KR20210016340A - 팽창된 미세구를 제조하기 위한 장치 - Google Patents

팽창된 미세구를 제조하기 위한 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20210016340A
KR20210016340A KR1020207031987A KR20207031987A KR20210016340A KR 20210016340 A KR20210016340 A KR 20210016340A KR 1020207031987 A KR1020207031987 A KR 1020207031987A KR 20207031987 A KR20207031987 A KR 20207031987A KR 20210016340 A KR20210016340 A KR 20210016340A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
microspheres
zone
pressure
heating
heating zone
Prior art date
Application number
KR1020207031987A
Other languages
English (en)
Inventor
얀 노르딘
퍼 아즈덴
Original Assignee
누리온 케미칼즈 인터내셔널 비.브이.
컨스트럭션 리서치 앤 테크놀로지 게엠베하
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 누리온 케미칼즈 인터내셔널 비.브이., 컨스트럭션 리서치 앤 테크놀로지 게엠베하 filed Critical 누리온 케미칼즈 인터내셔널 비.브이.
Publication of KR20210016340A publication Critical patent/KR20210016340A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C44/00—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
    • B29C44/34—Auxiliary operations
    • B29C44/3461—Making or treating expandable particles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J13/00—Colloid chemistry, e.g. the production of colloidal materials or their solutions, not otherwise provided for; Making microcapsules or microballoons
    • B01J13/02—Making microcapsules or microballoons
    • B01J13/20—After-treatment of capsule walls, e.g. hardening
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/16—Making expandable particles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/22—After-treatment of expandable particles; Forming foamed products
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2101/00—Use of unspecified macromolecular compounds as moulding material
    • B29K2101/12—Thermoplastic materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/0076—Microcapsules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2995/00—Properties of moulding materials, reinforcements, fillers, preformed parts or moulds
    • B29K2995/0037—Other properties
    • B29K2995/0063—Density

Abstract

본 발명은 미팽창된 열팽창가능한 열가소성 미세구를 팽창시키기 위한 장치에 관한 것으로, 이 장치는 입구 및 출구를 갖는 가열 구역; 상기 가열 구역의 상류에 있고, 상기 가열 구역과 유체 연통하고, 상기 가열 구역 내에 대기압을 초과하는 압력을 생성할 수 있는 펌프; 상기 가열 구역을 가열하기 위한 수단; 입구 및 출구를 갖는 팽창 구역 - 상기 팽창 구역의 입구는 압력 강하가 생성되도록 상기 가열 구역의 출구에 접속되므로 상기 팽창 구역은 상기 가열 구역보다 낮은 압력에 있음 -; 및 상기 팽창 구역 내에 가변 역압을 생성하도록 구성된 팽창 구역의 하류의 배압 발생기를 포함한다.
본 발명은 또한 열가소성 폴리머 셸의 연화 온도보다 높지 않은 끓는 온도를 갖는 액체인 발포제를 봉입하는 열가소성 폴리머를 포함하는 미팽창된 열팽창가능한 열가소성 미세구를 팽창시키는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은: 가열 구역 내에 대기압보다 높은 압력을 생성할 수 있는 펌프를 사용하여 상기 가열 구역 내에 미팽창된 열팽창가능한 열가소성 미세구의 슬러리를 공급하는 것; 상기 미세구가 완전히 팽창하지 않도록 충분히 높은 압력 하에서 상기 미세구를 그 연화 온도를 초과하는 온도까지 가열하는 것; 이와 같이 가열된 미세구를 상기 가열 구역으로부터 팽창 구역으로 진행시켜 압력 강하가 생성되게 하고, 그 결과 상기 팽창 구역 내의 압력이 미세구의 팽창을 위해 충분히 낮아지게 하는 것; 및 상기 팽창 구역으로부터 팽창된 미세구를 취출하는 것을 포함하고, 상기 팽창 구역은 상기 팽창 구역의 하류의 배압 발생기를 사용하여 가변 역압을 생성하도록 구성된다.

Description

팽창된 미세구를 제조하기 위한 장치
본 발명은 팽창된 열가소성 미세구(microsphere)를 제조하는 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.
열팽창가능한 미세구는 당업계에 공지되어 있으며, 예를 들면, 미국 특허 제 3615972 호에 상세히 설명되어 있다. 팽창 온도가 다른 다양한 등급의 팽창가능한 미세구가 건조 자유 유동 미세구로서 그리고 미세구의 수성 슬러리로서 상표 Expancel™으로 AkzoNobel에서 시판되고 있다.
이러한 팽창가능한 미세구는 열가소성 셸 내에 봉입된 발포제를 포함한다. 가열하면, 발포제는 증발하여 내부 압력을 상승시키고, 이와 동시에 셸이 연화됨에 따라 미세구가 통상적으로 그 직경의 2 내지 5 배로 크게 팽창한다.
열가소성 미세구는 미팽창 상태나 사전 팽창 상태로 다양한 용도에서 사용될 수 있다. 건조(본질적으로 물을 포함하지 않음) 사전 팽창 미세구가 사용되는 제품의 예는 에멀젼 폭약의 증감제(sensitizer)로서 그리고 용제 기반의 페인트 및 다양한 열경화성 재료(예를 들면, 배양 대리석, 폴리에스터 퍼티(putty) 및 인조 목재) 내의 경량의 충전재로서 사용되는 것이다. 수성 페인트 및 코팅, 감열 인쇄 용지, 다공질 세라믹 및 에멀젼 폭약과 같은 많은 제품에서 습식 사전 팽창 미세구가 사용된다.
사전 팽창 미세구의 수송에는 상당한 공간이 필요하고, 이 때문에 팽창된 미세구의 최종 사용자에게는 종종 미팽창된 미세구가 수송되고 현장에서 팽창된다. 다음에 미세구는 최종 제품, 예를 들면, 위에서 언급한 것들 중 임의의 것을 제조하기 위한 프로세스에 근접하여 팽창되거나 직접적으로 팽창될 수 있다.
열가소성 미세구를 팽창시키기 위한 다양한 방법 및 장치가 개발되어 왔다.
US 5484815 및 US 7192989는 건조 미세구를 팽창시키기에 적합한 방법 및 장치를 개시하고 있다.
US 4513106은 미세구를 가열하기에 충분한 양으로 그리고 적어도 부분적으로 미세구를 팽창시키기에 충분한 양으로 압력 구역에서 슬러리에 수증기를 도입하고, 이어서 부분적으로 팽창된 미세구가 압력 강하 하에서 압력 구역을 벗어날 수 있게 하여 미세구를 더욱 팽창시켜 1 m/s 이상의 속도를 갖는 스트림으로 가속될 수 있게 함으로써 수성 슬러리 내의 미세구를 팽창시키기 위한 적합한 방법 및 장치를 개시하고 있다.
WO2014198532에는 비팽창된 열팽창가능한 미세구를 위한 팽창기가 설명되어 있으며, 여기서 적절한 담체 중의 미세구의 슬러리가 압력 구역 내로 운반되고, 슬러리를 가열 매체와 직접적으로 접촉시키지 않으면서 가열시킨다. 가열 구역은, 예를 들면, 열교환기일 수 있다. 수증기 팽창에 비해 간접 가열의 장점은 (여분의) 물을 슬러리 내에 도입할 필요가 없는 것이다. 간접 가열은 수증기 및 물 이외의 다른 가열 매체 및 슬러리 매체도 가능하게 하므로 온도 범위의 유연성을 더 넓게 한다.
WO2014198532에 개시된 장치는 4 bar 이상의 압력에 견딜 수 있는 가열 구역을 포함한다. 이 장치는 가열 구역 내로 열팽창가능한 열가소성 미세구의 슬러리를 공급하기 위한 펌프를 포함한다. 이 펌프는 가열 구역 내에서 4 bar 이상의 압력을 생성할 수 있다. 가열 구역 내의 압력은 열팽창가능한 열가소성 미세구가 완전히 팽창되지 않는 정도로 유지된다. 이 장치는 가열 구역 내에서 열팽창가능한 열가소성 미세구의 슬러리를 임의의 유체 열전달 매체에 슬러리를 직접 접촉시키지 않고 60 ℃ 이상의 온도로 가열하기 위한 수단을 포함한다. 미세구가 가열 구역에서 가열된 후, 슬러리는 가열 구역으로부터 인출되고, 압력 강하를 경험하여 미세구가 팽창하기 시작하기에 충분히 낮은 압력의 구역이 된다.
팽창 장치의 추가의 개선은 WO2016091847에 기재되어 있다. 팽창된 입자의 잠재적인 응집을 줄이기 위해, 슬러리는 가열 구역으로부터 출구 파이프를 통해 인출되고, 미립자는 압력 하에서 가열된 가열 구역을 나간 후에 출구 파이프 내에서 팽창을 시작한다. WO2016091847에는 출구 파이프(이곳에서 미립자가 팽창하기 시작함)가 하류의 분배 파이프("혼합 구역"이라고도 함)에 부착될 수 있다고 기술되어 있다. 분배 파이프에는 냉매용 입구가 있고, 이 입구의 하류에서 분배 파이프의 입구와 출구 사이의 분배 파이프(또는 "혼합 구역")에 출구 파이프가 부착되어 있다.
추가의 수단으로서, 가열 구역 내의 압력을 충분히 높게 유지하기 위해, WO2016091739에서는 배압 발생기를 가열 구역과 유체 연통하도록 배치하는 것이 고려되며, 상기 배압 발생기는 가열 구역 내의 압력을 상승시킬 수 있고, 그 후에 입자는 압력 강하를 경험하고, (예를 들면, WO2016091847에서 설명된 바와 같은 출구 파이프 형상을 취하는 "팽창 구역"에서) 팽창하기 시작한다. 배압 발생기는 가열 구역(WO2016091739에서 "처리 구역"이라고 함)을 통한 유체 재료의 흐름을 제한 및/또는 제어하여 가열 구역 내의 온도를 팽창가능한 폴리머 미세구가 원하는 정도로 팽창될 수 있는 충분한 온도로 되게 할 수 있다. 배압 발생기는 가열 구역 내의 압력을 증가시킬 수 있고, 예를 들면, 흐름 제어 밸브 또는 흐름 제한 장치(예를 들면, 오리피스 노즐)를 포함할 수 있다.
본 발명은 미팽창된 열팽창가능한 열가소성 미세구를 팽창시키기 위한 장치에 관한 것으로서,
- 입구 및 출구를 갖는 가열 구역;
- 상기 가열 구역의 상류에 있고, 상기 가열 구역과 유체 연통하고, 상기 가열 구역 내에 대기압을 초과하는 압력을 생성할 수 있는 펌프;
- 상기 가열 구역을 가열하기 위한 수단;
- 입구 및 출구를 갖는 팽창 구역 - 상기 팽창 구역의 입구는 압력 강하가 생성되도록 상기 가열 구역의 출구에 접속되므로 상기 팽창 구역은 상기 가열 구역보다 낮은 압력에 있음 -; 및
- 상기 팽창 구역 내에 가변 역압을 생성하도록 구성된 팽창 구역의 하류의 배압 발생기를 포함한다.
미팽창된 열팽창가능한 열가소성 미세구는 전형적으로 발포제를 봉입한 열가소성 폴리머를 포함하며, 상기 발포제는 열가소성 폴리머 셸의 연화 온도보다 높지 않은 끓는 온도를 갖는 액체이다.
이 프로세스는:
- 가열 구역 내에 대기압보다 높은 압력을 생성할 수 있는 펌프를 사용하여 상기 가열 구역 내에 이러한 미팽창된 열팽창가능한 열가소성 미세구의 슬러리를 공급하는 것;
- 상기 미세구가 완전히 팽창하지 않도록 충분히 높은 압력 하에서 상기 미세구를 그 연화 온도를 초과하는 온도까지 가열하는 것;
- 이와 같이 가열된 미세구를 상기 가열 구역으로부터 팽창 구역으로 진행시켜 압력 강하가 생성되게 하고, 그 결과 상기 팽창 구역 내의 압력이 상기 미세구의 팽창을 위해 충분히 낮아지게 하는 것; 및
- 상기 팽창 구역으로부터 팽창된 미세구를 취출하는 것을 포함하고,
- 팽창 구역 내의 압력은, 예를 들면, 팽창 구역의 하류의 배압 발생기를 사용하여 변화될 수 있다.
이 방법은 전술한 장치를 사용할 수 있다.
실시형태에서, 본 장치는:
- 입구 및 출구를 갖는 가열 구역 - 상기 가열 구역의 입구에는 액체 매체 중의 미팽창된 열팽창가능한 열가소성 미세구의 슬러리가 공급되고, 상기 가열 구역의 출구로부터는 슬러리가 인출됨 -;
- 상기 가열 구역의 입구 내에 미팽창된 팽창가능한 열가소성 미세구의 슬러리를 공급하기 위해 가열 구역의 상류에 있고, 슬러리 내의 미세구가 완전히 팽창하지 않도록 충분히 높은 압력을 가열 구역 내에 발생시킬 수 있는 펌프;
- 미팽창된 팽창가능한 미세구의 슬러리를 담체 액체로서 사용되는 특정 매체 내의 열가소성 폴리머의 연화 온도를 초과하는 온도까지 가열하기 위한 수단; 및
- 입구 및 출구를 갖는 팽창 구역 - 상기 팽창 구역의 입구는 압력 강하가 생성되도록 상기 가열 구역의 출구에 접속되므로 상기 팽창 구역은 상기 가열 구역보다 낮은 압력에 있음 -; 및 상기 팽창 구역 내에 가변 역압을 생성하도록 구성된 팽창 구역의 하류의 배압 발생기를 포함한다.
팽창 구역의 하류의 배압 발생기는 조정가능하며, 가변 역압을 생성하도록 구성되어 입자가 팽창하기 시작하는 팽창 구역 내의 압력에 영향을 준다.
배압 발생기에 의해 팽창 구역에서 생성되는 역압은 가열 구역 내의 압력에도 크게 영향을 미치지 않도록 충분히 낮은 것이 바람직하다. 배압은 원하는 효과를 달성할 수 있는 방식으로 조작될 수 있다. 효과는 상황에 의해 결정되고, 배압 발생기에 의해 장치의 조작자는, 예를 들면, 배치간 변동(batch to batch variation)을 조정하기 위해, 케이스별(배치별)로 설정을 변경할 수 있다. 특정의 설정(예를 들면, 팽창된 입자의 밀도(의 변동))에서 최초에 달성되는 결과에 따라, 원하는 팽창(밀도 및/또는 균일성)이 얻어질 때까지 배압을 약간 증가시키거나 감소시키도록 배압 발생기의 설정을 조정할 수 있다.
조정가능한 배압 발생기를 사용하여 팽창 구역 내의 압력을 조정하는 가능성을 도입함으로써 팽창된 입자의 밀도(팽창의 정도)에 영향을 미칠 수 있다는 것이 밝혀졌다. 이러한 방식으로, 배치간 변동을 조정할 수 있다.
종래 기술에 개시된 것과 같은 장치(팽창기)는 통상적으로 팽창기를 통해 팽창가능한 미세구의 슬러리의 미리 설정된 일정한 유량으로 작동한다. 팽창기 내의 온도는 통상적으로 (일정하게) 설정되고, 팽창기 내의 가열 구역과 팽창 구역의 치수도 (일정하게) 설정된다. 따라서 팽창된 미세구의 최종 밀도를 변경하거나 그것에 영향을 미치는 실제적인 방법이 없었다. 생성된 재료의 밀도는 생성 시간에 걸쳐 통상적으로 매우 안정적이지만 생성물 배치 변동(product batch variation)으로 인해 배치간 밀도 변동이 유발될 수 있다.
팽창 구역 내의 배압(역압)을 변경함으로써 입자의 최종 밀도에 영향을 미칠 수 있고, 입자가 매우 낮은 밀도(>40 g/L)까지 일관되게 팽창할 수 있다는 것이 밝혀졌다.
본 발명에 따른 장치는 모든 종류의 열팽창가능한 열가소성 미세구에 대해 사용될 수 있다. 본 명세서에서 사용될 때, 열팽창가능한 열가소성 미세구는 발포제를 봉입한 열가소성 폴리머 셸을 지칭한다. 열에 의해 팽창되었을 때, 열팽창가능한 열가소성 미세구는 팽창된 열가소성 미세구로 지칭된다.
열팽창가능한 열가소성 미세구는 Expancel™의 상표명으로 AkzoNobel에 의해 시판되는 것일 수 있다. 열팽창가능한 열가소성 미세구 및 그 제조는, 예를 들면, US 3,615,972, US 3,945,956, US 4,287,308, US 5,536,756, US 6,235,800, US 6,235,394, US 6,509,384, US 6,617,363, US 6,984,347, US 2004/0176486, EP 486080, EP 566367, EP 1067151, EP 1230975, EP 1288272, EP 1598405, EP 1811007, EP 1964903, WO 2002/096635, WO 2004/072160, WO 2007/091960, WO 2007/091961, WO 2007/142593, JP 1987-286534 및 JP 2005-272633에 개시되어 있고, 이들은 원용에 의해 본 명세서에 포함된다.
열가소성 폴리머 셸은 다양한 에틸렌성 불포화 모노머를 중합시킴으로써 폴리머 또는 코폴리머로 제조될 수 있다. 에틸렌성 불포화 모노머는 모노머를 함유한 니트릴(예를 들면, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 알파-클로로아크릴로니트릴, 알파-에톡시아크릴로니트릴, 푸마로니트릴 및 크로토니트릴), 아크릴 에스테르(예를 들면, 메틸아크릴레이트 또는 에틸 아크릴레이트), 메타크릴 에스테르(예를 들면, 메틸 메타크릴레이트, 이소보르닐 메타크릴레이트 및 에틸 메타크릴레이트), 비닐 할라이드(예를 들면, 비닐 클로라이드), 비닐리덴 할라이드(예를 들면, 비닐리덴 클로라이드), 비닐 피리딘, 비닐 에스테르(예를 들면, 비닐 아세테이트), 스티렌, 선택적으로는 치환된 스티렌(예를 들면, 할로겐화 스티렌 및 알파-메틸 스티렌), 디엔(예를 들면, 부타디엔), 이소프렌 및 클로로프렌, 및 이들의 임의의 혼합물일 수 있다.
에틸렌성 불포화 모노머는 또한 가교결합성 다기능 모노머를 포함할 수 있다. 가교결합성 다기능 모노머는 디비닐 벤젠, 에틸렌 글리콜 디(메트)아크릴레이트, 디에틸렌 글리콜 디(메트)아크릴레이트, 트리에틸렌 글리콜 디(메트)아크릴레이트, 프로필렌 글리콜 디(메트)아크릴레이트, 1,4-부탄디올 디(메트)아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디(메트)아크릴레이트, 글리세롤 디(메트)아크릴레이트, 1,3-부탄디올 디(메트)아크릴레이트, 네오펜틸 글리콜 디(메트)아크릴레이트, 1,10-데칸디올 디(메트)아크릴레이트, 펜타에리스리톨 트리(메트)아크릴레이트, 펜타에리스리톨 테트라(메트)아크릴레이트, 펜타에리스리톨 헥사(메트)아크릴레이트, 디메틸올 트리시클로데칸 디(메트)아크릴레이트, 트리알릴포르말 트리(메트)아크릴레이트, 알릴 메타크릴레이트, 트리메틸올 프로판 트리(메트)아크릴레이트, 트리메틸올 프로판 트리아크릴레이트, 트리부탄디올 디(메트)아크릴레이트, PEG #200 디(메트)아크릴레이트, PEG #400 디(메트)아크릴레이트, PEG #600 디(메트)아크릴레이트, 3-아크릴로일옥시글리콜 모노아크릴레이트, 트리아크릴 포르말 또는 트리알릴 이소시아네이트, 트리알릴 이소시아누레이트 또는 이들의 임의의 혼합물 중 임의의 하나를 포함한다. 가교결합성 다기능 모노머는 열가소성 폴리머 셸의 에틸렌성 불포화 모노머의 총량의 0.1 내지 1 중량%, 가장 바람직하게는 0.2 내지 0.5 중량%를 구성한다.
열가소성 폴리머 셸은 열팽창가능한 열가소성 미세구의 60 내지 95 중량%, 더 바람직하게는 75 내지 85 중량%를 구성하는 것이 바람직하다.
열가소성 폴리머 셸의 연화 온도는 이것의 유리 전이 온도(Tg)에 해당한다. Tg는 50 내지 250 ℃ 범위 내, 더 바람직하게는 60 내지 200 ℃ 범위 내에 있다.
열팽창가능한 열가소성 미세구 내의 발포제는 (실온 및 실압에서) Tg 이하의 끓는 온도를 갖는 액체일 수 있다. 발포제는 하나 이상의 탄화수소 또는 이들의 임의의 혼합물일 수 있다. 탄화수소는 n-펜탄, 이소펜탄, 네오펜탄, 부탄, 이소부탄, 헥산, 이소헥산, 네오헥산, 헵탄, 이소헵탄, 옥탄 및 이소옥탄으로부터 선택될 수 있다. 탄화수소는 또한 석유 에테르, 염소화 또는 불소화 탄화수소(예를 들면, 메틸 클로라이드, 메틸렌 클로라이드, 디클로로 에탄, 디클로로 에틸렌, 트리클로로 에탄, 트리클로로 에틸렌 및 트리클로로플루오로 메탄)일 수 있다. 발포제는 바람직하게는 이소부탄, 이소펜탄, 이소헥산, 시클로헥산, 이소옥탄, 이소도데칸, 및 이들의 임의의 혼합물 중 하나 이상이다. 발포제는 더 바람직하게는 이소부탄 및 이소펜탄이다.
발포제는 열팽창가능한 열가소성 미세구의 5 내지 40 중량%의 양으로 존재한다.
발포제의 끓는 온도(실온 및 실압에서)는 바람직하게는 -20 내지 200 ℃, 더 바람직하게는 -20 내지 150 ℃, 더 바람직하게는 -20 내지 100 ℃이다.
대기압에서 열팽창가능한 열가소성 미세구가 팽창을 개시하는 온도는 Tstart로 지칭된다. Tstart는 열가소성 폴리머 셸 및 발포제의 유형 및 조합에 의존한다. 본 발명에서 사용되는 열팽창가능한 열가소성 미세구는 바람직하게는 40 내지 230 ℃, 더 바람직하게는 60 내지 180 ℃의 Tstart를 갖는다.
미팽창된 열팽창가능한 열가소성 미세구는 이하에서 팽창가능한 미세구로 지칭될 수 있다. 팽창가능한 미세구의 입자 크기는 넓은 범위 내에서 변화될 수 있고, 사용되는 생성물의 원하는 특성과 관련하여 선택될 수 있다. 대부분의 경우, 습식 샘플에 대해 Malvern Mastersizer Hydro 2000 SM 장치에서 레이저광 산란에 의해 결정되는 바람직한 체적 중앙 직경은 1 μm 내지 1 mm, 바람직하게는 2 μm 내지 0.5 mm, 특히 3 μm 내지 100 μm이다. 미세구의 직경은 팽창 시에, 예를 들면, 2 내지 5 배 증가한다.
팽창가능한 미세구의 슬러리의 액체 매체(담체 액체)는 미세구에 대해 불활성인, 그리고 슬러리가 가열되는 온도에 견딜 수 있는 임의의 액체일 수 있다. 많은 경우, 물 또는 물 기반의 액체가 선호되므로 수성 슬러리를 형성하지만, 팽창된 미세구의 의도된 용도에 따라 식물성 기름, 미네랄 오일 및 글리세롤 중 적어도 하나와 같은 슬러리용 비수성 액체가 바람직할 수도 있으며, 이들 액체는 물이 없을 수 있다. 본 발명의 방법에서는 임의의 다른 형태의 수증기 또는 물을 슬러리에 첨가할 필요가 없으므로, 물을 필요로 하지 않는 용도에 직접 사용될 수 있는 물이 없는 팽창된 미세구를 제조할 수 있다. 또한, 다른 유체 매체를 슬러리에 첨가할 필요가 없으므로 고형물의 함량이 높고 이 함량을 제어한 팽창된 미세구를 제조하는 것이 가능하다.
팽창가능한 미세구를 제조하는 대부분의 상업적 방법에서 이것은 통상적으로 최초에 수성 슬러리로 얻어지고, 이러한 슬러리는 임의선택적으로 미세구의 원하는 함량으로 희석 또는 탈수한 후에 본 발명의 방법에서 직접 사용될 수 있다. 다른 한편, 이러한 수성 슬러리를 건조시켜 비수성 액체 중의 슬러리를 제조하기 위해 사용될 수 있는 본질적으로 물을 포함하지 않는 미세구를 얻을 수 있다.
슬러리 중의 팽창가능한 미세구의 함량은 팽창 후의 얻어진 생성물에 대해 무엇을 바라는 지에 따라 달라진다. 상한은 슬러리의 펌프능력 및 가열 구역을 통한 슬러리의 수성성에 의해 제한된다. 대부분의 경우, 팽창가능한 미세구의 함량은 적절하게는 5 내지 50 wt%, 바람직하게는 10 내지 40 wt%, 가장 바람직하게는 15 내지 30 wt%이다.
팽창가능한 미세구의 슬러리는 입구와 출구를 구비하는 그리고 내부의 압력에 견디는 임의의 용기, 파이프 또는 튜브로 구성될 수 있는 가열 구역을 통해 흐른다.
이 장치의 가열 구역은 팽창가능한 미세구의 슬러리를 담체(담체 액체)로서 사용되는 특정 매체 중의 열가소성 폴리머의 연화 온도를 초과하는 온도까지 가열하기 위한 수단을 포함한다. 가열 구역 내에서 슬러리를 가열하기 위한 수단은, 예를 들면, 슬러리, 전기 가열 요소 또는 마이크로파와 직접 접촉하지 않는 유체 열전달 매체일 수 있다. 예를 들면, 가열 구역은 팽창가능한 미세구의 슬러리와 직접 접촉되지 않는 열전달 매체에 의해 둘러싸여 있는 적어도 하나의 파이프 또는 튜브를 포함하는 열교환기를 포함할 수 있다. 열전달 매체는 뜨거운 물, 수증기 또는 기름과 같은 임의의 적절한 유체 매체일 수 있다. 대안으로서, 열은 가열 구역의 내부 또는 외부 또는 그 벽의 내부 또는 이들의 조합의 전기 가열 요소에 의해 제공될 수 있다. 추가의 대안으로서, 가열은 마이크로파와 같은 전자기 방사선에 의해 제공될 수 있다.
팽창가능한 미세구의 슬러리를 가열 구역을 통해 흐르게 하는 용기 또는 적어도 하나의 파이프 또는 튜브는, 특히 슬러리의 가열이 유체 열전달 매체 또는 전기 가열 요소에 의해 제공되는 경우에, 강 또는 구리와 같은 열전도성 재료인 것이 바람직하다. 가열이 전자기 방사선에 의해 제공되는 경우, 이 용기 또는 적어도 하나의 파이프 또는 튜브는 다양한 폴리머 재료와 같은 이러한 방사선에 대해 투과성인 재료인 것이 바람직하다.
적어도 하나의 파이프 또는 튜브를 포함하는 열교환기에서, 이러한 적어도 하나의 파이프 또는 튜브에서, 각각은, 예를 들면, 5 내지 20 mm, 바람직하게는 7 내지 15 mm, 가장 바람직하게는 9 내지 12 mm의 내경을 가질 수 있다. 적어도 하나의 파이프 또는 튜브의 벽 두께는 0.5 내지 3 mm, 바람직하게는 0.7 내지 1.5 mm인 것이 적절하다.
가열이 전기 가열 요소에 의해 이루어지는 경우, 이러한 요소는, 예를 들면, 적어도 하나의 파이프 또는 튜브, 예를 들면, 단일의 파이프 또는 튜브의 외부 및/또는 내부에 제공될 수 있다. 이러한 파이프 또는 튜브는, 예를 들면, 20 내지 80 mm 또는 35 내지 65 mm의 내경을 가질 수 있다. 예를 들면, 전기 가열 요소가 파이프 또는 튜브 내부의 중심에 제공될 수 있고, 따라서 팽창가능한 미세구의 슬러리는 그 가열 요소 주위의 틈새로 흐를 수 있다. 이러한 전기 가열 요소는 그 자체가 1차 전기 가열원을 내장한 파이프 또는 튜브일 수 있으므로 열은 그 벽을 통해 틈새에서 흐르고 있는 슬러리에 전달된다. 바람직하게는, 전기 가열 요소는 적어도 하나의 파이프 또는 튜브의 내부 및 외부의 둘 모두에 제공된다.
슬러리를 가열하기 위한 수단의 최적의 치수 및 능력은 슬러리의 유량, 슬러리의 농도 및 유입되는 슬러리의 온도에 의해 결정되며, 이것은 슬러리가 가열 구역의 출구를 통과한 후에 압력 강하 시에 미세구가 팽창하기에 충분한 높은 온도에 도달하도록 충분해야 한다. 이 온도는 특정 미세구의 발포제의 휘발 온도보다 항상 더 높다.
이 장치에는 가열 구역의 상류에 액체 매체(담체 액체) 중의 미팽창된 팽창가능한 열가소성 미세구의 슬러리를 가열 구역의 입구에 공급하기 위한 펌프가 장착되어 있다. 이 펌프는 가열 구역 내에 충분히 높은 압력을 생성할 수 있으므로 슬러리 중의 미세구는 완전히 팽창하지 않는다. 적합한 펌프의 예로는 유압 다이어프램 펌프, 피스톤 펌프, 스크류 펌프(예를 들면, 편심 스크류 펌프), 기어 펌프, 로터리 로브 펌프, 원심 펌프 등이 있다. 유압 다이어프램 펌프가 특히 바람직하다. 펌프 또한 바람직하게는 슬러리를 가열 구역을 통해 그 출구까지 수송하기 위한 힘을 생성한다. 이 장치는, 예를 들면, 슬러리를 수용하는 탱크로부터 펌프로 팽창가능한 미세구의 슬러리를 수송하기 위한 도관을 더 구비할 수 있다.
가열 구역에서 필요로 하는 정확한 압력은 온도 및 미세구의 유형에 따라 다르며, 전형적으로 이것은 팽창가능한 미세구의 발포제의 증기압과 실질적으로 일치한다. 바람직하게는, 가열 구역 내에 유지되는 압력은 10 bar 이상, 가장 바람직하게는 20 bar 이상 또는 30 bar 이상이다. 상한은 실용적인 고려사항에 의해 결정되며, 예를 들면, 최대 40 bar 또는 최대 50 bar일 수 있다. 따라서 가열 구역은 이러한 압력에 견딜 수 있어야 한다.
가열 구역에서 팽창가능한 미세구의 온도는 통상적으로 가열 구역 내의 슬러리의 온도와 본질적으로 동일하다. 슬러리가 가열되는 정확한 온도는 미세구의 등급에 따라 다르다. 미세구의 대부분의 등급의 경우, 이 온도는 바람직하게는 60 내지 160℃ 또는 70 내지 150℃ 범위이지만, 일부 등급의 미세구에 대해서는 200℃ 또는 심지어 250℃와 같은 더 높은 온도가 필요할 수 있다. 따라서 슬러리를 가열하기 위한 수단은 바람직하게는 이러한 온도까지 슬러리를 가열할 수 있어야 한다.
가열 구역에서 팽창가능한 미세구의 슬러리의 흐름은 입구로부터 출구까지 이송되고, 가열 구역의 출구에서의 압력 강하 시에 미세구가 팽창하기에 충분히 높은 온도까지 압력 하에서 가열되고, 충분히 낮은 압력을 갖는 구역으로 진입한다. 가열 구역에서 미세구의 평균 체류 시간은 충분히 높은 슬러리의 온도에 도달하는 것을 보장하도록 그리고 이 온도가 후속 팽창을 위해 유지되는 것을 보장하도록 충분히 긴 것이 바람직하다. 고품질 및 균일 품질의 생산을 보장하기 위해, 이 장치에는 슬러리의 흐름을 안정화시키는 맥동 댐퍼(맥동 댐퍼)가 더 구비될 수 있다.
열팽창가능한 열가소성 미세구는 가열 구역 내의 고압으로 인해 가열 구역에서의 가열 시에 완전히 팽창되지 않는다. 가열 구역을 벗어나면 미립자는 팽창 구역으로 들어간다. 팽창 구역의 입구는 가열 구역의 출구에 접속되어 있다. 가열 구역 내에 충분히 높은 압력을 유지하기 위해, 팽창가능한 미세구의 슬러리는 가열 구역의 내부와 팽창 구역 사이의 압력차에 대응하는 압력 강하를 생성하기 위한 임의의 적절한 수단, 바람직하게는 밸브, 노즐 또는 임의의 다른 종류의 좁은 통로와 같은 유동 면적 제한수단을 구비할 수 있는 출구를 통해 가열 구역으로부터 인출된다. 가열 구역의 출구는 그 단부에 파이프 또는 튜브의 내경의 0.5 내지 0.05 배, 바람직하게는 0.3 내지 0.1 배의 직경을 갖는 흐름 면적 제한수단을 갖는, 예를 들면, 바람직하게는 절연된 파이프 또는 튜브일 수 있다. 이러한 파이프 또는 튜브는 강성 또는 가요성일 수 있고, 가요성인 것은 전체 장치를 이동하지 않고도 미세구의 원하는 출구점을 향해 용이하게 지향될 수 있다.
입자가 가열 구역을 벗어난 후에 이들은 "팽창 구역"에서 팽창한다. 압력 강하 후에 팽창 구역 내의 압력은 열가소성 미세구가 팽창할 수 있을 만큼 충분히 낮다. 통상적으로 이것은 기본적으로 대기압이지만 미세구의 요구되는 밀도에 따라 더 높게 (또는 더 낮게) 유지될 수 있다. 온도를 높게 유지하기 위해 파이프를 단열할 수 있다.
압력 강하 시에 팽창이 개시되면, 미세구의 흐름도 크게 가속된다. 미세구의 붕괴를 최적화하고 응집을 피하기 위해, 압력 강하가 흐름 방향에서 가능한 한 짧은 거리에서 일어나는 것이 바람직하다.
팽창 구역은 가열 구역에서의 튜브의 직경보다 (2 배 이상) 더 큰 직경을 갖는 파이프 또는 튜브를 포함할 수 있다. 가요성 튜브의 형태의 경우, 이로 인해 팽창된 열가소성 미세구를 그 최종 용도로 향하게 하는 것이 용이해 진다.
본 발명에 따른 장치에서, 배압 발생기는 팽창 구역의 출구 내에 또는 후에 배치된 흐름 제한 조정기일 수 있다. 제한된 흐름 면적은 "단위 압력 강하 당 체적 흐름"을 감소시킨다. 다시 말하면, 팽창 구역의 상류의 압력은 증가하고, 증가된 압력은 팽창하는 미세구의 최종 밀도에 영향을 미칠 수 있다. 압력이 높을수록 팽창된 입자의 밀도가 더 높아진다는 것이 밝혀졌다. 이 역압은 특정 상황 및 장치의 설정 하에서 필요에 따라 (예를 들면, 변치간 변동을 감소시키고 및/또는 장치 내에서 입자를 원하는 밀도로 확실히 팽창시키기 위해) 흐름 제한 조정기를 조정함으로써 (예를 들면, 팽창 구역의 출구에서의 유출 개구를 감소시킴으로써) 변경될 수 있다.
본 발명에 따른 장치는 팽창 구역의 하류에 분배 파이프를 더 구비할 수 있다. 팽창 구역의 출구는 분배 파이프의 입구와 출구 사이에 접속될 수 있다. 냉매 흐름은 분배 파이프의 입구(팽창 구역의 출구에의 접속부의 상류)에 공급된다. 팽창된 입자는 냉매의 흐름과 함께 분배 파이프의 출구 방향으로 이동한다. 분배 파이프로 들어가는 냉매의 흐름은 팽창된 열가소성 미세구가 분배 파이프에 들어감에 따라 이들의 냉각을 촉진하고, 팽창된 열가소성 미세구의 응집을 방지할 수 있다.
냉매는 이것이 팽창된 열가소성 미세구에 대해 불활성인 한 공기, 물, 질소 기체, 또는 임의의 기타 기체 또는 액체일 수 있다. 냉매는 또한 백악 입자, 칼슘 카보네이트 입자, 실리카 입자, 점토 입자 및 TiO2 입자 또는 이들의 임의의 조합과 같은 입자의 흐름일 수 있다. 분배 파이프의 입구를 통해 냉매를 추가하면 팽창된 열가소성 미세구의 균일한 혼합물이 보장된다.
분배 파이프는 팽창 구역의 출구의 부착부의 하류에 적어도 하나의 혼합/분리 요소를 포함할 수 있다.
분배 파이프를 장착한 본 발명에 따른 장치에서, 역압을 변경하는 다른 방법은 분배 파이프 내의 냉매의 압력을 변화시키는 것이다. 이 효과를 위해, 배압 발생기는 분배 파이프를 통한 냉매의 흐름을 위한 흐름 조정기를 포함할 수 있다. 이 흐름 조정기는 분배 파이프 내에 점진적으로 도입될 수 있다.
첨부한 도면은 본 발명의 실시형태를 도시한다.
도 1은 WO 2014/198532 및 WO 2016/091847에 설명되어 있는 팽창 장치를 도시한다.
도 2는 상기 장치에 접속될 수 있는 배깅 스테이션(bagging station; 11)을 보여주며, 이것에 장착된 배압 발생기의 일 실시형태를 도시한다.
도 3은 흐름 제한기를 분배 파이프 내에 압력을 높이기 위해 플로우 밸브로 교체한 실시형태를 도시한다.
도 1은 WO 2014/198532 및 WO 2016/091847에 설명되어 있는 팽창 장치를 도시한다. 이 장치는 가열 구역을 형성하는 열교환기(4)에 접속된 유압 다이어프램 펌프(1) 및 맥동 댐퍼(2)를 포함한다. 열교환기(4)는 노즐 형태의 단부에 흐름 면적 제한수단을 구비한 파이프 형태이고, 입구(10) 및 출구(8)를 구비하고 있다. 열교환기(4)는 뜨거운 물, 수증기 또는 오일과 같은 열전달 매체(미도시)에 의해 둘러싸여 있는 하나 또는 복수의 튜브(미도시)를 더 포함한다. 이 장치는 압력 게이지(3), 안전 밸브(5), 제어 밸브(6), 온도계(7), 및 3방향 밸브(9)를 더 포함한다.
이 장치는 팽창가능한 미세구의 슬러리를, 예를 들면, 슬러리 탱크(미도시)로부터 유압 다이어프램 펌프(1)를 사용하여 열교환기(4)를 통해 펌핑함으로써 작동되고, 열교환기(4) 내에서 팽창가능한 미세구의 슬러리는 미세구가 팽창하기 시작하는 온도 또는 적어도 대기압에서 팽창하기 시작했을 온도까지 열전달 매체에 의해 가열된다. 유압 다이어프램 펌프(1)는 슬러리를 열교환기(4)를 통해 수송하기에 충분한 그리고 내부의 미세구의 완전한 팽창을 저지하기에 충분한 압력을 생성한다. 고온의 슬러리는 임의선택적으로 흐름 면적 제한수단을 구비한 출구(8)를 통해 자유 공기 내로 유출되어 대기압까지 압력 강하를 생성하고, 그 결과 자유 공기 중에서 급속한 팽창 및 냉각을 일으킨다. 맥동 댐퍼(2)는 유압 다이어프램 펌프(1)로부터 슬러리의 흐름의 변동을 억제한다. 열교환기 내의 압력과 온도는 각각 압력 게이지(3)와 온도계(7)에 의해 모니터링할 수 있다. 이 설비는 펌프(1) 이전에 있는 3방향 밸브(9)를 이용하여, 예를 들면, 세척수에 대해 팽창가능한 미세구의 슬러리를 교환함으로써 세정할 수 있다. 열교환기(4)에서 사용되는 열전달 매체의 흐름과 압력은 제어 밸브(6)에 의해 조절된다.
도 2는 상기 장치에 접속될 수 있는 배깅 스테이션(11)을 보여주며, 이것에 장착된 배압 발생기의 일 실시형태를 도시한다.
팽창 구역의 출구(8; 도 1 참조)는 (임의선택적으로 가요성 튜브를 통해) 분배 파이프(13)(이것은 또한 도면에서 확장된 형태로 도시되어 있음)의 입구(12)에 접속될 수 있다. 입구(12)는 냉매 입구(14)와 분배 파이프(15)의 출구 사이의 일 지점에서 분배 파이프(13)에 접속된다. 분배 파이프(15)의 출구는 완전히 팽창된 미립자를 수집하는 백(미도시)을 위한 백 스탠드(bag stand; 17) 상의 사이클론 분리기(16)에 접속된다. 사이클론 분리기(16)는 통기 출구(18)를 포함한다.
예시된 실시형태의 배압 발생기는 분배 파이프 내에 설치되는, 그리고 팽창하는 입자의 흐름 내로 가변 길이로 삽입될 수 있는 흐름 제한 조절기(19)를 포함한다. 이것은 입구(12)에 접속된 팽창 구역(8)에서 생성되는 배압에 영향을 준다.
실시례
실시례 1
20 wt%의 Expancel 등급의 461SLU40 미세구 및 분산/안정화 첨가제를 함유하는 물 기반의 슬러리를 펌프로 펌핑하여 120 L/h의 유량을 갖는 팽창 유닛의 가열 구역(열교환기)를 통해 20 bar의 압력을 제공한다. 이 슬러리를 열교환기를 사용하여 131 ℃까지 가열하였다. 가열된 팽창하는 미세구 재료는 가열 구역의 출구를 통해 더 넓은 출구 파이프(팽창 구역, 길이 250 cm, 너비 4 cm) 내로 밀어 넣어지고, 이어서 분배 파이프(길이 24 cm, 너비 4 cm)에 유입되고, 여기서 재료는 냉각 공기의 흐름(1.5 m3/분)과 만난 후에 분리 사이클론을 경유하여 수집 백 내로 배출된다. 이 실험의 과정에서, 흐름 제한기를 분배 파이프 내의 재료 흐름 내에 점진적으로 도입하였다. 재료 흐름 내의 불과 8 cm의 흐름 제한기로부터 재료 흐름 내의 24 cm의 흐름 제한기에 이르기까지 흐름 제한기의 다양한 설정에 대해 Expancel 재료를 샘플링하였다. 이 실험에서 제조된 재료의 특성을 표 1에 표시하였다. 고형물의 함량은 21.5 ± 1 %로 매우 안정하였으나, 밀도는 8 cm의 흐름 제한기의 20 g/L로부터 24 cm의 흐름 제한기의 30 g/L까지 변화하였다.
흐름 제한기의 다양한 설정에서 팽창된 Expancel 등급의 461SLU40의 특성
흐름 내의 흐름 제한기 (cm) 온도
℃		 고형물의 함량
wt%		 밀도*
g/L
8 131 20,8 18,5
12 131 21,6 20,0
16 131 21,8 26,5
20 131 22,0 29,7
24 131 22,4 30,1
*밀도는 g/L로 측정되고, 미세구들 사이의 공극을 포함하지 않고, 비중병(Micromeritics)으로 측정되었다.
실시례 2
실시례 1의 프로시저를 반복하였으나, 여기서는 슬러리를 120 ℃까지 가열하였고, 흐름 제한기의 설정은 재료 흐름 내 5 cm 내지 11 cm로 하였다. 분배 구역 내의 압력도 측정하였다. 결과는 표2에 표시하였다.
실시례 1과 마찬가지로, 분배 파이프 압력/흐름 제한기 설정과 생성물 밀도 사이에 분명한 상관관계를 볼 수 있다.
흐름 제한기의 다양한 설정에서 팽창된 Expancel 등급의 461SLU40의 특성
흐름 내의 흐름 제한기 (cm) 온도
℃		 고형물의 함량
wt%		 압력(bar) 밀도*
g/L
5.0 120 20.7 1 23.8
7.0 120 26.5 1.8 26.5
9.0 120 28.8 2.5 28.8
10.0 120 32.3 3 32.3
11.0 120 33.3 3.3 33.3
* 표 1 참조
실시례 3
실시례 2의 프로시저를 반복하였으나, 122 ℃의 온도를 사용하였고, 흐름 제한기 설정은 재료 흐름 내 5 cm 내지 21 cm로 하였다. 결과는 표3에 표시하였다.
흐름 제한기의 다양한 설정에서 팽창된 Expancel 등급의 461SLU40의 특성
흐름 내의 흐름 제한기 (cm) 온도
℃		 고형물의 함량
wt%		 압력(bar) 밀도*
g/L
5.0 122 22.0 1.2 21.6
9.2 122 22.1 2.8 27.2
15.0 122 22.1 3.3 32.5
20.7 122 22.1 3.4 33.1
* 표 1 참조압력 또는 흐름 제한기 설정과 생성물 밀도 사이에 동일한 상관관계가 관찰되었다.
실시례 4
실시례 2의 프로시저를 반복하였으나, 슬러리를 123 ℃까지 가열하였고, 흐름 제한기는 분배 파이프 내에 압력을 높이기 위해 플로우 밸브로 교체하였다. 이는 도 3에 도시되어 있다. 이 도면에서, 분배 파이프(20)는 팽창 구역의 출구에 접속된 미세구용 입구(21)를 포함한다. 또한 미세구용 출구(22) 및 냉매(공기) 입구(23)도 있다. 플로우 밸브(24)를 사용하여 압력 게이지(25)에 의해 측정되는 분배 구역 내의 압력을 변화시켰다. 결과는 표4에 표시하였다.
이 실험은 제한기 밸브의 사용이 분배 파이프 압력과 생성물 밀도 사이에 동일한 상관관계를 생성함을 확인해 준다.
다양한 플로우 밸브 설정에서 팽창된 Expancel 등급의 461SLU40의 특성
분배 파이프 압력 (bar) 온도
℃		 고형물의 함량
wt%		 밀도*
g/L
0.5 123 21.8 18.9
1.0 123 22.0 22.2
1.5 123 22.1 25.1
2.0 123 22.3 34.1
3.0 123 22.4 39.0
* 표 1 참조

Claims (12)

  1. 미팽창된 열팽창가능한 열가소성 미세구(microsphere)를 팽창시키기 위한 장치로서,
    - 입구 및 출구를 갖는 가열 구역;
    - 상기 가열 구역의 상류에 있고, 상기 가열 구역과 유체 연통하고, 상기 가열 구역 내에 대기압을 초과하는 압력을 생성할 수 있는 펌프;
    - 상기 가열 구역을 가열하기 위한 수단;
    - 입구 및 출구를 갖는 팽창 구역 - 상기 팽창 구역의 입구는 압력 강하가 생성되도록 상기 가열 구역의 출구에 접속되므로 상기 팽창 구역은 상기 가열 구역보다 낮은 압력에 있음 -; 및
    - 상기 팽창 구역 내에 가변 역압을 생성하도록 구성된 팽창 구역의 하류의 배압 발생기를 포함하는, 미세구를 팽창시키기 위한 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    슬러리를 가열하기 위한 수단이 임의의 유체 열전달 매체와 직접 접촉하지 않으면서 상기 가열 구역의 내용물을 가열하도록 구성된, 미세구를 팽창시키기 위한 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 배압 발생기는 상기 팽창 구역의 출구 내에 또는 후에 배치된 흐름 제한 조정기인, 미세구를 팽창시키기 위한 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 팽창 구역은 하류의 출구 파이프에 접속되고, 상기 출구 파이프는 접속부를 통해 하류의 분배 파이프 내로 연통하고, 상기 분배 파이프는 상기 접속부의 상류에 냉매용 입구를 또한 갖는, 미세구를 팽창시키기 위한 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 배압 발생기는 상기 분배 파이프를 통한 냉매의 흐름을 위한 흐름 조정기를 포함하는, 미세구를 팽창시키기 위한 장치.
  6. 열가소성 폴리머 셸의 연화 온도보다 높지 않은 끓는 온도를 갖는 액체인 발포제를 봉입한 열가소성 폴리머를 포함하는 미팽창된 열팽창가능한 열가소성 미세구를 팽창시키는 방법으로서,
    상기 방법은:
    - 가열 구역 내에 대기압보다 높은 압력을 생성할 수 있는 펌프를 사용하여 상기 가열 구역 내에 미팽창된 열팽창가능한 열가소성 미세구의 슬러리를 공급하는 것;
    - 상기 미세구가 완전히 팽창하지 않도록 충분히 높은 압력 하에서 상기 미세구를 그 연화 온도를 초과하는 온도까지 가열하는 것;
    - 이와 같이 가열된 미세구를 상기 가열 구역으로부터 팽창 구역으로 진행시켜 압력 강하가 생성되게 하고, 그 결과 상기 팽창 구역 내의 압력이 상기 미세구의 팽창을 위해 충분히 낮아지게 하는 것; 및
    - 상기 팽창 구역으로부터 팽창된 미세구를 취출하는 것을 포함하고,
    - 상기 팽창 구역은 상기 팽창 구역의 하류의 배압 발생기를 사용하여 가변 역압을 생성하도록 구성된, 미세구를 팽창시키는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 가열 구역 내에 유지되는 압력은 10 내지 50 bar 범위인, 미세구를 팽창시키는 방법.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 가열 구역 내의 상기 슬러리의 온도는 60 ℃ 내지 250 ℃ 범위인, 미세구를 팽창시키는 방법.
  9. 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 팽창 구역은 하류의 출구 파이프에 접속되고, 상기 출구 파이프는 접속부를 통해 하류의 분배 파이프 내로 연통하고, 상기 분배 파이프는 상기 접속부의 상류에 냉매용 입구를 또한 갖고, 상기 냉매의 흐름은 상기 분배 파이프의 입구에 공급되는, 미세구를 팽창시키는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 냉매는 상기 팽창된 열가소성 미세구에 대해 불활성인 가스, 액체 또는 입자의 흐름인, 미세구를 팽창시키는 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 냉매는 공기, 물, 질소, 백악 입자, 탄산칼슘 입자, 실리카 입자, 점토 입자 및 TiO2 입자, 또는 이들의 조합으로부터 선택되는, 미세구를 팽창시키는 방법.
  12. 제 6 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미팽창된 열팽창가능한 열가소성 미세구가 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 청구된 장치에 공급되는, 미세구를 팽창시키는 방법.
KR1020207031987A 2018-04-05 2019-03-29 팽창된 미세구를 제조하기 위한 장치 KR20210016340A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP18165829 2018-04-05
EP18165829.5 2018-04-05
PCT/EP2019/058042 WO2019192936A1 (en) 2018-04-05 2019-03-29 Device for preparation of expanded microspheres

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210016340A true KR20210016340A (ko) 2021-02-15

Family

ID=61906729

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020207031987A KR20210016340A (ko) 2018-04-05 2019-03-29 팽창된 미세구를 제조하기 위한 장치

Country Status (12)

Country Link
US (1) US20210146580A1 (ko)
EP (1) EP3774259B1 (ko)
JP (1) JP7377213B2 (ko)
KR (1) KR20210016340A (ko)
CN (1) CN112533746B (ko)
AU (1) AU2019248573A1 (ko)
BR (1) BR112020020175A2 (ko)
CA (1) CA3095670A1 (ko)
ES (1) ES2930560T3 (ko)
PL (1) PL3774259T3 (ko)
PT (1) PT3774259T (ko)
WO (1) WO2019192936A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220130401A (ko) * 2021-03-18 2022-09-27 순천향대학교 산학협력단 양자점의 연속 대량 합성방법 및 이에 이용되는 양자점 연속 대량 합성장치

Family Cites Families (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3615972A (en) 1967-04-28 1971-10-26 Dow Chemical Co Expansible thermoplastic polymer particles containing volatile fluid foaming agent and method of foaming the same
US3945956A (en) 1975-06-23 1976-03-23 The Dow Chemical Company Polymerization of styrene acrylonitrile expandable microspheres
JPS6021770B2 (ja) 1980-02-14 1985-05-29 松本油脂製薬株式会社 熱膨張性マイクロカプセルの製造法
SE452471B (sv) 1982-11-26 1987-11-30 Casco Nobel Ab Forfarande for expandering av termoplastiska mikrosferer
JPS62286534A (ja) 1986-06-04 1987-12-12 Matsumoto Yushi Seiyaku Kk 熱膨張性マイクロカプセルの製造法
ES2050844T3 (es) 1988-06-23 1994-06-01 Casco Nobel Ab Un procedimiento y un dispositivo para la preparacion de microesferas termoplasticas expandidas.
SE9003600L (sv) 1990-11-12 1992-05-13 Casco Nobel Ab Expanderbara termoplastiska mikrosfaerer samt foerfarande foer framstaellning daerav
JP3659979B2 (ja) 1992-04-15 2005-06-15 松本油脂製薬株式会社 熱膨張性マイクロカプセルとその製法
US6235394B1 (en) 1998-02-24 2001-05-22 Matsumoto Yushi-Seiyaku Co., Ltd. Heat-expandable microcapsules, process for producing the same, and method of utilizing the same
EP1067151B1 (en) 1998-03-13 2003-12-17 Matsumoto Yushi-Seiyaku Co., Ltd. Heat-expandable microcapsules and method of utilizing the same
WO2001023081A1 (fr) 1999-09-29 2001-04-05 Matsumoto Yushi-Seiyaku Co., Ltd. Procede de fabrication de microcapsules thermoexpansibles
US6509384B2 (en) 2000-04-28 2003-01-21 Akzo Nobel N.V. Chemical product and method
KR100716484B1 (ko) 2000-04-28 2007-05-10 가부시끼가이샤 구레하 열발포성 마이크로스페어 및 그의 제조 방법
US6617363B2 (en) 2001-01-18 2003-09-09 Sekisui Chemical Co., Ltd. Method of producing thermally expansive microcapsule
EP1401639A4 (en) 2001-05-25 2007-01-03 Ip Rights Llc EXPANDABLE MICROBALLS FOR FOAM INSULATION AND METHOD
WO2003099955A1 (fr) 2002-05-24 2003-12-04 Matsumoto Yushi-Seiyaku Co., Ltd. Microcapsule se dilatant sous l'effet de la chaleur et son utilisation
US7192989B2 (en) 2002-12-20 2007-03-20 Akzo Nobel N.V. Method and expansion device for preparing expanded thermoplastic microspheres
JP4099077B2 (ja) * 2003-02-03 2008-06-11 積水化学工業株式会社 熱膨張済みマイクロカプセルの製造装置及び熱膨張済みマイクロカプセルの製造方法
EP1592733B1 (en) 2003-02-11 2009-07-08 Akzo Nobel N.V. Microspheres
KR101004337B1 (ko) 2003-02-24 2010-12-28 마쓰모토유시세이야쿠 가부시키가이샤 열팽창성 미소구, 그 제조 방법 및 그 사용 방법
JP2005272633A (ja) 2004-03-24 2005-10-06 Sanyo Chem Ind Ltd 中空樹脂粒子及び熱膨張性マイクロカプセル
WO2006030946A1 (ja) 2004-09-13 2006-03-23 Kureha Corporation 熱発泡性マイクロスフェアー、その製造方法、その使用、それを含む組成物、及び物品
CN101341227B (zh) 2005-12-19 2012-05-30 株式会社吴羽 热发泡性微球及其制造方法和用途
WO2007091961A1 (en) 2006-02-10 2007-08-16 Akzo Nobel N.V. Microspheres
RU2432201C2 (ru) 2006-02-10 2011-10-27 Акцо Нобель Н.В. Микросферы
RU2432202C2 (ru) 2006-06-08 2011-10-27 Акцо Нобель Н.В. Микросферы
MX2014012605A (es) * 2012-04-19 2015-06-02 Constr Res & Tech Gmbh Aparato y sistema para expandir microesferas polimericas expandibles.
US9150452B2 (en) * 2012-04-19 2015-10-06 Construction Research & Technology, Gmbh Method for manufacturing a cementitious composition
US9333685B2 (en) * 2012-04-19 2016-05-10 AkzoNobel Chemicals International B.V. Apparatus and system for expanding expandable polymeric microspheres
JP6208338B2 (ja) 2013-06-12 2017-10-04 アクゾ ノーベル ケミカルズ インターナショナル ベスローテン フエンノートシャップＡｋｚｏ Ｎｏｂｅｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｂ．Ｖ． 膨張したマイクロスフィアを生成するための方法及び装置
WO2016091742A1 (en) * 2014-12-11 2016-06-16 Construction Research & Technology Gmbh Method for manufacturing cement containing expanded polymeric microspheres
CN107257822B (zh) 2014-12-11 2020-11-10 建筑研究和技术有限公司 用于使可膨胀性聚合物微球膨胀的装置和系统
WO2016091847A1 (en) 2014-12-11 2016-06-16 Akzo Nobel Chemicals International B.V. Apparatus and method for expanding thermally expandable thermoplastic microspheres to expanded thermoplastic microspheres
BR112017011964B1 (pt) * 2014-12-11 2022-04-19 Akzo Nobel Chemicals International B.V. Aparelho e método de expansão de microesferas termoplásticas que podem sofrer expansão térmica

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220130401A (ko) * 2021-03-18 2022-09-27 순천향대학교 산학협력단 양자점의 연속 대량 합성방법 및 이에 이용되는 양자점 연속 대량 합성장치

Also Published As

Publication number Publication date
CA3095670A1 (en) 2019-10-10
JP7377213B2 (ja) 2023-11-09
EP3774259B1 (en) 2022-09-07
AU2019248573A1 (en) 2020-10-15
ES2930560T3 (es) 2022-12-16
CN112533746B (zh) 2023-04-18
EP3774259A1 (en) 2021-02-17
RU2020136083A (ru) 2022-05-06
RU2020136083A3 (ko) 2022-05-06
PT3774259T (pt) 2022-11-28
WO2019192936A1 (en) 2019-10-10
BR112020020175A2 (pt) 2021-01-05
JP2021523248A (ja) 2021-09-02
PL3774259T3 (pl) 2022-12-27
CN112533746A (zh) 2021-03-19
US20210146580A1 (en) 2021-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102247942B1 (ko) 팽창된 마이크로스피어의 제조 방법 및 장치
RU2696709C2 (ru) Устройство и способ для расширения термически расширяемых термопластических микросфер до расширенных термопластических микросфер
US10214624B2 (en) Apparatus and method for expanding thermally expandable thermoplastic microspheres to expanded thermoplastic microspheres
KR20210016340A (ko) 팽창된 미세구를 제조하기 위한 장치
JP2005254213A (ja) 熱膨張済みマイクロカプセルの製造方法、および熱膨張済みマイクロカプセルの製造装置
RU2771821C2 (ru) Устройство для получения вспененных микросфер
TW201632257A (zh) 用於將熱可膨脹的熱塑性微球體膨脹成經膨脹的熱塑性微球體之裝置及方法
JP2005270741A (ja) 粉末状の含水熱膨張済みマイクロカプセルの製造方法、及び粉末状の含水熱膨張済みマイクロカプセルの製造装置

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal