JPS6042428A - 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】 ［発明の技術分野］ 本発明は、熱可塑性樹脂の製造装置に関し、更に詳しく
は、重合体ラテックス吐出ノズルが閉塞することがなく
、粉体特性が優れた重合体粉末を製造することが可能な
熱可塑性樹脂の製造装置に関する。

［発明の技術的背景とその問題点１ 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４１加価値樹脂の重合］二
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、脱
水性が良く、流動性が良いなどの特性をイｉ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　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１１］が広く、微粉状の粉末と粗大粒子か混在し
ていたため、取扱い」二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、重合体ラテッ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、運転コストの面で右利であり、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。

（発明の目的１ 木発明は、重合体ラテックス吐出ノズルが閉塞すること
がなく、粉体特性が優れた重合体粉末を＃Ａ造すること
が口ｆ能な熱可塑性樹脂の製造装置を提供することを目
的とする。

（発明の概要１ 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、木発明の装置
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、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１ａ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
１重合体ラテッ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って、数十ｐＬｍから数■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Ｉｌｌが狭く、かつ数＋７ｔｍ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、得られた粉粒体は顆粒状を呈し、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ｉこよれば、凝固液中に乳化重合体ラテ
ックスを細管で構成されたノズルから吐出すれば該ラテ
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。本発明者らは凝固液の流れと操作安全性
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
ことなく排出が可能な凝同法を見出した。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
ル周辺の流れを理くするとノズル（＝１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
吟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徂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υｒ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、木発明者らは、以下の装置を完成するに至った。

即ち、本発明の熱可塑性樹脂の製造装置は、凝固槽；該
凝固槽内に設置された重合体ラテックス叶出ノズル；該
凝固槽内に凝固液を供給する手段；及び該重合体ラテッ
クスの凝固物を取り出すために該凝固槽に設けられた溢
流口からなる、４可塑性樹脂の製造装置であって、 該吐出ノズルから吐出される重合体ラテックスと同一方
向に凝固液を供給する凝固液供給手段及び該吐出ノズル
から吐出される該重合体ラテックスの垂直上方方向に凝
固液を供給する凝固液供給手段を該凝固槽に設置してな
ることを特徴とする。

本発明の装置を、図面に基づき、更に詳細に説明する。

第１図は、本発明装置のｔＩＴましい実施態様を示した
ものであり、図中、１は凝固槽、２は凝固槽ｌ内に設置
された重合体ラテックス吐出ノズル、３は吐出ノズル２
から吐出される重合体ラテックスと同一方向に凝固液を
供給する凝固液供給手段、４は吐出ノズル２から吐出さ
れる該重合体ラテックスの垂直上方方向に凝固液を供給
する凝固液供給手段、５は重合体ラテックスの凝固物を
取り出すために該凝固槽ｌに設けられた溢流口、６は凝
固［１の底面を表す。

凝固４ｍｌ及び溢流口５はいかなる構造を有していても
よいが、図示したように′、凝固槽の底面６は１ｊ１１
記吐出ノズル２の設置部位から溢流口５の方向へ、」二
方に、水平面から　１〜４５度の角度で傾斜しているこ
とが本発明の効果を奏する上で好ましく、さらにこの場
合は、凝固液の量を減らしたときでも凝固物のり１出が
容易であるという利点も生じる。また、凝固槽の底面６
を間仕切板にしてもよく、この場合は間仕切板により底
面６の傾斜角を任：ａ、に変“えることができる（図示
せず）。一方、吐出ノズル２は、従来から用いられてい
るものであればいかなるものでもよいが、通常、微細な
口径を有する細管を円板に数十本から数百本埋め込んだ
ものが用いられる。

凝固液供給手段３は、通常、溢流口５から、吐出ノズル
２をはさんで相対向する位置であって、ａ　ｌ、ｌｉ＋
　４６１の側壁に設けられるが、吐出ノズル２から吐出
される重合体ラテックスと同一方向に凝固液を供給する
ことができるのであれば、その設置位置は格別限定され
ない。また、凝固液供給手段４は、通常、凝固槽の底面
６であって、吐出ノズル２の下方に設けられるが、吐出
ノズル２から吐出される該重合体ラテックスの垂直上方
方向（吐出ノズルに対し垂直上方方向）に凝固液を供給
することができるのであれば、その設置位置は格別限定
されない。なお、図では、凝固液供給手段３及び４とし
て凝固液の供給管を示したが、本発明においては、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。また、その手段の数も一つに限らず、二つ
以」二用いてもよい。さらに、本発明においては、必要
であれば、凝固液供給手段４のやや上方に適宜間隔のス
リットを有する多孔板を設け、底部吹き出しロアを介し
て底面６から上方に凝固液を均一に供給してもよい（第
２図参照）。

次に、第２図に基づき、本発明装置の操作法について説
明する。凝固液を凝固液供給手段３及び４から凝固槽ｌ
に供給して該槽内に充填し、この中に供給管８を介して
重合体ラテックスを吐出ノズル２から供給せしめる。該
重合体ラテックスは凝固液と接触して凝固せしめられ、
生成し、た凝固物は溢流口５から排出され、固化槽９に
移送される。

［発明の効果］ 本発明の装置を使用すれば、吐出ノズルから吐出される
重合体ラテックスと同一方向及び垂直上方方向に凝固液
を供給することができるため、吐出ノズルの周辺、特に
その中心部における凝固液の流れが阻害されることはな
い。したがって、吐出したラテックスが糸状になって凝
固物同士が会合し合うことはないため、吐出ノズルの周
辺に凝固物が蓄積し、凝固物が団子状となってその先端
部を閉塞するという不都合な事態は回避さ゛れる。

この効果は、多数の細管を有する吐出ノズルを使用して
処理量を増大させた場合に、一層顕著となる。このため
、凝固処理の長時間駆動が可能となり得る。さらには、
本発明の装置を用いて得られた樹脂粉体は良好な粉体特
性を有しているため、本発明装置は工業」二、多大な利
益をもたらすものと言える。

［発明の実施例］ 実施例１ ラテックスの吐出方向と同一方向及び垂直上方方向にそ
れぞれ凝固液を供給する凝固液供給手段並びに１０ｍｍ
のスリットを有する１００ｍｍ　ｒｌＪの多孔板を底部
に設けた、１１ｊ３００ｍｍ　、深さ４００ｍｍ　、長
さが１５００ｍｍ、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
固液としては０．５％の硫酸水溶液を使用し、これを２
５０交／ｌｌ１ｉｎの割合で前記凝固槽に供給した。な
お、このうち吐出されるラテックスに対して垂直上方方
向への凝固液の供給量は５０文／ｍｉｎであった。

吐出ノズルは外径１８０ｍｍの円板に外径３ｍｍ　、内
径０．８ｍｍ　、長さ７０１１１Ｉ＋の細管４５０木を
埋め込んだものを、吐出されるラテックスに対して水平
方向の凝固液の流れと重合体ラテックスの吐出方向とが
一致する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３０部、アクリロニ
トリル２１部、スチレン４９部から得られた重合体ラテ
ックスを５．５１　／ｍｉｎの割合で流した。吐出ノズ
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
ら凝固した。凝固した重合体は凝固液の流れに同伴して
溢流口より排出された。吐出した重合体は溜ることなく
移動し、長時間運転して、も凝固物が吐出ノズルに蓄積
することはなかった。

次いで、これを内温８０°Ｃ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０．８４ｍｍ、嵩比重が
０．４８．　ｌ＆動性指数が８３であった。２５０メツ
シユ標準篩の通過量は全体量の０．２１％であり、微粉
の極めて少ない粉末が得られた。

比較例１ 容甲５０文のパッフル付攪拌槽に　１％の硫酸水溶液を
１ＯＪｌｊ入れ、これを攪拌し８５℃にＡ温しながら実
施例１と同一の重合体ラテンクズ１５文を徐々に滴下し
ラテックスを凝固させた。滴下が終了したら攪拌槽の温
度を８５°Ｃに昇温し重合体を固化した後、遠心脱水機
により重合体の湿粉を得た。この方法は従来より行なわ
れている重合体ラテックスの一般的な回分式凝固法であ
る。次いで、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０．３３ｍｍ、嵩比重が０．３
７、２５０メツシユ標準篩の通過量は全体の３．５％で
あり、流動指数が７４で、実施例１よりも微粉が多く流
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７０ｆ；ｂ、メタク
リル酸メチル１０部及びメチ９フ２０部ヲ用いて得られ
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　
３００文／ｍｉｎの流速で流し、そのうち吐出されるラ
テフクスに対して垂直」三方方向への凝固液の供給量は
　１００Ｌ；Ｌ／ｍｉｎであった。

吐出ノズルとしては　１８０ｍｍの円板に外径３１１Ｉ
１１、内径１ｍｍ、長さ８０ＩＩＩ１１の細管を　７５
００木埋め込んだものを使用し、吐出されるラテックス
に対して水甲方向の凝固液のＩＱれと重合体ラテックス
の吐出方向と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　９Ｒ／ｍｉｎの割合で流し
た。その結果吐出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。

この重合体を内温か８８°Ｃに保たれた固化槽へ移し、
加熱固化した後遠心１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０．９８
ｍｍ、嵩比重は０，５２、流動性指数は９４であった。

２５０メツシユ標準篩通過量は全体量の０．１５％であ
り、微粉が極めて少なく流動性のよい粉末であることが
わかった。

比較例２ 吐出されるラテックスに対して垂直上方方向には凝固液
を供給しなかったことを除き、実施例２と同様に凝固操
作を行なった。

その結果、吐出ノズルから吐出したラテックスのうち、
凝固液と十分に接触する部分は糸状を呈していたが、凝
固液の流れが少ない部分はラテックスが塊状となってお
り、このため凝固物のｔｅｌ出がスムーズに行われなく
なって次第に吐出ノズルの閉塞を起こし匝転が不可能な
状態となった。吐出ノズルを凝固液から取り出して観察
したところ、ノズル円板の中心部に埋め込んだノズル先
端部に未凝固のラテックスが付着していた。これは、ラ
テックスが凝固液と十分に接触できなかったために生じ
た現象であると考えられる。

実施例３ ラテックスの吐出方向と同一方向及び垂直上方方向にそ
れぞれ凝固液を供給する凝固液供給手段並びに　５ｍｍ
の多孔板を底部に設けた、１１１５０ｍｍ、深さ２００
ｆｆｌｆｆｌ、長さが１０００ｍｍ、底面の傾斜が１０
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は０．５％の硫酸マグネシ
ウム水溶液を使用し、これを３２１　／ｍｉｎの割合で
前記凝固槽に供給した。なお、このうち吐出されるラテ
ックスに対して垂直上方方向への凝固液の供給量は１０
文／ｍｉｎであった。

吐出ノズルは外径９０ｍｍの円板に外径３＋ａｍ　、内
径１　、２　ｍ　ｍ　、　ＬＬさ　ｌＯＱｍｍの細管９
５木を埋め込んだものを、吐出されるラテックスに対し
て水平方向の凝固液の流れと重合体ラテックスの吐出方
向とが一致する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、アクリル酸ブチル１２部
、アクリル酸エチル８部、メタクリル酩６０部及びスチ
レン２０部から得られた重合体ラテックスを１．２Ｍ　
／ｍ１ｒｌの割合で流した。吐出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した。凝固
した重合体は凝固液の流れに同伴して溢流口より排出さ
れた。吐出した重合体は溜ることなく移動し、長時間運
転しても凝固物が吐出ノズルに蓄積することはなかった
。

次いで、これを内温８５℃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１．１５ｍｍ、嵩比重が
０．５４、流動性指数が８５であった。　２５０メツシ
ユ標準篩の通過量は全体量の０．１０％であり、微粉の
極めて少ない粉末が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の実施例を示す斜視図、第２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。 ｌ・・・凝固槽 ２・・・重合体ラテックス吐出ノズル ３・・・吐出ノズルから吐出される重合体ラテックスと
同一方向に凝固液を供給する凝固液供給手段 ４・・・吐出ノズルから吐出される重合体ラテックスの
垂直」三方方向に凝固液を供給する凝固液供給手段 ５　・・・　溢　力た　１コ ６・・・凝固槽の底面 ７・・・底部吹き出し口 ８・・・供給管 ９・・・固化槽

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）凝固槽；該凝固槽内に設置された重合体ラテック
   ス吐出ノスル；該凝固槽内に凝固液を供給する手段；及
   び該重合体ラテックスの凝固物を取り出すために該凝固
   槽に設けられた溢流口からなる熱可塑性樹脂の製造装置
   であって、 該吐出ノズルｄｓら吐出される重合体ラテ・ンクスと同
   一方向に凝固液を供給する凝固液供給手段及び該吐出ノ
   ズルから吐出される重合体ラテックスの垂直上刃方向に
   凝固液を供給する凝固液供給手段を該凝固槽に設置して
   なることを特徴とする熱可塑性樹脂の製造装置。
2. （２）凝固槽の底面が、吐出ノズル設置部位から溢流口
   の方向に」一方へ、水平面から　１〜４５度傾斜してい
   る特許請求の範囲第１項記載の熱Ｏｆ塑性樹脂の製造装
   置。