13	Novoperm orange LH70	Hoechst	C.I.Pigment Orange 36	17

모든 안료는 제제 계산에 대해 100% 활성 물질로서 취급된다

'BET'=BET 표면적

안료 분산액

Pintamix jaune Clariant로부터의 상업적 안료 분산액

기타

소포제 실리콘 기초 소포제(30% 활성)

습윤제 설포숙시네이트 습윤제

NH₃OH 10% 수성 암모늄

Tween 80 ICI Surfactants로부터의 에톡시화된 소르비탄 지방산 에스테르

방법

일반적으로 안료 분산액을 제조하는데 두 가지 타입의 믹서가 사용된다: 소규모 예비작업을 위한 Red Devil Paint Shaker 및 이후 작업을 위한 Dispermat SL-C.

Red Devil Shaker- 안료 분산액의 성분 혼합물의 100g을 250 ml 용기 내에 두었다. 50 g 2mm 유리 비드를 부가시키고 주변 온도에서 1시간 동안 흔들어서 분산액을 제조하였다. 안료 분산액은 체로써 유리 비드로부터 분리되었다.

Dispermat SL-C 분산기- 제제 수(water)의 소량 부분을 보존시키고 분산제를 남은 물 내에 용해시켰다. 안료는 주걱을 사용하여 손으로 혼합시키고 이 프리-믹스를 1000rpm(dir 17Hz)에서 Diaf AS 고전단 믹서 상에서 15분간 분산시켰다. 보존된 물 및 소포제를 이후 부가시켰다. 프리-믹스 및 100ml의 1mm 유리 비드를 Dispermat 내에 두고 Dispermat는 이후 다음 설정값으로 프로그램되었다:

전력 0.3 - 1kW 속도 2500 - 5500 rpm(약 58 - 92 Hz)

시간 40분 온도 30 - 40℃

펌프 순환에 요구되는 설정, 대표적으로 50번

숙성 일부 테스트를 위해 안료 분산액은 숙성되었다. 숙성 정도는 다음과 같이 표시된다:

'0'= 숙성없음; '1w'= 주변온도에서 1주일; '1w/40'=40℃에서 1주일; '1m'=주변온도에서 1달;'1m/40'=40℃에서 1달

점도 점도는 25℃에서 Brookfield LVT 점도계를 사용하여 측정되었다. 결과는 mPa.s로 보고된다. 어떤 테스트는 다양한 전단(회전 속도) 조건하에서 수행되었다. 12rpm(약 0.2 Hz), 30rpm(0.5Hs) 및 60rpm(1Hz)의 속도가 사용되었다.

pH pH는 WTW pH 537 pH 미터를 사용하여 측정되었다.

색상 색상은 10℃ 관찰각에서, 광원 D65를 사용하여 Minota CM-1000 분광측정기를 사용하여 측정되었다. 결과는 색상 측정으로부터 계산된 서로다른 값들이다. 두 개의 테스트가 수행되었다:

색상 수용(ACC)-5g 안료 분산액 및 안료 분산액이 부가되는 95g 백색 광택 베이스 페인트(티타늄 디옥사이드로 착색된 종래의 수 기초 아크릴 광택 페인트)의 혼합물로부터 페인트 드로다운(drawdown)이 수행되었다. 제 1 드로다운에 대해, 안료는 손으로 베이스 페인트 내에 분산되고, 주걱으로 교반하면서, 제 2 드로다움에 대해, 안료 분산액은 대표적으로 300rpm(5Hz)에서 2분동안 실험실 교반기 내의 베이스 페인트 내로 혼합되었다. 두 개의 드로다운 사이의 많은 색상 차이는 베이스 페인트와 안료 분산액의 낮은 혼화성, 그리하여 낮은 색상 수용(color acceptance)을 나타낸다. 색상 수용 테스트는 신선한 안료 분산액을 사용하여 수행되었고 안료 분산액은 저장시켰다(숙성).

색상 차이(DIFF)- 색상 차이는 색상 수용 테스트에서 페인트 베이스 내로 혼합된 신선한 안료 분산액 및 숙성된 안료 분산액을 사용하여 행해진 드로 다운 사이에서 측정된 색상 차이이다.

광택 - 광택은 (%) 광택으로서 보고된 결과와 함께 보고된 반사각에서 Dr Lange 광택 측정기를 사용하여 페인트 드로다운에 대해 측정되었다. 광택 차이(Gloss Diff.) 값은 (특정 샘플에 대한 % 광택) - (베이스 페인트의 상응하는 샘플에 대한 % 광택)이다. 결과는 숙성된 안료 분산액에 대해서는 'Aged'로 보고되고 낮에 상기한 시간동안 저장된 페인트 드로다운에 대해서는 'Store'로 보괴되었다.

건조 시간(DT) - 건조시간은 상업적인 반-평면 아크릴 라텍스 페인트를 사용하여 DIN 53150(변조된 Bandow-Wolff)에 따라서 측정되었다.

수치적 등급은 길쭉한 종이 조각이 주어진 힘(중량) 하에서 샘플에 적용된 후 페인트된 샘플에 접착되는지 여부에 상응하고, 어떤 경우 종이 제거가 제거후 곧바로 마크를 남기는지 여부에 상응한다:

등급 2 3 4 5 6 7

힘(N) 0.2 2 20 20 200 200

남겨진 마크 - - 있음 없음 있음 없음

두 개의 측정이 수행되었다:

DT(A) 페인트 샘플(95g 백색 광택 베이스 페인트+5g 안료 분산액)은 기판에 도포되고 소정의 시간 후 건조 상태가 기록되었다.

DT(B) 페인트 샘플(85g 백색 광택 베이스페인트+15g 안료 분산액)은 기판에 도포되고 건조 단계 6에 도달하는데 요구되는 시간이 기록되었다.

경도 경도는 Presoz 방법을 사용하여, 건조된 페인트 드로다운에 대해 형성 후 1주 및 1달 후에 Persoz 및 Konig 형 3034 경도 테스터를 사용하여 측정되어 시간에 따라 경도가 어떻게 바뀌었는지 조사하였다. 어떤 샘플에 대해 안료 분산액은 상기에서 기술한 바와 같이 숙성되었다('Aged'로 표시됨).

수분 흡수- 수분 흡수는 안료 분산액을 포함하는 라텍스 기초 페인트의 페인트 드로다운을 수행하여 약 150㎛ 두께의 필름을 만듦으로써 측정되었다. 페인트 필름 3×8cm의 샘플을 절단시키고 무게를 잰 후 필름을 23℃에서 2주간 물속에 담갔다. 젖은 저장된 필름을 종이 티슈로 표면 건조시키고 다시 무게를 측정하였다. 수분 흡수는 라텍스 페인트 필름 중량의 퍼센트로서 표현된 무게 차이로 측정되어 워터(%)로서 보고되었다. 페인트 샘플의 중량이 대표적으로 약 0.75g 감소됨에 따라, 및 무게가 10mg에 가장 근접하였고, 이 기술은 높은 정량적 분석도를 갖지는 않지만, 결국 수분 흡수는 중요한 문제가 아니라는 유용한 정보를 제공한다.

페인트 필름 드로다운은 색상 수용 및 전개 테스트 및 광택 테스팅에 대해서는 3, 페인트 필름 경도 및 수분 흡수 테스트에 대해서는 1의 에플리케이터 속도에서 자동 페인트 필름 에플리케이터(Braive)를 사용하여 수행되었다.

실시예 1

안료 Sandorin Jaune 5GD(P1)의 분산액을 본발명에 따른 두 개의 알콜 에톡실레이트 및 AE1 및 AE5 대조구로서의 Tween80을 조사하였다. 주요 실험 목적은 페인트에 첨합될 때 상업적으로 이용가능한 안료 분산액 Pintamix Jaune보다 짧은 건조 시간을 부여하는, 우수한 분산력(충분히 낮은 점도)를 갖는 안료 분산액을 얻는 것이다.

초기 테스트는 Red Devil Shaker를 사용하여 총 조성물 중량의 40%의 안료를 부하하여 수행되어 이후의 테스터에 사용하기 위한 적당한 레벨의 분산제를 결정하였다(얻어진 분산액의 점도로부터). 안료의 11중량% 활성 분산제가 적절한 것으로 밝혀졌고 조성 및 점도 결과는 아래와 같이 설정되었다:

안료 40%w/w

분산제 11%(안료상에서 활성)

소포제 0.5%w/w

물 100%w/w까지

시약	분산액 번호	점도(mPa.s)
AC1	C1.1	63
AE1	1.1	83
AE5	1a.1	152

분산액 1a.1 Red Devil Shaker 내에서 기대보다 더 많이 발포하여서 시약 AE5를 사용하는 연속하는 분산액에 대해서는 높은 레벨의 소포제가 사용되었다(총 조성물의 1%). 또한, 분산액은 다음의 조성을 갖는 Dispermat를 사용하여 제조되었다:

점도 및 색상 수용에 대한 숙성의 효과, 안료 분산액으로부터 제조된 페인트 내의 색상 전개 및 광택을 조사하였고 결과는 아래와 같이 요약되었다:

안료 분산액을 사용하여 제조된 라텍스 페인트 내의 건조 거동에 대한 숙성의 효과를 조사하였고 결과는 아래와 같이 요약되었다:

실시예 2

안료 Sandorin Jaune 5GD(P1)의 분산액을 본발명에 따른 알콜 에톡실레이트 AE1 및 대조용의 AC2를 사용하여 조사하였다. 초기 테스트는 Red Devil Shaker를 사용하여 수행되어 35, 40 및 45%w/w의 안료 부하에서 이후의 테스팅에 사용하기 위한 분산제의 적절한 레벨(얻어진 분산액의 점도로부터)을 결정하였다. 40% 안료 분산액에 대한 상세한 조성 및 결과는 보고되었다. 안료의 11 중량% 활성 분산제가 적절한 것으로 발견되었고 조성 및 점도 결과는 아래와 같이 설정되었다:

안료 40% w/w

분산제 2-17%(안료에 대해 활성인)

소포제 1% w/w

물 100% w/w 까지

또한 분산액은 다음의 조성을 갖는 Dispermat를 사용하여 제조되었다:

점도 및 pH에 대한 숙성의 효과, 안료 분산액으로부터 제조된 페인트 내의 색상 수용, 색상 전개 및 광택의 효과를 조사하였고 결과는 아래와 같이 요약되었다:

안료 분산액을 사용하여 제조된 페인트의 경도 및 수분 흡수에 대한 안료 분산액의 효과를 조사하였고 결과는 아래와 같이 요약되었다:

실시예 3

안료 Monastral green GNX-C(P3)의 분산액을, 상기 실시예 2에서 기술된 Red Devil Shaker 기술을 사용하여 본발명에 따른 두 개의 알콜 에톡실레이트 AE1 및 AE3 및 대조용의 AC2를 사용하여 조사하였다. 안료의 11 중량% 활성 분산제가 적절한 것으로 발견되었고 조성 및 점도 결과는 아래와 같이 설정되었다:

조성

안료 50% w/w

분산제 2-17%(안료에 대해 활성인)

소포제 1% w/w

물 100% w/w 까지

이들 데이터는 이 안료에 대해 사용하는데 적절한 분산제 레벨은 안료에 대해 6-11 중량%인 것을 암시한다. 추가 샘플의 연속되는 테스팅은 안료의 10중량% 수준을 사용하였다. Dispermat를 사용하여 제조된 조성은 다음과 같았다:

점도 및 pH에 대한 숙성의 효과를 조사하였고 결과는 아래와 같이 요약되었다:

안료 분산액 및 색상 수용에 대한 안료 분산액의 효과, 안료 분산액으로부터 제조된 페인트 내의 색상 전개, 광택, 경도 및 수분 흡수를 조사하였고 결과는 아래와 같이 요약되었다:

실시예 4

안료 Sandorin Jaune 5GD(P1)의 분산액을, 상기 실시예 2에서 기술된 Red Devil Shaker 기술을 사용하여, 본발명에 따른 알콜 에톡실레이트 AE3 및 대조용의 AC2를 사용하여 조사하였다.

조성

안료 40% w/w

분산제 4-17%(안료에 대해 활성인)

소포제 1% w/w

물 100% w/w 까지

이들 데이터는 이 안료에 대해 사용하는데 적절한 분산제 레벨은 안료에 대해 6-12 중량%인 것을 암시한다. 추가 샘플의 연속되는 테스팅은 안료의 10중량% 수준을 사용하였다. Dispermat를 사용하여 제조된 조성은 다음과 같았다:

시약	분산액 번호	양(pbw)
시약	분산액 번호	시약	안료	소포제	물
AC2	C4.1.a	4	40	1.5	54.5
AE3	4.1a	4	40	1.5	54.5

안료 분산액 및, 안료 분산액으로부터 제조된 페인트 내의 광택, 색상 수용, 페인트 경도에 대한 안료 분산액의 효과를 조사하였고 결과는 아래와 같이 요약되었다:

본발명에서 사용된 에톡실레이트의 성능이 어떻게 일정 범위의 상업적 안료를 분산하는지를 알아보기 위해 기질 실험이 수행되었다. 분산액은 다양한 안료 레벨(부하(%)) 및 1% 소포제를 함유한 안료 중량의 11% 농도에서 Red Devil Shaker를 사용하여 상기에서 기술된 바와 같이 제조되었다. 분산액 점도는 60rpm(1Hz)의 속도에서 측정되었다. 결과는 아래와 같이 도표화된다. 'NP'는 흘러내리지 않는 반죽(non-pourable paste)이 얻어짐을 표시한다.

이들 데이터는 분산제가 일정 범위의 안료에 대해 효과적임을 표시한다. 그렇지만 어떤 일반적인 경향을 주목할 만하다. 안료는 테스트된 안료 중 비교적 낮은 BET 표면적, 예를 들면 약 10 - 40 m².g^-1를 갖는, 특히 적색, 오렌지색 및 노란색 안료인 제 1 그룹 및,비교적 높은 BET 표면적, 예를 들면 약 40 - 80 m².g^-1(또는 더 높을 가능성도 있음)를 갖는, 특히 청색, 녹색 및 보라색 안료인 제 2 그룹으로 크게 나뉠 수 있다. 적색, 오렌지색 및 노란색 안료(비교적 낮은 BET 표면적)에 대해서는 높은 비율의 분지쇄 알킬 부분을 갖는 분산제를 사용하는 것이 유리하고, 이 범위 내에서 BET 표면적이 낮으면 낮을수록, 분산제가 비교적 더 짧은 알콕실레이트 사슬인 것이 성능이 최상이다. 청색, 녹색 및 보라색 안료(비교적 높은 BET 표면적)에 대해서는 상대적으로 더 긴 알콕실레이트 사슬을 사용하는 것이 유리하고, 알킬 부분(소수성)은 비록 분지쇄 알킬 부분이 더 나은 결과에 기여하지만 덜 중요한 것으로 보인다.

실시예 6

다양한 안료가 적절한 분산제 AE1, AE7 및 AE6 및 대조용으로 사용된 AC2를 사용하여 분산되었다. 분산액은 다음의 조성을 갖는다.

분산액은 Dispermat SL-C 내에서 제조되었고 사용된 분산 조건(모두 50의 펌프 세팅으로) 및 신선한 및 숙성된 분산액의 측정된 점도는 아래 표에서와 같이 설정되었다. 신선한 분산액 및 저장된 분산액의 점도가 측정되었고 이들 데이터는 표에 포함되어 있다.

Claims

분산제로서 최소한 하나의 일반식(I)의 분지된 1차 알콜 알콕실레이트를 포함하는 안료의 수성 분산액:

[CH₃.(CH₂)_n][CH₃.(CH₂)_m].CH.[(CH₂)_p.O.(AO)_q.H] (I)

[식 중, n 및 m은 각각 독립적으로 1 - 13이고; p는 1 또는 2;

n+m+p는 5-19, 특히 7-17;

AO는 C_2-4를 갖는 알킬렌 옥사이드 잔기 특히 에틸렌옥사이드 잔기, 프로필렌 옥사이드 잔기 또는 에틸렌 옥사이드 및 프로필렌 옥사이드 잔기의 혼합물; 및

q는 5-40.]
제 1항에 있어서, n 및 m은 각각 독립적으로 최소한 2이고 12미만이고;p는 1이고 분지된 알킬 잔기 내의 탄소 원자의 총 수는 10 - 20인 분산액.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 알킬렌 옥사이드 그룹이 에틸렌 옥사이드 잔기인 분산액.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 분산제 내의 일반식(I)의 분지된 1차 알킬 화합물이 최소한 30%인 분산액.
제 4항에 있어서, 분산제 내의 일반식(I)의 분지된 1차 알킬 화합물이 최소한 50%인 분산액.
제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 일반식(I)의 화합물이 다른 표면 활성제와 함께 사용되는 분산액.
알콜 알콕실레이트 분산제의 최소한 75%가 최소한 하나의 일반식(I)의 분지된 1차 알콜 알콕실레이트인 알콜 알콕실레이트 분산제를 포함하고 40m².g^-1까지의 BET 표면적을 갖는 유기 안료의 수성 분산액:

[CH₃.(CH₂)_n][CH₃.(CH₂)_m].CH.[(CH₂)_p.O.(AO)_q.H] (I)

[식 중, n 및 m은 각각 독립적으로 1 - 13이고; p는 1 또는 2;

n+m+p는 5-19;

AO는 C_2-4를 갖는 알킬렌 옥사이드 잔기; 및

q는 5-40.]
알콜 알콕실레이트 분산제의 최소한 40%가 최소한 하나의 일반식(I)의 분지된 1차 알콜 알콕실레이트인 알콜 알콕실레이트 분산제를 포함하고 최소한 40m².g^-1의 BET 표면적을 갖는 유기 안료의 수성 분산액:

[CH₃.(CH₂)_n][CH₃.(CH₂)_m].CH.[(CH₂)_p.O.(AO)_q.H] (I)

[식 중, n 및 m은 각각 독립적으로 1 - 13이고; p는 1 또는 2;

n+m+p는 5-19;

AO는 C_2-4를 갖는 알킬렌 옥사이드 잔기; 및

q는 15-30.]
제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서, 안료가 무기 안료이고, 분산제가 안료의 0.02 - 10 중량%의 양으로 사용되고; 또는 안료가 유기 안료이고 분산제가 안료의 0.02 - 50 중량%의 양으로 사용되고; 또는 안료가 카본블랙이고 분산제가 안료의 0.02 - 30 중량%의 양으로 사용되는 분산액.
제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서, 안료의 양이 무기 안료 75중량% 까지 또는 유기 안료 55 중량%까지인 1차 안료 분산액 형태의 분산액.
제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 따른 안료 분산액을 포함하는 페인트.