JPH043414B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、熱可塑性樹脂の製造装置に関し、更
に詳しくは、凝固槽内に設置された重合体ラテツ
クスの吐出ノズルから吐出されて凝固した重合体
ラテツクスを、粉体特性が優れた熱可塑性樹脂粉
末とする製造装置に関する。

重合反応により樹脂・塗料・接着剤等を製造す
る高分子化学工業において、乳化重合法は優れた
機能を有する樹脂の製造方法として、近年、高付
加価値樹脂の重合工程に盛んに利用されている。

乳化重合法における製造工程は、通常、塗料や
接着剤等の如く最終製品をラテツクス状で使用す
る場合を除き、重合工程、凝固工程、洗浄・脱水
工程、乾燥工程及び後加工工程よりなつている。

樹脂のフアイン化、機能化が強く要求される現
状では重合工程の重要性はいうまでもなく、同時
に、凝固工程における乳化重合体ラテツクスの凝
固手法は、それが得られる重合体の粉末の性状を
大きく左右するため、品質面及び操作性・経済性
からも重要視されている。

凝固工程は、重合で得られたラテツクス状の重
合体が凝固剤により凝固反応を経て凝固物となる
工程であるが、その手法によつて得られる重合体
の形状、つまり粉体性状が異なるため、粒径が均
一で、嵩比重が大きく、脱水性が良く、流動性が
良いなどの特性を有する粉体を得ることは、製造
工程における操作性、作業性、工程安定性、エネ
ルギーコスト、省力化及び安全性の点から大きな
メリツトとなる。

従つて、乳化重合工程と共に、凝固工程の技術
の確立は重要である。しかし、従来通りの凝固法
ないし凝固装置では満足すべき粉体性状を有する
凝固物は得られず、したがつて凝固技術或いは凝
固装置の開発が待たれるところであつた。以下
に、従来技術の欠点を詳細に説明する。

従来の技術による樹脂粉体は、形態的には不安
定で粒度分布の巾が広く、微粉状の粉末と粗大粒
子が混在していたため、取扱い上多くの問題があ
つた。このため、粉末の飛散、配管内及び貯槽出
口での詰り、粉塵爆発の危険性等の作業性、作業
環境、安全性を改善すべく、新しい凝固法の検討
が種々加えられ、樹脂粉末の粉体特性を向上する
ための手法がいくつか提案されている。その代表
的な例として、噴霧乾燥法及び噴霧凝固法が挙げ
られる。

これらの手法は、重合体ラテツクスを霧状にし
て直接乾燥又は凝固雰囲気中で凝固体を製造する
ものであるが、何れも気相を利用し霧滴の形状を
固定する技術であるため、多大なエネルギーコス
ト或いは高価な装置の建設コストを要する手法で
ある。又、得られた粉体特性は従来の凝固物に比
してより球形に近い形状であるが、粒径は小さく
微粉に類似した特性を有している。

以上のように気相を利用した凝固或いは乾燥手
法では霧径のコントロールに限度があつて、自と
粒径の最大値が決まつてしまい、粉体形状からも
改善の余地が残されていた。

これに加えて、従来型の凝固法ないしは凝固装
置を改善することは、建設費、運転コストの面で
有利であり、前述の優れた粉体特性を有する粉体
を製造する方法の開発検討には重要な意義があ
る。

そこで本発明者らは上述の目的に添つて幾つか
の提案を行なつてきたが、特願昭56−73115号に
提案した液相凝固法を基礎として鋭意研究を行つ
た結果、本発明の装置を完成するに至つた。

即ち、本発明者らが開発した液相凝固法によれ
ば、前述の噴霧乾燥法や噴霧凝固法の如く気相領
域を必要とせず、任意の粒径を有する、粉体特性
が優れた樹脂粉末を製造することができる。つま
り、この液相凝固法によれば、重合体ラテツクス
の吐出ノズルを構成する細管の内径を変更させる
ことによつて、数十μｍから数mmの範囲の粒径を
有する粉粒体が得られる。かくして得られる粉粒
体の粒径分布はその巾が狭く、かつ数十μｍ以下
の微粉が少ないため流動性が優れている。さらに
また、得られた粉粒体は粒状を呈し、嵩比重が大
きく、湿粉時の脱水性が良いなど、良好な特性を
有し、従来の湿式凝固法では得られない特徴を備
えている。

この液相凝固法によれば、凝固液中に乳化重合
体ラテツクスを細管で構成されたノズルから吐出
すれば該ラテツクスは凝固液と接触し凝固反応を
伴なつて凝固し、糸状に賦形されて凝固液の流れ
と同伴して溢流口から排出される。賦形した凝固
液は、柔かい状態で容易に破砕されて粒状となつ
てその分散液となるため、吐出ノズル周辺の凝固
液の流れが操作安全性及び粉体物性に重要な影響
をもたらす。本発明者らは凝固液の流れと操作安
定性に関して多くの検討を加えた結果、多数の細
管を有する吐出ノズルより吐出する重合体ラテツ
クスと均一に凝固液が接触する流れをつくり、賦
形した凝固物が蓄積することなく排出が可能な凝
固法を見出した。つまり、吐出ノズル周辺で凝固
液の流れが渦巻状の乱流を起すと、凝固物が吐出
ノズルと先端に溜つて凝固物が団子状となり、長
時間の運転が不可能になる。したがつて、吐出ノ
ズル周辺の流れを遅くするとノズル付近の凝固物
の輸送状態を良くすることになる。しかしなが
ら、凝固物は時間の経過と共に比重が大きくな
り、沈降し易くなる性質を持つ。これは重合体の
真比重が凝固液よりも大きいためであるが、この
ような性質を有する重合体を凝固槽より滞留なく
排出するためには、凝固槽の出口に向つて凝固液
の流速が増大するようにしてやれば良い。かくし
て、本発明者らは、以下の装置を完成するに至つ
た。

即ち、本発明の熱可塑性樹脂の製造装置は、 凝固槽；該凝固槽に凝固液を供給する手段；該
凝固槽内に設置された重合体ラテツクス吐出ノズ
ル；及び該重合体ラテツクスの凝固物を取り出す
ための溢流口からなる熱可塑性樹脂の製造装置で
あつて、 該凝固槽の底面が、該吐出ノズル設置部位から
該溢流口の方向に上方へ、水平面から１〜45度傾
斜していることを特徴とするものである。

本発明の装置を添付した図面に基づいて説明す
る。第１図は、本発明装置の好ましい一実施態様
を示すものであるが、図中、１は凝固槽、２は凝
固槽内に設置された重合体ラテツクス吐出ノズ
ル、３は溢流口、４は前記吐出ノズルの設置部位
から溢流口の方向に、上方へ、水平面から１〜45
度の角度で傾斜した凝固槽の底面を表す。５は、
本実施態様においては、溢流口から吐出ノズルを
はさんで相対向する位置であつて、凝固槽の側壁
に設けられた凝固液供給管を示すが、本発明にお
いては、この供給管は必ずしも凝固槽の側壁に設
けられている必要はなく、凝固槽に凝固液を供給
し得る手段であればいかなるものであつてもよ
い。

第２図は、本発明の他の好ましい実施様態を示
すものであるが、図中の参照符合はいずれも第１
図において示したものと同じものを表す。ただ
し、第２図においては、凝固槽１の底面４は間仕
切板となつており、この間仕切板により底面の傾
斜角が任意に変えられるようになつている。

次に、添付の第３図に基づいて、本発明に操作
法について説明する。重合体ラテツクスは、凝固
槽１内に設置された重合体吐出ノズル２から吐出
せしめられ、凝固液供給手段５から凝固槽１に供
給される凝固液により凝固せしめられ、生成した
凝固物は溢流口３から排出され、固化槽６に移送
される。

本発明の装置によれば、凝固物が吐出ノズルの
先端部で蓄積することがなく、滞り無く排出され
るうえ、凝固液の量を減らした場合であつても、
凝固物の排出が容易となり、運転コストの点から
も有利である。重合体ラテツクスの凝固物の比重
と、凝固液の比重の差によつて流れの状態が異な
るため、凝固槽の溢流口に至る底面の傾斜は、凝
固物の性質に応じて、その排出を容易にできる傾
斜であることが望ましく、底面はその傾斜角が可
変となる構造を有していることが好ましい。例え
ば、凝固物の比重が大である程、傾斜角を小さく
する方が、その排出を容易に行うことができる。

本発明の装置を使用すれば、凝固ノズルの操作
の安定性が改善され、かつ凝固ノズル付近で発生
する閉塞の防止される。とくに、凝固液の流量を
減らしても、溢流口方向に流速が上がつて凝固物
が滞りなく排出される。さらにはまた、本発明の
装置を用いて得られた樹脂粉末は良好な粉体特性
を示すものであり、本発明装置は工業上、多大な
利点をもたらすものと言える。

以下、実施例によつて、本発明をさらに詳しく
説明する。尚、実施例中、部数及び％に全て重量
を基準としたものである。

実施例 １ 巾が300mm、深さが400mm、長さが1600mm、底面
の傾斜が15度である第１図の如き凝固槽を使用し
て凝固操作を実施した。運転中の凝固液として
0.5％の硫酸水溶液を毎分120の割合で前記凝固
槽に供給した。

凝固ノズルは外径180mmの円板に外径３mm、内
径0.6mm、長さ60mmの細管300本を埋め込んだもの
を凝固液の流れと重合体ラテツクスの吐出方向が
一致すように前記凝固槽に設置した。次いで、該
ノズルに単量体成分として、ブタジエン35部、ア
クリロニトリル19部、スチレン46部から得られた
重合体ラテツクスを毎分4.5の割合で流した。
凝固ノズルより吐出した重合体ラテツクスは凝固
液し接触しながら凝固した。凝固した重合体は凝
固液の流れに同伴して凝固槽より排出された。槽
内の凝固液の流れは凝固ノズル吐出時はゆるやか
で、凝固反応が進むに従つて速やかに排出され、
吐出した重合体は溜ることなく移動した。

これを内温90℃に保たれた固化層へ移し重合体
を加熱固化した後に遠心脱水し、さらに、箱型乾
燥器により十分乾燥して顆粒状の熱可塑性樹脂の
粉体を得た。

該粉内の特性値は平均粒子径が0.64mm、嵩密度
が0.52ｇ／cm³、流動性指数が94、噴流性指数が74
であつた。250メツシユ標準篩の通過量は全体量
の0.15％であり、微粉の少ない粉末が得られた。

比較例 １ 容量30のバツフル付撹拌槽に１％の硫酸水溶
液を10入れこれを撹拌し70℃に昇温しながら実
施例１と同一の重合体ラテツクス８を徐々に滴
下しラテツクスを凝固した。滴下がが終了したら
撹拌の温度を92℃に昇温し重合体を固化した後
に、遠心脱水機で重合体粉末を取り出した。この
方法は従来より行なわれている重合体ラテツクス
の一般的な回分式凝固法である。得られた湿粉を
乾燥器で十分乾燥して乾燥粉末とし該粉末の粉体
特性を評価した。

その結果、平均粒子径は0.25mm、嵩密度0.35
ｇ／cm³、250メツシユ標準篩の通過量は全体の
2.45％であり、流動指数70で、微粉の多い流動性
の悪い粉末であることがわかつた。

実施例 ２ 実施例１と同一形状の凝固槽を使用して凝固操
作を行なつた。単量体成分としてブタジエン50
部、メタクリル酸メチル20部及びスチレン30部を
用いて得られた熱可塑性樹脂ラテツクスを用い
た。凝固液としては、0.3％の硫酸水溶液を用い、
これを前記凝固槽に毎分250の流速で流した。

凝固ノズルとしては180mmの円板に外径３mm、
内径0.8mm、長さ70mmの細管を500本埋め込んだも
のを使用し、凝固液の流れと重合体ラテツクスの
吐出方向が一致するように凝固槽内に設置し、該
ノズルに重合体ラテツクスを毎分10の割合で流
した。その結果凝固ノズルより吐出したラテツク
スは凝固液と接触しながら凝固した。凝固した重
合体は凝固液の流れに乗つて、凝固槽より排出さ
れた。このときノズルより吐出された重合体は溜
ることなくスムーズに排出され、ラテツクスの吐
出状態は非常に安定していた。

この重合体を内温が85℃に保たれた固化槽へ移
し、加熱固化した後遠心脱水し、さらに、箱型乾
燥器によつて十分乾燥して顆粒状の熱可塑性樹脂
の粉体を得た。

該粉体の特性値を測定したところ平均粒子径は
0.76mm、嵩密度は0.44ｇ／cm³、流動性指数は85、
噴流性指数は60であつた。250メツシユ標準篩通
過量は全体量の0.23％であり、微粉の少ない粉末
であることがわかつた。

実施例 ３ 巾が300mm、深さが150mm、長さが1500mm、仕切
板の傾斜が10度である第２図に示す如き凝固槽に
0.5％の硫酸水溶液を毎分30の流速で整流板を
通して流した。これに外径３mm、内径0.6mm、長
さ60mmの細管100本からなる凝固ノズルを凝固液
の流れと重合体ラテツクスの吐出方向が一致する
ように設置し、単量体成分としてブタジエン35
部、アクリロニトリル19部及びスチレン46部を用
いて得られた重合体ラテツクスを毎分１の割合
で流した。凝固ノズルより吐出した重合体ラテツ
クスは凝固液と接触しながら凝固液の流れと同伴
して凝固槽よりスムースに排出された。これを内
温90℃に保たれた固化槽へ移し重合体を加熱固化
した後に遠心脱水し十分に乾燥して顆粒状の熱可
塑性樹脂の粉体を得た。該粉体は実施例１と類似
の粉体特性値を有していた。

比較例 ２ 実施例３と同一条件で凝固槽に設置していた仕
切板を外して凝固液を流した。従つて底面の傾斜
角は０度であつた。凝固ノズルより吐出した重合
体ラテツクスは沈降し凝固槽内に蓄積して、吐出
した重合体の移動がなくなり凝固ノズルで閉塞が
起つた。

凝固ノズルから吐出した重合体が凝固槽より滞
留なく排出するためには固液の比重差に応じた凝
固液の充分な流速が必要であるが、上記の条件で
は凝固槽排出口付近の凝固液流速が不足して凝固
槽内に重合体が蓄積する現象を示した。

実施例 ４ 巾が300mm、深さが200mm、長さが1500mm、仕切
板の傾斜が40度である第２図に示す如き凝固槽に
0.4％の硫酸マグネシウム水溶液を毎分50で流
した。これに外径３mm、内径１mm、長さ80mmの細
管120本からなる凝固ノズルを凝固液の流れと重
合体ラテツクスの吐出方向が一致するように設置
し、単量体成分としてアクリル酸ブチル30部、ア
クリル酸エチル20部、メタクリル酸メチル50部か
らなる重合体ラテツクスを毎分1.5の割合で流
した。凝固ノズルから吐出した重合体ラテツクス
は凝固液と接触して糸状に凝固した後、凝固槽の
底部をはう様に流れて凝固槽より排出された。こ
れを連続的に固化槽へ移し88℃で加熱固化した後
に遠心脱水し湿粉を得た。次いで該湿粉を十分乾
燥して顆粒状の熱可塑性樹脂の粉体を得た。

該粉体の粉体特性値を測定したところ平均粒子
径は1.02mm、嵩密度は0.44ｇ／cm³、流動性指数は
90、噴流性指数は60であつた。

また250メツシユ標準篩の通過量は全体量の
0.09％であり、極めて微粉の少ない粉末が得られ
た。

比較例 ３ 実施例４の凝固槽で底板の傾斜を50度にして実
施例４と同一条件で重合体ラテツクスを流したと
ころ、吐出した重合体は沈んで排出が悪く凝固槽
に次第に溜つた。この現象は重合体ラテツクスの
凝固物の比重が凝固液より重いために起こるもの
で、積極的に排出するために適当な底面の傾斜に
するか、流量を増加して強制的に排出する手段が
あるが、余り流速を上げると凝固物が微粉化して
粉体特性が悪くなるため好ましくない。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、本発明装置の実施例を示
す斜視図であり、第３図は、本発明装置を用いた
凝固操作中の物質の流れを示す概略図である。 １……凝固槽、２……重合体ラテツクス吐出ノ
ズル、３……溢流口、４……凝固槽の底面、５…
…凝固液供給管、６……固化槽。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 凝固槽；該凝固槽に凝固液を供給する手段；
   該凝固槽内に設置された重合体ラテツクス吐出ノ
   ズル；及び該重合体ラテツクスの凝固物を取り出
   すための溢流口からなる熱可塑性樹脂の製造装置
   であつて、 該凝固槽の底面が、該吐出ノズル設置部位から
   該溢流口の方向に上方へ、水平面から１〜45度傾
   斜していることを特徴とする熱可塑性樹脂の製造
   装置。