JP2024064415A - Method for producing aqueous dispersion of polyolefin resin particles, aqueous dispersion of polyolefin resin particles, and polyolefin resin particles - Google Patents

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Abstract

【課題】小径で粒度分布が狭いポリオレフィン樹脂粒子水分散液を提供する。【解決手段】(A)ポリオレフィン樹脂、(B)ノニオン性界面活性剤、(C)分子量が1000以下のイオン性界面活性剤、(D)水、を攪拌下において、前記ポリオレフィン樹脂の融点以上に加熱後、前記ポリオレフィン樹脂の結晶化温度未満に冷却する工程を有する、ポリオレフィン樹脂粒子水分散液の製造方法。【選択図】なし[Problem] To provide an aqueous dispersion of polyolefin resin particles having a small diameter and a narrow particle size distribution. [Solution] A method for producing an aqueous dispersion of polyolefin resin particles, comprising the steps of heating (A) a polyolefin resin, (B) a nonionic surfactant, (C) an ionic surfactant having a molecular weight of 1000 or less, and (D) water under stirring to above the melting point of the polyolefin resin, and then cooling to below the crystallization temperature of the polyolefin resin. [Selected Figures] None

Description

本発明は、ポリオレフィン樹脂粒子水分散液を製造する方法、ポリオレフィン樹脂粒子水分散液およびポリオレフィン樹脂粒子に関する。 The present invention relates to a method for producing an aqueous dispersion of polyolefin resin particles, an aqueous dispersion of polyolefin resin particles, and polyolefin resin particles.

ポリオレフィン樹脂を主成分とする粒子は、その熱特性や優れた耐水性および耐薬品性を活かして、コーティング剤や接着剤、インキ、トナー、樹脂添加剤等として使用されている。特に金属や樹脂フィルムなど多種多様な基材のコーティングに用いられている(例えば特許文献1および2を参照)。 Particles mainly composed of polyolefin resins are used as coating agents, adhesives, inks, toners, resin additives, etc., taking advantage of their thermal properties and excellent water resistance and chemical resistance. In particular, they are used to coat a wide variety of substrates, such as metals and resin films (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

小径のポリオレフィン樹脂粒子水分散液の製法として、例えば乳化重合法によりポリオレフィン樹脂粒子水分散液を得る方法や(特許文献3を参照)、ポリオレフィン樹脂と水、塩基性化合物を密閉可能な容器中で加熱、撹拌する方法(特許文献2を参照)が知られている。また、粒径はやや大きいが、ポリオレフィン樹脂粒子水分散液の製法として、ポリオレフィン樹脂を溶媒に溶解させた後、徐冷してポリオレフィン樹脂を析出させる方法や(特許文献1を参照)、ポリオレフィン樹脂を有機溶剤に溶解し、水を加えて転相乳化後、有機溶剤を除去する方法などが知られている(特許文献4を参照)。 Methods for producing aqueous dispersions of small-sized polyolefin resin particles include, for example, a method for obtaining an aqueous dispersion of polyolefin resin particles by emulsion polymerization (see Patent Document 3), and a method for heating and stirring polyolefin resin, water, and a basic compound in a sealable container (see Patent Document 2). In addition, methods for producing aqueous dispersions of polyolefin resin particles with somewhat large particle sizes include a method for dissolving polyolefin resin in a solvent and then slowly cooling the solution to precipitate the polyolefin resin (see Patent Document 1), and a method for dissolving polyolefin resin in an organic solvent, adding water to cause phase inversion emulsification, and then removing the organic solvent (see Patent Document 4).

特開2004-059869号公報JP 2004-059869 A 特開2004-051661号公報JP 2004-051661 A 特開2003-221267号公報JP 2003-221267 A 特開平3-250005号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-250005

しかしながら、上記の特許文献に記載されている公知の小径のポリオレフィン樹脂粒子水分散液の製造方法では、有機溶剤や塩基性化合物の使用、高圧ガスの封入に対応した専用設備が必要である。また、有機溶剤などを使用した製造方法では環境負荷が大きくなる。 However, the known methods for producing aqueous dispersions of small-sized polyolefin resin particles described in the above patent documents require the use of organic solvents and basic compounds, and require specialized equipment that can handle the injection of high-pressure gas. Furthermore, production methods that use organic solvents, etc., impose a large burden on the environment.

本発明は、有機溶剤や塩基性化合物を使用せず、高圧ガスの封入に対応した専用設備を用いることのないポリオレフィン樹脂粒子水分散液の製造方法、小径で粒度分布が狭いポリオレフィン樹脂粒子水分散液およびポリオレフィン樹脂粒子を提供することを課題とする。 The present invention aims to provide a method for producing an aqueous dispersion of polyolefin resin particles that does not use organic solvents or basic compounds and does not require specialized equipment for sealing high-pressure gas, and to provide an aqueous dispersion of polyolefin resin particles and polyolefin resin particles that are small in diameter and have a narrow particle size distribution.

本発明は、上記課題を解決するために以下の構成を有する。すなわち、
(A)ポリオレフィン樹脂、(B)ノニオン性界面活性剤、(C)分子量が1000以下のイオン性界面活性剤、(D)水、を攪拌下において、前記ポリオレフィン樹脂の融点以上に加熱後、前記ポリオレフィン樹脂の結晶化温度未満に冷却する工程を有する、ポリオレフィン樹脂粒子水分散液の製造方法、である。
In order to solve the above problems, the present invention has the following configuration.
The present invention relates to a method for producing an aqueous dispersion of polyolefin resin particles, the method comprising the steps of heating (A) a polyolefin resin, (B) a nonionic surfactant, (C) an ionic surfactant having a molecular weight of 1,000 or less, and (D) water under stirring to a temperature equal to or higher than the melting point of the polyolefin resin, and then cooling the mixture to a temperature lower than the crystallization temperature of the polyolefin resin.

本発明の製造方法によって、特殊な設備を必要とせず、環境低負荷の水系プロセスにより、小径で粒度分布が狭いポリオレフィン樹脂粒子水分散液を製造することが可能である。該ポリオレフィン樹脂粒子は小径で粒度分布が狭いため、各種基材上へのコーティングにより均一で平滑な薄膜を作製することが可能である。結晶化度の高いポリオレフィン樹脂特有の熱特性や耐水性、耐薬品性により、各種基材にコーティングすることでヒートシール性、防錆性、撥液性、耐薬品性などを付与できるほか、インクや樹脂添加剤などにも好適に利用できる。また、環境や人体に影響の大きい添加剤を含まないため、医療材料や化粧品等の用途でも利用しやすい。 The manufacturing method of the present invention does not require special equipment and can produce an aqueous dispersion of polyolefin resin particles with small diameters and narrow particle size distribution by an aqueous process with low environmental impact. Since the polyolefin resin particles have small diameters and narrow particle size distribution, it is possible to produce a uniform and smooth thin film by coating on various substrates. Due to the thermal properties, water resistance, and chemical resistance unique to polyolefin resins with a high degree of crystallinity, it is possible to impart heat sealability, rust prevention, liquid repellency, chemical resistance, etc. by coating on various substrates, and it can also be suitably used as an ink or resin additive. In addition, since it does not contain additives that have a significant impact on the environment and human body, it is also easy to use in applications such as medical materials and cosmetics.

以下、本発明に係る好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は、下記に記載された実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において実施される各種の変形例も含むものとして理解されるべきである。 The following describes in detail preferred embodiments of the present invention. Note that the present invention is not limited to the embodiments described below, and should be understood to include various modifications that are implemented within the scope of the present invention.

本発明は、(A)ポリオレフィン樹脂、(B)ノニオン性界面活性剤、(C)分子量が1000以下のイオン性界面活性剤、(D)水、を攪拌下において、前記ポリオレフィン樹脂の融点以上に加熱後、前記ポリオレフィン樹脂の結晶化温度未満に冷却する工程を有する、ポリオレフィン樹脂粒子水分散液の製造方法である。ノニオン性界面活性剤と分子量が1000以下のイオン性界面活性剤の併用により、従来の方法では困難であった体積平均粒子径が1.5μm未満という小径で粒度分布が狭い粒子を、特殊な設備を必要とせず、環境低負荷の水系プロセスにより得られるという効果が発現された。 The present invention is a method for producing an aqueous dispersion of polyolefin resin particles, which comprises a step of heating (A) a polyolefin resin, (B) a nonionic surfactant, (C) an ionic surfactant having a molecular weight of 1000 or less, and (D) water under stirring to above the melting point of the polyolefin resin, and then cooling to below the crystallization temperature of the polyolefin resin. By using a nonionic surfactant in combination with an ionic surfactant having a molecular weight of 1000 or less, it has become possible to obtain small particles with a volume average particle size of less than 1.5 μm and a narrow particle size distribution, which was difficult to achieve using conventional methods, without the need for special equipment and through an aqueous process with low environmental impact.

(1)(A)ポリオレフィン樹脂
本発明の(A)ポリオレフィン樹脂とは、特に限定されないが、例えば、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー等が挙げられる。中でも、融点が低く使用しやすいため、ポリエチレン系樹脂が好ましい。
ポリエチレン系樹脂としては、ポリエチレンおよび/またはポリエチレン共重合体が挙げられる。
ポリエチレンとは、エチレンのみを重合して得られる樹脂および、その樹脂を変性させたものであり、例えば、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、超高分子量ポリエチレン、酸化ポリエチレン、ポリエチレンワックスなどが挙げられる。
ポリエチレンとしては、従前公知の方法で製造されたものや市販品を使用することができる。具体的な市販されているポリエチレンとしては、例えば、エボリュー(三井化学社製)、エボリューH(三井化学社製)、ハイゼックスミリオン(三井化学社製)、リュブマー(三井化学社製)、サンワックス(三洋化成社製)、スミカセン(住友化学社製)、スミカセン-L(住友化学社製)、スミカセン-E(住友化学社製)、スミカセン-EP(住友化学社製)、エクセレン(住友化学社製)、ノバテックHD(日本ポリエチレン社製)、ノバテックLD(日本ポリエチレン社製)、ノバテックLL(日本ポリエチレン社製)、等が挙げられる。
ポリエチレン共重合体とは、エチレンと他の単量体成分との共重合体であり、他の単量体成分としては、αオレフィン、不飽和カルボン酸、不飽和ジカルボン酸無水物、不飽和カルボン酸エステル、酢酸ビニルなどが挙げられ、これらから選ばれる2種類以上を組み合わせて重合することも可能である。α-オレフィンとしては、エチレンと共重合可能であれば特に限定されず、例えば、プロピレン、1-ブテン、1-ヘキセン、4-メチル-1-ペンテン、1-オクテン、1-ペンテン、1-ヘプテンなどが挙げられる。不飽和カルボン酸としては、例えば、アクリル酸、メタアクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、クロトン酸、メチルマレイン酸、メチルフマル酸、メサコン酸、シトラコン酸、グルタコン酸などが挙げられ、不飽和ジカルボン酸無水物としては、無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸などが挙げられ、不飽和カルボン酸エステルとしては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸2-エチルヘキシル、アクリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタアクリル酸2-エチルヘキシル、メタアクリル酸ヒドロキシエチル、メタクリル酸グリシジル、などが挙げられる。ポリエチレン系樹脂の中でも、エチレンーアクリル酸共重合体、またはエチレンーメタクリル酸共重合体は、分子内にカルボキシル基を有し水との親和性が良く、界面張力が低下するため、乳化時の油滴サイズが小さくなり、小径で粒度分布が狭いポリオレフィン樹脂粒子を得やすい。
(1) (A) Polyolefin Resin The (A) polyolefin resin of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include polyethylene-based resins, polypropylene-based resins, polyolefin-based thermoplastic elastomers, etc. Among these, polyethylene-based resins are preferred because they have a low melting point and are easy to use.
The polyethylene-based resin includes polyethylene and/or a polyethylene copolymer.
Polyethylene refers to a resin obtained by polymerizing only ethylene, and modified versions of such resins. Examples of polyethylene include low-density polyethylene, medium-density polyethylene, high-density polyethylene, linear low-density polyethylene, ultra-high molecular weight polyethylene, oxidized polyethylene, and polyethylene wax.
The polyethylene may be one produced by a conventional method or a commercially available product. Specific examples of commercially available polyethylene include EVOLUE (manufactured by Mitsui Chemicals), EVOLUE H (manufactured by Mitsui Chemicals), HI-ZEX MILLION (manufactured by Mitsui Chemicals), LUBMER (manufactured by Mitsui Chemicals), SANWAX (manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd.), SUMIKACENE (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.), SUMIKACENE-L (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.), SUMIKACENE-E (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.), SUMIKACENE-EP (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.), EXCELLEN (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.), NOVATEC HD (manufactured by Japan Polyethylene Co., Ltd.), NOVATEC LD (manufactured by Japan Polyethylene Co., Ltd.), and NOVATEC LL (manufactured by Japan Polyethylene Co., Ltd.).
The polyethylene copolymer is a copolymer of ethylene and other monomer components, and examples of the other monomer components include α-olefins, unsaturated carboxylic acids, unsaturated dicarboxylic anhydrides, unsaturated carboxylic esters, vinyl acetate, etc., and it is also possible to polymerize two or more selected from these in combination. The α-olefin is not particularly limited as long as it is copolymerizable with ethylene, and examples thereof include propylene, 1-butene, 1-hexene, 4-methyl-1-pentene, 1-octene, 1-pentene, and 1-heptene. Examples of unsaturated carboxylic acids include acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, crotonic acid, methylmaleic acid, methylfumaric acid, mesaconic acid, citraconic acid, and glutaconic acid, examples of unsaturated dicarboxylic anhydrides include maleic anhydride, itaconic anhydride, and citraconic anhydride, and examples of unsaturated carboxylic acid esters include methyl acrylate, ethyl acrylate, butyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, hydroxyethyl acrylate, glycidyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, butyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, hydroxyethyl methacrylate, and glycidyl methacrylate, etc. Among polyethylene resins, ethylene-acrylic acid copolymers or ethylene-methacrylic acid copolymers have carboxyl groups in the molecule, have good affinity with water, and have reduced interfacial tension, so that the size of the oil droplets during emulsification becomes small, and it is easy to obtain polyolefin resin particles with small diameters and narrow particle size distribution.

ポリエチレン共重合体における、上記のエチレン以外の単量体成分の共重合量は、ポリエチレンの特性を損なわない範囲であればよいが、ポリエチレン共重合体における共重合体構成単位の合計を100質量%としたとき、30質量%以下が好ましく、さらに好ましくは、25質量%以下であり、より好ましくは20質量%以下であり、さらに好ましくは、15質量%以下である。上記が市販品として入手性に優れ使用しやすい。
ポリエチレン共重合体としては、市販品を使用することができる。具体的な市販されているポリエチレン共重合体としては、例えば、アドマー(三井化学社製)、ニュクレル(三井・ダウ ポリケミカル社製)、ボンドファースト(住友化学社製)、アクリフト(住友化学社製)、フサボンド(ダウ・ケミカル社製)、ロタダー(アルケマ社製)、エバフレックス(三井・ダウ ポリケミカル社製)などが挙げられる。
The copolymerization amount of the monomer component other than ethylene in the polyethylene copolymer may be within a range that does not impair the properties of polyethylene, but when the total of the copolymer constituent units in the polyethylene copolymer is taken as 100% by mass, it is preferably 30% by mass or less, more preferably 25% by mass or less, more preferably 20% by mass or less, and even more preferably 15% by mass or less. The above-mentioned products are commercially available and easy to use.
As the polyethylene copolymer, commercially available products can be used. Specific examples of commercially available polyethylene copolymers include Admer (manufactured by Mitsui Chemicals), Nucrel (manufactured by Mitsui-Dow Polychemicals), Bondfast (manufactured by Sumitomo Chemical), Acryft (manufactured by Sumitomo Chemical), Fusabond (manufactured by Dow Chemical), Rotader (manufactured by Arkema), and Evaflex (manufactured by Mitsui-Dow Polychemicals).

本発明において、ポリオレフィン樹脂の190℃、2160g荷重におけるメルトフローレート(MFR)は、得ようとするポリオレフィン樹脂粒子の粒径に応じて適宜選択可能であるが、15g/10min以上が好ましく、45g/10min以上がさらに好ましく、100g/10min以上が特に好ましい。MFRが上記範囲内のポリオレフィン樹脂は低粘度のため、乳化時の油滴サイズが小さくなり、小径で粒度分布が狭い粒子を得やすい。
なお、ポリオレフィン樹脂のメルトフローレートは、メルトインデクサ(東洋精機社製F-B01)を用い、温度190℃、2160g荷重とし、JIS K7210-2014に準ずる方法で測定する。
In the present invention, the melt flow rate (MFR) of the polyolefin resin at 190°C and a load of 2160 g can be appropriately selected depending on the particle size of the polyolefin resin particles to be obtained, but is preferably 15 g/10 min or more, more preferably 45 g/10 min or more, and particularly preferably 100 g/10 min or more. Since polyolefin resins with an MFR within the above range have low viscosity, the oil droplet size during emulsification becomes small, and it is easy to obtain particles with a small diameter and a narrow particle size distribution.
The melt flow rate of the polyolefin resin is measured using a melt indexer (F-B01 manufactured by Toyo Seiki Seisakusho) at a temperature of 190° C. and a load of 2160 g in accordance with a method in accordance with JIS K7210-2014.

本発明で使用するポリオレフィン樹脂の量は、(A)~(D)の総量を100質量部とすると、その下限は1質量部以上であることが好ましく、10質量部以上であることがさらに好ましく、20質量部以上であることが特に好ましい。ポリオレフィン樹脂が前記下限値以上であることにより、得られるポリオレフィン樹脂粒子水分散液を濃縮せずにそのままコーティング等の用途に使用できるため製造工程が削減できる。また、ポリオレフィン樹脂の量の上限は特になく、(A)~(D)が安定に乳化できる範囲であればよい。 The amount of polyolefin resin used in the present invention is preferably 1 part by mass or more, more preferably 10 parts by mass or more, and particularly preferably 20 parts by mass or more, assuming the total amount of (A) to (D) to be 100 parts by mass. By using polyolefin resin at or above the lower limit, the resulting aqueous dispersion of polyolefin resin particles can be used directly for applications such as coating without being concentrated, thereby reducing the number of manufacturing steps. There is no particular upper limit to the amount of polyolefin resin, and it is sufficient that it is within a range in which (A) to (D) can be stably emulsified.

(2)(B)ノニオン性界面活性剤
本発明における(B)ノニオン性界面活性剤とは、水中でイオン解離しない水酸基やエーテル結合などを親水基として有する界面活性剤である。ノニオン性界面活性剤としては、溶融したポリオレフィン樹脂と水とを乳化する作用を有する物であればよく、ポリエチレングリコール型界面活性剤、多価アルコール型界面活性剤、などが挙げられる。また、ポリビニルアルコールやその共重合体、ポリビニルピロリドンやその共重合体等の、高分子界面活性剤も使用できる。これらの中でも、エチレンオキサイド由来の構造単位を含むポリエチレングリコール型界面活性剤が好ましい。
(2) (B) Nonionic Surfactant The (B) nonionic surfactant in the present invention is a surfactant having a hydrophilic group such as a hydroxyl group or an ether bond that does not ionize in water. The nonionic surfactant may be any surfactant that has the effect of emulsifying the molten polyolefin resin and water, and may include polyethylene glycol type surfactants, polyhydric alcohol type surfactants, etc. In addition, polymer surfactants such as polyvinyl alcohol and its copolymers, polyvinylpyrrolidone and its copolymers, etc. may also be used. Among these, polyethylene glycol type surfactants containing a structural unit derived from ethylene oxide are preferred.

ポリエチレングリコール型界面活性剤の、エチレンオキサイドの平均付加モル数は1分子内に合計10以上が好ましく、50以上であることがさらに好ましく、100以上であることが最も好ましい。エチレンオキサイドの重合度が上記範囲内であることにより、十分な乳化力が得られる。 The average number of moles of ethylene oxide added in a polyethylene glycol surfactant is preferably 10 or more in total per molecule, more preferably 50 or more, and most preferably 100 or more. By having the degree of polymerization of ethylene oxide within the above range, sufficient emulsifying power can be obtained.

ポリエチレングリコール型界面活性剤としては、高級アルコールエチレンオキサイド付加物、アルキルフェノールエチレンオキサイド付加物、脂肪酸エチレンオキサイド付加物、多価アルコール脂肪酸エステルエチレンオキサイド付加物、脂肪酸アミドエチレンオキサイド付加物、油脂のエチレンオキサイド付加物、ポリプロピレングリコールエチレンオキサイド付加物、などが挙げられる。ポリオレフィン樹脂の乳化力の観点から、ポリプロピレングリコールエチレンオキサイド付加物が好ましい。 Examples of polyethylene glycol surfactants include ethylene oxide adducts of higher alcohols, ethylene oxide adducts of alkylphenols, ethylene oxide adducts of fatty acids, ethylene oxide adducts of polyhydric alcohol fatty acid esters, ethylene oxide adducts of fatty acid amides, ethylene oxide adducts of oils and fats, and ethylene oxide adducts of polypropylene glycols. From the viewpoint of the emulsifying power of polyolefin resins, ethylene oxide adducts of polypropylene glycols are preferred.

ポリプロピレングリコールエチレンオキサイド付加物の共重合比率は特に限定されないが、好ましくはエチレンオキサイド比率が50質量%以上、更に好ましくは60質量%以上、特に好ましくは70質量%以上、最も好ましくは80質量%以上である。エチレンオキサイド比率が上記範囲内であることにより、乳化力が向上する。 The copolymerization ratio of the polypropylene glycol ethylene oxide adduct is not particularly limited, but the ethylene oxide ratio is preferably 50% by mass or more, more preferably 60% by mass or more, particularly preferably 70% by mass or more, and most preferably 80% by mass or more. By having the ethylene oxide ratio within the above range, the emulsifying power is improved.

多価アルコール型界面活性剤としては、グリセロールの脂肪酸エステル、ペンタエリスリトールの脂肪酸エステル、ソルビトールおよびソルビタンの脂肪酸エステル、ショ糖の脂肪酸エステル、多価アルコールのアルキルエーテル、アルカノールアミン類の脂肪酸アミド、などが挙げられる。 Examples of polyhydric alcohol surfactants include fatty acid esters of glycerol, fatty acid esters of pentaerythritol, fatty acid esters of sorbitol and sorbitan, fatty acid esters of sucrose, alkyl ethers of polyhydric alcohols, fatty acid amides of alkanolamines, etc.

本発明で使用するノニオン性界面活性剤の量は、(A)~(D)の総量を100質量部とすると、その下限は0.1質量部以上であることが好ましく、1.0質量部以上であることがさらに好ましい。ノニオン性界面活性剤の量が前記下限値以上であることにより、乳化時にノニオン性界面活性剤が被覆できるポリオレフィン樹脂の表面積が増加し、すなわち小径の油滴を形成できるため、小径のポリオレフィン樹脂粒子を得ることが可能になる。またノニオン性界面活性剤の上限は20質量部以下であることが好ましく、10質量部以下であることがさらに好ましい。ノニオン性界面活性剤の量が前記上限値以下であることにより、得られるポリオレフィン樹脂粒子水分散液の粘度上昇が抑えられる。 The amount of the nonionic surfactant used in the present invention is preferably 0.1 parts by mass or more, more preferably 1.0 parts by mass or more, assuming that the total amount of (A) to (D) is 100 parts by mass. When the amount of the nonionic surfactant is equal to or more than the lower limit, the surface area of the polyolefin resin that can be covered by the nonionic surfactant during emulsification increases, i.e., small oil droplets can be formed, making it possible to obtain small-diameter polyolefin resin particles. Furthermore, the upper limit of the nonionic surfactant is preferably 20 parts by mass or less, more preferably 10 parts by mass or less. When the amount of the nonionic surfactant is equal to or less than the upper limit, the viscosity increase of the resulting polyolefin resin particle aqueous dispersion is suppressed.

(3)(C)イオン性界面活性剤
本発明における(C)イオン性界面活性剤とは、水中でイオン解離する親水基を有する界面活性剤であり、その分子量は1000以下である。分子量が1000超のイオン性界面活性剤を使用すると、ポリオレフィン樹脂との親和性が低下し、ノニオン性界面活性剤との併用で十分な乳化力を発現できないことがある。イオン性界面活性剤は、アニオン性界面活性剤、両性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、に大きく分類できる。
(3) (C) Ionic Surfactant The (C) ionic surfactant in the present invention is a surfactant having a hydrophilic group that undergoes ionic dissociation in water, and has a molecular weight of 1000 or less. If an ionic surfactant with a molecular weight of more than 1000 is used, the affinity with the polyolefin resin decreases, and sufficient emulsifying power may not be exhibited when used in combination with a nonionic surfactant. Ionic surfactants can be broadly classified into anionic surfactants, amphoteric surfactants, and cationic surfactants.

イオン性界面活性剤の分子量は、質量分析法を用いて測定する。界面活性剤が複数含まれており、分離が必要な場合は、液体クロマトグラフィー質量分析計や、キャピラリー電気泳動質量分析計を使用できる。ポリオキシエチレン系のイオン性界面活性剤等、分子量に分布のある場合は、得られるマススペクトルのピークトップの値を分子量とする。 The molecular weight of ionic surfactants is measured using mass spectrometry. If multiple surfactants are present and separation is required, a liquid chromatography mass spectrometer or a capillary electrophoresis mass spectrometer can be used. If there is a distribution of molecular weights, such as with polyoxyethylene-based ionic surfactants, the value at the peak top of the obtained mass spectrum is taken as the molecular weight.

アニオン性界面活性剤としては、カルボン酸塩型、硫酸エステル塩型、スルホン酸塩型、リン酸エステル塩型、などが知られており、硫酸エステル型、スルホン酸塩型の界面活性剤としては、例えば、アルキル硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、コハク酸ジアルキルエステルスルホン酸塩、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸エステル塩等が挙げられる。これらの中でも、ラウリル硫酸ナトリウム塩、ヘキサデシル硫酸ナトリウム塩等のアルキル硫酸エステル塩が好ましい。 Known anionic surfactants include carboxylates, sulfates, sulfonates, and phosphates. Examples of sulfate and sulfonate surfactants include alkyl sulfates, alkylbenzene sulfonates, dialkyl succinate sulfonates, alkyl diphenyl ether disulfonates, polyoxyethylene alkyl ether sulfates, and polyoxyethylene alkyl phenyl ether sulfates. Among these, alkyl sulfates such as sodium lauryl sulfate and sodium hexadecyl sulfate are preferred.

両性界面活性剤としては、アミノ酸型、ベタイン型、などが知られており、例えば、ラウリルベタイン、ヒドロキシエチルイミダゾリン硫酸エステルナトリウム塩、イミダゾリンスルホン酸ナトリウム塩等が挙げられる。 Amphoteric surfactants include amino acid and betaine types, such as lauryl betaine, sodium hydroxyethyl imidazoline sulfate, and sodium imidazoline sulfonate.

カチオン性界面活性剤としては、アミン塩型、第四級アンモニウム塩型、などが知られており、例えば、アルキルピリジニウムクロライド、アルキルトリメチルアンモニウムクロライド、ジアルキルジメチルアンモニウムクロライド、アルキルジメチルベンジルアンモニウムクロライド等が挙げられる。 Amine salt types and quaternary ammonium salt types are known as cationic surfactants, and examples thereof include alkylpyridinium chloride, alkyltrimethylammonium chloride, dialkyldimethylammonium chloride, and alkyldimethylbenzylammonium chloride.

また、イオン性界面活性剤として、パーフルオロアルキルカルボン酸塩、パーフルオロアルキルスルホン酸塩、パーフルオロアルキルリン酸エステル、パーフルオロアルキルベタイン、パーフルオロアルコキシフルオロカルボン酸アンモニウム等のフッ素系界面活性剤を使用することもできる。 As the ionic surfactant, a fluorosurfactant such as perfluoroalkyl carboxylate, perfluoroalkyl sulfonate, perfluoroalkyl phosphate, perfluoroalkyl betaine, or perfluoroalkoxy fluoroammonium carboxylate can also be used.

本発明で使用する分子量が1000以下のイオン性界面活性剤の量は、(A)~(D)の総量を100質量部とすると、その下限は0.01質量部以上が好ましく、0.1質量部以上であることがさらに好ましい。分子量が1000以下のイオン性界面活性剤の量が前記下限値以上であることにより、小径で粒度分布が狭いポリオレフィン樹脂粒子を得ることが可能になる。分子量が1000以下のイオン性界面活性剤の量の上限は10質量部以下であることが好ましく、5質量部以下であることがさらに好ましい。分子量が1000以下のイオン性界面活性剤の量が前記上限値以下であることにより、得られるポリオレフィン樹脂粒子水分散液を使用する際のpH調整が容易になる。 The amount of the ionic surfactant having a molecular weight of 1000 or less used in the present invention is preferably 0.01 parts by mass or more, more preferably 0.1 parts by mass or more, assuming that the total amount of (A) to (D) is 100 parts by mass. By having the amount of the ionic surfactant having a molecular weight of 1000 or less be equal to or more than the lower limit, it becomes possible to obtain polyolefin resin particles having a small diameter and a narrow particle size distribution. The upper limit of the amount of the ionic surfactant having a molecular weight of 1000 or less is preferably 10 parts by mass or less, more preferably 5 parts by mass or less. By having the amount of the ionic surfactant having a molecular weight of 1000 or less be equal to or less than the upper limit, it becomes easy to adjust the pH when using the obtained aqueous dispersion of polyolefin resin particles.

(4)(D)水、および、その他成分
本発明で使用する水は、特に限定されないが、蒸留水、RO水、イオン交換水、などの純水や超純水が好適に使用できる。
本発明で使用する水の量は、(A)~(D)の総量を100質量部とすると、その下限は10質量部以上であることが好ましい。水の量が前記下限値以上であることにより、ポリオレフィン樹脂粒子の分散安定性が良くなる。
本発明において、(A)~(D)以外の成分を少量含んでいてもよいが、その合計量は、(A)~(D)の総量を100質量部とすると1質量部以下であることが好ましく、0.1質量部以下であることがさらに好ましい。
(4) (D) Water and Other Components The water used in the present invention is not particularly limited, but pure water or ultrapure water such as distilled water, RO water, and ion-exchanged water can be suitably used.
The amount of water used in the present invention is preferably 10 parts by mass or more, with the total amount of (A) to (D) being 100 parts by mass. By using an amount of water that is equal to or more than the lower limit, the dispersion stability of the polyolefin resin particles is improved.
In the present invention, small amounts of components other than (A) to (D) may be contained, but the total amount of these components is preferably 1 part by mass or less, and more preferably 0.1 parts by mass or less, relative to 100 parts by mass of the total amount of (A) to (D).

(5)製造プロセス
本発明の製造方法は、(A)ポリオレフィン樹脂、(B)ノニオン性界面活性剤、(C)分子量が1000以下のイオン性界面活性剤、(D)水、を攪拌下において、前記ポリオレフィン樹脂の融点以上に加熱後、前記ポリオレフィン樹脂の結晶化温度未満に冷却する工程を有する。前記の攪拌は公知の方法を用いることができる。特に、攪拌羽根による攪拌の場合、攪拌速度は攪拌羽根の形状に合わせて適宜調整可能であるが、ポリオレフィン樹脂が乳化するのに十分であればよい。
攪拌羽根としては、具体的には、プロペラ型、パドル型、フラットパドル型、タービン型、ダブルコーン型、シングルコーン型、シングルリボン型、ダブルリボン型、スクリュー型およびヘリカルリボン型などが例示できるが、系に対して十分に剪断力をかけられるものであれば、これらに限定されるものではない。さらに、効率的な攪拌を行うために、槽内に邪魔板等を設置することができる。
(5) Manufacturing process The manufacturing method of the present invention comprises the steps of heating (A) polyolefin resin, (B) nonionic surfactant, (C) ionic surfactant having a molecular weight of 1000 or less, and (D) water under stirring to a temperature equal to or higher than the melting point of the polyolefin resin, and then cooling to a temperature lower than the crystallization temperature of the polyolefin resin. A known method can be used for the stirring. In particular, when stirring with a stirring blade, the stirring speed can be appropriately adjusted according to the shape of the stirring blade, but it is sufficient as long as the polyolefin resin is emulsified.
Specific examples of the stirring blade include a propeller type, a paddle type, a flat paddle type, a turbine type, a double cone type, a single cone type, a single ribbon type, a double ribbon type, a screw type, and a helical ribbon type, but are not limited to these as long as they can apply a sufficient shear force to the system. Furthermore, in order to perform efficient stirring, a baffle plate or the like can be installed in the tank.

本発明における加熱温度は、ポリオレフィンの融点以上である。ポリオレフィンの融点未満であった場合、ポリオレフィンが十分に溶融しないため、小径粒子を得ることができない。加熱温度の下限は、ポリオレフィンの融点以上である限り特に限定されず、得ようとするポリオレフィン樹脂粒子の粒径に応じて適宜調整可能であるが、好ましくはポリオレフィン樹脂の融点より20℃以上、更に好ましくは30℃以上、特に好ましくは40℃以上、最も好ましくは50℃以上である。加熱温度が高いほどポリオレフィンの溶融粘度が小さくなるため、乳化時に小径の油滴を形成しやすく、最終的に小径の粒子を得やすい。加熱温度の上限値は特に限定されず、ポリオレフィン樹脂が熱分解を起こさない範囲(熱分解温度以下)であればよい。 The heating temperature in the present invention is equal to or higher than the melting point of the polyolefin. If it is lower than the melting point of the polyolefin, the polyolefin will not melt sufficiently, and small-diameter particles will not be obtained. The lower limit of the heating temperature is not particularly limited as long as it is equal to or higher than the melting point of the polyolefin, and can be adjusted appropriately according to the particle size of the polyolefin resin particles to be obtained, but is preferably 20°C or higher than the melting point of the polyolefin resin, more preferably 30°C or higher, particularly preferably 40°C or higher, and most preferably 50°C or higher. The higher the heating temperature, the smaller the melt viscosity of the polyolefin, making it easier to form small-diameter oil droplets during emulsification, and ultimately making it easier to obtain small-diameter particles. The upper limit of the heating temperature is not particularly limited, and may be within a range in which the polyolefin resin does not undergo thermal decomposition (below the thermal decomposition temperature).

なお、ポリオレフィン樹脂の融点は、JIS K7121-1987に記載の手法に従って示差走査熱量計で測定する。例えば、ポリエチレンの場合は、室温から150℃まで昇温速度10℃/分で昇温し(1st Run)、150℃から室温まで降温速度10℃/分で降温したのち、室温から150℃まで昇温速度10℃/分で昇温する(2nd Run)。2nd Runの昇温測定から得られたDSCチャートから融解の吸熱ピークのピークトップ温度(℃)を融点として読み取る。 The melting point of polyolefin resin is measured by a differential scanning calorimeter according to the method described in JIS K7121-1987. For example, in the case of polyethylene, the temperature is raised from room temperature to 150°C at a heating rate of 10°C/min (1st Run), cooled from 150°C to room temperature at a heating rate of 10°C/min, and then heated from room temperature to 150°C at a heating rate of 10°C/min (2nd Run). The peak top temperature (°C) of the endothermic peak of melting is read as the melting point from the DSC chart obtained from the heating measurement in the 2nd Run.

また、(A)~(D)をポリオレフィン樹脂(A)の融点以上に加熱し、その最高温度における加熱時間については、ポリオレフィン樹脂が完全に溶融し、微細な乳化液を形成できる範囲であれば特に限定されないが、好ましくは10分以上である。 In addition, (A) to (D) are heated to a temperature equal to or higher than the melting point of polyolefin resin (A), and the heating time at the maximum temperature is not particularly limited as long as the polyolefin resin is completely melted and a fine emulsion can be formed, but is preferably 10 minutes or more.

本発明における冷却速度は、特に限定されないが、均一な粒子径の粒子水分散液を得られることから、0.5℃/分以上であることが好ましい。 The cooling rate in the present invention is not particularly limited, but is preferably 0.5°C/min or more, since this allows for the production of an aqueous dispersion of particles with a uniform particle size.

本発明において、(A)~(D)を攪拌下において、前記ポリオレフィン樹脂の融点以上に加熱後、前記ポリオレフィン樹脂の結晶化温度未満に冷却する。
なお、ポリオレフィン樹脂の結晶化温度は、JIS K7121-1987に記載の手法に従って示差走査熱量計で測定する。室温から150℃まで昇温速度10℃/分で昇温し(1st Run)、150℃から室温まで降温速度10℃/分で降温した際に出現する発熱ピークのピークトップ温度(℃)を結晶化温度として読み取る。
In the present invention, (A) to (D) are heated under stirring to a temperature equal to or higher than the melting point of the polyolefin resin, and then cooled to a temperature below the crystallization temperature of the polyolefin resin.
The crystallization temperature of the polyolefin resin is measured by a differential scanning calorimeter according to the method described in JIS K7121-1987. The crystallization temperature is determined by the peak top temperature (°C) of the exothermic peak that appears when the temperature is increased from room temperature to 150°C at a rate of 10°C/min (1st Run) and then decreased from 150°C to room temperature at a rate of 10°C/min.

(6)ポリオレフィン樹脂粒子水分散液
本発明の一態様として、(A)ポリオレフィン樹脂粒子、(B)ノニオン性界面活性剤および(C)分子量が1000以下のイオン性界面活性剤を含むポリオレフィン樹脂粒子と、(D)水、とで構成されるポリオレフィン樹脂粒子水分散液を挙げることが出来る。かかるポリオレフィン樹脂粒子水分散液は、例えば前述の製造方法により得ることができる。ポリオレフィン樹脂粒子水分散液は、不揮発分濃度が1質量%以上であることが好ましく、より好ましくは10質量%以上、更に好ましくは20質量%以上である。
(6) Polyolefin resin particle aqueous dispersion As one embodiment of the present invention, there can be mentioned an aqueous dispersion of polyolefin resin particles composed of (A) polyolefin resin particles, (B) polyolefin resin particles containing a nonionic surfactant and (C) an ionic surfactant having a molecular weight of 1000 or less, and (D) water. Such an aqueous dispersion of polyolefin resin particles can be obtained, for example, by the above-mentioned production method. The aqueous dispersion of polyolefin resin particles preferably has a nonvolatile content of 1% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, and even more preferably 20% by mass or more.

なお、ポリオレフィン樹脂粒子水分散液の不揮発分濃度は、140℃での加熱残分の重量から算出する。 The non-volatile content of the polyolefin resin particle aqueous dispersion is calculated from the weight of the residue after heating at 140°C.

本発明の製造方法により得られる場合、ポリオレフィン樹脂粒子水分散液は、必要に応じて濾過、遠心分離、エバポレーションなどの従前公知の方法により濃縮したり、乾燥させて粉体として使用したりすることも可能である。 When obtained by the manufacturing method of the present invention, the aqueous dispersion of polyolefin resin particles can be concentrated by a conventional method such as filtration, centrifugation, or evaporation, if necessary, or dried and used as a powder.

なお、本発明の製造方法により得られるポリオレフィン樹脂粒子水分散液から粒子を取り出して使用する場合は、粒子が捕集されるフィルターを用いて濾過を行い、さらに得られたウェットケークの重量の10倍以上の量の水で洗浄し、粒子に含まれる(B)ノニオン性界面活性剤および(C)分子量が1000以下のカチオン性界面活性剤の合計量を、粒子の全重量に対して5質量%以下、好ましくは1質量%以下にして使用することが可能である。 When the particles are extracted from the aqueous dispersion of polyolefin resin particles obtained by the manufacturing method of the present invention and used, they can be filtered using a filter that collects the particles, and then washed with water in an amount of at least 10 times the weight of the obtained wet cake, so that the total amount of (B) nonionic surfactant and (C) cationic surfactant having a molecular weight of 1000 or less contained in the particles is 5% by mass or less, preferably 1% by mass or less, based on the total weight of the particles.

また、本発明の課題を解決するのに支障のない範囲であれば、必要に応じてポリオレフィン樹脂粒子水分散液のpHを調整して分散性を向上させたり、無機粒子などの他の成分をポリオレフィン樹脂粒子水分散液に添加して使用してもよい。 In addition, as long as it does not interfere with solving the problems of the present invention, the pH of the polyolefin resin particle aqueous dispersion may be adjusted as necessary to improve dispersibility, or other components such as inorganic particles may be added to the polyolefin resin particle aqueous dispersion.

(7)ポリオレフィン樹脂粒子
本発明の一態様として、体積平均粒子径が好ましくは100.0μm未満、さらに好ましくは10.0μm未満、特に好ましくは1.5μm未満の小径なポリオレフィン樹脂粒子や、粒子径分布指数(D90/D10)が2.9未満であり、粒度分布の狭いポリオレフィン樹脂粒子を挙げることができる。体積平均粒子径が前記上限値以下であることにより、平滑な塗膜を形成できる。かかるポリオレフィン樹脂粒子は、例えば前述の製造方法により得ることができる。ポリオレフィン樹脂粒子の体積平均粒子径の下限値は、好ましくは0.1μm以上、さらに好ましくは0.3μm以上、特に好ましくは0.5μm以上である。体積平均粒子径の下限値が前記下限値以上であることにより、取扱い性が良くなる。ポリオレフィン樹脂粒子は、(A)ポリオレフィン樹脂、(B)ノニオン性界面活性剤、(C)分子量が1000以下のイオン性界面活性剤を含み、前記(B)ノニオン性界面活性剤と前記(C)分子量が1000以下のイオン性界面活性剤を粒子全体に対して合計5重量%以下、好ましくは1質量%以下を含む。ポリオレフィン樹脂粒子が(B)および(C)が前記上限値以下であることにより、粒子の凝集が抑制され、平滑な塗膜を形成できる。
(7) Polyolefin resin particles As an embodiment of the present invention, small-sized polyolefin resin particles having a volume average particle diameter of preferably less than 100.0 μm, more preferably less than 10.0 μm, and particularly preferably less than 1.5 μm, and polyolefin resin particles having a particle diameter distribution index (D90/D10) of less than 2.9 and a narrow particle size distribution can be mentioned. By having a volume average particle diameter of the above upper limit or less, a smooth coating film can be formed. Such polyolefin resin particles can be obtained, for example, by the above-mentioned manufacturing method. The lower limit of the volume average particle diameter of the polyolefin resin particles is preferably 0.1 μm or more, more preferably 0.3 μm or more, and particularly preferably 0.5 μm or more. By having a lower limit of the volume average particle diameter of the above lower limit or more, handling properties are improved. The polyolefin resin particles contain (A) a polyolefin resin, (B) a nonionic surfactant, and (C) an ionic surfactant having a molecular weight of 1000 or less, and the (B) nonionic surfactant and the (C) ionic surfactant having a molecular weight of 1000 or less are contained in a total amount of 5% by weight or less, preferably 1% by mass or less, based on the entire particles. When the polyolefin resin particles contain (B) and (C) at or below the upper limit values, particle aggregation is suppressed, and a smooth coating film can be formed.

なお、ポリオレフィン樹脂粒子の体積平均粒子径は、レーザー回折・散乱法を測定原理とする粒度分布測定装置を用いて測定することができる。このような粒度分布測定装置としては、例えば、マイクロトラックMT3300EXII(日機装株式会社製)等が挙げられる。また、ポリオレフィン樹脂粒子の粒子径分布指数(D90/D10)とは、ポリオレフィン樹脂粒子の体積平均粒子径と同様の方法で粒度分布を測定し、得られる粒子の総体積を100%として累積カーブを求め、小粒径側からの累積カーブがそれぞれ10%となる値(D10)および90%となる値(D90)から計算される。 The volume average particle size of polyolefin resin particles can be measured using a particle size distribution measuring device that uses the laser diffraction/scattering method as its measurement principle. Examples of such particle size distribution measuring devices include the Microtrac MT3300EXII (manufactured by Nikkiso Co., Ltd.). The particle size distribution index (D90/D10) of polyolefin resin particles is calculated by measuring the particle size distribution in the same manner as the volume average particle size of polyolefin resin particles, determining a cumulative curve with the total volume of the obtained particles set at 100%, and calculating the value at which the cumulative curve from the small particle size side is 10% (D10) and the value at which the cumulative curve is 90% (D90).

(8)ポリオレフィン樹脂粒子水分散液の用途
本発明の製造方法で得られるポリオレフィン樹脂粒子水分散液は、塗料、接着剤、インク、トナー、化粧品の添加剤など様々な用途で好適に使用可能である。特に、木材、金属、セラミック、炭素材料、ガラス、プラスチック等の基材にコーティングし塗膜を形成することにより、表面特性を改質することができる。本発明の製造方法で得られるポリオレフィン樹脂粒子は、小径で粒度分布が狭いため、コーティングにより均一で平滑な塗膜を形成できることから、高い防錆性、撥液性、耐溶剤性、接着性などを付与できる。
(8) Uses of Polyolefin Resin Particle Aqueous Dispersion The polyolefin resin particle aqueous dispersion obtained by the production method of the present invention can be suitably used in various applications such as paints, adhesives, inks, toners, and cosmetic additives. In particular, the surface properties can be modified by coating substrates such as wood, metals, ceramics, carbon materials, glass, and plastics to form a coating film. The polyolefin resin particles obtained by the production method of the present invention have a small diameter and a narrow particle size distribution, so that a uniform and smooth coating film can be formed by coating, thereby imparting high rust prevention, liquid repellency, solvent resistance, adhesion, and the like.

以下、本発明を実施例により詳細に説明するが、これらの例のみに本発明が限定されるものではない。先ず、測定方法について説明する。 The present invention will be described in detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. First, the measurement method will be described.

(1)ポリオレフィン樹脂粒子の体積平均粒子径および粒子径分布指数(D90/D10)
日機装株式会社製レーザー回折式粒径分布測定装置(マイクロトラックMT3300EXII)に、ポリオレフィン樹脂粒子水分散液を測定可能濃度になるまで添加し、測定装置内で30Wにて60秒間の超音波分散を行った後、測定時間10秒で体積平均粒子径を測定した。また、同じ方法で測定を行い、粒径分布の小粒径側からの累積度数が90%となる粒径をD90、累積度数が10%となる粒径をD10とした。なお測定時の屈折率は1.60、媒体(イオン交換水)の屈折率は1.333を用いた。
(1) Volume average particle size and particle size distribution index (D90/D10) of polyolefin resin particles
The polyolefin resin particle water dispersion was added to a laser diffraction type particle size distribution measuring device (Microtrac MT3300EXII) manufactured by Nikkiso Co., Ltd. until it reached a measurable concentration, and ultrasonic dispersion was performed in the measuring device at 30 W for 60 seconds, after which the volume average particle size was measured for a measurement time of 10 seconds. Measurement was also performed using the same method, and the particle size at which the cumulative frequency from the small particle size side of the particle size distribution was 90% was defined as D90, and the particle size at which the cumulative frequency was 10% was defined as D10. The refractive index during measurement was 1.60, and the refractive index of the medium (ion-exchanged water) was 1.333.

(2)ポリオレフィン樹脂粒子水分散液の加熱残分(固形分濃度)
JIS K5601-1-2:2008に従って、ポリオレフィン樹脂粒子水分散液の140℃での加熱残分を測定した。
(2) Heat Residue (Solid Content Concentration) of Polyolefin Resin Particle Aqueous Dispersion
The heating residue of the aqueous dispersion of polyolefin resin particles at 140° C. was measured in accordance with JIS K5601-1-2:2008.

実施例1
1Lのオートクレーブにエチレンーメタクリル酸共重合体a(三井・ダウポリケミカル社製、MFR:100g/10mL、融点:95℃、酸含有率:11量%)60g、ポリプロピレングリコールエチレンオキサイド付加物(ADEKA社製、エチレンオキシド比率80質量%)18g、ラウリル硫酸ナトリウム(Sigma-Aldrich社製)3g、イオン交換水219gを加え密封後、窒素で0.7MPaまで置換した。窒素を放出させながら系の圧力を0.03MPaに調整後、600rpmで攪拌しながら温度を160℃まで昇温させた。この際、系の圧力が0.6MPaに達した。160℃で30分間保持したのち、2℃/分の速度で120℃まで降温し、続いて1℃/分の速度で50℃まで降温した。得られたスラリー液を目開き77μmのナイロンメッシュで濾過してポリオレフィン樹脂粒子水分散液の作製を完了した。得られたポリオレフィン樹脂粒子の体積平均粒子径は1.4μm、粒子径分布指数(D90/D10)は2.3であった。また、粒子水分散液の加熱残分(固形分濃度)は26質量%であった。
Example 1
60 g of ethylene-methacrylic acid copolymer a (manufactured by Mitsui Dow Polychemicals, MFR: 100 g/10 mL, melting point: 95° C., acid content: 11% by weight), 18 g of polypropylene glycol ethylene oxide adduct (manufactured by ADEKA, ethylene oxide ratio 80% by weight), 3 g of sodium lauryl sulfate (manufactured by Sigma-Aldrich), and 219 g of ion-exchanged water were added to a 1 L autoclave, sealed, and then substituted with nitrogen up to 0.7 MPa. The pressure of the system was adjusted to 0.03 MPa while releasing nitrogen, and the temperature was raised to 160° C. while stirring at 600 rpm. At this time, the pressure of the system reached 0.6 MPa. After holding at 160° C. for 30 minutes, the temperature was lowered to 120° C. at a rate of 2° C./min, and then lowered to 50° C. at a rate of 1° C./min. The obtained slurry was filtered through a nylon mesh with an opening of 77 μm to complete the preparation of a polyolefin resin particle aqueous dispersion. The volume average particle size of the obtained polyolefin resin particles was 1.4 μm, and the particle size distribution index (D90/D10) was 2.3. The heating residue (solid content concentration) of the particle aqueous dispersion was 26 mass%.

実施例2
エチレンーメタクリル酸共重合体を、物性の異なるエチレンーメタクリル酸共重合体b(三井・ダウポリケミカル社製、MFR:500g/10mL、融点:95℃、酸含有率:10質量%)に変更したこと以外は、実施例1と同様にしてポリオレフィン樹脂粒子水分散液を得た。得られたポリオレフィン樹脂粒子の体積平均粒子径は0.9μm、粒子径分布指数(D90/D10)は2.2であった。また、粒子水分散液の加熱残分(固形分濃度)は27質量%であった。
Example 2
A polyolefin resin particle aqueous dispersion was obtained in the same manner as in Example 1, except that the ethylene-methacrylic acid copolymer was changed to an ethylene-methacrylic acid copolymer b (manufactured by Dow Mitsui Polychemicals, MFR: 500 g/10 mL, melting point: 95° C., acid content: 10 mass%) having different physical properties. The volume average particle size of the obtained polyolefin resin particles was 0.9 μm, and the particle size distribution index (D90/D10) was 2.2. The heating residue (solid content concentration) of the particle aqueous dispersion was 27 mass%.

実施例3
ラウリル硫酸ナトリウムの量を1.5gに、イオン交換水の量を229.5gに変更したこと以外は、実施例2と同様にしてポリオレフィン樹脂粒子水分散液を得た。得られたポリオレフィン樹脂粒子の体積平均粒子径は1.0μm、粒子径分布指数(D90/D10)は2.4であった。また、粒子水分散液の加熱残分(固形分濃度)は23質量%であった。
Example 3
A polyolefin resin particle aqueous dispersion was obtained in the same manner as in Example 2, except that the amount of sodium lauryl sulfate was changed to 1.5 g and the amount of ion-exchanged water was changed to 229.5 g. The volume average particle size of the obtained polyolefin resin particles was 1.0 μm, and the particle size distribution index (D90/D10) was 2.4. The heating residue (solid content concentration) of the particle aqueous dispersion was 23 mass%.

実施例4
ラウリル硫酸ナトリウムをヘキサデシル硫酸ナトリウムに変更したこと以外は、実施例3と同様にしてポリオレフィン樹脂粒子水分散液を得た。得られたポリオレフィン樹脂粒子の体積平均粒子径は1.0μm、粒子径分布指数(D90/D10)は2.4であった。また、粒子水分散液の加熱残分(固形分濃度)は24質量%であった。
Example 4
A polyolefin resin particle aqueous dispersion was obtained in the same manner as in Example 3, except that sodium lauryl sulfate was replaced with sodium hexadecyl sulfate. The volume average particle size of the obtained polyolefin resin particles was 1.0 μm, and the particle size distribution index (D90/D10) was 2.4. The heating residue (solid content concentration) of the particle aqueous dispersion was 24 mass%.

比較例1
ラウリル硫酸ナトリウムを使用せず、イオン交換水の量を222gに変更したこと以外は、実施例1と同様にしてポリオレフィン樹脂粒子水分散液を得た。得られたポリオレフィン樹脂粒子の体積平均粒子径は2.3μm、粒子径分布指数(D90/D10)は2.9であり、イオン性界面活性剤無しでは小径化できないことが分かった。また、粒子水分散液の加熱残分(固形分濃度)は26質量%であった。
Comparative Example 1
A polyolefin resin particle aqueous dispersion was obtained in the same manner as in Example 1, except that sodium lauryl sulfate was not used and the amount of ion-exchanged water was changed to 222 g. The volume average particle diameter of the obtained polyolefin resin particles was 2.3 μm, and the particle diameter distribution index (D90/D10) was 2.9, indicating that the particle diameter could not be reduced without an ionic surfactant. The heating residue (solid content concentration) of the particle aqueous dispersion was 26 mass%.

比較例2
エチレンオキシドープロピレンオキシド共重合体を使用せず、イオン交換水の量を237gに変更したこと以外は実施例2と同様の手順で行ったが、ポリオレフィン樹脂の塊状物が得られ、ポリオレフィン樹脂粒子水分散液を得ることはできなかった。
Comparative Example 2
The same procedure as in Example 2 was repeated except that no ethylene oxide-propylene oxide copolymer was used and the amount of ion-exchanged water was changed to 237 g. However, polyolefin resin lumps were obtained and it was not possible to obtain an aqueous dispersion of polyolefin resin particles.

Figure 2024064415000001
Figure 2024064415000001

本発明の製造方法で得られるポリオレフィン樹脂粒子水分散液は、高結晶度のポリオレフィン固有の高い耐薬品性や耐水性に加えて、粒子が小径で粒度分布が狭いことから、塗料、接着剤、インク、トナー、化粧品の添加剤などに好適に利用できる。特に小径で粒度分布が狭いため、フィルムや金属表面など各種基材上へのコーティングにより均一で平滑な薄膜を作製することが可能であり、高い防錆性、撥液性、耐溶剤性、ヒートシール性などを付与できる。 The polyolefin resin particle aqueous dispersion obtained by the manufacturing method of the present invention has high chemical resistance and water resistance inherent to highly crystalline polyolefins, and because the particles have a small diameter and narrow particle size distribution, it can be suitably used as an additive for paints, adhesives, inks, toners, cosmetics, etc. In particular, because of the small diameter and narrow particle size distribution, it is possible to produce a uniform and smooth thin film by coating on various substrates such as films and metal surfaces, and it can impart high rust resistance, liquid repellency, solvent resistance, heat sealability, etc.

Claims (10)

(A)ポリオレフィン樹脂、(B)ノニオン性界面活性剤、(C)分子量が1000以下のイオン性界面活性剤、(D)水、を攪拌下において、前記ポリオレフィン樹脂の融点以上に加熱後、前記ポリオレフィン樹脂の結晶化温度未満に冷却する工程を有する、ポリオレフィン樹脂粒子水分散液の製造方法。 A method for producing an aqueous dispersion of polyolefin resin particles, comprising the steps of heating (A) a polyolefin resin, (B) a nonionic surfactant, (C) an ionic surfactant having a molecular weight of 1000 or less, and (D) water under stirring to a temperature equal to or higher than the melting point of the polyolefin resin, and then cooling the mixture to a temperature lower than the crystallization temperature of the polyolefin resin. 前記イオン性界面活性剤がアニオン性界面活性剤である、請求項1に記載のポリオレフィン樹脂粒子水分散液の製造方法。 The method for producing an aqueous dispersion of polyolefin resin particles according to claim 1, wherein the ionic surfactant is an anionic surfactant. 前記イオン性界面活性剤がアルキル硫酸エステル塩である、請求項1に記載のポリオレフィン樹脂粒子水分散液の製造方法。 The method for producing an aqueous dispersion of polyolefin resin particles according to claim 1, wherein the ionic surfactant is an alkyl sulfate ester salt. 前記ポリオレフィン樹脂が、ポリエチレン、エチレン共重合体、ポリプロピレン、プロピレン共重合体、のいずれか、またはそれらの混合物である、請求項1~3のいずれかに記載のポリオレフィン樹脂粒子水分散液の製造方法。 The method for producing an aqueous dispersion of polyolefin resin particles according to any one of claims 1 to 3, wherein the polyolefin resin is any one of polyethylene, ethylene copolymer, polypropylene, and propylene copolymer, or a mixture thereof. 前記ポリオレフィン樹脂が、エチレン-(メタ)アクリル酸共重合体である、請求項4に記載のポリオレフィン樹脂粒子水分散液の製造方法。 The method for producing an aqueous dispersion of polyolefin resin particles according to claim 4, wherein the polyolefin resin is an ethylene-(meth)acrylic acid copolymer. 前記ノニオン性界面活性剤がエチレンオキサイド由来の構造単位を含み、その重合度が合計100以上である、請求項1~3のいずれかに記載のポリオレフィン樹脂粒子水分散液の製造方法。 The method for producing an aqueous dispersion of polyolefin resin particles according to any one of claims 1 to 3, wherein the nonionic surfactant contains structural units derived from ethylene oxide, and the degree of polymerization thereof is 100 or more in total. (A)ポリオレフィン樹脂粒子、(B)ノニオン性界面活性剤、(C)分子量が1000以下のイオン性界面活性剤、(D)水、とで構成されるポリオレフィン樹脂粒子水分散液。 An aqueous dispersion of polyolefin resin particles comprising (A) polyolefin resin particles, (B) a nonionic surfactant, (C) an ionic surfactant having a molecular weight of 1000 or less, and (D) water. 前記ポリオレフィン樹脂粒子の体積平均粒子径が1.5μm未満である請求項7に記載のポリオレフィン樹脂粒子水分散液。 The polyolefin resin particle aqueous dispersion according to claim 7, wherein the volume average particle diameter of the polyolefin resin particles is less than 1.5 μm. 前記ポリオレフィン樹脂粒子の粒子径分布指数(D90/D10)が2.9未満である請求項7または8に記載のポリオレフィン樹脂粒子水分散液。 The polyolefin resin particle aqueous dispersion according to claim 7 or 8, wherein the particle size distribution index (D90/D10) of the polyolefin resin particles is less than 2.9. (A)ポリオレフィン樹脂、(B)ノニオン性界面活性剤と(C)分子量が1000以下のイオン性界面活性剤を含むポリオレフィン樹脂粒子であって、前記(B)ノニオン性界面活性剤と前記(C)分子量が1000以下のイオン性界面活性剤を粒子全体に対して合計5質量%以下含むポリオレフィン樹脂粒子。 Polyolefin resin particles containing (A) a polyolefin resin, (B) a nonionic surfactant, and (C) an ionic surfactant having a molecular weight of 1000 or less, the polyolefin resin particles containing the (B) nonionic surfactant and the (C) ionic surfactant having a molecular weight of 1000 or less in a total amount of 5 mass% or less relative to the entire particle.
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