KR20190091485A

KR20190091485A - 탄성중합체 응집체 조성물을 생산하기 위한 공정

Info

Publication number: KR20190091485A
Application number: KR1020197018703A
Authority: KR
Inventors: 아흐메드 아부엘페투 유세프; 번 로우리; 데인 페라리스; 지안후아 수
Original assignee: 사빅 글로벌 테크놀러지스 비.브이.
Priority date: 2016-12-09
Filing date: 2017-12-06
Publication date: 2019-08-06
Also published as: WO2018104362A1; JP2020500991A; US20200061869A1; JP7046945B2; CN110072688A; KR102497648B1; EP3551436A1; US11090837B2; CN110072688B; EP3551436B1

Abstract

탄성중합체 응집체 조성물을 생산하기 위한 공정이 제공되며, 이때 상기 공정은 (a) 수중에서 150 ㎚ 이하의 평균 입자 크기를 갖는 탄성중합체 입자를 포함하는 슬러리를 제공하는 단계; 및 (b) 구멍을 통해 (a)의 슬러리를 적어도 500 m/초의 유동 속도로 밀어 넣는 단계를 이러한 순서로 포함한다. 이 같은 공정을 통해 생산된 탄성중합체 응집체 조성물은 특히 바람직한 높은 평균 입자 크기를 나타낸다.

Description

탄성중합체 응집체 조성물을 생산하기 위한 공정

본 발명은 탄성중합체 응집체 조성물을 생산하기 위한 공정에 관한 것이다. 또한 본 발명은 탄성중합체 응집체 조성물에 관한 것이다. 추가로, 본 발명은 이 같은 탄성중합체 응집체 조성물을 이용하여 생산되는 열가소성 공중합체에 관한 것이다. 본 발명에 따른 탄성중합체 응집체 조성물은 평균 입자 크기보다 큰 입자 크기에서 피크를 갖는 양봉 입자 크기 분포 프로파일을 나타낸다.

열가소성 공중합체의 분야에서, 하나 이상의 탄성중합체 상(들) 및 하나 이상의 열가소성 상(들)을 포함하는 특정 공중합체는 상당한 상업적 및 기술적 가치를 갖는 것으로 알려져 있다. 이 같은 다중 상의 존재로 인해 각각의 상에 존재하는 물질의 바람직한 물성을 단일 중합체 시스템에 도입하기 위한 수단이 제공된다. 이 같은 공중합체는 매우 바람직한 물성 균형을 갖출 수 있어서, 이들은 매우 다양한 응용으로의 변환에 유용하게 된다. 예를 들어, 이 같은 공중합체는 재료 물성, 예를 들어 바람직한 충격 강도, 인장 강도 및 굴곡 탄성율을 비롯한 기계적 물성; 열변형 온도와 같은 열적 물성; 사출 성형을 통한 성형성과 같은 가공 물성; 및 표면 광택 및 내스크래치성과 같은 광학 물성의 바람직한 균형을 나타낼 수 있다.

하나 이상의 탄성중합체 상(들) 및 하나 이상의 열가소성 상(들)을 포함하는 이 같은 공중합체는, 예를 들어 코어-쉘 공중합체일 수 있다. 본 발명의 문맥에서, 코어-쉘 공중합체는 열가소성 물질의 매트릭스에 분산되어 있는 탄성중합체 입자를 포함하는 공중합체, 특히 열가소성 물질의 특정 일부가 탄성중합체 입자의 표면에 화학적으로 결합되어 있는 열가소성 물질의 매트릭스에 분산되어 있는 탄성중합체 입자를 포함하는 공중합체인 것으로 이해될 수 있다.

이 같은 코어-쉘 공중합체는, 예를 들어 특정 탄성중합체 입자를 특정 단량체와 반응시킴으로써 생산될 수 있으며, 이때 단량체 둘 모두는 서로 반응하여 열가소성 물질을 형성할 뿐만 아니라 탄성중합체 입자와 반응하여 탄성중합체 입자에 화학적으로 결합하는 열가소성 물질의 중합체 구조를 형성한다. 이는, 열가소성 상을 형성하는 열가소성 물질이 탄성중합체 상과 상용성임을 보장한다. 이 같은 상용성은 탄성중합체 상(들) 및 열가소성 상(들)의 상 분리가 일어나지 않으면서도 용융 가공을 가능케 하는 것으로 이해될 수 있다.

본 발명에 따른 탄성중합체 입자를 이용하여 생산될 수 있는 잘 알려진 유형의 코어-쉘 공중합체는 또한 ABS 공중합체로도 지칭되는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체이다. 이 같은 ABS 공중합체는, 예를 들어 폴리부타디엔 입자가 탄성중합체 입자로서 작용하는 유화 중합 공정에 의해 생산될 수 있으며, 이때 상기 탄성중합체 입자는 단량체(스티렌 및 아크릴로니트릴을 포함함)를 포함하는 혼합물과 반응하여 ABS 공중합체를 형성할 수 있다.

이 같은 코어-쉘 공중합체의 기타 예로는 메타크릴레이트 부타디엔 스티렌 공중합체, 아크릴로니트릴 스티렌 부틸아크릴레이트 공중합체 및 스티렌 부틸아크릴레이트 공중합체를 들 수 있다.

이 같은 코어-쉘 공중합체의 재료 물성의 목적하는 균형을 구현하기 위해, 코어-쉘 공중합체의 생산 공정에서 사용되는 탄성중합체 입자가 특정 입자 크기를 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어, 탄성중합체 입자가 150 ㎚ 이상 또는 250 ㎚ 이상, 예를 들어 150 ㎚ 이상 및 1,000 ㎚ 이하 또는 250 ㎚ 이상 및 1,000 ㎚ 이하의 평균 입자 크기를 갖는 것이 특히 바람직하다. 탄성중합체 입자가 200 ㎚ 이상 및 500 ㎚ 이하 또는 250 ㎚ 이상 및 400 ㎚ 이하의 평균 입자 크기를 갖는 것이 특히 더욱 더 바람직하다. 본 발명의 문맥에서, 평균 입자 크기는 ISO 9276-2:2014에 따라 측정할 때 D₅₀ 입자 크기인 것으로 이해될 수 있다. 그러나, 예를 들어 폴리부타디엔, 폴리(스티렌-부타디엔), 폴리(아크릴로니트릴 부타디엔) 및 폴리(부틸 아크릴레이트)와 같은 탄성중합체의 생산 공정에 의해 흔히 이 같은 목적하는 평균 입자 크기보다 작은 평균 입자 크기, 예를 들어 150 ㎚ 미만 또는 심지어 100 ㎚ 미만의 평균 입자 크기를 갖는 탄성중합체 입자가 생성된다.

따라서 ABS 공중합체와 같은 코어-쉘 공중합체의 생산에 사용하기에 바람직한 평균 입자 크기를 갖는 탄성중합체 입자를 수득하기 위해, 평균 입자 크기가 증가하는 방식으로 이 같은 탄성중합체 입자의 생산 공정으로부터 수득된 탄성중합체 입자의 개질 필요성이 있다.

이 같은 탄성중합체 입자의 평균 입자 크기를 증가시키는 몇몇 방법이 알려져 있다. 예를 들어, 탄성중합체 입자에는 초기 탄성중합체 입자를 형성하기 위해 사용되었던 단량체(들)을 이용하는 추가적인 중합 단계가 적용될 수 있다. 이는 직접 성장 접근법으로 알려져 있다. 이러한 방법의 단점은 본 발명에 따른 코어-쉘 공중합체의 생산에 사용하기 위한 목적하는 평균 입자 크기를 갖는 탄성중합체 입자를 생산하는데 필요한 중합 시간이 상당히 더 길다는 것이다.

또 다른 방법은, 초기 탄성중합체 입자를 화학물질(예를 들어, 아크릴산)과 반응시켜 화학적으로 응집된 탄성중합체 입자를 생산하는 것과 같은 화학적 응집에 의한 것이다. 그러나 이러한 방법의 단점은, 코어-쉘 공중합체의 최종 물성에 영향을 미칠 수 있는 불순물이 도입된다는 것이다.

목적하는 평균 입자 크기를 갖는 탄성중합체 입자를 구현하기 위한 제3의 방법은, 입자가 융합하여 탄성중합체성 응집체 조성물을 형성하는 이 같은 특성의 압력이 초기 탄성중합체 입자에 적용되는 가압 응집에 의한 것이다. 이 같은 방법은 비교적 빠를 수 있고, 어떠한 추가적인 불순물도 탄성중합체 입자 내로 도입되지 않는다. 따라서, 이는, 특히 본 발명에 따른 코어-쉘 공중합체, 예를 들어 ABS 공중합체의 생산에 사용하기에 적합한 탄성중합체 입자를 제공할 목적으로 탄성중합체 입자의 평균 입자 크기를 증가시키기 위한 바람직한 방법이다.

그러나, 가압 응집 방법의 단점은, 이 같은 가압 응집 방법을 이용하여 수득되는 탄성중합체 응집체의 평균 입자 크기를 제어하는 것이 어렵다는 것이다. 압력, 온도, 슬러리 조성, 및 탄성중합체 응집체의 평균 입자 크기를 변경하거나 이에 영향을 미칠 수 있는, 가압 응집이 적용되는 물질 스트림 중의 고체 물질의 분획을 비롯하여 다양한 매개변수가 존재한다.

이로 인해, 탄성중합체 응집체의 평균 입자 크기를 제어하여 일정한 평균 입자 크기를 갖는 생성물을 제공할 수 있는 탄성중합체 응집체 조성물을 형성하기 위한 응집 공정을 개발할 필요가 있다.

이제, 이는 본 발명에 따라 탄성중합체 응집체 조성물을 생산하기 위한 공정에 의해 제공되며, 이때 상기 공정은,

(a) 수중에서 150 ㎚ 이하의 평균 입자 크기를 갖는 탄성중합체 입자를 포함하는 슬러리를 제공하는 단계; 및

(b) 구멍을 통해 (a)의 슬러리를 적어도 500 m/초의 유동 속도로 밀어 넣는 단계를 이러한 순서로 포함한다.

이 같은 공정에 의해 생산된 탄성중합체 응집체 조성물은 특히 바람직한 높은 평균 입자 크기를 나타낸다. 더욱이, 이 같은 조성물은 ABS 공중합체와 같은 탄성중합체 강화 열가소성 공중합체의 생산에 사용하기에 바람직한 입자 크기 분포를 나타낸다.

본 발명의 공정에 사용되는 탄성중합체 입자는, 예를 들어 폴리부타디엔 입자, 폴리(스티렌부타디엔) 입자, 폴리(아크릴로니트릴 부타디엔) 입자 또는 폴리부틸아크릴레이트 입자로부터 선택될 수 있다. 탄성중합체 입자는 바람직하게는 125 ㎚ 이하 또는 더욱 더 바람직하게는 100 ㎚ 이하의 평균 입자 크기를 가질 수 있다. 이 같은 탄성중합체 입자를 사용하면 탄성중합체 입자를 수득하기 위해 단량체의 장시간의 중합에 대한 요구가 불필요하다는 이점이 있다.

본 발명에 따른 공정에 사용되는 슬러리는, 슬러리의 총 중량에 대해 20 중량% 이상의 탄성중합체 입자, 바람직하게는 20 중량% 이상 및 70 중량% 이하, 보다 바람직하게는 30 중량% 이상 및 60 중량% 이하, 더욱 더 바람직하게는 30 중량% 이상 및 50 중량% 이하의 탄성중합체 입자를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 공정에 사용되는 슬러리는, 슬러리의 총 중량에 대해 20 중량% 이상의 탄성중합체 입자, 바람직하게는 20 중량% 이상 및 70 중량% 이하, 보다 바람직하게는 30 중량% 이상 및 60 중량% 이하, 더욱 더 바람직하게는 30 중량% 이상 및 50 중량% 이하의 탄성중합체 입자를 포함할 수 있으며, 이때 탄성중합체 입자는 예를 들어 폴리부타디엔 입자, 폴리(스티렌-부타디엔) 입자, 또는 폴리부틸아크릴레이트 입자로부터 선택될 수 있다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 공정에 사용되는 슬러리는, 슬러리의 총 중량에 대해 20 중량% 이상의 탄성중합체 입자, 바람직하게는 20 중량% 이상 및 70 중량% 이하, 보다 바람직하게는 30 중량% 이상 및 60 중량% 이하, 더욱 더 바람직하게는 30 중량% 이상 및 50 중량% 이하의 탄성중합체 입자를 포함하며, 이때 탄성중합체 입자는 폴리부타디엔 입자이다.

(a)의 슬러리는 구멍을 통해 바람직하게는 적어도 600 m/초, 보다 바람직하게는 적어도 700 m/초, 예를 들어 적어도 700 m/초 및 최대 1,000 m/초의 유동 속도로 밀려들어간다.

본 발명에 따른 탄성중합체 응집체 조성물은 탄성중합체 응집체를 포함한다. 조성물은 분산 매질(예를 들어, 물), 및 탄성중합체 응집체를 포함하는 유화액(예를 들어, 수성 유화액)의 형태인 조성물을 확보하기 위한 첨가제와 같은 부가적인 성분을 추가로 포함할 수 있다. 이 같은 수성 유화액은 또한 라텍스로도 지칭될 수 있다. 본 발명의 공정에 따라 생산되는 이 같은 라텍스는, 예를 들어 유화 중합을 통한 그라프트 공중합체와 같은 탄성중합체 강화 열가소성 공중합체의 생산과 같은 추가적인 중합 공정에서 사용될 수 있다.

본 발명에 따라 생산되는 탄성중합체 응집체 조성물에 존재할 수 있는 이 같은 첨가제는, 예를 들어 올레산, 스테아르산, 팔미트산, 탈로우(tallow), 피로인산사나트륨, 다이머산의 칼륨 염, 도데실 벤젠 설폰산의 나트륨 염 또는 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다.

탄성중합체 강화 열가소성 공중합체의 생산에서, 이 같은 탄성중합체 응집체 조성물의 도입은 흔히 중합 반응 동안에 일어난다. 이 같은 중합 반응을 통해 탄성중합체 강화 열가소성 공중합체를 생산할 수 있기 위해, 중합 반응에 도입되는 탄성중합체 응집체 조성물의 평균 입자 크기는 바람직하게는 150 ㎚ 이상 및 1,000 ㎚ 이하, 보다 바람직하게는 200 ㎚ 이상 및 500 ㎚ 이하, 더욱 더 바람직하게는 250 ㎚ 이상 및 400 ㎚ 이하이다. 이 같은 평균 입자 크기를 갖는 탄성중합체 응집체 조성물을 이용하여 생산되는 탄성중합체 강화 열가소성 공중합체는 목적하는 충격 강도와 같은 물성의 목적하는 균형을 제공할 수 있다.

본 발명에 따른 공정의 추가적인 이점은, 수득되는 탄성중합체 응집체 조성물이 작은 입자 크기를 갖는 매우 낮은 분획의 응집체를 포함하는 것이다. 특히, 하나의 이점은, 본 발명의 공정에 의해 200 ㎚ 미만의 입자 크기를 갖는 작은 분획의 탄성중합체 응집체가 생성된다는 것이다.

본 발명의 특히 유리한 실시형태에서, 탄성중합체 응집체 조성물은 탄성중합체 응집체의 총 중량에 대해 200 ㎚ 미만의 입자 크기를 갖는 탄성중합체 응집체를 30 중량% 미만으로 포함한다. 더욱 더 바람직하게는, 탄성중합체 응집체 조성물은 탄성중합체 응집체의 총 중량에 대해 200 ㎚ 미만의 입자 크기를 갖는 탄성중합체 응집체를 25 중량% 미만으로 포함한다.

200 ㎚ 미만의 입자 크기를 갖는 이 같은 작은 분획의 탄성중합체 응집체를 갖는 탄성중합체 응집체 조성물은, 이 같은 공정을 통해 생산되는 공중합체가 200 ㎚ 미만의 입자 크기를 갖는 보다 큰 분획의 탄성중합체 응집체를 갖는 탄성중합체 응집체 조성물을 이용하여 생산되는 유사한 공중합체보다 양호한 충격 강도를 나타냄에 따라, 열가소성 중합체 사슬이 응집체 상에 그라프트 중합되는 유화 중합 공정을 통해 그라프트 공중합체를 생산하기에 특히 적합하다. 또한 너무 큰 분획의 소립자는 그라프트 공중합체의 가공 안정성에 해가 될 수 있다.

이 같은 그라프트 공중합체의 생산에 탄성중합체 응집체 조성물을 사용하는 경우 조성물이 탄성중합체 응집체의 총 중량에 대해 3,000 ㎚ 초과의 입자 크기를 갖는 응집체를 0.02 중량% 미만으로 포함하는 것이 더더욱 바람직하다. 3,000 ㎚ 초과의 입자 크기를 갖는 이 같은 응집체가 0.02 중량% 초과하여 존재하면 이 같은 조성물을 이용하여 제조되는 그라프트 공중합체가 바람직한 레올로지(rheology)를 나타내지 않는다는 단점이 있다. 너무 큰 분획의 큰 입자는 탄성중합체 응집체를 이용하여 생산되는 그라프트 공중합체의 용융 유동에 해가 될 수 있다. 게다가, 너무 큰 분획의 큰 입자는 그라프트 공중합체의 불투명도(opacity)에 해가 될 수 있다.

본 발명에 따른 탄성중합체 응집체 조성물이 탄성중합체 응집체의 총 중량에 대해 3,000 ㎚ 초과의 입자 크기를 갖는 응집체를 0.02 중량% 미만으로 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 탄성중합체 응집체 조성물이 탄성중합체 응집체의 총 중량에 대해 1,000 ㎚ 초과의 입자 크기를 갖는 응집체를 10.0 중량% 이하, 더욱 더 바람직하게는 5.0 중량% 이하로 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 탄성중합체 응집체 조성물이 탄성중합체 응집체의 총 중량에 대해 1,500 ㎚ 초과의 입자 크기를 갖는 응집체를 5.0 중량% 이하, 더욱 더 바람직하게는 1.0 중량% 이하로 포함하는 것이 바람직하다

본 발명에 따른 탄성중합체 응집체 조성물이 탄성중합체 응집체의 총 중량에 대해 200 ㎚ 초과 및 1,000 ㎚ 이하의 입자 크기를 갖는 응집체를 60.0 % 이상, 더욱 더 바람직하게는 65.0 중량% 이상 또는 70.0 중량% 이상으로 포함하는 것이 특히 바람직하다. 이 같은 조성물은 목적하는 가공성 물성을 나타낼 뿐만 아니라 목적하는 재료 물성을 제공하는데 유리한 바람직하고 좁은 분자량 분포를 나타낸다.

특히 바람직한 탄성중합체는 BR로도 지칭되는 부타디엔 고무 또는 SBR로도 지칭되는 스티렌-부타디엔 고무이다. 더더욱 바람직하게는, 탄성중합체는 부타디엔 고무이다.

본 발명에 따르면, 탄성중합체 입자가 슬러리 중의 고체 성분의 총 중량에 대해 적어도 90.0 중량%를 차지하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 탄성중합체 입자는 슬러리 중의 고체 성분의 총 중량에 대해 적어도 95.0 중량%, 더욱 더 바람직하게는 적어도 98.0 중량%를 차지한다. 탄성중합체 입자가 슬러리 중의 고체 성분의 유일한 공급원을 형성하는 실시형태가 더더욱 바람직하다.

이 같은 슬러리 조성물은 특히 목적하는 높은 평균 입자 크기를 갖는 본 발명의 공정에 따른 탄성중합체성 응집체, 특히 도 3에 예시된 하기 실시예 2에서와 같은 입자 크기 분포를 갖는 본 발명의 공정에 따른 탄성중합체성 응집체의 형성을 가능케 하며, 이때 상기 탄성중합체성 응집체는 입자 크기의 증가를 고려할 때 먼저 숄더(shoulder)를 탄성중합체성 응집체의 평균 입자 크기보다 작은 입자 크기에서 갖고 최고 피크를 평균 입자 크기보다 큰 입자 크기에서 갖는다.

탄성중합체 입자를 포함하는 슬러리를 구멍을 통해 밀어 넣는 단계를 포함하는 본 발명의 단계 (b)는 밸브 조립체를 이용하여 수행될 수 있다.

본 발명의 특정 실시형태에서 사용될 수 있는 밸브 조립체의 예시적인 실시형태는 도 1에 나타나 있다 도 1은 구멍(1), 시트(2), 유동 채널(3) 및 밸브(4)를 포함하는 밸브 조립체의 단면도를 보여준다. 시트(2)는 유동 채널(3)을 형성하는 중앙 개구부를 포함한다. 공정의 특정 실시형태에서, 슬러리는 유동 채널(3)을 통해 밸브로 도입되고, 구멍(1)을 향해 유동한다. 슬러리는 특정 압력으로 도입된다. 예를 들어, 슬러리는 40 MPa 이상, 바람직하게는 50 MPa 이상의 압력으로 도입될 수 있다. 슬러리는, 예를 들어 80 MPa 이하, 바람직하게는 70 MPa 이하, 보다 바람직하게는 60 MPa 이하의 압력으로 도입될 수 있다. 예를 들어, 슬러리는 40 이상 및 80 MPa 이하, 바람직하게는 40 이상 및 70 MPa 이하, 보다 바람직하게는 40 이상 및 60 MPa 이하, 더욱 더 바람직하게는 50 이상 및 60 MPa 이하의 압력으로 도입될 수 있다.

슬러리는 수성 분산액일 수 있다. 슬러리가 구멍(1)을 통과하는 경우의 특정의 목적하는 유동 속도를 보장하기 위해, 밸브에는 특정 압력이 가해져서 구멍(1) 내의 슬러리의 특정의 목적하는 유동 속도를 구현할 수 있다.

본 발명에 따른 공정에서, 구멍을 통한 물질 유동은 함께 채널을 형성하는 편평한 제1 표면 및 편평한 제2 표면에 의해 제한될 수 있다.

시트(2)의 정면도는 도 2에 나타나 있다. 도 2는 유동 채널(3)을 형성하는 원형 구멍을 포함하는 원형 시트인 시트(2)를 보여준다. 시트가 원형 개구부를 포함하는 원형 시트인 것이 바람직하다.

본 발명의 특정 실시형태에서, 공정은 구멍(1)을 포함하는 밸브 조립체를 이용하여 수행되며, 이때 상기 밸브 조립체는 시트(2), 슬러리가 구멍(1)을 향해 특정 압력으로 유동하는 유동 채널(3), 및 슬러리의 유동 방향에 대해 반대 방향으로 압력이 가해지는 밸브(4)를 추가로 포함하며, 이때 시트(2)는 유동 채널(3)을 형성하는 중앙 개구부를 포함하고, 밸브 압력 및 슬러리의 압력은 슬러리가 구멍(1)을 통해 적어도 500 m/초, 바람직하게는 적어도 600 m/초, 보다 바람직하게는 적어도 700 m/초, 예를 들어 적어도 700 m/초 및 최대 1,000 m/초의 유동 속도로 밀려들어가도록 조정된다. 예를 들어, 슬러리는 구멍(1)을 통해 적어도 500 m/초 및 최대 1,000 m/초, 바람직하게는 적어도 500 m/초 및 최대 800 m/초의 유동 속도로 밀려들어갈 수 있다.

본 발명의 실시형태들 중 하나에서, 본 발명은 또한 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체, 메타크릴레이트 부타디엔 스티렌 공중합체, 아크릴로니트릴 스티렌 부틸아크릴레이트 공중합체 또는 스티렌 부틸아크릴레이트 공중합체의 생산에서의 탄성중합체 응집체 조성물의 용도에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 추가로 본 발명에 따른 탄성중합체 응집체 조성물을 이용하여 생산된 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체에 관한 것이다.

이제, 본 발명은 하기의 비제한적인 실시예에 의해 예시될 것이다.

유화 중합 공정에서, 수성 환경에서 자유 라디칼 중합 공정을 통해 1,3-부타디엔을 중합함으로써 폴리부타디엔 슬러리를 제조하였다. 슬러리 중의 폴리부타디엔 입자는 약 80 ㎚의 평균 입자 크기를 가졌다. 슬러리는 39.0 중량%의 폴리부타디엔 입자 및 0.7 중량%의 올레산을 포함하고 있었다.

본 발명의 공정에 따라 슬러리에는 35 ℃의 온도에서 균질화가 적용되었다. 1시간 당 2,375 리터(ℓ)의 슬러리의 유동량을 균질기에 공급하였다. 실시예 1에서, 균질화는 구멍에서 775 m/초의 속도로 실시되었다. 비교 목적으로 포함된 실시예 2에서, 균질화는 392 m/초의 속도로 실시되었다. 실시예 둘 모두에서의 압력 감소는 52 MPa이었다.

균질기 밸브는 도 1에서와 같은 밸브였다.

균질화로부터 수득된 슬러리 중의 폴리부타디엔 입자의 입자 크기 분포는 벡크만 쿨터(Beckman Coulter)의 다중 파장 레이저 회절 입자 크기 분석기 유형 LS12 320을 이용하여 측정하였다.

입자 크기의 측정 결과는 하기 표 II에 나타나 있다. 도 3에서, x축 상의 값은 입자의 크기(단위: ㎛)를 나타내고, y축 상의 값은 상응하는 입자 크기를 갖는 총 입자 부피(단위: 부피%)에 대해 입자의 부피 분획을 나타낸다.

[표 II]

표 II에 나타나 있는 바와 같은 분획은 균질화로부터 수득된 슬러리 중의 폴리부타디엔 입자의 부피 분획(단위: 부피%)를 나타낸다. 속도는 도 1의 밸브의 구멍(1) 내의 슬러리의 속도이다.

표 II에 나타나 있는 바와 같은 입자 크기 분포 데이터에 따르면 본 발명에 따른 공정에 의해 0.2 ㎛ 내지 1.0 ㎛ 범위를 갖는 입자의 더욱 좁은 입자 크기의 분획이 증가된 탄성중합체 응집체 조성물이 균질화되는 것으로 나타난다. 특히 실시예 1의 균질화된 탄성중합체 응집체 조성물은, 1.5 ㎛ 초과의 입자 크기를 갖는 입자의 분획이 작은 것으로 입증된 바와 같이, 큰 입자 크기를 갖는 입자를 훨씬 낮은 함량으로 포함하고 있었다.

도 3은 실시예 1 및 실시예 2의 균질화된 슬러리 중의 폴리부타디엔 입자의 입자 크기 분포를 나타낸다. 균질화된 탄성중합체 응집체 둘 모두는 양봉 입자 크기 분포를 나타냈다. 그러나, 실시예 1의 균질화된 탄성중합체 응집체의 입자 크기 분포는 제1 양봉 분포 양식에 상응하는 숄더를 보다 작은 입자 크기로 갖고 제2 양봉 분포 양식에 상응하는 피크를 숄더보다 큰 입자 크기로 갖는 양봉 분포를 나타냈다.

실시예 2에 있어서, 이는 반대이다. 피크는 숄더보다 작은 입자 크기로 존재한다. 이러한 사실로부터, 비교예로서 실시예 2에서 수득된 균질화된 탄성중합체 응집체는 응집체를 형성하지 못하는 보다 큰 분획의 폴리부타디엔 입자를 함유하는 것으로 결론 내릴 수 있다. 또한, 도 3에서 2 ㎛를 초과하는 입자의 존재로 인해 증명된 바와 같이, 실시예 2에는 보다 큰 입자 크기를 갖는 보다 큰 분획의 응집체가 존재한다.

Claims

탄성중합체 응집체 조성물을 생산하기 위한 공정으로서, 상기 공정은,
(a) 수중에서 150 ㎚ 이하의 평균 입자 크기를 갖는 탄성중합체 입자를 포함하는 슬러리를 제공하는 단계; 및
(b) 구멍을 통해 상기 (a)의 슬러리를 적어도 500 m/초의 유동 속도로 밀어 넣는 단계를 이러한 순서로 포함하는, 탄성중합체 응집체 조성물을 생산하기 위한 공정.
제1항에 있어서,
상기 구멍을 통한 물질의 유동은 함께 채널을 형성하는 편평한 제1 표면 및 편평한 제2 표면에 의해 제한되는 공정.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 슬러리는 40 MPa 이상 및 60 MPa의 압력으로 도입되는 공정.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 슬러리는 상기 슬러리의 총 중량에 대해 20.0 중량% 이상의 탄성중합체 입자를 포함하는 공정.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 탄성중합체 입자는 폴리부타디엔 입자, 폴리(스티렌-부타디엔) 입자, 폴리(아크릴로니트릴 부타디엔) 입자 또는 폴리부틸아크릴레이트 입자로부터 선택되는 공정.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공정은 구멍(1)을 포함하는 밸브 조립체를 이용하여 수행되며, 이때 상기 밸브 조립체는 시트(2), 상기 슬러리가 상기 구멍(1)을 향해 특정 압력으로 유동하는 유동 채널(3), 및 상기 슬러리의 유동 방향에 대해 반대 방향으로 압력이 가해지는 밸브(4)를 추가로 포함하며, 이때 상기 시트(2)는 상기 유동 채널(3)을 형성하는 중앙 개구부를 포함하고, 상기 밸브 압력 및 상기 슬러리의 압력은 상기 슬러리가 구멍(1)을 통해 적어도 500 m/초의 유동 속도로 밀려들어가도록 조정되는 공정.
제6항에 있어서,
상기 시트는 원형 개구부를 포함하는 원형 시트인 것인 공정.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 슬러리는 상기 구멍을 통해 적어도 700 m/초 및 최대 1,000 m/초의 유동 속도로 밀려들어가는 공정.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 탄성중합체 입자는 상기 슬러리 중의 고체 성분의 총 중량에 대해 적어도 98.0 중량%를 차지하는 공정.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 공정에 따라 생산된 탄성중합체 응집체 조성물로서,
상기 탄성중합체 응집체 조성물은 3,000 ㎚ 초과의 입자 크기를 갖는 응집체를 상기 탄성중합체 조성물 중의 탄성중합체 응집체의 총 중량에 대해 0.02 중량% 미만으로 포함하는, 탄성중합체 응집체 조성물.
제10항에 있어서,
상기 탄성중합체 응집체 조성물은 200 ㎚ 미만의 입자 크기를 갖는 탄성중합체 응집체를 상기 탄성중합체 응집체의 총 중량에 대해 30 중량% 미만으로 포함하는 탄성중합체 응집체 조성물.
제10항 또는 제11항에 있어서,
상기 탄성중합체 응집체 조성물은 200 ㎚ 초과 및 1,000 ㎚ 이하의 입자 크기를 갖는 응집체를 상기 탄성중합체 응집체의 총 중량에 대해 60 중량% 이상으로 포함하는 탄성중합체 응집체 조성물.
제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 탄성중합체 응집체 조성물은 1,000 ㎚ 초과의 입자 크기를 갖는 탄성중합체 응집체를 상기 탄성중합체 응집체의 총 중량에 대해 10.0 중량% 이하로 포함하는 탄성중합체 응집체 조성물.
제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 탄성중합체 응집체 조성물은 1,500 ㎚ 초과의 입자 크기를 갖는 탄성중합체 응집체를 상기 탄성중합체 응집체의 총 중량에 대해 1.0 중량% 이하로 포함하는 탄성중합체 응집체 조성물.
제10항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 탄성중합체 응집체 조성물을 이용하여 생산되는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체.