JPH0776272B2 - 高分子微粒子の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高分子微粒子の製造方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のポリウレタン、ポリウレア樹脂か
らなる微粒子の製造としては、例えば特公昭５６−９５
３１号公報に示されているように、着色剤、ポリオール
樹脂、及び多価イソシアネート化合物からなる混合物
に、親水性の溶剤（水に対する溶解度が５０％以上）を
１０〜１００重量％添加した後、水中に乳化せしめ、凝
塊物を生じる以前に多価アミンを添加して製造する方法
がある。

【０００３】親水性の溶剤を用いることにより分散質の
乳化を容易にし得、乳化と同時に親水性溶剤を水中に移
行させて微粒子中の残留溶剤を少なくすることにより、
微粒子の機械的強度を向上させている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記方
法には次のような欠点があった。すなわち、 １．乳化と同時に親水性溶剤を水中に移行させるため、
分散質（乳化樹脂）の粘度が上がり微粒化が停止してし
まう。これにより、生成する粒子の粒子径は３０μｍ以
上となり、それ以下の粒子径を有するような小さい粒子
の製造は困難であった。

【０００５】２．親水性溶剤のうちアルコールのような
ＯＨ基を含む溶剤は、イソシアネートと反応するため、
混合状態で置いておくわけにいかず、使用する溶剤の種
類が限定されるなど、操作上大きな制約があった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような従
来の問題点に着目してなされたものである。即ち、本発
明の高分子微粒子の製造方法は、ポリウレタン、ポリウ
レア樹脂からなる高分子微粒子の製造において、ポリオ
ール樹脂と多価イソシアネート化合物及び／又はウレタ
ンプレポリマーを、水に対する溶解度が１重量％以上５
０重量％未満の溶剤と混合させたのち、混合液を乳化
剤、保護コロイド剤を単独又は併用にて添加した水中へ
乳化分散させて硬化せしめる方法である。

【０００７】［手段を構成する要件］ １．ポリオール樹脂としては、ポリエーテル樹脂、ポリ
カーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、
ポリブタジエン樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂等
の、分子量１００〜１，０００，０００の水酸基含有樹
脂が挙げられる。 ２．多価イソシアネート化合物としては、トリレンジイ
ソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ナ
フタレンジイソシアネート、トリジンジイソシアネー
ト、ヘキサメチレンジイソシアネート、キシリレンジイ
ソシアネート、イソホロンジイソシアネート、メチルシ
クロヘキサンジイソシアネート、シクロヘキシルメタン
ジイソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネ
ート、ヘキサメチレントリイソシアネート、ポリメチレ
ンポリフェニルイソシアネート、及びこれらの２量体、
３量体、変性体等が挙げられる。

【０００８】３．ウレタンプレポリマーとしては、公知
のポリオール樹脂に上述の多価イソシアネートを過剰に
反応させて得られる末端イソシアネートのものが挙げら
れる。このようなウレタンプレポリマーをポリオール樹
脂と多価イソシアネート化合物と併用すれば、前記多価
イソシアネート化合物と水との反応を抑えることができ
る。

【０００９】なお、ウレタンプレポリマーは単独で使用
してもよいし、他のウレタンプレポリマーと併用しても
よいし、あるいは多価イソシアネート化合物と併用して
も構わない。

【００１０】４．高分子微粒子の製造過程において着色
剤を混入し、着色高分子微粒子としても構わない。着色
剤を混合する段階としては、ポリオール樹脂に混練した
のち多価イソシアネート化合物を加えるか、あるいはポ
リオール樹脂、多価イソシアネート化合物、着色剤を同
時に混合する等、どのような方法を採っても構わない。
着色剤としては、公知の無機顔料、有機顔料、染料等が
挙げられ、これを単独ないしは併用して使用する。

【００１１】５．溶剤としては、常温で水に対する溶解
度が１重量％以上５０重量％未満である、エチルエーテ
ル、フルフラール等のエーテル類；メチルエチルケト
ン、メチルプロピルケトン等のケトン類；蟻酸メチル、
蟻酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル等のエステル類；
塩化メチレン等のハロゲン化炭化水素などを使用する。
前記溶剤の使用割合は、樹脂量に対し１０〜２００重量
％であるが、これによって限定されるものではない。

【００１２】６．水に乳化時使用する乳化剤は、公知の
アニオン活性剤、カチオン活性剤、ノニオン活性剤が単
独あるいは併用にて使用可能である。また、保護コロイ
ド剤としては、カルボキシメチルセルロース、ポリビニ
ルアルコール、ポリアクリル酸ソーダ、ゼラチン等が単
独あるいは併用にて使用可能である。前記乳化剤、保護
コロイド剤は、どちらか一方を使用してもよいし、両者
を併用してもよい。

【００１３】乳化剤の使用割合には、特に限定はない
が、通常は全系に対して１〜５重量％、保護コロイド剤
の使用割合としては、全系に対して５〜２０重量％であ
る。

【００１４】７．水中にて分散させた微粒子が硬化した
のち、該微粒子の中の溶剤をさらに除去するために、水
を使って前記溶剤を抽出することが好ましい。この水へ
の抽出に関しては、微粒子の硬化途中または終了後に水
を添加することによって溶剤の抽出量を増加させてもよ
く、また微粒子と水を分離したのち、該微粒子に新たな
水を添加して抽出してもよい。

【００１５】このようにして得られた高分子微粒子分散
液から、通常の方法で水分を分離することにより高分子
微粒子を得ることができる。このような方法で製造した
微粒子においては、イソシアネートと水によるポリウレ
ア結合、及び活性水酸基とイソシアネートによるウレタ
ン結合が生成することになる。また、得られた高分子微
粒子の用途には特に限定はないが、塗料用として好適に
使用し得る。

【００１６】

【作用】１．溶剤は樹脂の乳化を容易にするために必要
である。常温における水への溶解度が１重量％以上５０
重量％未満の溶剤を選択することにより、分散質の粘度
はそれほど上がらないため微粒化の停止といった弊害は
起こり得ず、微粒化が進行し、平均粒子径３０μｍ以下
の微粒子の製造も容易となる。また、生成した微粒子中
に該溶剤が残存しても、これを水で容易に抽出すること
ができる。さらに、アルコールのような親水性溶剤は使
用しないので、大きな制約なしに操作できる。

【００１７】平均粒子径３０μｍ以下といった小さい粒
子径を持つ微粒子は、塗料に使用した場合において、隠
蔽力に優れている、つや消し効果に優れている、といっ
たメリットがあり、より小さい微粒子を製造することに
大きな意義がある。

【００１８】水への溶解度が１重量％未満である溶剤を
使用すると、該溶剤の水への抽出が僅かであり多量の水
を必要とし、また抽出時間も多くかかる。水への溶解度
が５０重量％以上である溶剤を使用すると、該溶剤を乳
化と同時に水中に移行させるため分散質（乳化樹脂）の
粘度が上がり、微粒化が停止して粒子径の小さい粒子が
できにくくなる。常温における水への溶解度が５〜３０
重量％である溶剤を使用することが好ましい。

【００１９】２．溶剤が生成する微粒子中に残留する
と、該微粒子の機械的強度が低下し、逆に溶剤の残留が
少なくなると機械的強度は向上する。即ち、生成する微
粒子に残存する溶剤を水中に抽出することにより、微粒
子の機械的強度を向上させることができる。

【００２０】

【実施例】本発明をより一層明瞭にするために、以下に
実施例を挙げて説明するが、本発明はこれによって限定
されるものではない。

【００２１】実施例１ ポリオール樹脂としてポリエーテル樹脂（分子量１，０
００、商品名；エクセノール１０１０、旭硝子（株）
製）６００重量部（以下、単に「部」という）、ヘキサ
メチレンジイソシアネート１５０部および有機錫系反応
促進剤（ジブチルチンジラウレート）０．１部を用いて
予備重合を行い、ウレタンプレポリマーを調製した。

【００２２】調製したウレタンプレポリマー５００部
を、カーボンブラック３０部、顔料分散剤２部、酢酸エ
チル（水に対する溶解度は８．０８重量％（２５℃））
２００部と混合しローラーミルで混練した。これを、２
０部のアニオン系乳化剤を含む５％ポリビニルアルコー
ル水溶液２，０００部中に入れ、ディスパーを用い撹拌
乳化した。なお、ディスパーの回転数は３，０００〜
４，０００ｒｐｍである。乳化後５時間撹拌を続け、微
粒子を硬化せしめ、黒色微粒子が生成した。

【００２３】さらに、前記微粒子と分散媒とを分離し、
微粒子の方を水２，０００部の中に入れて、該微粒子に
含まれる溶剤を抽出した。このようにして、平均粒子径
１９μｍの黒色微粒子を含む分散液を得た。

【００２４】生成した前記微粒子を再度分散液より分離
するとともに、２液型ウレタン塗料に分散し、ＡＢＳ樹
脂板表面に塗布して硬化させ、３Ｈの鉛筆を用いて引掻
きテストを行なったところ、微粒子の破壊による塗膜の
キズや汚れは発生しなかった。

【００２５】比較例１ 酢酸エチルを使用する代わりに、アセトン（水に対して
非常によく溶ける）を使用したという以外は実施例１と
同様にして実験を進めたところ、実施例１で得られた微
粒子の約４倍の平均粒子径を有する微粒子、つまり平均
粒子径７５μｍの微粒子が得られた。

【００２６】実施例２ 実施例１と同様に調整したウレタンプレポリマー５００
部を、カーボンブラック３０部、顔料分散剤２部、メチ
ルエチルケトン（水に対する溶解度２７．０％（２５
℃））２００部と混合し、ローラーミルで混練した。

【００２７】この混合液を、２０部のアニオン系乳化剤
を含む５％ポリビニルアルコール水溶液２，０００部中
に添加し、ディスパーを用いて撹拌乳化した。なお、デ
ィスパーの回転数は３，０００〜４，０００ｒｐｍであ
る。

【００２８】乳化後５時間撹拌を続け、微粒子を硬化せ
しめ、黒色微粒子が生成した。

【００２９】さらに、前記微粒子と分散媒とを分離し、
微粒子の方を水２，０００部の中に添加し、該微粒子の
中に含まれる溶剤を抽出した。

【００３０】このようにして、平均粒子径２３μｍの黒
色微粒子を含む分散液を得た。

【００３１】生成した黒色微粒子を実施例１と同様にし
て引き掻きテストを実施したところ、微粒子の破壊によ
る塗膜のキズや汚れは発生しなかった。

【００３２】実施例３ ポリオール樹脂としてポリエーテル樹脂（分子量２，０
００、商品名；エクセノール２０２０、旭硝子（株）
製）５００部、ヘキサメチレンジイソシアネート１８０
部および有機錫系反応促進剤（ジブチル錫ジラウレー
ト、試薬一級）０．１部を用いて予備重合を行い、ウレ
タンプレポリマーを調製した。

【００３３】調製したウレタンプレポリマー３００部
を、カーボンブラック２５部、顔料分散剤２部、酢酸エ
チル（水に対する溶解度は８．０８重量％（２５℃））
３００部、ヘキサメチレンジイソシアネート３量体１７
０部と混合しローラーミルで混練した。これに、ポリエ
ステル樹脂（分子量１，０００、商品名；ニッポラン４
００２、日本ポリウレタン（株）製）３０部を混合した
のち、３０部のアニオン系乳化剤を含む５％ポリビニル
アルコール水溶液３，０００部中に入れ、ディスパーを
用い撹拌乳化した。なお、ディスパーの回転数は３，０
００〜４，０００ｒｐｍである。

【００３４】乳化後５時間撹拌を続け、微粒子を硬化せ
しめ、黒色微粒子が生成した。

【００３５】さらに、前記微粒子と分散媒とを分離し、
微粒子の方を、水３，０００部の中に入れて、該微粒子
に含まれる溶剤を抽出した。このようにして、平均粒子
径１８μｍの黒色微粒子を含む分散液が得られた。

【００３６】生成した前記微粒子を実施例１と同様にし
て、引き掻きテストを実施したところ、微粒子の破壊に
よる塗膜のキズや汚れは発生しなかった。

【００３７】実施例４ ポリオール樹脂としてポリエーテル樹脂（分子量２，０
００、商品名；エクセノール２０２０、旭硝子（株）
製）３００部と、酸化チタン（着色剤）１５０部、顔料
分散液３部、酢酸エチル（水に対する溶解度は８．０８
重量％（２５℃））２００部と混合し、ローラーミルで
混練した。これに、トリレンジイソシアネート２００部
及び有機錫系反応促進剤（ジブチル錫ジラウレート）
０．１部を混合したのち、３０部のアニオン系乳化剤を
含む１０％ポリビニルアルコール水溶液３，０００部中
に入れ、ディスパーを用い撹拌乳化した。なお、ディス
パーの回転数は３，０００〜４，０００ｒｐｍである。

【００３８】乳化後６時間撹拌を続け、微粒子を硬化せ
しめ、白色微粒子が生成した。

【００３９】さらに、前記微粒子と分散媒とを分離し、
微粒子の方を、水３，０００部の中に入れて、該微粒子
に含まれる溶剤を抽出した。このようにして、平均粒子
径２０μｍの白色微粒子を含む分散液が得られた。

【００４０】生成した前記微粒子を実施例１と同様にし
て、引き掻きテストを実施したところ、微粒子の破壊に
よる塗膜のキズや汚れは発生しなかった。

【００４１】

【発明の効果】本発明により、優れた機械的強度を有
し、粒子径の小さい高分子微粒子の製造が可能となっ
た。また、使用する溶剤が限られることなく大きな制約
なしに操作できる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポリウレタン、ポリウレア樹脂からなる
   高分子微粒子の製造において、ポリオール樹脂と多価イ
   ソシアネート化合物及び／又はウレタンプレポリマー
   を、水に対する溶解度が１重量％以上５０重量％未満の
   溶剤と混合させたのち、混合液を乳化剤、保護コロイド
   剤を単独又は併用にて添加した水中へ乳化分散させて硬
   化せしめることを特徴とする高分子微粒子の製造方法。