KR100984614B1

KR100984614B1 - 중합체의 회수 방법

Info

Publication number: KR100984614B1
Application number: KR1020030026203A
Authority: KR
Inventors: 겐이찌 우라베; 겐이찌 다까쯔구
Original assignee: 테크노 폴리머 가부시키가이샤
Priority date: 2002-04-26
Filing date: 2003-04-25
Publication date: 2010-09-30
Also published as: JP2003321547A; JP3987755B2; CN1257192C; CN1453297A; KR20030084742A

Abstract

본 발명의 목적은 ABS 수지 등을 포함하는 중합체 라텍스로부터 미분 입자가 적고 입경이 일정한 중합체 입자를 회수하는 방법을 제공하는 것에 있다. 본 발명의 중합체의 회수 방법은 스태틱 믹서 등에 의해 얻어진 중합체 라텍스 및 응고제의 혼합물을 직경 0.5 내지 15 mm의 실형(絲狀)으로 하는 성형 공정과, 상기 실형 혼합물을 50 ℃ 이상의 열수에 투입하고 교반함으로써 고화 및 분단하는 응고 공정과, 응고된 중합체 입자를 여과 분리하는 분리 공정을 구비한다. 회수된 중합체 입자는 입경 0.5 내지 4 mm의 입자가 전체에 대하여 70 내지 95 질량％인 입경 분포를 갖는다.

중합체의 회수 방법, 중합체 라텍스, 중합체 입자

Description

중합체의 회수 방법 {Method for Recovering a Polymer}

도 1은 중합체 회수 장치의 구성의 한 예를 나타내는 모식도이다.

도 2는 스태틱 믹서의 믹서 유닛의 구성을 나타내는 설명도이다.

도 3은 다른 중합체 회수 장치의 구성을 나타내는 모식도이다.

도 4는 참고예에서 이용한 중합체 회수 장치의 구성을 나타내는 모식도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 혼합기

11 다이

12 격벽

20 응고조

21 회전축

22 교반 날개

30 습식 분쇄기

40 탈수기

50 건조기

100 실형 혼합물

본 발명은 유화 중합 등으로 얻어지는 ABS 수지 등을 포함하는 중합체 라텍스로부터 중합체를 회수하는 방법에 관한 것이며, 더욱 자세하게는 미분 입자가 적고 입경이 일정한 중합체 입자를 회수하는 방법에 관한 것이다.

중합체 라텍스로부터 중합체를 회수하는 방법으로서는 중합체 라텍스에 응고제를 첨가하여 응고시킨 후, 탈수ㆍ건조시켜 분말형의 중합체를 얻는 방법이 종래부터 행해지고 있다. 이 종래의 방법에 있어서 중합체 라텍스의 응고는 소정 온도 (원하는 입경에 의해 결정되는 소정 온도)의 열수를 채운 응고조에 중합체 라텍스와 응고제 수용액을 공급하고, 그 응고조 내에서 교반함으로써 행해진다. 그러나 이러한 방법으로서는 미분 입자가 많이 생성되고 회수되는 중합체 입자의 입경 분포가 커지기 때문에, (1) 응고 공정 후의 탈수 공정에서의 탈수성이 나쁘고, (2) 분리ㆍ건조 공정에서 미분 입자가 폐색을 일으켜 생산성이 저하되고, (3) 미분 입자의 누설이나 비산에 의한 손실이 크고, (4) 부피 비중이 작아져 큰 저장 용적이 필요하고, (5) 분진 폭발을 방지하기 위한 설비 등이 필요하고, (6) 압출기 등의 혼련기에 투입할 때 미분 입자가 비산하고, 또한 압출기의 내부에서 편석이 생겨 혼합성이 나빠져 성형 불량이 생기는 등의 문제점이 있다.

본 발명은 중합체 라텍스로부터 미분 입자가 적고 입경이 일정한 중합체 입 자를 회수하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은 중합체 라텍스와 응고제 수용액을 혼합하여 얻어지는 소정의

농도 범위의 크림상 혼합물을 소정의 직경을 갖는 실형으로 하고, 이 실형의 크림상 혼합물을 열수 중에서 교반함으로써 분단 및 고화시킴으로써 미분 입자를 거의 포함하지 않은 중합체 입자를 회수할 수 있다는 것을 발견한 것이다.

본 발명은 이하에 표시된다.

1. 중합체 라텍스로부터 중합체 입자를 회수하는 방법으로서,

중합체 라텍스 및 응고제의 혼합물을 직경 0.5 내지 15 mm의 실형으로 하는 성형 공정과, 상기 실형 혼합물을 열수에 투입하고 교반함으로써 고화 및 분단하는 응고 공정과, 응고된 중합체 입자를 여과 분리하는 분리 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 중합체의 회수 방법.

2. 제1의 방법에 있어서, 상기 혼합물의 고형분 농도는 15 내지 40 질량％인 중합체의 회수 방법.

3. 제1의 방법에 있어서, 상기 혼합물의 온도는 회수 대상의 중합체의 비컷트 (Vicat) 연화 온도를 Tm이라 할 때, (Tm-60) ℃ 이상이고, 또한 (Tm-10) ℃ 이하의 범위인 중합체의 회수 방법.

4. 제1의 방법에 있어서, 상기 응고제의 사용량은 상기 중합체 100 질량부에 대하여 1 내지 10 질량부인 중합체의 회수 방법.

5. 제1의 방법에 있어서, 상기 혼합물은 스태틱 믹서에 의해 얻어진 것인 중 합체의 회수 방법.

6. 제1의 방법에 있어서, 상기 혼합물은 단축 스크류 압출기 또는 2축 이상의 다수축 스크류 압출기에 의해 얻어진 것인 중합체의 회수 방법.

7. 제1의 방법에 있어서, 상기 열수의 온도는 (Tm-30) ℃ 이상이고, 또한 (Tm+30) ℃ 이하의 범위인 중합체의 회수 방법.

8. 제1의 방법에 있어서, 상기 실형 혼합물을 소정의 길이로 절단한 후, 열수에 투입하는 중합체의 회수 방법.

9. 제1의 방법에 있어서, 회수된 중합체 입자는 입경 0.5 내지 4 mm의 입자가 전체에 대하여 70 내지 95 질량％인 입경 분포를 갖는 것인 중합체의 회수 방법.

본 발명에 의하면 중합체 라텍스 및 응고제의 혼합물을 직경 0.5 내지 15 mm의 실형으로 하고, 이것을 열수에 투입하여 교반함으로써 거의 균일한 길이로 분단되고, 또한 고화하기 때문에 미분 입자를 거의 포함하지 않는, 입경이 일정한 중합체 입자를 얻을 수 있고, 회수할 수가 있다.

상기 혼합물의 고형분 농도가 15 내지 40 질량％인 경우에는 실형 혼합물이 열수에 투입되었을 때, 형 변형을 일으키는 일 없이, 응고 공정을 진행시킬 수 있다.

또한 상기 혼합물의 온도가 (Tm-60) ℃ 이상이고, 또한 (Tm-10) ℃ 이하의 범위인 경우에는 혼합물이 적절한 점성을 갖기 때문에 실형 혼합물이 열수에 투입되었을 때, 형 변형을 일으키는 일 없이, 응고 공정을 진행시킬 수 있다.

상기 응고제의 사용량이, 상기 중합체 100 질량부에 대하여 1 내지 10 질량부인 경우에는 중합체 라텍스의 응고를 효율적으로 진행시킬 수 있다.

상기 혼합물을 스태틱 믹서에 의해 얻은 경우에는 양호한 혼합 상태인 혼합물을 얻을 수 있고 후속 공정에 있어서, 그 고화를 효율적으로 행할 수 있다.

또한 상기 혼합물을 단축 스크류 압출기 또는 2축 이상의 다수축 스크류 압출기에 의해 얻은 경우에는, 양호한 혼합 상태에 있는 혼합물을 얻을 수 있고, 후속 공정에 있어서, 그 고화를 효율적으로 행할 수 있다.

상기 열수의 온도가 (Tm-30) ℃ 이상이고 또한 (Tm+30) ℃ 이하의 범위인 경우에는 중합체 라텍스의 응고를 효율적으로 진행시킬 수 있다.

상기 실형 혼합물을 소정의 길이로 절단한 후, 열수에 투입한 경우에는 입경이 보다 일정한 중합체 입자를 얻을 수 있다.

또한 본 발명에 의해 분리 공정에 있어서의 탈수 작업에서의 탈수성을 개선하고, 폐색을 방지하고, 중합체의 손실을 저감시킬 수 있다. 또한 회수한 중합체 입자의 부피 비중을 크게함으로써 저장 용적을 작게 할 수 있다. 또한 분진 폭발 방지를 위한 설비를 필요로 하지 않고, 압출기 등의 성형기로의 투입시에 미분 입자가 비산하는 일이 없기 때문에 성형기에서의 미분 입자의 편석에 기인하는 성형 불량을 방지할 수 있다.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명한다.

본 발명은 중합체 라텍스로부터 중합체 입자를 회수하는 방법으로서 중합체 라텍스 및 응고제의 혼합물을 직경 0.5 내지 15 mm의 실형으로 하는 성형 공정과, 상기 실형 혼합물을 열수에 투입하고 교반함으로써 고화 및 분단하는 응고 공정과, 응고된 중합체 입자를 여과 분리하는 분리 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에서 적용 가능한 중합체는 (i) 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지 (ABS 수지), 아크릴로니트릴-부타디엔-α-메틸스티렌 수지 (내열 ABS 수지), 아크릴로니트릴-부타디엔-N-페닐말레이미드 수지 (내열 ABS 수지), 아크릴로니트릴-에틸렌ㆍ프로필렌ㆍ디엔-스티렌 수지 (AES 수지), 메틸메타크릴레이트-부타디엔-스티렌계 수지 (MBS 수지), 하이임팩트 폴리스티렌 수지 (HIPS 수지), 아크릴로니트릴-아크릴레이트-스티렌 수지 (AAS 수지) 등의 그래프트 공중합체 등의 수지형 중합체, (ii) 스티렌-부타디엔 고무 (SBR), 아크릴로니트릴-부타디엔 고무 (NBR), 아크릴 고무 등의 고무형 중합체, (iii) 아크릴계 수지, 폴리스티렌, 스티렌-메틸메타크릴레이트 (MS 수지), 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체 (AS 수지) 등의 경질 수지형 중합체 등이다.

상기 중합체 라텍스는 유화 중합에 의해 얻어지고, 통상 고형분 농도는 20 내지 50 질량％이다. 한편 상기 응고제로서는 종래부터 중합체 라텍스의 응고에 사용되고 있는 것, 예를 들면 염산, 황산, 질산 등의 무기산, 아세트산, 포름산, 시트르산 등의 유기산, 이들 산의 금속염을 들 수 있다. 이 금속염으로서는 예를 들면 염화칼슘, 염화알루미늄, 황산알루미늄, 황산마그네슘 등의 무기염, 아세트산칼슘, 아세트산알루미늄 등의 유기염을 들 수 있다. 이 금속염은 고체 상태대로 사용할 수 있고, 물 등에 용해시켜 사용할 수도 있다. 상기 응고제는 1종 단독 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

상기 응고제의 첨가량은 중합체 라텍스의 고형분 농도와, 중합체의 응석치를 고려하고, 중합체 100 질량부에 대하여 바람직하게는 1 내지 10 질량부, 보다 바람직하게는 1 내지 5 질량부의 범위이다. 상기 응고제의 첨가량이 1 질량부보다 적으면 중합체 라텍스를 충분히 응고시킬 수 없다. 한편 10 질량부를 초과하면 응고제의 필요량을 초과하기 때문에 낭비가 생긴다. 여기서 상기 「응석치」란 소정의 고형분 농도를 갖는 중합체 라텍스와 상이한 고형분 농도를 갖는 응고제를 혼합하고, 일정 시간 경과한 후에 침전 생성이 확인된 경우의, 침전이 생기는 최저 농도 (혼합 후의 농도)를 말한다.

중합체 라텍스 및 응고제를 혼합하는 방법은 특별히 한정되지 않지만 중합체 라텍스 및 응고제를 따로 따로 혼합기에 투입하여 혼합하는 방법, 중합체 라텍스에 응고제를 투입하여 혼합하는 방법, 응고제에 중합체 라텍스를 투입하여 혼합하는 방법 등을 들 수 있다. 이들의 방법에 의해서 바람직하게는 크림상으로 할 수 있다. 혼합 조건도 특별히 한정되지 않지만 온도는 회수 대상의 중합체의 비컷트 연화 온도를 고려하여 선택하는 것이 바람직하다. 이 중합체의 비컷트 연화 온도를 Tm ℃로 하였을 때, 혼합시의 온도는 바람직하게는 (Tm-60) ℃ 내지 (Tm-10) ℃, 보다 바람직하게는 (Tm-55) ℃ 내지 (Tm-15) ℃, 더욱 바람직하게는 (Tm-50) ℃ 내지 (Tm-20) ℃의 범위이다. 이 온도가 (Tm-60) ℃ 보다 낮으면 응고 공정에 의해서 응고조에서 미립자로서 분산하고, 회수되는 중합체 입자의 중에는 미분 입자가 많아지고, 입경 분포가 커진다. 한편 (Tm-10) ℃ 보다 높으면 혼합물의 점도가 높아지는 경향이 있기 때문에, 직경 0.5 내지 15 mm의 실형 혼합물을 얻는 것이 곤란 해지는 경우가 있다. 또한 상기 온도로 하기 위해서 중합체 라텍스 및 응고제를 미리 가온시킬 수 있고, 혼합기를 가열할 수도 있다. 또한 얻어지는 혼합물도 상기 온도로 유지하는 것이 바람직하다.

중합체 라텍스 및 응고제를 혼합하기 위해서 사용하는 혼합기로서는 특별히 한정되지 않고, 스태틱 믹서, 단축 스크류 압출기 또는 2축 이상의 다수축 스크류압출기 등을 들 수 있다. 본 발명에 있어서 상기 혼합기로서는 스태틱 믹서, 단축 스크류 압출기 또는 2축 이상의 다수축 스크류 압출기를 이용하는 것이 바람직하다. 이들 혼합기는 종 배치 또는 횡 배치일 수 있다. 혼합기를 종 배치로 한 경우에는 혼합기의 출구측 (하단측)의 하측 위치에 응고조를 설치함으로써 혼합기로부터 압출되는 혼합물을, 그대로 응고조에 투입할 수 있다. 혼합기를 횡 배치한 경우에는 그 혼합물을 응고조로 유도하기 위한 설비가 별도로 필요하다. 혼합기로서 스크류 압출기를 이용한 경우는 혼합 성능 및 압출 안정성의 견지로부터, 맞물림형의 2축 스크류 압출기가 바람직하다.

여기에서, 상기 혼합기의 한 예인 스태틱 믹서는, 다수의 믹서 유닛을 직렬로 연결하여 구성된다.

각 믹서 유닛의 통 단부면 형상은 예를 들면 원형이지만, 여기에 한정되지 않고, 타원 형태, 다각 형태 등일 수 있다. 통 내에 펌프 등으로 압입되는 중합체 라텍스와 응고제를 혼합하면서 생성되는 혼합물을 이동시키기 위해서는 통 내의 격벽이 통 방향을 향함에 따라서 비틀어질 필요가 있다. 그 비틀림 각도, 즉 믹서 유닛의 통의 일단부면에서 타단부면으로 이르기까지의 사이에 격벽이 회전하는 각 도는 예를 들면 90 도, 180 도 등이지만 이들 이외의 각도일 수도 있다. 또한 전단의 믹서 유닛의 출구측의 격벽의 단부면과, 그 다음 단의 믹서 유닛의 입구측의 격벽의 단부면이 교차하도록 연결된다.

중합체 라텍스 및 응고제로 이루어지는 혼합물의 고형분 농도는 바람직하게는 15 내지 40 질량, 보다 바람직하게는 20 내지 40 질량％, 더욱 바람직하게는 25내지 35 질량％의 범위이다. 상기 혼합물의 고형분 농도가 15 질량％보다 적으면 크림상이 아닌 슬러리상이 되어 실형 혼합물을 얻는 것이 곤란해지고, 회수되는 중합체 입자 중에는 미분 입자가 많아져 입경 분포가 커진다. 한편, 40 질량％를 초과하면 혼합물의 점도가 높아지는 경향이 있기 때문에 직경 0.5 내지 15 mm의 실형 혼합물을 얻는 것이 곤란한 경우가 있다.

상기 혼합기 중의 중합체 라텍스 및 응고제로 이루어지는 크림상 혼합물은 혼합기의 출구측에 구비된 통상적으로 원형 또는 타원형의 구멍으로부터 압출되고, 직경 0.5 내지 15 mm, 바람직하게는 0.5 내지 10 mm, 보다 바람직하게는 1 내지 5 mm의 실형 혼합물이 된다 (성형 공정). 또한 이 「직경」이란 외부 직경의 최대 길이를 포함하는 넓은 의미이다.

이 실형 혼합물은, 연속되는 것일 수 있지만 압출된 시점에서 소정의 길이로 절단할 수 있다. 소정의 길이로 절단하는 경우에는, 그 길이는 바람직하게는 1 내지 10 mm, 보다 바람직하게는 1 내지 5 mm이다. 절단 방법은 특히 한정되지 않고, 절단기를 사용하는 방법, 유체 커터를 사용하는 방법 등이 있다. 또한 실형 혼합물이 압출된 시점에 있어서의 그 온도는 상기에서 설명한 중합체 라텍스 및 응고제 의 혼합시의 온도로 하는 것이 바람직하다.

그 후, 상기 실형 혼합물은 응고조 내의 열수 (가온된 물)에 투입되어 교반된다 (응고 공정). 이 실형 혼합물은 대기에 접촉될 수 있고 열수 중에 투입될 수 있고 열수 중에 압출되어 투입될 수 있다.

상기 열수의 온도는, 바람직하게는 (Tm-30) ℃ 내지 (Tm+30) ℃, 보다 바람직하게는 (Tm-20) ℃ 내지 (Tm+20) ℃, 더욱 바람직하게는 (Tm-10) ℃ 내지 (Tm+10) ℃이다. 이 온도가 (Tm-30) ℃ 보다 낮으면 실형 혼합물이 투입된 그 상태로 고화되지 않고, 응고조 중에서 미립자로서 분산하여, 회수되는 중합체 입자 중에는 미분 입자가 많아지는 경향이 있다. 또한 온도가 동일 또는 다른 열수의 응고조를 다수단으로 직렬로 설치할 수 있다. 이 경우에는 후단의 응고조 만큼 열수의 온도가 높아지는 것이 바람직하다. 이에 따라 실형 혼합물의 고화가 서서히 진행하기 때문에, 미분 입자가 한층 더 적고, 또한 입경이 일정한 중합체 입자를 얻게 된다.

또한 상기 열수는, 응고제 또는 응고 조제를 포함하는 열수일 수 있다.

상기 실형 혼합물은, 열수에 투입되면서 동시에 고화 (응고)하여, 또한 교반되면 바로 분단되어 단실형 또는 입상이 된다. 교반 조건은 특별히 한정되지 않는다. 또한 교반에 사용하는 교반 날개로서는 상기 실형 혼합물을 열수 중에서 효율적으로 단실형 또는 입상으로 분단할 수 있는 것일 수 있고, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면 패들 날개, 파우드라 날개, 터빈 날개, 블마진 날개, 맥스 블랜드 날개, 풀존 날개 등의 교반 날개를 사용할 수 있다.

상기 응고 공정에 의해 얻어진 중합체 입자는 필터 등을 사용하여, 여과 분리된 (분리 공정) 후, 탈수, 건조되어 회수된다. 또한 여과 분리 및 탈수가 동시에 행해지는 경우도 있다.

여과 분리 수단으로서는 밸트 필터, 진공 밸트 필터 등을 들 수 있다. 탈수 수단으로서는 원심 탈수기 등을 들 수 있다. 또한 건조 수단으로서는 기류 건조기, 유동 건조기, 로터리 드라이어 등을 들 수 있다. 건조 온도 (기류 온도를 말한다.)는 통상 (Tm-50) ℃ 내지 Tm ℃, 바람직하게는 (Tm-40) ℃ 내지 (Tm-1O) ℃이다. 중합체가 ABS계 수지인 경우, 건조 온도는 바람직하게는 50 내지 100 ℃, 보다 바람직하게는 70 내지 95 ℃이다.

본 발명에 의하면 회수된 중합체 입자는 입경 0.5 mm 이하의 입자가 전체에 대하여 바람직하게는 20 질량％ 이하, 보다 바람직하게는 15 질량％ 이하, 더욱 바람직하게는 10 질량％ 이하의 입경 분포를 가질 수 있다. 또한 입경 0.5 mm를 초과하는 입자는 바람직하게는 80 질량％ 이상, 보다 바람직하게는 85 질량％ 이상, 더욱 바람직하게는 90 질량％ 이상인 것으로 할 수 있다. 또한 입경 0.5 내지 4 mm의 범위에 있는 입자는 전체에 대하여 바람직하게는 70 내지 95 질량％, 보다 바람직하게는 75 내지 95 질량％, 더욱 바람직하게는 80 내지 92 질량％인 것으로 할 수 있다. 또한 입경 0.1 mm 이하의 입자는 전체에 대하여 바람직하게는 1 질량％ 이하, 보다 바람직하게는 0.5 질량％ 이하인 것으로 할 수 있다.

이하, 도면을 이용하여 본 발명을 설명한다.

도 1은 중합체 회수 장치의 구성의 한 예를 나타내는 모식도이다. 이 회수 장치는 5단의 믹서 유닛을 연결한 스태틱 믹서를 연직 방향으로 설치한 혼합기 (10)과, 열수가 들어간 응고조 (제1의 응고조) (20)을 구비한다. 또한 제1의 응고조 (20)의 후단에는 습식 분쇄기 (30), 제2의 응고조 (20a) 등을 구비하고, 탈수기 (40), 건조기 (50) 등을 이 순으로 구비할 수 있다.

습식 분쇄기 (30) 및 제2의 응고조 (20a) (도 1에 있어서, (21a)는 교반 날개의 회전축을, (22a)는 교반 날개를 나타낸다)는 생략할 수도 있고 필요에 따라 더욱 증설할 수도 있다. 즉, 혼합기 (10)으로부터 압출되어 형성되는 실형 혼합물 (100)을 원하는 크기로 일정하게 하기 위해서 제1의 응고조 (20)에서 충분히 분단하고, 이것을 고화할 수 있는 경우에는 습식 분쇄기 (30) 및(또는) 제2의 응고조 (20a)를 생략할 수 있다. 또한 상기 실형 혼합물의 고화를 서서히 진행시킴에 따라 미분 입자를 충분히 저감하여 중합체 입자의 크기를 균일하고 일정하게 하고자 하는 경우에는 습식 분쇄기 (30) 및(또는) 제2의 응고조 (20a)를 설치하여 필요에 따라 다단으로 설치할 수 있다.

스태틱 믹서는 도 1에 있어서는 믹서 유닛을 5단으로 연결하여 구성되어 있지만 이에 한정되지 않는다. 중합체 라텍스와 응고제를 충분히 혼합할 수 있는 것이면 4단 이하일 수도, 6단 이상일 수도 있다.

또한 스태틱 믹서 구성하는 각 믹서 유닛은 도 2에 나타낸 바와 같이 외형이 단부면 원형의 통형을 이루고, 통 내에는 이 통 내를 통과하는 중합체 라텍스 및 응고제의 혼합물을 2개로 분류하여 나선형으로 진행하도록 가이드하는 1매의 격벽 (12)를 구비하고 있다. 이 격벽 (12)는 통 내를 통과하는 중합체 라텍스 및 응고 제의 혼합물을 나선형으로 진행시켜 얻도록 통 방향을 향하여 비틀어지도록 설치되어 있고, 그 비틀림 각도, 즉 통의 일단부면 (입구측의 단부면)으로부터 타단부면 (출구측의 단부면)에 이르기까지의 사이에 격벽 (12)가 비틀어지는 각도는 도 2의 예로서는 180 도이다. 즉, 입구측의 단부면으로부터 출구측의 단부면에 이르기까지의 사이에, 반회전하도록 비틀려 설치되어 있다. 이 비틀림 각도는 180 도로 한정되지 않고, 예를 들면 90 도, 270 도, 360 도 등일 수 있고, 이들 이외의 각도일 수 있다. 격벽 (12)이 서서히 비틀어지는 상태를 나타내기 위해, 도 2(X)에 입구측에서의 격벽의 단부면 (12i)를, 도 2(Y)에 통 중앙부에서의 격벽의 절단 단부면 (12c)를, 도 2(Z)에 출구측에서의 격벽의 단부면 (12o)를 각각 나타낸다.

각 믹서 유닛은 전단측과 그 후단측에서 격벽 (12)가 교차하도록 연결되어 있다. 즉 전단의 믹서 유닛의 출구측의 격벽 단부면과, 그 후단의 믹서 유닛의 입구측의 격벽 단부면이 서로 교차하는 위치 관계가 되도록 연결되어 있다. 이 때문에 전단측의 믹서 유닛 내를 2개의 분류로서 통과한 중합체 라텍스 및 응고제의 혼합물은 후단측의 믹서 유닛으로 유입할 때 또한 2개로 분류되고, 그 결과 그 시점에서는 4개로 분류된다. 이하 믹서 유닛의 단수를 거침에 따라 분류수가 증가하여 충분히 혼합되게 된다.

또한 도 2의 예로서 각 믹서 유닛의 격벽 (12)는 곡면 형상을 이루는 1매의 판형 부재이고, 이 때문에 중합체 라텍스 및 응고제의 혼합물을 2개로 분류하는 작용을 갖는 것이지만 반드시 1매일 필요는 없고, 예를 들면 중합체 라텍스와 응고제 수용액의 혼합물을 3개로 분류하는 작용을 갖는 형상을 이루는 부재 (통축으로 직 교하는 절단 단부면이 통축으로부터 같은 각도로 3개의 방향으로 반경 방향으로 연장되는 형상의 부재)일 수도 있다. 또한 4 이상으로 분류하는 작용을 갖는 형상의 부재 (통축으로 직교하는 절단 단부면이 통축으로부터 같은 각도로 4개의 방향으로 반경 방향으로 연장되는 형상의 부재)일 수도 있다.

또한 중합체 라텍스 및 응고제로 이루어지는 혼합물의 온도를, 상기의 바람직한 온도 범위로 하기 위해서 스태틱 믹서에 가열원을 구비할 수 있다.

상기한 바와 같이 얻어진 혼합물은 혼합기 (10)의 하단의 다이 (11)의 다수의 구멍 (각각 내부 직경이 0.5 내지 15 mm 정도의 구멍)으로부터 실형으로 압출된다.

실형 혼합물 (100)이 투입되는 응고조 (20)에는 열수가 들어 있다. 이 열수의 온도는 바람직하게는 (Tm-30)℃ 내지 (Tm+30)℃이다. 이 열수 중에는 미리 응고제나 응고 조제를 넣을 수 있다. 응고조는 도 1과 같이 2단 이상의 다단으로 설치할 수 있고 그 경우는 제1의 응고조 (20)의 열수의 온도를 비교적 낮게 설정하고, 후단으로 갈수록 높게 설정함으로써 실형 혼합물 (100)의 고화를 서서히 진행시킬 수 있고 미분 입자가 더욱 적고, 입경 분포가 작은 중합체 입자를 회수할 수 있다.

응고조 (20)에는 도시하지 않지만 구동원 (모터)로부터의 구동력을 회전축 (21)을 통해 전달함으로써 회전되는 교반 날개 (22)가 설치되어 있다. 이 교반 날개 (22)의 회전에 의해 혼합기 (10)으로부터 응고조 (20)으로 들어가는 열수 중에 투입되는 실형 혼합물은 분단되어 단실형 또는 입상이 된다.

응고조 (20)의 후단측의 습식 분쇄기 (30)으로서는 종래부터 공지된 것을 사용할 수 있고, 종래부터 공지된 기능을 발휘하는 것이기 때문에, 한층 더한 설명은 생략한다. 탈수기 (40) 및 건조기 (50)도 마찬가지로 종래부터 공지된 것을 사용할 수 있고, 종래부터 공지된 기능을 발휘하는 것이기 때문에 한층 더한 설명은 생략한다.

도 3은 도 1과는 다른 중합체 회수 장치의 구성을 나타내는 모식도이다. 이 회수 장치에서는 혼합기 (1Oa)로서 스크류 압출기를 사용하고 있다. 이 밖의 구성은 도 1과 동일하기 때문에 동일 부호를 붙여 표시하고 설명은 생략한다.

도 3의 중합체 회수 장치에서 사용하는 스크류 압출기는 1축이지만 이것은 예시이며, 2축 이상의 다수축의 스크류 압출기를 사용할 수 있다. 2축 스크류 압출기를 이용할 경우는 혼합 성능 및 압출 안정성의 견지로부터 맞물림형이 바람직하다.

<실시예>

이하, 실시예를 들어 본 발명을 구체적으로 설명한다. 또한 실시예 및 비교예에 있어서 부 및 ％은 특별히 언급하지 않는 한 중량 기준이다.

<참고예>

비컷트 연화 온도가 90 ℃의 ABS 수지를 포함하는 라텍스 (고형분 농도 35 ％)와, 응고제인 황산마그네슘 수용액 (고형분 농도 10 ％)를 이용하여, 도 4에 표시하는 구성의 중합체 회수 장치에 의해, ABS 수지 입자를 회수하였다. 즉, 혼합기로서 스태틱 믹서를 이용한 중합체 회수 장치에 의해 중합체 입자를 회수하였다.

또한 이 참고예에서 사용한 중합체 회수 장치는 엄밀하게는 도 4에 나타내는 중합체 회수 장치와 다음 점에서 다르다. 즉, 믹서 유닛이 4단이라는 점이다. 또한, 혼합기 (10)으로서의 스태틱 믹서의 내부 직경은 8 mm이고, 스태틱 믹서의 출구측에 설치한 다이 (11)의 구멍의 갯수는 3개, 각 구멍의 직경은 각각 6 mm이다.

처음에, 상기 라텍스 및 상기 응고제를 각각 30 리터/시간 및 2.1 리터/시간 (라텍스에 포함되는 중합체 100부에 대하여 황산마그네슘 2부에 상당하는 사용량)의 속도로 스태틱 믹서에 투입하고, 50 ℃에서 혼합하였다. 그 후, 얻어진 혼합물을 스태틱 믹서의 출구측에 설치한 다이로부터 실형 혼합물 (고형분 농도는 33.4％, 온도는 50 ℃이었다.)로서 압출하고 교반 날개를 구비한 응고조 (20) 내의 열수 (온도 90 ℃) 중에 투입하였다. 이어서 이 응고조 (20) 중에서 회전수 120 rpm으로 교반 날개를 회전시켜, 평균 체류 시간을 0.5 시간으로 하였다. 이 교반에 의해 실형 혼합물이 분단되는 것을 확인하였다. 그 후, 응고된 중합체 입자를 여과 분리하여, 80 ℃에서 건조시켜 회수하고, 중합체 입자의 입도 분포를 측정하였다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.

<실시예>

상기 참고예에 있어서의 라텍스와 응고제를 사용하고, 도 3에 나타내는 구성의 중합체 회수 장치에 의해, ABS 수지 입자를 회수하였다. 즉, 혼합기 (10a)로서, 종 배치형의 2축 스크류 압출기를 이용한 중합체 회수 장치에 의해 중합체 입자를 회수하였다.

또한 이 실시예에서 사용한 중합체 회수 장치는 엄밀하게는 도 3에 나타낸 중합체 회수 장치와 다음 두점에서 상이하다. 즉, (1) 제2의 응고조 (20a)가 없고, (2) 스크류 압출기가 맞물림형의 2축이라는 점이다. 또한 스크류 압출기의 스크류 직경은 251 mm, 스크류의 L/D는 4 (L은 10 cm), 스크류 압출기의 출구측에 설치한 다이 (11)의 구멍의 갯수는 50 개, 각 구멍의 직경은 각각 2 mm이다.

처음에, 상기 라텍스 및 상기 응고제를 각각 30 리터/시간 및 2.1 리터/시간 (라텍스에 포함되는 중합체 100 부에 대하여, 황산마그네슘 2부에 상당하는 사용량)의 속도로 스크류 압출기에 투입하고, 50 ℃에서 혼합하였다. 그 후, 얻어진 혼합물을 스크류 압출기의 출구측에 설치한 다이에서 실형 혼합물 (고형분 농도는 33.4 ％, 온도는 50 ℃이었다.)로서 압출하고 교반 날개를 구비한 응고조 (20) 내의 열수 (온도 90 ℃) 중에 투입하였다. 다음으로 이 응고조 (20) 중에서 회전수 120 rpm으로 교반 날개를 회전시키고 평균 체류 시간을 0.5 시간으로 하였다. 이 교반에 의해 실형 혼합물이 분단되는 것을 확인하였다. 그 후, 응고된 중합체 입자를 여과 분리하여 회수하고 중합체 입자의 입도 분포를 측정하였다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.

<비교예>

상기 참고예에 있어서의 라텍스와 응고제를 이용하여 종래부터 공지된 회수 장치에 의해, ABS 수지 입자를 회수하였다. 즉, 도 4에 있어서 혼합기 (10)을 사용하지 않은 구성의 중합체 회수 장치에 의해 중합체 입자를 회수하였다.

상기 라텍스, 상기 응고제 및 물 (온도 30 ℃)를 각각 30 리터/시간, 2.1 리 터/시간, 2.1 리터 /시간 (라텍스에 포함되는 중합체 100 부에 대하여 황산마그네슘 2 부에 상당하는 사용량), 및 9.9 리터/시간의 속도로, 혼합하는 일 없이 응고조 (20) (온도 90 ℃)에 투입하여, 회전수 120 rpm으로 교반 날개를 회전시켜, 평균 체류 시간을 0.5 시간으로 하고, 라텍스를 응고시켰다. 그 후, 응고된 중합체 입자를 여과 분리하여 회수하고, 중합체 입자의 입도 분포를 측정하였다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.

표 1에서 분명한 바와 같이, 비교예에서는 0.5 mm 이하의 입자가 65 ％나 생성되고, 그 중, 0.1 mm 이하의 미분 입자가 33 ％나 포함되어 있었다. 한편 참고예 및 실시예는 0.1 mm 이하의 미분 입자가 거의 없고, 또한 0.5 내지 4 mm의 입자가 각각 85 ％ 및 90 ％였다. 따라서 본 발명에 의하면 미분 입자가 적고 입경이 일정한 중합체 입자를 회수할 수 있다.

본 발명에서는 스태틱 믹서 등에 의해 얻어진 중합체 라텍스 및 응고제의 혼합물을 직경 0.5 내지 15 mm의 실형으로 하는 성형 공정과, 상기 실형 혼합물을 50 ℃ 이상의 열수에 투입하고 교반함으로써 고화 및 분단하는 응고 공정과, 응고된 중합체 입자를 여과 분리하는 분리 공정을 구비함으로써 미분 입자를 거의 포함하지 않는 중합체 입자를 회수할 수 있다.

Claims

중합체 라텍스로부터 중합체 입자를 회수하는 중합체의 회수 방법으로서,

중합체 라텍스 및 응고제를 2축 맞물림형 스크류 방식의 혼합기로 혼합하여 고형분 농도가 15 내지 40 질량％의 범위인 응고 크림으로 하고, 혼합기의 출구측 구멍으로부터 압출되는 온도가 회수 대상의 중합체의 비컷트 연화 온도를 Tm이라 하였을 때 (Tm-60)℃ 이상 (Tm-10)℃ 이하의 범위로 하여, 혼합기 출구측 직경 0.5 내지 15 mm의 구멍으로부터 실형(絲狀)으로 압출함으로써 상기 응고 크림을 직경 0.5 내지 15 mm의 실형으로 하는 성형 공정,

상기 실형의 응고 크림을 열수에 투입하고 교반함으로써 고화 및 분단하여 중합체 입자를 얻는 응고 공정, 및

응고된 중합체 입자를 여과 분리하는 분리 공정

을 구비하는 것을 특징으로 하는 중합체의 회수 방법.
삭제
삭제
제1항에 있어서, 상기 응고제의 사용량은 상기 중합체 1OO 질량부에 대하여 1 내지 10 질량부인 중합체의 회수 방법.
삭제
삭제
제1항에 있어서, 상기 열수의 온도는 (Tm-30) ℃ 이상 (Tm+30) ℃ 이하의 범위인 중합체의 회수 방법.
제1항에 있어서, 상기 실형의 응고 크림을 소정의 길이로 절단한 후, 열수에 투입하는 중합체의 회수 방법.
제1항에 있어서, 회수된 중합체 입자는 입경 0.5 내지 4 mm의 입자가 전체에 대하여 70 내지 95 질량％인 입경 분포를 갖는 것인 중합체의 회수 방법.