KR20150073332A - 고분자 수지 분체의 제조방법 및 제조장치 - Google Patents

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.

Description

고분자 수지 분체의 제조방법 및 제조장치 {Method and apparatus for preparing resin powders}

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

따라서, 효율적으로 파인 입자의 생성을 억제하고 회수하며 이로부터 경제적으로 고분자 라텍스의 분체를 제조하는 기술 개발이 여전히 요구되는 실정이다.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

이하, 본 발명에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

또 다른 예로, 도 2를 참조하여 설명하면, 본 발명은 응집 겸용 숙성 수단(16) 내에 응집제 수용액(4)를 응집 겸용 숙성 수단 상부까지 채운다. 스팀(3)을 투입하여 상기 응집 겸용 숙성 수단(16)의 내부 온도를 응집 온도까지 승온시킨다. 상기 응집 겸용 숙성 수단(16)내 온도가 응집 온도까지 승온되면, 라텍스 저장 탱크(1)에서 프레쉬 라텍스(5)를 응집 겸용 숙성 수단(16)에 펌프를 이용하여 투입한다. 응집 겸용 숙성 수단(16) 내에서 교반기를 통해 저어 응집 및 숙성을 마치고 나면 응집된 슬러리를 이송하여 슬러리 저장 탱크(7)로 투입한다. 이후 펌프를 이용하여 원심탈수기(8)로 슬러리를 공급하면서 탈수를 연속하여 진행한다. 이 때 탈수 과정을 통해 생성된 폐수(9)는 배출한다. 그리고 유동층 건조기(10) 내로 탈수된 슬러리와 에어를 공급한다. 공급된 에어는 슬러리를 상하로 움직이면서 건조시키고, 최종 건조된 입자는 에어에 의해 싸이클론1(11)로 공급된다.

상기 싸이클론1(11)에서 입자가 큰 정품입자(12)는 하부로 떨어지고 가볍고 작은 파인(fine) 입자는 싸이클론2(13)로 이송되어 회수(14)되며 에어(15)는 배출된다. 상기 회수된 파인 입자는 파인 입자 혼합용액 탱크(18)로 이송되고 물(17)을 투입하여 파인 입자 혼합 용액을 수득하게 된다. 그런 다음 펌프를 이용하여 인라인 믹서(19)로 이송되며, 이? 상기 인라인 믹서(19)에 비이온 유화제(20)를 연속 투입함으로써 미립자 표면에 강한 전단(shear)에 의해 비이온 유화제가 흡착되고, 그 결과 표면 처리된 파인 입자 용액을 연속하여 제조할 수 있다. 이렇게 제조된 용액은 순환배관(21)을 통해 상기 라텍스 저장탱크(1)과 응집 겸용 숙성 수단(16)사이의 스테틱 믹서(22)로 공급된다.

이때 라텍스 저장탱크(1)에서 프레쉬 라텍스(5)를 연속 투입함에 따라 프레쉬 라텍스와 표면 처리된 파인 입자 용액이 혼합된 라텍스(23)를 제조하고, 이를 사용하여 상술한 공정들을 반복 수행한다.

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.

상기 비이온 계면활성제는 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.

참고로, 상기 표면 처리공정을 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.

이들 흡착된 라텍스는 응집 겸용 숙성 수단에서 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.

이러한 원리로 비이온 유화제로 파인 입자의 표면을 처리한 후 프레쉬 라텍스에 혼합 후 응집하면 파인 입자의 생성을 효과적으로 제거할 수 있다.

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.

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.

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.

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.

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.

여기서 물은 슬러리의 고형분 함량, 일례로 30 wt%의 고형분 함량에 맞추어 상기 응집제와 혼합 투입할 수 있다.

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.

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.

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.

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.

또한, 상기 비닐시안 화합물은 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 에타크릴로니트릴 및 이들의 유도체로 이루어진 그룹으로부터 선택된 것이다.

상기 방향족 비닐 화합물은 스티렌, 알파메틸스티렌, 알파에틸스티렌, 파라메틸스티렌, 비닐톨루엔 및 이들의 유도체로 이루어진 그룹으로부터 선택된 것이다.

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.

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.

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.

상기 응집 및 숙성 겸용 수단은 도 3에 나타낸 바와 같이, 라텍스가 통과하는 중공의 반응관(106)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)로 구성될 수 있다.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

본 실시예는 도 2에 따라 고분자 수지 분체 중 파인 입자의 순환 및 응집을 보이기 위한 실험예에 해당한다.

<고분자 수지 분체의 제조>

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.

구체적으로, 상기 라텍스를 도 2 중 응집 및 숙성 겸용 수단(16), 구체적으로는 도 3의 중공 반응관(160)에 총 8개의 비연속식 스크류(210)를 포함하는 반응기(160) 내에 12 kg/hr의 유량으로 투입하고, 응집제로는 희석된 황산(H2SO4)을 상기 프레쉬 고분자 라텍스 내 고형분 100 중량부에 대하여 1.0 중량부를 사용하였다.

상기 반응기(160) 내에 직접 스팀을 투입하면서 슬러리의 고형분 함량이 30 wt%가 되도록 물을 투입하고, 이때 투입되는 물에 황산을 혼합하여 투입하였다.

반응기(100)의 체류시간은 평균 1.5븐, 응집 및 숙성 온도는 75 ℃로 하였다. 응집된 슬러리는 교반기를 통하여 빠져나오고 슬러리 저장탱크(7)로 이동시켰다. 이후 펌프를 이용하여 원심탈수기(8)로 슬러리를 공급하면서 탈수를 연속하여 진행하였으며, 생성된 탈수 폐수(9)는 배출하였다.

그런 다음 유동층 건조기(10) 내로 탈수된 슬러리와 에어를 공급한다. 공급된 에어는 슬러리를 상하로 움직이면서 건조시키고, 최종 건조된 입자는 에어에 의해 싸이클론1(11)로 공급되었다.

상기 싸이클론1(11)에서 입자가 큰 정품입자(12)는 하부로 떨어지고, 가볍고 작은 파인(fine) 입자는 싸이클론2(13)로 이송되어 회수(14)되었으며 에어(15)는 배출되었다.

<고분자 수지 분체 중 파인 입자의 순환 및 응집>

그런 다음 회수(14)된 파인 입자는 파인 입자 혼합용액 탱크(18)로 이송되고 물(17)을 투입하여 파인 입자 혼합용액을 수득하였다. 이후 펌프를 이용하여 인라인 믹서(19)로 3 중량부(고분자 라텍스 총 100중량부 기준) 이송하였고, 상기 인라인 믹서(19)에 비이온 유화제(20)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.

수득된 표면처리된 파인 입자 졸은 순환배관(21)을 통해 상기 라텍스 저장탱크(1)와 응집 겸용 숙성 수단(16, 도 3의 반응기 160에 해당) 사이의 스테틱 믹서(22)로 공급하였다.

이때 라텍스 저장탱크(1)에서 프레쉬 고분자 라텍스(5)를 연속 투입함에 따라 프레쉬 라텍스와 표면 처리된 파인 입자 용액이 혼합된 라텍스(23)를 제조하였고, 이를 사용하여 상술한 공정들을 반복 수행하였다.

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.

실시예 2 내지 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.

비교예 1 내지 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.

비교예 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.

비교예 6

본 비교예는 도 2의 고분자 수지 분체 제조 공정 중 파인 입자의 순환 및 응집을 수행하지 않은 실험예에 해당한다.

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.

비교예 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.

항목	고형분 함량 (wt%)	응집제 함량(중량부)	비이온 유화제 함량(중량부)	파인입자 졸 농도(%)	파인입자 함량 (중량부)	벌크 밀도	코스입자함량(%)	파인입자 함량(%)
실시예1	30	1.0	0.5	5	3	0.34	5.1	0.5
실시예2	35	1.0	0.5	5	3	0.36	6.3	0.1
실시예3	44	1.0	0.5	5	3	0.38	6.0	0.0
실시예4	35	1.0	0.5	5	2	0.36	6.8	0.5
실시예5	35	1.0	0.25	5	3	0.35	7.0	0.8
실시예6	35	1.0	0.5	2.5	3	0.36	6.2	0.2
실시예7	35	1.0	0.5	10	3	0.36	6.5	0.3
비교예1	35	1.0	0.5	5	5	0.34	8.6	3.3
비교예2	35	1.0	0.25	5	5	0.34	9.4	3.5
비교예3	35	1.0	0	5	3	0.33	9.5	4.1
비교예4	35	1.0	0	5	5	0.33	9.3	4.7
비교예5	30	1.0	0 (음이온0.5)	5	3	0.33	9.3	3.9
비교예6	30	1.0	0	0	0	0.32	8.9	3.8
비교예7	35	1.0	0	0	0	0.34	9.2	3.2
비교예8	44	1.0	0	0	0	0.37	9.9	2.1

상기 표 1에서 보듯이, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 7의 경우 개선된 분체 특성을 갖는 수지 분체를 확인할 수 있었다.

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.

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.

또한 비이온 유화제 대신 음이온 유화제로 변경하여 동일 함량을 투입한 비교예 5의 경우, 비교예 7에 비해 분체 특성이 악화되는 것을 확인할 수 있었다.

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.

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.

비교예 9

본 비교예는 도 1의 다단 응집 및 숙성 공정에 의해 고분자 수지 분체를 제조한 실험예에 해당한다.

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.

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.

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.

상기 실시예 1과 동일하게 벌크 밀도, 코스(coarse) 입자와 파인 입자의 함량을 측정하여 하기 표 2에 정리하였다.

비교예 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.

상기 실시예 2와 동일하게 벌크 밀도, 코스(coarse) 입자와 파인 입자의 함량을 측정하여 하기 표 2에 정리하였다.

비교예 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.

상기 비교예 10과 동일하게 벌크 밀도, 코스(coarse) 입자와 파인 입자의 함량을 측정하여 하기 표 2에 정리하였다.

비교예 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.

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.

항목	고형분 함량 (wt%)	응집제 함량(중량부)	비이온 유화제 함량(중량부)	파인입자 졸 농도 (%)	파인입자 함량(중량부)	벌크 밀도	코스입자 함량(%)	파인입자 함량(%)
비교예9	19	2.3	0	0	0	0.29	16.8	6.2
비교예10	19	2.3	0.5	5	3	0.30	15.3	5.5
비교예11	19	2.3	0.5	5	5	0.29	16.7	5.3
비교예12	30	2.3	0.5	5	3	응집 불가-점도 상승

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.

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.

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(16)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.

결과적으로 표 1,2에서 보듯이, 응집 겸용 숙성 장치(16)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.

1: 라텍스 저장탱크 2: 응집탱크
3: 스팀 4: 응집제 수용액
5: 라텍스 이송라인 6: 숙성 탱크
7: 슬러리 저장탱크 9: 탈수기
11, 13: 싸이클론 16: 응집 겸용 숙성 수단
18: 파인 입자 혼합 용액 탱크 19: 인라인 믹서
22: 스테틱 믹서

Claims (13)

1. 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 제조방법.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 제조방법은,
   상기 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 공정을 반복 수행하는 것을 특징으로 하는
   고분자 수지 분체의 제조방법.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 잔류 파인 입자의 표면 처리 공정은 상기 고분자 라텍스 총100 중량부 기준으로, 비이온 계면활성제 0.2~0.5 중량부를 사용하여 졸(sol) 타입 용액을 수득하는 것을 특징으로 하는
   고분자 수지 분체의 제조방법.
   
4. 제2항에 있어서,
   상기 응집 겸용 숙성 공정에 투입되는 표면 처리된 파인 입자 함유 용액은, 상기 프레쉬 고분자 라텍스 총100 중량부 기준으로, 4 중량부 이하인 것을 특징으로 하는
   고분자 수지 분체의 제조방법.
   
5. 제2항에 있어서,
   상기 응집 겸용 숙성 공정은 스팀 투입 하에 60 내지 98 ℃ 온도에서 체류시간 30초 내지 5분 동안 수행되는 것을 특징으로 하는
   고분자 수지 분체의 제조방법.
   
6. 제2항에 있어서,
   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 중량부를 사용하여 수행하는 것을 특징으로 하는
   고분자 수지 분체의 제조방법.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 프레쉬 고분자 라텍스의 고형분 함량은 30 내지 60 wt%인 것을 특징으로 하는
   분체 특성이 개선된
   고분자 수지 분체의 제조 방법.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 프레쉬 고분자 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 이상의 프레쉬 타입인 것을 특징으로 하는
   고분자 수지 분체의 제조방법.
   
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 방법에 의해 수득되며, 코스(coarse) 입자 5~7 wt%와 파인 입자 0~1wt%를 포함하는,
   고분자 수지 분체.
   
10. 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 제조장치.
    
11. 제10항에 있어서,
    상기 응집 및 숙성 겸용 수단은, 라텍스가 통과하는 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 스크류인 것을 특징으로 하는
    고분자 수지 분체의 제조장치.
    
12. 제10항에 있어서,
    상기 표면처리 수단은 인라인 믹서를 사용하는 것을 특징으로 하는
    고분자 수지 분체의 제조장치.
    
13. 제10항에 있어서,
    상기 혼합 수단은 스테틱 믹서를 사용하는 것을 특징으로 하는
    고분자 수지 분체의 제조장치.

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