(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱・融解させたカルナウバワックス、キャンデリラワックス、木蝋、ウルシ蝋及び蜜蝋から選択されるいずれかの天然ワックスに、該天然ワックスに混在しているジメチルシリコーンに対して１００倍量且つワックスに対して０．５重量％以下のポリエーテル変性シリコーンを添加して撹拌させたものであることを特徴とする、機能性ワックス。
【請求項２】
加熱・融解させたカルナウバワックスとキャンデリラワックス、蜜蝋もしくはライスワックスとの混合ワックスまたはキャンデリラワックスと蜜蝋もしくはライスワックスとの混合ワックスからなる天然ワックスに、該天然ワックスに混在しているジメチルシリコーンに対して１００倍量且つワックスに対して０．５重量％以下のポリエーテル変性シリコーンを添加して撹拌させたものであることを特徴とする、機能性ワックス。
【請求項３】
前記天然ワックスとポリエーテル変性シリコーンとを加熱・融解させる温度が９０−１２０℃であることを特徴とする、請求項１または２に記載の機能性ワックス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は機能性ワックスに係り、殊に塗料、コピー用トナー、インクリボン用のインク、万年筆用のインク、サインペン用のインク、ボールペン用のインク、艶出し剤、離型剤等の原料として使用され且つ本来有している特性を何等損なうことのない機能性ワックスに係る。
【０００２】
【従来の技術】
塗料等の塗膜形成過程において、所謂「ハジキ (cratering)」 は致命的な品 質欠陥であり、その発生原因は濡れ障害によるものと、異物混入型のものとに分類され、後者は異物が飛来して付着することが原因である環境ハジキと、塗料等に内在する異物が原因である自己ハジキとに細分類されている。これらの内で、自己ハジキは塗料等が非混和性のシリコーン油、機械油等の低表面張力物質を含有している場合があるために発生するものとされており、その原料であるワックスが汚染されていて発生する場合もある。この汚染原因としては、例えば輸入ワックスの場合に、産地において加熱・融解させて粗ワックスを抽出する際に発泡等を防止するためにシリコーン油が消泡剤として添加され、その 1 部が輸入さ れた粗ワックスに残留しているためであること等が考えられる。
【０００３】
ワックスを滑剤として含有する塗料においてハジキの発生を抑制乃至解消する方法については従来から種々提案されている (特開昭 63 - 248877 号公報、特 開平 5 - 86312 号公報等)。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題乃至発明の目的】
上記の特開昭 63 - 248877 号公報に開示されているのはワックスと変性シリ コーン樹脂との反応生成物からなる塗料用滑剤であり、又特開平 5 - 86312 号 公報に開示されているのは塗料であって、その調製に際し前処理としてワックスと変性シリコーン化合物とを反応させることが記載されている。しかしながら、これらの従来技術方法においては変性シリコーンの添加量が多く、又反応に際して比較的高温度 (140℃ 程度) で処理するか或いは有機溶媒を使用しており、従って処理されるべきワックスが本来有している機能が損なわれる可能性がある点に課題があった。
【０００５】
従って、本発明の目的は天然ワックス、殊に植物系及び動物系のワックスを処理して、該ワックス中に場合により存在する非混和性のシリコーン (例えばジメチルシリコーン) や機械油等の低表面張力物質による影響を排除し、斯くてワックスがコピー用トナー等の原料として用いられた場合にもハジキを生じることがなく且つ本来有している特性を何等損なわない機能性ワックスを提供することにある。
【０００６】
本発明によれば、上記の課題は、加熱・融解させたカルナウバワックス、キャンデリラワックス、木蝋、ウルシ蝋及び蜜蝋から選択されるいずれかの天然ワックス、または、加熱・融解させたカルナウバワックスとキャンデリラワックス、蜜蝋もしくはライスワックスとの混合ワックスまたはキャンデリラワックスと蜜蝋もしくはライスワックスとの混合ワックスからなる天然ワックスに、該天然ワックスに混在しているジメチルシリコーンに対して１００倍量且つワックスに対して０．５重量％以下のポリエーテル変性シリコーンを添加して撹拌させたものであることを特徴とする機能性ワックスにより解決されると共に、上記の目的が達成される。
【０００７】
本発明において、天然ワックスは単独であることも、混合物であることもできる。天然ワックスの場合には産地や気候等のファクタにより粗ワックスの品質に可成りのバラツキがあり、このような粗ワックスを精製処理しても品質に若干のバラツキが生じるのを避けられず、使用目的によっては単独のワックスでは要求される品質に達せず、例えばライスワックスの場合に硬度に対する要求が高ければカルナウバワックスが配合されるので混合ワックスも重要なのである。但し、混合ワックスの場合には、ポリエーテル変性シリコーンの添加効果、即ちハジキの発生防止乃至抑制効果が生じないこともあるので、その組合せに留意すべきである。有効な組合せとしては、カルナウバワックスとキャンデリラワックス、ライスワックス又は蜜蝋とを、若しくはキャンデリラワックスとライスワックス又は蜜蝋とを例示することができる。
【０００８】
本発明において、ポリエーテル変性シリコーンの添加量が 0.5 重量% 又はそ れ以下と規定されているのは、塗膜にハジキを生じさせる低表面張力物質の内で代表的な化合物がジメチルシリコーンであり、この物質は食品添加物として許可されていて、その許容濃度が 50ppm (0.005 重量%) 迄であり、このジメチルシ リコーンに対して 100 倍量程度のポリエーテル変性シリコーンを添加する場合 に所期の効果がもたらされるからである。
【０００９】
本発明において、ポリエーテル変性シリコーンとしては市販のものを用いることができ、例えば信越化学工業株式会社製の KF-351、KF-615 及び KS-604、東 芝シリコーン株式会社製の TSF-4452、東レダウコーニング株式会社製の SH3746等を用いることができる。
【００１０】
処理されるべき天然ワックスの加熱・融解温度乃至ポリエーテル変性シリコーンとの反応温度はワックスの種類にも依存するが、熱変性を避けるために 90 - 120℃ であり、100℃ 程度が好ましい。
【００１１】
次に、試験例等により本発明を更に詳細に且つ具体的に説明する。
試験例 1
100℃ に加熱して融解させた 100g の各種ワックスに 20mg (0.02 重量% =200ppm) のシリコーン剤 (ジメチルシリコーン又は信越化学工業株式会社製のポリエーテル変性シリコーンである KS-604) を添加して撹拌し、シリコーン剤の 溶解性を調べた。その結果、ジメチルシリコーンは何れのワックスにも溶解しないこと並びにポリエーテル変性シリコーンはライスワックスに完全には溶解しないが溶解性を示し、カルナウバワックス、キャンデリラワックス及び木蝋、ウルシ蝋及びシュガーケンワックス (植物系ワックス) 及び動物系ワックスである蜜蝋に対しては良好な溶解性を示し、一方石油系ワックスであるパラフィンワックスやマイクロクリスタリンワックス及び鉱物系ワックスであるモンタンワックスに対しては溶解性を示さないことが判明した。
【００１２】
これらのワックスを 140℃ に加熱し (ワックス、殊にカルナウバワックスに よる塗膜形成に際しての標準温度が 140℃ であるために昇温させたが、昇温前 の品温である 100℃であっても何等差し支えはない)、バーコーターを用いポリ エチレンフィルム上に膜厚 3 - 5μm で塗工し、放冷してワックス薄膜を作製し、目視観察した。その結果、ジメチルシリコーンを単独添加したワックスの塗膜では、全例においてハジキが認められ、一方ポリエーテル変性シリコーンを更に添加したワックスに関してはカルナウバワックス、キャンデリラワックス、木蝋、ウルシ蝋及び蜜蝋の塗膜においてハジキが認められず、シュガーケンワックス及びライスワックスの塗膜では若干のハジキが認められ、又パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス及びモンタンワックスの塗膜では多数のハジキが認められ、殊にパラフィンワックスに関してはジメチルシリコーンを単独添加した場合よりもハジキの発生量が増加する傾向を示した。
【００１３】
試験例 2
カルナウバワックスを 100℃ に加熱して融解させ、これにシリコーン剤 (ジ メチルシリコーン又は信越化学工業株式会社製のポリエーテル変性シリコーンである KS-604) を添加して撹拌した。次いで、試験例 1 におけると同様にバーコーターを用いて膜厚 3 - 5μm で塗工することにより塗膜を形成し、目視観察を行った。結果は下記の表 1 に示されている通りであ り、ジメチルシリコーンを添加して反応させた場合には、その濃度が僅か 1ppm となるように添加してもハジキが観察され、濃度が 5ppm 又はそれ以上となるように添加した場合には多数のハジキが観察された。一方、ジメチルシリコーン以外のポリエーテル変性シリコーンを添加して反応させた場合には、濃度が 5000ppm (カルナウバワックスに対して 0.5 重量%) となるように添加しても無核型ハジキの発生は認められなかった。
【００１４】
【表１】
0003957866.tif 000002
表 1 中において、
−   : ハジキの数が 50cm２ 当り 0 - 3 個 (ここで「0 - 3 個」
と称しているのは有核型ハジキも計数に入れているためで
あり、無核型ハジキに限れば 0 個である、以下同じ)
＋   : ハジキの数が 50cm２ 当り 100 個未満
＋＋ : ハジキの数が 50cm２ 当り 100 個以上
【００１５】
試験例 3
100℃ に加熱して溶解させたカルナウバワックスに濃度が 1ppm 又は 5ppm となるようにジメチルシリコーンを添加することにより塗膜を形成させれば無核型ハジキが発生するように汚染させ、この汚染カルナウバワックスに各種の濃度となるようにポリエーテル変性シリコーン (信越化学工業株式会社製の KS-604)を添加し撹拌して供試ワックスを調製し、次いで試験例 1 と同様に塗膜を形成 して目視観察した。結果は下記の表 2 に示されている通りであり、ジメチルシ リコーンにより汚染され、塗膜を形成させれば無核型ハジキが発生する状態にあったカルナウバワックスが、ポリエーテル変性シリコーンを添加することにより、無核型ハジキの発生を防止し得ること並びにそのために必要とされるポリエーテル変性シリコーンの添加量は、ワックスに混在しているジメチルシリコーン量の 100 倍程度であることが判明した。
【００１６】
【表２】
0003957866.tif 000003
表 2 中において、
＋＋ : ハジキの数が 50cm２ 当り 100 個以上
＋   : ハジキの数が 50cm２ 当り 100 個未満
−   : ハジキの数が 50cm２ 当り 0 - 3 個
【００１７】
試験例 4
試験例 3 による試験結果を踏まえ、試験例 1 によりポリエーテル変性シリコーンの溶解性が良好であることが判明しているキャンデリラワックス、木蝋、ウルシ蝋、シュガーケンワックス及び蜜蝋と、溶解性が不良であるパラフィンワックスを対象とし、試験例 3 と同様 に濃度が 10ppm となるようにジメチルシリ コーンを添加して汚染させ、この無核型ハジキが生じるようになしたワックスを対照供試ワックスとし、又更にジメチルシリコーンに対して 100 倍量の、即ち ワックスに対して 0.1 重量% のポリエーテル変性シリコーン (信越化学工業株 式会社製の KS-604) を添加し、 100℃において撹拌して被験供試ワックスを調 製し、次いで試験例 1 と 同様に塗膜を形成して目視観察した。その結果ジメチルシリコーンにより汚染されると、塗膜を形成させた場合に無核型ハジキが確実に発生するが、下記の表 3に示されているように、ジメチルシリコーンに対して100 倍量のポリエーテル 変性シリコーンを更に添加することによりキャンデリ ラワックス、木蝋、ウルシ蝋及び蜜蝋の場合には無核型ハジキの発生を防止し得ること、シュガーケンワックスの場合には無核型ハジキ発生の抑制が明らかに認められること並びにパラフィンワックスの場合には、意外にも、ポリエーテル変性シリコーンの添加によりハジキの発生量が寧ろ増加することが判明した。
【００１８】
【表３】
0003957866.tif 000004
【００１９】
試験例 5
ジメチルシリコーン等の非混和性シリコーンや機械油等の低表面張力物質が混在しており、塗膜を形成させると無核型ハジキを生じることが確認されている市販のカルナウバワックスを対象とし、これに種々の量割合のポリエーテル変性シリコーン (信越化学工業株式会社製の KS-604) を添加して 100℃において撹拌 することにより供試ワックスを調製し、次いで試験例 1 と同様に塗膜を形成し て目視観察した。結果は下記の表 4 に示されている通りであり、ジメチルシリ コーンにより汚染されて、塗膜を形成させれば無核型ハジキが発生する状態にあったカルナウバワックスはポリエーテル変性シリコーンを添加することにより、無核型ハジキの発生を防止し得ることが判明した。
【００２０】
【表４】
0003957866.tif 000005
表 4 中において、
＋＋ : ハジキの数が 50cm２ 当り 100 個以上、
＋   : ハジキの数が 50cm２ 当り 100 個未満、
−   : ハジキの数が 50cm２ 当り 0 - 3 個
【００２１】
考察
食品添加物として許可されているジメチルシリコーンの濃度は 50ppm 迄であ り、従って一般にワックスは場合により存在する 50ppm 以下の濃度のジメチル シリコーン等で汚染されることにより塗膜に無核型ハジキが発生しているものと推定されるが、ジメチルシリコーンが最大混入量である 50ppm であっても、そ の 100 倍量の、即ち 5000ppm の濃度となるようにポリエーテル変性シリコーンを添加すれば (ワックスに対して 0.5 重量%)、ワックスの塗膜に無核型ハジキ が発生するのを防止することができる。
尚、ワックスに対して 0.5 重量% のポリエーテル変性シリコーンを添加し、 反応させて得た生成物の酸価、沃素価、鹸化価、過酸化物価、融点、微結晶性等について測定したが、精製ワックス本来の値と殆ど変わらなかった。しかしながら、一般に、ワックスに混在していて塗膜に無核型ハジキをもたらす低表面張力物質の量は比較的少ないものと考えられる点並びにワックスが本来有している機能を完全に維持するようにするためには、ポリエーテル変性シリコーンの添加量を 0.1 - 0.2 重量% 程度に留めるのが望ましいものと考えられる。
【００２２】
試験例 6
100℃ に加熱して溶解させた各種の混合ワックス 100g (混合重量比は 1 : 1)に濃度が 10ppm (1mg) となるようにジメチルシリコーンを添加することにより 塗膜を形成させれば無核型ハジキが発生するように混合ワックスを汚染させた。この汚染混合ワックスに、ジメチルシリコーンに対して 100 倍量のポリエーテ ル変性シリコーン (信越化学工業株式会社製の KS-604) を添加して 100℃ において撹拌することにより供試ワックスを調製し、次いで試験例 1 と同様に塗膜 を形成して目視観察した。結果は下記の表 5 に示されている通りであり、ポリ エーテル変性シリコーンによるハジキ発生防止効果がワックスの組合せ次第で有効であること及び石油系ワックスであるパラフィンワックスの場合には天然ワックスと混合してもハジキ発生防止効果が認められず、寧ろ発生量が多くなる傾向のあることが判明した。
【００２３】
【表５】
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【発明の効果】
加熱・融解させた天然ワックスに 0.5 重量% 又はそれ以下の量のポリエーテ ル変性シリコーンを添加して撹拌することにより、形成される塗膜に無核型ハジキが発生するのを防止することができる。ワックスの加熱・融解温度乃至ポリエーテル変性シリコーンとの反応温度も 120℃ 以下なので、ワックスに色焼けや 熱変性が生じることはなく、又有機溶媒が使用されず且つ反応に使用されるポリエーテル変性シリコーンの添加量も極めて少ないので、ワックスが本来有している固有の機能は何等損なわれない。