CN101410684A - 喷雾干燥器、喷雾干燥方法以及聚合物粉体 - Google Patents

喷雾干燥器、喷雾干燥方法以及聚合物粉体 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种喷雾干燥器、喷雾干燥方法以及聚合物粉体，该干燥器包括：上端以及下端开口的圆筒状的第1直筒部、与该第1直筒部上端连续设置的向上方缩径的呈大致圆锥状的第1锥形部、与该第1锥形部上端连续设置的圆筒状的第2直筒部、使固体溶液或者分散液喷雾的喷雾装置、对干燥用气体的流动进行整流的整流器、以及供给干燥用气体的气体供给口，上述喷雾装置的喷雾口配置在上述第2直筒部内，上述整流器配置在上述第2直筒部内、且配置在上述喷雾口的上部，上述气体供给口配置在上述整流器的上部。

Description

喷雾干燥器、喷雾干燥方法以及聚合物粉体
技术领域
本发明涉及一种干燥固体溶液或者分散液所使用的喷雾干燥器、使用该喷雾干燥器的喷雾干燥方法、以及通过该喷雾干燥方法获得的聚合物粉体。
本申请基于2006年4月4日申请的专利2006-102934号，主张优先权，在这引用其内容。
背景技术
使用喷雾干燥器、从固体溶液或分散液获得干燥粒子的方法多用于食品产业、医药品产业、化学产业等。喷雾干燥器作为用于获得有机材料或无机材料等各种材料的干燥粒子的装置，以往以来一直被广泛使用。
图4所示的以往喷雾干燥器以干燥器100为主体，其中，该干燥器100通过使固体溶液或者分散液喷雾，并且供给干燥用气体，可干燥固体溶液或者分散液。
在该干燥器100的上部设置有使聚合物胶乳(latex)在干燥器100内喷雾的喷雾装置110、和向干燥器100内供给干燥用气体的气体供给口120，在干燥器100下部形成有粉体排出口130。另外，贯通干燥器100的侧壁地配设有气体排出管140，该气体排出管140与收集干燥用气体中的粉体的收集部件200相连接。在该例子中，收集部件200包括旋风集料器(cyclone)210和袋滤器(bag filter)220。
在这样构成的喷雾干燥器中，干燥固体溶液或者分散液所获得的干燥粒子(粉体)的大部分，从形成在干燥器100下部的粉体排出口130被回收。没有从粉体排出口130被回收的少量粉体与干燥用气体一起从气体排出管140被排出，由收集部件200收集(参照下述非专利文献1)。
图5为作为喷出固体溶液或者分散液的喷雾装置310，使用喷嘴雾化器的喷雾干燥器的例子。在干燥器300上部设置大致呈圆锥状的锥形部301，在该锥形部301内配置有喷雾装置310(参照下述专利文献1)。
图5中，附图标记320表示供给干燥用气体的气体供给口，330表示粉体排出口。
但是，通过干燥器可以观察到下述现象：由于干燥用气体在干燥器内的流动紊乱，干燥用气体产生上升流，伴随着该干燥用气体的上升流的干燥粒子附着在壁面上，或者附着在喷雾装置上。
另外，干燥粒子伴随着干燥用气体的上升流，产生接触高温干燥用气体的状态时，有时由该温度造成干燥粒子的质量显著降低。对于食品或医药品，由于干燥粒子被暴露到必要以上的高温下，造成必要的成分挥发或变质。或者，使干燥粒子之间熔融，形成粗大粒子，使其质量降低。在干燥粒子的功能上需要分散性时，会使其分散性显著降低。由干燥粒子的成分促进氧化反应而产生着色。而且有时还会着火。
根据非专利文献1所记载的方法，在图4的干燥器100内壁附着大量粉体时，附着的粉体可能形成块状落下。由于粉体形成块状落下，粉体排出口130被堵塞，无法进行连续运转。另外，由于粉体的回收率降低，因此不好。
当粉体附着在喷雾装置110上时，固体溶液或者分散液不能实现喷雾微粒化，从而无法进行运行，因此不好。
专利文献1中记载了一种方法：如图5所示，在干燥器300上部设置呈大致圆锥状的锥形部301，在锥形部和直筒部的边界部设置喷雾口，防止干燥用气体在干燥器内产生上升流以及由此产生粗大粒子。
如专利文献1所述，将锥形部的锥角的角度、以及锥形部入口直径DIN与干燥器直筒部直径D之比DIN/D设定在特定范围内，从而可以减少上升流的产生。
但是，通常从锥形部上端流入的干燥用气体在向干燥器的直筒部扩散开的过程中容易产生上升流。即使采用专利文献1所记载的方法，也会根据干燥用气体的吹出速度或喷嘴雾化器的微粒化用气体的量而产生上升流。因此，难以防止粉体附着到干燥器300的内壁以及喷雾装置310上，难以防止获得的粉体的质量降低。
另外，使从锥形部流入的干燥用气体不产生上升流地供给到锥形部或干燥器的直筒部时，需要非常高精度地控制干燥用气体的流动，需要高精度技术。另外，需要用于实现上述情形的机构，这在工业上是不理想的。
非专利文献1：KEITH MASTERS著，《喷雾器干燥手册》(Spray Drying Handbook)(发行国家：美国)，第5版，发行机构：Longman Scientific&Technical，发行日期：1991年，p353-362
专利文献1：日本特开平9-71608号公报
发明内容
本发明以防止粉体附着到干燥器内壁以及喷雾装置上，防止粉体由于热而变质为课题。本发明还以提供一种使干燥用气体在喷雾装置附近不会产生上升流的喷雾干燥器、使用该喷雾干燥器的喷雾干燥方法、以及通过该喷雾干燥方法获得的具有高分散性的聚合物粉体为课题。
本发明人为了解决上述问题而进行专心研究，其结果发现，通过使用在特定位置包括喷雾装置的喷雾口、对干燥用气体的流动进行整流的整流器、供给干燥用气体的气体供给口的喷雾干燥器，干燥用气体不会在喷雾装置附近产生上升流，能够防止粉体附着在干燥器内壁以及喷雾装置上，防止粉体由于热而变质。
即，本发明的喷雾干燥器向干燥器内供给干燥用气体，并且通过使固体溶液或者分散液喷雾，使固体溶液或者分散液干燥，其特征在于，上述干燥器包括：上端以及下端开口的圆筒状的第1直筒部、与该第1直筒部上端连续设置的向上方缩径的呈大致圆锥状的第1锥形部、与该第1锥形部上端连续设置的圆筒状的第2直筒部、使固体溶液或者分散液喷雾的喷雾装置、对干燥用气体的流动进行整流的整流器、以及供给干燥用气体的气体供给口，上述喷雾装置的喷雾口配置在上述第2直筒部内，上述整流器配置在上述第2直筒部内、且配置在上述喷雾口的上部，上述气体供给口配置在上述整流器的上部。
优选的是，本发明的喷雾干燥器的第1锥形部内周面的倾斜角度θ满足下述式1，第1直筒部内径D与第2直筒部内径Dt的比Dt/D满足下述式2。
式1：70度≤θ≤85度
式2：0.6≤Dt/D≤0.8
本发明的喷雾干燥方法使用上述喷雾干燥器，作为喷雾装置使用双流体喷嘴式喷雾装置，第2直筒部内的干燥用气体的截面平均风速Ut、与双流体喷嘴式喷雾装置的喷雾用气体的吹出截面平均风速Un之比Un/Ut满足下述式3，Un满足式4。
式3：10≤Un/Ut≤800
式4：10m/秒≤Un≤400m/秒
通过上述喷雾干燥方法，获得本发明的聚合物粉体。
若根据本发明的喷雾干燥器，则干燥用气体在喷雾装置附近不会产生上升流，能够防止粉体附着到干燥器内壁以及喷雾装置上。
若根据本发明的喷雾干燥方法，则能够防止粉体由于热而变质，能够从固体溶液或者分散液获得粉体。
本发明的聚合物粉体不会由于热而变质、具有所需的质量、分散性。
附图说明
图1为表示本发明实施方式的喷雾干燥器整体结构的概略剖视图。
图2为表示本发明其它实施方式的喷雾干燥器整体结构的概略剖视图。
图3为表示本发明其它实施方式的喷雾干燥器整体结构的概略剖视图。
图4为表示以往的喷雾干燥器整体结构的一个例子的概略构成图。
图5为表示以往的喷雾干燥器整体结构的其它例子的概略构成图。
附图标记说明
10、干燥器；11、第1锥形部；12、第1直筒部12；13、喷雾装置；14、第2直筒部；15、粉体排出口；16、干燥用气体排出管；17、第2锥形部；18、整流器；30、旋风集料器；31、粉体回收口；32、排出口；40、袋滤器；50、收集部件；70、配管；80、排气管
具体实施方式
下面，对本发明的实施方式进行详细说明。
图1为表示本发明中使固体溶液或者分散液干燥的喷雾干燥器(下面，仅称为喷雾干燥器)的一个实施方式的概略剖视图。
本实施方式的喷雾干燥器以干燥器10为主体而构成。干燥器10中空，向其内部供给干燥用气体，并且使固体溶液或者分散液喷雾，从而能够在该干燥器10内使固体溶液或者分散液干燥。
在本实施方式中，干燥器10包括：上端以及下端开口的圆筒状第1直筒部12；与第1直筒部12上端连续设置的、向上方缩径的大致圆锥状第1锥形部11；与第1锥形部11上端连续设置的圆筒状第2直筒部14；使固体溶液或者分散液喷雾的喷雾装置13；对干燥用气体的流动进行整流的整流器18以及供给干燥用气体的气体供给口14a。
另外，在第1直筒部12下端连续设置向下方缩径的大致圆锥状第2锥形部17。
在第2直筒部14内配置使固体溶液或者分散液向下喷雾的喷雾装置13的喷雾口、以及整流器18。整流器18配置在喷雾口的上部。
气体供给口14a配置在整流器18的上部。气体供给口14a与干燥用气体供给管20连通。
在设置有喷雾装置13的喷雾口的第2直筒部14内，干燥用气体的风速均匀是特别重要的。为了使干燥用气体的风速均匀，在喷雾口的上部设置整流器18。从而，从气体供给口14a向干燥器内流动的干燥用气体在第2直筒部14内的风速变得均匀。
在第2直筒部14内干燥用气体的风速均匀时，通过使固体溶液或者分散液喷雾，即使干燥用气体在喷雾口下部产生逆流(上升流)，也可以防止该上升流到达喷雾口的上方。若上升流没有到达喷雾口的上方，则能够防止伴随上升流的干燥粒子(粉体)附着到可能与高温干燥用气体接触的喷雾口上方的干燥器内壁以及喷雾装置上，因此，获得的粉体不会因为热而变质、具有所需的质量、分散性。
通过在第2直筒部14内设置整流器18，可以自由选定气体供给口14a的形状或大小。还能够自由选定干燥用气体供给管20的形状或大小。若不限制气体供给口14a或干燥用气体供给管20的形状或大小，则根据干燥用气体的量或温度，可以自由选定气体供给口或干燥用气体供给管的形状或者大小，因此，对于工业是非常有益的。
作为整流器18，只要能够达到使风速均匀的效果即可，不限制其形状或方式。作为具体的例子，可以列举具有晶格形状或蜂窝形状的整流管或者抗拍击板(panting plate)等。优选预先计算整流器18的压力损失。若压力损失过大，则可能无法获得期望的气体风量。另外，若压力损失过小，则容易使整流效果不明显。因此，优选的是，以不产生这些问题的方式选择整流器的方式或者形状等。
第1锥形部11内周面的倾斜角度θ为第1锥形部11内周面与垂直于第1直筒部12的中心轴线P的面形成的角度。优选的是，该倾斜角度θ大于或等于70度，且小于或等于85度。
若该倾斜角度θ大于或等于70度，则第1锥形部11内周面不会向下方快速扩径，因此，从第2直筒部14向第1锥形部流入的气体均匀地扩散开。从而，干燥用气体不会产生上升流。若该倾斜角度θ小于或等于85度，则第2直筒部的内径不变大，第2直筒部中的整流器不会大型化。
优选的是，第1直筒部12的内径D与第2直筒部14的内径Dt的比Dt/D大于或等于0.6，且小于或等于0.8。
若Dt/D大于或等于0.6，则流入第1锥形部的干燥用气体在向第1直筒部流动的过程中均匀地扩散开。从而，干燥用气体不会产生上升流。另外，满足上述第1锥形部的优选的角度时，第1锥形部不会过长。若Dt/D小于或等于0.8，则第2直筒部的内径不变大，第2直筒部中的整流器不会大型化。
作为喷雾装置13，可以采用转动圆盘式、双流体喷嘴式、加压喷嘴式等在喷雾干燥中使用的众所周知的喷雾装置。其中，从提高固体溶液或者分散液的微粒化的效率方面来看，双流体喷嘴式、加压喷嘴式等喷嘴式喷雾装置是优选的，双流体喷嘴式是更加优选的。
但是，双流体喷嘴式喷雾装置的喷雾用气体的吹出速度快，对干燥器内的干燥用气体的流动产生较大影响，容易产生上升流。因此，需要将干燥用气体的平均风速和喷雾用气体的平均风速设定在特定范围内。
在本发明中，优选的是，作为喷雾装置使用双流体喷嘴式喷雾装置时，干燥用气体在具有喷雾口的第2直筒部14内的截面平均风速Ut、与双流体喷嘴式喷雾装置吹出喷雾用气体的截面平均风速Un之比Un/Ut大于或等于10，且小于或等于800。
若Un/Ut大于或等于10，则喷雾用气体的吹出速度快，可获得形成微粒的粉体。另外，干燥用气体的风速不过快，是经济的。若Un/Ut小于或等于800，则不会由于吹出喷雾用气体而产生上升流。
更加优选的是Un/Ut大于或等于50。另外，更加优选的是小于或等于400。
优选的是，双流体喷嘴式喷雾装置吹出喷雾用气体的截面平均风速Un大于或等于10m/秒，且小于或等于400m/秒。
若Un大于或等于10m/秒，则喷雾用气体的吹出速度快，可获得形成微粒的粉体。若Un小于或等于400m/秒，则在喷雾用气体的送风时不需要很大的能量，不会产生上升流。
更加优选的是Un大于或等于80m/秒。另外，更加优选的是小于或等于300m/秒。
优选的是，干燥用气体在第2直筒部14内的截面平均风速Ut大于或等于0.1m/秒、且小于或等于4.0m/秒，更加优选的是大于或等于0.5m/秒、且小于或等于2.0m/秒。
用使用温度下的气体体积流量除以截面积得到本发明的Un以及Ut。对于Un、使用喷雾用气体吹出部的截面积，对于Ut、使用第2直筒部14的截面积。
另外，可以使用热线风速计或皮托管式风速计等众所周知的各种风速计来进行测定。
本发明中，优选以可向第2直筒部14的空间内使固体溶液或者分散液均匀喷雾的方式设置喷雾装置13的喷雾口。当喷雾口为1个时，优选以喷雾口的中心部位于第2直筒部14的中心轴线(第1直筒部12的中心轴线)P上的方式设置喷雾口。
也可以设置大于或等于2个喷雾口，而且，也可以从多个喷雾口喷出种类不同的固体溶液或者分散液。当喷雾口大于或等于2个时，为了使固体溶液或者分散液均匀喷雾，优选隔有均等间隔地将喷雾口配置成以第2直筒部14的中心轴线P为中心的同心圆状。
第1直筒部12的内径D与第1直筒部的高度H的比H/D根据喷雾装置的不同而不同，但优选大于或等于0.6，且小于或等于5。若喷雾装置为转动圆盘式，则优选大于或等于0.6，且小于或等于1。若为喷嘴式喷雾装置，则优选大于或等于3、且小于或等于4。
在直筒部12下端设置的第2锥形部17形成向下方缩径的大致圆锥状。第2锥形部17下部形成排出干燥粒子(粉体)的粉体排出口15，其中，该干燥粒子通过干燥固体溶液或者分散液而获得。
第2锥形部17的内周面与垂直于第1直筒部12的中心轴线P的面形成的角度(锥形部内周面的倾斜角度)β没有特别限定，但若过大，则粉体排出口15过大，需要用于回收粉体的大规模设备。另外，若要减小粉体排出口直径，则锥形部变长，所以不是优选。若β过小，则干燥粒子不会从锥形部滑落下来，所以不是优选。因此，优选的是，β大于或等于50度，且小于或等于70度，更加优选的是，β大于或等于60度，且小于或等于65度。
图1中，在干燥体10外部设置有收集部件50。收集部件50和第2锥形部17经由贯通第2锥形部17的壁面且向侧方延伸的干燥用气体排出管16连通。由此，没有通过粉体排出口15得到回收的粒子直径小的粉体伴随着干燥用气体，从干燥用气体排出管16被送到收集部件50中。
本发明不限于此，干燥用气体排出管16也可以贯通第1直筒部12的壁面、或贯通包含第1直筒部12和第2锥形部17的边界的壁面。
另外，也可以如图2所示，在第2锥形部17下部直接连通干燥用气体排出管16，或者如图3所示，使具有粉体排出口15的短管连通第2锥形部17下部，使干燥用气体排出管连通该短管。
收集部件50是从自干燥用气体排出管16排出的干燥用气体中分离干燥粒子且进行回收的装置。作为收集部件50，例如，可以列举旋风集料器、袋滤器、涤气器等。这些装置可以单独使用一种，也可以同时使用2种以上。
例如，在图1中，干燥用气体排出管16与旋风集料器30相连接。没有从粉体排出口15排出的粒子直径小的粉体与干燥用气体一起进入旋风集料器30中。进入旋风集料器30的粉体中，比较大的粒子从设置在旋风集料器30下部的粉体回收口31得到回收。粒子直径比较小的剩余粉体与干燥用气体一起从设置在旋风集料器30顶部的排出口32排出。
旋风集料器30的排出口32经由配管70与袋滤器40相连接。没有从旋风集料器30的粉体回收口31得到回收的粒子直径小的粉体与干燥用气体一起进入袋滤器40。袋滤器40收集剩余的所有粉体，从袋滤器40的排气管80只排出干燥用气体。
图1中，收集部件50由旋风集料器30和袋滤器40概略构成，本发明不限于此。
由于从排出管80排出的干燥用气体中不含有粉体，因此，再次加热该排出气体的局部或者全部，可以将其作为供给到干燥器10的干燥用气体再次使用。另外，使干燥用气体的至少一部分循环而进行再利用时，优选的是，根据需要进行冷却操作等，从循环通路排出通过干燥气化的成分。
在本发明中，作为喷雾干燥对象的固体溶液或者分散液没有特殊限定。若通过喷雾装置可以形成微粒，在干燥器内可以使溶剂或分散剂挥发，能够获得干燥粒子，则可以作为喷雾干燥的对象。例如，可以使用食品、医药品、洗涤剂或肥料等合成化学品，合成树脂、颜料或陶瓷等无机材料等的溶液或者分散液。对溶剂或分散剂没有限制，例如，可以使用水或溶剂等。
本发明防止干燥用气体产生上升流，防止伴随着上升流的干燥粒子附着在干燥器内壁以及喷雾装置上。由此，可以防止干燥粒子由于热而变质，适用于食品、医药品以及合成树脂。
本发明所使用的固体溶液或者分散液优选为聚合物胶乳。更加优选通过本发明的喷雾干燥方法获得聚合物粉体。
作为本发明的聚合物胶乳，例如，可以列举：将芳族乙烯单体、氰化乙烯单体、不饱和酸单体、(异)乙烯酸酯单体等单体进行单独聚合或共聚所得的聚合物胶乳；使用上述单体进行种子聚合或者接枝聚合所得的聚合物胶乳等。
另外，也可以列举：在二烯系共聚合物、丙烯系橡胶聚合物、硅系橡胶聚合物等橡胶聚合物中接枝聚合芳族乙烯单体、氰化乙烯单体、(异)丁烯酸酯单体等所得的聚合体胶乳。
作为这些聚合物胶乳的聚合方法，可以使用众所周知的乳化聚合法等。
作为聚合引发剂，例如可以列举：过硫酸盐、有机过氧化物、偶氮化合物、组合上述过硫酸盐和还原剂而成的氧化还原(redox)系引发剂、组合上述有机过氧化物和还原剂而形成的氧化还原系引发剂等。
作为乳化剂，例如可以列举：阴离子乳化剂、非离子乳化剂、阳离子乳化剂等。
另外，在聚合物胶乳的聚合中，也可以使用二乙烯基苯、1，3-乙烯甲基丙烯酸酯、稀丙基甲基丙烯酸酯、缩水甘油基甲基丙烯酸酯等的交联剂，硫醇类、芸香烯类等的连锁转换剂。
供给到干燥器10内的干燥用气体没有特别限制，可以例示空气、氮气、二氧化碳等。另外，也可以使用含有水蒸气的气体。但是，使用含有水蒸气的气体时，为了不在干燥器10内发生结露，需要设定干燥用气体的水蒸气压力，使其低于干燥器10内的饱和水蒸气压力。
对应干燥的固定溶液或者分散液的性质适当设定干燥用气体的温度。若为合成树脂的聚合物胶乳时，则一般情况下，干燥器10的入口温度，具体而言，通过气体供给口14a从干燥用气体供给管20供给的干燥用气体温度大于或等于100℃、且小于或等于400℃是优选的，大于或等于120℃、且小于或等于300℃是更加优选的。
干燥器10的出口温度，具体而言，通过干燥用气体排出管16的干燥用气体的温度大于或等于60℃、且小于或等于80℃是优选的，更加优选的是大于或等于65℃、且小于或等于75℃。
干燥器10不限于本实施方式，在本发明的范围内可以在设计上进行适当变更。
若将喷雾装置13的喷雾口的位置设置在第2直筒部的空间内，则没有特别限制。在本实施方式中，将喷雾装置13的喷雾口设置在第1锥形部11和第2直筒部14的边界部附近，但是不限于此。
若根据本实施方式的喷雾干燥方法，则可以防止干燥用气体在喷雾装置13的喷雾口附近产生上升流，因此，能够防止粉体附着到干燥器10的内壁以及喷雾装置13上。其结果是，可以进行长时间稳定的连续运转，干燥粒子的回收率高。
另外，伴随着上升流的干燥粒子变无，粉体在干燥器10内的滞留时间与干燥粒子的粒子直径无关，是固定的。从而，获得与自喷雾装置13喷雾的液滴直径分布相对应的干燥粒子的粒子直径分布。这在控制干燥粒子的粒子直径分布时是适宜的。
而且，若在干燥器10内的滞留时间固定，则获得具有稳定物性的干燥粒子的同时，干燥粒子不会在干燥用气体中暴露到大于或等于所需时间。从而，干燥粒子不用经历大于或等于所需时间的热历程，能够充分发挥干燥粒子所具备的性能。
实施例
下面，通过实施例，对本发明进行更加详细的说明，但是，本发明不限于上述实施例。
下面，只要没有特别说明，“部”为质量部，“％”为质量百分比。
(聚合物胶乳的固体成分)
按照以下顺序，测定聚合物胶乳的固体成分。
1、使用电子天平，测定铝盘的质量(质量1)。
2、往铝盘中放入大致10g聚合物胶乳，测定整体质量(质量2)。
3、使用热风干燥机，在120℃下对上述试料进行2个小时的干燥。
4、往干燥器中放入干燥后的试料，进行冷却。
5、测定冷却后的试料质量(质量3)。
6、通过以下计算，计算出聚合物胶乳的固体成分。
聚合物胶乳的固体成分＝(质量2-质量1)/(质量3-质量1)×100％
(聚合物胶乳的质量平均粒子直径)
按照以下顺序，测定聚合物胶乳的质量平均粒子直径。
用无离子水稀释获得的胶乳，使用激光衍射散射式粒度分布测定装置(LA-910：堀场制造厂(股份)生产)进行测定。
(制造例1)
制造聚合物胶乳(A)：
在包括温度计、冷却管、氮气导入管、搅拌翼的可拆分式烧瓶(separable frasco)中装入下述原料混合物，进行氮置换之后，一边搅拌一边开始升温。
原料混合物：
链烯基琥珀酸二钾      1份
甲基丙烯酸甲酯        80份
丙烯醇丁酯       20份
n-正辛硫醇       0.03份
无离子水         260份
在烧瓶内的温度到达45℃时，向烧瓶内投入下述引发剂混合物，开始聚合。在69℃中保持2个小时，完成聚合。
引发剂混合物：
过硫酸钾        2.0份
无离子水        10份
获得的聚合物胶乳(A)的固体成分为26.9％，质量平均粒子直径为90nm。
(制造例2)
制造聚合物胶乳(B)：
在包括温度计、冷却管、氮气导入管、搅拌翼的可拆分式烧瓶中装入下述原料混合物，进行氮置换之后，一边搅拌一边开始升温。
原料混合物：
月桂硫酸钠        0.0017份
(エマ一ル2Fニ一ドル：花王(股份)生产)
甲基丙烯酸甲酯    11.9份
丙烯醇酸丁酯      5.1份
无离子水          52.9份
当烧瓶内的温度到达80℃时，向烧瓶内投入下述引发剂混合物，开始聚合。
引发剂混合物：
过硫酸钾          0.006份
无离子水          4份
开始聚合45分钟之后，在烧瓶内将下述乳化分散液分成100份而滴下。在滴下乳化分散液时，将烧瓶的内部温度调整为大于或等于80℃，且小于或等于81℃。滴完乳化分散液之后，在80℃中保持90分钟，完成聚合。
乳化分散液：
月桂硫酸钠        0.23份
(エマ一ル2Fニ一ドル：花王(股份)生产)
甲基丙烯酸甲酯    58.1份
丙烯醇酸丁酯      24.9份
无离子水          40.9份
(使用TK高速混合器(特殊机化工业(股份)制造)，以3000rpm速度、混合上述原料混合物1分钟而进行调整。)
获得的聚合物胶乳的固体成分为50.4％，质量平均粒子直径为540nm。
为了使喷雾干燥条件与聚合物胶乳(A)相同，用无离子水稀释获得的聚合物胶乳，将固体成分调整为26.9％。将其作为聚合物胶乳(B)。
(实施例1)
使用获得的聚合物胶乳(A)，采用图1所示构成的喷雾干燥器进行喷雾干燥。
使用的喷雾干燥器的第1直筒部12的内径D为0.4m，第1直筒部的高度H为1.25m。
第1锥形部11的倾斜角度θ、第2直筒部14的内径Dt如表1所示。
作为整流器18，使用孔直径为3.0mm、节距为5.0mm、孔形状为圆形、厚度为2.0mm的60度锯齿形抗拍击板。作为喷雾装置13，使用双流体喷嘴(BIMJ20075：いけうち(股份)公司制造)。
干燥用气体使用通过热风产生装置(TSK-41：竹网制造所制造)加热空气而成的气体。干燥用气体的入口温度(从干燥用气体供给管20的出口出来的气体温度)为150℃。喷雾干燥时的干燥用气体的出口温度(通过干燥用气体排出管16的干燥用气体的温度)为70℃。
从干燥用气体供给口14a导入干燥器10内的干燥用气体的风量如表1所示。
首先，从干燥用气体供给管20向干燥器10内供给干燥用气体，使干燥器10内充满干燥用气体。使用回转泵(RP-NB：古江科学(股份)公司制造)，以120ml/分钟的流量向喷雾装置13供给聚合物胶乳(A)。另外，将用于形成微粒的空气的压力调整为0.4MPa来供给到喷雾装置13。这时的喷雾用气体的吹出截面平均风速Un如表1所述。
喷雾口的位置位于第2直筒部14与第1锥形部11的边界面上方100mm处。
这样，使与空气混合的聚合物胶乳(A)向干燥器下方喷雾而获得聚合物粉体。喷雾干燥器连续运转3小时。
另外，作为使聚合物胶乳(A)喷雾之前的准备阶段，设置水的喷雾工序。在该水的喷雾工序中，使用热线风速计测定干燥用气体在第2直筒部14内的截面平均风速Ut。结果如表1所示。
采用下述方法，对于干燥器10内是否产生上升流，粉体是否附着在干燥器10的内壁以及喷雾装置上进行评定。结果如表1所示。
(实施例2)
除了将干燥用气体的风量改变为5.2m3/分钟之外，与实施例1相同，对聚合物胶乳(A)进行喷雾干燥。结果如表1所示。
(实施例3)
除了将第2直筒部14的内径Dt改变为0.174m之外，与实施例1相同，对聚合物胶乳(A)进行喷雾干燥。结果如表1所示。
(实施例4)
除了将第1锥形部的内周面的倾斜角度θ改变为60度之外，与实施例1相同，对聚合物胶乳(A)进行喷雾干燥。结果如表1所示。
(比较例1)
除了卸下整流器18(抗拍击板)之外，与实施例1相同，对聚合物胶乳(A)进行喷雾干燥。结果如表1所示。
(比较例2)
除了将喷雾装置13的喷雾口位置设为第1锥形部中央之外，与实施例1相同，对聚合物胶乳(A)进行喷雾干燥。结果如表1所示。
[表1]
Figure A20078001112700201
(实施例5)
采用与实施例1相同的方法，对聚合物胶乳(B)进行喷雾干燥。获得的聚合物粉体(照射超声波前)的、质量平均粒子直径小于1μm的粒子比例为3.2％。
通过下述方法，对于干燥器10内是否产生上升流、粉体是否附着在干燥器10的内壁和喷雾装置上、获得的聚合物粉体的衰变性进行评定。结果如表2所示。
(实施例6)
除了将干燥用气体的风量改变为5.2m3/分之外，与实施例5相同，对聚合物胶乳(B)进行喷雾干燥。获得的聚合物粉体(照射超声波之前)的、质量平均粒子直径小于1μm的粒子比例为3.8％。
结果如表2所示。
(实施例7)
除了将第2直筒部14的内径Dt改变为0.174m之外，与实施例5相同，对聚合物胶乳(B)进行喷雾干燥。获得的聚合物粉体(照射超声波之前)的、质量平均粒子直径小于1μm的粒子比例为3.8％。
结果如表2所示。
(实施例8)
除了将第1锥形部内周面的倾斜角度θ改变为60度之外，与实施例5相同，对聚合物胶乳(B)进行喷雾干燥。获得的聚合物粉体(照射超声波之前)的、质量平均粒子直径小于1μm的粒子比例为2.9％。
结果如表2所示。
(比较例3)
除了卸下整流器18(抗拍击板)之外，与实施例5相同，对聚合物胶乳(B)进行喷雾干燥。获得的聚合物粉体(照射超声波之前)的、质量平均粒子直径小于1μm的粒子比例为2.4％。
结果如表2所示。
(比较例4)
除了将喷雾装置13的喷雾口位置设为第1锥形部中央之外，与实施例5相同，对聚合物胶乳(B)进行喷雾干燥。获得的聚合物粉体(照射超声波之前)的、质量平均粒子直径小于1μm的粒子比例为4.3％。
结果如表2所示。
[表2]
Figure A20078001112700221
各实施例以及比较例中的评定项目如下所述。
(在干燥器中是否产生上升流)
在导入干燥用气体时，使用烟测定器向干燥器10内连续放入烟，通过目视观察干燥用气体在干燥器10内的流动状态。
基于下述判断标准，对于在喷雾装置13的喷雾口的某个截面(与第1直筒部12的中心轴线P垂直的面)是否产生上升流进行评定。
判断标准：
A：完全不产生上升流。
B：虽然总是瞬间产生一点点上升流，但是下降流是主体。
C：稳定地产生上升流。
(粉体是否附着在干燥器的内壁以及喷雾装置上)
完成喷雾干燥之后，通过目视观察干燥器10内，基于下述判断标准，对粉体在干燥器内壁以及喷雾装置上的附着进行评定。
判断标准：
A：粉体完全不附着。
B：虽然附着有粉体，但是，附着的粉体厚度不会随着运行时间的延长而增加。
C：附着有粉体，附着的厚度较厚，有附着粉体落下。
(聚合物粉体的衰变性)
使获得的聚合物粉体在无离子水中分散，使用激光衍射散射式粒度分布测定装置(LA-910：堀场制造所(股份)制造)，测定照射超声波(40W×5分钟)后的、质量平均粒子直径小于1μm的粒子比例(％)。
适当调整分散到无离子水中的聚合物粉体的量，使其在激光衍射散射式粒度分布测定装置的最佳测量范围内。基于下述判断标准，评定聚合物粉体的衰变性。
A：大于35％(分散性良好的状态)
B：大于或等于25％、且小于或等于35％(能够满足分散性的状态)
C：小于25％(分散性降低，质量存在问题的状态)
根据表1、2的结果，在实施例1、2以及实施例5、6中，没有发现干燥器10中产生上升流。另外，没有发现粉体附着在干燥器10内壁以及喷雾装置上。
对于在实施例5、6中获得的聚合物粉体，照射超声波(40W×5分钟)之后的、质量平均粒子直径小于1μm的粒子比例为47.0％、46.3％，衰变性良好。
在将Dt/D设为0.435的实施例3、实施例7中，在喷雾装置13的喷雾口的某个截面中，总是瞬间产生一点点上升流。伴随着该上升流的聚合物粉体到达喷雾装置附近，但是，附着的粉体厚度不会随着运行时间的延长而增加。
对于在实施例7中获得的聚合物粉体，照射超声波(40W×5分钟)之后的质量平均粒子直径小于1μm的粒子比例为30.5％。
在将第1锥形部的内周面的倾斜角度θ设为60度的实施例4、实施例8中，在喷雾装置13的喷雾口的某个截面，总是瞬间产生一点点上升流。伴随着该上升流的聚合物粉体到达喷雾装置附近，但附着的粉体厚度不会随着运行时间的延长而增加。
对于在实施例8中获得的聚合物粉体，照射超声波(40W×5分钟)之后的质量平均粒子直径小于1μm的粒子比例为32.5％。
与此相对，在卸下整流器18(抗拍击板)的比较例1、比较例3中，在喷雾装置13的喷雾口的某个截面中，稳定产生剧烈的上升流。伴随着该上升流的聚合物粉体到达喷雾装置附近，可以看到粉体的附着。附着的粉体随着运行时间的延长而增加。
对于在比较例3中获得的聚合物粉体，照射超声波(40W×5分钟)之后的质量平均粒子直径小于1μm的粒子比例为20.8％，衰变性大幅度降低。
将喷雾装置13的喷雾口位置设为第1锥形部中央的比较例2、比较例4中，在喷雾装置13的喷雾口的某个截面处，稳定产生剧烈的上升流。伴随着该上升流的聚合物粉体到达喷雾装置附近，可以看到粉体的附着。附着的粉体随着运行时间的延长而增加。
对于在比较例4中获得的聚合物粉体，照射超声波(40W×5分钟)之后的质量平均粒子直径小于1μm的粒子比例为23.4％，衰变性大幅度降低。
工业上的可利用性
根据本发明的喷雾干燥器，干燥用气体在喷雾装置附近不会产生上升流，能够防止粉体附着到干燥器内壁以及喷雾装置上。
根据本发明的喷雾干燥方法，能够防止粉体由于热而变质，并能够从固体溶液或者分散液能够获得粉体。
本发明的聚合物粉体不会由于热而变质、具有所需的质量或分散性。

Claims (4)

1.一种喷雾干燥器，向干燥器内供给干燥用气体，并且使固体溶液或者分散液喷雾，从而使固体溶液或者分散液干燥，
上述干燥器包括：上端以及下端开口的圆筒状的第1直筒部、与该第1直筒部上端连续设置的向上方缩径的呈大致圆锥状的第1锥形部、与该第1锥形部上端连续设置的圆筒状的第2直筒部、使固体溶液或者分散液喷雾的喷雾装置、对干燥用气体的流动进行整流的整流器、以及供给干燥用气体的气体供给口，
上述喷雾装置的喷雾口配置在上述第2直筒部内，上述整流器配置在上述第2直筒部内、且配置在上述喷雾口的上部，上述气体供给口配置在上述整流器的上部。
2.如权利要求1所述的喷雾干燥器，第1锥形部的内周面的倾斜角度θ满足下述式1，第1直筒部内径D与第2直筒部内径Dt的比Dt/D满足下述式2，
式1：70度≤θ≤85度，
式2：0.6≤Dt/D≤0.8。
3.一种喷雾干燥方法，使用权利要求1或2所述的喷雾干燥器，
作为喷雾装置使用双流体喷嘴式喷雾装置，
干燥用气体在第2直筒部内的截面平均风速Ut、与喷雾用气体在双流体喷嘴式喷雾装置的吹出截面平均风速Un之比Un/Ut满足下述式3，Un满足下述式4，
式3：10≤Un/Ut≤800，
式4：10m/秒≤Un≤400m/秒。
4.一种聚合物粉体，使用权利要求3所述的喷雾干燥方法而获得。
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