JP3841164B2 - 水溶性界面活性剤組成物 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水溶性界面活性剤組成物に関するものであり、特には、インキや紙コート剤などに配合した場合、動的表面張力が低いため優れた濡れ性、浸透性、消泡性を発揮し、高速印刷及び高速塗工にも対応でき、さらに近年の環境問題にも適合した水溶性界面活性剤組成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
近年、パソコンなどのＯＡ機器用のプリンターに水性インキを用いた記録方式が使われる比率が高まっており、それに伴ってインキの需要も拡大しつつあるが、その一方でプリントの品位、彩度、外観、画像をさらに良くするために、より高度な特性を持つインキが要求されるようになってきた。
【０００３】
また、印刷業界や製紙業界においても、常に生産性向上に伴う高速化への対応が余儀なくされており、高速印刷や高速塗工に対応したインキや紙コート剤の性能向上が要求されている。
【０００４】
このような背景から、インキや水性塗料業界においては、基材に対する湿潤化及び浸透性付与のため優れた表面張力低下能を付与する界面活性剤を必要としている。界面活性剤を選択する場合、系が静的状態にある時には静的表面張力が低いことが、また、前述の生産性向上による印刷スピードアップの必要性からの高速度使用時には動的表面張力が低いことが非常に重要になっている。
【０００５】
２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオール及びそのエトキシル化体のようなアセチレングリコール系界面活性剤は、静的表面張力と動的表面張力の低下能とのバランスがとれており、従来の非イオン及び陰イオン性界面活性剤のマイナス点をほとんど有していないこと、しかも消泡性も有することから、インキ、塗料用の湿潤剤、分散助剤などとして使用されてきた。
【０００６】
しかし、アセチレングリコール系界面活性剤は、水への溶解性が低い、あるいは常温で固体などの問題点を有するため、ポリエチレングリコールやポリオキシエチレンノニルフェニルエーテルなどを可溶化剤として併用し、水性インキや紙コート剤などに添加した際の自己乳化性を付与していた。
【０００７】
特開２０００−２９０５４９号公報では、水性インキ用としてアセチレングリコール系界面活性剤にポリエチレングリコールなどを併用した例が記載されているが、両者を予め溶解したり分散させるなどの手法を用いないと可溶化剤として使用したポリエチレングリコールが水に抽出され、アセチレングリコール系界面活性剤の凝集物が発生するなどの問題を有していた。
【０００８】
そして、近年の環境問題から、ＰＲＴＲ対象物質、環境ホルモン関連物質の使用が危惧されており、法的な規制が厳しくなりつつあるが、このような情勢の中、環境対応した界面活性剤の要求が多くなり、各社からポリオキシエチレンノニルフェニルエーテルの代替品が提供されている。
【０００９】
しかし、これら代替品は、静的な表面張力は同じであっても、動的表面張力に大きく影響するものや接触角が大きくなるものが存在し、アセチレングリコール系界面活性剤の可溶化剤として配合した時、必ずしも従来品と同じような性能が得られなかった。
【００１０】
本発明は、上記事情を改善するためになされたもので、低い動的表面張力を有するため、印刷時あるいは塗工時の優れた基材への濡れ性、浸透性、消泡性を発揮し、高速印刷にも対応でき、さらに水への溶解性や環境問題にも配慮した水溶性界面活性剤組成物を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】
本発明者らは、前記の課題を解決するため鋭意検討を行った結果、アセチレングリコール系界面活性剤と特定ＨＬＢの範囲にあるポリオキシアルキレンアルキルエーテルの配合物を用いることにより、インキや紙コート剤などの添加剤として使用した場合に、低い動的表面張力による優れた濡れ性、浸透性、消泡性を有し、しかも環境問題にも適合するため、上述した従来の問題点を解決し得ることを知見し、発明をなすに至った。
【００１２】
即ち、本発明は、
（Ａ）下記式（１）
【化３】
（式中、Ｒ1及びＲ2はそれぞれ炭素数１〜５のアルキル基を示す。）
で表されるアセチレングリコール及び下記式（２）
【化４】
（式中、Ｒ1及びＲ2はそれぞれ炭素数１〜５のアルキル基を示し、ｍ及びｎはそれぞれ０．５〜２５の正数であり、ｍ＋ｎは１〜４０である。）
で表されるアセチレングリコールのエトキシル化体から選ばれる１種又は２種以上 ２０〜８０重量％
（Ｂ）下記式（３）
Ｒ3Ｏ（Ｃ3Ｈ6Ｏ）w（Ｃ2Ｈ4Ｏ）x（Ｃ3Ｈ6Ｏ）Y（Ｃ2Ｈ4Ｏ）zＨ （３）
（式中、Ｒ3は炭素数１〜２０のアルキル基を示し、Ｗは１〜２０の正数であり、Ｘ、Ｙ、Ｚはそれぞれ０又は１〜２０の正数である。）
で表されるＨＬＢが９〜１８のポリオキシアルキレンアルキルエーテルの１種又は２種以上 ２０〜８０重量％
を含有し、その０．１重量％水溶液の滴下３０秒後の接触角が６０度以下、１Ｈｚ及び１０Ｈｚ時の動的表面張力がそれぞれ５０ｍＮ／ｍ以下であることを特徴とする水溶性界面活性剤組成物を提供する。
【００１３】
以下、本発明についてさらに詳しく説明する。
本発明の水溶性界面活性剤組成物の成分（Ａ）は、上述したように、下記式（１）で示されるアセチレングリコール及び下記式（２）で示されるアセチレングリコールのエトキシル化体から選ばれる１種又は２種以上のアセチレングリコール類である。
【００１４】
【化５】
（式中、Ｒ1及びＲ2はそれぞれ炭素数１〜５のアルキル基を示し、ｍ及びｎはそれぞれ０．５〜２５の正数であり、ｍ＋ｎは１〜４０である。）
【００１５】
上記式（１）のアセチレングリコールとしては、例えば、
２，５，８，１１−テトラメチル−６−ドデシン−５，８−ジオール、
５，８−ジメチル−６−ドデシン−５，８−ジオール、
２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオール、
４，７−ジメチル−５−デシン−４，７−ジオール、
８−ヘキサデシン−７，１０−ジオール、
７−テトラデシン−６，９−ジオール、
２，３，６，７−テトラメチル−４−オクチン−３，６−ジオール、
３，６−ジエチル−４−オクチン−３，６−ジオール、
３，６−ジメチル−４−オクチン−３，６−ジオール、
２，５−ジメチル−３−ヘキシン−２，５−ジオール
等を挙げることができ、式（２）のアセチレングリコールのエトキシル化体としては、上記アセチレングリコールのエチレンオキサイド誘導体を挙げることができ、そのアセチレングリコール中のエチレンオキサイド単位の付加モル数は各０．５〜２５モルであり、総数は１〜４０モルである。エチレンオキサイドの付加モル数が４０モルを超えた場合、静的及び動的表面張力が大きくなり、濡れ剤としての効果がなくなる。
【００１６】
これらのアセチレングリコール類［成分（Ａ）］は、その１種を単独で又は２種以上を混合して使用することができ、本発明の界面活性剤組成物を調製する際に用いられる量は、２０〜８０重量％であり、好ましくは２５〜７５重量％である。２０重量％未満だと動的表面張力が上昇し、高速印刷時のハジキ発生の原因になるし、８０重量％を超えると水への溶解性が悪くなり、配合した際に凝集物が発生し、表面張力低下効果が得られず、ハジキが発生したり低温放置安定性が著しく低下し配合困難になる。
【００１７】
成分（Ａ）のアセチレングリコール類に配合する成分（Ｂ）のポリオキシアルキレンアルキルエーテルは、下記式（３）で表されるものである。
Ｒ3Ｏ（Ｃ3Ｈ6Ｏ）w（Ｃ2Ｈ4Ｏ）x（Ｃ3Ｈ6Ｏ）Y（Ｃ2Ｈ4Ｏ）zＨ （３）
（式中、Ｒ3は炭素数１〜２０のアルキル基を示し、Ｗは１〜２０の正数であり、Ｘ、Ｙ、Ｚはそれぞれ０又は１〜２０の正数である。）
【００１８】
この場合、Ｒ3は好ましくは炭素数５〜２０、さらに好ましくは１０〜１８のアルキル基であり、また、Ｗ＋Ｘ＋Ｙ＋Ｚは５〜３０、特に５〜２５であることが好ましい。
【００１９】
式（３）のポリオキシアルキレンアルキルエーテルとしては、式（３）で表されるポリオキシアルキレンアルキルエーテルであればよいが、具体的には、
Ｃ16Ｈ33Ｏ（Ｃ3Ｈ6Ｏ）4（Ｃ2Ｈ4Ｏ）Ｈ、
Ｃ16Ｈ33Ｏ（Ｃ3Ｈ6Ｏ）4（Ｃ2Ｈ4Ｏ）10Ｈ、
Ｃ16Ｈ33Ｏ（Ｃ3Ｈ6Ｏ）4（Ｃ2Ｈ4Ｏ）20Ｈ、
Ｃ16Ｈ33Ｏ（Ｃ3Ｈ6Ｏ）8（Ｃ2Ｈ4Ｏ）20Ｈ、
Ｃ10Ｈ21Ｏ（Ｃ3Ｈ6Ｏ）20Ｈ、
Ｃ18Ｈ37Ｏ（Ｃ3Ｈ6Ｏ）20（Ｃ2Ｈ4Ｏ）1.5Ｈ、
Ｃ16Ｈ33Ｏ（Ｃ3Ｈ6Ｏ）4（Ｃ2Ｈ4Ｏ）10（Ｃ3Ｈ6Ｏ）4（Ｃ2Ｈ4Ｏ）10Ｈ、
Ｃ16Ｈ33Ｏ（Ｃ3Ｈ6Ｏ）4（Ｃ2Ｈ4Ｏ）10（Ｃ3Ｈ6Ｏ）4Ｈ
等を挙げることができ、その１種を単独で又は２種以上を混合して使用することができる。尚、これら成分（Ｂ）のＨＬＢは９〜１８、特に９〜１７であることが好ましく、ＨＬＢが９未満では疎水性が増し、水への溶解度が低下し、十分な水溶性が得られなくなるし、１８を超えた場合は動的表面張力が大きいため、印刷時の滲みの原因になる。
【００２０】
本発明の界面活性剤組成物を調製する際に用いられる成分（Ｂ）の量は２０〜８０重量％であり、好ましくは２０〜７５重量％である。２０重量％未満だと成分（Ａ）のアセチレングリコール類の十分な可溶化が行われず、凝集物の発生が生じるし、８０重量％を超えると配合時の泡立ちが多くなり、吐出不良による印字不良又はピンホールやムラなどの塗工不良が発生する。
【００２１】
本発明では、上記２成分の合計が１００重量％になるように用いるのが好ましいが、さらに第三成分［成分（Ｃ）］として、イオン交換水、あるいはエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、グリセリンなどの水溶性有機溶剤を併用しても良く、本界面活性剤組成物の特性を損なわない限り、０〜２５重量％、好ましくは５〜２０重量％の量で用いることができる。
【００２２】
本発明の界面活性剤は、例えば、上記各成分をプロペラ式攪拌機などの公知の混合調製方法によって混合することにより得られる。また、常温にて固体の成分については、必要により加温して混合するものである。
【００２３】
ここで、得られた水溶性界面活性剤組成物は、その０．１重量％水溶液の接触角が６０度以下、好ましくは１０〜６０度、さらに好ましくは２５〜６０度、さらに動的表面張力が５０ｍＮ／ｍ以下、好ましくは１０〜５０ｍＮ／ｍ、さらに好ましくは２５〜５０ｍＮ／ｍであることが必要である。なお、接触角は接触角計ＣＡ−Ｄ型（協和界面科学社製）を用いて０．１重量％水溶液の滴下３０秒後の値を測定したものであり、動的表面張力はバブルプレッシャー型動的表面張力計クルスＢＰ−２（ＫＲＵＳＳ社製）を用いて０．１重量％水溶液の１Ｈｚ及び１０Ｈｚ時の値を測定したものである。
【００２４】
０．１重量％界面活性剤組成物水溶液の滴下３０秒後の接触角が６０度を超えると、インキに配合した際にハジキの発生や吸収性が悪くなるためインキの滲みが発生するし、同じく０．１重量％水溶液の１Ｈｚ及び１０Ｈｚ時の動的表面張力が５０ｍＮ／ｍを超えると、プリンターなどの印刷機で印刷などを行った際、ハジキや浸透力不足による滲みが発生する。
【００２５】
本発明の界面活性剤組成物を用いてインキを製造したり、紙コート剤の水性濡れ剤として使用する場合、インキ全量又は紙コート剤全量に対して好ましくは０．０５〜１０重量％、より好ましくは０．０５〜５重量％の添加量で使用することが望ましい。
【００２６】
【実施例】
以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。なお、例中の部及び％はそれぞれ重量部と重量％を示す。
【００２７】
［実施例１］
７０℃に加温した２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオール（エアプロダクツ社製、商品名サーフィノール１０４）５５部をプロペラ式攪拌機付容器に投入後、攪拌しながらポリオキシアルキレンアルキルエーテル（日光ケミカルズ社製、商品名ニッコールＰＢＣ−３３、ＨＬＢ１０．５）４５部を徐々に投入混合し、２時間連続攪拌後、室温まで冷却した。冷却後、２００メッシュ濾布にて濾過し、界面活性剤組成物（以下、これをＭ−１という）を得た。
さらに、組成物Ｍ−１の０．１部をイオン交換水１００部に加え、マグネチックスタラーにて攪拌して０．１％水溶液とし、これを用いて水溶液の外観、接触角、動的表面張力、静的表面張力を測定した。その結果を表２に示す。
【００２８】
また、この界面活性剤組成物を用いて下記の配合処方によりインキ及び紙コート剤を作製し、インキ配合物の場合は、印字濃度、ドット径、印字画像の解像度、インキ吸収性を測定し、その結果を表３に、紙コート剤の場合は、ハジキ、起泡性を測定し、その結果を同じく表３に示した。
【００２９】
〈インキ配合〉
染料（商品名Ｃｉｂａｆｉｘダイレクトブラック１９、日本チバガイギー社製）５部をイオン交換水７０部にプロペラ式攪拌機で攪拌しながら徐々に添加した後、界面活性剤組成物Ｍ−１を１部、ポリエチレングリコールを１０部、グリセリンを１５部添加し、１時間攪拌して、ブラック（Ｂ）インキ（以下、このインキをイ−１という）を得た。
さらに、上記染料の代わりに、それぞれＣｉｂａｆｉｘダイレクトレッド９、Ｃｉｂａｆｉｘダイレクトブルー８６、Ｃｉｂａｆｉｘダイレクトイエロー２３を用いて上記と同様の方法により、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）インキを作製した。
【００３０】
〈紙コート剤配合〉
紙コート剤用エマルジョン（日信化学社製、商品名ビニブラン２７５０）１００部に対して界面活性剤組成物Ｍ−１を１部添加し、プロペラ式攪拌機で３０分間攪拌した後、紙コート剤（以下これをコ−１という）を得た。
【００３１】
なお、各特性の測定は下記のようにして行った。
【００３２】
《界面活性剤組成物水溶液の評価》
１）水溶液の外観
上記界面活性剤組成物の０．１％水溶液の外観、及び不溶解物の有無の確認を下記の基準により行った。
○：水溶液が透明で、不溶解物が認められない。
△：水溶液が白濁しているが、不溶解物は認められない。
×：一部不溶解物が認められる。
××：ほとんど溶解せず。
２）接触角
界面活性剤組成物の０．１％水溶液を、協和界面科学社製接触角計ＣＡ−Ｄ型を用いて、滴下３０秒後の接触角を測定した。
３）動的表面張力
ＫＲＵＳＳ社製バブルプレッシャー型動的表面張力計クルスＢＰ−２を用いて、界面活性剤組成物の０．１％水溶液の１Ｈｚ及び１０Ｈｚ時における動的表面張力を測定した。
４）静的表面張力
協和界面科学社製表面張力計ＥＳＢ−Ｖ型を用いて、界面活性剤組成物の０．１％水溶液の静的な表面張力を測定した。
【００３３】
《インキの評価》
１）印字濃度
キャノンプリンターＢＪＣ４５５Ｊでブラック（Ｂ）インキを用いて印字したドットについて、サクラマイクロデンシトメーターＰＤＭ−５型（サクラ製機社製）でドットの濃度を測定した。
２）ドット径
キャノンプリンターＢＪＣ４５５Ｊでブラック（Ｂ）インキを用いて印字し、１００倍に拡大してドット径を測定した。
３）印字画像の解像度
キャノンプリンターＢＪＣ４５５Ｊでブラック（Ｂ）インキをベタ印刷し、マクベス濃度計ＲＤ−９１８型（マクベス社製）で測定した。また、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）インキについても同様の方法により測定した。
４）インキ吸収性
キャノンプリンターＢＪＣ４５５Ｊでブラック（Ｂ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）インキを同時に同一場所に噴射し、１秒後に紙押さえ板でこすり、インキによる汚れを下記の基準により測定した。
○：白色部分に汚れのないもの。
△：微かに汚れるもの。
×：汚れがひどいもの。
【００３４】
《紙コート剤の評価》
１）ハジキ
日商グラビア社製印刷適正試験機（ＧＲＡＶＯ−ＰＲＯＯＦ）にて、紙コート剤を５０ｍ／分の塗工速度で塗工し、印刷面のハジキなどを目視にて下記の基準により確認した。
○：ハジキ及びピンホールが認められない。
△：一部ハジキ及びピンホールが認められる。
×：ハジキ及びピンホールが多く認められる。
２）起泡性
紙コート剤をコート剤／水＝１／２の比率で希釈し、サンプルとした。このサンプル２０ｍｌを１００ｍｌメスシリンダーに入れ、１８０回往復／分のシェーカーで１分間振盪し、振盪終了５分後の泡のｍｌ数を測定した。
【００３５】
［実施例２〜５、比較例１〜５］
実施例１と同様にして表１に示される配合物の種類及び配合量（％）で攪拌混合し、界面活性剤組成物（Ｍ−２〜Ｍ−１０）を得た。なお、実施例１については、配合物の配合量を％で再記した。
上記界面活性剤を用いて実施例１と同様にして０．１％水溶液を作り、同様にして水溶液の評価を行って、その結果を表２に示した。さらに、実施例１と同様にしてインキ（イ−２〜イ−１０）及び紙コート剤（コ−２〜コ−１０）を作製し、同様にしてインキ及び紙コート剤の評価を行って、その結果を表３に示した。
また、固体のものについては、５０℃に加温し、成分を混合した。
【００３６】
［比較例６］
界面活性剤組成物として、市販品：ダプロＷ−７７（エレメンティス・ジャパン社製商品名、サクシネート系界面活性剤）を用いて、実施例１と同様の評価を行い、その結果を表２，表３に示した。
【００３７】
【表１】
【００３８】
〈成分Ａ〉
Ｓ−８２：サーフィノール８２（エアプロダクツ社製商品名、３，６−ジメチル−４−オクチン−３，６−ジオール）
Ｓ−１０４：サーフィノール１０４（エアプロダクツ社製商品名、２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオール）
Ｓ−４４０：サーフィノール４４０（エアプロダクツ社製商品名、２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオールのエトキシル化体、エチレンオキサイドの付加モル数３．５）
Ｓ−４６５：サーフィノール４６５（エアプロダクツ社製商品名、２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオールのエトキシル化体、エチレンオキサイドの付加モル数１０）
ＤＦ−１１０：サーフィノールＤＦ−１１０（エアプロダクツ社製商品名、２，５，８，１１−テトラメチル−６−ドデシン−５，８−ジオール）
【００３９】
〈成分Ｂ〉
ＮＰ−１：ニッコールＰＢＣ−３３（日光ケミカルズ社製商品名、ＣＨ3（ＣＨ2）14ＣＨ2Ｏ（Ｃ3Ｈ6Ｏ）4（Ｃ2Ｈ4Ｏ）10Ｈ、ＨＬＢ１０．５）
ＮＰ−２：ニッコールＰＢＣ−３１（日光ケミカルズ社製商品名、ＣＨ3（ＣＨ2）14ＣＨ2Ｏ（Ｃ3Ｈ6Ｏ）4（Ｃ2Ｈ4Ｏ）Ｈ、ＨＬＢ９．５）
ＮＰ−３：ニッコールＰＢＣ−３４（日光ケミカルズ社製商品名、ＣＨ3（ＣＨ2）14ＣＨ2Ｏ（Ｃ3Ｈ6Ｏ）4（Ｃ2Ｈ4Ｏ）20Ｈ、ＨＬＢ１６．５）
ＮＰ−４：ニッコールＰＥＮ４６１２（日光ケミカルズ社製商品名、Ｃ24Ｈ49Ｏ（Ｃ3Ｈ6Ｏ）6（Ｃ2Ｈ4Ｏ）12Ｈ、ＨＬＢ８．５）
ＮＰ−５：ニッコールＰＥＮ４６２０（日光ケミカルズ社製商品名、Ｃ24Ｈ49Ｏ（Ｃ3Ｈ6Ｏ）6（Ｃ2Ｈ4Ｏ）20Ｈ、ＨＬＢ１１．０）
ＮＰ−６：ニッコールＰＥＮ４６３０（日光ケミカルズ社製商品名、Ｃ24Ｈ49Ｏ（Ｃ3Ｈ6Ｏ）6（Ｃ2Ｈ4Ｏ）30Ｈ、ＨＬＢ１２．０）
【００４０】
【表２】
市販品：ダプロＷ−７７（エレメンティス・ジャパン社製商品名、サクシネート系界面活性剤）
【００４１】
【表３】
【００４２】
【発明の効果】
本発明の水溶性界面活性剤組成物は、滴下直後の接触角が小さく、動的表面張力も低いため、インキなどに添加した際、基材への濡れ性、浸透性及び消泡性を発揮し、高速印刷及び高速塗工にも対応でき、しかも環境問題にも適合した優れた界面活性剤組成物である。この特性により、本発明の水溶性界面活性剤は実用的に極めて有利である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、水溶性界面活性剤組成物に関するものであり、特には、インキや紙コート剤などに配合した場合、動的表面張力が低いため優れた濡れ性、浸透性、消泡性を発揮し、高速印刷及び高速塗工にも対応でき、さらに近年の環境問題にも適合した水溶性界面活性剤組成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
近年、パソコンなどのＯＡ機器用のプリンターに水性インキを用いた記録方式が使われる比率が高まっており、それに伴ってインキの需要も拡大しつつあるが、その一方でプリントの品位、彩度、外観、画像をさらに良くするために、より高度な特性を持つインキが要求されるようになってきた。
【０００３】
また、印刷業界や製紙業界においても、常に生産性向上に伴う高速化への対応が余儀なくされており、高速印刷や高速塗工に対応したインキや紙コート剤の性能向上が要求されている。
【０００４】
このような背景から、インキや水性塗料業界においては、基材に対する湿潤化及び浸透性付与のため優れた表面張力低下能を付与する界面活性剤を必要としている。界面活性剤を選択する場合、系が静的状態にある時には静的表面張力が低いことが、また、前述の生産性向上による印刷スピードアップの必要性からの高速度使用時には動的表面張力が低いことが非常に重要になっている。
【０００５】
２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオール及びそのエトキシル化体のようなアセチレングリコール系界面活性剤は、静的表面張力と動的表面張力の低下能とのバランスがとれており、従来の非イオン及び陰イオン性界面活性剤のマイナス点をほとんど有していないこと、しかも消泡性も有することから、インキ、塗料用の湿潤剤、分散助剤などとして使用されてきた。
【０００６】
しかし、アセチレングリコール系界面活性剤は、水への溶解性が低い、あるいは常温で固体などの問題点を有するため、ポリエチレングリコールやポリオキシエチレンノニルフェニルエーテルなどを可溶化剤として併用し、水性インキや紙コート剤などに添加した際の自己乳化性を付与していた。
【０００７】
特開２０００−２９０５４９号公報では、水性インキ用としてアセチレングリコール系界面活性剤にポリエチレングリコールなどを併用した例が記載されているが、両者を予め溶解したり分散させるなどの手法を用いないと可溶化剤として使用したポリエチレングリコールが水に抽出され、アセチレングリコール系界面活性剤の凝集物が発生するなどの問題を有していた。
【０００８】
そして、近年の環境問題から、ＰＲＴＲ対象物質、環境ホルモン関連物質の使用が危惧されており、法的な規制が厳しくなりつつあるが、このような情勢の中、環境対応した界面活性剤の要求が多くなり、各社からポリオキシエチレンノニルフェニルエーテルの代替品が提供されている。
【０００９】
しかし、これら代替品は、静的な表面張力は同じであっても、動的表面張力に大きく影響するものや接触角が大きくなるものが存在し、アセチレングリコール系界面活性剤の可溶化剤として配合した時、必ずしも従来品と同じような性能が得られなかった。
【００１０】
本発明は、上記事情を改善するためになされたもので、低い動的表面張力を有するため、印刷時あるいは塗工時の優れた基材への濡れ性、浸透性、消泡性を発揮し、高速印刷にも対応でき、さらに水への溶解性や環境問題にも配慮した水溶性界面活性剤組成物を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】
本発明者らは、前記の課題を解決するため鋭意検討を行った結果、アセチレングリコール系界面活性剤と特定ＨＬＢの範囲にあるポリオキシアルキレンアルキルエーテルの配合物を用いることにより、インキや紙コート剤などの添加剤として使用した場合に、低い動的表面張力による優れた濡れ性、浸透性、消泡性を有し、しかも環境問題にも適合するため、上述した従来の問題点を解決し得ることを知見し、発明をなすに至った。
【００１２】
即ち、本発明は、
（Ａ）下記式（１）
【化３】
で表されるアセチレングリコール及び下記式（２）
【化４】
で表されるアセチレングリコールのエトキシル化体から選ばれる１種又は２種以上 ２０〜８０重量％
（Ｂ）下記式（３）
Ｒ3Ｏ（Ｃ3Ｈ6Ｏ）w（Ｃ2Ｈ4Ｏ）x（Ｃ3Ｈ6Ｏ）Y（Ｃ2Ｈ4Ｏ）zＨ （３）
（式中、Ｒ3は炭素数１〜２０のアルキル基を示し、Ｗは１〜２０の正数であり、Ｘ、Ｙ、Ｚはそれぞれ０又は１〜２０の正数である。）
で表されるＨＬＢが９〜１８のポリオキシアルキレンアルキルエーテルの１種又は２種以上 ２０〜８０重量％
を含有し、その０．１重量％水溶液の滴下３０秒後の接触角が６０度以下、１Ｈｚ及び１０Ｈｚ時の動的表面張力がそれぞれ５０ｍＮ／ｍ以下であることを特徴とする水溶性界面活性剤組成物を提供する。
【００１３】
以下、本発明についてさらに詳しく説明する。
本発明の水溶性界面活性剤組成物の成分（Ａ）は、上述したように、下記式（１）で示されるアセチレングリコール及び下記式（２）で示されるアセチレングリコールのエトキシル化体から選ばれる１種又は２種以上のアセチレングリコール類である。
【００１４】
【化５】
【００１５】
上記式（１）のアセチレングリコールとしては、例えば、
２，５，８，１１−テトラメチル−６−ドデシン−５，８−ジオール、
５，８−ジメチル−６−ドデシン−５，８−ジオール、
２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオール、
４，７−ジメチル−５−デシン−４，７−ジオール、
８−ヘキサデシン−７，１０−ジオール、
７−テトラデシン−６，９−ジオール、
２，３，６，７−テトラメチル−４−オクチン−３，６−ジオール、
３，６−ジエチル−４−オクチン−３，６−ジオール、
３，６−ジメチル−４−オクチン−３，６−ジオール、
２，５−ジメチル−３−ヘキシン−２，５−ジオール
等を挙げることができ、式（２）のアセチレングリコールのエトキシル化体としては、上記アセチレングリコールのエチレンオキサイド誘導体を挙げることができ、そのアセチレングリコール中のエチレンオキサイド単位の付加モル数は各０．５〜２５モルであり、総数は１〜４０モルである。エチレンオキサイドの付加モル数が４０モルを超えた場合、静的及び動的表面張力が大きくなり、濡れ剤としての効果がなくなる。
【００１６】
これらのアセチレングリコール類［成分（Ａ）］は、その１種を単独で又は２種以上を混合して使用することができ、本発明の界面活性剤組成物を調製する際に用いられる量は、２０〜８０重量％であり、好ましくは２５〜７５重量％である。２０重量％未満だと動的表面張力が上昇し、高速印刷時のハジキ発生の原因になるし、８０重量％を超えると水への溶解性が悪くなり、配合した際に凝集物が発生し、表面張力低下効果が得られず、ハジキが発生したり低温放置安定性が著しく低下し配合困難になる。
【００１７】
成分（Ａ）のアセチレングリコール類に配合する成分（Ｂ）のポリオキシアルキレンアルキルエーテルは、下記式（３）で表されるものである。
Ｒ3Ｏ（Ｃ3Ｈ6Ｏ）w（Ｃ2Ｈ4Ｏ）x（Ｃ3Ｈ6Ｏ）Y（Ｃ2Ｈ4Ｏ）zＨ （３）
（式中、Ｒ3は炭素数１〜２０のアルキル基を示し、Ｗは１〜２０の正数であり、Ｘ、Ｙ、Ｚはそれぞれ０又は１〜２０の正数である。）
【００１８】
この場合、Ｒ3は好ましくは炭素数５〜２０、さらに好ましくは１０〜１８のアルキル基であり、また、Ｗ＋Ｘ＋Ｙ＋Ｚは５〜３０、特に５〜２５であることが好ましい。
【００１９】
式（３）のポリオキシアルキレンアルキルエーテルとしては、式（３）で表されるポリオキシアルキレンアルキルエーテルであればよいが、具体的には、
Ｃ16Ｈ33Ｏ（Ｃ3Ｈ6Ｏ）4（Ｃ2Ｈ4Ｏ）Ｈ、
Ｃ16Ｈ33Ｏ（Ｃ3Ｈ6Ｏ）4（Ｃ2Ｈ4Ｏ）10Ｈ、
Ｃ16Ｈ33Ｏ（Ｃ3Ｈ6Ｏ）4（Ｃ2Ｈ4Ｏ）20Ｈ、
Ｃ16Ｈ33Ｏ（Ｃ3Ｈ6Ｏ）8（Ｃ2Ｈ4Ｏ）20Ｈ、
Ｃ10Ｈ21Ｏ（Ｃ3Ｈ6Ｏ）20Ｈ、
Ｃ18Ｈ37Ｏ（Ｃ3Ｈ6Ｏ）20（Ｃ2Ｈ4Ｏ）1.5Ｈ、
Ｃ16Ｈ33Ｏ（Ｃ3Ｈ6Ｏ）4（Ｃ2Ｈ4Ｏ）10（Ｃ3Ｈ6Ｏ）4（Ｃ2Ｈ4Ｏ）10Ｈ、
Ｃ16Ｈ33Ｏ（Ｃ3Ｈ6Ｏ）4（Ｃ2Ｈ4Ｏ）10（Ｃ3Ｈ6Ｏ）4Ｈ
等を挙げることができ、その１種を単独で又は２種以上を混合して使用することができる。尚、これら成分（Ｂ）のＨＬＢは９〜１８、特に９〜１７であることが好ましく、ＨＬＢが９未満では疎水性が増し、水への溶解度が低下し、十分な水溶性が得られなくなるし、１８を超えた場合は動的表面張力が大きいため、印刷時の滲みの原因になる。
【００２０】
本発明の界面活性剤組成物を調製する際に用いられる成分（Ｂ）の量は２０〜８０重量％であり、好ましくは２０〜７５重量％である。２０重量％未満だと成分（Ａ）のアセチレングリコール類の十分な可溶化が行われず、凝集物の発生が生じるし、８０重量％を超えると配合時の泡立ちが多くなり、吐出不良による印字不良又はピンホールやムラなどの塗工不良が発生する。
【００２１】
本発明では、上記２成分の合計が１００重量％になるように用いるのが好ましいが、さらに第三成分［成分（Ｃ）］として、イオン交換水、あるいはエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、グリセリンなどの水溶性有機溶剤を併用しても良く、本界面活性剤組成物の特性を損なわない限り、０〜２５重量％、好ましくは５〜２０重量％の量で用いることができる。
【００２２】
本発明の界面活性剤は、例えば、上記各成分をプロペラ式攪拌機などの公知の混合調製方法によって混合することにより得られる。また、常温にて固体の成分については、必要により加温して混合するものである。
【００２３】
ここで、得られた水溶性界面活性剤組成物は、その０．１重量％水溶液の接触角が６０度以下、好ましくは１０〜６０度、さらに好ましくは２５〜６０度、さらに動的表面張力が５０ｍＮ／ｍ以下、好ましくは１０〜５０ｍＮ／ｍ、さらに好ましくは２５〜５０ｍＮ／ｍであることが必要である。なお、接触角は接触角計ＣＡ−Ｄ型（協和界面科学社製）を用いて０．１重量％水溶液の滴下３０秒後の値を測定したものであり、動的表面張力はバブルプレッシャー型動的表面張力計クルスＢＰ−２（ＫＲＵＳＳ社製）を用いて０．１重量％水溶液の１Ｈｚ及び１０Ｈｚ時の値を測定したものである。
【００２４】
０．１重量％界面活性剤組成物水溶液の滴下３０秒後の接触角が６０度を超えると、インキに配合した際にハジキの発生や吸収性が悪くなるためインキの滲みが発生するし、同じく０．１重量％水溶液の１Ｈｚ及び１０Ｈｚ時の動的表面張力が５０ｍＮ／ｍを超えると、プリンターなどの印刷機で印刷などを行った際、ハジキや浸透力不足による滲みが発生する。
【００２５】
本発明の界面活性剤組成物を用いてインキを製造したり、紙コート剤の水性濡れ剤として使用する場合、インキ全量又は紙コート剤全量に対して好ましくは０．０５〜１０重量％、より好ましくは０．０５〜５重量％の添加量で使用することが望ましい。
【００２６】
【実施例】
以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。なお、例中の部及び％はそれぞれ重量部と重量％を示す。
【００２７】
［実施例１］
７０℃に加温した２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオール（エアプロダクツ社製、商品名サーフィノール１０４）５５部をプロペラ式攪拌機付容器に投入後、攪拌しながらポリオキシアルキレンアルキルエーテル（日光ケミカルズ社製、商品名ニッコールＰＢＣ−３３、ＨＬＢ１０．５）４５部を徐々に投入混合し、２時間連続攪拌後、室温まで冷却した。冷却後、２００メッシュ濾布にて濾過し、界面活性剤組成物（以下、これをＭ−１という）を得た。
さらに、組成物Ｍ−１の０．１部をイオン交換水１００部に加え、マグネチックスタラーにて攪拌して０．１％水溶液とし、これを用いて水溶液の外観、接触角、動的表面張力、静的表面張力を測定した。その結果を表２に示す。
【００２８】
また、この界面活性剤組成物を用いて下記の配合処方によりインキ及び紙コート剤を作製し、インキ配合物の場合は、印字濃度、ドット径、印字画像の解像度、インキ吸収性を測定し、その結果を表３に、紙コート剤の場合は、ハジキ、起泡性を測定し、その結果を同じく表３に示した。
【００２９】
〈インキ配合〉
染料（商品名Ｃｉｂａｆｉｘダイレクトブラック１９、日本チバガイギー社製）５部をイオン交換水７０部にプロペラ式攪拌機で攪拌しながら徐々に添加した後、界面活性剤組成物Ｍ−１を１部、ポリエチレングリコールを１０部、グリセリンを１５部添加し、１時間攪拌して、ブラック（Ｂ）インキ（以下、このインキをイ−１という）を得た。
さらに、上記染料の代わりに、それぞれＣｉｂａｆｉｘダイレクトレッド９、Ｃｉｂａｆｉｘダイレクトブルー８６、Ｃｉｂａｆｉｘダイレクトイエロー２３を用いて上記と同様の方法により、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）インキを作製した。
【００３０】
〈紙コート剤配合〉
紙コート剤用エマルジョン（日信化学社製、商品名ビニブラン２７５０）１００部に対して界面活性剤組成物Ｍ−１を１部添加し、プロペラ式攪拌機で３０分間攪拌した後、紙コート剤（以下これをコ−１という）を得た。
【００３１】
なお、各特性の測定は下記のようにして行った。
【００３２】
《界面活性剤組成物水溶液の評価》
１）水溶液の外観
上記界面活性剤組成物の０．１％水溶液の外観、及び不溶解物の有無の確認を下記の基準により行った。
○：水溶液が透明で、不溶解物が認められない。
△：水溶液が白濁しているが、不溶解物は認められない。
×：一部不溶解物が認められる。
××：ほとんど溶解せず。
２）接触角
界面活性剤組成物の０．１％水溶液を、協和界面科学社製接触角計ＣＡ−Ｄ型を用いて、滴下３０秒後の接触角を測定した。
３）動的表面張力
ＫＲＵＳＳ社製バブルプレッシャー型動的表面張力計クルスＢＰ−２を用いて、界面活性剤組成物の０．１％水溶液の１Ｈｚ及び１０Ｈｚ時における動的表面張力を測定した。
４）静的表面張力
協和界面科学社製表面張力計ＥＳＢ−Ｖ型を用いて、界面活性剤組成物の０．１％水溶液の静的な表面張力を測定した。
【００３３】
《インキの評価》
１）印字濃度
キャノンプリンターＢＪＣ４５５Ｊでブラック（Ｂ）インキを用いて印字したドットについて、サクラマイクロデンシトメーターＰＤＭ−５型（サクラ製機社製）でドットの濃度を測定した。
２）ドット径
キャノンプリンターＢＪＣ４５５Ｊでブラック（Ｂ）インキを用いて印字し、１００倍に拡大してドット径を測定した。
３）印字画像の解像度
キャノンプリンターＢＪＣ４５５Ｊでブラック（Ｂ）インキをベタ印刷し、マクベス濃度計ＲＤ−９１８型（マクベス社製）で測定した。また、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）インキについても同様の方法により測定した。
４）インキ吸収性
キャノンプリンターＢＪＣ４５５Ｊでブラック（Ｂ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）インキを同時に同一場所に噴射し、１秒後に紙押さえ板でこすり、インキによる汚れを下記の基準により測定した。
○：白色部分に汚れのないもの。
△：微かに汚れるもの。
×：汚れがひどいもの。
【００３４】
《紙コート剤の評価》
１）ハジキ
日商グラビア社製印刷適正試験機（ＧＲＡＶＯ−ＰＲＯＯＦ）にて、紙コート剤を５０ｍ／分の塗工速度で塗工し、印刷面のハジキなどを目視にて下記の基準により確認した。
○：ハジキ及びピンホールが認められない。
△：一部ハジキ及びピンホールが認められる。
×：ハジキ及びピンホールが多く認められる。
２）起泡性
紙コート剤をコート剤／水＝１／２の比率で希釈し、サンプルとした。このサンプル２０ｍｌを１００ｍｌメスシリンダーに入れ、１８０回往復／分のシェーカーで１分間振盪し、振盪終了５分後の泡のｍｌ数を測定した。
【００３５】
［実施例２〜５、比較例１〜５］
実施例１と同様にして表１に示される配合物の種類及び配合量（％）で攪拌混合し、界面活性剤組成物（Ｍ−２〜Ｍ−１０）を得た。なお、実施例１については、配合物の配合量を％で再記した。
上記界面活性剤を用いて実施例１と同様にして０．１％水溶液を作り、同様にして水溶液の評価を行って、その結果を表２に示した。さらに、実施例１と同様にしてインキ（イ−２〜イ−１０）及び紙コート剤（コ−２〜コ−１０）を作製し、同様にしてインキ及び紙コート剤の評価を行って、その結果を表３に示した。
また、固体のものについては、５０℃に加温し、成分を混合した。
【００３６】
［比較例６］
界面活性剤組成物として、市販品：ダプロＷ−７７（エレメンティス・ジャパン社製商品名、サクシネート系界面活性剤）を用いて、実施例１と同様の評価を行い、その結果を表２，表３に示した。
【００３７】
【表１】
〈成分Ａ〉
Ｓ−８２：サーフィノール８２（エアプロダクツ社製商品名、３，６−ジメチル−４−オクチン−３，６−ジオール）
Ｓ−１０４：サーフィノール１０４（エアプロダクツ社製商品名、２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオール）
Ｓ−４４０：サーフィノール４４０（エアプロダクツ社製商品名、２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオールのエトキシル化体、エチレンオキサイドの付加モル数３．５）
Ｓ−４６５：サーフィノール４６５（エアプロダクツ社製商品名、２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオールのエトキシル化体、エチレンオキサイドの付加モル数１０）
ＤＦ−１１０：サーフィノールＤＦ−１１０（エアプロダクツ社製商品名、２，５，８，１１−テトラメチル−６−ドデシン−５，８−ジオール）
【００３９】
〈成分Ｂ〉
ＮＰ−１：ニッコールＰＢＣ−３３（日光ケミカルズ社製商品名、ＣＨ3（ＣＨ2）14ＣＨ2Ｏ（Ｃ3Ｈ6Ｏ）4（Ｃ2Ｈ4Ｏ）10Ｈ、ＨＬＢ１０．５）
ＮＰ−２：ニッコールＰＢＣ−３１（日光ケミカルズ社製商品名、ＣＨ3（ＣＨ2）14ＣＨ2Ｏ（Ｃ3Ｈ6Ｏ）4（Ｃ2Ｈ4Ｏ）Ｈ、ＨＬＢ９．５）
ＮＰ−３：ニッコールＰＢＣ−３４（日光ケミカルズ社製商品名、ＣＨ3（ＣＨ2）14ＣＨ2Ｏ（Ｃ3Ｈ6Ｏ）4（Ｃ2Ｈ4Ｏ）20Ｈ、ＨＬＢ１６．５）
ＮＰ−４：ニッコールＰＥＮ４６１２（日光ケミカルズ社製商品名、Ｃ24Ｈ49Ｏ（Ｃ3Ｈ6Ｏ）6（Ｃ2Ｈ4Ｏ）12Ｈ、ＨＬＢ８．５）
ＮＰ−５：ニッコールＰＥＮ４６２０（日光ケミカルズ社製商品名、Ｃ24Ｈ49Ｏ（Ｃ3Ｈ6Ｏ）6（Ｃ2Ｈ4Ｏ）20Ｈ、ＨＬＢ１１．０）
ＮＰ−６：ニッコールＰＥＮ４６３０（日光ケミカルズ社製商品名、Ｃ24Ｈ49Ｏ（Ｃ3Ｈ6Ｏ）6（Ｃ2Ｈ4Ｏ）30Ｈ、ＨＬＢ１２．０）
【００４０】
【表２】
【００４１】
【表３】
【発明の効果】
本発明の水溶性界面活性剤組成物は、滴下直後の接触角が小さく、動的表面張力も低いため、インキなどに添加した際、基材への濡れ性、浸透性及び消泡性を発揮し、高速印刷及び高速塗工にも対応でき、しかも環境問題にも適合した優れた界面活性剤組成物である。この特性により、本発明の水溶性界面活性剤は実用的に極めて有利である。
Claims (1)
- （Ａ）下記式（１）
で表されるアセチレングリコール及び下記式（２）
で表されるアセチレングリコールのエトキシル化体から選ばれる１種又は２種以上 ２０〜８０重量％
（Ｂ）下記式（３）
Ｒ3Ｏ（Ｃ3Ｈ6Ｏ）w（Ｃ2Ｈ4Ｏ）x（Ｃ3Ｈ6Ｏ）Y（Ｃ2Ｈ4Ｏ）zＨ （３）
（式中、Ｒ3は炭素数１〜２０のアルキル基を示し、Ｗは１〜２０の正数であり、Ｘ、Ｙ、Ｚはそれぞれ０又は１〜２０の正数である。）
で表されるＨＬＢが９〜１８のポリオキシアルキレンアルキルエーテルの１種又は２種以上 ２０〜８０重量％
を含有し、その０．１重量％水溶液の滴下３０秒後の接触角が６０度以下、１Ｈｚ及び１０Ｈｚ時の動的表面張力がそれぞれ５０ｍＮ／ｍ以下であることを特徴とする水溶性界面活性剤組成物。
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