KR101841305B1 - 산 응집 연속 공정을 이용한 폴리부타디엔 라텍스 입자 제조장치 및 이를 이용한 폴리부타디엔 라텍스 입자의 제조방법 - Google Patents

산 응집 연속 공정을 이용한 폴리부타디엔 라텍스 입자 제조장치 및 이를 이용한 폴리부타디엔 라텍스 입자의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 산 응집 연속 공정을 이용한 폴리부타디엔 라텍스 입자 제조장치에 관한 것으로서, 산 응집 공정에서 과잉 응집된 응고물이 생성되지 않도록, 주입되는 산과 폴리부타디엔 중합용액이 무작위 방향으로 혼합되는 것을 방지하도록 설계되고, 고형분 함량이 묽은 희석된 중합용액과 산이 반응하는 1 단계 응집 공정과 희석되지 않은 중합용액이 추가 응집되는 2단계 응집 공정이 연속적으로 이루어지도록 설계된 것을 특징으로 하고, 본 발명에 따른 제조장치를 이용하면, 산을 이용한 폴리부타디엔 라텍스 입자의 연속 응집 공정에서도 과잉 응집된 응고물이 생성되지 않아 입자 크기를 조절하면서 다양한 크기를 갖는 대구경의 폴리부타디엔 라텍스 입자를 안정적으로 제조할 수 있다.

Description

산 응집 연속 공정을 이용한 폴리부타디엔 라텍스 입자 제조장치 및 이를 이용한 폴리부타디엔 라텍스 입자의 제조방법{Apparatus and method of polybutadiene latex using continuous acid coagulation process}
본 발명은 산 응집 연속 공정을 이용한 폴리부타디엔 라텍스 입자 제조장치와 이를 이용한 대구경 폴리부타디엔 라텍스 입자를 제조하는 방법에 관한 것이다.
1,3-부타디엔(1,3-Butadiene)으로부터 제조되는 폴리부타디엔 라텍스(polybutadiene latex, PBL)는 대표적으로 ABS(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene) 수지의 주요 구성요소인 고무 입자를 만드는 기초 원료로 사용된다.
중합을 통하여 제조된 폴리부타디엔 라텍스의 입자 표면은 전체적으로 음전하를 띠므로 입자간 반발력에 의해서 안정적으로 분산되어 있다. 다만, 이러한 입자를 응집시켜서 대구경의 입자로 제조하여야만 원하는 우수한 물리적 특성을 구현할 수 있는데, 종래 폴리머 라텍스 입자의 응집방법과 관련하여 산 또는 염을 이용하여 폴리머 라텍스를 불안정화시킨 후 응집을 유도하는 방법이 있고, 라텍스의 안정성을 유지한 채로 중합 응집제를 사용하는 방법이 있다.
응집제를 사용하는 방법은 입경의 증대효과가 미미하여 효과적이 방법이 될 수 없으며, 염을 이용하는 방법으로는 폴리머 라텍스에 염화암모늄을 첨가하는 기술이 있으나, 이와 같은 수용성 염을 이용하여 응집을 행하는 경우에는 다량의 염화암모늄 첨가가 필요하고, 응집 후 다시 안정화를 위하여 에멀젼화제를 다량으로 첨가하여야 하는 문제점이 있다.
또한, 산을 첨가하는 방법은 첨가한 산이 폴리머 라텍스 내부의 확산 경계면에서 과잉 응집된 응고물, 소위 응괴가 형성되는 문제가 있어 이를 해결하기 위해서는 저농도의 산을 첨가하여야 하나, 첨가되는 산의 농도가 낮을 경우에는 입경 증대의 효과가 감소한다. 특히, 회분식 응집 반응기에 일정 농도 이상의 산을 첨가하는 경우에 교반기 주변에 과잉 응집된 응고물이 자주 형성되는 문제점이 있다.
따라서, 산을 이용하여 입자의 표면을 중화하여 응집을 유도하면서, 단시간에 대구경의 폴리부타디엔 라텍스 입자를 제조할 수 있는 기술이 절실히 필요한 실정이다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
미국등록특허 US 4,480,078
한국공개특허 KR 2013-0065295
본 발명은 폴리부타디엔 라텍스 수용액에 산을 첨가하는 공정에서 과잉 응집된 입자 응고물의 생성이 억제되면서 안정적으로 대구경 폴리부타디엔 라텍스 입자를 제조할 수 있는 장치와 이를 이용한 대구경 폴리부타디엔 라텍스 입자의 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여,
산 응집 공정에서 과잉 응집된 응고물이 생성되지 않도록, 주입되는 산과 폴리부타디엔 중합용액이 무작위 방향으로 혼합되는 것을 방지하도록 설계되고, 고형분 함량이 묽은 희석된 중합용액과 산이 반응하는 1 단계 응집 공정과 희석되지 않은 중합용액이 추가 응집되는 2단계 응집 공정이 연속적으로 이루어지도록 설계된 폴리부타디엔 라텍스 입자 제조장치를 제공한다.
본 발명에 따른 폴리부타디엔 라텍스 입자 제조장치는 산 주입 튜브; 일단에 산 주입구 및 제1 주입구가 형성된 제1 주입부, 타단에 일정한 길이를 갖는 산물 출구부 및 상기 제1 주입부 및 산물 출구부 사이에 일정한 길이를 갖는 제1 반응부를 포함하는 제1 관형 반응기; 및 일단에 상기 제1 관형 반응기의 산물 주입구 및 제2 주입구가 형성된 제2 주입부, 타단에 일정한 길이를 갖는 산물 출구부 및 상기 제2 주입부 및 산물 출구부 사이에 일정한 길이를 갖는 제2 반응부를 포함하는 제2 관형 반응기;를 포함하여 구성되고, 상기 산 주입튜브는 상기 산 주입구에 삽입되고, 상기 제1 관형 반응기의 산물 출구부는 상기 제2 관형 반응기의 산물 주입구에 삽입된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 주입구에는 고형분 함량이 희석된 폴리부타디엔 중합 용액이 주입되고, 제2 주입구에는 폴리부타디엔 중합 용액이 주입되며, 상기 산 주입구에는 황산, 염산, 말레산, 이타콘산, 아세트산 및 이들의 혼합물 중에서 선택된 하나가 주입된다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제1 주입구는 상기 산 주입구와 수직되는 방향으로 제1 관형 반응기의 일단에 형성되는 있는 것일 수 있고, 상기 제2 주입구는 상기 제1 관형 반응기의 산물 주입구와 수직되는 방향으로 제2 관형 반응기의 일단에 형성되어 있는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 산 주입 튜브는 상기 산 주입구에 삽입되어 길이 방향으로 연장되어 제1 주입부와 제1 반응부 계면까지 연장되어 있는 것일 수 있으며, 상기 제1 관형 반응기의 산물 출구부는 상기 제2 관형 반응기의 산물 주입구에 삽입되어 길이 방향으로 연장되어 제2 주입부와 제2 반응부 계면까지 연장되어 있는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제1 관형 반응기는 제1 주입부, 제1 반응부 및 산물 출구부 내부의 압력을 제어하는 압력제어 수단을 더 구비할 수 있고, 상기 압력제어수단에 의해서 각각 주입된 희석된 폴리부타디엔 중합용액과 산이 동일한 방향으로 제1 반응부를 흐르면서 혼합되어 반응될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제2 관형 반응기는 제2 주입부, 제2 반응부 및 산물 출부구 내부의 압력을 제어하는 압력제어 수단을 더 구비할 수 있고, 상기 압력제어수단에 의해서 각각 주입된 폴리부타디엔 중합용액과 제1 반응기의 산물이이 동일한 방향으로 제2 반응부를 흐르면서 혼합되어 반응될 수 있다.
본 발명은 하기 단계를 포함하고, 상기 제조장치를 이용한 폴리부타디엔 라텍스 입자의 제조방법을 제공한다.
(a) 고형분 함량이 희석된 폴리부타디엔 중합 용액과 산을 각각 제1 주입구 및 산 주입구로 제1 관형 반응기에 주입하여 반응시키는 단계,
(b) 상기 제2 관형 반응기의 제2 주입구로 폴리부타디엔 중합 용액을 주입하여 상기 제1 관형 반응기의 산물과 연속적으로 반응시키는 단계.
상기 산은 황산, 염산, 말레산, 이타콘산, 아세트산 및 이들의 혼합물 중에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
본 발명에 따른 제조방법에서, 바람직한 일 실시예로서, 상기 제2 주입구로 주입되는 폴리부타디엔 중합 용액은 고형분이 30-50 중량%이고, 상기 제1 주입구로 주입되는 희석된 폴리부타디엔 중합 용액은 고형분 함량이 5-20 중량%일 수 있다.
또한, 상기 주입되는 희석된 폴리부타디엔 중합용액, 산 및 폴리부타디엔 중합용액의 총 유량은 시간당 1-60 L일 수 있고, 바람직하게는 5-30 L/hour일 수 있다.
또한, 상기 제1 주입구로 주입되는 희석된 폴리부타디엔 중합용액과 상기 제2 주입구로 주입되는 폴리부타디엔 중합용액의 유량비는 1 : 3.5-4.5일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 제조방법은 상기 산 주입구로 주입되는 산의 유량을 조절하여 생성되는 폴리부타디엔 라텍스 입자의 크기를 조절할 수 있다. 상기 산 주입구로 주입되는 산과 제1 주입구로 주입되는 희석된 폴리부타디엔 중합 용액의 유량비를 1.0-2.5 : 1로 조절하여 200-350 nm의 입경을 갖는 폴리부타디엔 라텍스 입자를 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 제조장치를 이용하면, 산을 이용한 폴리부타디엔 라텍스 입자의 연속 응집 공정에서도 과잉 응집된 응고물이 생성되지 않아 입자 크기를 조절하면서 다양한 크기를 갖는 대구경의 폴리부타디엔 라텍스 입자를 안정적으로 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명에 일 실시예에 따른 폴리부타디엔 라텍스 입자 제조장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 비교예에 따른 폴리부타디엔 라텍스 입자 제조장치의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 폴리부타디엔 라텍스 입자의 입도 분석결과이다.
도 4는 본 발명의 실시예 2에 따라 제조된 폴리부타디엔 라텍스 입자의 입도 분석결과이다.
도 5는 본 발명의 실시예 3에 따라 제조된 폴리부타디엔 라텍스 입자의 입도 분석결과이다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 측면은 폴리부타디엔 라텍스 입자에 일정한 농도 이상의 산을 첨가하여도 폴리부타디엔 라텍스를 입자를 응집하는 공정에서 과잉 응집 응고물의 형성되지 않으며, 소구경의 입자를 다양한 크기를 갖는 대구경의 폴리부타디엔 라텍스 입자를 안정적으로 제조할 수 있는 폴리부타디엔 라텍스 입자의 제조장치에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명에 따른 제조장치는 연속 관형 반응기의 경우 응집되는 입자의 크기가 관 내부의 전단응력에 영향을 크게 받기 때문에, 1단계 응집 반응에서는 희석된 폴리부타디엔 중합용액을 이용하여 과잉 응집된 응고물의 생성을 최대한 억제하고, 연속적으로 2단계 응집 반응에서 추가적으로 폴리부타디엔 중합용액을 이용하여 응집한다.
또한, 1단계 응집 반응이 일어나는 관형 반응기의 구경은 2단계 응집 반응이 일어나는 관형 반응기보가 작고, 2단계 응집 반응의 관형 반응기 튜브-인-튜브 형태로 삽입된 것을 특징으로 한다.
다음으로는 폴리부타디엔 중합 용액과 산이 혼합될 때, 심하게 바로 혼합되는 것을 방지하기 위하여 산 주입영역 또는 제1 응집 반응 산물이 폴리부타디엔 중합용액과 나란한 방향으로 흘러서 반응 영역에서 혼합될 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
하기 도 1은 본 발명에 따른 폴리부타디엔 라텍스 입자의 제조장치의 주요 구성을 나타낸 구성도이다.
하기 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 폴리부타디엔 라텍스 입자 제조장치는 크게 산 주입 튜브(1), 상기 산 주입튜브(1)가 삽입되는 제1 관형 반응기(2) 및 상기 제1 관형 반응기(2)가 삽입되는 제2 관형 반응기(3)로 구성된다.
산 주입 튜브(1)로는 산이 주입되고, 주입된 산이 제1 관형 반응기(2)에 주입되는 희석된 폴리부타디엔 중합용액과 1단계 응집반응이 일어난다. 제2 관형반응기(3)에서는 주입된 산을 포함하는 제1 응집 반응된 산물이 제2 관형 반응기(3)에 주입되는 희석되지 않은 폴리부타디엔 중합용액과 혼합되어 2단계 응집반응이 일어난다.
제1 관형 반응기(2)의 일단에는 산 주입구(212)와 제1 주입구(211)가 형성된 제1 주입부(21)가 구비되고, 타단에는 일정한 길이를 갖는 산물 출구부(23)가 구비되며, 상기 제1 주입부(21) 및 산물 출구부(23) 사이에는 일정한 길이를 갖는 제1 반응부(22)가 구비된다. 상기 산 주입구(212)에 산 주입 튜브(1)가 튜브-인-튜브 방식으로 내관으로 삽입된다.
또한, 제2 관형 반응기(3)의 일단에는 상기 제1 관형 반응기(2)의 산물 주입구(312) 및 제2 주입구(311)가 형성된 제2 주입부(31)가 구비되고, 타단에는 일정한 길이를 갖는 산물 출구부(33)가 구비되며, 상기 제2 주입부(31) 및 산물 출구부(33) 사이에 일정한 길이를 갖는 제2 반응부(32)가 구비된다. 상기 제1 관형 반응기(2)의 산물 출구부(23)가 산물 주입구(312)에 튜브-인-튜브 방식으로 내관으로 삽입된다.
상기 제1 주입부(21)에서, 제1 주입구(211)는 산 주입 튜브(1)가 삽입되는 산 주입구(212)와는 수직되는 방향으로 T형태로 제1 관형 반응기(2)의 일단에 형성될 수 있다. 또한, 상기 제2 주입부(31)에서도, 제2 주입구(311)는 제1 관형 반응기(2)의 산물 출구부(23)가 삽입되는 산물 주입구(312)와는 수직되는 방향으로 T형태로 제2 관형 반응기(3)의 일단에 형성될 수 있다.
상기 산 주입 튜브(1)는 상기 산 주입구(212)에 삽입되어 길이 방향으로 연장되어 제1 주입부(21)와 제1 반응부(22) 계면까지 연장되고, 또한 상기 제1 관형 반응기의 산물 출구부(23)는 상기 제2 관형 반응기의 산물 주입구(312)에 삽입되어 길이 방향으로 연장되어 제2 주입부(31)와 제2 반응부(32) 계면까지 연장된다.
상기와 같은 제1 주입부(21)와 제2 주입부(31)의 구성에 의해서 주입되는 산이 각각 반응기(2, 3) 입구에서 직접적으로 혼합되지 않고, 각 반응기(2, 3)의 반응부(22, 32) 영역까지 나란하게 흘러서 반응부(22, 32)에서 각각의 응집반응이 연속적으로 이루어진다. 따라서, 안정적으로 고르게 혼합되기 때문에 종래 공정에 비하여 과잉 응집된 응고물이 생성되지 않는다.
또한, 주입된 각 물질이 반응부(22, 32) 영역까지 나란하게 흐를 수 있도록 하고, 역방향으로의 흐름을 방지하기 위하여, 상기 제1 관형 반응기(2)는 제1 주입부(21), 제1 반응부(22) 및 산물 출구부(23) 내부의 압력을 제어하는 압력제어 수단을 더 구비할 수 있고, 제2 반응기(3) 역시 제2 주입부(31), 제2 반응부(32) 및 산물 출부구(33) 내부의 압력을 제어하는 압력제어 수단을 더 구비할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 연속 응집 공정을 이용한 폴리부타디엔 라텍스 입자 제조장치는 제1 응집반응에서는 고형분 함량이 희석된 폴리부타디엔 중합 용액과 산을 혼합하여 응집 반응시키고, 연속적으로 희석되지 않은 폴리부타디엔 중합 용액을 산과 혼합하여 응집반응시킨다.
상기 산 주입구(212)에는 황산, 염산, 말레산, 이타콘산, 아세트산 및 이들의 혼합물 중에서 선택된 하나가 주입될 수 있고, 바람직하게는 유량이 조절된 약산에 해당하는 아세트산을 주입한다.
본 발명의 다른 측면은 상기 제조장치를 이용하여 다양한 구경으로 조절된 대구경 폴리부타디엔 라텍스 입자의 제조방법에 관한 것으로서, 하기 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
(a) 고형분 함량이 희석된 폴리부타디엔 중합 용액과 산을 각각 제1 주입구 및 산 주입구로 제1 관형 반응기에 주입하여 1단계 응집 반응시키는 단계,
(b) 상기 제2 관형 반응기의 제2 주입구로 폴리부타디엔 중합 용액을 주입하여 상기 제1 관형 반응기의 산물과 연속적으로 2단계 응집 반응시키는 단계.
상기 산은 황산, 염산, 말레산, 이타콘산, 아세트산 및 이들의 혼합물 중에서 선택된 어느 하나일 수 있고, 바람직하게는 유량이 조절된 약산에 해당하는 아세트산일 수 있다.
상기 1단계 응집 반응에 주입되는 폴리부타디엔 중합 용액은 고형분이 30-50 중량%일 수 있고, 상기 2단계 응집 반응에 주입되는 희석된 폴리부타디엔 중합 용액은 고형분 함량이 5-20 중량%일 수 있다.
상기 주입되는 희석된 폴리부타디엔 중합용액, 산 및 폴리부타디엔 중합용액의 총 유량은 시간당 1-60 L일 수 있고, 바람직하게는 5-30 L/hour일 수 있다.
상기 제1 주입구로 주입되는 희석된 폴리부타디엔 중합용액과 상기 제2 주입구로 주입되는 폴리부타디엔 중합용액의 유량비는 1 : 3.5-4.5일 수 있다. 상기 유량비에서, 과잉 응집된 응고물의 발생을 최소화하면서, 원하는 대구경의 폴리부타디엔 입자를 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 폴리부타디엔 라텍스 입자의 제조방법은 주입되는 산의 유량을 조절하여 생성되는 폴리부타디엔 라텍스 입자의 크기를 조절할 수 있는 것을 특징으로 한다.
주입되는 산과 주입되는 희석된 폴리부타디엔 중합 용액의 유량비는 1.0-2.5 : 1일 수 있고, 상기 유량비를 조절하여 최종 생성되는 폴리부타디엔 라텍스 입자의 입경을 200-350 nm로 조절할 수 있다. 산의 유량이 상기 범위보다 높으면 과잉 응집물이 많이 발생하고, 산의 유량이 상기 범위보다 낮으면 대구경의 입자 생성이 어렵다.
또한, 주입되는 희석된 폴리부타디엔 중합용액, 산 및 폴리부타디엔 중합용액은 1 : 1-2.5 : 3.5-4.5의 유랑비로 총 유량이 시간당 1-60 L일 수 있고, 바람직하게는 5-30 L/hour일 수 있다. 상기 총유량의 범위에서 상기 유량비를 벗어날 경우에는 반응기에서 과잉 응집된 입자가 발생하여 관형 반응기 내부가 막힐 수 있다.
이하, 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않는다는 것은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
실시예 1.
하기 도 1에 나타나 있는 본 발명에 따른 폴리부타디엔 라텍스 입자 제조장치를 이용하여 폴리부타디엔 라텍스 입자를 제조하였다.
제1 주입구로 고형분 함량을 10 중량%로 희석된 폴리부타디엔 중합용액(Diluted PBL)을 주입하였고, 제2 주입구로 고형분 함량이 40중량%인 폴리부타디엔 중합용액(PBL)을 주입하였다. Diluted PBL : PBL의 유량비를 1 : 4로 하여 주입하였다. 또한, 산 주입구로 5 질량%로 아세트산을 주입하였으며, 아세트산은 상기 Diluted PBL 대비 약 2배의 유량으로 주입하여 폴리부타디엔 라텍스 입자를 제조하였다.
상기 실시예 1에 따라 제조된 폴리부타디엔 라텍스 입자의 크기는 약 290-300 nm이고, 다음과 같으며, 하기 도 3에 입도 분석기(NICOMP㈜ AW380)를 이용하여 입도 분석한 결과를 나타내었다.
Intensity Wt : 평균 입경 = 295.4 nm, 표준 편차 = 62.9 nm(21.3%)
Volume Wt : 평균 입경 = 309.1 nm, 표준편차 = 65.8 nm(21.3%)
실시예 2.
상기 아세트산을 상기 Diluted PBL 대비 약 1.7배의 유량으로 주입한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리부타디엔 라텍스 입자를 제조하였다.
상기 실시예 2에 따라 제조된 폴리부타디엔 라텍스 입자의 크기는 약 280 nm이고, 다음과 같으며, 하기 도 4에 입도 분석기(NICOMP㈜ AW380)를 이용하여 입도 분석한 결과를 나타내었다.
Intensity Wt : 평균 입경 = 278.2 nm, 표준 편차 = 65.1 nm(23.4%)
Volume Wt : 평균 입경 = 293.9 nm, 표준편차 = 68.8 nm(23.4%)
실시예 3.
상기 아세트산을 상기 Diluted PBL 대비 약 1.5배의 유량으로 주입한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리부타디엔 라텍스 입자를 제조하였다.
상기 실시예 3에 따라 제조된 폴리부타디엔 라텍스 입자의 크기는 약 250 nm이고, 다음과 같으며, 하기 도 5에 입도 분석기(NICOMP㈜ AW380)를 이용하여 입도 분석한 결과를 나타내었다.
Intensity Wt : 평균 입경 = 250.9 nm, 표준 편차 = 60.2 nm(24.0%)
Volume Wt : 평균 입경 = 265.7 nm, 표준편차 = 63.8 nm(24.0%)
비교예 1.
하기 도 2에 나타나 있는 구성의 폴리부타디엔 라텍스 입자 제조장치를 이용하여 폴리부타디엔 라텍스 입자를 제조하였다.
제1 주입구로 고형분 함량을 10 중량%로 희석된 폴리부타디엔 중합용액(Diluted PBL)을 주입하였고, 제2 주입구로 고형분 함량이 40중량%인 폴리부타디엔 중합용액(PBL)을 주입하였다. Diluted PBL : PBL의 유량비를 1 : 4로 하여 주입하였다. 또한, 산 주입구로 5 질량%로 아세트산을 주입하였으며, 아세트산은 상기 Diluted PBL 대비 약 2배의 유량으로 주입하였다.
본 발명과 연속적 삽입 구조의 관형 반응기가 아닌 하기 도 2와 같은 T 유니온으로 구성된 관형 반응기의 경우에는 주입되는 산과 폴리부타디엔 중합용액이 주입됨과 동시에 바로 혼합되어 응집반응이 일어나고, 이후 연속적으로 응집 반응이 일어나게 되어 주입되는 산의 농도가 일정 농도 이상인 경우에 과잉 응집된 응고물이 생긴다.
실시예 1과 동일한 조건으로 실험한 비교예 1에서, 실제로 관 내부에서 과잉 응집되어 반응기 관이 모두 폐쇄되었다.
1 : 산 주입 튜브
2 : 제1 관형 반응기
3 : 제2 관형 반응기
21 : 제1 주입부
22 : 제1 반응부
211 : 제1 주입구
212 : 산 주입구
31 : 제2 주입부
32 : 제2 반응부
33 : 산물 출구부
311 : 제2 주입구
312 : 산물 주입구

Claims (16)

  1. 산 주입 튜브;
    일단에 산 주입구 및 제1 주입구가 형성된 제1 주입부, 타단에 일정한 길이를 갖는 산물 출구부 및 상기 제1 주입부 및 산물 출구부 사이에 일정한 길이를 갖는 제1 반응부를 포함하는 제1 관형 반응기; 및
    일단에 상기 제1 관형 반응기의 산물 주입구 및 제2 주입구가 형성된 제2 주입부, 타단에 일정한 길이를 갖는 산물 출구부 및 상기 제2 주입부 및 산물 출구부 사이에 일정한 길이를 갖는 제2 반응부를 포함하는 제2 관형 반응기;를 포함하고,
    상기 산 주입튜브는 상기 산 주입구에 삽입되고, 상기 제1 관형 반응기의 산물 출구부는 상기 제2 관형 반응기의 산물 주입구에 삽입된 것을 특징으로 하는 폴리부타디엔 라텍스 입자 제조장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 주입구는 상기 산 주입구와 수직되는 방향으로 제1 관형 반응기의 일단에 형성되는 있는 것을 특징으로 하는 폴리부타디엔 라텍스 입자 제조장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 주입구는 상기 제1 관형 반응기의 산물 주입구와 수직되는 방향으로 제2 관형 반응기의 일단에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 폴리부타디엔 라텍스 입자 제조장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 산 주입 튜브는 상기 산 주입구에 삽입되어 길이 방향으로 연장되어 제1 주입부와 제1 반응부 계면까지 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 폴리부타디엔 라텍스 입자 제조장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 관형 반응기의 산물 출구부는 상기 제2 관형 반응기의 산물 주입구에 삽입되어 길이 방향으로 연장되어 제2 주입부와 제2 반응부 계면까지 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 폴리부타디엔 라텍스 입자 제조장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 주입구에는 고형분 함량이 희석된 폴리부타디엔 중합 용액이 주입되고, 제2 주입구에는 폴리부타디엔 중합 용액이 주입되며,
    상기 산 주입구에는 황산, 염산, 말레산, 이타콘산, 아세트산 및 이들의 혼합물 중에서 선택된 하나가 주입되는 것을 특징으로 하는 폴리부타디엔 라텍스 입자 제조장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 관형 반응기는 제1 주입부, 제1 반응부 및 산물 출구부 내부의 압력을 제어하는 압력제어 수단을 더 구비하고,
    상기 압력제어수단에 의해서 각각 주입된 희석된 폴리부타디엔 중합용액과 산이 동일한 방향으로 제1 반응부를 흐르면서 혼합되어 반응되는 것을 특징으로 폴리부타디엔 라텍스 입자 제조장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2 관형 반응기는 제2 주입부, 제2 반응부 및 산물 출부구 내부의 압력을 제어하는 압력제어 수단을 더 구비하고,
    상기 압력제어수단에 의해서 각각 주입된 폴리부타디엔 중합용액과 제1 반응기의 산물이이 동일한 방향으로 제2 반응부를 흐르면서 혼합되어 반응되는 것을 특징으로 폴리부타디엔 라텍스 입자 제조장치.
  9. 제1항에 따른 제조장치를 이용한 폴리부타디엔 라텍스 입자의 제조방법으로서,
    (a) 고형분 함량이 희석된 폴리부타디엔 중합 용액과 산을 각각 제1 주입구 및 산 주입구로 제1 관형 반응기에 주입하여 응집 반응시키는 단계; 및
    (b) 상기 제2 관형 반응기의 제2 주입구로 폴리부타디엔 중합 용액을 주입하여 상기 제1 관형 반응기의 산물과 연속적으로 응집 반응시키는 단계;를 포함하는 폴리부타디엔 라텍스 입자의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 산은 황산, 염산, 말레산, 이타콘산, 아세트산 및 이들의 혼합물 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 폴리부타디엔 라텍스 입자의 제조방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제2 주입구로 주입되는 폴리부타디엔 중합 용액은 고형분이 30-50 중량%이고, 상기 제1 주입구로 주입되는 희석된 폴리부타디엔 중합 용액은 고형분 함량이 5-20 중량%인 것을 특징으로 하는 폴리부타디엔 라텍스 입자의 제조방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 주입되는 희석된 폴리부타디엔 중합용액, 산 및 폴리부타디엔 중합용액의 총 유량은 시간당 1-60 L인 것을 특징으로 하는 폴리부타디엔 라텍스 입자의 제조방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 제1 주입구로 주입되는 희석된 폴리부타디엔 중합용액과 상기 제2 주입구로 주입되는 폴리부타디엔 중합용액의 유량비는 1 : 3.5-4.5인 것을 특징으로 하는 폴리부타디엔 라텍스 입자의 제조방법.
  14. 삭제
  15. 제9항에 있어서,
    상기 산 주입구로 주입되는 산과 제1 주입구로 주입되는 희석된 폴리부타디엔 중합 용액의 유량비는 1.0-2.5 : 1인 것을 특징으로 하는 폴리부타디엔 라텍스 입자의 제조방법.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 폴리부타디엔 라텍스 입자의 입경은 200-350 nm인 것을 특징으로 하는 폴리부타디엔 라텍스 입자의 제조방법.
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