JP2007056121A - 高粘度低臭気エマルションの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 沸点が室温以上のみからなる単量体を乳化重合することによって得られた乳化分散体、又は該乳化分散体と粘度調整剤の混合物であって、25℃でBM型粘度計にて測定した時の粘度が40,000mPas・s以上である高粘度エマルションを容器に仕込み、温度40〜85℃に加熱しながら、圧力7.3〜57KPaの範囲で、かつ該容器内を水が沸騰する状態に維持して、該容器内の高粘度エマルションに加圧水蒸気を供給することにより、揮発性有機化合物を除去して高粘度低臭気エマルションを製造する。
該高粘度エマルションには、酢酸ビニル系、(メタ)アクリル酸エステル系の乳化分散体を使用する。
【選択図】 なし
Description
かかる乳化分散体には、通常未重合の単量体や重合中に発生する分解物を主成分とする揮発性有機化合物が微量含まれており、悪臭を発生して環境を汚染したり、毒性を有するため取り扱い作業者の健康問題を引き起こしたりしていた。
かかる高粘度エマルションから揮発性有機化合物を除去しようとする場合、揮発成分の除去が困難であったり、処理容器の壁面で該エマルションが乾き著しい皮張り現象が発生して、該エマルションの品質劣化や生産性低下という問題があった。
本発明においては、高粘度エマルションの処理に高温・長時間の熱履歴をかけることなく、かつ特殊な処理装置を用いることなく、処理後の揮発性有機化合物濃度を700ppm以下に低減した品質の良い高粘度エマルションの製造方法を提供することを課題とした。
すなわち、本発明は、
〔1〕沸点が室温以上のみからなる単量体を乳化重合することによって得られた乳化分散体、又は該乳化分散体と粘度調整剤の混合物であって、25℃でBM型粘度計にて測定した時の粘度が40,000mPa・s以上である高粘度エマルションを容器に仕込み、温度40〜85℃に加熱しながら、圧力7.3〜57KPaの範囲で、かつ該容器内を水が沸騰する状態に維持して、該容器内の高粘度エマルションに加圧水蒸気を供給することにより、揮発性有機化合物を除去することを特徴とする高粘度低臭気エマルションの製造方法。
〔2〕除去後における高粘度エマルション中の揮発性有機化合物の濃度が700ppm以下である〔1〕に記載の高粘度低臭気エマルションの製造方法。
〔3〕高粘度エマルションが、酢酸ビニルを含む単量体成分を乳化重合することによって得られた乳化分散体、又は該乳化分散体と粘度調整剤との混合物である〔1〕又は〔2〕のいずれかに記載の高粘度低臭気エマルションの製造方法。
〔4〕高粘度エマルションが、アクリル酸エステル及び/又はメタクリル酸エステルを含む単量体成分を乳化重合することによって得られた乳化分散体と粘度調整剤の混合物である〔1〕又は〔2〕のいずれかに記載の高粘度低臭気エマルションの製造方法。
である。
本発明で使用する単量体としては、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸ブチルおよび(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル等の(メタ)アクリル酸アルキル、(メタ)アクリル酸、スチレン、(メタ)アクリロニトリル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、酢酸ビニル、マレイン酸エステル、バーサチック酸ビニルなどの高級ビニルエステル等のビニル単量体であって沸点が室温以上のものが例示される。
塗料や接着剤等の塗装作業に使用される乳化重合体としては、ガラス転移温度が−80℃〜80℃の共重合体が使用される。光沢、接着性や塗装時の伸びが良い点から酢酸ビニルを含む単量体成分を乳化重合することによって得られた乳化分散体が好ましい。また、光沢、耐水性や耐候性が良い点から(メタ)アクリル酸エステルを含む単量体成分を乳化重合することによって得られた乳化分散体が好ましい。酢酸ビニルと(メタ)アクリル酸エステルの共重合体も接着性が良い点から使用可能である。
乳化分散体における固形分濃度は、15〜70質量%が好ましい。固形分が少ないと粘度調整剤を使用しても高粘度化し難く、高すぎると揮発性有機化合物が除去し難い。接着剤や塗料にした際の作業性等の点から、30〜60質量%がより好ましい。
乳化分散体に含まれる揮発性有機化合物としては、未重合単量体および重合中に加水分解等によって生成したアルコール類が挙げられる。
乳化重合終了後の乳化分散体に含まれる揮発性有機化合物の濃度は、通常2000〜5000ppmである。
本発明に使用する粘度調整剤としては、増粘効果が認められるものであれば適宜選択して使用可能であり、自製しても良いし市販品を使用しても良い。市販品を使用する場合は塗料や接着剤用のものが好適である。商品名としては、メチルセルロース系ではマーポロールMシリーズ(松本油脂(株)製)やメトローズSMシリーズ(信越化学(株)製)、ヒドロキシプロピルセルロース系ではマーポロールMPシリーズ(松本油脂(株)製)やメトロ−ズSHシリーズ(信越化学(株)製)、ポリアクリル酸塩系ではレオレート101(レオレックス社製)やプライマルTT615(ローム&ハース社製)、ポリエーテル系ではレオレート300(レオレックス社製)やSNシックナーA800シリーズ(ザンノプコ(株)製)、ポリウレタン系ではプライマルPM1020(ローム&ハース社製)やアデカノールUHシリーズ(旭電化工業(株)製)が例示される。
ジオクチルフタレートのような可塑剤も、乳化分散体の重合体微粒子に吸収され粘度上昇効果をもたらすものであれば、粘度調整剤として使用することができる。
粘度調整剤の使用量は、高粘度エマルションの粘度が40,000mPa・sになるように使用すればよい。通常は乳化分散体100質量部に対し0.1〜20質量部使用される。
処理槽内に加圧水蒸気を導入する際には、槽内に溜められた該エマルション中に直接吹き込むことが好ましい。これにより該エマルションの重合体微粒子を破壊せずに、該微粒子中の揮発性有機化合物を効率よく除去することができる。
上記水蒸気処理中は高粘度エマルションを槽内で均一に滞ることなく攪拌する必要があるため、攪拌翼には3枚後退翼、パドル翼など高粘度攪拌に適したものを使用するのが好ましい。
本発明の水蒸気処理は、回分式、連続式のいずれも使用することができる。
高粘度エマルションと加圧水蒸気の好ましい割合は、連続式の場合、該エマルション100質量部当たり、加圧水蒸気5〜60質量部である。さらに好ましい加圧水蒸気の量は、15〜50質量部である。加圧水蒸気の量が多量になるとコストが高くなり実用的でなく、一方、加圧水蒸気の量が少なすぎると揮発性物質の除去が困難になる。
以下、実施例および比較例を挙げて、本発明をさらに具体的に説明する。なお、以下における「部」は「質量部」を意味する。
撹拌機、還流冷却器、滴下槽および温度計を装着した反応容器に、水31部を投入し、85℃に維持した。滴下槽には、水30部、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム1.4部、メタクリル酸メチル2部、アクリル酸ブチル96部およびメタクリル酸1部を投入し撹拌して乳化液を作成した。この乳化液と重合開始剤(過硫酸アンモニウム)5%水溶液10部を、反応容器に4時間かけて連続滴下して乳化重合させた後、さらに2時間熟成した。熟成中には過硫酸アンモニウム3%水溶液を3.3部添加し、固形分57質量%の乳化分散体を得た。
該乳化分散体の揮発性有機化合物の含有量は2,590ppm(ガスクロマトグラフ測定)であり、主な物質はアクリル酸ブチルおよびブタノールであった。
製造例で得られた乳化分散体に、メタクリル酸、アクリル酸エチルを共重合して得られた粘度調整剤を添加し、50,000mPa・s(BM型粘度計,ローターNo.4,回転数:12rpm,測定温度:25℃)の高粘度エマルションを得た。
この重合体エマルションを用いて以下の水蒸気処理を行った。
○実施例1
処理槽は、撹拌機と排気装置、温度計を備えた3リットルの内容積を有するフラスコを用い、処理槽の内温(エマルション温度)において槽内圧力が飽和水蒸気圧になるように排気装置を稼動させ、槽内における水分を沸騰状態にさせた。その他の水蒸気処理条件(エマルションの滞留時間、水蒸気の供給量およびエマルション温度等)は表1、処理によって得られるエマルション中の揮発性有機化合物の濃度は表2に記載に記載した。なお、水蒸気に関しては、供給量と同量を槽外に排出し、コンデンサーで水へと凝縮させて除去した。
製造例で得られた乳化分散体に、調整例と同様の粘度調整剤を増量して添加し、80,000mPa・s(BM型粘度計,ローターNo.4,回転数:6rpm,測定温度:25℃)の高粘度エマルションを得た後、実施例1と同様の方法で水蒸気処理を行った。水蒸気処理条件は表1、処理によって得られるエマルション中の揮発性有機化合物濃度は表2に記載のとおりである。
撹拌機と排気装置、温度計を備えた3リットルの内容積を有する槽に、調整例によって得られた高粘度エマルションを連続的に供給し、処理後のエマルションを同量だけ槽外に抜き出して連続的に水蒸気処理を行った。水蒸気処理条件は表1、処理によって得られるエマルション中の揮発性有機化合物濃度は表2に記載のとおりである。
酢酸ビニル90部、アクリル酸2−エチルヘキシル5部、アクリル酸ブチル5部を単量体として、ポリビニルアルコールを乳化剤として、通常の方法に従い乳化重合して得られた固形分40%、粘度75,000mPa・sの乳化分散体を用い実施例1と同様の方法で水蒸気処理を行った。水蒸気処理条件は表1、処理によって得られるエマルション中の揮発性有機化合物濃度は表3に記載のとおりである。
調整例の方法によって得られた乳化分散体を用いて、処理温度を95℃にして実施例1と同様な水蒸気処理を行った。水蒸気処理条件は表1に記載のとおりである。
水蒸気の吹込みを行わなかったことを除き、全て実施例1の方法と同様に操作を行った。処理条件は表1、処理によって得られるエマルション中の揮発性有機化合物濃度は表2に記載のとおりである。
Claims (4)
- 沸点が室温以上のみからなる単量体を乳化重合することによって得られた乳化分散体、又は該乳化分散体と粘度調整剤の混合物であって、25℃でBM型粘度計にて測定した時の粘度が40,000mPas・s以上である高粘度エマルションを容器に仕込み、温度40〜85℃に加熱しながら、圧力7.3〜57KPaの範囲で、かつ該容器内を水が沸騰する状態に維持して、該容器内の高粘度エマルションに加圧水蒸気を供給することにより、揮発性有機化合物を除去することを特徴とする高粘度低臭気エマルションの製造方法。
- 除去後における高粘度エマルション中の揮発性有機化合物の濃度が700ppm以下である請求項1に記載の高粘度低臭気エマルションの製造方法。
- 高粘度エマルションが、酢酸ビニルを含む単量体成分を乳化重合することによって得られた乳化分散体、又は該乳化分散体と粘度調整剤との混合物である請求項1又は2のいずれかに記載の高粘度低臭気エマルションの製造方法。
- 高粘度エマルションが、アクリル酸エステル及び/又はメタクリル酸エステルを含む単量体成分を乳化重合することによって得られた乳化分散体と粘度調整剤の混合物である請求項1又は2のいずれかに記載の高粘度低臭気エマルションの製造方法。
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