JPH061853A - ポリビニルアルコール水溶液を得る方法及びポリビニルアセタール樹脂の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ポリビニルアルコールを短時間で水に溶解さ
せてポリビニルアルコール水溶液を得る。また、このポ
リビニルアルコール水溶液を使用して品質の優れたポリ
ビニルアセタール樹脂を能率よく製造する。 【構成】 ポリビニルアルコール粉末と水を、ジャケッ
ト１１に９５℃の熱水が循環する溶解槽１０に入れ、攪
拌しながら６０℃まで加熱昇温してゲル状溶液を形成す
る。次いで、このゲル状溶液を、スチームによる熱交換
機能を有し多数の細長い管からなる溶解管２０に分流さ
せ、各管内を移送させながら８０℃〜９５℃まで加熱昇
温して溶解する。この溶液を合流させて溶解槽１０に戻
し、さらに溶解管２０へと循環させて９５℃に加熱し、
ポリビニルアルコール水溶液を得る。このポリビニルア
ルコール水溶液とブチルアルデヒドを、常法により塩酸
触媒の存在下でアセタール化反応を行い、ポリビニルブ
チラール樹脂を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ポリビニルアルコー
ル水溶液を得る方法、及びこの方法で得られるポリビニ
ルアルコール水溶液を用いてポリビニルアセタール樹脂
を製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】合わせガラス用中間膜をはじめ、塗料、
接着剤、バインダー等には、ポリビニルブチラール等の
ポリビニルアセタール樹脂が使用されている。この種の
ポリビニルアセタール樹脂は、一般に、ポリビニルアル
コール水溶液とブチルアルデヒド等のアルデヒドとを酸
触媒の存在下で反応させて製造される（例えば、特開昭
５６−８２８０６号公報参照）。

【０００３】この場合、ポリビニルアルコール水溶液と
しては、通常、平均重合度が１０００〜２６００、鹸化
度が９５モル％以上のポリビニルアルコールを、水に溶
解した濃度５〜１５重量％の水溶液が用いられる。

【０００４】ポリビニルアルコール水溶液を得る方法と
しては、攪拌機を有する槽内に適量の水とポリビニルア
ルコール粉末とを投入して混合し、槽に付設されたジャ
ケットに熱媒を通して、上記混合液を常温から９５℃程
度にまで昇温して加熱し攪拌して溶解する方法が、広く
採用されている。

【０００５】また、水とビニルアルコールとの混合液を
熱交換機能を有する管内を循環させながら、常温から９
５℃程度にまで昇温して加熱して溶解する方法も行われ
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このような従来のビニ
ルアルコール水溶液を得る方法において、前者の槽内で
攪拌して溶解する方法では、加熱に長時間を要する。そ
の理由は、混合液が常温から約６０℃（比較的低温）に
加熱される段階で、ポリビニルアルコールがゲル状の溶
液となって粘度が高くなり、そのため、その後に約６０
℃から９５℃程度（比較的高温）に加熱される段階で、
熱伝達が著しく悪くなるからである。

【０００７】また、後者の管内を循環させて溶解する方
法では、比較的低温（常温から約６０℃）に加熱される
際に、ポリビニルアルコールに含まれている溶解性の悪
い未溶解物が管内のデッドスペース等に付着し滞留して
いき、長い期間にわたり使用していると流路が詰まり、
安定した運転が行われなくなる。特に、混合を充分に行
うために、管内にスタティックミキサーを付設した場合
は、未溶解物の付着及び滞留が多く発生する。

【０００８】この発明は、上記の問題を解決するもの
で、その目的とするところは、ポリビニルアルコールを
短時間で水に溶解させてポリビニルアルコール水溶液を
得る方法、及びこの方法で得られるポリビニルアルコー
ル水溶液を用いて品質の優れたポリビニルアセタール樹
脂を能率よく製造する方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明では、ポリビニルアルコールを水と混合し
この混合液を加熱してポリビニルアルコール水溶液を得
る方法において、上記混合液を槽内で比較的低温（例え
ば、常温から約６０℃）に加熱し攪拌してゲル状溶液を
形成し、次いでこのゲル状溶液を管内を移送させながら
比較的高温（例えば、約６０℃から９５℃程度）に加熱
して溶解させる。

【００１０】また、この発明では、上記の方法で得られ
たポリビニルアルコール水溶液とアルデヒドとを酸触媒
の存在下で反応させてポリビニルアセタール樹脂を製造
するものである。

【００１１】以下、図面を参照しながら、この発明方法
を詳しく説明する。図１は、この発明方法の一例を示す
説明図である。図１において、１０は溶解槽、２０は溶
解管、３０は循環ポンプを示す。

【００１２】溶解槽１０はグラスライニング製で、この
溶解槽１０の中には攪拌機１１が付設されている。溶解
槽１０の外側にはジャケット１２が付設されている。こ
のジャケット１２に、熱媒用の配管１３により熱媒が循
環されるようになされている。

【００１３】なお、溶解槽１０はステンレス製であって
もよい。また、ジャケット１２に替えて溶解槽内に蛇管
を設け、これに熱媒を循環するようにしてもよい。

【００１４】溶解管２０は熱交換機能を有し、図２の
（Ａ）に一部切り欠きの断面図で示すように、筒状の外
套２１と、この外套２１の中に間隔をおいて並設された
多数の細長い移送管２２と、この移送管２２の中に付設
されたスタティックミキサー２３とから構成されてい
る。スタティックミキサー２３は、図２の（Ｂ）に一部
切り欠きの斜視図で示すように、捩りリボン型のエレメ
ントからなる。

【００１５】そして、外套２１と多数の移送管２２との
間の空間２４に、熱媒用の配管２５により熱媒が循環さ
れるようになされている。なお、移送管２２の中にはス
タティックミキサー２３を付設するほうが好ましいが、
なにも付設しなくてもよい。

【００１６】溶解管２０の入口と溶解槽１０の下部と
は、液移送用の配管３１、３２、３３を介して連結さ
れ、その途中に循環ポンプ３０が設けれている。また、
溶解管２０の出口と溶解槽１０の上部とは、液移送用の
配管３４を介して連結されている。

【００１７】そして、溶解槽１０から移送される溶液
は、溶解管２０の入口で多数の移送管２２へ分流され、
溶解管２０の出口で合流するようになされている。な
お、３５は洗浄水用の配管、３６は溶液排出用の配管で
ある。

【００１８】このように構成された溶解装置において、
先ず、溶解槽１０に適量の水とポリビニルアルコールが
投入され攪拌混合される。ポリビニルアルコールとして
は、通常、平均重合度が１０００〜２６００、鹸化度が
９５モル％以上、好ましくは９８モル％以上のポリビニ
ルアルコール粉末が用いられ、一般に、混合液に対して
５〜１５重量％程度の濃度とされる。

【００１９】ジャケット１２には、配管１３により熱水
等の熱媒が循環される。この熱媒により、水とポリビニ
ルアルコール粉末からなるスラリー状の混合液は、溶解
槽内で比較的低温（例えば、常温から約６０℃）に加熱
昇温され、攪拌されてゲル状溶液が形成される。

【００２０】次いで、溶解槽１０のゲル状溶液は、循環
ポンプ３０により、配管３１、３２、３３を経て溶解管
２０へ分流して移送される。溶解管２０の外套２１と多
数の移送管２２との間に、配管２５よりスチーム等の熱
媒が循環される。この熱媒により、ゲル状溶液は溶解管
２０の多数の移送管２２内を移送されながら比較的高温
（例えば、約６０℃から９５℃程度）に加熱昇温され、
ゲル状溶液は溶解される。

【００２１】そして、溶解管２０の移送管２２内を移送
される溶液は、合流したあと溶解槽１０へ戻され所定の
温度に加熱される。この溶解槽１０の溶液中にゲル状溶
液や未溶解物がまだ少し含まれている場合は、この溶液
を溶解槽１０から溶解管２０へと数回循環させて完全に
溶解させる。こうして、ポリビニルアルコール水溶液が
得られる。

【００２２】このようにして得られるポリビニルアルコ
ール水溶液を使用する際には、溶解槽１０から配管３
１、３６を経て外へ所定量を排出させて使用する。。な
お、溶解管２０を長くし、且つこの溶解管での熱交換能
力を大きくすれば、溶解槽１０から溶解管２０への繰り
返し循環は不要である。

【００２３】また、溶解管２０の移送管２２は、多数本
であることが望ましいが、只一本であってもよい。ま
た、水溶液を溶解管２０の配管３４から外へ排出させて
もよい。

【００２４】このような工程を経て得られたポリビニル
アルコール水溶液を使用して、ポリビニルアセタール樹
脂を製造するには、次のような方法で行われる。先ず、
攪拌機付きの反応器を用意する。なお、この反応器に代
えて、上記の溶解槽１０を反応器として使用することも
できる。

【００２５】反応器に上記ポリビニルアルコール水溶液
を入れ、これに塩酸等の酸触媒を加え攪拌しながら所定
の温度に保持し、これにアルデヒドを滴下し攪拌しなが
ら所定の温度に保持してアセタール化反応を行い、ポリ
ビニルアセタールの沈澱を析出させる。

【００２６】その後、所定の温度で熟成し、中和、水
洗、乾燥を行って、ポリビニルアセタール樹脂の粉末を
製造する。このようなポリビニルアセタール樹脂の製造
技術は広く知られている（例えば、特開昭５６−８２８
０６号公報参照）。

【００２７】

【作用】ポリビニルアルコールと水との混合液を槽内で
比較的低温（例えば、常温から約６０℃）に加熱し攪拌
すると、混合液はスラリー状からゲル状に溶解されて粘
度が高くなり、熱伝達が著しく低下する。

【００２８】しかし、槽内で加熱し攪拌する場合は、ポ
リビニルアルコールに含まれている溶解性の悪い未溶解
物が混在していても、これが槽や攪拌機に付着し滞留す
ることはなく、最終時点（約６０℃）では熱履歴により
未溶解物もゲル状に溶解される。

【００２９】そこで、このゲル状溶液を槽から管に移送
し、この管内で比較的高温（例えば、約６０℃から９５
℃程度）に加熱すると、このゲル状溶液には未溶解物が
含まれないので、管内を円滑に流動し管のデッドスペー
ス等に付着し滞留することがない。

【００３０】しかも、管を使用すると、熱伝達面積が広
くなり、熱伝達の低下が小さくなる。なお、乱流が発生
するような条件、或いはスタティックミキサーが有る場
合には、溶液に攪拌作用も生じてゲル状溶液は均一に溶
解される。

【００３１】こうして得られるポリビニルアルコール水
溶液は、ポリビニルアルコールが均一に溶解されてお
り、特に、このようなポリビニルアルコール水溶液を使
用し、ポリビニルアルコールとアルデヒドとを反応させ
ると、アセタール化反応が均一に行われる。

【００３２】

【実施例】以下、この発明の実施例及び比較例を示す。実施例１ （１）溶解装置の説明 この実施例では、図１に示す溶解装置を用いた。容量５
００リットルの攪拌機付きの溶解槽１０を使用した。溶
解管２０の外套２１は内径３００mmで、移送管２２の数
は合計１９本で、各１本の移送管は、内径２２mm、管長
１ｍである。

【００３３】移送管２２内に付設されたスタティックミ
キサー２３は、図２の（Ｂ）に示す形状の捩りリボン型
のエレメントからなる。また、循環ポンプ３０は、三葉
式のロータリーポンプを使用した。

【００３４】（２）ポリビニルアルコールの溶解 （イ）前半の操作 溶解槽１０に、１２℃の水２２７リットルを仕込み、こ
れを攪拌しながら、平均重合度１５００、鹸化度９９モ
ル％のポリビニルアルコール粉末４０ kｇを塊が生じな
いように少しずつ投入してスラリー状に混合分散させ
た。

【００３５】その後、溶解槽１０のジャケット１２に９
８℃の熱水を通して攪拌しながら、スラリー状の混合液
を１２℃から６０℃まで加熱して、濃度１５重量％のゲ
ル状に溶解させた。

【００３６】（ロ）後半の操作 次いで、溶解管２０の空間２４にスチームを通してお
き、配管３１、３２のバルブを開け、溶解槽１０のゲル
状溶液を循環ポンプ３０により溶解管２０に移送しなが
ら、ゲル状液を加熱し溶解した。スチームの温度及び量
は、溶解管２０の出口における溶液の温度が８０℃〜９
５℃になるように調節した。

【００３７】溶解管２０から移送される溶液を溶解槽１
０に戻し、さらに溶解管２０へと循環させ、溶解槽１０
内の溶液の温度が９５℃になった時点で、配管３１のバ
ルブを閉める。その後、配管３５から６０℃の温水１３
３リットルを供給し、この温水を循環ポンプ３０により
溶解管２０から溶解槽１０へと移送して、配管内及び溶
解管２０内に残存する溶液を洗浄し、これを溶解槽１０
へ回収した。こうして得られた溶解槽１０内のポリビニ
ルアルコール水溶液の濃度は、１０重量％であった。

【００３８】（３）溶解方法の評価結果 上記の溶解方法において、前半の操作において、混合液
を１２℃から６０℃まで加熱するに要した時間は３９
分、後半の操作において、溶液を６０℃から９５℃まで
加熱するに要した時間は２６分であった。また、ポリビ
ニルアルコールは均一に溶解されていた。

【００３９】また、後半の操作が終わった後、溶解管２
０を分解して、各移送管２２内及びスタティックミキサ
ー２３への未溶解物等の付着状態を目視により調べたと
ころ、未溶解物等の付着は全く認められなかった。

【００４０】実施例２ 実施例１において、溶解管２０のスタティックミキサー
２３のみを取り外した。それ以外は実施例１と同様に行
った。この場合、前半の操作において、混合液を１２℃
から６０℃まで加熱するに要した時間は３９分、後半の
操作において、溶液を６０℃から９５℃まで加熱するに
要した時間は１４２分であった。

【００４１】また、ポリビニルアルコールは均一に溶解
されていた。また、各移送管２２内への未溶解物等の付
着は全く認められなかった。

【００４２】実施例３ 実施例１で得られた濃度１０重量％のポリビニルアルコ
ール水溶液９８０ｇを使用し、これを攪拌器付きの反応
容器に入れ、これに濃塩酸５７ｇを加え攪拌しながら１
５℃に保持し、これにｎ−ブチルアルデヒド５６ｇを１
５分間で滴下してポリビニルアセタールの沈澱を析出さ
せた。

【００４３】これを昇温して６０℃で４時間熟成し、そ
の後、降温し重曹で中和し、水洗、乾燥を行って、白色
粉末状のポリビニルアセタール樹脂を製造した。この樹
脂のアセタール化度は６４．５モル％であった。

【００４４】上記樹脂１ｇを、エタノール１５ccとブタ
ノール１０ccとの混合溶剤に溶解し鏡面上の流延した
後、真空乾燥機で６０℃で３時間乾燥して、ポリビニル
アセタール樹脂フィルムを作成した。このフィルムは、
透明性に優れ、ゲル状物等はなく均質であった。

【００４５】比較例１ 実施例１において、溶解管２０及び循環ポンプ３０を使
用ぜず、溶解槽１０のジャケット１２のみで加熱して溶
解を行った。溶解槽１０に、１２℃の水２２７リットル
を仕込み、これを攪拌しながら、平均重合度１５００、
鹸化度９９モル％のポリビニルアルコール粉末４０ kｇ
を塊が生じないように少しずつ投入してスラリー状に分
散させる。

【００４６】その後、溶解槽１０のジャケット１２に９
８℃の熱水を通して攪拌しながら、１２℃から６０℃ま
で加熱してゲル状に溶解させ、引き続き６０℃から９５
℃まで加熱して、濃度１５重量％のポリビニルアルコー
ル水溶液を得た。。

【００４７】この場合、１２℃から６０℃までの加熱に
３９分を要し、引き続く６０℃から９５℃までの加熱に
１７０分を要し、後半の加熱時間が実施例１及び２に較
べて長くなった。比較例２ 実施例１において、溶解槽１０で加熱を開始すると同時
に、混合液を循環ポンプ３０により溶解管２０に移送
し、これを循環させて１２℃から９５℃に加熱して溶解
を行った。それ以外は実施例１と同様に行った。

【００４８】この場合、１２℃から６０℃までの加熱に
１０．５分を要し、引き続く６０℃から９５℃までの加
熱に２９分を要し、加熱時間は全体として実施例１及び
２に較べて短くなった。

【００４９】しかし、各移送管２２内及びスタティック
ミキサー２３には、未溶解物等の付着が認められた。

【００５０】

【発明の効果】上述の通り、この発明は、ポリビニルア
ルコールを水と混合しこの混合液を加熱してポリビニル
アルコール水溶液を得る方法において、上記混合液を槽
内で比較的低温に加熱し攪拌してゲル状溶液を形成し、
次いでこのゲル状溶液を管内を移送させながら比較的高
温に加熱して溶解させるものであり、これにより、ポリ
ビニルアルコールを短時間で水に溶解させてポリビニル
アルコール水溶液を得ることができる。

【００５１】また、上記の方法で得られたポリビニルア
ルコール水溶液とアルデヒドとを酸触媒の存在下で反応
させてポリビニルアセタール樹脂を製造すると、製造能
率が向上し、しかも得られるポリビニルアセタール樹脂
は、均質で品質に優れ、合わせガラス用中間膜をはじ
め、塗料、接着剤、バインダー等の原料樹脂として好適
である。

【００５２】なお、この発明方法で得られたポリビニル
アルコール水溶液は、これをアセタール化することな
く、水溶液の状態で接着剤などに用いることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明方法の一例を示す説明図である。

【図２】（Ａ）は図１における溶解管の一部切欠断面
図、（Ｂ）はスタティックミキサーのエレメントを示す
一部切欠斜視図である。

【符号の説明】

１０ 溶解槽 ２０ 溶解管 ２３ スタティックミキサー ３０ 循環ポンプ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポリビニルアルコールを水と混合しこの
   混合液を加熱してポリビニルアルコール水溶液を得る方
   法において、上記混合液を槽内で比較的低温に加熱し攪
   拌してゲル状溶液を形成し、次いでこのゲル状溶液を管
   内を移送させながら比較的高温に加熱して溶解させるこ
   とを特徴とするポリビニルアルコール水溶液を得る方
   法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の方法で得られたポリビニ
   ルアルコール水溶液とアルデヒドとを酸触媒の存在下で
   反応させることを特徴とするポリビニルアセタール樹脂
   の製造方法。