JPH03153705A - 粉粒状重合体の製造方法 - Google Patents
粉粒状重合体の製造方法Info
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
〔産業上の利用分野1
本発明は、粉粒状重合体の製造法に関し、より詳しくは
、粉体特性に優れ、かつ他の樹脂と混合して使用する場
合の分散性に優れた顆粒状重合体の製造方法に関する。 〔従来の技術〕 乳化重合法などによって得られる重合体ラテックスは、
一般に粒子径がItLm以下の重合体粒子が乳化剤に覆
われて水に分散浮遊した状態として存在し、粒子径が小
さすぎるのでそのまま固液分離し、重合体を回収するこ
とは難しい、このような重合体ラテックスから重合体を
回収する従来方法としては、■噴霧乾燥機を使用して粉
粒体として直接分離する方法、■重合体ラテックスに塩
または酸を混合して凝析させ、昇温加熱して固化させた
後、脱水乾燥して粉粒体として回収する方法が多用され
てきた。 さらに得られる重合体粒子の粒子径を調整するために、
■重合体ラテックスを特定の溶剤中に分散球状化した後
で凝固させる方法(特開昭52−68285号公報)、
■重合体ラテックスを凝析して得られたスラリーに水に
難溶でかつ重合体を溶解しないが濡らし得る有機液体を
混合して造粒する方法(特公昭59−5610号公報)
、■水に難溶でかつ重合体を溶解しないが濡らし得る有
機液体と重合体ラテックスとを凝固剤の存在下に混合す
る方法(特公昭59−5611号公報)、■噴霧乾燥機
構を利用し、凝固性雰囲気中に重合体ラテックスの液滴
な分散させて半凝固させ、さらに凝固液中で固化させそ
の後脱水乾燥させる方法(特開昭56−95905号公
報)などが提案されている。 しかしながら、■の噴霧乾燥機を使用する方法は多量の
水を伴なった重合体ラテックスをそのまま乾燥させるた
めに蒸発させるべき水の量が多く乾燥エネルギーを多量
に必要とする、噴霧する液滴の大きさにむらが生じやす
く粒度分布が広くなる、粒子の大きさや嵩比重を制御す
ることが難しい、装置コストが高い等の問題点があった
。 ■の凝析し固化させる方法は、通常の槽壁または基型の
凝析固化装置を使用した場合には、得られる重合体粉粒
体の粒径分布が広くなり、そのため粒径の細かい微粉が
多量に混入して粉粒体の取扱い性が悪く、特に約40μ
m以下の微粉は総粒子重量中に対して数重量%混入して
粉立ちの原因となるなどの問題点があった。そして平均
粒径を150μm以下にすることはなかった。 ■の方法は、球状化によって粒径が100μm以上の領
域では粒度分布や平均粒径を制御することができるが1
00μm以下の小粒径側では困難であり、さらに球状化
処理後に使用した大量の溶剤を処理する必要があり、か
つ球状ラテックス粒子が外部から凝固されるため、凝固
が不均一となり、該重合体の加工時にフィッシュアイな
どの問題を生じるおそれがある。 ■の方法は■の方法に比較すれば少ないが、重合体10
0重量部に対し60〜500重量部の有機液体を添加す
るために、やはり大量の有機液体を処理する必要がある
欠点を有していた。また、■の方法は、凝析時に生成さ
れる重合体粒子の大きさを制御していないので、非常に
細かい粒子が生成され、これを有機液体により凝集して
顆粒状としているため、乾燥等の後工程や輸送中に顆粒
が破壊されて微粉が生じやすいという欠点があった。 ■の方法においても、重合体容積lに対して1〜5(容
積比)の有機液体を添加するために、大量の有機液体を
処理しなければならない欠点を有している。さらに■の
方法では、多量の有機液体を混合分散させるとラテック
スの安定性が悪くなり、部分的に凝析した重合体が発生
し、製品の粒度分布が悪くなり、加工時にフイシュアイ
等の問題を生じるおそれがあった。 ■の方法は噴霧乾燥の機構と同じなので球形粉粒体を得
やすいが、粒子の大きさに限度があり、気相を利用する
凝固であるために装置が大きくなるなどの欠点を有して
いる。
、粉体特性に優れ、かつ他の樹脂と混合して使用する場
合の分散性に優れた顆粒状重合体の製造方法に関する。 〔従来の技術〕 乳化重合法などによって得られる重合体ラテックスは、
一般に粒子径がItLm以下の重合体粒子が乳化剤に覆
われて水に分散浮遊した状態として存在し、粒子径が小
さすぎるのでそのまま固液分離し、重合体を回収するこ
とは難しい、このような重合体ラテックスから重合体を
回収する従来方法としては、■噴霧乾燥機を使用して粉
粒体として直接分離する方法、■重合体ラテックスに塩
または酸を混合して凝析させ、昇温加熱して固化させた
後、脱水乾燥して粉粒体として回収する方法が多用され
てきた。 さらに得られる重合体粒子の粒子径を調整するために、
■重合体ラテックスを特定の溶剤中に分散球状化した後
で凝固させる方法(特開昭52−68285号公報)、
■重合体ラテックスを凝析して得られたスラリーに水に
難溶でかつ重合体を溶解しないが濡らし得る有機液体を
混合して造粒する方法(特公昭59−5610号公報)
、■水に難溶でかつ重合体を溶解しないが濡らし得る有
機液体と重合体ラテックスとを凝固剤の存在下に混合す
る方法(特公昭59−5611号公報)、■噴霧乾燥機
構を利用し、凝固性雰囲気中に重合体ラテックスの液滴
な分散させて半凝固させ、さらに凝固液中で固化させそ
の後脱水乾燥させる方法(特開昭56−95905号公
報)などが提案されている。 しかしながら、■の噴霧乾燥機を使用する方法は多量の
水を伴なった重合体ラテックスをそのまま乾燥させるた
めに蒸発させるべき水の量が多く乾燥エネルギーを多量
に必要とする、噴霧する液滴の大きさにむらが生じやす
く粒度分布が広くなる、粒子の大きさや嵩比重を制御す
ることが難しい、装置コストが高い等の問題点があった
。 ■の凝析し固化させる方法は、通常の槽壁または基型の
凝析固化装置を使用した場合には、得られる重合体粉粒
体の粒径分布が広くなり、そのため粒径の細かい微粉が
多量に混入して粉粒体の取扱い性が悪く、特に約40μ
m以下の微粉は総粒子重量中に対して数重量%混入して
粉立ちの原因となるなどの問題点があった。そして平均
粒径を150μm以下にすることはなかった。 ■の方法は、球状化によって粒径が100μm以上の領
域では粒度分布や平均粒径を制御することができるが1
00μm以下の小粒径側では困難であり、さらに球状化
処理後に使用した大量の溶剤を処理する必要があり、か
つ球状ラテックス粒子が外部から凝固されるため、凝固
が不均一となり、該重合体の加工時にフィッシュアイな
どの問題を生じるおそれがある。 ■の方法は■の方法に比較すれば少ないが、重合体10
0重量部に対し60〜500重量部の有機液体を添加す
るために、やはり大量の有機液体を処理する必要がある
欠点を有していた。また、■の方法は、凝析時に生成さ
れる重合体粒子の大きさを制御していないので、非常に
細かい粒子が生成され、これを有機液体により凝集して
顆粒状としているため、乾燥等の後工程や輸送中に顆粒
が破壊されて微粉が生じやすいという欠点があった。 ■の方法においても、重合体容積lに対して1〜5(容
積比)の有機液体を添加するために、大量の有機液体を
処理しなければならない欠点を有している。さらに■の
方法では、多量の有機液体を混合分散させるとラテック
スの安定性が悪くなり、部分的に凝析した重合体が発生
し、製品の粒度分布が悪くなり、加工時にフイシュアイ
等の問題を生じるおそれがあった。 ■の方法は噴霧乾燥の機構と同じなので球形粉粒体を得
やすいが、粒子の大きさに限度があり、気相を利用する
凝固であるために装置が大きくなるなどの欠点を有して
いる。
一方、粉体計量の自動化および貯蔵輸送設備の大型化が
進められている今日、貯蔵中に粉末粒子同志が固まると
いうブロッキング現象や、粉体の流動性不足に起因する
輸送ラインの詰りなどの観点から、取扱い易い顆粒状重
合体の開発が強く望まれている。 本発明の目的は、微粉が少なく且つ粒度分布がシャープ
で、他の樹脂と混合して使用する場合の分散性に優れた
、粉粒状重合体の製造方法を提供することにある。 本発明の他の目的は、上記の粉粒状重合体を、特に連続
的に製造するのに適した粉粒状重合体の製造方法を提供
することにある。
進められている今日、貯蔵中に粉末粒子同志が固まると
いうブロッキング現象や、粉体の流動性不足に起因する
輸送ラインの詰りなどの観点から、取扱い易い顆粒状重
合体の開発が強く望まれている。 本発明の目的は、微粉が少なく且つ粒度分布がシャープ
で、他の樹脂と混合して使用する場合の分散性に優れた
、粉粒状重合体の製造方法を提供することにある。 本発明の他の目的は、上記の粉粒状重合体を、特に連続
的に製造するのに適した粉粒状重合体の製造方法を提供
することにある。
すなわち、本発明の粒状重合体の製造方法は、乳化重合
法で得られた重合体ラテックスを、下記工程I、工程I
Iおよび工程IIIで順次処理することを特徴とする方
法である。 工程l:水に難溶でかつ重合体を溶解しないが濡らす有
機液体を、重合体ラテックスに、重合体100重量部に
対して15重量部〜60未満重量部添加し混合する工程
。 工程■:工程Iで得られた混合物に凝析剤を添加して凝
析させ、重合体スラリーを得る工程。 工程III:工程IIで得られた重合体スラリーに、前
記有機液体と、所望により水とを、■全混合物中の水の
割合が50〜85重量%であり、 ■重合体スラリーへの有機液体の添加量が、重合体10
0重量部に対して15重量部〜60未満重量部であり、 ■全混合物の温度を下記式の温度T (”C)に平均的
に0.5分〜1時間保持し、 A−40≦T≦A (式中、Aは混合物の共沸温度(℃)を表わす、) を満たすよう添加して混合する工程。 〔作 用] 本発明において使用される重合体ラテックスは、通常の
乳化重合法によって製造されるものであり、乳化剤、重
合開始剤および他の重合助剤等を含むものであり、ホモ
重合体、共重合体およびグラフト共重合体のラテックス
のいずれでもよい、ホモ重合体および共重合体のラテッ
クスとしては、スチレン、ジクロロスチレン、α−メチ
ルスチレン等の芳香族ビニル化合物;アクリロニトリル
、メタクリロニトリル等のシアン化ビニル化合物;メチ
ルアクリレート、エチルアクリレート、ブチルアクリレ
ート等のアルキル(メタ)アクリレート;アクリル酸、
塩化ビニル、塩化ビニリデン、酢酸ビニル等のビニル化
合物、ブタジェン、クロロブレン、イソプレン等の共役
ジオレフィンおよびその誘導体;エチレングリコール等
の単量体;等からなるホモ重合体、共重合体またはそれ
ら重合体のラテックス混合物があげられる。また、グラ
フト共重合体ラテックスとしては、弾性幹重合体に硬質
重合体を形成しつる単量体または単量体混合物をグラフ
トしたものがあげられる。 グラフト共重合体ラテックスを構成する弾性幹重合体と
しては、ブタジェン、イソプレン、クロロブレン等のジ
エン系重合体;ブチルアクリレート、オクチルアクリレ
ート等のアルキル基の炭素数が4〜10のアクリル酸エ
ステル系重合体;シリコーン系重合体;およびそれらと
共重合可能な単量体との共重合体が挙げられる。共重合
可能な単量体としてはスチレン、α−メチルスチレン等
の芳香族ビニル化合物;メチルメタクリレート、エチル
メタクリレート等のメタクリル酸アルキルエステル;メ
チルアクリレート、エチルアクリレート等のアルキルの
炭素数が1〜3のアクリル酸アルキルエステル:アクリ
ロニトリル、メタクリロニトリル等のシアン化ビニ、ル
化合物等があげられる。硬質重合体を形成する単量体と
しては、スチレン、α−メチルスチレン等の芳香族ビニ
ル化合物;メチルメタクリレート、エチルメタクリレー
トおよびブチルメタクリレート等のメタクリル酸アルキ
ルエステル:アクリロニトリル、メタクリロニトリル等
のシアン化ビニル化合物、塩化ビニル、臭化ビニル等の
ハロゲン化ビニル化合物等があげられる。これらの単量
体は単独あるいは2種以上を用いて使用される。 一般に、乳化重合法で得られるラテックス中の重合体粒
子は、粒径が0.1μm以下であり、これを凝集させて
重合体を回収している。凝集した粒子の粒子径が100
μm程度で顆粒子状となると、回収される重合体の粒子
の粉体特性が良好となる。しかし、顆粒子を構成してい
る一次粒子中に小さい粒子が含まれていると、取扱中に
顆粒子が破壊された場合に微粉を生じ、粉体特性が悪化
する。 本発明では、この欠点を回避するために、「液体架橋力
」と呼ばれる凝析作用をもたらす有機液体を、凝析剤の
添加による凝析工程(工程II ’)の前後の二回に分
けて添加する。 すなわち、本発明の方法では、工程Iで先ず水に難溶で
かつ重合体を溶解しないが濡らす有機液体(以下、これ
を「有機液体」と略称する)を、重合体ラテックスに、
重合体100重量部に対して15重量部〜60未満重量
部の量添加して混合する。 15重量部未満では、−次粒子の粒径が小さいため微粉
が発生しやすい、また、60重量部以上では、逆に一次
粒子の粒径が大きくなり過ぎる傾向にあり、粗大粒子が
生成しやすい。 次いで工程IIとして、工程■で得られた混合物に凝析
剤を添加して重合体を凝析させ、重合体スラリーを得る
。 すなわち、工程Iで予めラテックス中に有機液体を適量
混合分散させておくと、工程IIで凝析剤を添加した際
に、重合体ラテックス中の重合体粒子が均一に凝集し更
に一体化し、微粉を含まない粒子が形成される。工程工
でラテックス中に有機液体を混合分散させてから、工程
IIで凝析剤を添加するまでの時間は、重合体ラテック
スの処理量や、工程工での攪拌効率によっても変化する
が、通常、混合後少なくとも1秒程度の時間が経過した
後に凝析剤を添加することが好ましい。 本発明の方法において、工程Iおよび工程IIIで使用
する有機液体の水への溶解度は、通常0.5重量%以下
、さらに好ましくは0.1重量%以下が望ましい。なお
、ここでいう溶解度は、20℃の下に測定される値をい
う。溶解度が0.5重量%を超える有機液体は、水との
界面張力が小さく、従って界面張力にほぼ比例する「液
体架橋力」に基づく凝集力が小さくなるため、大きな凝
集力を得るためにより多くの有機液体が必要になるので
好ましくない。また、溶解度が大きい場合には、水相に
溶解する有機液体の量が増加し、凝析粒子に吸着されて
「液体架橋力」を生じさせる有機液体量が減少し、さら
に、水に溶解した有機液体を処理するために大きな設備
が必要になるので、有機液体の水への溶解度は、0.5
重量%以下、さらに好ましくは0.1重量%以下が望ま
しい。 有機液体の重合体溶解能力については、定量的には提示
できないが、便宜的には、次のような方法で、本発明の
方法に用いる有機液体を選択することができる。対象と
する重合体を直径1mm程度の粒状または1辺が1mm
程度のペレット状にし、これを10倍の重量の有機液体
中に投入し、約1時間攪拌する。この時点で、重合体が
有機液体に溶解し均一相になる場合および重合体が一部
有機液体に溶解し、有機液体の粘度が、その固有の粘度
より10%以上上昇する場合には、該重合体に対して該
有機液体は本発明を実施するための有機液体として使用
することはできない。さらに、10%以上の粘度上昇が
ない場合でも、有機液体と固液分離した粒状またはペレ
ット状の重合体を100Gの遠心力で1分間遠心脱水し
た後、粒状またはペレット状の重合体がおこし状に固着
したり、重合体の重量が初期の重量より30%以上増加
する場合にも、該重合体に対して該有機液体は、本発明
を実施するための有機液体として使用することはできな
い。 本発明で好ましく使用される有機液体としては、使用す
る重合体によっても異なるが、例えばペンタン、ヘキサ
ン、ヘプタン等のパラフィン系炭化水素、シクロペンタ
ン、シクロヘキサン、メチルシクロペンタン、メチルシ
クロヘキサン等の指環族炭化水素およびそのアルキル置
換体等があげられる。これらの有機液体は単独でまたは
二種以上を混合して使用できる。 本発明においては、通常の凝析剤を使用することができ
る。凝析剤の具体例としては、塩化ナトリウム、塩化カ
ルシウム、塩化マグネシウム、硫酸ナトリウム、硫酸ア
ルミニウム、硫酸亜鉛、硫酸マグネシウム、炭酸ナトリ
ウム、炭酸水素ナトリウム、塩化アンモニウム、カリミ
ョウバン等の金属塩類、硫酸、塩酸、リン酸、硝酸、炭
酸、酢酸等の酸類、メタノール、エタノール等のアルコ
ール類があげられ、これらを単独でまたは混合して用い
ることができる。添加量は特に限定されず、通常は重合
体ラテックスの固形分に対して約0.05〜50重量%
となる量である。好ましくは約0.1〜20重量%であ
る。 凝析はバッチ方式で実施してもよいが、本発明の方法で
は、特に連続方式で実施することが好ましい、凝析に必
要な時間は非常に短く、連続方式で実施する場合には、
通常平均滞在時間として0.1分〜1時間、好ましくは
0.5分〜10分である。0.1分以下では凝析が不完
全になり、未凝析のラテックスが次の工程に流入して造
粒が不完全になりやすいので、好ましくない。1時間以
上にすると、装置が過大となるので好ましくはない。 重合体ラテックス中の重合体の重量は、重合体ラテック
スを前述の凝析剤で凝析し、さらに温度を上げ固化処理
して得た重合体を乾燥し、重合体の重量を測定すること
により求めることができる。このような方法で得た重合
体重量には乳化重合時に加えた乳化剤や開始剤等の重合
助剤も含まれる場合がある。本発明ではこれら乳化剤や
重合助剤を含んだ重合体を造粒するので、有機液体量や
全混合物中の重合体の重量割合を算出する場合の重合体
重量として上述の方法で求めた重合体重量を用いる。こ
のような重合体重量は、慣用的に重合体中の固形分と呼
ばれる場合がある。 本発明の方法では、続く工程IIIで、工程IIで得ら
れた重合体スラリーに、前記有機液体と、所望により水
とを、 ■全混合物中の水の割合が50〜85重量%であり、■
重合体スラリーへの有機液体の添加量が、重合体100
重量部に対して15重量部〜6o未満重量部であり、 ■全混合物の温度を、下記式の温度T (”C)に平均
的に0.5分〜1時間保持し、 A−40≦T≦A (式中、Aは混合物の共沸温度(”C)を表わす。) を満たすよう添加して混合する。 全混合物中の水の割合が50重量%未満の場合には、混
合物の見掛は粘度が上昇し、粗大粒子が発生しやすくな
る。さらに、造粒した重合体が水に分散したスラリーを
オーバーフロー形式で移送することが困難となり、装置
が複雑化する。一方、85重量%を超えると、得られる
粉粒状重合体の嵩比重が低下し、さらに多量の水を処理
する必要があるため、処理装置が大型化する欠点がある
。 工程■において、添加される有機液体の量も、工程Iの
場合と同様、重合体100重量部に対して15重量部〜
60未満重量部の量である。15重量部未満では、造粒
が不十分となり所望の粒子径の粉体が得られにくい。ま
た、60重量部以上では、粗大な粒子が発生しやすく好
ましくない。 工程■において、有機液体の添加された全混合物は、上
記式を満たす温度T (℃)の範囲に、平均的に0.5
分〜1時間保持される。 ここで共沸温度とは、混合物が沸騰する最低の温度であ
り、次のように決定される。混合物中の揮発成分は主と
して水および有機液体の2成分であり、この2成分は互
いに殆ど溶は合わないため、それらの呈する全蒸気圧は
各純粋な成分の蒸気圧の和で示される。その全蒸気圧が
液表面上の全圧に等しくなる温度が、混合物の共沸温度
Aである。 温度TがA−40(℃)未満では、造粒速度が著しく遅
くなり、未造粒の微粉が発生しやすくなる。一方温度T
が混合物の共沸点A (”C)を超えると、混合物の沸
騰が起り、安定な攪拌操作が行えなくなるため粗大粒子
が生成し、粒度分布の制御が困難となる。また、平均的
な造粒時間カ月0秒未満では、造粒が不十分で微粉が発
生しやすく、5分間を超えると造粒装置が過大となり、
生産性の点で不利である。 工程■においては、造粒した粒子の粗大化を防止し、ま
た造粒した粒子を含むスラリーの流動安定性を増すため
に、界面活性剤を添加することができる。界面活性剤と
してはアルキルスルホン酸ナトリウム、アルキルアリル
スルホン酸ナトリウム、アミドスルホン酸ナトリウム、
ジアルキルスルホコハク酸ナトリウム、アルキルベンゼ
ンスルホン酸ナトリウム、アルキルナフタレンスルホン
酸ナトリウム等のスルホン酸基含有の陰イオン界面活性
剤および部分鹸化ポリビニルアルコール等、使用する凝
析剤で界面活性効果が失われないものが好ましい。 また、界面活性剤の使用量は、有機液体に対して0.0
5〜2重量%、好ましくは0.05〜1.5重量%の範
囲である。使用量が2重量%を超えると得られる重合体
の純度を低下させると共に、製品のコストアップの原因
ともなり、好ましくない。 界面活性剤の添加方法は特に限定されず有機液体また水
に溶解または分散して添加される。このように連続的に
造粒された重合体粒子はより緻密化させるために、通常
、該重合体のガラス転移温度以上の温度に上げ加熱処理
する。このような処理な固化処理と呼ぶ、固化処理の温
度は、重合体のガラス転移温度に依存するが、通常60
〜120℃で行い、処理時間は平均滞在時間として1〜
60分程度である。 次に第1図に示した装置を用いた本発明の方法の実施に
つき説明する。 重合体ラテックスは定量ポンプ(1)より、また工程I
で使用される有機液体は定量ポンプに)より、混合器(
スタティックミキサー)(4)へ送られ混合された後、
凝析槽(5)に送られる。一方、凝析剤は定量ポンプ(
3)よりライン(4)を経て凝析槽(5)に送られる。 凝析槽(5)は温度調節用媒体の出入口(7)、(13
)をもつジャケット(9)および攪拌機(6)を備えて
いる。ここで有機液体の混合された重合体ラテックスな
凝析剤で凝析させる。 凝析されたラテックスはスラリー状(クリーム粒子)に
なり、オーバーフローまたは圧送により、ライン(10
)を経て造粒槽(15)に送られ、定量ポンプ(11)
でライン(12)を経て供給される工程IIIで使用さ
れる有機液体、および必要に応じて定量ポンプ(13)
でライン(14)を経て供給される水と造粒槽(15)
内で連続的に混合され、凝析粒子を造粒する。造粒槽(
15)は温度調節用媒体の出入口(16)、 (17
)をもつジャケット(19)そして加熱用の水蒸気吹込
み口(28)、および攪拌機(18)を備えている。造
粒スラリーはオーバーフローにより、ライン(20)を
経て固化槽(21)に送られ、固化処理されると同時に
有機液体な共沸により除去する。固化槽(21)は温度
調節用媒体の出入口(23)、(24)を゛もつジャケ
ット(25)、攪拌機(22)、有機液体回収用のコン
デンサー(26)および水蒸気吹き込み用のライン(2
9)を備えている。固化処理されたスラリーはオーバー
フローによりライン(27)から取り出され、図示して
いない濾過、洗滌および乾燥工程で処理され、所望の粉
粒状重合体が得られる。 [実施例] 以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明する。な
お、実施例は第1図に示した装置を用いて実施した。 実施例1 ブタジェン75重量%およびスチレン25重量%の共重
合組成のゴム重合体70重量部に、メチルメタクリレー
ト10重量部およびスチレン20重量部をグラフト重合
し、グラフト重合体ラテックス(固形分41.7重量%
)を得た。 この共重合体ラテックスと有機液体を、混合器(スタテ
ィックミキサー)(4)へ定量ポンプ(1)。 (2)で連続的に供給し、ここで混合したラテックスを
凝析槽(5)に導いた。なお、共重合体ラテックスと有
機液体の混合を開始してから凝析槽(5)に至るまでの
時間は、平均的には約5秒であった。また、凝析剤を第
1表に示す供給量で凝析槽(5)に定量ポンプ(3)で
連続的に供給した。なお、凝析槽(5)は円筒状であり
、付設の攪拌機(6)は回転数的700rpmで回転し
た。凝析後のスラリー(凝析粒子が水に分散したスラリ
ー、以後「凝析スラリー」と略記する。)は凝析槽(5
)のオーバーフロー口からオーバーフローし、ライン(
10)を経て造粒槽(15)に入った。 凝析スラリーが造粒槽(15)に入り始めると同時に有
機液体および水を連続的に定量ポンプ(11)。 (13)で造粒槽(15)に供給した。また第1表に示
す種類および量の界面活性剤を第1表に示す媒体に溶か
して造粒槽(15)に供給した。なお、造粒槽(15)
は円筒状で、付設の攪拌機(18)は、回転数500r
pmで回転させた。造粒スラリーは、凝析槽(15)よ
りオーバーフローし、ライン(2o)を経て固化槽(2
りに入った。固化槽(21ンからスラリーがオーバーフ
ローし始めてから8時間経過後約14のスラリーサンプ
ルを採取し、脱水、洗浄、乾燥を行い、粉粒状重合体を
得た。得られた粉粒状重合体の嵩比重、平均粒子径、粒
度分布、粒子の均整度について測定した。 嵩比重はJIS K−6721により測定し、また流動
性はJISに−6721で用いられる嵩比重測定機に粉
粒体を入れ、ダンパーを取り外した際の流出状態を観察
し、その流動性を下記の基準で判定した。 流出状態 ○:ブタンーを取り外すと試料が自然流出する△:面衝
撃一度加えると流出する ×:衝撃を連続的に加えると流出する 平均粒子径り、。は、重量基準のメジアン径を意味し、
粒子の均整度Nは、下記式 %式% (式中Dollは積算重量分布曲線の75%にある粒子
径(μm)またD211は粒子群の積算重量分布曲線の
25%にある粒子径(μm)を表わす、)で表わした。 なお、これらの測定法は以下の比較例でも共通して使用
した。 測定結果を第1表に示した。使用した有機液体は、n−
へブタンであり、水との共沸温度Aは約79℃であった
。粉粒状重合体の粒度分布はシャープであり1.3μm
以下の微粉量も少なく、流動性の良好な粉粒状重合体が
得られた。 実施例2.3 第1表に示した条件の下で、実施例1と同様の方法で粉
粒状重合体を得た。微粉量が少なく、粒子の均整度が2
.5以下と、粒度分布がシャープであり、流動性の良好
な粉粒状重合体が得られた。 比較例1 第1表に示した条件の下で、実施例1と同様の方法で粉
粒状重合体を得た。しかし、有機液体(n−へブタン)
を添加しなかったので、微粉が多く、流動性も悪い粉粒
状重合体しか得られなかった。 比較例2 第1表に示した条件の下で、実施例3と同一量n−へブ
タンを使用して粉粒状重合体を得た。しかし、凝析剤の
添加前、すなわち工程Iでn−へブタンを添加していな
かったので、実施例3に比較すると微粉が多く、流動性
もやや悪い粉粒状重合体が得られた。 [発明の効果] 本発明の製造方法によれば、比較的少量の有機液体を使
用して、微粉が少なく且つ粒度分布がシャープな粉粒状
重合体を製造することが可能になった。また、−次粒子
の粒径が比較的大きいので、特に他の樹脂と混合して使
用する場合に微粉の発生が少なく分散性に優れた特性が
発揮できる。更に、このような粉粒状重合体を、連続的
な製造法により製造することが可能となった。
法で得られた重合体ラテックスを、下記工程I、工程I
Iおよび工程IIIで順次処理することを特徴とする方
法である。 工程l:水に難溶でかつ重合体を溶解しないが濡らす有
機液体を、重合体ラテックスに、重合体100重量部に
対して15重量部〜60未満重量部添加し混合する工程
。 工程■:工程Iで得られた混合物に凝析剤を添加して凝
析させ、重合体スラリーを得る工程。 工程III:工程IIで得られた重合体スラリーに、前
記有機液体と、所望により水とを、■全混合物中の水の
割合が50〜85重量%であり、 ■重合体スラリーへの有機液体の添加量が、重合体10
0重量部に対して15重量部〜60未満重量部であり、 ■全混合物の温度を下記式の温度T (”C)に平均的
に0.5分〜1時間保持し、 A−40≦T≦A (式中、Aは混合物の共沸温度(℃)を表わす、) を満たすよう添加して混合する工程。 〔作 用] 本発明において使用される重合体ラテックスは、通常の
乳化重合法によって製造されるものであり、乳化剤、重
合開始剤および他の重合助剤等を含むものであり、ホモ
重合体、共重合体およびグラフト共重合体のラテックス
のいずれでもよい、ホモ重合体および共重合体のラテッ
クスとしては、スチレン、ジクロロスチレン、α−メチ
ルスチレン等の芳香族ビニル化合物;アクリロニトリル
、メタクリロニトリル等のシアン化ビニル化合物;メチ
ルアクリレート、エチルアクリレート、ブチルアクリレ
ート等のアルキル(メタ)アクリレート;アクリル酸、
塩化ビニル、塩化ビニリデン、酢酸ビニル等のビニル化
合物、ブタジェン、クロロブレン、イソプレン等の共役
ジオレフィンおよびその誘導体;エチレングリコール等
の単量体;等からなるホモ重合体、共重合体またはそれ
ら重合体のラテックス混合物があげられる。また、グラ
フト共重合体ラテックスとしては、弾性幹重合体に硬質
重合体を形成しつる単量体または単量体混合物をグラフ
トしたものがあげられる。 グラフト共重合体ラテックスを構成する弾性幹重合体と
しては、ブタジェン、イソプレン、クロロブレン等のジ
エン系重合体;ブチルアクリレート、オクチルアクリレ
ート等のアルキル基の炭素数が4〜10のアクリル酸エ
ステル系重合体;シリコーン系重合体;およびそれらと
共重合可能な単量体との共重合体が挙げられる。共重合
可能な単量体としてはスチレン、α−メチルスチレン等
の芳香族ビニル化合物;メチルメタクリレート、エチル
メタクリレート等のメタクリル酸アルキルエステル;メ
チルアクリレート、エチルアクリレート等のアルキルの
炭素数が1〜3のアクリル酸アルキルエステル:アクリ
ロニトリル、メタクリロニトリル等のシアン化ビニ、ル
化合物等があげられる。硬質重合体を形成する単量体と
しては、スチレン、α−メチルスチレン等の芳香族ビニ
ル化合物;メチルメタクリレート、エチルメタクリレー
トおよびブチルメタクリレート等のメタクリル酸アルキ
ルエステル:アクリロニトリル、メタクリロニトリル等
のシアン化ビニル化合物、塩化ビニル、臭化ビニル等の
ハロゲン化ビニル化合物等があげられる。これらの単量
体は単独あるいは2種以上を用いて使用される。 一般に、乳化重合法で得られるラテックス中の重合体粒
子は、粒径が0.1μm以下であり、これを凝集させて
重合体を回収している。凝集した粒子の粒子径が100
μm程度で顆粒子状となると、回収される重合体の粒子
の粉体特性が良好となる。しかし、顆粒子を構成してい
る一次粒子中に小さい粒子が含まれていると、取扱中に
顆粒子が破壊された場合に微粉を生じ、粉体特性が悪化
する。 本発明では、この欠点を回避するために、「液体架橋力
」と呼ばれる凝析作用をもたらす有機液体を、凝析剤の
添加による凝析工程(工程II ’)の前後の二回に分
けて添加する。 すなわち、本発明の方法では、工程Iで先ず水に難溶で
かつ重合体を溶解しないが濡らす有機液体(以下、これ
を「有機液体」と略称する)を、重合体ラテックスに、
重合体100重量部に対して15重量部〜60未満重量
部の量添加して混合する。 15重量部未満では、−次粒子の粒径が小さいため微粉
が発生しやすい、また、60重量部以上では、逆に一次
粒子の粒径が大きくなり過ぎる傾向にあり、粗大粒子が
生成しやすい。 次いで工程IIとして、工程■で得られた混合物に凝析
剤を添加して重合体を凝析させ、重合体スラリーを得る
。 すなわち、工程Iで予めラテックス中に有機液体を適量
混合分散させておくと、工程IIで凝析剤を添加した際
に、重合体ラテックス中の重合体粒子が均一に凝集し更
に一体化し、微粉を含まない粒子が形成される。工程工
でラテックス中に有機液体を混合分散させてから、工程
IIで凝析剤を添加するまでの時間は、重合体ラテック
スの処理量や、工程工での攪拌効率によっても変化する
が、通常、混合後少なくとも1秒程度の時間が経過した
後に凝析剤を添加することが好ましい。 本発明の方法において、工程Iおよび工程IIIで使用
する有機液体の水への溶解度は、通常0.5重量%以下
、さらに好ましくは0.1重量%以下が望ましい。なお
、ここでいう溶解度は、20℃の下に測定される値をい
う。溶解度が0.5重量%を超える有機液体は、水との
界面張力が小さく、従って界面張力にほぼ比例する「液
体架橋力」に基づく凝集力が小さくなるため、大きな凝
集力を得るためにより多くの有機液体が必要になるので
好ましくない。また、溶解度が大きい場合には、水相に
溶解する有機液体の量が増加し、凝析粒子に吸着されて
「液体架橋力」を生じさせる有機液体量が減少し、さら
に、水に溶解した有機液体を処理するために大きな設備
が必要になるので、有機液体の水への溶解度は、0.5
重量%以下、さらに好ましくは0.1重量%以下が望ま
しい。 有機液体の重合体溶解能力については、定量的には提示
できないが、便宜的には、次のような方法で、本発明の
方法に用いる有機液体を選択することができる。対象と
する重合体を直径1mm程度の粒状または1辺が1mm
程度のペレット状にし、これを10倍の重量の有機液体
中に投入し、約1時間攪拌する。この時点で、重合体が
有機液体に溶解し均一相になる場合および重合体が一部
有機液体に溶解し、有機液体の粘度が、その固有の粘度
より10%以上上昇する場合には、該重合体に対して該
有機液体は本発明を実施するための有機液体として使用
することはできない。さらに、10%以上の粘度上昇が
ない場合でも、有機液体と固液分離した粒状またはペレ
ット状の重合体を100Gの遠心力で1分間遠心脱水し
た後、粒状またはペレット状の重合体がおこし状に固着
したり、重合体の重量が初期の重量より30%以上増加
する場合にも、該重合体に対して該有機液体は、本発明
を実施するための有機液体として使用することはできな
い。 本発明で好ましく使用される有機液体としては、使用す
る重合体によっても異なるが、例えばペンタン、ヘキサ
ン、ヘプタン等のパラフィン系炭化水素、シクロペンタ
ン、シクロヘキサン、メチルシクロペンタン、メチルシ
クロヘキサン等の指環族炭化水素およびそのアルキル置
換体等があげられる。これらの有機液体は単独でまたは
二種以上を混合して使用できる。 本発明においては、通常の凝析剤を使用することができ
る。凝析剤の具体例としては、塩化ナトリウム、塩化カ
ルシウム、塩化マグネシウム、硫酸ナトリウム、硫酸ア
ルミニウム、硫酸亜鉛、硫酸マグネシウム、炭酸ナトリ
ウム、炭酸水素ナトリウム、塩化アンモニウム、カリミ
ョウバン等の金属塩類、硫酸、塩酸、リン酸、硝酸、炭
酸、酢酸等の酸類、メタノール、エタノール等のアルコ
ール類があげられ、これらを単独でまたは混合して用い
ることができる。添加量は特に限定されず、通常は重合
体ラテックスの固形分に対して約0.05〜50重量%
となる量である。好ましくは約0.1〜20重量%であ
る。 凝析はバッチ方式で実施してもよいが、本発明の方法で
は、特に連続方式で実施することが好ましい、凝析に必
要な時間は非常に短く、連続方式で実施する場合には、
通常平均滞在時間として0.1分〜1時間、好ましくは
0.5分〜10分である。0.1分以下では凝析が不完
全になり、未凝析のラテックスが次の工程に流入して造
粒が不完全になりやすいので、好ましくない。1時間以
上にすると、装置が過大となるので好ましくはない。 重合体ラテックス中の重合体の重量は、重合体ラテック
スを前述の凝析剤で凝析し、さらに温度を上げ固化処理
して得た重合体を乾燥し、重合体の重量を測定すること
により求めることができる。このような方法で得た重合
体重量には乳化重合時に加えた乳化剤や開始剤等の重合
助剤も含まれる場合がある。本発明ではこれら乳化剤や
重合助剤を含んだ重合体を造粒するので、有機液体量や
全混合物中の重合体の重量割合を算出する場合の重合体
重量として上述の方法で求めた重合体重量を用いる。こ
のような重合体重量は、慣用的に重合体中の固形分と呼
ばれる場合がある。 本発明の方法では、続く工程IIIで、工程IIで得ら
れた重合体スラリーに、前記有機液体と、所望により水
とを、 ■全混合物中の水の割合が50〜85重量%であり、■
重合体スラリーへの有機液体の添加量が、重合体100
重量部に対して15重量部〜6o未満重量部であり、 ■全混合物の温度を、下記式の温度T (”C)に平均
的に0.5分〜1時間保持し、 A−40≦T≦A (式中、Aは混合物の共沸温度(”C)を表わす。) を満たすよう添加して混合する。 全混合物中の水の割合が50重量%未満の場合には、混
合物の見掛は粘度が上昇し、粗大粒子が発生しやすくな
る。さらに、造粒した重合体が水に分散したスラリーを
オーバーフロー形式で移送することが困難となり、装置
が複雑化する。一方、85重量%を超えると、得られる
粉粒状重合体の嵩比重が低下し、さらに多量の水を処理
する必要があるため、処理装置が大型化する欠点がある
。 工程■において、添加される有機液体の量も、工程Iの
場合と同様、重合体100重量部に対して15重量部〜
60未満重量部の量である。15重量部未満では、造粒
が不十分となり所望の粒子径の粉体が得られにくい。ま
た、60重量部以上では、粗大な粒子が発生しやすく好
ましくない。 工程■において、有機液体の添加された全混合物は、上
記式を満たす温度T (℃)の範囲に、平均的に0.5
分〜1時間保持される。 ここで共沸温度とは、混合物が沸騰する最低の温度であ
り、次のように決定される。混合物中の揮発成分は主と
して水および有機液体の2成分であり、この2成分は互
いに殆ど溶は合わないため、それらの呈する全蒸気圧は
各純粋な成分の蒸気圧の和で示される。その全蒸気圧が
液表面上の全圧に等しくなる温度が、混合物の共沸温度
Aである。 温度TがA−40(℃)未満では、造粒速度が著しく遅
くなり、未造粒の微粉が発生しやすくなる。一方温度T
が混合物の共沸点A (”C)を超えると、混合物の沸
騰が起り、安定な攪拌操作が行えなくなるため粗大粒子
が生成し、粒度分布の制御が困難となる。また、平均的
な造粒時間カ月0秒未満では、造粒が不十分で微粉が発
生しやすく、5分間を超えると造粒装置が過大となり、
生産性の点で不利である。 工程■においては、造粒した粒子の粗大化を防止し、ま
た造粒した粒子を含むスラリーの流動安定性を増すため
に、界面活性剤を添加することができる。界面活性剤と
してはアルキルスルホン酸ナトリウム、アルキルアリル
スルホン酸ナトリウム、アミドスルホン酸ナトリウム、
ジアルキルスルホコハク酸ナトリウム、アルキルベンゼ
ンスルホン酸ナトリウム、アルキルナフタレンスルホン
酸ナトリウム等のスルホン酸基含有の陰イオン界面活性
剤および部分鹸化ポリビニルアルコール等、使用する凝
析剤で界面活性効果が失われないものが好ましい。 また、界面活性剤の使用量は、有機液体に対して0.0
5〜2重量%、好ましくは0.05〜1.5重量%の範
囲である。使用量が2重量%を超えると得られる重合体
の純度を低下させると共に、製品のコストアップの原因
ともなり、好ましくない。 界面活性剤の添加方法は特に限定されず有機液体また水
に溶解または分散して添加される。このように連続的に
造粒された重合体粒子はより緻密化させるために、通常
、該重合体のガラス転移温度以上の温度に上げ加熱処理
する。このような処理な固化処理と呼ぶ、固化処理の温
度は、重合体のガラス転移温度に依存するが、通常60
〜120℃で行い、処理時間は平均滞在時間として1〜
60分程度である。 次に第1図に示した装置を用いた本発明の方法の実施に
つき説明する。 重合体ラテックスは定量ポンプ(1)より、また工程I
で使用される有機液体は定量ポンプに)より、混合器(
スタティックミキサー)(4)へ送られ混合された後、
凝析槽(5)に送られる。一方、凝析剤は定量ポンプ(
3)よりライン(4)を経て凝析槽(5)に送られる。 凝析槽(5)は温度調節用媒体の出入口(7)、(13
)をもつジャケット(9)および攪拌機(6)を備えて
いる。ここで有機液体の混合された重合体ラテックスな
凝析剤で凝析させる。 凝析されたラテックスはスラリー状(クリーム粒子)に
なり、オーバーフローまたは圧送により、ライン(10
)を経て造粒槽(15)に送られ、定量ポンプ(11)
でライン(12)を経て供給される工程IIIで使用さ
れる有機液体、および必要に応じて定量ポンプ(13)
でライン(14)を経て供給される水と造粒槽(15)
内で連続的に混合され、凝析粒子を造粒する。造粒槽(
15)は温度調節用媒体の出入口(16)、 (17
)をもつジャケット(19)そして加熱用の水蒸気吹込
み口(28)、および攪拌機(18)を備えている。造
粒スラリーはオーバーフローにより、ライン(20)を
経て固化槽(21)に送られ、固化処理されると同時に
有機液体な共沸により除去する。固化槽(21)は温度
調節用媒体の出入口(23)、(24)を゛もつジャケ
ット(25)、攪拌機(22)、有機液体回収用のコン
デンサー(26)および水蒸気吹き込み用のライン(2
9)を備えている。固化処理されたスラリーはオーバー
フローによりライン(27)から取り出され、図示して
いない濾過、洗滌および乾燥工程で処理され、所望の粉
粒状重合体が得られる。 [実施例] 以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明する。な
お、実施例は第1図に示した装置を用いて実施した。 実施例1 ブタジェン75重量%およびスチレン25重量%の共重
合組成のゴム重合体70重量部に、メチルメタクリレー
ト10重量部およびスチレン20重量部をグラフト重合
し、グラフト重合体ラテックス(固形分41.7重量%
)を得た。 この共重合体ラテックスと有機液体を、混合器(スタテ
ィックミキサー)(4)へ定量ポンプ(1)。 (2)で連続的に供給し、ここで混合したラテックスを
凝析槽(5)に導いた。なお、共重合体ラテックスと有
機液体の混合を開始してから凝析槽(5)に至るまでの
時間は、平均的には約5秒であった。また、凝析剤を第
1表に示す供給量で凝析槽(5)に定量ポンプ(3)で
連続的に供給した。なお、凝析槽(5)は円筒状であり
、付設の攪拌機(6)は回転数的700rpmで回転し
た。凝析後のスラリー(凝析粒子が水に分散したスラリ
ー、以後「凝析スラリー」と略記する。)は凝析槽(5
)のオーバーフロー口からオーバーフローし、ライン(
10)を経て造粒槽(15)に入った。 凝析スラリーが造粒槽(15)に入り始めると同時に有
機液体および水を連続的に定量ポンプ(11)。 (13)で造粒槽(15)に供給した。また第1表に示
す種類および量の界面活性剤を第1表に示す媒体に溶か
して造粒槽(15)に供給した。なお、造粒槽(15)
は円筒状で、付設の攪拌機(18)は、回転数500r
pmで回転させた。造粒スラリーは、凝析槽(15)よ
りオーバーフローし、ライン(2o)を経て固化槽(2
りに入った。固化槽(21ンからスラリーがオーバーフ
ローし始めてから8時間経過後約14のスラリーサンプ
ルを採取し、脱水、洗浄、乾燥を行い、粉粒状重合体を
得た。得られた粉粒状重合体の嵩比重、平均粒子径、粒
度分布、粒子の均整度について測定した。 嵩比重はJIS K−6721により測定し、また流動
性はJISに−6721で用いられる嵩比重測定機に粉
粒体を入れ、ダンパーを取り外した際の流出状態を観察
し、その流動性を下記の基準で判定した。 流出状態 ○:ブタンーを取り外すと試料が自然流出する△:面衝
撃一度加えると流出する ×:衝撃を連続的に加えると流出する 平均粒子径り、。は、重量基準のメジアン径を意味し、
粒子の均整度Nは、下記式 %式% (式中Dollは積算重量分布曲線の75%にある粒子
径(μm)またD211は粒子群の積算重量分布曲線の
25%にある粒子径(μm)を表わす、)で表わした。 なお、これらの測定法は以下の比較例でも共通して使用
した。 測定結果を第1表に示した。使用した有機液体は、n−
へブタンであり、水との共沸温度Aは約79℃であった
。粉粒状重合体の粒度分布はシャープであり1.3μm
以下の微粉量も少なく、流動性の良好な粉粒状重合体が
得られた。 実施例2.3 第1表に示した条件の下で、実施例1と同様の方法で粉
粒状重合体を得た。微粉量が少なく、粒子の均整度が2
.5以下と、粒度分布がシャープであり、流動性の良好
な粉粒状重合体が得られた。 比較例1 第1表に示した条件の下で、実施例1と同様の方法で粉
粒状重合体を得た。しかし、有機液体(n−へブタン)
を添加しなかったので、微粉が多く、流動性も悪い粉粒
状重合体しか得られなかった。 比較例2 第1表に示した条件の下で、実施例3と同一量n−へブ
タンを使用して粉粒状重合体を得た。しかし、凝析剤の
添加前、すなわち工程Iでn−へブタンを添加していな
かったので、実施例3に比較すると微粉が多く、流動性
もやや悪い粉粒状重合体が得られた。 [発明の効果] 本発明の製造方法によれば、比較的少量の有機液体を使
用して、微粉が少なく且つ粒度分布がシャープな粉粒状
重合体を製造することが可能になった。また、−次粒子
の粒径が比較的大きいので、特に他の樹脂と混合して使
用する場合に微粉の発生が少なく分散性に優れた特性が
発揮できる。更に、このような粉粒状重合体を、連続的
な製造法により製造することが可能となった。
第1図は、本発明の方法の実施に使用される代表的な装
置のフローチャートである。
置のフローチャートである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、乳化重合法で得られた重合体ラテックスを、下記工
程 I 、工程IIおよび工程IIIで順次処理することを特徴
とする粉粒状重合体の製造方法。 工程 I :水に難溶でかつ重合体を溶解しないが濡らす
有機液体を、重合体ラテックスに、重合体100重量部
に対して15重量部〜60未満重量部添加し混合する工
程。 工程II:工程 I で得られた混合物に凝析剤を添加して
凝析させ、重合体スラリーを得る工程。 工程III:工程IIで得られた重合体スラリーに、前記有
機液体と、所望により水とを、 (1)全混合物中の水の割合が50〜85重量%であり
、 (2)重合体スラリーへの有機液体の添加量が、重合体
100重量部に対して15重量部〜60未満重量部であ
り、 (3)全混合物の温度を下記式の温度T(℃)に平均的
に0.5分〜1時間保持し、 A−40≦T≦A (式中、Aは混合物の共沸温度(℃)を表わす。) を満たすよう添加して混合する工程。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29106389A JP2721717B2 (ja) | 1989-11-10 | 1989-11-10 | 粉粒状重合体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
JP29106389A JP2721717B2 (ja) | 1989-11-10 | 1989-11-10 | 粉粒状重合体の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03153705A true JPH03153705A (ja) | 1991-07-01 |
JP2721717B2 JP2721717B2 (ja) | 1998-03-04 |
Family
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Country | Link |
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JP (1) | JP2721717B2 (ja) |
-
1989
- 1989-11-10 JP JP29106389A patent/JP2721717B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
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