JP2011213997A - 熱可塑性ポリウレタン樹脂粉体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】Cvが20〜55である(D)であって、以下の工程1と、工程2−1および/又は2−2を含む(D)の製造方法。工程1 ポリウレタン樹脂(A)を含有する中心粒子径(R)が1〜100μmであるポリウレタン樹脂微粉体(G)を製造する工程。工程2−1 周速0.5〜50m/sで攪拌下に(G)を[(A)の熱軟化温度(Ta)−10]〜[Ta+10]℃に加熱して造粒し、Rが一定に達したことを確認してから冷却を行うことにより(D)に造粒する工程。工程2−2 (A)との溶解性パラメーターの差が3.0以下である有機溶媒(B)を(G)に対して5〜30重量%存在下に、かつ周速0.5〜50m/sで攪拌下に、(G)を70〜[Ta+10]℃に加熱して造粒し、Rが一定に達したことを確認してから冷却を行うことにより(D)に造粒する工程。
【選択図】なし
Description
レタン樹脂も使用されている。ポリウレタン樹脂は有機溶媒中で合成するため高コストで、環境的にも問題があったが、最近、水性媒体中でウレタン樹脂粉末を作る方法が提案されている。(特許文献1〜4を参照)。
また、特許文献2、3および4の方法は、前記特許文献1と比べて、粒度分布は狭く、粉体流動性は改善されているが、少量ではあるが、数μmの微小粒子と数百μmの粗大粒子は発生し、スラッシュ成形用途に適した粒度分布に分級する必要がある。
本発明の課題は、前記の問題点が改善された、微小粒子や粗大粒子がなく、主にスラッシュ成形用に適した熱可塑性ポリウレタン樹脂粉体の製造方法を提供することを目的とする。
工程1
熱可塑性ポリウレタン樹脂(A)を含有する中心粒子径が1〜100μmである熱可塑性ポリウレタン樹脂微粉体(G)を製造する工程。
工程2−1
周速0.5〜50m/sで攪拌下に、熱可塑性ポリウレタン樹脂微粉体(G)を[(A)の熱軟化温度−10]〜[(A)の熱軟化温度+10]℃に加熱して造粒し、中心粒子径が一定の中心粒子径に達したことを確認してから冷却を行うことにより熱可塑性ポリウレタン樹脂粉体(D)に造粒する工程。
工程2−2
熱可塑性ポリウレタン樹脂(A)との溶解性パラメーター(SP値)の差が3.0以下である有機溶媒(B)を(G)の重量に基づいて5〜30重量%存在下に、かつ周速0.5〜50m/sで攪拌下に、熱可塑性ポリウレタン樹脂微粉体(G)を70〜[(A)の熱軟化温度+10]℃に加熱して造粒し、中心粒子径が一定の中心粒子径に達したことを確認してから冷却を行うことにより、熱可塑性ポリウレタン樹脂粉体(D)に造粒する工程。
熱可塑性ポリウレタン樹脂(A)は、高分子ジオール、ジイソシアネート、必要に応じて低分子ジオール、低分子ジアミン等を反応してなる樹脂である。(A)の数平均分子量は、通常5,000〜50,000、好ましくは10,000〜30,000である。
熱可塑性ポリウレタン樹脂(A)の分子量の測定条件を以下に示す。
機種 : HLC−8220GPC[東ソー(株)製]
溶離液 : DMF
カラム : Guardcolumn α、TSKgel α−M
カラム温度 : 40℃
流速 : 1ml/min
検量線試料 : ポリスチレン
高分子ジオールは耐熱性、耐光性の観点からエーテル結合を含まないものが好ましい。特にエチレングリコールと炭素数6〜15の脂肪族ジカルボン酸からなるポリエステルジオール、炭素数が4〜10の脂肪族ジオールと炭素数4〜15の脂肪族ジカルボン酸もしくは炭素数8〜12の芳香族ジカルボン酸からなるポリエステルジオールが好ましい。これらの中でも、ポリエチレンアジペート、ポリテトラメチレンアジペート、ポリヘキサメチレンアジペート、ポリヘキサメチレンイソフタレートが好ましい。
なお、ここでいう中心粒子径dは、レーザー回折式粒子径分布測定装置等により測定することができる相対累積体積平均粒子径分布曲線において、累積量が50%のときの粒子径:d50をいうものとする。
中心粒子径が100μmを超える範囲の原料微粉体を使用すると製造された熱可塑性ポリウレタン樹脂粉体の粒度分布が広くなり粉体流動性に劣り、1μm未満の範囲の原料を使用すると、製造時の粉体流動性、粉末飛散等の観点より適さない。
高分子ジオールとジイソシアネートを反応させてイソシアネート基末端ウレタンプレポリマーを製造し、次いで水および分散安定剤存在下で、該イソシアネート基末端ウレタンプレポリマーとブロックされた鎖伸長剤(例えばケチミン化合物)とを反応させる方法で(G)を製造する方法。具体的には、例えば、特開平8−120041号公報等に記載されたものを使用することができる。(G)の中心粒子径は分散安定剤の量、分散機の回転数等によって1〜100μmにコントロールすることができる。
一定の所望の粒子径は、好ましくは10〜500μmの範囲から選択できる。
終点になれば、直ちに熱可塑性ポリウレタン樹脂粉体(D)を50℃以下に冷却し、造粒がさらに進まないようにする。中心粒子径はレーザー回折式粒子径分布測定装置で測定する。
仕込み方法は攪拌下で滴下および噴霧することが好ましく、均一性の観点から、噴霧することがより好ましい。
(A)と(B)のSP値の差が3を超えると造粒は起こらない。
SP値は、Fedors法によって計算される。
なお、SP値は、次式で表せる。
SP値(δ)=(ΔH/V)1/2
ただし、式中、ΔHはモル蒸発熱(cal)を、Vはモル体積(cm3)を表す。
また、ΔH及びVは、「POLYMER ENGINEERING AND SCIENCE FEBRUARY,1974,Vol.14,No.2,ROBERT F.FEDORS.(151〜153頁)」及び「POLYMER ENGINEERING AND SCIENCE JUNE,1974,Vol.14,No.6,ROBERT F.FEDORS.(472頁)」に記載の原子団のモル蒸発熱の合計(ΔH)とモル体積の合計(V)を用いることができる。
この数値が近いもの同士はお互いに混ざりやすく(相溶性が高い)、この数値が離れているものは混ざりにくいことを表す指標である。
(A)とのSP値の差が3以下である有機溶媒(B)としては例えば、ケトン類、アルコール類、エーテル類、エステル類およびこれらの2種以上の併用などが挙げられる。好ましくは、炭素数3〜9のケトン、炭素数が4〜8のエーテル、及び炭素数が3〜6のエステル類からなる群より選ばれる少なくとも1種およびこれらの2種以上の併用である。
造粒機は、特に限定されないが、攪拌効率のよい装置が好ましい。例えば、高速剪断混合装置[日本コークス(株)製「へンシェルミキサー」、深江工業(株)製「ハイスピードミキサー」等]、低速混合装置[浅田鉄鋼(株)製プラネタリーミキサー、ホソカワミクロン(株)製「ナウタミキサー」等]などが挙げられる。
(P)の添加は、工程1、工程2のいずれの工程で行ってもよいが、上記工程2−1および2−2において加熱して造粒する際、(P)を熱可塑性ポリウレタン樹脂微粉体(G)に添加することが好ましい。
(P)の添加量は(G)の重量に基づいて0〜5重量%が好ましく、0.1〜1.0重量%がさらに好ましい。微粒子粉末(P)の中心粒子径は0.1〜10μmが好ましく、0.5〜3.0μmがさらに好ましい。
(P)が造粒温度で軟化しないとは、具体的には(P)の熱軟化点が〔造粒温度+5〕℃以上である。
(P1)としては、マレイミド樹脂粒子、塩化ビニル系樹脂微粒子、ポリアクリロニトリル系樹脂微粒子、ポリ(メタ)アクリレート系樹脂微粒子、ポリスチレン系樹脂微粒子、ポリエチレン系樹脂微粒子、ポリプロピレン系樹脂微粒子、ポリエステル系樹脂微粒子、ポリアミド系樹脂微粒子が挙げられる。これらの樹脂は架橋構造を有しているものが好ましい。これらのなかで、樹脂粒子(P1)としてはマレイミド樹脂粒子とポリ(メタ)アクリレート系樹脂微粒子が好ましく、マレイミド共重合体粒子と架橋ポリメチルメタクリレート樹脂粒子がさらに好ましい。マレイミド共重合体としては、N− シクロヘキシルマレイミドと2 − ヒドロキシエチル( メタ) アクリレートの共重合物がヘキサメチレンジイソシアネート及び/ 又はイソホロンジイソシアネートで架橋されてなるマレイミド共重合体粒子がより好ましい。また、架橋ポリメチルメタクリレート樹脂としてはメチルメタクリレート・エチレングリコールジメタクリレート共重合体の架橋物がより好ましい。
これらのなかで、無機粒子(P2)としては、シリカ粒子、タルク、酸化アルミニウムが好ましい。
除去方法としては、例えば、攪拌下で減圧もしくは常圧で加熱し除去する方法等が挙げられる。ただし、70℃以上の温度で加熱すれば、造粒するため、加熱温度は70℃以下でなければならない。
レーザー回折式粒子径分布測定装置等により測定することができる相対累積体積平均粒子径分布曲線において、d50は累積量が50%のときの粒子径、SDは標準偏差である。
Cv=100×SD/d50
ジアミンのMEKケチミン化物の製造(K−1)
ヘキサメチレンジアミンと過剰のMEK(ジアミンに対して4倍モル量)を80℃で24時間還流させながら生成水を系外に除去した。その後減圧にて未反応のMEKを除去してMEKケチミン化物を得た。
数平均分子量(以下Mnと記す)が900のポリエチレンフタレート(テレフタル酸/イソフタル酸=50/50)(D1−1)の製造
冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に、テレフタル酸393部、イソフタル酸393部、モノエチレングリコール606部を入れ、210℃で窒素気流下に生成する水を留去しながら5時間反応させた後、5〜20mmHgの減圧下で反応させ、所定の軟化点でポリエチレンフタレートジオール(D1−1)を取り出した。回収されたモノエチレングリコールは245部であった。得られたポリエチレンフタレートジオールの水酸基価を測定し、Mnを計算した結果900であった。
Mnが2500のポリエチレンフタレートジオール(D1−2)の製造
同様の製造方法で減圧時間の調整により、Mnが2500のポリエチレンフタレートジオール(D1−2)を得た。回収モノエチレングリコールは270部であった。
プレポリマー溶液(U−1)の製造
温度計、撹拌機及び窒素吹込み管を備えた反応容器に、ポリエチレンフタレートジオール(D1−2)(304部)、Mnが1000のポリブチレンアジペート(1214部)、1−オクタノール(27.6部)を仕込み、窒素置換した後、撹拌しながら110℃に加熱して溶融させ、60℃まで冷却した。続いて、ヘキサメチレンジイソシアネート(313.2部)を投入し、85℃で6時間反応させた。次いで、60℃に冷却した後、テトラヒドロフラン(317部)、及び安定剤(2.7部)[チバスペシャリティーケミカルズ(株)社製 イルガノックス1010]、カーボンブラック(1部)を加え、均一に混合してプレポリマー溶液(U−1)を得た。得られたプレポリマー溶液のNCO含量は、0.8%であった。
プレポリマー溶液(U−2)の製造
温度計、撹拌機及び窒素吹込み管を備えた反応容器に、数平均分子量(以下Mnと記す。)が1000のポリブチレンアジペート(497.9部)、Mnが900のポリヘキサメチレンイソフタレート(124.5部)、ペンタエリスリトール テトラキス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート][チバスペシャリティーケミカルズ(株)社製; イルガノックス1010]( 1.12部)、体積平均粒子径9.2μmのカオリン(90.7部)を仕込み、窒素置換した後、撹拌しながら110℃に加熱して溶融させ、60℃まで冷却した。続いて、1−オクタノール(9.7部)、ヘキサメチレンジイソシアネート(153.4部)テトラヒドロフラン(125部)、2-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-6-(直鎖及び側鎖ドデシル)-4-メチルフェノール[チバスペシャリティーケミカルズ(株)社製; チヌビン571]( 2.22部)、TMXDIのポリカルボジイミド(C−1)[Mn15,000、末端基:メトキシ基、性状:70%メチルエチルケトン(以下、MEK)溶液、日清紡績(株)社製;Carbodilite V−09B](2.15部)を投入し、85℃で6時間反応させプレポリマー溶液(U−2)を得た。(U−2)のNCO含量は、2.05%であった。
分散媒(Y−1)の製造
分散剤としてジイソブチレンとマレイン酸との共重合体のNa塩を含む分散剤[三洋化成工業(株)製サンスパールPS−8]20部を水980部に溶解させ25℃に温調して、分散媒(Y−1)を得た。
熱可塑性ポリウレタン樹脂微粉体(G−1)の製造
反応容器に、製造例3で得たプレポリマー溶液(U−1)100部と製造例1で得たMEKケチミン化合物(K−1)5.6部を投入し、そこに製造例5で得た分散媒(Y−1)340重量部を加え、ヤマト科学(株)製ウルトラディスパーサーを用いて9000rpmの回転数(周速:15m/s)で1分間混合した。この混合物を温度計、撹拌機及び窒素吹込み管を備えた反応容器に移し、窒素置換した後、撹拌しながら50℃で10時間反応させた。反応終了後、減圧下、60℃に加熱し、溶媒を除去した。溶媒除去後、濾別及び乾燥を行い、熱可塑性ポリウレタン樹脂微粉体(G−1)を製造した。
(G−1)の中心粒子径は22μm、Cv=70、熱可塑性ポリウレタン樹脂(A−1)のSP値11.2、熱軟化温度141℃であった。
上記にて作成した(G−1)200部を、日本コークス(株)製へンシェルミキサーにて周速38.0m/sの攪拌下で、136℃まで昇温した後、直ちに周速2.0m/sの攪拌下で、55℃まで冷却した。中心粒子径を測定したところ、中心粒子径が112μmであったため、再度、昇温し136℃で3分間継続した。その後、直ちに周速2.0m/sの攪拌下で50℃まで冷却した。中心粒子径を測定したところ、中心粒子径が152μmであったため、さらに30℃まで冷却し、熱可塑性ポリウレタン樹脂粉体(D−1)を得た。得られた(D−1)は中心粒子径が152μm、Cv=22であった。
熱可塑性ポリウレタン樹脂微粉体(G−2)の製造
反応容器に、製造例3で得たプレポリマー溶液(U−1)100部と製造例1で得たMEKケチミン化物(K−1)5.6部を投入し、そこに製造例5で得た分散媒(Y−1)340重量部を加え、ヤマト科学(株)製ウルトラディスパーサーを用いて7000rpmの回転数(周速:12m/s)で2分間混合した。この混合物を温度計、撹拌機及び窒素吹込み管を備えた反応容器に移し、窒素置換した後、撹拌しながら50℃で10時間反応させた。反応終了後、減圧下、60℃に加熱し、溶媒を除去した。溶媒除去後、濾別及び乾燥を行い、熱可塑性ポリウレタン樹脂微粉体(G−2)を製造した。
(G−2)の平均粒子径は55μm、Cv=68、熱可塑性ポリウレタン樹脂(A−2)SP値11.2、熱軟化温度142℃であった。
上記にて作成した(G−2)200部を、浅田鉄鋼(株)製プラネタリーミキサーにて周速0.5m/sの攪拌下で、148℃まで昇温した後、直ちに周速0.5m/sの攪拌下で、45℃まで冷却した。中心粒子径を測定したところ、中心粒子径が183μmであったため、さらに30℃まで冷却し、熱可塑性ポリウレタン樹脂粉体(D−2)を得た。得られた(D−2)は中心粒子径が183μm、Cv=26であった。
熱可塑性ポリウレタン樹脂微粉体(G−3)の製造
反応容器に、製造例3で得たプレポリマー溶液(U−1)100部と製造例1で得たMEKケチミン化合物(K−1)5.6部を投入し、そこに製造例5で得た分散媒(Y−1)500重量部を加え、ヤマト科学(株)製ウルトラディスパーサーを用いて9000rpmの回転数(周速:15m/s)で1分間混合した。この混合物を温度計、撹拌機及び窒素吹込み管を備えた反応容器に移し、窒素置換した後、撹拌しながら50℃で10時間反応させた。反応終了後、減圧下、60℃に加熱し、溶媒を除去した。溶媒除去後、濾別及び乾燥を行い、熱可塑性ポリウレタン樹脂微粉体(G−3)を製造した。
(G−3)の中心粒子径は10μm、Cv=60、熱可塑性ポリウレタン樹脂(A−3)SP値11.2、熱軟化温度140℃であった。
上記にて作成した(G−3)100部に、さらに微粒子粉末(P)であるメチルメタクリレート・エチレングリコールジメタクリレート共重合体〔ガンツ化成(株)社製;スタフィロイドPM−030S〕を攪拌下で0.3部添加し、均一化した後、深江工業(株)製ハイスピードミキサーにて周速15.0m/sの攪拌下で、141℃まで昇温した後、直ちに周速1.0m/sの攪拌下で、50℃まで冷却した。中心粒子径を測定したところ、中心粒子径が172μmであったため、さらに30℃まで冷却し、熱可塑性ポリウレタン樹脂粉体(D−3)を得た。得られた(D−3)は中心粒子径が172μm、Cv=21であった。
熱可塑性ポリウレタン樹脂微粉体(G−4)の製造
反応容器に、製造例3で得たプレポリマー溶液(U−1)100部と製造例1で得たMEKケチミン化合物(K−1)5.6部を投入し、そこに製造例5で得た分散媒(Y−1)500重量部を加え、ヤマト科学(株)製ウルトラディスパーサーを用いて7000rpmの回転数(周速:12m/s)で1分間混合した。この混合物を温度計、撹拌機及び窒素吹込み管を備えた反応容器に移し、窒素置換した後、撹拌しながら50℃で10時間反応させた。反応終了後、減圧下、60℃に加熱し、溶媒を除去した。溶媒除去後、濾別及び乾燥を行い、熱可塑性ポリウレタン樹脂微粉体(G−3)を製造した。
(G−3)の中心粒子径は42μm、Cv=66、熱可塑性ポリウレタン樹脂(A−4)SP値11.2、熱軟化温度142℃であった。
上記にて作成した(G−4)100部に、さらに微粒子粉末(P)であるシリカ粒子〔グレースジャパン(株)社製;サイブロック S200〕を攪拌下で1.0部添加し、均一化した後、深江工業(株)製ハイスピードミキサーにて周速15.0m/sの攪拌下で、145℃まで昇温した後、直ちに周速1.0m/sの攪拌下で、50℃まで冷却した。中心粒子径を測定したところ、中心粒子径が213μmであったため、さらに30℃まで冷却し、熱可塑性ポリウレタン樹脂粉体(D−4)を得た。得られた(D−4)は中心粒子径が213μm、Cv=26であった。
熱可塑性ポリウレタン樹脂微粉体(G−5)の製造
反応容器に、製造例3で得たプレポリマー溶液(U−1)100部と製造例1で得たMEKケチミン化合物(K−1)5.6部を投入し、そこに製造例5で得た分散媒(Y−1)500重量部を加え、ヤマト科学(株)製ウルトラディスパーサーを用いて12000rpmの回転数(周速:20m/s)で1分間混合した。この混合物を温度計、撹拌機及び窒素吹込み管を備えた反応容器に移し、窒素置換した後、撹拌しながら50℃で10時間反応させた。反応終了後、減圧下、60℃に加熱し、溶媒を除去した。溶媒除去後、濾別及び乾燥を行い、熱可塑性ポリウレタン樹脂微粉体(G−5)を製造した。
(G−5)の中心粒子径は7μm、Cv=91、熱可塑性ポリウレタン樹脂(A−5)SP値11.2、熱軟化温度137℃であった。
上記にて作成した(G−5)100部に、さらに溶媒(B−1)であるMEK(沸点78℃、ポリウレタン樹脂(A−2)とのSP値の差2.2)を攪拌下で5部滴下し、均一化した後、深江工業(株)製ハイスピードミキサーにて周速6.5m/sの攪拌下で、81℃まで昇温した後、直ちに周速1.0m/sの攪拌下で、50℃まで冷却した。中心粒子径を測定したところ、中心粒子径が50μmであったため、さらにMEKを5部噴霧し、81℃まで昇温し15分間継続した後、直ちに周速1.0m/sの攪拌下で、50℃まで冷却した。中心粒子径を測定したところ、中心粒子径が103μmであったため、55℃まで昇温し、減圧下で溶剤を留去し、熱可塑性ポリウレタン樹脂粉体(D−5)を得た。得られた(D−5)は中心粒子径が103μm、Cv=34であった。
熱可塑性ポリウレタン樹脂微粉体(G−6)の製造
反応容器に、製造例3で得たプレポリマー溶液(U−1)100部と製造例1で得たMEKケチミン化合物(K−1)5.6部を投入し、そこに製造例5で得た分散媒(Y−1)340重量部を加え、ヤマト科学(株)製ウルトラディスパーサーを用いて2000rpmの回転数(周速:3m/s)で1分間混合した。この混合物を温度計、撹拌機及び窒素吹込み管を備えた反応容器に移し、窒素置換した後、撹拌しながら50℃で10時間反応させた。反応終了後、減圧下、60℃に加熱し、溶媒を除去した。溶媒除去後、濾別及び乾燥を行い、熱可塑性ポリウレタン樹脂粉体(G−6)を製造した。
(G−6)の平均粒子径は98μm、Cv=82、熱可塑性ポリウレタン樹脂(A−6)のSP値11.2、熱軟化温度145℃であった。
上記にて作成した(G−6)100部に溶媒(B−1)であるMIBK(沸点118℃、ポリウレタン樹脂(A−2)とのSP値の差2.5)を攪拌下で15部噴霧し、均一化した後、深江工業(株)製ハイスピードミキサーにて周速9.7m/sの攪拌下で、105℃まで昇温した後、直ちに周速1.5m/sの攪拌下で、55℃まで冷却した。中心粒子径を測定したところ、中心粒子径が200μmであったため、さらにMIBK10部を噴霧し、再度、昇温し105℃で1時間継続した。その後、直ちに周速1.5m/sの攪拌下で50℃まで冷却した。中心粒子径を測定したところ、中心粒子径が448μmであったため、65℃まで昇温し、減圧下で溶剤を留去し、熱可塑性ポリウレタン樹脂粉体(D−6)を得た。得られた(D−6)は平均粒子径が448μm、Cv=52であった。
熱可塑性ポリウレタン樹脂微粉体(G−7)の製造
反応容器に、製造例4で得たプレポリマー溶液(U−2)120部と製造例1で得たMEKケチミン化合物(K−1)6.2部を投入し、そこに製造例5で得た分散媒(Y−1)400重量部を加え、ヤマト科学(株)製ウルトラディスパーサーを用いて10000rpmの回転数(周速:17m/s)で3分間混合した。この混合物を温度計、撹拌機及び窒素吹込み管を備えた反応容器に移し、窒素置換した後、撹拌しながら60℃で10時間反応させた。反応終了後、減圧下、70℃に加熱し、溶媒を除去した。溶媒除去後、濾別及び乾燥を行い、熱可塑性ポリウレタン樹脂粉体(G−7)を製造した。
(G−7)の平均粒子径は3μm、Cv=120、熱可塑性ポリウレタン樹脂(A−7)SP値10.7、熱軟化温度125℃であった。
上記にて作成した(G−7)100部に溶媒(B−1)であるアセトン(沸点56℃、ポリウレタン樹脂(A−2)とのSP値の差1.6)を攪拌下で11部噴霧し、均一化した後、日本コークス(株)製へンシェルミキサーで周速3.7m/sの攪拌下で、72℃まで昇温した後、直ちに周速2.0m/sの攪拌下で、35℃まで冷却した。中心粒子径を測定したところ、中心粒子径が18μmであったため、40℃まで昇温し、減圧下で溶剤を留去し熱可塑性ポリウレタン樹脂粉体(D−7)を得た。得られた(D−7)は平均粒子径が18μm、Cv=49であった。
熱可塑性ポリウレタン樹脂微粉体(G−8)の製造
反応容器に、製造例4で得たプレポリマー溶液(U−2)120部と製造例1で得たMEKケチミン化合物(K−1)6.2部を投入し、そこに製造例5で得た分散媒(Y−1)210重量部を加え、ヤマト科学(株)製ウルトラディスパーサーを用いて9000rpmの回転数(周速:15m/s)で1分間混合した。この混合物を温度計、撹拌機及び窒素吹込み管を備えた反応容器に移し、窒素置換した後、撹拌しながら55℃で8時間反応させた。反応終了後、減圧下、80℃に加熱し、溶媒を除去した。溶媒除去後、濾別及び乾燥を行い、熱可塑性ポリウレタン樹脂微粉体(G−8)を製造した。
(G−8)の平均粒子径は37μm、Cv=69、熱可塑性ポリウレタン樹脂(A−8)のSP値10.7、熱軟化温度130℃であった。
上記にて作成した(G−8)150部に溶媒(B−1)であるMEK(沸点78℃、ポリウレタン樹脂(A−2)とのSP値の差1.7)を攪拌下で30部滴下し、均一化した後、浅田鉄鋼(株)製プラネタリーミキサーにて周速2.0m/sの攪拌下で、76℃まで昇温した後、直ちに58℃まで冷却した。中心粒子径を測定したところ、中心粒子径が95μmであったため、再度、昇温し76℃で2時間継続した。その後、直ちに50℃まで冷却した。中心粒子径を測定したところ、中心粒子径が152μmであったため、65℃まで昇温し、減圧下で溶剤を留去し、熱可塑性ポリウレタン樹脂粉体(D−8)を得た。得られた(D−8)は平均粒子径が152μm、Cv=29であった。
熱可塑性ポリウレタン樹脂微粉体(G−9)の製造
反応容器に、製造例4で得たプレポリマー溶液(U−2)120部と製造例1で得たMEKケチミン化合物(K−1)6.2部を投入し、そこに製造例5で得た分散媒(Y−1)200重量部を加え、ヤマト科学(株)製ウルトラディスパーサーを用いて2500rpmの回転数(周速:4m/s)で1分間混合した。この混合物を温度計、撹拌機及び窒素吹込み管を備えた反応容器に移し、窒素置換した後、撹拌しながら50℃で10時間反応させた。反応終了後、減圧下、55℃に加熱し、溶媒を除去した。溶媒除去後、濾別及び乾燥を行い、熱可塑性ポリウレタン樹脂微粉体(G−9)を製造した。
(G−9)の平均粒子径は76μm、Cv=110、熱可塑性ポリウレタン樹脂(A−9)のSP値10.7、熱軟化温度145℃であった。
上記にて作成した(G−9)150部に溶媒(B−1)であるTHF(沸点66℃、ポリウレタン樹脂(A−2)とのSP値の差2.4)を攪拌下で23部噴霧し、均一化した後、浅田鉄鋼(株)製プラネタリーミキサーにて周速1.5m/sの攪拌下で、70℃まで昇温した後、直ちに40℃まで冷却した。中心粒子径を測定したところ、中心粒子径が190μmであったため、60℃まで昇温し、減圧下で溶剤を留去し、熱可塑性ポリウレタン樹脂粉体(D−9)を得た。得られた(D−9)は平均粒子径が190μm、Cv=38であった。
熱可塑性ポリウレタン樹脂粉体(D−10)の製造
実施例7で作成した熱可塑性ポリウレタン樹脂微粉体(G−9)150部に溶媒(B−1)である酢酸エチル(沸点77℃、ポリウレタン樹脂(A−2)とのSP値の差1.6)を攪拌下で20部噴霧し、均一化した後、浅田鉄鋼(株)製プラネタリーミキサーにて周速1.5m/sの攪拌下で、70℃まで昇温した後、直ちに40℃まで冷却した。中心粒子径を測定したところ、中心粒子径が170μmであったため、60℃まで昇温し、減圧下で溶剤を留去し、熱可塑性ポリウレタン樹脂粉体(D−10)を得た。得られた(D−10)は平均粒子径が170μm、Cv=35であった。
撹拌棒、冷却管、窒素導入管及び温度計をセットした4つ口フラスコに、アセトン60部、イソホロンジアミン(以下IPDA)60部を投入して、窒素下で40℃で12時間反応した。このときの反応率は、65%であった。更に、ジ−n−ブチルアミン14.0部を加え、混合して鎖伸長剤溶液(K−2)を得た。
分散剤としてポリビニルアルコール[(株)クラレ製PVA−235]15部を水985部に溶解させ25℃に温調して、分散媒(Y−2)を得た。
撹拌棒および温度計をセットした4つ口フラスコに、数平均分子量2,000のポリカプロラクトンジオール[「プラクセルL220AL」、(株)ダイセル製]2,000部を投入し、3mmHgの減圧下で110℃に加熱して1時間脱水を行った。続いてイソホロンジイソシアネート(以下IPDI)457部を投入し、110℃で10時間反応を行い、イソシアネート含量が3.6%のイソシアネート基末端ウレタンプレポリマーを得た。これを樹脂前駆体(A−1−1)とする。
樹脂前駆体(A−1−1)50部および酢酸エチル12.5部を混合し55℃に温調して、分散相(X−1)を調製した。
ビーカー内に(Y−2)180部を投入した。次に(X−1)62.5部に(B1−1)を混合後すぐにビーカーに入れた後、ウルトラディスパーザー[ヤマト科学(株)製]を使用して回転数9000rpmで1分間混合し、分散物を得た。得られた分散物を実施例1と同様に処理して熱可塑性ポリウレタン樹脂粉体(D−8)を得た。得られた(D−8)は平均粒子径が181μm、Cv=210であった。
比較例1と同様に作成した樹脂前駆体(A−1−1)50部、酢酸エチル12.5部およびタルク5部を混合し55℃に温調して、分散相(X−2)を調製した。
撹拌装置を備えたタンク内で(X−2)67.5部と比較例1と同様に作成した(B1−1)6.6部混合した。ギアポンプを用いて、該混合液と比較例1と同様に作成した分散媒(Y−2)を液比203.5:300の割合で定量的に直径1cm、エレメント数15のスタティックミキサー(ノリタケカンパニー製)に供給した。このときの送液速度はスタティックミキサー内の混合時間が0.3秒になるように調整した。スタティックミキサーで混合された該混合分散液を、実施例1と同様に処理して熱可塑性ポリウレタン樹脂粉体(D−9)を得た。得られた(D−9)は平均粒子径が145μm、Cv=246であった。
実施例2にて作成した(G−2)150部を、浅田鉄鋼(株)製プラネタリーミキサーにて周速0.05m/sの攪拌下で、140℃まで昇温して3時間継続した後、減圧下で溶剤を留去し、濾別、洗浄、乾燥を行って熱可塑性ポリウレタン樹脂粉体(D−10)を得た。得られた(D−10)は平均粒子径が765μm、Cv=145であった。
実施例6にて作成した(G−8)150部に溶媒(B−1)であるTHF(沸点66℃、ポリウレタン樹脂(A−6)とのSP値の差2.4)を攪拌下で28部噴霧し、均一化した後、深江工業(株)製ハイスピードミキサーにて周速12.0m/sの攪拌下で、45℃まで昇温して3時間継続した後、減圧下で溶剤を留去し、熱可塑性ポリウレタン樹脂粉体(D−11)を得た。得られた(D−11)は造粒せず、平均粒子径およびCvに変化はなかった。
実施例6にて作成した(G−8)120部に溶媒(B−1)であるメタノール(沸点66℃、ポリウレタン樹脂(A−6)とのSP値の差3.1)を攪拌下で30部噴霧し、浅田鉄鋼(株)製プラネタリーミキサーにて周速0.5m/sの攪拌下で、80℃まで昇温して3時間継続した後、減圧下で溶剤を留去し、熱可塑性ポリウレタン樹脂粉体(D−12)を得た。得られた(D−12)は造粒せず、平均粒子径およびCvに変化はなかった。
また、それらの熱可塑性ポリウレタン樹脂微粉体(G)と熱可塑性ポリウレタン樹脂粉体(D)の中心粒子径及び粒子径分布Cvを表2にまとめた。
荷重 : 5kg
ダイ : 0.5mmΦ−1mm
昇温速度 : 5℃/min
Claims (9)
- 粒子径分布Cvが20〜55である熱可塑性ポリウレタン樹脂粉体(D)であって、以下の工程1と、工程2−1および2−2のどちらか一方を含む熱可塑性ポリウレタン樹脂粉体(D)の製造方法。
工程1
熱可塑性ポリウレタン樹脂(A)を含有する中心粒子径が1〜100μmである熱可塑性ポリウレタン樹脂微粉体(G)を製造する工程。
工程2−1
周速0.5〜50m/sで攪拌下に、熱可塑性ポリウレタン樹脂微粉体(G)を[(A)の熱軟化温度−10]〜[(A)の熱軟化温度+10]℃に加熱して造粒し、中心粒子径が一定の中心粒子径に達したことを確認してから冷却を行うことにより熱可塑性ポリウレタン樹脂粉体(D)に造粒する工程。
工程2−2
熱可塑性ポリウレタン樹脂(A)との溶解性パラメーター(SP値)の差が3.0以下である有機溶媒(B)を(G)の重量に基づいて5〜30重量%存在下に、かつ周速0.5〜50m/sで攪拌下に、熱可塑性ポリウレタン樹脂微粉体(G)を70〜[(A)の熱軟化温度+10]℃に加熱して造粒し、中心粒子径が一定の粒子径に達したことを確認してから冷却を行うことにより、熱可塑性ポリウレタン樹脂粉体(D)に造粒する工程。 - 工程2−2において、熱可塑性ポリウレタン樹脂微粉体(G)に有機溶媒(B)を噴霧して添加する請求項1に記載の製造方法。
- 熱可塑性ポリウレタン樹脂(A)の熱軟化温度が100〜200℃である請求項1または2に記載の製造方法。
- 有機溶媒(B)が、炭素数3〜9のケトン、炭素数が4〜8のエーテル、及び炭素数が3〜6のエステルからなる群より選ばれる少なくとも1種である請求項1〜3のいずれか1項に記載の製造方法。
- 有機溶媒(B)がアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、テトラヒドロフラン、及び酢酸エチルからなる群より選ばれる少なくとも1種である請求項1〜4のいずれか1項に記載の製造方法。
- 中心粒子径が0.1〜10μmであって造粒温度で軟化しない微粒子粉末(P)の存在下で造粒を行い、かつ熱可塑性ポリウレタン樹脂微粉体(G)の重量に基づいて(P)を0.05〜5重量%存在下に行う請求項1〜5のいずれか1項に記載の製造方法。
- 微粒子粉末(P)が、メチルメタクリレート・エチレングリコールジメタクリレート共重合体粒子とシリカ粒子のどちらか一方である請求項6に記載の製造方法。
- 熱可塑性ポリウレタン樹脂粉体(D)の中心粒子径が10〜500μmである請求項1〜7のいずれか1項に記載の製造方法。
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載の製造方法により熱可塑性ポリウレタン樹脂粉体(D)を得る途中で添加剤を添加するか、又は得られた(D)に添加剤を添加することを特徴とする熱可塑性ポリウレタン樹脂粉体組成物の製造方法。
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