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JPH0564164B2 - - Google Patents
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JPH0564164B2 - - Google Patents

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JPH0564164B2
JPH0564164B2 JP15863584A JP15863584A JPH0564164B2 JP H0564164 B2 JPH0564164 B2 JP H0564164B2 JP 15863584 A JP15863584 A JP 15863584A JP 15863584 A JP15863584 A JP 15863584A JP H0564164 B2 JPH0564164 B2 JP H0564164B2
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urea
formaldehyde
water
urea resin
reaction
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JP15863584A
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JPS6137809A (en
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Hideo Ito
Fumyoshi Karasawa
Tatsuo Ishii
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Mitsubishi Chemical Corp
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Nippon Kasei Chemical Co Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は尿素樹脂架橋ポリマー粒子の製造法に
関する。 (産業上の利用分野) 本発明の製法で得られる尿素樹脂架橋ポリマー
粒子は、紙の不透明度の向上に優れた効果を発揮
するから、製紙用填料として有利に使用すること
ができる。 (従来技術) 尿素樹脂架橋ポリマー粒子は、紙の白色度や不
透明度等の光学的特性を改善する製紙用填料とし
て知られている。そして、かかる用途に用いられ
る尿素樹脂架橋ポリマー粒子は、一次粒径が0.1
〜1μで、かつ二次粒径が5〜15μの凝集構造にす
れば、優れた紙の光学的特性の改善効果が得られ
ることも既に知られている。 従来、かかる用途に用いられる尿素樹脂架橋ポ
リマー粒子を製造するには、水溶性を有する程度
に縮合させた予備縮合物水溶液に、酸性物質を加
えて架橋ゲル化反応させ、得られたゲル化樹脂を
粗粉砕してスラリー液とし、アルカリ性物質で中
和し、さらに解凝集して、一次径が0.1〜1μの架
橋ポリマー粒子としていた(特開昭55−36231号
公報)。 しかし、かかる従来方法は次のような欠点があ
つた。すなわち、予備縮合物の縮合度を高めれば
水不溶性になり、これに酸性物質を加えれば縮合
反応により水を分離して固化体となり、ゲル化樹
脂にはならない。また、縮合度が低ければ予備縮
合物が水溶性であるが、これに酸性物質を加える
とゲル架橋反応と架橋反応と縮合反応とが同時に
起り、固化物の多く混合したゲル化樹脂となる。
そのために、この方法では、尿素1モルに対して
ホルムアルデヒドが1.3〜1.7モル程度の低いモル
比で、水に可溶な範囲で縮合度を高めて予備縮合
させており、かかる予備縮合物より得られる尿素
樹脂架橋ポリマー粒子は、メチロール基として存
在するメチロール態ホルムアルデヒド含量が少な
く、紙のセルロース極性基(−OH基、−COOH
基)と水素結合を起しにくく、紙の不透明度の向
上効果が不充分であつた。 (発明が解決しようとする問題点) 本発明は、紙の填料として使用した場合に、紙
の光学的特性、特に不透明の向上に優れた効果を
示す尿素樹脂架橋ポリマー粒子を容易に製造する
方法を提供せんとするものである。 (問題点の解決手段) 本発明者等は、さきに、尿素、ホルムアルデヒ
ド、及びスルフアミン酸又はスルフアミン酸アン
モニウムの混合水溶液を、アルカリ性条件下で、
次いで引続き酸性条件下で縮合反応させれば、縮
合度が高く、しかも水に任意に溶解する尿素樹脂
初期縮合物が得られること、この初期縮合物がア
ルカリ性物質で中和せずに放置すれば、架橋ゲル
化反応を起してゲル化すること、さらにこの初期
縮合物がアルカリ性物質で中和すれば架橋ゲル化
反応が進行しないこと等を見出した(特開昭56−
79114号公報)。本発明者等は、その後、かかる尿
素樹脂縮合物についてさらに研究を重ねた結果、
この初期縮合物を中和してから水に溶解させた水
溶液に、酸性物質の水溶液を加えて酸性条件下で
静置して架橋反応させれば、紙の填料として用い
た場合に、紙の不透明度の向上に著しく優れた効
果を示す架橋ポリマー粒子が得られることを知
り、本発明に到達したのである。 すなわち、本発明の尿素樹脂架橋ポリマー粒子
の製造法は、尿素、ホルムアルデヒド、並びにス
ルフアミン酸及び/又はスルフアミン酸アンモニ
ウムの混合水溶液をアルカリ性条件下で縮合反応
させ、次いで酸性条件下で縮合反応させて尿素に
結合したメチレン態ホルムアルデヒド含量が尿素
に結合した全ホルムアルデヒド含量に対して50%
以上の水可溶性尿素樹脂初期縮合物とし、得られ
た水可溶性尿素樹脂初期縮合物の水溶液に酸を加
えて酸性条件下で静置して同樹脂初期縮合物を凝
固させることを特徴とする方法である。 本発明の尿素樹脂初期縮合物を得るための縮合
反応は、まず最初に、尿素、ホルムアルデヒド、
並びにスルフアミン酸及び/又はスルフアミン酸
アンモニウムの混合水溶液に、触媒として水酸化
ナトリウムやアンモニア水等のアルカリ水溶液を
添加して、PH8.5〜9.5としたアルカリ性の条件下
で反応を開始させる。 この反応における反応モル比は、尿素1モルに
対してホルムアルデヒドが1.6〜2.6モル、好まし
くは1.8〜2.4モルであり、スルフアミン酸及び/
又はスルフアミン酸アンモニウムが0.01〜0.05モ
ルである。 かかる混合水溶液を攪拌しながら徐々に加熱し
て70〜90℃、好ましくは75〜85℃に昇温させる
と、縮合反応が進行するにつれてPHが次第に低下
してくるが、本発明ではその縮合反応の途中でス
ルフアミン酸アンモニウム、ギ酸又は炭酸ナトリ
ウム等を用いてそのPHを適宜に調整し、その反応
の後段ではPHを4.0〜5.8、好ましくは4.4〜5.4に
保持して反応させる。前段のアルカリ性の条件下
の反応時間は、通常40〜120分、好ましくは60〜
100分であり、後段の酸性条件下の反応時間は、
通常20〜200分、好ましくは30〜180分である。 この縮合反応においては、尿素1モルに対して
ホルムアルデヒドを2.0モル以下使用した場合に
は、その反応途中の生成物の1滴を5〜20℃の水
中に滴下したときに白濁を生ずるようになるが、
縮合反応がさらに進行すれば再び白濁が生じなく
なる。なお、この白濁現象について、本明細書で
は、たとえば反応生成物の1滴を5〜20℃の水中
に滴下して白濁が生じたときには、その白濁が生
じた水の最高温度を「白濁点」ということにす
る。これに対し、尿素1モルに対してホルムアル
デヒドを2.1モル以上反応させると、かかる白濁
点は出現しない。そして、いずれの場合も、縮合
反応が進行につれて粘度が緩慢に上昇してゆき、
その生成縮合物は透明であり、水に任意の割合で
可溶である。 縮合反応が所望の程度に達したら、たとえば反
応生成物の粘度が所定の粘度に達したら、反応生
成物にPHが7.0〜8.5になるように水酸化ナトリウ
ム、炭酸ナトリウム等のアルカリ性物質の水溶液
を加えて中和し、室温に冷却する。かかる中和を
行なうのは、かかる方法で得られた縮合物は、酸
性であつて、そのまま放置すれば、前述のように
架橋ゲル化反応を起してゲル化するからである。 かかる本発明の縮合反応で得られる尿素樹脂初
期縮合物は、どの縮合段階の生成物でも透明なオ
パール色のものであつて、水に可溶である。した
がつて、その反応の終点には格別の厳しい制限が
ない。しかし、通常は、生成尿素樹脂初期縮合物
の不揮発分が40〜50重量%に達したとき、または
尿素樹脂初期縮合物の粘度でいえば25℃の粘度が
50〜250cpsになつたときに、その反応を停止させ
るのが、次の酸による凝固工程の操作が容易であ
るので、望ましい。もちろん、かかる縮合段階に
達する前に、またはその後で反応を停止させても
差支えがない。 本発明で使用する尿素、ホルムアルデヒド、ス
ルフアミン酸及びスルフアミン酸アンモニウム
は、いずれも工業用グレード品でよい。ホルムア
ルデヒドは、通常37〜50重量%のホルマリンを使
用する。また、反応系のPH調整用の水酸化ナトリ
ウムは、通常30〜45重量%の工業用のものを、ア
ンモニア、スルフアミン、スルフアミン酸アンモ
ニウム、ギ酸、炭酸ナトリウム等は予め10〜15重
量%の水溶液にしたものを使用するのが望まし
い。 この縮合反応のモル比は、前記のとおり尿素1
モルに対してホルムアルデヒドが1.6〜2.6モル、
好ましくは1.8〜2.4モルであり、スルフアミン酸
及び/又はスルフアミン酸アンモニウムは0.01〜
0.05モルであるが、そのホルムアルデヒドの割合
が少なすぎると、反応中に白濁を起し、透明な水
に可溶の縮合物が得られなくなる。また、ホルム
アルデヒドの割合が多すぎると、未反応ホルムア
ルデヒド量、すなわちホルムアルデヒドの損失が
多くなる。さらに、スルフアミン酸やスルフアミ
ン酸アンモニウムの割合が少なすぎると、縮合物
が水不溶性になるし、多すぎると所望の縮合物が
得られるまでの時間、すなわち所望の粘度に達す
るまでの時間が著しく短かくなり、反応の終点制
御が困難になる。 本発明の縮合反応における反応系のPHについて
詳述すると、最初は一般の尿素樹脂の製造におけ
ると同様に、反応系のPHを8.5〜9.5にして反応を
開始させると、反応系のPHはそのままでも次第に
低下してゆくが、本発明ではその反応の後段では
PHを4.0〜5.8、好ましくは4.4〜5.4の範囲内に維
持させて反応させる。反応開始時のPHが8.5より
も低いと、PHの低下速度が速くなりすぎるし、反
応開始時のPHが9.5よりも高いと、PHの低下速度
が遅くなりすぎ、いずれの場合も、後段のPH4.4
〜5.4の好ましい反応条件を維持させるためのPH
調整操作が煩雑となるので、好ましくない。後段
のPH4.0〜5.8、好ましくは4.4〜5.4の反応条件を
維持せしめるためのPHの調整には、スルフアミン
酸アンモニウム、ギ酸、又は炭酸ナトリウム等が
適宜に使用される。後段の反応におけるPHが低く
すぎると、殊に3.8以下になると急激な縮合反応
が進行し、反応生成物の粘度が急激に上昇し、反
応の途中でゲル化を起す。また、そのPHが高くな
りすぎると、殊に6.8以上になると、スルフアミ
ン酸及び/又はスルフアミン酸アンモニウムが末
端メチロール基等と反応しないため生成物の水溶
性が悪くなり、得られる尿素樹脂初期縮合物は水
不溶性になり、白濁したり、分離沈降したりする
ことになる。 以上のようにして縮合反応させて得られる尿素
樹脂初期縮合物は、水溶性であつて水に任意の割
合で溶解し、かつその縮合物における尿素に結合
したメチレン態ホルムアルデヒド含量が著しく高
い。すなわち、その初期縮合物は尿素に結合した
全ホルムアルデヒド含量に対するメチレン態ホル
ムアルデヒド含量の割合が50%以上の縮合物とな
る。 次に、本発明においては、かくして縮合反応を
させ、中和して得られた尿素樹脂予備縮合物は、
これに水を加えて溶解させて所望濃度の水溶液と
してから、これに酸性物質の水溶液を加えて酸性
にし、静置して架橋反応を行なわせ、同縮合物を
凝固させるのである。 この酸による凝固工程を、代表的な態様例にも
とづき詳述すると、まず攪拌機付きの凝固タンク
(実験室規模であれば調理用の大型ジユーサー・
ミキサー等)に、30〜70℃の水を入れ、その水中
に、前記の中和した尿素樹脂縮合物を投入し、攪
拌し、初期縮合物を完全に水に溶解させる。次い
で、その初期縮合物の水溶液を攪拌しながら、こ
れに系全体のPHを0.5〜3.0の酸性にするのに充分
な量の酸性物質の水溶液を加えてから、直ちに攪
拌を停止し、そのまま静置して架橋反応させ、凝
固させる。この際の酸性物質の水溶液を添加した
のち攪拌を停止するまでの時間は、酸性物質の水
溶液が系全体に混合されて、均一なPHになるに足
る時間であつて、なるべく短時間であるのが望ま
しい。そして、その時間は、凝固タンクの容量等
によつても異なるが、通常、数秒〜数十秒の範囲
内である。 前記の攪拌停止後5〜60分すると、透明であつ
た液が初期縮合物の凝固により不透明になり、次
第にヨーグルト状に変化する。そして、30〜70℃
の温度で3〜12時間、この静止状態を保つたまま
放置すれば、系全体が多量の水を均一に含んだ弾
性のある白色の凝固物となる。この凝固物が本発
明の製法で得られる尿素樹脂架橋ポリマー粒子の
含水凝固物である。 次に、この含水凝固物の入つた凝固タンクの攪
拌機を始動させて攪拌しながら、これに適量の水
を加えてスラリーにしたのち、このスラリーにア
ルカリ性物質の水溶液を加えてPH7〜8に中和
し、その均一なスラリーを遠心分離機に移して注
水しながら脱水して洗浄し、凝固物を白色の含水
ケーキとして取出す。このケーキに再び水を加
え、メデイアを用いる湿式磨砕機、たとえばアト
ライターで解凝集すれば、一次粒径が0.1〜1μで、
二次粒径が5〜15μの尿素樹脂架橋ポリマー粒子
のスラリーとなる。このスラリーを、たとえばグ
ラスフイルターで過して自由水を除き、ケーキ
状の製品とする。 かくして得られるケーキは、たとえば120℃で
1時間乾燥すると、尿素樹脂架橋ポリマー粒子を
固形分として10〜20重量%含有し、かつ結合水分
を80〜90重量%含有するウエツトケーキ製品であ
ることがわかる。 本発明の凝固工程において使用する酸性物質と
しては無機酸及びその塩、たとえば硫酸、スルフ
アミン酸、酸性硫酸アンモニウム、硫酸アンモニ
ウム及びスルフアミン酸アンモニウム等があげら
れる。これらの酸性物質は1種類を単独で使用し
てもよいが、2種以上の併用がポリマー粒子の粒
径を均一に揃えるのに有効なこともある。また、
酸性物質の添加は、5〜20重量%水溶液として行
なうのが望ましい。 また、凝固物スラリーの中和に用いられるアル
カリ性物質としては、たとえば炭酸ナトリウム、
水酸化ナトリウム、アンモニア水、炭酸グアニジ
ン等があげられ、これらのアルカリ性物質は5〜
30重量%の水溶液として添加するのが便利であ
る。 前記の凝固工程において用いる尿素樹脂初期縮
合物水溶液の濃度としては、同初期縮合物の不揮
発分に対する水の重量倍率(以下、これを単に
「水倍率」という。)が1.5〜5.5倍、好ましくは2.0
〜5.0の範囲内にあるものが望ましい。同水倍率
が5.5倍よりも大きくなると、得られる架橋ポリ
マー粒子の一次粒径が1μより大きくなりやすい
し、同水倍率が1.5倍より小さくなると、架橋ポ
リマー粒子の一次粒径が0.1μより小さくなりやす
く、いずれの場合も紙の填料として劣るものにな
りやすい。 酸性物質を添加して静置する凝固系の温度は30
〜70℃の範囲が望ましいし、同凝固系のPHは3.0
〜0.5の範囲が望ましい。凝固系の温度が30℃よ
り低くなつても、或いはPHが3.0より高くなつて
も、凝固時間が著しく長くなる。またその温度が
70℃より高くなつても、或いはそのPHが0.5より
低くなつても凝固時間が著しく短くなる。そし
て、このような長時間を要して凝固させて、或い
は著しく短時間内に凝固させて得られる尿素樹脂
架橋ポリマー粒子は、一次粒径が0.1〜1μの範囲
より、また二次粒子径が5〜15μの範囲より、い
ずれもはずれたものとなりやすく、したがつて紙
の填料として劣るものになりやすい。 なお、尿素樹脂初期縮合物水溶液に酸性物質水
溶液を添加した凝固系を攪拌しながら(たとえば
ジユサー・ミキサーの回転を停止せずに連続的に
攪拌しながら)、流動状態で凝固させると、得ら
れる架橋ポリマー粒子は、1〜2μの一次粒径の
粒子が混在するものとなり、したがつて紙の不透
明度の向上効果の著しく劣るものとなる。 以上詳述した本発明の製造法で得られる尿素樹
脂架橋ポリマー粒子は、一次径が0.1〜1μのほぼ
真球状であり、かつ二次粒径が5〜15μの凝集構
造を有するものである。 そして、前記のアトライターで解凝集したスラ
リーをグラスフイルターで過したケーキを60℃
で減圧乾燥した尿素樹脂架橋ポリマー粒子は、固
形分が95〜90重量%、揮発分が5〜10重量%であ
り、BET法で測定した比表面積が20〜40m2/g
であり、化学分析による全ホルムアルデヒド量に
対するメチロール態ホルムアルデヒド量の割合が
5〜8%であり、メチロール態ホルムアルデヒド
含量の著しく高いものである。 (発明の効果) 本発明の製造法で得られる尿素樹脂架橋ポリマ
ー粒子は、従来法で得られる架橋ポリマー粒子と
較べて、紙の填料として使用した場合の紙の不透
明度を向上させる効果が著しく優れている。そし
て、その理由は主として下記によると考えられ
る。 (i) まず、本発明の製造法の縮合反応で得られる
水可溶性尿素樹脂縮合物は、尿素に結合したメ
チレン態ホルムアルデヒド含量が尿素に結合し
た全ホルムアルデヒド含量に対して50%以上で
あり、従来法の縮合反応で得られる同比率が10
〜20%の尿素樹脂予備縮合物に較べて、メチレ
ン態ホルムアルデヒド含量が高い。そのため
に、本発明の製法で得られる尿素樹脂架橋ポリ
マー粒子は、全ホルムアルデヒド含量に対する
メチロール態ホルムアルデヒド含量の割合が5
〜8%であつて、従来法で得られる架橋ポリマ
ー粒子の同割合が1%以下であるのと較べて、
著しく高い(第1表の各実施例と比較例1参
照)。 そして、本発明の製法で得られる架橋ポリマ
ー粒子は、その中に含まれるこのメチロール基
が紙のセルロース極性基(−OH基、−COOH
基)と水素結合するので、紙の不透明度の向上
効果が優れているのである。 (ii) また本発明の製法では、スルフアミン酸やス
ルフアミン酸アンモニウムを縮合させているた
めに、末端メチロール基及びアミノ基のスルホ
ン化反応により、−CONHSO3NH4基、−CH2
OSO2NH2基、−CH2OSO2Na基等が生成して
いるから、本発明の製造法で得られる架橋ポリ
マー粒子は、これらのアニオン性基によつても
紙のセルロールに結合しやすいと考えられる。 (iii) 上記()及び()の作用効果は、紙の填
料として用いた場合のポリマー粒子の歩留率
が、従来法のものに較べて本発明の製造法で得
られたものの方が著しく高いことによつて裏付
けられている。 (iv)k さらに、本発明の製造法で得られるポリマ
ー粒子は、粒径0.1〜1μの真球状の一次粒子が
二次粒径5〜15μの凝集構造に凝集しており、
かつBET比表面積の大きいものであることも、
紙の不透明度の向上に優れた効果を発揮する原
因であると考えられる。 (実施例等) 以下、実施例及び比較例をあげて本発明をさら
に詳述する。これらの例に記載した「部」は重量
部を意味し、「%」は収率その他特別のもの以外
は重量%を意味する。 実施例 1 尿素樹脂初期縮合物の製造: 反応器に37%ホルマリン729g(9.0モル)、ス
ルフアミン酸アンモニウム15g(0.132モル)、及
び30%水酸化ナトリウム水溶液18gを仕込み、PH
9.2で攪拌しながら尿素300g(5.0モル)を加え、
30分を要して85℃に昇温させた。同温度で60分間
縮合反応させたところ、PHが6.8に降下したので、
この時点で50%スルフアミン酸アンモニウム水溶
液を滴下し、PHを5.0に調整し、反応温度を77℃
に下げて、さらに20分間縮合反応させたところ、
PHが4.6に降下し、5℃の白濁点が出現した。続
いて同温度でさらに10分間縮合反応させたとこ
ろ、白濁点が消失した。引続きさらに30分間縮合
反応させたところ、粘度がガードナー気泡粘度計
でFに達したので、10%炭酸ナトリウム水溶液を
加えて、PH7.5に中和し、室温に冷却した。 この尿素樹脂初期縮合物は粘度が150cps/25
℃、不揮発分が45.1%であつた。この縮合物の全
ホルムアルデヒドをリン酸分解法で、メチロール
態ホルムアルデヒドをヨード法で、遊離ホルムア
ルデヒドを塩化アンモニウム法でそれぞれ分析
し、尿素に結合した全ホルムアルデヒド含量に対
するメチレン態ホルムアルデヒド含量の割合を算
出した。その結果は第1表に示すとおりであつ
た。 凝固及び製品ケーキの製造: 上記のようにして得られた尿素樹脂初期縮合物
500g(不揮発分量255g)を、30℃の水740gを
仕込んだジユーサー・ミキサーに投入し、攪拌し
て溶解させた。この場合の水倍率は4.5倍である。
この初期縮合物水溶液を攪拌しながら、PHが1.5
になるように5%硫酸を加えた。硫酸添加後15秒
で攪拌を停止した。攪拌停止5分後には、混合液
が不透明になり、30分後にはヨーグルト状になつ
た。この混合液を30℃で12時間静置したのち、生
成凝固物を攪拌しながら500mlの水を加えて均一
なスラリーにした。次いで25%アンモニア水を加
えてPH8.0に中和し、遠心分離機に移して水洗し
ながら遠心分離して、含水凝固物を得た。この含
水凝固物の一部をメデイアとしてアルミナボール
入りのアトライターに入れ、水を加えて高速回転
させて解凝集し、ガラスフイルターで過して製
品ケーキとした。 この製品ケーキは尿素樹脂架橋ポリマー粒子の
固形分含量が、120℃で2時間乾燥したところ
15.3%であつた。尿素とホルムアルデヒド合計量
に対する収率は64.4%であつた。製品ケーキを減
圧乾燥し、固形分90〜95%、揮発分10〜5%の試
料を得た。この試料について、走査電子顕微鏡で
一次粒径を、光学顕微鏡で二次粒径を、BET法
で比表面積をそれぞれ測定した。また、この試料
について化学分析によりメチロール態ホルムアル
デヒド含量を測定した。それらの結果は第1表に
示すとおりであつた。 抄紙試験: 上記の製品ケーキを固形分1%のスラリー濃度
にしてパルプスラリーに添加し、JIS P−8209に
準拠して丸型大型シートマシンを用いて下記の抄
紙条件で抄紙した。 パルプ配合 針葉樹クラフトパルプ 20% サーモメカニカルパルプ 30% ケミカルグランドパルプ 20% 脱インキパルプ 30% パルプの叩解度 240ml 製品ケーキ固形分添加量 対絶乾パルプ 3% 坪量 46〜47g/m2 得られた紙の不透明度をJIS P−8138に準拠し
て測定した。また紙をケルダール窒素分析計で分
析し、N含量から填料の歩留率を算出した。それ
らの結果は第1表に示すとおりであつた。なお、
填料を含まない紙の不透明度は91.0%であつた。 実施例 2 尿素樹脂初期縮合物の製造: 反応器に37%ホルマリン811g(10.0モル)、ス
ルフアミン酸10g(0.103モル)、30%水酸化ナト
リウム13g、及び28%アンモニア水27gを仕込
み、PH8.5にして攪拌下に尿素300g(5.0モル)
を加え、85℃に昇温させた。この温度で100分間
縮合反応させたところ、PH4.2に降下し、10℃の
白濁点が出現した。この時点で10%水酸化ナトリ
ウム水溶液を滴下し、PHを5.2に調整し、さらに
同温度で粘度を測定しながら30分間縮合反応させ
た。この間に白濁点は消失した。次いで10%水酸
化ナトリウム水溶液を滴下してPH7.2に中和し、
室温に冷却した。 この尿素樹脂初期縮合物は粘度が210cps/25
℃、不揮発分が46.3%であつた。また、実施例1
と同様の化学分析結果は第1表に示すとおりであ
つた。 凝固及び製品ケーキの製造: 上記のようにして製造した尿素樹脂初期縮合物
を用い、水倍率を3倍とし、酸性物質にスルフア
ミン酸1部とスルフアミン酸アンモニウム1部を
併用した10%混合水溶液を用いて凝固系のPHを
2.5にし、攪拌停止後45℃の恒温水槽に移して8
時間静置して凝固させ、かつスラリーの中和には
水酸化ナトリウム水溶液を使用し、そのほかは実
施例1の方法に準じて架橋ポリマー粒子を製造し
た。 得られた製品ケーキは尿素樹脂架橋ポリマー粒
子の固形分が15.8%であり、その収率は68.8%で
あつた。また、一次粒径、二次粒径、BET比表
面積、メチロール態ホルムアルデヒド含有量を測
定した結果は第1表に示すとおりであつた。 抄紙試験: この架橋ポリマーを填料として使用し、実施例
1におけると同様にして抄紙し、同様にして紙の
不透明度及び填料の歩留率を調べた結果は第1表
に示すとおりであつた。 実施例 3 尿素樹脂初期縮合物の製造: 反応器に37%ホルマリン973g(12.0モル)、ス
ルフアミン酸アンモニウム20g(0.175モル)、30
%水酸化ナトリウム水溶液21g、及び28%アンモ
ニア水28gを仕込み、PH9.1にし、攪拌下に尿素
300g(5.0モル)を加え、85℃に昇温させた。同
温度で90分間縮合反応させたところ、PHが7.2に
降下して一定になつたので、10%ギ酸水溶液を滴
下してPHを6.4に降下させた。引き続き同温度で
50分間縮合反応させたところ、PHが6.2に降下し
て一定になつたので、10%ギ酸水溶液を添加して
PHを5.4にし、同温度で80分間縮合反応させたと
ころ、PHが4.2に降下したので、10%炭酸ナトリ
ウム水溶液を滴下してPHを5.2に調整した。引き
続き同温度で粘度を測定しながら30分間縮合反応
させてから、10%炭酸ナトリウム水溶液でPH7.8
に中和し、室温に冷却した。 この尿素樹脂初期縮合物は粘度が75cps/25℃、
不揮発分が41.3%であり、実施例1におけると同
様の化学分析結果は第1表に示すとおりであつ
た。 凝固及び製品ケーキの製造: 上記の尿素樹脂初期縮合物を用いて、水倍率を
2倍とし、酸性物質にスルフアミン酸を用いて凝
固系のPHを0.8にし、60℃で4時間静置し、スラ
リーの中和に水酸化ナトリウム水溶液を使用し、
そのほかは実施例1の方法に準じて架橋ポリマー
粒子を製造した。 得られた製品ケーキは架橋ポリマー粒子固形分
が14.2%であり、収率は73.5%であつた。また、
一次粒径、二次粒径、BET比表面積及びメチロ
ール態ホルムアルデヒド含量は、第1表に示すと
おりであつた。 抄紙試験: この製品ケーキを填料として用い実施例1にお
けると同様にして抄紙し、紙の不透明度及び填料
の歩留率を調べた結果は第1表に示すとおりであ
つた。 比較例 1 この例は従来法の例である。 尿素樹脂初期縮合物の製造: 反応器に37%ホルマリン396g(4.9モル)、水
420g、カルボキシメチルセルロースNa塩7gを
加え攪拌しながら均一に溶解させ、20%水酸化ナ
トリウム水溶液を添加してPHを8.7にし、尿素177
g(3.0モル)を加えてから、30分を要して70℃
に昇温させた。同温度で20%水酸化ナトリウム水
溶液を適時に滴下してPHを6.8〜7.2に維持しなが
ら、2時間縮合反応させ、室温に冷却した。 この初期縮合物は粘度が50cps/25℃、不揮発
分が28.0%であつた。また、この縮合物を実施例
1におけると同様にして化学分析をした結果は第
1表に示すとおりであつた。 凝固及び製品ケーキの製造: 500mlのプラスチツク容量に上記の縮合物100g
を入れ、攪拌しながら2.7%硫酸144gを加え、40
℃で30分間静置した。次いで、水40gを加え、室
温下で攪拌してスラリーとした。2時間攪拌した
のち、20%尿素溶液25gを加え、20分間攪拌し
た。このスラリーのPHは0.8であつた。次いで、
このスラリーに30%水酸化ナトリウム水溶液を加
えてPH7.8に中和したのち、メデイアとしてアル
ミナボール入りのアトライターで解凝集し、ガラ
スフイルターで過して製品ケーキを得た。 このケーキは尿素樹脂架橋ポリマー粒子の固形
分含量が20.2%であり、収率は81%であつた。ま
た、実施例1におけると同様にしてその一次粒
径、二次粒径、BET比表面積及びメチロール態
ホルムアルデヒド含量を調べた結果は、第1表に
示すとおりであつた。 抄紙試験: この架橋ポリマー粒子を填料として用い、実施
例1におけると同様にして抄紙し、紙の不透明度
及び填料の歩留率を調べた結果は第1表に示すと
おりであつた。 比較例 2 尿素樹脂初期縮合物の製造: スルフアミン酸4g(0.04モル)を加え、10℃
の白濁点が出現した時点で10%水酸化ナトリウム
水溶液を滴下してPHを7.2に中和した以外は、実
施例2におけると同様にして初期縮合物を製造し
た。 得られた初期縮合物は粘度が32cps/25℃、不
揮発分が45.8%であり、化学分析結果は第1表に
示すとおりであつた。 凝固及び製品ケーキの製造: この製品ケーキは固形分が28.3%であり、その
収率は55.5%であつた。また、一次粒径、二次粒
径、BET比表面積及び化学分析結果は第1表に
示すとおりであつた。 抄紙試験: この製品ケーキを填料として使用し、実施例1
におけると同様にして抄紙し、得られた紙の不透
明度及び填料の歩留率を調べた結果は第1表に示
すとおりであつた。 比較例 3 凝固及び製品ケーキの製造: 実施例1の尿素樹脂初期縮合物の製造工程で得
られた初期縮合物の水溶液を使用し、ジユサー・
ミキサーの攪拌を停止することなく連続的に1時
間攪拌しながら架橋反応させ、次いで攪拌を停止
して30℃で11時間静置し、そのほかは実施例1に
おけると同様にして架橋ポリマー粒子を製造し
た。 得られたケーキは固形分が25.3%であり、収率
は58.8%であつた。また、その一次粒径、二次粒
径、BET比表面積、及び化学分析結果は次1表
に示すとおりであつた。 抄紙試験: この製品ケーキを填料として使用し、実施例1
におけると同様にして抄紙し、得られた紙の不透
明度及び填料の歩留率を調べた結果は第1表に示
すとおりであつた。
The present invention relates to a method for producing urea resin crosslinked polymer particles. (Field of Industrial Application) The urea resin crosslinked polymer particles obtained by the production method of the present invention exhibit an excellent effect on improving the opacity of paper, and therefore can be advantageously used as a filler for paper manufacturing. (Prior Art) Urea resin crosslinked polymer particles are known as paper-making fillers that improve the optical properties of paper, such as whiteness and opacity. The urea resin crosslinked polymer particles used for such applications have a primary particle size of 0.1
It is already known that an agglomerated structure with a particle diameter of ~1μ and a secondary particle size of 5 to 15μ can produce excellent effects on improving the optical properties of paper. Conventionally, in order to produce crosslinked urea resin polymer particles used for such purposes, an acidic substance is added to an aqueous solution of a precondensate that has been condensed to a water-soluble level to cause a crosslinking gelation reaction, and the resulting gelled resin is was coarsely pulverized to form a slurry liquid, neutralized with an alkaline substance, and further deagglomerated to form crosslinked polymer particles with a primary diameter of 0.1 to 1 μm (Japanese Patent Laid-Open No. 55-36231). However, this conventional method has the following drawbacks. That is, if the degree of condensation of the precondensate is increased, it becomes water-insoluble, and if an acidic substance is added to it, water is separated by a condensation reaction and it becomes a solidified body, but does not become a gelled resin. Further, if the degree of condensation is low, the precondensate is water-soluble, but when an acidic substance is added to it, gel crosslinking reaction, crosslinking reaction, and condensation reaction occur simultaneously, resulting in a gelled resin containing many solidified substances.
Therefore, in this method, formaldehyde is precondensed at a low molar ratio of about 1.3 to 1.7 moles to 1 mole of urea, increasing the degree of condensation within the water-soluble range. The urea resin crosslinked polymer particles have a low content of methylol-formaldehyde present as methylol groups, and the paper cellulose polar groups (-OH group, -COOH group)
It was difficult to form hydrogen bonds with the group), and the effect of improving the opacity of the paper was insufficient. (Problems to be Solved by the Invention) The present invention provides a method for easily producing urea resin crosslinked polymer particles that exhibit excellent effects in improving the optical properties of paper, particularly opacity, when used as a paper filler. We aim to provide the following. (Means for solving the problem) The present inventors first prepared a mixed aqueous solution of urea, formaldehyde, and sulfamic acid or ammonium sulfamate under alkaline conditions.
If the condensation reaction is then carried out under acidic conditions, a urea resin initial condensate having a high degree of condensation and freely soluble in water can be obtained, and if this initial condensate is left without being neutralized with an alkaline substance. It was discovered that the cross-linking gelation reaction occurs and gelation occurs, and that if this initial condensate is neutralized with an alkaline substance, the cross-linking gelation reaction does not proceed (Japanese Patent Application Laid-Open No. 1986-1999).
Publication No. 79114). As a result of further research into such urea resin condensates, the present inventors found that
If this initial condensate is neutralized and then dissolved in water, an aqueous solution of an acidic substance is added, and the mixture is allowed to stand under acidic conditions to cause a crosslinking reaction. The present invention was achieved based on the knowledge that crosslinked polymer particles can be obtained that exhibit a remarkable effect in improving opacity. That is, the method for producing urea resin crosslinked polymer particles of the present invention involves a condensation reaction of a mixed aqueous solution of urea, formaldehyde, and sulfamic acid and/or ammonium sulfamate under alkaline conditions, and then a condensation reaction under acidic conditions to produce urea. The methylene formaldehyde content bound to urea is 50% of the total formaldehyde content bound to urea.
A method characterized by preparing the water-soluble urea resin initial condensate as described above, adding an acid to an aqueous solution of the obtained water-soluble urea resin initial condensate, and solidifying the same resin initial condensate by standing still under acidic conditions. It is. In the condensation reaction for obtaining the urea resin initial condensate of the present invention, first, urea, formaldehyde,
Further, an alkaline aqueous solution such as sodium hydroxide or aqueous ammonia is added as a catalyst to the mixed aqueous solution of sulfamic acid and/or ammonium sulfamate, and the reaction is started under alkaline conditions at a pH of 8.5 to 9.5. The reaction molar ratio in this reaction is 1.6 to 2.6 mol, preferably 1.8 to 2.4 mol, of formaldehyde to 1 mol of urea, and sulfamic acid and/or
Or ammonium sulfamate is 0.01 to 0.05 mol. When such a mixed aqueous solution is gradually heated to 70 to 90°C, preferably 75 to 85°C while stirring, the PH gradually decreases as the condensation reaction progresses, but in the present invention, the condensation reaction During the reaction, the pH is appropriately adjusted using ammonium sulfamate, formic acid, sodium carbonate, etc., and in the latter stages of the reaction, the pH is maintained at 4.0 to 5.8, preferably 4.4 to 5.4. The reaction time under alkaline conditions in the first stage is usually 40 to 120 minutes, preferably 60 to 120 minutes.
100 minutes, and the reaction time under acidic conditions in the latter stage is
Usually 20 to 200 minutes, preferably 30 to 180 minutes. In this condensation reaction, if 2.0 mol or less of formaldehyde is used per 1 mol of urea, a white turbidity will occur when a drop of the product in the middle of the reaction is dropped into water at a temperature of 5 to 20°C. but,
If the condensation reaction proceeds further, cloudiness will no longer occur. Regarding this cloudy phenomenon, in this specification, for example, when a drop of a reaction product is dropped into water at 5 to 20°C and cloudiness occurs, the highest temperature of the water at which the cloudiness occurs is referred to as the "white cloudiness point". That's what I will say. On the other hand, when 2.1 moles or more of formaldehyde is reacted with 1 mole of urea, such a cloudy point does not appear. In either case, the viscosity increases slowly as the condensation reaction progresses,
The resulting condensate is transparent and soluble in water in any proportion. When the condensation reaction reaches a desired degree, for example, when the viscosity of the reaction product reaches a predetermined viscosity, an aqueous solution of an alkaline substance such as sodium hydroxide or sodium carbonate is added to the reaction product so that the pH becomes 7.0 to 8.5. Add, neutralize and cool to room temperature. Such neutralization is carried out because the condensate obtained by such a method is acidic, and if left as it is, it will undergo a crosslinking gelation reaction and gelatinize as described above. The urea resin initial condensate obtained by the condensation reaction of the present invention is a transparent opalescent product at any condensation stage and is soluble in water. Therefore, there are no particularly strict restrictions on the end point of the reaction. However, normally, when the nonvolatile content of the urea resin initial condensate reaches 40 to 50% by weight, or when the viscosity of the urea resin initial condensate reaches 25℃,
It is desirable to stop the reaction when the pressure reaches 50 to 250 cps, since this facilitates the subsequent coagulation step with acid. Of course, the reaction may be stopped before or after reaching such a condensation step. Urea, formaldehyde, sulfamic acid, and ammonium sulfamate used in the present invention may all be industrial grade products. The formaldehyde used is usually 37 to 50% by weight formalin. In addition, sodium hydroxide for adjusting the pH of the reaction system is usually 30 to 45% by weight of industrial grade, and ammonia, sulfamine, ammonium sulfamate, formic acid, sodium carbonate, etc. are prepared in advance as a 10 to 15% by weight aqueous solution. It is preferable to use the The molar ratio of this condensation reaction is as described above.
Formaldehyde is 1.6 to 2.6 moles per mole,
Preferably it is 1.8 to 2.4 mol, and sulfamic acid and/or ammonium sulfamate is 0.01 to 2.4 mol.
If the proportion of formaldehyde is too small, clouding will occur during the reaction, making it impossible to obtain a clear water-soluble condensate. Moreover, if the proportion of formaldehyde is too large, the amount of unreacted formaldehyde, that is, the loss of formaldehyde will increase. Furthermore, if the proportion of sulfamic acid or ammonium sulfamate is too small, the condensate will become insoluble in water, and if it is too large, the time required to obtain the desired condensate, that is, the time required to reach the desired viscosity, will be significantly shortened. This makes it difficult to control the end point of the reaction. To explain in detail the PH of the reaction system in the condensation reaction of the present invention, when the reaction is started by setting the PH of the reaction system to 8.5 to 9.5 as in the production of general urea resin, the PH of the reaction system remains unchanged. However, in the present invention, in the later stages of the reaction, it gradually decreases.
The reaction is carried out while maintaining the pH within the range of 4.0 to 5.8, preferably 4.4 to 5.4. If the PH at the start of the reaction is lower than 8.5, the rate of PH decrease will be too fast, and if the PH at the start of the reaction is higher than 9.5, the rate of PH decrease will be too slow. PH4.4
PH to maintain favorable reaction conditions of ~5.4
This is not preferable because the adjustment operation becomes complicated. Ammonium sulfamate, formic acid, sodium carbonate, or the like is appropriately used to adjust the pH in the latter stage to maintain the reaction conditions of 4.0 to 5.8, preferably 4.4 to 5.4. If the pH in the subsequent reaction is too low, especially below 3.8, the condensation reaction will proceed rapidly, the viscosity of the reaction product will rapidly increase, and gelation will occur during the reaction. In addition, if the pH becomes too high, especially 6.8 or higher, sulfamic acid and/or ammonium sulfamate will not react with terminal methylol groups, etc., resulting in poor water solubility of the product, resulting in a urea resin initial condensate. becomes water-insoluble, becomes cloudy, and separates and precipitates. The urea resin initial condensate obtained by the condensation reaction as described above is water-soluble and dissolves in water at any ratio, and the content of methylene formaldehyde bonded to urea in the condensate is extremely high. That is, the initial condensate has a methylene formaldehyde content of 50% or more relative to the total formaldehyde content bonded to urea. Next, in the present invention, the urea resin precondensate obtained by the condensation reaction and neutralization is
Water is added and dissolved to form an aqueous solution of the desired concentration, and then an aqueous solution of an acidic substance is added to the solution to make it acidic, and the mixture is allowed to stand for a crosslinking reaction to solidify the condensate. The coagulation process using acid will be explained in detail based on a typical example.
Water at 30 to 70°C is placed in a mixer (mixer, etc.), and the neutralized urea resin condensate is poured into the water and stirred to completely dissolve the initial condensate in the water. Next, while stirring the aqueous solution of the initial condensate, add an aqueous solution of an acidic substance in an amount sufficient to make the pH of the entire system acidic between 0.5 and 3.0, immediately stop stirring, and leave it still. It is left to stand for a crosslinking reaction and solidify. The time from when the aqueous solution of the acidic substance is added until the stirring is stopped is long enough for the aqueous solution of the acidic substance to be mixed throughout the system and to achieve a uniform pH, and should be as short as possible. is desirable. The time varies depending on the capacity of the coagulation tank, etc., but is usually within a range of several seconds to several tens of seconds. 5 to 60 minutes after the above-mentioned stirring is stopped, the transparent liquid becomes opaque due to solidification of the initial condensate, and gradually changes into a yogurt-like state. And 30~70℃
If the system is left in this static state for 3 to 12 hours at a temperature of , the entire system becomes an elastic white coagulate uniformly containing a large amount of water. This coagulated product is a hydrous coagulated product of urea resin crosslinked polymer particles obtained by the production method of the present invention. Next, start the stirrer in the coagulation tank containing this water-containing coagulum, add an appropriate amount of water to it to make a slurry, and then add an aqueous solution of an alkaline substance to this slurry to adjust the pH to 7 to 8. The homogeneous slurry is transferred to a centrifuge, dehydrated and washed while pouring water, and the coagulated product is taken out as a white water-containing cake. If water is added to this cake again and deagglomerated using a wet milling machine using media, such as an attritor, the primary particle size will be 0.1 to 1μ.
A slurry of urea resin crosslinked polymer particles having a secondary particle size of 5 to 15 μm is obtained. The slurry is filtered, for example, through a glass filter to remove free water, resulting in a cake-like product. When the cake thus obtained is dried at, for example, 120°C for 1 hour, it is found to be a wet cake product containing 10 to 20% by weight of urea resin crosslinked polymer particles as a solid content and 80 to 90% by weight of bound water. . Acidic substances used in the coagulation step of the present invention include inorganic acids and their salts, such as sulfuric acid, sulfamic acid, acidic ammonium sulfate, ammonium sulfate, and ammonium sulfamate. Although one type of these acidic substances may be used alone, a combination of two or more types may be effective in making the particle size of the polymer particles uniform. Also,
The acidic substance is preferably added as a 5 to 20% by weight aqueous solution. In addition, examples of alkaline substances used to neutralize the coagulum slurry include sodium carbonate,
Examples include sodium hydroxide, aqueous ammonia, guanidine carbonate, etc. These alkaline substances
It is conveniently added as a 30% by weight aqueous solution. The concentration of the aqueous solution of the urea resin initial condensate used in the coagulation step is such that the weight ratio of water to the nonvolatile content of the initial condensate (hereinafter simply referred to as "water ratio") is 1.5 to 5.5 times, preferably 2.0
A value within the range of ~5.0 is desirable. When the same water magnification is larger than 5.5 times, the primary particle size of the obtained crosslinked polymer particles tends to be larger than 1μ, and when the same water magnification is smaller than 1.5 times, the primary particle size of the crosslinked polymer particles is smaller than 0.1μ. In either case, it tends to be an inferior filler for paper. The temperature of the coagulation system where acidic substances are added and left to stand is 30
A temperature range of ~70℃ is desirable, and the pH of the coagulation system is 3.0.
A range of ~0.5 is desirable. Even if the temperature of the coagulation system is lower than 30°C or the pH is higher than 3.0, the coagulation time becomes significantly longer. Also, the temperature
Even if the temperature is higher than 70°C or the pH is lower than 0.5, the coagulation time is significantly shortened. The urea resin crosslinked polymer particles obtained by coagulating over a long period of time or within a very short time have a primary particle size in the range of 0.1 to 1μ and a secondary particle size in the range of 0.1 to 1μ. They tend to be outside the range of 5 to 15 μm, and therefore tend to be inferior as fillers for paper. In addition, if a coagulation system in which an aqueous solution of an acidic substance is added to an aqueous solution of a urea resin initial condensate is coagulated in a fluid state while stirring (for example, while stirring continuously without stopping the rotation of the Juicer mixer), it is possible to obtain The crosslinked polymer particles contain particles having a primary particle size of 1 to 2 microns, and therefore the effect of improving the opacity of the paper is significantly inferior. The urea resin crosslinked polymer particles obtained by the production method of the present invention described in detail above have a substantially perfect spherical shape with a primary diameter of 0.1 to 1 μm, and have an agglomerated structure with a secondary particle diameter of 5 to 15 μm. Then, the slurry deagglomerated with the above-mentioned attritor was passed through a glass filter, and the cake was heated to 60°C.
The urea resin crosslinked polymer particles dried under reduced pressure in
According to chemical analysis, the ratio of the amount of methylol formaldehyde to the total amount of formaldehyde is 5 to 8%, and the content of methylol formaldehyde is extremely high. (Effect of the invention) The urea resin crosslinked polymer particles obtained by the production method of the present invention have a remarkable effect of improving the opacity of paper when used as a paper filler, compared to the crosslinked polymer particles obtained by the conventional method. Are better. The reason for this is thought to be mainly as follows. (i) First, in the water-soluble urea resin condensate obtained by the condensation reaction of the production method of the present invention, the content of methylene formaldehyde bonded to urea is 50% or more of the total formaldehyde content bonded to urea; The same ratio obtained by the condensation reaction of the method is 10
High methylene formaldehyde content compared to ~20% urea resin precondensate. Therefore, in the urea resin crosslinked polymer particles obtained by the production method of the present invention, the ratio of the methylol formaldehyde content to the total formaldehyde content is 5.
~8%, compared to less than 1% for the same proportion of crosslinked polymer particles obtained by conventional methods.
extremely high (see Examples and Comparative Example 1 in Table 1). In the crosslinked polymer particles obtained by the production method of the present invention, this methylol group contained therein is the cellulose polar group (-OH group, -COOH group) of the paper.
Because it forms a hydrogen bond with the phosphor group), it has an excellent effect of improving the opacity of paper. (ii) In addition, in the production method of the present invention, since sulfamic acid and ammonium sulfamate are condensed, -CONHSO 3 NH 4 group, -CH 2
Since OSO 2 NH 2 groups, -CH 2 OSO 2 Na groups, etc. are generated, the crosslinked polymer particles obtained by the production method of the present invention are likely to bond to paper cellulose through these anionic groups. it is conceivable that. (iii) The effects of () and () above are that the yield rate of polymer particles obtained by the production method of the present invention when used as a paper filler is significantly higher than that of the conventional method. This is supported by the fact that it is high. (iv)k Furthermore, in the polymer particles obtained by the production method of the present invention, true spherical primary particles with a particle size of 0.1 to 1μ are aggregated into an agglomerated structure with a secondary particle size of 5 to 15μ,
Also, it has a large BET specific surface area.
This is thought to be the reason for the excellent effect of improving the opacity of paper. (Examples, etc.) Hereinafter, the present invention will be further described in detail with reference to Examples and Comparative Examples. In these examples, "part" means part by weight, and "%" means % by weight unless otherwise specified. Example 1 Production of urea resin initial condensate: A reactor was charged with 729 g (9.0 mol) of 37% formalin, 15 g (0.132 mol) of ammonium sulfamate, and 18 g of a 30% aqueous sodium hydroxide solution.
Add 300 g (5.0 mol) of urea while stirring in step 9.2.
The temperature was raised to 85°C over 30 minutes. When the condensation reaction was carried out at the same temperature for 60 minutes, the pH dropped to 6.8, so
At this point, 50% ammonium sulfamate aqueous solution was added dropwise to adjust the pH to 5.0, and the reaction temperature was adjusted to 77°C.
When the condensation reaction was carried out for another 20 minutes,
The pH dropped to 4.6 and a cloudy point of 5°C appeared. Subsequently, when the condensation reaction was carried out at the same temperature for an additional 10 minutes, the cloudy point disappeared. When the condensation reaction was continued for another 30 minutes, the viscosity reached F as measured by a Gardner bubble viscometer, so a 10% aqueous sodium carbonate solution was added to neutralize the mixture to pH 7.5, and the mixture was cooled to room temperature. This urea resin initial condensate has a viscosity of 150 cps/25
℃, and the nonvolatile content was 45.1%. Total formaldehyde in this condensate was analyzed by the phosphoric acid decomposition method, methylol formaldehyde by the iodine method, and free formaldehyde by the ammonium chloride method, and the ratio of the methylene formaldehyde content to the total formaldehyde content bound to urea was calculated. The results were as shown in Table 1. Coagulation and production of product cake: Urea resin initial condensate obtained as above
500 g (non-volatile content: 255 g) was placed in a Juicer mixer containing 740 g of water at 30° C., and stirred to dissolve. The water magnification in this case is 4.5 times.
While stirring this initial condensate aqueous solution, the pH is 1.5.
5% sulfuric acid was added so that Stirring was stopped 15 seconds after the addition of sulfuric acid. Five minutes after the stirring was stopped, the mixture became opaque, and after 30 minutes it became yogurt-like. After this mixed solution was allowed to stand at 30° C. for 12 hours, 500 ml of water was added to the resulting coagulated product while stirring to form a uniform slurry. Next, 25% aqueous ammonia was added to neutralize the pH to 8.0, and the mixture was transferred to a centrifuge and centrifuged while washing with water to obtain a water-containing coagulum. A portion of this water-containing coagulate was placed as a media in an attritor containing alumina balls, water was added thereto, the mixture was rotated at high speed to deagglomerate, and the mixture was passed through a glass filter to form a product cake. This product cake has a solid content of urea resin crosslinked polymer particles after drying at 120℃ for 2 hours.
It was 15.3%. The yield based on the total amount of urea and formaldehyde was 64.4%. The product cake was dried under reduced pressure to obtain a sample with a solid content of 90-95% and a volatile content of 10-5%. Regarding this sample, the primary particle size was measured using a scanning electron microscope, the secondary particle size was measured using an optical microscope, and the specific surface area was measured using the BET method. Furthermore, the methylol formaldehyde content of this sample was measured by chemical analysis. The results were as shown in Table 1. Paper making test: The above product cake was added to a pulp slurry at a slurry concentration of 1% solids, and paper was made using a round large sheet machine under the following paper making conditions in accordance with JIS P-8209. Pulp composition Softwood kraft pulp 20% Thermomechanical pulp 30% Chemical ground pulp 20% Deinked pulp 30% Pulp softness 240ml Product cake solid content addition Bone dry pulp 3% Basis weight 46-47g/ m2 obtained The opacity of the paper was measured in accordance with JIS P-8138. The paper was also analyzed using a Kjeldahl nitrogen analyzer, and the filler retention rate was calculated from the N content. The results were as shown in Table 1. In addition,
The opacity of the unfilled paper was 91.0%. Example 2 Production of urea resin initial condensate: A reactor was charged with 811 g (10.0 mol) of 37% formalin, 10 g (0.103 mol) of sulfamic acid, 13 g of 30% sodium hydroxide, and 27 g of 28% aqueous ammonia, and the pH was 8.5. 300g (5.0mol) of urea under stirring
was added and the temperature was raised to 85°C. When the condensation reaction was carried out at this temperature for 100 minutes, the pH dropped to 4.2 and a cloudy point of 10°C appeared. At this point, a 10% aqueous sodium hydroxide solution was added dropwise to adjust the pH to 5.2, and the condensation reaction was continued for 30 minutes at the same temperature while measuring the viscosity. During this time, the cloudy point disappeared. Next, 10% aqueous sodium hydroxide solution was added dropwise to neutralize the pH to 7.2.
Cooled to room temperature. This urea resin initial condensate has a viscosity of 210 cps/25
℃, and the nonvolatile content was 46.3%. In addition, Example 1
The results of the same chemical analysis were as shown in Table 1. Coagulation and production of product cake: Using the urea resin initial condensate produced as above, the water ratio was increased to 3 times, and a 10% mixed aqueous solution containing 1 part of sulfamic acid and 1 part of ammonium sulfamate as the acidic substance was added. The pH of the coagulation system is
2.5, and after stopping stirring, transfer to a constant temperature water bath at 45℃.
Crosslinked polymer particles were produced in accordance with the method of Example 1 except that the slurry was allowed to stand for a period of time to solidify, and an aqueous sodium hydroxide solution was used to neutralize the slurry. The resulting product cake had a solid content of urea resin crosslinked polymer particles of 15.8%, and the yield was 68.8%. In addition, the results of measuring the primary particle size, secondary particle size, BET specific surface area, and methylol formaldehyde content are shown in Table 1. Paper making test: Using this crosslinked polymer as a filler, paper was made in the same manner as in Example 1, and the opacity of the paper and the filler retention rate were examined in the same manner, and the results were as shown in Table 1. . Example 3 Production of urea resin initial condensate: In a reactor, 973 g (12.0 mol) of 37% formalin, 20 g (0.175 mol) of ammonium sulfamate, 30%
Add 21g of % sodium hydroxide aqueous solution and 28g of 28% ammonia water, adjust the pH to 9.1, and add urea while stirring.
300 g (5.0 mol) was added and the temperature was raised to 85°C. When the condensation reaction was carried out at the same temperature for 90 minutes, the pH dropped to 7.2 and became constant, so a 10% aqueous formic acid solution was added dropwise to lower the pH to 6.4. Continue at the same temperature
When the condensation reaction was carried out for 50 minutes, the pH dropped to 6.2 and became constant, so 10% formic acid aqueous solution was added.
When the pH was adjusted to 5.4 and the condensation reaction was carried out at the same temperature for 80 minutes, the pH dropped to 4.2, so a 10% aqueous sodium carbonate solution was added dropwise to adjust the pH to 5.2. Continue to perform a condensation reaction for 30 minutes while measuring the viscosity at the same temperature, and then adjust the pH to 7.8 with a 10% aqueous sodium carbonate solution.
and cooled to room temperature. This urea resin initial condensate has a viscosity of 75 cps/25℃,
The nonvolatile content was 41.3%, and the results of chemical analysis similar to those in Example 1 were as shown in Table 1. Coagulation and production of product cake: Using the above urea resin initial condensate, double the water ratio, use sulfamic acid as the acidic substance to adjust the pH of the coagulation system to 0.8, and leave it at 60°C for 4 hours. Using sodium hydroxide aqueous solution to neutralize the slurry,
Other than that, crosslinked polymer particles were produced according to the method of Example 1. The resulting product cake had a crosslinked polymer particle solid content of 14.2% and a yield of 73.5%. Also,
The primary particle size, secondary particle size, BET specific surface area, and methylol formaldehyde content were as shown in Table 1. Paper making test: Using this product cake as a filler, paper was made in the same manner as in Example 1, and the opacity of the paper and the retention rate of the filler were examined. The results are shown in Table 1. Comparative Example 1 This example is an example of a conventional method. Production of urea resin initial condensate: 396 g (4.9 mol) of 37% formalin and water in a reactor.
Add 420 g of sodium carboxymethyl cellulose and 7 g of sodium carboxymethyl cellulose salt, dissolve uniformly with stirring, add 20% aqueous sodium hydroxide solution to adjust the pH to 8.7, and dissolve urea 177
g (3.0 mol) and then heated to 70℃ for 30 minutes.
The temperature was raised to . At the same temperature, a 20% aqueous sodium hydroxide solution was added dropwise at appropriate times to maintain the pH between 6.8 and 7.2, and the condensation reaction was carried out for 2 hours, followed by cooling to room temperature. This initial condensate had a viscosity of 50 cps/25°C and a nonvolatile content of 28.0%. Further, this condensate was chemically analyzed in the same manner as in Example 1, and the results were as shown in Table 1. Coagulation and production of product cake: 100 g of the above condensate in a plastic volume of 500 ml.
Add 144g of 2.7% sulfuric acid while stirring,
It was left standing at ℃ for 30 minutes. Next, 40 g of water was added and stirred at room temperature to form a slurry. After stirring for 2 hours, 25 g of 20% urea solution was added and stirred for 20 minutes. The pH of this slurry was 0.8. Then,
A 30% aqueous sodium hydroxide solution was added to this slurry to neutralize it to pH 7.8, followed by deagglomeration using an attritor containing alumina balls as a media, and passing through a glass filter to obtain a product cake. This cake had a solids content of urea resin crosslinked polymer particles of 20.2% and a yield of 81%. Further, the primary particle size, secondary particle size, BET specific surface area, and methylol formaldehyde content were examined in the same manner as in Example 1, and the results were as shown in Table 1. Paper making test: Using the crosslinked polymer particles as a filler, paper was made in the same manner as in Example 1, and the opacity of the paper and the retention rate of the filler were examined. The results are shown in Table 1. Comparative Example 2 Production of urea resin initial condensate: Add 4 g (0.04 mol) of sulfamic acid and heat at 10°C.
An initial condensate was produced in the same manner as in Example 2, except that when a cloudy point appeared, a 10% aqueous sodium hydroxide solution was added dropwise to neutralize the pH to 7.2. The obtained initial condensate had a viscosity of 32 cps/25°C and a nonvolatile content of 45.8%, and the chemical analysis results were as shown in Table 1. Coagulation and production of product cake: The product cake had a solids content of 28.3% and a yield of 55.5%. In addition, the primary particle size, secondary particle size, BET specific surface area, and chemical analysis results were as shown in Table 1. Paper making test: Using this product cake as a filler, Example 1
Paper was made in the same manner as in , and the opacity and filler yield of the paper obtained were examined, and the results are shown in Table 1. Comparative Example 3 Coagulation and production of product cake: Using the aqueous solution of the initial condensate obtained in the manufacturing process of the urea resin initial condensate of Example 1,
The crosslinking reaction was carried out while continuously stirring for 1 hour without stopping the stirring of the mixer, and then the stirring was stopped and the mixture was allowed to stand at 30°C for 11 hours, otherwise the crosslinked polymer particles were produced in the same manner as in Example 1. did. The resulting cake had a solid content of 25.3% and a yield of 58.8%. The primary particle size, secondary particle size, BET specific surface area, and chemical analysis results are as shown in Table 1 below. Paper making test: Using this product cake as a filler, Example 1
Paper was made in the same manner as in , and the opacity and filler yield of the paper obtained were examined, and the results are shown in Table 1.

【表】【table】

【表】【table】

【表】【table】

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 尿素、ホルムアルデヒド、並びにスルフアミ
ン酸及び/又はスルフアミン酸アンモニウムの混
合水溶液をアルカリ性の条件下で縮合反応させ、
次いで酸性条件下で縮合反応させて尿素に結合し
たメチレン態ホルムアルデヒド含量が尿素に結合
した全ホルムアルデヒド含量に対して50%以上の
水可溶性尿素樹脂初期縮合物とし、得られた水可
溶性尿素樹脂初期縮合物の水溶液に酸を加えて酸
性条件下で静置して同樹脂初期縮合物を凝固させ
ることを特徴とする尿素樹脂架橋ポリマー粒子の
製造法。 2 尿素とホルムアルデヒドの反応モル比が、尿
素1に対してホルムアルデヒドが1.6〜2.6である
特許請求の範囲第1項記載の製造法。 3 凝固工程で用いる尿素樹脂初期縮合物水溶液
における樹脂不揮発分に対する水の重量倍率が
1.5〜5.5倍の範囲内にある特許請求の範囲第1
項、又は第2項記載の製造法。 4 凝固工程において静置する尿素樹脂初期縮合
物水溶液のPHが、0.5〜3.0である特許請求の範囲
第1項、第2項、又は第3項記載の製造法。
[Claims] 1 A condensation reaction of a mixed aqueous solution of urea, formaldehyde, and sulfamic acid and/or ammonium sulfamate under alkaline conditions,
Next, a condensation reaction is performed under acidic conditions to obtain a water-soluble urea resin initial condensate in which the content of methylene formaldehyde bonded to urea is 50% or more of the total formaldehyde content bonded to urea, and the resulting water-soluble urea resin initial condensation product is 1. A method for producing crosslinked urea resin polymer particles, which comprises adding an acid to an aqueous solution of the product and leaving it to stand under acidic conditions to solidify the initial condensate of the resin. 2. The production method according to claim 1, wherein the reaction molar ratio of urea and formaldehyde is 1.6 to 2.6 formaldehyde to 1 urea. 3 The weight ratio of water to resin nonvolatile content in the urea resin initial condensate aqueous solution used in the coagulation process is
Claim 1 within the range of 1.5 to 5.5 times
or the manufacturing method described in paragraph 2. 4. The manufacturing method according to claim 1, 2, or 3, wherein the urea resin initial condensate aqueous solution left to stand in the coagulation step has a pH of 0.5 to 3.0.
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