KR20080032891A - 아크릴계 공중합체 수지 분체의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 아크릴계 공중합체 수지 분체의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 a) 아크릴계 공중합체 수지 라텍스를 1차 응집시켜 1차 응집 슬러리를 제조하는 단계; b) 1차 응집 슬러리를 2차 응집시켜 2차 응집 슬러리를 제조하는 단계; c) 2차 응집 슬러리에 산을 첨가하여 pH를 조절하는 단계; d) pH가 조절된 슬러리를 1차 숙성시키는 단계; e) 1차 숙성된 슬러리를 2차 숙성시키는 단계; f) 2차 숙성된 슬러리를 탈수시켜 슬러리 고형분과 모액으로 분리하는 단계; 및 g) 분리된 슬러리 고형분을 건조시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 아크릴계 공중합체 수지 분체의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 종래의 래피드 응집(rapid coagulation) 공정과 비교하여 입도분포와 겉보기 비중이 개선되며, 미분산용융체(fish-eye)가 감소된 아크릴계 공중합체 수지 분체의 제조방법을 제공하는 효과가 있다.
아크릴계 공중합체 수지, 분체, 완속 응집, 입도분포, 겉보기 비중, 미분산용융체

Description

아크릴계 공중합체 수지 분체의 제조방법{METHOD FOR PREPARING ACRYLIC COPOLYMER RESIN POWDER}
도 1은 본 발명의 완속 응집 공정을 나타낸 모식도이다.
도 2는 종래의 래피드 응집 공정을 나타낸 모식도이다.
*도면의 주요 부호에 대한 설명*
1:1차 응집조 2:라텍스 공급 라인
3:2차 응집조 4:1차 숙성조
5:2차 숙성조 6:탈수기
7:건조기 8:싸이클론
9:물 공급라인 10:1차 응집제 공급라인
11:산 공급라인(chute) 12:물 공급라인
13:2차 응집제 공급라인 14:래피드 응집조
15:라텍스 공급라인(atomizer)
16:1차 응집제 공급라인
본 발명은 아크릴계 공중합체 수지 분체의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 종래의 래피드 응집(rapid coagulation) 공정과 비교하여 입도분포와 겉보기 비중이 개선되며, 미분산용융체(fish-eye)가 감소된 아크릴계 공중합체 수지 분체의 제조방법에 관한 것이다.
일반적인 유화중합 공정에 있어서 라텍스 내의 고분자 수지를 분체로 제조하는 래피드 응집(rapid coagulation) 공정은 다음과 같다. 먼저 고분자 라텍스에 무기염(salt) 또는 산(acid) 등의 응집제 수용액을 과량으로 투입하여 유화제에 의한 정전기적 안정화를 깨뜨림으로써 라텍스 내의 고분자 입자들을 뭉치게 만든다. 이렇게 라텍스의 고분자 입자들이 뭉치는 것을 응집(coagulation)이라고 하고, 고분자 입자들이 뭉친 것을 슬러리(slurry)라고 하며, 이들은 물리적으로 약하게 결합되어 있는 상태이므로 교반기 등에 의한 외부의 전단력(shear)에 의해 쉽게 파쇄되는(break-up) 현상을 보인다.
따라서 1차적으로 응집된 슬러리는 반응온도를 높여 사슬 간 상호 침투에 의해 결합력이 강화되도록 숙성(aging)시킨다. 이렇게 생성된 물리적으로 비교적 강한 결합을 갖는 슬러리는 탈수 및 건조 과정을 거쳐 최종적으로 분체로 제조된다.
도 2에 일반적으로 사용되는 종래의 래피드 응집 공정을 나타내었다. 래피드 응집 공정을 통한 아크릴계 공중합체 수지 분체의 제조방법은 다음과 같다.
먼저 아크릴계 공중합체 라텍스를 라텍스 공급라인(automizer)(15)을 통하여 래피드 응집조(14)에 분사하여 다량의 응집제에 노출시킴으로써 1차 응집시켜 슬러리로 제조한다. 슬러리를 2차 응집조(3)으로 이송시켜 응집되지 않은 라텍스를 2차 응집시킨다. 2차 응집된 슬러리를 1차 및 2차 숙성조(4, 5)로 이송시켜 높은 온도 하에서 50 내지 80분 동안 체류시켜 숙성시킨다. 숙성된 슬러리는 탈수기(6)에서 탈수시킨 후 건조기(7)에서 건조시켜 분체로 제조한다. 제조된 분체는 싸이클론(8)에서 각각 정품과 파인으로 회수된다.
그러나 상기와 같은 공정에서는 라텍스 공급 라인(automizer)의 회전 속도와 라텍스의 온도에 의해 입자크기를 조절할 수 있는데, 라텍스 공급 라인이 자주 막혀 생산성이 많이 저하되며, 입자크기를 조절하기 어려우며, 과량의 응집제를 사용하여 라텍스의 안정성을 순식간에 깨뜨리므로 고분자 입자들이 엉켜 붙는 과정이 매우 빠르고 무질서하게 일어난다. 이로 인해 래피드 응집 공정에 의해 얻어지는 최종 분체의 입자는 매우 불규칙적인 형상을 지니게 되며, 분체의 흐름성이 나빠지고 겉보기 비중이 감소되어, 분체의 비산에 의한 문제점 뿐만 아니라 포장, 운송 등의 물류비가 증가된다는 문제점이 있다.
또한, 래피드 응집 공정은 무질서한 응집으로 인하여 최종 분체의 입도분포가 매우 넓어지게 되며, 이러한 넓은 입도분포는 공정 상에 많은 문제를 일으킨다. 통상 평균입경이 약 75 ㎛ 이하인 미세한 입자를 "파인(fine)"이라고 하며, 평균입경이 약 400 ㎛ 이상으로 큰 입자를 "코스(coarse)"라고 한다. 이러한 파인은 탈수기 및 건조기의 성능을 저하시키며, 공기 중으로 비산하기 쉬워 공정 내에서 분체의 이송과 포장에도 많은 문제점을 발생시키는 원인이 되며, 코스(coarse)는 이송 및 저장의 문제가 있으며, 다른 고분자 수지들과의 상용성이 떨어진다는 단점이 있다.
상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 완속 응집(slow coagulation) 공정이 제안되었다. 완속 응집 공정은 응집제의 분할투입을 통하여 응집속도를 조절함으로써 생성되는 최종 입자의 분체 특성을 개선시키는 방법이다.
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 종래의 래피드 응집(rapid coagulation) 공정과 비교하여 입도분포와 겉보기 비중이 개선되며, 미분산용융체(fish-eye)가 감소된 아크릴계 공중합체 수지 분체의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 상기 목적 및 기타 목적들은 하기 설명된 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 a) 아크릴계 공중합체 수지 라텍스를 1차 응집시켜 1차 응집 슬러리를 제조하는 단계; b) 1차 응집 슬러리를 2차 응집시켜 2차 응집 슬러리를 제조하는 단계; c) 2차 응집 슬러리에 산을 첨가하여 pH를 조절하는 단계; d) pH가 조절된 슬러리를 1차 숙성시키는 단계; e) 1차 숙성된 슬러리를 2차 숙성시키는 단계; f) 2차 숙성된 슬러리를 탈수시켜 슬러리 고형분과 모액으로 분리하는 단계; 및 g) 분리된 슬러리 고형분을 건조시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 아크릴계 공중합체 수지 분체의 제조방법을 제공한다.
이하 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명자들은 완속 응집 공정을 이용하여 아크릴계 공중합체 수지 분체를 제조하는 경우, 에너지 장벽이 존재하는 2차 웰 영역에서 응집이 일어나므로 응집속도가 느리고 입자간 재배열이 이루어질 여지가 있어, 규칙적인 충진에 의한 구형 입자의 제조가 가능하며, 응집된 슬리의 pH를 조절한 후 숙성시키면 미반응용융체(fish-eye)가 감소되는 것을 확인하고, 이를 토대로 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명의 아크릴계 공중합체 수지 분체의 제조방법은 완속 응집 공정으로 아크릴계 공중합체 라텍스를 1차 및 2차 응집시켜 슬러리로 제조하고, 응집된 슬러리에 산을 투입하여 pH를 조절한 후 숙성시키고, 숙성된 슬러리를 탈수하여 슬러리 고형분과 모액으로 분리시킨 다음, 분리된 슬러리 고형분을 건조시켜 아크릴계 공중합체 수지 분체로 제조하는 방법이다.
도 1에 본 발명의 아크릴계 공중합체 수지 분체를 제조하기 위한 완속 응집 공정을 나타내었다. 아크릴계 공중합체 라텍스, 1차 응집제, 물을 각각 라텍스 공급라인(2), 1차 응집제 공급라인(10), 물 공급라인(9)을 통하여 1차 응집조(1)의 하부로 연속적으로 공급하여 1차 응집 슬러리를 형성시킨 후 형성된 1차 응집 슬러리를 오버플로우 방식에 의해 2차 응집조(3)로 이송시킨다. 1차 응집 슬러리에 2차 응집제, 물을 각각 2차 응집제 공급라인(13), 물 공급라인(12)으로 공급하여 2차 응집 슬러리를 형성시킨 후, 1차 숙성조(4)로 이송시킨다. 이때, 2차 응집 슬러리에 2차 응집조(3)와 1차 숙성조(4)의 사이에 연결된 산 공급라인(11)을 통하여 산을 공급하여 pH를 조절한다. pH가 조절된 2차 응집 슬러리 1차 숙성조(4) 및 2차 숙성조(5)로에서 슬러리의 경도를 강화시킨다. 강화된 슬러리를 탈수기(6)로 이송시켜 슬러리 고형분과 모액으로 분리시키고, 분리된 고형분은 건조기(7)로 이송시켜 분체로 제조한 후 싸이클론(8)에서 정품과 파인으로 분리시킨다.
본 발명의 아크릴계 공중합체는 수지는 고무(rubber) 고분자 5 내지 20 중량%와 하드(hard) 고분자 80 내지 95 중량%를 유화중합하여 제조한 랜덤 공중합체이다.
상기 고무 고분자는 알킬아크릴레이트계 단량체로 이루어지며, 알킬아크릴레이트계 단량체와 공중합 가능한 단량체를 더 포함할 수 있다.
상기 알킬아크릴레이트계 단량체로는 탄소수 4 내지 10 정도의 알킬기를 갖는 부틸아크릴레이트(butyl acrylate), 옥틸아크릴레이트(octyl acrylate)등을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 알킬아크릴레이트계 단량체와 공중합 가능한 단량체로는 스티렌(styrene), α-메틸스티렌(α-methylstyrene) 등의 방향족 비닐 화합물, 메틸메타크릴레이트(methyl methacrylate), 에틸메타크릴레이트(ethyl methacrylate) 등의 탄수소 1 내지 4 정도의 알킬기를 갖는 알킬메타아크릴레이트, 메틸아크릴레이트(methyl acrylate), 에틸아크릴레이트(ethyl acrylate) 등의 탄소수 1 내지 8 정도의 알킬아크릴레이트 또는 아크릴로나이트릴(acrylonitrile), 메타아크릴로나이트릴(methacrylonitrile) 등의 비닐 시안 화합물을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 하드 고분자는 메틸메타아크릴레이트(methyl methacrylate)로 이루어지 며, 메틸메타크릴레이트(methyl methacrylate)와 스티렌(styrene)을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 아크릴계 공중합체 수지는 메틸메타크릴레이트 70 내지 95 중량% 및 부틸아크릴레이트와 스티렌 5 내지 30 중량%로 이루어진 것이 바람직하다.
이하 본 발명의 아크릴계 공중합체 수지 분체의 제조방법을 단계별로 설명한다.
a) 1차 응집 슬러리를 제조하는 단계
본 단계는 1차 응집조에 아크릴계 공중합체 수지 라텍스, 1차 응집제 및 물을 연속적으로 공급하여 짧은 체류시간동안 소량의 응집제로 완속 응집을 유도하여 1차 응집 슬러리를 형성시키는 단계이다.
상기 아크릴계 공중합체 수지 라텍스, 1차 응집제 및 물은 1차 응집조의 하부로 공급되며, 형성된 1차 응집 슬러리는 1차 응집조의 상부에서 오버플로우 방식에 의해 2차 응집조의 상부로 이송된다. 이와 같이 응집조의 하부로 원료물질이 투입되어 응집조의 상부로 배출됨으로써 종래의 상부투입/상부배출의 방식과 비교하여 슬러리의 쇼트 패스(short pass), 즉 응집조 내에서 불균일한 체류를 방지하고, 응집조에 투입되는 즉시 배출되는 경우가 크게 감소하여 체류시간이 고르게 분포되는 장점이 있다.
상기 아크릴계 공중합체 수지 라텍스는 평균입경이 0.05 내지 0.4 ㎛인 것이 바람직하다.
상기 1차 응집제로는 염산, 황산, 인산 등의 수용성 무기산, 염화칼슘, 황산 마그네슘 등의 무기염 등을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 1차 응집제는 아크릴계 공중합체 라텍스의 특성에 따른 1차 응집제의 임계응집농도에 따라 함량을 조절하여 사용할 수 있다. 임계응집농도는 미응집된 아크릴계 공중합체 라텍스 수지가 소량 존재하며 전체적인 외관 형상이 다소 흐린 우윳빛을 나타내고 형성된 슬러리의 입도분포가 매우 균일하며 구형을 나타내는 농도이며, 정량적으로는 총 아크릴계 공중합체 수지 라텍스의 60 내지 80 % 정도가 응집된 상태를 의미한다. 상기 1차 응집제의 함량이 임계응집농도의 범위로 사용되는 경우에는 완속 응집 영역을 벗어나지 않아 슬러리 입자가 비정형 또는 불규칙적인 형상을 나타내지 않으며, 70 ㎛ 이하의 미세한 입자의 생성이 저하되는 효과가 있다.
b) 2차 응집 슬러리를 제조하는 단계
본 단계는 2차 응집조에 1차 응집 슬러리와 2차 응집제 및 물을 공급하여 1차 응집 슬러리에 남아 있는 아크릴계 공중합체 수지 라텍스를 완전하게 응집하여 2차 응집 슬러리를 형성시키는 단계이다.
상기 2차 응집제로는 1차 응집제와 동일한 것을 사용할 수 있으며, 미응집된 아크릴계 공중합체 라텍스가 존재하지 않는 시점까지 공급하는 것이 바람직하다.
상기 2차 응집조는 아크릴계 공중합체 수지 라텍스의 특성에 의해 온도가 조절되는데, 1차 응집조의 온도를 기준으로 5 내지 10 ℃ 정도 승온된 온도가 바람직하다.
상기 2차 응집조는 체류시간이 1차 응집조의 체류시간의 1 내지 3배인 것이 바람직하다.
상기 2차 응집조는 교반기가 피치드 패들(pitched paddle) 형태인 것이 바람직하다. 상기 교반기인 경우에는 상하 교반이 유리하여 오버플로우 방식에 의한 쇼트 패스를 방지하는 효과가 있다.
상기 형성된 2차 응집 슬러리는 2차 응집조의 상부에서 오버플로우 방식에 의해 1차 숙성조로 이송되며, 이때 산처리하여 pH가 조절된다.
c) 2차 응집 슬러리의 pH를 조절하는 단계
본 단계는 2차 응집 슬러리에 산을 투입하여 pH를 조절하는 단계이다.
상기 산은 2차 응집조와 1차 숙성조에 연결된 산 공급라인으로 산을 투입하되, 상기 산 공급라인(chute)에서 직접 2차 응집 슬러리에 산을 투입하여 pH를 조절할 수 있으며, 2차 응집 슬러리를 1차 숙성조에 이송시킨 후 1차 숙성조에서 pH를 조절할 수 있다.
상기 pH는 3.0 내지 4.5인 것이 바람직하다. 상기 pH인 경우에는 미분산용융체를 감소시키는 효과가 있다.
d) 1차 숙성시키는 단계
본 단계는 1차 숙성조에 pH가 조절된 2차 응집 슬러리를 공급하고 교반하여 경도를 강화시키는 단계이다.
상기 1차 숙성조는 배플(baffle)이 설치된 것이 원활한 상하 교반을 유도하기 위하여 바람직하며, 교반기로는 피치드 패들 형태를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 1차 숙성조는 아크릴계 공중합체 라텍스의 조성에 의해 온도가 조절되 는데, 아크릴계 공중합체 수지 라텍스의 유리전이온도 부근의 온도인 것이 바람직하다.
e) 2차 숙성시키는 단계
본 단계는 2차 숙성조에 1차 숙성된 슬러리 입자를 공급하고 경도를 더욱 강화시키는 단계이다.
상기 2차 숙성조는 슬러리 입자 간의 뭉침이 발생하지 않는 온도 범위인 것이 바람직하다.
f) 탈수시키는 단계
본 단계는 탈수조에 2차 숙성된 슬러리 입자를 공급하고 슬러리 고형분과 모액을 분리하는 단계이다.
g) 건조시키는 단계
본 단계는 건조기에 탈수된 슬러리 고형분을 공급하고 건조시켜 분체로 제조하는 단계이다.
상기 분체는 수분 함량이 0.5 % 미만인 것이 바람직하다.
상기와 같이 a) 내지 g) 단계로 제조된 아크릴계 공중합체 수지 분체는 평균입경이 70 내지 500 ㎛인 분체가 90 중량% 이상으로 입도분포가 우수하며, 겉보기 비중이 0.4 g/㎖ 이상이고, 동시에 미분산용융체 특성이 우수하다.
상기 아크릴계 공중합체 수지 분체는 폴리염화비닐 수지의 가공조제 용도로 사용할 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실 시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
[실시예]
실시예 1
<아크릴계 공중합체 수지 제조>
교반기, 온도계, 질소 투입구, 순환 콘덴서를 장착한 3 L의 4구 플라스크에 이온교환수 470 중량부, 8 중량%로 물에 용해한 지방산(fatty soap) 용액 80 중량부, 메틸메타크릴레이트와 부틸아크릴레이트를 85:15의 비율로 혼합한 단량체 혼합물(메틸메타크릴레이트 127.5 중량부 및 부틸아크릴레이트 22.5 중량부)을 첨가하고 에멀젼을 제조하였다. 그 다음, 반응기의 내부 온도를 40 ℃로 유지하고 질소분위기로 치환한 후, 중합개시제로 10 중량%로 물에 용해한 t-부틸 하이드로퍼옥사이드(t-butyl hydroperoxide, TBHP) 용액 0.07 중량부, 4 중량% 활성화 용액으로 디소듐 에틸렌디아민테트라아세테이트(disodium ethylenediaminetetraacetate, EDTA) 0.017 중량부, 포름알데히드 소듐 설폭실레이트(formaldehyde sodium sulfoxylate, SFS) 0.04 중량부, 페러스 설페이트(ferrous sulfate) 0.001 중량부 및 이온교환수 1.406 중량부가 혼합된 용액 6.7 중량부를 투입하여 1차 배취(batch)반응시켰다.
반응이 종료된 후 1시간 동안 동일한 온도에서 교반시키고, 반응기의 내부 온도를 40 ℃로 조절하였다. 여기에 이온교환수 162 중량부, 8 중량%로 물에 용해 한 지방산 용액 16.2 중량부, 메틸메타크릴레이트와 부틸아크릴레이트를 85:15의 비율로 혼합한 단량체 혼합물(메틸메타크릴레이트 191.2 중량부 및 부틸 아크릴레이트 33.8 중량부)을 첨가하여 에멀젼을 제조하여 투입한 후, 반응기의 내부 온도를 40℃로 유지하고 질소분위기로 치환한 후, 중합개시제로 10 중량%로 물에 용해한 t-부틸 하이드로퍼옥사이드 0.07 중량부, 4 중량% 활성화 용액 4.4 중량부를 투입하여 2차 배치 반응시켰다.
반응이 종료된 후 1.5시간 동안 더욱 교반시키고, 반응기의 내부 온도를 40 ℃로 조절하였다. 여기에 이온교환수 162 중량부, 8 중량%로 물에 용해한 지방산 용액 16.2 중량부, 메틸메타크릴레이트와 부틸아크릴레이트를 85:15의 비율로 혼합한 단량체 혼합물(메틸메타크릴레이트 191.2 중량부 및 부틸아크릴레이트 33.8 중량부)를 첨가하여 에멀젼을 제조하여 투입한 후, 반응기의 내부 온도를 40℃로 유지하고 질소분위기로 치환한 후, 중합개시제로 10 중량%로 물에 용해한 t-부틸 하이드로퍼옥사이드 용액 0.08 중량부, 4 중량% 활성화 용액 8 중량부를 일시 투입하여 3차 배치 반응시켰다.
반응이 종료된 후 1시간 동안 더욱 교반시켜 아크릴계 공중합체 수지 라텍스를 제조하였다.
<아크릴계 공중합체 수지 분체의 제조>
상기 제조한 아크릴계 공중합체 수지 라텍스를 1차 응집조에 6,250 ℓ/hr의 유량으로 하부 투입하고, 1차 응집제로는 18 %로 희석된 황산마그네슘(MgSO4)을 총 아크릴계 공중합체 수지 라텍스 함량 100 중량부에 대하여 0.9 중량부를 125 ℓ/hr의 유량으로 하부 투입하고, 물은 1차 응집조 내의 고형분 농도가 16 %가 되도록 조절하여 응집제와 연결시켜 투입하였다. 1차 응집조에서의 체류시간은 5분, 온도는 78 ℃로 유지하여 1차 응집을 유도한 후, 형성된 1차 응집 슬러리를 오버플로우 방식에 의해 2차 응집조 이송하였다.
상기 1차 응집조에서와 동일한 방법으로 2차 응집조에서 1차 응집 슬러리에 18 %로 희석된 황산 마그네슘 4.0 중량부를 385 ℓ/hr의 유량으로 투입하고, 2차 응집조에서의 체류시간은 13 분, 온도는 83 ℃로 유지하여 2차 응집하였다. 2차 응집된 슬러리에 2차 응집조와 1차 숙성조에 연결된 산 공급라인(Chute)으로 10 % 황산을 투입하여 pH를 4.0으로 조절하였다.
상기 pH가 조절된 2차 응집 슬러리는 1차 숙성조에서 체류시간 17 분, 온도는 86 ℃에서 1차 숙성시킨 후, 2차 숙성조에서 체류시간 67 분, 온도는 90 ℃에서 2차 숙성시켰다.
상기 숙성된 슬러리를 탈수하여 슬러리 고형분과 모액으로 분리한 후, 건조기에서 건조하여 분체로 제조하였다.
실시예 2
상기 실시예 1에서 생산 속도를 증가시키기 위하여, 1차 응집조에서 아크릴계 공중합체 수지 라텍스 7,500 ℓ/hr, 1차 응집제는 150 ℓ/hr, 2차 응집제는 462ℓ/hr의 유량으로 투입하였으며, 1차 응집조의 체류시간은 4분, 2차 응집조의 체류시간은 10분으로 조절한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하 였다.
비교예 1
상기 실시예 1에서 종래의 래피드 응집조에서 아크릴계 공중합체 수지 라텍스를 6,250 ℓ/hr의 유량으로 라텍스 투입라인(Atomizer)의 상부로 투입하였으며, 1차 응집제로는 18 %로 희석된 황산마그네슘(MgSO4)를 총 아크릴계 공중합체 수지 라텍스 함량 100 중량부에 대하여 6.0 중량부를 833 ℓ/hr의 유량으로 상부로 투입하였고, 물은 래피드 응집조 내의 고형분 농도가 16 %가 되도록 투입하였다. 래피드 응집조에서 체류시간은 3분, 온도는 50 ℃로 유지하여 응집을 유도한 후, 형성된 1차 응집 슬러리를 오버플로우 방식에 의해 2차 응집조로 이송하였다. 2차 응집조에서는 2차 응집제를 투입하지 않고 체류시간은 13 분, 온도는 78 ℃로 유지하여 2차 응집한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
비교예 2
상기 비교예 1에서 래피드(Rapid) 응집조의 고형분 농도가 15 %가 되도록 물의 투입량을 조절하여 1차 응집시킨 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
비교예 3
상기 비교예 1에서 1차 응집제를 총 아크릴계 공중합체 수지 라텍스 함량 100 중량부에 대하여 5.0 중량부를 694 ℓ/hr의 유량으로, 2차 응집제 1.0 중량부를 139 ℓ/hr의 유량으로 투입하여 응집시킨 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 동 일한 방법으로 실시하였다.
비교예 4
상기 비교예 1에서 1차 응집제를 총 아크릴계 공중합체 수지 라텍스 함량 100 중량부에 대하여 4.0 중량부를 556 ℓ/hr, 2차 응집제 2.0 중량부를 278ℓ/hr의 유량으로 투입하여 응집시킨 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
비교예 5
상기 비교예 1에서 1차 응집제를 총 아크릴계 공중합체 수지 라텍스 함량 100 중량부에 대하여 3.0 중량부를 417ℓ/hr, 2차 응집제 3.0 중량부를 417ℓ/hr의 유량으로 투입하여 응집시킨 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
[시험예]
상기 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 5에서 제조한 아크릴계 공중합체 수지 분체의 특성을 하기의 방법으로 측정하고, 그 결과를 하기의 표 1에 나타내었다.
ㄱ) 겉보기 비중 : ASTM D1985에 의거하여 측정하였다.
ㄴ) 입도분포 : 표준 망체를 사용하여 측정하였다.
ㄷ) 미분산용융체 정도 : 티-다이(T-die)를 장착한 20 ㎜ 싱글스핀들 압출기를 이용하여 180 ℃의 실린더 온도와 30 rpm의 스크류 속도에서 0.2 ㎜ 두께의 필름으로 제조한 후 필름 표면의 정해진 영역 안에 존재하는 미분산용융체의 개수를 눈으로 관찰하여 미분산용융체가 거의 없는 경우 5점, 미분산용융체가 약간 생성된 경우 4점, 미분산용융체가 많아 미겔화물이 많이 생성된 경우 1점으로 하여 평가하였다.
구분 실시예 비교예
1 2 1 2 3 4 5
생산속도(ton/hr) 2.5 3.0 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5
슬러리 고형분(%) 16 16 16 16 16 16 16
pH 4.0 4.0 7.0 7.0 7.0 7.0 7.0
입도 분포 500㎛초과 (중량%) 3 4 13 9 12 10 8
70㎛미만 (중량%) 5 5 15 13 14 16 17
겉보기 비중 (g/㎖) 0.50 0.51 0.47 0.44 0.46 0.45 0.44
미분산용융체 5.0 5.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0
상기 표 1을 통하여, 본 발명에 따라 제조한 실시예 1 내지 2의 아크릴계 공중합체 수지 분체는 평균입경이 70 내지 500 ㎛인 분체가 90 중량% 이상으로 미세한 입자인 파인이 현저하게 감소되었으며, 겉보기 비중이 높고 미분산용융체가 감소된 것을 확인할 수 있으며, 완속 응집 공정을 이용하여 아크릴계 공중합체 수지 라텍스의 공급 속도를 증가시켜 분체의 생산속도가 증가된 것을 확인할 수 있었다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따르면 아크릴계 공중합체 수지 분체의 제조시 많이 발생되는 미세한 입자인 파인이 현저히 감소되어 입도분포와 겉보기 비중이 개선되며, 미분산용융체가 감소된 아크릴계 공중합체 수지 분체를 제공 하여, 분체의 날림현상이 감소되고 분체 취급시 수반되는 주변환경이 개선되는 효과가 있다.
또한, 완속 응집 공정을 통하여 종래의 래피드 응집 공정의 라텍스 투입라인의 공급 한계로 인한 생산성 저하의 문제점을 개선하여 시간당 생산량을 증대시키는 효과가 있다.

Claims (9)

  1. a) 아크릴계 공중합체 수지 라텍스를 1차 응집시켜 1차 응집 슬러리를 제조하는 단계;
    b) 1차 응집 슬러리를 2차 응집시켜 2차 응집 슬러리를 제조하는 단계;
    c) 2차 응집 슬러리에 산을 첨가하여 pH를 조절하는 단계;
    d) pH가 조절된 슬러리를 1차 숙성시키는 단계;
    e) 1차 숙성된 슬러리를 2차 숙성시키는 단계;
    f) 2차 숙성된 슬러리를 탈수시켜 슬러리 고형분과 모액으로 분리하는 단계; 및
    g) 분리된 슬러리 고형분을 건조시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는
    아크릴계 공중합체 수지 분체의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 아크릴계 공중합체 수지는 메틸메타크릴레이트 70 내지 90 중량% 및 부틸아크릴레이트와 스티렌 5 내지 30 중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는
    아크릴계 공중합체 수지 분체의 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 a) 단계 및 상기 b) 단계는 아크릴계 공중합체 수지 라텍스에 응집제 및 물을 공급하여 응집시키는 것을 특징으로 하는
    아크릴계 공중합체 수지 분체의 제조방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 응집제는 염산, 황산, 인산, 염화칼슘 및 황산마그네슘으로 이루어지는 군으로부터 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는
    아크릴계 공중합체 수지 분체의 제조방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 b) 단계는 체류시간이 a) 단계 체류시간의 1 내지 3배이며, 온도가 a) 단계 온도보다 5 내지 10 ℃ 높은 것을 특징으로 하는
    아크릴계 공중합체 수지 분체의 제조방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 c) 단계는 응집 슬러리의 pH를 3.0 내지 4.5로 조절하는 것을 특징으로 하는
    아크릴계 공중합체 수지 분체의 제조방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 아크릴계 공중합체 수지 분체는 평균입경이 70 내지 500 ㎛인 분체가 90 중량% 이상인 것을 특징으로 하는
    아크릴계 공중합체 수지 분체의 제조방법.
  8. 제 1항 내지 제 7항의 어느 한 항의 제조방법으로 제조되며, 평균입경이 70 내지 500 ㎛인 분체가 90 중량% 이상인 것을 특징으로 하는
    아크릴계 공중합체 수지 분체.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 아크릴계 공중합체 수지 분체는 폴리염화비닐 수지용 가공조제인 것을 특징으로 하는
    아크릴계 공중합체 수지 분체.
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