JPH04292604A - 重合体ラテックスのストリッピングおよび濃縮方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、重合体ラテックスから
未反応単量体等の揮発性物質の除去と該ラテックスの濃
縮をバッチ方式で同時に行なう方法に関し、さらに詳し
くは、凝集物の生成を抑え、かつ、熱効率および生産性
に優れた重合体ラテックスのストリッピングおよび濃縮
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】重合後の重合体ラテックスは、通常、未
反応単量体等の揮発性物質を除去するためにストリッピ
ング工程に付される。また、重合体ラテックスは、取り
扱い操作や輸送上の問題から、ストリッピング工程の後
に、濃縮工程によって水分を蒸発除去し、濃縮してから
製品として出荷されている。従来、重合終了後の重合体
ラテックス中に残留している未反応単量体等を除去する
方法としては、タンク内のラテックスにスチームを通気
させるか、あるいは多段塔内でラテックスとスチームを
向流接触させるいわゆるスチームストリッピング法が主
に採用されている。特に、多段塔の塔頂からラテックス
を流下させ、塔底から水蒸気を吹き込む多段塔ストリッ
パー方式は、効率的に揮発性物質を除去できるため、広
く用いられている。しかし、この方式は、連続的に操作
して大量のラテックスを処理するのには適しているが、
少量多品種のラテックスを処理するには、品種切換時の
塔内のクリーニングが煩雑であることから不適である。 また、塔内で発生した凝集物がトレイに詰まるため、定
期的にクリーニングする必要があり、多くの人手と時間
を要する。

【０００３】一方、ラテックスの濃縮方法としては、蒸
発法、限外濾過膜法等が知られているが、通常、蒸発法
が用いられることが多い。蒸発法は、ラテックスを加熱
し、減圧雰囲気下で、水分を蒸発させる方法であり、装
置としては、薄膜式蒸発器またはタンク式蒸発器が用い
られる。薄膜式蒸発器は、一般に高価であり、しかも蒸
発器内で凝集物が発生する場合があるため、加熱温度を
下げざるを得ないことがあり、必ずしも効率的ではない
。タンク式蒸発器では、ラテックスをタンクと加熱のた
めの外部熱交換器との間を強制的に循環させながら加熱
し、かつ、タンク内を減圧に保持して、タンク内で水分
を蒸発させる。これらの蒸発法による濃縮においては、
水分とともに残留単量体も水蒸気蒸留の原理によって除
去されるが、ストリッピングに必要な水蒸気量と、蒸発
により発生する水蒸気量が一致しないことから、蒸発法
のみによっては残留単量体等を充分に除去できない場合
が多い。したがって、一般的には、スチームストリッピ
ング法によるストリッピング工程と、外部加熱強制循環
型の蒸発器による濃縮工程を直列に組み合わせて用いて
いる。しかしながら、これらの工程を個々に操作すると
、多量に発生する水蒸気の凝縮に多大のエネルギーを必
要とし、しかもストリッピングに高温の水蒸気を多量に
使用するためラテックスの安定性を損なうなどの問題が
ある。

【０００４】そこで、ストリッピングと濃縮を同時に行
なう方法として、外部熱交換器を用いたタンク式蒸発器
に、ストリッピング用スチームを吹き込む方法が提案さ
れている〔Ｉｎｄ．Ｅｎｇ．Ｃｈｅｍ．，Ｖｏｌ．４３
，Ｎｏ．１，ｐ，２１５（１９５１）〕。この方法では
、外部熱交換器で加熱されたラテックスをタンクの上部
から戻し、そこでフラッシュ蒸発させるため、フラッシ
ュ蒸発によって発生する水蒸気は、ラテックスとの接触
がなく、未反応単量体等の揮発性物質のストリッピング
に対しては殆ど寄与していない。さらに、この方法では
、スチームストリッピングしている間にラテックス中の
固型分濃度が上昇するため、凝集物が急激に増えること
がある。凝集物の発生の度合いは、重合体の物性（軟ら
かさ）によって異なるため、これらの工程を適正に実施
することは困難である。特公昭５８−４４０８６号公報
には、ストリッピング工程と濃縮工程を順次に行なう方
法において、水蒸気蒸留によりストリッピングした重合
体ラテックスを、蒸発濃縮工程において、外部加熱強制
循環型の蒸発装置を用いてフラッシュ蒸発させて濃縮し
、その際発生する水蒸気をそのままストリッピング工程
に送ることにより、スチームを効率的に使用する技術が
開示されている。この方法は、ラテックスを連続的にス
トリッピングし、次いで濃縮するいわゆる連続プロセス
を前提とした技術である。先に述べたように、このよう
な連続的操作は、少量多品種の製品を処理するには不適
切である。

【０００５】一般的に、少量多品種の重合体ラテックス
を生産する場合、重合方式は、バッチ方式となり、その
後の残留単量体等のストリッピングおよび濃縮といった
後処理工程もバッチ方式となる。これらの後処理工程の
みを連続方式にすると、重合サイクルと後処理サイクル
とを一致させることが困難であり、しかも後処理工程で
の装置の大きさがバッチ式に必要とされるよりも相対的
に大きいものとなり設備効率が悪くなる。さらに、後処
理工程における品種切換操作も煩雑である。少量多品種
のラテックスを処理するには、バッチ式のストリッピン
グタンク方式が適しているが、ストリッピングと濃縮を
同時に行なう効率的な方法は未だ提案されていない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、バッ
チ方式でラテックスのストリッピングと濃縮を同時に行
なう方法であって、熱効率および設備効率が高く、かつ
、凝固物の発生の抑制を可能にする方法を提供すること
にある。本発明者らは、前記従来技術の有する問題点を
克服するために鋭意研究した結果、撹拌機を設けた蒸発
タンクを用い、外部熱交換器で加熱したラテックスを強
制循環させ、かつ、加熱したラテックスを蒸発タンク内
の撹拌機の撹拌翼の位置より下部の位置に戻すように強
制循環し、減圧下に撹拌しながら、タンク内で蒸発した
水蒸気を用いて重合体ラテックスから揮発性物質をスト
リッピングすれば、効率よく、しかも凝固物の発生を大
幅に抑制しながらバッチ式で重合体ラテックスのストリ
ッピングと濃縮を同時に行なうことができることを見出
した。また、前記方法において、ストリッピングに必要
な水蒸気量が充分でない場合には、蒸発タンクと外部熱
交換機との間の強制循環ラインに水蒸気を補給し、ラテ
ックス中の吸収させれば、ストリッピングがより効率的
に行なわれ、かつ、凝集物の発生を顕著に抑制できるこ
とを見出した。本発明は、これらの知見に基づいて完成
するに至ったものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】かくして、本発明によれ
ば、内部に撹拌機を備え、外部熱交換器との間に循環回
路を設けた蒸発タンクに重合体ラテックスを収容し、外
部熱交換器で加熱した重合体ラテックスを蒸発タンク内
の撹拌機の撹拌翼の位置よりも下部に戻すように強制循
環して、蒸発タンク内の重合体ラテックスを昇温させる
とともに、減圧下に撹拌しながら、発生した水蒸気によ
り重合体ラテックス中の揮発性物質をストリッピングし
、蒸発タンクから水蒸気および揮発性物質を同時に除去
することを特徴とするバッチ式による重合体ラテックス
のストリッピングおよび濃縮方法が提供される。また、
本発明によれば、前記方法において、外部熱交換器で加
熱した重合体ラテックスを蒸発タンクに戻す強制循環ラ
インに水蒸気を導入する方法が提供される。

【０００８】以下、本発明について詳述する。図１は、
本発明の方法を実施する装置の概念図である。図１にお
いて、１は蒸発タンク（ラテックス処理容器）、２はラ
テックス循環ポンプ、３はラテックス加熱用外部熱交換
器、４はラテックス循環ライン（回路）、５は凝縮器、
６は凝縮水受器、７は真空配管、１１は撹拌機、１２は
撹拌翼、および１３は重合体ラテックスを表わす。蒸発
タンク１に収容された重合体ラテックス１３は、外部熱
交換器３により加熱されて、強制循環され、蒸発タンク
１の撹拌機１１の撹拌翼１２よりも下部から戻される。 重合体ラテックスは加熱されて昇温する。真空配管７を
通じて減圧し、撹拌機１１を作動させて撹拌しながら加
熱強制循環を行なうと、重合体ラテックスの下部から蒸
気が発生し、揮発性物質がストリッピングされる。水蒸
気と揮発性物質は、凝縮器５で凝縮され、凝縮水受器６
に入れられて系外に除去される。

【０００９】図２は、本発明の方法を実施する別の装置
の概念図であり、図１と同一符合のものは同じものを表
わす。図２において、８は飽和水蒸気配管、９は水蒸気
流量制御器、および１０は混合器を表わす。外部熱交換
器３で加熱した重合体ラテックスを蒸発タンク１に戻す
強制循環ライン４に、飽和水蒸気配管８、水蒸気流量制
御器９および混合器１０を経て水蒸気を導入する。この
水蒸気は、加熱された重合体ラテックス中に吸収され、
減圧下の蒸発タンク内において蒸発し、スチームストリ
ッピングに寄与する。

【００１０】本発明の方法においては、外部熱交換器で
加熱したラテックスを減圧にした蒸発タンクの底部に戻
すことにより、蒸発タンク内で飽和水蒸気を発生させる
。発生した水蒸気は、撹拌機により十分混合され、重合
体ラテックス中に残留する未反応単量体等の揮発性物質
の除去に直接寄与するとともに、固型分濃度の上昇が進
行しても凝集物の発生に対しては、ほとんどその発生要
因とはならない。これに対して、公知の外部加熱強制循
環型の蒸発装置においては、加熱されたラテックスをタ
ンク上部よりフラッシュ蒸発させているが、この技術に
よると固型分濃度の上昇に伴い凝集物の発生が起き易く
、品質に悪影響を与えるばかりでなく、凝集物を分離除
去する工程の負荷を著しく増大させる。

【００１１】また、本発明の方法においては、ストリッ
ピングに必要な水蒸気が不充分な場合には、水蒸気を確
保するために、外部熱交換器から蒸発タンクに至る強制
循環ラインから水蒸気を補給してラテックス中に吸収さ
せ、その後蒸発タンク内で蒸発させるが、この方法によ
れば、スチームストリッピングが効率的に行なわれ、か
つ、凝集物の発生量を大幅に低減することが可能となる
。従来、槽型ストリッパーにおいて、水蒸気を吹き込む
場合には、タンク底部よりノズルまたはスパージャーを
経由して直接水蒸気を吹き込んでいたが、この方法では
、凝集物の発生を抑制することはできない。

【００１２】

【実施例】以下に実施例および比較例を挙げて本発明に
ついてさらに具体的に説明する。 ［実施例１］内容積２００リットルの蒸発タンク（缶）
に、通常の乳化重合法により得られたカルボキシ変性ス
チレン・ブタジエン共重合体ラテックス（固形分４０重
量％、平均粒子径１５００Å、最低成膜温度−５℃）１
００ｋｇを仕込み、図１に示すフローにしたがって、外
部熱交換器により蒸発タンク内のラテックスを６０℃ま
で加熱した。その後、蒸発タンク内を１４９ｔｏｒｒま
で減圧にし、適量の消泡剤を添加しながら濃縮を行なっ
た。所定量の留出液が得られた時点で濃縮を終え、固型
分濃度、残留スチレン濃度および凝集物量を測定した。 結果を表１に示す。

【００１３】［比較例１］加熱濃縮に当たり、外部熱交
換器出口の配管を蒸発タンク上部に接続して、気相部に
加熱したラテックスをフラッシュ蒸発させる以外は、実
施例１と同様の方法で実験を行なった。結果を表１に示
す。

【００１４】［実施例２］実施例１と同様に操作して蒸
発タンク内ラテックスを６０℃まで加熱した。その後、
容器内を１４９ｔｏｒｒまで減圧にすると同時に、図２
に示す外部熱交換器出口配管に接続された水蒸気配管８
より所定量の飽和水蒸気を供給してラテックス中に吸収
させた。その後の操作は実施例１と同様に行ない、残留
モノマー濃度が９０ｐｐｍとなるまで実施した。結果を
表２に示す。

【００１５】［比較例２］飽和水蒸気を供給するに当た
り、飽和水蒸気を直接蒸発タンク底部のノズルから容器
中に吹き込む以外は、実施例２と同様の方法で実験を行
なった。結果を表２に示す。

【００１６】

【表１】

【００１７】

【表２】

【００１８】（注） ＜Ｋ値＞未処理ラテックス中のスチレン単量体濃度をＣ
０、処理ラテックス中のスチレン単量体濃度をＣ、凝縮
水量／ラテックス固型分量をＸとしたときに、式　　ｌ
ｎ（Ｃ／Ｃ０）＝−Ｋ・Ｘ で表わされる直線の勾配を表わす。なお、スチレン単量
体濃度は、ラテックス中のスチレン単量体のラテックス
固型分重量に対する比である。 ＜凝集物の濃度＞ラテックス中の凝集物（３２５メッシ
ュ金網を通過しないもの）の重量の重合体量（固型分）
に対する比。

【００１９】表１から明らかなように、本発明の方法に
よれば、重合体ラテックスの濃縮と同時に、揮発性物質
を効率よくストリッピングでき、しかも凝集物の発生を
大幅に低減することができる。これに対して、外部熱交
換器で加熱された重合体ラテックスを気相部でフラッシ
ュ蒸発させる従来法によれば、ストリッピングが極めて
不充分で、凝集物の発生量も多い。また、表２から明ら
かなように、本発明の方法により、水蒸気を外部熱交換
器で加熱した重合体ラテックスを蒸発タンクに戻す強制
循環ラインから導入することにより、従来の直接水蒸気
を吹き込む方法と比較して凝集物の発生を顕著に抑制す
ることができる。さらに、本発明の方法によれば、簡単
な設備で、熱効率よく、ストリッピングと濃縮を行なう
ことができるため、特に、少量多品種のラテックスをバ
ッチ式で処理するのに適している。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、バッチ方式で重合体ラ
テックスのストリッピングと濃縮を同時に行なう方法で
あって、熱効率および設備効率が高く、かつ、凝固物の
発生の抑制を可能にする方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の方法を実施するための装置の
概念図を表わす。

【図２】図２は、本発明の方法を実施するための別の装
置の概念図を表わす。

【符合の説明】

１　　蒸発タンク（ラテックス処理容器）２　　ラテッ
クス循環ポンプ ３　　ラテックス加熱用外部熱交換器 ４　　ラテックス循環ライン（回路） ５　　凝縮器 ６　　凝縮水受器 ７　　真空配管 ８　　飽和水蒸気配管 ９　　水蒸気流量制御器 １０　　混合器 １１　　撹拌機 １２　　撹拌翼 １３　　重合体ラテックス

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　内部に撹拌機を備え、外部熱交換器と
   の間に循環回路を設けた蒸発タンクに重合体ラテックス
   を収容し、外部熱交換器で加熱した重合体ラテックスを
   蒸発タンク内の撹拌機の撹拌翼の位置よりも下部に戻す
   ように強制循環して、蒸発タンク内の重合体ラテックス
   を昇温させるとともに、減圧下に撹拌しながら、発生し
   た水蒸気により重合体ラテックス中の揮発性物質をスト
   リッピングし、蒸発タンクから水蒸気および揮発性物質
   を同時に除去することを特徴とするバッチ式による重合
   体ラテックスのストリッピングおよび濃縮方法。
2. 【請求項２】　　外部熱交換器で加熱した重合体ラテッ
   クスを蒸発タンクに戻す強制循環ラインに水蒸気を導入
   する請求項１記載の方法。