KR20130004344A - 수지처리 안료, 이 안료의 제조방법 및 안료 분산체 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 안료와 불포화 결합 함유 모노머의 중합체로 이루어지는 수지처리 안료로서, 안료와 상기 중합체의 질량비율이, 안료:중합체=50∼95:5∼50이고, 또한, 상기 중합체는, 자외선 흡수성 기를 갖는 부가중합성 모노머를 5∼70질량% 함유해서 이루어지는 블록 코폴리머인 것을 특징으로 하는 수지처리 안료, 그 제조방법 및 수지처리 안료를 이용한 안료 분산체이다.

Description

수지처리 안료, 이 안료의 제조방법 및 안료 분산체{RESIN-TREATED PIGMENT, METHOD FOR PRODUCING THE PIGMENT, AND PIGMENT DISPERSION}

본 발명은, 내광성(耐光性)이 향상된 수지처리 안료, 이 안료의 제조방법 및 이 안료를 분산해서 이루어지는 안료 분산체에 관한 것이다. 더 자세하게는, 자외선 흡수성 기(基)를 갖는 부가중합성 모노머를 적어도 구성성분으로 하는 공중합체 (블록 코폴리머), 더 바람직하게는, 아크릴계의 A-B블록 코폴리머로 처리해서 이루어지는 안료가, 상기 블록 코폴리머로 캡슐화되어 있는 수지처리 안료, 상기 안료의 제조방법 및 상기 안료의 분산체에 관한 것이다.

안료는, 염료와 같은 분자 상태로 매체중에 존재하는 것이 아니라, 결정(結晶)인 입자로서 매체중에 존재한다. 이 때문에, 각종 제품의 착색제로서 이용한 경우에, 염료를 착색제로서 이용한 제품보다, 광, 자외선에 대해서 열화(劣化)하기 어렵고, 퇴색하지 않는, 즉, 양호한 내광성을 나타내는 것으로 된다. 그 성질을 이용하여, 안료는, 옥내외(屋內外)의, 도료, 잉크, 코팅제, 나염제, 문구, 컬러 필터, 토너, 잉크젯 잉크, 성형물, 필름 및 섬유 착색 등, 매우 광범위하고 다양한 용도에 대응된 착색제로서 사용되고 있다.

그러나, 하기에 열거하는 바와 같이, 안료라고 해도 내광성이 뒤떨어지는 것이 있다. 안료에는, 무기 화합물로 이루어지는 무기 안료와, 유기 화합물로 이루어지는 유기안료가 있는데, 일반적으로, 유기안료에 비하여 무기 안료는 내광성이 뛰어난 경향이 있지만, 무기 안료에도 내광성이 뒤떨어지는 것이 있다. 예를 들면, 산화티탄 안료에서는, 그 결정형(結晶形)의 차이에 따라, 아나타제형(Anatase type)과 루틸형(rutile type)이 알려져 있지만, 아나타제형은 일반적으로 내광성이 뒤떨어진다. 유기안료는, 결정(結晶)으로 되어 입자로서 존재하고 있다고 해도, 유기 화합물이기 때문에, 아무래도 자외선에 대해서 열화가 일어나, 상기한 바와 같이, 무기 안료와 비교하면 내광성이 뒤떨어지는 경향이 있다. 그리고, 유기안료 중에서도 아조계 안료는, 구조중에 있는 아조기가 자외선에 의해서 분해되기 쉽고, 내광성이 낮다. 또한, 내광성이 강한 구리 프탈로시아닌 안료에서도, ε형의 구리 프탈로시아닌은, 내광성이 다른 결정형의 것보다 낮다는 것이 알려져 있다.

또한, 안료는, 결정인 입자로 존재하고 있어도, 그 입자경에 따라서는, 내광성이 뒤떨어지는 경우가 있다. 예를 들면, 안료를 미립자화할수록 내광성은 나빠지는 경향이 있다. 예를 들면, 잉크젯용 잉크에 안료를 적용한 경우, 잉크를 가는 노즐로부터 토출하는 기록 방식의 특수성에서, 더 안료 입자를 미세화하는 것이 요구되지만, 특히 아조계 황색 안료에서는, 미립자화하면 내광성이 뒤떨어지는 것으로 되거나, 요구하는 색범위가 좁혀지거나 하는 경우가 생긴다. 이 때문에, 안료의 입자경에 대해서는, 타협하면서 사용하고 있는 것이 현상태이다. 또한, 컬러 필터용의 안료의 경우, 그 콘트라스트나 투명성을 올리기 위해서, 안료를 미립자화하는 것이 필수로 되지만, 역시 안료의 입자경이 작아지기 때문에, 내광성이 나빠진다고 하는 문제가 있다. 이 문제에 대해서는, 자외선 흡수 필름 등의 보호층을 도입하여, 미세화 안료에 가능한한 자외선이 닿지 않도록 하는 등의 대응이 취해진다. 상기한 바와 같이, 안료의 내광성은, 안료의 분자 구조, 결정, 입자경에 의한 것이므로, 안료의 성질에 따라서 결정되어 버리기 쉽다. 그 때문에, 내광성의 관점에서 사용이 한정되는 경우가 있어, 용도에 따라서는, 원하는 안료를 사용할 수 없는 경우가 있었다.

따라서, 안료의 내광성을 향상시키기 위해서, 안료의 구조를 변화시키거나, 또는 분자량을 크게 하거나, 나아가서는, 아조 안료에 있어서는, 2개 이상의 아조기를 갖는 디아조 이상의 안료로 하거나 하여, 분자량을 크게 하고, 그 내광성을 향상시키고 있다. 또한, 그 안료의 입자경이나 결정형을 조정하거나, 특히 고결정성으로 하는 것이 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

또한, 제품을 제조할 때, 착색제로서 안료를 첨가했을 때, 자외선 흡수제나 광안정제 등의 내광성 향상 첨가제를 첨가하거나 하는 것이 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 2 참조). 그 외에도, 안료를 첨가해서 이루어지는 제품을, 자외선 흡수제가 첨가된 필름, 코팅제 등으로, 다층화나 오버코트화하거나, 또는, 광원에 대해서 자외선을 발생시키하지 않게 하거나, 자외선을 차단하도록 광원에, 자외선 흡수 필름이나 코팅 등을 실시하거나 하여, 안료의 퇴색을 억제하는 것이 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 3 참조).

일본 공개특허 2004-26930호 공보 일본 공개특허 평8-208976호 공보 일본 공개특허 평7-142173호 공보

그러나, 상기에 열거한 종래의 방법에서는, 구조의 변화나 분자량의 증대에 따라, 색상이 바뀌거나, 요구하는 색상으로 되지 않거나 하는 경우가 있었다. 또한, 입자경을 크게 하면, 표면이 열화해도 그 표층 이하의 부분이 발색(發色)됨에 의해, 색의 유지를 견지하여, 결과적으로, 내광성을 향상시킬 수 있지만, 이 경우는, 안료의 선명성, 투명성이나 발색성이 뒤떨어지는 결과로 된다.

또한, 자외선 흡수제 등의 첨가물을 안료와 함께 물품에 첨가하여 내광성을 향상시키는 종래의 방법에서는, 이들의 첨가물은 저분자량이기 때문에, 물품에 사용하면 브리드 아웃(bleed out)되거나, 추출되어 버리거나 하여, 효과의 지속성에 문제가 있다. 또한, 이 경우는, 자외선 흡수제 등이 안료의 근방에 있어 안료에 자외선을 쬐지 않을 것, 또는, 열화하여 생긴 라디칼 등을 트랩하여 안료의 내광성을 향상시킬 필요가 있다. 그러나, 자외선 흡수제는 저분자이기 때문에, 분산 매체에 확산되어, 안료의 근방에 있는 것은 어렵다고 생각되고, 그 효과는 충분하지 않다. 또한, 앞서 열거한 자외선 흡수 필름 등을 이용하여 광원으로부터의 자외선을 차단하는 방법은, 근본적인 안료의 내광성 향상을 해결하는 수단은 아니다.

이에 대해, 본 발명자들은, 자외선 흡수성 기를 갖는 중합체로 안료를 처리하는 방법이 유효할 것으로 생각하기에 이르렀다. 즉, 이 경우는, 자외선 흡수제와 같은 저분자량은 아니기 때문에, 브리드 아웃되거나 추출되거나 하지 않고, 또한, 분산 매체에 대해서 친화가 없도록 설계하면, 중합체가 안료를 피복함에 의한 효과를 기대할 수 있다.

그러나, 일반적으로, 자외선 흡수성 기를 갖는 모노머는 용제 용해성이 뒤떨어지기 때문에, 중합체 안에 많은 양을 도입할 수 없는 경우가 있다. 이에 대해, 용제를 선택함에 의해, 자외선 흡수 모노머의 도입량을 많게 한 자외선 흡수 폴리머를 얻을 수 있지만, 이 경우는, 최적인 용제를 선택하는 것이 필요하게 되므로 번잡하다. 또한, 상기의 자외선 흡수 폴리머는, 분산 매체로의 상용성(相溶性)이 뒤떨어지고, 안료를 수지처리한 경우에도 분산성이 낮아지는 경향이 있다. 또한, 자외선 흡수 모노머는, 일반적으로 비용이 높아, 많이 도입하면 제품의 비용 상승으로 되어 버린다고 하는 경제성에 대한 문제도 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 자외선 흡수성 기를 갖는 부가중합성 모노머를 적어도 구성성분으로 하는 중합체를 이용한, 내광성이 향상된 수지처리 안료, 상기 안료의 제조방법 및 상기 안료를 분산해서 이루어지는 안료 분산체를 제공함에 있다. 본 발명의 다른 목적은, 안료의 내광성을 향상시킴에 의해, 지금까지 사용할 수 없었던 용도나 분야에 안료를 적용할 수 있고, 아울러, 지금까지 내광성이 충분하지 않아서 사용할 수 없었던 안료의 사용을 가능하게 함으로써, 그 색 표현 범위의 확대를 가능하게 함에 있다. 또한, 본 발명의 다른 목적은, 지금까지 사용하고 있는 분야에 있어서도, 안료의 내광성을 더 향상시킴에 의해, 안료를 착색제로서 적용한 제품의 퇴색 시간의 장기화를 달성하여, 제품 수명을 길게 하여 자원 절약화에도 기여할 수 있는, 각종 용도에 있어서, 내광성이 향상된 각종 제품의 제공을 가능하게 함에 있다.

상기의 목적은, 하기의 본 발명에 의해서 달성된다. 즉, 본 발명에서는, 안료와 불포화 결합 함유 모노머의 중합체로 이루어지는 수지처리 안료로서, 안료와 상기 중합체의 질량비율이, 안료:중합체=50~95:5~50이고, 또한, 상기 중합체는, 자외선 흡수성 기를 갖는 부가중합성 모노머를 5∼70질량% 함유해서 이루어지는 블록 코폴리머인 것을 특징으로 하는 수지처리 안료를 제공한다.

이와 같이, 자외선 흡수성 기를 갖는 블록 코폴리머로, 안료 입자를 피복하여, 이른바 캡슐화하는 구성에 의해서, 안료의 내광성을 향상시킬 수 있다. 아울러, 본 발명에서 말하는 「캡슐화」란, 안료 입자 표면에, 상기 블록 코폴리머가 흡착이나 퇴적되어 있는 것, 나아가서는, 상기 블록 코폴리머가 성막하여 안료 입자 표면이 피복되어 있는 것을 의미한다.

본 발명의 바람직한 형태로서는, 상기 블록 코폴리머가, 아크릴계 폴리머인 A-B블록 코폴리머로서, 상기 A-B블록 코폴리머를 구성하는, A사슬의 폴리머 블록은, 분산 매체에 친화하는 아크릴계 폴리머이고, 및, B사슬의 폴리머 블록은, 상기 블록 코폴리머안에 포함되는 자외선 흡수성 기를 갖는 부가중합성 모노머의 전체 질량중의 70% 이상을, 그 구성성분으로서 이루어지는 아크릴계 폴리머인 수지처리 안료를 들 수 있다.

상기 바람직한 형태에 의하면, 상기 구성을 갖는 A-B블록 코폴리머를 사용함으로써, 자외선 흡수성 기가 집중되어 있는 B사슬의 폴리머 블록으로 안료 입자를 효율적으로 피복하여 캡슐화할 수 있고, 자외선을 흡수하는 것으로 할 수 있는 결과, 안료의 내광성을 높일 수 있다. 자외선 흡수 모노머가 비교적 비용이 높은 경우에는, 자외선 흡수 모노머의 사용량을 소량으로 할 수 있으므로, 비용 저하에도 도움이 된다. 나아가서는, 상기 구성에서는, A사슬의 폴리머 블록이 분산 매체에 상용(相溶)하기 때문에, 수지처리 안료의 분산성이 더 향상된다.

본 발명의 수지처리 안료의 더 바람직한 형태로서는, 하기와 같이 하는 것을 열거할 수 있다. 상기 A사슬의 폴리머 블록의 수평균(數平均) 분자량(Mn)이 1,000 이상 20,000 이하이며, 그 분자량 분포인 중량 평균 분자량/수평균 분자량(Mw/Mn)이 1.6 이하이고, 및, B사슬의 폴리머 블록의 분자량이 10,000 미만인 것, 또한, 상기 A사슬의 폴리머 블록이, 카르복실기를 갖는 아크릴계 모노머를 구성성분으로 하여, 그 산가(酸價)가 50~250㎎KOH/g 인 것을 들 수 있다. 이와 같이 산가를 조정한 구성으로 하면, 수성(水性)으로 사용할 수 있게 된다.

또한, 상기 A-B블록 코폴리머가, 구성성분의 모두를 메타크릴레이트계 모노머로 하는 것, 또한, 상기 자외선 흡수성 기가, 벤조트리아졸계의 자외선 흡수성 기, 트리아진계의 자외선 흡수성 기 또는 벤조페논계의 자외선 흡수성 기의 어느 하나인 것을 들 수 있다.

본 발명에서는 별도의 실시형태로서, 상기의 수지처리 안료를 얻기 위한 제조방법으로서, A-B블록 코폴리머를, 적어도 유기 옥소 화합물을 개시화합물 (initiator)로 하는 리빙 라디칼 중합법에 의해 합성하여, 얻어진 A-B블록 코폴리머를 이용하여 안료를 처리하는 것을 특징으로 하는 수지처리 안료의 제조방법을 제공한다. 여기서, 「처리한다」란, A-B블록 코폴리머의 존재하에서, 안료화나 미세화, 분산, 혼합 등을 행하여, A-B블록 코폴리머를 안료 입자 표면에 석출시켜, 안료를 캡슐화하는 것이다.

본 발명의 수지처리 안료의 제조방법의 바람직한 형태로서는, 상기 리빙 라디칼 중합법에 의한 합성에, 할로겐화 인, 포스파이트계 화합물, 포스피네이트계 화합물, 이미드류, 히단토인류, 바르비투르산류, 시아누르산류, 페놀계 화합물, 요오드옥시페닐 화합물, 비타민류, 디페닐메탄계 화합물, 시클로펜타디엔류, 아세토아세틸계 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물을 촉매로서 사용하는 것을 들 수 있다.

본 발명에서는 다른 실시형태로서, 안료를, 물, 모노머, 유기용제, 열가소성 수지, 열경화성 수지 및 자외선·전자선 경화형 수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 분산 매체에 분산해서 이루어지는 안료 분산체로서, 상기 안료가, 상기의 어느 하나에 기재된 수지처리 안료인 것을 특징으로 하는 안료 분산체를 제공한다. 본 발명의 수지처리 안료 혹은 상기와 같이 하여서 이루어지는 안료 분산체는, 예를 들면, 도료, 잉크, 코팅제, 문구, 나염제, 컬러 필터, 토너, 잉크젯 잉크, 플라스틱의 착색제로서 널리 사용할 수 있다.

본 발명에 의하면, 자외선 흡수성 기를 갖는 부가중합성 모노머를 적어도 구성성분으로 하는 중합체를 이용한, 내광성이 향상된 수지처리 안료, 상기 안료의 제조방법 및 상기 안료를 포함하는 안료 분산체가 제공된다. 본 발명에 의하면, 안료의 내광성을 향상시킴에 의해, 지금까지 사용할 수 없었던 용도나 분야에 안료를 적용할 수 있고, 아울러, 지금까지 내광성이 충분하지 않아서 사용할 수 없었던 안료의 사용을 가능하게 함으로써, 그 색 표현 범위의 확대를 가능하게 한다. 또한, 본 발명에 의하면, 지금까지 안료가 사용되고 있는 분야에 있어서도, 안료의 내광성을 더 향상시킴으로써, 안료를 착색제로서 적용한 제품의 퇴색 시간의 장기화를 달성하여, 제품 수명을 연장시켜 자원 절약화에도 기여할 수 있는, 종래의 각종 용도에 있어서도, 내광성이 향상된 각종 제품의 제공이 가능해진다.

이하에 바람직한 발명을 실시하기 위한 형태를 들어, 본 발명을 더 상세하게 설명한다.

본 발명의 수지처리 안료는, 안료와, 불포화 결합 함유 모노머의 중합체로 이루어지는 것으로서, 안료와 상기 중합체의 질량비율이, 안료:중합체=50~95:5~50이고, 또한, 상기 중합체는, 자외선 흡수성 기를 갖는 부가중합성 모노머를 5∼70질량% 함유해서 이루어지는 블록 코폴리머인 것을 특징으로 한다. 즉, 본 발명에서는, 블록 코폴리머 전체에 사용되는 모노머 성분 중 5∼70질량%가, 자외선 흡수 모노머인 블록 공중합체를 이용한다. 더 바람직하게는, 사용하는 자외선 흡수 모노머의 전체 질량중의 70% 이상이, 일방의 폴리머 블록에 집중되어 있는 A-B블록 코폴리머를 이용한다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 형태에서는, 자외선 흡수성 기를 갖는 블록 코폴리머의 구성을, 자외선 흡수성 기가 70% 이상 집중되어 있는 구조의 폴리머 블록을 갖는 A-B블록 코폴리머로 한다. 그리고, 예를 들면, 그 B사슬의 폴리머 블록에, 자외선 흡수성 기가 집중되어 있고, 더 바람직하게는, 그 자외선 흡수성 기가, 벤조트리아졸계, 트리아진계 또는 벤조페논계 중 어느 하나의 방향향(芳香環)의 화합물에 유래하는 것으로 한다. 안료와 함께 이러한 A-B블록 코폴리머를 사용하면, 상기 폴리머는, 안료에의 친화성이 높고, 또한 분자량이 비교적 크기 때문에, 분산 매체에 상용하지 않고, 이 결과, 안료를 캡슐화하는 것, 및, B사슬의 폴리머 블록에 전체 폴리머에 포함되는 자외선 흡수성 기를 집중시킬 수 있다. 이러한 폴리머를 사용함에 의해, 본 발명의 수지처리 안료는, 안료의 표면에서 자외선을 더 많이 흡수하게 되어, 안료의 내광성을 더 향상시킬 수 있다. 또한, 같은 자외선 흡수량인 폴리머의 분자쇄(分子鎖)로 비교해 보면, 통상의 랜덤 중합에서는, 자외선 흡수성 기가 분자쇄에 랜덤으로 배열하게 되지만, 블록 코폴리머로 한 경우는, B사슬의 폴리머 블록에 자외선 흡수성 기를 집중시키게 된다. 상기한 이유에 의하는 것으로 생각되지만, 본 발명자들은, 폴리머 안에 동량의 자외선 흡수성 기를 도입해도, 블록 코폴리머로 한 경우의 쪽이, 안료의 내광성이 더 양호하게 됨을 확인하였다. 즉, 본 발명에서는, 안료와 함께 이용하는 수지의 구조를 블록 코폴리머로 하기 때문에, 통상의 랜덤 코폴리머의 경우보다, 도입한 자외선 흡수성 기가 적은 양으로, 높은 내광성 향상의 성능을 발휘시킴이 가능하게 된다.

또한, 본 발명에서 사용하는 중합체를, A-B블록 코폴리머로 한 경우는, 그 구조상의 특성으로부터, 하기에 서술하는 효과를 얻을 수 있다. 즉, B사슬의 폴리머 블록이, 안료를 피복, 캡슐화하는 한편, A사슬의 폴리머 블록은, 분산 매체에 상용하는 폴리머 블록이므로, A-B블록 코폴리머로 처리한 안료를 분산 매체에 분산시키면, A사슬는 분산 매체에 확산되어, 양호한 분산성을 부여한다. 이러한 구성의 수지처리 안료를 분산 매체에 분산시킴으로써, 고내광성, 고투명성, 고발색, 고분산 안정성, 미분산성, 고내열성을 실현할 수 있는 뛰어난 착색제가 제공된다. 이하, 본 발명의 수지처리 안료를 구성하는 각 성분에 대해서 설명한다.

본 발명에서 사용되는 안료는, 종래 공지의 무기 안료, 유기안료를 모두 사용할 수 있어, 특별히 한정되지 않는다. 본 발명에 의하면, 내광성이 충분하지 않았던 안료를 사용한 경우에는, 그 내광성을 향상시킬 수 있고, 또한, 내광성이 뛰어난 안료를 이용한 경우이어도, 그 내광성을 더 향상시키는 것이 가능하게 된다.

구체적으로는, 유기안료로서는, 예를 들면, 용성(溶性) 아조 안료, 불용성 아조 안료, 프탈로시아닌 안료, 퀴나크리돈 안료, 이소인돌리논 안료, 이소인돌린 안료, 페릴렌 안료, 페리논 안료, 디옥사진 안료, 안트라퀴논 안료, 디안트라퀴노닐 안료, 안트라피리미딘 안료, 안탄트론 안료, 인단트론 안료, 플라반트론 안료, 피란트론 안료, 디케토피롤르피롤 안료 등을 들 수 있다. 본 발명은, 물론, 이들에 한정되는 것은 아니다.

무기 안료로서는, 예를 들면, 루틸형 산화티탄, 아나타제형 산화티탄, 브루카이트형 산화티탄, 미립자 산화티탄, 필요에 따라서, 광촉매 산화티탄, 산화아연, 황화아연 등의 백색 안료; 황산바륨, 탄산칼슘, 황산칼슘, 카올린이나 백토 등의 진흙류, 실리카나 규조토 등의 이산화규소류, 탈크, 황산마그네슘, 알루미나 등의 체질 안료; 오커(ocher), 티탄옐로우, 벵가라, 군청, 감청, 코발트블루, 세룰리안블루, 징크그린, 에메랄드그린, 코발트그린, 니켈·코발트·아연·티탄의 복합 산화물, 코발트·크롬의 복합 산화물, 구리·크롬·망간의 복합 산화물 등의 유색 무기 안료나 복합 산화물 안료; 황화 스트론튬, 황화 아연, 텅스텐 칼슘 등의 형광(螢光) 안료; 알루민산 스트론튬 등의 축광(蓄光)안료; 마이카, 백운모(白雲母), 철운모(鐵雲母), 금운모(金雲母) 등의 운모류의 티탄 처리품인 펄 안료; 그 외 유리 분말, 탄화규소, 질화규소, 페라이트 등을 들 수 있다. 특히, 자외선을 흡수하는 산화아연의 경우는, 보다 자외선을 흡수하는 힘이 상승하므로 바람직하다.

다음으로, 상기에 열거한 것과 같은 안료를 처리하기 위해서 본 발명에서 이용하는 자외선 흡수성 기를 갖는 중합체에 대해서 설명한다. 본 발명에서 이용하는 상기 중합체는, 자외선 흡수성 기를 갖는 부가중합성 모노머를 중합하여 얻을 수 있는 블록 코폴리머인 것을 특징으로 한다. 그 외, 랜덤 코폴리머, 그라프트 코폴리머 등의 구조의 폴리머도 있어, 이들을 병용하는 것도 가능하지만, 본 발명에서는, 먼저 서술한 이유에서, 특히 블록 코폴리머를 이용한 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 이용하는 블록 코폴리머로서는, 특히, 하기의 구성의 것이 바람직하다. 즉, 자외선 흡수성 기를 갖는 부가중합성 모노머를 구성성분으로서 이루어지는 A-B블록 코폴리머로서, 그 구조가, A사슬의 폴리머 블록이, 분산 매체에 친화하는 아크릴계 폴리머이고, B사슬의 폴리머 블록이, 전체 코폴리머안에 포함되는 자외선 흡수성 기를 갖는 부가중합성 모노머의 70% 이상을 구성성분으로서 이루어지는 폴리머 블록인 것이 바람직하다.

이러한 A-B블록 코폴리머에 의해서, 안료를 처리하면, 안료에 B사슬의 폴리머 블록이 퇴적, 피복되어, 안료를 캡슐화하고, 일방의 A사슬의 폴리머 블록은, 분산 매체에 대해 친화하므로 상용할 수 있다.

본 발명에 사용할 수 있는 자외선 흡수성 기를 갖는 부가중합성 모노머로서는, 종래 공지의 것을 사용할 수 있다. 특히 본 발명에서는, 벤조트리아졸계의 자외선 흡수성 기, 트리아진계의 자외선 흡수성 기 혹은 벤조페논계의 자외선 흡수성 기를 갖는 부가중합성 모노머를 사용하면 좋다. 이들의 자외선 흡수성 기를 갖는 화합물은, 종래부터 자외선 흡수제로서 사용되고 있어, 블록 코폴리머 안에 잔기(殘基)로서 자외선 흡수성 기를 갖는 경우에, 그 성능을 충분히 발휘할 수 있다. 또한, 본 발명에 적합한 상기에 열거한 자외선 흡수성 기는, 후술하는 바와 같이, 그 골격중에 방향환을 다수 갖는 분자로서, 안료에의 흡착성이 π-π 스택킹 (stacking)으로 형성되고, 또한, 그 다수의 방향환의 존재에 의해서 용제 용해성이 뒤떨어지게 되므로, 안료에, 퇴적, 피복, 캡슐화함에 도움이 된다.

본 발명에 적합한 자외선 흡수성 기로서는, 예를 들면, 이하의 구조로부터 수소 원자를 한 개 제거하여 1가의 잔기로 할 수 있는, 이하와 같은 골격을 갖는 관능기를 들 수 있다. 또한, 본 발명에 적합한 자외선 흡수성 기를 갖는 부가중합성 모노머란, 그러한 골격의 적절한 위치에 부가 중합기가 직접 또는 각종 관능기(예를 들면, 에스테르, 아미드 등)를 통하여 결합하고 있는 것이다.

우선, 벤조트리아졸계의 자외선 흡수성 기의 골격은, 다음의 구조식에서 일반적으로 표시할 수 있다. 예를 들면, 구조식중의 R'의 위치에 부가중합성기가 결합한 것을 모노머로서 사용함으로써, B사슬의 폴리머 블록의 구조중에 벤조트리아졸계의 자외선 흡수성 기가 결합되어 이루어지는 것을 얻을 수 있다.

상기 식중의 R 및 R'은, 같아도 좋고 달라도 좋으며, 수소 원자, 할로겐 원자, 알킬기, 알케닐기, 알릴기, 알콕시기, 에스테르기 및 옥시카르보닐기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나이다.

트리아진계의 자외선 흡수성 기는, 일반적으로, 다음의 골격을 갖는 구조의 것이다.

식 중의 R1∼R5는, 같아도 좋고 달라도 좋으며, 수소 원자, 할로겐 원자, 알킬기, 알케닐기, 알릴기, 알콕시기, 에스테르기 및 옥시카르보닐기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나이다.

벤조페논계의 자외선 흡수성 기는, 일반적으로, 다음의 골격을 갖는 구조의 것이다.

식중의 R6, R7은, 같아도 좋고 달라도 좋으며, 수소 원자, 할로겐 원자, 알킬기, 알케닐기, 알콕시기, 알릴기, 에스테르기, 옥시카르보닐기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나이다. 본 발명에서 사용하는 자외선 흡수기는, 상기에 나타낸 구조 부분의 어느 하나를 함유하는 것을 사용하는 것이 바람직하다.

이들의 자외선 흡수성 기를 갖는 모노머로서는, 종래 공지의 것을 사용할 수 있다. 그리고, 상기에 열거한 것과 같은 구조의 자외선 흡수성 기를 갖는 부가중합성의 모노머이면, 어떠한 구조의 것으로도 사용할 수 있다.

이들의 자외선 흡수성 기를 갖는 부가중합성 모노머는, 시판품을 그대로 사용하여 중합에 이용해도 좋고, 또한, 예를 들면, 글리시딜기, 이소시아네이트기 등의 반응성기를 갖는 모노머와, 그들의 반응성기를 갖는 관능기를 갖는 자외선 흡수제를 반응시켜 모노머로 하여, 이를 이용해도 좋다. 또한, 반응성기를 갖는 모노머를 중합시킨 후, 그 반응성기와 반응할 수 있는 기를 갖는 자외선 흡수제를 반응시켜, 본 발명에서 사용하는 자외선 흡수 성능을 갖는 블록 코폴리머로 해도 좋다.

자외선 흡수성 기를 갖는 부가중합성의 모노머로서 하기의 것을 들 수 있다. 예를 들면, 벤조트리아졸계의 자외선 흡수성 기를 갖는 모노머로서는, 2-(2'-히드록시-3'-비닐페닐)-2H-벤조트리아졸, 2-(2'-히드록시-5'-(메타)아크릴록시에틸페닐)-2H-벤조트리아졸, 2-(2,4-디히드록시페닐)-2H-벤조트리아졸을 글리시딜(메타)아크릴레이트 등을 반응시킨 모노머 등을 들 수 있다. 또한, 트리아진계의 자외선 흡수성 기를 갖는 모노머로서는, 2-(2,4-디히드록시페닐)-4,6-비스(2,4-디메틸페닐)-1,3,5-트리아진과, 글리시딜 메타크릴레이트를 반응시킨 것이나, 2-[4-[(2-히드록시-3-도데실프로필)옥시]-2-히드록시페닐]-4,6-비스(2,4-디메틸페닐)-1,3,5-트리아진 등을, (메타)아크릴록시에틸이소시아네이트 등과 반응시킨 것을 들 수 있다. 벤조페논계의 자외선 흡수성 기를 갖는 모노머로서는, (메타)아크릴록시에틸벤조페논 등을 들 수 있다. 본 발명은, 이들의 예시물에 한정되는 것은 아니다.

본 발명에서 사용하는 블록 코폴리머는, 상기에 열거한 것과 같은 자외선 흡수성 기를 갖는 부가중합성 모노머를, 각각 질량 기준으로, 5∼70% 함유해서 이루어지는 중합체이다. 더 바람직하게는, 5∼50%, 더 바람직하게는, 10∼30%가다. 그러나, 상기한 범위보다 적으면 본 발명에서 요구하는 자외선 흡수능이 부족하고, 또한, 상기한 범위를 넘으면, 폴리머로서의 물성이 뒤떨어져, 비용도 높아져 버린다. 특히, 본 발명에 의하면, 예를 들면, 10∼30질량%과, 자외선 흡수성 기를 갖는 부가중합성 모노머의 양을 줄여 얻은 블록 코폴리머를 이용한 경우이어도, 안료의 내광성을 향상시키는 효과가 발휘된다. 이는, 본 발명의 바람직한 형태에서는, 사용하는 중합체(블록 코폴리머)를 구성하는 B사슬의 폴리머 블록에, 상기 중합체를 형성하는 자외선 흡수성 기를 갖는 부가중합성 모노머의 70% 이상을 집중시키는 것을 규정하고 있기 때문에, 이 B사슬의 폴리머 블록이 효과적으로 자외선을 흡수할 수 있게 됨에 의한다고 생각된다. 더욱이, 상기한 바와 같이, 자외선 흡수성 기로서, 더 적합하게는, 블록 코폴리머의 구조중에 다수의 방향환을 갖는 것을 사용하고 있기 때문에, 안료와의 친화성이 강하고, 분산이나 캡슐화에도 기여할 수 있어, 양호한 상태의 수지처리 안료를 얻을 수 있었다고 생각된다.

본 발명에서 사용하는 중합체는, 그 형성 성분으로서, 자외선 흡수성 기를 갖는 부가중합성의 모노머를 5∼70질량%의 범위에서 함유해서 이루어지는 것이므로, 하기에 열거하는 다른 중합성 모노머를 병용한다. 이러한 다른 중합성 모노머로서는, 하기에 열거하는, 종래 공지의 것을 사용할 수 있다. 예를 들면, 에틸렌, 프로필렌 등의 올레핀계 모노머; 스티렌, 비닐 톨루엔, 초산(酢酸)비닐, (메타)아크릴로니트릴 등의 비닐계 모노머: (메타)아크릴레이트, (메타)아크릴아미드 등이다. 본 발명에서는, 그 블록 코폴리머를 얻기 쉽기 때문에, 스티렌계의 비닐 모노머 혹은 (메타)아크릴레이트가 바람직하고, 더 바람직하게는, 적어도 (메타)아크릴레이트계 모노머를 함유하면 좋다. 또한, 카르복실기, 설폰산기, 인산기, 아미노기, 제4급 암모늄염기, 에폭시기, 이소시아네이트기, 옥세타닐기, 수산기 등의 관능기를 갖는 모노머도 사용할 수 있고, 그러한 관능기를 갖는 모노머를 구성성분으로 한 폴리머를 사용할 수 있다.

본 발명에서 적합하게 사용되는 아크릴계 폴리머인 A-B블록 코폴리머는, 상기한 바와 같은 모노머를 사용하여 얻을 수 있다. 또한, 그 구조중의 A사슬의 폴리머 블록은, 본 발명의 수지처리 안료를 분산 매체에 분산하여 안료 분산체로 하는 경우에 있어서의 분산 매체와 상용(相溶)하는(친화하는) 폴리머 블록인 것이 바람직하다. 그러나, 그 모노머 구성은, 특별히 한정되지 않고, 사용하는 분산 매체와의 균형에 적합한 모노머종을 선택하며, 이들을 공중합하여 얻어지는 것을 사용하면 좋다. 예를 들면, 분산 매체가 물인 경우는, 카르복실기나 설폰산기, 인산기 등의 산기를 갖는 모노머, 디메틸 아미노기 등의 아미노기, 폴리에틸렌글리콜 사슬과 같은 글리콜 사슬을 갖는 모노머를 공중합시켜 얻어지는 것이 바람직하다. 이때, 산성기의 경우는, 알칼리성 물질로 중화하고 이온화하여 물에 가용화(可溶化)될 수 있고, 아미노기의 경우는, 산성 물질로 중화하고 이온화하여 물에 가용화될 수 있거나, 혹은, 탄화수소 할로겐화물이나 황산 에스테르류로 제4급화하여 물에 가용화될 수 있다. 또한, 글리콜 사슬의 경우는, 수소결합에 의한 글리콜 사슬의 물 가용이라는 작용에 의해서, 본 발명에 적합한 A-B블록 코폴리머를, 물에 가용화 할 수 있다.

특히, A사슬의 폴리머 블록은, 카르복실기를 갖는 것이 바람직하다. 이는, 카르복실기를 중화 물질에 의해 중화함으로써 물에 가용화 할 수 있기 때문이다. 또한, 중화 물질을 아민류로 함으로써, 이를 제품에 사용한 경우에, 아민 휘발에 의한 수불용화(水不溶化)를 달성할 수 있다. 이 때문에, 제품에 내수성(耐水性)이 필요한 경우는, 중화 물질에 아민류를 이용하는 것이 바람직하다. A사슬의 폴리머 블록중에 있어서의 카르복실기의 양은, A사슬의 폴리머 블록의 산가에 의해 규정할 수 있고, 50∼250㎎KOH/g로 하는 것이 바람직하다. 이는, 50㎎KOH/g보다 적으면 수가용화(水可溶化)를 충분히 얻을 수 없는 경우가 있는 것으로 생각되기 때문이다. 한편, 250㎎KOH/g보다 많으면 카르복실기가 지나치게 많아서 중화 물질에 이용한 아민이 휘발하여 수불용화해도 흡수(吸水) 등을 일으켜, 제품의 내수성(耐水性)이 뒤떨어지는 것으로 된다고 생각되기 때문이다.

상기한 바와 같이, A사슬의 폴리머 블록이 갖는 카르복실기 등의 산기를 중화하여 수가용성(水可溶性)으로 할 수 있지만, 중화되는 알칼리 물질로서는, 특별히 한정되지 않고, 하기에 열거하는 것을 사용할 수 있다. 예를 들면, 암모니아; 디에탄올아민, 트리에틸아민, 디에탄올아민, 트리이소프로판올아민 등의 아민류; 폴리알킬렌 글리콜의 말단 아민류; 수산화리튬, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 탄산나트륨, 수산화칼슘, 수산화아연 등의 알칼리 금속염 등이다.

상기한 A사슬의 폴리머 블록 유래의 산가에 기인하는, A-B블록 코폴리머 전체의 산가는 특별히 한정되지 않는다. 상기 A-B블록 코폴리머에 의해서 안료를 처리한 경우, B사슬의 폴리머 블록이 안료에 부착되어, A사슬의 폴리머 블록이 분산 매체로 상용되기 때문에, A사슬의 폴리머 블록 유래의 산가가 중요해진다.

다음으로, 본 발명에서 적합하게 사용되는 아크릴계 폴리머인 A-B블록 코폴리머를 구성하는 B사슬의 폴리머 블록에 대해 설명한다. B사슬의 폴리머 블록은, 폴리머 안에 포함되는 모든 자외선 흡수성 기를 갖는 부가중합성 모노머(자외선 흡수 모노머)의 질량중의 70% 이상을, 더 바람직하게는 80% 이상을 구성성분으로서 이루어지는 아크릴계 폴리머이다. 나머지의 자외선 흡수 모노머는, A사슬의 폴리머 블록을 구성하고 있어도 좋다. 본 발명에 이용하는 A-B블록 코폴리머에 있어서 특히 중요한 것은, B사슬의 폴리머 블록에 자외선 흡수기를 집중시킨 구조로 한 것에 있다. 하기의 이유로부터, 나머지의 자외선 흡수 모노머가, A사슬의 폴리머 블록을 구성하고 있다 하더라도 문제는 없다. 우선, 그 양은 B사슬를 구성하는 양에 비해 적기 때문에, A-B블록 코폴리머에 있어서의 자외선 흡수능에의 기여는 적다. 또한, A사슬의 폴리머 블록이 갖는 분산 매체에의 친화성(용해성)의 면에서도, 다른 모노머를 이용한 폴리머와 동등하게 되기 때문에, A사슬의 폴리머 블록에 자외선 흡수 모노머를 함유하고 있어도 좋다.

B사슬의 폴리머 블록은, 그 전부가 자외선 흡수 모노머로 이루어지는 폴리머이어도, 다른 부가중합성 모노머를 구성성분으로 하고 있는 것이어도 좋다. 본 발명에서는, 특히, 그 자외선 흡수성 기가 B사슬에 집중되어 있는 것이 중요하고, 상기한 바와 같이, 더 바람직하게는, B사슬에, 자외선 흡수성 기의 70% 이상을 집중할 수 있도록, 자외선 흡수 모노머를 포함하는 모노머 조성을 설계하는 것이 중요해진다.

다음으로, 본 발명에서 사용하는 자외선 흡수성 기 함유 블록 코폴리머의 분자량에 대해 설명한다. 본 발명에서 이용하는 분자량은, 겔 침투 크로마토그래프 (gel permeation chromatography, 이하, GPC로 약칭)의 폴리스티렌 환산의 수평균 분자량(이하, Mn으로 약칭)을 말하고, 또한, 중량 평균 분자량/수평균 분자량으로 그 분자량의 분포를 표시하는 분자량 분포(이하, PDI로 약칭하는 경우가 있다)를 사용한다. 또한, 일방의 폴리머 블록의 Mn은 GPC로 측정되지만, 일방의 폴리머 블록의 분자량은, 블록 코폴리머의 전체의 Mn으로부터, 측정한 일방의 폴리머 블록의 Mn을 뺀 값으로 산출된다. 이 때문에, 이를 단순히 분자량이라 칭하는 경우가 있다.

본 발명에 적합한 자외선 흡수성 기 함유 A-B블록 코폴리머의 A사슬의 폴리머 블록의 분자량은, 1,000∼20,000인 것이 바람직하다. 분자량이 1,000 미만이면 분산 매체로의 상용이 뒤떨어지는 경우가 있고, 분자량이 20,000을 넘으면, 분산해도 폴리머의 뒤엉킴이 있어 분산 상태가 좋지 않은 경우가 있기 때문이다.

B사슬의 폴리머 블록의 분자량은 20,000 이하인 것이 바람직하다. 더 바람직하게는, 10,000 이하이다. 이는 20,000을 넘으면 분자량이 지나치게 커서 복수의 안료 입자를 피복하거나, 응집시키거나 할 가능성이 있기 때문이다. 본 발명의 큰 특징은, 이 B사슬의 폴리머 블록의 분자량을 작게 함에 의해, 그리고, 상기한 바와 같이 자외선 흡수성 기를 집중시킴에 의해, 안료 입자를 미립자로 효율적으로 캡슐화하고, 효율적으로 자외선을 흡수하여 안료의 내광성을 향상시킬 수 있다는 점에 있다.

또한, 전체의 분자량 분포는 1.6 이하인 것이 바람직하다. 이러한 것은, 후술하는 본 발명의 블록 코폴리머의 중합 방법에 의해 얻을 수 있다. 이와 같이 PDI가 좁은 것에 의해, 폴리머의 성질이 균일한 것으로 되어, 바람직한 효과를 얻을 수 있다.

본 발명은, 상기한 본 발명을 특징짓는 중합체인 블록 코폴리머에 의해 안료를 처리해서 이루어지는 수지처리 안료에 관한 것이지만, 그 안료와 중합체의 비율은, 안료:중합체=50∼95:5∼50이다. 안료의 비율이 50%보다 적으면, 본 발명의 수지처리 안료를 제품에 적용한 경우에, 블록 코폴리머가 지나치게 많아, 이것이 제품으로의 이물(異物)로 되어 성능을 저하시키는 경우가 있다. 한편, 안료의 비율이 95%보다 많으면 블록 코폴리머의 양이 지나치게 적어, 본 발명을 특징짓는 블록 코폴리머의 성능이 발휘되지 않는 경우가 있다. 더 바람직하게는, 안료와 중합체의 비율을, 안료:중합체=60∼95:5∼40, 나아가서는, 안료:중합체=75∼95:5∼25로 하면 좋다.

본 발명에서 사용하는 블록 코폴리머는, 통상의 라디칼 중합에서는 얻을 수 없고, 음이온 중합이나 양이온 중합, 또는, 리빙 라디칼 중합으로 얻을 수 있다. 바람직하게는, 중합 조건이 음이온 중합이나 양이온 중합보다 온화한 리빙 라디칼 중합이 바람직하다. 이 리빙 라디칼 중합으로서는, 종래 공지의 방법을 취할 수 있다.

예를 들면, 아민옥시드 라디칼의 해리(解離)와 결합을 이용하는 니트록사이드법(Nitroxide mediated polymerization, NMP법), 구리나 루테늄, 니켈, 철 등의 중금속, 그리고, 그것과 착체(錯體)를 형성하는 리간드(ligand)를 사용하여, 할로겐화합물을 개시 화합물로서 중합하는 원자 이동 라디칼 중합(Atom transfer radical polymerization, ATRP법), 디티오카복실산 에스테르나 잔데이트(xanthate) 화합물 등을 개시 화합물로서 부가중합성 모노머와 라디칼 개시제(開始劑)를 사용하여 중합하는 가역적 부가 개열형(開裂型) 연쇄 이동 중합(Reversible addition-fragmentation chain transfer, RAFT법)이나, MADIX법(Macromolecular Design via Interchange of Xanthate), 유기 테룰이나 유기 비스머스, 유기 안티몬, 할로겐화 안티몬, 유기 게르마늄, 할로겐화 게르마늄 등의 중금속을 이용하는 방법 (Degenerative transfer, DT법) 등이다.

그러나, 이러한 리빙 라디칼 중합에서는, 중합 조건이 엄격하거나, 특수한 화합물이 필요하기도 하여, 본 발명에서 이용하는 블록 코폴리머를 제조하기에는 각각 문제가 있었다. 이에 대해, 본 발명자들은 예의 검토를 행하여, 리빙 라디칼 중합을 이용한 본 발명의 제조방법을 발견하였다. 이하에 설명하는 리빙 라디칼 중합을 이용한 본 발명의 제조방법에 의하면, 각 폴리머 블록쇄의 구조를 특정 상태로 제어해서 이루어지는 블록 코폴리머를 얻을 수 있고, 특히, 본 발명에서 적합하게 이용하는 A-B블록 코폴리머를 용이하게 얻을 수 있다.

즉, 본 발명의 수지처리 안료의 제조방법에서는, 자외선 흡수성 기를 갖는 부가중합성 모노머와, 적어도 옥소 화합물을 개시 화합물로 하고, 및, 옥소 원자를 뽑아낼 수 있을 수 있는 인 화합물, 질소 화합물, 산소 화합물 및 탄소 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나의 화합물을 촉매로 하는 리빙 라디칼 중합법에 의해, 상기한 A-B블록 코폴리머를 용이하게 합성하여, 얻어진 A-B블록 코폴리머를 이용하여 안료를 처리한다. 더 구체적으로는, 옥소 원자를 뽑아낼 수 있을 수 있는 촉매로서 할로겐화 인, 포스파이트계 화합물 또는 포스피네이트계 화합물 등의 인 화합물, 이미드류, 히단토인류, 바르비투르산류 또는 시아누르산류 등의 질소 화합물, 페놀계 화합물, 요오드옥시페닐 화합물 또는 비타민류 등의 산소 화합물, 디페닐메탄계 화합물, 시클로펜타디엔류, 아세토아세틸계 화합물 등의 탄소 화합물을 사용한다.

본 발명에서 행하는 상기 중합 방법은, 종래, 행하여지고 있는 라디칼 중합이나 리빙 라디칼 중합과는 다른, 본 발명자들이 발견한 신규 리빙 라디칼 중합이다. 즉, 본 발명에서 행하는 리빙 라디칼 중합은, 종래의 리빙 라디칼 중합 방법과는 달리, 금속 화합물이나 리간드를 사용하지 않고, 또한, 니트록사이드, 디티오카복실산 에스테르나 잔데이트 등의 특수한 화합물을 사용하지 않아도 되며, 종래 공지의 부가중합성 모노머와, 라디칼 발생제인 중합 개시제를 사용하는 라디칼 중합에, 유기 옥화물인 개시 화합물과, 본 발명에서 규정하는 촉매를 병용하는 것만으로 용이하게 행할 수 있다.

상기한 신규 리빙 라디칼 중합 방법은, 하기 일반 반응식에서 나타내지는 반응 기구에서 진행되어, 도먼트종 Polymer-X(P-X)의 성장 라디칼에의 가역적 활성 반응이다. 이 중합 기구는, 사용하는 촉매의 종류에 따라서 바뀔 가능성이 있지만, 다음과 같이 진행된다고 생각된다. 식 1에서는, 중합 개시제로부터 발생한 P·가 XA와 반응하여, in-situ에서 촉매 A·가 생성된다. A·는 P-X의 활성화제로서 작용하여, 이 촉매 작용에 의해 P-X는 높은 빈도로 활성화된다.

식 1

더 자세하게는, 옥소(X)가 결합한 개시 화합물의 존재하에, 중합 개시제로부터 발생하는 라디칼이, 촉매의 활성 수소나 활성 할로겐 원자를 뽑아내어, 촉매 라디칼 A·로 된다. 이어서, 그 A·가 개시 화합물의 X를 뽑아내어 XA로 되고, 그 개시 화합물이 라디칼로 되며, 그 라디칼에 모노머가 중합하여, 곧바로 XA로부터 X를 뽑아내어, 정지 반응을 방지한다. 더욱이, 열 등에 의해서 A·가 말단 X로부터 X를 뽑아내어, XA와 말단 라디칼로 되고 거기에 모노머가 반응하여, 곧바로 말단 라디컬에 X를 주어 안정화시킨다. 이 반복으로 중합이 진행되어, 분자량이나 구조의 제어를 할 수 있다. 다만, 경우에 따라서는, 부(副)반응으로서, 2분자 정지 반응이나 불균화를 수반하는 경우가 있다.

본 발명에서 행하는 리빙 라디칼 중합에 사용하는 각 성분에 대해서 설명한다. 리빙 라디칼 중합에 사용하는 개시 화합물은, 종래 공지의 유기 옥화물이면 좋고, 특별히 한정되지 않는다. 특히 바람직하게는, 방향환 함유의 2-요오드-1-페닐에탄, 1-요오드-1-페닐에탄 등의 알킬 옥화물이나, 2-시아노-2-요오드프로판, 2-시아노-2-요오드부탄, 1-시아노-1-요오드시클로헥산, 2-시아노-2-요오드발레로니트릴 등의 시아노기 함유 옥화물 등을 들 수 있다.

또한, 이들의 화합물은, 시판품을 그대로 사용할 수 있지만, 종래 공지의 방법으로 얻을 수도 있다. 예를 들면, 아조비스 이소부티로니트릴 등의, 아조 화합물과 옥소의 반응에 의해서 얻을 수 있다. 또는 상기한 유기 옥화물의 옥소 대신에 브로마이드, 클로라이드 등의 다른 할로겐 원자가 치환한 유기 할로겐화물을, 제4급 요오드화 암모늄(Ammonium Iodides)이나 옥화나트륨 등의 옥화물염을 사용하여, 할로겐 교환 반응시켜 본 발명에서 이용하는 유기 옥화물을 얻을 수 있다. 그것들은 특별히 한정되지 않는다.

특히, 아조 화합물과 옥소의 반응은, 개시 화합물을 미리 합성할 필요가 없고, 중합시에, 옥소와 아조 화합물을 더해 중합함으로써, in-situ에서 개시 화합물이 생겨 중합이 진행되므로, 매우 용이하고 바람직하다.

본 발명에서 이용하는 촉매로서는, 상기한 개시 화합물의 옥소 원자를 뽑아내어, 라디칼로 되는, 예를 들면, 유기 인 화합물, 유기 질소 화합물, 유기 산소 화합물, 활성 탄소를 갖는 유기 화합물 등이 이용된다. 인 화합물로서는, 옥소 원자를 포함하는 할로겐화 인, 포스파이트계 화합물, 포스피네이트계 화합물을 들 수 있다. 또한, 질소 화합물로서는, 이미드계 화합물, 히단토인계 화합물을 들 수 있다. 또한, 산소 화합물로서는, 페놀계 화합물, 요오드옥시페닐 화합물, 비타민류를 들 수 있다. 활성 탄소를 갖는 유기 화합물로서는, 시클로 헥사디엔 또는 디페닐메탄 또는 아세토아세틸계 화합물 등의 유기 화합물을 들 수 있다. 본 발명에서는, 이들의 화합물로부터 1종 이상을 선택하면 좋다.

이들의 화합물은 특별히 한정되지 않지만, 이하에 구체적으로 예시한다. 인 화합물에서는, 옥소 원자를 포함하는 할로겐화 인, 포스파이트계 화합물, 포스피네이트계 화합물을 사용할 수 있다. 이러한 것으로서는, 예를 들면, 삼요오드화 인, 디에틸 포스파이트, 디부틸 포스파이트, 에톡시페닐포스피네이트, 페닐페녹시 포스피네이트 등을 들 수 있다.

질소 화합물에서는 이미드계 화합물, 히단토인계 화합물로서, 예를 들면, 석신이미드, 2,2-디메틸석신이미드, 말레이미드, 프탈이미드, 4-메틸 프탈이미드, 4-니트로프탈이미드, N-요오드석신이미드, 히단토인, 디요오드히단토인 등을 들 수 있다.

산소계 화합물로서는, 방향환에 수산기(페놀성 수산기)를 갖는 페놀계 화합물이나, 상기 페놀성 수산기의 옥소화물인 요오드옥시페닐 화합물, 비타민류를 사용할 수 있다. 예를 들면, 페놀계 화합물로서 페놀, 히드로퀴논, 메톡시히드로퀴논, t-부틸페놀, t-부틸메틸페놀, 카테콜, 레졸시놀, 디-t-부틸히드록시톨루엔, 디메틸페놀, 트리메틸페놀, 디-t-부틸메톡시페놀 등을 들 수 있다. 이들은, 모노머의 보존으로서 중합 금지제로서 첨가되어 있으므로, 시판품의 모노머를 정제하지 않고 그대로 사용함으로써, 효과를 발휘시킬 수도 있다. 또한, 요오드옥시페닐 화합물로서는, 티몰디요오드화물 등을 들 수 있다. 또한, 비타민류로서는, 비타민 C, 비타민 E 등을 들 수 있다.

활성 탄소를 갖는 유기 화합물로서는, 시클로헥사디엔 또는 디페닐메탄 또는 아세틸아세톤 등을 들 수 있다.

이들의 촉매의 양으로서는, 중합 개시제의 몰수 미만이다. 이 몰수가 지나치게 많으면, 중합이 지나치게 제어되어 중합이 진행하지 않기 때문에 바람직하지 않다.

다음으로, 본 발명에서 사용되는 중합 개시제(라디칼 발생제라 칭하는 경우도 있다)로서는, 종래 공지의 것을 사용할 수 있고, 특별히 한정되지 않으며, 통상 이용되고 있는 유기 과산화물이나 아조 화합물을 사용할 수 있다.구체적인 예로서는, 벤조일퍼옥시드, 디쿠밀퍼옥시드, 디-t-부틸퍼옥시드, 2,2'-아조비스(이소부티로니트릴), 2,2'-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴), 2,2'-아조비스(이소부틸레이트), 2,2'-아조비스(메톡시디메틸발레로니트릴) 등을 들 수 있다.

중합 개시제는, 모노머의 몰수에 대해서 0.001∼0.1몰배, 더 바람직하게는 0.002∼0.05몰배 사용하면 좋다. 이는 지나치게 적으면 중합이 불충분하고, 한편, 지나치게 많으면 부가 중합 모노머만의 폴리머가 생길 가능성이 있기 때문이다.

상기에 열거한 것과 같은, 유기 옥화물인 개시 화합물, 자외선 흡수성 기를 갖는 부가중합성 모노머, 중합 개시제 및 촉매를 적어도 사용하여 중합함에 의해, 아크릴계 폴리머, 예를 들면, 본 발명에서 사용하는 블록 코폴리머, 나아가서는, 본 발명에서 규정하는 A-B블록 코폴리머를 용이하게 얻을 수 있다. 상기 중합은, 유기용제를 사용하지 않는 벌크로 중합(덩어리 형상 중합)을 행하여도 좋지만, 바람직하게는 용제를 사용하는 용액 중합이 좋다. 이때에 이용하는 유기용제는, 특별히 한정되지 않지만, 하기의 것을 사용할 수 있다. 예를 들면, 탄화수소계 용제, 알코올계 용제, 글리콜계 용제, 에테르계 용제, 케톤계 용제, 에스테르계 용제, 할로겐화 용제, 아미드계 용제, 술폭시드계 용제 등을 들 수 있고, 이들의 1종의 단독계 또는 2종 이상의 혼합 용제로서 사용하면 좋다. 본 발명에서 사용하는 유기 옥화물인 개시 화합물, 촉매, 부가중합성 모노머 및 중합 개시제를 용해하는 용제이면 좋다.

상기와 같은 방법으로 얻어지는 중합액의 고형분 (모노머 농도)은, 특별히 한정되지 않지만, 각각 질량 기준으로, 바람직하게는 5∼80%, 더 바람직하게는 20∼60%이다. 고형분이 5% 미만이면, 모노머 농도가 지나치게 낮아 중합이 완결하지 않을 가능성이 있고, 한편, 80% 초과∼벌크의 중합에서는, 중합액의 점도가 지나치게 높아져서, 교반이 곤란하게 되거나 중합수율(重合收率)이 저하할 가능성이 있다.

중합 온도는 특별히 한정되지 않고, 바람직하게는 0℃∼150℃, 더 바람직하게는 30℃∼120℃이다. 중합 온도는, 각각의 중합 개시제의 반감기(半減期)에 의해서 조정된다. 또한, 중합 시간은, 모노머가 없어질 때까지 중합을 계속하는 것이 바람직하지만, 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 0.5시간∼48시간, 실용적인 시간으로서 바람직하게는 1시간∼24시간, 더 바람직하게는 2시간∼12시간이다.

중합 분위기는, 특별히 한정되지 않고, 그대로 중합해도 좋다. 즉, 계(系)내에 통상의 범위내에서 산소가 존재해도 좋고, 필요에 따라서, 산소를 제거하기 위해 질소 기류하에서 행하여도 좋다. 또한, 중합에 사용하는 재료는, 증류, 활성탄이나 알루미나로 불순물을 제거해도 좋지만, 시판품을 그대로 사용할 수도 있다. 또한, 중합은, 차광하에서 행하여도 좋고, 유리와 같은 투명 용기중에서 행하여도 아무런 문제는 없다.

이상과 같이 하여, 유기 옥화물을 개시 화합물로서 상기 중합 개시제 및 촉매를 적어도 사용하여, 자외선 흡수성 기를 갖는 부가중합성 모노머를 이용하여 중합함에 의해, 본 발명에서 적합하게 이용할 수 있는 A-B블록 코폴리머를 용이하게 얻을 수 있다.

특히 본 발명에서는, 중합에 이용하는 자외선 흡수성 기를 갖는 부가중합성 모노머로서, 더 바람직하게는, 모두 메타크릴레이트를 이용하면 좋다. 이는, 본 발명에서 사용하는 상기한 중합 방법에서는, 메타크릴레이트의 쪽이, 분자량 분포가 좁아져, 블록의 효율도 좋기 때문이다. 이러한 구성은, 본 발명에서 사용하는 중합 방법에 있어서의, 말단 옥소기의 안정성에 기여하는 것으로 생각된다.

다음으로, 상기에서 설명한 방법을 적용한 본 발명의 블록 코폴리머의 중합 방법에 대해 설명한다. 본 발명에서 사용하는 중합 방법에 의한 블록 코폴리머의 합성은, 1관능의 유기 옥화물을 개시 화합물로 하여, A사슬의 폴리머 블록을 구성하는 모노머를 중합한다. 이와 같이 하여 얻어진 폴리머 말단은, 옥소기로 치환되기 때문에 안정화되어 있어, 다시, 모노머를 첨가하여, 열 등에 의해서 해리(解離)시켜, 다시 중합을 개시할 수 있다. 이 때문에, 원하는 구조의 블록 코폴리머로서 얻을 수 있다.

본 발명에서 사용하는 특정의 구조를 갖는 A-B의 블록을 형성시키는 방법으로서는, 하기의 방법이 있다. 예를 들면, 본 발명에서 규정하는 자외선 흡수성 기를 갖는 폴리머 블록(B블록)을 먼저 중합한 후, 다른 모노머를 중합하여 A-B블록 코폴리머로 해도 좋고, 용제에 용해되는 폴리머 블록(A블록)을 중합한 후, 자외선 흡수성 기를 갖는 모노머를 첨가하여 A-B블록 코폴리머로 해도 좋다. 또한, 상기한 바와 같이, 자외선을 흡수하는 화합물과 반응할 수 있는 모노머를 상기의 순서로 중합하고, 후에, 자외선 흡수 화합물을 첨가, 반응시켜 A-B블록 코폴리머로 해도 좋다.

또한, 일방의 폴리머 블록을 얻은 후, 석출시키거나 취출하고, 이어서, 다른 모노머를 첨가하여 중합해도 좋고, 일방의 폴리머 블록이 50% 이상, 더 바람직하게는 70% 이상 중합한 후, 취출하지 않고, 다른 모노머를 첨가하여 중합해도 좋다. 또한, 그 첨가는, 한 번에 첨가해도 좋고, 적하(滴下) 장치로 적하해서 행하여도 좋다. 적하함으로써, B사슬의 폴리머 블록은, 모노머의 폴리머 안에 있어서의 농도 구배, 즉, 용이하게 그라디언트(gradient) 폴리머로 될 수 있다. 더 구체적으로는, B사슬의 폴리머 블록을, 용이하게 원하는 자외선 흡수성 기가 집중된 구조로 할 수 있다. 어쨌든, 본 발명에서 사용하는 특정의 구조를 갖는 A-B블록 코폴리머로 하기 위해서는, 자외선 흡수성 기를 갖는 전체 모노머 중 70% 이상이, 일방의 폴리머 블록에 선택적으로 들어가도록 할 필요가 있다.

본 발명에서 이용하는 중합에서는, 개시 화합물의 양에 따라서 폴리머의 분자량을 컨트롤할 수 있다. 즉, 개시 화합물의 몰수에 대해서 모노머의 몰수를 설정함으로써, 임의의 분자량, 또는 분자량의 대소를 제어할 수 있다. 예를 들면, 개시 화합물을 1몰 사용하고, 분자량 100의 모노머를 500몰 사용하여 중합한 경우, 1×100×500=50,000의 이론 분자량을 부여하는 것이다. 즉, 설정 분자량으로서, [개시 화합물 1몰×모노머 분자량×모노머 대 개시화합물 몰비]라는 식으로 산출할 수 있다.

그러나, 본 발명에서 이용하는 중합 방법에서는, 2분자 정지나 불균화의 부반응을 수반하는 경우가 있고, 상기의 이론 분자량으로 되지 않는 경우가 있다. 이러한 부반응이 없는 폴리머가 바람직하지만, 커플링하여 분자량이 커져도, 정지하여 분자량이 작아져 있어도 좋다. 또한, 중합률이 100%가 아니어도 좋다. 이 경우는, 반응시켜 안료를 캡슐화한 후, 수지처리 안료를 얻을 때, 모노머 등의 불순물을 제거하면 좋다.

한편, 원하는 블록 코폴리머를 얻은 후, 중합 개시제나 촉매를 가하여 남아 있는 모노머를 중합하여 완결시켜도 좋다. 본 발명에서 이용하는 블록 코폴리머를 생성, 함유하고 있으면 좋고, 각각의 폴리머 블록 단위를 포함하고 있어도 아무런 문제는 없다.

또한, 본 발명의 제조방법에서는 옥소 원자를 사용하는 것이지만, 그 옥소가 결합한 상태로 사용해도 좋지만, 그 옥소를 제거할 수 있도록 분자로부터 탈리(脫離)시켜 두는 것이 바람직하다. 그 방법은 종래 공지의 방법으로서 특별히 한정되지 않지만, 가열에 의해서 탈리시키거나, 산이나 알칼리를 첨가하여 탈리시켜도 좋고, 티오황산나트륨 등을 첨가하여 분해해도 좋다. 본 발명에서는, 사용한 옥소 원자는, 안료 처리에 있어서 세정 공정을 취하므로, 그 세정 공정에서 제거되어 버린다.

이상과 같이 하여, 본 발명에서 이용하는 블록 코폴리머를 얻을 수 있어, 석출시켜 분말로서, 또는 중합이 종료된 후의 수지 용액으로서 사용할 수 있다.

본 발명의 내광성이나 분산성이 향상된 수지처리 안료는, 상기한 제조방법에 의해서 용이하게 얻을 수 있는 자외선 흡수성 기를 포함하는 블록 코폴리머로서, 상기에 열거한 것과 같은 안료를 처리함으로써 얻을 수 있다. 그 질량비율에 대해서는, 사용하는 블록 코폴리머에 포함되는 자외선 흡수성 기의 양에 따라 다르지만, 안료:중합체=50∼95:5∼50의 범위로 한다. 안료의 양이 95%보다 많으면, 만일, 사용하는 블록 코폴리머가 모두 자외선 흡수 모노머로 구성되어 있었다고 해도, 안료의 내광성을 향상시킬 수 없다. 한편, 안료의 양이 50%보다 적은 수지처리 안료에서는, 폴리머에 대해서 안료분이 지나치게 적어서, 제품에 적용한 경우에, 본 발명을 특징짓는 블록 코폴리머의 폴리머로서의 성질이 제품의 성능을 저하시켜 버릴 가능성이 있다. 더 바람직하게는, 안료:중합체=60∼95:5∼40, 나아가서는, 안료:중합체=75∼95:5∼25이다. 본 발명에서는, 이와 같이 적은 폴리머 양으로 안료를 처리함으로써, 안료의 내광성을 효과적으로 향상시킬 수 있다.

다음으로, 본 발명을 특징짓는 상기에서 설명한 블록 코폴리머에 의해 처리되어 이루어지는 수지처리 안료에 대해 설명한다.

본 발명의 가공 안료인 수지처리 안료를 얻는 방법으로서는, 예를 들면, 하기의 2가지를 들 수 있다.

[1] 안료를, 필요에 따라서 불활성 염 등을 사용하여, 밀링(milling)이나 니딩(kneading)을 행하여 안료화나 미세화하는 공정에 있어서, 동시에 또는 어느 정도 미세화한 후에, 상기한 블록 코폴리머의 분말이나 용액, 중화된 수용액을 가하여, 안료화나 미세화 공정을 행한다. 이어서, 물 또는 산성 수용액 등에 석출시켜 염의 제거를 하고, 동시에 수지가 물에 녹지 않는 경우는 물에 석출시키는 것만으로, 또는, 수지가 중화되어 있는 경우는 pH의 변화에 의해 수지가 석출되어, 안료를 피복하는 방법이다.

[2] 미세화된 안료 또는 그 물 페이스트를 사용하여, 상기한 구성의 블록 코폴리머를 공존시켜 액매체중에서 혼합, 교반, 분산시킨 후, 블록 코폴리머의 빈 용제(poor solvent)에 첨가하고, 또는, 상기한 구성의 블록 코폴리머가, 카르복실기를 갖고, 알칼리성 물질로 중화되고 있는 경우는, pH를 중성∼산성으로 조정함으로써, 수지를 석출시켜, 안료를 피복, 처리하는 방법이다.

각각 개별적으로 설명한다. 상기 [1]의 방법에서 행하는 안료의 안료화나 미세화 공정은, 종래의 방법에 의해서 행한다. 미세화하는 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예시하면, 니더(kneader), 압출기(extruder), 볼 밀, 2개 롤, 3개 롤, 플러셔(flusher) 등의 종래 공지의 혼련기에 의해서, 상온에서 또는 가열하여 30분 ∼60시간, 바람직하게는, 1시간에서 12시간 혼련한다. 또한 필요에 따라서, 그 계(系)중에 미세화하기 위한 미세한 미디어로서 탄산염, 염화물 염 등을 병용하여, 더 윤활적으로 행하기 위해서, 글리세린, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜 등의 점성이 있는 용제를 병용하여 행하는 것이 바람직하다. 상기한 바와 같은 염은, 안료에 대해서 1배∼30배, 바람직하게는 2배∼20배의 양을 사용하면 좋다. 이 밀링시에, 본 발명을 특징짓는 상기한 블록 코폴리머를 첨가하여 동시에 미세화를 행할 수 있다. 또한, 미세화된 후에, 상기한 블록 코폴리머를 첨가하여 혼합할 수도 있다.

그 후, 목적의 미립자 형상으로 한 후, 또는 충분히 균일하게 혼합한 후, 물에 부어 염을 제거하거나, 산성수나 알칼리수에 부어 수지를 석출시키면서 염을 제거하는 등을 행한다. 이러한 처리를 행하였을 때, 본 발명을 특징짓는 상기한 블록 코폴리머가 석출되어, 안료를 처리할 수 있다.

[2]의 방법에 있어서는, 분말의 안료 또는 물페이스트의 안료를, 액매체, 블록 코폴리머, 필요에 따라서 안료 분산제, 필요에 따라서 소포제 등의 첨가제를 더 가하여, 종래 공지의 방법으로 분산하여 안료액 매체 분산액으로 한다. 이때의 안료 농도는, 각각 질량 기준으로, 1∼50%, 바람직하게는 5∼30%로 하면 좋다. 1% 미만이면 저농도이기 때문에 점도가 지나치게 낮아져 버려, 분산의 에너지가 전해지지 않아 분산이 진행되지 않고, 한편, 50%보다 많으면 액의 유동성이 뒤떨어지기 때문에, 그다지 좋지 않다.

혼합, 교반, 분산시킬 때에는, 종래 공지의 교반장치나 분산장치를 이용하여 종래 공지의 분산 방법을 취할 수 있어, 특별히 한정되지 않는다. 교반기로서는, 디졸버(dissolver)나 호모지나이저 등을 들 수 있고, 분산 방법으로서는, 비드 밀 (bead mill) 분산, 초음파 분산, 유화(乳化) 장치를 사용한 분산 등을 들 수 있다. 본 발명에 있어서 사용할 수 있는 분산기로서는, 예를 들면, 니더, 아트라이터 (attritor), 볼 밀, 유리나 지르콘　등을 사용한 샌드 밀이나 횡형 미디어 분산기, 콜로이드 밀(colloid mill), 초음파 분산기 등을 사용할 수 있다.

본 발명에 있어서, 특히 바람직하게는, 비즈 분산과 초음파 분산이며, 매우 미소한 비즈를 사용하여 분산하는 방법이나, 고출력으로 초음파 분산하는 방법을 이용하면 좋다. 분산 상태의 확인은, 종래 공지의 방법, 예를 들면, 현미경으로 관찰하거나, 입도(粒度) 분포계로 입자경을 측정하는 등으로 확인하면 좋다. 이때의 평균입자경은 특별히 제한은 없지만, 바람직하게는 300㎚ 이하, 더 바람직하게는 150㎚ 이하, 더 바람직하게는 80㎚ 이하이다.

또한, 이 후에 원심 여과나 필터 여과를 함에 의해, 안료액 매체 분산액으로부터 조대(粗大) 입자를 제거해도 좋다. 이상과 같이 하여 안료의 액분산체를 얻어, 이를 상기한 바와 같이 빈 용제에 석출시키거나, pH를 조정함으로써, 안료를, 본 발명을 특징짓는 상기한 블록 코폴리머로 처리한다.

pH를 중성∼산성으로 조정함으로써 블록 코폴리머를 석출시키는 경우는, 상기에서 얻어진 안료의 액분산체를 희석해서 행하여도 좋고, 바람직하게는, 안료 농도를 5∼10질량% 정도로 한다. 이는 산으로 석출시켜 가면 현저하게 증점(增粘)되기 때문이며, 이와 같이 하면 교반을 원활하게 행할 수 있다. 또한, pH를 조정하기 위한 산성 물질로서는, 종래 공지의 것을 사용할 수 있어, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 염산, 황산, 질산(硝酸) 등의 무기산, 초산, 프로피온산, 유산(乳酸) 등의 유기산을 사용할 수 있다.

또한, 석출한 후, 여과하는 경우, 입자경이 작으면 여과에 시간이 걸리므로, 입자를 응집시키기 때문에, 또한 강하게 안료 표면에 블록 코폴리머를 흡착시키기 위해서, 예를 들면, 50∼80℃로 가온(加溫)해도 좋다.

석출 처리시켰을 때, 염을 발생하므로, 이 염을 충분히 제거하는 것이 바람직하고, 이어서, 여과·세정하는 것이 바람직하다. 얻어진 안료의 페이스트는, 그대로 사용해도 좋고, 건조하여 칩화하고, 나아가서는 분쇄하여 파우더화하여 사용한다. 이상의 2개의 방법으로, 본 발명의 수지처리 안료를 얻을 수 있다.

다음으로, 본 발명의 수지처리 안료를 사용하여 얻을 수 있는 본 발명의 안료 분산체에 대해 설명한다.

본 발명의 안료 분산체는, 적어도 본 발명의 수지처리 안료, 분산 매체로 이루어지고, 분산 매체는, 액매체 또는 고체 매체이다. 액매체로서는, 물, 유기용제, 모노머 등을 들 수 있고, 고체 매체로서는, 열가소성 수지, 열경화성 수지, 자외선·전자선 경화성 수지 등을 들 수 있다.

우선, 분산 매체가 액매체인 경우에 대해 설명한다. 이 액매체가 물이나 수가용성 유기용제인 경우는, 수성의 안료 분산체로 되고, 유기용제의 경우는, 유성의 안료 분산제로 된다. 모노머의 경우는, UV경화성 도료 등에 사용할 수 있는 모노머의 안료 분산체이다. 그들 액매체의 화학물질은 한정되지 않는다.

이들은, 적어도, 본 발명의 수지처리 안료, 액매체로 이루어지고, 필요에 따라서, 안료 분산제를 사용할 수 있다. 이 안료 분산제로서는, 하기에 열거하는 종래 공지의 것을 사용할 수 있다. 예를 들면, 폴리아크릴계, 폴리스티렌계, 폴리스티렌 아크릴계, 폴리아크릴 폴리우레탄계, 폴리에스테르 폴리우레탄계, 폴리에테르 폴리우레탄계, 폴리에스테르 폴리아미드계, 폴리에스테르계, 폴리에테르 인산 에스테르계, 폴리에스테르 인산 에스테르계를 사용할 수 있다. 또한, 각종의 첨가제를 가할 수 있다. 예를 들면, 항산화제 등의 내구성 향상제; 침강 방지재; 박리제 또는 박리성 향상제; 방향제, 항균제, 방미제(防黴劑); 가소제, 건조방지제 등을 사용할 수 있고, 더 필요하면, 분산조제(分散助劑), 염료 등을 첨가할 수도 있다.

액매체의 안료 분산체를 얻는 분산 방법은, 상기한 방법으로 분산하여 얻을 수 있다. 이때의 평균입자경은 특별히 제한은 없지만, 바람직하게는, 300㎚ 이하, 더 바람직하게는 150㎚ 이하, 더 바람직하게는 80㎚ 이하이다. 이는, 미세화된 안료의 입자경과 동일하게 될 수 있고, 그 편이 바람직하다.

이상과 같이 하여 액매체의 안료 분산체를 얻을 수 있고, 그 안료 분산체는, 종래 공지의 유성의 각종 제품의 착색제로서 사용된다. 구체적으로는, 잉크, 도료, 코팅제, IT관련 코팅·잉크 등의 착색제로서 적용할 수 있다. 더 구체적으로는, 자동차 도장용, 금속 도장용, 건축재 도장용 등의 도료; 그라비어 잉크, 오프셋 잉크, 플렉소 잉크, UV 잉크 등의 잉크; 유성 잉크젯 잉크, UV 잉크젯 잉크, 화상(畵像) 표시 디스플레이용 컬러, 습식 토너 등의 IT관련 코팅제나 잉크; 플라스틱 표면 코팅제, UV 코팅제 등의 코팅제; 유성 문구펜용 잉크; 섬유의 원액 착색용 착색제 등을 들 수 있어, 각각의 용도에 맞춘 안료 농도로 사용된다.

다음으로, 분산 매체가 고체 매체인 경우에 대해 설명한다. 고체 매체로서는, 열가소성 수지, 열경화성 수지, 자외선·전자선 경화성 수지를 들 수 있다. 더 구체적으로는, 열가소성 수지로서는, 폴리올레핀 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리아미드 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리아크릴 수지, 폴리에테르 수지, 폴리염화비닐 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리 초산비닐수지, 폴리비닐알코올계 수지 등을 들 수 있다. 열경화성 수지로서는, 에폭시수지, 폴리에스테르 수지, 멜라민 수지, 요소 수지, 페놀 수지 등을 들 수 있다. 자외선·전자선 경화성 수지로서는, 상기의 열가소성 수지에 불포화 결합을 갖는 기를 결합시킨 수지를 들 수 있다.

이들의 개체 매체에 대해서는, 본 발명의 수지처리 안료를 하기와 같이 하여 적용해서 각종의 제품으로 한다. 우선, 적어도, 본 발명의 수지처리 안료와, 고체 매체와, 필요에 따라서, 가공조제(加工助劑)나 상기 첨가제를 첨가하여, 종래 공지의 방법으로, 혼련한다. 혼련방법은 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 믹싱 롤, 반버리믹서(Banbury mixer), 니더, 니더 루더(kneader-ruder), 단축(單軸) 압출기 혹은 다축(多軸) 압출기 등으로 소정의 안료 농도로 혼련, 분산된다. 안료분은 각각의 용도에 따라서 상이하다. 이상과 같은 방법으로 고체 매체의 안료 분산체를 얻고, 더욱이, 각각의 수지로 희석되어 각종 제품의 착색제로서 사용된다.

고체 매체가 열가소성 수지인 경우는, 시트 형상의 마스터 배치(master batch)로 재단되거나, 펠레타이저(pelletizer)로 마스터 배치의 펠릿으로 되어, 얻어지는 안료 분산체를 착색제로서 이용한다. 이 경우에는, 얻어진 이들의 마스터 배치를, 상기에 열거한 것과 같은 수지와 함께 통상법에 따라서, 헨셀믹서 (Henschel mixer), 슈퍼 믹서, 텀블러(tumbler) 등으로 혼합하여, 믹싱 롤, 사출(射出)성형기, 압출 성형기, 블로우 성형기, 인플레이션 성형기, 압축 성형기, 회전 성형기, 열경화성 수지 성형기 등으로 성형하여 각종 제품으로 한다. 또한, 고체 매체의 안료 분산체는, 정보 기록 재료로서 분쇄 토너에 사용할 수 있지만, 이 경우도 기본적으로는 상기의 방법으로 얻을 수 있다.

상기의 방법으로 성형되는 착색된 플라스틱 제품으로서는, 용기(식품 용기, 화장품 용기, 의약품 용기 등), 필름, 시트, 블리스터, 파이프, 호스, 튜브, 비즈, 섬유, 자동차 부품(차량 내장품 등), 전기기기 부품(전기기구의 하우징 등), 문구, 장난감, 가구(의상 수납 제품 등), 일용품(부엌용품, 목욕제품 등) 등을 들 수 있다. 특히 본 발명의 수지처리 안료는, 내광성이 뒤떨어지기 때문에 종래 사용할 수 없었던 분야에 적용할 수 있는 것을 특징으로 하여, 옥외에 사용되는 제품으로 한 경우에, 더 큰 효과가 발휘된다.

실시예

다음으로, 합성예, 실시예, 비교예 및 응용예를 들어, 본 발명을 더 구체적으로 설명한다. 그러나, 본 발명은 이러한 예에 의해서 아무런 한정되는 것이 아니라, 본문에 포함되는 내용에 맞추어 임의로 실시할 수 있다. 아울러, 문장 중에 「부」 또는 「%」 로 된 것은 질량 기준이다.

＜폴리머의 합성＞

[합성예 1]

1ℓ의 분리 가능한 플라스크에, 교반장치, 질소 도입관, 온도계, 냉각관을 장착하였다. 그리고, 상기 플라스크에, 테트라히드로푸란(이하, THF로 약칭) 217.5부, 디에틸렌글리콜 디메틸 에테르(이하, DMDG로 약칭) 217.5부, 옥소 4.0부, 2,2'-아조비스(2-메톡시-2,4-디메틸발레로니트릴)(와코준야쿠사(和光純藥社) 제품, 이하, V-70으로 기재함) 19.7부, 2-(2 H-벤조트리아졸-2-일)-4-[2-(메타크릴로일록시)에틸]페놀(오오츠카가가쿠사(大塚化學社) 제품, 이하, RUVA-93으로 기재함) 169.3부, 촉매로서 디-t-부틸히드록시톨루엔(이하, BHT로 약칭) 0.88부를 배합하고 교반하여, 용해시켰다. 이어서, 40℃로 가온하고, 그대로 6시간 중합하였다. 일부를 샘플링하여, GPC로 분자량을 측정한 바, 수평균 분자량(Mn)은 3,500, 분자량 분포(PDI)는 1.24였다. 또한, 분광 광도계에 의한 분광 커브의 측정에서는 자외선 흡수능을 갖는 모노머인 RUVA-93 유래의 피크는 확인되지 않았다. 이에 의해, 자외선 흡수성 기를 갖는 자외선 흡수 폴리머 블록(이하, 단순히 자외선 흡수 폴리머 블록이라고 하는 경우가 있다)이 형성됨을 확인하였다.

이어서, 상기에서 얻어진 중합물에, 메타크릴산 메틸(이하, MMA로 약칭)을 280부 첨가하고, 40℃에서 5시간 중합하며, 또한, 70℃에서 2시간 중합하여 폴리머 용액을 얻었다. 이 용액의 고형분을 측정한 바, 48.6%로서, 대부분의 모노머가 중합되어 있음이 확인되었다. 이어서, 얻어진 중합물(고형분)에 대해서, GPC로 분자량을 측정한 바, Mn은 6,800, PDI는 1.36이었다. 또한, 분자량의 피크는, MMA 중합 전에 비해 고분자량측으로 시프트되어 있음이 확인되었다. 이러한 것으로부터, 상기에서 얻어진 중합물은, 자외선 흡수 폴리머 블록과 폴리메타크릴산 메틸(이하, PMMA로 약칭)로 이루어지는 블록 코폴리머라고 생각된다. 상기 PMMA는, 분산 매체에 상용되는 폴리머 블록로서, 이 PMMA의 분자량은, 블록 코폴리머 전체의 수평균 분자량에서, 자외선 흡수 폴리머 블록의 수평균 분자량을 뺀 값이므로, PMMA의 Mn은, 3,300이다. 또한, 전체에 차지하는 자외선 흡수 모노머의 양(표 1중, 「RUVA 함유량」이라고 표기함)은 28%로서, 그 거의 100%가 블록 코폴리머의 자외선 흡수 폴리머 블록에 집중되어 있다. 아울러, 이하, 상기의 PMMA와 같은, 자외선 흡수 폴리머 블록의 다른 일방의 폴리머 블록을, 상용 폴리머 블록이라 칭한다.

이어서, 상기에서 얻은 폴리머 용액을, 물 2,000부와 메탄올 2,000부의 혼합 용액에, 디스퍼 믹서(disper mixer)로 교반하면서 첨가하여, 폴리머를 석출시켜, 여과하고, 물로 잘 세정하였다. 그 후, 70℃의 송풍 건조기로 24시간 건조시키고, 분쇄기에서 분쇄하였다. 이하, 이를 B-UVA-1이라 칭한다. 이 B-UVA-1은, 벤조트리아졸계의 자외선 흡수성 기를 갖는 블록 코폴리머이다. 또한, B-UVA-1의 클로로포름 0.5ppm 용액을 제작하고, 분광 광도계로 흡수 파장을 측정한 바, 자외선 영역의 λmax=304㎚, 344㎚에서, 2개 산의 흡수 피크를 나타내었다.

[합성예 2 내지 4]

합성예 1과 같은 조작을 행하여, 각종 모노머 조성으로, 자외선 흡수성 기를 갖는 블록 코폴리머를 얻어, 이를 표 1에 정리하였다. 합성예 1에 대해서도 더불어 나타내었다. 용제는 동일한 것을 사용하고, 블록 코폴리머로 된 시점에서, 고형분이 50%로 되도록 조정하였다. 아울러, 표 중의 숫자는 부수(部數)이다. 또한, 중간에서 얻어진 자외선 흡수 폴리머 블록의 중합률은, GPC로 관측되는 RUVA-93의 피크와, 가스 크로마토그래피(이하, GC로 약칭)에 의한 휘발성 모노머의 양을 측정하고, 그 값으로부터 구한 것을 나타내었다. 표 1로부터, 모든 합성예에 있어서 대부분 모노머가 없고, 중합률은 양호했던 것이 나타났다. 상용 폴리머 블록의 분자량은, 먼저 서술한 바와 같이, 전체로서의 블록 코폴리머의 수평균 분자량으로부터, 자외선 흡수 폴리머 블록 부분의 수평균 분자량을 뺀 값을 기재하였다. 또한, 자외선 영역에서의 흡수 파장은, 합성예 1의 경우와 거의 같은 값이었다. 어느 합성예에서도, 합성예 1과 마찬가지로, 블록 코폴리머 전체에 차지하는 자외선 흡수 모노머의 양(RUVA 함유량)의 거의 100%가, 일방의 자외선 흡수 폴리머 블록에 집중되어 있었다. 아울러, 표 1중의 약칭은 이하와 같다.

SI: 석신이미드

NIS: N-요오드석신이미드

BzMA: 메타크릴산 벤질

CHMA: 메타크릴산 시클로헥실

BMA: 메타크릴산 부틸

2EHMA: 메타크릴산 2-에틸헥실

MAA: 메타크릴산

DPM: 디페닐 메탄

표 1 : 합성한 블록 코폴리머의 조성과 특성

[비교 합성예 1]

합성예 1과 동일한 장치에, 2개의 적하 로트를 장착한 장치를 사용하여, THF를 167.5부, DMDG를 167.5부 첨가하고, 50℃로 가온하였다. 다른 용기에, MMA를 280부, RUVA-93을 169.3부 혼합하고, 50℃로 가온하며 RUVA-93을 용해시켜, 모노머 혼합액으로 하였다. 또한, 다른 용기에, THF를 50부, DMDG를 50부, V-70을 19.7부 더 배합하고, 교반해서 균일 용액으로 하여, 개시제 용액으로 하였다. 그리고, 적하 로트에, 상기에서 얻은 모노머 혼합액을, 다른 적하 로트에, 상기에서 얻은 개시제 혼합액을 장전하여, 2시간에 걸쳐 적하하였다. 적하 종료 후, 6시간 중합하였다.

이를 샘플링한 바, 고형분은 49.1%이며, 또한, GPC에서는 RUVA-93의 피크는 확인되지 않은 것으로부터, 대부분의 모노머가 중합되어 있음을 확인하였다. 또한, GPC에 의한 Mn은 6,300이며, PDI는 2.13이었다. 이어서, 합성예 1과 동일하게 하여, 석출, 여과, 건조, 분쇄를 행하였다. 이를 R-UVA-1이라 칭한다.

이는, 합성예 1과 동일한 조성, 조성비인 랜덤 코폴리머의 자외선 흡수 코폴리머였다. 그 자외선 흡수 모노머는 폴리머에 랜덤으로 중합되어 있는 것이고, 전체로 28%의 자외선 흡수 모노머를 갖고 있었다.

[합성예 5]

합성예 1의 RUVA-93 대신에, 벤조페논계의 자외선 흡수 모노머인, 2-(4-벤조일-3-히드록시페녹시) 에틸메타크릴레이트를 사용하여 동일하게 행하였다. 자외선 흡수 폴리머 블록의 Mn은 3,200, PDI는 1.44이며, 상용 폴리머 블록의 분자량은 3,000이고, 전체의 블록 코폴리머로서 Mn은 6,200, PDI는 1.50이었다. 전체의 블록 코폴리머에 차지하는 자외선 흡수 모노머량은 28%로서, 분광 광도계에 의해서 분광 커브를 측정한 바, 자외선 영역에 2개 산의 피크를 나타내고, λmax는, 325㎚, 280㎚였다. 이러한 것으로부터, 얻어진 중합물을, 벤조페논계의 자외선 흡수 블록 코폴리머인 것으로 판단되었다. 블록 코폴리머 전체에 차지하는 자외선 흡수 모노머 양의 거의 100%가, 일방의 자외선 흡수 폴리머 블록에 집중되어 있다. 이를 B-UVA-5라 칭한다.

[합성예 6]

합성예 4의 RUVA-93 대신에, 3-(4-(5'-클로로-벤조트리아졸)-3-히드록시페녹시)-히드록시프로필메타크릴레이트[이는 메타크릴산 글리시딜과, 5'-클로로-2-(2',4'-디히드록시페닐)-2H-벤조트리아졸을 반응시킨 것이다. 이하, MHBP라 칭한다]를 사용하여, 합성예 4와 동일하게 중합하였다. 얻어진 자외선 흡수 폴리머 블록의 Mn은 3,100, PDI는 1.53이고, 상용 폴리머 블록의 분자량은 1,900이며, 전체의 블록 코폴리머로서 Mn은 5,000, PDI는 1.57이었다. 또한, 전체의 블록 코폴리머에 차지하는 자외선 흡수 모노머량은 34.7%이며, 분광 광도계에 의해 분광 커브를 측정한 바, 피크는 1개로, 그 파장은,　λmax=350㎚이었다.　블록 코폴리머 전체에 차지하는 자외선 흡수 모노머 양의 거의 100%가, 일방의 자외선 흡수 폴리머 블록에 집중되어 있다.

이 중합 후, 부틸 카르비톨을 46.5부, 28% 암모니아수를 4.6부, 물을 41.9부의 혼합액을 첨가하여, 카르복실기를 중화하였다. 용액은, 거의 투명한 노란색 용액으로 되었다. 또한, 고형분은 33.4%이었다.

상기 용액의 일부를 대량의 물에 첨가한 바, 투명감이 있는 푸르스름한 분산액으로 되었다. 이는, 자외선 흡수 폴리머 블록이 물에 용해되지 않고, 입자화되어, 상용 블록 폴리머가 물에 녹을 수 있게 되어, 수분산체로 된 것으로 생각된다. 이를 B-UVA-6이라 칭한다.

[합성예 7]

합성예 1과 동일한 장치를 사용하여, DMDG를 329.1부, 옥소를 3.0부, V-70을 14.7부, BzMA 211.2부, BHT를 0.66부 첨가하고, 40℃에서, 7시간 중합하였다. 샘플링한 바, 고형분이 38.8%이고, 수율은 94%이었다. GPC에 의해서 측정한 Mn은 5,000이며, PDI는 1.43이었다.

이어서, BzMA를 52.8부, 메타크릴록시 에틸이소시아네이트(쇼와덴코사(昭和電工社) 제품, 이하, MOI로 약칭) 46.5부 첨가하고, 40℃의 온도에서, 5시간 중합하였다. 얻어진 것은, 폴리 BzMA-블록-폴리(BzMA/MOI)의 블록 코폴리머이다. 그 Mn은 6,500이며, PDI는 1.39이었다.

다음으로, 다른 용기에 자외선 흡수 화합물로서, 2-[4-[(2-히드록시-3-도데실프로필)옥시]-2-히드록시페닐]-4,6-비스(2,4-디메틸페닐)-1,3,5-트리아진과, 2-[4-[(2-히드록시-3-트리데실프로필)옥시]-2-히드록시페닐]-4,6-비스(2,4-디메틸페닐)-1,3,5-트리아진과의 혼합물(티누빈(TINUVIN) 400, 치바(Ciba)사 제품을 탈용제화한 것)을 90부 이용하고, 여기에, DMDG를 90부, 디브틸틴디올레이트(dibutyltin dilaurate)를 0.09부, 혼합한 것을 첨가하며, 80℃에서, 3시간 반응시켰다. GPC를 측정한 바, 원료의 자외선 흡수 화합물의 피크는 확인할 수 없었다. 이어서, 부틸아민을 3g 첨가하여 잔존하는 이소시아네이트기를 반응시켰다. 얻어진 것의 Mn은, 10,000, PDI는 2.01이었다. 합성예 7은, 합성예 1 내지 6의 경우와는 달리, 상용 폴리머 블록을 형성시키고 나서, 자외선 흡수 폴리머 블록을 형성시킨 것이다. 또한, 자외선 흡수 폴리머 블록의 분자량은, 5,000이었다.

이어서, 합성예 1과 동일하게 하여, 석출, 여과, 건조, 분쇄를 행하였다. 다만, 석출시에는, 물의 반량에 얼음을 사용하여 5℃ 이하로 냉각하고, 또한, 분쇄는, 드라이아이스와 함께 분쇄하였다. 전체의 블록 코폴리머에 차지하는 자외선 흡수 모노머량은, 22.4%이며, 분광 광도계에 의해서 분광 커브를 측정한 바, 2개의 피크에서, 각각 λmax는 299㎚, 342㎚이었다. 이는, 트리아진계의 자외선 흡수 블록 코폴리머인 것을 나타내고 있다. 상기 코폴리머 전체에 차지하는 자외선 흡수 모노머 양의 거의 100%가, 일방의 자외선 흡수 폴리머 블록에 집중되어 있다. 이를 B-UVA-7이라 칭한다.

[실시예 1 내지 7]

시판의 ε형 프탈로시아닌계 청색 안료(C.I.PB 15:6)를 100부, 디에틸렌글리콜을 200부, 식염을 700부, 3ℓ의 니더에 투입하고, 온도를 100℃∼120℃로 유지하도록 조정하며, 8시간 마쇄(磨碎)하여, 혼련물을 얻었다. 이어서, 다른 용기에, 합성예 1에서 제작한 B-UVA-1을 10부, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트 10부를 혼합하여 균일화시켰다. 이를 상기의 혼합물에 첨가하고, 그대로 2시간 혼련하였다.

이어서, 얻어진 혼련물의 800부를 2,000부의 물에 투입하고, 4시간, 고속 교반하였다. 이어서, 여과, 세정을 행하여, 혼합 안료의 물페이스트(안료순분 35.2%)를 얻었다. 또한, 송풍 건조기, 100℃에서 24시간 건조하여, 분쇄기로 분쇄하였다. 이를 수지처리 안료 B-1(질량비율 안료: 중합체=90.9:9.1)이라 칭한다.

이하, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 각종 안료와 자외선 흡수 블록 코폴리머를 사용하여, 실시예 2 내지 7의 수지처리 안료를 제작하였다. 이들을 표 2에 정리하여 나타내었다. 아울러, 표 2 중에 실시예 1에 대해서도 더불어 나타내었다.

표 2 : 수지처리 안료의 조성

[비교예 1]

실시예 1에서 이용한 B-UVA-1을 비교 합성예 1에서 얻은 R-UVA-1로 바꾼 이외는 실시예 1과 동일하게 하여, 비교용의 수지처리 안료를 얻었다. 얻어진 것을 비교 수지처리 안료 B-1(질량비율 안료:중합체=90.9:9.1)이라 칭한다.

[실시예 8]

합성예 6에서 얻은 B-UVA-6을 210부, 디에틸렌글리콜 모노부틸에테르 70부, 순수(純水) 388부를 혼합하여 균일 용액으로 하였다. 용액은 투명하고 석출이나 탁함은 없었다.

여기에 아조계 황색 안료(C.I.PY-74)의 물페이스트(평균입자경 98㎚, 고형분 35%)를 1,000부 첨가하고, 디스퍼로 30분간 해교(解膠)하며, 이어서, 횡형 미디어 분산기를 이용하여 충분히 안료를 분산시켜 밀 베이스를 얻었다. 이 밀 베이스에 순수를 첨가하여, 안료분이 18%로 되도록 조정하여, 수성 안료 분산액을 얻었다.

다음으로, 순수 5,000부에, 상기에서 얻은 밀 베이스를 부어, 고속교반 하면서 5% 초산 수용액을 적하하여 B-UVA-6을 석출시켰다. 이때, 초기의 pH는 9.5이며, 여기에 산을 첨가하여 pH를 4.1까지 내렸다.

이어서, 이 수성 안료 분산액을 여과하여, 순수로 잘 세정해서 얻어진 안료 페이스트 고형분 30.5%를 얻었다. 이를 수지처리 안료 Y-3(질량비율 안료:중합체=76.9:23.1)이라 칭한다.

[실시예 9]

본 실시예에서는, 실시예 8에서 사용한 아조계 황색 안료(C.I.PY-74)를 대신하여, 퀴나크리돈 안료(C.I.PR-122, 평균입자경 89㎚, 고형분 25%)를 사용하여, B-UVA-6을 대신하여 B-UVA-9를 사용한 이외는 실시예 8과 동일하게 하여 안료 페이스트를 얻었다. 상기에서 사용한 B-UVA-9는, 합성예 6과 동일한 조작으로 얻었지만, 암모니아수 대신에, 중화제로서 수산화나트륨(카르복실기 몰당량)을 용해시킨 수용액(고형분 35.3%)을 사용하였다. 얻어진 안료 페이스트의 고형분 29.3%이었다. 이를 수지처리 안료 M-1(질량비율 안료:중합체=76.9:23.1)이라 칭한다.

[응용예 1] 도료 제품으로의 응용

실시예 1 및 2에서 얻은 수지처리 안료 B-1, B-2, 비교예 1에서 얻은 비교 수지처리 안료 B-1, 그들의 제조시에 사용한 미처리의 안료를 사용하여, 하기와 같이 하여 도료를 제작하였다.

우선, 각 수지처리 안료(또는, 미처리의 안료) 12부, 아크릴 수지(톨루엔/MEK용액, 고형분 40%) 24부, 톨루엔 5부, 크실렌 5부, 이소부틸 아세테이트 5부를 배합하고, 250㎖의 플라스틱병에서 배합하며, 지르코니아 비즈를 장전하고, 페인트 쉐이커로 2시간 분산하였다.

이어서, 여기에 우레탄계 수지 용액(고형분 30%)을 40.1부, 시너 45부를 더하고, 또한 30분 혼합한 후, 비즈를 제거하여, 아크릴 우레탄 도료를 제작하였다.

이 도료를 바코더 No.3으로 합판에 도포하고, 슈퍼 UV로, 100시간 자외선을 조사(照射)하여, 그 조사전과 조사 후의 색차를 측정하였다. 그 결과를 표 3에 정리하여 나타내었다.

표 3 : 수지처리 안료 및 미처리 안료의 색차

미처리의 안료는, 그 ε형의 결정 구조가 자외선으로 붕괴되고, 색이 변화되었지만, 본 발명의 수지처리 안료인 B-1, B-2는, 모두 색 변화가 작았다. 비교 수지처리 안료 B-1에서는, 그 색변화는, 자외선 흡수 폴리머가 들어 있어도, 비교적 크다는 것을 알 수 있었다. 이는, 비교 수지처리 안료 B-1에서는, 안료를 처리한 수지는 자외선 흡수 코폴리머이지만, 그 구조가 랜덤 코폴리머이기 때문에, 그 용제계로 용해되어 버려 도막(塗膜)중에 확산해 버리고, 결과적으로, 처리한 수지에 의한 안료의 자외선 열화를 방지하는 효과가 희석되어 버린 것으로 생각된다. 이에 대해, 본 발명에서는, 블록 코폴리머를 구성하고 있는 자외선 흡수 폴리머 블록이, 안료를 캡슐화하고, 또는 근방에 존재함에 의해, 안료의 근방에서 자외선을 흡수하여, 이에 의해, 안료의 자외선 열화를 유효하게 방지할 수 있었던 것으로 생각된다. 이와 같이, 본 발명에서 규정하는 특정의 자외선 흡수 블록 폴리머를 안료의 처리에 이용하면, 안료의 내광성을, 의미있는 차이를 가지고 향상시킬 수 있다. 이 때문에, 안료 종류에 따라서는, 그 내광성이 충분하지 않다는 등의 이유로, 지금까지는 사용할 수 없었던 분야까지도 사용 가능하게 된다고 생각되며, 그 용도 확대가 기대된다.

또한, 다른 실시예의 수지처리 안료인 Y-2, R-1, R-2 모두, 동일하게 색차가 0.5 이하로서, 내광성이 좋다는 것을 알 수 있었다. 이에 대해, 미처리 안료를 사용한 경우는, 색차가 2.00 이상이었다. 또한, 본 발명의 실시예의 수지처리 안료를 사용하여 얻어진 도막은, 모두, 광택이 좋고, 발색성이 뛰어났다.

[응용예 2] 플라스틱 제품으로의 응용

실시예 1에서 얻은 수지처리 안료 B-1, 실시예 3에서 얻은 수지처리 안료 Y-1, 실시예 5에서 얻은 수지처리 안료 R-1을, 각각 5부, 가소제(可塑劑)로서 프탈산 디옥틸을 10부 가하고, 50℃에서 3개 롤로 충분히 분산할 때까지 혼련하여, 3종류의 가소제 페이스트를 얻었다.

이어서, 안료분이 0.5%로 되도록 폴리염화비닐 수지의 투명 화합물과, 155∼160℃에서 롤 혼련하여, 3 종류의 시트를 제작하였다. 이어서, 이러한 시트를 각각, 170℃에서 50kg/㎠의 압력에서 두께 5㎜로 프레스 성형하여, 3종류의 농색(濃色) 착색 시트를 제작하였다.

또한, 더욱이, 각각의 안료분이 0.05%로 되도록, 폴리염화비닐 수지의 백색 화합물과 혼련하여, 3종류의 담색(淡色) 착색 시트를 제작하였다.

더욱이, 비교를 위해서, 수지처리되어 있지 않은 미처리 상태의 안료에 대해서도 마찬가지로, 농색 및 담색의 착색 시트를 각각 제작하였다.

상기와 같이 하여 얻은, 농색 및 담색의 각 착색 시트를, 페이드오미터(fadeometer)로 1,000시간 자외선을 조사하여, 내광시험을 한바, 미처리의 안료를 사용한 것은, 외관상 명백하게 색이 퇴색하여 엷어져 있었다. 한편, 본 발명의 자외선 흡수 블록 코폴리머로 처리된 것은, 모두 외관상으로도 색 변화가 없고, 그 조사 전과 조사 후의 색차는, 모두, 농색으로 1.00 이내, 담색으로 2.00 이내이었다.

상기의 시험에 의해서, 수지처리 안료를 착색제로서 사용한 경우는, 미처리의 안료를 사용한 경우에 비해, 내광성이 향상되어 있음이 확인되었다. 아울러, 각 제품은, 색상, 착색력, 투명성 및 분산성에 있어서, 모두 뛰어난 결과를 나타내었다.

[응용예 3] 잉크젯 잉크로의 응용

실시예 4에서 얻은 수지처리 안료 Y-2, 실시예 8에서 얻은 수지처리 안료 Y-3, 실시예 9에서 얻은 수지처리 안료 M-1을 각각 착색제에 사용하여, 하기와 같이 하여 3종류의 잉크젯용 잉크를 제조하였다. 즉, 우선, 상기한 각 수지처리 안료중의 수지 유래의 카르복실기와, 몰당량의 수산화나트륨을 포함하는 수용액을 사용하여, 수지처리 안료분이 20%로 되도록 배합하고, 교반하면서 부틸 카르비톨로, 안료분이 19%로 되도록 희석하며, 계속해서 디스퍼 믹서로 교반하였다.

이어서, 0.5㎜의 지르코니아 비즈가 장전된 횡형 비드 밀로 충분히 분산시켜, 이온 교환수로 안료분이 15%로 되도록 희석하고, 필터로 조대 입자를 제거하여 각 안료 분산액을 조제하였다.

이와 같이 하여 얻은 안료 분산액을 100부, 이온 교환수 275부, 1,2-헥산디올 40부, 글리세린 80부, 서피놀 465(에어프로덕트사 제품) 5부를 가하고, 원심분리 처리(8,000rpm, 20분)하여 조대 입자를 제거하였다. 그 후, 5㎛의 멤브렌필터(membrane filter)로 여과를 행하여, 각 색잉크를 얻었다. 이러한 잉크를 잉크 카트리지에 충전하고, 이를 잉크젯 프린터에 탑재시켜, 잉크젯 프린터로, 잉크젯용 광택지 Photolike QP(코니카사 제품)에 베타 인쇄를 행하였다.

상기와 같이 하여 얻어진 각 인쇄물을, 슈퍼 UV로, 10시간 자외선 조사를 행하여 내광성 시험을 한바, 그 조사 전과 조사 후의 색차는, 모두 1.00 이내로서, 내광성이 뛰어난 것임을 확인할 수 있었다. 이에 대해, 비교를 위해, 미처리의 각 안료를 아크릴계 안료 분산제로 분산하고, 동일하게 잉크젯 잉크용의 안료 분산액 및 잉크를 제작하였다. 그리고, 실시예의 경우와 동일하게 인쇄하여 인쇄물을 얻어, 슈퍼 UV로 자외선 조사 시험을 행하였다. 그 결과, 색차는 2.00이상이며, 특히, 옐로우 안료(즉, PY-74, PY-180)는, 대부분 발색되지 않는 상태로 되었다.

이러한 것으로부터, 본 발명의 수지처리 안료는, 명백하게 내광성이 향상된 것으로 됨을 확인할 수 있었다. 아울러, 발색성, 분산 안정성, 글로스 및 색농도가 우수하였다.

[응용예 4] 컬러 필터 제품으로의 응용

이하, 실시예 6의 수지처리 안료 R-2를 착색제에 사용한 것을 예를 들어 설명한다.

아크릴 수지 바니스 50부에, 실시예 6에서 얻은 R-2를 15부, 폴리에스테르 폴리아미드계 분산제 10부, 및 PGMAc를 25부 배합하고, 예비 믹싱(premixing)한 후, 횡형 비드 밀로 분산하여 안료 분산체를 얻었다. 상기의 아크릴 수지 바니스에는, 메타크릴산 벤질/메타크릴산/메타크릴산 2-히드록시에틸=70/15/15/의 몰비로 중합시킨, 분자량 12,000, 산가 100, 고형분 40%의 PGMAc 용액을 이용하였다. 또한, 상기의 폴리에스테르 폴리아미드계 분산제에는, 고형분 46%의, 12-히드록시스테아린산을 개시제로 하는 폴리카프로락톤과 폴리에틸렌이민의 반응 생성물을 이용하였다.

상기에서 얻어진 안료 분산체의 안료의 평균입자경을 측정한 바, 평균입자경은 대략 45㎚였다. 그 점도는 6.6mPa·s였다. 또한, 비교를 위해서, 상기와 같이 하여, R-2의 제작시에 이용한 미처리의 안료를 사용하여 안료 분산체를 얻었다.

상기에서 얻은 2종류의 안료 분산체를, 각각 화상 표시용 디스플레이용 컬러로서 사용하였다. 즉, 상기의 안료 분산체를 100부, 상기한 아크릴 수지 바니스를 50부, 트리메틸롤프로판 트리아크릴레이트를 10부, 2-히드록시-2-메틸프로피오페논을 2부, 2,2-디에톡시아세트페논을 1부, PGMAc를 37부 배합하여, 각각, 수지처리 안료, 미처리 안료를 함유한 안료 분산체를 이용하여 이루어지는 2종류의 R(레드)의 레지스트 컬러를 얻었다.

이어서, 실란커플링제 처리를 행한 유리 기판을 스핀 코터로 세팅하고, 상기에서 얻은 각 레지스트 컬러를, 최초 300rpm으로 5초간, 이어서 1,200rpm으로 5초간의 조건으로 스핀코팅하였다. 이어서, 90℃에서 5분간 프리베이크를 행하였다.

이 유리 기판에, 슈퍼 UV로 1,000시간 자외선을 조사하고, 그 조사전과 후의 색차를 측정하여 내광성 시험을 행하였다. 그 결과, 미처리 안료를 함유한 레지스트 컬러를 이용한 것에서는, 육안으로 색이 엷어져 있음이 확인되고, 그 색차는 3.1이었다. 본 발명의 수지처리 안료를 함유한 레지스트 컬러를 이용한 것에서는, 그 색차는 1.1이며, 명백하게 내광성이 향상되어 있었다.

컬러 필터가 사용되는 액정 TV등에서는, 그 광원에서 나오는 자외선이 있어, 자외선 차단된다고 하더라도, 광이 수시 조사되어, 텔레비전 화상이 엷어지거나, 황색으로 되는 경우가 있다. 이에 대해, 상기한 바와 같이 내광성이 분명하게 향상된 본 발명의 수지처리 안료를 사용함으로써, 컬러 필터의 수명이 향상되는 것으로 생각된다.

얻어진 유리판을 이용하여, 본 발명의 수지처리 안료를 사용한 경우의 컬러 필터로서의 특성을 조사한 바, 미처리 안료를 사용한 경우와 비교하여 손색이 없는 뛰어난 분광 커브 특성을 갖고, 아울러, 내광성, 내열성 등의 견뢰성이 뛰어나고, 콘트라스트나 광투과성에도 뛰어난 성질을 가지며, 화상 표시로서 뛰어난 성질을 나타내는 것을 확인하였다. 특히, 본 발명의 응용예의 컬러 필터판을 270℃, 10분 가온한 바, 그 가온 전과 가온 후의 콘트라스트의 유지율은 90%로서, 뛰어난 내열성을 나타내었다. 이로부터, 본 발명의 수지처리 안료는, 열에도 견딜 수 있는 안료로 되어 있음이 확인되었다.

동일하게 하여, 실시예 2의 수지처리 안료 B-2, 실시예 5의 수지처리 안료 R-1, 실시예 7의 수지처리 안료 G-1을 착색제에 사용한 이외는 상기와 동일한 시험을 행한 바, 이들을 사용함으로써 내광성이나 내열성이 향상된 것을 확인할 수 있었다.

본 발명의 활용예로서는, 안료를 자외선 흡수 블록 코폴리머로 처리된 수지처리 안료는, 특히, 옥외에서 일광에 노출되는 용도에 최적인 것으로 되므로, 예를 들면, 건축재, 자동차용 도료, 옥외 디스플레이 등의 제품에 유용한 착색제로 할 수 있다. 아울러, 원료로서 처리하지 않은 상태의 안료보다 내광성을 분명하게 향상시킬 수 있으므로, 내광성이 충분하지 않아, 이를 이유로서 지금까지 그 분야에서 사용할 수 없었던 안료가, 본 발명의 수지처리 안료로 함에 의해, 사용 가능하게 된다. 이 결과, 본 발명의 수지처리 안료를 사용함으로써, 제품의 색 표현 범위가 넓어지고, 또는, 제품의 내구성이 향상되어, 에너지 절약에도 이어지므로, 광범위한 용도로의 적용이 기대된다.

Claims (9)

1. 안료와 불포화 결합 함유 모노머의 중합체로 이루어지는 수지처리 안료로서, 안료와 상기 중합체의 질량비율이, 안료:중합체=50∼95:5∼50이고, 및, 상기 중합체는, 자외선 흡수성 기를 갖는 부가중합성 모노머를 5∼70질량% 함유해서 이루어지는 블록 코폴리머인 것을 특징으로 하는 수지처리 안료.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 블록 코폴리머가, 아크릴계 폴리머인 A-B블록 코폴리머로서, 상기 A-B블록 코폴리머를 구성하는, A사슬의 폴리머 블록은, 분산 매체에 친화하는 아크릴계 폴리머이고, 및, B사슬의 폴리머 블록은, 상기 블록 코폴리머 안에 포함되는 자외선 흡수성 기를 갖는 부가중합성 모노머의 전체 질량중의 70% 이상을, 그 구성성분으로서 이루어지는 아크릴계 폴리머인 수지처리 안료.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 A사슬의 폴리머 블록의 수평균 분자량(Mn)이 1,000 이상 20,000 이하이며, 그 분자량 분포인 중량 평균 분자량/수평균 분자량(Mw/Mn)이 1.6 이하이고, 및, B사슬의 폴리머 블록의 분자량이 10,000 미만인 수지처리 안료.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 A사슬의 폴리머 블록이, 카르복실기를 갖는 아크릴계 모노머를 구성성분으로 하고, 그 산가가 50∼250㎎KOH/g인 수지처리 안료.
5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 A-B블록 코폴리머가, 구성성분의 모두를 메타크릴레이트계 모노머로 하는 수지처리 안료.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 자외선 흡수성 기가, 벤조트리아졸계의 자외선 흡수성 기, 트리아진계의 자외선 흡수성 기 또는 벤조페논계의 자외선 흡수성 기 중 어느 하나인 수지처리 안료.
7. 제 2 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 수지처리 안료를 얻기 위한 제조방법으로서, 상기 A-B블록 코폴리머를, 적어도 유기 옥소 화합물을 개시 화합물로 하는 리빙 라디칼 중합법에 의해 합성하고, 얻어진 A-B블록 코폴리머를 이용하여 안료를 처리하는 것을 특징으로 하는 수지처리 안료의 제조방법.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 리빙 라디칼 중합법에 의한 합성에, 할로겐화 인, 포스파이트계 화합물, 포스피네이트계 화합물, 이미드류, 히단토인류, 바르비투르산류, 시아누르산류, 페놀계 화합물, 요오드옥시페닐 화합물, 비타민류, 디페닐메탄계 화합물, 시클로펜타디엔류, 아세토아세틸계 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물을 촉매로서 사용하는 수지처리 안료의 제조방법.
9. 안료를, 물, 모노머, 유기용제, 열가소성 수지, 열경화성 수지 및 자외선·전자선 경화형 수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 분산 매체에 분산해서 이루어지는 안료 분산체로서, 상기 안료가, 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 수지처리 안료인 것을 특징으로 하는 안료 분산체.