(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水性媒体中において、（ａ）分子中にアミノ基、一級水酸基およびアセトアセチル基から選ばれる少なくとも一種の官能基を有するビニルアルコール系重合体の存在下で、分子中にイソシアネート基を有するポリウレタンプレポリマーを乳化させる際に、あるいは乳化させた後、（ｂ）分子中にアミノ基または水酸基を有する低分子化合物を反応させて得たポリウレタン系エマルジョンを乾燥して得られる合成樹脂エマルジョン粉末。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビニルアルコール系重合体で改質したポリウレタン系エマルジョンを乾燥して得られる合成樹脂エマルジョン粉末に関する。
【０００２】
【従来の技術】
合成樹脂エマルション粉末は、通常、合成樹脂エマルジョンを乾燥することにより製造され、合成樹脂エマルジョンに比べて粉末であることにより、取り扱いおよび輸送の点で優れている。また、使用に際しては、水を添加し、攪拌することにより容易に水中に再分散するため、セメントあるいはモルタルへの混入剤、接着剤、塗料用バインダーなどの広範な用途に使用されている。
しかしながら、合成樹脂エマルジョン粉末として知られているものはビニルエステル系重合体がほとんどである。これは、ビニルエステル系単量体を乳化重合するに際し、ポリビニルアルコール（以下、ＰＶＡと略す）を分散剤とすると、該単量体がＰＶＡにグラフトし、ビニルエステル系重合体の分散質表面に化学的にＰＶＡが結合して保護層を形成するため、それを乾燥した場合にも、ビニルエステル系重合体が島、ＰＶＡが海となるモルホロジーが保持されることにより、再び水に投入した場合に容易に再分散するためである。
【０００３】
一方、低分子界面活性剤（乳化剤）を分散剤とする合成樹脂エマルジョンでは、それを噴霧乾燥して得られるエマルジョン粉末は、分散質が容易に融着するため、それから得られたエマルジョン粉末が水へ再分散しない。
ポリウレタン系樹脂もエマルジョン化が進んでおり、粉末化も望まれている。しかしながら、通常、ポリウレタン系エマルジョンは乳化剤を使用し、強制分散させてエマルジョンを得るか、あるいは親水性基を導入して自己乳化させる場合が多く、このようなエマルジョンは上記の如く分散質が容易に融着し、再分散性の良好なエマルジョン粉末を得ることができないのが現状である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、従来の技術的課題を解決するべく、即ち再分散性、耐ブロッキング性に優れたポリウレタン系合成樹脂エマルジョン粉末を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の好ましい性質を有する合成樹脂エマルジョン粉末を開発すべく鋭意研究を重ねた結果、水性媒体中において、（ａ）分子中にアミノ基、一級水酸基およびアセトアセチル基から選ばれる少なくとも一種の官能基を有するビニルアルコール系重合体の存在下で、分子中にイソシアネート基を有するポリウレタンプレポリマーを乳化させる際に、あるいは乳化させた後、（ｂ）分子中にアミノ基または水酸基を有する低分子化合物を反応させて得たポリウレタン系エマルジョンを乾燥して得られる合成樹脂エマルジョン粉末が、優れた水への再分散性、耐ブロッキング性を有することを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明に用いられるポリウレタン系エマルジョンは、代表的には分子中にイソシアネート基を有するポリウレタンプレポリマーを水性媒体中に乳化させる際に、あるいは乳化させた後に、（ａ）分子中にアミノ基、一級水酸基およびアセトアセチル基から選ばれる少なくとも一種の官能基を有するビニルアルコール系重合体、および（ｂ）分子中にアミノ基または水酸基を有する低分子化合物を、同時にまたは別途に添加し、反応させて得られることを特徴とするポリウレタン系エマルジョンである。
【０００７】
本発明に用いられるポリウレタンプレポリマーは、実質的に、高分子ポリオール、有機ジイソシアネートおよび必要に応じて鎖伸長剤を、溶媒の存在下または不存在下で反応させて得られた、分子中にイソシアネート基を１個以上有するポリウレタンである。
【０００８】
ポリウレタンプレポリマーの製造に用いうる高分子ポリオールとしては、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリエステルポリカーボネートポリオール、ポリエーテルポリオールなどを挙げることができ、ポリウレタンプレポリマーはこれらの高分子ポリオールの１種または２種以上を用いて形成されていることができる。
【０００９】
ポリウレタンプレポリマーの製造に用いるポリエステルポリオールは、例えば、常法に従って、ポリカルボン酸、そのエステル、無水物などのエステル形成性誘導体などのポリカルボン酸成分とポリオール成分を直接エステル反応させるかまたはエステル交換反応させることによって得られる。
【００１０】
ポリウレタンプレポリマーの製造に用いられるポリエステルポリオールの製造原料であるポリカルボン酸成分としては、例えば、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、２−メチルコハク酸、２−メチルアジピン酸、３−メチルアジピン酸、３−メチルペンタン二酸、２−メチルオクタン二酸、３，８−ジメチルデカン二酸、３，７−ジメチルデカン二酸などの脂肪族ジカルボン酸；イソフタル酸、テレフタル酸、フタル酸、ナフタレンジカルボン酸などの芳香族ジカルボン酸；１，４−シクロヘキサンジカルボン酸などの脂環式ジカルボン酸；トリメリット酸、トリメシン酸などのトリカルボン酸；それらのエステル形成性誘導体などを挙げることができ、これらのうち１種または２種以上を用いることができる。そのうちでも、ポリエステルポリオールは、ポリカルボン酸成分として、脂肪族カルボン酸またはそのエステル形成性誘導体から主としてなり、場合により少量の３官能以上のポリカルボン酸またはそのエステル形成性誘導体を含むものを用いて製造されたものであることが好ましい。
【００１１】
ポリウレタンプレポリマーの製造に用いられるポリエステルポリオールの製造原料であるポリオール成分としては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、２−メチル−１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、１，７−ヘプタンジオール、１，８−オクタンジオール、１，９−ノナンジオール、２−メチル−１，８−オクタンジオール、１，１０−デカンジオールなどの脂肪族ジオール；シクロヘキサンジメタノール、シクロヘキサンジオールなどの脂環式ジオール；グリセリン、トリメチロールプロパン、ブタントリオール、ヘキサントリオール、トリメチロールブタン、トリメチロールペンタンなどのトリオール、ペンタエリスリトールなどのテトラオールなどを挙げることができ、これらのうち１種または２種以上を用いることができる。そのうちでも、ポリエステルポリオールは、ポリオール成分として、脂肪族ポリオールからなり、場合により少量の３官能以上のポリオールを含むポリオール成分を用いて製造されたものであることが好ましい。
【００１２】
ポリウレタンプレポリマーの製造に用いうるポリカーボネートポリオールとしては、例えば、ポリオールとジアルキルカーボネート、アルキレンカーボネート、ジアリールカーボネートなどのカーボネート化合物との反応により得られる。ポリカーボネートポリオールを構成するポリオールとしては、ポリエステルポリオールの構成成分として先に例示したポリオールを用いることができる。また、ジアルキルカーボネートとしてはジメチルカーボネート、ジエチルカーボネートなどを、アルキレンカーボネートとしてはエチレンカーボネートなどを、ジアリールカーボネートとしてはジフェニルカーボネートなどを挙げることができる。
【００１３】
ポリウレタンプレポリマーの製造に用いうるポリエステルポリカーボネートポリオールとしては、例えば、ポリオール、ポリカルボン酸およびカーボネート化合物を同時に反応させて得られたもの、予め製造しておいたポリエステルポリオールとカーボネート化合物を反応させて得られたもの、予め製造しておいたポリカーボネートポリオールとポリオールおよびポリカルボン酸を反応させて得られたもの、予め製造しておいたポリエステルポリオールおよびポリカーボネートポリオールを反応させて得られたものなどを挙げることができる。
【００１４】
また、ポリウレタンプレポリマーの製造に用いうるポリエーテルポリオールの例としては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコールなどを挙げることができ、これらの１種または２種以上を用いることができる。
【００１５】
高分子ポリオール成分の数平均分子量は５００〜１００００であることが必要であり、７００〜５０００であるのが好ましく、７５０〜４０００であるのがさらに好ましい。数平均分子量が５００〜１００００の範囲から外れる高分子ポリオールを用いて製造されたポリウレタンプレポリマーを使用する場合は、得られる合成樹脂エマルジョン粉末の再分散性などが低下したものとなりやすい。
【００１６】
さらに、高分子ポリオールは、１分子当たりの水酸基の数ｆが２．０≦ｆ≦４．０の範囲であることが好ましい。より好ましくは２．０≦ｆ≦３．０の範囲である。１分子当たりの水酸基数ｆが前記した２．０≦ｆ≦４．０の範囲にある高分子ポリオールを用いて得られたポリウレタンプレポリマーを本発明のポリウレタン系エマルジョンで使用すると、得られる合成樹脂エマルジョン粉末の再分散性等が良好になる。
【００１７】
有機ジイソシアネート成分としては、通常のポリウレタン系エマルジョンの製造に従来から用いられている有機ジイソシアネートのいずれもが使用できるが、分子量５００以下の脂環式ジイソシアネート、脂肪族ジイソシアネート、芳香族ジイソシアネートのうち１種または２種以上が好ましく使用される。有機ジイソシアネートの例としては、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、４，４’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、ｐ−フェニレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、１，５−ナフチレンジイソシアネートなどを挙げることができ、これらのうち１種または２種以上を用いることができる。
【００１８】
本発明のポリウレタンプレポリマーの製造には、必要に応じて鎖伸長剤成分を用いることができる。用いうる鎖伸長剤成分としては、通常のポリウレタン系エマルジョンの製造に従来から用いられている鎖伸長剤のいずれもが使用できるが、イソシアネート基と反応し得る活性水素原子を分子中に２個以上有する分子量３００以下の低分子化合物を用いるのが好ましい。例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、１，４−ビス（β−ヒドロキシエトキシ）ベンゼン、１，４−シクロヘキサンジオール、ビス−（β−ヒドロキシエチル）テレフタレート、キシリレングリコールなどのジオール類；トリメチロールプロパン等のトリオール類；ペンタエリスリトール等のペンタオール類；ヒドラジン、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、キシリレンジアミン、イソホロンジアミン、ピペラジンおよびその誘導体、フェニレンジアミン、トリレンジアミン、キシレンジアミン、アジピン酸ジヒドラジド、イソフタル酸ジヒドラジドなどのジアミン類；アミノエチルアルコール、アミノプロピルアルコールなどのアミノアルコール類などが挙げられ、これらのうち１種または２種以上を用いることができる。
【００１９】
ポリウレタンプレポリマーの製造は、従来から公知の方法で行うことができ、３０〜１５０℃の温度条件下で、有機溶媒の存在下または不存在下で行うことができる。この際用いることができる有機溶媒としては、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類；テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類；酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類；ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチルピロリドン等のアミド類；トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素等が挙げられ、エマルジョン製造後の溶媒除去の容易性を考慮すると、アセトン、メチルエチルケトン、酢酸エチル等の沸点が１００℃未満の溶媒がより好ましい。また、プレポリマー製造後に、粘度低下等を目的として、上記の有機溶媒を添加、あるいは追加しても良い。
【００２０】
ポリウレタンプレポリマーの製造の際には、必要に応じて反応触媒を添加することができ、このような触媒としては、例えば、オクチル酸スズ、モノブチルスズトリアセテート、モノブチルスズモノオクチレート、モノブチルスズモノアセテート、モノブチルスズマレイン酸塩、ジブチルスズジアセテート、ジブチルスズジオクトエート、ジブチルスズジステアレート、ジブチルスズジラウレート、ジブチルスズマレイン酸塩などの有機スズ化合物；テトライソプロピルチタネート、テトラ−ｎ−ブチルチタネートなどの有機チタン化合物；トリエチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチルシクロヘキシルアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミン、トリエチレンジアミンなどの３級アミンなどを挙げることができる。
【００２１】
ポリウレタンプレポリマーの製造にあたっては、高分子ポリオールおよび鎖伸長剤が有している活性水素原子の全量に基づいて、活性水素原子１当量当たりのイソシアネート基当量の比（Ｒ）が、１．０５≦Ｒ≦３．０の範囲で使用するのが好ましく、１．１≦Ｒ≦２．５の範囲で使用するのがより好ましい。Ｒが１．０５未満である場合には、後述するビニルアルコール系重合体との反応性が低下し、再分散性等が十分に改善されず、またプレポリマーの粘度が高いために水中への乳化が困難である。Ｒが３．０を越える場合には、後述するビニルアルコール系重合体やアミノ基または水酸基を有する低分子化合物との反応の際にエマルジョンが不安定化してゲル化しやすくなる。
【００２２】
次にポリウレタンプレポリマーを水性媒体中に乳化させるが、この方法として（１）ポリウレタンプレポリマー分子中に親水性基を導入して、プレポリマー自身に自己乳化性を付与する方法、（２）界面活性剤を用いて、ポリウレタンプレポリマーを強制乳化させる方法が挙げられる。
【００２３】
ポリウレタンプレポリマー分子中への親水性基の導入は、上記プレポリマー反応において、親水性基を有する活性水素原子含有化合物を併用することにより達成される。親水性基を有する活性水素原子含有化合物としては、分子内に水酸基またはアミノ基等の活性水素原子を１個以上含有し、且つカルボン酸基、スルホン酸基、カルボン酸塩、スルホン酸塩等のアニオン性基；ポリオキシエチレン基等のノニオン性基；三級アミノ基、四級アンモニウム塩等のカチオン性基から選ばれる１種以上の親水性基を有する化合物が挙げられる。例えば、２，２−ジメチロールプロピオン酸、２，２−ジメチロール酪酸、２，２−ジメチロール吉草酸等のカルボン酸基含有化合物およびこれらの誘導体；１，３−フェニレンジアミン−４，６−ジスルホン酸、２，４−ジアミノトルエン−５−スルホン酸等のスルホン酸基含有化合物およびこれらの誘導体；分子量２００〜１０，０００のポリオキシエチレングリコールおよびそのモノアルキルエーテル等のノニオン性基含有化合物；３−ジメチルアミノプロパノール等の三級アミノ基含有化合物およびこれらの誘導体等が挙げられる。さらに、上記の親水性基を有する活性水素原子含有化合物を共重合して得られるポリエステルポリオールまたはポリエステルポリカーボネートポリオールを用いることもできる。この中でも、２，２−ジメチロールプロピオン酸を用いてポリウレタンプレポリマーを製造し、プレポリマー反応終了後にトリエチルアミン、トリメチルアミン、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の塩基性物質を添加してカルボン酸塩に変換する方法が好ましい。
【００２４】
また、界面活性剤を用いてポリウレタンプレポリマーを強制乳化させる場合には、ポリウレタンプレポリマーは上記の親水性基を有していなくても良い。界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンブロック共重合体等のノニオン性界面活性剤；ラウリル硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸アンモニウム、ドデシルベンゼンスルフォン酸ナトリウム、アルキルジフェニルエーテルジスルフォン酸ナトリウム、ジ（２−エチルヘキシル）スルホコハク酸ナトリウム等のアニオン性界面活性剤等を用いることができる。この中でも、ＨＬＢ値が６〜２０のノニオン性界面活性剤を用いるのが好ましい。
【００２５】
ポリウレタンプレポリマーの乳化は、上記の２方法のいずれかまたは両者を用いて、ホモミキサー、ホモジナイザー等の乳化分散装置を用い行われる。この際、ポリウレタンプレポリマーのイソシアネート基と水との反応を抑制するため、乳化温度は４０℃以下であることが好ましく、３０℃以下であることがより好ましい。
【００２６】
乳化して得られるエマルジョンの粒子径に特に制限はないが、通常0.1μm〜100μmの粒径に分散させて用いられる。粒径がこの範囲をはずれると、エマルジョンの安定性に問題が生じる懸念がある。
【００２７】
本発明で用いるポリウレタン系エマルジョンは、ポリウレタンプレポリマーの乳化と同時に、または乳化後、アミノ基、一級水酸基あるいはアセトアセチル基を有するビニルアルコール系重合体、および分子中にアミノ基および水酸基から選ばれる活性水素原子を有する低分子化合物を添加、反応させて得られる。ビニルアルコール系重合体および活性水素原子含有低分子化合物の添加は、同時に行っても良く、また別途に行っても良い。
【００２８】
本発明に用いられる、分子中にアミノ基、一級水酸基あるいはアセトアセチル基を有するビニルアルコール系重合体としては、分子内にアミノ基、一級水酸基またはアセトアセチル基を含有するビニルアルコール系重合体であれば特に制限はない。アミノ基としては一級または二級アミノ基が好適である。アミノ基あるいは一級水酸基を有するビニルアルコール系重合体の製造方法としては、例えば、
（１）ビニルホルムアミド、メチルビニルアセトアミド、ヒドロキシメチルメタアクリレート、ヒドロキシエチルメタアクリレート等の、一級アミノ基または二級アミノ基あるいは一級水酸基を有するエチレン性不飽和単量体、または加水分解等によりアミノ基あるいは一級水酸基を生成しうる官能基を有するエチレン性不飽和単量体と、酢酸ビニルとを共重合させた後、けん化する方法；
（２）アリルグリシジルエーテルなどのエポキシ基を有する単量体と酢酸ビニルとを共重合させて得られたポリマーの側鎖のエポキシ基に、一級アミノ基または二級アミノ基あるいは一級水酸基を有するメルカプタンを水酸化ナトリウム等を触媒として付加反応させた後、けん化する方法；
（３）ポリビニルアルコールの水酸基と反応しうるアルデヒド基などの官能基を分子内に有し、且つ一級または二級アミノ基あるいは一級水酸基を有する化合物をビニルアルコール系重合体に反応させる方法；
（４）メルカプト基を有するビニルアルコール系重合体の存在下で、一級アミノ基または二級アミノ基あるいは一級水酸基を有するエチレン性不飽和単量体を重合させる方法；
（５）ポリビニルアルコールの水酸基に固気反応によりジケテンを反応させる方法；
等が挙げられる。
【００２９】
ビニルアルコール系重合体は、分子内にアミノ基、一級水酸基あるいはアセトアセチル基以外の官能基を有していても本発明の効果を損なわない限り差し支えない。そのような官能基を与える単量体単位としては、エチレン、プロピレン、イソブチレン、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリル酸、メタクリル酸、（無水）フマル酸、（無水）マレイン酸、（無水）イタコン酸、アリルスルホン酸、メタリルスルホン酸、ビニルスルホン酸、アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、メタクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、アクリル酸スルホプロピル、メタクリル酸スルホプロピル、およびそれらのアルカリ塩、アクリルアミド、メタクリルアミド、トリメチル−（３−アクリルアミド−３−ジメチルプロピル）−アンモニウムクロリド、エチルビニルエーテル、ブチルビニルエーテル、Ｎ−ビニルピロリドン、塩化ビニル、臭化ビニル、フッ化ビニル、塩化ビニリデン、フッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン等が挙げられる。また、チオール酢酸、メルカプトプロピオン酸等のチオール化合物存在下で、酢酸ビニル等のビニルエステル系単量体を重合することによって得られる末端に官能基を有するポリマーでも良い。
【００３０】
本発明に用いるポリウレタンエマルジョンを構成する、分子中にアミノ基、一級水酸基およびアセトアセチル基から選ばれる少なくとも一種の官能基を有するポリビニルアルコール系重合体の官能基の含有量は、特に制限はなく、重合度等により好適な範囲が変化するが、一般に、０．１〜１５モル％が好ましく、０．２〜１０モル％がより好ましい。０．１モル％よりも少ない場合には、ポリウレタンプレポリマーとの反応性が低下し、再分散性等が十分に改善されない。また、１５モル％モル％を越える場合には、ポリウレタンプレポリマーとの反応の際にエマルジョンが不安定化し、系がゲル化しやすくなる。
【００３１】
ビニルアルコール系重合体のケン化度は、５０モル％以上が好ましく、６０モル％以上がより好ましく、７０モル％以上がさらに好ましい。ケン化度が５０モル％未満の場合には、得られる水性コーティング剤あるいは水性コーティング剤組成物の耐熱性、耐溶剤性等が不十分である。また、ビニルアルコール系重合体の分子量は、ＪＩＳ法による粘度平均分子量が、２，０００〜２００，０００であるのが好ましく、４，０００〜１００，０００であるのがより好ましい。分子量が２，０００未満の場合には、得られる合成樹脂エマルジョン粉末の再分散性、耐ブロッキング性等が不十分であり、分子量が２００，０００を越える場合には、ポリウレタンプレポリマーとの反応の際にエマルジョンが不安定化し、系がゲル化しやすくなる。
【００３２】
ビニルアルコール系重合体の添加量は、ポリウレタンプレポリマー１００重量部に対し、０．２〜２０重量部、好ましくは０．５〜１５重量部である。添加量が０．２重量部未満の場合には、得られる水性コーティング剤あるいは水性コーティング組成物の耐熱性、耐溶剤性等が不十分であり、添加量が２０重量部を越える場合には、ポリウレタンプレポリマーとの反応の際にエマルジョンが不安定化し、系がゲル化しやすくなる。また、ポリビニルアルコール系重合体の添加は、通常水溶液にして行うが、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類；テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類；酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類；ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチルピロリドン等のアミド類等の有機溶媒と水の混合溶媒に溶解させて添加しても良い。
【００３３】
本発明で用いられる、分子中にアミノ基または一級水酸基を有する低分子化合物としては、イソシアネート基と反応し得る活性水素原子をもつアミノ基または水酸基を分子中に有する分子量３００以下の低分子化合物を用いるのが好ましい。また、アミノ基としては一級または二級アミノ基が、水酸基としては一級水酸基が好適である。例えば、ジエチレントリアミン等のトリアミン類；ヒドラジン、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、キシリレンジアミン、イソホロンジアミン、ピペラジンおよびその誘導体、フェニレンジアミン、トリレンジアミン、キシレンジアミン、アジピン酸ジヒドラジド、イソフタル酸ジヒドラジドなどのジアミン類；エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、モルホリン等のモノアミン類；アミノエチルアルコール、アミノプロピルアルコールなどのアミノアルコール類；エチレングリコール、プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、１，４−ビス（β−ヒドロキシエトキシ）ベンゼン、１，４−シクロヘキサンジオール、ビス−（β−ヒドロキシエチル）テレフタレート、キシリレングリコールなどのジオール類などが挙げられ、これらのうち１種または２種以上を用いることができる。
【００３４】
分子中にアミノ基または一級水酸基を有する低分子化合物の添加量としては、低分子化合物のアミノ基または水酸基中の活性水素原子の量が、ポリウレタンプレポリマーのイソシアネート基１当量あたり、０．７０〜１．２０当量であるのが好ましく、０．７５〜１．１５当量であるのがより好ましく、０．８０〜１．１０当量であるのがより好ましい。活性水素原子の量が、０．７０当量未満または１．２０当量を越える場合には、ポリウレタン組成物の重合度が十分に上がらず、耐ブロッキング等が不十分となる。
【００３５】
本発明で用いられるポリウレタン系エマルジョンは、通常、固形分濃度が約２０〜６５重量％に調整されるが、これに限定されるものではない。また、プレポリマー製造において有機溶媒を用いた場合には、必要に応じて、蒸留分離あるいはストリッピングをすることにより有機溶媒を除去することができる。
【００３６】
本発明で用いられるポリウレタン系エマルジョンは、一般的に、ポリウレタン単位とポリビニルアルコール単位が下記の一般式化１〜３で表される構造単位で結合されたポリマーを含有していると考えられ、それが本発明の合成樹脂エマルジョン粉末の良好な再分散性、耐ブロッキング性等の性能発現に寄与していると想定される。
【００３７】
【化１】
0003961133.tif 000002
【００３８】
【化２】
0003961133.tif 000003
【００３９】
【化３】
0003961133.tif 000004
【００４０】
本発明の合成樹脂エマルジョン粉末は、上記のポリウレタン系エマルジョンを乾燥して得られる。乾燥方法は特に制限はなく、噴霧乾燥、加熱乾燥、送風乾燥、凍結乾燥等のいずれの乾燥方法も採用できるが、流体を噴霧して乾燥する通常の噴霧乾燥が一般的に使用できる。噴霧の形式により、ディスク式、ノズル式などがあるが、いずれの方法でも良い。また、熱源としても、熱風や加熱水蒸気等が用いられる。乾燥条件は、噴霧乾燥機の大きさや種類、合成樹脂エマルジョンの濃度、粘度、流量等によって適宜選択すればよい。乾燥温度は、４０℃〜１５０℃が適当であり、この乾燥温度の範囲内で、十分に乾燥した粉末が得られるように、他の乾燥条件を設定することが望ましい。
【００４１】
合成樹脂エマルジョン粉末の水への再分散性をより向上するために、水溶性添加剤を加えることもできる。水溶性添加剤は、噴霧乾燥前に合成樹脂エマルジョンに添加して噴霧乾燥すると均一に混合されるため好ましい。水溶性添加剤の使用量は特に制限はなく、エマルジョンの耐水性等の物性に悪影響を与えない程度に適宜コントロールされる。
【００４２】
水溶性添加剤として使用されるものとして、水溶性高分子が好ましく、例えば、ポリビニルアルコール、ヒドロキシエチルセルロース、メチルセルロース、でんぷん誘導体、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンオキサイド等の他、水溶性アルキッド樹脂、水溶性フェノール樹脂、水溶性尿素樹脂、水溶性メラミン樹脂、水溶性ナフタレンスルホン酸樹脂、水溶性アミノ樹脂、水溶性ポリアミド樹脂、水溶性アクリル樹脂、水溶性ポリカルボン酸樹脂、水溶性ポリエステル樹脂、水溶性ポリウレタン樹脂、水溶性ポリオール樹脂、水溶性エポキシ樹脂等も使用される。
【００４３】
本発明の合成樹脂エマルジョン粉末は、使用する用途により、その用途で使用される各種添加剤を配合しておくこともできる。例えば、保水剤、増粘剤、防水剤等、粘性改良剤、粘着付与剤、顔料分散剤、安定剤等が適宜使用される。
【００４４】
また、合成樹脂エマルジョン粉末の特性を改良するためにポリウレタン以外の分散質を有するエマルジョンを混合したエマルジョンあるいは、ポリウレタン系エマルジョンの存在下で他の分散質を重合させたエマルジョンを粉末化させてもかまわない。このような分散質を構成する重合体としては、エチレン性不飽和単量体およびジエン系単量体の１種あるいは２種以上から構成される重合体が挙げられる。エチレン性不飽和単量体としては、エチレン、プロピレン、イソブテン等のオレフィン類、塩化ビニル、塩化ビニリデン、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン等のハロゲン化オレフィン類、ギ酸ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、バーサチック酸ビニル、ピバリン酸ビニル等のビニルエステル類、アクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ｎ−プロピル、アクリル酸ｉ−プロピル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸ｉ−ブチル、アクリル酸ｔ−ブチル、アクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸オクタデシル等のアクリル酸エステル類、メタクリル酸、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ｎ−プロピル、メタクリル酸ｉ−プロピル、メタクリル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸ｉ−ブチル、メタクリル酸ｔ−ブチル、メタクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸オクタデシル等のメタクリル酸エステル類、アクリルアミド、メタクリルアミド、Ｎ−メチロールアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸およびそのナトリウム塩のアクリルアミド系単量体類、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のニトリル類、酢酸アリル、塩化アリル等のアリル化合物、スチレン、α−メチルスチレン、Ｐ−メチルスチレンスルホン酸およびそのナトリウム、カリウム塩等のスチレン系単量体類、その他Ｎ−ビニルピロリドン等が挙げられ、またジエン系単量体としては、ブタジエン、イソプレン、クロロプレン等が挙げられる。これらの単量体を単独もしくは２種以上を組み合わせて使用してもかまわない。
【００４５】
さらに、本発明の合成樹脂エマルジョン粉末の貯蔵安定性、水への再分散性を向上させる目的で、ブロッキング防止剤（抗粘結剤）を使用することが望ましい。ブロッキング防止剤は、噴霧乾燥後のエマルジョン粉末に添加して均一に混合しても良いが、噴霧乾燥する際に合成樹脂エマルジョンをブロッキング防止剤の存在下に噴霧する（同時噴霧）ことが、均一な混合を行うことができ好適である。ブロッキング防止剤としては、微粒子の無機粉末が好ましく、炭酸カルシウム、クレー、無水珪酸、珪酸アルミニウム、ホワイトカーボン、タルク、アルミナホワイト等が使用される。この使用量は、性能上、エマルジョン粉末に対して２０重量％以下が好ましい。また、有機系のフィラーも使用できる。
【００４６】
本発明の合成樹脂エマルジョン粉末は、広範な用途に利用でき、塗料、コーティング剤、接着剤、水性インキ、繊維加工剤、カーペット等のバッキング剤等の用途に好ましく用いられる。
【００４７】
【実施例】
次に、実施例及び比較例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお以下の実施例及び比較例において「部」および「％」は、特に断らない限り重量基準を意味する。
【００４８】
実施例および比較例中、略号は下記を表わす。
PMPA2150：数平均分子量2150のポリエステルジオール( 3−メチルー1,５ペンタンジオールとアジピン酸を反応させて製造)
PMPA3600：数平均分子量3600のポリエステルジオール( 3−メチルー1,５ペンタンジオールとアジピン酸を反応させて製造)
PTMG2000：数平均分子量2000のポリテトラメチレングリコール
PCL2000：数平均分子量2000のポリカプロラクトングリコール
IPDI：イソフォロンジイソシアネート
HMDI：メチレンビス（４−シクロヘキシルイソシアネート）
TDI：２,４−トリレンジイソシアネート
DMPA：２,２−ビス（ヒドロキシメチル）プロピオン酸
TEA：トリエチルアミン
DETA：ジエチレントリアミン
IPDA：イソフォロンジアミン
EDA：エチレンジアミン
MEK：２−ブタノン
【００４９】
製造例１
３リットル三ツ口フラスコに、ＰＭＰＡ２１５０  ５３７．５ｇ、ＩＰＤＩ  １１１．１ｇ、ＤＭＰＡ  ６．７１ｇを秤取し、乾燥窒素雰囲気下、９０℃で２ｈｒ撹拌して系中の水酸基を定量的に反応させ、イソシアネート末端のプレポリマーを得た。これにＭＥＫ  ２０２．９ｇを加えて均一に撹拌した後、４０℃にフラスコ内温度を下げ、ＴＥＡ  ５．０６ｇを加えて１０分間撹拌を行った。次いで、乳化剤としてエマルゲン９８５（花王製，ノニオン系界面活性剤）１４．５ｇを蒸留水  ４２０ｇに溶解した水溶液を前記プレポリマーに加えホモミキサーで１分間撹拌して乳化した後、直ちにアミノ基含有ポリビニルアルコール（ビニルホルムアミドと酢酸ビニルを共重合した後けん化して得たポリビニルアルコール：重合度３５０、けん化度９８．５ｍｏｌ％、一級アミノ基含有量１．５ｍｏｌ％）  ３４．０ｇ、ＤＥＴＡ  ７．５８ｇおよびＩＰＤＡ  １２．５２ｇを蒸留水  ６５２ｇに溶解した水溶液を加えてホモミキサーで１分間撹拌して反応を行った。その後、ＭＥＫをロータリーエバポレーターにより除去して固形分重量４０ｗｔ％のポリウレタン系エマルジョンを得た。
【００５０】
製造例２
３リットル三ツ口フラスコに、ＰＭＰＡ３６００  ５４０．０ｇ、ＩＰＤＩ  ８０．０ｇ、ＤＭＰＡ  ６．０４ｇを秤取し、乾燥窒素雰囲気下、９０℃で２ｈｒ撹拌して系中の水酸基を定量的に反応させ、イソシアネート末端のプレポリマーを得た。これにＭＥＫ  １９１．４ｇを加えて均一に撹拌した後、４０℃にフラスコ内温度を下げ、ＴＥＡ  ４．５５ｇを加えて１０分間撹拌を行った。次いで、乳化剤としてエマルゲン９８５（花王製，ノニオン系界面活性剤）１９．１ｇを蒸留水  ３９７ｇに溶解した水溶液を前記プレポリマーに加えホモミキサーで１分間撹拌して乳化した後、直ちにアミノ基含有ポリビニルアルコール（アリルグリシジルエーテルと酢酸ビニルを共重合した後、２−アミノチオフェノールをＮａＯＨを触媒として付加し、さらにけん化することにより得たポリビニルアルコール：重合度５００、けん化度９７．５ｍｏｌ％、一級アミノ基変性量１．０ｍｏｌ％）６４．１ｇを蒸留水  ４２０ｇに溶解した水溶液を加えてホモミキサーで３０秒間撹拌し、次いでＤＥＴＡ  １０．２１ｇを蒸留水２４０ｇに溶解した水溶液を加えてホモミキサーで１分間撹拌して反応を行った。その後、ＭＥＫをロータリーエバポレーターにより除去して固形分重量４０ｗｔ％のポリウレタン系エマルジョンを得た。
【００５１】
製造例３
３リットル三ツ口フラスコに、ＰＴＭＧ２０００  ２５０．０ｇ、ＰＣＬ２０００２５０．０ｇ、ＨＭＤＩ  １１８．１ｇ、ＤＭＰＡ  ６．７１ｇを秤取し、乾燥窒素雰囲気下、８０℃で２ｈｒ撹拌して系中の水酸基を定量的に反応させ、イソシアネート末端のプレポリマーを得た。これにＭＥＫ  １８８．７ｇを加えて均一に撹拌した後、４０℃にフラスコ内温度を下げ、ＴＥＡ  ５．０６ｇを加えて１０分間撹拌を行った。次いで、乳化剤としてエマルゲン９８５（花王製，ノニオン系界面活性剤）６．７ｇおよびエマルゲン９３０（花王製，ノニオン系界面活性剤）６．７ｇを蒸留水  ３９２ｇに溶解した水溶液を前記プレポリマーに加えホモミキサーで１分間撹拌して乳化した後、直ちにアミノ基含有ＰＶＡ（メチルビニルアセトアミドと酢酸ビニルを共重合した後、けん化することにより得たポリビニルアルコール：重合度７５０、けん化度８７．５ｍｏｌ％、二級アミノ基変性量２．５ｍｏｌ%）３２．２ｇ、ＤＥＴＡ  ６．８１ｇおよびＩＰＤＡ５．６２ｇを蒸留水  ６２０ｇに溶解した水溶液を加えてホモミキサーで１分間撹拌して反応を行った。その後、ＭＥＫをロータリーエバポレーターにより除去して固形分重量４０ｗｔ％のポリウレタン系エマルジョンを得た。
【００５２】
製造例４
３リットル三ツ口フラスコに、ＰＭＰＡ２１５０  ５３７．５ｇ、ＴＤＩ  ８７．１ｇ、ＤＭＰＡ  ６．７１ｇを秤取し、乾燥窒素雰囲気下、７０℃で２ｈｒ撹拌して系中の水酸基を定量的に反応させ、イソシアネート末端のプレポリマーを得た。これにＭＥＫ  １９４．６ｇを加えて均一に撹拌した後、４０℃にフラスコ内温度を下げ、ＴＥＡ  ５．０６ｇを加えて１０分間撹拌を行った。次いで、乳化剤としてエマルゲン９８５（花王製，ノニオン系界面活性剤）１６．５ｇおよびアセトアセチル基含有ポリビニルアルコール（ポリビニルアルコールに固気反応によりジケテンを反応させて得たポリビニルアルコール：重合度１０００、けん化度９７．５ｍｏｌ％、アセトアセチル基含有量５ｍｏｌ％）３２．４ｇを蒸留水  ５２０ｇに溶解した水溶液を前記プレポリマーに加えホモミキサーで１分間撹拌して乳化した後、直ちに、ＤＥＴＡ  ７．５９ｇおよびＥＤＡ  ４．４２ｇを蒸留水  ４９４ｇに溶解した水溶液を加えてホモミキサーで１分間撹拌して反応を行った。その後、ＭＥＫをロータリーエバポレーターにより除去して固形分重量４０ｗｔ％のポリウレタン系エマルジョンを得た。
【００５３】
製造例５
３リットル三ツ口フラスコに、ＰＭＰＡ２１５０  ５３７．５ｇ、ＩＰＤＩ  １９４．５ｇ、ＤＭＰＡ  ３３．５３ｇ、ＭＥＫ  ２４９．１ｇを秤取し、乾燥窒素雰囲気下、６０℃で８ｈｒ撹拌して系中の水酸基を定量的に反応させ、イソシアネート末端のプレポリマーを得た。その後、４０℃にフラスコ内温度を下げ、ＴＥＡ  ２５．３０ｇを加えて３０分間撹拌を行った。次いで、蒸留水  ７２０．０ｇを加えて撹拌を行いポリウレタンプレポリマーを水中に乳化させた後、直ちに、一級水酸基含有ポリビニルアルコール（アリルグリシジルエーテルと酢酸ビニルを共重合した後、２−メルカプトエタノールをＮａＯＨを触媒として付加し、さらにけん化することにより得たポリビニルアルコール：重合度５００、けん化度９７．５ｍｏｌ％、一級水酸基変性量１．０ｍｏｌ％）４１．８ｇ、ＤＥＴＡ  １７．０２ｇおよびＩＰＤＡ  １４．０５ｇを蒸留水  ５７６ｇに溶解した水溶液を加えてホモミキサーで１分間撹拌して反応を行った。その後、ＭＥＫをロータリーエバポレーターにより除去して固形分重量４０ｗｔ％のポリウレタン系エマルジョンを得た。
【００５４】
比較製造例１
製造例１において、アミノ基含有ポリビニルアルコールを用いないこと以外は、製造例１と同様にしてポリウレタン系エマルジョンを得た。
【００５５】
実施例１〜５、比較例１
上記の製造例及び比較製造例により得たエマルジョン１００部と水１００部を混合したものと、エマルジョンの固形分に対して３％の無水珪酸微粉末とを別々に１００℃の熱風中に同時噴霧して乾燥し、平均粒径６０μｍのエマルジョン粉末を得た。このエマルジョン粉末の性能評価を下記により行った。結果を表１に示す。
【００５６】
（エマルジョン粉末の性能評価）
エマルジョン粉末１００部にイオン交換水１００部を添加して、攪拌機により十分攪拌し、以下の物性を評価した。結果を第１表に示す。
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【００５７】
【表１】
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【００５８】
【発明の効果】
本発明のポリウレタン系合成樹脂エマルジョン粉末は、再分散性、耐ブロッキング性に優れ、さらに再分散後の造膜性も優れるため、広範な用途に利用でき、塗料、コーティング剤、接着剤、水性インキ、繊維加工剤、カーペット等のバッキング剤等の用途に好ましく用いられる。