JP2005187606A

JP2005187606A - 合成ゴムラテックス

Info

Publication number: JP2005187606A
Application number: JP2003429705A
Authority: JP
Inventors: Keigo Yoshikawa; 圭吾吉川
Original assignee: Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd
Current assignee: DIC Corp
Priority date: 2003-12-25
Filing date: 2003-12-25
Publication date: 2005-07-14
Anticipated expiration: 2023-12-25
Also published as: JP4529438B2

Abstract

【課題】エチレン系不飽和カルボン酸アミドのメチロール誘導体等のホルマリン遊離物質を大量に使用しなくても、湿潤時の強度が良好な合成繊維、パルプ繊維等のバインダー用合成ゴムラテックスを提供すること。
【解決手段】エチレン系不飽和カルボン酸アミド（ａ）１．５〜１０重量％と脂肪族ジエン単量体（ｂ）５〜５０重量％、必要に応じてエチレン系不飽和カルボン酸単量体（ｃ）を０．５〜１０重量％加えて重合して得られることを特徴とする合成ゴムラテックス。
【選択図】なし。

Description

本発明は、繊維用バインダーに用いられる合成ゴムラテックスに関するもので、さらに詳細には、パルプ繊維、合成繊維等の湿潤引っ張り強度を向上させ、且つホルマリンを全く遊離しない繊維用バインダー、パルプ不織布用途に好適な合成ゴムラテックスに関するものである。

従来、合成繊維、パルプ繊維等のバインダー用途には、合成ゴムラテックスが使用されているが、湿潤時の強度（湿潤強度）が不足する問題点があった。その改善策として、エチレン系不飽和カルボン酸アミドのメチロール誘導体を合成ゴムラテックスへ導入することよる湿潤強度の向上策が提案されていた（例えば、特許文献１参照）。しかし、前記の湿潤強度の向上策では、エチレン系不飽和カルボン酸アミドのメチロール誘導体から、遊離した多量のホルマリンが発生し、衛生上の問題がある。またホルマリンに対する規制は年々厳しくなるいっぽうであり、建築基準法の改正を受け、繊維業界においても、完全ノンホルマリン化が不可欠な要素になってきている。そういった背景があるため、前記方法では、エチレン系不飽和カルボン酸アミドのメチロール誘導体の導入量を低減するか、或いは、ホルマリンキャッチャーを多量に添加すること等対策が必要となった。しかし、何れの場合も、完全ノンホルマリン化は不可能であり、湿潤強度の低下も生じる。従って、湿潤時の強度（湿潤強度）低下の改善策と完全ノンホルマリン化の両方を満足する合成ゴムラテックスは、見出されていなかった。

特開２００１−１１７６６号公報（第２−４頁）

従って、本発明の課題は、エチレン系不飽和カルボン酸アミドのメチロール誘導体を使用しなくても、繊維バインダーとして、エチレン系不飽和カルボン酸アミドのメチロール誘導体を導入して得られる湿潤強度を同等のレベルの湿潤強度を有し、しかもホルマリンを遊離しない、繊維バインダー用合成ゴムラテックスを提供することである。

本発明者らは、上記課題を解決するために、鋭意検討した結果、エチレン系不飽和カルボン酸アミドを含有した単量体類を乳化重合してなる合成ゴムラテックスが、前記課題解決となることを見出し、本発明に至った。

即ち、本発明は、エチレン系不飽和カルボン酸アミド（ａ）１．５〜１０重量％と脂肪族ジエン単量体（ｂ）５〜５０重量％とを含有する不飽和単量体類を重合して得られることを特徴とする合成ゴムラテックスを提供する。

本発明によれば、パルプ繊維、合成繊維等の湿潤引っ張り強度を著しく向上させ、且つ遊離ホルマリン量を低減した繊維用バインダー、パルプ不織布用途に使用される合成ゴムラテックスを提供できる。

本発明の合成ゴムラテックスは、前記エチレン系不飽和カルボン酸アミド（ａ）と脂肪族ジエン系単量体（ｂ）を不飽和単量体類の必須成分とし、必要に応じてエチレン系不飽和カルボン酸単量体（ｃ）または、前記（ａ）〜（ｃ）以外の１種類以上の共重合可能なビニル化合物（ｄ）等の不飽和単量体類を、後述する方法で乳化重合して得た樹脂の水分散体である。

本発明の合成ゴムラテックスに使用されるエチレン系不飽和カルボン酸アミド（ａ）としては、アクリルアミド、メタアクリルアミド及びＮ−ブトキシメチルアクリルアミド等が挙げられるが、好ましくはアクリルアミドである。

エチレン系不飽和カルボン酸アミド（ａ）は、不飽和単量体類の総重量の１．５〜１０重量％であることが必要であり、２〜５重量％であることが特に好ましい。ここで、エチレン系不飽和カルボン酸アミド（ａ）が１．５重量％未満の場合は、合成ゴムラテックスの湿潤強度が低下し好ましくない。また、（ａ）が１０重量％を超える場合は、乳化重合中の凝集物量が著しく増加したり、ゲル化したりして、重合反応の面から好ましくない。

前記脂肪族ジエン系単量体（ｂ）としては、例えば、１，３−ブタジエン、イソプレン、２−クロル−１，３−ブタジエンなどが挙げられるが、これらの中でも、１，３−ブタジエンが好ましく、その使用量は、単量体総重量の５〜５０重量％の範囲が好ましい。５重量％未満の場合、バインダーとしての弾性がなくなり、５０重量％を超えると、付着した繊維の剛性に欠けるためである。

また、本発明の合成ゴムラテックスを製造する際には、不飽和単量体類として、エチレン系不飽和カルボン酸単量体（ｃ）を用いることが好ましく、該エチレン系不飽和カルボン酸単量体（ｃ）としては、例えば、アクリル酸、メタアクリル酸、イタコン酸、フマル酸、マレイン酸、メタアクリル酸、アクリル酸及びジカルボン酸のハーフエステル類等が挙げられるが、好ましくは、アクリル酸、メタアクリル酸、イタコン酸である。またこれらエチレン系不飽和カルボン酸単量体の１種類または複数使用しても構わず、その使用量は、ラテックスの機械的強度が充分発現すると共に、エチレン系不飽和カルボン酸アミドとの化学的作用が顕著であることから０．５重量％以上が好ましく、また合成ゴムラテックスの増粘しにくいことから１０重量％以下が好ましい。

また、本発明の合成ゴムラテックスを製造する際には、必要に応じて、前記（ａ）〜（ｃ）以外の共重合可能なビニル化合物（ｄ）が１種類以上使用できる。前記ビニル化合物（ｄ）としては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、クロルスチレン、ビニルトルエン、メタアクリロニトリル、アクリロニトリル、メタアクリル酸メチル、メタアクリル酸プロピル、ヒドロキシエチルメタアクリレート、メタアクリル酸−２−エチルヘキシル、メタアクリル酸ラウリル、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アミノエチルメタアクリレート、ジメチルアミノエチルメタアクリレート、ジエチルアミノエチルメタアクリレート、アクリル酸ブチル、アクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸２−エチルヘキシルヒドロキシエチルアクリレート、アミノエチルアクリレート、ジメチルアミノエチルアクリレート、ジエチルアミノエチルアクリレート等が挙げられ、最も好ましくはスチレンであり、その使用量は、単量体類の総重量の３０〜９３重量％が好ましく、特に５０〜７０重量％が好ましい。

本発明の合成ゴムラテックスを乳化重合して得る際に使用する重合開始剤としては、特に限定されないが、例えば、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩系開始剤、クメンハイドロパーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド等の有機過酸化物、過酸化水素等を挙げられる。

また、乳化重合を促進させるために、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム、硫酸第一鉄、グルコース、ホルムアルデヒド、Ｌ−アスコルビン酸、ナトリウムスルホキシレート等の還元剤、グリシン、アラニン、エチレンジアミン四酢酸アンモニウム塩等のキレート剤を併用しても良い。

乳化重合に使用する乳化剤としては、反応性界面活性剤を含めた通常のアニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤等であり、何ら限定するものではない。

本発明の合成ゴムラテックスは、前記の単量体組成をベースとするが、任意の分子量にするために、重合時に連鎖移動剤及び重合停止剤等の分子量調整剤または重合率調整剤を適宜使用することができる。更に冷却による反応中断により分子量のコントロールを行っても良い。また粒子径をコントロールすべく、適当なラテックスを用いてシード重合を行っても構わない。

また、連鎖移動剤としては、例えば、通常の重合で使用されるものを使用することができる、たとえばｔ−ドデシルメルカプタン、ｎ−トデシルメルカプタン、オクチルメルカプタン、ｎ−テトラデシルメルカプタン、ｎ−ヘキシルメルカプタン等のメルカプタン類、ターピノーレン、ｔ−テルピネン、α−メチルスチレンダイマー、エチルキサントゲンジスルフィド、ジイソプロピルキサントゲンスルフィド、アミノフェニルスルフィド、テトラエチルチウラムジスルフィド等が挙げられ、これらの１種又は２種以上を使用することができる。

また、重合停止剤としては、例えばハイドロキノン（フェノール）系、アミン系、硫黄系、硫酸ヒドロキシルアミン、アンモニア、苛性ソーダ、苛性カリ等が挙げられ、またその他重合停止効果のあるものが使用でき、更にこれらを複数併用しても良い。その使用量は重合禁止剤の種類及び単量体との反応性比により異なる。

本発明の合成ゴムラテックスの重合方法としては、たとえば、前記単量体（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）を一括添加して、１段の乳化重合反応を行って樹脂を得る方法、或いは前記単量体（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）を乳化重合して得られる重合体（Ｉ）の存在下で、（ａ）を必須成分として、必要に応じて（ｂ）及び（ｄ）の混合物を重合して樹脂（ＩＩ）を得る方法、または（ａ）、（ｂ）及び（Ｃ）からなる重合体（Ｉ）の存在化、（ｂ）及び（ｄ）の混合物を重合して樹脂（ＩＩ）を得る方法等が挙げられる。

前記２種類の方法のうちでは、アミド基がラテックス粒子表面に局在化し、湿潤強度への寄与が多くなることから、１段重合よりも２段重合の方が、好ましい。

前記乳化重合方法では、前記の単量体混合物を、乳化剤、重合開始剤、重合促進剤、連鎖移動剤、塩基性化合物の存在下で、４５℃〜９０℃で重合を行う。この際、前記の１段の乳化重合反応、２段重合についても、条件については同様である。

また、乳化重合は、上記重合乳化剤、連鎖移動剤、重合開始剤、重合禁止剤等の他、必要に応じて各種電解質、ｐＨ調整剤等を併用して種々の方法で行えば良い。

本発明の合成ゴムラテックスは、不揮発分３０〜７０重量％であることが、取り扱いの点から好ましいが、必要に応じ、水、水溶性の溶媒等で希釈して使用することができる。

また本発明の合成ゴムラテックスには、尿素、エチレン尿素、ジシアンジアミド、塩酸ヒドロキシルアミン等のホルマリンキャッチャーを重合時添加または重合終了後に適量加えることができる。その他、その使用目的に応じて以下の配合資材を加えても構わない。

本発明の合成ゴムラテックスに加えても良い添加剤としては、例えば、吸水剤、無機顔料、有機顔料等の着色剤、キレート剤、分散剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、界面活性剤、圧縮回復剤、消泡剤、殺菌剤、防腐剤、湿潤剤、メラミン系を除く架橋剤、酸化亜鉛・硫黄・加硫促進剤等の加硫剤、タック防止剤、起泡剤、整泡剤、浸透剤、撥水・撥油剤・ブロッキング防止剤、難燃剤、充填剤、増粘剤等を挙げることができ。前記ホルマリンキャッチャー或いは前記添加剤の選択、添加量、添加順序等は、ＳＢＲラテックス１００重量部に対して０．０００１〜１０重量部の範囲添加することが好ましいが、ラテックスの製造条件、作業性、安定性、更に加工適性、塗布量等を考慮して、適宜に決定されれば良い。

以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、実施例及び表中における部及び％は特に断らない限り、重量基準である。

実施例１〜６
蒸留水１３０部、重合乳化剤１．５部、ｔ−ドデシルメルカプタン０．２部及びブタジエン、スチレン、アクリルアミド及びアクリル酸またはイタコン酸の単量体を表１に示す様、オートクレーブ内に仕込み、６０℃に昇温後、過硫酸アンモニウム０．３部を仕込み１０時間反応を行った。反応終了後、アンモニアでｐＨを８．０以上に調整、ストリッピングを行い、アンモニアでｐＨ７．５〜８．０に調整し、合成ゴムラテックス１〜６を得た。このラテックスを５％に希釈し、Ｎｏ．２濾紙（東洋濾紙製）に樹脂付着量が１７％になる様、含浸後、マングルロールで付着量を調整した。得られた含浸濾紙を１４０℃で１０分間乾燥し、幅１．５ｃｍ×長さ１５ｃｍの試片に切り取り、常態及び湿潤時の引っ張り強度測定用試片とした。湿潤引っ張り強度は、２５℃の水中に１時間浸漬後測定した。また、残りの試片を２．５ｇ精秤し、ＪＩＳＬ１０４１（Ａ法：アセチルアセトン法）に従い、遊離ホルマリン量（吸光度）の測定を行った。但し吸光度０．０５以下は検出限界とする。

実施例７〜１２
蒸留水１３０部、重合乳化剤１．５部、ｔ−ドデシルメルカプタン０．２部及びブタジエン、スチレン、アクリルアミド及びアクリル酸またはイタコン酸の単量体を表２に示す様、オートクレーブ内に仕込み、６０℃に昇温後、過硫酸アンモニウム０．３部を仕込み８〜１０時間反応を行う。得られたラテックスに、表３に示す様、アクリルアミド、スチレン、ブタジエン及び過硫酸アンモニウム０．２部を加え、更に６５℃で６〜８時間反応を行った。反応終了後、アンモニアでｐＨを８．０以上に調整、ストリッピングを行い、アンモニアでｐＨ７．５〜８．０に調整し、合成ゴムラテックス７〜１２を得た。このラテックスを５％に希釈し、Ｎｏ．２濾紙（東洋濾紙製）に樹脂付着量が１７％になる様、含浸後、マングルロールで付着量を調整した。得られた含浸濾紙を１４０℃で１０分間乾燥し、幅１．５ｃｍ×長さ１５ｃｍの試片に切り取り、常態及び湿潤時の引っ張り強度測定用試片とした。湿潤引っ張り強度は、２５℃の水中に１時間浸漬後測定した。また残りの試片を２．５ｇ精秤し、ＪＩＳＬ１０４１（Ａ法：アセチルアセトン法）に従い、遊離ホルマリン量（吸光度）の測定を行った。但し、吸光度０．０５以下は検出限界とする。

比較例１〜５
蒸留水１３０部、重合乳化剤１．５部、ｔ−ドデシルメルカプタン０．２部及びブタジエン、スチレン、Ｎ−メチロールアクリルアミド、またはアクリルアミド及びアクリル酸の単量体を表３に示す様、オートクレーブ内に仕込み、６０℃に昇温後、過硫酸アンモニウム０．３部を仕込み１０時間反応を行った。反応終了後、アンモニアでｐＨを８．０以上に調整、ストリッピングを行い、（Ｎ―メチロールアクリルアミドを使用した場合は、尿素２部を添加）、アンモニアでｐＨ７．５〜８．０に調整し、合成ゴムラテックス（比較例１〜５）を得た。このラテックスを５％に希釈し、Ｎｏ．２濾紙（東洋濾紙製）に樹脂付着量が１７％になる様、含浸後、マングルロールで付着量を調整した。得られた含浸濾紙を１４０℃で１０分間乾燥し、幅１．５ｃｍ×長さ１５ｃｍの試片に切り取り、常態及び湿潤時の引っ張り強度測定用試片とした。湿潤引っ張り強度は、２５℃の水中に１時間浸漬後測定した。また、残りの試片を２．５ｇ精秤し、ＪＩＳＬ１０４１（Ａ法：アセチルアセトン法）に従い、遊離ホルマリン量（吸光度）の測定を行った。但し吸光度０．０５以下は検出限界とする。

なお、表中の含浸紙の判定は、含浸紙の常態強度が１７ＭＰａ以上、かつ湿潤強度が８Ｍｐａ以上を合格（○）とし、含浸紙の常態強度が１７ＭＰａ未満であるもの及び／または湿潤強度が８ＭＰａ未満のものを不合格（×）とした。また、ホルマリン遊離量の判定は、遊離ホルマリン量（吸光度）０．０５以下の場合に合格（○）、０．０５超を不合格（×）とした。

Claims

エチレン系不飽和カルボン酸アミド（ａ）１．５〜１０重量％と脂肪族ジエン単量体（ｂ）５〜５０重量％とを含有する不飽和単量体類を重合して得られることを特徴とする合成ゴムラテックス。
不飽和単量体類として、エチレン系不飽和カルボン酸単量体（ｃ）を、全不飽和単量体類に対して、０．５〜１０重量％加えて重合して得られる請求項１記載の合成ゴムラテックス。
更に、不飽和単量体として、前記（ａ）〜（ｃ）以外のビニル化合物（ｄ）を不飽和単量体類の３０〜９３重量％加えて重合して得られる請求項２に記載の合成ゴムラテックス。
合成ゴムラテックスが前記（ｂ）を含有し、且つ前記（ａ）を含有しない不飽和単量体類を乳化重合して、重合体（Ｉ）を得た後、前記重合体（Ｉ）の存在下で、前記（ａ）を含有する単量体混合物を乳化重合して得られる重合体（ＩＩ）である請求項１、２または３に記載の合成ゴムラテックス。