JP7494124B2 - 直鎖型の炭化水素と分岐型の炭化水素と酸化炭化水素とを含むワックス組成物、ワックス組成物の水性分散物、該ワックス組成物及び該分散物の製造方法、及びカルナウバ蝋置換物としてのその使用 - Google Patents

Description

本発明は、直鎖型の炭化水素と分岐型の炭化水素と酸化炭化水素とを含み、凝固点が６８℃～１１０℃であり、酸価が３～３０ｍｇＫＯＨ／ｇであり、鹸化価が２０～９０ｍｇＫＯＨ／ｇであり、２５℃における針入度が１５ １／１０ｍｍ未満である組成物に関する。本発明は、更に、ワックス組成物を含む水性分散物と、ワックス組成物と分散物の両方の製造方法とに関する。ワックス組成物は、カルナウバ蝋又はカンデリラ蝋を完全に又は部分的に置換するのに用いることができる。

特異的な凝固点、酸価、鹸化価、及び針入度といった特異的な特性を有するワックス組成物は、果実、紙、錠剤、砂糖菓子、若しくは甘味物用のコーティング、化粧品中の硬化剤若しくは増粘剤、脱臭剤中の成分、研磨剤、革製品の防水剤、ろうそく、木材の仕上剤、又は離型剤などの様々な用途に用いることができる。さらに、これらのワックス組成物は光沢、硬度、融点の相対的な鋭敏性、摩擦／滑り特性、及びポリエステル樹脂との良好な相溶性を組み合わせたその特有の技術的特性に起因して、多くの場合、トナー産業及びインク産業で用いられる。

上述の特性を有する天然ワックス（例えば、カルナウバ蝋）は、その入手可能性が限定されるために比較的高価である。さらに、それらは、脂肪族エステル及び脂肪酸、アルコール、芳香族酸、パラフィン、ジオール、鹸化及び不鹸化成分、並びに樹脂を含む複雑な組成物である。

一般に、ワックスは、主に、ドロップ融点が４０℃を超え、わずかな圧力下で研磨可能であり、混練可能であり、又は脆化し難く、２０℃で透明ないし不透明であり、４０℃超で分解せずに融解し、一般に５０～９０℃の間、例外的に最高２００℃で融解し、ペースト又はゲルを形成し、熱及び電気の不良導体である、化学組成物として定義される。

ワックスは、例えば、その起源といった多様な基準に従って分類できる。ここで、ワックスは、２つの主なグループ、すなわち天然ワックスと合成ワックスとに分けることができる。天然ワックスは、更に、鉱蝋（例えば、石油ワックス）と、非鉱蝋（例えば、カルナウバ蝋などの動物ワックス及び植物ワックス）とに分けることができる。石油ワックスは、マクロ結晶性ワックス（パラフィン蝋）と、微結晶性ワックス（マイクロワックス）とに分けることができる。合成ワックスは、部分合成ワックス（例えば、アミドワックス）と、完全合成ワックス（例えば、ポリオレフィンワックス及びフィッシャー・トロプシュワックス）とに分けることができる。

パラフィン蝋は、石油源に由来する。それらは、透明で臭気がなく、食品接触用に精製できる。それらは、ある範囲のｎ－アルカン及び分岐アルカン、並びに一部のシクロアルカンを含む。未処理のパラフィン蝋又は粗製パラフィン蝋（スラックワックス）は、多数の短鎖アルカン（「油」）を含み、それらは、更に精製すると除去される。様々な構造及び品質のパラフィン蝋が得られる。精製は、脱油、蒸留及び水素化を含むことができる。

合成ガス（ＣＯ及びＨ_２）のアルカンへの触媒フィッシャー・トロプシュ合成に由来する合成フィッシャー・トロプシュワックス又は炭化水素は、主に、ｎ－アルカン、少数の分岐アルカンを含み、基本的に、シクロアルカンも、例えば硫黄若しくは窒素のような不純物も含まない。代わりに、オレフィン及びオキシジェネート（すなわち、アルコール、エステル、ケトン及び／又はアルデヒドなどの酸化炭化水素）の数は、石油系ワックスよりも多く、石油系ワックスとは異なり得る。フィッシャー・トロプシュワックスは、一般に、低融点（凝固点２０～４５℃）、中間融点（凝固点４５℃～７０℃）、及び高融点（凝固点７０～１０５℃）で分類できる。

合成ワックス／炭化水素の別の供給源は、オレフィンモノマーのオリゴマー化／重合化、あるいはそれに次ぐ水素化により得られる生成物である。こうしたポリオレフィンは、高分岐度が高く、及び／又は分子量Ｍ_ｎが４．０００ｇ・ｍｏｌ^－１より高くなり得る。それらは、ワックスのような特性を示すこともあり、したがって、その特性を調節するために別の（炭化水素）ワックスと配合するのに適している。

さらに、すべての炭化水素ワックスは、種々の方法で酸化することができ、最も容易な方法は、好ましくは触媒の存在下で、ワックスを酸素又は空気と反応させる工程である。酸化は、種々の官能基（ヒドロキシル基、カルボニル基、カルボキシル基など）を導入し、一般に、分子のアルキル分岐又は全炭素数を変えずに行われる。酸化中に形成される官能基の典型的な比は、ケトン１．５部、酸１部、エステル１部、ヒドロキシル１部である。形成される内部エステル（例えば、ラクトン）は、金属石鹸による鹸化によって開環でき、酸化ワックス分子中の他のカルボキシル部位を更に鹸化する。例えば酸化ワックスの酸価によって示される酸化度は、酸化手順によって調節できる。したがって、酸化炭化水素含有量は、調節可能である。

一般に、ポリオレフィンワックス（上記参照）は、パラフィン蝋又はフィッシャー・トロプシュワックスよりも分子量が高く、その結果、粘度が高くなり、異なる化学構造となる。種々のモノマー構成要素（エチレン、プロピレン、アルファオレフィン又はそれらの混合物）及びポリオレフィンワックスの生成に起因して、それらは、例えば、使用される１以上の構成要素に応じて、分子単位で２個の炭素原子が異なる多数の分子を有する。同じことは、その酸化誘導体の大部分に当てはまる。ポリオレフィンワックスは、更に、分岐パターンも異なり、側鎖中の分岐は極めて長くに至る。

含浸石膏用ワックス粉体における酸化及び／又は鹸化フィッシャー・トロプシュワックスの使用は、特許文献１により既知である。

特許文献２は、本質的に、融点が２０℃よりも高い脂肪と、融点が１００℃よりも高いクマロン－インデン樹脂とからなり、通常の室温でミネラルスピリットに完全に溶解した「人工カルナウバ蝋」を開示し、脂肪及びクマロン－インデン樹脂は、一方は２：３部、他方は３：２部の概算的な逆比で含まれている。

特許文献３は、熱転写インク用酸化フィッシャー・トロプシュ（ＦＴ）ワックス（例えば、Ｄｕｒｏｘｏｎ Ｈ－１１０：融点（ＭＰ）＝９０～９５℃、酸価（Ａｃｉｄ）＝１５～３０、鹸価（Ｓａｐ）＝６０～７５、針入度（Ｐｅｎ）＝２～４）を開示する。

特許文献４は、一般式ＲＯＯＣ－Ｃ_ｎＨ_ｍ－ＣＯＯＲ^１のワックスからなるカルナウバ蝋の置換物を含むカーボン転写インクを開示する。ここで、ｎは２～８の整数であり、ｍは２ｎの整数であり、ｎが２であるときにはｍはｎでもよい。Ｒは、１６～２２個の炭素原子を有する直鎖脂肪族アルコールに由来するアルキル基であり、Ｒ^１はＲ又は水素である。その例は、コハク酸ジドコシル、セバシン酸ジドコシル、マレイン酸モノドコシル、コハク酸モノドコシル、又はピメリン酸ジドコシルである。

特許文献５は、（ａ）フェノールのエステル、又は少なくとも１～１０個の第一級ヒドロキシル基若しくは第二級ヒドロキシル基を有する芳香族アルコール、脂肪族アルコール、若しくは脂環式アルコールのエステル、（ｂ）アンモニア、又は少なくとも１～１５個の第一級アミノ基若しくは第二級アミノ基を有する脂肪族アミン、脂環式アミン、若しくは芳香族アミンのアミド、及び（ｃ）アルカリ金属若しくはアルカリ土類金属の塩、両性金属の塩、重金属の塩、アンモニウムの塩、又は第三級アミノ基を含む化合物の塩からなる、カルナウバ蝋又はモンタン蝋を置換する更に複雑なワックス組成物を開示する。

特許文献６は、トナーにおける、カルナウバ蝋の置換物としてのＦＴワックス、酸化ワックス、又はポリエチレンを有するパラフィン蝋の使用を開示する。

特許文献７は、カルナウバ蝋に類似したワックスを得るために、鹸化により酸化ＦＴワックスを硬化することについて記載する。

最後に、特許文献８は、カルナウバ蝋の置換品として特異的な酸化ＦＴワックスを開示する。導入部においては、カルナウバ蝋を置換すべく、ポリエチレンを配合して低硬度の酸化ワックスの硬度及び靭性を高めることができることについて記載されているが、エマルジョンの形成特性は、通常悪化する。

したがって、種々の用途で、化学的特性に適合するだけでなく、カルナウバ蝋と同様の物理的特性を有し、カルナウバ蝋と同様の利点を提供する、ワックス組成物の改良に関するニーズが依然として存在する。

国際公開第２０１６／０９６１３６号 米国特許第２２５５２４２号 英国特許第８４４３８２号 英国特許第９７３２９１号 米国特許第４２９３３４５号 米国特許出願公開第２０１１／０２２３５２７号明細書 米国特許第２９１７３９２号 英国特許第８６０６８８号

驚くべきことに、本発明の目的は、
１５～１１０個の炭素原子を有する直鎖型のワックス炭化水素及び分岐型のワックス炭化水素と、
酸化炭化水素
を含み、
凝固点が、６８℃～１１０℃であり、
酸価が、３～３０ｍｇＫＯＨ／ｇであり、
鹸化価が、２０～９０ｍｇＫＯＨ／ｇであり、
２５℃における針入度が、１５ １／１０ｍｍ未満
であるワックス配合物を用いて達成できる。

ワックス炭化水素は、必要なワックス特性を与える組成物の基剤を形成し、酸化炭化水素は、機能性、並びに必要な酸価及び鹸化価を与える。

本発明に係る炭化水素は、炭素及び水素のみからなるアルカン等の分子である。ワックス炭化水素という用語は、本明細書で用いられるように、１５～１１０個の炭素原子を有する炭化水素である。酸化炭化水素は、ヒドロキシル、カルボニル、カルボキシラート、又はラクトンからなる群から選択される少なくとも１の酸素部分を含む炭化水素分子である。炭素鎖が直鎖である分子は、分岐構造及び環状構造のない酸化炭化水素を含む。

ワックス炭化水素は、合成炭化水素とすることができ、酸化炭化水素は、合成炭化水素由来とすることができる。双方とも、好ましくはフィッシャー・トロプシュ合成によって得られ、本発明では、合成ガス（ＣＯ及びＨ_２）のアルカンへのコバルト触媒フィッシャー・トロプシュ合成又は鉄触媒フィッシャー・トロプシュ合成に由来する炭化水素と定義される。この合成した粗製生成物は、蒸留によって、液体と種々の固体画分とに分離される。炭化水素は、主にｎ－アルカン、少数の分岐アルカンを含み、基本的にシクロアルカンを含まないし、例えば硫黄又は窒素のような不純物を含まない。

フィッシャー・トロプシュワックスは、メチレン単位からなり、それらの炭素鎖の長さの分布は、一実施形態においては、関連する特定の炭素原子鎖の長さに対する分子数の規則的な増減により特徴づけられる。これは、ワックスのＧＣ分析で見ることができる。

フィッシャー・トロプシュワックスの分岐分子は、好ましくは、１０重量％を超えるメチル分岐、より好ましくは２５重量％を超えるメチル分岐を有する分子を含む。

さらに、フィッシャー・トロプシュワックスの分岐分子は、好ましくは、第四級炭素原子を含まない。これは、ワックスのＮＭＲ測定で見ることができる。

「フィッシャー・トロプシュワックス」又は「フィッシャー・トロプシュ合成から得られるワックス」という用語は、本明細書においては同義／互換的に用いられる。

フィッシャー・トロプシュ合成由来の酸化炭化水素は、所望の酸価及び鹸化価が得られるまで、触媒を用いて又は触媒を用いずに、高温でワックス炭化水素と空気の後続反応によって生成できる。

特に好ましい一実施形態においては、ワックス組成物は、ポリオレフィンワックスを更に含む。ポリオレフィンワックスは、２５℃における針入度が、好ましくは１０ １／１０ｍｍ以下、より好ましくは８ １／１０ｍｍ以下であることによって定義される、ワックス組成物の硬度の要求を更に改善する。

ワックス組成物は、０．１～５重量％、好ましくは０．５～２重量％の含量で、ポリオレフィンワックスを含むことができる。

ポリオレフィンワックスは、好ましくはポリアルファオレフィンワックス、より好ましくは超分岐ポリアルファオレフィンワックス、最も好ましくは軟化点が７０℃～８０℃であり、ゲル浸透クロマトグラフィで測定した分子量Ｍｎが４０００ｇ・ｍｏｌ^－１を超える超分岐ポリオレフィンワックスである。ポリアルファオレフィンワックスは、好ましくは、１４個以上の炭素原子、好ましくは１４～３０個の炭素原子を有するアルファオレフィンの重合で生じる。超分岐ポリアルファオレフィンワックスは、側鎖の少なくとも一部に更なる分岐を有し、これは、重合されたアルファオレフィンが、分岐アルファオレフィン又は分岐アルファオレフィンと直鎖アルファオレフィンとの混合物であることを意味する。

更なる好適な実施形態においては、ワックス組成物は、互いに無関係に、以下の特性：
凝固点が、７６℃～１１０℃、好ましくは７６℃～９０℃、より好ましくは７６℃～８５℃であること
酸価が、３～２０ｍｇＫＯＨ／ｇ又は６～２０ｍｇＫＯＨ／ｇ、好ましくは３～１５ｍｇＫＯＨ／ｇ又は６～１５ｍｇＫＯＨ／ｇ、より好ましくは１０～１５ｍｇＫＯＨ／ｇであること
鹸化価が、２５～８０ｍｇＫＯＨ／ｇ、好ましくは２５～３５ｍｇＫＯＨ／ｇであること
ドロップ融点が、８０～８８℃、好ましくは８４～８８℃であること
ＤＳＣ融解ピークが、８２～８４℃であること
色が、１未満、好ましくは０．５以下であること、及び
明澄かつ透明な融液相であること、
のうちの１つ以上を更に有する。

更に好適な実施形態によると、ワックス炭化水素及び／又は酸化炭化水素のモル質量（数平均）は、３００～１５００ｇ・ｍｏｌ^－１、好ましくは４００～１３００ｇ・ｍｏｌ^－１、より好ましくは５００～８００ｇ・ｍｏｌ^－１である。

炭素鎖が直鎖であるワックス炭化水素及び／又は酸化炭化水素の分子の含有量は、７５重量％を超え、好ましくは８０重量％を超えてもよい。

ワックス炭化水素及び／又は酸化炭化水素の分岐分子は、好ましくは、１０重量％を超え、より好ましくは２５重量％を超えるメチル分岐を有する分子を含み、選択的には、分子は第四級炭素原子を含まない。

好適な実施形態においては、酸化炭化水素は、完全に又は部分的に鹸化される。鹸化は、金属石鹸を酸化炭化水素に添加することによって行うことができ、酸化分子における内部エステル（例えば、ラクトン）を開環し、及び／又はカルボキシル部位を鹸化し、鹸化価を増加させる。

ワックス組成物は、好ましくは、５０重量％を超えて、より好ましくは９０重量％を超える、上で定義されたポリオレフィンワックス、ワックス炭化水素、及び酸化炭化水素のみからなる。

更に、ワックス組成物は、カルナウバ蝋と混合して、カルナウバ蝋を部分的にのみ置換してもよい。したがって、本発明は、ワックス組成物が最高７５重量％、好ましくは最高９０重量％のカルナウバ蝋を含む実施形態も包含する。更なる実施形態によると、ワックス組成物は、本明細書に定義されたワックス組成物とカルナウバ蝋とを重量比１：９～９：１、好ましくは１：３～３：１で含む部分置換カルナウバ蝋組成物とすることができる。

本発明の更なる実施形態によると、ワックス組成物は、上述のワックス組成物、水、及び、選択的に界面活性剤を含む水性分散物の一部である。

ワックス組成物内の酸化炭化水素によって、例えば水酸化カリウムのような強塩基を添加することで、（外部の）乳化剤なしに乳化が可能になる。

界面活性剤は、非イオン性乳化剤、例えばエトキシル化アルコール、又は該非イオン性乳化剤とアニオン性乳化剤、例えば鹸化脂肪酸との組合せとすることができる。

分散物の固形分は、２０重量％を超えてもよく、２５℃におけるブルックフィールド粘度は、５００ｍＰａ・ｓ未満とし、レーザー回折によって測定された平均粒径（数平均）ｄ_５０は、１μｍ未満、好ましくは０．５μｍ未満とすることができる。

該分散物は、木材パーティクルボード、緑黒板、又は他の建設資材を含浸するのに用いることができる。

本発明の更なる態様は、上述のワックス組成物を調製する方法であり、少なくとも以下の工程：
ワックス炭化水素と、酸化炭化水素と、選択的にポリオレフィンワックスとを、成分として提供する工程、
成分を溶融状態で混合してワックス組成物を取得する工程、及び
好ましくは噴霧冷却、錠剤化、又はスラブ化によって、ワックス組成物を固化する工程と
を含む。

好適な実施形態においては、工程は、次いで、固化後にジェットミルでワックス組成物を粉砕する工程を更に含む。

本発明の別の実施形態は、水性ワックス分散物の製造方法であり、以下の工程：
本発明に係るワックス組成物を溶融状態で提供する工程、
水及び界面活性剤を溶融したワックス組成物に添加する工程、
成分を一緒に高圧ホモジナイザー、オートクレーブ、又は超音波ソノトロードで乳化する工程
を少なくとも含む。

本発明の更なる別の実施形態は、カルナウバ蝋又はカンデリラ蝋の使用を必要とする既存処方において、カルナウバ蝋又はカンデリラ蝋を完全に又は部分的に置換するワックス組成物の使用である。

本明細書に記載の凝固点は、すべてＡＳＴＭ Ｄ ９３８に従って測定された。酸価は、すべてＡＳＴＭ Ｄ １３８６に従って測定された。鹸化価は、すべてＡＳＴＭ Ｄ １３８７に従って測定された。２５℃又は４０℃における針入度は、すべてＡＳＴＭ Ｄ １３２１に従って測定された。軟化点は、すべてＡＳＴＭ Ｄ ３６に従って測定された。ドロップ融点は、すべてＡＳＴＭ Ｄ １２７に従って測定された。色は、ＡＳＴＭ Ｄ １５００に従って測定された。

本発明のワックス組成物又は部分置換カルナウバ蝋組成物は、研磨剤、パーソナルケア、又はトナー、好ましくは、靴磨き、自動車ワックス、プラスチック研磨剤、金属研磨剤、食品コーティング、リップケア、又はケミカルトナーの一部として用いることができる。上述の研磨剤、パーソナルケア又はトナー組成物は、好ましくは、１～５０重量％、より好ましくは、２～３０重量％、最も好ましくは、３～１５重量％又は５～１２重量％のワックス組成物又は部分置換カルナウバ蝋組成物を含む。

本発明に係るカルナウバ蝋及び／又はワックス組成物を用いることができる典型的処方例を以下に列挙する。

家具ワックス：
カルナウバ蝋（薄片又は顆粒） １１３ｇ
蜜蝋（薄片又は顆粒） ４５３ｇ
テレピン ０．９４６ｌ

木材ワックス：
カルナウバ蝋 ２５ｇ
カンデリラ蝋 ２５ｇ
漂白蜜蝋又は微結晶性ワックス １００ｇ
二重煮沸亜麻仁油 ２５ｍｌ
無臭希釈剤 ７００ｍｌ
柑橘系溶媒 ７５ｍｌ

自動車ワックス：
ヤシ油 ２５ｍｌ
カルナウバ蝋 ２０ｇ
蜜蝋 １０ｇ
白酢 ３７．５ｍｌ
精油 ３ｍｌ（例えば、ヨーロッパアカマツ １．５ｍｌ＋ファーニードル １．５ｍｌ）

ワックス研磨剤：
カルナウバ蝋 １０ｇ
蜜蝋 ８９ｇ
コロホニー １ｇ
バルサムテレピン油Ｔ １５０ｇ

非多孔性車両表面のケア及び清浄化の同時併行のためのワイプケア製品：
架橋ポリアクリル酸ポリマー（Ｌｕｂｒｉｚｏｌ製のＣａｒｂｏｐｏｌ ＥＺ－３１） ０．２重量％
シリコーン混合物（Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ ２００ Ｆｌｕｉｄ ９０重量％、及びＤｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ ２－１９１２ Ｆｌｕｉｄ １０重量％） ０．９５重量％
カルナウバ蝋エマルジョン（固形分 ２２％） １．９８重量％
脱イオン水 ９６．０８重量％
二酸化チタン ０．０４重量％
防腐剤（ジメチロール－５，５－ジメチルヒダントイン、Ｌｏｎｚａ製のＤａｎｔｏｇｕａｒｄ Ｐｌｕｓ） ０．１重量％
トリエタノールアミン（９９％） ０．２５重量％
低分子シリコーンエーテル ０．４重量％

無溶剤促進研磨剤：
リン酸化アルコールエトキシラート（多機能性界面活性剤、Ｎｅｏｃｈｅｍ製のＴＥＮＳＡＮ Ｐ８９４Ｐ） ３重量％
非イオン界面活性剤（Ｎｅｏｃｈｅｍ製のＰＯＬＹＧＯＮ ＰＣ１７１１） ２重量％
分散剤（Ｎｅｏｃｈｅｍ製のＰＯＬＹＧＯＮ ＰＣ１３９５） ２重量％
メチル（クロル）イソチアゾリノン ０．１重量％
芳香剤 ０．１重量％
水 ７７．５重量％
カルナウバ蝋エマルジョン １５重量％
非イオン性増粘剤（Ｎｅｏｃｈｅｍ製のＰＯＬＹＧＯＮ ＰＣ２０２０） ０．３重量％

リップケア：
蜜蝋（白色、漂白） ７ｇ
精製アーモンド油 ３７．５ｍｌ
カルナウバ蝋 ２．５ｇ
真珠光沢顔料 ０．１ｇ
Ｆｌｕｉｄｌｅｃｉｔｈｉｎ ＣＭ（液体レシチン） １．５ｍｌ

靴磨き：
カルナウバ蝋 ７．９重量％
部分鹸化エステルワックス（Ｃｌａｒｉａｎｔ製のＬｉｃｏｗａｘ Ｏ） ７．９重量％
モンタン酸と多官能アルコールのエステル（Ｃｌａｒｉａｎｔ製Ｌｉｃｏｗａｘ Ｅ） １．０重量％
非極性ポリエチレンワックス（Ｃｌａｒｉａｎｔ製のＬｉｃｏｗａｘ ＰＥ５２０） ２．０重量％
オゾケライトワックス（Ｏｚｏｋｅｒｉｔ ２０８９） １．２重量％
パラフィン蝋（Ｓａｓｏｌｗａｘ ５６０３） １４．８重量％
石油スピリット７３．１ 重量％

トナー組成物：
ａ）スチレン－アクリル樹脂（Ｍｉｔｓｕｉ製のＣＰＲ１００） ９０重量％
カーボンブラック ４重量％
電荷制御剤（Ｃｌａｒｉａｎｔ製のＣｏｐｙ ｃｈａｒｇｅ Ｎ４Ｓ） １重量％
カルナウバ蝋 ４重量％
流動化剤（シリカ系、Ｗａｃｋｅｒ製のＨＤＫ） １重量％
鉄粉９５ｇと混合された、その５ｇ
ｂ）ポリエステル樹脂 １７．２重量％
スチレン－アクリル樹脂 ６９重量％
カルナウバ蝋 ３．９重量％
カーボンブラック ８．６重量％
ジルコニウム化合物 ０．９重量％
親水性シリカ ０．４重量％
ｃ）スチレン樹脂 ２８．２重量％
環化ゴム ５．６重量％
電荷制御剤 １．１重量％
カーボンブラック １．２重量％
パラフィン蝋 ２８．２重量％
カルナウバ蝋 ２８．２重量％
ステアリン酸亜鉛粉体 ０．１ｇ、疎水性シリカ ０．１ｇ、並びにマグネタイト及びエポキシ樹脂９０ｇと混合された、その１０ｇ

表１は、酸化フィッシャー・トロプシュワックス（Ｓａｓｏｌｗａｘ ＮＣＭ９３８１、Ｓａｓｏｌ Ｗａｘ社から入手可能）及び酸化ポリエチレンワックス（Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ製のＡＣ６７０２）と比較した、Ｔ３等級のカルナウバ蝋の物理的データを示す。示したように、酸価、滴点などの特性の一部はすでに良好な適合を示しているが、特に、硬度（針入度）は、適切なカルナウバ蝋置換物の要件を満たしていない。

表２は、本発明に係る明確な特性を有し、炭素数分布が典型的である、市販ワックス炭化水素と酸化炭化水素とを含むワックス組成物（炭素数に対する重量％で示した表３～５及び図１～３参照。炭素数は、欧州ワックス連合（Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｗａｘ Ｆｅｄｅｒａｔｉｏｎ）のＥＷＦ法００１／０３に従って、ガスクロマトグラフィで測定した。）、並びにポリオレフィンワックスとのそれらの混合物の処方を示す。それらは、個々の成分を一緒に溶融配合し、その後、固化して製造された。

Ｐｏｌｙｂｏｏｓｔ １６５は、ＡＳＴＭ Ｄ ３６による軟化点が７４℃であり、２５℃における針入度が、５ １／１０ｍｍであり、ゲル浸透クロマトグラフィで共に測定した分子量Ｍ_ｎ及び多分散性Ｍ_ｗ／Ｍ_ｎが、Ｍ_ｎ＝４４００ｇｍｏｌ^－１及びＭ_ｗ／Ｍ_ｎ＝８であるＬｉｍｄｏｎ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ社製の超分岐（多量の分岐及び長い分岐）ポリアルファオレフィンワックスである。

本発明に係るワックス組成物、特に、本発明の配合物２は、硬度及び融解挙動（例えば、ＤＳＣ融解ピーク、表６参照）について、カルナウバ蝋よりもはるかに優れた適合を示した。さらに、色は、純粋なカルナウバ蝋よりも極めて明るく、融液相は、不溶性の濁った外観と比較して明澄かつ透明であり、明澄かつ透明であることの双方が、コーティングなどの特定用途では利点となり得る。鹸化酸化フィッシャー・トロプシュワックス（Ｓａｓｏｌｗａｘ ＮＣＭ ９３８３）は、ドロップ融点が非常に高いが、鹸化価を改変する更なる配合物成分として用いることができる。

本発明の配合物２は、ＰＥＴフィルム上で極めて良好なコーティング挙動を示す。

表７においては、カルナウバ蝋と配合物２のワックス組成物との混合物の物理的データが示されている。したがって、カルナウバ蝋Ｔ３は、本発明の配合物２では、完全に又は部分的に置換される。

種々の材料でのカルナウバ蝋組成物の光沢は、多くの用途で重要な基準であるため、紙及び鉄鋼での本発明のワックス配合物の光沢を純粋なカルナウバ蝋と比較した（表８参照）。

光沢測定のために、紙及び鉄鋼をそれぞれのワックス配合物で膜厚１２０μｍ（湿潤）で被覆した。その後、光沢をＡＳＴＭ Ｄ ５２３に従って研磨前後に反射角６０°でＢＹＫ Ｇａｒｄｅｎｅｒ Ｍｉｃｒｏ－Ｔｒｉ－Ｇｌｏｓｓメーターを用いて測定した。ナトリウムＤ線に対する屈折率１．５６７の高研磨の平らな黒色ガラスを光沢単位（ＧＵ）１００とする。すなわち、値が１００ＧＵに近いほど光沢が良好である。光沢値（表８）から分かるように、ワックス配合物２及びそのカルナウバ蝋との混合物は、純粋なカルナウバ蝋と比較して、特に研磨なしで、より良好又は少なくとも類似の光沢値を示す。

更なる工程においては、カルナウバ蝋、酸化フィッシャー・トロプシュワックス、及び発明配合物２の水性分散物を超音波ソノトロード（Ｈｉｅｌｓｃｈｅｒ Ｓｏｎｏｔｒｏｄｅ ＵＰ４００ｓｔ）を用いて製造した（表９参照）。成分を９５℃に加熱し、撹拌によって適切に混合して、プレエマルジョンを形成した。次いで、撹拌したプレエマルジョンは、振幅１００％で２００Ｗ（結果として１００～１５０Ｗ）に調節したソノトロードを用いて、脈動なしで３分間乳化された。続いて、エマルジョンを氷浴で冷却して、分散物を得た。生成した分散物の安定性及び粒径分布を試験し（表９）、本発明のワックス配合物２の分散物が、これらのパラメータについて、カルナウバ蝋と比較して類似の結果、更なる良好な結果を示すことを見出した。

遠心試験は、分散物の迅速な安定性試験である。ワックス分散物１０ｍｌを０．１ｍｌ目盛のガラス器に充填し、３１００ｍｉｎ^－１（２３００ｇ）で１時間遠心分離した。その後、ガラス器の底部に形成された遊離水の含有量を測定し、パーセント単位で上に示した。値が低いほど、分散物の安定性が高い。

粒径は、蒸留水３０ｍｌで希釈した分散物５滴を用い、Ｂｅｃｋｍａｎ Ｃｏｕｌｔｅｒ製の機器（ＬＳ１３３２０）を用いたレーザー回折によって測定した。粒径が小さいほどワックス組成物の分散性が良好である。

したがって、本発明のワックス配合物は、その物理的データに関してだけでなく、多くの場合、先行技術から公知であるカルナウバ蝋の置換物の問題となっていたその使用適合性（例えば、分散性）に関しても、カルナウバ蝋の置換物として用いることができる。

Claims (23)

1. １５～１１０個の炭素原子を有する直鎖型のワックス炭化水素及び１５～１１０個の炭素原子を有する分岐型のワックス炭化水素と、
   酸化炭化水素と
   を含み、
   凝固点が、６８℃～１１０℃であり、
   酸価が、３～３０ｍｇＫＯＨ／ｇであり、
   鹸化価が、２０～９０ｍｇＫＯＨ／ｇであり
   ２５℃における針入度が、１５ １／１０ｍｍ未満であり、
   直鎖型のワックス炭化水素及び前記分岐型のワックス炭化水素は、フィッシャー・トロプシュワックス炭化水素であり、前記酸化炭化水素は、酸化フィッシャー・トロプシュワックス炭化水素であるワックス組成物。
2. 前記ワックス組成物が、ポリオレフィンワックスを更に含む
   請求項１に記載のワックス組成物。
3. 前記ワックス組成物が、０．１～５重量％、好ましくは０．５～２重量％のポリオレフィンワックスを含む
   請求項２に記載のワックス組成物。
4. 前記ポリオレフィンワックスが、ポリアルファオレフィンワックス、好ましくは超分岐ポリアルファオレフィンワックスである
   請求項２又は３に記載のワックス組成物。
5. 前記超分岐ポリオレフィンワックスの軟化点が、７０℃～８０℃であり、
   ゲル浸透クロマトグラフィによって測定される前記超分岐ポリオレフィンワックスの分子量Ｍ_ｎが、４０００ｇ・ｍｏｌ^－１を超える
   請求項４に記載のワックス組成物。
6. ２５℃における前記針入度が、１０ １／１０ｍｍ以下、好ましくは８ １／１０ｍｍ以下である
   請求項１～５のいずれか一項に記載のワックス組成物。
7. 前記ワックス組成物が、以下の特徴：
   凝固点が、７６℃～１１０℃、好ましくは７６℃～９０℃、より好ましくは７６℃～８５℃であること、
   酸価が、３～２０ｍｇＫＯＨ／ｇ又は６～２０ｍｇＫＯＨ／ｇ、好ましくは３～１５ｍｇＫＯＨ／ｇ又は６～１５ｍｇＫＯＨ／ｇ、より好ましくは１０～１５ｍｇＫＯＨ／ｇであること
   鹸化価が、２５～８０ｍｇＫＯＨ／ｇ、好ましくは２５～３５ｍｇＫＯＨ／ｇであること、
   ドロップ融点が、８０～８８℃、好ましくは８４～８８℃であること、
   ＤＳＣ融解ピークが、８２～８４℃であること、
   ＡＳＴＭ Ｄ １５００に従って測定された色が１未満、好ましくは０．５以下であること、及び
   明澄かつ透明な融液相であること
   のうちの１以上により特徴づけられる
   請求項１～６のいずれか一項に記載のワックス組成物。
8. 数平均として与えられる、前記直鎖型のワックス炭化水素及び前記分岐型のワックス炭化水素、及び／又は前記酸化炭化水素のモル質量が、３００～１５００ｇ・ｍｏｌ^－１、好ましくは４００～１３００ｇ・ｍｏｌ^－１、より好ましくは５００～８００ｇ・ｍｏｌ^－１である
   請求項１～７のいずれか一項に記載のワックス組成物。
9. 炭素鎖が直鎖である前記直鎖型のワックス炭化水素及び前記分岐型のワックス炭化水素、及び／又は前記酸化炭化水素の分子の含有量が、７５重量％を超え、好ましくは８０重量％を超える
   請求項１～８のいずれか一項に記載のワックス組成物。
10. 前記ワックス炭化水素及び／又は前記酸化炭化水素の分岐分子が、１０重量％を超え、より好ましくは２５重量％を超える、メチル分岐を有する分子を含み、
    選択的には、前記分子が、第四級炭素原子を含まない
    請求項１～９のいずれか一項に記載のワックス組成物。
11. 前記酸化炭化水素が、完全に又は部分的に鹸化される
    請求項１～１０のいずれか一項に記載のワックス組成物。
12. 前記ワックス組成物の５０重量％超、好ましくは９０重量％超の前記組成物が、ポリオレフィンワックス、ワックス炭化水素、及び酸化炭化水素からなる
    請求項２～１１のいずれか一項に記載のワックス組成物。
13. 請求項１～１２のいずれか一項に記載のワックス組成物と、カルナウバ蝋とを、１：９～９：１、好ましくは１：３～３：１の重量比で含む
    部分置換カルナウバ蝋組成物。
14. 請求項１～１２のいずれか一項以上に記載のワックス組成物、又は請求項１３に記載の部分置換カルナウバ蝋組成物と、水とを含む
    水性分散物。
15. 少なくとも１種の界面活性剤、好ましくは、１以上の非イオン性乳化剤、又は非イオン性乳化剤とアニオン性乳化剤との組合せを更に含む
    請求項１４に記載の水性分散物。
16. 前記水性分散物は、
    固形分が２０重量％を超え、
    ２５℃におけるブルックフィールド粘度が、５００ｍＰａ・ｓ未満であり、
    平均粒径（数平均）ｄ_５０が、１μｍ未満、好ましくは０．５μｍ未満である特性を、 共同して有しているか、あるいは互いに共同することなく独立して有している、
    請求項１４又は１５に記載の水性分散物。
17. 請求項１～１２のいずれか一項に記載の前記ワックス組成物を配合する方法であって、
    前記ワックス炭化水素と、前記酸化炭化水素と、選択的に前記ポリオレフィンワックスとを提供する工程と、
    前記ワックス炭化水素と、前記酸化炭化水素と、選択的に前記ポリオレフィンワックスとを溶融状態で混合して溶融ワックス組成物を取得する工程と、
    好ましくは噴霧冷却、錠剤化、又はスラブ化によって、前記溶融ワックス組成物を固化し、前記ワックス組成物を取得する工程と
    を少なくとも含む
    方法。
18. 前記ワックス組成物が、固化後にジェットミルで粉砕される
    請求項１７に記載の方法。
19. 請求項１から１２のいずれか一項に記載の前記ワックス組成物を溶融状態で提供する工程と、
    水及び界面活性剤を任意の順で溶融状態の前記ワックス組成物に添加する工程と、
    少なくとも溶融状態の前記ワックス組成物、前記水、前記界面活性剤を高圧ホモジナイザー、オートクレーブ、又は超音波ソノトロードで乳化する工程と
    を少なくとも含む
    請求項１４～１６のいずれか一項に記載の水性分散物を製造する方法。
20. 請求項１３に記載の前記部分置換カルナウバ蝋組成物を溶融状態で提供する工程と、
    水及び界面活性剤を任意の順で溶融状態の前記部分置換カルナウバ蝋組成物に添加する工程と、
    少なくとも溶融状態の前記部分置換カルナウバ蝋組成物、前記水、前記界面活性剤を高圧ホモジナイザー、オートクレーブ、又は超音波ソノトロードで乳化する工程を少なくとも含む
    請求項１４～１６のいずれか一項に記載の水性分散物を製造する方法。
21. 完全又は部分的なカルナウバ蝋又はカンデリラ蝋の置換物としての、請求項１～１２のいずれか一項に記載のワックス組成物の使用。
22. 請求項１～１２のいずれか一項に記載のワックス組成物又は請求項１３に記載の部分置換カルナウバ蝋組成物を含み、
    好ましくは、靴磨き、自動車ワックス、プラスチック研磨剤、金属研磨剤、食品コーティング、リップケア又はケミカルトナーの群から選択される、
    研磨剤、パーソナルケア又はトナーの組成物。
23. １～５０重量％、好ましくは２～３０重量％、より好ましくは３～１５重量％、最も好ましくは５～１２重量％の前記ワックス組成物又は前記部分置換カルナウバ蝋組成物を含む
    請求項２２に記載の組成物。

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