(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱不融球状樹脂微粒子の製造方法であって、ベンゼン環１個当たりフェノール性水酸基を２個以上有する化合物と、アルデヒド類とを、
（ａ）前記樹脂微粒子に対して１〜３０重量倍の水の存在下で、
（ｂ）界面活性剤を使用せずに、
（ｃ）無触媒あるいは塩基性触媒のもとで、
反応させることを特徴とする、熱不融球状樹脂微粒子の製造方法。
【請求項２】
ベンゼン環１個当たりフェノール性水酸基を２個以上有する化合物が、カテコール、レゾルシノール、ヒドロキノン、フロログルシノール、ピロガロールの中から選ばれた１種以上である請求項１に記載の熱不融球状樹脂微粒子の製造方法。
【請求項３】
得られる樹脂微粒子の平均粒径が２μｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱不融球状樹脂微粒子の製造方法。
【請求項４】
得られる樹脂微粒子が、アセトンを用いて２５℃での抽出率が１％以下である請求項１、２又は３に記載の熱不融球状樹脂微粒子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐熱性、耐溶剤性に優れた熱不融球状樹脂微粒子の製造方法に関する。この方法によって得られた熱不融球状樹脂微粒子は吸着剤や研磨材への用途に適する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ポリマー微粒子を合成する方法として、懸濁重合、エマルジョン重合による方法が試みられてきた。
このプロセスは安価なものであるため、汎用プラスチックであるポリスチレン、架橋ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート粉体やポリエステル樹脂等の製造分野などで利用されてきた。
近年、ソープフリー乳化重合やシード乳化重合が注目されてきている。これは、懸濁重合や乳化重合とは異なり、懸濁剤や乳化剤、界面活性剤を一切使用しないため、後工程の洗浄が省略できるという非常に大きなメリットがある。また、数μｍから数十ｎｍ程度の非常に径の小さな粒子の合成が容易にできる、さらに粒度の分布がほとんどない微粒子が合成されるという特長をも有している。
一方、フェノール樹脂の懸濁重合プロセスによる球状硬化物の合成も様々なところで行われている。
特開昭６１−１２７７１９号公報及び特開昭６２−２３５３１２号公報では、懸濁重合プロセスによりフェノール樹脂微粒子が得られている。
しかしながら、懸濁重合プロセスでは、粒径が一般的な懸濁重合の粒度分布の範囲である数μｍ〜２ｍｍであり、サブミクロンオーダーの球状硬化物は、この重合方法では得られていないのが現状である。
さらに、懸濁重合プロセスでは、懸濁安定剤を添加して反応を行うため、反応終了後に洗浄工程を必要とする。小粒径になるほど洗浄−分離工程が困難となる。  特開平１０−３３８７２８号公報記載の製法において、セルロース類を懸濁安定剤として、粒径が０．１〜１０μｍ程度の樹脂微粒子を合成している。この方法でも、樹脂製造後に、熱水抽出を行って反応に関与しないセルロースを除去する工程が必要となる。しかも、完全に除去を行うことは困難であり、粒子が独立した球とならずに凝集してしまう。
懸濁安定剤を全く使用しない系での微小球状フェノール樹脂の合成も試みられている。特公昭６２−３０２１０号公報及び特開平０７−１８０４３号公報記載の方法では、懸濁安定剤を全く使用していない。しかし、この方法では、粒度分布が１〜２０μｍと広く、また凝集物となっていることがある。さらに、この方法は高濃度の塩酸存在下で反応を行うため、洗浄工程が必要となる。洗浄しても、千ｐｐｍオーダーで遊離塩素イオンが残留してしまうという欠点がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的とするところは、耐熱性、耐溶剤性に優れた熱不融球状樹脂微粒子の製造方法を提供するものである。更に詳しくは、界面活性剤を使用せずにサブミクロンオーダーの熱不融球状樹脂微粒子を製造する方法を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明に関して、発明者らが鋭意検討を行った結果、ある特定のフェノール類とホルムアルデヒド類とを用いて重合を行うに際し、溶解するだけで、撹拌することなしに均一に重合が進行し、熱不融球状樹脂微粒子が得られることを見出し本発明を完成させるに至った。
即ち、本発明は
熱不融球状樹脂微粒子の製造方法であって、ベンゼン環１個当たりフェノール性水酸基を２個以上有する化合物と、アルデヒド類とを、
（ａ）前記樹脂微粒子に対して１〜３０重量倍の水の存在下で、
（ｂ）界面活性剤を使用せずに、
（ｃ）無触媒あるいは塩基性触媒のもとで、
反応させることを特徴とする、熱不融球状樹脂微粒子の製造方法、
である。
【０００５】
本発明は、ベンゼン環１個当たりフェノール性水酸基を２個以上有する化合物を使用する。例えば、レゾルシノール、カテコール、ヒドロキノン、フロログルシノール、ピロガロール等が挙げられ、これらを単独もしくは併用して使用しても良い。好ましくは、アルデヒド類との反応性がよいことから、レゾルシノール及びフロログルシノールである。
ベンゼン環一個当たりのフェノール性水酸基が２個未満であると、重合反応が進行したときに水との相溶性が低くなり、樹脂層と水層に分離してしまい、目標とする微粒子を得ることができない。
【０００６】
本発明におけるアルデヒド類としてはホルマリン、パラホルムアルデヒド、ベンズアルデヒド等を単独もしくは併用して使用しても良い。
【０００７】
また、重合溶媒は、後工程となる乾燥工程における作業性や安全性の観点から水が最も好ましいが、有機系の溶剤を使用しても構わない。有機系の溶剤としては、メタノール、エタノール、アセトン、メチルエチルケトン、酢酸エチル等が挙げられる。これらを単独もしくは併用して使用しても構わない。
【０００８】
本発明の、ベンゼン環１個当たりフェノール性水酸基を２個以上有する化合物とアルデヒド類との反応について以下に説明する。
反応温度は３０〜９０℃が好ましく、より好ましくは５０〜８０℃である。３０℃未満であると反応時間が非常に長く実用的ではない。また、９０℃を越えると、水の蒸発が激しくなり、反応系の水分割合が変化して、生成する微粒子の粒径が変化する恐れがある。
また、反応時間の最適値は反応温度及びモル比により異なるが、いずれの条件でも１２時間反応によりアセトンへの抽出が１％以下の球状硬化物が得られる。また、本発明のベンゼン環１個当たりフェノール性水酸基を２個以上有する化合物とアルデヒド類との水存在下での反応は、触媒がなくても反応は進行するが、炭酸ナトリウムなどの金属系のものや、アミン系の触媒を使用しても良い。触媒量はモノマーに対して０．１％以下であることが好ましい。
例えば、ベンゼン環１個当たりフェノール性水酸基を２個有する化合物とアルデヒド類との水存在下で反応は、反応温度５０℃〜８０℃、反応時間１２時間以上で行うことできる。かかる反応では、平均粒径で２〜０．５ミクロンの球状微粒子が得られる。
【０００９】
アルデヒド類とベンゼン環１個当たりフェノール性水酸基を２個以上有する化合物とのモル比は特に規定されるものではないが、１．５〜３．０が好ましい。１．５未満であると反応速度が遅くなってしまう。また、有機溶剤への抽出率も高くなってしまう。一方、３．０を越えると臭気が激しくまた、未反応アルデヒド類の濃度も高くなってしまう。
【００１０】
得られる熱不融球状樹脂微粒子の重量は、水分と熱不融球状樹脂微粒子との重量比が、１〜３０、好ましくは５〜１５になるようにする。水分濃度が高いと反応速度が低下したり、安定性が悪くなり、熱不融球状樹脂微粒子が得られない。また、容積当たりの収率を上げるには水分比を低くした方が好ましいが、水分比が低いと得られた球どうしが凝集してしまい、熱不融球状樹脂微粒子が得られにくい。
以上の条件で、ベンゼン環１個当たりフェノール性水酸基を２個有するモノマーを出発物質として熱不融球状樹脂微粒子を製造すると、平均粒径で２〜０．５μｍの球状微粒子が得られる。また、ベンゼン環１個当たりフェノール性水酸基を３個有するモノマーを出発物質として得られる熱不融球状樹脂微粒子は、平均粒径が１〜０．０５μｍの球状微粒子である。
本発明は、混合するだけで重合反応が進行することが特長の１つであるが、撹拌等による混合を行いながら熱不融球状樹脂微粒子を合成しても差し支えない。なお、混合方法は特に限定されるものではない。
【００１１】
また、熱不融球状樹脂微粒子と水とのスラリーから熱不融球状樹脂微粒子を取り出す方法は、スラリードライヤーが最も好ましい。流動床は、水分量が多いため使用できない。また、固定床での乾燥は、粒子が凝集してしまうため不可である。
【００１２】
本発明によって得られる熱不融球状樹脂微粒子の平均粒径は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）観察で得られた写真中の熱不融球状樹脂微粒子の直径を実測することにより算出した。なお、ｎ＝２００個の実測値から平均値を求めた。
本発明によって得られる熱不融球状樹脂微粒子の平均粒径が２μｍを越えたものはフェノールをモノマーとして、懸濁安定剤を用いた懸濁重合でも製造することが可能となり、特に特徴的なものではない。
【００１３】
本発明によって得られる熱不融球状樹脂微粒子のアセトン抽出率は、１００ｍｌのガラス瓶に熱不融球状樹脂微粒子を１０ｇ、アセトン７５ｇを入れて２５℃、２４時間浸漬した。浸漬後、溶液を遠心分離機で１００００ｒｐｍで分離を行い、上澄みを乾燥機で１５０℃、２時間乾燥し、固形分を算出して求めた。
尚、アセトン抽出率が１％を超えると乾燥する時に熱不融球状樹脂微粒子どうしが凝集してしまう。
【００１４】
次に、実施例により本発明で得られた熱不融球状樹脂微粒子を説明する。
平均粒径は上述のように熱不融球状樹脂微粒子を走査型電子顕微鏡にて観察して求めた。加速電圧は２５ｋｅＶで倍率５０００〜１００００倍で測定した。この写真から、直径を定規で実測し、ｎ＝２００の平均値を平均粒径とした。
アセトン抽出率は、上述の方法で測定した。
また、耐熱性については、樹脂微粒子の熱重量測定（以下、ＴＧ測定と略す）を行った。加熱条件は１５０℃で１０時間とした。そのときの重量減少率を求めた。
【００１５】
［実施例１］
レゾルシノール１００重量部、水１０００重量部、炭酸ナトリウム０．１重量部、３７％ホルムアルデヒド水溶液２００重量部を添加してレゾルシノールが完全に溶解するまで攪拌した。
攪拌後、ガラス容器に溶液を入れて、８０℃の恒温槽で７２時間放置した。放置後スラリードライヤーで乾燥を行うことで、平均粒径が１．９μｍの球状硬化物が得られた。
【００１６】
［実施例２］
レゾルシノールをフロログルシノール１０重量部で使用した以外は実施例１と同様の方法で行った。
【００１７】
［実施例３］
レゾルシノール１００重量部に対して水を５００重量部とした以外は実施例１と同様の方法で行った。
【００１８】
［実施例４］
レゾルシノールをカテコール１００重量部で使用した以外は実施例１と同様の方法で行った。
【００１９】
［比較例１］
フェノールを１００重量部とした以外は実施例１と同様の方法で行った。
【００２０】
［比較例２］
フェノール１００重量部、３７％ホルマリン水溶液１３０重量部、水１６０重量部、トリエチルアミン３重量部、ポリビニルアルコール（クラレポバールＰＶＡ１１７：クラレ）１０重量部を５００ｍｌのフラスコに入れて３００回転で反応を行った。反応温度は１００℃、反応時間は４時間とした。
【００２１】
［比較例３］
市販の球状フェノール樹脂微粒子（鐘紡：ベルパールＳ８９０）をそのまま用いて評価を行った。
【００２２】
実施例及び比較例の結果を表１に示す。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
【発明の効果】
本発明により、界面活性剤を使用することなく、耐熱性、耐溶剤性に優れた熱不融球状樹脂微粒子が得られる。更に詳しくは、熱硬化型樹脂のミクロン及びサブミクロンオーダーの球状物の合成が可能となった。これらは、粒度分布がシャープであることから、液晶のスペーサーや研磨材、潤滑剤としての利用が可能である。また、固定炭素が高いことから、炭素材料としての応用も可能である。トナー用炭素材、電極材料として応用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１で得られた熱不融球状樹脂微粒子の電子顕微鏡写真
【図２】実施例２で得られた熱不融球状樹脂微粒子の電子顕微鏡写真
【図３】実施例３で得られた熱不融球状樹脂微粒子の電子顕微鏡写真
【図４】実施例４で得られた熱不融球状樹脂微粒子の電子顕微鏡写真
【図５】比較例２で得られた熱不融球状樹脂微粒子の電子顕微鏡写真
【図６】比較例３で得られた熱不融球状樹脂微粒子の電子顕微鏡写真
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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