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JP2018535819A - 湿潤及び消泡剤 - Google Patents

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JP2018535819A JP2018516119A JP2018516119A JP2018535819A JP 2018535819 A JP2018535819 A JP 2018535819A JP 2018516119 A JP2018516119 A JP 2018516119A JP 2018516119 A JP2018516119 A JP 2018516119A JP 2018535819 A JP2018535819 A JP 2018535819A
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エレメンティス スペシャルティーズ,インコーポレイテッド.,
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Abstract

表面張力を低下させると同時に、水溶液に消泡特性を付与する湿潤剤を開示する。一実施形態では、本明細書に記載する湿潤剤の実施形態、そのエマルション、又はその粉末を前記液体媒体と混合することを含む、液体媒体の泡を消す及び/又は液体媒体の発泡を防ぐ方法が提示される。
【選択図】図1

Description

関連出願の相互参照
本願は、2015年10月7日出願の米国仮特許出願第62/238,260号の優先権の利益を主張し、その全体を参照によって本明細書に援用する。
本発明は、二機能湿潤及び消泡剤としての多官能性アルコキシラート組成物の使用に関する。
水の表面張力を低下させる能力は、水性コーティング製剤にとって重要であるが、その理由は、特に疎水性表面の場合、表面張力の低下によって基材の濡れが増強されるためである。静的及び動的表面張力は、水性の系における表面張力を低下させる湿潤剤の能力の重要な尺度である。
従来のノニオン性界面活性剤、例えば、アルキルフェノール又はアルキルエトキシラート及びエチレンオキシド(EO)/プロピレンオキシド(PO)コポリマー、並びにアニオン性界面活性剤、例えば、ジアルキルスルホコハク酸ナトリウムは、許容し得る静的表面張力特性を示す。しかし、これら界面活性剤の多くは泡を生じさせ、それによって、表面に欠陥が生じたり、接着力が低下したり、加工が困難になったりすることがある。
実施形態では、本発明は、式(I):
(式中、Rは、それぞれ6個〜15個の炭素原子を有する分岐鎖アルキル基、直鎖アルキル基、又は脂環式基、又は芳香族基から選択され;Rは、水素、メチル、又はエチルから選択され;Rは、水素、メチル、又はエチルから選択され;Rは、水素、メチル、又はエチルから選択され;Rは、メチル又はエチルから選択され;xは、0〜5の範囲であり;yは、0〜10の範囲であり;zは、1〜10の範囲であるが;但し、xが1〜5の範囲であるとき、Rは、Rとは異なり;x=0であるとき、Rは、Rとは異なる)
に係る組成物を含む湿潤剤を提供する。
別の実施形態では、式(I)に係る湿潤剤は、式(II):
(式中、RはRと同一であり、RはRと同一であり、RはRと同一であり、RはRと同一であり、aはxと等しく、bはyと等しく、cはzと等しい)
に係る組成物を更に含む。
式(I)に係る湿潤剤の一実施形態では、Rは、それぞれ6個〜10個の炭素原子を有する分岐鎖アルキル基又は直鎖アルキル基又は脂環式基又は芳香族基から選択される。
式(I)に係る湿潤剤の一実施形態では、Rは、ノニル、イソノニル、3,5,5−トリメチルヘキシル、オクチル、2−メチルへプチル、2−エチルヘキシル、2,2,4−トリメチルペンチル、4−メチルペンチル、ヘプチル、ヘキシル、及びこれらの組合せから選択される。かかる一実施形態では、xはゼロであり、yは2〜5の範囲であり、zは3〜10の範囲であり、Rは水素又はメチルであり、Rは水素又はメチルである。
様々な実施形態では、湿潤剤組成物の0.3重量%脱イオン水溶液は、それぞれ1,000ms以下の表面寿命において50mN/m〜25mN/m、45mN/m〜25mN/m、40mN/m〜25mN/m、又は35mN/m〜25mN/mの範囲の動的表面張力測定値を有する。
他の様々な実施形態では、湿潤剤組成物の0.3重量%脱イオン水溶液は、それぞれ30,000msの表面寿命において50mN/m〜25mN/m、45mN/m〜25mN/m、40mN/m〜25mN/m、又は35mN/m〜25mN/mの範囲の動的表面張力測定値を有する。
他の様々な実施形態では、湿潤剤の0.3重量%脱イオン水溶液は、45mN/m〜25mN/m、40mN/m〜25mN/m、又は35mN/m〜25mN/mの静的表面張力を有する。
本発明は、更に、本明細書に記載する湿潤剤の実施形態、又はそのエマルション、又はその粉末を液体媒体と混合することを含む、液体媒体の泡を消す及び/又は液体媒体の発泡を防ぐ方法の実施形態を提供する。
前述の概要及び以下の発明の詳細な説明は、添付の特許請求の範囲と合わせて読んだときにより深く理解されるであろう。
この図は、本明細書に記載する様々な本発明の組成物についての表面寿命対表面張力のプロットを示す。
本開示は、二機能湿潤及び消泡剤を提供する。
実施形態では、本発明は、式(I):
(式中、Rは、それぞれ6個〜15個の炭素原子を有する分岐鎖アルキル基、直鎖アルキル基、又は脂環式基、又は芳香族基から選択され;Rは、水素、メチル、又はエチルから選択され;Rは、水素、メチル、又はエチルから選択され;Rは、水素、メチル、又はエチルから選択され;Rは、メチル又はエチルから選択され;xは、0〜5の範囲であり;yは、0〜10の範囲であり;zは、1〜10の範囲であるが;但し、xが1〜5の範囲であるとき、Rは、Rとは異なり;x=0であるとき、Rは、Rとは異なる)
に係る組成物を含む湿潤剤を提供する。
別の実施形態では、式(I)に係る湿潤剤は、式(II):
(式中、RはRと同一であり、RはRと同一であり、RはRと同一であり、RはRと同一であり、aはxと等しく、bはyと等しく、cはzと等しい)
に係る組成物を更に含む。
かかる実施形態では、式I及び式IIに係る組成物を含む湿潤剤は、50重量% 式I及び50重量% 式II;60重量% 式I及び40重量% 式II;75重量% 式I及び25重量% 式II;85重量% 式I及び15重量% 式II;95重量% 式I及び5重量% 式IIに従って様々な量のかかる化合物を含有し得る。
幾つかの他の実施形態では、式(I)及び式(II)に係る組成物を含む湿潤剤は、50重量%〜99重量% 式I及び1重量%〜50重量% 式II;60重量%〜99重量% 式I及び1重量%〜40重量% 式II;70重量%〜99重量% 式I及び1重量%〜30重量% 式II;80重量%〜99重量% 式I及び1重量%〜20重量% 式II;90重量%〜99重量% 式I及び1重量%〜10重量% 式II;95重量%〜99重量% 式I及び1重量%〜5重量% 式IIに従って様々な量のかかる化合物を含有し得る。
式(I)に係る湿潤剤の一実施形態では、Rは、それぞれ6個〜10個の炭素原子を有する分岐鎖アルキル基又は直鎖アルキル基又は脂環式基又は芳香族基から選択される。
式(I)に係る湿潤剤の一実施形態では、Rは、ノニル、イソノニル、3,5,5−トリメチルヘキシル、オクチル、2−メチルへプチル、2−エチルヘキシル、2,2,4−トリメチルペンチル、4−メチルペンチル、ヘプチル、ヘキシル、及びこれらの組合せから選択される。かかる一実施形態では、xはゼロであり、yは2〜5の範囲であり、zは3〜10の範囲であり、Rは水素又はメチルであり、Rは水素又はメチルである。
前述の湿潤剤の実施形態では、湿潤剤組成物の0.3重量%脱イオン水溶液は、それぞれ1,000ms以下の表面寿命において50mN/m〜25mN/m、45mN/m〜25mN/m、40mN/m〜25mN/m、又は35mN/m〜25mN/mの範囲の動的表面張力測定値を有する。
前述の湿潤剤の他の実施形態では、湿潤剤組成物の0.3重量%脱イオン水溶液は、それぞれ30,000msの表面寿命において50mN/m〜25mN/m、45mN/m〜25mN/m、40mN/m〜25mN/m、又は35mN/m〜25mN/mの範囲の動的表面張力測定値を有する。
前述の湿潤剤の他の実施形態では、湿潤剤組成物の0.3重量%脱イオン水溶液は、45mN/m〜25mN/m、40mN/m〜25mN/m、又は35mN/m〜25mN/mの範囲の静的表面張力を有する。
前述の湿潤剤の実施形態では、湿潤剤組成物の0.3重量%水溶液は、本明細書に記載する泡試験手順に従って0.3重量%の濃度で測定したとき、17cm未満の発泡値を有し、泡試験手順の完了の5分間後に0.3重量%の濃度で測定したとき、3cm未満の発泡値を有する。別の実施形態では、本発明は、脱イオン水中に消泡剤としても作用する前述の湿潤剤のいずれかを有効量含む水性組成物を提供する。水性組成物の実施形態では、前述の湿潤剤のいずれかの有効量は、0.01重量%〜7.0重量%;0.1重量%〜5.0重量%;0.1重量%〜3.0重量%;0.1重量%〜1.0重量%;及び0.1重量%〜0.5重量%の範囲である。
かかる一実施形態では、水性組成物は、本明細書に記載する泡試験手順に従って0.3重量%の濃度で測定したとき、17cm未満の発泡値を有し、泡試験手順の完了の5分間後に0.3重量%の濃度で測定したとき、3cm未満の発泡値を有する。別のかかる実施形態では、水性組成物は、本明細書に記載する泡試験手順に従って0.3重量%の濃度で測定したとき、10cm未満の発泡値を有し、泡試験手順の完了の5分間後に0.3重量%の濃度で測定したとき、1cm未満の発泡値を有する。更に別のかかる実施形態では、水性組成物は、本明細書に記載する泡試験手順に従って0.3重量%の濃度で測定したとき、5cm未満の発泡値を有し、泡試験手順の完了の5分間後に0.3重量%の濃度で測定したとき、1cm未満の発泡値を有する。更に別のかかる実施形態では、水性組成物は、本明細書に記載する泡試験手順に従って0.3重量%の濃度で測定したとき、2cm未満の発泡値を有し、泡試験手順の完了の5分間後に0.3重量%の濃度で測定したとき、1cm未満の発泡値を有する。具体的なかかる実施形態では、水性組成物は、本明細書に記載する泡試験手順に従って0.3重量%の濃度で測定したとき、0cmの発泡値を有し、泡試験手順の完了の5分間後に0.3重量%の濃度で測定したとき、0cmの発泡値を有する。
湿潤剤が消泡剤としても作用する水性組成物の前述の各実施形態では、湿潤剤は、静的表面制御も提供する。幾つかのかかる実施形態では、湿潤剤組成物の0.3重量%脱イオン水溶液は、それぞれ1,000ms以下の表面寿命において50mN/m〜25mN/m、45mN/m〜25mN/m、40mN/m〜25mN/m、又は35mN/m〜25mN/mの範囲の動的表面張力測定値を有する。他のかかる実施形態では、湿潤剤組成物の0.3重量%脱イオン水溶液は、30,000msの表面寿命において50mN/m〜25mN/m、45mN/m〜25mN/m、40mN/m〜25mN/m、又は35mN/m〜25mN/mの範囲の動的表面張力測定値を有する。更に他の実施形態では、湿潤剤の0.3重量%脱イオン水溶液は、45mN/m〜25mN/m、40mN/m〜25mN/m、又は35mN/m〜25mN/mの範囲の静的表面張力を有する。前述の水性組成物の他の実施形態では、水性組成物はラテックスポリマーを含む。前述の水性組成物の他の実施形態では、水性組成物は顔料を含む。
前述の水性組成物の他の実施形態では、湿潤剤の前述の実施形態を、溶剤型又は水溶型のいずれであってもよいポリマー結合剤と共に使用してもよい。水溶型結合剤は、典型的には、水性分散媒体中における少なくとも1つのエチレン性不飽和モノマーの重合によって形成される離散固体ポリマー粒子の形態である。ポリマー粒子は、典型的には、公知の技術に従って乳化重合によって形成される。
水性組成物に好適な代表的なポリマー粒子としては、アクリルポリマー、酢酸ビニルポリマー、塩化ビニルポリマー、アクリルウレタン、減水性アルキド、アルキドエマルション、スチレンアクリル、VAE、及びこれらの組合せが挙げられる。好適なアクリルポリマーとしては、アクリロニトリル、アクリル酸、メタクリル酸、ブチルアクリル酸、ブチルアクリレート、エチルアクリレート、メチルメタクリレート、酢酸ビニル、スチレン、及びこれらの組合せのコポリマーが挙げられる。
前述の水性組成物の別の実施形態では、湿潤剤の前述の実施形態を、有機又は無機のいずれであってもよい顔料を含む水性組成物において使用してもよい。広範な顔料が前記組成物に含まれ得る。好適な顔料としては、二酸化チタン、色素性酸化鉄(Fe)等の無機顔料、並びに青色顔料、緑色顔料、黄色顔料、アリーリドイエロー、Hansa(登録商標)ブライトイエロー、赤色顔料、キナクリドンレッド、紫色顔料、橙色顔料、及び類似の材料を含む有機顔料が挙げられる。
前述の水性組成物の別の実施形態では、湿潤剤の前述の実施形態を、溶剤型又は水溶型のいずれであってもよいコーティングで使用してもよい。例えば、溶剤型コーティングは、接着促進剤、レオロジー改質剤、分散剤、消泡剤、殺生物剤、充填剤、pH調整添加剤、オープンタイム延長剤、及び典型的には水系ラテックス成分であるポリマーを含み得る。コーティング組成物は、「ラテックス系」塗料と称されることもある。
前述の湿潤剤の他の実施形態では、樹脂又は溶剤による基材の濡れ、顔料の濡れを促進し、エポキシ含有ゴム粒子等において多相組成物の相溶性を改善する目的のために、前記湿潤剤を工業用コーティング、自動車用コーティング、接着剤、及びシーラント用途のための水系、溶剤系、又は溶剤不含製剤において使用してもよい。接着剤及びシーラント樹脂の種類の例としては、エポキシ、ポリウレタン、アクリル、MS Polymer(商標)、SPURポリマー、スチレン−ブジエン、スチレン−フェノール、ポリ乳酸、ポリアスパラギン酸、エチレンプロピレンジエンターポリマー(EPDM)、ポリシロキサン、ポリウレア、セメントが挙げられ、エポキシ−シランコーティング製品等、樹脂のハイブリッド組合せであってもよい。
前述の湿潤剤の他の実施形態では、樹脂又は溶剤による基材の濡れ、顔料の濡れを促進し、ウレタン樹脂も含有するエポキシ製剤等において多相組成物の相溶性を改善する目的のために、前記湿潤剤を粉末コーティングにおいて使用してもよい。粉末コーティング樹脂の例としては、アクリル、ポリエステル、エポキシ、ポリ無水物、UV硬化用の不飽和樹脂、グリコールウリル、及びアクリル−エポキシ製品等のハイブリッド組合せが挙げられる。
別の実施形態では、本発明は、本明細書に記載する湿潤剤の前述の実施形態のいずれか、そのエマルション、又はその粉末を液体媒体と混合することによって液体媒体の泡を消す及び/又は液体媒体の発泡を防ぐ方法を提供する。幾つかのかかる実施形態では、液体媒体はラテックスポリマーを含む。他のかかる実施形態では、液体媒体は顔料を含む。
本明細書に記載する湿潤剤の様々な実施形態は、逐次調製することができる。一例では、前記湿潤剤は、オキシプロピレン部分(「PO」)をアルコール又はアルコールの混合物に結合させてPOブロックを形成する第1のプロポキシル化工程によって調製され得る。プロポキシル化工程後、オキシエチレン部分(「EO」)を付加して、POブロックに結合しているEOブロックを形成する。エトキシル化工程に続いて、有機部分を末端基として付加する。有機部分としては、トリメチルシリル及びトリフルオロメチル、並びに類似のものが挙げられる。別の例では、前記湿潤剤は、オキシエチレン部分(「EO」)をアルコール又はアルコールの混合物に結合させてEOブロックを形成する第1のエトキシル化工程によって調製され得る。エトキシル化工程後、オキシプロピレン部分(「PO」)を付加して、EOブロックに結合しているPOブロックを形成する。プロポキシル化工程に続いて、有機部分を末端基として付加する。別の例では、前記湿潤剤は、オキシエチレン部分(「EO」)をアルコール又はアルコールの混合物に結合させてEOブロックを形成する第1のエトキシル化工程によって調製され得る。エトキシル化工程後、オキシプロピレン部分(「PO」)を付加して、EOブロックに結合しているPOブロックを形成する。プロポキシル化工程後、オキシエチレン部分(「EO」)を付加して、POブロックに結合しているEOブロックを形成する。エトキシル化工程に続いて、有機部分を末端基として付加する。前述の例では、個々のオキシプロピレン部分(「PO」)をオキシブチレン部分(「BO」)に交換してBOブロックを形成することもできる。この方法は、式I及び式IIに記載の全ての可能な変形例を作製するために使用することができる。
試験法の説明
例示的な湿潤剤組成物及び水性組成物の物性を特性評価(characterize)するために様々な方法を使用することができる。方法を以下に記載する。
湿潤剤水溶液の評価
泡試験手順
清潔なガラス製の容器において、湿潤剤0.3グラムと脱イオン水99.70グラムとを2分間混合し、次いで、混合物50mLを250mLメスシリンダーに注いだ。清潔な気泡ディフューザーストーン(Penn Plax Air Stone、7/16”円筒形、モデルAS6B)をゴム製のチューブに取り付け、これを流速:2,300cc/分〜2,500cc/分で2.5psiの空気を供給するMaximaエアポンプ型番A−805に取り付けた。これは、適切な場所に配置され、湿潤剤の0.3重量%脱イオン水溶液50mLに浸漬されたディフューザーストーンの実際の流速である。水溶液を充填したメスシリンダーに気泡ディフューザーストーンを入れた。30秒間又は短時間で溶液が発泡する場合高さが250mLに達するまでのより短い時間、水溶液に空気を送り込む。次いで、空気の供給を停止させる。
空気源を除去した直後、及び溶液の高さが50mLに戻るまで又は安定化するまで設定時間間隔で、発泡している溶液の高さを記録する。泡試験手順において、250mLメスシリンダーの200mLの印は17cm±0.2cmに等しい。
表面張力の低下
当業者であれば、ウィルヘルミープレート法を使用して表面張力計(即ち、Kruss(商標)K100テンシオメーター)で静的表面張力(SST)を測定することができる。静的表面張力(SST)測定値は、特定の界面活性剤が有し得る動的移動制限に関係なく湿潤剤が溶液中で得ることができる最低表面張力を示す。これは、湿潤剤の表面張力低減能の指標である。SSTを評価するためのウィルヘルミープレート法は、業界において十分確立された方法であり、本明細書に記載する湿潤剤によって生じる表面張力を測定するために用いた。
当業者であれば、バブルテンシオメーター(即ち、Kruss(商標)BP2 Bubble Tensiometer)を用いて動的表面張力(DST)を測定することができる。動的表面張力(DST)測定によって、界面張力を低下させる湿潤剤の固有の能力を評価することができる。DSTは、様々な速度で溶液にガスを吹き込むことによって生じる様々な表面寿命に亘る湿潤剤水溶液の表面張力を測定する。吹込速度を変動させることによって、様々な寿命の気泡表面が生じ、上記機器は、これら様々な速度のそれぞれにおける表面張力を測定し、特定の湿潤剤が有し得る固有の動的移動制限(kinetic mobility restrictions)を明らかにする。動的移動制限は、塗布速度が湿潤剤の移動限界を超えたときに湿潤剤の濡れ性能を限定し得る。短い表面寿命(10ms)は、噴霧霧化中に生じ得る急速な液滴形成に関連する。長い表面寿命(30,000ms〜50,000ms)は、ブラッシング型コーティング塗布及びレベリングに密接に関連し得る。この技術によって、試験における様々な表面寿命範囲に亘る湿潤剤の特徴的な曲線プロファイルが得られる。
水滴の広がり
水溶液を置くための基材としてプラスチックパネルを使用した。前記パネルは、4”×6”(95mm×145mm)Dow Pulse 2000黒色PC/ABSパネルであった。紙タオルを使用して光沢のある側をIPAで拭き取り、自然乾燥した。各湿潤剤の溶液を、脱イオン水中0.3重量%の濃度で予め調製した。ベースラインレファレンスとして脱イオン水のみを含有するブランク溶液を試験した。
以下の通り、前記パネル上に前記水溶液を置いた。各試験溶液について別々のパネルを使用した。針の付いたシリンジを使用して、溶液を置いた(B−D 1cc25G 5/8 Tuberculin Syringe & Precision Glide Needle−Part 9626)。溶液を正確に1.0mL含有するまで、シリンジに溶液を吸い上げた。シリンジの先端が垂直に配向され且つパネルの表面に直接接触して置かれた状態で、シリンジをベンチ上の試験パネルの中心に垂直に配置した。プランジャを一定速度で押し下げ、針が配置された試験パネル上に15秒間かけてゆっくりと液体を置いた。平衡化させ、広げるために溶液を3分間〜4分間静置した。レファレンスブランクとして脱イオン水を使用する。著しく広がった溶液は、対称的な領域を有していなかった。次いで、その寸法(L×W)を定規で測定した。
Sony DSC−HX10Vデジタルカメラを使用してパネル上における水滴の広がりパターンの写真を撮影した。ブランク光沢パネル表面上の明澄透明の液体パターンを見ることができるようにするという課題を克服するために、MM−1 GTI MiniMatcher light booth(GTI Graphic Technology)内部で斜めから写真を撮影した。その寸法(L×W)を定規で測定し、報告する。
実施例24〜26のコーティング評価試験法
ASTM D523:BYK Micro Triglossメーターを使用して光沢測定に従った。
ASTM D562:ストーマー粘度
ASTM D714:膨れ耐性
ASTM D6736 初期ブロック耐性
ASTM D1849:保存安定性
ASTM D2486:スクラブ耐性
ASTM D4062:レベリング
ASTM D4287:コーン&プレートICI
ASTM D4400:垂れ耐性
ASTM D4828:洗浄性
ASTM D6736:磨き耐性
ASTM D7190:界面活性剤の溶出
ASTM D8020:凍解安定性
ASTM法に対して行った改変
保持時間を30秒間の代わりに5秒間にしたことを除いて、D4287コーン&プレートICI試験に従った。
BYK Micro Trigloss meterを使用してD523光沢測定に従った。
乾燥スポンジの周りにチーズクロスを巻き付け、機械を起動する前にそれをスポンジホルダに挿入したことを除いて、D6736磨き耐性に従った。
D8020凍解安定性 − 凍解安定性に対する利点を識別するために、全塗料重量に対して0.60%で湿潤剤を添加した。サンプルをRed Devilシェイカーで混合し、塗料の均一性及び平滑性について試験した。均一且つ平滑な塗料は合格と採点した。ゲル化し、振盪後に均一な稠度に混合することができなかった塗料は不合格と採点した。
試験A1:ローラー発泡
ローラー塗布によって湿潤剤の発泡傾向を試験した。これは、Leneta Sag and Flowチャート(Form 7B)上に直接、試験サンプル約5グラム〜約10グラムを並べて注ぎ、次いで、幅9”、ナップ3/8”のパーディーローラーを使用してローラーを下向きに1回スラリーに通すことによって行った。発生した泡の量を目視評価し、以下の評点を使用してコントロール(湿潤剤を含まない)に対して定量的に採点した:10−優良;7−良好;4−中等度;1−不良。
試験A2:ブラシ発泡
試験サンプルの入った容器に浸漬した2”の平坦なGen X Chinexブラシを取り、ブラシ3かき分をLeneta Sag and Flowチャート(Form 7B)に塗布することによって、湿潤剤の発泡傾向を調べた。フィルムに生じた泡を目視評価し、以下の評点を使用してコントロール(湿潤剤を含まない)に対して定量的に採点した:10−優良;7−良好;4−中等度;1−不良。
試験B:ローラー安定性
試験サンプル250グラムを1/2パイントの容器に入れ、24時間及び12日間、153rpmの撹拌機を使用することによって機械的に撹拌した(ローラー)。
試験法C:色の許容性
塗料1ガロン当たり着色剤8ozを使用して色の許容性を測定した。着色剤は、Colortrend Lamp Black 808Bであった。試験塗料は、実施例26に記載されている。
試験法D:水と接触した際のかぶり/色変化
試験パネルを25℃で24時間硬化させた。次いで、2時間水と接触させ、色変化について目視評価した。
試験法E:着色力試験法
目的:白色パステル基本塗料の相対着色力を測定する。
基本塗料の配合処方を実施例26に記載する。塗料1ガロン当たり着色剤2ozを使用して着色力を測定した。着色剤は、Colortrend Lamp Black 808Bであった。Datacolor Colorimeterを使用して着色力を測定した。
着色力の手順
1. 塗料1ガロン当たり着色剤2ozで、上記の通り着色塗料を調製する。
2. Red devilシェイカー上に5分間置く。
3. 25℃で30分間、温度制御されたキャビネット又は水浴内に静置する。
4. Penopacチャート(例えば、Leneta Form 1B)上で3milのBirdバーを使用して、同様に着色したコントロール塗料と並べてドローダウンを調製する。
5. 制御された温度及び湿度環境(25±5℃;50±5%湿度)で乾燥させる。
6. 試験サンプルの着色力を測定し、コントロール塗料と比較する。
試験法F:基材の濡れ性
試験サンプルの入った容器に浸漬した2”の平坦なGen X Chinexブラシを取り、基材に対して垂直に保持されたブラシを使用して最低量の試験サンプルを塗布し、それを引っ張ってはけ目を作製することによって、湿潤剤の濡れ能力を調べた。5分間サンプルを流動させ、次いで、皮膜の欠陥について基材を評価する。皮膜においてはじきとして顕在化した、生じた濡れ不良を目視評価し、以下の評点を使用してコントロール(湿潤剤を含まない)に対して定量的に採点した:10−優良;7−良好;4−中等度;1−不良。
以下の実施例は、本発明の範囲内の例示的な実施形態を更に記載及び説明する。実施例は、例示のためだけに与えられるものであり、本発明を限定すると解釈すべきではないが、その理由は、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなしに多くの変形例が可能であるためである。
実施例1
機械的撹拌器、窒素注入口、真空排出口、エチレンオキシド/プロピレンオキシド注入口、温度計、及び圧力センサを備える清潔で乾燥した4リットルのスチール製圧力反応器に、2−エチルヘキサノール(1020.9g)を仕込んだ。KOHの50重量%水溶液(8.8g)を添加し、窒素をスパージしながら混合物を120℃に加熱した。これら条件下で2.5時間水を除去したところ、最終的な水濃度は0.06重量%になり、合計蒸留物重量は16.3gであった。±1.5時間120℃でプロピレンオキシド(887g)を添加した。添加完了後、圧力が安定するまで(±2時間)反応混合物を120℃で保持した。混合物を140℃に加熱し、±2時間かけてエチレンオキシド(1,346g)を添加した。添加完了後、圧力が安定するまで(±0.5時間)反応混合物を140℃で保持した。反応混合物を50℃に冷却し、反応器から取り出したところ、無色透明の液体3,217gが得られた。OH価:131.26mg KOH/g;酸価:0.06mg KOH/g;pH(水中1%):6.6。
実施例2
4つ口500mL丸底フラスコに、機械的撹拌器、温度計、ストッパー、及びガス注入管を備える還流凝縮器を取り付けた。丸底フラスコに実施例1(100g)及びパラ−トルエンスルホン酸一水和物(1.8g)を仕込んだ。メチラール(200g)を1度の添加で仕込んだ。混合物を±50℃で12時間還流させた。水(5mL)中炭酸ナトリウム(0.5g)を添加し、得られた混合物を30分間撹拌した。混合物をセライトで濾過し、その後、全ての揮発物を減圧下(30mbar、50℃)で除去したところ、曇った無色の液体107.34gが得られた。OH価:32.8mg KOH/g;酸価:1.1mg KOH/g;pH(水中1%):4.6。
実施例3
窒素雰囲気が充填された、機械的撹拌器、温度計、還流凝縮器、及びガス注入管を備える500mLの4つ口丸底フラスコにおいて、パラ−トルエンスルホン酸一水和物(1.88g)を実施例1(100g)に溶解させた。混合物を室温で撹拌し、ジメトキシメタン(200.00g)を複数のアリコートに分けて添加した。ジメトキシメタンアリコートの添加と添加の間に、交互に混合物を加熱還流させ、続いて、±30mbar及び55℃〜60℃で真空蒸留して、揮発物を除去した。混合物を12時間反応させた。炭酸ナトリウム(1.05g)を最小量の水(±5mL)に溶解させ、反応混合物に添加した。白色の固体が溶液から沈殿した。全ての揮発物を減圧下で除去した。得られた混合物を濾過したところ、曇った無色の液体107.34gが得られた。OH価:32.8mg KOH/g;酸価:1.1mg KOH/g;pH(水中1%):4.6。
実施例4
機械的撹拌器、窒素注入口、ブチレンオキシド注入口、温度計、及び圧力センサを備える清潔で乾燥した1リットルのガラス製の圧力反応器に、4−メチル−2−ペンタノール(771.8g)を仕込んだ。ナトリウムメタノラート(2.32g)を添加し、混合物を100℃〜125℃に加熱した。反応器を雰囲気に向かって開き、窒素をスパージしながら、メタノールを±2時間かけて脱イオン化した。反応器を閉じ、混合物を130℃〜140℃に加熱し、ブチレンオキシド(423g)を12時間に亘って添加した。混合物を室温に冷却し、反応器から排出したところ、茶色の液体506.8gが得られた。OH価:171.8mg KOH/g;酸価:3.2mg KOH/g;pH(水中1%):10.3。茶色の液体(359.8g)を、機械的撹拌器、窒素注入口、真空排出口、エチレンオキシド/プロピレンオキシド注入口、温度計、及び圧力センサを備える清潔で乾燥した4リットルのスチール製圧力反応器に移した。混合物に窒素をスパージし、30分間140℃に加熱した。エチレンオキシド(194g)を約0.5時間かけて140℃で添加した。添加完了後、圧力が安定するまで(±0.5時間)反応混合物を140℃で保持した。反応混合物を50℃に冷却し、酢酸0.63gで中和した。茶色の液体192gが反応器から除去された。OH価:110mg KOH/g;酸価:0.2mg KOH/g;pH(水中1%):5.9。
実施例5A
機械的撹拌器、窒素注入口、真空排出口、エチレンオキシド/プロピレンオキシド注入口、温度計、及び圧力センサを備える、清潔で乾燥した4リットルのスチール製圧力反応器に、2−エチルヘキサノール(771.8g)を仕込んだ。KOHの50重量%水溶液(8.9g)を添加し、窒素をスパージしながら、混合物を120℃に加熱した。これら条件下で2.5時間水を除去したところ、最終的な水濃度は0.08重量%になり、合計蒸留物重量は21.8gであった。±1.5時間かけて120℃でプロピレンオキシド(662g)を添加した。添加完了後、圧力が安定するまで(±2時間)反応混合物を120℃で保持した。混合物を140℃に加熱し、±2時間かけてエチレンオキシド(1,506g)を添加した。添加完了後、圧力が安定するまで(±0.5時間)反応混合物を140℃で保持した。反応混合物を40℃に冷却し、無色透明の液体944.1gを反応器から除去し、これを酢酸3.68gで中和した。OH価:112.9mg KOH/g;酸価:0.13mg KOH/g、pH(水中1%):6.0。
実施例5B
実施例5Aで反応器に残った生成物混合物を140℃に加熱し、エチレンオキシド339gを±0.25時間に亘って添加した。添加完了後、圧力が安定するまで(±0.5時間)反応混合物を140℃で保持した。反応混合物を40℃に冷却し、無色透明の液体907gを反応器から除去し、これを酢酸3.05gで中和した。OH価:96.4mg KOH/g;酸価:0.12mg KOH/g、pH(水中1%):6.1。
実施例5C
実施例5Aで反応器に残った生成物混合物を140℃に加熱し、エチレンオキシド205gを±0.25時間に亘って添加した。添加完了後、圧力が安定するまで(±0.5時間)反応混合物を140℃で保持した。反応混合物を70℃に冷却し、無色透明の液体1,508gを反応器から除去し、これを酢酸4.78gで中和した。OH価:83.6mg KOH/g;酸価:0.14mg KOH/g、pH(水中1%):6.1。次いで、混合物を40℃に冷却し、無色透明の溶液964.7gが反応器から除去された。
実施例6
4つ口の500mL丸底フラスコに、機械的撹拌器と、温度計と、ストッパーと、ガス注入管を載せ、4Åモレキュラーシーブを含むソックスレーセットアップとを取り付けた。丸底フラスコに実施例5C(100g)、臭化リチウム(0.51g)、及びパラ−トルエンスルホン酸一水和物(1.13g)を仕込んだ。メチラール(200g)を1度の添加で仕込んだ。混合物を±50℃で12時間還流させた。トリエチルアミン(0.716g)を添加し、得られた混合物を30分間撹拌した。混合物をセライトで濾過し、その後全ての揮発物を減圧下(30mbar、50℃)で除去して、透明な黄色の液体106.05gを得た。OH価:5.4mg KOH/g;酸価:0.58mg KOH/g;pH(水中1%):4.8。実施例6の0.3重量%脱イオン水溶液は、29.71mN/mの静的表面張力を有していた。実施例6の0.3重量%脱イオン水溶液は、10msで45mN/msの動的表面張力を有していた。
実施例7
機械的撹拌器、窒素注入口、真空排出口、エチレンオキシド/プロピレンオキシド注入口、温度計、及び圧力センサを備える清潔で乾燥した4リットルのスチール製圧力反応器に、3,5,5−トリメチルヘキサノール(809.4g)を仕込んだ。KOHの50重量%水溶液(6.5g)を添加し、窒素をスパージしながら混合物を120℃に加熱した。0.3barの真空を印加し、その後、1時間かけて脱イオン化したところ、最終的な水濃度は0.01重量%になった。プロピレンオキシド(647g)を±2時間かけて120℃で添加した。添加完了後、圧力が安定するまで(±2時間)反応混合物を120℃で保持した。混合物を140℃に加熱し、エチレンオキシド(986g)を±2時間かけて添加した。添加完了後、圧力が安定するまで(±0.5時間)反応混合物を140℃で保持した。反応混合物を60℃に冷却し、反応器から除去したところ、無色透明の液体2,413gが得られた。OH価:127.5mg KOH/g;塩基価 1.04mg KOH/g。
実施例8
窒素雰囲気が充填された、機械的撹拌器、温度計、還流凝縮器、及びガス注入管を備える500mLの4つ口丸底フラスコにおいて、パラ−トルエンスルホン酸一水和物(1.88g)及び臭化リチウム(0.86g)を実施例7(100g)に溶解させた。混合物を室温で撹拌し、ジメトキシメタン(75.0g)を複数のアリコートに分けて添加した。ジメトキシメタンアリコートの添加と添加の間に、交互に混合物を加熱還流させ、続いて、±30mbar及び55℃〜60℃で真空蒸留して、揮発物を除去した。混合物を3時間反応させた。炭酸ナトリウム(1.05g)を最小量の水(±5mL)に溶解させ、反応混合物に添加した。白色の固体が溶液から沈殿した。全ての揮発物を減圧下で除去した。得られた混合物を濾過して、透明で僅かに黄色の液体104gを得、これに水1gを添加した。OH価:19.6mg KOH/g;酸価:0.1mg KOH/g;pH(水中1%):7.9。実施例8の0.3重量%脱イオン水溶液は、28.51mN/mの静的表面張力を有していた。実施例8の0.3重量%脱イオン水溶液は、10msで35mN/msの動的表面張力を有していた。
実施例9
機械的撹拌器、窒素注入口、真空排出口、エチレンオキシド/プロピレンオキシド注入口、温度計、及び圧力センサを備える清潔で乾燥した4リットルのスチール製圧力反応器に、オクタノール(699.6g)を仕込んだ。KOHの50重量%水溶液(5.01g)を添加し、窒素をスパージしながら混合物を135℃に加熱した。0.3barの真空を印加し、2時間かけて水を除去したところ、最終的な水濃度は0.08重量%になった。プロピレンオキシド(616g)を±1.5時間かけて120℃で添加した。添加完了後、圧力が安定するまで(±2時間)反応混合物を120℃で保持した。混合物を140℃に加熱し、エチレンオキシド(934g)を±2時間かけて添加した。添加完了後、圧力が安定するまで(±0.5時間)反応混合物を140℃で保持した。反応混合物を50℃に冷却し、反応器から除去して、無色透明の液体2227.4gを得た。OH価:137.8mg KOH/g;酸価:0.13mg KOH/g;pH(水中1%):6.3。
実施例10
4つ口の500mL丸底フラスコに、機械的撹拌器、温度計、ストッパー、並びに実施例9(100g)、臭化リチウム(0.825g)、及びパラ−トルエンスルホン酸一水和物(1.8g)を入れたソックスレーセットアップを取り付けた。メチラール(200g)を1度の添加で仕込んだ。混合物を±50℃で12時間還流させた。炭酸カリウム(0.1.32g)を添加し、得られた混合物を30分間撹拌した。混合物をセライトで濾過し、その後、全ての揮発物を減圧下(30mbar、50℃)で除去して、透明な黄色の液体105.74gを得た。OH価:25.4mg KOH/g;酸価:0.5mg KOH/g;pH(水中1%):4.5。
実施例11
機械的撹拌器、窒素注入口、真空排出口、エチレンオキシド/プロピレンオキシド注入口、温度計、及び圧力センサを備える清潔で乾燥した4リットルのスチール製圧力反応器に、イソノナノール(1,000g)を仕込んだ。KOHの50重量%水溶液(7.9g)を添加し、窒素をスパージしながら混合物を120℃に加熱した。0.3barの真空を印加し、2時間かけて水を除去したところ、最終的な水濃度は0.06重量%になった。プロピレンオキシド(798g)を±1.5時間かけて120℃で添加した。添加完了後、圧力が安定するまで(±2時間)反応混合物を120℃で保持した。混合物を140℃に加熱し、エチレンオキシド(1,211g)を±2時間かけて添加した。添加完了後、圧力が安定するまで(±0.5時間)反応混合物を140℃で保持した。反応混合物を50℃に冷却し、酢酸(5.3g)で中和して、無色透明の液体2,931.8gを得た。OH価:127.1mg KOH/g;酸価:0.09mg KOH/g。
実施例12
4つ口500mL丸底フラスコに、機械的撹拌器、温度計、ストッパー、及びガス注入管を備える還流凝縮器を取り付けた。丸底フラスコに実施例11(100g)、臭化リチウム(0.825)、及びパラ−トルエンスルホン酸一水和物(1.8g)を仕込んだ。メチラール(200g)を1度の添加で仕込んだ。混合物を±50℃で12時間還流させた。炭酸ナトリウム(1.0g)を添加し、得られた混合物を30分間撹拌した。混合物をセライトで濾過し、その後、全ての揮発物を減圧下(30mbar、50℃)で除去して、透明な黄色の液体107.13gを得た。OH価:12.3mg KOH/g;酸価:1mg KOH/g;pH(水中1%):4.1。
実施例13
機械的撹拌器、窒素注入口、真空排出口、エチレンオキシド/プロピレンオキシド注入口、温度計、及び圧力センサを備える清潔で乾燥した4リットルのスチール製圧力反応器に、イソノナノール(760.6g)を仕込んだ。KOHの50重量%水溶液(13.9g)を添加し、窒素をスパージしながら混合物を130℃に加熱した。0.3barの真空を印加し、2時間かけて水を除去したところ、最終的な水濃度は0.02重量%になった。混合物を160℃に加熱し、エチレンオキシド(1,158.5g)を±2時間かけて添加した。添加完了後、圧力が安定するまで(±0.5時間)反応混合物を160℃で保持した。混合物を135℃に冷却し、次いで、±1.5時間かけてプロピレンオキシド(916.5g)を添加した。添加完了後、圧力が安定するまで(±0.25時間)反応混合物を170℃〜180℃に加熱した。次いで、混合物を40℃に冷却し、無色透明の液体1,004gを反応器から除去し、これを酢酸1.21gで中和した。OH価:98.17mg KOH/g;酸価:1.7mg KOH/g。
実施例14
4つ口500mL丸底フラスコに、機械的撹拌器、温度計、ストッパー、及びガス注入管を備える還流凝縮器を取り付けた。丸底フラスコに実施例13(100g)、臭化リチウム(0.6)、及びパラ−トルエンスルホン酸一水和物(1.33g)を仕込んだ。メチラール(200g)を1度の添加で仕込んだ。混合物を±50℃で12時間還流させた。炭酸ナトリウム(0.95g)を添加し、得られた混合物を30分間撹拌した。混合物をセライトで濾過し、その後、全ての揮発物を減圧下(30mbar、50℃)で除去して、曇った無色の液体106.52gを得た。OH価:17.7mg KOH/g;酸価:2.4mg KOH/g;pH(水中1%):4.3。
実施例15
機械的撹拌器、窒素注入口、真空排出口、エチレンオキシド/プロピレンオキシド注入口、温度計、及び圧力センサを備える清潔で乾燥した4リットルのスチール製圧力反応器に、イソノナノール(760.6g)を仕込んだ。KOHの50重量%水溶液(13.9g)を添加し、窒素をスパージしながら混合物を130℃に加熱した。0.3barの真空を印加し、2時間かけて水を除去したところ、最終的な水濃度は0.02重量%になった。混合物を160℃に加熱し、エチレンオキシド(1,158.5g)を±2時間かけて添加した。添加完了後、圧力が安定するまで(±0.5時間)反応混合物を160℃で保持した。混合物を135℃に冷却し、次いで、プロピレンオキシド(916.5g)を±1.5時間かけて添加した。添加完了後、圧力が安定するまで(±0.25時間)反応混合物を170℃〜180℃に加熱した。次いで、混合物を40℃に冷却し、無色透明の液体1,004gを反応器から除去した。反応器に残った生成物混合物を140℃に加熱し、プロピレンオキシド197.3gを±0.25時間に亘って添加した。添加完了後、圧力が安定するまで(±0.25時間)反応混合物を170℃〜180℃に加熱した。次いで、混合物を40℃に冷却し、無色透明の液体964.7gを反応器から除去し、これを酢酸1.05gで中和した。OH価:89.7mg KOH/g;酸価:1.5mg KOH/g。
実施例16
4つ口500mL丸底フラスコに、機械的撹拌器、温度計、ストッパー、及びガス注入管を備える還流凝縮器を取り付けた。丸底フラスコに実施例15(100g)、臭化リチウム(0.55g)、及びパラ−トルエンスルホン酸一水和物(1.22g)を仕込んだ。メチラール(200g)を1度の添加で仕込んだ。混合物を±50℃で12時間還流させた。炭酸ナトリウム(1.02g)を添加し、得られた混合物を30分間撹拌した。混合物をセライトで濾過し、その後、全ての揮発物を減圧下(30mbar、50℃)で除去して、透明な黄色の液体102.73gを得た。OH価:25.8mg KOH/g;酸価:2.0mg KOH/g;pH(水中1%):4.4。
実施例17
機械的撹拌器、窒素注入口、真空排出口、エチレンオキシド/プロピレンオキシド注入口、温度計、及び圧力センサを備える清潔で乾燥した4リットルのスチール製圧力反応器に、イソノナノール(405.6g)を仕込んだ。KOHの50重量%水溶液(3.9g)を添加し、窒素をスパージしながら混合物を120℃に加熱した。0.3barの真空を印加し、1時間かけて水を除去したところ、最終的な水濃度は0.04重量%になった。プロピレンオキシド(484g)を±1.5時間かけて120℃で添加した。添加完了後、圧力が安定するまで(±2時間)反応混合物を120℃で保持した。混合物を140℃に加熱し、エチレンオキシド(612g)を±2時間かけて添加した。添加完了後、圧力が安定するまで(±0.5時間)反応混合物を140℃で保持した。反応混合物を50℃に冷却し、2−エチルヘキサン酸5.03gで中和した。生成物を反応器から除去し、無色透明の液体1,482.9gを得た。OH価:109.5mg KOH/g;酸価:0.12mg KOH/g。
実施例18
窒素雰囲気が充填された、機械的撹拌器、温度計、還流凝縮器、及びガス注入管を備える500mL4つ口丸底フラスコにおいて、パラ−トルエンスルホン酸一水和物(1.48g)及び臭化リチウム(0.68g)を実施例17(100g)に溶解させた。混合物を室温で撹拌し、ジメトキシメタン(59.4g)を複数のアリコートに分けて添加した。ジメトキシメタンアリコートの添加と添加の間に、交互に混合物を加熱還流させ、続いて、±30mbar及び55℃〜60℃で真空蒸留して、揮発物を除去した。混合物を3時間反応させた。炭酸ナトリウム(0.83g)を最小量の水(±5mL)に溶解させ、反応混合物に添加した。白色の固体が溶液から沈殿した。全ての揮発物を減圧下で除去した。得られた混合物を濾過して、無色透明の混合物97.78gを得、これに水1gを添加した。OH価:27.3mg KOH/g;酸価:0.6mg KOH/g;pH(水中1%):5.3。
実施例19
窒素雰囲気が充填された、機械的撹拌器、温度計、還流凝縮器、及びガス注入管を備える500mL4つ口丸底フラスコにおいて、パラ−トルエンスルホン酸一水和物(1.5g)及び臭化リチウム(0.68g)を実施例4(100g)に溶解させた。混合物を室温で撹拌し、ジメトキシメタン(59.8g)を複数のアリコートに分けて添加した。ジメトキシメタンアリコートの添加と添加の間に、交互に混合物を加熱還流させ、続いて、±30mbar及び55℃〜60℃で真空蒸留して、揮発物を除去した。混合物を3時間反応させた。炭酸ナトリウム(0.83g)を最小量の水(±5mL)に溶解させ、反応混合物に添加した。白色の固体が溶液から沈殿した。全ての揮発物を減圧下で除去した。得られた混合物を濾過して、黄色の濁った混合物89.29gを得、これに水0.9gを添加した。OH価:32.8mg KOH/g;酸価:0.2mg KOH/g;pH(水中1%):5.8。実施例19の0.3重量%脱イオン水溶液は、29.08mN/mの静的表面張力を有していた。実施例19の0.3重量%脱イオン水溶液は、10msにおいて40mN/msの動的表面張力を有していた。
実施例20
機械的撹拌器、窒素注入口、真空排出口、エチレンオキシド/プロピレンオキシド注入口、温度計、及び圧力センサを備える清潔で乾燥した4リットルのスチール製圧力反応器に、イソノナノール(759g)を仕込んだ。KOHの50重量%水溶液(6.4g)を添加し、窒素をスパージしながら混合物を130℃に加熱した。0.3barの真空を印加し、2時間かけて水を除去したところ、最終的な水濃度は0.09重量%になった。混合物を140℃に加熱し、エチレンオキシド(464g)を±2時間かけて添加した。添加完了後、圧力が安定するまで(±0.5時間)反応混合物を140℃で保持した。混合物を120℃に冷却し、±1.5時間かけてプロピレンオキシド(611.5g)を添加した。添加完了後、圧力が安定するまで(±4時間)反応混合物を120℃で保持した。混合物を140℃に加熱し、エチレンオキシド(696g)を±2時間かけて添加した。添加完了後、圧力が安定するまで(±0.5時間)反応混合物を140℃で保持した。反応混合物を50℃に冷却し、生成物を反応器から除去して、無色透明の液体2,496gを得た。OH価:117.5mg KOH/g;塩基価:0.02meq/g;pH(水中1%):9.8。
実施例21
窒素雰囲気が充填された、機械的撹拌器、温度計、還流凝縮器、及びガス注入管を備える500mLの4つ口丸底フラスコにおいて、パラ−トルエンスルホン酸一水和物(2.37g)及び臭化リチウム(1.08g)を実施例20(150g)に溶解させた。混合物を室温で撹拌し、ジメトキシメタン(94.93g)を複数のアリコートに分けて添加した。ジメトキシメタンアリコートの添加と添加の間に、交互に混合物を加熱還流させ、続いて、±30mbar及び55℃〜60℃で真空蒸留して、揮発物を除去した。混合物を3時間反応させた。炭酸ナトリウム(1.32g)を最小量の水(±4mL)に溶解させ、反応混合物に添加した。白色の固体が溶液から沈殿した。全ての揮発物を減圧下で除去した。得られた混合物を濾過して、無色透明の混合物145.9gを得、これに水1.5gを添加した。OH価:36.9mg KOH/g;酸価:0.1mg KOH/g;pH(水中1%):9.6。
実施例22
脱イオン水中における湿潤剤の発泡を試験するための試験手順
前述の実施例に記載した低発泡湿潤剤を、本明細書に記載する泡試験手順に従って測定した。多数の市販の湿潤剤についても発泡試験を実施した。前記市販の湿潤剤は、(1)アセチレンジオール双性界面活性剤組成物(Surfynol(商標)104H)、(2)アルキルエトキシラート界面活性剤組成物(Multiwet(商標)SU)、及び(3)アルキルフェノールエトキシラート(Triton(商標)CF10)を含む。
結果を表1に要約する。
実施例23
本発明の実施例及び3つの市販例:(1)実施例8、(2)アセチレンジオール双性界面活性剤組成物(Surfynol(商標)104H)、(3)アルキルエトキシラート界面活性剤組成物(Multiwet(商標)SU)、及び(4)アルキルフェノールエトキシラート(Triton(商標)CF10)についてDST測定値を評価した。試験は、Kruss(商標)BP2 Bubbleテンシオメーターを使用して行った。できる限り、溶液濃度を同一か又は非常に近く維持した。湿潤剤のうちの3つは、脱イオン水中0.25%〜0.30%の濃度を有していた。ジェミニジオールは水への溶解度が限定的なものであったので、0.1%の濃度でしか添加できなかった。表面寿命は、10msから約50,000msまで増大させた。比較のために使用するレファレンス物質は脱イオン水であり、これは72mN/m〜73mN/mのDST結果を有していた。
DST試験の結果を図に示す。表面寿命(ミリ秒(ms))をX軸に示し、溶液の表面張力をY軸に示す。アルキルフェノールエトキシラート及びジェミニジオールの湿潤剤は、他の2つと比べて同じレベルの表面張力低下をもたらさない。これら表面張力の低下は表面寿命の増大と共に改善され、最終的には5,000msを超える表面寿命において約34mN/mで横ばいになる。実施例8の湿潤剤は、全ての測定された表面寿命においてジェミニジオール及びアルキルフェノールエトキシラートよりも優れた表面張力の低下をもたらし、それは500msを超える表面寿命においてアルキルエトキシラートに匹敵する。
上記4つの湿潤剤に対してSST測定を実施した。4つ全ての湿潤剤を脱イオン水中0.3%の濃度で評価した。4つの湿潤剤のSST測定値は以下の通りである:
実施例8 27.2mN/m
アルキルフェノールエトキシラート 33.6mN/m
アルキルエトキシラート 26.3mN/m
ジェミニジオール 32.1mN/m
実施例8は、アルキルフェノールエトキシラート及びジェミニジオールよりも低いSSTを有し、アルキルエトキシラートのSSTに近い。アルキルエトキシラートは、実施例8の結果よりも1.1mN/m低いSSTを有するが、湿潤剤アルキルエトキシラートは、脱イオン化されたコーティングの調製及び適用における使用中に多くの泡が発生するという不利な欠点を有する。
実施例24
木材用ラッカーに対する湿潤性能
ニスでコーティングされた木材表面は、時に表面エネルギーが低く、濡らすのが困難である場合がある。この理由から、基材の濡れを改善するために水系木材用コーティングラッカーに湿潤剤を添加する。木材用ラッカーは、典型的には、ブラシ、スプレー、及び時にローラーによって塗布される。これら塗布プロセスによって、ラッカーコーティングに泡が入る場合がある。乾燥した皮膜に捕捉された泡は、皮膜の保護特性及び外観に悪影響を与える。表2は、4種の湿潤剤の性能を評価するために使用した透明な木材用ラッカーの配合処方を示す。
試験法A1及びA2に従って、実施例24に記載の4つの湿潤剤及び湿潤剤を含まないコントロールについて塗布発泡試験を行った。異なる塗布方法のそれぞれによる塗布中に発生した泡の量をコントロールに対して採点した。
表3は、コントロール及び4つの湿潤剤で改質されたラッカーについて様々な塗布方法の結果を示す。各ラッカーは、同等の粘度及び光沢を有していた。様々な塗布方法中に発生する泡は湿潤剤間で大きな差がある。ブラシ及びローラー塗布の結果に基づいて、ジェミニジオール及び実施例8の湿潤剤は、発泡に関連して引き起こされる問題が少ないと考えられる。残り2つの湿潤剤は、ローラー塗布中に問題が生じる場合があった。
実施例25
顔料の濡れ
顔料の濡れは、最適に顔料を分散させるために必須である。凝集体として存在する顔料粒子は空気に取り囲まれており、前記粒子を濡らすためには前記空気を液体によって置換しなければならない。濡れ工程は、顔料表面に吸着された物質を液体で置換することを含む。液体の表面張力が顔料の表面エネルギーよりも高い場合、液体は顔料表面を濡らさない。
水の表面張力が顔料の表面エネルギーよりも高いため、水だけを使用して多くの顔料の表面を濡らすことができる。水の表面張力を低下させ、液体−空気界面への吸着及び配向によって顔料の濡れを支援するために湿潤剤が添加され、その結果、界面張力が低下する。
湿潤剤は、水の表面張力を低下させることとは別に、泡を安定化する傾向もある。生産中に発生した泡は、不透明性及び発色に影響を与える分散プロセスに干渉し、生産時間を延長し、製品の品質を損なわせることがある。
本発明の湿潤剤が過剰に泡を発生させることなしに顔料を適切に濡らす能力を、典型的な水性コーティングの粉砕段階で立証した。粉砕段階は、TiOの濡れ及び分散を含み、その結果TiOスラリーが生じる。本発明の湿潤剤の性能を、表3に列挙した市販の湿潤剤と比較した。
表4は、TiOスラリーを作製するために使用した配合処方を示す。TiO重量に対して0.97%活性で湿潤剤を添加した。湿潤剤の発泡傾向の差をとらえるために消泡剤を意図的に除外した。
TiOスラリーにおいて使用した各湿潤剤の発泡傾向を、試験A1に従ってローラー塗布によって試験した。
表5は、4つの湿潤剤に基づくTiOスラリーの評価結果を示す。各スラリーは、同等の粒度、粘度、及び光沢を有していた。TiOスラリーの作製中に発生する泡は湿潤剤間で大きな差がある。ジェミニジオール及び実施例8の湿潤剤からは、アルキルフェノールエトキシラート及びアルキルエトキシラートベースのスラリーよりも泡が著しく少なかった。
ジェミニジオールベースのTiOスラリーは、3milのBirdアプリケーターを使用してLeneta Form 1B不透明性チャート上にドローダウンしたときに過剰の粗粒子を示した。粗粒子は、グラインドゲージに捕捉することができなかった小さなゲル粒子であると考えられる。軟質のゲル粒子は、ジェミニジオールの水溶解度が低いことに関連している可能性がある。ジェミニジオールの低発泡特徴は、恐らく、水溶解度が低いことに起因している可能性がある。
粉砕段階中に過剰の泡が発生すると、粉砕時間が延長されることがあり、その結果、生産時間のロスが生じ、最終製品の品質が低下する。泡を克服するために過剰の消泡剤を添加すると、製品コストがかさみ、ことによると、最終皮膜特性が損なわれる。
実施例26
装飾コーティングへの適用−
水系コーティングは、様々な成分、例えば、溶剤、結合剤、顔料又は充填剤、界面活性剤−湿潤剤、及び分散剤、皮膜形成剤、殺生物剤、消泡剤、並びにレオロジー改質剤を用いて製剤化される。湿潤剤は、水性コーティングにおいて様々な目的のために使用されている。前記目的としては、不透明性及び発色を制御する顔料を最適に分散させるために顔料を濡らすことが挙げられる。前記湿潤剤は、低表面エネルギー基材の濡れを促進し、その結果、かかる表面に対する接着が改善される。また、湿潤剤は、レベリング助剤として使用することもできる。
水系コーティングは環境に優しいコーティングとして販売されているので、これらコーティングで従来用いられていた溶剤は除去されているか、又は濃度が著しく低減されている。その結果、前記コーティングは、凍解安定性、オープンタイムが短い、及び缶内における塗料の皮張り等の領域でより多くの課題に直面している。湿潤剤は、かかる厳しい性能特性においてある程度役に立つ。しかし、湿潤剤によってコーティングが水感受性になる傾向があるので、その結果、膨れ及びかぶり抵抗性、界面活性剤の溶出、発泡、つや出し、皮膜の軟化が不十分になり、耐汚性に影響を与える。これら問題のため、本発明の湿潤剤を典型的な水性コーティングで評価し、表3に列挙する市販の湿潤剤と比較した。表6は、試験装飾コーティングを作製するために使用した配合処方を示す。サンプル湿潤剤を合計塗料重量に対して0.30%活性で、レットダウンにおいて添加した。理想的には、湿潤剤は、分散プロセスにおいて必須である顔料を濡らすために顔料の前に添加しなければならない。しかし、この評価については、プロセス変動を最小化するために湿潤剤をレットダウンで添加した。配合処方は、11.11ポンド/ガロン;53.4重量%固形分;37.4体積%固形分;27.9%PVC;0.2ポンド/ガロン VOC;及び21.0g/L VOCを有していた。
湿潤剤を含まないマスターバッチを作製し、次いで、等量ずつ分割した。湿潤剤の発泡傾向の差をとらえるために配合処方中の消泡剤を意図的に最低限で維持した。
表7は、4つの湿潤剤に基づく試験装飾コーティングの評価結果を示す。各コーティングは、一部の塗布特性において同等の性能を有していた。発泡特徴、色の許容性、着色力、凍解安定性、垂れ、洗浄性、及び初期ブロック耐性について湿潤剤間で差がみられる。各特性を本明細書に記載する方法によって測定した。
実施例27
水滴広がり分析
本発明の湿潤剤が水系製剤に濡れ特性を付与する能力を評価するために、湿潤剤の希水溶液を調製し、低エネルギー固体基材に塗布する簡単な実験を実施した。塗布された溶液が基材上に広がる程度を湿潤剤の性能の尺度として使用した。表3に列挙した市販の湿潤剤の溶液も同様に調製し、同様に基材に添加した。これら溶液の広がり速度の比較によって、表8に示すこれら界面活性剤の濡れ性能の相対尺度が得られた。
表8に示す結果から、アルキルフェノールエトキシラート及びジェミニジオールはいずれも、ブランク水サンプルよりも僅かにしか濡れ広がりを改善しない。本発明の組成物及びアルキルフェノールエトキシラートはいずれも、液体の遥かに優れた濡れ広がりをもたらす。この広がり実験から得られた採点結果は、(1)アルキルエトキシラート、(2)本発明の組成物、(4)ジェミニジオールとほぼ同等の(3)アルキルフェノールエトキシラートである。これら結果は、測定された静的表面張力結果及びDST曲線の30,000ミリ秒間(ms)〜50,000msの範囲で測定された動的表面張力結果と同じ相対順序である。
本開示は、本発明の趣旨又は本質的属性から逸脱することなしに他の特定の形態で具現化され得る。したがって、前述の明細書ではなく、本開示の範囲を示す添付の特許請求の範囲を参照すべきである。前述の明細書は本開示の好ましい実施形態に関するので、他の変形例及び改変例は当業者に明らかであり、本開示の趣旨又は範囲から逸脱することなしに作製され得ることに留意する。

Claims (15)

  1. 式(I):
    (式中、
    は、それぞれ6個〜15個の炭素原子を有する分岐鎖アルキル基、又は直鎖アルキル基、又は脂環式基、又は芳香族基から選択され;
    は、水素、メチル、又はエチルから選択され;
    は、水素、メチル、又はエチルから選択され;
    は、水素、メチル、又はエチルから選択され;
    は、メチル又はエチルから選択され;
    xは、0〜5の範囲であり;
    yは、0〜10の範囲であり;
    zは、1〜10の範囲であるが;
    但し、xが1〜5の範囲であるとき、Rは、Rとは異なり;x=0であるとき、Rは、Rとは異なる)
    に係る組成物を含むことを特徴とする湿潤剤。
  2. 式(II):
    (式中、RはRと同一であり、RはRと同一であり、RはRと同一であり、RはRと同一であり、aはxと等しく、bはyと等しく、cはzと等しい)
    に係る組成物を更に含む請求項1に記載の湿潤剤。
  3. が、それぞれ6個〜10個の炭素原子を有する分岐鎖アルキル基又は直鎖アルキル基又は脂環式基又は芳香族基から選択される請求項1から2のいずれかに記載の湿潤剤。
  4. が、ノニル、イソノニル、3,5,5−トリメチルヘキシル、オクチル、2−メチルへプチル、2−エチルヘキシル、2,2,4−トリメチルペンチル、4−メチルペンチル、ヘプチル、ヘキシル、及びこれらの組合せから選択される請求項3に記載の湿潤剤。
  5. xがゼロであり、yが2〜5の範囲であり、zが3〜10の範囲であり、Rが水素又はメチルであり、Rが水素又はメチルである請求項4に記載の湿潤剤。
  6. 前記湿潤剤の組成物の0.3重量%水溶液が、それぞれ1,000ms以下の表面寿命において50mN/m〜25mN/m、45mN/m〜25mN/m、40mN/m〜25mN/m、又は35mN/m〜25mN/mの範囲の動的表面張力を有する請求項4から5のいずれかに記載の湿潤剤。
  7. 前記湿潤剤の0.3重量%水溶液が、45mN/m〜25mN/m、40mN/m〜25mN/m、又は35mN/m〜25mN/mの静的表面張力を有する請求項4から5のいずれかに記載の湿潤剤。
  8. 前記湿潤剤の0.3重量%水溶液が、泡試験手順に従って0.3重量%の濃度で測定したとき、17cm未満の発泡値を有し、前記泡試験手順の完了の5分間後に0.3重量%の濃度で測定したとき、3cm未満の発泡値を有する請求項4から5のいずれかに記載の湿潤剤。
  9. 液体媒体の泡を消す及び/又は液体媒体の発泡を防ぐ方法であって、請求項1から8のいずれかに記載の湿潤剤、そのエマルション、又はその粉末を前記液体媒体と混合することを含むことを特徴とする方法。
  10. 前記液体媒体がラテックスポリマーを含む請求項9に記載の方法。
  11. 前記液体媒体が顔料を含む請求項9に記載の方法。
  12. 請求項4から5のいずれかに記載の湿潤剤を有効量含む水性組成物であって、泡試験手順に従って0.3重量%の濃度で測定したとき、17cm未満の発泡値を有し、前記泡試験手順の完了の5分間後に0.3重量%の濃度で測定したとき、3cm未満の発泡値を有し、0.3重量%の濃度で測定したとき、45mN/m〜25mN/m、40mN/m〜25mN/m、又は35mN/m〜25mN/mの範囲の静的表面張力を有することを特徴とする水性組成物。
  13. ラテックスポリマーを含む請求項12に記載の水性組成物。
  14. 顔料を含む請求項12に記載の水性組成物。
  15. 建築用、工業用、及び粉末コーティングを含むコーティング組成物における上記湿潤剤の使用。
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