KR0154904B1 - 미립 염화비닐 수지의 과립화 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 미립 염화비닐 수지의 과립화 방법을 제공하는데 목적이 있다.

이 방법은 (1) 음이온계 유화제, 비이온계 유화제, 지방산 또는 금속염과 같은 결합체를 순수한 물, 알콜, 글리콜 또는 크실렌과 같은 희석액으로 희석하여 결합제 농도가 5 내지 30% 되도록 조정하는 단계; (2) 상기 의석된 결합제를 0.5 내지 3.0㎏/㎠ 의 공기 압력으로 분사 노즐을 통해 유동층 건조기 내로 분사시켜 염화비닐 수지의 과립체를 형성시키는 단계; 및 (3) 상기 형성된 과립체의 내면과 외면에 도포된 결합제를 건조시키는 단계를 포함한다.

본 방법으로 제조된 염화비닐 수지 과립체는 플라스티졸의 분산성이 양호하고 과립화에 따른 분체 이송이 용이하며 분진 비산에 의한 작업장 오염 문제를 개선시킬 수 있다.

Description

미립 염화비닐 수지의 과립화 방법

본 발명은 미립 염화비닐 수지의 과립화 방법에 관한 것이다.

더욱 구체적으로, 본 발명은 미립 염화비닐 수지에 결합제를 투입하여 이 미립자들을 서로 응집시킨 다음 건조시킴으로써 미립 염화비닐 수지를 과립화하는 방법에 관한 것이다.

유화중합 또는 현탁중합에 의해 제조되는 염화비닐 수지는 비중 약 1.4정도의 백색 분말로서 내수성, 내약품성, 무독성의 수지이며 전기 절연성도 우수하므로, 통상적으로 각종 산업분야, 예를들면 필름, 전선 피복, 호스, 파이프, 용기 등의 다방면에 널리 사용되고 있다.

그러나, 이러한 염화비닐 수지는 평균 입경 10㎛의 미립자로서 겉보기 비중이 낮기 때문에, 자유 낙하에 의한 포장이 곤란할 뿐만 아니라 분진 비산에 따른 작업장의 오염문제를 유발한다.

최근, 이러한 문제를 해결하기 위한 방법으로서 상기 미립 염화비닐 수지를 과립체로 만들기 위한 각종 방법들이 제안되고 있다. 이와 관련된 선행 문헌으로는 일본국 제온(Zeon) 사에서 출원한 미합중국 특허 제 4,721,773호 (1988. 1. 26.), 일본국 특허 제 86-188403 호 (1986. 8. 22), 일본국 특허 제 84-446261호 (1984. 11. 12.) 및 일본국 특허 제 77-47853 호 (1977. 4. 16.) 가 있으며, 상기 특허의 방법은 혼합조내에서 가소제, 석유계 희석제, 고급 알콜, 액상 윤활제 등과 같은 결합제 0.5 내지 30 중량부 (염화비닐 수지 100 중량부 기준)와 염화비닐 수지를 고소 교반에 의해 분산시켜 과립체를 형성시키고 이를 탈수시킨 다음 유동층 건조기에서 건조시킴으로써 미립 염화비닐 수지를 과립화시키는 방법이다.

그러나, 상기 선행 특허의 방법에서는 고속교반에 의한 과립체 형성후 탈수공정을 거쳐 유동층 건조를 실시하는데, 과립체 형성시 미세입자의 함량이 많을 경우, 탈수공정에서 미세입자가 손실되어 경제성이 저하된다.

또한, 탈수공정불량에 따른 함수율 과다로 건조공정의 시간이 많이 소요되고 과도한 건조에 따른 염화비닐수지의 열안정성 저하 문제가 제기될 수 있다.

따라서, 본 발명자들은 상기 단점을 극복하기 위해 예의 연구한 결과, 결합제의 종류 및 투입방법이 과립체의 형성에 영향을 미친다는 사실을 알게되어 본 발명을 완성하게 되었다.

즉, 본 발명의 목적은 플라스티졸(plastisol)의 분산성이 양호하고 과립화에 따른 분체 이송이 용이하며 분진 비산에 의한 작업장의 오염문제를 개선시킨 미립 염화비닐 수지의 과립화 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또다른 목적은 유동층 건조기에서 염화비닐 수지의 과립체 형성 및 건조를 동시에 수행할 수 있는 미립 염화비닐 수지의 과립화 방법을 제공하는데 있다.

본 발명은

(1) 음이온계 유화제, 비이온계 유화제, 지방산 또는 금속염과 같은 결합제를 순수한 물, 알콜, 글리콜 또는 크실렌과 같은 희석액으로 희석하여 결합제 농도가 5 내지 30% 되도록 조정하는 단계;

(2) 상기 희석된 결합체를 0.5내지 3.0㎏/㎠ 의 공기 압력으로 분사 노즐을 통해 유동층 건조기 내로 분사시켜 염화비닐 수지의 과립체를 형성시키는 단계; 및

(3) 상기 형성된 과립체의 내면과 외면에 도포된 결합제를 건조시키는 단계를 포함하는 미립 염화비닐 수지의 과립화 방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 명세서에서 사용된 용어 플리스티졸 이란 결합제중에 미세하게 분산된 수지의 분산액을 의미한다.

본 발명의 주요공정은 결합제 희석공정, 과립화 공정 및 건조공정으로 나누어 진다.

첫째, 결합제 희석공정은 원액의 결합제 농도를 조절하는 공정으로서, 형성된 염화비닐 수지의 유동층에 결합제를 균일하게 분사시키기 위해 희석액을 사용하여 결합제 농도를 5% 내지 30% 로 조절한다. 결합제의 농도가 5% 이하이면 목표하는 입경 (150 내지 300㎛)의 과립체를 얻기 위해 다량의 희석액이 투입되어야 하며, 이에 따라 건조시간도 길어지게 되고, 또한 결합제의 농도가 30% 이상이면 입경이 과도하게 커지고 불규칙해지는 단점이 있으므로 원가측면에서 불리하다.

과립체의 평균입경이 150㎛ 이하이면 과립체의 장점인 분진비산의 개선효과가 떨어지며 평균입경이 300㎛ 이상이면 플라스티졸의 제조를 위한 소요시간이 길어지면 졸 분산성이 저하된다. 따라서 바람직한 염화비닐 수지 과립체의 평균입경은 약 200㎛이다.

결합제의 희석을 위해서는 희석액으로서 순수한 물, 알콜, 글리콜 또는 크실렌을 사용하며, 결합제의 용융은 40℃ 내지 60℃의 온도에서 15분간 교반시킴으로써 수행된다.

얻어진 결합제의 점도는 물에 비해 점도가 약간 높은 3 내지 센티포이즈이다.

이러한 점도 범위에서 과립체의 제조가 용이하다.

본 발명에서 사용되는 결합체로는 폴리옥시에틸렌 옥틸 페놀 에테르설페이트, 도데실벤젠 설페이트 나트륨 라우릴 설페이트, 암모늄 라우릴 설페이트,, 나트륨 지방알콜 설페이트 및 트리에탄올 아민 라우릴 설페이트와 같은 음이온계 유화제; 노닐 페놀 에톡사이드, 소르비탄 모노라우레이트, 소르비탄 모노팔미테이트, 소르비탄 모노스테아레이트, 글리세롤 모노올리에이트 및 폴리에틸렌글리콜 모노라우레이트와 같은 비이온계 유화제, 라우르산, 올레산 및 팔미트올레산과 같은 지방산; 및 발레산 아연, 올레산 칼슘 및 팔미트산 칼슘과 같은 금속염을 들 수 있다.

둘째, 과립화 공정은 미립 염화비닐 수지에 결합제를 투입하여 과립체를 형성시키는 과정이며, 결합제는 분산효과를 제공하기 위해 스프레이 노즐을 이용하여 0.5 내지 3.0㎏/㎠ 의 공기 압력으로 투입한다.

결합제는 노즐을 통해 공기와 함께 유동층 건조기의 상부에서 하부로 분사되고, 유동층 형성을 위한 공기는 하부에서 상부로 투입된다. 이때 결합제를 분사시키는 공기의 압력이 3.0㎏/㎠ 이상이면 미립 염화비닐 수지의 유동층 형성이 곤란하여, 유동층 건조기의 하부에 결합제로 도포된 염화비닐 수지가 부착됨으로써 적절한 과립체를 얻을 수 없다. 또한, 공기의 압력이 0.5㎏/㎠ 이하이면 유동층의 높이가 높아져서, 결합제로 도포된 미립 염화비닐 수지가 백 필터에 달라붙는 문제가 발생한다.

유동층의 높이는 유동층 건조기의 상부에서 결합제를 분사시키는 공기압력과 그의 하부에서 투입된 공기로 조절하며, 상기높이가 유동층 건조기 높이의 1/2 내지 3/4 이 될 때 바람직한 과립체가 형성된다.

희석된 결합제는 염화비닐 수지 100 중량부를 기준으로 5.0 내지 20 중량부의 양으로 투입하며, 이러한 투입 방법에는 일괄 투입하는 방법과 분할 투입하는 방법이 있다.

그러나, 일괄 투입 방법은 미립 염화비닐 수지에 대한 결합제의 도포가 일정치 않기 때문에 수득된 과립체의 입경이 불규칙해지는 단점이 있다.

균일한 입경의 과립체를 얻기 위해서는 5.0 내지 20 중량부의 결합제를 2 내지 10회 분할하여 분사하는 방법이 적절하다.

셋째, 건조공정은 형성된 염화비닐 수지 과립체의 외면과 내면에 도포된 결합제를 건조하는 공정이며, 플라스티졸의 균일한 분산을 위해 투입 공기의 온도는 60 내지 100℃ 이고 토출 공기의 온도는 50 내지 60℃ 가 바람직하다.

투입 공기의 온도가 100℃ 이상이면 과립체의 응집력이 강해져서 플라스티졸의 분산성이 저하되며, 토출 공기의 온도가 60℃ 이상이면 플라스티졸의 분산성의 저하와 함께, 형성된 염화비닐 수지 과립체의 내열성도 저하된다.

건조공정이 완료된 염화비닐 수지의 과립체는 그의 평균 입경 최대 300㎛ 까지 플라스티졸의 분산성에 대한 문제가 없다.

과립체의 입경이 300㎛ 이상이 되면, 플라스티졸의 가공시 가소제를 첨가할때 미립자로서 재배열하는 플라스티졸의 분산성 저하와 침전 문제가 발생한다.

이하 실시예로서 상세히 설명하며, 본 발명은 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

본실시예는 투입 온도에 따른 염화비닐 수지 과립체의 물성변화를 보여주는 것이다.

결합제로서 소르비탄 모노라우레이트 40g을 물 160㎖ 로 20% 농도가 되도록 희석하였다.

다음에는 미립 염화비닐 수지 200g을 유동층 건조기 (제품명:유동층 과립기, 제조회사:J기공)에 넣고, 투입공기의 온도가 60℃에 도달할 때까지 미립 염화비닐 수지의 유동층을 형성시켰다. 이때 유동층의 높이는 기 건조기 높이의 1/2 정도로 유지시킨다. 투입 공기의 온도가 60℃ 에 도달했을때, 상기 희석된 결합제를 20g 씩 5회에 나누어 공기압력 1.0㎏/㎠ 에서 분사 투입하였다. (총 100g; 염화비닐 100 중량부를 기준으로 10 중량부 사용).

또한, 상기 투입 공기의 온도를 각각 80℃, 90℃ 및 100℃ 의 3 가지 온도 조건으로 변화시키면서 상기와 동일한 방식으로 실시하였다.

토출 공기의 온도가 55℃에 도달하면 염화비닐 수지 과립체의 제조를 완료하고, 이때, 얻어진 염화비닐 수지 과립체에 대한 물성 측정을 하여, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

[실시예 2]

본 실시예는 토출 온도에 따른 염화비닐 수지 과립체의 물성변화를 보여주는 것이다.

결합제로서 발레산 아연 100g을 글리콜 100㎖ 로 희석하여 50% 농도가 되도록 조정하였다.

다음에, 미립 염화비닐 수지 200g을 유동층 건조기에 넣고, 투입 공기의 온도가 80℃ 에 도달할때까지 미립 염화비닐 수지의 유동층을 형성시켰다. 이때, 유동층의 높이는 상기 건조 기높이의 1/2 정도로 유지시킨다.

투입 공기의 온도가 80℃ 에 도달하였을때, 상기 희석된 결합제를 20g씩 5회에 나누어 공기압력 1.0㎏/㎠ 에서 분사 투입하였다.

(총 100g; 염화비닐 100 중량부를 기준으로 5 중량부 사용).

그 다음, 토출 공기의 온도가 50℃ 에 도달할때, 염화비닐 수지 과립체의 제조를 완료하였다.

또한, 토출 공기의 온도를 각각 55℃ 및 60℃ 의 2 가지 온도 조건으로 변화시키면서 상기와 동일한 방식으로 실시하고, 이때 얻어진 염화비닐 수지 과립체에 대한 물성측정을 하여, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

[실시예 3]

본 실시예는 결합제의 투입량에 따른 염화비닐 수지 과립체의 물성 변화를 보여주는 것이다.

라우르산 80g을 물 720g으로 10% 농도가 되도록 희석하여 희석된 결합제를 얻었다.

다음에는 미립 염화비닐 수지 200g을 유동층 건조기에 넣고, 투입 공기의 온도가 80℃ 에 도달할때까지 미립 염화비닐 수지의 유동층을 형성시켰다.

이때, 유동층의 높이는 상기 건조기 높이의 1/2 정도로 유지시킨다.

투입 공기의 온도가 80℃에 도달하였을때, 상기 희석된 결합제를 각각 20g, 40g 및 60g 씩 5회에 나누어 공기압력 1.0㎏/㎠ 에서 분사투입했다. (염화비닐 수지 100 중량부를 기준으로 각각 5, 10, 15 중량부 투입).

그 다음, 토출 공기의 온도가 55℃에 도달할때 염화비닐 수지 과립체의 제조를 완료하고, 이때 얻어진 염화비닐 수지 과립체에 대한 물성측정을 하여, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

[실시예 4]

본 실시예는 결합제의 종류에 따른 염화비닐 수지 과립체의 물성변화를 보여주는 것이다.

하기 표 4에 지시된 결합제를 사용하여 물 180g 으로 10% 의 농도가 되도록 희석하였다. (단, 올레산 칼슘은 글리콜 180g으로 10% 농도가 되도록 희석한다). 다음에는 염화비닐 수지 200g을 유동층 건조기에 넣고, 투입 공기의 온도가 80℃ 도달할때까지 미립 염화 비닐 수지의 유동층을 형성시켰다.

이때, 유동층 높이는 상기 건조기 높이의 1/2 정도로 유지시킨다.

투입 공기의 온도가 80℃ 에 도달하였을때, 상기 희석된 결합제들을 각각 20g씩 5회에 나누어 공기 압력 1.0㎏/㎠ 에서 분사투입했다. (염화비닐 수지 100 중량부를 기준으로 5 중량부 투입).

그 다음, 토출 공기의 온도가 55℃ 에 도달할때, 염화비닐 수지 과립체의 제조를 완료하고, 이때 얻어진 염화비닐 수지 과립체에 대한 물성을 측정하여 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.

Claims (6)

1. (1) 음이온계 유화제, 비이온계 유화제, 지방산 또는 금속염과 같은 결합제를 순수한 물, 알콜, 글리콜 또는 크실렌과 같은 희석액으로 희석하여 결합제 농도가 5 내지 30% 가 되도록 조정하는 단계; (2) 상기 희석된 결합제를 0.5 내지 3.0㎏/㎠의 공기 압력으로 분사 노즐을 통해 유동층 건조기 내로 분사시켜 입경이 150 내지 300㎛인 염화비닐 수지의 과립체를 형성시키는 단계; 및 (3) 상기 형성된 과립체의 내면과 외면에 도포된 결합제를 건조시키는 단계를 포함하는 미립 염화비닐 수지의 과립화 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 희석된 결합제를 염화비닐 수지 100 중량부를 기준으로 5.0 내지 20 중량부 사용하는 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 결합제가 폴리 옥시에틸렌 옥틸 페놀 에테르설페이트, 도데실벤젠 설페이트, 나트륨 라우릴설페이트, 암모늄 라우릴 설페이트, 나트륨지방알콜설페이트 및 트리에탄올아민 라우릴설페이트와 같은 음이온계 유화제; 노닐 페놀 에톡사이드, 소르비판 모노라우레이트, 소르비탄 모노팔미테이트, 소르비탄 모노스테아레이트, 글리세롤 모노올리에이트 및 폴리에틸렌글리콜 모노라우레이트와 같은 비이온계 유화제; 라우르산, 올레산 및 팔미트올레산과 같은 지방산; 및 발레산 아연, 올레산 칼슘 및 팔미트산 칼슘과 같은 금속염으로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 희석된 결합제를 2 내지 10회로 분할 분사하는 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 건조단계(3)을 투입공기 온도 60℃ 내지 100℃ 및 토출공기 온도 50℃ 내지 60℃ 100℃ 및 토출공기 온도 50℃ 내지 60℃에서 수행하는 방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 미립 염화비닐수지의 유동층의 높이가 유동층 건조기 높이의 1/2 내지 3/4인 방법.