KR19980081179A - 고무의 연속용해방법 - Google Patents

Abstract

고무를 연속적으로 용해하는 방법.

고무를 용해하는 모노머액에서 고무를 용해하고, 용해의 존재 또는 부재하에 고무와 반응할 수 있게 함으로써, 고무-개질 폴리머의 생산을 위한 원료를 형성하기 위하여 고무를 연속적으로 용해하는 방법. 고무조각들은 용해탱크내에서 용해고무와 비용해고무가 공존하도록 용해탱크로 연속적으로 공급되며, 용해고무의 농도는 반응기로 공급하는 농도로서 이루어지고, 용해탱크에 존재하는 고무의 양은 최대한 비용해고무가 보다 큰 고무덩어리를 형성하도록 서로 달라붙는 것을 방지할 수 있는 양인 것을 특징으로 한다. 용해에 필요한 시간이 단축될 수 있고, 그리고 용해탱크의 크기는 종래의 방법과 비교하여 더 작게 만들어 질 수 있다.

Description

고무의 연속용해방법

본 발명은 고무의 연속용해방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 개질(改質)고무수지의 생산시에 용해탱크로 고무를 연속적으로 공급함으로써 모노머액 또는 모노머액과 용매 양자의 존재하에 고무를 연속적으로 용해하는 방법에 관한 것이다.

개질고무 폴리머의 생산에 있어서, 종래에는, 원료로서의 고무는 예를들면, 벤젠, 에틸벤젠, 톨루엔 및 크실렌과 같은 용매의 존재 또는 부재하에, 내충격 폴리스틸렌의 제조에는, 스틸렌에 용해되고, ABS수지의 제조에는 스틸렌과 아크릴로니트릴에 용해되어 반응기로 공급된다.

종래에는, 상기 용액내에 고무를 용해하기 위하여, 원하는 고무농도를 얻을 수 있는 소정량의 고무 및 용액이 용해탱크로 공급되고, 고무는 탱크내의 용액에 완전히 용해된다. 일반적으로, 완전히 고무를 용해시키기 위한 하나의 방법으로서, 고무가 배치(batch)식의 고무용해탱크내에서 용해되는 방법이 채택되었다.

다른 제안된 방법으로서, 일본국 특개평 4-130111 호에 개시된 방법을 들 수 있다. 이출원에서 개시된 방법에 있어서, 습식 분쇄장치가 2개의 용해탱크사이에서 위치되어, 고무가 용이하게 용해되도록 한다.

상기 선행기술의 용해방법에서 고무의 용해속도의 개념은 제 2 도의 곡선 b 로 도시되어 있다. 곡선 b 로 나타낸 바와 같이, 이러한 방법에 있어서, 고무가 모노머액 또는 용매로 용해되는 속도는, 고무의 용해에 의해 고무용액내의 고무농도가 증가에 따라 비용해고무의 양이 감소되는 것에 따라 차차 감소된다. 그러므로 고무가 완전히 용해되기 위하여 적지않은 시간을 필요로 한다. 따라서, 용해탱크의 체적이 컸다.

그러므로, 선행기술은 다음과 같은 문제점이 해결되어야 하는 것이었다.

(1) 고무가 배치식의 고무용해탱크내에서 용해되는 방법에 있어서는, 용해탱크가 크고 고무의 용해효율이 좋지 않았다.

(2) 2개의 용해탱크가 필요한 일본국 특개평 4-130111 호에 개시된 방법에서는, 전반부의 용해탱크는 상기 (1)에서 기술된 용해탱크보다 작게 만들어질 수 있음에도 불구하고, 고무의 용해 효율이 후반부내의 제 2 의 용해탱크내에서와 같이 좋지는 않다. 제 2 의 용해탱크에 의한 용해는 속도에 있어서 다소 개선되지만 고무가 완전히 용해되어야 하는 배치식 용해에서와 마찬가지이다.

특히, 제 2 의 용해탱크내의 고무의 농도는 비용해고무를 포함하는 용매와 스틸렌타입의 모노머내에 용해 및 비용해된 고무로 개질고무 폴리머를 제조하기 위한 원료로서의 농도일 것이 필요하다. 그래서, 고무농도의 상승과 함께, 고무의 용해속도는 비용해고무의 감소 때문에 느려지게 된다. 그 결과, 소량의 비용해고무가 용해될 수 있도록 체류시간이 더 길어지게 될 필요가 있으며, 따라서 용해탱크의 체적효율이 빈약하게 되고, 그러므로 제 1 및 제 2 의 용해탱크의 총체적을 매우 작게 만드는 것이 어렵다. 또한, 결과로서, 원하는 고무농도가 연속공정동안 변화될 때, 최후의 용해탱크가 원하는 고무농도에 도달하기까지 보다 긴 시간을 요하게 된다.

본 발명의 목적은 고무를 효율적으로 연속적으로 용해시킴으로써 용해탱크의 크기를 작게 만들 수 있는, 고무를 연속적으로 용해시키기 위한 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적과 장점은 첨부된 도면과 관련한 이하의 기술내용로부터 명백해질 것이다.

제 1도는 본 발명의 실시예를 나타내는 모식적인 도면이다.

제 2도는 고무의 용해시간과 고무용액내의 고무의 농도와의 관계를 설명하는 그래프이다.

제 3도는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 모식적인 도면이다.

제 4도는제 3도의 실시예의 변형예의 모식적인 도면이다.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1, 21 : 용해탱크 2 : 필터

3 : 펌프 4 : 반응기(중합탱크)

5 : 고무 6 : 모노머

7 : 용매 8 : 비용해 고무

9, 10, 13, 25, 26, 27, 28, 29, 33, 36, 38, 39 : 라인

14, 24 : 교반기 22, 32 : 분리기

24, 34 : 구멍 35 : 2중관

상술한 상황을 고려함으로써, 본 발명의 목적은 다음과 같은 용해방법에 의하여 달성될 수 있다.

즉, 개질고무 폴리머의 제조를 위하여 용해탱크로부터 반응기로 연속적으로 공급되며, 용매의 존재 또는 부존재하에, 고무와 반응가능하며 고무를 용해하는 모노머액내에 고무를 용해함으로써 원료를 형성하도록 고무를 연속적으로 용해하는 방법으로서, 용해탱크내에 용해고무 및 비용해고무가 공존하도록 경질고무를 용해탱크로 연속적으로 공급하고, 용해고무의 농도는 반응기로 공급이 이루어질 때의 농도이며, 용해탱크내에 존재하는 비용해고무의 양은, 최대한, 비용해고무의 조각이 상호간에 달라붙어 더 큰 고무덩어리를 형성하는 것을 방지하는 양이며, 고무를 연속적으로 용해하고, 비용해고무를 제거한 후에, 최종 용해고무액을 반응기로 공급하는 것을 포함하여 구성되는 방법이 제공된다.

본 발명에 있어서, 고무의 개념은 천연고무나 인조고무를 의미하고 인조고무의 예들은 폴리부타디엔, 하이 시스-폴리부타디엔 고무, 미들 시스-폴리부타디엔 고무, 로우 시스-폴리부타디엔 고무, 이소프렌 고무, 클로로프렌 고무, 폴리-2-클로로부타디엔 고무, 폴리시클로펜타디엔 고무, 에틸렌-프로필렌 고무, 에틸렌-프로필렌-디엔 고무, 이소부틸렌-이소프로필렌 고무, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무, 이소부틸렌-이소프로필렌 고무, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무, 아크릴로니트릴-이소프로필렌 고무, 스틸렌-(부타디엔-이소프렌)고무, 2-클로로-1-클로로부타디엔 고무, 클로로설폰화 폴리에틸렌 고무, 에틸렌-비닐 아세테이트 고무, 다른 여러 가지 아크릴 고무, 오르가노실리콘 합성고무, 우레탄 고무, 또는 에테르 고무, 또는 그것의 혼합물이다.

고무와 반응할 수 있는 모노머는 스틸렌을 포함한다; α-알킬-치환된 스틸렌, 예를들면 α-메틸스틸렌, α-에틸스틸렌, α-메틸-p-메틸스틸렌; 알킬-치환된 스틸렌, 예를들면 o-메틸스틸렌, P-메틸스틸렌, m-메틸스틸렌, 에틸스틸렌, 2,4-디메틸스틸렌, o-t-부틸스틸렌, 그리고 p-t-부틸스틸렌; 할로겐화 스틸렌, 예를들면 o-클로로스틸렌, m-클로로스틸렌, p-클로로스틸렌, 디클로로스틸렌, 디브로모스틸렌, 트리클로로스틸렌, 트리브로모스틸렌, 테트라클로로스틸렌, 그리고 2-메틸-4-클로로스틸렌; 비닐디엔 방향족 화합물, 예를들면 p-히드록시스틸렌, o-메톡시스틸렌, 비닐나프탈렌, 그리고 비닐란트라센; 불포화 니트릴, 예를들면 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 프마로니트릴, 그리고 α-클로로니트릴; 알킬 아크릴레이트, 예를들면 메틸아크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 그리고 메틸 메타크릴레이트; 불포화 디카르복실 산 무수물, 예를들면 무수마레인산, 무수숙신산, 무수옥시마레인산, 무수이타콘산, 무수옥시이타콘산, 시트라콘산 무수물, 무수페닐마레인산, 아니코틱 무수물, 무수에틸마레인산, 그리고 무수클로로마레인산; 마레이미드 예를들면 마레이미드 그리고 N-페닐마레이미드; 또는 불포화 모노카르복실산, 예를들면 메타크릴산 그리고 아크릴산; 또는 그것의 혼합물.

사용된 용매는 특별히 제한되지 않지만 방향족 탄화수소를 포함한다; 예를들면 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 그리고 크실렌; 비활성 치환된 방향족 탄화수소, 곧은사슬 치환된 지방족 탄화수소, 예를들면 헵탄, 헥산, 그리고 옥탄; 가지로 치환된 지방족 탄화수소; 비활성 치환된 포화 지방족 탄화수소; 시클로 지방족 탄화수소, 예를들면 시클로헥산, 또는 비활성 치환된 시클로지방족 탄화수소, 또는 그것의 혼합물이다.

제 2도에서 곡선 a와 b는, 상이한 고무농도의 고무용액에 관하여, 용해시간과 고무농도의 관계의 개념을 보여준다.

곡선 a와 b는, 고무와 모노머가 용해조에 채워지고, 고무가 완전히 용해되었을 때, 고무용액의 농도가, 곡선 a의 경우에는 10중량%, 곡선 b의 경우에는 6중량%로 각각 도달하는 경우의 관계를 보여준다.

곡선 b에 관하여는, 고무농도가 6중량%에 접근함에 따라 용해고무농도는 높아지게 된다. 그러나, 비용해고무의 양은 감소하고, 따라서 그래서 용해속도는 점차 늦어지고, 6중량%에서 0으로 된다. 그 결과, 용해시간은 극히 길게 되는 것이 필요해지고 대략 260분에 도달한다.

곡선 a 의 경우에, 비용해고무는 농도가 6중량%에 도달할 때까지도 존재하기 때문에, 용해속도는 접선 c 로 표시한 바와 같이 된다. 용해속도를 유지하도록, 비용해고무가 존재하는 것을 허용함으로써 공정이 수행되는 것이 연속용해의 개념이다.

연속적인 공정이 이러한 용해속도로 수행될 때, 고무농도와 고무용액의 체류시간과의 관계는 직선 d로 되는 것이 발견되었고, 이는 접선 c에 평행하고 원점을 통해서 지나간다.

따라서, 6중량%의 농도를 얻기 위하여는 약 130분의 체류시간이 필요하고, 이는 용해조의 체적이 종래의 방법에서 요구되는 것의 약 반쯤 될 수 있음을 의미한다.

곡선 a 및 b에서 표시한 바와 같이, 비용해고무의양이 증가함에 따라, 용해속도는 높아지고, 접선 c의 경사는 증가한다. 이것은 고무용액의 체재시간을 단축하고, 그래서 용해탱크가 충분히 작게 되는 것을 허락한다. 또한, 용해속도는 고무가 용해되는 온도를 올림으로써 높아지고, 따라서 용해조를 소형화하는 것을 가능하게 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에서는, 용해탱크가 종래의 방법에서 사용된 것 보다 작게 만들어질 수 있고, 부가적으로 용해탱크내의 고무농도가 짧은 시간내에 연속적으로 변화될 수 있다. 이러한 첫 번째 실시예에서, 용해탱크내에서의 고무용액의 체류시간은 일반적으로 0.1에서 6시간 까지이고, 바람직하게는 0.5에서 4시간 까지이다.

이제 본 발명의 제 1 실시예를 제 1도를 참조하여 기술한다. 제 1 도를 참조하면, 교반기등과 같은 교반기능이 마련된 용해탱크(1)가 도시되어 있다. 용해탱크(1)로는, 고무(5)가 라인(11)을 통해서 연속적으로 공급되며, 모노머(6)은 라인(9)를 통해서 공급되고, 용매(7)가 라인(9)및(10)을 통해서 공급된다. 부가적으로 설명하자면, 고무와 모노머는 각각 그들의 2개이상의 종류로 구성되어 질 수 있고, 용매(7)은 선택적적이다. 일반적으로, 용매는 모노머, 고무, 용매의 총량의 50 중량% 이하이다. 부가적으로, 고무(5)는 일반적으로 0.5㎝ 내지 5㎝조각의 형태로 용해탱크(1)에 공급된다. 바람직한 크기로 고무의 조각을 조정하기 위하여, 고무는 절단될 수 있고, 예를들면, 규정된 크기를 위해 커터기로, 또는 분쇄 등의 수단이 사용될 수 있다. 선택적으로, 이전에 준비된 고무 그래뉼이 사용되어 질 수 있다.

고무(5)는 반응기(4)내로 공급되는 고무농도에 대응하는 양을 초과하는 양으로 용해탱크(1)내에 충만되기 때문에, 비용해고무(8)가 잔존한다.

용해탱크내의 액의 체적, 반응기(4)로 공급되는 고무의 농도 및 용해탱크(1)의 용해온도에 따라 변화될 수는 있으나, 비용해고무(8)의 양은 최대한 비용해고무의 조각이 상호간에 달라붙어 더 큰 고무덩어리를 형성하는 것이 방지될 정도의 양으로 선택되며, 바람직하게는 용해탱크(1)내에 존재하는 용해고무의 양에 대하여 중량비로 0.1 내지 3.0배중에서 선택된 것, 보다 바람직하게는 중량비로 0.1에서 1.0배중에서 선택된 것으로 결정된다.

양이 중량비로 0.1배보다 적으면, 어떤 경우에는, 극히 작은 용해탱크를 만들기에 충분한 원하는 용해속도를 얻는데에 실패한다. 한편, 양이 중량비로 3.0배 이상이면, 비용해고무(8)의 증가된 양은 비용해고무조각들이 용해탱크 (1)내에서 서로 달라붙어 보다 큰 고무덩어리를 용이하게 형성하는데는 불리하게 작용하지만, 용해속도는 비용해고무의 증가에도 불구하고 그다지 상승되지 않으며, 이는 바람직하지 않다.

용해탱크(1)내의 공정온도는 모노머가 공급되는 반응기에서의 중합온도보다 낮게, 또한 용매의 끓는점보다 낮게 선택된다. 중합온도 또는 용매의 끓는점보다 높은 온도는 안정성 때문에 권해지지 않는다.

비용해고무는 필터(2)에 의해서 분리되고, 결과액은 라인(12), 펌프(3), 및 라인(13)을 통해 반응기(4)로 공급된다. 필터(2)는 비용해고무를 분리하는데 사용되며 그의 메쉬의 크기는 일반적으로 20㎜ 이하, 바람직하게는 0.1 내지 20.0㎜이다.

본 발명의 목적은, 원하는 크기로 조정된 고무조각을, 모노머의 존재하, 또는 모노머와 용매의 양자의 존재하에서 용해되고 교반기와 같은 용해수단이 마련된 용해탱크로 공급함으로써 연속적으로 고무를 용해하는 방법으로서, 고무를 용해탱크에 공급하고, 고무를 용해하며, 직경이 1.0에서 20.0mm의 범위내에 있는 많은 구멍을 가지는 분리기를 통과시켜서 비용해고무와 고무용액을 분리하는 방법인 제 2 실시예에 의하여 달성될 수 있다.

이 방법에서 사용되는 많은 구멍을 가진 분리기는 예를들면, 중공형 실린더 또는 프리즘의 형태로 될 수 있다. 많은 구멍을 가지고 있는 분리기는 용해탱크내에 또는 외부에 마련된다.

구멍의 직경은 구멍의 용이한 처리 및 경제적인 장점상 바람직하게는 1.0㎜ 또는 그 이상이다. 구멍직경이 너무 크면, 구멍을 통해서 지나가는 비용해고무가 다음 단계에서 중합용기와 같은 반응기에 공급될 때, 그 다음단계내에서 원료로부터 불순물을 제거하기 위한 여과장치나 공급파이프가 막히게 된다. 또한, 만약 비용해고무의 큰 조각이 중합용기로 공급된다면, 중합반응이 방해되며, 이는 바람직하지 않다.

만약 분리기가 용해탱크내에만 마련되면, 분리기의 구멍직경은 통상 1.0내지 2.0㎜의 범위내이지만, 그와 같은 분리기가 용해탱크의 내부 및 외부의 양쪽에 마련되면, 분리기가 용해탱크의 내부에만 마련되는 경우의 구멍직경보다는 크게 만들것이 권고되며, 따라서 구멍을 통해서 지나간 비용해고무와 고무용액이 용해탱크의 외부에 마련된 분리기로 공급된다. 용해탱크 외부에 마련된 분리기의 구멍직경은 바람직하게는 1.0에서 20.0㎜의 범위내이다. 분리기가 용해탱크 외부에만 마련되면, 구멍의 직경은 바람직하게는 1.0에서 20.0㎜ 범위내이고 보다 바람직하게는 1.0에서 10.0㎜이다.

이러한 실시예에서, 구멍의 간격 (즉, 구멍 중심사이의 거리)은 천공방법, 분리기의 표면적, 구멍직경, 구멍의 수 등에 따라서 변화되며, 통상은 구멍직경에 대해 1.2배 이상이며, 바람직하게는 1.5 내지 5.0배이다.

이러한 실시예에서, 용해탱크내에서의 고무용액의 체류시간은 통상 0.1 내지 6시간, 바람직하게는 0.5 내지 4시간이다.

다음에, 이러한 두 번째 실시예를 제 3도 및 제 4도를 참조하여 상세히 설명한다.

제 3도는 본 실시예에서 사용된 용해탱크의 예에 대한 모식적인 도면으로서, 벽에 많은 수의 구멍을 가지는 원통형상의 분리기가 용해탱크내에만 마련된 다.

본 실시예에서는, 고무의 용해와 비용해고무의 분리가 같은 용해탱크내에서 행해지고, 용해탱크(21)는 많은 수의 구멍이 있는 벽을 가지는 실린더로 구성된 분리기(22)와 교반기(23)를 가진다. 분리기(22)에는 1.0 내지 20.0㎜ 의 직경을 가지는 다수의 구멍이 마련된다.

소정양의 용매가 라인(25)을 통해 공급되고, 소정량의 모노머가 라인(26)을 통해 공급되며 이들은 연속적으로 분리기(22)내로 라인(27)을 통해 공급된다.

대략 0.5 입방㎜ 내지 50 입방㎜ 의 크기로 조정된 원료고무조각의 소정량이 라인(28)로부터 분리기(22)로 연속적으로 공급된다. 부가적으로, 2이상의 고무와 2 이상의 모노머가 사용되어지고 용매는 사용되지 않는 경우도 있다.

용매가 사용되면, 일반적으로 용매의 양은 모노머, 고무, 용매의 총량에 근거하여 중량비로 50% 이하이다.

용해탱크(21)내에서, 교반기(23)는 모노머와 용매내에 고무를 용해시키 위하여 용매, 모노머 및 고무를 교반하도록 회전된다.

고무의 조각은 팽윤 및 용해되고, 팽윤된 고무는 형상이 거의 없어지고 고무 농도가 용해고무용액의 농도에 근접될 때까지 점차 크기가 감소된다. 그 후 고무는 분리기(22)의 바닥 및 벽에 형성된 구멍(24)을 통해서 지나가고, 농도가 소정치에 도달한 고무용액과 함께 용해탱크(21)의 바닥으로부터 꺼내지고, 다음단계에서 반응기(중합용기)로 라인(29)을 통하여 공급된다. 구멍(24)을 통과할 수 없는 비용해고무조각은 구멍(24)를 통과할 수 있도록 더욱 용해될 때까지 분리기(22)에 남게 된다.

교반기(23)에 의하여 용해탱크(21)의 분리기(22)내에는 고무용액 및 비용해고무의 와류가 발생되지만, 분리기(22)의 벽구멍(24) 주위에서 고무용액의 평균유속을 0.01 내지 10.0 mm/초의 범위로 함으로써 구멍(24)이 비용해고무로 막히게 되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 구멍(24)의 직경보다 작은 직경을 가지는 비용해고무가 가능한한 많이 통과하도록 하기 위해서도 이러한 고무용액의 평균유속을 채택하는 것이 바람직하다. 이러한 평균 유속이 너무 느리면, 구멍 (24)이 비용해고무로 막히게 될 가능성이 증가한다. 한편, 평균유속이 너무 빠르면, 큰 교반 구동력이 요구되고, 이는 에너지 비용의 관점에서 비경제적이다. 유속은 입자추적법과 같은 일반적으로 사용되는 유속측정방법에 의해서 측정될수 있고, 그 측정은 고무용액 흐름측[분리기(22)의 중심에 가까운 측)상에서 분리기(22)의 구멍(24)으로부터 5㎜ 떨어진 지점에서 행해질 수 있고, 거기서 평균 직선유속이 측정된다.

또한, 분리기(22)내의 구멍의 안쪽으로부터 그의 바깥쪽으로 벽을 통해서 지나가는 고무용액 및 비용해고무의 평균유속은 용해탱크로부터의 고무용액의 유출속도에 따라서 결정되고, 바람직하게는 0.001 내지 0.1m/sec이다. 평균유속이 너무 느리면, 더 많은 구멍이 마련될 필요가 있으며, 이는 바람직하지 않다. 한편, 평균유속이 너무 빠르면, 비용해고무가 구멍(24)를 막게되는 상태가 발생되고 구멍(24)를 막는 가능성이 증가된다.

관련분야에서 알려진 바와 같이 본 발명의 방법에 있어서는, 고무가 상당시간 용해되고 팽윤되어, 팽윤된 고무의 농도가 거의 고무용액에 근접하게 된다. 그러므로 고무용액내에는 분리기의 구멍을 통과한 비용해고무의 작은 조각이 포함되고, 고무용액의 농도 분포는 즉시 그리고 용이하게 다음단계로 이동하는 동안 균일하게 된다.

연속적으로 분리기(22)내에 공급된 모노머, 용매 및 고무의 양은, 다음 단계에서 중합탱크내로 공급되는 모노머, 용매 및 고무의 농도에 맞추어 조절된다. 고무농도는, 자체적인 제어특성에 의하여, 용해탱크내의 용액의 체적이 일정한 값으로 유지될 수 있도록 하기 위하여 고무용액을 방출함으로써, 안정화될 수 있다. 예를 들어, 분리기에서 온도가 오를 때, 일시적으로 분리기로부터 꺼내진 고무용액의 고무농도는 용해속도의 증가에 따라 상승하지만, 용해탱크내에서 비용해고무의 양은 감소한다. 그 결과, 용해속도는 느려되고, 온도가 증가되기 전의 값과 동일하게 된다. 온도가 낮아지고 고무의 용해 속도가 느려질 때는, 비용해고무의 양이 증가한다. 그 결과, 용해속도는 가속되고, 온도가 저하되기 전의 값으로 된다 물론, 본 발명에서, 고무농도는 용해탱크에서 온도를 가능한한 일정하게 함으로써 더욱 안정될 수 있다.

이러한 발명의 실시예에서, 공정을 시작하기 위한 방법은 다음과 같다. 용해탱크내에서 고무용액은 그것의 농도가 의도하는 고무용액 농도와 같아지도록 배치시스템내에서 미리 용해되고, 다음단계에서 중합탱크내에 공급되는 모노머, 용매 및 고무의 농도에 상당하는 양이 용해조에 공급되고, 마지막으로 다음 단계에서 중합조내에 공급될 양이 방출된다. 이때, 공정의 시초에 고무용액 농도와 비용해고무양은 불안정하게 변한다. 그러나 공정이 계속됨에 따라서, 용해탱크내에서 비용해고무의 양은 안정된 상태로 되고 고무용액의 고무농도는 의도된 고무농도의 수준으로 일정하게 도달하게 된다. 또한, 공정의 시작시에, 그러한 안정된 상태는 고무의 급송 속도를 증가시킴으로써 단시간내에 얻어질 수 있다. 이때, 제 1 실시예에서와 같은 방법으로, 다음단계에서 중합용기에 공급될 고무용액의 고무농도에 대응하는 비용해고무의 양에 대하여 중량비로 0.1 내지 0.3 의 양의 고무와 공존하도록 비용해고무가 유지된다.

만약 그 양이 중량비로 0.1배보다 적으면, 몇가지 경우에, 용해탱크를 극히 작게 만들기 충분한 원하는 용해속도를 얻는데에 실패한다. 한편, 양이 중량비로 3.0배 이상이면, 비용해고무(8)의 증가된 양은 비용해고무조각들이 용해탱크(1)내에서 서로 달라붙어 더 큰 고무덩어리를 용이하게 형성하는데는 불리하게 작용하지만, 용해속도는 비용해고무의 증가에도 불구하고 그다지 오르지 않는다.

도시되지는 않았으나, 분리기가 용해탱크의 내부와 외부양쪽에 마련된다면, 용해탱크내에 마련된 분리기의 구멍의 직경은 분리기가 용해탱크내에만 마련된 경우에서의 구멍의 직경보다는 크게 만들어지고, 그것에 의하여 비용해고무와 고무용액이 분리된다.

그때, 비용해고무와 고무용액은 펌프를 사용하여 용해탱크의 바닥으로부터 취출되고 다수개의 구멍을 가지는 2중관의 분리기내에 공급된다. 이 분리기의 구멍의 직경은 1.0 내지 20.0㎜의 범위이며, 비용해고무는 용해탱크로 순환되도록 분리수단으로부터 분리되고, 용해탱크내에서 모노머와 용매내에 다시 용해된다. 비용해고무와 고무용액은 구멍을 통해서 지나가고 다음단계에서 중합용기에 공급된다.

또한, 이러한 두 번째 실시예에서, 분리기는 용해탱크의 외부에 마련될 수 있고 고무용액은 용해탱크로 복귀하도록 외부분리기로 순환될 수 있다. 제 4도는 그와 같은 용해장치의 실시예를 나타내는 모식적인 도면으로서, 많은 구멍을 가진 원통모양의 분리기가 용해탱크의 외부에만 마련되어 있다. 제 4도에서 동일부호는 제 3 도에서와 같은 것을 나타낸다.

고무는 용해탱크(21)에서 용해되고 비용해고무는 용해탱크(21)의 외부에 위치된 2중관(35)에 마련된 분리기(32)에서 분리된다. 분리기(32)는 직경 0.1 내지 20.0㎜ 인 많은 구멍(34)이 형성되어 있다.

소정량의 용매가 라인(25)로부터 공급되고, 소정량의 모노머가 라인(26)으로부터 공급되며, 이들은 용해탱크(21)내로 라인(27)을 통하여 연속적으로 공급되고, 그리고 소정량의 고무가 용해탱크(21)내로 라인(28)로부터 공급된다.

용해탱크(21)내에서, 교반기(23)는 모노머와 용매내에 고무가 용해되도록용매, 모노머 및 고무를 혼합하기 위하여 회전한다. 고무의 조각은 팽윤되고 점차 감소된 크기로 용해된다.

그때, 비용해고무와 고무용액은 용해탱크(21)의 바닥으로부터 라인(33)으로 꺼내지고, 펌프(37)에 의해 라인(36)으로부터 이중관(35)의 분리기(32)내로 공급된다. 비용해고무는 분리기(32)에서 분리되고, 용해탱크(21)내로 라인(38)을 통하여 보내지고, 여기에서 비용해고무는 모노머및 용매에 다시 용해된다. 한편, 구멍을 통해서 지나간 비용해고무를 포함하는 고무용액은 다음단계에서 중합탱크로 라인(39)을 통하여 공급된다. 상술한 바와 같이 고무용액의 농도분포는 방출후에 이동하는 동안 비용해고무가 고무용액에 용해됨으로써 즉시 또한 용이하게 균일하게 된다.

(실시예)

이제, 본 발명을 실시예와 관련되어 보다 상세히 기술하지만, 이들은 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

실시예 1

실험은 제 1도에 도시한 공정도에 의거하여 실시되었다. 용해탱크(1)는 217리터의 공정용량을 가진 탱크이며, 그것은 교반기(14)및 40-메쉬(타일러)필터 (2)를 구비한 것이다. 6중량%의 고무를 함유한 액이 연속적으로 반응기(4)(중합탱크)에 공급되었다.

탱크(1)로는, 모노머(6)로서, 82kg/hr 양의 스틸렌과, 용매(7)로서, 12kg/hr 양의 에틸벤젠과, 고무(5)로서, 6kg/hr 양의 폴리부타디엔의 10㎜ 조각이 공급되었다. 용해탱크(1)내의 온도는 30℃로 맞추어졌다. 6중량%의 용해고무용액이 100kg/hr의 속도로 펌프(3)에 의해 취출되고, 평균 용해시간이 2시간이 될 수 있도록, 반응기(4)에 공급되었다. 이때, 용해탱크에서 용해고무의 양은 12kg이었고, 비용해고무의 양은 6.7kg이었다. 그 결과는 표 1에 도시하였다.

실시예 2

용해탱크의 공정용량이 217리터로에서 54리터로 바뀌고, 용해시간이 2시간에서 0.5시간으로 바뀐 것은 제외하고, 실시예 1 이 반복되었으며, 그 결과를 마찬가지로 표 1에 도시하였다.

비교예 1

용해탱크의 공정용량이 217리터에서 27리터로 바뀌고, 용해시간이 2시간에서 0.25시간으로 바뀐 것을 제외하고 실시예 1 이 반복되었다. 그 결과, 고무의 조각이 서로 달라붙어 더 큰 덩어리를 형성하는 것과, 6중량% 의 고무농도가 얻어지지 않는 것, 및 연속적으로 공정하는 것이 불가능한 것을 나타낸다.

실시예 3

용해탱크의 공정용량이 217리터이고 용해시간이 2시간인 균일한 조건하에서, 고무농도가 6중량%에서 10중량%로 바뀐 것을 제외하고 실시예 1 이 반복되었다. 공정조건과 결과는 표 1에 도시하였다.

[표 1]

실시예 4

실시예 1 에서 제 1도의 용해탱크 대신에 제 3도에서 나타낸 용해탱크(21)를 사용하고, 이 실시예는 용해탱크내에만 원통형상의 분리기를 마련함으로써 수행되었다.

용해탱크(21)은 직경 215㎜이고, 액의 용량은 중량개념으로 7500g이었고, 분리기(22)는 직경 190㎜이고, 분리기의 벽에 있는 구멍의 직경은 2.5㎜이고, 교반기(23)은 5㎜ 고무입방체를 용해하도록 300rpm으로 회전되는 직경 100㎜의 날개를 가진 날개바퀴를 가진다. 용해탱크(21)내의 온도는 30℃로 맞추어졌다.

비용해고무의 존재하에 스틸렌의 농도가 85중량%, 에틸벤젠의 농도가 8.0중량%, 그리고 고무농도가 7.0중량%인 고무용액이 생산되도록, 다음단계에서 중합탱크에 공급될 고무용액이 고무를 연속적으로 용해함으로써 준비되었다. 비용해고무는 3,0중량%였다. 공정조건은 표 2에 나타내었다.

비용해고무와 고무용액의 흐름측면에서 분리기(23)내의 구멍(24)으로부터 5㎜ 떨어진 지점에서의 평균직선 유속은 0.01m/ses로 측정되어졌다. 용해탱크(21)내의 고무의 체류시간은 2.0시간으로 설절되었다.

72시간 동안의 연속적인 공정의 결과, 비용해고무로 막히거나 고무의 덩어리가 형성되지 않고 공정이 순조롭게 연속적으로 이루어질 수 있었다.

실시예 5

이 실시예는 제 4도에서 도시한 원통형상의 분리기가 용해탱크의 외부에만 마련된 용해장치를 사용함으로써 수행되었다.

용해탱크(21)은 직경 215㎜, 액의 용량은 중량의 개념으로 7500g, 직경 70mm인 2중관(35)에 마련된 교반기(32), 그리고 300rpm으로 회전되는 직경 100㎜의 날개를 가진 날개바퀴로 된 교반기(23)를 구비한다.

다음 단계에서 중합탱크에 공급되어진 고무용액의 구성은 실시예 4의 경우와 같은 구성으로 이루어졌고 용해탱크에서 고무의 체류시간, 분리기(32)에 형성된 구멍의 직경, 그리고 분리기에서의 평균직선 유속은 실시예 4의 경우와 마찬가지로 이루어졌다. 용해장치에서의 온도는 30℃에 맞추어 졌다. 공정조건은 표 2에 도시하였다.

72시간 동안의 연속적인 공정의 결과, 비용해고무로 막히거나 고무의 덩어리를 형성하지 않고 공정이 순조롭게 연속적으로 이루어질 수 있었다.

비교예 2

원통모양의 분리기가 다음과 같이 바뀐 것을 제외하고는, 고무의 연속적인 용해가 실시예 4에서와 동일한 방법으로 수행되었다.

분리기에 형성된 구멍의 직경는 25㎜였다. 공정조건은 표 2에 나타내었다.

다음단계에서 중합탱크에 공급될 고무용액의 구성은 실시예 4의 경우와 동일한 구성으로 이루어졌다. 72시간 동안의 연속적인 공정의 결과, 직경이 약 3 내지 5㎜인 비용해고무조각의 약 2%가 다음단계에서 공급되어졌다. 그 결과, 다음단계로의 공급라인에서 막힘이 발생되었다.

비교예 3

고무의 용해는 종래의 배치방식의 용해탱크를 사용함으로써 수행되었다. 사용된 탱크는 실시예 5에서와 동일한 직경 및 동일한 직경의 날개를 가지는 교반기를 구비한다.

탱크의 용량, 다음단계로 공급되어지는 고무용액의 조성 및 교반기의 회전속도는 실시예 5에서와 동일한 것으로 설정되어졌다. 용해탱크에서의 온도는 30℃로 설정되었다. 이때 하기한 양의 고무, 모노머 및 용매가 한꺼번에 용해탱크에 공급되고 고무를 용해시키기 위한 시간이 측정되어졌다. 고무가 용해되는데는 6시간이 걸렸다.

고무조각의 크기 : 5 ㎜ 입방체

고무의 공급량 : 528g

모노머의 공급량 : 6360g

용매의 공급량 : 600g

[표 2]

본 발명의 고무의 연속용해방법에 따르면, 다음과 같은 우수한 효과가 발휘될 수 있다.

(1) 고무용액의 소정의 고무농도를 얻기 위하여 필요한 체류시간이 단축될 수 있고 용해탱크의 크기는 종래의 방법과 비교해서 더 작게 만들어 질 수 있다.

(2) 또한, 그 결과, 생산물의 고무농도가 단시간내에 연속적으로 변화될 수 있다.

Claims (5)

1. 개질고무 폴리머의 제조를 위하여 용해탱크로부터 반응기로 연속적으로 공급되는 원료를 형성하도록, 용매의 존재 또는 부존재하에, 고무와 반응가능하며 고무를 용해하는 모노머액내에 고무를 용해함으로써 고무를 연속적으로 용해하는 방법으로서, 용해탱크내에 용해고무 및 비용해고무가 공존하도록 고무조각을 용해탱크에 연속적으로 공급하고, 용해고무의 농도는 반응기로 공급이 이루어질 때의 농도이며, 용해탱크내에 존재하는 비용해고무의 양은, 최대한, 비용해고무의 조각이 상호간에 달라붙어 더 큰 고무덩어리를 형성하는 것을 방지할 수 있는 양이며, 고무를 연속적으로 용해하고, 비용해고무를 제거한 후에, 최종 용해고무용액을 반응기로 공급하는 것으로 구성되는 고무의 연속용해방법
2. 제 1 항에 있어서, 상기 용해탱크내의 비용해고무의 양은 반응기로 공급될 고무용액내의 용해고무의 양에 대하여 중량비로 0.1배 이상, 3배이하인 것을 특징으로 하는 고무의 연속용해방법.
3. 고무가 모노머, 또는 모노머와 용매 양자의 존재하에서 용해되고, 용해수단이 마련된 용해탱크로 고무조각을 공급함으로써 고무를 연속적으로 용해하는 방법으로서, 고무를 용해탱크에 연속적으로 공급하고, 직경이 1.0 내지 20.0mm의 범위내인 다수의 구멍을 가진 분리기를 통과한 고무용액과 비용해고무의 분리를 수행하면서 고무를 연속적으로 용해하는 것으로 구성되는 고무의 연속용해방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 용해탱크내의 비용해고무의 양은 반응기로 공급될 고무용액내의 용해고무의 양에 대하여 중량비로 0.1배 이상, 3배이하인 것을 특징으로 하는 고무의 연속용해방법.
5. 제 3 항에 있어서, 다수의 구멍을 가진 분리기는 용해탱크의 내부 및/또는 외부에 마련되는 것을 특징으로 하는 고무의 연속용해방법.