非球状ポリマー粒子とその製造方法
【課題】 懸濁重合で得られたポリマー粒子をそのまま押出機に供することができ、しかも押出機のスクリューに樹脂が食い込み、かつ単軸押出機において安定した押出ができるポリマー粒子とその製造方法を提供する。
【解決手段】 本発明は、懸濁重合法によって得られるポリマー粒子であって、粒子の長軸方向と直交する方向からそれぞれ光を照射して得られる投影二次元図の長径（Ｌ）と短径（Ｄ）との比（Ｌ／Ｄ）が１．３以上であり、平均粒子径が３００μm以上である非球状粒子である。
【解決手段】 本発明は、懸濁重合法によって得られるポリマー粒子であって、粒子の長軸方向と直交する方向からそれぞれ光を照射して得られる投影二次元図の長径（Ｌ）と短径（Ｄ）との比（Ｌ／Ｄ）が１．３以上であり、平均粒子径が３００μm以上である非球状粒子である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は懸濁重合法によって得られる非球状ポリマー粒子およびその製法に関するもので、粉砕等の処理を施すこと無く、配合量が１００重量％でも単軸押出機で安定した押出が可能となる非球状ポリマー粒子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、懸濁重合によって得られるポリマー粒子としては種々提供されている(特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４)。
特許文献１は、押出用スチレン系樹脂粒子及びスチレン系樹脂発泡シートの製造方法に関するもので、懸濁重合によって得られたスチレン系樹脂粒子に粉砕処理を施して、安息角が２５〜４５°であることを特徴とする粒子は、押出機のスクリューフライトに対する引っ掛かりが良好であり、押出機内において押出方向へ安定的に送り込むことができる。
特許文献２は、ポリスチレン系樹脂発泡およびその製造方法に関するもので、比較的、揮発性物質が多い塊状重合法によって得られる円柱状のポリスチレン系樹脂１００〜５０重量％と、揮発性物質が少ない懸濁重合法によって得られる球状のポリスチレン系樹脂０〜５０重量％を混合した基材樹脂を用いることにより、成形性がよく、成形直後でも取扱い性、印刷性に優れたポリスチレン系樹脂発泡成形体を提供することができる。
特許文献３は、おわん状微粒子とその製法に関するもので、重合性単量体を架橋剤および疎水性液体の存在下に水中で懸濁重合させてなり、吸水量が８０〜１４０ml/gである半球形あるいは半楕円球形に近く中央に大きな凹部を有するおわん状微粒子およびその製法が開示されており、この微粒子は良好なすべり性、密着性および吸水性を併せ持つ。
特許文献４は、楕円球状有機ポリマー粒子およびその製法に関するもので、イオン性官能基および重合性基を有する第１の有機モノマーと、これと重合可能な第２の有機モノマーとの重合体からなり、粒子の長軸方向と直交する方向から光を照射して得られる投影二次元図の長径（Ｌ1）と短径（Ｄ1）とから算出されるアスペクト比（Ｐ1）＝長径（Ｌ1）／短径（Ｄ1）が（Ｐ1）≧１．８を満たし、１つの連続する曲面を有する楕円球状有機ポリマー粒子が開示されており、この粒子は光散乱性および集光性等の光学特性、滑り性等の摩擦特性などの向上を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２１３７７５号公報
【特許文献２】特開２００３−１２８４３号公報
【特許文献３】特開平５−３１７６８８号公報
【特許文献４】特開２００７−７０３７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１は、懸濁重合で得られた球状粒子をそのまま押出機に供することができず、粉砕処理の工程を経る必要があり、押出機に供するまでの工数が煩雑となる。
特許文献２は、懸濁重合法によって得られる球状のポリスチレン系樹脂の配合量が５０重量％を上回ると、押出機のスクリューに樹脂が食い込まず、安定的な押出ができなくなる。特に、単軸押出機を使用するとその傾向は顕著である。
特許文献３は、得られる粒子の平均粒径が５〜１５μmであり、単軸押出機での安定した押出ができない。
特許文献４は、得られる粒子の平均長径が０．００１〜８０μmであり、単軸押出機での安定した押出ができない。
【０００５】
本発明の課題は、懸濁重合で得られたポリマー粒子をそのまま押出機に供することができ、しかも押出機のスクリューに樹脂が食い込み、かつ単軸押出機において安定した押出ができるポリマー粒子とその製造方法を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、懸濁重合法によって得られるポリマー粒子であって、粒子の長軸方向と直交する方向からそれぞれ光を照射して得られる投影二次元図の長径（Ｌ）と短径（Ｄ）との比（Ｌ／Ｄ）が１．３以上であり、平均粒子径が３００μm以上である非球状粒子である。
本発明のポリマー粒子の好ましい態様は、Ｌ／Ｄが１．５以上、２．５以下であり、平均粒子径が５００μm以上、２０００μm以下である。
本発明のポリマー粒子を得るに当って好ましい製造方法としては、重合性単量体を、重合開始剤と、難水溶性リン酸塩と、水溶性亜硫酸塩および／または水溶性過硫酸塩の存在下、水性媒体中での懸濁重合によって得られ、重合転化率が５０〜８０％の時点でアニオン系活性剤を添加するポリマー粒子の製造方法である。
本発明の製造方法の好ましい態様は、前記のアニオン系活性剤を添加する前の時点で、且つ重合転化率が４５〜７０％の時点で難水溶性無機化合物を添加することが好ましい。
【発明の効果】
【０００７】
この非球状粒子を用いると、粉砕等の処理を施すこと無く、配合量が１００重量％でも単軸押出機で安定した押出が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は本発明のポリマー粒子の概略を示す図であり、図１−１は前記ポリマー粒子の概略正面図、図１−２は前記ポリマー粒子の短軸方向に対して直交する方向から光を照射して得られる投影図、図１−３は前記ポリマー粒子の長軸方向に対して直交する方向から光を照射して得られる投影図である。
【図２】図２は本発明の実際の一具体例であるポリマー粒子を示す１２倍の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明のポリマー粒子を得るには、重合性単量体を、重合開始剤と、難水溶性リン酸塩と、水溶性亜硫酸塩および／または水溶性過硫酸塩の存在下、水性媒体中での懸濁重合によって得られ、その重合転化率が５０〜８０％の時点でアニオン系活性剤を添加する点に特徴がある。
【００１０】
ここで、本発明における重合性単量体は、不飽和二重結合を有する疎水性の単量体が挙げられる。例えばスチレン、ｏ−メチルスチレン、ｍ−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、α−メチルスチレン、ｐ−エチルスチレン、２，４−ジメチルスチレン、ｐ−ｎ−ブチルスチレン、ｐ−tert−ブチルスチレン、ｐ−ｎ−ヘキシルスチレン、ｐ−ｎオクチルスチレン、ｐ−ｎ−ノニルスチレン、ｐ−ｎ−デシルスチレン、ｐ−ｎ−ドデシルスチレン、メトキシスチレン、ｐ−フェニルスチレン、ｐ−クロロスチレン、３，４−ジクロロスチレン等のスチレンおよびその誘導体、塩化ビニル、塩化ビニリデン、臭化ビニル、弗化ビニルなどのハロゲン化ビニル類、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニルなどのビニルエステル類、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ｎ−オクチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸２−クロロエチル、アクリル酸フェニル、α−クロロアクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸ｎ−オクチル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸フェニルなどのα−メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル類、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルイソブチルエーテルなどのビニルエーテル類、ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、メチルイソプロペニルケトンなどのビニルケトン類、Ｎ−ビニルピロール、Ｎ−ビニルカルバゾール、Ｎ−ビニルインドールなどが挙げられる。
これらの内、スチレンおよびその誘導体、α−メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル類が好ましい。これらの重合性単量体は、それぞれ単独で、または２種以上を組合せて使用することができる。
【００１１】
本発明における重合開始剤としては、一般に使用されるラジカル発生型重合開始剤を用いることができ、例えば過酸化ベンゾイル、ラウリルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキシルモノカーボネート、ｔ−ブチルパーオキシピバレート、ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、ｔ−ブチルパーオキシアセテート、２、２−ｔ−ブチルパーオキシブタン、ｔ−ブチルパーオキシ３、３、５トリメチルヘキサノエート、ジ−ｔ−ブチルパーオキシヘキサハイドロテレフタレート等の有機過酸化物やアゾビスイソブチロニトリル、アゾビスジメチルバレロニトリル等のアゾ化合物が挙げられる。これらの重合開始剤は、単独で又は２種以上併用して用いることができるが、通常は分子量を調整し、残存単量体を減少させるために、１０時間の半減期を得るための分解温度が５０〜８０℃の範囲にある重合開始剤と、分解温度が８０〜１２０℃の範囲にある異なる重合開始剤とが併用される。上記の重合開始剤は、液体、固形どちらの場合でも少量の重合性単量体に溶解して反応器へ投入すればよい。
【００１２】
本発明における非球状粒子を得る場合は、難水溶性リン酸塩の存在下、水性媒体中で、反応初期では活性剤を使用せずに水溶性過硫酸塩および／または水溶性亜硫酸塩を添加し、スチレン系単量体を重合させる方法（いわゆるソープフリー重合法）が好ましい。
難水溶性リン酸塩としては、リン酸三カルシウム、リン酸カルシウム、ヒドロキシアパタイト、リン酸マグネシウム、ピロリン酸マグネシウム、ピロリン酸カルシウム等があり、粉末又は水性スラリーの状態で使用され、リン酸三カルシウムが好ましい。その使用量はスチレン系単量体に対して、固形分換算で0.03重量％以上添加される。0.03重量％より少ないと分散状態が維持できず、１重量％以上でも反応は可能であるがさらなる効果がないと共に経済的ではない。これらの難水溶性リン酸塩は、単独で又は２種以上併用して用いることができる。
水溶性亜硫酸塩は亜硫酸水素ナトリウム、亜硫酸水素カリウム、亜硫酸水素アンモニウム等があげられる。さらに水に溶解及び重合反応系内で反応して亜硫酸塩となる物質も使用できる。これらの前駆物質としては水溶性のピロ亜硫酸塩、ピロ硫酸塩、亜二チオン酸塩、チオ硫酸塩、スルホキシル酸塩、硫酸塩等があげられる。これらの中で特に亜硫酸水素ナトリウム、ピロ亜硫酸ナトリウム、亜二チオン酸ナトリウム、ホルムアルデヒドナトリウムスルホキシラートが好ましい。これらの水溶性亜硫酸塩またはこれらの前駆物質は、単独で又は２種以上併用して用いることができる。
更に、本発明において水溶性過硫酸塩も必要に応じて使用することができる。水溶性過硫酸塩として過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等が挙げられる。ただし、これらの中で特に過硫酸カリウムが好ましい。これらの水溶性過硫酸塩は、単独で又は２種以上併用して用いることができる。
【００１３】
本発明では重合中の一定粘度となったポリマー粒子にアニオン系界面活性剤を添加し、このポリマー粒子の界面張力を低下させ、攪拌のせん断力によって非球状ポリマー粒子としている。この粘度の指標として重合転化率を用いる。すなわち、重合転化率が５０〜８０％の時点でアニオン系界面活性剤を添加する。好ましい重合転化率は５５〜７５％であり、より好ましくは６５〜７５％である。重合転化率が５０％未満の場合、ポリマー粒子同士が結合し数cm大の塊が発生してしまう。また８０％を超えた場合、ポリマー粒子の粘度が高くなっており、攪拌のせん断力によって非球状にはできなくなる。また、アニオン系界面活性剤は純水で希釈して添加する方が好ましい。
アニオン系界面活性剤としては、例えばドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム等のアルキルベンゼンスルホン酸塩、オレイン酸ナトリウム、ヒマシ油カリウム等の脂肪酸油、ラウリル硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸アンモニウム等のアルキル硫酸エステル塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、アルカンスルホン酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩、アルキルリン酸エステル塩、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキル硫酸エステル塩等が挙げられる。これらのアニオン系界面活性剤は、単独で又は２種以上併用して用いることができる。
【００１４】
本発明では重合初期の低粘度ポリマーの状態では水性媒体中で粒子同士の合着、分裂を繰り返しており、粒子径を揃えている。そして、一定粘度となったポリマー粒子に難水溶性無機化合物を添加し、合着、分裂を停止させている。この粘度の指標として重合転化率を用いる。すなわち、重合転化率が４５〜７０％の時点で難水溶性無機化合物を添加する。好ましい重合転化率は５５〜６５％である。重合転化率が４５％未満の場合、ポリマー粒子の粒子径が揃う前に添加することとなり、粒子径分布がブロードとなり好ましくない。また、７０％を超えた場合、それ以前の段階でポリマー粒子の粘度上昇、粒子同士の合着により、数cm大の塊が発生してしまう虞がある。また、難水溶性無機化合物は純水に分散させて添加する方が好ましい。
また、難水溶性無機化合物はアニオン系活性剤を添加する前の時点で添加することが重要である。難水溶性無機化合物としては、前述の難水溶性リン酸塩の他、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸カルシウム、コロイダルシリカ等が挙げられる。これらの中でも、炭酸カルシウムが好ましい。これらの難水溶性無機化合物は、単独で又は２種以上併用して用いることができる。
【００１５】
本発明のポリマー粒子は、このようにして懸濁重合法によって得られるポリマー粒子であって、粒子の長軸方向と直交する方向からそれぞれ光を照射して得られる投影二次元図の長径（Ｌ）と短径（Ｄ）との比（Ｌ／Ｄ）が１．３以上であり、平均粒子径が３００μm以上である非球状粒子である。また好ましくは、Ｌ／Ｄが１．５以上、２．５以下であり、平均粒子径が５００μm以上、２０００μm以下である非球状粒子である。
換言すれば、本発明におけるＬ／Ｄは１．３以上であり、１．３以上、４．０以下が好ましく、１．５以上、２．５以下がより好ましい。Ｌ／Ｄが１．３未満の場合、すなわち真球形状に近い場合、この粒子をホッパーを通じて押出機のバレル内へ供給した場合、粒子が押出機のスクリューフライトに引っ掛かりにくく、スクリューとこれに対向するバレル内面との間において粒子が滑りを生じて押出方向に規則的に進まずにホッパー付近に滞留する。その結果、押出機の押出量が変動して安定性が低下してしまう虞がある。
ここでＬ／Ｄは下記の要領で測定されたものをいう。すなわち、平均粒子径の測定において重量分布の最も大きい篩上から２０粒子をランダムにピックアップし、図１中のＬn（μｍ）とＤn（μｍ）をノギスで測定し、２０粒子のＬn／Ｄn を測定し、相加平均値をＬ／Ｄとした。図２は本発明の実際の一具体例であるポリマー粒子を示す１２倍の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の図である。
また本発明の平均粒子径は３００μm以上であり、３００μm以上、３０００μm以下が好ましく、５００μm以上、２０００μm以下がより好ましい。平均気泡径が３００μm未満の場合、スクリューとバレル内面との間において粒子が滑りを生じて押出方向に規則的に進まずに押出機の安定性が低下してしまう虞がある。
本発明は平均粒子径が３００μｍ以上、好ましくは５００μm以上、２０００μm以下である樹脂粒子であるが、平均粒子径は以下の方法で測定した。すなわち、ＪＩＳ標準ふるい目開き２３６０μｍ（７．５メッシュ）、目開き２０００μｍ（８．６メッシュ）、目開き１７００μｍ（１０メッシュ）、目開き１４００μｍ（１２メッシュ）、目開き１１８０μｍ（１４メッシュ）、目開き１０００μｍ（１６メッシュ）、目開き８５０μｍ（１８．５メッシュ）、目開き７１０μｍ（２２メッシュ）、目開き６００μｍ（２６メッシュ）、目開き５００μｍ（３０メッシュ）、目開き４２５μｍ（３６メッシュ）、目開き３５５μｍ（４２メッシュ）、目開き３００μｍ（５０メッシュ）、目開き２５０μｍ（６０メッシュ）、目開き２１２μｍ（７０メッシュ）、目開き１８０μｍ（８３メッシュ）、で振動ふるいによって分級し、累積重量分布曲線を基にして累積重量が５０％となる粒子径（メジアン径）を平均粒子径とした。本発明における非球状粒子は図１中のｄｎに応じてほぼ分級されることとなる。
【００１６】
〈重量平均分子量の測定方法〉
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（以下、「ＧＰＣ」という）により、下記の条件でポリマー粒子の重量平均分子量の測定を行った。
ＧＰＣの測定条件
機種：ＨＬＣ−８３２０ＧＰＣ（東ソー社製）
ガードカラム：ＴＳＫguardcolum SuperHZ-H 4.6mmI.D.×2cmL １本 （東ソー社製）
カラム：ＴＳＫgel
SuperHZM-H 4.6mmI.D.×15cmL ２本 （東ソー社製）
カラム温度：４０℃
検出器：ＲＩ
溶媒：試薬1級テトラヒドロフラン
流量：０．１７５mｌ/min.
試料濃度：０．０３wt%
注入量：５０μl
【００１７】
〈重合転化率の測定方法〉
重合転化率は下記の要領で測定されたものをいう。即ち、重合中のポリマー粒子を反応液中から取り出し、ポリマー粒子の表面に付着した水分をガーゼを用いて拭き取り除去する。そして、そのポリマー粒子を０．０８ｇ精秤し、トルエン２５ミリリットル中に溶解させてトルエン溶液を作製する。次に、このトルエン溶液中に、ウイス試薬１０ミリリットル、５重量％のヨウ化カリウム水溶液３０ミリリットル及び１重量％のでんぷん水溶液３０ミリリットルを供給し、Ｎ／４０チオ硫酸ナトリウム溶液で滴定して試料の滴定数（ml）を求める。なお、ウイス試薬は、氷酢酸２リットルにヨウ素８．７ｇ及び三塩化ヨウ素７．９ｇを溶解してなるものである。
一方、ポリマー粒子を溶解させることなく、上記同様に滴定を行いブランクの滴定数（ml）を求める。
重合転化率は下記式に基づいて算出することができる。
(式１)
【実施例】
【００１８】
（実施例１）
内容積１００リットルの攪拌機付オートクレーブ（以下、反応器ともいう）に純分１０％であるリン酸三カルシウム（大平化学産業（株）製）１３４４ｇと亜硫酸水素ナトリウム（関東化学（株）製）０．２２ｇ及び純分７４．２％であるリン酸（米山化学工業(株)製）１．５ｇを加え、更に重合開始剤として純分７５％である過酸化ベンゾイル（日油(株)製「ナイパーＢＷ」）１３０ｇ、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキシルモノカーボネート（日油(株)製「パーブチルＥ」）２２ｇ、イオン交換水３７ｋｇ及びスチレン単量体４４ｋｇを投入した後、撹拌下で溶解及び分散させ懸濁液を形成した。
次に、２００ｒｐｍの撹拌下で９０℃に昇温した。９０℃に昇温後４時間目に炭酸カルシウム（白石工業(株)製「赤玉」）２２ｇのイオン交換水５００ｇ分散液を反応器に添加した。更に９０℃昇温後、４時間４５分目に純分２５％のドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム（日油(株)製「ＮＲ−Ｒ−２５」）３ｇのイオン交換水１２５０ｇ溶解液を反応器に添加し、引き続き９０℃で１時間４５分継続した。ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムの添加直前の重合転化率は６９％であった。更に１２５℃に昇温し、２時間３０分重合反応させた後、２５℃まで冷却し、反応器から内容物を取り出し、脱水・乾燥・分級してポリスチレン系ポリマー非球状粒子を得た。得られた粒子の平均粒子径は１５６０μmであり、Ｌ／Ｄは２．１７であった。また重量平均分子量は３４．１万であった。
ここで得られたポリスチレン系ポリマー非球状粒子１００重量％をホッパーに充填し、一段目の口径５０ｍｍの単軸押出機と二段目の口径６５ｍｍの単軸押出機とを接続管を介し、接続してなるタンデム型押出機の一段目の押出機に連続的に供給した。
その結果、ポリマー非球状粒子はそのまま一段目の押出機に供することができ、しかも一段目の押出機のスクリューに樹脂が食い込み、かつ単軸押出機において安定した押出ができた。
【００１９】
（実施例２）
９０℃までの昇温は実施例１と同様に実施した。９０℃に昇温後４時間目に炭酸カルシウム２２ｇのイオン交換水５００ｇ分散液を反応器に添加した。更に９０℃昇温後、５時間目に純分２５％のドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム３ｇのイオン交換水１２５０ｇ溶解液を反応器に添加し、引き続き９０℃で１時間３０分継続した。ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムの添加直前の重合転化率は７５％であった。更に１２５℃に昇温し、２時間３０分重合反応させた後、２５℃まで冷却し、反応器から内容物を取り出し、脱水・乾燥・分級してポリスチレン系ポリマー非球状粒子を得た。得られた粒子の平均粒子径は１７３０μmであり、Ｌ／Ｄは１．９４であった。また重量平均分子量は３４．０万であった。
ここで得られたポリスチレン系ポリマー非球状粒子１００重量％をホッパーに充填し、一段目の口径５０ｍｍの単軸押出機と二段目の口径６５ｍｍの単軸押出機とを接続管を介し、接続してなるタンデム型押出機の一段目の押出機に連続的に供給した。
その結果、ポリマー非球状粒子はそのまま一段目の押出機に供することができ、しかも一段目の押出機のスクリューに樹脂が食い込み、かつ単軸押出機において安定した押出ができた。
【００２０】
（実施例３）
９０℃までの昇温は実施例１と同様に実施した。９０℃に昇温後４時間目に炭酸カルシウム２２ｇのイオン交換水５００ｇ分散液と純分２５％のドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム３ｇのイオン交換水１２５０ｇ溶解液を反応器に添加し、引き続き９０℃で２時間３０分継続した。ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムの添加直前の重合転化率は６０％であった。更に１２５℃に昇温し、２時間３０分重合反応させた後、２５℃まで冷却し、反応器から内容物を取り出し、脱水・乾燥・分級してポリスチレン系ポリマー非球状粒子を得た。得られた粒子の平均粒子径は８６０μmであり、Ｌ／Ｄは１．５９であった。また重量平均分子量は３３．８万であった。
ここで得られたポリスチレン系ポリマー非球状粒子１００重量％をホッパーに充填し、一段目の口径５０ｍｍの単軸押出機と二段目の口径６５ｍｍの単軸押出機とを接続管を介し、接続してなるタンデム型押出機の一段目の押出機に連続的に供給した。
その結果、ポリマー非球状粒子はそのまま一段目の押出機に供することができ、しかも一段目の押出機のスクリューに樹脂が食い込み、かつ単軸押出機において安定した押出ができた。
【００２１】
（実施例４）
９０℃までの昇温は実施例１と同様に実施した。９０℃に昇温後３時間３０分目に炭酸カルシウム２２ｇのイオン交換水５００ｇ分散液と純分２５％のドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム３ｇのイオン交換水１２５０ｇ溶解液を反応器に添加し、引き続き９０℃で３時間継続した。ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムの添加直前の重合転化率は５２％であった。更に１２５℃に昇温し、２時間３０分重合反応させた後、２５℃まで冷却し、反応器から内容物を取り出し、脱水・乾燥・分級してポリスチレン系ポリマー非球状粒子を得た。得られた粒子の平均粒子径は７２０μmであり、Ｌ／Ｄは１．４１であった。また重量平均分子量は３４．１万であった。
ここで得られたポリスチレン系ポリマー非球状粒子１００重量％をホッパーに充填し、一段目の口径５０ｍｍの単軸押出機と二段目の口径６５ｍｍの単軸押出機とを接続管を介し、接続してなるタンデム型押出機の一段目の押出機に連続的に供給した。
その結果、ポリマー非球状粒子はそのまま一段目の押出機に供することができ、しかも一段目の押出機のスクリューに樹脂が食い込み、かつ単軸押出機において安定した押出ができた。
【００２２】
（比較例１）
９０℃までの昇温は実施例１と同様に実施した。９０℃に昇温後４時間目に炭酸カルシウム２２ｇのイオン交換水５００ｇ分散液を反応器に添加した。更に９０℃昇温後、５時間３０分目に純分２５％のドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム３ｇのイオン交換水１２５０ｇ溶解液を反応器に添加し、引き続き９０℃で１時間継続した。ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムの添加直前の重合転化率は８５％であった。更に１２５℃に昇温し、２時間３０分重合反応させた後、２５℃まで冷却し、反応器から内容物を取り出し、脱水・乾燥・分級してポリスチレン系ポリマー非球状粒子を得た。得られた粒子の平均粒子径は１２３０μmであり、Ｌ／Ｄは１．２０であった。また重量平均分子量は３４．３万であった。
ここで得られたポリスチレン系ポリマー非球状粒子１００重量％をホッパーに充填し、一段目の口径５０ｍｍの単軸押出機と二段目の口径６５ｍｍの単軸押出機とを接続管を介し、接続してなるタンデム型押出機の一段目の押出機に連続的に供給した。
その結果、一段目の押出機のスクリューに樹脂が食い込まず、かつ単軸押出機において安定した押出ができなかった。
【００２３】
（比較例２）
９０℃までの昇温は実施例１と同様に実施した。９０℃に昇温後３時間目に炭酸カルシウム２２ｇのイオン交換水５００ｇ分散液と純分２５％のドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム３ｇのイオン交換水１２５０ｇ溶解液を反応器に添加し、引き続き９０℃で３時間３０分継続した。ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムの添加直前の重合転化率は４３％であった。１２５℃昇温前に内容物を確認したところ、数ｃｍの固まりが多数発生していたため、反応を中止し、２５℃まで冷却した後、反応器から内容物を取り出した。
【００２４】
（比較例３）
９０℃までの昇温は実施例１と同様に実施した。９０℃に昇温後４時間目に炭酸カルシウム２２ｇのイオン交換水５００ｇ分散液を反応器に添加した。更に９０℃昇温後、６時間３０分目すなわち１２５℃昇温前に純分２５％のドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム３ｇのイオン交換水１２５０ｇ溶解液を反応器に添加した。ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムの添加直前の重合転化率は９５％であった。更に１２５℃に昇温し、２時間３０分重合反応させた後、２５℃まで冷却し、反応器から内容物を取り出し、脱水・乾燥・分級してポリスチレン系ポリマー球状粒子を得た。得られた粒子の平均粒子径は１３００μmであり、Ｌ／Ｄは１．０であった。また重量平均分子量は３４．２万であった。
ここで得られたポリスチレン系ポリマー球状粒子１００重量％をホッパーに充填し、一段目の口径５０ｍｍの単軸押出機と二段目の口径６５ｍｍの単軸押出機とを接続管を介し、接続してなるタンデム型押出機の一段目の押出機に連続的に供給した。
その結果、一段目の押出機のスクリューに樹脂が食い込まず、かつ単軸押出機において安定した押出ができなかった。
【００２５】
（比較例４）
内容積１００リットルの攪拌機付反応器にドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム６ｇのイオン交換水１２５０ｇ溶解液、純分１０％であるリン酸三カルシウム１３４４ｇを加え、更に重合開始剤として純分７５％である過酸化ベンゾイル１３０ｇ、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキシルモノカーボネート２２ｇ、イオン交換水３７ｋｇ及びスチレン単量体４４ｋｇを投入した後、撹拌下で溶解及び分散させ懸濁液を形成した。
次に、２００ｒｐｍの撹拌下で９０℃に昇温した。９０℃に昇温後４時間目に炭酸カルシウム（白石工業(株)製「赤玉」）２２ｇのイオン交換水５００ｇ分散液を反応器に添加し、引き続き９０℃で２時間３０分継続した。この反応におけるドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムの添加時点の重合転化率は０％である。更に１２５℃に昇温し、２時間３０分重合反応させた後、２５℃まで冷却し、反応器から内容物を取り出し、脱水・乾燥・分級してポリスチレン系ポリマー球状粒子を得た。得られた粒子の平均粒子径は２８０μmであり、Ｌ／Ｄは１．０であった。また重量平均分子量は３４．２万であった。
ここで得られたポリスチレン系ポリマー球状粒子１００重量％をホッパーに充填し、一段目の口径５０ｍｍの単軸押出機と二段目の口径６５ｍｍの単軸押出機とを接続管を介し、接続してなるタンデム型押出機の一段目の押出機に連続的に供給した。
その結果、一段目の押出機のスクリューに樹脂が食い込まず、かつ単軸押出機において安定した押出ができなかった。
【００２６】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明のポリマー粒子は、そのまま押出機に供することができ、しかも押出機のスクリューに樹脂が食い込み、かつ１００重量％配合しても単軸押出機において安定した押出ができる。従って、各種の樹脂組成物、発泡シート、発泡成形体等に用いることができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は懸濁重合法によって得られる非球状ポリマー粒子およびその製法に関するもので、粉砕等の処理を施すこと無く、配合量が１００重量％でも単軸押出機で安定した押出が可能となる非球状ポリマー粒子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、懸濁重合によって得られるポリマー粒子としては種々提供されている(特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４)。
特許文献１は、押出用スチレン系樹脂粒子及びスチレン系樹脂発泡シートの製造方法に関するもので、懸濁重合によって得られたスチレン系樹脂粒子に粉砕処理を施して、安息角が２５〜４５°であることを特徴とする粒子は、押出機のスクリューフライトに対する引っ掛かりが良好であり、押出機内において押出方向へ安定的に送り込むことができる。
特許文献２は、ポリスチレン系樹脂発泡およびその製造方法に関するもので、比較的、揮発性物質が多い塊状重合法によって得られる円柱状のポリスチレン系樹脂１００〜５０重量％と、揮発性物質が少ない懸濁重合法によって得られる球状のポリスチレン系樹脂０〜５０重量％を混合した基材樹脂を用いることにより、成形性がよく、成形直後でも取扱い性、印刷性に優れたポリスチレン系樹脂発泡成形体を提供することができる。
特許文献３は、おわん状微粒子とその製法に関するもので、重合性単量体を架橋剤および疎水性液体の存在下に水中で懸濁重合させてなり、吸水量が８０〜１４０ml/gである半球形あるいは半楕円球形に近く中央に大きな凹部を有するおわん状微粒子およびその製法が開示されており、この微粒子は良好なすべり性、密着性および吸水性を併せ持つ。
特許文献４は、楕円球状有機ポリマー粒子およびその製法に関するもので、イオン性官能基および重合性基を有する第１の有機モノマーと、これと重合可能な第２の有機モノマーとの重合体からなり、粒子の長軸方向と直交する方向から光を照射して得られる投影二次元図の長径（Ｌ1）と短径（Ｄ1）とから算出されるアスペクト比（Ｐ1）＝長径（Ｌ1）／短径（Ｄ1）が（Ｐ1）≧１．８を満たし、１つの連続する曲面を有する楕円球状有機ポリマー粒子が開示されており、この粒子は光散乱性および集光性等の光学特性、滑り性等の摩擦特性などの向上を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２１３７７５号公報
【特許文献２】特開２００３−１２８４３号公報
【特許文献３】特開平５−３１７６８８号公報
【特許文献４】特開２００７−７０３７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１は、懸濁重合で得られた球状粒子をそのまま押出機に供することができず、粉砕処理の工程を経る必要があり、押出機に供するまでの工数が煩雑となる。
特許文献２は、懸濁重合法によって得られる球状のポリスチレン系樹脂の配合量が５０重量％を上回ると、押出機のスクリューに樹脂が食い込まず、安定的な押出ができなくなる。特に、単軸押出機を使用するとその傾向は顕著である。
特許文献３は、得られる粒子の平均粒径が５〜１５μmであり、単軸押出機での安定した押出ができない。
特許文献４は、得られる粒子の平均長径が０．００１〜８０μmであり、単軸押出機での安定した押出ができない。
【０００５】
本発明の課題は、懸濁重合で得られたポリマー粒子をそのまま押出機に供することができ、しかも押出機のスクリューに樹脂が食い込み、かつ単軸押出機において安定した押出ができるポリマー粒子とその製造方法を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、懸濁重合法によって得られるポリマー粒子であって、粒子の長軸方向と直交する方向からそれぞれ光を照射して得られる投影二次元図の長径（Ｌ）と短径（Ｄ）との比（Ｌ／Ｄ）が１．３以上であり、平均粒子径が３００μm以上である非球状粒子である。
本発明のポリマー粒子の好ましい態様は、Ｌ／Ｄが１．５以上、２．５以下であり、平均粒子径が５００μm以上、２０００μm以下である。
本発明のポリマー粒子を得るに当って好ましい製造方法としては、重合性単量体を、重合開始剤と、難水溶性リン酸塩と、水溶性亜硫酸塩および／または水溶性過硫酸塩の存在下、水性媒体中での懸濁重合によって得られ、重合転化率が５０〜８０％の時点でアニオン系活性剤を添加するポリマー粒子の製造方法である。
本発明の製造方法の好ましい態様は、前記のアニオン系活性剤を添加する前の時点で、且つ重合転化率が４５〜７０％の時点で難水溶性無機化合物を添加することが好ましい。
【発明の効果】
【０００７】
この非球状粒子を用いると、粉砕等の処理を施すこと無く、配合量が１００重量％でも単軸押出機で安定した押出が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は本発明のポリマー粒子の概略を示す図であり、図１−１は前記ポリマー粒子の概略正面図、図１−２は前記ポリマー粒子の短軸方向に対して直交する方向から光を照射して得られる投影図、図１−３は前記ポリマー粒子の長軸方向に対して直交する方向から光を照射して得られる投影図である。
【図２】図２は本発明の実際の一具体例であるポリマー粒子を示す１２倍の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明のポリマー粒子を得るには、重合性単量体を、重合開始剤と、難水溶性リン酸塩と、水溶性亜硫酸塩および／または水溶性過硫酸塩の存在下、水性媒体中での懸濁重合によって得られ、その重合転化率が５０〜８０％の時点でアニオン系活性剤を添加する点に特徴がある。
【００１０】
ここで、本発明における重合性単量体は、不飽和二重結合を有する疎水性の単量体が挙げられる。例えばスチレン、ｏ−メチルスチレン、ｍ−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、α−メチルスチレン、ｐ−エチルスチレン、２，４−ジメチルスチレン、ｐ−ｎ−ブチルスチレン、ｐ−tert−ブチルスチレン、ｐ−ｎ−ヘキシルスチレン、ｐ−ｎオクチルスチレン、ｐ−ｎ−ノニルスチレン、ｐ−ｎ−デシルスチレン、ｐ−ｎ−ドデシルスチレン、メトキシスチレン、ｐ−フェニルスチレン、ｐ−クロロスチレン、３，４−ジクロロスチレン等のスチレンおよびその誘導体、塩化ビニル、塩化ビニリデン、臭化ビニル、弗化ビニルなどのハロゲン化ビニル類、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニルなどのビニルエステル類、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ｎ−オクチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸２−クロロエチル、アクリル酸フェニル、α−クロロアクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸ｎ−オクチル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸フェニルなどのα−メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル類、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルイソブチルエーテルなどのビニルエーテル類、ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、メチルイソプロペニルケトンなどのビニルケトン類、Ｎ−ビニルピロール、Ｎ−ビニルカルバゾール、Ｎ−ビニルインドールなどが挙げられる。
これらの内、スチレンおよびその誘導体、α−メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル類が好ましい。これらの重合性単量体は、それぞれ単独で、または２種以上を組合せて使用することができる。
【００１１】
本発明における重合開始剤としては、一般に使用されるラジカル発生型重合開始剤を用いることができ、例えば過酸化ベンゾイル、ラウリルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキシルモノカーボネート、ｔ−ブチルパーオキシピバレート、ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、ｔ−ブチルパーオキシアセテート、２、２−ｔ−ブチルパーオキシブタン、ｔ−ブチルパーオキシ３、３、５トリメチルヘキサノエート、ジ−ｔ−ブチルパーオキシヘキサハイドロテレフタレート等の有機過酸化物やアゾビスイソブチロニトリル、アゾビスジメチルバレロニトリル等のアゾ化合物が挙げられる。これらの重合開始剤は、単独で又は２種以上併用して用いることができるが、通常は分子量を調整し、残存単量体を減少させるために、１０時間の半減期を得るための分解温度が５０〜８０℃の範囲にある重合開始剤と、分解温度が８０〜１２０℃の範囲にある異なる重合開始剤とが併用される。上記の重合開始剤は、液体、固形どちらの場合でも少量の重合性単量体に溶解して反応器へ投入すればよい。
【００１２】
本発明における非球状粒子を得る場合は、難水溶性リン酸塩の存在下、水性媒体中で、反応初期では活性剤を使用せずに水溶性過硫酸塩および／または水溶性亜硫酸塩を添加し、スチレン系単量体を重合させる方法（いわゆるソープフリー重合法）が好ましい。
難水溶性リン酸塩としては、リン酸三カルシウム、リン酸カルシウム、ヒドロキシアパタイト、リン酸マグネシウム、ピロリン酸マグネシウム、ピロリン酸カルシウム等があり、粉末又は水性スラリーの状態で使用され、リン酸三カルシウムが好ましい。その使用量はスチレン系単量体に対して、固形分換算で0.03重量％以上添加される。0.03重量％より少ないと分散状態が維持できず、１重量％以上でも反応は可能であるがさらなる効果がないと共に経済的ではない。これらの難水溶性リン酸塩は、単独で又は２種以上併用して用いることができる。
水溶性亜硫酸塩は亜硫酸水素ナトリウム、亜硫酸水素カリウム、亜硫酸水素アンモニウム等があげられる。さらに水に溶解及び重合反応系内で反応して亜硫酸塩となる物質も使用できる。これらの前駆物質としては水溶性のピロ亜硫酸塩、ピロ硫酸塩、亜二チオン酸塩、チオ硫酸塩、スルホキシル酸塩、硫酸塩等があげられる。これらの中で特に亜硫酸水素ナトリウム、ピロ亜硫酸ナトリウム、亜二チオン酸ナトリウム、ホルムアルデヒドナトリウムスルホキシラートが好ましい。これらの水溶性亜硫酸塩またはこれらの前駆物質は、単独で又は２種以上併用して用いることができる。
更に、本発明において水溶性過硫酸塩も必要に応じて使用することができる。水溶性過硫酸塩として過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等が挙げられる。ただし、これらの中で特に過硫酸カリウムが好ましい。これらの水溶性過硫酸塩は、単独で又は２種以上併用して用いることができる。
【００１３】
本発明では重合中の一定粘度となったポリマー粒子にアニオン系界面活性剤を添加し、このポリマー粒子の界面張力を低下させ、攪拌のせん断力によって非球状ポリマー粒子としている。この粘度の指標として重合転化率を用いる。すなわち、重合転化率が５０〜８０％の時点でアニオン系界面活性剤を添加する。好ましい重合転化率は５５〜７５％であり、より好ましくは６５〜７５％である。重合転化率が５０％未満の場合、ポリマー粒子同士が結合し数cm大の塊が発生してしまう。また８０％を超えた場合、ポリマー粒子の粘度が高くなっており、攪拌のせん断力によって非球状にはできなくなる。また、アニオン系界面活性剤は純水で希釈して添加する方が好ましい。
アニオン系界面活性剤としては、例えばドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム等のアルキルベンゼンスルホン酸塩、オレイン酸ナトリウム、ヒマシ油カリウム等の脂肪酸油、ラウリル硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸アンモニウム等のアルキル硫酸エステル塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、アルカンスルホン酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩、アルキルリン酸エステル塩、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキル硫酸エステル塩等が挙げられる。これらのアニオン系界面活性剤は、単独で又は２種以上併用して用いることができる。
【００１４】
本発明では重合初期の低粘度ポリマーの状態では水性媒体中で粒子同士の合着、分裂を繰り返しており、粒子径を揃えている。そして、一定粘度となったポリマー粒子に難水溶性無機化合物を添加し、合着、分裂を停止させている。この粘度の指標として重合転化率を用いる。すなわち、重合転化率が４５〜７０％の時点で難水溶性無機化合物を添加する。好ましい重合転化率は５５〜６５％である。重合転化率が４５％未満の場合、ポリマー粒子の粒子径が揃う前に添加することとなり、粒子径分布がブロードとなり好ましくない。また、７０％を超えた場合、それ以前の段階でポリマー粒子の粘度上昇、粒子同士の合着により、数cm大の塊が発生してしまう虞がある。また、難水溶性無機化合物は純水に分散させて添加する方が好ましい。
また、難水溶性無機化合物はアニオン系活性剤を添加する前の時点で添加することが重要である。難水溶性無機化合物としては、前述の難水溶性リン酸塩の他、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸カルシウム、コロイダルシリカ等が挙げられる。これらの中でも、炭酸カルシウムが好ましい。これらの難水溶性無機化合物は、単独で又は２種以上併用して用いることができる。
【００１５】
本発明のポリマー粒子は、このようにして懸濁重合法によって得られるポリマー粒子であって、粒子の長軸方向と直交する方向からそれぞれ光を照射して得られる投影二次元図の長径（Ｌ）と短径（Ｄ）との比（Ｌ／Ｄ）が１．３以上であり、平均粒子径が３００μm以上である非球状粒子である。また好ましくは、Ｌ／Ｄが１．５以上、２．５以下であり、平均粒子径が５００μm以上、２０００μm以下である非球状粒子である。
換言すれば、本発明におけるＬ／Ｄは１．３以上であり、１．３以上、４．０以下が好ましく、１．５以上、２．５以下がより好ましい。Ｌ／Ｄが１．３未満の場合、すなわち真球形状に近い場合、この粒子をホッパーを通じて押出機のバレル内へ供給した場合、粒子が押出機のスクリューフライトに引っ掛かりにくく、スクリューとこれに対向するバレル内面との間において粒子が滑りを生じて押出方向に規則的に進まずにホッパー付近に滞留する。その結果、押出機の押出量が変動して安定性が低下してしまう虞がある。
ここでＬ／Ｄは下記の要領で測定されたものをいう。すなわち、平均粒子径の測定において重量分布の最も大きい篩上から２０粒子をランダムにピックアップし、図１中のＬn（μｍ）とＤn（μｍ）をノギスで測定し、２０粒子のＬn／Ｄn を測定し、相加平均値をＬ／Ｄとした。図２は本発明の実際の一具体例であるポリマー粒子を示す１２倍の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の図である。
また本発明の平均粒子径は３００μm以上であり、３００μm以上、３０００μm以下が好ましく、５００μm以上、２０００μm以下がより好ましい。平均気泡径が３００μm未満の場合、スクリューとバレル内面との間において粒子が滑りを生じて押出方向に規則的に進まずに押出機の安定性が低下してしまう虞がある。
本発明は平均粒子径が３００μｍ以上、好ましくは５００μm以上、２０００μm以下である樹脂粒子であるが、平均粒子径は以下の方法で測定した。すなわち、ＪＩＳ標準ふるい目開き２３６０μｍ（７．５メッシュ）、目開き２０００μｍ（８．６メッシュ）、目開き１７００μｍ（１０メッシュ）、目開き１４００μｍ（１２メッシュ）、目開き１１８０μｍ（１４メッシュ）、目開き１０００μｍ（１６メッシュ）、目開き８５０μｍ（１８．５メッシュ）、目開き７１０μｍ（２２メッシュ）、目開き６００μｍ（２６メッシュ）、目開き５００μｍ（３０メッシュ）、目開き４２５μｍ（３６メッシュ）、目開き３５５μｍ（４２メッシュ）、目開き３００μｍ（５０メッシュ）、目開き２５０μｍ（６０メッシュ）、目開き２１２μｍ（７０メッシュ）、目開き１８０μｍ（８３メッシュ）、で振動ふるいによって分級し、累積重量分布曲線を基にして累積重量が５０％となる粒子径（メジアン径）を平均粒子径とした。本発明における非球状粒子は図１中のｄｎに応じてほぼ分級されることとなる。
【００１６】
〈重量平均分子量の測定方法〉
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（以下、「ＧＰＣ」という）により、下記の条件でポリマー粒子の重量平均分子量の測定を行った。
ＧＰＣの測定条件
機種：ＨＬＣ−８３２０ＧＰＣ（東ソー社製）
ガードカラム：ＴＳＫguardcolum SuperHZ-H 4.6mmI.D.×2cmL １本 （東ソー社製）
カラム：ＴＳＫgel
SuperHZM-H 4.6mmI.D.×15cmL ２本 （東ソー社製）
カラム温度：４０℃
検出器：ＲＩ
溶媒：試薬1級テトラヒドロフラン
流量：０．１７５mｌ/min.
試料濃度：０．０３wt%
注入量：５０μl
【００１７】
〈重合転化率の測定方法〉
重合転化率は下記の要領で測定されたものをいう。即ち、重合中のポリマー粒子を反応液中から取り出し、ポリマー粒子の表面に付着した水分をガーゼを用いて拭き取り除去する。そして、そのポリマー粒子を０．０８ｇ精秤し、トルエン２５ミリリットル中に溶解させてトルエン溶液を作製する。次に、このトルエン溶液中に、ウイス試薬１０ミリリットル、５重量％のヨウ化カリウム水溶液３０ミリリットル及び１重量％のでんぷん水溶液３０ミリリットルを供給し、Ｎ／４０チオ硫酸ナトリウム溶液で滴定して試料の滴定数（ml）を求める。なお、ウイス試薬は、氷酢酸２リットルにヨウ素８．７ｇ及び三塩化ヨウ素７．９ｇを溶解してなるものである。
一方、ポリマー粒子を溶解させることなく、上記同様に滴定を行いブランクの滴定数（ml）を求める。
重合転化率は下記式に基づいて算出することができる。
(式１)
【実施例】
【００１８】
（実施例１）
内容積１００リットルの攪拌機付オートクレーブ（以下、反応器ともいう）に純分１０％であるリン酸三カルシウム（大平化学産業（株）製）１３４４ｇと亜硫酸水素ナトリウム（関東化学（株）製）０．２２ｇ及び純分７４．２％であるリン酸（米山化学工業(株)製）１．５ｇを加え、更に重合開始剤として純分７５％である過酸化ベンゾイル（日油(株)製「ナイパーＢＷ」）１３０ｇ、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキシルモノカーボネート（日油(株)製「パーブチルＥ」）２２ｇ、イオン交換水３７ｋｇ及びスチレン単量体４４ｋｇを投入した後、撹拌下で溶解及び分散させ懸濁液を形成した。
次に、２００ｒｐｍの撹拌下で９０℃に昇温した。９０℃に昇温後４時間目に炭酸カルシウム（白石工業(株)製「赤玉」）２２ｇのイオン交換水５００ｇ分散液を反応器に添加した。更に９０℃昇温後、４時間４５分目に純分２５％のドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム（日油(株)製「ＮＲ−Ｒ−２５」）３ｇのイオン交換水１２５０ｇ溶解液を反応器に添加し、引き続き９０℃で１時間４５分継続した。ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムの添加直前の重合転化率は６９％であった。更に１２５℃に昇温し、２時間３０分重合反応させた後、２５℃まで冷却し、反応器から内容物を取り出し、脱水・乾燥・分級してポリスチレン系ポリマー非球状粒子を得た。得られた粒子の平均粒子径は１５６０μmであり、Ｌ／Ｄは２．１７であった。また重量平均分子量は３４．１万であった。
ここで得られたポリスチレン系ポリマー非球状粒子１００重量％をホッパーに充填し、一段目の口径５０ｍｍの単軸押出機と二段目の口径６５ｍｍの単軸押出機とを接続管を介し、接続してなるタンデム型押出機の一段目の押出機に連続的に供給した。
その結果、ポリマー非球状粒子はそのまま一段目の押出機に供することができ、しかも一段目の押出機のスクリューに樹脂が食い込み、かつ単軸押出機において安定した押出ができた。
【００１９】
（実施例２）
９０℃までの昇温は実施例１と同様に実施した。９０℃に昇温後４時間目に炭酸カルシウム２２ｇのイオン交換水５００ｇ分散液を反応器に添加した。更に９０℃昇温後、５時間目に純分２５％のドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム３ｇのイオン交換水１２５０ｇ溶解液を反応器に添加し、引き続き９０℃で１時間３０分継続した。ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムの添加直前の重合転化率は７５％であった。更に１２５℃に昇温し、２時間３０分重合反応させた後、２５℃まで冷却し、反応器から内容物を取り出し、脱水・乾燥・分級してポリスチレン系ポリマー非球状粒子を得た。得られた粒子の平均粒子径は１７３０μmであり、Ｌ／Ｄは１．９４であった。また重量平均分子量は３４．０万であった。
ここで得られたポリスチレン系ポリマー非球状粒子１００重量％をホッパーに充填し、一段目の口径５０ｍｍの単軸押出機と二段目の口径６５ｍｍの単軸押出機とを接続管を介し、接続してなるタンデム型押出機の一段目の押出機に連続的に供給した。
その結果、ポリマー非球状粒子はそのまま一段目の押出機に供することができ、しかも一段目の押出機のスクリューに樹脂が食い込み、かつ単軸押出機において安定した押出ができた。
【００２０】
（実施例３）
９０℃までの昇温は実施例１と同様に実施した。９０℃に昇温後４時間目に炭酸カルシウム２２ｇのイオン交換水５００ｇ分散液と純分２５％のドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム３ｇのイオン交換水１２５０ｇ溶解液を反応器に添加し、引き続き９０℃で２時間３０分継続した。ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムの添加直前の重合転化率は６０％であった。更に１２５℃に昇温し、２時間３０分重合反応させた後、２５℃まで冷却し、反応器から内容物を取り出し、脱水・乾燥・分級してポリスチレン系ポリマー非球状粒子を得た。得られた粒子の平均粒子径は８６０μmであり、Ｌ／Ｄは１．５９であった。また重量平均分子量は３３．８万であった。
ここで得られたポリスチレン系ポリマー非球状粒子１００重量％をホッパーに充填し、一段目の口径５０ｍｍの単軸押出機と二段目の口径６５ｍｍの単軸押出機とを接続管を介し、接続してなるタンデム型押出機の一段目の押出機に連続的に供給した。
その結果、ポリマー非球状粒子はそのまま一段目の押出機に供することができ、しかも一段目の押出機のスクリューに樹脂が食い込み、かつ単軸押出機において安定した押出ができた。
【００２１】
（実施例４）
９０℃までの昇温は実施例１と同様に実施した。９０℃に昇温後３時間３０分目に炭酸カルシウム２２ｇのイオン交換水５００ｇ分散液と純分２５％のドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム３ｇのイオン交換水１２５０ｇ溶解液を反応器に添加し、引き続き９０℃で３時間継続した。ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムの添加直前の重合転化率は５２％であった。更に１２５℃に昇温し、２時間３０分重合反応させた後、２５℃まで冷却し、反応器から内容物を取り出し、脱水・乾燥・分級してポリスチレン系ポリマー非球状粒子を得た。得られた粒子の平均粒子径は７２０μmであり、Ｌ／Ｄは１．４１であった。また重量平均分子量は３４．１万であった。
ここで得られたポリスチレン系ポリマー非球状粒子１００重量％をホッパーに充填し、一段目の口径５０ｍｍの単軸押出機と二段目の口径６５ｍｍの単軸押出機とを接続管を介し、接続してなるタンデム型押出機の一段目の押出機に連続的に供給した。
その結果、ポリマー非球状粒子はそのまま一段目の押出機に供することができ、しかも一段目の押出機のスクリューに樹脂が食い込み、かつ単軸押出機において安定した押出ができた。
【００２２】
（比較例１）
９０℃までの昇温は実施例１と同様に実施した。９０℃に昇温後４時間目に炭酸カルシウム２２ｇのイオン交換水５００ｇ分散液を反応器に添加した。更に９０℃昇温後、５時間３０分目に純分２５％のドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム３ｇのイオン交換水１２５０ｇ溶解液を反応器に添加し、引き続き９０℃で１時間継続した。ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムの添加直前の重合転化率は８５％であった。更に１２５℃に昇温し、２時間３０分重合反応させた後、２５℃まで冷却し、反応器から内容物を取り出し、脱水・乾燥・分級してポリスチレン系ポリマー非球状粒子を得た。得られた粒子の平均粒子径は１２３０μmであり、Ｌ／Ｄは１．２０であった。また重量平均分子量は３４．３万であった。
ここで得られたポリスチレン系ポリマー非球状粒子１００重量％をホッパーに充填し、一段目の口径５０ｍｍの単軸押出機と二段目の口径６５ｍｍの単軸押出機とを接続管を介し、接続してなるタンデム型押出機の一段目の押出機に連続的に供給した。
その結果、一段目の押出機のスクリューに樹脂が食い込まず、かつ単軸押出機において安定した押出ができなかった。
【００２３】
（比較例２）
９０℃までの昇温は実施例１と同様に実施した。９０℃に昇温後３時間目に炭酸カルシウム２２ｇのイオン交換水５００ｇ分散液と純分２５％のドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム３ｇのイオン交換水１２５０ｇ溶解液を反応器に添加し、引き続き９０℃で３時間３０分継続した。ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムの添加直前の重合転化率は４３％であった。１２５℃昇温前に内容物を確認したところ、数ｃｍの固まりが多数発生していたため、反応を中止し、２５℃まで冷却した後、反応器から内容物を取り出した。
【００２４】
（比較例３）
９０℃までの昇温は実施例１と同様に実施した。９０℃に昇温後４時間目に炭酸カルシウム２２ｇのイオン交換水５００ｇ分散液を反応器に添加した。更に９０℃昇温後、６時間３０分目すなわち１２５℃昇温前に純分２５％のドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム３ｇのイオン交換水１２５０ｇ溶解液を反応器に添加した。ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムの添加直前の重合転化率は９５％であった。更に１２５℃に昇温し、２時間３０分重合反応させた後、２５℃まで冷却し、反応器から内容物を取り出し、脱水・乾燥・分級してポリスチレン系ポリマー球状粒子を得た。得られた粒子の平均粒子径は１３００μmであり、Ｌ／Ｄは１．０であった。また重量平均分子量は３４．２万であった。
ここで得られたポリスチレン系ポリマー球状粒子１００重量％をホッパーに充填し、一段目の口径５０ｍｍの単軸押出機と二段目の口径６５ｍｍの単軸押出機とを接続管を介し、接続してなるタンデム型押出機の一段目の押出機に連続的に供給した。
その結果、一段目の押出機のスクリューに樹脂が食い込まず、かつ単軸押出機において安定した押出ができなかった。
【００２５】
（比較例４）
内容積１００リットルの攪拌機付反応器にドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム６ｇのイオン交換水１２５０ｇ溶解液、純分１０％であるリン酸三カルシウム１３４４ｇを加え、更に重合開始剤として純分７５％である過酸化ベンゾイル１３０ｇ、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキシルモノカーボネート２２ｇ、イオン交換水３７ｋｇ及びスチレン単量体４４ｋｇを投入した後、撹拌下で溶解及び分散させ懸濁液を形成した。
次に、２００ｒｐｍの撹拌下で９０℃に昇温した。９０℃に昇温後４時間目に炭酸カルシウム（白石工業(株)製「赤玉」）２２ｇのイオン交換水５００ｇ分散液を反応器に添加し、引き続き９０℃で２時間３０分継続した。この反応におけるドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムの添加時点の重合転化率は０％である。更に１２５℃に昇温し、２時間３０分重合反応させた後、２５℃まで冷却し、反応器から内容物を取り出し、脱水・乾燥・分級してポリスチレン系ポリマー球状粒子を得た。得られた粒子の平均粒子径は２８０μmであり、Ｌ／Ｄは１．０であった。また重量平均分子量は３４．２万であった。
ここで得られたポリスチレン系ポリマー球状粒子１００重量％をホッパーに充填し、一段目の口径５０ｍｍの単軸押出機と二段目の口径６５ｍｍの単軸押出機とを接続管を介し、接続してなるタンデム型押出機の一段目の押出機に連続的に供給した。
その結果、一段目の押出機のスクリューに樹脂が食い込まず、かつ単軸押出機において安定した押出ができなかった。
【００２６】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明のポリマー粒子は、そのまま押出機に供することができ、しかも押出機のスクリューに樹脂が食い込み、かつ１００重量％配合しても単軸押出機において安定した押出ができる。従って、各種の樹脂組成物、発泡シート、発泡成形体等に用いることができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
懸濁重合法によって得られるポリマー粒子であって、粒子の長軸方向と直交する方向からそれぞれ光を照射して得られる投影二次元図の長径（Ｌ）と短径（Ｄ）との比（Ｌ／Ｄ）が１．３以上であり、平均粒子径が３００μm以上である非球状粒子。
【請求項２】
懸濁重合法によって得られるポリマー粒子であって、粒子の長軸方向と直交する方向からそれぞれ光を照射して得られる投影二次元図の長径（Ｌ）と短径（Ｄ）との比（Ｌ／Ｄ）が１．５以上、２．５以下であり、平均粒子径が５００μm以上、２０００μm以下である請求項１記載の非球状粒子。
【請求項３】
懸濁重合法によって得られる請求項１又は請求項２記載のポリマー粒子の製造方法であって、重合性単量体を、重合開始剤と、難水溶性リン酸塩と、水溶性亜硫酸塩および／または水溶性過硫酸塩の存在下、水性媒体中で懸濁重合し、重合転化率が５０〜８０％の時点でアニオン系活性剤を添加することを特徴とするポリマー粒子の製造方法。
【請求項４】
難水溶性無機化合物を、アニオン系活性剤を添加する前の時点で、且つ重合転化率が４５〜７０％の時点で添加することを特徴とする請求項３記載のポリマー粒子の製造方法。
【請求項５】
前記重合性単量体がスチレン系単量体であることを特徴とする請求項３又は請求項４記載のポリマー粒子の製造方法。
【請求項１】
懸濁重合法によって得られるポリマー粒子であって、粒子の長軸方向と直交する方向からそれぞれ光を照射して得られる投影二次元図の長径（Ｌ）と短径（Ｄ）との比（Ｌ／Ｄ）が１．３以上であり、平均粒子径が３００μm以上である非球状粒子。
【請求項２】
懸濁重合法によって得られるポリマー粒子であって、粒子の長軸方向と直交する方向からそれぞれ光を照射して得られる投影二次元図の長径（Ｌ）と短径（Ｄ）との比（Ｌ／Ｄ）が１．５以上、２．５以下であり、平均粒子径が５００μm以上、２０００μm以下である請求項１記載の非球状粒子。
【請求項３】
懸濁重合法によって得られる請求項１又は請求項２記載のポリマー粒子の製造方法であって、重合性単量体を、重合開始剤と、難水溶性リン酸塩と、水溶性亜硫酸塩および／または水溶性過硫酸塩の存在下、水性媒体中で懸濁重合し、重合転化率が５０〜８０％の時点でアニオン系活性剤を添加することを特徴とするポリマー粒子の製造方法。
【請求項４】
難水溶性無機化合物を、アニオン系活性剤を添加する前の時点で、且つ重合転化率が４５〜７０％の時点で添加することを特徴とする請求項３記載のポリマー粒子の製造方法。
【請求項５】
前記重合性単量体がスチレン系単量体であることを特徴とする請求項３又は請求項４記載のポリマー粒子の製造方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１１−２０７９９９（Ｐ２０１１−２０７９９９Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７６８９４（Ｐ２０１０−７６８９４）
【出願日】平成２２年３月３０日（２０１０．３．３０）
【出願人】（０００００２４４０）積水化成品工業株式会社 (1,335)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月３０日（２０１０．３．３０）
【出願人】（０００００２４４０）積水化成品工業株式会社 (1,335)
【Ｆターム（参考）】
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