KR100789234B1 - 진공 초음파를 사용한 고분자 라텍스 또는 슬러리 내 잔류모노머 탈기 방법 및 이를 이용한 탈기 장치 - Google Patents

진공 초음파를 사용한 고분자 라텍스 또는 슬러리 내 잔류모노머 탈기 방법 및 이를 이용한 탈기 장치 Download PDF

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F6/00—Post-polymerisation treatments
    • C08F6/14—Treatment of polymer emulsions
    • C08F6/16—Purification

Abstract

본 발명은 미반응 단량체를 포함하는 중합체에 감압 하에서 초음파를 조사하여 미반응 단량체 및 미반응 단량체 이외의 휘발성 물질을 중합체로부터 제거하는 미반응 단량체의 제거 방법을 개시한다.
본 발명의 미반응 단량체 제거 방법은 진공 하에서 초음파를 가함으로써 캐리어 기체의 사용 없이 우수한 효율로 미반응 단량체를 라텍스 또는 슬러리로부터 제거 및 회수 함으로써 제품의 우수한 품질 유지, 환경 오염 감소 및 비용 절감이 가능하다.
미반응 단량체, 초음파, 탈기, 진공

Description

진공 초음파를 사용한 고분자 라텍스 또는 슬러리 내 잔류 모노머 탈기 방법 및 이를 이용한 탈기 장치{Method for stripping residual monomer in the polymer latex or slurry using ultrasonic wave under vacuum and stripper using the same}
도 1 은 진공 초음파 탈기 장치의 개략도이다.
도 2 는 본 발명의 실시예 및 비교예에서 시간에 따른 상대적인 잔류 미반응 단량체 함량을 도시한 그래프이다.
<도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명>
1 : 탈기조 2 : 상부덮개
3 : 교반 장치 4 : 초음파 발진자
5 : 가열 자켓 6 : 슬러리(또는 라텍스)
7 : 이송 펌프 8 : 입력부
9 : 드레인 밸브 10 : 드레인 펌프
11 : 탈기 단량체 배출부 12 : 진공 펌프
본 발명은 고분자 중합 반응 후 미반응 단량체를 제거하는 탈기(stripping) 공정에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 진공 초음파 발진을 사용한 고분자 라텍스 또는 슬러리 내 잔류 미반응 단량체 제거 방법 및 이를 이용한 제거 장치에 관한 것이다.
중합 반응 후 탈기 공정에서 통상 고온의 스팀(약 100 내지 130℃)을 이용하여 미반응 단량체를 제거한다. 슬러리 형태의 고분자 화합물의 경우는 슬러리를 고온의 스팀 탈기 장치 내에서 짧은 시간(약 5 내지 10 분)동안 체류 시키면서 스팀 탈기를 수행한다. 고분자 화합물의 입자의 크기가 작아 라텍스 형태로 존재하는 경우는 라텍스를 약 60℃ 정도로 상승시킨 후 탈기 장치 내에서 분사시켜 주는 방식을 취하고 있다.
슬러리를 고온의 스팀을 이용하여 스팀 탈기 하는 경우 탈기 장치 내에 부분적으로 슬러리가 적체되어 이물이 발생한다. 이는 품질 저하의 원인이 되기 때문에 이를 해결하기 위하여 주기적으로 탈기 장치의 동작을 멈추고 청소를 해 주어야 하는 문제점이 있다.
라텍스의 경우 품질 유지를 위해서 라텍스 안정성을 유지해 주는 것이 중요하기 때문에 슬러리 형태의 분산 PVC(Suspension PVC, 이하에서 S-PVC라 표기함)의 경우와 같이 고온(100℃ 이상)의 스팀을 사용하여 라텍스 온도를 고온으로 유지하면서 탈기하는 것이 불가능하므로 열 교환 (약 50 내지 60℃ 라텍스 온도 유지) 후 분사 시키는 방식을 사용하고 있으나 스팀을 이용한 탈기와 비교하여 잔류 미반응 단량체 농도가 수백 배 높다. 예를 들어, 환경 관리 기준의 경우, 일반적인 PVC 중 합공정의 경우 S-PVC의 잔류 비닐 클로라이드 단량체 (이하 RVCM이라 표기함) 농도가 1 내지 99 ppm 정도인데 비하여 라텍스 PVC의 경우는 1000 ppm 이상이다. 잔류 미반응 단량체 농도가 높으면 후공정인 건조 공정에서 고온 스팀 스프레이 건조를 통하여 고분자 화합물이 건조되면서 미반응 단량체가 대기 중으로 휘발되기 때문에 환경에 악영향을 미치게 되며 열 안정성 등 최종 생성물의 품질을 떨어뜨리는 원인이 된다. 따라서, 라텍스 안정성을 파괴하지 않으면서 잔류 미반응 단량체의 농도를 현저히 낮출 수 있는 방안이 필요한 실정이다.
일본특허공개 제 소51-047077호에는 초음파를 이용하여 고분자 화합물로부터 미반응 단량체를 제거하는 방법이 개시되어 있다. 상기 방법의 경우 미반응 단량체를 효과적으로 제거하기 위하여 캐리어 기체 (Carrier gas)로서 질소를 사용하였는데, 이 경우 탈기된 미반응 단량체와 캐리어 기체가 함께 섞임으로써 이를 재사용하기 위하여 분리 공정이 필요하다는 문제점이 있어, 경제성 측면에서 실제 공정에 적용되는데 큰 어려움이 있다. 또한, 초음파와 캐리어 기체를 이용한 라텍스 내 미반응 단량체 탈기의 경우 캐리어 기체 유입으로 인한 기포 발생의 문제가 있다.
따라서 캐리어 기체를 사용하지 않으면서도 고분자 라텍스 또는 슬러리 내 미반응 단량체를 효과적으로 제거 및 회수하는 방안이 필요하다.
본 발명이 이루고자 하는 첫 번째 기술적 과제는 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 고분자 라텍스 또는 슬러리로부터 캐리어 기체를 사용하지 않으면서도 미반응 단량체를 효과적으로 제거할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 두 번째 기술적 과제는 상기 제거 방법을 이용한 제거 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 상기 첫 번째 기술적 과제를 달성하기 위하여,
미반응 단량체를 포함하는 중합체에 감압 하에서 초음파를 조사하여 미반응 단량체 및 미반응 단량체 이외의 휘발성 물질을 중합체로부터 제거하는 미반응 단량체 제거 방법을 제공한다.
본 발명의 일 구현 예에 따르면, 상기 제거 방법에서 상기 중합체는 초음파의 진행이 가능한 슬러리 또는 라텍스 상태인 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 구현 예에 따르면, 상기 제거 방법에서 상기 초음파의 주파수가 18내지 1000kHz 범위인 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 구현 예에 따르면, 상기 제거 방법에서 상기 감압시의 압력이 20 내지 759 Torr인 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 구현 예에 따르면, 상기 제거 방법에서 상기 중합체가 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐리덴클로라이드, 폴리비닐아세테이트, 폴리비닐알코올 폴리스타이렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 비닐클로라이드 비닐아세테이트 공중합체 및 아크릴로니트릴 부타디엔 스타이렌 공중합체 등으로 이루어진 군에서 선택된 1 이상의 중합체인 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 구현 예에 따르면, 상기 제거 방법에서 상기 중합체의 온도가 30 내지 100℃ 인 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 구현 예에 따르면, 상기 제거 방법에서
미반응 단량체를 포함하는 중합체를 탈기조에 투입하는 단계; 및,
탈기조 내에서 감압 하에서 상기 중합체에 초음파를 조사하여 미반응 단량체 및 미반응 단량체 이외의 휘발성 물질을 중합체로부터 제거하는 단계;
를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 구현 예에 따르면, 상기 제거 방법에서 상기 초음파를 조사하는 단계에서 초음파를 조사하면서 중합체를 반응기 내에서 교반 수단을 이용하여 교반 시키는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 구현 예에 따르면, 상기 제거 방법에서 상기 교반 수단의 교반 속도가 5 내지 1200 rpm인 것이 바람직하다. 본 발명의 다른 구현 예에 따르면, 상기 제조 방법에서
미반응 비닐크로라이드 단량체를 포함하는 비닐클로라이드 중합체 슬러리 또는 라텍스를 탈기조에 투입하는 단계; 및,
탈기조 내에서 20 내지 759 Torr 의 압력 하에서 상기 중합체 슬러리를 교반시키면서 18 내지 1000 kHz의 초음파를 조사하여 미반응 단량체 및 미반응 단량체 이외의 휘발성 물질을 중합체로부터 제거하는 단계;
를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명은 상기 두 번째 기술적 과제를 달성하기 위하여,
미반응 단량체를 포함하는 피탈기물(6)을 수용하는 탈기조(1);
상기 탈기조(1) 내부에 존재하는 교반 수단에 연결된 교반 장치(3);
상기 탈기조(1)의 일 표면에 장착된 초음파 발진자(4);
상기 탈기조(1)의 일 표면에 장착된 가열 자켓(5);
상기 탈기조(1)의 상부에 연결된 배관상에 설치되어 피탈기물(6)을 이송하는 이송펌프(7)
상기 탈기조(1)의 하부에 연결된 배관상에 설치되어 피탈기물(6)을 배출하는 드레인 펌프(10); 및,
상기 탈기조(1)의 상측 공간부에 연결된 배관상에 설치되어 탈기조(1) 내부를 진공 상태로 감압 시키는 진공 펌프(12);
로 구성된 미반응 단량체 제거 장치를 제공한다.
본 발명의 미반응 단량체 제거 방법은 캐리어 기체를 사용하면서 초음파를 가하는 종래 방법과 달리 진공 하에서 초음파를 가함으로써 캐리어 기체의 사용 없이 우수한 효율로 미반응 단량체를 라텍스 또는 슬러리로부터 제거 및 회수 함으로써 제품의 우수한 품질 유지, 환경 오염 감소 및 비용 절감이 가능하다.
이하 본 발명에 대하여 보다 상세하게 설명한다.
본 발명은 미반응 단량체를 포함하는 중합체에 감압 하에서 초음파를 조사하여 미반응 단량체 및 미반응 단량체 이외의 휘발성 물질을 중합체로부터 제거하는 미반응 단량체 제거 방법을 제공한다.
압전소자 (piezoelectric)로 구성된 초음파 발진자를 통하여 초음파가 발진되면 초음파는 용액을 통과하여 전파하게 되는데, 이 때 캐비테이션(cavitation) 현상이 발생하여 미세한 저압의 공동(cavity)이 발생하게 된다. 이 공동은 매우 짧은 시간 안에 생성 및 소멸을 거듭하게 되며, 발진된 초음파 주파수, 용액의 온도 및 압력 등에 따라서 공동의 개수 및 크기, 모멘텀이 달라진다. 공동은 발생 및 소멸하면서 급격한 압력의 변화를 수반하게 되며 피탈기물 근처에서 생성 및 소멸하는 공동에 의해서 잔류 미반응 단량체가 중합체에서 분리된다. 이러한 기화된 휘발성 미반응 단량체의 분리를 보다 용이하게 하기 위해 질소 등과 같은 불활성 기체를 캐리어 기체로 사용하여 분리 효율을 높이는 것이 가능하다. 그러나 본 발명에서는 이와 달리 진공을 걸어주어 압력을 낮추어 줌으로써 결과적으로 휘발성 미반응 단량체의 비점(boiling point)을 낮추어 줌으로써 별도의 캐리어 기체 없이도 휘발성 미반응 단량체가 보다 쉽게 분리되는 것이 가능하게 된다. 또한 이 경우 과도한 온도 상승이 없다는 점에서 중합체의 물성을 그대로 유지할 수 있다.
특히, 본 발명의 단량체 제거 방법은 잔류 모노머 기체를 피탈기물로부터 분리한 후에 회수가 용이하다. 즉, 상기 공정으로의 재투입이 용이하다. 종래의 방법은 캐리어 기체)와 단량체가 혼합되어 배출되므로 이를 다시 분리하는 것이 어렵고 고비용이 요구되었다. 예를 들어, 미반응 단량체의 분리에 주로 활용되는 기술인 스팀을 이용한 탈기의 경우 역시 탈기 조작 이후 수증기의 압축과 냉각을 통하여 미반응 단량체와 스팀의 분리가 용이하기 때문에 실제 공정에서 활용되는 기술이다.
따라서, 단량체를 별도 공정없이 용이하게 회수할 수 있다는 것은 공정상으로나 경제적으로나 매우 중요하다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에서 사용되는 PVC(폴리비닐클로라이드)의 경우 단량체인 VCM(비닐 클로라이드 모노머)의 가격이 전체 생산원가의 약 60 내지 70%를 차지하고 있기 때문에 모노머의 경제적인 회수가 특히 중요하다.
또한, 라텍스 상태인 중합체에서 단량체를 탈기하는 경우 캐리어 기체를 사용하면 기포 발생 등으로 실제 탈기 조작에 어려움이 발생하지만, 본 발명에서와 같이 캐리어 기체를 사용하지 않는 방식의 경우 상기와 같은 문제점도 없다는 장점이 있다.
본 발명에서 사용되는 중합체는 슬러리 또는 라텍스로 이루어진 군에서 선택된 하나의 상태인 것이 바람직하나 이에 한정되지는 않으며 당해 기술 분야에서 생산되는 모든 형태의 중합체를 포함한다.
본 발명에서 사용되는 초음파의 주파수는 18 내지 1000kHz 범위인 것이 바람직하다. 주파수가 18kHz 미만이거나 1000kHz를 초과하는 경우에는 탈기 효과가 미미하다.
본 발명에서 상기 초음파와 함께 가해지는 감압시의 압력은 20 내지 759 torr인 것이 바람직하다. 상기 압력이 20torr 미만인 경우에는 라텍스 또는 슬러리 상태의 중합체에서 사용되는 용매가 같이 휘발하는 문제 및 경제성의 문제가 있고 상기 압력이 759torr를 초과하는 경우에는 감압으로 인한 휘발성의 차이가 거의 나타나지 않는다.
본 발명에서 상기 중합체는 당해 기술 분야에서 사용되는 미반응 단량체를 함유하는 모든 종류의 중합체에 사용될 수 있다. 상기 중합체는 반드시 호모 중합 체일 필요는 없고 2 이상의 단량체를 포함하는 공중합체도 가능하다.
본 발명에서 상기 제거 방법에 사용되는 중합체는 초음파를 이용한 탈기 효율 측면에서는 그 온도를 30내지 100℃ 로 유지하는 것이 바람직하며, 당연히 중합체의 품질유지를 위한 온도범위 내에서 유지해야 한다. 예를 들어, 폴리비닐클로라이드의 경우 슬러리의 경우는 100℃ 이하로, 라텍스의 경우는 65℃ 이하로 유지하는 것이 바람직하다. 온도가 100℃를 초과하는 경우에는 초음파 탈기 효과가 감소하고 제품 품질이 나빠지는 문제가 있다.
보다 구체적으로는 본 발명의 제거 방법은 미반응 단량체를 포함하는 중합체를 반응기에 투입하는 단계; 및 반응기 내에서 감압 하에서 상기 중합체에 초음파를 조사하여 미반응 단량체 및 미반응 단량체 이외의 휘발성 물질을 중합체 로부터 제거하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다. 예를 들어 미반응 단량체를 포함하는 라텍스 또는 슬러리 형태의 중합체를 반응기에 투입한 다음 상기 반응기를 밀폐하고 상기 반응기 내부의 압력을 감압 시킨 후에 상기 중합체에 초음파를 조사하여 미반응 단량체와 기타 휘발성 물질을 중합체 슬러리 또는 라텍스로부터 제거한다.
본 발명에서 상기 초음파를 조사하는 단계에서 초음파를 조사하면서 중합체를 반응기 내에서 교반 수단을 이용하여 교반시키는 것이 바람직하다. 이러한 교반에 의하여 중합체를 골고루 섞어줌으로써 휘발성 물질의 분리를 촉진시키고 균일한 품질의 중합체를 얻을 수 있다. 상기 교반 수단의 교반 속도는 5 내지 1200rpm인 것이 바람직하다. 상기 교반 속도가 5rpm 미만인 경우에는 중합체의 용액 중 혼합에 문제가 있어서 탈기된 미반응 단량체가 기체상으로 쉽게 빠져나가지 못하는 문 제가 있다. 1200 rpm 이상의 경우에는 교반 속도의 증가로 인한 탈기 효과의 증가가 미미하다.
본 발명의 가장 구체적인 구현 예로서, 미반응 비닐크로라이드 단량체를 포함하는 비닐클로라이드 중합체 슬러리 또는 라텍스를 반응기에 투입하는 단계; 및 반응기 내에서 50 내지 250 torr 압력 하에서 상기 중합체를 100 내지 500 rpm으로 교반 시키면서 20 내지 100kHz의 초음파를 조사하여 미반응 단량체 및 미반응 단량체 이외의 휘발성 물질을 중합체로부터 제거하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명은 상기 두 번째 기술적 과제를 달성하기 위하여,
미반응 단량체를 포함하는 피탈기물(6)을 수용하는 탈기조(1), 상기 탈기조(1) 내부에 존재하는 교반 수단에 연결된 교반 장치(3), 상기 탈기조(1)의 일 표면에 장착된 초음파 발진자(4), 상기 탈기조(1)의 일 표면에 장착된 가열 자켓(5), 상기 탈기조(1)의 상부에 연결된 배관상에 설치되어 피탈기물(6)을 이송하는 이송펌프(7), 상기 탈기조(1)의 하부에 연결된 배관상에 설치되어 피탈기물(6)을 배출하는 드레인펌프(10) 및 상기 탈기조(1)의 상측 공간부에 연결된 배관상에 설치되어 탈기조(1) 내부를 진공 상태로 감압 시키는 진공 펌프(12)로 구성된 미반응 단량체 제거 장치를 제공한다. 상기 제거 장치는 도 1에 도시 되어 있다.
상기 제거 장치에 대해서 보다 구체적으로 설명하면 탈기조(1)에서 피탈기물인 슬러리 또는 라텍스의 탈기가 이루어진다. 상기 탈기조(1)에는 상부 덮개(2) 및 교반 수단(예를 들어 임펠러)이 연결된 교반 장치(3) 가 부착되어 있다. 교반 장치 (3)를 통한 적정 회전수의 교반에 의해 슬러리의 침전을 막고 슬러리 등을 탈기조 내에서 고르게 분산시켜 탈기 작용을 촉진한다. 초음파 발진자(4)를 사용하여 초음파를 발생시키며, 가열 자켓(5)을 사용하여 슬러리 등을 탈기에 적합한 온도로 유지시킨다. 탈기조(1) 내부에는 미반응 단량체를 포함하는 피탈기물(6)이 투입된다. 이러한 피탈기물은 예를 들어 슬러리 또는 라텍스 형태의 중합체이다. 이송 펌프(7)는 중합 반응 후 생성된 중합체 라텍스 또는 슬러리를 탈기조로 일정한 속도로 이송하며, 입력부(8)를 통해 탈기조로 입력된다. 드레인 밸브(9) 및 드레인 펌프(10)는 일정 시간 탈기가 이루어진 후 잔류 단량체가 제거된 슬러리 또는 라텍스를 후공정인 탈수 또는 건조 공정으로 보내는 역할을 한다. 탈기된 미반응 단량체 및 기타 휘발성 물질은 탈기 배출부(11)를 통해 배출되며, 상기 탈기를 원활하게 하기 위해 탈기조 내를 감압 상태로 유지하는 진공 펌프(12)가 부착된다. 상기 제거 장치를 이용하여 라텍스 또는 슬러리 형태의 중합체로부터 미반응 단량체 등을 효과적으로 제거하는 것이 가능하다.
이하에서 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예는 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명을 제한하기 위한 것은 아니다.
실시예 1
용량 5L 탈기조에 PVC 라텍스 (LG Chem. 중합도 1000) 1200g(고형분 함량: 50 wt%) 을 투입한 다음 탈기조 내부의 온도를 55℃까지 승온 시킨 후, 탈기조 내부의 압력을 250torr로 감소시켜 유지하고 교반 장치를 사용하여 라텍스를 80rpm으로 교반 시키면서 주파수 40kHz의 초음파를 조사하여 미반응 단량체 등을 탈기 시 켰다.
실시예 2
교반 장치의 회전 속도를 120rpm, 초음파 주파수를 20kHz로 한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
실시예 3
교반 장치의 회전 속도를 120rpm, 초음파 주파수를 40kHz로 한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
실시예 4
PVC 라텍스 대신에 PVC 슬러리(LG Chem. 중합도 1000)를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
비교예 1
진공 및 초음파를 가하지 않고, 라텍스의 온도를 60℃로 유지하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
비교예 2
진공을 가하지 않고 캐리어 기체로서 질소를 250ml/min의 속도로 공급하면서 교반 속도를 120rpm, 초음파 주파수를 40kHz 로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
비교예 3
PVC 라텍스 대신에 PVC 슬러리를 사용한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
라텍스 또는 슬러리 내 잔류 미반응 단량체 함량의 측정
상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 3에 따른 탈기 실험을 하면서 시간에 따라 상기 라텍스 또는 슬러리 시료를 2g씩 채취하여 바이알(vial)에 담은 후 기체 크로마토그래피(G/C) 분석을 통하여 측정하였다. 분석 장비는 Agilent 7694 Headspace Sampler(G1883) 및 Agilent 6890 GC/FID를 이용하였으며 90℃로 20분간 가열하였다. 실험 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 상기 데이터 값의 경우 시료에 따라 초기값이 달라 서로 비교가 곤란하므로 이를 상대적인 값으로 환산하여 도 2에 도시하였다.
도 2에서 RVCM(%)은 상대적인 비닐클로라이드 단량체(VCM) 함량으로서 하기 수학식 1로 정의된다.
<수학식 1>
RVCM(%) = RVCM(t=t1)/RVCM(t=0)
RVCM(t=t1 ) 은 시간 t1에서의 라텍스 또는 슬러리 내 미반응 VCM의 함량 (ppm)
RVCM(t=0)는탈기 반응을 수행하기 전의 라텍스 또는 슬러리 내 미반응 VCM의 함량 (ppm)
라텍스의 안정성 평가
미반응 단량체를 제거한 다음 라텍스 입자의 응집(coagulation) 현상의 발생 여부를 확인하였다.
응집 현상 발생 않음 : 안정성 우수
응집 현상 발생 : 안정성 불량
시간(분) 안정성
0 10 20 30 60 90 평가
실시예 1 1749.5 - 942.8 - 422.8 260.2 우수
실시예 2 1448.9 972.7 - 571.1 275.1 146.5 우수
실시예 3 1399.0 683.6 486.9 331.3 167.8 81.6 우수
실시예 4 9624.5 - - 5519.4 1364.4 -
비교예 1 1381.9 1288.6 - 1236.5 1230.5 우수
비교예 2 1902.9 1240.9 1047.3 810.7 474.1 불량
비교예 3 9600 9135.1 - 8685.1 8439.3 -
상기 표 1 및 도 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 방법을 이용한 실시예 1 내지 4의 경우에는 60분 경과 후 중합체 라텍스 또는 슬러리에 존재하는 VCM 함량이 초기값의 30% 미만으로 감소하였다. 이에 반해 초음파 및 캐리어 기체를 사용하는 비교예 2의 경우에는 VCM의 함량이 60분 경과 후 약 25% 정도까지 감소하였으나 캐리어 기체를 사용함으로써 라텍스의 안정성이 저하되었고 캐리어 기체의 유입과 교반에 의해 기포가 과도하게 발생하여 운전상에 어려움이 있었다. 초음파, 진공 및 캐리어 기체를 전혀 사용하지 않은 비교예 1 및 3의 경우에는 60분 경과 후에도 RVCM(%)가 90% 수준으로서 거의 그대로 유지되는 것을 알 수 있었다. 이러한 RVCM(%) 및 라텍스의 안정성 차이는 진공 하에서 초음파를 피탈기물에 조사함으로써 캐리어 기체를 사용하지 않고 잔류 미반응 단량체를 피탈기물로부터 효과적으로 탈기하기 때문이다. 따라서 상기 방법을 사용할 경우 실제 공정에서 보다 효율적으로 미반응 단량체를 제거 및 회수할 수 있을 것으로 판단된다.
본 발명의 미반응 단량체 제거 방법은 진공 하에서 피탈기물에 초음파를 조 사함으로써 캐리어 기체의 사용 없이 우수한 효율로 미반응 단량체를 라텍스 또는 슬러리로부터 탈기 및 회수 함으로써 탈기된 미반응 단량체의 공정 내 재활용이 가능하여 운전비용 감소 효과가 있고 제품의 우수한 품질 유지 및 환경 오염 감소 효과가 있다.

Claims (11)

  1. 미반응 단량체를 포함하는 중합체에 감압 하에서 초음파를 조사하여 미반응 단량체 및 미반응 단량체 이외의 휘발성 물질을 중합체로부터 제거하는 미반응 단량체 제거 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 중합체가 초음파의 진행이 가능한 슬러리 또는 라텍스 상태인 것을 특징으로 하는 미반응 단량체 제거 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 초음파의 주파수가 18내지 1000kHz 범위인 것을 특징으로 하는 미반응 단량체 제거 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 감압시의 압력이 20 내지 759 Torr인 것을 특징으로 하는 미반응 단량체 제거 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 중합체가 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐리덴클로라이드, 폴리비닐아세테이트, 폴리비닐알코올 폴리스타이렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 비닐클로라이드 비닐아세테이트 공중합체 및 아크릴로니트릴 부타디엔 스타이렌 공중합체 등으로 이루어진 군에서 선택된 1 이상의 중합체인 것을 특징으로 하는 미반응 단량체 제거 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 중합체의 온도가 30 내지 100℃ 인 것을 특징으로 하는 미반응 단량체 제거 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    미반응 단량체를 포함하는 중합체를 탈기조에 투입하는 단계; 및,
    탈기조 내에서 감압 하에서 상기 중합체에 초음파를 조사하여 미반응 단량체 및 미반응 단량체 이외의 휘발성 물질을 중합체로부터 제거하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 미반응 단량체 제거 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 초음파를 조사하는 단계에서 초음파를 조사하면서 중합체를 탈기조 내에서 교반 수단을 이용하여 교반 시키는 것을 특징으로 하는 미반응 단량체 제거 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 교반 수단의 교반 속도가 5 내지 1200 rpm인 것을 특징으로 하는 미반응 단량체 제거 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    미반응 비닐크로라이드 단량체를 포함하는 비닐클로라이드 중합체를 탈기조에 투입하는 단계; 및,
    탈기조 내에서 50 내지 250torr 압력 하에서 상기 중합체를 교반 시키면서 20 내지 100kHz의 초음파를 조사하여 미반응 단량체 및 미반응 단량체 이외의 휘발성 물질을 중합체로부터 제거하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 미반응 단량체 제거 방법.
  11. 미반응 단량체를 포함하는 피탈기물(6)을 수용하는 탈기조(1);
    상기 탈기조(1) 내부에 존재하는 교반 수단에 연결된 교반 장치(3);
    상기 탈기조(1)의 일 표면에 장착된 초음파 발진자(4);
    상기 탈기조(1)의 일 표면에 장착된 가열 자켓(5);
    상기 탈기조(1)의 상부에 연결된 배관상에 설치되어 피탈기물(6)을 이송하는 이송펌프(7)
    상기 탈기조(1)의 하부에 연결된 배관상에 설치되어 피탈기물(6)을 배출하는 드레인 펌프(10); 및,
    상기 탈기조(1)의 상측 공간부에 연결된 배관상에 설치되어 탈기조(1) 내부를 진공 상태로 감압시키는 진공 펌프(12);
    로 구성된 미반응 단량체 제거 장치.
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