JP2000302966A - ポリアミド樹脂水性分散液の製造方法 - Google Patents
ポリアミド樹脂水性分散液の製造方法Info
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Abstract
ド樹脂水性分散液を容易にかつ安価に、有機溶媒を使用
せず安全に製造する方法を提供する。 【解決手段】 末端カルボキシル基と末端アミノ基の割
合が60/40〜100/0であるポリアミド樹脂を、
末端カルボキシル基1モル当たり0.2〜3モルの割合
の塩基性物質を含む水性分散媒中に分散させることを特
徴とするポリアミド樹脂水性分散液の製造方法。該方法
を実施することにより重量平均粒子径0.1〜10μm
のポリアミド樹脂を含むポリアミド樹脂水性分散液が得
られる。
Description
性分散液の製造方法に関する。さらに詳しくは、粒子径
が小さく静置安定性に優れたポリアミド樹脂水性分散液
の製造方法および該製造方法により得られたポリアミト゛
樹脂水性分散液に関する。
対してポリアミド樹脂のコーティング塗膜を形成するこ
とにより、耐油性、耐溶剤性、耐薬品性、耐磨耗性、気
体遮断性、接着性等を付与することができることから水
性インキ、繊維処理剤、繊維目止め剤、紙処理剤、バイ
ンダー、潤滑剤、鋼板表面処理剤、表面改質剤および芯
地接着などのホットメルト接着剤等に広く用いられてい
る。
重合により製造できないため、それを水性媒体中に分散
させたポリアミド樹脂水性分散液の製造方法について
は、従来より種々の提案がなされている。
し再沈殿した後、水溶媒に置換する製造方法が提案され
ている(特開昭61−223059号公報、特開昭63
−186738号公報)。しかしながら、再沈殿により
得られる粒子はその粒子径が大きいこと、また水溶媒に
置換する際に粒子が再凝集する場合が多いこと、プロセ
スが煩雑であること等の問題がある。
アミド樹脂溶液を、水性媒体中で乳化剤とともに、特殊
な乳化装置を使用して高剪断力で撹拌乳化した後、有機
溶剤を除去する、いわゆる後乳化法と呼ばれる製造方法
も提案されている。しかしながら、ポリアミド樹脂は有
機溶剤に対する溶解度が小さいため、後乳化法では非常
に生産性が低く経済的な方法とは言い難い。また、有機
溶剤を除去する際の発泡の制御等、工程が複雑となり経
済的に不利となる。さらに、製品中に有機溶剤や乳化剤
が残存したり、作業環境の悪化、環境汚染を招く恐れが
あるなど工業的に有利な方法とは言い難い。
さく、静置安定性に優れたポリアミド樹脂水性分散液を
容易に、しかも有機溶剤を使用せず安全にかつ安価に製
造する方法を提供することを目的とするものである。
を解決すべく鋭意検討した結果、特定のポリアミド樹脂
を特定量の塩基性物質を含む水性分散媒中に分散させる
と、ポリアミド樹脂中の末端カルボキシル基が親水性の
塩となり、その結果、粒子径が小さく静置安定性に優れ
たポリアミド樹脂水性分散液が工業的に有利に得られる
ことを見いだし、本発明を完成した。
散液の製造方法は、末端カルボキシル基と末端アミノ基
の割合が60/40〜100/0であるポリアミド樹脂
を、末端カルボキシル基1モル当たり0.2〜3モルの
割合の塩基性物質を含む水性分散媒中に分散させること
を特徴とする。
は、末端カルボキシル基と末端アミノ基の割合が60/
40〜100/0であって、重量平均粒子径0.1〜1
0μmのポリアミド樹脂の分散粒子と、該ポリアミド樹
脂の末端カルボキシル基1モル当たり0.2〜3モルの
割合の塩基性物質と、水とを含むものである。
脂は、特に限定されるものではないが、その末端カルボ
キシル基と末端アミノ基の割合が、60/40〜100
/0の範囲であるポリアミド樹脂が好適に用いられる。
公知の方法が用いられる。例えば、ジアミン、ジカルボ
ン酸、ω−アミノ−ω′カルボン酸の重縮合または環状
ラクタムの開環重合等の方法が挙げられる。ここで、重
縮合または開環重合の際に重合調節剤として、ジカルボ
ン酸またはモノカルボン酸を所定量用いることにより容
易に末端カルボキシル基と末端アミノ基の割合が60/
40〜100/0であるポリアミド樹脂を製造すること
ができる。
アミンの具体例としては、エチレンジアミン、トリメチ
レンジアミン、テトラメチレンジアミン、ペンタメチレ
ンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、1,7−ジアミ
ノヘプタン、1,8−ジアミノオクタン、1,9−ジア
ミノノナン、1,10−ジアミノデカン、フェニレンジ
アミン、メタキシリレンジアミン等が挙げられる。
カルボン酸の具体例としては、グルタル酸、アジピン
酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン
酸、ノナンジカルボン酸、デカンジカルボン酸、テトラ
デカンジカルボン酸、オクタデカンジカルボン酸、フマ
ル酸、フタル酸、キシリレンジカルボン酸等が挙げられ
る。
−アミノ−ω′カルボン酸の具体例としては、6−アミ
ノカプロン酸、7−アミノヘプタン酸、9−アミノノナ
ン酸、11−アミノウンデカン酸、12−アミノドデカ
ン酸等が挙げられる。
状ラクタムの具体例としては、ε−カプロラクタム、ω
−エナントラクタム、ω−ラウリルラクタム等が挙げら
れる。
ン酸の具体例としては、前記のジカルボン酸と同様のも
の挙げられる。また、モノカルボン酸の具体例として
は、カプロン酸、ヘプタン酸、ノナン酸、ウンデカン
酸、ドデカン酸等が挙げられる。
中、特に-[NH(CH2)5CO] - 、-[NH(CH2)6NHCO(CH2)4CO]
- 、-[NH(CH2)6NHCO(CH2)8CO] - 、-[NH(CH2)10CO]- 、
-[NH(CH2)11CO]- からなる群より選ばれた少なくとも1
種を構造単位とするポリアミド樹脂が好ましく用いられ
る。
66−ナイロン、610−ナイロン、11−ナイロン、
12−ナイロン、6/66共重合ナイロン、6/610
共重合ナイロン、6/11共重合ナイロン、6/12共
重合ナイロン、6/66/11共重合ナイロン、6/6
6/12共重合ナイロン、6/66/11/12共重合
ナイロン、6/66/610/11/12共重合ナイロ
ンなどが挙げられる。これら重合体または共重合体は、
単独であっても2種以上の混合物であってもよい。
水酸化ナトリウムや水酸化カリウムなどのアルカリ金属
水酸化物やアンモニア、アミン化合物等が挙げられる。
とりわけ、水酸化ナトリウムや水酸化カリウムなどのア
ルカリ金属水酸化物が分散効果の点から好ましく用いら
れる。
脂の末端カルボキシル基1モル当たり0.2〜3モル、
好ましくは0.4〜2モル、さらに好ましくは0.6〜
1.5モルである。塩基性物質の使用量が0.2モル未
満では、ポリアミド樹脂の水性分散液を得るのが困難で
あり、3モルを越える場合、得られる水性分散液が強ア
ルカリ性となり実用的でない。
れず、ポリアミド樹脂1kg当たり50〜3000ミリ
モルの範囲が望ましく、100〜2000ミリモルの範
囲がさらに望ましい。末端カルボキシル基の多い方が、
粒子径の小さい、安定な水分散液が得られる。
樹脂水性分散液の物性を損なわない範囲で、前記塩基性
物質の他に、ポリアクリル酸塩、ポリスチレンスルホン
酸塩、スチレン無水マレイン酸塩、ポリビニルアルコー
ル、ヒドロキシエチルセルロースなどの高分子分散剤、
アルミナゾル、シリカゾル、リン酸カルシウムなどの無
機分散剤、ロジン酸塩、脂肪酸塩、アルキルベンゼンス
ルホン酸塩などのアニオン系界面活性剤、ポリオキシエ
チレンアルキルエーテル、グリセリン脂肪酸エステル、
ポリオキシエチレン脂肪酸エタノールアミドなどのノニ
オン性界面活性剤、両性界面活性剤等の添加剤を併用し
ても良い。また、酸化防止剤等の各種添加剤も添加する
ことができる。
ポリアミド樹脂が軟化する温度以上、通常70 oC 以上
300 oC 以下、好ましくは90 oC 以上220 oC 以
下で行なうと良い結果が得られる。70 oC より低い温
度ではポリアミド樹脂の水性分散媒中での軟化が十分は
ないため、均一な分散ができず、また300oC より高
い温度ではポリアミド樹脂の劣化が起こり好ましくない
ためである。
なうためには剪断力を加えると、より好ましい結果が得
られる。剪断力は通常、撹拌手段、例えば撹拌羽根等を
回転することにより加えられる。撹拌羽根の回転数は通
常、毎分100〜500回転で行なう。毎分100回転
より少ない回転では分散が十分に行なわれず、また50
0回転より多くてもそれに伴う効果が見られず経済的に
不利であるためである。
は、通常ポリアミド樹脂100重量部に対して30〜1
500重量部、好ましくは100〜500重量部の範囲
である。水の使用量が30重量部未満であると、ポリア
ミド樹脂が充分に水中に分散できず、また1500重量
部を超えて使用しても、得られるポリアミド樹脂水性分
散液の濃度が薄くなり、その使用上好ましくない。
方法としては、(1)分散槽中に、所定量のポリアミド
樹脂、水および塩基性物質とを一括して供給し、ポリア
ミド樹脂が水性分散媒中で軟化する温度まで、毎分10
0〜500回転で撹拌しながら加熱する。引き続き、ポ
リアミド樹脂が水性分散媒中で軟化する温度以上に保持
して、毎分100〜500回転で10〜60分程度撹拌
して水性分散液を得る方法、(2)あらかじめポリアミ
ド樹脂が水性分散媒中で軟化する温度以上に加熱され加
圧下にある分散槽中に、毎分100〜500回転で撹拌
しながら所定量の溶融させたポリアミド樹脂、水および
塩基性物質をそれぞれ圧入する。引き続き、ポリアミド
樹脂が水性分散媒中で軟化する温度以上に保持して、毎
分100〜500回転で10〜60分程度撹拌すること
により剪断力を加えて水性分散液を得る方法が挙げられ
る。
とにより、その過程で何ら凝集することなく重量平均粒
子径0.1〜10μmの微細なポリアミド樹脂水性分散
液が得られる。
性分散媒中で軟化する温度以上の温度に加熱できる手段
と、内容物に剪断力を与えることのできる撹拌手段を備
えた耐圧容器であれば特に限定されず、例えば、撹拌機
付き耐圧オートクレーブ等を使用すれば良い。
たポリアミド樹脂は、撹拌により、剪断力を受けると共
に、本発明の塩基性物質の作用でポリアミド樹脂中の末
端カルボシキル基が親水性のアルカリ塩となる結果、水
中で安定な乳化剤の役割を果たし、重量平均粒子径が
0.1〜10μmの微細な樹脂液滴の分散液となる。
液は半透膜等を用いる等、適当な濃縮手段を用いて任意
の濃度に調整してもよい。
カルボキシル基と末端アミノ基の割合が60/40〜1
00/0であって、重量平均粒子径0.1〜10μmの
ポリアミド樹脂の分散粒子と、該ポリアミド樹脂の末端
カルボキシル基1モル当たり0.2〜3モルの割合の塩
基性物質と、水とを含むポリアミド樹脂水性分散液であ
る。
をそのまま、または遠心分離や濾過により固液分離した
後、噴霧乾燥等の乾燥手段によって微粉末化し使用する
こともできる。
具体的に説明するが、本発明はこれら実施例によって何
ら限定されるものではない。
えた内径700mm,高さ1500mm、内容積450
Lのジャケット付きの耐圧オートクレーブ中に、6/6
6/12共重合ナイロン(末端カルボキシル基と末端ア
ミノ基の割合が87/13、末端カルボキシル基130
ミリモル/kg)120kg、水179.6kgおよび
水酸化ナトリウム0.4kg(10モル)とを仕込み密
閉した。次に、撹拌機を始動し毎分150回転で撹拌し
ながら、ジャケット部に加熱油を循環することにより、
オートクレーブ内部を150℃まで昇温した。内温を1
50℃に保ちながら、さらに30分間撹拌した後、内容
物を50℃まで冷却し、オートクレーブより取り出し、
本発明のポリアミド樹脂水性分散液を得た。
均粒子径をレーザー回折式粒度分布測定装置(島津製作
所製SALD2000)で測定したところ、重量平均粒
子径は1.2μmであり、50℃で1ヶ月放置しても凝
集分離や浮上分離は全く見られず、静置安定性に優れた
ものであった。
えた内径700mm,高さ1500mm、内容積450
Lのジャケット付きの耐圧オートクレーブ中に、6/6
6/12共重合ナイロン(末端カルボキシル基と末端ア
ミノ基の割合が92/8、末端カルボキシル基165ミ
リモル/kg)120kg、水178.8kgおよび水
酸化カリウム1.2kg(21.8モル)とを仕込み密
閉した。次に、撹拌機を始動し毎分150回転で撹拌し
ながら、ジャケット部に加熱油を循環することにより、
オートクレーブ内部を150℃まで昇温した。内温を1
50℃に保ちながら、さらに30分間撹拌した後、内容
物を50℃まで冷却し、オートクレーブより取り出し、
本発明のポリアミド樹脂水性分散液を得た。
均粒子径をレーザー回折式粒度分布測定装置(島津製作
所製SALD2000)で測定したところ、重量平均粒
子径は0.3μmであり、50℃で1ヶ月放置しても凝
集分離や浮上分離は全く見られず、静置安定性に優れた
ものであった。
えた内径700mm,高さ1500mm、内容積450
Lのジャケット付きの耐圧オートクレーブ中に、6/6
6/11/12共重合ナイロン(末端カルボキシル基と
末端アミノ基の割合が72/28、末端カルボキシル基
170ミリモル/kg)120kg、水179.2kg
および水酸化ナトリウム0.8kg(20モル)とを仕
込み密閉した。次に、撹拌機を始動し毎分150回転で
撹拌しながら、ジャケット部に加熱油を循環することに
より、オートクレーブ内部を170℃まで昇温した。内
温を170℃に保ちながら、さらに30分間撹拌した
後、内容物を50℃まで冷却し、オートクレーブより取
り出し、本発明のポリアミド樹脂水性分散液を得た。
均粒子径をレーザー回折式粒度分布測定装置(島津製作
所製SALD2000)で測定したところ、重量平均粒
子径は1.1μmであり、50℃で1ヶ月放置しても凝
集分離や浮上分離は全く見られず、静置安定性に優れた
ものであった。
えた内径700mm,高さ1500mm、内容積450
Lのジャケット付きの耐圧オートクレーブ中に、6/1
2共重合ナイロン(末端カルボキシル基と末端アミノ基
の割合が88/12、末端カルボキシル基120ミリモ
ル/kg)120kg、水179.4kgおよび水酸化
カリウム0.6kg(10.7モル)とを仕込み密閉し
た。次に、撹拌機を始動し毎分150回転で撹拌しなが
ら、ジャケット部に加熱油を循環することにより、オー
トクレーブ内部を170℃まで昇温した。内温を170
℃に保ちながら、さらに30分間撹拌した後、内容物を
50℃まで冷却し、オートクレーブより取り出し、本発
明のポリアミド樹脂水性分散液を得た。
均粒子径をレーザー回折式粒度分布測定装置(島津製作
所製SALD2000)で測定したところ、重量平均粒
子径は1.8μmであり、50℃で1ヶ月放置しても凝
集分離や浮上分離は全く見られず、静置安定性に優れた
ものであった。
えた内径700mm,高さ1500mm、内容積450
Lのジャケット付きの耐圧オートクレーブ中に、6/6
6/610/11/12共重合ナイロン(末端カルボキ
シル基と末端アミノ基の割合が66/34、末端カルボ
キシル基120ミリモル/kg)120kg、水17
9.5kgおよび水酸化ナトリウム0.5kg(12.
5モル)とを仕込み密閉した。次に、撹拌機を始動し毎
分150回転で撹拌しながら、ジャケット部に加熱油を
循環することにより、オートクレーブ内部を150℃ま
で昇温した。内温を150℃に保ちながら、さらに30
分間撹拌した後、内容物を50℃まで冷却し、オートク
レーブより取り出し、本発明のポリアミド樹脂水性分散
液を得た。
均粒子径をレーザー回折式粒度分布測定装置(島津製作
所製SALD2000)で測定したところ、重量平均粒
子径は2.3μmであり、50℃で1ヶ月放置しても凝
集分離や浮上分離は全く見られず、静置安定性に優れた
ものであった。
えた内径700mm,高さ1500mm、内容積450
Lのジャケット付きの耐圧オートクレーブ中に、12−
ナイロン(末端カルボキシル基と末端アミノ基の割合が
85/15、末端カルボキシル基90ミリモル/kg)
120kg、水179.2kgおよび水酸化ナトリウム
0.4kg(10モル)とを仕込み密閉した。次に、撹
拌機を始動し毎分150回転で撹拌しながら、ジャケッ
ト部に加熱油を循環することにより、オートクレーブ内
部を200℃まで昇温した。内温を200℃に保ちなが
ら、さらに30分間撹拌した後、内容物を50℃まで冷
却し、オートクレーブより取り出し、本発明のポリアミ
ド樹脂水性分散液を得た。
均粒子径をレーザー回折式粒度分布測定装置(島津製作
所製SALD2000)で測定したところ、重量平均粒
子径は3.8μmであり、50℃で1ヶ月放置しても凝
集分離や浮上分離は全く見られず、静置安定性に優れた
ものであった。
えた内径700mm,高さ1500mm、内容積450
Lのジャケット付きの耐圧オートクレーブ中に、6/6
6/12共重合ナイロン(末端カルボキシル基と末端ア
ミノ基の割合が87/13、末端カルボキシル基130
ミリモル/kg)120kgおよび水180.0kgを
仕込み密閉した。次に、撹拌機を始動し毎分150回転
で撹拌しながら、ジャケット部に加熱油を循環すること
により、オートクレーブ内部を150℃まで昇温した。
内温を150℃に保ちながら、さらに30分間撹拌した
後、内容物を50℃まで冷却した。ポリアミド樹脂は塊
状であり、水性分散液は得られなかった。
えた内径700mm,高さ1500mm、内容積450
Lのジャケット付きの耐圧オートクレーブ中に、6/6
6/12共重合ナイロン(末端カルボキシル基と末端ア
ミノ基の割合が87/13、末端カルボキシル基130
ミリモル/kg)120kg、水179.6kgおよび
水酸化ナトリウム0.1kg(2.5モル)を仕込み密
閉した。次に、撹拌機を始動し毎分150回転で撹拌し
ながら、ジャケット部に加熱油を循環することにより、
オートクレーブ内部を150℃まで昇温した。内温を1
50℃に保ちながら、さらに30分間撹拌した後、内容
物を50℃まで冷却した。ポリアミド樹脂は凝集した状
態であり、水性分散液は得られなかった。
えた内径700mm,高さ1500mm、内容積450
Lのジャケット付きの耐圧オートクレーブ中に、6/6
6/12共重合ナイロン(末端カルボキシル基と末端ア
ミノ基の割合が18/82、末端カルボキシル基30ミ
リモル/kg)120kg、水179.6kgおよび水
酸化ナトリウム0.14kg(3.5モル)を仕込み密
閉した。次に、撹拌機を始動し毎分150回転で撹拌し
ながら、ジャケット部に加熱油を循環することにより、
オートクレーブ内部を150℃まで昇温した。内温を1
50℃に保ちながら、さらに30分間撹拌した後、内容
物を50℃まで冷却した。ポリアミド樹脂が凝集した状
態であり、水性分散液は得られなかった。
えた内径700mm,高さ1500mm、内容積450
Lのジャケット付きの耐圧オートクレーブ中に、6/6
6/12共重合ナイロン(末端カルボキシル基と末端ア
ミノ基の割合が18/82、末端カルボキシル基30ミ
リモル/kg)120kg、水179.6kgおよび水
酸化ナトリウム0.4kg(10モル)を仕込み密閉し
た。次に、撹拌機を始動し毎分150回転で撹拌しなが
ら、ジャケット部に加熱油を循環することにより、オー
トクレーブ内部を150℃まで昇温した。内温を150
℃に保ちながら、さらに30分間撹拌した後、内容物を
50℃まで冷却した。ポリアミド樹脂が凝集した状態で
あり、水性分散液は得られなかった。
アミド樹脂を塩基性物質を含む水性分散媒中に分散させ
ることにより、該ポリアミド樹脂の末端カルボキシルを
親水性の塩とし、その結果、粒子径が小さく静置安定性
に優れたポリアミド樹脂水性分散液を容易に、しかも有
機溶剤を使用せず安全にかつ安価に製造することができ
る。
Claims (6)
- 【請求項1】 末端カルボキシル基と末端アミノ基の割
合が60/40〜100/0であるポリアミド樹脂を、
末端カルボキシル基1モル当たり0.2〜3モルの割合
の塩基性物質を含む水性分散媒中に分散させることを特
徴とするポリアミド樹脂水性分散液の製造方法。 - 【請求項2】 前記ポリアミド樹脂が、-[NH(CH2)5CO]
- 、-[NH(CH2)6NHCO(CH2)4CO] - 、-[NH(CH2)6NHCO(C
H2)8CO] - 、-[NH(CH2)10CO]- 、-[NH(CH2)1 1CO]- から
なる群より選ばれた少なくとも1種を構造単位としてい
る、請求項1記載のポリアミド樹脂水性分散液の製造方
法。 - 【請求項3】 前記塩基性物質が、アルカリ金属水酸化
物である、請求項1または2記載のポリアミド樹脂水性
分散液の製造方法。 - 【請求項4】 前記ポリアミド樹脂の分散を70 oC 〜
300 oC で行なう請求項1ないし3のいずれかに記載
のポリアミド樹脂水性分散液の製造方法。 - 【請求項5】 前記ポリアミド樹脂の分散を剪断力を加
えて行なう請求項1ないし4のいずれかに記載のポリア
ミド樹脂水性分散液の製造方法。 - 【請求項6】 末端カルボキシル基と末端アミノ基の割
合が60/40〜100/0であって、重量平均粒子径
0.1μm〜10μmのポリアミド樹脂の分散粒子と、
該ポリアミド樹脂の末端カルボキシル基1モル当たり
0.2〜3モルの割合の塩基性物質と、水とを含むポリ
アミド樹脂水性分散液。
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