JP2533415B2 - 均一な粒子径を有する多孔質状のメラミン樹脂架橋粒子およびその製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は有機充填剤等として有用
である均一な粒子径を有する多孔質状のメラミン樹脂架
橋粒子およびその製造法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術とその課題】熱硬化性樹脂による多孔性粒
子としては、特公昭６３−２０４５５号公報や特開昭５
０−１２２５６４号公報等に開示されているような多孔
性粒子が知られているが、これらの粒子は均一な粒径を
呈してはおらず、均一な粒子径を有する多孔質状の架橋
粒子については知られていない。

【０００３】一方、単に均一な粒子径を有する樹脂粒子
としては特公昭５９−５９７４１号公報等に記載のもの
が知られているが、これらは熱可塑性であることから耐
熱性、耐溶剤性に劣り、用途が限定されている。また以
下に述べる本発明者らが先に提案した方法によって、メ
ラミン樹脂初期縮合物から単に均一な粒子径を有する架
橋粒子を得ることもできるが、これらの粒子は、例えば
紙あるいは塗料等の不透明度を向上させたい場合には無
機顔料に比べてベースとなる紙や塗料との光の屈折率の
差が少ないため満足な結果が得られない場合が多い。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは先に、メラ
ミンとホルムアルデヒドおよびメタノールとの水溶性初
期縮合物を、カルボキシル基を含む水溶性ポリマーある
いは水溶性のエチレン性不飽和カルボン酸モノマー共重
合体を含む水性液体中で、有機酸等の硬化触媒の存在下
にて縮合反応させるか、あるいは該反応液にメラミン樹
脂架橋粒子を形成するメラミン樹脂の縮合物を溶解また
は膨潤させる物質を投入した後、さらに反応を継続する
ことによって均一な粒子径を有するメラミン樹脂架橋粒
子、あるいは中空状のメラミン樹脂架橋粒子を製造し得
ることを見いだし、特許出願した（特願平２−３７７４
４号、特願平２−３７７４５号）。

【０００５】本発明者らは、その後さらに、均一な粒子
径を有し、かつ多孔質状のメラミン樹脂架橋粒子を得る
ため研究を進めた結果、前記縮合反応を進めるに際し、
メラミン−ホルムアルデヒド初期縮合物をある一定の反
応速度で縮合させ、かつ保護コロイドとしてカルボキシ
ル基を含む水溶性ポリマーあるいは水溶性のエチレン性
不飽和カルボン酸モノマー共重合体を用いると均一な粒
子径を有する架橋粒子が生成し、さらに該架橋粒子生成
初期段階にアルカリ性水溶液またはアルカリ性溶媒にて
反応液をｐＨ７〜14の範囲に調整するか、あるいは該調
整反応液に、該粒子を構成しているメラミン樹脂の縮合
物を溶解または膨潤させる物質を添加することにより、
均一な粒子径を有した多孔質状の架橋粒子が生成すると
いう新知見に基づいて本発明を完成した。

【０００６】すなわち、本発明は、メラミンとホルムア
ルデヒドとの水溶性初期縮合物またはメラミンとホルム
アルデヒドおよびメタノールとの水溶性初期縮合物を、
カルボキシル基を含む水溶性ポリマーあるいは水溶性の
エチレン性不飽和カルボン酸モノマー共重合体を含む水
溶性液体中で、有機酸等の硬化触媒の存在下にてｐＨ５
〜８の範囲に調整し、20〜70℃の温度でさらに縮合反応
を進めるに際し、該反応液が粒子析出による白濁を呈し
た後、アルカリ性水溶液またはアルカリ性溶媒にて反応
液をｐＨ７〜14の範囲に調整するか、あるいは該調整反
応液に、該粒子を形成するメラミン樹脂の縮合物を溶解
または膨潤させる物質を投入し、さらに反応を継続する
ことを特徴とする均一な粒子径を有する多孔質状のメラ
ミン樹脂架橋粒子の製造法およびその製造法によって得
られる架橋粒子に関するものである。

【０００７】本発明に用いるメラミンとホルムアルデヒ
ド水溶性初期縮合物およびメラミンとホルムアルデヒド
およびメタノールとの水溶性初期縮合物は、特に限定さ
れることなく通常の入手容易なメラミン樹脂初期縮合物
が使用でき、例えば繊維処理等で使用されている市販の
メチルエーテル化メラミン樹脂でもよい。また初期縮合
物の生成に当たり、アルデヒドとしては、ホルマリン、
トリオキサン、パラホルムアルデヒドなどのホルムアル
デヒドを発生するものであればいずれも使用できる。

【０００８】本発明で保護コロイドとして用いられるカ
ルボキシル基を含む水溶性ポリマーあるいは水溶性のエ
チレン性不飽和カルボン酸モノマー共重合体としては、
高分子凝集剤あるいは内添紙力剤等として一般的に用い
られているアクリルアミド、メタクリルアミドとアクリ
ル酸、メタクリル酸との共重合体、あるいはアクリルア
ミド、メタクリルアミドの部分加水分解物あるいはアク
リロニトリルのけん化物などを使用することができる。

【０００９】保護コロイドとしての水溶性のエチレン性
不飽和カルボン酸モノマー共重合体としては、アクリル
酸、メタクリル酸、あるいはそれらのナトリウム塩とア
クリルアミド、メタクリルアミドとの共重合体が適して
いる。さらに前記モノマー以外のビニルモノマーを水溶
性を損わない程度に共重合することもでき、マレイン
酸、ビニルスルホン酸、イタコン酸あるいはそれらの塩
類、Ｎ−メチロールアクリルアミド、ヒドロキシエチル
アクリレート、ビニルピロリドン等の水溶性ポリマーを
与えるモノマー類やスチレン、アクリロニトリル、メチ
ルメタクリレート等の非水溶性のポリマーを与えるモノ
マー類も水溶性を損わない程度の少量であれば共重合し
ても何等さしつかえない。しかしながらカルボキシル基
を全く含有していないポリマー、例えばアクリルアミド
のホモポリマー、メタクリルアミドのホモポリマー、あ
るいは一般的に使用される水溶性ポリマーであるポリビ
ニルアルコール、ＣＭＣ等を単独で用いた場合では、本
発明で目的とする均一径を有する架橋粒子が得られない
ばかりか反応中に凝集塊を生じたり、反応器の器壁に縮
合物が付着したり、粗大で不均一な粒子が生成して良好
な結果を与えない。

【００１０】また、保護コロイドの使用量としてはメラ
ミンとホルムアルデヒドとの水溶性初期縮合物またはメ
ラミンとホルムアルデヒドおよびメタノールとの水溶性
初期縮合物 100重量部に対して0.01〜30重量部、特に好
ましくは 0.1〜５重量部である。使用量が0.01重量部以
下だと樹脂粒子の保護コロイドとして少なすぎてその役
割を充分に果たすことができず、また30重量部以上にな
ると簡単な撹拌では均一に混合することが困難な場合が
多く適切でない。さらに保護コロイドは前もって水に溶
解させて水溶液として使用することもできる。

【００１１】本発明で用いられる有機酸等の硬化触媒と
しては、蓚酸、蟻酸、酢酸、コハク酸、リンゴ酸、クエ
ン酸、酒石酸等のカルボン酸類あるいはそのアンモニウ
ム塩類、パラトルエンスルホン酸、メタキシレンスルホ
ン酸等のスルホン酸類や塩酸、硫酸、硝酸あるいはその
アンモニウム塩類等が適しており、なかでも該水性液体
のｐＨの調整が容易な蓚酸、蟻酸、酢酸等のカルボン酸
類が好ましく、これらは前もって水に溶解させ水溶液と
して使用することが好ましい。またカルボン酸類以外の
酸あるいはそれらのアンモニウム塩を併用しても何等さ
しつかえない。

【００１２】本発明におけるメラミン樹脂架橋粒子生成
反応時のｐＨとしては５〜８が適している。ｐＨ5.0 以
下では反応速度が速く、均一な粒子径を有する架橋粒子
を得ることが困難であり、またｐＨ8.0 以上では反応が
遅すぎて目的とする架橋粒子を得るのに時間がかかりす
ぎ簡便かつ安価に該粒子を得ることができない。この場
合のｐＨの調整は、硬化剤として働く上記酸類にて行う
のが好ましいが、必ずしもこれに限定されない。

【００１３】反応温度は通常最も得やすい20〜70℃の温
度であり、好ましくは40〜60℃が適している。20℃以下
では反応が遅すぎて該粒子を得るのに時間がかかり実用
的でなく、70℃以上になると逆に反応が速すぎて均一な
径の架橋粒子を得るのが困難となる。

【００１４】本発明においては、縮合反応液が粒子析出
による白濁を呈した後、すなわち均一な粒子径を有する
メラミン樹脂架橋粒子が生成されたとき、架橋反応があ
まり進まない段階のうちにアルカリ性水溶液またはアル
カリ性溶媒にて反応液をｐＨ７〜14の範囲に調整する
か、あるいは該水溶液または該溶媒にて反応液をｐＨ７
〜14の範囲に調整すると共に架橋粒子を形成しているメ
ラミン樹脂縮合物を溶解あるいは膨潤させる物質を反応
液に投入して反応を完結させるが、この場合のメラミン
樹脂架橋粒子生成初期反応時にアルカリ性水溶液または
アルカリ性溶媒によって調整されるｐＨとしては７〜1
4、好ましくは８〜11が適しており、ｐＨ7.0 以下では
該粒子が多孔質状にならず単に粒径の均一な粒子になっ
てしまい、またｐＨ14.0以上では反応が遅すぎて目的と
する架橋粒子を得るのに時間がかかりすぎ簡便かつ安価
に該粒子を得ることができないと共に、該架橋粒子を形
成するメラミン樹脂本体が変性を起こし粒子に着色が認
められる場合がある。またこのときの反応温度は20℃以
上、好ましくは60℃以上が適しており、20℃以下では反
応が遅すぎて該粒子を得るのに時間がかかり実用的でな
い。

【００１５】上記の反応液をｐＨ７〜14の範囲に調整す
るのに用いるアルカリ性水溶液としては、アルカリ性を
呈する水溶液であればどのようなものでもよく、例えば
アルカリ金属水酸化物、アルカリ土類金属水酸化物、ア
ルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ
土類金属炭酸塩、アンモニア、尿素等の塩基性を有する
化合物の水溶液が上げられる。また、このアルカリ性水
溶液と同様の条件の下に投入して反応液をｐＨ７〜14の
範囲に調整するのに用いるアルカリ性溶媒としては、例
えばヒドラジン、有機アミンがあげられ、有機アミンと
してはトリメチルアミン、トリエチルアミン、ブチルア
ミン等のアルキルアミン類、ジメチルエタノールアミ
ン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、等の
アルカノールアミン類、エチレンジアミン、ジエチレン
トリアミン等の多価アミン、モルホリン等があげられ
る。

【００１６】さらに、本発明で用いるメラミン樹脂の縮
合物を溶解または膨潤せしめる物質としてはメタノー
ル、エタノール、ブタノール等のアルコール類もしくは
ジエチレングリコール、グリセリン等のグリコール類も
しくはメラミン−ホルムアルデヒド初期縮合物等があげ
られる。また、該物質の添加量としては必要最小限に押
えることが好ましく、通常添加前の全反応液 100重量部
に対して該物質を０〜 100重量部の範囲で用いる。

【００１７】本発明で用いる反応溶媒としては水が適し
ているが、それ以外にメタノール、エタノール等のアル
コール類やジエチレングリコール、グリセリンといった
水に混合可能な溶媒を併用することもできる。該溶媒は
縮合反応初期から水性混合溶媒として用いても何らさし
つかえない。

【００１８】本発明の製造法は通常の粒状重合の手法に
したがって行うことができ、撹拌の程度に応じて所望の
大きさの架橋粒子を得ることができる。通常、粒径 0.4
〜30μｍ程度のものが得られる。

【００１９】

【発明の効果】本発明は通常市販されている材料を使用
して製造できるため、得られる多孔質状メラミン樹脂架
橋粒子は安価に供給できるほか、粒子相互の凝集がな
く、均一な粒子径を有するのみならず、軽量な多孔状で
ありながら強度が強く、架橋体であるためメタノール、
エタノール等のアルコール類、キシレン、トルエン、酢
酸エチル、アセトン等の有機溶媒にも溶解、膨潤せず、
また 200℃にて加熱処理しても溶融、融着を生じない
等、耐熱性に優れ、軽量有機充填剤としてまたプラスチ
ックフイルムの滑り性向上剤や液晶表示装置用スペーサ
ー等の各種用途に有効に使用できる。

【００２０】

【実施例】以下、実施例によって本発明をさらに詳しく
説明する。

【００２１】実施例１ 撹拌機、還流冷却器、温度計、窒素ガス吹込み管を備え
た四つ口フラスコに水1275重量部、メタクリル酸75重量
部、アクリルアミド 150重量部、25％ＮａＯＨ水溶液96
重量部を仕込み、撹拌しながら窒素ガスを吹込んだ。30
分後に内容物を35℃とし、重合開始剤として過硫酸アン
モニウムと亜硫酸水素ナトリウムを投入して、所定時間
重合することによって、 105℃で３時間加熱処理したと
きの蒸発残分が16％である透明粘稠な共重合ポリマー水
溶液を得た。保護コロイドとしてのこの共重合ポリマー
水溶液９ｇと水 791ｇ、および繊維処理用のメチルエー
テル化メラミン樹脂水溶性初期縮合物（ (株) ホーネン
コーポレーション製、ＭＬ−７２５、固形分濃度73％、
メチルエーテル化度約50％）200ｇを簡単な撹拌機と還
流冷却器、および温度計を備えた四つ口フラスコに仕込
み、50〜 100ｒｐｍのゆるやかな回転数で撹拌して均一
な水性溶液とした後、50％酢酸水溶液 1.4ｍｌを投入し
てｐＨ5.8 に調整する。そののち60℃まで昇温して反応
を行ったところ、10分後に均一な粒子径を有するメラミ
ン樹脂架橋粒子の生成が見られ反応液が白濁した。その
後30分後に25％水酸化ナトリウム10ｍｌを加えて反応液
をｐＨ11.0とし、さらに60℃にて反応を継続して多孔質
状の架橋粒子懸濁液を得た。懸濁液を通常の濾別方法で
処理し、水洗して目的とする架橋粒子を得た。得られた
架橋粒子の顕微鏡写真を図１に示す。図１の写真からわ
かるように、粒子は均一な粒径を有し、粒子表面に多数
の小孔が認められる。

【００２２】実施例２ 実施例１で用いたメラミン樹脂水溶性初期縮合物（
(株) ホーネンコーポレーション製、ＭＬ−７２５）の
代りに、高分子実験学５巻「重縮合と重付加」神原周編
（共立出版）ｐ．４９０−４９１の方法により調製した
メチルエーテル化度約35％、固形分濃度80％のメラミン
樹脂を 200重量部使用した以外は実施例１と同一の条件
で反応を行い、60℃で10分間反応したところ反応液が白
濁した。その30分後に25％水酸化ナトリウム10ｍｌを加
えさらに60℃にて反応を継続したところ均一な粒子径を
有する多孔質状の架橋粒子を得た。

【００２３】実施例３ 実施例１と同様の条件で粒子生成反応を行ない、反応液
の白濁後30分後にモルホリン20ｍｌを加えてｐＨ 9.0と
し、さらに60℃にて反応を継続したところ均一な粒子径
を有する多孔質状の架橋粒子を得た。

【００２４】実施例４ ホルムアルデヒド水溶液 203.5ｇとメラミン 142ｇを撹
拌機と還流冷却器、および温度計を備えた四つ口フラス
コに仕込み、撹拌しながら85℃まで昇温し30分反応させ
た後、実施例１で用いた共重合ポリマー水溶液19.2ｇと
水1523ｇを加え、撹拌により均一な水性溶液とした後50
％酢酸水溶液 0.5ｍｌを投入してｐＨ5.8 に調整し、60
℃で反応を行ったところ60分後に均一な粒子径を有する
メラミン樹脂架橋粒子の生成が見られ反応液が白濁し
た。その30分後に25％水酸化ナトリウム10ｍｌを加え、
さらに60℃にて反応を継続して多孔質状の架橋粒子懸濁
液を得た。

【００２５】比較例１ 白濁後に25％水酸化ナトリウムを加えずにさらに60℃に
て反応を継続した以外は実施例１と同様の条件で粒子生
成反応を行なったところ、多孔質状を示さない単に均一
な粒子径を有する真球状の架橋粒子を得た。得られた架
橋粒子の顕微鏡写真を図２に示す。図１の架橋粒子と比
較して表面平滑で光沢を有していた。

【００２６】比較例２ 実施例１で用いた共重合ポリマー水溶液の代りにアクリ
ルアミドホモポリマーの水溶液（10重量％）を14ｇ用い
た以外は実施例１と同様に反応を行ったところ、反応途
中で凝集が始まり、最終的にはひとつの大きな凝集塊と
なった。

【００２７】比較例３ 実施例３で使用した共重合ポリマー水溶液の代りに市販
のポリビニルアルコール（ (株) クラレ製、ＰＶＡ−２
１７）の10％水溶液を用いた以外は実施例３と同様に反
応を行ったところ、一部に凝集塊を生じ、架橋粒子も幅
広い分布を有する不均一な粒子径であった。

【００２８】［粒子の白色度］表１に本発明によって得
られた多孔質状粒子と、それに対応して同じ粒径を持つ
真球状粒子の白色度を示した。数値はハンター白度であ
る。これらの測定は日本電色工業（株）製測色色差計Ｚ
−１００１ＤＰ型を用いて行った。 表１からわかるように多孔質にすることにより、白色
度が向上することがわかる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１で得られた多孔質状のメラミン樹脂架
橋粒子の構造を示す顕微鏡写真、

【図２】比較例１で得られた真球状のメラミン樹脂架橋
粒子の構造を示す顕微鏡写真である。これらの顕微鏡写
真は倍率 400倍で立体感を出すため微分干渉顕微鏡（オ
リンパス（株）製、ＢＨ−２）を用いて撮影した。

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 メラミンとホルムアルデヒドとの水溶性
   初期縮合物またはメラミンとホルムアルデヒドおよびメ
   タノールとの水溶性初期縮合物を、カルボキシル基を含
   む水溶性ポリマーあるいは水溶性のエチレン性不飽和カ
   ルボン酸モノマー共重合体を含む水溶性液体中で、有機
   酸等の硬化触媒の存在下にてｐＨ５〜８の範囲に調整
   し、20〜70℃の温度でさらに縮合反応を進めるに際し、
   該反応液が粒子析出による白濁を呈した後、アルカリ性
   水溶液またはアルカリ性溶媒にて反応液をｐＨ７〜14の
   範囲に調整するか、あるいは該調整反応液に、該粒子を
   形成するメラミン樹脂の縮合物を溶解または膨潤させる
   物質を投入し、さらに反応を継続することを特徴とする
   均一な粒子径を有する多孔質状のメラミン樹脂架橋粒子
   の製造法。
2. 【請求項２】 カルボキシル基を含む水溶性ポリマーが
   アクリルアミドおよび／またはメタクリルアミドの重合
   体の部分加水分解物もしくはアクリロニトリル重合体の
   けん化物であることを特徴とする請求項１記載の多孔質
   状のメラミン樹脂架橋粒子の製造法。
3. 【請求項３】 水溶性のエチレン性不飽和カルボン酸モ
   ノマー共重合体がアクリル酸および／またはメタクリル
   酸あるいはそれらのナトリウム塩とアクリルアミドおよ
   び／またはメタクリルアミドとの共重合体であることを
   特徴とする請求項１記載の多孔質状のメラミン樹脂架橋
   粒子の製造法。
4. 【請求項４】 メラミン樹脂の縮合物を溶解または膨潤
   せしめる物質がメタノール、エタノール、ブタノール等
   のアルコール類もしくはジエチレングリコール、グリセ
   リン等のグリコール類もしくはメラミン−ホルムアルデ
   ヒド初期縮合物であることを特徴とする請求項１記載の
   多孔質状のメラミン樹脂架橋粒子の製造法。
5. 【請求項５】 メラミンとホルムアルデヒドとの水溶性
   初期縮合物またはメラミンとホルムアルデヒドおよびメ
   タノールとの水溶性初期縮合物を、カルボキシル基を含
   む水溶性ポリマーあるいは水溶性のエチレン性不飽和カ
   ルボン酸モノマー共重合体を含む水性液体中で、有機酸
   等の硬化触媒の存在下にてｐＨ５〜８の範囲に調整し、
   20〜70℃の温度でさらに縮合反応を進めるに際し、該反
   応液が粒子析出による白濁を呈した後、アルカリ性水溶
   液またはアルカリ性溶媒にて反応液をｐＨ７〜14の範囲
   に調整するか、あるいは該調整反応液に、該粒子を形成
   するメラミン樹脂の縮合物を溶解または膨潤させる物質
   を投入し、さらに反応を継続することによって得られる
   均一な粒子径を有する多孔質状のメラミン樹脂架橋粒
   子。