(57)【要約】基材上に塗布することができ、気相汚染物質を吸着することができる吸着媒体の新規な形態、より具体的には、サブミクロン吸着媒体の新規な形態を提供する。そのような媒体は、活性炭を分散剤および消泡剤と組み合わせ、サブミクロン粒子径まで粉砕し、ワックスと結着剤と混合されたものである。
2008530311.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材に臭気吸収性を付与する吸着性塗料処方であって、
粒子サイズの中央値が１μｍ未満であることを特徴とする活性炭と、上記活性炭粒子を分散させるのに充分な分散剤量であることを特徴とする水性結着剤系との混合物からなり、
上記塗料処方は、乾燥に際して、無水ベースのＢＥＴ表面積が１００ｍ２／ｇを超えることを特徴とする吸着性塗料処方。
【請求項２】
前記吸着性塗料処方はさらに、固形物含有量が約２５〜約４５％であり、上記固形物は約２０〜約９５％が活性炭であり、約５〜約８０％が結着剤であり、約５〜約８０％が分散剤であることを特徴とする請求項１に記載の吸着性塗料処方。
【請求項３】
前記固形物含有量はさらに、約４〜１２％がワックスで、約０．０５〜１％が消泡剤であることを特徴とする請求項２に記載の吸着性塗料処方。
【請求項４】
前記吸着性塗料処方はさらに、約０．５〜約１０％の溶媒からなることを特徴とする請求項２に記載の吸着性塗料処方。
【請求項５】
前記結着剤は、ビニルエマルジョンおよびコロイダル共重合体からなる群から選択されたものであり、上記共重合体のモノマー成分は、アクリル酸、メタクリル酸、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、スチレン、ｎ−プロピルメタクリレート、ｎ−ブチルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、ｎ−アミルメタクリレート、ｎ−ヘキシルメタクリレート、イソアミルメタクリレート、２−ヒドロキシルエチルメタクリレート、２−ヒドロキシルプロピルメタクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート、Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノエチルメタクリレート、ｔ−ブチルアミノエチルメタクリレート、２−スルホエチルメタクリレート、トリフルオロエチルメタクリレート、グリシジルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、アリルメタクリレート、２−ｎ−ブトキシエチルメタクリレート、２−クロロエチルメタクリレート、ｓｅｃ−ブチルメタクリレート、ｔｅｒｔ−ブチルメタクリレート、２−エチルブチルメタクリレート、シンナミルメタクリレート、クロチルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、シクロペンチルメタクリレート、２−エトキシエチルメタクリレート、フルフリルメタクリレート、ヘキサフルオロイソプロピルメタクリレート、メタリルメタクリレート、３−メトキシブチルメタクリレート、２−メトキシブチルメタクリレート、２−ニトロ−２−メチルプロピルメタクリレート、ｎ−オクチルメタクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート、２−フェノキシエチルメタクリレート、２−フェニルエチルメタクリレート、フェニルメタクリレート、プロパルギルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、テトラヒドロピラニルメタクリレート、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ｎ−プロピルアクリレート、イソプロピルアクリレート、ｎ−ブチルアクリレート、ｎ−デシルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、メタクリル酸塩、メタクリロニトリル、メタクリルアミド、Ｎ−メチルメタクリルアミド、Ｎ−エチルメタクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルメタクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルメタクリルアミド、Ｎ−フェニルメタクリルアミド、メタアクロレイン、アクリル酸塩、アクリロニトリル、アクリルアミド、メチルアルファクロロアクリレート、メチル−２−シアノアクリレート、Ｎ−エチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルアクリルアミドアクロレイン、酢酸ビニル、塩化ビニル、ビニルピリジン、ビニルピロリドン、クロトン酸ナトリウム、クロトン酸メチル、クロトン酸、無水マレイン酸、およびこれらの組み合わせからなる群から選択されたものであることを特徴とする請求項２に記載の吸着性塗料処方。
【請求項６】
前記結着剤のガラス転移温度が約−４０℃〜約１００℃の範囲であることを特徴とする請求項２に記載の吸着性塗料処方。
【請求項７】
前記結着剤が界面活性剤または高分子樹脂を含み、上記結着剤が前記活性炭の分散剤としても機能することを特徴とする請求項２に記載の吸着性塗料処方。
【請求項８】
前記分散剤の分子量が３０００〜２００００ドルトンの範囲であることを特徴とする請求項２に記載の吸着性塗料処方。
【請求項９】
前記結着剤がビニルエマルジョンおよびコロイド共重合体からなる群から選択されたものからなることを特徴とする請求項２に記載の吸着性塗料処方。
【請求項１０】
請求項２の分散剤が界面活性剤およびスチレン−アクリル酸共重合体からなる群から選択されたものであることを特徴とする請求項２に記載の吸着性塗料処方。
【請求項１１】
前記ワックスが天然ワックスおよび合成ワックスからなる群から選択されたものであることを特徴とする請求項３に記載の吸着性塗料処方。
【請求項１２】
前記消泡剤が芳香族または脂肪族の石油派生物、脂肪族油、鉱物油、またはシリコーンからなる群から選択されたものであることを特徴とする請求項３に記載の吸着性塗料処方。
【請求項１３】
前記溶媒が１以上の水酸基を有するアルコールおよびグリコール、エーテル、エステル、炭化水素、芳香族化合物、ミネラルスピリットからなる群から選択されたものであることを特徴とする請求項４に記載の吸着性塗料処方。
【請求項１４】
前記基材が合成フィルム、板紙、紙、コート紙、ラミネート紙、セルロースおよび合成系不織布、金属、セラミック、および硬質プラスチックからなる基材群から選択されたものであることを特徴とする請求項１に記載の吸着性塗料処方。
【請求項１５】
前記合成フィルムがポリエステルフィルムおよびポリオレフィンフィルムからなる群から選択されたものであることを特徴とする請求項１４に記載の吸着性塗料処方。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基材に臭気吸着性を付与するための物質および方法に関する。多くの臭気吸着性基材は、食品（例えば魚等）や化学薬品といった臭気を有する物のパッケージとして好適に用いられている。また、特に、本発明は、基材上に用いる吸着性塗料処方に関する。具体的には、本発明は、改良された水性活性炭含有塗料処方に関し、標準的な方法で多くの基材に用いることができかつ気相の汚染物質の吸着に有用な、サブミクロンの活性炭粒子と分散剤からなる。
【背景技術】
【０００２】
活性炭は、気相および液相の汚染物質を吸着するために最も広く採用されている物質の一つである。活性炭は微晶質であって非黒鉛質の炭素であり、内部の空孔率を高めるよう処理されたものである。活性炭は、通常５００〜２５００ｍ２／ｇの範囲の高い比表面積を特徴としており、気体中の気体および蒸気の吸着および液体中の溶解／分散成分の吸着によって、液体および気体の精製における工業的用途を可能にしている。
【０００３】
市販の活性炭は、硬材または軟材やトウモロコシの穂軸、昆布、コーヒー豆、籾殻、果実種子、堅果の殻、サトウキビの絞りかすやリグニン等の廃棄物といった植物由来の物質から製造されている。活性炭はまた、泥炭、褐炭、軟質および硬質の石炭、タール、ピッチ、アスファルト、石油残留物、およびカーボンブラックからも作られている。
【０００４】
有機原料の賦活は、二つの異なる過程、すなわち（１）化学的賦活、（２）熱的賦活によってなされる。熱的賦活によって製造される活性炭の効果的な多孔性は、（原料に対する最初の炭化の後の）比較的高い温度での炭素のガス化の結果であるが、化学的賦活された製品の多孔性は、著しく低い温度で起こる脱水／縮合反応によってもたらされる。熱的賦活によって製造される活性炭は通常、微小孔性が高い（すなわち、空孔径が１．８ｎｍ以下）が、化学的賦活によって製造される活性炭は通常、メソ多孔性（すなわち、空孔径が１．８〜５ｎｍ）が高い。空孔径分布は、液相および気相汚染物質の吸着において制御因子とされることが多い。
【０００５】
一方、カーボンブラックは、活性炭と比較して無孔性である。このように、吸着性はなく、精製装置に使われることがない。カーボンブラックは通常、約３０００°Ｆの反応容器を流れる燃焼ガスに油を射出して製造される。炭化水素は分解されて脱水素化され、擬似黒鉛構造を有するナノスケール炭素粒子の凝集体が製造される。その最も一般的な用途は、印刷インク中の黒色顔料である。
【０００６】
最も一般的な市販グレードの活性炭は、粉末状、粒状、成形（通常はペレット状）の三種類の形態で利用可能である。成形活性炭は、粉末活性炭とベントナイトクレイの混合物を金型を通して射出成形して得られる。通常の金型選択によれば、円柱状ペレットが製造される。粉末状炭素は、細かく分割された粒子で、粒径の中央値が２０〜５０μｍの範囲であり、粒状炭素は、不規則形状粒子で、寸法は０．５〜４ｍｍであり、ペレット化炭素は、平滑で硬質の円柱状であり、直径は通常１〜４ｍｍを特徴としている。粉末状炭素は通常、液相の用途に用いられ、炭素は精製される液体と混合され、濾過技術を用いて炭素が液体から除去される。粒状炭素は気相および液相の用途の両方に用いられ、炭素は容器または大型のカラムに保持される。ペレット化炭素は一般に、気相の用途に用いられ、炭素は容器または大型のカラムに保持される。
【０００７】
上述の活性炭の形態は、液相および気相の流動体を含むほとんどの用途に適しており、活性炭が充填された容器、カラム、または濾過装置は、家庭用および自治体の水精製、産業上および住居の空気清浄、および製造過程における食品、化学物質、薬品の流れの精製に用いられる。炭素を含有する装置の影響を受けにくい他の用途のために、より便利な活性炭の形態が開発されている。これらの形態は、予め成形された多くの種類の基材に直接的に用いられる粉末活性炭と結着剤の混合形態を含み、ペレット化または粒状炭素を保持するための容器やカラム型の装置、または粉末状炭素を捕捉するための濾過装置が必要なくなる。これにより、悪臭防止のパーソナルケア製品、消臭パッケージ、市販の蒸気回収操作に使用される低圧吸着材モノリシック構造、吸着材構成原料等での用途において活性他の使用がより容易になる。
【０００８】
特許文献１および特許文献２には、ケイ酸ナトリウムまたはポリエステル結着剤系に分散された活性炭粒子からなる水性塗料組成物が開示されている。その塗料組成物は、臭気吸収包装に用いる板紙への塗装に有用であるとして開示されている。グラビア印刷、エアナイフ、巻き線型ロッド、またはブレードコーティング等の適用方法も開示されている。
【０００９】
硬質の板紙基材の塗料を補完するものとして、特許文献３には、水性活性炭塗料組成物を例えばポリエチレンフィルムといった柔軟な基材上に設けるための二段階の塗装工程が開示されている。塗装された板紙と同様に、塗装された柔軟な基材は、臭気制御包装用に製造される。その塗料は、スチレン−アクリレート結着剤系に分散された活性炭粒子からなる。二段階の工程は、塗料重量を増す手段と、それによって塗装フィルムの吸着容量を増加させることとして開示されている。５〜４０μｍの範囲の炭素粒子が開示されている。
【００１０】
特許文献４には、水性溶液中で結着剤を介して設けられた臭気吸着粒子（活性炭等）によって塗装された多孔質のシート状の媒体（開いている不織布等）が開示されている。この結果、貫流特性を有する臭気吸着媒体が得られる。吸着材の粒子サイズは、通常１〜５μｍであると開示されている。塗装は、浸漬した後に絞る工程でなされる。
【００１１】
特許文献５には、活性炭粒子が耐熱シリコン結着剤と共に基材に設けられた、炭化水素を吸着する目的の自動車雰囲気清浄システムが開示されている。特許文献５によれば、粒子が小さいほど吸着容量が向上するとされ、５μｍの粒子と１４μｍの粒子の比較がなされている。トルエン蒸気に対する吸着容量では、５μｍの粒子を含む塗料の方が優れていると示されている。
【００１２】
特許文献６には、基材上に炭素系コーティングを得るための代替手段が開示されている。炭素系コーティングは、多孔質基材にポリマーと活性剤を塗装し、続いて１００〜３００℃で加熱して塗装を炭化および活性化することによって得られる。
【００１３】
上述の引用文献に開示された単純化された吸着塗料処方は、１μｍを超える粒子サイズを有する活性炭を少量の分散剤によってかまたは分散剤を全く用いずになされていた。
【００１４】
勿論、高品質印刷に用いられる処方は、通常サブミクロン単位であって相当量の分散剤を含有するカーボンブラック等の顔料を含んでいる。一般的な処方は、特許文献７〜９に開示されている。印刷インクにおけるサブミクロン単位の粒子および分散剤の使用には、良好なインク安定性を達成することと、グラビア、フレキソ印刷、およびインクジェットといった標準的な高速印刷方法を用いた長い印刷動作の期間中、高品質印刷表現を達成することが要求される。一般的に、小さい粒子であれば、良好な色の濃さ、彩度、光沢、被覆力、流動性、および安定な分散を実現できるが、大きい粒子であれば、分散性に乏しく、プレートやシリンダーが摩耗し、ノズルが閉塞し、インク／水バランスが乏しく、印刷性能の問題が生じ、流動性が乏しく、被覆力が低く、色がばらつき、光沢が低いという結果をもたらす。
【特許文献１】米国特許第５，５４０，９１６号
【特許文献２】米国特許第５，６９３，３８５号
【特許文献３】米国特許第６，６３９，００４Ｂ２号
【特許文献４】欧州特許公報第０３９２５２８Ａ２号
【特許文献５】米国特許公報第２００４００２０３５９Ａ２号
【特許文献６】米国特許公報第２００４０１２１６８１号
【特許文献７】米国特許第５，６３０，８６８号
【特許文献８】米国特許第４，５３０，９６１号
【特許文献９】米国特許第５，２８１，２６１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
カーボンブラック系処方は上述の好ましい特性全てを実現できるが、カーボンブラック自体は比較的小さい表面積を有するため、汚染物質の吸着には有用ではなかった。一方、活性炭は、吸着のための大きな表面積を有している。上述したように、活性炭の表面積は５００〜２５００ｍ２／ｇの範囲である。しかしながら、一般的な印刷インク処方においてカーボンブラックを活性炭で置き換えると、活性炭の強力な吸着性のために、安定していてかつプリンタに良好な吸着塗料処方を提供できる見込みは薄い。分散剤は比較的低い分子量（３０００〜２００００ドルトン）であって直ちに活性炭に吸着され、空孔を閉塞して目的の汚染物質に対する吸着性能を減少させてしまうので、当業者であれば、分散剤は高いレベルで本質的に問題になろうことは予期できることである。また、異なる種類の活性炭は、それぞれの異なる空孔径分布に起因して、異なる量および異なる種類の分散剤を吸着する潜在能力を有する。このことは、結果として、塗料処方において結果として得られる表面積および空孔径分布は活性炭粉末の表面積および空孔サイズ分布にどのように基づくのかを理解することが困難になる。
【００１６】
したがって、本発明の目的は、気相の汚染物質の吸着のための改良された高品質な吸着塗料処方であって効果的かつ迅速な方法で数多くの種類の活性炭を利用することができ、数多くの基材に用いることができる吸着塗料処方を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の目的は、吸着材媒体の新規な形態、より具体的には、基材に塗布することができ、気相の汚染物質を吸着することができるサブミクロン吸着材媒体の新規な形態によって達成される。この目的のために、本発明は、分散剤および消泡剤と組み合わされ、サブミクロン単位の粒子サイズまで粉砕され、ワックスおよび結着材と混合される活性炭を採用した。
【００１８】
ＭｅａｄＷｅｓｔｖａｃｏ社から販売されているＮｕｃｈａｒ（登録商標）製品等の活性炭製品は、サブミクロン単位の粒子サイズまで粉砕されて、塗料、インク等の中を分散可能とされ、また、数多くの種類の基材、例えばポリオレフィン柔軟フィルム等に用いるのに好適である。サブミクロンの粒子サイズとすることの利点は、吸着の速度を向上することであり、塗布された製品の描画表現を向上することであり、また、グラビア、フレキソ印刷、およびインクジェット等の従来の高速印刷方法の実行可能性を向上することである。ポリオレフィンフィルムに加え基材は、他の種類の合成フィルム、板紙、紙、コート紙、ラミネート紙、セルロースおよび合成不織布、金属、セラミック、および硬質プラスチックをも使用することができると考えられる。グラビア、フレキソ印刷、インクジェットといった塗装を行うための従来の高速印刷方法を用いるのに加え、エアナイフ、巻き線型ロッド、ブレードコーティング、スプレーコーティング、およびディップコーティングといった他の方法を採用することもできる。基材に吸着塗料を設けた後は、塗装された製品はそのまま使用に供したり、包装、ライナー要素、ゴミ袋、ポーチ、構造媒体、モノリシック構造、建材等の気相の汚染物質の吸着が要求される多くの異なる用途に転用することができる。これらの用途は、臭気吸着、臭気を有するかまたは無臭の有害な浮遊汚染物質の吸着、および臭気を有するかまたは無臭の有用な気相化合物の回収を含むことができる。水系または有機系の流動体からの汚染物質の除去、有色の流動体からの脱色、および水系または有機系の流動体からの有用な化合物の回収等の液相の用途もまた、想定することができる。
【００１９】
よって、本発明は、小型で、サブミクロン単位の活性炭粒子を含有し、気相の汚染物質を吸着するための広大な表面積を有する、改良された高品質な吸着基材塗料処方を提供することを目的としている。さらに、本発明は、多くの活性炭の種類に亘って、非固着の活性炭と比較して相当量の吸着表面積を有する、改良された高品質な吸着基材塗料処方を提供することを目的としている。
【発明の効果】
【００２０】
上述の本発明の目的は、多くの種類の標準的な活性炭粉末を分散剤および消泡剤を組み合わせることにより、また、炭素／分散剤／消泡剤溶液を粉砕してサブミクロン単位の粒子サイズとすることにより、さらに、活性炭粒子を基材に結び付けるのに充分な量の結着剤および摩擦を減少させるのに充分な量のワックスを添加することにより、達成される。驚くべきことに、比較的低分子量の分散剤を高いレベルで用いても、活性炭の表面積の吸着が可能な部分が相当量残存していた。さらに、幅広く異なる空孔サイズ分布を有する活性炭粉末の広い範囲の種類に亘って、驚くべきことに、塗料中に含まれる活性炭粉末の表面積が増加するにしたがって、乾燥塗膜処方の表面積が整然と増加した。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明は、吸着塗料処方において活性炭を使用することにより、臭気吸収性能を有する基材を提供することを目指している。より好ましい実施形態においては、多くの種類の活性炭を使用して吸着塗料処方が調製され、それにより、表面積が少なくとも１００ｍ２／ｇであり、粒子サイズの中央値が１μｍ以下である活性炭を含む塗料を提供することができる。
【００２２】
使用される活性炭の種類は、熱的に活性化された木材、石炭、およびココナッツ系炭素および化学的に活性化された木材系の炭素を含む。熱的賦活剤としては、蒸気、酸素、および二酸化炭素を含む。最も好ましいものは蒸気である。化学的賦活剤は、アルカリ金属水酸化物、炭酸塩、硫化物、および硫酸塩、アルカリ土類炭酸塩、塩化物、硫酸塩、およびリン酸塩、リン酸、ポリリン酸、ピロリン酸、塩化亜鉛、硫酸、油剤を含む。これらの中でリン酸および塩化亜鉛がより好ましく、リン酸が最も好ましい。
【００２３】
粒状またはペレット化活性炭を使用することも可能ではあったが、直ちに用いることができ、サブミクロン粒子サイズまで粉砕する操作時間が少なくて済むため、粉末状形態が使用された。
【００２４】
熱的賦活活性炭としては、ＭｅａｄＷｅｓｔｖａｃｏ  ＴＡＣ−６００木材系炭素（粉末状で利用可能）、Ｐｉｃａ  ＰＷ−２ココナッツ系炭素（粉末状で利用可能）およびＣａｌｇｏｎ  ＣＰＧ石炭系炭素（粒状で利用可能であるが本願発明では粉砕して粉末とする）を含む。化学的賦活活性炭は全てＭｅａｄＷｅｓｔｖａｃｏから粉末状で販売されており、Ｎｕｃｈａｒ（登録商標）ＳＡ−２０、ＳＡ−４００、ＴＣ−４００、ＳＡ−１５００、およびＲＧＣを含む。
【００２５】
加えて、印刷用途で一般的に使用される粉末カーボンブラックを比較のために使用した。Ｃａｂｏｔ社製のＢｌａｃｋ  Ｐｅａｒｌｓ４１０である。
【００２６】
上記活性炭およびカーボンブラックに加えて、他の原料として結着剤、消泡剤、ワックス、分散剤、水酸化アンモニウム、溶媒、水およびこれらの組み合わせのいくつかを含む。選択された結着剤は、エマルジョンスチレン−アクリレート共重合体、Ｊｏｎｒｅｚ  Ｉ−９８８、ＭｅａｄＷｅｓｔｖａｃｏ社製である（固形分３８％）。ワックスは、ポリエチレンエマルジョン、Ｊｏｎｒｅｚ  Ｗ−２３２０、ＭｅａｄＷｅｓｔｖａｃｏ社製である（固形分２５％）。消泡剤は、有機石油派生物、ＦｏａｍＢｌａｓｔ３７０、Ｌｕｂｒｉｚｏｌ社製である（固形分２０％）。分散剤は、スチレンアクリル酸共重合体、Ｊｏｎｒｅｚ  Ｈ−２７０２、ＭｅａｄＷｅｓｔｖａｃｏ社製である（固形分１００％）。水性色素性の塗料のための結着剤は、通常、エマルジョンまたは水溶性高分子である。組成はモノマーの選択によって変動し、接着性、耐水性、バリア、外見、および他の性能特性を最適化するために調整される。結着剤の特性として、不溶性の物質を分散させる能力が含まれることがある。結着剤はほとんどの場合、水性媒体中において不溶性粒子を取り囲んで立体障害を増すかまたは関連する粒子間の静電気反発力を作り出す界面活性剤または高分子樹脂を含む。一般的にワックスは天然または合成物であってエマルジョン、分散体、または粉末で利用可能である。ワックスは、摩擦、傷、および水に対する耐性を与える。天然ワックスは、パラフィンまたはカルナバ系であり、合成ワックスはポリエチレンまたはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）である。カーボンブラック等の顔料のための分散剤は、高分子または界面活性剤である。顔料の分散のメカニズムは、静電気的および／または立体的な反発によるものである。高分子分散剤は、低分子量（３０００〜２００００ドルトン）のスチレン−アクリル酸共重合体またはコロイド分散体である。消泡剤の化学的性質は、芳香族または脂肪族石油派生物、脂肪族油、鉱物油、またはシリコーンに基いている。消泡剤は、系全体の化学反応に基く２つの機構によって機能する。系中で界面活性剤が可溶化され、空気−液体界面にて単層または薄膜が速やかに破壊される。第２の機構は、表面に形成される泡を不安定化して液体の表面張力を劇的に減少させることによってなされる。消泡剤に加えて、溶媒も、水性塗料の表面張力を下げるのに使用される。一般的な溶媒としては、１以上の水酸基を有するアルコールおよびグリコール、エーテル、エステル、炭化水素、芳香族化合物、ミネラルスピリットが含まれる。
【００２７】
表１は、吸着性塗料処方および一般的なカーボンブラック印刷インク中の原料の百分率を示している。
【００２８】
【表１】
2008530311.tif 000003
【００２９】
各種類の炭素を使用した塗料を実験室スケールにて製造するために（工程Ａ）、Ｗａｒｉｎｇから提供されている混合器に原料を組み合わせ、２０分間混合した。この段階では、粒子サイズの減少はほとんど起こらず、単に物理的な混合であった。混合された原料はＳｚｅｇｖａｒｉ  Ａｔｔｒｉｔｏｒ  Ｓｙｓｔｅｍのボールミルに移送され、１．０〜１．６ｍｍのジルコニウムビーズを使用し、炭素を１２〜３０時間粉砕して、１μｍ未満の粒子サイズとした。塗料を製造する代替的な方法としては（工程Ｂ）、まず水、分散剤、水酸化アンモニウム、および消泡剤をＷａｒｉｎｇ混合器で２０分間混合し、分散剤を可溶化した。この混合物をショットミル（Ｅｉｇｅｒ）に移送し、追加の消泡剤および水酸化アンモニウムと共に炭素を添加した。ショットミル処理は３０分間行った。結着剤、ワックス、および追加の分散剤をショットミル製品に混合した。表１に示す処方からの唯一の逸脱は、分散剤が全量で１４．６％、結着剤が全量で７．３％、ワックスが全量で７．４％（全て湿潤基準）であった。
【００３０】
ミル処理に続いて、粒子の中央値が１μｍ未満であることを確認するため、塗料の粒度分布を測定した（Ｂｅｃｋｍａｎ  Ｃｏｕｌｔｅｒ  Ｎ４  Ｐｌｕｓ  サブミクロン粒径分析器）。粘度についての測定も行った（Ｚａｈｎ  Ｃｕｐ、＃２を使用した）。全塗料処方の粘度は、１８〜２８秒の範囲であった。最終用途に応じてドローダウン（垂れ）を行うため、ＲＫ  Ｐｒｉｎｔ−Ｃｏａｔ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓの自動化コーターにて＃１のバー（湿潤塗布状態で厚さ６μｍ）を使用し、市販のポリエチレンフィルムまたはガラスプレートに塗布し、加熱空気で乾燥した。乾燥塗膜を除去し表面積の吸着容量を試験するために、ガラス上にドローダウンを設けた。乾燥したドローダウンの目的の塗料重量は、４〜１０ｇ／ｍ２であった。これはほとんどの用途に適した塗料重量である。
【００３１】
Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ  ＡＳＡＰ  ２０１０  表面積および空孔率システムによって、ガラスプレートから除去した乾燥塗膜の表面積を測定した。
【００３２】
一般的な臭気物質であるジメチルジスルフィド（ＤＭＤＳ）を用いて、ガラスプレートから除去した乾燥塗膜の吸着容量を測定した。ＤＭＤＳは、ニンニク、人間の老廃物、およびクラフトパルププロセス等の幾つかの産業上プロセスにおける臭気成分である。ＤＭＤＳは極めて臭気が強く、限界値０．００１ｐｐｍにても臭気を持つ。この値は、臭気の限界値が１０ｐｐｍであるアンモニア等の他の一般的な臭気物質よりかなり低い。数多くの塗料処方の吸着容量を、Ｈｅｗｌｅｔｔ  Ｐａｃｋａｒｄ  ５８９０ガスクロマトグラフとＰｅｒｋｉｎ  Ｅｌｍｅｒ  ＨＳ４０  ヘッドスペースサンプラーを用いて、ヘッドスペース分析によって測定した。１０〜１６０ｍｇの乾燥塗膜フィルムを一連のヘッドスペース用小瓶に導入した。充分な量のＤＭＤＳ液を各小瓶に注入し、吸収剤のない状態での気相濃度２．５容量％となるようにした。吸着塗料との平衡に達した後、ＤＭＤＳの小瓶中での濃度決定のためにＧＣ分析を行った。それらの差から吸着量が決定され、塗料グラムあたりの吸着量を計算した。
【００３３】
カーボンをサブミクロンまで粉砕することの利点、およびカーボンタイプの塗料の表面積の有益な影響を示す実施例を以下に挙げる。
【実施例】
【００３４】
（実施例１）
Ｎｕｃｈａｒ  ＴＣ−４００を用いて工程Ｂによって作製された塗料サンプルを、＃１のバーを使用してポリエチレンフィルム上に塗布した。このサンプルは粒子径の中央値が０．６μｍであった。加えて、＃４のバーを使用し（湿潤状態で膜厚３６μｍ）、Ｎｕｃｈａｒ  ＴＣ−４００を使用し粉砕せずに（工程Ａ）、成分を混合したのみの塗料を同様にしてポリエチレンフィルムに塗布した。このサンプルは粗大で、粒子径の中央値は１５μｍであった。＃１のバーは、塗料中の粗大粒子がバーの下を通過できないため、粉砕していない塗料を塗布するのには使えなかった。視覚的な外見に加え、塗料の粘着性を比較するためにいわゆるスコッチテープ試験をおこなった。明らかに、工程Ｂによって製造された塗膜は、被覆率、外見、および粘着特性が、粉砕せずに作った塗膜よりも優れていた。工程Ｂで作られた塗膜もスコッチテープによって僅かに除去されるが、粉砕していない塗膜と比較して多くが残った。
【００３５】
（実施例２）
前述の、各活性炭タイプおよびカーボンブラックを使用し、工程Ａにて塗料のサンプルを作製した。塗料の粒子径の中央値を測定し、ガラスプレートに塗布乾燥し、そしてプレートから取ってＢＥＴ表面積とＤＭＤＳ吸着容量の分析を行った。非固着のカーボン粉のＢＥＴ表面積も、測定して記録した。乾燥塗膜および非固着のカーボン粉の表面積を知ることで、また、乾燥塗膜中の炭素含有量を推測することで、炭素中に残留する表面積部分（Ｆ）を次の式で計算することができる。
炭素中に残留する表面積部分（Ｆ）＝
（乾燥塗膜の表面積）／（非固着の粉の表面積×０．６２８）
【００３６】
０．６２８の因子は、乾燥塗膜が６２．８％の炭素を含んでいるとの推測に基いている。結果を表２および図に示す。
【００３７】
【表２】
2008530311.tif 000004
【００３８】
結果から明らかなように、活性炭に基く処方は、カーボンブラックから作られた処方よりも著しく吸着性がある。データによれば、広い範囲の活性炭種類にわたって、本発明の吸着容量は、非固着のカーボン粉の表面積および乾燥カーボン塗膜の表面積と強い相関関係がある。これは、異なるカーボン種類の空孔径分布における大きな差異を考えると驚くべきことである。さらに、データによれば、非固着のカーボン粉末または乾燥カーボン塗膜の表面積が増加するにつれ、カーボン中に残存する表面積部分が増加する。本発明によれば、好ましいＦの下限は０．２０であり、乾燥塗膜中のＢＥＴ表面積の下限の約１００ｍ２／ｇに相当する。これはさらに、乾燥塗膜１ｇ中のＤＭＤＳ吸着容量０．１ｇに相当し、これは気相吸着にとって好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】図は、実施例２の表２において得られたデータをグラフにしたものである。グラフにおいて、カーボンブラックが活性炭に置き換えられている本発明の処方および方法によって準備された乾燥塗膜のＢＥＴ表面積（すなわち、吸着容量）が増加しており、さらに、活性炭が熱的賦活ではなく化学的賦活で製造されると尚更その効果がある。
【図１】
2008530311.tif 000005
【国際調査報告】
2008530311.tif 000006
2008530311.tif 000007