JP3461838B2 - 不飽和ポリエステル樹脂系をゲル化するための有機クレイ組成 - Google Patents
不飽和ポリエステル樹脂系をゲル化するための有機クレイ組成Info
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Description
能で、そのような体系にチキソトロープ性を与えるよう
に調合された有機クレイ組成に関する。
ールのために直接的な添加剤としてヒュームドシリカが
用いられる。典型的に、第四アンモニウム化合物とのス
メクタイト型クレイの反応生成物を代表するところの有
機クレイも、この目的のために用いられているが、通
常、適切な粘度を得るために、樹脂系への添加の前に、
スチレン内に有機クレイのプレゲルを必要とする。これ
については、多数の従来の技術における特許、例えば、
米国特許第4,473,675号及び4,240,951号において論じら
れている。
要としない直接的な添加有機クレイを調製することに関
しては、有機クレイの多くの生産者の成果は限られてい
る。例えば、米国特許第4,753,974号を参照。しかしな
がら、概して、これら従来の努力では、ヒュームドシリ
カに総括的に競合的な生成物を生成することはなかっ
た。
量体における不飽和ポリエステル樹脂の溶液内に直接的
に混合することが可能で、このような体系にチキソトロ
ープ・ゲル化特性を与える有機クレイ組成を提供するこ
とが本発明の目的である。
せを第四アンモニウム化合物と反応させることで、不飽
和ポリエステル樹脂系に容易に分散し必要なゲル化特性
を提供する添加剤が得られるということが偶然に発見さ
れた。
本発明の有機クレイ組成は、アルキル第四アンモニウム
化合物で処理された鉱物クレイ混合物からなる。さら
に、このような鉱物クレイ混合物は、 海泡石、パリゴルスカイト及び海泡石とパリゴルスカ
イトとの混合物からなるグループから選択された鉱物ク
レイを、鉱物クレイ混合物重量の50重量%を超える量だ
け含む鉱物クレイ(a)と、 鉱物クレイ混合物重量の50重量%以下のスメクタイト
を含む鉱物クレイ(b)とからなり、鉱物クレイ(a)
が60から95重量%存在することが好ましく、鉱物クレイ
混合物重量の70から90重量%が特に好ましい。
れるのが好ましい。海泡石及びパリゴルスカイトの両方
は、T205(T=Si,Al,Be,...)成分の連続的な四面体の
二次元シートを含むため層状珪酸塩に含まれるが、連続
的な八面体シートに欠けることにおいて他の層状ケイ酸
塩とは異なる。これらの二つの構造的な区別を含むこれ
ら鉱物の構造の詳細については、「海泡石とパリゴルス
カイト」(B.F.Jones and E.Galan“Sepiolite and Pal
ygorskite",Chapter 16 of Hydrous Phyllosilicates,R
eviews in Mineralogy,Volume 19,(Mineralogical Soc
iety of America,Washington,D.C.,1988))を参照。
ベントナイト、バイデル石、サポナイト、スティーヴェ
ンサイト及びそれらの混合物からなるグループから選択
された天然あるいは合成のクレイ鉱物であることが好ま
しい。スメクタイトの特に望ましい選択はヘクトライト
である。
あるいはパリゴルスカイトを、破砕粉砕し水でスラリー
化した後に粗粒及び他の不純物を除去するために篩いに
かけることが好ましい。スメクタイト鉱物にも同様の措
置を行う。構成要素鉱物の各々を、薄い水溶性スラリー
(1から6%が固体)として適当なミル内で高剪断にさ
らす。この剪断ステップで用いるのに最も望ましいもの
としては、高い圧力差を保持する壁に設けられた狭いす
き間へ、高速でスラリーを通すことによってスラリーの
高速流体剪断をもたらすタイプの均質化ミルがある。こ
の種の作用は、例えば、よく知られたマントン・ゴーリ
ン(Manton Gaulin)(「MG」)ミルでもたらすことが
できる。この装置は、時々「ゴーリン・ホモジナイザ」
と呼ばれる。このようなミルの詳細については、一般に
当てられた合衆国特許第4,664,842及び5,110,501を参
照。本例におけるMGミルの使用条件は、前記特許に表さ
れたものとほぼ同様であり、例えば、前記すき間の前後
の圧力差は、70,300から562,400g/cm2の範囲にあること
が好ましく、代表的な処理では、通常、140,600から35
1,550g/cm2の範囲になる。装置の特性によっては、562,
400g/cm2よりも高い圧力を容易に用いることが可能で、
MGミルで処理するスラリーを一度以上通過させてもよ
い。
効率的に用いられ得る手段としては、一般に当てられた
米国特許第5,160,454号に表されたローターとステータ
ーとの構成がある。本発明において高剪断を用いること
は、単に、前述の特許で論じられるスメクタイトの改良
を提供するという点で重要であるというだけではなく、
さらに海泡石そして/あるいはパリゴルスカイトの場合
でも、このような高剪断は、これら鉱物に存在する「束
にされた」タイプの構造を「束を解く」ように作用す
る。この束を解く作用は、本発明で達成される結果をも
たらすのに有用であると考えられる。
ーを互いに混ぜ合わせてもよい。択一的に、高剪断ステ
ップを行う前に、二つ以上のクレイ成分を単一のスラリ
ー内で混ぜることもできる。このようなステップの後、
単一のスラリーをアルキル第四アンモニウム塩に混ぜ合
わせ、その後にスラリーを脱水し、このアルキル第四ア
ンモニウムで処理されたクレイを乾燥し粉砕して乾いた
有機クレイ生成物を得る。このような生成物は、種々の
体系においてチキソトロープとして用いられるとき、予
期しない望ましい特性を現す。したがって、不飽和ポリ
エステル樹脂のゲル化に用いた場合、この組成は、直
接、不飽和ポリエステル樹脂/単量体溶液内で撹拌し分
散させることが可能であり、満足なゲル化特性を提供す
る。
ンモニウム塩は、1から22の炭素原子を持つ飽和そして
/あるいは不飽和のアルキル基からなる同じあるいは異
なる直鎖そして/あるいは分枝鎖を含むアルキル第四ア
ンモニウム塩からなり、その塩成分は、臭化物、メチル
スルフェート、硝酸塩、水酸化物、酢酸塩、リン酸塩及
びそれらの混合物を含む塩化物からなるグループから選
択される。この場合、塩化物、臭化物及びメチルスルフ
ェートが好ましい。アルキル第四アンモニウム塩の選択
として、ジメチルジ(水素化タロー)塩化アンモニウ
ム、メチルベンジルジ(水素化タロー)塩化アンモニウ
ム、ジメチルベンジル水素化タロー・塩化アンモニウ
ム、ジメチル水素化タロー−2−エチルヘキシルアンモ
ニウム・メチルスルフェート及びこれらから選んだ二つ
以上の混合物であることが好ましい。通常、鉱物クレイ
混合物を、混合物100gにつき25から80meqのアルキル第
四アンモニウム塩で処理するが、35から65meqが好まし
い。しかし、鉱物クレイ(a)と鉱物クレイ(b)との
ある特定の組合せでは、前記範囲外の量のアルキル第四
アンモニウム塩が必要となる場合もある。アルキル第四
アンモニウム塩の必要な量は、選択された鉱物クレイ
(a)及び鉱物クレイ(b)の交換容量から決定される
ものである。
び鉱物クレイ混合物との架橋反応を起こすことが可能な
単量体における不飽和ポリエステル樹脂の溶液からな
る。不飽和ポリエステル樹脂のための適当な単量体は、
ビニル基、置換ビニル基等の一つ以上のエチレン的に不
飽和な遊離基、あるいは例えば、スチレン(好まし
い)、α−メチルスチレン、ジビニルベンゼン、アリル
ベンゼン及びメチルメタクリル酸等のアリル基が結合す
る不飽和芳香族化合物である。
来の技術において知られているものを用いてもよい。適
当な例としては、ジシクロペンタジエン等のジエンのポ
リエステルや、多量のオレフィン不飽和、好ましくはエ
ステル基100につき10から75のオレフィン基を持つジオ
ールジ及びカルボン酸のポリエステルがある。オレフィ
ン不飽和は、ジオールを不飽和にして得ることも可能で
あるが、カルボン酸から得るのが好ましい。典型的なジ
オールとしてはエチレン・グリコール及びプロピレン・
グリコールがある。典型的な不飽和の酸は、マレイン
酸、フマル酸及びフタル酸あるいは酸の無水物を含む。
このようなポリエステル樹脂は従来のエステル化技術に
よって作られる。概して、およそ400から10,000までの
重量平均分子量及び樹脂1グラムにつき35から45mg KOH
の範囲の酸価を持つポリエステル樹脂は、本発明のポリ
エステル組成を調製するために有用である。
ル樹脂の量は、通常、少なくとも組成重量のおよそ30重
量%であり、残りは、単量体、処理された鉱物クレイ混
合物(すなわち、チキソトロープ)、主要ピグメント、
充填材、補強繊維及び添加剤(例えば、促進剤、触媒、
分散剤など)である。
クレイ混合物は、概して、最終的な不飽和ポリエステル
組成が、不飽和ポリエステル組成が適用された表面から
の排流あるいは垂れを防ぐ流動曲線を持つような量で、
不飽和ポリエステル樹脂系に用いられる。正しいチキソ
トロープ指数は、不飽和ポリエステル組成の、意図され
た最終的な用途及びチキソトロープ指数の測定方法に依
存し、一般に、不飽和ポリエステル組成は、通常、少な
くともおよそ1.5のチキソトロープ指数を持つが、少な
くともおよそ3.0であることが好ましい。概して、アル
キル第四アンモニウムで処理された鉱物クレイ混合物の
量は、最終的なポリエステル組成の重量のおよそ0.1か
ら4重量%である。
明のためのものであって本発明を限定するものではな
い。また、そうではないとの明記がない限り、パーツ及
びパーセンテージは重量によるものである。
でスラリー化して、篩いにかけ、それから薄いスラリー
としてMGミルを通過させることによって高剪断にかけ、
その後に単一のスラリーとして、下記に指定したアルキ
ル第四アンモニウム化合物で処理した鉱物クレイの組合
せから、一連の有機クレイ組成を調製した。生じた有機
クレイ組成を、樹脂55%及びスチレン45%を含有するイ
ソフタル不飽和ポリエステル樹脂/スチレン系における
チキソトロープとして評価した。(アルキル第四アンモ
ニウム化合物を全く含まない照査基準チキソトロープと
して用いた)1.5gのヒュームドシリカを、実験室用分散
器で15分間およそ1000ft/分の先端速度で、およそ140g
の樹脂/スチレン系と混ぜた。コバルト・ゲル化促進剤
を樹脂重量の0.25重量%で添加した。この促進剤は、ジ
メチルアニリン1パーツにつきオクタン酸コバルト8パ
ーツの混合物である。次に、試料を45秒間塗料シェーカ
で振盪した。上記の処理を有機クレイ組成2.3gに対して
繰り返し行った。ブルックフィールド粘度を1時間後に
センチポアズで測定した。チキソトロープ指数(「T
I」)は、10と100rpmとにおける粘度の比である。下記
にその結果を表Iとして示す。
飽和ポリエステル樹脂/スチレン系を用いて例1を繰り
返した。チキソトロープを、全組成重量の1重量%で加
えた。その結果を下記に表IIとして示す。
エン・ポリエステル樹脂/スチレン系を用いて例1を繰
り返した。チキソトロープを、全組成重量の1.5%で加
えた。その結果を下記に表IIIとして示す。
ウルズ溶解機(Cowles)で天然の海泡石を2から10重量
%が固体のスラリー形態に分散することによって準備
し、100メッシュ/2.5cmの篩いにかけ不純物を除去し、
その後に105,460g/cm2でMGミルを一度通過させた。
リーに化合物を添加することによって、下記に示された
アルキル第四アンモニウム化合物に、示された適用量で
反応させた。その後、試料を、60から80℃のブロア・オ
ーブン内で一晩中乾燥させた後、ペルバゼット・ミル
(Pulvazet Mill)を用いて粉末にした。
eqで処理された海泡石からなり、上記に説明したように
して得られたものである。
第四アンモニウム化合物での処理前にイオン交換樹脂
(ナトリウム形式)で処理した点以外、鉱物クレイ試料
13に関する説明と同様にして調製された。
eqで処理された80%海泡石/20%モンモリロナイトから
なり、およそ3%が固体のスラリーとして、20%のモン
モリロナイトを添加して上記に説明したように調製し
た。20%モンモリロナイトを、316,395のg/cm2でMGミル
に三度通過させ、海泡石スラリーがMGミルを通過した
後、しかもアルキル第四アンモニウム化合物での処理の
前に海泡石スラリーに添加した。アルキル第四アンモニ
ウム化合物での処理の前に、塩化水素酸50meqを、結合
させたスラリーに添加した。
eqで処理された80%海泡石/20%ヘクトライトからな
り、およそ3%が固体のスラリーとして、20%ヘクトラ
イトを添加して上記に説明したように調製した。20%ヘ
クトライトを、210,930g/cm2においてMGミルに三度通過
させ、海泡石スラリーがMGミルを通過した後に、しかも
アルキル第四アンモニウム化合物での処理の前に、海泡
石スラリーに添加した。塩化水素酸50meqを、アルキル
第四アンモニウム化合物での処理の前に、結合させたス
ラリーに添加した。
キル第四アンモニウム化合物との混合処理の前に、混合
物の海泡石部分をイオン交換樹脂(ナトリウム形式)で
処理した以外、鉱物クレイ試料16と同じ方法で調製し
た。
剤/促進因子、抑制剤、チキソトロープ湿潤剤そして/
あるいは界面活性剤あるいは流動学的賦活薬及び本発明
の有機クレイ組成からなり、エンドユーザが、組成を硬
化あるいは架橋するための触媒を添加する。
が、表IVに三つのタイプを示す。また、多くの異なるタ
イプの単量体がある。一般にスチレンが用いられるが、
メチルメタクリル酸、パラメチルスチレン、ビニルトル
エン等の他のものも用いられている。典型的な促進剤と
しては、オクタン酸コバルトあるいはナフテン酸コバル
ト等のコバルト化合物があるが、希土類金属化合物等の
他の物質を用いてもよい。典型的な促進剤としてはジメ
チルアニリン及びジエチルアニリンがある。典型的な抑
制剤としてはヒドロキノン及び第三ブチルカテコールが
ある。ポリオキシエチレン(20)ソルビタン・モノラウ
レートである「ツイーン(Tween)20」等の、多くのタ
イプのチキソトロープ湿潤剤/界面活性剤/流動的なも
のがある。
チキソトロープを「ディスパーサマット(Dispersama
t)」で3800rpmにおいて15分間混ぜ合わせることによっ
て、イソフタル不飽和ポリエステル樹脂系を評価した。
130gの樹脂と20gのスチレンとを混合物に添加し、混合
処理を2200rpmにおいて2分間続けた。「ツイーン20」
を、チキソトロープ重量の7%で添加し、2200rpmにお
いて2分間混ぜた。6%のオクタン酸コバルトを含む溶
液を、8:1の比でジメチルアニリンと混ぜ、全組成重量
の0.05重量%の量で添加し、2200rpmにおいて1分間混
ぜた。これらの試料を1時間かけて室温へと冷却し、ブ
ルックフィールドRVT粘度計を用い、1、10及び100rpm
における粘度を測定した。
チキソトロープを「ディスパーサマット」で3800rpmに
おいて12分間混ぜることによって、オルトフタル不飽和
ポリエステル樹脂系を評価した。62gの樹脂、25gのスチ
レン及びのチキソトロープ重量の7%の「ツイーン20」
を混合物に添加し、混合処理を2000rpmにおいて2分間
続けた。6%のオクタン酸コバルトを含む溶液を8:1の
比でジメチルアニリンと混ぜ、全組成重量の0.05重量%
の量で添加し、2200rpmにおいて1分間混ぜた。これら
の試料を1時間かけて室温に冷却し、ブルックフィール
ドRVT粘度計を用い、1、10及び100rpmにおいて粘度を
測定した。
「ディスパーサマット」で3800rpmにおいて12分間混ぜ
合わせることによって、ジシクロペンタジエン不飽和ポ
リエステル樹脂系を評価した。その後、チキソトロープ
重量の7%の「ツイーン20」を混合物に添加し、混合処
理を2000rpmにおいて1分間続けた。それから、64.3gの
樹脂、35.7gのスチレン及び6%のオクタン酸コバルト
を含む溶液を、8:1の比でジメチルアニリンと混ぜ、全
組成の重量の0.05重量%の量で添加し、2200rpmにおい
て1分間混ぜた。これらの試料を1時間かけて室温に冷
却し、ブルックフィールドRVT粘度計を用い、1、10及
び100rpmにおいて粘度を測定した。その結果を下記に表
IVとして示す。
Claims (21)
- 【請求項1】アルキル第四アンモニウム塩で処理された
鉱物クレイ混合物からなる、不飽和ポリエステル樹脂系
をゲル化するための有機クレイ組成であって、前記混合
物は、 海泡石、パリゴルスカイト及び海泡石とパリゴルスカイ
トとの混合物からなるグループから選択された鉱物クレ
イを鉱物クレイ混合物重量の50重量%を超える量だけ含
む鉱物クレイ(a)と、 スメクタイトを鉱物クレイ混合物重量の50重量%以下の
量だけ含む鉱物クレイ(b)とからなることを特徴とす
る有機クレイ組成。 - 【請求項2】鉱物クレイ(a)が、鉱物クレイ混合物重
量の60から95重量%の量で存在する請求項1に記載の有
機クレイ組成。 - 【請求項3】鉱物クレイ(a)が、鉱物クレイ混合物重
量の70から90重量%の量で存在する請求項2に記載の有
機クレイ組成。 - 【請求項4】前記スメクタイトが、ヘクトライト、モン
モリロナイト、ベントナイト、バイデル石、サポナイ
ト、スティーヴェンサイト及びこれらの混合物からなる
グループから選択される請求項1に記載の有機クレイ組
成。 - 【請求項5】前記スメクタイトがヘクトライトからなる
請求項4に記載の有機クレイ組成。 - 【請求項6】前記アルキル第四アンモニウム塩が、1か
ら22の炭素原子を持つ同じあるいは異なる直鎖そして/
あるいは分枝鎖の飽和そして/あるいは不飽和アルキル
基を含み、前記塩成分が、塩化物、臭化物、メチルスル
フェート、硝酸塩、水酸化物、酢酸塩、リン酸及びこれ
らの混合物か らなるグループから選択される請求項1に記載の有機ク
レイ組成。 - 【請求項7】前記アルキル第四アンモニウム塩が、ジメ
チルジ(水素化タロー)塩化アンモニウム、メチルベン
ジルジ(水素化タロー)塩化アンモニウム、ジメチルベ
ンジル水素化タロー塩化アンモニウム、ジメチル水素化
タロー−2−エチルヘキシルアンモニウム・メチルスル
フェート及びこれらの混合物からなるグループから選択
される請求項6に記載の有機クレイ組成。 - 【請求項8】前記鉱物クレイ混合物が、前記鉱物クレイ
混合物100gにつきおよそ25から80meqの前記アルキル第
四アンモニウム塩で処理される請求項1に記載の有機ク
レイ組成。 - 【請求項9】前記鉱物クレイ混合物が、前記鉱物クレイ
混合物100gにつき35から65meqの前記アルキル第四アン
モニウム塩で処理される請求項8に記載の有機クレイ組
成。 - 【請求項10】樹脂と架橋反応が可能な単量体における
不飽和ポリエステル樹脂の溶液からなり、アルキル第四
アンモニウム化合物で処理された鉱物クレイ混合物を含
む不飽和ポリエステル樹脂組成であって、前記混合物
が、 海泡石、パリゴルスカイト及び海泡石とパリゴルスカイ
トとの混合物からなるグループから選択された鉱物クレ
イを、前記鉱物クレイ混合物重量の50重量%を超える量
だけ含む鉱物クレイ(a)と、 スメクタイトを、前記鉱物クレイ混合物重量の50重量%
以下の量だけ含む鉱物クレイ(b)とからなることを特
徴とする不飽和ポリエステル樹脂組成。 - 【請求項11】前記鉱物クレイ混合物が、前記ポリエス
テル組成が少なくともおよそ1.5のチキソトロープ指数
を持つような量で存在する請求項10に記載のポリエステ
ル組成。 - 【請求項12】前記鉱物クレイ混合物が、前記ポリエス
テル組成が少なくともおよそ3.0のチキソトロープ指数
を持つような量で存在する請求項11に記載のポリエステ
ル組成。 - 【請求項13】前記鉱物クレイ(a)が、前記鉱物クレ
イ混合物重量の60から95重量%の量で存在する請求項10
に記載のポリエステル組成。 - 【請求項14】鉱物クレイ(a)が、前記鉱物クレイ混
合物重量の70から90重量%の量で存在する請求項13に記
載のポリエステル組成。 - 【請求項15】前記スメクタイトが、ヘクトライト、モ
ンモリロナイト、ベントナイト、バイデル石、サポナイ
ト、スティーヴェンサイト及びこれらの混合物からなる
グループから選択される請求項10に記載のポリエステル
組成。 - 【請求項16】前記スメクタイトがヘクトライトからな
る請求項15に記載のポリエステル組成。 - 【請求項17】前記アルキル第四アンモニウム塩が、1
から22の炭素原子を持つ同じあるいは異なる直鎖そして
/あるいは分枝鎖の飽和そして/あるいは不飽和のアル
キル基を含み、前記塩成分が、塩化物、臭化物、メチル
スルフェート、硝酸塩、水酸化物、酢酸塩、リン酸及び
これらの混合物からなるグループから選択される請求項
10に記載のポリエステル組成。 - 【請求項18】前記アルキル第四アンモニウム塩が、ジ
メチルジ(水素化タロー)塩化アンモニウム、メチルベ
ンジルジ(水素化タロー)塩化アンモニウム、ジメチル
ベンジル水素化タロー塩化アンモニウム、ジメチル水素
化タロー−2−エチルヘキシルアンモニウム・メチルス
ルフェート及びこれらの混合物からなるグループから選
択される請求項17に記載のポリエステル組成。 - 【請求項19】前記鉱物クレイ混合物が、前記鉱物クレ
イ混合物100gにつきおよそ25から80meqの前記アルキル
第四アンモニウム塩で処理される請求項10に記載のポリ
エステル組成。 - 【請求項20】前記鉱物クレイ混合物が、前記鉱物クレ
イ混合物100gにつき35から65meqの前記アルキル第四ア
ンモニウム塩で処理される請求項19に記載のポリエステ
ル組成。 - 【請求項21】前記単量体がスチレンからなる請求項10
に記載のポリエステル組成。
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