WO2006083041A1 - 熱発泡性マイクロスフェアー及びその製造方法並びに組成物 - Google Patents

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WO2006083041A1
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polymerizable monomer
polymer
foamable microsphere
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Tetsuo Ejiri
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Kureha Corporation
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J13/00Colloid chemistry, e.g. the production of colloidal materials or their solutions, not otherwise provided for; Making microcapsules or microballoons
    • B01J13/02Making microcapsules or microballoons
    • B01J13/06Making microcapsules or microballoons by phase separation
    • B01J13/14Polymerisation; cross-linking
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J13/00Colloid chemistry, e.g. the production of colloidal materials or their solutions, not otherwise provided for; Making microcapsules or microballoons
    • B01J13/02Making microcapsules or microballoons
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/32Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof from compositions containing microballoons, e.g. syntactic foams

Definitions

  • the present invention relates to a thermally foamable microsphere having a structure in which a foaming agent is enclosed in an outer shell formed from a polymer, and more specifically, contains ionic impurities such as sodium ions, magnesium ions, and chlorine ions. A small amount of heat-foaming microphone mouth.
  • the present invention also relates to a thermally foamable microsphere with a low content of ionic impurities or a composition in which a foam thereof is dispersed in a polymer material, paint, adhesive, ink, or aqueous medium. Furthermore, the present invention relates to a method for producing a thermally foamable microsphere with a low content of ionic impurities.
  • Thermally expandable microspheres are volatile foaming agents made into microcapsules with a polymer and are also called thermally expandable microphone mouth capsules or thermally expandable microspheres.
  • Thermally foamable microspheres can generally be produced by a method of suspension polymerization of a polymerizable monomer mixture containing at least a polymerizable monomer and a foaming agent in an aqueous dispersion medium. As the polymerization reaction progresses, the resulting polymer forms an outer shell, and a thermally foamable microsphere having a structure in which the foaming agent is enclosed in the outer shell is obtained.
  • thermoplastic resin having a good gas barrier property is generally used as the polymer forming the outer shell.
  • the polymer forming the outer shell is softened by heating. Low-boiling compounds such as hydrocarbons that become gaseous upon heating are used as blowing agents.
  • heat-foamable microspheres are heated, the force that the foaming agent evaporates and expands acts on the outer shell.
  • the elastic modulus of the polymer that forms the outer shell decreases rapidly. Therefore, sudden expansion occurs at a certain temperature. This temperature is called the foaming start temperature.
  • Heat Foamable microspheres are themselves heated to a temperature above the foaming start temperature. Expands to form foam particles (closed cells).
  • Thermally foamable microspheres are used in a wide range of fields as design-imparting agents, functionality-imparting agents, weight-reducing agents, etc., utilizing the properties of forming foam particles. More specifically, thermally foamable microspheres are used by adding them to polymer materials such as synthetic resins (thermoplastic resins and thermosetting resins) and rubber, paints, inks, aqueous media, etc. ing. As higher performance is required in each field of application, the required level for thermally foamable microspheres is also increasing. One of the required performances for thermally foamable microspheres is a reduction in the content of ionic impurities.
  • the heat-foamable microsphere is produced by a suspension polymerization method of a polymerizable mixture containing at least a polymerizable monomer and a foaming agent in an aqueous dispersion medium.
  • the aqueous dispersion medium is generally prepared by adding a dispersion stabilizer or a dispersion aid to an aqueous dispersion medium such as ion-exchanged water in order to suspend the polymerizable mixture as stable and uniform droplets.
  • a thermally foamable microsphere having a sharp particle size distribution can be obtained.
  • an inorganic salt such as sodium chloride sodium sulfate as a dispersion aid
  • a thermally foamable microsphere having a more uniform particle shape can be obtained.
  • sodium nitrite is contained as a polymerization aid in the aqueous dispersion medium, aggregation of the polymer particles can be prevented during polymerization, and scale adhesion to the polymerization can wall can be prevented.
  • Magnesium hydroxide colloid used as a dispersion stabilizer is sparingly water-soluble under the conditions of Al force, but when it is acidified or neutralized by adding acid after polymerization, it dissolves to produce magnesium ions To do.
  • Inorganic salts such as sodium chloride are contained in the polymerization reaction mixture and become ionizable impurities.
  • Sodium nitrite may partially decompose under acidic conditions to generate sodium ions.
  • the foamed microspheres are filtered from the polymerization reaction mixture and washed with water to remove impurities.
  • the heat-foamable microspheres purified by ordinary washing have a small amount, such as sodium ions.
  • Periodic Table 1 Group A metal ions also referred to as “alkali metal ions”
  • Periodic Table 2 such as magnesium ions
  • Group A metal ions (broadly defined “alkaline earth metal ions”)
  • Halogen ions such as chlorine ions
  • thermofoaming microspheres In order to reduce the weight of the chip-resistant paint applied to the bottom of the car body, if a chip-resistant paint with the addition of heat-foaming microspheres is used, the ionized impurities contained in the heat-foaming microphone mouth swf air It will cause rust at the bottom.
  • Adhesive sheets containing thermally foamable microspheres in the adhesive layer have a reduced adhesive strength when thermally foamed microspheres are heated and foamed. Suitable for applications such as labels. A small amount of ionic impurities contained in the thermofoaming microspheres can contaminate electronic components, corrode metal parts and metal parts.
  • the outer shell polymer is formed using a polymerizable monomer having a bonded halogen atom (also referred to as “halogenated polymerizable monomer”), Halogen ions such as chlorine ions are likely to be generated by heating during molding and drying. .
  • a heat-peelable pressure-sensitive adhesive sheet in which a heat-expandable pressure-sensitive adhesive layer containing heat-expandable microspheres (that is, heat-expandable microspheres) is formed on at least one surface of a substrate
  • a heat-peelable pressure-sensitive adhesive sheet containing a corrosion-inhibiting component in the adhesive pressure-sensitive adhesive layer has been proposed (Japanese Patent Application Laid-Open No. 20 0 4-1 75 9 60).
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 20 0 4-1 75 9 60 Japanese Patent Application Laid-Open No. 20 0 4-1 75 9 60.
  • a corrosion-inhibiting component such as an ion adsorbent or an antifungal agent
  • An object of the present invention is to provide a heat-foamable microphone mouth sponge that has a low content of ionic impurities and satisfies the required level of corrosion prevention and the like.
  • Another object of the present invention is to provide a composition containing thermally foamable microspheres in which the content of ionic impurities is reduced.
  • Another object of the present invention is to provide a method for producing a heat-foamable microsphere having a desired level of conductivity and thus a desired ionic impurity content by controlling the washing process by a simple method. There is.
  • the conductivity of the water extract of the heat-foamable microsphere is less than or equal to lm SZ cm (10 00 ⁇ S / cm), preferably 0.
  • the content of ionic impurities such as sodium ion, magnesium ion and chlorine ion satisfies the required level of corrosion prevention and Z or pollution prevention. It has been found that a thermally foamable microsphere can be obtained.
  • thermally foamable microsphere of the present invention or a foam thereof is dispersed in a polymer material, paint, adhesive, ink, or aqueous medium, a composition that does not cause inconvenience such as corrosion or contamination due to ionic impurities is produced.
  • a composition that does not cause inconvenience such as corrosion or contamination due to ionic impurities is produced.
  • a thermally foamable microsphere having a structure in which a foaming agent is encapsulated in an outer shell formed of a polymer, and includes the following steps 1 and 2:
  • thermoly foamable microspheres or foams thereof are dispersed in a polymer material, paint, adhesive, ink, or aqueous medium.
  • a polymerizable monomer mixture containing at least a foaming agent and a polymerizable monomer is suspension-polymerized in an aqueous dispersion medium, and the outer shell formed from the produced polymer is subjected to suspension polymerization.
  • a method for producing a thermally foamable microsphere comprising a polymerization step of synthesizing a thermally foamable microsphere having a structure in which a foaming agent is enclosed, and a washing step of washing the thermally foamable microsphere, In the washing process, washing with ion-exchanged water and filtration are performed.
  • Figure 1 shows the relationship between the conductivity of the filtrate and the conductivity of thermally foamable microspheres. It is a graph.
  • Fig. 2 is a graph showing the relationship between the conductivity of thermally foamable microspheres and the content of ionic impurities (sodium ion and chlorine ion).
  • the thermally foamable microsphere of the present invention has a structure in which a foaming agent is enclosed in an outer shell formed from a polymer.
  • a thermally foamable microsphere having such a structure can be produced by a method in which a polymerizable monomer is subjected to suspension polymerization in the presence of a foaming agent in an aqueous dispersion medium containing a dispersion stabilizer. it can.
  • the polymer that forms the outer shell includes the group consisting of salt vinylidene, acrylonitrile, methacrylonitrile, acrylic acid, methacrylic acid, acrylic esters, methacrylic esters, bully aromatic compounds, and butyl acetate.
  • a homopolymer or copolymer obtained by polymerizing a polymerizable monomer or a polymerizable monomer mixture containing at least one vinyl monomer selected from the above is preferred.
  • thermally foamable microspheres with low halogen ion content such as chloride ions
  • thermally foamable microspheres that are less prone to dehalogenation during ripening treatment contain haguchigen atoms such as chlorine atoms. It is preferable not to use at all the power to reduce the proportion of the polymerizable monomer used.
  • Examples of the acrylates include, but are not limited to, methyl acrylate, ethyl acrylate, butyl acrylate, and dipentapentyl acrylate.
  • Examples of the methacrylic acid esters include, but are not limited to, methyl methacrylate, methacrylic acid ethyl, butyl metatalylate, and isobornyl methacrylate.
  • Examples of vinyl aromatic compounds include styrene, ⁇ -methylstyrene, and halogenated styrene. It is not limited to it.
  • vinyl monomer examples include nitrile monomers such as ⁇ -chloroacrylo-tolyl, ⁇ -ethoxyacrylonitrile, and fumaronitrile; vinyl chloride; black mouth prene, isoprene, butadiene.
  • Conjugated gens such as: ⁇ -Fermalimide, ⁇ -Naphthinoremaleimide, ⁇ -Silk-hexylmaleimide, Methylmaleimide, etc. ⁇ -Substituted maleimides; Crotonic acid, Hydrous maleic acid, etc.
  • Other bull monomers such as unsaturated acids can be used as required.
  • the polymer forming the outer shell is preferably excellent in gas barrier properties, and is excellent in gas barrier properties, heat resistance, and solvent resistance. More preferred. From these viewpoints, as the polymer forming the outer shell, vinylidene chloride (co) polymer and (meth) acrylonitrile (co) polymer are preferable, and vinylidene chloride copolymer and (meth) acrylo-tolyl copolymer are preferable. A polymer is more preferable, and a (meth) acrylonitrile copolymer is particularly preferable. Furthermore, a copolymer composed of a monobule monomer having no halogen atom or nitrile group can also be used.
  • Examples of the vinylidene chloride (co) polymer include a homopolymer and a copolymer obtained by using vinylidene chloride alone or a mixture of vinylidene chloride and a copolymerizable bulu monomer.
  • Examples of the butyl monomer copolymerizable with chlorovinylidene include acrylonitrile, methacrylonitrile, methacrylic acid ester, acrylic acid ester, styrene, and butyl acetate.
  • Such vinylidene chloride (co) polymers include: (ii) 30 to 100% by weight of vinylidene chloride; (iii) acrylonitrile, methacrylonitrile, acrylate ester, methacrylate ester, styrene and butyl acetate A (co) polymer obtained by using a polymerizable monomer or a polymerizable monomer mixture containing 0 to 70% by weight of at least one vinylene monomer selected from the group consisting of If the copolymerization ratio of vinylidene chloride is less than 30% by weight, it is difficult to sufficiently increase the gas barrier properties of the outer shell.
  • (meth) acrylonitrile means acrylonitrile and Z or methacrylonitrile.
  • (meth) acrylonitrile means at least one -tolyl monomer selected from the group consisting of acrylonitrile and methacrylo-tolyl.
  • nitrile monomer together with acrylonitrile and Z or methacrylonitrile, if necessary, “monochloroacrylonitrile, monoethoxyacrylonitrile, fumaronitrile, etc. may be used in combination.
  • Examples of the (meth) acrylonitrile (co) polymer include (meth) acrylonitrile alone or a copolymer obtained using (meth) acrylonitrile and a butyl monomer copolymerizable therewith.
  • the butyl monomer copolymerizable with (meth) acrylonitrile vinylidene chloride, acrylic acid ester, methacrylic acid ester, styrene, and butyl acetate are preferred.
  • (Co) polymers obtained using a polymerizable monomer or a polymerizable monomer mixture are preferred.
  • the copolymerization ratio of (meth) atarylonitrile is 30% by weight. If it is less than 0 , the solvent resistance and heat resistance are insufficient.
  • the (meth) acrylonitrile (co) polymer has a high proportion of (meth) acrylonitrile and a high foaming temperature (co) polymer and a small proportion of (meth) acrylonitrile and a low foaming temperature (co) It can be divided into polymers.
  • the (co) polymer with a small proportion of (meth) acrylo-tolyl used is (C) at least one nitrile monomer selected from the group consisting of (C) attarilonitrile and methacrylonitrile 30% by weight More than 70% by weight, and (D) at least one monomer selected from the group consisting of (S) vinylidene chloride, ester ester, methacrylic acid ester, styrene, and vinyl acetate. And a copolymer obtained using a polymerizable monomer or a polymerizable monomer mixture containing 0% by weight or less.
  • a (meth) acrylonitrile (co) polymer obtained by using a polymerizable monomer or a polymerizable monomer mixture containing% is preferred.
  • the (meth) acrylonitrile copolymer includes (E1) acrylonitrile 1 to 99% by weight and (E2) methacrylonitrile 1 to 99% by weight. / 0 and (F) a polymerizable monomer mixture containing at least one monomer selected from the group consisting of asteryl acid ester and methacrylate ester, 0 to 70% by weight. Polymers are preferred.
  • thermoplastic properties that are particularly excellent in processability, foaming properties, gas barrier properties, solvent resistance, etc.
  • at least one kind of tolyl monomer selected from the group consisting of acrylonitrile and meta-tallow-trinole power, 70 to 99% by weight and other bulle monomers 1 to 30 A (meth) acrylonitrile copolymer obtained by polymerizing a polymerizable monomer mixture containing 5% by weight is preferred.
  • acrylonitrile and methacrylonitrile are preferably used in combination, and the ratio of 20 to 80% by weight of acrylonitrile or 20 to 80% by weight of methacrylonitrile
  • the nitrile monomer mixture contained in is more preferable.
  • the proportion of the nitrile monomer is preferably 80 to 99% by weight, more preferably 85 to 98% by weight.
  • acrylic acid esters and methacrylic acid esters are preferable, but the above-mentioned various bull monomers other than these can also be used.
  • Examples of the polymer forming the outer shell include copolymers having no bonded halogen atom or nitrile group.
  • Examples of the copolymer having no bonded halogen atom or nitrile group include (G1) 1 to 40% by weight of at least one butyl monomer selected from vinyl monomers of unsaturated acids, (G2) acrylic ester And at least one kind of bule monomer selected from methacrylic acid esters and methacrylic acid esters. 20 to 9 weight% / 0 , and if necessary (G3) Other vinyl monomers 0 to 5 weight% And a copolymer obtained by polymerizing.
  • the above-mentioned bulle monomer and the crosslinkable monomer can be used in combination as the polymerizable monomer.
  • a crosslinkable monomer By using a crosslinkable monomer in combination, processability, foaming characteristics, heat resistance, solvent resistance, etc. can be improved.
  • the crosslinkable monomer a polyfunctional compound having two or more polymerizable carbon-carbon double bonds is used. Examples of the polymerizable carbon-carbon double bond include a bur group, a methacryl group, an acrylic group, and an aryl group. Two or more polymerizable carbon-carbon double bonds may be the same or different.
  • crosslinkable monomer examples include aromatic dibule compounds such as dibenzene benzene, dibulanaphthalene, and derivatives thereof; ethylene glycol diacrylate, 'diethylene glycol / resiphthalate, ethylene glyconoresidate methacrylate, Diethylene glycol dimethacrylate, 1,3-butyldarlicol dimetathalyl ester ethylenic unsaturated force rubonic acid ester; 1,4 monobutanediol, 1,9-nonanediol-derived acrylate or Bifunctional crosslinkable monomers such as methacrylate; N, N-dibuaniline, divinyl ether such as divinyl ether;
  • trifunctional or higher polyfunctional crosslinkable monomer examples include trimethylolpropane tritalylate, trimethylolpropane trimethacrylate, pentaerythritol tritalylate, pentaerythritol trioletrimethacrylate, triacrylyl formal, and triaryl isocyanate. It is done.
  • a bifunctional crosslinkable monomer having two polymerizable carbon-carbon double bonds is preferable because it is easy to balance foamability and processability.
  • the bifunctional crosslinkable monomer may be directly or indirectly via a flexible chain derived from a diol compound selected from the group consisting of polyethylene glycol, polypropylene glycol, alkyl diol, alkyl ether diol, and alkyl ester diol.
  • a diol compound selected from the group consisting of polyethylene glycol, polypropylene glycol, alkyl diol, alkyl ether diol, and alkyl ester diol.
  • it is preferably a compound having a structure in which two polymerizable carbon-carbon double bonds are linked.
  • bifunctional crosslinkable monomer having a structure in which two polymerizable carbon-carbon double bonds are linked via the above-described flexible chain examples include, for example, polyethylene glycol diacrylate, polyethylene glycol dimetatalylate. , Polypropylene glycol diacrylate, polypropylene glycol dimethacrylate, alkyl diol diacrylate, alkyl diol dimethacrylate, alkyl ether diol diacrylate, alkyl ether diol dimethacrylate, alkyl ester diol ditalate, alkyl ester diol And dimethatalylate, and a mixture of two or more thereof.
  • examples of the bifunctional crosslinkable monomer include polyethylene glycol di (meth) acrylate such as diethylene glycol di (meth) acrylate, triethylene glycol di (meth) acrylate, and tetraethylene glycol di (meth) acrylate.
  • Rate [Ethylene oxide units (one CH 2 CH 2 O—) is usually 2 to: 5 I]];
  • Polypropylene glycol di (meth) ate relates such as uruji (meth) acrylate and tetrapropylene glycol di (meth) acrylate [Propylene oxide unit [-CH (CH 3 ) CH 2 O-] or [One CH 2.
  • CH (CH 3 ) O 1] is usually 2 to 20]; ethylene glycol di (meth) acrylate, propylene glycol di (meth) acrylate, 1,3-propanediol di (meth) acrylate, 1, 4-Butanediol di (meth) acrylate, 1,3-butylene diol di (meth) acrylate, 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, 1,9-nonanediol di (meth) acrylate , Neopentylglycol di (meth) acrylate, 3-methyl-1,5-pentanediol di (meth) acrylate, 2— Tinole 1,8-octanediol di (meth) acrylate, 2,4-jetyl _ 1,5 _pentanediol di (meth) acrylate, 2-hydroxy-1,3 _propanediol di (meth) acryl
  • each aliphatic carbon is not the same.
  • Hydroxypiparic acid neopentyl glycol di (meth) acrylate such as di (meth) acrylate [flexible chain is composed of aliphatic carbon and ester bond. (1 —COO—R 2 —)];
  • (meta) atelate means attalate or metaacrylate.
  • the proportion of the crosslinkable monomer used is usually 5 parts by weight or less, preferably 0.1 to 5 parts by weight, more preferably 0.05 to 4 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the bull monomer. Part, Particularly preferred is 0.1 to 3 parts by weight. If the use ratio of the crosslinkable monomer is too small, the processability is lowered, and if it is too large, the thermoplasticity of the polymer forming the outer shell is lowered and foaming becomes difficult.
  • blowing agents examples include ethane, ethylene, propane, propene, n-butane, isobutane, butene, isobutene, n-pentane, isopentane (ie, 2-methylbutane), neopentane, isooctane (ie, 2, 2, 4 Monotrimethylpentane), n-hexane, isohexane, n-heptane, isododecane (ie 2, 2, 4, 6, 6-pentamethylheptane), hydrocarbons such as petroleum ether; CCI 3 F , CC 1 2 F 3 , CC 1 F 3 , CC 1 F 3 — CC 1 2 F 2 and other fluorocarbons; tetramethylenosilane, trimethylethylenosilane, trimethylisoprovirsilane, trimethyl_n-provir And tetraalkylsilanes such as silane. These blowing agents can be used
  • blowing agents isobutane, n-butane, n-pentane, isopentane, n-hexane, isohexane, n-heptane, isoheptane, n-octane, isooctane, isododecane, petroleum ether, and these A mixture of two or more of these is preferred.
  • the foaming agent a compound that is thermally decomposed by heating to become gaseous may be used.
  • the proportion of the blowing agent encapsulated in the thermally foamable microsphere is usually 5 to 50% by weight, preferably 7 to 40% by weight based on the total amount. / 0 . Therefore, it is desirable to adjust the use ratio of the polymerizable monomer and the foaming agent so that the ratio of the outer shell polymer and the foaming agent becomes the above ratio after the polymerization.
  • the thermally foamable microspheres of the present invention can be produced by a method in which a polymerizable monomer is subjected to suspension polymerization in the presence of a foaming agent in an aqueous dispersion medium containing a dispersion stabilizer.
  • a polymerizable monomer mixture containing at least a polymerizable monomer and a foaming agent is dispersed in an aqueous dispersion medium to form droplets of an oily polymerizable monomer mixture (granulation step or suspension). Sometimes called a turbid process.)
  • a polymerizable initiator is used Then, the polymerizable monomer is polymerized.
  • suspension polymerization a thermally foamable microsphere having a structure in which a foaming agent is enclosed in an outer shell formed from the produced polymer can be obtained.
  • an oil-soluble polymerization initiator that is soluble in a force-polymerizable monomer that can be generally used in this technical field is preferable.
  • a polymerization initiator for example, dihydric peroxide, diacyl peroxide, peroxyester, peroxydicarbonate, and azo compound may be mentioned.
  • polymerization initiator examples include: methyl ethyl peroxide, di-butyl peroxide, dicumyl peroxide such as dicumyl peroxide; isobutyl peroxide, benzoyl peroxide, 2,4-dichloromethane Benzylperoxide, 3, 5, 5-dimethyl peroxide such as trimethylhexanol peroxide; t-butyl peroxypivalate, t-hexyl peroxypivalate, t-butyl peroxy Neodecanoate, t-hexylperoxyneodecanoate, 1-dioxyhexylol 1-methinoleethylperoxyneodecanoate, 1,1,3,3-tetramethylbutylper Oxyneodecanoate, cumylperoxyneodecanoate, (a, a bisneodecanoylperoxy) diisopropylbenzene Peroxyesters
  • the polymerization initiator is usually contained in the polymerizable monomer mixture, but if it is necessary to suppress premature polymerization, a part or all of the polymerization initiator is added to the aqueous dispersion medium during or after the granulation step. It may be added in and transferred into droplets of the polymerizable monomer mixture. 'The polymerization initiator is usually from 0.0 to 0.01 to 3 weights based on the aqueous dispersion medium. /. Used at a rate of Is done.
  • Suspension polymerization is generally performed in an aqueous dispersion medium containing a dispersion stabilizer.
  • the dispersion stabilizer include silica, calcium phosphate, magnesium hydroxide, aluminum hydroxide, ferric hydroxide, barium sulfate, calcium sulfate, sodium sulfate, calcium oxalate, calcium carbonate, barium carbonate, carbonic acid. Examples include magnesium.
  • These dispersion stabilizers can be used alone or in combination of two or more.
  • the dispersion stabilizer is usually used at a ratio of 0.1 to 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polymerizable monomer.
  • dispersion aids for example, condensation products of diethanolamine and aliphatic dicarboxylic acids, condensation products of urea and formaldehyde, polybutyrrolidone, polyethylene Oxide, polyethyleneimine, tetramethylammonium hydroxide, gelatin, methyl cellulose, polybulal alcohol, dioctylsulfosuccinate, sorbitan ester, various emulsifiers, and the like can be used.
  • An aqueous dispersion medium containing a dispersion stabilizer is usually prepared by adding a dispersion stabilizer or a dispersion aid to water such as deionized water.
  • the pH of the aqueous phase at the time of polymerization is appropriately determined depending on the type of dispersion stabilizer and dispersion aid used.
  • silica such as colloidal silica
  • polymerization is performed under acidic conditions.
  • an acid is added as necessary to adjust 11 to about 3-4.
  • a dispersion stabilizer such as magnesium hydroxide or calcium phosphate is used, it is polymerized under alkaline conditions.
  • One preferred combination of dispersion stabilizers is a combination of colloidal silica and a condensation product.
  • a condensation product of diethanolamine and an aliphatic dicarboxylic acid is preferable, and a condensation product of diethanolamine and adipic acid is more preferable as a condensation product of diethanolamine and itaconic acid.
  • the acid value (mg KOH / g) of the condensation product is preferably 60 or more and less than 95, more preferably 65 or more and 90 or less.
  • an inorganic salt such as sodium chloride or sodium sulfate is added as a dispersion aid, a foamable microsphere having a more uniform particle shape can be easily obtained.
  • sodium chloride is preferably used as sodium chloride is preferably used.
  • the amount of colloidal silica used varies depending on the particle size, but is usually 1 to 20 parts by weight, preferably 2 to 15 parts by weight, based on 1 to 0 parts by weight of the polymerizable monomer. is there.
  • the condensation product is usually used at a ratio of 0.05 to 2 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polymerizable monomer.
  • the inorganic salt is usually used in a proportion of 0 to 1550 parts by weight, preferably 50 to 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polymerizable monomer.
  • Another preferred combination of the dispersion stabilizer is a combination of colloidal silica and a water-soluble nitrogen-containing compound.
  • water-soluble nitrogen-containing compound examples include polypyrrole pyrrolidone, polyethylene imine, polyoxyethylene anoleno mine, polydimethylaminoethyl methacrylate and polydialkylaminoalkyl represented by polydimethylaminoethyl acrylate.
  • polydimethylaminopropyl acrylamide, polydialkylaminoalkyl (meth) acrylamide represented by polydimethylaminopropyl methacrylamide, polyacrylamide, polycationic acrylamide, polyamine sulfone, Polyallylamin can be mentioned.
  • a combination of colloidal silica / silica and polyvinylpyrrolidone is preferably used.
  • another preferred combination is a combination of magnesium hydroxide and / or calcium phosphate and an emulsifying agent.
  • a poorly water-soluble metal hydroxide for example, obtained by reaction in a water phase of a water-soluble polyvalent metal salt compound (for example, magnesium chloride) and an alkali metal hydroxide (for example, sodium hydroxide)
  • a water-soluble polyvalent metal salt compound for example, magnesium chloride
  • an alkali metal hydroxide for example, sodium hydroxide
  • Magnesium hydroxide colloid
  • calcium phosphate a reaction product in an aqueous phase of sodium phosphate and rutile chloride can be used.
  • An emulsifier is not generally used, but an anionic surfactant, for example, dialkylsulfosuccinate or polyoxyethylene alkyl (aryl) ether phosphate ester / re etc. may be used if desired.
  • At least one compound selected from the group consisting of alkali metal nitrite, stannous chloride, stannic chloride, water-soluble ascorbic acid, and boric acid may be present. It can.
  • the polymerization particles do not aggregate during the polymerization, and the polymer can be polymerized into a polymerization vessel. It is possible to produce a thermally foamable microphone mouth sponge stably without removing the heat generated by polymerization without adhering to the wall.
  • Ascorbic acids include ascorbic acid, metal salts of ascorbic acid, esters of ascorbic acid, etc.
  • water-soluble ones are preferably used.
  • the water-soluble ascorbic acids mean those having a solubility in water of 23 ° C. of 1 g Zl 0 0 cm 3 or more.
  • L-ascorbic acid (vitamin C), sodium ascorbate, and ryuscorbic acid are particularly preferably used from the viewpoints of availability, price, and action and effect.
  • These compounds are usually used at a ratio of 0.001 to 1 part by weight, preferably 0.1 to 0.1 part by weight, with respect to 100 parts by weight of the polymerizable monomer. .
  • each component is added to the aqueous dispersion medium is arbitrary, but usually water and a dispersion stabilizer, and if necessary, a dispersion aid or a polymerization aid are added to the water containing the dispersion stabilizer.
  • a system dispersion medium is prepared.
  • the blowing agent, the bull monomer and the crosslinkable monomer may be separately integrated into the aqueous dispersion medium in addition to the aqueous dispersion medium to form a polymerizable monomer mixture. These are mixed and then added to the aqueous dispersion medium.
  • the polymerization initiator can be added to the polymerizable monomer in advance, but if it is necessary to avoid premature polymerization, for example, the polymerizable monomer mixture is added to the aqueous dispersion medium. Then, a polymerization initiator may be added while stirring, and may be integrated in an aqueous dispersion medium.
  • the polymerization monomer mixture and the aqueous dispersion medium may be mixed in a separate container, mixed with a stirrer or disperser having high shearing force, and then charged into the polymerization can. 'By stirring and mixing the polymerizable monomer mixture and the aqueous dispersion medium, droplets of the polymerizable monomer mixture are formed in the aqueous dispersion medium.
  • the average particle size of the droplets is substantially the same as the average particle size of the target heat-expandable microsphere, usually 1 to 2200 m, preferably 3 to: I 5 0 jum, particularly preferably Is 5: LOO / m.
  • an aqueous dispersion medium and a polymerizable monomer mixture are fed into a continuous high-speed rotation high shear type stirring and dispersing machine, and the stirring and dispersing machine is used. After stirring and dispersing both continuously, the resulting dispersion was It is preferable to employ a method of injecting into a polymerization tank and performing suspension polymerization in the polymerization tank.
  • the droplets may be granulated by stirring and mixing with a batch type high speed rotation high shear type dispersion group.
  • -Suspension polymerization is generally carried out by degassing the reactor or substituting with an inert gas and raising the temperature to 30 to 100 ° C.
  • the polymerization temperature may be controlled at a constant temperature, or polymerization may be carried out stepwise.
  • the reaction mixture containing the produced thermally foamable microspheres is treated by a method such as filtration, centrifugation or sedimentation to separate the thermally foamable microspheres from the reaction mixture.
  • the dispersion stabilizer may be solubilized by acid treatment or alkali treatment.
  • the separated thermally foamable microspheres are collected in the form of a wet cake after washing and filtering. If necessary, the thermally foamable microspheres should not start foaming.
  • thermally foamable microspheres with reduced ionic impurity content examples include periodic tables such as sodium ions and potassium ions. (Alkali metal ions); Periodic table of magnesium ions, calcium ions, etc. 2 Group A metal ions (broadly defined alkaline earth metal ions); Halogens such as chloride ions, chloride ions, fluoride ions, fluoride ions Ion; Typical examples of ionic impurities are sodium ion, magnesium ion and chlorine ion.
  • magnesium hydroxide colloids used as dispersion stabilizers
  • inorganic salts such as sodium chloride and sodium sulfate used as dispersion aids
  • salts used as polymerizable monomers It comes from vinylidene.
  • the washing step after polymerization washing is performed until the conductivity of the thermally foamable microspheres reaches a desired level.
  • problems due to ionic impurities contained in heat-foaming micro-spheres were not fully recognized, and increasing the number of water washings and the amount of water used reduced filtration time and decreased productivity.
  • the current situation is that sufficient cleaning has not been performed due to the increase in the amount of drainage.
  • the present inventor has found that there is a certain relationship between the conductivity of the thermally foamable microsphere and the content of ionic impurities.
  • the electrical conductivity of the thermally foamable microsphere means the electrical conductivity of the water extract when the thermally foamable microsphere is extracted with water.
  • the method for measuring the electrical conductivity of the water extract of the thermally foamable microspheres is as follows.
  • Step 1 of preparing a dispersion by dispersing 5 g of thermally foamable microspheres in 20 g of ion-exchanged water having a pH of 7 and a conductivity of ⁇ 1 at a temperature of 25 ° C; as well as
  • ion-exchanged water As ion-exchanged water, ion-exchanged water whose ⁇ has become 7 (7 ⁇ 0.3) by cation exchange treatment and anion exchange treatment is used. ⁇ ⁇ of ion-exchanged water is measured using a ⁇ ⁇ meter. 2 Let ⁇ 1 be the conductivity of ion-exchanged water of ⁇ ⁇ 7 measured at 5 ° C. The difference ⁇ 2 _ ⁇ 1 between the conductivity ⁇ 2 of the water extract and the conductivity ⁇ 1 of the ion exchange water is obtained. Conductivity is measured using a conductivity meter.
  • This difference 2_ ⁇ 1 is 1 mS / cm (l OOOS / cm) or less, preferably 0.5 mS / cm (500 S / cm) or less, more preferably 0. l mS / cm (l OO ⁇ S / cm) or less, particularly preferably 0.05 mSZc m (SO ⁇ u SZc m) or less.
  • this difference ⁇ 2 _ ⁇ 1 should be less than 0.03 mS / cm (3 0, u S / cm), or even 0.0 2 mS / cm ( 20 ⁇ S / cm) or below 0. Ol mS / cm (10 ⁇ S / cm) or below.
  • the content of ionic impurities can be reduced by reducing the electrical conductivity of the thermally foamable microsphere.
  • the ionizable impurity content of the heat-foamable microspheres was determined using ion chromatography on the hot-water extract obtained by dispersing the heat-foamable microspheres lg in 50 ml of ultrapure water and extracting at 40 ° C for 1 hour.
  • the concentration of ionic impurities can be measured using a graph, and the ion content (g / g) per lg of heat-foamable microspheres can be measured.
  • the Ultrapure water is water that contains virtually no ionic components.
  • the unit of ion content, gZg is equivalent to P pm when expressed as a fraction of thermally foamable microspheres.
  • sodium ions usually 1000 ⁇ g / / g or less, preferably be reduced to 700 g / g or less, more preferably 500 g / g or less, particularly preferably below 3 00 ⁇ g / "g
  • the content of sodium ions can be reduced to 100 ⁇ gZ g or less, and even 50 / gZg or 30 gZg or less. It is preferable to reduce the content of group 2A metal ions such as alkali metal ions and magnesium ions to the same level as sodium ions.
  • halogen ions such as chlorine ions
  • the content of halogen ions such as chloride ions is 200 g / g or less, and even 100 ⁇ g / g or 50 ⁇ g / g or less. Can be reduced.
  • the content of the ionic impurities is within the above range, it is possible to suppress the corrosion prevention of the metal and the contamination of the electronic component.
  • the content of ionic impurities can be appropriately adjusted according to the use of the thermally foamable microsphere. .
  • the present inventor suspension polymerizes a polymerizable monomer mixture containing at least a foaming agent and a polymerizable monomer in an aqueous dispersion medium, and foams the foaming agent into an outer shell formed from the resulting polymer.
  • a process for producing a thermally foamable microsphere comprising a polymerization step for synthesizing a thermally foamable microsphere having a structure in which is encapsulated, and a washing step for washing the thermally foamable microsphere, the washing step In this case, washing with ion-exchanged water and filtration are performed.
  • the conductivity of the filtrate is measured, and the conductivity between the conductivity of the filtrate prepared in advance and the conductivity of the water extract of the thermally foamable microsphere is measured. Based on the relational expression, it was found that a thermally foamable microsphere having a desired conductivity can be obtained. It was.
  • ion-exchanged water it is preferable to use ion-exchanged water with a pH of about 7. ⁇
  • the electrical conductivity of the thermally foamable microsphere is the electrical conductivity of the water extract obtained by measurement by the same method as described above. It is desirable to measure the conductivity of the filtrate and the conductivity of the water extract of the thermally foamable microsphere at the same measurement temperature.
  • the measurement temperature is preferably 25 ° C. (25 ⁇ 0.2 ° C.) as described above.
  • any means such as natural filtration, suction filtration, and centrifugal separation can be employed.
  • the washing step the aqueous dispersion containing the heat-foamable microspheres obtained in the polymerization step is filtered, and the wet cake containing the heat-foamable microspheres is brought into contact with ion exchange water. Wash and filter the wash water after washing.
  • the filtrate obtained by filtration contains ionic impurities.
  • the cleaning process may be performed batchwise or continuously.
  • the aqueous dispersion containing the heat-foamable microspheres obtained in the polymerization process is filtered through a filter, and then the cake containing the heat-foamable microspheres. Introduce ion exchange water to wash, and filter the wash water. Usually, washing with ion-exchanged water and filtration are repeated several times.
  • the filtrate conductivity is measured at each washing time, and the desired conductivity is calculated based on the relational expression between the conductivity of the filtrate prepared in advance and the conductivity of the water extract of the thermally foamable microspheres.
  • the thermal foamable microspheres shown are obtained. According to this method, heat foamable microspheres with the desired conductivity can be obtained based on the conductivity of the filtrate, so the amount of ion-exchanged water used for washing and the number of washings can be controlled to a minimum. It becomes possible to do. In addition, a product having a certain quality can be manufactured by the method i.
  • an aqueous dispersion containing a heat-foamable microsphere obtained in the polymerization process is introduced into a centrifugal dehydrator and dehydrated by centrifugation.
  • dehydration is performed by centrifugation while continuously showering ion-exchanged water on the cake containing the thermally foamable microspheres in the centrifugal dehydrator.
  • Sampling the filtrate obtained by dehydration continuously or intermittently Measure power.
  • a heat-foamable microsphere exhibiting the desired conductivity can be obtained, so the amount of ion-exchanged water used for washing and the washing time are controlled to a minimum. It becomes possible.
  • This method also makes it possible to produce products with a certain quality.
  • an aqueous dispersion containing thermally foamable microspheres obtained in the polymerization process is supplied to a vacuum belt filter equipped with an endless filter cloth that can run around.
  • the cake is formed on the filter cloth by filtering the aqueous dispersion, the cake is washed by showering with ion-exchanged water, and the cake is vacuum dehydrated.
  • One example is a sequential method. Sample the filtrate obtained by vacuum dehydration continuously or intermittently and measure its conductivity.
  • the relationship between the electrical conductivity of the filtrate and the electrical conductivity of the water extract of the heat-foamable microsphere is obtained by regression analysis of the database using the measured results of each conductivity as a database. It can be obtained by creating a relational expression of a linear model, a log-log model, or a semi-log model. Among these models, the following equation (1) is used, where the conductivity X of the filtrate is the independent variable and the conductivity y of the water extract of the thermal foamable microsphere is the dependent variable.
  • Each parameter in relational expression (1) varies depending on the type of polymerizable monomer used in the polymerization, the type and amount of the dispersion stabilizer and the dispersion aid, the amount of washing water used, and the like. Therefore, these parameters are determined according to the polymerization conditions and washing conditions. If a given polymerization recipe is established, basically the same relational expression can be used. By substituting the target conductivity of the heat foamable micros: air into this relational expression (1), the conductivity of the corresponding filtrate can be calculated. Therefore, in the washing process, by monitoring the conductivity of the filtrate, the amount of washing water used and the number of washings can be adjusted, and if the efficiency is reduced by excessive washing, the cost can be suppressed. . Conversely, by measuring the conductivity of the filtrate, Since it is possible to predict the electrical conductivity of the sulfur and the content of ionic impurities such as sodium ions and chlorine ions, advanced quality control can be performed by a simple method. ,
  • the relational expression (1) can be used as it is for the measurement of the conductivity of the thermally foamable microsphere, but it can also be graphed as shown in FIG. Based on the graph of Fig. 1, the conductivity of the thermally foamable microsphere can be easily read from the measured value of the conductivity of the filtrate.
  • the heat-foamable microspheres thus obtained can be surface treated with various compounds as desired.
  • the surface of the thermogenic foam microsphere can be coated with various materials.
  • the thermally foamable microsphere of the present invention has a structure in which a foaming agent is inserted into an outer shell formed from a polymer.
  • the polymer that forms the outer shell is formed by polymerization of a polymerizable monomer (mainly a bull monomer).
  • a polymerizable monomer mainly a bull monomer.
  • the polymer is preferably a salt-vinylidene (co) polymer or a (meth) atarionitrile (co) polymer, more preferably a vinylidene chloride copolymer and a (meth) acrylonitrile copolymer, particularly preferably (Meth) Atalilonitrile copolymer
  • the gas barrier property is improved, and furthermore, heat resistance is excellent in dissolution resistance.
  • An outer shell can be formed.
  • a polymerizable monomer a polymerizable monomer containing a bonded halogen atom such as chlorovinylidene is not used at all, or if the use ratio is small, such as chlorine ion resulting from dechlorination reaction. Halogen generation can be suppressed.
  • a salt of vinylidene chloride is generally used, so that the thermally foamable microspheres often contain chloride ions.
  • thermally foamable microspheres with low conductivity at room temperature (25.C) and low halogen ion content such as chlorine ions, dehalogenation reaction occurs when heated to high temperatures. It shows a tendency for the amount of to increase rapidly.
  • the thermally foamable microsphere of the present invention preferably has a low halogen ion concentration due to a degassing reaction at a high temperature. Since vinylidene chloride is widely used as a polymerizable monomer containing a halogen atom, thermal foamable microspheres often contain chloride ions. Therefore, it is more preferable that the thermally foamable microsphere of the present invention has a low chlorine ion concentration resulting from the dechlorination reaction at a high temperature.
  • a heat-foaming microphone with a small ratio of the chlorine content extracted at 120 ° C to the chlorine ion content extracted at 40 ° C measured by the following procedure is preferred. -That's right. More specifically, steps I to III below:
  • Step I of preparing a dispersion by dispersing hot foaming microspheres l g in ultrapure water 50 ml at a temperature of 25 ° C;
  • Step II of heating the dispersion to 40 ° C. and 120 ° C. and subjecting it to hot water extraction for 1 hour;
  • Step III of measuring the halogen ion concentration in each hot water extract by ion chromatography at a temperature of 25 ° C after cooling each hot water extract;
  • a sealed container is usually used. After the hot water extraction treatment, cool the hot water extract to 25 ° C (25 ⁇ 0.2 ° C), and then measure the halogen ion concentration by ion chromatography. These halogen ion concentrations are converted to the content per 1 g of thermally foamable microspheres (/ z g / g). Since most of the ion ions are chlorine ions, the above method can be suitably applied to a method for measuring the chlorine ion concentration as the halogen ion concentration.
  • Halogen ions such as chlorine ions may be derived from dispersion stabilizers, dispersion aids, polymerization aids, etc., or may be caused by the use of polymerizable monomers.
  • Use of a polymerizable monomer containing a chlorine atom such as vinylidene significantly increases the chlorine ion concentration at high temperatures.
  • the heat-foamable microfiber is heated to a high temperature during heating and foaming. Further, when kneading the heat-foamable microsphere with the polymer material, it may be heated and melt-kneaded. Chlorine produced by heating becomes a causative substance for corrosion and contamination.
  • the thermally foamable microsphere of the present invention is obtained when the hot water extraction treatment is performed at a temperature of 120 ° C with respect to the halogen ion (eg, chloride ion) content A when the hot water extraction treatment is performed at a temperature of 40 ° C.
  • the ratio A of the halogen ion content B is preferably 50 times or less, more preferably 30 times or less, and particularly preferably 10 times or less.
  • the ratio BZA is less than 5 times. It is desirable that it is 3 times or less.
  • the average particle size of the thermally foamable microspheres of the present invention is not particularly limited, but is usually 1 to 200 m, preferably 3 to 150 ⁇ , particularly preferably 5 to 100 ⁇ . If the average particle size of the thermally foamable microsphere is too small, the foamability will be insufficient. Minutes. If the average particle size of the heat-foamable microsphere is too large, it is not preferable because the smoothness of the surface is impaired in a field where a beautiful appearance is required, and the resistance to shearing force during heating is insufficient. Become.
  • the content of the foaming agent in the thermally foamable microsphere of the present invention is usually 5 to 50% by weight, preferably 7 to 40% by weight, based on the total weight. If the foaming agent content is too small, the expansion ratio will be insufficient. If it is too large, the thickness of the outer shell will be too thin, which will cause premature foaming or rupture of the outer shell due to the shearing force under heating during processing. It becomes easy to wake up.
  • the thermally foamable microsphere of the present invention can be used in various fields by being heated and foamed (thermally expanded) or unfoamed.
  • Thermally foamable microspheres for example, can be used to fill paints for automobiles, wallpaper, foamed inks (T-shirts, etc.), foaming agents, anti-shrinking agents, etc. Used for.
  • the thermally foamable microspheres of the present invention utilize the volume increase due to foaming, polymer materials such as synthetic resins (thermoplastic resins, thermosetting resins) and rubber, paints, ultralight paper, various materials, etc.
  • Polymer materials include polyethylene, polypropylene, polystyrene, ABS resin, styrene-butadiene-styrene block copolymer (SBS), styrene-isoprene-styrene block copolymer (SIS), hydrogenated SBS, and hydrogenated.
  • SBS styrene-butadiene-styrene block copolymer
  • SIS styrene-isoprene-styrene block copolymer
  • hydrogenated SBS hydrogenated
  • hydrogenated hydrogenated.
  • examples include SIS, natural rubber, various synthetic rubbers, and thermoplastic polyurethane.
  • the thermally foamable microsphere of the present invention can be suitably used in the paint, wallpaper, and ink fields that require surface properties and smoothness.
  • the thermally foamable microsphere of the present invention can be suitably applied to application fields that require processing steps such as kneading, calendering, extrusion, and injection molding.
  • the thermally foamable microsphere of the present invention can be used as a foaming agent or mixed with a polymer material to form a composition.
  • the thermally foamable microsphere of the present invention is kneaded with a thermoplastic resin without being foamed and pelletized. be able to.
  • the thermally foamable microspheres of the present invention are blended with polymer materials, paints, inks, aqueous media, etc., and are heated and foamed to contain foam particles (for example, foamed molded products, foamed coating films, foamed inks). ).
  • thermally foamable microspheres of the present invention can exhibit their respective functions by dissolving or dispersing colorants such as dyes, fragrances, insect repellents, and antibacterial agents in the foaming agent. Thermally foamable microspheres having such a function can be used without being foamed.
  • the thermally foamable microsphere of the present invention can be added to an adhesive.
  • a pressure-sensitive adhesive sheet in which a heat-expandable pressure-sensitive adhesive layer containing a heat-expandable microsphere is formed on one or both sides of a base material such as a synthetic resin film is formed by heating and foaming a heat-expandable microsphere. It can be easily peeled off from the adherend.
  • the thermally foamable microsphere of the present invention is a composition that is not foamed or dispersed as a foamed material in a polymer material, paint, adhesive, ink, or aqueous medium. be able to.
  • Aqueous medium means water alone or an aqueous medium containing various additives as required. Particularly, when the aqueous medium is only water, it is suitably used as a raw material composition (slurry) for various uses. .
  • the heat-foamable microspheres of the present invention are excellent in antifungal effects even without the addition of an ion adsorbent or antifungal agent, but are used for applications that require extremely high antifungal effects and ionic contamination prevention effects.
  • ion adsorbents such as higher fatty acid salts such as calcium stearate and hydrotalcite compounds; antifungal agents such as sodium nitrite, sodium chromate, benzotriazole and otadecylamine; Etc. may be added.
  • TMA measurement was performed using TMA-7 model manufactured by Perkin Elma. About sample 0.25 mg was used and the temperature was raised at a rate of 5 ° CZ, and the foaming behavior was observed. More specifically, a sample (thermal foaming microsphere) was placed in a container, the temperature was increased at a temperature increase rate of 5 ° CZ, and the displacement at that height was measured continuously. The temperature at which the displacement of the sample height in the container began was the foaming start temperature (T start ), and the temperature at which the height reached the maximum was the maximum foaming temperature (T Bax ).
  • the particle size distribution of thermally foamable microspheres was measured using a particle size distribution analyzer SALD-300 0 J manufactured by Shimadzu Corporation, and the average particle size ( ⁇ ) was expressed by the median diameter.
  • Step 1 of preparing a dispersion by dispersing 5 g of thermally foamable microspheres in 20 g of ion-exchange water having a pH of 7 and a conductivity of ⁇ 1 at a temperature of C; The water extract obtained by shaking the dispersion for 30 minutes to perform the water extraction step 2; when the conductivity measured at 25 ° C. is ⁇ 2, ⁇ 2 and ⁇ 1 Difference ⁇ 2 ⁇ ⁇ 1 was obtained.
  • the content of ionic impurities in the heat-foamable microsphere is determined by the following: Hot-water extract obtained by dispersing 1 g of heat-foamable microphone mouth swf air in 50 ml of ultrapure water and extracting at 40 ° C for 1 hour was measured by a method of measuring each ion concentration by ion chromatography. ⁇ To perform hot water extraction treatment by heating at 40 ° C for 1 hour, use an open container and force. When using an open container, after heating for 1 hour, add ultrapure water of the same amount as the amount of evaporated water and cool to 25 ° C (25 ⁇ 0.2 ° C). Measurement was performed by ion chromatography.
  • Each ion concentration was expressed as a content (g / g) per 1 g of thermally foamable microspheres. Measurement by ion chromatography was performed at 25 ° C (25 ⁇ 0 ⁇ 2 ° C). As ultrapure water, water having substantially no ionic component content was used. The ion chromatography used was I C-500 P (Yokogawa Electric). The measurement conditions are as follows.
  • the ratio of chlorine ion content B when hot water extraction was performed at a temperature of 120 ° C to chlorine ion content A when hot water extraction was performed at a temperature of 40 ° C was measured by the following method.
  • the hot water extraction treatment at a temperature of 40 ° C. and the measurement of the chlorine ion content were performed by the same method as described above.
  • the ripe water extraction treatment in order to perform the ripe water extraction treatment by heating at 120 for 1 hour, it was performed using a sealed container. After the hot water extraction treatment, the hot water extract was cooled to 25 ° C (25 ⁇ 0.2 ° C), and then the chloride ion concentration was measured by ion chromatography. These chloride ion concentrations were converted to the content per g of thermally foamable microspheres (gZg), and the ratio B / A between them was calculated. 'Example 1
  • an oily mixture consisting of 147.4 g of acrylonitrile, 68.2 g of methacrylonitrile, 4.400 g of methyl methacrylate, 3.3 g of diethylene glycol dimethacrylate, 22 g of isopentane, and 44 g of 0osooctane was prepared.
  • This oily mixture and the aqueous dispersion medium prepared above were stirred and mixed with a batch-type high-speed rotation high shear type disperser to granulate fine droplets of the oily mixture.
  • aqueous dispersion medium containing fine droplets of this oily mixture was charged into a polymerization can equipped with a stirrer (1.5 liter) and reacted at 60 ° C for 20 hours using a hot water path.
  • the resulting reaction product was filtered with suction.
  • the mother liquor almost disappeared, about 300 g of ion-exchanged water was added and suction filtered. This operation was repeated many times, and the electric conductivity after drying of each filtrate and filter cake was measured.
  • the filter cake was allowed to dry naturally by standing overnight.
  • the heat-foamable microspheres thus obtained had an average particle size of 33 m, a foaming start temperature of 130 ° C, a maximum foaming ratio of 85 times, and a foaming ratio at 200 ° C of 60 times. .
  • the oily mixture and the aqueous dispersion medium prepared above are mixed in a batch-type high-speed cycle.
  • the mixture was stirred and mixed with a rotary high shear disperser to granulate fine droplets of an oily mixture, and then charged into the polymerization can and reacted at 50 ° C. for 2.2 hours.
  • the obtained reaction product was subjected to suction filtration and washed twice with 300 g of ion-exchanged water.
  • the heat-foamable microspheres thus obtained have an average particle size of 11 ⁇ , a foaming start temperature of 85 ° C, a maximum foaming ratio of 60 times, and a foaming ratio at 130 ° C of 48 times.
  • the conductivity was 0.3 mS / cm.
  • polyisocyanate cross-linking agent manufactured by Nippon Polyurethane Co., Ltd., trade name “Coronate L
  • 0. 6 parts by weight were added.
  • the present invention it is possible to provide a thermally foamable microsphere in which the content of ionic impurities is reduced and inconveniences such as metal corrosion and electronic component contamination are eliminated.
  • the previously prepared filtrate is introduced. Based on the relationship between the electrical conductivity and the conductivity of the water extract of the thermally foamable microsphere, it is possible to efficiently obtain a thermally foamable microsphere exhibiting a desired conductivity. .
  • the thermally foamable microspheres of the present invention can be used as fillers for paints such as automobiles, wallpaper and foaming inks (relief patterns such as T-shirts) without being foamed or by using expandability. Agent; can be used as an anti-shrink agent.
  • the thermally foamable microsphere of the present invention can be used for the purpose of reducing the weight, making it porous, and imparting various functions to polymer materials, coating materials, various materials, etc. by utilizing the volume increase due to foaming.
  • the heat-foamable microsphere of the present invention can be dispersed in a pressure-sensitive adhesive to form a heat-peelable pressure-sensitive adhesive sheet or tape.
  • the thermally foamable microsphere of the present invention can be provided with various functionalities by performing surface treatment or adding various additive components such as dyes to the foaming agent. Since the content of ionic impurities is reduced, the thermally foamable microsphere of the present invention can be suitably applied to applications related to electronic parts, applications that contact metals, and the like.

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Abstract

重合体から形成された外殻内に発泡剤が封入された構造を持ち、25℃の温度で、熱発泡性マイクロスフェアー5gをpHが7で導電率がσ1のイオン交換水20g中に分散させて、分散液を調製する工程1;及び同温度で、該分散液を30分間振とうして、水抽出処理を行う工程2;により得られた水抽出液について、25℃で測定した導電率をσ2としたとき、σ2とσ1との差σ2−σ1が1mS/cm以下である熱発泡性マイクロスフェアー、並びに洗浄工程で濾液の導電率を測定し、予め作成した濾液の導電率と熱発泡性マイクロスフェアーの水抽出液の導電率との間の関係式に基づいて、所望の導電率を示す熱発泡性マイクロスフェアーを得る製造方法。

Description

明細書 熱発泡性マイクロスフェアー及びその製造方法並びに糸且成物 技術分野
本発明は、 重合体から形成された外殻内に発泡剤が封入された構造を持つ熱発 泡性マイクロスフェアーに関し、 さらに詳しくは、 ナトリウムイオンやマグネシ ゥムイオン、 塩素イオン等のイオン性不純物の含有量が少ない熱発泡性マイク口 スフエアーに関する。
また、 本発明は、 高分子材料、 塗料、 粘着剤、 インク、 または水系媒体中に、 イオン性不純物の含有量が少ない熱発泡性マイクロスフェアー若しくはその発泡 体が分散した組成物に関する。 さらに、 本発明は、 イオン性不純物の含有量が少 • ない熱発泡性マイクロスフェアーの製造方法に関する。 背景技術
熱発泡性マイクロスフェア一は、 揮発性の発泡剤を重合体によりマイクロカブ セル化したものであり、 熱膨張性マイク口カプセルまたは熱膨張性微小球とも呼 ばれている。 熱発泡性マイクロスフェアーは、 一般に、 水系分散媒体中で、 少な くとも重合性単量体と発泡剤を含有する重合性単量体混合物を懸濁重合する方法 により製造することができる。 重合反応が進むにつれて、 生成する重合体により 外殻 (シェル) が形成され、 その外殻内に発泡剤が包み込まれるようにして封入 された構造を持つ熱発泡性マイクロスフェアーが得られる。
. 外殻を形成する重合体としては、 一般に、 ガスバリア性が良好な熱可塑性樹脂 ' が用いられている。 外殻を形成する重合体は、 加熱により軟化する。 発泡剤とし ては、 加熱によりガス状になる炭化水素などの低沸点化合物が用いられている。 熱発泡性マイクロスフェアーを加熱すると、 発泡剤が気化して膨脹する力が外殻 に働く力 同時に外殻を形成する重合体の弾性率が急激に減少する。 そのため、 ある温度を境にして、 急激な膨脹が起きる。 この温度を発泡開始温度という。 熱 発泡性マイクロスフェア一は、 発泡開始温度以上の温度に加熱すると、 それ自体 が膨脹して、 発泡体粒子 (独立気泡体) を形成する。
熱発泡性マイクロスフヱァ一は、 発泡体粒子を形成する特性を利用して、 意匠 性付与剤、 機能性付与剤、 軽量化剤などとして、 広範な分野で用いられている。 より具体的に、 熱発泡性マイクロスフェアーは、.例えば、 合成樹脂 (熱可塑性樹' 脂及び熱硬化性樹脂) やゴムなどのポリマー材料、 塗料、 インク、 水系媒体など に添加して用いられている。 それぞれの用途分野で高性能化が要求されるように なると、 熱発泡性マイクロスフェアーに対する要求水準も高くなつてきている。 熱発泡性マイクロスフェアーに対する要求性能の一つとして、 イオン性不純物の 含有量の低減が挙げられる。
前記したとおり、 熱発泡性マイクロスフヱァ一は、 水系分散媒体中で、 少なく とも重合性単量体と発泡剤を含有する重合性混合物を懸濁重合する方法により製 造されている。 水系分散媒体は、 重合性混合物を安定かつ均一な液滴として懸濁 させるために、 一般に、 イオン交換水などの水系分散媒体に分散安定剤や分散助 剤を添加して調製されている。
具体的に、 例えば、 水系分散媒体中に分散安定剤として水酸ィ匕マグネシウムコ ロイドを含有させると、 粒径分布がシャープな熱発泡性マイクロスフェアーを得 ることができる。 水系分散媒体中に分散助剤として塩化ナトリゥムゃ硫酸ナトリ ゥムなどの無機塩を含有させると、 より均一な粒子形状を有する熱発泡性マイク ロスフェアーを得ることができる。 水系分散媒体に重合助剤として亜硝酸ナトリ ゥムを含有させると、 重合時に重合体粒子同士の凝集を防ぎ、 かつ、 重合缶壁へ 'のスケールの付着を防ぐことができる。
分散安定剤として使用した水酸化マグネシウムコロイドは、 アル力リ条件下で は難水溶性であるが、 重合後に酸を添カ卩して酸性または中性条件にすると、 溶解 してマグネシウムイオンを生成する。 塩化ナトリウムなどの無機塩は、 重合反応 混合物中に含まれており、 ィォン性不純物となる。 亜硝酸ナトリウムは、 酸性条 件下で部分的に分解して、 ナトリゥムイオンを発生することがある。
重合終了後、 一般に、 重合反応混合物から熱発泡性マイクロスフェアーを濾過 し、 水洗することにより不純物を除去している。 し力 し、 通常の洗浄により精製 した熱発泡性マイクロスフェアーには、 微量ではあるが、 ナトリウムイオンなど の周期表 1 A族金属イオン ( 「アルカリ金属イオン」 ともいう) 、 マグネシウム イオンなどの周期表 2 A族金属イオン (広義の 「アルカリ土類金属イオン」 ) 、 塩素イオンなどハロゲンイオン、 またはこれらの混合物がイオン性不純物として 残留しており、 それが様々な不都合の原因となったり、 あるいは新たな用途展開 の妨げになったりしていることが判明した。
自動車の車体底部に塗装する耐チッビング塗料の軽量化のために、 熱発泡性マ イクロスフェアーを添加した耐チッビング塗料を使用すると、 熱発泡性マイク口 スフエアーに含まれているィォン性不純物が車体底部における鲭びの発生原因と なる。 粘着剤層中に熱発泡性マイクロスフェアーを含有する粘着シートは、 熱発 泡性マイクロスフェアーを加熱発泡させると粘着力が低下するため、 電子部品加 ェ時の仮固定用材料や剥離可能なラベルなどの用途に適している。 し力、し、 熱発 泡性マイクロスフヱァ一に含まれる微量のイオン性不純物が電子部品を汚染した り、 金属部材ゃ金属めつき部分を腐食したりしゃすい。
熱発泡性マイクロスフェアーに含まれるィォン性不純物の量を低減するには、 重合後の洗浄工程で十分に水洗を行う方法が考えられるが、 どの程度までイオン 性不純物を低減させれば、 要求水準を満足させることができるのかが不明瞭であ つた。 また、 水洗回数や洗浄水の使用量を増やすと、 濾過時間が長くなつて生産 性が低下し、 排水量も増加する。 したがって、 作業量の軽減、 コストの低減、 排 水量の抑制などの観点からは、.単に十分に水洗をすればよいというものではない。 さらに、 外殻の重合体が結合ハロゲン原子を有する重合性単量体 ( 「ハロゲン化 重合性単量体」 ともいう) を用いて形成されたものであると、 熱発泡性マイクロ スフエアーの発泡や成形、 乾燥などの際に加熱されて、 塩素イオンなどのハロゲ ンイオンが生成しやすい。 .
' 従来、 基材の少なくとも一方の面に熱膨張性微小球 (すなわち、 熱発泡性マイ クロスフェアー) を含有する熱膨張性粘着層が形成された加熱剥離型粘着シート であって、 該熱膨張性粘着層中に腐食防止成分を含有させた加熱剥離型粘着シー トが提案されている (特開 2 0 0 4 - 1 7 5 9 6 0号公報) 。 該文献には、 熱膨 張性粘着層中にィオン吸着剤ゃ防鲭剤などの腐食防止成分を含有させると、 ィォ ン成分を除去することなく、 ィオン成分を無害化することができると記載されて レヽる。
しかし 腐食防止成分を添加する方法では、 粘着剤中に腐食防止成分を極めて 小さな平均粒径を有する微粒子として均一に分散させるために、 分散工程や塗工 工程を精密に制御する必要がある。 それに加えて、 腐食防止成分が不均一に分散 している箇所があると、 イオン性不純物が部分的に残留してしまう。 また、 この 方法では、 熱発泡性マイクロスフヱァ一が含有するイオン性不純物量が不明であ るため、 腐食防止成分の添加量を厳密に調節することが困難である。 腐食防止成 分を多量に添加すると、 粘着力などの粘着特性に悪影響が生じる。 発明の開示
本発明の課題は、 イオン性不純物の含有量が少なく、 腐食防止などの要求水準 を満足する熱発泡性マイク口スフエアーを提供することにある。
また、 本発明の課題は、 イオン不純物の含有量が低減された熱発泡性マイクロ スフェアーを含有する組成物を提供することにある。
本発明の他の課題は、 洗浄工程を簡単な方法により制御することにより、 所望 の水準の導電率、 ひいては所望のイオン性不純物含有量を有する熱発泡性マイク ロスフェアーを製造する方法を提供することにある。
本発明者は、 前記課題を解決するために鋭意研究した結果、 熱発泡性マイクロ スフエアーの水抽出液の導電率を l m S Z c m ( 1 0 0 0 μ S / c m) 以下、 好 ましくは 0 . 5 m S Z c m ( 5 0 0 μ S Z c m) 以下に制御することにより、 ナ トリゥムイオンやマグネシウムイオン、 塩素イオンなどのイオン性不純物の含有 量が、 腐食防止及び Zまたは汚染防止の要求水準を満足する熱発泡性マイクロス フェアーの得られることを見出した。
熱発泡性マイクロスフェアーの水抽出液の導電率を低減させるには、 重合後の 洗浄工程において水洗を十分に行う方法が効果的であるが、 その際、 洗浄水の濾 過により得られた濾液の導電率を連続的または間欠的に測定し、 予め作成した濾 液の導電率と熱発泡性マイクロスフェアーの水抽出液の導電率との間の関係式に 基づいて、 洗浄条件を制御することにより、 所望の導電率を示す熱発泡性マイク 口スフヱァーを得ることができる。 そのため、 重合後、 所望のイオン性不純物含 有量を有する熱発泡性マイクロスフエアーを最小限の水洗処理によつて効率良く 回収することができる。
本発明の熱発泡性マイクロスフェアーまたはその発泡体を高分子材料、 塗料、 粘着剤、 インク、 または水系媒体中に分散させると、 イオン性不純物による腐食 や汚染などの不都合が生じない組成物を得ることができる。 本発明は、 これらの 知見に基づいて完成するに至ったものである。
本発明によれば、 重合体から形成された外殻内に発泡剤が封入された構造を持 つ熱発泡性マイクロスフェアーであって、 下記工程 1及び 2 :
( 1 ) 2 5 °Cの温度で、 熱発泡性マイクロスフェアー 5 gを p Hが 7で導電率が σ 1のイオン交換水 2 0 g中に分散させて、 分散液を調製する工程 1 ;及ぴ
( 2 ) 同温度で、 該分散液を 3 0分間振とうして、 水抽出処理を行う工程 2 ; により得られた水抽出液について、 2 5 °Cで測定した導電率を σ 2としたとき、 σ 2と σ 1との差 σ 2—。 1が 1 m S c m以下である熱発泡性マイクロスフエ ァ一が提供される。
また、 本発明によれば、 高分子材料、 塗料、 粘着剤、 インク、 または水系媒体 中に、 前記の熱発泡性マイクロスフェアーまたはその発泡体が分散している組成 物が提供される。
さらに、 本発明によれば、 水系分散媒体中で、 少なくとも発泡剤及び重合性単 量体を含有する重合性単量体混合物を懸濁重合して、 生成重合体から成形された 外殻内に発泡剤が封入された構造を持つ熱発泡性マイクロスフェアーを合成する 重合工程、 及ぴ熱発泡性マイクロスフェアーを洗浄する洗浄工程を含む熱発泡性 マイクロスフェアーの製造方法であって、 該洗浄工程において、 イオン交換水を 用いた洗浄と濾過とを行い、 その際、 濾液の導電率を測定し、 予め作成した濾液 の導電率と熱発泡性マイクロスフェアーの水抽出液の導電率との間の関係式に基 づき、 所望の導電率を示す熱発泡性マイクロスフェアーを得ることを特徴とする 熱発泡性マイクロスフェアーの製造方法が提供される。 図面の簡単な説明
図 1は、 濾液の導電率と熱発泡性マイクロスフエアーの導電率との関係を示す グラフである。
図 2はく 熱発泡性マイクロスフェアーの導電率とイオン性不純物 (ナトリウム ィォン及ぴ塩素ィォン) の含有量との関係を示すグラフである。 発明を実施するための最良の形態
本発明の熱発泡性マイクロスフヱァ一は、 重合体から形成された外殻内に発泡 剤が封入された構造を有している。 このような構造を有する熱発泡性マイクロス フェアーは、 一般に、 分散安定剤を含有する水系分散媒体中で、 重合性単量体を 発泡剤の存在下に懸濁重合する方法により製造することができる。
イオン性不純物の含有量が低減され、 水抽出液の導電率が小さな熱発泡性マイ クロスフエァーを得るには、 重合工程後の洗浄工程で必要な程度の水洗を行う方 法;ハロゲン原子 含有しない重合性単量体を使用する方法;これらを組み合わ せた方法が挙げられる。
( 1 ) ビュル単量体
外殻を形成する重合体としては、 塩ィ匕ビニリデン、 アクリロニトリル、 メタク リロ二トリノレ、 アクリル酸、 メタクリル酸、 アクリル酸エステル類、 メタクリル 酸エステル類、 ビュル芳香族化合物類、 及び酢酸ビュルからなる群より選ばれる 少なくとも一種のビニル単量体を含有する重合性単量体または重合性単量体混合 物を重合して得られる単独重合体若しくは共重合体が好ましい。 塩素イオンなど のハロゲンイオンの含有量が少ない熱発泡性マイクロスフェアー、 あるいは加熟 処理時に脱ハロゲンを起こしにくい熱発泡性マイクロスフェアーを得るには、 塩 素原子などのハ口ゲン原子を含有する重合性単量体の使用割合を少なくする力、 まったく使用しないことが好ましい。
アクリル酸エステル類としては、 例えば、 アクリル酸メチル、 アクリル酸ェチ ル、 アクリル酸ブチル、 ジシク口ペンテ二ルァクリレートが挙げられるが、 これ らに限定されない。 メタクリル酸エステル類としては、 例えば、 メタクリル酸メ チル、 メタタリル酸ェチル、 メタタリル酸ブチル、 ィソボルニルメタクリ レート が挙げられるが、 これらに限定されない。 ビニル芳香族化合物類としては、 例え ば、 スチレン、 α—メチルスチレン、 ハロゲン化スチレンが挙げられるが、 これ らに限定されない。
ビニル単量体としては、 上記モノビュル単量体以外に、 例えば、 α—クロロア クリロ-トリル、 α—エトキシアクリロニトリル、 フマロニトリルなどの二トリ ル単量体類;塩化ビニル; クロ口プレン、 イソプレン、 ブタジエンなどの共役ジ ェン類; Ν—フエエルマレイミ ド、 Ν—ナフチノレマレイミ ド、 Ν—シク口へキシ ルマレイミ ド、 メチルマレイミ ドなどの Ν—置換マレイミ ド類;クロトン酸、 無 水マレイン酸などの不飽和酸類;などのその他のビュル単量体を必要に応じて使 用することができる。
本発明の熱発泡性マイクロスフェアーは、 外殻を形成する重合体がガスバリア 性に優れたものであることが好ましく、 ガスバリア性、 耐熱性及ぴ耐溶剤性に優 れたものであることがより好ましい。 これらの観点力 ら、 外殻を形成する重合体 としては、 塩化ビニリデン (共) 重合体及び (メタ) アクリロニトリル (共) 重 合体が好ましく、 塩化ビニリデン共重合体及ぴ (メタ) ァクリロ-トリル共重合 体がより好ましく、 (メタ) アクリロニトリル共重合体が特に好ましい。 さらに は、 ハロゲン原子や二トリル基を持たないモノビュル単量体からなる共重合体も 使用しうる。
塩化ビエリデン (共) 重合体としては、 塩化ビニリデン単独、 あるいは塩化ビ 二リデンとこれと共重合可能なビュル単量体との混合物を用いて得られる単独重 合体及び共重合体を挙げることができる。 塩ィヒビニリデンと共重合可能なビュル 単量体としては、 例えば、 アクリロニトリル、 メタタリロニトリル、 メタクリル 酸エステル、 アクリル酸エステル、 スチレン、 及び酢酸ビュルが挙げられる。 このような塩化ビニリデン (共) 重合体としては、 (Α) 塩化ビニリデン 3 0〜 1 0 0重量%と、 (Β) アクリロニトリル、 メタクリ 二トリル、 アクリル酸エス テル、 メタクリル酸エステル、 スチレン及び酢酸ビュルからなる群より選ばれる 少なくとも一種のビニノレ単量体 0〜7 0重量%とを含有する重合性単量体または 重合性単量体混合物を用いて得られた (共) 重合体が好ましい。 塩化ビニリデン の共重合割合が 3 0重量%未満であると、 外殻のガスパリア性を十分に高くする ことが困難である。
■ また、 塩ィ匕ビ二リデン共重合体としては、 (A1)塩化ビニリデン 4 0〜8 0重量 %と、 (Bl)ァクリ口-トリル及びメタクリロニトリルからなる群より選ばれる少 なくとも一種のビュル単量体 0〜 6 0重量0 /0と、 (B2)アタリル酸エステル及びメ タクリル酸エステルからなる群より選ばれる少なくとも一種のビュル単量体 0〜 6 0重量%とを含有する重合性単量体混合物を用いて得られた共重合体が好まし レ、。 このような共重合体とすることにより、発泡温度の設計が容易であり、 また、 高発泡倍率を達成しやすい。
耐溶剤性や高温での発泡性の観点からは、 (メタ) アクリロニトリル (共) 重 合体により外殻を形成することが好ましい。 ここで、 (メタ) アクリロニトリル とは、 アクリロニトリル及び Zまたはメタクリロニトリルを意味する。 換言すれ ば、 (メタ) アクリロニトリルとは、 アクリロニトリル及ぴメタクリロ-トリル からなる群より選ばれる少なくとも一種の-トリル単量体を意味する。 二トリル 単量体としては、 ァクリロニトリル及び Zまたはメタタリロニトリルとともに、 必要に応じて、 "一クロ口アクリロニトリル、 ひ一エトキシアクリロニトリル、 フマロニトリルなどを併用してもよい。
(メタ) アクリロニトリル (共) 重合体としては、 (メタ) アクリロニトリル 単独、 あるいは (メタ) アクリロニトリルとそれと共重合可能なビュル単量体と を用いて得られる共重合体を挙げることができる。 (メタ) アクリロニトリルと 共重合可能なビュル単量体としては、 塩化ビニリデン、 アクリル酸エステル、 メ タクリル酸エステル、 スチレン、 酢酸ビュルなどが好ましい。
このような (メタ) アクリロニトリル (共) 重合体としては、 (C) アタリロニ トリル及びメタタリ口-トリルからなる群より選ばれる少なくとも一種の二トリ ル単量体 3 0〜1 0 0重量0 /0と、 (D) 塩ィ匕ビユリデン、 アクリル酸エステル、 メ タクリル酸エステル、 スチレン、 及ぴ酢酸ビュルからなる群より選ばれる少なく とも一種のビュル単量体 0〜 7 0重量%とを含有する重合性単量体または重合性 単量体混合物を用いて得られた (共) 重合体が好ましい。 (メタ) アタリロニト リルの共重合割合が 3 0重量。 /0未満では、 耐溶剤性や耐熱性が不充分となる。
(メタ) アクリロニトリル (共) 重合体は、 (メタ) アクリロニトリルの使用 割合が大きく、 発泡温度が高い (共) 重合体と、 (メタ) アクリロニトリルの使 用割合が小さく、発泡温度が低い (共) 重合体とに分けることができる。 (メタ) アクリロニトリルの使用割合が大きい (共) 重合体としては、 (C) ァクリロ-ト リル及びメタクリロ -トリルからなる群より選ばれる少なくとも一種の単量体 7 0〜 1 0 0重量0 /0と、 (D) 塩化ビニリデン、 アタリル酸エス ル、 メタタリル酸 エステル、 スチレン、 及ぴ酢酸ビュルからなる群より選ばれる少なくとも一種の ビニル単量体 0〜3 0重量%とを含有する重合性単量体または重合性単量体混合 物を用いて得られた (共) 重合体が挙げられる。 一方、 (メタ) ァクリロ-トリ ルの使用割合が小さい (共) 重合体としては、 (C) アタリロニトリノレ及びメタク リロニトリルからなる群より選ばれる少なくとも一種の二トリル単量体 3 0重量 %以上 7 0重量%未満と、 (D) 塩ィ匕ビニリデン、 アタリル酸ェステル、 メタクリ ル酸エステル、 スチレン、 及ぴ酢酸ビニルからなる群より選ばれる少なくとも一 種の単量体 3 0重量%超過 7 0重量%以下とを含有する重合性単量体または重合 性単量体混合物を用いて得られた共重合体が挙げられる。
(メタ) アクリロニトリル (共) 重合体は、 (C1)アクリロニトリル及びメタク リロ二トリルからなる群より選ばれる少なくとも一種の二トリル単量体 5 1〜1 0 0重量0 /0と、 (D1)塩化ビニリデン 0〜4 0重量0 /0と、 (D2)アクリル酸エステル 及ぴメタクリル酸エステルからなる群より選ばれる少なくとも一種のビュル単量 体 0〜 4 8重量%とを含有する重合性単量体または重合性単量体混合物を用いて 得られた (メタ) アクリロニトリル (共) 重合体が好ましい。
外殻の重合体として、 塩ィ匕ビ二リデンを含まない (共) 重合体が望まれる場合 には、 (E) アクリロニトリル及ぴメタクリロ二トリルからなる群より選ばれる少 なくとも一種の単量体 3 0〜 1 0 0重量%と、 (F) アタリル酸エステル及びメタ クリル酸エステルからなる群より選ばれる少なくとも一種の単量体 0〜 7 0重量
%とを含有する重合性単量体または重合性単量体混合物を用いて得られた(メタ) アクリロニトリル (共) 重合体が好ましい。 また、 (メタ) アクリロニトリル共 重合体としては、 (E1)アクリロニトリル 1〜9 9重量%と、 (E2)メタタリロニト リル 1〜 9 9重量。 /0と、 (F) アタリル酸ェステル及ぴメタクリル酸ェステルから なる群より選ばれる少なくとも一種の単量体 0〜 7 0重量%とを含有する重合性 単量体混合物を用いて得られた共重合体が好ましい。
さらに、 加工性、 発泡性、 ガスパリア性、 耐溶剤性などが特に優れた熱発泡性 マイクロスフェアーを得るには、 ァクリロニトリル及びメタタリ口-トリノレ力、ら なる群よ'り選ばれる少なくとも一種の-トリル単量体 7 0〜 9 9重量%とその他 のビュル単量体 1〜 3 0重量%とを含有する重合性単量体混合物を重合して得ら れる (メタ) アクリロニトリル共重合体が好ましい。 この (メタ) アタリロニト リル共重合体において、 アクリロニトリルとメタタリロニトリルとを併用するこ とが好ましく、 アタリロニトリノレ 2 0〜 8 0重量%とメタクリロ二トリル 2 0〜 8 0重量%の割合で含有する二トリル単量体混合物がより好ましい。 二トリル単 量体の割合は、 好ましくは 8 0〜 9 9重量%、 より好ましくは 8 5〜 9 8重量% である。 その他のビニル単量体としては、 アクリル酸エステル及ぴメタクリル酸 エステルが好ましいが、 これら以外の前述の各種ビュル単量体を使用することも できる。
外殻を形成する重合体として、 結合ハロゲン原子や二トリル基を持たない共重 合体が挙げられる。結合ハロゲン原子や二トリル基を持たない共重合体としては、 (G1) 不飽和酸類のビニル単量体から選ばれる少なくとも 1種類のビュル単量体 1〜4 0重量%、 (G2) アクリルエステル類及びメタクリル酸エステル類から選 ばれる少なぐとも' 1種類のビュル単量体 2 0〜9 9重量 °/0、 及ぴ必要に応じて (G3) その他のビニル単量体 0〜 5重量%を重合して得られる共重合体等が挙げ られる。
( 2 ) 架橋性単量体
本発明では、 重合性単量体として、 前記の如きビュル単量体と架橋性単量体と を併用することができる。 架橋性単量体を併用することにより、 加工性、 発泡特 性、 耐熱性、 耐溶剤性などを改良することができる。 架橋性単量体としては、 2 つ以上の重合性炭素—炭素二重結合を有する多官能性化合物が用いられる。 重合 性炭素一炭素二重結合としては、例えば、 ビュル基、 メタクリル基、 アクリル基、 ァリル基が挙げられる。 2つ以上の重合性炭素一炭素二重結合は、 それぞれ同一 または相異なっていてもよい。
架橋性単量体としては、 例えば、 ジビエルベンゼン、 ジビュルナフタレン、 こ れらの誘導体等の芳香族ジビュル化合物;エチレングリコールジァクリレート、 'ジエチレングリコー/レジアタリ レート、 エチレングリコーノレジメタクリレート、 ジエチレングリコールジメタクリレート、 1, 3—ブチルダリコールジメタタリ レ一ト等のジェチレン性不飽和力ルボン酸ェステル; 1 , 4一ブタンジオール、 1, 9ーノナンジオール等の脂肪族両末端アルコール由来のアタリレートまたは メタクリレート ; N, N—ジビュルァニリン、 ジビニルエーテル等のジビ二/レイ匕 合物;などの二官能の架橋性単量体が挙げられる。
三官能以上の多官能架橋性単量体としては、 例えば、 トリメチロールプロパン トリアタリ レート、 トリメチロールプロパントリメタクリレート、 ペンタエリス リ トールトリアタリレート、 ペンタエリスリ トーノレトリメタクリレート、 トリア クリルホルマール、 イソシアン酸トリアリルなどが挙げられる。
架橋性単量体の中でも、 発泡性と加工性とのバランスを取りやすい点で、 重合 性炭素一炭素二重結合を 2個有する二官能架橋性単量体が好ましい。 二官能架橋 性単量体としては、 ポリエチレングリコール、 ポリプロピレングリコール、 アル キルジオール、 アルキルエーテルジオール、 及びアルキルエステルジオールから なる群より選ばれるジオール化合物から誘導された屈曲性連鎖を介して、 直接的 また 間接的に、 2個の重合性炭素一炭素二重結合が連結された構造の化合物で あることが好ましい。
上記の屈曲性連鎖を介して 2個の重合性炭素一炭素二重結合が連結された構造 の二官能架橋性単量体としては、 例えば、 ポリエチレングリコールジァクリレー ト、 ポリエチレングリコールジメタタリレート、 ポリプロピレングリコールジァ タリ レート、 ポリプロピレングリコールジメタクリ レート、 アルキルジオールジ アタリ レート、 アルキルジオールジメタクリレート、 アルキルエーテルジオール ジァクリ レート、 アルキルエーテルジオールジメタクリ.レート、 アルキルエステ ルジオールジアタリレート、 アルキルエステルジオールジメタタリレート、 及び これらの 2種以上の混合物が挙げられる。
より具体的に二官能架橋性単量体としては、 ジエチレングリコールジ (メタ) アタリ レート、 トリエチレングリコールジ (メタ) アタリレート、 テトラエチレ ングリコールジ (メタ) アタリ レートなどのポリエチレングリコールジ (メタ) アタリレート 〔エチレンオキサイド単位 (一 C H 2 C H 2 O—) が通常 2〜: I 5 個〕 ;ジプロピレングリコールジ (メタ) アタリレート、 トリプロピレングリコ ールジ (メタ) アタリレート、 テトラプロピレングリコールジ (メタ) アタリレ ートなどのポリプロピレングリコールジ (メタ) アタリレー卜 [プロピレンォキ サイド単位 〔― C H ( C H 3 ) C H 2 O—〕 または 〔一 C H 2. C H ( C H 3 ) O 一〕 が通常 2〜2 0個] ;エチレングリコールジ (メタ) アタリレート、 プロピ レングリコールジ (メタ) アタリレート、 1, 3—プロパンジオールジ (メタ) アタリレート、 1, 4—ブタンジオールジ (メタ) アタリレート、 1, 3—ブチ レンジオールジ (メタ) アタリレート、 1, 6—へキサンジオールジ (メタ) ァ タリレート、 1, 9ーノナンジオールジ (メタ) ァクリレート、 ネオペンチルグ リコールジ(メタ) ァクリレート、 3—メチルー 1, 5—ペンタンジオールジ(メ タ) アタリレート、 2—メチノレ一 1, 8—オクタンジオールジ (メタ) アタリレ ート、 2, 4ージェチル _ 1, 5 _ペンタンジオールジ (メタ) アタリレート、 2—ヒドロキシ一 1, 3 _プロパンジオールジ (メタ) アタリレートなどのアル キルジオールジ (メタ) アタリレート (屈折性連鎖が脂肪族炭素からなり、 連結 部の炭素原子数が通常 2〜 2 0個) ; 3—ォキサ一 1, 6 キサンジオールジ (メタ) アタリレートのようなアルキルエーテルジオールジ (メタ) ァクリレー ト 〔屈曲性連鎖が脂肪族炭素とエーテル結合とから構成されている。 エーテル結 合が 1個の場合(一 — O— R 2 ―)は、通常、各脂肪族炭素は同じではない。〕 ; ヒ ドロキシピパリン酸ネオペンチルグリコールジ (メタ) アタリレートのよう なアルキルエステルジオールジ (メタ) ァクリレート 〔屈曲性連鎖が脂肪族炭素 とエステル結合とから構成されている。 (一 —C O O— R 2 —) 〕 ;などが 挙げられる。 ここで、 「(メタ)アタリレート」 とは、 アタリレートまたはメタク リ レートを意味する。
架橋性単量体として、 このような屈曲性連鎖を有する二官能架橋性単量体を用 いると、 発泡倍率を高度に保持しながら、 外殻の重合体の弾性率の温度依存性を 小さくすることができ、 かつ、 混勵!!ェ、 カレンダー加工、 押出加工、 射出成形 などの加工工程で、 剪断力を受けても、 外殻の破壌や内包ガスの散逸が起こり難 い熱発泡性マイクロスフェアーを得ることができる。
架橋性単量体の使用割合は、 ビュル単量体 1 0 0重量部に対して、 通常 5重量 部以下、 好ましくは 0 . 0 1〜5重量部、 より好ましくは 0 . 0 5〜4重量部、 特に好ましくは 0 . 1〜 3重量部である。 架橋性単量体の使用割合が小さすぎる と加工性が低下し、 大きすぎると外殻を形成する重合体の熱可塑性が低下して発 泡が困難になる。
( 3 ) 発泡剤
発泡剤としては、 例えば、 ェタン、 エチレン、 プロパン、 プロペン、 n—ブタ ン、 イソブタン、 ブテン、 ィソブテン、 n一ペンタン、 ィソペンタン (即ち、 2 一メチルブタン) 、 ネオペンタン、 イソオクタン (即ち、 2, 2 , 4一トリメチ ルペンタン) 、 n—へキサン、 ィソへキサン、 n—ヘプタン、 イソドデカン (即 ち、 2, 2, 4, 6, 6一ペンタメチルヘプタン) 、 石油エーテルなどの炭化水 素; C C I 3 F、 C C 1 2 F 3、 C C 1 F 3、 C C 1 F 3— C C 1 2 F 2などのクロ口 フルォロカーボン;テトラメチノレシラン、 トリメチルェチノレシラン、 トリメチル イソプロビルシラン、 トリメチル _ n—プロビルシランなどのテトラアルキルシ ラン;が挙げられる。 これらの発泡剤は、 それぞれ単独で、 あるいは 2種以上を 組み合わせて使用することができる。
これらの発泡剤の中でも、 イソブタン、 n—ブタン、 n—ペンタン、 イソペン タン、 n—へキサン、 ィソへキサン、 n—ヘプタン、 ィソヘプタン、 n—ォクタ ン、 イソオクタン、 イソドデカン、 石油エーテル、 及びこれらの 2種以上の混合 物が好ましい。 発泡剤として、 加熱により熱分解してガス状になる化合物を使用 してもよい。
熱発泡性マイクロスフェアー中に封入される発泡剤の割合は、 全量基準で、 通 常 5〜5 0重量%、 好ましくは 7〜4 0重量。 /0である。 したがって、 重合性単量 体と発泡剤との使用割合は、 重合後に外殻重合体と発泡剤とが上記割合となるよ うに調節することが望ましい。
( 4 ) 熱発泡性マイクロスフヱァ一の製造方法
本発明の熱発泡性マイクロスフェアーは、 分散安定剤を含有する水系分散媒体 中で、 重合性単量体を発泡剤の存在下に懸濁重合する方法により製造することが できる。 少なくとも重合性単量体と発泡剤とを含有する重合性単量体混合物を水 系分散媒体中に分散させて、 油性の重合性単量体混合物の液滴を形成する (造粒 工程または懸濁工程ということがある) 。 この液滴形成後、 重合性開始剤を用い て、 重合性単量体の重合を行う。 懸濁重合により、 生成重合体から形成された外 殻内に発泡剤が封入された構造を持つ熱発泡性マイクロスフヱァーを得ることが できる。
重合開始剤としては、 この技術分野で一般に使用されているものを使用するこ とができる力 重合性単量体に可溶性である油溶性重合開始剤が好ましい。 この ような重合開始剤としては、 例えば、 過酸ィヒジアルキル、 過酸化ジァシル、 パー ォキシエステル、 パーォキシジカーボネート、 及ぴァゾ化合物が挙げられる。 重合開始剤の具体例としては、 メチルェチルパーォキサイド、 ジー t一ブチル パーォキサイド、 ジクミルパーォキサイドなどの過酸化ジァルキノレ;ィソブチル パーォキサイド、 ベンゾィルパーォキサイド、 2 , 4ージクロ口ベンゾィルパー 才キサイド、 3, 5, 5—トリメチルへキサノィルパーォキサイドなどの過酸化 ジァシル; t一ブチルパーォキシピバレート、 t—へキシルパーォキシピバレー ト、 t一ブチルパーォキシネオデカノエート、 t—へキシルパーォキシネオデカ ノエ一ト、 1—シク口へキシノレ一 1ーメチノレエチルパーォキシネオデカノエート、 1, 1, 3, 3—テトラメチルブチルパーォキシネオデカノエート、 クミルパー ォキシネオデカノエート、 ( a , a一ビス一ネオデカノィルパーォキシ) ジイソ プロピルベンゼンなどのパーォキシエステル; ビス (4一 t一プチルシク口へキ シル) パーォキシジカーボネート、 ジ一 n—プロピノレーォキシジカーボネート、 ジ一ィソプロピルパーォキシジカーボネート、ジ(2—ェチルェチルパーォキシ) ジカーボネート、 ジ一メ トキシブチルパーォキシジカーボネート、 ジ (3—メチ ^/― 3—メ トキシブチルパーォキシ) ジカーボネートなどのパーォキシジカーボ ネート ; 2, 2 ' —ァゾビスイソブチロニトリル、 2, 2 ' ーァゾビス (4—メ トキシー 2, 4ージメチルパレロニトリル、 2, 2 ' ーァゾビス (2, 4—ジメ チルバレロニトリノレ) 、 1, 1 ' ーァゾビス (1—シクロへキサンカルボ二トリ ル) などのァゾ化合物;などが挙げられる。
重合開始剤は、 通常、 重合性単量体混合物中に含有させるが、 早期重合を抑制 する必要がある場合には、 造粒工程中または造粒工程後に、 その一部または全部 を水系分散媒体中に添加して、重合性単量体混合物の液滴中に移行させてもよい。 '重合開始剤は、 水系分散媒体基準で、 通常 0 . 0 0. 0 1〜 3重量。/。の割合で使用 される。
懸濁重合は、 一般に、 分散安定剤を含有する水系分散媒体中で行われる。 分散 安定剤としては、 例えば、 シリカ、 リン酸カルシウム、 水酸化マグネシウム、 水 酸ィ匕アルミニウム、 水酸化第二鉄、 硫酸バリウム、 硫酸カルシウム、 硫酸ナトリ ゥム、 シユウ酸カルシウム、 炭酸カルシウム、 炭酸バリウム、 炭酸マグネシウム などを挙げることができる。 これらの分散安定剤は、 それぞれ単独で、 あるいは 2種以上を組み合わせて使用することができる。 分散安定剤は、 重合性単量体 1 0 0重量部に対して、 通常 0 . 1〜2 0重量部の割合で使用される。
分散安定剤に加えて、 分散助剤 (分散安定助剤ともいう) として、 例えば、 ジ エタノールァミンと脂肪族ジカルボン酸の縮合生成物、 尿素とホルムアルデヒド との縮合生成物、 ポリビュルピロリドン、 ポリエチレンォキサイド、 ポリエチレ ンィミン、 テトラメチルアンモニゥムヒドロキシド、 ゼラチン、 メチルセルロー ス、 ポリビュルアルコール、 ジォクチルスルホサクシネート、 ソルビタンエステ ル、 各種乳化剤等を使用することができる。
分散安定剤を含有する水系分散媒体は、 通常、 分散安定剤や分散助剤を脱ィォ ン水などの水に添加して調製する。 重合時の水相の p Hは、 使用する分散安定剤 や分散助剤の種類によって適宜決められる。 例えば、 分散安定剤としてコロイダ ルシリカなどのシリカを使用する場合は、 酸性条件下で重合が行われる。 水系分 散媒体を酸性にするには、 必要に応じて酸を加えて、 11を約3〜4に調整する 方法が採用される。 分散安定剤として、 水酸ィ匕マグネシウムやリン酸カルシウム などを使用する場合は、 アルカリ性条件下で重合させる。
分散安定剤の好ましい組み合わせの一つとして、 コロイダルシリカと縮合生成 物との組み合わせがある。 縮合生成物としては、 ジエタノールァミンと脂肪族ジ カルボン酸の縮合生成物が好ましく、 ジエタノールァミンとアジピン酸の縮合物 ゃジエタノールァミンとィタコン酸の縮合生成物がより好ましい。 縮合生成物の 酸価 (m g KOH/ g ) は、 好ましくは 6 0以上 9 5未満、 より好ましくは 6 5 以上 9 0以下である。 さらに、 分散助剤として、 塩化ナトリウム、 硫酸ナトリウ ム等の無機塩を添加すると、 より均一な粒子形状を有する発泡性マイクロスフエ ァ一が得られやすくなる。 無機塩としては、 食塩が好適に用いられる。 ' コロイダルシリカの使用量は、 その粒子径によっても変わるが、 通常、 重合性 単量体 1 Ό 0重量部に対して、 1〜 2 0重量部、 好ましくは 2〜 1 5重量部の割 合である。 縮合生成物は、 重合性単量体 1 0 0重量部に対して、 通常 0 . 0 5〜 2重量部の割合で使用される。 無機塩は、 重合性単量体 1 0 0重量部に対して、 通常 0〜 1 5 0重量部、 好ましくは 5 0〜1 0 0重量部の割合で使用される。 分散安定剤の他の好ましい組み合わせとしては、 コロイダルシリカと水溶性窒 素含有化合物との組み合わせが挙げられる。 水溶性窒素含有化合物としては、 例 えば、 ポリビニルピロリ ドン、 ポリエチレンィミン、 ポリオキシエチレンァノレキ ノレァミン、 ポリジメチルアミノエチルメタクリレートゃポリジメチルアミノエチ ルアタリレートに代表されるポリジアルキルアミノアルキル (メタ) アタリレー ト、 ポリジメチルァミノプロピルァクリルアミ ドゃポリジメチルァミノプロピル メタクリルアミドに代表されるポリジアルキルアミノアルキル (メタ) ァクリル アミ ド、 ポリアクリルアミ ド、 ポリカチオン性ァクリルァミド、 ポリアミンスル ホン、 ポリアリルァミンが挙げられる。 これらの中でも、 コロイダ^/シリカとポ リビニルピロリ ドンとの組み合わせが好適に用いられる。 さらに、 他の好ましい 組み合わせとしては、 水酸化マグネシウム及び/またはリン酸カルシウムと乳化 剤との組み合わせがある。
分散安定剤として、 水溶性多価金属塩化合物 (例えば、 塩化マグネシウム) と 水酸化アルカリ金属 (例えば、 水酸化ナトリウム) との水相中での反応により得 られる難水溶性金属水酸化物 (例えば、 水酸化マグネシウム) のコロイドを用い ることができる。 また、 リン酸カルシウムとしては、 リン酸ナトリウムと塩化力 ルシゥムとの水相中での反応生成物を使用することができる。 乳化剤は、 一般に 使用しないが、 所望により陰イオン性界面活性剤、 例えば、 ジアルキルスルホコ ハク酸塩やポリオキシエチレンアルキル (ァリル) エーテルのリン酸エステ/レ等 を用いてもよい。
重合助剤として、 水系分散媒体中に、 亜硝酸アルカリ金属塩、 塩化第一スズ、 塩化第二スズ、 水可溶性ァスコルビン酸類、 及びホウ酸からなる群より選ばれる 少なくとも一種の化合物を存在させることができる。 これらの化合物の存在下に 懸濁重合を行うと、 重合時に、 重合粒子同士の凝集が起こらず、 重合物が重合缶 壁に付着することがなく、 重合による発熱を効率的に除去しながら安定して熱発 泡性マイク口スフヱァーを製造することができる。
亜硝酸アル力リ金属塩の中では、 亜硝酸ナトリゥム及ぴ亜硝酸力リゥムが入手 の容易性や価格の点で好ましい。 ァスコルビン酸類としては、 ァスコルビン酸、 ァスコルビン酸の金属塩、 ァスコルビン酸のエステルなどが挙げられるが、 これ らの中でも水可溶性のものが好適に用いられる。 ここで、 水可溶性ァスコルビン 酸類とは、 2 3 °Cの水に対する溶解性が 1 g Z l 0 0 c m3 以上であるものを意 味する。 これらの中でも、 Lーァスコルビン酸 (ビタミン C) 、 ァスコルビン酸 ナトリゥム、 及ぴァスコルビン酸力リゥムが、 入手の容易性や価格、 作用効果の 点で、 特に好適に用いられる。 これらの化合物は、 重合性単量体 1 0 0重量部に 対して、 通常、 0 . 0 0 1〜1重量部、 好ましくは 0 . 0 1〜0 . 1重量部の割 合で使用される。
水系分散媒体に各成分を添加する順序は、 任意であるが、 通常は、 水と分散安 定剤、 必要に応じて分散助剤や重合助剤などを加えて、 分散安定剤を含有する水 系分散媒体を調製する。 発泡剤、 ビュル単量体及び架橋性単量体は、 別々に水系 分散媒体に加えて、 水系分散媒体中で一体化して重合性単量体混合物を形成して もよいが、 通常は、 予めこれらを混合してから、 水系分散媒体中に添加する。 重 合開始剤は、 予め重合性単量体に添加して使用することができるが、 早期重合を 避ける必要がある場合には、 例えば、 重合性単量体混合物を水系分散媒体中に添 加し、 攪拌しながら重合開始剤を加え、 水系分散媒体中で一体化してもよい。 重 合性単量体混合物と水系分散媒体との混合を別の容器で行つて、 高剪断力を有す る攪拌機や分散機で攪拌混合した後、 重合缶に仕込んでもよい。 ' 重合性単量体混合物と水系分散媒体とを攪拌混合することにより、 水系分散媒 体中で重合性単量体混合物の液滴を形成する。 液滴の平均粒径は、 目的とする熱 発泡性マイクロスフェアーの平均粒径とほぼ一致させることが好ましく、 通常 1 〜 2 0 0 m、 好ましくは 3〜: I 5 0 ju m、 特に好ましくは 5〜: L O O / mであ る。 粒径分布が極めてシャープな熱発泡性マイクロスフェアーを得るには、 水系 分散媒体及び重合性単量体混合物を連続式高速回転高剪断型攪拌分散機内に供給 'し、 該攪拌分散機中で両者を連続的に攪拌して分散させた後、 得られた分散液を 重合槽内に注入し、 そして、 該重合槽内で懸濁重合を行う方法を採用することが 好ましい。 水系分散媒体に重合性単量体混合物を添加した後、 回分式高速回転高 剪断型分散基で攪拌混合して液滴を造粒してもよい。 - 懸濁重合は、 一般に、 反応槽内を脱気するか、 不活性ガスで置換して、 3 0〜 1 0 0 °Cの温度に昇温して行う。 懸濁重合中、 重合温度は一定の温度に制御して もよいし、 段階的に昇温重合してもよい。 懸濁重合後、 生成した熱発泡性マイク ロスフェアーを含有する反応混合物を、 濾過、 遠心分離または沈降などの方法に より処理して、 反応混合物から熱発泡性マイクロスフェアーを分離する。 懸濁重 合後、 酸処理またはアルカリ処理して、 分散安定剤を可溶化させてもよい。 分離 した熱発泡性マイクロスフェア一は、 洗浄し濾過した後、 ウエットケーキの状態 で回収される。 必要に応じて、 熱発泡性マイクロスフェア一は、 発泡を開始しな
V、比較的低温で乾燥される。
( 5 ) ィオン性不純物含有量が低減されこ熱発泡性マイクロスフェアー 熱発泡性マイクロスフェアーに含まれるイオン性不純物としては、 例えば、 ナ トリウムイオンやカリウムイオンなどの周期表 1 A族金属イオン (アルカリ金属 イオン) ;マグネシウムイオンやカルシウムイオンなどの周期表 2 A族金属ィォ ン (広義のアルカリ土類金属イオン) ;塩素イオン、 塩化物イオン、 フッ素ィォ ン、 フッ化物イオンなどのハロゲンイオン;が挙げられる。 イオン性不純物の代 表的なものは、 ナトリウムイオン、 マグネシウムイオン及び塩素イオンである。 これらのイオン性不純物の多くは、 分散安定剤として使用される水酸化マグネシ ゥムコロイド、 分散助剤として使用される塩化ナトリウムや硫酸ナトリウム等の 無機塩、 重合性単量体として使用される塩ィ匕ビ二リデンなどに由来するものであ る。
本発明の製造方法では、 重合後の洗浄工程において、 熱発泡性マイクロスフエ ァ一の導電率が所望の水準になるまで洗浄を行う。 従来、 熱発泡性マイクロスフ エアーに含まれるイオン性不純物に起因する問題が十分に認識されていなかった こと、 水洗回数や洗浄水の使用量を増やすと、 濾過時間が長くなつて生産性が低 下し、 排水量も増加することなどの理由で、 十分な洗浄が行われていなかつたの 'が現状である。 本発明者は、 熱発泡性マイクロスフエァ一の導電率とイオン性不純物の含有量 との間に一定の関係のあることを見出した。 熱発泡性マイクロスフェアーの導電 率とは、 熱発泡性マイクロスフェアーを水で抽出したときの水抽出液の導電率を 意味する。 熱発泡性マイクロスフェアーの水抽出液の導電率の測定法は、 次の通 りである。
より具体的に、 下記工程 1及ぴ 2 :
( 1 ) 2 5 °Cの温度で、 熱発泡性マイクロスフェアー 5 gを p Hが 7で導電率が σ 1のイオン交換水 20 g中に分散させて、 分散液を調製する工程 1 ;及び
(2) 同温度で、 該分散液を 3 0分間振とうして、 水抽出処理を行う工程 2 ; により水抽出液を得る。 この水抽出液 (液相) について、 2 5°C (2 5 ± 0. 2
°C) で測定した導電率を σ 2とする。
イオン交換水としては、 陽イオン交換処理と陰イオン交換処理によって、 ρΗ が 7 (7± 0. 3) となったイオン交換水を使用する。 イオン交換水の ρ Ηは、 ρΗ計を用いて測定する。 2 5°Cで測定した ρ Η 7のイオン交換水の導電率を σ 1とする。 水抽出液の導電率 σ 2とイオン交換水の導電率 σ 1との差 σ 2 _ σ 1 を求める。 導電率は、 導電率計を用いて測定する。
この差ひ 2 _ σ 1は、 1 mS/c m (l O O O S/c m) 以下、 好ましくは 0. 5mS/c m (5 00 S / c m) 以下、 より好ましくは 0. l mS/cm (l O O ^ S/c m) 以下、 特に好ましくは 0. 0 5mSZc m (S O ^u SZc m) 以下である。 極めて高純度の熱発泡性マイクロスフヱァ一が求められる用途 には、 この差 σ 2 _ σ 1を 0. 0 3mS/cm (3 0 ,u S/c m) 以下、 さらに は 0. 0 2mS/c m (20 μ S/c m) または以下 0. O l mS/c m ( 1 0 μ S/c m) 以下に低減することができる。
上記のように、 熱発泡性マイクロスフエァ一の導電率を低減することにより、 イオン性不純物の含有量を低減することができる。 熱発泡性マイクロスフェアー のィオン性不純物含有量は、 熱発泡性マイクロスフェアー l gを超純水 5 0m l に'分散し、 4 0°Cで 1時間抽出した熱水抽出液について、 イオンクロマトグラフ ィによりイオン性不純物の濃度を測定し、 そして、 熱発泡性マイクロスフェアー l g当りのイオン含有量 ( g/g) を算出する方法により測定することができ る。 超純水は、 イオン成分の含有量が実質的にゼロの水である。 イオン含有量の 単位 gZgは、 熱発泡性マイクロスフェアーに対する分率で表すと、 P pmに 相当する。
例えば、 ナトリウムイオンについては、 通常 1000 μ g//g以下、 好ましく は 700 g/g以下、 より好ましくは 500 g/g以下、 特に好ましくは 3 00 μ g/"g以下にまで低減することが望ましい。 極めて高純度の熱発泡性マイ クロスフェアーが望まれる場合には、 ナトリゥムイオンの含有量を 100 μ gZ g以下、 さらには 50/ gZgまたは 30 gZg以下にまで低減することがで きる。 ナトリゥムイオン以外のアルカリ金属イオンや、 マグネシウムイオンなど の周期表 2 A族金属イオンの含有量も、 ナトリウムイオンと同水準にまで低減す ることが好ましい。
塩素イオンなどのハロゲンイオンについては、 通常 1500 μ gZg以下、 好 ましくは 1000 g/g以下、 より好ましくは 500 gZg以下、 特に好ま しくは S O Q g/g以下にまで低減することが望ましレ、。 極めて高純度の熱発 泡性マイクロスフェアーが望まれる場合には、 塩素イオンなどのハロゲンイオン の含有量を 200 g/g以下、 さらには 100 μ g/gまたは 50 μ g/g以 下にまで低減することができる。
イオン性不純物の含有量が前記範囲にあることにより、 金属に対する腐食防止 を抑制し、 電子部品に対する汚染を抑制することができる。 イオン性不純物の含 有量は、 熱発泡性マイクロスフェアーの用途に応じて、 適宜調節することができ る。 .
本発明者は、 水系分散媒体中で、 少なくとも発泡剤及び重合性単量体を含有す る重合性単量体混合物を懸濁重合して、 生成重合体から成形された外殻内に発泡 剤が封入された構造を持つ熱^泡性マイクロスフェアーを合成する重合工程、 及 ぴ熱発泡性マイクロスフエァーを洗浄する洗浄工程を含む熱発泡性マイクロスフ エアーの製造方法であって、 該洗浄工程において、 イオン交換水を用いた洗浄と 濾過とを行い、 その際、 濾液の導電率を測定し、 予め作成した濾液の導電率と熱 発泡性マイクロスフヱァ一の水抽出液の導電率との間の関係式に基づいて、 所望 の導電率を示す熱発泡性マイクロスフェアーを得ることができることを見出し た。 イオン交換水としては、 p Hが約 7のイオン交換水を使用することが好まし レ、。 ·
ここで、 熱発泡性マイクロスフェアーの導電率は、 前記と同じ方法により測定 して得られる水抽出液の導電率である。 濾液の導電率と熱発泡性マイクロスフエ ァ一の水抽出液の導電率の測定は、 同じ測定温度で行うことが望ましい。 測定温 度としては、 前記と同様 2 5 °C ( 2 5 ± 0 . 2 °C) とすることが好ましい。 洗浄 工程における濾過は、 自然濾過、 吸引濾過、 遠心分離など任意の手段を採用する ことができる。
洗浄工程では、 重合工程で得られた熱発泡性マイクロスフェアーを含有する水 分散液を濾過し、 熱発泡性マイクロスフヱァーを含有するウエットケーキとィォ ン交換水とを接触させて洗浄し、 洗浄後の洗浄水を濾過する。 濾過により得られ た濾液の中には、 イオン性不純物が含まれている。 洗浄工程は、 バッチ式で行つ ても、 連続式で行ってもよい。
バッチ式の洗浄工程を採用する場合には、 例えば、 重合工程で得られた熱発泡 性マイクロスフェアーを含有する水分散液をフィルターで濾過し、 次いで、 熱発 泡性マイクロスフエァーを含有するケーキにィオン交換水を導入して洗浄し、 そ して、 洗浄水を濾過する。 通常、 イオン交換水による洗浄と濾過とを複数回繰り
,返す。 各洗浄回毎に濾液め導電率を測定し、 予め作成した濾液の導電率と熱発泡 性マイクロスフェアーの水抽出液の導電率との間の関係式に基づいて、 所望の導 電率を示す熱発泡性マイクロスフェアーを得る。 この方法によれば、 濾液の導電 率に基づいて、 所望の導電率を示す熱発泡性マイクロスフェアーを得ることがで きるため、 洗浄に用いるイオン交換水の量と洗浄回数を最小限に制御することが 可能となる。 また、 iの方法により、 一定の品質を持つ製品を製造することがで きる。
連続式の洗浄工程を採用する場合には、 例えば、 重合工程で得られた熱発泡性 マイクロスフヱァーを含有する水分散液を遠心脱水機に導入して、 遠心分離によ り脱水し、 次いで、 遠心脱水機中の熱発泡性マイクロスフェアーを含有するケー キにイオン交換水を連続的にシャワーリングしながら遠心分離により脱水を行 う。 脱水により得られる濾液を連続的または間欠的にサンプリングして、 その導 電率を測定する。 この方法によれば、 濾液の導電率に基づいて、 所望の導電率を 示す熱発泡性マイクロスフェアーを得ることができるため、 洗浄に用いるイオン 交換水の量と洗浄時間を最小限に制御することが可能となる。.また、 この方法に より、 一定の品質を持つ製品を製造することができる。
連続式の洗浄方法の他の例としては、 周回して走行可能な無端状濾布を備えた 真空ベルトフィルタに、 重合工程で得られた熱発泡性マイクロスフェアーを含有 する水分散液を供給し、 無端状濾布が水平方向に走行する濾過処理部において、 該濾布上で水分散液の濾過によるケーキの形成、 イオン交換水のシャワーリング によるケーキの洗浄、 及ぴケーキの真空脱水を順次行う方法が挙げられる。 真空 脱水により得られた濾液を連続的または間欠的にサンプリングし、 その導電率を 測定する。
濾液の導電率と熱発泡性マイクロスフェアーの水抽出液の導電率との間の関係 式は、 それぞれの導電率の測定結果をデータベースとして使用し、 該データべ一 スを回帰分析することにより、 線形モデル、 両対数モデルまたは半対数モデルの 関係式を作成することにより得ることができる。 これらのモデルの中でも、 濾液 の導電率 Xを独立変数とし、 熱発泡性マイクロスフェアーの水抽出液の導電率 y を従属変数とする下記式 (1 )
y = α + β χ ( 1 )
(式中、 α及び は、 パラメータである。 ) .
で表される線形モデルの関係式が適している。
関係式 (1 ) の各パラメータは、 重合に使用する重合性単量体の種類、 分散安 定剤ゃ分散助剤の種類と量、 洗浄水の使用量などに応じて変化する。 そのため、 重合条件や洗浄条件に応じて、 これらのパラメータを決定する。 所定の重合処方 が確立している場合には、 基本的に同一の関係式を使用することができる。. この関係式 (1 ) に、 熱発泡性マイクロス: エアーの目標とする導電率を代入 すると、 それに対応する濾液の導電率を算出することができる。 したがって、 洗 浄工程において、 濾液の導電率をモニターすることにより、 洗浄水の使用量や洗 浄回数を調節することができ、 過剰な洗浄による効率の低下ゃコスト高を抑制す ることができる。 逆に、 濾液の導電率を測定することにより、 熱発泡性マイクロ スフ !:ァ一の導電率、 ひいてはナトリウムイオンや塩素イオン等のイオン性不純 物の含有量を予測することができるので、 高度な品質管理を簡便な方法により行 うことができる。 ,
前記関係式 (1 ) は、 そのままで熱発泡性マイクロスフェアーの導電率の測定 に使用することができるが、 図 1に示すようにグラフ化しておくこともできる。 図 1のグラフに基づいて、 濾液の導電率の測定値から、 熱発泡性マイクロスフエ ァ一の導電率を簡単に読み取ることができる。
図 2に示すように、 熱発泡性マイクロスフェアーの導電率とナトリウムイオン (N a +) 及び塩素イオン (C 1— ) の各含有量との間に、 一般に線形の関係があ るため、 熱発泡性マイクロスフェアーの導電率の測定値に基づいて、 ナトリウム イオン及び Zまたは塩素イオンの含有量を予測することができる。 他のイオン性 不純物についても同様である。 熱発泡性マイクロスフェアーの導電率とイオン性 不純物の含有量との測定データに基づいて、 回帰分析により前記の如き線形モデ ルの関係式を作成することもできる。 また、 所望により、 濾液の導電率とイオン 性不純物の含有量との測定データに基づいて、 回帰分析により前記の如き線形モ デルの関係式を作成することもできる。
このようにして得られた熱発泡性マイクロスフヱァ一は、 所望により、 各種ィ匕 合物で表面処理を行うことができる。 また、 熱発泡性マイクロスフェアーの表面 に無機微粉末を付着させて、 粒子同士の凝集を防ぐことができる。 さらに、 熱発 ' 泡性マイクロスフェアーの表面を各種材料でコーティングすることもできる。
本発明の熱発泡性マイクロスフェアーは、 重合体から形成された外殻内に発泡 剤が ¾f入された構造を有している。 外殻を形成する重合体は、 重合性単量体 (主 としてビュル単量体) の重合より形成されるが、 ビニル単量体と架橋性単量体と を併用することにより、 外殻重合体の弾性率の温度依存性を小さくすることがで きる。
重合体として、 好ましくは塩ィ匕ビ二リデン (共) 重合体または (メタ) アタリ ロニトリル (共) 重合体、 より好ましくは塩化ビニリデン共重合体と (メタ) ァ クリロニトリル共重合体、 特に好ましくは (メタ) アタリロニトリル共重合体を
'用いることにより、 ガスバリア性を高め、 さらには、 耐熱性ゃ耐溶^性に優れた 外殻を形成することができる。 重合性単量体として、 塩ィヒビ二リデン等の結合ハ ロゲン原子を含有する重合性単量体を全く使用しないか、 その使用割合が小さい 場合には、 脱塩素反応に起因する塩素ィオン等のハロゲンィオンの生成を抑制す ることができる。
結合ハロゲン原子を含有する重合性単量体として、 一般に、 塩ィヒビ二リデンが 汎用されているため、 熱発泡性マイクロスフェアーには、 塩素イオンが含まれて いることが多い。
常温 (2 5。C) での導電率が低く、 塩素イオンなどのハロゲンイオンの含有量 が少な 、熱発泡性マイクロスフェアーであっても、 高温に加熱すると脱ハロゲン 化反応が起こり、 ハロゲンイオンの量が急激に増加する傾向を示す。 本発明の熱 発泡性マイクロスフェアーは、 高温での脱ハ口ゲン反応によるハロゲンイオンの 濃度が低いものであることが好ましい。 ハロゲン原子を含有する重合性単量体と ■して塩化ビニリデンが汎用されているため、 熱発泡性マイクロスフェアーには、 塩素イオンが含まれていることが多い。 したがって、 本発明の熱発泡性マイクロ スフエアーは、 高温での脱塩素反応に起因する塩素イオン濃度が低いものである. ことがより好ましい。
具体的には、 下記の手順により測定した 4 0 °Cで熱水抽出した塩素イオン含有 量に対する 1 2 0 °Cで熱水抽出した塩素含有量の比率が小さな熱発泡性マイク口 スフエアーが好ま-しい。 より具体的には、 下記の工程 I乃至 III:
( 1 ) 2 5 °Cの温度で、 熱 泡性マイクロスフェアー l gを超純水 5 0 m 1中に 分散させて、 分散液を調製する工程 I ;
(II) 該分散液を 4 0 °C及び 1 2 0 °Cの各温度に加熱して、 1時間熱水抽出処理 する工程 II;及び
(III)各熱水抽出液を冷却した後、 2 5 °Cの温度で、イオンクロマトグラフィに より各熱水抽出液中のハロゲンイオン濃度を測定する工程 III;
により熱発泡性マイクロスフェアー 1 g当りのハロゲンイオン含有量(μ g / g ) を測定し、 そして、 4 0 °Cの温度で熱水抽出処理した場合のハロゲンイオン含有 量 Aに対する 1 2 0 °Cの温度で熱水抽出処理した場合のハロゲンイオン含有量 B 'の比 BZAを算出する。 熱発泡性マイクロスフェアー 1 gを 5 Om 1の超純水に分散させ、 40°Cで 1 時間加熱して熱水抽出処理を行うには、 密閉容器を用いて行うか、 開放容器を用 いて行う。 開放容器を用いて行う場合には、 1時間の加熱処理後に、 蒸発した水 分量と同じ量の超純水を追加し、 25°C ( 25 ± 0. 2°C) に冷却してからィォ ンクロマトグラフィによる測定を行う。
熱発泡性マイクロスフェアー 1 gを 5 Om 1の超純水に分散させ、 120°Cで 1時間加熱して熱水抽出処理を行うには、 通常、 密閉容器を使用する。 熱水抽出 処理後、 熱水抽出液を 25 °C (25±0. 2°C) に冷却してからイオンクロマト グラフィでハロゲンイオン濃度を測定する。 これらのハロゲンイオン濃度は、 熱 発泡性マイクロスフェアー 1 g当りの含有量 (/z g/g) に換算する。 ノ、ロゲン イオンの多くは、 塩素イオンであるため、 上記方法は、 ハロゲンイオン濃度とし て塩素ィオン濃度を測定する方法に好適に適用することができる。
塩素イオンなどのハロゲンイオンは、 分散安定剤や分散助剤、 重合助剤などに 由来するものと、 重合性単量体の使用に起因するものとがあるが、 童合性単量体 として塩化ビ-リデンなどの塩素原子を含有する重合性単量体を用いると、 高温 での塩素イオン濃度が著しく増大する。 熱発泡性マイクロスフヱァ一は、 加熱発 泡時に高温に加熱される。 また、 熱発泡性マイクロスフェアーをポリマー材 と 混練する際に、 加熱して溶融混練することがある。 加熱により生成した塩素ィォ ンは、 腐食や汚染の原因物質となる。
本発明の熱発泡性マイクロスフェアーは、 40°Cの温度で熱水抽出処理した場 合のハロゲンイオン (例えば、 塩素イオン) 含有量 Aに対する 120°Cの温度で 熱水抽出処理した場合のハロゲンイオン含有量 Bの比 Aが、 好ましくは 50 倍以下、 より好ましくは 30倍以下、 特に好ましくは 10倍以下である。 高温で の脱ハロゲン反応 (例えば、 脱塩素反応) に起因するハロゲンイオンの含有量が 極めて小さな熱発泡性マイクロスフェアーが望まれる用途に適用する場合には、 比 BZAが 5倍以下、 さらには 3倍以下であることが望ましい。
本発明の熱発泡性マイクロスフェアーの平均粒径は、 特に限定されないが、 通 常 l〜200 m、 好ましくは 3〜150μπι、 特に好ましくは 5〜100μπι である。 熱発泡性マイクロスフヱァ一の平均粒径が小さすぎると、 発泡性が不十 分となる。 熱発泡性マイクロスフヱァ一の平均粒径が大きすぎると、 美麗な外観 が要求される分野では、 表面の平滑性が損なわれるため好ましくなく、 また、 加 ェ時の剪断力に対する抵抗性も不十分となる。
本発明の熱発泡性マイクロスフェアーにおける発泡剤の含有量は、 全重量基準 で、 通常 5〜 5 0重量%、 好ましくは 7〜 4 0重量%である。 発泡剤の含有量が 少なすぎると、 発泡倍率が不十分となり、 大きすぎると、 外殻の厚みが薄くなり すぎて、 加工時に加熱下での剪断力を受けて早期発泡や外殻の破裂を起こし易く なる。
( 6 ) 用途
本発明の熱発泡性マイクロスフヱァ一は、 加熱発泡 (熱膨脹) させて、 あるい は未発泡のままで、 各種分野に使用される。 熱発泡性マイクロスフェアーは、 例 えば、 その膨脹性を利用して、 自動車等の塗料の充填剤;壁紙や発泡インク.(T —シャツ等のレリーフ模様付け) の発泡剤;収縮防止剤などに使用される。 本発明の熱発泡性マイクロスフェアーは、 発泡による体積増加を利用して、 合 成樹脂 (熱可塑性樹脂、 熱硬化性樹脂) やゴムなどのポリマー材料、 塗料、 超軽 量紙、 各種資材などの軽量化や多孔質化、 各種機能性付与 (例えば、 自動車用途 の耐チッビング性、 金属ケーブル'電線'金属接点の絶縁性、 スリップ性、 断熱 性、 クッション性、 遮音性等) の目的で使用される。 ポリマー材料としては、 ポ リエチレン、 ポリプロピレン、 ポリスチレン、 A B S樹脂、 スチレンーブタジェ ン一スチレンブロック共童合体 (S B S ) 、 スチレン一イソプレン一スチレンプ ロック共重合体 (S I S ) 、 水素添加 S B S、.水素添加 S I S、 天然ゴム、 各種 合成ゴム、 熱可塑^4ポリゥレタンなどが挙げられる。
本発明の熱発泡性マイクロスフヱァ一は、 表面性や平滑性が要求される塗料、 壁紙、 インク分野に好適に用いることができる。.本発明の熱発泡性マイクロスフ エアーは、 混練加工、 カレンダー加工、 押出加工、 射出成形などの加工工程を必 要とする用途分野に好適に適用することができる。
このように、 本発明の熱発泡性マイクロスフェアーは、 発泡剤として使用した り、 ポリマー材料と混合して組成物としたりすることができる。 本発明の熱発泡 性マイクロスフェアーは、 未発泡のまま熱可塑性樹脂と混練し、 ペレッ ト化する ことができる。 本発明の熱発泡性マイクロスフェアーは、 ポリマー材料や塗料、 インク、 水系媒体などに配合し、 加熱発泡して発泡体粒子を含有する物品 (例え ば、 発泡成形品、 発泡塗膜、 発泡インク) とすることができる。
本発明の熱発泡性マイクロスフェアーは、 発泡剤中に染料等の着色剤、 香料、 防虫剤、 抗菌剤などを溶解もしくは分散させて、 それぞれの機能を発揮させるこ とができる。 このような機能を有する熱発泡性マイクロスフェアーは、 未発泡の ままで使用することも可能である。
本発明の熱発泡性マイクロスフェアーは、 粘着剤に添加することができる。 合 成樹脂フィルムゃ紙などの基材の片面または両面に熱発泡性マイクロスフェアー を含有する熱膨張性粘着剤層を形成した粘着シートは、 熱発泡性マイクロスフエ ァーを加熱発泡させることにより、 被着体から容易に剥離することができる。 このように、 本発明の熱発泡性マイクロスフヱァ一は、 高分子材料、 塗料、 粘 着剤、 インク、 または水系媒体中に、 未発泡のままで、 あるいは発泡体として分 散させて組成物とすることができる。
" 水系媒体は、 水単独または必要に応じて各種添加剤を含む水媒体を意味する。 特に、 水系媒体が水のみの場合が、 各種用途の原料組成物' (スラリー) として好 適に用いられる。
本発明の熱発泡性マイクロスフェアーは、 イオン吸着剤や防鲭剤を添加しなく ても、 防鲭効果に優れているが、 極めて高度の防鲭効果やイオン汚染防止効果が 求められる用途には、 .必要に応じて、 ステアリン酸カルシウムなどの高級脂肪酸 塩、 ハイドロタルサイト系化合物などのイオン吸着剤;亜硝酸ナトリゥム、 クロ ム酸ナトリウム、 ベンゾトリアゾール、 オタタデシルァミンなどの防鲭剤;など を添加してもよい。 - 実施例
以下、 実施例及ぴ比較例を挙げて、 本発明についてより具体的に説明する。 ぐ測定方法 >
( 1 ) 発泡開始温度及び最大発泡温度
パーキンエルマ一社製の TMA- 7型を用いて TMA測定を行った。サンプル約 0. 2 5mgを使用し、 昇温速度 5 °CZ分で昇温して、 発泡挙動を観察した。 よ り具体的には、 容器にサンプル (熱発泡性マイクロスフヱァー) を入れて、 昇温 速度 5°CZ分で昇温し、 その高さの変位を連続的に測定した。.容器内におけるサ ンプルの高さの変位が始まった温度を発泡開始温度 (Tstart) とし、高さが最大と なった温度を最大発泡温度 (TBax) とした。
(2) 発泡倍率
熱発泡性マイクロスフヱァー 0. 7 gを、 ギア式オーブン中に入れ、 所定の温 度 (発泡温度) で 2分間加熱して発泡させる。 得られた発泡体をメスシリンダー に入れて体積を測定し、 発泡体の体積を未発泡時の熱発泡性マイクロスフヱァー の体積で割って発泡倍率を算出した。
(3) 平均粒径
島津製作所製の粒径分布測定器 SALD— 300 0 Jを用いて熱発泡性マイク ロスフェアーの粒度分布を測定し、 そのメジアン径で平均粒径 (μτη) を表わし た。
(4) イオン交換水の ρ Ηと導電率
水に陽イオン交換処理と陰イオン交換処理を施して、 ρ Η7 (7± 0. 3) の イオン交換水を調製した。 ρΗは、 ρ Η計を用いて測定した。また、導電率計(堀 場製作所) を用いて、 2 5。C (2 5 ± 0. 2°C) でイオン交換水の導電率 σ ΐを 測定した。
(5) 水抽出液の導電率
熱発泡性マイクロスフェアーの水抽出液の導電率の測定は、 下記の手順によつ て測定した。 2 5。Cの温度で、 熱発泡性マイクロスフェアー 5 gを p Hが 7で導 電率が σ 1のイオン交換水 20 g中に分散させて、 分散液を調製する工程 1 ;及 び同温度で、 該分散液を 30分間振とうして、 水抽出処理を行う工程 2 ;により 得られた水抽出液について、 2 5°Cャ測定した導電率を σ 2としたとき、 σ 2と σ 1との差 σ 2— σ 1を求めた。
(6) イオン性不純物の含有量
熱発泡性マイクロスフェアーのイオン性不純物の含有量は、 熱発泡性マイク口 スフエアー 1 gを超純水 50m 1に分散し、 40°Cで 1時間抽出した熱水抽出液 について、 イオンクロマトグラフィにより各イオン濃度を測定する方法により測 定した。 ·40°Cで 1時間加熱して熱水抽出処理を行うには、 密閉容器を用いて行 う力、 開放容器を用いて行う。 開放容器を用いて行う場合には、 1時間の加熱処 理後に、 蒸発した水分量と同じ量の超純水を追加し、 25°C (25±0. 2°C) に冷却してからイオンクロマトグラフィによる測定を行った。
各イオン濃度は、 熱発泡性マイクロスフェアー 1 g当りの含有量 (/ g/g) として表示した。 イオンクロマトグラフィによる測定は、 25°C (25±0· 2 °C) で行った。 超純水としては、 イオン成分の含有量が実質的にゼロの水を用い た。 使用したイオンクロマトグラフィは、 I C—500 P (横河電気製) であつ た。 測定条件は、 下記のとおりである。
カラム : プレカラム PAM3— 025、 分離カラム SAM1— 125 溶離液: 4. 4mMのNa 203/l. 2mMのNaHC03
溶離液の流量: 2ml /m i n
除去液: 1501]^の112304 .
除去液の流量: 2ml Zm i n
(7) 塩素イオン含有量の比 BZA
40°Cの温度で熱水抽出処理した場合の塩素イオン含有量 Aに対する 120°C の温度で熱水抽出処理した場合の塩素イオン含有量 Bの比 BZAは、 以下の方法 により測定した。 40°Cの温度での熱水抽出処理と塩素イオン含有量の測定は、 前記と同じ方法により行った。 他方、 120でで 1時間加熱して熟水抽出処理を 行うには、密閉容器を使用して行った。熱水抽出処理後、熱水抽出液を 25°C (2 5±0. 2°C) に冷却してからイオンクロマトグラフィで塩素イオン濃度を測定 した。 これらの塩素イオン濃度は、 熱発泡性マイクロスフェアー 1 g当りの含有 量 ( gZg) に換算し、 両者の比 B/Aを算出した。 ' 実施例 1
攪拌機付きの重合缶 ( 1. 5リットル) にコロイダルシリカ 11 g (固形分 4 0重量0 /0のシリカ分散液 27. 5 g) 、 ジエタノールァミン一アジピン酸縮合生 成物(酸価 78mgKOH/g) 1. 28 g (濃度 50重量0 /。溶液で 2. 56 g )、 食塩 (Na C l) 195. 4 g、 亜硝酸ナトリゥム 0. 32 g、 及ぴイオン交換 水を合計で 868 gになるように仕込み、 水系分散媒体を調製した。 この水系分 散媒体の pHが 3. 2になるように、 塩酸を添加して pHを調整した。
一方、 アクリロニトリル 147. 4 g、 メタクリロニトリル 68. 2 g、 メタ クリル酸メチル 4. 400 g、 ジエチレングリコールジメタクリレート 3. 3 g、 ィ ソペンタン 22 g、 及ぴ0イ 0 ソオクタン 44 gからなる油性混合物を調製した。 こ の油性混合物と前記で調製した水系分散媒体とを回分式高速回転高剪断型分散機 で攪拌混合して、 油性混合物の微小な液滴を造粒した。
この油性混合物の微小な液滴を含有する水系分散媒体を、 攪拌機付きの重合缶 ( 1. 5リツトル) に仕込み、 温水パスを用いて 60°Cで 20時間反応させた。 得られた反応生成物を吸引濾過した。 母液がほとんど出なくなったところで、 約 300 gのイオン交換水を入れ、 吸引濾過した。 この作業を何度力繰り返し、 そ れぞれの濾液及び濾過ケーキの乾燥後の導電率を測定した。 濾過ケーキは、 一昼 夜放置することにより自然乾燥させた。 このようにして得られた熱発泡性マイク ロスフェアーは、 平均粒径が 33 m、 発泡開始温度が 130 °C、 最大発泡倍率 が 85倍、 200 °Cでの発泡倍率が 60倍であった。
濾液の導電率と熱発泡性マイクロスフェアーの水抽出液の導電率との関係を表 1及ぴ図 1に示す。 また、 これらの測定結果をデータベースにして回帰分析した 結果、 下記の線形モデルの関係式 (l a) が得られた。
y = 0. 001 98 + 0. 183713 x (l a)
'一.表 1
母液 水洗 1回目 ,水洗 2回目 水洗 3回目 水洗 4回目 熱発泡性マイク
Πスフエアーの 一 19.2 0.085 0.010 0: 007 導電率 [niS/cra]
104.5 0.48 0.028 0.015
[mS/ cm] 以上の結果から、 濾液の導電率と熱発泡性マイクロスフエアーの導電率には相 関があり; 濾液の導電率を測定すれば、 熱発泡性マイクロスフェアーの導電率を 予測できることがわかる。 実施例 2
実施例 1の方法と同様にして熱発泡性マイク口スフエアーを得て、 洗浄度合い を変化させたサンプルを作成した。 それぞれの熱発泡性マイクロスフェアーの導 電率とィォン成分との関係を表 2及び図 2に示す。 表 2
Figure imgf000033_0001
表 2及ぴ図 2の結果から、 熱発泡性マイクロスフエァ一の導電率とィオン成分 には相関が見られ、 熱発泡性マイクロスフェアーの導電率からイオン成分の含有 量を予測できることがわかる。 実施例 3
攪拌機付きの重合缶 (1. 5リットル) に脱イオン水 770 g、固形分 40重 量%のコロイダルシリカ 1 1 gを加え溶解させた。 さらに、 塩酸を加えて、 pH が 3. 5の水系分散媒体を調製した。 一方、 塩化ビニリデン 123. 2 g、 ァク リロ二トリル 85. 8 g、 メタクリノレ酸メチル 11 g、 トリメタクリル酸トリメ チロールプロパン 0. 33 g、 2, 2' —ァゾビス _ 2, 4—ジメチルパレロニ トリル 1. l g、 及びブタン 35. 2 gからなる油性混合物を調製した (重量部 比;塩化ビユリデン /ァクリロニトリルノメタクリル酸メチル = 56/39/
5) 。 次いで、 この油性混合物と前記で調製した水系分散媒体とを回分式高速回 転高剪断型分散機で攪拌混合して、 油性混合物の微小な液滴を造粒した後、 前記 重合缶に仕込み、 50°Cで 2.2時間反応させた。
得られた反応生成物を吸引濾過し、 イオン交換水 300 gで 2回洗浄した。 こ のようにして得られた熱発泡性マイクロスフェアーは、 平均粒径が 11 μπι、 発 泡開始温度が 85 °C、 最大発泡倍率が 60倍、 130 °Cでの発泡倍率が 48倍、 導電率が 0. 3mS/cmであった。
このようにして得られた熱発泡性マイクロスフェアー 1 gを超純水 5 Om 1に 分散し、 40°Cまたは 120°Cで 1時間熱水抽出処理し、 そしてナトリゥムィ才 ンと塩素イオンの濃度をイオンクロマトグラフィで測定した。 測定結果を表 3に 示す。 . 表 3
Figure imgf000034_0001
表 3の結果から、 熱水抽出温度によってイオン成分の含有量が変動し、 抽出温 度が高いほどィオン成分の含有量が大きくなることがわかる。 特に、 重合性単量 体として塩化ビニリデンを含有する重合性単量体組成物を用いた場合 (実施例 3) • には、 120°Cでの塩素イオン含有量が急激に増大することがわかる。 実施例 4
酢酸ェチルとアセトンとの混合溶媒中で、 アタリル酸 2—ェチルへキシル Z酢 酸ビュルノアクリル酸 (重量比 =83ノ 15 2) を重合して、 共重合体を含有 する溶液を調製した。 得られたアクリル共重合体 100重量部 (固形分) に、 ポ 'リイソシァネート架橋剤 (日本ポリウレタン社製、 商品名 「コロネート L) 0. 6重量部を添加した。 さらに、 実施例 2で得られた 3種類の熱発泡性マイクロス フェアー'(導電率 =0. 135mS/cm、 0. 460 m S / c m、 及び 1. 6 1 OmS/cm) をそれぞれ 30重量部添加して、 3種類の溶液を調製した。 これら 3種類の溶液のそれぞれを、 乾燥後の厚みが 6 Ο μπιとなるように厚み 100 ^πιのポリエチレンテレフタレートフィルム上に塗布し、 乾燥させた。 こ のようにして得られた各粘着シートを、 アルミニウムを蒸着したシリコンウェハ 及び銅板に貼り付けて、 温度 40°C、 相対湿度 90%の環境下に 10日間放置し た。 その後、 粘着シートを剥離して、 アルミニウム蒸着シリコンウェハ及び銅板 の表面を観察し、 腐食の有無を判定した。 少しでも腐食している部分がある場合 を 「腐食あり」 と判定した。 結果を表 4に示す。 表 4
Figure imgf000035_0001
表 4の結果から明ちかなように、 本 明の熱発泡性マイクロスフェアー (導電 率が 0. 135及ぴ 0. 46 OmS/cm) は、 いずれの場合も腐食が観察され なかったが、 導電率が 1. 61 OmSZcmの場合には、 腐食が見られた。 産業上の利用可能性
本発明によれば、 イオン性不純物の含有量が低減され、 金属の腐食や電子部品 の汚染などの不都合が解消された熱発泡性マイクロスフェアーを提供することが できる。 また、 本発明によれば、 イオン性不純物の含有量が低減された熱発泡性 マイクロスフエアーを含有し、 金属の腐食や電子部品の汚染などの不都合が発生 しないポリマー組成物、 発泡塗料、 発泡粘着剤、 発泡インクなどが提供される。 ' さらに、 本発明によれば、 重合後の洗浄工程において、 予め作成した濾液の導 電率と熱発泡性マイクロスフエァ一の水抽出液の導電率との間の関係式に基づレ、 て、 効率良く所望の導電率を示す熱発泡性マイクロスフェアーを得ることができ る。
本発明の熱発泡性マイクロスフェアーは、 未発泡のままで、 あるいは膨脹性を 利用して、 自動車等の塗料の充填剤;壁紙や発泡ィンク (T一シャツ等のレリー フ模様付け) の発泡剤;収縮防止剤などに利用することができる。 本発明の熱発 泡性マイクロスフヱァ一は、 発泡による体積増加を利用して、 ポリマー材料、 塗 料、 各種資材などの軽量化や多孔質化、 各種機能性付与の目的で利用することが できる。 本発明の熱発泡性マイクロスフェア一は、 粘着剤中に分散させて、 加熱 剥離型粘着シートまたはテープにすることができる。
本発明の熱発泡性マイクロスフェアーは、 表面処理を行ったり、 発泡剤に染料 などの各種添加剤成分を加えたりすることにより、 様々な機能性を付与すること ができる。 本発明の熱発泡性マイクロスフェアーは、 イオン性不純物の含有量が 低減されているため、 電子部品関連用途や金属と接触する用途等に好適に適用す ることができる。

Claims

請求の範囲
1. 重合体から形成された外殻内に発泡剤が封入された構造を持つ熱発泡性マ イクロスフェアーであって、 下記工程 1及ぴ 2 :
(1) 25 °Cの温度で、 熱発泡 'I生マイクロスフェアー 5 gを pHが 7で導電率が σ 1のイオン交換水 20 g中に分散させて、 分散液を調製する工程 1 ;及び (2) 同温度で、 該分散液を 30分間振とうして、 水抽出処理を行う工程 2 ; により得られた水抽出液について、 25 °Cで測定した導電率を σ 2としたとき、 σ 2と σ 1との差 σ 2— ひ 1が 1 m S / c m以下である熱発泡性マイクロスフエ ァー。
2. 差 σ 2_σ 1が、 0. 5 m c m以下である請求項 1記載の熱発泡性マ ィクロスフェアー。
3. 差 σ 2— σ ΐが、 0. 1 mS/ c m以下である請求項 1記載の熱発泡性マ イクロスフェアー。
4. 熱発泡性マイクロスフェアー 1 gを超純水 5 Om 1に分散し、 40°Cで 1 時間抽出した熱水抽出液について、 イオンクロマトグラフィ.により測定した周期 表 1 A族金属イオン及ぴ周期表 2 A族金属イオンからなる群より選ばれる金属ィ オンの含有量が 1000 μ g Z g以下である請汆項 1記載の熱発泡性マイクロス フェアー。
5. 熱発泡性マイクロスフェアー 1 gを超純水 5 Om 1に分散し、 40°Cで 1 時間抽出した熱水抽出液について、 イオンクロマトグラフィにより測定したハロ ゲンイオンの含有量が 1500 μ gZg以下である請求項 1記載の熱発泡性 ィ クロスフェアー。
6. 下記の工程 I乃至 III: , ( I ) 2 5 °Cの温度で、 熱発泡性マイクロスフェアー l gを超純水 5 0 m 1中に 分散させて、 分散液を調製する工程 I ;
(II) 該分散液を 4 0 °C及び 1 2 0 °Cの各温度に加熱して、 1時間熱水抽出処理 する工程 II;及ぴ
(III)各熱水抽出液を冷却した後、 2 5 °Cの温度で、イオンクロマトグラフィに より各熱水抽出液中のハロゲンイオン濃度を測定する工程 III ;
により熱発泡性マイクロスフェアー 1 g当りのハロゲンイオン含有量( g / g ) を測定したとき、 4 0 °Cの温度で熱水抽出処理した場合のハ口ゲンィオン含有量 Aに対する 1 2 0 °Cの温度で熱水抽出処理した場合のハロゲンイオン含有量 Bの 比 B /Aが 5 0倍以下である請求項 1記載の熱発泡性マイクロスフヱァー。
7 . 比 B/Aが 5倍以下である請求項 6記載の熱発泡性マイクロスフェアー。
8 . 外殻を形成する重合体が、 塩化ビニリデン、 アクリロニトリル、 メタクリ ロニトリル、 アタリル酸、 メタクリル酸、 アタリル酸エステル類、 メタクリル酸 エステル類、 ビュル芳香族化合物類、 及び酢酸ビニルからなる群より選ばれる少 なくとも一種のビニノレ単量体を含有する重合性単量体または重合性単量体混合物 を重合して得られる単独重合体若しくは共重合体である請求項 1記載の熱発泡性 マイクロスフェアー。
9 . 重合性単量体混合物が、 架橋性単量体として、 2つ以上の重合性炭素一炭 素二重結合を持つ多官能性化合物を、 少なくとも 1種のビュル単量体 1 0 0重量 部に対して、 0 . 0 1〜5重量部の割合で更に含有するものである請求項 8記載 の熱発泡性マイクロスフェアー。
1 0 . 多官能性化合物が、 ポリエチレングリコール、 ポリプロピレングリコー ル、 アルキルジオール、 アルキルエーテルジオール、 及ぴアルキル; nステルジォ ールからなる群より選ばれるジオール化合物から誘導された屈曲性連鎖を介し
'て、 直接的または間接的に、 2個の重合性炭素一炭素二重結合が連結された構造 の化合物である請求項 9記載の熱発泡性マイクロスフエァー。
1 1 . 外殻を形成する重合体が、 塩化ビニリデン (共) 重合体または (メタ) アクリロニトリル (共) 重合体である請求項 8記載の熱発泡性マイクロスフェア 一。
1 2 . 塩化ビニリデン (共) 重合体が、 塩化ビニリデン 3 0〜 1 0 0重量。 /0、 並びにアクリロニトリル、 メタクリロニトリル、 アクリル酸エステル、 メタクリ ル酸エステル、 スチレン及ぴ酢酸ビュルからなる群より選ばれる少なくとも一種 のビュル単量体 0〜 7 0重量%を含有する重合性単量体または重合性単量体混合 物を用いて得られた塩ィ匕ビ二リデン (共) 重合体である請求項 1 1記載の熱発泡 性マイクロスフェアー。
1 3 . (メタ) アクリロニトリル (共) 重合体が、 アクリロニトリル及びメタ クリロニトリルからなる群より選ばれる少なくとも一種の二トリル単量体 3 0〜
1 0 0重量0 /0、 並びに塩ィ匕ビ二リデン、 ァクリル酸エステル、 メタクリル酸エス テル、 スチレン、 及び酢酸ビニルからなる群より選ばれる少なくとも一種のビニ ル単量体 0〜 7 0童量%を含有する重合性単量体または重合性単量体混合物を用 いて得られた (メタ)' アクリロニトリル (共) 重合体である請求項 1 1記載の熱 発泡性マイクロスフェアー。
1 4 . 外殻を形成する冀合体が、 結合ハロゲン原子を含有しない重合性単量体 または重合性単量体混合物の重合により形成された (共) 重合体である請求項 1 記載の熱発泡性マイクロスフェアー。
1 5 . 結合ハロゲン原子を含有しない重合性単量体または重合性単量体混合物 の重合により形成された (共) 重合体が、 アクリロニトリル及ぴメタクリロニト リルからなる群より選ばれる少なくとも一種の単量体 3 0〜1 0 0重量%、 並ぴ 'にアタリル酸ェステル及びメタクリル酸ェステルからなる群より選ばれる少なく とも一種の単量体 0〜 7 0重量%を含有する重合性単量体または重合性単量体混 合物を用いて得られた (メタ) アクリロニトリル (共) 重合体である請求項 1 4 記載の熱発泡性マイクロスフェアー。
1 6 . 結合ハロゲン原子を含有しない重合性単量体または重合性単量体混合物 の重合により形成された (共) 重合体が、 アクリロニトリル 1〜 9 9重量%、 メ タクリロ二トリノレ 1〜 9 9重量%、 並びにァクリル酸エステル及びメタクリル酸 エステルからなる群より選ばれる少なくとも一種の単量体 0〜7 0重量。 /0を含有 する重合性単量体混合物を用いて得られた (メタ) ァクリロニトリル共重合体で ある請求項 1 4記載の熱発泡性マイクロスフェアー。
1 7 . 結合ハロゲン原子を含有しない重合性単量体または重合性単量体混合物 の重合により形成された (共) 重合体が、 アタリロニトリル及ぴメタクリロ-ト リルからなる群より選ばれる少なくとも一種の二トリル単量体 7 0〜9 9重量% とその他の 'ビュル単量体 1〜 3 0重量%を含有する重合性単量体混合物を重合し て得られる (メタ) ァクリロニトリル共重合体である請求項 1 4記載の熱発泡性 マイクロスフェアー。
1 8 . 外殻を形成する重合体が、 不飽和酸類のビニル単量体から選ばれる少な くとも 1種類のビュル単量体 1〜 4 0重量0 /0、 ァクリル ステル類及びメタクリ ル酸エステル類から選ばれる少なくとも 1種類のビュル単量体 2 0〜9 9重量 %、 及ぴ必要に応じて、 その他のビュル単量体 0〜 5重量%を共重合して得られ る共重合体である請求項 8記載の熱発泡性マイクロスフェアー。
1 9 . 高分子材料、 塗料、 粘着剤、 インク、 または水系媒体中に、 請求項 1乃 至 1 8のいずれか 1項に記載の熱発泡性マイクロスフェアー若しくはその発泡体 ' が分散している,袓成物。
2 0 . 水系分散媒体中で、 少なくとも発泡剤及び重合性単量体を含有する重合 性単量体混合物を懸濁重合して、 生成重合体から成形された外殻内に発泡剤が封 入された構造を持つ熱発泡性マイクロスフヱァーを合成する重合工程、 及び熱発 泡性マイクロスフエアーを洗浄する洗浄工程を含む熱発泡性マイクロスフェアー の製造方法であって、 該洗浄工程において、 イオン交換水を用いた洗浄と濾過と を行い、 その際、 濾液の導電率を測定し、 予め作成した濾液の導電率と熱発泡性 マイクロスフェアーの水抽出液の導電率との間の関係式に基づき、 所望の導電率 を示す熱発泡性マイクロスフヱァーを得ることを特徴とする熱発泡性マイクロス フェアーの製造方法。
2 1 . 該関係式が、 濾液の導電率 Xを独立変数とし、 熱発泡性マイクロスフエ ァ一の水抽出液の導電率 yを従属変数とする下記式 (1 )
y = a + j3 X ( 1 )
(式中、 α及ぴ は、 パラメータである。 )
で表される線形モデルの関係式である請求項 2 0記載の製造方法。
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