JPH01275637A - 噴霧乾燥粉末ポリマーの製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ポリマーの水性分散液または水溶液を熱風気
流中で噴霧しかつ粉末ポリマーを熱風気流から分離する
こと（（よシ噴霧乾祿さ九た粉末ボリマーヲ製造する方
法に関するっ従来の技術 水性のポリマー分散液を噴霧乾燥することにより粉末状
の乳化重合体を製造することは公知である。この場合、
低い最低皮膜形成温度（ＭＦＴ）の分散液からガラス化
せざる粉末ポリマーまたは粉末を得るため、噴霧塔中で
慎重に温度制御するのが有利であると判明−したつ 西ドイツ国特許明細書第２５１２２５８号には、大きい
カルボキシル基含有率を有する粉末状アクリル樹脂の、
水性分散液の噴霧乾燥による製造が記載さ几ている。こ
の明ｆＪＢ　笠には、噴霧乾燥の工程においてＭＦＴを
上廻らないことが重要である旨記載さｎている。

大きい固体含有率、例えば４０〜６０重量％を有する水
性のポリマー分散液は不安定な混合物であり、このもの
は高められた温度でまたは剪断力の作用下に付着物また
は凝借物を形成する傾向がある。このことが顕著に該肖
するのが、低いＭＦＴ　、例えば６０℃以下を有する分
散液、および低い動的ガラス転移温度Ｔ（λｍａＸ　）
を有する乳化重合体の分散液である。この不安定性によ
り、水性のポリマー分散液を噴霧乾燥する際にしばしば
大きい難点が生じる。この分散液は、高速回転形の噴霧
ディスク上へ注いだ際に摩擦力により加熱さ几かつ大き
い剪断力が加えらルる。その結果生じるのが、噴霧乾燥
装置の液体分配装置中の、および噴霧ディスク上の付着
物である。

類似の難点が、ポリマー水溶液を噴霧乾燥する際にも生
じる。

発明が解決しようとする課題 本発明の根底をなす課題は、水性の分散液および溶液を
噴霧する際、とくにＭＦＴ　６０℃以下および、乳化重
合体の動的ガラス転移温度１５０００以下を有する温度
−および剪断感受性の分散液を噴霧乾燥する際の前記難
点を回避することである。

課題を解決するための手段 前述の課題は、分散液または溶液と一緒に水を噴霧する
ことにより解決されると判明した。

こｎによｎば、液体分配装置および噴霧装置中のポリマ
ー付層が阻止される。このことは、分散液またはｄ液に
対する水の添加自体が相応する効果を有しないので、希
釈効果により惹起されるのではない。むしろ、水が冷却
的に作用しかつ温度に起因する凝結−および付着工程を
阻止するものと推測される。但しわずかな量の付着物が
生じた場合、この付着は、こ几が付加的な水の不在にお
いて生じたかのように容易に再び除去されることができ
る。

分散液ないしは溶液が、工業用の噴霧乾燥装置中で有利
に高速回転形ディスクを使用し噴霧される。ディスクの
有利な回転数が少くとも５０００〜２５００　Ｏｒｐｍ
の範囲内である。有利なのが、分散液または溶液および
水を同時に、但し別々に相互に高速回転ディスク上へ注
ぐことである。この目的で、噴霧装置には１つまたはそ
九以上の付加的導管が取付けらｎ、その着果液体分配装
置の１つまたはそ几以上の流出口が噴霧ディスクの直上
に配置さ几、かつ水が直接に、但し分散液または溶液と
別個に噴霧ディスク上へ注ぐことができる。

一般に、単位時間当シ添加される水の量は、同じ単位時
間で噴霧される分散液−ないしは溶液量よりもわずかで
、例えば１〜２０重ｉｔ％である。有利に、そ九ぞｎ分
散液または溶液の重量に対し水２．５〜７．５チが使用
される。一般に水の効果は、水が溶解または分散せる制
限蓋の含有成分を含有しても、これら含有成分が明白に
粘度増大を生じないかまたは分散液または溶液と不利な
相互作用を惹起しない限り損なわｎない。可能な含有成
分は、例えば表面活性剤および、粉末ポリマーの変性に
役立つ不揮発性の添加剤である。

気流が、乾燥塔中で、一般に噴霧混入された分散液また
は溶液と順流で、上方から下方へ乾燥塔を通して導かれ
る。乾燥塔の出口から、気流が１つまたはそれ以上のサ
イクロン分離装置中へ導かｎ、そこで乾燥粉末ポリマー
が分離される。大ていこのものは、残存水分１〜５重蓋
％を含有する。

一般に、乾燥塔中へ導入された空気は、５０〜２００℃
１有利に６０〜１２０９Ｃの範囲内の温度を有する。こ
の空気温度が、水の蒸発にエネルギが消費されることに
よシ上方から下方へ向けて低減し、かつ３０〜１００℃
１有利に６０〜５０℃で流出する。入口および出口温度
間の差（Ｔ−Ｅ／Ｔ−Ａ）が、空気対噴霧分散液の比に
依存しかつこの比により制御可能である。

本発明の有利な実施例によれば、分散液が、動的ガラス
転移温度を下廻るが、但しＭＦＴ　’ｉ上上廻入口温度
Ｔ−Ｅ、および６５℃を下廻るが、但しＭＦＴを上廻る
出口温度Ｔ−Ａで噴霧乾燥することにより乾燥される。

さらに有利なのが、噴霧乾燥の１県に導入される乾燥空
気対噴霧混入される分散液の量比を、入口−および出口
温度間で生じる差（Ｔ−Ｅ−Ｔ−Ａ）が６５℃を越えな
いように調節することである。

本発明の方法において分散液が使用される場合、有利に
このものはできるだけ大きい固体含有率を有する。この
含有率は、１０〜６０重量％、有利に２０〜５０重量で
あることができる。

分散液を微細な液滴に噴霧しうるため、その粘度が４０
００　ｍＰａ５を上廻ってはならない。有利に粘度が、
１０００　ｍＰａ５以下、とくに１００ｍＰａ日である
。

一般に分散液は、陰イオン性の乳化剤を、例えば水相の
重量に対する濃度０．０６〜６％で含有する。そ几とと
もに、非イオン性の乳化剤が例えば５電量チにまで含有
されてもよく、こ几はまた場合により単独の乳化剤とし
て存在してもよい。

噴霧乾燥（（使用される分散液は、公知の方法によシ製
造されることができる。また本発明が全ての噴霧乾燥可
能な乳化重合体の分散液を噴霧乾燥する際に有利に使用
されることができるとしても、実際に本発明は、水添加
量に相応して高められたエネルギ消費のため、水添加が
なけｎば分散液を噴霧乾燥することが極めて困難である
かまたは全く不可能である場合にだけ使用される。

本発明の方法により殊に有利に加工される矯噴霧性の分
散液に属するのは、最低皮膜形成温度（ＭＦＴ）が動的
ガラス転移温度金下廻シ最低５０℃であるもの；とくに
ＭＦＴが６０℃以下のものである。有利に動的ガラス転
移温度Ｔ（λｍａＸ　）は１５０℃以下である。

前記特性が一般に該当する分散液の群１（包含されるの
が、アクリル−および／またはメタクリル酸の単位２０
〜７０重量％、アクリル−および／またはメタクリル酸
の低級アルキルエステルまたはそのスチレンとの混合物
の単位４０でよ、り成る乳化重合体である。

同じく有利に、水溶性ポリマーの水浴液が本発明の方法
により噴霧乾燥されることができる。

この種の仕送的ポリマーは、最低５０重量％がアクリル
酸またはメタクリル酸またはその水溶性塩よシ成シ、か
つ場合により残りの分量が前記載ツマ−と共重合可能な
他のモノマー１例えば、アクリル−またはメタクリルア
ミド、アクリル−またはメタクリルニトリル、アクリル
−またはメタクリル酸のアルキルエステルまたはヒドロ
キシアルキルエステルから形成される。

アクリル−またはメタクリル酸含有率の下限は水溶性に
より定めら几るにすぎない。

ポリマー水溶液は、その粘度が２０００　ｍＰａ５金上
廻らずかつ有利に５００　ｍＰａ５を下廻る場合に噴霧
可能である。溶液粘度は、分子量および固体含有率に依
存し、高分子電解質の場合は塩含有率にも依存する。分
子量２０００以下を有するポリアクリル酸の溶液は固体
含有率５０重量％にまでの場合でも噴霧されることがで
きるとともに、分子量５００００の場合は濃度６０重量
％にまで加工可能であるにすぎない。

一般に、噴霧乾燥さｎた粉末ポリマーは平均粒径約５０
ミクロンの粉末粒子より成る。顕微鏡写真において、粒
子は倍率１００倍で鮮明な輪郭を有しかつ混濁ないしは
透明に見える、このことはラテックス粒子が程度の差こ
そあｎ著るしくガラス化または浴融さ几ていることを推
測させる。

粉末ポリマーは、例えば医薬用核種の製造に、またはア
ルカリ性の水性媒体用の濃稠化剤として適当である。

実施例 以下に、本発明を実施例につき詳説する。

例　　１ エチルアクリレート５０重量係およびメタクリル酸５０
重量％より成る、平均粒径１１００ｎを有する分散せる
コポリマー、および陰イオン性乳化剤〔ヘキスト社（Ｈ
ｏｅｃｈｓｔＡＣ））の商標名に相応するホスタパＡ／
　（Ｈｏｓｔａｐａｌ）　ＢＶ　濃縮物〕２．４重量％
を含有する、固体含有率６０重量％合有する水性のプラ
スチック分散液を噴霧乾燥に使用した。この分散液は、
粘度６ｍＰａ日、最低皮膜形成温度２８℃１および白化
点１７℃を有した。この分散されたコポリマーは、動的
ガラス転移温［（Ｔλｍａｗ　）　１３４℃および剪断
弾性率１°６５　ＯＮ／朋２（２０℃）を有した。

噴霧乾燥のため、頂部に１００００　ｒｐｍで回転する
噴霧ディスクを包含し、かつ８０〜９０℃の熱風１８０
００ｃｂｍ／ｈが噴霧物と順流で上方から下方へ貫流す
る噴霧塔を使用した。

噴霧塔の頂部の導管を経て、水性分散液１９０ｋｇ　／
　ｈを噴霧ディスクへ導いた。同時に第２の導管を経て
、水８〜１０ｋｌｉ’／ｈを噴霧ディスクへ導いた。噴
霧塔の底部で、気流から温度４０〜５０℃で乾燥コポリ
マーを微粉末の形で分離した。

分散液を同じ螢の水で希釈するかまたは水を完全に省い
た場合、短かい作動時間後に噴霧ディスクに付着物が生
じ、このものが９を霧装置の相応する部分で摩擦される
ことによシ加熱および炭化さ九、その結果生成物か炭化
粒子で汚染さ几た。

例　２ アクリル酸８５重蓋％およびエチルアクリレート１５重
量％より成る分子量（重層平均〕１７００〜２０００’
を有するコポリマ〜の、固体含有率４９重量％、−価１
．５および粘度２１０ｍＰａ８を有する水溶液を噴霧乾
燥に使用した。

２００００　ｒｐｍで回転する噴霧ディスクを包含し、
かつ６５〜７０℃の熱風１０００　ｃｂｍ／ｈが噴霧物
と順流で上方から下方へ貫流する噴霧乾燥装置を使用し
た。出口空気温度が４０〜４５℃であった。

別々の導管を経て、１時間当り溶液１２０に９差びに水
３〜４　ｋｇを噴霧ディスク上へ注いだ。

装置の底部で、白色の微粉末ポリマーが得ら九た。溶液
を同じ水量で希釈するかまたは水添加を全く省いた場合
、短時間後に、例１に記載せる種類の障害が生じた。

例　３ 例２におけるように操作するが、但しナトリウムポリア
クリレート（分子ｆ１７ｆ］０〜２０００）の、−価７
．５および粘度１３５　ｍＰａ５を有する水溶液１００
ｋｇ／ｈを、その他は同じ操作条件下に使用した。その
結果が前記例の結果に相応した。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ポリマーの水性分散液または水溶液を熱風気流中で
   噴霧しかつ粉末ポリマーを熱風気流から分離することに
   より噴霧乾燥された粉末ポリマーを製造するに当り、分
   散液または溶液と一緒に水が噴霧されること特徴とする
   噴霧乾燥粉末ポリマーの製造法。 ２、分散液または溶液および水が高速回転デイスクを使
   用し噴霧される請求項１記載の方法。 ３、分散液または溶液および水が同時に、但し別々に相
   互に高速回転デイスク上へ注がれる請求項２記載の方法
   。 ４、単位時間当り噴霧される水量が、分散液または溶液
   の量よりもわずかである請求項１から３までのいずれか
   １項に記載の方法。 ５、最低皮膜形成温度（ＭＦＴ）６０℃以下を有する皮
   膜形成性分散液が使用される請求項１から４までのいず
   れか１項に記載の方法。 ６、動的ガラス転移温度Ｔ（λ＿ｍ＿ａ＿ｘ）１５０℃
   以下を有する乳化重合体の分散液が使用される請求項５
   記載の方法。 ７、アクリル−および／またはメタクリル酸ないしはそ
   の水溶性塩の単位２０〜７０重量％、アクリル−および
   ／またはメタクリル酸の低級アルキルエステルまたはそ
   のスチレンとの混合物の単位４０〜８０重量％、並びに
   場合により他のラジカル重合性不飽和コモノマーの単位
   １０重量％にまでより成る重合体の水性分散液が使用さ
   れる請求項１から６までのいずれか１項に記載の方法。 ８、最低皮膜形成温度（ＭＦＴ）が動的ガラス転移温、
   度を下廻り最低５０℃であるプラスチック分散液が使用
   される請求項１から７までのいずれか１項に記載の方法
   。 ９、分散液が、重合体の動的ガラス転移温度を下廻るが
   ＭＦＴを上廻る入口温度（Ｔ−Ｅ）、および６５℃を下
   廻るがＭＦＴを上廻る出口温度（Ｔ−Ａ）で噴霧乾燥す
   ることにより乾燥される請求項５から７までのいずれか
   １項に記載の方法。 １０、アクリル−またはメタクリル酸またはその水溶性
   塩最低５０重量％、および場合により残りの分量が前記
   モノマーと共重合可能な他のモノマーより成る重合体の
   水溶液を使用する請求項１から６までのいずれか１項に
   記載の方法。 １１、噴霧乾燥に際し導入される乾燥用空気対噴霧混入
   される分散液または溶液の量比が、入口温度および出口
   温度間の差（Ｔ−Ｅ−Ｔ−Ａ）６５℃以下が得られるよ
   うに調節される請求項１から１０までのいずれか１項に
   記載の方法。