KR100991342B1 - 중합체 라텍스의 분무건조 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 중합체 라텍스의 분무건조 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 젖은 중합체 라텍스를 고온의 공기 스트림(stream)에 분무하여 건조시키는 분무건조방법에 있어서, 상기 고온의 공기 스트림은 대기로부터 유입되는 공기와 고온의 스팀(steam)을 혼합하여 만들되, 상기 고온의 스팀의 양을 조절하여 일정한 온도 및 습도로 유지되는 것을 특징으로 하는 중합체 라텍스의 분무건조 방법 및 장치에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 에너지 효율을 개선할 수 있고, 안정적인 점도의 페이스트 PVC 수지 제품을 생산할 수 있는 중합체 라텍스의 분무건조 방법 및 장치를 제공하는 효과가 있다.

중합체 라텍스, 분무건조, 스트림, 스팀, 점도, 페이스트 PVC

Description

중합체 라텍스의 분무건조 방법 및 장치{Spray Drying Method and Spray Dryer Of Polymer Latex}

본 발명은 중합체 라텍스의 분무건조 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 에너지 효율을 개선할 수 있고, 안정적인 점도의 페이스트 PVC 수지 제품을 생산할 수 있는 중합체 라텍스의 분무건조 방법 및 장치에 관한 것이다.

페이스트 PVC를 생산하는 MSP(Micro Suspension) 공정은 크게 시드(seed)중합, 본중합, 건조공정 및 분쇄공정으로 구성되어 있다.

상기 건조공정에는 일반적으로 분무건조방법이 사용되는데, 이는 슬러리 형태의 젖은 PVC 라텍스를 분무기(atomizer)를 사용하여 미세한 미립자로 분무시킴과 동시에 고온의 공기를 접촉시켜 분무된 미립자에 포함된 물을 증발시키는 방법으로, 상기 고온의 공기는 일반적으로 도관을 통해 대기로부터 유입된 공기를 열교환기(heat exchanger)로 가열하여 만들어진다.

상기 분무된 미립자의 건조되는 정도는 건조챔버(drying chamber) 내로 유입 되는 공기의 온도 및 습도 등에 좌우되며, 최종적인 페이스트 PVC 수지 제품의 점도를 결정할 수 있는데, 상기와 같은 종래의 분무건조방법은 대기로부터 유입된 공기를 사용하는 바, 외기의 습도변화에 따라 건조되는 정도가 달라질 수 있어 안정적인 점도를 갖는 페이스트 PVC 수지 제품을 생산하는데 어려움이 있으며, 또한 열교환기를 사용함으로써 에너지 효율이 떨어진다는 문제점이 있다.

상기 안정적인 점도를 갖는 페이스트 PVC 수지 제품을 만들기 위해서 상기 건조챔버로 유입되는 공기의 온도를 조절하는 방법들이 채택되고 있으나, 여전히 상기 MSP 공정으로 만들어진 페이스트 PVC 수지의 점도조절문제는 남아있고, 그에 대한 연구 또한 많이 이루어지고 있지 않은 실정이다.

상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 에너지 효율을 개선할 수 있고, 안정적인 점도의 페이스트 PVC 수지 제품을 생산할 수 있는 중합체 라텍스의 분무건조 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 상기 분무건조방법을 포함하는 페이스트 PVC 수지의 제조방법 및 상기 분무건조장치를 포함하는 페이스트 PVC 수지의 제조장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 상기 목적 및 기타 목적들은 하기 설명된 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 젖은 중합체 라텍스를 고온의 공기 스트림(stream)에 분무하여 건조시키는 분무건조방법에 있어서, 상기 고온의 공기 스트림은 대기로부터 유입되는 공기와 고온의 스팀(steam)을 혼합하여 만들되, 상기 고온의 스팀의 양을 조절하여 일정한 온도 및 습도로 유지되는 것을 특징으로 하는 중합체 라텍스의 분무건조 방법 및 장치를 제공한다.

또한 본 발명은 상기 분무건조방법을 포함하는 페이스트 PVC 수지의 제조방법 및 상기 분무건조장치를 포함하는 페이스트 PVC 수지의 제조장치를 제공한다.

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따르면 에너지 효율을 개선할 수 있고, 안정적인 점도의 페이스트 PVC 수지 제품을 생산할 수 있는 중합체 라텍스의 분무건조 방법 및 장치를 제공하는 효과가 있다.

이하 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명의 중합체 라텍스의 분무건조방법은 젖은 중합체 라텍스를 고온의 공기 스트림(stream)에 분무하여 건조시키는 분무건조방법에 있어서, 상기 고온의 공기 스트림은 대기로부터 유입되는 공기와 고온의 스팀(steam)을 공급하여 만들어지 고, 상기 고온의 스팀의 양을 조절하여 일정한 온도 및 습도로 유지되는 것을 특징으로 한다.

상기 중합체 라텍스는 특별히 제한되는 것은 아니나, PVC 라텍스인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 MSP 공정에 의하여 제조된 PVC 라텍스이다.

상기 공기 스트림은 송풍기, 공기펌프 등을 사용하여 그 세기를 조절할 수 있고, 고온의 스팀이 직접 투입되어 혼합됨으로써 고온의 공기 스트림으로 만들어진다. 상기 고온의 스팀을 직접 공기 내에 투입함으로써 종래에 열교환기를 사용하여 가열하는 방식에 비하여 에너지 효율이 향상되는 효과가 있다.

상기 스팀의 양은 상기 고온의 공기 스트림이 일정한 온도 및 습도를 유지할 수 있도록 조절된다. 상기 고온의 공기 스트림의 온도 및 습도가 일정하게 유지되는 경우 안정적인 점도 및 입자크기의 페이스트 PVC 수지 제품을 얻을 수 있다.

상기 스팀의 양은 외기의 습도를 측정하여 상기 공기 스트림에 부족한 수분의 양만큼 보충해주는 방식으로 조절되거나, 습도센서를 사용하여 피드백 컨트롤(feedback control)에 의해 원하는 습도를 유지하는 방식으로 조절될 수 있다. 상기 외기의 습도를 측정하고 스팀의 양을 초기에 계산하여 보충해 주는 방식은 계산의 정확성이 요구되는 반면, 습도센서를 사용하는 경우에는 습도센서의 정확성 및 내구성 등이 요구된다.

상기 고온의 스팀을 이용하는 분무건조방법은 건조챔버(drying chamber) 내부로 유입되는 공기의 습도를 통해 점도를 제어하는 방식으로, 습도가 높은 고온의 공기로 건조하는 경우 젖은 라텍스 입자의 수분증발속도가 저하되어 건조입자가 천 천히 형성되므로 저점도의 페이스트 PVC 수지를 얻게 되고, 반대로 습도가 낮은 고온의 공기로 건조하는 경우 젖은 라텍스 입자의 수분증발속도가 향상되어 건조입자가 빨리 형성되므로 고점도의 페이스트 PVC 수지를 얻게 된다.

본 발명의 중합체 라텍스의 분무건조장치는 건조챔버(drying chamber), 젖은 중합체 라텍스를 건조챔버 내부로 분무하는 분무장치 및 고온의 공기 스트림(stream)을 건조챔버 내부로 공급하는 공기공급장치를 포함하는 중합체 라텍스의 분무건조장치에 있어서, 상기 공기공급장치는 도관을 통해 대기로부터 유입되는 공기에 고온의 스팀을 공급하는 가습장치, 공기 여과기 및 공기를 추진시키는 펌프를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 가습장치는 상기 고온의 공기 스트림이 일정한 온도 및 습도를 유지할 수 있도록, 고온의 스팀의 양을 조절하여 배출할 수 있다.

상기 가습장치는 종래의 열교환기(heat exchanger)와는 달리 유입되는 공기에 직접 고온의 스팀을 투입하여 열과 수분을 공급하므로 분무건조장치의 에너지 효율을 크게 향상시키는 효과가 있다.

상기 공기를 추진시키는 펌프는 공기를 추진시킬 수 있는 것이라면 팬 등을 이용하는 경우라도 특별히 제한되지 않는다.

상기 중합체 라텍스의 분무건조장치는 고온의 공기 스트림의 습도에 대한 피드백 컨트롤을 위해 습도센서를 더 포함할 수 있다.

상기 중합체 라텍스의 분무건조 방법 및 장치에 대한 이해를 돕기 위해 그 일례를 하기에 첨부된 도면 1에 의하여 설명한다.

도 1에서 공기공급라인(103)을 통해 유입되는 공기는 공기 여과기(101)를 통해 불순물들이 제거되고, 여과기를 통과한 공기는 스팀 가습기(100)로부터 배출된 고온의 스팀과 혼합된다. 상기 고온의 스팀과 공기의 혼합은 공기 여과기(101)를 통과하기 전에 이루어질 수 있다.

상기 고온의 스팀과 혼합된 공기(고온의 공기 스트림)는 공기 펌프(102)에 의하여 추진되어 건조챔버(200) 내부로 공급된다.

도 1에서 PVC 라텍스 공급라인(400)을 통해 공급되는 젖은 PVC 라텍스는 건조챔버안에서 분무기(300)에 의하여 미세한 미립자로 분무된다.

분무된 미세한 미립자는 상기 고온의 공기 스트림과 접촉하여 건조되고, 건조된 PVC 수지는 PVC 수지 공급라인(500)을 통하여 다음 공정으로 이송된다.

일반적으로 MSP 공정을 따르는 경우 상기 분무건조 공정 이후에는 분쇄, 분급 및 포장 공정을 거쳐 최종 페이스트 PVC 수지 제품으로 출시된다.

본 발명의 페이스트 PVC 수지의 제조방법은 중합단계, 잔류단량체 제거단계, 여과단계, 분무건조단계 및 분쇄단계를 포함하는 페이스트 PVC 수지의 제조방법에 있어서, 상기 분무건조단계가 상기 고온의 스팀을 이용하는 중합체 라텍스의 분무건조방법인 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실 시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.

[실시예]

실시예 1

외기로부터 3.3 ℃ 및 상대습도 50 %인 공기가 공기공급라인으로 유입되고, 이 유입된 공기에 가습장치로부터 배출된 160 ℃의 스팀을 800 kg/hr로 공급하여 40 ℃ 및 상대습도 40 %인 고온의 공기 스트림을 만들고, 그 이후 열교환기를 거쳐 180 ℃의 spray dry용 건조공기로 만들었다.

상기 고온의 공기 스트림을 건조챔버 내로 공급하여 분무기에 의해 미세한 미립자로 분무된 수분함량 50 중량%인 PVC 라텍스와 접촉시킴으로써 최종적으로 건조된 PVC 수지를 얻었다.

실시예 2

상기 실시예 1에서 10 ℃ 및 상대습도 20 %인 외기를 사용하고, 160 ℃의 스팀을 1,000 kg/hr로 공급한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

비교예 1

상기 실시예 1에서 스팀을 공급하지 않고, 열교환기에 의하여 180 ℃의 고온의 공기 스트림을 만든 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

비교예 2

상기 실시예 2에서 스팀을 공급하지 않고, 열교환기에 의하여 180 ℃의 고온의 공기 스트림을 만든 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 실시하였다.

[시험예]

* 입경(㎛)

입자 size 측정기기인 Malvern 측정기를 이용하여 소량의 Ultrasound를 이용하여 입자간 뭉침을 억제한 상태에서 측정하였다.

* BF 점도(Brookfield 점도)

분체상의 페이스트 염화비닐계 수지 100 중량부에 가소제로 디옥틸프탈레이트 60 중량부를 첨가하고, 800 rpm으로 10 분 동안 교반하여 플라스티졸을 제거한 후, 진공탈포하고 브룩필드 점도계(LVT Model DV-III, 3 spindle)를 사용하여 측정하였다. 이 측정은 상온(25 ℃)으로 항온시키고 1 hr 및 24 hr후에 각각 측정하였다.

구분	Particle Size(㎛)		Viscosity(cps)
	Bag filter	Auto sampler	1hr	24hr
실시예 1	24.1±1.2	9.2±0.46	4,000±400	5,100±500
비교예 1	22.8±1.1	8.8±0.44	5,600±500	7,000±700
실시예 2	23.0±1.2	9.0±0.42	4,200±400	5,200±500
비교예 2	21.0±1.1	8.2±0.41	5,900±500	7,500±700

상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 중합체 라텍스의 분무건조 방법 및 장치에 따라 제조된 페이스트 PVC 수지(실시예 1 및 2)는 고온의 스팀 가습기가 아닌 종래의 열교환기를 사용하여 제조된 페이스트 PVC 수지(비교예 1 및 2)에 비하여 상대적으로 입자의 크기가 크고 저점도인 것을 확인할 수 있었다.

또한, 페이스트 PVC 수지가 본 발명의 중합체 라텍스의 분무건조방법 및 장치에 따라 제조되는 경우 외기의 온도 및 습도 등의 큰 변화(실시예 1: 3.3 ℃, 상대습도 50 %, 실시예 2: 10 ℃, 상대습도 20 %)에도 불구하고 안정적인 점도 및 입자크기를 갖는 것을 확인할 수 있었다.

도 1은 본 발명의 분무건조장치의 일례를 개략적으로 도시한 공정도.

*도면의 주요 부호에 대한 설명*

100: 스팀 가습기 101: 공기 여과기

102: 공기펌프 103: 공기공급라인

200: 건조챔버 300: 분무기

400: PVC 라텍스 공급라인 500: 건조된 PVC 수지 공급라인

Claims (9)

1. 젖은 중합체 라텍스를 고온의 공기 스트림(stream)에 분무하여 건조시키는 분무건조방법에 있어서, 상기 고온의 공기 스트림은 대기로부터 유입되는 공기와 고온의 스팀(steam)을 혼합하여 만들되, 상기 고온의 스팀의 양을 조절하여 일정한 온도 및 습도로 유지되는 것을 특징으로 하는

   중합체 라텍스의 분무건조방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 중합체 라텍스는, PVC 라텍스인 것을 특징으로 하는

   중합체 라텍스의 분무건조방법.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 중합체 라텍스는, 마이크로 서스펜션(MSP) 중합방법으로 제조된 것을 특징으로 하는

   중합체 라텍스의 분무건조방법.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 고온의 스팀의 양은, 습도센서에 의하여 조절되는 것을 특징으로 하는

   중합체 라텍스의 분무건조방법.
5. 건조챔버(drying chamber), 젖은 중합체 라텍스를 상기 건조챔버 내부로 분무하는 분무장치 및 고온의 공기 스트림(stream)을 상기 건조챔버 내부로 공급하는 공기공급장치를 포함하는 중합체 라텍스의 분무건조장치에 있어서, 상기 공기공급장치는 도관을 통해 대기로부터 유입되는 공기에 고온의 스팀을 공급하는 가습장치, 공기 여과기 및 공기를 추진시키는 펌프를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는

   중합체 라텍스의 분무건조장치.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 중합체 라텍스는, PVC 라텍스인 것을 특징으로 하는

   중합체 라텍스의 분무건조장치.
7. 제 5항에 있어서,

   상기 중합체 라텍스는, 마이크로 서스펜션(MSP) 중합공정에 의하여 제조된 것을 특징으로 하는

   중합체 라텍스의 분무건조장치.
8. 제 5항에 있어서,

   상기 공기공급장치는, 습도센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는

   중합체 라텍스의 분무건조장치.
9. 중합단계, 잔류단량체 제거단계, 여과단계, 분무건조단계 및 분쇄단계를 포함하는 페이스트 PVC 수지의 제조방법에 있어서, 상기 분무건조단계는 상기 제 1항의 중합체 라텍스의 분무건조방법인 것을 특징으로 하는

   페이스트 PVC 수지의 제조방법.

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