JP3260684B2 - 狭い粒度分布および低い多孔度を有するポリアミドの沈殿粉末の製造方法および該沈殿粉末の使用 - Google Patents
狭い粒度分布および低い多孔度を有するポリアミドの沈殿粉末の製造方法および該沈殿粉末の使用Info
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Description
粒度および低い多孔度を有するポリアミドの沈殿粉末の
製造方法である。
学薬品耐性ならびに極めて良好な機械的特性により優れ
ている。この場合例えばドイツ国特許出願公開第290
6647号明細書によりエタノール溶液から再沈殿によ
り得られる粉末は、その加工挙動に関して、例えばドイ
ツ国特許出願公開第1570392号明細書により粉砕
工程から得られるような生成物よりも優れている。とい
うのは沈殿により、より球形で、ひいてはより良好に流
動化可能な粒子が生じるからである。さらに例えばドイ
ツ国特許第2855920号明細書により得る粉砕粉末
は広い粒度分布を有し、これは高い分級コストを必要と
する。沈殿粉末のもう1つの利点は分子量の変化の幅が
広い(ηrel=1.5〜2.0)ことにあり、これに対
して粉砕粉末はηrel<1.7の場合にのみ経済的に製
造することができる。
沈殿法は、該方法によりBET表面積により表される低
い多孔度を有する緻密な粉末を製造するべき場合には技
術的限界にぶつかる。このことは特に100μm未満の
粒子割合が90%を上回る微粉末に該当し、特にダスト
の主要な割合d<32μmをふるいおよび分級によりほ
とんど分離できない場合に該当する。この割合は比較的
粗い沈殿粉末の場合にはそれほど顕著ではない。粒子の
上限63μm、一部は40μm未満も有する粉末が必要
な場合には、該粉末を1つまたは複数の分級工程で、沈
殿および乾燥した粗粉末から分離しなくてはならない。
粗粉末中に存在する微細な割合<32μmは微粉末の場
合に有効粒子の収量を限定する。確かにドイツ国特許出
願公開第3510689号明細書によれば、低い溶解温
度を適用することにより極めて均一な粒度を有する微粉
末を得ることが可能であるが、該生成物は通常低いかさ
密度および高いBET表面積を特徴とし、かつ従って比
較的流動性が劣る。さらに記載によれば該粉末はそのB
ET表面積により確認される低い多孔度を有している。
ドイツ国特許出願公開第4421454号明細書により
狭い粒度分布および低い多孔度を有するポリアミド沈殿
粉末を製造することができる。しかし該方法では極めて
微細なポリアミド粉末はその後の粉砕工程により得られ
ている。例えば流動層被覆のために使用される比較的粗
い粉末は、60〜150μmの高い割合を有し、これら
の場合ダスト割合以外に250μを越える粗粒もまたふ
るいにより分離しなくてはならない。
は、狭い粒度分布を有する緻密な粉末を提供し、ひいて
は有利には分級が不要となるか、または少なくともふる
いないしは分級による分類の際により高い収量を達成し
うるような、修正を加えた沈殿方法を提供することであ
る。さらに該粉末はBET表面積により確認される、低
い多孔度を有しているほうがよい。
圧下で1〜3個の炭素原子を有する脂肪族アルコールに
ポリアミドを溶解し、沈殿することなく核が形成される
まで温度を低下させ、引き続き第2工程で過飽和までさ
らに温度を低下させ、かつ沈殿後に懸濁液を乾燥させる
ことにより、少なくとも10個の炭素原子を有するラク
タムないしはω−アミノカルボン酸ないしはその都度少
なくとも10個の炭素原子を有するジアミンおよびジカ
ルボン酸からなるポリアミドまたは前記のモノマーから
なるコポリアミドを再沈殿させることを特徴とする、狭
い粒度分布および低い多孔度を有するポリアミドの沈殿
粉末の製造方法により解決される。
ル溶液からホモポリアミドまたは均質な組成のコポリア
ミドを再沈殿させて緻密な粉末を得ることができ、該粉
末のかさ密度は比較可能な粒度分布の場合、ドイツ国特
許出願公開第3510689号明細書による生成物の値
を上回る。ドイツ国特許出願公開第3510690号明
細書から公知の、135〜165℃、有利には140〜
155℃のポリアミドのための溶解温度、冷却速度10
K/h、有利には10〜25K/hを、同様に調整し、
具体的な個々の場合においてその都度のポリアミドおよ
び高い空時収率を目指すことを顧慮した場合に望まし
い、10%以上、有利には15%以上のポリアミド濃度
のために必要な溶解温度は前実験により確認することが
できる。しかし意外にも、狭い粒度分布を有するポリア
ミド粉末は、実際の沈殿の前に10〜120分間、有利
には30〜90分間の核形成段階を先行させると生じる
ことが判明し、該核形成段階ではPA溶液は光学的に清
澄なままで、かつ発熱性の結晶化は観察されない。この
ためにアルコール溶液をその後の沈殿温度より2K〜2
0K、有利には5K〜15K高い等温で前記の時間にわ
たり十分に撹拌し、かつ次いで温度を前記の冷却速度
で、できる限り一定に保つべき沈殿温度に低下させる。
小さい平均粒度を得るべき場合には、目標とする平均粒
度を顧慮すると、ドイツ国特許出願公開第351069
1号明細書による高い撹拌機回転数は有利である。適切
な撹拌容器は当業者には公知である。有利には櫂形撹拌
機を使用する。
質ポリアミドを使用することができ、特に適切なポリア
ミドは例えば炭素原子数10個以上を有するラクタムの
ポリマーないしは相応するω−アミノカルボン酸の重縮
合体ならびにその都度10個以上の炭素原子を有する脂
肪族ジアミンとジカルボン酸との重縮合体および前記モ
ノマーからなるコポリアミドである。有利には加水分解
的に重合したPA12を使用する。
したポリアミドと同様に適切である。0.5%m−クレ
ゾール溶液中DIN53727により測定した該ポリア
ミド溶液の相対粘度は1.4〜2.0、有利には1.5
〜1.8である。
原子を有する脂肪族アルコールにポリアミドを溶解し、
沈殿することなく核を形成するまで温度を低下させ、引
き続き第2工程で過飽和までさらに温度を低下させ、か
つ沈殿後に懸濁液を乾燥することにより、少なくとも1
0個の炭素原子を有するラクタムないしはω−アミノカ
ルボン酸ないしはその都度少なくとも10個の炭素原子
を有するジアミンおよびジカルボン酸からなるポリアミ
ドまたは前記モノマーからなるコポリアミドを再沈殿さ
せることを特徴とするポリアミド被覆粉末の製造方法で
ある。
ノールに、130〜165℃で、有利には135〜15
5℃で溶解する。次いで等温で100〜130℃で沈殿
を実施し、その際予め核形成段階を沈殿温度より2〜2
0℃、有利には5〜15℃高く保つ。核形成段階では温
度を10分〜2時間、有利には30〜90分間一定に保
つ。ポリアミドとして特にポリラウリンラクタムが適切
である。
μm、少なくとも90%の割合が90μm未満、最大1
0%が32μm未満であり、かつ400g/lを上回る
かさ密度ないしは10m2/gを下回るBET表面積を
有するポリアミドの沈殿粉末を製造することができる。
することができる。低い沈殿温度は比較的粗い粒子およ
び低いBET表面積につながる。核形成温度に関しては
次のことが該当する:値が低下するとBET表面積がさ
らに低下し、ならびに粗い割合がさらに低下する(D
0.9)。
つまりそれぞれの物質に固有の境界値以下で、差D0.
9〜D0.1は減少し、次いで最適条件の通過後に再度
広くなる。撹拌機の回転数と一緒に、平均粒度、幅およ
びBET表面積を調整するための3つの自由度を使用で
きる。
D0.9〜D0.1の有利な粒度分布は<60μm、特
に有利には<50μmである。
0.1はPA12の場合65μm〜70μmを上回る。
コイル被覆塗料のための添加剤として使用することがで
きる。記載の種類の該ポリアミド粉末は静電吹付法によ
る、または流動層被覆法による金属被覆のために使用す
ることができる。
公開第3510689号明細書、同3510690号明
細書、3510691号明細書参照)、例えば安定剤、
後縮合触媒または顔料は既に溶解工程で、核形成段階の
前に、または沈殿させて懸濁液にした後で添加してもよ
い。核形成および沈殿段階の間は添加剤を供給するべき
ではない。というのはさもないと両方の段階で温度を等
温にすることが保証できないからである。反応器中の熱
的な不均一性はこの両方の段階でできる限り避けなくて
はならない。というのはこのことは広い粒度分布および
高い温度での早すぎる沈殿の危険と結びついているから
であり、このことは極めて高いBET表面積(15〜2
0m2/gを上回る)を有する容積の大きい粉末形成に
つながる。
特許出願公開第3510689号明細書またはドイツ国
特許出願公開第3510690号明細書に記載の方法に
より実施する。
遠心風力分級装置(Zentrifugalrad-Windschichter)で行
う。
ることなく詳しく説明する。粒度分布はふるいならびに
レーザー光線中での光の散乱により確認する(マルベル
ンマスターサイザー(Malvern Mastersizer)S/0〜9
00μm)。内部表面積はブルナウアー−エメット−テ
ラー(BET)による窒素の吸着により測定する。
ザー回析による積分粒子分布、 D0.5(μm):50%が記載の直径未満である、レー
ザー回析による積分粒子分布、 D0.9(μm):90%が記載の直径未満である、レー
ザー回析による積分粒子分布、 平均値:レーザー回析による体積配分から得られたも
の、 幅:積分分布関数のD0.9およびD0.1の通過の差。
90号明細書による、重合調節しなかったPA12の1
工程の再沈殿(本発明によらず) 溶液の相対粘度1.62および末端基含量COOH75
ミリモル/kgおよびNH269ミリモル/kgを有す
る、加水分解的重合により製造した、重合調節しなかっ
たPA12 400kgを、2−ブタノンおよび1%水
含量で変性したエタノール2500lと一緒に5時間以
内に3m3の撹拌容器(直径=160cm)中で145
℃にし、かつ撹拌下(櫂型撹拌機、直径=80cm、回
転数85rpm)に該温度で1時間放置する。引き続き
ジャケット温度を124℃に低下させ、かつエタノール
を連続的に留去しながら冷却速度25K/hで同じ撹拌
機回転数で内部温度を125℃にする。その後、熱の発
生により認識可能な沈殿が109℃で始まるまで、同じ
冷却速度でジャケット温度を内部温度よりも2K〜3K
低く保つ。内部温度が109.3℃を越えない限り蒸留
速度を高くする。20分後に内部温度は低下し、このこ
とが沈殿の終了を示す。さらなる留去およびジャケット
を介した冷却により懸濁液の温度を45℃にし、かつ次
いで該懸濁液を櫂形乾燥機(Schaufeltrockner)に移す。
エタノールを70℃/500ミリバールで留去し、かつ
引き続き残留物を20ミリバール/86℃で3時間、後
乾燥する。
54号明細書による、重合調節したPA12の1工程の
再沈殿(本発明によらず) ドデカンジ酸1部/LL100部の存在下でLLの加水
分解的重合により得られたPA12顆粒で例1を繰り返
す:ηrel=1.60、[COOH]=132ミリモル
/kg、[NH2]=5ミリモル/kg。
解、沈殿および乾燥条件は例1に相当する。
ラクションに分類する:
で、以下の方法パラメータで例2を繰り返す。
発明によらず) 例1と同様に、1,10−デカンジアミンおよびセバシ
ン酸の重縮合により得られた、以下の特性データを有す
るPA1010モデル400kgを再沈殿させる:η
rel=1.84、[COOH]=62ミリモル/kg、
[NH2]=55ミリモル/kg。
する: 沈殿温度:120℃、沈殿時間:2時間、撹拌機回転
数:90rpm。
発明によらず) 例1と同様に、1,10−デカンジアミンおよびドデカ
ンジ酸の重縮合により得られた、以下のデータを有する
PA1012顆粒モデル(Granulatmuster)400kgを
再沈殿させる:ηrel=1.76、[COOH]=46
ミリモル/kg、[NH2]=65ミリモル/kg。
する: 溶解温度:155℃、沈殿温度:123℃、沈殿時間:
40分、撹拌機回転数:110rpm。
発明によらず) 例6を以下の点を変更して繰り返す: 沈殿温度:125℃、沈殿時間:60分。
発明によらず) 例4を以下の点を変更して繰り返す: 沈殿温度:128℃、沈殿時間:90分。
発明によらず) 例1と同様に、1,10−デカンジアミンおよびドデカ
ンジ酸の重縮合により得られた、以下のデータを有する
PA1212顆粒モデル400kgを再沈殿させる:η
rel=1.80、[COOH]=3ミリモル/kg、
[NH2]=107ミリモル/kg。
する: 溶解温度:155℃、沈殿温度:117℃、沈殿時間:
60分、撹拌機回転数:110rpm。
工程の再沈殿(本発明による) 相対溶液粘度1.62および末端基含量COOH75ミ
リモル/kgおよびNH269ミリモル/kgを有す
る、加水分解的重合により製造した、重合調節しなかっ
たPA12 400kgを、2−ブタノンおよび1%水
含量で変性したエタノール2500lと一緒に5時間以
内に3m3の撹拌容器(直径=160cm)中で145
℃にし、かつ撹拌下(櫂型撹拌機、直径=80cm、回
転数=49rpm)に該温度で1時間放置する。引き続
きジャケット温度を124℃に低下させ、かつエタノー
ルを連続的に留去しながら冷却速度25K/hで同じ撹
拌機回転数で内部温度を125℃にする。その後同じ冷
却速度でジャケット温度を内部温度よりも1Kないし3
K低く保つ。内部温度を同じ冷却速度で117℃にし、
かつ次いで60分間一定に維持する。次いでさらに冷却
速度40K/hで留去し、かつこうして内部温度を11
1℃にする。この温度で、熱の発生により認識できる沈
殿が開始する。内部温度が111.3℃を越えない限り
蒸留速度を高める。25分後に内部温度は低下し、これ
は沈殿の終了を示す。さらなる留去およびジャケットを
介した冷却により該懸濁液の温度を45℃にし、かつ次
いで該懸濁液を櫂型乾燥機に移す。エタノールを70℃
/400ミリバールで留去し、かつ残留物を引き続き2
0ミリバール/86℃で3時間、後乾燥する。
工程の再沈殿 例10を第1表に記載の撹拌機回転数で繰り返す。
の際に達成可能な高いかさ密度を示している。
工程の再沈殿 例10を、ドデカンジ酸1部/LL100部の存在下で
加水分解的なLLの重合により得られた、PA12顆粒
で繰り返す:ηrel=1.61、[COOH]=138
ミリモル/kg、[NH2]=7ミリモル/kg。
温度ならびに粉末特性を第2表に記載する。これらの例
は例2〜4と比較可能であり、かつ狭い粒子分布と同時
に、高いかさ密度および通例低いBET表面積により認
識可能な緻密な粒子特性を表している:例14および1
5は低い沈殿温度の場合の、極めて小さいBET表面積
を有する比較的粗い粒子への粒子スペクトルの経過を表
す。例16〜27は、核形成段階を先行させると、同じ
沈殿温度でも平均粒度ならびに粒子の上限が低下するこ
とを明らかにしている。
ン酸の重縮合により得られた、次のデータを有するPA
1010モデル400kgを再沈殿させる:ηrel=
1.84、[COOH]=62ミリモル/kg、[NH
2]=55ミリモル/kg。
更する: 溶解温度:155℃、核形成温度/時間:128℃/6
0分、沈殿温度:120℃、沈殿時間:1時間、撹拌機
回転数:90rpm。
ンジ酸の重縮合により得られた、次のデータを有するP
A1012顆粒モデル400kgを再沈殿させる:η
rel=1.76、[COOH]=46ミリモル/kg、
[NH2]=65ミリモル/kg(例4と同様)。
更する: 溶解温度:155℃、核形成温度:141℃、沈殿温
度:123℃、沈殿時間:40分、撹拌機回転数:11
0rpm。
ンジ酸の重縮合により得られた、次のデータを有するP
A1212顆粒モデル400kgを再沈殿させる:η
rel=1.80、[COOH]=3ミリモル/kg、
[NH2]=107ミリモル/kg。
する: 溶解温度:155℃、核形成温度:123℃、核形成時
間:60分、沈殿温度:117℃、沈殿時間:60分、
撹拌機回転数:110rpm。
Claims (7)
- 【請求項1】 得られた粉末が粒子上限100μmを有
し、少なくとも90%の割合が90μm未満、最高で1
0%が32μm未満であり、かつ400g/lを上回る
かさ密度ないしは10m2/gを下回るBET表面積を
有するポリアミドの沈殿粉末の製造方法において、1〜
3個の炭素原子を有する脂肪族アルコールに加圧下でポ
リアミドを溶解し、沈殿することなく核が形成されるま
で温度を低下させ、引き続き第2工程で過飽和までさら
に温度を低下させ、かつ沈殿後に懸濁液を乾燥すること
により、少なくとも10個の炭素原子を有するラクタム
ないしはω−アミノカルボン酸ないしはその都度少なく
とも10個の炭素原子を有するジアミンおよびジカルボ
ン酸からなるポリアミド、または前記のモノマーからな
るコポリアミドを再沈殿させることを特徴とする、ポリ
アミドの沈殿粉末の製造方法。 - 【請求項2】 アルコールとしてエタノールを使用し、
ポリアミドを130〜165℃で溶解し、かつ沈殿を1
00〜130℃の等温で実施し、この場合予め核形成段
階を沈殿温度より2〜20℃高く保つ、請求項1記載の
方法。 - 【請求項3】 ポリアミドを135〜155℃で溶解す
る、請求項1または2記載の方法。 - 【請求項4】 核形成段階を沈殿温度より5〜15℃高
く保つ、請求項1から3までのいずれか1項記載の方
法。 - 【請求項5】 核形成段階で温度を10分〜2時間一定
に保つ、請求項1から4までのいずれか1項記載の方
法。 - 【請求項6】 核形成段階で温度を30〜90分間一定
に保つ、請求項1から5までのいずれか1項記載の方
法。 - 【請求項7】 ポリアミドとしてポリラウリンラクタム
を使用する、請求項1から6までのいずれか1項記載の
方法。
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