特許第5652389号(P5652389)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5652389
(24)【登録日】2014年11月28日
(45)【発行日】2015年1月14日
(54)【発明の名称】ポリアミド粒子及びその製造方法
(51)【国際特許分類】
   C08J 3/14 20060101AFI20141218BHJP
   C08G 69/02 20060101ALI20141218BHJP
【FI】
   C08J3/14CFG
   C08G69/02
【請求項の数】11
【全頁数】27
(21)【出願番号】特願2011-502755(P2011-502755)
(86)(22)【出願日】2010年3月2日
(86)【国際出願番号】JP2010053309
(87)【国際公開番号】WO2010101134
(87)【国際公開日】20100910
【審査請求日】2011年9月13日
(31)【優先権主張番号】特願2009-52174(P2009-52174)
(32)【優先日】2009年3月5日
(33)【優先権主張国】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000000206
【氏名又は名称】宇部興産株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100106297
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 克博
(74)【代理人】
【識別番号】100129610
【弁理士】
【氏名又は名称】小野 暁子
(72)【発明者】
【氏名】海磯 孝二
(72)【発明者】
【氏名】阿部 真典
(72)【発明者】
【氏名】杉本 常実
【審査官】 米村 耕一
(56)【参考文献】
【文献】 特開2007−515500(JP,A)
【文献】 特開2008−127495(JP,A)
【文献】 特開2008−189895(JP,A)
【文献】 特開2007−106895(JP,A)
【文献】 特開2008−88296(JP,A)
【文献】 特開2008−86874(JP,A)
【文献】 特開2007−204767(JP,A)
【文献】 国際公開第2006/082908(WO,A1)
【文献】 特開2005−54153(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C08J 3/00−3/28
C08G 69/02
CAplus/REGISTRY(STN)
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ポリアミド6、ポリアミド66、ポリアミド12、ポリアミド1010、ポリアミド610、又はポリアミド11の粒子であって、粒子の外観形状が略球形であり、外表部に貫通孔、内部に独立孔を有する海綿状であり、BET比表面積が15m/g以上であることを特徴とするポリアミド粒子。
【請求項2】
数平均粒子径が60〜130μmである請求項1に記載のポリアミド粒子。
【請求項3】
累積比表面積が80m/g以上である請求項1に記載のポリアミド粒子。
【請求項4】
水銀ポロシメータによる極大細孔直径が1μm以下である請求項1に記載のポリアミド粒子。
【請求項5】
水銀ポロシメータによるメジアン細孔直径が0.5μm以下である請求項1に記載のポリアミド粒子。
【請求項6】
JIS K 5101に準拠する方法で測定した煮亜麻仁油吸油量が170ml/g以上である請求項1に記載のポリアミド粒子。
【請求項7】
示差走査熱量測定で測定された結晶化度が45%以上である請求項1に記載のポリアミド粒子。
【請求項8】
ポリアミド6、ポリアミド66、ポリアミド12、ポリアミド1010、ポリアミド610、又はポリアミド11を環状アミドに加熱溶解させ、均一溶液とし、これを冷却することによって、ポリアミド粒子を析出させる請求項1に記載のポリアミド粒子の製造方法。
【請求項9】
ポリアミドの濃度が、ポリアミドと環状アミドとの重量和に対して2重量%から30重量%であることを特徴とする請求項8に記載のポリアミド粒子の製造方法。
【請求項10】
環状アミドが、2−ピロリドン、N−メチルピロリドン、ε−カプロラクタム、N−メチルカプロラクタム、又はω−ラウリルラクタムであることを特徴とする請求項8に記載のポリアミド粒子の製造方法。
【請求項11】
ポリアミドを環状アミドに加熱溶解させ、均一溶液とし、これを冷却することによって得られたポリアミド粒子を、液体状態または超臨界状態の二酸化炭素で洗浄し、乾燥することを特徴とする請求項8に記載のポリアミド粒子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ポリアミド粒子およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
ポリアミド粒子は、化粧品分野や塗料・ワックス等の添加剤、潤滑剤、接着剤、粘着防止剤等、幅広い分野に応用されている。また、その製造方法としては、例えば、ナイロン12(ポリアミド12)とジプロピレングリコールとを混合、加熱し、溶解させ均一溶液とし、これを冷却することによって、ナイロン12の球状粒子を析出させる方法(特許文献1)、ポリアミドのフェノール溶液に、該ポリアミドの非溶媒であるメタノール及び水を混合するポリアミド多孔質粒子の製造方法(特許文献2)、エチレングリコールにポリアミドを加熱溶解させ、これを冷却することによってポリアミド球状粒子粉末を製造する方法(特許文献3、特許文献4)などが知られている。
【0003】
これらの文献の中で、特許文献2では、上述のとおり多孔質粒子が得られ、また特許文献4では「表面が多孔状の粒子」が得られたこと(段落0048等)が記載されている。しかし、これらの文献において、孔の形態はその製造方法に依存して特有の形状および形態を取るため、種々の用途のためには満足できない場合がある。例えば特許文献4で得られたポリアミド粒子は、粒子径が12〜15μm程度の微粒子であるにもかかわらず、吸油量が140mL/g以下であり、充分な多孔質性を有していない。
【0004】
さらに、従来の製造方法では、その製造方法で得られたポリアミド粒子から、粒子の凝集を起こさずに、使用した溶媒を除去し、乾燥させることが困難であり、洗浄工程で多量の洗浄液を必要とすることから、製造コスト、更には環境への影響において好ましくなかった。
【0005】
また、ポリアミド粒子の製造方法として、環状アミドを溶媒とする方法は知られていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2006−169373号公報
【特許文献2】特開2008−38037号公報
【特許文献3】特開2006−328173号公報
【特許文献4】特開2007−56085号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は、新規な多孔質ポリアミド粒子を提供することを目的とする。また、本発明は、ポリアミド粒子の製造において、使用する溶媒の除去およびポリアミド粒子の乾燥が容易なポリアミド粒子の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明者は、ポリアミド粒子を製造する方法において、ポリアミドを環状アミドに加熱溶解させ、これを冷却する事により新規な多孔質のポリアミド粒子を製造する事ができること、さらに、得られた新規な多孔質のポリアミド粒子を、液体状態または超臨界状態の二酸化炭素で洗浄し、乾燥させる事によって溶媒である環状アミドの残存を抑制できることを見出した。
【0009】
本出願の開示事項をまとめると次のとおりである
1. 粒子の外観形状が略球形であり、外表部に貫通孔、内部に独立孔を有する海綿状であることを特徴とするポリアミド粒子。
2. 数平均粒子径が60〜130μmである第1項に記載のポリアミド粒子。
3. BET比表面積が15m/g以上である第1項に記載のポリアミド粒子。
4. 累積比表面積が80m/g以上である第1項に記載のポリアミド粒子。
5. 水銀ポロシメータによる極大細孔直径が1μm以下である第1項に記載のポリアミド粒子。
6. 水銀ポロシメータによるメジアン細孔直径が0.5μm以下である第1項に記載のポリアミド粒子。
7. JIS K 5101に準拠する方法で測定した煮亜麻仁油吸油量が170ml/g以上である第1項に記載のポリアミド粒子。
8. 示差走査熱量測定(DSC:Differential scanning calorimetry)で測定された結晶化度が45%以上である第1項に記載のポリアミド粒子。
9. ポリアミドを環状アミドに加熱溶解させ、均一溶液とし、これを冷却することによって、ポリアミド粒子を析出させる第1項に記載のポリアミド粒子の製造方法。
10. ポリアミドの濃度が、ポリアミドと環状アミドとの重量和に対して2重量%から30重量%であることを特徴とする第9項に記載のポリアミド粒子の製造方法。
11. ポリアミドが、ポリアミド6(ナイロン6)、ポリアミド66(ナイロン66)、又はポリアミド12(ナイロン12)であることを特徴とする第9項に記載のポリアミド粒子の製造方法。
12. 環状アミドが、2−ピロリドン、N−メチルピロリドン、ε−カプロラクタム、N−メチルカプロラクタム、又はω−ラウリルラクタムであることを特徴とする第9項に記載のポリアミド粒子の製造方法。
13. ポリアミドを環状アミドに加熱溶解させ、均一溶液とし、これを冷却することによって得られたポリアミド粒子を、液体状態または超臨界状態の二酸化炭素で洗浄し、乾燥することを特徴とする第9項に記載のポリアミド粒子の製造方法。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、ポリアミドを環状アミドに加熱溶解させ、これを冷却する事により新規なポリアミド粒子を製造する事ができ、得られた新規なポリアミド粒子を、液体状態または超臨界状態の二酸化炭素で洗浄、乾燥する事で、溶媒である環状アミドのポリアミド粒子における残存を抑制できる。また、液体または超臨界の二酸化炭素に溶解する環状アミドを溶媒として用いる事から、溶媒の回収、リサイクルは単純となり、工業的な製法として好適である。
【0011】
更に、環状アミドとして、使用するポリアミドの原料を用いる事も可能であり、別途、溶媒を用意する必要が無く、原材料として無駄の無い効率的な製造もできる。
【0012】
得られたポリアミド粒子を、SEM(Scanning Electron Microscope:走査電子顕微鏡)にて分析したところ海綿状の多孔質であることがわかった(図3、4参照)。また、その他の分析から上記第1項から第8項に示される特徴的な物性を有しており、スクラブ感等において従来品に勝る性質を有している事もわかった。
【0013】
更に、本ポリアミド粒子は皮膚との滑り性が良好であるため各種化粧品の原料として有効であり、多孔質であることから吸油性にも優れる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
図1】実施例1で得られたポリアミド6粒子の顕微鏡写真
図2】実施例6で得られたポリアミド12粒子の顕微鏡写真
図3】実施例1で得られたポリアミド6粒子の断面図 SEM 5000倍
図4】実施例6で得られたポリアミド12粒子の断面図 SEM 5000倍
図5】実施例1で得られたポリアミド6粒子にエポキシ樹脂を注入した後の断面図 SEM 5000倍
図6】実施例6で得られたポリアミド12粒子にエポキシ樹脂を注入した後の断面図 SEM 5000倍
図7】実施例1で得られたポリアミド6粒子にエポキシ樹脂を注入した後の断面図 SEM 20000倍
図8】実施例6で得られたポリアミド12粒子にエポキシ樹脂を注入した後の断面図 SEM 20000倍
図9】比較例U−1記載のポリアミド12真球状粒子の顕微鏡写真
図10】比較例U−1記載のポリアミド12真球状粒子の断面図 SEM 20000倍
図11】比較例U−1記載のポリアミド12真球状粒子にエポキシ樹脂を注入した後の断面図 SEM 20000倍
図12】比較例U−2記載のポリアミド12多孔質粒子の顕微鏡写真
図13】比較例U−2記載のポリアミド12多孔質粒子の断面図 SEM 20000倍
図14】比較例U−2記載のポリアミド12多孔質粒子にエポキシ樹脂を注入した後の断面図 SEM 20000倍
図15】比較例U−3記載のポリアミド6多孔質粒子の顕微鏡写真
図16】比較例U−3記載のポリアミド6多孔質粒子の断面図 SEM 20000倍
図17】比較例U−3記載のポリアミド6多孔質粒子にエポキシ樹脂を注入した後の断面図 SEM 20000倍
図18】実施例11で得られたポリアミド1010の顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
本発明によれば、粒子の外観形状が略球形であり、外表部に貫通孔、内部に独立孔を有する海綿状であるポリアミド粒子が提供される。
【0016】
本発明のポリアミド粒子の形状は、図1図2に示す走査型電子顕微鏡写真(SEM写真)に見られるように海綿状構造であり、外表部に貫通孔、内部に独立孔を有している。貫通孔が外表部に集中して存在していることによって、粒子径が以下に示す通り大きいにも関わらず大きい比表面積を発現することが可能となっている。
【0017】
粒子の外観形状は、主として球形、楕球形など略球形の微細粒子形状である。また、ポリアミド粒子の数平均粒子径は10〜250μmの範囲、特に20〜200μmの範囲、更に60〜130μmの範囲にあり、ポリアミドの濃度、冷却速度により粒径を制御することができる。
【0018】
また、その他の本発明のポリアミド粒子の物性は、次のとおりである。
【0019】
BET比表面積は、通常、15m/g以上、好ましくは15〜50m/gである。一般的な多孔質粒子は、大きい粒子径になるにつれて比表面積が低下する傾向にある。しかし、本発明のポリアミド粒子は粒子径100μm前後であるにもかかわらず大きな比表面積を有している。比表面積が小さいと、触媒等を坦持させる場合、担持能力が低下するため好ましくない。また、大きすぎるとポリアミド粒子の機械的強度が低くなり、触媒等を担持させる処理が行い難くなる傾向がある。
【0020】
累積比表面積は、通常、80m/g以上、好ましくは80〜200m/gである。
【0021】
水銀ポロシメータによる極大細孔直径は、通常、1μm以下である。これは粒子上に直径1μmより大きい径の細孔が存在していないことを示している。さらに15m/g以上の高いBET比表面積を有していることから、このポリアミド粒子上には、微細な孔が非常に多く存在していると言える。この特徴から、吸着した物質の脱離速度は遅くなる。このことは、粒子に最大限の補助薬を吸収させ、急激に脱離させるのではなく、緩やかに脱離することが要求される用途、例えば化粧品、塗料、薬品その他の用途において非常に有用である。
【0022】
水銀ポロシメータによるメジアン細孔直径は、通常0.5μm以下である。
【0023】
また、煮亜麻仁油吸油量が、通常170ml/g以上である。
【0024】
DSC(Differential scanning calorimetry:示差走査熱量測定)で測定された結晶化度は、通常45%以上である。ポリアミドの結晶化度は、X線解析より求める方法、DSC測定法により求める方法、密度から求める方法があるが、DSC測定法により求める方法が好適である。普通溶融物から結晶化させたポリアミドの結晶化度は高いもので30%程度である。結晶化度が40%より低いと多孔質粒子が熱によって形状的に不安定になるため好ましくない。
【0025】
本発明のポリアミド粒子は、結晶化度が45%以上であることが好ましい。特に好ましくは、結晶化度50%より高いことが好ましい。
【0026】
本発明のポリアミド粒子は、図7図8に示す走査型電子顕微鏡写真に見られる通り、内部に多数の独立孔を有している。本発明の独立孔とは、ポリアミド粒子表面に露出せず、ポリアミドにより内包された穴(カプセル化された穴)である。一方、貫通孔とは、ポリアミドに完全に包まれておらず、表面に連通している穴である。穴の形状は、種々の形態であってよく、壁面(断面)が直線的なものでも、例えば不規則に曲がりくねったものでもよい。
【0027】
孔が、貫通孔であるか、独立孔であるかは、エポキシ樹脂でポリアミド粒子を包埋固定後、硬化させた断面を走査型電子顕微鏡にて観察して決定することができる。使用できるエポキシ樹脂の1例は、主剤(応研商事株式会社製 Epok812 25℃での粘度160CPS 25℃での比重1.24)、硬化剤(無水メチルナディック酸)、重合促進剤(DMP−30:2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール)をLuft法に準じて調合したものであり、これは例えば、70℃、12時間で硬化することができる。このエポキシ樹脂に限らず、粘度や硬化条件が類似のものを使用することもできる。
【0028】
本発明のポリアミド粒子の独立孔と貫通孔の比率(上記の断面観察による断面積の比率)は、製造条件によっても変動するが、10:90〜30:70程度である。
【0029】
この独立孔に芳香剤や抗菌剤など、様々な機能性物質を担持させることができる。また、内包する物質の種類を変えることにより、粒子自体の弾力性を変化させることも可能である。
【0030】
これまでに知られている粒子径100μm程度のポリアミド粒子の多くが、比較的滑らかな表面を有しているために吸油量が低かったが、本発明のポリアミド粒子は表面が凹凸形態であり高い吸油量を有している。身体洗浄料などに使用した時には、皮膚への適度な刺激による心地よさ、スクラブ感、さっぱり感のような感触を与えるという利点もあり、これまでにない新感触の身体洗浄料を創出する可能性を有している。
【0031】
本発明のポリアミド粒子の製造方法は、ポリアミドを環状アミドに加熱溶解させ、均一溶液とし、これを冷却することによってポリアミド粒子を析出させるものである。このポリアミド粒子は、液体状態または超臨界状態の二酸化炭素で洗浄し、乾燥を行うのに有利であり、その結果、溶媒である環状アミドの残存を低減することができる。
【0032】
本発明のポリアミド粒子の製造方法において原料として用いるポリアミドとしては、酸アミド(−CONH−)結合を繰り返し単位にもつ高分子化合物で、重合形式により(1)ラクタムの開環重合によるもの、(2)アミノカルボン酸の重縮合によるもの、(3)ジアミンと二塩基酸の重縮合によるものなどが挙げられる。
【0033】
ポリアミドの具体例としては、ポリアミド6(ナイロン6)、ポリアミド66(ナイロン66)、ポリアミド11、ポリアミド12(ナイロン12)、ポリアミド46、ポリアミド610、ポリアミド612等の脂肪族ポリアミド、ポリ(メタキシレンアジパミド)、ポリ(ヘキサメチレンテレフタルアミド)、ポリ(ヘキサメチレンイソフタルアミド)などの脂肪族−芳香族ポリアミド、及びこれらの共重合体、更には、その骨格に2−メチルペンタメチレンジアミンと、アジピン酸又はドデカ二酸との縮合物を含むポリアミド66、ポリアミド612、ポリ(メタキシレンアジパミド)、ポリ(ヘキサメチレンテレフタルアミド)、又はポリ(ヘキサメチレンイソフタルアミド)、或いは、これらの共重合体が挙げられ、これらを2種類以上選択して用いることができる。
【0034】
加えて、バイオベースポリアミド(100%バイオベースで無くてもよい)として、ポリアミド1010(PA1010)、ポリアミド610(PA610)、ポリアミド11(PA11)、およびポリアミド4(PA4)等も挙げることができる。ここで、PA1010、PA610、PA11は、市販品を使用することが可能であり、PA4は、例えば、特開2009−159840の記載に基づき、2−ピロリドンから合成することができる。
【0035】
本発明において用いられる環状アミドは、その環を構成する炭素数が4から18のものが好ましい。具体的には、2−ピロリドン、ピペリドン、N−メチルピロリドン、ε−カプロラクタム、N−メチルカプロラクタム、ω−ラウリルラクタムなどが挙げられる。また、シクロアルキリデン環上に反応を阻害しない置換基を有していてもよく、その置換基としては、例えば、メチル基、エチル基、シクロヘキシル基等の非環状もしくは環状のアルキル基、ビニル基、シクロヘキセニル基等の非環状もしくは環状のアルケニル基、フェニル基等のアリール基、メトキシ基等のアルコキシ基、メトキシカルボニル基等のアルコキシカルボニル基、クロル基等のハロゲン基が挙げられる。好ましくは無置換の2−ピロリドン、ε−カプロラクタムである。
【0036】
本発明の製造方法においては、ポリアミドを環状アミドに加熱溶解させ、均一溶液を調製する際において、加熱はポリアミドが環状アミドに溶解する温度に加熱すれば良い。特に限定されるものではないが、必要以上の加熱は、ポリアミドの劣化、変色などをもたらすこともあるので、通常、180〜240℃が好ましい。
【0037】
ポリアミドの環状アミドへの添加を開始してから、均一溶液を形成するまでの時間は、通常0.1秒〜120分の範囲、好ましくは1秒〜90分の範囲、特に好ましくは1秒〜60分の範囲である。
【0038】
ポリアミドの使用量は、ポリアミドと環状アミドとの重量和に対して2重量%から30重量%、好ましくは3重量%から20重量%である。ポリアミドの使用量が低いと結晶成長が一方向となるため繊維状となり易く、また使用量が高いと一部または全体が塊状物となり易く、粒子形状が得られないことがある。
【0039】
ポリアミド粒子を析出させる際の、冷却は、一般に5〜100℃の範囲、好ましくは10〜80℃の範囲まで冷却すれば良い。ポリアミドと環状アミドの均一溶液の静置時間は、同均一溶液が形成されてから、通常は5分以上であり、好ましくは120分以上である。冷却速度は、特に限定されないが、典型的には1.5〜100℃/分の範囲である。
【0040】
本発明の製造方法において、ポリアミドと環状アミドの均一溶液に析出したポリアミド粒子は、遠心分離、デカンテーション、ろ過などの通常の方法で分離することができる。例えば、ポリアミドと環状アミドの均一溶液にポリアミド粒子が析出した状態の混合溶液に、メタノール、イソプロパノールあるいは水などの低比重溶媒を加えて、同混合溶液とポリアミド粒子との比重の差を大きくした後、遠心分離やデカンテーションなどの方法で、ポリアミド粒子を分離してもよい。また析出したポリアミド粒子は、さらにメタノールやアセトンなどで数回洗浄した後、遠心分離やデカンテーションなどの方法で分離してもよい。混合液から分離したポリアミド粒子は、真空乾燥やスプレイドライヤーなどの通常の方法で乾燥させることができる。
【0041】
得られるポリアミド粒子はSEM(Scanning Electron Microscope:走査電子顕微鏡)にて分析したところ海綿状の多孔質である(図3、4参照)。
【0042】
本発明者は、本発明で使用する環状アミドが、液体二酸化炭素または超臨界二酸化炭素と溶解する特性を有することを見出し、この事により、ポリアミドと環状アミドの均一溶液から得られたポリアミド粒子を液体二酸化炭素または超臨界二酸化炭素で洗浄し、乾燥する事で、一段でポリアミド粒子を分離、乾燥でき、溶媒である環状アミドが殆ど残存しないポリアミド粒子を製造できる事を見出した。
【0043】
二酸化炭素を利用したポリアミド粒子の洗浄、乾燥は、以下の通り行われる。
【0044】
攪拌機、フィルター、圧力調整弁を備え持つオートクレーブに、上記方法によってポリアミドと環状アミドの均一溶液から析出させたポリアミド粒子を単離する事無く溶液とともに加え、系内を二酸化炭素で5〜10MPaまで昇圧させる。次いで、加熱して温度20〜100℃としてから、二酸化炭素をポンプで流通させる。このとき圧力調整弁からは、溶媒である環状アミドと二酸化炭素が排出される。次いで、常圧まで系内圧力を低下させた後、開放することで乾燥したポリアミド粒子が得られる。
【0045】
なお、二酸化炭素の臨界温度は31℃、臨界圧力は7.38MPaであり、例えば8MPaのとき20℃では液体であり、50℃では超臨界である。
【0046】
また、上記の二酸化炭素を利用したポリアミド粒子の洗浄、乾燥を行うと、残存溶媒は、0.01重量%以下、100ppm以下に制御できる。
【0047】
本発明の製造方法により得られるポリアミド粒子は、クレンジングマスク、ファンデーション、UVケア、制汗剤、洗顔剤、シャワージェル、洗剤添加剤などの化粧品原料、クロマトグラフィーの充填剤として利用することができる。また、各種触媒の担体あるいは吸着剤として、食品工業や医療分野にも利用することができ、ポリアミド粒子に着色剤を担持させて電子写真のトナーとして利用、あるいは、表示機器などの電子材料として利用することもできる。さらに、水性インク、HD研磨剤、有機EL、接着剤、静電塗装用途、粉体塗装用途、レーザー焼結によるプロトタイプ製作にも利用することもできる。
【0048】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。吸油量、細孔径分布、比表面積、結晶化度、粒度分布などの測定は次のように行なった。
【実施例】
【0049】
[吸油量の測定]
ポリアミド粒子の吸油量は、JIS K 5101に従って、煮亜麻仁油の吸油量を測定した。
【0050】
[細孔径分布の測定]
水銀圧入式細孔径分布測定装置PoreMaster60GT(Quanta chrome .Co製)を用い、測定を行なった。以下はその条件である。
【0051】

サンプル量 :約0.2g
サンプルセル:スモールセル(10mmΦ×3cm)
測定レンジ :全域
測定範囲 :細孔直径 400μm 〜 0.0036μm
計算範囲 :細孔直径 400μm 〜 0.0036μm
水銀接触角 :140deg
水銀表面張力:480dyn/cm
測定セル容積:0.5cc
測定回数 :1回
【0052】
[比表面積の測定]
高速比表面積・細孔径分布測定装置 NOVA−1200(Quanta chrome .Co製)を用い、測定を行なった。以下はその条件である。
・前処理条件:試料を測定セルに入れ、100℃真空下で30分間脱気した。
・測定原理 :定容法(ブランク補正型)
・検出法 :相対圧力;圧力トランデューサによるサンプルセル内の吸着平衡圧力と飽和蒸気圧の比
吸着ガス量;圧力トランデューサによる圧力検出とサーミスタによるマニホールド 温度検出から理想気体での注入ガス量を計算
セルサイズ:スモール・ペレット・セル
・吸着ガス :窒素ガス
・測定範囲 :0.01m2/g以上
・測定項目 :P/P0=0.1、0.2、0.3の吸着側3点
・解析項目 :BET多点法による比表面積
・測定回数 :同一試料で2回測定した。
【0053】
[結晶化度の測定]
ポリアミド微粒子の結晶化度は、DSC(示差走査熱量計)で測定した。流速40ml/min.窒素気流中で、昇温速度5℃/min、温度範囲120〜230℃の吸熱ピークの面積から結晶融解熱量を算出する。結晶化度は、算出した融解熱量とポリアミド微粒子を構成するポリアミドの結晶融解熱量との比から求める。ポリアミド微粒子を構成するポリアミドがポリアミド6の場合、結晶融解熱を189J/g、ポリアミド12の場合、結晶融解熱を209J/gとした。
【0054】
[粒度分布の測定]
レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置LA−910(堀場製作所(株)製)を用い、測定した。以下はその条件である。
・測定モード:マニュアルフロー式セル測定
・測定範囲 :0.02μm 〜 1000μm
・分散媒 :2−プロパノール 200cc
・屈折率 :1.28 ― 0.001
・試料前処理:試料と分散媒をサンプル管に入れ、10分間超音波分散した。
・測定回数 :試料を替えて2回測定した。
【0055】
[実施例1]溶媒として2−ピロリドンを用いたポリアミド6粒子の製造
2−ピロリドンにポリアミド6のペレットを20重量%混合し得られた混合物を、窒素で置換した撹拌機がついた混合槽内で、200℃にてポリアミド6が完全に溶解するまで約60分間撹拌した。得られた均一溶液を1.5℃/分の冷却速度で室温まで冷却した。 この混合物に2−プロパノールを添加し、洗浄、ろ過によって溶媒を粗分離後、乾燥してポリアミド6の球状粒子を得た。得られた球状粒子を顕微鏡にて観察したところ粒径が130〜200μmの球状粒子が確認された(図1参照)。また得られた粒子の粒径とその分布を粒度分布測定器を用いて確認した結果、この球状粒子のメジアン径は154.8μmであった。また、この球状粒子のBET比表面積は、30.6平方メートル/gであった。
【0056】
さらに、DSC測定を行なったところ結晶融解熱は103J/gであった。この値を用いて結晶化度を算出した結果、結晶化度は54%であった。水銀ポロシメータによる細孔径分布の測定結果は、累積比表面積が91平方メートル(m)/gで、水銀極大細孔直径が0.03μm、メジアン細孔直径が0.03μmであった。また、煮亜麻仁油吸油量が、195ml/gであった。
【0057】
この2−ピロリドンを用いて製造したポリアミド6粒子粒度分布測定結果を表1に示す。また、ポリアミド粒子を、エポキシ樹脂(主剤(応研商事株式会社製 Epok812 25℃での粘度160CPS 25℃での比重1.24)、硬化剤(無水メチルナディック酸)、重合促進剤(DMP−30:2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール)をLuft法(Luft JH: Improvements in epoxy resin embedding methods, J Biophys Biochem Cytol, 9: 409−414, 1961)に準じて調合した)に添加して、70℃、12時間で硬化させたものを、切断して走査型電子顕微鏡で観察した。これを図5および図7に示す。SEM画像から明らかなように、貫通孔が外表部に存在し、独立孔が内部に存在している。貫通孔と独立孔の比は、8:2であった。
【0058】
[実施例2]溶媒として2−ピロリドンを用いたポリアミド6粒子の製造
実施例1において、溶液の冷却速度を100℃/分の速度として、氷温まで冷却した以外は、実施例1と同様にして、ポリアミド6の球状粒子を得た。実施例1と同様に、観察または測定した結果は次のとおりである。
【0059】
顕微鏡観察:粒径が20〜40μmの球状粒子
メジアン径:28.1μm
BET比表面積:10.9m/g
粒度分布測定結果:表1に示す。
【0060】
[実施例3]溶媒として2−ピロリドンを用いたポリアミド6粒子の製造
実施例1において、使用したポリアミド6ペレットの量を15重量%とした以外は、実施例1と同様にして、ポリアミド6の球状粒子を得た。実施例1と同様に、観察または測定した結果は次のとおりである。
【0061】
顕微鏡観察:粒径が80〜130μmの球状粒子
メジアン径:107.8μm
BET比表面積:11.9m/g
粒度分布測定結果:表1に示す。
【0062】
[実施例4]溶媒としてε−カプロラクタムを用いたポリアミド6粒子の製造
実施例1において、溶媒を2−ピロリドンからε−カプロラクタムに変更した以外は、実施例1と同様にして、ポリアミド6の球状粒子を得た。実施例1と同様に、観察または測定した結果は次のとおりである。
【0063】
顕微鏡観察:粒径が80〜130μmの球状粒子
メジアン径:102.2μm
BET比表面積:23.3m/g
粒度分布測定結果:表1に示す。
【0064】
[実施例5]溶媒としてε−カプロラクタムを用いたポリアミド6粒子の製造
実施例1において、溶媒を2−ピロリドンからε−カプロラクタムに変更し、また溶液の冷却速度を100℃/分の速度として、氷温まで冷却した以外は、実施例1と同様にして、ポリアミド6の球状粒子を得た。実施例1と同様に、観察または測定した結果は次のとおりである。
【0065】
顕微鏡観察:粒径が40〜90μmの球状粒子
メジアン径:61.0μm
BET比表面積:19.9m/g
粒度分布測定結果:表1に示す。
【0066】
[実施例6]溶媒として2−ピロリドンを用いたポリアミド12粒子の製造
実施例1において、ポリアミド6をポリアミド12に変更した以外は、実施例1と同様にして、ポリアミド12の球状粒子を得た。実施例1と同様に、観察または測定した結果は次のとおりである。
【0067】
顕微鏡観察:粒径が110〜180μmの球状粒子(図2参照)。
【0068】
メジアン径:133.0μm
BET比表面積:8.7m/g
結晶融解熱:108J/g
結晶化度:52%
累積比表面積:92m/g
水銀極大細孔直径:0.18μm
メジアン細孔直径:0.12μm
煮亜麻仁油吸油量:180ml/g
粒度分布測定結果:表1に示す。
【0069】
また、実施例1と同様に、ポリアミド粒子にエポキシ樹脂を注入して硬化したサンプルを、走査型電子顕微鏡で観察した。これを図6および図8に示す。SEM画像から明らかなように、貫通孔が外表部に存在し、独立孔が内部に存在している。貫通孔と独立孔の比は、8:2であった。
【0070】
[実施例7]溶媒として2−ピロリドンを用いたポリアミド12粒子の製造
実施例6において、溶液の冷却速度を100℃/分の速度として、氷温まで冷却した以外は、実施例6と同様にして、ポリアミド12の球状粒子を得た。実施例1と同様に、観察または測定した結果は次のとおりである。
【0071】
顕微鏡観察:粒径が60〜120μmの球状粒子
メジアン径:86.9μm
BET比表面積:16.7m/g
粒度分布測定結果:表1に示す。
【0072】
[実施例8]溶媒として2−ピロリドンを用いたポリアミド12粒子の製造
実施例6において、使用したポリアミド12ペレットの量を15重量%とした以外は、実施例6と同様にして、ポリアミド12の球状粒子を得た。実施例1と同様に、観察または測定した結果は次のとおりである。
【0073】
顕微鏡観察:粒径が100〜180μmの球状粒子
メジアン径:119.6μm
BET比表面積:11.2m/g
粒度分布測定結果:表1に示す。
【0074】
[実施例9]溶媒として2−ピロリドンを用いたポリアミド66粒子の製造
2−ピロリドンにポリアミド66のペレットを5重量%混合して得られた混合物を、窒素で置換した撹拌機がついた混合槽内で、230℃にてポリアミド66が完全に溶解するまで約60分間撹拌した。得られた均一溶液を100℃/分の速度で氷温まで冷却した。この混合物に2−プロパノールを添加し、洗浄、ろ過によって溶媒を粗分離後、乾燥してポリアミド66の球状粒子を得た。実施例1と同様に、観察または測定した結果は次のとおりである。
【0075】
顕微鏡観察:粒径が70〜130μmの球状粒子
メジアン径:96.5μm
BET比表面積:3.3m/g
粒度分布測定結果:表1に示す。
【0076】
[実施例10]二酸化炭素を利用したポリアミド粒子の洗浄、乾燥
攪拌機、フィルター、圧力調整弁を備え持つ容積50mLのステンレス製オートクレーブに実施例6で得られたポリアミド粒子含有混合物(ポリアミド12粒子と2−ピロリドンの混合物)を10g添加し、系内を二酸化炭素で8MPaまで昇圧した。次に加熱して温度30℃にしてから、二酸化炭素をポンプで3mL/minで4時間流通させた。このとき圧力調整弁からは、溶媒として使用した2−ピロリドンと二酸化炭素が排出された。常圧まで系内圧力を低下させた後、開放して乾燥したポリアミド粒子を得た。実施例1と同様に、観察または測定した結果は次のとおりである。
【0077】
顕微鏡観察:粒径が110〜180μmの球状粒子
メジアン径:133.3μm
BET比表面積:8.8m/g
粒度分布測定結果:表1に示す。
【0078】
また、この球状粒子に残存する2−ピロリドンをガスクロマトグラフィーで測定したところ、97ppmであった。
【0079】
[比較例]溶媒としてエチレングリコールを用いたポリアミド12粒子の製造及び洗浄、乾燥
エチレングリコールにポリアミド12のペレットを10重量%混合して得られた混合物を、窒素で置換した撹拌機がついた混合槽内で、190℃にてポリアミド12が完全に溶解するまで約60分間撹拌した。得られた均一溶液を1.5℃/分の速度で室温まで冷却してポリアミド粒子含有混合物を得た。
【0080】
得られたポリアミド粒子含有混合物の10gを攪拌機、フィルター、圧力調整弁を備え持つ容積50mLのステンレス製オートクレーブに添加し、系内を二酸化炭素で8MPaまで昇圧した。次に加熱して温度30℃にし、二酸化炭素をポンプで3mL/minで4時間流通させた後、常圧まで系内圧力を低下させ開放したところ、溶媒として使用したエチレングリコールがオートクレーブ内に残存し、乾燥したポリアミド粒子を得ることは出来なかった。
【0081】
【表1】
【0082】
[実施例11]溶媒としてε−カプロラクタムを用いたポリアミド1010粒子の製造
ε−カプロラクタムにポリアミド1010のペレットを15重量%混合して得られた混合物を、窒素で置換した撹拌機がついた混合槽内で、200℃にてポリアミド1010が完全に溶解するまで約60分間撹拌した。得られた均一溶液を1.5℃/分の速度で室温まで冷却した。その後、実施例1と同様に処理して、ポリアミド1010の球状粒子を得た。実施例1と同様に、観察または測定した結果は次のとおりである。
【0083】
顕微鏡観察:粒径が70〜130μmの球状粒子(図18参照)
メジアン径:110μm
BET比表面積:8.1m/g
【0084】
[実施例12]溶媒としてε−カプロラクタムを用いたポリアミド11粒子の製造
ε−カプロラクタムにポリアミド11のペレットを15重量%混合して得られた混合物を、窒素で置換した撹拌機がついた混合槽内で、200℃にてポリアミド11が完全に溶解するまで約60分間撹拌した。得られた均一溶液を1.5℃/分の速度で室温まで冷却した。その後、実施例1と同様に処理して、ポリアミド11の球状粒子を得た。実施例1と同様に、観察または測定した結果は次のとおりである。
【0085】
顕微鏡観察:粒径が70〜130μmの球状粒子
メジアン径:105μm
BET比表面積:9.3m/g
【0086】
[実施例13]溶媒としてε−カプロラクタムを用いたポリアミド610粒子の製造
ε−カプロラクタムにポリアミド610のペレットを15重量%混合して得られた混合物を、窒素で置換した撹拌機がついた混合槽内で、200℃にてポリアミド610が完全に溶解するまで約60分間撹拌した。得られた均一溶液を1.5℃/分の速度で室温まで冷却した。その後、実施例1と同様に処理して、ポリアミド610の球状粒子を得た。実施例1と同様に、観察または測定した結果は次のとおりである。
【0087】
顕微鏡観察:粒径が70〜130μmの球状粒子
メジアン径:108μm
BET比表面積:8.5m/g
【0088】
<使用実施例>
次に、本発明のポリアミド粒子の使用実施例を示す。
【0089】
[実施例U−1] ポリアミド粒子入り液体洗浄剤の製造
表2に示す配合量にてイオン交換水にラウリン酸カリウム、ミリスチン酸カリウム、グリセリン、プロピレングリコール、ヒドロキシプロピルセルロース、及びヤシ油脂肪酸ジエタノールアミンを配合し、60℃で加熱溶解した。これにジステアリン酸エチレングリコールを表2に示す配合量で添加し、実施例1で得られたポリアミド粒子を表2に記載の配合量だけ添加し、均一に混合した。これを30℃まで冷却し、白色不透明のポリアミド粒子入り液体洗浄剤を製造した。
【0090】
[実施例U−2]
実施例6で得られたポリアミド粒子を用いた以外は、実施例U−1と同様にして、ポリアミド粒子入り液体洗浄剤を製造した。
【0091】
[比較例U−1]
ポリアミド粒子として、汎用のポリアミド12真球状粒子(東レ製 SP−500)を使用した以外は、実施例U−1と同様にして、ポリアミド粒子入り液体洗浄剤を製造した。
【0092】
ここで、汎用のポリアミド12真球状粒子(東レ製 SP−500)の表面および断面について、SEM写真で観察したところ、表面は真球状で多孔質に伴う細孔は確認できなかった(図9)。外表部に貫通孔は存在しておらず、内部の独立孔の存在も認められなかった(図10、11)。ここで、図11は、実施例1と同様に、ポリアミド粒子にエポキシ樹脂を注入して硬化したサンプルを、走査型電子顕微鏡で観察した画像である。
【0093】
この汎用のポリアミド12真球状粒子の特性は次のとおりである。
【0094】
数平均粒子径:10μm
比表面積:1.2m/g
累積比表面積:21.7m/g
極大細孔直径:2.02μm
メジアン細孔直径:1.83μm
煮亜麻仁油吸油量:80mL/100g
【0095】
[比較例U−2]
ポリアミド粒子として、汎用のポリアミド12多孔質非球状粒子(アトフィナ製 Orgasol 2002 UD NAT COS)を使用した以外は、実施例U−1と同様にして、ポリアミド粒子入り液体洗浄剤を製造した。
【0096】
ここで、汎用のポリアミド12多孔質非球状粒子(アトフィナ製 Orgasol 2002 UD NAT COS)の表面および断面について、SEM写真で観察したところ、表面は凹凸状で多孔質に伴う細孔が確認された(図12参照)。外表部に貫通孔はほとんど存在しておらず、内部の独立孔の存在は認められなかった(図13、14)。ここで、図14は、実施例1と同様に、ポリアミド粒子にエポキシ樹脂を注入して硬化したサンプルを、走査型電子顕微鏡で観察した画像である。
【0097】
この汎用のポリアミド12多孔質非球状粒子の特性は次のとおりである。
【0098】
数平均粒子径:7μm
比表面積:8.2m/g
累積比表面積:30.1m/g
極大細孔直径:1.88μm
メジアン細孔直径:1.68μm
煮亜麻仁油吸油量:80mL/100g
【0099】
[比較例U−3]
ポリアミド粒子として、汎用のポリアミド6多孔質粒子(メタルカラー製 TR−1)を使用した以外は、実施例U−1と同様にして、ポリアミド粒子入り液体洗浄剤を製造した。
【0100】
ここで、汎用のポリアミド6多孔質粒子(メタルカラー製 TR−1)の表面および断面について、SEM写真で観察したところ、表面は凹凸状で多孔質に伴う細孔が確認された(図15)。外表部に貫通孔はほとんど存在しておらず、内部の独立孔の存在は認められなかった(図16、17)。ここで、図17は、実施例1と同様に、ポリアミド粒子にエポキシ樹脂を注入して硬化したサンプルを、走査型電子顕微鏡で観察した画像である。
【0101】
この汎用のポリアミド6多孔質粒子の特性は次のとおりである。
【0102】
数平均粒子径:15μm
比表面積:2.5m/g
累積比表面積:34.7m/g
極大細孔直径:5.36μm
メジアン細孔直径:5.05μm
煮亜麻仁油吸油量:130mL/100g
【0103】
次に、実施例U−1〜2、比較例U−1〜3で得られた液体洗浄剤に関し1)スクラブ感、2)すすぎ時のスクラブの落ち易さ、3)使用後のヒリヒリ感、4)洗浄効果について下記の基準にて評価した。その結果を表3に示す。
【0104】
(1)スクラブ感、2)すすぎ時のスクラブの落ち易さ、3)使用後のヒリヒリ感の評価)の評価基準
【0105】
(スクラブ感)
十分強い :3点
ふつう :2点
少し物足りない :1点
(スクラブの落ち易さ)
非常に落ち易い :3点
ふつう :2点
少し落ちにくい :1点
(ヒリヒリ感)
なし :3点
少しある :2点
ある :1点
【0106】
これらの各評価項目の平均値を算出し、以下の基準で判定した。尚、評価は10人のパネラーにより、2回行った。
2.5点以上3.0点以下:◎
2.0点以上2.5点未満:○
1.5点以上2.0点未満:△
1.0点以上1.5点未満:×
【0107】
(4)洗浄効果の評価)
カーボンブラックを手のひらに2mg/cm塗布し、乾燥後、実施例U−1〜2、比較例U−1〜3で得られた液体洗浄剤をつけて指による摩擦洗浄を一定回数行い、さらに、水洗、乾燥後、手のひら1cm当たりに残ったカーボンブラックの度合いを実体顕微鏡で観察した。
なお、評価は下記の5段階とした。
5:洗浄力高い(皮膚細部の汚れがほぼ全量除去)
4:洗浄力高い(皮膚細部の汚れが8〜9割程度除去)
3:洗浄力中位(皮膚細部の汚れが6〜7割程度除去)
2:洗浄力中位(皮膚細部の汚れが4〜5割程度除去)
1:洗浄力低い(皮膚細部の汚れが2〜3割程度除去)
【0108】
【表2】
【0109】
【表3】
【0110】
[結果]
実施例1、6で得られたポリアミド粒子を用いた実施例U−1、U−2は、高いスクラブ感を有し、皮膚に対する高い安全性を有しているという結果であった。また、洗浄力も高く皮膚細部の汚れ除去にも極めて有効であった。
【0111】
これに対し、比較例U−1、U−2、U−3は、スクラブ感があまりなく、洗浄効果もやや高い程度であった。
【産業上の利用可能性】
【0112】
本発明のポリアミド粒子は、以上述べた種々の特性の少なくとも1つを利用して、化粧品、塗料、薬品、触媒、その他種々の分野で使用することができる。
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
図13
図14
図15
図16
図17
図18