JPS5829335B2 - ポリビニルアセタ−ル系多孔質体の製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はポリビニルアセクール系多孔質体に係り、さら
に詳細には圧力損失が少なく、煙霧質等にも有効な補集
率を有し、殊に炉材に好適なポリビニルアセクール系多
孔質体の製造法に関する。

従来、生活環境、あるいは生産工程等において健康や製
品品質に害を与える各種の塵埃、煙草の煙ミスト、ヒユ
ーム等のエアロゾル粒子や水中のごみや微生物等の懸濁
粒子の除去に関し種々の研究開発がなされているが、い
まだ十分ではない。

たとえば煙霧質の除去において高性能ｐ紙はかなりすぐ
れた効果を示すが繊維質を主体に構成されているため強
度が小さく、耐水性に乏しく、又繊維質の脱落が起りや
すいという欠点がある。

また、連続気孔よりなる合成樹脂製の炉材たとえばポリ
ウレタンや塩化ビニル等の多孔質体は、組織が粗く、エ
アロゾル粒子には全く効果がない。

又、メンブランフィルタ−と呼ばれる極微小の気孔径の
ものもあるが、圧力損失が大きく、特に空気済過におい
では一般に少量の試験用済過を除き、実用に耐えないの
が現状である。

特公昭４５−２２７９７号公報には多孔質体からなる炉
材が提案されている。

この炉材は煙霧質等に対して有効な捕集率を有するがそ
の充填率は１０〜１３％であって圧力損失が大きいため
濾過器に適用する場合は、炉材を折り込んで表面積を増
大し流体の炉材通過速度を下げるか或いは炉材の厚みを
減少させる方法で濾過器としての圧力損失を下げて用い
られている。

しかし、前者の方法では炉材の使用量が多くなって、濾
過器が高価となり、後者の方法では、炉材の強度低下や
ピンホール等の炉材の欠陥が出やすくなり、濾過器の信
頼性が低下する。

本発明者らは上述の間頂点に鑑み鋭意研究を続けた結果
本発明を完成したものであって、その目的とするところ
は圧力損失が小さく、かつ煙霧質等に対し、すぐれた捕
集率を有するポリビニルアセクール系多孔質体の製造法
を提供するにある。

上述の目的はポリビニルアルコール（以下ＰＶＡと略記
する）水溶液を気孔生成剤の存在下でアセクール化して
ポリビニルアセクール（以下ＰＶＡｔと略記する）系多
孔質体を製造するに際し、ポリビニルアルコールに対し
てチタン酸カリウム繊維を５〜２００重量％添加懸濁せ
しめ、アセタール化反応を行うことにより達成される。

本発明の最も特長とするところは、ＰＶＡ水溶液をアル
デヒドと酸の作用によりアセタール化する際に、該反応
系にチタン酸カリウム繊維を分散懸濁下に存在せしめ、
アセクール化反応を行うことにより生成するＰＶＡｔ系
多孔質体のアセタール化反応や乾燥工程中の体積収縮を
防止し、該多孔質体の充填率を減少させるところにある
。

本発明に用いるチタン酸カリウム繊維としては種々のも
のが適用可能であるが、下記式で示されるチタン酸カリ
ウム繊維又は水利チタン酸カリウム繊維であって繊維径
０．１〜０．５μ、繊維長５〜１００μのものが好適で
ある。

Ｋ２Ｏ−ｎＴｉ０２（ｎは４〜８） ＰＶＡに対する添加法はＰＶＡ水溶液に添加分散させて
もよいし、ＰＶＡを水に溶解させる際にＰＶＡ粉末と一
緒に水に分散し添加してもよい。

添加量はＰＶＡに対して５〜２００重量％の範囲であり
、好ましくは１０〜１５０重量％の範囲である。

５重量％未満では、得られるＰＶＡｔ系多孔質体の気孔
率が無添加のものと変りなく、２００重量％を超えると
多孔質体の気孔率が減少し、強靭性が失われる。

本発明に使用するチタン酸カリウム繊維の添加効果は上
述の通りであるが、その他に補強作用があり、多孔質体
の気孔率が増大するにもかかわらず、多孔質体の強度が
低下しない利点がある。

本発明に用いるＰＶＡは一般に酢酸ビニルを鹸化して得
られるものであって、その重合度、鹸化度、分岐、他モ
ノマーとの共重合など、特に制限なく、また単独でも２
種類以上混合しても使用され得るが重合度５００〜３０
００、鹸化度８０モル以上のものが好適である。

本発明に係るＰＶＡｔ系多孔質体の製造におけるＰＶＡ
反応液の濃度は３〜１０重量％が好適である。

通常ＰＶＡの濃度は５重量％以上でなければ多孔質体を
製造できないが、本発明においては５重量％未満、３重
量％前後でもその製造が可能である。

これもチタン酸カリウム繊維を使用することによって可
能となったものであり、本発明の特長の１である。

反応液よりＰＶＡｔ系多孔質体を得るまでの全工程で該
多孔質体が反応液の体積に対して収縮しないと仮定する
と、該多孔質体の充填率は反応液中のＰＶＡ濃度によっ
て決まることになる。

即ち充填率の小さいＰＶＡｔ系多孔質体を得るには反応
液のＰＶＡ濃度を小さくすればよいということであるが
実際には反応液のＰＶＡ濃度が小さいほど該多孔質体の
体積収縮は大きく、公知のＰＶＡｔ系多孔質体の製造方
法で得られる該多孔質体の充填率は１０％以上である。

しかし本発明の方法では前述のようにチタン酸カリウム
繊維の添加によって充填率３〜９％のＰＶＡｔ系多孔質
体を得ることができる。

また、本発明に使用する酸は触媒として作用するもので
あって通常アセクール化反応に用いられる触媒は倒れも
使用し得るが、例えば硫酸、塩酸、燐酸、トリクロル酢
酸等が挙げられる。

アルデヒドとしては例えばホルムアルデヒド、アセトア
ルデヒド、ブチルアルデヒド、ノニルアルデヒド、ベン
ズアルデヒド、アクロレイン、グ」オキサール等の脂肪
族、芳香族、環状或いはジアルデヒド類等が挙げられそ
の何れでも適用可能であるが、通常ホルムアルデヒドを
多用し時に応じてノニル又はベンズアルデヒドが使用さ
れる。

本発明に用いる気孔形成剤としては各種の澱粉又はその
曜膨化物、デキストリン等の澱粉変性物それらの粒状化
物のような酸可溶化物及びそれらトポリビニルアルコー
ル、カルボキシ、メチルセルロース、アルギン酸ソーダ
、グルテン、カゼイン、合成樹脂水性エマルジョン等と
の混合粒状物等公知のものから適宜選択して使用すれば
よい。

又ポリエチレングライコールのモノエーテル及びモノエ
ステル、高級アルコールの硫酸エステル、ソーダ塩、ア
ルキルアリルスルフオン酸ソーダ等の界面活性剤でＰＶ
Ａ溶液の表面張力を低下し、起泡性を有するもの及び木
粉、アスベスト粉、硅酸ソーダ等ＰＶＡ溶液の粘度を上
昇させるものがある。

アセクール化反応条件としては、反応液を４０〜９０℃
、好ましくは５０°Ｃ〜７０℃に加熱して、５時間〜４
０時間アセクール化反応を行う。

反応終了後得られたＰＶＡｔ系多孔質体を充分水洗し乾
燥して必要に応じて切断して各種の形状をした炉材が得
られる。

このものは充填率が３〜９％の連続気孔特性を有し、こ
のままでも良いが本発明においては耐薬品性あるいは耐
熱性を向上せしめること、その他の目的で、フェノール
樹脂、尿素ホルマリン樹脂、メラミン−ホルマリン樹脂
等の初期縮合体あるいはエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂
を多孔質体に対して１０〜６０重量％程度施与し、必要
に応じて予備乾燥した後、加熱乃至硬化剤硬化を行なっ
たりあるいは、又再度ｒルデヒドと酸の混液を施与して
更に高度のアセタール化を行うこともできる。

以下実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。

尚以下の実施例に記載する気孔率、圧力損失、捕集率は
下記の方法にて測定又は算出したものである。

（１）充填率（％） 空気比較式比重計で、多孔質体の真の体積（ｖ）を求め
これと多孔質体の外形寸法より求めた見掛体積Ｍより下
記式で求めた。

ここで Ｖ：多孔質体の見掛体積 Ｖ：多孔質体の真の体積 （２）圧力損失（７ｎ７ＩＬＨ２０） 多孔質体を切断して厚さ１ｍｒｎの炉材を作成し空気を
１７７１／ｓｅｃで通過させた時の圧力損失（ｍ１１Ｌ
Ｈ２０） （３）捕集率（％） 圧力損失を測定した炉材（厚さ１ ｍｍ ）で実験室内
の大気塵を含む空気を炉材通過風速５ＣｒｆＬ／ｓｅｃ
で済過し炉材の上流側と下流側の光散乱相当径で０．３
〜０．５μの大気塵粒子の個数濃度をそれぞれＪＩＳＢ
−９９２１に記載の光散乱式自動粒子計数器で測定し下
記式によって算出した。

ここで、Ｃ１：Ｆ材上流側の個数濃度（個／ｆｔ３）Ｃ
２：Ｐ材下流側の個数濃度（個／ｆｔ３）実施例 １ 反応容器に重合度１４００．鹸化度９９％のＰＶＡの７
％溶液７００重量部をとりこれにチタン酸カリウム繊維
（大塚化学薬品■製テイスモＤ型）をＰＶＡに対して３
０重量％添加分散した。

次に気孔生成剤として澱粉２０重量部を６０重量部の水
に分散した後、ＰＶＡ溶液に添加し引き続いて溶液を６
０〜７０℃に加熱して澱粉を膨潤糊化せしめた。

この反応原液に３７％ホルマリン１１０重量部と５０％
硫酸１６０重量部の混合液を添加し均一に混合して略１
０７０重量部の反応液を調製した。

これを５０〜６０℃の反応槽に入れ１５時間アセタール
［ヒ反応を行いチタン酸カリウム繊維添加のＰＶＡｔ系
多孔質体を得た。

この多孔質体を水洗し乾燥して厚さ１ｍｒｔｔに切断し
、炉材を得た。

又、同様の方法でチタン酸カリウム繊維無添加、３重量
％、５重量％、１０重量％、８０重量％、２２０重量％
添加のＰＶＡｔ系多孔質体よりなる炉材を得た。

これらの炉材の充填率、圧力損失、捕集率等を第１表に
示す。

チタン酸カリウム繊維を添加しない以外は同様の方法で
製造し、１５０ ｍｍＨ２０の圧力損失を与えるＰＶＡ
ｔ系多孔質体よりなる炉材の性能を煮８として第１表に
併せ記載した。

上表より次のことが明らかである。

チタン酸カリウム繊維の添加によって炉材の充填率は減
少するが、添加量が５重量％未満では効果がなく無添加
と変らない。

２００重量％以上の添加では反応原液中の固形分濃度の
上昇により得られる炉材の充填率は１０％と無添加と同
じになる。

チタン酸カリウム繊維添加による充填率の減少効果は添
加量が５〜２００重量％の範囲で起っていることがわか
る。

充填率の減少によって、炉材の圧力損失は減少し、同じ
程度のモカ損失であっても、Ａ３と１６．１の比較及び
Ａ５とＡ８との比較より明らかなように、チタンカリウ
ム繊維添加による炉材は捕集率が大きいことがわかる。

特に厘４はＡ８との比較から同じ捕集率を略１／２の圧
力損失で実現していることがわかる。

又炉材の引張強さを記載したがＡ７を除き充填卦ネ率に
かかわりなく略一定であり、無添加と変りない事がわか
る。

実施例 ２ 反応容器に重合度１４００、ケン化度８８％のＰＶＡの
８％溶液８００重量部をとり、これにチタン酸カリウム
繊維（大塊化学薬品■製テイスモＬ型）をＰＶＡに対し
て３０重量％添加し均一に分散した。

この液に気孔生成剤としてアスベスト粉を１０重量部添
加し均一に混合した。

この反応原液に３７％ホルマリン１００重量部と、５０
％硫酸１５０重量部の混合溶液を添加して略１０８０重
量部の反応液を調製した。

これを５０〜６０℃の反応槽に入れ、１５時間アセクー
ル化反応を行いＰＶＡｔ系多孔質体を得た。

この多孔質体を水洗、乾燥して厚さ１７ｎ７ＩＬに切断
して炉材を得た。

同様の方法でチタン酸カリウム繊維無添加及び１０重量
％、ｉｏｏ重量％添加のＰＶＡｔ系多孔質体よりなる炉
材を作成した。

これらの炉材の充填率、圧力損失、捕集率等を測定した
。

結果を第２表に示す。上表より明らかなようにチタン酸
カリウム繊維の添加によって充填率の小さい炉材が得ら
れる。

そのため本発明による炉材は無添加のものと比較すると
同一の圧力損失の場合は捕集率が大きく、又同一捕集率
の場合は圧力損失が小さい。

以上述べてきたように本発明によって充填率が小さいた
め圧力損失が小さく、かつ煙霧質等に有効な捕集率を有
するＰＶＡｔ系済材が炉材できる事が理解される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ポリビニルアルコール水溶液を気孔生成剤の存在下
   でアセタール化してポリビニルアセクール系多孔質体を
   製造するに際し、ポリビニルアルコールに対してチタン
   酸カリウム繊維を５〜２００重量％添加懸濁せしめ、ア
   セタール化反応を行うことを特徴とするポリビニルアセ
   クール系多孔質体の製造法。 ２ ポリビニルアルコール水溶液が３〜１０重量％のポ
   リビニルアルコールを含有する水溶液である特許請求の
   範囲第１項記載のポリビニルアセクール系多孔質体の製
   造法。 ３ ポリビニルアルコールが重合度５００〜３，０００
   ゜鹸化度８０モル％以上のものである特許請求の範囲第
   ２項記載のポリビニルアセクール系多孔質体の製造法。 ４ チタン酸カリウム繊維が下記式で示されるチタン酸
   カリウム繊維又は水利チタン酸カリウム繊維である特許
   請求の範囲第１項記載のポリビニルアセクール系多孔質
   体の製造法。 Ｋ２０−ｎＴ ｔ ０２ （ｎは４〜８）５ チタン酸
   カリウム繊維が繊維径０．１〜０．５μ繊維長５〜１０
   ０μのものである特許請求の範囲第１項記載のポリビニ
   ルアセクール系多孔質体の製造法。