JP3618396B2 - ポリビニルアルコール系重合体粒子を含む無機質板用バインダー、無機質成形物およびモルタル用改質剤 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明はポリビニルアルコール系重合体粒子に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、一般にポリビニルアルコール系重合体(以下PVAと略する)としては平均粒径200〜1000μmのPVAが工業的に生産されている。PVAは造膜性および強度に優れていることから、紙用コーティング剤(クリアーコーティング剤,顔料コーティング剤)および紙用内添剤などの紙用改質剤;紙,木材および無機物などの接着剤;経糸糊剤;およびセメントなど無機質成形物やモルタル用改質剤など各種用途に幅広く使用されている。
【0003】
通常PVAは水溶液の形態で使用されるが、高剪断速度での塗工においては粘度上昇,塗膜のスジ状化および塗工液の飛散などの問題が生じることから小粒径のPVAを用いた水性スラリーの検討が行われてきた。一方、セメントのような無機質成形物の製造方法に代表される抄造方法においては水性スラリー中のPVA粒子からPVAが液相部へ溶出し、成形物中への歩留まりが悪くなったり、排水へPVAが流出するなどの問題が生じるという問題があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、実質的に冷水(または温水)に不溶であって、溶出率が極めて少なく、且つ熱水に対して速やかに溶解するPVA系重合体粒子を含む無機質板用バインダー、無機質成形物およびモルタル用改質剤を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために鋭意検討をした結果、粒子化の前または後に110℃以上、300℃以下の温度で熱処理して得られる、鹸化度が88〜100モル%、重合度が500〜20000のポリビニルアルコール系重合体からなり、粒子径がJIS標準ふるいで32メッシュパス、350メッシュオンであり、且つ40℃の水に対する溶出率が2%以下、70℃の水に対する溶出率が80%以上であるポリビニルアルコール系重合体粒子を 含む無機質板用バインダー、無機質成形物およびモルタル用改質剤を見いだし、本発明を完成させるに至った。
【0006】
以下、本発明を詳細に説明する。本発明に用いられるPVA粒子の原料に使用されるPVAは、一般的には、ポリビニルエステルの加水分解あるいはアルコリシスによって製造される。ポリビニルエステルとしては、ビニルエステルの単独重合体、2種以上のビニルエステルの共重合体およびビニルエステルと他のエチレン性不飽和単量体との共重合体が含まれる。ここで、ビニルエステルとしては、ギ酸ビニル,酢酸ビニル,プロピオン酸ビニル,バーサティック酸ビニル,ピバリン酸ビニル等が使用できるが、その中でも工業的には安価な酢酸ビニルが一般的に用いられる。本発明に用いられるPVAは、他の単量体と共重合を行ってもよく、また連鎖移動剤を使用してポリマー末端を修飾したものも使用できる。ビニルエステルと共重合可能なエチレン性不飽和単量体としては、ビニルエステルと共重合可能なものであれば特に制限はなく、α−オレフィン,ハロゲン含有単量体,カルボン酸含有単量体,(メタ)アクリル酸エステル,ビニルエーテル,スルホン酸基含有単量体,アミド基含有単量体,アミノ基含有単量体,第4級アンモニウム塩基含有単量体,シリル基含有単量体,水酸基含有単量体,アセチル基含有単量体等が挙げられる。
【0007】
本発明に用いられるPVA粒子において、PVAの重合度の好適な範囲は500〜20000であり、これより低いと冷水での溶出が多くなり、これより高いと熱水での溶解性が悪くなる等の問題が生じる。重合度のより好適な範囲は1000〜18000であり、1500〜8000が最も好ましい。
本発明に用いられるPVA粒子において、PVAの鹸化度の好適な範囲は88〜100モル%であり、95〜100モル%が最も好ましい。88モル%より低いと冷水で溶出が多くなったり、熱水に不溶になる等の問題が生じる。
【0008】
本発明に用いられるPVA粒子の形状は、粒子径がJIS標準ふるいで32メッシュパスであること、すなわち、最大粒径がJIS標準ふるい32メッシュパス(500μm以下)であることが必要である。32メッシュより大きい粗粒の場合には、熱水での溶解性が悪くなったり、成形物に添加した場合に成形物に欠陥を生じ、強度の低下や外観が悪化する等の悪影響を及ぼしたり、PVAを添加することによるバインダー効果や改質効果が充分に発現しないなどの問題が生じ好ましくない。最大粒径は、60メッシュパス(250μm以下)が最も好ましい。
また、粒径が極めて小さくなると低温(冷水または温水)での溶出が多くなる等の問題が生じ、あまり好ましくないことから、最小粒径は350メッシュオン(44μm以上)であることが必要であり、200メッシュオン(75μm以上)がより好ましく、140メッシュオン(106μm以上)が最も好ましい。
【0009】
上記の粒子径に調節する方法には制限はなく、例えば、乾式粉砕,湿式粉砕,ジェットミル等を用いて機械的に粉砕する方法やPVA水溶液をスプレードライすることによって得る方法、PVA溶液を非溶媒に添加してPVAを沈殿する方法等が挙げられる。これらの中でも乾式粉砕や湿式粉砕のような機械的粉砕方法がプロセスの簡便さの点で好んで用いられている。
【0010】
本発明に用いられるPVA粒子は、粒子化の前または後に、110℃以上、300℃以下の温度で熱処理して得られる。熱処理温度は該粒子の冷水(温水)での溶出や熱水での溶解性に極めて重要であり、熱処理温度が110℃より低いと冷水(温水)での溶出が多くなることから、熱処理温度は120℃以上が好ましく、140℃以上がより好ましい。熱処理温度の上限は300℃以下であり、熱水での溶解性やPVAの分解・熱劣化および粒子化されたPVAの熱処理時の融着を考えると230℃以下がより好ましい。熱処理の方法には制限はなく、ロータリーキルンのような撹拌下で行ってもよいし、静置下で行ってもよい。また、PVA粒子を非溶媒に分散させた状態で熱処理してもよい。
【0011】
本発明に用いられるPVA粒子の特徴は、比較的低温の水に分散させた時にPVAの溶出が極めて少なく、且つ熱水での溶解性が良好なことにある。
低温での溶出率は40℃の水に分散させた時、2%以下であることが必要であり、好ましくは1.5%以下であり、更に好ましくは1%以下、最も好ましくは0.8%以下である。
熱水での溶解性については、70℃の水に80%以上溶解することが必要であり、90%以上溶解することが最も好ましい。
低温での溶出率が2%より大の場合は、該PVA粒子を含む水性スラリーを抄造方法などによって成形する際の歩留まりの低下や濾液中にPVAが混入することによって排水処理が必要になる等の問題が生じる。また70℃における溶解率が80%未満になるとPVAを添加することによるバインダー効果や改質効果が低下し、好ましくない。
ここで、溶出率とは下記の数1で導き出されるものであり、水相に溶出あるいは溶解したPVAの割合をいう。
【0012】
【数1】
【0013】
本発明においては、本発明の特徴を損なわない範囲で、酸化防止剤,紫外線吸収剤,滑剤,着色剤,熱安定剤,可塑剤,防腐剤,防かび剤,PVAの凝集剤やゲル化剤,無機塩類あるいは他の高分子化合物を加えて使用してもよい。
【0014】
本発明に用いられるPVA粒子は、実質的に冷水(または温水)に不溶であって、溶出率が極めて少なく、且つ熱水に対して速やかに溶解するPVA系重合体粒子であって、無機質板用バインダー、セメントなど無機質成形物およびモルタル用改質剤などに有用である。
【0015】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は実施例によりなんら制限されるものではない。尚、以下で「部」,「%」は特に断りのない限り「重量部」,「重量%」である。実施例に示す物性値は以下の方法により測定した。[低温溶出率]
40℃の水400gにPVAの濃度が2%となるように分散させ、30分間撹拌した後、ガラス繊維濾紙(アドバンテックGA−100)を使用し吸引濾過した濾液のPVA濃度を測定することにより、上記の数1で現されるPVAの溶出率を計算した。
[熱水溶解率]
水温が70℃であること以外は上記の低温溶出率の測定方法と同じ方法により、PVA濃度を測定することにより、上記の数1で現されるPVAの溶出率を計算し、それを熱水溶解率とした。
[粒子径]
JIS標準ふるいで1時間振盪し、目的とする最大粒径と最小粒径の範囲のPVA粒子を得た。
【0016】
実施例1
平均重合度1750,鹸化度99.7モル%のポリビニルアルコールを粉砕し、JIS標準ふるいで42メッシュパス〜200メッシュオンのPVA粒子を分級し、140℃で2時間熱処理した。このPVA粒子の低温溶出率と熱水溶解率を表1に示す。
【0017】
実施例2
熱処理が120℃,24時間であること以外は実施例1と同じ方法でPVA粒子を得た。このPVA粒子の低温溶出率と熱水溶解率を表1に示す。
【0018】
実施例3
粒径がJIS標準ふるいで60メッシュパス〜100メッシュオンであること以外は実施例1と同じ方法でPVA粒子を得た。このPVA粒子の低温溶出率と熱水溶解率を表1に示す。
【0019】
実施例4
平均重合度4100,鹸化度99.8モル%のPVAを用い、粒径がJIS標準ふるいで32メッシュパス〜350メッシュオンのPVAを得、これを140℃で2時間熱処理し、PVA粒子を得た。このPVA粒子の低温溶出率と熱水溶解率を表1に示す。
【0020】
比較例1
実施例1と同じPVAから、最大粒径がJIS標準ふるいで16メッシュオンであり、350メッシュより小さい粒子を10%含有するPVAを熱処理することなく、PVA粒子を得た。このPVA粒子の低温溶出率と熱水溶解率を表1に示す。
【0021】
比較例2
実施例1と同じPVAを粉砕し、最大粒径がJIS標準ふるいで32メッシュオンであり、350メッシュより小さい粒子を18%含有するPVAを得、これを100℃で24時間熱処理し、PVA粒子を得た。このPVA粒子の低温溶出率と熱水溶解率を表1に示す。
【0022】
比較例3
実施例1と同じPVAを粉砕し、粒径がJIS標準ふるいで16メッシュパス〜42メッシュオンのPVAを得、これを100℃で24時間熱処理し、PVA粒子を得た。このPVA粒子の低温溶出率と熱水溶解率を表1に示す。
【0023】
比較例4
平均重合度500,鹸化度99.8モル%のPVAを用い、粒径がJIS標準ふるいで16メッシュパス〜200メッシュオンのPVA粒子を得た。このPVA粒子の低温溶出率と熱水溶解率を表1に示す。
【0024】
【表1】
【0025】
【発明の効果】
本発明に用いられるPVA粒子は、実質的に冷水(または温水)に不溶であって、溶出率が極めて少ないことから、水性分散液の粘度が低く取り扱いが用意であり、且つ熱水に対して速やかに溶解する。したがって、本発明に用いられるPVA系重合体粒子は、無機質板の抄造時にバインダーとして添加する場合に成形物中への歩留まり率が高いことから、無機質板用バインダー、セメントなど無機質成形物およびモルタル用改質剤などに有用である。
Claims (3)
- 粒子化の前または後に110℃以上、300℃以下の温度で熱処理して得られる、鹸化度が88〜100モル%、重合度が500〜20000のポリビニルアルコール系重合体からなり、粒子径がJIS標準ふるいで32メッシュパス、350メッシュオンであり、且つ40℃の水に対する溶出率が2%以下、70℃の水に対する溶出率が80%以上であるポリビニルアルコール系重合体粒子を含む無機質板用バインダー。
- 粒子化の前または後に110℃以上、300℃以下の温度で熱処理して得られる、鹸化度が88〜100モル%、重合度が500〜20000のポリビニルアルコール系重合体からなり、粒子径がJIS標準ふるいで32メッシュパス、350メッシュオンであり、且つ40℃の水に対する溶出率が2%以下、70℃の水に対する溶出率が80%以上であるポリビニルアルコール系重合体粒子を含む無機質成形物。
- 粒子化の前または後に110℃以上、300℃以下の温度で熱処理して得られる、鹸化度が88〜100モル%、重合度が500〜20000のポリビニルアルコール系重合体からなり、粒子径がJIS標準ふるいで32メッシュパス、350メッシュオンであり、且つ40℃の水に対する溶出率が2%以下、70℃の水に対する溶出率が80%以上であるポリビニルアルコール系重合体粒子を含むモルタル用改質剤。
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