KR101711243B1 - Method and apparatus for preparing resin powders - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고분자 수지 분체의 제조방법 및 제조장치에 관한 것으로, 본 발명에 따르면, 고분자 라텍스의 응집공정에 의해 미립자가 포함된 수지 분체를 제조시 비이온 유화제를 이용하여 파인 입자의 표면을 처리하여 프레쉬 라텍스에 혼합하여 응집 및 숙성을 동시에 구현하는 응집 장치에 투입함으로써, 상기 미립자에 포함되는 파인(fine) 입자의 함량을 감소시킬 뿐 아니라 분체 특성을 개선할 정도로 성장시켜 생산성을 개선시키는 이점이 있다.The present invention relates to a process for producing a polymer resin powder and an apparatus for producing the polymer resin powder. According to the present invention, the surface of fine particles is treated with a nonionic emulsifier during the production of a resin powder containing fine particles by an aggregation process of polymer latex It is advantageous to improve the productivity by not only reducing the content of fine particles contained in the fine particles but also improving the powder characteristics by injecting the fine particles into a flocculation apparatus which simultaneously mixes and ages the mixture with fresh latex .
Description
본 발명은 고분자 수지 분체의 제조방법 및 제조장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 고분자 라텍스의 분체 제조시 파인(fine) 입자의 생성을 억제하고 생산 효율을 극대화시킨 고분자 수지 분체의 제조방법 및 제조장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a method and an apparatus for producing a polymer resin powder, and more particularly, to a method and apparatus for producing a polymer resin powder which suppresses generation of fine particles and maximizes production efficiency in the production of powder of polymer latex. .
유화중합에 의해 형성되는 고분자 물질은 부피의 감소, 다양한 활용성 및 취급의 용이화를 위하여 분체로 가공되는 것이 바람직하다. 유화중합에 의해 형성되는 고분자 물질을 분체로 수득하기 위해서는, 유화중합에 의해 형성된 라텍스를 응집, 숙성 및 탈수 그리고 건조시킬 것이 요구된다.The polymer material formed by the emulsion polymerization is preferably processed into a powder to reduce the volume, various usability, and ease of handling. In order to obtain a polymer substance formed by emulsion polymerization as a powder, it is required to coagulate, aged, dehydrate and dry the latex formed by emulsion polymerization.
유화중합 고분자 라텍스의 응집은 유화중합 동안에 가해진 유화제에 의해 안정화된 라텍스 입자들을 다양한 응집제를 이용하는 화학적인 방법 혹은 강한 전단력을 가하여 기계적인 힘을 이용하는 기계적인 방법으로 그 안정성을 깨뜨리는 것에 의하여 수행될 수 있다. 상기 화학적인 방법은 라텍스의 안정성을 확보하기 위해 사용한 유화제의 종류에 따라 다른 응집제를 사용하여 안정성을 깨뜨리며, 상기 기계적인 방법을 이용하여 안정성을 깨뜨리는 경우에는 라텍스에 강한 전단력을 가하여 유화제 간의 반발력을 이겨내고 라텍스 입자와 입자가 뭉치도록 한다.
Flocculation of Emulsion Polymeric Polymer Latexes can be accomplished by chemical methods using various flocculants or by breaking the stability of the latex particles stabilized by the emulsifier applied during emulsion polymerization by a mechanical method using a mechanical force with a strong shearing force . In order to ensure the stability of the latex, the chemical method breaks the stability by using other coagulant depending on the type of the emulsifier used. When the stability is broken by the mechanical method, a strong shear force is applied to the latex to increase the repulsive force between the emulsifier Overcome and clump the latex particles and particles.
고분자 라텍스를 분체로 제조하기 위한 방법으로서 래피드 응집(rapid coagulation)이 제안되었다. 이 방법은 무기염(inorganic salt) 및 산(acid) 등의 응집제 수용액을 과량 투입하여 유화제의 안정성을 깨뜨림으로써 라텍스 내의 고분자를 빠르게 뭉치게 한다. 이렇게 라텍스의 고분자 입자들이 뭉치는 것을 응집(coagulation)이라 하고, 고분자 입자들이 뭉친 것을 슬러리(slurry)라고 하며, 이들은 물리적으로 약하게 결합되어 있는 상태이므로 교반기 등에 의한 외부의 전단력(shear)에 의해 쉽게 파쇄(break-up)되는 현상을 보인다. 따라서 1차적으로 응집된 슬러리는 승온시켜 사슬 간 상호 침투에 의해 결합력이 강화되도록 하는 과정인 숙성(aging) 과정을 거치게 된다. 이렇게 생성된 슬러리는 탈수 및 건조 과정을 거쳐 최종적으로 분체상으로 얻어지게 된다. Rapid coagulation has been proposed as a method for preparing a polymer latex as a powder. This method rapidly injects an aqueous solution of coagulant such as inorganic salt and acid to break the stability of the emulsifier, thereby rapidly aggregating the polymer in the latex. The coalescence of the polymer particles of the latex is referred to as coagulation and the aggregation of the polymer particles is referred to as slurry. Since they are physically weakly bonded, they are easily broken by external shear force by a stirrer or the like (break-up). Thus, the agglomerated slurry is subjected to an aging process, which is a process of heating the slurry to strengthen the binding force by interpenetrating the chains. The slurry thus obtained is subjected to dehydration and drying to finally obtain a powdery phase.
상기 과량의 응집제를 사용하여 응집시키는 래피드 응집의 경우, 라텍스의 안정성을 매우 빠르게 깨뜨리므로 고분자 라텍스 입자들이 엉켜 붙는 과정이 매우 빠르고 무질서하게 일어난다. 이러한 무질서한 응집으로 인해 겉보기 비중이 낮아지고, 최종 입자의 입도 분포가 매우 넓어지게 되는 문제가 있다.
Rapid agglomeration using agglomerates with excessive amounts of the agglomerates breaks the stability of the latex very quickly, so that the process of entangling the polymer latex particles occurs very quickly and disorderly. This disordered aggregation causes a problem that the apparent specific gravity is lowered and the particle size distribution of the final particles becomes very wide.
도 1은 종래기술에 따른 고분자 라텍스 수지 분체의 제조장치의 개략 흐름도이다. 상기 장치는 크게 라텍스 저장탱크(1), 응집탱크(2), 숙성탱크(6), 탈수기(8) 및 유동층 건조기(10)를 포함한다. 1 is a schematic flow chart of an apparatus for producing a polymer latex resin powder according to the prior art. The apparatus largely comprises a
구체적으로, 응집탱크(2)에 응집제 수용액(4)을 투입하고 탱크 상부까지 채운다. 그리고 스팀(3)을 투입하여 내부 온도를 응집온도로 승온한다. 응집탱크 온도가 응집온도까지 승온 후 라텍스 저장탱크(1)에서 라텍스를 이송하여 응집탱크(2)로 투입한다. 이후 생성된 슬러리는 숙성탱크(6)을 거쳐 슬러리 저장 탱크(7)까지 이송한다. Specifically, the flocculant solution (4) is put into the flocculation tank (2) and filled up to the top of the tank. Then, the
그런 다음 펌프를 이용하여 원심탈수기(8)에 슬러리를 공급하면서 탈수를 연속하여 진행한다. 이때 탈수에 의해 생성된 폐수(9)는 버린다. 그리고 탈수된 슬러리를 에어와 함께 유동층 건조기(10)로 공급한다. 공급된 에어는 슬러리를 상하로 움직이게 하면서 건조기 내에서 건조시키고, 건조된 입자는 에어에 의해 싸이클론1(11)에 공급하면 입자가 큰 정품입자(12)는 하부로 떨어지고 가볍고 작은 파인(fine) 입자는 싸이클론2(13)으로 이송되어 회수(14)하고 에어는 라인(15)를 통해 배출된다. 그러나 상기 장치는 점도가 높은 슬러리를 교반시키기 어려울 뿐 아니라 이송도 원활하지 않아 분체로의 가공 효율이 떨어질 수 있다. 따라서 탈수 및 건조 효율을 높이기 위하여 높은 고형분 함량의 슬러리를 사용하기 어렵다는 제한이 있으며, 또한 후속하는 탈수 및 건조에서 많은 시간과 노력 및 에너지가 소모되는 문제가 있다.
Then, the dehydration is continuously performed while supplying the slurry to the
이들을 개선하기 위해서 다단 연속 응집 및 숙성 공정이 제안되었다. 이 공정은 낮은 고형분 함량을 가지는 고분자 슬러리를 효과적으로 숙성할 수 있다는 장점이 있다. 하지만 높은 고형분 함량을 가지는 슬러리에는 적용할 수 없으며, 여러 단계를 거쳐야 하기 때문에 공정 효율성 측면에서도 다소 떨어지는 문제가 있다. In order to improve these, multistage continuous aggregation and aging processes have been proposed. This process has the advantage of effectively aging a polymer slurry having a low solids content. However, it can not be applied to a slurry having a high solid content, and there is a problem in that it is somewhat inferior in terms of process efficiency because it must go through several steps.
또한 응집제의 분할 투입을 통하여 응집 속도를 조절함으로써 생성되는 최종 입자의 분체 특성을 개선시키는 완속 응집(slow coagulation) 공정이 제안되었다. 이는 에너지 장벽이 존재하는 2차 웰 영역에서 응집이 일어나므로 응집속도가 느리고, 입자의 재배열이 이루어질 여지가 있어, 규칙적인 충진에 의한 구형 입자의 제조가 가능하다. 하지만 전체적인 응집제의 사용량은 래피드 응집과 비슷하며, 단지 분할 투입을 실시하여 응집시키는 방법일 뿐이다. 따라서 과량의 응집제에 의한 폐수 발생을 막을 수 없으며, 1차 응집조의 경우, 래피드 응집 대비 소량의 응집제를 투입하므로 슬러리의 점도가 상승하여 흐름성 확보를 위하여 래피드 응집 대비 물을 더 첨가해야 하는 단점을 가지고 있으며, 래피드 응집에 비해 높은 함수율을 갖는 단점도 있다.
Also, a slow coagulation process has been proposed which improves the powder properties of the final particles formed by controlling the coagulation rate through the partial introduction of the coagulant. This is because the coagulation takes place in the second well region where the energy barrier exists, so that the coagulation speed is slow and the particles can be rearranged, so that spherical particles can be produced by regular filling. However, the total amount of coagulant used is similar to that of the rapid aggregation, and it is merely a method of coagulation by performing a batch addition. Therefore, it is impossible to prevent the generation of waste water by the excessive flocculant. In the case of the first flocculation tank, since a small amount of flocculant is added compared to the flocculation flocculation, the viscosity of the slurry is increased, And has a high water content as compared with the rapid aggregation.
위의 두 가지 방법 모두 응집 후의 고분자 라텍스 슬러리 흐름성이 고형분 함량, 슬러리의 입도 분포 및 슬러리의 내포수 함량 등에 영향을 받는데 그중 고형분 함량에 가장 큰 영향을 받는다. 슬러리의 고형분 함량이 어느 정도 이상(통상 27% 이상)이 되면 슬러리의 흐름성이 급격히 악화되어 한 덩어리가 되므로, 운전이 불가능하게 된다. 따라서 슬러리의 흐름성을 원활하게 하기 위해 응집 시 추가로 과량의 물을 첨가해야 한다. 과량의 물 첨가는 슬러리를 응집 온도 및 숙성 온도로 승온시킬 때 발생하는 에너지 비용을 상승시키며, 탈수 과정에서도 과량의 폐수를 발생시켜 후처리 비용을 상승시킨다. 또한 스팀을 직접 이용하지 못하고, 매질인 물에 응축시켜 슬러리에 에너지를 전달함으로써 그 효율이 떨어진다. 즉, 응집과 숙성을 분리하여 진행할 경우, 많은 에너지 비용과 시간이 소모된다.
In both of the above methods, the flowability of the polymer latex slurry after agglomeration is influenced by the solid content, the particle size distribution of the slurry, and the inclusion water content of the slurry, which are most influenced by the solid content. If the solid content of the slurry is above a certain level (usually 27% or more), the flowability of the slurry rapidly deteriorates and becomes a lump, making it impossible to operate. Therefore, in order to smooth the flow of the slurry, an excess amount of water must be added to the aggregate. The excessive addition of water raises the energy cost of raising the temperature of the slurry to the agglomeration temperature and the aging temperature, and excess waste water is generated in the dehydration process to increase the post treatment cost. In addition, steam can not be used directly, but it is condensed into water, which is a medium, to transfer energy to the slurry. That is, when the agglomeration and aging are separated, a lot of energy costs and time are consumed.
이에 관련 종래 기술로서 한국공개특허 제2000-0055793호는 응집 후 숙성시킨 슬러리 자체에 유화제를 투입하여 계면 장력을 조정하고 파인 함량을 조정하는 기술을 개시하였다. 하지만 압사출 가공 후 수지의 색상에 영향을 주는 유화제를 다량 사용하므로 수지의 변색이 초래된다. 나아가 응집, 숙성 후 유화제를 투입함으로써 탈수 과정에서 많은 거품이 생성되어 연속 공정 운전에 많은 어려움이 있다. Korean Unexamined Patent Publication No. 2000-0055793 discloses a technique for adjusting the interfacial tension and adjusting the pine content by adding an emulsifier to the aged slurry itself after agglomeration. However, since a large amount of an emulsifier which affects the color of the resin after the extrusion processing is used, discoloration of the resin is caused. Further, after the agglomeration and aging, a lot of bubbles are generated in the dehydration process by injecting the emulsifier, which makes it difficult to operate the continuous process.
또한, 한국공개특허 제2007-0035778호는 다단 형태의 응집, 숙성을 진행한 후 탈수, 건조하여 파인(fine) 입자를 회수하고 이들을 음이온 유화제로 처리한 기술을 개시하였다. 그러나 다단 형태의 응집, 숙성을 위해 여러 개의 반응기가 필요하며, 공정의 안정적인 운전을 위하여 다량의 물을 추가 투입하여야 한다. 추가로 파인 입자의 표면 유화처리를 위해 물을 추가 투입하여야 하기 때문에 에너지 비용이 많이 들게 되고, 폐수 발생량이 증가하게 되며, 특히 음이온 유화제 사용으로 응집제의 추가 투입을 요하므로 과도한 에너지 비용이 요구된다.
Korean Patent Laid-Open Publication No. 2007-0035778 discloses a technique of recovering fine particles after dehydration and drying after multistage agglomeration and aging, treating them with an anionic emulsifier. However, several reactors are required for multi-stage agglomeration and aging, and a large amount of water must be added for stable operation of the process. In addition, additional water must be added to the surface of the fine particles to increase the energy cost and increase the amount of wastewater generated. In particular, the use of the anionic emulsifier necessitates the addition of the coagulant, which requires excessive energy cost.
따라서, 효율적으로 파인 입자의 생성을 억제하고 회수하며 이로부터 경제적으로 고분자 라텍스의 분체를 제조하는 기술 개발이 여전히 요구되는 실정이다.
Therefore, there is still a need to develop a technique for efficiently producing fine particles and recovering and recovering powder of polymer latex economically.
상술한 종래 기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명자들은 관련 연구를 계속하던 중 응집 및 숙성을 동시에 구현하는 응집 장치를 이용하여 장치 내 높은 점도와 기계적인 힘에 의한 숙성 과정에서 파인 입자가 응집 과정의 시드 역할을 수행하도록 하면, 파인 생성을 억제시키고 비이온 유화제로 표면 처리함으로써 음이온 유화제로 인한 반발력이 배제된 상태를 유도하여 응집제에 의해 라텍스의 안정성이 깨지고 쉽게 응집에 참여하게 함으로써 결과적으로 파인 입자 생성 비율을 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라 경제적인 에너지 비용으로 분체 특성을 개선할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
In order to solve the problems of the prior art described above, the inventors of the present invention have found that when a coagulation apparatus that simultaneously performs coagulation and aging is used, fine particles in the apparatus are agglomerated by high viscosity and mechanical force, By acting as a seed, the formation of fine particles is inhibited and surface treatment with a nonionic emulsifier induces a state in which the repulsive force due to anionic emulsifier is excluded, so that the stability of the latex is broken by the coagulant and easily participates in flocculation. As a result, The ratio can be reduced and the powder characteristics can be improved at an economical energy cost, and the present invention has been accomplished.
즉, 본 발명의 목적은 효율적으로 파인 입자의 생성을 억제하고 회수하며 이로부터 경제적으로 고분자 라텍스의 분체를 제조할 수 있는 고분자 수지 분체의 제조방법 및 제조장치를 제공하려는데 있다.
That is, an object of the present invention is to provide a method and an apparatus for producing a polymeric resin powder, which can efficiently produce fine particles and recover the polymeric particles and recover the polymeric latex powder economically.
본 발명에 따르면, 프레쉬 고분자 라텍스의 응집공정에 의해 미립자가 포함된 수지 분체를 제조함에 있어서, 상기 미립자 중 파인(fine) 입자를 응집 및 숙성 겸용 장치에 투입하여 상기 공정에 순환시키되, 상기 파인 입자는 분급 및 표면 처리한 다음 프레쉬 고분자 라텍스와 혼합 상으로 상기 공정에 투입되는 것을 특징으로 하는, 고분자 수지 분체의 제조방법을 제공한다.
According to the present invention, in the production of a resin powder containing fine particles by an aggregation process of a fresh polymer latex, fine particles among the fine particles are put into a device for both agglomeration and aging, and circulated to the above- Is subjected to classification and surface treatment, and then introduced into the above-mentioned process in the form of a mixed phase with a fresh polymer latex.
또한, 본 발명에 따르면, 프레쉬 고분자 라텍스의 응집 및 숙성 겸용 수단, 탈수 수단, 건조 수단, 고분자 수지 분체의 회수수단, 잔류 파인 입자의 분리수단, 상기 파인 입자의 표면처리 수단, 및 표면 처리된 파인 입자 용액의 프레쉬 고분자 라텍스와의 혼합 수단,을 포함하는 것을 특징으로 하는 고분자 수지 분체의 제조장치를 제공한다.
Further, according to the present invention, it is possible to provide a method for producing a fine polymer latex, which comprises a means for aggregating and aging the fresh polymer latex, a dehydrating means, a drying means, a means for recovering the polymer resin powder, a means for separating residual fine particles, And means for mixing the particle solution with the fresh polymer latex. The present invention also provides an apparatus for producing a polymer resin powder.
본 발명에 따르면, 응집 및 숙성 겸용 수단을 통해 미립자가 포함된 수지 분체를 제조시키되 상기 파인 입자에 비이온 유화제를 별도 처리하고, 프레쉬 라텍스와 혼합 투입시 탈수 공정의 효율을 떨어뜨리고 건조 시 높은 열에 의한 화재 위험을 야기시키는 파인(fine) 입자의 함량뿐 아니라 코스(course) 입자의 함량 또한 감소시킬 수 있어 균일한 분체 특성을 갖는 수지 분체를 제공하는 효과가 있다.
According to the present invention, a resin powder containing fine particles is prepared by means of coagulation and aging, and the fine particles are treated separately with a nonionic emulsifier to reduce the efficiency of the dewatering process when mixed with fresh latex, It is possible to reduce the content of fine particles as well as the content of fine particles which cause a risk of fire due to the use of the fine particles, thereby providing a resin powder having uniform powder characteristics.
도 1은 종래 기술에 따른 고분자 라텍스의 다단 응집 및 숙성 공정을 포함하는 분체의 제조 흐름도이다.
도 2는 본 발명에 따른 파인 입자의 표면 처리,와 응집 및 숙성 겸용 수단에 의해 고분자 라텍스의 분체를 제조하는 흐름도이다.
도 3은 도 2의 응집 및 숙성 겸용 수단의 개략적인 단면도이다.
도 4는 도 2의 응집 및 숙성 겸용 수단에 사용되는 스크류의 개략적인 단면도이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a flow chart for manufacturing powder comprising a multi-stage agglomeration and aging process of a polymer latex according to the prior art.
Fig. 2 is a flow chart for preparing powder of polymer latex by surface treatment of fine particles according to the present invention, and agglomeration and aging means.
Fig. 3 is a schematic cross-sectional view of the agglomerating and aging means in Fig. 2;
Fig. 4 is a schematic cross-sectional view of a screw used in the coagulation and aging means of Fig. 2;
이하, 본 발명에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
본 발명에서 사용하는 용어 "파인(fine) 입자"는 달리 특정하지 않는 한, 입도 측정기(HAVER EML 200 digital plus-Test Sieve Shaker 등)로 측정한 중량 평균입경이 75㎛ 이하인 입자를 지칭하며, 용어 "코스 (course) 입자"는 달리 특정하지 않는 한, 중량 평균입경이 1400 ㎛ 이상인 입자를 지칭한다. The term "fine particles" used in the present invention refers to particles having a weight-average particle diameter of not more than 75 탆 measured by a particle size analyzer (HAVER EML 200 digital plus-test sieve shaker or the like) "Course particle " refers to a particle having a weight-average particle diameter of 1400 탆 or more unless otherwise specified.
또한 용어 "프레쉬(fresh) 고분자 라텍스"는 응집을 위하여 응집공정에 새로 투입된 고분자 라텍스를 지칭하고, 용어 "분체 특성"은 상기 코스 입자와 파인 입자의 함량비를 지칭하는 것으로, 상기 코스 입자와 파인 입자의 함량이 모두 저감될 경우 분체 특성이 개선될 수 있다. The term "fresh polymer latex" refers to a polymer latex newly introduced into the coagulation process for coagulation, and the term "powder characteristics" refers to the content ratio of the course particles to the fine particles, and the term "fine polymer latex" When the content of the particles is all reduced, the powder properties can be improved.
나아가, "응집 및 숙성 겸용 장치"는 응집 공정과 숙성 공정을 동시에 구현할 수 있는 장치로서, 달리 특정되지 않는 한 도 3에 나타낸 장치를 지칭한다.
Furthermore, the "agglomerating and aging unit" is an apparatus capable of simultaneously carrying out the agglomeration process and the aging process, and refers to the apparatus shown in Fig. 3 unless otherwise specified.
본 발명의 고분자 수지 분체의 제조 방법은 고분자 라텍스의 응집 공정에 의해 미립자가 포함된 수지 분체를 제조시 최종 건조 입자에 포함되는 파인(fine) 입자의 함량을 저감시켜 분체 특성을 개선할 수 있는 방법을 제공하는 것을 기술적 특징으로 한다.
The method for producing the polymer resin powder of the present invention is a method for improving the powder characteristics by reducing the content of fine particles contained in the final dried particles when the resin powder containing fine particles is produced by the coagulation process of the polymer latex As a technical feature.
구체적으로, 본 발명은 프레쉬 고분자 라텍스의 응집공정에 의해 미립자가 포함된 수지 분체를 제조함에 있어서, 상기 미립자 중 파인(fine) 입자를 응집 및 숙성 겸용 장치에 투입하여 상기 공정에 순환시키되, 상기 파인 입자는 분급 및 표면 처리한 다음 프레쉬 고분자 라텍스와 혼합 상으로 상기 공정에 투입되는 것을 특징으로 한다.
Specifically, the present invention relates to a process for producing a resin powder containing fine particles by an aggregation process of a polymer latex, wherein fine particles of the fine particles are put into a device for both agglomeration and aging to circulate the process, Characterized in that the particles are subjected to classification and surface treatment and then introduced into the above-mentioned process as a mixed phase with the fresh polymer latex.
다른 예로, 본 발명은 프레쉬 고분자 라텍스를 응집 겸용 숙성 공정, 탈수 공정, 건조 공정, 고분자 수지 분체의 회수 공정, 잔류 파인 입자의 분급 및 표면 처리 공정, 및 표면 처리된 파인 입자의 프레쉬 고분자 라텍스와의 혼합 공정,을 반복 수행하는 것을 특징으로 한다.
As another example, the present invention relates to a process for producing a polymer latex, which comprises mixing a fresh polymer latex with a polymer latex of a fine particle surface-treated, Mixing process, and a mixing process.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고분자 라텍스 수지 분체의 제조장치를 도시한 것이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 제조장치는 음이온 유화중합 프레쉬 라텍스에서 응집 숙성된 슬러리를 제조하는 장치로서, 중공의 반응관과, 상기 반응관의 내벽으로부터 상기 반응관의 내측방향으로 돌출되는 적어도 1개 이상의 배럴핀과, 상기 반응관의 길이방향의 중심축을 따라 연장되는 회전축과, 상기 회전축의 외면으로부터 상기 반응관의 내벽 쪽으로 돌출되는 적어도 하나 이상의 교반기를 포함하고, 상기 적어도 하나 이상의 교반기가 비연속식 스크류이고, 장치 하부에 응집제와 스팀의 공급관이 구비되는, 응집 겸용 숙성 장치; 상기 응집 숙성된 슬러리를 탈수하고 탈수 슬러리를 분리하는 원심탈수기; 상기 탈수 슬러리를 에어 건조하여 중량 평균입경 75㎛ 이하의 파인입자를 분리하도록 순차적으로 연결된 제1 싸이클론과 제2 싸이클론; 및 상기 제2 싸이클론에서 분리된 파인입자의 수분산물을 비이온 유화제로 표면처리하여, 표면처리된 파인 입자 함유 용액을 제공하는 인라인 믹서; 상기 표면처리된 파인 입자 함유 용액에 비결합 비이온 유화제를 추가로 흡착시키고 수득된 표면처리된 파인 입자 함유 용액을 상기 음이온 유화중합 프레쉬 라텍스와의 혼합물로 토출하는 스테믹 믹서; 를 포함하고, 상기 스테틱 믹서에서 토출된 혼합물은 상기 응집 겸용 숙성 장치로 투입되는 것을 특징으로 한다.
상기 응집 겸용 숙성 장치(2)의 일측 끝과 타측 끝에는 연결관이 형성되어 있다. 일측 끝(20)으로는 반응 개시 시점에 프레쉬 라텍스, 그 이후로는 프레쉬 라텍스와 표면처리된 파인입자 용액이 혼합된 라텍스가 공급되고, 타측 끝으로는 응집된 슬러리가 배출된다. 상기 프레쉬 라텍스는 펌프 혹은 밸브(미도시)를 통해 필요한 양만큼씩 프레쉬 라텍스의 저장 탱크(1)로부터 공급된다. 상기 프레쉬 라텍스는 전술한 것과 같이, 음이온 유화제 성분이 잔류한 고분자 라텍스를 지칭한다.
상기 응집 겸용 숙성 장치(2)에는 응집제 수용액을 공급하기 위한 응집제 투입관(4)과 스팀을 투입하기 위한 스팀 투입관(3)이 구비되어 응집 및 숙성을 원활히 수행하게 할 수 있다. 일례로, 응집 겸용 숙성 장치(2) 내에 응집제 수용액(4)를 응집 겸용 숙성 수단 상부까지 채운다. 스팀(3)을 투입하여 상기 응집 겸용 숙성 장치(2)의 내부 온도를 응집 온도까지 승온시킨다. 상기 응집 겸용 숙성 장치(2)내 온도가 응집 온도까지 승온되면, 라텍스 저장 탱크(1)에서 프레쉬 라텍스(19)를 응집 겸용 숙성 장치(2)에 펌프를 이용하여 투입하고 제조 공정을 개시할 수 있다.
상기 응집 겸용 숙성 장치(2)의 타측 끝으로 배출된 응집 슬러리는 슬러리 저장 탱크(5)에서 저장되었다가 펌프(미도시)를 통해 탈수하기 위한 탈수기(6)로 공급된다. 여기서 탈수기(6)로는 일례로 통상 사용되는 원심탈수기를 사용할 수 있다. 탈수로부터 배출된 폐수는 탈수기(6)의 하부로 배출되게 된다.
탈수된 슬러리는 유동층 건조기(8)로 이송되어진다. 상기 유동층 건조기(8)는 에어를 투입하여 슬러리를 상하로 움직이면서 건조하므로 라텍스의 물성을 유지하면서 건조효율을 높일 수 있다.
상기 유동층 건조기(8)에서 배출된 건조 입자는 에어와 함께 입자가 큰 정품입자를 분리하기 위한 싸이클론1(9)로 공급된다. 상기 싸이클론 1(9)의 상부로 배출된(11) 파인(fine) 입자는 회수하기 위한 싸이클론 2(12)로 공급되며, 상기 싸이클론 2(12)의 하부를 통해 배출되게 된다.
수득된 파인(fine) 입자는 물을 투입하고 파인입자 혼합 용액으로 저장하도록 파인입자 혼합용액 탱크(14)로 이송된다. 상기 파인입자 혼합용액 탱크(14) 내 파인입자 혼합용액은 펌프(미도시)를 통해 인라인 믹서(16)으로 공급되며, 상기 인라인 믹서(16)에서는 비이온 유화제를 사용하여 음이온 유화제가 잔류한 라텍스의 표면을 처리한다. 특히 상기 비이온 유화제는 상기 인라인 믹서(16)에 구비된 비이온 유화제 투입부(17)를 통해 연속 투입되는 것이 본 발명의 고분자 라텍스 분체의 제조장치에서 연속하여 고분자 라텍스 분체를 제조할 수 있어 바람직하다.
상기 인라인 믹서(16)에서 배출된 표면처리된 파인 입자용액은 비결합된 잔류 비이온 유화제를 추가로 흡착시키고 수득된 표면처리된 파인 입자 함유 용액을 상기 라텍스 저장탱크(1)로부터 배출된 음이온 유화중합 프레쉬 라텍스와 혼합하기 위한 스테틱 믹서(18)로 공급되어 전술한 응집 겸용 숙성 장치(2)로 연속하여 공급되게 된다.
2 shows an apparatus for producing a polymer latex resin powder according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, the apparatus for producing an agglomerated and agitated slurry in an anionic emulsion polymerization latex according to the present invention comprises a hollow reaction tube, and at least an inner side wall extending from the inner wall of the reaction tube At least one stirrer protruding from the outer surface of the rotating shaft toward the inner wall of the reaction tube, wherein the at least one stirrer includes a plurality of stirrers, An agitating and agitating device in which a continuous screw is provided at the lower part of the apparatus with a supply pipe of a flocculating agent and steam; A centrifugal dehydrator for dehydrating the coagulated agglomerated slurry and separating the dehydrated slurry; A first cyclone and a second cyclone sequentially connected to air dry the dehydrated slurry to separate fine particles having a weight average particle diameter of 75 탆 or less; And an inline mixer for surface-treating the water dispersion of the fine particles separated from the second cyclone with a nonionic emulsifier to provide a surface-treated fine particle-containing solution; A stoichiometric mixer for further adsorbing a non-bonding nonionic emulsifier to the surface-treated fine particle-containing solution and discharging the obtained surface-treated fine particle-containing solution to the mixture with the anionic emulsion polymerization fresh latex; And the mixture discharged from the static mixer is introduced into the agglomerating and aging device.
A connection pipe is formed at one end and the other end of the agglomerating and aging device (2). At one
The agglomerating and aging
The coagulated slurry discharged to the other end of the
The dehydrated slurry is conveyed to the fluidized bed dryer (8). The
The dry particles discharged from the fluidized bed dryer (8) are supplied to the cyclone 1 (9) for separating genuine particles having large particles together with air. The fine particles discharged to the upper portion of the
The obtained fine particles are transferred to the fine particle
The surface-treated fine particle solution discharged from the
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구체적으로, 상기 잔류 파인 입자의 표면 처리 공정은 일례로, 라텍스 내의 고형분 함량 100 중량부 기준으로, 상기 파인 입자 4 중량부 이하, 혹은 0.1~3 중량부에 비이온 계면활성제 0.2~0.5 중량부, 혹은 0.25~0.5 중량부를 배합하여 수행할 수 있고, 여기에 표면처리 용액이 농도 1~10 v/v%, 2.5~10 v/v%, 혹은 2~5 v/v%의 졸(sol) 타입이 되도록 물을 투입할 수 있다.
Specifically, the surface treatment of the residual fine particles includes, for example, 0.2 to 0.5 parts by weight of a nonionic surfactant based on 100 parts by weight of the solid content in the latex, 4 parts by weight or less of the fine particles, or 0.1 to 3 parts by weight, Or 0.25 to 0.5 part by weight of the surface treatment solution. The surface treatment solution may be added to the surface treatment solution in a concentration of 1 to 10 v / v%, 2.5 to 10 v / v%, or 2 to 5 v / v% Water can be supplied.
상기 비이온 유화제(비이온 계면활성제)는 일례로 솔비탄 지방산 에스테르, 프로필렌 글리콜 지방산 에스테르 등의 수용성 비이온 계면활성제일 수 있고, 혹은 비수용성 에톡시레이트 선형 알코올계(ethoxylated liner alcohols), 에톡시레이트 알킬 페놀계(ethoxylated alkyl phenols), 지방산 에스테르계(수용성 제외), 아민 혹은 아민 유도체, 알킬 폴리글루코사이드계(alkyl polyglucosides), 에틸렌 옥사이드/프로필렌 옥사이드계 코폴리머(ethylene oxide/propylene oxide copolymers), 폴리알코올과 에폭시레이트 폴리알코올계(polyalcohols and ethoxylated polyalcohols) 등을 상기 수용성 계면활성제와 혼합하여 사용할 수 있다.
The nonionic surfactant may be, for example, a water-soluble nonionic surfactant such as a sorbitan fatty acid ester or a propylene glycol fatty acid ester, or a nonionic surfactant such as a water-insoluble ethoxylated liner alcohols, Ethoxylated alkyl phenols, fatty acid ester-based (other than water-soluble), amine or amine derivatives, alkyl polyglucosides, ethylene oxide / propylene oxide copolymers, poly Alcohol and polyalcohols and ethoxylated polyalcohols may be mixed with the water-soluble surfactant.
참고로, 상기 표면 처리공정을 통해 비이온 계면활성제는 대부분 미립자 표면에 흡착되어 부착되고 일부 잔류 계면활성제는 비결합 상태로 물 내에 잔류한다. 수득된 표면처리된 파인 입자 졸을 스테틱 믹서(22)를 통해 프레쉬 고분자 라텍스와 연속적으로 고르게 혼합시키면, 비결합 상태의 잔류 비이온 계면활성제가 라텍스 표면에 다시 흡착되게 된다. For reference, the nonionic surfactant is mostly adsorbed on the surface of the fine particles through the surface treatment process, and some residual surfactant remains in the unbound state in the water. When the obtained surface treated fine particle sol is continuously and uniformly mixed with the fresh polymer latex through the static mixer 22, the residual nonionic surfactant in the unbonded state is adsorbed on the latex surface again.
이들 흡착된 라텍스는 응집 겸용 숙성 장치에서 응집제와 만나 안정성이 깨지는데, 이때 프레쉬 라텍스 입자에 비해 비이온 유화제로 둘러싸인 파인 입자 졸의 입자 수가 작아 파인 입자가 라텍스 입자에 쉽게 둘러싸이게 되고, 이들이 충돌하게 되면서 파인 입자가 시드가 되어 빠르게 뭉치게 된다.These adsorbed latexes meet with the coagulant in the agglomerate aging device and break their stability. At this time, the number of the fine particle sol surrounded by the nonionic emulsifier is smaller than that of the fresh latex particles, so that the fine particles are easily surrounded by the latex particles, The fine particles become seeds and become aggregated rapidly.
이러한 원리로 비이온 유화제로 파인 입자의 표면을 처리한 후 프레쉬 라텍스에 혼합 후 응집하면 파인 입자의 생성을 효과적으로 제거할 수 있다.
This principle can be used to treat fine particles with a non-ionic emulsifier and then coagulate after mixing with fresh latex to effectively remove fine particles.
또한 응집 겸용 숙성 수단(16)에는 종래 응집 탱크(2)에서 총 고형분 함량(TSC)을 맞추기 위해 추가로 첨가하던 과량의 물을 50 내지 70% 감량하여 투입하거나(슬러리 고형분 함량이 30wt%, 혹은 35wt% 일때), 혹은 투입하지 않고(슬러리 고형분 함량이 44wt% 일때) 응집함으로써 높은 고형분 함량(TSC 기준 30wt% 이상)을 가지는 라텍스 상태로 응집제와 만나게 되어 효과가 훨씬 크게 나타나게 된다. The agglomerate aging means 16 is also provided with an additional amount of 50 to 70% of water added to adjust the total solid content (TSC) in the conventional flocculation tank 2 (the solid content of the slurry is 30 wt% or (When the slurry solids content is 44wt%), or when the slurry is solidified (35wt%) or when the slurry solid content is 44wt%, the effect is much larger because the latex state has high solids content (TSC standard 30wt% or more).
이같이 높은 고형분 함량 상태로 응집되기 때문에 응집 시 점도가 높아지게 되는데, 이 같은 높은 점도 하에서 파인 입자의 움직임이 작아지게 되어 주변에 있는 상대적으로 작은 라텍스 입자와 빠르게 뭉칠 수 있는 것이다.
Because of this high solids content, the coagulation will increase the viscosity of the coagulated particles. Under such a high viscosity, the movement of the fine particles will become smaller, allowing them to coalesce with the relatively small latex particles in the vicinity.
또한 상기 응집 겸용 숙성 공정에 투입되는 표면 처리된 파인 입자 함유 용액은, 일례로 상기 프레쉬 고분자 라텍스 내 고형분 함량 100 중량부 기준으로 3 중량부 이하, 혹은 0.5~3 중량부 범위일 수 있다.
Also, the surface-treated fine particle-containing solution to be added to the agglomeration aging step may be, for example, 3 parts by weight or 0.5 to 3 parts by weight based on 100 parts by weight of the solid content in the fresh polymer latex.
상기 응집 겸용 숙성 공정은 스팀 투입 하에 60 내지 98 ℃, 혹은 60 내지 80 ℃ 하에 체류시간 30초 내지 10분, 혹은 1.5분 내지 5분 동안 수행될 수 있다.
The agglomeration and agglomeration process may be carried out at a temperature of 60 to 98 ° C, or 60 to 80 ° C, for 30 seconds to 10 minutes, or 1.5 minutes to 5 minutes, with steam input.
상기 응집 겸용 숙성 공정은 염산, 황산, 인산, 황산염, 및 칼슘염 중에서 선택된 1 이상의 응집제를 프레쉬 고분자 라텍스 100 중량부 기준으로, 0.5~1.5 중량부, 혹은 0.5~1.0 중량부를 사용하여 수행하였다. The agglomerating and aging step is carried out by using at least one coagulant selected from hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, sulfate and calcium salt using 0.5 to 1.5 parts by weight, or 0.5 to 1.0 part by weight, based on 100 parts by weight of fresh polymer latex.
여기서 물은 슬러리의 고형분 함량, 일례로 30 wt%의 고형분 함량에 맞추어 상기 응집제와 혼합 투입할 수 있다.The water may be mixed with the coagulant in accordance with the solid content of the slurry, for example, the solid content of 30 wt%.
구체적인 예로, 상기 슬러리의 고형분 함량은 10~90 wt%, 혹은 10~50 wt%일 수 있고, 상기 프레쉬 고분자 라텍스의 고형분 함량은 30~60 wt%, 혹은 30~50 wt%일 수 있다.
As a specific example, the solid content of the slurry may be 10 to 90 wt%, or 10 to 50 wt%, and the solid content of the fresh polymer latex may be 30 to 60 wt%, or 30 to 50 wt%.
상기 프레쉬 고분자 라텍스는 일례로, 스티렌 중합체 라텍스, 부타디엔 중합체 라텍스, 스티렌-부타디엔 공중합체 라텍스, 알킬 아크릴레이트 중합체 라텍스, 알킬 메타아크릴레이트 중합체 라텍스, 알킬 아크릴레이트-아크릴로니트릴 공중합체 라텍스, 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체 라텍스, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 라텍스, 아크릴로니트릴-알킬 아크릴레이트-스티렌 공중합체 라텍스, 알킬메타아크릴레이트-부타디엔-스티렌 공중합체 라텍스, 및 알킬아크릴레이트-알킬메타아크릴레이트 공중합체 라텍스 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
Examples of the fresh polymer latex include a styrene polymer latex, a butadiene polymer latex, a styrene-butadiene copolymer latex, an alkyl acrylate polymer latex, an alkyl methacrylate polymer latex, an alkyl acrylate-acrylonitrile copolymer latex, Butadiene-styrene copolymer latex, an acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer latex, an acrylonitrile-alkyl acrylate-styrene copolymer latex, an alkyl methacrylate-butadiene-styrene copolymer latex, and an alkyl acrylate-alkyl methacrylate Latex copolymer latex.
구체적인 예로, 상기 프레쉬(fresh) 고분자 라텍스는 비닐시안 화합물-공액디엔계 화합물-방향족 비닐화합물을 포함하는 그라프트 공중합체를 들 수 있다. 상기 그라프트 공중합체는 공액디엔계 화합물에 방향족 비닐 화합물과 비닐시안 화합물의 단량체 혼합물을 중합시켜 제조된 것이다. As a specific example, the fresh polymer latex includes a graft copolymer including a vinyl cyan compound-conjugated diene compound-aromatic vinyl compound. The graft copolymer is prepared by polymerizing a monomer mixture of an aromatic vinyl compound and a vinyl cyan compound with a conjugated diene compound.
상기 공액디엔계 화합물은 부타디엔계 고무(BR), 에틸렌-프로필렌-디엔 단량체 고무(EPDM), 에틸렌-프로필렌 고무(EPR), 할로부틸 고무, 부틸고무, 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS) 및 스티렌-부타디엔 고무(SBR)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 것이다.The conjugated diene compound may be selected from the group consisting of a butadiene rubber (BR), an ethylene-propylene-diene monomer rubber (EPDM), an ethylene-propylene rubber (EPR), a halobutyl rubber, a butyl rubber, a styrene- Butadiene rubber (SBR).
또한, 상기 비닐시안 화합물은 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 에타크릴로니트릴 및 이들의 유도체로 이루어진 그룹으로부터 선택된 것이다. In addition, the vinyl cyan compound is selected from the group consisting of acrylonitrile, methacrylonitrile, ethacrylonitrile, and derivatives thereof.
상기 방향족 비닐 화합물은 스티렌, 알파메틸스티렌, 알파에틸스티렌, 파라메틸스티렌, 비닐톨루엔 및 이들의 유도체로 이루어진 그룹으로부터 선택된 것이다. The aromatic vinyl compound is selected from the group consisting of styrene, alphamethylstyrene, alphaethylstyrene, para-methylstyrene, vinyltoluene, and derivatives thereof.
또 다른 예로, 상기 그라프트 공중합체는 부타디엔 40~70 wt%, 아크릴로니트릴 5~20 wt%, 스티렌 10~40 wt%를 포함하고, 고형분 함량이 30~60 wt%인 것일 수 있다.
As another example, the graft copolymer may include 40 to 70 wt% of butadiene, 5 to 20 wt% of acrylonitrile, 10 to 40 wt% of styrene, and a solid content of 30 to 60 wt%.
본 발명의 분체 제조방법에 의해 고분자 수지 분체를 제공할 수 있으며, 상기 분체는 코스(course) 입자가 5~7 wt%이고 파인 입자가 0~1 wt%로서 2종 모두 함량이 저감되어 분체 특성이 우수할 수 있다.
The polymeric resin powder can be provided by the powder production method of the present invention, wherein the powder has 5 to 7 wt% of course particles and 0 to 1 wt% of fine particles, Can be excellent.
나아가 본 발명의 고분자 수지 분체의 제조장치는 앞서 살펴본 바와 같이, 프레쉬 고분자 라텍스의 응집 및 숙성 겸용 수단, 탈수 수단, 건조 수단, 고분자 수지 분체의 회수수단, 잔류 파인 입자의 분리수단, 상기 파인 입자의 표면처리 수단, 및 표면 처리된 파인 입자 용액의 프레쉬 고분자 라텍스와의 혼합 수단,을 포함하는 것을 특징으로 한다.
As described above, the apparatus for producing a polymer resin powder of the present invention is characterized in that it comprises means for aggregation and aging of fresh polymer latex, means for dehydrating, drying means, means for recovering polymer resin powder, means for separating residual fine particles, A surface treatment means, and a means for mixing the surface treated fine particle solution with the fresh polymer latex.
도 3은 상기 응집 겸용 숙성 장치(2)의 구성을 구체적으로 도시한 것이다. 도 3을 참조하면, 응집 겸용 숙성 장치(2, 도 3에서는 부호 100으로 도시됨)는 라텍스가 통과하는 중공의 반응관(160)과, 상기 반응관(160)의 내벽으로부터 상기 반응관(160)의 내측방향으로 돌출되는 적어도 1개 이상의 배럴핀과, 상기 반응관의 길이방향의 중심축을 따라 연장되는 회전축과, 상기 회전축의 외면으로부터 상기 반응관의 내벽 쪽으로 돌출되는 적어도 하나 이상의 교반기(150)를 포함하고, 상기 적어도 하나 이상의 교반기(150)가 비연속식 스크류(210)이며, 상기 스테틱 믹서(18)로부터 배출된 프레쉬 라텍스와 표면처리된 파인입자 용액이 혼합된 라텍스가 상기 응집 겸용 숙성 장치(2)로 공급되는 것을 특징으로 한다.
상기 응집 및 숙성 겸용 수단은 도 3에 나타낸 바와 같이, 라텍스가 통과하는 중공의 반응관(160)과, 상기 반응관(160)의 내벽으로부터 상기 반응관(160)의 내측방향으로 돌출되는 적어도 1개 이상의 배럴핀과, 상기 반응관의 길이방향의 중심축을 따라 연장되는 회전축과, 상기 회전축의 외면으로부터 상기 반응관의 내벽 쪽으로 돌출되는 적어도 하나 이상의 교반기를 포함하되, 상기 적어도 하나 이상의 교반기가 비연속식 스크류(210)인 반응기(100-도 2의 부호 2에 해당)로 구성될 수 있다. Fig. 3 specifically shows the configuration of the agglomerating and aging
As shown in FIG. 3, the coagulation and aging means includes a
즉, 다수의 교반기(150)들 중의 적어도 하나 이상을 비연속식 스크류(210)로 대체하는 것에 의하여 라텍스의 난류 유동을 유도함으로써 라텍스와 응집제의 혼합효율을 증대시키고, 슬러리의 함수율을 감소시켜 탈수 및 건조 등과 같은 후 공정의 단순화 및 에너지 절감 효과를 높이고, 응집 과정에 소요되는 응집제의 양을 감량시키는 것에 의하여 수득되는 고분자 수지 분체의 색상을 개선시켜 품질 개선 효과를 제공하는 점에 특징이 있는 것이다. 상기 반응관(160)의 단면은 임의의 다각형 또는 원형이 될 수 있으며, 바람직하게는 원형이 될 수 있다.
That is, at least one of the plurality of
상기 반응기(100)는 응집과 숙성을 겸하도록 고안된 것으로서, 라텍스가 통과하는 중공의 반응관(160)과, 상기 반응관(160)의 내벽으로부터 상기 반응관(160)의 내측 방향으로 돌출되는 적어도 1개 이상의 배럴핀(140)들과, 상기 반응관(160)의 길이방향의 중심축을 따라 연장되는 회전축(170)과, 상기 회전축(170)의 외면으로부터 상기 반응관(160)의 내벽 쪽으로 돌출되는 적어도 하나 이상의 교반기(150)를 포함하며, 상기 반응관(160)에는 라텍스 투입라인(110)과, 응집제 투입라인(120) 및 스팀 투입라인(130)들이 연결되어 상기 반응관(160) 내로 라텍스와 응집제 및 스팀을 공급하도록 구성된다.
The
본 발명의 하나의 구체예에 있어서, 상기 비연속식 스크류(210)는 상기 반응기(100) 내에 1 내지 20개, 4 내지 16개, 혹은 8 내지 12개가 구비될 수 있으며, 상기 범위일 때 유체(미응축 스팀 및 라텍스)의 흐름을 방해하고 라텍스의 난류 유동을 유도하여 스팀과 라텍스, 응집제의 혼합 효율을 증대시키는 효과가 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 상기 비연속식 스크류(210)는 상기 반응기(100)의 길이(L)에 따라 적절한 수로 배치될 수 있음은 당해 기술분야에 속하는 자에게는 이해될 수 있는 것이다. 또한, 상기 비연속식 스크류(210)는 이축 스크류일 수 있으며, 본 발명에서 사용되는 비연속식 스크류(210)을 도 4에 보다 상세하게 도시하였다.
In one embodiment of the present invention, the
도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명에서 사용되는 상기 비연속식 스크류(210)는 중심의 스크류축(211)을 중심으로 상기 스크류축(211)의 외면으로부터 돌출되어 방사상으로 연장되는 회전날개(212)의 적어도 일부가 불연속화되어 형성되는 적어도 하나 이상의 개구부(214)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 개구부(214)는 상기 비연속식 스크류(210)의 회전 방향(도 2에서의 회전 방향으로, 상기 스크류축(211)을 중심으로 반 시계방향)으로의 회전에 의하여 이송되는 라텍스의 진행방향(도 2에서의 이송방향), 즉 상기 스크류축(211)의 길이방향의 축을 따라 연장되는 방향에 대하여 상기 회전날개(212)의 일부가 형성되지 않는 구조로 이루어진다. 상기 개구부(214)는 적어도 하나 이상, 예를 들면 1개(도 5a), 3개(도 5b) 또는 4개(도 5c)가 될 수 있으며, 도 4에 나타낸 바와 같이 2개가 될 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않고, 더 많은 수의 개구부(214)들이 형성될 수도 있다.
4, the
본 발명에 따른 상기 반응기(100)에는 반응관(160) 외부에서 내부까지 연장되는 배럴핀(140)이 고정되어 있고, 상기 반응관(160)의 내부에는 교반기(150) 및/또는 상기 비연속식 스크류(210)가 회전가능하게 고정된다. 구체적으로는 상기 반응기(100)의 반응관(160)은 반응관(160) 외부로부터 반응관(160) 내부로 연장되는 1종 이상의 배럴핀(140)을 포함한다. 따라서, 상기 반응관(160)에는 반응관(160)에 고정된 상기 배럴핀(140)들 사이에서 상기 교반기(150) 및/또는 상기 비연속식 스크류(210)들이 회전하면서 상기 반응관(160) 내로 유입되는 라텍스를 도 2의 이송방향으로 이송시키면서 결과적으로 상기 라텍스는 상기 교반기(150) 및/또는 상기 비연속식 스크류(210)의 회전날개들과 접촉하여 그로부터 기계적인 힘을 받아 상기 배럴핀(140)들에 부딪쳐서 강한 기계적인 힘, 즉 전단략을 받게 되며, 유화중합 시에 첨가된 유화제에 의해 안정화된 라텍스들이 기계적인 방법에 의하여 안정화된 상태가 깨어지고, 그에 따라 응집되게 되며, 상기 반응관(160)의 후반에서 숙성되게 된다. A
상기 배럴핀(140)의 형태는 원형, 삼각형, 경사형, 타원형, 마름모형, 사각형 등 어떠한 것도 가능하며, 특별히 한정되지 않으며, 교반기(150)의 경우 패들, 스크류, 이축 스크류, 핀 등 어떠한 것도 사용 가능하다. The shape of the
상기 비연속식 스크류(210)를 포함하는 상기 반응기(100)는 배럴핀(140)과 내부 교반기(150) 및/또는 비연속식 스크류(210)의 작용으로 유화 중합에 의해 수득되는 라텍스에 기계적인 힘을 만들어 기계적인 힘을 이용하여 함수율을 조절할 수 있다. The
상기 반응기(100)는 고분자 라텍스 투입라인(110), 응집제 투입라인(120) 및 스팀 투입라인(130)을 포함하며, 고분자 라텍스, 응집제 및 스팀이 투입되는 위치에 가까운 부분에서 응집 반응이 일어나고, 상기 반응기의 후반부에서 숙성 반응이 일어나게 되어 실질적으로 동일한 반응기 내에서 응집과 숙성이 동시에 수행될 수 있다.
The
본 발명에서 상기 표면처리 수단은 인라인 믹서 등과 같은 강한 전단력을 통해 유체와의 혼합을 유도하는 혼합기 타입을 사용할 수 있고, 상기 혼합 수단은 스테틱 믹서 등과 같은 배관 상에서 유체의 흐름 라인을 바꾸어 줌으로써 단순 혼합을 수행하는 혼합기 타입을 사용할 수 있다.
In the present invention, the surface treatment means may be a mixer type which induces mixing with a fluid through a strong shearing force such as an inline mixer, and the mixing means may be a simple mixer by changing a fluid flow line on a piping such as a static mixer, Can be used.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the scope of the present invention is not limited to the following examples.
실시예Example 1 One
본 실시예는 도 2에 따라 고분자 수지 분체 중 파인 입자의 순환 및 응집을 보이기 위한 실험예에 해당한다.This example corresponds to an experimental example for showing the circulation and aggregation of fine particles in the polymer resin powder according to FIG.
<고분자 수지 ≪ Polymeric resin 분체의Powdery 제조> Manufacturing>
프레쉬 고분자 라텍스로서, 비닐시안화합물-공액디엔계화합물-방향족 비닐화합물을 포함하는 그라프트 공중합체로서 아크릴로니트릴(AN)-부타디엔(BD)-스티렌(SM) 공중합체(AN/BD/SM = 13/60/27, 고형분 함량 44 wt%)를 사용하였다. (AN) -butadiene (BD) -styrene (SM) copolymer (AN / BD / SM) as a graft copolymer containing a vinyl cyan compound-conjugated diene compound-aromatic vinyl compound as a fresh polymer latex, 13/60/27, solid content 44 wt%) was used.
구체적으로, 상기 라텍스를 도 2 중 응집 및 숙성 겸용 장치(2), 구체적으로는 도 3의 중공 반응관(160)에 총 8개의 비연속식 스크류(210)를 포함하는 반응기(100-도 2의 부호 2에 해당) 내에 12 kg/hr의 유량으로 투입하고, 응집제로는 희석된 황산(H2SO4)을 상기 프레쉬 고분자 라텍스 내 고형분 100 중량부에 대하여 1.0 중량부를 사용하였다. Specifically, the latex is placed in a reactor (100 - Fig. 2 (b)) comprising a total of eight noncontinuous screws (210) in a coagulation and aging unit (2) ) At a flow rate of 12 kg / hr, and 1.0 part by weight of diluted sulfuric acid (H2SO4) was used as a coagulant with respect to 100 parts by weight of the solid content in the fresh polymer latex.
상기 반응기(100) 내에 직접 스팀을 투입하면서 슬러리의 고형분 함량이 30 wt%가 되도록 물을 투입하고, 이때 투입되는 물에 황산을 혼합하여 투입하였다.
Water was added to the
반응기(100)의 체류시간은 평균 1.5븐, 응집 및 숙성 온도는 75 ℃로 하였다. 응집된 슬러리는 교반기를 통하여 빠져나오고 슬러리 저장탱크(5)로 이동시켰다. 이후 펌프를 이용하여 원심탈수기(6)로 슬러리를 공급하면서 탈수를 연속하여 진행하였으며, 생성된 탈수 폐수(7)는 배출하였다.
The residence time of the
그런 다음 유동층 건조기(8) 내로 탈수된 슬러리와 에어를 공급한다. 공급된 에어는 슬러리를 상하로 움직이면서 건조시키고, 최종 건조된 입자는 에어에 의해 싸이클론1(9)로 공급되었다. Then, the dehydrated slurry and air are supplied into the fluidized bed dryer (8). The air supplied was dried by moving the slurry up and down, and the finally dried particles were supplied to the cyclone 1 (9) by air.
상기 싸이클론1(9)에서 입자가 큰 정품입자(10)는 하부로 떨어지고, 가볍고 작은 파인(fine) 입자는 싸이클론2(12)로 이송되어 회수(13)되었으며 에어는 배출되었다.
In the cyclone 1 (9), the large-
<고분자 수지 분체 중 파인 입자의 순환 및 응집><Circulation and aggregation of fine particles in polymer resin powder>
그런 다음 회수(13)된 파인 입자는 파인 입자 혼합용액 탱크(14)로 이송되고 물(15)을 투입하여 파인 입자 혼합용액을 수득하였다. 이후 펌프를 이용하여 인라인 믹서(16)로 3 중량부(고분자 라텍스 총 100중량부 기준) 이송하였고, 상기 인라인 믹서(16)에 비이온 유화제(17)로서 1wt% 솔비탄 지방산 에스테르 0.5 중량부(고분자 라텍스 내 고형분 함량 100중량부 기준)를 연속 투입하고 물은 미투입함으로써 믹서의 전단력(shear)에 의해 표면에 유화제가 흡착되어 표면처리된 파인 입자 졸(농도 5%)을 연속하여 제조할 수 있었다.
Then, the fine particles recovered (13) were transferred to a fine particle mixed solution tank (14) and charged with water (15) to obtain a fine particle mixed solution. 3 parts by weight (based on 100 parts by weight in total of the polymer latex) was transferred to the
수득된 표면처리된 파인 입자 졸은 순환배관을 통해 상기 라텍스 저장탱크(1)와 응집 겸용 숙성 장치(2, 도 3의 반응기 100) 사이의 스테틱 믹서(18)로 공급하였다. The obtained surface treated fine particle sol was supplied to the
이때 라텍스 저장탱크(1)에서 프레쉬 고분자 라텍스(19)를 연속 투입함에 따라 프레쉬 라텍스와 표면 처리된 파인 입자 용액이 혼합된 라텍스(20)를 제조하였고, 이를 사용하여 상술한 공정들을 반복 수행하였다.
At this time, the
회수된 수지 분체는 mesh(7종)를 이용하여 바이브레이션 과정을 통해 입도를 측정한 결과(입도 측정기: HAVER EML 200 digital plus-Test Sieve Shaker), 중량 평균입경 1400 ㎛ 이상인 코스(coarse) 입자의 함량은 5.1 wt%이었고, 중량 평균입경 75 ㎛ 이하인 파인 입자의 함량은 0.5 wt%이었다. 또한 벌크 밀도는 높이 15 cm 지점에 파우더를 연속적으로 공급시켜 줄 수 있는 저장 공간으로부터 직경 1cm의 홈으로 파우더를 일정한 속도로 떨어뜨려, 부피가 100 cc인 컵에 채워진 무게를 측정함으로써 계산할 수 있다. 계산 방법은 측정된 무게를 전체 부피 100으로 나누어 계산하며, 이렇게 측정된 벌크 밀도 값은 0.34 g/cc 이었다.
The recovered resin powders were measured for particle size through a vibration process using a mesh (7 kinds) (HAVER EML 200 digital plus-test sieve shaker), the content of coarse particles having a weight average particle diameter of 1400 μm or more Was 5.1 wt%, and the content of fine particles having a weight average particle diameter of 75 탆 or less was 0.5 wt%. Bulk density can also be calculated by measuring the weight of a cup with a volume of 100 cc by dropping the powder at a constant speed from a storage space capable of continuously feeding powder at a height of 15 cm into a 1 cm diameter groove. The calculation method was calculated by dividing the measured weight by the
실시예Example 2 내지 7 2 to 7
상기 실시예 1에서 고분자 라텍스 슬러리의 고형분 함량, 비이온 유화제 함량, 파인 입자 졸의 농도, 파인 입자의 함량 등을 하기 표 1에 제시한 수치로 대체한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 공정을 반복 수행하고 고분자 수지 분체를 제조하였고, 동일하게 벌크 밀도, 코스(coarse) 입자와 파인 입자의 함량을 측정하여 하기 표 1에 함께 정리하였다.
In the same manner as in Example 1 except that the solid content of the polymer latex slurry in Example 1, the nonionic emulsifier content, the fine particle sol concentration, the fine particle content and the like were changed to the values shown in the following Table 1 And the polymeric resin powder was prepared. The bulk density, the content of coarse particles and the fine particles were measured in the same manner, and the results are summarized in Table 1 below.
비교예Comparative Example 1 내지 4 1 to 4
상기 실시예 1에서 비이온 유화제 함량, 파인 입자의 함량 등을 하기 표 1에 제시한 수치로 대체한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 공정을 반복 수행하고 고분자 수지 분체를 제조하였고, 동일하게 벌크 밀도, 코스(coarse) 입자와 파인 입자의 함량을 측정하여 하기 표 1에 함께 정리하였다.
The procedure of Example 1 was repeated to prepare a polymer resin powder, except that the content of nonionic emulsifier and the content of fine particles in Example 1 were changed to the values shown in Table 1 below. The bulk density, the content of coarse particles and the fine particles were measured and are summarized together in Table 1 below.
비교예Comparative Example 5 5
상기 실시예 1에서 비이온 유화제를 음이온 유화제 Fatty soap으로 대체한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 공정을 반복 수행하고 고분자 수지 분체를 제조하였고, 동일하게 벌크 밀도, 코스(coarse) 입자와 파인 입자의 함량을 측정하여 하기 표 1에 함께 정리하였다.
The same procedure as in Example 1 was repeated except that the nonionic emulsifier was replaced with an anionic emulsifier (Fatty soap) in Example 1 to prepare a polymer resin powder. Similarly, a bulk density, coarse particles and fine The contents of the particles were measured and are summarized together in Table 1 below.
비교예Comparative Example 6 6
본 비교예는 도 2의 고분자 수지 분체 제조 공정 중 파인 입자의 순환 및 응집을 수행하지 않은 실험예에 해당한다. This comparative example corresponds to an experimental example in which circulation and aggregation of fine particles are not performed in the polymer resin powder production process of FIG.
구체적으로는, 상기 실시예 1에서 <고분자 수지 분체 중 파인 입자의 순환 및 응집> 항목을 수행하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 공정을 반복 수행하고 고분자 수지 분체를 제조하였고, 동일하게 벌크 밀도, 코스(coarse) 입자와 파인 입자의 함량을 측정하여 하기 표 1에 함께 정리하였다.
Specifically, the same processes as in Example 1 were repeated to prepare a polymer resin powder, except that the item of " circulation and aggregation of fine particles in polymer resin powder " was not performed in Example 1, The bulk density, the content of coarse particles and the fine particles were measured and are summarized together in Table 1 below.
비교예Comparative Example 7 7
상기 비교예 6에서 고분자 라텍스 슬러리의 고형분 함량을 하기 표 1에 제시한 수치로 대체한 것을 제외하고는 상기 비교예 6과 동일한 공정을 반복 수행하고 고분자 수지 분체를 제조하였고, 동일하게 벌크 밀도, 코스(coarse) 입자와 파인 입자의 함량을 측정하여 하기 표 1에 함께 정리하였다. The same procedure as in Comparative Example 6 was repeated except that the solid content of the polymer latex slurry in Comparative Example 6 was changed to the value shown in Table 1 below to prepare a polymer resin powder. The contents of coarse particles and fine particles were measured and summarized in Table 1 below.
(wt%)Solids content
(wt%)
유화제
함량(중량부)Nonion
Emulsifier
Content (parts by weight)
(중량부)Fine particle content
(Parts by weight)
함량(%)Fine particles
content(%)
(음이온0.5)0
(Anion 0.5)
상기 표 1에서 보듯이, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 7의 경우 개선된 분체 특성을 갖는 수지 분체를 확인할 수 있었다.
As shown in Table 1, in Examples 1 to 7 according to the present invention, resin powder having improved powder properties could be confirmed.
한편, 비교예 1,2 및 4에서는 파인 입자 투입 함량이 많을 경우 파인 입자 표면 처리 과정을 거치지 않은 비교예 7보다 오히려 파인 입자 함량이 증가할 정도로 불량한 결과를 확인할 수 있었다. On the other hand, in Comparative Examples 1, 2, and 4, when the content of fine particles was large, the results were inferior to those of Comparative Example 7 in which fine particle surface treatment was not performed, to such an extent that the fine particle content increased.
또한 비교예 3의 경우, 비이온 계면활성제를 전혀 투입하지 않고 파인 입자만 투입할 경우, 비교예 7에 비해 코스한 입자뿐 아니라 파인 입자까지 증가되어 분체 특성이 오히려 악화되는 결과를 확인할 수 있었다. 이는 비이온 유화제 없이 파인 입자만을 추가 투입할 경우, 라텍스 입자에 비해 상대적으로 큰 파인 입자가 수상에 남아 있는 음이온으로 일부 둘러싸여 응집시 응집에 바로 참여할 수 없어 라텍스와 별도의 거동을 보이기 때문이며, 나아가 파인 입자의 크기가 커 응집 온도 하에서 라텍스 입자에 비해 입자의 움직임이 작아 충돌에 의한 효과적인 응집 과정을 거치지 못하기 때문으로 사료된다.
In addition, in the case of Comparative Example 3, when only fine particles were added without adding any nonionic surfactant, it was confirmed that the particle size was increased to not only the fine particles but also the fine particles as compared with Comparative Example 7. The reason for this is that when fine particles are added without additional nonionic emulsifier, relatively large fine particles compared with latex particles are partially surrounded by anions remaining in the aqueous phase, This is because the size of the particles is so large that the movement of the particles is smaller than that of the latex particles under the agglomeration temperature, so that the agglomeration process due to the collision can not be performed.
또한 비이온 유화제 대신 음이온 유화제로 변경하여 동일 함량을 투입한 비교예 5의 경우, 비교예 7에 비해 분체 특성이 악화되는 것을 확인할 수 있었다.
Also, it was confirmed that the powder properties of Comparative Example 5, which was changed to an anionic emulsifier instead of the nonionic emulsifier and the same amount, were worsened as compared with Comparative Example 7.
특히, 비교예 1과 같이 파인 입자의 함량을 지나치게 많이 투입하게 되면, 프레쉬 라텍스 내 파인 입자의 분포가 증가되면서 파인 입자 주변에 라텍스의 농도가 떨어져 파인 입자와 응집 시 뭉칠 수 있는 양이 감소되며, 파인 입자 상태로 존재할 가능성이 증가되어 분체 특성이 개선되지 못함을 알 수 있었다. In particular, when the amount of the fine particles is excessively increased as in Comparative Example 1, the distribution of the fine particles in the fresh latex is increased, the concentration of the latex around the fine particles decreases, and the amount of aggregation of the fine particles with the fine particles decreases, The possibility of existence of fine particles is increased and powder properties are not improved.
또한 파인 입자 함량이 증가하면 비이온 유화제로 표면 처리할 파인 입자의 표면적이 급격히 증가하므로 파인 입자의 표면처리가 완전히 이루어지지 않아 분체 특성이 나빠지는 결과를 또한 확인할 수 있었다.
In addition, when the content of fine particles increases, the surface area of the fine particles to be surface treated with a nonionic emulsifier rapidly increases. As a result, the surface treatment of the fine particles is not completely performed and the powder characteristics are deteriorated.
비교예Comparative Example 9 9
본 비교예는 도 1의 다단 응집 및 숙성 공정에 의해 고분자 수지 분체를 제조한 실험예에 해당한다. This comparative example corresponds to an experimental example in which the polymer resin powder was prepared by the multi-stage agglomeration and aging process of Fig.
상기 실시예 1에서 사용한 프레쉬 고분자 라텍스를 사용하여, 상기 라텍스를 도 1에 나타낸 바와 같은 응집 탱크(2) 내에 라텍스를 12kg/hr의 유량으로 투입하고, 응집제로는 희석된 황산(H2SO4)을 고분자 라텍스 내 고형분 함량 100 중량부에 대하여 2.3 중량부를 사용하였다. Using the fresh polymer latex used in Example 1, the latex was introduced into a
상기 응집 탱크(2)에 스팀을 직접 가하면서 물을 슬러리의 고형분 함량에 맞추어 황산과 혼합하여 추가로 다량 투입하여 상기 고분자 라텍스 슬러리의 고형분 함량을 19 wt%로 맞추었다. Water was added to the flocculation tank (2) directly with water, mixed with sulfuric acid in accordance with the solid content of the slurry, and then added in a large amount to adjust the solid content of the polymer latex slurry to 19 wt%.
응집 탱크(2)에서의 체류시간은 평균 10분이며, 응집온도는 75 ℃, 숙성 탱크(6)에서 체류시간은 30분이며 숙성 온도는 85 ℃로 응집하였다. 상기 응집된 슬러리는 탱크(6) 상부의 슈트를 거쳐 넘쳐흘러 슬러리 저장탱크(7)로 이동하게 된다. 상기 응집 및 숙성된 슬러리는 탈수(8) 및 건조(9) 공정을 거쳐 고분자 수지 분체를 회수하였다. The retention time in the
상기 실시예 1과 동일하게 벌크 밀도, 코스(coarse) 입자와 파인 입자의 함량을 측정하여 하기 표 2에 정리하였다.
The bulk density, the content of coarse particles and fine particles were measured in the same manner as in Example 1, and the results are summarized in Table 2 below.
비교예Comparative Example 10 10
상기 실시예 2에서 <고분자 수지 분체의 제조>시 사용하던 도 2의 장치를 도 1의 장치로 대체한 것을 제외하고는 상기 실시예 2와 동일한 과정을 거쳐 고분자 수지 분체를 회수하였다. The polymer resin powder was recovered in the same manner as in Example 2, except that the apparatus of Fig. 2 used in the production of the polymer resin powder in Example 2 was replaced by the apparatus of Fig.
상기 실시예 2와 동일하게 벌크 밀도, 코스(coarse) 입자와 파인 입자의 함량을 측정하여 하기 표 2에 정리하였다.
The bulk density, the content of coarse particles and the fine particles were measured in the same manner as in Example 2, and the results are summarized in Table 2 below.
비교예Comparative Example 11 11
상기 비교예 10에서 파인 입자 투입 함량 3 중량부를 5 중량부로 대체한 것을 제외하고는 상기 비교예 10과 동일한 과정을 거쳐 고분자 수지 분체를 회수하였다. The polymeric resin powder was recovered in the same manner as in Comparative Example 10, except that 5 parts by weight of the fine particles added in Comparative Example 10 was replaced by 3 parts by weight.
상기 비교예 10과 동일하게 벌크 밀도, 코스(coarse) 입자와 파인 입자의 함량을 측정하여 하기 표 2에 정리하였다.
The bulk density and the content of coarse particles and fine particles were measured in the same manner as in Comparative Example 10, and are summarized in Table 2 below.
비교예Comparative Example 12 12
상기 비교예 10에서 응집시 투입되는 물 함량을 줄여 응집 탱크(2)내 고형분 함량을 19 wt%에서 30 wt%로 조절한 것을 제외하고는 비교예 10과 동일한 과정을 거쳐 고분자 수지 분체를 회수하였다. The polymeric resin powder was recovered in the same manner as in Comparative Example 10, except that the water content in the
그 결과, 응집 탱크 내 점도가 급격히 상승하면서 응집된 슬러리가 한 덩어리가 되었으며, 점도가 급격히 상승하여 이송이 불가능한 상태가 되었다. 이로 인해 숙성 과정을 거칠 수 없었으며, 고분자 수지 분체를 회수할 수 없었다. As a result, the viscosity of the agglomerated tank increased sharply, and the agglomerated slurry became a lump, and the viscosity increased sharply, which made the state impossible to transport. As a result, it could not be aged and the polymer resin powder could not be recovered.
(wt%)Solids content
(wt%)
졸 농도
(%)Fine particles
Sol concentration
(%)
상기 표 2에서 보듯이, 기존 탱크 다단 응집 과정을 통해 응집 및 숙성 과정을 별도로 거쳐 수지 분체를 제조하는 비교예 9는, 응집 및 숙성을 동시에 구현하는 응집 장치를 거쳐 제조하는 표 1의 비교예 6 대비 분체 특성이 불량한 것을 확인할 수 있었다. 이는 응집 탱크(2)내 물 함량이 많아, 동일 공건 내 라텍스 입자간 거리가 멀기 때문에 라텍스 입자간 충돌 확률이 많이 낮아질 뿐 아니라 탱크내 응집제 농도 분포가 균일하지 못해 응집시 안정성이 균일하게 깨지기 어렵기 때문으로 사료된다. As shown in Table 2, Comparative Example 9, in which a resin powder was separately prepared through agglomeration and aging processes through a multi-tank agglomeration process of an existing tank, was compared with Comparative Example 6 of Table 1 It was confirmed that the comparative powder characteristics were poor. Since the water content in the
더불어 스팀을 통해 탱크 내의 온도를 올릴 경우에도 온도 분포가 넓어져 높은 고형분 함량을 가지면서 본 발명에서 사용하는 응집 겸용 숙성 장치를 통과한느 것 대비 분체 특성이 불량한 것을 확인할 수 있었다.
In addition, when the temperature in the tank was increased through the steam, the temperature distribution was widened, and it was confirmed that the powder had a high solid content and a poor powder characteristic as compared with that passing through the agglomeration aging device used in the present invention.
이를 극복하기 위해 비교예 11에서 물의 함량을 비교예 6과 동일하게 맞춰 투입한 결과, 응집 탱크(2)내 점도가 급격히 증가하여 운전이 불가능하였다. 이는 도 3에 제시한, 높은 고형분 함량 상태로 응집 및 숙성을 동시에 구현하는 응집 겸용 숙성 장치(100)의 경우, 배럴에 있는 핀과 내부의 교반기가 높은 점도의 슬러리를 분쇄 및 이송시킬 수 있으나, 탱크 응집의 경우에는 점도 증가 시 교반력이 현격히 떨어져 이송이 불가하기 때문에 발생된 현상으로 규명된다.
In order to overcome this, the water content in Comparative Example 11 was adjusted in the same manner as in Comparative Example 6, and as a result, the viscosity in the
결과적으로 표 1,2에서 보듯이, 응집 겸용 숙성 장치(100)에 비이온 유화제를 이용하여 파인 입자의 표면을 처리한 파인 입자 졸을 프레쉬 고분자 라텍스에 혼합 투입할 경우, 파인 입자 투입 함량은 고분자 라텍스 총100 중량부 기준으로 최대 4 중량부, 바람직하게는 3 중량부 이하이어야 하고, 비이온 유화제 함량은 고분자 라텍스 총100 중량부 기준으로 0.2~0.5 중량부 범위 내로 투입하는 것이 바람직하다. 한편, 파인 입자 혼합 용액에 투입되는 물의 함량은 응집 시 전체 라텍스 내 물 함량에 비해 매우 작아 크게 영향을 주지 않음을 확인하였다.
As a result, as shown in Tables 1 and 2, when the fine particle sol treated with the non-ionic emulsifier on the fine particle surface was mixed with the fresh polymer latex, The amount of the nonionic emulsifier is preferably 0.2 to 0.5 parts by weight based on 100 parts by weight of the total amount of the polymer latex. On the other hand, it was confirmed that the amount of water introduced into the fine particle mixed solution was very small as compared with the water content in the whole latex during agglomeration.
<도 1>
1: 라텍스 저장탱크 2: 응집탱크
3: 스팀 4: 응집제 수용액
5: 라텍스 이송라인 6: 숙성 탱크
7: 슬러리 저장탱크 9: 탈수기
11, 13: 싸이클론
<도 2 & 도 3>
응집 겸용 숙성 장치(2: 도 3의 반응기 100에 해당)
프레쉬 라텍스(19)
슬러리 저장 탱크(5)
원심탈수기(6)
폐수(7)
유동층 건조기(8)
싸이클론1(9)
입자가 큰 정품입자(10)
싸이클론2(12)
파인입자 회수라인(13)
파인 입자 혼합용액 탱크(14)
인라인 믹서(16)
비이온 유화제(17)
스테틱 믹서(18)
표면 처리된 파인 입자 용액이 혼합된 라텍스(20) ≪ 1 >
1: latex storage tank 2: flocculation tank
3: steam 4: coagulant aqueous solution
5: latex transfer line 6: aging tank
7: Slurry storage tank 9: Dehydrator
11, 13: Cyclone
2 and 3,
Aggregation combined aging device (2: corresponding to
Fresh latex (19)
Slurry storage tanks (5)
Centrifugal dehydrators (6)
Waste water (7)
Fluid bed dryer (8)
Cyclone 1 (9)
Genuine particle (10)
Cyclone 2 (12)
The fine particle recovery line (13)
The fine particle mixed solution tank (14)
Inline Mixer (16)
Nonionic emulsifiers (17)
Static Mixer (18)
The
Claims (13)
상기 응집 숙성된 슬러리를 원심탈수기로 통과시키면서 탈수시키는 단계와,
상기 원심탈수기에서 탈수된 슬러리를 제1 싸이클론과 제2 싸이클론으로 순차 통과시키면서 에어 건조하고 중량 평균입경 75㎛ 이하의 파인(fine) 입자를 분리하는 단계와,
상기 분리된 파인(fine) 입자의 수분산물을 인라인 믹서로 통과시키되, 상기 인라인 믹서에서 비이온 유화제로 연속하여 표면처리하여, 표면처리된 파인 입자 함유 용액을 제조하는 단계와,
상기 표면처리된 파인 입자 함유 용액을 스테틱 믹서를 통과시키면서 상기 음이온 유화중합 프레쉬 라텍스와의 혼합물로 토출하는 단계,를 포함하고,
상기 토출된 혼합물이 상기 응집 겸용 숙성 장치로 투입되는 것을 특징으로 하는 고분자 수지 분체의 제조방법.Anion emulsion polymerized fresh latex comprising a hollow reaction tube, at least one barrel pin protruding from the inner wall of the reaction tube toward the inside of the reaction tube, a rotation axis extending along the longitudinal center axis of the reaction tube, And at least one stirrer protruding from the outer surface of the rotating shaft toward the inner wall of the reaction tube, wherein the at least one stirrer is a non-continuous screw, and the coagulant supply pipe and the steam supply pipe are provided at a lower portion of the device, To produce a coagulated aged slurry,
Dehydrating the coagulated aged slurry through a centrifugal dehydrator,
Air-drying the slurry dewatered in the centrifugal dehydrator while sequentially passing the slurry through the first cyclone and the second cyclone, and separating fine particles having a weight average particle diameter of 75 μm or less;
Passing the aqueous dispersion of the separated fine particles through an inline mixer and continuously treating the surface with a nonionic emulsifier in the inline mixer to prepare a surface treated fine particle containing solution,
And discharging the surface-treated fine particle-containing solution as a mixture with the anionic emulsion polymerization fresh latex through a static mixer,
And the discharged mixture is introduced into the agglomerating and aging apparatus.
상기 표면처리된 파인 입자 함유 용액을 제조하는 단계는 상기 음이온 유화중합 프레쉬 라텍스 총100 중량부 기준으로, 비이온 계면활성제 0.2~0.5 중량부를 사용하여 졸(sol) 타입 용액을 수득하는 것을 특징으로 하는 고분자 수지 분체의 제조방법.The method according to claim 1,
The step of preparing the surface-treated fine particle-containing solution is characterized in that a sol type solution is obtained by using 0.2 to 0.5 part by weight of a nonionic surfactant based on 100 parts by weight of the anionic emulsion polymerization fresh latex (Method for producing polymeric resin powder).
상기 응집 겸용 숙성 장치에 투입되는 혼합물은 상기 음이온 유화중합 프레쉬 라텍스 총100 중량부 기준으로, 표면처리된 파인 입자 함유 용액 4 중량부 이하인 것을 특징으로 하는 고분자 수지 분체의 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the mixture to be fed to the aggregation and aging apparatus is not more than 4 parts by weight of the surface-treated fine particle-containing solution based on 100 parts by weight of the anionic emulsion polymerization fresh latex.
상기 응집 숙성된 슬러리를 제조하는 단계는 스팀 투입 하에 60 내지 98 ℃ 온도에서 체류시간 30초 내지 5분 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 고분자 수지 분체의 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the step of preparing the agglomerated aged slurry is carried out at a temperature of 60 to 98 DEG C for a retention time of 30 seconds to 5 minutes under a steam load.
상기 응집 숙성된 슬러리를 제조하는 단계는 염산, 황산, 인산, 황산염, 및 칼슘염 중에서 선택된 1 이상의 응집제를 음이온 유화중합 프레쉬 라텍스 100 중량부 기준으로, 0.5~1.5 중량부를 사용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 고분자 수지 분체의 제조방법. The method according to claim 1,
The step of preparing the agglomerated aged slurry is performed by using 0.5 to 1.5 parts by weight of at least one flocculant selected from hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, sulfate and calcium salt based on 100 parts by weight of anionic emulsion polymerization fresh latex By weight of the polymer resin powder.
상기 음이온 유화중합 프레쉬 라텍스의 고형분 함량은 30 내지 60 wt%인 것을 특징으로 하는 고분자 수지 분체의 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein the solid content of the anionic emulsion polymerization fresh latex is 30 to 60 wt%.
상기 음이온 유화중합 프레쉬 라텍스는 스티렌 중합체 라텍스, 부타디엔 중합체 라텍스, 스티렌-부타디엔 공중합체 라텍스, 알킬 아크릴레이트 중합체 라텍스, 알킬 메타아크릴레이트 중합체 라텍스, 알킬 아크릴레이트-아크릴로니트릴 공중합체 라텍스, 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체 라텍스, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 라텍스, 아크릴로니트릴-알킬 아크릴레이트-스티렌 공중합체 라텍스, 알킬메타아크릴레이트-부타디엔-스티렌 공중합체 라텍스, 및 알킬아크릴레이트-알킬메타아크릴레이트 공중합체 라텍스 중에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 고분자 수지 분체의 제조방법.The method according to claim 1,
The anionic emulsion polymerization fresh latex may be prepared by reacting an anionic emulsion polymerization latex, an alkyl acrylate-acrylonitrile copolymer latex, an acrylonitrile-butadiene copolymer latex, a styrene-butadiene copolymer latex, an alkyl acrylate polymer latex, an alkyl methacrylate polymer latex, Butadiene-styrene copolymer latex, an acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer latex, an acrylonitrile-alkyl acrylate-styrene copolymer latex, an alkyl methacrylate-butadiene-styrene copolymer latex, and an alkyl acrylate-alkyl methacrylate A copolymer latex, and a copolymer latex.
상기 응집 숙성된 슬러리를 탈수하고 탈수 슬러리를 분리하는 원심탈수기;
상기 탈수 슬러리를 에어 건조하여 중량 평균입경 75㎛ 이하의 파인입자를 분리하는, 제1 싸이클론과 제2 싸이클론; 및
상기 제2 싸이클론에서 분리된 파인입자의 수 분산물을 비이온 유화제로 표면처리하여, 표면처리된 파인 입자 함유 용액을 제공하는 인라인 믹서;
상기 표면처리된 파인 입자 함유 용액을 상기 음이온 유화중합 프레쉬 라텍스와의 혼합물로 토출하는 스테믹 믹서; 를 포함하고,
상기 스테믹 믹서에서 토출된 혼합물은 상기 응집 겸용 숙성 장치로 투입되는 것을 특징으로 하는 고분자 수지 분체의 제조장치.An apparatus for producing a coagulated aged slurry in an anionic emulsion polymerization fresh latex, comprising: a hollow reaction tube; at least one barrel pin protruding from the inner wall of the reaction tube toward the inside of the reaction tube; And at least one stirrer protruding from the outer surface of the rotating shaft toward the inner wall of the reaction tube, wherein the at least one stirrer is a non-continuous screw, and the coagulant and the steam An agglomerating and aging device equipped with a supply pipe;
A centrifugal dehydrator for dehydrating the coagulated agglomerated slurry and separating the dehydrated slurry;
A first cyclone and a second cyclone for air-drying the dehydrated slurry to separate fine particles having a weight average particle diameter of 75 탆 or less; And
An inline mixer for surface-treating the aqueous dispersion of fine particles separated from the second cyclone with a nonionic emulsifier to provide a surface-treated fine particle-containing solution;
A stoichiometric mixer for discharging the surface treated fine particle containing solution as a mixture with the anionic emulsion polymerization fresh latex; Lt; / RTI >
And the mixture discharged from the stemic mixer is introduced into the agglomerating and aging device.
상기 응집 겸용 숙성 장치와 상기 원심탈수기 사이에 응집 슬러리 저장 탱크가 구비된 것을 특징으로 하는 고분자 수지 분체의 제조장치.11. The method of claim 10,
And an agglomerated slurry storage tank is provided between the agglomeration aging device and the centrifugal dehydrator.
상기 제2 싸이클론과 상기 인라인 믹서 사이에 파인 입자 혼합 용액 저장 탱크가 구비된 것을 특징으로 하는 고분자 수지 분체의 제조장치.11. The method of claim 10,
And a fine particle mixed solution storage tank is provided between the second cyclone and the inline mixer.
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