KR101531586B1 - 단량체, 선중합체, 중합체, 또는 이들의 혼합물의 처리 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 단량체, 선중합체(pre-polymer), 중합체 또는 이들의 혼합물을 처리하는 방법, 특히 중합체 섬유, 특히 p-아라미드 섬유를 제조하기 위한 방사용액을 제조하는 방법에 있어서, 단량체, 선중합체(pre-polymer), 중합체, 첨가제, 또는 이들의 혼합물은 적어도 부분적으로는 반응기(7) 내에서 용매와 혼합되고, 교반되고, 용해되고, 균질화되고 및/또는 탈기 및 배출되며, 단량체, 선중합체(pre-polymer), 중합체 또는 이들의 혼합물은 강제 주입 부(4)에 의해서 반응기(7)로 강제 주입되는 것을 특징으로 하는 처리 방법과 연관된다.
Description
본 발명은, 단량체, 선중합체(pre-polymer), 중합체 또는 이들의 혼합물을 처리하는 방법에 관련된 발명이다.
합성섬유는 현재 사설 및 공업 분야의 많은 에플리케이션에서 필요 시 되고 있다. 예를 들어, 이는 의류, 강화 직물, 공업 직물, 마모 패드(wear pad), 필터 등 모든 종류에 적용된다. 이러한 목적을 위해서, 보통 조각 또는 파우더 형태로 존재하는 이들의 중합체는, 용매와 교반되어, 용해, 균질화, 탈기 되어, 점성체로써 분사구로 주입되어, 높은 압력에서 압축 성형하여 섬유를 형성한다.
예를 들어, WO2008/138597에서 알려진 방법은 액체 황산이 용매로 사용되며, 적어도, 용해, 균일화, 및 탈기는, 바람직하게는 단축 또는 이중 축으로 연속적으로 작동되는 반응기에서 일어난다. 이는 지금까지 응고점 이하로의 황산의 냉각의 필요를 제거하여, 전 과정을 상당히 단순화 및 저렴화한다.
본 발명의 목적은 WO2008/138597에 의해 알려진 방법을 개선하고 생산 제품 품질을 향상시키는 것이다.
본 목적은 단량체, 선중합체(pre-polymer), 중합체, 또는 이들의 혼합물을 강제 주입 부를 통하여 반응기에 강제 주입 시킴으로써 획득된다.
생산물의 강제 주입은 생산물이 반응기에 진입하기 전 압축 또는 밀착되어, 반응기 내로 사각 없이 주입될 수 있다는 점에서 이롭다. 공기 함유 또한 이로써 방지되며, 반응기 내에서 생산물은 훨씬 효율성 있게 처리된다. 나아가, 강제 운반은 생산물의 수송이 더 이상 중력에 의지하지 않고, 활성적으로 추진되기 때문에 이롭다.
본 발명의 추가적인 이점, 특징, 및 세부 사항들은 하기 본 발명의 바람직한 일 구체예와 도면에서 설명되고 있다;
도 1. 본 발명에 따른 방법으로 단량체, 선중합체(pre-polymer), 중합체, 또는 이들의 혼합물을 처리할 수 있는 방법을 이행할 수 있는 장치를 도면적으로 또는 블록 선도의 방식으로 나타낸 것이고,
도 2. 도 1의 장치의 부분들의 도식 및 블록 선로 표시이다.
도 1. 본 발명에 따른 방법으로 단량체, 선중합체(pre-polymer), 중합체, 또는 이들의 혼합물을 처리할 수 있는 방법을 이행할 수 있는 장치를 도면적으로 또는 블록 선도의 방식으로 나타낸 것이고,
도 2. 도 1의 장치의 부분들의 도식 및 블록 선로 표시이다.
도 1에 따른 장치에서, 처리될 생산물의 중량 측정이 일어날 수 있는 측정기(1)가 마련되었다. 이 생산물은 배출 부(2)에 의해서 파우더 슈트(chute)(3)으로 배출된다. 파우더 슈트(3)에서, 생산물은 적어도 하나의 운반 스크류5)가 위치되어 있는 운반 부(4)에 다다른다. 본 운반 스크류에 이와 상응하는 드라이브(5) 또한 마찬가지로 명시되었다.
본 발명의 일 구체예에서 볼 수 있듯이, 운반 스크류(5)는 구역에 따라서 두 가지 다른 피치 P1 또는 P2가 있으며, P1은 P2보다 크다. 이는, 생산물이 P1 피치의 구역을 지날 시, 덜 압축되지만 더 빨리 운반되고, P2 구역을 지날 시에는 압축량이 증가한다.
운반 부(4)에서, 생산물은 니더 혼합기(kneader mixer)(7) 에 도달하여, 원하는 대로 형체화될 수 있다. 이들의 주입 구역(8)은 도 2에서 나타난 대로, 니더 혼합기(kneader mixer)(7)의 말단면(9)에 매우 근접한 곳에 위치하고 있으며, 여기서 두 개의 운반 스크류 5.1과 5.2를 가진 운반 부 또한 주입 구역(8)에 표시되어 있다.
배경 기술에서 알려진 혼합 및 반죽 요소들, 특히 혼합 및 반죽 축들은 말단면(9) 근처에 있는 모터(10)에 의해 작동된다.
나아가, 용매 또는 원하는 액체의 첨가는 말단면(9) 근처, 또는 주입구(8)에서 일어나며, 이러한 목적을 위해 계랑 펌프(11)이 제공되었다. 계랑 펌프(11)에서 니더 혼합기(kneader mixer)(7)까지의 해당 공급 튜브는 12로 표시되었다.
본 발명의 작동 방법은 다음과 같다:
처리되어야 할 생산물, 특히 단량체, 선중합체(pre-polymer), 중합체, 첨가제, 또는 이들의 혼합물들은 계량 부(1)내에서 계량되어, 배출 부(2)와 파우더 슈트(3)를 통하여 운반 부(4)(강제 주입 부)로 주입된다. 운반 스크류(들)의 부 디자인 결과, 생산물의 압축이 일어나며, 생산물에 대한 압력이 구축된다. 이 결과, 생산물은 사실상 사각이 없이 니더 혼합기(kneader mixer)(7)로 강제 주입 된다. 이는 니더 혼합기(kneader mixer)(7)의 말단면(9) 근처에서 일어나며, 이로써 니더 혼합기(kneader mixer)(7)의 혼합 범위의 거의 100%가 모두 활용된다. 또한, 액체, 특히 용매는 계량 펌프(11)를 통해 니더 혼합기(kneader mixer)(7)의 말단면(9)에서 매우 근접한 곳에서 주입된다.
반응기 내로의 주입은 혼합 범위의 손실을 배제하기 위해 반응기의 말단면 근처에서 일어나는 것이 바람직하며, 이는 말단면 후 첫 반응 구역부터 이미 혼합실로써 사용되기 때문이다. 이러한 이유로 인하여, 특정 용매의 주입 또한 반응기의 말단면 근처에서 일어난다.
강제 주입 부으로써 몇몇의 가능성이 생각될 수 있는데, 오직 몇 가지만이 하기 예로써 언급되었다. 강제 주입 부에 의하여 필요치의 힘/압력이 생산물에 적용되어 강제 주입이 행하여 질 수 있는 것이 필수적이다. 이는, 예를 들어, 공기압에 의하여 또는 수압에 의하여, 또는 이들의 펌프에 의하여 행하여 질 수 있다. 하지만, 기계적 구성으로는 서로 맞물리는 하나 이상의, 바람직하게는 두개의 운반 스크류를 갖고 있는 것이 바람직하다. 그럼으로써, 운반 스크류는 벽과 수평을 이루도록 형태화되며, 즉 스크류의 외직경이 운반 스크류가 회전하는 하우징의 내직경과 거의 일치한다.
해당 압력을 구축하기 위해, 스크류의 피치(톱니 간의 거리)는 다를 수 있다. 예를 들어, 생산물의 출입에 근접한 스크류의 피치는 더 크게 나타나지만, 이후 진로에서는 축소되어 생산물의 수송은 느려지지만 생산물이 그에 따라 압축될 수 있게 한다.
생산물, 특히 단량체, 선중합체(pre-polymer), 중합체, 첨가물, 또는 이들의 혼합물은 다른 물리적 상태로 존재할 수 있다. 예를 들어, 파우더 형태가 고려된다.
용매는 필요한 위치 및/또는 필요한 방향으로 반응기 및/또는 강제 주입 부에 주입될 수 있으며 여기서 후자 선택의 경우, 생산물은 이미 강제 주입 부에서 사전 혼합된다. 용매의 주입은 강제 주입 부와 반응기 사이의 주입 구역에서 근접한 곳에서 일어나는 것이 바람직하며, 그로써 반응기의 말단면과 근접한다.
주입 구역 내에서, 생산물에 열적으로 영향이 일어나며, 이는 더욱 심도 있는 활동을 포함하고 있다. 예를 들어, 이에 생산물에 열이 더욱 효과적이며 집중적으로 주입될 수 있다.
필요할 시, 다수의 강제 주입 부가 반응기에 구비되어, 다른 생산물들 또한 반응기로 주입될 수 있으며, 이로써, 예를 들어, 그 후 반응기 내에서 서로 반응할 수 있다. 많은 가능성들이 여기서 생각될 수 있으며, 이는 발명 개념에서 다루어 질 것이다.
특히 니더 혼합기(kneader mixer)가 반응기로써 사용될 수 있다.
이 종류의 니더 혼합기(kneader mixer)는 다양한 용도로 사용된다. 일괄적 또는 연속적인 방식으로 보통 진공상태에서 일어나는 용매 회수의 증발이 처음 언급되어야 할 것이다. 예를 들어, 증류 잔류물은 이로 인하여 처리될 수 있지만, 화학 공업 및 제약업, 세제 및 페인트 침전물, 중합체 용액, 용매 중합에서의 엘라스토머(elastomer) 용액, 접착 및 실링(sealing) 혼합물에서 나오는 독성 또는 높은 비등의 용매 또한 처리된다.
장치들은 또한 보통 마찬가지로 진공상태에서 연속적 또는 일괄적으로 수분으로 촉촉한 및/또는 용매로 촉촉한 생산물의 접촉 건조를 진행하는데 사용된다. 본 발명은 특히 안료, 염료, 정제 화학 제품, 고금과 같은 첨가제, 산화물, 수산화물, 항산화물, 온도 민감 의약품 및 비타민 제품, 활성 물질, 중합체, 합성 고무, 고분자 현탁액, 라텍스, 히드로겔, 왁스, 소금, 촉매, 슬래그(slag), 폐기 주류 등과 같은 화학 또는 제약 생산의 살충제 및 잔류물에 쓰일 목적이다. 이러한 과정들은 또한 식품 생산, 예를 들어, 블록 우유, 설탕 치환제, 녹말 유도체, 알긴산염과 산업 침전물, 유분 침전물, 바이오 침전물, 제지 침전물, 페인트 침전물의 처리, 및 일반적으로 값싼, 외각 형성의, 점성-페이스티 생산물, 폐기물, 및 섬유소 유도체들에도 적용된다.
니더 혼합기(kneader mixer)에서, 탈기 및/또는 불휘발화가 일어난다. 이는 중합체 용해, 합성 섬유를 위한 방사용액, 및 고체 상태의 중합체 또는 엘라스토머(elastomer) 미립자 또는 파우더에 적용된다.
니더 혼합기(kneader mixer)에서, 중축합 반응이 보통 연속적으로, 보통 용해에서 일어나며, 이는 특히 폴리아미드, 폴리에스터, 폴리아세테이트, 폴리아미드, 열가소성 수지, 엘라스토머(elastomer), 실리콘, 요소 수지, 페놀 수지의 처리에 사용된다.
중합 반응 또한 일어날 수 있으며, 마찬가지로 보통 연속적이다. 이는 폴리아크릴레이트, 히드로겔, 폴리올, 열가소성 중합체, 엘라스토머(elastomer), 신디오탁틱 폴리스티렌(syndiotactic polystyrene), 및 폴리아크릴아미드에 적용된다.
일반적으로, 니더 혼합기(kneader mixer) 내에서는 고체/액체 및 다수의 상태 반응이 일어날 수 있다. 이는 특히 플푸오르화 산, 스테아르산염, 시안산염, 폴리포스페이트(polyphosphates), 시아누르 산, 섬유소 유도체, 섬유소 에스테르, 섬유소 에테르, 폴리아세탈 수지, 구리-프탈로시아닌(Cu-phthalocyanines), 녹말 유도체, 암모늄 폴리포스페이트(ammonium polyphosphates), 술폰산염, 살충제 및 비료 처리에서의 재결합에 적용된다.
나아가, 고체/가스 반응(예를 들어, 카르복실화(carboxylation)) 또는 액체/고체 반응이 일어날 수 있다. 이는 아세트산염, 아지드화물, 및 콜브-슈미츠 반응(Kolbe-Schmitt reaction), 예를 들어 BON, 나트륨 살리실산염, 파라하이드록실벤조에이트(parahydroxybenzoates)과 제약 상품을 처리하는데 적용될 수 있다.
액체/액체 반응은, 예를 들어, 중화 반응과 에스테르 교환 반응의 경우에 일어난다.
이러한 종류의 니더 혼합기(kneader mixer) 내의 분해 및/또는 탈기는 합성 섬유, 폴리아미드, 폴리에스터, 및 섬유소와 함께 일어난다.
고체 상태 사후 응축은 폴리에스터 미 폴리아미드의 처리나 생산; 용매를 이용한 섬유, 예를 들어 섬유소 섬유의 처리에서의 연속적인 슬러지화; 소금, 정제 화학 제품, 폴리올, 알코올레이트의 처리에서의 용해 또는 용액에서의 결정화; 중합체 현탁액의 처리에서의 중합체 혼합물, 실리콘 화합물, 실링제, 비산물, 응고체 경우의 합성 및 혼합에서 일어난다.
니더 혼합기(kneader mixer) 내에서, 다기능성 과정, 예를 들어, 가열, 건조, 용해, 결정화, 교반, 탈기, 반응(이 모두 연속적으로 또는 일괄적으로) 또한 병합 될 수 있다. 중합체, 엘라스토머(elastomer), 무기 생산물, 잔류물, 제약 제품, 식품, 인쇄 잉크가 이 방식으로 생산 또는 처리된다.
니더 혼합기(kneader mixer) 내에서, 진공 승화/탈승화가 일어날 수 있으며, 이로 인하여 화학 전구물, 예를 들어, 안트라퀴논, 금속 염화물, 유기 금속 합성물 등이 정화된다. 나아가, 약학적 중개 생산물이 생산될 수 있다.
연속적인 캐리어-가스 탈승화는, 예를 들어, 안트라퀴논 및 정제 화학 제품과 같은 유기 중간 생산물의 경우 일어난다.
니더 혼합기(kneader mixer)는 단축 또는 이중축일 수 있으며, 같은 또는 다른 방향으로, 같은 또는 다른 속도로 회전된다.
상기 언급된 니더 혼합기(kneader mixer)는 EP 0 5117 068 B1의 예로써 알 수 있다. 여기서 축의 방향으로 평행하게 운영되는 두 축은 혼합 하우징 내에서 반대 방향 또는 같은 방향으로 회전한다. 이 경우, 디스크 요소에 장착된 혼합 바(mixing bar)는 서로에게 작동한다. 혼합 기능 외에, 혼합 바는 생산물과 접촉하는 혼합 하우징의 표면, 축 및 디스크 요소를 청소하는 임무가 있으며, 그렇게 함으로써 비혼합 구역을 방지할 수 있다. 특히, 고도로 밀집되고, 표면 경화적, 및 외각 형성 생산물의 경우, 모서리를 미치는 혼합 바의 능력은 혼합 바와 축의 높은 국소적 기계적 하중으로 이어진다. 이러한 힘들은 혼합 바가 생산물이 탈출하는데 어려움을 겪는 구역들에 관여될 때 절정을 이룬다. 이러한 구역들은, 예를 들어, 디스크 요소들이 축에 장착되는 곳에 존재한다. DE 590 00 547.2, DE 591 06 245.3, DE 592 03 529.8, DE 195 36 944.0, DE 596 00 991.7, DE 199 40 521.2, DE 101 20 391.8, DE 101 50 900.6, 등에는 니더 혼합기(kneader mixer)를 추가적으로 설명하고 있다. 그러나, 본 발명은 이로써 제한받지 않는다. 이와 별개의 혼합기, 압출 성형기, 또는 그 유사 제품들 또한 사용될 수 있다.
(1) 계량 부
(2) 배출 부
(3) 파우더 슈트
(4) 운반 부
(5) 운반 스크류
(6) 모터
(7) 니더 혼합기
(8) 주입 구역
(9) 말단면
(10) 모터
(11) 계량 펌프
(12) 공급 튜브
(P1) 5의 피치
(P2) 5의 피치
(2) 배출 부
(3) 파우더 슈트
(4) 운반 부
(5) 운반 스크류
(6) 모터
(7) 니더 혼합기
(8) 주입 구역
(9) 말단면
(10) 모터
(11) 계량 펌프
(12) 공급 튜브
(P1) 5의 피치
(P2) 5의 피치
Claims (21)
- 단량체, 선중합체(pre-polymer), 중합체 또는 이들의 혼합물을 처리하는 방법에 있어서, 단량체, 선중합체(pre-polymer), 중합체, 첨가제, 또는 이들의 혼합물은 적어도 부분적으로는 반응기(7) 내에서 용매와 혼합되고, 교반되고, 용해되고, 균질화 또는 탈기 또는 균질화 및 탈기되고, 및 배출되며,
단량체, 선중합체(pre-polymer), 중합체 또는 이들의 혼합물은 강제 주입 부(4)에 의해서 반응기(7)로 강제 주입되고,
힘 및 압력은 강제주입부(4)에서 반응기(7) 방향으로 형성되며,
상기 단량체, 선중합체(pre-polymer), 중합체, 또는 이들의 혼합물은 단축 또는 이중축 운반 스크류(5, 5.1, 5.2)에 의해 공기압, 수압 또는 기계적으로 압축 또는 밀착된 후, 강제 주입 부(4)에 의하여 사각 없이 반응기(7)에 주입되는 것을 특징으로 하는 처리 방법.
- 삭제
- 제 1항에 있어서, 상기 단량체, 선중합체(pre-polymer), 중합체, 또는 이들의 혼합물이 반응기(7)의 말단면(9)에 가까운 곳에서 반응기(7)로 주입되는 것을 특징으로 하는 처리 방법.
- 삭제
- 삭제
- 제 1항에 있어서, 상기 단량체, 선중합체(pre-polymer), 중합체, 또는 이들의 혼합물은 반응기(7)로 수압에 의한 펌프에 의하여 주입되는 것을 특징으로 하는 처리 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 단량체, 선중합체(pre-polymer), 중합체, 또는 이들의 혼합물은 파우더 형태로 주입되는 것을 특징으로 하는 처리 방법.
- 삭제
- 제 1항에 있어서, 상기 단량체, 선중합체(pre-polymer), 중합체, 또는 이들의 혼합물들은 이의 물리적 상태와는 관계 없이 용매와 사전 혼합되어, 반응기(7)로 주입되는 것을 특징으로 하는 처리 방법.
- 제 9항에 있어서, 상기 단량체, 선중합체(pre-polymer), 중합체, 또는 이들의 혼합물은 강제 주입 부(4)에서 사전 혼합되는 것을 특징으로 하는 처리 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 반응기(7), 또는 상기 강제 주입 부(4), 또는 상기 반응기 및 강제 주입 부는 주입 구역(8)에서 열적으로 영향을 받는 것을 특징으로 하는 처리 방법.
- 제 1항에 있어서, 용매는 강제 주입 부(4), 또는 반응기(7), 또는 강제 주입 부 및 반응기에서,
다른 위치 또는 선택적으로 다른 양, 또는 다른 위치 및 선택적으로 다른 양으로 주입되는 특징을 지닌 처리 방법.
- 단량체, 선중합체(pre-polymer), 중합체, 또는 이들 혼합물이 단축 또는 이중축 운반 스크류(5, 5.1, 5.2)에 의해 공기압, 수압 또는 기계적으로 압축 또는 밀착되도록 하는 강제 주입 부(4)가 반응기(7) 입구에 구비된 것을 특징으로 하는 제 1항의 방법을 수행하기 위한 장치.
- 삭제
- 삭제
- 제 13항에 있어서, 운반 스크류의 피치(pitch, 5, 5.1, 5.2)와 그에 따른 중심부의 직경은 원하는 압박 지역 또는 완화지역 또는 압박지역 및 완화 지역이 생성되도록 설계된 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 13항에 있어서, 단량체, 선중합체(pre-polymer), 또는 이들의 혼합물을 반응기(7)로 주입하는 강제 주입 부는 펌프인 것을 특징으로 하는 장치.
- 삭제
- 제 13항에 있어서, 상기 반응기(7)는 용매를 위한 주입구를 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 13항에 있어서, 단량체, 선중합체(pre-polymer), 또는 이들 혼합물의 반응기(7)로의 강제 주입하는 부(4)는 용매를 위한 주입구를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 13항에 있어서, 단량체, 선중합체(pre-polymer), 또는 이들의 혼합물을 강제 주입하기 위한 하나 이상의 강제 주입 부(4)가 반응기(7)에 구비된 것을 특징으로 하는 장치.
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