JPS6042427A - 熱可塑性樹脂の製造装置 - 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】 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・ンクスの吐出ノ
ズルから吐出されて凝固した重合体ラテフクスを、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Ｉｔ・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４−１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ッ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
加工工程よりなっている。

樹脂のファイン化、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ックスの凝固手法は、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ックス状の重合体が
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
、その手法によっ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、ｎ
＋ａ水性か良く、流動性か良いなとの特性を有する粉体
な得ることは、製造工程における操作性、作業性、］二
工程定性、エネルギーコスト、省力化及び安全性の点か
ら大きなメリットとなる。

従って、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
たがって凝固技術或いは凝固装置の開発が待たれるとこ
ろであった。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った。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３・１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力く挙
げられる。

これらの手法は、重合体ラテ・ンクスを霜状にして直接
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って、自と粒径の最大値が
決まってしまい、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って幾つかの提案を
行なってきたが、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った結果、本発明
の装置を完成するに至った。

即ち、本発明者らが開発した液相凝固法によれば、ｎ；
ｊ述の噴霜乾゛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、重合体ラテックスの川・出ノズルを構成する細
管の内径を変更させることによって、数十ＩＬｍから数
ｌの範囲の粒径をイ（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Ｉｌｌが狭く、かつ数
十ｐｍ以下の微粉が少ないため流動性が優れてｌ／）る
、さら龜こまた、得られた粉粒体は　粒状を呈し、嵩比
重カー大きく、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Ｉ／Ｎ　４８徴
を備えている。

この液相凝固法によれば、凝固液中に乳イし重合体ラテ
ックスを細管で構成されたノズルから吐＋１１すれば該
ラテックスは凝固液と接触し凝固反応を伴なって凝固し
、糸状に賦形されて凝固液の流れとＩｌｌ１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ＩＥ
で容易に破砕されて粒状となっ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。木発明者らは凝固液の流
れと操作安全性に関して多イ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ック
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Ｄｒ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の先端に溜って凝固
物が団子状となり、長時間の運転が不可能になる。した
がって、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屯が凝固液
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
出口に向っ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
た重合体ラテックス吐出ノズル；及び該重合体ラテック
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
脂の製造装置であって、 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、ｌは凝固槽、２は凝固槽内に設置された重
合体ラテックス吐出ノズル、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って、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
いかなるものであってもよい。

第２図は１本発明の他の好ましい実施態様を示すもので
あるが、図中の参照符合はいずれも第１因において示し
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ｌの底面４は間仕切板となっており、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って
いる。

次に、添付の第３図に基づいて１本発明に操作法につい
て説明する。重合体ラテックスは、凝固槽ｌ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ｌ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っても。

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。重合体ラテックスの凝固物の比重と、凝固液の
比重の差によっ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
向に流速が上がっ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、実施例によって、本発明をさらに詳しく説明する
。尚、実施例中、部数及び％は全て重量を基準としたも
のである。

実施例１ １１」が３００ｍｍ　、深さが４００ｍｍ　、長さが１
８００ｍｍ、底面の傾剥が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ノの割合で前記
凝固槽に供給した。

凝固ノズルは外径１８０ａ＋ａの円板に外径３ｍｍ　、
内径０．８ｍｍ　、長さ＋３０１１１１１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ックス
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、ブタジェン３５部、
アクリロニトリル１８部、スチレン４６部から得られた
重合体ラテックスを毎分４．５ノの割合で流した。凝固
ノズルより吐出【７た重合体ラテッ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同
伴して凝固槽より胡出された。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って
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８０℃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。

該松内の特性値は平均粒子径が９．８４ｍｍ、嵩密度が
０．５２ｇ／ｃｍ３．流動性指数が９４、噴流性指数が
７４であった。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ノの八ツフル付攪拌槽に　１％の硫酸水溶液を
１０ノ入れこれを攪拌し７０°Ｃに昇温しながら実施例
１と同一の重合体ラテックス　８ノを徐々に滴下しラテ
ックスを凝固した。滴下が終了したら攪拌槽の温度を８
２℃にＡ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・ン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Ｑ、２５ｍｍ、嵩密度０．３５
ｇ／ａｍ３、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った。

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
った。単量体成分としてブタジェン５０部、メタクリル
酸メチル２゛０部及びスチレン３０部を用いて得られた
熱可塑性樹脂ラテックスを用いた。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
２５０１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９．８ｍｍ、長さ７０＋ｎｍ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ック
スの吐出方向が一致するように凝固槽内に設置し、該ノ
ズルに重合体ラテックスを毎分１０ノの割合で流した。

その結果凝固ノズルより吐出したラテックスは凝固液と
接触しながら凝固した。凝固した重合体は凝固液の流れ
に乗って、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スに排出され、
ラテッ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°Ｃ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、箱型乾燥器によっ
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０．７８
＋ｎｍ、嵩密度は０．４４ｇ／ｃ’Ｗ３．流動性指数は
８５、噴流性指数は６０であった。２５０メツシユ標準
篩通過酸は全体量の０．２３％であり、微粉の少ない粉
末であることがわかった。

実施例３ ＋１Ｊが３００ｍｍ　、深さが１５０ｍｍ　、長さが１
５００ｍｍ、仕りｊ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３０１の流
速で整流板を通して流りまた。これに外径３ｍｍ、内径
０．８ｍｌ１１、長さ６０）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ックスの吐出方
向が一致するよう設置し、単量体成分としてブタジェン
３５部、アクリロニトリル１９部及びスチレン４６部を
用いてｆｌ）られた重合体ラテックスを毎分　１ノの割
合で流した。凝固ノズルより吐出した重合体ラテックス
は凝固液と接触しながら凝固液の疏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８０°Ｃ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。従って底面の傾斜角は０度であっ
た。凝固ノズルより吐出した重合体ラテックスは沈降し
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った。

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、」二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 ＩＩが３００ｍｍ　、深さが２００ｍｍ　、長さが１５
００ｍｍ、仕ｉ、’Ｊ板の傾斜が４０度である第２図に
示す如き凝固槽に０４％の硫酸マグネシウム水溶液を毎
分５０１で流した。これに外径３ｍｆｆ１、内径　１ｍ
ｍ、長さ８０ａ＋ｍ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ッ゛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ックスを毎分　１．５１の
割合で流した。凝固ノズルから吐出した重合体ラテック
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°Ｃ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．
０２ｍａｌ、嵩密度は０．４４ｇ／ｃｍ３．流動性指数
は８０、噴流性指数は８０であった。

また　２５０メツシユ標準篩の通過量は全体量の０．０
８％であり、極めて微粉の少ない粉末が得られ比較例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ッ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った。こ
の現象は重合体ラテッ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［、ｉｉ３及び第２図は１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。 ■・・・凝固槽 ２・・・重合体ラテックス吐出ノズル ３・・・溢流口 ４・・・凝固槽の底面 ５・・・凝固液供給管 ６・・・固化槽 ２２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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ックス吐出ノズル；及び該重合
   体ラテフ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って、 該凝固槽の底面が、該吐出ノズル設置部位から該７ｉ；
   ｉ流口の方向に上方へ、水平面から　１〜４５度傾犯し
   ていることを特徴とする熱可塑性樹脂の製造装置。