KR910006995B1 - 안료 분산 조성물 및 이의 제조방법 - Google Patents

안료 분산 조성물 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]
안료 분산 조성물 및 이의 제조방법
[발명의 상세한 설명]
본 발명은 폴리아민과 폴리이소시아네이트와의 반응 생성물중에 분산된 안료를 함유하는 조성물에 관한 것이다. 좀더 상세히 설명하면, 본 발명은 안료의 우수한 분산 안정성, 저-틱소트로피(thixotropy) 및 우수한 유동성을 갖는, 분산제 중에 분산된 1종 이상의 안료를 함유하는 조성물에 관한 것이다.
안료, 수지 및 용매로 이루어진 통상의 안료 분산 조성물에 있어서, 수지에 대한 안료의 분산성이 빈약한 경우, 안료 분산 조성물은 안료의 응집 현상으로 인하여 현저한 틱소트로피를 나타낸다. 더우기, 응집된 안료를 갖는 안료 분산 조성물을 사용하여 제조한 페인트 필름은 광택의 저하, 상-선명도의 감소, 색상 강도의 감소, 플라딩(flooding)등과 같은 여러가지 문제를 일으키기 때문에, 이러한 안료 분산 조성물로는 안료의 충분한 효능을 수득할 수 없다.
전술한 문제점들을 해결하기 위해, 후술되는 바와 같은 여러가지 발명이 제안되었다.
(1) 일본국 공개 특허원 제18736/1976호에서 나타낸 것처럼 안료중에 특정 안료 유도체를 혼입시키는 방법이 있지만, 이 방법은 언급된 안료 유도체가 언급된 구조에 의해 착색되기 때문에 여러가지 안료에 대해 일반적으로 사용될 수 없다.
(2) 또한, 예를들어 일본국 공개 특허원 제160396/1975호 및 영국 특허 명세서 제1393401호 및 제1393402호에는 분산제로서, 세 그룹의 화합물, 즉 이소시아네트기 둘 이상을 함유하는 유기화합물, 즉 폴리이소시아네이트(그룹 A), 이소시아네이트기와 반응성인 작용기(예를 들어, 아미노기 또는 히드록실기) 둘 이상을 함유하는 유기화합물(그룹 B), 및 이소시아네이트기와 반응성인 작용기 하나를 갖는 중합체(그룹 C)를 반응시켜 수득된 화합물을 사용하는 방법이 기술되어 있다. 그러나, 이들 분산제는 후술되는 결점을 갖는다. 언급된 형태의 분산제의 고안 개념은, 하기 참조문헌에 언급되어 있는 바와 같이 안료에 흡착성인 극성 정착기 부분과 용매로 용매화될 수 있는 쇄로 이루어지는 블록 구조체를 제조하는 것이다[참조문헌 : A. Topham in "Progress in Organic Coatings", Vol. 5, (1977), pp 237-243]. 이 기술을 사용하는 경우, 전술된 분산제, 용매 및 안료로 이루어지는 안료 분산 조성물을 제조하는 것이 필요하며, 이 조성물을 사용하여 페인트를 제조하는 경우에는, 필름 형성 비히클(Vehicle)로서 여러가지 형태의 수지를 첨가시키는 것이 통상적으로 더 필요하다. 이 경우에, 필름 형성 성분으로서 첨가되는 비히클 수지의 형태 및 양은 분산제를 이루는 중합체와 필름 형성 수지사이의 상용성(compatibility)의 견지에서 제한된다. 그러므로, 언급된 분산제를 통상의 목적 용도에 사용한다는 것은 어렵다. 특히, 언급된 분산제는 빈약한 분산성을 갖는 안료, 예를들어, 퀴나크리돈 안료에 대하여는 불충분한 효과를 갖는다. 더우기, 선행기술 및 문헌에서 기술된 것처럼, 안료 분산을 위해 사용된 다량의 분산제를 함유하는 페인트 필름의 필름 성능의 내구성 및 다른 부문에서 문제가 생길 수 있다. 분산제의 예비합성과, 성분, 즉 분산제를 합성시키는데 필요한 그룹(c)의 중합체의 예비합성의 필요성과 같이, 언급된 선행기술의 이용에 필요한 생산 단계의 복잡성이 부과된다.
더우기, 통상의 분산제는 본 발명 이전에도 합성되어 왔으며, 이를 안료 및 이 안료가 분산되는 비히클 수지와 볼렌드시켜 사용되어 왔다. 통상의 분산제를 언급된 방법으로 제조하고 사용해왔기 때문에, 이들을 예를들어 페인트 제조에 사용하는 경우, 통상의 분산제는, 분산제와 비히클 수지사이의 빈약한 상용성과 같은 분산제의 조성으로 부터 생기는 제한, 사용되는 용매 형태에 대한 제한 또는 페인트 필름의 방수성의 감소 등에서 기인하는, 페인트 및 페인트 필름의 상태에 대한 바람직하지 못한 효과를 유발시킨다.
본 발명의 제1목적은 안료에 대한 우수한 분산 안정성을 갖는 안료 분산 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 안료의 분산 안정성에 있어서 탁월한 안료 분산 조성물의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 명세서에서 사용된 "분산 안정성"이라는 용어는 안료가 미세 분산될 수 있으며 분산된 안료가 응집되지 않고 안정한 상태로 존재함을 의미한다.
본 발명은, 분산제로서, 1급 아미노기 및 2급 아미노기 중에서 선택된 아미노기 두개 이상을 갖는 유기화합물(이후 본문에서는 폴리아민으로 언급한다) 하나 이상과 두개 이상의 이소시아네이트기를 갖는 유기화합물(이후 본문에서는 폴리이소시아네이트로 언급한다) 하나 이상으로 부터 수득된 반응 생성물 하나 이상을 함유하는 안료 분산 조성물에 관한 것이다.
다른 일면으로는, 본 발명은, 안료, 비히클 수지, 전술된 반응 생성물, 및 임의로는 유기용매로 이루어진 안료 분산 조성물에 관한 것이다.
또다른 일면으로는, 본 발명은, 안료, 비히클 수지, 하나 이상의 폴리아민, 하나 이상의 폴리이소시아네이트, 및 임의로는 유기용매를 혼합시키고 분산시킴을 특징으로 하는 안료 분산 조성물의 제조방법에 관한 것이다.
[안료]
본 발명에서는, 페인트 또는 프린팅 잉크 산업에서 통상 사용되는 여러가지 형태의 무기 안료 또는 유기 안료를 사용할 수 있다. 무기 안료로는, 예를들어, 아연 화이트, 이산화티탄, 안티몬 화이트, 적색 산화철, 황색 산화철, 투명 산화철, 적색 납, 황색 카드뮴, 황화 아연, 리토폰, 황산바륨, 황산 납, 탄산 바륨, 백색납, 알루미나 화이트 및 카본 블랙 등이 포함된다. 유기 안료로는, 예를들어, 아조계열, 다축합아조계열, 금속 컴플렉스 아조 계열, 벤즈이미다졸론 계열, 프탈로시아닌 블루 계열, 프탈로시아닌 그린 계열, 티오인디고 계열, 안트라퀴논 계열, 플라반트론 계열, 인단트렌 계열, 안트라피리미딘 계열, 피란트롤 계열, 이소인돌리논 계열, 페릴렌 계열, 페리논 계열 및 퀴나크리돈과 같은 여러가지 안료가 포함된다.
본 발명은 주로, 전술된 것중에서, 안료를 분산시키기 어려운 것으로 간주되었던 유기 안료 및 카본 블랙을 이용하는 것에 관한 것이지만, 본 발명에서는 물론 안료의 개선된 분산성을 갖는 다른 안료를 또한 사용할 수 있다.
[수지]
본 발명에서 사용할 수 있는 비히클 수지로서는, 페인트 및 프린트 잉크 제조에서 통상 사용되는 비히클 수지가 유리하게 사용될 수 있으며, 예를들어, 알키드 수지, 폴리에스테르 수지, 아크릴 수지, 비닐 수지, 예를들어 폴리비닐 클로라이드, 폴리비닐 아세테이트, 염소화 폴리올레핀 및 폴리아미드 수지 등이 포함된다.
[폴리아민]
본 발명에서 사용될 수 있는, 1급 및 2급 아미노기 중에서 선택된 아미노기 또는 두개 이상을 갖는 유기 화합물, 즉 폴리아민으로서는, 여러가지 종류의 폴리아민, 예를들어 에틸렌디아민, 1,3-프로필렌디아민, 헥사메틸렌디아민, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌데트라민, 테트라에틸렌펜타민, 펜타에틸렌헥사민, 비스아미노프로필피페라진, 비스아미노피리딘, 크실일렌디아민, 메타페닐렌디아민, 4,4-디아미노디페닐메탄 및 폴리에틸렌이민이 포함될 수 있다.
이들 중에서, 세개 이상의 1급 및/또는 2급 아미노기를 갖는 폴리아민 또는 두개 이상의 1급 및/또는 2급 아미노기와 1개 이상의 3급 아미노기를 갖는 폴리아민을 바람직하게 사용할 수 있다. 바람직한 폴리아민으로는, 예를들어, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라민, 테트라에틸렌펜타민, 펜타에틸렌헥사민, 에틸렌이민의 양이온 중합을 통해 제조된 폴리에틸렌이민, 즉 하기 구조식(A)로 나타낸 시판중인 폴리에틸렌이민, 비스아미노프로필피페라진 및 비스아미노피리딘이 포함된다:
Figure kpo00001
본 발명에서 사용될 수 있는 폴리이소시아네이트로는, 예를들어 톨릴렌디이소시아네이트(TDI), 4,4-디페닐메탄디이소시아네이트(MDI), 크실일렌디이소시아네이트(XDI), 헥사메틸렌디이소시아네이트, 수소화 MDI, 수소화 TDI, 수소화 XDI 및 이소포론디이소시아네이트와 같은 디이소시아네이트 화합물이 포함될수 있다. 더욱 바람직하게는, 고급 다가 폴리이소시아네이트 화합물이 이용이 유리하다.
언급된 화합물로는, 예를들어, 폴리올을 디이소시아네이트와 반응시켜 제조한 하기 구조식(1) 내지 (4)의 화합물, 디이소시아네이트로 부터 뷰렛반응(biuret reaction)을 통해 제조된 하기 구조식(5)의 화합물, 디이소시아네이트의 환 형성을 통해 제조된 하기 구조식(6) 내지 (8)의 화합물, 및 구조식(9) 및 (10)의 화합물이 포함될 수 있다.
Figure kpo00002
Figure kpo00003
Figure kpo00004
Figure kpo00005
Figure kpo00006
Figure kpo00007
Figure kpo00008
Figure kpo00009
Figure kpo00010
일반식(10)에서 n은 1 내지 4의 정수를 나타낸다.
주성분으로서 전술된 화합물을 함유하는 시판중인 제품을 하기와 같이 예시한다.
주성분으로서 구조식(1)의 화합물을 함유하는 코로네이트(Coronate) HL(니뽄 폴리우레탄 인더스트리스캄파니, 리미티드에서 시판중인 제품의 상표명).
주성분으로서 구조식(2)의 화합물을 함유하는 스미더(Sumidur) L(스미또모 바이엘 우레탄 캄파니, 리미티드에서 시판중인 제품의 상표명).
주성분으로서 구조식(3)의 화합물을 함유하는 다께나떼(Takenate) D 110N(다께다 케미칼 인더스트리스캄파니, 리미티드에서 시판중인 제품의 상표명).
주성분으로서 구조식(4)의 화합물을 함유하는 다께나떼 D-120N(다께다 케미칼 인더스트리스 캄파니, 리미티드에서 시판중인 제품의 상표명).
주성분으로서 구조식(5)의 화합물을 함유하는 다께나떼 D-165N, 다께나떼 D-165N-90CX(다께다 케미칼 인더스트리스 캄파니, 리미티드에서 시판중인 제품의 상표명), 스미더 N(스미또모 바이엘 우레판 캄파니, 리미티드에서 시판중인 제품의 상호).
주성분으로서 구조식(6)의 화합물을 함유하는 코로네이트 EH(니뽄 폴리우레탄 인더스트리스 캄파니, 리미티드에서 시판중인 제품의 상표명).
주성분으로서 구조식(7)의 화합물을 함유하는 데스모듈(Desmodule) IL(바이엘 아크티엔게젤샤프트에서 시판중인 제품의 상표명).
주성분으로서 구조식(8)의 화합물을 함유하는 데스모듈 HL(바이엘 아크티엔게젤샤프트에서 시판중인 제품의 상표명).
주성분으로서 구조식(9)의 화합물을 함유하는 데스모듈 R(바이엘 아크티엔제젤샤프트에서 시판 중인 제품의 상표명).
주성분으로서 구조식(10)의 화합물을 함유하는 밀리오네이트(Millionate) MR(니뽄 폴리우레탄 인더스트리스 캄파니, 리미티드에서 시판중인 제품의 상표명).
각각의 시판 제품은 순수한 화학 물질이 아니라, 주성분으로서 각 구조식으로 나타낸 화합물과 주성분과 유사한 구조식의 화합물과의 혼합물이며, 각 제품은 평균 2.5 내지 6개의 작용기(평균 분자량 당 이소시아네이트 기의 수)를 갖는다.
[유기용매]
본 발명에서 사용할 수 있는 용매는 통상적으로 페인트와 인쇄용 잉크 공업에 사용되는 것으로, 예를들면, 톨루엔, 크실렌, 솔뱃소 100 및 솔벳소 150(엣소 스덴더드사 제품의 상품명)과 같은 탄화수소계 용매; 에틸아세테이트 및 부틸아세테이트와 같은 에스테르계 용매; 메틸에틸케톤 및 메틸이소부틸케톤과 같은 케톤계 용매; 및 에틸렌글리콜모노에틸에테르와 에틸렌글리콜 모노-n-부틸에테르와 같은 에테르계 용매가 있다. 이들 용매를 단독 또는 둘 이상의 용매를 혼합하여 사용할 수 있다.
[폴리아민과 폴리이소시아네이트의 혼합 비율]
폴리아민과 폴리이소시아네이트는, 바람직하게는 1급 및/또는 2급 아미노기를 적어도 이소시아네이트기와 동일량의 혼합비율로 사용하며, 일반적으로 아미노기의 양을 이소시아네이트기의 동일량 보다 과량 사용하는 것이 바람직하다.
1급 및/또는 2급 아민기를 함유하는 폴리아민을 이소시아네이트기보다 아미노기를 과량 혼합하여 사용할 경우, 일반적으로 3개 또는 그 이상의 1급 및/또는 2급 아미노기를 혼합하여 사용함으로서 적어도 2개의 아미노기가 이소시아네이트기와 반응하는 이점이 있다.
1급 및/또는 2급 아미노기와 3급 아미노기를 함유하는 폴리아민을 사용할 경우, 일반적으로 폴리이소시아네이트를, 이소시아네이트가 1급 및/또는 2급 아미노기의 동일량 또는 적은양이 존재하도록 혼합하는 것이 유리하다. 더욱 바람직하게는, 4개 또는 그 이상의 1급 및/또는 2급 아미노기와 2.5 또는 2.5 내지 6의 평균 작용기수(즉, 이소시아네이트기수/평균분자량)를 함유하는 폴리아민을 혼합하여 사용함으로서 적어도 폴리아민의 3개의 아민기가 이소시아네이트기와 반응한다. 또한 이들 경우, 1급 아미노기, 2급 아미노기 및 3급 아미노기의 반응전의 총량은 이소시아네이트기 동일량의 1.05 내지 5배가 바람직하다.
[안료 및 기타 성분의 혼합비율]
폴리아민과 폴리이소시아네이트 및 안료의 혼합비율은, 폴리아민 총량을 100중량%로 기준하여, 안료 99.9 내지 70중량%를 폴리아민과 폴리이소시아네이트를 합한량 0.1 내지 30중량%와 혼합한다. 더욱 바람직한 혼합비율은, 안료 99 내지 80중량%에 폴리아민가 폴리이소시아네이트를 합한량 1 내지 20중량%이다.
만일 폴리아민과 폴리이소시아네이트를 0.1중량% 미만 사용할 경우, 본 발명의 충분한 효과를 수득할 수 없다. 한편, 30중량%를 초과할 경우, 분산된 안료가 함유된 조성물의 점도가 현저히 그리고 바람직하지 못하게 증가한다.
[수지와 안료의 혼합비율]
본 발명에 따른 분산된 안료가 함유된 조성물중의 비히클 수지와 안료의 혼합비율은, 제조 또는 경제상의 이유로 보통 비히클 수지중의 고체조성물 2 내지 90중량부에 대하여 안료 98 내지 10중량부이다. 더욱 바람직한 혼합비율을 비히클 중의 고체 조성물 3 내지 70중량부에 대하여 안료 97 내지 30중량부이다.
[폴리아민과 폴리이소시아네이트의 반응]
통상적으로 페인트 또는 인쇄용 잉크 공업에 사용되는 비히클 수지는, 대개의 경우 이소시아네이트기와 반응성인 히드록실기 또는 카복실기를 작용기로서 함유하고 있다. 그러나, 아민과 이소시아네이트 간의 반응성이 비히클 수지와 이소시아네이트의 반응성 보다 현저히 높기 때문에 만일 비히클 수지 또는 안료 공존하에서 아민과 이소시아네이트 반응수행시, 실질적으로 반응은 아민과 이소시아네이트 사이에만 일어난다. 이것은 실시예 2 및 3에서 나타나는 바와 같이, 아민과 이소시아네이트의 반응후, 전위차 방법으로 미반응 아민량을 측정하므로 확인할 수 있다. 여기서, 미반응 아미노기의 양은 실질적으로 이소시아네이트기와의 반응에 사용된 아미노기의 양을 제한것과 동일하다.
아민과 이소시아네이트의 반응은 보통 실온에서 쉽게 일어나지만, 더욱 신속한 반응 종결이 요구될때는 반응온도를 상승시키거나 유기주석 화합물 등을 촉매로서 사용할 수 있다.
안료와 비히클 부재하에서 아민과 이소시아네이트를 반응 또는 혼합하여 제조된 물질은, 페인트 및 인쇄용 잉크 공업에서 보통 사용되는 용매에는 일반적으로 용해하기가 어렵다. 예를들면, 폴리아민을 폴리이소시아네이트와 비히클 수지의 부재하에서 톨루엔과 같은 용매중에서 반응시킬 경우 침전물이 생긴다. 종래의 조성물보다 우수한, 분산된 안료를 함유하는 조성물은, 침전물에 비히클 수지, 안료 및 임의로 유기용매를 첨가함으로서 분산시켜 수득할 수 있다.
한편으로, 폴리아민을 폴리이소시아네이트와 비히클 수지를 함유하는 용액 중에서, 임의로 유기용매와 함께 반응시킬 경우, 반응으로 부터 생성된 물질은 수지 용액중에 용해 또는 미세하게 분산된다. 특히, 폴리아민을 폴리이소시아네이트와 아미노기를 카복실기와 같은 극성 작용기를 갖는 비히클 수지중, 임의로 유기용매 중에 남겨두는 혼합비율로서 반응시킬 경우, 반응 생성물은 더욱 용해되어 안료 분산이 우수해진다.
안료를 상술한 폴리아민과 폴리이소시아네이트의 반응생성물, 비히클 수지 및 임의로 유기용매 혼합물 주중에 분산시킬 때, 반응생성물은 분산된 안료를 안정시키는 효과를 나타낸다.
[분산된 안료를 함유하는 조성물의 제조]
특히 바람직한, 분산된 안료가 함유된 조성물의 제조방법은, 안료, 비히클 수지의 용액 및 임의로 유기용매의 혼합물에 폴리아민과 폴리이소시아네이트를 혼합물이 분산되고 있을 동안에 가하거나, 비히클 수지 및 임의로 유기용매 혼합물에 폴리아민과 폴리이소시아네이트를 가한 후, 이 혼합물에 안료를 가하여 안료를 분산시킨다.
이 경우에 사용되는 안료 분산용 장치에 관하여는, 예를 들면 샌드 분쇄기, 볼밀, 롤밀, 마찰기 및 용해기가 필요에 따라 사용된다.
[본 발명의 이점]
본 발명에 따라, 우수한 분산 안정성을 갖는 분산된 안료를 함유하고, 바람직한 다음 특성을 갖는 조성물을 극히 단순한 방법으로 수득할 수 있다.
더욱, 본 발명에 따른 안료 분산 조성물을,
(1) 사용된 비히클 수지 중에 높은 분산성을 갖는 폴리아민과 폴리이소시아네이트의 반응생성물을 형성시키는 방법, 또는
(2) 폴리아민과 폴리이소시아네이트의 반응 생성물에 비히클 수지를 혼합하고, 안료를 분산시키는 방법으로 페인트에 사용할 수 있다.
본 발명을 구체적으로 실시할때, 종래의 기술에서 문제되어온 제조단계의 단순화, 안료의 분산성 및 안정성의 개선, 및 상용성으로 인한 수지 사용 제한이 없어지는 등 공업적으로 다양한 이점을 제공한다.
더욱이 종래 기술에서는 안료와 분산제를 합한량 기준하여 4.8 내지 50중량%의 분산제를 사용해왔으나, 본 발명에서 분산제의 혼합비율은 안료와 분산제 합한량 기준하여 0.1 내지 30중량%이므로, 비히클 수지의 사용량과 선택범위가 매우 광범위해진다.
따라서, 발명에 따른 안료 분산 조성물로 형성된 페인트 막의 내구성 및 다른 특성은, 분산된 안료가 함유된 조성물에 의한 바람직하지 못한 영향을 실질적으로 받지 않는다. 본 발명에 따른 안료 분산 조성물을 사용하여 제조된 페인트, 인쇄용 잉크 등의 막은 우수한 광택, 상의 선명성, 색의 강도, 플라딩 등을 나타낸다.
종래기술의 분산제와는 달리, 본 발명에 따른 분산제는 특정한 출발물질과 안료를 직접 혼합하여 안료를 분산하는 과정에서 합성할 수 있으므로, 분산된 안료 조성물은 동일 반응계 내에서 제조된다. 다른 방법으로, 본 발명의 분산제는 먼저 용매중에서 합성하여, 후에 분산된 안료가 함유된 조성물 제조에 이용될 수 있다.
더욱, 본 발명의 분산제는 다양한 비히클 수지의 존재하에 용이하게 합성하여, 페인트 등에 사용시 통상적인 분산제가 갖는 결점을 제거할 수 있다.
[발명의 구체적인 설명]
본 발명의 다음 실시예 및 대조실시예는 다만 본 발명을 쉽게 이해시키기 위한 것이지, 이것을 제한하는 것은 아니다.
다음 실시예 및 대조실시예 중에서, 별도 표시하지 않은 한 "부"는 중량부를 "%"는 중량%를 나타낸다.
[실시예 1]
야자유로서 개질된 단유 알키드수지(산가 8, 히드록시가 80, 고형분함량 60%) 50부, 메틸이소부틸케톤 30부 및 신쿠아시아 레드 Y(듀퐁사의 퀴나크리돈계 유기안료 제품의 상품명) 20부를 샌드분쇄기에서 10분간 분쇄 후, 이 혼합물에 0.28부의 에틸렌디아민을 가하여 분산처리한다.
상기 혼합하에서 형성된 혼합물에 4,4'-메틸렌 비스[사이클로헥실이소시아네이트](수소화된 MDI) 1.22부를 가하여 분산처리를 추가 20분 계속한다. 분산된 안료(1)가 함유된 조성물이 제조되었다.
대조군을 위하여, 동일한 야자유 개질 알키드 수지 50부, 메틸이소부틸켄톤 30부 및 신쿠아시아 레드 Y 20부를 샌드분쇄기에서 30분 분산처리하여 분산된 안료(2)가 함유된 조성물을 수득한다.
분산된 안료가 함유된 조성물(1)의 정도와 분산된 안료가 함유된 조성물(2)의 점도를 E형 점도계(도오교 케이키사 제품)을 사용하여 측정하였다. 결과는 표 1에 표시하였다.
[표 1]
Figure kpo00011
상기 실험에서 본 발명에 따른 방법으로 제조된 분산된 안료가 함유된 조성물(1)은 낮은 틱소트로피와 함께 우수한 유동성을 나타냈다.
[실시예 2]
실시예 1에서 사용된 야자유 개질 알키드 수지 50부와 솔벳소 100(엣소 스텐더드사 시판의 상품명) 30부 혼합물에 테트라에틸렌펜타아민 0.63부를 가한 후, 4,4'-메틸렌 비스[사이클로헥실이소시아네이트](수소화된 MDI) 0.87부를 가하여 수득된 혼합물을 용해기 중에서 교반한다.
이렇게 하여 수득된 수지 용액을 아세트산 중에서, 적정 시약으로 과염소산을 사용하여 전위차 적정법으로 아미노기량을 측정할때, 수지 용액 1g을 중화하는데 과염소산 0.123밀리몰이 소비된다. 이 양은 테트라에틸렌펜타민중의 아미노기량과 첨가된 이소시아네이트기 량의 차이와 동일하다.
알키드 수지와 솔벳소 100에는, 전위차 적정 방법으로 아미노기가 없음이 확인되었으므로 첨가된 이소시아네이트기의 부분이 테트라에틸렌펜타민의 아미노기와 반응된 것을 알 수 있다.
실시예 1에서와 동일한 안료 20부를 상술한 수지 용액 81.5부에 가하여 수득된 혼합물을, 샌드분쇄기에서 30분간 분산시켜서 분산된 안료가 함유된 조성물(3)을 수득한다.
테트라에틸렌펜타민 0.4부와 4,4'-메틸렌비스[사이클로헥실이소시아네이트](수소화된 MDI) 1.1부를 사용하는 것을 제외하고는 상술한 바와 동일 방법으로 분산된 안료를 함유하는 조성물(4)을 수득한다.
동일 방법으로, 테트라에틸렌펜타민 대신 에틸렌디아민 0.2부와 4,4'-메틸렌비스[사이클로헥실이소시아네이트](수소화된 MDI) 1.22부를 사용하여 분산된 안료를 함유하는 조성물(5)을 수득한다.
한편, 상술한 동일 안료 20부를, 상술한 알키드 수지 50부와 솔벳소 100 30부에 가하여 수득한 혼합물을 샌드분쇄기에서 30분 분산 처리하여 분산된 안료를 함유하는 조성물(6)을 수득한다.
분산된 안료가 함유된 상기 각 조성물의 점도를, 도오교 케이키사제 E형 점도계를 사용하여 측정한 결과를 표 2에 나타냈다.
[표 2]
Figure kpo00012
분산된 안료가 함유된 조성물(3) 및 (4)는 낮은 틱소트로피 및 우수한 유동성을 나타냈다.
상술한 바와 같은 야자유 개질 알키드 수지 50부와, 미쯔이 도아쯔 화학 공업 주식회사제의 메라민포름알데히드 수지 와니스의 상품명인 유보안 128 30부를 혼합하여 베이킹형 알키드메라민 수지 페인트를 수득한다.
상기된 각 페인트를 분무하기에 적절한 점도로 희석제로 희석한 후, 양철판에 분무 도포한다. 도포된 양철판을 140℃ 공기중에서 30분간 유지한 후, 페인트 막의 20°광택 및 60°광택을 측정하였다.
50mm×150mm 크기의 양철판에 약 5cc의 페인트가 도포되도록, 각 희석 페인트를 유출 도포 방법으로 도포한 후, 양철판을 페인트가 밑으로 흐르도록 수직으로 배치하여 10분간 방치한 다음, 140℃ 공기중에서 30분간 보관하여 페인트 막을 굽는다. 형성된 페인트 막의 20°광택을 측정한 결과는 표 3에 표시하였다.
[표 3]
Figure kpo00013
상기 표 3에서, 분산된 안료가 함유된 조성물(3) 및 (4)는 우수하며, 특히 (4)가 우수함을 알 수 있다.
분산된 안료가 함유된 조성물(3)중의 이소시아네이트기가, 테트라에틸렌펜타민의 5개 아민중 2개 아민과 반응되도록 텐트라에틸렌펜타민과 폴리이소시아네이트 화합물을 혼합하는 한편, 분산된 안료가 함유된 조성물중(4)의 이소시아네이트기가 테트라에틸렌펜타민의 4개 아민기와 반응되도록 테트라에틸렌펜타민과 폴리이소시아네이트 화합물을 혼합한다.
이 방법에서, 폴리아민중에 있는 아미노 그룹을 더 많이 반응시킴으로써 본 발명의 효과는 더욱 개선된다.
분산된 안료가 함유된 조성물(5)에 있어서, 에틸렌디아민을 사용하며, 이를 아미노기가 이소시아네이트기와 반응하도록 폴리이소시아네이트 화합물과 혼합한다.
분산된 안료가 함유된 조성물(5)은, 분산된 안료가 함유된 조성물(6)과 비교하여 우수하지만, 분산된 안료가 함유된 조성물(3) 및 (4)보다는 열등하다.
이들 실험에서, 이소시아네이트기에 대하여 과잉의 아미노기를 사용함으로써, 폴리아민과 폴리이소시아네이트의 반응 생성물이 아미노기를 함유한다는 사실을 나타냈다.
[실시예 3]
테트라에틸렌펜타민 0.32부를, 실시예 1에서 사용된 야자유 개질 알키드 수지 50부와 솔벳소 100(엣소 스텐더드사제의 상품명) 30부의 혼합물에다 가한다. 이 혼합물에 타게나테 D-165 N-9-CX(타게다 화학공업주식회사 시판의 상품명)(아민 당량 200)로서 뷰렛 구조를 갖는 헥사메틸렌-1,6-디이소시아네이트의 삼량체 1.18부를 교반하면서 가한다. 혼합물을 교반기로 30분간 더 교반하여 수지 용액(A)을 제조한다.
수득한 수지 용액(A) 1g중의 아미노기 함량을, 실시예 2에서 언급한 방법으로 측정한다. 결과는 아미노기의 양과 첨가된 이소시아네이트기 량의 차이와 동일한 과염소산 0.03 밀리몰이다.
실시예 1과 동일한 안료 20부를 수지 용액(A) 81.5부에 가하여 수득한 혼합물을 샌드 분쇄기로 30분간 분산처리하여 분산된 안료가 함유된 조성물(7)을 형성시킨다. 점도를 도오교 케이키사제 E형 점도계를 사용하여 측정한다.
표 4에 표시된 바와 같이, 분산된 안료가 함유된 조성물(7)의 점도는 실시예 2의 분산된 안료를 함유하는 각 조성물보다 낮고, 낮은 틱소트로피와 함께 우수한 유동성을 나타낸다.
[표 4]
Figure kpo00014
상기한 분산된 안료가 함유된 조성물(7) 100부에, 실시예 2에서와 동일한 야자유 개질 알키드 수지 50부와 메라민포름알데히드 수지 와니스 30부를 가하여 베이킹형 메라민알키드 수지 페인트를 제조한다.
페인트를, 분무에 적절한 점도가 되도록 희석제로 희석하여 양철판에 분무 도포한다. 도포된 양철판을 140℃ 공기중에서 30분간 유지하여 페인트 막을 굽는다. 수득된 페인트 막의 20°광택과 60°광택, 및 유동도포로서 수득된 페인트 막의 20°광택을 측정한다. 결과는 표 5에 표시하였다.
[표 5]
Figure kpo00015
분산된 안료가 함유된 조성물(7)은 2개 이상의 이소시아네이트기를 갖는 다가 폴리이소시아네이트를 사용함으로써, 실시예 2의 분산된 안료를 함유하는 조성물(4)보다 우수하다.
[실시예 4]
테트라에틸렌펜타민 0.63부를 메틸 이소부틸케톤 30부에 가하여 수득된 혼합물을 용해기중에서 교반한다. 이 혼합물 4,4'-메틸렌비스[사이클로헥실이소시아네이트](수소화된 MDI) 0.87부를 교반하면서 가한다.
신속한 발열 반응이 일어나서 백색의 침전물이 형성된다. 수득된 반응 생성물과 메틸에틸케톤이다. 실시예 1에서 사용한 야자유-개질 알키드 수지 50부와 안료 20부 및 1.5mm 직경의 유리알 120부를 가한다. 수득된 혼합물을 페인트 진탕기중에서 2시간 분산 처리하여 분산된 안료가 함유된 조성물(8)을 형성시킨다.
한편, 상술한 바와 같은 야자유-개질 알키드 수지 50부와 테트라에틸렌펜타민 0.63부를 메틸이소부틸케톤 30부에 가하여 수득된 혼합물에 4,4'-메틸렌비스[사이클로헥실이소시아네이트](수소화된 MDI) 0.87부를 용해기중에서 교반하면서 가한 후, 30분간 계속 교반한다.
수득된 수지 용액에, 실시예 1에서 사용된 안료 20부와 1.5mm직경의 유리알 120부를 가하여 페인트 진탕기 중에서 2시간 흔들어서 분산된 안료가 함유된 조성물(9)을 제조한다.
실시예 1의 분산된 안료가 함유된 조성물(2), 분산된 안료가 함유된 조성물(8) 및 (9) 각 100부에 실시예 2와 동일한 야자유-개질 알키드 수지 50부와 메라민 수지 와니스 30부를 가하여 각각 베이킹형 알키드 수지 페인트를 제조한다.
이들 페인트를 분무에 적합한 점도가 되도록 희석제로 희석한다. 각 희석된 페인트를 양철판에 유출 도포(50mm×150mm 크기의 양철판 상부에 약 5cc의 페인트를 칠한 후, 페인트가 밑으로 흘러 내리도록, 양철판을 수직으로 약 10분간 유지)한다. 도포된 양철판을 140℃ 공기중에서 30분간 유지하여 페인트 막을 굽는다. 수득된 페인트 막의 20°광택치를 다음 표 6에 나타냈다.
[표 6]
Figure kpo00016
상기 표 6에 나타난 바와 같이, 분산된 안료가 함유된 조성물(8) 및 (9)는 우수한 결과를 가지며, 특히 조성물(9)이 바람직하다.
[실시예 5]
실시예 3의 수지 용액(A) 각 81.5부에, 노보페롬 오랜지 HL-70(훽스트사제 아조계 안료의 상품명) 호스타페름옐로우 H-3G(훽스트사제 아조계 유기 안료의 상품명) 및 파리오겐 레드 L-3910 HD(BASF 사제 페릴렌계 유기 안료의 상품명) 20부를 각각 가한다.
수득된 혼합물을 볼밀 중에서 24시간 분산 처리하여 분산된 안료가 함유된 조성물(10), (12) 및 (14)을 각각 제조한다.
대조군으로서, 상기의 각 안료 20부를 야자유-개질 알키드 수지 50부와 솔벳소 100(엣소 스텐더드사제의 상품명) 30부에 가한다. 수득된 혼합물을 볼밀중에서 24시간 분산 처리하여 분산된 안료가 함유된 조성물(11), (13) 및 (15)를 형성한다.
상기 분산된 안료가 함유된 조성물의 각 점도를 다음 표 7에 표시하였다. 또한, 야자유-개질 알키드 수지 50부와 메라민 포름알데히드 수지 와니스 30부를, 실시예 2와 같은 분산된 안료가 함유된 조성물 각각에 가하여 메라민 알키드 수지 페인트를 제조한다.
이들 제조된 메라민 알키드 수지 페인트를 양철판에 분무 도포하여, 도포된 양철판을 140℃ 공기중에서 30분 페인트를 막을 굽는다. 형성된 페인트 막의 20°광택과 60°광택을 측정하여, 그 결과를 다음 표 7에 나타낸다.
[표 7]
Figure kpo00017
상기 실험에서, 본 발명에 따른 안료 분산 조성물이 종래의 안료 분산 방법으로 제조된 것과 비교하여 우수한 결과를 나타냄을 알 수 있다.
[실시예 6]
디에틸렌트리아민 0.56부를, 실시예 1의 알키드 수지 45부와 크실렌 45부 혼합물에 가하여, 수득된 혼합물을 용해기로 교반한다. 헥사메틸렌디이소시아네이트 3몰의 부가물 3.65부와 트리메틸롤프로판 1몰, 즉 코로네이트 HL(에틸아세테이트 25%와 NCO 12.5%가 함유된 니뽕 폴리우레판 공업 주식회사제의 상품명)을 상기 혼합물에 교반하면서 가하여 수지 용액을 수득한다.
이 수지 용액에, 카본 블랙 MA-100(미쯔비시 화학공업 주식회사제 시판의 상품명) 10부를 가하여 수득된 혼합물을 샌드 분쇄기중에서 30분간 분산 처리한다. 이 방법으로 분산된 안료가 함유된 조성물(16)을 수득한다. 대조군으로서, 폴리아민과 폴리이소시아네이트를 첨가하지 않고 상술한 방법으로 분산된 안료가 함유된 조성물(17)을 제조한다.
상기 각 조성물의 점도를 로타리 E형 점도계로 측정한 결과를 다음 표 8에 표시한다.
[표 8]
Figure kpo00018
[실시예 7]
아크리딕크 A-405(다이닛뽕 잉크 및 화학 주식회사 시판의 아크릴 수지 와니스의 상품명) 50부, 크실렌 50부 및 호스타페롬 옐로우 H-3G(훽스트사 시판의 상품명) 20부를 분쇄기에서 5분간 분산 처리한다. 수득된 혼합물에 테트라에틸렌펜타민 0.32부를 가한 후, 수미두르(NCO 16.5%, 메틸글리콜 아세테이트 12.5% 및 크실렌 12.5%가 함유된 스미또모 바이엘 우레탄사의 상품명) 1.72부를 분산 처리하면서 가하여, 다시 25분간 분산 처리하여 분산된 페이스트(18)를 수득한다.
대조군으로서, 아민과 이소시아네이트의 첨가없이 분산된 안료가 함유된 조성물(19)을 제조한다. 아크리믹크 A-105 90부 및 슈퍼 벡아민 J-820(다이닛뽕 잉크 및 화학 주식회사제 메라민 수지 와니스의 상품명)을 각각의 분산된 안료가 함유된 조성물에 가하여 베이킹형 메라민 아크릴 수지 페인트를 제조한다.
각 페인트를 유리판에 6밀 도포기를 사용하여 도포한 후, 150℃에서 30분간 굽는다. 수득한 페인트 막의 20°광택 및 60°광택을 측정하여, 그 결과를 표 9에 표시하였다.
[표 9]
Figure kpo00019
표 9에서, 본 발명에 따른 안료 분산 조성물(18)은 대조 실시예만 안료 분산 조성물(19)보다 우수하다.
[실시예 8]
톨루엔 25부와 투명한 산화레드 30-1005(힐톤-데이비스 화학 주식회사제 투명 산화철 안료의 상품명) 20부를 아크리딕 A-405(다이닛뽕 잉크 및 화학공업 주식회사제 상품명) 60부에 가하여, 수득한 혼합물을 샌드 분쇄기에서 5분간 분산처리한다.
이 혼합물에 테트라에틸렌펜타민 0.29부를 가하고, 분산 처리를 계속하면서 코로네이트 EH(NCO 21.3%가 함유된 닛뽕 폴리우레탄 공업 주식회사의 상품명( 1.21부를 가하여 25분간 분산 처리를 한다. 이렇게 하여 분산된 안료가 함유된 조성물(20)을 수득한다.
대조군으로서, 아민과 이소시아네이트의 첨가없이 샌드 분쇄기로 동일한 분산 처리하여, 분산된 안료가 함유된 조성물(21)을 제조한다.
각 분산된 안료가 함유된 조성물의 점도를, 로타리 E형 점도계(도오교 케이키사제)로 측정하여, 아크리딕 A-405(다이닛뽕 잉크 및 화학 주식회사의 상품명) 80부와 슈퍼벡크아민 J-820(다이닛뽕 잉크 및 화학 주식회사의 상품명) 60부를 각각 상기 2개의 분산된 안료가 함유된 조성물에 가하여, 베이킹형 메라민 아크릴 수지 페인트를 제조한다.
수득한 각 페인트를 유리판에 6밀 도포기를 사용하여 도포한 후, 150℃에서 30분간 굽는다. 수득한 페인트 막의 20°광택 및 60°광택을 측정하여, 그 결과를 표 10에 표시한다.
[표 10]
Figure kpo00020
표 10에서, 본 발명에 따른 안료 분산 조성물(20)은 대조 실시예인 안료 분산 조성물(21)보다 우수하다.
[비교실시예 1]
본 발명에 따른 안료 분산 조성물, 일본국 공개 특허원 제160396/1975호 실시예에 기재된 분산제를 사용하여 제조된 안료 분산 조성물 및 영국 특허 명세서 제1393401호에 기재된 에이젠트 1의 분산제를 사용하여 제조된 안료 분산 조성물을 서로 비교한다. 각 분산제를 이후부터는 다음과 같은 번호로 나타낸다.
분산제 1 일본국 공개 특허원 제160396/1975호 실시예 1
분산제 2 일본국 공개 특허원 제160396/1975호 실시예 8
분산제 3 영국 특허 제139401호 에이젠트 1
신쿠아시아 레드 Y(듀퐁사 시판의 상품명) 20부에, 고체분으로 각 분산제 10부를 가한 후, 솔벳소 100(엣소 스텐더드사 시판의 상품명)를 가하여 전체량이 60부가 되도록 한다. 수득된 혼합물을 샌드 분쇄기에서 30분간 분산처리한 후, 실시예 1에 기재한 바와 같은 야자유 개질 알키드 수지 40부를 가하고, 10분간 분산 처리하여 분산제 번호 순대로 분산된 안료가 함유된 조성물(22), (23) 및 (24)를 수득한다.
실시예 2의 분산된 안료가 함유된 조성물(3)과 (4) 및 상기의 분산된 안료가 함유된 조성물(22), (23) 및 (24) 각각 100부에, 실시예 2의 야자유 개질 알키드 수지 50부와 메라민 수지 와니스 30부를 가하여 베이킹형 알키드 메라민 수지 페인트를 제조한다.
각 페인트를 분무에 적절한 점도가 되도록 희석제로 희석한 후, 양철판에 유출 도포와 분무 도포 방법으로 도포하여 140℃에서 30분간 굽는다. 수득한 페인트 막의 20°광택을 측정하여, 그 결과를 표 11에 나타낸다.
[표 11]
Figure kpo00021
표 11에서, 본 발명에 따른 분산 조성물 즉, 분산된 안료가 함유된 조성물(3) 및 (4)가 더욱 우수함을 알 수 있다.

Claims (16)

  1. 분산제로서, 1급 아미노기 및 2급 아미노기 중에서 선택된 아미노기 두개 이상을 갖는 폴리아민 하나이상과 두개 이상의 이소시아네이트기를 갖는 폴리이소시아네이트 하나 이상으로 부터 수득된 반응 생성물 1종 이상을 함유함을 특징으로 하는 안료 분산 조성물.
  2. 분산제로서, 1급 아미노기 및 2급 아미노기 중에서 선택된 아미노기 두개 이상을 갖는 폴리아민 하나이상과 두개 이상의 이소시아네이트기를 갖는 폴리이소시아네이트 하나 이상으로 부터 수득된 반응 생성물 1종 이상을 함유하며, 추가로 안료 및 유기용매를 함유하는 안료 분산 조성물.
  3. 1급 아미노기 및 2급 아미노기 중에서 선택된 아미노기 두개 이상을 갖는 폴리아민 하나 이상과 두개 이상의 이소아네이트기를 갖는 폴리이소시아네이트 하나 이상으로 부터 수득된 반응 생성물 1종 이상, 안료, 비히클 수지, 및 임의 성분으로 유기용매를 함유하는 안료 분산 조성물.
  4. 제1항 내지 3항중 어느 한 항에 있어서, 언급된 폴리아민이 지방족 폴리아민, 헤테로시클릭 폴리아민, 방향족 폴리아민 및 이민중에서 선택되는 안료 분산 조성물.
  5. 제4항에 있어서, 언급된 폴리아민이 에틸렌디아민, 1,3-프로필렌디아민, 헥사메틸렌디아민, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라민, 테트라에틸렌펜타민, 펜타에틸렌헥사민, 비스아미노프로필피페라진, 비스아미노피리딘, 크실일렌디아민, 메타페닐렌디아민, 4,4'-디아미노디페닐메탄 및 폴리에틸렌이민중에서 선택되는 안료 분산 조성물.
  6. 제4항에 있어서, 언급된 폴리아민이 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라민, 테트라에틸렌펜타민, 펜타에틸렌헥사민, 폴리에틸렌이민, 비스이미노프로필피페라진 및 비스아미노피리딘 중에서 선택되는 안료분산 조성물.
  7. 제1항 내지 3항중 어느 한 항에 있어서, 언급된 폴리이소시아네이트가 방향족 폴리이소시아네이트, 지방족 폴리이소시아네이트 및 지환족 폴리이소시아네이트 중에서 선택되는 안료 분산 조성물.
  8. 제1항 내지 3항중 어느 한 항에 있어서, 언급된 폴리이소시아네이트가 톨일렌디이소시아네이트, 4,4'-디페닐메탄디오시아네이트, 크실일렌디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트, 4,4'-메틸렌비스시클로헥실이소시아네이트, 수소화 TDI, 수소화 XDI 및 이소포론디이소시아네이트중에서 선택되는 안료분산 조성물.
  9. 제1항 내지 3항중 어느 한 항에 있어서, 언급된 폴리이소시아네이트중에 그룹중의 작용기의 평균수가 2.5 내지 6인 선택되는 안료 분산 조성물.
  10. 제1항 내지 3항중 어느 한 항에 있어서, 언급된 폴리아민이, 폴리이소시아네이트중에 함유된 이소시아네이트기에 대한 화학양론적 당량을 초과하는 양의 아미노기를 함유하는 양으로 블렌드되어 있는 안료 분산 조성물.
  11. 제10항에 있어서, 언급된 폴리아민이, 폴리이소시아네이트중에 함유된 이소시아네이트기에 대한 화학양론적 당량의 1.05 내지 5배의 아미노기를 함유하는 양으로 블렌드되어 있는 안료 분산 조성물.
  12. 제1항 내지 3항중 어느 한 항에 있어서, 언급된 폴리아민과 폴리이소시아네이트가, 안료 99.9 내지 70중량부를 기준으로 총 0.1 내지 30중량부의 양으로 블렌드되어 있는 안료 분산 조성물.
  13. 제1항 내지 3항중 어느 한 항에 있어서, 언급된 비히클 수지가 알키드 수지, 폴리에스테르 수지, 아크릴 수지, 폴리아미드 수지, 및 비닐 수지 예를들어 폴리비닐 클로라이드, 폴리비닐 아세테이트 및 염화폴리올레핀중에서 선택되는 안료 분산 조성물.
  14. 제2항 또는 3항에 있어서, 언급된 유기용매가 탄화수소, 에스테르, 케톤 및 에테르중에서 선택되는 안료 분산 조성물.
  15. 1급 아미노기 및 2급 아미노기중에서 선택된 아미노기 두개 이상을 갖는 폴리아민과 두개 이상의 이소시아네이트기를 갖는 폴리이소시아네이트를 안료, 비히클 수지, 및 임의로는 유기용매중에 혼합 및 분산 시키면서 첨가하고 분산시키는 안료 분산 조성물의 제조방법.
  16. 1급 아미노기 및 2급 아미노기중에서 선택된 아미노기 두개 이상을 갖는 폴리아민과 두개 이상의 이소시아네이트기를 갖는 폴리이소시아네이트를 수지 및 임의로는 유기용매에 첨가시킨 다음, 안료를 첨가하고 분산시키는 안료 분산 조성물의 제조방법.
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